專利名稱：精確控制自打印頭噴出的墨滴體積的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在打印過程中控制從打印頭噴出的打印液體的液滴體積的方法，所述打印頭包括至少一個泵，具有用于引入打印液體的入口、用于容納該打印液體的泵室以及用于排出該打印液體的出口；以及致動器，用于生成作用于該泵內(nèi)的打印液體的致動脈沖。
背景技術(shù)：
打印是一種用于在包括紙、玻璃、塑料或其它適宜材料或者材料混合物的載體上敷設(shè)涂層的公知技術(shù)。一種通過把打印液體噴射到載體上來形成涂層的打印技術(shù)通常稱為噴墨打印技術(shù)。
為執(zhí)行噴墨打印技術(shù)，已研制出噴墨打印機。這些打印機包括一種打印頭，其中集成有大量微型無閥泵。每個泵與一種用于影響該泵內(nèi)的打印液體的壓力的致動器相關(guān)。當致動器被驅(qū)動時，泵內(nèi)的壓力增大，結(jié)果該泵輸送恰好一滴打印液體，該液滴具有特定的飛行方向、速度和尺寸。因為致動器是單獨控制的，可基于預(yù)期打印圖案的特性精確地確定泵何時需要噴出液滴以及同一泵何時需要保持打印液體。
依據(jù)預(yù)定計劃噴出和保持打印液滴的概念通常稱為按需滴落(DODdrop-on-demand)。DOD打印頭技術(shù)已沿著兩條主線發(fā)展，從而得到兩個主要打印頭類型。
第一個主要打印頭類型是氣泡噴射式打印頭。在氣泡噴射式打印頭中，每個泵容納一種與打印液體直接接觸的小型加熱元件。當需要噴出液滴時，加熱元件接通，結(jié)果與該加熱元件接觸的打印液體被迅速加熱至較高溫度。在此過程中，熱通量很高以致在接通過程中熱量僅穿透一薄液體層，使得蒸汽泡在泵內(nèi)的預(yù)定地點幾乎爆炸性地增長。這樣增長的蒸汽泡導(dǎo)致少量液體被以高速擠出泵的出口。
第二個主要打印頭類型是壓電噴射式打印頭。在壓電噴射式打印頭中，每個泵具有其自己的壓電致動器。當通電時，致動器變形，使泵內(nèi)的壓力增大，這導(dǎo)致液滴噴出。
本發(fā)明將在壓電噴射式打印頭的環(huán)境下進行說明，但這不意味著本發(fā)明不能同樣應(yīng)用于氣泡噴射式打印頭。
DOD噴墨打印已證實是一種能夠用于制造包括大量發(fā)光二極管的顯示器的技術(shù)，此顯示器通常稱為PolyLED顯示器。每個發(fā)光二極管(通常稱為LED)都包括一疊單獨層。這些層中的許多是通過把溶解在溶劑中的這些層材料劑量成像素形成的，像素是具有預(yù)定尺寸的有限區(qū)域。
為了應(yīng)用于上述PolyLED顯示器的制造過程中，打印過程必須滿足相當高的要求。第一要求是必須打印所有像素，因為遺漏像素將不可避免地給顯示器的用戶帶來噪聲效應(yīng)，該用戶將察覺到遺漏。第二要求是對于所有單個像素而言特定打印層的厚度必須相同，因為厚度變化會導(dǎo)致顯示器上的發(fā)射光的光強變化。應(yīng)理解的是，為滿足這些要求，打印頭的各個泵的輸出需要相同，還需要在時間上恒定。
實際上，由于例如在泵出口附近發(fā)生的堵塞，打印頭的泵輸出隨時間改變。因此，需要定期檢察泵輸出，結(jié)果當一個或多個泵的輸出偏離一預(yù)定輸出過大時，必須沖洗、除氣甚至更換打印頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于控制從打印頭噴出的打印液滴體積的方法，該方法可用于使液滴體積隨著時間的過去維持在恒定水平。
利用這樣一種控制方法實現(xiàn)該目的，該控制方法包括以下步驟-在第一測量過程中確定泵的第一特性頻率；-在第一打印動作過程中驅(qū)動致動器至少一次，以生成使至少一滴打印液體自該泵中噴出的致動脈沖；-在第二測量過程中確定泵的第二特性頻率；-比較該第二特性頻率與第一特性頻率；以及-基于所發(fā)現(xiàn)的第一特性頻率與第二特性頻率之間的差異以及基于與第二打印動作過程中所要噴出的打印液體的液滴體積有關(guān)的要求，確定在第二打印動作過程中致動器為使至少一滴打印液體自泵中噴出而需要生成的致動脈沖值。
依據(jù)本發(fā)明，及時調(diào)整致動器生成的致動脈沖值，以滿足與液滴體積有關(guān)的要求。按照這種方式，補償泵10，20的幾何結(jié)構(gòu)的變化。一方面基于這些要求，另一方面基于泵的特性頻率的比較，確定所需要的致動脈沖值的調(diào)整數(shù)量級。
為制造PolyLED顯示器，與液滴體積有關(guān)的要求包括如前所述使液滴體積隨著時間的過去維持恒定。在此要求可適用的情況下，若發(fā)現(xiàn)兩相繼測得的特性頻率之間的差異為零，就可認為不需要調(diào)整致動脈沖值，因為將在繼第二測量之后執(zhí)行的第二打印動作過程中的泵輸出同在兩次測量之間執(zhí)行的第一打印動作過程中的泵輸出相同。然而，若發(fā)現(xiàn)兩相繼測得的特性頻率之間的差異不等于零，就需要調(diào)整致動脈沖值，以確保第二打印動作過程中噴出的打印液體的液滴體積同第一打印動作過程中噴出的打印液體的液滴體積相同。
對本發(fā)明來說，與泵尺寸相關(guān)的泵的特性頻率的知識和主要由泵尺寸決定的所噴出液滴體積的知識被結(jié)合使用。
采用普通頻率測量技術(shù)，確定泵的特性頻率不需要花費很多時間。確定過程如此迅速地執(zhí)行，以致可在打印過程中采用此確定過程，而不影響該打印過程的速度。在這種情況中，獲得組合過程，其中，控制打印頭的泵以噴出液滴的過程與檢測該打印頭的泵輸出并確定致動器生成的致動脈沖值的所需調(diào)整的過程輪流進行。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明，在附圖中，相同部件用相同參考標記指示，其中圖1示意性表示一種具有Helmholtz(亥姆霍茲)式噴墨泵的打印頭的一部分的剖視圖；圖2示意性表示單個亥姆霍茲式噴墨泵；圖3示意性表示一種具有端部敞開式噴墨泵的打印頭的一部分的剖視圖；圖4示意性表示單個端部敞開式噴墨泵；圖5表示一圖解圖，該圖描繪了彎月面負壓與所測得亥姆霍茲頻率之間的關(guān)系；圖6表示一圖解圖，該圖描繪了亥姆霍茲式噴墨泵的泵尺寸、泵的鍵控聲頻(key tone frequency)以及聲速之間的關(guān)系；圖7表示一圖解圖，該圖描繪了端部敞開式噴墨泵的泵尺寸、泵的鍵控聲頻以及聲速之間的關(guān)系；
圖8示意性表示一種用于控制打印頭動作的系統(tǒng)；圖9示意性表示一種用于測量單個泵的特性頻率的系統(tǒng)；以及圖10示意性表示一種用于測量許多泵的特性頻率的系統(tǒng)。
具體實施例方式
圖1-4表示壓電驅(qū)動式打印頭，其中，圖1和2表示一種具有亥姆霍茲式噴墨泵10的打印頭1的一部分，圖3和4表示一種具有端部敞開式噴墨泵20的打印頭2的一部分。打印頭1，2提供有一或多排噴墨泵10，20。
泵10，20包括一種用于容納打印液體的泵室11，以下該打印液體也稱為墨水。在泵室11的一端處，提供有一種在打印頭1，2的泵室11與噴嘴前端13之間延伸的噴嘴12。在另一端處，泵室11與供墨通道14連接。如圖1和2所示打印頭1的泵10的泵室11經(jīng)由節(jié)流門15與供墨通道14間接連接，而如圖3和4所示打印頭2的泵20的泵室11與供墨通道14直接連接。考慮到它們的設(shè)計，如圖1和2所示打印頭1的泵10稱為亥姆霍茲式噴墨泵10，而如圖3和4所示打印頭2的泵20稱為端部敞開式噴墨泵20。
噴嘴12的直徑遠遠小于泵室11的直徑。在如圖3和4所示打印頭2中，節(jié)流門15的直徑也遠遠小于泵室11的直徑。
每個單獨泵10，20都與一種包括壓電元件的致動器16相關(guān)，因此以下該致動器16也稱為壓電致動器16。泵室11的壁17的至少一部分是柔性的，這樣當致動器16被驅(qū)動并向著該泵室11的方向變形時，該泵室11收縮。
為了打印過程，供墨通道14和泵10，20充滿墨水18。在打印過程中，泵10，20經(jīng)由噴嘴12朝向如紙張、玻璃基片或塑料基片一類載體(圖1-4中未表示)的方向噴出墨滴。由于致動器16的驅(qū)動，使泵室11收縮，從而生成墨滴。在泵室11收縮過程中，泵10，20內(nèi)的壓力增大，結(jié)果經(jīng)由噴嘴12釋放一滴墨水18。所釋放墨水的體積粗略等于利用致動器16移動的體積。液滴尺寸和噴嘴12的直徑就某種意義來說是相關(guān)的，液滴直徑近似等于噴嘴12的直徑。
為獲取高打印質(zhì)量，以較小的間距設(shè)置泵10，20。結(jié)果，泵10，20的直徑相對于該泵10，20的長度較小，為獲取足夠大的體積位移量，泵10，20的長度較大。
液滴的速度和直徑經(jīng)由一種利用以下方程限定的特性致動頻率而相互關(guān)聯(lián) 其中-factuation代表特性致動頻率；-vdroplet代表液滴速度；以及-dnozzle代表噴嘴12的直徑。
噴嘴12的直徑越小，液滴的尺寸越小，為獲取預(yù)定的液滴速度值就需要越高的致動頻率。為獲取壓電驅(qū)動式打印頭1，2的良好作用，致動頻率應(yīng)差不多等于該打印頭1，2的泵10，20的鍵控聲頻。鍵控聲頻與打印頭1，2的設(shè)計、特別是泵10，20的設(shè)計相關(guān)。
容納墨水18液柱的泵10，20的特性頻率是亥姆霍茲頻率。對于亥姆霍茲式噴墨泵10，亥姆霍茲頻率由以下方程給出fHelmholtz=12πKρAL(A1/L1+A2/L2)]]>其中-fHelmholtz代表亥姆霍茲頻率；-K代表經(jīng)修正以順應(yīng)環(huán)境的墨水18的壓縮率，-ρ代表墨水18的密度；-A代表泵室11內(nèi)的液柱的橫截面積；-L代表泵室11內(nèi)的液柱的長度；-A1代表噴嘴12內(nèi)的液柱的橫截面積；-L1代表噴嘴12內(nèi)的液柱的長度；-A2代表節(jié)流門15內(nèi)的液柱的橫截面積；以及-L2代表節(jié)流門15內(nèi)的液柱的長度。
墨水18的壓縮率和密度按照以下方式與聲速相關(guān)K＝ρc2其中-c代表經(jīng)修正以順應(yīng)環(huán)境的聲速。
節(jié)流門15的長度遠大于噴嘴12的長度，同時節(jié)流門15和噴嘴12的橫截面尺寸粗略相等。因此，亥姆霍茲頻率主要取決于噴嘴12內(nèi)的液柱的尺寸。
在噴嘴12部分堵塞的情況下，橫截面積A1變得較小。結(jié)果，亥姆霍茲頻率較低。
與容納在噴嘴12內(nèi)的液柱長度相關(guān)的一決定因素是彎月面負壓。當負壓過低時，彎月面縮入噴嘴12內(nèi)。結(jié)果，噴嘴12內(nèi)的液柱較短且亥姆霍茲頻率較高。
墨水18的壓縮率對于泵10內(nèi)氣泡的存在相當敏感，即便這些氣泡較小。同需要生成的液滴一樣大的氣泡能完全阻塞泵10，因為當這種氣泡存在時不能在泵10內(nèi)積聚用于形成和噴出液滴所需要的壓力。氣泡的存在導(dǎo)致亥姆霍茲頻率急劇降低。
在圖5中，描繪了一種表示亥姆霍茲頻率與彎月面負壓之間關(guān)系的圖表，該圖表是通過實驗獲得的。如已經(jīng)在前面提到的，噴嘴12內(nèi)的液柱長度與彎月面負壓有關(guān)。
該圖表示了當負壓絕對值減小時，由于噴嘴12內(nèi)的液柱長度增大這個事實，亥姆霍茲頻率也減小。
此外，該圖表示了當壓力符號改變時，亥姆霍茲頻率出現(xiàn)近似階梯式下降。這是由于液柱長度因為噴嘴前端13的潤濕而突然增大這個事實。
此實驗獲得的圖表證實亥姆霍茲頻率與噴嘴12內(nèi)的液柱長度緊密相關(guān)。此外，亥姆霍茲頻率對液柱長度的變化相當敏感，這可從經(jīng)測得的亥姆霍茲頻率下降大于3000Hz這個事實得出。由于上述原因，以及頻率測量技術(shù)相當精確這個事實，亥姆霍茲頻率能非常好地用作噴嘴12的狀態(tài)指示器。
因為泵10，20的泵室11內(nèi)的液柱的長度通常比其截面尺寸大，波傳播應(yīng)考慮在內(nèi)。由于波傳播的出現(xiàn)，所以存在諧振頻譜，以下僅考慮其中的鍵控聲頻。對于亥姆霍茲式噴墨泵10，考慮到波傳播的鍵控聲頻近似從以下超越方程中得出tanωLc=LL1A1A1(ωL/c)]]>其中-ω代表鍵控徑向頻率。
圖6表示一種能用于解超越方程tan(x)＝C/x的圖表。沿著圖表的水平軸，限定C＝LA1/L1A的值。沿著圖表的垂直軸，可找出x＝ωL/c的對應(yīng)值，由此完成超越方程。
當噴嘴12堵塞時，該噴嘴12內(nèi)的液柱橫截面積減小，結(jié)果C的值減小。自圖表可見，結(jié)果鍵控聲頻也降低。
此外，當彎月面負壓較高時，噴嘴12內(nèi)的液柱長度較小。結(jié)果，C的值較高且x的對應(yīng)值較高，這意味著鍵控聲頻較高。
泵室11內(nèi)存在的氣泡對容納在該泵室11內(nèi)的墨水18的壓縮率具有巨大的影響，且導(dǎo)致聲速和鍵控聲頻急劇降低。
由于鍵控聲頻與亥姆霍茲式噴墨泵10內(nèi)的液柱尺寸緊密相關(guān)，且其另外還對泵10內(nèi)存在的氣泡相當敏感，此頻率能非常好地用作泵10、特別是噴嘴12的狀態(tài)指示器。
與亥姆霍茲式噴墨泵10相反，端部敞開式噴墨泵20不具有節(jié)流門15。由于此原因以及噴嘴12的直徑遠小于泵室11的直徑這個事實，端部敞開式噴墨泵20的鍵控聲頻是一種為噴嘴12的存在而經(jīng)修正的管的所謂λ/4波型頻率。這樣，獲得以下超越方程tanωLc=-AA1L1LωLc]]>圖7表示一種能用于解超越方程tan(x)＝-Cx的圖表。沿著圖表的水平軸，限定C＝AL1/A1L的值。沿著圖表的垂直軸，可找出x＝ωL/c的對應(yīng)值，由此完成超越方程。
當噴嘴12堵塞時，該噴嘴12內(nèi)的液柱橫截面積減小，結(jié)果C的值增大。自圖表可見，結(jié)果鍵控聲頻也降低。
此外，當彎月面負壓較高時，噴嘴12內(nèi)的液柱長度較小。結(jié)果，C的值較小且x的對應(yīng)值較高，這意味著鍵控聲頻較高。
泵室11內(nèi)存在的氣泡對容納在該泵室11內(nèi)的墨水18的壓縮率具有巨大的影響，且導(dǎo)致聲速和鍵控聲頻急劇降低。
由于鍵控聲頻與端部敞開式噴墨泵20內(nèi)的液柱尺寸緊密相關(guān)，且其另外還對泵20內(nèi)存在的氣泡相當敏感，此頻率能非常好地用作泵20、特別是噴嘴12的狀態(tài)指示器。
除了確定噴墨泵10，20在兩打印動作之間的特性頻率以外，還確定其它參數(shù)。例如，可測量液滴生成過程中泵10，20內(nèi)的壓力升高。在含有氣泡的泵10，20內(nèi)，壓力升高較小。因此，壓力升高可用作泵10，20內(nèi)存在內(nèi)封空氣的指示器。
前面，說明了一種依據(jù)本發(fā)明的用于獲取與打印頭1，2的噴墨泵10，20的狀態(tài)、特別是泵10，20的噴嘴12的狀態(tài)有關(guān)的信息的方法。此方法可有利地用于控制在PolyLED顯示器的制造過程中采用的打印頭1，2。
PolyLED顯示器包括多個可單獨控制的矩形LED。當利用電流驅(qū)動LED時，LED發(fā)光。每個LED都包括一疊被印在基片上的不同層。LED的尺寸相當小，以使人眼不能分辨顯示器的各個LED。一個LED可例如200μm長且67μm寬。LED的不同層的厚度的適當值在納米范圍內(nèi)；該厚度例如200nm或者甚至70nm。結(jié)果，含有層材料的墨滴體積需要非常小。墨滴體積的適當值在皮升范圍內(nèi)。
PolyLED顯示器與其它類型的顯示器相比具有許多優(yōu)點。不同于傳統(tǒng)顯示器，該傳統(tǒng)顯示器的背面包括一層當利用源自電子槍的電子驅(qū)動時發(fā)光的磷光體元件，PolyLED顯示器不需要與設(shè)在顯示器背面且占據(jù)大量空間的額外部件結(jié)合使用。與液晶顯示器相比，PolyLED顯示器的能耗較低，且在每個可能的觀察角度都呈現(xiàn)圖像。
基于前述段落，可以理解非常需要用于制造PolyLED顯示器的可靠技術(shù)。作為PolyLED顯示器的制造過程的一部分的噴墨打印過程必須滿足極高的標準。例如，對于LED的一層，厚度為70nm的所謂發(fā)光聚合物層在墨劑量上的差異應(yīng)不超過2％的值。此外，不允許噴墨泵10，20不工作，因為PolyLED顯示器不準含有任何不起作用的LED。當考慮到涂層被印刷在一種不應(yīng)浪費且預(yù)形成有圖案的載體上時，滿足標準的重要性更為明顯。
上述用于檢查打印頭1，2的泵10，20的狀態(tài)的方法提供了精確控制墨滴體積的可能性，在該方法中，基于對泵10，20的特性頻率的測量確定所述狀態(tài)。例如，若頻率測量指出噴嘴12有點堵塞，可增大致動脈沖以維持預(yù)定水平的液滴體積。
如果泵10，20含有氣泡且不能執(zhí)行其打印任務(wù)，應(yīng)中斷打印過程以給打印頭1，2除氣。
為滿足高標準，在PolyLED顯示器的打印過程中，有利的是每當噴出墨滴之前檢查打印頭1，2的泵10，20的狀態(tài)。在比較新測得特性頻率與先前測得頻率的基礎(chǔ)上，可精確地確定需要致動器生成的致動脈沖值，或者顯示應(yīng)停止打印過程并應(yīng)維護或更換打印頭1，2。先前測得頻率可以例如在新打印頭1，2的第一次測量中確定，該新打印頭1，2可以是剛經(jīng)過維護的打印頭或者其甚至可以是之前未用過的全新打印頭1，2。
在圖8中，表示了一種用于控制打印頭1，2的動作的可能的實際系統(tǒng)30。
控制系統(tǒng)30包括計算機31，該計算機31被編程以基于所測量的各個泵10，20的特性頻率以及與墨滴體積有關(guān)的要求生成用于控制打印頭1，2的泵10，20的信息。利用一種與計算機31連接的測量設(shè)備32執(zhí)行測量。
此外，控制系統(tǒng)30包括一種用于把源自計算機31的串行信息轉(zhuǎn)換為并行信息的轉(zhuǎn)換設(shè)備33。為了實際控制打印頭1，2的各個致動器16的動作，提供了控制設(shè)備34。控制設(shè)備34能夠基于經(jīng)由轉(zhuǎn)換設(shè)備33傳送的并行信息單獨控制打印頭1，2的各個致動器16。
有利的，利用壓電元件能同時用作致動器和檢測器這個事實。按照這種方式，能夠連續(xù)測量特性頻率，從而確保每個打印動作都滿足要求?？刹捎猛ǔ５乃狞c測量技術(shù)，其中，同時執(zhí)行致動和檢測動作。
不需要使用整個壓電元件作為檢測器。而是，壓電元件可分割為兩個部分，其中，一個部分用于驅(qū)動泵10，20，另一部分用于測量該泵10，20的特性頻率。
在圖9中，表示了一種用于測量單個噴墨泵10，20的特性頻率的可能的實際系統(tǒng)40。
測量系統(tǒng)40包括一種設(shè)置用以例如作用于泵10，20的振蕩器電路41。振蕩器電路41起初以適當頻率例如鍵控聲頻共振。振蕩的電壓擺幅僅僅是幾伏，這樣泵10，20不會釋放任何墨水18。
振蕩器電路41被構(gòu)造用以例如輸出一種隨頻率而定的電壓。放大器電路42被提供用以放大并緩沖經(jīng)由振蕩器電路41輸出的電壓。此外，提供一種具有適當分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器45以把模擬的放大電壓轉(zhuǎn)換為一種代表泵10，20共振的特性頻率的數(shù)字輸出字。
在圖10中，表示了一種用于測量大量噴墨泵10，20的特性頻率的可能的實際系統(tǒng)50。
在所示測量系統(tǒng)50中，每個泵10，20都與一振蕩器電路41連接，每個振蕩器電路41都繼之以放大器電路42。放大器電路42的所有輸出43與單個選擇電路44連接。
通過給選擇電路44提供數(shù)字選擇字，把由一個泵10，20輸出的放大電壓傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器45。轉(zhuǎn)換器45輸出一種代表有關(guān)的泵10，20共振的特性頻率的數(shù)字輸出字。
如前所述，當氣泡殘存在泵10，20內(nèi)時，該泵10，20的功能受到極大程度的影響。氣泡甚至?xí)蟮阶阋宰柚贡?0，20釋放墨水18。泵10，20的完全失效也可由其它因素導(dǎo)致，例如，噴嘴12的極度堵塞。
在制造PolyLED顯示器的環(huán)境下，每當泵10，20完全失效時，就需要停止打印過程。這是令人煩惱的，因為中斷制造過程既浪費時間又浪費金錢，然而為滿足高標準這又是必須的。
為解決上面概述的問題，依據(jù)本發(fā)明的一重要方面，打印頭1，2包括至少兩排泵10，20，其中，依據(jù)如前所述方法連續(xù)檢測這些排的泵10，20的狀態(tài)。
若在打印過程的某階段，某泵10，20不再能釋放墨水18，測得的特性頻率將揭示有關(guān)的泵10，20的這種狀態(tài)。在這種情況下，可利用位于另一排內(nèi)對應(yīng)位置的泵10，20來執(zhí)行實際應(yīng)由已停止動作的泵10，20執(zhí)行的打印動作。按照這種方式，單次打印動作所需要的時間會延長，卻可防止打印過程中斷。由于打印頭1，2的不同排的失效機理不相關(guān)，位于打印頭1，2的不同排的對應(yīng)位置的泵10，20不太可能同時或者相互緊接地失效。因此，通過使一排的不工作泵10，20的劑量操作由另一排的另一泵10，20接管，可極大地提高可靠性?？梢岳斫庵匾氖侵辽賰蓚€單排泵10，20能到達需要覆蓋以墨水18的載體的所有區(qū)域。
可以這樣控制各排泵10，20，使所有泵10，20一般都參與打印過程。例如，第一排的泵10，20一般朝向載體特定區(qū)域的方向噴出兩滴墨水18，而下一排的泵10，20稍后一般也朝向相同區(qū)域的方向噴出兩滴墨水18。在第一排的泵10，20失效的情況中，控制下一泵10，20以在打印過程中朝向需要覆蓋以墨水18的每個區(qū)域的方向噴出四滴墨水18而不是兩滴墨水18。選擇性的可以是，下一排的泵10，20失效，控制第一排的泵10，20以在打印過程中朝向需要覆蓋以墨水18的每個區(qū)域的方向噴出四滴墨水18。
依據(jù)另一種用于控制各排泵10，20的可選方式，一般僅第一排的泵10，20參與打印過程，而不使用下一排的泵10，20直至第一排的至少一個泵10，20的功能需要被接管。
可以理解的是，當采用包括單排泵10，20的兩個或多個打印頭1，2時，也可獲得如前段中所述的相同效果。優(yōu)選的，在這種情況中，各個打印頭1，2在打印過程中相對于載體沿著同一路徑，其中，一個打印頭1，2以一很近的距離跟隨另一打印頭1，2。
此外，可以理解的是不需要采用兩排泵10，20以使一個泵10，20能夠接管另一泵10，20的功能。即便采用單排泵10，20，當泵排可沿著其延伸的方向移動時，泵10，20也可接管彼此的功能。
已停止動作的泵10，20的功能不需要僅由一個其它泵10，20接管；可使用兩個或多個其它泵10，20，以確保打印過程繼續(xù)且仍然滿足要求。在泵10，20一般噴出兩個墨滴的例子中，已停止動作的泵10，20的功能可由兩個泵10，20執(zhí)行，其中，控制該兩個泵10，20中的每一個以射三個墨滴而不是兩個墨滴。然而在這種情況下，需要使兩泵10，20都位于失效泵10，20應(yīng)執(zhí)行打印動作的位置。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明的范圍不限于前面所述的例子，許多對其的補正和變形都是可能的而不脫離如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍。
前面，描述了一種依據(jù)本發(fā)明用于獲取與打印頭1，2的噴墨泵10，20的狀態(tài)、特別是泵10，20的噴嘴12的狀態(tài)有關(guān)的信息的方法。依據(jù)本發(fā)明方法的一重要方面，確定容納墨水18液柱的泵10，20的特性頻率。該特性頻率提供與泵10，20的諧振特性有關(guān)的信息，該諧振特性與泵10，20的幾何結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。因此，確定泵10，20的特性頻率提供了檢測該泵10，20的噴嘴12內(nèi)的變化的可能性。
在檢測到變化的情況下，利用變化大小以及與所要噴出墨滴的體積有關(guān)的要求確定變化結(jié)果。當特性頻率的變化較小且墨滴體積需要維持在恒定水平時，就需要調(diào)整由作用于有關(guān)的泵10，20的致動器16所生成的致動脈沖值。當特性頻率的變化較大且導(dǎo)致該特性頻率降低時，結(jié)論是有關(guān)的泵10，20內(nèi)存在空氣。如果是這種情況，泵10，20的功能就需要被至少一個其它泵10，20接管，或者打印頭1，2需要沖洗和脫氣。
被確定的特性頻率可以是例如亥姆霍茲頻率或鍵控聲頻。由于這些頻率是含有墨水18的泵10，20的固有特性，它們不取決于例如泵10，20是否正在釋放墨水18，所以能夠精確且可靠地測量這些頻率。
連續(xù)監(jiān)測打印頭1，2的所有泵10，20的特性頻率的一個重要優(yōu)點是可以一種十分精確的方式執(zhí)行由打印頭1，2所執(zhí)行的打印過程。另一優(yōu)點是可做出有充分根據(jù)的有關(guān)更換打印頭1，2的決定。
權(quán)利要求
1.用于控制打印過程中自打印頭(1，2)噴出的打印液體(18)的液滴體積的方法；所述打印頭(1，2)包括-至少一個泵(10，20)，具有用于引入所述打印液體(18)的入口、用于容納所述打印液體(18)的泵室(11)以及用于排出所述打印液體(18)的出口；以及-致動器(16)，用于生成作用于所述泵(10，20)內(nèi)的所述打印液體(18)的致動脈沖；所述方法包括以下步驟-在第一測量過程中確定所述泵(10，20)的第一特性頻率；-在第一打印動作過程中驅(qū)動所述致動器(16)至少一次，以生成使至少一滴所述打印液體(18)自所述泵(10，20)中噴出的致動脈沖；-在第二測量過程中確定所述泵(10，20)的第二特性頻率；-比較所述第二特性頻率與所述第一特性頻率；以及-基于所發(fā)現(xiàn)的所述第一特性頻率與所述第二特性頻率之間的差異以及基于與第二打印動作過程中所要噴出的所述打印液體(18)的液滴體積有關(guān)的要求，確定在所述第二打印動作過程中所述致動器(16)為使至少一滴所述打印液體(18)自所述泵(10，20)中噴出而需要生成的所述致動脈沖值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，在整個所述打印過程中輪流進行所述致動器(16)的驅(qū)動和同所述致動器(16)相關(guān)的所述泵(10，20)的特性頻率的確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，如果不能設(shè)定所述第二打印動作過程中所述致動器(16)為使至少一滴所述打印液體(18)自所述泵(10，20)中噴出而需要生成的所述致動脈沖值，則停止由所述泵(10，20)執(zhí)行的所述打印過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述打印頭(1，2)包括至少兩個泵(10，20)，以及控制所述泵(10，20)中的至少一個以在由所述泵(10，20)中的另一個執(zhí)行的所述打印過程已停止的情況下接管后者的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的控制方法，其特征在于，與所述第二打印動作過程中所要噴出的所述打印液體(18)的液滴體積有關(guān)的要求包括維持在所述第一打印動作過程中噴出的所述打印液體(18)的液滴體積水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的控制方法，其特征在于，所述泵是亥姆霍茲式噴墨泵(10)，以及所述特性頻率包括所述泵(10)的亥姆霍茲頻率或者鍵控聲頻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的控制方法，其特征在于，所述泵是端部敞開式噴墨泵(20)，以及所述特性頻率包括所述泵(20)的鍵控聲頻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的控制方法，還包括以下步驟-確定所述泵(10，20)內(nèi)壓力的第一增長特性，其是作為所述致動器(16)針對所述第一打印動作的致動結(jié)果而獲得的；-確定所述泵(10，20)內(nèi)壓力的第二增長特性，其是作為所述致動器(16)針對所述第二打印動作的致動結(jié)果而獲得的；-比較所述第二增長特性與所述第一增長特性；以及-如果根據(jù)所述第一增長特性與所述第二增長特性的所述比較中得出所述壓力的所述第二增長顯著小于所述壓力的所述第一增長，則停止由所述泵(10，20)執(zhí)行的所述打印過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的控制方法，其特征在于，所述第一測量是對新打印頭(1，2)執(zhí)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的控制方法，其特征在于，所述致動器(16)包含一壓電元件，以及所述壓電元件用作一種用于確定所述泵(10，20)的所述特性頻率的頻率檢測器。
11.用于控制打印頭(1，2)的打印動作的控制系統(tǒng)(30)；所述打印頭(1，2)包括-至少一個噴墨泵(10，20)，具有用于引入打印液體(18)的入口、用于容納所述打印液體(18)的泵室(11)以及用于排出所述打印液體(18)的出口；以及-致動器(16)，用于生成作用于所述泵(10，20)內(nèi)的所述打印液體(18)的致動脈沖；所述控制系統(tǒng)(30)包括-測量設(shè)備(32)，用于測量所述泵(10，20)的特性頻率；-計算機(31)，與所述測量設(shè)備(32)連接，所述計算機(31)被編程以基于所測得的特性頻率生成用于控制所述致動器(16)的所述致動脈沖的信息；以及-控制設(shè)備(34)，與所述計算機(31)連接，所述控制設(shè)備(34)可基于由所述計算機(31)生成的信息控制所述致動器(16)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述控制設(shè)備(34)經(jīng)由一種用于把串行信息轉(zhuǎn)換為并行信息的轉(zhuǎn)換設(shè)備(33)與所述計算機(31)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的控制系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述測量設(shè)備(32)設(shè)計用以例如測量所述泵(10)的亥姆霍茲頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的控制系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述測量設(shè)備(32)設(shè)計用以例如測量所述泵(10，20)的鍵控聲頻。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的控制系統(tǒng)(30)，其特征在于，所述致動器(16)包括一壓電元件，以及所述測量設(shè)備(32)設(shè)計用以例如利用所述壓電元件作為一種用于確定所述泵(10，20)的所述特性頻率的頻率檢測器。
全文摘要
一種用于控制打印頭(1)的打印動作的方法，該打印頭(1)包括注滿墨水(18)的泵(10)以及用于生成作用于該墨水(18)的致動脈沖的致動器(16)，該方法包括確定該泵(10)的特性頻率的步驟。由于泵(10)的特性頻率與該泵(10)的幾何結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，所以該特性頻率可用作該泵(10)的狀態(tài)指示器以及自該泵(10)噴出的墨滴體積的指示器。在檢測到特性頻率略微變化的情況下，調(diào)整致動脈沖以仍然滿足與墨滴體積有關(guān)的要求。在檢測到特性頻率較大變化的情況下，有關(guān)的泵(10)的打印動作停止并由另一泵(10)接管。
文檔編號B41J2/045GK1780737SQ200480011795
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月2日
發(fā)明者J·F·迪克斯曼, S·F·克萊杰 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司