CN1200990A - 用于喷墨打印机墨盒托架的不对称加速滑轨区及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种减小打印机尺寸的装置和方法。本发明公开了一种用于移动打印元件通过托架移动区域打印区的托架。托架移动区域包括两个位于打印区相对侧边的加速滑轨区辅助部分。辅助部分长度不同。第一辅助部分允许打印元件加速到第一较低的打印元件速度。第二辅助部分允许打印元件加速到小于第二较高的打印元件速度。虽然整个移动区域尺寸减小了,但是其在第一(书信模式)速度的单向打印和在第二(草稿模式)速度的双向打印的功能还是有效的。

Description

用于喷墨打印机墨盒托架的不 对称加速滑轨区及其控制方法

本发明涉及一种用于打印，特别是用于在计算机领域打印的装置及其方法。更进一步讲，本发明涉及一种沿着一个加速滑轨区增大和减小打印墨盒托架速度以控制打印质量的装置和方法，此滑轨区具有较短长度的最优化设计。本发明特别使用于喷墨打印机，但也可用于其他系列打印系统。

传统的喷墨打印机采用一种托架，该托架用于在托架移动区域内双向移动含有墨水的打印墨盒。托架移动区域包括打印区部分(或简称为“打印区”)，打印墨盒在该部分移动时，以一种受控方式向纸张或其他合适的介质喷射墨水。托架移动区域还包括一个与打印区部分分开并相邻的非打印部分。非打印部分一般包括两个等长的托架移动区域辅助部分，两个辅助部分每一个都与托架移动区域的打印区部分相邻并处在打印区部分的相对侧。

托架移动区域的非打印辅助部分用于在打印区两边给托架提供同样的空间，当打印墨盒横越记录介质对面来回移动时，根据所期望的打印质量水平以获得(在移动开始端)和损失(在移动的结束端)足够的速度。考虑到托架移动区域无介质辅助部分的这个目的，托架移动区域的这个部分称作”加速滑轨区”。作为本领域普通技术人员也应该知道，至少对喷墨打印机的托架移动区域，一般也包括另一个部分，即维修站区域，它一般位于托架移动区域的大部分向外的一端，并与构成加速滑轨区的两个辅助部分中的一个的大部分向外的侧边相邻。维修站区域中的维修站常用于清理和准备用于喷射墨水的墨盒。

在某些传统的打印系统中，这两个加速滑轨区辅助部分尺寸一样，并有相对大的长度来允许托架在打印区的两边移动通过打印区时，在达到打印区之前加速并获得全打印速度，并支持用于高速打印模式的这种托架移动。特别地，提供足够的用于使托架通过打印区的所有移动达到全运行速度的加速滑轨区，是为了称作”草稿模式”较低质量模式的打印机功能。

在草稿模式下，打印墨盒喷射大约一半的在高质量打印模式下如”书信模式”所需的墨水。因为打印墨盒在草稿模式下喷射一半的墨水，有利于以大约书信模式下两倍的速度移动托架通过打印区。在没有改变其他运行特性如加速速率(其他情况之一，这种改变要求使用相对较大的电源)的情况下，获得较高的草稿模式速度要求一个相对长的这种普通形式的加速滑轨区。不幸的是，无论如何，较长的滑轨令人不快地增大了打印系统的尺寸、成本和打印质量。

其他已知的打印系统对加速滑轨区尺寸采用不同的处理方法。这些系统处理与成本/尺寸相对的打印质量这种困难的选择上面已经描述了，是统一减小预定数量的加速滑轨区域中非打印辅助部分的长度。更进一步讲，两个加速滑轨区域辅助部分的长度的减小应适当和一致，因此在托架到达打印区和草稿模式打印开始时，托架达到略低于全草稿模式打印速度(即，举例说，略小于每秒33英寸(“i.p.s.”))。加速滑轨区减少是众所周知的事实，在上述系统中的滑轨尺寸已经考虑阻止在下述模式下打印质量的任何降低，即该模式在特殊目的下都允许较低质量打印。考虑到草稿模式的这种目的，滑轨区尺寸没有必要由全草稿模式速度控制。

在传统的系统中，即加速滑轨区两个辅助部分的尺寸统一减少的系统中，两个辅助部分支持托架在进入打印区时获得略低于全草稿模式速度，但是，在打印区的开始和通过整个打印区时，完全支持获得高质量书信模式打印时要求的较低的速度。

举例来说，托架通过滑轨区的时候具有384英寸/秒2(或“1.0g”)的加速度，可以15i.p.s.移动通过打印区获得书信打印模式。一个有足够长度的允许托架在1.0g的加速度下以15i.p.s.的速度进入打印区加速滑轨区的辅助部分，举例来说，可能具有大约0.3英寸的长度。另一方面，支持托架以全草稿模式速度如33i.p.s.和从静止以1.0g加速度进入打印区的滑轨区应该大约有1.42英寸长，这是一个较大的长度。无论如何，使用支持全书信模式速度要求的较短的长度仍然允许托架在草稿模式下运行，当其进入打印区时，达到一个超过大约8.25i.p.s.或33i.p.s.全草稿模式速度的25％的速度。并且在25％或更大一些范围的全速的任何百分率速度均可作为合适的用于开始草稿模式打印的速度。

因为具有统一缩短的加速滑轨区辅助部分的传统打印系统，在小于全速度时开始草稿模式打印，这样的系统一般也装有改进的装置或子系统，根据加速的打印墨盒的实际速度(如相对于期望的，但还没有实现的速度)，改进的装置或子系统可以调节打印墨盒中墨水的喷射。托架在移动区域的两端加速时，这样的装置和方法可以简单地包括使用改进的伺服机构来更有效地控制机器功能。

当上述处理加速滑轨区尺寸的方法可能有利于缩小打印系统的尺寸及成本，从而打印系统在打印质量上没有大的损失时，应该认识到，上述传统的减短滑轨的方法对两个滑轨区辅助部分统一对待而没有考虑其功能上的任何差别。特别的，传统方法忽略了两个辅助部分是如何用于实现草稿模式打印和书信模式(或其他高质量模式)打印的。因此，在考虑这些差别后有可能做出的任何更进一步尺寸的缩短，迄今为止都没有考虑或实现。

本发明依赖于这些差别。特别地，优质模式如书信模式打印仅涉及托架的单向加速和在打印区之间的单向打印，而草稿模式加速和打印操作均是双向的，根据上述事实减小打印机系统加速滑轨区的总长度，通过这样，进一步减小整个系统的尺寸和成本。

本发明依赖于这样的事实，即用于允许托架在进入打印区时达到全书信模式速度的加速滑轨区辅助部分的合适长度一般要比用于托架在进入打印区时达到全草稿模式速度合适百分率的长度长。而且，它还依赖于，当单向执行书信模式时，仅有一个辅助部分需要较大的长度来允许托架加速达到全书信模式速度，并以此速度通过打印区。

实际上，众所周知，在书信模式下托架的减速也可能很快产生(借助于摩擦力和其他机电损耗)并小于书信模式加速所要求的滑轨区。因此，一个加速滑轨区辅助部分的尺寸没有比支持托架书信模式加速的长度相对长一些，也不需要这样的尺寸来适应书信模式下托架的减速。这个辅助部分也比其他用于单向书信模式加速的另一个辅助部分的长度短，无需比达到草稿模式打印允许开始的全草稿模式速度预定的合适百分率所必须的长度大。

举例来说，用于单向书信模式加速的较长辅助部分可能是0.3英寸，允许以1.0g加速度在进入打印区时达到15i.p.s.的全书信模式速度。另一个辅助部分可能仅0.09英寸，允许托架以1.0g加速度在进入打印区双向草稿模式打印时达到合适的8.25i.p.s.(33i.p.s.的25％)。在草稿模式运行期间，通过大部分打印区的托架速度，从任一辅助部分靠近打印区时，仍然应该是全草稿模式速度，如33i.p.s.。

因此，采用了本发明的打印系统包括一个托架，该托架用于移动打印元件通过托架移动区域的打印区部分并将图像打印在记录介质上。移动区域还包括在打印区相对侧边的两个加速滑轨区辅助部分。辅助部分长度不同，第一个较长的的辅助部分允许打印元件加速达到第一打印元件托架速度，第二个较短的辅助部分允许打印元件加速到充分地小于第二打印元件托架速度的全部。

首先，较长的辅助部分可操作地实现打印元件以第一打印元件托架速度单向移动通过整个打印区。其次，较短的辅助部分用于支持打印元件以至少预定百分率的第二打印元件托架速度双向移动通过打印区，打印元件甚至完全获得第二打印元件托架速度，并以该速度通过趋近任一辅助部分的打印区的基本部分。

第一速度对应于用于完成高质量或书信模式打印的较低的速度。第二速度对应于用于完成草稿模式打印的较高的速度。

对应于本发明装置使用的方法也在本发明的范围之内。本方法包括以下步骤：向着托架移动区域的打印区部分的方向加速托架上的打印元件，通过第一相对较长的的加速滑轨区辅助部分，达到用于单向移动的第一打印元件速度，在第一打印元件速度下以第一模式通过打印区；向着打印区的方向加速托架上的打印元件，通过第一相对较长的加速滑轨区辅助部分及第二相对较短的加速滑轨区辅助部分，达到小于双向移动的第二打印元件托架速度，在第二打印元件托架速度下以第二模式通过打印区并通过一个打印区的基本长度；并且在打印元件移动通过打印区部分期间利用打印元件在记录介质上打印图像。

上述发明及其优点和实施方式将在下面参照本发明的优选实施例并根据用于说明发明目的的附图来说明。在这里：

图1是一个透视图，表示的是传统(现有技术)喷墨打印机系统打印元件周围区域的结构；

图2是一个图表，表示的是传统(现有技术)喷墨打印机系统打印元件在托架移动区域运行的曲线；

图3是一个透视图，表示的是采用了本发明的喷墨打印机系统打印元件周围区域的结构；及

图4是一个图表，表示的是采用了本发明的喷墨打印机系统打印元件在托架移动区域运行的曲线。

随着对结构和运行的细节的了解，本领域技术人员将会熟悉采用了本发明的打印机系统，下面将参照上述附图来描述本发明的优选实施例。

参照图1(现有技术)，用于说明发明目的的打印系统10是一个喷墨打印机。打印机10包括一个安装在托架14上的喷墨头组件或打印元件12，该托架设定为双向移动，即横越用于在其上打印的记录介质20从托架移动区域18的一边16A移动到另一边16B然后又返回。(为描述方便，区域18的长度应理解为包含托架14在边16A和116B之间横向移动的整个内部区域)打印元件12包括墨滴喷嘴22(未画出)，通过喷嘴22墨水受控地喷射到记录介质20上。

墨滴喷嘴22安装在打印墨盒24A和24B里，墨盒24A和24B分别通过保持件26A和26B固定在托架14上。墨盒24A和24B含有打印元件12的主要部件。托架14在轴28和30上适于在区域18里双向移动。区域18包括一个打印区部分32，在这里墨水可以喷射到记录介质20上。打印区部分32由绕有用于打印进给的介质20的辊32A的横向长度上含有介质部分的大部分所确定。区域18还含有一第一加速滑轨区辅助部分34和一第二加速滑轨区辅助部分36，每个辅助部分均位于区域18的打印区部分32的不同侧。在打印机10中，辅助部分34和36是等长度的。虽然辅助部分34和36与打印区部分32相邻，但是，在书信模式打印期间，辅助部分34和36的末端也可以稍微在打印区32的前面以获得一个托架14进入打印区32前恒定速度的“建立区”。与辅助部分34相邻和向外的部分是移动区域18的一个维修站区(未画出)，在这里移动区域18含有一个用来清理和准备用于继续打印用的打印墨盒24A和24B的维修站区。(下面更加明显的是，对本发明来说，没必要来描述维修站的构成。)

托架14是沿区域18双向移动的，举例来说，它通过安装在托架14上以及可运转的连接到滑轮40A和40B的带38来双向移动的，在滑轮40A和40B的一端，可运转的连接到一个驱动机构42上。(驱动机构42是直接连到滑轮40A并通过带38间接连到滑轮40B上的。)

打印机10的驱动机构42是可操作的，用来加速托架14通过滑轨区辅助部分34和36，以获得充分的所期望的打印模式速度，该速度用于高质量打印模式如书信模式。这样的速度在托架14从任一方向进入打印区32的入口处是可达到的，因为两个滑轨区辅助部分34和36的长度允许托架14在打印区入口处加速到全书信模式速度。

如图2所示，完成托架14加速到全书信模式速度在辅助区移动的时间为42。时间42与达到打印元件托架速度44的加速度有关，所述加速度大约是用于草稿模式打印的较大的打印元件托架速度46的一半。在书信模式下，速度44在进入入口之前完全可以得到，并继续保持并贯穿整个托架移动时间48，该时间与托架14以托架速度44通过打印区32的位移有关。在书信模式下托架14的减速发生在与时间42相等的时间50内。如上所述，打印机10在书信模式和草稿模式下具有双向工作的能力，归因于它的加速滑轨区辅助部分的长度。作为选择，书信模式打印倾向于单向运行打印机，在这里，在时间42内书信模式加速仅发生在托架14移动通过加速滑轨区辅助部分34的期间，并且在时间50内减速仅发生在托架14移动通过加速滑轨区辅助部分36的期间。

同样如图2所示，现有技术打印机10可操作加速托架14达到用于草稿模式打印的速度46。打印时间49对应于草稿模式打印下托架14穿过打印区32的位移。(打印区时间48和49(和下面的149，)没有按比例画出。)因此，可以看到，用打印机10可以完成正常的双向草稿模式打印，如，在托架14仍然处在加速或减速(时间52/54)的时间开始时。然而，辅助部分34和36的长度在两个端点(在时间43和51达到)支持足够的草稿模式打印区入口(出口)速度(所希望的全速度的25％，速度47)。

图3所示是应用了本发明的打印机110。打印机110与图1的打印机10的基本设计和操作类似。因此，这里仅仅描述不同的部分。值得注意的是区域118(从16A到16B)相对较短(比区域18)，含有较短的加速滑轨区辅助部分136。辅助部分136比打印机10的相同尺寸的辅助部分34和36短，并且比打印机110的辅助部分34短，为了描述的目的，打印机110的辅助部分34与打印机10的辅助部分34和36尺寸相同。

与打印机110辅助部分136尺寸相关的轴128和130、带138和整个机箱110A与打印机10上相应部件相比也做得相应短，与打印机10相比减少了打印机110的成本。

打印机110的驱动机构40同样也具有加速托架14在双向打印时通过区域118的滑轨区辅助部分34和136的能力。然而，打印机110在执行书信模式打印时是单向运动的，仅仅在执行草稿模式打印时是双向运动的。

参照图4，加速托架14达到全书信模式速度44(如15i.p.s.(或任意速度，如，在13和40i.p.s.之间))也发生在时间42上，时间42对应于托架14通过辅助部分34的位移，举例来说，辅助部分34有一个0.3英寸(或在0.22和2.10英寸之间)的关联长度，并且有一个大约1.0g加速度的典型速率。其后，托架14以速度44移动通过打印区32(有一个8.0英寸的典型长度)，然后，在缩短了的时间150内，如借助于摩擦(以停止)很快减速，时间150对应于移动通过缩短了的辅助部分136。辅助部分136，举例说为0.09英寸，对书信模式减速来说足够长。

因为书信模式打印是单向的，托架14经过打印区部分32返回滑轨区辅助部分34时没有打印(最好以大于书信模式速度，如，草稿模式速度返回)。因此，相对短的辅助部分136没有破坏打印性能。而且，作为缩短辅助部分长度的结果，托架返回更快了，增加了打印系统的生产能力。辅助部分缩短也增加了打印机机构的刚度，改善了打印质量。

打印机110执行草稿打印时是双向的。已经表明的是，借助于相关辅助部分34的长度，例如，0.3英寸，托架14的移动时间43足够用来支持草稿模式加速度，例如，1.0g，并且有一个预期的速度46，该速度可以是33i.p.s.。在这种情况下，托架14以一个合适的速度(如，速度47，其等于或大于8.25i.p.s.)进入打印区32，当托架继续加速时，允许托架14在其移动经过打印区32(在打印区时间149之上)期间并且在托架接近和经过辅助部分136(在时间151内)减速之前获得速度46。在图4中，表明了发生的减速速率与在书信模式下的相等。然而，因为无论如何在减速期间也在打印，草稿模式减速度的速率最好与草稿模式加速度的相同。

即使辅助部分136具有缩短了的长度，例如，0.09英寸，托架14的草稿模式加速度(或减速度)，例如，1.0g，使得托架14获得(或保持)至少8.25i.p.s.或33i.p.s.全草稿模式速度的25％，该速度已经证明是合适的。当然，特殊的辅助部分136的尺寸和草稿模式速度可以根据其他情况和书信模式速度等的变化来调节。举例来说，辅助部分136长度在0.07英寸和0.4英寸之间变化，草稿模式速度在28和70i.p.s变化，只要这些变化与打印机110的其他参数设置相一致，上述调节都是可接受的。因此，本发明第二(双向)辅助部分136的缩减量允许机器在没有不可接受的打印质量影响时作尺寸上和成本上的缩减。如在所述例子中看到的，大约1/4英寸的尺寸缩减量在早期传统的系统上是可能的。由于减小了辅助部分136的长度，草稿模式下的返回时间也减少了。此外，当执行书信模式打印的速度增加时，草稿模式的加速滑轨区辅助部分的长度缩减量也按比例增加。

任何用于这样的打印系统的控制机构应该用来确保在打印机110的托架14加速期间正在进行的草稿模式打印有效完成。

本发明还包括使用上述技术的方法。例如，本方法是通过移动托架14通过区域18的打印区32来完成的。当这样作的时候，打印元件12(包括带有喷嘴22的墨盒24A和24B)用来在打印或记录介质20上打印图像。在书信模式下，托架14的打印元件12单向加速，经过较长的加速滑轨区辅助部分34达到与书信模式打印相关的第一速度44，以通过打印区32。在草稿模式下，托架14的打印元件12双向加速，经过加速滑轨区辅助部分34和较短的加速滑轨区辅助部分136，达到比与草稿模式打印相关的第二速度46充分小的速度，在此速度下开始草稿模式打印。类似地，这种方法也导致了在喷墨打印机110的使用中尺寸和成本的缩减。

参照优选实施例特别对本发明进行了描述，并用许多陈述指明了典型的上下关系。因此，对于本领域技术人员来说，应该清楚的是，各种外形和细节上的变化在不脱离本发明精神实质和范围的情况下均可做出。这里的技术特别包括利用其基本原理对本发明的任何变化、使用或改变。而且，它还包括属于本发明领域和处于附加权利要求范围内的公知或习惯做法。

Claims (19)

1、一个打印机系统，包括一个托架移动区域和一个托架，该托架移动打印元件穿过托架移动区域的打印区来以记录介质上打印图像，其特征在于：所述移动区域包括一个第一加速滑轨区辅助部分和一个第二加速滑轨区辅助部分，辅助部分位于打印区相对的两侧边，并具有不同的长度，第一加速滑轨区辅助部分相对较长并允许托架加速达到第一打印元件托架速度，第二加速滑轨区辅助部分相对较短并允许托架加速达到充分小于第二打印元件托架速度的全部。

2、根据权利要求1所述的打印机系统，其特征在于：所述以第一打印元件托架速度移动的托架，仅当从第一加速滑轨区辅助部分加速时，是可操作打印图像的，并且，在这里，当从第一或第二加速滑轨区辅助部分加速托架时，加速到第二打印元件托架速度的托架，是可操作打印图像的。

3、根据权利要求2所述的打印机系统，其特征在于：第一打印元件托架速度比第二打印元件托架速度低，以在第一打印元件托架速度下支持较高的打印质量。

4、根据权利要求3所述的打印机系统，其特征在于：第一打印速度大约是第二打印元件托架速度的一半。

5、根据权利要求3所述的打印机系统，其特征在于：第一打印元件托架速度在13和40i.p.s.之间，第二打印元件托架速度在28和70i.p.s.之间。

6、根据权利要求5所述的打印机系统，其特征在于：该打印机系统还包括以大约1g的加速度加速托架穿过第一和第二加速滑轨区辅助部分的装置。

7、根据权利要求6所述的打印机系统，其特征在于：所说第一加速滑轨区辅助部分的长度在0.22英寸和2.1英寸之间，第二加速滑轨区辅助部分长度在0.07和0.4英寸之间。

8、根据权利要求4所述的打印机系统，其特征在于：第二加速滑轨区辅助部分的尺寸允许打印元件加速到不小于大约第二打印元件托架速度的25％。

9、根据权利要求1所述的打印机系统，其特征在于：打印元件包括一个热敏喷墨打印墨盒。

10、一种打印机系统的控制方法，该打印机包括一个托架移动区域和一个托架，该托架移动打印元件穿过托架移动区域的打印区以在记录介质上打印图像，该方法包括如下步骤：

向着托架移动区域的打印区部分的方向加速托架上的打印元件，通过第一相对较长的的加速滑轨区辅助部分，达到用于单向移动的第一打印元件速度，在第一打印元件速度下以第一模式通过打印区；

向着打印区的方向加速托架上的打印元件，通过第一相对较长的加速滑轨区辅助部分及第二相对较短的加速滑轨区辅助部分，达到小于双向移动的第二打印元件托架速度，在第二打印元件托架速度下以第二模式通过打印区并通过一个打印区的足够长度；并且

在打印元件移动通过打印区部分期间利用打印元件在记录介质上打印图像。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：加速托架的步骤还包括在打印区继续加速打印元件到第二打印元件托架速度。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于：在第一和第二加速滑轨区辅助部分加速托架的步骤还包括以恒量加速托架通过辅助部分，在第一和第二模式下实质上是同一速率。

13、根据权利要求11所述的方法，其特征在于：加速托架到第二打印元件托架速度的全部的步骤还包括，第二打印元件托架速度大约是第一打印元件托架速度的两倍。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：在第一和第二模式下分别加速托架到第一和第二打印元件托架速度并打印的步骤还包括，在第一模式下打印是相对较高的质量模式，在第二模式下打印是相对较低的质量模式。

15、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：加速托架到第一和第二打印元件托架速度的步骤包括，分别加速打印元件到13和40i.p.s.之间和28和70i.p.s.之间。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：加速托架到第一和第二打印元件托架速度的步骤包括，以大约1g的加速度来达到两个打印元件托架速度。

17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于：加速托架穿过第一加速滑轨区辅助部分的步骤包括，加速打印元件通过的距离在0.22和2.1英寸之间，及加速托架穿过第二加速滑轨区辅助部分的步骤包括，加速打印元件通过的距离在0.07和0.4英寸之间。

18、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：加速托架穿过第二加速滑轨区辅助部分的步骤包括，加速托架到不小于大约第二打印元件托架速度的25％。

19、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：在记录介质上打印图像的步骤包括使用热敏喷墨打印元件。

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