用于提供具有一致到达基板的时间的微滴的方法、设备和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及微滴喷射，且更具体地涉及将多脉冲波形用于可变滴大小 喷射和一致到达目标基板的时间。
【背景技术】
[0002] 微滴喷射装置出于多种目的而被使用，最常用的是用于在各种介质上打印图像。 它们通常被称为喷墨或喷墨打印机。按需滴定的微滴喷射装置用于许多应用中，因为其灵 活且经济。按需滴定装置响应于特定信号，通常是可以包括单脉冲或多脉冲的电波形，来喷 射一个或多个微滴。多脉冲波形的不同部分能够选择性地被激活以产生微滴。
[0003] 微滴喷射装置典型地包括从液体源到喷嘴路径的液体路径。喷嘴路径终止于喷射 微滴的喷嘴开口。每个喷墨具有关于通过喷射器（或射流（jet))的长度传播的声波周期 的倒数的固有频率。射流固有频率能够影响许多方面的射流性能。例如，射流固有频率典 型地影响打印头的频率响应。典型地，针对从基本小于固有频率直到射流的固有频率的大 约25 %的频率范围，射流速度保持在目标速度附近。随着频率增加超过该范围，射流速度开 始变得越来越大。该变化部分由于剩余压力和来自之前驱动脉冲的流导致。这些压力和流 与当前驱动脉冲相互作用并可能引起有用的或有害的干扰，从而导致微滴射出比其原本射 出的更快或更慢。
[0004] -种现有的喷墨方法使用跟有抵消脉冲的脉冲串。该抵消脉冲是被定时的缩短的 脉冲，使得产生的压力脉冲与来自之前脉冲的剩余压力异相地到达喷嘴。给定射流具有主 谐振频率，抵消特征以谐振周期Tc为单位被定时。图la和lb示出了两种常见类型的抵 消脉冲：图la中的同向抵消脉冲180和图lb中的反向抵消脉冲199。同向抵消脉冲被取 消边沿延迟超前，该延迟具有类似于驱动脉冲之间的一个或多个延迟的电压水平的电压水 平。反向抵消脉冲被取消边沿延迟超前，其具有与驱动脉冲之间的一个或多个延迟的电压 水平不同的电压水平。该取消边沿延迟的电压水平与射出脉冲相比在相反方向，与偏压水 平或射出脉冲之间的水平有关。图la示出了脉冲181的射出边沿，其跟着的是抵消脉冲延 迟182 (例如，Tc)且之后是抵消脉冲180。图lb示出了脉冲190-197,射出边沿198之后 是抵消脉冲延迟184(例如，Tc)且之后是抵消脉冲199。在这些架构中，大微滴通过传递所 有脉冲来产生而较小微滴通过移除较早的脉冲来产生。因此，考虑图lb中示出的反向抵消 脉冲199,中型微滴可以由脉冲193、194、195、196、197以及抵消脉冲199构成，而小微滴可 以使用脉冲197和抵消脉冲199形成。
[0005] 图2a和2b示出了用于使用同向（samesense)抵消脉冲210和反向抵消脉冲220 的小微滴的现有波形设计。在这两种抵消脉冲类型中，小微滴脉冲发生在直接在抵消脉冲 210或220前面的波形的末端。这些波形具有抵消脉冲有效控制月牙镜（meniscus)移动的 优点。这些波形具有的缺点是与形成使用较早开始的脉冲的其他微滴相比，小微滴形成要 迟。该小微滴较晚到达介质（例如，纸），因为该微滴形成地晚。典型地，为了进行补偿需要 增加射出脉冲幅度。但是，由于较快的微滴不倾向于形成单个微滴，而是从尾端形成较慢的 微滴，因此该策略具有实际限制。
【附图说明】
[0006] 本发明在附图的图中以示例方式而非限制性方式示出，其中：
[0007] 图la和lb示出根据现有方法的喷墨的波形；
[0008] 图2a和2b不出根据另一现有方法的喷墨的波形；
[0009] 图3是根据一个实施方式的压电喷墨打印头；
[0010] 图4是根据一个实施方式的通过喷墨模块的截面侧视图；
[0011] 图5示出了根据一个实施方式的用于在基板上喷射墨水微滴以呈现图像的压电 按需滴定打印头模块；
[0012] 图6示出了根据一个实施方式的对应于相邻流路径的驱动电极串的俯视图；
[0013] 图7示出了根据一个实施方式的用于使用多脉冲波形驱动微滴喷射装置的过程 的流程图；
[0014] 图8示出了根据一个实施方式的具有驱动脉冲和抵消脉冲的整体波列；
[0015] 图9示出了根据一个实施方式的具有驱动脉冲和抵消脉冲的多脉冲波形的子集 900 ；
[0016] 图10示出了根据一个实施方式的具有驱动脉冲和取消边沿的多脉冲波形的子集 1000 ；
[0017] 图11示出了根据一个实施方式的具有驱动脉冲和取消边沿的多脉冲波形的子集 1100；
[0018] 图12A示出了根据现有方法的具有驱动脉冲和同向抵消脉冲的多脉冲波形；
[0019] 图12B示出了根据现有方法的每个时钟周期在基板上交替喷射大微滴和小微滴 一次；
[0020] 图13A示出了根据一个实施方式的具有驱动脉冲和同向抵消脉冲的多脉冲波形；
[0021] 图13B示出了根据一个实施方式的每个时钟周期在基板上交替喷射的大微滴和 小微滴一次；
[0022] 图14示出了根据一个实施方式的具有驱动脉冲和同向抵消脉冲的多脉冲波形的 子集1400 ;以及
[0023] 图15示出了根据一个实施方式的喷墨系统的框图。
【具体实施方式】
[0024] 本文公开了用于使用多脉冲波形驱动微滴喷射装置的方法、设备和系统。在一个 实施方式中，用于驱动具有致动器的微滴喷射装置的方法包括施加多脉冲波形的第一子集 到致动器以使得微滴喷射装置响应于第一子集喷射流体的第一微滴。该方法包括施加多脉 冲波形的第二子集到致动器以使得微滴喷射装置响应于第二子集喷射流体的第二微滴。第 一子集包括按时间设置在第一子集的时钟周期的开始附近的驱动脉冲。第一微滴的体积小 于第二微滴。
[0025] 多脉冲波形需要一起执行大量功能来传递值。这些功能可以包括提供各种液滴质 量、保持整体的射出频率、通过避免附属的微滴来保持可接受的液滴形成、保持喷射微滴的 笔直、保证微滴到达目标介质（例如，纸等）或指定像素内的基板、以及控制并稳定月牙镜 后微滴（postdroplet)折断。所有这些功能潜在地对波形带来竞争要求。本设计的波形 增强月牙镜控制、提供一致的微滴到达目标介质的时间，并改进微滴形成。
[0026] 图3是根据一个实施方式的压电喷墨打印头。如图3所示，打印头12的128个单 独微滴喷射装置10 (在图3中仅示出一个）由通过电源线14和15提供的恒定电压驱动并 由机载控制电路19分配以控制单独微滴喷射装置10的射出。外部控制器20通过线14和 15提供电压并通过附加线16提供控制数据和逻辑功率和定时给机载控制电路19。单独喷 射装置10喷出的墨水能够被递送以在在打印头12下面移动的基板18上形成打印线17。 虽然基板18被示出以单通过模式移动通过固定的打印头12,可替换地打印头12也可以以 扫描模式在基板18上移动。
[0027] 图4是根据一个实施方式通过喷墨模块的截面侧视图。参考图4,每个微滴喷射装 置10 (例如，设备）包括在打印头12的半导体块21的上表面中的细长的栗室30。栗室30 从入口 32(从墨源34沿着这侧）延伸到下降通道36中的喷嘴流路径，该通道36从块21 的上表面22下降到较低层29中的喷嘴开口 28。覆盖每个栗室30的平的压电致动器38由 从线14提供的电压激活并由来自机载电路19的控制信号来打开和关闭以扭曲压电致动器 形状并由此扭曲栗室30的体积并在与通过打印头装置12的基板18的相对运动同步的期 望时间放出微滴。流限制40在入口 32被提供给每个栗室30。
[0028] 图5示出了根据一个实施方式的用于在基板上喷射墨水微滴以呈现图像的压电 按需滴定的打印头模块。该模块具有一系列紧密间隔的喷嘴开口，从该开口能够喷射墨水。 每个喷嘴开口由包括栗室的流路径服务，其中墨水被压电致动器加压。其他模块可以与这 里描述的技术一起使用。
[0029] 参考图5,其示出了通过模块100中单个喷出结构的流路径的截面，墨水通过供应 路径112进入模块100,并由上升器108引到阻抗特征114和栗室116。在流过阻抗特征 114之前墨水流到支撑126的周围。墨水在栗室中被致动器122加压并经过下降器118引 到喷嘴开口 120,微滴从该开口 120被喷射。
[0030] 流路径特征在模块体124中被定义。模块体124包括基部、喷嘴部和膜。基部包 括硅基层（基础硅层136)。基部定义供应路径112、上升器108、阻抗特征