CN209176333U - 打印系统 - Google Patents

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Abstract

一种打印系统包含控制器和打印头装置。打印头装置耦接控制器。打印头装置包含多个驱动元件和整合传输控制接口。驱动元件用以进行加热打印。整合传输控制接口耦接控制器和驱动元件。整合传输控制接口自控制器接收补偿数据、打印数据、时脉信号、数据信号、锁存信号及加热作动信号其中至少一者，并将补偿数据、打印数据、时脉信号、数据信号、锁存信号或加热作动信号其中至少一者传送至驱动元件。因此，本案能降低控制器的脚位数量，以及减少控制器和打印头装置之间的走线数量，达到降低成本和电路复杂度，并提高传输效率和信号的稳定性及可靠性。

Description

打印系统
技术领域
本揭示内容是关于一种打印系统，且特别是关于一种热升华打印系统。
背景技术
传统上，加热头(Thermal Printing Head，TPH)和控制器之间需要大量的连接线及连接器，因而造成成本较高且稳定度和可靠性较低。
因此，如何改善此状况，使得加热头和控制器之间的连接线路减少并提高稳定度和可靠性，是本领域的重要课题。
实用新型内容
本揭示内容的一态样是关于一种打印系统包含控制器和打印头装置。打印头装置耦接控制器。打印头装置包含多个驱动元件和整合传输控制接口。驱动元件用以进行加热打印。整合传输控制接口耦接控制器和驱动元件。整合传输控制接口自控制器接收补偿数据、打印数据、时脉信号、数据信号、锁存信号或加热作动信号其中至少一者，并将补偿数据、打印数据、时脉信号、数据信号、锁存信号或加热作动信号其中至少一者传送至驱动元件。
在部分实施例中，整合传输控制接口包含高速序列传输接口电路，高速序列传输接口电路用以自控制器接收补偿数据或打印数据其中至少一者。
在部分实施例中，整合传输控制接口更用以将打印数据转换为打印命令，并将打印命令送至驱动元件。
在部分实施例中，整合传输控制接口包含现场可编程逻辑门阵列或专门应用集成电路。
在部分实施例中，补偿数据或打印数据是透过整合传输控制接口的两个差动信号脚位进行传输。
在部分实施例中，时脉信号、数据信号、锁存信号或加热作动信号是透过整合传输控制接口的同步打印脚位进行传输。综上所述，本案通过整合传输控制接口便能降低控制器的脚位数量，以及减少控制器和打印头装置之间的走线数量。据此，达到降低成本和电路复杂度，并提高传输效率和信号的稳定性及可靠性。
附图说明
图1A是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种热升华打印系统的示意图；
图1B是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种热升华打印系统的示意图；
图2是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种驱动元件的示意图；
图3是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种控制信号的时序图；
图4是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种打印方法的流程图；
图5是根据本揭示内容的其他部分实施例绘示一种控制信号长度的示意图；
图6是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种补偿参数的示意图。
具体实施方式
下文是举实施例配合所附附图作详细说明，以更好地理解本案的态样，但所提供的实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，附图仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。
在全篇说明书与权利要求书所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
此外，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。
请参考图1A。图1A为根据本案部分实施例所绘示的热升华打印系统100 的示意图。如图1A所示，热升华打印系统100包含控制器120和打印头装置 140。打印头装置140包含整合传输控制接口142和多个驱动元件160。驱动元件160包含延滞暂存器166。结构上，控制器120电性耦接打印头装置140。整合传输控制接口142电性耦接控制器120和多个驱动元件160。
操作上，整合传输控制接口142用以传送包含时脉信号、数据信号、锁存信号和补偿信号等等的控制信号至驱动元件160。驱动元件160用以根据控制信号进行打印加热。延滞暂存器166用以储存补偿信号并输出补偿后的控制信号。
具体而言，控制器120和打印头装置140之间包含电源传输线Power、热敏电阻传输线Thermistor和其他控制信号传输线。而整合传输控制接口142用以整合控制器120和打印头装置140之间的连接线和接口。在部分实施例中，整合传输控制接口142包含现场可编程逻辑门阵列(Field-programmable gate array，FPGA)。在其他部分实施例中，整合传输控制接口142包含专门应用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)。
在部分实施例中，打印一个点(dot)的数据须将8bpp数据转换为256bpp 数据，以对加热电阻进行等分加热。一般而言，是由控制器120进行8bpp和 256bpp之间的数据转换后，再输出256bpp数据至打印头装置140。在本实施例中，由控制器120直接将8bpp数据输出至打印头装置140。打印头装置140 中的整合传输控制接口142可进行8bpp和256bpp之间的数据转换。
此外，在部分实施例中，整合传输控制接口142可包含万用串行总线 (UniversalSerial Bus，USB)，但本揭示内容并不以此为限。亦即，整合传输控制接口142可包含USB2.0或USB3.0的差动信号脚位USBD+、USBD-，用以传输补偿数据或打印数据。整合传输控制接口142亦可包含同步打印脚位LSync。同步打印脚位LSync整合了时脉信号、数据信号、锁存信号和/或加热作动信号等等控制信号的传输线路，用以随机械运动进行同步打印。
换言之，整合传输控制接口142汇集多个传输线路。整合传输控制接口 142用以接收包含时脉信号、数据信号(例如：打印数据、加热时间)的控制信号，并用以根据控制信号分别输出多个打印命令至相对应的驱动元件160 以进行打印。
如此一来，透过打印头装置140中的整合传输控制接口142便能降低控制器120的脚位(pin)数量，以及减少控制器120和打印头装置140之间的走线(wire)数量。据此，达到降低成本和电路复杂度，并提高传输效率。
关于打印头装置140中驱动元件160的详细说明，请参考图2。图2是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种打印头装置140中驱动元件160的示意图。操作上，驱动元件160用以根据控制信号透过输出端OUT0～OUT63输出打印命令至相对应的加热电阻P0～P63进行打印。具体而言，驱动元件160 用以根据数据信号DIN、时脉信号CLOCK、加热作动信号STROBE和锁存信号LATCH进行补偿值设定，以产生各加热电阻相对应的加热时间补偿值。
驱动元件160中的移位暂存器164用以根据数据信号DIN和时脉信号 CLOCK依序接收打印数据。驱动元件160中的锁存器162用以根据锁存信号 LATCH将打印数据锁存于缓冲区。驱动元件160中的延滞暂存器166用以储存补偿信号并输出补偿信号。像素开关SW0～SW63用以根据加热作动信号 STROBE、打印数据和补偿信号决定导通或关断。
在部分实施例中，驱动元件160包含锁存信号产生器LA Gen。锁存信号产生器LAGen用以根据加热作动信号STROBE和锁存信号LATCH进行补偿值设定，以产生锁存信号LA及/或延滞锁存信号LA0～LA5。在其他部分实施例中，驱动元件160还包含上电重制电路(Power on reset)POR，用于在启动时将驱动元件160内部进行重置。在其他部分实施例中，驱动元件160还包含外接电阻REXT，用以调节各加热电阻加热时间补偿值的最大值。
具体而言，请一并参考图2和图3。图3是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种控制信号的时序图。如图3所示，数据信号DIN为打印数据Dn的串行数据。打印数据Dn为0或1。1代表要打印的点，0代表不要打印的点。在部分实施例中，由整合传输控制接口142将数据信号DIN从左到右输入至驱动元件160。移位暂存器164根据时脉信号CLOCK上升时接收一个数据信号 DIN的打印数据Dn，并将上一个数据信号DIN的打印数据Dn复制到下一位。
换言之，当时脉信号CLOCK上升次数与像素(加热电阻P0～P63)数目相同之后，移位暂存器164接收了整行的打印数据Dn(例如图3所示的打印数据D0～D63)。举例来说，在部分实施例中，移位暂存器164为64位，驱动元件160包含64个加热电阻P0～P63。因此，当时脉信号CLOCK上升64次之后，移位暂存器164即接收一行64个点的打印数据Dn。值得注意的是，上述数值仅为方便说明的示例，并非用以限制本案。
请一并参阅图1B，其绘示于一实施例中的热升华打印系统100的示意图。于图1B所示的实施例中，整合传输控制接口142与热升华打印系统100的控制器120通讯连接，整合传输控制接口140自控制器120接收补偿数据(例如图2所示的储存在延滞暂存器166的延滞锁存信号LA0～LA5)、打印数据(例如图3所示的打印数据D0～D63)、时脉信号(例如图2所示的时脉信号 CLOCK)、数据信号(例如图2所示的数据信号DIN)、锁存信号(例如图2所示的锁存信号LATCH)或加热作动信号其中至少一者。
于图1B所示的实施例中，整合传输控制接口142包含高速序列传输接口电路144，实际应用中，高速序列传输接口电路144可以由万用串行总线(USB) 加以实现。高速序列传输接口电路144用以自控制器120接收补偿数据(例如图2所示的储存在延滞暂存器166的延滞锁存信号LA0～LA5)及/或打印数据 (例如图3所示的打印数据D0～D63)。
因为打印头装置140一次打印一整行的影像，需要同时利用一整行的打印数据，传统做法中，2到6吋的打印头装置需要安排5到30条打印数据排线，而打印头装置的尺寸越大将使得传统打印头装置与控制器之间需要设置较多数量的排线，需占用较多的空间，且成本高昂、可靠度降低。于图1B所示的实施例中，高速序列传输接口电路144可以透过序列方式高速传输一整行的打印数据，如图1B所示，仅透过一对差动信号线(如图1B所示的差动信号脚位 USBD+、USBD-)即可整合延滞锁存信号LA0～LA5)及/或打印数据(例如图3 所示的打印数据D0～D63)的传输。
接着，请继续参考图3。锁存信号LATCH是用于控制锁存打印数据Dn。当锁存信号LATCH转为低准位时，移位暂存器164将整行的打印数据Dn传送至锁存器162。锁存器162将打印数据Dn储存于缓冲区。当锁存信号LATCH 转为高准位后，加热作动信号STROBE转为低准位以控制加热时间。当加热作动信号STROBE为低准位时，像素开关SW0～SW63分别根据打印数据Dn 决定是否导通。换言之，像素开关SW0～SW63根据每个像素对应的打印数据 Dn为1而导通，使得打印命令透过输出端OUT0～OUT63输出至加热电阻 P0～P63以进行加热打印。当加热作动信号STROBE转为高准位时，所有像素开关SW0～SW63关断。
举例来说，如图3所示，时脉顺序为0的打印数据Dn0是对应到输出端 OUT63的打印命令Off，时脉顺序为1的打印数据Dn1是对应到输出端OUT62 的打印命令On。以此类推，时脉顺序为63的打印数据Dn是对应到输出端 OUT0的打印命令On。换言之，数据信号DIN依序为0、1、1…1、0、1，因此，对应到输出端OUT0～OUT63的信号为On、Off、On…On、On、Off。如此一来，驱动元件160可通过像素开关SW0～SW63根据每个像素(加热电阻 P0～P63)对应的打印数据Dn决定是否导通开关以进行加热。
然而，在相同电压及相同的加热时间下，若电阻值大小不同会产生不同的功耗，因而导致打印浓度不均。进一步说明，在相同电压下，电阻值越大者，功耗越小，因而导致打印浓度较浅。因此，为了提高打印品质的均匀度，须使得不同电阻达到相同的功耗。换言之，在相同电压下，应根据电阻值差异调整加热时间。
据此，打印命令还包含加热时间及相应于加热时间的延滞信号。像素开关 SW0～SW63是分别根据相对应的加热时间决定导通的时间总长，并分别根据相对应的延滞信号决定开始导通的时间点。换言之，像素开关SW0～SW63 是分别根据每个像素对应的加热时间及延滞信号以控制信号输出至加热电阻 P0～P63。
具体而言，延滞暂存器166用以储存并输出包含延滞信号ΔT0～ΔT63的补偿信号。延滞信号ΔT0～ΔT63是于打印头装置140制造过程中利用由计算器根据多个像素分别对应的多个电阻值和最大电阻值，分别计算对应于多个像素的多个加热时间。由计算器根据多个加热时间计算分别对应的多个延滞信号ΔT0～ΔT63。在部分实施例中，计算器可为治具及/或应用软件。打印头装置 140中的驱动元件160用以根据加热时间和延滞信号ΔT0～ΔT63分别调整相对应不同像素的加热电阻P0～P63导通时间。
为便于说明起见，上述操作将于以下段落中搭配附图进行说明。请参考图 4。图4是根据本揭示内容的部分实施例绘示一种打印方法400的流程图。如图4所示，打印方法400包含操作S410、S420、S430、S440、S450和S460。
首先，在操作S410中，由计算器量测打印头装置140中各个像素分别对应的各电阻值。
接着，在操作S420中，由计算器决定电阻值中最大的一者为最大电阻值。
接着，在操作S430中，由计算器决定最大电阻值相应的最长加热时间。
接着，在操作S440中，由计算器根据打印头装置140中各个像素对应的各个电阻值和最大电阻值计算分别对应于各个像素的加热时间。具体举例而言，计算器根据下式计算各个像素的加热时间：
其中，Rn为第n个像素的电阻值，Rm为n个像素的电阻值中最大电阻值 Rm，tn为第n个像素所需的加热时间，tm为具有最大电阻值的像素所需的加热时间。换言之，具有最大电阻值Rm的像素所对应的加热时间为最长加热时间Tm。
值得注意的是，上述式子仅为方便说明的示例，并非用以限制本案。此外，在其他部分实施例中，计算器可根据打印头装置140中各个像素的温度或其他因子等等，分别调整各个像素的加热时间。
接着，在操作S450中，由计算器根据各个像素的各个加热时间计算相应于各个像素的延滞信号。举例来说，如图5所示，Tm为最大电阻值Rm所相应的最长加热时间。Tn为第n个电阻值所相应的加热时间。第n个电阻所相应的延滞信号ΔTn即为Tm-Tn。
具体而言，包含延滞信号的补偿数据是由延滞暂存器166透过延滞锁存信号LA0～LA5以调整打印命令。在部分实施例中，如图2所示，每个像素对应6阶延滞锁存信号LA0～LA5。举例来说，当最长延滞信号的时间约为4微秒，6阶延滞锁存器可控制26＝64段，则每段可达约4微秒/64＝62.5纳秒的精度。又举例来说，当最长延滞信号的时间约为2微秒，6阶延滞锁存器可控制26＝64段，则每段可达约2微秒/64＝31.25纳秒的精度。值得注意的是，上述数值仅为方便说明的示例，并非用以限制本案。
此外，在其他部分实施例中，驱动元件160更用以经延迟斜率(Delay Skew) 的设定以取得相同的实际延滞信号的时间。因制程变异影响，驱动元件160 的实际延滞信号的时间会有所差异。因此，在结合加热器和走线之前，先通过给予最大延滞时间信号来量测实际的延滞信号的时间以取得延迟斜率DS，如图6所示。具体而言，是由图2中的外挂电阻REXT调整延迟斜率DS。
举例来说，预计延滞信号的时间约为4微秒，而实际量测所得延滞信号的时间为3.8微秒，则可经由延迟斜率DS的调整以补偿制程变异造成的0.2微秒差异。如此一来，经由驱动元件160根据最大延滞时间信号调整各该像素的延滞信号的时间，便可使得不同驱动元件160获得相同的实际延滞信号的时间。
上述部分操作可于打印头装置140制造过程中利用计算器(例如：治具及 /或应用软件)完成。而针对每个打印头装置140所计算出来的补偿数据可储存在打印头装置140中非挥发性记忆体(non-volatile memory)，或可储存在可传送给产品使用者的数据库中，再将补偿数据载入延滞暂存器166。
最后，在操作S460中，由像素开关SW0～SW63根据各个加热时间和各个延滞信号控制打印头装置140中相应的各个像素开始进行加热打印。如图3 所示，在加热作动信号STROBE转为低准位与输出端OUT0～OUT63的信号转为低准位之间分别包含多个延滞信号ΔT0～ΔT63。换言之，每一个像素开关 SW0～SW63开始导通作动的时间点是根据相应于各像素的延滞信号而有不同时间长度的延迟。而所有像素开关SW0～SW63同时停止导通作动。亦即，所有加热电阻P0～P63皆于同时停止加热打印。
此外，在其他实施例中，每一个像素开关SW0～SW63可在相同的时间点开始导通作动，并依据相应于各像素的延滞信号在不同的时间点停止加热打印。如此一来，通过延滞信号ΔT0～ΔT63的时间长短不同，使得打印头装置140 中各个像素进行加热打印的时间总长不同，以补偿不同电阻达到相同功耗，提高打印品质的均匀度。
具体而言，当热升华打印系统100通电时，从打印头装置140中内部的记忆体来读取补偿数据至延滞暂存器166，或者透过控制器120从远程计算机、服务器等储存相对应打印头装置140的数据库读取补偿数据。接着，根据打印头装置140的规格将对应的补偿数据编程至驱动元件160中的延滞暂存器 166。然后，根据补偿数据中各个加热时间和各个延滞信号控制打印头装置140 中对应的驱动元件160的像素开关SW0～SW63开始导通以加热电阻P0～P63 进行打印。
虽然本文将所公开的方法示出和描述为一系列的步骤或事件，但是应当理解，所示出的这些步骤或事件的顺序不应解释为限制意义。例如，部分步骤可以以不同顺序发生和/或与除了本文所示和/或所描述的步骤或事件以外的其他步骤或事件同时发生。另外，实施本文所描述的一个或多个态样或实施例时，并非所有于此示出的步骤皆为必需。此外，本文中的一个或多个步骤亦可能在一个或多个分离的步骤和/或阶段中执行。
需要说明的是，在不冲突的情况下，在本揭示内容各个附图、实施例及实施例中的特征与电路可以相互组合。附图中所绘示的电路仅为示例之用，是简化以使说明简洁并便于理解，并非用以限制本案。此外，上述各实施例中的各个装置、单元及元件可以由各种类型的数字或模拟电路实现，亦可分别由不同的集成电路芯片实现，或整合至单一芯片。上述仅为例示，本揭示内容并不以此为限。
综上所述，本案通过整合传输控制接口142便能降低控制器120的脚位数量，以及减少控制器120和打印头装置140之间的走线数量。据此，达到降低成本和电路复杂度，并提高传输效率和信号的稳定性及可靠性。
虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示内容，所属技术领域具有通常知识者在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种打印系统，其特征在于，包含：
一控制器；以及
一打印头装置，耦接该控制器，该打印头装置包含：多个驱动元件，用以进行加热打印；以及一整合传输控制接口，耦接该控制器和所述多个驱动元件，该整合传输控制接口自该控制器接收一补偿数据、一打印数据、一时脉信号、一数据信号、一锁存信号或一加热作动信号其中至少一者，并将该补偿数据、该打印数据、该时脉信号、该数据信号、该锁存信号或该加热作动信号其中至少一者传送至所述多个驱动元件。
2.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，该整合传输控制接口包含一高速序列传输接口电路，该高速序列传输接口电路用以自该控制器接收该补偿数据或该打印数据其中至少一者。
3.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，该整合传输控制接口更用以将该打印数据转换为一打印命令，并将该打印命令送至所述多个驱动元件。
4.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，该整合传输控制接口包含一现场可编程逻辑门阵列或一专门应用集成电路。
5.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，该补偿数据或该打印数据是透过该整合传输控制接口的两个差动信号脚位进行传输。
6.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，该时脉信号、该数据信号、该锁存信号或该加热作动信号是透过该整合传输控制接口的一同步打印脚位进行传输。
CN201821691659.6U 2018-10-05 2018-10-18 打印系统 Expired - Fee Related CN209176333U (zh)

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