提供用于微滴噴射的具有彎月面控制的多脈沖波形的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式關(guān)于微滴噴射，且更具體地關(guān)于使用用于彎月面控制特征的多脈沖波形。
【背景技術(shù)】
[0002]微滴噴射設(shè)備用于各種目的，最常見的用于在各種介質(zhì)上打印圖像。微滴噴射設(shè)備常稱為噴墨或噴墨打印機。因為按需滴定微滴噴射設(shè)備的靈活性和經(jīng)濟性，按需滴定微滴噴射設(shè)備用于多種應用。按需滴定設(shè)備響應于特定信號噴射一個或多個微滴，該特定信號一般是可以包括單脈沖和多脈沖的電波形。多脈沖波形的不同部分能夠選擇性被激活以產(chǎn)生微滴。
[0003]微滴噴射設(shè)備典型地包括從流體源到噴嘴路徑的流體路徑。噴嘴路徑終止于噴嘴開口，從該開口微滴被噴射。每個噴墨打印機具有自然頻率，其與通過該噴射器(或打印機)的長度傳播的聲波的諧振周期的倒數(shù)有關(guān)。該打印機的自然頻率能夠影響打印機性能的許多方面。例如，打印機的自然頻率典型地影響打印頭的頻率響應。典型地，噴射速度在從基本低于自然頻率直到打印機自然頻率的大約25%的頻率范圍保持在目標速度附近。隨著頻率增加到超出該范圍，噴射速度開始根據(jù)增加的量變化。這種變化部分由來自之前驅(qū)動脈沖的殘余壓力和流導致的。這些壓力和流與當前的驅(qū)動脈沖相互作用且能夠造成有利或有害的干擾，這導致微滴觸發(fā)(firing)比其應當觸發(fā)的更快或更慢。
[0004]—種現(xiàn)有的噴墨方式使用脈沖串之后跟著抵消(cancel ling)脈沖。抵消脈沖是縮短脈沖，其被定時由此最終的壓力脈沖與來自之前的脈沖的殘余壓力異相地到達噴嘴。給定打印機具有主諧振頻率，該抵消特征以諧振周期Tc為單位被定時。
[0005]微滴噴射設(shè)備需要穩(wěn)定生成液滴，得到所需的液滴量，精準投送材料，以及實現(xiàn)期望的投送速率。關(guān)于目標的液滴位置誤差降低目標上的圖像質(zhì)量。圖1示出了不同類型的液滴位置誤差。液滴121通過噴嘴板110被觸發(fā)向目標130。垂直線171代表理想的直線液滴軌跡。然而，噴嘴相對于目標未對齊生成噴嘴誤差141。垂直線180代表從噴嘴到目標的直線液滴軌跡，該線與噴嘴板110垂直。在垂直線180和液滴的實際軌跡190之間形成的角Θ代表噴射軌跡誤差151。總的液滴位置誤差161等于噴嘴位置誤差和噴射軌跡誤差的組合。
【附圖說明】
[0006]在附圖中通過示例方式且非限制性方式示出本發(fā)明，其中:
[0007]圖1是根據(jù)常規(guī)方式關(guān)于目標的噴墨打印頭的噴嘴板的截面?zhèn)纫晥D；
[0008]圖2示出了根據(jù)一個實施方式的噴墨系統(tǒng)的框圖；
[0009]圖3是根據(jù)一個實施方式的壓電噴墨打印頭；
[0010]圖4示出了根據(jù)一個實施方式的用于在襯底上噴射墨水微滴以形成圖像的壓電按需滴定打印頭模塊；
[0011]圖5示出了根據(jù)一個實施方式的對應于附近流路徑的驅(qū)動電極系列的俯視圖；
[0012]圖6示出了根據(jù)一個實施方式的用于使用多脈沖波形驅(qū)動至少一個微滴噴射設(shè)備用于彎月面控制的過程的流程圖；
[0013]圖7示出了根據(jù)現(xiàn)有方式的尾部806移動到噴嘴開口808的一側(cè)的縮進彎月面804;
[0014]圖8示出了根據(jù)一個實施方式的關(guān)于噴嘴開口840為中心的凸出(即突出)彎月面834和尾部836;
[0015]圖9示出了根據(jù)一個實施方式的具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的波形900;
[0016]圖10示出了根據(jù)另一實施方式的具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的波形1000；
[0017]圖11示出了根據(jù)另一實施方式的具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的波形1100；
[0018]圖12示出了根據(jù)另一實施方式的具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的波形1200；
[0019]圖13示出了根據(jù)另一實施方式的具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的波形1300;以及
[0020]圖14示出了根據(jù)另一實施方式的具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的波形1400ο
【具體實施方式】
[0021]這里描述了用于使用多脈沖波形驅(qū)動微滴噴射設(shè)備的方法、裝置和系統(tǒng)。在一個實施方式中，用于驅(qū)動具有致動器的微滴噴射設(shè)備的方法包括將具有液滴觸發(fā)部分和非液滴觸發(fā)部分的多脈沖波形施加到微滴噴射設(shè)備的致動器，該液滴觸發(fā)部分具有至少一個驅(qū)動脈沖。該非液滴觸發(fā)部分包括具有微滴拉直功能的噴射流拉直邊緣和具有能量抵消功能的至少一個抵消邊緣。該至少一個驅(qū)動脈沖使得微滴噴射設(shè)備噴射流體的微滴。
[0022]多脈沖波形需要一起執(zhí)行大量功能以投送值。這些功能可以包括提供各種液滴質(zhì)量，維持總觸發(fā)頻率，通過避免周邊微滴保持可接受液滴成形，保持噴射的微滴的直度，保證微滴在指定像素內(nèi)到達目標介質(zhì)(例如紙等)或襯底，以及控制和穩(wěn)定彎月面后微滴折斷(break-off)。所有這些功能潛在地對波形的需求是競爭性的。本發(fā)明的波形增強了彎月面控制并改進微滴成形。
[0023]噴墨打印機中存儲的剩余能量在微滴已經(jīng)被觸發(fā)之后具有影響后續(xù)微滴的特性的潛能。給定所有噴射條件下的微滴均勻性是有價值的且需要保持在某限制內(nèi)，該存儲的剩余能量能夠降低打印頭的內(nèi)在質(zhì)量。實際上，剩余能量的影響使得或貢獻于對噴射頻率的速度依賴性、影響觀測噴射流的附近噴射流的觸發(fā)狀態(tài)的串擾、噴射流直度和穩(wěn)定性(其中在微滴折斷處的彎月面位置在不期望的位置，例如縮進到噴嘴，使得微滴的尾部甩到側(cè)面)。
[0024]本發(fā)明的波形包括非液滴觸發(fā)部分以提供微滴拉直功能和能量抵消功能。拉直邊緣提供的微滴拉直功能使得彎月面在微滴折斷處在噴嘴凸出。這造成噴射的微滴的直的軌跡。能量抵消功能由降低在噴嘴處的彎月面運動的抵消邊緣或脈沖提供。波形的邊緣使得電壓水平沿著波形的大約垂直邊緣快速上升或降低。
[0025]圖2示出了根據(jù)一個實施方式的噴墨系統(tǒng)的框圖。噴墨系統(tǒng)1500包括電壓源1520，其向壓力變換器1510(例如栗室或致動器)施加電壓，該變換器1510可以是壓電或熱變換器。墨源1530提供墨水給流體通道1540，其提供墨水給變換器。變換器提供墨水給流體通道1542。該流體通道允許壓力從變換器傳遞到液滴生成設(shè)備1550，其具有孔或噴嘴，并在一個或多個壓力脈沖足夠大的情況下生成一個或多個微滴。噴墨系統(tǒng)1500中的墨水水平通過到墨源1530的流體連接被保持。液滴生成設(shè)備1550、變換器1540以及墨源1530被耦合到流體地端，而電壓源耦合到電地端。。
[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個單獨微滴噴射設(shè)備10(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)動并由板載控制電路19分配以控制單獨微滴噴射設(shè)備10的觸發(fā)。外部控制器20通過線14和15提供電壓并通過另外的線16提供控制數(shù)據(jù)和邏輯功率和定時給板載控制電路19。單獨噴射設(shè)備10噴射的墨水能夠被投送以在在打印頭12下面運動的襯底18上形成打印線17。雖然襯底18示出為在單通道模式中運動通過固定打印頭12，可替換地打印頭12也能夠以掃描模式相對襯底18運動。
[0027]圖4示出了根據(jù)一個實施方式的用于在襯底上噴射墨水微滴以形成圖像的壓電按需滴定打印頭模塊。該模塊具有一些列能夠噴射墨水的緊密間隔的噴嘴開口。每個噴嘴開口由包括栗室的流路徑服務(wù)，在栗室中墨水被壓電致動器加壓。其他模塊可以與這里所述的技術(shù)使用。
[0028]參考圖4，示出了在模塊100中通過單個噴射結(jié)構(gòu)的流路徑的截面圖，墨水通過供應路徑112進入模塊100，且由上升物108引導到阻抗特征114和栗室116。墨水在流過阻抗特征114之前圍繞支架126流動。墨水在栗室中由致動器122加壓并通過下降物118被引導到噴嘴開口 120，從該噴嘴開口 120微滴被噴射。
[0029 ]在模塊主體丨24中定義流路徑特征。模塊主體124包括基礎(chǔ)部分、噴嘴部分和膜?；A(chǔ)部分包括硅基層(基