CN100371168C - 控制喷墨打印时间的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨打印控制系统，用以控制一喷墨头。喷墨打印控制系统包含有一马达控制器、一延迟时间产生装置连接于该马达控制器，及一定时器连接于延迟时间产生装置。马达控制器用以计算喷墨头到达一喷墨位置时的一移动速度。延迟时间产生装置用以依据该移动速度以产生一延迟时间。定时器用以开始计算喷墨头到达该喷墨位置后的一喷墨时间。当该喷墨时间与该延迟时间相同时，即输出一喷墨讯号以控制喷墨头喷墨。

Description

控制喷墨打印时间的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印控制系统(Printing Control System)，用以控制一喷墨头(Printing Head)于不同的移动速度下喷出墨滴的时间。

背景技术

现有喷墨打印装置的喷墨头是由马达所带动，使喷墨头来回移动。打印时，喷墨头会历经加速、等速及减速的移动过程。喷墨头距打印纸张有一段距离，喷墨头在不同的移动速度下喷出墨滴时，墨滴落在纸张的相对落下位置也不相同。倘若喷墨头不断地喷出墨滴时喷墨头的移动速度改变，会导致打印结果疏密不均的情形而影响打印质量。为了避免喷墨头在不同的移动速度下所造成墨滴相对落下位置偏移，现有喷墨打印装置的可打印区域(Printing Margin)设于相对应于喷墨头等速移动时。

请参阅图1，图1为现有喷墨头10(Printing Head)在不同的移动速度下喷出墨滴12时墨滴的相对落下位置的示意图。图1中，V₁、V₂及V_h代表不同的移动速度，d₁、d₂及d_h分别代表相对应于不同移动速度V₁、V₂及V_h的墨滴12落下位置，V_p为喷墨头10喷出墨滴12时的墨滴喷出速度，L为喷墨头10与打印纸张的距离。喷墨头10在不同的移动速度下，喷墨头10在位置0处所喷出的墨滴12相对落下位置也不同；当移动速度愈快，墨滴12的相对落下位置距离位置0也就愈远。

请参阅图2，图2为图1的喷墨头10的移动速度与时间关系图。图2中，横轴表示时间，而纵轴表示喷墨头10的移动速度。喷墨头10在打印时，会历经加速、等速及减速的移动过程，例如图2的速度曲线20，其包含了一加速区间22、一等速区间24及一减速区间26。为了避免喷墨头10在不同的移动速度下，喷墨头10所喷出的墨滴12相对落下位置不同而造成打印结果疏密不均的情形，喷墨打印机是将其可打印区域(Printing Margin)设于等速移动区间24。打印不同分辨率时，喷墨头10移动速度亦不相同，因此有不同的速度曲线。当喷墨头10欲打印某一特定分辨率时，其所需的喷墨头移动速度为V_h(等速区间所代表的速度)。

现有喷墨打印机中，可利用增加等速区间24的长度及减少加速区间22与减速区间26的长度的方式，来增加可打印区域。然而，喷墨头10的行程长短受限于打印机的机身大小，等速区间24的增加程度与加速区间22及减速区间26的减少程度有限。因此在打印机机身小型化的趋势下，现有这种藉由增加等速区间24的长度及减少加速区间22与减速区间26的长度的方式来增加可打印区域的方式，有其限制。

为了解决上述的问题，本发明提出一种喷墨打印控制系统(PrintingControl System)及其方法，可改善喷墨头于不同移动速度下的打印质量，以增加可打印区域。

发明内容

本发明的一目的是提供一种喷墨打印控制系统(Printing ControlSystem)及其方法，用以控制喷墨头(Printing Head)于不同的移动速度下喷出墨滴的时间，可改善喷墨头于不同移动速度下的打印质量，进而增加可打印区域。

本发明的喷墨打印控制系统，用以控制一喷墨头，该喷墨打印控制系统包含有：一马达控制器，用以计算该喷墨头到达一喷墨位置时的一移动速度；一延迟时间产生装置，连接于该马达控制器，用以依据该移动速度以产生一延迟时间；以及一定时器，连接于该延迟时间产生装置，用以开始计算该喷墨头到达该喷墨位置后的一喷墨时间，当该喷墨时间与该延迟时间相同时，即输出一喷墨讯号以控制该喷墨头喷墨，其中该延迟时间产生装置包含有一算术逻辑单元，用以依据一预定规则以产生该延迟时间，该预定规则为 $V_d=\frac{L}{V_p}(\frac{V_h}{V_x}-1),$ 其中T_d代表该延迟时间，L代表该喷墨头与一打印纸张的距离，V_p代表该喷墨头的墨滴喷出速度，V_h代表该喷墨头最大可操作的移动速度，V_x代表该喷墨头到达该喷墨位置时的移动速度。

本发明的喷墨打印控制方法包含以下的步骤。首先，使用一马达控制器计算喷墨头到达一喷墨位置时的一移动速度；然后使用一连接于该马达控制器的延迟时间产生装置依据该移动速度以产生一延迟时间。并且利用一连接于该延迟时间产生装置的定时器开始计算喷墨头到达该喷墨位置后的一喷墨时间。当该喷墨时间与该延迟时间相同时，即输出一喷墨讯号以控制喷墨头喷墨，其中该喷墨打印控制方法另包含有：依据一预定规则以产生该延迟时间，其中该预定规则为 $T_d=\frac{L}{V_p}(\frac{V_h}{V_x}-1),$ 其中T_d代表该延迟时间，L代表该喷墨头与一打印纸张的距离，V_p代表该喷墨头的墨滴喷出速度，V_h代表该喷墨头最大可操作的移动速度，V_x代表该喷墨头到达该喷墨位置时的移动速度。

本发明的喷墨打印控制系统及方法，可控制喷墨头在不同的移动速度下喷墨的时间，使喷出的墨滴落于预期的位置，因而改善喷墨头于不同移动速度下的打印质量，进而增加可打印区域(Printing Margin)。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为现有喷墨头在不同的移动速度下喷出墨滴时墨滴的相对落下位置的示意图

图2为图1的喷墨头的移动速度与时间关系图。

图3为应用本发明的喷墨打印控制系统的打印机的系统方块图。

图4A为图3的喷墨打印控制系统的一实施例的电路图。

图4B为图4A的第三讯号及脉冲讯号的示意图。

图5为墨滴喷出时机与速度的关系图。

图6为图4A喷墨打印控制系统另一实施例的定时器的电路示意图。

图7为应用本发明的另一具体实施例喷墨打印控制系统的打印机的示意图。

图8为本发明的喷墨打印控制方法的流程图。

附图符号说明

10：喷墨头       12：墨滴

22：加速区间     24：等速区间

26：减速区间     20：速度曲线

30：打印机       300：输入讯号

301：第一讯号    302：第二讯号

303：第三讯号    304：第四讯号

306：喷墨讯号    32：马达驱动装置

34：马达装置     36：喷墨打印控制系统

37：马达         362：马达控制器

364：延迟时间产生装置         366：定时器

38：喷墨头驱动装置            39：喷墨头

401：脉冲讯号                 42：D型触发器

44：异或门                    46：计数器

48：锁存器                    50：内存

52：向下计数器                54：第一向下计数器

56：第二向下计数器            58：第三向下计数器

60：打印机                    64：马达装置

66：喷墨打印控制系统          362a：马达控制器

367：定时器                   37a：马达

34a：马达装置

具体实施方式

请参阅图3，图3为应用本发明的喷墨打印控制系统36的打印机30的系统方块图。于一实施例中，本发明的喷墨打印控制系统36应用于一打印机30，喷墨打印控制系统36用以控制一喷墨头39。打印机30包含一马达驱动装置32、一马达装置34、喷墨打印控制系统36、一喷墨头驱动装置38、以及喷墨头39。马达装置34包含一马达37及一编码器(未显示)。马达37为一直流马达。马达驱动装置32依据一第一讯号301输出一第二讯号302至马达装置34。马达装置34的马达37接受第二讯号302以相对应地带动喷墨头39移动，马达装置34的编码器则依据喷墨头39的移动位置输出一第三讯号303至喷墨打印控制系统36。

本发明的喷墨打印控制系统36包含一马达控制器362、一延迟时间产生装置364连接于马达控制器362、以及一定时器366连接于延迟时间产生装置364。马达控制器362系藉由控制马达37转动以使喷墨头39可以来回移动。马达控制器362用以计算喷墨头39到达一喷墨位置时的一移动速度。马达控制器362接受一输入讯号300，而相对应地输出第一讯号301至马达驱动装置32，并依据回馈自马达装置34的第三讯号303以计算喷墨头39到达一喷墨位置时的移动速度。延迟时间产生装置364用以依据该移动速度以产生一延迟时间。定时器366用以开始计算喷墨头39到达该喷墨位置后的一喷墨时间。当该喷墨时间与该延迟时间相同时，定时器366即输出一第四讯号304至喷墨头驱动装置38。啧墨驱动装置38接受第四讯号304，并输出一喷墨讯号306至喷墨头39，以控制喷墨头39将墨滴(未显示)喷出。

延迟时间产生装置364产生该延迟时间的方式可藉由方程式计算的方式实现。于一实施例中，延迟时间产生装置364包含有一算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit，ALU)(未显示)，用以依据一预定规则以产生该延迟时间。延迟时间产生装置364依据马达控制器362所计算的移动速度，利用ALU依据该预定规则计算出相对应的该延迟时间。

以下将利用图1喷墨头10(Printing Head)在不同的移动速度下喷出墨滴12时墨滴的相对落下位置的示意图，来详加说明本发明延迟时间产生装置364所依据的预定规则以产生该延迟时间。图1中，V₁、V₂及V_h为不同的移动速度，d₁、d₂及d_h分别代表相对应于不同移动速度V₁、V₂及V_h的墨滴12相对落下位置，V_p为喷墨头10喷出墨滴12时的墨滴喷出速度，L为喷墨头10与打印纸张的距离，其中设定当喷墨头10喷出墨滴12时的位置为0。倘若墨滴12喷出的速度为定值，由图1的相关位置可得知d₁为

且d_h与d₁的距离为也就是说，在V₁的速度与在V_p的速度下喷出的墨滴12，其相对落下位置会有的偏移。为了补偿该位置偏移，以使两个墨滴12可以落在相同的位置，在喷d₁点时就必须有

的时间延迟。假设喷墨头10最大可操作的移动速度为V_h，d_h为其相对应的落下位置，V_x为喷墨头10到达喷墨位置时的移动速度，为了让墨滴12于每一个喷墨头移动速度V_x下的相对落下位置皆相同，故喷墨头10所需的延迟时间为

如前段所述，延迟时间产生装置364的该预定规则即为 $T_d=\frac{L}{V_p}(\frac{V_h}{V_x}-1),$ 其中T_d为该延迟时间。

延迟时间产生装置364亦可以藉由内存预存的方式来产生延迟时间。于另一实施例中，延迟时间产生装置364包含有一内存(未显示)。该内存预存有多个预定移动速度所对应的延迟时间，延迟时间产生装置364则依据该移动速度于该内存内找寻相对应的延迟时间。

请参阅图4A及图4B，图4A为图3的喷墨打印控制系统36的一实施例的电路图，图4B为图4A的第三讯号303及脉冲讯号401的示意图。于图4A的实施例中，马达控制器362包含一D型触发器(D-Flip Flop)42、一异或门(XOR)44，一8位(8-bits)的计数器46、以及一锁存器(Latch)48。延迟时间产生装置364是以内存预存的方式实现，延迟时间产生装置364包含一内存50，其预存多个预定移动速度所对应的延迟时间。

如图4A所示，马达控制器362中，一由马达装置32的编码器输出的第三讯号303经过D型触发器42以及异或门44，以产生一脉冲讯号401。脉冲讯号401为单稳态信号(One-Shot Signal)，其作为喷墨头39的位置指针及计算移动速度的信号。当喷墨头39移动时，计数器46即开始计算脉冲讯号401内的两个脉冲所需的时间，进而求得喷墨头39的移动速度。当脉冲讯号401为高时，锁存器48会保留当时计数的数值，计数器46则重置为0重新计数。

在每次脉冲讯号401为高时，将由锁存器48所保留的计数值，取前四个位作为读取内存50的地址。于此实施例中，延迟时间产生装置364的内存50内预存有16笔不同喷墨头移动速度所相对应的延迟时间的数据。举例来说，若计数值为00000000～00001111时，表示喷墨头39移动速度最快，此时取前四个位0000，则其相对应的地址为0，因此于内存50内取地址为0的延迟时间的数据，此数据为预设在该速度下所需的延迟时间。其余计数值依此类推。若要得到更精确的延迟时间，只要在内存50内预存入更多笔延迟时间的数据即可。

定时器366包含一向下计数器(Down Counter)52。当脉冲讯号401为高时，向下计数器52加载所需要的延迟时间，并向下计数。当计数至0时，即输出一第四讯号304至喷墨头驱动装置38以驱动喷墨头39喷墨。

请参阅图5，图5为墨滴喷出时机与速度的关系图。如前文所述，当脉冲讯号401为高时，延迟时间产生装置364会依据当时喷墨头10的速度产生相对应的延迟时间。喷墨头10的最高移动速度为V_h，此时墨滴12相对落下位置为d_h。倘若喷墨头10在较慢的移动速度V₁下，所需的延迟时间长度为td₁，也就是一直到喷墨头10移至虚线喷墨头位置时才喷出墨滴12方可使墨滴12落于相同的相对落下位置d_h。然而，由图5可知于该延迟时间内已经产生两个延迟时间。在此情况下，可进一步利用多个定时器来实现。其中，定时器的个数可由前述打印机已知的参数L、V_p、V_h及喷墨位置长度d来决定，其中 $d_h=\frac{L}{V_p}\×V_h,$ 若(n-1)×d≤d_h≤n×d，则所需的该定时器个数为n个。

请参阅图6，图6为图4A喷墨打印控制系统36另一实施例的定时器367的电路示意图。相较于图4A的定时器366，图6的定时器367包含三个向下计数器：第一向下计数器54、第二向下计数器56，以及第三向下计数器58。在第一次脉冲讯号401为高时，延迟时间产生装置364(未显示于图6)依据当时喷墨头39(未显示于图6)移动速度产生一相对应的第一延迟时间，第一向下计数器54即加载第一延迟时间并向下计数。当第二次脉冲讯号401为高时，延迟时间产生装置364产生一相对应的第二延迟时间，此时若第一向下计数器54的计数值尚未到0，便将该计数值载入至第二向下计数器56，而将第二延迟时间加载至第一向下计数器54，并皆接续向下计数。当第三次脉冲讯号401为高时，延迟时间产生装置364产生一相对应的第三延迟时间，此时若第一向下计数器54及第二向下计数器56的计数值尚未到0，便将所述计数值向下一个向下计数器加载，而将第三延迟时间加载至第一向下计数器54，并皆接续向下计数。当计数器载入的值为0，则不再计数。且当计数值计数至0时，则输出一第四讯号304至喷墨头驱动装置38(未显示于图6)以驱动喷墨头39喷墨。

请参阅图7，图7为应用本发明的另一具体实施例喷墨打印控制系统66的打印机60的示意图。图7的打印机60与图2的打印机30主要不同之处在于马达装置及马达控制器。打印机30的马达装置34的马达37为一直流马达且喷墨打印控制系统36的马达控制器362为相对应的直流马达控制器，打印机60的马达装置34a的马达37a为一步进马达且喷墨打印控制系统66的马达控制器362a为相对应的步进马达控制器，马达控制器362a用以以决定喷墨头39移动的位置及速度。由于步进马达37a的单位行程是固定的，可藉由控制每一单位行程相隔的时间，即可得到喷墨头39于当时的移动速度，因此在本实施例中，马达装置34a不需送出第三讯号至马达控制器362a。至于打印机60的其它组件和图3的实施例相同，其作用方式亦相同，在此不予以赘述。

请参阅图8，图8为本发明的喷墨打印控制方法的流程图。本发明喷墨打印控制方法包含下列的步骤：

步骤S700：开始；

步骤S702：计算该喷墨头到达一喷墨位置时的一移动速度；

步骤S704：依据该移动速度以产生一延迟时间；

步骤S706：开始计算该喷墨头到达该喷墨位置后的一喷墨时间；以及

步骤S708：当该喷墨时间与该延迟时间相同时，输出一喷墨讯号以控制该喷墨头喷墨；

步骤S710：结束。

本发明喷墨打印控制方法用以控制喷墨头，其可以应用在直流马达或是步进马达，以使喷墨头可以来回移动。

于一实施例中，步骤S704产生延迟时间的方法可由一预存多个预定移动速度所对应的延迟时间数据的内存中选择。于另一实施例中中，产生延迟时间的方法亦可依据一预定规则产生，其中该预定规则为 $T_d=\frac{L}{V_p}(\frac{V_h}{V_x}-1).$ 于此公式中，T_d代表该延迟时间，L代表该喷墨头与一打印纸张的距离，V_p代表该喷墨头的墨滴喷出速度，V_h代表该喷墨头最大可操作的移动速度，V_x代表该喷墨头到达该喷墨位置时的移动速度。

本发明的喷墨打印控制系统及方法可控制喷墨头喷墨的时间，使喷墨头于不同的移动速度下喷出的墨滴滴落于预期的位置，因而改善喷墨头于不同移动速度下的打印质量。应用本发明喷墨打印控制系统及方法的打印机，其喷墨头于不同移动速度下的打印质量提高，因而可打印区域(PrintingMargin)可以增加。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明权利要求的范畴内。

Claims (9)

1.一种喷墨打印控制系统，用以控制一喷墨头，该喷墨打印控制系统包含有：

一马达控制器，用以计算该喷墨头到达一喷墨位置时的一移动速度；

一延迟时间产生装置，连接于该马达控制器，用以依据该移动速度以产生一延迟时间；以及

一定时器，连接于该延迟时间产生装置，用以开始计算该喷墨头到达该喷墨位置后的一喷墨时间，当该喷墨时间与该延迟时间相同时，即输出一喷墨讯号以控制该喷墨头喷墨，

其中该延迟时间产生装置包含有一算术逻辑单元，用以依据一预定规则以产生该延迟时间，

该预定规则为 $T_d=\frac{L}{V_p}(\frac{V_h}{V_x}-1)$ ，其中T_d代表该延迟时间，L代表该喷墨头与一打印纸张的距离，V_p代表该喷墨头的墨滴喷出速度，V_h代表该喷墨头最大可操作的移动速度，V_x代表该喷墨头到达该喷墨位置时的移动速度。

2.如权利要求1所述的喷墨打印控制系统，其中该延迟时间产生装置包含有一内存，用以预存多个预定移动速度所对应的延迟时间。

3.如权利要求1所述的喷墨打印控制系统，其中该马达控制器是藉由控制一马达转动以使该喷墨头可以来回移动。

4.如权利要求3所述的喷墨打印控制系统，其中该马达是一直流马达。

5.如权利要求3所述的喷墨打印控制系统，其中该马达是一步进马达。

6.一种喷墨打印控制方法，用以控制一喷墨头，该喷墨打印控制方法包含有：

计算该喷墨头到达一喷墨位置时的一移动速度；

依据该移动速度以产生一延迟时间；

开始计算该喷墨头到达该喷墨位置后的一喷墨时间；以及

当该喷墨时间与该延迟时间相同时，输出一喷墨讯号以控制该喷墨头喷墨，

其中该喷墨打印控制方法另包含有：

依据一预定规则以产生该延迟时间，其中该预定规则为 $T_d=\frac{L}{V_p}(\frac{V_h}{V_x}-1),$ 其中T_d代表该延迟时间，L代表该喷墨头与一打印纸张的距离，V_p代表该喷墨头的墨滴喷出速度，V_h代表该喷墨头最大可操作的移动速度，V_x代表该喷墨头到达该喷墨位置时的移动速度。

7.如权利要求6所述的喷墨打印控制方法，其中该喷墨打印控制方法还包含有：

预存多个预定移动速度所对应的延迟时间。

8.如权利要求6所述的喷墨打印控制方法，其中该喷墨打印控制方法应用在一直流马达以使该喷墨头可以来回移动。

9.如权利要求6所述的喷墨打印控制方法，其中该喷墨打印控制方法应用在一步进马达以使该喷墨头可以来回移动。

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