CN1628978A - 根据喷墨头温度调整喷墨能量的打印机与相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能根据喷墨头温度直接反馈调整喷墨加热能量的打印机与相关装置。在本发明的较佳实施例中，是以一具有负温度系数的热敏电阻来感应喷墨头温度，并以一单稳态触发器连接该热敏电阻及一电容来实现一波形控制电路，使该波形控制电路能产生一脉冲时间对应于该热敏电阻值的打印使能讯号。而该打印机即依据该打印使能讯号的脉冲时间来提供能量至该喷墨头而加热墨水，使得当该喷墨头的温度上升时，该打印使能讯号的脉冲宽度会变小，而该喷墨头就会对应地以持续时间较短的能量加热墨水，避免喷墨头过热时热量累积破坏喷墨打印的效果。

Description

根据喷墨头温度调整喷墨能量的 打印机与相关方法

技术领域

本发明提供一种可根据喷墨头温度实时反馈控制喷墨能量的打印机与相关方法，特别是一种能以电路结构简单的单稳态触发器搭配热敏电阻精简温度反馈控制机制的打印机与相关方法。

背景技术

在现代的信息社会中，喷墨打印装置如喷墨打印机以其低廉的价格、优秀的打印品质，已经成为运用最为普及的打印装置之一。而信息厂商也积极研发更进步的喷墨打印技术，以使喷墨打印装置的成本得以再行降低，打印品质也能继续提升。

一般来说，喷墨打印机是以喷墨头上的喷孔来加热墨水、喷墨打印的。喷墨头连接于喷墨打印机的墨水匣，其上设有多个喷孔；各喷孔附近设有一对应的加热组件(像是搭配热电阻的晶体管)。当喷墨打印机要喷墨打印时，就会将驱动加热的能量传输至各加热组件，而各加热组件就会将其附近的墨水加热，由对应的喷孔喷出，在待印文件(像是纸张)上形成墨滴。根据用来描述文字或画面的打印数据，喷墨头可反复地控制不同的喷嘴在待印文件上的不同区域喷墨或不喷墨，就会在待印文件的不同区域以分布密度不同的墨滴组成浓淡有致的文字或画面，达到喷墨打印的目的。

不过，在上述喷墨打印的过程中，由于各喷孔的加热组件会被反复驱动加热，而喷墨头中的墨水温度也会随的增加，此即热量累积现象。相较于没有热量累积的情形(譬如说是刚开始打印时)，若在热量累积的情况下(像是打印机已经持续打印一段时间)还以同样的能量来驱动加热组件，墨水本身的高温会使墨水的黏滞性降低，再加上加热组件的加热，就会使较多的墨水经由喷孔喷出，在待印文件上形成较大的墨滴。较大的墨滴会损害喷墨打印的分辨率，使打印结果较不清晰，大幅降低打印品质。为了要避免热量累积导致的负面效应，已经有一些喷墨打印技术会在驱动喷墨时将热量累积的效应列入考虑。

如业内人士所知，在驱动喷墨时考虑热量累积效应的技术可概分为两大类，其一为开环(open-loop)的驱动控制模式，另一则为闭环(closed-loop)的驱动控制模式。如于美国专利的US5036337或US5790144所公开的，在开环的驱动控制模式下，喷墨打印机会根据打印数据来判断喷墨打印的情形，以预测喷墨头中热量累积的情形。举例来说，若一喷墨打印机要打印的打印数据已经在短时间内反复驱动大量的加热组件加热喷墨，该喷墨打印机就可预测其喷墨头中会产生较大程度的热量累积，并改以较小的能量来驱动各加热组件，使得喷出的墨滴不会过大。不过，影响喷墨头热量累积的因素通常不仅限于打印数据，还有其它的因素会影响喷墨头中的热量累积(像是喷墨头、墨水匣中残余墨水的量)，无法由打印数据中精确地预测热量累积的情形，故开环的驱动控制模式未必能完全避免热量累积的负面效应。

另一方面，像在已知的美国专利US6394572中，也曾公开闭环的驱动控制模式。在闭环的驱动控制模式下，喷墨打印机则是以热敏电阻实际测量喷墨头的温度，据此来控制后续驱动喷墨所需的能量大小。请参考图1。图1即为一以传统的闭环驱动控制模式运作的打印机10的功能方块示意图。打印机10为一喷墨打印机，其内设有一接口电路12、一系统控制电路14、一非挥发性的存储装置15、一驱动电路16、一喷墨头18、一测量电路20以及一模拟数字转换器22。其中，接口电路12用来由一数据源(host，如一个人计算机)24取得待打印的数据；系统控制电路14则用来主控打印机10的操作。内存25用来以挥发性的方式暂存系统控制电路14运作期间所需的数据。喷墨头18上则设有K个喷孔Np(1)、Np(2)等等至Np(K)，以及对应于各喷孔的加热组件Qp(1)、Qp(2)等等至Qp(K)。驱动电路16可在系统控制电路14的控制下向各个加热组件Qp(1)、Qp(2)至Qp(K)分别发出一驱动讯号Sp(1)、Sp(2)至Sp(K)；各加热组件接收对应驱动讯号后，就能将对应喷孔附近的墨水加热喷出，于一待印文件29上形成墨滴。

为了实现热量累积补偿的闭环驱动控制模式，传统打印机10于喷墨头18上另设有一热敏电阻TRp，其电阻值会随喷墨头18的温度改变而改变。一般来说，加热组件及对应喷孔均布局、成形于一喷墨芯片之上，此热敏电阻TRp即可以热敏电阻的材质环绕布局于各喷孔的四周(如图1中的斜线区域所示)，以测量喷墨芯片整体的温度。而测量电路20具有的两个连接端cp1、cp2即分别电连接于此环形热敏电阻的两端，等效上也就是将热敏电阻TRp电连接于两连接端cp1、cp2之间。而测量电路20的功能就是测量热敏电阻TRp的电阻值，并产生一对应的测量结果28A。举例来说，测量电路20可以以一定电流传输至热敏电阻TRp中，并于两连接端cp1、cp2间测量热敏电阻TRp的跨压大小，此跨压大小就能作为测量结果28A，来代表热敏电阻TRp的电阻值。由于传统的闭环驱动控制模式是要由系统控制电路14根据热敏电阻TRp的电阻值来计算驱动能量的大小，故传统打印机10还要另设一模拟至数字转换器22来将测量电路20的模拟测量结果28A转换为数字的测量结果28B，并将此测量结果28B反馈至系统控制电路14；接下来系统控制电路14就能根据此测量结果28B来计算后续应以多少能量的驱动讯号来驱动各加热组件。一般来说，系统控制电路14会根据一个对照表(look-up table)从测量结果28B计算出驱动讯号的对应能量，而传统打印机10就要占用存储装置15的存储空间来储存此对照表。

至于传统打印机10实施热效应补偿的闭环驱动控制的进一步细节，请参考图2(并一并参考图1)。图2为打印机10运作时各相关讯号波形时序的示意图；各波形的横轴为时间，纵轴为波形大小。在进行打印时，打印机10会由接口电路12接收数据源24传来的待打印数据，并由系统控制电路14将其缓冲暂存至内存25中。假设打印机10要在时点tp1开始喷墨打印，系统控制电路14就会先根据测量电路20、模拟至数字转换器22对热敏电阻TRp的电阻值测量结果28B，以存储装置15中记录的对照表来计算出要以多少的驱动能量来驱动打印，并于时点tp1将一打印使能讯号26B由电平H转变为电平L，并控制打印使能讯号26B维持于电平L的时间。此打印使能讯号26B会被传输至驱动电路16。同时，系统控制电路14也会将暂存于内存25中的待打印数据传输至驱动电路16，也就是图1中的打印数据26A。

驱动电路16在接收到打印数据26A后，就会判断要有哪些喷孔是要实际喷墨，而哪些喷孔是不需喷墨的。对于要喷墨的喷孔，驱动电路16就会以一喷墨驱动讯号作为驱动讯号，供应至对应的喷墨单元。假设喷墨头18(图1)有一喷孔Np(k)是要喷墨的，驱动电路26A就会以对应的驱动讯号Sp(k)作为一喷墨驱动讯号来触发加热组件Qp(k)加热墨水，如图2所示。由图2的波形可看出，驱动电路16会根据打印使能讯号26B脉冲宽度Tp1来产生脉冲宽度相同的驱动讯号Sp(k)，在打印使能讯号26B在时点tp1由电平H转变为电平L时，就会触发驱动电路16将驱动讯号Sp(k)由电平D1转换为电平Dh。在时点tp1、tp2之间，当打印使能讯号于维持于电平L时，驱动讯号Sp(k)也会维持于电平Dh，而当驱动讯号Sp(k)维持于电平Dh的期间，其对应的加热组件Qp(k)就会持续加热墨水，使对应的喷孔Np(k)喷墨。等到时点tp2，系统控制电路14使打印使能讯号26B回复至电平H，驱动电路16也就会连带地使驱动讯号Sp(k)由电平Dh回复至电平D1，而加热组件Qp(k)就会停止加热墨水。

换句话说，打印使能讯号26A的电平L可视为一使能电平，当打印使能讯号26A维持于此使能电平的期间(也就是时段Tp1)，驱动讯号Sp(k)也就会以电平Dh(可视为一驱动电平)的讯号使加热组件Qp(k)加热墨水。打印使能讯号26A维持于使能电平的期间越长，驱动讯号Sp(k)驱动加热组件Qp(k)进行加热的时间也就越长，使加热组件Qp(k)对墨水提供更多的能量。系统控制电路14根据测量结果28B来控制打印使能讯号26A维持于使能电平L的期间(也就是打印使能讯号的脉冲宽度)，就能控制加热组件会以多少能量来加热墨水。延续图2中的例子，假设打印机10依据打印数据26而要在时点tp3再度驱动喷孔Np(k)喷墨，系统控制电路14就会在时点tp3将打印使能讯号26B再度由电平H转变为使能电平L，而驱动电路16也就会随之使驱动讯号Sp(k)由电平D1转变为驱动电平Dh。假设在时点tp1、tp2之间的喷墨打印已经使喷墨头18中有相当的热量累积，使喷墨头18的温度升高，热敏电阻TRp的电阻值就会随之改变。到了时点tp3，当系统控制电路14要开始使打印使能讯号26B转变为使能电平L时，就会再度依据测量电路20、模拟至数字转换器22的测量结果28B，重新计算出打印使能讯号26B维持使能的时间。因为热量累积的缘故，系统控制电路14会使打印使能讯号26B维持于使能电平的时段Tp2较短(也就是时段Tp2小于时段Tp1，见图2)；连带地驱动电路16也会根据此打印使能讯号26B而使驱动讯号Sp(k)维持于驱动电平Dh的期间较短。这样一来，加热组件Qp(k)就会以较少的能量来加热墨水，补偿热量累积的效应。

上述传统技术的缺点之一，就是其需要占用打印机较多的计算资源，还会使打印机的成本无法进一步降低。如前所述，传统打印机10需要以模拟至数字转换器22将模拟的热敏电阻TRp测量结果28A转换为数字的测量结果28B才能进行热量累积补偿，但模拟至数字转换器22的电路成本较高，使得传统打印机的整体成本也无法降低。另外，传统技术在每次驱动喷墨时都要占用系统控制电路14的计算资源以及打印机10的存储资源(也就是存储装置15中记录的对照表)才能计算出打印使能讯号26A维持于使能电平的时间，而这些系统资源的占用也使得传统打印机的效能无法有效提高。

发明内容

因此，本发明的主要目的，即在于提出一种能以精简的电路配置来实现的热量累积补偿驱动控制模式，使得本发明的喷墨打印机能降低成本，释放更多的系统资源，提升打印机的整体效能。

在本发明的较佳实施例中，是利用一单稳态触发器来实现一波形控制电路的功能。典型的单稳态触发器可电连接于一电阻及一电容，并在一触发讯号的触发下，根据该电容及电阻产生一输出脉冲，使该输出脉冲的脉冲宽度对应于该电容、电阻的电容值、电阻值乘积。而本发明即是利用此一特性，在打印机的喷墨头设置一负温度系数的热敏电阻来感测喷墨头温度，并将一单稳态触发器电连接于该热敏电阻及一电容，利用该单稳态触发器的功能产生一脉冲宽度对应于热敏电阻电阻值的讯号，作为一打印使能讯号。而本发明打印机即可根据此一打印使能讯号的脉冲宽度来产生脉冲宽度与其相等的驱动讯号，驱动喷墨头中各加热单元来加热喷墨。这样一来，当喷墨头因热量累积而温度升高时，具有负电阻系数的热敏电阻其电阻值就会减少，连带地使打印使能讯号的脉冲宽度减少，而加热单元被驱动加热墨水的时间也就随的减短，得以补偿热量累积的负面效应。

相较于传统技术，本发明的技术系利用单稳态触发器的功能来直接根据热敏电阻的电阻值调整打印使能讯号的脉冲宽度，故不必像传统技术一样需另以测量电路、模拟至数字转换器来产生数字的测量结果，使得本发明打印机的成本得以有效减少。另外，本发明中也不需占用打印机系统的计算资源与存储资源，不仅能有效实施热量累积的补偿，也能增进打印机的整体效能。

附图说明

图1为一传统打印机进行热量累积补偿的功能方块示意图。

图2为图1打印机操作时各相关讯号波形时序的示意图。

图3为一典型单稳态触发器的功能方块示意图。

图4为图3中单稳态触发器操作时各相关讯号波形时序的示意图。

图5为本发明打印机一实施例的功能方块示意图。

图6为图5中打印机操作时相关讯号波形时序的示意图。

图7为图5中打印机进行热量累积补偿时温度与脉冲宽度之间函数关系一实施例的示意图。

图8为图3中单稳态触发器一实施例的电路示意图。

图9为图8中电路运作时相关讯号波形时序的示意图。

符号说明

10、30打印机12、32接口电路

14、34系统控制电路15存储装置

16、36驱动电路18、38喷墨头

20测量电路22模拟数字转换器

24、42数据源25、46内存

26A、48A打印数据26B、48C打印使能讯号

28A-28B测量结果29、49待印文件

40波形控制电路48B  打印触发讯号

cp1-cp2、c1-c2连接端M  单稳态触发器

Sp(1)-Sp(K)、S(1)-S(K) 驱动讯号

Qp(1)-Qp(K)、Q(1)-Q(K) 加热组件

Np(1)-Np(K)、N(1)-N(K)喷孔 TRp、TR热敏电阻

H、L、Dh、D1电平

tp1-tp4、ta1-ta5、t1-t6、tb1-tb3 时点

Tp1-Tp2时段 Mi输入端

Mo  输出端Vin输入讯号

Vout输出讯号 V、G 偏压电压

Rx 电阻 Cx电容

Ta-Tc、Tw、Tw0-Tw3、T0  脉冲宽度

Nor1-Nor2 或非门

I1-I2反相器V1-V4电压

DV 电压差Vth临限电压

具体实施方式

在本发明的较佳实施例中，本发明以一单稳态触发器来根据热敏电阻的电阻值直接调整打印使能讯号中维持于使能电平的脉冲宽度。请参考图3、图4。图3为一典型单稳态触发器M运作时相关配置的示意图，图4则为图3中单稳态触发器M运作时各相关讯号波形时序的示意图；其中各波形的横轴为时间，纵轴为波形振幅的大小。典型的单稳态触发器M具有一输入端Mi、一输出端Mo及两个连接端c1、c2。输入端Mi用来接收一输入讯号Vin(像是一输入的电压讯号)；输出端Mo则用来输出一输出讯号Vout。两连接端c1、c2用来连接一电容Cx及一电阻Rx，如图3所示；而电压V为一定值的偏压电压。

如图4所示，单稳态触发器M会受输入讯号Vin的下降沿(也就是由电平H转变为电平L时)触发，在接受触发后，单稳态触发器M就会在输出讯号中形成一个脉冲长度正比于电容Cx的电容值与电阻Rx的电阻值两者乘积的脉冲。举例来说，如图4所示，假设在时点ta1，输入讯号Vin中以一下降沿来触发单稳态触发器M开始运作，单稳态触发器M就会在时点ta1使输出讯号Vout由电平H转变为电平L，并使输出讯号Vout于时点ta1至ta2之间一直维持于电平L，形成为一脉冲宽度Tw的电平L脉冲。到了时点ta2，单稳态触发器M就会自动使输出讯号Vout由电平L回复到电平H。而此脉冲宽度Tw的时间长短就正比于电容Cx、电阻Rx两者电容值与电阻值的乘积。

根据相同的运作原理，当输入讯号Vin在时点ta3再度以下降沿触发单稳态触发器M后，单稳态触发器M就会于输出讯号Vout形成脉冲宽度Tw的电平L脉冲；等到由时点ta3经过脉冲宽度Tw的时间后，单稳态触发器M又会自动将输出讯号Vout由电平L恢复为电平H。同理，输入讯号Vin在时点ta5的下降沿也会触发单稳态触发器M在输出讯号Vout中形成脉冲宽度Tw的电平L脉冲，并在经过一脉冲宽度Tw的时间后，在时点ta6恢复为电平H。基本上，输入讯号Vin在时点ta3、ta5及ta7的电平L脉冲可以各自具有不同的脉冲宽度Ta、Tb及Tc，各脉冲宽度Ta、Tb及Tc也可以相当短(与脉冲宽度Tw相比)，但单稳态触发器M在被触发之后，都能自动地根据电容Cx、电阻Rx两者电容值、电阻值的乘积来形成脉冲宽度为Tw的电平L脉冲。如业内人士所知，单稳态触发器M有多种不同的实施方式，但基本上典型的单稳态触发器是在输入讯号的触发下开始改变输出讯号的电平(像是由电平H变为电平L，如图4所示)，同时也开始经由电阻Rx向电容Cx充放电；等到电容Cx充放电到一定程度后，就会触发单稳态触发器恢复电平(像是由电平L回复至电平H)，在输出讯号中形成脉冲宽度正比于电容Cx、电阻Rx乘积的脉冲。

请参考图5。图5即为本发明一实施例的打印机30的功能方块示意图。打印机30中设有一接口电路32、一系统控制电路34、一驱动电路36、一喷墨头38、一波形控制电路40以及一内存46。接口电路32可由一数据源42(像是一个人计算机，也可以是一读卡器，以从一存储卡上读取待打印的影像数据)接收要打印至待印文件上的待打印数据；系统控制电路34用来主控打印机30的运作，内存46则用来暂存系统控制电路34运作期间必需的数据。另外，喷墨头38上设有多个加热组件Q(1)至Q(K)，以及对应的喷孔N(1)至N(K)；各加热组件Q(1)至Q(K)可分别由驱动电路36接收一对应的驱动讯号S(1)至S(K)。当打印机30运作时，接口电路32会将数据源42提供的待打印数据传输至系统控制电路34，由系统控制电路34将其暂存至内存46中。当打印机30要开始喷墨打印时，系统控制电路34会发出一打印触发讯号48B，并将暂存于内存46中的待打印数据传输至驱动电路36，也就是打印数据48A。驱动电路36可依据打印数据48A来决定有哪些喷孔要喷墨，并根据一打印使能讯号48C中，而使这些喷孔对应的驱动讯号维持于一驱动电平的时间相当于打印使能讯号48C中的脉冲宽度，以作为喷墨驱动讯号。在这些喷孔对应的驱动讯号维持于驱动电平的期间，对应的加热组件就会持续地对墨水加热，使墨水由喷孔喷出至一待印文件49上，达到喷墨打印的目的。

由以上描述可知，只要控制打印使能讯号48C的脉冲宽度，就能控制各加热组件会以多少能量来加热墨水。为了实现本发明热量累积补偿的驱动控制，喷墨头38上布局有一负电阻系数的热敏电阻TR，用来感测喷墨头38的温度；而波形控制电路40即可根据此热敏电阻TR的电阻值来调整打印使能讯号48C的脉冲宽度。在图5的实施例中，本发明即可以图3中的单稳态触发器M来实现波形控制电路40的功能。如图5所示，单稳态触发器M的输入端Mi用来接收系统控制电路34的打印触发讯号48B作为输入讯号，两连接端c1、c2即电连接于电容值固定的电容Cx以及热敏电阻TR。请注意，图5中连接端c1、c2与电容Cx、热敏电阻TR的配置会使得热敏电阻TR就相当于图3中的电阻Rx。换句话说，在打印触发讯号48B的触发下，图5中的单稳态触发器M就会根据电容Cx的电容值以及热敏电阻TR的电阻值两者的乘积来调整其输出端Mo输出讯号的脉冲宽度，如图3、图4曾说明过的。而单稳态触发器M于其输出端Mo的输出讯号就能直接当作打印使能讯号48C，让驱动电路36能根据其脉冲宽度来控制各加热组件Q(1)至Q(K)加热墨水的累积能量。当喷墨头38因热量累积而温度升高时，热敏电阻TR的电阻值会降低(因其具有负温度系数)，而波形控制电路40中的单稳态触发器M就会连带地输出脉冲较短的打印使能讯号48C，而驱动电路36也就会据此而减短各加热组件加热墨水的期间，进而避免热量累积的负面效应。

在本发明中，由于波形控制电路40能直接根据热敏电阻TR的电阻值来调整打印使能讯号48C的脉冲宽度，系统控制电路34就不需要占用系统资源来计算、调整打印使能讯号的脉冲宽度，而只要以固定脉冲宽度的打印触发讯号48B来触发波形控制电路40。关于此情形，请继续参考图6(并一并参考图5)。图6即为图5打印机30运作时各相关讯号波形时序的示意图；图6的横轴为时间，纵轴为各波形的大小。假设打印机30在时点t1要开始喷墨打印，系统控制电路34就可在时点t1将打印触发讯号48B由电平H转变为电平L，以下降沿触发波形控制电路40中的单稳态触发器M开始运作，而单稳态触发器M就会在时点t1将其输出的打印使能讯号48C由电平H转变为电平L(即使能电平)，并使打印使能讯号48C维持于此使能电平L的脉冲宽度Tw1正比于电容Cx、热敏电阻TR的电容值、电阻值乘积。根据打印资料48A，假设某一喷孔N(k)是要喷墨的，驱动电路36也就会依据打印使能讯号48C，在时点t1使对应的驱动讯号S(k)由电平D1转变为驱动电平Dh，并使驱动讯号S(k)维持于此驱动电平Dh的期间相当于打印使能讯号48C维持于使能电平L的脉冲宽度。而加热组件Q(k)就会在驱动讯号S(k)维持于驱动电平Dh的期间内加热墨水，使墨水由喷孔N(k)喷出。

到了时点t3，假设打印机30又要继续打印未打印的打印数据(并使喷孔N(k)喷墨)，系统控制电路34就可在时点t3再度以打印触发讯号48B中电平H至电平L的下降沿来触发波形控制电路40，而单稳态触发器M也就会在时点t3开始，重新根据热敏电阻TR的温度产生使能电平L的脉冲。假设此时喷墨头38已经因为先前打印的热量累积而使其温度升高，热敏电阻在时点t3的电阻值就会降低，连带地单稳态触发器M就会使打印使能讯号48C在时点t3的脉冲宽度Tw2减少。而驱动电路也就会使驱动讯号S(k)持续于驱动电平Dh的脉冲宽度同步地减少，避免加热组件Q(k)以过多的能量加热墨水而降低打印品质。

同理，到了时点t5打印机30又要继续打印(并使喷孔N(k)喷墨)时，单稳态触发器M又会在时点t5重新依据热敏电阻TR在此时的电阻值(及电容Cx的电容值)来决定打印使能讯号48C维持于使能电平L的脉冲宽度。假设此时喷墨头38中的热度未能完全逸散，而使喷墨头38的温度比时点t1至t4的期间还要更高，热敏电阻TR的电阻值就会更低(低于时点t1至t4期间的电阻值)，而单稳态复振电路M就会使打印使能讯号48C维持于使能电平L的脉冲宽度Tw3小于脉冲宽度Tw1、Tw2。而驱动电路36也就会在驱动讯号S(k)中以更短的驱动电平脉冲来驱动加热组件Q(k)加热，补偿热量累积的效应。

由上述描述可知，本发明中是利用单稳态触发器M来实现波形控制电路40的功能，直接根据热敏电阻的电阻值来改变打印使能讯号48C中的脉冲宽度，达到热量累积补偿的效果。因此，本发明中的打印机就不需像传统的打印机10一样要另设测量电路、模拟数字转换器，也不必像传统打印机10一样要占用打印机的计算资源、存储资源来计算打印使能讯号的脉冲宽度。为了进一步说明本发明波形调整电路40根据喷墨头温度调整脉冲宽度的情形，以下将以一具体的实施例来显示两者间的关系。请继续参考图7(并一并参考图5、图6)，图7即为本发明一实施例中波形调整电路40依据喷墨头38的温度改变打印使能讯号48C脉冲宽度的函数关系示意图。图7的横轴为喷墨头38的温度(单位为摄氏)，纵轴则为打印使能讯号48C维持于驱动电平的脉冲宽度(单位为s，百万分之一秒)。如图7所示，随着喷墨头38的温度由摄氏20度增高至温度80度，热敏电阻TR的电阻值改变也会使波形控制电路40的脉冲宽度由2.7左右降低为1.6s左右。在实际实施本发明时，可调整电容Cx的电容值，或是调整热敏电阻的材质特性等等来组合出温度与脉冲宽度间理想的函数关系，使得打印使能讯号及驱动讯号的脉冲宽度恰能补偿热量累积的效应。

在本发明中，是以单稳态触发器M来实现波形控制电路40的功能，直接根据热敏电阻TR感热后的电组值来调整打印使能讯号48C的脉冲宽度。至于单稳态触发器M本身的实施方式有许多种，以下将具体地以其中一种实施例来举例说明单稳态触发器M的电路结构及运作原理。请参考图8及图9(并一并参考图3、图4)。图8为图3中单稳态触发器M一实施例的电路示意图，图9则为图8中单稳态触发器M运作时各相关讯号波形时序的示意图；图9的横轴为时间，纵轴为波形大小。在图8的实施例中，单稳态触发器M可由两反相器I1、I2以及两或非门Nor1、Nor2搭配其两个连接端c1、c2连接的电阻Rx、电容Cx来实现其功能。各反相器I1、I2以及或非门Nor1、Nor2偏压于直流偏压电压V与G(像是地端电压)之间；反相器I1于输入端Mi接收输入讯号Vin而产生讯号电压V1，或非门Nor1对讯号电压V1、V4作或非运算后在连接端c1产生讯号电压V2。经过连接端c1、c2之间连接的电容Cx、电阻Rx，连接端c2的电压V3就会输入或非门Nor2的两个输入端，由或非门Nor2产生讯号电压V4，再经过反相器I2的反相后成为输出端Mo的输出讯号Vout。

如图9所示，在时点tb1之前，输入讯号的电压大小稳定维持于电平H(可以是偏压电压V的电压电平)，反相器I1在反相后就会使电压V1维持于电平L(可以是偏压电压G的电压电平)。在稳态下，电容Cx应该没有电流流通，使得电压V3应该趋近于偏压电压V而位于电平H，这使得或非门Nor2的输出电压V4为电平L。电平L的电压V4反馈至或非门Nor1，配合电平L的电压V1，使得或非门Nor1输出的电压V2为电平H。另一方面，电平L的电压V4经过反相器I2的反相后，使得输出讯号Vout为电平H。

假设到了时点tb1，输入讯号Vin由电平H转变为电平L而以一下降沿来触发单稳态触发器M。随着输入讯号Vin转变为电平L，电压V1也就由电平L转变为电平H。当电压V1在极短时间内由电平L快速转变为电平H时，或非门Nor1在进行或非运算后其输出电压V2也会由电平H迅速降低电压差DV，达到接近电平L的程度。在电压V2电平突然改变的一瞬间，由于电容Cx无法快速的改变其内的电荷量，电容Cx两端的电压就会同步地下降电压差DV，使电压V3也下降至接近电平L的程度。由于电压V3转变为趋近电平L，连带地或非门Nor2输出的电压V4也就转变为H，使输出讯号Vout也随之由电平H转变为电平L。

当输入讯号Vin在时点tb1发生电平转变时，虽然电容Cx无法快速充放电而使电压V3随着电压V2快速下降，但到了时点tb1之后，偏压电压V就会开始透过电阻Rx向电容Cx充电，使得电压V3在时点tb1之后持续增加。到了时点tb3，电容Cx一端的电压V3就会被充电至一临限电压Vth，此临限电压Vth接近于电平H，基本上就是能使或非门Nor2将其输入电压视为数字「1」的电压电平(相对于电压电平L为数字「0」)。换句话说，到了时点tb3，或非门Nor2就会因为电压V3已经成为数字「1」而将其输出的电压V4转变为电平L。连带地，单稳态触发器M的输出讯号Vout就会在时点tb3由电平L恢复为电平H，形成在时点tb1至tb3之间脉冲宽度Tw0的电平L脉冲。请注意，由于在时点tb1之后电压V4会被或非门Nor2持续维持于电平H(直到时点tb3)，即使输入讯号Vin在时点tb2就恢复为电平H，也不会影响电压V2、V3(乃至于电压V4、Vout)的变化情形。

由以上描述可知，输出讯号Vout的脉冲宽度Tw0是由电压V3充电至临限电压Vth的速度来决定的，电压V3越快充电至临限电压Vth，脉冲宽度Tw0就会越短。由于电压V3是由直流偏压V经由电阻Rx向电容Cx充电而累增的，故电压V3的充电速度就取决于电阻Rx的电阻值与电容Cx的电容值两者的乘积(也就是电容-电阻电路中的时间常数)。在合理的应用范围内，电压V3的充电速度可视为正比于时间常数，也就是正比于电阻Rx的电组值与电容Cx电容值两者的乘积。在本发明中，就是以喷墨头的热敏电阻来做为电阻Rx，使得本发明可直接根据热敏电阻感热的结果来控制打印使能讯号中的脉冲宽度。

由图8、图9的典型实施例可知，本发明中的单稳态触发器(及波形控制电路)能以相当精简、单纯、低成本的电路配置来实施，故本发明打印机的成本也就能有效降低，并大幅减少热补偿驱动控制所需占用的系统资源。当然，本发明中的单稳态触发器M实施方式不限于图8、图9中的实施例，也可以使用其它的实施方式。举例来说，在某种电路配置下，可依据电容Cx经由电阻Rx放电的时间来决定输出讯号的脉冲宽度。大致上来说，只要能在输入讯号的触发下经由电阻Rx向电容Cx充放电，并根据电容充放电的结果来触发输出讯号电平转变的电路，都能做为本发明中的单稳态触发器，以本发明的精神来实现打印机的热补偿。

总结来说，在传统技术中，传统打印机虽能以热敏电阻来测量喷墨头因热量累积而升高的温度，但传统打印机要使用系统控制电路的数字计算资源及存储资源来计算、调整打印使能讯号中的脉冲宽度，故传统打印机中还需另设成本较高的模拟至数字转换器来将热敏电阻的电阻值测量结果数字化，并且会占用打印机系统资源。这也使得传统打印机的成本较高，系统效能却较低。相较之下，本发明的较佳实施例中可利用构造精简、成本低廉的单稳态触发器来实现一波形控制电路的功能，直接根据热敏电阻的电阻值调整打印使能讯号/驱动讯号中的脉冲宽度，故本发明打印机的成本得以有效降低，也不需占用打印机中系统控制电路的系统资源，不仅能有效实施热量累积补偿而维护打印品质，也能提升打印机的整体效能，使喷墨打印更有效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明精神所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种打印机，包括：

一喷墨头，其上设有至少一喷孔，每一喷孔可加热墨水以向一待印文件喷墨打印；

一热敏电阻，设于该喷墨头上；该热敏电阻的电阻值会随该喷墨头的温度改变而改变；

一波形控制电路，其可经由该热敏电阻向一电容提供一电流，并根据该电流对该电容充放电所需的时间产生一打印使能讯号，使该打印使能讯号维持于一使能电平的时间对应于该电流对该电容充放电所需的时间；以及

一驱动电路，电连接于该波形控制电路及该喷墨头之间，该驱动电路可根据该打印使能讯号产生至少一喷墨驱动讯号，使每一喷墨驱动讯号的能量对应于该打印使能讯号维持于该使能电平的时间长短；而每一喷墨驱动讯号对应于一喷孔，用来使对应的喷孔以对应该喷墨驱动讯号的能量加热墨水。

2.如权利要求1所述的打印机，还包括：

一系统控制电路；当该打印机要对该待印文件喷墨打印时，该系统控制电路会产生一打印触发讯号，而该波形控制电路系在接收该打印触发讯号的触发后，开始使该打印使能讯号转变至该使能电平，并使该打印使能讯号维持于该使能电平的时间对应于该电流对该电容充放电所需的时间。

3.如权利要求2所述的打印机，其中该系统控制电路另可根据一打印数据控制该驱动电路向需要喷墨的喷孔提供该喷墨驱动讯号。

4.如权利要求1所述的打印机，其中该热敏电阻的电阻值会随该喷墨头的温度升高而降低，而该波形控制电路会使该打印使能讯号维持于该使能电平的时间随该热敏电阻的电阻值降低而减少。

5.如权利要求1或4所述的打印机，其中当该打印使能讯号维持于该使能电平的时间越短，该驱动电路会使每一喷墨驱动讯号的能量越少。

6.如权利要求1或4所述的打印机，其中该驱动电路使该喷墨驱动讯号维持于一驱动电平的时间对应于该打印使能讯号维持于该使能电平的时间，使该喷墨驱动讯号的能量对应于该打印使能讯号维持于该使能电平的时间。

7.如权利要求1所述的打印机，其中该波形控制电路包括一单稳态触发器。

8.一种使用于一打印机的方法，用来根据该打印机喷墨头的温度来调整该喷墨头上各喷孔加热喷墨的能量，该方法包括：

设置一热敏电阻于该喷墨头上，使该热敏电阻的电阻值会随该喷墨头的温度改变而改变；

进行一波形控制步骤，以经由该热敏电阻向一电容提供一电流，并根据该电流对该电容充放电所需的时间产生一打印使能讯号，使该打印使能讯号维持于一使能电平的时间对应于该电流对该电容充放电所需的时间

进行一驱动步骤，以根据该打印使能讯号产生至少一喷墨驱动讯号，使每一喷墨驱动讯号的能量对应于该打印使能讯号维持于该使能电平的时间长短；而每一喷墨驱动讯号对应于一喷孔，用来使对应的喷孔以对应该喷墨驱动讯号的能量加热墨水。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

当该打印机要对一待印文件喷墨打印时，开始进行该波形控制步骤，以使该打印使能讯号开始转变至该使能电平，并使该打印使能讯号维持于该使能电平的时间对应于该电流对该电容充放电所需的时间。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：在进行该驱动步骤时，根据一打印数据选出需要喷墨的喷孔，并向该喷孔提供该喷墨驱动讯号。

11.如权利要求8所述的方法，其中该热敏电阻的电阻值会随该喷墨头的温度升高而降低，而在进行该波形控制步骤时，使该打印使能讯号维持于该使能电平的时间随该热敏电阻的电阻值降低而减少。

12.如权利要求8或11所述的方法，其中当进行该驱动步骤时，若该打印使能讯号维持于该使能电平的时间越短，则使每一喷墨驱动讯号的能量越少。

13.如权利要求8或11所述的方法，其中当进行该驱动步骤时，使该喷墨驱动讯号维持于一驱动电平的时间对应于该打印使能讯号维持于该使能电平的时间，使该喷墨驱动讯号的能量对应于该打印使能讯号维持于该使能电平的时间。

14.如权利要求8所述的方法，其中在进行该波形控制步骤时，利用一单稳态触发器来调整该打印使能讯号维持于该使能电平的时间。

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