CN102015297A - 保持或恢复喷墨打印头的喷嘴功能的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了保持或恢复喷墨打印头的喷嘴功能的系统和方法。能够产生振动能量的换能器相对于喷墨墨盒定位，以施加振动力，来使得与喷墨墨盒的打印头中的多个喷嘴相关联的多个墨水流体柱中的每一个的至少一部分同时振动，以保持或恢复喷嘴功能。

Description

保持或恢复喷墨打印头的喷嘴功能的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年5月1日递交的美国临时申请No.6I/049,490的权益，并通过引用将其全部结合在这里。

技术领域

本申请主要涉及喷墨打印机的喷墨打印头，其中，喷墨打印头包括与喷射室流体连通的多个喷嘴并且墨水被从室中通过喷嘴以液滴状喷出，以在介质上进行打印。更具体地，本发明涉及保持或恢复受到喷嘴处的墨水堵塞影响的喷嘴功能的系统或方法。

背景技术

喷墨打印系统的喷墨打印头包括多个喷嘴，墨水响应于来自控制器的打印指令而通过该多个喷嘴以液滴状喷出，以在打印介质上进行打印。无论打印头是永久安装在打印系统上并且连接到墨水源的类型，还是包括对墨水储液器进行支持的墨盒的可废弃型，每个喷嘴都设置在与喷墨室流体连通的打印头上。在热喷墨打印机和打印头的情况下，通过响应于打印指令而将热量施加到喷墨室中的墨水上，将墨水以液滴状喷出。一个或多个电阻加热器与每个喷墨室相关联，并且产生使得墨水中的溶剂蒸发而在喷射室中产生气泡的热量。气泡的快速膨胀将墨水以液滴的形式推动通过喷嘴。

其他类型的打印系统和打印头具有压电换能器，其中压电换能器集成在打印头中而形成喷射室中的壁，或者保存有墨水并且与喷射室流体连通的一些其他室中的壁。响应于打印指令，壁或者压电换能器膨胀和收缩，而将墨水以小液滴状从喷射室中推出，以进行打印。

在任何一个上述喷墨打印头中，当打印头和喷嘴不执行打印操作时，墨水溶剂可能趋向于在喷嘴处蒸发，而使得在喷嘴处或喷嘴中的墨水变得更加有粘性。在喷嘴区域处更加有粘性的墨水趋向于直接将喷嘴堵住，而影响打印头的性能和打印质量。用于保持或恢复喷嘴功能的一些系统或方法包括覆盖喷嘴板、利用弹性刮刀擦拭打印头以及通过喷嘴喷吐墨水，以上这些都是在打印头没有执行打印操作时执行的。

结合这些方法的打印系统通常包括在打印操作期间在承载器上前后运动的打印头，并且当打印操作停止或暂停时，打印头被移动到一个基站(station)。对喷嘴进行覆盖防止喷嘴中的流体蒸发并且形成粘性的塞子。利用弹性刮刀擦拭喷嘴板清除掉了喷嘴上的粘性塞子和干燥的墨水残余物。喷吐处理从喷嘴冲刷出墨水，以清除掉包括在喷射室的喷嘴中的粘性墨水的流体柱。然而，这些处理不能实际地用在打印头在打印过程中保持静止并且在打印过程中不在承载器上移动的打印系统中。擦拭或喷吐方法可能弄脏打印介质以及打印区域周围的区域。在用于打印条形码、日期或产品包装上的其它数据的生产线打印中，擦拭或喷吐技术可能会影响生产线。此外，用于静止打印系统的打印头在一些情况下定位得非常靠近打印介质，因此，难以将盖子设置在喷嘴板上。

擦拭或喷吐处理可能对于清除喷嘴上的粘性塞子非常有效，但是因为所喷出的墨水没有用于打印所以固有地是浪费的。此外，通过计数从喷水头喷射出的墨滴的数目而监视打印所能使用的墨水体积的打印系统可能不能把在清洁操作中用掉的墨水计算在内。因此，可能过分估计剩余的墨水体积，并且可能命令墨盒来利用不足以执行或完成打印操作的墨水剩余量来执行打印操作。这可能导致在打印头的喷嘴处空射，这有可能损伤打印头。此外，过度估计的剩余墨水体积可能会导致打印系统漏掉生产线打印中的包装上的条码或打印物。

美国专利No.5,329,293和JP 57061576都公开了结合压电元件的打印头，其中响应于来自控制器的第一信号而激活压电元件，以排出墨滴来进行打印。低于排出墨水所需的阈值电压的第二次发射或电压信号使得压电元件激活，来防止喷嘴中的墨水堵塞。此外，美国专利No.6,431,674(“‘674专利”)公开了使得喷嘴开口处的墨水弯月面在打印操作前或打印操作后微小地振动，以防止墨滴堵塞的喷墨打印头。更具体地，‘674专利公开了采用上述压电换能器和喷射室(被称作压力产生室)的这样一种类型的喷墨打印头。打印头包括多个压力产生室，其中，每个室与喷嘴相关联并且每个室具有自己的换能器。压电换能器被激活，以给它们各自的室加压，来将墨滴从室中喷出而进行打印。此外，在打印停止(inactivity)期间，每个压电换能器可以给它们各自的室加压，来使得弯月面振动到足以使得墨滴喷射的程度。因为换能器被用来给室加压来喷射墨水以及使得弯月面微小地振动，所以使得换能器激活经过多个连续的定时区间，以避免换能器疲劳。

上述这种压电换能器系统不能实际结合到热喷墨打印头中。对于制造热喷墨墨盒或打印头来说，为每个打印墨盒结合压电换能器成本将会非常高。此外，相比于压电喷墨技术，结合在热喷墨打印头中的电阻加热器不能实际地用于在不使得墨水喷出的状态下使得弯月面振荡。在热喷墨打印头中，将电压施加到与每个发射室和喷嘴相关联的电阻加热器上，并且使得发射室中的墨水加热，使得墨水气泡的快速膨胀而将墨滴从喷嘴推出。相比于压电换能器喷墨打印头来说，墨滴可以或不可以从热喷墨打印头喷出的阈值电压更加不可以预测。实际上，在结合热喷墨打印头的打印系统中，使用算法来估计排出墨滴所需要的电压。该算法考虑了诸如所使用的墨水的物理特性(蒸发压)以及墨水通道、发射室和喷嘴的尺寸的这些参数。一旦确定了阈值电压，将算法构造为选择是所计算的阈值的预定百分比的电压，以确保墨滴在将电压信号施加到电阻加热器时将会喷出。在阈值电压处或阈值电压以下施加电压可能使得弯月面振荡也可能不会使得弯月面振荡，或者可能使得墨水排出。此外，在打印已经停止或已经暂停时加热发射室中的墨水可能使得发射室中的墨水干燥并且堵塞喷嘴。

发明内容

一种用于保持喷墨打印系统的喷嘴功能的系统或方法包括与墨水供应部分流体连通并且用于在打印介质上进行打印的打印头。打印头具有多个喷嘴，并且每个喷嘴与存储有墨水的墨水喷射室相关联，以将墨滴通过喷嘴从室喷出。墨水流体柱与每个喷嘴相关联，并且可以包括形成在一个或多个喷嘴处的墨水弯月面和喷墨室中的墨水。为了保持或恢复墨盒中的喷嘴功能，设置用于将振动能量传递到多个流体柱以使得多个墨水流体柱中的每一者的至少一部分同时地振动的换能器。换能器连接到打印系统的控制器，其中控制器产生信号，来在打印停止时间段期间或打印操作期间激活换能器。在实施例中，打印头安装到墨盒上，并且可以将振动能量从墨盒外部的位置传递到流体柱。在其他实施例中，换能器可以安装到墨盒壳体内部，或者可以设置为打印头电路的组件。

在实施例中，喷墨墨盒安装到插槽中，插槽具有壁，壁被构造为接收墨盒并保持墨盒与打印介质的间隔关系以进行打印。可以将振动力施加到插槽的壁，并且插槽壁与墨盒表面之间的界面将振动能量耦合到打印头。在另一个实施例中，可以将振动力直接施加到墨盒的外表面。以此方式，将振动能量传递到打印头中的流体柱，以使得流体柱振动来保持或恢复喷嘴功能。

附图说明

图1是喷墨墨盒的立体图。

图2是示出了打印头的喷嘴的打印头的布置和发射室的局部正视图。

图3是图2中的打印头的示意性截面图，其示出了形成在喷嘴中的弯月面。

图4是打印头的示意截面图，其示出了膨胀的墨水泡以及通过喷嘴喷出的墨滴。

图5是喷墨墨盒的立体分解图，其为了定位在打印系统的插口中而对准。

图6是定位在打印系统插口中的喷墨墨盒的正视剖面图，其包括将振动力施加到墨盒和打印头的换能器的示意图。

图7是使用保持不被覆盖持续打印停止的15分钟时间段的测试喷墨墨盒产生的打印列的照片。

图8是使用与用来打印图6中的列的测试墨盒相同的测试墨盒、在将该测试墨盒暴露到声波激发中之后而产生的打印列的照片。

图9和图10是示出了在热喷墨打印头中的喷嘴中的墨水弯月面的振荡或振动。

图11提供了与由的相同墨盒所产生的打印示例相比较的、由其中将振动能量施加到流体柱的墨盒所产生的打印示例。

具体实施方式

将要参照在附图中示出的具体实施例来给出上文中简要描述的发明的更具体的描述。这些幅图的理解仅描绘了本发明的典型实施例，并且因此不被认为是其范围、以及将要描述和解释的发明的限制。为了描述本发明的实施例的目的，附图和说明书中参照了用于热喷墨墨盒的打印头；然而，本发明不限于此。本发明也可以用于结合了除热量之外的、能够使得墨滴从打印头喷射的其他装置的喷墨墨盒。例如，所描述的发明可以用于结合压电换能器技术而喷射墨滴来进行打印或其他操作的那些墨盒。此外，所描述的用于保持或恢复喷嘴功能的系统和方法不局限于应用到安装到图1中示出的墨盒壳体(其可以是可废弃的墨盒或者不是可废弃的墨盒)上的打印头组件。本发明可以用于永久安装到打印系统中的打印头，并且按照需要提供墨水供应部分来进行打印。因此，术语“墨盒”可以包括仅永久安装的打印头和/或打印头与墨水源的结合。这里使用的振动能量包括连续施加的振动能量或者以周期猝发、脉冲或循环施加的振动能量，或者作为单一或重复波形施加的振动能量。

通过参照图1，喷墨墨盒10被示出为具有壳体11，壳体11中固定了墨水储液器(未示出)，该储液器保存散装墨水源。附装到壳体11的打印头组件12包括安装到吻突部13的打印头14，由此使得打印头14与墨水储液器流体连通。这里使用的术语“吻突部”指的是墨盒10的这样的一种组件：其上安装有打印头14，并且通常包括墨盒壳体11的延伸部，该延伸部适合于与打印系统相连接来对准打印头以进行打印。图1中示出的吻突部13可以与壳体11整体地形成。此外，本发明不限于安装到吻突部上的打印头，诸如那些可以从偏离轴线的源接收墨水的永久安装的打印头。在这种情况下，墨盒10可以不具有吻突部；并且打印头组件可以包括打印头以及打印头所附装到的表面。

这里使用的术语“打印头”应当包括墨盒10的下述组件：墨水从散装墨水源供给到该组件以喷出墨滴。在这里对于热喷墨墨盒描述的实施例中，打印头14可以包括硅衬底15以及喷嘴板23，硅衬底15上形成有墨水槽16、流体通道17、发射室18、喷嘴22以及必要的集成电路。在例如不具有墨水槽的其他类型的打印头中，打印头包括与喷嘴相邻的喷射、压力或发射室以及限定这些组件的结构部件。此外，至少对于采用压电技术的这些喷墨墨盒，打印头也包括与打印头集成的压电元件，以产生墨滴。

在图2和图3中，更详细地示出了热喷墨墨盒的组件。更具体地，打印头14包括衬底，诸如电阻加热器20和晶体管21的组件与集成电路的其他组件(诸如钝化层、中间电介质层、绝缘层、焊盘、识别电路等)一同形成在该衬底上。墨水屏蔽层19覆盖组件20和21以及衬底的其他区域，并且被蚀刻或者被以其他方式制作以形成发射室18和流体通道17。每个流体通道17被定位为与墨水槽16流体连通，其中墨水槽16位于打印头14中央。以此方式，经由墨水槽16和各个流体通道17将来自墨盒10中的散装源的墨水提供给发射室18。注意，仅为了描述本发明而以示例方式提供了上述打印头14，并且上述打印头14不局限于所描述的实施例。例如，一些喷墨打印头不包括墨水槽。取而代之的，将墨水从墨水源沿着打印头的边缘提供到喷射室。此外，不是所有的打印头都具有集成在打印头电路上的晶体管，这些晶体管可以结合到打印系统控制器中。

喷嘴板23被结合到屏蔽层19并且具有多个喷嘴22，每个喷嘴22对应于相应的发射室18。从散装墨水源经由墨水槽16提供的墨水形成墨水流体柱，该墨水流体柱包括喷嘴22处的墨水以及在发射室18、流体通道17和墨水槽16中的墨水。在墨水散装源处产生并保持负压，以在喷嘴22处形成弯月面22(在图3中示出)，来防止墨水在打印头14不执行打印操作时从打印头14泄漏。注意，本发明不限于使用包括用于在墨水供应部分中产生负压而由此形成弯月面的机构的墨盒。本领域技术人员将会想到可以不通过这种机构来实现弯月面。

对于每个发射室18，存在相应的电阻加热器20。响应于来自控制器的打印指令，供应到电阻加热器20的电力使得加热器20对发射室18中的墨水进行加热。如图4中示意性地示出的，在墨水发射室18中的快速膨胀的气泡24响应于来自控制器29的打印指令(图5中示出)而将墨滴31推动通过喷嘴22。然而，在打印停止的时间区间期间，墨水可能干燥或者墨水中的溶剂可能蒸发，而使得墨水在喷嘴22处粘性增加，而塞住喷嘴22。当打印开始时，喷嘴22在经过一段时间之前可能不能发射，直接影响由墨盒10和打印系统产生的打印质量。

对于本发明，通过从外部的源经由喷墨墨盒的外部来将振动能量(优选地通过声波或超声波能量)传递到流体柱，以使得流体柱和/或多个喷嘴22处的弯月面22振动或振荡，而保持或恢复喷墨墨盒的喷嘴功能。为了本发明的解释方便，这里使用的术语“声波能量”(＜20KHz)应当包括超声波能量(＞20KHz)，其二者都能在流体柱的至少一部分中引起墨水的振动或振荡。这里使用的“流体柱”应当包括存在于墨水散装源与喷嘴22之间的墨水，或者在喷嘴22处和墨水喷射室18中的墨水。在这里描述的本示例中，流体柱包括存在于喷嘴22(包括弯月面33)、发射室18、流体通道17以及墨水槽16中的墨水。流体柱的快速振动或振荡通过补充流体柱中的墨水溶剂并防止可能堵塞或阻塞喷嘴的墨水硬壳，而保持墨水成分和特性。

关于图5和图6，示出了喷墨墨盒10和打印系统的插槽26，该插槽用于接收墨盒10并将其保持在与用于打印的打印介质间隔的关系。在实施例中，打印系统可以是在打印介质经过打印头14时墨盒10保持静止以进行打印操作的类型。打印头14经由吻突部13上的电互联部分30与控制器29相连，以接收用于在经过打印头14的介质上进行打印的指令。换能器25相对于墨盒10或者插槽26定位，以将振动力作用到墨盒10的外部，以使得打印头14中的流体柱中的墨水振动。这种振动力或者传递振动能量的施加可以在打印停止的时间段期间或者打印操作期间进行，或者可以在打印停止的时间段期间以及打印操作期间连续地进行，以防止墨水变得粘稠到成为堵塞喷嘴的状态，或者用于恢复由于阻塞而影响的喷嘴功能。此外，虽然这里图示和描述的实施例示出了换能器将振动力施加到墨盒的外部，但是各种实施例也可以包括安装到墨盒内部(例如，在吻突部的区域中)的换能器和/或集成为打印头的组件的换能器。

换能器25可以定位在打印系统上，以使得换能器25将振动力作用到插槽26。换能器25可以定位成与插槽26相接触或者在墨盒10的外部，以在不使得墨滴喷出的状态下使得流体柱和/或弯月面33振动或振荡所需要的频率处或频率范围内施加振动力。如图5和图6所示，插槽26可以包括用于接收墨盒10和/或吻突部13的多个互相连接和/或间隔开的壁27，并且换能器25被设置为与壁27中的一个相接触。插座壁27与墨盒10和/或吻突部13之间的界面提供了箭头28所示从换能器25到喷嘴22的的耦合路径。另外，插座壁27与墨盒10和/或吻突部13之间的界面应当足够地贴紧，以使得在换能器25激活期间插座26中的墨盒10的移动最小化。因此，墨盒10和/或吻突部13可以包括与插座26的接收表面以匹配关系定位的一个或多个基准表面。换能器25可以是能够在可接受的频率处产生声波或超声波能量的任何的压电换能器或者其他换能器。

此外，在应用本系统和方法时，应当考虑制造插槽26、墨盒壳体11和吻突部13的材料的成分。更具体地，这些组件的材料成分应当提供由换能器25产生的振动力或能量到流体柱的足够的耦合。例如，诸如钢的金属或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的玻璃纤维塑料或者这两者的组合可以提供足够的耦合。

换能器25与插槽26或墨盒10相接触的(相对于打印头14和喷嘴22的)点、使得流体柱和喷嘴22处的墨水振荡或振动所需要的频率或频率范围或者幅度或幅度范围可以在墨盒类型之间变化。在确定接触点或能量频率时考虑的变量或参数可以包括墨盒壳体11、吻突部13和插座26的材料成分；包括墨水槽16、流体通道17、发射室18和喷嘴22的尺寸的流体柱的组件的结构；以及可以考虑的墨水的特性，即，墨水粘性。此外，可以考虑墨水特性来确定振动能量的频率或幅度或者施加换能器25的区域。这种墨水特性可以包括墨水的干燥时间(墨水在喷嘴处干燥所需的时间的量)、墨水的粘性以及声音的速度(声音通过墨水介质行进的速度)。

此外，这些参数也可以影响施加声波振动或能量所需的持续时间，该持续时间进而可能受到打印停止的时间段或打印操作的持续时间的影响。例如，考虑上述参数，如果打印系统不执行打印操作的情况持续了预定的持续时间T1，可以确定应当将振动力施加到喷墨墨盒10，其中振动力被持续施加预定持续时间T2来保持喷嘴功能。控制器29可以被编程，以使得一旦已经经过了持续时间T1，就产生使得换能器25激活的信号。在控制器29产生另一个打印指令之前，换能器25可以保持激活以保持喷嘴功能。可选择地，控制器29可以产生多个信号，以在停止的时间段期间或者在打印期间以隔开的时间区间来激活换能器25，以保持墨盒10的喷嘴功能。

上文中列举的这些参数仅作为可以考虑的参数的示例而提供，并且不应当被认为是提供了穷尽的列举。实际上，可能需要对于各种墨盒或墨盒类型根据经验来确定换能器25的接触点和墨水振动频率。为了这个目的，对于填充有相同或相似墨水的、具有类似物理特性的墨盒类型，可以预知并且改进换能器接触点的位置和墨水振荡或振动频率。

关于本发明，在喷嘴维护模式和喷嘴恢复模式下进行了测试。喷嘴维护模式包括在墨盒可以被暴露到声波激励中以防止墨水干燥或变得更加有粘性而到达塞住喷嘴22的程度时的那些打印停止的时间区间。恢复模式可以涉及导致墨水干燥或变得更加有粘性而到达塞住喷嘴的程度的打印停止的更长时间区间。

通过允许将墨盒填充有基于甲基乙基酮(MEK)/甲醇溶剂的墨水(Videojet Product No.D6-5614)并且允许将其在没有声波激励的状态下不被覆盖持续15分钟的时间段，来进行测试。参照测试的示例，采用了具有与图5所示相类似的集成吻突部构造的HP45A热喷墨墨盒。墨盒10和吻突部13由玻璃纤维塑料材料构成；并且插座26由钢合金构成。在经过15分钟的时间之后，打印开始并且大部分喷嘴在打印开始一段时间之后才能发射墨滴。参照图7，示出了包括打印列的打印图像的照片。在以1kHz的频率打印的测试墨盒中的大部分喷嘴在打印了约60列之前都没有开始发射。

之后在另一个15分钟时间段期间将完全相同的墨盒暴露到声波激励中。将压电换能器激活以在打印停止的15分钟时间段期间施加声波振动力。压电换能器25被设置为在与吻突部13相邻的、在打印头14上方约1¹/₂”的区域处与插槽26相接触。参照图8，示出了包括由已经暴露到声波激励之后的墨盒所产生的打印列的打印图像的照片。在以1kHz的频率打印的测试墨盒中的大部分喷嘴在第一行就开始发射和打印了。

在其他测试中，利用使用频闪照明源的视频系统来观察HP45A的打印头上的喷嘴，以观察喷嘴中的墨水弯月面的动作。如上所述的填充有VideoJet Product No.D6-5614墨水的HP45A喷墨墨盒被允许在没有声波激励的状态下不被覆盖地保持15分钟，并且利用视频系统容易地观察到喷嘴上的干燥的膜。在将声波能量施加到墨盒上时，结了硬皮的喷嘴在约30秒之内重新溶解。对于保持不被覆盖两小时的墨盒进行了类似的测试。在这种情况下，喷嘴在约60秒内重新溶解。

使用频闪照明源，可以观察喷嘴中的弯月面部分的“快照”。通过相对于声波能量的施加而延迟照明源，取决于延迟的量，可以观察到处于各种位置的弯月面。以此方式，可以在从喷嘴的底部到喷嘴的顶部的范围内(甚至略微地从喷嘴之上突出)的位置中观察到流体。图9和图10是在喷嘴处振荡的弯月面的摘要视频的静止照片。更具体地，在图9中，墨水弯月面在喷嘴的顶部或从喷嘴突出；在图10中，墨水弯月面已经缩回，以使得喷嘴不能被看到。

使用如上所述的、所描述的视频观察测试设置，评估了频率范围从约2.5kHz到约30kHz的振动，通过每个频率产生弯月面振荡。在约2.0kHz的频率处的振动能量也可以是有效的。然而，弯月面振荡的频率不与输入频率相匹配。相反，弯月面振荡似乎是由与墨盒流体柱构造有关的共振频率固定。即，振荡只能与流体柱在散装墨水源与弯月面之间的移动同样快地进行。虽然流体柱的弯月面可以振动、振荡或调整，但是也可以在喷嘴处的局部区域附近发生一些溢流，这也可以助于保持喷嘴功能。

附加地或替代地，可以在打印头执行打印操作时或打印头执行打印操作期间将振动能量施加到流体柱。在容纳有具有MEK的墨水或具有利用甲醇溶剂的MEK的墨水并具有40μm×40μm的流体通道的墨盒上进行了测试。在将墨水供应到打印头的墨水储液器中的墨水的体积的范围从约15cc到约45cc。打印头以2kHz和/或8kHz的打印频率打印，并且将振动能量以6kHz的频率和10％的幅度施加到流体柱。

在打印操作期间和打印停止区间期间内连续地施加振动能量。在打印操作之间的打印停止的区间包括6秒、32秒、169秒(3分钟)和893秒(15分钟)。将从这些墨盒产生的打印样品与从在打印活动期间或打印停止的相同时间区间的期间之一不施加振动能量的相同墨盒产生的打印样品相比较。关于图11，在没有被施加振动能量的那些打印样品的下方示出了被施加了振动能量的墨盒的打印样品的比较。上一行的打印样品是来自没有被施加振动能量的那些墨盒；并且在下面一行的打印样品是来自被施加了振动能量的那些墨盒。在6秒的打印停止的时间区间处，打印质量的改善在统计上不显著；然而，在35秒、169秒和893秒的打印停止的时间区间处，打印质量改善了并且统计上是显著的。在169秒和893秒的打印停止的区间处，墨盒在没有被施加振动能量时不能打印，而由X标记的框表示。

如上所述，弯月面可以振动或振荡的频率以及保持或恢复喷嘴功能所必须的施加振动力的持续时间可以在不同的墨盒类型或墨水类型之间变化。因此，控制器29可以访问数据库32，数据库32包括关于多种喷墨墨盒类型的标识和/或多种墨水类型的标识的数据。此外，数据库32可以包括关于与每种墨盒类型和/或墨水类型相关联的一个或多个频率或频率范围的数据，以及用于在打印停止的时间段期间或打印操作期间激活换能器25的一个或多个时间区间的时间表。如上所述，与墨盒相关联的特定参数可以对被选择来使得流体柱振荡的频率或频率范围进行控制。例如，墨盒类型可以使用不同的墨水(即，基于水的墨水相对于基于溶剂的墨水，或者粘性不同的墨水)或者在流体柱的构造上不同。此外，墨盒或打印系统的选定打印模式也可以影响流体柱中的墨水的振荡频率。例如，草稿打印模式相比于快速打印模式具有更宽松的打印质量标准；因此，流体柱中的墨水可以以更低频率振荡或者持续更短的时间段振荡。因此，数据库32可以包括关于与一种或多种打印模式相关联的一个或多个频率或频率范围的数据。

墨盒10优选地具有在将墨盒10安装到插座26中时产生表明墨盒类型和/或墨水类型并且与控制器29电互连的识别电路。以此方式，控制器29被构造为访问数据库32，来选择与该墨盒相关联的频率或频率范围以及用于激活的一个或多个时间段，来控制换能器25的激活，以在打印停止的时间段期间或打印操作期间保持或恢复墨盒10的喷嘴功能。

打印系统也可以包括闭环系统，闭环系统使用用于检测墨水是否从打印头喷出的光学传感器或其他传感系统来连续地监视喷嘴功能。这种光学传感器对于本领域技术人员是公知的，并且可以包括一个或多个检测穿过光束的墨滴的穿透光束传感器。另一种光学系统可以结合检测根据预定图像并响应于打印指令而打印到介质上的墨滴或点的传感器。此外，静电系统可以利用根据打印到板上的预定图像而显示特定电学特性的电荷板。在上述示例中，响应于打印指令，来对喷出墨滴而进行打印的喷嘴进行选择或预定。设置一个或多个传感器以确定墨滴是否按照打印指令而喷射通过喷嘴。在喷嘴没有按照要求而发射时，传感器将信号发送到控制器29；响应于该信号，控制器29可以激活换能器25，以启动喷嘴恢复模式来去掉喷嘴的障碍物。

虽然已经示出并描述了本发明的优选实施例，很明显，这些实施例是通过示例的方式提供而并不进行限制。本领域技术人员可以在不超出本发明交道的情况下，想到各种变化、改变和替换。例如，换能器可以被安装到墨盒内部和/或被包括为打印头的组件。因此，本发明是由权利要求的全部精神和范围来进行解释。

Claims (41)

1.一种喷墨打印系统，包括：

打印头，其具有多个喷嘴，每个喷嘴与存储有墨水的墨水喷射室相关联，以将墨滴通过所述喷嘴从所述室喷出；

用于每个所述喷嘴的墨水流体柱，其至少包括所述喷射室中的墨水；

换能器，其用于将振动能量传递到多个所述流体柱，以使得多个所述墨水流体柱中的每一者的至少一部分同时地振动；以及

控制器，其产生信号以激励所述换能器。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，包括喷墨墨盒，所述喷墨墨盒包括与墨水供应部分流体连通的所述打印头，并且所述喷墨墨盒能够安装在所述打印系统上，以在打印介质上进行打印。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，与每个喷嘴相关联的所述流体柱包括弯月面，并且，在将所述振动能量传递到所述流体柱时，多个所述喷嘴的每个喷嘴中的所述弯月面同时地振动。

4.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器从所述墨盒外部的位置传递振动能量。

5.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器从所述墨盒内部的位置传递振动能量。

6.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器被集成为打印头电路的组件。

7.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器在打印操作期间将所述振动能量传递给所述流体柱。

8.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器在打印停止时间段期间将所述振动能量传递给所述流体柱。

9.根据权利要求8所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器在从打印操作已经完成之后立即开始并直到由所述控制器产生打印指令为止的连续不间断的时间段传递声波能量。

10.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，还包括插槽，所述喷墨墨盒安装到所述插槽中以进行打印，所述振动能量通过所述插槽和所述墨盒传递到多个所述流体柱。

11.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器将振动力直接施加到所述墨盒的外表面上的区域，从而通过所述墨盒将所述振动能量传递给多个所述流体柱。

12.根据权利要求11所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器将所述振动力施加到所述打印头。

13.根据权利要求11所述的喷墨打印系统，其中，所述换能器将所述振动力施加到所述墨盒上的、不是由所述打印头所限定的区域的区域上。

14.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述振动能量由频率范围从约2.0KHz到约30kHz的声波和超声波能量的传递而产生。

15.根据权利要求1所述的喷墨打印系统，其中，所述控制器产生信号以发出打印指令并产生信号以激活所述换能器。

16.一种热喷墨打印系统，其采用一个或多个热喷墨墨盒来进行打印，所述热喷墨打印系统包括：

喷墨墨盒，其具有与墨水供应部分流体连通的打印头，并且所述喷墨墨盒能够安装在所述打印系统上，以在打印介质上进行打印；

所述打印头包括安装到打印头衬底上并且具有多个喷嘴的喷嘴板，所述衬底具有形成在其上并且都与所述墨水供应部分流体连通的多个发射室，每个发射室与喷嘴相关联，并且，由于在所述发射室中响应于来自控制器的打印指令而对所述墨水进行加热，墨滴通过所述喷嘴以液滴状喷出；

与每个喷嘴相关联的墨水流体柱，其至少包括用于每个喷嘴的所述发射室中的墨水；

换能器，其用于将振动能量传递到所述流体柱，以使得一个或多个所述墨水流体柱的至少一部分振动；以及

控制器，其产生信号以激励所述换能器。

17.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，与每个喷嘴相关联的所述流体柱包括弯月面，并且，在将所述振动能量传递到所述流体柱时，多个所述喷嘴中的每个喷嘴中的所述弯月面同时地振动。

18.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述换能器将所述振动能量传递到多个所述流体柱，以同时地使得多个所述流体柱振动。

19.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述换能器在所述打印系统上位于所述墨盒的外部的位置处。

20.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述换能器将振动力施加到所述打印头，以将所述振动能量传递到所述流体柱。

21.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述墨盒包括容纳有所述墨水供应部分的墨盒壳体，用于在所述墨水供应部分中产生负压以在所述喷嘴处形成所述弯月面的机构被支撑在所述壳体中。

22.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述墨盒还包括打印头组件，所述打印头组件包括安装有所述打印头的吻突部，并且所述振动力被施加到所述吻突部上的、不包括所述打印头的区域，从而将所述振动能量传递给所述流体柱。

23.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述墨盒还包括打印头组件，所述打印头组件包括安装有所述打印头的吻突部，所述墨盒被安装到所述打印系统的插槽中，并且所述换能器将振动力施加到所述插槽的、与所述吻突部的至少一部分相接触的部分。

24.根据权利要求16所述的热喷墨打印系统，其中，所述打印头包括形成在其中的墨水槽，来自所述墨水供应部分的墨水穿过所述墨水槽到达所述发射室，并且所述打印头还包括多个流体通道，多个所述流体通道中的每一个都与所述墨水槽流体连通并且都与发射室相关联并设置在所述墨水槽与发射室之间以将墨水供应到所述发射室，所述流体柱包括所述喷嘴、所述发射室、所述流体通道和所述墨水槽中的墨水。

25.一种用于保持或恢复喷墨打印系统中的打印头的喷嘴功能的方法，包括：

提供喷墨墨盒，所述喷墨墨盒具有与墨水供应部分流体连通的打印头，所述打印头具有多个喷嘴，并且对于每个喷嘴都存在包括弯月面以及喷射室中的墨水的墨水流体柱，以及

通过将振动能量传递到多个所述墨水流体柱，使得所述墨水流体柱中的一个或多个的至少一部分振动。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，使得所述墨水流体柱振动的步骤包括将振动力施加到所述喷墨墨盒的外表面。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述振动力被施加到所述喷墨墨盒上的、不是由所述打印头所限定的区域的区域上。

28.根据权利要求25所述的方法，其中，所述振动力被施加到所述打印头。

29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述使得弯月面振动的步骤包括将所述振动能量通过插槽来进行传递，所述插槽中安装有墨盒以进行打印。

30.根据权利要求25所述的方法，其中，所述振动步骤包括在打印操作期间将所述振动能量传递到所述流体柱。

31.根据权利要求25所述的方法，其中，所述振动步骤包括在打印停止时间段期间将所述振动能量传递到所述流体柱。

32.根据权利要求25所述的方法，其中，所述振动步骤包括在打印操作已经完成之后立即开始并直到由所述控制器产生打印指令为止的连续不间断的时间段传递声波或超声波能量。

33.根据权利要求25所述的方法，还包括提供预定的频率或预定频率范围的步骤，其中喷墨墨盒的所述流体柱将会响应于所述振动能量的传递而在该预定的频率或预定频率范围处振动。

34.根据权利要求25所述的方法，还包括：对安装到所述打印系统中的所述喷墨墨盒进行识别，在数据库中对于所识别的墨盒提供所述弯月面将会在该频率或频率范围处振动的多个频率或频率范围，并且在从所述数据库选择的一个或多个频率下传递所述振动能量。

35.根据权利要求25所述的方法，还包括：提供包括关于多种不同类型的喷墨墨盒的识别的数据以及关于与每种喷墨墨盒类型相关联的一个或多个频率或频率范围的数据的数据库，选择与喷墨墨盒类型相关联的所述一个或多个频率或频率范围，并且在所选择的一个或多个频率或频率范围下将所述振动能量传递给所识别的喷墨墨盒类型的所述流体柱。

36.根据权利要求25所述的方法，还包括：提供包括关于多种不同类型的喷墨墨盒的识别的数据以及关于与每种喷墨墨盒类型相关联的一个或多个幅度或幅度范围的数据的数据库，选择与喷墨墨盒类型相关联的所述一个或多个幅度或幅度范围，并且在所选择的一个或多个幅度或幅度范围下将所述振动能量传递给所识别的喷墨墨盒类型的所述流体柱。

37.根据权利要求25所述的方法，还包括：提供包括关于多种不同类型的喷墨墨盒的识别的数据以及关于与每种喷墨墨盒类型相关联的一个或多个持续时间或持续时间范围的数据的数据库，选择与喷墨墨盒类型相关联的所述一个或多个持续时间或持续时间范围，并且在所选择的一个或多个持续时间或持续时间范围下将所述振动能量传递给所识别的喷墨墨盒类型的所述流体柱。

38.根据权利要求25所述的方法，还包括：提供包括关于多种不同类型的墨水的识别的数据以及关于与每种墨水类型相关联的一个或多个频率或频率范围的数据的数据库，选择与墨水类型相关联的所述一个或多个频率或频率范围，并且在所选择的一个或多个频率或频率范围下将所述振动能量传递给使用所识别的墨水类型的打印头的所述流体柱。

39.根据权利要求25所述的方法，还包括：提供包括关于多种不同类型的墨水的识别的数据以及关于与每种墨水类型相关联的一个或多个幅度或幅度范围的数据的数据库，选择与墨水类型相关联的所述一个或多个幅度或幅度范围，并且在所选择的一个或多个幅度或幅度范围下将所述振动能量传递给使用所识别的墨水类型的打印头的所述流体柱。

40.根据权利要求25所述的方法，还包括提供包括关于多种不同类型的墨水的识别的数据以及关于与每种墨水类型相关联的一个或多个持续时间或持续时间范围的数据的数据库，选择与墨水类型相关联的所述一个或多个持续时间或持续时间范围，并且在所选择的一个或多个持续时间或持续时间范围下将所述振动能量传递给使用所识别的墨水类型的打印头的所述流体柱。

41.根据权利要求25所述的方法，还包括：提供一个或多个传感器，以检测墨滴是否响应于打印指令而通过一个或多个喷嘴喷出，在一个或多个墨滴没有响应于打印指令而通过所述喷嘴喷出时将信号发送到控制器，并使得多个所述喷嘴中的每一者中的至少一部分所述流体柱响应于由所述传感器发送的所述信号而振动。

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