專利名稱：確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射液滴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體噴射裝置。
背景技術(shù)：
在某些流體噴射裝置中，流體液滴從一個或多個噴嘴噴射到介質(zhì)上。噴嘴流體連接到包括流體泵送室的流體路徑。流體泵送室可由致動器致動，這會導(dǎo)致流體液滴的噴射。介質(zhì)可相對于流體噴射裝置移動。從特定噴嘴噴射流體液滴與移動介質(zhì)同步，以將流體液滴放置在介質(zhì)上的期望位置處。在這些流體噴射裝置中，通常期望噴射具有一致尺寸和速度并在相同方向上的流體液滴，以便在介質(zhì)上提供流體液滴的均勻沉積。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，一種確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射的方法包括將液體供給至包括泵送室和噴嘴的流道；在將液體供給至流道之后，將能量施加至與泵送室相鄰的致動器；測量致動器的電氣特性，以得到測量值；以及將測量值與閾值進(jìn)行比較，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射?？蛇x地，這個及其它執(zhí)行方案可包括以下特征中的一個或多個。測量值包括致動器的等效串聯(lián)電阻Rs。流道位于打印頭中，并且該方法包括如果等效串聯(lián)電阻大于閾值，則將流道已準(zhǔn)備好噴射的信號發(fā)送到打印頭。閾值是用于已準(zhǔn)備好噴射的流道的致動器的等效串聯(lián)電阻。在IOOkHz或更高的頻率下測量等效串聯(lián)電阻。該方法包括如果等效串聯(lián)電阻小于給定值，則從流道清洗流體。該方法還包括清洗后重新測量致動器的等效串聯(lián)電阻；以及將重新測量的電阻與給定值進(jìn)行比較，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射。致動器包括壓電材料。測量值包括致動器的等效并聯(lián)電阻(Ι/Rp)。流道位于打印頭中，并且該方法包括如果等效并聯(lián)電阻(Ι/Rp)小于閾值，則將流道已準(zhǔn)備好噴射的信號發(fā)送到打印頭。該方法包括如果等效并聯(lián)電阻(Ι/Rp)大于閾值，則從流道清洗流體。測量值包括致動器的功率損耗。通過經(jīng)由致動器確定電流以及將電流乘以所施加的電壓并且使用公式
=/41 ,(少⑷治計(jì)算所施加電壓乘以的電流的時間平均，測量功率損耗，其中是功率損耗，Kt)是作為時間的函數(shù)的電流，而v(t)是作為時間的函數(shù)的電壓。流道位于打印頭中，并且打印頭包括多個流道、多個致動器和用于通過多個致動器檢測電流的電流檢測電路。打印頭包括多個流道、多個致動器和多個電流檢測電路，其中每個電流檢測電阻被聯(lián)接至相關(guān)聯(lián)的致動器，以通過相關(guān)聯(lián)的致動器來檢測電流。測量值包括致動器的耗散。將能量施加至致動器步驟包括將驅(qū)動脈沖施加至致動器。驅(qū)動脈沖具有的振幅比驅(qū)動振幅低，使得不會將流體液滴噴射通過噴嘴。將能量施加至致動器步驟可包括施加從正弦波、方波和梯形波組成的組中選擇的波形。該方法包括當(dāng)測量致動器的電氣特性時，在基板上進(jìn)行打印。該方法還可包括將打印頭移向維護(hù)站，以測量致動器的電氣特性。在另一個方面中，一種打印系統(tǒng)包括打印頭，其具有包括泵送室和噴嘴的流道；致動器，其與泵送室相鄰；電路，其構(gòu)造成測量致動器的電氣特性以得到測量值；以及控制器，其構(gòu)造成將測量值與閾值進(jìn)行比較，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射?？蛇x地，這個和其它執(zhí)行方案可包括以下特征中的一個或多個。所述控制器被構(gòu)造成在測量值低于給定值的情況下將信號發(fā)送到打印頭，以便從流道清洗流體?？刂破鞅粯?gòu)造成在測量值大于給定值的情況下將信號發(fā)送到打印頭，以便開始打印。所述電路包括從電容計(jì)、萬用表和阻抗計(jì)組成的組中選擇的構(gòu)件。該打印系統(tǒng)包括多個流道和多個致動器，其中所述電路包括用于每個致動器的電流檢測電路、用于每個致動器的開關(guān)和低通濾波器。該打印系統(tǒng)包括多個流道和多個致動器，其中所述電路包括用于多個致動器的電流檢測電路、用于每個致動器的開關(guān)和低通濾波器。所述電路被定位在打印頭驅(qū)動電路板上。該打印系統(tǒng)包括維護(hù)站，并且所述電路被定位在維護(hù)站處。潛在優(yōu)點(diǎn)可不包括亦可包括下面內(nèi)容中一個或多個。致動器的電氣特性可以用于確定流道是否準(zhǔn)備好噴射液滴，不必打印試驗(yàn)樣品。通過只在必要時而非在預(yù)定的時間間隔進(jìn)行清洗，電氣特性還可防止浪費(fèi)噴射流體。只有當(dāng)實(shí)際需要清洗步驟時和/或僅在需要進(jìn)行維修的流道上，才可執(zhí)行清洗步驟。否則，如果所有的流道都已準(zhǔn)備好噴射，則打印可以不中斷地繼續(xù)下去。電氣特性還可以提供關(guān)于清洗步驟是否成功的反饋。此外，可使用在維護(hù)站上或在打印頭驅(qū)動電路板上定位的電路來執(zhí)行致動器的電氣特性的測量。在打印頭打印或閑置時，可測試致動器。本發(fā)明的一個或多個實(shí)施方式的細(xì)節(jié)在附圖和下面的描述中加以闡述。根據(jù)該描述和附圖以及從權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。


圖1A是打印頭模塊的透視圖。圖1B是打印頭模塊的主體和面板的透視圖。圖2是示出了兩個流道(一個以虛線示出)和兩個致動器的打印頭主體的部分的橫截面?zhèn)纫晥D。圖3是致動器的執(zhí)行方案的平面圖。圖4是用于確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射的方法的流程圖。圖5A是打印系統(tǒng)的示意圖，該打印系統(tǒng)包括在輸送裝置上移動的基板上打印的打印頭、用于打印頭的維護(hù)站和控制單元。圖5B是打印頭處于維護(hù)站的打印系統(tǒng)的示意圖。圖6A是包括等效串聯(lián)電阻的致動器的電路模型。圖6B是包括等效并聯(lián)電阻的致動器的電路模型。圖7是示出在IOkHz和IOOkHz頻率下在多個流道中具有以及沒有流體的情況下致動器的等效串聯(lián)電阻(ESR)測量的曲線圖。圖8是用于檢測多個流道是否準(zhǔn)備好一次一個地噴射的電路示意圖。圖9是當(dāng)打印頭打印時用于檢測多個流道是否已準(zhǔn)備好噴射的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式在執(zhí)行打印操作之前，流體噴射器需要被“灌注”，即填充待噴射的流體。按慣例，為了確定灌注過程是否成功，要打印并檢查試驗(yàn)樣品。但是，打印和分析試驗(yàn)樣品會是耗時的且浪費(fèi)噴出的流體。如果被噴出的流體是昂貴的，則試驗(yàn)樣品也會是昂貴的。避免該問題的可能的技術(shù)是將致動器的電氣性能特征化，并使用該特征來確定流道是否被灌注。類似地，致動器的電氣特性可用于檢測使流道完全或局部無法工作的其它故障，諸如噴嘴堵塞或致動器的電氣問題。例如，電氣特性可用于檢測噴射能力的任何損耗，即使流道仍能噴射一些流體時亦如此。流體液滴噴射可裝備有基板，例如在基板上制造的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。該基板可包括流體流道主體、膜和噴嘴層。流道主體具有形成于其中的流體流道，它可包括一些或所有以下特征流體填充通道、流體泵送室、下伸部以及具有出口的噴嘴。致動器可位于膜的與流道主體相對并鄰近流體泵送室的表面上。當(dāng)致動器被致動時，致動器向流體泵送室傳送壓力脈沖，以造成流體的液滴噴射過出口。流道主體可包括多個流體流道和噴嘴，并且每個流體流道可具有相關(guān)聯(lián)的致動器，使得基板包括多個可獨(dú)立致動的流體噴射器。流體液滴噴射系統(tǒng)可包括具有一個或多個可獨(dú)立致動的流體噴射器的基板、用于基板的流體源以及用于施加電信號以致動所述致動器的控制器。流體源可以是例如通過管中的通道、殼體中的腔室等流體連接到基板的流體貯存器，以供給流體用于噴射。流體是液體，并且可以是例如化合物、生物物質(zhì)或油墨。圖1A和圖1B示出了打印頭模塊100，其包括打印頭主體102和附接至殼體106底面的面板104、包括流體連接到主體102的流體通道的過濾器組件108以及柔性電纜110。例如，打印頭主體可以是諸如Hoisington等人在第5，265，315號美國專利中所述打印頭的MEMS硅片，或者是Bibl等人在第7，566，118號美國專利中所描述的半導(dǎo)體打印頭單元，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。打印頭主體可以被蝕刻，以限定多個流道，每個流道均包括泵送室和噴嘴，用于噴射流體液滴。該主體還可包括多個致動器(例如，壓電的或熱的)，其中一個致動器用于一個流道。壓電致動器可包括壓電材料層，其響應(yīng)于所施加的電壓來改變幾何結(jié)構(gòu)增長、收縮或彎曲。壓電層的運(yùn)動使在泵送室中沿著流道的流體加壓。為了準(zhǔn)備打印，流體例如從流體貯存器(未示出)通過過濾器組件108中的流體入口 112被供給至打印頭模塊。流體可穿過過濾器組件108和殼體106行進(jìn)至打印頭主體102。如圖2所示，流體進(jìn)入流道200。圖2示出了打印頭主體102的橫截面，其包括流道200和以虛線表示的另一流道202的橫截面。流體可以填充流道，流道可包括流體填充通道204、泵送室206、下伸部208和噴嘴210。負(fù)壓可施加至流道，以防止流體泄漏出噴嘴210并另外形成位于噴嘴210處的彎月面。填充具有流體的流道也可稱為“灌注”流道。流體清洗過流道，置換流道中的空氣，使得流道完全充滿流體無任何氣泡。當(dāng)打印頭首次被安裝在打印機(jī)中時，在打印作業(yè)開始之前，或在打印操作期間的周期性間隔時，可灌注打印頭。按慣例，為了確定灌注過程是否成功，要打印并檢查試驗(yàn)樣品，用于對應(yīng)于未灌注流道的未打印區(qū)域。打印和分析試驗(yàn)樣品會是耗時的且浪費(fèi)噴出的流體。如果被噴出的流體是昂貴的，則試驗(yàn)樣品也會是昂貴的。在打印期間，流道可變成未灌注的、堵塞的或經(jīng)歷會導(dǎo)致流道變得完全或局部無法工作的另一種類型的故障。例如，如果氣泡被攝入通過噴嘴，如果由于整流擴(kuò)散使氣泡在流道中增大，如果油墨浸有空氣且氣泡集結(jié)在一起并堵塞流道(例如，當(dāng)加熱水基油墨時)，或者如果氣泡從流體貯存器進(jìn)入流道，則流道可變成未灌注的。例如，如果流體在噴嘴中干涸，粒子從流體供給處或從噴嘴外進(jìn)入流道，則流道可以被堵塞。然而，不打印試驗(yàn)樣品的情況下，不可能知道是否有一些流道需要維修。因此，通常以預(yù)定的時間間隔執(zhí)行清洗步驟，以重新灌注可能已變成未灌注的或堵塞的任何流道。然而，在實(shí)際需要清洗很長時間之前或之后，可執(zhí)行該清洗步驟。除非打印試驗(yàn)樣品，否則即使在清洗步驟之后，也不會知道清洗步驟是否成功。除了打印試驗(yàn)樣品或以預(yù)定間隔清洗，可測定致動器的電氣特性，并且該特性的測量值可用于確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射。在這種情況下，只有當(dāng)實(shí)際需要清洗步驟時并僅在需要清洗的流道上才執(zhí)行清洗步驟。此外，電氣特性的測量可以提供關(guān)于灌注過程是否成功的反饋，無需打印試驗(yàn)樣品。如果電氣特性表明所有的流道都已準(zhǔn)備好噴射，則打印可以不受干擾地繼續(xù)下去。例如，致動器的電氣特性可以是致動器的阻抗?？蓹M跨連接到致動器的電極的端子來測量阻抗。對于第一近似值，用于壓電致動器的阻抗在用于從流道噴射流體的頻率范圍內(nèi)是電容性的，諸如在O和250kHz之間?？紤]到材料(例如壓電材料)的介電損耗及復(fù)雜的彈性，致動器的阻抗將包括與損耗相關(guān)聯(lián)的實(shí)部以及與彈性和介電性能相關(guān)聯(lián)的虛部。將流體添加至與致動器機(jī)電接觸的流道將增加額外的粘性損失，這將增加阻抗的實(shí)部，原因在于致動器在流體上所做的功。圖2示出了致動器212的橫截面，該致動器包括驅(qū)動電極216和共用電極218之間的壓電材料層214。在該執(zhí)行方案中，驅(qū)動電極216位于壓電層214的頂面上，而共用電極218位于壓電層的底面上壓電層和膜220之間，但顛倒過來也是可行的。致動器212可包括環(huán)繞部222，該環(huán)繞部將壓電層214頂面上的接觸墊224與共用電極218相連，使得可從壓電層214的頂面電氣接觸共用電極。圖3示出了單一致動器212的頂視圖，該致動器包括驅(qū)動電極216和用于在壓電層214上的共用電極的接觸墊224。例如，橫跨驅(qū)動電極216和共用電極218可測量致動器的電氣特性，例如阻抗，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射。圖4示出了用于確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射的方法的流程圖400。第一，將液體供給至流道，例如試圖灌注流道(步驟402)。第二，將能量施加至在流道中與泵送室相鄰的致動器(步驟404)。能量可以采用具有給定電壓的波形的形式。波形的能量可能不足以引起流體液滴的噴射。第三，例如當(dāng)將能量施加至致動器時，測量致動器的電氣特性(步驟406)。電氣特性可以是等效串聯(lián)電阻、等效并聯(lián)電阻、致動器的耗散或功率損耗。第四，將電氣特性的測量值與閾值進(jìn)行比較，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射(步驟408)。當(dāng)致動器準(zhǔn)備好噴射時，該閾值可以與電氣特性的值關(guān)聯(lián)。當(dāng)測量值等于或超過(例如大于)閾值時，流道被認(rèn)為已準(zhǔn)備好噴射。替代地，當(dāng)致動器未準(zhǔn)備好噴射時，閾值可關(guān)聯(lián)一值，并且測量值必須超出用于要被認(rèn)為準(zhǔn)備就緒的流道的閾值一定比例。圖5A示出了包括打印頭502的打印系統(tǒng)500，該打印頭在基板504上打印，該基板在加工方向508上在輸送裝置506上移動。打印頭502可移向維護(hù)站510，用于維修，諸如從噴嘴層擦去流體。圖5B示出了打印頭502處于維護(hù)站510的打印系統(tǒng)。在維護(hù)站處，通過測量每個致動器的電氣特性，可測試打印頭502，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射。在一些執(zhí)行方案中，維護(hù)站510可包括電容計(jì)、萬用表或阻抗計(jì)，諸如Fluke PM6304，其可將正弦電壓施加至在致動器上的電極，并通過致動器測量電流的幅值和相位。所施加信號的電壓和頻率是可調(diào)的。電壓幅值可以小于用于從噴嘴噴射液滴的驅(qū)動脈沖。頻率可以在IOOHz和IMHz之間，例如IOOHz、lkHz、10kHzUOOkHz或IMHz。阻抗計(jì)計(jì)算與驅(qū)動電壓(對應(yīng)于損耗要素)同相的電流幅值和相對于輸入電壓(對應(yīng)于節(jié)能要素)90度相移的電流幅值。使用兩個測量結(jié)果(電壓和電流)，可得出兩個阻抗，諸如等效串聯(lián)電阻Rs和電容C。替代地，阻抗計(jì)可以計(jì)算出等效并聯(lián)電阻Rp和C，或耗散D和C。壓電致動器可以消耗所施加能量的約5%，并且在系統(tǒng)中這通常是主要損耗。測量值(Rs、Rp、D)可發(fā)送到控制器512，并與閾值進(jìn)行比較，以確定是否流道是否已準(zhǔn)備好噴射。如果測量值不符合閾值，則流道被確定為未準(zhǔn)備好噴射。在維護(hù)站處，流體可被清洗出噴嘴，試圖恢復(fù)發(fā)生故障的流道。在清洗之后，可重新測量電氣特性。重新測量的值與閾值進(jìn)行比較?？梢灾貜?fù)這些步驟，直到測量值滿足閾值。例如，當(dāng)測得的特性是串聯(lián)電阻或耗散的情況下，如果測得的特性等于或大于閾值，則測得的特性滿足閾值。在一些執(zhí)行方案中，一次測試一個流道，并且一旦所有的流道被確定為準(zhǔn)備好噴射，則控制器512將打印頭已準(zhǔn)備好進(jìn)行打印的信號發(fā)送到打印頭502。在其它執(zhí)行方案中，流道可以被劃分成組，并且一組流道可以一起進(jìn)行測試，特別是打印頭包括大量流道(例如300個或以上、600個或以上、1000個或以上)的情況。在這種情況下，一組流道被一起測量，并計(jì)算電氣特性的平均值。同樣地，閾值是用于給定數(shù)量的流道的平均值，并且該平均閾值與平均測量值進(jìn)行比較，以確定這組流道是否已準(zhǔn)備好噴射。如果平均測量值不符合平均閾值，則這組流道可一起清除并一起重新測試。在這組被確定為準(zhǔn)備好之后，測試下一組，并且當(dāng)所有組被確定為準(zhǔn)備好時，才能繼續(xù)打印。圖6A示出了致動器(例如，壓電致動器)的電路模型600，其包括電容C602和等效串聯(lián)電阻Rs604。Rs應(yīng)該在高頻下(例如，IOOkHz或更高)測得，因?yàn)殡娙軨將開始充當(dāng)短路，并且測量值將主要包括Rs。如果Rs的測量值大于或等于閾值，則控制器將打印頭已準(zhǔn)備好噴射的信號發(fā)送到打印頭。圖6B示出了致動器的電路模型606，其包括電容C608和等效并聯(lián)電阻Rp610。等效并聯(lián)電阻Rp應(yīng)在低頻下(例如，低于IOOkHz)測得，因?yàn)殡娙輰㈤_始充當(dāng)斷路，并且測量值將主要包括(Ι/Rp)。如果(Ι/Rp)的測量值小于或等于閾值，則流道已準(zhǔn)備好噴射。為了確定用于特定打印頭的閾值，在各種頻率下具有以及沒有流體的情況下可測試打印頭，以找到準(zhǔn)備打印的流道和不準(zhǔn)備打印的流道的電氣特性之間的相關(guān)性。例如，具有流體的流道代表被灌注的流道，而沒有流體的路徑表示未灌注的流道。圖7中的曲線圖示出了在多個流道中具有以及沒有流體的情況下在IOkHz和IOOkHz頻率下用于多個致動器的等效串聯(lián)電阻(ESR)測量。X軸表示對應(yīng)于流道數(shù)目的噴射數(shù)量，所述流道數(shù)目在該打印頭中即303個流道。左邊的y軸表示在IOkHz頻率下測得的以歐姆為單位的ESR值，而右邊的y軸表示在IOOkHz頻率下測得的以歐姆為單位的ESR值。線700和702與左邊的I軸關(guān)聯(lián)，而線704和706與右邊的y軸關(guān)聯(lián)。參照線706，在IOOkHz下沒有液體(未灌注的)的情況下測得的平均ESR值約45. 9歐姆，而對于線704，具有流體的(灌注的)平均ESR值約59. 2歐姆。根據(jù)這些測量結(jié)果，當(dāng)流體被添加至流道時，ESR值增加了約30%。由此，在該打印頭中，如果ESR值約59歐姆，則流道可確定為已灌注；而如果ESR值約46歐姆，則未灌注。然而，線704顯示了在流道100至110附近ESR值約55-57歐姆的急降過程。這能夠意味著，這些流道是局部而非完全被灌注。因此，對于該打印頭，大約58歐姆的ESR值可選擇為確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射的閾值。除了使用維護(hù)站來確定流道是否已準(zhǔn)備好打印，流道可以在原位測試。例如，致動器的電氣特性可以使用在打印頭驅(qū)動電路板上定位的電路來測量，而不是外部維護(hù)站。打印頭驅(qū)動電路板可包括專用集成電路(ASIC)開關(guān)，其可用于測量致動器的電氣特性。在一些執(zhí)行方案中，當(dāng)打印頭在基板上打印時，可測量電氣特性。如果打印頭中的流道被確定為已準(zhǔn)備好噴射，則打印可繼續(xù)進(jìn)行無需中斷。如果流道被確定為并不是完全或局部無法工作，則打印頭可移向維護(hù)站以清洗流體，直到流道準(zhǔn)備好打印。此外，與一般限于正弦波的阻抗計(jì)不同，可建立能夠使用任何波形形狀來測量電氣特性的電路，所述波形形狀包括正弦波、方波、梯形波或驅(qū)動波形。例如，電氣特性可以是致動器中的功率損耗。該損耗可以使用下面的公式加以確定其中是致動器中的功率損耗，T是進(jìn)行測量的總時間，I⑴是作為時間的函數(shù)的電流，并且v(t)是作為時間的函數(shù)的電壓。電路可建立成通過致動器檢測電流I (t)，將檢測的電流乘以所施加的電壓v(t)，并使用例如低通濾波器來采取時間平均。輸出可以由控制器來監(jiān)視。如果損耗低于閾值時，則流道未準(zhǔn)備好噴射的信號可發(fā)送到打印頭，并且打印頭可移向維護(hù)站以清洗流道。圖8示出了用于檢測功率損耗的電路800的示例。該電路可包括用于檢測通過檢測電阻R的電流的電流檢測電路806以及多個電容C1、C2、C3. ..Cn。電容可以表示對應(yīng)于各流道的各個致動器，并且并聯(lián)地連接到可施加電壓波形的控制器802。每個電容連接成與開關(guān)S1、S2、S3. . . Sn串聯(lián)，并且開關(guān)的輸出端通過檢測電阻R并聯(lián)地連接到地面。該電路被設(shè)計(jì)成一次一個地測試流道。因此，當(dāng)測試打印頭時，打印頭無法繼續(xù)打印。為了進(jìn)行測試，一次一個地閉合每個開關(guān)S1、S2、S3. . . Sn并使電流檢測電路806 —次一個地檢測用于每個相關(guān)聯(lián)的致動器Cl、C2、C3. . . Cn的通過檢測電阻R的電流。可應(yīng)用任何波形，諸如驅(qū)動波形或具有的振幅比驅(qū)動振幅低的驅(qū)動波形，使得液滴不會從噴嘴噴射。例如，閉合開關(guān)SI，并且將具有電壓V(t)的波形施加至Cl，而電流檢測電阻R檢測發(fā)送到控制器的電流I (t)?？刂破鲗㈦娏鱅(t)乘以所施加的電壓v(t)，并采取時間平均來計(jì)算功率損耗P·?？刂破骺梢詫·值與閾值進(jìn)行比較。例如，如果P·值低于閾值，則流道被確定為未準(zhǔn)備好打印，并且流道被清洗，直到值等于或大于閾值。如圖9的電路900所示的，除了一次一個地停止打印頭以測試每個流道，每個致動器C1、C2、C3. . . Cn可具有相應(yīng)的帶有電流檢測電阻R1、R2、R3. . . Rn的電流檢測電路，使得當(dāng)打印頭打印時，每個流道能夠單獨(dú)進(jìn)行測試。在這種情況下，開關(guān)S1、S2、S3. . . Sn可以在任何時間閉合，以測試流道是否正常運(yùn)行。例如，閉合開關(guān)的同時，將驅(qū)動脈沖施加至致動器，并使用該驅(qū)動脈沖來測量電氣特性。單獨(dú)的脈沖不必用于測量致動器的電氣特性。相反，可測量電氣特性的同時，將驅(qū)動脈沖施加至致動器，用于噴射液滴。這是更有效的，因?yàn)樗褂孟嗤拿}沖且節(jié)省時間，因?yàn)椴恍枰獑为?dú)測試脈沖。參考圖9，可閉合開關(guān)SI，起動脈沖可施加至致動器Cl，并且通過電流檢測電阻Rl檢測電流II。起動脈沖可具有比驅(qū)動脈沖更小的振幅和/或脈沖周期，使得無需從噴嘴噴射流體液滴即可測試流道。如上文所描述的，將電流Ii乘以起動脈沖的電壓v(t)，以計(jì)算致動器Cl的功率損耗控制器902將與閾值進(jìn)行比較，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射。如果流道已準(zhǔn)備就緒，則打印頭可以繼續(xù)打印無需中斷。然而，如果流道沒有準(zhǔn)備好，則打印頭可移向維護(hù)站，以清洗發(fā)生故障的流道。替代地，為了避免中斷打印作業(yè)，發(fā)送到打印頭的打印數(shù)據(jù)可以重新構(gòu)造成使得相鄰的流道補(bǔ)償發(fā)生故障的流道。補(bǔ)償發(fā)生故障的流道還可以使執(zhí)行維護(hù)操作延遲，這可以節(jié)省清洗浪費(fèi)的油墨、由于清洗耗時而提高生產(chǎn)量并減少維護(hù)操作所造成的對打印頭的磨損。在整個說明書和權(quán)利要求中使用諸如“頂”和“底”的術(shù)語僅作說明用途，并不意味著特定方位的裝配。已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實(shí)施方式。然而，應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出各種修改。因此，其它的實(shí)施方式在下述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射的方法，包括:將液體供給至包括泵送室和噴嘴的流道；在將流體供給至所述流道之后，將能量施加至與所述泵送室相鄰的致動器；測量所述致動器的電氣特性，以得到測量值；以及將所述測量值與閾值進(jìn)行比較，以確定所述流道是否已準(zhǔn)備好噴射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測量值包括所述致動器的等效串聯(lián)電阻Rs。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述流道位于打印頭中，所述方法還包括:如果所述等效串聯(lián)電阻大于所述閾值，則將所述流道已準(zhǔn)備好噴射的信號發(fā)送到所述打印頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述閾值是用于已準(zhǔn)備好噴射的流道的所述致動器的等效串聯(lián)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在IOOkHz或更高的頻率下測量所述等效串聯(lián)電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括:如果所述等效串聯(lián)電阻小于給定值，則從所述流道清洗流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括:清洗后重新測量所述致動器的等效串聯(lián)電阻；以及將重新測量的電阻與給定值進(jìn)行比較，以確定所述流道是否已準(zhǔn)備好噴射。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述致動器包括壓電材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方 法，其中，所述測量值包括所述致動器的等效并聯(lián)電阻(I/Rp)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述流道位于打印頭中，所述方法還包括:如果所述等效并聯(lián)電阻(Ι/Rp)小于所述閾值，則將所述流道已準(zhǔn)備好噴射的信號發(fā)送到所述打印頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括:如果所述等效并聯(lián)電阻(Ι/Rp)大于所述閾值，則從所述流道清洗流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測量值包括所述致動器的功率損耗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過經(jīng)由所述致動器確定電流以及將所述電流乘以所施加的電壓并且使用公式
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述流道位于打印頭中，所述打印頭還包括多個流道、多個致動器和用于通過多個致動器檢測電流的電流檢測電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述流道位于打印頭中，所述打印頭還包括多個流道、多個致動器和多個電流檢測電路，其中每個電流檢測電阻被聯(lián)接至相關(guān)聯(lián)的致動器，以通過所述相關(guān)聯(lián)的致動器來檢測電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測量值包括所述致動器的耗散。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將能量施加至致動器步驟包括:將驅(qū)動脈沖施加至所述致動器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，將能量施加至致動器步驟包括:施加振幅比驅(qū)動振幅低的驅(qū)動脈沖，使得不會將流體液滴噴射通過所述噴嘴。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將能量施加至致動器步驟包括:施加從正弦波、方波和梯形波組成的組中選擇的波形。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:當(dāng)測量所述致動器的電氣特性時，在基板上進(jìn)行打印。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:將打印頭移向維護(hù)站，以測量所述致動器的電氣特性。
22.—種打印系統(tǒng),包括:打印頭，其具有包括泵送室和噴嘴的流道；致動器，其與所述泵送室相鄰；電路，其構(gòu)造成測量所述致動器的電氣特性，以得到測量值；以及控制器，其構(gòu)造成將所述測量值與閾值進(jìn)行比較，以確定所述流道是否已準(zhǔn)備好噴射。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，其中，所述控制器還被構(gòu)造成在所述測量值低于給定值的情況下將信號發(fā)送到所述打印頭，以便從所述流道清洗流體。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，其中，所述控制器還被構(gòu)造成在所述測量值大于給定值的情況下將信號發(fā)送到所述打印頭，以便開始打印。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，其中，所述電路包括從電容計(jì)、萬用表和阻抗計(jì)組成的組中選擇的構(gòu) 件。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，還包括多個流道和多個致動器，其中所述電路包括用于每個致動器的電流檢測電路、用于每個致動器的開關(guān)和低通濾波器。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，還包括多個流道和多個致動器，其中所述電路包括用于所述多個致動器的電流檢測電路、用于每個致動器的開關(guān)和低通濾波器。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，其中，所述電路被定位在打印頭驅(qū)動電路板上。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印系統(tǒng)，還包括維護(hù)站，并且所述電路被定位在所述維護(hù)站處。
全文摘要
一種確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射的方法，包括將液體供給至包括泵送室和噴嘴的流道；在將流體供給至流道之后，將能量施加至與泵送室相鄰的致動器；測量致動器的電氣特性，以得到測量值；以及將測量值與閾值進(jìn)行比較，以確定流道是否已準(zhǔn)備好噴射。
文檔編號B41J2/135GK103079828SQ201180041824
公開日2013年5月1日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者P.A.霍伊辛頓, M.G.奧托森, S.H.巴斯 申請人:富士膠卷迪馬蒂克斯股份有限公司