CN115230350A - 一种喷墨打印机喷头及其故障检测方法和故障检测系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种喷墨打印机喷头及其故障检测方法和故障检测系统，属于喷墨打印机技术领域。所述喷墨打印头的故障检测方法包括：当喷头喷墨异常时，通过驱动电路向压电元件发送驱动电压并检测所述压电元件的形变，根据所述压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。本申请提供的故障检测方法和故障检测系统可快速准确地判定喷头故障发生的原因，针对该故障原因可进行快速在线维修，从而可提高打印设备的工作效率。

Description

一种喷墨打印机喷头及其故障检测方法和故障检测系统
技术领域
本申请属于喷墨打印机技术领域，具体涉及一种喷墨打印机喷头及其故障检测方法和故障检测系统。
背景技术
现有喷墨打印机的喷头装置，一般由驱动电路、压电陶瓷、电极、喷嘴板、覆盖板组成。驱动电路产生控制波形，接到压电陶瓷表面，使压电陶瓷产生形变，产生挤压效果，将陶瓷空腔内的墨水压缩喷射，经过喷嘴膜喷射出来。该装置中喷头采用驱动芯片控制，系统产生控制信号，将需要的电压信号提供到压电陶瓷或者压电元件上，使其产生形变，将墨滴喷出，从而得到不同的打印图形。
在工业生产过程中，喷墨打印头最常见的故障是喷头不喷墨，主要有以下三个方面原因：1)墨道堵塞会造成不喷墨，这种情况原因是墨水吸附在内部的滤网或墨道的壁上，使墨水流动的截面积变小造成喷头不出墨；2)墨道内有气泡，混入空气造成；3)电路故障引起喷头不喷墨，一般是驱动电压不稳定，或者断线造成。
目前喷墨打印头的故障检测系统均无法准确地检测到故障的具体原因，进而无法快速且有效的对故障进行处理。
发明内容
本申请通过提供一种喷墨打印机喷头及其故障检测方法和故障检测系统，解决了现有检测方法均无法准确地检测到喷头故障的具体原因，进而无法快速且有效的对故障进行处理的问题，采用本申请提供的故障检测方法和故障检测系统，可快速准确地判定喷头故障发生的原因，针对该故障原因可进行快速在线维修，从而可提高打印设备的工作效率。
为达到上述目的，本申请主要提供如下技术方案：
本申请提供了一种喷墨打印机喷头的故障检测方法，所述喷头为压电式喷头，所述喷头包括多个喷墨腔，所述故障检测方法包括：当喷头喷墨异常时，通过驱动电路向压电元件发送驱动电压并检测所述压电元件的形变，根据所述压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。
优选地，所述根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因包括：
当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；
当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；
当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压后，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
优选地，所述故障检测方法还包括根据喷头发生故障的原因确定消除故障的处理方案：
当对多个喷墨腔的压电元件的形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，进行更换喷头；
当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏时，针对存在墨道堵塞或有气泡的通道，进行墨道疏通处理，针对存在打印作业的驱动电压偏小的通道，增大打印作业的驱动电压使压电元件形变落入预设阀值范围内。
优选地，所述故障检测方法包括：在压电元件上设置应变传感元件，通过所述应变传感元件来检测压电元件的形变；所述应变传感元件为电阻应变片。
优选地，所述压电元件形变的检测包括：通过检测电路将电阻应变片的形变转化为电信号输出，根据所述电信号得到压电元件的形变大小。
优选地，所述电信号为电压值。
优选地，所述检测电路包括设置在电阻应变片两端的惠斯通电桥电路，以及与惠斯通电桥电路的输出端依次电连接的滤波电路、放大电路和ADC采集电路。
优选地，所述喷头的每个喷墨腔的压电元件上均设有电阻应变片；各电阻应变片采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路。
优选地，所述故障检测方法还包括对喷头的供墨系统和喷墨异常进行检测；
先对供墨系统进行检测，若供墨系统异常，则对供墨系统进行维修，若供墨系统正常，则启动喷头喷墨异常检测；若喷头喷墨正常，则继续执行打印作业，若喷头喷墨异常，则暂停打印作业，对压电元件的形变进行检测。
优选地，通过喷头喷墨异常检测确定喷墨异常的喷墨腔，对喷墨异常的喷墨腔中的压电元件进行形变检测。
本申请还提供了一种喷墨打印机喷头的故障检测系统，所述喷头为压电式喷头，所述喷头包括多个喷墨腔，所述故障检测系统包括形变检测装置和控制器；
所述形变检测装置用于当喷头喷墨异常时，在驱动电路向压电元件发送驱动电压时，检测所述压电元件的形变；
所述控制器用于根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。
优选地，所述形变检测装置包括设置在压电元件上的应变传感元件，通过所述应变传感元件来检测压电元件的形变；所述应变传感元件为电阻应变片。
优选地，所述形变检测装置还包括检测电路，所述检测电路将电阻应变片的形变转化为电信号输出至所述控制器，所述控制器根据所述电信号得到压电元件的形变大小。
优选地，所述电信号为电压值。
优选地，所述检测电路包括设置在所述电阻应变片两端的惠斯通电桥电路，以及与所述惠斯通电桥电路的输出端依次电连接的滤波电路、放大电路和ADC采集电路。
优选地，所述喷头的每个喷墨腔的压电元件上均设有电阻应变片；各电阻应变片采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路。
优选地，所述控制器用于：
当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；
当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；
当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
优选地，所述故障检测系统还包括墨道疏通装置，用于通过驱动电路向压电元件施加增大的驱动电压进行喷墨来实现疏通墨道。
优选地，所述控制器还用于根据喷头发生故障的原因进行消除故障处理：
当对多个喷墨腔的压电元件的形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，发出更换喷头的提示，
当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏但包括墨道堵塞或有气泡时，向墨道疏通装置发出墨道疏通处理的指令；当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏但包括打印作业的驱动电压偏小时，向打印驱动模块发送增大打印作业的驱动电压的指令，以使压电元件的形变大小落入预设阀值范围内。
优选地，所述故障检测系统还包括存储器、显示屏；
所述存储器用于存储控制器输出的故障检测结果、故障处理指令以及故障处理结果；
所述显示屏用于显示控制器输出的故障检测结果、故障处理指令以及故障处理结果。
优选地，所述故障检测系统还包括供墨系统检测装置和喷墨异常检测装置；
所述供墨系统检测装置用于对喷墨打印机的供墨系统是否异常进行检测；
所述喷墨异常检测装置用于对喷墨打印机的喷头喷墨是否异常进行检测，以及对喷墨异常的喷墨腔进行定位和记录，并传输至控制器。
优选地，所述控制器根据喷墨异常检测装置发送的喷墨异常检测结果，向形变检测装置发送对喷墨异常的喷墨腔中的压电元件进行形变检测的指令。
本申请还提供了一种喷墨打印机喷头，所述喷头为压电式喷头且包括多个喷墨腔，所述喷头具有上述的故障检测系统。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请通过检测压电元件的形变来对喷头故障进行检测，将压电元件的形变转换成电信号进行输出和采集，具有检测信号灵敏、误差小的优点，且通过对压电元件形变的检测，可实现快速准确的定位喷头故障原因，在此基础上可实现快速的在线维修，提高了故障处理效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的喷头中压电元件未发生形变时的示意图；
图2为本申请实施例提供的喷头中压电元件发生形变时的示意图；
图3为本申请实施例提供的惠斯通电桥电路的示意图；
图4为本申请实施例提供的惠斯通电桥电路连接的滤波放大电路的示意图；
图5为本申请实施例提供的模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路的示意图；
图6为本申请实施例提供的形变检测装置的示意图；
图7为本申请实施例提供的喷墨打印机喷头的故障检测方法的流程图；
图8为本申请实施例提供的喷墨打印机喷头的故障检测系统的组成结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本申请为达成预定申请目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
需要说明的是，本申请中不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。应当理解，本申请实施例是对本申请方案的解释说明，不作为对本申请保护范围的限定。
在本申请中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表述这种范围时，例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当使用先行词“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。
虽然会用过渡语“包括”来公开特定实施方式的各种特征、元素或步骤，但是应理解的是，这暗示了包括可采用过渡语由“......构成”、“基本由......构成”描述在内的替代实施方式。因此，例如，对包含A+B+C的方法的隐含的替代性实施方式包括方法由A+B+C组成的实施方式和方法主要由A+B+C组成的实施方式。
喷墨打印机喷头最常见的故障是喷头不喷墨，主要有以下三个方面原因：1)墨道堵塞会造成不喷墨，这种情况原因是墨水吸附在内部的滤网或墨道的壁上，使墨水流动的截面积变小造成喷头不出墨；2)墨道内有气泡，混入空气造成；3)电路故障引起喷头不喷墨，一般是驱动电压不稳定，或者断线造成。而目前喷墨打印头的故障检测系统均无法准确地检测到故障的具体原因，进而无法快速且有效的对故障进行处理。
针对上述问题，本申请通过提供一种喷墨打印机喷头及其故障检测方法和故障检测系统，可快速准确地判定喷头故障发生的原因，针对该故障原因可进行快速在线维修，从而可提高打印设备的工作效率。
本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
本申请提供了一种喷墨打印机喷头的故障检测方法，该喷头为压电式喷头，该喷头包括多个喷墨腔，该故障检测方法包括：当喷头喷墨异常时，通过驱动电路向压电元件发送驱动电压并检测压电元件的形变，根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。
喷墨打印机的喷头喷墨时，通过驱动电路向压电元件施加特定电压使其产生形变，从而挤压喷墨腔中的油墨而将其喷出，压电元件一般采用压电陶瓷材料等。当喷头喷墨异常时，通过驱动电路向压电元件发送驱动电压，检测压电元件的形变是否正常，可判断喷头发生故障的原因，如电路不通或电路损坏时会导致压电元件不发生形变，进而导致喷头不喷墨；压电元件形变过大，是由压电元件损坏导致；压电元件形变正常但喷头不喷墨，在供墨系统正常情况下，是由墨道堵塞或墨道有气泡导致。通过检测压电元件的形变来对故障进行检测，可快速准确的定位喷头故障类型，在此基础上可实现快速的在线维修，提高了故障处理效率。需要说明的是，喷墨异常是指喷头不喷墨或喷头喷墨达不到指定要求。
具体地，根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因包括：
当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压后，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
由于喷头包括多个喷墨腔，且每个喷墨腔均设有压电元件，因此需要对多个压电元件分别进行形变检测，并对每个压电元件的形变大小进行独立判断，得到每个压电元件对应的喷墨腔存在的故障原因。当对存在喷墨异常的通道进行精确定位后，可仅对对应喷墨腔的压电元件进行形变检测，以提高检测效率和后续故障处理效率。
当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，可多次增大压电元件的驱动电压，以排除由于驱动电压不足导致压电元件的形变不能达到预设阀值的情况，增大压电元件的驱动电压的次数可根据实际情况进行设置。具体地，先首次增大形变检测的驱动电压，若此时压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，则判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，则判断形变检测的驱动电压的增大次数是否清零，当未清零时，进一步增大形变检测的驱动电压，并对压电元件的形变大小进行重复判断；当压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限且驱动电压的增大次数清零时，则判定存在电路损坏的故障。
具体地，故障检测方法还包括根据喷头发生故障的原因确定消除故障的处理方案：
当对多个喷墨腔的压电元件进行形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，进行更换喷头；当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏时，针对存在墨道堵塞或有气泡的通道，进行墨道疏通处理，针对存在打印作业的驱动电压偏小的通道，增大打印作业的驱动电压使压电元件形变落入预设阀值范围内。
当对多个喷墨腔的压电元件的形变进行检测后，可能出现一部分喷墨腔对应的通道存在墨道堵塞或有气泡的故障，一部分喷墨腔存在压电元件损坏的故障，还有一部分喷墨腔存在电路损坏的故障的情况。当喷头的故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，直接进行更换喷头才可消除故障，不需再对墨道堵塞或有气泡的喷墨腔进行疏通处理。当喷头的故障原因仅为墨道堵塞或有气泡时，通过墨道疏通处理后可消除故障。在对压电元件的形变进行检测时，可记录存在墨道堵塞或有气泡的通道，在墨道疏通处理时仅针对这些通道进行疏通，以提高故障处理效率。
具体地，上述墨道疏通处理为通过向压电元件施加驱动电压使油墨从故障墨道中喷出，该该驱动电压为比打印作业时更大的驱动电压，以使墨道获得更大的冲击力而得到疏通。具体地，采用单通道喷墨模式对多个故障墨道进行疏通。当一个故障墨道疏通完成后，再对下一个故障墨道进行疏通，直至所有墨道疏通完成。
具体地，在压电元件上设置应变传感元件，通过该应变传感元件来检测压电元件的形变；该应变传感元件为电阻应变片。如图1和2所示，通过在压电元件3上设置电阻应变片4，当通过驱动电路1向压电元件3施加电压时，压电元件的形变会带动电阻应变片的形变，通过检测电阻应变片的实时形变可间接得到压电元件的实时形变，从而可判断喷头发生故障的原因。
具体地，压电元件形变的检测包括：通过检测电路将电阻应变片的形变转化为电信号输出，根据该电信号得到压电元件的形变大小。由于喷墨腔的压电元件设置在喷头内，压电元件的形变无法直接获得，通过对压电元件上的电阻应变片设置检测电路，当电阻应变片发生形变时其电阻发生变化，故可将电阻应变片的形变转化成电信号进行检测，再将检测到的电信号转化成电阻应变片的形变大小，从而可得到压电元件的形变大小。通过该方法，可准确获取到压电元件的实时形变数据，从而可准确的判断喷头故障原因。
具体地，上述形变电信号为电压值。当电阻应变片发生形变时，通过设置检测电路将其形变而产生的电阻变化转化成电压值，具有快速灵敏的优点。
具体地，上述检测电路包括设置在电阻应变片两端的惠斯通电桥电路，以及与惠斯通电桥电路的输出端依次电连接的滤波电路、放大电路和ADC采集电路。惠斯通电桥电路用于将电阻应变片发生形变所产生的电阻变化值转化成电压值输出。惠斯通电桥电路输出的电信号先经过滤波电路进行前级滤波，再通过放大电路放大处理，可提高输出电压值的精确性和稳定性。ADC采集电路用于对检测到的电压值进行采集，并传输至控制器。
具体地，惠斯通电桥电路如图3所示，其中第一桥臂中R1为电阻应变片，其它三个桥臂中R2、R3和R4均为固定电阻，该三个固定电阻的阻值均等于电阻应变片未发生形变时的初始阻值。当电阻应变片R1未发生形变时，没有阻值变化，则电桥维持初始平衡条件的R1.R4＝R2.R3，故输出电压为零，即UOUT＝A(Rl.R4-R2.R3)＝0；当电阻应变片R1产生形变时，其产生电阻变化△R1，电桥处于不平衡状态，此时输出电压正比于电阻应变片发生形变时产生的电阻变化量△R1。
具体地，放大电路可采用仪表放大器，其具有非常低直流偏移、低漂移、低噪声、非常高的开环增益、非常大的共模抑制比、高输入阻抗。惠斯通电桥电路连接的滤波放大电路如图4所示，其中第一桥臂中R1为电阻应变片，通过调节R7可以调整输出电压的放大倍数。
具体地，在喷头的每个喷墨腔的压电元件上均设置电阻应变片；每个电阻应变片均设置惠斯通电桥电路，或者各电阻应变片采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路，模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路如图5所示。在每个喷墨腔的压电元件上设置电阻应变片并设置相应的惠斯通电桥电路，可对多个喷墨腔的压电元件的形变进行独立检测，并分别判定故障原因。由于喷头喷墨腔的数量一般较多，如128、256、512或1024个，当对每个喷墨腔中的电阻应变片均设置惠斯通电桥电路时，会造成电路较复杂，采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路，可降低制造成本。
具体地，故障检测方法还包括对喷头的供墨系统和喷墨异常进行检测；
先对供墨系统进行检测，若供墨系统异常，则对供墨系统进行维修，若供墨系统正常，则启动喷头喷墨异常检测；若喷头喷墨正常，则继续执行打印作业，若喷头喷墨异常，则暂停打印作业，对压电元件的形变进行检测。
具体地，供墨系统检测可采用墨路压力传感器对供墨通道是否畅通进行检测。喷墨异常检测可采用压力检测传感器对喷头喷墨是否正常进行检测。压力检测传感器呈点阵排布，并与喷头上各个喷嘴的位置一一对应。正常喷墨打印作业的过程中，喷头在喷墨打印机中进行喷印的同时进行往复运动。在喷墨打印机上设置压力检测传感器，当需要对喷头喷墨检测时，喷头移动到压力检测传感器上方，在停止并返回的时间间隔内，按照预先设定的参数，喷嘴对压力检测传感器阵列进行喷墨，传感器采集喷墨压力信号并传输至相应的处理器，通过分析压力信号可确定喷头喷墨是否存在异常，同时可对出现异常的通道进行定位和记录。在进行压电元件的形变检测时，可仅针对喷墨异常的通道对应的压电元件进行检测，并可仅对故障墨道进行疏通。
进一步地，本申请提供了一种喷墨打印机喷头的故障检测方法，如图7所示的流程图，包括以下步骤：
(1)启动供墨系统检测，若供墨系统异常，则对墨路进行维修；若供墨系统正常，则启动喷墨异常检测；
(2)若喷头喷墨正常，则继续执行打印作业；若喷头喷墨异常，则暂停打印作业，启动压电元件的形变检测；
(3)根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因：
当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；
当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；
当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压后，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
具体地，采用检测电路对压电元件的形变进行采集所得到的电压值与压电元件的形变大小成正比，故可通过设置合理的比较阀值，直接对检测电路采集到的电压值进行比较。如可按照下表1的判断条件来确定喷头发生故障的原因，其中Vf1为检测电信号经过处理放大后的变量，Nc1为比较阀值，U为误差常数，其取值可根据检测放大电路计算得出。
表1.喷头故障的判定条件
判断条件 判断结果
V<sub>f1</sub>＜N<sub>c1</sub>-U 压电元件的形变大小偏小，判定为电路损坏故障
N<sub>c1</sub>-U≤V<sub>f1</sub>≤N<sub>c1</sub>+U 压电元件的形变大小正常，判定为墨道堵塞或有气泡的故障
V<sub>f1</sub>＞N<sub>c1</sub>+U 压电元件的形变大小偏大，判定为压电元件损坏的故障
上述故障检测方法还包括：根据喷头发生故障的原因确定消除故障的处理方案：
当对多个喷墨腔的压电元件进行形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，进行更换喷头；当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏时，针对存在墨道堵塞或有气泡的通道，进行墨道疏通处理，针对存在打印作业的驱动电压偏小的通道，增大打印作业的驱动电压使压电元件形变落入预设阀值范围内。
本申请还提供了一种喷墨打印机喷头的故障检测系统，该喷头为压电式喷头，喷头包括多个喷墨腔，如图8所示，该故障检测系统包括形变检测装置和控制器；该形变检测装置用于当喷头喷墨异常时，在驱动电路向压电元件发送驱动电压时，检测压电元件的形变；控制器用于根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。
具体地，上述形变检测装置包括设置在压电元件上的应变传感元件，通过该应变传感元件来检测压电元件的形变；该应变传感元件为电阻应变片。优选电阻应变片为微型电阻应变片，压电元件一般采用压电陶瓷，如图1和2所示，该微型电阻应变片3可设置在压电陶瓷墨腔的外壁或内壁上，且微型电阻应变片与压电陶瓷紧密贴合，使微型电阻应变片的形变与压电陶瓷的形变保持一致，通过检测微型电阻应变片的形变能准确得到压电元件的形变。
具体地，如图8所示，上述形变检测装置还包括检测电路，该检测电路将电阻应变片的形变转化为电信号输出至该控制器，该控制器根据电信号得到压电元件的形变大小。具体地，电信号为电压值。具体地，检测电路包括设置在电阻应变片两端的惠斯通电桥电路，以及与惠斯通电桥电路的输出端依次电连接的滤波电路、放大电路和ADC采集电路。如图6所示，检测电路6集成在喷墨打印机喷头的驱动芯片中，或设置于电路板上。
具体地，上述喷头的每个喷墨腔的压电元件上均设有电阻应变片；每个电阻应变片均设有惠斯通电桥电路，或者各电阻应变片采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路。
具体地，上述控制器用于：当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
具体地，上述故障检测系统还包括墨道疏通装置，用于通过驱动电路向压电元件施加增大的驱动电压使墨道被挤压而得到疏通，可采用增大的驱动电压进行喷墨，也可采用清洗液对墨道进行冲洗。
具体地，上述控制器还用于根据喷头发生故障的原因进行消除故障处理：当对多个喷墨腔的压电元件的形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，发出更换喷头的提示，当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏但包括墨道堵塞或有气泡时，向墨道疏通装置发出墨道疏通处理的指令；当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏但包括打印作业的驱动电压偏小时，向打印驱动模块发送增大打印作业的驱动电压的指令，以使压电元件的形变大小落入预设阀值范围内。
具体地，上述故障检测系统还包括存储器、显示屏；存储器用于存储控制器输出的故障检测结果、故障处理指令以及故障处理结果；显示屏用于显示控制器输出的故障检测结果、故障处理指令以及故障处理结果。
具体地，控制器将压电元件的形变大小、根据形变大小判定的故障原因、故障通道的定位信息、故障处理方案、故障处理状态等均传输至存储器中进行存储，并在显示屏上进行显示。显示屏上可采用触摸屏，可实现人机交互，方便查看和下达故障检测指令。控制器通过IO接口与驱动电路、检测电路进行数据的交换与控制命令的传输，触摸屏通过RS232接口与控制器进行通讯，存储器与控制器通过数据总线进行数据传输，驱动电路、检测电路与喷头之间通过IO接口进行数据的交换与控制命令的传输与执行。
故障检测系统还包括PC计算机和电源系统，PC计算机通过USB接口与控制器通讯，可向控制器下达故障检测指令，控制器也可将故障检测数据、故障处理状态和故障处理结果等数据传输至PC计算机上进行保存和显示。电源系统可保障系统中各个模块的电源供应。
具体地，上述故障检测系统还包括供墨系统检测装置和喷墨异常检测装置；供墨系统检测装置用于对喷墨打印机的供墨系统是否异常进行检测；喷墨异常检测装置用于对喷墨打印机的喷头喷墨是否异常进行检测，以及对喷墨异常的喷墨腔进行定位和记录，并传输至控制器。
具体地，上述控制器根据喷墨异常检测装置发送的喷墨异常检测结果，向形变检测装置发送对喷墨异常的喷墨腔中的压电元件进行形变检测的指令。
本申请还提供了一种喷墨打印机喷头，该喷头为压电式喷头且包括多个喷墨腔，且该喷头具有上述的故障检测系统。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (20)

1.一种喷墨打印机喷头的故障检测方法，所述喷头为压电式喷头，所述喷头包括多个喷墨腔，其特征在于，所述故障检测方法包括：当喷头喷墨异常时，通过驱动电路向压电元件发送驱动电压并检测所述压电元件的形变，根据所述压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。
2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因包括：
当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；
当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；
当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压后，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
3.根据权利要求2所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括根据喷头发生故障的原因确定消除故障的处理方案：
当对多个喷墨腔的压电元件的形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，进行更换喷头；
当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏时，针对存在墨道堵塞或有气泡的通道，进行墨道疏通处理，针对存在打印作业的驱动电压偏小的通道，增大打印作业的驱动电压使压电元件形变落入预设阀值范围内。
4.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法包括：在压电元件上设置应变传感元件，通过所述应变传感元件来检测压电元件的形变；所述应变传感元件为电阻应变片。
5.根据权利要求4所述的故障检测方法，其特征在于，所述压电元件形变的检测包括：通过检测电路将电阻应变片的形变转化为电信号输出，根据所述电信号得到压电元件的形变大小。
6.根据权利要求5所述的故障检测方法，其特征在于，所述检测电路包括设置在电阻应变片两端的惠斯通电桥电路，以及与惠斯通电桥电路的输出端依次电连接的滤波电路、放大电路和ADC采集电路。
7.根据权利要求6所述的故障检测方法，其特征在于，所述喷头的每个喷墨腔的压电元件上均设有电阻应变片；各电阻应变片采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路。
8.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法还包括对喷头的供墨系统和喷墨异常进行检测；
先对供墨系统进行检测，若供墨系统异常，则对供墨系统进行维修，若供墨系统正常，则启动喷头喷墨异常检测；若喷头喷墨正常，则继续执行打印作业，若喷头喷墨异常，则暂停打印作业，对压电元件的形变进行检测。
9.根据权利要求8所述的故障检测方法，其特征在于，通过喷头喷墨异常检测确定喷墨异常的喷墨腔，对喷墨异常的喷墨腔中的压电元件进行形变检测。
10.一种喷墨打印机喷头的故障检测系统，所述喷头为压电式喷头，所述喷头包括多个喷墨腔，其特征在于，所述故障检测系统包括形变检测装置和控制器；
所述形变检测装置用于当喷头喷墨异常时，在驱动电路向压电元件发送驱动电压时，检测所述压电元件的形变；
所述控制器用于根据压电元件的形变大小判定喷头发生故障的原因。
11.根据权利要求10所述的故障检测系统，其特征在于，所述形变检测装置包括设置在压电元件上的应变传感元件，通过所述应变传感元件来检测压电元件的形变；所述应变传感元件为电阻应变片。
12.根据权利要求11所述的故障检测系统，其特征在于，所述形变检测装置还包括检测电路，所述检测电路将电阻应变片的形变转化为电信号输出至所述控制器，所述控制器根据所述电信号得到压电元件的形变大小。
13.根据权利要求12所述的故障检测系统，其特征在于，所述检测电路包括设置在所述电阻应变片两端的惠斯通电桥电路，以及与所述惠斯通电桥电路的输出端依次电连接的滤波电路、放大电路和ADC采集电路。
14.根据权利要求13所述的故障检测系统，其特征在于，所述喷头的每个喷墨腔的压电元件上均设有电阻应变片，各电阻应变片采用模拟开关轮询检测的惠斯通电桥电路。
15.根据权利要求10所述的故障检测系统，其特征在于，所述控制器用于：
当压电元件的形变大小在预设阀值范围内时，判定存在墨道堵塞或有气泡的故障；
当压电元件的形变大小大于预设阀值的上限时，判定存在压电元件损坏的故障；
当压电元件的形变大小小于预设阀值的下限时，增大压电元件的驱动电压后，若压电元件的形变大小落入预设阀值范围内，判定存在打印作业的驱动电压偏小的故障，若压电元件的形变大小仍小于预设阀值的下限时，判定存在电路损坏的故障。
16.根据权利要求10所述的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统还包括墨道疏通装置，用于通过驱动电路向压电元件施加增大的驱动电压进行喷墨来实现疏通墨道。
17.根据权利要求16所述的故障检测系统，其特征在于，所述控制器还用于根据喷头发生故障的原因进行消除故障处理：
当对多个喷墨腔的压电元件的形变检测后，故障原因中包括压电元件损坏或电路损坏时，发出更换喷头的提示，
当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏但包括墨道堵塞或有气泡时，向墨道疏通装置发出墨道疏通处理的指令；当故障原因中不包括压电元件损坏或电路损坏但包括打印作业的驱动电压偏小时，向打印驱动模块发送增大打印作业的驱动电压的指令，以使压电元件的形变大小落入预设阀值范围内。
18.根据权利要求10所述的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统还包括供墨系统检测装置和喷墨异常检测装置；
所述供墨系统检测装置用于对喷墨打印机的供墨系统是否异常进行检测；
所述喷墨异常检测装置用于对喷墨打印机的喷头喷墨是否异常进行检测，以及对喷墨异常的喷墨腔进行定位和记录，并传输至控制器。
19.根据权利要求18所述的故障检测系统，其特征在于，所述控制器根据喷墨异常检测装置发送的喷墨异常检测结果，向形变检测装置发送对喷墨异常的喷墨腔中的压电元件进行形变检测的指令。
20.一种喷墨打印机喷头，其特征在于，所述喷头为压电式喷头且包括多个喷墨腔，所述喷头具有权利要求10-19任一项所述的故障检测系统。
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