CN1197730A - 喷墨装置及估计及控制其喷墨头的温度的方法 - Google Patents

喷墨装置及估计及控制其喷墨头的温度的方法 Download PDF

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Abstract

一种喷墨装置,用于通过相对一个喷墨孔设有多个喷墨加热器的喷墨头成象,通过以逐步的方式控制喷墨量可以精确地估计喷墨头的温度。为此,设有独立地对各加热器的结合。为喷出不同量的墨(在步骤S1002,S1003中)计算预定的时间内使用多个加热器的频率,及一个结合装置,用来基于加热器的驱动条件把校正值加到如此计算出的值,及把总值转换成在预定时间内施加的能量(在步骤S1008,S1004及S1005)。使用如此得到的能量进行估计温度。

Description

喷墨装置及估计及控制其 喷墨头的温度的方法
本发明涉及喷墨装置及控制在喷墨装置中用的喷墨头的方法，更具体地说涉及采用使用热量喷墨的喷墨头的喷墨装置，及通过估计其温度控制喷墨头的方法。
把较少量液体施加到打印介质上的喷墨方法已在如字母打印、图象打印、织物打印等各种领域中已常用，还期望可用到其它领域，因此它被看成是很实用的技术。
例如，由于现时个人电脑、文字处理器、传真装置等已扩展到很多办公室及私人家庭中，已经发展了分别采用不同的记录介质的各种打印机作为这些机器的输出装置。在这些输出装置中，由于采用喷墨打印方法的打印装置有许多优点，如噪音低，可以在各类打印介质上输出高质量的打印品，尺寸小等等。其对个人应用甚至办公室使用是理想的。在这些喷墨打印方法中，如气泡喷墨方法(由佳能公司提出)之类的热方法具有响应对其致动的要求迅速地驱动的能力，已成为广泛使用的方法。采用该方法的打印装置首先通过使用在打印头部分的加热元件把电信号转换为热能，产生相对于墨的核心或薄膜沸腾，随后利用如此产生的压力把墨喷到打印介质上。
施加到打印介质上的墨滴膨胀形成一点。通过一组形成的点形成图象，如此打印在记录介质上。各点的面积一般决定于液滴尺寸，也就是喷墨量。因此对于采用喷墨打印方法得到一个高质量打印品的最重要因素是控制喷墨量。
喷墨量与墨温或喷墨头的温度紧密相关，随着温度的增加喷墨量增加。为此，从得到高质量的技术观点言重要的问题是控制墨或喷墨头的温度。
作为测出用热方法的喷墨头的温度的一个装置，广泛用设置温度传感器设在喷墨头上。但是，为了设温度传感器，要考虑一些问题，如装上放大或调制响应如此测出的温度的电信号的装置或降低噪音装置使总成本增加，及由于实际测量部分(如喷墨头上的加热元件)的位置与温度传感器位置之间的距离引起的温度偏差而造成的负作用。
为了克服这些问题，本发明的转让人已公开了用使用传感器等得到打印装置或打印头周围的环境温度的装置，及从在预定的时间内从加到喷墨头的热量估计喷墨头的温升的装置来得到喷墨头的温度的方法，如日本专利申请公开No.5-208505及7-125216公开的。
另一方面，作为采用热方法的喷墨头，已有建议设置相对一个喷墨孔包括多个喷墨加热器的喷墨头。这种类型的喷墨头可以通过改变用于一个喷墨操作的喷墨加热器的数目而以逐步的方式控制喷墨量。另外，在这类喷墨头中，如果要求细节很好的打印，通过由比较少量的喷墨量形成墨滴可以得到高分辨力的图象，而要求所谓“全滴”或“实心”的打印时，使喷墨量比较大形成墨滴可改善打印效率。
但是，在上述设有多个喷墨加热器的喷墨头中，还没有建议从在预定时间内的施加的热量估计喷墨头的温升以便得到其温度，以及还没有应用在相对于一个喷墨孔设置多个喷墨加热器的情形下测定温度的方法。
本发明解决了上述问题。本发明的一个目的是提供一种可以高的精确度估计设有多个喷墨加热器的喷墨头的温度，也可以在该温度估计的基础上相应地控制喷墨头的喷墨装置，还提供了一种控制喷墨头的方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种喷墨记录装置，使用相对一个喷墨孔设有多个加热元件的喷墨头，所述的多个加热元件产生用于喷墨的能量，或者一个估计喷墨头温度的方法，包括一个计算装置或步骤，用来对于在喷墨时有选择地驱动的所述的多个加热元件的结合的各组，计算在预定的时间间隔内所述的多个加热元件的驱动频率；一个驱动频率结合装置或步骤，用来校正对所述的结合的各组的计算值并对如此校正的值进行相加；和一个温度估计装置或步骤，用来估计所述的喷墨头的温度与所述的相加的总值的变化。
这时，温度估计装置或步骤可使所述的总值与在所述的预定的时间间隔中加到所述的喷墨头的能量相当。
另外，估计温度的装置或步骤可以如此构成，使它包括把由所述的频率结合装置得到的所述的总值转换成与在所述的时间间隔内施加到所述的喷墨头的热量相当的i个值ΔQi(i≥1)的装置或步骤；把预定的值Ei与在所述的预定的时间间隔前所述的喷墨头累积的热量相当的值ΔTi(n-1)相乘的装置或步骤；把所述的值与ΔQi与所述的相乘得到的值相加的装置或步骤；记录作为与所述的喷墨记录头的累积的热量相当的值ΔTi(n)的所述的相加值的装置或步骤，和从所述的i个与所述的记录头的累积的热量相当的值ΔTi(n)计算温度变化的装置或步骤。
另外，上述的估计温度的装置或步骤还可以如此构成使得它还包括在由所述的驱动频率装置作为一些单个值得到的相加值的基础上得到的各预定的时间间隔中所述的喷墨头的温度变化的装置或步骤；和通过在所述的时间间隔计算的所述的单个值的累计得到所述的喷墨头的总的温度变化的装置或步骤。
另外，在按照本发明的喷墨装置或其控制方法中，包括一个对各组所述的结合在所述的预定时间内的所述的温度变化设定所述的加热元件的驱动条件的装置或步骤。
另外，所述的设定驱动条件的装置或步骤还包括对各组所述的结合改变在所述的预定时间内所述的加热元件的驱动条件的装置或步骤。
另外，按照本发明的喷墨装置或它的控制方法还包括测定所述的喷墨头的环境温度的装置或方法，基于所述的环境温度，对各组所述的结合改变在所述的预定时间内所述的加热元件的驱动条件的装置或方法。
另外，按照本发明的喷墨装置或它的控制方法还包括结合驱动频率的装置或方法，该装置或方法在所述的预定的时间内按照所述的加热元件的驱动条件校正由所述的计算装置对各组所述的结合计算的所述的计算值。
应注意，在本说明书中，术语“打印”(或如下面称为“记录”)不仅用于形成文字或图等有意思的信息，还用于形成图象，图案等，只要通过把液体喷到记录介质上，或处理记录介质，不管要作成的对象是否合理或可见到。
另外，术语“打印介质”不仅包括一般用于记录装置的纸片，还包括布、塑料薄膜、金属等，它们可以接收从喷墨头喷出的墨。
另外，术语“墨”也应该如上述“打印”那样理解，因此，它包括用于通过把液体喷到记录介质上，或处理记录介质而形成图象、图案等的各种液体。
通过下面参照附图的对实施例的说明可以对本发明的上述及其它目的、效果、特点和优点更加明白，附图中：
图1是优选地使用本发明的喷墨打印机的结构的一个实例的透视图；
图2是图1用的喷墨盒的细节的透视图；
图3是图2的打印头的总的结构的示意的侧剖视图；
图4是图3的打印头中用的加热板的总的结构的示意图；
图5是图4的喷墨加热板的总的结构的示意图；
图6是图1的打印机使用的控制系统的一般结构的示意的方框图；
图7是本发明第一实施例的采用估计温度的计算的控制程序的反馈控制系统的示意的方框图；
图8是用到在第一实施例中用的分开的脉冲的脉冲宽度调制(PWM)控制的说明图；
图9是估计在多个分开的脉冲的第一个脉冲(预脉冲)上的量的关系的曲线图；
图10是示出喷出量与间歇时间关系的曲线图；
图11是考虑喷墨量控制的说明图；和
图12是采用本发明第二实施例的用于估计温度的计算的控制程序的反馈控制系统的示意的方框图。
下面参照附图详细说明本发明。〔第一实施例〕
图1示出具体体现本发明或应用本发明的彩色喷墨打印装置(下面简称为“打印机”)的结构的一个实例的透视图。该图中装置的前盖已移去显示出装置的内部。
在图中，标号1表示喷墨盒，标号2表示一托架装置，彩色喷墨盒1可拆卸地卡持在上面。标号3表示把喷墨盒1装入托架装置2的夹持器，其中当盒1装入托架装置2后盒的固定杆4移动时，与该移动相应，喷墨盒1与托架装置2压接触。另外，当喷墨盒1被压接触操作定位，在托架装置2中设的用于传递要求的信号的电触点与在喷墨盒1中设的电触点相互接触。标号5表示把电信号传到托架装置2的软电缆。
标号6表示沿主扫描方向往复驱动托架装置2的托架电动机，标号7表示把驱动力传到托架装置2的托架皮带。标号8表示沿主扫描方向延伸的用于支承并对托架装置2的变化运动导向的导向轴。标号9表示与托架装置2连接的一个透明型的光电耦合器，标号10是设在托架原位的光筛板，使得当托架装置2达到原位，遮断光电耦合器9的光轴时，可测出托架的原位。标号12表示一原位单元，其包括一个覆盖喷墨头的前表面的一个盖件，还包括如抽吸件之类的恢复系统，用来抽吸盖内的整个区域。
标号13表示一个由线性供送装置(未示出)驱动的用来供送打印介质的一供送辊，其与一齿形辊(未示出)配合捏住打印介质，并把打印介质送到打印机的外面。
图2是示出本实施例用的喷墨盒1的细节的透视图。这里，标号15表示含有黑墨的墨容器，而标号16表示含有深兰、深红和黄色墨的墨容器。这些墨容器是可拆卸地装在喷墨盒的主体内。另外，标号17表示储存三种颜色的墨的墨容器16的连接口，这些口与设在喷墨盒1主体内的供墨管20连接，而标号18表示储存黑墨的墨容器15的连接口。把这些连接口连接上，三种不同颜色的墨可以供到被喷墨盒主体夹持的打印头21。标号19表示一个电气接触部分，当它与托架装置2设的接触部分接触时，来自打印机的主总成控制部分的电信号通过电缆传送给该装置。
图3是示出打印头21的总的结构的示意的侧视剖面图。图4示出打印头中用的加热板的总的结构的示意图。
在图4中，标号4000表示一般由硅圆片制成的加热板的基体。标号4001，4002，4003，4004是各用来喷出深兰、深红、黄色或黑墨的喷墨加热器组。标号4005和4006是用来把加热板及墨加热到预定的温度的加热器(下面各称为一个亚加热器)，并设在加热板上设置喷墨加热器组的范围外面的相对的侧端上。标号4007表示加热器的分级检测部分，用来检测喷墨加热器组的电阻特性及分级，并对如此测出的加热器组的分级(下面称为分级加热器)进行加热器组的合适的驱动。喷墨加热器组4001、4002、4003和4004，亚加热器4005和4006，及分级加热器4007都由半导体层成形方法形成。
标号4008表示电路，包括一移位寄存器及多个用于控制喷墨加热器的加热器驱动器，并且也由半导体成形方法形成。标号4009表示多个与电路板500连接的端子(图3)，电路板500包括电接触部分，可通过连接线等与设在托架装置2的电接触部分电连接，与加热器板上的电路连接。
图3中，标号5113表示作为喷墨加热器组的一个元件的一个喷墨加热器部分，其设在面向单一的喷墨孔5029及与其连接的液体通道的位置。标号5112表示一个容纳喷墨的总液体室，其与分别与喷墨加热组4001，4002，4003和4004连接的各液体通道连接，并进一步分成亚部分使得其中不同的墨不会混合起来。
图5示出作为一个实例的喷墨加热器部分5113的结构的放大图。这里，标号5000表示加热板4000的一个边缘，该边缘相对于喷墨加热器的侧面是设有喷墨孔5029的一个面。在本实施例中，喷墨加热器部分5113包括两个喷墨加热器，也就是加热器5002和5004。在本实施例中，处在朝着喷墨孔的前侧的喷墨加热器5002的结构设成使其长度Lf为131μm，其宽度Wf为22μm，而在其后侧的喷墨加热器5003的结构设成其长度Lb为131μm，其宽度Wb为20μm。标号5001表示对各加热器的总电路，其与地线连接。标号5003和5005是分别有选择地驱动加热器5002和5004的单个电路，它们与加热器驱动器连接以开关加热器。
如上所述，两个喷墨加热器5002及5004相对一个喷墨孔5029设置。由于这种安排，当要求打印有高分辨力时，一个喷墨加热器被驱动只在与其相应的位置产生气泡，使得由比较少量的喷出墨的墨滴进行高分辨力的打印。另一方面，当要求全点打印时，驱动两个加热器以产生覆盖相应的整个部分的比较大尺寸的气泡，以由较大量排出墨的墨滴进行全点打印，使得打印效率改进。
图6是示出上述喷墨打印装置的控制系统的方框图。
这里，标号800表示一控制器，其包括一个微机型的主机(CPU)801，进行如图7所示的控制程序，一个只读存储器(ROM)803储存与控制次序相应的程序及执行该程序的表以及其它固定的数据，以及一个随机存取存储器(RAM)805，其提供一图象数据处理区、一工作区等。
标号801表示一个提供图象数据的主装置(其可以是除了处理包括要打印的图象的数据的计算机外的一个图象数据阅读部分)，而图象数据、其它指令、状态信号等可以借助接口812(I/F)传送和/或接收。
标号820表示用来接收操作者指令的开关装置部分，其中这部分包括一电源开关822，一个打印起动开关824，一个用来指示恢复抽吸记录介质等的抽吸恢复开关826。标号830表示用来检测装置状态的一组传感器，其包括用来检测原位的光电耦合器，一个设在相应的位置检测环境温度的温度检测传感器5024。
标号840表示响应打印数据等驱动喷墨加热器的喷墨头驱动器。标号852表示驱动主扫描电动机6的驱动器。标号860表示用于传送打印介质P的亚扫描电动机，而854表示它的驱动器。
图7示出按照本实施例的估计温度的计算系统或它的估计温度的方法。在图中，方框可包括操作控制器800的处理操作的程序，至少其一部分可由采用逻辑电路的硬件形成、
在本发明中，使用例如六个温度变化单元ΔTi(i＝1，2，3，4，5，6)，各有一个时间常数(下面称为热时间常数)，该常数按照打印头的结构、打印头等元件的热容量和导热率确定，这样来控制打印头的温度变化ΔT。换言之，打印头的温度变化由下面的方式控制。
首先，温度变化分成各按照各自的热时间常数独立处理的六个温度变化单元。随后，把在预定的时间内施加到加热元件的能量转换成相对各自的时间常数的温升得到的值，和计算按照各时间常数确定的在预定时间内由热散失得到的各自的温降单元的值一起相加得到打印头的温度的变化。
也就是说，打印头的温度变化由下式得到：
ΔT＝ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4+ΔT5+ΔT6…(1)这一程序在步骤S1009，S1013和S1016中进行。
首先，预定的时间定为50msec。为了得到在该段时间间隔中的温升，分别在步骤S1003及步骤S1002中计算使用一个加热器生成小液滴的数目及使用两个喷墨加热器形成大液滴的数目。在本实施例中，对各种颜色墨的喷墨加热器设在一个加热器板上，而相同类型的加热器在基本相同的驱动条件下使用，因此对所有不同颜色得到同样的喷墨量，因此不需要单独计算各颜色的加热操作的数目。应该注意虽然用于形成小液滴的加热器可以是前面或后面加热器，但是优选地是使用前面的加热器，通过它可比用后面的加热器得到更快的喷墨速度。由于这个理由，按照本实施例的估计温度系统的构成基于假定只使用后面的加热器来喷墨是从不进行的。
事先基于计算液滴生成数目的上述要求的时间间隔中使用的喷墨头分级及驱动脉冲(包括脉波、脉冲宽度、脉冲高度等)来设定校正计算的液滴生成数目的校正表。这是因为施加的能量从使用的驱动脉冲及喷墨头分级计算出。
喷墨头分级可以基于设在加热板上的分级加热器的电阻值计算出。也就是说，分级加热器4007由与喷墨加热器同样的半导体层模压方法形成，因此现时由模压操作形成的喷墨加热器的特性可以通过测出分级加热器4007的电阻值来估计。
在S1010及S1011步骤中的校正值可以下面的方式设定。也就是，在制造中多个喷墨头中具有中等电阻值的喷墨头首先被考虑是中间分级的喷墨头。随后，使用包括形成在中间分级的喷墨头的加热板上的一个喷墨加热器部分中的前后喷墨加热器，通过加上有预定的基底宽度到“100”的脉冲导出在加热操作后的能量消耗值，示为相对于值为“100”的值的、在各喷墨头分级中进行的能量消耗设成对各分级的校正值。这里，如果加到喷墨加热器的电压是Vh，前面加热器的脉冲宽度为Pf，后面加热器的脉冲宽度为Pb，前面加热器的长度和宽度分别为Lf和Wf，后面加热器的长度和宽度分别为Lb和Wb，加热器的厚度为d，相当的电阻为σ，那么可由下面公式得到消耗的功率W：
W＝Vh2×Pf/[σ×Lf/(Wf×d)]+Vh2×Pb/[σ×Lb/(Wb×d)]
＝[Vh2/(σ/d)]×[Pf×(Wf/Lf)+Pb×(Wb/Lb)]……      (2)
相应于在模压过程中的状态的不一致性变化的参数中的最重要的和临界的参数是电阻值σ。另外，如果分级加热器的长度和宽度分别为Lr和Wr，其厚度为d，相当的电阻为σ，那么电阻率Rr可由下式得到：
Rr＝σ×Lr/(Wr×d)                              ……(3)
然而，
σ/d＝Rr×Wr/Lr                                 ……(4)
因此，公式(2)为
W＝[Vh2/(Rr×Wr/Lr)]×[Pf×(Wf/Lf)+Pb×(Wb/Lb)]……(5)
这里，在前面加热器、后面加热器和分级加热器的长度和宽度之间的差分别定为：
βf＝Wf/Lf                            ……(6)
βb＝Wb/Lb                            ……(7)
βr＝Wr/Lr                            ……(8)
那么，公式(5)将为
W＝[Vh2/(Rr×βr)]×(Pf×βf+Pb×βb)……(9)
这里，如果中间分级的分级加热器的电阻值为Rinit，基本的脉冲宽度为Pinit，那么如果满足下面等式的常数设为a：
100＝a×[Vh2/(Rinit×βr)]×Pinit×(βf+βb)  ……(10)那么，大液滴的校正值K1为：
K1＝a×[Vh2/(Rr×βr)]×(Pf×βf+Pb×βb)
＝100×(Rinit/Rr)×(Pf×βr+Pb×βb)/[Pinit×(βf+βb)]……(11)
另外，在公式(11)中用0替换后面加热器的热脉冲时间Pb，可得到小液滴的校正值Ks如下：
Ks＝100×(Rinit/Rr)×Pf×βf/[Pinit×(βf+βb)  ……(12)在本实施例中，校正值设成与在加热操作中功率消耗率相当。这是因为在预定的时间内消耗的功率可方便地与温度常数为i和在预定的时间内对温升有贡献的温升量ΔQi相关。也就是说，相应在预定时间内使用前后面喷墨加热器的加热操作的次数H1和在预定时间内使用一个喷墨加热器的加热操作次数HS在预定时间内的温升单元ΔQi可以使用对各时间常数的函数Fi由下式得到：
ΔQi＝Fi(H1×K1+HS×KS)            ……(13)
最好，这里使用的对各时间常数的函数Fi作为查找表保存在系统中以便减小加在控制器的负荷。这些处理在步骤S1004、S1008、S1005和S1006中进行。
在当前阶段的打印头的温升值ΔTi(n)可由下式按照在预定时间内如此得到的温升单元ΔQi及在前面阶段积累的打印头的温升单元ΔTi(n-1)来得到：
ΔTi(n)＝ΔTi(n-1)×Di+ΔQi              ……(14)
这里，Di是用于时间常数的各温降单元的系数，并与在各预定的时间内由于热散失引起的温降有关，并且为方便起见称为温降系数。这系数是在热没有施加到打印头的情形下使打印头的温度变化单元ΔTi减小的系数。也就是说，该系数大于0及小于1(0＜Di＜1)。这些处理在图7的步骤S1000，S1001，S1007和S1009中进行。随后，通过把在步骤S109得到的值ΔTi在步骤S1016中加到所有的时间常数中，打印头的温升计算出为ΔT，如下式所示：
ΔT＝ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4+ΔT5+ΔT6        ……(15)
借助如此得到的ΔT及在步骤S1018中得到的环境温度，对只驱动一个喷墨加热器及驱动两个喷墨加热器进行脉冲-宽度调制控制(PWM)，其中所用的脉冲是在步骤S1015，S1004及S1017中精确地选择的。
这里，对于进行PWM控制，可以按排使得热脉冲为一单一的脉冲，并且该单一的脉冲的脉冲宽度是经调制的。但是，也可以安排使得热脉冲为双脉冲(分开脉冲)，且脉冲是经调制的，使得喷墨量控制为固定的。
下面参照图8简单说明上述驱动模式。在图8中，VOP表示加到喷墨加热器的驱动电压，P1表示在多个分开的热脉冲(下面称为一个预脉冲)中的第一个脉冲的脉冲宽度。P2表示间隙时间，P3表示第二个脉冲(下面称为主脉冲)的脉冲宽度。T1，T2，T3分别表示测定P1，P2和P3的时间。PMW喷墨量控制主要分成两个方法：一是预脉冲宽度调制驱动方法，其中T1是调制的，而T2和T3是固定的，另一个是间隔宽度调制驱动方法，用来调制(T2-T1)，而T1和(T3-T2)是固定的。
由于前一个控制方法的喷墨量的传送由图9中的曲线图示出。随着T1的增加喷墨量增加，在超过某点后，其进入由于P1的脉冲发生产生气泡的现象的区域。通过这种驱动方法，使T1设定区域最佳化，可以使喷墨量的传送有相应于T1调制的线性特点，因此使控制方便。
由于后一个控制方法的喷墨量的传送由图10中的曲线图示出，随着间歇的增加，喷墨量增加，在达到某点后，进入不再有产生气泡现象发生的区域。在这个驱动方法中，打印头的温升引起一个临界问题，因此在一个控制方法中，其中在高温区脉冲宽度以一个单一脉冲模式减小，并且把要施加的能量减小来控制温升，可以通过朝着温升方向减小(T2-T1)，并从(T2-T1)成为0的时间减小T1使得脉冲波调制，而其继续被维持，这样来实施。本实施例可按照后面说明的方式用任一种驱动方法实施，也可以以同样方式由两个驱动方法的结合来实施。
注意当墨温较低，由于低温而减小的喷墨量不能完全只由按照PWM驱动方法引起的增加的喷射量补偿。在这种情形下，通过驱动保温加热器使温度升高而增加喷墨量。
图11示出应用上述关系实施致动控制操作的情形。在该图中，当温度低于T0，打印头应该用亚加热器4005和4006加热，并保持如此升高的温度。因此，是相应于墨温度的喷墨量控制操作的PWM控制在高于T0的温度下进行。在图11中，指示为PWM控制区的温度区域是可以进行稳定的喷墨操作的区域，其中在本实施例中，墨温在24-54℃间。在该图中，示出了在不同的多个阶段预脉冲是变化的情形下，墨温及喷墨量之间的关系，其中甚至当在喷墨加热器部分的墨温是变化的，通过相应于墨温改变在各温度阶段宽度ΔT的预脉冲的脉冲宽度，喷墨量可相对于目标喷墨量Vd0控制在喷墨量控制宽度ΔV内。
另外，在本实施例中，由于要求的喷墨量因各加热器电阻值的变化而变化，电阻值的变化是喷墨头制造操作中不一致性引起的，如上所述，喷墨头分成多个分级，用于PWM控制的脉冲组在步骤S1012中按照如此分成的分级来确定。
如前面所述，在本实施例中，首先，对于只有一个喷墨加热器驱动以喷出比较少量的墨的情形的热脉冲，及两个喷墨加热器驱动以喷出较大量的墨的情形的热脉冲相对ΔT及测出的环境温度确定，随后，按照各喷墨头的分级确定校正值以校正上述两种情形，使得少量墨的喷墨操作及较大量的墨的喷墨操作都可以稳定。〔第二实施例〕
在上述第一实施例中，每一温度常数划分要控制的温度来处理温度，而在第二实施例中，接近温度常数分成同样的组，另外，在预定的时间内温升作用及按照时间的推移而温度降低设定在一个查找表中，和参照该查找表解释可与较大量及少量墨的喷墨操作相配的结构。
按照本实施例的温度估计方法，温度变化元件分成两组：一组有长的热时间常数，而另一组有短的热时间常数(下面称为长范围及短范围)。在长范围中，预定的时间间隔设成1sec，而在短范围中，预定的时间间隔设定为50mSec查找表与各范围配合。对两范围中各个的查找表成为一个表示出在预定的时间间隔(对长范围为1Sec，对短范围为50mSec)两个加热器进行加热操作的数目，被同时作用的加热操作的数目贡献的温升及在加热操作后在预定的时间间隔贡献的温升之间的关系。本实施例的预定的时间间隔，对长范围为512sec，而对短范围为10Sec，在该段时间中，这些范围是控制的。
换言之，如果在时间间隔t中由当前加热操作的数目引起的温升是ΔTL对长范围的查找表与下式的函数相应：
ΔTL＝FL(H1，t)  ……(16)
另一方面，如果在时间间隔t中由当前的加热操作的数目引起的温升是ΔTs，对短范围的查找表与下式的函数相应：
ΔTs＝Fs(Hs，t)  ……(17)
使用这些计算表，可以进行形成较大及较小液滴的计算。
图12示出用于按照本实施例估计温度的计算系统或方法。如第一实施例那样，图中的方框可以是用于由控制器800进行的处理程序的元件，或至少一些方框可以是由使用逻辑电路的硬件构成。
这里，由于步骤S2014，S2015，S2016，S2018，S2019，S2020，S2021和S2022是与第一实施例中步骤S1010，S1011，S1012，S1014，S1015，S1016，S1017和S1018是一样的，对这些步骤的解释省略了。另外，除了步骤S2005，S2006，S2007，S2010和S2011是用于处理短范围外，它们与第一实施例的步骤S1002，S1004，S1005，S1003和S1008相同。
按照本实施例的温度估计可设成存储涉及短范围的随时间的变化。该随时间的变化是通过每50mSec储存从0sec到小于10sec的加热操作次数作成。换言之，要储存的加热操作数目是200。如果时间间隔是tssec(ts＝0，0.5，0.10，…1.00)，而储存的加热操作的数目的列是HS[ts/0.05]，那么在步骤S2008中，完成下式的ts，相应于在步骤S2007得到的加热操作的数目，在各步骤减小0.05，从1.00降到0.05：
HS[ts/0.05]＝HS[ts/0.05-1]  ……(18)随后计算下面公式：
HS〔0〕＝H1                 ……(19)
另一方面，在本实施例中，设有对长范围每1sec储存加热操作数目的计数器。如果计数器的计数值是H12，在步骤S2001中进行下式中的加法：
H12＝H12+H1                 ……(20)
当过程进行20次时的计数值成为每1sec的加热操作数目。也就是，当该过程进行20次，进行步骤S2020的过程。如果时间间隔为t1sec，(ts＝1，1，2，……，512)，而储存的加热操作数目的列为HL〔t1〕，那么在步骤S2003中，完成公式(21)的t1相应在步骤2002中得到的加热操作数目H12，在步骤S2003中在各步骤下降1，从512降到1：
HL[t1]＝HS[t1-1]           ……(21)
因此，由下式(22)可清楚计算值H12：
HL[0]＝H12    ……(22)
下面，相应于在步骤S2003及S2008中储存的随时间变化的关系，在步骤S2004及S2009中涉及对于长、短范围的查找表，在步骤S2012及S2013中分别进行下面的计算：
ΔT1＝FL(HL[0]，0)+FL(HL[1]，1)+…+FL(HL[512]，512)…(23)
ΔTs＝FS(HS[0]，0×0.05)+FS(HS[1]，1×0.05)+…+FS(HS[20]，20
×0.05)……(24)
由上面计算得到的ΔT1和ΔTS在步骤2017中相互相加，由下式得到喷墨头的温升(温度变化)ΔT：
ΔT＝ΔT1+ΔTs  ……(25)
因此该程序与第一实施例执行的程序相同。〔第三实施例〕
在上述实施例中，形成大液滴和小液滴的加热器的结合只有一种类型。但是，本发明甚至可应用到使用许多种类的结合的系统中。例如，在加热器相应各类型的墨有不同的尺寸时，对于得到大液滴及得到小液滴的加热操作的数目对各加热器尺寸独立地计算出，和通过使用相对各加热操作数目从公式(11)和(12)计算出的校正值，其可转换成作为各种加热器基础的加热操作次数，不用修改可以使用第一和第二实施例中使用的计算方法。
另外，在上述实施例中使用的具体值都为实例，因此，显然任何相应的值可以使用。〔另外的说明〕
当应用到具有如电热换能器或激光之类的产生热能的装置并且能使墨由热能转变而喷墨的记录头或记录装置时，本发明有突出的作用。这是因为这种系统可以达到高密度及高分辨力的记录。
在US 4723129及4740796中公开了上述装置的一个典型结构及工作原理，最好使用这一基本原理实施这种系统。虽然这种系统可应用于根据要求类型和连续类型的喷墨记录系统，但是对于根据要求类型的装置尤其适合。因为这种装置具有多个电热换能器，各设在纸片或保持液体(墨)的通道上，并按下面操作：首先，一个或多个驱动信号施加到电热换能器产生与记录信息相应的热能；第二，热能造成突然的温升，其超过成核沸腾以造成在记录头的加热部分上的薄膜沸腾；第三，与驱动信号相应，在液体(墨)中气泡增长。通过气泡的增长和破裂，墨从喷墨头的至少一个喷墨孔中排出形成一个或多个墨滴。以脉冲形式的驱动信号是优选的，因为由这种形式的驱动信号，可以瞬时及合适地达到气泡的增长及破裂，因而可得到有快的驱动响应的液体(墨)的喷出。作为脉冲形式的驱动信号，US 4463359及4345262中所述的那些类型是优选的。另外，采用US4313124中所说明的加热部分的温升速率以达到较好的记录。
US 4558333和4459600公开了下面结构的记录头，其结合作为本发明的参考：这结构包括设在弯曲部分的加热部分，以及上述专利公开的喷墨孔、液体通道及电热换能器的结合。另外，本发明可应用到日本专利申请公开123670/1984和138461/1984中公开的结构以得到类似的效果。前者公开了一种结构，其中对电热换能器公用的一缝用作电热换能器的喷墨孔，后者公开了一种结构、其中用来吸收由热能引起的压力波的开口与喷墨孔相应设置。因此，不管记录头的类型如何，本发明都可达到确实及有效地记录。
本发明也可以应用到所谓的全线型记录头，其长度等于跨过记录介质的最大长度。这种记录头可由多个记录头结合在一起构成，或是一个整体安排的记录头。
另外，本发明也可以应用到各种系列的记录头：一个固定到记录装置主总成的记录头；一个可方便地更换的片型记录头，当装在记录装置的主总成上其与主总成电连接，并从主总成供给墨；一个包括成整体的墨容器的盒形记录头。
最好加上恢复系统，或者作为记录装置的元件的记录头的初步辅助系统，因为它们用来使本发明的效果更可靠。恢复系统的实例是一个盖装置及记录头的清洁装置，和用于记录头的压力或抽吸装置。初步辅助系统的实例如使用电热换能器或其它类型的加热元件，或其它加热元件与电热换能器结合的初步加热装置，和进行与用于记录的喷墨无关的初步喷墨的装置。这些装置对可靠的记录是有效的。
要装在记录装置上的记录头的数目及类型也可以改变。例如可用只有与单一的色墨相应的一个记录头，或与颜色或浓度不同的多种墨相应的多个记录头。换言之，本发明可以有效地用于具有单色、多色或全色模式中的至少一种的装置。多色模式进行使用不同的色墨的记录，而全色模式进行用颜色混合的记录。
另外，虽然上述实施例使用液态墨，但也可用当施加记录信号时是液体的墨，例如：可用在低于环境温度为固体而在环境温度下软化或液化的墨。因为在喷墨系统中，墨处在调节到30℃-70℃的范围的温度使墨的粘度可保持使墨可以可靠地喷出的粘度值。
另外，本发明可用到这类装置，其中只在喷墨前由以下的热能使墨液化使得墨以液态从孔中排出，随后在记录介质上成为固体，因而防止了墨的蒸发：通过使用会引起温升的热能使墨从固态转为液态；或用在空气中是干的，而响应于记录信号的热能成液态的墨。在这种情形下，墨可留在槽中或作为液体或固体物质通过多孔板中设的孔，使得墨面对电热换能器，如日本专利申请公开No：56847/1979或71260/1985所述。当使用薄膜沸腾现象来排墨时本发明最有效。
另外，本发明的喷墨记录装置不仅可用作如计算机之类的信息处理装置的图象输出终端，也可以作为包括记录器的复印机的输出装置，和有一发送和接收功能的传真装置的输出装置。
本发明已经参考许多实施例作了说明，但应该明白本专业技术人员可在上述基础上作出改变及改型而不超出本发明的更宽的范围，因此，下面的权利要求书是用来落在本发明精神范围内的所有变化及改型。

Claims (18)

1.一种喷墨记录装置，使用相对一个喷墨孔设有多个加热元件的喷墨头，所述的多个加热元件产生用于喷墨的热能，其中所述的喷墨装置包括：
计算装置，用来对于在喷墨时有选择地驱动的所述的多个加热元件的结合的各组，计算在预定的时间间隔内所述的多个加热元件的驱动频率；
驱动频率结合装置，用来校正对所述的结合的各组的计算值并对如此校正的值进行相加；和
温度估计装置，用来估计所述的喷墨头的温度与所述的相加的总值的变化。
2.按照权利要求1的喷墨记录装置，其特征在于所述的温度估计装置使所述的总值与在所述的预定的时间间隔中加到所述的喷墨头的能量相当。
3.按照权利要求2的喷墨记录装置，其特征在于所述的温度估计装置还包括：
把由所述的频率结合装置得到的所述的总值转换成与在所述的时间间隔内施加到所述的喷墨头的热量相当的i个值ΔQi(i≥1)的装置；
把预定的值Ei与在所述的预定的时间间隔前所述的喷墨头累积的热量相当的值ΔTi(n-1)相乘的装置；
把所述的值ΔQi与所述的相乘得到的值相加的装置；
记录作为与所述的喷墨记录头的累积的热量相当的值ΔTi(n)的所述的相加的值的装置；和
从所述的i个与所述的记录头的累积的热量相当的值ΔTi(n)计算温度变化的装置。
4.按照权利要求1的喷墨记录装置，其特征在于所述的温度估计装置还包括：
作为一些单个值在由所述的驱动频率结合装置得到的相加值的基础上得到各预定的时间间隔中所述的喷墨头的温度变化的装置；和
通过在所述的预定的时间间隔计算出的所述的单个值的累计得到所述的喷墨头的总的温度变化的装置。
5.按照权利要求1的喷墨装置，其特征在于所述的喷墨装置还包括：
从对各组所述的结合在所述的预定时间内的所述的温度变化设定所述的加热元件的驱动条件的装置。
6.按照权利要求5的喷墨装置，其特征在于所述的设定装置还包括：
对各组所述的结合改变在所述的预定时间内所述的加热元件的驱动条件的装置。
7.按照权利要求6的喷墨装置，其特征在于所述的喷墨装置还包括测定所述的喷墨头的环境温度的装置，基于所述的环境温度，所述的改变装置对各组所述的结合改变在所述的预定时间内所述的加热元件的驱动条件。
8.按照权利要求5的喷墨装置，其特征在于所述的驱动频率结合装置还包括：
按照在所述的预定的时间内所述的加热元件的驱动条件校正由所述的计算装置对各组所述的结合计算的所述的计算值的装置。
9.按照权利要求1的喷墨装置，其特征在于所述的加热元件是电热换能器，通过电导在墨中引起薄膜沸腾现象。
10.一种估计喷墨头的温度的方法，所述的喷墨头相对一个喷墨孔设有多个加热元件，所述的多个加热元件产生用于喷墨的热量，其中所述的方法包括：
对于在喷墨时有选择地驱动的所述的多个加热元件的结合的各组，计算在预定的时间间隔内所述的多个加热元件的驱动频率的步骤；
结合所述的驱动频率，用来校正对所述的结合的各组的计算值并对如此校正的值进行相加的步骤；
估计所述的喷墨头的温度与所述的相加的总值的变化的装置。
11.按照权利要求10的估计喷墨头温度的方法，其特征在于所述的估计温度的阶段使所述的总值与在所述的预定时间间隔中加到所述的喷墨头的能量相当。
12.按照权利要求11的估计喷墨头温度的方法，其特征在于所述的估计温度的阶段还包括：
把由所述的频率结合装置得到的所述的总值转换成与在所述的时间间隔内施加到所述的喷墨头的热量相当的i个值ΔQi(i≥1)的步骤；
把预定的值Ei与在所述的预定的时间间隔前所述的喷墨头累积的热量相当的值ΔTi(n-1)相乘的步骤；
把所述的值ΔQi与所述的相乘得到的值相加的步骤；
记录作为与所述的喷墨记录头的累积的热量相当的值ΔTi(n)的所述的相加的值的步骤；和
从所述的i个与所述的记录头的累积的热量相当的值ΔTi(n)计算温度变化的步骤。
13.按照权利要求10的估计喷墨头温度的方法，其特征在于所述的估计温度的阶段还包括：
在由所述的驱动频率结合装置作为一些单个值得到的相加值的基础上得到各预定的时间间隔中所述的喷墨头的温度变化的步骤；和
通过在所述的预定的时间间隔计算出的所述的单个值的累计得到所述的喷墨头的总的温度变化的步骤。
14.一种控制喷墨头的方法，包括：
用来对于在喷墨时有选择地驱动的所述的多个加热元件的结合的各组，计算在预定的时间间隔内所述的多个加热元件的驱动频率的步骤；
结合驱动频率，用来校正对所述的结合的各组的计算值并对如此校正的值进行相加的步骤；
估计所述的喷墨头的温度与所述的相加的总值的变化的步骤，和
从对各组所述的结合在所述的预定时间内的所述的温度变化设定所述的加热元件的驱动条件的步骤。
15.按照权利要求14的控制喷墨头的方法，其特征在于所述的设定步骤还包括对各组所述的结合改变在所述的预定时间内所述的加热元件的驱动条件的步骤。
16.按照权利要求15的控制喷墨头的方法，其特征在于还包括测定所述的喷墨头的环境温度的步骤，其中基于所述的环境温度，所述的改变步骤，对各组所述的结合改变在所述的预定时间内所述的加热元件的驱动条件。
17.按照权利要求14的控制喷墨头的方法，其特征在于所述的结合驱动频率的步骤还包括：
按照在所述的预定的时间内所述的加热元件的驱动条件校正在所述的计算步骤对各组所述的结合计算的所述的计算值的步骤。
18.按照权利要求14的控制喷墨头的方法，其特征在于所述的加热元件是电热换能器，通过电导在墨中引起薄膜沸腾现象。
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