热敏打印机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于确定热敏打印机的热敏打印头的打印元件的电阻的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 热转移打印机使用载墨色带。在打印操作中，色带上所携带的墨被转移到待打印 的基底。为进行墨的转移，使打印头接触色带，且使色带接触基底。打印头含有打印元件， 其在受热且同时接触色带时引起墨从色带转移到基底上。墨将从色带的邻近受热的打印元 件的区域转移。通过选择性地加热与图像的需要转移墨的区域相对应的打印元件且不加热 与图像的无需转移墨的区域相对应的打印元件，能够将所述图像打印在基底上。
[0003] 使用在其中打印元件不可操作的打印头会导致有缺陷的打印操作。例如，如果打 印元件不可操作，则所打印的图像在该图像的与不可操作的打印元件相对应的区域中会缺 失墨，因为未将墨转移到基底。
[0004] 如果打印元件在某种程度上物理损坏，或如果打印元件有电缺陷，则其会是不可 操作的。有缺陷的打印元件可具有与可操作打印元件不同的电阻。例如，有缺陷的打印元 件可具有无穷大电阻（即，开路）或极小电阻（即，短路）或在可接受电阻值的预定范围外的 电阻。
[0005] 因此，能够将打印元件的电阻用作打印元件的可操作状态(或健全情况）的指标。
[0006] 存在用于测量打印元件电阻的已知方法。在一种此类方法中，将参考电阻器与打 印头电容器并联连接，该参考电阻器具有准确已知的电阻且该电阻具有可与打印元件的标 称电阻进行比较的值。将打印头电容器充电到已知的电压电平。然后测量经由参考电阻器 使电容器放电所耗费的时间。然后将此放电时间与经由测试下的打印元件使电容器放电所 耗费的时间进行比较。对这些时间的比较允许估计打印元件的电阻值。
[0007] 将领会到，经由电阻器使电容器放电所耗费的时间是由分别与电容器和电阻器的 电容与电阻相关联的时间常数来控制。当从初始电压放电时，电容器两端的电压由以下关 系式给出：
其中： V(t)是在给定时间t的电容器两端的电压； V。是电容器两端的初始电压； t是已经过的时间（以秒为单位）； R是电容器被放电所经由的电阻器的电阻；以及 C是电容器的电容。
[0008] 电压将被理解为以指数衰减，其在一个时间常数（RC)之后减小到初始值的接近 36%、在两个时间常数（2 X RC)之后减小到初始值的接近14%，且在三个时间常数（3 X RC) 之后减小到初始值的接近5%，等等。
[0009] 考虑到常规打印头的布置，因此能够理解，经由打印元件对打印头电容放电所耗 费的时间将由系统时间常数（RC)来控制，其中R是打印元件电阻且C是电容。取1265 Ω 的典型电阻和22 yF的典型电容，打印头时间常数TPH因此是（1265 Ω X 22 yF) 27.8 ms〇
[0010] 还知道，对于参考电阻来测量从已知的第一电压到已知的第二电压的电压衰减， 且然后经由测试下的打印元件来执行相同的放电。通过比较所关注的电压之间的放电时 间，有可能计算打印元件电阻。
[0011] 考虑到电压衰减的方式，使用任何此类电阻测量方法涉及在对相对较大的打印头 电容器充电或放电时等待一定时间周期，该时间周期为打印头时间常数TPH的若干倍。打印 头中所使用的标准部件的电阻和电容会加剧此问题，如上所述，这意指打印头时间常数TPH是相对较大的。
[0012] 在可替代已知方法中，当经由测试下的打印元件使打印头内的电容器放电时，测 得所述电容器两端的电压随时间变化。然后能够使用电容两端的电压的变化率来计算打印 元件的近似电阻。然而，这种方法遭受与上文提到的打印头时间常数TPH相关联的相同性 质，这意指其内在地受所涉及部件的响应时间的限制，这些值无法改变。此外，这种方法依 赖于打印头电容器的值的稳定性和准确性。然而，作为相对一次性打印头的组成部分，不选 择电容器以便于提供稳定的参考。便宜的电容器很可能遭受初始值不确定性、不稳定性，以 及在长期使用之后可能的衰减。
[0013] 此外，为了随后使用上述方法对打印元件的电阻的每次测量，必须对电容器充电 和放电，其中监控所述放电以便监控放电到预定电平的持续时间或放电斜率。在任一种情 况下，与打印头相关联的长时间常数(接近30 ms)意味着测量若干打印元件将耗费大量的 持续时间。典型打印头可包括1280个打印元件。如果测试这些元件中的每一个耗费打印 头时间常数TPH的接近三倍的时间，则用于打印头的总测试持续时间将接近2分钟。
【发明内容】
[0014] 本发明的目标是消除或减轻与确定打印元件的电阻的已知方法相关联的一个或 更多个问题。
[0015] 根据本发明的第一方面，提供用于确定打印头的打印元件的电阻的设备，所述设 备包括：打印头，其包括并联连接的多个可单独控制的打印元件和与所述打印元件并联连 接的电容器；测试电压供应器，其布置成将测试电压供应到打印头；电流监控器，其布置来 在将打印元件中的一个连接到测试电压供应器时测量被供应到打印元件中的所述一个的 电流；以及控制器，其布置来基于所测得的电流确定打印元件中的所述一个的电阻。
[0016] 因此，本发明提供用于通过测量由打印元件由于测试电压引起的电流来确定打印 元件的电阻的方便的机构。
[0017] 电流监控器可串联连接于测试电压供应器和打印头之间。
[0018] 将电流监控器串联连接于测试电压供应器和打印头之间具有允许从测试供应器 流经电流监控器和打印元件的电流相对快速稳定的效果。这具有允许比一些现有技术方法 中更快速地确定电阻的有利效果。电流的相对快速稳定在各个打印元件依次连接到测试电 压供应器的情况下尤为如此，其中各个打印元件的连接产生了小的电压和电流波动。这是 因为以所述方式连接电流监控器(其可以是低电阻装置）在电流测量期间及在后续电流测 量之间对打印元件和电容器两端的电压具有最小影响。因此，在各个打印元件连接到测试 供应器的情况下，由各个打印元件的连接所引起的小的电压变化将快速稳定。这允许快速 确定多个打印元件的电阻，其中每个打印元件依次连接到测试电压供应器。
[0019] 电流监控器可包括：传感电阻器，其串联连接于测试电压供应器和打印头之间； 以及电压放大器，其用于测量传感电阻器两端的电压。
[0020] 提供与电压放大器结合的传感电阻器提供了 一种监控流至打印头的电流的方便 的方式。电压放大器可以是差分放大器，其第一输入连接到传感电阻器的第一端子且第二 输入连接到传感电阻器的第二端子。电压放大器的输出是电压，其指示传感电阻器两端的 电压。电压放大器的输出可以是与通过传感电阻器的电流成比例的电压。
[0021] 电流监控器可以可切换的方式串联连接于测试电压供应器和打印头之间。
[0022] 电流监控器的可切换式布置允许在不需要测试电压供应器时(例如，在正常打印 操作期间）将测试电压供应器与打印头隔离开。
[0023] 电流监控器的电阻可小于打印元件的电阻。优选地，电流监控器具有小于100欧 姆的电阻。更优选地，电流监控器具有小于50欧姆的电阻。甚至更优选地，电流监控器具有 小于5欧姆或甚至小于2. 5欧姆的电阻。例如，电流监控器可具有约4. 7欧姆的电阻。传 感电阻器的电阻可小于打印元件的电阻。
[0024] 电流监控器的低电阻使得在打印元件已连接到测试电压供应器之后使电容器两 端的电压稳定所耗费的时间能够是与打印元件和电容器相关联的时间常数的极小一部分。 在打印元件连接到测试电压供应器后的瞬间，流经打印元件的大部分电流将由电容器提 供。然而，低电阻电流监控器的使用确保电流监控器两端的电压降和打印头电容器两端的 所产生的电压调节量是小的，从而允许其在短时间周期内稳定。打印元件可具有约1265欧 姆的电阻。打印头电容器可具有22微法拉的电容。因此，与单个打印元件相关联的时间常 数（8卩，1265欧姆电阻器和22微法拉电容器的结合）为大约28毫秒。例如，在电流监控器 具有小于100欧姆的电阻的情况下，这很可能在使流自测试电压供应器的电流（即，对于非 供应自打印头电容器的电流)稳定所需的时间方面引起至少一个数量级的减小。小于10欧 姆的电流监控器电阻很可能是比打印元件低不止两个数量级的电阻，从而在使电流稳定所 需的时间方面引起至少两个数量级的减小。能够通过进一步减小电流监控器的电阻来实现 稳定时间中的进一步减小。4. 7欧姆的电流监控器电阻产生的稳定时间比与使用具有可与 打印元件电阻差不多的电阻的电流监控器电阻相关联的稳定时间小不止270倍。更低的电 阻是有可能的，且将引起使流经电流监控器并流至打印元件的电流稳定所需的时间减少得 甚至更多。
[0025] 设备可进一步包括打印电压供应器，其布置来供应打印电压，其中，测试电压低于 打印电压。
[0026] 仅出于电阻测试目的才需要测试电压，且因此不需要测试电压来将与在打印操作 期间一样多的电流驱动到打印元件。因此，能够使用低于打印电压的测试电压。此外，由于 电阻器所耗散的功率随所施加的电压的平方增加，所以电压的任何减小引起所耗散功率的 更大减小。在测试打印元件期间所耗散功率的任何减小将减小浪费的功率，且还将增加打 印元件的使用寿命。此外，当将正常打印电压施加到打印元件时，即使是在相对较短的持续 时间内（例如，〈1 ms)，仍将存在电阻性打印元件的明显发热。打印元件的发热(其在打印操 作期间是需要的)将通常引起电阻减小，这是由于打印元件的电阻的负温度系数。这将使电 阻测量较不准确。使用更低的测试电压减小了发热效果，且因此改善了测量准确性。
[0027] 设备可进一步包括电压监控器，其布置来在打印元件中的所述一个连接到测试电 压供应器时监控打印元件中的所述一个两端的电压。
[0028] 监控打印元件两端的电压允许针对每个打印元件建立电压的准确度量，从而允许 确定准确的电阻值。可针对所测试的每个打印元件进行电压测量。可替代地，可在许多次 打印元件测试之后进行电压测量。
[0029] 设备可进一步包括阻塞二极管，其布置来防止电流从打印电压供应器流至测试电 压供应器。
[0030] 阻塞二极管的存在确保测试电压供应器不接触到与打印操作相关联的高电压。这 对于测试电压供应器含有会由于接触到高电压而受损的敏感部件的情况下可以是重要的。 [0031 ] 设备可进一步包括用于使电容器放电的放电路径。
[0032] 使用如上所述的电流监控器允许快速确定多个打印元件的电阻，其中每个打印元 件依次连接到测试电压供应器。然而，在测试任何打印元件之前，可能有必要将电容器两端 的电压从更高电压放电到测试电压的电平。提供放电路径允许以受控方式使电容器放电。
[0033] 放电路径的电阻可小于打印元件的电阻。
[0034] 提供具有比打印元件电阻低的电阻的放电路径允许以受控方式使电容器放电，且 比将通过打印元件使电容器放电所可能的速度更快速。放电时间受以下两者的影响：电容 器的RC时间常数；以及使电容器放电所经由的任何电阻器的电阻。电阻越低，时间常数越 短且因此放电越快。因此，更低电阻的放电路径允许在已实施打印操作之后更快速地测试 第一打印元件。
[0035] 放电路径可具有小于500欧姆的电阻。
[0036] 打印元件可具有超过1000欧姆的电阻。因此，与电容器经由打印元件被放电相 比，小于500欧姆的放电路径电阻将提供放电时间方面至少2倍的减小。
[0037] 根据本发明的第二方面，提供并入本发明的第一方面的设备的热转移打印机，所 述打印机进一步包括：第一和第二卷轴支撑件，其每一个配置来支撑色带的卷轴；以及色 带驱动器，其配置来引起色带从第一卷轴支撑件运动到第二卷轴支撑件；其中，打印头配置 来选择性地将墨从色带转移到基底，打印头在打印期间能够移向以及移离打印表面。
[0038] 并入打印头电阻监控器的热转移打印机提供用于通过测量由打印元件由于测试 电压所引起的电流来确定打印元件的电阻的方便的机构。
[0039] 本发明还提供热敏打印机，其中打印头如此布置，使得它的构成打印元件引起使 热敏基底受热。
[0040] 根据本发明的第三方面，提供了确定打印头的打印元件的电阻的方法，所述打印 头包括并联连接的多个可单独控制的打印元件和与所述打印元件并联连接的电容器，所述 方法包括：将打印元件中的一个连接到测试电压；等待预定时间周期；测量由所述打印元 件由于测试电压引起的电流；以及基于所测得的电流来确定所述打印元件的电阻。
[0041] 因此，本发明提供用于通过测量由打印元件由于测试电压所引起的电流来确定打 印元件的电阻的方便的机构。
[0042] 测量由打印元件所引起的电流可包括使用串联连接于测试电压供应器和打印头 之间的电流监控装置，该测试电压供应器布置来供应测试电压。
[0043] 预定时间周期可足以允许从测试电压供应器传递到打印元件的电流变得大致恒 定的。
[0044] 在预定时间周期之后，流经打印元件的电流将是大致恒定的，使得电流的任何测 量值将为流经打印元件的电流的准确表示，从而允许准确地确定打印元件的电阻。任何电 流波动能够引起打印元件电阻的不准确的确定。将领会到，在经由电阻器来使电容器充电 或放电的情况下，将存在与电容器两端的电压电平方面的任何变化相关联的特征时间常数 (RC)，且在所述时间常数的持续时间之后，任何电压波动将减小。在已经过一个或更多个RC 时间常数之后，可将电压(及因此电流）电平视为大致恒定的。
[0045] 预定时间可足以允许电容器两端的电压电平从正常的更高打印电压电平减小到 大致与测试电压相同，或允许使电压稳定于测试电压处。可替代地，预定时间可足以既允许 电压减小到大致与测试电压相同，又允许使电压稳定于测试电压电平处。
[0046] 预定时间周期可小于30 ms。优选地，预定时间周期小于10 ms。
[0047] 在小于30 ms的预定时间周期之后测试第一打印元件允许在打印操作之间的相对 较短闲置时间中实施打印元件测试。仅10 ms或更小的预定时间将允许使用打印操作之间 的甚至更短的闲置时间来进行打印元件测试。
[0048] 所述方法可进一步包括：从测试电压断开打印元件中的第一个；将打印元件中的 第二个连接到测试电压；等待小于预定时间周期的时间周期；测量由打印元件中的第二个 由于测试电压所引起的第二电流；以及基于所测得的第二电流来确定打印元件中的第二个 的电阻。
[0049] 在已实施电流的第一测量时，则能够在减小的等待时间之后实施后续测量。这允 许在已经过初始等待周期之后快速测量大量的发热元件。
[0050] 时间周期可小于