CN110325369B - 管芯上致动器禁用 - Google Patents

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Abstract

在根据本公开的一个示例中，描述了一种流体喷射管芯。该管芯包括被布置在流体喷射管芯上的若干致动器传感器，用来感测对应致动器的特性。每个致动器传感器耦合到相应致动器，并且多个耦合的致动器传感器和致动器被分组为流体喷射管芯上的基元。该管芯还包括每一基元一个致动器评估管芯，用来评估该基元内的任何致动器的致动器特性。该管芯还包括若干禁用设备。每个禁用设备1)耦合到所述若干致动器中的相应致动器，并且2)在确定对应致动器出故障时禁用该对应致动器。

Description

管芯上致动器禁用
背景技术
流体喷射管芯(die)是包括若干喷嘴的流体喷射***的组件。管芯还可以包括其它致动器，诸如微循环泵。通过这些喷嘴和泵，喷射或移动流体，除了别的以外还诸如油墨和融合(fusing)剂。随着时间的过去，这些喷嘴和致动器可能变得堵塞或者以其它方式不可操作。作为特定示例，随着时间的过去，打印设备中的油墨可能***并结硬皮，从而阻塞喷嘴并打断后续喷射事件的操作。影响这些致动器的问题的其它示例包括喷射元件上的流体融合、颗粒污染、管芯结构的表面粘闭(puddling)和表面损坏。这些和其它问题可能不利地影响其中安装管芯的设备的操作。
附图说明
附图图示了在本文中描述的原理的各种示例，并且是说明书的一部分。所图示的示例被给出仅为了说明，并且不限制权利要求书的范围。
图1A和1B是根据在本文中描述的原理的示例的包括管芯上致动器禁用和激活转发组件的流体喷射管芯的框图。
图2A是根据在本文中描述的原理的示例的包括管芯上致动器禁用和激活转发组件的流体喷射***的框图。
图2B是根据在本文中描述的原理的示例的在图2A中所描绘的流体喷射***的喷嘴的横截面图。
图3是根据在本文中描述的原理的示例的用于执行管芯上致动器禁用评估的方法的流程图。
图4是根据在本文中描述的原理的另一个示例的管芯上致动器评估和禁用组件的电路图。
图5是根据在本文中描述的原理的另一个示例的管芯上致动器评估、禁用和激活转发组件的电路图。
图6是根据在本文中描述的原理的另一个示例的管芯上致动器评估、禁用和激活转发组件的电路图。
在全部的附图中，相同的参考号码指示类似但不一定相同的元件。图不一定按比例，并且可能扩大一些部分的尺寸以更清楚地图示所示的示例。此外，附图提供了与描述一致的示例和/或实现方式；然而，描述不限于附图中提供的示例和/或实现方式。
具体实施方式
流体喷射管芯是包括若干致动器的流体喷射***的组件。这些致动器可以以从管芯喷射流体的喷嘴或者非喷射致动器的形式出现，诸如使流体在管芯上的全部流体通道中循环的再循环泵。通过这些喷嘴和泵，喷射或移动流体，除了别的以外还诸如油墨和融合剂。
依赖流体喷射***的设备的特定示例包括但不限于喷墨打印机、多功能打印机(MFP)和增材制造装置。这些***中的流体喷射***广泛用于精确且快速地分配少量流体。例如，在增材制造装置中，流体喷射***分配融合剂。融合剂沉积在构建材料上，该融合剂促进构建材料的硬化以形成三维产品。
其它流体喷射***在诸如纸之类的二维打印介质上分配油墨。例如，在喷墨打印期间，油墨被引导到流体喷射管芯。取决于要打印的内容，其中布置了流体喷射***的设备确定墨滴要被释放/喷射到打印介质上的时间和位置。以该方式，流体喷射管芯在预定义区域上方释放多个墨滴以产生要打印的图像内容的表示。除纸之外，还可以使用其它形式的打印介质。
相应地，如已经描述的，可以在二维打印操作(即，在基板上沉积流体)中和在三维打印操作(即，在材料基础上沉积融合剂以形成三维打印产品)中实现本文中描述的***和方法。
为了喷射流体，这些流体喷射管芯包括喷嘴和其它致动器。经由喷嘴从管芯喷射流体并经由其它致动器(诸如泵)使流体在整个管芯中移动。通过每个喷嘴喷射的流体来自与喷嘴流体连通的对应流体储器。
为了喷射流体，每个喷嘴包括各种组件。例如，喷嘴包括喷射器、喷射室和喷嘴口。喷嘴的喷射室保持一定量的流体。喷射室中的喷射器操作以通过喷嘴口将流体喷射出喷射室。喷射器可以包括热电阻器或其它热器件、压电元件或用于从点火(firing)室喷射流体的其它机构。
虽然这样的流体喷射***和管芯无疑已经使精确流体递送的领域前进，但是一些条件影响它们的有效性。例如，管芯上的喷嘴经受许多循环的加热、驱动气泡形成、驱动气泡破裂和从流体储器的流体补充。随着时间的过去，并且取决于其它操作条件，致动器可能变得阻塞或以其它方式有缺陷。例如，诸如干油墨或粉末构建材料之类的颗粒物质可能阻塞喷嘴。该颗粒物质可能不利地影响后续打印流体的形成和释放。可能影响打印设备的操作的场景的其它示例包括喷射器元件上的打印流体的融合、表面粘闭以及对喷嘴内组件的一般损坏。由于在表面上沉积流体的过程是精确的操作，因此这些阻塞可能对打印质量有有害影响。如果这些致动器中的一个失灵(fail)，并且在失灵之后持续操作，则其可能导致邻近的致动器失灵和/或导致灾难性失灵。
相应地，本说明书描述了一种适应出故障的喷嘴或其它致动器的方法。具体地，本说明书描述了一种包括管芯上组件的管芯，该管芯上组件：1)评估致动器是否正在如期望那样操作，以及2)如果致动器未如期望那样运转，则可以使致动器不能继续操作，从而减少出故障的致动器可能对设备的操作具有的任何负面影响。在一些示例中，除了禁用致动器之外，管芯上组件可以激活另一个致动器来代替出故障的致动器。例如，如果一个喷嘴未被正确地点火，则可以禁用该喷嘴，并且可以代之以激活邻近喷嘴来代替出故障的喷嘴。这样做确保打印或任何其它操作如预期那样继续，同时减小出故障的喷嘴的影响。
具体地，本说明书描述了一种流体喷射管芯。该流体喷射管芯包括被布置在流体喷射管芯上的若干致动器传感器，用来感测对应致动器的特性。所述若干致动器传感器中的每个致动器传感器耦合到若干致动器中的相应致动器，并且多个耦合的致动器传感器和致动器被分组为流体喷射管芯上的基元(primitive)。流体喷射管芯还包括每一基元一个致动器评估设备，用来评估基元内的任何致动器的致动器特性。该管芯还包括若干禁用设备。每个禁用设备1)耦合到所述若干致动器中的相应致动器，并且2)当确定对应致动器出故障时，禁用该对应致动器。
本说明书还描述了一种包括多个流体喷射管芯的流体喷射***。流体喷射管芯包括若干驱动气泡检测设备，用来输出指示对应致动器的状态的第一电压。每个驱动气泡检测设备耦合到相应致动器，并且多个耦合的驱动气泡检测设备和致动器被分组为流体喷射管芯上的基元。每个管芯还包括每一基元一个致动器评估设备，用来至少部分地基于第一电压和阈值电压的比较来评估致动器的致动器特性。
每个流体喷射管芯还包括若干禁用设备。每个禁用设备1)耦合到若干致动器中的相应致动器，并且2)当确定对应致动器出故障时，禁用该对应致动器。每个流体喷射管芯还包括若干转发设备。每个转发设备1)耦合到所述若干致动器中的相应致动器，并且2)当确定第一致动器出故障时，将最初以第一致动器为目标的激活脉冲转发到第二致动器。
本说明书还描述了一种用于评估流体喷射管芯上的致动器特性、禁用致动器以及在一些情况下将激活脉冲转发到不同致动器的方法。根据该方法，接收用于激活基元的致动器的激活脉冲，并且基于激活脉冲来激活致动器。激活事件生成由对应致动器传感器输出的第一电压。对应致动器传感器也被布置在流体喷射管芯上并且耦合到致动器。然后至少部分地基于第一电压和阈值电压的比较，在由基元的多个致动器共享的致动器评估设备处评估致动器特性。然后在比较指示所选择的致动器出故障时禁用该致动器。
在该示例中，致动器传感器、致动器和评估组件被布置在流体喷射管芯本身上，而不是在管芯外，例如作为打印机电路或其它流体喷射***电路的一部分。当这样的致动器评估电路不在流体喷射管芯上时，来自致动器传感器的收集信息在管芯外传递，其中它用于确定对应致动器的状态。相应地，通过将这些元件直接结合在流体喷射管芯上，使得能实现流体喷射管芯的增加的技术功能性。例如，打印机管芯通信带宽在传感器信息不在管芯外传递时减小，但是在评估致动器时而是被维持在流体喷射管芯上。管芯上电路还减少其中布置了流体喷射管芯的打印机的计算开销。更进一步地，在流体喷射管芯本身上具有这样的致动器评估电路从管理致动器维修和/或修理去除打印机并将其定位到管芯本身。另外，通过不将这样的感测和评估电路定位在管芯外，而是将其维持在流体喷射管芯上，可以存在更快的对出故障的致动器的响应。更进一步地，将该电路安置在流体喷射管芯上减小了这些组件对电噪声的敏感性，如果它们被驱离流体喷射管芯则所述电噪声可能破坏信号。
总之，使用这样的流体喷射管芯1)允许将致动器评估、禁用和替换电路布置在管芯本身上，而不是将感测到的信号发送到管芯外的喷嘴评估电路；2)提高设备与管芯之间的带宽使用的效率；3)减少针对其中布置了流体喷射管芯的设备的计算开销；4)为出故障的致动器提供改进的分辨时间；5)允许在一个基元中的致动器评估，同时允许在另一个基元中的致动器的继续操作；以及6)将喷嘴的管理放置在流体喷射管芯上，而不是放置在其中安装了流体喷射管芯的打印机上。然而，设想在本文中公开的设备可以解决若干技术领域中的其它问题和缺陷。
如在本说明书中和所附权利要求书中使用的，术语“致动器”是指喷嘴或另一个非喷射致动器。例如，作为致动器的喷嘴操作以从流体喷射管芯喷射流体。作为非喷射致动器的示例的再循环泵使流体在流体喷射管芯内的全部流体槽、通道和路径中移动。
相应地，如在本说明书中和所附权利要求书中使用的，术语“喷嘴”是指流体喷射管芯的将流体分配到表面上的单独组件。喷嘴至少包括喷射室、喷射器和共享喷嘴口。
进一步地，如在本说明书中和所附权利要求书中使用的，术语“流体喷射管芯”是指包括若干喷嘴的流体喷射设备的组件，通过所述若干喷嘴喷射打印流体。致动器的组被分类为流体喷射管芯的“基元”。在一个示例中，基元可以包括在8-16之间个致动器。流体喷射管芯可以被首先组织成两列，其中每一列有30-150个基元。
更进一步地，如本说明书中和所附权利要求书中使用的，术语“若干”或类似语言意在被广义地理解为包括1到无穷大的任何正数。
图1A和1B是根据在本文中描述的原理的示例的包括管芯上致动器禁用和激活转发组件的流体喷射管芯(100)的框图。如以上所描述的，流体喷射管芯(100)是容纳用于沿各种路径喷射流体和/或输送流体的组件的流体喷射***的组件。在整个流体喷射管芯(100)中喷射和移动的流体可以具有各种类型，包括油墨、生化剂和/或融合剂。
图1A描绘了具有被布置在基元(110)上的致动器(102)、致动器传感器(104)、禁用设备(106)和致动器评估设备(108)的流体喷射管芯(100)。图1B描绘了具有被布置在每个基元(110)上的多个致动器(102)、多个致动器传感器(104)、多个禁用设备(106)以及致动器评估设备(108)的流体喷射管芯(100)。
流体喷射管芯(100)包括各种致动器(102)，用来从流体喷射管芯(100)喷射流体或以其它方式在整个流体喷射管芯(100)中移动流体。在一些情况下，可能存在如图1A中所描绘的一个致动器(102)，在其它示例中，可能存在如图1B中所描绘的多个致动器(102-1、102-2、102-3、102-4)。致动器(102)可能具有变化的类型。例如，喷嘴是一个类型的致动器(102)，其操作以从流体喷射管芯(100)喷射流体。另一个类型的致动器(102)是再循环泵，其可以是使流体在喷嘴通道与馈送(feed)喷嘴通道的流体槽之间移动的组件。虽然本说明书可以参考特定类型的致动器(102)，但是流体喷射管芯(100)可以包括任何数目和类型的致动器(102)。而且，在各图内，指示“-*”是指组件的特定实例。例如，第一致动器被标识为(102-1)。相比之下，指示“-*”的缺乏一般是指组件。例如，致动器一般被称为致动器(102)。
返回致动器(102)。喷嘴是一个类型的致动器，其将源于流体储器的流体喷射到诸如纸或构建材料体积之类的表面上。具体地，由喷嘴喷射的流体可以经由流体喷射管芯(100)中的流体馈送槽而被提供给喷嘴，该流体馈送槽将喷嘴流体地(fluidically)耦合到流体储器。为了喷射流体，每个喷嘴包括若干组件，其包括喷射器、喷射室和喷嘴口。下面结合图2B提供喷射器、喷射室和喷嘴口的示例。
流体喷射管芯(100)还包括被布置在流体喷射管芯(100)上的致动器传感器(104)。在一些情况下，可能存在如图1A中所描绘的一个致动器传感器(104)，在其它示例中，可能存在如图1B中所描绘的多个致动器传感器(104-1、104-2、104-3、104-4)。致动器传感器(104)感测对应致动器的特性。例如，致动器传感器(104)可以测量致动器(102)附近的阻抗。作为特定示例，致动器传感器(104)可以是检测喷嘴的喷射室内的驱动气泡的存在的驱动气泡检测器。
驱动气泡由喷射器元件生成以使流体在喷射室中移动。具体地，在热喷墨打印中，热喷射器加热以使喷射室中的一部分流体蒸发。随着气泡膨胀，它迫使流体离开喷嘴口。随着气泡破裂，喷射室内的负压从流体喷射管芯(100)的流体馈送槽吸取流体。感测这样的驱动气泡的正确形成和破裂可以用于评估特定喷嘴是否正在如期望那样操作。也就是说，喷嘴中的阻塞将影响驱动气泡的形成。如果还没有如期望那样形成驱动气泡，则可以确定喷嘴被阻塞和/或不在以预期的方式工作。以上过程还可以用于确定与诸如再循环泵之类的非喷射致动器相关的驱动气泡的正确形成和破裂。
可以通过在不同时间点测量喷射室内的阻抗值来检测驱动气泡的存在。也就是说，由于构成驱动气泡的蒸汽具有与以其它方式布置在该室内的流体不同的导电率，因此当在喷射室中存在驱动气泡时，将测量到不同的阻抗值。相应地，驱动气泡检测传感器测量该阻抗并输出对应电压。如下面将描述的，该输出可以用于确定驱动气泡是否正被正确地形成并因此确定对应喷嘴是处于运转状态还是出故障状态。该输出可以用于触发后续的致动器(102)管理操作。虽然已经提供了阻抗测量的描述，但是可以测量其它特性以确定对应致动器(102)的特性。
如以上所描述的，在诸如图1B中所描绘的示例之类的一些示例中，若干致动器传感器(104)中的每个致动器传感器(104)可以耦合到若干致动器(102)中的相应致动器(102)。在一个示例中，每个致动器传感器(104)与相应致动器(102)唯一地配对。例如，第一致动器(102-1)可以与第一致动器传感器(104-1)唯一地配对。类似地，第二致动器(102-2)、第三致动器(102-3)和第四致动器(102-4)可以与第二致动器传感器(104-2)、第三致动器传感器(104-3)和第四致动器传感器(104-4)唯一地配对。致动器(102)和致动器传感器(104)的多个配对可以被一起分组在流体喷射管芯(100)的基元(110)中。也就是说，流体喷射管芯(100)可以包括被分组为基元(110)的任何数目的致动器(102)/致动器传感器(104)对。以该方式配对致动器(102)和致动器传感器(104)提高了致动器(102)管理的效率。虽然图1B描绘了多个致动器(102)和致动器传感器(104)，但是基元(110)可以具有任何数目的致动器(102)/致动器传感器(104)对，包括一对，如图1A中所描绘的那样。
将致动器传感器(104)包括在流体喷射管芯(100)上，而不是在诸如打印机之类的一些管芯外位置上，也提高效率。具体地，它允许感测在本地发生，而不是在管芯外发生，这提高了可以发生感测的速度。
流体喷射管芯(100)还包括每一基元(110)一个致动器评估设备(108)。致动器评估设备(108)至少基于致动器传感器(104)的输出来评估致动器(102)。例如，第一致动器传感器(104-1)可能输出电压，该电压对应于第一喷嘴的喷射室内的阻抗测量结果。可以将该电压与阈值电压进行比较，该阈值电压在在存在流体的情况下的期望电压与在喷射室中存在空气的情况下的期望电压之间进行描述。
作为特定示例，低于阈值电压的电压可以指示存在流体，该流体具有比流体蒸汽低的阻抗。相应地，高于阈值电压的电压可以指示存在蒸汽，该空气具有比流体高的阻抗。相应地，在期望驱动气泡时，从致动器传感器(104)输出的高于或等于阈值电压的电压将暗示存在驱动气泡，而从致动器传感器(104)输出的低于阈值电压的电压将暗示缺乏驱动气泡。在该情况下，由于期望驱动气泡，但是第一电压不暗示这样的驱动气泡电流正在形成，因此可以确定受测试的喷嘴具有出故障的特性。虽然已经描述了特定关系，即低电压指示流体，高电压指示蒸汽，但是可以根据在本文中描述的原理来实现任何希望的关系。
在一些示例中，为了正确地确定致动器(102)是否正在如期望那样运转，对应致动器传感器(104)可以采取与对应致动器(102)相关的多个测量，并且致动器评估设备(108)可以在输出致动器(102)的状态的指示之前评估多个测量值。可能在点火事件之后以不同时间间隔获得不同的测量值。相应地，将不同的测量值与不同的阈值电压进行比较。具体地，指示正确形成的驱动气泡的阻抗测量结果是时间的函数。例如，驱动气泡在其最大处产生最高阻抗，然后在气泡随着时间的过去而破裂时，阻抗度量值由于喷射室中的蒸汽量减少同时它重新填充流体而下降。相应地，指示正确形成的驱动气泡的阈值电压也随着时间的过去而改变。在点火事件之后将多个电压值与多个阈值电压进行比较在特定致动器(102)的确定状态中提供较大的置信度。
如可以在图1A和1B中所看到的，致动器评估设备(108)是针对每一基元(110)来说的。也就是说，致动器评估设备(108)与该特定基元(110)的仅那些致动器(102)和仅那些致动器传感器(104)对接。换句话说，在基元(101)中的所有致动器(102)之间共享单个致动器评估设备(108)。
流体喷射管芯(100)还包括若干禁用设备(106-1、106-2、106-3、106-4)。与所述若干致动器传感器(104)一样，禁用设备(106)中的每个耦合到所述若干致动器(102)中的相应致动器(102)，并且在一些情况下，与所述若干致动器(102)中的致动器(102)唯一地配对。禁用设备(106)可以通过阻止预期用于特定致动器(102)的激活脉冲到达该致动器(102)来禁用相关联的致动器(102)。例如，在致动器评估设备(108)确定第一致动器(102-1)出故障时，相关联的第一禁用设备(106-1)可以阻止后续的激活脉冲到达第一致动器(102-1)。在这样做时，可以避免由继续操作第一致动器(102-1)产生的不利影响。
图2A是根据在本文中描述的原理的示例的包括管芯上致动器(图1A，102)禁用和激活转发组件的流体喷射***(212)的框图。***(212)包括流体喷射管芯(100)，多个致动器(102)和对应致动器传感器(104)被布置在该流体喷射管芯(100)上。为简单起见，用参考号码指示致动器(102)、致动器传感器(104)、禁用设备(106)和稍后描述的转发设备(218)的单个实例。然而，流体喷射管芯(100)可以包括任何数目的致动器(102)、致动器传感器(104)、禁用设备(106)和转发设备(218)。在图2A中所描绘的示例中，致动器(102)、致动器传感器(104)、禁用设备(106)和转发设备(218)被排列成列，然而这些组件可以被以不同的阵列来排列。每列中的致动器(102)、致动器传感器(104)、禁用设备(106)和转发设备(218)可以被分组为基元(110-1、110-2、110-3、110-4)。在致动器(102)是流体喷射喷嘴的情况下，每次每一基元(110)激活一个喷嘴。虽然图2A每一基元(110)描绘了六个组件，但是基元(110)可以具有任何数目的这些组件。
图2B是喷嘴(220)的横截面图。如以上所描述的，喷嘴(220)是操作以从流体喷射管芯(100)喷射流体的致动器(102)，该流体初始被布置在流体地耦合到流体喷射管芯(100)的流体储器中。为了喷射流体，喷嘴(220)包括各种组件。具体地，喷嘴(220)包括喷射器(222)、喷射室(228)和喷嘴口(226)。喷嘴口(226)可以允许诸如油墨之类的流体沉积到诸如打印介质之类的表面上。喷射室(228)可以保持一定量的流体。喷射器(222)可以是用于通过喷嘴口(226)从喷射室(228)喷射流体的机构，其中喷射器(222)可以包括点火电阻器或其它热器件、压电元件或者用于从喷射室(228)喷射流体的其它机构。
在热喷墨操作的情况下，喷射器(222)是加热元件。在接收点火信号时，加热元件发起喷射室(228)的油墨的加热。随着接近加热元件的流体的温度增加，流体可以蒸发并形成驱动气泡。随着加热继续，驱动气泡膨胀并且迫使流体离开喷嘴口(226)。随着蒸发的流体气泡破裂，喷射室(228)内的负压将流体从流体供应吸取到喷射室(228)中，并且该过程重复。该***称为热喷墨***。
图2B还描绘了驱动气泡检测设备(224)。图2B中所描绘的驱动气泡检测设备(224)是图2A中所描绘的致动器传感器(104)的示例。相应地，与致动器传感器(104)一样，每个驱动气泡检测设备(224)耦合到所述若干致动器(102)中的相应致动器(102)，并且驱动气泡检测设备(224)是对应致动器(102)作为其组件的基元(110)的一部分。
驱动气泡检测设备(224)可以包括单个导电板，诸如钽板，该单个导电板可以检测喷射室(228)内的不论什么介质的阻抗。具体地，每个驱动气泡检测设备(224)测量喷射室(228)内的介质的阻抗，该阻抗测量可以指示驱动气泡是否存在于喷射室(228)中。驱动气泡检测设备(224)然后输出指示对应喷嘴(220)的状态(即形成或未形成驱动气泡)的第一电压值。可以将该输出与阈值电压进行比较，以确定喷嘴(220)是否出故障或以其它方式不可操作。
返回图2A，***(212)还包括若干致动器评估设备(108-1、108-2、108-3、108-4)。具体地，***(212)包括每一基元一个致动器评估设备(108)。也就是说，致动器评估设备(108-1、108-2、108-3、108-4)中的每个可以与对应基元(110-1、110-2、110-3、110-4)唯一地配对。也就是说，第一基元(110-1)可以与第一致动器评估设备(108-1)唯一地配对。类似地，第二基元(110-2)、第三基元(110-3)和第四基元(110-4)可以分别与第二致动器评估设备(108-2)、第三致动器评估设备(108-3)和第四致动器评估设备(108-4)唯一地配对。在一个示例中，每个致动器评估设备(108)对应于该特定基元(110)内的仅所述若干致动器(102)和仅所述若干致动器传感器(104)。
致动器评估设备(108)至少部分地基于与在其对应基元(110)内的致动器(102)对应的致动器传感器(104)的输出以及阈值电压来评估该致动器(102)的特性。也就是说，致动器评估设备(108)标识其基元(110)内的出故障的致动器(102)。例如，阈值电压可以使得低于阈值的电压将指示与流体接触的致动器传感器(104)，并且高于阈值电压的电压将指示与流体蒸汽接触的致动器传感器(104)。相应地，依照阈值电压和第一电压的该比较，可以确定是蒸汽还是流体与致动器传感器(104)接触，并且相应地确定是否已形成期望的驱动气泡。虽然已经呈现了一种特定的关系，即低电压指示流体并且高电压指示蒸汽，但是可能存在其它关系，即高电压指示流体并且低电压指示蒸汽。
在流体喷射管芯(100)上包括致动器评估设备(108)改进致动器评估的效率。例如，在其它***中，由致动器传感器(104)收集的任何感测信息不是针对每一致动器(102)的，其也不被在流体喷射管芯(100)上评定，而是被从流体喷射管芯(100)路由到打印机，这增加了流体喷射管芯(100)与其中安装它的打印机之间的通信带宽。此外，这样的基元/致动器评估设备配对允许局部“按基元”评定，该评定可以被在本地使用以禁用特定致动器(102)，而不涉及打印机或者流体喷射管芯(100)的其余部分。
每一基元(214)包括一个致动器评估设备(108)提高了致动器评估的效率。例如，如果致动器评估设备(108)位于管芯外，而一个致动器(102)正被测试，则管芯(100)上的所有致动器(102)，不仅仅是同一基元(110)中的那些致动器，将被停用，以便不干扰测试程序。然而，在基元(110)级别处进行测试的情况下，致动器(102)的其它基元(110)可以继续运转以喷射或移动流体。也就是说，可以评估对应于第一基元(110-1)的致动器(102)，同时对应于第二基元(110-2)、第三基元(110-3)和第四基元(110-4)的致动器(102)可以继续操作以沉积流体来形成打印标记。此外，每一基元(110)而不是每一致动器(102)包括一个致动器评估设备(108)节省空间，并且在确定致动器性能时更高效。
在该比较之后，致动器评估设备(108)可以生成指示流体喷射管芯(100)的失灵致动器的输出。该输出可以是二进制输出，其可以由下游***用于执行任何数目的操作。每一基元(110)实例化一个致动器评估设备(108)还减少管芯上电路。
图2A还描绘了若干转发设备(218)。与禁用设备(106)和致动器传感器(104)一样，可以在每一致动器(102)级别处实例化转发设备(218)。也就是说，所述若干转发设备(218)中的每个转发设备(218)可以耦合到所述若干致动器(102)中的一个相应致动器(102)，并且在一些情况下可以与该相应致动器(102)唯一地配对。当确定对应致动器(102)出故障时，转发设备(218)操作以将最初以对应致动器(102)为目标的激活脉冲转发到另一个致动器(102)。也就是说，除了禁用出故障或以其它方式不可操作的特定致动器(102)之外，流体喷射管芯(100)上的组件还允许替换致动器(102)，使得不管任何致动器(102)的失灵状态，设备的操作都可以继续。
也就是说，当对应于第一致动器(102)的致动器评估设备(108)确定第一致动器(102)出故障或以其它方式不可操作时，对应于第一致动器(102)的第一转发设备(218)可以将最初预期用于第一致动器(102)的激活脉冲传递到第二致动器(102)。换句话说，第二致动器(102)替换第一致动器(102)的操作。在一些示例中，替换初始致动器(102)的第二致动器(102)可以是离第一致动器(102)最近的致动器(102)。例如，它可以是相同的垂直索引的致动器(102)，但是在不同的列中。在另一个示例中，第二致动器(102)可以是相同列中的邻近致动器(102)。
由于致动器(102)被一起紧密地隔开，因此在最终产品上可能不可辨别这样的替换。此外，该替换确保可以最小化操作出故障的致动器(102)的任何不利影响。
图3是根据在本文中描述的原理的示例的用于执行管芯上致动器禁用的方法(300)的流程图。根据方法(300)，在致动器(图1A，102)处接收(框301)激活脉冲。也就是说，控制器或其它管芯外设备发送发起激活事件的电脉冲。对于非喷射致动器，诸如再循环泵，激活脉冲可以激活组件以使流体在流体喷射管芯(图1A，100)内的全部流体通道和流体槽中移动。在喷嘴(图2B，220)中，激活脉冲可以是使喷射器(图2B，222)从喷射室(图2B，228)喷射流体的点火脉冲。
在喷嘴的特定示例中，激活脉冲可以包括使喷射器(图2B，222)准备好的预充电脉冲。例如，在热喷射器的情况下，预充电可以使加热元件变热，使得喷射室(图2B，228)内部的流体被加热到接近蒸发的温度。在轻微的延迟之后，传递点火脉冲，这进一步加热加热元件，以便使喷射室(图2B，228)内部的流体的一部分蒸发。在要致动的致动器(图1A，102)处接收(框301)激活脉冲可以包括将全局激活脉冲引导到特定致动器(图1A，102)。也就是说，流体喷射管芯(图1A，100)可以包括致动器选择组件，该致动器选择组件允许全局激活脉冲被传递到特定致动器以用于激活。选择的致动器(图1A，102)是基元(图2A，214)的一部分。可以在任何给定时间每一基元(图2A，214)激活一个致动器(图1A，102)可能是该情况。
相应地，基于激活脉冲来激活(框302)所选择的致动器(图1A，102)。例如，在热喷墨打印中，热喷射器(图2A，222)中的加热元件被加热，以便生成迫使流体离开喷嘴口(图2B，226)的驱动气泡。特定喷嘴(图2A，220)的点火生成由对应致动器传感器(图1A，104)输出的第一电压，该输出指示在特定时间点的阻抗测量结果。也就是说，每个致动器传感器(图1A，104)耦合到致动器(图1A，102)，并且在一些情况下与致动器(图1A，102)唯一地配对。相应地，与已被点火的致动器(图1A，102)唯一地配对的致动器传感器(图1A，104)输出第一电压。
为了生成第一电压，将电流传递到致动器传感器(图1A，104)的导电板，并且从该板传递到流体或流体蒸汽中。例如，致动器传感器(图1A，104)可以包括被布置在喷射器(图2B，222)与喷射室(图2B，228)之间的单个导电板。随着该电流被传递到致动器传感器(图1A，104)板并且从该板传递到流体或流体蒸汽中，测量阻抗并确定第一电压。
在一些示例中，可以在形成打印标记的过程期间执行激活(框302)致动器(图1A，102)以获得用于激活器评估的第一电压。也就是说，触发致动器评估的点火事件可以是将流体沉积在打算接收流体的介质的一部分上的点火事件。换句话说，没有用于执行激活器评估所依赖的专门操作，并且在油墨被沉积在打算接收流体的图像的一部分上作为打印操作的一部分时将没有激活器评估过程的遗物。
在另一个示例中，在独立于打印标记的形成的专用事件中激活(框302)致动器(图1A，102)。也就是说，触发致动器评估的事件可以是点火事件的补充，用来将流体沉积在打算接收流体的介质的一部分上。也就是说，致动器可以在介质薄片(sheet)上的负空间上方点火，并且不是打算接收油墨以形成图像的致动器。
然后至少部分地基于第一电压和阈值电压的比较来评估(框303)致动器特性。在该示例中，可以选择阈值电压以清楚地指示阻塞的或以其它方式出故障的致动器(图1A，102)。也就是说，阈值电压可以对应于当喷射室(图2B，228)中存在驱动气泡(即，在该特定时间喷射室(图2B，228)中的介质是流体蒸汽)时预期的阻抗测量结果。相应地，如果喷射室(图2B，228)中的介质是流体蒸汽，则所接收的第一电压将可与阈值电压比较。相比之下，如果喷射室(图2B，228)中的介质是可能比流体蒸汽更导电的诸如油墨之类的打印流体，则阻抗将更低并且将输出更低的电压。相应地，配置阈值电压使得低于阈值的电压指示存在流体，并且高于阈值的电压指示存在流体蒸汽。如果第一电压由此大于阈值电压，则可以确定不存在驱动气泡，并且如果第一电压低于阈值电压，则可以确定：在应当存在驱动气泡时存在驱动气泡并且做出喷嘴(图1A，102)没有如期望那样执行的确定。虽然做出特定参考以输出低电压来指示低阻抗，但是在另一个示例中，可以输出高电压以指示低阻抗。
在一些示例中，与第一电压进行比较的阈值电压取决于自致动器(图1A，102)的激活以来经过的时间量。例如，随着驱动气泡破裂，喷射室(图2B，228)中的阻抗随着时间的过去而改变，缓慢地返回到指示存在流体的值。相应地，与第一电压进行比较的阈值电压也随着时间的过去而改变。
当受测试的致动器(图1A，102)被确定出故障或以其它方式不可操作时，可以禁用(框304)它。也就是说，它被阻止后续激活。这样做确保可以避免操作出故障的致动器(图1A，102)的任何不良影响。例如，如果被允许在出故障的状态下持续操作，则出故障的致动器(图1A，102)可能以级联方式使其它致动器(图1A，102)失灵。
禁用(框304)致动器(图1A，102)可以包括阻止最初预期用于致动器(图1A，102)的后续激活信号传递到致动器(图1A，102)。这些激活信号可以代之以被路由或转发到不同的致动器(图1A，102)。相应地，禁用目前的致动器(图1A，102)。如所描述的，通过阻止激活信号到达预期的致动器(图1A，102)，禁用致动器(图1A，102)。通过将激活信号转发到另一个致动器(图1A，102)，用运转的致动器(图1A，102)替换禁用的致动器(图1A，102)。
在一些示例中，禁用可以是永久性的，在其它示例中，它可以是可重置的。也就是说，在一些示例中，在已经禁用致动器(图1A，102)或一组致动器(图1A，102)之后，可以将它们重置，使得可以传递被预期用于那些致动器(图1A，102)的激活信号。这样的重置可以在预定的时间段之后发生，并且允许重新测试特定致动器(图1A，102)，以看是否由于无论什么原因，问题都可能已经自我修正或者计及一些致动器(图1A，102)维修或修理。
图4是根据在本文中描述的原理的另一个示例的管芯上致动器评估和禁用组件的电路图。具体地，图4是一个基元(110)的电路图。如以上所描述的，基元(110)包括若干致动器(102)和耦合到相应致动器(102)的若干致动器传感器(104)。在操作期间，选择特定致动器(102)以用于激活。在激活的同时，对应致动器传感器(104)经由选择晶体管(430-1、430-2、430-3)耦合到致动器评估设备(108)。也就是说，选择晶体管(430)形成致动器评估设备(108)与所选择的致动器传感器(104)之间的连接。该连接的形成还允许由施加的电压Vdbd产生的电流传递到对应致动器传感器(104)，使得可以做出致动器(102)内的喷射室(图2B，228)的阻抗测量。
在该示例中，致动器评估设备(108)包括比较设备(432)，用来将来自所述若干致动器传感器(104)中的一个的电压输出Vo与阈值电压Vth进行比较以确定对应致动器(102)何时出故障或以其它方式不可操作。也就是说，比较设备(432)确定致动器传感器(104)的输出Vo是大于还是小于阈值电压Vth。比较设备(432)然后输出指示哪个更大的信号。
然后可以将比较设备(432)的输出传递到致动器评估设备(108)的评估存储设备(434)。在一个示例中，评估存储设备(434)可以是存储比较设备(432)的输出并且选择性地传递该输出的锁存器设备。例如，致动器传感器(104)、比较设备(432)和评估存储设备(434)可以连续操作以评估致动器特性并存储与致动器(102)的状态相关的二进制值。然后，当传递控制信号Vc以启用评估存储设备(434)时，存储在评估存储设备(434)中的信息被作为输出而传递，根据该输出可以执行任何数目的后续操作。
在一些示例中，致动器评估设备(108)可以对着阈值的多个值处理第一电压的多个实例，以确定致动器(102)是否被阻塞或以其它方式出故障。例如，在多个激活事件中，可以在相对于激活事件的不同时间对第一电压进行采样，所述不同时间对应于驱动气泡形成和破裂的不同阶段。每次对第一电压进行采样时，可能将其与不同的阈值电压进行比较。在该示例中，致动器评估设备(108)可能或者具有唯一的锁存器来存储每个比较的结果，或者具有单个锁存器，并且如果传感器电压永远在期望范围之外(给定其被采样的时间)，则该致动器(102)可以被标识为有缺陷的。在该情况下，单个锁存器存储表示“聚合”致动器状态的位。在多个存储设备的情况下，每个可以存储针对不同的采样时间的评估结果，并且那些位的聚合集合可以允许不仅标识致动器状态，而且标识故障的性质。知道故障的性质可以告知***关于正确的响应(替换喷嘴、维修喷嘴[即多个沙嘴或泵]、清洁喷嘴等)。
评估存储设备(434)的输出可以用于任何数目的后续操作。例如，评估存储设备(434)的输出可以被传递到对应于正被测试的致动器(102)的禁用设备(106)。为简单起见，较详细地图示了一个禁用设备(106-1)。然而，其它禁用设备(106-2、106-3)可以包括类似的组件。具体地，禁用设备(106)可以包括与对应致动器(102)配对并存储致动器评估设备(108)的输出的禁用存储设备(436)。也就是说，致动器评估设备(108)可以评估基元(214)内的任何喷嘴(102)，并且禁用存储设备(436)存储特定致动器(102)的评估结果。在一些示例中，禁用存储设备(436)选择性地存储评估存储设备(434)的输出。也就是说，在禁用存储设备(436)的“E”端口处接收信号Ve，该信号选择性地允许禁用存储设备(436)将所述输出存储(即，锁存)到禁用存储设备(436)中。在该示例中，如果“E”端口为低，则“S”端口上的任何高脉冲都将被忽略。换句话说，作为特定示例，当第一致动器(102-1)正被评估时，禁用存储设备(436)被启用。以该方式，其它评估存储设备可以忽略评估存储设备(434)的预期用于其它致动器(102)的任何输出。
禁用存储设备(436)也可以是可重置的。也就是说，禁用存储设备(436)的“R”端口处的信号Vr，禁用存储设备(436)可以被重置为默认值，以便允许对应喷嘴(102)的后续分析。
禁用设备(106)还包括禁用门(438)，用来基于禁用存储设备(436)的输出来调节激活信号Va的通路。返回到图4的特定示例，当禁用存储设备(436)未指示致动器评估设备(108)已经确定第一致动器(102-1)出故障或以其它方式不可操作时，激活信号Va可以被允许传递到第一致动器(102-1)。
图5是根据在本文中描述的原理的另一个示例的管芯上致动器评估、禁用和激活转发组件的电路图。具体地，图5是一个基元(110)的电路图。除了以上关于图4所描述的组件之外，图5还描绘了若干转发设备(218-1、218-2、218-3)。为简单起见，较详细地图示了一个转发设备(218-1)。然而，其它转发设备(218-2、218-3)可以包括类似的组件。具体地，转发设备(218)可以包括与对应致动器(102)配对并且存储致动器评估设备(108)的输出的转发存储设备(540)。也就是说，致动器评估设备(108)可以评估基元(110)内的任何致动器(102)，并且转发存储设备(540)存储特定致动器(102)的评估结果。在一些示例中，转发存储设备(540)选择性地存储评估存储设备(434)的输出。也就是说，在转发存储设备(540)的“E”端口处接收信号Ve2，该信号选择性地允许转发存储设备(540)将所述输出存储(即，锁存)到转发存储设备(540)中。转发存储设备(540)也可以是可重置的。也就是说，响应于转发存储设备(540)的“R”端子上的输入Vr2，转发存储设备(540)可以被重置为默认值，以便允许对应致动器(102)的后续分析。
转发设备(218)还包括转发门(542)，用来基于转发存储设备(540)的输出来调节激活信号Va的转发。作为特定示例，当转发存储设备(540)指示致动器评估设备(108)已经确定第一致动器(102-1)出故障或以其它方式不可操作时，激活信号Va可以被允许传递到邻近致动器(102)，即，除第一致动器(102-1)之外的任何其它致动器。注意：给定类似的输入，禁用设备(106)和转发设备(218)的输出不同地响应。也就是说，禁用设备(106-1)基于确定出故障的第一致动器(102-1)而不准发送激活脉冲，而转发设备(218-1)基于确定出故障的第一致动器(102-1)而允许发送激活脉冲。
在该示例中，为了管理来自邻近致动器(102)(例如，已经失灵的第二致动器(102-2))的传入信号，禁用设备(106)可以包括诸如“或”门(544)之类的附加组件。也就是说，当或者激活信号Va被引导到第一致动器(102-1)或者从第二致动器(102-2)(该第二致动器(102-2)出故障)转发的激活信号Vn已被转发到第一致动器(102-1)时，“或”门(544)可以生成合格的激活信号Va’。注意：合格的激活信号Va’仍然经受禁用门(438)，以确保当禁用存储设备(436)的输出指示第一致动器(102-1)出故障或以其它方式不可操作时它不传到第一致动器(102-1)。也就是说，当1)被引导到不同致动器(102)的激活信号被转发到致动器(102)上并且致动器(102)未出故障，或者2)激活信号被引导到致动器(102)并且致动器(102)未出故障时，致动器(102)被激活。
图6是根据在本文中描述的原理的另一个示例的管芯上致动器评估、禁用和激活转发组件的电路图。具体地，图6是一个基元(110)的电路图。除了以上所描述的组件之外，图6还描绘了复用设备(646)，用来选择观察评估存储设备(434)的哪个输出。换句话说，复用设备(646)允许要使用的一个评估存储设备(434)在两个不同的时间执行两个不同的评估。第一个可以考虑输出电压Vo是否大于阈值Vth。在该情况下，考虑Q、Q′输出中的一个，并且复用设备(646)选择观察Q和Q′中的哪个。在稍后的时间点，可以评估输出电压Vo以确定它是否小于阈值Vth。在该情况下，将考虑Q和Q′中的另一个，并且复用设备(646)选择观察Q和Q′中的哪个。
作为特定的数值示例，阈值电压Vth可以首先被设置在3V处，并且致动器评估设备(108)可以将特定致动器传感器(104)的输出电压Vo与该阈值电压Vth进行比较，以确定Vo是否大于Vth。Vo大于Vth可以指示致动器(102)是坏的。然后可以将阈值电压Vth改变成2.5V并且针对此测试Vo以确定Vo是否低于Vth。Vo低于该第二阈值电压还可以指示相关联的致动器(102)出故障或以其它方式不可操作。“大于阈值结果”将输出一个逻辑值，并且“小于阈值结果”可以输出不同的逻辑值。相应地，复用设备(646)的第一个输入将被绑定到评估存储设备(434)的Q值，并且第二个输入将被绑定到评估存储设备(434)的Q′值。
如可以在图6中所看到的，复用设备(646)与多个喷嘴配对，并且基于激活复用设备(646)的控制信号Vm而输出或者第一阈值以下的输出或者第二阈值以上的输出。
总之，使用这样流体喷射管芯1)允许将致动器评估、禁用和替换电路布置在管芯本身上，而不是将感测到的信号发送到管芯外的喷嘴评估电路；2)提高设备与管芯之间的带宽使用的效率；3)减少针对其中布置了流体喷射管芯的设备的计算开销；4)为出故障的致动器提供改进的分辨时间；5)允许在一个基元中的致动器评估，同时允许在另一个基元中的致动器的继续操作；以及6)将喷嘴的管理放置在流体喷射管芯上，而不是放置在其中安装了流体喷射管芯的打印机上。然而，设想在本文中公开的设备可以解决若干技术领域中的其它问题和缺陷。
已经呈现了前面的描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述并非意图是详尽的或将这些原理限制到所公开的任何确切形式。鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。

Claims (15)

1.一种流体喷射管芯，包括：
若干致动器传感器，其被布置在所述流体喷射管芯上以感测对应致动器的特性，其中：
每个致动器传感器耦合到相应致动器；并且
多个耦合的致动器传感器和致动器被分组为所述流体喷射管芯上的基元；
每一基元的一个致动器评估设备，用来评估所述基元内的任何致动器的致动器特性；以及
每一基元的若干禁用设备，其中每个禁用设备：
耦合到相应致动器；并且
要在确定对应致动器出故障时禁用所述对应致动器。
2.根据权利要求1所述的流体喷射管芯，进一步包括若干转发设备，用来在第一致动器被确定出故障时选择性地将最初以所述第一致动器为目标的激活信号转发到第二致动器，其中每个转发设备耦合到相应致动器。
3.根据权利要求2所述的流体喷射管芯，其中所述转发设备包括：
对于所述第一致动器来说唯一的转发存储设备，用来选择性地存储所述致动器评估设备的关于所述第一致动器的状态的输出；以及
门，用来基于所述转发存储设备的输出来调节所述激活信号的转发。
4.根据权利要求1所述的流体喷射管芯，其中：
所述致动器评估设备包括：
比较设备，用来将从所述若干致动器传感器中的一个输出的第一电压与阈值电压进行比较以确定对应致动器何时出故障；以及
致动器评估存储设备，用来：
存储所述比较设备的输出；并且
根据控制信号选择性地传递所存储的输出；以及
禁用设备，其包括：
禁用存储设备，其与所述对应致动器配对以选择性地存储所述致动器评估设备的输出；以及
禁用门，用来基于所述禁用存储设备的输出来调节预期用于所述对应致动器的激活信号的通路。
5.根据权利要求4所述的流体喷射管芯，其中所述致动器评估存储设备和所述禁用存储设备中的至少一个是可重置的。
6.根据权利要求1所述的流体喷射管芯，其中致动器在以下时激活：
被引导到单独致动器的激活信号被转发到所述致动器并且所述致动器未出故障；
激活信号被引导到所述致动器，并且所述致动器未出故障；或者
其组合。
7.根据权利要求1所述的流体喷射管芯，进一步包括复用设备，用来选择要转发的所述致动器评估设备的输出。
8.根据权利要求7所述的流体喷射管芯，其中所述复用设备与基元的所述多个致动器配对。
9.根据权利要求7所述的流体喷射管芯，其中所述复用设备基于控制信号输入而输出第一阈值以下的输出或者第二阈值以上的输出中的任一个。
10.一种流体喷射***，包括：
多个流体喷射管芯，其中流体喷射管芯包括：
若干驱动气泡检测设备，用来输出指示对应致动器的状态的第一电压，其中：
每个驱动气泡检测设备耦合到相应致动器；并且
多个耦合的驱动气泡检测设备和致动器被分组为所述流体喷射管芯上的基元；
每一基元的一个致动器评估设备，用来至少部分地基于所述第一电压和阈值电压的比较来评估所述致动器的致动器特性；
每一基元的若干禁用设备，其中每个禁用设备：
耦合到相应致动器；以及
要在确定对应致动器出故障时禁用所述对应致动器；以及
若干转发设备，其中每个转发设备耦合到相应致动器，用来在确定第一致动器出故障时将最初以所述第一致动器为目标的激活信号转发到第二致动器。
11.根据权利要求10所述的***，其中所述第二致动器是离所述流体喷射管芯上的所述第一致动器最近的致动器。
12.一种用于禁止致动器的方法，包括：
接收用于激活流体喷射管芯上的基元的致动器的激活脉冲；
基于所述激活脉冲来激活所述致动器以生成在对应致动器传感器处测量到的第一电压，其中所述对应致动器传感器：
被布置在所述流体喷射管芯上；以及
耦合到所述致动器；并且
使用所述流体喷射管芯上的每个基元的一个致动器评估设备至少部分地基于所述第一电压和阈值电压的比较来评估所述致动器的致动器特性；以及
当比较指示所选择的致动器出故障时，使用所述流体喷射管芯上的每个基元的若干禁用设备的相应禁用设备禁用所述致动器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中禁用所选择的致动器包括：阻止被引导到所述致动器的激活信号经由逻辑门到达所述致动器。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：当所述比较指示所述致动器出故障时，将被引导到所述致动器的激活信号转发到不同的致动器。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括重置任何禁用的致动器，使得被引导到禁用的致动器的激活信号被允许传递到所述禁用的致动器。
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