用于提供具有一致到達基板的時間的微滴的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實施方式涉及微滴噴射，且更具體地涉及將多脈沖波形用于可變滴大小 噴射和一致到達目標(biāo)基板的時間。
【背景技術(shù)】
[0002] 微滴噴射裝置出于多種目的而被使用，最常用的是用于在各種介質(zhì)上打印圖像。 它們通常被稱為噴墨或噴墨打印機。按需滴定的微滴噴射裝置用于許多應(yīng)用中，因為其靈 活且經(jīng)濟。按需滴定裝置響應(yīng)于特定信號，通常是可以包括單脈沖或多脈沖的電波形，來噴 射一個或多個微滴。多脈沖波形的不同部分能夠選擇性地被激活以產(chǎn)生微滴。
[0003] 微滴噴射裝置典型地包括從液體源到噴嘴路徑的液體路徑。噴嘴路徑終止于噴射 微滴的噴嘴開口。每個噴墨具有關(guān)于通過噴射器（或射流（jet))的長度傳播的聲波周期 的倒數(shù)的固有頻率。射流固有頻率能夠影響許多方面的射流性能。例如，射流固有頻率典 型地影響打印頭的頻率響應(yīng)。典型地，針對從基本小于固有頻率直到射流的固有頻率的大 約25 %的頻率范圍，射流速度保持在目標(biāo)速度附近。隨著頻率增加超過該范圍，射流速度開 始變得越來越大。該變化部分由于剩余壓力和來自之前驅(qū)動脈沖的流導(dǎo)致。這些壓力和流 與當(dāng)前驅(qū)動脈沖相互作用并可能引起有用的或有害的干擾，從而導(dǎo)致微滴射出比其原本射 出的更快或更慢。
[0004] -種現(xiàn)有的噴墨方法使用跟有抵消脈沖的脈沖串。該抵消脈沖是被定時的縮短的 脈沖，使得產(chǎn)生的壓力脈沖與來自之前脈沖的剩余壓力異相地到達噴嘴。給定射流具有主 諧振頻率，抵消特征以諧振周期Tc為單位被定時。圖la和lb示出了兩種常見類型的抵 消脈沖：圖la中的同向抵消脈沖180和圖lb中的反向抵消脈沖199。同向抵消脈沖被取 消邊沿延遲超前，該延遲具有類似于驅(qū)動脈沖之間的一個或多個延遲的電壓水平的電壓水 平。反向抵消脈沖被取消邊沿延遲超前，其具有與驅(qū)動脈沖之間的一個或多個延遲的電壓 水平不同的電壓水平。該取消邊沿延遲的電壓水平與射出脈沖相比在相反方向，與偏壓水 平或射出脈沖之間的水平有關(guān)。圖la示出了脈沖181的射出邊沿，其跟著的是抵消脈沖延 遲182 (例如，Tc)且之后是抵消脈沖180。圖lb示出了脈沖190-197,射出邊沿198之后 是抵消脈沖延遲184(例如，Tc)且之后是抵消脈沖199。在這些架構(gòu)中，大微滴通過傳遞所 有脈沖來產(chǎn)生而較小微滴通過移除較早的脈沖來產(chǎn)生。因此，考慮圖lb中示出的反向抵消 脈沖199,中型微滴可以由脈沖193、194、195、196、197以及抵消脈沖199構(gòu)成，而小微滴可 以使用脈沖197和抵消脈沖199形成。
[0005] 圖2a和2b示出了用于使用同向（samesense)抵消脈沖210和反向抵消脈沖220 的小微滴的現(xiàn)有波形設(shè)計。在這兩種抵消脈沖類型中，小微滴脈沖發(fā)生在直接在抵消脈沖 210或220前面的波形的末端。這些波形具有抵消脈沖有效控制月牙鏡（meniscus)移動的 優(yōu)點。這些波形具有的缺點是與形成使用較早開始的脈沖的其他微滴相比，小微滴形成要 遲。該小微滴較晚到達介質(zhì)（例如，紙），因為該微滴形成地晚。典型地，為了進行補償需要 增加射出脈沖幅度。但是，由于較快的微滴不傾向于形成單個微滴，而是從尾端形成較慢的 微滴，因此該策略具有實際限制。
【附圖說明】
[0006] 本發(fā)明在附圖的圖中以示例方式而非限制性方式示出，其中：
[0007] 圖la和lb示出根據(jù)現(xiàn)有方法的噴墨的波形；
[0008] 圖2a和2b不出根據(jù)另一現(xiàn)有方法的噴墨的波形；
[0009] 圖3是根據(jù)一個實施方式的壓電噴墨打印頭；
[0010] 圖4是根據(jù)一個實施方式的通過噴墨模塊的截面?zhèn)纫晥D；
[0011] 圖5示出了根據(jù)一個實施方式的用于在基板上噴射墨水微滴以呈現(xiàn)圖像的壓電 按需滴定打印頭模塊；
[0012] 圖6示出了根據(jù)一個實施方式的對應(yīng)于相鄰流路徑的驅(qū)動電極串的俯視圖；
[0013] 圖7示出了根據(jù)一個實施方式的用于使用多脈沖波形驅(qū)動微滴噴射裝置的過程 的流程圖；
[0014] 圖8示出了根據(jù)一個實施方式的具有驅(qū)動脈沖和抵消脈沖的整體波列；
[0015] 圖9示出了根據(jù)一個實施方式的具有驅(qū)動脈沖和抵消脈沖的多脈沖波形的子集 900 ；
[0016] 圖10示出了根據(jù)一個實施方式的具有驅(qū)動脈沖和取消邊沿的多脈沖波形的子集 1000 ；
[0017] 圖11示出了根據(jù)一個實施方式的具有驅(qū)動脈沖和取消邊沿的多脈沖波形的子集 1100；
[0018] 圖12A示出了根據(jù)現(xiàn)有方法的具有驅(qū)動脈沖和同向抵消脈沖的多脈沖波形；
[0019] 圖12B示出了根據(jù)現(xiàn)有方法的每個時鐘周期在基板上交替噴射大微滴和小微滴 一次；
[0020] 圖13A示出了根據(jù)一個實施方式的具有驅(qū)動脈沖和同向抵消脈沖的多脈沖波形；
[0021] 圖13B示出了根據(jù)一個實施方式的每個時鐘周期在基板上交替噴射的大微滴和 小微滴一次；
[0022] 圖14示出了根據(jù)一個實施方式的具有驅(qū)動脈沖和同向抵消脈沖的多脈沖波形的 子集1400 ;以及
[0023] 圖15示出了根據(jù)一個實施方式的噴墨系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0024] 本文公開了用于使用多脈沖波形驅(qū)動微滴噴射裝置的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。在一個 實施方式中，用于驅(qū)動具有致動器的微滴噴射裝置的方法包括施加多脈沖波形的第一子集 到致動器以使得微滴噴射裝置響應(yīng)于第一子集噴射流體的第一微滴。該方法包括施加多脈 沖波形的第二子集到致動器以使得微滴噴射裝置響應(yīng)于第二子集噴射流體的第二微滴。第 一子集包括按時間設(shè)置在第一子集的時鐘周期的開始附近的驅(qū)動脈沖。第一微滴的體積小 于第二微滴。
[0025] 多脈沖波形需要一起執(zhí)行大量功能來傳遞值。這些功能可以包括提供各種液滴質(zhì) 量、保持整體的射出頻率、通過避免附屬的微滴來保持可接受的液滴形成、保持噴射微滴的 筆直、保證微滴到達目標(biāo)介質(zhì)（例如，紙等）或指定像素內(nèi)的基板、以及控制并穩(wěn)定月牙鏡 后微滴（postdroplet)折斷。所有這些功能潛在地對波形帶來競爭要求。本設(shè)計的波形 增強月牙鏡控制、提供一致的微滴到達目標(biāo)介質(zhì)的時間，并改進微滴形成。
[0026] 圖3是根據(jù)一個實施方式的壓電噴墨打印頭。如圖3所示，打印頭12的128個單 獨微滴噴射裝置10 (在圖3中僅示出一個）由通過電源線14和15提供的恒定電壓驅(qū)動并 由機載控制電路19分配以控制單獨微滴噴射裝置10的射出。外部控制器20通過線14和 15提供電壓并通過附加線16提供控制數(shù)據(jù)和邏輯功率和定時給機載控制電路19。單獨噴 射裝置10噴出的墨水能夠被遞送以在在打印頭12下面移動的基板18上形成打印線17。 雖然基板18被示出以單通過模式移動通過固定的打印頭12,可替換地打印頭12也可以以 掃描模式在基板18上移動。
[0027] 圖4是根據(jù)一個實施方式通過噴墨模塊的截面?zhèn)纫晥D。參考圖4,每個微滴噴射裝 置10 (例如，設(shè)備）包括在打印頭12的半導(dǎo)體塊21的上表面中的細長的栗室30。栗室30 從入口 32(從墨源34沿著這側(cè)）延伸到下降通道36中的噴嘴流路徑，該通道36從塊21 的上表面22下降到較低層29中的噴嘴開口 28。覆蓋每個栗室30的平的壓電致動器38由 從線14提供的電壓激活并由來自機載電路19的控制信號來打開和關(guān)閉以扭曲壓電致動器 形狀并由此扭曲栗室30的體積并在與通過打印頭裝置12的基板18的相對運動同步的期 望時間放出微滴。流限制40在入口 32被提供給每個栗室30。
[0028] 圖5示出了根據(jù)一個實施方式的用于在基板上噴射墨水微滴以呈現(xiàn)圖像的壓電 按需滴定的打印頭模塊。該模塊具有一系列緊密間隔的噴嘴開口，從該開口能夠噴射墨水。 每個噴嘴開口由包括栗室的流路徑服務(wù)，其中墨水被壓電致動器加壓。其他模塊可以與這 里描述的技術(shù)一起使用。
[0029] 參考圖5,其示出了通過模塊100中單個噴出結(jié)構(gòu)的流路徑的截面，墨水通過供應(yīng) 路徑112進入模塊100,并由上升器108引到阻抗特征114和栗室116。在流過阻抗特征 114之前墨水流到支撐126的周圍。墨水在栗室中被致動器122加壓并經(jīng)過下降器118引 到噴嘴開口 120,微滴從該開口 120被噴射。
[0030] 流路徑特征在模塊體124中被定義。模塊體124包括基部、噴嘴部和膜?；堪?括硅基層（基礎(chǔ)硅層136)。基部定義供應(yīng)路徑112、上升器108、阻抗特征