專利名稱：具有第一和第二噴嘴的噴墨打印裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由Frank E.Anderson等人同時申請、代理人案卷號為LE9-97-071、題為“具有帶第一和第二噴嘴的打印支架的噴墨打印裝置”的第____號美國專利申請，以及由Frank E.Anderson申請、代理人案卷號為LE9-97-118、題為“帶有剩余噴嘴的噴墨打印裝置”的第____號美國專利申請，這些文件都作為參考文獻包括在本文中。
本發(fā)明涉及一種具有至少一個帶第一和第二噴嘴的打印支架的噴墨打印裝置。
“按需噴射”噴墨打印機通過在打印介質(zhì)上打印由各點或者象素組成的圖案來形成打印圖像。點的可能位置可用象素柵格陣列或者位于行、列直線陣列中的方塊區(qū)域表示，其中中心到中心的距離或者象素之間的點距由打印機的分辨率決定。當打印頭在直線掃描方向移動并穿過打印介質(zhì)時，點被打印出來。在掃描線之間，步進電機在垂直于直線掃描方向的方向上移動打印介質(zhì)。
“按需噴射”噴墨打印機利用熱量在充有油墨的腔室中產(chǎn)生蒸汽泡以排出墨滴。熱量發(fā)生器或者加熱元件，通常是電阻，位于鄰近排出噴嘴的加熱器片上的腔室中。在打印機的打印頭中有多個腔室，其中每個腔室都帶有單一的加熱元件。打印頭通常包括加熱器片和其上制有多個排出噴嘴的噴嘴板。打印頭形成了噴墨打印支架的部件，所示打印支架還包括有墨盒。
在一種傳統(tǒng)的打印頭中，排出噴嘴設(shè)置成兩行，一行噴嘴相對于另一行噴嘴交錯排列。在使用時，兩行用作一行。因此，每一水平行的點都僅由單一的噴嘴打印。如果一個噴嘴失效，則打印出的文件就會包括無油墨的水平空白線，因為損壞的噴嘴不能沿這些線打印點。
打印機制造商們總在尋找能夠提高打印速度的技術(shù)。一種公知的技術(shù)是在打印頭的每一噴嘴列上增加附加噴嘴。但是，隨著噴嘴列長度的增加，使每一列上的噴嘴適當對齊就變得更為苛刻。這是因為隨著噴嘴列長度的增加，由于噴嘴未對齊而產(chǎn)生的打印錯位會變得更明顯。
所以希望有一種用于提高打印速度和打印質(zhì)量的改進打印頭。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種噴墨打印裝置，它具有一個帶多個第一和第二噴嘴的打印頭。第一噴嘴包括位于第一和第二噴嘴板列上的第一和第二噴嘴。第二噴嘴包括位于第三和第四噴嘴板列上的第三和第四噴嘴。即每一第二噴嘴與第一噴嘴平分水平軸線。這樣，代替具有兩列噴嘴的情況，所述兩列噴嘴用作單一的垂直噴嘴列，并在打印頭單次移動期間打印一行數(shù)據(jù)，有四列噴嘴，所述四列噴嘴用作兩個噴嘴列，并打印數(shù)據(jù)。每一垂直噴嘴列能夠打印大約一半象素，所述象素在打印頭穿過打印介質(zhì)的一次給定通過過程中打印。打印機可選擇地在普通工作模式何種高速工作模式下工作。在普通工作模式中，對應(yīng)于第一噴嘴的加熱元件在噴射周期的第一片斷中噴射，對應(yīng)于第二噴嘴的加熱元件在噴射周期的第二片斷中噴射，對應(yīng)于第四噴嘴的加熱元件在噴射周期的第三片斷中噴射，對應(yīng)于第三噴嘴的加熱元件在噴射周期的第四片斷中噴射。在高速工作模式下，對應(yīng)于第一和第三噴嘴的加熱元件在高速模式噴射周期的第一片斷中噴射，對應(yīng)于第二和第四噴嘴的加熱元件在高速模式噴射周期的第二片斷中發(fā)射。由于有多余的噴嘴，所以打印機可以在高速模式下工作。
還應(yīng)考慮到打印機可帶有噴嘴檢測站。這里，每個噴嘴都被檢測，以確定它是否工作。如果沒有工作，在相同水平線上的對應(yīng)噴嘴在普通工作模式下承擔兩個責任。如果不行，如果噴嘴失效并其對應(yīng)噴嘴是可工作的，所有將由噴嘴對打印的數(shù)據(jù)將在普通工作模式下打印。
通過增加剩余噴嘴，噴嘴列的承擔沒有明顯增加。很明顯，這樣做有好處，因為隨著噴嘴列長度的增加，由于噴嘴未對齊而產(chǎn)生的打印錯位會變得更明顯。


圖1是帶有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的打印支架的噴墨打印裝置的立體圖；圖2是與噴嘴板相連的一部分加熱器片的視圖，在兩個不同層上，噴嘴板的某些部分被去除；圖3是沿圖2中的剖切線3-3剖開的視圖；圖4是一塊噴嘴板上的一部分的示意圖，該部分帶有以實心點表示的ⅠA片斷上的第一和第二噴嘴和ⅠB片斷上的第三和第四噴嘴。
圖5表示了一塊噴嘴板，它帶有以數(shù)字指示的片斷ⅠA-ⅧA和片斷ⅠB-ⅧB上的第一和第二噴嘴；圖6表示了一塊噴嘴板的一部分，它具有以帶編號圓圈表示的ⅠA片斷上的第一和第二噴嘴以及ⅡA片斷上的兩個噴嘴；圖7是表示本發(fā)明的驅(qū)動電路的示意圖；圖8是用于普通速度模式工作的時間圖；圖9是表示在普通速度模式下的連續(xù)片斷噴射循環(huán)中，第一、第二、第四和第三噴嘴產(chǎn)生的圓點的圖表；圖10是用于高速模式工作的時間圖；圖11是表示在高速模式下的連續(xù)片斷噴射循環(huán)中，第一、第二、第三和第四噴嘴產(chǎn)生的圓點的圖表；圖12是本發(fā)明裝置的維護站的立體圖。
參見圖1，它表示了一個噴墨打印裝置10，該裝置具有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的打印支架20。該支架20支撐在一個承載器40上，再依次可滑動地支撐在導軌42上。還提供有打印支架驅(qū)動機構(gòu)44，用于使承載器40沿著導軌42前后有效地循環(huán)移動。驅(qū)動機構(gòu)44包括一個電機44a，該電機帶有驅(qū)動輪44b和驅(qū)動帶44c，所述驅(qū)動帶延伸環(huán)繞驅(qū)動輪44b和惰輪44d。承載器40固定連接在驅(qū)動帶44c上，以與驅(qū)動帶44c一起移動。電機44a的運轉(zhuǎn)使驅(qū)動帶44c前后移動，并因此使承載器40和打印支架20前后移動。當打印支架20前后移動時，它向位于其下的紙質(zhì)基底12上噴射墨滴。安裝在軸16上的被動輥14與壓力輥18配合，將紙質(zhì)基底12沿大致垂直于打印支架移動方向的方向上送進。軸16由步進電機裝置19驅(qū)動。
打印支架20包括一個填充有油墨的聚合材料容器22(見圖1)和打印頭24(見圖2和圖3)。打印頭24包括一個具有多個電阻加熱元件52的加熱器片50。打印頭24還包括一個具有多個開口56的噴嘴板54，所述開口延伸穿過噴嘴板，并形成多個噴嘴58，油墨穿過這些噴嘴噴射。每個噴嘴58的直徑從大約15微米到大約28微米。
噴嘴板54可以由柔性聚合材料片制成，該噴嘴板通過粘接劑(未表示)粘貼到加熱器片22上?？梢灾圃靽娮彀?4的聚合材料以及用于將板54固定到加熱器片50上粘接劑的例子已在Tonya H.Jackson等人于1995年8月28日申請的題為“制造噴墨打印頭噴嘴結(jié)構(gòu)的方法”的美國普通轉(zhuǎn)讓專利申請第08/519,906中公開，這篇公開申請作為參考文獻包含在這里。應(yīng)該注意到，板54可以由聚酰亞胺、聚酯、碳氟聚合物或者聚碳酸酯等聚合材料制成，最好約15到約20微米厚，特別是約50到約125微米厚。那些經(jīng)濟適用的板材的例子包括可從E.I.DuPont de Nemours & Co.公司購得的商標為“KAPTON”的聚酰亞胺材料以及從Ube(日本)公司購得的商標為“UPILEX”的聚酰亞胺材料。
板54可以通過任何已知技術(shù)粘貼，包括熱壓粘接工藝。當板54和加熱器片50粘接到一起后，板54的部分54a和加熱器片50的部分50a形成了多個泡罩腔55。由容器22供給的油墨通過油墨供給管道55a流進這些泡罩腔55。電阻加熱元件52位于加熱器片50上，每個泡罩腔55僅具有應(yīng)該加熱元件52。見圖3，每一泡罩腔55都與一個噴嘴58連通。
見圖7，各電阻加熱元件52均受驅(qū)動電路300的電壓脈沖作用。每一電壓脈沖都施加給一個加熱元件52，以瞬時地汽化與加熱元件52接觸的油墨，從而在帶有加熱元件52的泡罩腔55中形成氣泡。氣泡的作用是排出泡罩腔55中的油墨，使得墨滴從與泡罩腔55相連的噴嘴58中噴出。
固定在聚合材料容器22上的柔性電路(未表示)用于提供從驅(qū)動電路300到加熱器片50的能量脈沖通道。加熱器片50上的粘接墊(未表示)粘接在柔性電路上的隨動器(未表示)末端。電流從電流300流向柔性電路上的隨動器，并從隨動器流向加熱器片50上的粘接墊。然后電流從粘接墊沿導體53流向加熱元件52。
根據(jù)本發(fā)明，見圖4，噴嘴板54帶有多個第一噴嘴110和第二噴嘴120。在圖示的實施例中，有八個由第一噴嘴110形成的片斷ⅠA-ⅧA，每個片斷具有38個噴嘴，如圖5所示。這樣，在圖示實施例中，第一噴嘴110的總數(shù)是304個。類似地，有八個由第二噴嘴120形成的片斷ⅠB-ⅧB，每個片斷具有38個噴嘴。第二噴嘴120的總數(shù)是304個。這里所述的噴嘴板54上的第一和第二噴嘴110和120的特定數(shù)量僅是示意性目的。因此，圖5中第一和第二噴嘴110和120的數(shù)量不僅限于此。
見圖4和圖6，第一噴嘴110包括位于第一和第二噴嘴板列212和214上的第二和第二噴嘴112和114。見圖4，第二噴嘴120包括位于第三和第四噴嘴板列222和224上的第三和第四噴嘴122和124。見圖4和圖6，第一和第二列212和214的前部相互隔開，距離為X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。見圖4，第三和第四列222和224的前部相互隔開，距離為X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。見圖4，第一和第三列212和222的前部相互隔開，距離為Y/600英寸，其中Y是＞=11的奇數(shù)。在圖示實施例中，X=3,Y=83。
在圖4中，以旁邊帶有數(shù)字的虛線表示了片斷ⅠA的第一和第二噴嘴112和114以及片斷ⅠB的第三和第四噴嘴122和124。在圖6中，以編號圓圈表示了片斷ⅠA的第一和第二噴嘴112和114和片斷ⅡA的兩個噴嘴。第一噴嘴112以奇數(shù)圓圈表示，第二噴嘴114以偶數(shù)圓圈表示。在圖4-6中，每個片斷ⅠA和ⅠB的38個噴嘴均以數(shù)字1-19和2-20表示。
見圖4和圖6，在列212和214中相鄰水平行上的相鄰第一和第二噴嘴112和114，例如位于第1和2行上的噴嘴1和6的中心點之間的垂直距離約為1/600英寸。見圖4，在第三和第四列222和224中相鄰水平行上的相鄰第三和第四噴嘴122和124，例如噴嘴1和6的中心點之間的垂直距離也約為1/600英寸。垂直鄰近的第一噴嘴112，例如噴嘴1和11的中心點之間的垂直距離約為1/300英寸。類似地，垂直鄰近的第二噴嘴114、第三噴嘴122和第四噴嘴124之間的垂直距離大約是1/300英寸。
圖4中鄰近那些點的數(shù)字和圖6中圓圈中的數(shù)字表示了在噴嘴板列212和214中的垂直子列，其中能夠發(fā)現(xiàn)噴嘴112和114的中心點。如圖6所示，每條噴嘴板列212和214中的每一垂直子列的寬度是1/14,400英寸。這樣，兩個水平相鄰的第一噴嘴112，例如噴嘴1和3的中心點之間的水平距離大約是2/14,400英寸。類似地，兩個水平相鄰的第二噴嘴114，例如噴嘴2和4的中心點之間的水平距離大約是2/14,400英寸。
在圖示實施例中，每個片斷ⅡA-ⅧA和片斷ⅠB-ⅧB的38個噴嘴以相同的順序設(shè)置，并以與片斷ⅠA的38個噴嘴相同的方式相互隔開。這樣，第二噴嘴120以相同的順序設(shè)置并以與第一噴嘴110相同的方式相互隔開。因此，這里不再描述第二噴嘴120的順序和間距。
驅(qū)動電路300包括一個微處理器310、一個實際專用集成電路(ASIC)320、一個第一噴嘴/第二噴嘴選擇電路330、編碼器電路340和一個普通的驅(qū)動電路350。
第一噴嘴/第二噴嘴選擇電路330選擇性地使用第二噴嘴片斷ⅠA-ⅧA和第二噴嘴片斷ⅠB-ⅧB之一或者兩者都使用。它具有通過導線330b與第一噴嘴110通電相連的第一輸出裝置330a。它還具有通過導線330d與第二噴嘴120通電相連的第二輸出裝置330c。第一噴嘴/第二噴嘴選擇電路330與ASIC通電相連，并響應(yīng)來自ASIC320而接收到的命令信號產(chǎn)生適當?shù)倪x擇信號。
如上所述，與第一和第二噴嘴110和120相連有單一的電阻加熱元件52。在圖7中，所示的電阻加熱元件52標以數(shù)字并分成組，以對應(yīng)于圖4-6中使用的噴嘴編號和片斷組。
普通的驅(qū)動電路350包括多個與動力供給源400、ASIC320和電阻加熱元件52通電相連的驅(qū)動器352。在圖示實施例中，提供有16個驅(qū)動器352。這16個驅(qū)動器352中的每一個都與對應(yīng)于第一噴嘴片斷ⅠA-ⅧA之一的一半加熱元件52、以及對應(yīng)于第二噴嘴片斷ⅠB-ⅧB之一的一半加熱元件52通電相連。在圖7中，第一驅(qū)動器352，即以數(shù)字1指示的驅(qū)動器與對應(yīng)于第一噴嘴片斷ⅠA的上一半噴嘴110(即圖4-6中以數(shù)字1-19指示的噴嘴)的加熱元件52、以及對應(yīng)于第二噴嘴片斷ⅠB的上一半噴嘴120的加熱元件52相連。第二驅(qū)動器352，即以數(shù)字2指示的驅(qū)動器與對應(yīng)于第一噴嘴片斷ⅠA的下一半噴嘴110(即圖4-6中以數(shù)字2-20指示的噴嘴)的加熱元件52、以及對應(yīng)于第二噴嘴片斷ⅠB的下一半噴嘴120的加熱元件52相連。第15驅(qū)動器352，即以數(shù)字15指示的驅(qū)動器與對應(yīng)于第一噴嘴片斷ⅧA的上一半噴嘴110的加熱元件52、以及對應(yīng)于第二噴嘴片斷ⅧB的上一半噴嘴120的加熱元件52相連。第16驅(qū)動器352，即以數(shù)字16指示的驅(qū)動器與對應(yīng)于第一噴嘴片斷ⅧA的下一半噴嘴110的加熱元件52、以及對應(yīng)于第二噴嘴片斷ⅧB的下一半噴嘴120的加熱元件52相連。
有五條輸入線342從ASIC320延伸到編碼器電路340。20條地址線344從編碼器電路340延伸到電阻加熱元件52。每一條地址線344延伸到對應(yīng)于每一第一和第二片斷ⅠA-ⅧA和ⅠB-ⅧB中相似標號的噴嘴的加熱元件52。例如，第一地址線344，即圖7中標號為1的地址線，與對應(yīng)于每一第一和第二片斷ⅠA-ⅧA和ⅠB-ⅧB中標號為1的第一和第二噴嘴110和120的電阻加熱元件52相連。第10地址線344，即圖7中標號為10的地址線，與對應(yīng)于每一第一和第二片斷ⅠA-ⅧA和ⅠB-ⅧB中標號為10的第一和第二噴嘴的電阻加熱元件52相連。第20地址線344，即圖7中標號為20的地址線，與對應(yīng)于每一第一和第二片斷ⅠA-ⅧA和ⅠB-ⅧB中標號為20的第一和第二噴嘴的電阻加熱元件52相連。象下面將更詳細地討論那樣，ASIC320向編碼器電路發(fā)送適當?shù)男盘?，使得在給定的噴射周期內(nèi)，編碼器電路340向?qū)?yīng)于第一和第二噴嘴110和120的加熱元件52發(fā)出適當?shù)牡刂沸盘枴?br> 當與之相連的加熱元件52之一將要受激時，每個驅(qū)動器352僅由ASIC320激發(fā)。在給定的噴射周期中受激的特定加熱元件52依賴于與之通電相連的微處理器310從獨立處理器(未表示)接收到的打印數(shù)據(jù)。微處理器310產(chǎn)生信號，該信號通過ASIC320，然后ASIC320產(chǎn)生能夠通過16個驅(qū)動器352的適當噴射信號。接著，受激的驅(qū)動器352向與編碼器電路340提供的接地電路相連的加熱元件52施加噴射電壓脈沖。
如果對應(yīng)于片斷ⅠA中標號為數(shù)字1的第一噴嘴110的加熱元件在給定的噴射周期內(nèi)要噴射時，第一驅(qū)動器352將與選擇電路330的第一輸出部分330a和第一地址線344同時受到激發(fā)。如果片斷ⅠA中標號為數(shù)字2的第一噴嘴110在給定的普通速度模式噴射周期片斷內(nèi)(所述普通速度模式將在下面討論)沒有噴射，當選擇電路330的第一輸出部分330a和第二地址線344同時受到激發(fā)時，第二驅(qū)動器352也不會噴射。如果片斷ⅠA中標號為10的最上部第一噴嘴110要噴射，則當選擇電路330的第一輸出部分330a和第十地址線344同時受到激發(fā)時，第一驅(qū)動器352也將發(fā)射。如果片斷ⅠA中標號為10的最下部第一噴嘴110在給定的普通速度模式噴射周期片斷內(nèi)不將噴射，則當選擇電路330的第一輸出部分330a和第十地址線344同時受到激發(fā)時，第二驅(qū)動器352不會發(fā)射。
打印裝置10可在普通工作模式和高速工作模式下可選擇地工作。裝置10的使用者可通過軟件在打印機設(shè)置中選擇所需模式。
圖8顯示了用于普通速度工作模式的時間圖，其中表示了放大的普通速度模式噴射周期500。該驅(qū)動電路300能夠依據(jù)微處理器310從與之通電相連的獨立處理器(未表示)處接收的打印數(shù)據(jù)而進行如下操作在每一普通速度模式噴射周期的第一片斷502a中，向第一加熱元件52、即對應(yīng)于第一噴嘴112(奇數(shù)第一噴嘴)的加熱元件52施加第一噴射脈沖；在每一普通速度模式噴射周期的第二片斷502b中，向第二加熱元件52、即對應(yīng)于第二噴嘴114(偶數(shù)第一噴嘴)的加熱元件52施加第二噴射脈沖；在每一普通速度模式噴射周期的第三片斷502c中，向第四加熱元件52、即對應(yīng)于第四噴嘴124(偶數(shù)第二噴嘴)的加熱元件52施加第三噴射脈沖；在每一普通速度模式噴射周期的第四片斷502d中，向第三加熱元件52、即對應(yīng)于第三噴嘴122(奇數(shù)第二噴嘴)的加熱元件52施加第四噴射脈沖。
如圖8所示，在每一普通速度模式噴射周期的第一和第四片斷502a和502d中，ASIC320使編碼器電路340通過其地址線344循環(huán)。在每一普通速度模式噴射周期的第二和第三片斷502b和502c中，ASIC320使編碼器電路340通過其地址線344循環(huán)。第一輸出部分330a僅在第一和第二片斷502a和502b中受到激發(fā)。第二輸出部分330c僅在第三和第四片斷502c和502d中受到激發(fā)。
在普通速度模式噴射周期的第一片斷502a中，第一輸出部分330a受到激發(fā)，并且根據(jù)微處理器310接收到的打印數(shù)據(jù)，在編碼器電路340通過其奇數(shù)地址線344循環(huán)而使對應(yīng)于片斷ⅠA-ⅧA中第一噴嘴112的所需第一加熱元件噴射時，適當?shù)尿?qū)動器352受到激發(fā)。在普通速度模式噴射周期的第二片斷502b中，第一輸出部分330a受到激發(fā)，并且根據(jù)微處理器310接收到的打印數(shù)據(jù)，在編碼器電路340通過其偶數(shù)地址線344循環(huán)而使對應(yīng)于片斷ⅠA-ⅧA中第二噴嘴114的所需第二加熱元件52噴射時，適當?shù)尿?qū)動器352受到激發(fā)。在普通速度模式噴射周期的第三片斷502c中，第二輸出部分330c受到激發(fā)，并且根據(jù)微處理器310接收到的打印數(shù)據(jù)，在編碼器電路340通過其偶數(shù)地址線344循環(huán)而使對應(yīng)于片斷ⅠB-ⅧB中第四噴嘴124的所需第四加熱元件52噴射時，適當?shù)尿?qū)動器352受到激發(fā)。在普通速度模式噴射周期的第四片斷502d中，第二輸出部分330c受到激發(fā)，并且根據(jù)微處理器310接收到的打印數(shù)據(jù)，在編碼器電路340通過其奇數(shù)地址線344循環(huán)而使對應(yīng)于片斷ⅠB-ⅧB中第三噴嘴122的所需第三加熱元件52噴射時，適當?shù)尿?qū)動器352受到激發(fā)。
在普通速度模式噴射周期的每一個第一、第二、第三和第四片斷502a-502d中，時間長度從大約15微秒到大約25微秒。打印頭速度從大約33.33英寸/秒到大約55.56英寸/秒。在圖示實施例中，每一片斷502a-502d的時間長度大約20.825微秒，總噴射周期時間大約83.3微秒。另外，打印頭速度大約40英寸/秒，而打印頭在每一噴射周期中移動大約1/300英寸。
應(yīng)該注意到，在普通速度模式噴射周期的第二和第三片斷502b和502c的開始處，在對應(yīng)于以數(shù)字2標識的第二噴嘴114和數(shù)字2標識的第四噴嘴124的加熱元件52噴射之前，有大約.868微秒的延遲。
圖9顯示了在普通速度模式工作過程中，由第一噴嘴112、第二噴嘴114、第三噴嘴122和第四噴嘴124產(chǎn)生的點的坐標圖。圖中顯示了噴嘴112、114、122和124的初始位置。為了顯示目的，第一和第三噴嘴112和122之間的距離是9/600英寸。由噴嘴112、114、122和124產(chǎn)生的點以帶編號的圓圈標識，其中點1A由第一噴嘴112形成，點2A由第二噴嘴114形成，點1B由第三噴嘴122形成，點2B由第四噴嘴124形成。從圖9中可以看出，在第一普通速度模式噴射周期的第一片斷502a中，噴嘴112噴射并且打印頭橫穿紙質(zhì)基底12(從右側(cè)到左側(cè))所移動的距離是1/1200英寸。在第一普通速度模式噴射周期的第二片斷502b中，噴嘴114噴射并且打印頭橫穿紙質(zhì)基底12所移動的距離是1/1200英寸。由噴嘴114所形成的點2A與由噴嘴112所形成的點1A橫向間隔大約5/1200英寸。在第一普通速度模式噴射周期的第三片斷502c中，噴嘴124噴射并且打印頭橫穿紙質(zhì)基底12而移動另一個1/1200英寸的距離。在第一普通速度模式噴射周期的第四片斷502d中，噴嘴122噴射并且打印頭橫穿紙質(zhì)基底12而移動另一個1/1200英寸的距離。由噴嘴124形成的點2B與由噴嘴122所形成的點1B橫向間隔大約7/1200英寸。從圖9可以清楚地看出，成對點1A/1B和2A/2B位于1/300″窗口的半個不同部分1/600″中。這樣，在普通速度模式打印中，能產(chǎn)生600點每英寸的水平分辨率。這是因為第一和第二列212和214相互隔開X/600英寸的距離，其中X是一個奇數(shù)；第三和第四列相互隔開X/600英寸的距離，其中X是一個奇數(shù)；第一和第三列相互隔開Y/600英寸的距離，其中Y是一個奇數(shù)。
圖10顯示了用于高速工作模式的時間圖，其中表示了放大的高速模式噴射周期600。該驅(qū)動電路300能夠依據(jù)微處理器310從與之通電相連的獨立處理器(未表示)處接收的打印數(shù)據(jù)而同時進行如下操作在每一高速模式噴射周期的第一片斷602a中，向第一和第三加熱元件52、即對應(yīng)于第一和第三噴嘴112和122的加熱元件52施加第一和第三噴射脈沖；在每一高速模式噴射周期的第二片斷602b中，向第二和第四加熱元件52、即對應(yīng)于第二和第四噴嘴114和124的加熱元件52施加第二和第四噴射脈沖。
在高速模式噴射周期的第一片斷602a中，ASIC320使編碼器電路340通過其奇數(shù)地址線344循環(huán)，使得對應(yīng)于片斷ⅠA-ⅧA和ⅠB-ⅧB中第一和第三噴嘴112和122的第一和第三加熱元件起作用。在高速模式噴射周期的第二片斷602b中，ASIC320使編碼器電路340通過其偶數(shù)地址線344循環(huán)，使得對應(yīng)于片斷ⅠA-ⅧA和ⅠB-ⅧB中第二和第四噴嘴114和124的第二和第四加熱元件起作用。在第一和第二片斷602a和602b中，第一和第二輸出部分330a和330c選擇性地起作用或者受激發(fā)。例如，如果給定的那對第一和第三加熱元件要噴射，則在第一片斷602a中，兩個輸出部分330a和330c可以同時起作用，以及如果給定的那對第二和第四加熱元件要噴射，則在第二片斷602b中，兩個輸出部分330a和330c可以同時起作用。如果在第一片斷602a中，僅有對應(yīng)于一對第一和第三噴嘴112和122的那對給定加熱元件52的第一加熱元件要噴射，則僅是第一輸出部分330a起作用。如果僅有對應(yīng)于一對第一和第三噴嘴112和122的那對給定加熱元件52的第三加熱元件52要噴射，則僅是第二輸出部分330c起作用。如果在第二片斷602b中，僅有對應(yīng)于一對第二和第四噴嘴114和124的那對給定加熱元件52的第二加熱元件要噴射，則僅是第一輸出部分330a起作用。如果僅是第四加熱元件52要噴射，則僅是第二輸出部分330c起作用。
在高速模式噴射周期的每一個第一和第二片斷602a和602b中，時間長度從大約15微秒到大約25微秒。打印頭速度從大約66.66英寸/秒到大約111.12英寸/秒。在圖示實施例中，每一片斷602a和602b的時間長度大約20.825微秒，總噴射周期時間大約41.65微秒。另外，打印頭速度大約80英寸/秒，而打印頭在每一噴射周期中移動大約1/300英寸。另外，在第二片斷602b的開始處，在對應(yīng)于以數(shù)字2和數(shù)字4標識的噴嘴的加熱元件噴射之前，有大約.868微秒的延遲。
圖11顯示了在高速模式工作過程中，由第一噴嘴112、第二噴嘴114、第三噴嘴122和第四噴嘴124產(chǎn)生的點的坐標圖。圖中顯示了噴嘴112、114、122和124的初始位置。由噴嘴112、114、122和124產(chǎn)生的點以帶編號的圓圈標識，其中點1A由第一噴嘴112形成，點2A由第二噴嘴114形成，點1B由第三噴嘴122形成，點2B由第四噴嘴124形成。從圖9中可以看出，在第一高速模式噴射周期的第一片斷602a中，噴嘴112和122噴射并且打印頭橫穿紙質(zhì)基底12所移動的距離是1/600英寸。在普通速度模式噴射周期的第二片斷602b中，噴嘴114和124噴射并且打印頭橫穿紙質(zhì)基底12所移動的距離是1/600英寸。從圖11中可以清楚地看出，由噴嘴112、114、122和124所產(chǎn)生的點位于橫向柵格上每英寸600點的位置。
在打印裝置10工作的一個適當時刻，第一和第二噴嘴110和120受到檢測，以確定它們是否可以工作。噴嘴檢測工作是在維護站410處(這里也指噴嘴檢測站)進行的，見圖1和12，維護站位于打印裝置10中。象下面將要詳細討論的那樣，站410包括一個普通的發(fā)光二極管(LED)光源600和普通的光接收光電管602。微處理器310控制光源600和光電管602的操作。當對應(yīng)于噴嘴110和120的加熱元件52噴射時，穿過噴射噴嘴的油墨使得光源600發(fā)出的光束600a的整體或者一部分被中斷或者阻斷。該中斷被光電管602檢測到，并相應(yīng)地產(chǎn)生油墨檢測信號傳向微處理器310。為了保證從噴嘴110和120之一噴出的墨滴能夠足以阻斷光束600a，光束600a的直徑最好從大約1/600英寸到大約1/150英寸。構(gòu)成維護站410的其它結(jié)構(gòu)可以按普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,563,637,5,612,722和5,627,572所公開的那樣加以構(gòu)造，這些公開文件作為參考文獻包括在這里。
在圖示實施例中，維護站410包括一個雙向驅(qū)動電機430，它驅(qū)動與齒輪434嚙合的蝸桿432，見圖12。一個驅(qū)動螺紋元件436安裝在齒輪434的相同軸上并帶有驅(qū)動螺母438。根據(jù)電機430的加載方向，蝸桿432在一個或者另一個方向上受到驅(qū)動并旋轉(zhuǎn)驅(qū)動螺紋元件436。根據(jù)驅(qū)動螺紋元件436的移動方向，驅(qū)動螺母438向上或者向下移動。
驅(qū)動螺母438具有兩個向外延伸的叉形臂438a(圖12中僅示出了一個)。叉形臂438a與擺架442相對側(cè)上的兩個凸起440(圖12中僅示出了一個)嚙合。擺架442被銷軸旋轉(zhuǎn)支撐，所述銷軸延伸到維護站支架448的相對側(cè)446上的孔444中，使得驅(qū)動螺母438上下移動，擺架442繞孔444的軸線轉(zhuǎn)動。
擺架442一側(cè)具有兩個槽442a和442b，另一側(cè)也具有兩個相同的槽。一個杯狀蓋450安裝在蓋支撐件上，所述支撐件具有兩個延伸進槽442b中的凸起452。蓋支撐件可滑動地安裝，以沿著從維護站支架448的基座448a向上延伸的桿(未表示)而垂直移動。
在噴水蓋462上安裝有滑刷460，噴水蓋462安裝在一個帶有延伸進槽442a的凸起的支撐件(未表示)上。如圖12所示，當擺架442順時針傾斜時，蓋450下降，滑刷460上升，當擺架442逆時針傾斜時，蓋450上升而滑刷460下降。
維護站410和打印頭24位于一個平面的相對兩側(cè)，在所述平面上，紙質(zhì)基底12被送進并穿過打印頭24，而維護站410的頂面稍稍低于并最好是在紙張進給路徑的一側(cè)。電機430在三個操作位置之間移動擺架420滑刷活動位置，在該位置上，滑刷460延伸而高于噴嘴板54橫穿的路徑0.5mm，使得在打印支架驅(qū)動裝置44作用下，打印頭24移動經(jīng)過滑刷460時，滑刷460與噴嘴板外表面接觸；蓋活動位置，在該位置上，當打印頭24位于蓋450上方而形成圍繞噴嘴110和120的封閉空間時，蓋450壓在噴嘴板外表面；非活動位置，在該位置上，蓋450和滑刷460位于紙張進給路徑下方并處于非活動位置。
在圖示實施例中，可以在打印工作之前、之中和/或之后進行的噴嘴檢測工作以下述方式進行。打印頭24通過打印支架驅(qū)動裝置44水平移動，使得它通過由光源600發(fā)出的光束600a上方。光束600a在噴水蓋462的一部分之上延伸。在打印頭24于光束600a上方移動時，滑刷460可以在其活動位置，如圖12所示，或者在其非活動位置，即蓋450和滑刷460均處于非活動位置的位置。對于使滑刷460處于非活動位置來說，在噴嘴檢測過程中，打印頭多次經(jīng)過噴水蓋462的上方是很有利的。
驅(qū)動裝置44能夠以大約1/600英寸的增量移動打印支架20。如上所述，光束600a的直徑從大約1/600英寸到大約1/150英寸。由于圖示實施例中的驅(qū)動裝置44不能以小于1/600英寸的增量移動打印頭24，所以光束光束應(yīng)具有大約1/300英寸的直徑，并且最好是墨滴穿過光束600a的中心，使發(fā)生檢測操作的可能性達到最大，使打印頭24移動經(jīng)過靜態(tài)激光束600a的同時，噴嘴110和120被檢測到。
當打印頭24經(jīng)過一次噴水蓋462時，微處理器310使對應(yīng)于第一噴嘴片斷ⅠA-ⅧA之一的一半噴嘴110的加熱元件52以及對應(yīng)于第二噴嘴片斷ⅠB-ⅧB之一的一半噴嘴120的加熱元件噴射。如上所述，第一、第二、第三和第四噴嘴112、114、122和124分別位于第一、第二、第三和第四噴嘴板列212、214、222和224中。另外，噴嘴112、114、122和124的中心點位于噴嘴板列212、214、222和224中的子列中。當子列穿過光束600a時，即當子列穿過延伸經(jīng)過且包括光束600a的垂直平面時，對應(yīng)于那一子列中噴嘴之一的加熱元件52噴射。噴射的特定加熱元件52是對應(yīng)于正被檢測的一半片斷中的那個噴嘴的加熱元件。
例如，假定片斷ⅠA和ⅠB中的最上部噴嘴，即圖4-6中標號1-19的最上部噴嘴，在給定的打印頭移動過程中被檢測，并且如圖4和6所示，噴嘴板54從右側(cè)向左側(cè)移動，則對應(yīng)于處在片斷ⅠA上半部和第一列212的子列1中的噴嘴112的加熱元件52將首先噴射。這是因為當打印頭24在光束600a和噴射蓋462上方移動時，第一列212的子列1將是位于光束600a上方的第一子列。然后，對應(yīng)于處在片斷ⅠA上半部和列212的第三子列中的噴嘴112的加熱元件52將噴射。當噴嘴112移動經(jīng)過光束600a時，對應(yīng)于片斷ⅠA剩下的最上部第一噴嘴112的加熱元件將依次噴射。此后，當?shù)诙娮?14經(jīng)過光束600a上方時，對應(yīng)于片斷ⅠA的最上部第二噴嘴114的加熱元件52依次噴射，而后是對應(yīng)于片斷ⅠB的最上部第三和第四噴嘴122和124的加熱元件52噴射。在圖示實施例中，打印頭24需要16次移動，以檢測每一個噴嘴110和120。在噴嘴檢測過程中，加熱元件噴射順序可以與上述方式不同。
當加熱元件52在噴嘴檢測過程中噴射時，墨滴從其相應(yīng)的噴嘴中噴出。墨滴穿過光束660a并使得光束660a中斷或者阻隔。光電管602檢測到這種由于墨滴穿過光束660a而引起的光束660a的中斷。當檢測到光束660a的這種中斷后，光電管602產(chǎn)生油墨檢測信號，該信號由微處理器310接收到。如果在噴嘴檢測過程中，在給定噴嘴的加熱元件噴射之后，墨滴沒有被光電管602檢測到，則微處理器310指示出噴嘴損壞。
在噴嘴檢測過程中，當發(fā)現(xiàn)位于給定水平軸線上的一對第一和第二噴嘴110和120、即圖4中標號1的第一和第二噴嘴之一損壞時，微處理器310使得加熱元件52對應(yīng)于那對噴嘴110和120中的另一個，假定另一個噴嘴是可工作的，以在普通工作模式下代替那個損壞噴嘴的加熱元件。這樣，在普通工作模式下，另一噴嘴和其對應(yīng)的加熱元件52承擔雙倍的責任。因此，通常由損壞噴嘴打印的數(shù)據(jù)現(xiàn)在將由位于相同水平軸線上的另一噴嘴代替損壞噴嘴打印。
在站支架448的基座448a上面有一個吸墨墊448b，它用于吸收噴出的油墨。另一吸墨墊(未表示)位于噴水蓋462中，用于吸收在噴嘴檢測過程中噴出的油墨。
還可以考慮到代替連接在包括第一和第二噴嘴110和120的單獨加熱器片50上的單獨噴嘴板54，而可以使用兩個相鄰的獨立打印頭，一個包括第一噴嘴，另一個具有第二噴嘴。
權(quán)利要求
1．一種噴墨打印頭，包括一個加熱器片；和一個與所述加熱器片相連的噴嘴板，所述噴嘴板上制有多個第一和第二噴嘴，多個所述第二噴嘴中的每一個與所述第一噴嘴之一平分水平軸線。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述第二噴嘴中的每一個與一個第一噴嘴平分水平軸線。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述第一噴嘴包括位于第一和第二噴嘴板列上的第一和第二噴嘴，所述第二噴嘴包括位于第三和第四噴嘴板列上的第三和第四噴嘴。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述第一和第二列相互隔開，其距離等于X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述所述第三和第四列相互隔開，其距離等于X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述所述第一和第三列相互隔開，其距離等于Y/600英寸，其中Y是＞=11奇數(shù)。
7．根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述第二噴嘴相對于所述第一噴嘴交錯排列，所述第四噴嘴相對于所述第三噴嘴交錯排列。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴墨打印頭，其特征在于，相鄰的第一和第二噴嘴之間的垂直距離大約為1/600英寸。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴墨打印頭，其特征在于，相鄰的第一噴嘴之間的垂直距離大約為1/300英寸。
10．一種噴墨打印裝置，包括一個打印支架，它包括一個加熱器片和與所述加熱器片相連的噴嘴板，所述加熱器片具有多個加熱元件，所述噴嘴板具有多個第一和第二噴嘴，每個所述噴嘴具有與之對應(yīng)的一個所述加熱元件，用于產(chǎn)生能量以從中排出油墨，所述多個第二噴嘴中的每一個與所述第一噴嘴平分水平軸線；和一個驅(qū)動電路，它與所述打印支架通電相連，用于向所述加熱元件施加噴射脈沖。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴墨打印裝置，其特征在于，每個第二噴嘴與一個第一噴嘴平分水平軸線。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述第一噴嘴包括位于第一和第二噴嘴板列上的第一和第二噴嘴，所述第二噴嘴包括位于第三和第四噴嘴板列上的第三和第四噴嘴。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述第一和第二列相互隔開，其距離等于X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述所述第三和第四列相互隔開，其距離等于X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述所述第一和第三列相互隔開，其距離等于Y/600英寸，其中Y是＞=11奇數(shù)。
16．根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述第二噴嘴相對于所述第一噴嘴交錯排列，所述第四噴嘴相對于所述第三噴嘴交錯排列。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴墨打印裝置，其特征在于，相鄰的第一和第二噴嘴之間的垂直距離大約為1/600英寸。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的噴墨打印裝置，其特征在于，相鄰的第一噴嘴之間的垂直距離大約為1/300英寸。
19．根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路可選擇地在普通工作模式和高速工作模式中的一種模式下工作。
20．根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述第一噴嘴對應(yīng)于第一加熱元件，所述第二噴嘴對應(yīng)于第二加熱元件，所述第三噴嘴對應(yīng)于第三加熱元件，以及所述第四噴嘴對應(yīng)于第四加熱元件。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印裝置，其特征在于，在高速噴射周期的第一片斷中，所述驅(qū)動電路向成對的所述第一和第三加熱元件同時施加噴射脈沖，在高速噴射周期的第二片斷中，所述驅(qū)動電路向成對的所述第二和第四加熱元件同時施加噴射脈沖。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述高速模式噴射周期的每一所述第一和第二片斷的時間長度從大約15微秒到大約25微秒。
23．根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印裝置，其特征在于，在普通速度模式噴射周期的第一片斷中，所述驅(qū)動電路向所述第一加熱元件施加第一噴射脈沖，在普通速度模式噴射周期的第二片斷中，所述驅(qū)動電路向所述第二加熱元件施加第二噴射脈沖，在普通速度模式噴射周期的第三片斷中，所述驅(qū)動電路向所述第四加熱元件施加第三噴射脈沖，在普通速度模式噴射周期的第四片斷中，所述驅(qū)動電路向所述第三加熱元件施加第四噴射脈沖。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的噴墨打印裝置，其特征在于，所述普通速度模式噴射周期的每一所述第一、第二、第三和第四片斷的時間長度從大約15微秒到大約25微秒。
25．一種適于與加熱器片相連以形成噴墨打印頭的噴嘴板，包括一塊其上制有多個第一和第二噴嘴的基板，多個所述第二噴嘴的每一個與一個所述第一噴嘴平分一條軸線。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴嘴板，其特征在于，所述第二噴嘴的每一個與一個所述第一噴嘴平分水平軸線。
27．根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴嘴板，其特征在于，所述第一噴嘴包括位于第一和第二噴嘴板列上的第一和第二噴嘴，所述第二噴嘴包括位于第三和第四噴嘴板列上的第三和第四噴嘴。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的噴嘴板，其特征在于，所述第一和第二列相互隔開，其距離等于X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的噴嘴板，其特征在于，所述所述第三和第四列相互隔開，其距離等于X/600英寸，其中X是＞=3和＜=9的奇數(shù)。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的噴嘴板，其特征在于，所述所述第一和第三列相互隔開，其距離等于Y/600英寸，其中Y是＞=11奇數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種噴墨打印裝置,它包括一個具有加熱器片和與加熱器片相連的噴嘴板的打印支架。加熱器片具有第一、第二、第三和第四加熱元件,噴嘴板具有多個第一和第二噴嘴。第一噴嘴包括位于第一和第二噴嘴板列上的第一和第二噴嘴。第二噴嘴包括位于第三和第四噴嘴板列上的第三和第四噴嘴。每個噴嘴都具有與之對應(yīng)的一個加熱元件,用于產(chǎn)生熱量以從中排出油墨。該裝置還包括一個與打印支架通電相連的驅(qū)動電路,用于向加熱元件施加噴射脈沖。該打印裝置可選擇地在普通工作模式和高速工作模式中的一種模式下工作。
文檔編號B41J2/14GK1220944SQ981231
公開日1999年6月30日 申請日期1998年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月4日
發(fā)明者弗蘭克·E·安德森 申請人:萊克斯馬克國際公司