CN105620043A - 一种喷墨打印机喷头故障检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷墨打印机喷头故障检测装置及方法。该装置包括检测电路和控制系统；所述检测电路设于喷墨打印机的电极之间，用于测量电极间的电特性信号并输出至所述控制系统；所述控制系统根据电极间电特性信号的变化判定喷头是否发生故障。所述控制系统在判定喷头发生故障后，控制喷墨打印机执行应对故障的操作；所述故障包括：喷嘴堵塞、喷嘴吸入空气；所述应对故障的操作包括：停机清洗、补救打印、发出警报、提高供墨系统压力。本发明可以有效检测和解决喷嘴出现的异常，减少喷嘴异常产生的损失，提高生产效率。

Description

一种喷墨打印机喷头故障检测装置及方法

技术领域

本发明属于喷墨打印机技术领域，具体涉及一种喷墨打印机喷头故障检测装置及方法。

背景技术

现有的喷墨打印机喷头装置如图1所示，由驱动芯片、压电陶瓷(空腔)、电极、喷头(喷嘴板)以及覆盖板组成。驱动芯片(驱动IC)产生控制波形，接到压电陶瓷表面的电极上，使得压电陶瓷产生形变，产生挤压效果，将陶瓷空腔内的墨水压缩喷射，通过喷嘴板喷射出来。该装置中喷头采用驱动芯片控制，将需要的高压信号(根据打印内容)提供到压电陶瓷或压电材料上，产生形变，将墨滴喷出，系统控制不同喷嘴的信号，将得到不同的打印图形。

如图2所示，现有的喷墨打印机由驱动电路输出驱动信号，控制压电材料产生相应的形变，将墨滴喷射出来，根据图像的不同来选择是否喷射以及喷射位置，产生画面。在工业生产过程中，如果喷射不正常，将造成损失。比如图3所示，由于压电材料形变异常(如形变材料损坏)，造成吸入空气，或者墨水堵塞，引起的喷墨不正常，会导致打印故障。即使整个喷头只有一个喷嘴出现异常，将对整个画面造成影响，造成画面报废，产生损失。同时由于无法连续打印，导致生产效率下降。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种喷墨打印机喷头故障检测装置及方法，能够有效检测和解决喷头出现的异常/故障，减少损失并提高生产效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种喷墨打印机喷头故障检测装置，包括检测电路和控制系统；所述检测电路设于喷墨打印机的电极之间，用于测量电极间的电特性信号并输出至所述控制系统；所述控制系统根据电极间电特性信号的变化判定喷头是否发生故障。

进一步地，所述控制系统在判定喷头发生故障后，控制喷墨打印机执行应对故障的操作；所述故障包括：喷嘴堵塞、喷嘴吸入空气；所述应对故障的操作包括：停机清洗、补救打印、发出警报、提高供墨系统压力。

进一步地，所述电特性信号为喷墨打印机的形变材料的电容值，或是驱动波形，或是驱动过程中的电流值。

进一步地，所述检测电路集成在喷墨打印机的驱动芯片中，或设置于电路板上。

进一步地，在喷墨打印机的每两个电极之间均设置所述检测电路；或者各电极使用一个检测电路和多个选择开关，采用复用和轮询的方式实现各电极间电特性信号的测量。

一种喷墨打印机，包含上述喷墨打印机喷头故障检测装置。

一种采用上述装置的喷墨打印机喷头故障检测方法，其步骤包括：

1)在喷墨打印机的电极之间设置检测电路，通过所述检测电路测量电极间的电特性信号并输出至控制系统；

2)控制系统根据电极间电特性信号的变化判定喷头是否发生故障。

进一步地，当喷头运动到边缘，利用驱动马达减速、停机并反向加速的空闲打印时间进行喷头故障检测，以避免在喷射过程中检测会影响到打印状态。

本发明的喷墨打印机喷头故障检测装置及方法，在控制芯片内部集成多路电特性检测电路，可以将出现问题(如进入空气、堵塞和硬件损坏)的喷嘴检测出来，同时反馈给控制系统。电特性包括压电材料或形变材料的电容值、驱动波形和驱动过程中的电流值等，但不限于这些电特性，任何可以检测的特性都可以用于检测。本发明可以有效检测和解决喷嘴出现的异常，减少喷嘴异常产生的损失，能够提高生产效率。另外，本发明还可以用于喷头的自检，能够检测出喷头出厂时是否是良品，加快检测速度和降低检测成本。

附图说明

图1是现有喷墨打印机的结构示意图。

图2是现有喷墨打印机驱动信号及墨滴喷射示意图。

图3是现有喷墨打印机的喷头故障示意图。

图4是本发明在喷墨打印机驱动电路中增加检测电路的示意图。

图5是本发明的检测电路及选择开关的示意图。

图6是本发明的电容检测电路的示意图。

图7是本发明的电流检测电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。

现有的喷墨打印机(见图1、图2)的喷头采用驱动芯片控制，将需要的高压信号提供到压电陶瓷或压电材料上，产生形变，将墨滴喷出；系统控制不同喷嘴的信号，将得到不同的打印图形。如果由于喷嘴进入空气，或者由于压电陶瓷异常等原因，导致墨滴不能顺利喷出(见图3)，即使整个喷头只有一个喷嘴出现异常，也将对整个画面造成影响，造成画面报废，产生损失。同时由于无法连续打印，导致生产效率下降。

对于喷嘴处由于空气回吸导致的断墨，或者因为硬件故障(如形变材料损坏，墨水干燥堵塞等)，会引起两个电极间电特性的改变，本发明设计的驱动芯片，可以采集这个电特性的变化，并反馈给控制系统，控制系统根据不同的电特性，发现某一个或某一些喷嘴异常，可以通过改变控制来避免出现画面的缺失，避免损失。如图1所示，喷嘴电极是一排的，有128或256甚至2014路，两个相邻的喷嘴之间会产生形变，来将墨水压出。而每两路电极之间，将有一个特定的电特性，如电容值。因此检测相邻两个电极之间的电特性，即可作为检测标准。

本发明的喷墨打印机喷头故障检测装置如图4所示，在驱动电路中，每两个电极之间，加入检测电路，检测电路测量两个电极间的电特性信号，包括但不限于电容值、驱动波形、驱动过程中的电流值等可以测量到的表征喷头状态的信号，进而判断喷头(喷嘴、墨腔等)的状态。

上述检测电路集成在驱动芯片中，或在电路板上实现。检测电路可以每两路之间(每两个电极之间)做一个，这样需要的数量很多，也可以采用复用的方式，采用轮询的方式实现，如图5所示，使用一个检测电路和多个选择开关实现。检测电路输出信号，转换为模拟电压或电流等信号，或者通过量化为数字信号，供主控系统(或称控制系统)进行判断和分析，并采取相应的应对方法，包括但不限于驱动供墨系统挤墨，改变驱动电压来控制出墨量和吸墨力，来避免空气进入，或者加大供墨压力或者发出警报等，以避免处理不及时带来的损失，将降低人力成本和提高良率。具体来说，改变控制的方式包括：

(1)停机，进入喷嘴清洗程序。

(2)补救打印，对于无法疏通的喷嘴，定位并用其他正常喷嘴单独补救出问题的喷嘴，对画面缺失部分进行补偿。

(3)停机发出警报，人为干预并解决问题。

上述电特性包括压电材料或形变材料的电容值、驱动波形(出现故障后，由于电特性变化，导致驱动波形也产生相应的变化)和驱动过程中的电流值等，但不限于这些电特性，任何可以检测的特性都可以用于检测。下面提供两种检测方式：

1)检测方式1：检测两电极间的电容值，不同状态的电容值是不同的。通过电容值的变化，可以得到喷头的状态。

由于造成堵塞后，吸入空气或墨水变化，因此会造成两个电极间的电容值发生变化，因此引入电容检测电路。可以采用8bit精度，128路开关控制，循环检测各个喷头。由于在喷射过程中检测会影响到打印状态，因此当喷头运动到边缘，利用驱动马达减速并停机并反向加速的空闲打印时间做检测。空闲时间1秒，检测速度128Hz。控制系统通过电容值的变化，可以检测出喷嘴问题，可以只针对问题喷嘴提供驱动信号，单独进行清洗，避免浪费墨滴。

图6所示为一种电容检测电路，利用电容和电阻的延时特点，当电容变化时，延时也发生变化，通过提供驱动信号，判断延时和驱动信号的时间差，可以得到延时的变化，从而判断电容值是否和理想值有所偏差。

2)检测方式2：检测驱动信号向电极驱动电流，喷头状态不同将反应为不同的电流，可以得到喷头的状态。

由于造成堵塞后，由于电容的变化或压电陶瓷的特性改变，驱动器驱动电流会发生变化。通过检测驱动器的电流，可以得到喷嘴状态信息。

以上电路实例仅为了说明，本发明不限于这几种方式。如图7所示为一种电流检测电路，驱动电路通过连线驱动压电材料，对电流驱动管做镜像，发送到主控系统中，主控系统对电流进行检测，发现异常则进行处理。一般驱动管电流很大，可能达到几百毫安，电流检测电路一般不能支持这么大的电流，因此可以将驱动管电流比例缩小后(如图中n:1所示)，再发送到主控系统中，这样检测电路容易实现，实现成本较低。

本发明的检测方案可列表说明如下，包括但不限于下表中所列的内容。

本发明还可用于喷头自检，可以检测出喷头出厂是否是良品，加快检测速度和降低检测成本。出厂时，利用本发明的检测装置和检测方法，可以检查喷嘴压电陶瓷和电极的电特性，判断喷嘴是否加工正常，当电特性异常时，可以认为喷头有缺陷，是一种快速、便捷的检测方式。而现有传统方法需要注入墨水并打印，观测墨滴运动情况来判断喷头是否正常。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种喷墨打印机喷头故障检测装置，其特征在于，包括检测电路和控制系统；所述检测电路设于喷墨打印机的电极之间，用于测量电极间的电特性信号并输出至所述控制系统；所述控制系统根据电极间电特性信号的变化判定喷头是否发生故障。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统在判定喷头发生故障后，控制喷墨打印机执行应对故障的操作；所述故障包括：喷嘴堵塞、喷嘴吸入空气；所述应对故障的操作包括：停机清洗、补救打印、发出警报、提高供墨系统压力。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电特性信号为喷墨打印机的形变材料的电容值，或是驱动波形，或是驱动过程中的电流值。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测电路集成在喷墨打印机的驱动芯片中，或设置于电路板上。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在喷墨打印机的每两个电极之间均设置所述检测电路；或者各电极使用一个检测电路和多个选择开关，采用复用和轮询的方式实现各电极间电特性信号的测量。

6.一种喷墨打印机，其特征在于，包含权利要求1～5中任一项所述的喷墨打印机喷头故障检测装置。

7.一种喷墨打印机喷头故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在喷墨打印机的电极之间设置检测电路，通过所述检测电路测量电极间的电特性信号并输出至控制系统；

2)控制系统根据电极间电特性信号的变化判定喷头是否发生故障。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制系统在判定喷头发生故障后，控制喷墨打印机执行应对故障的操作；所述故障包括：喷嘴堵塞、喷嘴吸入空气；所述应对故障的操作包括：停机清洗、补救打印、发出警报、提高供墨系统压力。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述电特性信号为喷墨打印机的形变材料的电容值，或是驱动波形，或是驱动过程中的电流值。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：当喷头运动到边缘，利用驱动马达减速、停机并反向加速的空闲打印时间进行喷头故障检测。