專利名稱：微機(jī)電液體噴射裝置中的致動(dòng)器控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機(jī)電裝置中致動(dòng)器的控制方法。本發(fā)明在此被描述為一種噴墨打印機(jī)，但本發(fā)明也適合應(yīng)用在其它微機(jī)電裝置上，如微機(jī)電泵。
背景技術(shù)：
微機(jī)電裝置越來越變得廣為人知，并且，通常使用半導(dǎo)體制造技術(shù)制造。有關(guān)微機(jī)電裝置的述評(píng)，可參考刊登在1998年12月出版的IEEE Spectrum第24頁至第33頁的S.Tom Picraux和Paul J.McWhorter所寫的文章“The Broad Sweep of Integrated MicroSystems”。
微機(jī)電裝置的一種類型是噴墨打印裝置，墨水通過墨水噴射噴嘴腔從其噴出。已知有許多形式的噴墨打印裝置。有關(guān)該領(lǐng)域的概況，請(qǐng)參考J.Moore的文章“Non-Impact PrintingIntroduction andHistorical Perspective”O(jiān)utput Hard Copy Devices，編輯R.Dubeck和S.Sherr，第207-220頁(1988)。
本發(fā)明的申請(qǐng)人最近開發(fā)了一種新型噴墨打印機(jī)，被稱為微機(jī)電噴墨(Micro Electro Mechanical Inkjet)(MEMJET)技術(shù)。在MEMJET技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，墨水由葉片或活塞從噴射噴嘴腔中噴出，而機(jī)電致動(dòng)器使葉片或活塞向噴射噴嘴腔方向移動(dòng)，從而使墨滴從噴墨噴嘴腔噴出。
本發(fā)明涉及一種使用在MEMJET技術(shù)和其它微機(jī)電裝置中的致動(dòng)器的控制方法。
發(fā)明概述本發(fā)明可概括地定義為提供了一種控制液體從液體噴射裝置流入及流出的方法，該液體噴射裝置有一個(gè)噴嘴腔、一個(gè)在噴嘴腔里的液體噴射孔、和一個(gè)位于噴嘴腔中用于通過噴射孔移動(dòng)液體的可移動(dòng)元件。該方法包括，啟動(dòng)可移動(dòng)元件，以使其以第一平均速度從靜止的第一位置移動(dòng)到噴射液體的第二位置，和使其以低于第一平均速度的第二平均速度從第二位置返回到第一位置。
可移動(dòng)元件最好通過施加主激勵(lì)脈沖從第一位置被移動(dòng)到第二位置，而可移動(dòng)元件從第二位置到第一位置的移動(dòng)，最好通過施加寬度小于第一激勵(lì)脈沖寬度的至少一個(gè)輔助激勵(lì)脈沖來延遲。
本發(fā)明可進(jìn)一步定義為提供一種液體噴射裝置，它包括一個(gè)噴嘴腔、一個(gè)在噴嘴腔里的液體噴射孔、一個(gè)位于噴嘴腔中用于通過噴射孔移動(dòng)液體的可移動(dòng)元件、一個(gè)用于使可移動(dòng)元件在腔內(nèi)從靜止的第一位置移動(dòng)到噴射液體的第二位置的致動(dòng)器。此外，還提供了用于控制致動(dòng)器啟動(dòng)的方法，采用將可移動(dòng)元件以第一平均速度從第一位置移動(dòng)到第二位置，并控制可移動(dòng)元件以低于第一平均速度的第二平均速度從第二位置返回到第一位置的方式。
液體噴射裝置中的可移動(dòng)元件最好包括一個(gè)葉片，當(dāng)其從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，露出一個(gè)開口，液體由其通過并隨后從孔噴出。此外，液體噴射裝置最好包括一組鄰近開口的擋板，以在葉片從第二位置移動(dòng)到第一位置期間防止液體通過開口的回流。
附圖的簡(jiǎn)要說明現(xiàn)僅通過實(shí)例，并參考附圖，描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，雖然其他方案可能屬于本發(fā)明的范圍。


圖1示出了噴墨打印機(jī)的噴墨噴嘴腔部分的剖面圖；圖1A是圖1噴嘴腔的一部分，示出了噴嘴腔葉片在靜止第一位置；圖2是圖1噴嘴腔的一部分，示出了噴嘴腔葉片在噴墨第二位置；圖3是圖1噴嘴腔的一部分，示出了噴嘴腔葉片返回到靜止的第一位置；圖4是驅(qū)動(dòng)電壓圖，可用于應(yīng)用在噴嘴腔葉片致動(dòng)器的電壓驅(qū)動(dòng)；圖5示出使用圖4所示的驅(qū)動(dòng)電壓所得到的葉片致動(dòng)器的位移量對(duì)于時(shí)間的曲線。
圖6是驅(qū)動(dòng)電壓圖，可用于應(yīng)用在本發(fā)明優(yōu)選方案中的葉片致動(dòng)器的電壓驅(qū)動(dòng)；圖7示出了用圖6所示的驅(qū)動(dòng)電壓所得到的葉片致動(dòng)器的位移量對(duì)于時(shí)間的曲線。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明圖1示出用于噴射墨水的裝置1。裝置1包括一個(gè)噴嘴腔2，和一個(gè)位于噴嘴腔2中用來通過孔4從腔2噴射墨水的葉片60。葉片60被連接到一個(gè)熱致動(dòng)器10，該致動(dòng)器用于向孔4移動(dòng)葉片60以便噴墨，并使其返回到靜止的第一位置。
圖1A示出圖1裝置的細(xì)節(jié)部分。噴嘴腔2在其壁構(gòu)件11中形成有一個(gè)噴嘴腔擋板3和第二擋板4。所示葉片在第一位置。
在致動(dòng)器10的啟動(dòng)下，使葉片60向上移動(dòng)，如圖2所示。這導(dǎo)致在葉片60后面的墨水從墨水供應(yīng)渠道52按箭頭6所示方向快速向上流動(dòng)。當(dāng)墨滴被從噴墨噴嘴噴出時(shí)，相應(yīng)量的墨水還會(huì)流入噴嘴腔，如箭頭7所示。墨水再填滿噴嘴腔2。
之后，致動(dòng)器斷開，并且，如圖3所示，葉片60開始移回其靜止位置，如箭頭50所示。
因?yàn)閲娮烨坏谋跇?gòu)件11包括多組擋板3和4，所以，防止了液體回流進(jìn)入墨水供應(yīng)渠道52。這便于液體向前流動(dòng)進(jìn)入噴嘴腔，如箭頭9所示，以再注滿噴射的墨水。此外，為了進(jìn)一步有助于液體按箭頭9的方向向前流動(dòng)，用下述控制方式移回葉片60。
圖4示出可用于驅(qū)動(dòng)通過致動(dòng)器10的電流的電壓脈沖形式。如本申請(qǐng)人2000年2月11日提交的國際專利申請(qǐng)PCT/AU00/00095所公開的，電流引起致動(dòng)器10發(fā)熱，并因此彎曲，從而使葉片從第一位置移動(dòng)到第二位置。圖4所示用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器10的電壓及相應(yīng)的電流脈沖100通常將會(huì)占1.5毫秒的時(shí)間段。致動(dòng)器移動(dòng)并由此使葉片迅速上升到圖5編號(hào)12所示的最大水平，而且，此后，隨著電壓脈沖周期的截止，以基本相同的速率下落，如圖5編號(hào)13所示。葉片60從第二位置移動(dòng)到第一位置的移動(dòng)平均速度基本上等于葉片從第一位置到第二位置移動(dòng)的平均速度。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，致動(dòng)器10移動(dòng)的返回速率放慢，因而葉片60的返回速率也放慢，而且這是通過在致動(dòng)器10上使用周期較短的另一驅(qū)動(dòng)電壓(及因此的電流)脈沖16來達(dá)到的。這有延長(zhǎng)移動(dòng)時(shí)間的效果，或換句話說，有降低葉片60從第二位置到第一位置返回的平均速度的效果，如圖7編號(hào)17所示。
可以理解，圖7所示的位移曲線可以進(jìn)一步被延長(zhǎng)，從而通過在產(chǎn)生相對(duì)較長(zhǎng)脈沖110后跟著產(chǎn)生一組短周期脈沖來滿足特定的要求。
葉片60到其靜止的第一位置的慢返回(相對(duì)于葉片60朝第二位置較快的移動(dòng)而言)使得進(jìn)入噴嘴腔的墨水流量增加，這是由于對(duì)從注入渠道52流進(jìn)腔里的墨水施加了降低了的回壓的結(jié)果。
盡管上面參考使用有熱致動(dòng)器10的噴墨系統(tǒng)，描述了本發(fā)明的實(shí)施例，其它類型的致動(dòng)器也可替換使用。例如，壓電致動(dòng)器或形狀記憶合金致動(dòng)器可被用來替換熱致動(dòng)器。在此情況下，致動(dòng)器可以用與以上描述不同的、但仍具有在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中增加位移時(shí)間以及從而改變各個(gè)方向上的移動(dòng)速度之目的的方法來控制。
在不偏離權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明范圍的情況下，可對(duì)上述的本發(fā)明進(jìn)行其它改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種控制液體從液體噴射裝置流入及流出的方法，該液體噴射裝置有一個(gè)噴嘴腔、一個(gè)在所述噴嘴腔里的液體噴射孔、和一個(gè)位于所述噴嘴腔中用于通過所述噴射孔移動(dòng)液體的可移動(dòng)元件；所述方法包括，啟動(dòng)所述可移動(dòng)元件，以使其以第一平均速度從靜止的第一位置移動(dòng)到噴射液體的第二位置，并使其以低于所述第一平均速度的第二平均速度從所述第二位置返回到所述第一位置。
2.如權(quán)利要求1所述的控制液體運(yùn)動(dòng)的方法，其中，所述可移動(dòng)元件通過施加主激勵(lì)脈沖從所述第一位置被移動(dòng)到所述第二位置，并且所述可移動(dòng)元件從所述第二位置到所述第一位置的移動(dòng)，通過施加寬度小于所述第一激勵(lì)脈沖寬度的至少一個(gè)輔助激勵(lì)脈沖來延遲。
3.一種液體噴射裝置，包括一個(gè)噴嘴腔、一個(gè)在所述噴嘴腔里的液體噴射孔、一個(gè)位于所述噴嘴腔中用于通過所述噴射孔移動(dòng)液體的可移動(dòng)元件、一個(gè)用于使所述可移動(dòng)元件在所述腔內(nèi)從靜止的第一位置移動(dòng)到噴射液體的第二位置的致動(dòng)器，并且，還提供一種用于控制所述致動(dòng)器啟動(dòng)的方法，采用將所述可移動(dòng)元件以第一平均速度從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置，并控制所述可移動(dòng)元件以低于所述第一平均速度的第二平均速度從所述第二位置返回到所述第一位置的方式。
4.如權(quán)利要求3所述的液體噴射裝置，其中，所述可移動(dòng)元件包括一個(gè)葉片，當(dāng)其從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置時(shí)，露出一個(gè)開口，液體由其通過，并且隨后從所述孔噴出。
5.如權(quán)利要求4所述的液體噴射裝置，其中，所述致動(dòng)器包括一個(gè)連接到所述葉片的熱致動(dòng)器，并且通以電流來啟動(dòng)該致動(dòng)器，以產(chǎn)生所述葉片的移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的液體噴射裝置，其中，使所述致動(dòng)器彎曲，從而以施加第一周期的電流脈沖將所述葉片從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置，其中，使所述致動(dòng)器能夠隨著所述第一周期的截止而復(fù)位，并且其中，通過施加周期短于所述第一電流脈沖周期的第二電流脈沖，來延遲所述致動(dòng)器的復(fù)位。
7.如權(quán)利要求4所述的液體噴射裝置，其中，提供一系列鄰近所述開口的擋板，以防液體止在所述葉片從所述第二位置移動(dòng)到所述第一位置期間，通過所述開口的回流。
全文摘要
一種控制液體從液體噴射裝置(1)(例如噴墨打印裝置)流入及流出的方法,該裝置有一個(gè)噴嘴腔(2)、一個(gè)在所述噴嘴腔里的液體噴射孔(4)、和一個(gè)位于所述噴嘴腔中用于通過所述噴射孔移動(dòng)液體的可移動(dòng)元件(60);所述方法包括移動(dòng)所述可移動(dòng)元件,以使其以第一平均速度從靜止的第一位置移動(dòng)到噴射液體的第二位置,然后使其以低于所述第一平均速度的第二平均速度從所述第二位置返回到所述第一位置。
文檔編號(hào)F04B9/00GK1347369SQ00806404
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月22日
發(fā)明者K·西爾弗布魯克 申請(qǐng)人:西爾弗布魯克研究有限公司