ES2892176T3 - Detección de grietas para cabezales de impresión que tienen múltiples troqueles de cabezales de impresión - Google Patents

Abstract

Un cabezal de impresión configurado para expulsar gotas de tinta a través de una pluralidad de boquillas (116) que comprende: una pluralidad de troqueles de cabezales de impresión (114), incluyendo cada troquel del cabezal de impresión (114) al menos un elemento de detección de grietas (120), un analizador de datos (202) y una puerta de paso (204); y al menos un bus analógico (150) conectado a cada troquel del cabezal de impresión (114), el al menos un bus analógico (150) para entregar una corriente conocida a al menos un elemento de detección de grietas en un patrón seleccionable y para dar salida a una tensión para permitir que un controlador determine si al menos uno de los troqueles de cabezales de impresión (114) está agrietado en base a la tensión; y el analizador de datos (202) debe recibir un flujo de datos de impresión que comprende comandos de control de detección de grietas integrados y, en respuesta a un comando de control de detección de grietas integrado, instruir a la puerta de paso (204) para que conecte una resistencia de detección de grietas correspondiente (120) al bus analógico (150).

Description

DESCRIPCIÓN

Detección de grietas para cabezales de impresión que tienen múltiples troqueles de cabezales de impresión Antecedentes

Los dispositivos de impresión proporcionan al usuario una representación física de un documento imprimiendo una representación digital del documento en un medio de impresión. Algunos dispositivos de impresión, tales como dispositivos de impresión de amplia gama, incluyen un cabezal de impresión que tiene varios troqueles de cabezal de impresión, donde cada troquel de cabezal de impresión expulsa gotas de tinta a través de una pluralidad de boquillas sobre el medio de impresión para formar la representación física del documento.

El documento US 888 8226 describe circuitos de detección para cabezales de impresión en los que se puede proporcionar una pluralidad de detectores de grietas en un cabezal de impresión para detectar grietas en un troquel de cabezal de impresión.

Breve Descripción de los Dibujos

La Figura 1 es un diagrama de bloques y esquemático que ilustra un sistema de impresión por chorro de tinta, que incluye un dispositivo de expulsión de fluido, que tiene detección de grietas para múltiples troqueles de cabezales de impresión, de acuerdo con un ejemplo.

La Figura 2 es un diagrama de bloques y esquemático que ilustra un cabezal de impresión que tiene detección de grietas para múltiples troqueles de cabezales de impresión, de acuerdo con un ejemplo.

La Figura 3 es un diagrama de bloques y esquemático que ilustra en general un cabezal de impresión por chorro de tinta de matriz amplia que emplea múltiples troqueles de cabezal de impresión de acuerdo con un ejemplo. La Figura 4 es un diagrama de bloques y esquemático de un cabezal de impresión que tiene detección de grietas para múltiples troqueles de cabezales de impresión de acuerdo con un ejemplo.

La Figura 5 es un diagrama esquemático y de bloques de un troquel de cabezal de impresión de acuerdo con un ejemplo.

La Figura 6 es un diagrama de bloques y esquemático de un cabezal de impresión que tiene detección de grietas para múltiples troqueles de cabezales de impresión de acuerdo con un ejemplo.

La Figura 7 es un diagrama de flujo, un diagrama de flujo que ilustra un método para detectar grietas en una pluralidad de troqueles de cabezal de impresión de un cabezal de impresión, de acuerdo con un ejemplo.

Descripción Detallada

En la siguiente descripción detallada, se hace referencia a los dibujos adjuntos, que forman parte de la misma, y en los que se muestran, a manera de ilustración, ejemplos específicos en los que puede ponerse en práctica la invención.

Los dispositivos de impresión proporcionan al usuario una representación física de un documento imprimiendo una representación digital del documento en un medio de impresión. Algunos dispositivos de impresión, tales como dispositivos de impresión de amplia gama, incluyen un cabezal de impresión que tiene múltiples troqueles de cabezal de impresión, donde cada troquel de cabezal de impresión expulsa gotas de tinta a través de una pluralidad de boquillas sobre el medio de impresión para formar la representación física del documento.

Los troqueles de cabezales de impresión son propensos a grietas finas a lo largo de los bordes del troquel donde se produjo el aserrado durante la separación del troquel, o en las esquinas de las ranuras de tinta donde se produjo el maquinado o el grabado durante la creación de las ranuras de tinta. Estas pequeñas grietas pueden propagarse a través del troquel hacia las regiones del circuito y provocar un mal funcionamiento de los circuitos. El troquel del cabezal de impresión a menudo incluye circuitos de medición y control para monitorear el troquel del cabezal de impresión en busca de grietas. Sin embargo, tales circuitos de medición y control usan un espacio significativo en el silicio del cabezal de impresión y, por lo tanto, son costosos.

La Figura 1 es un diagrama esquemático y de bloques que ilustra en general un sistema de impresión por chorro de tinta 100 que incluye un dispositivo de expulsión de fluido, tal como un cabezal de impresión de expulsión de gotas de fluido, que tiene una pluralidad de troqueles de cabezal de impresión, incluyendo cada troquel de cabezal de impresión al menos un elemento de detección de grietas, tal como una resistencia de detección de grietas, por ejemplo. Como se describirá con mayor detalle aquí, de acuerdo con la presente descripción, un circuito de aplicación específica (ASIC) aparte de la pluralidad de troqueles de cabezal de impresión incluye circuitos de medición y control para realizar la detección de grietas multiplexada en el tiempo de todos los troqueles de cabezales de impresión a través de resistencias de detección de grietas en cada troquel de cabezal de impresión. La consolidación de los circuitos de medición y control en un ASIC, a diferencia de que cada troquel de cabezal de impresión tenga su propio circuito de medición y control, reduce en gran medida el costo y reduce los requisitos de espacio para tales circuitos en el troquel del cabezal de impresión individual.

El sistema de impresión por chorro de tinta 100 incluye un conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102, un conjunto de suministro de tinta 104 que incluye un depósito de almacenamiento de tinta 107, un conjunto de montaje 106, un conjunto de transporte de medios 108, un controlador electrónico 110 y al menos una fuente de alimentación 112 que proporciona energía a los diversos componentes eléctricos del sistema de impresión por inyección de tinta 100.

El conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 incluye una pluralidad de troqueles de cabezal de impresión 114, cada uno de los cuales expulsa gotas de tinta a través de una pluralidad de orificios o boquillas 116 hacia los medios de impresión 118 para imprimir sobre los medios de impresión 118. En un ejemplo, el conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 es un cabezal de impresión de amplia gama. Con expulsiones de gotas de tinta secuenciadas adecuadamente, las boquillas 116, que típicamente están dispuestas en una o más columnas o matrices, producen caracteres, símbolos u otros gráficos o imágenes a imprimir en el medio de impresión 118 mientras el conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 y el medio de impresión 118 se mueven uno con relación al otro.

En un ejemplo, cada troquel de troquel 114 del cabezal de impresión incluye al menos un elemento sensor de grietas 120 para detectar grietas a lo largo de los bordes o en otra ubicación dentro de los troqueles de cabezales de impresión 114. De acuerdo con un ejemplo, el elemento sensor de grietas es una resistencia de detección de grietas (es decir, una resistencia de detección de grietas 120). En un ejemplo, como se describirá con mayor detalle a continuación, el conjunto de cabezal de impresión 102 incluye un controlador de sensor 126 para controlar los elementos de sensor de grietas 120 para monitorear los troqueles de cabezales de impresión 114 en busca de grietas, que está separado de cualquiera de los troqueles de cabezales de impresión 114. En un ejemplo, el controlador de sensor 126 es un ASIC (es decir, ASIC 126).

En funcionamiento, la tinta fluye típicamente desde el depósito 107 al conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102, con el conjunto de suministro de tinta 104 y el conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 formando un sistema de suministro de tinta unidireccional o un sistema de suministro de tinta recirculante. En un sistema de suministro de tinta unidireccional, toda la tinta suministrada al conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 se consume durante la impresión. Sin embargo, en un sistema de suministro de tinta de recirculación, solo una porción de la tinta suministrada al conjunto del cabezal de impresión 102 se consume durante la impresión, y la tinta no consumida durante la impresión se devuelve al conjunto de suministro 104. El depósito 107 puede retirarse, reemplazarse y/o rellenarse.

En un ejemplo, el conjunto de suministro de tinta 104 suministra tinta bajo presión positiva a través de un conjunto de acondicionamiento de tinta 11 al conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102 a través de una conexión de interfaz, tal como un tubo de suministro. El conjunto de suministro de tinta incluye, por ejemplo, un depósito, bombas y reguladores de presión. El acondicionamiento en el conjunto de acondicionamiento de tinta puede incluir, por ejemplo, filtrado, precalentamiento, absorción de picos de presión y desgasificación. La tinta se extrae bajo presión negativa del conjunto del cabezal de impresión 102 al conjunto de suministro de tinta 104. La diferencia de presión entre una entrada y una salida del conjunto del cabezal de impresión 102 se selecciona para lograr una contrapresión correcta en las boquillas 116, y es típicamente una presión negativa entre menos 1 y menos 10 de H2O.

El conjunto de montaje 106 posiciona el conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102 con relación al conjunto de transporte de medios 108, y el conjunto de transporte de medios 108 coloca los medios de impresión 118 con relación al conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102, de manera que una zona de impresión 122 se define adyacente a las boquillas 116 en un área entre el conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102 y los medios de impresión 118. En un ejemplo, el conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102 es una unidad del cabezal de impresión de tipo desplazable. De acuerdo con tal ejemplo, el conjunto de montaje 106 incluye un carro desde el conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 móvil con relación al conjunto de transporte de medios 108 para escanear los troqueles de cabezales de impresión 114 a través del medio de la impresora 118. En otro ejemplo, el conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102 es un conjunto del cabeza de impresión de tipo no desplazable. De acuerdo a tal ejemplo, el conjunto de montaje 106 mantiene el conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102 en una posición fija con relación al conjunto de transporte de medios 108, con el conjunto de transporte de medios 108 que posiciona los medios de impresión 118 con relación al conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102.

El controlador electrónico 110 incluye un procesador (CPU) 128, una memoria 130, microprograma, software y otros componentes electrónicos para comunicarse con y controlar el conjunto del cabezal de impresión por chorro de tinta 102, el conjunto de montaje 106 y el conjunto de transporte de medios 108. La memoria 130 puede incluir componentes de memoria volátil (por ejemplo, RAM) y no volátil (por ejemplo, ROM, disco duro, disquete, CD-ROM, etc.) que incluyen medios legibles por ordenador/procesador que proporcionan almacenamiento de instrucciones codificadas ejecutables por ordenador/procesador, estructuras de datos, módulos de programa y otros datos para el sistema de impresión por chorro de tinta 100.

El controlador electrónico 110 recibe datos 124 de un sistema anfitrión, tal como un ordenador, y almacena temporalmente datos 124 en una memoria. Típicamente, los datos 124 se envían al sistema de impresión por chorro de tinta 100 a lo largo de una vía de transferencia de información electrónica, infrarroja, óptica u otra. Los datos 124 representan, por ejemplo, un documento y/o un archivo a imprimir. Como tal, los datos 124 forman un trabajo de impresión para el sistema de impresión por chorro de tinta 100, e incluyen uno o más comandos de trabajo de impresión y/o parámetros de comando. En una implementación, el controlador electrónico 110 controla el conjunto de cabezal de impresión por chorro de tinta 102 para la expulsión de gotas de tinta desde las boquillas 116 de los troqueles de cabezales de impresión 114. El controlador electrónico 110 define un patrón de gotas de tinta expulsadas para formar caracteres, símbolos y/u otros gráficos o imágenes en los medios de impresión 118 en base a los comandos de trabajo de impresión y/o parámetros de comando de los datos 124.

En un ejemplo, la memoria 130 del controlador electrónico 110 incluye un módulo de monitor 132 que incluye instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador 128, determinan un tipo de esquema de supervisión a emplear para la supervisión de fisuras de los troqueles de cabezales de impresión 114, y que instruyen al ASIC 126 a realizar funciones para proporcionar supervisión de grietas de los troqueles de cabezales de impresión 114 de acuerdo con cualquier número de posibles esquemas de supervisión. Como se describirá con mayor detalle a continuación, se puede emplear cualquier número de esquemas de supervisión, tal como un esquema de supervisión por turnos en el que se supervisan sucesivamente los troqueles de cabezales de impresión 114 para detectar grietas por medio de elementos sensores de grietas 120 en un orden repetido. Otro ejemplo de esquema de supervisión incluye grupos de supervisión sucesivos del troquel 114 del cabezal de impresión de forma paralela.

Aunque se describe en la presente descripción principalmente con respecto al sistema de impresión por chorro de tinta 100, que se describe como un sistema de impresión por chorro de tinta térmica de gota a demanda con troqueles de cabezales de impresión 114 por chorro de tinta térmica (TIJ), los elementos de detección de grietas 120 y ASIC 126 también se pueden implementar en otros tipos de cabezales de impresión. Por ejemplo, los elementos de detección de grietas 120 y ASIC 126, de acuerdo con la presente descripción, pueden implementarse con conjuntos de cabezal de impresión de tipo piezoeléctrico. Como tales, los elementos de detección de grietas 120 y ASIC 126, de acuerdo con la presente descripción, no se limitan a la implementación en un cabezal de impresión TIJ, como los troqueles de cabezales de impresión 114.

La Figura 2 es un diagrama de bloques y esquemático que ilustra en general el conjunto de cabezal de impresión 102 de acuerdo con un ejemplo. El conjunto de cabezal de impresión 102 incluye una pluralidad de troqueles de cabezales de impresión 114, ilustrados como troqueles de cabezales de impresión 114-1, 114-2 y 114-3 a 114-n, con cada troquel de troquel 114 del cabezal de impresión que incluye al menos una resistencia de detección de grietas 120. De acuerdo con un ejemplo, como se ilustra en la Figura 2, cada troquel 114 de cabezal de impresión incluye una resistencia de detección de grietas correspondiente 120-1 - 120-n que se extiende alrededor de un borde perimetral del troquel 114 del cabezal de impresión. Las resistencias de detección de grietas 120 también pueden estar dispuestas en otras ubicaciones dentro de los troqueles de cabezales de impresión 114. El ASIC 126, que se coloca aparte y separado de cualquiera de los troqueles de cabezales de impresión 114, se acopla a cada uno de los troqueles de cabezales de impresión 114 por medio de un bus analógico 150 que se acopla eléctricamente a cada resistencia de detección de grietas 120. En funcionamiento, como se describirá con mayor detalle a continuación, el ASIC 126 se configura para proporcionar una corriente conocida en el bus analógico 150 a al menos una resistencia de detección de grietas 120 de al menos un troquel del cabezal de impresión de la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión 114 y supervisa un resultado respuesta de voltaje en el bus analógico 150 para evaluar la integridad estructural de al menos un troquel 114 del cabezal de impresión.

La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo del conjunto de cabezal de impresión 102, de acuerdo con la presente descripción, configurado como un conjunto de cabezal de impresión 102 de amplia gama. De acuerdo con tal ejemplo, el conjunto de cabezal de impresión 102 de amplia gama incluye una pluralidad de troqueles 114 de cabezal de impresión dispuestos sobre un sustrato 160 junto con el ASIC 126 que se conecta en comunicación a cada troquel 114 del cabezal de impresión. Una pluralidad de conexiones eléctricas 162 facilitan la transferencia de datos y energía a los troqueles de cabezales de impresión 114 y al ASIC 126. Aunque se ilustra como colocado en un extremo del conjunto del cabezal de impresión 102, próximo a las conexiones eléctricas 162, se observa que el ASIC 126 puede ubicarse en cualquier número de posiciones sobre el sustrato 160.

De acuerdo con el ejemplo de la Figura 3, los troqueles de cabezales de impresión 114 se organizan en grupos de cuatro para facilitar la impresión a todo color mediante el uso de tintas de tres colores y tinta negra. En un ejemplo, los grupos de troqueles de cabezales de impresión 114 están desplazados y escalonados para proporcionar un solapamiento entre las boquillas 116 de los troqueles de cabezales de impresión 114 (ver Figura 1).

La Figura 4 es un diagrama de bloques y esquemático que muestra un ejemplo del conjunto de cabezal de impresión 102, configurado como un cabezal de impresión de amplia gama, e ilustra un ejemplo de controlador de sensores ASIC 126 con mayor detalle. El ASIC 126 incluye un circuito de control de sensores 170 y un analizador de datos 172, con un circuito de control de sensores 170 que incluye un convertidor analógico a digital (ADC) 174, una fuente de corriente fija 176, una lógica de control 178, una máquina de estado por turnos (RRSM) 180, un registro de configuración 182 y una memoria 184. Los troqueles de cabezales de impresión 114 se acoplan al ADC 174 y a la fuente 176 de corriente fija a través del bus analógico 150. El analizador de datos 172 se acopla por separado a cada uno de los troqueles de cabezales de impresión 114 a través de las líneas de datos 190 del cabezal de impresión correspondientes (por ejemplo, líneas de datos del cabezal de impresión 190-1, 190-2 y 190-3 a 190-n) y recibe los datos de impresión en la línea de datos de impresión 192 desde el controlador electrónico 110 (ver Figura 1). El circuito de control de sensores 170, a través del registro de configuración 182, se conecta a un canal de configuración 194 para la comunicación con el controlador electrónico 110 (ver Figura 1). En otro ejemplo, en lugar de un canal de configuración 194 separado, el registro 812 de configuración está en comunicación con el controlador electrónico 110 a través de la línea de datos de impresión 192. La lógica de control 178 y el RRSM 180 están en comunicación con el analizador de datos 172 a través de una línea de comandos 196.

De acuerdo con algún ejemplo, los datos se pueden almacenar en la memoria 184 que ayuda en la funcionalidad del circuito de control de sensor 170 como se describe en la presente descripción. Por ejemplo, la memoria 184 puede almacenar esquemas de supervisión asociados al código ejecutable usados por el circuito de control de sensores 170 para supervisar los troqueles de cabezales de impresión 114 en busca de grietas. La memoria 184 puede almacenar una serie de límites de umbral asociados con la detección de grietas en el troquel 114 del cabezal de impresión por medio de la lógica de control 178, como se describe en la presente descripción.

La Figura 5 es un diagrama de bloques y esquemático que ilustra un troquel 114 del cabezal de impresión de acuerdo con un ejemplo, tal como las matrices de troquel 114 del cabezal de impresión-1, 114-2 y 114-3 a 114-n de la Figura 4. El troquel 114 del cabezal de impresión incluye la lógica de disparo de la boquilla y las resistencias 200, un analizador sintáctico de datos 202 y un sensor de grietas 120 con una puerta de paso 204 correspondiente. El analizador de datos 202 se conecta a una línea de datos 190 del cabezal de impresión correspondiente desde el analizador de datos 172 de ASIC 126, y la puerta de paso 204 se acopla al bus analógico 150.

Como se describió anteriormente, de acuerdo con un ejemplo, el sensor de grietas 120 es una resistencia. Por ejemplo, el troquel 114 del cabezal de impresión incluye varias puertas de paso 204 y varios sensores de grietas 120. En un ejemplo, la resistencia de detección de grietas 120, como se ilustra de manera general en la Figura 2, se dispone alrededor de un borde perimetral del troquel 114 del cabezal de impresión. En otro ejemplo, múltiples resistencias de detección de grietas 120 se disponen en varias ubicaciones diferentes dentro del troquel 114 del cabezal de impresión, como en las esquinas de las ranuras de tinta que alimentan las boquillas 116, por ejemplo, cada resistencia de detección de grietas 120 tiene una puerta de paso 204 correspondiente.

Con referencia a las Figuras 4 y 5, a continuación, se describe un ejemplo ilustrativo del funcionamiento del controlador de sensores ASIC 126 y los troqueles de cabezales de impresión 114 del conjunto de cabezal de impresión 102 de amplia gama para la detección de grietas en los troqueles de cabezales de impresión 114. De acuerdo con la presente descripción, el ASIC 126, a través de resistencias de detección de grietas 120 y puertas de paso 204, se configura para monitorear los troqueles de cabezales de impresión 114 en busca de grietas mediante el uso de cualquier número de esquemas de supervisión diferentes. En un ejemplo, el RRSM 180 determina y ejecuta una serie de esquemas de supervisión para realizar la detección de grietas en los troqueles 114 individuales del cabezal de impresión. Un esquema de supervisión de este tipo es un esquema de operación por turnos en donde los troqueles de cabezales de impresión 114 se supervisan sucesivamente sin prioridad en un orden repetido. Es posible cualquier número de otros esquemas de supervisión, como se describirá con mayor detalle a continuación.

En un ejemplo de un esquema de supervisión por turnos, el ASIC 126 instruye a la fuente de corriente fija 176 para proporcionar una corriente conocida en el bus analógico 150, que, como se describió anteriormente, se conecta en paralelo a todos los troqueles de cabezales de impresión 114. El RRSM 180 envía un comando a un troquel del cabezal de impresión individual, tal como el troquel 114 del cabezal de impresión-1, indicando al troquel del cabezal de impresión que opere la puerta de paso 204 controlando la resistencia de detección de grietas 120. En un ejemplo, la lógica de control 178 y el RRSM 180 proporcionan el comando al analizador 172 de datos a través de la línea de comandos 196. El analizador de datos 172, a su vez, incrusta el comando dentro de un flujo de datos de impresión recibido desde el controlador electrónico 110 (ver Figura 1) a través de la línea de datos de impresión 192 y transmite el comando junto con los datos de impresión al troquel 114 del cabezal de impresión apropiado a través de su correspondiente línea de datos 190 del cabezal de impresión, tal como la línea de datos del cabezal de impresión 190-1 al troquel 114-1 del cabezal de impresión. En otro ejemplo, como se ilustra y describe a continuación en la Figura 6, en lugar de proporcionar comandos que controlan las puertas de paso 204 en el flujo de datos de impresión a través de las líneas de datos 190 del cabezal de impresión, los comandos se proporcionan a través de un bus de control 198 separado conectado a cada matriz 114 del cabezal de impresión.

En cada troquel 114 de cabezal de impresión, el analizador de datos 202 recibe el flujo de datos de impresión del ASIC 126 a través de la línea de datos 190 del cabezal de impresión correspondiente, analiza los datos de impresión para generar datos de la boquilla analizados y proporciona los datos analizados de la boquilla a la lógica de disparo de la boquilla y a las resistencias que expulsan la tinta cae en respuesta a ello. En un ejemplo, el analizador de datos 202 actúa además como lógica de control al recibir los comandos de control de detección de grietas incrustados dentro del flujo de datos de impresión por el ASIC 126 y recibidos a través de la línea de datos 190 del cabezal de impresión.

Con respecto al ejemplo ilustrativo, en respuesta al comando de control, el analizador sintáctico de datos 202 del troquel 114-1 del cabezal de impresión indica a la puerta de paso 204 que conecte la resistencia de detección de grietas 120 correspondiente al bus analógico 150. De acuerdo con el ejemplo ilustrativo, todos los demás troqueles 114 de cabezal de impresión están desconectados del bus analógico 150 por medio de sus correspondientes puertas de paso 204. Tras la conexión al bus analógico 150, la corriente conocida proporcionada por la fuente de corriente fija 176 fluye a través de la resistencia de detección de grietas 120 del troquel 114-1 del cabezal de impresión y se produce una tensión resultante en el bus analógico 150.

En un ejemplo, el ADC 174 recibe y convierte la tensión resultante en el bus analógico 150 en un valor digital. La lógica de control 178 recibe el valor digital de la tensión resultante en el bus analógico 150 y compara el valor con un límite o umbral máximo predeterminado. En un ejemplo, el umbral máximo predeterminado está cableado en la lógica de control 178. En un ejemplo, el umbral máximo predeterminado se establece en el registro de configuración 182. En un ejemplo, el umbral máximo predeterminado se almacena en la memoria 184.

En un ejemplo, en lugar de usar el ADC 174, la lógica de control 178 recibe la tensión resultante en el bus analógico 150 y hace una comparación analógica directa de la tensión resultante con el umbral máximo mediante el uso de comparadores analógicos (no ilustrados).

La magnitud de la tensión resultante en el bus analógico 150 es una indicación de la resistencia de la resistencia de detección de grietas 120. Cuando la resistencia de detección de grietas 120 está intacta, en base a la resistencia conocida de la resistencia de detección de grietas 120, se espera que una tensión resultante esté en o dentro de un intervalo de valores de tensión que está por debajo del límite máximo. Si la tensión resultante es menor que el límite máximo, el troquel 114-1 del cabezal de impresión se considera intacto (es decir, no agrietada). Si una grieta atraviesa transversalmente la resistencia 120 de detección de grieta, su resistencia aumentará y el valor de la tensión resultante en el bus analógico 150 también aumentará. Si la tensión resultante está por encima del límite máximo, la lógica de control 178 considera que el troquel 114-1 del cabezal de impresión está agrietado, y el ASIC 126 comunica el estado "agrietado" del troquel 114-1 del cabezal de impresión al controlador electrónico 110 del sistema de impresión 100.

En un ejemplo, la lógica de control 178 compara adicionalmente la tensión resultante en el bus analógico 150 con un valor de umbral mínimo. Si se encuentra que la tensión resultante está por debajo del valor de umbral mínimo, la lógica de control 178 determina que hay un defecto en el circuito de detección de grietas en el troquel 114 del cabezal de impresión (por ejemplo, la puerta de paso 204 y la resistencia de detección de grietas 120), como un cortocircuito a otra señal (por ejemplo, un corto a tierra). En tal caso, ASIC comunica el estado de "defecto" al controlador electrónico 110.

En un ejemplo, los valores de comparación de umbral mínimo y máximo, tanto para la comparación digital como analógica directa por medio de la lógica de control 178, son programables. En un ejemplo, la lógica de control 178, en base al nivel de corriente conocido y la tensión resultante en el bus analógico 150, determina y almacena valores de resistencia (por ejemplo, en la memoria 184) asociados con las resistencias de detección de grietas 120. En un ejemplo, tales valores de resistencia almacenados son accesibles a través del controlador electrónico 110.

Una vez que se ha determinado el estado de rotura del troquel 114-1 del cabezal de impresión, la puerta de paso 204 del troquel 114-1 del cabezal de impresión se "abre" y desconecta la resistencia de detección de grietas 120 del bus analógico 150. A continuación, el RRSM 180 pasa al siguiente troquel de troquel 114 del cabezal de impresión que se va a evaluar, tal como el troquel de troquel 114 del cabezal de impresión-2. El proceso descrito anteriormente se repite para el troquel 114-2 del cabezal de impresión, con los comandos de control dirigidos por el ASIC 126 a través de la correspondiente línea de datos del cabezal de impresión 190-2. El proceso se repite hasta que todos los troqueles de cabezales de impresión 114 se han comprobado para grietas de acuerdo con el esquema de supervisión por turnos que se está empleando, tal como el esquema por turnos del ejemplo ilustrativo. A continuación, se repite el esquema de turnos.

Puede emplearse cualquier número de esquemas de supervisión distintos del esquema de operación por turnos ilustrativo descrito anteriormente para llevar a cabo la supervisión de grietas de los troqueles de cabezales de impresión 114. Otro ejemplo de esquema de operación por turnos implica comprobar que se controlan las resistencias de detección de grietas de cada otro troquel 114 del cabezal de impresión, seguido por la supervisión del troquel 114 del cabezal de impresión alternativo que se omitió.

En otro ejemplo, cada troquel 114 de cabezal de impresión puede incluir múltiples resistencias de detección de grietas 120, tales como resistencias de detección de grietas 120 dispuestas alrededor de un borde perimetral del troquel 114 del cabezal de impresión y resistencias de detección de grietas 120 dispuestas a lo largo de los bordes de las ranuras de tinta, tales como grabadas o maquinadas en las esquinas de los mismos, por ejemplo. De acuerdo con un esquema de supervisión, las resistencias de detección de grietas 120 de un primer tipo, tales como las dispuestas alrededor de los bordes perimetrales de los troqueles de cabezales de impresión, se monitorean para cada troquel 114 del cabezal de impresión en orden, con el esquema luego retrocediendo para verificar las resistencias de detección de grietas 120 dispuestas en las esquinas de las ranuras de tinta para cada cabezal de impresión en orden.

En otro ejemplo de un esquema de control, se emplea un esquema de control adaptativo en donde los troqueles de cabezales de impresión 114 que están dispuestos en lugares que experimentan mayores fluctuaciones térmicas o de otro tipo se controlan con mayor frecuencia que los troqueles de cabezales de impresión 114 que no experimentan tales fluctuaciones.

En otro ejemplo, algunas resistencias de detección de grietas 120 dentro de los troqueles de cabezales de impresión 114 pueden controlarse con más frecuencia que otras resistencias de detección de grietas. Por ejemplo, las resistencias de detección de grietas 120 dispuestas en áreas dentro del troquel 114 del cabezal de impresión que experimentan mayores fluctuaciones térmicas pueden controlarse con más frecuencia que las resistencias de detección de grietas 120 dispuestas en otras ubicaciones dentro del troquel 114 del cabezal de impresión. De manera similar, las resistencias de detección de grietas 120 dentro del troquel del cabezal de impresión dispuestas en las esquinas de las ranuras de tinta se pueden monitorear con más frecuencia que las resistencias de detección de grietas dispuestas alrededor del perímetro del troquel 114 del cabezal de impresión.

En otro esquema de supervisión, se pueden supervisar múltiples troqueles de cabezales de impresión 114 en paralelo. Por ejemplo, las resistencias de detección de grietas 120 de los troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión pueden supervisarse en paralelo. De acuerdo con tal ejemplo, el r Rs M 180 incorpora comandos en los flujos de datos de impresión para ambos troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión, instruyendo al analizador de datos 202 de cada cabezal de impresión para que indique a las puertas de paso 204 que conecten la(s) correspondiente(s) resistencia(s) de detección de grietas 120 al bus analógico 150. Se espera que la combinación en paralelo de los valores de resistencia conocidos de las resistencias de detección de grietas conectadas en paralelo a los troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión produzca una tensión en el bus analógico 150 de una magnitud esperada.

Como se describió anteriormente, la lógica de control 178 compara la tensión resultante en el bus analógico 150 con un valor máximo. Si el valor de la tensión resultante es menor que el valor máximo, las resistencias de detección de grietas de ambos troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión se consideran "no agrietadas". Si el valor de la tensión resultante en el bus analógico 150 es mayor que el valor máximo, la lógica de control 178 determina que al menos uno de los troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión está agrietado, y luego verifica los troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión de forma independiente para determinar si uno, o ambos, están agrietados. Se puede emplear cualquier número de esquemas de supervisión diferentes, o combinaciones de los esquemas de supervisión anteriores, para la supervisión de grietas de los troqueles de cabezales de impresión 114 por el ASIC 126.

La Figura 6 es un diagrama de bloques y esquemático de otro ejemplo del conjunto de cabezal de impresión 102 que incluye un circuito de detección de grietas, que incluye el ASIC 126, de acuerdo con la presente descripción. En contraste con el ejemplo de la Figura 4, el ASIC 126 incluye múltiples ADC 174 (por ejemplo, 174-1 y 174-2) y múltiples fuentes de corriente fija 176 (por ejemplo, 176-1 y 176-2) que se conectan a diferentes grupos de troqueles de cabezales de impresión 114 por medio de múltiples buses analógicos 150. En el ejemplo ilustrado, se emplean un par de buses analógicos 152-1 y 152-2, con el bus analógico 152-1 conectado a los troqueles 114-2 y 114-n del cabezal de impresión, y el bus analógico 152-2 conectado a los troqueles 114-1 y 114-3 del cabezal de impresión. En funcionamiento, una primera fuente de corriente 176-1 puede proporcionar una primera corriente en el primer bus analógico 152-1 a una o más de las resistencias de detección de grietas 120 de los troqueles 114-2 y 114-n del cabezal de impresión, con la tensión resultante en el bus analógico 152-1 siendo convertida a un valor digital por un primer ADC 174-1 y supervisada por la lógica de control 178. Simultáneamente, una segunda fuente de corriente 176-2 puede proporcionar una primera corriente en el segundo bus analógico 152-2 a una o más de las resistencias de detección de grietas 120 de los troqueles 114-1 y 114-3 del cabezal de impresión, con la tensión resultante en el bus analógico 152 -2 siendo convertida a un valor digital por un segundo ADC 174-2 y supervisada por la lógica de control 178. De esta manera, una primera fuente de corriente 176-1 y el primer bus analógico 150-1 pueden asentarse en preparación para la conversión de la tensión resultante en ellos por un primer ADC 174-1, mientras que el otro bus analógico 150-2 es estable y tiene una tensión resultante en el mismo convertida a un valor digital por un segundo ADC 174-2. Esto permite que se lleven a cabo múltiples procesos durante el mismo período de tiempo que, de cualquier otra manera, podrían resultar prohibitivos cuando se usa un solo bus analógico 150.

De acuerdo con el ejemplo de la Figura 6, el conjunto de cabezal de impresión 102 incluye además un bus de control 198 conectado entre el ASIC 126 y cada uno de los troqueles de cabezales de impresión 114. En el ejemplo de la Figura 6, los comandos de control pueden enviarse desde la lógica de control 178, el RRSM 180 y el registro de configuración 182 directamente a los troqueles de cabezales de impresión 114 a través del bus de control 198 en lugar de incorporar dichos comandos en el flujo de datos de impresión, como se ilustra en el ejemplo de la Figura 4. De acuerdo con un ejemplo, similar al descrito anteriormente en las Figuras 4 y 5, los comandos del bus de control 198 se transmiten a los analizadores de datos 202 de los troqueles de cabezales de impresión 114 que instruyen a las puertas de paso 204 para conectar las resistencias de detección de grietas 120 correspondientes al bus analógico 150 correspondiente para obtener señales de tensión para la detección de grietas como se describió anteriormente.

La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra de manera general un ejemplo de un método de detección de grietas 300 en una pluralidad de troqueles de cabezal de impresión dispuestos sobre un sustrato de un cabezal de impresión por chorro de tinta, tal como un troquel 114 del cabezal de impresión dispuesto en el cabezal de impresión por chorro de tinta 102 amplia gama de la Figura 4. En 302, el método incluye disponer al menos una resistencia de detección de grietas en cada matriz de cabezal de impresión de la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión, como las resistencias de detección de grietas 120-1, 120-2 y 120-3 a 120-n o troqueles de cabezal de impresión 114-1, 114-2 y 114-3 a 114-n del cabezal de impresión por chorro de tinta102 de amplia gama de la Figura 3.

En 304, el método incluye disponer al menos un bus analógico en el sustrato que está acoplado eléctricamente a al menos una resistencia de detección de grietas de cada troquel del cabezal de impresión, como el bus analógico 150 de la Figura 4, que está acoplado eléctricamente a cada resistencia de detección de grietas 120 de cada troquel 114 del cabezal de impresión a través de una puerta de paso correspondiente 204 de cada troquel 114 del cabezal de impresión, como se ilustra en la Figura 5.

En 306, el método incluye disponer un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) en el sustrato del cabezal de impresión, donde el ASIC está separado de cada troquel del cabezal de impresión de la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión, como el ASIC 126 que está dispuesto en el sustrato 160 del cabezal de impresión por chorro de tinta de amplia gama 102 ilustrado por la Figura 3.

En 308, el método 300 incluye, proporcionando con el ASIC, una corriente conocida a través del al menos un bus analógico a al menos una resistencia de detección de grietas de cada troquel del cabezal de impresión de acuerdo con un patrón seleccionable, tal como el ASIC 126 que proporciona una corriente conocida proporcionada por la fuente de corriente fija 176 a cada una de las resistencias de detección de grietas 120 de los troqueles de cabezales de impresión 114 de la Figura 4. En un ejemplo, como se describió anteriormente, el patrón seleccionable es un patrón repetido por turnos en donde la corriente conocida se proporciona sucesivamente a al menos un sensor de grietas de cada cabezal de impresión en un orden repetido (por ejemplo, a la resistencia de detección de grietas 120 del troquel 114-1 del cabezal de impresión, luego para detectar la grieta de la resistencia 120 del troquel 114-2 del cabezal de impresión, y así sucesivamente).

En otro ejemplo, el patrón seleccionable incluye proporcionar la corriente conocida a al menos una resistencia de detección de grietas de múltiples troqueles de cabezales de impresión conectadas en paralelo a al menos un bus analógico. Por ejemplo, con referencia a las Figuras 4 y 5, las resistencias de detección de grietas 120 de los troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión se conectan en paralelo al bus analógico 150 a través de sus correspondientes puertas de paso 204. La corriente conocida de la fuente de corriente fija 176 se proporciona en el bus analógico 150 se proporciona a las resistencias de detección de grietas 120 conectadas en paralelo a los troqueles 114-1 y 114-2 del cabezal de impresión, produciendo una tensión resultante en el bus analógico 150. En 310, el ASIC compara una tensión resultante producida en el bus analógico en respuesta a la corriente conocida que se proporciona a la al menos una resistencia de detección de grietas de cada troquel del cabezal de impresión con un umbral predeterminado para determinar si el troquel del cabezal de impresión está agrietado. Por ejemplo, con referencia a la Figura 4, como se describió anteriormente, el ADC 174 convierte la tensión resultante en el bus analógico 150 en un valor digital, el valor digital se compara por medio de la lógica de control 178 con los valores de umbral almacenados en el registro de configuración 182, por ejemplo. En base a una resistencia conocida de la al menos una resistencia de detección de grietas 120, la tensión resultante en el bus analógico 150 estará cerca de un valor esperado si la resistencia de detección de grietas 120 está intacta (es decir, no está agrietada). Si la tensión resultante excede un valor de umbral, que es más alto que la tensión esperada, es probable que la resistencia de detección de grietas haya sido dividida en dos por una grieta, lo que significa que el troquel 114 del cabezal de impresión está agrietado. El ASIC 126 proporciona una indicación de la rotura del cabezal de impresión al sistema de impresión 102 (ver la Figura 1).

Al ubicar el circuito de control del sensor de grietas 170, que incluye uno o más ADC 174, una o más fuentes de corriente fija 176, lógica de control 178, RRSM 180 y registro de configuración 182, por ejemplo, en el ASIC 126, los conjuntos redundantes de dichos elementos/componentes se eliminan de estar dispuestos por separado en cada troquel 114 del cabezal de impresión. Tal disposición ahorra espacio en los troqueles de cabezales de impresión 114 y reduce los costes de fabricación. Además, debido a que no está ubicado en un cabezal de impresión, el ASIC 126 no está limitado por requisitos de fabricación especiales asociados con el costoso silicio del cabezal de impresión, por lo que la fabricación del ASIC 126 puede emplear procesos de silicio optimizados que son adecuados para circuitos ADC alto rendimiento y alta precisión, así como también el de la lógica de control 178, el RRSM 180 y el registro de configuración 182, por ejemplo. Además, ubicar las funciones de detección de grietas en el ASIC 126 proporciona más flexibilidad y capacidad de configuración a los esquemas de detección de grietas que pueden ser empleados por el ASIC 126 en lugar de tener circuitos de control de detección de grietas redundantes dispuestos en cada troquel 114 del cabezal de impresión.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un cabezal de impresión configurado para expulsar gotas de tinta a través de una pluralidad de boquillas (116) que comprende:

una pluralidad de troqueles de cabezales de impresión (114), incluyendo cada troquel del cabezal de impresión (114) al menos un elemento de detección de grietas (120), un analizador de datos (202) y una puerta de paso (204); y

al menos un bus analógico (150) conectado a cada troquel del cabezal de impresión (114), el al menos un bus analógico (150) para entregar una corriente conocida a al menos un elemento de detección de grietas en un patrón seleccionable y para dar salida a una tensión para permitir que un controlador determine si al menos uno de los troqueles de cabezales de impresión (114) está agrietado en base a la tensión; y el analizador de datos (202) debe recibir un flujo de datos de impresión que comprende comandos de control de detección de grietas integrados y, en respuesta a un comando de control de detección de grietas integrado, instruir a la puerta de paso (204) para que conecte una resistencia de detección de grietas correspondiente (120) al bus analógico (150).

2. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 1, cada troquel del cabezal de impresión (114) incluye múltiples elementos de detección de grietas dispuestos en diferentes ubicaciones del troquel del cabezal de impresión (114).

3. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, el al menos un elemento detector de grietas comprende un alambre.

4. El cabezal de impresión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el al menos un elemento de detección de grietas se dispone alrededor de un perímetro del troquel del cabezal de impresión (114).

5. El cabezal de impresión de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el al menos un elemento de detección de grietas incluye al menos una resistencia de detección de grietas (120) dispuesta en cada esquina de al menos una ranura de tinta en el cabezal de impresión y una resistencia de detección de grietas (120) dispuesta aproximadamente alrededor de un perímetro de la al menos una ranura de tinta.

6. El cabezal de impresión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los troqueles de cabezales de impresión (114) se conectan en paralelo al bus analógico (150).

7. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada puerta de paso (204) corresponde a uno diferente de los elementos de detección de grietas, y cada puerta de paso (204) debe acoplar selectivamente el elemento de detección de grietas correspondiente al bus analógico (150),

en donde el bus analógico (150) se configura para proporcionar una corriente a cada elemento de detección de grietas acoplado selectivamente al mismo con una tensión resultante en el bus analógico (150) representativa de si cualquier elemento de detección de grietas acoplado selectivamente al bus analógico (150), indica la presencia de una grieta en el troquel del cabezal de impresión (114) correspondiente.

8. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 7, en donde cada troquel del cabezal de impresión (114) comprende:

una pluralidad de elementos de detección de grietas; y

una pluralidad de puertas de paso (204), cada puerta de paso (204) corresponde a uno diferente de los elementos de detección de grietas, cada puerta de paso (204) para acoplar selectivamente el elemento de detección de grietas correspondiente al bus analógico (150).

9. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8, cada elemento de detección de grietas y la puerta de paso correspondiente (204) comprenden juntos un circuito de detección de grietas, en donde la tensión resultante en el bus analógico (150) es representativa de si hay algún circuito de detección de grietas defectuoso acoplado selectivamente al bus analógico (150).

10. El cabezal de impresión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende un bus de control (198) conectado a un troquel del cabezal de impresión (114) de la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión (114), el bus de control (198) para transmitir comandos para acoplar selectivamente elementos de detección de grietas al bus analógico (150) a través de las puertas de paso (204).

11. El cabezal de impresión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada troquel del cabezal de impresión (114) de la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión (114) debe imprimir con tinta de un color diferente.

12. Un cabezal de impresión de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende una pluralidad de buses analógicos (150), en donde la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión (114) se disponen en grupos de troqueles de cabezales de impresión (114), correspondiendo cada grupo de troqueles de cabezales de impresión (114) a un bus análogo diferente (150) de la pluralidad de buses analógicos (150), en donde el al menos un elemento de detección de grietas de cada troquel del cabezal de impresión (114) de cada grupo de troqueles de cabezales de impresión (114) se adapta para acoplarse selectivamente al bus analógico correspondiente (150); y

una tensión en cada bus analógico (150) es indicativa de si al menos un troquel del cabezal de impresión (114) del grupo correspondiente de troqueles de cabezales de impresión (114) está agrietado en un momento dado cuando al menos un elemento de detección de grietas está acoplado selectivamente al bus analógico (150).

13. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 12, en donde, para cada bus analógico (150), los elementos de detección de grietas se disponen de manera que todos los elementos de detección de grietas acoplados selectivamente a los mismos en un momento dado estén conectados en paralelo.

14. El cabezal de impresión de acuerdo con la reivindicación 12, cada elemento de detección de grietas tiene una puerta de paso correspondiente (204) para acoplar selectivamente el elemento de detección de grietas al bus analógico (150) correspondiente, el cabezal de impresión que comprende además una pluralidad de líneas de datos (190), cada línea de datos (190) conectada a uno diferente de los troqueles de cabezales de impresión (114) de la pluralidad de troqueles de cabezales de impresión (114), cada línea de datos (190) para llevar los datos de impresión (124) a las boquillas (116) y los comandos para acoplar selectivamente el elemento de detección de grietas a través de las puertas de paso (204) al bus analógico (150) correspondiente al troquel del cabezal de impresión (114) respectivo.