CN101574868B - 喷墨头的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种喷墨头的定位方法，是利用喷墨头与承载机构之间的压电元件调整喷墨头的位置，通过传感器感测压电元件的变形产生的回授信号而得知喷墨头的位置状态，使控制芯片利用该回授信号计算出喷墨头需补偿的位移量，并将此位移量转换成电压信号，经由上述传输路径传输至致动器，使致动器施于压电元件所需电压而产生所需的变形量，以达到微调喷墨头的目的，而提升喷墨头的打印质量。

Description

喷墨头的定位方法

技术领域

本发明涉及打印机的喷墨头，尤其是有关打印机的喷墨头的定位方法。

背景技术

有各种使打印机的喷墨头定位于承载装置的技术，例如中国台湾专利第439664号揭示的打印机的喷墨头定位承载装置，其装置包括有：一承载座机构，包含有一定位机构，定位机构具有至少一定位件，定位件向外凸出，可提供至少二个方向的定位；以及一喷墨头，置放于承载座机构内，由承载座机构提供喷墨头支撑，喷墨头包含有至少一定位部，定位部向内凹入，定位件顶住定位部紧密结合；通过定位上精密的点接触，能够同时定位喷墨头的X、Y、Z三方向的精度，使喷墨头能够确实可靠的置放于承载座内，达到良好的定位效果。但若喷墨头偏离了定位的位置时即难以调整至正确的位置。

基于上述的问题起缘来自喷墨头的定位要特别注意定位平面的平面度及对整体打印机的相对位置，否则会导致喷墨头在X、Y、Z旋转轴及移轴定位不准的情况，而使打印影像产生歪斜的情形。

请参阅图1A、图1B、图2A、图2B、图3所示。有些压电材料10，例如电气石或石英等天然矿石晶体，当其两端受到拉力，如图1A所示、或受到压力，如1B所示，其两端因伸长或收缩变化时，在其两端的表面可量测到微小的电压，而会产生电压的效应，称为正压电效应。反的，如图2A、图2B所示，于压电材料10的两端加入不同方向的电压时，会造成其两端伸长或收缩的变化，称为逆压电效应。如图3所示，当施加一交流电压在压电材料10的两端时，因为电压是正、负交替的形式，会使压电材料10呈现伸长与收短不断的交替变化。陶瓷材料因容易制造，可制成各种形状，且其压电特性可随其形状的不同做多样性的变化，目前已成为制作压电元件的主流。

另外，在压电材料的应用上，已在我国专利公告号『400282』号专利中揭露一种为压制附随墨滴提供一喷墨式打印机及驱动一喷墨式打印机记录磁头的设备及方法。为对应于每一喷嘴的每一个墨水室提供二压电元件。借着施加一供墨滴喷出的驱动信号至该压电元件的一，及当喷出一墨滴时施加一用以压制附随墨滴的驱动信号至另一压电元件，以调整该压电元件位移的时间分配。后一压电元件的位移所产生的辅助压力迭加在前一压电元件的位移所产生的喷出压力上。在早期阶段切断墨滴的尾端及压制附随墨滴的产生。

虽然上述的数据中，皆可能涉及有关打印机定位或喷墨质量提升的议题，但却未给予任何的教示，或给予发明人任何动机来改良喷墨式打印机在打印过程中，遭逢纸张偏斜(Skew)时，如何利用压电元件进行微调的动作，来改善喷墨头定位不精准所造成打印质量不稳定的缺失。

发明内容

为了进一步改良现有的喷墨头的定位装置，而提出本发明。

本发明的主要目的，是提供一种喷墨头的定位方法，可改善喷墨头定位不准而导致打印质量不稳定的情况。

本发明的另一目的，是提供一种喷墨头的定位装置，对于承载机构的定位平面所需的精度不需太高，可降低承载机构的制造及品管的成本。

本发明的喷墨头的定位装置，包括：

一承载机构，用以承载该喷墨头；

至少一个压电元件，结合该承载机构，用以抵靠该喷墨头；

一控制单元，耦接该压电元件，用以施加电压于该压电元件，使该压电元件变形而调整该喷墨头的位置。

本发明的喷墨头的定位方法，是利用喷墨头与承载机构之间的压电元件调整该喷墨头的位置，包括如下步骤：

(a)一控制信号使一致动器施予该压电元件电压使该压电元件变形，而调整该喷墨头的位置；

(b)进行打印动作；

(c)查看该喷墨头是否完成定位，若该喷墨头已完成定位，则停止该喷墨头的定位作业；若该喷墨头未完成定位，则再继续使该致动器施予该压电元件电压使该压电元件变形，而调整该喷墨头的位置，再进行打印动作，再查看该喷墨头是否完成定位。

本发明的其它目的、功效，请参阅图式及实施例，详细说明如下。

附图说明

图1A为压电材料的两端受到拉力时，其两端的表面可量测到微小电压的示意图；

图1B为压电材料的两端受到压力时，其两端的表面可量测到微小电压的示意图；

图2A为压电材料的两端加入电压时，其两端伸长的示意图；

图2B为压电材料的两端加入电压时，其两端缩缩的示意图；

图3为压电材料的两端加入交流电压时，其两端呈现伸长与收短不断的交替变化的示意图；

图4为本发明喷墨头的定位装置的功能性结构方块示意图；

图5为本发明喷墨头的定位装置结合软排线的示意图；

图6为本发明喷墨头的定位装置结合软排线的部分结构的放大示意图；

图7A为本发明喷墨头与打印纸张呈现一倾斜的角度误差的示意图；

图7B为本发明喷墨头与打印纸张呈现无倾斜的角度误差的示意图；

图8为本发明压电元件抵靠喷墨头喷的示意图；

图9为本发明喷墨头的定位方法的流程图。

【主要元件符号说明】

10压电材料20定位装置

21承载机构211凹槽

22压电元件23控制单元

231控制芯片232模拟/数字及数字/模拟转换器

233第一缓冲器234功效放大器

235致动器236滤波器

237第二缓冲器238传感器

30喷墨头40纸张

51软排线52后架

53导杆

(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为各步骤的编号

具体实施方式

请参阅图4、5、6所示。本发明喷墨头的定位装置20包括承载机构21、压电元件22、控制单元23所组成。承载机构21设有至少一凹槽211以容置及结合压电元件22。压电元件22抵靠于喷墨头30的下端。控制单元23包括控制芯片231、模拟/数字及数字/模拟转换器232、第一缓冲器233、功率放大器234、致动器235、滤波器236、第二缓冲器237及传感器238所组成。控制芯片231可为打印机的中央处理单元(CPU)，如编号8051或PIC(Programmable Interrupt Controller)芯片等。本发明使用的压电元件22及控制单元23可为一般习知者。

传感器238可感测压电元件22两端因长度变化状态而产生相对应的电压，该模拟的电压信号经由第二缓冲器237传输至滤波器236过滤噪声之后，传输至模拟/数字及数字/模拟转换器232转换为数字的电压信号传输至控制芯片231；因此可通过传感器238感测压电元件22两端的电压得知压电元件22的伸长或缩短状态。压电元件22可为陶瓷材料制成。

须加以说明的是，在本实施例中，该滤波器可以为一低通滤波器LPF或高通滤波器HPF或带通滤波器BPF或是带拒滤波器BSF。

请参阅图5、图6所示。本发明的承载机构21结合软排线51，软排线51供传输控制信号至喷墨头30。软排线51电连接压电元件22，压电元件22透过软排线51传送电压信号。压电元件22亦可通过粘胶固定在承载机构21上。承载机构21之后端可动式的结合后架52，承载机构21可沿着导杆53来回移动，带动喷墨头30在纸张40上打印。

请参阅图4、图7A、图7B、图8所示。若喷墨头30定位不准，导致正常走纸的纸张40与喷墨头30呈现一倾斜的角度误差，如图7A所示，可进一步使控制芯片231发出数字的控制信号，经模拟/数字及数字/模拟转换器232转换成模拟信号后，再经第一缓冲器233传输至功率放大器234放大后传输至致动器235，通过致动器235将一电压施于压电元件22的两端，使其中一压电元件22伸长例如图7B所示，而使喷墨头30与纸张40之间不会产生倾斜的角度误差。如图8所示，可通过喷墨头30底端及底端侧边的压电元件22的变形，改变喷墨头30与承载机构之间的距离，进而调整喷墨头30的旋转轴(Z方向)及位移轴(Y方向)的相对位置，便可自动将喷墨头30定位至正确的位置。通过设于不同位置的压电元件22亦可调整喷墨头30其它轴向的相对位置。

本发明可通过传感器238感测压电材料22的变形产生的回授信号，或通过另一检测器检测纸张的地址而产生的信号，而得知喷墨头30的位置状态。使控制芯片231利用该等信号计算出喷墨头30需补偿的位移量，并将此位移量转换成电压信号，经由上述传输路径传输至致动器235，使致动器235施于压电元件22所需电压而产生所需的变形量，以达到微调喷墨头30的目的，而提升喷墨头30的打印质量。

请参阅图9所示。本发明喷墨头的定位方法，是利用喷墨头与承载机构之间的压电元件调整喷墨头的位置者，包括如下步骤：

利用一传感器检测喷墨头是否位于正确位置而输出一检测信号，例如使传感器检测喷墨头与承载机构之间的压电元件的长度而送出一电压信号；

利用一控制芯片判断该检测信号是否正常，即判断该喷墨头是否位于正确位置，若该检测信号异常表示该喷墨头位于不正确位置，则控制芯片送出一控制信号，进入步骤(c)；若该检测信号正常表示该喷墨头位于正确位置，则进入步骤(d)；

一控制信号使一致动器施予压电元件电压使压电元件变形，而调整喷墨头的位置；

进行打印动作；

查看喷墨头是否完成定位，即查看打印的线条是否歪斜，若喷墨头完成定位，即打印的线条无歪斜的情况，则停止喷墨头的定位作业(f)，若喷墨头未完成定位，即打印的线条仍有歪斜的情况，则再进入步骤(c)。

上述查看喷墨头是否完成定位的方式可用人为方式查看打印的线条是否歪斜，或利用检测器检测打印的线条是否歪斜而发出相对应的信号。

本发明喷墨头的定位方法是利用上述本发明喷墨头的定位装置实施，相关的技术内容不再重复叙述。

本发明喷墨头的定位方法，可改善喷墨头定位不准而导致打印质量不稳定的情况。本发明喷墨头的定位装置，可视需要利用压电元件的变形调整喷墨头的旋转轴(Z方向)及位移轴(Y方向)的相对位置，自动将喷墨头定位至正确的位置，因此对于承载机构的定位平面所需的精度不需太高，可降低承载机构的制造及品管的成本。

以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明主张的专利范围，而不限于实施例所揭示。

Claims (11)

1.一种喷墨头的定位方法，是利用喷墨头与承载机构之间的至少一压电元件调整该喷墨头的位置，其特征在于包括如下步骤：

(a)一控制信号使一致动器施予该压电元件电压使该压电元件变形，而调整该喷墨头的位置；

(b)进行打印动作；

(c)查看该喷墨头是否完成定位，若该喷墨头已完成定位，则停止该喷墨头的定位作业；若该喷墨头未完成定位，则再继续使该致动器施予该压电元件电压使该压电元件变形，而调整该喷墨头的位置，再进行打印动作，再查看该喷墨头是否完成定位。

2.如权利要求1所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该步骤(a)的进一步包括如下步骤：

(1)利用一传感器检测该喷墨头是否位于正确位置，并输出相对应的检测信号；

(2)利用一控制芯片判断该检测信号是否正常，即判断该喷墨头是否位于正确位置，若该检测信号异常表示该喷墨头位于不正确位置，则该控制芯片送出该控制信号。

3.如权利要求2所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该传感器输出的该检测信号是一模拟的电压信号，该模拟的电压信号经由一第二缓冲器传输至一滤波器过滤噪声之后，传输至一模拟/数字转换器转换为数字的电压信号传输至该控制芯片。

4.如权利要求1所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，一控制芯片发出一数字的该控制信号，经一数字/模拟转换器转换成模拟信号后，再经一第一缓冲器传输至一功率放大器放大后传输至该致动器。

5.如权利要求1、2、3或4所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该承载机构结合两个该压电元件，该两个该压电元件用以分别抵靠于该喷墨头的下端。

6.如权利要求5所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该承载机构结合一软排线，该软排线电连接该压电元件，该软排线用以传输电压信号。

7.如权利要求6所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该软排线供传输控制信号至该喷墨头。

8.如权利要求1所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该压电元件为陶瓷材料制成。

9.如权利要求7所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该压电元件为陶瓷材料制成。

10.如权利要求1所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该承载机构设有凹槽以容置及固定该压电元件。

11.如权利要求3所述的喷墨头的定位方法，其特征在于，该滤波器可选自一低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、高通滤波器的至少其一。

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