CN1313277C - 具有液位检测的喷墨打印设备 - Google Patents

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Abstract

一种打印设备，其包含一打印头以及一墨水量检测电路。打印头包含多个第一加热元件，用来加热提供到打印头的墨水而在墨水中产生墨滴以经由相应的喷嘴喷出；以及一第二加热元件，用来加热提供到打印头的墨水，第二加热元件的电阻值小于任一第一加热元件的电阻值，第二加热元件的较低电阻值使得第二加热元件在墨水量低于或等于一预设液位时停止工作并呈开路状态。墨水量检测电路电连接到该第二加热元件，以根据第二加热元件的状态来判断提供到打印头的墨水是否低于或等于该预设液位。

Description

具有液位检测的喷墨打印设备
技术领域
本发明关于一种喷墨打印设备，特别是一种可检测低墨水量液位的喷墨打印设备。
背景技术
传统的打印设备，如喷墨打印设备，其喷墨打印头通过从装填有墨水的墨水匣引出墨水而将图像印出至打印介质上。该打印头包括多个喷嘴以将墨水喷出至打印介质上。每个喷嘴具有至少一个相应的加热元件以加热提供到喷嘴的墨水，以形成墨滴并将墨水自喷嘴中喷出。当墨水匣中的墨水被耗尽时，图像打印将无法继续。因此有必要在墨水完全耗尽前，以具有墨水的新墨水匣替换旧的墨水匣，才能持续对喷墨打印头提供墨水。然而，有时候打印设备的使用者要等到打印品质降低时才会发现墨水已达低液位。使用者无法得知墨水匣中的墨水何时会耗尽。
发明内容
因此本发明的主要目的在提供一种喷墨打印设备其可判别墨水液位是否低于一预设的液位以解决上述的问题。
本发明的权利要求提供一种打印设备，其包含一打印头以及一墨水量检测电路。打印头包含多个第一加热元件，用来加热提供到打印头的墨水而在墨水中产生墨滴以经由相应的喷嘴喷出；以及一第二加热元件，用来加热提供到打印头的墨水，第二加热元件的电阻值小于任一第一加热元件的电阻值，第二加热元件的较低电阻值使得第二加热元件在墨水量低于或等于一预设液位时停止工作并呈开路状态，其中该第二加热元件对应于设置在该打印头上的一虚设喷嘴。墨水量检测电路电连接到第二加热元件，以根据第二加热元件的状态来判断提供到打印头的墨水是否低于或等于该预设液位。
本发明的优点为该墨水量检测电路可判别该第二加热元件是否正常工作或已失去作用，以检测墨水量是否低于预设液位。
附图说明
图1为计算机主机与本发明打印设备通信的功能方块图。
图2为本发明的墨水量检测功能的功能方块图。
图3为打印头上多个喷嘴与虚设喷嘴的示意图。
图4为本发明的检测墨水量液位方法的流程图。
附图符号说明
10  计算机主机        20    打印设备
25  微处理器          30    打印头驱动电路
32  电源装置          34    控制逻辑组件
35  维护电路          36    加热元件驱动器
40  打印头            42    第一加热元件
43  喷嘴              45    虚设喷嘴
50  墨水量检测电路    52    状态检测电路
54  电流镜像电路      Ia、Ib  电流
V   电压              STATUS    状态信号
具体实施方式
请参阅图1，图1为一计算机主机10与本发明打印设备20的功能方块图。打印设备20包括一微处理器25用以与计算机主机10通信并控制打印头驱动电路30。打印头驱动电路30传送多个打印与非打印信号到打印头40，藉此控制打印头40喷出墨水到打印介质上。打印设备20还包含一墨水量检测电路50与打印头40、打印头驱动电路30电连接到微处理器25。下面将详细说明各项细节，墨水量检测电路50由打印头驱动电路30控制以判别提供到打印头40的墨水量液位是否降至低于一预设液位。墨水量检测电路50接着通知微处理器25墨水量的液位状态。
请参阅图2与图3，图2为本发明的墨水量检测功能的功能方块图。图3为多个喷嘴43与一虚设喷嘴(Dummy Nozzle)45形成于本发明的打印头40的示意图。打印头40包含多个第一加热元件42对应于多个喷嘴43。每个喷嘴43具有至少一个相应的第一加热元件42以加热提供到喷嘴43的墨水，以形成墨滴并将墨水自喷嘴中喷出。虚设喷嘴45形成于打印头40上并非用于喷出墨水，而对应于虚设喷嘴45的第二加热元件44用于测试提供到打印头40的墨水量。
打印头驱动电路30包含一加热元件驱动器36以接收来自一控制逻辑组件34的控制信号，并根据控制信号来驱动第一加热元件42与第二加热元件44。打印头驱动电路30还包括一电源装置32以提供电源至加热元件驱动器36。
第一加热元件42与第二加热元件44皆可利用电阻器来实现。第二加热元件44的电阻值应低于每个第一加热元件42的电阻值。当加热元件驱动器36利用驱动信号启动第一加热元件42与第二加热元件44时，该驱动信号包含一电压值V，根据欧姆定律(Ohm′s Law)，流经任何一个第一加热元件42或第二加热元件44的电流值I依据方程式V＝I×R而与其电阻值R相关。因此，由于第二加热元件44具有低于第一加热元件42的电阻值，一较大电流会流经第二加热元件44。每个电阻器所消耗的功率P总量可由方程式P＝I2×R得出。因为流经第二加热元件44的电流比流经每个第一加热元件42的电流大，所以第二加热元件44将消耗较大的功率并且会变得比第一加热元件42还热。
由于第一加热元件42与第二加热元件44与提供到打印头40的墨水接触，任何从第一加热元件42与第二加热元件44所产生的热都会被墨水所吸收，藉此以提高墨水的温度。当墨水量液位非常高的时候，通过第一加热元件42与第二加热元件44所产生的热只会使墨水整体温度小幅度上升。然而，当墨水量液位非常低的时候，第一加热元件42与第二加热元件44所产生的热将会使墨水整体温度大幅度上升。除了具有较低的电阻值之外，第二加热元件44被设计成比每个第一加热元件42对热具有较高敏感度。因此，当墨水量液位到达该预设液位或比该预设液位还低的时候，相对来说，因为墨水的量较少，所以墨水的温度会变得非常高，这么一来会导致第二加热元件44更容易烧毁而停止工作。由于第二加热元件44的电阻值较小所以温度比第一加热元件42高，而且第二加热元件44对热的敏感度较高，因此使第二加热元件44会比任何第一加热元件42还要先烧毁。打印头40的较佳实施例为设置于喷墨打印设备的墨水匣上。当第二加热元件44烧毁，即为指示墨水匣的容量液位过低，则该墨水匣应以新墨水匣替换。虽然多晶硅(Poly-Silicon)、氮化钛(Titanium Nitride，TiN)或氮化钽(Tantalum Nitride，TaN)都可为加热元件材料，但第一加热元件42与第二加热元件44的较佳材料为钽铝合金(Tantalum-Aluminum，TaAl)。
如图2所示的墨水量检测电路50包含一切换开关S，切换开关S电连接到一电流镜像电路(Current Mirror)54与第二加热元件44之间。控制逻辑组件34中的维护电路35控制切换开关S的开路与闭路以启动墨水量检测电路50。维护电路35的较佳实施方式为在打印头的喷嘴维护期间启动墨水量检测电路50以降低对打印的影响，而维护电路35亦可在其他任何时间启动墨水量检测电路50。
当切换开关S呈闭路时，电流镜像电路54将与第二加热元件44电性连接。当第二加热元件44仍正常工作时(尚未停止工作)，则电流Ia具有大于0的值由电流镜像电路54流经第二加热元件44。另一方面，当第二加热元件44已停止工作时，由于第二加热元件44停止工作时形同开路，则电流Ia为0。电流镜像电路54将映射电流Ia值到电流Ib，而状态检测电路52会量测电流Ib值。根据电流Ib值，状态检测电路52输出一状态信号STATUS其可指示第二加热元件44的工作状态。举例来说，当电流Ib为非零值，状态信号STATUS因第二加热元件44尚未停止工作而指示墨水量液位高于预设液位。反之，若电流Ib值为零，则状态信号STATUS因第二加热元件44已停止工作而指示墨水量液位低于或等于预设液位。除了量测流经第二加热元件44的电流外，墨水量检测电路50也可以通过量测第二加热元件44上的电压以判别第二加热元件44的工作状态。
请参阅图4。图4为本发明的检测墨水量液位方法的流程图。以下将详述流程图中的步骤。
步骤100：开启打印设备20电源；
步骤102：从计算机主机10输入打印资料到打印设备20；
步骤104：在打印过程中，执行喷嘴维护程序；
步骤106：在喷嘴维护程序时，利用墨水量检测电路50检测墨水量；
步骤108：判别提供到打印头40的墨水量液位是否低于或等于预设液位；若是，则进行步骤110；若否，则进行步骤114；
步骤110：由于墨水量液位低于或等于预设液位，通知打印设备20的使用者墨水量液位为低液位；
步骤112：判别使用者是否要继续打印程序。如此可使使用者可替换新的墨水匣或终止此打印程序。若使用者希望继续打印。则进行步骤114；若否，则进行步骤116；
步骤114：继续打印程序；
步骤116：结束。
总而言之，本发明的打印设备20的第二加热元件44可在提供到打印头40的墨水量液位低于或等于预设液位时因烧毁而停止工作。若正在打印时墨水量液位降至预设液位以下，打印设备20将通知使用者应更换墨水匣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种打印设备，其包含：
一打印头，其包含：
多个第一加热元件，用来加热提供到该打印头的墨水而在墨水中产生墨滴以经由相应的喷嘴喷出；以及
一第二加热元件，用来加热提供到该打印头的墨水，该第二加热元件的电阻值小于任一第一加热元件的电阻值，该第二加热元件的较低电阻值使得该第二加热元件在墨水量低于或等于一预设液位时会被烧毁而呈开路状态，其中该第二加热元件对应于设置在该打印头上的一虚设喷嘴；以及
一墨水量检测电路，电连接到该第二加热元件以根据该第二加热元件的状态来判断提供到该打印头的墨水是否低于或等于该预设液位。
2.如权利要求1所述的打印设备，其中该墨水量检测电路包含一电流量测电路用以测量流经该第二加热元件的电流来判断该第二加热元件的状态。
3.如权利要求1所述的打印设备，其中该墨水量检测电路包含一电压量测电路用以测量该第二加热元件上的电压来判断该第二加热元件的状态。
4.如权利要求1所述的打印设备，其另包含一切换开关，该切换开关电连接在该第二加热元件与该墨水量检测电路之间，该切换开关被该打印设备的一控制电路所控制以选择性启动该墨水量检测电路。
5.如权利要求4所述的打印设备，其中该打印设备的控制电路包含一维护电路用以在该打印头的喷嘴维护期间中控制该切换开关来启动该墨水量检测电路。
6.如权利要求1所述的打印设备，其中该第一加热元件与该第二加热元件由钽铝合金所组成。
7.如权利要求1所述的打印设备，其中该第一加热元件与第二加热元件由多晶硅、氮化钛或氮化钽所组成。
8.一种用于加热一打印设备中的打印头的方法，该打印设备包含一打印头，该打印头具有多个第一加热元件用以加热提供到该打印头的墨水，以使墨水产生墨滴，并经由相应的喷嘴喷出；该方法包含：
以一第二加热元件加热提供到该打印头的墨水，该第二加热元件的电阻值小于任一第一加热元件的电阻值，该第二加热元件的较低电阻值使该第二加热元件在墨水量低于或等于一预设液位时被先烧毁并呈开路状态，其中该第二加热元件对应于设置在该打印头上的一虚设喷嘴；以及
检测该第二加热元件的状态以判断提供到该打印头的墨水量是否低于或等于该预设液位。
9.如权利要求8所述的方法，其中检测该第二加热元件的状态包含测量流经该第二加热元件的电流来判断该第二加热元件的状态。
10.如权利要求8所述的方法，其中检测该第二加热元件的状态包含测量该第二加热元件上的电压来判断该第二加热元件的状态。
11.如权利要求8所述的方法，其另包含控制一切换开关以在一预设时间检测该第二加热元件的状态。
12.如权利要求11所述的方法，其另包含控制该切换开关以在该打印头的喷嘴维护期间中检测该第二加热元件的状态。
13.如权利要求8所述的方法，其中该第一加热元件与该第二加热元件由钽铝合金所组成。
14.如权利要求8所述的方法，其中该第一加热元件与该第二加热元件由多晶硅、氮化钛或氮化钽所组成。
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