[发明专利]打印头校准

说明书

热喷墨式打印，其中打印头具有喷墨元件，喷墨元件可通过具有给定能量的电脉冲进行充能，所述电脉冲包含具有幅度(V)和点火脉冲宽度(fp)的点火脉冲。打印机控制器向打印头发送命令以喷出墨滴，耦合到打印头的一个或多个温度传感器测量打印头的温度，并且耦合到温度传感器的校准组件可变地调整被提供给打印头具有的喷墨元件的点火脉冲能量。校准组件发起校准打印头、通过电脉冲以频率(Y)喷出数个(X个)墨滴、读取并存储打印头温度、通过重复喷出墨滴和读取并存储打印头温度来改变点火脉冲能量、从所存储的打印头温度找出最低温度以及从产生了该最低温度的点火脉冲(fp_on)导出操作点火脉冲(fp_op)，其中打印机控制器使用操作点火脉冲(fp_op)用于打印。

背景技术

喷墨式硬拷贝设备——下文中简称为打印机——通过将非常小的墨滴喷射到打印介质上来打印点。它们可以包括支撑一个或多个打印头的可移动的滑架，所述一个或多个打印头各自具有喷射印墨的喷墨元件。最近的打印机设计包括页宽打印头。根据微计算机或其他控制器的命令控制喷墨元件以在适当的时间喷射墨滴，其中，施加墨滴的时机旨在对应于正打印的图像像素的图案。

热喷墨式打印头(例如，硅基板、构建在该基板上的结构以及到该基板的连接)使用液体印墨(即，分散在溶剂中的溶解色料或颜料)。其具有精确地形成的管口或喷嘴的阵列，阵列附接到包含喷墨腔阵列的打印头基板，所述喷墨腔从储墨器接收液体印墨。每个腔位于喷嘴对面，使得可以在腔与喷嘴之间聚集印墨，并且每个腔具有位于腔中的点火(firing)电阻器。小墨滴的喷射通常受微处理器的控制，微处理器的信号通过电迹线传递给电阻器元件。当电打印脉冲使喷墨式点火腔电阻器发热时，其旁边的一小部分印墨蒸发并从打印头喷射墨滴。恰当排布的喷嘴形成了点阵图案。使每个喷嘴的操作恰当地定序使得随着打印头移动通过纸张而在该纸张上打印字符或图像。

从构成打印头整体所必须的储墨器或“离轴”储墨器馈送印墨，并且然后将印墨馈送到各蒸发腔，所述“离轴”储墨器经由连接打印头和储墨器的导管或管道将印墨馈送到打印头。

热喷墨式打印头需要电驱动脉冲以便喷射墨滴。该脉冲的电压幅度、形状和宽度会影响打印头的性能。期望使用递送指定量的能量的脉冲来操作打印头。所递送的能量取决于脉冲特性(宽度、幅度、形状)以及打印头的电阻。

热喷墨式打印头需要一定的最低限度的能量来点火恰当体积的墨滴(本文中称为启动能量)。针对不同的打印头设计，启动能量可以是不同的，并且实际上，启动能量会由于制造容差而在给定的打印头设计的不同样本之间有所不同。不同种类的容差为多少能量正被递送给任何给定的打印头增添了不确定性。因此，有必要向普通标准打印头递送比使其点火所需的能量多的能量(称为“过能量”)以便考虑到该不确定性。作为结果，热喷墨式打印机被配置成为其可以容纳的打印头墨盒提供比期望的最低启动能量大的固定印墨点火能量。

施加给点火电阻器的能量会影响性能、耐久性和效率。众所周知，点火能量必须高于一定的点火阈值以使得蒸气泡凝核。高于该点火阈值是其中增大点火能量将增大排出的印墨的体积的转换范围。高于该转换范围，存在其中液滴体积不随着增大的点火能量而增大的更高的最佳范围。在高于最佳点火阈值的该最佳范围中，液滴体积即使在适度的点火能量变化的情况下也是稳定的。因为液滴体积上的变化引起打印输出上的不均匀性，所以正是在该最佳范围中打印才合乎理想地发生。随着能量水平在该最佳范围中增大，不会使均匀性受到连累，但是会浪费能量，并且打印头会由于过度加热和印墨残渣累积而过早老化。

在典型的喷墨式打印机中，随着从打印头喷射每个小墨滴，热量中的一些被用于蒸发印墨，使得小液滴保留在打印头内，并且针对高流率的情况，传导可能加热基板附近的印墨。这些活动可能会使打印头过热，这可能会使打印质量降级，导致喷墨元件不点火，或者可能导致打印头完全停止点火。打印头过热使喷墨式打印过程受到连累并且限制了高吞吐量打印。此外，当前的喷墨式打印头由于它们受远程设备的控制而不具有作出其自己的点火和定时决定的能力。因此，难以高效地控制打印头的重要的热学和能量方面。