CN1349893A - 个别调整喷嘴状态以维持喷墨打印品质的维护方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种维护喷墨打印装置中喷墨头的维护方法,该喷墨打印装置包含一个喷墨头,能沿一定轨迹来回移动,以执行打印工作;该喷墨头包含多个驱动单元与对应驱动单元的喷嘴;该维护方法包含:以记录模块记录各驱动单元被驱动而进行喷墨打印后的状态;当喷墨头符合预定的维护条件后,依据该记录模块中所记录的各驱动单元状态,以预定的判断法则,判断各驱动单元个别所需的维护工作,并驱动各驱动单元进行对应其驱动单元状态的维护工作。

Description

个别调整喷嘴状态以维持喷墨 打印品质的维护方法及装置

本发明涉及一种维护喷墨式打印机、复印机与传真机的喷墨头稳定的方法及装置，特别涉及一种依据喷墨头上个别喷嘴状态分别进行对应的维护工作的维护方法及装置。

喷墨打印装置，如喷墨式打印机、复印机与传真机，以其合理的价格与良好的打印品质，不仅被广泛地运用于办公室事务机器，更已深入学校、教室、家庭与个人工作室，成为信息时代广为社会各界运用的输出设备。

一般而言，喷墨打印装置有一个可沿一定轨迹移动的喷墨头，喷墨头上包含有储墨单元、多个喷嘴(nozzle)和与这些喷嘴对应的驱动单元，这些驱动单元可接受一控制装置(controller)的驱动信号驱动，加热储墨单元中的墨水，产生气泡，以将定量的墨水由与该驱动单元对应的喷嘴喷出，落至待印文件上形成墨点，达到喷墨打印的目的。随着打印分辨率与打印速度的日益增加，各喷嘴喷墨的频率与次数也随之提高，相形之下，维护各喷嘴的工作也愈形重要。

时下的喷墨打印装置，多半以一维护装置维护喷墨头的清洁。这种维护装置内通常包含一个用来擦拭喷墨头的擦拭装置，例如：刮片(wiper)，待喷墨头移入该维护装置后，该擦拭装置就会将喷墨头上各喷嘴附近累积的多余墨水刮除，以维护该喷墨头上各喷嘴的清洁。至于何时应将喷墨头移入该维护装置，则有诸多不同的设定方法。例如等喷墨头进行一定量的打印工作后就进行维护工作；或等喷墨头进行打印已超过一定时间后就进行维护工作等等。如美国专利US5,583,547则提出了更精密的设定方法；在该现有技术中设有计数器(counter)以计算各喷嘴喷墨的次数，并据以决定该喷墨头进行维护的时机。

然而，以上现有的喷墨头维护方法，均只针对该喷墨头整体的维护工作，即该喷墨头上所有的喷嘴均进行同样的维护工作。事实上，在每次打印工作中，各喷嘴被驱动而打印的次数均不同，使各喷嘴间温度、墨水回填量皆处于不均衡的状态，这种不均衡的状态会使喷墨头不稳定，连带地也将影响到打印的品质。而这种因各喷嘴状态不一致所引起的喷墨头不稳定，是无法以现有的维护方法消除的。如前所述，现有的维护方法仅能刮除各喷嘴多余的墨水，无法将各喷嘴驱动次数的不均等因素加以平衡。

因此，本发明的主要目的在于提供一种可平衡各喷嘴驱动次数不均匀等因素的喷墨头维护方法，以增加喷墨头的稳定度，并连带地提高打印品质。

附图的简单说明

图1为本发明的维护方法运用于一喷墨打印系统的功能方块图。

图2为图1中记录模块的结构示意图。

图3为参考驱动次数与最小驱动次数设定实施例之一的示意图。

图4为参考驱动次数与最小驱动次数设定实施例之二的示意图。

图5为参考驱动次数与最小驱动次数设定实施例之三的示意图。

请参考图1。图1为本发明的维护方法运用于一喷墨打印系统1的功能方块图。该喷墨打印系统包含一控制装置10，主控该喷墨打印系统；一寄存数据的移位寄存器20；一锁存电路30；一用来记录各喷嘴状态的记录模块40；一包含多个(图上仅画出四个作为代表)驱动单元55与对应喷嘴70的喷墨头60；一控制喷墨头移动的喷墨头控制装置90以及一用来维护喷墨头60的维护装置80。至于喷墨打印的过程，则可描述如下：首先控制装置10随时钟信号320的时钟将打印数据310传至移位寄存器20中，等到与所有喷嘴对应的打印信号均已存入移位寄存器20后，控制装置10以一锁存信号330将移位寄存器20中的打印数据310锁存至锁存电路(latch)30中。接下来控制装置10以一驱动信号360驱动驱动单元55，使墨水由对应的喷嘴70喷出。在喷墨打印的过程中，控制装置10也会以一喷墨头移动信号370，驱使该喷墨头控制装置90以控制喷墨头60的动作。

为了达到本发明的维护方法的目的，消除各喷嘴驱动次数不均的因素，首先必须记录各驱动单元55的状态。故喷墨打印系统1中另包含了一个记录模块40，用来记录各驱动单元的状态。由图1可看出，记录模块40与各驱动单元55一样，都接受驱动信号360的驱动。驱动信号360在驱动各驱动单元55进行打印的同时，也会驱动记录模块40记录下每个驱动单元55被驱动的情况。另外，记录模块40以一记录信号350传送各驱动单元55的状态给控制装置10，也接收一记录模块控制信号340。此记录模块控制信号340可控制记录模块40进行诸如复位(reset)该记录模块40的动作。在这里所讨论的记录模块是以硬件的计数器构成。但本发明所需要的记录模块40也可以由一软件的记录程序构成。该记录程序可直接分析打印数据310以记录各喷嘴驱动单元被驱动的次数。

在以下所讨论的实施例中，记录模块40所记录的是对应各喷嘴的驱动单元被驱动的次数，故记录模块40中以多个计数器(counter)记录各驱动单元被驱动的次数。至于记录模块40较详细的结构，则示于图2。请参考图2。图2为图1中记录模块40的电路结构示意图。对应于喷嘴的数目(如图1所示，以四个喷嘴为代表)，记录模块40包含了与各驱动单元对应的计数器410和“与”门(AND gate)510，其中每个“与”门有两个输入，一个输入为锁存电路30中对应于该喷嘴的打印数据310，另一输入为驱动信号360。记录各喷嘴驱动单元被驱动次数的计数器410，则由对应的“与”门控制。若某喷嘴已预定要进行喷墨，则与其对应的打印数据310为高电平，等到控制装置10以驱动信号360驱动各驱动单元55进行打印时，高电平的驱动信号360也同时传至记录模块40中各“与”门的输入端之一，使对应该喷嘴的“与”门输出为高电平，并进而触发对应的计数器累进一次。相对地，若某喷嘴并未预定要进行喷墨，则与其对应的打印资料310为低电平，即使驱动信号360为高电平，仍不会触发对应的计数器410累进计数。综合对应各喷嘴驱动单元的计数器的计数，成为记录信号350传回控制装置10。另外，控制装置10另以记录模块控制信号340控制各计数器410，以适时地允许(enable)、禁止(disable)或复位(reset)各计数器410。

等到打印工作进行至一定程度而满足一预设的维护条件后，控制装置40会将喷墨头60移入喷墨头维护装置80中，进行维护喷墨头60的工作。在现有技术中，维护喷墨头的工作仅限于以一擦拭装置(wiper)擦去喷墨头60上各喷嘴70多余的墨水。在本发明的维护方法中，对喷墨头60的维护工作尚包含针对各喷嘴驱动单元55被驱动次数的多寡，个别调整对应各喷嘴70的驱动单元55的状态。这样的维护方法可消除各驱动单元因驱动次数不同所引起的不均等因素，进一步维护喷墨头60的稳定。

而本发明的维护方法可详述如下：待喷墨头60移入维护装置80后，控制装置10取得记录模块40中各喷嘴70个别被驱动的次数，并以一判断法则，判断对应各喷嘴70的驱动单元55个别所需的维护工作。此判断法则包含：将各驱动单元被驱动的次数与两个预设的标准值比较。这两个预设的标准值一个称为最小驱动次数，另一个则称为参考驱动次数。若某个驱动单元被驱动的次数小于该最小驱动次数，则控制装置10会以一第一驱动信号驱动该驱动单元55。该第一驱动信号可驱动该驱动单元加热以适当地增加该驱动单元的温度；或是以正常打印的方式补喷数次，直到该驱动单元被驱动的次数达到该最小驱动次数，使该驱动单元的温度与其他驱动单元的温度差别不要太大。这样就可以减少各驱动单元55间的不均因素。

另一方面，若对应某喷嘴的驱动单元被驱动的次数已超过该参考驱动次数，表示该驱动单元被驱动的次数已经相当多，可能已使驱动单元55造成相当的墨水沉淀或累积了可能阻碍正常喷墨动作的气泡，此时控制装置10会以一第二驱动信号驱动驱动对应该喷嘴的驱动单元。该第二驱动信号可以是一缓和的驱动信号，驱动对应的驱动单元缓慢而持续地加热；或是一较为急促的驱动信号，驱动对应的驱动单元进行快速高能量的加热。无论是何种驱动信号，其目的都是要清除该驱动单元上累积的气泡或沉淀物。至于究竟该使用哪种类形的第二驱动信号，则与墨水种类、喷嘴大小、正常打印驱动信号370的型态与维护工作进行的时机等因素有关。

在维护工作进行期间，控制装置10可持续地通过记录模块40监控各驱动单元55维护工作进行的情形，等到对应各喷嘴的驱动单元的维护工作完成后，控制装置10可以用记录模块控制信号350复位记录模块40中所有的计数器410，以便在后续的正常打印程序中重新计数各驱动单元被驱动的次数。或者，控制装置40在取得各驱动单元被驱动的次数后，便在各驱动单元维护工作进行期间禁止(disable)所有的计数器410，结束各驱动单元的维护工作后再复位所有的计数器410，以便在后续的正常打印程序中重新计数各驱动单元被驱动的次数。最后，本发明的维护方法仍可包含现有的喷墨头维护方法，即以一墨水刮除装置刮去所有喷嘴上的余墨。

如前所述，本发明的维护方法判断各喷嘴个别所需维护工作的判断法则，是将各喷嘴对应的驱动单元被驱动的次数与两个分别称为参考驱动次数与最小驱动次数的标准值比较，再决定各喷嘴个别所需的维护工作。其中，该最小驱动次数代表使该驱动单元稳定的驱动次数。驱动次数过少的喷嘴所对应的驱动单元，可能和其他的驱动单元有较大的温度差，并进而影响后续喷墨打印的品质。故在本发明的维护方法中，驱动次数少于该最小驱动次数的驱动单元会在维护工作进行期间被加热以增加温度或补喷数次。至于该最小驱动次数的设定方法，则有数种实施例。请参考图3。图3为参考驱动次数与最小驱动次数设定实施例之一的示意图。沿图3的直条图横轴排列的直条代表的是喷墨头上不同喷嘴的驱动单元被驱动的次数，纵轴即为驱动次数。故图3中14个直条代表着14个喷嘴的驱动单元各自被驱动的次数。在此实施例中，参考驱动次数与最小驱动次数皆为预设的定值，而图3中黑色直条代表驱动次数超过该参考驱动次数的驱动单元；白色直条则表示驱动次数低于该最小驱动次数的驱动单元。

最小驱动次数的设定方式，除了上述以一固定的预设值当作该最小驱动次数外，还可以用一演算法，根据各驱动单元被驱动的次数，计算出该最小驱动次数。根据这种设定方式，在每次进行喷墨头维护工作时，该最小驱动次数皆会被重新计算，以弹性调整所需进行的维护工作。请参考图4。图4的图例与图3相同，但在图4中，该最小驱动次数是所有驱动单元总共被驱动次数的平均值(四舍五入)。另外，所有驱动单元总共被驱动次数的标准差(standard deviation)也可作为维护工作进行的参考。若各喷嘴的驱动单元被驱动次数的标准差不大，代表各驱动单元间被驱动的差异并不大。反之，若各喷嘴的驱动单元被驱动次数的标准差较大，代表各驱动单元间的不均程度较高，必须在维护工作期间个别调整各驱动单元以减少各驱动单元间的不均程度。总而言之，适当地利用各喷嘴的驱动单元被驱动次数的统计性质，可弹性调整各驱动单元个别所需的维护工作。

除了各驱动单元被驱动次数的整体统计性质，各驱动单元与邻近驱动单元被驱动状况的关系也可用来决定各喷嘴的驱动单元个别所需的维护工作。在这种情况下，各驱动单元可能因邻近驱动单元被驱动次数不同而有不一样的最小驱动次数。请参考图5。图5的图例与图3、图4相同，但图5中每个驱动单元用于判断所需维护工作的最小驱动次数皆不同。若以M(n)代表第n个喷嘴的最小驱动次数，以F(n)代表第n个喷嘴的驱动单元被驱动的次数，则在图5中，M(n)＝(F(n-1)+F(n)+F(n+1))/3，即第n个喷嘴的驱动单元的最小驱动次数为第n-1、第n与第n+1个驱动单元被驱动次数的平均(并以四舍五入计算)。此种决定最小驱动次数的方式，加入了对邻近驱动单元被驱动次数的考虑。如图5中第12、13、14个喷嘴的驱动单元被驱动的次数都差不多，但第12个喷嘴的最小驱动次数较大，因为与第12个喷嘴紧邻的第11个喷嘴被驱动次数较多，所以第12个喷嘴可能要在喷墨头维护期间依据其较大的最小驱动次数多补喷几次，以均衡第11个与第12个驱动单元间较大的不均程度。请注意，此种考虑一驱动单元本身及邻近驱动单元的状态以衡量该驱动单元的状态的判断法则，可广泛应用于其他应用，故本发明的发明人已另案申请专利。

总而言之，本发明维护方法的基本精神在于以各喷嘴与对应驱动单元的个别状态，以一判断法则，判断各喷嘴与驱动单元个别所需的维护工作，并针对各喷嘴与驱动单元个别情况的差异，对各喷嘴与对应的驱动单元进行维护。利用本发明的维护方法，能确实地减少各喷嘴驱动单元间的不均程度，以维护喷墨头的稳定，并进一步提升打印的品质。其优点非现有的喷墨头维护方法所能达到，因现有的喷墨头维护方法只能对所有的喷嘴进行相同的维护工作，无法平衡各喷嘴与对应的驱动单元因被驱动次数不同而导致的不均因素。至于本发明维护方法的数种判断法则与维护工作的不同实施例，已举数例说明。在判断法则方面，在前面的说明中已提出数种实施例，说明本发明的维护方法可以使用多种不同的方法设定前述的最小驱动次数及参考驱动次数。在维护个别驱动单元的方法上，本发明可以使用数种不同的驱动信号，依据各个驱动单元不同的状况，以不同的加热模式，或使驱动单元达到稳定所需的温度，或驱使累积于驱动单元上的气泡或沉积物消失。但本发明维护方法的精神不受限于所述的实施例。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (40)

1.一种用来维护一喷墨打印装置的维护方法，该喷墨打印装置包含：

一喷墨头，能沿一定轨迹来回移动，以执行打印工作；

且该喷墨头包含有多个驱动单元与对应各驱动单元的喷嘴；

而该维护方法包含：

以一记录模块记录各驱动单元被驱动而进行喷墨打印后的状态；

当喷墨头符合一预定的维护条件后，依据该记录模块中所记录的各驱动单元状态，以一预定的判断法则，判断各驱动单元所需的维护工作，并驱动各驱动单元进行对应其驱动单元状态的维护工作。

2.如权利要求1所述的维护方法，其中该记录模块用来记录各驱动单元被驱动的次数。

3.如权利要求2所述的维护方法，其中该记录模块包含有多个计数器，每一计数器均电连接于与其对应的驱动单元，用来记录该驱动单元被驱动次数。

4.如权利要求2所述的维护方法，其中该记录模块为存储于一存储器内的记录程序，用来记录各驱动单元被驱动次数。

5.如权利要求2所述的维护方法，其中用来判断各驱动单元所需维护工作的判断法则，包含下列步骤：

设定一最小驱动次数；

设定一参考驱动次数；以及

分别比较各驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数、该参考驱动次数的大小。

6.如权利要求5所述的维护方法，其中各驱动单元经该判断法则判断后，若某驱动单元被驱动次数小于该最小驱动次数，则以一第一驱动信号驱动该驱动单元。

7.如权利要求6所述的维护方法，其中该第一驱动信号可驱动该驱动单元以正常打印方式，由对应的喷嘴喷墨一定次数，而该喷墨次数可为一预设值、或是该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差、或小于该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差。

8.如权利要求6所述的维护方法，其中该第一驱动信号可驱动该驱动单元以小于正常打印的能量，在不使对应的喷嘴喷墨的情形下，加热该驱动单元一定次数，而该加热次数可为一预设值、或是该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差、或小于该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差。

9.如权利要求5所述的维护方法，其中各驱动单元经该判断法则判断后，若某驱动单元被驱动次数大于该参考驱动次数，则以一第二驱动信号驱动该驱动单元。

10.如权利要求9所述的维护方法，其中该第二驱动信号可驱动该驱动单元以特定方法清除沉淀物，或以特定方法清除气泡。

11.如权利要求1所述的维护方法，另包含一喷墨头清洁动作。

12.如权利要求11所述的维护方法，其中该喷墨头清洁动作是在该维护装置内，以一刮片(wiper)拭净该喷墨头上各喷嘴。

13.如权利要求5所述的维护方法，其中该最小驱动次数为使该驱动单元的驱动环境稳定所需的驱动次数。

14.如权利要求5所述的维护方法，其中该参考驱动次数，是使该驱动单元中的沉淀物达到一定量所需的驱动次数。

15.如权利要求1所述的维护方法，其中各驱动单元均另包含一感测器，用来感测该驱动单元的状态，并将该驱动单元的状态传送至该记录模块。

16.如权利要求1所述的维护方法，其中另包含一复位步骤，以复位(reset)该记录模块。

17.如权利要求16所述的维护方法，其中该复位步骤包含：当所有的驱动单元均已完成维护工作后，一次复位该记录模块中所有驱动单元的状态。

18.如权利要求16所述的维护方法，其中该复位步骤包含：当任一驱动单元完成对应的维护工作后，即复位该记录模块中对应该驱动单元的状态记录。

19.如权利要求1所述的维护方法，其中该维护条件为：该喷墨头已完成一预定份量的打印工作。

20.如权利要求1所述的维护方法，其中该维护条件为：该喷墨头进行打印工作的时间，已超过一预定时间值。

21.一种喷墨打印装置，包含：

一喷墨头，能沿一定轨迹来回移动，以执行打印工作；

该喷墨头包含有多个驱动单元与对应驱动单元的喷嘴；

一记录模块，用来记录各驱动单元被驱动而进行喷墨打印后的状态；

一维护装置，用来进行该喷墨头的维护工作；以及

一控制装置，可控制该喷墨头的操作，并可发出驱动信号驱动该多个驱动单元使墨水由对应的喷嘴喷出；

其中当该喷墨头符合一预定的维护条件后，该控制装置依据该记录模块中所记录的各驱动单元状态，以一预定的判断法则，判断各驱动单元所需的维护工作，并驱动各驱动单元进行对应其驱动单元状态的维护工作。

22.如权利要求21所述的喷墨打印装置，其中该记录模块用来记录各驱动单元被驱动的次数。

23.如权利要求22所述的喷墨打印装置，其中该记录模块包含有多个计数器，每一计数器均电连接于与其对应的驱动单元，用来记录该驱动单元被驱动次数。

24.如权利要求22所述的喷墨打印装置，其中该记录模块为存储于一存储器内的记录程序，用来记录各驱动单元被驱动次数。

25.如权利要求22所述的喷墨打印装置，其中该控制装置藉以判断各驱动单元所需维护工作的判断法则，包含下列步骤：

设定一最小驱动次数；

设定一参考驱动次数；以及

分别比较各驱动单元的被驱动次数与该最小驱动次数、该参考驱动次数的大小。

26.如权利要求25所述的喷墨打印装置，其中该控制装置依据该判断法则完成对驱动单元所需维护工作的判断后，若某一驱动单元被驱动次数小于该最小驱动次数，则该控制装置发出一第一驱动信号以驱动该驱动单元。

27.如权利要求26所述的喷墨打印装置，其中该第一驱动信号可驱动该驱动单元以正常打印方式，由对应的喷嘴喷墨一定次数，而该喷墨次数可为一预设值、或是该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差、或小于该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差。

28.如权利要求26所述的喷墨打印装置，其中该第一驱动信号可驱动该驱动单元以小于正常打印的能量，在不使对应的喷嘴喷墨的情形下，加热该驱动单元一定次数，而该加热次数可为一预设值、或是该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差、或小于该驱动单元被驱动次数与该最小驱动次数之差。

29.如权利要求25所述的喷墨打印装置，其中该控制装置依据该判断法则完成对各驱动单元所需维护工作的判断后，若某一驱动单元被驱动次数大于该参考驱动次数，则该控制装置发出一第二驱动信号以驱动该驱动单元。

30.如权利要求29所述的喷墨打印装置，其中该第二驱动信号可驱动该驱动单元以特定方法清除沉淀物，或以特定方法清除气泡。

31.如权利要求21所述的喷墨打印装置，另包含一喷墨头清洁动作。

32.如权利要求31所述的喷墨打印装置，其中该喷墨头清洁动作是在该维护装置内，以一刮片(wiper)拭净该喷墨头上各喷嘴。

33.如权利要求25所述的喷墨打印装置，其中该最小驱动次数为使该驱动单元的驱动环境稳定所需的驱动次数。

34.如权利要求25所述的喷墨打印装置，其中该参考驱动次数，是指使该驱动单元中的沉淀物达到一定量所需的驱动次数。

35.如权利要求21所述的喷墨打印装置，其中各驱动单元均另包含一感测器，用来感测该驱动单元的状态，并将该驱动单元的状态传送至该记录模块。

36.如权利要求21所述的喷墨打印装置，其中该另包含一复位步骤，以复位(reset)该记录模块。

37.如权利要求36所述的喷墨打印装置，其中该复位步骤包含当所有的驱动单元均已完成维护工作后，一次复位该记录模块中所有驱动单元的状态。

38.如权利要求36所述的喷墨打印装置，其中该复位步骤包含当任一驱动单元完成对应的维护工作后，即复位该记录模块中对应该驱动单元的状态记录。

39.如权利要求21所述的喷墨打印装置，其中该维护条件为：该喷墨头已完成一预定份量的打印工作。

40.如权利要求21所述的喷墨打印装置，其中该维护条件为：该喷墨头进行打印工作的时间，已超过一预定时间值。

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