CN1454157A - 控制打印头喷嘴启动的计时 - Google Patents

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CN1454157A CN00819711A CN00819711A CN1454157A CN 1454157 A CN1454157 A CN 1454157A CN 00819711 A CN00819711 A CN 00819711A CN 00819711 A CN00819711 A CN 00819711A CN 1454157 A CN1454157 A CN 1454157A
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    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2132—Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • B41J2/2146—Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding for line print heads

Abstract

本发明提供了一种用于控制启动多段打印头中的各个墨水通道的喷嘴行中的喷嘴的方法，其中的每个段是一个打印头芯片。所述方法包括：向各个段上的各个通道移位寄存器装入打印数据；以并行方式把所有打印数据传送给喷嘴启用位(每个喷嘴1位)；使用每个通道中独立的计时产生器以与时间无关的方式启动各个通道中的喷嘴。喷嘴由脉冲序列启动，脉冲序列的配置可以编程。脉冲配置由向计时产生器装入的编程位决定。编程位从装入到打印头中的表而来，每个通道有一个表。在理想情况下，每个通道的打印头喷嘴行以一种偏置对的方式排列，偏置对的启动由异相脉冲序列控制。

Description

控制打印头喷嘴启动的计时
技术领域
本发明涉及一种控制打印头喷嘴启动的计时方法以及按照该方法工作的打印头芯片和打印机。
背景技术
与本发明有关的各种方法、系统和装置在下列同类专利申请中揭示。这些专利申请是本发明的专利申请人或受让人在2000年5月24日与本发明同时申请的：
PCT/AU00/00518，PCT/AU00/00519，PCT/AU00/00520，
PCT/AU00/00521，PCT/AU00/00523，PCT/AU00/00524，
PCT/AU00/00525，PCT/AU00/00526，PCT/AU00/00527，
PCT/AU00/00528，PCT/AU00/00529，PCT/AU00/00530，
PCT/AU00/00531，PCT/AU00/00532，PCT/AU00/00533，
PCT/AU00/00534，PCT/AU00/00535，PCT/AU00/00536，
PCT/AU00/00537，PCT/AU00/00538，PCT/AU00/00539，
PCT/AU00/00540，PCT/AU00/00541，PCT/AU00/00542，
PCT/AU00/00543，PCT/AU00/00544，PCT/AU00/00545，
PCT/AU00/00547，PCT/AU00/00546，PCT/AU00/00554，
PCT/AU00/00556，PCT/AU00/00557，PCT/AU00/00558，
PCT/AU00/00559，PCT/AU00/00560，PCT/AU00/00561，
PCT/AU00/00562，PCT/AU00/00563，PCT/AU00/00564，
PCT/AU00/00566，PCT/AU00/00567，PCT/AU00/00568，
PCT/AU00/00569，PCT/AU00/00570，PCT/AU00/00571，
PCT/AU00/00572，PCT/AU00/00573，PCT/AU00/00574，
PCT/AU00/00575，PCT/AU00/00576，PCT/AU00/00577，
PCT/AU00/00578，PCT/AU00/00579，PCT/AU00/00581，
PCT/AU00/00580，PCT/AU00/00582，PCT/AU00/00587，
PCT/AU00/00588，PCT/AU00/00589，PCT/AU00/00583，
PCT/AU00/00593，PCT/AU00/00590，PCT/AU00/00591，
PCT/AU00/00592，PCT/AU00/00594，PCT/AU00/00595，
PCT/AU00/00696，PCT/AU00/00597，PCT/AU00/00698，
PCT/AU00/00516，             PCT/AU00/00517  和
PCT/AU00/00511
这些同类专利申请的揭示以交叉参考方式总结于此。
另外，与本发明相关的各种方法、系统和装置在下列同类PCT申请中揭示。这些PCT申请是本发明的申请人或受让人与本发明同时申请的：
PCT/AU00/00754，PCT/AU00/00756和PCT/AU00/00757。
这些同类申请的揭示以交叉参考方式总结于此。
特别需要说明的是下列同类PCT申请：PCT/AU00/00591、PCT/AU00/00578、PCT/AU00/00579、PCT/AU00/00592和PCT/AU00/00590，这些申请中描述了一种微电机喷墨打印头(以下称为Memjet打印头)。
上述Memjet打印头是一种多段打印头，它从能够在整个页面宽度上产生1600dpi双层墨点的多个打印头段发展而来。墨点以相互隔离的方式产生，因此，散布的点能够产生完美的抖动效果。颜色平面在打印时能够完美地重合，实现理想的重叠点打印。这种打印头支持使用微电机墨滴控制技术进行高速打印。
另外，在同类申请PCT/AU00/00516、PCT/AU00/00517、PCT/AU00/00511、PCT/AU00/00754、PCT/AU00/00756和PCT/AU00/00757中描述了一种适合于驱动上述页宽打印头的打印引擎/控制器。
上述类型的多段打印头可带有1280个喷嘴。这些喷嘴同时启动太耗费电力。还会产生与重新装墨和喷嘴干扰有关的问题。
启动逻辑控制喷嘴的启动。通常情况下，打印头中的喷嘴的启动计时是从外部控制的。所以应该简化外部打印头控制器造成的复杂性。而且，在打印头上所用的每种彩色墨水在粘度、热特性等方面都有不同的特点。因此，应该为每种颜色独立提供启动脉冲。
发明内容
本发明涉及控制打印头中的喷嘴的启动。喷嘴针对打印头中的各个墨水通道按行排列。打印数据被装入到各个通道的相应移位寄存器中。所有打印数据都被传送到喷嘴的启用位上(每个喷嘴占据一位)，借助每个通道的计时产生器，各个通道的喷嘴以与时间无关的方式被启动。
把计时机制转到打印头上有助于降低复杂性。另外，由于每个颜色通道都有自己的计时器，所以可以在任何时刻启动特定颜色的启动模式，不需要使用其它机制确定点行的准确数量。通过适当地交错各个通道的开始计时时间，可以实现重叠点打印。但是这种机制在下文中描述的较佳实施例中没有采用。
通常，启动脉冲的宽度和配置由一种外部装置产生。在下文中描述的较佳实施例中，可以对启动喷嘴的电脉冲的脉冲宽度进行编程。
考虑到上述问题，喷嘴由电脉冲启动。可以对脉冲的配置进行编程，以适应喷嘴上的墨水。在理想状况下，打印头的墨水喷嘴排列在多个行上，连续的多行喷嘴形成了各个墨水通道，而电脉冲序列对喷嘴进行启动。可以对脉冲序列中的脉冲配置进行编程，以适应各个通道中的墨水。装入的计时产生器的编程位值对脉冲配置进行调整。理想情况下，编程后的位值存储在装入到打印头中的表中。每个通道配有一个表。通过打印头的串行接口可以对这些表进行编程。每个通道的喷嘴行最好以偏置对的形式组织，偏置喷嘴对的启动由异相脉冲序列控制。
使用上述多段打印头(Memjet)技术(在参考文档中描述)，采用CMOS工艺加微电机工艺来制造打印头。所获得的打印头是一种新型打印头。采用CMOS技术可以在打印头芯片中加入逻辑。在打印头芯片中包含用于启动喷嘴的计时电路是一种理想方案。
本发明还涉及一种用于控制包括多行喷嘴的打印头的方法，其中的多行喷嘴定义了各个墨水通道，各个通道的喷嘴被划分为组，这些组中的打印头喷嘴被陆续启动。各个喷嘴行沿行的长度方向上被组织到重复的喷嘴组中，每个喷嘴组中的喷嘴沿行的方向上陆续启动。各个通道的连续喷嘴组链接为一个色度组，其中每个通道的喷嘴的陆续启动与各个喷嘴组中的喷嘴行的启动顺序一致。多个色度组作为一个启动组工作。启动组同时启动。每个段中的喷嘴以物理方式分组，以降低供墨的复杂性和接线的复杂性。这些喷嘴还以逻辑方式分组，以便尽量降低电力消耗和实现各种打印速度，因此，在不同的产品配置中，可以实现速度/电力消耗的平衡。
附图说明
图1所示为一个4色打印头段中的喷嘴的排列方式。
图2是图1中的打印头的喷嘴区的放大视图。
图3所示为一个喷嘴组和其启动顺序。
图4所示为一个色度组。
图5所示为一个启动组。
图6所示为段、阶段组、启动组和色度组之间的关系。
图7所示为喷嘴启动的启动脉冲。
图8所示为一个多段打印头中的段重叠方式。
具体实施方式
图1所示为一个4色打印头段92中的喷嘴的排列方式。多段打印头中的一个打印头段通常为21毫米长93，宽度通常为80微米(焊点和其它逻辑)加包含在每个打印头段中的每个颜色的宽度116微米95(在高速打印应用中，还需要一个定色剂颜色通道)。表1列出了最常见的打印头类型的打印头段宽度。
表1.与颜色数对应的打印头段宽度
颜色数   颜色通道     应用 段宽(微米)
    3     CMY     相片     484
    4     CMYK     桌面打印机     600
    5     CMYK-IR     支持Netpage     716
    6     CMYK-IR-F     支持高速Netpage     832
每个116μm色带包含两行喷嘴，每行喷嘴为640个(例如黄色喷嘴的喷嘴行为96和97)，因此每种颜色共使用1280个喷嘴。颜色数量确定了段中的喷嘴的总数。表2中显示了某些例子：
表2.喷嘴数的例子
  颜色数     应用   每段的总喷嘴数
    1 K     1280
    3 CMY     3840
    4 CMYK     5120
    6 CMYK-IR-F     7680
图2更详细地显示了图1中的打印头的喷嘴区。在喷嘴的一行98中，喷嘴之间的间隔通常为32μm 99，而两行喷嘴之间的偏移量为16μm 101。每两个1600dpi的之间的距离实际上是15.875μm，但是打印头段与页面之间的角度为7.167°，因此，打印的点之间的水平距离为15.875μm。喷嘴的这种排列方式使用交错的喷嘴打印一行中的像素——一个喷嘴行打印奇数点，另一个喷嘴行打印偶数点。
请看图2中的喷嘴，很明显，如果打印青色的喷嘴行102、103中的喷嘴同时喷墨，那么这两行喷嘴喷出的墨水会落到页面中的不通物理行上，其中的奇数点落在一行上，而偶数点落在另一行上。同样，由洋红色墨水喷嘴98、100打印的点也会落在两个完全不同的点行上。因此，为了保证当纸通过打印头时由不同喷嘴产生的点能够落到页面上正确的点位置上，喷嘴之间的物理距离是至关重要的。两个同色行之间的距离是32μm 104，或者是两个点行。这意味着相同颜色的奇数点和偶数点在打印时相隔一个点行。连续颜色行之间的距离是116μm 105，因此连续颜色的打印在时间上是交错的。需要注意的是，这意味着连续颜色在打印时相隔7.25个点行，不是点行的整数倍。因此，为了适应打印纸移动一个整行所需的时间，连续颜色的打印必须在时间上是交错的。如果一种颜色点行的喷嘴在时间T时打印，那么用于打印下一个颜色的对应点的喷嘴应该在T+7.25个点行的时刻打印。通过定义两个变量可以确定各个喷嘴行之间的关系。D1＝相同颜色的点行之间的距离＝2D2＝两种颜色的同一行喷嘴之间的距离＝7.25
例如，采用上面的定义，我们可以说，如果第一行喷嘴是行L，那么颜色C的第1行是点行：L-(C-1)D2颜色C的第2行是点行：L-(C-1)D2-D1
6颜色打印头的不同喷嘴行之间的关系如表3所示。需要注意的是，这6种颜色中有一种定色剂，定色剂必须首先打印。
表3.不同喷嘴行之间的关系
    颜色    感应     点行 当D1＝2，D2＝7.25
    1(定色剂)   第1行     L     L
  第2行    L-D1     L-2
    2(黑色)   第1行    L-D2     L-7.25
  第2行    L-D2-D1     L-9.25
    3(黄色)   第1行    L-2D2     L-14.5
  第2行    L-2D2-D1     L-16.5
    4   第1行    L-3D2     L-21.75
(洋红色)
  第2行   L-3D2-D1     L-23.75
    5(青色)   第1行   L-4D2     L-29
  第2行   L-4D2-D1     L-31
    6(红外)   第1行   L-5D2     L-36.25
  第2行   L-5D2-D1     L-38.25
打印头中的每种颜色的墨水在粘度和加热性能等方面都有不同的特性。因此，必须为每种颜色独立地产生启动脉冲。在下文中对这一问题进行了详细解释。
另外，虽然在打印中可以使用铜版纸，但是对于普通纸，在高速打印中必须使用定色剂。当使用定色剂时，必须在点位置上首先打印定色剂。定色剂代表该点位置的数据的“或”操作。首先打印定色剂还可以预处理打印纸，使后续打印的墨滴能够扩散为正确的大小。
一个打印头段总共包含1280C喷嘴。其中的C是段中的颜色数。一个打印循环最多启动所有喷嘴，具体使用的喷嘴数量取决于要打印的信息。一个装入循环包括在下一个打印循环中向打印头段装入要打印的信息。
每个喷嘴都带有一个相关的NozzleEnable位，它确定在打印循环中是否启动该喷嘴。NozzleEnable位(每个喷嘴都有1位)通过一套移位寄存器装入。从逻辑上说，每个打印头段有C个移位寄存器(每种颜色1个)，每个移位寄存器有1280个位。由于特定颜色的数据位是以移位方式装入的，所以它们被直接装入到交替脉冲的较低位喷嘴和较高位喷嘴上。从内部讲，每个1280位移位寄存器由两个640位移位寄存器构成。一个寄存器用于高位喷嘴，另一个寄存器用于低位喷嘴。特定位被移到相应的内部寄存器中。但是，对于外部接口来说，每个位都是1280位寄存器的1位。
当所有移位寄存器全部装入数据后(1280个装载脉冲)，所有位被并行传送到打印头上，然后开始打印循环。只要在打印循环结束时能够并行装入所有NozzleEnable位，那么打印循环和装入循环就可以同时进行。
装入循环是指把下一个打印循环的NozzleEnable位装入段的移位寄存器中。
每个段都有一个与C移位寄存器直接对应的C个1位输入(其中的C是段中的颜色数)。这些输入可称为Dn，其中的n从1到C(例如，一个4色打印头段有4个输入，分别为D1，D2，D3和D4)。在段的SClk线路上的一个脉冲可以把C位传送到相应的移位寄存器中。交替脉冲把数据位分别传送给较低位喷嘴和较高位喷嘴。传送所有数据总共需要1280个脉冲。当传送完全部1280C个位后，Ten线路上的一个脉冲使所有数据被从移位寄存器并行传送给相应的NozzleEnable位。
通过TEn上的脉冲并行传输数据必须在打印循环完成后进行。否则正在打印的行的NozzleEnable位会产生错误。
请注意，虽然奇数和偶数点在同一个打印循环中打印，但是它们不会出现在同一个物理输出行上。打印头中的奇数和偶数喷嘴的物理分隔以及不同颜色的喷嘴的分隔可以保证在页面的不同行上产生点。当向打印头装入数据时，必须考虑到这种相对距离。行中的实际距离取决于打印头中所用的喷墨机制的特点。可以使用变量D1和D2来定义这种差异，其中D1是不同颜色的喷嘴之间的距离，D2是相同颜色的喷嘴之间的距离。表4所示为在前4个脉冲时向C颜色段传送的点。
表4.向一个段传送的点的顺序
脉冲 点 第一个颜色的行 第二个颜色的行 第三个颜色的行   第C个颜色的行
1234 0123 NN+D22NN+D2 N+D11N+D1+D2N+D1N+D1+D2 N+2D1N+2D1+D2N+2D1N+2D1+D2 N+(C-1)D1N+(C-1)D1+D2N+(C-1)D1N+(C-1)D1+D2
1    D1＝相邻颜色的喷嘴之间的行数(可能为6-10)2    D2=同一种颜色的两行喷嘴之间的行数(可能为2)
同样，所有1280个脉冲也是如此。由于物理配置可得到行差别的更多信息。
数据送入段中的最高速度为80MHz，以这种速度，装入全部1280C位数据需要16μs。
一个Memjet打印头段包含1280个喷嘴。同时启动所有这些喷嘴太耗费电力，而且会产生装墨和喷嘴干扰等问题。对于由多个段(每个段有1280个喷嘴)构成的典型的Memjet打印头来说，这些问题就更明显。
因此，打印头段中的喷嘴以逻辑方式编组，以实现各种打印速度。采用这种编组方式，在不同的产品配置中可以实现速度/电力消耗的协调。
在最低的打印速度模式下，对于每种颜色，每次会同时启动打印头段中的10个喷嘴。所启动的喷嘴的总数量取决于打印头中的颜色数。例如，对于一个6颜色打印环境(例如CMYK-IR-F)，同时启动60个喷嘴。启动一个段中的所有喷嘴需要启动128组喷嘴。
在最高的打印速度模式下，对于每种颜色，每次会同时启动打印头段中的80个喷嘴。所启动的喷嘴的总数量取决于打印头中的颜色数。例如，对于一个6颜色打印环境(例如CMYK-IR-F)，同时启动480个喷嘴。启动一个段中的所有喷嘴需要启动16组喷嘴。
最低速度打印模式中的功耗是最高速度打印模式的1/8。但是需要注意，在这两种情况下，打印一页所需的电能是一样的。
喷嘴按逻辑方式被编组为喷嘴组、色度组、阶段组、启动组、以及打印头段本身。
一个喷嘴组由一行中的8个连续喷嘴构成。在1600dpi下，每个喷嘴在15.875μm方格上产生22.5μm直径的点。图3显示了一个喷嘴组的喷嘴排列情况，其中的喷嘴按启动顺序编号。
虽然喷嘴按这种顺序启动，但是喷嘴之间的关系与打印页面上的点的物理排列是不同的。一个喷嘴组中的喷嘴之间间隔为2个点，中间点由另一行上的喷嘴打印。因此，每行中的喷嘴打印某个颜色的奇数点或偶数点。
每种颜色的喷嘴组以逻辑方式组织为色度组。一个色度组中的喷嘴组数与具体应用环境有关。在单色打印系统中(例如只打印黑色的打印机)，只有一个颜色，因此，每个色度组只有一个喷嘴组。照片打印应用的打印头需要3个颜色(青色、洋红和黄色)，因此对于这些应用中使用的打印头段，每个色度组包含3个喷嘴组(每种颜色一个喷嘴组)。而桌面打印机可能包含6个喷嘴组，其中青色、洋红、黄色、黑色、红外和定色剂各使用一个喷嘴组。色度组代表不同行上的相同的水平8点组的不同颜色成分。不同颜色喷嘴组之间的实际距离取决于打印头的工作参数，因此对于不同的打印头是不同的。在打印时，还必须考虑不同颜色的点的位置问题，例如，由青色喷嘴打印的点与由洋红、黄色或黑色喷嘴打印的点不在同一行上。图4所示为用于一个4色(CMYK)打印应用的一个色度组。
8个色度组被编组为一个启动组。之所以称为启动组，是因为在特定启动阶段该组中的喷嘴同时启动(在下文中进一步解释)。由8个色度组构成的启动组只用于支持多速打印。在低速打印环境中，在特定的启动阶段，8个色度组中只有一个动作。在高速打印环境中，全部8个色度组同时动作。因此，低速打印所需的时间是高速打印的8倍。对于每种颜色，一个启动组包含64个喷嘴。其中的喷嘴的排列方式如图5所示，其中的色度组的编号为0-7，并以CMYK色度组为例。需要注意的是，为了清楚起见，连续色度组之间的距离被放大显示。
10个启动组编为一个阶段组，每个打印头段中有2个阶段组。偶数阶段组只包含偶数喷嘴行，而奇数阶段组只包含奇数喷嘴行。两条线路(EvenEnable和OddEnable)独立地控制这两个阶段组在不同的启动阶段启动。由于一个阶段组中的所有启动组共享同一个启动脉冲，所以这些启动组同时启动。喷嘴的编组方式在图6中示出。在图6中，为了清楚起见，连续组之间的距离被放大显示。表5总结了一个段中的喷嘴的编组情况。
表5.一个段中的喷嘴的编组
  编组名称     组成   复制比   喷嘴数
  喷嘴 基本单元     1∶1     1
喷嘴组 每喷嘴组的喷嘴     8∶1     8
色度组 每色度组的喷嘴组     C∶1     8C
启动组 每启动组的色度组     8∶1     64C
阶段组 每阶段组的启动组    10∶1     640C
打印头段 每打印头段的阶段组     2∶1   1280C
以逻辑方式对喷嘴进行编组可支持多种打印速度，如表6所示：
表6.打印头支持的打印速度
  速度   阶段数   每阶段启动的喷嘴数
    1     128  10C3(每启动组C个)
    2     64  20C(每启动组2C个)
    3     32  40C(每启动组4C个)
    4     16  80C(每启动组8C个)
通过串行接口可以把打印速度编入到Memjet打印头中。要解释打印速度，首先要理解打印头的间隔。打印头的间隔的说明如下：
在一个特定启动脉冲中要启动的喷嘴的数量可由下面的方法确定：
·3位NozzleSelect(从喷嘴组的8个喷嘴中选择1个喷嘴)
·8位ChromapodSelect(选择要启动的0-8个色度组)
当设置了一个ChromapodSelect后，ChromapodSelect和NozzleSelect联合控制启动特定的色度组中的喷嘴。如果设置了3    C＝number of colorsChromapodSelect的全部8位，那么所有色度组中的喷嘴将全部启动。当通过NPSync线路的脉冲控制打印头开始打印一行时，打印头内的状态机只会根据ChromapodSelect的有效位依次执行NozzleSelect 0-7。为了遍历ChromapodSelect的有效位，打印头把ChromapodSelect的数据移动特定位数。当ChromapodSelect等于最初的ChromapodSelect时，把NozzleSelect值增加。这种方法有助于在打印过程中在整个打印头上平均分摊电力和热量。表7列出了各种打印速度以及相应的ChromapodSelect的设置和移位数。
表7.ChromapodSelect的初始设置
  速度   ChromapodSelect   移位
    1     10000000     1
    2     11000000     2
    3     11110000     4
    4     11111111     0 (8)
对于最高速度打印模式，状态机产生16个阶段的启动顺序，如表8所示：
表8.高速打印的启动顺序
ChromapodSelect NozzleSelect     阶段
    11111111     0     偶与奇
    11111111     1     偶与奇
    11111111     2     偶与奇
    11111111     3     偶与奇
    11111111     4     偶与奇
    11111111     5     偶与奇
    11111111     6     偶与奇
    11111111     7     偶与奇
较低速度的打印模式所用的启动顺序同上面的顺序类似。但是，在这种情况下，只设置ChromapodSelect中的第1、2和4位，而不是设置ChromapodSelect的所有位。设置的位数越少，启动的喷嘴数越少。当只设置ChromapodSelect中的1位时，启动所有喷嘴的时间是高速模式的8倍。最低速度打印模式的启动顺序如表9所示：
表9.低速打印模式的启动顺序
ChromapodSelect  NozzleSelect   阶段
    10000000     0   偶与奇
    01000000     0   偶与奇
    00100000     0   偶与奇
    00010000     0   偶与奇
    00001000     0   偶与奇
    00000100     0   偶与奇
    00000010     0   偶与奇
    00000001     0   偶与奇
    10000000     1   偶与奇
    01000000     1   偶与奇
...等...
    00000010     7   偶与奇
    00000001     7   偶与奇
为了使启动脉冲能够重叠，必须为每种颜色独立产生EvenEnable和OddEnable信号。因此，低速打印循环的128个阶段由64个偶数阶段和64个奇数阶段构成。同样，高速打印循环的16个阶段由8个偶数阶段和8个奇数阶段构成。
因此，每种颜色需要两个独立的计时产生器。每个计时产生器使用自己的200位输入脉冲配置(可编程)文件。这200个1位输入确定2μs的总时间，其中每一位输入确定10ns时间间隔。由于启动脉冲的历时通常为1.3-1.8μs，所以2μs已经足够了。因此，需要为打印头上出现的每种颜色提供两个200位表。通过打印头的串行接口可以对这些表进行编程。奇数脉冲和偶数脉冲的配置文件是相同的，但是它们通常相隔1μs的时间，以适应脉冲重叠的要求。图7所示为在一个典型的打印循环中的一个颜色的EvenEnable和OddEnable信号的例子，该图中的脉冲非常简单。
特定颜色的脉冲配置文件取决于墨水的粘度(由温度和墨水的特点决定)以及打印头的功率。墨水的粘度曲线可以从供墨的QA芯片获得。由于两个阶段是重叠的，所以各种打印速度的行速度是第一个的2倍。各种打印头速度在表10中列出：
表10.各种打印速度的行时间
  速度   阶段数   行时间   每秒的打印行数
    1     128     128μs     7812
    2     64     64μs     15,625
    2     32     32μs     31,250
    16     16μs     62,500
一个喷嘴的喷发动作还在一定时间内在该喷嘴的墨水储存器中产生声学扰动。这种扰动可能会影响该喷嘴对下一行数据的打印。喷嘴两次喷发的最短时间间隔为32μs(最快打印速度)。由于墨水通道是300μm长，而声音在墨水中的传播速度为1500m/s左右，因此墨水通道的共鸣频率为2.5MHz。高速打印模式会产生80个共鸣周期，这种模式下的声学干扰最小。
一个打印头段可产生几种类型的反馈，所有类型的反馈都可用于调整启动脉冲的计时。由于多个打印头段共存在一个打印头中，可以把反馈线路作为一条三态总线处理，在同一时刻，只有某一个打印头段在反馈线路上产生反馈信息。
打印头段的CCEn线路的脉冲和D1上的数据做“与”操作的结果可确定该段是否提供反馈。在下一个CCEn脉冲到来之前，反馈感应线路从提供反馈的段接收反馈信号。反馈信号可能是下列信号之一：
·Tsense通知控制器关于打印头的温度信息。这样，控制器可以根据此信息调整启动脉冲的配置，因为温度会影响墨水的粘度。
·Vsense通知控制器可以为驱动机构提供的电压。控制器使用该信息可以调整脉冲宽度，以便对扁电池或高压源进行补偿。
·Rsense通知控制器关于驱动机构的加热器的电阻率信息。控制器使用该信息可以调整脉冲宽度，保证能量不随加热器的电阻率变化。
·Wsense通知控制器关于加热器的关键部分的宽度，由于平板印刷和刻蚀工艺的误差，加热器的关键部分的宽度可能有±5％的变化。此信息能够使控制器适当地调整脉冲宽度。
打印过程有保持在一个平衡温度的强烈趋势。为了保证打印页面的第一部分的点具有一致的大小，必须在打印任何点之前达到平衡温度。通过预热过程可以实现这一点。预热过程包括在1秒时间内向所有喷嘴装入墨水的一个过程(即设置要喷墨的所有喷嘴)，以及为每个喷嘴施加若干个短启动脉冲。脉冲的历时时间必须短于喷出墨水的时间，但是应该足以加热墨水。每个喷嘴总共需要200个左右的脉冲，脉冲的循环顺序与标准打印循环的顺序相同。在余热模式下的反馈由Tsense提供，这种反馈一直持续，直到达到平衡温度(超过环境温度30℃左右)。余热模式的历时在50微秒左右，与墨水的成分有关。在每次打印任务之前必须进行预热。但是预热过程不会影响打印性能，因为此过程是在向打印机传送数据的同时进行的。
为了减少堵嘴现象，在每次打印任务之前可以执行一个清洗过程。在清洗过程中，每个喷嘴向吸收海绵喷若干次。清洗过程包含在1秒时间内向一个打印头段的所有喷嘴装入墨水的一个过程(即设置要喷墨的所有喷嘴)以及为每个喷嘴施加若干个短脉冲的过程。喷嘴清洗的顺序与标准打印循环的喷嘴喷墨顺序相同。每个喷嘴启动的次数取决于墨水的成分和打印机空闲的时间。与预热相似，清洗过程对打印机的性能没有影响。
打印头段通过I2C串行接口编程。编程过程包括设置下列参数：
·    为每种颜色设置2套200位脉冲配置文件
·    打印速度
·    反馈数据类型(温度、电阻率等)
另外，合并后的打印头特征化向量可以通过串行端口读回。特征化向量包含堵嘴信息以及相对段排列数据。通过每个打印头段的低速串行总线可以查询打印头段的信息，返回的查询结果是该打印头段的特征化向量。对多段打印头的特征化向量进行合并可为整个打印头产生一个喷嘴缺陷列表，使打印引擎在打印时能够补偿有缺陷的喷嘴。只要有缺陷的喷嘴的数量不多，那么通过对有缺陷的喷嘴的补偿，最终的打印结果与不存在有缺陷的喷嘴的打印头打印的结果没有可见差别。
每个段的特征化向量为384位，包含：·  标志和打印头段的信息(共64位)，包括序列号和段中的颜色数。·  相对于前一个段的错排数据(16位，0＝第一个段)·  其余位为有缺陷的喷嘴的列表(长度可变)。
有缺陷的喷嘴的列表的长度是可变的。每个有缺陷的喷嘴数据的结构如下：·  5位计数(0＝列表尾)·  3位颜色·  计数×11位，每个有缺陷的喷嘴都有一个记录
总体来说，打印头段的连接如表11所示。需要注意的是，当存在多个颜色时，某些连接是重复的。
表11.打印头段的连接
  名称 针对多颜色段重复     功能
    D[n]     是 图像数据的通道
    SClk     否 串行数据传输时钟
    NPSync     否 喷嘴相同步
    PLL     否 锁相环时钟
    Ten     否 启用并行传输
    Reset     否 控制复位
    SCl     否 用于控制的I2C串行时钟
    SD     否 用于控制的I2C串行数据
    CCEn[n]     否 启用控制芯片[n]
    Gnd     否 模拟接地
    Sense     否 模拟感应输出
    V-     是 供给反向驱动装置
    V+     是 供给正向驱动装置
    Vss     是 供给反向逻辑
    Vdd     否 供给正向逻辑
21mm长的打印头段在300μm中心距上可以具有64个焊点。其中的24个焊点是向驱动装置提供的V-电源，20个是向驱动装置提供的V+电源，其余的20个连接是CMOS逻辑电源、信号和数据连接。表12中详细说明了这些连接：
表12.6色打印头段的连接
  号   名称     功能
    1-6     V- 供给反向驱动装置
    7     Vss 供给反向逻辑
    8     D1[n] 图像数据[n]的通道1(6通道打印头的定色剂)
    9     D2[n] 图像数据[n]的通道2(6通道打印头的红外墨水)
    10     SClk 串行数据传输时钟
    11     Vdd 供给正向逻辑
    12-16     V+ 供给正向驱动装置
    17-22     V- 供给反向驱动装置
    23     NPSync 喷嘴相同步
    24     D3[n] 图像数据[n]的通道3(6通道打印头的黑色墨水)
    25     D4[n] 图像数据[n]的通道4(6通道打印头的黄色墨水)
    26     PLL 锁相环时钟
    27     TEn 启用并行传输
    28-32     V+ 供给正向驱动装置
    33-38     V- 供给反向驱动装置
    39     Reset 控制复位
    40     D5[n] 图像数据[n]的通道5(6通道打印头的洋红墨水)
    41     D6[n] 图像数据[n]的通道6(6通道打印头的青色墨水)
    42     SCl 用于控制的I2C串行时钟
    43     SD 用于控制的I2C串行数据
    44-48     V+ 供给正向驱动装置
    49-54     V- 供给反向驱动装置
    55     Vdd 供给正向逻辑
    56     6nd 模拟接地
    57     CCEn[n] 启用控制芯片[n]
    58     Vss 供给反向逻辑
    59     Sense 模拟感应输出
    60-64     V+ 供给正向驱动装置
一个打印头通常由若干个相同的打印头段构成。这些打印头段通常为21毫米宽，它们被制造在一起或制造后组装在一起，以组成所需宽度的打印头。打印头段可以根据需要重叠设置，以实现段之间的平滑过渡。每个21毫米打印头段在页面的相应部分上打印1600dpi的双层点，它们联合产生最终的图像。虽然每个段产生最终图像的1280个点，但是每个点都由彩色墨水的组合构成。例如，可以把15个打印头段并排起来实现12英寸宽的打印头。每个段都带有一个引入区、一个中央区、以及一个引出区。每个打印头段的引出区对应着下一个打印头段的引入区。
图8用两个重叠段106、107显示了一个打印头段的3个区域。需要注意的是，段S110的引出区108对应段S+1107的引入区109。段的中央区是没有重叠的区域(106的110和107的111)。虽然本图所示的打印头段是垂直错排的，但是实际上错排有一定的角度，这样两个打印头段才能在垂直方向上排列。
在为打印头接线时需要考虑一些问题。随着打印头宽度的增加，打印头段的数量同时增加，并且连接数量也随之增加。每个段都有自己的Dn个连接(总共有C组这样的Dn个连接)SClk连接、以及以及用于装载数据和打印的其它连接。
当段S的数量比较小时，使用一条共用SClk线并向每个Dn输入提供C位数据就可以同时装入所有段。在一个4段4色打印机中，在一个SClk脉冲中向打印头传送的总位数是16。但是，对于支持6个通道(C＝6)的12英寸打印机(S＝15)，从打印数据产生器向打印头一次传送90个数据行是不现实的。为了便于数据装载，可以把若干个打印头段编为一个段组。每个段组中的打印头段数量较少，可以同时装入数据，它们共享一条SClk线。例如，一个12英寸打印头可以有2个段组，每个段组包含8个段。这两个段组共享48条Dn线，使用2条SClk线(即每个段组占用一条SClk线)。即使第二个段组中没有打印头段，对打印头段进行分组也有好处。因此，在最后一个打印头段组中可能不会用到某些位。
随着段组数量的增加，向打印头装入数据的时间也增加。在只有一个段组时，向打印头装入数据需要1280个脉冲(每个脉冲传输C个数据位)。如果有G个段组，那么装入数据需要1280*G个脉冲。数据产生器与打印头之间的连接带宽必须能够适应特定应用所允许的计时参数。如果段组数为G个，并且最大段组中的段数为L个，那么该打印头需要L*C条ColorData线和G条SClk线，但是不管G是多少，只需要一条TEn线——所有打印段可以共享此线路。由于每个段组中的L个打印头段是在一个SClk脉冲中装入的，所以任何一个打印进程必须以正确的顺序为打印头产生数据。例如当G＝2且L＝4时，第一个SClk1脉冲必须为下一个打印循环的点0、1280、2560和3840传送Dn个位。第一个SClk2脉冲必须为下一个打印循环的点5120、6400、7680和8960传送Dn个位。第二个SClk1脉冲必须为下一个打印循环的点1、1281、256l和3841传送Dn个位。第二个SClk2脉冲必须为下一个打印循环的点5121、6401、7681和8961传送Dn个位。在1280*6个SClk脉冲后(SClk1和SClk2各有1280个脉冲)，整个行的数据被装入打印头中，此时可以发出TEn脉冲信号。
需要注意的是，虽然在同一个打印循环中同时打印奇数点和偶数点，但是奇数点和偶数点不会出现在同一个物理输出行上。奇数喷嘴和偶数喷嘴的物理分隔以及不同颜色的喷嘴的分隔可以保证在页面的不同行上产生点。当向打印头装入数据时，必须考虑到这种相对距离。在向打印头装入数据时，必须考虑到这种相对距离。表13显示了在共享SClk的前4个脉冲中向打印头的第n段传送点数据的情况。
表13.在一个多段打印头中向第n段传送点数据的顺序
脉冲 点 Color 1行 Color2行 ColorC行
  1234   1280S41280S+11280S+21280S+3   NN+D26NN+D2   N+D15N+D1+D2N+D1N+D1+D2   N+(C-1)D1N+(C-1)D1+D2N+(C-1)D1N+(C-1)D1+D2
一个段组的全部1280 SClk脉冲的情况与上述脉冲的情况一样。在最低打印速度模式下，每个段中有10C个喷嘴喷墨。在最高打印速度模式下，每个段中有80C个喷嘴喷墨。
虽然可以采用各种方式为打印头段接线，但是本文中只考虑所有段同时喷墨的情况。这是因为低速打印模式允许较小的打印头(例如2英寸打印头和4英寸打印头)以较低的功率打印，但是在本文中，我们假设控制器芯片的设计可以保证有足够的电力支持宽行打印(例如8-18英寸)。在必要时，可以很容易地为特定应用改变打印头中的连接方式。对于所有段同时喷墨的情况，在低速打印模式下，有10CS个喷嘴喷墨。由于所有段同时打印，所以这种情况下的打印逻辑与上述的打印逻辑一样，线路数也与表10中显示的线路数一样。
如上所述，一个打印头段会产生一个模拟反馈信号。这个反馈信号可用于调整启动脉冲的配置。由于打印头由多个段构成，可以把反4    S=段编号5    D1＝相邻颜色的喷嘴之间的行数(可能＝7-10)6    D2=同一种颜色的喷嘴行之间的行数(可能＝2)馈线路视为一条三态总线，在同一时刻，只有某一个打印头段在反馈线路上产生反馈信息。就像有G条SClk线一样(相同段组中的段之间共享一条SClk线)，G条CCEn线也以同样方式共享。当正确的CCEn线路发出脉冲时，对应段组的段(D1位被置位)把数据传送到共享反馈线上。同时，必须把以前提供反馈的段的D1位清零，以禁用其反馈信号。需要注意的是，这个段可能在另一个段组中。因此，当存在多个段组时，改变反馈段需要经过两个步骤：禁用旧段，启用新段。
在下文中，我们假设打印头是由上述若干个打印头段构成的。我们还假设这些打印头段被划分为G个段组，其中最大的段组中有L个段，以实现数据载入。我们假设打印头的激发机制是所有打印头段同时激发，并且在同一时刻只有一个段提供关于共用三态总线的反馈信息。在上述假定的基础上，表14中列出了打印头的外部连接。
表14.打印头的连接
  名称 针脚号 描述
Dn  CL 向段0到L-1的C移位寄存器输入
SClk  G  SClk[N](ShiftRegisterClock N)上的一个脉冲从Dn线路向段组N中的L段装入当前值。
NPSync  1  NPSync上的一个脉冲启动所有打印头段打印一行
PLL  1 用于在打印头中产生计时信号的锁相环时钟
Ten  1 从移位寄存器向内部NozzleEnable位(每个喷嘴1位)并行传送数据
Reset  1 控制复位
SCl  1 用于控制的I2C串行时钟
SD  1 用于控制的I2C串行数据
CCEn  G  CCEn N上的脉冲与D1[n]上的数据进行“与”运算的结果为段组N中的段n选择感应线路
Sense  1 模拟感应输出
Gnd  1 模拟感应接地
V- 多个，取决于颜色数 供给反向驱动装置
V+ 供给正向驱动装置
Vss 供给反向逻辑
Vdd 供给正向逻辑
上述描述的目的只是说明本发明的较佳实施例，不应构成对本发明的任何限制。本领域的技术人员可以在本发明的特定实施例基础上很容易地实现各种变化，但按照本发明进行的任何等价修改或修饰都应属于本发明的范围。

Claims (23)

1.一种用于控制启动打印头中各个墨水通道的喷嘴行中的喷嘴的方法，包括：
向打印头各个段的通道移位寄存器装入打印数据；
向喷嘴启用位传送打印数据，每个喷嘴1位；
使用每个通道中的独立的计时产生器以与时间无关的方式启动各个通道中的喷嘴。
2.如权力要求1所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，通道的喷嘴的启动可以在设定的时刻开始，允许以选定的延迟时间进行交错行打印或重叠点打印。
3.如权力要求1所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，喷嘴由电脉冲启动，并且对脉冲的配置进行编程，以适应喷嘴中的墨水。
4.如权力要求3所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，所述的脉冲配置通过向计时产生器装入编程位来调整，编程位通过打印头串行接口从表中装入到打印头中，每个通道使用一个编程位。
5.如权力要求3或4任何一项所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，用于每个通道的打印头喷嘴行以偏置对的方式排列，偏置对的启动由异相脉冲序列控制。
6.如权力要求1所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，各个通道中的喷嘴以相同的方式被编组，每个组中的喷嘴相继启动。
7.如权力要求6所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，各个喷嘴行沿长度方向上被组织为重复的喷嘴组，喷嘴组中的喷嘴沿该行方向相继启动，各个通道连续的喷嘴组被链接为一个色度组，每个通道中的喷嘴的相继启动与各个喷嘴组中的喷嘴行的启动一致；
多个色度组构成一个启动组，启动组同时启动。
8.如权力要求7所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，喷嘴的启动通过设置启动组中的色度组的启动模式控制。
9.如权力要求7所述的控制打印头中的喷嘴启动的方法，其特征在于，每个通道的打印头喷嘴行以偏置对的方式排列，多个启动组构成一个阶段组，两个阶段组驱动分段打印头的每个段，一个阶段组负责两个偏置喷嘴行中的一行。
10.一种包括多个喷嘴行的打印头，连续的喷嘴行构成各个墨水通道，墨水通道包括：
用于接收打印数据的各个通道移位寄存器；
用于从各个通道移位寄存器接收打印数据的喷嘴启用位，每个喷嘴有一个喷嘴启用位；
每个通道中的独立的计时产生器，用于以与时间无关的方式启动各个通道中的喷嘴。
11.如权利要求10所述的打印头，其特征在于，喷嘴由电脉冲序列启动，脉冲的配置被编程。
12.如权利要求11所述的打印头，其特征在于，脉冲配置由装入计时产生器的编程位确定。
13.如权利要求12所述的打印头，其特征在于，编程位位于装入到打印头中的表中，每个通道对应一个表。
14.如权利要求13所述的打印头，其特征在于，表通过打印头的串行接口编程。
15.如权利要求10到14任何一项所述的打印头，其特征在于，用于每个通道的打印头喷嘴行以偏置对的方式排列，偏置对的启动由异相脉冲序列控制。
16.如权利要求10到14任何一项所述的打印头包含一个连接到打印头的接口，通过该接口，计时参数经一个外接的低速串行接口设置。
17.如权利要求10所述的打印头，其特征在于，各个通道的喷嘴被编为相似的组，各个喷嘴组相继启动。
18.如权利要求17所述的打印头，其特征在于，各个喷嘴行沿长度方向上被组织为重复的喷嘴组，喷嘴组中的喷嘴沿行相继启动；
各个通道连续的喷嘴组被链接为色度组，每个通道中的喷嘴的相继启动与各个喷嘴组中的喷嘴行的启动一致；喷嘴的启动通过设置色度组的启动模式控制。
19.如权利要求18所述的打印头，其特征在于，每个通道由两个偏置喷嘴行形成，色度组按块组织为启动组，每个启动组中的色度组同时启动，形成两个阶段组，每个阶段组驱动分段打印头的一个段中的一个偏置行的所有喷嘴。
20.一种具有包括多个喷嘴行的打印头的打印机，若干个连续的喷嘴行构成各个墨水通道，墨水通道包括：
用于接收打印数据的各个通道移位寄存器；
用于从各个通道移位寄存器接收打印数据的喷嘴启用位，每个喷嘴有一个喷嘴启用位；
每个通道中的独立的计时产生器，用于以与时间无关的方式启动各个通道中的喷嘴。
21.如权利要求20所述的打印机，其特征在于，喷嘴由电脉冲序列启动，脉冲的配置被编程并由装入到一个计时产生器中的编程位决定。
22.如权利要求21所述的打印机，其特征在于，编程位位于从通过打印头的一个接口装入到打印头中的表中，每个通道对应一个表。
23.如权利要求20所述的打印机，其特征在于，各个喷嘴行沿长度方向上被组织为重复的喷嘴组，喷嘴组中的喷嘴沿行方向上相继启动；
各个通道连续的喷嘴组被链接为色度组，每个通道中的喷嘴的相继启动与各个喷嘴组中的喷嘴行的启动一致；喷嘴的启动通过设置色度组的启动模式控制。
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