容错打印头的制作方法

背景技术：

如今，流体喷射打印头正在被用于使用昂贵介质并产生高质量输出的打印机设备应用中。流体喷射打印头还用在其它设备中以输送流体，例如在药物输送、微量测定等中。例如，在打印期间产生的任何错误都可能导致不必要的浪费，并浪费时间进行校准、维修和/或重置打印作业。打印机设备可以使用“喷墨流体致动器(actuator)”通过液滴的按需喷射而在介质上产生文本和图像。然而，在本公开中，“流体致动器”或“致动器”包括喷射流体喷嘴和孔口以及非喷射致动器，例如在打印机和其它设备中的微流体泵中使用的非喷射致动器。当这些流体致动器中的任何一个被堵塞或以其它方式发生故障时，流体致动器会停止正确运行。对于带有喷射流体喷嘴的喷墨流体致动器，这些故障可能会在打印的输出中造成可见的打印缺陷。这样的打印缺陷通常称为“故障的流体致动器”引起的“缺失流体致动器”打印缺陷。

附图说明

参考以下附图更好地理解本公开。附图的元件不必相对于彼此成比例。相反，重点已经放在清楚地说明所要求保护的主题上。此外，在几个视图中，相似的附图标记指代对应的相似部分。

图1a是与容错打印头一起使用的示例打印机设备的图示；

图1b是图1a的包括至少一个示例容错打印头的打印机设备的示例打印墨盒；

图2是在打印墨盒中使用容错打印头的、图1a中的示例打印机设备的部分示意图；

图3是全功能容错打印头的示例打印操作的图示；

图4是使用示例容错打印头的示例流水线响应流体致动器替换打印操作和示例管芯上即时响应流体致动器替换打印操作的图示；

图5是使用另一示例容错打印头的可替代的示例管芯上即时响应流体致动器替换打印操作的图示；

图6是示例容错打印头的功能示意图；

图7是示例容错打印头的部分逻辑示意图；

图8a和8b是用于使用示例容错打印头的示例流水线指令的框图；

图9是用于使用容错打印头的示例图像流水线模块的另外的示例流水线指令的框图；并且

图10是操作具有示例容错打印头的打印机以允许即时流体致动器替换响应和图像流水线流体致动器替换响应的示例流程图。

具体实施方式

为了简洁和明确，下面的描述针对一个或多个流体喷墨容错打印头，每个打印头均具有多个流体致动器。但是，要求保护的主题适用于许多其它类型的打印元件、打印头和流体控制设备，例如蜡基、压电、组织喷射器、3d打印机、生物支架(scaffolding)、粘合剂、化验装置、涂布机等。因此，要求保护的主题不必限于这样分配墨水的打印机，而是可应用于操作以着色剂、化学药品、药物、材料和生物流体为形式的流体的许多其它设备。而且，要求保护的主题不必限于在诸如纸、塑料片材等的普通打印介质上进行打印，而是可用于能够在包括衣物、布料、食物、木材、金属、玻璃、塑料、陶瓷、广告牌等的几乎任何介质上进行增量打印或流体放置和移动的设备。

尽管要求保护的主题也可以与小型的、个人的、中型的和大型的打印机设备和绘图仪一起使用，但图1a是在大幅面打印中与至少一个容错打印头30(图1b)一起使用的示例打印机设备1的图示。仅作为几个例子，这样的另外的打印机设备可以包括台式打印机、便携式打印机、手持式打印机、条形码打印机、热传递打印、传真机、热敏打印机、atm机收据打印机。本领域技术人员将理解如何针对这些许多其它类型的打印设备和打印产品来解释以下讨论和相关附图。

打印机设备1可以包括机壳(chassis)2，机壳2具有包围机壳2的一端的左侧分离舱(pod)3。在打印机设备1内的可以有打印头组件15(图1b)的滑架支撑(carriagesupport)和包括打印介质前进机构的驱动机构。其它物品可以包括带有补充墨盒(cartridge)的笔加注站(penrefillstation)和/或用于维修具有容错打印头30(图1b)的打印头组件15的维修站(servicestation)。在此示例中，打印机设备1提供打印介质4和接收箱5，接收箱5用于接收已经在其上形成图像并从打印机设备1弹出的一定长度或一定片数的打印介质4。在打印介质4的正上方是用于接收固定长度或连续长度的打印介质4的入口槽7。机壳2上的右侧分离舱8可以包括显示器11、控件12、内部的打印机控制器10和电源开关14。储存架6横跨支撑打印机设备1的左侧分离舱3和右侧分离舱8上的腿。

在采用多遍打印模式(例如，在打印介质4上来回扫描打印墨盒)的打印机设备1中，通过使喷墨打印头多次经过打印介质4的同一部分，已经解决了缺失流体致动器缺陷。尽管以降低打印吞吐量为代价，但是这种多遍打印模式为若干个流体致动器提供了将墨水或其它流体喷射到介质的同一部分上的机会，以最小化一个或多个缺失流体致动器的影响。解决缺失流体致动器打印缺陷的另一方法是通过推测的流体致动器维修。在这种方法中，不管流体致动器是否会产生打印缺陷，打印机设备1都会使打印头将墨水喷射到检修站中，以使得流体致动器运动，从而可能确保其将来的功能。这种方法可能浪费宝贵的墨水，并且可能还由于长的检修时间而增加了吞吐量延迟。

在采用单遍打印模式(例如，打印介质4在流体致动器的打印头阵列下通过一次)的打印机设备1中，使用能够标记与有缺陷的流体致动器可能已经标记的打印介质4的区域相同的区域的冗余的打印头流体致动器，或者通过维修有缺陷的流体致动器来使其恢复全部功能，已经解决了缺失流体致动器缺陷。然而，多个流体致动器增加了额外的成本和开销。但是，这些解决方案的成功，特别是在单遍打印模式下，要依靠及时而冗长的对缺失或有缺陷的流体致动器的识别，例如通过扫描被打印的输出以寻找打印中缺陷。

图1b是包括至少一个示例容错打印头30的图1a的打印机设备1的示例打印头组件15。在此示例中，打印头组件15包括具有四个单独的打印头管芯(printheaddie)31的模制的容错打印头30和流体致动器故障传感器36，流体致动器故障传感器36是基于光学的、并且被模制为模制件(molding)33并且由墨盒壳体16支撑。在此示例中，流体致动器故障传感器36与容错打印头30结合，以检测来自各个流体致动器38的丢失的液滴(见图2至图6)。在此示例中，基于光学的流体致动器故障传感器36的部件可以分别基于流体致动器位置，并且总计产生照明阵列21和检测阵列23。在另一示例中，例如利用压电或电阻应力感测和/或电阻器短路/开路感测，故障传感器36被制造在管芯上并且包括在每个流体致动器位置处的打印头管芯31内。在其它示例中，故障传感器36可以位于打印头管芯31上的一个或多个公共或中央位置，但是仍然能够测试每个流体致动器位置，例如检测流体致动器电阻与跨多个流体致动器的导电背板的短路。存在用于创建能够测试和评估各个流体致动器38的健康状况的流体致动器故障传感器36的许多选择，并且这些选择对于本领域技术人员而言是已知的。

在此示例中，打印头30可以包括四个细长的打印头管芯31(例如用于黑色、青色、品红色和黄色墨水流体)和嵌入到模制件33中的印刷电路板(pcb)35。在其它示例中，打印头30可以由1个或多个打印头管芯31组成，每个管芯31由一个或多个流体供给槽阵列组成。在所示的示例中，在从pcb35切出的窗口内，打印头管芯31跨打印头30的宽度彼此平行地布置。尽管示出的打印头组件15具有带有四个管芯31的单个打印头30，但是其它配置也是可能的，例如具有多个容错打印头30的打印头组件15，每个容错打印头30带有或多或少的管芯31，或者带有容错打印头30的多个墨盒，每个容错打印头带有一个或多个管芯31。在打印头管芯31的任一端，可能有被合适的保护性材料(例如环氧树脂)的薄型保护覆盖层27覆盖的焊线(未示出)，并且可以在保护性材料上放置平盖以进一步消除水分和其它化学物质。在其它示例中，可以使用倒装芯片技术将打印头管芯31耦接到pcb35。

打印头组件15可以具有自足式流体供应源，也可以具有用于稳定压力并通过一个或多个流体端口28流体地连接到打印机设备1中的一个或多个流体供应源的小型储存器。打印头组件15可以通过电触点17电连接到打印机控制器10。触点17可以形成在贴到墨盒壳体16的柔性电路18中。嵌入到柔性电路18中的信号迹线(未示出)可以将触点17连接到打印头30上的相应触点(未示出)。单个流体喷射流体致动器可以布置在每个打印头管芯31上的流体致动器的阵列34中，并且可以通过柔性电路18中的开口沿着墨盒壳体16的底部暴露。

图2是使用打印头组件15中的示例容错打印头30的图1a的示例打印机设备1的部分示意图。打印机设备1可以具有一个或多个打印头组件15，每个打印头组件15具有支持一种或多种颜色、粘合剂、涂料等的一个或多个容错打印头30。打印机控制器10包括耦接到有形的非暂时性机器或计算机可读介质(crm)22的处理器20，crm22包括指令，该指令在由处理器20读取并执行时使得处理器执行用于打印机设备1中的图像流水线模块(imagepipelinemodule)的一个或多个流水线指令24。流水线指令24可以包括读取容错打印头30的各个流体致动器38的感测到的状态的指令，并且这些指令可以停止打印和/或修改在打印期间写入容错打印头30的图像流水线打印数据。

本公开的容错打印头30架构可以包括单独的或集成的流体致动器故障传感器36，或者每个单独的流体致动器38可以从基于组(例如原始的)的故障传感器接收单独的流体致动器故障传感器结果，以检测流体致动器的阵列34中的单个流体致动器38的一个或多个故障。检测到的故障可能是多种类型中的一个，例如电阻器短路、流体致动器孔洞(voids)、堵塞的流体致动器等。将流体致动器故障的二元或多位状态每流体致动器地存储在每流体致动器存储器(per-fluidactuatormemory)37中，并且可以由打印机控制器10在适当的时间读取，适当的时间例如在打印作业结束时、在打印作业之间或在打印页面之间，但是在对打印作业进行打印期间的其它时间也是可以的。

例如，在连续进给工业压力机(presses)中，“作业之间”或“页面之间”可以意味在连续移动的打印介质4的同一连续卷上打印的打印作业之间。因此，“在打印作业完成之后”或“打印作业完成”可以意味在打印介质4的页面或部分被完成并从打印机设备1弹出后，或者在已经将图像或其它图形发送并打印在打印介质4上之后且在将另外的图像或另一图形发送到打印机设备1之前。此外，这些术语还可以涵盖容错打印头30的一次通过的结束。打印机控制器10可以使用从每流体致动器存储器37耦接到处理器20的存储器接口32来使用读取的流体致动器状态信息，以调整打印格式化模块中的图像流水线模块以减轻使用任何有故障的流体致动器38的影响。在一个示例中，直到打印机设备1能够读取流体致动器状态信息，容错打印头30才可以自主将打印数据重新分配给最邻近的可使用的流体致动器38，以对流体致动器的阵列34中的故障流体致动器即时进行页面中(mid-page)/打印作业中(mid-printjob)响应，直到打印机控制器10可以更新图像流水线模块，以允许更灵活并且可能更高质量的基于上游软件的图像流水线响应来用于流体致动器替换。

因此，打印机设备1可以具有计算机可读介质(crm)22，crm22具有在一个或多个模块中用于创建针对单个流体致动器发射的打印数据的图像流水线的流水线指令24。处理器20耦接到crm22以执行流水线指令24。打印机设备1还可以包括容错打印头30，容错打印头30包括流体致动器的阵列34，每个流体致动器38包括故障传感器36或接收各个故障传感器数据以检测具有故障的各个流体致动器38。每个单个的流体致动器都与每流体致动器存储器37相关联以存储各个流体致动器的故障传感器状态。如本领域技术人员所熟知地，仅作为一些示例，可以检测到的各种流体致动器故障包括电阻器故障(短路、开路、值变化、泄漏等)、流体致动器堵塞或凝结、流体致动器孔洞或脱盖、颗粒污染等。故障传感器36的实现可以包括光学感测、驱动气泡检测、到导电板的电阻器短路感测、基于应变仪的测量等。在打印时，故障传感器36使用一个或多个测试来监控和测试流体致动器，以验证每个流体致动器的功能。

每流体致动器存储器37可以是故障传感器状态的二元、三元或其它多位表示。例如，在一个示例中，“0”可以表示单个流体致动器38正常工作，而“1”可以表示单个流体致动器38处于故障状态。多位故障传感器状态可以编码流体致动器的一个或多个不同状态、是否故障，并且这样的状态可以包括故障状态和非故障状态两者。例如，多位故障传感器可以指示没有电阻器短路或没有堵塞，或者指示流体致动器被开盖了，从而指示可以通过维修对其进行修理但目前不是完全无法使用。容错打印头30可以进一步包括耦接到处理器20以读取每个每流体致动器存储器37的状态的存储器接口32。流水线指令24可以修改图像流水线模块以减轻任何有故障的流体致动器38的影响。例如，流水线指令24可以避免使用该流体致动器，或者可以继续使用该流体致动器除了还同时使用其它流体致动器以创建分配给各个故障流体致动器38的打印数据。

本公开内描述的各种示例可以包括逻辑或多个部件、模块或组成部分。模块可以构成软件模块(例如，嵌入到有形非暂时性机器或计算机可读介质(crm)22中的代码)或硬件模块。硬件模块可以是能够进行某些操作的有形单元，并且可以以某些方式配置或布置。在一个示例中，一个或多个计算机系统，或计算机系统的一个或多个硬件模块，可以由软件(例如，应用程序或应用程序的一部分)配置为运行以执行本文所述的某些操作的硬件模块。

在一些示例中，硬件模块可以被实现为电子可编程的。例如，硬件模块可以包括永久配置的专用电路或逻辑(例如，作为专用处理器、状态机、现场可编程门阵列(fpga)或专用集成电路(asic))以进行某些操作。硬件模块还可以包括由软件临时配置为进行某些操作的可编程逻辑或电路(例如，如通用处理器20或其它可编程处理器中所包含的可编程逻辑或电路)。将理解的是，可以基于成本和时间方面的考虑，来决定以电子方式在专用且永久配置的电路中或在临时配置的(例如，由软件配置的)电路中实现硬件模块。

计算机可读介质22允许存储体现本文所述的方法或功能中的任何一种或多种或本文所述的方法或功能中的任何一种或多种使用的一组或多组数据结构和指令(例如，软件、固件、逻辑)，例如流水线指令24。在打印机控制器10执行期间，指令还可以全部或至少部分地驻留在静态存储器中、主存储器中和/或驻留在处理器22内。打印机控制器10的主存储器和处理器存储器也构成计算机可读介质22。术语“计算机可读介质22”可以包括存储一个或多个指令或数据结构的单个介质或多个(集中式的或分布式的)介质。计算机可读介质22可以被实现为包括但不限于固态、光学和磁性介质，无论其是易失性的还是非易失性的。仅作为一些示例，这样的示例包括半导体存储设备(例如，可擦可编程只读存储器(eprom)、电可擦可编程只读存储器(eeprom)和闪存设备)，诸如内部硬盘驱动器和可移动盘的磁盘、磁光盘和cd-rom(光盘只读存储器)和dvd(数字多功能光盘)盘。

图3是全功能容错打印头30的打印数据的示例第一打印操作50的示意图，全功能容错打印头30具有中央流体供给槽52和流体致动器的阵列34，流体致动器的阵列34形成于在中央流体供给槽52左侧的偶数编号的单个流体致动器38和在右侧的奇数编号的单个流体致动器38这两个交错列中。在此示例中，假设如下打印作业：需要以600像素每英寸(ppi)(但可以是任何所需的间距)打印所需输出，每个为1200^th像素的2×2阵列的每个600ppi像素54的点的机会为4次，并且允许在每个600ppi像素54的编号为0-15的四个1200^th像素行中的每一个中放置0到4个墨滴。因此，每列中的单个流体致动器38的垂直间隔是英寸的1/600^th，而两列中的单个流体致动器38之间的偏移是1/1200^th英寸。当基于打印数据每个英寸的1/1200^th扫描容错打印头30时，能够发生致动事件。注意，在此示例中，两列间隔开整数“n”×1/1200^th，以跨越中央流体供给槽52，在一个示例中，例如n＝6或英寸的6/1200^th。于是，打印头流体致动器34可以从右到左扫描打印介质4以创建所示的打印操作50。左侧“l”流体致动器38可以用于填充打印操作50上的偶数点行，而右侧“r”流体致动器38可用于填充打印操作50上的奇数点行。因此，由于在第一打印操作50中有四列，因此“l”和“r”流体致动器中的每一个可能必须在每次扫描之间致动0至16(4行，最多4滴/行)个墨滴。在此示例中，当所有“l”和“r”流体致动器都可运行并且能够致动时，在每个期望的打印数据位置处的斜线阴影表示第一打印操作50中的期望的打印位置，并且每个期望的位置仅使用一个液滴。因为在此示例中所有单个流体致动器38都是健康的，所以不进行流体致动器替换。但是，如果单个流体致动器38没有正常工作，则当流体致动器38如所示地以横跨中央流体供给槽52的两个交错列被组织时，当考虑简单的管芯上(on-die)最近邻流体致动器替换时，该期望的第一打印操作50可能不容易再现。

例如，在“l”柱流体致动器38发生故障的情况下，可能期望替换流体致动器尽可能地靠近故障流体致动器的垂直位置。例如，如果流体致动器“6”发生故障，则切换到流体致动器“5”或“7”是最佳候选。但是，使用这些最佳候选流体致动器将需要(由于“n”＝6个间距)存储流体致动器“6”的数据持续达“l”列的6个致动事件，然后切换到流体致动器“5”或“7”。因此，此方法需要至少6个附加级别(level)的流体致动器数据存储器。在“r”列流体致动器38(假定流体致动器“7”)故障的情况下，最佳候选是“l”列的流体致动器“6”和“8”。在此情况下，打印机设备将必须预先填充值得将来的打印数据的6个致动事件，以允许流体致动器“6”或“8”将来打印流体致动器“7”的原始致动事件。由于这种对附加级别的流体致动器数据存储器的需要，因此自主管芯上跨槽流体致动器替换在商业上是不可行的。因此，当前用于“缺失流体致动器”或“故障流体致动器”的流体致动器替换的解决方案通常涉及对打印机软件中的上游图像流水线的修改，以使得替换跨槽流体致动器在适当的时隙内致动，从而不允许对流体致动器替换的页面中/打印作业中即时响应。

图4是示例第二打印操作60和一个示例第三打印操作62的图示，第二打印操作60具有基于软件的图像流水线响应流体致动器替换，第三打印操作62在示例容错打印头30具有被示为空心点的流体致动器“0”、“8”和“11”上的故障流体致动器56的情况下，使用管芯上即时响应流体致动器替换。示例第二打印操作60是一示例性方法，其中流水线指令24可以用于通过替换相邻的起作用的流体致动器38来在软件图像流水线模块中在上游替换流体致动器。首先，从容错打印头30读取流体致动器的状态，以确定有故障的流体致动器38的位置。然后，流水线指令24计算一组打印掩模(printmask)，避免使用故障的流体致动器，并在其它相邻的流体致动器位置处替换它们的数据。例如，在位置“0”，由于故障的流体致动器38，流水线指令24使得将要写入到最左和最右“0”位置的数据移动到垂直向下的“1”位置。这些位置以方形散列的填充表示。对于故障的流体致动器“8”，流水线指令24将最右边的致动位置移动到流体致动器“7”，将中间偏右的致动位置移动到流体致动器“8”，以保持每个位置仅发射一个点。类似地，对于故障的流体致动器“11”，最左侧的致动位置移动到下方的流体致动器“12”，而最右侧的致动位置也向下移动到流体致动器“12”。在对故障流体致动器56的致动数据的重新分配中，流水线指令24可能已经做出了其它选择，并且示出的示例仅用于参考对管芯上即时响应流体致动器替换第三打印操作62的讨论。

在管芯上即时响应流体致动器替换第三打印操作62中，当在打印期间确定单个流体致动器38有故障时，容错打印头30可以即时将任何故障流体致动器56的发射打印数据重定向到同一流体致动器列或垂直点行中的相应的相邻流体致动器38。这种重定向能够自主进行，而无需与打印机控制器10的任何交互。这种管芯上即时响应流体致动器替换可能不会产生与如第二打印操作60那样的跨列槽替换完全相同的图像质量水平，但是直到打印机设备1能够在软件图像流水线中实施图像流水线致动器替换解决方案，这种管芯上列内即时替换显著降低了继续致动有故障的单个流体致动器38对图像质量的影响。此外，在一些示例中，例如，当检测到电阻器短路时，可以禁用相应的有故障的流体致动器56，从而防止级联故障进一步减小打印作业的图像质量影响，并且还可能延长容错打印头30和打印头组件15的寿命。

而且，在一些示例中，取决于容错打印头30上的实施，任何流体致动器重定向逻辑都可以基于北邻居或南邻居中的每一个是否正在发射，来在北邻居或南邻居之间进行选择。在空闲时间期间，每流体致动器存储器37可以被配置为由打印机控制器10中的处理器20读取，以确定当前哪些流体致动器故障，并且将此信息提供给图像流水线模块，以通过避免有故障的单个流体致动器38来允许流水线指令24改善图像质量。因此，不再需要为那些故障的流体致动器56进行自主的即时响应流体致动器替换，但是如果那些流体致动器中的任何一个发生故障，用于使得单个流体致动器36起作用的管芯上流体致动器即时响应流体致动器替换将继续进行监控、测试和重定向。因为一些流体致动器故障本质上可能是暂时的或者可以通过在空闲时间期间或在维修之后通过维修打印头组件15来解决，所以打印机设备1可以重置故障传感器36和/或每流体致动器存储器37并且重新测试所有单个流体致动器38，以确定任何先前受损的流体致动器是否已经恢复。

例如，在管芯上即时流体致动器替换第三打印操作62中，由于没有北面邻居位置，故障的流体致动器“0”的致动数据自主地传送到流体致动器“2”，流体致动器“2”为与流体致动器“0”在同一列中的邻近的南面流体致动器。此外，在此示例中，故障的流体致动器“8”的发射数据被传送到在起作用的流体致动器“6”上的北面邻近位置。在这种情况下，中间偏右的流体致动器“6”的逻辑将致动两次，一次是为了流体致动器“6”的原始数据，而再一次是为了从流体致动器“8”传送来的数据。在另一示例中，管芯上替换可能已经监控到流体致动器“9”的发射数据，并且注意到未将其设置为以数据进行致动，并且将流体致动器“8”数据传送给其南面邻近的邻居。类似地，对于故障的流体致动器“11”，将流体致动器“11”的发射数据传输到在流体致动器“9”上的流体致动器“11”的北面邻近的邻居，最右边的位置“9”发射两次，一次是为了位置“9”的原始数据，一次是为了从位置“11”传送来的数据。

图5是具有可替代示例容错打印头30的可替代示例管芯上替换第四打印操作64的图示。在此示例中，将单个流体致动器38以1/1200^th的间隔(或者，可以使用不同的距离)放置在单列中，双边缘流体供给槽53有助于防止当邻近流体致动器致动时的流体位移相互作用。因为单个流体致动器38全部对齐在单个列中，所以可以实现更接近的近似或类似的替换以模拟或复制基于软件的基于流水线的流体致动器替换第一打印操作60。在此简单示例中，列“0”具有选择的南面邻近邻居替换方案，并且其它行具有选择的南面替换邻近邻居方案。可以在管芯上使用更多的重定向逻辑来检测哪些最近的邻居没有原始致动数据，并基于周围的邻近致动位置原始数据选择北向或南向相邻传输、或者选择北向或南向邻近传输以最小化每个位置致动的墨滴的数量以防止或最小化打印的点的渗色。

此外，容错打印头架构可以包括用于提供其它特征的电路，这些特征有助于防止浪费打印介质4、墨水、其它流体或打印头组件15。例如，另外的电路可以允许禁用具有电阻器短路故障的单个流体致动器38，以防止级联故障和/或可能需要在恢复打印之前替换打印头组件15的总打印头故障。在其它示例中，故障传感器36可以区分完全不喷射的流体致动器38和受损的(compromised)流体致动器38(即，方向错误、弱流体致动器、部分阻塞等)。如果流体致动器38受损但仍部分地起作用，则打印机设备1可能会决定继续发射那个流体致动器38(这是因为列内替换会比继续使用它导致更多的点放置错误)，但是在空闲时，将该流体致动器38扫描出来，使得能够实现基于优化的图像流水线的替换。此外，容错打印头30可以包括用于接收图像流水线数据的存储器接口32，存储器接口32避免使用有故障的单个流体致动器38，从而允许修改的基于软件的图像流水线流体致动器替换解决方案。可以有多个故障传感器36以能够以每个单独的流体致动器38来检测一种以上类型的故障，并且每流体致动器存储器37可以将一种以上类型的故障状态存储在其中并且可以由打印机控制器10读取。在一些示例中，为了将打印头针数保持为较低，容错打印头30可以使得以一个或多个信息比特的串行链(serialchain)方式读出每流体致动器存储器37。此外，在维修了打印头组件15之后，可以重置流体致动器传感器36和每流体致动器存储器37，并且重新测试单个流体致动器38以消除可能在维修期间已经纠正的流体致动器故障。

图6是示例容错打印头30的功能示意图100。示出了流体致动器34的发射阵列的一列的八个基于流体致动器的逻辑单元，这里是如图4所示的偶数编号的单个流体致动器38。类似的逻辑集合将用于奇数编号的流体致动器38。可以在每个流体致动器位置处提供单个故障传感器36。在其它示例中，可以有一个或多个监控若干流体致动器的公共或中央故障传感器，并且仅单个流体致动器结果被传递给流体致动器故障传感器36。故障传感器36的输出被馈送给扫描逻辑104。扫描逻辑104具有扫描使能(scan_en)输入102和扫描时钟(scan_clk)103。当被断言时，扫描使能102将要被馈送的相邻的每流体致动器存储器37的输出引导到扫描逻辑的输出，扫描逻辑的输出是当前流体致动器单元的每流体致动器存储器的输入。对于第一个流体致动器单元(最上面的一个)，扫描输入(scan_in)101信号用于连接到打印头或打印墨盒上的其它列，以允许单个串行链。当被断言时，扫描时钟103使得每流体致动器存储器内容37要被传送到下一流体致动器单元，并且最终处理器20可以通过存储器接口32(图2)在扫描输出(scan_out)106处读取所有的每流体致动器存储器37的状态。当扫描使能没有被断言时，当启用扫描时钟时，将流体致动器单元故障传感器36的内容传送给每流体致动器存储器37。扫描逻辑104可以以多路复用器、传输门或数字门或其它逻辑来实现。扫描逻辑104可以分离地实现或与一个或多个其它功能块集成。可以使用寄存器、触发器、动态或静态存储电路等来实现每流体致动器存储器37。

在一些示例中，在打印操作期间，每流体致动器存储器37的输出可以用作停用逻辑107的输入，停用逻辑107还可以接收管芯上发射信号(actuate_n，其中n＝流体致动器数量)105。例如，如果每流体致动器存储器37的内容已经存储了故障传感器36的状态，则如果该故障是严重的，例如电阻短路，则相应的流体致动器可以被硬件停用，以防止例如由于过热、金属迁移和/或走线开口等的级联故障。对于某些故障，例如脱盖的流体致动器，停用逻辑107可以将流体致动器保持为有效，以允许在维修之前恢复或者可能的部分液滴喷射，这可以帮助改善图像质量。仅作为一些示例，可以以一个或多个逻辑门、状态机或晶体管逻辑来实现停用逻辑。停用逻辑也可以分离地实现或与其它功能块的逻辑集成在一起。

在此示例中，停用逻辑的输出与管芯上发射信号105一起被馈送给重定向逻辑108。在其它示例中，可以将每流体致动器存储器37的输出直接馈送到重定向逻辑108中。基于单元是否被停用或者每流体致动器存储器输出是否处于另一状态，重定向逻辑108能够将管芯上发射信号105传送到北面或南面邻居。顶部和底部流体致动器单元可以允许到在多打印头打印墨盒上的分离的相邻容错打印头30上的“北面”或“南面”流体致动器的输入和输出。相邻单元发射数据的状态可以用于确定是否将要发生“向北”传送还是“向南”传送。在其它示例中，可以在容错打印头30集成电路的布线中对“向北”或“向南”分配进行硬编码。重定向逻辑108的输出导致合格致动(qualifiedactuate_n)信号109。如果流体致动器已经被停用，则合格致动信号109将不会致动该停用的流体致动器。但是，对于某些故障(例如，脱盖的流体致动器)，管芯上致动信号既可以重新路由到相邻的流体致动器，也可以允许致动有故障的流体致动器以希望恢复该流体致动器，同时如果流体致动器无法恢复，采取预防性纠正措施以提高图像质量。可以使用各种数字逻辑、状态机、传输门、开关、简单的布线等来实现重定向逻辑。

图7是一个示例容错打印头30的部分逻辑示意图150，示出了一种可能的简单实施方式以演示流体致动器的阵列34的功能。对于实现容错打印头30来说，许多其它不同的逻辑组合也是可能的，下面的示例仅用于说明原理，并不意味着限制所要求保护的主题。

扫描逻辑104由多路复用器156和寄存器158实现。当启用扫描使能110时，多路复用器156根据流体致动器单元的位置选择scan_in101或前一个寄存器158的输出。而且，当启用扫描使能110时，每个扫描时钟103使得每流体致动器存储器37的串行链被“位桶链(bit-buckebrigaded)”或串行化到scan-out106输出。scan-out106输出可以耦接到存储器接口32或耦接到同一或不同的容错打印头30上的另一列。当未启用扫描使能110时，故障传感器36的输出被馈送到第一或门154，并且当在打印操作期间触发扫描时钟103以采样故障传感器36的输出时，故障传感器36的输出被多路复用器156选择以馈送到寄存器158中。第一或门154允许锁存来自故障传感器36的感测到的故障。在此示例中，每流体致动器存储器37由第一或门154和寄存器158以及用于捕获和复位每流体致动器存储器37的扫描时钟103和全局复位(glb_reset)152信号一起实现。第二或门164、第一与非门160和第二与非门162连同寄存器158的q和qbar输出一起实现重定向逻辑108和停用逻辑107。如果检测到故障并将其存储在寄存器158中，则qbar输出为低，这将禁用或停用qualifiedactuate_n信号109。而且，前一个流体致动器单元的先前前向致动(actuateforward)(actuate_fwd)114或第二与非门162的输出与馈送到第一与非门160的当前单元管芯上致动n信号105组合。如果已经检测到故障，则启用寄存器158的q输出，并允许通过第二与非门162的输出将当前流体致动器单元的管芯上致动n信号105转发给“南面”邻居流体致动器单元。

在此示例中，除最底部单元以外的所有单元都硬连线以进行“南面”邻居传送。由于最底部单元没有南面邻居，因此将其硬连线以传送给其“北面”邻居单元。在其它示例中，如果多个容错打印头30被使用并相邻放置，则可以将该输出路由到允许耦接到相邻容错打印头30的“南面”单元邻居的引脚。

图8a和8b分别是用于使用一个或多个示例容错打印头30的示例流水线指令24(图2)的框图200和210。流水线指令24驻留在可由执行流水线指令24的处理器20读取的计算机可读介质22上。在框202中，从具有流体致动器的阵列34的容错打印头30读取每个流体致动器38的每个故障传感器状态，每个流体致动器38具有故障传感器36和用于存储故障传感器状态的每流体致动器存储器37。在步骤204中，确定具有指示一个或多个故障流体致动器的故障传感器状态的流体致动器38。相应地，容错打印头30具有检测每个流体致动器的功能状态的管芯上流体致动器传感器，并且处理器20可以读取哪些流体致动器38有故障并将该信息提供给图像流水线模块。

在框图210中，存在另外的流水线指令24，该另外的流水线指令24可以驻留在计算机可读介质22上以在读取时在处理器20上执行。在框212中，可以修改图像流水线以避免使用被确定为有故障并且因此是故障的流体致动器的单个流体致动器38。在框214中，可以在打印作业完成和打印的页面完成中的一个出现后，修改图像流水线。如所指出的，可以在单张连续介质上完成多个打印作业，并且图像流水线的修改可以在打印作业之间进行而无需进行介质的分离，因此介质可以是连续的。在框216中，容错打印头30的存储器接口32可以被配置为扫描模式，从而以串行链读取每个故障传感器状态。在其它示例中，打印头的流体致动器38可以单独地寻址并且可以使用每个地址一位或多位数据以随机访问的方式读取。在框218中，流水线指令24可以进一步包括用于在打印机设备1中的维修站处对容错打印头30进行维修的指令。在框220中，每个单独的流体致动器38的故障传感器36和每流体致动器存储器37可以在维修之后被重置。该重置可以是全体可重置或单个流体致动器可重置或流体致动器组可重置。

图9是使用容错打印头30的示例图像流水线模块的另外的示例流水线指令24的框图250。例如，流水线指令24可以包括如框252中的颜色和对比度调整和/或校正。在框254中，其它指令可以允许再现、缩放和非整像素操纵。在框256中，指令可以创建特定的打印头通过和流体致动器分配。在框258中，指令可以读取容错打印头30以确定哪些单个的流体致动器38已经被宣布有故障，并且如果有的话，则确定已经检测到什么特定的故障。在框260中，如果太多的单个流体致动器38被检测为有故障的，则可以停止使用单个流体致动器38的管芯上中间重新分配，或者可以停止打印作业以允许替换容错打印头30。“太多”的有故障的单个流体致动器38的数量可以取决于有故障的流体致动器是按顺序连续的还是跨越容错打印头30分布而有所不同。在框260中，假设没有太多的流体致动器是出故障的，则使用几种可能的替换方法中的一个来重新分配故障的单个流体致动器38。例如，可以使用接近/相邻的流体致动器替代，尤其是当打印作业为单一主笔颜色(例如，洋红色、青色、黄色和黑色)时。在使用多种颜色的其它示例中，可以进行底色替换或可替代的打印头组件15替换。在一些示例中，如果几个故障的流体致动器56是连续的并且位于打印头管芯31的端部附近，则可以使用比打印头上的打印头流体致动器的总数少的打印头流体致动器。即，仅使用能起作用的单个流体致动器38的连续序列，并且考虑到更少的可用流体致动器用于单遍打印会话，需要对容错打印头30进行更多的扫描。

图10是操作具有一个或多个示例容错打印头30的打印机设备1的示例流程图300。在框302中，在打印作业之前初始化打印机设备1以经由网络或其它通信信道与主机建立通信。其它打印机初始化操作可以包括调整和推进介质馈送机制、启动和移动任何打印头、初始化内存或其它作业存储区等。在框302中初始化打印机设备1之后，然后在框304中，检查打印机设备1以查看打印机控制器10是否处于空闲状态。如果是，则在框306中，打印机控制器10检查以查看自从上一次打印头跨打印介质4的扫描以来是否已经测试了流体致动器38。如果否，则流程返回到判定框304。如果已经测试了流体致动器38，则在框308中，进行对每流体致动器存储器37的扫描，以读取和检测有故障的任何流体致动器38。在框310中，将每流体致动器存储器扫描的结果传递到流水线指令内，以在软件图像流水线中在上游实施优化的流体致动器替换，而不是使用管芯上即时响应流体致动器替换。

返回到判定框304，如果打印机设备1不处于空闲状态，则在框312中，使用管芯上故障传感器36在打印期间监控流体致动器38的健康状况，并且在判定框314中确定是否检测到健康问题。如果否，则流程返回到框312以继续监视流体致动器38的健康状况。如果检测到健康问题，则在框316中，将相应的故障传感器36的状态写入相关联的流体致动器38的每流体致动器存储器37。在一些实施方式中或基于检测到的健康问题是什么，在方框318中，停用具有诸如电阻器短路的重大故障的流体致动器38，以防止级联故障。在框320中，对有故障的流体致动器38实施管芯上自主的流体致动器替换，以进行页面中/打印作业中即时响应，并且流程返回到判定框304，以检查打印机设备1是否空闲，如果是，由软件图像流水线实施流体致动器替换响应。

总之，已经公开了与管芯上流体致动器故障检测和替换有关的方法和系统。打印机设备1可以包括容错打印头30，容错打印头30可以感测有故障的流体致动器和/或不良的喷射元件，例如电阻器或压电喷射器。可以在打印机设备1中的一个或多个打印头组件15中使用容错打印头30。容错打印头30包括用于存储单个流体致动器38的状态的每流体致动器存储器。容错打印头30还可以包括用于自主禁用或替换有故障的流体致动器56的逻辑。通过允许容错打印头30自主地提供流体致动器替换，打印机控制器10可以允许对流体致动器替换的页面中/打印作业中即时响应。当打印机控制器10检测到打印机设备1的空闲状态时，流水线指令可以读取记录单个流体致动器36的状态的每流体致动器存储器的内容。任何已经检测到的故障流体致动器56可以被注意到，并且更新软件图像流水线例程以减轻故障流体致动器的影响。

虽然已经参考前述示例具体示出并描述了所要求保护的主题，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的主题范围的情况下可以做出许多变化。应该理解，本说明书包括本文描述的元素的所有新颖的和非显而易见的组合，并且权利要求可以在本申请或后续申请中呈现为对这些元素的任何新颖的和非显而易见的组合。前述示例是说明性的，对于在本申请或后续申请中可能要求的所有可能的组合，没有任何单个特征或元素是必不可少的。在权利要求记载其等同物的“一个”或“第一”要素的情况下，这种权利要求应理解为包括一个或多个这样的要素的结合，既不要求也不排除两个或多个这样的要素。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种设备，包括：

计算机可读介质，包括用于创建图像流水线的指令；

处理器，耦接到所述计算机可读介质以执行所述指令；

容错打印头，包括：

流体致动器的阵列，每个流体致动器进一步包括用于检测有故障的相应的流体致动器的故障传感器以及用于存储所述相应的流体致动器的故障传感器状态的每流体致动器存储器，和

接口，耦接到所述处理器以读取每个每流体致动器存储器的状态；

其中，所述指令用于基于所读取的每个每流体致动器存储器的状态来启动对所述设备的操作的修改，其中对所述操作的修改包括管芯上自主的流体致动器替换。

2.根据权利要求1所述的设备，其中对所述操作的修改包括对图像流水线的修改，以减轻任何有故障的流体致动器的影响。

3.根据权利要求2所述的设备，其中每个流体致动器包括用于禁用任何故障流体致动器的停用逻辑和用于自主地将所述图像流水线中指向任何故障流体致动器的数据分配至相应的相邻的替换流体致动器的重定向逻辑。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述停用逻辑和所述重定向逻辑各自自主地起作用，而无需所述处理器的干预。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括用于所述容错打印头的维修站，并且所述计算机可读介质进一步包括指令，所述指令用于：

使用所述维修站维修所述容错打印头；并且

在维修后，重置每个流体致动器的所述故障传感器和所述每流体致动器存储器。

6.一种容错打印头，包括：

流体致动器的阵列，每个流体致动器进一步包括：用于检测故障流体致动器的故障传感器，用于存储所述流体致动器的故障传感器状态的每流体致动器存储器，和

接口，用于读取每个每流体致动器存储器的状态。

7.根据权利要求6所述的容错打印头，其中每个流体致动器进一步包括用于禁用故障流体致动器的停用逻辑。

8.根据权利要求7所述的容错打印头，其中每个流体致动器包括用于将指向故障流体致动器的数据分配至相应的相邻替换流体致动器的重定向逻辑。

9.根据权利要求6所述的容错打印头，其中所述每流体致动器存储器用于存储所述相应的流体致动器的多个故障传感器状态。

10.根据权利要求6所述的容错打印头，其中所述接口用于以串行链读取所述流体致动器的阵列的所述故障传感器状态。

11.一种计算机可读介质，包括指令，所述指令当由处理器读取并执行时，使得所述处理器：

读取具有流体致动器的阵列的容错打印头的每个流体致动器的每个故障传感器状态，每个流体致动器具有故障传感器和用于存储所述故障传感器状态的每流体致动器存储器；并且

确定哪些流体致动器具有指示一个或多个有故障的流体致动器的故障传感器状态。

12.根据权利要求11所述的计算机可读介质，进一步包括：用于修改图像流水线以减轻所述有故障的流体致动器的使用的指令。

13.根据权利要求12所述的计算机可读介质，其中修改图像流水线在打印作业完成和打印的页面完成中的一个之后发生。

14.根据权利要求11所述的计算机可读介质，进一步包括：用于以扫描模式配置所述容错打印头的接口从而以串行链读取每个故障传感器状态的指令。

15.根据权利要求11所述的计算机可读介质，进一步包括指令，所述指令用于：

在维修站维修所述容错打印头；并且

在维修后，重置每个流体致动器的所述故障传感器和所述每流体致动器存储器。