可选择最佳打印路径的打印装置

摘要

本发明是提供一种打印装置,其包含有一沿着左右方向设立的打印路径,一驱动系统用来沿着该打印路径左右移动一打印头,以对一文件进行打印工作,一控制电路用来控制该驱动系统,以及一前瞻系统用来找出多个可涵盖至少三个印刷列的路径,并分别计算该驱动系统移动该打印头沿各个路径打印该至少三个印刷列的时间,再依据计算出的时间选择一最理想的路径。

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种打印装置，特别是一种改良打印头定位方法的打印装置，其可加速整个打印过程，缩短打印时间。

                        背景技术

目前常用的打印机打印方法之一，是使打印头沿着一打印轨道作左右往复移动，请参阅图1，图1为一打印头10沿着打印机5的打印轨道12滑行的示意图。打印头10沿着箭头RL的方向，左右滑行于打印轨道12上，滚轮14不仅用来将纸张7固定于打印头10之下，且用来将纸张7一步一步地带入打印轨道12。每当打印头10进行一次的打印工作，便会将一打印的像素打印于纸张7上，接着，纸张7会被向前带动一相当于打印头10的打印高度的距离。打印头10每打印一次就会留下一印刷列，且打印头10是借在纸张7上打印出多个连续的印刷列来完成打印动作，多个印刷列是互相堆叠于纸张7上来涵盖纸张7上所有的打印区域。在此要注意的是，一个印刷列并非一定要等于文章中的一行，其取决于文章中行的高度和打印头10的打印高度，有时候文章中的一行需要由数个印刷列来组成，但有时候一个印刷列则包含文章中的数行。

早期的打印机其印刷列必须涵盖纸张7上的每一个部分，从左至右移动，相似于我们在阅读的情形一样，其印刷列的打印情况如图2所示，图2为早期打印机的印刷列路径图，图中箭头表示当打印头10在纸张7上产生像素时，其前进的方向和长度，阴影部分16则代表纸张7上的真正打印范围。可清楚地看到，大量的时间将浪费在把打印头从纸张7的右边移回左边，等待另一个印刷列的开始，另一个浪费时间的地方，是打印头10需要移动到超过打印范围16以外的位置处。

有一个可节省打印时间的方法，是使印刷列可从左至右，或从右至左的往复打印，如图3所示，图3为另一个先前技术的印刷列图，从图中可知，打印头10不需再像旧式打字机的承载架一样需重返原来最左端的位置上，而不论其为向左移动或向右移动，均可进行打印工作，这可大量的降低打印工作时所需的时间。但是，打印头的移动范围仍然必须涵盖纸张7的最左边至最右边的整个区域，此区域超过实际的打印范围，所以将浪费多余的时间。

图4为一个有关打印头定位逻辑的最新改良，其中打印头10的移动不会超过实际的打印范围之外。图4为第三个先前技术的印刷列部分。此方法可使打印头10的不必要移动减到最低，故看起来像是能最快速完成打印动作。

上述所提到的方法看起来像是最好的，但经过仔细的思考后，将发现到即使是上述所提的方法，也不是最省时经济的方法。请参阅图5，图5所示为打印机利用图4所示的打印方法所打印的两个打印范围20和22，20和22这两个打印范围分别为由印刷列21和23所打印而成的，且印刷列23是接于印刷列21之后。打印头10从打印范围20的最左边打印至其最右边，接着继续移动到打印范围22的最右端，这时候纸张7将被向前带进，接着打印头10会从打印范围22的最右端打印至最左端。所以，打印头10需固定地从左至右，及从右至左的交替循环移动于整个打印范围24中，最后将停于打印范围22的最右端。从图上可看到，若打印头10以同样的从左至右移动方式来打印20和22这两个印刷列，那么可利用当打印头10位于此两个打印区20和22的中间位置时，把纸张7向前带进，这样将可节省打印的时间。

                            发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种可节省打印时间的打印装置来解决上述问题。

请参阅图6和图7，其中图6为本发明的打印装置30的示意图，图7为打印装置30的功能示意图。印表装置30有一左右方向移动的打印路径，如箭头LR所指示，驱动系统34用来使打印头36沿着打印路径32作左右方向的移动。打印头36可为任何一种型式，如行式打印机的点阵打印头、喷墨打印头、或相类似的打印头。打印头36是用来打印像素于一打印介质31上，其可作左右方向的移动，当它移经打印介质31上所需被打印的范围时，其将形成多个印刷列。驱动系统34是被控制电路38控制，控制电路38以一前瞻系统40去控制驱动系统34，使打印头36能以最短时间的路径去涵盖印刷列。

                    附图说明

图1为传统打印头沿着打印机的打印轨道滑行的示意图。

图2为传统第一种打印机打印印刷列的路径图。

图3为传统第二种打印机打印印刷列的路径图。

图4为传统第三种打印机打印印刷列的路径图。

图5为图4打印机打印两印刷列的示意图。

图6为本发明的打印装置的示意图。

图7为图6打印装置的功能方块图。

图8为本发明一印刷列的示意图。    

图9为本发明第一种路径所会产生的多余时间的示意图。

图10为本发明第二种路径所会产生的多余时间的示意图。

图11为本发明第三种路径所会产生的多余时间的示意图。

图12为本发明第四种路径所会产生的多余时间的示意图。

图13为前瞻系统所考量的三个打印区的示意图。

图14为图13的打印区的二叉(bit)决策树状图。符号说明

30打印机

31打印介质

32、150a、160a、160b、170a、170b、170c、170d打印路径

34驱动系统

36打印头

38控制电路

40前瞻系统

50、60、70、80、90、110、120、130、140印刷列

52、62、72、82、92、102、112、122、132、142加速区

53、73、93、123起始点

54、64、74、84、94、114、124、134、144、150、160、170打印区

55、65、85、115结束点

56、66、106、126多余打印区

58、68、78、88、98、108、118、128、138、148减速区

180二叉树状结构

181、182、184、185、186、187节点

                        具体实施方式

以下将详述本发明中前瞻系统40是如何找出一个路径，使得打印头36能以最快的速度涵盖后续至少3个印刷列。前瞻系统40会分析每一个印刷列的打印长度，并找出多个涵盖这些印刷列的不同路径，接着，前瞻系统40对每一个可行的路径进行计算，计算由驱动系统34控制打印头36沿着每一路径移动所需的时间，在所有可行的路径及其时间中，前瞻系统40将选择所需时间最短的路径。接着，控制电路38将以此路径为依据，指示驱动系统34的移动动作，故此，打印头36便可以最快的路径去完成打印工作。

以下将介绍本发明的使用方法，请参阅图8，图8为本发明一印刷列50的示意图，虽然为个别的例子，但印刷列50可代表一般情况。印刷列50平行于箭头LR所示的方向，其包含有一加速区52，一打印区54，一多余打印区56，和一减速区58。加速区52是要让驱动系统34把打印头36加速到一预定的、固定的打印速度，打印头36在打印区54和多余打印区56中的打印速度基本上维持一定值，打印区54代表着打印头36打印像素于打印介质31上的区域，即打印像素的最左端至最右端的范围，多余打印区56中并没有打印动作，此区的目的是要把打印头36带到下一个印刷列的起始打印位置上，减速区58是用于让驱动系统34把打印头36的速度减慢至停止。当完成前一个印刷列的工作，而要开始下一个印刷列的打印工作时，那么便需考虑把打印头36的方向改变，又或是把媒个物31向前带进。以下为一般印刷列需注意的地方：

1.印刷列50为指打印头36从左至右的打印动作，若当打印头36的移动方向为从右至左，那么印刷列50的方向将改变，此时加速区52和减速区58的位置将互换。

2.一般情况中，印刷列并不需要有多余打印区56。

3.打印区54可位于多余打印区56之前，其视乎打印头36的移动方向。

每一个个别的印刷列50是借由加速区52和减速区58连结在一起，所以，下一个印刷列的加速区与上一个印刷列的减速区相连，该连接可能为立刻的，或是经过一个多余打印区，此部分于后面将再作讨论。每一个印刷列的打印区都包含有一起始点和一结束点。打印头36于印刷列的起始点开始打印动作，同样地，打印头于印刷列的结束点完成打印工作。例如，印刷列50的打印区54有一起始点53，于此点之后，打印头36开始打印像素。印刷列50同样有一结束点55，在此点之前，打印头36停止打印像素。由于打印头36需要从上一印刷列的结束点移动至下一印刷列的起始点，故其需要一多余时间，前瞻系统40的功能便是计算此多余时间。

前瞻系统40把从上一印刷列移动至下一印刷列之间所需的多余时间分为四种独立的情况来看，分略述如下：

1.打印头从上一印刷列的结束点移动至下一印刷列的起绐点需要反向一次。

2.打印头从上一印刷列的结束点移动至下一印刷列的起绐点需要反向二次。

3.打印头从上一印刷列的结束点移动至下一印刷列的起点并不需要反向，且上一印刷列的减速区与下一印刷列的加速区并没有重叠的部份。

4.打印头从上一印刷列的结束点移动至下一印刷列的起绐点并不需要反向，但上一个印刷列的减速区与下一印刷列的加速区有重叠的部份。

请参阅图9，图9是本发明第一种路径所会产生的多余时间的示意图。图中有一上印刷列60和一下印刷列70。当打印头完成上一印刷列60后，便会立刻开始下一印刷列70的打印。虽然两印刷列60和70位于被打印打印介质31上的垂直方向不同位置上，但打印头36所注意到的，为其均位于箭头LR所指的左右方向的打印路径32上。上一印刷列60包含了一加速区62、一打印区64、一多余打印区66、和一减速区68。下一印刷列70包含了一加速区72、一打印区74和一减速区78。从加速区和减速区的相对排列位置可清楚地看到，打印头36是以从左至右的方向来打印印刷列60，再以从右至左的方向来打印印刷列70，且可注意到，减速区68马上便与加速区72连结在一起。所以打印头36只需反向一次便可从上一打印区64的结束点65移动到下一打印区的起始点73处。这时候前瞻系统40将以下式来计算从上一印刷列60移动至下一印刷列70所需的多余时间：

t＝S/V                (1)其中t为下一印刷列70需的多余时间，S为打印头36沿着打印轨道32从结束点65移动至起始点73所需的距离，即图9中所示的S₁，V则为打印头36的打印速度。当然，上一印刷列与下一印刷列的组合方式有很多种，两个印刷列将有不同程度与方式的重叠与不重叠情形，但以下所指的情况将维持正确：如果打印头36在打印上一印刷列和下一印刷列时，其只需反向一次，那么目前印刷列所需的多余时间，是以上一印刷列的打印区的结束点，到下一印刷列的打印区的起始点之间的距离(S)，除以打印头36的打印速度(V)，即如方程式(1)所示。该距离所指的为不包括垂直分量的情况下，沿着打印路径32的LR线所量得的值。    

如果打印头36从上一印刷列的结束点到下一印刷列的起始点需要反向两次，那么前瞻系统40将以下式来计算此两印刷列之间所需的多余时间：

t＝(S/V)+t_a+t_d    (2)其中t为下一印刷列所需的多余时间，S为上一印刷列之打印区的结束点到目前印刷列的打印区的起始点之间的距离，V为打印头36的打印速度，t_a为打印头36在加速区移动时所需要的时间，t_d则为打印头36在减速区移动时所需的时间。图10所示为此情况的一个例子，图中所示的多余时间为本发明的第二种情况。上一印刷列80包含了一加速区82、一打印区84和一减速区88。下一印刷列90包含了一加速区92、一打印区94和一减速区98。打印头36以同样的从左至右移动方式来打印上一印刷列80和下一印刷列90，即如其加速区82，92和减速区88，98的相对排列位置所表示的情况。但是，在此两印刷列80，90之间存在一多余打印区100，由于多余打印区100并没有打印工作，故并非为一实际的打印区，其代表着打印头36从上一印刷列80的结束点85移动至下一印刷列90的起始点93的过渡路径，如此，上一印刷列80便可借着此多余打印区100，而与下一印刷列90连结在一起。方程式(2)中的S值，为从结束点85至起始点93此两点在LP线上的距离，即图10中所示的S₂。方程式中(2)中的t_a值，为打印头36在加速区102中移动所需的时间，同样地，方程式(2)中的t_d值，为打印头36在减速区108中移动所需的时间。

如果打印头36从上一印刷列的结束点，到下一印刷列的起始点不需要反向，且上一印刷列的减速区与下一印刷列的加速区并没有重叠的部分，那么，前瞻系统40将会以下式来计算多余时间：

t＝[S-(S_a+S_d)]/V    (3)其中t为下一印刷列的多余时间，S为上一印刷列的结束点到下一印刷列的起始点之间的距离，S_a为加速区在LR线上的宽度，S_d为减速区在LR线上的宽度，而V为打印头36的打印速度。如图11中所示，图11为本发明第三种路径所会产生之多余时间的示意图。一上印刷列110包含一加速区112、一打印区114和一减速区118。一下印刷列120包含一加速区122、一打印区124、一多余打印区126和一减速区128。打印头36先以从左至右的方式打印上一印刷列110，其后又以同样的从左至右的方式打印下一印刷列120，其中打印头36从上一印刷列110到下一印刷列120并没有改变方向。当打印头36位于上一印刷列110和下一印刷列120之间时，打印介质31将被往前带进。在图11中，方程式(3)中的S以箭号S3表示，其为上一印刷列110的结束点115到下一印刷列120的起始点123两点之间沿LR线上的距离，方程式(3)中的S_d在图中以箭号S_d表示，其代表减速区118在LR线上的宽度，同样地，方程式(3)中的S_a在图中以箭号S_a表示，其代表加速区122在LR线上的宽度。方程式(3)基本上为多余打印区126的宽度除以打印头36的打印速度。要注意的是，加速区122紧接于减速区118之后。

最后，若打印头36从上一印刷列的结束点到下一印刷列的起始点并不需要改变方向，且上一印刷列的减速区与下一印刷列的加速区有重叠的部分，那么，前瞻系统40将以下式来计算多余时间：

t＝t_a+t_d (4)其中t为下一印刷列的多余时间，t_a为打印头36通过一个加速区所需的时间，而t_a则为打印头36通过一个减速区所需的时间，可参阅图12，图12为本发明第四种路径所会产生之多余时间的示意图。一上印刷列130包含了一加速区132、一打印区134和一减速区138。一下印刷列140包含了一加速区142、一打印区144和一减速区148。打印头36先以从左至右的方式打印上一印刷列130，其后又以同样的从左至右的方式打印下一印刷列140，打印头36从上一印刷列130到下一印刷列140并没有改变方向。当打印头36位于上一印刷列130和下一印刷列140之间时，打印介质31将被往前带进。上一印刷列130的减速区138与下一印刷列140的加速区142之间有重叠的部分。常数值t_a为打印头通过一般加速区所需的时间，如加速区132。同样地，常数值t_d为打印头通过一般减速区所需的时间，如减速区148。值得注意的一点为，事实上打印头36通过138和142的重叠区域所需的时间为小于方程式(4)所计算的值，方程式(4)为一简易的式子，其以最差的一种情况来预计打印头36到达打印区144的起始位置所需的多余时间。另一个需要注意的一点是，打印头36在减速区138中并不一定会减速至停止，其速度会减慢直至打印介质31被带进到下一印刷列140的打印位置后，打印头36便会用剩下的加速区部分142加速到正常的打印速度。

从以上所述可发现，前瞻系统40至少可对接下来的三个印刷列找出多个可行的路径，对于每一个路径，前瞻系统40会把路径中所需的多余时间相加而成为一总多余时间，其中，总多余时间最短的一条路径，将会被选取为打印头36打印的路径。前瞻系统40是根据二叉树状结构的方法来建立多个可行的路径，请参阅图13，图13所示为前瞻系统40所考量的三个打印区150，160和170的示意图。当打印头36刚打印完上一印刷列(未显示)的工作，而置于打印路径32上的某一个位置上，这时候需做出一个决定：该从打印区150的左端继续打印，或是从其右端继续打印。为了简化问题，我们假设打印头36从打印区150的左端继续打印，且以一从左至右的方式打印，这样打印头36将移动到打印区150的右端位置上，如图中箭号150a所示。这时候必须作出另一个决定，就是该从打印区160的左端(图中以箭号160a表示)继续打印，或是该从打印区160的右端(图中以箭号160b表示)继续打印。若选择箭号160a的路径，则接下来打印头36将会到达打印区160的右端位置，这时候又有两个选择：该从打印区170的左端继续打印，如图中箭头170b所示，或是该从打印区170的右端继续打印，如图中箭号170b所示。同样地，若选择箭号160b为打印路径，那么，接下来打印头36将会到达打印区160的左端位置，这时候将有两个选择：选择箭头170c所示的路径将会使打印头36到达区域170的左端，或选择箭号170d所示的路径将会使打印头到达区域170的右端。以上所述的各种情况均能以一二叉决策树简单的表示出来，决定树中所接着的子层次代表打印头36接下来所要打印的打印区。此外，可清楚的看到如此的一个二叉决策树将能到达任何的一个深度，其极限视乎前瞻系统40的记忆体，和执行此决策树结构的演算法则。请参阅图14，图中所示为打印区150，160和170的决策树180，图13中数字所代表的移动路径，适当地重标于二叉决策树180中的层次之间的连杆上。区域I对应于打印区150，区域II对应于打印区160，而区域III则对应于打印区170。

纵使图13所示的打印区150，160和170并非为实际的印刷列，因为它们没有加速区和减速区，但当前瞻系统40选择了某一路径给打印头36去打印后，加速区和减速区便会被立刻加进去，使之形成一完整的印刷列。例如，若路径160a被前瞻系统140选择了，那么打印区160将会成为一完整的印刷列，因为一个加速区将会加于打印区160的左边，而一个减速区将会加于打印区160的右边，而此一印刷列的多余时间则可以上面所述的方法计算，这些多余时间会被储存于二叉决策树180的节点上。所以，二叉决策树180的每一节点均储存由上一印刷列到下一印刷列所需的多余时间。例如，节点181存有一t150的多余时间；节点182存有一t160a的多余时间，此多余时间为由打印区160所产生的，其为打印头36从上一打印区150的右端移动到下一打印区160的左端所需的时间。当然，若一印刷列的前面并没有其他印刷列，例如，考虑其为第一个印刷列，那么它的多余时间必须为0。

二叉决策树180最底部的节点184，185，186和187，其在二叉决策树180中的位置，分别代表着不同的路径，此路径涵盖打印区150，160和170的所有印刷列，例如，节点184代表着从左至右通过打印区150，接着再从左至右通过打印区160和170。反之，节点187代表着从左至右通过打印区150，接着则从右至左通过打印区160和170。节点185和186则代表当打印头36通过打印区160和170时，其需改变移动方向。最后，可注意到一条路径的总多余时间，是从该路径所代表的最底层一个节点开始，沿着二叉决策树180一层一层往上，把所遇到的多余时间相加，直至到达最根部。例如，节点184所代表的路径，其总多余时间是等于t170a+t160a+t150。节点185所代表的路径，其总多余时间为等于t170b+t160a+t150。节点186所代表的路径，其总多余时间是等于t170c+t160b+t150。而节点187所代表的路径，其总多余时间为等于t170d+t160b+t150。前瞻系统40将会选择总多余时间最短的路径，而控制电路38将以此路径来指示打印头36的移动。

以上所述，为限于打印头36的最初动作为从左至右的通过打印区150的情况，所以，二叉决策树180只有四个最底层节点，故这里所示的二叉树状结构180只算是半个部分。对于打印头的最初动作为从右至左的通过打印区150的情况，将有其余四组节点存在，每一组有其相对应的多余时间，由于每一个印刷列数目将造成节点数目以指数方式的成长，故为了简化问题，并未把这些点表示出来。

相对于传统技术，本发明提供了一个前瞻系统，其可对接下来的至少三个印刷列，产生多个不同的可行路径。前瞻系统可计算打印头沿着每一路径打印所需的总多余时间，接着，前瞻系统将选择一条总多余时间最短的路径。打印机里的控制电路便会以此路径指示打印头的动作，这样将可减少打印过程中所需的时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，均属本发明的专利涵盖范围。