專利名稱：壓電打印頭中的串?dāng)_減少的制作方法
壓電打印頭中的串?dāng)_減少
背景技術(shù)：
按需滴落(DOD)壓電打印頭被廣泛地用來在多種襯底上進(jìn)行打印。當(dāng)使用諸如UV可固化打印油墨的可噴射材料時，與熱噴墨打印頭相比，壓電打印頭是有利的，所述可噴射材料的較高粘性或化學(xué)組成妨礙了將熱噴墨用于其DOD應(yīng)用。熱噴墨打印頭使用充墨室中的加熱元件致動器來使油墨汽化并產(chǎn)生迫使油墨從噴嘴滴出的氣泡。因此，適合于在熱噴墨打印頭中使用的可噴射材料限于其組成能夠在沒有機(jī)械或化學(xué)退化的情況下耐受沸點(diǎn)溫度的那些材料。然而，壓電打印頭能夠適應(yīng)可噴射材料的更寬泛選擇，因為它們在充墨室的膜上使用壓電材料致動器來產(chǎn)生迫使油墨從噴嘴滴出的壓力脈沖。然而，壓電打印頭具有的一個問題是相鄰噴嘴之間的機(jī)械串?dāng)_(crosstalk)。當(dāng)給定噴嘴中的膜向上移動時，相鄰噴嘴中的膜向下移動某個較小的距離。這負(fù)面地影響相鄰噴嘴的操作。理想地，當(dāng)給定噴嘴被致動(將其膜向上或向下移動)時，相鄰噴嘴中的膜將不會受到影響。更確切地，相鄰噴嘴中的膜將是完全獨(dú)立的，并且將不會在鄰近噴嘴被致動且 其膜移動時可檢測地移動。


現(xiàn)在將僅以示例的方式參考附圖來描述本實施例，在附圖中
圖I不出根據(jù)實施例的噴墨打印系統(tǒng)；
圖2示出根據(jù)實施例的打印頭組件中的壓電側(cè)發(fā)射室(shooter chamber)；
圖3示出了根據(jù)實施例的通過向壓電材料施加電壓對壓電室進(jìn)行致動；
圖4示出了根據(jù)實施例的在壓電噴墨打印系統(tǒng)中的相鄰噴嘴的壓電室之間發(fā)生的串?dāng)_的機(jī)械模型；
圖5示出了根據(jù)實施例的輸入電壓驅(qū)動波形；
圖6示出了根據(jù)實施例的膜移位輸出波形；
圖7示出了根據(jù)實施例的與提供機(jī)械串?dāng)_的一階減少的電補(bǔ)償模型耦合的圖4的機(jī)械模型；
圖8示出了根據(jù)實施例的由于串?dāng)_補(bǔ)償而引起的電壓驅(qū)動波形中的增加的驅(qū)動電壓； 圖9示出了根據(jù)實施例的膜移位波形；
圖10示出了根據(jù)實施例的實現(xiàn)電補(bǔ)償模型的串?dāng)_減少電路的部件；
圖11示出了根據(jù)實施例的提供機(jī)械串?dāng)_的二階減少的二階電補(bǔ)償模型；
圖12示出了根據(jù)實施例的減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法的流程 圖13示出了根據(jù)實施例的減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法的流程圖。
具體實施例方式問題和解決方案概述
如上所述，壓電打印頭中的相鄰噴嘴之間的機(jī)械串?dāng)_對打印頭的操作具有不利影響。機(jī)械串?dāng)_主要通過響應(yīng)于向連接的壓電材料施加的電壓而移動的公共機(jī)械膜發(fā)生。該膜常常由被緊密裝填的流體室共享的相對厚的硅片(例如20 50微米)制成。該膜是硬的，以便適應(yīng)高頻率的液滴噴射。該膜的硬度和被緊密裝填的室在一個噴嘴處的膜中的移動拉動(pull against)相鄰噴嘴中的膜時在相鄰噴嘴之間造成機(jī)械串?dāng)_。噴嘴的致動促使該噴嘴處的膜沿著減小室的容積的方向偏轉(zhuǎn)并迫使液滴從噴嘴出來。被致動的噴嘴處的膜移位導(dǎo)致相鄰噴嘴中的膜的沿相反方向的非期望移位(即機(jī)械串?dāng)_)。由非期望的膜移位引起的相鄰室中的所得到的容積變化可以不利地影響相鄰室中的液滴噴射過程。壓電打印頭中的相鄰噴嘴之間的機(jī)械串?dāng)_的問題的先前解決方案包括使每隔一個噴嘴空閑，使得在每兩個活動噴嘴之間存在空閑室。因此，打印頭一次僅每隔一個噴嘴進(jìn)行激發(fā)(fire)。這種方法的主要缺點(diǎn)是打印頭生產(chǎn)率/速度被降低一半。因此，在實現(xiàn)這種解決方案的打印機(jī)中將需要兩倍數(shù)目的打印頭以實現(xiàn)與在不需要此類解決方案的打印機(jī)中相同的打印速度。
其它部分解決方案包括在噴嘴之間完全切割壓電材料和/或?qū)⒛け』?。然而，完全切割噴嘴之間的壓電材料所需的附加過程步驟增加顯著的成本。當(dāng)將膜薄化時，可用于對膜進(jìn)行研磨的機(jī)器中的限制使得需要最小的膜厚度以便提供一致的產(chǎn)率。一般地通過將噴嘴的驅(qū)動電壓補(bǔ)償對應(yīng)于相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量的量，本公開的實施例克服了諸如上文所述那些的缺點(diǎn)。存儲描述影響噴嘴之間的膜的機(jī)械串?dāng)_的量的系數(shù)。電路使用所存儲的系數(shù)來對壓電驅(qū)動波形電壓進(jìn)行預(yù)偏置以在膜上產(chǎn)生與根據(jù)原始驅(qū)動電壓預(yù)期的期望直接響應(yīng)幾乎或完全匹配的移動。實時地調(diào)整驅(qū)動波形電壓以使串?dāng)_最小化。在一個示例實施例中，用以減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法包括存儲表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量的系數(shù)。使用存儲的系數(shù)對驅(qū)動波形進(jìn)行預(yù)偏置，并向第一噴嘴的壓電材料施加預(yù)偏置驅(qū)動波形。在另一實施例中，打印頭組件包括串?dāng)_減少電路，用以對第一噴嘴的電壓驅(qū)動波形進(jìn)行變換以補(bǔ)償來自相鄰噴嘴的串?dāng)_。在一個實施例中，所述串?dāng)_減少電路包括存儲元件，用以存儲表示串?dāng)_量的系數(shù)；乘法器，用以根據(jù)所述系數(shù)和相鄰驅(qū)動波形電壓來生成補(bǔ)償乘積；以及加法元件，用以將所述補(bǔ)償乘積和與第一噴嘴相關(guān)聯(lián)的第一驅(qū)動波形電壓相加。在又一實施例中，用以減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法包括用表不第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的第一串?dāng)_量的因數(shù)來補(bǔ)償用于第一噴嘴的第一驅(qū)動波形電壓，其中，第一串?dāng)_量與用于所述相鄰噴嘴的第二驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，該補(bǔ)償包括將第二驅(qū)動波形電壓乘以表示相鄰噴嘴之間的串?dāng)_程度的串?dāng)_系數(shù)以確定第一因數(shù)，并將第一因數(shù)與第一驅(qū)動波形相加以形成已補(bǔ)償驅(qū)動波形。說明性實施例
圖I舉例說明噴墨打印系統(tǒng)10的一個實施例。噴墨打印系統(tǒng)10包括噴墨打印頭組件12、墨供應(yīng)組件14、安裝組件16、介質(zhì)傳送組件18、電子控制器20以及向噴墨打印系統(tǒng)10的各種電部件提供功率的至少一個電源22。噴墨打印頭組件12包括至少一個打印頭或打印頭管芯24，其通過多個孔口或噴嘴26朝著打印介質(zhì)28噴射墨滴，從而在打印介質(zhì)28上進(jìn)行打印。打印介質(zhì)28是任何類型的適當(dāng)片材材料，諸如紙張、卡片材料、透明片、Mylar等。通常，將噴嘴26布置成一個或多個列或陣列，使得油墨從噴嘴26的適當(dāng)有序噴射促使字符、符號和/或其它圖形或圖像隨著噴墨打印頭組件12和打印介質(zhì)28相對于彼此移動而被打印到打印介質(zhì)28上。
墨供應(yīng)組件14向打印頭組件12供應(yīng)油墨并包括用于儲存油墨的儲存器30。照此，油墨從儲存器30流到噴墨打印頭組件12。墨供應(yīng)組件14和噴墨打印頭組件12能夠形成單向油墨輸送系統(tǒng)或再循環(huán)油墨輸送系統(tǒng)。在單向油墨輸送系統(tǒng)中，被供應(yīng)給噴墨打印頭組件12的基本上所有油墨在打印期間都被消耗。然而，在再循環(huán)油墨輸送系統(tǒng)中，被供應(yīng)給打印頭組件12的油墨的僅一部分在打印期間被消耗。照此，在打印期間未被消耗的油墨被返回到墨供應(yīng)組件14。在一個實施例中，噴墨打印頭組件12和墨供應(yīng)組件14被一起容納在噴墨盒或筆中。在另一實施例中，墨供應(yīng)組件14與噴墨打印頭組件12分開并通過諸如供給管的接口連接向噴墨打印頭組件12供應(yīng)油墨。在任一實施例中，可以去除、更換和/或再填充墨供應(yīng)組件14的儲存器30。在其中噴墨打印頭組件12和墨供應(yīng)組件14被一起容納在噴墨盒中的一個實施例中，儲存器30包括位于所述盒內(nèi)的本地儲存器以及與所述盒分開地定位的較大儲存器。照此，單獨(dú)的較大儲存器用于再填充本地儲存器。因此，可以去除、更換和/或再填充單獨(dú)的較大儲存器和/或本地儲存器。
安裝組件16相對于介質(zhì)傳送組件18對噴墨打印頭組件12進(jìn)行定位，并且介質(zhì)傳送組件18相對于噴墨打印頭組件12對打印介質(zhì)28進(jìn)行定位。因此，在噴墨打印頭組件12與打印介質(zhì)28之間的區(qū)域中鄰近于噴嘴26限定了打印區(qū)32。在一個實施例中，噴墨打印頭組件12是掃描型打印頭組件。照此，安裝組件16包括用于使噴墨打印頭組件12相對于介質(zhì)傳送組件18移動以掃描打印介質(zhì)28的托架(carriage)。在另一實施例中，噴墨打印頭組件12是非掃描型打印頭組件。照此，安裝組件16將噴墨打印頭組件12相對于介質(zhì)傳送組件18固定于規(guī)定位置處。因此，介質(zhì)傳送組件18相對于噴墨打印頭組件12對打印介質(zhì)28進(jìn)行定位。電子控制器或打印機(jī)控制器20通常包括處理器、固件以及其它打印機(jī)電子裝置，以用于與噴墨打印頭組件12、安裝組件16以及介質(zhì)傳送組件18通信并對其進(jìn)行控制。電子控制器20從諸如計算機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)34，并包括用于臨時存儲數(shù)據(jù)34的存儲器。通常，數(shù)據(jù)34被沿著電子、紅外、光學(xué)或其它信息傳輸路徑發(fā)送到噴墨打印系統(tǒng)10。數(shù)據(jù)34表示例如要打印的文檔和/或文件。照此，數(shù)據(jù)34形成用于噴墨打印系統(tǒng)10的打印作業(yè)并包括一個或多個打印作業(yè)命令和/或命令參數(shù)。在一個實施例中，電子控制器20控制噴墨打印頭組件12以便從噴嘴26噴射墨滴。照此，電子控制器20限定噴射的墨滴的圖案，所述墨滴在打印介質(zhì)28上形成字符、符號和/或其它圖形或圖像。噴射的墨滴的圖案是由打印作業(yè)命令和/或命令參數(shù)確定的。在一個實施例中，噴墨打印頭組件12包括一個打印頭24。在另一實施例中，噴墨打印頭組件12是寬陣列或多頭打印頭組件。在一個寬陣列實施例中，噴墨打印頭組件12包括載體，其承載打印頭管芯24，提供打印頭管芯24與電子控制器20之間的電通信，并提供打印頭管芯24與墨供應(yīng)組件14之間的流體通信。在一個實施例中，噴墨打印系統(tǒng)10是按需滴落壓電噴墨打印系統(tǒng)10。照此，壓電打印頭組件12包括在下文中更詳細(xì)地討論的串?dāng)_減少電路36。壓電噴墨打印系統(tǒng)10中的壓電打印頭組件12包括在打印頭管芯24中形成的壓電室，諸如圖2所示的壓電側(cè)發(fā)射室200。在圖2的壓電室200中，不在進(jìn)行壓電材料的致動。膜被配置成上下移動以增加以及減小該室的容積，并且可噴射材料(例如油墨)朝著觀察者噴射到頁面之外。再填充結(jié)構(gòu)(未示出)在該室后面，并且噴嘴結(jié)構(gòu)(未示出)在該室的前面，朝向觀察者。壓電室200的致動在向與所述室相關(guān)聯(lián)的壓電材料施加電壓時發(fā)生。圖3舉例說明通過向在第一室之上的壓電材料施加電壓進(jìn)行的第一室的致動(即驅(qū)動第一噴嘴)。壓電材料的致動促使壓電材料沿著-Z方向變形，這導(dǎo)致毗鄰膜沿-Z方向的對應(yīng)移位(該變形和移位出于本說明的目的在圖示中被放大)。膜到室中的移位減小了室容積，引起墨滴從第一室通過第一噴嘴(未示出)的噴射。圖3進(jìn)一步舉例說明相鄰壓電室200之間的機(jī)械串?dāng)_的眾所周知的效果。隨著在第一室之上的膜在第一噴嘴的致動期間沿-Z方向移位，其拉動在相鄰室之上的膜(即膜拉動其本身)，所述相鄰室諸如圖3所示的第二室。此拉動促使在相鄰室之上的膜沿相反方向(即+z方向)移位。由于影響給定噴嘴的串?dāng)_的量是來自所有相鄰噴嘴的串?dāng)_的貢獻(xiàn)，所以對于給定噴嘴的串?dāng)_幅度被表示為來自所有相鄰噴嘴的貢獻(xiàn)之和。例如，在圖I和2中，由于所示出的示例陣列的線性性質(zhì)，所以針對任何給定噴嘴僅存在兩個相鄰噴嘴。在噴嘴的此類線性陣列中，假設(shè)O. 15的串?dāng)_系數(shù)描述從相鄰噴嘴中的施加的移動影響給定噴嘴的串?dāng)_的量，給定噴嘴中的總可能串?dāng)_將是2 * 15% = 30%串?dāng)_。因此，在3個相鄰噴嘴的一 行中，其中外面的兩個噴嘴被同時地驅(qū)動至I的任意膜移位，中間噴嘴膜經(jīng)歷-O. 3的膜移位。在噴嘴的2維陣列的一個情況下，例如，其中每個噴嘴具有4個相鄰噴嘴，O. 15的串?dāng)_系數(shù)產(chǎn)生給定噴嘴中的4 * 15% = 60%的總可能串?dāng)_。圖4舉例說明在壓電噴墨打印系統(tǒng)10中的相鄰噴嘴的壓電室之間發(fā)生的串?dāng)_的機(jī)械模型。使用線性相鄰的噴嘴來說明該模型。雖然僅示出了三個噴嘴，但該模型設(shè)想任何數(shù)目的相鄰噴嘴，如部分地由下文所討論的常數(shù)(Constant2和Constant4)所指示的。脈沖發(fā)生器(1、2、3)表示將在用范圍符號Vdrive_in所表示的測量范圍上顯示出的電壓(VgenU Vgen2、Vgen3)。電壓Vgenl> Vgen2和Vgen3被驅(qū)動到壓電打印頭組件12中的相應(yīng)壓電材料致動器上。每個噴嘴輸出端(噴嘴I、噴嘴2、噴嘴3)處的膜移位表示由相應(yīng)輸入電壓Vgenl、Vgen2、Vgen3和由來自相鄰噴嘴的串?dāng)_二者引起的每個膜的移位量。該移位是可在測量設(shè)備處測量的,膜移位。常數(shù)Constant2和Constant4指示在噴嘴I上面和噴嘴3下面的相鄰噴嘴是否正在被激發(fā)。該機(jī)械串?dāng)_模型是無單位的，因為在任意輸入電壓與生成的膜移位量之間不存在縮放因數(shù)。因此，針對此模型，假設(shè)輸入電壓(Vgenl、Vgen2、Vgen3)和輸出膜移位(噴嘴I、噴嘴2、噴嘴3) 二者在無單位的基礎(chǔ)上處于從零至一的范圍內(nèi)，在電壓輸入與膜移位輸出之間具有未縮放的電至機(jī)械轉(zhuǎn)變。在圖4的機(jī)械串?dāng)_模型中，增益塊(2、3、6、7、10、11)是串?dāng)_系數(shù)，其將由相鄰噴嘴引起的串?dāng)_量表示為驅(qū)動那些相鄰噴嘴的輸入電壓波形的百分比。噴嘴之間的串?dāng)_在相應(yīng)加法元件求和I、求和2、求和3處被相加。因此，例如，如果正在由I的輸入電壓驅(qū)動波形脈沖(即Vgenl、Vgen2、Vgen3全部是I)來驅(qū)動全部的三個噴嘴，則噴嘴2處的膜的機(jī)械移位是和1 - (0.15 * I) - (0.15 * I) = 0.7。也就是說，噴嘴2將以70%的容量激發(fā)。這是因為以正移位來驅(qū)動噴嘴2膜的Vgen2在求和2處被與(O. 15 * Vgenl)和(O. 15 * Vgen3)的負(fù)移位相加。因此，分別由Vgenl和Vgen3在噴嘴I和噴嘴3膜中產(chǎn)生的正移位在噴嘴2的膜處引起負(fù)串?dāng)_移位，所述負(fù)串?dāng)_移位的量由在增益塊中所標(biāo)記的百分比增益(即串?dāng)_系數(shù))確定。請注意,常數(shù)Constant2和Constant4具有零的值,其指示在噴嘴I上面和噴嘴3下面的相鄰噴嘴(未示出)不正在激發(fā)。照此，在噴嘴I上面和噴嘴3下面的相鄰噴嘴(未示出)不貢獻(xiàn)否則將影響噴嘴I和噴嘴3的膜的任何串?dāng)_。此外，值得注意的是如果增益塊中的值是O. O (即，將串?dāng)_系數(shù)設(shè)置成零)，則機(jī)械串?dāng)_模型顯示噴嘴2的輸出處的膜移位將是I或100%，而不管哪些相鄰噴嘴也正在激發(fā)。圖5和6分別是電壓驅(qū)動波形和膜移位輸出波形，其舉例說明以任意激發(fā)序列來驅(qū)動這三個噴嘴時圖4的機(jī)械串?dāng)_模型的結(jié)果。圖5示出Vgenl、Vgen2和Vgen3的輸入電壓驅(qū)動波形，其正在激發(fā)相應(yīng)噴嘴(噴嘴I、噴嘴2、噴嘴3 )。輸入電壓驅(qū)動波形Vgenl、Vgen2和Vgen3是具有略微不同的延遲和寬度的單激發(fā)脈沖，其舉例說明機(jī)械串?dāng)_模型的技術(shù)。圖6所示的膜移位輸出波形表示對于圖4串?dāng)_模型的噴嘴I、噴嘴2和噴嘴3從加法功能(求和I、求和2、求和3)輸出的膜的移動。在相鄰噴嘴之間，串?dāng)_引起噴嘴膜的實際移動與噴嘴膜的預(yù)期移動之間的15%失真。針對噴嘴的同時激發(fā)，從雙側(cè)串?dāng)_可能遭遇高達(dá)減小30%的膜移位。圖7舉例說明電補(bǔ)償模型到圖4的機(jī)械串?dāng)_模型的添加。此模型提供由圖4的機(jī)械串?dāng)_模型說明的機(jī)械串?dāng)_的一階減少。該電補(bǔ)償模型將電補(bǔ)償電路表示加到機(jī)械模型的 前端上以通過使用此電路表示來說明機(jī)械串?dāng)_的一階減少。照此，圖7模型的右側(cè)(B卩，具有加法元件求和I、求和2和求和3)表示上文根據(jù)圖4所討論的機(jī)械串?dāng)_模型，而模型的中間部分(即具有加法元件，求和4、求和5和求和6)表示電補(bǔ)償電路模型。一般地，電補(bǔ)償模型預(yù)偏置，或向用于每個噴嘴的輸入電壓驅(qū)動波形施加變換。該電壓變換補(bǔ)償由驅(qū)動那些相鄰噴嘴的電壓波形造成的相鄰噴嘴中的膜移位引起的串?dāng)_。為了說明圖7的電補(bǔ)償模型,可以假設(shè)正在Vgenl、Vgen2和Vgen3處施加電壓驅(qū)動脈沖。機(jī)械模型常數(shù)Constant2和Constant4具有零的值,其指示在噴嘴I上面和噴嘴3下面的相鄰噴嘴(未示出)不在激發(fā)并因此將不貢獻(xiàn)任何串?dāng)_失真。相應(yīng)地，電模型常數(shù)Constantl和Constant3也具有零的值，其導(dǎo)致對于非激發(fā)噴嘴而言沒有串?dāng)_補(bǔ)償被加入。從求和5加法元件開始，將Vgen2電壓輸入驅(qū)動波形與來自這兩個相鄰噴嘴的縮放電壓驅(qū)動波形相加。也就是說，根據(jù)在增益塊、增益O和增益I中所示的串?dāng)_系數(shù)將Vgen2電壓輸入驅(qū)動波形與Vgenl電壓輸入驅(qū)動波形的15%和Vgen3電壓輸入驅(qū)動波形的15%相加，所述串?dāng)_系數(shù)的值在該情況下是O. 15。照此，Vgen2電壓輸入驅(qū)動波形已被使用串?dāng)_系數(shù)進(jìn)行預(yù)偏置并在求和5處被變換或補(bǔ)償(即增加)成結(jié)果得到的VnoZZle2驅(qū)動電壓，所述Vnozzle2驅(qū)動電壓驅(qū)動噴嘴2膜并計及從噴嘴I和噴嘴3膜的移動發(fā)生的負(fù)膜移位(即串?dāng)_失真)。Vnozzle2表示已補(bǔ)償電壓驅(qū)動波形(如在Vdrive_w_comp處測量的；“具有補(bǔ)償?shù)碾妷候?qū)動”)，其減小來自相鄰噴嘴(噴嘴I和噴嘴3)中的膜移位的串?dāng)_的效果，使得噴嘴2處的膜的移位將與根據(jù)Vgen2電壓輸入驅(qū)動波形將預(yù)期的那樣完全或幾乎相同。圖8和9分別示出對于圖7的電補(bǔ)償模型而言、由在圖5中提供的相同輸入電壓驅(qū)動波形(Vgenl、Vgen2和Vgen3)所得到的用于三個噴嘴的已補(bǔ)償噴嘴電壓波形(SPVnozzlel、Vnozzle2、Vnozzle3)以及三個噴嘴(即噴嘴I、噴嘴2、噴嘴3)的膜移位波形。圖8示出由于串?dāng)_補(bǔ)償而引起的結(jié)果得到的Vnozzle波形中的添加的驅(qū)動電壓。也就是說，Vgen輸入電壓驅(qū)動波形(圖5)已被電補(bǔ)償模型補(bǔ)償，導(dǎo)致已補(bǔ)償Vnozzle電壓波形。此外，用于三個噴嘴(即噴嘴I、噴嘴2、噴嘴3)的圖6和9中的膜移位波形的比較示出由來自圖7的電補(bǔ)償模型的添加的驅(qū)動電壓提供的串?dāng)_失真的顯著減少。再次返回參考圖1，串?dāng)_減少電路36實現(xiàn)圖7的電補(bǔ)償模型中的如上所述的功能。圖10舉例說明實現(xiàn)電補(bǔ)償模型的串?dāng)_減少電路36的部件。一個或多個存儲元件100提供對(一個或多個)串?dāng)_系數(shù)102的存儲和訪問，所述串?dāng)_系數(shù)諸如上文關(guān)于增益塊(0、1、4、5、8、9)所討論的，其中，串?dāng)_系數(shù)102表示相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量。例如，一個或多個存儲元件100提供對具有O. 15的值或某個其它值的串?dāng)_系數(shù)102的存儲和訪問。一個或多個乘法元件104使得能夠根據(jù)系數(shù)102和與相鄰噴嘴相關(guān)聯(lián)的相鄰驅(qū)動波形電壓來生成補(bǔ)償乘積106。例如，如上文所討論的，乘法元件104 (例如增益塊0、1、4、5、8、9)使得能夠?qū)崿F(xiàn)O. 15 * Vgenl的補(bǔ)償乘積106，其是由串?dāng)_系數(shù)O. 15縮放或相乘的來自相鄰噴嘴的電壓驅(qū)動波形。一個或多個加法元件108使得能夠?qū)崿F(xiàn)如上文所討論的求和4、求和5和求和6的加法功能，以便將補(bǔ)償乘積和與第一噴嘴相關(guān)聯(lián)的第一驅(qū)動波形電壓相加。例如，諸如求和5的加法元件將O. 15 * Vgenl的補(bǔ)償乘積與Vgen2驅(qū)動波形相加。串?dāng)_減少電路36在圖I中被示為是打印頭組件12的一部分，并且與打印頭管芯24分離。照此，串?dāng)_減少電路36可以例如被實施在打印頭組件12的單獨(dú)電路板上并通過柔性電路、引線結(jié)合或某些其它適當(dāng)?shù)倪B接手段而耦合到打印頭管芯24。然而，串?dāng)_減少電路36還可以是打印頭管芯24的整體部分。照此，可以通過各種常規(guī)的集成電路制造技術(shù) 來將串?dāng)_減少電路36的各種部件集成到打印頭管芯24上，所述集成電路制造技術(shù)諸如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言眾所周知的電成型、激光燒蝕、各向異性蝕刻、濺射、干法蝕刻、光亥IJ、鑄造、模制、壓印以及機(jī)械加工?？梢砸砸话愕貙τ诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員而言眾所周知的各種方式來實現(xiàn)串?dāng)_減少電路36的部件。例如，可以在諸如SGS-Thompson的B⑶6過程的具有高電壓能力的CMOS過程上實現(xiàn)該系統(tǒng)。此類過程能夠高達(dá)100V，能夠?qū)崿F(xiàn)用于大多數(shù)壓電打印設(shè)備的驅(qū)動電壓范圍?？梢詫⒖s放或乘法元件104 (下文參考圖11的“乘積”塊元件)實現(xiàn)為乘法電容器DAC，其中，8位系數(shù)被以數(shù)字方式輸入到DAC，并使用要縮放的噴嘴波形作為DAC參考?？梢允褂秒娙蓠詈蟻韺崿F(xiàn)加法元件108。可以在特定MEMS管芯的校準(zhǔn)期間全局地或在某個數(shù)目的管芯的區(qū)域中獲得要輸入到DAC中的用于串?dāng)_補(bǔ)償?shù)南禂?shù)，或者直至用于每個噴嘴上的每個求和的單獨(dú)系數(shù)。區(qū)域系數(shù)可能是最常使用的，因為機(jī)械性質(zhì)趨向于在給定管芯上緩慢地改變。預(yù)期串?dāng)_不是嚴(yán)格線性的，并且在某些機(jī)械情況下可能需要將二次或其它函數(shù)加到串?dāng)_系數(shù)以將有效串?dāng)_的量減小至期望水平。圖11舉例說明提供機(jī)械串?dāng)_的二階減少的二階電補(bǔ)償模型。該二階電補(bǔ)償模型處理由來自圖7的一階電補(bǔ)償模型的補(bǔ)償所引起的二次串?dāng)_效應(yīng)。此二次串?dāng)_效應(yīng)不是顯著的，但是仍可以用如圖11模型所示的更復(fù)雜的電路來減少。該二階電補(bǔ)償模型補(bǔ)償由于由圖7的一階電補(bǔ)償模型引入的補(bǔ)償而從非相鄰噴嘴產(chǎn)生的串?dāng)_。與圖7的一階模型略有不同地示出了圖11的二階模型。例如，圖11中的正方形“乘積”塊(例如乘積I、乘積2等)相當(dāng)于圖7中的三角形“增益”塊。然而，串?dāng)_系數(shù)未被示為存儲在乘積塊本身中，而是存儲在單獨(dú)的“Xtalk_comp_coefficient”存儲元件中。在操作中，加法元件(求和10、求和11、求和12)對高達(dá)五項而不是三項進(jìn)行相加，以便生成Vnozzle補(bǔ)償電壓波形。例如，求和11元件將輸入電壓波形Vgen2、來自乘積I和乘積3塊的第一和第二補(bǔ)償乘積以及來自乘積12和乘積13塊的第三和第四補(bǔ)償乘積相力口。乘積I塊將Xtalk_comp_coefficient(在這種情況下，即O. 15)乘以輸入電壓波形Vgenl以生成第一補(bǔ)償乘積。乘積3塊將Xtalk_comp-cofficient乘以輸入電壓波形Vgen3以生成第二補(bǔ)償乘積。乘積12塊將Xtalk_comp_coefficient的平方(即O. 15 * O. 15)乘以輸入電壓波形Vgen2以生成第三補(bǔ)償乘積，其被相加以便補(bǔ)償被施加于相鄰噴嘴I的補(bǔ)償。乘積13塊將Xtalk_comp-coefficient的平方(即O. 15 * O. 15)乘以輸入電壓波形Vgen2以生成第四補(bǔ)償乘積，其被相加以便補(bǔ)償被施加于相鄰噴嘴3的補(bǔ)償。照此，將一階補(bǔ)償項(即Xtalk_comp-coefficient * Vgen)與二階補(bǔ)償項(B卩(Xtalk_comp-coefficient) 2*Vgen)相加。圖12示出了根據(jù)實施例的減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法1200的流程圖。方法1200與上文關(guān)于圖I 11所討論的電補(bǔ)償電路模型的實施例相關(guān)聯(lián)。雖然方法1200包括按照某個順序所列的步驟，但應(yīng)理解的是這不使步驟局限于按照這個或任何其它特定順序執(zhí)行。方法1200在方框1202處開始于存儲系數(shù)。該系數(shù)是表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之 間的串?dāng)_量的串?dāng)_系數(shù)。在方框1204處，使用該系數(shù)對驅(qū)動波形電壓進(jìn)行預(yù)偏置。對驅(qū)動波形電壓進(jìn)行預(yù)偏置包括將該系數(shù)與第二驅(qū)動波形電壓相乘以形成乘積。預(yù)偏置還包括將所述系數(shù)和第二驅(qū)動波形的乘積與驅(qū)動波形電壓相加。在方框1206處，將預(yù)偏置的驅(qū)動波形電壓施加于第一噴嘴的壓電材料。圖13示出了根據(jù)實施例的減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法1300的流程圖。方法1300與上文關(guān)于圖I 11所討論的電補(bǔ)償電路模型的實施例相關(guān)聯(lián)。雖然方法1300包括按照某個順序所列的步驟，但應(yīng)理解的是這不使步驟局限于按照這個或任何其它特定順序執(zhí)行。方法1300在方框1302處開始于用表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的第一串?dāng)_量的第一因數(shù)來補(bǔ)償用于第一噴嘴的第一驅(qū)動波形電壓。第一串?dāng)_量與用于相鄰噴嘴的第二驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)。該補(bǔ)償包括將第二驅(qū)動波形電壓乘以表示相鄰噴嘴之間的串?dāng)_程度的串?dāng)_系數(shù)以確定第一因數(shù)，并將第一因數(shù)與第一驅(qū)動波形相加以形成已補(bǔ)償驅(qū)動波形。該方法在方框1304處繼續(xù)，其中，補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓包括用多個因數(shù)來補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓，所述多個因數(shù)中的每一個用于減少第一噴嘴與多個相應(yīng)相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量，其中，每個串?dāng)_量與用于相應(yīng)相鄰噴嘴的驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)。該方法在方框1306處繼續(xù)，其中用第二因數(shù)來補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓，所述第二因數(shù)表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的第二串?dāng)_量。第二串?dāng)_量與被添加到第二驅(qū)動波形電壓以減少與第一驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)的串?dāng)_的補(bǔ)償相關(guān)聯(lián)。用第二因數(shù)來補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓包括將第一驅(qū)動波形電壓乘以表示相鄰噴嘴之間的串?dāng)_程度的串?dāng)_系數(shù)以形成第一乘積，將第一乘積乘以串?dāng)_系數(shù)以形成第二因數(shù)，并將第二因數(shù)與驅(qū)動波形電壓相加。
權(quán)利要求
1.一種減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法，包括 存儲表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量的系數(shù)； 使用所述系數(shù)對驅(qū)動波形電壓進(jìn)行預(yù)偏置；以及 向所述第一噴嘴的壓電材料施加預(yù)偏置的驅(qū)動波形電壓。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，預(yù)偏置包括將所述驅(qū)動波形電壓與用于所述相鄰噴嘴的第二驅(qū)動波形電壓的縮放副本相加。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，相加包括 將所述系數(shù)與第二驅(qū)動波形電壓相乘以形成產(chǎn)品；以及 將所述乘積與所述驅(qū)動波形電壓相加。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，預(yù)偏置包括將所述驅(qū)動波形電壓與用于相鄰噴嘴的第二驅(qū)動波形電壓和所述系數(shù)的乘積相加。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，預(yù)偏置包括 將所述系數(shù)與第二驅(qū)動波形電壓相乘以形成一階補(bǔ)償； 將所述系數(shù)的平方與所述驅(qū)動波形電壓相乘以形成ニ階補(bǔ)償；以及 將所述一階和ニ階補(bǔ)償與所述驅(qū)動波形電壓相加。
6.ー種包括用以對第一噴嘴的電壓驅(qū)動波形進(jìn)行變換以補(bǔ)償來自相鄰噴嘴的串?dāng)_的串?dāng)_減少電路的打印頭組件。
7.如權(quán)利要求6所述的打印頭組件，其中，所述串?dāng)_減少電路包括 存儲元件，其用以存儲表示所述第一噴嘴與所述相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量的系數(shù)； 乘法器，其用以根據(jù)所述系數(shù)和與所述相鄰噴嘴相關(guān)聯(lián)的相鄰驅(qū)動波形電壓來生成補(bǔ)償乘積；以及 加法元件，其用以將所述補(bǔ)償乘積和與所述第一噴嘴相關(guān)聯(lián)的第一驅(qū)動波形電壓相カロ。
8.如權(quán)利要求7所述的打印頭組件，還包括 第二乘法器，其用以根據(jù)補(bǔ)償乘積和所述系數(shù)來生成第二補(bǔ)償乘積，其中，所述加法元件被配置成將補(bǔ)償乘積和第二補(bǔ)償乘積與第一驅(qū)動波形相加。
9.如權(quán)利要求6所述的打印頭組件，其中，所述串?dāng)_減少電路是在打印頭組件的電路板上制造的并被耦合到打印頭管芯。
10.如權(quán)利要求6所述的打印頭組件，其中，所述串?dāng)_減少電路被集成到打印頭組件的打印頭管芯上。
11.一種減少壓電打印頭中的串?dāng)_的方法，包括 用第一因數(shù)來補(bǔ)償用于第一噴嘴的第一驅(qū)動波形電壓以減少所述第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的第一串?dāng)_量，所述第一串?dāng)_量與用于所述相鄰噴嘴的第二驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓包括 將第二驅(qū)動波形電壓乘以表示相鄰噴嘴之間的串?dāng)_程度的串?dāng)_系數(shù)以確定第一因數(shù)；以及 將所述第一因數(shù)與第一驅(qū)動波形相加以形成已補(bǔ)償驅(qū)動波形。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓包括用多個因數(shù)來補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓，所述多個因數(shù)中的每ー個用以減少第一噴嘴與多個相應(yīng)相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量，其中，每個串?dāng)_量與用于相應(yīng)相鄰噴嘴的驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括用表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的第二串?dāng)_量的第二因數(shù)來補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓，所述第二串?dāng)_量與被添加到第二驅(qū)動波形電壓以減少與第一驅(qū)動波形電壓相關(guān)聯(lián)的串?dāng)_的補(bǔ)償相關(guān)聯(lián)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，用第二因數(shù)來補(bǔ)償?shù)谝或?qū)動波形電壓包括 將第一驅(qū)動波形電壓乘以表示相鄰噴嘴之間的串?dāng)_程度的串?dāng)_系數(shù)以形成第一乘積； 將第一乘積乘以所述串?dāng)_系數(shù)以形成第二因數(shù)；以及 將所述第二因數(shù)與所述驅(qū)動波形電壓相加。
全文摘要
通過存儲表示第一噴嘴與相鄰噴嘴之間的串?dāng)_量的系數(shù)來減少壓電打印頭中的串?dāng)_。使用該系數(shù)對驅(qū)動波形電壓進(jìn)行預(yù)偏置，并向第一噴嘴的壓電材料施加預(yù)偏置的波形。
文檔編號B41J2/045GK102781673SQ201080065388
公開日2012年11月14日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者A.L.范布羅克林, N.巴納吉 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)