Блок расходных материалов принтера, имеющий память данных для статических и динамических калибровочных данных
Изобретение относится к блоку расходных материалов принтера, и более конкретно к элементам памяти в блоке расходных материалов принтера и способам использования сохраненной в них информации. Блок расходных материалов для печатающей системы содержит контейнер расходуемого вещества, электронный элемент памяти, имеющий первичные сохраненные калибровочные данные, относящиеся к характеристикам расходуемого вещества, причем электронный элемент памяти дополнительно содержит вторичные сохраненные калибровочные данные, производные из первых калибровочных данных и относящиеся к пороговому уровню для индивидуального датчика принтера. Изобретение позволяет регулировать пороговые уровни датчика в принтерах для разных характеристик чернил или тонера и различий между датчиками и принтерами. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к блоку расходных материалов принтера и, более конкретно, - к элементам памяти в блоке расходных материалов принтера и способам использования сохраненной в них информации.
Уровень техники
Принтеры с блоками расходных материалов, заменяемыми пользователем (и аналогичные устройства, такие как факсимильные машины и ксерокопировальные машины), хорошо известны в данной области техники. Например, в струйных принтерах обычно используются заменяемые чернильные резервуары, которые либо интегрированы с печатающей головкой, либо являются отдельными резервуарами. В случае использования в струйной печатающей системе отдельных чернильных резервуаров печатающие головки являются также заменяемыми и могут рассматриваться в качестве «блока расходных материалов». В лазерных принтерах тонер обычно поставляется в заменяемом картридже, который может включать в себя фоточувствительный барабан, на котором формируются изображения.
Обычно печатающие системы включают в себя датчики, чтобы отслеживать состояния в принтере. Например, в струйных принтерах датчики могут быть использованы для определения характеристик чернил и состояния, например, низкого уровня чернил или пустого резервуара с чернилами. Датчики обычно подключены к электронному контроллеру в принтере и позволяют контроллеру принтера модифицировать работу принтера или извещать оператора о состоянии принтера. Датчики могут функционировать, определяя физические, оптические или химические характеристики чернил или тонера, такие как полное сопротивление или непрозрачность. Контроллер принтера или программное обеспечение драйвера могут регулировать работу принтера на основании сравнения измеренного значения датчика с соответствующим пороговым уровнем, который может быть «жестко закодированным» в микропрограммное обеспечение контроллера принтера или в программное обеспечение драйвера печати.
В ситуациях, когда контроллер принтера должен принять решение на основании сравнения измерения датчика и жестко закодированного порогового значения, некоторые факторы могут привести к неточным результатам. Во-первых, расходный материал (такой как чернила) в разных заменяемых блоках расходных материалов может иметь разные физические и химические свойства. Разные свойства могут быть результатом того, что разные расходные материалы были приготовлены для разного применения, например для печати на разных носителях. Следовательно, показания датчика могут варьироваться из-за характеристик чернил больше, чем изменения параметра, для отслеживания которого предназначен датчик. Например, разные чернила могут иметь значительно различающиеся характеристики полного сопротивления, что приводит к тому, что детектор уровня чернил, измеряющий полное сопротивление, или датчик отсутствия чернил дают ошибочное показание.
Во-вторых, различия между принтерами, а также различия в показателях одного принтера с течением времени могут влиять на точность. Допуски нормальных комплектующих в датчиках и измерительных цепях и изменения в процессе жизненного цикла могут привести в итоге к различиям между принтерами, а, кроме того, изменения в окружающей среде, например изменения температуры, могут вызывать ошибки измерений.
Проблема неточных или ненадежных показаний датчика становится более актуальной в ситуациях, когда контроллер принтера должен различать более чем два дискретных уровня, например, когда контроллер струйного принтера должен определить, в каких пропорциях система подачи чернил содержит чернила, воздух или «пену» (смесь чернил и воздуха).
Краткое изложение существа изобретения
Следовательно, технической задачей настоящего изобретения является создание способов и устройства, которое позволяет регулировать пороговые уровни датчика в принтерах для разных характеристик чернил или тонера и различий между датчиками и принтерами.
Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя способы и устройство для компенсирования различий между разными характеристиками чернил или тонера и различий между датчиками за счет определения характеристик чернил или тонера и сохранения одного или более статического порогового уровня в запоминающих устройствах блока расходных материалов принтера в процессе изготовления блоков расходных материалов принтера. После установки на принтер динамические пороговые величины могут быть определены на основании статического порогового уровня; динамические пороговые величины рассчитываются исходя из различий между датчиками и принтерами. Динамические пороговые величины могут в дальнейшем сохраняться в запоминающих устройствах блока расходных материалов принтера.
Краткое описание чертежей
Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения поясняются описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает блок-схему примерной принтерной системы, иллюстрирующей, как контроллер может принимать сигналы от датчиков, расположенных на или около резервуара с чернилами, систему подачи чернил или печатающих головок;
Фиг.2 - вариант осуществления запоминающего устройства, используемого для сохранения информации о пороговой величине и других данных в блоке расходных материалов принтера, согласно изобретению;
Фиг.3 - блок-схему, иллюстрирующую связь элементов с запоминающим устройством, когда блок расходных материалов установлен в печатающую систему, согласно изобретению;
Фиг.4 - другой вариант осуществления запоминающего устройства, используемого для хранения информации о пороговой величине и других данных в блоке расходных материалов принтера, согласно изобретению;
Фиг.5 - блок-схему, иллюстрирующую связь элементов с запоминающим устройством, когда блок расходных материалов установлен в печатающую систему во втором варианте выполнения, согласно изобретению;
Фиг.6 - диаграмму статического порогового уровня физических, химических или оптических характеристик чернил или тонера при хранении в запоминающем устройстве блока расходных материалов, согласно изобретению;
Фиг.7 - диаграмму одного или более динамических пороговых уровней физических, химических или оптических характеристик чернил или тонера согласно изобретению;
Фиг.8 - блок-схему итогового варианта осуществления устройства согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Варианты осуществления изобретения описаны для струйных печатающих систем, однако изобретение не ограничено принтерами указанного типа и может быть использовано в любом другом типе печатающих систем, имеющем блоки расходных материалов, заменяемые пользователем.
На фиг.1 представлена блок-схема примерной печатающей струйной системы, где контроллер принтера может принимать сигналы от датчиков, расположенных на или около резервуаров с чернилами, системы подачи чернил или печатающих головках. Резервуар 110а с чернилами может иметь один или более датчик 112 внутри резервуара с чернилами, закрепленный на резервуаре с чернилами или размещенный в принтере вблизи резервуара с чернилами. Датчик может, например, определять уровень чернил в резервуаре путем измерения полного сопротивления или оптическим способом. Резервуар с чернилами связан с запоминающим устройством 116, как описано ниже. Запоминающее устройство является таким ЗУ, которое удерживает информацию при отсутствии подаваемого питания, например, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) или энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM). Другие типы электронной памяти, например оперативное запоминающее устройство (RAM) с батареей. Система может содержать множество резервуаров 110b и 110n с чернилами, и каждый резервуар может иметь связанное запоминающее устройство и один или более датчиков.
Пример системы, изображенный на фиг.1, является "неосевой" печатающей системой, в которой резервуары с чернилами и печатающие головки заменяются по отдельности, и чернила подаются от резервуаров с чернилами к печатающим головкам по системе 120 подачи чернил, хотя настоящее изобретение может быть применено и в системах, в которых печатающие головки являются единым целым с резервуарами с чернилами. Система подачи чернил может иметь один или более датчиков 122. Датчик может определять наличие чернил внутри чернильной тубы путем измерения полного сопротивления или оптическим способом. Система 120 подачи чернил подает чернила к одной или более печатающим головкам 130а, 130b, 130m, которые могут отличаться количеством резервуаров с чернилами. Датчик 132 может быть связан с каждой печатающей головкой. Печатающие головки эжектируют чернила на носитель 180 печати, чтобы сформировать текст или изображения.
Контроллер 150 принтера может принимать сигналы от любого из датчиков 112, 122, 132. Контроллер принтера также связан с запоминающим устройством 116, связанным с контейнером с чернилами, как указано ниже. Печатающие головки также могут включать в себя запоминающие устройства (не показаны), связанные с контроллером принтера.
На фиг.2 представлена подробная схема примерного варианта осуществления заменяемого печатающего элемента, такого как струйный чернильный картридж, и запоминающего устройства или элемента 116 памяти. В этом варианте элемент памяти включает в себя электрические контакты для сопряжения с внешним электрическим разъемом. Элемент 116 памяти выполнен в виде маленькой печатной платы 240 с множеством отпечатанных электрических контактов 240 для сопряжения с внешним разъемом 212. Напечатанные дорожки 246 на печатной плате обеспечивают электрическую связь между электрическими контактами и интегральной схемой 242 памяти, которая в этом варианте осуществления защищена от внешних воздействий защитным материалом, например эпоксидной смолой.
Интегральная схема 242 памяти в этом варианте осуществления может быть последовательным запоминающим устройством ввода-вывода, которое хорошо известно в данной области техники. Такие запоминающие устройства могут иметь асинхронные последовательные интерфейсы для ввода-вывода данных, требующие только одного электрического проводника для данных и проводник с «землей». Ввод-вывод данных из однопроводного запоминающего устройства выполняется по протоколу, в котором применяется различная длина импульсов, которые свидетельствуют о начале операции чтения/записи. Эти импульсы следуют в передачах «бит за битом», причем единицы и нули обозначаются различными длинами импульсов. Альтернативно запоминающие устройства могут иметь синхронный последовательный интерфейс, включающий в себя шину синхронизирующих импульсов. Другие последовательные запоминающие устройства ввода-вывода могут также использоваться в настоящем изобретении, равно как и другие конфигурации непоследовательных запоминающих устройств.
В патенте США № 5699091 "Replaceable Part With Integral Memory For Usage, Calibration And Other Data" раскрыто использование и функционирование подобных запоминающих устройств. Как описано в патенте, запоминающее устройство может быть предназначено для того, чтобы принтер имел доступ к параметрам заменяемых частей, чтобы повысить качество печати. За счет внедрения запоминающего устройства в заменяемую часть и сохранения параметров заменяемой части в запоминающем устройстве в заменяемом элементе печатающая система пригодна для того, чтобы автоматически обновлять параметры при установке части в печатающую систему. Такое автоматическое обновление параметров принтера освобождает пользователя от необходимости обновления параметров принтера каждый раз, когда заменяемый элемент установлен заново. В дополнение к возможности принтера оптимизировать качество печати запоминающее устройство предназначено для того, чтобы предупредить случайное повреждение принтера в результате неправомерных действий, таких как работа после того, как чернила в резервуаре израсходованы, или работа с неисправными или несовместимыми элементами принтера, а также для того, чтобы сохранять информацию, относящуюся к оставшемуся количеству чернил или тонера.
При установке в принтер контейнер 110 с чернилами (или другой блок расходных материалов принтера) с элементом 116 памяти соединяют с приемной станцией 210, которая может быть частью элемента картриджа струйного принтера. Контейнер с чернилами и приемная станция могут включать в себя другие соединения, например электрические соединения, соединения для жидкости или электрические соединения для датчиков (не показаны). Приемная станция, в свою очередь, связана с контроллером 150 принтера, который позволяет читать данные в элементе памяти под управлением микропрограммного обеспечения контроллера принтера.
На фиг.3 представлена блок-схема, которая иллюстрирует электрические соединения печатающей системы, где использовано запоминающее устройство из фиг.2. Струйный принтер 326 включает в себя контроллер 150 принтера, который электрически связан с механическим печатающим устройством 332. Согласно изобретению контроллер принтера также электрически связан с элементом 116 памяти блока 110 расходных материалов (для ясности электрические соединения между контроллером и различными датчиками не показаны). В настоящем изобретении электрическая связь между контроллером 150 принтера и элементом 116 памяти является двунаправленной, контроллер имеет емкость, чтобы изменять по меньшей мере часть содержимого памяти.
Обычно принтер 326 электрически соединен с блоком 320 обработки через канал 336 передачи данных принтера. Блок обработки в общем случае является процессором 358 компьютера, который присоединен к одному или более устройству 360 вывода и дисплею 362.
На фиг.4 представлен другой вариант осуществления элемента памяти, в котором беспроводной канал передачи данных использован для связи с элементом памяти. Элемент 116 памяти содержит интегральную схему 442, которая приштампована и соединена проводами с подложкой 440, а затем герметизирована эпоксидной смолой.
Напечатанная антенна 444 сформирована на подложке для приема данных и питания, а также передачи данных. При установке в принтер контейнер 110 с чернилами (или другой блок расходных материалов принтера) с элементом 116 памяти подключается к приемной станции 410, например к картриджу струйного принтера. Элемент блока расходных материалов и приемная станция могут иметь другие соединения, такие как электрические соединения или жидкостные соединения. В этом варианте осуществления связь между контроллером 150 и элементом 116 памяти осуществляется по беспроводному каналу 430 передачи данных, что позволяет осуществлять чтение и запись данных в элемент 116 памяти.
На фиг.5 представлена блок-схема, дополнительно иллюстрирующая электрические соединения при реализации струйного принтера и контейнера с чернилами, использующего беспроводной канал передачи данных. Печатающая 326 система включает в себя соединяющее устройство 570; соединяющее устройство 544 содержится в блоке 110 расходных материалов. Каналы 570 и 544 передачи данных позволяют передавать информацию между блоком расходных материалов и печатающей 326 системой без непосредственного электрического контакта.
На фиг.6 и 7 представлены диаграммы сигналов датчика при осуществлении способа настоящего изобретения. На фиг.7 представлена диаграмма во времени показаний датчика. Показания датчика могут представлять, например, сигнал выхода сопротивления, размещенного в системе подачи чернил принтера, чтобы определить пропорциональный состав компонентов системе подачи чернил, т.е. чернил, воздуха или пены (смеси чернил и воздуха). В идеальном варианте контроллер принтера сравнивает сигнал 702 датчика с пороговыми значениями 710, 720, чтобы определить наличие чернил, воздуха или пены («чернила», если показания датчика меньше, чем нижний порог 710; «воздух», если показания датчика больше, чем верхний порог 720, и «пена», если показания датчика находятся между двумя пороговыми значениями).
Однако если характеристики полного сопротивления чернил неизвестны, то контроллер может неточно различить чернила, воздух или пену. Например, допустим, что контейнер с чернилами только что установлен в принтер, и контроллер получает последовательность 740 сигналов датчика (фиг.7) в окрестности 10-й секунды. Так как контейнер может содержать в себе чернила с неизвестными характеристиками, контроллер не способен определить, что представляет собой последовательность 740 сигналов: колебания между чернилами и пеной, произведенные чернилами, которые генерируют высокоуровневый ответ датчика, или колебания между чернилами и воздухом, произведенные чернилами, которые генерируют низкоуровневый ответ датчика. Подобная проблема существует и для других типов колебаний сигналов, в частности, если считываемый параметр имеет элементы прироста и сдвига или более сложную кривую отклика.
Для решения этой проблемы в заявленном изобретении рассматривается описание характеристик содержимого заменяемых блоков расходных материалов во время процесса печати и сохранение статического калибровочного или контрольного значения в элементе памяти контейнера с чернилами (фиг.6). Датчик, имеющий отклик, в значительной степени схожий с откликами датчиков в печатающей системе, может быть использован для формирования калибровочной последовательности 602 расходуемого вещества, и чтобы определить статическое калибровочное или контрольное значение 610, основанное на последовательности калибровочных измерений. Альтернативно множество статических калибровочных значений может быть сохранено в элементе памяти, например, пара значений, представляющих измерения «чернила» и измерения «воздух», значения, представляющие прирост и сдвиг или табличные данные, представляющие более полную характеристику отклика.
На фиг.7 представлен предположительный выход датчика, который может быть использован для того, чтобы различить чернила, воздух и пену в системе подачи чернил. Различие между тремя состояниями требует установления пороговой величины 710 чернила/пена и пороговой величины 720 пена/воздух. Точные значения для этих пороговых величин должны рассчитываться с учетом характеристик конкретных чернил в контейнере и разбросов между датчиками. Установка пороговых величин включает в себя сохранение калибровочных данных чернил в запоминающем устройстве контейнера в процессе печати, восстановление статической информации после установки контейнера в принтер и определение динамических пороговых уровней, используя статическую информацию и показания датчика.
Статические калибровочные данные чернил, сохраненные в запоминающем устройстве блока расходных материалов в процессе печати, могут принимать различные формы, предусматривающие, что данные обеспечивают достаточную информацию контроллеру принтера (компьютеру, управляющему принтером) так, что показания датчика могут быть соответствующим образом интерпретированы. Например, данные могут быть в виде приблизительных пороговых уровней или в виде значений прироста и сдвига.
Динамическая калибровка может быть выполнена «по требованию», как только будут получены показания датчика, либо могут быть частью процедуры калибровки, с сохранением результатов в локальной памяти в принтере, в памяти или в почти неизменной памяти (жесткий диск) компьютера, подключенного к принтеру.
Также могут быть использованы другие технологии для динамической калибровки датчиков. Например, в датчике воздуха, чернил и пены (фиг.7), статические данные могут иметь вид приблизительного порогового значения, обозначающего чернила или воздух, и стандартное значение отклонения. При определении динамических пороговых величин контроллер возьмет последовательность показаний и вычислит стандартное отклонение для показаний, причем вычисленное стандартное отклонение меньшее, чем сохраненное значение, будет показывать, что датчик обнаружил либо чернила, либо воздух, поскольку было эмпирически определено, что последовательность показаний для пены дает высокое стандартное отклонение.
Определение динамических пороговых величин может состоять из более комплексных определений контроллером принтера или программным обеспечением драйвера принтера оборудования обработки, подключенного к принтеру. Например, можно использовать последовательность показаний датчика и выполнить статистический анализ, чтобы определить пороговый уровень, или при определении могут приниматься во внимание показания нескольких датчиков, например, регулировка пороговых значений чернил/воздуха, основанная на показаниях датчика температуры. Определение также может включать в себя другую информацию, доступную локально печатающей системе или подключенной компьютерной системе, например, информацию, характеризующую конкретный принтер или семейство принтеров, сохраненную в программно-аппаратных средствах принтера, либо в программном обеспечении драйвера.
Один или более динамический пороговый уровень может быть вычислен для каждого датчика, относящегося к заменяемому блоку расходных материалов, например, когда несколько датчиков чернил/воздуха расположены вдоль пути подачи чернил. Динамические пороговые величины могут быть сохранены в памяти, относящейся к контроллеру принтера или в памяти оборудования обработки (такого как компьютер), подключенного к принтеру. Альтернативно динамические пороговые величины могут быть сохранены в запоминающем устройстве блока расходных материалов.
На блок-схеме (фиг.8) представлена схема устройства для реализации способов настоящего изобретения. В процессе работы блока расходных материалов принтера определяют 802 статические калибровочные или пороговые данные, которые затем сохраняют 804 в запоминающем устройстве заменяемого блока расходных материалов. Когда впоследствии блок расходных материалов устанавливают в печатающую систему, статические калибровочные данные восстанавливаются 812 из запоминающего устройства. На основании одного или более сохраненных статических калибровочных уровней контроллер принтера (или компьютер или процессор, присоединенный к принтеру) определяет 816 динамические пороговые уровни. Определение динамических пороговых уровней может выполняться отдельно для каждого датчика, связанного с блоком расходных материалов, может включать в себя анализ множества показаний датчика или может использовать данные от более чем одного датчика.
Динамические пороговые уровни могут быть определены при необходимости контроллером или компьютером, могут быть сохранены в локальной памяти контроллером принтера или компьютером или могут быть записаны 818 в отведенное место в запоминающем устройстве блока расходных материалов.
В описании использовались ссылки на «пороговые» и «контрольные» уровни для датчиков, но нужно понимать, что изобретение включает в себя другие виды калибровочных и регулировочных операций печатающих систем.
Выше представлено подробное описание частных вариантов осуществления изобретения, явные модификации понятны специалистам данной области техники.
Соответствующие структуры, материалы, действия и эквиваленты всего значащего или этапы и функциональные элементы формулы изобретения, приведенной ниже, предназначены для того, чтобы включить в себя любые структуры, материалы или действия для выполнения функций в комбинации с другими заявленными элементами как специально заявленными.
1. Блок (110) расходных материалов для печатающей системы, содержащий
контейнер расходуемого вещества,
электронный элемент (116) памяти, имеющий первичные сохраненные калибровочные данные, относящиеся к характеристикам расходуемого вещества,
причем электронный элемент (116) памяти дополнительно содержит вторичные сохраненные калибровочные данные, производные из первичных калибровочных данных и относящиеся к пороговому уровню для индивидуального датчика принтера.
2. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что контейнер с расходуемым веществом содержит чернильный картридж.
3. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что контейнер с расходуемым веществом содержит картридж с лазерным тонером.
4. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что электронный элемент памяти содержит электронно-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство.
5. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что электронный элемент памяти содержит энергонезависимое оперативное запоминающее устройство.
6. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что контейнер с расходуемым веществом дополнительно содержит электрические контакты для электрического доступа к электронному элементу памяти.
7. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что контейнер с расходуемым веществом дополнительно содержит беспроводные каналы передачи данных для электрического доступа к электронному элементу памяти.
8. Блок расходных материалов по п.1, отличающийся тем, что сохраненные первичные калибровочные данные, относящиеся к характеристикам расходуемого вещества, содержат характеристику полного сопротивления расходуемого вещества.
9. Блок расходных материалов по п.8, отличающийся тем, что расходуемое вещество содержит чернила.
10. Блок расходных материалов по п.9, отличающийся тем, что статическое калибровочное значение содержит значение, показывающее стандартное отклонение измерений датчика при обнаружении, по существу, чистых чернил.
