CN107580553A - 打印头墨滴检测器 - Google Patents

Abstract

在一些示例中，打印头墨滴检测器包括多个墨滴检测单元。每个墨滴检测单元可以包括辐射源和辐射检测器，并且可以是检测通过辐射源和辐射检测器之间的采样体积的墨滴。第一墨滴检测单元的辐射检测器和第二墨滴检测单元的辐射源布置在采样体积的第一侧上；并且所述第一墨滴检测单元的辐射源和第二墨滴检测单元的辐射检测器布置在采样体积的第二侧上。

Description

打印头墨滴检测器

背景技术

一些打印装置从打印头散布诸如着色剂(例如包含染料或色料)的打印原料。示例性的打印头包括一组喷嘴和用于通过喷嘴将所选择的剂料作为流体(例如液体)喷射的机构。在这种示例中，可以使用墨滴检测器来检测墨滴是否从打印头的各个喷嘴喷射。例如，可以使用墨滴检测器来确定任何喷嘴是否被堵塞，并且可以从清洁或者进行在其上执行的一些其它维护操作获益。

附图说明

现在将参照附图描述示例，其中：

图1a和图1b是墨滴检测器的示例的简化示意图；

图2是墨滴检测器的另一示例的简化示意图；

图3是包括墨滴检测器的打印装置的示例的简化示意图；和

图4是示出在示例中由墨滴检测器收集的数据的图。

具体实施方式

图1a和图1b分别示出了打印头墨滴检测器100的示例的俯视图和侧视图。打印头墨滴检测器100包括多个墨滴检测单元104a，104b。每个墨滴检测单元104a，104b包括各自的辐射源106a，106b和各自的辐射检测器108a，108b。墨滴检测单元104用于检测通过在单元104的辐射源106和辐射检测器108之间限定的采样体积102的流体墨滴(其可以例如是诸如油墨、涂层或其他打印原料的打印原料)。例如，如果单元102的辐射源106发射光辐射(即，在一些示例中可以是红光的光)，则该布置可以使得该光在单元102的辐射检测器108上入射。通过其间的墨滴产生阴影，并且由辐射检测器108检测到的光的强度降低，从而允许检测墨滴的存在。

虽然在本文中使用术语“墨滴检测单元”，但这可能不描述单独的或可分离的部件，而是可以描述功能配对。因此，墨滴检测单元104的源106和辐射检测器108可以被认为是配对的，从而形成操作的单元而不是结构单元。

如在图1a中所示的，第一墨滴检测单元104a的辐射检测器108a和第二墨滴检测单元104b的辐射源106b布置在采样体积102的第一侧上。第一墨滴检测单元104a的辐射源106a和第二墨滴检测单元104b的辐射检测器108b布置在采样体积102的第二侧(其与第一侧相对)上。

在一些示例中，辐射源106可以包括至少一个光源，例如LED(发光二极管)，和/或辐射检测器108可以包括至少一个光电检测器，例如光电二极管。

图2示出了打印头墨滴检测器200的另一示例。该示例类似于图1的示例(并且相同的部件用相同的附图标记标注)，但是包括附加的墨滴检测单元104c，其包括辐射源106c和辐射检测器108c。

如在图2中所示的，第一墨滴检测单元104a的辐射检测器108a以及第二和第三墨滴检测单元104b，104c的辐射源106b，106c布置在采样体积102的第一侧上；以及第一墨滴检测单元104a的辐射源106a以及第二和第三墨滴检测单元104b，104c的辐射检测器108b，108c布置在采样体积102的第二侧上。第一墨滴检测单元104a布置在第二墨滴检测单元104b和第三墨滴检测单元104c之间。

在图1和图2的示例中，采样体积102的每一侧上的辐射检测器108和辐射源106被布置成使得没有辐射检测器108与另一个辐射检测器108相邻，并且辐射源106不与另一个辐射源106相邻。换句话说，该布置在采样体积102的相对侧上包括交替的辐射检测器108和辐射源106。该布置使得存在第一行交替的辐射源106或发射器和辐射检测器108或接收器和第二行交替的辐射发射器/源和检测器/接收器。第一行的每个发射器106发射由第二行的相关联的辐射检测器108(在图1的示例中，相同的墨滴检测单元104的检测器)接收的辐射，并且第二行的每个发射器106发射由第一行的相关联的辐射检测器108接收的辐射。

当从源或孔发射时，光趋于以称为散射的效应扩散。虽然对于某些高度定向的辐射源(诸如激光器)而言，散射不太明显，但是这些辐射源偏昂贵。来自一个源106的光可以不仅入射在相关联的辐射检测器108上，而且还可以入射在该辐射检测器108周围的区域上。因此，应注意的是设计墨滴检测器以使得入射在特定单元的辐射检测器上的来自其它单元104的源的光不具有可能引起假否定的足够水平。当在辐射检测器处的光强度导致当事实上已经喷射墨滴时不存在墨滴的结论时可见“假否定”：如果接收到足够强度的光，则可以假定不存在墨滴，即使当从另一个单元的辐射源接收到光时。

如果例如在图1和图2中所示的布置的替代布置中，辐射检测器全部布置在采样体积的一侧上，并且源布置在另一侧上，则墨滴检测器的设计可以使得辐射检测器的分离足以确保入射在特定单元的辐射检测器上的来自其他单元的源的光不具有可能引起假否定的足够水平。这种分离意味着检测器的布置不紧凑。

在一些示例中，通过使用更敏感的辐射检测器可以减少分离，尽管这可能增加成本。在其他示例中，可以使用挡光板来防止光到达其他单元104的辐射检测器108，这增加了设计的复杂性。在另一示例中，可以提供透镜来校正光束的散射的效果，但这增加了墨滴检测器的成本和复杂性。

然而，在图1和图2的示例中，由于辐射检测器108和源106交替布置，所以单元104可以紧密地组装，而不需要任何额外的挡光措施，并且由于上述效果导致的“假否定”的风险被减少或消除。分离任意两个辐射检测器108的每个辐射源106提供检测器分离，同时允许降低特定数量的墨滴检测单元104的阵列的占用空间。换句话说，以交替取向布置单元104减少了来自相邻单元104的干扰的任何影响。

图3示出了以平面视图示出的打印装置300的示例，其包括打印头302和墨滴检测器304。打印头302用于选择性地传送打印原料；并且墨滴检测器304用于监测来自打印头302的打印原料的喷射。在一个示例中，打印头302使用喷墨技术从其喷射打印原料。墨滴检测器304包括多个墨滴检测单元306，每个墨滴检测单元306包括发射器308(例如，辐射源)和接收器310(例如辐射检测器)。单元306用于检测通过发射器308和接收器310之间的采样体积(未标记)的墨滴，并且布置成使得在采样体积的每一侧上交替地设置发射器308和接收器310。在示例中，墨滴检测器300可以是如关于图1或图2所描述的墨滴检测器100，200。

打印头302包括多个喷嘴312，喷嘴布置成第一列314和与第一列314间隔开的第二列316，其中第一列314的喷嘴312至少基本上平行于第二列316的喷嘴312并且与第二列316的喷嘴312偏离(即，喷嘴312交错以使得在第一维度中第一列314的喷嘴312与第二列316的喷嘴散置)。列314，316还至少基本上平行于布置在采样体积的每一侧上的交替的辐射发射器308和接收器310的行。

可以采用喷嘴312的这种分布，以便提高打印输出的平滑度。每个单元306与一个喷嘴312相关联，并且可以检测来自该相关联的喷嘴312的墨滴的喷射(或不存在(在一些示例中))。

应当注意，与特定单元306相关联的每个喷嘴312选自列314，316，该列比另一列314，316更靠近发射器308。实际上，在该示例中，喷嘴312被布置成与距该单元306的接收器310相比更靠近相关单元306的发射器308。

由于散射效果，离开发射器308的光束或其他辐射束的横截表面面积随着与发射器308的距离而增加。因此，对于一些墨滴，可能是这种情况：当墨滴比较靠近发射器308落下时(即在该点处的光束的横截面积可以小于或相当于墨滴的尺寸)，墨滴跨越整个光束。然而，随着距离发射器308的距离增加，整个光束可能不被掩盖。这意味着一些光仍然可能到达接收器310。即使在强度降低可以足以确定是否存在墨滴的示例中，检测到的强度的变化性可能会降低，并因此检测任务更难、更容易出错和/或可能通过更灵敏的检测装置实现。

此外，在一些LED和其它光发射器的制造中，在发射器的中心内布置有激励垫。这可以在发射的光束的中心产生黑点，在一些示例中其可能在远场中变大。在一些示例中，激励垫的这种布置可以设置在定向性较弱(和/或更便宜)的LED中。

这种光源的所得光束本质上变成光环。在一些墨滴检测器中，源和发射器可以跨采样体积分离大约30-60mm的距离。在大约10-25mm的距离处破坏发射的光束的墨滴可以基本上阻挡光束。然而，在大约30-60mm处穿过光束的墨滴可以通过光的光环的上部区域、黑点的区域，然后穿过光环的下部区域。结果，用于相对远的墨滴的检测器信号将显示“双峰”，在该处墨滴破坏光环，但是总体信号将小于用于相对较近的墨滴的信号。

图3的示例中的墨滴检测单元的交替配置对应于喷嘴312的交错布置，并且意味着墨滴倾向于以相对靠近发射器308的距离落下通过采样体积。因此与其中辅射检测器位于采样体积的一侧上以及发射器位于另一侧上的布置(在这种情况中来自一列314，316的墨滴将相对靠近发射器落下，并且另一列314，316的墨滴将离发射器相对远地落下)相比，图3的示例中的所有单元306被布置成使得墨滴将相对靠近发射器308落下。

该示例中的打印装置300还包括处理器318，处理器318用于从接收器310接收数据并用于确定打印头302的性能指标，例如打印原料是否已经从所选择的喷嘴312喷射。

在该示例中，处理器318接收由墨滴检测器304收集的数据，并且使用该数据来确定剂料是否按预期实际从所选择的喷嘴312喷射，并从而可以确定打印头302的性能指标。

在一些示例中，墨滴检测器304可以可移动地安装，使得其可以重新定位以监测不同的喷嘴312。

尽管在所示示例中示出了四个单元306，但是可以具有更多或更少个单元306。在一个示例中，具有十二个单元306。

在一些示例中，打印装置300可以包括额外的部件，诸如马达、流体喷射机构等。

在上述示例中，检测光强度。其他示例可以使用其他技术，诸如检测折射率、感应起电、湿化等的变化。

图4示出了与墨滴检测器相关联的模数转换器(ADC)的计算值输出的示例，其中墨滴相对靠近发射器落下并且掩盖整个光束，从而提供传感器信号分布图。如果墨滴只是掩盖光束的一部分，则峰值高度(和/或信号的变化性)将会降低，并且检测任务相应地更难。

术语‘处理器’应被广泛地解释为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑单元或可编程门阵列等。方法和功能模块可以全部由单个处理器执行或由若干个处理器中分开的处理器执行。

虽然已经参考确定的示例描述了装置和相关方面，但是在不脱离本公开的精神的情况下，可以进行各种修改、改变、省略和替换。应当注意，上述示例说明但不限制本文所描述的内容，并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施方式而不脱离所附权利要求的范围。

词“包括”不排除在权利要求中列出的元件之外的元件的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所述的若干单元的功能。

关于一个示例讨论的特征可以替代来自另一示例的特征或由其替代。

任何从属权利要求的特征可以与独立权利要求或其他从属权利要求中的任一项的特征组合。

Claims (15)

1.一种打印头墨滴检测器，其包括：

多个墨滴检测单元，每个墨滴检测单元包括辐射源和辐射检测器，并且用于检测通过所述辐射源和所述辐射检测器之间的采样体积的墨滴，其中，

第一墨滴检测单元的辐射检测器和第二检测单元的辐射源布置在所述采样体积的第一侧上；以及

第一墨滴检测单元的辐射源和第二墨滴检测单元的辐射检测器布置在所述采样体积的第二侧上。

2.根据权利要求1所述的打印头墨滴检测器，其中第三墨滴检测单元的辐射源布置在采样体积的第一侧上；以及

第三墨滴检测单元的辐射检测器布置在所述采样体积的第二侧上，

并且第一墨滴检测单元布置在第二墨滴检测单元和第三墨滴检测单元之间。

3.根据权利要求1所述的打印头墨滴检测器，其中所述采样体积的每一侧上的辐射检测器和辐射源以线形方式布置，所述采样体积的每一侧上的布置包括交替的辐射检测器和辐射源。

4.根据权利要求1所述的打印头墨滴检测器，其中每个墨滴检测单元用于检测从打印头的喷嘴喷射的墨滴。

5.根据权利要求1所述的打印头墨滴检测器，其中所述辐射源包括发光二极管，并且所述辐射检测器包括光电二极管。

6.一种打印装置，其包括：

用于选择性地传送打印原料的打印头；和

墨滴检测器，用于监测来自打印头的打印原料的喷射并包括多个墨滴检测单元，每个墨滴检测单元包括发射器和接收器并且用于检测通过发射器和接收器之间的采样体积的墨滴，其中所述单元布置成使得在所述采样体积的相对侧上交替地设置发射器和接收器。

7.根据权利要求6所述的打印装置，其中所述打印头包括多个喷嘴，所述喷嘴以第一列和与所述第一列间隔开的第二列布置，其中第一列的喷嘴平行于第二列的喷嘴并与第二列的喷嘴偏离。

8.根据权利要求7所述的打印装置，其中每个喷嘴与墨滴检测单元相关联，相关联的喷嘴位于与另一列相比相对更靠近与其相关联的墨滴检测单元的发射器的列中。

9.根据权利要求7所述的打印装置，其中每个喷嘴与墨滴检测单元相关联，相关联的喷嘴定位成与相对于墨滴检测单元的接收器相比相对更靠近发射器。

10.根据权利要求6所述的打印装置，其包括处理器，用于从检测器接收数据并确定打印头的性能指标。

11.根据权利要求10所述的打印装置，其中所述打印头包括一组喷嘴，并且所述处理器用于确定剂料是否从所选择的喷嘴喷射。

12.墨滴检测器，其与打印头一起使用，所述墨滴检测器包括第一行交替的辐射发射器和辐射检测器和第二行交替的辐射发射器和辐射检测器，其中第一行的每个发射器用于发射由第二行的配对的辐射检测器接收的辐射，并且第二行的每个发射器用于发射由第一行的配对的辐射检测器接收的辐射。

13.根据权利要求12所述的墨滴检测器，用于与包括喷射打印剂料的两列喷嘴的打印头一起使用，其中每个配对的辐射发射器和辐射检测器用于检测从与配对的辐射发射器和辐射检测器相关联的喷嘴喷射的打印剂料，其中在与打印头一起使用墨滴检测器时，与配对的辐射发射器和辐射检测器相关联的喷嘴位于更靠近相关联的发射器的喷嘴的列内。

14.根据权利要求13所述的墨滴检测器，其中交替的辐射发射器和辐射检测器的行彼此平行并且与具有喷嘴列的打印头一起使用，在与打印头一起使用墨滴检测器时，喷嘴列平行于交替辐射发射器和辐射检测器的行布置。

15.根据权利要求12所述的墨滴检测器，其与喷墨打印头一起使用。