專利名稱：利用熱能的噴墨記錄方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用熱能的噴墨記錄方法、設備及其記錄頭。
在常規的噴墨記錄設備中，需采用各種控制方法來穩定墨汁噴射方向(記錄點的準確度)和噴射量(Vd(Pl/dot))以便減小記錄圖象和類似物上的圖象密度變化或非均勻性。
這些控制方式包括控制墨汁溫度(溫度控制)和控制與墨汁噴射量有關的墨汁粘度。在這種借助熱能在墨汁中形成氣泡并通過氣泡膨脹噴射墨汁的記錄設備中，對氣泡生成條件等因素進行控制，可穩定噴射量。就用于墨汁溫度控制的特定結構而言，它可以包括一個用于加熱含有墨汁的記錄頭的加熱器(專用于這一目的或通常用于這一目的的噴射加熱器)和一個用于檢測與該記錄頭有關的溫度的溫度傳感器。由溫度傳感器檢測到的溫度將反饋到加熱器。作為比較方案，也可以不進行這一溫度反饋，而只是簡單地用加熱器加熱記錄頭。
加熱器和溫度傳感器可以安裝在構成記錄頭的某一元件上，也可以安裝在記錄頭的外部。
用于控制噴射量或類似參數的另一種方法或可與上述方法結合使用的方法是，將用于產生熱能的單個脈沖的脈沖寬度(熱脈沖)供給用于在上述類型的噴射中產生熱能的電熱轉換器(噴射加熱器)上，從而控制產熱量，進而穩定噴射量。
各種控制方式可分為下面四類(1)在全部時間(外部/附近)中以溫度反饋方式進行記錄頭溫度控制，(2)在需要時(外部/附近)以溫度反饋方式進行記錄頭溫度控制，(3)以溫度反饋方式進行高溫記錄頭控制(高于環境溫度)，(4)單個熱脈沖的脈沖寬度調制。
對于第一類，由于始終對記錄頭的溫度進行著控制，因而會由于加熱而加速墨汁中水份的蒸發。因此，在記錄頭噴射出口處墨汁的增多或固化可能會導致噴射方向的偏離甚至會導致噴射失敗。而且，由于墨汁中的染料成份相對較高，可能會導致密度變化或非均勻性。這將會極大地降低圖象質量。由于加熱器連續加熱而產生的另一個影響是，記錄頭結構的改變和構成記錄頭的材料的變劣將導致記錄頭的可靠性和使用壽命降低。一般說來，這種控制容易受到環境溫度變化以及由于打印操作所導致的自身溫度升高的影響。更準確地說，這一噴射量的變化將導致密度變化或非均勻性。
在第二類系統中，是在需要時才進行溫度控制操作，因而它是第一類的改進型。然而，由于這一溫度控制是在打印指令產生后進行的，需要在相當短的時間內達到預定的溫度，因而需要較大的熱能(加熱器的產熱量(W))。這將導致在溫度控制時溫度波動增加，從而使得不可能進行正確的溫度控制。如果發生這種情況，噴射量將由于溫度波動而變化，進而使圖象密度變化或產生非均勻性。如果試圖進行適當而有效地溫度控制，就需要減少能量供給。如果這樣又會使達到目標溫度所需的時間增加，并由此增加開始打印前的等待時間。
對于第三類控制系統，使目標溫度高于環境溫度，所以能夠避免由于環境溫度變化或是由于打印操作而引起的自身溫度上升所產生的溫度變化的影響。由此，還可以降低在低功率打印期間噴墨量的變化。但是，在高功率打印操作時，例如在不間斷黑色打印時，由于打印所產生的溫度相當高，這種溫度上升的影響是無法排除的。
就溫度控制而論，也可以對記錄頭外部的溫度進行控制。這將有助于減小環境溫度的影響。然而，這對其自身溫度上升的響應并非令人滿意，因而它容易受自身溫度上升的影響。
如果對記錄頭周圍的溫度進行控制，例如在作為基板支承具有噴射加熱器的加熱器板的鋁板上設置加熱器或溫度傳感器，則上述響應將會得到改善，并可以有效地克服因打印而產生的溫度上升。然而，由于鋁制基板的熱容量相當大，所以會引起溫度波動。由于溫度波動會使噴射量發生變化。
在第四類控制系統中，利用單個脈沖來調制脈沖寬度。然而，由于在形成噴墨的系統中的氣泡溫度的變化而決定的能夠調節噴射量變化的噴射量可控范圍，和由于難以獲得噴射量與相應的脈沖寬度增量的線性關系，所以有必要進一步對該系統進行改進，以提高它的再現性，從而能夠從提高圖象質量的角度，完成精確的噴射量控制。
除了噴射量發生變化這一問題之外，還存在因記錄頭自身溫度升高所產生的問題，即在打印過程中因墨汁溫度變化所產生的噴射參數的變化，和因記錄頭結構中的變化所產生的控制參數的變化。這可能會導致噴射方向的改變，使噴射失敗，并會降低再次填充的頻率。如果出現這些情況，將會大大降低圖象質量。
由于墨頭墨盒是大批量生產的，在通過半導體生產過程形成在聚硅酮芯片上的加熱板電阻、薄膜結構、噴射出口的尺寸或類似元件的區域中，發生一些變化是不可避免的。所以這些變化可能存在于一個記錄頭中各墨汁噴射口的噴射量中，也可能發生在各記錄頭的參數中。
記錄頭噴射參數的變化會導致打印過程中控制參數的變化，以及墨汁初始噴射量的變化。在各記錄頭噴射參數中，對圖象形成特別重要的是各記錄頭噴墨量的變化和控制參數的變化。
另一個問題是因噴嘴數目所產生非均勻溫度分布而導致的非均勻性以及類似問題。
更準確地說是，實際上在打印操作中并非所有的噴嘴都獲得有效使用。例如，很可能在打印操作中僅使用其中的一半噴嘴。換言之，打印區域并不是記錄頭打印寬度的整數倍，因此，在打印底線上，僅有一部分噴嘴用于打印。
當操作噴墨記錄設備使其響應由外部設備例如讀數設備提供的控制信號時，需要在普通打印操作的基礎上改變記錄頭上噴嘴的數目。例如，在連續打印型噴墨記錄設備中，需要合理設計，以便能將紙張進給精度穩定在標準進給上(記錄頭寬度)，因此，如果紙張進給速度因減少打印而發生變化，則由于連接色帶的作用而會影響其精度(干擾圖象)。由此看來，在一次供紙期間進行兩次打印操作的雙道打印是更有效的。對這種情況，在進行打印操作時需改變噴嘴的數目。
如果記錄頭上的打印噴嘴數目發生變化，則會由于起動噴射加熱器而產生溫度的非均勻分布。這種非均勻溫度分布導致噴射量的改變。在記錄頭的驅動由溫度傳感器控制的噴墨記錄設備中，除非控制時考慮到溫度的分布，否則將產生非均勻的打印密度。
在現代噴墨記錄設備中，記錄頭與記錄材料間的間隙是根據記錄材料(普通紙、銅版紙、OHP紙等)的材質或記錄系統(單通道或雙通道)而變化的。這會導致墨汁沉積位置精度的降低。
這一問題直接影響到打印的圖象質量。特別是，在使用四色墨汁材料如深藍色、絳紅色、黃色和黑色墨汁材料進行全色打印時，如果噴射參數與記錄頭的標準參數不同，則噴射參數的變化將會導致噴射量的改變。其結果是，擾亂了色彩平衡以至降低了顏色和色彩的再現特性(色差增加)。在采用墨色、紅色、藍色或綠色進行單色記錄時，由于在整個圖象中噴墨失敗會使密度變化例如色帶的產生變得更加明顯。另外，由于噴射方向偏離，將使細線的再現性和字碼質量下降。
噴墨記錄設備的優點是，可以在記錄介質的寬范圍內進行記錄。例如，相當常用的介質包括普通的記錄紙，信封類厚紙、上視投影儀(OHP)用的透明紙或類似物。在這些記錄材料或介質中，OHP紙需要高密度的打印，以便當它通過上視投影儀投影時，能夠清楚地給出打印的字碼和圖象。
因此需要對噴射量的變化進行控制，而且特別是對OHP紙，要進行預期的高圖象密度的打印。
本發明的一個主要目的就是提供一種噴墨記錄方法和設備，其噴墨量的穩定性與因環境溫度變化(打印操作引起的以及自身溫度上升而引起的溫度變化)無關。
本發明的另一個目的是提供一種可減小自身溫度上升所產生的影響的噴墨記錄方法和設備。
本發明的進一步的目的是提供一種噴墨記錄設備，該設備使用以可拆卸方式安裝在設備上的記錄頭，對記錄頭而言，由生產過程導致的初始噴墨量的變化可以予以校正以提供合適的噴墨量。
本發明的進一步目的是使得制造因適合更多或更少噴射量從而能增加記錄頭產量和降低記錄頭成本的記錄頭成為可能。
本發明的另一個目的是提供一種噴墨記錄方法和設備，其中因與各噴射出口有關的溫度非均勻分布而產生的噴墨量變化可以被減少。
本發明的進一步目的是提供一種噴墨記錄方法和設備，既使因環境溫度和自身溫度上升導致記錄頭的溫度變化，它的噴墨速度和墨汁再填充頻率也能得到正確控制。
本發明的進一步目的是提供一種噴墨記錄方法和設備，當在OHP紙上進行記錄時可以增加它的記錄密度以提供合適的噴射量。
本發明的進一步目的是提供一種噴出的墨量可在較寬范圍內平穩變化的噴墨記錄方法和設備。
本發明的一個方面是提供一種記錄方法，該方法是通過記錄頭的熱發生元件響應輸入的驅動信號而產生的熱能來噴墨的，包括的步驟為根據記錄頭的溫度改變驅動信號的波形，當記錄頭的溫度超過預定值時選擇一個確定的驅動信號波形。
本發明的另一個方面是提供一種可噴射墨汁的噴墨記錄設備，包括一個具有熱發生元件以便通過由該熱發生元件響應驅動信號產生的熱能噴射墨汁的記錄頭;用于檢測記錄頭溫度的溫度檢測裝置;用于根據所述檢測裝置的輸出信號改變驅動信號波形的驅動信號轉換裝置;用于當所述檢測裝置的輸出信號達到或高于預定溫度值時阻斷所述轉換裝置并提供驅動信號預定波形的控制裝置。
本發明的又一個方面提供一種能以可拆卸方式安裝在記錄設備主體上的、可熱操作的記錄頭，包括用于接收包含與記錄設備具有不同寬度的第一驅動信號的激勵信號的裝置，用于存儲當把信息施加給主體時改變第一驅動信號寬度信息的信息存儲裝置。
本發明的又一個方面是提供一種記錄設備，它包括由包含具有可變寬度的第一驅動信號的激勵信號驅動的記錄頭，和用于從所述記錄頭的信息存儲裝置讀取確定寬度的信息并改變供給記錄頭的第一驅動信號寬度的驅動信號轉換裝置。
本發明的又一個方面是提供一種可噴射出墨汁的噴墨記錄設備，它包括墨汁噴射出口;與所述墨汁噴射出口相應的噴射加熱器;溫度傳感器裝置;一個具有所述墨汁射出口、所述噴射加熱器和所述溫度傳感器裝置的噴墨記錄頭;用于根據所述溫度傳感器裝置的輸出信號在不同驅動條件下驅動所述記錄頭的驅動裝置;用于根據在記錄操作中所使用的噴射出口改變其驅動條件的轉換裝置。
本發明的又一個方面是提供一種可噴射墨汁的噴墨記錄設備，它包括多個墨汁射出口;與所述墨汁噴射出口相對應的噴射加熱器;多個溫度控制加熱器;和多個溫度傳感器;包含有所述噴射出口、噴射加熱器、溫控加熱器所述溫度傳感器的一個墨汁噴射記錄頭;用于根據所述溫度傳感器的輸出信號在不同驅動條件下驅動所述記錄頭的驅動裝置;和根據在記錄操作中所使用的所述噴射出口改變其驅動條件的轉換裝置。
本發明的又一個方面是提供一種可噴射出墨汁的噴射記錄裝置，它包括用于用熱發生元件響應驅動信號產生的熱能在墨汁中產生氣泡以通過氣泡的膨脹而噴射出墨汁的噴墨記錄頭;用于控制氣泡膨脹速度的控制裝置，其中驅動信號包括脈沖寬度為P1、間隔寬度為P2的第一脈沖和脈沖寬度為P3的第二脈沖，其關系為P1≤P2＜P3，而且其膨脹速度的控制是通過改變第一脈沖的波形來實現的。
本發明的又一個方面是提供一種可噴射墨汁的噴射設備，它包括一個具有用于產生能量以助于噴射墨汁的能量發生元件的記錄頭，用于提供驅動信號到所述能量發生元件的記錄頭驅動裝置;用于檢測與所述記錄頭相關的溫度的溫度檢測裝置;用于根據所述檢測裝置的輸出信號改變驅動信號波形的轉換裝置;用于當所使用的記錄材料為OHP紙時將波形確定為某一預定波形的驅動控制裝置。
本發明的又一個方面是提供一種使用具有電熱轉換器的記錄頭的噴墨記錄設備，對于不同的記錄材料，它可以在不同的記錄模式下操作，并包括對于具有透明部分的第一記錄材料可在第一記錄模式下操作而對于常規的記錄材料可在第二記錄模式下操作的記錄裝置;用于根據與記錄頭有關的溫度檢測結果改變加至電熱轉換器的驅動信號的轉換裝置;其中，驅動信號的可變范圍對第一記錄模式和第二記錄模式是彼此不同的，在第一記錄模式的范圍中包含有第二記錄模式范圍中的最大驅動信號。
本發明的另一個方面是提供一種包括可由根據加到加熱器上的驅動信號產生的熱能在墨汁中形成氣泡并且通過氣泡膨脹將墨汁噴射到記錄材料上的噴墨記錄設備，包括用于在每一墨滴噴射時向所述加熱器提供多個驅動信號的驅動裝置，所述的多個驅動信號包括用于提高加熱器附近的墨汁溫度但不產生氣泡的第一驅動信號和在第一驅動信號之后與第一驅動信號間有間隔的用于噴射墨汁的第二驅動信號，而且在這一間隔期間由第一驅動信號產生的熱能將傳遞給靠近加熱器的墨汁;用于通過改變第一驅動信號寬度改變噴墨量的轉換裝置，其中，即使當第一驅動信號的寬度接近其最大值時，所述間隔也不短于第一驅動信號的寬度。
本發明的又一個方面是提供一種噴墨記錄方法，該方法是通過根據施加給加熱器的驅動信號產生的熱能在墨汁中形成氣泡，通過氣泡膨脹將墨噴射到記錄材料上，并且在每一墨滴噴射時向加熱器提供多個驅動信號，該方法包括的步驟為提供第一驅動信號以有效地增加加熱器附近的墨汁溫度;在第一驅動信號作用之后給出一個截止周期，所述截止周期應足夠長以確保根據第一驅動信號由加熱器產生的熱能傳遞給靠近加熱器的墨汁;提供第二驅動信號以有效地在墨汁中產生氣泡并噴射出墨汁;和改變第一驅動信號的寬度以調節噴墨量，其中，即使當第一驅動信號的寬度接近其最大值時，所述截止周期仍不短于第一驅動信號的寬度。
本發明的上述目的以及其它目的、特性和優點，通過下述結合附圖給出的本發明的最佳實施例的描述將會變得更加明顯。
圖1表示按照本發明的一個實施例，在脈沖寬度調制驅動方法中用于各分脈沖的脈沖波形。
圖2是本發明該實施例中使用的記錄頭的剖面圖和前視3和圖4是分別表示本發明一個實施例中噴墨量與脈沖寬度間關系和噴墨量與記錄頭溫度間關系的曲線圖。
圖5、6、7表示本發明一個實施例中的分脈沖寬度調制驅動方法的原理。
圖8說明本發明一個實施例中噴射量的控制方法。
圖9表示本發明一個實施例的置入圖表中的脈沖波形。
圖10表示本發明一個實施例所使用的記錄頭溫度和相應的預熱脈沖調制控制表格。
圖11是本發明一個實施例中的脈沖寬度調制順序操作的流程圖。
圖12是本發明一個實施例所使用的加熱器板的頂視圖。
圖13是與本發明一個實施例有關的彩色打印機的透視圖。
圖14表示在全色打印操作中每一種顏色的打印時間。
圖15和圖16是描述與本發明一個實施例有關的打印機控制系統結構的方框圖和用于該設備的記錄頭墨盒的部分斷面透視圖。
圖17是常規設備和按照本發明的一個實施例的設備的色調再現性曲線圖。
圖18和圖19是表示按照本發明一個實施例構造的設備中預加熱脈沖寬度與具有打印操作狀態參數的記錄頭的自身溫度升高之間關系的曲線圖，和表示打印周期與自身溫度上升間關系的曲線圖。
圖20和21表示與本發明另一實施例有關的用于預加熱脈沖的調制控制表格和表示打印時間與記錄頭自身溫度上升之間關系的曲線圖。
圖22表示與本發明另一個實施例有關的用于預熱脈沖的調制控制表格。
圖23、24、25是按照本發明的一個實施例構成的噴墨記錄設備的主控制操作流程圖。
圖26A、26B、26C是用于初始20度的溫度控制、20度的溫度控制和25度的溫度控制的操作流程圖。
圖27表示步驟S4的初始夾卡檢測程序中的操作流程圖。
圖28是表示步驟S5的記錄頭信息讀取程序詳細的流程圖。
圖29表示在表格點TA1與由點TA1獲得的主加熱脈沖寬度P3間的關系。
圖30表示表格點TA3與預加熱脈沖寬度P1間的關系。
圖31A、31B、31C表示記錄頭溫度TH與預加熱脈沖寬度P1間的關系。
圖32A、32B表示與本發明一個實施例有關的噴墨盒。
圖33表示打印板851主要部分的電路結構。
圖34是以時間共享方式驅動每一組段的熱發生元件857的時間流程。
圖35A、35B表示按照本發明又一個實施例的記錄頭。
圖36表示本發明一個實施例所使用的記錄頭中的溫度傳感器、主(噴射)加熱器和副加熱器之間的關系。
圖37是記錄頭溫度分布曲線圖。
圖38說明墨汁溫度與噴射速度間的關系。
圖39是說明墨汁中氣泡發展過程的曲線圖。
圖40是描述熱發生元件溫度和氣泡體積變化與加在熱發生元件的驅動脈沖間的關系曲線。
圖41和圖42是記錄頭驅動控制系統的方框圖和按照本發明一個實施例在控制系統中各信號的時間曲線圖。
圖43、44、45是記錄頭驅動控制系統的方框圖，該控制系統的時間曲線圖和順序操作的流程圖。
下面參照附圖，詳細地說明本發明的各實施例。
圖1是一幅描述按照本發明一個實施例的設備中所使用的分脈沖的曲線圖。
在圖1中，Vop為驅動電壓;P1為分脈沖中第一加熱脈沖(預加熱脈沖)的脈沖寬度;P2為脈沖間隔時間周期;P3為第二脈沖(主加熱脈沖)的脈沖寬度。另外T1、T2和T3是確定脈沖寬度P1、P2、P3的時間。驅動電壓Vop向電熱轉換器提供電能以便在由加熱器板和頂板構成的墨汁通路中的墨汁中產生熱能。這一電能的量由電熱轉換器的面積、電阻值、薄膜結構、記錄頭的剛性通路結構或類似結構來確定。在分脈沖寬度調制驅動方法中，所施加的脈沖寬度依次為P1、P2、P3。預加熱脈沖主要控制流體通路中的墨汁溫度，它在本發明的噴射量控制方面起著重要作用。預加熱脈沖的寬度應選擇為使得向電熱轉換提器供該預熱脈沖時所產生的熱能不足以在墨汁中產生氣泡。
設置間隔脈沖時間，是為了防止預加熱脈沖與主加熱脈沖間的干擾，并使墨汁通路中的墨汁溫度分布均勻。主加熱脈沖用于在墨汁通路中的墨汁里形成氣泡，以通過噴射出口噴射墨汁。因此，寬度P3應根據記錄頭的電熱轉換器面積、電阻、薄膜結構和墨汁通路的結構來確定。
預熱脈沖的作用將結合具有圖2A、2B所示結構的記錄頭加以描述。圖2A、2B是按照本發明的一個實施例的記錄頭的縱向剖面圖和前視圖。
在圖2A、2B中，所設的參考標號1為施加分脈沖產生熱量的電熱轉換器(噴射加熱器)，該轉換器與提供分脈沖的電極導線或類似物一起裝在加熱器板9上。加熱器板9由硅(Si)制作，并支承在構成記錄頭基板的鋁板11上。設置一個帶溝槽的頂板12，以提供墨汁通路或類似物。當該頂板與加熱器板9(鋁板11)相連接時，可以構成墨汁通路3和用于向墨汁通路3提供墨汁的普通流體腔5。頂板12上設置了噴射出口7，墨汁通路3與噴射出口7是相通的。
在如圖2所示的記錄頭中，驅動電壓Vop＝18.0V，主加熱脈沖寬度P3為4·114微秒，預加熱脈沖寬度P1的變化范圍為0-3.000微秒。而且可以獲得如圖3所示的、噴墨量Vd(ng/dot)和預熱脈沖寬度P1(微秒)間的關系。
圖3是噴射量與預熱脈沖的關系曲線圖。在圖中，Vo為P1＝O(微秒)時的噴射量，且這一噴射量與圖2所示的記錄頭的結構有關。在這一實施例中，如果環境溫度TR＝25℃，則噴射量Vo＝18.0(毫微克/滴)如圖3中的曲線a所示，在0至PILMT的脈沖寬度變化范圍中，噴射量Vd隨預熱脈沖寬度P1的增加而線性增加。在超過極限點PILMT時，該變化呈非線性，并在最大脈沖寬度PIMAX處達到飽和。
在噴射量Vd隨脈沖寬度P1變化而線性變化的范圍內，即在達到脈沖寬度PILMT的范圍內，通過改變脈沖寬度PI的方式，可有效地控制噴射量。在曲線a上，PILMT為1.87微秒，此時的噴射量(VLMT)為24.0(毫微克/滴)。噴射量Vd飽和時的脈沖寬度PIMA為PIMAX＝2.1(微秒)，此時的噴射量VMAX＝25.5(毫微克/滴)。
當脈沖寬度大于PIMAX，噴射量Vd將小于VMAX。其原因如下。當施加具有如此大的脈沖寬度的預熱脈沖時，在電熱轉換器上將生成小氣泡(薄膜沸騰前的瞬間狀態)，而且要在氣泡熄滅之前施加下一個主加熱脈沖。這些小氣泡干擾了通過主加熱脈沖產生的氣泡，由此而減少了噴射量。這一區域被稱為氣泡預生成區域，在這一區域中，用預加熱脈沖控制噴射量是相當困難的。
在圖3中，噴射量作為脈沖寬度在P1＝O-PILM區域內的函數在曲線圖中的直線段斜率定義為預熱相關系數，該系數的表達式為Kp＝△Vdp/△P1(毫微克/微秒·滴)該系數Kp與溫度無關，但與記錄頭結構、驅動條件、墨汁特性或類似參數有關。在圖3中，曲線b、c是用于其它記錄頭的。這表明，如果記錄頭不同，噴射特性也是不同的。因此如果記錄頭不同，加熱脈沖P1的上限PILMT也是不同的，通過確定每個記錄頭的上限PILMT可對噴射量進行控制。下面還將對此加以說明。在這一實施例中，使用由曲線a所示的記錄頭和墨汁時，其Kp為3.209(毫微克/毫秒·滴)。
影響噴墨記錄頭噴射量的另一個因素是記錄頭的溫度(墨的溫度)。
圖4表示噴射量隨溫度變化的關系。
如圖4中曲線a所示，噴射量Vd隨記錄頭的環境溫度TR(＝記錄頭溫度TH)的升高而線性增加。該線性段的頻率定義為溫度相關系數，并可表示為KT＝△VdT/△TH(毫微克/度·滴)該系數與驅動條件有關，并與記錄頭結構和墨特性汁等有關。在圖4中，曲線b、c表示其它記錄頭的情況。該實施例的記錄頭中，KT＝0.3(毫微克/度·滴)
利用圖3和圖4所示的關系，可以在本發明的實施例中對噴射量進行控制。
下面說明利用雙脈沖的噴射量控制方法。
圖5表示墨汁溫度Tink(度)與墨汁粘度η(厘泊)間的關系。該關系曲線表明墨汁粘度隨墨汁溫度的上升而降低。因此，如果墨汁溫度為Ta＜Tb，則ηa＞ηb。
圖6表示當主脈沖P3提供了氣泡生成所需要的預定能量時氣泡的生成情況。如圖所示，當墨汁溫度不同時，即當墨汁粘度不同時，氣泡膨脹的界面也是不同的，對于圖6(A)的情況，溫度Ta較低，因而墨汁密度ηa較高。由于墨汁粘度產生的抵制膨脹氣泡壓力Po的阻力Pa(η)較大，因此如點劃線所示的氣泡膨脹界面也相對較小。對于圖6(B)所示的情況，墨汁溫度Tb較高，因而墨汁密度ηb較低。這樣，由于墨汁粘度產生的抵制膨脹氣泡壓力Po的阻力Rb(η)較小，則由點劃線表示的氣泡膨脹界面得以擴大。在實際的記錄頭中，流動通路阻力在上游和下游是不同的，由此能夠穩定噴射特性和再填充特性，所以氣泡是不對稱的。
為了增加墨汁的噴射量，增大氣泡膨脹區域和氣泡體積不僅需要考慮靠近加熱器的墨汁溫度，還要考慮遠離加熱器的墨汁溫度。這一實施例就建立在這一考慮之上。
圖7(A)表示利用噴嘴附近利用熱能的噴墨記錄頭剖面圖，圖7(B)是表示墨汁溫度分布隨時間變化的曲線圖。在施加預熱脈沖P1之后。圖7(C)表示預加熱脈沖P1與主加熱脈沖P3間的關系曲線。
如圖7(B)中的實線所示，在施加脈沖能量P1后的瞬間t1(微秒)，離加熱器很近(a、b、b′)的墨汁溫度較高，但離加熱器稍遠(c、c′)的墨汁溫度急劇變低。
如一點點劃線所示，在施加脈沖P1后大約1微秒的時刻t2(微秒)，靠近加熱器的墨汁(a、b、b′)溫度降低，而離加熱器稍遠(c、c′)的墨汁較時刻t1時的溫度有所增加，離加熱器更遠一些(d、d′)的墨汁溫度也稍有上升。
如兩點點劃線所示，在施加脈沖P1后的幾微秒之后且在施加主加熱脈沖P3之前的瞬間時刻t3，靠近加熱器位置(a、b、b′)上的墨汁溫度進一步降低，離加熱器稍遠處(c、c′)的墨汁溫度進一步升高，離加熱器更遠處(d、d′)的墨汁溫度已接近于靠近加熱器處的墨汁溫度。
由前述可知，為了在離加熱器適當遠的位置上提高墨汁溫度，在施加脈沖能量后需要有一定的時間周期(間隔時間P2)。在進行熱傳導所產生的墨汁溫度分布隨時間變化的過程中，在絕熱系統中的總能量保持恒定。
因為在時刻t2時，靠近加熱器位置(c、c′)處的墨汁溫度不是足夠高，而靠近加熱器位置(a、b、b′)的溫度較高，因而在時刻t2施加主加熱脈沖P3時所產生的氣泡膨脹區域比在時刻t3施加主加熱脈沖所產生的氣泡膨脹區域要小。因此，墨汁噴射量不大。不難理解，間隔時間P2應長到足以使預熱脈沖P1的能量擴展，否則，有助于氣泡膨脹的相鄰墨汁的溫度不夠高，將會導致較小的氣泡膨脹。換言之，間隔時間t2應足以使預加熱脈沖P1的能量擴展到加熱器周圍的氣泡膨脹界面，也就是說足以在加熱器周圍提供預期的墨汁溫度分布。由此可見，間隔時間P2以及預熱脈沖P1的長度在噴射量控制方面是一個重要參數。
由前述可知，這一實施例的噴射控制原理是，通過可變的熱脈沖P1提供用于提高墨汁溫度的可變能量，以及通過設置間隔時間將所提供的能量傳遞到氣泡膨脹界面區域以提供所需的墨汁溫度分布，然后，施加主加熱脈沖P3以噴射所需的墨汁。
換句話說，利用雙脈沖的預熱脈沖P1和先于主加熱脈沖P3的間隔時間P2，可將所提供的能量和在其之后經過的時間有效地用于為從加熱器周圍到氣泡界面的區域提供預期的墨汁溫度分布T(X、Y、Z)，和為從加熱器周圍到其界面的區域提供墨汁粘度分布η(X、Y、Z)，由此可通過控制氣泡膨脹來控制噴射量。
正如將結合圖9(1)、(2)、(3)詳細說明的那樣，為了有效地將預熱脈沖P1的能量轉換為噴射能量，既使當噴墨量接近最大值，即預熱脈沖P1的長度為最大值時，間隔時間P2的長度也應比預熱脈沖P1的寬度大得多。使用最長的預熱脈沖P1時，施加的能量也最大，靠近加熱器的墨汁溫度為最高。然而，除非間隔時間P2足夠長，否則氣泡的膨脹并不能達到最大。
通過提高接近和靠近加熱器的墨汁溫度，可提高氣泡膨脹速度，并可增大墨汁的蒸發量。該氣泡膨脹區域的膨脹共同作用，可增加墨汁的噴射量。
圖8是用于解釋按照本發明的一個實施例的噴射量控制的曲線圖。下面將參考這一


該噴射量控制的原理。
如圖8所示，噴射量控制包括以下三方面根據記錄頭的溫度(1)TH≤TO用溫度控制方法控制噴射量(2)TO＜TH≤TL用分脈沖寬度調制控制噴射量
(3)TL＜TH＜TC不控制(PI＝O)。
在此，當TH≥TC時，將超過噴墨記錄頭的氣泡生成極限。
不難理解，當記錄頭溫度TH不高于相對較低的溫度TO(比如說，25℃)時，可用前述方法由記錄頭溫度控制其噴射量，而當TH相對較高，比如說高于溫度TO時，可用前面結合圖3所描述的改變預加熱脈沖的脈沖寬度的方法，控制其噴射量。
根據記錄頭溫度來改變噴射量控制模式的原因在于，在溫度相對較低的區域內，為氣泡生成而供給墨汁的熱量有時是不穩定的，所以由于墨汁粘度而導致墨汁噴射不穩定，因而使得用脈沖寬度調制方法控制噴射量變得相當困難。因此，當記錄頭溫度較低時，可用溫度控制方式將記錄頭溫度控制到預定溫度(TO)，以提供恒定的墨汁噴射量。當記錄頭溫度足夠高時，可調制預加熱脈沖以控制墨汁的噴射量。
溫度TO是溫度控制記錄頭的目標溫度。當記錄頭溫度為TO時，可在該實施例的噴射量控制中獲得目標噴射量Vdo(比如說，30毫微克/滴))。考慮到圖4所示溫度與噴射量之間的關系曲線，圖8中所示噴射量達到極限的溫度TL，可在相應于圖3所示控制極限噴射量VLMT的溫度下進行選擇。
上面例舉的模式(1)相應于圖8中的溫度控制區域，并主要在低溫環境下進行以維持預定的噴射量，通過溫度控制將記錄的溫度(墨汁的溫度)控制到目標溫度TO。這樣，便可以在TH＝TO的時刻提供噴射量Vdo。
在這一實施例中，為了減少溫度控制的有關問題(墨汁粘度增加，因墨汁中水分蒸發而產生的墨汁固化和溫度控制波動)，取TO＝25℃。比如說，在常規的環境條件下，室溫可保持為20-25℃。如果記錄頭溫度保持為這一溫度，則上述各問題可以容易地獲得解決。選擇預加熱脈沖的脈沖寬度P1為PILMT，以便在t1＝25℃時能提供出最大噴射量VLMT。如下面將說明的圖9所示，在這一實施例的控制模式(1)中，P1＝1.87(微秒)，P2＝2.618(微秒)，P3＝4.114(微秒)。它們相應于圖10中表格中的1。
上面例舉的控制模式(2)相應于圖8中的脈沖寬度調制區域。在這一區域中，記錄頭溫度相對較高，即由于進行噴射操作或環境溫度上升而導致的自身溫度升高，而使記錄頭的溫度不低于TO(例如26℃-44℃)。用溫度傳感器檢測溫度，并根據圖10所示的表格，改變預熱脈沖寬度P1。圖9表示相應于圖10的表格中各數字表示的脈沖寬度。圖11是該脈沖寬度調制的連續操作流程圖。對于該實施例的記錄頭，脈沖寬度P1的上限PILMT取圖9中標號1所示的值，即圖10中表格號1所示的值OA(Hex)。如下面所述，可由表格中的位置信息設定該上限。
下面參考圖11說明利用圖8所示的脈沖寬度調制來實施噴射量控制方式。例如可響應每20毫秒一次的間隔開始進行圖11所示的順序操作。在步驟S401，檢測記錄頭的溫度。在步驟S402，獲得在步驟S401檢測出的前三次的記錄頭溫度的平均溫度，以消除因進入溫度傳感器的熱通量變化和/或電子噪音所產生的檢測誤差。在步驟S403，將平均溫度Tm與前一平均溫度Tm-1進行比較，以獲得其差值T＝Tm-(Tm-1)。然后判斷這一溫度差值T是否小于預定溫度級寬度△T，即這一差值T是否小于一個溫度范圍，在該范圍內即使脈沖寬度P1以單位脈沖寬度(0.187微秒)變化也不會改變其噴射量，單位脈沖寬度對應于與表10中各數字相應的位置處的脈沖寬度變化(±△T對應于圖10中的±1℃(2℃)的溫度范圍)。如果是，則在步驟S405中維持脈沖寬度P1。如果差值T大于+△T，則轉入程序步驟S406，將圖10所示表格中的數字提高一檔，以便將脈沖寬度P1降低一檔以減小其噴射量。如果差值小于-△T，則轉入程序步驟S404，將圖10所示表格中的數字后退一檔，以便將脈沖寬度P1增加一檔以增加其噴射量。以這種方式進行控制以維持穩定的噴墨量Vdo。脈沖寬度P1隨溫度變化而改變一個單位脈沖寬度的理由是，這樣可以消除因例如由于傳感器提供錯誤的溫度檢測而導致的錯誤的反饋操作，從而能避免圖象密度的跳動。在這一實施例中，將記錄頭溫度設置為右、左(2)溫度傳感器輸出信號的平均值。
考慮到因傳感器噪音或類似因素導致的錯誤的溫度檢測，可以取四次檢測的平均值作為檢測溫度，以實現平穩的反饋控制。而且，要減小由控制所產生的密度變化，以防止或抑制在連續打印中因密度變化而導致的連接色帶的產生。
采用上述控制，由圖10中表格控制的溫度范圍相對于目標噴射量Vdo而言是±△V。該噴射量的變化如圖8中的箭頭a所示。
如果噴射量變化處于這一范圍之內，則既使在100%的連續打印中，也可以將一次打印中產生的密度變化抑制到±△0.2，因此，既使是在連續打印系統中，圖象密度的非均勻性或連接色帶現象也是不明顯的。如果增加獲取平均值數據的數量，由可降低噪音影響，并使變化更加平緩，然而在實時控制時，檢測精度可能降低，從而妨礙正確控制。如果降低該數量，噪音影響將變得很明顯，并發生急劇變化。但是在實時控制時，只要提高檢測精度，就可以進行準確的控制。
控制模式(3)相應于圖8所示的非控制區域。這一區域通常處于記錄頭的正常打印區域之外，因而它不常被使用。但是，例如當記錄頭連續進行100%的連續打印操作時，其溫度就可能落入該區域。對于這種情況，僅提供用于打印的主加熱脈沖(單個脈沖)(P1＝O)，以減小自身溫度的升高。溫度TC是記錄頭可適應的范圍極限。
在這一實施例中，使用圖10所示的表格，進行圖11所示的順序操作，可在記錄頭溫度達到TH＝46℃之前進行控制，并可相對于中心噴射量Vdo＝30(毫微克/滴)將噴射量控制在△V＝±0.3(毫微克/滴)的范圍內。
圖12表示適應于前述實施例中的記錄頭的加熱器板。在該加熱器板上設置有溫度傳感器、溫度控制加熱器和噴射加熱器。
在圖12所示的加熱器板的頂視圖中，溫度傳感器20A和20B設置在硅基板9上的噴射加熱器排1的右側和左側。設置在加熱器板右側和左側的噴射加熱器1、溫度傳感器20A和20B以及溫度控制加熱器30A、30B，均通過半導體生產工藝進行制版及成型。在這一實施例中，檢測到的溫度值是溫度傳感器20A和20B的輸出信號平均值。
圖13表示按照本發明的實施例裝有噴射量控制系統的噴墨記錄設備。該打印機是全色連續型打印機，它適用于以可拆卸方式安裝的黑色(BK)、深藍色(C)、絳紅色(M)、黃色(M)的記錄頭。用于該打印機的每一個記錄頭的操作性能為分辨率400dpi、驅動頻率4千赫和設有128個噴射出口。
在圖13中，設有四個分別用于黃、絳紅、深藍和黑色墨汁材料的記錄頭墨盒C，每一個墨盒包括一個記錄頭和向該記錄頭提供墨汁的儲墨器。每個記錄頭墨盒C都以可拆卸方式通過未示出的機構裝在打印機滑架上。滑架2可以沿導向軸11滑動，并與由未示出的主掃描電機驅動的驅動帶52的一部分相連。因此，記錄頭墨盒C可以沿導向軸11進行掃描移動。供紙滾筒15、16和17、18分別設在掃描記錄頭墨盒C記錄區域的后側和前側，并基本上與導向軸11相平行。供紙滾筒15、16和17、18由付掃描記錄電機驅動以輸送記錄材料P。記錄材料P面向記錄頭墨盒C噴射側的表面以提供記錄表面。
圖14表示用于全色噴射操作的四種顏色的打印時間關系。將分別用于不同顏色的記錄頭墨盒按預定間隔設在滑架上，而在滑架的移動過程中進行記錄操作。因此，各記錄頭打印操作需在不同時刻進行，以補償各記錄頭之間的間隔。
在面對墨盒C可移動區域的一部分設置恢復系統單元。該恢復單元包括相對于具有記錄頭的各墨盒C而設置的蓋狀元件30。它可以與滑架2一起平滑地向右或向左移動，并可以垂直移動。當滑架2處于零位置時，蓋狀元件與記錄頭相接觸以覆蓋記錄頭。恢復元件還包括由第一和第二葉片401、402構成的擦試元件和由墨汁吸收材料構成的葉片清潔器403，以清潔第一葉片401。
恢復單元還包括一個借助于蓋狀元件300從記錄頭噴射出口和其附近吸抽墨汁或似物的泵單元500。
圖15是噴墨記錄設備的控制系統方框圖。
控制系統包括作為主控制裝置的控制器800，該控制器包括用于執行圖8所示的順序操作的微機形式的中央處理機CPU801，用于存儲完成順序操作程序、圖10所示表格、加熱脈沖的電位幅度、脈沖寬度和其它固定數據等程序的只讀存儲器ROM803，具有用于處理圖象數據的區域暫存區的隨機存取存儲器RAM805。參考標號810是作為圖象數據源的主機設備(例如，圖象讀出器)。通過接口(I/F)812在控制器之間傳輸圖象數據、指令信號、狀態信號或類似信號。
參考標號802表示由主開關822、用于指令復制或記錄操作開始的復制開關824、用于指令執行大尺寸恢復操作的大尺寸恢復開關826構成的一組開關。這些開關由操作者操作。參考標號830是一組傳感器，它包括用于檢測滑架2零位置、它的起始位置或類似位置的傳感器832、用于檢測包括活門開關530的泵位置的傳感器834、用于檢測設備狀態的其它傳感器。
記錄頭驅動器840根據記錄數據或類似數據驅動記錄頭的電熱轉換器(加熱器)(示出的驅動器僅是單色驅動器)。記錄頭驅動器的一部分用于驅動溫度加熱器30A、30B。由溫度傳感器20A、20B檢測出的溫度信號送入控制器800。主掃描電機850沿主掃描記錄方向(圖10中的右-左方向)移動滑架2。電機850由驅動器852驅動。副掃描電機860用于沿副掃描方向輸送記錄材料。
下面說明適用于圖13和圖15的記錄頭。
圖16表示能夠以可拆卸方式安裝在圖13所示噴墨記錄設備的滑架上的記錄頭墨盒的一個例子。在這一實施例中，墨盒包括整體儲墨單元IT和記錄頭單元IJU。它們之間以可拆卸方式安裝。導線連接器102用于接收驅動記錄頭的噴墨器101的信號或類似信號，并用于輸出墨汁保持量檢測信號。該連接器與記錄頭單元IJU和墨汁容器單元IT呈直線設置。這樣，當以下述方式將墨盒安裝在滑架上時，可以降低其高度H，因而可以減小墨盒的厚度。正如圖13所示，當各墨盒并列設置時，還可以減少滑架的尺寸。
利用墨汁容器單元IT上的夾卡件201，可以將記錄頭墨盒以噴射口101朝下的方式安裝。夾卡件201與下面將要說明的滑架上的一個平臺相嚙合。當安裝記錄頭時，滑架上的一個或幾個銷釘將與記錄頭單元IJU上的銷釘嚙合部分103相嚙合，以將記錄頭單元IJU正確定位。
該實施例中的記錄頭墨盒，在其墨汁噴射側101設置有用于擦試噴墨側101以將它清潔的吸收材料104。在基本位于墨汁容器單元200的中間處形成空氣通孔203，用以根據墨汁消耗量導入空氣。
使用圖13或圖15所示的裝置時，利用上述PWM控制可以打印出各種打印圖案，而且已經證實連續型打印機所特有的掃描記錄線中的密度變化已得到抑制，在一頁紙上或幾頁紙間的圖象密度變化也能得到抑制。特別需要指出的是，它可以消除由環境溫度變化所導致的噴射量變化。當按圖17A所示進行預加熱脈沖寬度調制操作時，盡管因環境或連續打印而產生了溫度變化，但其色調強度再現性(灰度系數曲線)仍保持不變。因此，由深藍色、絳紅色、黃色和黑色所形成的色調平衡是穩定的，可以產生保持恒定色彩再現性的全色圖象。
圖17B表示未預加熱脈沖寬度調制的情況。正如圖中所示，其再現性隨溫度變化而變化。
在圖17中，密度數據0-255相應于17級色調數據的1-16。
在該實施例中，可由脈沖寬度調制控制的噴射量范圍，對應于實際打印操作時經常使用的溫度范圍，而且在低溫區，由加熱器控制溫度，而在高溫區，使用單個脈沖以減小溫度的上升。這樣可以在較寬的環境溫度變化范圍內使噴射量保持穩定，和使圖象密度保持穩定。
下面將結合上述PWM控制說明永久性記錄頭的單色連續打印機(僅舉黑色)。
該記錄頭的性能指標為分辨率360dpi，驅動頻率3千赫，設有64個噴射出口。在這種情況下，僅使用一個溫度傳感器，為簡單起見，其噴射量控制方法中不包括溫度控制。對于這種脈沖寬度調制順序操作而言，是在一次掃描中檢測平均溫度，并改變每一掃描行的脈沖寬度P1。
由于打印機為黑色單色打印機，所以盡管它很簡單，也可以抑制各行間連接色帶的產生，或各行中圖象密度差異的產生，因此，這種簡單操作仍然是很有效的。
下面說明一種可滿足高速打印的永久型全行多噴嘴記錄頭。這也是一個與PWM控制結合使用的單色打印機。
記錄頭性能參數為分辨率200dpi，驅動頻率2千赫。設置1600個噴射出口。噴射出口每16個為一組段，共形成100個組段。按驅動系統的需要在每一組段噴射出口設置相應的溫度傳感器。用由每一組段噴射出口的溫度傳感器獲得的溫度信號來控制該組段的脈沖寬度調制，而與其它組段的控制無關。這樣，既使因全行記錄頭所特有的噴射出口和非噴射出口存在而導致記錄頭的溫度非均勻性分布，也可以控制每一相互獨立組段的噴射出口的噴射量，因而可以進行高質量和高速度的打印，不會出現圖象密度不均勻性現象。
下面將說明利用該實施例的PWM控制減少記錄頭因打印操作所產生的自身溫度上升的效果。
圖18表示由于打印操作所產生的記錄頭自身溫度上升TUP與預加熱脈沖寬度P1間的關系。打印效率以25%的增長率從75%增加到100%。自身溫度上升的值TUP為一行接一行打印時的值。不難理解，記錄頭因打印操作而引起的自身溫度上升，將隨預加熱脈沖寬度P1的增大而升高，并將隨著打印效率(在單位時間里的噴嘴數目或噴射數量)的增加而升高。由此不難理解，當打印效率提高時，預熱脈沖寬度P1應適當地縮短以抑制自身溫度的上升。從記錄頭溫度隨打印效率和打印時間的增加而升高的觀點出發，本發明的該實施例是檢測靠近記錄頭噴射加熱器的記錄頭溫度，并根據檢測出的溫度，來控制預加熱脈沖寬度。以這種方式進行PWM控制，可有效地抑制自身溫度上升。
圖19表示記錄頭溫度隨各種打印效率依次為25%(1)、50%(2)、75%(3)、100%(4)的打印周期變化而變化的曲線圖。在圖19中，a表示固定脈沖寬度模式的情況，b表示用PWM控制方法將預熱脈沖寬度P1變為相應于記錄頭溫度的合適寬度時的情況。由圖中不難看出，PWM控制可以有效地減少記錄頭自身溫度上升，在高效率打印期間或在高溫條件下更是如此。
更準確地說就是，當按圖18所示的打印效率進行打印操作時，其預熱脈沖寬度P1將通過PWM控制方式根據由該記錄操作所產生的自身溫度上升情況，沿圖8中a所示的方向減小，由此減小供給每單位打印符的熱能，從而可以減少因打印所產生的自身溫度上升。
下面說明使用永久性記錄頭特別是使用自身溫度上升控制的彩色打印機。
在該實施例中，脈沖變化表并不象第一實施例中圖10所示的那樣按恒定的溫度范圍劃分，而是該脈沖轉換隨著記錄頭溫度的上升變得更快。當記錄頭的溫度較低時，單位溫度級為±△T，即圖7中預加熱表格中的溫度寬度較大，而隨著記錄頭的溫度的升高，該寬度級±△T減小。這樣可以進一步有效地減少在高溫條件下因打印所產生的自身溫度上升。
該控制可以在圖8所示的PWM區域中，記錄頭溫度TH為26.0℃-44.0℃的范圍內進行。這里，因打印操作和環境溫度變化所產生的自身溫度上升，被稱為記錄頭溫度加以檢測，并在該溫度檢測的基礎上，按圖20所示的表格以溫度寬度級或增長率為±△T＝4℃-1℃改變預熱脈沖寬度P1。
它的順序操作與圖11所示相同。
由于記錄頭的特性，在低溫條件(從室溫到40℃左右)下很少發生問題。但由于諸如氣泡生成的不穩定性和再填充頻率的降低等熱問題，使得記錄頭在高溫條件下變得對溫度敏感，對于加熱型噴墨記錄設備更是如此。因此，應盡可能避免在高溫狀態下進行操作。由此可知，應進行控制以避免進入高溫側。
利用圖20所示的控制表格，預熱脈沖寬度P1隨著記錄頭溫度的上升變化得更快，因而在高溫側，可以更多地抑制因打印所產生的自身溫度上升。這正如圖21所示，在該圖中，曲線a是使用本發明時的自身溫度上升曲線，曲線b是用于改變預加熱脈沖寬度P1的溫度寬度為常數時的自身溫度上升曲線。
由圖中不難看出，當記錄頭溫度較低時(低于40℃)，因打印操作產生的自身溫度上升較大，但在交叉點C處，這一趨勢發生反轉，當記錄頭溫度進一步升高時(不低于40℃)，較快地進行預熱脈沖寬度P1變化以抑制自身溫度上升。
在該實施例中，溫度寬度是按圖10所示發生變化的，但該變化的程度可以根據操作條件進行選擇。
下面描述與該自身溫度上升抑制控制相結合的單色打印機。
該實施例中的打印機，適合于可更換型記錄頭。對這種情況，需要在每次更換記錄頭時，將噴射量控制(控制溫度寬度/或控制脈沖寬度)設在合適的噴射量狀態。在該實施例中，打印機是單色的，因此允許比較粗的噴射量控制，使預熱脈沖寬度P1的減小速率隨溫度的升高而降低，從而抑制記錄頭的自身溫度上升。
由圖22所示的控制表格可以看出，通過脈沖變換而形成的預熱脈沖寬度P1的變化量隨記錄頭溫度的升高而增大，因而可以進一步抑制因打印而產生的自身溫度升高。這類似于圖21所示的變化趨勢。
由上可知。按照本發明，當記錄頭的熱發生元件也由例如多個脈沖激勵時，第一脈沖的脈沖能量通過例如根據記錄頭溫度進行的脈沖寬度調制發生變化，這樣可以控制墨汁的噴射量，并可抑制記錄頭的溫度上升。
其結果是，使供給熱發生元件的能量降到最小值以減小因打印操作所產生的記錄頭的自身溫度上升，并可以控制噴墨量。由此可以避免圖象密度變化，并可穩定色彩平衡。
本發明的該實施例可以有效地消除或抑制在打印操作期間由于噴射量的變化而引起的噴墨特性變化，和由于記錄頭自身溫度上升所導致的墨汁溫度變化、噴射方向改變、噴射失敗、再充填頻率降低或由于記錄頭自身溫度上升所導致的記錄頭結構變化產生的控制特性變化等不利因素。
第二個優點是，由于記錄頭的溫度降低，記錄頭的使用壽命可以大大延長。
下面說明記錄頭溫度檢測裝置。它可以是直接檢測記錄頭溫度的形式。可以是接觸式的或非接觸式的。它最好與具有記錄頭熱發生元件的基板形成為一體。作為間接溫度檢測裝置，它應根據控制裝置(CPU、電容器或類似元件)的溫度等，預測出有關記錄頭驅動的溫度。這種預測型傳感器在減小溫度檢測波動方面是有效的，并可以在打印機主體上設置同樣的溫度傳感器，以實現平穩的控制。
對用于驅動信號的波形選擇(改變或變形)可以采用下述方式。對于其基本波形可如圖9所示。該波形的選擇、變形和改變可按下述方式進行，按照溫度改變其脈沖寬度(供給周期)的前面部分P1，按照溫度改變其截止周期P2，在一個預定的驅動信號或類似信號的周期ia中改變其前導部分P1和截止時間部分P2的比例。
在本發明的該實施例中，最好使用恒定的主驅動脈沖P3，并在零和預定周期內改變前導部分P1。但是，本發明還包括改變主驅動脈沖P3。
如前所述，在截止周期P2中電壓最好為零。但是在靜止周期P2內，也可施加低于P1和P3時刻的電壓的預定電壓。可以通過轉換波形使脈沖P1和P3以呈正弦波形的形式供給電壓。
對于電子回路，可以為前導脈沖發生器和主驅動脈沖發生器的組合體。在一種變型回路中，可以選擇恒定脈沖發生器的一部分輸出信號作為向熱發生元件或電熱轉換器提供的選擇脈沖。在另一種變型回路中，可以選擇和設計前導脈沖P1和主驅動脈沖P3的供給時間，并將選定或設計的脈沖供給電熱轉換器。其它變型可由本領域技術人員適當選擇。
驅動信號是指根據指令在電熱轉換器中導致氣泡生成的信號整體。當驅動信號包括多個脈沖量時，前導脈沖被稱為“主脈沖”。前導脈沖可包括多個脈沖。當有多個前導脈沖時，驅動信號可稱為是多級驅動信號。當使用多個前導脈沖時，靜止時間是指最后一個前導脈沖與主脈沖之間的間隔。
實施例2在該實施例中，將對記錄頭生產過程中產生的各記錄頭噴射量的變化進行修正。
圖23、24、25是按照本發明一個實施例的噴墨記錄設備的主控制流程圖。首先參照流程圖說明主控制方式。當主開關起動時，設備進行步驟S1的初始檢測操作。在初始檢查操作中，應檢查ROM和RAM，以確保程序和數據適合于正確操作。在步驟S2，讀取溫度傳感器回路的修正值。然后在步驟S3，進行初始夾卡的檢測操作。在該實施例中，既使前門是閉合的，也要在步驟S3進行初始夾卡檢測操作。在步驟S4用在下一步驟讀取記錄頭信息所需的項目對設備進行檢測。在步驟S5從記錄頭的ROM中讀取數據。在步驟S6設置初始數據。
在步驟S7，開始進行初始溫度為20℃的溫度控制，在步驟S8對主開關接通時是否需要進行恢復操作進行識別[1](識別是否需要進行吸抽恢復操作)。
圖26表示初始溫度為20℃的溫度控制流程圖。在這一流程圖中，在步驟S2001，將30秒置入時間計數器。隨后，如果溫度高于20℃，則由步驟S2002完成這一流程的操作。如果溫度低于20℃則在步驟S2003起動記錄頭的加熱器。在步驟S2004識別30秒計時是否已經結束。如果是，由則步驟S2005結束這一起動;如果不是，則將操作返回步驟S2002。
下面將說明記錄等待狀態的順序操作。
下面說明準備狀態時的順序操作。在步驟S9進行20℃溫度控制。在步驟S10進行備用無效噴射操作。在步驟S11，檢測出現的紙張。如果無紙，則操作轉入步驟S21，識別清潔鈕是否已經按下。如果是，則由步驟S13進行清潔操作。在步驟S14如果RHS鈕已經被按下，則由步驟S15置入RHS模式標記。這里，“RHS”表示用于修正密度非均勻性著色過程的記錄頭。由讀取器讀出打印圖案的密度非均勻性，并修正該非均勻性。
如果在步驟S16由人工供紙，則在步驟S17置入人工供紙標志，其操作轉入步驟S22(復制開始序列)。如果在步驟S18啟動OHP按鈕，則在步驟S19置入OHP模式標志。如果相反，則在步驟S20清除OHP模式標志。如果在步驟S21按下復制按鈕，則操作轉入復制開始序列(步驟S22)。如果未將復制按鈕按下，則操作返回至步驟S9。如果在步驟S13判斷清潔操作已經完成，則操作返回到步驟S9。
下面說明復制序列的操作。在步驟S22驅動風扇以抑制內部溫度的上升。在步驟S23，開始25℃溫度控制。在步驟S24，判斷是否已提供紙張。如果沒有，則在步驟S25進行無效噴射操作[1](N＝100)。然后將操作轉入步驟S29。其中，N為無效噴射量。在步驟S26，判斷是否需要進行恢復操作[2](判斷在供紙前是否需要進行吸抽恢復操作)。然后，在步驟S27供紙。在步驟S28檢測紙的寬度和材質。在步驟S29判斷是否需要移動圖象。如果是，則由步驟S30進行副掃描移動(移動紙張)。如果圖象不需要移動，則操作轉入步驟S31，在該步驟檢測記錄頭溫度是否不低于25℃。如果是，則判斷是否有進行恢復操作[3]的必要性(根據非覆蓋周期墨汁汽化量進行恢復操作)，并由步驟S33進行一行記錄操作。然后由S34判斷是否進行恢復操作[6](根據擦試時間判斷是否進行恢復操作)，并由步驟S35供給紙張。
在步驟S36，判斷記錄操作是否結束。如果是，則將指示打印數量的數據等寫入ROM，并將操作轉入步驟S37。如果不是，則操作轉入步驟S31。在步驟S37，判斷設備是否應轉換到準備狀態。如果是，操作轉入步驟S38。
步驟S38之后的操作是作為紙張排出操作的程序，判斷一張紙打印完之后進行恢復操作[4]的必要性(在打印后除去氣泡，除去腔室中的氣泡，對不允許的高溫狀態進行冷卻，恢復)。在步驟S38，判斷是否需進行排出紙張的操作。如果不是，則由步驟S39、S40、S41將溫度降低到45℃或更低，如果在兩分鐘內溫度降低量不足，則通過步驟S42停止激勵。當溫度降低到45℃或更低時，由步驟S50進行擦試操作，并由步驟S43進行無效噴射操作(N＝50)。在步驟S48，覆蓋住噴射出口。如果需要進行紙張排出操作，則由步驟S44將紙張排出。在步驟S45，判斷是否指示繼續打印。如果是，則由步驟識別進行恢復操作[4]的必要性，并使操作返回步驟S24。如果不是，則由步驟S46進行恢復操作[4]。在識別之后，與不需排出紙張的情況相類似，在步驟S48覆蓋噴射出口。在步驟S49關閉風扇。然后，操作返回步驟S9，復制操作結束。
圖26B、26C是用于20℃、25℃溫度控制的順序操作流程圖。在步驟S2101判斷記錄頭溫度是否高于或低于20℃。如果高于，則在步驟S2102使記錄頭加熱器去掉激勵，如果低于20℃，則由步驟S2103激勵該加熱器，并結束20℃溫度控制流程。25℃溫度控制流程操作包括的步驟S2104-S2106與20℃溫度控制流程操作中的步驟S2101-S2103相同。所以省略詳細介紹。
圖27是上述步驟S3的初始夾卡檢測的詳細流程圖。該流程在主開關啟動后立即執行以檢測夾卡狀態。在步驟S201-S204，分別由供紙傳感器、排紙傳感器、升紙方向傳感器和紙張寬度傳感器檢測記錄紙或類似物是否出現在供紙通路中或靠近滑架。如果是，則檢測夾卡情況以產生警報信號，如果不是，則使操作返回到主流程。
圖28是上述步驟S5中記錄頭信息讀出流程的詳細流程圖。在步驟S301，讀取特定記錄頭的序號，在步驟S302，判斷讀取的序號是否為FFFFH。如果是序號FFFFH，則由步驟S304識別缺少的記錄頭。如果序號不是FFFFH，則由步驟S303讀取記錄頭彩色信息。在步驟S305，根據讀出的彩色信息，判斷記錄頭是否位于某一種顏色所確定的正確位置上。如果記錄頭位于正確位置，則操作轉入步驟S306;如果位于錯誤位置，則操作轉入步驟S307。
在步驟S306，其余的記錄頭信息，例如打印脈沖寬度、溫度傳感器修正、打印數量、擦試操作數等以及數據被存儲。在步驟S308根據記錄頭的序號判斷已安裝的記錄頭是否是新的。記錄頭的序號始終存儲在后備RAM中，因而它可以與新數據進行比較。如果兩個序號不同，則可判定為新記錄頭，如果相同，則認為記錄頭沒有更換。在該實施例中，上述判斷是對黑色、深藍色、絳紅色和黃色中的每一種顏色進行的。如果記錄頭不是新的，則記錄頭信號讀取程序結束。如果記錄頭是新的，則步驟S309將諸如序號、顏色信息、打印脈沖寬度、PWM點數目、溫度傳感器修正項、打印數量、擦試操作數等記錄頭信息存入設備的存儲器中。另外，將指示安裝了新記錄頭的標志(或數據)存入存儲器。在步驟S310讀出記錄頭的HS數據(深淺度信息)，在步驟S311，利用設備的時鐘將新記錄頭開始使用的時間寫入非易失存儲器，并結束記錄頭信息讀取程序。
下面說明作為記錄頭信息存儲裝置的ROM的使用方法。
在本發明的設備中，使用的是可更換記錄頭(墨盒型)。因此它有助于使用者隨時更換記錄頭。由于記錄頭是成批生產的，各記錄頭會因不可避免的生產誤差或偏差而有所不同。因此，為了穩定地提供高質量圖象，就需要對該偏差進行修正。
就在驅動條件下修正該偏差的方法而言，可將存儲在各ROM中的驅動條件寫入，并以此為基礎進行修正，或是控制因記錄頭噴射出口尺寸分布所產生的一個記錄頭中噴射量的變化和總密度的非均勻性。這稱作記錄頭深淺度調制(HS)。
如果不對各記錄頭進行該修正，就不能確保完成特別是噴射速度、噴射方向(打印點的精度)、噴射量(圖象密度)的穩定性(再填充頻率、非均勻性、濕潤狀態)的控制。這使得難以提供穩定的高質量圖象，并在打印時導致噴射失敗，或是由于墨滴位置的偏離而產生明顯的圖象干擾。
特別是對于全色圖象的情況，圖象是由四個記錄頭，即深藍色記錄頭、絳紅色記錄頭、黃色記錄頭和黑色記錄頭共同形成的，如果一個記錄頭的噴射量或控制特性與其它記錄頭不同，圖象質量就會嚴重下降。其中，噴射量的變化將導致整個色彩平衡的失調，因而使色彩和顏色再現性變壞(色差增大)，進而降低了圖象質量的等級。而對于黑色、紅色、藍色或綠色等其它顏色的單色圖象，則會使圖象密度發生變化。控制特性的變化改變了中間色調圖象的再現性。考慮到上述情況，該實施例對噴射參數進行了修正。
在該實施例中，用第一實施例所述的分脈沖寬度調制驅動方法實現記錄頭驅動。記錄頭結構與用于第一實施例的記錄頭相同。該實施例的記錄頭設有存儲各記錄頭參數的ROM(EEPROM)。該信息由打印機主體組件讀取，以補償各記錄頭的偏差。
下面說明用于修正各記錄頭噴射參數變化以提供高質量和精確圖象的方法。如前所述，當啟動已裝有記錄頭的主體組件的主開關時，在記錄頭生產過程中存儲在ROM中的信息(ROM信息)由打印機主體組件讀出。更準確地說，是寫入諸如記錄頭ID數目、顏色信息、TAI(記錄頭相應于打印脈沖寬度的驅動條件表格指示)、TA3(脈沖寬度調制表格指示)、溫度感應校正程度、打印數量、擦試操作數等。按照讀取的表格指示TA1，在以后將描述的分脈沖寬度調制驅動控制中，主體組件確定了主加熱脈沖寬度P3。詳細的描述見以下各段。
(1)TA1的確定在記錄頭制造過程中，每個記錄頭的噴射性能是在通常的驅動條件下，即，記錄頭溫度TH為25℃，驅動電壓VOP為18.0V，脈沖寬度P1為1.87微秒且脈沖寬度P3為4.114微秒的條件下測定的。隨后對每個記錄頭確定其最佳驅動條件，并將該驅動條件寫入記錄頭的只讀存儲器(ROM)中。
(2)驅動條件設置主體組件允許在分脈沖寬度驅動過程中，在該主體組件中設置預熱脈沖寬度P1，間隔時間寬度P2和主加熱脈沖寬度P3，如圖1所示，預熱脈沖的上升時間被設置為T1，T2和T3，且在本實施例中，在體組件上確定的T3為8.602微秒。依據記錄頭讀出的指示為基礎確定的脈沖寬度T2和TA1(例如4.488微秒)，脈沖寬度P3確定為例如P3＝T3-T2＝4.114微秒。
圖29表示表格指示TA1和在指示TA1的基礎上確定的主加熱脈沖寬度P3之間的關系。
通過脈寬調制(PWM)校正該過程被描述為一種方法即利用PWM控制方法校正單個記錄頭的噴射量的變化以形成正確的圖象。PWM控制條件是做為記錄頭ROM信息的一部分，當啟動主體組件的主開關時，通過主體組件，與ID數目、顏色、驅動條件和HS數據一起讀出。
在本實施例中，表格指示TA3作為PWM控制的控制條件。如以后將描述的那樣，數字TA3被表示為相應記錄頭噴射量(VDM)的數字。按照讀數TA3，主體組元件確定PWM控制中的加熱脈沖寬度的上限。該描述參照PWM校正。
(1)表格指示TA3的確定在記錄頭的制造過程中，每個記錄頭的噴射量是在通常的驅動條件下，即，記錄頭溫度TH為25.0℃，驅動電壓VOP為18.0V，脈沖寬度P1為1.87微秒和脈沖寬度P3為4.114微秒的條件下檢測的。測出的量為VDM。隨后，確定與參考噴射量VDO＝30.0(毫微克/滴)之間的差(△V＝VDO-VDM)。根據△V，確定(如圖30所示)△V與表格指示TA3之間的關系。由此可見，依據噴射量，可確定記錄頭的排列，并在ROM中貯存每個記錄頭的數據TA3。
因為噴射量是通過改變預熱脈沖寬度P1校正的，當利用△V制表時，希望△V等于△VP，△VP在一個表格中是預熱脈沖寬度P1的變化量，P1可通過將要描述的分脈沖寬度調制驅動方法控制。
(2)表格指示的讀出如在段落(1)中描述的那樣，影響ROM中信息的記錄頭安裝在墨汁噴射記錄設備的主體組件上。隨著主開關的啟動，按照圖22所示的順序操作，記錄頭ROM中貯存的信息被存入主體組件的SRAM中。
(3)PWM控制表格的確定1、在記錄頭高噴射量的情況下(例如VDM＝31.2(毫微克/滴))，在環境溫度(記錄頭溫度)為25.0℃時，應使預熱脈沖的脈沖寬度P1短于標準驅動條件(P1＝1.867微秒)(例如，P1＝1.496微秒)以減少噴射量，使噴射量接近于標準噴射量VDO＝30.0(毫微克/滴)。
2、在記錄頭低噴射量的情況下(例如，VDM＝28.8(毫微克/滴)，在環境溫度(記錄頭溫度)為25.0℃時，使預熱脈沖的脈沖寬度P1長于標準驅動條件(P1＝1.867微秒)(例如，P1＝2.244微秒)以增加噴射量，使噴射量接近于標準噴射量VDO。
3、如圖30所示，在上述操作中，表格指示TA3與預熱脈沖寬度P1之間的關系是根據每個記錄頭的噴射量確定的，從而總能供給標準的噴射量VDO。
4、在該方法中，主體組件可具有用于標準噴射量VDO(30.0毫微克/滴)的16個PWM表格。因此，通過圖21所示一個指示的噴射量增量為0.6毫微克/滴，全部噴射量理論上的可校正范圍是±4.8毫微克/滴。然而實際上，為了有效利用上述噴射量控制方法，噴射量的校正量的變化范圍最好為±1.8毫微克/滴。
這是因為，如圖3所示，如果預熱脈沖寬度P1太大，就會產生預生氣泡，如果預熱脈沖寬度P1太小，PWM噴射量控制的溫度可控范圍就會太小。
在本實施例中，從好的圖象密度設計和色彩再現范圍的觀點來看，改變脈沖寬度需要五步驟。通常，從足夠的墨汁噴射量和防止白色帶的產生及其它圖象質量問題的角度來看，只有讓記錄頭提供標準的噴射量VDO＝30.0±2.0(毫微克/滴)。利用校正方法，記錄頭供給VDO′＝30.0±3.8(毫微克/滴)是合適的。如前面所述，主體組件讀出ROM信息作為PWM控制表格指示TA3，且設置響應該信息的主體組件驅動條件，以便能校正各個記錄頭的噴射量的變化。由此，使用可拆卸安裝記錄頭的主體組件能夠不困難地穩定彩色圖象的質量。此外，還可增加記錄頭制造的成品率，并因此降低墨盒的總造價。
如圖31所示，預熱脈沖寬度P1可在對應記錄頭溫度TH的適當范圍內加以改變。或按照圖11所示的順序操作完成該變化。
圖31A表示了脈沖寬度P1的參考值為OA，且預熱脈沖寬度P1每2.0℃改變一級(1H)的情況。圖31B和31C表示了參考值分別為OB和09的情況。參考值可以貯存在記錄頭的ROM中，并可由主體組件讀出以產生一個表格或多個表格。而不同參考值的表格被貯存在主體組件中，且其中合適的一個按照ROM信息被選擇出來。
圖32A表示了按照本實施例的墨汁噴射墨盒的外觀。圖32B表示了圖32A的墨盒的印刷電路板85，在圖32B中，給出了一個印刷線路板基851，鋁熱輻射板852，包括熱發生元件和二級管模片的加熱板853，一個EEPROM(非易變性存儲器)預先貯存密度非均勻信息或類似信息，用于與主體組件電連接的接觸電極855。為簡單起見省略了設在一條直線上的噴射出口。
為了貯存針對每個記錄頭的圖象非均勻信息或類似信息，EEPROM 854設置在墨汁噴射記錄頭86的打印基板851上，86還包括熱能發生元件和驅動控制器。由此，當記錄頭86裝在主體組件上時，主體組件從記錄頭86中讀出關于記錄頭的參數，和密度非均勻性等信息，且主體組件按照讀出信息完成預控制以提高記錄性能。因此，可確保高圖象質量。
圖33A和33B表示了圖32中印刷線路板基851上的電路的主要部分。將由一點點劃線確定的框架內的元件設在加熱板853上。加熱板853具有NXM(在本例中為16×8)的矩陣結構，每個點都具有用于防止意外電流通過的系列連接的熱發生器和二極管856。熱發生元件857是以用于每一組的時間均分的方法驅動的。對供給驅動能的控制是通過控制施加于分段側的脈沖寬度(T)來實現的。
圖33B表示圖32B的EEPROM854的一個例子。它貯存了與強度非均勻性或類似特性有關的信息。該信息通過相應于來自主體組件的一個指令信號(地址信號)D1的串行聯系來提供。
用于各于記錄頭的信息貯存在ROM中，且對各個記錄頭的噴射性能的變化進行校正。所需要的是用于向主體組件傳遞信息的裝置。
圖35A和35B表示按照另一個實施的記錄頭。這些記錄頭中，代替與傳給主體組件的信息有關的ROM，在記錄頭的集成電路塊上形成了多個凹坑或凸起。通過凸起或凹坑的結合給出信息。在圖35A中，信息為凸起的結合的形式，在圖35B中，信息為凹坑的結合的形式。在這些例子當中可以低費用和簡單結構傳輸信息。當記錄頭安裝在主體組件上時，主體組件機械地，電地或光學地讀出由凹坑成凸起代表的，與表格指示或表格或類似物有關的信息，并且改變控制參數，相應地在這種打印中，記錄頭是可更換的，理想的情況是每當更換記錄頭時設置最佳控制參數。提供信息的方法并不限于圖35A或35B所示的這些，如果要完成相同的功能，也可采用部分切割或類似方法傳遞信息。
如圖3和4所示，由于制造的公差，各個記錄頭具有不同的參數。在記錄頭溫度(TH)為恒定的條件下，預熱脈沖寬度P1與噴射量VD之間的關系如圖3中曲線b(或c)所示，即，低于脈沖寬度的PILMT時，斜率較大(較小)，且增值是線性的;超過PILMT時，由主加熱脈沖P3產生的氣泡被預發生氣泡所干擾;超過PIMAXb(PIMAXC)時，噴射量減小。在預熱脈沖寬度P1為恒定的條件下，記錄頭溫度TH和噴射量VD之間的關系如圖4曲線b(或c)所示，即，相對于記錄頭溫度TH的增加，其關系為大斜率線性增長。線性區域的系數如下預熱脈沖與噴射量的相關系數KP＝△VDP/△PI(毫微克/微秒，滴)記錄頭溫度與噴射量的相關系數;
KTH＝△VDT/△TH(毫微克/滴)當記錄頭具有如圖2所示的結構并具有圖4曲線b所示特性時，KP＝3.53(毫微克/微秒·滴)，且KTH＝0.35(毫微克/微秒、滴)。記錄頭具有如圖4所示曲線C的特性時，KP＝3.01(毫微克/微秒，滴)，且KTH＝0.25(毫微克/微秒，滴)。
通過這兩種關系，為了更有效地控制上述方法中的噴射量，由于圖8所示關系與曲線b和c不同，所以希望溫度范圍和/或脈沖寬度是最優的。如前所述，最佳控制參數由主體組件讀出，由此記錄頭更換后，在打印期間的初始噴射量校正和控制操作是變化的。所以，即使記錄頭溫度由于周圍溫度的變化而改變，和自身溫度由于打印操作而上升，記錄頭的墨汁噴射量也能控制為恒定。在本實施例中，記錄頭集成電路塊具有識別能力，但相同或相似的結構也可設置在墨盒里。
當一個永久性記錄頭用于彩色打印機時，調試工作是在從工廠里發貨前完成的，所以，所有的調試都希望在一個較短的時間內完成。為了消除相應于輸入信號而變化的記錄密度，通常分別地對深藍、絳紅、黃色和黑色記錄頭進行伽瑪校正，以便通過調整色彩平衡抑制因噴射量改變而造成的色彩再現性惡化。過去能提供好的半色調的色彩平衡，但對于連續整體圖象的基本噴射量的校正是不可能的。如果通過改變伽瑪校正來這么做，則會產生密度增加或其它問題。
按照本發明的該實施例，可以根據從記錄頭讀出的校正數據校正噴射量。該過程可在裝配操作期間自動完成。因此，可省去不希望進行的改變伽瑪的校正。在永久性記錄頭的情況下，其使用壽命等同于墨汁噴射記錄設備的主體組件。所以，如果在使用期間噴射量變化，通常要更換一個記錄頭或多個記錄頭。按照本發明的該實施例再調整是很容易完成的。
如前所述，按照本發明的該實施例，在適用于可更換記錄頭的墨汁噴射記錄設備中，記錄頭設有一種形式或另一種形式的信息傳遞裝置。記錄裝置的主體組件從記錄頭的信息傳遞裝置接收信息和根據該信息，改變用于分脈沖寬度調制驅動方法的指示或表格，從而改變預熱脈沖寬度P1。由此，可改變記錄頭的噴射量以使記錄頭的噴射量均勻。所以，可以避免由于制造過程中所產生的不可避免的各個記錄頭的噴射量的變化。此外，可消除各個記錄頭的噴射量的變化，由此可避免在全色圖象形成過程中，由于色彩平衡的干擾而產生的色差或色彩再現性衰退，因此，圖象質量得以提高。此外，控制性能的改變可有效地提高彩色圖象半色調的再現性。對于單色圖象諸如黑色，紅色，藍色，綠色等等，密度變化可被消除。利用本實施例的方法，通常因噴射量太大或太小而廢棄的記錄頭也可使用，由此記錄頭的產量可顯著提高，所以，記錄頭的造價可以減少。
實施例3
這里所要描述的是，減少在記錄中使用的噴射出口上由于受溫度分布的影響而引起的墨汁噴射量的變化的方法。本實施例的墨汁噴射記錄設備的主控制和初始夾卡檢查與實施例2的相同，且操作流程圖如圖23，24，25，26和27所示。主控制基本上與第二實施例2相同，因此這里為簡便起見就不再描述了。
本實施例的記錄設備適用于前述實施例中的可拆卸記錄頭(墨盒型)。類似地，記錄頭通過分脈沖寬度調制(PWM)驅動方法驅動。與前述實施例相似，為了校正由于溫度變化引起的噴射量變化，本實施例采用的墨汁噴射記錄頭相應于墨汁噴射出口設置了多個噴射加熱器和溫度傳感器。圖36表示了本實施例中使用的記錄頭的加熱器板HB。在圖示的位置關系中板基上配置有溫度傳感器8e，輔助加熱器8d，具有噴射(主要)加熱器8c的噴射口8g以及驅動元件8h。通過在同一基板上設置這些元件，可有效地檢測和控制記錄頭的溫度。此外，還能減少記錄頭的尺寸和簡化生產步驟。在本圖中，表示了在裝有墨汁的區域和未裝墨汁的區域之間起分隔作用的頂板的外邊緣側壁剖面8f的位置關系。如該圖所示，溫度傳感器8e設置在外邊緣側壁8f的外側并朝向噴射出口一邊，即，設置在裝有墨汁的區域并在噴射出口附近。通過這種布置，可以有效地檢測與噴射出口相鄰的記錄頭溫度。與實施例1和2相似，溫度檢測是取溫度傳感器的平均值。即，測得的溫度TH是(THL+THR)/2，其中THL和THR是由左和右兩個溫度傳感器測出的溫度。
當僅使用記錄頭噴嘴噴射出口的左半部分時，溫度分布如圖37中的(2)所示。隨著打印效率的提高這一趨勢變得更加明顯。在打印期間，左側的溫度傳感器一直顯示高溫，而右側的溫度傳感器一直顯示低溫。當記錄頭在如此測得的記錄頭溫度TH的基礎上驅動時，其控制是在低于實際工作的噴嘴的溫度THL(THL＞TH)的溫度基礎上實現的。因此，控制操作增加了噴射量，即，控制將使預熱脈沖寬度P1變長。最理想的是通過控制減少噴射量，所以，控制是不穩定的。此外，由于因噴射量隨預熱脈沖寬度的增加而增加，從而產生溫度升高，使左側和右側的溫差增大。
為了消除惡性循環，本實施例中的控制是在校正溫度TH′＝(XTHL+YTHR)/(X+Y)的基礎上實現的，即，將左側和右側的溫度加權。在本實施例中，X＝4和Y＝1在由左半側噴嘴進行噴射操作之前被置入主體組件。例如，如果在50%打印效率的打印操作的第一行檢測到的溫度是THLMAX＝40℃，和THRMAX＝30℃(1)在普通控制的情況下TH＝(40+30)/2＝35℃將其用作控制預熱脈沖寬度P1的基點，因此與THLMAX的差等于5℃。
(2)在本實施例中TH′＝(160+30)/5＝38℃將其用作控制預熱脈沖寬度P1的基點，因此與THLMAX的差為2℃，由此減小了與實際溫度的差值，實現了更精確的記錄頭驅動控制。
下面描述本實施例的另一個例子。在該例子中，記錄頭溫度的校正是在記錄頭驅動過程中實施的。該例子結合單色打印機進行描述。
在本例的設備中，在打印工作期間使用三個左側溫度傳感器輸出和三個右側溫度傳感器輸出的平均值(THL＝[THLN-2+THLN-1+THLN]/3)來控制記錄頭的左側和右側溫度控制輔助加熱器。檢測由于使用噴嘴的數量和位置引起的并被左側和右側溫度傳感器檢測的溫差，并實行能量控制以消除在等待向輔助加熱器供給能量期間而產生的溫度分布。
當僅使用左半部噴嘴時，記錄頭溫度分布如圖37中曲線(2)所示。隨著打印效率的提高，該趨勢變得更明顯。在打印操作期間左測溫度傳感器總顯示高溫，而右側溫度傳感器則總顯示低溫。考慮到記錄檢測的記錄頭溫差△TH，可驅動輔助加熱器。確切地說考慮到記錄頭溫差△TH所以應對在噴嘴噴墨的左側檢測的記錄頭溫度THL進行識別，并選擇一個低目標溫度以降低輔助加熱器的能量。另一方面，考慮到記錄頭溫差△TH應對在噴嘴不噴墨的右側記錄頭溫度THR進行識別，并選擇一個高目標溫度以提高能量。由此，可減少右側與左側的溫差。
在該方法中，考慮了左側與右側溫度傳感器輸出信號之間的溫差，在能量控制中，將左側和右側輔助加熱器供給的能量加權。假設只在記錄頭的左半側噴嘴實行噴射，在開始打印之前記錄頭的溫度是35℃，打印效率是50%。進一步假設第一打印行檢測的溫度THLMAX＝45℃和THRMAX＝35℃。那么，△TH＝THLMAX-THRMAX＝10℃。
(1)在普通控制中，左側目標溫度THL＝35℃右側目標溫度THL＝35℃所以，控制系統度并沒有改變目標溫度。
(2)在本實施例中，
左側目標溫度THL＝TH-△TH/2＝30℃右側目標溫度THR＝TH-△TH/2＝40℃目標溫度在不同于實際溫度的情況下是變化的，因此，要進行控制以減少右側和左側部分之間的溫度差。還是在該方法中，對于溫差△TH，主體組件具有所用噴嘴數量和位置的一個表格或多個表格。
下面描述本實施例的一種彩色復印機。
在彩色復印機的情況下，按照圖象讀取器供給的圖象信號驅動打印機，因此，打印范圍和記錄頭打印寬度之間的關系并不總是打印寬度的整倍數。相應地，在打印的底線上，只使用了一部分噴嘴。在一連續打印型墨汁噴射記錄設備中，采用標準供紙(記錄頭寬度)來穩定供紙精度。因此，如果為減少打印而改變送紙，送紙精度便會因連接色帶(圖象干擾)的出現而降低。基于這點，采取雙路打印是十分有效的，即在一張傳送紙上完成兩次打印操作。在這種情況下，需改變工作噴嘴的數量。例如，減少50%工作噴嘴，使左側和右側的64個噴嘴輪換使用以實現雙路打印。
在本例中，基于左側和右側溫度傳感器之間的溫度差△TH，例如，對于各個組而言，可在控制過程中改變驅動脈沖。在本設備中，三個左側傳感器輸出信號和三個右側傳感器輸出信號的平均值(THL＝[THLN-2+THLN-1+THLN]/3)被作為控制記錄頭驅動的記錄頭溫度TH。檢測由于使用的噴嘴的位置和數目引起的溫度差，并使施加于記錄頭上的驅動脈沖加權以減小溫差。
僅當使用左半側噴嘴時，記錄頭的溫度分布如圖37曲線(2)(打印)所示。隨著打印效率的提高這種趨勢更明顯。在打印操作期間，左側溫度傳感器總顯示一個高溫度，右側溫度傳感器總顯示一個低溫度。記錄頭依照記錄頭溫差△TH驅動。更具體地講，供給噴射噴嘴(左半部)的記錄頭驅動脈沖PIL的脈沖為短脈沖以減少噴射量，而供給非噴射噴嘴(右半部)的驅動脈沖PIR具有很大的寬度以增加噴射量(提高溫度)，從而使噴射量(溫度)分布更均勻。當僅啟動右半側噴嘴時，進行相似的操作過程。
在該方法中，由左側和右側溫度傳感器檢測的溫度差值和各組的驅動脈沖在控制能量時進行加權。假設用P1＝1.87微秒的驅動脈沖啟動左半側噴嘴，且在溫度為TH＝25℃下開始操作。進一步假設打印效率為50%，第一行測得的溫度為THLMAX＝45°和THRMAX＝35°。那么，△TH＝(THLMAX-THRMAX)＝10°。
(1)在普通控制情況下，左側預熱脈沖寬度PIL＝P1微秒，右側預熱脈沖寬度PIL＝P1微秒，因此，控制系統不工作，即，控制系統提供脈沖寬度PI。
(2)在本實施例中，△P1＝P1·△TH/20℃，左側預熱脈沖寬度PIL＝(P1-△P1)微秒，而右側預熱脈沖寬度PIR＝(P1+△P1)微秒，這樣左側和右側的驅動參數不同從而減少了噴射量的差。換句話說，控制是以(P1±△P1)完成的。
當溫差△TH等于或大于20℃時，控制操作無法進行，從而產生錯誤信號。在本實施例中，向非噴射噴嘴提供預熱脈沖以提高其溫度，但是，在控制中并不要求將預熱脈沖供給非噴射噴嘴。
按照本實施例，在使用熱能的噴墨記錄設備中，驅動參數或條件(溫度控制方法，驅動脈沖等)是根據噴嘴的數量變化的，因此，記錄頭的溫度分布更均勻，所以噴射量分布更均勻。從而可避免密度不均勻或連接色帶。即使在底行打印或縮小打印中，也能保持圖象密度和/或色彩平衡的穩定。
實施例4本發明的第四實施例采用分脈沖寬度調制(PWM)驅動方法。
在本實施例中，通過調制構成驅動信號的多個信號中主導信號數量的波形來控制在墨汁中產生的氣泡的膨脹速度，由此可控制噴墨速度，此外，可進行最佳的墨汁再填充。在本實施例中使用的墨汁噴射記錄設備和PWM驅動方法與圖1-5中所示第一實施例相同。簡單地說如上述圖1-5所述，對分脈沖(用于熱發生元件的驅動信號)的第一脈沖進行調制以穩定噴射量。另一方面，使記錄頭的溫度得以有效地控制。記錄頭溫度的可控制范圍比較大，如圖8所示的TO-TC。
墨汁噴射速度和墨汁溫度之間的關系通常如圖38所示。更準確地說，噴射速度隨溫度的增加而增加。達到某一溫度后，噴射速度隨墨汁溫度的增加而線性增加。墨汁溫度和噴射速度之間的關系如下所述。
噴射速度V墨汁，噴射量M墨汁和通過熱發生元件提供的熱能在墨汁中產生的氣泡體積Vb，滿足V墨汁＝K(эVb/эt)/M墨汁其中K是常數，э/эt是時間的偏導。
如前面所述，噴射速度與氣泡膨脹速度成正比，與噴射量成反比。所以，例如如果噴射量減少和/或氣胞膨脹速度增加，噴射速度則增加。因為會產生圖象密度非均勻性或類似情況，噴射量(變化的)減少是不利的，如結合圖1-11所描述的那樣，因此，通常要進行控制以穩定噴射量。基于這些原因，墨汁噴射速度頻繁地由氣胞膨脹速度確定。而氣泡膨脹速度又取決于墨汁溫度(記錄頭溫度)。
圖39表示氣泡產生時間t和氣泡體積Vb之間的關系。曲線a和b分別代表了記錄頭溫度分別為25℃和40℃、驅動脈沖是非分離單個脈沖時的情況。由此可以知道，當氣泡的體積Vb增加(膨脹)時，由于曲線b具有較高的記錄頭溫度，所以曲線的斜率，即膨脹速度更高。
如前所述，省略了圖38所示的關系，即，噴射速度隨記錄頭溫度增加而增加，記錄頭溫度指在墨汁通路或共用墨盒里的墨汁溫度。
雖然噴射速度可通過提高記錄頭溫度而增大，但降低速度(收縮速度)的氣泡體積Vb則相對較小，因此，在具有較高噴射速度的曲線b中的氣泡消失時間相對較長。其結果，導致上述問題的再填充頻率降低。
這些現象可通過這一因素解釋，即由于氣泡周圍墨汁的溫度較高，曲線b具有較長的氣泡消失時間。
因此，在本實施例中，提高包含在噴射中的墨汁溫度以提高噴射速度，同時使記錄頭保持在低溫，即在氣泡收縮期間氣泡周圍的墨汁溫度。
圖40表示了驅動熱發生元件的脈沖和氣泡體積隨時間變化之間的關系。在本圖中，當單個脈沖A施加于熱發生元件時，熱發生元件溫度和氣泡體積隨時間t變化。更具體地說，驅動脈沖在時間點tp上升而在tas′上薄膜沸騰開始，從而使氣泡開始膨脹。在時間t2時，驅動脈沖下降，但氣泡體積繼續增至tamax(最大體積)。隨后，氣泡開始收縮直至在時間taf消失。當施加雙脈沖B時，氣泡體積以相似的方式變化。
比較單脈沖A處于雙脈沖B處的情況下的氣泡消失周期(從最大氣泡體積至消失)和膨脹周期(從開始膨脹至最大體積)。假設氣泡消失時間基本相同，雙脈沖B情況下的膨脹周期較短。即，膨脹速度較高。通過比較圖B中的曲線a和c可理解這點。
因此，即使氣泡消失時間是相同的，噴射速度也會通過施加雙脈沖增加。這是因為墨汁溫度對噴射的影響是通過雙脈沖的第一部分增強的。由此，降低因墨汁的粘性而導致的對墨汁噴射的阻力，可以提高氣泡膨脹速度。從而提高噴射速度。此外，通過調制第一脈沖寬度P1，使噴射速度得以控制。
當熱發生元件由雙脈沖驅動時，如結合圖1-15所述的那樣，記錄頭溫度相對較易控制。因此，可降低記錄頭溫度，從而縮短氣泡消失時間，同時，使墨汁噴射量穩定。
下面將描述在雙脈沖(分脈沖)的情況下，考慮到記錄頭驅動條件和記錄材料上的圖象形成條件，對氣泡寬度的最佳設置。
1)首先，處理信號P1，P2和P3。通常，簡單地認為雙脈沖是脈沖P1和P3的組合。而不考慮脈沖間的間隔P1。已經知道，通過適當設置間隔P1，由脈沖P1供給的熱量，可以在熱量P1的變化中借助脈沖P3充分影響氣泡生成。
在本實施例中，考慮了這點，且使間隔P2大于或等于脈沖施加周期P1，由此使脈沖施加周期P1附近的色度擴大，從而有效地滿足需要的條件。此外，周期P2最好滿足P2＜P3，從而在設備的驅動頻率下獲得有效的墨滴。
據此，在控制預熱脈沖P1的設備中，需要滿足P1≤P2≤P3。在雙脈沖的情況下，當利用熱能產生氣泡時，熟知專業的人都知道熱發生電阻的激光強度和其阻抗或多或少受到限制。更具體地講，電壓為15-30V。在這一范圍內上述條件P1≤P2＜P3是特別有效的。在一個高頻區域，例如不低于5KHz、最好不大于8KHz且最大驅動頻率最好不少于10KHz，該條件是特別有效的。
對于脈寬P3，從穩定的氣泡生成這一角度來看，1微秒≤P3≤5微秒是較合適的。在這一范圍內，上述條件P1≤P2＜P3是十分有效的。
2)下面將對記錄材料上的噴射量進行描述。
墨汁噴射量Vd(PL/dpt)的確定是基于在記錄材料上(考慮面積因素)，象素密度和墨汁飛開速率。例如，為了使整個圖象以400dpi的象素密度記錄，需要約8nl/mm2的墨汁噴射。為了通過一次或幾次噴射獲得這個量，噴射量Vd為5-50(Pl/dot)。
在軸向設備中，脈沖寬度P1是變化的，以便當滿足上述條件P1≤P2＜P3時提供上述噴射量Vd，由此能很容易地選擇驅動條件以滿足記錄材料和記錄方法的需要。
3)下面描述驅動頻率的最大范圍。驅動頻率f(KHz)是依據記錄速度和再填充特征確定的。但是，如果噴射量是按照上述段落1)選擇的，相應地，驅動頻率也由此確定。更具體地講，如果噴射量小，驅動頻率就高，相反，如果噴射量大，驅動頻率則高，結果是，如果考慮提供范圍Vd＝5-50，則驅動頻率f為2-20KHz。
4)下面將描述組段驅動系統，其中記錄頭的噴射出口數量為nN，而且噴射出口劃分成nB個依次用一些組段N段(噴射出口的數量/組段的數量)驅動的組段。
這里，雙脈沖的脈沖寬度Pd定義為Pd＝P1+P2+P3。那么，脈沖寬度的最大值Pd理論上為T/nB，其中T為驅動周期。但是，如果脈寬Pd選擇為T/nB，由于在墨汁中可能產生不必要的氣泡，可能會發生電干擾。或需要一個用于組段轉換的晶體管轉換時間周期。因此，在組段間的脈沖需要一個截止周期。如果時間周期為α，則用于施加雙脈沖需要的時間為Pn＝pd+α。
因此，在條件1)-5)的情況下，寬度Pn最大值(Pn)max為(Pn)max＝TnB＝1/(nBf)，且Pd＜1/(nBf)。例如，在條件3)的情況下，2≤5≤20，且因此當驅動頻率在此范圍時Pd＜(2nB)。假設一個組段包含8個噴射出口，那么，如果噴射出口nN的數量分別為64，128或256，則數目nB分別為8，16或32。如果分驅動沒有進行，那么不管噴射出口的數量如何，nB＝1。由此，例如，如果nB＝8，那么Pd＜1/(2×8)毫秒，即，在上述驅動頻率范圍內6.25微秒＜Pd＜62.5微秒。
相似地如果5≤f(≤20)，那么Pd＜1/(5nB);如果δ＜f(≤20)，那么Pd＜1(8nB);且如果10≤f(≤20)，那么Pd＜1/(10nB)。
滿足Pd＝P1+P2+P3＜1/(nBf)的脈沖或間隔寬度P1，P2和P3與下列條件有關1)不管脈沖寬度P1多么小，寬度P3都需要足夠大以產生氣泡;
2)單獨依靠脈沖P1，寬度P1的最大值不足以產生氣泡;且3)間隔P2應盡可能地長，但不超過(Pn)max。
下面將描述墨汁噴射記錄設備的一個例子，其中引入了前述噴射速度控制，該控制中，記錄頭和記錄材料之間的距離是隨記錄材料的材質而變化的。
例如，當使用銅版紙時，記錄頭和記錄材料之間的距離可以相對縮短。但是，對于吸墨能力差的普通紙或OHP紙，則需要一個較大的距離，因為記錄頭和記錄媒介之間會由于起皺或起泡比較容易發生直接接觸。基于這點，對于銅版紙，間隔設置為0.7毫米，且噴射速度設置為12米/秒;對于普通紙或類似的紙，紙的間隔設置為1.2毫米，且噴射速度設置為16米/秒。
利用結合圖1-15所述的記錄頭溫度控制通過設置記錄頭溫度，并調制雙脈沖的第一部分，可完成該噴射速度的控制。
如前所述，當記錄頭與記錄材料之間的距離較大時，通過增加噴射速度，可避免墨滴沉積位置的偏差，由此避免了噴射精度的惡化。
下面將描述與本實施例有關的單色打印機的一個例子。
在該打印機中使用一種可拆卸地安裝在該打印機上的可更換記錄頭。因此，需要根據其上裝有記錄頭的打印機使用條件等設置適合于已安裝了的記錄頭的再填充頻率。在單色打印機中，相對較低的再填充頻率將滿足相對較低驅動頻率的打印機(低速打印機)。因此，記錄頭溫度不再降低，且噴射速度可通過雙脈沖中的脈沖寬度調制來控制。
從前面所述中可以知道，按照本發明的該實施例，對多個信號的前導部分波形進行調制，由此墨汁中氣泡的膨脹速度可得以控制，從而控制了墨汁的噴射速度。此外，通過前導部分的調制，可局部控制被噴射的墨汁溫度。由此，當氣泡收縮時，氣泡周圍墨汁的溫度，與噴射速度和噴射量或其它因素控制無關，可選的較低。其結果是，可增加氣泡的收縮速度，從而提高再填充頻率。
實施例5下面描述第五實施例，其使用上述的分脈沖寬度調制(PWM)驅動方法。在PWM驅動方法中，由多個信號分量構成驅動信號，且對前導分量的波形進行調制以控制噴射量。
在本實施例中，使用PWM驅動方法來控制在高架投影儀(OHP)紙上的記錄密度。在使用OHP紙記錄的情況下，當進行投影時圖象會非常清楚，因此，希望用高密度記錄。通過按照記錄頭溫度簡單調制脈沖寬度來控制噴射量，不可能提供所理想的相對較高密度的記錄密度，特別是在OHP紙上。
下面參考附圖進行說明。在本實施例中所使用的墨汁噴射記錄設備的結構和PWM驅動方法，與在圖1-15所示第一實施例中所描述的相似。簡要地說，可穩定用于熱能發生元件及噴射量的驅動信號分脈沖的第一脈沖組分。另一方面，還能有效控制記錄頭的溫度。此外，如圖8所示，記錄頭溫度的控制范圍比較大(TO-TL)。
當在OHP紙上實施打印時，需要校正噴射量的變化，但通常還需要記錄具有高密度。因此，當在OHP紙上實施打印時，并不按照記錄頭溫度進行PWM控制，而將脈沖寬度P1固定在最大的可能電平上，由此增加了噴射量從而實現高密度記錄。
圖41為說明按照本發明的一個實施例的記錄頭驅動控制的方塊圖，圖42為用于該結構中的各種信號時基圖形。
記錄頭驅動信號波形的圖形事先貯存在ROM805中。在記錄頭驅動信號輸出時刻，時鐘脈沖被供給圖15所示的控制器800中的計數器800C。每次提供脈沖信號時，計數器的輸出增加1。由此，ROM803中的內存伴隨用作地址信號的計數器輸出作為記錄頭驅動信號被輸出。
記錄頭驅動信號是在從貯存各個溫度預脈沖P1的脈沖寬度的PWM控制表中選擇的基礎上輸出的。如圖42所示，產生了具有按照選定表格的波形的記錄頭驅動信號。記錄頭驅動信號表格的選擇決定于供給ROM803的PWM控制表格選擇信號。當OHP紙選擇信號為“H”時，所有輸入ROM803的，用作PWM表格選擇信號的輸入信號通過“或”門800A的操作全部成為“H”，以便表格AN+X-1的選擇與PWM表格選擇信號無關。由此，預脈沖寬度P1如圖42所示固定在它的最大值上，具體地講，P1＝2.618微秒，且P3＝4.114微秒。
圖42表示了當打印ON信號為“H”的執行打印時記錄頭的驅動信號。當打印ON信號為“L”時，圖42中的記錄頭驅動信號是與脈沖P3有關的“L”電平。
在本實施例中，僅當將預熱脈沖P1設置在其最大電平時噴射量才是增加的。通過增加記錄頭溫度可進一步增加噴射量。更具體地講，記錄頭控制的目標溫度從通常的25℃增至40℃。由于因打印而引起的溫度上升可能接近15℃。如果溫度進一步增加記錄頭溫度可達到極限溫度TLIMIT＝60℃。
當根據記錄材料的材質檢測識別OHP模式時，通過將操作模式轉換到OHP模式完成上述驅動控制。在本實施例中，已經介紹了有關分脈沖的預脈沖的PWM控制。在單個脈沖的PWM控制情況下，在OHP模式中可使用固定脈沖以增加噴射量。此外，可加入上述溫度控制變化。
參照圖43和44，將描述記錄頭驅動控制的另一個實施例。在圖43中，打印數據形式的圖象信號貯存在RAM805中。在圖象信號貯存于RAM805的時間點上，中央處理機800將圖象數據送入移位寄存器800R，并產生記錄頭驅動位號。下面將參照圖44的流程圖進行詳細介紹。
在圖44中，在步驟S1，中央處理機800從隨機存取機805中讀出用于一個象素的一個或多個圖象數據，操作程序轉至步驟S2，在此對表示打印動作的一個或多個數據進行識別，即識別是否有墨汁噴射。如果墨汁被噴射，操作步驟繼續至步驟S3。如果墨汁未被噴射，則執行步驟S9。在步驟S3中，中央處理機800的寄存器12貯存主脈沖P3周期“H”，且操作步驟繼續至步驟S4。在步驟S4中，讀入PWM選擇信號，預脈沖P1的“H”電平寬度被存貯于中央處理機800的寄存器12中，且操作步驟繼續至S5，在此讀入OHP選擇信號。如果該信號指示OHP紙打印模式，操作步驟進入步驟S6，如果未指示，則執行S7。
在步驟S6中，在步驟S4中確定的預熱脈沖P1的H電平寬度被改變至可選擇的最大寬度，并貯存在中央處理機800的寄存器中。隨后，操作進入步驟S7，在該步驟中利用預脈沖P1的信息和主脈沖P3的信息產生了記錄頭驅動信號，且該信號被存貯于移位寄存器800R中。隨后，執行步驟S8，其中存貯于移位寄存器800R中的記錄頭驅動信號與時鐘同步從轉換寄存器800R中產生。
在步驟S8中，將對于存貯在RAM805中的圖象數據是否全部輸出進行識別。如果是，操作結束。如果不是，操作則回到步驟S1。
圖9表示了上述PWM控制中的可選擇驅動脈沖波動。
當使用的記錄材料是普通記錄材料而不是透明的OHP紙等記錄材料時，PWM控制按照檢測溫度等選擇圖9中的波形1-11。
當在OHP紙上進行記錄時，只用圖9中1所示的脈沖。
當使用OHP紙時，作為這些實施例的變型，所使用的脈沖可不固定于一種驅動脈沖，而可選擇圖9中預熱脈沖中具有相對較大寬度的脈沖，且PWM控制在所選擇的相對較大脈沖的范圍內實施。由此，特別是當記錄全色圖象時，可產生高圖象密度并伴隨高圖象質量。
例如，對于脈沖的可選擇范圍，有圖9中1-4所示的脈沖，圖9中1-2所示的脈沖，以及圖9中1所示的脈沖和具有較大預熱脈沖寬度P1的一個或多個脈沖的組合。
通過前述可以知道，按照本發明，當使用具有透明部分的記錄材料(例如，OHP紙)時，會產生一種信號以指示選擇一種記錄模式，該模式中波形調制是在一個與普通記錄材料相比具有較高溫度區域的范圍內完成的。與此相對應，例如，驅動控制裝置用分脈沖驅動方法控制預熱脈沖調制，以便在一個脈沖寬度較大的預定的范圍內完成調制，所述脈沖寬度與所產生的模式選擇信號一樣長。記錄頭驅動信號可具有被固定在該范圍內的預熱脈沖的寬度。
結果是，墨汁噴射量可通過將脈寬固定在一個具有較大脈寬的較高驅動條件范圍中和把它固定在該范圍的某點上來使噴射量增加。因此，可實現在OHP紙或類似紙中的高圖象密度打印。
在上述實施例中，按照溫度傳感器的輸出控制和穩定噴射量。但是，本發明并不限于這一種情況，它還可用于另一種情況，其中噴射量是按照指示記錄點色調的色度信號改變的。根據傳感器檢測的溫度變化，噴射量可按照色調信號改變以獲得寬范圍內的穩定。
本發明特別適用于墨汁噴射記錄頭和記錄設備，其中由電熱轉換器，激光束等產生的熱能被用來使墨汁的狀態發生改變從而噴射或排泄墨汁。這是因為本發明能實現象素的高密度和記錄的高分辨率。
典型的結構和操作原理最好參見美國專利4723129號和4740796號所披露的。原理和結構可采用所謂的需求型記錄系統和連續型記錄系統。但需求型更為合適，因為原理是這樣的，即，至少將一個驅動信號供給設置在液體(墨汁)檔片或液體通路上的一個電熱轉換器，該驅動信號足以產生一個超過核沸點的快速溫升，通過電熱轉換器提供熱能以便在記錄頭的加熱部分產生薄膜沸騰，由此在液體(墨汁)中相應每個驅動信號形成氣泡。通過氣泡的產生，發展和收縮，液體(墨汁)通過噴射出口噴出以產生至少一個液滴。驅動信號最好為脈沖形式，因為其能使氣泡的發展和收縮在瞬間完成，由此，液體(墨汁)通過快速響應被噴射。脈沖形成的驅動信號最好是美國專利第4463359號和第4345262號中所披露的那種。此外，加熱表面的溫度上升率最好采用美國專利第4313124號中所披露的。
記錄頭的結構可采用美國專利第4558333號和第4459600號中所示的，其中加熱部件設置在上述專利所描述的彎曲部件以及噴射出口液體通路和電熱轉換器的組合結構上。此外，本發明還可采用日本公開專利申請第123670/1984號中所披露的結構，其中一個共用凹口被用作多個電熱轉換器的噴射出口;和采用日本公開專利申請第138461/1984號中所披露的結構，其中相應于噴射元件形成一個開口用以吸收熱能的壓力波。這是因為本發明不管記錄頭的類型為何仍能當然地和高效地完成記錄操作。
本發明適用于所謂的全行型記錄頭，該記錄頭具有相應于最大記錄寬度的長度。該種記錄頭包括一個單記錄頭和多個記錄頭的組合以覆蓋最大寬度。
此外，本發明還可適用于連續型記錄頭，其中記錄頭是固定在主體組件上的，也適用于可更換芯片型記錄頭，該記錄頭與主設備電連接并當它裝在主體組件上時可向其供應墨汁;或采用墨盒型記錄頭，其具有一個整體的墨汁貯存器。
最好配備用于初始操作的回復裝置和/或輔助裝置，因為它們能夠進一步穩定本發明的效果，在這些裝置中，有用于記錄頭的蓋形裝置及清潔裝置，壓或吸裝置，可作為電熱轉換器的預加熱裝置，附加加熱元件或它們的組合體。另外，用于進行預噴射(不用于記錄操作)的裝置能穩定記錄操作。
對于可安裝的記錄頭的變化，它可以是相對于單色墨汁的單個記錄頭，或是相對于具有不同記錄顏色或密度的多種墨汁材料的多個記錄頭。本發明特別適用于具有至少一種單色模式，主要為黑色;和具有不同顏色墨汁材料的多色模式和/或使用混合顏色的全色模式的設備，它可以是整體形成的記錄單元或多個記錄頭的組合體。
此外，在前述實施例中，墨汁為液體。然而它也可以是一種在低于室溫時固化而在室溫時液化的墨汁材料。由于墨汁被控制在不低于30℃且不高于70℃的溫度范圍內以穩定墨汁的粘性，從而為該類型的普通記錄設備提供一種穩定噴射，這樣，當本發明的記錄信號適用于其它墨汁類型時，在該溫度范圍內，墨汁是液體的。對于這些墨汁中的一種，因其從固態轉變成液態的狀態變化所消耗的熱能導致的溫度升高應絕對避免。另一種墨汁材料當它剩余時呈固態，以防止墨汁蒸發。不論那種情況都在提供記錄信號時產生熱能，使墨汁液化，液化的墨汁可被噴射，另一種墨汁材料當它到達記錄材料上時開始固化。本發明還可適用于這樣一種墨汁材料，其通過施加熱能被液化。這種墨汁材料可以液體或固體材料保存在多孔板的近孔或凹口處，如日本公開專利申請第56847/1979號和第71260/1985號中所披露的。該板朝向電熱轉換器。對于上述墨汁材料最有效的是薄膜沸騰系統。
墨汁噴射記錄設備可用作信息處理設備如計算機等的輸出終端，也可與圖象讀取器等組合作為一種復印設備，或作為具有信息發送和接收功能的傳真機。
當參照這里所披露的結構對本發明進行描述時，并不僅限于前述的這些細節，且本申請將包括這樣的一些變更或變化，其目的是為了提高或滿足下述權利要求的范圍。
權利要求
1.一種記錄方法，其中墨汁是通過一個由記錄頭的熱發生元件根據施加于其上的驅動信號所產生的熱能噴射的，該方法包括的步驟為按照記錄頭的溫度改變驅動信號的波形；和當記錄頭的溫度超過一預定范圍時，選擇一個固定的驅動信號波形。
2.按照權利要求1的方法，其中所說的驅動信號為脈沖形式，且所說的波形改變步驟是通過改變脈沖寬度完成的。
3.按照權利要求2的方法，其中熱能足以產生墨汁薄膜沸騰。
4.一種記錄方法，其中墨汁是通過記錄頭中的熱發生元件根據施加于其上的驅動信號所產生的熱能而噴射的，該方法包括的步驟為按照記錄頭的溫度改變驅動信號的波形;和按照溫度以不同的方式完成所說的變化步驟。
5.按照權利要求4的方法，其中驅動信號變化的間隔是隨溫度的提高而減小。
6.按照權利要求4的方法，其中波形的寬度是隨溫度的升高而增加。
7.按照權利要求4的方法，其中所說的驅動信號為脈沖形式，且所說的波形變化步驟是通過改變脈沖寬度實施的。
8.按照權利要求4的方法，其中熱能足以產生墨汁的薄膜沸騰。
9.一種記錄方法其中墨汁是通過記錄頭的一個熱發生元件根據多個驅動信號所產生的熱能而噴射的，該方法包括的步驟有通過對記錄頭的溫度控制而控制墨汁的噴射量，包括當記錄頭的溫度不高于一個預定第一溫度時，至少加熱記錄頭;當溫度高于第一溫度而不高于第二溫度時，按照記錄頭的溫度改變多個驅動信號的第一驅動信號的波形;和當溫度高于第二溫度時，固定第一驅動信號的波形。
10.按照權利要求9的方法，其中所說的波形變化步驟是按照溫度以不同的方式實施的。
11.按照權利要求10的方法，其中驅動信號改變的間隔是隨溫度的增加而減小的。
12.按照權利要求10的方法，其中波形的寬度是隨溫度的增加而增加的。
13.按照權利要求12的方法，其中所說的驅動信號為脈沖形式，且所說的波形變化步驟是通過改變脈沖的寬度進行的。
14.按照權利要求12的方法，其中熱能足以產生墨汁薄膜沸騰。
15.一種噴射墨汁的噴墨記錄設備，包括一個具有熱發生元件的記錄頭，通過熱發生元件根據施加于其上的驅動信號產生的熱能噴射墨汁;用于檢測記錄頭溫度的溫度檢測裝置;用于按照所說檢測裝置的輸出改變驅動信號波形的驅動信號轉換裝置;和控制裝置，用于當所說的檢測裝置的輸出指示一個預定溫度或比之更高的溫度時，阻斷所說的轉換裝置并提供驅動信號的預定波形。
16.按照權利要求15的設備，其中所說的轉換裝置按照所說的檢測裝置的不同輸出以不同的加權完成它的轉換操作。
17.按照權利要求16的設備，其中所說的轉換裝置的變化間隔隨所說檢測裝置檢測溫度的增加而減小。
18.按照權利要求16的設備，其中波形的改變是隨由所說檢測裝置檢測溫度的增加而增加。
19.一種可拆卸地安裝在記錄設備的主體組件上的熱操作記錄頭，包括從記錄裝置中接收包括具有不同寬度的第一驅動信號的激勵信號的裝置;和信息貯存裝置，用于當信息供給主體組件時貯存用于改變第一驅動信號寬度的信息。
20.按照權利要求19的記錄頭，其中信息符合常溫下的第一驅動信號的寬度。
21.按照權利要求19的記錄頭，其中信息是相應于每個溫度范圍預定的第一驅動信號寬度的一種信息指示。
22.按照權利要求19、20或21的記錄頭，其中所說的信息貯存裝置為非易變存儲器。
23.按照權利要求19的記錄頭，其中第一驅動信號能有效控制記錄頭的溫度。
24.按照權利要求19的記錄頭，其中所說的激勵信號包括用于噴墨的第二驅動信號。
25.按照權利要求19、20或21的記錄頭，其中噴射墨汁以完成記錄。
26.按照權利要求19、20或21的記錄頭，還包括一個電熱轉換器用于產生供給噴射墨汁的熱能。
27.一種記錄設備，包括由包括具有可變寬度的第一驅動信號的激勵信號驅動的記錄頭;和驅動信號轉換裝置，用于從所說的記錄頭的信息貯存裝置中讀取信息以確定寬度并改變供給所說記錄頭的第一驅動信號的寬度。
28.按照權利要求27的設備，其中信息相應于第一驅動信號在常溫下的寬度，所說的裝置還包括用于按照所說的記錄頭溫度確定寬度的裝置，和向所說的記錄頭提供確定寬度的裝置。
29.按照權利要求27的設備，所說的設備包括相應于每個溫度范圍確定的寬度讀取信息的裝置，和相應于記錄頭的溫度向所說的記錄頭提供寬度的裝置。
30.按照權利要求27的設備，還包括選擇裝置，該選擇裝置用于相應于每個溫度范圍確定的第一驅動信號的寬度讀取信息指示并基于該指示相應于記錄頭的溫度選擇第一驅動信號的寬度，和向所說的記錄頭提供所選寬度的裝置。
31.按照權利要求27-30任一項的設備，其中所說的第一驅動信號能有效地控制記錄頭的溫度。
32.按照權利要求27-30任一項的設備，其中激勵信號包括有助于噴墨的第二驅動信號。
33.按照權利要求27-30任一項的設備，還包括一個電熱轉換器，該轉換器用于產生有助于噴墨的熱能。
34.按照權利要求27-30任一項的設備，其中信息存貯裝置為非易變存儲器形式。
35.一種記錄控制方法，其中向記錄頭提供包括具有可變寬度的第一驅動信號的激勵信號以產生熱能從而完成記錄，包括的步驟有讀取相應于來自記錄頭中的信息存貯裝置的第一信號寬度的信息;檢測記錄頭溫度;按照所說溫度檢測步驟的結果改變第一驅動信號的寬度;和向記錄頭提供具有變化步驟的第一驅動信號。
36.按照權利要求35的方法，其中的信息對應于常溫下第一驅動信號的寬度。
37.按照權利要求35的方法，其中的信息為相應于每個溫度范圍確定的第一驅動信號的寬度信息指示。
38.一種噴射墨汁的噴墨記錄設備，包括墨汁噴射出口;相應于所說墨汁噴射出口的噴射加熱器;溫度傳感器裝置;具有所說墨汁噴射出口、所說噴射加熱器和所說溫度傳感器裝置的噴墨記錄頭;在不同驅動條件下按照所說溫度傳感器裝置的輸出驅動所說記錄頭的驅動裝置;和按照用于記錄操作的噴射出口改變驅動條件的轉換裝置。
39.按照權利要求38的設備，其中所說的轉換裝置響應用于記錄操作的所說噴射出口的位置和數量。
40.按照權利要求38的設備，其中所說的驅動條件包括供給所說的噴射加熱器脈沖的脈沖寬度。
41.按照權利要求40的設備，其中脈沖包括至少兩個次脈沖，且驅動條件包括至少一個次脈沖的寬度。
42.按照權利要求38的設備，其中所說的溫度傳感器裝置包括多個傳感器，其中所說的驅動裝置響應按照用于記錄操作的所述噴射出口由多個傳感器的加權輸出提供的溫度。
43.按照權利要求38的設備，其中所說的多個噴射加熱器和所說的溫度傳感器裝置形成在芯片上。
44.一種噴射墨汁的噴墨記錄設備，包括多個墨汁噴射出口;相應于所說墨汁噴射出口的噴射加熱器;多個溫度控制加熱器;多個溫度傳感器;包括所說噴射出口、噴射加熱器、溫度控制加熱器和所說溫度傳感器的噴墨記錄頭;按照所說溫度傳感器的輸出，在不同驅動條件下驅動所說記錄頭的驅動裝置;和按照用于記錄操作的所說噴射出口改變驅動條件的轉換裝置。
45.按照權利要求44的設備，其中所說的轉換裝置改變供給所說溫度加熱器的驅動脈沖條件。
46.按照權利要求44的設備，其中驅動條件包括供給所說噴射加熱器的驅動脈沖的脈沖寬度。
47.按照權利要求44的設備，其中所說的噴射加熱器、所說的溫度控制加熱器和所說的溫度傳感器構成在一個芯片上。
48.一種噴墨記錄頭控制方法，其中，響應于施加的驅動信號通過熱能發生元件產生的熱能，在墨汁中生成氣泡，且通過氣泡的膨脹使墨汁噴射，該方法包括產生所說的驅動信號，該信號包括按次序命名的具有脈沖寬度P1的第一脈沖，具有寬度P2的間隔和具有脈沖寬度P3的第二脈沖，其中P1≤P2＜P3;通過改變第一脈沖的波形控制氣泡的膨脹速度。
49.一種噴墨記錄頭控制方法，其中，通過熱能發生元件響應所施加的驅動信號產生的熱能在墨汁中生成氣泡，且通過氣泡的膨脹將墨汁噴射，其中當驅動信號的驅動頻率為a-20KHz時，P1+P2+P3＜1(an8)，其中當所說的熱能發生元件以組段驅動時，n8為組段數。
50.按照權利要求49的方法，其中頻率a不小于2KHz且不大于10KHz。
51.按照權利要求49的方法，其中墨汁噴射的量為5-50(Pl/droplet)，脈沖的電壓為15-30(伏)，且其中1微秒＜P3＜5微秒。
52.一種噴射墨汁的噴墨記錄設備，包括一種噴墨記錄頭，該記錄頭響應驅動信號，通過熱能發生元件產生的熱能在墨汁中產生氣泡，通過氣泡的膨脹噴射墨汁;和用于控制氣泡膨脹速度的控制裝置，其中驅動信號包括按次序命名的具有脈沖寬度P1的第一脈沖，具有寬度P2的間隔和具有寬度P3的第二脈沖，且P1≤P2＜P3，其中膨脹速度通過改變第一脈沖的波形進行控制。
53.按照權利要求52的設備，其中頻率a不小于2KHz，并且不超過10KHz。
54.按照權利要求52的設備，其中墨汁噴射的量為5-50(Pl/droplet)，脈沖的電壓為15-30(V)，且其中1微秒＜P3＜5微秒。
55.噴射墨汁的一種噴墨記錄設備，包括具有熱能發生元件以產生有利于墨水噴射的記錄頭。向所說的能量發生元件施加驅動信號的記錄頭驅動裝置;用于檢測與所說記錄頭有關的溫度的溫度檢測裝置;用于按照所說的檢測裝置的輸出改變驅動信號波形的轉換裝置;和當記錄材料使用OHP紙時將波形固定為一個預定波形的驅動控制裝置。
56.按照權利要求55的設備，其中所說的驅動信號包括兩個脈沖，且所說的轉換裝置改變兩個脈沖中的第一個的寬度。
57.按照權利要求55或56的設備，還包括用于加熱所說記錄頭的記錄頭加熱裝置，且其中所說的驅動控制裝置激勵所說的加熱裝置，隨后固定波形。
58.按照權利要求55、56或57的設備，其中所說的熱能發生元件產生足以在墨汁中產生氣泡的熱能，且通過氣泡的膨脹噴射墨汁。
59.一種使用具有電熱轉換器的記錄頭的噴墨記錄設備，其對于不同的記錄材料可以不同的記錄模式進行操作，該設備包括記錄裝置，其對于具有透明部分的第一種記錄材料可以第一記錄模式進行操作，對于普通記錄材料以第二記錄模式進行操作;轉換裝置，其按照對記錄頭檢測溫度的結果改變供給電熱轉換器的驅動信號;其中驅動信號的可變化范圍對于第一記錄模式和第二記錄模式是不同的，其中第一記錄模式的范圍包括用于第二記錄模式范圍內的最大驅動信號。
60.按照權利要求59的設備，其中第一模式的范圍與第二記錄模式的范圍相比為一相對較大的能量范圍。
61.按照權利要求59的設備，其中第一記錄模式的范圍包括一個大于第二記錄模式最大能量的較大能量范圍。
62.一種噴墨記錄設備，其包括通過響應施加于加熱器上的驅動信號產生的熱能在墨汁中產生氣泡，且通過氣泡的膨脹將墨汁噴射到記錄材料上，該設備包括驅動裝置，其對于每個墨滴噴射向所說的加熱器施加多個驅動信號，其中多個驅動信號包括一個第一驅動信號用于在不產生氣泡的情況下增加加熱器附近的墨汁溫度，和一個第二驅動信號，該信號在第一驅動信號之后并與之有一個間隔，其中第一驅動信號產生的熱能在間隔期間被傳遞給加熱器附近的墨汁，用于噴射墨汁。轉換裝置用于通過改變第一驅動信號的寬度改變噴墨量，其中，既使當第一驅動信號的寬度幾乎為其最大值時，該間隔也不小于第一驅動信號的寬度。
63.按照權利要求62的設備，其中所說的第一和第二驅動信號具有相同的幅值。
64.按照權利要求62的設備，其中第一驅動信號的寬度短于第二驅動信號的寬度。
65.按照權利要求62的設備，還包括檢測記錄頭溫度的檢測裝置，其中第一驅動信號的寬度是按照所說檢測裝置的輸出改變的。
66.按照權利要求62的設備，還包括用于產生灰度等級信號的裝置，其中第一驅動信號寬度是按照由所說灰度等級發生器產生的灰度等級信號控制的。
67.一種噴墨記錄方法，其中通過響應供給加熱器的驅動信號產生的熱能在墨汁中產生氣泡，且通過氣泡的膨脹使墨汁噴射到記錄材料上，其中對于墨汁的每個液滴噴射，將多個記錄信號施加到加熱器上，該方法包括的步驟有提供能有效增加加熱器附近墨汁溫度的第一驅動信號;在施加第一信號之后提供一個截止周期，其中截止周期足夠長以使通過響應第一驅動信號由加熱器產生的熱能傳遞給加熱器附近的墨汁;提供能在墨汁中有效產生氣泡以噴射墨汁的第二驅動信號;和改變第一驅動信號的寬度以調整噴墨量，其中既使當第一驅動信號的寬度幾乎為其最大值時，截止周期也不短于第一驅動信號的寬度。
68.按照權利要求67的方法，其中所說的第一和第二驅動信號具有相同的幅值。
69.按照權利要求67的方法，其中第一驅動信號的寬度短于第二驅動信號的寬度。
70.按照權利要求67的方法，還包括檢測所說記錄頭的溫度，其中第一驅動信號的寬度按照由檢測步驟檢測的溫度在所說的轉換步驟中被改變。
71.按照權利要求67的方法，還包括產生灰度等級信號，其中所說的轉換步驟按照灰度等級信號改變第一驅動信號的寬度。
全文摘要
一種記錄方法，其中墨汁通過記錄頭的熱能發生元件響應施加其上的驅動信號產生的熱能而噴射，該方法包括按照記錄頭的溫度改變驅動信號的波形的步驟；和當記錄頭的溫度超過一預定水平時選擇一個驅動信號的固定波形。
文檔編號G01D15/18GK1064441SQ9210119
公開日1992年9月16日 申請日期1992年1月18日 優先權日1991年1月18日
發明者田鹿博司, 高柳義章, 厷瀨正幸, 田中壯平, 平林弘光, 小板橋規文, 山田康博, 沼田靖宏, 杉本仁, 松原美由紀 申請人:佳能株式會社