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控制打印頭的流體發(fā)射單元的方法與流程

文檔序號:11595902閱讀:246來源:國知局
控制打印頭的流體發(fā)射單元的方法與流程
控制打印頭的流體發(fā)射單元的方法

背景技術(shù):
在打印機領(lǐng)域中,打印頭的流體發(fā)射單元被設(shè)計為根據(jù)可以被施加在該單元上的電壓通過噴嘴發(fā)射打印流體。如果這些流體發(fā)射單元長期保持閑置,則流體發(fā)射單元中的打印流體變干的風(fēng)險越來越高,由此堵塞這些流體發(fā)射單元,并阻止任何進(jìn)一步的打印操作。因此,流體發(fā)射單元需要在恢復(fù)操作期間被清洗,以使流體發(fā)射單元保持健康,并確保它們保持可操作,以便在打印機的使用期限內(nèi)維持良好的圖像質(zhì)量。附圖說明圖1A表示根據(jù)本公開特定示例的打印機。圖1B表示根據(jù)本公開特定示例的打印頭的流體發(fā)射單元。圖2表示根據(jù)本公開特定示例的存儲在打印機的存儲器中的第一文件和第二文件。圖3表示根據(jù)本公開特定示例的常規(guī)打印模式和恢復(fù)模式。圖4是示出根據(jù)本公開示例的控制打印頭的流體發(fā)射單元的方法的主要特征的時序圖。圖5是示出根據(jù)本公開另一個示例的控制打印頭的電阻器元件的方法的主要特征的時序圖。具體實施方式如隨后結(jié)合圖1A和1B更詳細(xì)解釋的,打印頭的流體發(fā)射單元被設(shè)計為根據(jù)可以被施加至所述單元上的電壓通過噴嘴發(fā)射打印流體。打印流體可以是例如墨水、預(yù)處理流體或后處理流體,諸如清漆。如上面指出,打印機的流體發(fā)射單元需要定期清洗以在打印機的使用期限內(nèi)維持良好的圖像質(zhì)量。如果流體發(fā)射單元長期保持閑置(例如,因為不執(zhí)行打印),則流體發(fā)射單元中的打印流體變干的風(fēng)險越來越高,由此堵塞這些流體發(fā)射單元并阻止任何進(jìn)一步的打印操作。因此,在恢復(fù)操作期間必須清洗流體發(fā)射單元,以使流體發(fā)射單元保持健康并確保它們保持可操作。這種恢復(fù)操作旨在移除可能已經(jīng)進(jìn)入或已經(jīng)形成在流體發(fā)射單元的空腔內(nèi)的任何固體、干燥的粒子或外部污染物。打印機中的流體發(fā)射單元恢復(fù)性能不是一直令人滿意,因為它們不會除去堵塞流體發(fā)射單元的干燥的打印流體或其他固體。隨著一些較新的墨水配方的不斷使用,該問題變得越來越嚴(yán)重。例如,現(xiàn)在,具有像乳膠或蠟的特定成分的墨水經(jīng)常被打印機使用以提高圖像耐久性。這些特定成分意味著墨水更難被移除。據(jù)觀察,施加至流體發(fā)射單元的常規(guī)操作電壓不適用于其間流體發(fā)射單元被清洗的恢復(fù)模式,因為施加這種電壓不允許已經(jīng)進(jìn)入或已經(jīng)形成在流體發(fā)射單元的空腔內(nèi)的任何固體、干燥粒子、外部污染物等被完全排出。因此,恢復(fù)過程耗時較長,打印頭清洗裝備壽命較短,并且打印流體浪費增加。此外,流體發(fā)射單元壽命通常變短,并且圖像質(zhì)量通常下降較快。本公開的示例致力于改進(jìn)流體發(fā)射單元恢復(fù)性能,尤其在上面提及的這種墨水配方被用于打印操作時。圖1A示意性示出打印機100的示例(在該示例中是噴墨式打印機,諸如熱感應(yīng)式噴墨打印機、壓電式噴墨打印機或其他類型的噴墨打印機)。打印機100包括控制器105,其可以使用接口單元110從諸如掃描儀或傳真機的計算機系統(tǒng)或一些其他設(shè)備接收要打印在承印物120上的打印輸入數(shù)據(jù)115。控制器105的一個功能是根據(jù)打印輸入數(shù)據(jù)115控制為了打印目的可以施加至打印頭的流體發(fā)射單元的電壓。在打印操作期間,將常規(guī)操作電壓施加至流體發(fā)射單元觸發(fā)發(fā)射。接口單元110有助于將數(shù)據(jù)和命令信號傳送至控制器105以用于打印。承印物120可以是任何形式的薄片狀或基于卷筒的介質(zhì),包括紙張、紙板、塑料和紡織物。此外,打印機100包括與控制器105交互的存儲器單元125。存儲器單元125包括例如諸如固態(tài)RAM和非易失性可重寫存儲器(諸如例如EEPROM)的計算機存儲器。在該特定示例中,非易失性可重寫存儲器存儲第一文件F1、第二文件F2和第三文件F3??商娲?,文件F1、F2和F3中的任一個可以被存儲在打印機100外部的存儲器中。在該替代情況中,控制器105能夠查閱這些遠(yuǎn)程文件中的任意文件以檢索一些期望信息(第一文件F1和第二文件F2被詳細(xì)地示出在圖2中并在以后描述)。非易失性可重寫存儲器構(gòu)成根據(jù)本公開的記錄介質(zhì),可被控制器105讀取,并且其上存儲有根據(jù)本示例的計算機程序P1,該計算機程序P1包括用于實施根據(jù)本公開的示例的控制流體發(fā)射單元的方法的指令。在一個變形中,連接至打印機100的終端可以運行計算機程序以促使控制器105根據(jù)本示例操作。打印機100包括一個或多個打印頭130,并且每個打印頭130包括一個或多個流體發(fā)射單元135。每個流體發(fā)射單元135可以被控制器105觸發(fā)以噴射打印墨滴140以便打印在承印物120上。根據(jù)特定的打印頭,打印頭中流體發(fā)射單元135的數(shù)目可以在例如大約一百、一千或更多的范圍內(nèi)。打印頭130可以選擇性地聯(lián)接至打印機100和選擇性地從打印機100移除,以允許必要時流體發(fā)射單元135的置換。在打印頭130被聯(lián)接至打印機100(在工作位置)時,流體發(fā)射單元135根據(jù)由控制器105施加的電壓而操作。此外,打印機100包括檢測設(shè)備145(或檢測器145)以檢測預(yù)定條件。例如,檢測設(shè)備145可以被布置在打印頭130內(nèi)或附近。圖1B示意性示出流體發(fā)射單元135的示例。流體發(fā)射單元135包括發(fā)射室136和噴嘴137。此外,流體發(fā)射單元135包括位于發(fā)射室136內(nèi)部的電阻器元件138。在該示例中,控制器105將電壓施加至流體發(fā)射單元135,并且更具體地,施加至電阻器元件138以在打印操作期間使發(fā)射室136和噴嘴137發(fā)射,或者在清洗操作期間清洗發(fā)射室136和噴嘴137。結(jié)果,電阻器元件138加熱并煮沸發(fā)射室136中的打印流體,這導(dǎo)致氣泡集結(jié)。然后,蒸氣泡繼續(xù)增大,像膨脹的氣球一樣填充發(fā)射室136,并以此將打印墨滴驅(qū)出噴嘴137。以下結(jié)合圖1B的流體發(fā)射單元135的特定布置更詳細(xì)地描述本公開的示例。然而,應(yīng)當(dāng)理解,流體發(fā)射單元135的其他布置可以被考慮在本公開的范圍中。如后面更詳細(xì)地描述,在打印頭130被聯(lián)接至打印機100時,打印機100實施根據(jù)本公開特定示例的控制打印頭130的流體發(fā)射單元135的方法,以根據(jù)常規(guī)打印模式和恢復(fù)模式中的任一個來操作(圖3)。在一些情況下,打印機能夠根據(jù)不同配置來打印,有時叫作“打印模式”(諸如例如草稿打印模式、常規(guī)打印模式或最佳品質(zhì)打印模式)。本公開意義上的常規(guī)打印模式可以是任意這樣的配置:根據(jù)這樣的配置,打印機100可以實施打印操作。根據(jù)本公開,如果流體發(fā)射單元135根據(jù)常規(guī)打印模式來操作,則第一電壓V1被施加至流體發(fā)射單元135以在打印操作期間使流體發(fā)射單元135發(fā)射。此外,如果流體發(fā)射單元135根據(jù)恢復(fù)模式操作,則比第一電壓V1高的第二電壓V2被施加至流體發(fā)射單元135以清洗流體發(fā)射單元135。在圖3的示例中,打印機100可以從常規(guī)打印模式切換(SW1)至恢復(fù)模式,反之亦然(SW2)。在特定的示例中,打印機100還可以在另一個模式下操作,諸如例如在暫停模式下操作,根據(jù)該暫停模式,沒有電壓被施加至特定流體發(fā)射單元135。現(xiàn)在結(jié)合圖4來描述根據(jù)本公開示例的控制流體發(fā)射單元135的方法。更具體地,打印機100通過執(zhí)行存儲在非易失性可重寫存儲器中的計算機程序P1來實施該第一示例的控制流體發(fā)射單元135的方法。在例如出廠校準(zhǔn)的初始電壓校準(zhǔn)(S1)期間,電壓范圍被確定為允許打印機100的流體發(fā)射單元135的正確操作。此外,在初始電壓校準(zhǔn)期間,還確定了電壓的最佳值V0。該最佳值允許流體發(fā)射單元135通過確保正確的墨滴大小和方向來優(yōu)化打印性能和圖像質(zhì)量。然后,在新的打印頭130被插入在打印機100(S2)時,控制器105執(zhí)行附加電壓校準(zhǔn)(S3)。在該附加電壓校準(zhǔn)期間,確定第一電壓V1的值。該第一電壓V1的值等于第一附加值加到電壓最佳值V0上。該第一附加值被確定為補償電壓沿著打印機電路的損耗,并且因此確保施加至流體發(fā)射單元135的第一電壓V1匹配電壓的最佳值V0,以最優(yōu)化打印頭130的打印性能。在特定的示例中,第一附加值以這樣的方式確定:使通過施加第一電壓V1提供至流體發(fā)射單元135的能量(El)比確保所有流體發(fā)射單元135使?jié)M足最佳速度和大小的墨滴發(fā)射的最小能量高百分之十五。該第一附加值保證:盡管存在隨著流體發(fā)射單元135中電阻器元件138的使用的降級和在打印頭130使用期限內(nèi)必需的能量的增加,能量El也足以在打印頭130使用期限內(nèi)使流體發(fā)射單元135發(fā)射。能量El的值例如在使用建模工具進(jìn)行實驗測試和仿真期間確定。仿真考慮電阻器元件138的材料和環(huán)境條件(諸如電阻器元件138在其使用期限內(nèi)經(jīng)歷的溫度和濕度)。在實驗測試期間,打印頭可以在其使用期限內(nèi)在最嚴(yán)格的發(fā)射條件下且在它們的使用期限目標(biāo)所要求的發(fā)射次數(shù)期間運行。因此,在實驗測試和仿真期間確定的能量El的值確保在打印頭130的使用期限結(jié)束時繼續(xù)使流體發(fā)射單元135發(fā)射。初始和附加電壓校準(zhǔn)已經(jīng)在本領(lǐng)域中熟知,并且因此在本文中不詳細(xì)描述。在本示例的一個示例中,S1、S2和S3中的任何一個都不被執(zhí)行。第一電壓V1的值可以由用戶手動設(shè)置。正如前面指出,控制器105控制施加至流體發(fā)射單元135的電壓,由此將對應(yīng)的能量提供至流體發(fā)射單元135。在該示例中,提供至流體發(fā)射單元135的能量和施加至流體發(fā)射單元135的電壓之間的關(guān)系如下:其中“能量”是提供至流體發(fā)射單元135的能量,“電壓”是施加至流體發(fā)射單元135的電壓,“時間”是電壓被施加至流體發(fā)射單元135的時間,并且“電阻”是流體發(fā)射單元135的電阻器元件138的電阻。因此,施加至流體發(fā)射單元135的電壓越高,提供至流體發(fā)射單元135的能量就越高。在控制器105使用接口單元110接收打印輸入數(shù)據(jù)115(S4)時,其開始根據(jù)常規(guī)打印模式操作(S5)。在常規(guī)打印模式中,打印機100通過在承印物120上打印全彩色或黑色打印圖像來響應(yīng)于所接收的打印輸入數(shù)據(jù)115。在接口110處接收的打印輸入數(shù)據(jù)115包括例如指定打印的字符和/或用于打印的圖像的信息。更具體地,根據(jù)常規(guī)打印模式,控制器105將第一電壓V1施加至流體發(fā)射單元135以在打印操作期間使流體發(fā)射單元135發(fā)射。通過施加第一電壓V1的最佳值,適當(dāng)?shù)拇蛴∧斡闪黧w發(fā)射單元135噴射。如上所指,在該特定示例中,第一電壓V1的值在附加電壓校準(zhǔn)S3中確定。定期地,控制器105使用檢測設(shè)備145檢查預(yù)定條件CD1.1-CD1.P是否被滿足(P是等于1或更大的整數(shù))。該預(yù)定條件CD1.1-CD1.P定義流體發(fā)射單元135在什么時候必須根據(jù)恢復(fù)模式操作以進(jìn)行清洗操作。預(yù)定條件CD1.1-CD1.P例如被定義為:如果具有堵塞的流體發(fā)射單元135的可能性超過預(yù)定閾值,則觸發(fā)恢復(fù)模式。在本示例中,第一文件Fl包括所謂的預(yù)定條件CD1.1-CD1.P(圖2)的多個第一集合F1.1至F1.N(統(tǒng)稱為SF1),其中N是等于1或更大的整數(shù)。預(yù)定條件的每個第一集合F1.1-F1.N包括一個或多個預(yù)定條件CD1.1-CD1.P。在另一個示例中,第一文件F1只包括預(yù)定條件CD1.1-CD1.P的一個第一集合。在特定示例中,預(yù)定條件CD1.1-CD1.P可以是以下中的任一種:·檢測到在打印機100中插入新的打印頭130(在新的打印頭130被插入在打印機100中時,該新的打印頭130從未被使用并且許多流體發(fā)射單元135可能被堵塞),·檢測到流體發(fā)射單元135的閑置時間超過第一預(yù)定時間閾值(在流體發(fā)射單元135的閑置時間超過第一預(yù)定時間閾值時,許多流體發(fā)射單元135很可能被堵塞,因為打印流體變干和由于固體等導(dǎo)致的空腔堵塞),以及·檢測到打印頭130被開蓋的開蓋時間超過第二預(yù)定時間閾值(加蓋狀態(tài)使用流體發(fā)射單元135周圍的橡膠密封打印頭130以保持打印頭130潮濕,所以在諸如軟件錯誤、字車碰撞到介質(zhì)或任意其他物理障礙之類的意外故障發(fā)生時,使打印頭130處于開蓋狀態(tài),流體發(fā)射單元135變干)。預(yù)定條件CD1.1-CD1.P的每個第一集合F1.1-F1.N可以包括上面示例的任一個或其組合。在該示例中,檢測設(shè)備145包括針對每個預(yù)定條件的一個傳感器。如以下指示,在對時間進(jìn)行測量時,所述傳感器是定時器。因此,控制器105使用檢測設(shè)備145的每個傳感器確定(S6)任意特定第一集合Fl.l-Fl.N中的每個預(yù)定條件CD1.1-CD1.P是否被滿足。例如,檢測設(shè)備145包括:·傳感器,用于檢測新的打印頭130的插入(即,檢測該新的打印頭130與打印機100的聯(lián)接),·活動計時器,用于檢測流體發(fā)射單元135保持在閑置狀態(tài)(沒有打印正在進(jìn)行)的時長,以及·開蓋定時器,用于檢測打印頭130中的流體發(fā)射單元135保持開蓋的時長。在控制器105確定(S6)F1中的第一集合F1.1-F1.N的全部預(yù)定條件CDl.l-CDl.P被滿足時,其確定流體發(fā)射單元135需要清洗。然而,如上面所述,在傳統(tǒng)打印機中,流體發(fā)射單元135的恢復(fù)性能經(jīng)常是不令人滿意的。如之前已經(jīng)被提及,在傳統(tǒng)系統(tǒng)中,觀察到提供至流體發(fā)射單元的能量不足以允許從流體發(fā)射單元的空腔移除全部固體。換言之,第一電壓V1不適用于恢復(fù)模式的目的。根據(jù)本公開的示例,一旦確定(S6)F1中的特定第一集合F1.1-F1.N的全部預(yù)定條件CDl.l-CDl.P被滿足,控制器105就檢測到流體發(fā)射單元135需要根據(jù)恢復(fù)模式操作。在該示例中,然后控制器105確定根據(jù)恢復(fù)模式需施加至流體發(fā)射單元135的第二電壓V2的值。在恢復(fù)模式期間需施加的第二電壓V2的值比第一電壓V1的值高。如以下解釋,通過將第二電壓V2設(shè)置為比所述第一電壓V1高,可以實現(xiàn)改進(jìn)的流體發(fā)射單元135恢復(fù)性能。在該示例中,第二電壓V2的值可以基于存儲在第二文件F2和第三文件F3中的任一個中的信息確定。更具體地,第二文件F2包括預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q的多個第二集合F2.1-F2.M(統(tǒng)稱為SF2),其中M和Q是等于1或更大的整數(shù)。預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q的每個第二集合F2.1-F2.M包括一個或多個預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q,每個第二集合F2.1-F2.M與所述第二電壓V2的相應(yīng)值關(guān)聯(lián)。在另一個示例中,第二文件F2只包括預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q的一個第二集合。每個預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q可以是以下中的任一個:·預(yù)定條件CD1.1-CD1.P,·存儲在第三文件F3中的打印歷史,或者·另一個預(yù)定條件,諸如打印機100的類型、打印頭130的類型、在常規(guī)打印模式中由流體發(fā)射單元135發(fā)射的打印流體類型、或者諸如溫度的打印機100的外部條件。預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q的每個第二集合F2.1-F2.M可以包括上面示例的任一個或其組合。如之前指示,該特定示例中提供至流體發(fā)射單元135的能量和施加至流體發(fā)射單元135的電壓之間的關(guān)系是:在示例中,該第二電壓V2的值被設(shè)置為使得提供至流體發(fā)射單元135的對應(yīng)第二能量E2比確保全部流體發(fā)射單元135使?jié)M足最佳速度和大小的墨滴發(fā)射的最小能量高20%至40%。因此,在第一能量E1比確保全部流體發(fā)射單元135使?jié)M足最佳速度和大小的墨滴發(fā)射的最小能量高15%的情況下,第二能量E2被設(shè)置為比第一能量E1高4%至22%。在另一個示例中,第二電壓V2的值可以在檢測到預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q(S6)之前由控制器105確定。在這種情況下,第二電壓V2的值不取決于檢測到哪些預(yù)定條件CD2.1-CD2.Q被滿足(S6)。例如,第二電壓V2的值由用戶或在校準(zhǔn)期間手動設(shè)置(例如,在S1或S3)。一旦確定(S6)F1中的特定第一集合F1.1-F1.N的全部預(yù)定條件CD1.1-CD1.P被滿足,則控制器105暫停(S8)打印操作,并且從常規(guī)打印模式切換(S9)至恢復(fù)模式。在另一個示例中,控制器105完成正進(jìn)行的打印操作,并且一旦打印操作完成,就從常規(guī)打印模式切換至恢復(fù)模式。根據(jù)恢復(fù)模式,控制器105促使第二電壓V2被施加至流體發(fā)射單元135以清洗流體發(fā)射單元135。更具體地,施加至流體發(fā)射單元135的第二能量E2觸發(fā)打印墨滴的發(fā)射,以除去、排出或熔化可能已進(jìn)入或已形成在流體發(fā)射單元135的空腔內(nèi)的任何固體、干燥粒子、外部污染物。如之前提及,該第二電壓V2的值比第一電壓V1的值高,由此導(dǎo)致第二能量E2比第一能量E1高。結(jié)果,在本公開的恢復(fù)模式中,需要被發(fā)射以移除全部固體的打印墨滴的數(shù)目較小,并且固體從流體發(fā)射單元135更有效地移除。此外,不再需要在其間壓力被施加至打印頭內(nèi)使得打印流體被推出以排出固體的裝填操作。因此,恢復(fù)模式耗時較短,并且打印流體浪費可以被有利地減少。S7和S8可以以任意順序或同時執(zhí)行。在合適時,控制器105可以促使(S10)流體發(fā)射單元135繼續(xù)根據(jù)常規(guī)打印模式的操作(例如,在控制器105接收到新的打印輸入數(shù)據(jù)115時)。在另一個示例中,在發(fā)生手動觸發(fā)時,實施S7至S10。例如,控制器105可以檢測到來自用戶的進(jìn)入恢復(fù)模式的手動命令。在這種情況下,存儲和使用第一文件F1不是必須的。在另一個示例中,在S7,第二電壓V2的值基于來自用戶的手動輸入而確定。在這種情況下,存儲和使用第二文件F2和第三文件F3不是必須的。圖5是示出圖4的示例的變形的圖,其中S1至S3、S6、S7和S9以與結(jié)合圖4所解釋的相同的方式執(zhí)行。在該示例中,S6、S7和S9在流體發(fā)射單元135不根據(jù)常規(guī)打印模式操作時操作。換句話說,控制器105可以在沒有打印工作正在進(jìn)行時觸發(fā)恢復(fù)模式。在這種情況下,從常規(guī)打印模式到恢復(fù)模式的切換不是必須的。相應(yīng)地,本公開還提供了記錄介質(zhì)上的計算機程序,該計算機程序被布置為由打印機100實施,并且更具體地由控制器實施,該計算機程序包括適于實施如本公開中描述的用于控制流體發(fā)射單元的方法的指令。本公開的計算機程序可以以任意程序設(shè)計語言表達(dá),并且可以是源代碼、對象代碼或源代碼和對象代碼之間的任意中間代碼的形式,因而是例如部分編譯的形式或者任意其他適當(dāng)?shù)男问?。本公開還公開可由打印機或者更具體地由控制器讀取的記錄介質(zhì),該記錄介質(zhì)包括如上面提及的計算機程序指令。之前提及的記錄介質(zhì)可以是能夠存儲計算機程序的任意實體或設(shè)備。例如,記錄介質(zhì)可以包括存儲設(shè)備,諸如ROM存儲器(在微電子電路中實施的CD-ROM或ROM),或者諸如例如軟盤或硬盤的磁性存儲設(shè)備。本公開的記錄介質(zhì)可以對應(yīng)于可傳送介質(zhì),諸如電信號或光信號,其可以經(jīng)由電纜或光纜或者通過無線電或任意其他適當(dāng)?shù)氖侄蝹魉?。根?jù)本公開的計算機程序可以具體從因特網(wǎng)或類似的網(wǎng)絡(luò)下載??商娲?,記錄介質(zhì)可以對應(yīng)于其中載有計算機程序的集成電路,該電路適用于執(zhí)行本公開的打印方法或被用于本公開的打印方法的執(zhí)行中。
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