CN101362400A - 喷墨图像成形装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨图像成形装置及其控制方法，该装置包括：温度传感部分，其设置在打印头中，并包含多个温度传感器以个别感应多个喷嘴的温度；选择器，选择性的驱动该温度传感装置的多个温度传感器；以及控制器，控制所述选择器以顺序驱动所述多个温度传感器，通过所述多个温度传感器感应的温度探测故障喷嘴，并对所述探测出的故障喷嘴进行补偿。多个温度传感器设置成与形成在打印头中的多个喷嘴相邻。温度传感器根据地址信息选择传感器测量喷嘴温度。将测量出的温度与参考温度进行对比使得故障(missing)喷嘴被探测到。打印时，补偿故障喷嘴。

Description

喷墨图像成形装置及其控制方法

技术领域

本发明大体构思涉及一种喷墨图像成形装置及其控制方法，以其为故障喷嘴补偿。

背景技术

喷墨打印头是一种喷射墨滴到指定位置上的打印介质以形成图像的设备。

根据喷射墨滴机制，喷墨打印头一般分为两类：热驱动型和压电驱动型。热驱动型喷墨打印头使用加热器在油墨中产生气泡，并利用气泡的膨胀力喷射墨滴。

在喷墨打印头中，如果多个喷嘴中的一些被堵塞，与这些喷嘴对应的加热器或者致动器(actuator)就会运行错误，或者给加热器或致动器供电的电路受损，在打印介质上形成白线，因此损坏打印质量。

由于此种受损情况而不能喷射油墨的喷嘴被称为故障喷嘴。探测这种故障喷嘴的技术已经发展出来。

作为探测故障喷嘴方法的例子，韩国注册专利No.10-636236中公布了一种打印单元扫描打印结果并探测故障喷嘴的方法。

这个方法中，通过喷嘴将油墨喷射到打印介质上打印测试图案，经过扫描感应器扫描该测试图案，从而探测出故障喷嘴。

然而，在传统的故障喷嘴探测方法中，为了探测出故障喷嘴，测试图案应该要被打印和扫描，该过程繁琐复杂，并且不能快速地探测出故障喷嘴。

另外，因为故障喷嘴的位置信息是用扫描传感器探测出来的，所以精确探测故障喷嘴的位置很困难。

日本未审专利公开申请公开No.05-309832中涉及一种喷墨记录头以测量打印头的温度，并根据测得温度确定打印头的油墨喷射状态。

上述公开中的喷墨记录头测量该记录头的平均温度并探测油墨是否正常喷射。但是，因为不是个别测量喷嘴的温度，所以精确探测到产生白线的那个故障喷嘴就很困难。

因此，为了使用温度测量方法精确探测出故障喷嘴，温度测量点的数量就会很大。

因此，温度测量点可能要关于打印头喷嘴分别设置。

如上所述，产生故障喷嘴的原因有很多。如果多个喷嘴中的一些喷嘴被堵塞而产生故障喷嘴，在打印运行的某个时段，阻塞喷嘴孔或者与喷嘴相连的通道入口的外来物质可能会被转移到另外的喷嘴处。因此，故障喷嘴的位置就可能改变。为了精确探测出故障喷嘴，探测次数不能限制为一次或几次。也就是说，故障喷嘴需要被不断探测。

大量的喷嘴形成在用打印头快速打印图像的阵列头结构中，该打印头包含具有与打印介质相同长宽尺寸的头芯片(head chip)。

除了阵列头结构，如果在打印操作中需要被探测的故障喷嘴数量很多，并且探测操作需要频繁执行的话，必须保证探测操作的快速性和准确性。

随着喷嘴数量的增加，用来探测故障喷嘴的电路结构数量和头芯片面积也增加。因此，需要一种用简单电路结构来探测故障喷嘴的方法。

在喷墨打印头中，在执行探测故障喷嘴操作的同时执行补偿故障喷嘴操作，打印品质能够基本不受故障喷嘴的损坏影响。因此，打印过程中需要充分的执行对故障喷嘴探测操作和补偿操作。

发明内容

本发明大体构思提出在打印数据被打印时，快速精确地执行一系列操作来测量打印头喷嘴温度，并探测和补偿故障喷嘴。

本发明大体构思也提出缩短顺序打开分别与多个喷嘴相连的各个功率晶体管所需的时间，并且检查所有喷嘴。

本发明大体构思还提出用简单结构探测故障喷嘴，因为除了功率晶体管是个别包括的，处理温度测量值的部分是共用(shared)的。

本发明大体构思的其他方面和/或应用将在后面的描述中作部分阐述，并将在描述中部分明晰或者可能从大体发明构思中习知。

本发明大体构思的前述和/或其它方面和应用可能通过提供喷墨图像成形装置来实现，该装置包括温度传感部分，其设置在打印头中并包含多个个别感应多个喷嘴的温度的温度传感器；选择器，选择性的驱动温度传感部分的多个温度传感器的选择器；以及控制器，控制选择器从而有序地驱动多个温度传感器，根据多个温度传感器感应出的温度探测故障喷嘴，并对探测出的故障喷嘴进行补偿。

选择器可能包括开关，其包括多个分别连接到多个温度传感器上的晶体管；传感驱动器，驱动多个晶体管中的任意一个以及传感解码器，根据晶体管的操作顺序向传感驱动器提供地址信息以顺序的驱动多个晶体管。

该喷墨图像成形装置可能还包括信号处理部分，以处理由温度传感部分的多个温度传感器中的任意一个提供的温度测量值。

信号处理部分可能还包括放大器，放大温度传感装置提供的温度测量值；噪声过滤器，去除放大器的输出信号中包含的噪声；以及信号转换器，将用噪声过滤器去除掉噪声的温度测量值转换成数字信号。

喷墨图像成形装置可能还包括存储器，存储多个喷嘴的温度测量数据，其中温度测量数据由温度传感部分的多个温度传感器测量得到。

每个温度传感器可能是定位成与多个喷嘴中的每一个相邻的薄膜热电偶。

本发明大体构思的前述和/或其它方面和应用也可能通过提供喷墨图像形成装置的控制方法来实现。该方法包括启动打印操作，选择性的驱动对应于多个喷嘴的多个温度传感器，在打印文件的第一页时探测故障喷嘴，补偿探测出的故障喷嘴，并打印文件的下一页。

探测故障喷嘴可能包括根据对应于多个喷嘴的地址信息按一定顺序通过温度传感器测量温度，对比测得的温度与预定的考温度，并确定对比结果中测得温度高于参考温度的喷嘴为故障喷嘴。

本发明大体构思的前述和/或其它方面和应用也可以通过提供喷墨图像形成装置来实现，该装置包括：在打印头中形成的多个喷嘴；多个温度传感器，其被设置成与多个喷嘴相邻并个别感应多个喷嘴的温度；多个复合晶体管，其分别连接到温度传感器上；传感解码器，根据晶体管的操作顺序提供地址信息顺序驱动多个晶体管；传感驱动器，根据传感解码器提供的地址信息驱动多个晶体管中的任意一个晶体管；以及控制器，在打印操作中控制传感解码器，根据多个温度传感器感应的温度值探测故障喷嘴，对探测到的故障喷嘴进行补偿，并执行打印操作。

本发明大体构思前述和/或其它方面和应用也可以通过提供在喷墨图像成形装置中可用的喷墨打印头来实现，该打印头包括多个喷嘴；多个温度传感器，被定位成与多个喷嘴最近并个别感应喷嘴的温度；，其中多个温度传感器中的每一个都由多层金属层构成。

多个温度传感器中的每一个可能还包括与被定位成与待测喷嘴相邻的多个金属层中的每一层的交叉部分。

喷墨打印头还可能包括控制器，其根据通过多个温度传感器感应到的温度探测出故障喷嘴，并对探测到的故障喷嘴进行补偿。

附图说明

本发明大体构思的上述和/或其它方面和应用从以下结合附图对实施方式的描述中将会更加直观和易于理解，其中：

图1是示意平面图，表示按照本发明大体构思实施方式的喷墨打印头结构。

图2是沿图1中I-I线的截面图。

图3是示意局部剖解透视图，表示按照本发明大体构思的实施方式的喷墨打印头结构。

图4是按照图1实施方式的喷墨图像形成装置的控制方框图。

图5是按照本发明大体构思的实施方式的探测故障喷嘴方法的图表。。

图6是按照本发明大体构思的实施方式的喷墨图像成形装置的控制方法流程图。

具体实施方式

现详细描述本发明大体构思的实施方式，其实例在附图中得到说明。其中的参照标记在所有附图中指代相同的部件。通过参照附图描述实施方式以解释本发明的大体构思。

根据本发明大体构思的实施方式喷墨图像成形装置从喷嘴中探测故障喷嘴，该喷嘴在喷墨打印头中形成用以喷墨。为了探测故障喷嘴，使用由设置在打印头中的温度传感部分获得的温度测量信息。

本实施方式中，温度传感部分使用薄膜热电偶。如果使用薄膜热电偶，则需要在打印头中设置许多温度测量点。另外，薄膜热电偶可以做到非常小的尺寸，来个别测量喷嘴的温度。关于温度传感部分的结构，由本申请人提出的专利应用，在韩国专利申请No.10-2007-65439中公开的实例，在此并入其全部内容作为参考。下文将描述应用上述公开内容中提到的温度传感部分结构的实例。

根据本实施方式的喷墨打印头是热驱动型喷墨打印头，其使用加热器在油墨中产生气泡，利用气泡的膨胀力喷射墨滴。

图1是示意平面图，表示按照本发明大体构思实施方式的喷墨打印头的结构，图2是沿图1中线I-I的截面图，图3是示意局部剖解透视图，表示按照图1所示实施方式的喷墨打印头结构。

参照图1-3，根据本实施方式的喷墨打印头包括一个基座10，其上安装有加热器11，如图1-3所示，加热器11作为油墨喷射的喷射压力产生器。电极12形成在加热器11上，至少各有一层钝化层13和抗气穴层14也可能形成在电极12上。界定腔室21a的通道形成层20被层压在基座10上，喷嘴层30被层压在通道形成层20上，该喷嘴层中形成有用来喷射墨水的喷嘴31。粘合层15被插入通道形成层20和基座10之，因此通道成形层20稳固地粘连在基座10上面。喷嘴层30上面形成有温度传感部分43，以感应喷嘴31的温度。

基座10为硅片，且在基座10中形成有墨水入口10a，通过墨水入口可从墨盒(未示出)中流入墨水。基座10上面的每个加热器11都是一个普通的薄膜加热器，其将从电极12得到的电信号转换成热能以加热腔室21a中的油墨。加热器11可能包括抗发热材料，例如可以采用氮化钽(TaN)或者铝化钽(TaAl)。每个电极12都是通过如下方式得到的：先沉积一层导电性能好的金属比如铝，然后将该金属层按预定配线样式通过加热影印过程和蚀刻过程模制到(patterning)加热器11上。每个电极12从普通CMOS逻辑电路(CMOS logic)和功率晶体管接收信号，并将其发送到每个加热器11。

在加热器11和基座10中间可以设置一个由硅氧化物薄膜制成的绝缘储热层16。该储热层16防止加热器11产生的热量消散到基座10中。

钝化层13防止加热器11和电极12被氧化或直接与油墨接触，以保护加热器11和电极12。钝化层13可能由具有很好的绝缘性和导热性的氮化硅薄膜(SiN)制成。可能形成在钝化层13上面的抗气穴(anti-cavitation)层14与对应于喷嘴31的加热器11的热量产生区域一致。

抗气穴层14可以防止加热器11受到腔室21a中气泡接触和消失时产生的气穴力的作用，并保护加热器11免受油墨的腐蚀。每层抗气穴层14都是通过将预定厚度的钽(Ta)沉积在钝化层13上形成的。

通道成形层20限定出墨水通道21，21a和21b，以将墨水入口10a连接到喷嘴31。墨水通道21包括填充有墨水的腔室21a和限流器(resistor)21b两部分，其中限流器21b连接墨水入口10a与腔室21a。

构成温度传感部分43以感应喷嘴31温度的第一和第二金属层41和43形成在喷嘴层30上面。温度传感部分43由薄膜热电偶制成，因为薄膜热电偶适合测量特定点的温度。

为了帮助理解该描述，热电偶是利用赛贝克效应(Seebeck effect)的温度传感器，其中两种不同的金属组成一个回路，一种金属构成回路的一端，另一种金属构成回路的另一端。当高温作用到两种金属之间的两个接触点中的一个上面，而低温作用到这两个接触点的另一个上面时，就会由于两个接触点的温度不同和构成回路的金属类型产生电压差。

因此，热电偶可以通过以下方式获得温度测量信号：把两种金属间的一个接触点直接连接到需要测量温度的区域，并测量两种金属的另两个处于打开状态且互不接触的接触点的电压差。热电偶可以利用温度测量信号轻松得到测量区域的温度，并且可以根据构成热电偶的两种金属类型有不同分类。

在本实施方式中，使用了采用镍铬-镍铝(chromel-alumel)合金的K型热电偶。因此，在本实施方式中，第一金属层41的一端和第二金属层42的一端在喷嘴层30上形成，与每个喷嘴31相邻，从而能够容易地测量喷嘴31的温度。

第一金属层41可以通过溅射或者化学气相沉积方法沉积并模制镍铬合金而制成，第二金属层42通过同样的方法沉积并模制镍铝合金而制成。

温度传感部分43设置在喷嘴层30上对应多个喷嘴的多个点上。

温度传感部分43测量喷嘴31的温度。由温度传感部分43得的温度，例如，经过以下描述的信号处理过程并且被转换成数字信号，然后传送到控制器。

如图4所示，温度传感部分43包括与形成在打印头中与多个喷嘴一致的多个温度传感器43-1，43-2，...43-n。

多个温度传感器43-1，43-2，...43-n由薄膜热电偶构成以感应喷嘴温度。由于组成温度传感器的第一金属层41和第二金属层42是共用(share)的(如图1)，因此包括喷嘴在内的打印头的设计面积可以减少，打印头的总面积能够最小化。

多个温度传感器中的每一个43-1，43-2，...43-n都是第一和第二金属层的交集部分，其被定位成与每个被测量的喷嘴相邻。

多个温度传感器43-1，43-2，...43-n分别连接到功率晶体管FET1，FET2，...FETn上。可以通过对功率晶体管FET1，FET2，...FETn的操作进行控制，从而用任意一个温度传感器选择性测量温度。根据预定的顺序有序测量喷嘴温度，从而对于所有喷嘴执行故障喷嘴的探测操作。

如图4所示，，尽管几个温度传感器理论上可以同时在电路中工作，但根据特定位置的测量信号来测量温度很困难，因为温度传感器共用第一和第二金属层。

在本实施方式中，为了对众多喷嘴顺序执行探测故障喷嘴操作，并基于对应多个对应喷嘴的地址选择性操作功率晶体管，，还包括传感解码器44和传感驱动器45。

传感解码器44具有待测量喷嘴的地址信息，并将该地址提供给传感驱动器45，从而根据控制器50的控制信号按预定顺序驱动温度传感器。

传感驱动器45输出开启信号来操作对应于接收地址的晶体管。这里，开始信号选择性的驱动任意一个功率晶体管。虽然执行个别测量喷嘴温度以探测故障喷嘴的操作，，但是执行对某个喷嘴温度测量操作的时间却很短(几微秒)。因此，尽管所有喷嘴的温度是个别测量的，但对于所有喷嘴，探测某个故障喷嘴所消耗的时间并不长。

当功率晶体管FET1，FET2，...FETn中至少有一个启动时，与之相对应的温度传感器就会形成电路回路，从而测量温度。

由于温度测量值很小，必须经过信号处理操作，以使其变为能识别出的温度测量信息。

信号处理操作通过放大器46，噪声过滤器47和信号转换器48执行。喷嘴的探测信息存储在存储器49中。

放大器46连接到温度传感部分43的一面。该放大器46将由测量温度获得的微小温度测量值放大到适当程度，并输出放大信号到噪声过滤器47。噪声过滤器47是低通过过滤器(LPF)，它将温度测量过程中或者放大温度测量值过程中产生的噪声消除。

信号转换器48将经过过滤器去除噪声的温度测量信号转换成数字信号，并将转换得的数据存储在存储器49中。

存储器49是暂时存储喷嘴的温度信息的缓冲器。

控制器50将从存储器49中读取的喷嘴温度与预定参考温度相比较，并探测该喷嘴是否为故障喷嘴。

例如，如图5所示，正常的喷嘴具有良好的喷墨性能，因为每次加热油墨产生的热量会从喷嘴孔热失，而故障喷嘴由于每次加热油墨产生的热量不能从喷嘴孔散失，其喷墨性能不佳。在这种情况下，当加热器周期性地加热墨水，加热墨水时产生的热量累计，结果导致喷嘴的温度超过预定的最大温度Ta。喷嘴温度大于预定最大温度Ta的喷嘴被认为是故障喷嘴。

当探测故障喷嘴时，控制器50用各种故障喷嘴补偿方法防止打印质量受损。例如本申请人提交的韩国未审专利申请公开No.10-2006-67056中公开了一种故障喷嘴补偿方法的实例，这里引入其全文作为参考。

下面，参照附图6描述一种根据本发明大体构思的实施方式的喷墨图像成形装置的控制方法。

参照附图4至6，控制器50确定是否输入打印开始命令(操作60)。如果输入了打印开始命令，控制器50将把从计算机或者扫描装置(未示出)中获得的数据转换成适合打印的数据并生成打印数据(操作62)。

然后，驱动打印头的加热器并喷射墨水，开始打印文件的第一页(操作64)

当打印操作开始时，控制器50向传感解码器44施加用于温度测量的控制信号。传感解码器44以预定顺序依次向传感驱动器45提供多个喷嘴的地址信息，从而顺序测量喷嘴的温度。传感驱动器45将多个开关信号S1，S2，...Sn中的任一个供给的相应的功率晶体管，其与从传感解码器44接收到的喷嘴地址相一致。因此，该功率晶体管被打开。喷嘴的温度由对应的温度传感器测得(操作66)。

控制器50判断从存储器49读取的喷嘴温度是否超过参考温度Ta，也就是判断是否探测到故障喷嘴(操作68)。如果判断未探测到故障喷嘴，继续打印文件，打印操作结束(操作70)。然后，判断是否输入打印结束命令(操作72)。如果判断未输入打印结束命令，将开始打印文件的下一页(操作74)，并执行操作66中的探测故障喷嘴的操作。如果判断出已经输入打印结束命令，终止打印操作(操作76)。

如果在操作68中探测到故障喷嘴，控制器50读取存储器49中的信息，并识别故障喷嘴的位置(操作69)。然后，判断是否输入打印结束命令(操作71)。如果判断未输入打印结束命令，打印文件的下一页(操作73)时根据现有的故障喷嘴补偿方法补偿故障喷嘴。然后，该方法发展到操作66并执行探测故障喷嘴操作。

如果在操作71中做出判断已输入打印结束命令，则终止打印操作(操作76)。

本发明大体构思也可以通过可读计算机码在可读计算机介质中实施。可读计算机介质包括可读计算机记录介质和可读计算机传输介质。可读计算机记录介质可以是能够存储其后能被计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。可读计算机记录介质的实例包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，CD-ROMs，磁带，软盘和光学数据存储器。可读计算机记录介质也可以是分布在与计算机系统连接的计算机网络中，从而，可读计算机码以分布形式存储和执行。可读计算机传输介质可以传输载波或信号(例如，通过互联网传输的有线或无线数据)。同样，本发明大体构思相关的技术程序员可以轻松构建用以实现本发明大体构思的功能程序，代码和代码段。

尽管图解并描述了本发明大体构思的不同实施方式，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明大体构思的原理和精神的情况下，可以对其实施方式进行修改，本发明大体构思的范围由权利要求及其等效形式限定。

Claims (12)

1、一种喷墨图像成形装置，包括：

温度传感部分，其设置在打印头中，并包含多个温度传感器以个别感应多个喷嘴的温度；

选择器，选择性地驱动该温度传感装置的多个温度传感器；以及

控制器，控制所述选择器以顺序驱动所述多个温度传感器，通过所述多个温度传感器感应的温度探测故障喷嘴，并对所述探测出的故障喷嘴进行补偿。

2、根据权利要求1所述的喷墨图像成形装置，其中所述选择器包括：

开关，包括分别连接到所述多个温度传感器的多个晶体管；

传感驱动器，驱动所述多个晶体管中的任意一个；以及

传感解码器，根据所述晶体管的操作顺序向所述传感驱动器提供地址信息从而顺序驱动所述多个晶体管。

3、根据权利要求1所述的喷墨图像成形装置，还包括：

信号处理部分，处理由所述温度传感部分的多个温度传感器中的任意一个提供的温度测量值。

4、根据权利要求3所述的喷墨图像成形装置，其中所述信号处理部分包括：

放大器，放大所述温度传感部分的温度测量值；

噪声过滤器，去除所述放大器输出信号中包含的噪声；以及

信号转换器，将已经过所述噪声过滤器去除噪声的温度测量值转换成数字信号。

5、根据权利要求1所述的喷墨图像成形装置，还包括：

存储器，存储所述多个喷嘴的温度测量数据，该温度测量数据是由所述温度传感部分的多个温度传感器测得的。

6、根据权利要求1所述的喷墨图像成形装置，其中所述每个温度传感器都是定位成与所述多个喷嘴中每一个相邻的薄膜热电偶。

7、一种喷墨图像成形装置的控制方法，包括：

启动打印操作；

选择性驱动对应于多个喷嘴的多个温度传感器，并在打印文件的第一页时探测故障喷嘴；以及

对所述探测到的故障喷嘴补偿并打印文件的下一页。

8、根据权利要求7所述的方法，其中所述探测故障喷嘴包括：

根据对应所述多个喷嘴的地址信息按一定顺序通过所述温度传感器测量温度；

对比测得温度值与预定参考温度；以及

确定对比结果中测得温度超过参考温度的喷嘴为所述故障喷嘴。

9、一种喷墨图像成形装置，包含：

形成在打印头中的多个喷嘴；

多个温度传感器，其设置成与多个喷嘴相邻且个别感应所述多个喷嘴的温度；

多个晶体管，其分别连接到所述温度传感器；

传感解码器，根据所述晶体管的操作顺序提供地址信息从而顺序驱动所述多个晶体管；

传感驱动器，根据所述传感解码器的地址信息驱动所述多个晶体管中的任意一个；以及

控制器，在打印操作时控制所述传感解码器，根据所述多个温度传感器感应到的温度探测故障喷嘴，对所述探测到的故障喷嘴补偿，并执行打印操作。

10、一种在喷墨图像成形装置中可用的喷墨打印头，包括：

多个喷嘴；

多个温度传感器，布置成与所述多个喷嘴最靠近，以个别感应多个喷嘴的温度，

其中所述多个温度传感器中的每一个都是由多层金属层构成。

11、根据权利要求10所述的喷墨打印头，其中所述多个温度传感器中的每一个还包括：

与被测量喷嘴相邻布置的所述多个金属层中的每一层的交叉部分。

12、根据权利要求10所述的喷墨打印头，还包括：

控制器，通过由所述多个温度传感器感应的温度探测故障喷嘴，并对所述故障喷嘴补偿。

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