CN104245323B - 用于打印头通道内流体的移动的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中，连接至打印头结构的致动器被采用波形激活以导致所述结构的振动，所述结构的振动足以移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体，并且不导致流体在非打印时段期间从所述通道喷射。在另一个实施例中，第一脉冲模块以电压、持续时间和频率的组合在打印头结构处施加脉冲以导致打印头结构的摇动，从而在非打印时段期间不从通道喷射流体的情形下移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体。在另一个实施例中，连接至打印头结构的致动器在非打印时段期间被激活以使所述结构脉动，从而在不导致流体被从所述通道排出的情形下，移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体。
Description
背景技术
图像打印可以通过当打印头和基底二者正在一个或两个正交的方向上行进时在打印头和打印基底之间提供相对移动来实现。打印头把墨滴喷射到打印基底上以形成图像。典型地，有色墨水被沉积在白色基底上。
然而，最近清澈或透明以及有色基底的使用有增加。为了减轻基底色彩在打印图像上的影响并且改进如实的色彩再现，白色墨水可以被施加在彩色或透明基底上以提供不透明的背景。例如，打印机可以在打印图像之前，在整个基底（或一段基底）上打印白色墨水背景。在另一个示例中，在存在透明的基底或背光显示器的情形下，打印机可以在图像被打印之后在图像上打印白色墨水，使得图像可以从非打印侧通过所述基底被观看到。
附图说明
附图图示了各种实施例并且是说明书的一部分。所图示的实施例是示例，并且不限制权利要求的范围。贯穿所述图，相同的附图标记指代相似但未必相同的元素。
图1提供了使用把白色墨水喷射到黑色基底上的打印头打印的白色图案的示例。
图2-4提供了在各种打印头空闲时间之后使用把白色墨水喷射到黑色基底上的打印头打印的白色图案的示例。
图5是示出了作为用于打印头的空闲时间的函数的故障喷嘴的数量的变化的示例图。
图6是示出了当采用白色墨水打印时恢复打印头中故障喷嘴所需的清洗时间的示例图。
图7是图示了依据各种实施例的系统的框图。
图8是图示了依据各种实施例的包括波形初始器和压电打印头的系统的示图。
图9A, 9B 和9C是图示了依据各种实施例的来自压电打印头上的波形或脉冲的施加的影响的示图。
图10-11提供了依据各种实施例的在空闲时间期间采用打印头通道内白色墨水的移动在黑色基底上打印的白色图案的示例。
图12是描绘了被采用来实现各种实施例的步骤的流程图。
贯穿所述图，相同的附图标记指代相同或相似的部件。
具体实施方式
采用白色墨水配置的打印机可以在采用标准打印系统不可实现的基底的范围上进行打印。然而，用于白色墨水配方（例如，二氧化钛）中的某种白色颜料颗粒的比重可能是其它色彩颜料的比重的3-4倍。因为这个，白色颜料颗粒在白色墨水中趋于快速地沉淀或沉积。所沉淀的颜料颗粒形成在打印头操作中引入干扰的沉淀物或沉积物。这种沉淀或沉积在打印头空闲时间期间是特别显著的。所述干扰可能使得对打印头的不可逆的损坏可能发生。
图1是在黑色基底104上采用具有白色墨水的喷墨打印机打印的白色图案100的示例。图案100是平滑的并且没有展示黑色基底的伪像。它用作在其上色彩图像可以被打印的背景。在喷墨打印的示例中，白色图案100可以被打印，并且然后第二图案（例如，色彩图案）被沉积在图案100上。在另一个示例中，在色彩图像打印之后，白色图案100作为覆盖层被施加。
图2是在15分钟的打印头空闲时间之后，采用与用于产生图1的示例相同的打印头在黑色背景104上打印的相同白色图案100的示例。图2的示例中的条带200的存在示出了打印头喷嘴中的一些被完全阻塞。条带200是其中故障喷嘴未操作的暴露的黑色基底的条带。喷嘴故障可以产生除条带200之外的图案。例如，喷嘴中的一些可能部分阻塞（沉积不完整的白色线条204），或者在打印过程中以其它方式发生故障，从而暴露基底的段208。图3是在50分钟的打印头空闲时间之后在黑色基底104上打印的相同的白色图案100的示例。图4是在240分钟的打印头空闲时间之后在黑色基底104上打印的相同的白色图案的示例。随着打印头空闲时间增加，条带、不完整白色线条以及基底的暴露段的数量增加。
图5是示出了针对采用白色墨水打印的打印机的打印头，作为空闲时间的函数的故障喷嘴的数量的变化的示图。明显的是：在大约12到15分钟的空闲时间，这个打印头跨越到近似15个喷嘴的阈值502之外，其被确定为对于这个示例中采用白色墨水打印的打印头的操作是不可接受的。示图展示了故障喷嘴的数量在大约50分钟的空闲时间之后迅速增长，届时大规模的喷嘴故障开始。这些打印头故障在许多情形下将是采用适当的打印头维护过程的执行（例如，打印头清洗）可恢复的。图6是示出了用于采用白色墨水打印的打印头的清洗时间在故障打印头恢复上的影响的示图。图6示出了随着打印头空闲时间增加，打印头恢复所需的清洗时间量增加。在这个示例中，在大约9天的空闲时间之后，并且尽管定期施加清洗过程，但所述打印头展示了非可恢复的故障。
不同的白色墨水混合和操纵方法存在以用于通过在把墨水递送到打印头的墨水导向装置或箱体中搅拌墨水防止或阻碍墨水沉淀或沉积。然而，这种方法不致力于解决打印头中（以及特别地，在把墨水引导至墨水通过其被喷射的喷口的墨水通道中）的墨水颜料颗粒沉淀的问题。因此，在此描述的各种实施例被展开以提供系统、方法、包含指令的计算机可读存储介质，从而实现采用易于在打印头和打印头通道处产生沉淀和/或沉积问题的白色墨水以及其它流体进行打印。依据各种实施例，连接至打印头结构的致动器采用波形或脉冲在非打印时段期间被激活，从而导致足以移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体的结构的振动，并且又不导致流体从所述通道喷射。打印头通道中流体的移动防止白色颜料的沉淀和/或沉积，并且在喷嘴盘上和喷嘴周围变干。致动器的激活发生在非打印时段期间，所述非打印时段可以包括（但不限于）：基底加载或卸载时段、和/或打印头减速时段。
在某些实施例中，打印头是用于把墨水施加到基底的打印机的打印头，致动器是压电致动器，流体包括颜料颗粒，并且通道中流体的移动足以防止打印头内颗粒的沉淀或沉积。所述公开的优点包括实现了具有较少中断的采用易于沉淀或沉积的白色墨水和其它流体打印。另一个优点是本公开可以被实现来移动打印头通道内的流体而无需向打印头添加附加部分或材料。所公开的实施例很可能在采用易于在打印头中快速沉淀或沉积的白色墨水和其它流体进行打印时导致较佳的用户体验，从而导致这种打印机和墨水的增加的使用量。
应注意的是：尽管所述公开被参考白色墨水、白色颜料和打印机频繁地讨论，但本公开的教导不是如此有限的，并且可以被施加到除用于打印的白色墨水之外的墨水的喷射。本公开的教导还可以被施加到除墨水之外的流体的喷射，包括用于与打印不相关的目的的流体的喷射。本公开因此可以被施加到易于沉淀或沉积的任何流体的喷射。用于除打印之外目的的易于沉淀或易于沉积流体的喷射的示例包括某些药品、燃料、果汁以及其它流体的分配。
如在此所使用的，“打印机”或“打印设备”是指打印并且包括执行诸如扫描和/或拷贝的附加功能的多功能电子设备的任何电子设备。“打印头”是指具有多个喷嘴的机构，墨水或其它流体通过所述喷嘴被喷射。打印头的示例是按需滴液喷墨打印头，诸如，压电打印头和热电阻打印头。一些打印头可以是还存储将被分配的流体的盒体的一部分。其它的打印头是单独的并且由离轴墨水供给提供流体。“墨水”是指用于打印的任何流体，包括（但不限于）：含水墨水、溶剂墨水、UV可固化墨水、染料升华墨水以及乳液墨水。“颜料”是指着色物质，包括（但不限于）：不能溶解的粉末，将被与水、油或另一个基剂混合以产生墨水或其它流体。“致动器”是指把输入电能或电流转换成以声波形式的输出能量的设备，所述设备激活（例如，通过振动、摇动或变形）打印头结构。“压电致动器”是指包括压电材料的致动器，所述压电材料在外部电场或电流被施加到所述材料时机械地变形。“波形”是指电压波动的图案。“脉冲”是指电压或电流强度的变化。用于打印头的“打印时段”是指在其期间打印头被利用来响应于用于流体分配的请求（包括（但不限于）打印请求）分配流体的时段。用于打印头的“非打印时段”或“空闲时间”是指在其期间打印头未被利用来响应于用于流体分配的请求分配流体的时段。“基底加载或卸载时段”是指在其期间基底在打印机处被加载到打印区域中的时段，并且可以包括基底被准备用于打印（例如，基底的加热）或在打印区域中时从打印恢复（例如，冷却）的时段。“打印头减速时段”是指其中打印头在已被利用来满足特定服务请求之后从操作状态恢复（例如，在温度方面）到休息状态的时段。
图7是图示了依据各种实施例的系统的框图。图7包括依据各种实施例的特定的部件、模块等。然而，在不同的实施例中，更多、更少和/或其它部件、模块、部件/模块的布置等可以被依据在此描述的教导使用。此外，在此描述的各种部件、模块等可以被实现为一个或多个软件模块、硬件模块、专用硬件（例如，应用特定硬件、应用特定集成电路（ASIC）、嵌入式控制器、硬接线电路等）或这些的某种组合。
图7示出了电连接至打印头结构704的计算设备702。计算设备702通常表示任何计算设备或计算设备的组，其被配置成执行波形初始器服务706并且促使采用定义规范把电子波形或脉冲发送到打印头结构704，从而导致流体在打印头通道内的移动。在实施例中，计算设备702是包括在打印设备（例如，包括打印头结构704的喷墨打印机）内的控制器或其它计算机或计算机的组。在另一个实施例中，计算设备702是电连接至打印头的计算机或计算机系统。在实施例中，计算机设备702可以是或包括电连接至打印头的服务器、桌面计算机、笔记本计算机、移动设备、平板计算机、和/或任何其它计算设备。
打印头结构704通常表示任何打印头。如前所述，打印头704可以是配置成在打印操作期间把流体喷射到基底上的压电打印头、热电阻打印头、或其它打印头。在其它实施例中，打印头704可以是配置成喷射除用于打印的白色墨水之外的墨水的压电打印头、热电阻打印头、或其它打印头。在其它实施例中，打印头704可以是配置成喷射除墨水之外的流体以用于与打印不相关的目的（例如，药品、燃料、果汁和其它流体）的压电打印头、热电阻打印头、或其它打印头。
打印头结构704包括通道712，用于容纳将在打印事件期间从通道排出的流体。打印头结构704还包括致动器710以促使打印头结构704振动或摇动。在打印事件期间，振动或摇动被以导致流体通过连接至通道712（或为通道712的一部分）的喷嘴716从通道712排出的级别诱发。在实施例中，流体是墨水（例如，白色墨水）并且被排出以在基底上生成打印图像。
计算设备702被示出为包括波形初始器服务706、处理器720、和存储器722。波形初始器服务706通常表示硬件和编程的任何组合，该硬件和编程的组合被配置成促使非打印时段期间打印头通道内流体的移动，并且从而防止流体内颗粒的沉淀或沉积。
在这个示例中，波形初始器服务706包括脉冲模块708。脉冲模块708通过施加电压波形或脉冲718来激活连接至打印头结构704的致动器710。波形或脉冲718促使结构的振动720，该结构的振动720足以移动与所述结构704相邻的打印头通道712内的流体714，并且又不导致流体714在非打印时段期间从通道712喷射。
相对于波形初始器服务706和计算设备702描述的功能和操作可以被实现为包含指令的计算机可读存储介质，该指令由处理器（例如，处理器720）执行并且被存储在存储器（例如，存储器722）中。在给定的实现方式中，处理器720可以表示多个处理器，并且存储器722可以表示多个存储器。处理器720通常表示任何指令执行系统，诸如，基于计算机/处理器的系统或ASIC（应用特定集成电路）、计算机、或能够提取或获得存储器722中存储的指令或逻辑并且执行在其中包含的指令或逻辑的其它系统。存储器722通常表示配置成存储程序指令和其它数据的任何存储器。
图8是图示了依据各种实施例的系统的示图。图8包括依据各种实施例的特定部件、模块等。然而，在不同的实施例中，更多、更少和/或其它部件、模块、部件/模块的布置等可以被依据在此描述的教导使用。此外，在此描述的各种部件、模块等可以被实现为一个或多个软件模块、硬件模块、专用硬件（例如，应用特定硬件、应用特定集成电路（ASIC）、嵌入式控制器、硬接线电路等）或这些的某个组合。
图8示出了打印机824，通常表示可操作来生成打印内容的任何计算设备。在一些实施例中，打印机824是执行附加功能（诸如，扫描和/或拷贝）的多功能电子设备。打印机824包括压电打印头826、驱动电路828、和控制器802。
在这个示例中，压电打印头826通常表示用于把易于沉淀或易于沉积的流体（例如，包含二氧化钛的白色墨水）排出到基底上的按需滴液打印头。在这个示例中，打印头826包括微机械硅芯片结构804，其与流体通道812相邻并且形成流体通道812的壁。流体通道812从流体供给存储库832延伸并且由流体喷射喷嘴816终止。在其它实施例中，通道812可以与打印头结构相邻但不由打印头结构形成。通道812的宽度使得充足和稳定的流体流动可以在打印操作期间通过通道812提供到喷嘴816。在示例中，通道704的宽度可以从300微米到600微米变化。在图8的示例中，打印头结构包括隔板或玻璃盘830，其被接合到所述结构的硅芯片部分804并且覆盖所述通道812。压电致动器810与每个通道812相关联，当所述压电致动器810被选择性地致动时振动、摇动弯曲、和/或变形打印头结构804的玻璃盘830部分的相应区域，从而使通道812中的流体加压。
驱动电路828通常表示用于激活致动器810的电路布置。电压被经由电压源834施加到所述驱动电路828。驱动电路828被电路连接至致动器810。在实施例中，驱动电路828和致动器810之间的电子连接包括嵌入在致动器810中的电极。在示例中，电压可以是来自电池组或其它DC电压源的DC电压。在其它示例中，电压可以是来自AC电压源的AC电压。
控制器802通常表示打印机824内部的任何计算机设备或计算机设备的组，其控制由打印机824执行的打印和其它操作。控制器802包括波形初始器服务806、处理器820和存储器822，并且被电连接至驱动电路828。
波形初始器服务806通常表示硬件和编程的任何组合，该硬件和编程的组合被配置成促使采用所定义的规范把电子波形或脉冲818发送到致动器。所述波形或脉冲导致打印头结构的振动、摇动、弯曲或变形，从而导致非打印时段期间打印头通道内的流体的移动。这防止或阻碍了流体内颗粒的沉淀或沉积。在这个示例中，波形初始器服务806包括第一脉冲模块808和第二脉冲模块836。
在示例中，图9A图示了非打印时段期间的图8的系统，其中没有电压被施加到压电致动器810，并且因此没有芯片804打印头结构804或玻璃打印头结构808的脉动或振动。在这种时段期间不向致动器810施加电压的情形下，某些流体（诸如，包含二氧化钛的墨水）易于在通道812中沉淀或沉积。
图9B图示了非打印时段（其可以包括（但不限于）基底加载或卸载时段、和/或打印头减速时间）期间的图8的系统。波形初始器服务806的第一脉冲模块808促使第一电压被通过驱动电路828施加到压电致动器810，以采用电压、频率和持续时间的组合的电压波形或脉冲激活压电致动器810，从而导致所述结构的振动、摇动、弯曲或变形。所述振动、摇动、弯曲或变形足以移动通道812内的流体，但不像导致在非打印时段期间的流体从通道的喷射或排出那样大。通道中流体的移动导致流体的混合，其防止或阻碍来自所述流体的颗粒的沉淀或沉积。在实施例中，所述脉冲以足以阻碍来自所述流体的颗粒的沉淀或沉积的间隔被施加。
图9C图示了打印时段期间的图8的系统，其中压电打印头826被利用来响应于打印请求把流体分配在基底902上。所述请求是用于打印机824把图像打印在基底902上的请求。在示例中，打印请求经由打印机824处的用户接口从用户在打印机824处被接收。在另一个示例中，所述请求从电连接至打印机824的另一个计算设备在打印机824处被接收。第二脉冲模块836促使第二电压通过驱动电路828被施加到压电致动器810，从而采用波形或脉冲激活压电致动器810。波形或脉冲把压电致动器810充分地扩展到足以导致打印头结构的玻璃盘830部分和/或打印头结构的芯片部分804的充分振动、弯曲或变形，从而导致来自通道812的流体通过喷嘴816并到基底902上的喷射或排出904。流体的每个喷射的液滴被来自流体存储库832（图8）的流体的流动取代。在示例中，在打印操作期间被施加压电致动器810的波形或脉冲906具有36到42伏特范围内的第二电压、具有8到12 MHz范围的操作频率、以及8-16微秒范围内的脉冲持续时间。
返回到图9B，在实施例中，各种波形或脉冲818在非打印时段期间激活致动器810以导致打印头结构的振动，该振动足以移动通道812内的流体，但不导致流体从通道812的喷射（用于图9B的目的，“刺激（tickle）激活”）。在一个实施例中，致动器810的刺激激活利用与当致动器810在打印操作期间被激活以从通道812排出流体（如在图9C中所图示的）时所使用的基本上相同的电压和基本上相同的频率发生。在这个实施例中，刺激激活针对比致动器810在打印操作期间被激活的第二持续时间少的第一持续时间。在实施例中，第一持续时间在第二持续时间的基本上30%和35%之间。
继续图9B，在另一个实施例中，致动器810的刺激激活是在比当致动器810被用于在打印操作期间从通道812排出流体时所使用的第二电压小的第一电压处，在比当致动器810被用于在打印操作期间从通道812排出流体时所使用的第二频率小的第一频率处，并且针对比致动器810在打印操作期间被激活的第二持续时间少的第一持续时间。在实施例中，第一电压在第二电压的基本上25%和33%之间。在实施例中，第一频率在第二频率的基本上10%和12% 之间。在实施例中，第一持续时间在第二持续时间的基本上30%和35%之间。
继续图9B，在另一个实施例中，致动器810的刺激激活处于与打印操作期间大约相同的操作电压和频率，但针对较短的脉冲持续时间，例如，2到4微秒。这种短驱动脉冲时间不导致墨滴喷射。
继续图9B，在另一个实施例中，致动器810的刺激激活处于基本上8V到10V的电压、基本上2 KHz到4 KHz的频率，并且针对基本上2到4微秒的持续时间。
所公开的系统、方法和具有导致打印头通道内流体的移动的指令的计算机可读存储介质防止或阻碍了打印头通道喷口中的颜料沉淀和沉积形成、以及墨水在喷嘴盘上和喷嘴周围变干。图10是240分钟的打印头空闲时间之后在黑色背景104上打印的图1-4的相同白色图案100的示例。图11是480分钟的打印头空闲时间之后在黑色背景104上打印的相同白色图案100的示例。图8未示出影响图像质量的可见伪像。图11示出少数的可见伪像。
相对于波形初始器服务806和控制器802描述的功能和操作可以被实现为计算机可读存储介质，其包含由处理器（例如，处理器820）执行并且被存储在存储器（例如，存储器822）中的指令。在给定的实现方式中，处理器820可以表示多个处理器，并且存储器822可以表示多个存储器。处理器820通常表示任何指令执行系统，诸如，基于计算机/处理器的系统或ASIC（应用特定集成电路）、计算机、或能够提取或获得在存储器822中存储的指令或逻辑并且执行包含其中的指令或逻辑的其它系统。存储器822通常表示配置成存储程序指令和其它数据的任何存储器。
图12是依据各种实施例的系统中的操作的流程图。在讨论图12期间，对图7和8的示图的参考可以被做出以提供上下文的示例。然而，实现方式不限于那些示例。从图12开始，连接至打印头结构的致动器被在非打印时段期间采用波形或脉冲致动以使所述结构脉动，从而在不导致流体从通道被排出的情形下，移动与所述结构相邻的喷射器通道内的流体（块1202）。向回参考图7和8，脉冲模块708（或第一脉冲模块808）可以负责实现块1202。
对所公开实施例和实现方式的各种修改可以在不背离其范围的情形下做出。因此，在此的图示说明和示例应被以说明性而非限制性的意义加以解释。
Claims (12)
1.一种用于打印头通道内流体的移动的方法，包括：
采用波形激活连接至打印头结构的致动器从而导致所述结构的振动，所述结构的振动足以移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体，并且不导致流体在非打印时段期间从所述通道喷射；其中采用所述波形激活致动器是：
在与当所述致动器被激活以在打印操作期间从所述通道排出流体时所使用的基本上相同的电压以及基本上相同的频率，以及
针对比致动器在打印操作期间被激活的第二持续时间少的第一持续时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是压电的。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述流体包括颜料颗粒并且所述流体的移动足以防止所述颗粒的沉淀或沉积。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一持续时间在所述第二持续时间的30%和35%之间。
5.如权利要求1所述的方法，其中非打印时段是基底加载时段或打印头减速时段。
6.一种用于打印头通道内流体的移动的方法，包括：
采用波形激活连接至打印头结构的致动器从而导致所述结构的振动，所述结构的振动足以移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体，并且不导致流体在非打印时段期间从所述通道喷射；其中采用所述波形激活致动器是：
在比当致动器被用于在打印操作期间从所述通道排出流体时所使用的第二电压小的第一电压，
在比当致动器被用于在打印操作期间从所述通道排出流体时所使用的第二频率小的第一频率，以及
针对比致动器在打印操作期间被激活的第二持续时间小的第一持续时间。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一电压在所述第二电压的25%和33%之间。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一频率在所述第二频率的10%和12%之间。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述第一持续时间在所述第二持续时间的30%和35%之间。
10.如权利要求6所述的方法，其中非打印时段是基底加载时段或打印头减速时段。
11.一种用于打印头通道内流体的移动的系统，包括：
第一脉冲模块，用于以电压、持续时间和频率的第一组合在打印头致动器处施加第一脉冲以导致打印头结构的摇动，从而在非打印时段期间不从通道喷射流体的情形下移动与所述结构相邻的打印头通道内的流体；以及
第二脉冲模块，用于以电压、持续时间和频率的第二组合在所述致动器处施加第二脉冲以导致在打印时段期间流体从所述通道的喷射，其特征在于
第一脉冲的持续时间少于第二脉冲的持续时间，并且第一脉冲的电压和频率与第二脉冲的电压和频率基本上相同。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述致动器是压电的。
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