噴墨頭的溫度控制方法及其裝置的製作方法
2023-06-16 07:24:01 2
專利名稱：噴墨頭的溫度控制方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明為一種噴墨頭的溫度偵測裝置及方法，特別是利用查表方式來控制噴墨頭溫度的裝置和方法。
背景技術：
噴墨印表機是透過對噴嘴(nozzle)加溫，使墨水噴出，列印在一列印媒體上。由於印表機並非時常處於使用狀態，因此印表機在從非列印狀態到列印狀態時，必須先對噴嘴加熱，使噴嘴溫度到達列印溫度才能進行列印。但噴嘴的列印溫度遠大於室溫，如果在列印時才對噴嘴加溫，對於列印速度上會造成時間的浪費，因此如何能使噴嘴溫度維持在對應噴墨頭狀態的一操作溫度，使其能快速到達列印溫度則成了印表機製造商努力的目標。
圖1為已知關於噴墨頭噴嘴的溫度控制的流程圖，本流程圖為美國專利5774137號說明書中所提及的溫度控制流程圖。步驟S 11為一開始系統先讀取從噴墨頭偵測到的溫度值，接著系統判斷此時噴墨頭的電壓是否為V1。如果是，接著判斷此時的溫度是否小於或等於一溫度值T2，如果溫度值小於或等於T2的話，回到步驟S11繼續溫度控制的流程。如果不是的話，進行步驟S13，此時系統會輸出一控制信號，使得噴墨頭上的電壓轉換成V2，然後回到步驟S11繼續溫度控制的流程。如果判斷此時噴墨頭電壓不是V1時，接著判斷當時噴墨頭溫度是否大於或等於T1，如果是的話，回到步驟S11繼續溫度控制的流程。如果不是的話，此時系統會輸出一控制信號，使得噴墨頭上的電壓轉換成V1，然後回到步驟S11繼續溫度控制的流程。由上述可知，本方法是先訂定一上限溫度值與一下限溫度值，當偵測噴墨頭溫度低於該下限溫度值時，對噴墨頭輸出一第一電壓對噴墨頭加溫，當偵測噴墨頭溫度到達一上限溫度值時，降低對噴墨頭的輸出電壓，輸出一第二電壓對噴墨頭降溫。這個方式雖然可以達到溫度控制的效果，使噴墨頭的溫度經常保持在預定範圍內，但是持續對噴墨頭輸出電壓也造成了不必要的功率浪費。而且這種方式也無法依據噴墨頭的狀態模式來作相對應的溫度控制，造成對噴墨頭不必要的加溫動作或是在噴墨頭噴嘴有阻塞時仍持續輸出電壓造成噴墨頭噴嘴燒毀。
圖2為另一已知關於墨頭噴嘴溫度控制的方法的信號波形圖。本方法是由系統送出一加熱脈衝電壓，對噴嘴加熱使噴嘴能經常保持在一限制溫度之上。在21的方法中，系統以一特定頻率送出一加熱脈衝電壓，維持噴墨頭溫度在一限制溫度。利用本方法雖然可以達到保持噴墨頭溫度在一限制溫度的上的目的，但持續性的送出脈衝電壓無法對於功率的消耗達到更佳的控制。在22方法中，為了改善前述方法，系統只在有列印信號出現前才送出一加熱脈衝電壓信號23，一樣可以達到如21的方法的效果，而且只需要更少的功率。雖然利用前述的方式可以減少部分功率消耗，一但噴墨頭長時間處於非列印狀態，噴墨頭在列印前接收到的加熱脈衝電壓便可能無法及時讓噴墨頭在一定時間內到達預定的溫度，使得列印時噴嘴溫度可能過低而無法滴墨(firing)，造成列印時間增加。
發明內容
為了解決上述噴墨頭溫度控制的缺點，本發明提供了一種噴墨頭的溫度偵測裝置及方法，特別是利用查表方式來控制噴墨頭溫度的裝置和方法。
本發明提供一種噴墨頭的溫度控制裝置，該噴墨頭設置於印表機上並受控於該印表機的列印驅動器而在列印區間對媒體進行列印，包括一溫度感測裝置，用以感應該噴墨頭的溫度；多個溫度電壓對照表；一控制裝置，耦接該溫度感測裝置，依據該噴墨頭的工作狀態，而由該等溫度電壓對照表其中之一擷取該噴墨頭的溫度所對應的電壓值；以及一電壓轉換單元，耦接一電源與該控制裝置，並輸出對應於該電壓值的電壓至該噴墨頭，以控制該噴墨頭的溫度。
本發明所述的噴墨頭溫度控制裝置，多個溫度電壓對照表中，包括一列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於列印區間時，該控制裝置擷取該列印區間溫度電壓對照表，該電壓轉換單元依據該列印區間溫度電壓對照表中取得的電壓值，使該噴墨頭的溫度維持在一特定列印溫度。
本發明所述的噴墨頭溫度控制裝置，多個溫度電壓對照表中，包括一非列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間時，該控制裝置擷取該非列印區間溫度電壓對照表，該電壓轉換單元依據該非列印區間溫度電壓對照表中取得的電壓值，使該噴墨頭的溫度快速升溫致一既定溫度。
本發明所述的噴墨頭溫度控制裝置，多個溫度電壓對照表中，包括一清潔模式溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間且進入清潔模式時，該控制裝置擷取該清潔模式溫度電壓對照表，該電壓轉換單元依據該清潔模式溫度電壓對照表中取得的電壓值，使該噴墨頭的溫度增加，以清潔該噴墨頭的噴嘴。
本發明所述的噴墨頭溫度控制裝置，在清潔模式下，當該噴墨頭的溫度大於一上限值時，該控制裝置控制該電壓轉換單元使其輸入的電壓降低，以避免該噴墨頭的噴嘴燒毀。
本發明所述的噴墨頭溫度控制裝置，該電壓轉換單元透過該列印驅動器而提供電壓至該噴墨頭。
本發明所述的噴墨頭溫度控制裝置，該列印驅動器是透過多條像素選擇線，將該電壓轉換單元提供的電壓傳送至該噴墨頭。
本發明更提供一種噴墨頭的溫度控制方法，該噴墨頭設置於印表機上並受控於該印表機的列印驅動器而在列印區間對媒體進行列印，上述方法包括下列步驟(a)提供多個溫度電壓對照表；(b)依據該噴墨頭的工作狀態，選擇該等溫度電壓對照表其中之一；(c)取得該噴墨頭的溫度；(d)依據該噴墨頭的溫度，從該溫度電壓對照表中擷取對應的電壓值；以及(e)提供對應於該電壓值的電壓給該噴墨頭，以控制該噴墨頭的溫度。
本發明所述的噴墨頭溫度控制方法，該溫度電壓對照表中，包括一列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於列印區間時，重複步驟(c)～(e)，使該噴墨頭的溫度維持在一特定列印溫度。
本發明所述的噴墨頭溫度控制方法，該溫度電壓對照表中，包括一非列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間時，重複步驟(c)～(e)，使該噴墨頭的溫度快速到達一既定溫度。
本發明所述的噴墨頭溫度控制方法，該溫度電壓對照表中，包括一清潔模式溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間且進入清潔模式時，重複步驟(c)～(e)，使該噴墨頭的溫度增加，以清除該噴墨頭的噴嘴。
本發明所述的噴墨頭溫度控制方法，在清潔模式下，當該噴墨頭的溫度大於一上限值時，降低提供給該噴墨頭的電壓，以避免該噴墨頭的噴嘴燒毀。
本發明解決了已知噴墨頭溫度控制的缺點。
圖1為已知關於噴墨頭噴嘴的溫度控制的流程圖；
圖2為另一已知關於墨頭噴嘴溫度控制的方法的信號波形圖；圖3為根據本發明的一實施例的控制方塊示意圖；圖4為根據本發明的一實施例的溫度與電壓反應圖；圖5為根據本發明的一實施例在列印區間的溫度控制流程圖；圖6為根據本發明的一實施例在非列印區間的溫度控制流程圖；圖7為根據本發明的一實施例在噴墨頭清潔模式(spit mode)的溫度控制流程圖；圖8為根據本發明的一實施例在噴墨頭阻塞時的溫度控制流程圖；圖9為本實施例的一可調電壓輸出電路；圖10為本實施例的一可調電壓輸出電路。
具體實施例方式
圖3為根據本發明的一實施例的控制方塊示意圖。控制器31接收一模式狀態信號後，在存有多種模式的溫度電壓對照表的一溫度電壓對照表單元35中，選擇對應該模式狀態信號的一溫度電壓對照表。接著偵測噴墨頭的溫度，控制器31根據噴墨頭34傳送回來的溫度值，查詢對應的溫度電壓對照表後，得到一對應電壓值。控制器31將該對應電壓值傳送至電壓轉換單元32，電壓轉換單元32根據接收到的電壓值，輸出對應的電壓至噴墨頭驅動器33，藉以驅動噴墨頭34。
在本實施例中，溫度電壓對照表單元35中存放有不同模式的溫度電壓對照表，例如列印區間的溫度電壓對照表、非列印區間的溫度電壓對照表或是噴墨頭清潔模式的溫度電壓對照表。在不同模式下使用不同的溫度電壓對照表，可使控制器31更能針對噴墨頭34的狀態作最佳的電源管理，維持噴墨頭34的溫度。以下以圖4作解釋。圖4為根據本發明的一實施例的溫度與電壓反應圖。圖4中，41、42和43分別代表非列印區間、列印區間和非列印區間的溫度電壓變化。在區域41中，當噴墨頭溫度小於t1時，輸出一定電壓V1至噴墨頭對噴墨頭加溫，當噴墨頭溫度到達t1時，逐漸減少輸出至噴墨頭的電壓，當噴墨頭的溫度到達一預備列印溫度t2時，輸出一定電壓V2至噴墨頭維持該預備列印溫度。在區域42中，噴墨頭持續接收一定電壓而維持在一固定溫度t2，但此時對噴墨頭仍是屬於加熱情形，在時間T1時，噴墨頭溫度持續升高至一列印溫度t3。但為避免持續加熱造成噴墨頭毀損，在噴墨頭溫度到達t4時，再次降低輸出至噴墨頭的電壓，當噴墨頭溫度到達t5時，使其輸出維持一列印電壓V3。雖然輸出至噴墨頭的電壓減少，但噴墨頭溫度仍持續上升，噴墨頭溫度持續上升並維持噴墨頭溫度在列印溫度t3。在時間T2時，噴墨頭進行噴墨動作，噴墨頭的溫度迅速下降，因此增加輸出至噴墨頭的電壓至V2。在區域43時，偵測到噴墨頭的溫度低於t1，因此又增加輸出至噴墨頭的電壓至V1，使噴墨頭的溫度快速到達一準備列印溫度t2。
為了更清楚的說明本實施例，以下以噴墨頭在不同區間內的控制流程圖作說明。圖5為根據本發明的一實施例在列印區間的溫度控制流程圖。在步驟S51中，控制器先偵測噴墨頭的溫度，接著執行步驟S52，查詢列印區間溫度電壓對照表找出一對應電壓值傳送至一電壓轉換單元。接著在步驟S53中，電壓轉換單元輸出對應該電壓值的電壓至一噴墨頭驅動器，由該噴墨頭驅動器驅動該噴墨頭，重複步驟S51至步驟S53，使噴墨頭溫度維持在一列印溫度，如圖4中所示的溫度t3。
圖6為根據本發明的一實施例在非列印區間的溫度控制流程圖。在步驟S61中，控制器先偵測噴墨頭的溫度，接著執行步驟S62，查詢非列印區間溫度電壓對照表找出一對應電壓值傳送至一電壓轉換單元，接著在步驟S63中，電壓轉換單元輸出對應該電壓值的電壓至一噴墨頭驅動器，由該噴墨頭驅動器驅動該噴墨頭，重複步驟S61至步驟S63，使噴墨頭溫度維持在一預備列印溫度，如圖4中所示的溫度t2。當噴墨頭溫度維持在該預備列印溫度時，噴墨頭在進入一列印區間只需增加預備列印溫度(如t2)與列印溫度(如t3)的溫度差，便可加快噴墨頭在列印區間的升溫速度，達到加速列印的目的。
圖7為根據本發明的一實施例在噴墨頭清潔模式的溫度控制流程圖。在步驟S71中，控制器先偵測噴墨頭的溫度，接著執行步驟S72，查詢噴墨頭清潔模式溫度電壓對照表找出一對應電壓值傳送至一電壓轉換單元，接著在步驟S73中，電壓轉換單元輸出對應該電壓值的電壓至一噴墨頭驅動器，由該噴墨頭驅動器驅動該噴墨頭，使該噴墨頭升壓而溫度上升。噴墨頭在進入列印區間之前會先進行噴墨頭清潔動作(亦即噴墨頭位於噴墨頭清潔模式)，使噴墨頭上的噴嘴進行噴墨動作，藉由這樣的動作不但可以對噴墨頭進行清潔，也可以藉此提高噴墨頭溫度，達到加快列印速度的目的。
由於噴墨頭在噴墨頭清潔模式下所接受的電壓通常較列印區間或非列印區間時接受的電壓來的高，以達到清潔噴墨頭噴嘴的效果。但如果噴墨頭的噴嘴阻塞，噴墨頭上的噴嘴上無法藉由滴墨(firing)方式來散去熱能降低溫度，就可能使得噴嘴被燒毀而無法使用。為了避免這樣的情形發生，本實施例提供一種噴墨頭阻塞時的溫度控制流程。圖8為根據本發明的一實施例在噴墨頭阻塞時的溫度控制流程圖。首先，執行步驟S81偵測噴墨頭溫度，接著使該噴墨頭進入噴墨頭清潔模式(步驟S82)，判斷該噴墨頭是否仍阻塞(步驟S83)。若噴墨頭已排除阻塞，則執行步驟S84，使噴墨頭進入列印區模式。若噴墨頭仍為阻塞，則偵測噴墨頭溫度(步驟S85)，並查詢一噴墨頭阻塞模式溫度對照表(步驟S86)，使電壓轉換單元輸出對應該電壓值的電壓至一噴墨頭驅動器(步驟S87)，重複步驟S85至步驟S87，降低噴墨頭溫度，避免發生噴墨頭燒毀的情形發生。
在本實施例中，圖3中的電壓轉換單元32為一具有可調整電壓輸出的電路，由電壓轉換單元32輸出電壓至噴墨頭驅動器33，再由噴墨頭驅動器33將電壓輸出至噴墨頭的像素選擇(PrimitiveSelect)端，達到控制噴墨頭溫度的目的。本實施例則以具體的電路說明該電壓轉換單元32，並說明本實施例揭露的電路的優點。
圖9為本實施例的一可調電壓輸出電路。Vin耦接印表機提供的電源，Vout則為輸出至噴墨頭驅動器的電壓。Q1為負責電源輸入的開關電晶體，需承受大電流輸入。Q2為負責反饋調整Q1的電晶體，因不需承受如Q1承受的大電流，因此為一小型電晶體。R1為一電阻，用以調整A點電壓。輸出電壓Vout的大小是根據輸入電壓Vin透過電晶體Q1導通的多少，而電晶體Q1的導通程度又取決於A點電壓，A點的電壓則與B點電壓有關。以R2、R3與Q3為例說明，當S1為high時，Q3導通，B點電壓為輸出電壓Vout電壓的分壓，由B點電壓決定電晶體Q2的導通程度。電晶體Q2的導通程度則影響A點的電壓，A點電壓影響到Q1的導通程度，直接影響到輸出電壓Vout。藉由這樣的電壓反饋控制，便可以利用R2與R3的大小調整所需的電壓Vout。同理，(R4，R5，Q4)、(R6，R7，Q5)、(R8，R9，Q6)和(R10，R11，Q7)的作用亦同於(R2，R3，Q3)，利用這樣的方式便可利用R2～R 11的電阻值大小來調整所需要的輸出電壓Vout。舉例來說，若今天的輸出電壓Vout只需要利用(R2，R3，Q3)的電路即可達成，那控制器便輸出選擇信號S1～S5為〔10000〕即可。若今天的輸出電壓Vout必須利用到(R8，R9，Q6)和(R10，R11，Q7)的電路才能完成，那控制器便輸出選擇信號S1～S5為〔00011〕即可。本可調電壓輸出電路的優點為電路簡單，且可藉由調整(R2，R3)、(R4，R5)、(R6，R7)、(R8，R9)和(R10，R11)的電阻大小決定不同的輸出電壓Vout。
圖10為本實施例的一可調電壓輸出電路。Vin耦接印表機提供的電源，Vout則為輸出至噴墨頭驅動器的電壓。控制器101將查表得到的電壓值傳送至數字模擬轉換器102，輸出一電壓至運算放大器103來做為輸入到MOS電晶體M1的柵極，藉由輸入到M1柵極的電壓大小來決定MOS電晶體導通的程度，以控制輸出至噴墨頭驅動器的電壓Vout。藉由本電路可更精準的控制輸出電壓Vout，也可以達到簡化電路的目的。
以上所述僅為本發明較佳實施例，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發明的保護範圍當以本申請的權利要求書所界定的範圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下S11～讀取偵測到的溫度值S12～輸出控制信號，將電壓V轉換成V1S13～輸出控制信號，將電壓V轉換成V223～加熱脈衝電壓信號31～控制器34～噴墨頭32～電壓轉換單元35～溫度電壓對照表單元33～噴墨頭驅動器S51～偵測噴墨頭溫度
S52～查詢列印區間溫度電壓對照表S53～電壓轉換單元輸出對應電壓至噴墨頭驅動器S61～偵測噴墨頭溫度S62～查詢非列印區間溫度電壓對照表S63～電壓轉換單元輸出對應電壓至噴墨頭驅動器S71～偵測噴墨頭溫度S72～查詢噴墨頭清潔模式溫度電壓對照表S73～電壓轉換單元輸出對應電壓至噴墨頭驅動器S81～偵測噴墨頭溫度S82～噴墨頭進入噴墨頭清潔模式S83～判斷噴墨頭是否阻塞S84～噴墨頭進入列印區模式S85～偵測噴墨頭溫度S86～查詢噴墨頭阻塞模式溫度電壓對照表S87～電壓轉換單元輸出對應電壓至噴墨頭驅動器S1、S2、S3、S4、S5～選擇信號101～控制器102～數字模擬轉換器103～運算放大器
權利要求
1.一種噴墨頭的溫度控制裝置，該噴墨頭設置於印表機上並受控於該印表機的列印驅動器而在列印區間對媒體進行列印，其特徵在於所述噴墨頭的溫度控制裝置包括一溫度感測裝置，用以感應該噴墨頭的溫度；多個溫度電壓對照表；一控制裝置，耦接該溫度感測裝置，依據該噴墨頭的工作狀態，而由該溫度電壓對照表其中之一擷取該噴墨頭的溫度所對應的電壓值；以及一電壓轉換單元，耦接一電源與該控制裝置，並輸出對應於該電壓值的電壓至該噴墨頭，以控制該噴墨頭的溫度。
2.根據權利要求1所述的噴墨頭溫度控制裝置，其特徵在於多個溫度電壓對照表中，包括一列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於列印區間時，該控制裝置擷取該列印區間溫度電壓對照表，該電壓轉換單元依據該列印區間溫度電壓對照表中取得的電壓值，使該噴墨頭的溫度維持在一特定列印溫度。
3.根據權利要求1所述的噴墨頭溫度控制裝置，其特徵在於多個溫度電壓對照表中，包括一非列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間時，該控制裝置擷取該非列印區間溫度電壓對照表，該電壓轉換單元依據該非列印區間溫度電壓對照表中取得的電壓值，使該噴墨頭的溫度快速升溫致一既定溫度。
4.根據權利要求1所述的噴墨頭溫度控制裝置，其特徵在於多個溫度電壓對照表中，包括一清潔模式溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間且進入清潔模式時，該控制裝置擷取該清潔模式溫度電壓對照表，該電壓轉換單元依據該清潔模式溫度電壓對照表中取得的電壓值，使該噴墨頭的溫度增加，以清潔該噴墨頭的噴嘴。
5.根據權利要求4所述的噴墨頭溫度控制裝置，其特徵在於在清潔模式下，當該噴墨頭的溫度大於一上限值時，該控制裝置控制該電壓轉換單元使其輸入的電壓降低，以避免該噴墨頭的噴嘴燒毀。
6.根據權利要求1所述的噴墨頭溫度控制裝置，其特徵在於該電壓轉換單元透過該列印驅動器而提供電壓至該噴墨頭。
7.根據權利要求6所述的噴墨頭溫度控制裝置，其特徵在於該列印驅動器是透過多條像素選擇線，將該電壓轉換單元提供的電壓傳送至該噴墨頭。
8.一種噴墨頭的溫度控制方法，該噴墨頭設置於印表機上並受控於該印表機的列印驅動器而在列印區間對媒體進行列印，其特徵在於所述噴墨頭的溫度控制方法包括下列步驟步驟一提供多個溫度電壓對照表；步驟二依據該噴墨頭的工作狀態，選擇該溫度電壓對照表其中之一；步驟三取得該噴墨頭的溫度；步驟四依據該噴墨頭的溫度，從該溫度電壓對照表中擷取對應的電壓值；以及步驟五提供對應於該電壓值的電壓給該噴墨頭，以控制該噴墨頭的溫度。
9.根據權利要求8所述的噴墨頭溫度控制方法，其特徵在於該溫度電壓對照表中，包括一列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於列印區間時，重複步驟三至步驟五，使該噴墨頭的溫度維持在一特定列印溫度。
10.根據權利要求8所述的噴墨頭溫度控制方法，其特徵在於該溫度電壓對照表中，包括一非列印區間溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間時，重複步驟三至步驟五，使該噴墨頭的溫度快速到達一既定溫度。
11.根據權利要求8所述的噴墨頭溫度控制方法，其特徵在於該溫度電壓對照表中，包括一清潔模式溫度電壓對照表；當該噴墨頭位於非列印區間且進入清潔模式時，重複步驟三至步驟五，使該噴墨頭的溫度增加，以清除該噴墨頭的噴嘴。
12.根據權利要求11所述的噴墨頭溫度控制方法，其特徵在於在清潔模式下，當該噴墨頭的溫度大於一上限值時，降低提供給該噴墨頭的電壓，以避免該噴墨頭的噴嘴燒毀。
全文摘要
本發明為一種噴墨頭的溫度控制方法及其裝置，所述噴墨頭的溫度控制裝置，該噴墨頭設置於印表機上並受控於該印表機的列印驅動器而在列印區間對媒體進行列印，包括一溫度感測裝置、一控制裝置、多個溫度電壓對照表以及一電壓轉換單元。該溫度感測裝置用以感應該噴墨頭的溫度。該控制裝置耦接該溫度感測裝置，依據該噴墨頭的工作狀態，而由該等溫度電壓對照表其中之一擷取該噴墨頭的溫度所對應的電壓值。該電壓轉換單元耦接一電源與該控制裝置，並輸出對應於該電壓值的電壓至該噴墨頭，以控制該噴墨頭的溫度。本發明解決了已知噴墨頭溫度控制的缺點。
文檔編號B41J2/01GK1799843SQ200410102940
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優先權日2004年12月31日
發明者歐享沛, 韓孝羽, 黃介一 申請人:財團法人工業技術研究院