用于双向记录的申行记录装置

摘要

一种记录头相对于记录介质往复运动以进行双向记录的串行记录装置，包括探测记录头基准位置的探测器、使记录头在含基准位置在内的预定区域往复运动的驱动装置、计算当记录头由驱动装置驱动而在预定区域内往复运动时的往复移动中由位置探测器探测到的基准位置之间的差的计算装置，及根据计算装置计算出的差校正双向记录中的位置误差的校正装置。

说明书

本发明涉及一种随着记录头往复运动而进行双向记录的串行记录装置。

在常规的串行记录装置中，记录头往复运动，进行高速双向记录。在这种串行记录装置中，当施加一个使记录头运动的驱动信号（即，当使用一台脉冲电机使记录头运动的驱动脉冲）时，就会出现一个时间延迟，直至记录头到达目标位置。在双向记录过程中，由于各种类型的电气和机械误差，会出现打印错误。

为了纠正常规装置，如日本专利公开号61-27194所述中的双向位置偏差，当操作员发现一个实际打印结果时，要利用一个DIP开关或跳线来移位脉冲和时间，从而调整每一个装置中这样的偏差。

上述常规的记录装置会产生以下问题。

（1）需要额外的电气部件，如DIP开关或跳线。

（2）由于调整是在操作员发现打印结果时进行的，因此费时。

（3）当负载由于时间性损耗而发生变化时，最初的调整值就会改变，从而导致产生一个不稳定状态。

另一方面，近年来已研制出一种喷墨记录装置，它通过热能使墨的状态改变;它利用墨状态的改变而产生的气泡而将墨喷到记录介质上，并且它用于记录字符或图象。设在每一个喷口内加热电阻（加热器）的尺寸远远小于用于常规的喷墨记录装置中的压电元件。为此，可以设置高密度多路喷口，可以获得高质量记录图象，并且可以获得低噪声、高速记录的特征。

在各种类型的喷墨记录装置中，有一种装置，它所使用的记录头有一个墨盒并且可以与托架分离。在这种喷墨记录装置中，当进行双向记录以达到高速记录时会产生下列问题。

由于墨盒内墨汁的重量因使用墨汁而变化（减少），托架马达的驱动负载变化很大。因此，上述问题（3）更加显著。

本发明的一个目的是提供一种能够高精度地使记录头往复运动的串行记录装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够高精度进行双向记录的串行记录装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够高精度双向记录而与托架电机的负载变化无关的串行记录装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够自动调整在双向记录中记录错误的串行记录装置。

为达到本发明的上述目的，须提供一种串行记录装置，用于相对于记录介质使记录头往复运动以进行双向记录，它包括：

位置检测装置，用于检测打印头的一个基准位置;

驱动装置，用于驱使记录头在一个包括该基准位置的预定的区域内往复运动;

一种装置，用于当记录头在预定的区域内由驱动装置驱使往复运动时，计算由位置检测装置通过往复运动检测的基准位置之间的偏差;以及

一种装置，用于根据由计算装置计算的偏差来纠正双向记录中的位置偏差。

根据本发明，一旦在开机运行或由脱机方式转换为联机方式时，由于计算出位置检测装置在两个方向上检测到的位置偏差，双向记录的记录位置误差即可利用上述偏差自动调整。

图1是一个局部剖视图，表明根据本发明第一个实施例布置的一种喷墨记录装置;

图2是一个透视图，表明图1所示记录的布置;

图3是一个框图，表明第一个实施例的记录头驱动系统;

图4是一个流程图，表明第一实施例的一个校正值检测操作;

图5表明第一个实施例中的校正值检测操作;

图6是一个流程图，表明第一个实施例的记录操作;

图7和图8表明第一实施例的记录操作的视图;

图9是一个框图，表明根据本发明第二个实施例的一种记录头驱动系统;

图10是一个流程图，表明根据本发明第二个实施例的一个校正值检测操作;

图11为表明第二实施例中一个校正值检测操作的视图;

图12是一个流程图，表明根据第二个实施例的记录操作;

图13为表明第二个实施例中一个校正值检测操作的视图;

图14是一个示意框图，表明当本发明应用于一个数据处理装置时所获得的布置;以及

图15和图16是透视图，表明图14所示的数据处理装置。

根据本发明最佳实施例的串行记录装置将参照附图进行描述。

图1表明本发明应用于一个喷墨记录装置时所获得的第一个实施例的布置，图2表明其记录头的布置，图3是表明记录头驱动系统电气布置的一个框图。

参照图1，在喷墨记录装置中，记录头盒14具有一个整体结构，它包括一个利用下面参照图2将予以描述的加热板所构成的记录头H，以及一个用于提供墨汁的墨盒。该记录头盒14通过夹具41固定在托架15上。这些部件均可沿轴21纵向往复运动。来自记录头的墨喷到其记录表面通过与记录头形成的一个空隙由压纸卷筒19所调整的打印介质18上，从而在记录介质18上形成图象。

来自合适的数据（供应源）的相应于图象数据的一个喷墨信号，通过电线16以及一个与其相连的接线端被加到记录头H上。至少一个记录头支架（图示的实施例中有两个）可以根据墨的颜色数来设置。

参考图1，喷墨记录装置还包括一个用于沿着轴21扫描托架15的脉冲电机17和用于将电机17的驱动力传输到托架15上的线22。这种装置还进一步包括用于馈送记录介质18的与压纸滚筒19相连的走纸电机20，以及一个起点位置（HP）传感器4，用于检测托架15的起点位置。当托架15位于相对HP传感器4的正向位置时，HP传感器4关闭。

图2表示一个记录头H的布置。一个加热板1包括一个根据薄膜形成技术在硅基板上形成的电-热传换单元（喷射加热器）5和用于向电-热传换单元供电的由铝或类似物构成的线路6。将用于限制记录液体的液体通路（喷嘴）25的具有隔板的顶板30粘接到加热板1上以构成喷墨式记录头H。

将一种记录液体（墨）从顶板30中形成的供给口24供给到一个公共液体腔中，并供给每个喷嘴25。当加热器5通电使其加热时，在充入喷嘴25中的墨中出现起泡现象。当泡沫膨胀和缩小时，一个墨滴就从各喷射口26中喷射出来。

如图3所示，一个脉冲电机驱动电路31驱动脉冲电机17，一个CPU32向脉冲电机驱动电路31提供一个控制信号以驱动脉冲电机17，正如后面将要描述的那样。一个ROM33存储CPU32的一个控制序列（后面将要叙述），一个RAM34具有一个计数器（后面将要叙述）以及一个暂时数据存储区A和M等。

具有上述布置的，本实施例的校正值检测操作（初步扫描）将参照图4的流程图和图5中所示的记录头运动图进行描述。

如图4所示，当开机操作时，执行初始化（101），然后，执行方向加速处理（102），其中驱动脉冲电机17以用与计录方式加速到的速度相等的速度在正向方向上驱动托架15（记录头H）（在图5中点A-B）。

在RAM34中计数器A被置于“1”（105）。记录头H由一个脉冲以恒定速度每移动一次（106），HP传感器4的电平被检测（107），当HP传感器4未接通时，计数器A加1（108），当HP传感器4接通时（在图5中C点），记录头H由任意N个脉冲移动（109）（图5中D点）。此时，计数器A保持在点B和C之间的脉冲数，此后，执行E方向加速处理（110），并且记录头H停止运动（图5中点E）。

执行负方向加速处理（111），（图5中E-F点）其中脉冲电机17以和正方向加速处理相同的脉冲数在反方向或负方向驱动。与RAM34中计数器A不同的计数器M置“1”（112）。记录头H每由一个脉冲移动一次（113），检测HP传感器4的电平（114），如果HP传感器4没有设定在关的状态，计数器M加1（115）。

当HP传感器设定到关状态时，（图5中H点），计数器M具有点F和H之间的脉冲数。此时，供给脉冲电机17的脉冲数必须和理想驱动系统中的脉冲数相等，即M＝N。然而，由于记录头H的运动不是立即与供给脉冲电机的脉冲数相对应的，便出现了HP传感器4的切换位置误差，并且使得M＞N。另外，误差依照记录头H的墨盒重量变化，即驱动负载在整个时间中的变化。

实际上，驱动系统不是一个理想的刚性件，它具有动作间隙和误差因素，例如HP传感器4的滞后和电路延迟。这些误差因素作为一个特征值B给出，并且误差量以X＝M-N-B存入RAM34中（116）。为了调整记录头H的正或负运动量，记录头H移动（A+N-M）个脉冲数（117），以和正向加速处理中脉冲数相同的脉冲数执行减速处理（118）（图5A中A点）。应该注意，考虑了工作间隙等引起的特征值B的特性由图5中的虚线表示。当开机操作时对于负载的误差量X如上面所述进行确定。

一个实际记录操作（记录扫描）将参照图6的流程图和在图5中记录头的运动图进行描述。

当接到一个记录或打印指令（301）时，则进行正方向加速处理（302）。为了确保一个校正区域，将记录头H驱动K个脉冲（303）（图7中点I）。根据数据（图7中点J）进行记录（304）。进行减速处理（305）之后走纸（306）。

当输入下一行打印指令（307）时，则进行反方向加速处理（308）（图7中点O），并且记录头H移动X个校正脉冲（309）（图7中点P）。下一行的数据便被记录下来（310）（图7中点R）。记录头H移动（K-X）个脉冲（311），并进行减速处理。

重复上述操作以完成一页的记录。

图7表示上述操作实际记录头的位置沿横座标绘出，在反方向上加速处理完成之时的点（即点O）自正方向打印结束之点（点J）向右移动。通过将记录头H移动X个脉冲，校正完成后的打印范围P-R几乎与正方向打印范围I-J一致。

如上所述，根据本实施例，记录头H在正方向和反方向驱动的条件与开机操作时记录方式的条件一样。对直到记录头H穿过HP传感器4那一时刻的脉冲数进行计数，并且根据计算的差，在两个方向上进行打印误差校正。不需增加费用或进行调整，就可以在两个方向上以高精度进行打印误差校正。另外，由于上述校正操作总是在每次开机操作时进行，针对整个时间内驱动负载的变化，特别是墨盒重量的变化可以进行适当的校正。

除脉冲数上的差别，在此实施例中对考虑了该头驱动系统专有的特征值的误差进行校正。因此可以在两个方向上以高精度进行打印误差校正。

在此实施例中，把正向记录区域设定为与负向记录区域相等。然而，这些区域可以是相互不同的并且同样可以进行最小距离的打印。

如图4所示，当由脱机状态变为联机状态时（102），在初始化（103）时，可以进行与（104）到（108）相同的控制以更新校正数据。

在此实施例中，当记录头在负方向移动时，进行校正。然而，如图8所示，当记录头在正方向移动时也可进行校正。

更确切的是，在进行正方向加速处理后，记录头被移动了与修正值对应的X个脉冲。在此状态，进行记录并且记录头移动了（K-X）个脉冲。此后，记录头被减速并且最终停止。在负方向记录中，当完成加速处理时，记录头移动K个脉冲以保证校正区域。然后进行记录并且记录头减速，以及最后停止。以这种方式，即使在正方向记录头移动了几个脉冲，可以获得如上述实施例相同效果。

下面将描述本发明的第二实施例。

本实施例具有与图1所示实施例相同的机械结构，并且用于记录头H的驱动系统的电路布置的框图如图9所示。

参见图9，驱动系统包括一个用于驱动脉冲电机17的脉冲电机驱动电路31;给该脉冲电机驱动电路31提供控制信号以驱动脉冲电机17的CPU32，如后面所述的;用于存贮一个控制序列（后面将加以说明）的ROM  33;以及具有计数器（后面将加以说明）或暂时数据存贮区P、Q和X等等的RAM  94。

脉冲电机17的脉冲分辨率相应于记录头H的1/60″的驱动量。打印区相应于480个脉冲（8″）。

下面将参照图10中的流程图和图11中的记录头运动图来说明本实施例的校正值检测操作（预扫描）。

如图10所示，开机之后先执行初始化（401），然后执行正向加速处理（402，图11中A点到B点），其中该脉冲电机17以与记录模式速度相等的速度正向驱动托架15（记录头）。

在RAM  94（403）中的一个移动脉冲计数器U中设置正向移动脉冲计数V（例如180;相应于打印区的480个脉冲的1/3）。在此情况下，计数V是存在ROM  33中的一个值，它所对应的脉冲计数代表了从图11中的B点通过HP传感器4离开足够的空间到E点的距离。计数器P被置成“O”（404）。每当记录头H以等速移动一个脉冲（405），则检测HP传感器4的电平（406）。如果HP传感器设置在OFF状态，则计数器P加1（407）。该操作重复V个脉冲（408和409）。这时，计数器P代表图11中的D点到E点的脉冲计数，即传感器电平从ON状态变至OFF状态的时间间隔。V个脉冲的移动完成后便执行正向减速处理（410），並停止记录头H的移动（图1.1中的E点和F点）。

负向即反向驱动脉冲电机17，以与正向减速处理相同的脉冲计数执行反射减速处理（411;图11中的G点到H点）。在移动脉冲计数器U中设置与正向移动相同的值V作为负向移动脉冲计数（412）。计数器Q被置成“O”（413）。每当记录头H等速移动1个脉冲（414），则检测HP传感器的电平（415），当它的电平是置于OFF状态时，计数器Q加1（461）。该处理重复V个脉冲（417，418）。此时，计数器Q存贮图11中从H点到J点的脉冲计数，在此期间传感器电平从OFF状态变至ON状态。记录头完成V个脉冲移动后，以与正向加速处理相同的脉冲计数执行负向减速处理（419），並停止记录头H的移动（图11的K点至L点）。

当上述处理完成时，在一个理想驱动系统中必须得到P＝Q的条件。然而实际上，由于驱动系统不是理想刚体，所以它有一个特性值Y（图11中A点到L点、F点至G点），比如一个间隙。另外，由于记录头H不能立即响应加到脉冲电机17的脉冲，所以HP传感器4的电平换向位置从C点移到D点（正向时）并从I点移到J点（反向时），因而得到的条件是Q＞P。当该误差值被给定为X时，它被视为在正向时与反向时相等，这样可以算出X＝（Q-P-Y）/2。该值作为校正值存在RAM94中（420。这样便可得到带载开机操作时的误差量X。

此例中P＝145，Q＝150，Y＝1，所以X＝2。另外也可以对上述操作重复多次，得到多个校正值，算出它们的平均值，将它作为校正值存入RAM94。

下面参照图12中的流程图和图13中的记录头移动图来说明实际记录中的校正序列（记录扫描）。

如图12所示，在实际记录中，根据接到的打印指令（501），执行正向加速处理（502;图13中的A点至B点）。记录头移动Z个脉冲，得到保证校正区的一个区域，记录头移动与X个脉冲相应的校正值（503;图13中的B点至C和D点）。此时，区域Z被设成一个值，它大于假定的校正值X的最大值和间隙引起的特征值Y之和。

然后，根据记录数据执行记录工作（504;图13中D点到E点），记录头移动（Z-X）个脉冲，以在记录时调整该校正区（505;图13中点E至点F）。正向减速处理执行过后（506;图13中点F-点G）进行走纸（507）。

当接到下一行的打印指令时（508），以与正向减速处理相同的脉冲数执行反向加速处理（509;图13中点H至点I）。记录头移动Z个脉冲，以得到用于保证校正区的一个区域，然后记录头移动Y个脉冲，作为间隙之类引起的特征值Y。另外，记录头移动X个脉冲，作为校正值（510，图13中点I至点J、K和L）。

然后根据记录数据执行记录（511，图13中点L至M）。为了在记录时调整校正区，记录头移动（Z-X-Y）个脉冲（505;图13中点M至N）。以与正向加速处理一样的脉冲计数执行负向减速处理（513）。

重复执行上述操作以便进行一页记录。

图13表示上述操作中记录头的位置。执行该处理，以便使正向打印范围落入点D和点E之间，而负向打印范围落入点M和L之间。然而在实践中，在检测校正值时会发生与X相应的误差。正向打印范围落入点C和E′之间，反向打印范围落入点M′和K之间。

即使由于设备间的不同及其磨损造成负载变化改变了检测时的校正值X，实际的打印起始位置仍可保持在C点。这是因为误差校正是在正负两方向上执行的。

在此实施例中，正向记录区被设置成等于负向记录区，但是它们可以在尺寸上不等，可以执行最小距离打印。

当脱机状态变至联机状态，如图10所示（421、402至420），与上述相同的控制被执行，以便更新校正值。除了对设备加电或从脱机变至联机状态的情况外，还可以在记录前执行上述校正值计算控制。

在此实施例中，对脉冲电机17的脉冲数计数（即激励期开关计数）。但是，当在通过划分一个脉冲期（例如6个区）得到的时序上进行喷墨（点）时，可以计数点的数量。此时，校正精度可以给定为1/360″，从而进一步改进校正精度。

在具有多种打印速度的设备中，可以得到与各个速度相应的校正值X1，X2……，从而在各个速度执行最佳误差校正。

本发明不限于以脉冲电机作为记录头（托架）的驱动源，它也可使用（例如）直流电机。

HP传感器可以设在加速或减速处理区之外。

预扫描量不限于一个特定值，但考虑到预扫描时间和精度，该量最好设为记录宽度的1/2至1/4，特别是1/3。

本发明同样可适用于（例如）一个用加热头的热传导记录系统，一个热敏记录系统，以及一个利用了菊花轮或针点式等的冲击记录系统。当使用喷墨记录系统时，可以在使用热能的喷墨记录装置（如以上实施例所述）中得到极优的效果。这样的系统可进行高密度、高精度记录。

至于其代表性构造和原理，最好采用（例如）美国专利4723129和4740796中公开的基本原理的一个实例。这种系统适用于所谓“要求型”和连续型。特别是要求型，它非常有效，因为通过施加至少一个驱动信号（它在与纸张或保持液（墨）的液体通道相应设置的电-热转换器上，对应于记录信息快速产生超过中心起泡的温升），在电-热转换器上产生热能使记录头的热作用表面产生膜起泡，结果相应于驱动信号，一个一个地形成液（墨）中的泡。通过一个泄放口以胀缩方式泄放液体（墨），便形成至少一个小滴。把驱动信号做成脉冲形状，可以立即足够地实现泡的胀缩，从而以特别良好的响应特性很好地完成液体（墨）的泄放。至于这种脉冲形状的驱动信号，美国专利4463359和4345262中公开的那些是适用的。使用美国专利4313124（它是关于上述热作用表面热升率的）中说明的条件可以进行更好的记录操作。

至于记录头的构成，除了结合了上述各专利说明书中的泄放孔，液通道，电-热转换器（线性液通道或直角液通道）的综合结构之外，本发明还结合了美国专利4558333和4459600中所用的结构（该申请涉及在弯曲区设置的热作用部件）。另外，本发明还可有效利用日本专利公开申请号59-123670中的构造（该申请使用多个电热转换器共用的一个槽作为其泄放部件）及日本专利公开申请号59-138461中的构造（该申请涉及的结构有一个开口，用来吸收相应于泄放部件的热能压力波）。

另外，由于整行式记录头具有与可被记录设备记录的记录介质的最大宽度相应的长度，可以使用满足其长度的上述说明书中所述的多个记录头的综合的结构，也可使用单个记录头整体成形的结构，本发明可达到比上述效果更好的结果。

另外，本发明对于自由互换片型记录头（它安装在主装置上可进行与主装置的电连接，或从主装置获取墨液）而言是有效的，对于记录头自身上整体制做的盒式记录头的情况而言也是有效的。

另外，在记录头上增加恢复装置预辅助装置等，作为本发明的记录装置结构也是可取的，因为这样可进一步稳定本发明的效果。对记录头而言一些特定的例子可能包括盖装置，清洗装置，增压或吸气装置，据此结合而成的电-热转换器或其它热元件或预加热装置。对于进行稳定记录而言，执行预模式操作（与记录分离的泄放）也是有效的。

另外，关于记录装置的记录模式，本发明不仅对于只有一种主颜色（如黑色等）的记录模式，而且对于具有多种不同颜色中至少一种或全部混合颜色的装置而言都是极有效的，无论记录头是整体构造的还是多数量合成的。

在上述每一个实施例中，墨都被例举为液体，但是，通常对于室温或低于室温时固化的墨进行温度控制，使其在室温或30℃-70℃温度范围中软化或液化，从而使墨的粘性落入稳定喷射范围。因此只存在施加了记录信号时，墨才有必要处于液相。另一方面，使用一种确实能防止温升的墨（使用该热能作为把墨从固相转化为液相的能量），或使用一种为了防蒸发目的而在暴露状态中固化的墨，根据记录信号将热能施加给这种墨，从而喷射该液化墨。也可以使用一种在到达记录介质表面前便开始固化的墨，即：本发明可以使用只在有热能作用时才液化的墨。另外，如日本专利公开申请号54-56874或60-71260中所述，存贮在凹穴中或通过多孔纸的小孔的液体或固体墨可以与电-热转换器抗衡。根据本发明，对于每种墨而言最有效的方法是膜起泡法。

另外，本发明的喷墨记录装置在实际中是作为计算机，与阅读器等相结合的复印装置以及具有发送和接收功能的电传机的数据处理装置的图象输出终端而应用的。

图14是一个方框图，其中表示了将本发明的记录装置应用于一个具有文字处理器、个人计算机、传真机和复印机功能的数据处理装置中的情况。

控制器201控制装置的总体操作，它包括一CPU（例如微处理器）及许多端口。控制器201向各电路元件输出控制和数据信号或接收来自这些元件的控制和数据信号。显示器202在显示屏上显示各种菜单、文件信息和由图象读出器207读出的图象数据。显示器202上安装有透明的压敏触摸板203。当用手指等物按压此触摸板203的表面时，在显示器202上就会输入一个所需的项或座标位置。

FM（调频）声源204把音乐编辑程序等产生的音乐信息以数字数据的形式存储在存储器210或外部存储设备212中、从存储器等内读出存储的数据並对读出的数据进行FM调制。由FM声源204输出的电信号能够生成从扬声器205发出的声音。本发明的记录装置构成打印机206，它作为文字处理器、个人计算机、传真设备和复印机的输出端。

图象读出器207以光电方式读出原始数据並输入此读到的数据。它设置在原稿传送路径中，读出传真原稿、复印原稿和各种其它的原稿。传真收发机208传真发送图象读出器207读到的原稿数据、接收发送来的传真信号並将接收到的传真信号译码。该传真接收机208有与外部设备的接口功能。电话209有各种电话功能，如正常的电话功能和自动电话应答功能。

存储器210包括一存储系统程序、管理程序、其它应用程序、字符字型和字典的ROM，以及一图象RAM，並进一步存储由外部存储设备212装入的应用程序和文件信息。

键盘211用于输入文件信息和各种命令。

外部存储设备212使用软盘或硬盘之类的存储媒介。文件信息、音乐或声音信息以及用户应用程序存储在外部存储设备212中。

图15为图14所示的数据处理装置的外部透视图。

用液晶等得到的标志显示面板301显示各种菜单、图形数据和文件数据。触摸板203做在显示器301上。用手指等物按压触摸板203的表面，就可输入座标数据或一个项。当该装置作电话用时使用一听筒302。键盘通过一电缆与主机可拆卸地连接，用于输入各种文件数据和其他数据。键盘303有各种不同的功能键304。主机上开有软盘槽口305，用于存取外部存储设备212上的数据。

原稿放在原稿台306上由图象读出器207读出。读过的原稿由该装置的后部排出。在传真接收等模式中，接收到的数据在喷墨打印机307处记录下来。

显示器202可以用CRT显示器构成。不过，最好用使用铁磁液晶的液晶显示这样的平面板，以便获得小型、低外形，轻便的显示器。

在用该数据处理装置作为个人计算机或文字处理器时，就由控制器201按预定的程序处理从键盘211输入的各种数据。处理过的数据作为图象在打印机206上输出。

在用此装置作为传真设备的接收机时，就由控制器201按预定的程序接收和处理由传真收发机208通过通信线路输入的传真数据。在打印机206上把处理后的数据作为接收图象输出。

当用此装置作为复印机时，由图象读出器201读出原稿，通过控制器201在打印机206上作为复制图象输出读到的原稿数据。在将此装置用作传真设备的发送机时，由控制器201按预定的程序发送图象读出器207读到的原稿数据。处理后的数据通过传真收发机208送往传送线路。

数据处理装置可以是包括一喷墨打印机在内的整体，如图16所示。这样可以得到更为便携的装置。图16中用图15同样的参考号表示相同的部件。

如上所述，本发明的记录装置被用于上述多功能数据处理装置以便用高速低噪声获得高质量的记录图象，从而进一步改进数据处理装置的功能。

正如上面已描述过的，按照本发明，记录头的位置在正、反两个方向上都能得到准确控制，而不受驱动负载变化的影响。