CN102119083A - 验证在打印头上的维护过程 - Google Patents

Abstract

本发明体现为一种包括打印头（120）的打印系统（100），其具有控制器（110）、温度传感器（116）和被配置为在外部向打印头（120）施加流体压力以利用流体清洗打印头的灌注系统（126），其中利用流体清洗打印头（120）具有降低打印头温度的效果。控制器（110）被配置为激活灌注系统（126）以利用流体清洗打印头（120），监视来自温度传感器（406）的信号，并且基于监视来自温度传感器（116）的信号而确定（418）激活灌注器是否已经引起足够的流体流经打印头（120）。

Description

验证在打印头上的维护过程

背景技术

在它们的操作和/或它们的制造期间，喷墨打印头通常要求某种形式的流体清洗（purging）或者灌注（priming）。灌注还能够由维修技术员以及最终用户并且还在打印机自己的自诊断过程期间用作一种维修工具。灌注是通过通向孔口的通道并且通过孔口从墨水蓄存器移动墨水的过程。灌注将墨水移动到位从而打印能够开始。通过使得清洁的墨水冲过打印头，灌注还能够作为一种打印头清洁机制。随着时间的过去，喷墨打印头能够在墨水路径、孔口、喷嘴板或者墨水在它的、去往孔口以进行喷射的途中沿其行进的径路中的任何其它区域中形成并不希望的障碍物。变干的墨水是在喷墨打印头内的障碍物的主要原因。墨水路径中的障碍物通常导致部分打印输出丢失，例如已被打印的黑色文本中可视的白线。

打印机制造商已经设计了用于灌注喷墨打印头的各种装置。通常该过程包括将打印头移动到位于它的横向行进末端之一处的灌注站。一旦进驻灌注站中，灌注过程便开始并且涉及移动墨水通过打印头的某种方法。

发明内容

本发明体现为一种包括打印头的打印系统，其具有控制器、温度传感器，和被配置为在外部向打印头施加流体压力以利用流体清洗打印头的灌注系统，其中利用流体清洗打印头具有降低打印头温度的效果。该控制器被配置为激活该灌注系统以利用流体清洗打印头、监视来自温度传感器的信号，和，基于监视来自温度传感器的信号而确定激活灌注器是否已经引起足够的流体流经打印头。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施例的框图。

图2是结合本发明并且仅仅为了示意性的意图而被示出的示例性打印机的一个实施例。

图3A和3B是结合本发明的示例性打印盒的实施例的、仅仅为了示意性的意图而被示出的透视图。

图4是描述本发明的一个实施例的流程图。

图5是旨在示意利用本发明的一个实施例发生的事件的序列的、未按比例绘制的图解表示。

具体实施方式

在以下说明中，对附图进行参考，附图形成本说明的一部分，并且在其中通过示意示出可以在其中实践本发明的一个具体示例。应该理解，在不偏离本发明的范围的前提下可以利用其它的实施例，并且可以实现结构变化。

图1是示出本发明的一个实施例的框图。本发明的一个实施例是包括控制器110、打印头120和灌注系统126的打印系统或者打印机100。控制器110是能够作为具有输入和输出控制能力的微处理器或者某种其它逻辑电路实现的、打印机100的逻辑构件。控制器110包括灌注控制模块112、温度控制模块114和温度感测模块116。在一个实施例中，作为具有输入和输出能力的到计算机可读存储器的微处理器接口实现控制器110。在该实施例中，计算机可读存储器被配置为执行控制器110上的指令以验证打印头120的维护灌注操作的正确操作。

打印头120包括喷嘴（见图3A和 3B）、自加暖系统122，和温度感测系统124。灌注系统126被配置为在打印头120外部施加流体灌注压力以利用流体清洗打印头120。在打印头120外部指的是流体灌注压力并非在打印头120内产生而是由打印机100的、与打印头120分离的构件产生的事实。利用流体清洗打印头120的效果是通过流经打印头120的清洗流体的对流冷却而降低打印头120的温度。这是与具有升高打印头120温度的效果的操作打印头喷嘴相反的。

灌注控制模块112与灌注系统126相结合地工作。灌注控制模块112负责发起灌注事件以及监视它的进展并且确定灌注事件是否是成功的。灌注系统126执行对于打印头120进行灌注或者流体清洗的实际任务。而且，控制器110被配置为接收或者监视来自温度感测模块116的信号并且基于来自温度感测模块116的信号的分析而确定灌注系统126是否已经适当地传送流体通过打印头120。在随后的讨论中，维护操作包括灌注或者灌注事件、流体清洗，和传送流体通过打印头120，因为能够使用相同的压力源来灌注打印头120或者以流体方式清洗打印头120。

通常，在本发明的一个实施例中，在打印机100接收到灌注请求130后发起灌注过程。能够以几种不同的方式发起灌注请求130，包括通过打印机100自身上的用户接口例如按钮或者通过由打印机100或者被连接到打印机100的计算机以电子方式发出的软件或者固件命令。在接收到灌注请求130后，控制器110利用灌注控制模块112、温度控制模块114和温度感测模块116来发起并且监视灌注事件。当灌注事件完成时，指示成功或者失败140。该指示能够被以多种方式表达，包括通过打印机100自身上的用户接口例如指示灯，或者通过被发送到连接到打印机100的计算机的电子命令。在图4中更加详细地解释了带有成功或者失败检测的灌注过程。

温度控制模块114驱动位于打印头120中的自加暖系统122。温度控制模块114负责根据需要加暖打印头120并且与温度感测系统124相结合地工作以允许打印头120的温度得到精确控制。当打印头120被自加暖系统122加暖时，温度感测系统124允许温度被反馈到温度感测模块116，并且被用作一旦已经达到所期温度便停止进一步的加暖的信号。

在一个实施例中，控制器110激活自加暖系统122并且将打印头120的温度升高到提升温度。当它从提升温度冷却到下降的温度时，控制器110还监视打印头120的温度以确定流体是否正足够地或者适当地被传送通过打印头120。如果流体正被适当地传送通过打印头120，则与当流体未流经打印头120时相比，温度将更加快速地下降。来自温度感测模块116的信号的分析由此确定流体是否正在适当地流经打印头120。然后可以提供指示打印头的充分流体清洗是否已经发生的成功或者失败指示140。

在一个实施例中，为了校准的意图，当没有流体正被传送通过打印头120时，控制器监视来自温度感测模块116的信号。由此，控制器110能够确定当流体未流经打印头120时的温度变化。当没有流体正被传送时，控制器110还在灌注系统126的维护操作期间监视打印头120的温度。控制器110确定在灌注系统126的维护操作期间的温度变化。在所有的情形中，控制器110比较该温度变化以确定在维护操作期间流体流是否正在适当地流经（并且由此以对流方式冷却）打印头120。

在本发明的范围内，温度变化的分析能够以各种方式进行。在一个实施例中，该分析确定在两个时间点之间的温差或者温降。在另一实施例中，该分析确定在一个或者多个时间点的温度变化率。在另一实施例中，该分析确定在其期间发生特定的温降的时间。对于这些实施例中的任何实施例而言，该分析能够进一步包括比较以下两种情形（1）无流体流动和（2）维护过程。

在一个实施例中，打印头120被附于打印盒（在图1中未示出）。通过使用灌注系统126在打印头120外部施加流体压力而执行维护操作。打印头120能够包括被耦合到内部流体腔室的多个液滴喷射喷嘴。在一个实施例中，维护灌注系统126是被配置为被施加于喷嘴以由此引起流体流经打印头120并且流出喷嘴的负压力或者真空源。在另一实施例中，维护灌注系统126被配置为向打印盒施加正压力以引起流体从内部流体腔室流出喷嘴。

在一个实施例中，打印头120被加暖到测试提升温度，从而激活压力源以传送流体通过打印头120、接收在施加压力源时当打印头120从测试提升温度冷却时指示打印头120的温度的测试信号，并且分析测试信号以由此确定流体是否适当地流经打印头120。这个过程能够包括用于校准信号的方法。

一种校准方法可以包括将打印头120加暖直至校准提升温度并且接收在压力源未被施加时（当已知流体未流动通过打印头120时）当打印头120从校准提升温度冷却时指示打印头120的温度的校准信号。利用这种校准方法，分析测试信号还包括分析校准信号从而在应用和没有应用灌注系统126的冷却之间加以比较。

在一个实施例中，测试信号和测试提升温度在应用维护操作期间操作以及当不发生维护操作时进行校准。对于测试能够使用对照分析来确定实质差异。换言之，当维护操作得以适当地执行并且打印头120利用流体得以成功地清洗时，更大的冷却和更大幅度的温降能够发生。

图2是描绘结合本发明的大幅面打印系统200的透视图。打印系统200被配置为利用在扫描盒250内安装的打印盒236在介质270上进行打印。扫描盒250在控制器110（图1）的控制下沿着平行于扫描轴线Y的盒输送路径265移动或者扫描。打印机200在控制器110的控制下沿着垂直于扫描轴线Y的介质输送轴线X输送介质。

每一个盒236包括打印头120（图1），打印头120包括喷嘴阵列（关于图 3A 和 3B描绘的）。通过相对于介质270为打印头120提供沿着X和Y方向的运动，控制器110使得打印头120能够选择性地至少在介质270的大部分区域上打印。

打印系统200还包括位于盖体210下面的服务站230。服务站230包括灌注系统126。控制器110被配置为当灌注事件将要发生时邻近于服务站230定位盒250从而灌注系统126能够适当地接合打印头120或者盒236的一部分以使得灌注系统126能够密封到打印头120或者盒236从而灌注系统126能够适当地提供打印头120的流体清洗。

打印系统200包括控制面板或者用户接口240，其被配置为基于来自打印系统200的用户或者操作员到控制面板240的输入向控制器110提供控制信号。控制面板240可以相对于扫描轴线Y位于与服务站230相同的打印机端部处。可选地或者可替代地，服务站225可以相对于扫描轴线Y位于打印系统200的、与控制面板240隔开的端部处。注意，盒250可以包括编码器234，编码器234被配置为读取沿着盒输送路径265置放的编码器条（未示出）从而沿着输送轴线Y提供盒250的、更好的位置精度。

打印系统200的其它元件例如支撑架220未予讨论，因为它们在描述打印系统的相关技术中是已知的。虽然相对于大幅面打印系统200描述了本发明，但是应该理解，本发明适用于利用被用于清洗打印头120的灌注系统126的任何喷墨打印系统，仅举几例，包括压电和热喷墨系统、鼓式打印机和商业喷墨打印机。

图3A和3B为了示意性的意图示出在图2的打印机200中使用的、包括图1的打印头组件120的示例的、一个实施例的示例性喷墨盒300（在图2中被描绘成元件236）的透视图。然而，如上所述，可以在任何打印头和打印机配置中结合图1的打印系统100。所示意的盒300包括利用在其中限定小的墨水蓄存器或者流体腔室的本体304支撑的热喷墨打印头组件302。打印头组件302包括五个打印头120。本体304具有当盒300得以安设时可以与图2的盒234的传统基准线（未示出）相对准的几条对准基准线（datum），例如基准线306。盒300还包括当盒300得以安设时可以与图2的盒234的、传统的电互连（未示出）耦合以在打印头302和图1的控制器110之间通信的一组电互连垫片308。

打印头组件302包括孔口板310，其将在图3A 和 3B中示意的一系列墨水喷射喷嘴限定为被布置成可以通过例如激光烧蚀构造的两个线性阵列312和314。通常相对于阵列312、314使用了术语“线性”，因为在一些实施例中，喷嘴可以被布置成稍微偏移或者错列的样式，而在其它实现方式中，其它喷嘴布置可能是更加适当的。墨水被从离轴静止蓄存器接收并且经由柔性管道（flexible to tubing）而被递送到在图3A 和 3B中大体上以附图标记316指示的墨水进口端口，并且被存储在由本体304限定的蓄存器内，之后从阵列312、314的喷嘴喷射。板上集成电路芯片（未示出）可以向图2的打印机200提供包括来自图1的基板温度传感器系统124的信息的、关于打印头组件300的某些参数的反馈。

图4是描绘在本发明的一个实施例中结合检测灌注事件是否成功的方法的、打印头流体清洗或者灌注过程的示例性过程的流程图。在打印引擎接收到灌注请求后灌注打印头的过程开始（步骤400）。这个请求能够由用户或者技术员通过打印机自身上的用户接口例如按钮或者按键发起，或者该请求能够来自直接地与打印机通信的计算机。可替代地，可以在打印系统内或者在打印系统和计算机之间自动地产生这个请求。在接收到这个请求后，打印引擎开始使用打印头的热控制电路122将打印头120主动地加暖到预先选择的高温值（步骤402）。打印头热控制电路122允许打印头120被主动地加暖以及监视打印头120温度。一旦打印头热控制电路122已经确定打印头已经达到所期温度，自加暖系统122便停止主动地加暖打印头120（步骤404）。

当打印头管芯（print head die）冷却下来时，打印引擎监视并且作为时间的函数记录打印头的温降（T-Drop NO PRIME（没有灌注））（步骤406）。对其记录温降的流逝时间段（delta）除了别的以外将是目标高温点、灌注的墨水量和给定灌注事件占用的时间的函数。能够对于使用灌注事件监视系统健康度的具体意图优化这些值。

在记录温降之后，打印引擎再一次开始主动地将打印头120加暖到预先选择的高温值（步骤408）。再一次，当管芯达到预先选择的高温值时，打印引擎停止主动地加暖打印头（步骤410）。在打印引擎停止加暖打印头120的时刻，灌注过程得以发起（步骤412）。如上所述，灌注过程是移动墨水通过打印头120的过程。再次，当打印头120冷却下来时，控制器110监视并且作为时间的函数记录管芯的温降（T-Drop WITH PRIME（在灌注的情况下））（步骤414）。注意在这个温降期间，灌注事件正在进行中并且墨水主动地移动通过打印头。

打印引擎比较T-Drop NO PRIME与T-Drop WITH PRIME（步骤416）。使用这个信息，打印引擎确定灌注事件的成功或者失败（步骤418）。在一个实施例中，如果与没有墨水灌注的、相同流逝时间的温降相比，健康的灌注事件将产生更大的打印头管芯温降（～10-15℃）。灌注事件的结果得以返回（步骤420）。或者通过打印机自身上的用户接口例如液晶显示器（LCD）或者发光二极管（LED）的图案或者通过将结果传回发出灌注请求的计算机，该结果能够被传回用户或者技术员。

如上所述，根据本发明的一个实施例的灌注事件包括利用灌注系统126清洗打印头120。刚好在灌注事件之前，盒250在控制器110的控制下被沿着盒输送路径236移动到服务站230。在灌注事件期间，盒250邻近于服务站230“停驻”。

在灌注事件期间，灌注系统126在打印头120外部施加压力并且由此同时地使得一定体积的流体通过打印头120的基本上所有喷嘴进行清洗。这是通过在喷嘴之上施加真空或者通过向盒236（或者盒300）的一部分施加正压力而得以实现的。

在一个实施例中，灌注系统126向打印头120施加压力脉冲，该压力脉冲使得至少0.5毫升的墨水通过打印头120进行清洗。在另一实施例中，压力脉冲使得在0.5和5毫升之间的墨水通过打印头120进行清洗。在另一实施例中，压力脉冲使得多于一毫升的墨水通过打印头120进行清洗。在另一实施例中，压力脉冲使得在1毫升和3毫升之间的墨水通过打印头120进行清洗。在另一实施例中，压力脉冲在一个和十个单一或者单独压力脉冲之间。在另一实施例中，压力脉冲在一个和五个单一或者单独压力脉冲之间。在一个实施例中，压力脉冲是仅仅一个压力脉冲。

仅举几例示例性故障模式，失灵错误例如未能利用足够的墨水进行清洗可以由以下原因之一引起：（1）灌注系统126未能提供足够的压力脉冲，（2）灌注系统126未能适当地接合或者对接盒236（或者盒300），或者（3）打印头126未能相对于灌注系统126适当地定位。本发明的控制器110被配置为检测可以是这些故障模式之一的失灵错误。

具体地，在一个实施例中，灌注过程未能足够地使得墨水通过打印头120进行清洗能够通过利用控制器110监视温降而得以检测。例如，如果存在零墨水通量并且温降小于无灌注基准温度，则失灵报警发生。换言之，如果控制器110注意到在实际灌注事件期间温度没有改变，则作出如下假定，即，在灌注事件期间已经发生失灵。

在另一实施例中，在灌注系统126和打印盒的一部分之间的不适当的密封和不能被灌注的、被严重堵塞的打印头120能够得以检测。在这些具体情形中，该系统能够使用被耦合到一起的两个信号。如果在灌注系统126中识别出当提供空气以驱动灌注事件时具有较高压降的灌注请求之后温度降低未能发生，则控制器110能够检测到不适当的密封或者被堵塞的打印头错误。换言之，如果构件未被良好地连接，则加压空气将在灌注事件期间泄漏，这将提醒控制器110构件未被正确地密封或者安设。

图5是旨在示意利用本发明的一个实施例发生的事件的序列的、未按比例绘制的图解表示。在该曲线图的第一部分502期间，打印系统200为灌注事件进行准备。这可以包括在控制器110的控制下在服务站230中定位盒236。在该曲线图的第二部分504期间，控制器激活打印头120的加暖。在该曲线图的这个部分504期间，打印头120的温度快速地升高。

在该曲线图的第三部分506期间，该控制器保持或者稳定打印头温度。在该曲线图的第四部分508期间，该控制器不再加暖打印头而是监视温度。在这个部分期间，热量从打印头散发，从而引起温度下降。

在该曲线图的第五部分510期间，灌注事件发生，在这期间墨水通过打印头120进行清洗。如以上所讨论的那样，这可以是一个或者多个在外部施加的压力脉冲使得至少0.5毫升的墨水通过打印头120进行清洗。在一个实施例中，打印头120的温度在第五部分期间更加快速地下降，因为通过打印头120的墨水流以对流方式冷却打印头120。因此，压力脉冲的激活用以降低打印头120的温度。

控制器110对于在片段508和510期间的温度的变化率或者总体变化进行比较以查明在片段510期间打印头120的、适当的流体清洗是否已经发生。在一个实施例中，控制器110计算在片段508（无灌注冷却）的400毫秒部分期间的温度变化和片段510（在灌注事件期间）的400毫秒部分的温度变化从而验证适当的灌注事件已经发生。

在一个实施例中，灌注事件使得打印头120比没有灌注事件的冷却多冷却至少10摄氏度。控制器110监视打印头120的温度并且由此确定适当的灌注事件是否已经发生。

在片段512期间，灌注事件已经停止。如能够看到的，因为对流冷却不再成为一个因素，所以与在灌注事件期间发生的相比，温度现在以慢得多的速率降低。

作为简化的示意性示例，在一个实施例中，稳定的温度（片段506）是大约85摄氏度。在500毫秒灌注事件（片段510）期间，大约2毫升的墨水能够流经打印头120。在灌注事件期间，打印头的温度下降大约25摄氏度。如果在片段510期间灌注事件没有发生，则在该示例中在片段510’期间打印头的温度将降低大约8摄氏度，并且控制器110将能够产生错误信号。这个示例并非旨在加以限制，而是示意本发明的一个实施例的样本操作。

前面已经描述了本发明的原理、实施例和操作模式。然而，本发明不应该被理解成受限于所讨论的具体实施例。上述实施例应该被视为是示意性的而非限制性的，并且应该理解，在不偏离如由以下权利要求限定的、本发明的范围的前提下，本领域技术人员可以在那些实施例中作出变动。

Claims (15)

1. 一种验证已经在打印头上执行了适当的维护灌注操作的方法，包括：

在所述打印头外部施加流体灌注压力以利用流体清洗所述打印头，其中利用流体清洗所述打印头具有降低打印头温度的效果；

监视由于利用流体清洗所述打印头而引起的、在所述打印头中的温度变化；和

分析所述温度变化以验证在施加所述流体灌注压力时足够体积的流体已经流经所述打印头。

2. 根据权利要求1的方法，其中所述打印头具有多个喷嘴，并且其中施加所述流体灌注压力包括施加使得至少0.5毫升的墨水通过所述多个喷嘴进行清洗的压力脉冲，并且其中所述压力脉冲是以下之一：（1）真空脉冲或者（2）正压力脉冲。

3. 根据权利要求1的方法，其中在施加所述流体灌注压力之前，所述方法进一步包括：

邻近于灌注系统定位所述打印头；和

将所述灌注系统耦合到所述打印头，其中施加所述流体灌注压力是由所述灌注系统执行的。

4. 根据权利要求1的方法，进一步包括将所述打印头加暖到提升温度，并且其中监视所述打印头中的温度变化在所述打印头冷却到低于所述提升温度的下降温度时发生并且其中分析所述温度变化包括确定在所述提升温度变化和所述下降温度之间的温度变化。

5. 根据权利要求1的方法，其中分析所述温度变化包括确定所述打印头的温度变化率。

6. 根据权利要求1的方法，其中监视所述打印头中的温度变化在利用流体清洗所述打印头时发生。

7. 一种打印系统，包括：

包括温度传感器的打印头；

灌注系统，所述灌注系统被配置为在外部向所述打印头施加流体压力以利用流体清洗所述打印头，其中利用流体清洗所述打印头具有降低打印头温度的效果；和

控制器，所述控制器被配置为：（1）激活所述灌注系统以由此利用流体清洗所述打印头，（2）监视来自所述温度传感器的信号，和（3）基于监视来自所述温度传感器的信号确定激活所述灌注器是否已经引起足够的流体流经所述打印头。

8. 根据权利要求7的打印系统，其中所述打印头包括自加暖系统并且其中所述控制器被配置为刚好在激活所述灌注系统之前激活所述自加暖系统以将所述打印头的温度升高到提升温度，其中对于来自所述温度传感器的信号的分析增强了所述灌注器是否已经提供了足够的流体清洗的确定。

9. 根据权利要求7的打印系统，进一步包括识别在所述灌注器中是否已经发生故障，其中所述故障是以下之一：（1）灌注系统的失灵，（2）在所述灌注系统和结合所述打印头的打印盒的一部分之间的、不适当的密封，（3）不能被灌注的、被严重堵塞的打印头。

10. 根据权利要求7的打印系统，其中所述控制器被配置为当流体清洗不发生时监视来自所述温度传感器的校准信号，并且其中所述控制器被配置为比较所述校准信号与由于激活所述灌注系统而引起的、来自所述温度传感器的信号。

11. 根据权利要求7的打印系统，其中所述控制器被配置为在激活所述灌注系统时同时监视所述信号。

12. 根据权利要求7的打印系统，其中所述控制器进一步被配置为在激活所述灌注系统之前将所述打印头输送至邻近于所述灌注系统。

13. 一种被配置为执行控制器上的指令以验证打印头的维护灌注操作的适当操作的计算机可读介质，所述指令引起以下步骤发生，包括：

将所述打印头加暖到测试提升温度；

在所述打印头外部应用流体压力源；

当所述打印头从测试提升温度冷却时，接收指示所述打印头的温度的测试信号；和

分析所述测试信号并且由此确定所述压力源是否使得足够的流体通过所述打印头进行清洗。

14. 根据权利要求13的计算机可读介质，进一步包括：

将所述打印头加暖到校准提升温度；

当所述打印头从校准提升温度冷却时，接收指示所述打印头的温度的校准信号；并且

其中分析所述测试信号包括分析所述校准信号。

15. 根据权利要求14的计算机可读介质，其中接收所述校准信号在接收所述测试信号之前发生。

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