CN100579781C - 喷墨打印设备和喷墨打印方法 - Google Patents

Abstract

提供了多种打印模式，其具有为每个油墨温度提供的不同的驱动电压值，并且在每种打印模式下，通过调节驱动脉冲来执行喷射量控制。在给予图像质量优先级的高质量模式下，施加相对低电压和相对长脉冲宽度的驱动脉冲。在给予打印速度优先级的高速度模式下，施加相对高电压和相对短的脉冲宽度的驱动脉冲。在高质量模式下，这种控制允许喷射量在很宽的温度范围内被控制，从而能够稳定色彩再现。在高速度模式下，这种控制允许打印头的驱动频率被提高，从而增加打印速度。

Description

喷墨打印设备和喷墨打印方法

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印设备和一种喷墨打印方法，即通过将油墨喷射到打印介质上来在该打印介质上打印图像，尤其涉及一种控制施加到用于喷射油墨的电热换能器(加热器)的电压脉冲的方法。

背景技术

该喷墨打印设备通过响应于一个图像信号从打印元件中喷射油墨以在打印介质上打印大量点来形成一幅图像。这样的喷墨打印系统相比于其它打印系统具有很多优点，包括高速、高密度的打印，结构简单并且打印过程安静的彩色打印能力。

从打印元件中喷射油墨的结构已经被提出并实施在一些类型的打印设备中，在这些设备中，一种在打印元件中使用电热换能器(加热器)的类型能够以高密度高频率喷射小油墨滴，因而被发现具有广泛的应用。这种结构的喷墨打印头具有多个打印元件，所述多个打印元件以对应于打印分辨率的密度排列。每个打印元件被提供有一个液体路径以引入油墨到喷嘴孔，以及与该液体路径中的油墨接触的一个电热换能器(加热器)。在响应于图像信号从打印元件喷射油墨的过程中，各个加热器被施加一个预定的电压脉冲以加热该油墨。快速的加热使得与该加热器表面接触的油墨产生薄膜状沸腾(film boiling)，不断扩大的气泡从喷嘴孔排出预定量的油墨，其飞出并落到打印介质上形成一个点。

另外，喷射量受打印头的温度的影响，或更直接的受加热器附近的油墨的温度的影响。这是因为油墨粘性随油墨温度变化，以及气泡体积及其生长速度在薄膜状沸腾期间依赖于该油墨粘性。例如，当打印头温度低的时候，油墨粘性增大，使得气泡体积小，导致油墨喷射的量以及打印点的面积变小。相反，当打印头温度高的时候，油墨粘性降低，使得气泡体积大，导致油墨喷射的量以及打印点的面积增加。也就是说，即使基于相同的图像数据进行打印，不稳定的打印头温度也会使得形成在打印介质上的点的大小不稳定，这又导致了不稳定的图像密度。

另外，当使用多个打印头打印彩色图像时，不同彩色打印头之间温度的差异可能也将导致所产生的色彩不同于所期望的色彩。而且，如果各个打印头的温度发生变化，所产生的色彩将不稳定地偏离目标色彩坐标。

在打印头的制造过程中，具有气泡形成加热器的打印头不可避免的在加热器电阻方面有一些差异。考虑到打印头的结构，多个打印头之间也不可避免的存在温度差异，其取决于打印设备所被使用的环境或各个彩色打印头的使用频率。但是，喷墨打印设备在图像密度和所产生的色彩方面的差异都是不希望的。因此喷墨打印设备的一个很重要的任务就是要稳定打印头的喷射量。

日本专利公开No.5-031905(1993)中披露了一种技术，其为每次油墨喷射施加两个电压脉冲，并根据打印头的温度逐级控制脉冲宽度，以稳定油墨的喷射量。这种喷射量控制被称为双脉冲驱动控制。该喷墨打印设备的控制电路根据温度设置用于喷墨的脉冲信号的脉冲宽度。

图19是一个表示该双脉冲驱动控制的时序图。横坐标代表时间，纵坐标代表施加于加热器的电压。一次喷射通过图中所示的两个脉冲来完成。该喷墨打印设备的控制电路根据温度来设置图中所示的脉冲信号的脉冲宽度，以稳定所喷射的油墨滴的量。在图中，P1代表预加热脉冲施加时间，P3代表主加热脉冲施加时间，P2代表该预加热脉冲和该主加热脉冲间的间隔。

该预加热脉冲被施加来加热所述加热器表面附近的油墨，其施加时间P1被设置以使得所施加的能量保持在一个不会导致产生气泡的水平。另一方面的主加热脉冲被施加来使得由该预加热脉冲所加热的油墨中产生薄膜状沸腾并从而执行喷射。其施加时间P3被设置的大于P1，以产生足够的能量来生成气泡。

如上所述，油墨喷射量被认为取决于加热器附近的油墨的温度分布。日本专利公开NO.5-031905(1993)公开了一种方法，用来根据所检测的温度调节预加热脉冲的脉冲宽度P1，以实现稳定的喷射量。更具体的说，例如，随着所检测的温度逐渐增加，加热该加热器附近的油墨的必要性逐渐降低，该预加热脉冲宽度P1因此被设置成逐渐减小。相反，当所检测的温度逐渐降低的时侯，加热该加热器附近的油墨的必要性逐渐增加，预加热脉冲宽度P1被设置成逐渐增大。

这种双脉冲驱动控制的使用使得对于所有色彩而言，油墨的喷射量稳定的保持恒定，即使各个打印头在任意给定的时间具有不同的温度。

在传统的双脉冲驱动控制中，例如日本专利公开号NO.5-031905(1993)中所公开的，施加到加热器中的能量是通过改变脉冲宽度而同时保持驱动电压恒定来调节的。应该注意，喷射量的稳定也可以通过同时改变脉冲电压和脉冲宽度以单个脉冲来实现。这样的喷射量控制方法(之后称为单脉冲控制)在日本专利公开号NO.2001-180015和2004-001435中公开。

在具有加热器的喷墨打印设备中，有一种趋势是，更长的时间间隔内施加更低的电压脉冲时的喷射量比在更短的时间间隔内施加更高的电压脉冲时的喷射量更大。这是因为更长时间间隔内更低的电压脉冲的施加使得被加热到气泡形成温度的油墨区因为热传导而更广泛的扩展，而快速的施加高压只加热非常靠近加热器的区域，这导致气泡立即产生，导致更小的喷射量。日本专利公开号NO.2001-180015和2004-001435中描述了一种喷射控制方法，其中利用了这样的喷射特性，并且其中当希望增加喷射量的时侯，降低驱动电压并加宽(拉长)脉冲宽度，当希望减少喷射量的时侯，增加驱动电压并变窄(缩短)脉冲宽度。

如上所述，近年来的喷墨打印设备通过采用日本专利公开号NO.5-031905中描述的双脉冲驱动控制方法和日本专利公开号NO.2001-180015和2004-001435中描述的单脉冲驱动控制方法来试图保持喷射量尽可能的稳定。

打印头中的油墨温度随着打印操作继续而上升。因此，在单脉冲驱动控制中，如果希望在尽可能宽的温度范围内稳定喷射量，最好在打印开始时即在常温时将驱动电压设置的尽可能低。这是因为更低的电压可以使得热通量被设置的更低，减小脉冲宽度变化对喷射量的影响并从而可能精确的执行喷射量的控制。应该注意，设置低驱动电压增加了喷射油墨所需要的脉冲宽度，即一次喷射花费的时间，导致更慢的打印速度。

为了实现快速的打印，打印头所能够进行打印的最低温度(被称为开始温度)处的驱动电压需要被设置的尽可能的高，以缩短一次喷射所花费的时间。但这导致热通量变高，不可能实现喷射量的精确控制。这也使得用于喷射量控制的电压更加可能达到打印设备能够提供的电压上限，致使喷射量控制本身变得困难。虽然这个问题可通过预先将可提供给打印头的驱动电压的上限设置为高来避免，但一个能够承受更高的驱动电压的电路可能具有增大的电路区域，会增加制造成本。在以低成本和小尺寸为其特征的喷墨打印设备中，高电压驱动的设计不是很可行。

我们已经描述了单脉冲驱动控制。双脉冲驱动控制在喷射量控制和驱动电压之间的关系方面也有类似的趋势。双脉冲驱动控制保持驱动电压在一个恒定的值，而不考虑油墨温度。取决于这种恒定值被设置的相对较高或较低，喷射量控制的精度和打印速度发生变化。

双脉冲驱动控制随着温度的升高逐渐减小预加热脉冲的宽度，以保持喷射量在预定的范围内。因此，基本上，喷射量控制可在一个从该开始温度到预加热脉冲宽度变为零的温度的温度范围内被执行。如果驱动电压被设置的相对较低，从加热器到油墨的热通量很小，因此预加热脉冲宽度的变化对喷射量几乎没有影响，从而能够进行相应的更精确的喷射量调节。而且，由于预加热脉冲宽度在开始温度相对较长，因此喷射量的控制可在一个直到预加热脉冲宽度变为零的温度的宽温度范围内被执行。应该注意，如同单脉冲驱动控制的情况一样，更长的脉冲宽度会导致每次喷射花费时间更长，打印速度更慢。

另一方面，当驱动电压被设置的相对较高时，预加热脉冲宽度在开始温度可被预先设置的很短，从而能够实现更快速的打印。但是，由于从加热器到油墨的热通量在预加热脉冲施加时很高，预加热脉冲宽度的变化对喷射量的影响增大。这意味着喷射量的调节变得更粗糙。而且，由于预加热脉冲宽度在开始温度很短，即使微小的温度变化也能导致预加热脉冲宽度变为零，所述喷射量控制可正常执行的温度范围变窄。

近年来，喷墨打印设备在多功能性方面的使用已经增加，并且对能够在各种打印介质上打印各种图像的能力需求也在不断增加。这样的一个例子是对以与银盐图像匹配的稳定的色彩在一页光滑的照相纸上打印照片图像的需求。为了满足这种需求，需要高精度和高可靠性的控制喷射量。同时，也要求在低成本普通纸上高速打印单色文本图像。为了满足这种要求，需要减小驱动脉冲宽度。在这些情况下，传统的喷墨打印设备很难同时满足用户的两方面需求-图像质量和打印速度。

发明内容

本发明要解决了上述的问题。本发明的一个目标就是提供一种喷墨打印设备和一种喷墨打印方法，其通过允许用户根据应用从多种给出了不同需求的优先级的打印模式中进行选择，来满足用户在图像质量和打印速度两方面的要求。

本发明的第一方面是一种喷墨打印设备，以通过使用打印头在打印介质上形成图像，其中该打印头由多个打印元件的阵列构成，这些打印元件被配置为通过对加热器施加脉冲来喷射油墨，该喷墨打印设备包括：选择装置，用于选择多种打印模式之一；捕获装置，用于获取打印头中的油墨温度；设定装置，用于根据关于该选择装置选择的打印模式的信息和关于该捕获装置所捕获的油墨温度的信息设定被施加到加热器的脉冲；以及驱动装置，用于通过施加该设定脉冲给加热器来驱动该打印元件；其中从多个打印模式中选择的至少一种打印模式下该设定装置设定的脉冲的电压值不同于其它打印模式下该设定装置设定的脉冲的电压值。

本发明的第二方面是一种喷墨打印方法，用于通过使用打印头在打印介质上形成图像，其中该打印头由多个打印元件的阵列构成，这些打印元件被配置为通过对加热器施加脉冲来喷射油墨，该喷墨打印方法包括以下步骤：选择多种打印模式之一；获取打印头中的油墨温度；根据关于该选择步骤选择的打印模式的信息和关于该油墨温度的信息设定施加到加热器的脉冲；通过施加该设定脉冲给加热器来驱动该打印元件；其中由该设定步骤在从多个打印模式中选择的至少一种打印模式下设定的脉冲的电压值不同于当选择其它打印模式时设定的脉冲的电压值。

本发明其它的特征根据下面示例性实施方式的描述(结合附图)将变得很清楚。

附图说明

图1是表示在应用到本发明的一个实施例的打印系统中执行的图像数据处理流程的图；

图2示出了该实施例的点分布构图处理为输入级0-8产生的输出图案；

图3示意性示出了用来解释多遍打印方法的打印头和打印图案；

图4示出了可应用于该实施例的遮蔽(mask)图案的一个实例；

图5是可应用于本发明的实施例的打印设备从打印设备的右上部对角线看去的透视图；

图6是可应用于本发明的实施例的打印设备的透视图，示出了该打印设备的内部结构；

图7是可应用于本发明的实施例的打印设备的透视图，示出了该打印设备的内部结构；

图8是示意性示出应用于本发明的喷墨打印设备的电路的整体结构框图；

图9是表示应用于本发明的实施例的喷墨打印设备的主印刷电路板的内部结构框图；

图10是表示应用于本发明的实施例的头盒(cartridge)的结构示意图；

图11是表示用于本发明的实施例的打印头的喷射部分的结构示意图；

图12是表示布置在滑架印刷电路板上的头端驱动电压调制电路的示例性结构的电路图；

图13是表示输入到D/A转换器的控制信号C和输出电压VH之间的关系图；

图14示出了当加热器的驱动电压改变，而k保持不变时，喷射量如何变化；

图15示出了打印头的基本温度和喷射量间的关系图；

图16示出了通过根据检测到的基本温度切换驱动电压以在打印期间保持喷射量在预定范围内的控制方法；

图17示出了在本发明的第一实施例中通过比较一个高质量模式和一个高速度模式得出的驱动电压VH和基本温度间的关系；

图18示出了在本发明的第二实施例中通过比较一个高质量模式和一个高速度模式得出的驱动电压VH和基本温度间的关系；

图19是一个表示双脉冲驱动控制的时序图；

图20示出了当预加热脉冲宽度及其间隔逐步改变而主加热脉冲保持不变时的脉冲；

图21示出了通过根据基本温度和喷射量之间的关系和检测的基本温度改变预加热脉冲宽度而在打印期间保持喷射量在预定范围内的控制方法；

图22示出了在本发明的第三实施例中通过比较一个高质量模式和一个高速度模式得出的驱动电压VH和基本温度间的关系；

图23示出了在本发明的第三实施例中通过比较一个高质量模式和一个高速度模式得出的预加热脉冲宽度和基本温度间的关系。

具体实施方式

(第一实施例)

1.基本结构

1.1打印系统概述

图1示出了应用于本发明的实施例的打印系统的图像数据处理流程。打印系统J0011具有一个主设备J0012，其产生表示要被打印的图像的图像数据并为数据产生设置一个UI(用户界面)。还有一个打印设备J0013，其根据该主设备J0012所产生的图像数据在打印介质上打印。该打印设备J0013使用10种彩色油墨-青色(C)、浅青色(Lc)、品红色(M)、浅品红色(Lm)、黄色(Y)、红色(R)、绿色(G)、第一黑色(K1)、第二黑色(K2)和灰色(Gray)。这样它使用一个打印头H1001喷射这10种彩色油墨。

在主设备J0012的操作系统中运行的程序是应用程序和打印机驱动程序。该应用程序J0001产生要通过该打印设备打印的图像数据。在主设备J0012的监视器的UI屏幕上，用户对这样的项目进行设置，例如用于打印的介质的种类和打印质量并发送打印命令。响应于该打印命令，图像数据R、G、B被移交给打印机驱动程序。

该打印机驱动程序具有预处理J0002、后处理J0003、γ校正J0004、半调色(half toning)J0005和打印数据生成J0006作为自己的功能。打印机驱动程序执行的这些处理J0002-J0006下面将简单进行介绍。

(A)预处理

预处理J0002执行色域(gamut)或色彩空间的映射。在该实施例中，它执行数据转换以将由标准色彩空间sRGB的图像数据R、G、B所再现的色域映射为由打印设备J0013所再现的色彩空间。更具体的说，通过使用三维LUT，将8位256灰度的图像数据R、G、B转换为在打印设备J0013的色彩空间中的8位数据R、G、B。

(B)后处理

该后处理J0003确定8位10色的分量数据Y，M，Lm，C，Lc，K1，K2，R，G，Gray，对应于再现由色彩空间映射的8位数据R、G、B所表示的色彩的油墨组合。在该实施例中，该后处理也如预处理一样使用三维LUT进行内插计算。

(C)γ校正

该γ校正J0004对由后处理J0003所计算的每种色彩的色彩分量执行密度(灰度值)转换。更具体的说，通过使用对应于打印设备J0013的每种彩色油墨的灰度特征的一维LUT，该γ校正执行一种转换，该转换线性地匹配该色彩分量数据与该打印设备的灰度特征。

(D)半调色

该半调色J0005执行一种量化，将每个γ校正的8位色彩分量数据Y，M，Lm，C，Lc，K1，K2，R，G，Gray转换为4位数据。在该实施例中，通过使用误差扩散法，该256灰度8位数据被转换为9灰度4位数据。该4位数据是表示由打印设备中的点分布构图处理过程形成的点图案的索引。

(E)打印数据生成

作为打印机驱动程序所执行的最后的处理过程，该打印数据生成J0006向由该4位索引数据表示的图像数据中增加打印控制信息以生成打印数据。该打印数据包括用于控制打印操作的打印控制信息和代表要被打印的图像的图像数据(4位索引数据)。该打印控制信息包括，如“打印介质信息”、“打印质量信息”和“其它控制信息”，例如“纸张馈送方法”。如上所述产生的打印数据被提供给打印设备J0013。

打印设备J0013对从主设备J0012中提供的打印数据上执行点分布构图(dot arrangement patterning)J0007和遮蔽数据转换J0008，如下所述。

(F)点分布构图

上述半调色J0005将灰度级从256-多值密度信息(8位数据)降低到9-值灰度信息(4位数据)。但是，打印设备J0013实际能够打印的数据是指示是否打印一个油墨点的二进制数据(1位数据)。因此，对于从半调色J0005输出的每个由灰度级0-8的4位数据表示的像素，该点分布构图J0007分配一个对应于该像素的灰度级(0-8)的点分布图案。也就是说，构成一个像素的多个子区域中的每一个被赋予开/关数据(1位二进制数据“1”或“0”)表明一个油墨点是否要在该子区域中打印。这里“1”表明一个点要在相关的子区域中打印，“0”表明一个点不会被打印。

图2示出了该实施例的点分布构图为输入级0-8所产生的输出图案。图中左边所示的等级对应于从主设备的半调色中输出的级0至级8。右边所示的区域，每个由2个纵向予区和4个横向子区构成，组成半调色输出的一个像素区。一个像素的每个子区代表一个最小的单元区域，其中定义一点开/关。在该说明书中，“像素”是指一个可以灰度表示的最小的单元区域，其构成由2位或更多位多值数据图像处理(如预处理、后处理、γ校正和半调色)所处理的最小单元。

在该图中，用圆形标注的子区域代表在该处的点要被打印的那些。随着等级的增加，一个像素中点的数量一次增加一个。在该实施例中，以这种方式反映原始图像的密度信息。

(4n)到(4n+3)表示从图像数据的左端开始的水平像素位置，通过将等于或大于1的整数代入n而确定。这些列中所表示的点图案表明，四个不同的点图案是根据像素位置为一个相同的输入级准备的。也就是说，如果输入了相同的输入级，列(4n)到(4n+3)中所示的四个点分布图案被循环分配。

在图2中，纵向被作为打印头的喷嘴开口排列的方向，横向被作为该打印头的扫描方向。在多个不同的点分布中打印同一级中的打印数据产生分散在位于该点分布图案的上层的喷嘴和位于下层的喷嘴间的喷射数量的效果，以及扩散打印设备的各种噪声特性的效果。

上述点分布构图结束后，所有要在打印介质上打印的点分布图案也被确定。

(G)遮蔽(mask)数据转换

上述点分布构图J0007确定了打印介质上各个子区中的点的存在与否。因此，向打印头H1001的驱动电路J0009输入表示点分布的二进制数据使得期望的图像可以被打印。在打印该图像的过程中，一个所谓的单遍(1-pass)打印被执行，其在一次扫描中完成打印该打印介质的一个相同扫描区。这里，以多遍(multi-pass)打印为例，其中在多次扫描中完成在打印介质的相同扫描区的打印。

图3示意性示出了一个打印头和打印图案以解释该多遍打印方法。在该实施例中使用的打印头H1001具有768个喷嘴。为了简化，该打印头被描述为具有16个喷嘴的打印头P0001。这些喷嘴被分为四个喷嘴组，第一到第四喷嘴组，如图所示，每个喷嘴组有四个喷嘴。遮蔽图案P0002包括第一到第四遮蔽图案P0002a-P0002d。第一到第四遮蔽图案P0002a-P0002d每个定义了该第一到第四喷嘴组所能够打印的区域。遮蔽图案中被涂黑的区域代表允许打印区，空白区域代表不允许打印区。该第一到第四遮蔽图案P0002a-P0002d彼此互补并叠加四种遮蔽图案以完成4×4区域的打印。

P0003-P0006的图案表明当重叠打印扫描被执行时图像是如何形成的。每次打印扫描结束，打印介质在图中箭头的方向被馈送每组的宽度(在该图中，等于四个喷嘴的一个间隔)。因此，在打印介质的一个相同区域(对应于每个喷嘴组的一个区域)之一图像经过四次打印扫描来完成。如上所述，在打印介质的每个区域中以多次扫描的形式通过多个喷嘴组形成一个图像具有减少喷嘴特性变化和打印介质的馈送精确度变化的效果。

图4示出了一个可应用于该实施例的遮蔽图案的实施例。该实施例中使用的打印头J0010具有768个喷嘴，其被分为四组192个喷嘴。该遮蔽图案量度768个纵向延伸的子区×256个横向延伸的子区。对应于四个喷嘴组的四个遮蔽图案彼此互补。

在该实施例中，图4所示的遮蔽数据被存储在打印设备的存储器中。遮蔽图案转换J0008对该遮蔽数据和通过点分布构图所获得的二进制数据执行与(AND)操作，以确定要在每次打印扫描中打印的二进制数据，并发送这些数据到驱动电路J0009，该电路又驱动打印头J0010根据该二进制数据喷射油墨。

在图1中，预处理J0002、后处理J0003、γ校正J0004、半调色J0005和打印数据生成J0006都由主设备J0012执行。点分布构图J0007和遮蔽数据转换J0008由打印设备J0013执行。应该注意，本发明不仅限于该实施例。例如，上述处理J0002-J0005的一部分可由打印设备J0013执行，或全部处理J0002-J0008都由主设备J0012执行。或者，处理J0002-J0008全部由打印设备J0013来执行。

1.2机械单元的结构

应用于本实施例的打印设备的结构将在下面进行描述。本实施例的打印设备通常包括，就功能而言，纸张提供单元、纸张传送单元、纸张释放单元、滑架(carriage)单元和清洁单元，这些单元容纳在外壳中并受该外壳的保护。

图5是从右上部分对角线方向看去的打印设备的透视图。打印设备的外壳主要包括一个下壳M7080、一个上壳M7040、一个检修盖M7030、一个未示出的连接器盖和一个前盖M7010，包围该打印设备的内部结构。该上壳M7040具有一个LED指示M7060，发射并显示LED光，一个电源键E0018，一个恢复键E0019和一个平传(flat pass)键E3004。纸张供应盘M2060和纸张释放盘M3160被可转动的安装，并且当纸张被提供和释放时可如图所示阶梯式的伸出。当纸张提供和释放没有被执行时，它们被折叠以覆盖该打印设备。

图6是外壳被去除后的打印设备的透视图。图7是该设备的剖面图。

底座M2000上安装了压力盘M2010，其上放置一叠打印介质纸，纸张提供辊M2080一次输送一张打印介质纸，分离辊M2041从一叠纸中分离出一张，返回杆M2020将打印介质返回到堆叠位置，所有这些组合起来形成纸张提供机构。

弯金属片形成的底盘M1010在其上可转动的安装一个传送所述打印介质的传送辊M3060和一个纸张结束传感器E0007。

该传送辊M3060有多个跟随压紧辊M3070压在其上。这些压紧辊M3070被一个压紧辊保持器M3000支撑并被压紧辊弹簧(未示出)偏压，这样它们被压在传送辊M3060上以产生打印介质传送力。

在打印介质被传送的路线上，安装一个纸张引导挡板M3030以用于引导打印介质以及一个压印板M3040。该压紧辊保持器M3000被附有一个PE传感器杆M3021，该PE传感器杆M3021向固定在该底盘M1010上的该PE传感器E0007发射一个定时信号指示何时检测到打印介质的前端和后端。

传送辊M3060的驱动力由LF电机E0002来提供，该电机例如可以是DC电机，其转动力通过一个定时皮带(timing belt)传送到设置在传送辊M3060的轴上的滑轮M3061。在传送辊M3060的轴上还有一个码盘(code wheel)M3062，用于检测由传送辊M3060传送的打印介质的传送距离。在邻近底盘M1010的地方安装有一个编码传感器M3090，用于读取在该码盘M3062上形成的标记。

第一释放辊M3100、第二释放辊M3110、多个齿轮M3120、和一个齿轮组组合形成纸张释放机构。第一释放辊M3100的驱动力由码盘M3062提供，其转动力通过空闲齿轮传送。第二释放辊M3110的驱动力由第一释放辊M3100提供，其转动力通过空闲齿轮传输。

齿轮M3120由一个圆形薄板与一个树脂部分整体浇注而成，沿其圆周具有多个突起。齿轮保持器M3130上安装了两个或多个齿轮。

带有打印图像的打印介质被钳住并通过第二释放辊M3110和齿轮M3120传送，并释放到纸张释放盘M3160。

M4000表示的是一个滑架，上面安装有打印头H1001，其被支撑在导轴M4020和导轨M1011上。导轴M4020被安装在底盘M1010上，引导滑架M4000在穿过打印介质传输方向的方向上进行往复扫描。导轨M1011与底盘M1010集成在一起并支持滑架M4000的后端位置以保持打印头H1001和打印介质间的一个预定间隙。

滑架M4000由滑架电机E0001在底盘M1010上通过定时带M4041被往复驱动，该定时带被一个空闲滑轮M4042拉伸和支撑。

一个用以预定的间距的标记形成的编码度盘(未示出)与定时带M4041平行设置。滑架M4000上的编码传感器读取该编码度盘上的标记。滑架M4000的当前位置可根据该编码传感器的检测值进行识别。

该实施例的打印头H1001具有可移动的安装在其上的10种彩色油墨的油墨箱H1900。该打印头H1001被可移动的安装在滑架M4000上。该滑架M4000有一个抵靠(abutment)部分以定位该打印头H1001和被安装在头端设置杆M4010上的挤压装置。

在利用上述的结构在打印介质上形成打印图像的过程中，采取下面的步骤。对于行位置，打印介质通过由传送辊M3060和压紧辊M3070构成的一对辊进行传送并定位。至于列位置，滑架M4000通过滑架电机E0001在垂直于传送方向的方向上移动，以定位该打印头H1001在目标图像形成位置。打印头H1001这样被定位，然后根据从主印刷电路板E0014接收的信号喷射油墨。

在本实施例的打印设备中，图像通过重复性地交替在主扫描方向上的打印头的打印操作和在子扫描方向上的打印介质输送而被连续形成在打印介质上。

1.3电路结构

图8是表示打印设备J0013的电路的示意性方框图。该实施例的电路主要包括一个滑架印刷电路板E0013，一个主印刷电路板E0014，一个电源单元E0015和一个前部面板E0106。

电源单元E0015与主印刷电路板E0014连接以向各个驱动单元提供电源。

滑架印刷电路板E0013安装在滑架M4000上，并具有接口功能，包括通过头端连接器E0101从/向打印头H1001传输信号以及提供头端驱动功率。一个头端驱动电压调制电路(电压调整电路)E3001控制到打印头的电源，并具有对应于安装在打印头H1001上的多个彩色喷嘴列的多个通道。根据通过柔性扁平电缆(CRFFC)E0012从主印刷电路板E0014接收的信号，头端驱动电压调制电路E3001为每个通道产生一个头端驱动电压。随着滑架M4000在扫描期间移动，编码传感器E0004读取固定在打印设备中的编码度盘E0005的图案，然后以脉冲信号的形式通过柔性扁平电缆(CRFFC)E0012向主印刷电路板E0014发送读数。根据该输出信号，该主印刷电路板能够检测该编码传感器E0004相对于该编码度盘E0005的位置，即该滑架的位置。

滑架印刷电路板E0013与一个由两个光发射器件和两个光接收器件构成的光传感器连接，以及与一个热敏电阻器连接，该热敏电阻器用于检测周围环境的温度(这些传感器通常被称为多传感器E3000)。通过该多传感器E3000所获得的信息通过柔性扁平电缆(CRFFC)E0012输出到主印刷电路板E0014。

主印刷电路板E0014控制喷墨打印设备中的各种驱动单元。该主印刷电路板E0014具有一个主接口(主I/F)E0017，用于向/从未示出的主计算机传输数据，并根据通过该主接口接收的数据执行打印控制。

主印刷电路板E0014与滑架电机E0001、LF电机E0002、AP电机E3005和PR电机E3006连接并控制这些电机。滑架电机E0001是用于滑架M4000的主扫描的驱动源。LF电机E0002是用于打印介质的传送的驱动源。AP电机E3005是用于打印头H1001的恢复操作以及用于提供打印介质的驱动源。PR电机E3006是平传(水平传送)的驱动源。

另外，主印刷电路板E0014与传感器信号E0104连接并从PE传感器、CR升降传感器、LF编码传感器和PG传感器接收代表各个部分的操作状态的输出信号，并根据这些传感器信号发送控制信号。

主印刷电路板E0014与CRFFC E0012和电源单元E0015连接。它还有一个接口，用于通过面板信号E0107向/从前部面板E0106传送数据。

前部面板E0106是一个安装在打印设备机体的前端的单元，便于用户部分操作。该单元有恢复键E0019、LED E0020、电源键E0018和平传键E3004。还有一个设备I/F E0100，用于连接外围设备，如数码相机。

图9是表示主印刷电路板E0014的内部结构的框图。图中E1102表示的是ASIC(专用集成电路)。ASIC E1102包括一个所谓的CPU。该ASIC E1102根据存储在ROM E1004中的程序对打印设备整体执行各种控制，ROM E1004通过控制总线E1014与该E1102连接。除了程序，ROM E1004还存储用于控制各种机械单元的参数和表格。表格包括关于驱动打印头的脉冲信号的波形信息(幅度和脉冲宽度)，如图24所示。该ASIC E1102通过执行各种设置和逻辑操作以及根据需要参考存储在ROM E1004中的参数进行状态判断来整体上控制打印设备。此时，RAM E3007被用作一个数据缓冲器，用来打印及从主计算机接收数据，也作为各种控制所必需的工作区。

从设备I/F E0100进入的图像数据被作为设备I/F信号E1100发送到ASIC E1102。主I/F E0017从主设备通过主I/F电缆E1029接收的图像数据被作为主I/F信号E1028发送到ASIC E1102。一旦接收到这些图像数据，ASIC E1102就根据各种检测信号和设置信号来执行打印操作。

打印设备中由各个传感器检测的数据被作为传感器信号E0104发送到ASIC E1102。来自多传感器E3000的信号E4003、来自编码传感器E0004的信号E1020、来自打印头的温度信号以及打印头的每个喷嘴列的加热器等级也通过CRFFC E0012被发送到ASIC E1102。打印头的温度信号在被输入到ASIC E1102之前被主印刷电路板上的头端温度检测电路E3002放大。该ASIC 1102周期性的获取该温度信号。而且，来自前部面板E0106上的电源键E0018、恢复键E0019和平传键E3004的数据也被作为面板信号E0107提供给ASIC E1102。该ASIC E1102利用这些输入信号作为判断因素来向各个机械单元发送控制信号。

例如，根据来自编码器信号E1020的位置信息和来自头端温度检测电路E3002的温度信息，ASIC E1102输出一个头端控制信号E1021来控制喷射定时和喷射量。该头端控制信号E1021通过头端驱动电压调制电路E3001和头端连接器E0101提供给打印头H1001，两者都在图8描述。

E1103是一个驱动器/复位电路。ASIC E1102为各种电机向该驱动器/复位电路E1103发送电机控制信号E1106。根据接收到的电机控制信号E1106，驱动器/复位电路E1103生成一个CR电机驱动信号E1037、一个LF电机驱动信号E1035、一个AP电机驱动信号E4001和一个PR电机驱动信号E4002以驱动相关电机。驱动器/复位电路E1103具有一个电源电路，其向主印刷电路板E0014、滑架印刷电路板E0013和前部面板E0106供电。当电源电压降被检测到时，该驱动器/复位电路E1103产生一个复位信号E1015并初始化各个机械单元。

E1010是一个电源控制电路，根据来自ASIC E1102的电源控制信号控制到各个具有发光设备的传感器的电源。

主印刷电路板E0014的电源由电源单元E0015提供。当需要电压转换的时侯，电源在被提供给主印刷电路板E0014内/外的各个部分之前被电压转换。来自ASIC E1102的电源控制信号E4000被连接到电源单元E0015，以允许切换到打印设备的低功耗模式。

1.4打印头结构

图10是表示应用于本实施例的头盒H1000的结构示意图。该实施例的头盒H1000具有一个其中安装打印头H1001和油墨箱H1900的装置和一个向该打印头提供油墨的装置。该头盒H1000可移动的安装在滑架M4000上。

该实施例为10种彩色油墨中的每一种提供一个油墨箱H1900。每个油墨箱可移动的安装在头盒H1000上。油墨箱H1900的安装和拆卸可利用滑架M4000上安装的头盒H1000完成。

打印头H1001在与油墨喷射口连通的每个油墨路径中安装了一个加热器(电热换能器)，并利用该加热器的热能来喷射油墨。更具体的说，向加热器提供驱动电压来快速加热油墨路径中的油墨，以形成一个扩展气泡，该气泡又从喷嘴开口排出油墨。

图11是表示打印头H1001的喷射部分的结构示意图。图中，24表示的是硅晶片形成的基板。基板24构成油墨路径的一部分，并作为形成加热器、油墨路径和喷嘴开口的一层的支撑。在该实施例中，基板24可使用其它材料如玻璃、陶瓷、塑料或金属。

在基板24上，加热器26作为一个热能产生装置在子扫描方向上以600dpi的间距在油墨供应端口的两侧沿其长度排列。这两列加热器在子扫描方向上交错半个间距。

基板24上粘接一个覆盖树脂层29，用于将油墨引入各个加热器。在树脂层29上在对应于各个加热器的位置上形成了多个流动路径(或液体路径)27和一个公共油墨供应端口20，该端口能够向各个流动路径27供应油墨。流动路径27的前端部分构成喷嘴开口，加热器26形成的薄膜状沸腾所造成的油墨滴从该喷嘴开口被喷射。13表示的是向各个加热器26施加电压脉冲的电极。

在上述的结构中，随着打印头在主扫描方向上的移动在预定时序向各个加热器施加电压，这使得从同一油墨供应端口提供的油墨滴能够在子扫描方向上以1200dpi的分辨率被打印在打印介质上。

一个油墨供应端口20被提供一种油墨，多个这样的油墨供应端口20并列形成在基板24上并能够喷射不同的油墨。虽然图中示出了两列打印元件(两个喷嘴列)，该实施例的打印头实际在一个基板上具有五个喷嘴列，能够喷射五种油墨。两个这样的基板并排设置，这样该实施例的打印头能够喷射10种彩色油墨。

虽然没有示出，该实施例的打印头基板24上还设置了一个检测温度的二极管传感器。当电压脉冲被施加到各个加热器时，该二极管传感器很容易受到噪声的影响，因此很难进行精确的温度检测。因此，在该实施例中，该二极管传感器在打印设备的打印扫描之间执行温度检测。所检测的温度数据通过头端连接器E0101和CRFFC E0012传送到主印刷电路板。

以这种方式检测的基板温度(基本温度)可被认为几乎等于油墨温度。在该实施例中，为了稳定被油墨温度影响的喷射量，该基本温度在每次打印扫描期间都进行测量并被用作下一次打印扫描的脉冲设置参数。

2.特征结构

已经描述了该实施例的打印设备的一般性结构。接下来，将详细描述本发明的结构特征。首先，将描述向打印头提供适当的电压的头端驱动电压调制电路。

参考图8，该实施例的头端驱动电压调制电路E3001将从电源单元E0015经过主印刷电路板E0014提供的输入电压调节为主印刷电路板规定的电压，并将调节后的电压作为输出电压VH提供给头端连接器E0101。

图12是表示设置在滑架印刷电路板E0013上的头端驱动电压调制电路E3001的示例配置的电路图。图中，HVDD表示一个用于打开/关闭参考电压电路15的控制信号。C表示一个8位控制信号以设置提供给打印头的电压。VH表示实际施加给打印头的电压。被参考电压电路15转换后的参考电压VCC被输入至D/A转换器16，在这里它根据控制信号C被转换为输出电压VA。由于控制信号C是8位数字信号，D/A转换器16的输出可以以256的步进调节。假定，例如该8位控制信号C具有值为X。则，D/A转换器16的输出电压VA被表示为：

VA＝Vcc×X/256

对应于输出电压VA的电流I2通过电阻R2增加到电阻R1和R2间的分压点。施加到差分放大器11的非反向端的电压VH1被控制来最小化它和施加到反向端的参考电压Vref之间的差。这样，流经电阻R1、R2、R3的电流I1、I2、I3表示如下：

I1＝(VH-Vref)/R1

I2＝(VA-Vref)/R2

I3＝Vref/R3

另外，根据基尔霍夫电流定律，

I1+I2＝I3

因此，

(VH-Vref)/R1+(VA-Vref)/R2＝Vref/R3

以及输出电压VH可表示为：

VH＝Vref+R1×{Vref/R3+(Vref-VA)/R2}

也就是说，ASIC E1102可以通过适当的改变输入至D/A转换器16的控制信号C来调节施加给打印头的电压VH。

图13是表示输入至D/A转换器16的控制信号C的输入值和其输出值VH之间的关系的曲线图。正如可从上面的等式中看出的，当控制信号C增加，输出电压VH线性地降低。

接下来，将详细解释使用图11和图12的打印头和电压调制电路情况下，驱动脉冲和油墨喷射之间的关系。在该喷墨打印头中，为了从各个喷嘴开口喷射油墨，需要给予各个加热器超过一个预定能量。该预定能量是指一个能量阈值。只有加热器被给予了超过该能量阈值的能量，喷射才会发生。当通过对加热器施加脉冲电压而对其供应能量时，如本实施例中的打印头，调节能量的参数包括脉冲电压值和脉冲宽度。在施加预定能量过程中，脉冲电压值和脉冲宽度具有这样一种关系，增加两个参数之一会导致另一个变小。

由于脉冲电压值变化而脉冲宽度被保持为固定值P，油墨是否喷射的阈值电压Vth以及确保所有喷嘴稳定喷射的电压VOP可被实验性确定。由于打印头的加热器表面的状态存在差异，使电压刚刚超过Vth不一定表示所有喷嘴稳定喷射。因此，在实际打印中，通常是基于确保所有喷嘴稳定喷射的电压VOP来施加驱动电压VH。这里，驱动电压VH可表示为：

VH＝k×Vth

在上面的公式中，k表示驱动电压VH和阈值电压Vth之比，其中脉冲宽度P固定。但通常，k被用作一个代表驱动能量与能量阈值之比的参数。换句话说，保持k值恒定意味着保持驱动能量恒定，困此，可能通过保持k值恒定来使用并调节驱动电压VH和脉冲宽度P之间的关系。

该k值优选地设置稍大以保障稳定喷射。但连续施加太大的能量会缩短加热器的寿命。因此在通常的喷墨打印设备中，k值被调节为一个适当的值以确保稳定喷射可以被执行尽可能长的时间。

改变驱动电压VH和脉冲宽度P而同时保持它们之间的一定关系可以在预定的驱动能量下调节喷射量。

图14示出了当到加热器的驱动电压VH变化，k保持1.15不变时，喷射量Vd的变化曲线。正如可从图中看出的，喷射量随着施加电压的增加而减少。这是因为k值不变，而脉冲宽度随着驱动电压VH的增加而减小。更小的脉冲宽度意味着加热器的热量可在更短的时间内传送到油墨，以及更少量的油墨可被加热得足以帮助气泡产生。

图15示出了打印头基板的温度(基本温度)和喷射量之间的关系。正如结合图11解释过的，基板24形成有加热器和流动路径。因此，该部件的温度(基本温度)可被认为几乎等于打印头中的油墨的温度。受打印头周围温度的影响和受重复打印操作导致的打印头温度增加的影响，该基本温度发生变化。图中示出了喷射量随着基本温度几乎线性的增加。这里为四个不同的驱动电压VH表示了四条特性曲线，其中k值保持不变。正如图14中所解释的，喷射量随着驱动电压VH的增加而减少。

在单脉冲驱动控制中，通过利用图14和图15解释的特性，喷射量根据打印头温度的差异而发生变化，而加热器等级可保持在预定范围内不变。

图16示出了一种控制方法，通过根据所检测的基本温度而改变驱动电压VH从而保持打印期间的喷射量在预定范围内。例如，当基本温度是30℃时，为了让喷射量落入目标控制范围内，需要将驱动电压VH设置为20V。如果连续打印后基本温度达到40℃，可通过将驱动电压提高到22V来保持喷射量在控制范围内。而且，如果检测的基本温度增加到50℃，驱动电压VH需要提高到24V。该控制中基本温度和喷射量间的关系遵循图中粗线表示的轨迹，示出了在任意的基本温度下喷射量被保持在控制范围内。因为任何情况下k值都保持不变，当驱动电压VH增加时脉冲宽度P被设置变小。

为了在一个宽范围内保持喷射量恒定，我们已经描述过了在开始温度将驱动电压设置的相对较低比较有效，但是，这增加了每次喷射所花费的时间，使得很难满足高速打印的需要。但是，应该注意，用户不总是同时希望高质量图像和高速打印。不同需求间的优先次序经常根据应用而改变。考虑到这个因素，本发明的发明人确定获取用户满意的有效地方法是，提供各个对不同的需要给予优先级的多种打印模式，在不同的打印模式之间适当区分开始温度的驱动电压。

因此，本实施例的打印设备被构造为执行至少两种打印模式-一种给予输出图像的色彩稳定度优先级(高质量模式)，一种给予打印速度优先级(高速度模式)。用户根据应用选择所希望的一种打印模式，然后通过利用主计算机中的打印机驱动程序来设置它。在该实施例中，高质量模式给予图像质量优先级并执行8-遍打印。为了改善的色彩稳定度，该高质量模式设置开始温度的驱动电压相对较低以在尽可能宽的温度范围内稳定喷射量。另一方面，高速度模式认为打印速度更重要，因此以比高质量模式更少的打印扫描次数执行4-遍打印。由于高速度模式相对于色彩稳定度更强调增加喷射频率，因此开始温度的驱动电压被设置的相对较高。

图17就该实施例中基本温度和驱动电压VH之间的关系的比较所述高质量模式和高速度模式。图中，横坐标代表打印头的基本温度，纵坐标代表施加到各个加热器的驱动脉冲电压。Vmax表示在该实施例的打印设备中可由头端驱动电压调制电路E3001提供的驱动电压的上限。另外，实线表示用于高质量模式的驱动电压的控制情况，虚线代表用于高速度模式的驱动电压的控制情况。

在高质量模式下，在开始温度Ts施加的电压被设置的相对较低，并随着基本温度的增加而逐渐增加。驱动电压随基本温度逐步增加的理由是，驱动电压的最小宽度和基本温度的最小步幅被打印设备的硬件和软件的限制而确定。在高质量模式下，喷射量可在从开始温度到驱动电压到达Vmax的温度的宽温度范围内被保持在预定的范围内。

另一方面，在高速度模式下，在开始温度施加的电压Ts被设置的相对较高，并且从该点开始逐步增加。因此，驱动电压到达Vmax的温度低于高质量模式，并且，在高于该温度的温度范围内，使用了相同的电压值Vmax。也就是说，高速度模式下喷射量可被控制的温度范围窄于高质量模式的。但是，由于在两种模式下都通过保持k值恒定来设置脉冲宽度，因此高速度模式下的驱动脉冲相对短于高质量模式，减少了一次喷射所花费的时间。无论在高速度模式还是在高质量模式，一种模式下的打印头的驱动频率保持不变，并且其值由整个温度范围内的最长驱动脉冲的宽度确定。也就是说，在高速度模式下，最长驱动脉冲的宽度短于高质量模式下的，驱动频率可被设置的较高以加快滑架速度，实现高速图像输出。

在相同的打印头基本温度下具有不同的电压的高速度模式和高质量模式，同时保持k值不变，具有不同的喷射量，如图14所解释的。也就是说，具有更高的驱动电压的高速度模式具有更少的喷射量和更低的输出图像密度。在高速度模式下，当基本温度升高并且驱动电压达到Vmax时，喷射量趋于急剧增加，从而提高密度。这样的高速度模式可能发生各种图像损伤问题。

但是，本实施例的高速度模式所处理的主要是单色信息图像，如文档和网页。因此，即使开始温度的喷射量很小，也几乎不可能发生密度不够而影响图像质量。而且，如果要打印的图像主要是文档，打印头中喷射数量不会这么大，并且也不太可能基本温度升高到喷射量不能被控制的区域。也就是说，本实施例的高速度模式能够通过执行喷射量控制以相对较少的喷射量高速输出稳定图像。

在该实施例中，在每次打印扫描中捕获基本温度以设置适当的电压脉冲。为了如上所述的根据打印模式和基本温度适当的改变驱动脉冲，需要提供其中存储有每种打印模式的驱动脉冲和基本温度的表格，以及通过参考该表格在每次打印扫描中设置适当的驱动脉冲的结构。例如，打印设备的控制器可具有数据表格(存储器)，其中存储了每种打印模式的驱动脉冲(驱动脉冲信息)和基本温度。

如上所述，在执行单脉冲控制的喷墨打印设备中，该实施例提供了具有在开始温度不同的驱动电压的多种打印模式，从而使得可能根据应用情况恰当的处理不同的用户需求。

(第二实施例)

该实施例，通过使用前面实施例结合从图1到图13描述的喷墨打印系统和喷墨打印头，也执行给予输出图像的色彩稳定度优先级的高质量模式和给予打印速度优先级的高速度模式。用户根据应用从多种模式中选择所希望的打印模式，并在主计算机的打印机驱动程序中进行设置。

在该实施例中，也执行单脉冲驱动控制以将喷射量保持在特定的范围内。高速度模式下开始时的驱动电压被设置的高于高质量模式下的。

图18就该实施例中基本温度和驱动电压VH间的关系而言比较了高质量模式和高速度模式。与图17所示的相同，该图中也用实线代表用于高质量模式的驱动电压的控制情况，虚线代表用于高速度模式的驱动电压的控制情况。

在该实施例中，高质量模式下的驱动情况(实线)与第一实施例的相同。另一方面，在高速度模式下，尽管开始温度的驱动电压等于第一实施例的，随后基本温度的驱动电压以比第一实施例更缓和的速度增加。更具体的说，相比于第一实施例的驱动情况，第二实施例在驱动电压升高一个步幅前需要更大的温度提高。参考图18，驱动电压的控制情况被确定为使得当基本温度更高时，高质量模式和高速度模式下的驱动电压之间的差异更小。打印设备的控制器可具有数据表格(存储器)，存储每种打印模式的驱动脉冲(驱动脉冲信息)和基本温度。

采用这种高速度模式下的驱动情况，可比第一实施例在更宽的温度范围内执行喷射量控制，虽然温度变化很大。也就是说，该实施例可比第一实施例更有效的应用于那些打印头的基本温度容易增加、或者大量纸张期望被连续打印的环境。

在该实施例中，如果提供了存储有每种打印模式的驱动脉冲和基本温度的表格、以及参考该表格设置驱动脉冲的结构，也可以实现上面的驱动控制。

如上所述，在执行单脉冲驱动控制的喷墨打印设备中，该实施例准备了多种打印模式，所述多种打印模式具有在开始温度不同的驱动电压和相对于温度变化不同梯度的驱动电压。这使得可能根据用户的使用恰当的处理不同用户的需要。

(第三实施例)

该实施例通过使用如前实施例的图1至13所示的喷墨打印系统和喷墨打印头，也能够执行给予输出图像的色彩稳定度优先级的高质量模式和给予打印速度优先级的高速度模式。用户根据应用从多种打印模式中选择一个适当的打印模式，并在主计算机的打印机驱动程序中进行设置。

在该实施例中，采用双脉冲驱动来进行控制以保持喷射量在特定范围内。正如已经描述过的，该双脉冲驱动控制施加图19的两个脉冲到加热器用于一次喷射。虽然实际的喷射通过具有脉冲宽度为P3的主加热脉冲来实现，但喷射量可通过调节预加热脉冲的脉冲宽度P1和间隔P2进行改变。

图20示出了当预加热脉冲宽度P1和间隔P2被逐渐改变(如其中(1)到(11)所示)而主加热脉冲宽度P3不变时的脉冲信号波形图。(1)代表预加热脉冲宽度P1最大的情况，(11)代表预加热脉冲宽度P1为零的情况。

图21描述了基本温度和喷射量之间的关系以及一种通过根据检测的基本温度改变预加热脉冲宽度来保持打印期间的喷射量在特定范围内的控制方法。图21中，喷射量几乎随基本温度呈线性增长。该图还示出对于图20的(1)至(11)中所示的每个脉冲波形以及喷射量随预加热脉冲宽度P1增加的多个结果。也就是说，在双脉冲驱动控制中，以图中粗线轨迹的方式、根据所检测基本温度改变脉冲，能够在任意的基本温度下保持喷射量在控制范围内。

在执行双脉冲驱动控制的过程中，最好将加热器的驱动电压设置的相对较低。因为越低的驱动电压允许热量流量被设置的较低，从而使得通过预加热脉冲宽度对喷射量进行更细致的控制成为可能。通常，也可以说双脉冲驱动控制(其在驱动电压不变的情况下调节预加热脉冲的施加时间)具有更高的控制可靠度。但是，由于近年来墨滴尺寸减小的快速发展，仅靠双脉冲驱动控制来稳定保持小喷射量已越来越困难。举例说明，考虑一种连续打印操作导致打印头温度持续升高的情况。为了减少喷射量，预加热脉冲的宽度被变窄。但是，即使当脉冲宽度为零的时候，喷射量可能仍然太大。

因此在该实施例中，当基本温度相对较低的时侯，使用一个低驱动电压来执行双脉冲驱动控制。从基本温度超过预加热脉冲宽度P1变为零所在的水平的时刻开始，启动单脉冲驱动控制。通过使用双脉冲驱动控制和单脉冲驱动控制，预计这种控制过程能够确保特定量的小墨滴的喷射，如果打印头的温度在相对较宽的范围内变化。

图22就该实施例中基本温度和驱动电压VH之间的关系比较了高质量模式和高速度模式。这里也是实线代表用于高质量模式的驱动电压的控制情况，虚线代表用于高速度模式的驱动电压的控制情况。

从开始温度Ts到预加热脉冲宽度变为零所在的温度水平的温度范围内，该实施例在在高速度模式下、或者在高质量模式下执行双脉冲驱动控制。在超过预加热脉冲宽度变为零所在的温度水平的温度范围内，执行单脉冲驱动控制。

图23就该实施例中基本温度和预加热脉冲宽度P1的关系比较了高质量模式和高速度模式。这里也用实线代表用于高质量模式的驱动电压的控制情况，虚线代表用于高速度模式的驱动电压的控制情况。

在该实施例的高质量模式下，双脉冲驱动控制的驱动电压被设置低于高速度模式下的，并且因此开始温度的预加热脉冲宽度P1被设置的更大。在从开始温度Ts到预加热脉冲宽度变为接近零的温度水平的温度范围内，预加热脉冲宽度P1随基本温度的升高而逐渐降低。当预加热脉冲宽度P1变为零的时侯，喷射量控制切换到单脉冲驱动控制，并且从那时开始，驱动电压VH随基本温度的升高而逐渐增大。与前面的两种实施例相比，该实施例能够在较宽的温度范围内在高温端执行喷射量控制，因为该实施例的单脉冲驱动控制的开始温度是从开始温度Ts增大到预加热脉冲宽度变为零所处的温度。

另一方面，在高速度模式下，在开始温度施加的电压高于高质量模式下的，预加热脉冲宽度P1被设置的更短。在从开始温度Ts到预加热脉冲宽度变为零的温度的温度范围内，预加热脉冲宽度P1随基本温度的增加而逐渐减小，正如在高质量模式下。但是，应该注意，由于驱动电压VH更高，预加热脉冲宽度P1被减小的速率大于高质量模式下。当高速度模式下预加热脉冲宽度P1接近零的时侯，喷射量控制切换到单脉冲驱动控制。然后，如前面的实施例，驱动电压VH随基本温度的升高逐渐增大。由于开始温度的驱动电压高于高速度模式下的，因此在比高质量模式下的更低的温度时，驱动电压达到Vmax。也就是说，在高于那个温度的温度范围内，不可能使用相同电压值Vmax来进行喷射量控制。

但是，应该注意，与前面的实施例相比，该实施例将单脉冲驱动控制的开始温度从所述开始温度Ts向上移动，使得高温端的可控制喷射量范围变得更宽。

由于该实施例也通过保持k值不变来设置脉冲宽度，高速度模式下的驱动脉冲比高质量模式的相对短，使得一次喷射花费的时间变短。因此在高速度模式下，可能设置驱动频率并因此使得滑架速度高于高质量模式的，从而实现了高速图像输出。

添加于上述实施例，如结合图17和图18所描述的，当选择高速度模式时使用的最大电压等于当选择高质量模式时使用的最大电压。当高速度模式被选择时所使用的驱动脉冲的最大电压(电压的上限)是根据高质量模式被选择时所使用的电压而确定。

高速度模式下的最大电压和高质量模式下的最大电压间的关系不仅限于上面的实施例。例如，当高速度模式被选择时所使用的驱动脉冲电压的上限可高于高质量模式被选择时所使用的上限一个恒定量。

如上所述，在结合使用双脉冲驱动控制和单脉冲驱动控制进行油墨喷射量控制的喷墨打印设备中，当前实施例提供了多种打印模式，具有开始温度的不同的驱动电压。这种设置使得即使在更宽的温度范围内也能进行喷射量控制，并且使得根据使用来适当处理不同用户的需要成为可能。

在该实施例中，我们已经描述了两个范例打印模式，其在几乎相同的温度在双脉冲驱动控制和单脉冲驱动控制之间切换。该实施例并不限于这些打印模式。取决于开始驱动电压VH的设置，双脉冲驱动控制所不能被执行时的基本温度不是总不变的。如果双脉冲驱动控制被切换到单脉冲驱动控制时的基本温度在所提供的多种打印模式之间变化，本发明的优点就保持不变。

所提供的多种打印模式可包括一种在整个温度范围内执行双脉冲驱动控制的模式，一种在整个温度范围内执行单脉冲驱动控制的模式，以及一种在预定温度在单脉冲驱动控制和双脉冲驱动控制之间切换的模式。它们可在开始温度具有不同的驱动电压。

已知打印头的喷射量不仅取决于基本温度和驱动电压VH，还取决于设置在基板上的加热器的电阻(电学特性)以及油墨成分。也就是说，即使基本温度和脉冲波形相同，不同的加热器电阻和不同的油墨特性(形成气泡的容易度，和热传导性)也能够导致喷射量的不同，甚至导致喷射/不喷射。在下面的描述中，影响每个喷嘴列的喷射量的一个参数(即，即使在采用相同的基本温度或相同的驱动脉冲波形的情况下，也可能会导致油墨喷射/不喷射或喷射量变化)，被称为一个加热器等级(等级信息rank information)。该加热器等级由构成打印头的各种元件来确定。特别是当加热器的薄片厚度被减小以使打印头紧凑时，薄片厚度方面的不同表现为加热器等级的不同。而且，即使使用了相同的电阻，根据油墨种类的不同，气泡的可成形性和热传导性也可能不同，从而导致加热器等级的不同。添加关于该加热器等级的描述(等级信息)，加热器等级(heater rank)是在单位时间内从加热器传送到油墨的热量的信息。具有小的加热器等级的加热器与具有大的加热器等级的加热器相比，能够在单位时间内传送更多的热量给油墨。也就是说，越小的加热器等级具有越大的热通量。

如图11所示，在具有喷射不同油墨的多个喷嘴列的打印头中，加热器等级可在不同的油墨颜色中存在差异。同时，为了确保颜色的稳定性，需要所有喷嘴列的喷射量在任意的基本温度下保持在特定范围内。在这样的情况下，需要准备一个表格，其允许根据如打印模式、基本温度和加热器等级等条件设置适当的驱动脉冲。使用该表格，可为所有的加热器等级设置适当的驱动电压VH和脉冲宽度P。因此，正如前面的实施例，该实施例能够在较宽的温度范围内进行喷射量控制，使得可能根据使用恰当处理用户的各种需要。

在上面的实施例中，我们已经描述了通过根据基本温度调整驱动脉冲的波形来稳定喷射量的方法，其中该基本温度的变化取决于周围的温度或持续打印的时间。但是，基本温度本身可通过提供一个正面地控制打印头的基本温度的结构来被稳定化。例如，除了油墨喷射加热器，可提供一个打印头升温加热器，所述打印头升温加热器打开或关闭来调节基本温度。该油墨温度也可通过施加给喷射加热器一个并不有助于油墨喷射的短脉冲的控制而被保持在特定范围内。通过将这些温度控制方式与前面描述的实施例相结合，可以在甚至更宽的温度范围内进行稳定的喷射量控制。

在上述实施例的描述中，从安装在基板24上的温度传感器(未示出)传送给主印刷电路板的信息被称为基本温度。但上述的结构并不以任何的方式来限制本发明。脉冲设定过程中使用的温度信息不必须是基板24的温度。相反，也可采用直接测量的油墨温度。而且，该油墨温度可以从除了打印头的基板之外的部分的温度中估计。

另外，在本发明中，选择和设置多种打印模式之一的方法可以不利用所述主计算机的打印机驱动程序(如前面实施例那样)来执行。例如，可在打印设备的前部面板上设置一个装置，用来允许设定所期望的打印模式。在另一实施例中，打印设备可提供一个检测打印介质的种类、并根据所检测的打印介质的种类自动设置适当的打印模式的装置。而且，适当的打印模式可通过可连接到该打印设备的其它设备(如数码相机)上的设定装置来进行选择。

另外，上面实施例的描述涉及了一种串行类型的喷墨打印设备，其通过间歇地交替打印头的主扫描和打印介质的子扫描来形成一个图像。本发明不限于这种类型的打印设备。本发明还可应用于具有整行型的打印头的喷墨打印设备，该打印头的喷嘴列的长度等于打印介质的打印宽度。本发明无论应用于哪种类型的喷墨打印设备都是有利的，只要该打印设备具有排布在打印头的各个打印元件上的加热器并为油墨喷射施加电压脉冲。

虽然本发明参考示例性的实施例进行了描述，应该理解本发明并不限于所公开的这些示例性实施例。下面的权利要求的范围被给予最宽的解释以包含所有这样的修改及等同结构和功能。

本申请要求提交于2006年4月10日的日本专利申请No.2006-108069的优先权，其通过引用而被整体包含于此。

Claims (14)

1、一种喷墨打印设备，通过使用打印头在打印介质上形成图像，其中所述打印头由多个打印元件的阵列构成，所述多个打印元件被配置为通过对加热器施加脉冲来喷射油墨，所述喷墨打印设备包括：

选择装置，用于选择多种打印模式之一；

捕获装置，用于获取所述打印头中的油墨温度；

设定装置，用于根据关于所述选择装置选择的打印模式和关于所述捕获装置所捕获的油墨温度的信息，来设定要被施加到所述加热器的所述脉冲；以及

驱动装置，用于通过施加所设定的脉冲到所述加热器来驱动所述打印元件，

其中所述多种打印模式至少包括一个给予图像质量优先级的高质量模式和一个给予打印速度优先级的高速度模式；

其中在选择所述高速度模式时由所述设定装置所设定的脉冲比在选择所述高质量模式时所设定的脉冲具有更高的电压值和更短的脉冲宽度。

2、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中所述设定装置设定所述脉冲，以使得不论所获取的油墨温度是多少，在所选择的打印模式下喷射的油墨量被保持在特定范围内。

3、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中所述驱动装置的驱动频率在所述高速度模式下高于在所述高质量模式下。

4、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中由所述设定装置设定的脉冲包括用于一次喷射的两个脉冲。

5、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中由所述设定装置设定的脉冲包括用于一次喷射的一个脉冲。

6、权利要求1所述的喷墨打印设备，还包括一个电压调制电路，所述电压调制电路能够根据由所述设定装置所设定的脉冲来改变所述驱动装置施加的电压值。

7、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中所述设定装置通过参考一个脉冲表格来设定所述脉冲，所述脉冲表格定义了所述脉冲用于每种打印模式和用于每个油墨温度的电压值和脉冲宽度。

8、权利要求1所述的喷墨打印设备，还包括用于捕获表示单位时间内从所述加热器传送到所述油墨的热量的等级信息的装置；

其中所述设定装置通过参考一个脉冲表格来设定所述脉冲，所述脉冲表格根据打印模式、油墨温度和所述等级信息定义了所述脉冲的电压值和脉冲宽度。

9、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中通过间歇地交替主扫描和子扫描而在打印介质上形成图像，所述主扫描是当打印头相对打印介质移动时通过所述驱动装置使打印头喷射油墨，所述子扫描是在与主扫描方向交叉的方向上传送打印介质。

10、权利要求9所述的喷墨打印设备，还包括一个多遍打印装置，用于通过在能够被一次主扫描打印的区域上执行多次主扫描而形成图像；

其中在选择至少一种打印模式下的所述多次主扫描不同于在选择其它打印模式下的所述多次主扫描。

11、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中在所述高质量模式下喷射的油墨量大于在所述高速度模式下喷射的油墨量。

12、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中对应于所述高质量模式下所述设定装置所设定的一种脉冲的油墨温度的区域宽于对应于所述高速度模式下设定的一种脉冲的油墨温度的区域。

13、权利要求1所述的喷墨打印设备，其中当所述高速度模式被选择时由所述设定装置所设定的脉冲的最大电压是根据当所述高质量模式被选择时设定的所述脉冲的最大电压而定义的。

14、一种喷墨打印方法，用于通过使用打印头在打印介质上形成图像，其中所述打印头由多个打印元件的阵列构成，所述多个打印元件被配置为通过对加热器施加脉冲来喷射油墨，所述喷墨打印方法包括以下步骤：

选择多种打印模式之一；

获取所述打印头中的油墨温度；

根据关于所述选择步骤所选择的打印模式和关于所述油墨温度的信息，设定要被施加到所述加热器的所述脉冲；

通过施加所设定的脉冲给所述加热器来驱动所述打印元件，

其中所述多种打印模式至少包括一个给予图像质量优先级的高质量模式和一个给予打印速度优先级的高速度模式；

其中在选择所述高速度模式时由所述设定装置所设定的脉冲比在选择所述高质量模式时所设定的脉冲具有更高的电压值和更短的脉冲宽度。

Images