CN109070598B - 打印头监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

打印头监测系统包括空白边喷溅站和定位在空白边喷溅站处的墨滴检测器，当打印头在空白边喷溅站上方经过时，空白边喷溅站从打印头接收打印剂的液滴。

Description

打印头监测系统和方法

背景技术

为了监测和改善诸如喷墨打印机或3D打印机的打印机中的喷嘴健康，墨滴检测器能够用于检测没有正确地发射的打印头的喷嘴。例如在打印任务开始时，该过程能够自动或者手动触发。能够使用喷嘴替换策略，以利用健康的喷嘴替换已经被发现出错的喷嘴。另一过程被称为空白边喷溅(fly-by spitting)，其中，当承载打印头的滑架在打印区域上方移动和越过时，在空白页上执行额外的“喷溅”，即，喷射不用于生成打印输出的打印剂。能够沿着打印区域的侧边提供所谓的空白边喷溅站或容纳部，以接收喷射的额外打印剂。

附图说明

为了更全面的理解，现在将参考附图描述各种示例，在附图中：

图1示出根据一个示例的具有打印头监测系统的打印机的示意图；

图2示出根据一个示例的打印机的一部分的透视图；

图3示出根据一个示例的方法的流程图；以及

图4示出根据一个示例的打印机的示意图。

具体实施方式

本文中所述的示例涉及打印头监测系统和方法，以及涉及一种打印机，其能够是喷墨打印机或者类似类型的打印机，其具有打印头，从在打印头中设置的喷嘴喷射打印剂。如果在以下描述中提到“油墨”，该词应当宽泛地理解为包括基于颜料和基于颜色的任何颜色的油墨和其他打印剂，包括例如，在3D打印机中的熔融剂、医疗物质、导电物质、半导体物质、聚合物以及能够通过喷墨打印技术处理的任何其他物质。此外，如果在以下描述中，提到“打印机”或者“喷墨打印机”，该词应当被宽泛地理解为指的是使用喷墨打印和相关技术的任何装置。这包括但是不受限于大幅面打印机。此外，如果以单数提到特定元件，诸如打印头或喷嘴，则意思是还包括复数形式的相同元件。

本文中所述的示例涉及包括打印头的打印机，打印头能够被滑架支撑，用于横跨打印区域移动，以将油墨滴沉积在打印区域中的打印媒介上。在图1中示意性示出这种打印机的示例。

图1示意性示出打印区域10和滑架12，滑架12承载三个打印头14横跨打印区域。在打印区域10的一侧上设置第一喷溅站20，且在打印区域10的相反侧上设置第二喷溅站22。为了更好地区分这两个喷溅站，在以下描述中，喷溅站20也将称为空白边喷溅站，且喷溅站22也将称为容纳部。打印头14中的每个都能够使得其喷嘴中的一些或者全部发射，以从其喷射油墨滴，以及以在打印过程期间在喷溅站中的任一个或者两个处清扫喷嘴。“喷嘴的发射”描述了以下这样的过程：其中打印头喷嘴被启动以喷射油墨滴。在打印区域10和加盖站24之间设置空白边喷溅站20，在加盖站24处，当打印机不操作时，打印头14能够被盖住，且喷嘴能够被密封。

当在一定的时间量(例如，10秒或更多)内打印头喷嘴没有发射时，在不使用的时间之后的喷嘴的第一次或者第二次发射时，存在喷嘴不沿着投射轨迹(例如沿着直线)喷射油墨滴的风险。这能够降低打印输出的图像品质，尤其是当打印的文本和图片包括清楚定义的线条时。延长的不发射时间甚至能够导致以下状况：喷嘴局部或完全堵塞。该影响也被称为“开盖(Decap)”，其以秒为单位测量，且取决于打印剂、打印头架构和打印机环境，诸如气流、在打印区域上的热量等。开盖时间是在不需要打印头的维修的情况下，打印机通常能够执行间断打印的时间。能够通过在一个或两个喷溅站20、22处提供额外的喷溅(即，打印头喷嘴的发射)来改善开盖时间。在图1中绘出的示例中，能够在滑架12从右向左移动时在空白边喷溅站20处，以及在滑架12从左向右横跨打印区域10移动时在左侧容纳部22处执行额外的喷溅。滑架12将打印头14移动至打印区域10的侧边，到相应喷溅站20、22的上方，在那里，打印头14的喷嘴能够以选定的组发射，或者一个打印头的所有喷嘴或甚至多个打印头的所有喷嘴或所有打印头的所有喷嘴能够同时地发射。所喷射的油墨能够被收集在与喷溅站关联的储存器26中。

空白边喷溅站20还包括墨滴检测器30，其在图1中，通过光源32和光接收器34示意性表示。墨滴检测器能够包括光学系统以检测从打印头喷嘴喷射的油墨滴，且确定是否所有喷嘴都正确地发射。墨滴检测器30能够检测液滴的存在。墨滴检测器还可以识别液滴的体积和/或液滴的轨迹。能够在打印任务开始时执行墨滴检测。在将打印头开盖之后，滑架能够将打印头移动到空白边喷溅站20上方，在那里，所有打印头的喷嘴能够成组或者一个接着一个发射。墨滴检测器30确定喷嘴是否正确地发射，例如，其是否按照期望喷射油墨滴，和/或每个油墨滴的体积和/或轨迹是否如期望那样，且决定哪些喷嘴可被接受用于在打印任务中使用。不满足一个限定的标准或多个限定的标准的喷嘴(例如不喷射任何油墨滴或者喷射低于限定阈值的油墨滴体积的喷嘴)被摒弃。对于被摒弃的喷嘴，打印机能够重新计算相应打印头或打印头组的喷嘴发射策略，其中，多余的喷嘴能够用于替换被摒弃的喷嘴。

图1的打印机还包括控制单元，诸如微控制器38，其用于控制打印操作、滑架12的移动、用于生成打印输出及用于在空白边喷溅站20和容纳部22处喷溅额外的油墨的打印头喷嘴的发射、用于控制墨滴检测器30和用于计算喷嘴发射策略和喷嘴替换策略等等。控制单元能够在单个控制器(例如，微控制器)中实施，或者其能够被分配在若干控制器上。上述控制功能可以在打印机中的、打印机外部的或者其组合中的控制单元中实施，且控制信号能够在集中或者分散的环境中在内部或者在外部生成。

在图1中示出的打印架构不受限于在打印任务的开始或结束时的墨滴检测。因为墨滴检测器30被集成到空白边喷溅站20中，所以在正在进行的打印任务期间，能够监测和评估喷嘴性能。在打印任务期间，还可能动态地修改喷嘴替换策略。在空白边喷溅站20处执行的额外喷溅生成穿过墨滴检测器30的油墨滴。除了储存器26，空白边喷溅站20还能够包括墨滴检测器30定位在其中的进入空间28。在空白边喷溅站20处喷射的油墨滴将穿过进入空间28，且将被墨滴检测器30检测。

在一个示例中，光源32能够包括若干LED，其沿着空白边喷溅站20的长度布置在阵列中或者成排布置。与LED的阵列或排一起的进入空间28能够沿与打印头14的相应喷嘴阵列相同的方向延伸。光学接收器34能够包括光电晶体管或其他光接收元件的对应阵列或排。光源32因此能够生成一排光束，也称为光帘幕，其指向光学接收器34。该排光束能够跨越进入空间，类似于经线或者单线图案。如果一个光束被油墨滴截断，或者多个光束被多个油墨滴截断，则墨滴检测器能够检测(多个)油墨滴的存在和油墨滴的性质，诸如其体积和/或轨迹。墨滴检测器能够检测沿着每个打印头14的长度喷射的所有液滴。如果一次喷射少量的液滴，诸如两个、四个、八个、或16个液滴，取决于墨滴检测器的大小，与试图一次检测更大数目的液滴相比，能够改善检测精度。

在空白边喷溅站20处，能够针对相应的喷嘴组连续执行从所有打印头14的所有喷嘴喷射的液滴的检测，其中，基于特定滑架移动测试每个喷嘴组。喷嘴的“测试”可以包括检测喷嘴是否喷射油墨、检测喷射的液滴的体积和/或检测喷射的液滴的轨迹。喷嘴的“测试”还可包括将检测结果与一个阈值或若干阈值比较，以决定相应喷嘴是否是失效或健康的。例如，如果喷嘴喷射的油墨滴具有在限定的范围内的油墨体积且沿着从期望的轨迹偏离小于限定的角度的轨迹行进，则喷嘴可以被认为是健康的。一旦已经测试了所有打印头的所有喷嘴，则墨滴检测能够针对第一喷嘴组再次开始，且按照顺序对更多的喷嘴组继续进行，直到打印任务完成为止。

在打印区域10的相反侧上的容纳部22能够用于“普通”空白边喷溅，例如，通过当滑架12横跨容纳部22移动打印头14时，从所有打印头的所有喷嘴或者从一个打印头的所有喷嘴喷射油墨滴(例如，这可以改善开盖时间)。气雾抽取装置能够被集成到一个或两个喷溅站20、22中，以收集来自油墨喷射过程的微粒。

因为在空白边喷溅站20处喷射的油墨还用于墨滴检测，代替具有分离的墨滴检测器，所以废弃油墨(即，不用于生成打印输出的油墨)的总体喷射能够被减少。此外，能够在空白页上执行墨滴检测，这允许自适应的喷嘴替换策略。这增加了图像品质鲁棒性，尤其在无人值守打印中，诸如通宵打印中。

图2示出根据带有一些进一步的细节的一个示例的打印机的稍微示意性的透视图。与在图1中相同或者对应的部件由相同附图标记标记。这涉及打印区域10、滑架12、空白边喷溅站20和加盖站24。容纳部22未在该附图中示出，但是能够在打印区域10的相反侧处设置。如在图2中所示，打印区域10能够是由框架16承载的平坦支撑台，框架16在图2中绘出的示例中由滚轴18承载。滑架12被安装在轨道44上，用于沿着轨道40和横跨打印区域10的侧向移动。存在滑架驱动和控制机构，为了清楚起见，其在图2中未绘出。滑架12包括用于接收打印头的空间(在图2中未示出)，其中，打印头在滑架12的底部处，能够被固定地安装且连接至控制电路(未示出)。

在打印区域10的与滑架12对准的侧边处是空白边喷溅站20，其包括进入空间28和储存器26。在进入空间28内存在墨滴检测器，其在30处示意性示出。空白边喷溅站20还包括滚轴34和漏斗36，漏斗36用于将在进入空间28处接收的油墨导引至储存器26。在空白边喷溅站20的与打印区域10相反的侧边处是加盖站24，其包括在打印机不使用时用于将打印头的喷嘴板密封的盖。

图3示出根据一个示例的打印过程的流程图。然而，能够在打印任务开始时、打印头被开盖之后或者在维修间隔期间执行墨滴检测和额外的喷溅，关于图3考虑的情况涉及正在进行的打印过程。在打印过程期间，承载至少一个打印头14的滑架12被控制以横跨打印区域移动，且打印头被控制以从打印头喷嘴喷射油墨滴以用于生成打印输出，同时打印媒介前进通过打印区域。在当前示例中，支撑打印头14的打印滑架12还被控制以横跨在打印区域的侧边处的空白边喷溅站20移动；参见在图3中的框40。在该示例的进一步的描述中，参考单个打印头；过程能够被修改以相继地或同时测试多个打印头。

在每次经过期间，或者每个限定数目的经过期间，打印头横跨空白边喷溅站20移动超过打印区域，且在每次经过开始时，在打印区域10的上方横跨空白边喷溅站20往回，在图1中是从右至左。在当前示例中，如果打印头在其朝打印区域10的过程中横跨空白边喷溅站20，则控制打印头以从其喷嘴组喷射打印剂的液滴，其中，喷嘴组包括小于打印头的喷嘴的总数目的数目，参见框42。喷嘴组可以包括打印头的喷嘴的总数目的恰好一小部分，且除了其他之外，还将取决于打印头的移动速度，取决于打印头架构和大小，以及取决于墨滴检测器的架构、大小和分辨率。例如，对于具有布置成两排的128个喷嘴的打印头，喷嘴组可以包括四个、八个、或16个喷嘴。对于具有布置成四排的2656个喷嘴的打印头，喷嘴组可以包括相同或更大数目的喷嘴，诸如32个喷嘴，这仅仅是举几个例子。

选定在空白边喷溅站20处从其喷射油墨的喷嘴组和横跨打印头的喷嘴板的喷嘴的分布，以便墨滴检测器30能够可靠地检测油墨滴的存在，且如果期望的话，检测油墨滴的体积和/或轨迹；参见框44。

在打印过程的一个示例中，在一个经过(例如从右至左的第一次经过)期间，在空白边喷溅站20处从打印头的第一选定喷嘴组喷射油墨，且通过墨滴检测器30检测油墨滴。在随后的经过中，沿相反方向，打印头的所有喷嘴可以在定位在打印区域10的相反侧处的容纳部22处喷射油墨。在下次经过(在该示例中，是再次从右至左的第三次经过)中，下一个选定的打印头的喷嘴组发射，且通过墨滴检测器30检测相应的油墨滴。该过程能够继续，直到打印头的所有喷嘴都已经在空白边喷溅站20处喷射至少一次油墨以用于通过墨滴检测器30检测为止。然后能够通过在第一次经过中发射和检测来自第一选定喷嘴组的油墨滴、在第三次经过中发射和检测来自第二选定组的油墨滴等重复该序列。

上文中描述的方法能够在具有横跨打印区域扫描的至少一个打印头的任何类型的打印机中实施。在图4中示意性示出打印机的示例。该示例的打印机是包括油墨供应50、滑架52和定位在打印区域(在图4中未示出)的一侧处包括集成的墨滴检测器55的喷溅站的喷墨打印机。油墨供应50可以包括油墨储存器和油墨输送系统(在图4中未示出)以及用于监测至一个打印头或至若干打印头的油墨供应的油墨供应存储器模块56。打印头58被滑架52承载，打印头58包括喷嘴、关联的油墨推进器件(未示出)和打印头处理驱动器60。每个打印头还可以包括打印头存储器模块62，其用于监测打印头的操作、存储喷嘴状态表等。打印机还包括打印机控制器64、打印机存储器模块66和电源68。来自油墨供应50、墨滴检测器54和打印头58的信息被收集在打印机控制器64处，以控制打印头的喷嘴横跨打印区域且在喷溅站54处的发射，以确定打印头58的健康的和失效的喷嘴，以及以按照需要根据喷嘴替换策略控制打印头。

对于使用若干打印头的打印机，上文中描述的过程能够被相应地修改。例如，能够在若干打印头上分配喷嘴组，且喷嘴组能够包括来自不同打印头的喷嘴。在另一示例中，不同打印头的喷嘴能够被分配到不同的组，且通过将喷嘴组选择为包括同一个打印头的喷嘴，不同打印头的喷嘴能够在不同的经过中测试。在后一种情况下，能够修改过程以在继续到下一个打印头之前，首先完全测试一个打印头的所有喷嘴。在另一示例中，能够修改过程以测试来自第一打印头的第一喷嘴组，然后继续第二打印头的第一喷嘴组等，直到所有打印头的所有喷嘴都已经被测试为止。

基于墨滴检测的结果，能够检测到至少一个打印头的至少一个喷嘴的失效，且根据动态喷嘴替换策略，任何失效的喷嘴能够被健康的喷嘴替换，以在不中断的情况下继续打印任务。如果失效喷嘴的总数目增加到高于限定的阈值，或者如果限定数目的失效喷嘴不能根据喷嘴替换策略被相应的健康喷嘴替换，则打印机能够发布警报，且能够决定停止打印过程。这显著增加了图像品质的鲁棒性，尤其在无人值守打印中，例如，长卷打印媒介的通宵打印中。能够避免由于缺失的喷嘴引起的带状缺陷，而不需要操作员一直检查图像品质。此外，所述打印机和过程能够有助于油墨节约，因为代替设置分离的墨滴检测器，在空白边喷溅站处的额外喷溅还用于墨滴检测。

Claims (12)

1.一种打印头监测系统，包括空白边喷溅站和墨滴检测器，所述空白边喷溅站在打印头在所述空白边喷溅站上方经过时，从所述打印头接收打印剂的液滴，所述墨滴检测器定位在所述空白边喷溅站处，以检测所述液滴，其中所述系统还包括具有若干喷嘴的打印头以及控制单元，

所述控制单元包括模块，其用于控制所述打印头横跨打印区域和所述空白边喷溅站移动，以及用于在所述打印头在所述空白边喷溅站上方经过时引起所述打印头发射若干喷嘴组中的一个，所述喷嘴组中的每个包括小于所述打印头的喷嘴的总数目的数目，

所述控制单元还包括模块，其用于控制所述墨滴检测器以在所述空白边喷溅站处检测从所述喷嘴组发射的墨滴；

其中，在横跨所述空白边喷溅站的一系列经过中，由所述控制单元按照顺序控制所述打印头的喷嘴组中的相应组以喷射待检测的打印剂的液滴，直到所述打印头的喷嘴组中的每个都已经喷射了待检测的打印剂的液滴为止，且其中，在所述打印头的喷嘴组中的每个都已经喷射了待检测的打印剂的液滴之后，由所述控制单元控制所述打印头的喷嘴组中的相应组以喷射在接下来的序列中检测的打印剂的液滴。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述空白边喷溅站沿着打印机的打印区域的一侧布置，且包括打印剂接收空间，且所述墨滴检测器布置在所述打印剂接收空间处。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述打印剂接收空间包括进入空间和收集空间，其中，所述墨滴检测器布置在所述进入空间处，且包括光学单元以生成若干光束，从所述打印头喷射的墨滴穿过所述若干光束。

4.一种打印头监测的方法，所述方法包括：

控制打印头的移动以横跨空白边喷溅站移动所述打印头，所述打印头具有若干喷嘴，

控制所述打印头以当所述打印头在所述空白边喷溅站上方经过时，从若干喷嘴组中的一个喷射打印剂的液滴，其中，所述喷嘴组中的每个包括小于所述打印头的喷嘴的总数目的数目，

在所述空白边喷溅站处，检测从所述喷嘴组喷射的打印剂的液滴；

其中，在横跨所述空白边喷溅站的一系列经过中，按照顺序控制所述打印头的喷嘴组中的相应组以喷射待检测的打印剂的液滴，直到所述打印头的喷嘴组中的每个都已经喷射了待检测的打印剂的液滴为止，且其中，在所述打印头的喷嘴组中的每个都已经喷射了待检测的打印剂的液滴之后，控制所述打印头的喷嘴组中的相应组以喷射在接下来的序列中检测的打印剂的液滴。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过布置在所述空白边喷溅站中的墨滴检测器检测打印剂的液滴。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于所述墨滴检测器的检测结果，检测喷嘴的失效，且通过另一喷嘴替换失效的所述喷嘴，以在不中断打印任务的情况下执行所述打印任务。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述空白边喷溅站沿着打印区域的一侧布置，且控制所述打印头横跨所述打印区域和所述空白边喷溅站移动，其中，在随后横跨所述空白边喷溅站经过时，控制所述打印头的喷嘴组中的不同组，以喷射待检测的打印剂的液滴。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，沿着所述打印区域的相反侧布置空白边容纳部，其中，控制所述打印头横跨所述打印区域、所述空白边喷溅站和所述空白边容纳部移动，其中，在横跨所述空白边容纳部经过时，所述打印头的所有喷嘴喷射打印剂的液滴。

9.根据权利要求4所述的方法，其中，提供多个打印头，且所述喷嘴组中的一个定义为包括来自所述多个打印头中的一个打印头的喷嘴，或者来自所述多个打印头中的至少两个打印头的喷嘴。

10.一种打印机，包括：

打印区域，

根据权利要求1至3中任一项所述的打印头监测系统，以及，

布置成横跨所述打印区域和所述空白边喷溅站扫描的打印头滑架。

11.根据权利要求10所述的打印机，还包括沿着所述打印区域的与所述空白边喷溅站相反的侧布置的空白边容纳部，所述空白边容纳部不包括墨滴检测器。

12.根据权利要求10所述的打印机，还包括与所述空白边喷溅站关联的气雾抽取装置。

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