CN108391427B - 打印头 - Google Patents

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Abstract

本公开包括对具有多个喷射模具的示例打印头的描述。喷射模具耦合到温度传感器并将温度信号发送到控制器。打印头还可以包括加热器，加热器耦合到喷射模具以将热量施加到至少一个喷射模具。

Description

打印头
背景技术
打印设备包括用于将打印材料施加到打印介质的***和设备。例如，一些打印设备包括打印引擎，当打印设备相对于打印介质（例如纸张、卡片材料、纸板、织物等）移动时打印引擎以协调的方式生成喷洒图案、液滴或气雾剂以生成打印图像。这种打印引擎通常被称为“喷墨器”，因为它们被认为喷洒或喷出打印材料。一些喷墨打印引擎包括打印喷嘴阵列，该打印喷嘴阵列用于选择性地将打印材料施加到具有与该阵列的宽度对应的宽度的打印介质的区域。打印喷嘴阵列可以使用各种机械、光学和/或半导体制造过程被形成为打印引擎的部件。
附图说明
图1描绘两个示例打印头的示意表示。
图2描绘示例打印头温度控制***的示意表示。
图3是用于操作打印头温度控制***的示例方法的流程图。
图4是用于操作打印头温度控制***的示例方法的流程图。
具体实施方式
包括打印喷嘴阵列的打印***的部件通常被称为“喷墨模具”或“喷射模具”。喷射模具的温度可以影响喷射模具的性能。例如，从特定喷射模具喷射的打印材料的液滴重量、点尺寸或打印密度可能取决于喷射时模具的温度或基于该温度而变化。根据本公开的各种实施方式，喷射模具的温度可以通过包括如下各项来控制：对应的温度传感器或热传感器，用于检测模具的温度；以及对应的加热器，可以用来调整模具的操作温度。使用来自温度传感器的信息以及从打印***的其他部件接收的信息，本公开的实施方式可以调整个体喷射模具，由喷射模具组成的组或打印头的温度，以帮助确保来自另外可能以不同或次最佳温度进行操作的打印头和/或喷射模具的可接受的打印质量水平。
图1描绘了根据本公开的各种实施方式的两个示例打印头101。如本文所述，打印头101可以包括喷射模具105。每个喷射模具105可以包括对应的打印喷嘴阵列。每个打印喷嘴可以单独被激活以选择性地生成打印材料的喷雾、液滴或气雾剂。因此，每个个体打印喷嘴阵列和/或喷射模具105的任何组合可协调操作，以在打印介质相对于打印头101移动时在打印介质的表面上生成打印图像。
在一些实施方式中，打印头101可以如图1中所示那样被实施，以形成喷射模具105的宽阵列。在所示的特定示例中，每个喷射模具105和对应的打印喷嘴阵列可以跨打印头101的长度布置，以形成在本文中被称为打印喷嘴的“页宽阵列”的物体。页宽阵列可以被定尺寸并且包括多个喷射模具105以跨越与打印介质的最大尺寸对应的尺寸，打印头101将与该打印介质一起使用。例如，包括示例打印头101之一的页宽阵列可以被定尺寸并且包括特定数量的喷射模具105以跨越A4纸宽度。这样，打印头101的页宽阵列可以施加打印材料以在单次经过中跨打印介质的整个宽度生成打印图像。
喷射模具105可以包括利用各种类型的喷射机构的打印喷嘴。在一些示例实施方式中，打印喷嘴可以包括喷墨型喷射机构。喷墨喷射机构可以是热或压电喷射机构。无论喷射机构如何，打印喷嘴的性能可取决于喷射模具的操作温度。例如，响应于取决于喷射模具105的温度的特定控制信号，特定喷射模具105的打印喷嘴可喷射更多或更少的打印材料（例如墨水）。在一些实施方式中，打印喷嘴可以在喷射模具105比某个标称操作温度更温暖时喷射更多的打印材料，而在其他实施方式中，当喷射模具105比某个标称操作温度更冷时，打印喷嘴可以喷射更多打印材料。
根据本公开的各种实施方式，为了更好地控制由喷射模具105的打印喷嘴喷射的打印材料的量，示例打印头101可以包括加热器110和温度传感器115。加热器110可以包括任何电阻性或电感性加热元件、红外加热器等。温度传感器115可以包括任何类型的接触式温度传感器（例如热敏电阻器、热电偶等）或非接触式温度传感器（例如红外传感器）。
示例打印头101-1包括用于多个喷射模具105的单个加热器110和单个温度传感器115。示例打印头101-2包括用于喷射模具105的每个分组120的一个加热器110和一个温度传感器115。示出的示例，打印头101-2包括第一区段120-1和第二区段120-2，第一区段120-1包括喷射模具105-1至105-4以及对应的加热器110和温度传感器115，第二区段120-2包括喷射模具105-5至105-9以及另一对应的加热器110和温度传感器115。因此，第一区段120-1中的温度传感器115可以感测个体喷射模具105-1至105-4的温度和/或由喷射模具105-1至105-4组成的组的温度。类似地，温度传感器115和第二区段120-2可以感测个体喷射模具105-5至105-9的温度和/或由喷射模具105-5至105-9组成的组的温度。以类似的方式，加热器110可以将热量施加到对应区段120或打印头101中的每个个体喷射模具105，或者将热量施加到特定区段120中的一组喷射模具105，如在打印头101-2中那样，或者跨整个打印头施加热量，如在打印头101-1中所示。
在一些实施方式中，喷射模具105包括各种材料，诸如金属、塑料、陶瓷等。在这样的实施方式中，喷射模具105可以包括一定范围的导热特性。喷射模具105可以被支撑在壳体或框架结构中。加热器110和温度传感器115也可以被支撑在相同的壳体或框架结构中。在各种实施方式中，壳体或框架结构还可以包括用于存储打印材料的元件和用于将打印材料馈送到喷射模具105的元件。打印材料存储元件可以包括储存器或容器。馈送元件可以包括用于将打印材料从储存器或容器馈送到喷射模具105的通道的各种导管。在一些实施方式中，打印材料从其他储存器通过所述通道被重力馈送到喷射模具105。
虽然在示例打印头101-1和101-2中图示了示例数量的喷射模具105，但是本公开的各种实施方式可以包括更多或更少的喷射模具105。类似地，虽然示例打印头101-2被描绘为具有由喷射模具105和对应的加热器110和温度传感器115组成的两个组或区段120，但是本公开的其它实施方式可以包括由喷射模具105组成的更多的组或区段120。被包括在特定打印头101中的更多区段120和对应的加热器110以及温度传感器115可以跨打印头101提供对喷射模具105的更细化的控制。
在各种示例实施方式中，每个打印头101可以与特定打印材料相关联。例如，打印头101可以致力于将单颜色墨水或颜料施加到打印介质。因此，为了生成单色或单颜色图像，打印设备可能仅需要单个打印头101。替代地，为了生成多颜色图像，打印设备可以包括多个打印头101用于向打印介质施加不同的颜色特征。图2描绘了根据本公开的特定实施方式的包括多个打印头的示例打印***200。
如图2中所示，示例打印***200可以包括多个打印头101、控制器210和各种其他打印机部件220。如所示的，每个打印头101可以耦合到控制器210。类似地，每个打印机部件220也可以被耦合到控制器210。为了简单和清楚，打印头101-1到101-N（其中N是整数）中的每一个被描绘成具有单个喷射模具105，该单个喷射模具105可以表示单个或多个喷射模具105。类似地，打印头101-1至101-N中的每一个被描绘为具有单个加热器110和单个温度传感器115，它们中的每一个可以表示单个或多个对应的加热器110和/或温度传感器115。而且，如参考图1和示例打印头101-2所述的，在打印头101包括多个加热器110和/或多个温度传感器115的实施方式中，喷射模具105可以分组为对应的组或区段120，该对应的组或区段120与对应的加热器110和/或温度传感器115关联。
在本文描述的各种实施方式中，控制器210可以被实施为硬件和可执行代码的任何组合。例如，本文描述的控制器210的功能可以被实施为在计算机***或其他计算设备的处理器中执行的可执行代码。
存储在非易失性计算机可读介质上的可执行代码可以包括当由控制器210执行时使控制器210实施参照控制器210和/或其子部件描述的功能的操作指令。相应地，控制器210可以实施在包括如下各项的***中：处理器、存储器、通信接口和/或其他数字或模拟逻辑电路，它们可以用于存储和/或执行由可执行代码或代码段定义的操作。
***的处理器可以是微处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）等。根据示例实施方式，处理器是硬件部件，诸如电路。
存储器可以包括任何类型的暂时性或非暂时性计算机可读介质。例如，存储器可以包括易失性或非易失性存储器，诸如动态随机存取存储器（DRAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、磁阻随机存取存储器（MRAM）、忆阻器、闪存、软盘、压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字视频盘只读存储器（DVD-ROM）或其他光学或磁性介质等，可以在上述各项上存储可执行代码。在各种实施方式中，存储器可被包括在打印头101中以用于存储关联的打印性能简档或其他设置数据，该其他设置数据包括该打印头的温度依赖性或温度设置点。
打印机部件220可以表示打印***200的任何和所有其他发热元件和/或旨在冷却打印***220的任何元件。为了说明的目的，图2中描绘了打印机部件220的示例集合。示例打印机部件200可以包括干燥部件221、固化部件223、介质馈送部件或***225以及打印密度测量部件227。干燥部件221可以包括旨在从由打印头101生成的打印图像去除过量水分或溶剂的任何元件。这样的干燥部件221可以包括诸如风扇、加热元件、吸墨纸等之类的设备或机构。固化部件223可以包括用于固定或固化由打印头101施加的打印材料的任何元件。示例固化部件223包括诸如辐射能量源（诸如红外灯、UV光源等）之类的设备。介质馈送部件或***225可以包括机动辊、机动传送带、机动星轮等的各种组合。打印图像密度测量部件227可以包括各种光学传感器和成像***，该各种光学传感器和成像***可以检测由打印头101沉积在打印介质上的打印材料的密度。
示例打印***200的任何和所有打印机部件可生成可影响喷射模具105的性能的各种热量。在一些情形中，个体喷射模具105中每一个的操作可影响其自身温度，其邻近喷射模具105的温度以及另一打印头101上的喷射模具105的温度。例如，在各种打印情形中，可以使特定喷射模具105或一组喷射模具105比其他喷射模具105喷射更多打印材料。因此，比其他喷射模具105被更多地使用的那些喷射模具105可能倾向于比不太经常使用的喷射模具105更热。因为喷射模具105的温度可以影响喷射模具105的性能，所以能够监测喷射模具105的温度并且能够补偿校正超出预定操作温度的范围的温度变化是有帮助的。在一些实施方式中，预定操作温度的范围可以基于与喷射模具105关联的预定或校准的性能水平。例如，特定类型或设计的喷射模具105可以被设计或优化以便当在特定温度范围内操作时以特定水平起作用（例如，喷射可预测量的墨水或颜料）。
如本文所述，每个打印头101可以包括加热器110和/或温度传感器115。在打印***200的正常操作之前、期间和之后（例如，在校准、打印操作、整饰操作、关机等期间），控制器210可以将控制信号发送到打印头101以把对应的加热器110激活到各种设置点，以预热、保持或冷却它们关联的喷射模具105。例如，控制器210可以将控制信号发送到加热器110以循环打开和关闭，从而将喷射模具105保持在预定温度范围内的温度。在一些实施方式中，在控制器210激活打印头101以进行打印操作之前，控制器210可以将控制信号发送到加热器110以将喷射模具105预热到预定温度。这样的预热可以帮助避免打印头101和/或喷射模具105的瞬时减弱或次优性能。
当打印***200执行各种操作时，控制器210可以从温度传感器115接收温度信息，将温度信息与温度信息的特定预定范围进行比较，然后将校正信号发送到对应加热器110以根据特定模式打开、关闭或循环，从而保持或增加对应喷射模具105的温度。
如本文所述，控制器210可以耦合到各种打印机部件220。当控制器210执行操作以控制打印机部件220时，它们也可以从打印机部件220接收信息。这种信息或反馈可以包括与如下内容有关的信息：干燥部件221、固化部件223、介质馈送***225和/或密度测量部件227的温度或其他操作状况。例如，控制器210可以从干燥部件221和/或固化部件223接收如下信息：它们可操作并且正在生成热量，该热量可影响各种打印头101中的喷射模具105的操作温度。基于该信息，控制器210可立即开始监测温度传感器115和/或增加温度传感器115或报告温度信息的频率。
在一些实施方式中，控制器210可以控制密度测量部件227以在校准期间或在正常操作期间测量任何一个打印头101上的任何一个喷射模具105的打印材料的密度。例如，密度测量部件227可以测量由特定喷射模具105在某个特定打印区域上方施加的打印材料的打印密度或点尺寸。基于所测量的区域中的打印密度或点尺寸的信息，控制器210可以确定打印密度并且与由对应温度传感器115确定的操作温度相关。控制器210然后可以通过操作（例如，激活或停用）对应加热器110来执行操作以补偿喷射模具105性能的任何改变。
在各种实施方式中，控制器210可以访问存储在每一个打印头101和/或包括在打印***200中的存储器（未示出）上的所存储的设置文件，以取回每个喷射模具105和/或由打印头101上喷射模具105组成的组或区段的预定目标温度。使用设置文件中的信息，控制器210可以操作加热器110和温度传感器115以把对应的喷射模具设置到与每个喷射模具105或者一组喷射模具105相关联的特定预定温度。
在类似实施方式中，控制器可以调整特定打印头101中的喷射模具105的温度，以基于不同打印头101之间喷射模具105的性能变化来补偿或实现均匀性能。在这样的实施方式中，控制器210可以使用密度测量部件227来确定反馈信息，你可以基于该反馈信息来补偿打印头101和/或部件喷射模具105中任何一个的加热简档。在其他实施方式中，控制器210可以参考设置信息和或性能简档以获得温度设置，所述设置信息和或性能简档将温度与特定打印头101中的喷射模具105和/或由喷射模具105组成的组的特定性能特性（例如，点尺寸、打印密度等）相关联，所述温度设置用于操作加热器110和温度传感器115以在喷射模具105之间和/或在打印头101之间实现一致和/或均匀的性能。
通过为控制器210提供跨打印头101设置/或调整喷射模具105的温度的能力，打印***200可以有优势地调整点尺寸或打印材料液滴重量，而不是使用调整所喷射的打印材料液滴的数量的复杂***。比较打印头101之间喷射模具105的温度的能力提供了如下能力：当一个打印头101中的喷射模具或一组喷射模具105由于打印***200的操作状况而比其初始温度设置点更暖和时控制打印性能的变化。为了补偿打印性能的改变，控制器210可以增加其他打印头101上的喷射模具105或由喷射模具105组成的组的温度。
图3描绘了根据本公开的各种实施方式的控制喷射模具105的温度的示例方法300的流程图。如所示的，方法300可以在框310处开始，在310中控制器210从打印头101接收温度数据。如本文所述，可以从包括在打印头101中的温度传感器115接收温度数据。温度传感器115可以与特定喷射模具105和/或一组喷射模具105相关联。此外，温度传感器115还可以与特定加热器110相关联。温度数据可以包括关于特定喷射模具105和/或一组喷射模具105的当前、历史或将来操作温度的信息。
在框320处，基于温度数据，控制器210可以生成加热器控制信号，所述加热器控制信号打开、关闭和/或循环打开和关闭与有关喷射模具105相关联的加热器110。在一些实施方式中，生成加热器控制信号可以包括：参考与特定打印头101、特定喷射模具105和/或由喷射模具105组成的组相关联的设置数据和/或性能简档。如本文所述，设置数据和/或性能简档是操作设置或性能曲线，其将喷射模具105和/或一组喷射模具105的打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能与针对控制信号的特定集合的操作温度相关联。如本文所述，控制信号指代电子信号（诸如电压、电流等）的集合，控制器210把该电子信号的集合发送到打印头101以驱动特定喷射模具105中的打印喷嘴并以生成打印图像的方式进行记录。这样，控制信号可以包括不同的信号（例如，偏置电压、激活电压等）电平或集合，喷射模具105按照该信号电平或集合***作。相应地，不同的控制信号电平可以与对应的设置数据和/或性能简档相关联。
图4是根据本公开的各种实施方式的用于控制喷射模具105的温度的示例方法400的流程图。如所示的，方法400可以在框410开始，其中控制器210从打印头101接收温度数据。来自打印头101的温度数据可以从温度传感器115接收并且对应于部件喷射模具105的温度。在框420 ，控制器可以从其他打印机部件220接收数据。从打印机部件220接收的所述数据可以包括指示所述部件的操作的信息，诸如正由所述部件执行的当前功能、所述部件的当前温度、所述部件的当前操作状态等。例如，从打印机部件220接收的数据可以包括与如下各项有关的信息：干燥部件221的当前状态（例如，温度、空速、故障检测等）、固化部件223的当前状态（例如温度、辐射能量输出、故障检测等）或介质馈送***225的当前状态（例如，温度、电动机速度、输送带速度、堵塞检测等）。
在框430处，控制器210可以接收与由密度测量部件227确定的测量结果有关的打印密度测量数据。这种测量结果可以包括点尺寸、密度的测量结果或者由打印头101打印的图像的其他打印质量信息或关于由密度测量部件227检测到的未来将要打印的内容的信息。
在框440处，控制器210可以生成加热器控制信号，利用该控制信号来控制各种打印头101和打印机***200中的加热器110和/或温度传感器115。例如，加热器控制信号可以包括使加热器110打开、关闭和/或循环打开和关闭的信号用于设置或重新设置部件喷射模具105的温度设置点，从而提高或控制喷射模具105的打印性能。
这些和其他变化、修改、添加和改进可以落入（一个或多个）所附权利要求的范围内。如本文中的描述中以及遍及随后的权利要求所使用的，“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另外明确指出。而且，如本文中的描述中以及遍及随后的权利要求所使用的，“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”，除非上下文另外明确指出。本说明书（包括任何所附权利要求，摘要和附图）中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的全部元素可以按照任何组合被组合，除其中至少一些这样的特征和/或元素是相互排斥的组合之外。

Claims (10)

1.一种打印头，包括：
多个喷射模具；
温度传感器，耦合到所述多个喷射模具以将温度信号发送到控制器；和
加热器，耦合到所述多个喷射模具以将热量施加到所述多个喷射模具中的至少一个喷射模具，
其中，所述加热器基于从所述控制器接收的控制信号而向所述至少一个喷射模具施加热量，其中所述喷射模具与对应的性能简档相关联，所述对应的性能简档将喷射模具和/或一组喷射模具的打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能与针对控制信号的特定集合的操作温度相关联，并且其中基于所述打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能的测量结果确定温度设置；
其中所述控制信号是基于所述温度信号和所述温度设置而生成的。
2.根据权利要求1所述的打印头，其中，所述多个喷射模具包括：包括在所述打印头中的针对一个温度传感器和一个加热器的一组喷射模具和针对一个温度传感器和一个加热器的特定喷射模具。
3.根据权利要求1所述的打印头，还包括：存储器，具有与所述多个喷射模具相关联的性能简档。
4.一种打印机***，包括：
控制器，用于生成控制信号；
多个打印头，耦合到所述控制器，每个打印头包括：
喷射模具，用于响应于从所述控制器接收的控制信号而喷射打印材料；
温度传感器，用于将温度数据发送到所述控制器；和
加热器，用于响应于从所述控制器接收的控制信号而操作，
其中，所述加热器基于响应于所述温度数据从所述控制器接收的控制信号而向所述喷射模具施加热量，
其中每个打印头还包括存储与所述打印头相关联的性能简档，并且所述性能简档将所述打印头的打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能与针对控制信号的特定集合的操作温度相关联，并且其中基于所述打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能的测量结果确定温度设置；
其中所述控制信号是基于所述温度信号和所述温度设置而生成的。
5.根据权利要求4所述的打印机***，还包括：附加打印机部件，用于执行对应的功能以及将状态数据发送到所述控制器，并且其中由所述控制器生成的所述控制信号还基于所述状态数据。
6.根据权利要求4所述的打印机***，其中所述喷射模具包括多个喷射模具。
7.根据权利要求4所述的打印机***，其中，所述温度传感器测量所述喷射模具的温度，并且所述温度数据基于所述测量。
8.一种供打印头使用的方法，包括：
接收来自打印头的温度数据和打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能的测量结果；
基于所述打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能的测量结果确定温度设置；和
基于所述温度数据和所述温度设置生成加热器控制信号以控制打印头上的加热器，
其中所述温度数据包括与所述打印头上的喷射模具的温度对应的数据，
其中所述控制信号还基于与所述打印头相关联的性能简档，并且所述性能简档将所述打印头的打印材料液滴重量、点尺寸或密度性能与针对控制信号的特定集合的操作温度相关联。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：从另一打印机部件接收状态数据，并且其中所述控制信号还基于所述状态数据。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：从密度测量部件接收打印密度测量数据，并且其中所述控制信号还基于所述打印密度测量数据。
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