TW201529346A - 具有單側熱感測器之流體噴出裝置 - Google Patents

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Abstract

一實施例提供一種流體噴出裝置，其係包括：一流體供給槽以供應一流體至多個液滴噴出器，一第一肋條位在該流體供給槽之第一側以及支持液滴噴出電路以控制該流體從該等多個液滴噴出器的噴出，以及一第二肋條位在該流體供給槽中與該第一側相反的第二側，支持一熱感測器以協助判定該第一肋條及該第二肋條的一溫度。

Description

具有單側熱感測器之流體噴出裝置
本發明係有關於具有單側熱感測器之流體噴出裝置。
有些噴墨印刷系統和可更換列表機組件，例如有些噴墨列印頭總成，可包括熱感測器以允許列表機判定列印頭總成的溫度。在操作期間，印刷系統可監控熱感測器以及基於偵測溫度來控制印刷系統的操作。例如，在列印頭總成過熱的情形下，印刷系統可中止或調制印刷，或可加熱低於所欲工作溫度的列印頭總成。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種流體噴出列印頭，其係包括：一流體供給槽以供應一流體至多個液滴噴出器；一第一肋條位在該流體供給槽之第一側以及支持液滴噴出電路以控制該流體從該等多個液滴噴出器的噴出；以及一第二肋條位在該流體供給槽中與該第一側相反的第二側以及支持一熱感測器以協助判定該第一肋條的一溫 度。
100‧‧‧流體噴出系統/印刷系統
102‧‧‧列印頭總成
104‧‧‧流體供應總成
106‧‧‧安裝總成
108‧‧‧媒體運送總成
110‧‧‧電子控制器
112‧‧‧電源供應器
114‧‧‧列印頭
116‧‧‧液滴噴出器
118‧‧‧印刷媒體
120‧‧‧貯器
122‧‧‧流體調節總成
124‧‧‧列印區
126‧‧‧處理器(CPU)
128‧‧‧記憶體
130‧‧‧資料
200‧‧‧示範噴墨卡匣
214‧‧‧列印頭
216‧‧‧液滴噴出器
232‧‧‧電接點
234‧‧‧供應室
300‧‧‧流體噴出裝置
316‧‧‧流體液滴噴出器
336‧‧‧流體供給槽
338‧‧‧列印頭晶粒/基板
340‧‧‧液滴噴出器層
342‧‧‧第一肋條
344‧‧‧第二肋條
346‧‧‧阻障層
348‧‧‧絕緣層
350‧‧‧點火室
352‧‧‧致動器
354‧‧‧液滴噴出電路
356‧‧‧熱感測器
358‧‧‧長形部份
360‧‧‧過渡區
362、364‧‧‧端子
400‧‧‧示範方法
402~406‧‧‧區塊
【實施方式】章節舉例說明所參考的附圖全都可實作成各種具體實施例。
圖1圖示示範流體噴出系統的方塊圖。
圖2圖示示範流體噴出卡匣的透視圖。
圖3a為示範流體噴出裝置的上視圖，其係具有流體供給槽以及熱感測器在流體槽之單側上。
圖3b為圖3a之流體噴出裝置的剖面圖。
圖4的流程圖圖示列印頭單側熱感測的示範方法。
某些實施例圖示於上述附圖以及詳述於下文。該等附圖不一定按照比例繪製，而且為求圖示清楚及/或簡潔以誇大比例或示意方式圖示附圖中的各種特徵及視圖。
裝置特徵持續減少尺寸。例如，由於噴嘴數增加，列印頭可實現改良的印刷品質。按照定義，加入微型及較小機電系統裝置(在此大體被稱為「MEMS」)的裝置都很小以及在範圍廣泛的工業中繼續用於範圍廣泛的應用。
不過，有效地製造有高效能及可靠性的微小裝置特徵可能是項挑戰。接續以列印頭範例來說，即增加噴嘴數及/或減少列印頭尺寸。就一些噴墨列印頭而言，成本的主要幾何型態微調參數可能為列印頭晶粒的寬度，因為晶粒的長度基於各種理由可能是固定的。不過，列印頭晶粒 的寬度可能受限於焊墊、控制電路及流體路由，但是在這些限制已被解決時，剩下的限制可能為需要用以安裝晶粒至列印頭之其餘部份的寬度。
以具有單一流體供給槽的列印頭晶粒而言，晶粒的窄度(narrowness)可能禁止設置控制電路於晶粒的末端上，因此電路反而可設置於跨越流體供給槽的兩個肋條中之一者上。不過，在後者組態中，流體供給槽可推離中心使得該等肋條中之一者比另一個狹窄。在有些情形下，較窄肋條的窄度可能受限於必要的機械強度以免在經受組裝製程的應力及應變、溫度變化及機械衝擊時斷裂。此外，可能需要最小面積以得到列印頭之其餘部份的密封，來防止油墨在壓力瞬變期間逸出以及防止空氣被吸入卡匣，因為要維持負反壓(negative backpressure)使油墨保持在卡匣中直到列印頭的動作噴出液滴。
以包括溫度監控的一些列印頭總成而言，可藉由測量遍及該等多個噴嘴之長度的晶粒溫度而增強效能，該等多個噴嘴可沿著油墨供給槽的長度引伸，以及在有些情形下，效能要求可能排除使用少數的點感測器(point sensor)用以偵測溫度。有些列印頭總成可包括一熱感測電阻器(TSR)路由於單側晶粒的兩個肋條上以監控整個列印頭的溫度。在一些該等組態中，TSR可感測沿著該等多個噴嘴之長度的溫度以及用TSR的幾何形態可平均沿著該等多個噴嘴之長度的熱測量值。不過，路由一TSR於這兩個肋條上可能導致該等肋條的高寬度差量。例如，一較窄肋條可 包括TSR，而另一較寬肋條可包括控制電路及TSR。
描述於本文的是流體噴出裝置的各種實作經組配成可從列印頭晶粒之流體供給槽的單側監控列印頭晶粒溫度。在各種實作中，該流體噴出裝置可包括一流體供給槽以供應一流體至多個液滴噴出器，一第一肋條位在該流體供給槽之第一側以及支持液滴噴出電路以控制該流體從該等多個液滴噴出器的噴出，以及一第二肋條位在該流體供給槽中與該第一側相反的第二側，以及支持一熱感測器以協助判定該第一肋條的一溫度。在各個不同的實作中，該第一肋條無熱感測器。在各種實作中，該第一肋條比該第二肋條寬，但是該等肋條的寬度差量可小於熱感測器及設置於液滴噴出電路該第一肋條上的組態。在各種實作中，該流體噴出裝置可包括一控制器以判定該第一肋條的溫度，至少部份基於在第二肋條用該熱感測器偵測的溫度，以及至少部份基於該判定溫度來控制該列印頭的操作。
圖1圖示適合加入流體噴出裝置的示範流體噴出系統100，該流體噴出裝置包含如本文所述的單側熱感測器。在各種實作中，流體噴出系統100可包括一噴墨印刷系統。流體噴出系統100可包括一列印頭總成102、一流體供應總成104、一安裝總成106、一媒體運送總成108、一電子控制器110、以及可供電給流體噴出系統100之各種電子組件的至少一電源供應器112。
列印頭總成102可包括含有一基板的至少一列印頭114，該基板有第一肋條具有液滴噴出電路以控制液滴 從多個液滴噴出器116(例如，孔口或噴嘴)的噴出，以及第二肋條有一熱感測器，以及一流體供給槽設置於該第一肋條與該第二肋條之間以供應流體至該等多個液滴噴出器116，如本文所詳述的。該等多個液滴噴出器116可向印刷媒體118噴出流體液滴，例如油墨，以便印在印刷媒體118上。印刷媒體118可為任何類型的適當片狀或卷狀材料，例如，紙張、卡片材料、幻燈片、聚酯薄膜、膠合板、發泡板、布料、畫布及其類似者。該等液滴噴出器116可排列成一或更多個縱列(column)或陣列使得在列印頭總成102與印刷媒體118彼此相對移動時，流體可從液滴噴出器116適當地依序噴出可造成字元、符號及/或其他圖形或圖像印在印刷媒體118上。
流體供應總成104可供應流體至列印頭總成102而且可包括一貯器120用以儲存該流體。一般而言，流體可從貯器120流到列印頭總成102，以及流體供應總成104與列印頭總成102可形成單向流體輸送系統或再循環流體輸送系統。在單向流體輸送系統中，在印刷期間可能消耗供應至列印頭總成102的實質所有流體。不過，在再循環流體輸送系統中，在印刷期間可能只消耗供應至列印頭總成102之流體的一部份。在印刷期間沒有被消耗的流體可回到流體供應總成104。流體供應總成104的貯器120可移除、更換及/或重填。
在一些實作中，流體供應總成104在正壓下經由介面連接(例如，供應管)可供應流體通過流體調節總成122 至列印頭總成102。流體調節總成122的調節可包括過濾、預熱、壓力波動吸收、以及除氣。在負壓下，可從列印頭總成102吸出流體到流體供應總成104。可選擇列印頭總成102之入口及出口的壓力差以在液滴噴出器116處實現正確的反壓，以及通常可為在負1”至負10”水之間的負壓。
安裝總成106對於媒體運送總成108可安置列印頭總成102，以及媒體運送總成108對於列印頭總成102可安置印刷媒體118。處於此組態時，在列印頭總成102與印刷媒體118之間的區域中可界定鄰近液滴噴出器116的列印區124。在一些實作中，列印頭總成102為掃描型列印頭總成。同樣地，安裝總成106可包括一卡匣用以使列印頭總成102對於媒體運送總成108移動以掃描印刷媒體118。在其他實作中，列印頭總成102為非掃描型列印頭總成。同樣地，安裝總成106可使列印頭總成102對於媒體運送總成108固定於一指定位置。因此，媒體運送總成108對於列印頭總成102可安置印刷媒體118。
電子控制器110可包括處理器(CPU)126、記憶體128、韌體、軟體以及其他電子裝置用以通訊及控制列印頭總成102、安裝總成106及媒體運送總成108。記憶體128可包括揮發性(例如，RAM)及非揮發性(例如，ROM、硬碟、軟碟、CD-ROM等等)記憶組件包含電腦/處理器可讀取媒體供儲存用於印刷系統100的電腦/處理器可執行編碼指令、資料結構、程式模組、及其他資料。電子控制器110可接收來自主機系統(例如，電腦)的資料130，以及暫時儲 存資料130於記憶體128中。通常資料130可沿著電子、紅外線、光學或其他資訊傳送路徑送到印刷系統100。例如，資料130可為待列印的文件及/或檔案。同樣地，資料130可形成印刷系統100的列印工件以及可包括一或更多列印工件命令及/或命令參數。
在各種實作中，電子控制器110可控制列印頭總成102用以從液滴噴出器116噴出流體液滴。因此，電子控制器110可界定由噴出流體液滴組成的圖案，其係形成字元、符號及/或其他圖形或圖像於印刷媒體118上。由噴出流體液滴組成的圖案可由來自資料130的列印工件命令及/或命令參數決定。在各種實作中，電子控制器110可判定設在列印頭114流體供給槽之第一側的第一肋條的溫度，至少部份基於在位於列印頭114流體供給槽中與第一側相反的第二側的第二肋條用熱感測器偵測的溫度，以及至少部份基於該判定溫度來控制列印頭114的操作。
在各種實作中，印刷系統100為按需滴出(drop-on-demand)型熱噴墨印刷系統帶有熱噴墨(TIJ)列印頭114適合實現如本文所述的單側熱感測器。在一些實作中，列印頭總成102可包括單一TIJ列印頭114。在其他實作中，列印頭總成102可包括各種TIJ列印頭114。儘管與TIJ列印頭相關聯的製程很適合整合單側熱感測，然而其他列印頭種類，例如壓電列印頭，也可實現該單側熱感測。因此，所揭示的單側熱感測器不限於實作於TIJ列印頭114中。
在各種實作中，列印頭總成102、流體供應總成104及貯器120可一起收容於可更換裝置中，例如整合列印頭卡匣。圖2的透視圖根據本揭示內容的一實作圖示示範噴墨卡匣200，它可包括列印頭總成102、油墨供應總成104及貯器120。除了一或更多列印頭214以外，噴墨卡匣200可包括數個電接點232及一油墨(或其他流體)供應室234。在一些實作中，卡匣200可具有儲存單色油墨的一供應室234，以及在其他實作中，它可具有各自儲存有不同顏色之油墨的許多室234。例如，電接點232可攜載進出控制器(例如，在說明圖1時提及的電氣控制器110)的電氣訊號以造成油墨液滴通過液滴噴出器216及列印頭214的單側熱感測噴出。
圖3a及圖3b圖示示範流體噴出裝置300具有單一流體供給槽336形成於列印頭晶粒/基板338中。在各種實作中，流體噴出裝置300至少部份可包含列印頭或列印頭總成。在一些實作中，例如，流體噴出裝置300可為噴墨列印頭或噴墨印刷總成。
如圖示，流體噴出裝置300有單一流體供給槽336形成於列印頭晶粒/基板338中。流體噴出裝置300的各種組件包括一液滴噴出器層340含有多個流體液滴噴出器316，第一肋條342位在流體供給槽336的第一側，以及第二肋條344位在流體供給槽336中與第一側相反的第二側，使得流體供給槽336設置於第一肋條342與第二肋條344之間。在各種實作中，該等多個液滴噴出器316可包括 在第一肋條342上方的第一多個液滴噴出器316以及在第二肋條344上方的第二多個液滴噴出器316。在各個不同的實作中，該等多個液滴噴出器316可包括多個縱列的液滴噴出器316，其中該等液滴噴出器316的至少一縱列設置於第一肋條342上方以及液滴噴出器316的第二縱列設置於第二肋條344上方。應注意，儘管該圖示實施例只圖示兩個縱列的液滴噴出器316，然而許多實作可包括更多縱列及/或有比圖示更多或更少個液滴噴出器316的縱列。
如圖3b所示，在有阻障層346在液滴噴出器層340、基板338之間的情形下，液滴噴出器層340可與基板338處於隔開的關係。在各種實作中，流體噴出裝置300可包括一或更多絕緣層348在基板338上。如圖示，液滴噴出器層340、阻障層346及絕緣層348/基板338至少部份界定一點火室(firing chamber)350。流體噴出裝置300更可包括一致動器352緊鄰各個點火室350。致動器352可經組配成可造成待噴出流體通過該等液滴噴出器316中之一對應者。在一些實作中，致動器352可包括電阻或加熱元件。在一些實作中，致動器352包含數個分離式電阻器(split resistor)或數個單一矩形電阻器。其他類型的致動器，例如壓電致動器或其他致動器，可使用於其他實作的致動器352。
流體供給槽336經由數個點火室350可供應流體至數個液滴噴出器316。在許多實作中，流體噴出裝置300可包括多個點火室350各自流體耦合至與圖示液滴噴出器 316類似的多個液滴噴出器316中之至少一者，以及在該等實作中之至少一些中，流體供給槽336經由點火室350的一對應者可提供流體給所有多個液滴噴出器316或其中大部份。
繼續參考圖3a及圖3b，第一肋條342可支持液滴噴出電路354以控制流體液滴從在第一肋條342及第二肋條344上方之多個液滴噴出器316的噴出，以及第二肋條344可支持熱感測器356。在各種實作中，藉由只取樣第二肋條344的溫度，而不是第一肋條342與第二肋條344兩者，熱感測器356可協助判定基板338之第一肋條342及第二肋條344的溫度。同樣地，在各個不同的實作中，第一肋條342可無熱感測器。應注意，液滴噴出電路354與熱感測器356為了圖解說明以簡化的形式圖示，以及熟諳此藝者應瞭解，液滴噴出電路354及/或熱感測器356可採用各種組態中之任一者而不脫離本揭示內容的範疇。
如圖示，流體供給槽336在基板338中偏離中心，使得第一肋條342比第二肋條344寬，至少部份因為液滴噴出電路354耗用基板338面積比熱感測器356還多。在其他實作中，第一肋條342與第二肋條344的寬度可相同或實質相似。在任何情形下，肋條342、344的寬度差量可小於第二熱感測器及液滴噴出電路354設置於第一肋條342上的組態。在各種實作中，差量減少允許列印頭晶粒比其他可能的窄。此外，在一些實作中，第二肋條344可最小寬度地組配以便使第二肋條344有適當的機械強度忍受 裝置300的處理及操作。在這些實作中，設置熱感測器356於第二肋條344上允許該最小寬度有效地用來熱感測，這與設置熱感測器356於第一肋條342上的相反，相較於所述實作，後者會增加裝置300的整體寬度。
在各種實作中，熱感測器356可包括熱感測電阻器或其他合適熱感測裝置。以熱感測器356包含熱感測電阻器的各種實作而言，熱感測器356可包括一蜿蜒狀結構有多個長形部份358沿著第二肋條344長度延伸，以及多個過渡區360在長形部份358頂部及底部附近沿著第二肋條344寬度延伸，如圖示。在各種實作中，電流通過端子362、364中之一者可進入熱感測器356以及通過端子362、364中之另一者流出。在本揭示內容的範疇內，有可能有許多其他組態。
圖4為示範方法400的流程圖，其係根據描述於本文的各種實作圖示流體噴出裝置與單側熱感測有關的操作。方法400可與在說明圖1、2、3a及3b時提及的各種實作關連，以及圖示於方法400的操作細節可在該等實作的相關說明找到。方法400的操作可具體化為儲存於電腦/處理器可讀取媒體(例如，在說明圖1時提及的記憶體128)上的編程指令。在一實作中，藉由用處理器(例如，在說明圖1時提及的處理器126)讀取及執行該等編程指令，可實現方法400的操作。應注意，提及及/或圖示的不同操作大體可依次稱為多個離散操作以利了解各種實作。說明的順序不應被視為意指這些操作有順序相依性，除非明示。此 外，有些實作可包括比述及更多或更少的操作。
此時翻到圖4，方法400在區塊402可開始或繼續由在一列印頭晶粒之中的一流體供給槽提供一流體至多個液滴噴出器。方法400可前進到區塊404用在該流體供給槽之第一側設置於該列印頭晶粒之一第一肋條上的液滴噴出電路控制來自多個液滴噴出器之流體液滴的噴出。在各種實作中，該液滴噴出電路可控制例如緊鄰點火室及液滴噴出器的一或更多致動器，例如電阻元件、加熱元件、或壓電元件，以造成待噴出流體通過該等液滴噴出器中之一對應者。在各種實作中，提供該流體至該等多個液滴噴出器的步驟可包括提供該流體至在位於列印頭晶粒流體供給槽之第一側的第一肋條上方的第一多個液滴噴出器以及在位於流體供給槽中與第一側相反之第二側的第二肋條上方的第二多個液滴噴出器。
方法400可繼續至區塊406用在該流體供給槽中與該第一側相反之第二側設置於該列印頭晶粒之一第二肋條上的一熱感測器，偵測該第一肋條之該溫度。在各種實作中，該熱感測器包含一熱感測電阻器。在各種實作中，偵測該第一肋條之該溫度的步驟可包括用該熱感測器偵測該第二肋條的一溫度以及至少部份基於該第二肋條之該溫度來判定該第一肋條之該溫度。在各種實作中，控制液滴之噴出的步驟可包括至少部份基於該第二肋條之該溫度來控制液滴從該等第一多個液滴噴出器的噴出。例如，在該列印頭晶粒過熱情形下，可中止液滴的噴出或調制印刷。 在各種實作中，該流體噴出裝置可加熱低於所欲工作溫度的列印頭總成。
儘管本文已圖示及描述某些實作，然而本技藝一般技術人員應瞭解，仍有經計算以實現相同目的的眾多替代及/或等效實作可取代圖示及述及的實作而不脫離本揭示內容的範疇。熟諳此藝者會輕易明白可用各種方式實現實作。本申請案旨在涵蓋任何提及於本文之實作的任何修改或變體。因此，顯然旨在實作只受限於申請專利範圍及其等效陳述。
100‧‧‧流體噴出系統/印刷系統
102‧‧‧列印頭總成
104‧‧‧流體供應總成
106‧‧‧安裝總成
108‧‧‧媒體運送總成
110‧‧‧電子控制器
112‧‧‧電源供應器
114‧‧‧列印頭
116‧‧‧液滴噴出器
118‧‧‧印刷媒體
120‧‧‧貯器
122‧‧‧流體調節總成
124‧‧‧列印區
126‧‧‧處理器(CPU)
128‧‧‧記憶體
130‧‧‧資料

Claims (15)

  1. 一種流體噴出列印頭，其包含：一流體供給槽，其係用以供應一流體至多個液滴噴出器；一第一肋條，其係位在該流體供給槽之一第一側，且支持液滴噴出電路以控制該流體之液滴從該等多個液滴噴出器的噴出；以及一第二肋條，其係位在該流體供給槽中與該第一側相對立的一第二側，且支持一熱感測器以協助判定該第一肋條的一溫度。
  2. 如請求項1所述之流體噴出列印頭，其中該第一肋條係比該第二肋條寬。
  3. 如請求項1所述之流體噴出列印頭，其中該流體供給槽係設置在該第一肋條與該第二肋條之間。
  4. 如請求項1所述之流體噴出列印頭，其中該等多個液滴噴出器包含在該第一肋條上方的第一多個液滴噴出器，以及在該第二肋條上方的第二多個液滴噴出器。
  5. 如請求項4所述之裝置，其中該液滴噴出電路是用以控制液滴從該等第一多個液滴噴出器及該等第二多個液滴噴出器的噴出。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中該等多個液滴噴出器包含該等液滴噴出器的多個縱列，以及其中該等液滴噴出器的一第一縱列係設置於該第一肋條上方，而該等液滴噴 出器的一第二縱列係設置於該第二肋條上方。
  7. 如請求項1所述之裝置，其中該熱感測器包含一熱感測電阻器。
  8. 如請求項7所述之裝置，其中該熱感測電阻器包含一蜿蜒狀結構，其具有沿著該第二肋條之長度延伸的多個長形部份，以及沿著該第二肋條之寬度延伸的多個過渡區。
  9. 一種流體噴出裝置，其包含：一列印頭，其包括：多個液滴噴出器；一基板，其包括具有液滴噴出電路以控制液滴從該等多個液滴噴出器之噴出的一第一肋條，以及具有一熱感測器的一第二肋條；以及一流體供給槽，其係設置於該第一肋條與該第二肋條之間以供應流體至該等多個液滴噴出器；以及一控制器，其能至少部份基於利用該熱感測器在該第二肋條上所偵測到的一溫度來判定該第一肋條的一溫度，且至少部份基於所判定溫度來控制該列印頭的操作。
  10. 如請求項9所述之裝置，其中該流體供給槽係在該基板中偏離中心。
  11. 如請求項9所述之裝置，其中該等多個液滴噴出器包含在該第一肋條上方的第一多個液滴噴出器，以及在該第 二肋條上方的第二多個液滴噴出器，且其中該液滴噴出電路是用以控制液滴從該等第一多個液滴噴出器及該等第二多個液滴噴出器的噴出。
  12. 如請求項9所述之裝置，其中該第一肋條係沒有熱感測器。
  13. 一種方法，其包含下列步驟：由在一列印頭晶粒中的一流體供給槽提供一流體至多個液滴噴出器；利用於該流體供給槽之一第一側處設置在該列印頭晶粒之一第一肋條上的液滴噴出電路，來控制液滴從該等多個液滴噴出器的噴出；以及利用於該流體供給槽之與該第一側相反之一第二側處設置在該列印頭晶粒之一第二肋條上的一熱感測器，來偵測該第一肋條的一溫度。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該第一肋條之溫度的偵測步驟包含：用該熱感測器偵測該第二肋條的一溫度，並至少部份基於該第二肋條之溫度來判定該第一肋條之溫度。
  15. 如請求項13所述之方法，其中提供該流體至該等多個液滴噴出器的步驟包含：提供該流體至該第一肋條上方的第一多個液滴噴出器以及該第二肋條上方的第二多個液滴噴出器，且其中控制液滴之噴出的步驟包含：至少部份基於該第二肋條之溫度來控制液滴從該等第一多個液滴噴出器的噴出。
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