[发明专利]确定打印头的操作状态

说明书

本申请涉及确定打印头的操作状态。一种用于确定喷墨打印头中的喷嘴的操作状态的系统和方法，该喷墨打印头具有压电致动器，该压电致动器被配置为使得墨通过喷嘴喷射，该系统包括：驱动电路，被配置为在第一时间段期间向压电致动器施加驱动信号；以及感测电路，被配置为在第一时间段之后的第二时间段期间测量作为时间的函数的压电致动器内的电流；其中，该系统被配置为根据在第二时间段期间所测量的电流达到预定条件所花费的时间或在第二时间段期间作为时间的函数的所测量的电流的斜率来确定喷嘴的操作状态。

技术领域

本发明涉及喷墨打印机，尤其涉及用于确定喷墨压电打印头中的喷嘴的状态的装置。

背景技术

喷墨打印头可以使用压电致动器来从施加到打印介质的喷嘴中喷射墨。

图1示出了压电喷墨打印头的示例的示意图。该打印头具有壳体101，该壳体限定了压力腔室102。孔口板103位于压力腔室的一端，并且孔口板103位于狭缝板104和通道板105之间。振动板106位于压力腔室的另一端，并且压电致动器107附接到振动板106。打印头还具有通道108，该通道108向腔室供墨并且从而向喷嘴109供墨。在其他打印头设计中，压电材料可以附接到孔口板或打印头的另一组件。在一些设计中，压力腔室不需要从喷嘴中喷射墨。

压电致动器107连接到驱动器电路，该驱动器电路激励致动器中的压电材料。PZT(锆钛酸铅(Pb[Zr_(x)Ti_(1-x)O₃)通常用作致动器中的压电体(piezoelectric)。

压电体可通过改变压电材料的分子的极化来对喷嘴产生功或从喷嘴中提取能量。实际上，通过将压电材料置于电极之间，此换能效应可以将电能转换为机械能(反之亦然)。当向电极施加电压时，产生电场，该电场改变压电材料的极化状态，这通过在某个空间方向上压缩或扩大压电材料的尺寸来使得压电材料的尺寸改变。反之，当向压电体施加压力时，压电体的尺寸改变。这改变了分子的极化，继而改变了材料的表面电荷。表面电荷的这种改变可导致电流流过压电体的电极或者导致电极之间的电压变化，这取决于电极所连接的电路的类型。

每当压电制动器的电极之间的电压发生变化或者当电流流过电极时，就会在压电致动器和喷嘴中的流体之间发生能量传递。当还考虑驱动器和感测电路之间的能量传递时，能量通过压电体从电驱动器传递到喷嘴流体的过程通常称为喷嘴激励。能量在喷嘴中的流体和感测电路之间传递的过程通常称为喷嘴感测。

通常通过在压电体107的电极之间施加电压函数来执行喷嘴激励。通常，喷嘴感测是通过当喷嘴腔室102中的压力改变时测量压电体在其电极之间生成的电流来执行的。借助于电路分析等效定理，这些过程的替代实现方式是可能的。例如，通过在电极之间施加电流来执行喷嘴激励并且通过测量电极之间的电压来执行喷嘴感测的实现方式也是可能的。

在图1所示的示例性打印头中，在打印期间，通过驱动器电路将脉冲电压信号施加到压电致动器以便迅速地改变压力腔室的容积，并且压电致动器消耗电流。振动板的运动在腔室内产生压力波，压力波使得从通道的末端或一侧处的喷嘴中喷射墨。由于压力波的原因，压力腔室中容纳的许多墨通过通道、通道板、孔口板和狭缝板从打印机头喷出。喷出的墨以液滴的形式向着要打印的介质行进。

在这样的打印头中，喷嘴的孔口可能被部分或完全堵塞。发生这种情况时，墨滴不能正确地从打印机头喷出。喷射可能完全停止，或者可能错误地喷射液滴，即在错误的方向上喷射液滴。但在实践中甚至更常见的是，墨供应源可能在压力波在到达喷嘴之前必须经过的腔室中形成气泡，或者将气泡意外地吸入或使其进入到压力波在到达喷嘴之前必须经过的腔室中。当压力波通过时，气泡的收缩可能吸收或破坏该波，导致到达喷嘴的压力波减弱，并且墨的喷射较弱或完全被阻止。

用于确定喷嘴状态的已知技术利用对压电致动器中的喷射后电流振荡的频率或从电流对时间的分布中观察到的振荡衰减的测量。然而，这在计算上是复杂的，并且需要在对压电体的激励停止之后相对较长的时间段来进行确定。