CN110214085A - 片上致动器故障检测 - Google Patents

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Abstract

在根据本公开的一个示例中，描述了一种流体喷射片。所述片包括设置在所述流体喷射片上的多个致动器传感器，所述多个致动器传感器用于感测相应致动器的特性并基于所述相应致动器的性能来更改评估电压。所述片还包括每个基元的致动器评估装置，所述致动器评估装置用于至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值电压的比较来检测发生故障的致动器。所述片还包括多个禁用装置，所述多个禁用装置耦接至对应致动器并且用于禁用发生故障的致动器。

Description

片上致动器故障检测
背景技术
流体喷射片(die)是包括多个喷嘴的流体喷射系统的部件。所述片还可以包括其他致动器，诸如微循环泵。通过这些喷嘴和泵，喷射或移动诸如油墨和熔剂等流体。随着时间的推移或者由于特定事件、使用模式、磨损、缺陷或环境条件，这些喷嘴和致动器会劣化。这些和其他情境可能不利地影响安装有片的装置的操作。
附图说明
附图示出了本文所述原理的不同示例并且是本说明书的一部分。所示出的示例仅出于说明的目的给出，并且不限制权利要求的范围。
图1A和图1B是根据本文所述原理的示例的包括片上(on-die)致动器故障检测部件的流体喷射片的框图。
图2A是根据本文所述原理的示例的包括片上致动器故障检测部件的流体喷射系统的框图。
图2B是根据本文所述原理的示例的图2A中描绘的流体喷射系统的喷嘴的截面图。
图3是根据本文所述原理的示例的用于执行片上致动器故障检测的方法的流程图。
图4是根据本文所述原理的另一示例的片上致动器故障检测部件的电路图。
贯穿附图，完全相同的附图标记指代类似但不一定完全相同的元素。附图不一定按比例绘制，并且可以放大某些部件的尺寸以更清楚地展示所示的示例。此外，附图提供了与描述一致的示例和/或实施方式；然而，描述不限于附图中提供的示例和/或实施方式。
具体实施方式
流体喷射片是包括多个致动器的流体喷射系统的部件。这些致动器可以以从片中喷射流体的喷嘴或非喷射致动器的形式出现，所述非喷射致动器诸如使流体循环通过片上的流体通道的再循环泵。通过这些喷嘴和泵，喷射或移动诸如油墨和熔剂等流体。
依赖于流体喷射系统的装置的具体示例包括但不限于：喷墨打印机、多功能打印机(MFP)和增材制造设备。这些系统中的流体喷射系统广泛用于精确且快速地分配少量的流体。例如，在增材制造设备中，流体喷射系统分配熔剂。熔剂沉积在构建材料上，所述熔剂促进了构建材料的硬化以形成三维产品。
其他流体喷射系统将油墨分配在诸如纸的二维打印介质上。例如，在喷墨打印期间，油墨被引导至流体喷射片。根据要打印的内容，其中设置有流体喷射系统的装置确定墨滴将被释放/喷射到打印介质上的时间和位置。以这种方式，流体喷射片在预定义区域上方释放多个墨滴以产生要打印的图像内容的表示。除了纸之外，还可以使用其他形式的打印介质。
因此，如已经描述的，本文所描述的系统和方法可以在二维打印操作(即，将流体沉积在基板上)和三维打印(即，将熔剂沉积在材料基底上以形成三维打印产品)中实施。
为了喷射流体，这些流体喷射片包括喷嘴和其他致动器。流体经由喷嘴从片中喷射，并经由诸如泵的其他致动器穿过片而移动。通过每个喷嘴喷射的流体来自与喷嘴流体连通的相应流体贮存器。
为了喷射流体，每个喷嘴包括各种部件。例如，喷嘴包括喷射器、喷射腔和喷嘴孔口。喷嘴的喷射腔保持一定量的流体。喷射腔中的喷射器操作以通过喷嘴孔口将流体喷射出喷射腔。喷射器可以包括热敏电阻器或其他热装置、压电元件、或用于从激发(firing)腔喷射流体的其他机构。
虽然这种流体喷射系统和片无疑已经推进了流体精确输送领域的发展，但是一些条件影响了它们的有效性。例如，片上的喷嘴要经受加热、驱动气泡形成、驱动气泡破裂以及从流体贮存器补给流体的多个循环。随着时间的推移并且取决于其他操作条件，喷嘴可能会发生故障。作为故障的具体示例，诸如喷嘴或再循环泵的致动器中的喷射器可能会受到损坏。损坏的喷射器可能对装置的其他操作产生影响，并且甚至可能引发导致相邻喷射器也发生故障的级联故障。
因此，本说明书描述了一种用于检测并适应(accommondate)发生故障的致动器的方法。特别地，本说明书描述了对已经发生故障的特定喷射器的识别。喷射器的故障可能导致喷射器与相应致动器传感器之间的电短路。本说明书描述了一种包括片上部件的片，所述片上部件指示在喷射器与致动器传感器之间是否已经形成了这种短路，并且如果已经形成了这种短路，则禁用相关致动器。在一些示例中，除了禁用致动器之外，片上部件可以激活另一致动器来代替发生故障的致动器。
特别地，本说明书描述了一种流体喷射片。流体喷射片包括设置在流体喷射片上的多个致动器传感器。致动器传感器感测相应致动器的特性并基于相应致动器的性能来更改评估电压。所述片还包括每个基元(primitive)的致动器评估装置，所述致动器评估装置用于至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值电压的比较来检测发生故障的致动器。流体喷射片还包括多个禁用装置。每个禁用装置耦接至对应致动器并且用于禁用发生故障的致动器。
本说明书还描述了一种包括多个流体喷射片的流体喷射系统。每个流体喷射片包括多个致动器传感器，所述多个致动器传感器用于1)感测相应致动器的特性，并且2)基于检测到致动器传感器与相应致动器之间的短路来更改评估电压。每个致动器传感器耦接至对应致动器，并且多个耦接的致动器传感器和致动器被归为流体喷射片上的基元。每个片还包括每个基元的致动器评估装置，所述每个基元的致动器评估装置用于至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值电压的比较来指示致动器传感器与致动器之间的短路。流体喷射片还包括多个禁用装置。每个禁用装置耦接至对应致动器，并且用于当检测到致动器传感器与致动器之间的短路时禁用相应致动器。
本说明书还描述了一种用于检测致动器的故障的方法。根据所述方法，接收用于基元的致动器的激活脉冲，并且基于所述激活脉冲激活致动器。经由与所激活的致动器相应的致动器传感器来更改评估电压。1)基于相应致动器的性能，并且2)响应于相应致动器的激活来更改评估电压。至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值的比较来检测相应致动器的故障。当比较指示相应致动器已经发生故障时，禁用相应致动器。
在这个示例中，致动器传感器、致动器、致动器评估装置和禁用装置都设置在流体喷射片本身上而不是在片之外，例如作为打印机电路系统(circuitry)或其他流体喷射系统电路系统的一部分。当这种致动器评估电路系统不在流体喷射片上时，将从致动器传感器收集的信息传递至片外用于确定相应致动器状态的位置。因此，通过将这些元件直接结合在流体喷射片上，可以使得流体喷射片的技术功能增加。例如，当传感器信息未传递至片外而是在对致动器进行评估时维持在流体喷射片上时，减少了打印机片的通信带宽使用。片上电路系统还减少了其中设置有流体喷射片的打印机的计算开销。又进一步地，在流体喷射片本身上具有这种致动器评估电路系统使打印机免于管理致动器服务和/或修理并将其定位到片本身。另外，通过不将这种感测和评估电路系统定位在片外，而是将其维持在流体喷射片上，可以存在对不正常运行的致动器的更快响应。又进一步地，将这种电路系统定位在流体喷射片上降低了这些部件对电噪声的敏感性，如果将这些部件排除在流体喷射片之外，则所述电噪声可能破坏信号。
总之，使用这种流体喷射片1)允许致动器评估电路系统设置在片本身上，而不是将感测到的信号发送到片外的致动器评估电路系统；2)提高了装置与片之间的带宽使用效率；3)减少了其中设置有流体喷射片的装置的计算开销；4)为不正常运行的致动器提供改进的解决问题的时间；5)允许在一个基元中进行致动器评估，同时允许在另一个基元中继续致动器的操作；以及6)将对致动器的管理放置在流体喷射片上，而不是放置在其中安装有流体喷射片的打印机上。然而，设想到的是，本文所公开的装置可以解决许多技术领域的其他问题和缺陷。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“致动器”是指喷嘴或另一非喷射致动器。例如，作为致动器的喷嘴进行操作以便从流体喷射片喷射流体。作为非喷射致动器的示例的再循环泵使流体穿过流体喷射片内的流体槽、通道和通路而移动。
因此，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“喷嘴”是指流体喷射片中将流体分配到表面上的单个部件。喷嘴至少包括喷射腔、喷射器和喷嘴孔口。
进一步地，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“流体喷射片”是指流体喷射装置中的包括多个喷嘴的部件，其中通过所述多个喷嘴来喷射印刷流体。致动器组被分类为流体喷射片的“基元”。在一个示例中，基元可以包括8至16个致动器。流体喷射片可以首先被组织成两列，其中每列具有30至150个基元。
更进一步地，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“多个”或类似语言是指被广义地理解为包括1到无穷大的任何正数。
图1A和图1B是根据本文所述原理的示例的包括片上致动器故障部件的流体喷射片(100)的框图。如上所述，流体喷射片(100)是容纳用于沿各种通路来喷射流体和/或输送流体的多个部件的流体喷射系统的一个部件。穿过流体喷射片(100)而喷射和移动的流体可以是各种类型的流体，包括油墨、生化剂和/或熔剂。
图1A描绘了流体喷射片(100)，所述流体喷射片具有设置在基元(110)上的致动器(102)、致动器传感器(104)、禁用装置(106)以及致动器评估装置(108)。图1B描绘了流体喷射片(100)，所述流体喷射片具有设置在每个基元(110)上的多个致动器(102)、多个致动器传感器(104)、多个禁用装置(106)以及致动器评估装置(108)。
流体喷射片(100)包括各种致动器(102)，所述各种致动器用于从流体喷射片(100)喷射流体或以其他方式使流体穿过流体喷射片(100)而移动。在一些情况下，如图1A中所描绘的，每个基元(110)可以具有一个致动器(102)，在其他示例中，如图1B中所描绘的，每个基元可以具有多个致动器(102-1，102-2，102-3，102-4)。致动器(102)可以是不同类型的。例如，喷嘴是进行操作以便从流体喷射片(100)喷射流体的一种类型的致动器(102)。另一种类型的致动器(102)是使流体在喷嘴通道与供给喷嘴通道的流体槽之间移动的再循环泵。虽然本说明书可以参考特定类型的致动器(102)，但是流体喷射片(100)可以包括任何数量和类型的致动器(102)。而且，在附图内，指示“-*”指的是部件的特定实例。例如，第一致动器被标识为(102-1)。相比之下，不存在指示“-*”指的是通用部件。例如，通用致动器被称为致动器(102)。
返回到致动器(102)，喷嘴是一种将源自流体贮存器的流体喷射到诸如纸或构建材料体(volume)的表面上的致动器(102)。特别地，通过喷嘴喷射的流体可以经由流体喷射片(100)中的流体供给槽提供给喷嘴，所述流体供给槽将喷嘴流体地耦接至流体贮存器。为了喷射流体，每个喷嘴包括多个部件，包括喷射器、喷射腔和喷嘴孔口。以下结合图2B提供了喷射器、喷射腔和喷嘴孔口的示例。
流体喷射片(100)还包括设置在流体喷射片(100)上的致动器传感器(104)。在一些情况下，如图1A中所描绘的，每个基元(110)可以具有一个致动器传感器(104)，在其他示例中，如图1B中所描绘的，每个基元(110)可以具有多个致动器传感器(104-1，104-2，104-3，104-4)。致动器传感器(104)感测相应致动器(102)的特性。例如，致动器传感器(104)可以测量致动器(102)附近的阻抗。作为特定示例，致动器传感器(104)可以是检测在喷嘴的喷射腔内存在驱动气泡的驱动气泡检测器。在一些示例中，如图1B中所描绘的，致动器传感器(104)可以与致动器(102)唯一地配对，即致动器(102)的每个喷射器可以具有设置在其之上的唯一板。在其他示例中，单个致动器传感器(104)可以由多个致动器(102)共享。例如，致动器传感器(104)可以是覆盖多个致动器(102)的多个喷射器的单个板。
致动器传感器(104)还基于相应致动器(102)的性能来更改评估电压。例如，可以将评估电压恒定地传递至致动器评估装置(108)。随着第一致动器(102-4)性能的下降，即，当第一致动器(102-1)的喷射器与相应的第一致动器传感器(104-1)之间发生短路时，将此评估电压调整(draw)得更高或更低。评估电压的变化大于阈值量指示了第一致动器(102-1)的喷射器与相应的第一致动器传感器(104-1)之间存在短路，并且因此第一致动器(102-1)的喷射器已经发生故障。
如上所述，在诸如图1B中所描绘的一些示例中，多个致动器传感器(104)中的每个致动器传感器(104)可以耦接至多个致动器(102)中的对应致动器(102)。在一个示例中，每个致动器传感器(104)与对应致动器(102)唯一地配对。例如，第一致动器(102-1)可以与第一致动器传感器(104-1)唯一地配对。类似地，第二致动器(102-2)、第三致动器(102-3)和第四致动器(102-4)可以与第二致动器传感器(104-2)、第三致动器传感器(104-3)和第四致动器传感器(104-4)唯一地配对。致动器(102)与致动器传感器(104)的多个配对可以被一起归为流体喷射片(100)的基元(110)中。即，流体喷射片(100)可以包括被归为基元(110)的任何数量的致动器(102)/致动器传感器(104)对。以这种方式将致动器(102)与致动器传感器(104)进行配对提高了致动器(102)的管理效率。虽然图1B描绘了多个致动器(102)和多个致动器传感器(104)，但是基元(110)可以具有任何数量的致动器(102)/致动器传感器(104)对，包括一对，如图1A中所描绘的。
将致动器传感器(104)包括在流体喷射片(100)上而不是片外的某个位置(诸如，打印机上)也提高了效率。特别地，所述致动器传感器允许在本地发生感测而不是在片外发生感测，这提升了可以使用致动器传感器发生感测的速度。
流体喷射片(100)还包括每个基元(110)的致动器评估装置(108)。致动器评估装置(108)至少基于致动器传感器(104)的输出来检测发生故障的致动器(102)。例如，第一致动器传感器(104-1)可以将评估电压更改到某一水平。致动器评估装置(108)可以将所更改的评估电压与至少一个阈值电压进行比较，并且如果所更改的评估电压大于阈值电压，则致动器评估装置可以指示相应的第一致动器(102-1)中的喷射器实际上已经发生故障。阈值电压描绘了正确操作的喷射器和短路喷射器的预期电压之间的边界。作为特定示例，低于阈值电压的电压可以指示喷射器正在按预期操作。高于阈值电压的电压可以指示喷射器未按预期执行，其结果为喷射器与相关联致动器传感器(104)之间的短路。
如图1A和图1B中可见的，每个基元(110)具有致动器评估装置(108)。即，单个致动器评估装置(108)与此特定基元(110)的仅那些致动器(102)、仅那些致动器传感器(104)以及仅那些禁用装置(108)接口连接并且唯一地配对。换言之，单个致动器评估装置(108)在基元(110)中的所有致动器(102)之间共享。
流体喷射片(100)还包括多个禁用装置(106)。在一些情况下，如图1A中所描绘的，每个基元(110)可以具有一个禁用装置(106)，在其他示例中，如图1B中所描绘的，每个基元(110)可以具有多个禁用装置(106-1，106-2，106-3，106-4)。当与致动器传感器(104)的数量一样时，每个禁用装置(106)可以耦接至多个致动器(102)中的对应致动器(102)，并且在一些情况下与多个致动器(102)中的致动器(102)唯一地配对。
当相关联致动器(102)的喷射器已经发生故障时，禁用装置(106)可以禁用相关联致动器(102)。可以通过防止旨在用于特定致动器(102)的激活脉冲到达此致动器(102)来完成这种禁用。例如，在致动器评估装置(108)确定第一致动器(102-1)的喷射器已经发生故障从而导致该第一致动器与相关联致动器传感器(104-1)之间的短路时，相关联的第一禁用装置(106-1)可以防止即时(immediate)和后续的激活脉冲到达第一致动器(102-1)。通过这样做，可以避免由对第一致动器(102-1)的继续操作而引起的不利影响。特别地，如果对所更改的评估电压的比较大于上限阈值、低于下限阈值、或者在由上限阈值和下限阈值限定的范围之外，则与发生故障的致动器(102)相应的禁用装置(106)可以防止即时和后续的激活信号传递到此发生故障的致动器(102)。在一些示例中，在打印期间进行对具有发生故障的喷射器的致动器(102)的检测和禁用，即，响应于致动器的激活来更改评估电压。
在一些示例中，禁用装置(106)是在检测到相应致动器(102)的喷射器已经发生故障时永久地禁用相应致动器(102)的一次性写入存储器装置。在其他示例中，多个禁用装置(106)是可重置的禁用装置。这种可重置的禁用装置(106)可以允许对喷射器进行后续测试以确定该喷射器是否实际上已经发生故障或者是否已经产生了误报。例如，在检测到发生故障的致动器(102)时，禁用装置(106)可以暂时禁用致动器(102)，使得如果该致动器确实已经发生故障，则将不会对打印或其他致动器(102)产生负面影响。然后，在稍后的适当时间点，可以更彻底地测试该致动器(102)以确定其是否确实发生故障。
如本文所述的流体喷射片(100)允许即时检测损坏的喷射器。即，在其他系统中：在“测试”周期内可能会周期性地发生喷射器故障检测。因此，在不同测试周期之间发生故障的喷射器可以继续操作，尽管其处于故障状态。如上所述，在故障状态下的这种操作可能导致其他致动器(102)的故障，这进一步影响了打印操作。因此，在激发事件期间使用致动器传感器(104)的输出来确定喷射器故障，以允许即时进行故障检测并且即时且高效地禁用发生故障的致动器(102)。
图2A是根据本文所述原理的示例的包括片上致动器(图1A中的102)故障检测部件的流体喷射系统(212)的框图。系统(212)包括其上设置有多个致动器(102)和多个相应致动器传感器(104)的多个流体喷射片(100-1，100-2，100-3)。为简单起见，使用附图标记来指示致动器(102)、致动器传感器(104)和禁用装置(106)的单个实例。然而，流体喷射片(100)可以包括任何数量的致动器(102)、致动器传感器(104)和禁用装置(106)。在图2A中所描绘的示例中，致动器(102)、致动器传感器(104)和禁用装置(106)被布置成列，然而，可以以不同阵列或其他物理布置来布置这些部件。每一列中的致动器(102)、致动器传感器(104)和禁用装置(106)可以被归为基元(110-1，110-2，110-3，110-4)中。在致动器(102)是流体喷射喷嘴的情况下，一次激活每个基元(110)的一个喷嘴。虽然图2A描绘了每个基元(110)的六个部件，但基元(110)可以具有任何数量的这些部件。
图2B是喷嘴(218)的截面图。如上所述，喷嘴(218)是操作用于从流体喷射片(100)喷射流体的致动器(102)，所述流体最初被设置在流体地耦接至流体喷射片(100)的流体贮存器中。为了喷射流体，喷嘴(218)包括各种部件。具体地，喷嘴(218)包括喷射器(220)、喷射腔(226)和喷嘴孔口(224)。喷嘴孔口(224)可以允许诸如油墨的流体沉积在诸如打印介质的表面上。喷射腔(226)可以保持一定量的流体。喷射器(220)可以是用于通过喷嘴孔口(224)从喷射腔(226)喷射流体的机构，其中，喷射器(220)可以包括用于从喷射腔(226)喷射流体的激发电阻器或其他热装置、压电元件、或其他机构。
在热喷墨操作的情况下，喷射器(220)是加热元件。在接收到激发信号时，加热元件开始加热喷射腔(226)中的油墨。随着接近加热元件的流体温度的增加，流体可以汽化并形成驱动气泡。随着加热的继续，驱动气泡膨胀并迫使流体离开喷嘴孔口(224)。当汽化的流体气泡破裂时，喷射腔(226)内的负压力将流体从流体供应装置抽取到喷射腔(226)中，并且重复这个过程。这个系统被称为热喷墨系统。
图2B还描绘了致动器传感器(104)。因此，如上所述，致动器传感器(104)可以与致动器(102)唯一地配对，或者可以在多个致动器(102)之间共享。在一个特定示例中，致动器传感器(104)是可以基于阻抗测量来确定驱动气泡是否已形成的驱动气泡检测装置。
致动器传感器(104)可以包括可以检测喷射器(220)之间的短路的单个导电板，诸如钽板。如图2B中所指示的，喷射器(220)和致动器传感器(104)可以彼此非常接近。当喷射器(220)发生故障时，喷射器(220)与致动器传感器(104)之间可能发生短路。这种短路可以在致动器传感器(104)的操作期间驱动由所述致动器传感器输出的电压升高。因此，检测到电压的这种增加可以允许识别缺陷或发生故障的喷射器(220)。特别地，致动器传感器(104)的输出与评估电压相关。由喷射器(220)与致动器传感器(104)之间的短路引起的致动器传感器(104)输出的增加增加了输出，从而使评估电压升高。如果评估电压的变化大于阈值量，则可以确定相关联的喷射器(220)已经发生故障。类似地，致动器传感器(104)输出的减小可以指示喷射器(220)与地之间的短路。这样做将会减少致动器传感器(104)的输出，这使评估电压降低。因此，如上所述，如果评估电压的变化大于阈值量、但在相反的方向上，则可以确定相关联的喷射器(220)已经发生故障。
返回到图2A，系统(212)还包括多个致动器评估装置(108-1，108-2，108-3，108-4)。特别地，系统(212)包括每个基元的致动器评估装置(108)。即，每个致动器评估装置(108-1，108-2，108-3，108-4)可以与相应的基元(110-1，110-2，110-3，110-4)唯一地配对。即，第一基元(110-1)可以与第一致动器评估装置(108-1)唯一地配对。类似地，第二基元(110-2)、第三基元(110-3)和第四基元(110-4)可以分别与第二致动器评估装置(108-2)、第三致动器评估装置(108-3)和第四致动器评估装置(108-4)唯一地配对。在一个示例中，每个致动器评估装置(108)与此特定基元(110)内的仅多个致动器(102)和仅多个致动器传感器(104)相对应。
致动器评估装置(108)检测基元(110)内的任何致动器(102)的发生故障的喷射器(220)。即，致动器评估装置(108)可以检测发生故障的喷射器(220)与相应致动器传感器(104)之间的短路，所述短路指示发生故障的喷射器(220)。这是通过将由于喷射器(220)与相应致动器传感器(104)之间的短路而更改的评估电压与至少一个阈值电压以及在一些情况下与至少两个阈值电压进行比较来完成的。例如，阈值电压可以是上限电压，其中，大于这个上限电压的任何电压都指示发生故障的喷射器(220)。在另一个示例中，阈值电压可以是下限电压，其中，小于这个下限电压的任何电压都指示发生故障的喷射器(220)。在一些情况下，致动器评估装置(108)可以将所更改的评估电压与上限电压和下限电压两者进行比较。因此，根据阈值电压与所更改的评估电压的这种比较，可以确定喷射器(220)是否已经发生故障。
将致动器评估装置(108)包括在流体喷射片(100)上提高了致动器评估的效率。例如，在其他系统中，每个致动器(102)不包括由致动器传感器(104)收集的任何感测信息，感测信息也不在流体喷射片(100)上进行评价，而是从流体喷射片(100)被路由至打印机，这增加了流体喷射片(100)与其中安装有流体喷射片的打印机之间的通信带宽。此外，这种基元/致动器评估装置配对允许局部的“在基元中”评估，所述局部的“在基元中”评估可以局部地用于禁用特定致动器(102)，而不涉及打印机或流体喷射片(100)的其余部分。此外，如本文所述的致动器评估装置(108)允许执行即时补救动作，而不是等待在某个周期性和预定义测试周期期间发生对喷射器(220)的检测和禁用。
每个基元(214)包括致动器评估装置(108)提高了对喷射器(220)的评估效率。例如，如果致动器评估装置(108)位于片外，当一个致动器(102)正在被测试，则不仅同一基元(110)中的那些致动器(102)将被去激活，而且片(100)上的所有致动器都将被去激活，以免干扰测试过程。然而，在测试是在基元(110)级上完成的情况下，致动器(102)的其他基元(110)可以继续工作以喷射流体或移动流体。即，可以评估与第一基元(110-1)相对应的致动器(102)，同时与第二基元(110-2)、第三基元(110-3)和第四基元(110-4)相对应的致动器(102)可以继续操作用于沉积流体以形成打印标记。此外，每个基元(110)而不是每个致动器(102)包括致动器评估装置(108)节省了空间，并且在确定致动器性能方面更高效。
图2A还描绘了禁用装置(106)，所述禁用装置可以与相应致动器(102)和致动器传感器(104)唯一地配对以禁用其喷射器(220)已由这个基元(110)的致动器评估装置(108)确定为已经发生故障的致动器(102)。
图3是根据本文所述原理的示例的用于执行片上致动器(图1A中的102)故障检测的方法(300)的流程图。根据方法(300)，基于激活脉冲来激活(框301)基元(图1A中的110)的致动器(图1A中的102)。即，控制器或其他片外装置或片上装置发送启动激活事件的电脉冲。对于非喷射致动器(诸如再循环泵)，激活脉冲可以激活部件以使流体穿过流体喷射片(图1A中的100)内的流体通道和流体槽而移动。在喷嘴(图2B中的218)中，激活脉冲可以是使喷射器(图2B中的220)从喷射腔(图2B中的226)喷射流体的激发脉冲。
在喷嘴的特定示例中，激活脉冲可以包括使喷射器(图2B中的220)准备好(primes)的预充电脉冲。例如，在热喷射器的情况下，预充电可以使加热元件升温，使得喷射腔(图2B中的226)内的流体被加热到接近汽化的温度。在短暂延迟之后，传递进一步加热加热元件的激发脉冲，以便汽化喷射腔(图2B中的226)内的流体的一部分。基于激活脉冲在待致动的致动器(图1A中的102)处激活(框301)致动器(图1A中的102)可以包括将全局激活脉冲引导至特定致动器(图1A中的102)。即，流体喷射片(图1A中的100)可以包括致动器选择部件，所述致动器选择部件允许将全局激活脉冲传递至特定致动器以进行激活。所选择的致动器(图1A中的102)是基元(图2A中的110)的一部分。可能的情况是，可以在任何给定时间激活每个基元(图2A中的110)的一个致动器(图1A中的102)。
因此，基于激活脉冲来激活所选择的致动器(图1A中的102)。例如，在热喷墨打印中，对热喷射器(图2B中的220)中的加热元件进行加热以生成驱动气泡。特定致动器(图1A中的102)的激活生成由对于所述致动器(图1A中的102)来说唯一的相应致动器传感器(图1A中的104)输出的第一电压。即，每个致动器传感器(图1A中的104)耦接至致动器(图1A中的102)并且在一些情况下与所述致动器唯一地配对。因此，与已经被激发的致动器(图1A中的102)唯一地配对的致动器传感器(图1A中的104)输出第一电压。
为了生成第一电压，将电流传递至致动器传感器(图1A中的104)的导电板，并且从所述板传递至流体或流体蒸汽中。例如，致动器传感器(图1A中的104)可以包括设置在喷射器(图2B中的220)与喷射腔(图2B中的226)之间的单个导电板。
在一些示例中，激活(框301)致动器(图1A中的102)以获得用于喷射器(图2B中的220)评估的第一电压可以在形成打印标记的过程中来实施。即，触发致动器评估的激发事件可以是将流体沉积在旨在用于接收流体的介质的一部分上的激发事件。换言之，不存在用于执行激活器评估所依赖的专门操作，并且因为作为打印操作的一部分，油墨被沉积在旨在接收流体的图像的一部分上，所以将不存在激活器评估过程的痕迹。
在另一示例中，致动器(图1A中的102)在与打印标记的形成无关的专用事件中被激活。即，触发致动器评估的事件可以是对将流体沉积在旨在接收流体的介质的一部分上的激发事件的补充。即，致动器可以在一片介质上的负空间(negative space)之上激发，而不是在旨在接收油墨以形成图像的介质上激发。
在又另一示例中，子成核激活脉冲可以触发致动器评估。在这种背景下，子成核激活脉冲太窄而不能喷射流体，但可以用于感测致动器(图1A中的102)内的短路。
然后更改(框302)评估电压。评估电压可以是输入到特定基元(图1A中的110)的致动器评估装置(图1A中的108)的参考电压。致动器传感器(图1A中的104)的输出使评估电压向上或向下移位。由于致动器传感器(图1A中的104)的输出基于相关联致动器(图1A中的102)的性能，因此对评估电压的更改(框302)基于相应致动器(图1A中的102)的性能。又进一步地，对评估电压的更改(框302)响应于相应致动器(图1A中的102)的激活。即，致动器传感器(图1A中的104)的输出仅当其通过在相应致动器(图1A中的102)处接收到激活脉冲而改变时才影响评估电压。因此，如所描述的，对评估电压的任何更改(框302)在相应致动器(图1A中的102)处接收到激活脉冲时发生。因此，可以即时更改评估电压，并且从而可以即时检测并随后禁用致动器(图1A中的102)。
基于所更改的评估电压与至少一个阈值电压的比较，致动器评估装置(图1A中的108)检测(框303)相应致动器(图1A中的102)的故障。更特别地，致动器评估装置(图1A中的108)检测致动器(图1A中的102)中的发生故障的喷射器(图2B中的220)。例如，阈值电压可以被设置成使得耦接至具有按预期操作的喷射器(图2B中的220)的致动器(图1A中的102)的致动器传感器(图1A中的104)的输出将小于上限阈值、大于下限阈值、或处于双阈值范围之间。相比之下，具有未按预期操作的喷射器(图2B中的220)的致动器(图1A中的102)将使相应致动器传感器(图1A中的104)的输出驱动评估电压高于上限阈值、低于下限阈值或在双阈值范围之外。
基于这种检测，可以禁用(框304)相应致动器(图1A中的102)，所述相应致动器具有已经基于相应喷射器(图2B中的220)与其致动器传感器(图1A中的104)之间的短路被检测到已经发生故障的喷射器(图2B中的220)。即，可以防止对其进行即时和后续的激活。这样做确保了可以避免操作不正常工作的致动器(图1A中的102)带来的任何不良影响。例如，如果被允许在不正常工作状态下持续操作，则不正常工作的致动器(图1A中的102)可能导致其他致动器(图1A中的102)以级联方式发生故障。
禁用(框304)致动器(图1A中的102)可以包括防止将最初旨在用于致动器(图1A中的102)的激活信号传递至致动器(图1A中的102)。这些激活信号可以替代地被路由或被转发至不同的致动器(图1A中的102)。因此，此致动器(图1A中的102)被禁用。如所描述的，通过防止激活信号到达所针对的致动器(图1A中的102)来禁用该致动器(图1A中的102)。通过将激活信号转发至另一致动器(图1A中的102)，以正常工作的致动器(图1A中的102)来替换禁用的致动器(图1A中的102)。
在一些示例中，禁用可以是永久性的，在其他示例中，禁用可以是可重置的。即，在一些示例中，在致动器(图1A中的102)或一组致动器(图1A中的102)已经被禁用之后，可以对其进行重置，使得可以传递旨在用于这些致动器(图1A中的102)的激活信号。这种重置可以发生在预定时间段之后，并且允许重新测试特定的致动器(图1A中的102)以查看问题是否可能已经被自我修正或者问题被考虑以进行对某个致动器(图1A中的102)的服务或维修，而无论问题出于何种原因。
图4是根据本文所述原理的另一示例的片上致动器故障检测部件的电路图。特别地，图4是一个基元(110)的电路图。如上所述，基元(110)包括多个致动器(102-1，102-2，102-3)以及耦接至对应致动器(102)的多个致动器传感器(104-1，104-2，104-3)。在操作期间，选择特定致动器(102)进行激活。在激活时，相应致动器传感器(104)经由选择晶体管(428-1，428-2，428-3)耦接至致动器评估装置(108)。即，选择晶体管(428)电耦接致动器评估装置(108)与所选择的致动器传感器(104)。这种耦接允许电流流过相应致动器传感器(104)，使得可以在致动器(102)与致动器传感器(104)之间检测到短路。还进一步地，这个选择允许评估电压Ve根据相应喷射器(图2B中的220)的状态(故障或运行)升高或降低。
如上所述，可以基于相关联致动器传感器(104)的输出对评估电压的影响来检测致动器(102)的发生故障的喷射器(图2B中的220)。例如，将评估电压Ve传递至致动器评估装置(108)。致动器传感器(104)的输出耦接至连接至致动器评估装置(108)的传输线，使得这些致动器传感器(104)的输出电压可以调整评估电压Ve下降或驱动评估电压升高。然后，将此所更改的评估电压与至少一个阈值电压进行比较。在一个特定示例中，如图4中所描绘的，将所更改的评估电压与两个阈值电压进行比较。因此，致动器评估装置(108)包括第一比较器(432-1)，用于确定所更改的评估电压何时高于高阈值电压Vth。致动器评估装置(108)还包括第二比较器(432-2)，用于确定所更改的评估电压何时低于低阈值电压Vtl。现在提供对双比较器(432)的操作以及对评估阈值的更改。
激活第三致动器(102-3)，使得其相应喷射器(图2B中的220)被接入(engage)。在喷射器(图2B中的220)的激发开始时，生成由相应致动器传感器(104-3)输出的电压。这个输出电压受到第三致动器(102-3)的喷射器(图2B中的220)与相应的第三致动器传感器(104-3)之间是否存在短路的影响。即，发生故障或不正常工作的喷射器(图2B中的220)将升高或降低输出电压，这将相应地升高或降低评估电压Ve，如果这种升高使评估电压高于高电压阈值Vth，或低于低电压阈值Vtl，则致动器评估装置(108)经由或门(434)传递相应的输出以禁用已经被确定为已经发生故障的第三致动器(102-3)。
换言之，可以选择阈值电压Vth和Vtl，使得落入这个范围内的评估电压(然而，可以对其进行更改)被确定为按预期操作，并且因此不应被禁用。因此，在一些示例中，基元(110)包括维持装置(430)，所述维持装置用于在没有检测到故障的情况下将评估电压Ve维持在高阈值电压Vth与低电压阈值Vtl之间。在一些示例中，此维持装置(430)包括耦接至产生评估电压Ve的偏置电压的电阻器。
或门(434)的输出然后被传递到与第三致动器(102-3)相对应的第三禁用装置(106-3)，所述输出通过将评估电压驱动为高于高阈值电压Vthl或者调整为低于低阈值电压Vtl来指示发生故障的喷射器(图2B中的220)。为简单起见，更详细地示出了一个禁用装置(106-3)。然而，其他禁用装置(106-1，106-2)可以包括类似的部件。特别地，禁用装置(106)可以包括禁用存储装置(436)，所述禁用存储装置与相应致动器(102)配对并存储致动器评估装置(108)的输出。即，致动器评估装置(108)可以检测基元(110)内的任何致动器(102)的喷射器故障，并且禁用存储装置(436)存储对特定致动器(102)的评估结果。
在一些示例中，禁用存储装置(436)选择性地存储或门(434)的输出。即，在禁用存储装置(436)的输入端处接收信号，所述信号选择性地允许禁用存储装置(436)将输出存储(即，锁存)到致动器评估装置(108)中。在一些示例中，延迟禁用存储装置(436)的锁存。即，延迟装置(438)可以接收用于启用对禁用存储装置(436)的锁存的脉冲，但是这个信号可以基于到禁用存储装置的控制信号Vc来进行调节。在一些示例中，用于启用锁存的激活脉冲Va还用于激活致动器。即，尽管是以延迟的方式，但触发第三致动器(102-3)的同一信号也使得禁用存储装置(436)能够存储或门(434)的输出。在一些示例中，激活脉冲Va，可以是延迟信号，以避免可能存在于流体喷射片(图1A中的100)上的噪声的负面影响。即，激活脉冲Va可以在噪声是较小因子的前一时间段存储，并且然后在被调用时释放。这种释放可以由致动器评估装置(108)的输出信号来触发。
禁用存储装置(436)还可以是可重置的。即，经由禁用存储装置(436)的输入端“R”上的输入，可以经由重置信号Vr将禁用存储装置(436)重置到默认值，以便允许对相应致动器(102)进行后续分析。
禁用装置(106)还包括禁用门(438)，所述禁用门用于基于禁用存储装置(436)的输出来调节激活信号Va的传递。即，禁用门(438)防止将激活信号Va传递至具有发生故障的喷射器(图2B中的220)的第三致动器(102-3)，而不管是否通过选择信号Vs选择了致动器。
相比之下，当禁用存储装置(436)没有指示致动器评估装置(108)已经确定第三致动器(102-3)不正常工作或以其他方式不可操作并且已经经由选择信号Vs选择了第三致动器(102-3)时，启用致动器(102)，即，可以允许激活信号Va传递通过到第三致动器(102-3)。
在一些示例中，禁用装置(218)包括缓冲器(442)，所述缓冲器用于调节禁用门(440)的输出。更特别地，缓冲器(442)缩放禁用门(440)的输出，并隔离输出以生成具有期望特性的激活电压。
总之，使用这种流体喷射片1)允许致动器评估电路系统设置在片本身上，而不是将感测到的信号发送到片外的致动器评估电路系统；2)提高了装置与片之间的带宽使用效率；3)减少了其中设置有流体喷射片的装置的计算开销；4)为不正常工作的致动器提供改进的解决问题的时间；5)允许在一个基元中进行致动器评估，同时允许在另一个基元中继续致动器的操作；以及6)将对致动器的管理放置在流体喷射片上，而不是放置在其中安装有流体喷射片的打印机上。然而，设想到的是，本文所公开的装置可以解决许多技术领域的其他问题和缺陷。
呈现前述说明以示出和描述所述原理的示例。此说明不旨在是穷尽性的或将这些原理限制为所公开的任何具体形式。根据以上教导，可以进行许多修改和变型。

Claims (15)

1.一种流体喷射片，包括：
多个致动器传感器，设置在所述流体喷射片上，所述多个致动器传感器用于：
感测相应致动器的特性；并且
基于所述相应致动器的性能来更改评估电压；
每个基元的致动器评估装置，所述致动器评估装置用于至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值电压的比较来检测发生故障的致动器；以及
多个禁用装置，其中，每个禁用装置：
耦接至对应致动器；并且
用于禁用发生故障的致动器。
2.如权利要求1所述的流体喷射片，其中，所述致动器评估装置：
包括第一比较器，所述第一比较器用于确定所述更改的评估电压何时高于高阈值电压；
包括第二比较器，所述第二比较器用于确定所述更改的评估电压何时低于低阈值电压；并且
当所述更改的评估电压为以下情况中的至少一种时，检测到发生故障的致动器：
高于所述高阈值电压；以及
低于所述低阈值电压。
3.如权利要求2所述的流体喷射片，进一步包括维持装置，所述维护装置用于在没有检测到故障的情况下将所述评估电压维持在所述高阈值电压和所述低阈值电压之间。
4.如权利要求1所述的流体喷射片，其中，所述禁用装置包括缓冲器装置，所述缓冲器装置用于调节被引导至所述相应致动器的激活脉冲。
5.如权利要求1所述的流体喷射片，其中，所述禁用装置包括锁存器，所述锁存器用于选择性地存储所述致动器评估装置的输出。
6.如权利要求5所述的流体喷射片，进一步包括延迟装置，所述延迟装置用于相对于初始激活脉冲而延迟在所述锁存器处对所述致动器评估装置的所述输出的存储。
7.如权利要求5所述的流体喷射片，其中，所述禁用装置包括耦接至所述锁存器的门，所述门用于：
当所述锁存器的输出指示发生故障的致动器时，禁用所述相应致动器；
当所述锁存器的输出指示正常工作的致动器、所述致动器被选择并且所述致动器已接收到激活脉冲时，启用所述致动器。
8.如权利要求5所述的流体喷射片，其中，用于激活致动器的激活脉冲选择性地激活所述锁存器以存储所述激活评估装置的所述输出。
9.如权利要求1所述的流体喷射片，其中，所述禁用装置是一次性写入存储器装置，所述一次性写入存储器装置用于在检测到所述相应致动器已经发生故障时永久地禁用所述相应致动器。
10.一种流体喷射系统，包括：
多个流体喷射片，其中，流体喷射片包括：
多个致动器传感器，所述多个致动器传感器用于：
感测相应致动器的特性；以及
基于致动器传感器和所述相应致动器之间所检测到的短路来更改评估电压，其中，每个致动器传感器耦接至对应致动器，并且
多个耦接的致动器传感器和致动器被归为所述流体喷射片上的基元；
每个基元的致动器评估装置，所述每个基元的致动器评估装置用于至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值电压的比较来指示所述致动器传感器和所述致动器之间的短路；以及
多个禁用装置，其中，每个禁用装置：
耦接至对应致动器，并且
用于在检测到所述致动器传感器和所述致动器之间的短路时禁用相应致动器。
11.如权利要求10所述的流体喷射系统，其中：
每个致动器传感器与致动器唯一地配对；
每个禁用装置与致动器唯一地配对；并且
单个致动器评估装置在所述基元中的所有致动器之间共享。
12.如权利要求10所述的流体喷射系统，其中，所述多个禁用装置是可重置的禁用装置。
13.一种方法，包括：
接收用于激活流体喷射片上的基元的致动器的激活脉冲；
基于所述激活脉冲来激活所述致动器；
经由致动器传感器基于相应致动器的性能来更改评估电压，其中，评估电压是响应于所述相应致动器的激活而被更改的；
至少部分地基于所更改的评估电压与至少一个阈值的比较来检测所述相应致动器的故障；
当比较指示所述相应致动器已经发生故障时，禁用所述相应致动器。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：在所述相应致动器的激活之后，基于时间延迟信号而将对所述相应致动器的禁用延迟预定时间段。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括：选择性地允许所述激活脉冲选择性地激活锁存器，所述锁存器用于存储所述致动器评估装置的输出。
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