用于提供具有一致到達(dá)基板的時(shí)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(shí)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(dá)目標(biāo)基板的時(shí)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(jī)。按需滴定的微滴噴射裝置用于許多應(yīng)用中，因?yàn)槠潇` 活且經(jīng)濟(jì)。按需滴定裝置響應(yīng)于特定信號(hào)，通常是可以包括單脈沖或多脈沖的電波形，來(lái)噴 射一個(gè)或多個(gè)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(kāi)口。每個(gè)噴墨具有關(guān)于通過(guò)噴射器（或射流（jet))的長(zhǎng)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(duì)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(guò)該范圍，射流速度開(kāi) 始變得越來(lái)越大。該變化部分由于剩余壓力和來(lái)自之前驅(qū)動(dòng)脈沖的流導(dǎo)致。這些壓力和流 與當(dāng)前驅(qū)動(dòng)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(shí)的縮短的 脈沖，使得產(chǎn)生的壓力脈沖與來(lái)自之前脈沖的剩余壓力異相地到達(dá)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(shí)。圖la和lb示出了兩種常見(jiàn)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(dòng)脈沖之間的一個(gè)或多個(gè)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(dòng)脈沖之間的一個(gè)或多個(gè)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(guò)傳遞所 有脈沖來(lái)產(chǎn)生而較小微滴通過(guò)移除較早的脈沖來(lái)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(jì)。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(dòng)的 優(yōu)點(diǎn)。這些波形具有的缺點(diǎn)是與形成使用較早開(kāi)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(dá)介質(zhì)（例如，紙），因?yàn)樵撐⒌涡纬傻赝?。典型地，為了進(jìn)行補(bǔ)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(gè)微滴，而是從尾端形成較慢的 微滴，因此該策略具有實(shí)際限制。
【附圖說(shuō)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(gè)實(shí)施方式的壓電噴墨打印頭；
[0010] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的通過(guò)噴墨模塊的截面?zhèn)纫晥D；
[0011] 圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)于相鄰流路徑的驅(qū)動(dòng)電極串的俯視圖；
[0013] 圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于使用多脈沖波形驅(qū)動(dòng)微滴噴射裝置的過(guò)程 的流程圖；
[0014] 圖8示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的具有驅(qū)動(dòng)脈沖和抵消脈沖的整體波列；
[0015] 圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的具有驅(qū)動(dòng)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(gè)實(shí)施方式的具有驅(qū)動(dòng)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(gè)實(shí)施方式的具有驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)時(shí)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(gè)實(shí)施方式的具有驅(qū)動(dòng)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(gè)實(shí)施方式的每個(gè)時(shí)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(gè)實(shí)施方式的具有驅(qū)動(dòng)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(gè)實(shí)施方式的噴墨系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本文公開(kāi)了用于使用多脈沖波形驅(qū)動(dòng)微滴噴射裝置的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。在一個(gè) 實(shí)施方式中，用于驅(qū)動(dòng)具有致動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)間設(shè)置在第一子集的時(shí)鐘周期的開(kāi)始附近的驅(qū)動(dòng)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(lái)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(guò)避免附屬的微滴來(lái)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(dá)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(duì)波形帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)要求。本設(shè)計(jì)的波形 增強(qiáng)月牙鏡控制、提供一致的微滴到達(dá)目標(biāo)介質(zhì)的時(shí)間，并改進(jìn)微滴形成。
[0026] 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的壓電噴墨打印頭。如圖3所示，打印頭12的128個(gè)單 獨(dú)微滴噴射裝置10 (在圖3中僅示出一個(gè)）由通過(guò)電源線14和15提供的恒定電壓驅(qū)動(dòng)并 由機(jī)載控制電路19分配以控制單獨(dú)微滴噴射裝置10的射出。外部控制器20通過(guò)線14和 15提供電壓并通過(guò)附加線16提供控制數(shù)據(jù)和邏輯功率和定時(shí)給機(jī)載控制電路19。單獨(dú)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(dòng)的基板18上形成打印線17。 雖然基板18被示出以單通過(guò)模式移動(dòng)通過(guò)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(dòng)。
[0027] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式通過(guò)噴墨模塊的截面?zhèn)纫晥D。參考圖4,每個(gè)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(xì)長(zhǎng)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(kāi)口 28。覆蓋每個(gè)栗室30的平的壓電致動(dòng)器38由 從線14提供的電壓激活并由來(lái)自機(jī)載電路19的控制信號(hào)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉以扭曲壓電致動(dòng)器 形狀并由此扭曲栗室30的體積并在與通過(guò)打印頭裝置12的基板18的相對(duì)運(yùn)動(dòng)同步的期 望時(shí)間放出微滴。流限制40在入口 32被提供給每個(gè)栗室30。
[0028] 圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)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(kāi)口，從該開(kāi)口能夠噴射墨水。 每個(gè)噴嘴開(kāi)口由包括栗室的流路徑服務(wù)，其中墨水被壓電致動(dòng)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(guò)模塊100中單個(gè)噴出結(jié)構(gòu)的流路徑的截面，墨水通過(guò)供應(yīng) 路徑112進(jìn)入模塊100,并由上升器108引到阻抗特征114和栗室116。在流過(guò)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(dòng)器122加壓并經(jīng)過(guò)下降器118引 到噴嘴開(kāi)口 120,微滴從該開(kāi)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