CN101970241A - 流体喷射装置中的发射信号转送 - Google Patents

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Abstract

一种用于在流体喷射装置的喷嘴组内转送发射信号的方法包括接收加温数据和发射数据。接收具有前面是加温脉冲的发射脉冲的发射信号。根据加温数据的状态和发射数据的状态对所述发射信号进行有条件修改。经有条件地修改的发射信号被转送到喷嘴组的特定喷嘴电路。

Description

流体喷射装置中的发射信号转送
背景技术
诸如打印机墨盒的流体喷射装置使用在集成电路上形成的电阻器来使得保持在室中的流体汽化，通过喷嘴喷射流体滴。出于各种原因，在汽化之前对流体进行预热可能是有益的。滴流加温是示例性的预热技术。在喷射流体之前，在集成电路上形成的第一晶体管切换“滴流”电流。该电流使电阻器或第一加温晶体管对室中的流体进行预热而不是汽化。随后，在集成电路上形成的第二发射晶体管切换到电阻器的发射电流。该发射电流促使电阻元件使流体汽化。然而，使用两个晶体管可能耗费集成电路上的相当数量的面积，要不是这样的话该面积可能用于许多其它目的。此外，滴流加温经证明是低效的，因为用来对墨加热的相当一部分能量在集成电路中而不是墨中耗散。
附图说明
图1是示出墨盒的外部的透视图。
图2是示出图1的盒中的打印头的一部分的详细剖视图。
图3是根据实施例的喷嘴的发射电路的电路图。
图4是根据实施例的示例性无条件发射信号的图表。
图5是根据实施例的喷嘴组的方框图。
图6是根据实施例的三个有条件发射信号的图表。
图7是根据实施例的耦合到多个喷嘴组的打印机控制器的方框级电路图。
图8和9是示出实现各种实施例所采取的步骤的示例性流程图。
具体实施方式
介绍：开发下述实施例是为了努力减小专用于预热的流体喷射装置的集成电路的面积。已从每个喷嘴的电路去除加温晶体管。作为替代，向晶体管提供脉宽调制信号。该晶体管随后切换到电阻器的相应脉冲信号。该信号包括先行(precursor)加温脉冲，该脉冲被构形为使电阻器对汽化室中的流体加热而不使其成核(nucleate)。该先行脉冲后面是停滞时间且随后是发射脉冲。该发射脉冲被成形为促使电阻器使汽化室中的流体汽化。汽化促使流体膨胀，通过喷嘴喷射液滴。
环境：图1是墨盒10形式下的示例性流体喷射装置的透视图。盒10包括位于内部墨保持室下面的盒10的底部处的打印头12。打印头12包括具有喷嘴22的三个组16、18和20的喷嘴板14。在所示的实施例中，每个组16、18和20是一排喷嘴22。柔性电路24承载从外部接触点28至打印头12的电迹线。当墨盒10被安装在打印机中时，盒10通过接触点30电连接到打印机控制器。在操作中，所述打印机控制器选择性地通过柔性电路24中的迹线向打印头12传送发射及其它信号。
图2是示出图1的盒10中的打印头12的一部分的详细剖视图。发射元件26在集成电路28上形成，且位于喷墨嘴22的后面。当发射元件26被充分激励时，紧挨着发射元件26的汽化室30中的墨被汽化，通过喷嘴22向打印介质上喷射墨滴。由墨滴的喷射和室30的冷却产生的低压随后将墨吸入以重新填充汽化室30，从而为下一次喷射做准备。由箭头32示出墨通过打印头12的流动。发射元件26通常表示能够被电信号加热的任何器件。例如，发射元件26可以是电阻器或其它电气部件，其由于电流通过该部件而发热。
部件：图3是示例性喷嘴电路34的图示。还参照图2，每个喷嘴22具有在集成电路28上形成的相应喷嘴电路34。每个喷嘴电路34包括发射元件26和开关元件36。开关元件36一般表示能够切换可表示通过发射元件26的发射信号的电流的任何部件。发射信号是施加于开关元件36的电信号，其促使该开关元件使表示发射信号的电流通过发射元件26。在图3的示例中，开关元件36是常常称为FET的场效应晶体管。开关元件36包括源极38、漏极40和栅极42。源极38被耦合到地，而漏极40被耦合到发射元件26的一个端子。发射元件26的另一端子被耦合到电压源42。参照图2，经由柔性电路24上的迹线提供电压源。开关元件36通常是“断开(off)”的，防止电流流过发射元件26。通过采用施加于栅极42的适当发射信号，开关元件36接通，以允许电压源42使电流通过发射元件26。
图4示出了将被施加于开关元件36的栅极的示例性脉宽调制发射信号46。信号46包括加温脉冲48、停滞时间50和发射脉冲52。加温脉冲48表示具有长到足以切换通过发射元件26的电流以对相邻室30(图2)中的流体加温但未长到足以使流体汽化并通过喷嘴22(图1和2)喷射的持续时间或宽度(W1)的信号46的高部分。发射脉冲52表示具有长到足以切换通过发射元件26的电流以使室30中的预热流体汽化的持续时间或宽度(W2)的信号46的高部分。停滞时间50表示加温脉冲48与发射脉冲52之间的信号46中的低部分。在发射信号不足以促使开关元件36切换通过发射元件26的电流的意义上，停滞时间是低的。换言之，在停滞时间50期间，开关元件36被断开，防止电流流过发射元件26。
在加温与发射脉冲48和52之间插入停滞时间50可以改善液滴形状、速度和方向方面的一致性。包括停滞时间50还可以在允许有更简单的控制系统的同时改善打印头12的可靠性。例如，停滞时间50的实际宽度(在时间上)不像加温脉冲48和发射脉冲52的宽度那样重要。因此，可以固定加温脉冲48和发射脉冲52的上升沿的位置(在时间上)。然后可以调整下降沿的定时以提供适当的加温和发射脉冲宽度W1和W2。
图5是示例性喷嘴组54的方框图。喷嘴组54是由发射控制器56驱动的一组喷嘴电路36。在本示例中，喷嘴组54包括M个喷嘴电路34。发射控制器56通常表示能够接收并有条件地修改发射信号且将经有条件修改的发射信号转送到所选喷嘴电路36的任何集成电路。发射控制器56具有发射信号输入端58、地址数据输入端60、加温数据输入端62和发射数据输入端64。发射信号输入端58通常表示任何接口，通过该接口，发射控制器56可以接收发射信号，诸如图4的发射信号46。地址数据输入端60通常表示任何接口，通过该接口，发射控制器56可以接收地址数据。地址数据是标识M个喷嘴电路34中的特定的一个喷嘴电路的数据。例如，地址数据可以采取二进制信号的形式，其位标识M个喷嘴电路34中的特定喷嘴电路34。
加温数据输入端62通常表示任何接口，通过该接口，发射控制器56可以接收加温数据。加温数据是指示发射控制器56是否将修改发射信号以去除加温脉冲的数据。加温数据可以是例如具有活动或不活动状态的单比特二进制信号。不活动状态指示发射控制器56将修改发射信号以阻止或以其他方式去除加温脉冲。活动状态指示将保持加温脉冲。
发射数据输入端64通常表示任何接口，通过该接口，发射控制器56可以接收发射数据。发射数据是指示发射控制器56是否将修改发射信号以去除发射脉冲的数据。发射数据可以是例如具有活动或不活动状态的单比特二进制信号。不活动状态指示发射控制器56将修改发射信号以阻止或以其他方式去除发射脉冲。活动状态指示将保持加温脉冲。在示例性实施例中，发射信号的活动状态还可以指示将保持加温脉冲，而不考虑加温数据的活动或不活动状态。
然而，发射控制器56被示出包括用于地址数据、加温数据和发射数据的分别的输入端。可以将这些输入端中的两个或三个组合为单个输入端。可以将地址数据、加温数据和发射数据中的两个或更多个结合为公共二进制信号，其中，某些比特表示地址数据，另一比特表示加温数据，并且另一比特表示发射数据。
图6示出了根据经由加温数据输入端62和发射数据输入端64接收的加温数据和发射数据的活动或不活动状态、由图5的发射控制48有条件地修改的三个发射信号66、74和78。关于经有条件地修改的信号66，发射控制器56已接收到具有由值“一”表示的活动状态的发射数据。或者，值“零”可以表示活动状态而值“一”可以表示不活动状态。由于发射数据具有活动状态，所以发射控制器56在不考虑接收到的加温数据的情况下，通过不修改发射信号来有条件地修改经由发射信号输入端58接收到的发射信号。同样地，经有条件地修改的信号66包括后面是停滞时间70且随后是发射脉冲72的加温脉冲68。
关于经有条件地修改的信号74，发射控制器56已接收到具有由值“零”表示的不活动状态的发射数据，和具有由值“一”表示的活动状态的加温数据。发射控制器56通过去除或以其他方式取消发射脉冲来有条件地修改经由发射信号输入端58接收到的发射信号。同样地，经有条件地修改的信号74仅包括后面是停滞时间的加温脉冲76。当确定墨温度低于目标值时，这样的情形可以在打印时发生，以便未被用来对墨进行发射的每个发射信号46被至少用来对墨进行加温。这样的情形还可以在初始化期间、即在开始打印作业之前发生。打印机可以通过向打印头发送发射信号46(其中直到墨达到目标温度为止，加温数据被设置为活动状态而发射数据被设置为不活动状态)来将墨加温至目标温度。
关于经有条件地修改的信号78，发射控制器56已接收到具有由值“零”表示的不活动状态的发射数据和具有由值“零”表示的不活动状态的加温数据。发射控制器56通过去除或以其他方式取消发射脉冲和加温脉冲来有条件地修改经由发射信号输入端58接收到的发射信号。同样地，经有条件地修改的信号78仅包括停滞时间。
给定流体喷射装置可以包括任意数目的喷嘴组54。图7示出了与一组M个这样的喷嘴组54连通的控制器80。在例如喷嘴组54是诸如图1的盒10的墨盒的部件的情况下，控制器80可以是其中安装有该盒的打印机的部件。在其它示例中，控制器80或其各部分可以位于打印盒本身上。控制器80通常表示能够识别每个喷嘴组54的发射状态的硬件和编程的任何组合。发射状态是给定喷嘴组54将在信号被转送到所选喷嘴电路34之前如何有条件地修改发射信号的指示。在操作中，控制器80负责向喷嘴组54传送发射信号、地址数据、加温数据和发射数据。在本示例中，控制器80包括PWM(脉宽调制)信号发生器82、地址管理器84、发射数据管理器86和加温数据管理器88。PWM信号发生器82通常表示被配置为生成诸如图4的发射信号46之类的发射信号的硬件和软件的任何组合。在本示例中，经由公共总线90将同一所生成的发射信号传送到每个喷嘴组54。在另一示例中，可以经由不同的通信路径将不同的发射信号发送到多个喷嘴组54中的两个或多个。
地址管理器84通常表示能够向喷嘴组54传送地址数据的硬件与编程的任何组合。在本示例中，地址管理器84经由公共总线92向多个喷嘴组54中的每一个传送相同的地址数据。假设每个喷嘴组54包括N个喷嘴电路34，每个喷嘴组接收标识那些N个喷嘴电路34中的一个喷嘴电路的地址数据。在另一示例中，可以经由不同的通信路径向多个喷嘴组54中的两个或更多个喷嘴组传送不同的地址数据。
发射数据管理器86通常表示能够向喷嘴组54传送发射数据的硬件与编程的任何组合。在本示例中，发射数据管理器86经由不同的通信线路96向多个喷嘴组54中的每一个传送不同的发射数据。在另一示例中，可以经由公共通信总线向多个喷嘴组54中的两个或更多个喷嘴组传送相同的发射数据。
加温数据管理器88通常表示能够向喷嘴组54传送加温数据的硬件与编程的任何组合。在本示例中，加温数据管理器88经由公共通信总线94向多个喷嘴组54中的每一个传送相同的加温数据。在另一示例中，可以经由不同的通信路径向多个喷嘴组54中的两个或更多个喷嘴组传送不同的加温数据。例如，如果不同的喷嘴组具有不同的热要求，并且如果由于跨越打印头的热变化而要求在打印头上按“区”加温，则向两个或更多喷嘴组发送不同的加温数据可以证明是有益的。
被发送到给定喷嘴组54的发射数据和加温数据的状态取决于针对该喷嘴组54标识的发射状态。如果喷嘴组54将对喷嘴电路34进行发射，则被发送到该喷嘴组54的发射数据具有活动状态。如果不是，则其具有不活动状态。如果喷嘴组54将对喷嘴电路34进行加温，则被发送到该喷嘴组的加温数据具有活动状态。如果不是，则加温数据具有不活动状态。
操作：图8和9是示出了实现各种方法实施方式所采取的步骤的示例性流程图。图8示出了从喷嘴组的有利点采取的步骤。图9示出了从与一组喷嘴组连通的控制器的有利点采取的步骤。从图8开始，接收加温数据和发射数据(步骤98)。接收发射信号(步骤100)。发射信号具有前面是加温脉冲的发射脉冲。根据发射数据的状态和加温数据的状态有条件地修改发射信号(步骤102)。经有条件地修改的发射信号被转送到喷嘴组的特定喷嘴电路(步骤104)。
步骤98还可以包括接收标识特定喷嘴电路的地址数据，经有条件地修改的发射信号在步骤104中将被转送到该特定喷嘴电路。在步骤102中，如果在步骤98中接收到的发射数据具有活动状态，则可以通过不修改发射信号来有条件地修改在步骤100中接收到的发射信号。如果在步骤98中接收到的发射数据具有不活动状态且加温数据具有活动状态，则可以通过阻止发射脉冲来有条件地修改在步骤100中接收到的发射信号。如果在步骤98中接收到的发射数据具有不活动状态且加温数据具有不活动状态，则也可以通过阻止发射脉冲和加温脉冲来有条件地修改在步骤100中接收到的发射信号。
如所讨论的，每个喷嘴电路包括开关元件和发射元件，该发射元件被配置为对邻近于喷嘴的汽化室中的流体进行加热。步骤104可以包括向特定喷嘴电路的开关元件施加具有前面是加温脉冲的发射脉冲的经有条件地修改的发射信号，促使可表示加温脉冲的加温电流流过发射元件以对汽化室中的流体进行加热而不使其汽化。随后，使表示发射脉冲的发射电流流过发射元件，以使通过相邻的喷嘴喷射液滴的流体汽化。步骤104可以包括向特定喷嘴电路的开关元件施加仅具有加温脉冲的经有条件地修改的发射信号，促使加温电流流过发射元件，以对汽化室中的流体加热而不使其汽化。步骤104可以包括向特定喷嘴电路的开关元件施加仅具有停滞时间的经有条件地修改的发射信号。
现在参照图9，打印机控制器识别多个喷嘴组中的每一个的发射状态(步骤106)。对于每个喷嘴组而言，根据针对该喷嘴组识别的发射状态来选择加温数据的状态和发射数据的状态(步骤108)。例如，如果将不修改发射信号，则将发射数据的状态选择为活动的。如果发射信号将仅包括加温脉冲，则将发射数据的状态数据选择为不活动的，并将加温数据的状态选择为活动的。如果发射信号将仅包括停滞时间，则将发射数据的状态数据选择为不活动的，并将加温数据的状态选择为不活动的。
为每个喷嘴组选择的加温数据和发射数据被传送到该喷嘴组(步骤110)。还向每个喷嘴组传送发射信号(步骤112)。将根据传送到该喷嘴组的加温数据和发射数据来有条件地修改发送到给定喷嘴组的发射信号。步骤110还可以包括向喷嘴组传送地址数据。地址数据标识将向其转送经有条件地修改的发射信号的喷嘴组内的特定喷嘴电路。
结论：环境图1～2是示例性环境，其中可以实现本发明的多个实施例。然而，实现不限于这些环境。图3～7的图示出各种实施例的架构、功能和操作。图5和7中所示的各种部件被至少部分地定义为程序。每个此类部件、其一部分、或其各种组合可以整体地或部分地表示包括用于实现任何一个或多个指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的模块、片断、或部分。每个部件或其各种组合可以表示电路或许多互连电路以实现指定的一个或多个逻辑功能。
并且，可以在供指令执行系统使用或与之相结合的任何计算机可读介质中实现各种实施例，所述指令执行系统诸如是基于计算机/处理器的系统或ASIC(专用集成电路)或可以从计算机可读介质获取或获得逻辑并执行包含在其中的指令的其它系统。“计算机可读介质”可以是可以包含、存储、或保持供指令执行系统使用或与之相结合的程序和数据的任何介质。计算机可读介质可以包括许多物理介质中的任何一种，诸如例如电子、磁性、光学、电磁、或半导体介质。合适的计算机可读介质的更具体示例包括但不限于诸如软盘或硬盘驱动器的便携式磁性计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器、或便携式压缩盘。
虽然图8～9的流程图示出执行的特定顺序，但执行顺序可以与所描绘的不同。例如，可以相对于所示的顺序扰乱两个或更多块的执行顺序。并且，可以同时地或部分同时地执行连续地示出的两个或多个块。所有此类变更均在本发明的范围内。
以下权利要求中所使用的冠词“一个”意指一个或多个。因此，例如，“贯穿墨保持材料的孔”意指一个或多个贯穿墨保持材料的孔，并且因此，随后对“该孔”的提及指的是所述一个或多个孔。
已经示出并参照前述示例性实施例描述了本发明。然而，应理解的是，在不脱离以下权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下可以实现其它形式、细节和实施例。

Claims (20)

1.一种用于在流体喷射装置的喷嘴组内转送发射信号的方法，包括：
接收加温数据和发射数据；
接收发射信号，该发射信号具有前面是加温脉冲的发射脉冲；
根据加温数据的状态和发射数据的状态来有条件地修改发射信号；
将经有条件地修改的发射信号转送到喷嘴组的特定喷嘴电路。
2.权利要求1的方法，其中，有条件地修改包括：如果加温数据具有活动状态且发射数据具有不活动状态，则阻止发射脉冲。
3.权利要求1的方法，其中，有条件地修改包括：如果加温数据具有不活动状态且发射数据具有不活动状态，则阻止发射脉冲和加温脉冲。
4.权利要求1的方法，其中，有条件地修改包括：如果发射数据具有活动状态则不修改发射信号。
5.权利要求1的方法，还包括接收地址数据，并且其中转送包括：将经有条件地修改的发射信号转送到喷嘴组的多个喷嘴电路中的所选择的一个喷嘴电路，由地址数据来标识所选喷嘴电路。
6.权利要求1的方法，其中，每个喷嘴电路包括开关元件和发射元件，该发射元件被配置为对邻近于喷嘴的汽化室中的流体进行加热，并且其中转送包括：向特定喷嘴电路的开关元件施加具有前面是加温脉冲的发射脉冲的经有条件地修改的发射信号，促使加温电流流过发射元件以对汽化室中的流体进行加热但不使其汽化，并随后促使发射电流流过发射元件以使通过相邻喷嘴喷射液滴的流体汽化。
7.权利要求1的方法，其中，每个喷嘴电路包括开关元件和发射元件，该发射元件被配置为对邻近于喷嘴的汽化室中的流体进行加热，并且其中转送包括：向特定喷嘴电路的开关元件施加仅具有加温脉冲的经有条件地修改的发射信号，促使加温电流流过发射元件以对汽化室中的流体进行加热但不使其汽化。
8.一种用于指引发射信号在流体喷射装置的多个喷嘴组内的转送的方法，包括：
识别每个喷嘴组的发射状态；
对于每个喷嘴组而言，向该喷嘴组传送加温数据和发射数据，加温数据和发射数据中的每个具有根据针对该喷嘴组所识别的发射状态所选择的状态；以及
对于每个喷嘴组而言，向该喷嘴组传送具有加温脉冲和发射脉冲的发射信号，以根据传送到该喷嘴组的加温数据和发射数据对其进行有条件地修改。
9.权利要求6的方法，其中，对于给定喷嘴组而言：
识别发射状态包括：识别指示仅加温状态的发射状态；
传送加温数据和发射数据包括：传送具有活动状态的加温数据，以及传送具有指示将通过阻止发射脉冲来对要传送到该喷嘴组的发射信号进行有条件地修改的不活动状态的发射数据。
10.权利要求1的方法，其中，对于给定喷嘴组而言：
识别发射状态包括将发射状态识别为关闭状态；
传送加温数据和发射数据包括：传送具有不活动状态的加温数据，和传送具有指示将通过阻止发射脉冲和加温脉冲来对要传送到该喷嘴组的发射信号进行有条件地修改的不活动状态的发射数据。
11.权利要求1的方法，其中，对于给定喷嘴组而言：
识别发射状态包括将发射状态识别为开射状态；
传送发射数据包括：传送具有指示通过不修改发射信号来对要传送到该喷嘴组的发射信号进行有条件地修改的活动状态的发射数据。
12.权利要求6的方法，还包括，对于每个喷嘴组而言，向该喷嘴组传送地址数据，该地址数据标识将向其转送经有条件地修改的发射信号的喷嘴组内的多个喷嘴电路中的一个。
13.权利要求10的方法，其中，相同的地址数据被传送到所述多个喷嘴组中的每一个。
14.权利要求6的方法，其中，相同的发射信号、加温数据和地址数据被传送到所述多个喷嘴组，且唯一的发射信号被发送到所述多个喷嘴组中的每一个。
15.一种流体喷射装置的喷嘴组，包括多个喷嘴电路和与所述多个喷嘴电路处于电子通信的发射控制器，并且其中：
所述发射控制器包括用于接收发射数据的发射数据输入端、用于接收加温数据的加温数据输入端、以及用于接收发射信号的发射信号输入端，所述发射信号具有前面是加温脉冲的发射脉冲；
所述发射控制器用于根据经由所述加温数据输入端接收到的加温数据的状态和经由所述发射数据输入端接收到的发射数据的状态来有条件地修改发射信号；以及
所述发射控制器用于向所述多个喷嘴电路中的一个喷嘴电路转送经有条件地修改的发射信号。
16.权利要求13的喷嘴组，其中，所述发射控制器用于如果经由所述发射数据输入端接收到的发射数据具有活动状态，则通过不修改发射信号来有条件地修改发射信号。
17.权利要求13的喷嘴组，其中，所述发射控制器用于如果经由所述加温数据输入端接收到的加温数据具有活动状态且经由所述发射数据输入端接收到的发射数据具有不活动状态，则通过阻止发射脉冲来有条件地修改发射信号。
18.权利要求13的喷嘴组，其中，所述发射控制器用于如果经由所述加温数据输入端接收到的加温数据具有不活动状态且经由发射数据输入端接收到的发射数据具有不活动状态，则通过阻止发射脉冲和加温脉冲来有条件地修改发射信号。
19.权利要求13的喷嘴组，其中，所述发射控制器包括用于接收标识所述多个喷嘴电路中的特定的一个喷嘴电路的地址数据的地址输入端，并且其中，所述发射控制器用于向由经由所述地址输入端接收到的地址数据标识的所述特定喷嘴电路转送经有条件地修改的发射信号。
20.权利要求13的喷嘴组，其中，每个喷嘴电路包括开关元件和发射元件、被配置为对邻近于喷嘴的汽化室中的流体进行加热的电阻元件，所述开关和电阻元件被配置为使得：
当具有前面是加温脉冲的发射脉冲的经有条件地修改的信号被转送到喷嘴电路且被施加于开关元件时，被允许流过发射元件的加温电流促使所述发射元件对汽化室中的流体进行加热但不使其汽化，并且然后允许发射电流流过发射元件，促使发射元件使通过相邻喷嘴喷射液滴的流体汽化；以及
当仅具有加温脉冲的经有条件地修改的信号被转送到喷嘴电路并被施加于开关元件时，允许加温电流流过发射元件，促使发射元件对汽化室中的流体进行加热但不使其汽化。
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