信号监测器的制作方法

信号监测器


背景技术：

1.打印设备可以包括打印机、复印机、传真机、包括附加扫描、复印和修整功能的多功能设备、多合一设备或其他设备，如在三维物体上打印图像的移印机和三维打印机(增材制造设备)。通常，打印设备经由通常被称为打印头的设备部件将常常在减色空间或黑色中的打印物质施加到介质。打印头可以采用流体致动器设备或仅采用致动器设备，以在打印期间将打印物质的液滴选择性地喷射到介质上。例如，致动器设备可以用于喷墨式打印设备。介质可以包括诸如普通纸、照片纸、聚合物基材的各种类型的打印介质，并且可以包括来自打印设备的打印物质被施加到其上的任何合适的物体或材料，包括用于形成三维制品的材料，如粉末状建筑材料。诸如打印剂、标记剂和着色剂的打印物质可以包括调色剂、液体墨或其他合适的标记材料，在一些示例中，该合适的标记材料可以与其他打印物质(如助熔剂、细化剂或其他材料)混合，并且可以被施加到介质。
附图说明
2.图1是图示了可以用于驱动多个致动器的示例集成电路的框图。
3.图2是图示了可以包括图1的示例集成电路的示例流体喷射设备的框图。
4.图3是图示了可以被包括在图1的集成电路中的示例监测电路的框图。
5.图4是图示了图3的示例监测电路的示例监测电路的示意图。
具体实施方式
6.作为流体喷射系统的示例的喷墨打印系统可以包括打印头、打印物质供应器和电子控制器。作为流体致动器设备或致动器设备的示例的打印头可以选择性地泵送流体通过流体通道，或者在打印期间通过多个喷嘴组件将打印物质的液滴喷射到介质上，多个喷嘴组件中的每个喷嘴组件可以是致动器的示例。示例喷嘴组件可以包括用于泵送流体通过喷嘴或流体通道的电阻器或压电元件。喷嘴组件的喷嘴可以以列或阵列的形式布置在打印头上，并且电子控制器可以选择性地顺序喷射打印物质。打印头可以包括数百或数千个致动器，并且每个致动器在向打印头提供电力和致动信号的激发事件中喷射打印物质的液滴。在一个示例中，打印头可以与打印系统上的颜色打印物质相对应。采用减色的打印系统可以包括与青色打印物质相对应的打印头、与品红色打印物质相对应的打印头、与黄色打印物质相对应的打印头以及与黑色或关键打印物质相对应的打印头。
7.为了从致动器喷射打印物质，致动器可以装载有相对应的打印物质并且被供应电力和致动信号以选择致动器的激活。当激发信号施加到已装载的致动器以喷射打印物质时，激发事件被触发。当打印头在打印期间相对于介质移动时，致动器经历一系列激发事件，其中一系列激发信号被施加到打印头。在激发事件期间，每个致动器可以消耗数十毫安(ma)的电流。打印头常常在每个致动器中和在致动器之间错开激发事件，以减少打印期间的峰值功耗。同时激发打印头上的所有致动器所需的电力量可能超过打印设备的电流极限，这可降低打印质量或引起对打印头的实质性损坏。
8.本公开涉及用于减少打印头过度激励致动器的可能性的电路，过渡激励可降低打印质量或对引起对打印头的实质性损坏。该电路被配置为检测源自错误的打印物质滴落、金属剥落或打印头上或将激发信号供应到打印头的电路中的其他错误导致的短路的可能的过度激励状况，如激发信号是否被意外激活或保持在高状态。在一个示例中，如果激发信号保持激活长于选定的时间量(例如比触发激发事件的预期时间量长)，则电路可以禁止激发信号进入致动器，并且在一些示例中，向打印系统的电子控制器通知打印头中的故障状况。
9.图1图示了可以被包括在打印头系统中的示例集成电路100。集成电路100包括致动器102，该致动器用于在响应于激发信号104的激发事件中喷射诸如打印物质的流体。在一个示例中，激发信号可以从诸如电子控制器的外部源提供并且在集成电路100处在诸如导电接触垫(pad)的电连接件处接收。集成电路还包括由激发信号104设置的监测器电路106。激发信号104可以经由监测器电路106路由到致动器102。如果激发信号在选定的持续时间之后保持激活，则监测器电路106阻断激发信号104到达致动器102。例如，如果激发信号104保持激活长于选定的持续时间(例如比触发激发事件的预期时间量长)，则监测器电路106阻断激发信号104到达致动器102。在一个示例中，监测器电路106包括以激活的激发信号104启动(例如当在监测器电路106处接收到激发信号时启动)的定时器。激发信号104可以是当激活(如在逻辑1设置下)和停用(如在逻辑0设置下)时具有选定的电压和电流的逻辑信号。可以在集成电路100处作为电脉冲流接收多个激发信号。如果在定时器在选定的持续时间处到期之前停用激发信号104，则可以在随后的激发信号的预期中重置监测器电路106。如果在定时器在选定的持续时间处到期时激发信号104保持激活，则监测器电路106禁止激发信号104到达致动器102。在一个示例中，监测器电路106可以包括阻断电路，以在监测器电路106禁止激发信号的情况下向电子控制器指示故障状况，并且禁止致动器102免受随后的激发事件的影响。
10.图2图示了可以合并到打印头中并且包括示例集成电路100的特征的集成电路200的示例。集成电路200包括监测器电路202，该监测器电路可以包括定时器和阻断电路。监测器电路202可以接收激发信号204作为输入206，并且选择性地传递激发信号204作为输出208。在一个示例中，集成电路电耦接到诸如激发垫210的导电电连接件，以从诸如电子控制器的外部源接收激发信号。在一个示例中，利用在选定的时间量(如一微秒)内具有逻辑电压(如约1.8伏与15伏之间的逻辑高电压)的波形来激活激发信号204。可以利用诸如0.0伏的逻辑低电压或参考电压gnd的逻辑电压来停用激发信号204。
11.集成电路200被配置为驱动致动器设备212上的多个流体致动器以喷射多个打印物质液滴。集成电路200还包括延迟电路设备214上的多个延迟电路。延迟电路设备214上的延迟电路中的每一个产生与其输入波形类似但延迟了选定的时间量的输出波形。多个延迟电路一起串联耦接在延迟电路设备214上。延迟电路设备214从监测器电路202的输出208接收激发信号204。延迟电路中的每一个串联接收激发信号204，并且在延迟之后，经由输出将激发信号204提供给致动器设备212上的相对应的流体致动器，以触发或致动流体致动器中的激发事件。例如，多个延迟电路中的延迟电路串联耦接到多个延迟电路中的连续延迟电路。延迟电路接收激发信号204，并且在局部延迟之后，将激发信号204提供给多个流体致动器中的相对应的流体致动器并提供给连续模拟延迟电路。连续延迟电路接收激发信号204，
并且在局部延迟之后，将激发信号204提供给多个流体致动器中的相对应的流体致动器。延迟电路设备214中的延迟电路可以包括具有利用连续运行的时钟信号驱动的触发器或接收偏置电流的模拟延迟元件的数字电路以影响延迟从而错开激发事件。偏置电流可以用于微调模拟延迟元件的延迟以及调整针对打印头系统的各种打印速度模式的延迟。
12.在此示例中，集成电路200将致动器设备212中的激发事件与单个激发信号204错开，以在打印期间降低致动器设备212中的峰值功耗。延迟电路设备214可以同时致动致动器设备212中的十几个左右的致动器，而不是同时致动打印头中的数百个或数千个致动器。在一个示例中，致动器设备212中的激发事件以100纳秒的量级与持续时间为大约一微秒的激发信号错开。被激活长于规定的时间量的激发信号204(例如由于打印头系统或外部源中的短路而已被保持在逻辑高的激发信号)可能引起对打印头系统的实质性损坏。
13.监测器电路202包括用于计量选定的持续时间的定时器。当接收到激发信号204时(例如当在输入206处接收到激发信号204时)，启动定时器。如果监测器电路202被激活，则激发信号204被传递到延迟电路设备214。如果在定时器在选定的持续时间处到期之前停用激发信号204，则可以在随后的激发信号的预期中重置监测器电路202。然而，如果在定时器在选定的持续时间处到期时激发信号204保持激活，则监测器电路202阻断激发信号204到达延迟电路设备214。因此，延迟电路设备214不能将激发信号204提供给致动器设备212来触发激发事件。监测器电路202还警告可以由电子控制器检测的故障状况电路216。在激发信号204的持续时间是一微秒的示例中，可以将定时器的选定的持续时间设置成在2.5微秒与6.0微秒之间到期。
14.图3图示了可以合并到打印头中并且包括示例集成电路100的特征的集成电路300的示例。集成电路300包括监测器电路302，该监测器电路接收输入激发信号304并且例如经由延迟元件将输出激发信号306提供给致动器，以触发激发事件从而喷射流体。监测器电路302包括由激发信号设置以计量选定的持续时间的定时器和在选定的持续时间之后将激发信号与输出306进行阻断的阻断电路。在该示例中，监测器电路302还接收激活监测器电路302的使能信号308。在一个示例中，监测器电路将在不存在或停用使能信号的情况下将激发信号与输出进行阻断。在该示例中，在不存在使能信号308的情况下，无论持续时间多长，监测器电路302都可以将激发信号从输入304传递到输出306。在该示例中，使能信号308可操作地取决于监测器电路配置寄存器310中的位；并且如果寄存器310设置有诸如1的特定逻辑位，则集成电路300可以将使能信号308提供给监测器电路302，并且在激发信号的持续时间少于选定的持续时间的情况下允许激发信号传递通过监测器电路302。
15.在该示例中，利用使能信号308激活的监测器电路302从输入304接收激发信号。接收到的激发信号使得输入304处的电压水平在逻辑水平之间转变，如从逻辑低转变到逻辑高，这将在监测器电路302上启动定时器以在选定的持续时间处到期。如果在定时器到期之前，激发信号在逻辑水平之间转变(例如从逻辑高转变到逻辑低)，则定时器可以针对下一个激发事件而重置。如果在定时器到期之前，激发信号没有转变(例如激发信号保持在逻辑高)，则阻断电路阻止激发信号到达输出306。
16.在此示例中，监测器电路302利用故障输出312处的故障状况信号指示故障状况。故障输出312可以可操作地耦接到电子控制器以提供故障状况信号。在一个示例中，在接收到故障状况信号时，电子控制器可以被配置为发出错误并且停止向集成电路300发送后续
的激发信号。另外，故障状况可以禁用集成电路300，例如禁止致动器喷射流体。例如，故障输出312可以重置监测器电路配置寄存器310。如果寄存器310根据故障输出312利用特定逻辑位(例如0)重置，则寄存器310可以停用使能信号308并且阻断监测器电路302处的后续激发信号到达输出306。为了解除对监测器电路302的阻断，在此示例中，监测器电路配置寄存器再次利用逻辑位(例如1)设置，以提供使能信号308。
17.在一个示例中，电子控制器在接收到提供给故障输出312的故障状况信号时，还可以读取监测器电路配置寄存器310以确定故障状况的性质。例如，打印系统可以包括与由电子控制器服务的多个打印头相对应的多个集成电路，如集成电路300。多个集成电路中的每一个可以耦接到故障输出。如果电子控制器在故障输出处接收到故障状况信号，则电子控制器可以读取多个集成电路中的每一个的监测器电路配置寄存器，以确定多个集成电路中的哪一个利用其监测器电路阻断了激发信号。
18.在一个示例中，监测器电路302可以向故障输出312提供下拉信号作为故障状况信号。故障状况信号可以被电子控制器接收并且解释为集成电路300中已经发生故障状况的主要指示。在一个示例中，故障状况信号可以作为热故障呈现。(打印头包括可操作地耦接到故障输出312以生成随着集成电路升温而下降的电压的热二极管传感器，并且电子控制器可以检测该电压是否降到指示热故障的阈值以下。)故障输出312处的低电压故障状况信号可以用于模拟热故障，并且电子控制器可以停止打印过程。另外地，电子控制器可以轮询集成电路300的监测器电路配置寄存器310，或者在打印设备中的多个打印头的情况下，轮询集成电路中的所有集成电路上的监测器电路配置寄存器，以确定故障的性质和生成故障状况信号的相对应的集成电路两者。
19.图4图示了可以被包括在集成电路300的监测器电路302中的示例监测器电路400。监测器电路400可以由包括诸如门、缓冲器、锁存器或触发器的逻辑元件的集成电路元件构成。示例监测器电路400是监测器电路302的一个示例，并且设想了其他配置。在该示例中，监测器电路400在激发输入402处接收激发信号，并且在使能输入404处接收使能信号，并且可以在激发输出406处输出激发信号并且在故障输出408处输出故障状况信号。在该示例中，激发输入402和使能输入404被提供给与非门410的输入。使能输入404也被提供给sr与非锁存器412的重置输入rn。与非门410的输出被提供给定时器414。定时器414的输出被提供给锁存器412的设置输入sn。锁存器412提供输出q和qb。输出q可以将故障状况信号提供给输出408。输出qb和激发输入402可以被提供给与门416，该与门向激发输出406提供输出。在此示例中，定时器414被配置为以来自与非门410的信号启动，并且在选定的持续时间之后向锁存器412的设置输入sn提供信号，并且锁存器412和与门416作为阻断电路418操作，以在激发信号被激活超过由定时器414确定的选定的持续时间的情况下将激发信号与激发输出406进行阻断。
20.在一个示例中，定时器414可以包括诸如电阻器
‑
电容器电路的模拟电路。电阻器
‑
电容器(rc)电路可以接收与非门410的到弱p晶体管和强n晶体管的输出，该弱p晶体管和强n晶体管可操作地耦接到反相器电路。在此示例中，定时器414作为延迟缓冲器或rc延迟电路操作。在选定的持续时间之后提供与非门410的输出作为定时器414的输出。对rc电路中的电路元件的选择可以确定输入到定时器414的信号到定时器414的输出的延迟长度。在此配置中，定时器414在可以是几微秒量的量级的选定的持续时间内延迟从逻辑高到逻辑低
的转变，即，使电压水平降低。从逻辑低到逻辑高的转变(即，使电压水平升高)以几纳秒的量级快速传递通过定时器414。
21.包括定时器414的监测器电路400是节省管芯区域的相对简单的设计，但是也受制于来自电路的工艺、电压水平和温度的大的定时变化。在一个示例中，选定的持续时间可以从2.5微秒到6.0微秒或更长时间变化。但是，致动器已经被确定为维持激活的激发信号的这种持续时间。
22.在具有配置有rc延迟电路的定时器414的监测器电路400的示例中，当监测器电路400被配置用于正常操作时，使能输入404处于逻辑高。如果使能输入404处于逻辑高，则重置输入rn也处于逻辑高。激发输入402处的激发信号还向与非门410提供逻辑高，并且到定时器414的输入处于逻辑低。定时器414在从逻辑高到逻辑低的转变上的延迟是微秒量级的。如果在定时器将逻辑低信号传递到锁存器412之前停用激发输入402处的激发信号，则定时器在从逻辑低到逻辑高的转变上的延迟是纳秒量级的，因此到锁存器412的设置输入sn的信号保持逻辑高并且锁存器412是未激活的。输出qb处于逻辑高并且激发信号传递通过与门416到达激发输出406。如果在定时器414将逻辑低信号传递到锁存器412之前，激发输入402处的激发信号没有停用，则设置输入sn从逻辑高转变到逻辑低，并且输出qb变成逻辑低。激发信号不会传递通过与门416到达激发输出406，并且激发信号在监测器电路400中被阻断。在该示例中，输出q变成逻辑高，并且在故障输出408处提供逻辑高故障状况信号。在一个示例中，故障输出408可以可操作地耦接到集成电路300上的设置的监测器电路配置寄存器310和故障输出312以指示故障状态。
23.尽管本文已经图示和描述了特定示例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，各种替代和/或等效实施方式可以代替所示出和描述的特定示例。本申请旨在覆盖本文所讨论的特定示例的任何修改或变化。因此，本公开旨在仅由权利要求及其等效物限制。