复阻抗检测的制作方法

打印设备访问来自例如打印墨盒内的储槽的流体源，以便将图像涂到介质的表面。流体可以是任何类型的打印流体，诸如油墨。在一些实例中，在原始打印流体已经被消耗之后，可以用非原始打印流体来替换这些打印流体。

附图说明

随附各图图示了本文中描述的原理的各种示例并且是说明书的一部分。所图示的示例仅为了说明而给出，并且不限制权利要求书的范围。

图1是根据本文中描述的原理的示例的打印头的框图。

图2是示出了根据本文中描述的原理的示例的四个不同的打印流体的示例复阻抗值的线图。

图3是根据本文中描述的原理的示例的打印设备的框图。

图4a到4c是示出了根据本文中描述的原理的三个示例的打印头的三个示例的块侧挖剪图(blocksidecutoutdiagram)。

图5a到5f是描绘了根据本文中描述的原理的一个示例的制造图4a的打印头的方法的块侧挖剪图。

图6是示出了根据本文中描述的原理的示例的确定提供给打印头的打印流体的打印流体特性的方法的流程图。

贯穿各图，相同的参考号码表示类似但是不一定相同的元件。

具体实施方式

如上文所描述的，某些打印设备使用打印流体源或者储槽，所述打印流体源或者储槽将打印流体提供给在打印过程期间使用的打印头。打印流体可以在其到达打印头并且被喷出到打印介质上之前行进通过数个管和/或通道。在一些实例中，提供给打印头的打印流体可以包括或者缺乏提供打印头的恰当运转或者提供最佳地吸引人的成品的某些特性。这些特性可以包括打印流体中的污染物、打印流体内的水中的减少、打印流体中的颜料的量以及打印流体的某些其它组分的引入或损失等等。在一些示例中，这些所检测的特性可以指示打印头处差的打印流体质量或者不合适的打印流体使用。包括这些特性的一些打印流体的使用可以引起对打印头和/或打印设备的损坏，或者在使用时可以导致在打印介质上产生的相对低劣的图像。

本说明书描述了一种打印头，其包括喷嘴、流体地(fluidly)耦合到喷嘴的发射(firing)腔室、流体地耦合到发射腔室的打印流体槽、以及传感器，用来在多个频率上检测打印头处的打印流体的多个复阻抗值并且创建打印流体的打印流体签名(signature)。本说明书还描述了一种确定提供给打印头的打印流体的至少一个特性的方法，其包括利用数个传感器将随着时间的过去在多个频率下的交变电流施加到打印流体以接收多个复阻抗值，将多个复阻抗信号与数个所存储的信号进行比较。

本说明书还描述了一种打印设备，其包括包含打印头的打印墨盒以及耦合到打印头以检测打印头处的打印流体的多个复阻抗值的传感器。

如在本说明书中以及随附权利要求书中所使用的，术语“打印流体”有意要理解为可以从打印头喷射到打印介质上的任何流体。在示例中，打印流体是油墨。

此外，如在本说明书中以及随附权利要求书中所使用的，术语“介质”或“打印介质”有意要理解为可以通过打印设备的打印头在其上沉积打印流体的任何表面。在示例中，介质是纸张。

进一步地，如在本说明书中以及随附权利要求书中所使用的，术语“复阻抗”有意要理解为具有实数和虚数分量二者的阻抗值。在示例中，复阻抗的幅度和相位特性表示为：

其中幅度|z|表示电压差幅度与电流幅度的比，而幅角arg^(z)给出电压与电流之间的相位差。

进一步地，如在本说明书中以及随附权利要求书中所使用的，术语“数个”或者类似语言有意要宽泛地理解为包括1到无穷大的任何正数。

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了众多具体细节以便提供对本发明的系统和方法的透彻理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的装置、系统和方法。在说明书中对“示例”的引用或者类似的语言意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性如所描述的那样被包括，但是可以不被包括在其它示例中。

转向附图，图1是根据本文中描述的原理的示例的打印头(100)的框图。打印头(100)可以包括油墨槽(105)、发射腔室(110)、喷嘴(115)和传感器(120)。现在将更加详细地描述这些中的每一个。

打印头(100)可以是将诸如油墨之类的打印流体喷射到打印介质上的任何类型的打印头。在示例中，打印头(100)是实现压电设备以迫使一定量的打印流体离开发射腔室(110)、通过喷嘴(115)并且到打印介质上的压电打印头。在另一示例中，打印头(100)是使用热源来创建打印流体内的气泡的热喷墨打印头，所述气泡迫使一定量的打印流体离开发射腔室(110)、通过喷嘴(115)并且到打印介质上。在任一情况下，可以经由流体地耦合到数个类似的发射腔室(110)的油墨槽(105)给打印头(100)的发射腔室(110)供应打印流体。

传感器(120)包括电极对。当打印流体穿过油墨槽(105)、发射腔室(110)、喷嘴(115)或其组合时，电极测量打印流体的复阻抗。通过向电极引入多个不同频率下的交变电流，可以确定打印头(100)中的打印流体的多个复阻抗值，并且可以创建在傅里叶域中的打印流体的所得“签名”(125)。打印流体的该签名(125)可以用于与其它打印流体或者其它类型的打印流体的签名进行比较，以便确定在打印头(100)处使用的打印流体的特性。如上文所讨论的，除了别的之外，这些特性还可以包括受污染的打印流体的特性、相对较干燥的打印流体的特性、以及限定不同类型的打印流体的成分的特性。可以在将打印流体的复阻抗值发送给处理器以用于由处理器进一步分析时做出该确定。打印流体的签名(125)和与其它打印流体相关联的其它签名的比较可以由处理器做出。这可以导致关于打印头(100)处的打印流体的健康状况或者可以引起对打印头(100)的零部件的损坏的打印头(100)处的打印流体的存在的确定。

在示例中，当打印设备检测到某一打印流体特性(诸如例如受污染的打印流体和/或较干燥的打印流体)时，可以将相关联的信号发送给用户或者打印设备组件，以便向打印设备的用户更好地通知关于打印设备的恰当维护。在示例中，相关联的信号可以附加地或者替代地包括关于所检测的打印流体的类型和/或该打印流体的签名(125)是否与被预料存在于打印头处的打印流体的签名匹配的信息。这可以导致用户意识到应当结合打印头(100)使用哪个打印流体以便产生最好的可能的打印产品。这可以进一步导致作为提供给用户的指导的结果的更好的用户满意度和所得打印产品。

如上文所提及的，每一个打印流体可以具有通过与打印头(100)相关联的处理器在傅里叶域中呈现的唯一签名(125)。可以在传感器(120)已经在多个不同的交变电流频率上测量打印流体的多个复阻抗值之后创建签名(125)。因为电阻抗是电路(诸如传感器(120)的电极)在电压被施加时向电流呈现的抵抗的度量，所以复阻抗是在特定频率下电压与交变电流的复数比。在操作期间，传感器(120)的电极可以跨电极施加减小或者增加频率的交变电流以接收在这些不同频率下的不同阻抗值。这些阻抗值然后可以被发送给处理器以变换到傅里叶域中，被图形化以创建签名(125)，并且与在与处理器和打印头(100)相关联的存储器设备中存储的查找表中的其它类型的打印流体的其它签名进行比较。

在示例中，连同检测某一打印流体是否存在，传感器(120)可以进一步检测打印流体是否已经由于打印流体的老化或者打印头(100)中的泄露而损失水分。这可以通过将从由传感器(120)检测到的复阻抗值创建的打印流体的签名与被预料处于打印头(100)中的打印流体的签名(125)进行比较来完成。进一步地，在示例中，传感器(120)可以进一步检测打印流体是否包括在打印头(100)制造过程期间或者作为打印流体与周围环境之间的交互的副产物而引入到打印流体中的意外的污染物。

图2是示出了根据本文中描述的原理的示例的四个不同打印流体的示例绘制的复阻抗值的线图(200)。如可以看出的，随着跨传感器(120)的电极的所施加的ac电流的频率从0.1hz增加到5000000hz，每一个打印流体的介电常数一般减小，但是以不同的速率减小。所得线条指示所监测的单独到打印流体中的每一种的具体复阻抗签名(图1，125)。当处理器在所指示的频率下接收到来自传感器(120)的多个阻抗值时，可以由处理器生成这些绘制的线条。绘制的线条然后可以与在上文描述的存储器设备的查找表或者其它数据库中维持的其它绘制的线条进行比较，以确定所使用的打印流体是否为在表中绘制的预确定的打印流体中的一个。

在示例中，打印流体内的任何电容性元件的阻抗可以随着施加到传感器的电极的交变电流的频率中的增加而减小。在示例中，该效应可以在一定程度上抵消由传感器记录的介电常数改变。

图3是根据本文中描述的原理的示例的打印设备(300)的框图。打印设备(300)可以包括包含打印头(310)的打印墨盒(305)以及耦合到打印头的传感器(315)。现在将更加详细地描述这些。

打印设备(300)可以是包括处理器的任何设备，所述处理器引导打印墨盒(305)横穿打印介质以便将打印头(310)定位在打印介质上并且在其上喷射一定量的打印流体。打印设备(300)可以包括用来使打印墨盒(305)以及打印介质移动通过打印设备(300)的任何附加设备。如上文所描述的，打印设备(300)的处理器可以进一步在打印头(310)上接收来自传感器(315)的信号，所述信号描述穿过打印墨盒(305)和打印头(310)的打印流体在多个交变电流频率下的所述多个复阻抗值。

还如上文所描述的，传感器(120)可以用于检测打印流体的复阻抗值并且将那些值传递给打印设备(300)的处理器以将所计算的签名(320)与其它打印流体的其它签名进行比较。

图4a到4c是示出了根据本文中描述的原理的三个示例的打印头(400)的三个示例的块侧挖剪图。图4a是具有位于打印头(400)的喷嘴(410)处的传感器(405)的打印头(400)的框图。传感器(405)可以包括例如两个电极，其中第一电极连接到地并且第二电极连接到作为变化的频率的交变电流。然后可以检测每一个频率下的电导(ω)，并且如上文所描述的，可以将信号发送给处理器。

在图4a的打印头(400)的操作期间，传感器(405)可以在打印流体(415)喷射过程期间检测打印流体(415)的电导(ω)。当打印流体(415)被喷射时，然后将如上文所描述的复阻抗值(ω)发送给处理器以用于如上文所描述的比较。在示例中，可以在流体喷射过程已经开始并且打印流体被推出喷嘴之后的0和20us之间检测阻抗值。在这些时间之间，所喷射的打印流体可以形成为在喷嘴内以及在跨越喷嘴的电极之间的块状物(mass)。在示例中，可以在流体喷射过程已经开始并且打印流体被推出喷嘴之后的10us处检测阻抗值。

在示例中，传感器(405)可以进一步检测在例如喷射过程被发起时所喷射的打印流体(415)的液滴的存在或缺乏。在例如没有检测到阻抗的情况下，这可以指示出故障的打印头(400)或者打印头(400)中的喷射设备。当做出这样的检测时，可以将指示为这样的信号发送给处理器。

在图4b的打印头(400)的制造期间，传感器(405)与其电极可以集成到su-8层(235)中。su-8层(235)可以经由例如光刻工艺来制造。

图4b是具有位于打印头(400)的喷射腔室(425)内的传感器(405)的打印头(400)的框图。如上文，传感器(405)可以包括例如两个电极，其中第一电极连接到地并且第二电极连接到作为变化的频率的交变电流。然后可以检测每一个频率下的电导(ω)，并且如上文所描述的，可以将信号发送给处理器。

在图4b的打印头(400)的操作期间，每当向喷射腔室(425)中引入打印流体(415)时，传感器(405)可以检测打印流体(415)的电导(ω)。每当打印流体(415)存在于喷射腔室(425)中时，然后将如上文所描述的复阻抗值(ω)发送给处理器以用于如上文所描述的比较。在示例中，在已经从喷射腔室(425)喷射打印流体(415)之后，传感器(405)可以检测打印流体(415)的复阻抗。在该示例中，在打印流体(415)的喷射之后，喷射腔室(425)可以再充满打印流体(415)。在一些实例中，打印流体(415)的喷射可以引起喷射腔室(425)内的临时空缺，并且当打印流体(415)没有与传感器(405)接触时，通过传感器(405)进行的感测可能被妨碍。

在示例中，打印头(400)可以是热喷墨打印头，并且可以在喷射腔室(425)内包括加热电阻元件的电路。电阻元件的加热使得打印流体(415)从喷嘴(410)喷射。在示例中，传感器(405)的电极可以集成到热喷墨打印头的该电路中。这可以允许制造打印头(400)的相对容易，因为用于每一个喷射腔室(425)的传感器(405)可以在电路被制造的同时或者差不多同时进行制造。

图4c是具有位于打印头(400)的流体馈送槽(430)内的传感器(405)的打印头(400)的框图。在该示例中，传感器(405)可以包括单个电极，其中打印流体(415)在电极与地之间创建电连接。第一电极可以连接到作为变化的频率的交变电流。然后可以检测每一个频率下的电导(ω)，并且如上文所描述的，可以将信号发送给处理器。

在图4c的打印头(400)的操作期间，每当将打印流体(415)引入到流体馈送槽(430)中时，传感器(405)可以检测打印流体(415)的电导(ω)。每当打印流体(415)存在于流体馈送槽(430)中时，然后将如上文所描述的复阻抗值(ω)发送给处理器以用于如上文所描述的比较。尽管流体馈送槽(430)可以相对一贯地具有流过其的打印流体(415)，但是可以存在其中不存在打印流体(415)的情况。这样的情况可以发生在打印流体(415)的供应的全部已经被消耗的情形下。在该情况下，被检测的阻抗的缺乏可以向处理器指示存在有关打印头(400)的问题或者打印流体(415)的供应已经耗尽。如果这样的情况发生，则处理器因此可以向与打印头(400)和处理器相关联的打印设备的用户指示存在打印流体(415)的供应已经耗尽的问题或者指示打印流体(415)的供应已经耗尽。

在图4c的打印头(400)的制造过程期间，在从通过其制得流体馈送槽(430)的层切出流体馈送槽(430)之后，可以将传感器(405)放置在流体馈送槽(430)内。尽管上文描述的制造过程呈现了可以在哪里以及如何将传感器(405)添加到打印头(400)的示例，但是它们仅意为示例。因而，本说明书设想任何数目的制造和传感器(405)布局的其它方法，而没有特别地限于以上示例。

在示例中，可以设计形成传感器(405)的电极的大小和形状以获得复阻抗测量的最强信号强度。在该示例中，信号强度与电极的大小成比例，并且信号强度的若干个数量级可以随着电极的表面积增加而增加。在示例中，电极的表面积如何使复阻抗测量的信号强度增加的幅度可以随着打印流体(415)的类型、颜色、家族等变化。

在示例中，每一个传感器(405)的电极之间的距离可以通过300um或更多的距离来分离。在该情况下，电极之间小于300um的距离可能由于例如打印流体(415)中的颜料结块而冒传感器(405)短路的风险。

图5a到5f是描绘了根据本文中描述的原理的一个示例的制造图4a的打印头(400)的方法的块侧挖剪图。制造的方法可以通过在晶片层(505)上放置su-8层(510)而开始，所述晶片层(505)包括如在图5a中描绘的热喷墨薄膜层(507)。在示例中，晶片层(505)可以由硅构成。方法可以以如在图5b中描绘的那样向在su-8层(510)中创建的腔室中旋涂蜡材料(515)而继续。接下来，顶部帽层(520)可以层压在su-8层(510)以及来自su-8层(510)的蜡材料层(515)上，如在图5c中描绘的那样。在示例中，蜡材料层(515)可以在顶部帽层(520)的层压期间移除。该方法可以以在顶部帽层(520)上沉积金属痕迹(trace)(525)而继续。在示例中，金属痕迹(525)可以是图案化的并且从放置在顶部帽层(520)上的金属层蚀刻。在示例中，金属痕迹(525)可以由铂、钯、金或者某一其它导电金属构成。

该方法可以以在金属痕迹(525)上涂第二顶部帽层(530)而继续。该方法可以进一步包括蚀刻通过晶片层(505)的背部槽以形成上文描述的流体馈送槽(430)。以上制造方法仅意为示例，并且本说明书设想制造上文描述的打印头(400)的其它过程和方法。

图6是示出了根据本文中描述的原理的示例的确定提供给打印头的打印流体的至少一个特性的方法(600)的流程图。方法(600)可以通过利用数个传感器向打印流体施加(605)随着时间的过去在多个频率下的交变电流以接收多个复阻抗值而开始。再次，上文描述的传感器(405)可以存在于打印头(400)的喷嘴(410)、喷射腔室(425)和/或流体馈送槽(430)中，并且可以各自向处理器发送多个复阻抗信号以用于如上文所描述的处理。

方法(600)可以通过利用与打印头(400)相关联的处理器来比较(610)所述多个复阻抗信号与数据库中的数个信号而继续。所述数个复阻抗信号可以用于形成在傅里叶域中表示的打印流体签名(图3，320)，然后将所述打印流体签名与存储在数据库中的其它签名进行比较。

本文中描述的传感器(405)可以用于检测打印设备(图3，300)内的打印头(图1，100)处的打印流体的某些特性。传感器(405)的电极被集成在打印头的不同零部件(诸如喷嘴(410))中，集成为打印头(400)的喷射腔室(425)中的电路的一部分，和/或集成在流体馈送槽(430)的壁上。在其中传感器(405)的电极处于流体馈送槽(430)的壁上的示例中，薄电介质层和金属电极层可以通过荫罩沉积在流体馈送槽(430)的一侧上，使得提供两个大平行电极(一个在金属上并且第二个在硅上)以便增加阻抗信号以用于打印流体(415)性质感测。传感器(405)还可以制作为热喷墨电路的一部分以便减少与制造打印头(400)相关联的成本。

打印流体(415)性质感测还可以通过与应当存在于打印头(400)中的打印流体(415)的复阻抗的比较而有助于检测诸如油墨健康状况或水损失之类的问题。由于打印流体(415)批变化，污染物的痕迹可以在制造过程期间或者作为油墨与周围环境之间的交互的副产物被引入到打印头中的打印流体(415)。水损失可能来自油墨的老化或者打印头中的小泄露。对打印流体(415)的这些影响中的每一个可以被检测并且被作为警告中继回给用户，所述警告提供对打印流体(415)的健康状况的诊断以及用来修复问题(如果存在的话)的补救方法。

根据本文中描述的原理的示例，在本文中参照方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述了本发明的系统和方法的方面。流程图图示和框图的每一个框以及流程图图示和框图中的框的组合可以由计算机可使用程序代码来实现。可以将计算机可使用程序代码提供给通用计算机、专用计算机或者其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得计算机可使用程序代码在经由例如打印设备(300)或者其它可编程数据处理装置的处理器执行时实现在一个或多个流程图和/或框图框中指定的功能或动作。在一个示例中，计算机可使用程序代码可以体现在计算机可读存储介质内；计算机可读存储介质是计算机程序产品的一部分。在一个示例中，计算机可读存储介质是非暂时性计算机可读介质。

如上文所描述的，本说明书描述了一种用来通过在多个频率上测量打印流体的复阻抗值来检测打印头中的打印流体的某些特性的传感器。如上文所讨论的，除了别的之外，这些特性还可以包括受污染的打印流体的特性、相对较干燥的打印流体的特性以及限定不同类型的打印流体的成分的特性。传感器可以包括数个电极，所述数个电极具有向它们施加的交变电流。随着时间的过去在交变电流的不同频率下测量复阻抗，以形成在傅里叶域中的打印流体的复阻抗“签名”。因而，该复阻抗“签名”可以与其它类型打印流体的签名进行比较以确定某一打印流体特性是否存在。例如，可以比较签名以便确定打印流体是否包括污染物，打印流体是否由于打印流体的干燥而损失水成分，打印头处的打印流体是否包括被预料存在于打印流体中的某些成分，和/或存在什么类型的打印流体等等。在示例中，当打印设备检测到某一打印流体特性时，可以将相关联的信号发送给用户或打印机组件，以便向打印设备的用户更好地通知关于打印设备的恰当维护和/或恰当的打印流体使用。这可以导致更好的用户满意度。

已经呈现了在前的描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述不意图是详尽的或者将这些原理限制于所公开的任何精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。