具有传感器板阻抗测量的打印头制造技术

在实施方式中，打印头包括喷嘴和流体通道。传感器板位于流体通道内。阻抗测量电路耦合到传感器板以在移动流体经过传感器板的流体移动事件期间测量通道内的流体的阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
由于很多原因，对各种类型的喷墨打印机的油墨供应储液器中的准确的油墨水平感测是合乎需要的。例如，感测油墨的正确水平并提供在流体盒中留下的油墨的数量的相对应的指示，允许打印机用户准备更换耗尽的油墨盒。准确的油墨水平指示还帮助避免浪费油墨，因为不准确的油墨水平指示常常导致仍然包含油墨的油墨盒的过早更换。另外，打印系统可以使用油墨水平感测来触发帮助防止可能由不足的供应水平产生的低质量打印的某些动作。虽然存在可用于确定储液器或流体室中的流体的水平的多种技术，与它们的准确度和成本有关的各种挑战依然存在。附图说明现在参考附图通过示例的方式来描述当前的实施例，在附图中：图1示出了适合于实施流体喷射设备的喷墨打印系统的示例，所述流体喷射设备具有测量传感器板的阻抗的流体水平传感器；图2示出了示例性TIJ打印头的一端的底视图，所述TIJ打印头具有形成在硅管芯基板中的单个流体槽；图3示出了示例性液滴发生器的截面视图；图4示出了当油墨在流体移动事件期间在传感器板之上缩回时的不同阶段中的示例性MEMS结构的局部顶视图和侧视图；图5示出了示例性阻抗测量/传感器电路的高水平方框图；图6示出了示例性阻抗测量/传感器电路的高水平方框图，所述阻抗测量/传感器电路具有用于引起穿过传感器板的电流的电压源；图7示出了示例性阻抗测量/传感器电路的高水平方框图，所述阻抗测量/传感器电路具有用于引起传感器板两端的电压的电流源；图8示出了作为黑盒元件的油墨水平传感器的示例；图9示出了在输入刺激的范围内的干响应曲线、湿响应曲线、以及差异曲线的示例；图10示出了弱干响应曲线、弱湿响应曲线、以及弱差异曲线的示例；图11示出了影响弱湿响应曲线和弱干响应曲线的过程和环境变化的示例；图12涵盖来自图11的湿-干差异信号并示出了刺激与差异的关系曲线，其示出了由过程和环境引起的变化的示例；图13示出了基于响应而非刺激的差异信号曲线的示例。具体实施方式概述如以上所提到的，存在可用于确定储液器或流体室中的流体的水平的多种技术。例如，棱镜用于反射或折射油墨盒内的光束以产生电气和/或用户可见的油墨水平指示。背压指示器是用于确定储液器中的流体水平的另一种方式。一些打印系统对从喷墨打印盒喷射的液滴的数量进行计数以作为确定油墨水平的方式。又一些其它技术使用流体的导电性作为打印系统中的水平指示器。然而，关于提高流体水平感测系统和技术的准确度和成本的挑战依然存在。本文中所讨论的示例性打印头提供了提高现有的油墨水平感测技术的流体/油墨水平传感器。打印头流体/油墨水平传感器通常并入打印头MEMS结构的一个或多个流体元件和阻抗测量/传感器电路。MEMS结构的流体元件包括充当一种类型的测试室的流体通道。流体通道具有与油墨储液器中的油墨的可用性相对应的油墨水平。电路包括位于通道内的一个或多个传感器(即，传感器板)，并且电路通过测量从传感器板到地面回路的通道中的油墨的阻抗来测量在通道中的油墨的水平或存在。因为油墨的阻抗比空气的阻抗低得多，所以阻抗测量电路检测油墨是否不再与传感器接触。阻抗测量电路还检测残留油墨的小型薄膜是否保留在传感器上。当残留的薄膜的横截面减小时，阻抗升高。偏置算法在打印系统上执行以在最佳操作点处对电路进行偏置。对电路进行偏置时的操作点实现了干油墨条件(即，无油墨存在)与湿油墨条件(即，油墨存在)之间的最大输出差异信号。
不同的流体移动事件(例如，来自打印头喷嘴的油墨液滴的喷射/发射和用油墨装填打印头)将背压施加在流体室内的油墨上。背压使油墨从喷嘴缩回并且可以将其通过传感器板之上的通道拉回，从而使板暴露于空气并且引起板阻抗中的可测量的变化。阻抗测量/传感器电路可以被实施为例如引起穿过板的可测量的电流的受控电压源或受控电流源，所述受控电流源的电流引起板两端的电压响应。当在阻抗测量电路内实施受控电压源时，通过感测电阻器测量所引起的穿过传感器板的电流以提供板是湿的(即，指示油墨存在于流体通道中)还是干的(即，指示空气存在于流体通道中)的指示。偏置算法执行以在最佳点处对电压源进行偏置，所述最佳点引起在弱信号条件下的湿板与干板条件之间的、穿过传感器板(和感测电阻器)的最大差异电流响应。当实施阻抗测量电路内的受控电流源时，在板两端引起的电压提供了板是湿的还是干的的类似指示。偏置算法执行以在最佳点处对电流源进行偏置，在该最佳点处，供应到传感器板的电流的量引起在弱信号条件下的湿板与干板条件之间的、板两端的最大差异电压响应。所公开的打印头和阻抗测量/感测电路实现了具有优点的流体水平传感器，所述优点包括对来自MEMS结构(例如，流体通道和油墨室)中留下的残渣的污染物的高耐受性。对污染物的高耐受性帮助提供介于湿条件与干条件之间的准确的流体水平指示。流体水平传感器的成本也由于对电路和MEMS结构的使用而受到控制，所述MEMS结构放置在现有的热喷墨打印头上。阻抗测量/感测电路的尺寸使得它可以被放置在几个喷墨喷嘴的空间中。在一个示例中，打印头包括喷嘴、流体通道、以及位于流体通道内的传感器板。打印头还包括阻抗测量电路，所述阻抗测量电路耦合到传感器板以在移动流体经过传感器板的流体移动事件期间测量通道内的流体的阻抗。在另一个示例中，打印头包括将喷嘴与流体供应槽流体地耦合的流体通道。集成在打印头上的阻抗测量电路包括位于通道内的传感器板和引起穿过传感器板和感测电阻器的电流的受控电压源。在阻抗测量电路中的采样和保持放大器测量并保持在流体移动事件(例如，油墨液滴喷射或油墨
装填事件)期间所引起的穿过感测电阻器的电流值的值。说明性实施例图1示出了适合于实施流体喷射设备的喷墨打印系统100的示例，所述流体喷射设备具有测量传感器板的阻抗的流体水平传感器。在这个示例中，流体喷射设备被公开为喷墨打印头114。喷墨打印系统100包括喷墨打印头组件102、油墨供应组件104、安装组件106、介质传输组件108、电子打印机控制器110、以及向喷墨打印系统100的各种电气部件提供功率的至少一个电源112。喷墨打印头组件102包括至少一个流体喷射组件114(打印头114)，流体喷射组件114穿过多个孔口或喷嘴116朝打印介质118喷射油墨液滴，以便打印到打印介质118上。打印介质118可以是任何类型的适当薄片或卷材料，例如纸、卡片材料、透明物、聚酯、夹板、泡沫板、纤维、帆布等。喷嘴116典型地布置在一个或多个列或阵列中，以使得当喷墨打印头组件102和打印介质118相对于彼此移动时，来自喷嘴116的油墨的正确排序的喷射使字符、符号、和/或其它图形或图像被打印在打印介质118上。油墨供应组件104将流体油墨供应到打印头组件102并且包括用于存储油墨的储液器120。油墨从储液器120流到喷墨打印头组件102。油墨供应组件104和喷墨打印头组件102可以形成单向油墨输送系统或再循环油墨输送系统。在单向油墨输送系统中，供应到喷墨打印头组件102的大体上所有油墨都在打印期间被消耗。然而在再循环油墨输送系统中，供应到喷墨打印头组件102的仅一部分在打印期间被消耗。在打印期间未被消耗的油墨返回到油墨供应组件104。在一些示例中，油墨供应组件104经由界面连接(例如，供应管)在正压力下通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种打印头，包括：喷嘴；流体通道；传感器板，其位于所述通道内；以及阻抗测量电路，其耦合到所述传感器板以在使流体移动经过所述传感器板的流体移动事件期间测量所述通道内的流体的阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种打印头，包括：喷嘴；流体通道；传感器板，其位于所述通道内；以及阻抗测量电路，其耦合到所述传感器板以在使流体移动经过所述传感器板的流体移动事件期间测量所述通道内的流体的阻抗。2.根据权利要求1所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路选自由引起穿过所述传感器板的电流的受控电压源和引起所述传感器板两端的电压的受控电流源组成的组。3.根据权利要求2所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路还包括：输入寄存器；以及数-模转换器(DAC)，其用于从所述输入寄存器接收输入代码并且提供偏置电压以对所述电压源进行偏置。4.根据权利要求3所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路还包括输入采样和保持单元以用于对来自所述数-模转换器(DAC)的所述偏置电压进行采样并且将所述偏置电压施加到所述电压源。5.根据权利要求3所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路还包括开关以用于使所述传感器板在所述电压源的偏置期间在闭合位置上短路，并且在断开位置上将来自所述电压源的电压施加到所述传感器板。6.根据权利要求4所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路还包括：感测电阻器；放大器，其用于测量穿过所述感测电阻器的响应电流；以及输出采样和保持单元，其用于对穿过所述感测电阻器的所述响应电流
\t进行采样。7.根据权利要求6所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路还包括用于将所述响应电流转换成数字值的模-数转换器(ADC)。8.根据权利要求7所述的打印头，其中，所述阻抗测量电路还包括用于存储所述数字值的输出寄...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·L·戈泽尔，S·A·林，D·马克斯菲尔德，A·范布罗克林，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US