專利名稱：壓電打印頭中的串擾減少的制作方法
壓電打印頭中的串擾減少
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行打印。當使用諸如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組成妨礙了將熱噴墨用于其DOD應用。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械或化學退化的情況下耐受沸點溫度的那些材料。然而，壓電打印頭能夠適應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械串擾(crosstalk)。當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。這負面地影響相鄰噴嘴的操作。理想地，當給定噴嘴被致動(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行致動；
圖4示出根據(jù)實施例的壓電打印頭組件中的串擾減少電路；
圖5示出了根據(jù)實施例的噴嘴電路；
圖6示出了根據(jù)實施例的時間延遲元件的邏輯流；
圖7示出了根據(jù)實施例的時間延遲的致動波形；
圖8示出了根據(jù)實施例的相對于其它致動波形被負延遲的致動波形；
圖9示出了根據(jù)實施例的對致動信號的脈寬對比液滴速度和液滴重量進行繪圖的曲線 圖10示出了根據(jù)實施例的脈寬擴展元件的邏輯流；
圖11示出了根據(jù)實施例的在施加時間延遲和脈寬調(diào)整二者之后的最終的串擾補償?shù)闹聞硬ㄐ危?br> 圖12示出了根據(jù)實施例的減少壓電打印頭中的串擾的方法的流程圖。
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械串擾對打印頭的操作具有不利影響。機械串擾主要通過響應于向連接的壓電材料施加的電壓而移動的公共機械膜發(fā)生。該膜常常由相對厚的硅片制成，其作為約675 700微米的晶片開始并隨后被研磨降至約20 50微米。該膜被緊密裝填的流體室共享，并且是硬的，以便適應高頻率的液滴噴射。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械串擾。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致相鄰噴嘴中的膜的沿相反方向的非期望移位(即機械串擾)。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械串擾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行激發(fā)(fire)。這種方法的主要缺點是打印頭生產(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。當將膜薄化時，可用于 對膜進行研磨的機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。本公開的實施例一般地通過調(diào)整驅(qū)動每個噴嘴的致動電壓信號的定時和持續(xù)時間來克服諸如上述那些的缺點。致動信號選自前一噴嘴致動信號、下一噴嘴致動信號或公共(全局或本地)致動信號。時間延遲元件和脈寬擴展元件基于鄰近噴嘴的致動信號的狀態(tài)來修改所選致動信號的定時和脈沖持續(xù)時間。向噴嘴致動信號施加適當?shù)臅r間延遲和脈寬擴展通過減少相鄰噴嘴致動器同時活動的時間并通過保持液滴速度穩(wěn)定性來減少相鄰噴嘴之間的機械串擾。在一個實施例中，例如，一種減少壓電打印頭中的串擾的方法包括選擇用于噴嘴的致動信號，基于相鄰噴嘴的相鄰致動信號來確定時間延遲和脈寬擴展，并向該致動信號施加所述時間延遲和脈寬擴展。從基于前一和下一噴嘴致動信號的二元激發(fā)狀態(tài)確定的寄存器檢索所述時間延遲和脈寬擴展。在另一示例實施例中，用于減少壓電打印頭中的串擾的電路包括時間延遲元件，其用以基于相鄰噴嘴的致動信號值來選擇時間延遲并向當前噴嘴的致動信號施加所述時間延遲。該時間延遲元件從時間延遲寄存器檢索時間延遲。該電路還包括脈寬擴展元件，其用以基于所述相鄰噴嘴的致動信號值來選擇脈寬擴展并將該脈寬擴展施加于所述當前噴嘴的致動信號。脈寬擴展元件從脈寬擴展寄存器檢索脈寬擴展。在另一示例實施例中，串擾減少系統(tǒng)包括壓電打印頭,其具有噴嘴陣列；用以通過調(diào)整關(guān)聯(lián)噴嘴室中的容積來通過噴嘴噴射可噴射材料的可移動膜；壓電材料，用以通過向所述壓電材料施加致動電壓信號來移動所述膜；以及與每個噴嘴相關(guān)聯(lián)的噴嘴電路，其包括用以基于相鄰噴嘴的相鄰致動電壓信號來延遲致動電壓信號的時間延遲元件。該系統(tǒng)還包括用以基于所述相鄰致動電壓信號來擴展致動電壓信號的脈寬的脈寬擴展元件。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上進行打印。打印介質(zhì)28是任何類型的適當片材材料，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。墨供應組件14向打印頭組件12供應油墨并包括用于儲存油墨的儲存器30。油墨從儲存器30流到噴墨打印頭組件12，并且墨供應組件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，被供應給打印頭組件12的油墨的僅一部分在打印期間被消耗。在打印期間未被消耗的油墨被返回到墨供應組件14。在一個實施例中，噴墨打印頭組件12和墨供應組件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供應油墨。在任一實施例中，可以去除、更換和/或再填充墨供 應組件14的儲存器30。在其中噴墨打印頭組件12和墨供應組件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。單獨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進行定位。電子控制器或打印機控制器20通常包括處理器、固件以及其它打印機電子裝置，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通信并對其進行控制。電子控制器20從諸如計算機的主機系統(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。因此，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地討論的串擾減少電路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的壓電側(cè)發(fā)射室200中，不在進行壓電材料202的致動。膜204被配置成上下移動以增加以及減小單獨室(例如第一室206、第二室208)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)在室206、208后面，并且噴嘴結(jié)構(gòu)(未示出)在室的前面，朝向觀察者。壓電室206、208的致動在向與所述室相關(guān)聯(lián)的壓電材料202施加致動電壓信號時發(fā)生。圖3舉例說明通過向在第一室206之上的壓電材料202施加致動電壓信號進行的第一室206的致動(即驅(qū)動第一噴嘴)。壓電材料202的致動促使壓電材料202沿著_z方向變形，這導致毗鄰膜204沿-Z方向的對應移位(該變形和移位出于本說明的目的在圖示中被放大)。膜204到室206中的移位減小了室容積，引起墨滴從第一室206通過第一噴嘴(未不出)的噴射。圖3進一步舉例說明相鄰壓電室(例如，室206、208)之間的機械串擾的眾所周知的效果。隨著在第一室206之上的膜204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所示的相鄰第二室208。此拉動促使在相鄰室之上的膜204沿相反方向(即+z方向)移位。由于影響給定噴嘴的串擾的量是來自所有相鄰噴嘴的串擾的貢獻，所以對于給定噴嘴的串擾幅度是來自所有相鄰噴嘴的貢獻之和。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嗔嘴。在嗔嘴的此類線性陣列中，假設(shè)O. 15的串擾系數(shù)描述從相鄰嗔嘴中的施加的移動影響給定噴嘴的串擾的量，給定噴嘴中的總可能串擾將是2 * 15% = 30%串擾。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的串擾系數(shù)產(chǎn)生給定噴嘴中的4 * 15% = 60%的總可能串擾。圖4舉例說明諸如圖I中所示的壓電打印頭組件12中的串擾減少電路36的一個實施例。雖然圖4的串擾減少電路36被實現(xiàn)為專用集成電路(ASIC)400，但其不限于此類ASIC實現(xiàn)。相反，可以以其它方式來配置串擾減少電路36。例如，可以將(在下文更詳細地討論的)串擾減少電路36的元件實現(xiàn)為集成電路，其通過諸如電成型、激光燒蝕、各向異性蝕刻以及光刻法的各種精密微制造技術(shù)被制造到打印頭襯底上。參考圖4，串擾減少電路36包括多個噴嘴電路402。每個噴嘴電路402與特定噴嘴26 (圖I)的壓電致動器404相關(guān)聯(lián)。串擾減少電路36包括用以向噴嘴電路402供應全局致動信號的全局脈沖發(fā)生器406和用以將已解析噴嘴數(shù)據(jù)提供給電路402的數(shù)據(jù)解析器408。串擾減少電路36還包括一般地來自諸如電子控制器20的控制器的數(shù)據(jù)、脈沖控制和寄存器控制輸入端。串擾減少電路36還包括邏輯和高壓功率輸入端和接地連接。圖5更詳細地舉例說明噴嘴電路402及其元件。噴嘴電路402包括時間延遲元件500和脈寬擴展元件502。時間延遲元件500和脈寬擴展元件502是可變的，因為時間延遲和脈寬擴展的量是可分別從時間延遲寄存器504和脈寬擴展寄存器506選擇的。時間延遲元件500 —般地被配置成選擇時間延遲并將該時間延遲施加于當前噴嘴的致動信號。脈寬擴展元件502 —般地被配置成選擇脈寬擴展并將該脈寬擴展施加于所述當前噴嘴的致動信號。
噴嘴電路402還包括前一鄰居(即前一噴嘴)致動信號數(shù)據(jù)輸入端508、下一鄰居(即下一噴嘴)致動信號數(shù)據(jù)輸入端510以及公共(全局或本地)致動信號數(shù)據(jù)輸入端512。前一鄰居致動信號輸入端508、下一鄰居致動信號輸入端510以及公共致動信號輸入端512全部被耦合到時間延遲元件500，而只有前一鄰居致動信號輸入端508和下一鄰居致動信號輸入端510被耦合到脈寬擴展元件502。噴嘴電路402還包括被耦合到時間延遲元件500和脈寬擴展元件502的時鐘和控制總線輸入端、以及被耦合到時間延遲元件500的前一鄰居和下一鄰居串擾補償信號輸入端。時間延遲元件500包括時間延遲邏輯514，其在時間延遲元件500內(nèi)執(zhí)行若干功能。圖6所示的時間延遲元件邏輯流幫助舉例說明時間延遲邏輯514的功能。每當任何給定噴嘴被激發(fā)時，圖6的邏輯流可應用于該噴嘴。例如，如在判定框600處所示，使用時間延遲邏輯514,時間延遲元件500選擇前一鄰居致動信號508、下一鄰居致動信號510或公共致動信號512作為致動信號以驅(qū)動當前噴嘴(即與特定噴嘴電路402相關(guān)聯(lián)的噴嘴)。公共致動信號512可以是由例如位于噴嘴電路402外面的全局脈沖發(fā)生器406生成的全局致動信號，或者其可以是由本地脈沖發(fā)生器516在噴嘴電路402內(nèi)生成的本地致動信號。
除了選擇用以驅(qū)動噴嘴的致動信號的源之外，時間延遲邏輯514還從時間延遲寄存器504中的一個中選擇將哪個時間延遲應用于該致動信號。例如，可以在制造期間在工廠處利用時基延遲單元對時間延遲寄存器504進行預加載，或者可以剛好在打印系統(tǒng)10每次對噴嘴進行致動之前通過電子控制器20動態(tài)地加載它們。如判定框602、604、606和608所指示的，時間延遲邏輯514監(jiān)視由前一鄰居致動信號數(shù)據(jù)508 (PND)和下一鄰居致動信號數(shù)據(jù)510 (NND)指示的二元激發(fā)狀態(tài)，并確定將從四個時間延遲寄存器504中的哪一個檢索時間延遲。例如，如果PND和NND兩者都是O (即指示前一鄰居噴嘴和下一鄰居噴嘴都不在激發(fā))，則將從時間延遲寄存器SO檢索時間延遲量(610)。類似地，針對O和I的PND和NND激發(fā)數(shù)據(jù)，從寄存器SI檢索時間延遲(612);針對I和O的PND和NND激發(fā)數(shù)據(jù)，從寄存器S2檢索時間延遲(614);并且針對I和I的PND和NND激發(fā)數(shù)據(jù)，從寄存器S3檢索時間延遲(616)。一旦時間延遲邏輯514基于前一和下一鄰居激發(fā)狀態(tài)數(shù)據(jù)選擇了適當?shù)臅r間延遲，則其將該時間延遲618施加于致動信號，從而導致延遲的驅(qū)動信號。圖7示出幫助舉例說明用于使致動信號延遲的圖6的時間延遲邏輯流過程的延遲致動波形的示例。在圖7的示例波形中，采取簡化的線性5噴嘴設(shè)計，其中，第I、第3、第4和第5噴嘴將激發(fā)，而噴嘴2不激發(fā)。還假設(shè)S0、S1和S2的時間延遲寄存器(504)包含零時間延遲基礎(chǔ)單元，而S3寄存器包含3時間延遲基礎(chǔ)單元(出于本討論的目的，假設(shè)在本示例中使用的時間延遲基礎(chǔ)單元是無單位的，但是另外可以是任何適當?shù)臅r間延遲量)。此夕卜，如圖7波形所指示的，時間延遲邏輯514選擇公共致動信號512作為致動驅(qū)動信號。參考圖6的時間延遲元件邏輯流，由于噴嘴I僅具有下一鄰居而沒有前一鄰居，所以假設(shè)PND為O。另外，噴嘴2如上所述不激發(fā)，并且NND因此也是O。相應地，在對于PND和NND而言前一和下一鄰居致動數(shù)據(jù)的二元激發(fā)狀態(tài)都是O的情況下，圖6的邏輯流的判定框602示出使用SO時間延遲寄存器(610)作為從其中檢索將被施加于噴嘴I致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器504。由于SO時間延遲寄存器包含零時間延遲基礎(chǔ)單元，所以不需要使噴嘴I致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴I致動信號700未接收到時間延遲串擾補償并精確地跟蹤公共致動驅(qū)動信號512。
利用圖7的致動波形繼續(xù)，由于噴嘴2不在激發(fā)，所以其相應的時間延遲的噴嘴2致動信號702也不在激發(fā)。對于噴嘴3，PND是O (即前一鄰居噴嘴2不正在激發(fā))且NND是I (即下一鄰居噴嘴4正在激發(fā))。圖6的邏輯流的判定框604指示使用SI時間延遲寄存器(612)作為從其中檢索將被施加于噴嘴3致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器504。由于SI時間延遲寄存器包含零時間延遲基礎(chǔ)單元，所以不需要使噴嘴3致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴3致動信號704未接收到時間延遲串擾補償并精確地跟蹤公共致動驅(qū)動信號512。對于噴嘴4，PND是I (即前一鄰居噴嘴3正在激發(fā))且NND是I(即下一鄰居噴嘴5正在激發(fā))。圖6的邏輯流的判定框608指示使用S3時間延遲寄存器(616)作為從其中檢索將被施加于噴嘴4致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器504。由于S3時間延遲寄存器包含三時間延遲基礎(chǔ)單元，所以需要使噴嘴4致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴4致動信號706接收相對于公共致動驅(qū)動信號512的三單位時間延遲串擾補償。對于噴嘴5，PND是I (即前一鄰居噴嘴4正在激發(fā))且NND是O (即由于不存在下一鄰居，所以假設(shè)NND為O)。圖6的邏輯流的判定框606指示使用S2時間延遲寄存器(614)作為從其中檢索將被施加于噴嘴5致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器 504。由于S2時間延遲寄存器包含零時間延遲基礎(chǔ)單元，所以不需要使噴嘴5致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴5致動信號708未接收到時間延遲串擾補償并精確地跟蹤公共致動驅(qū)動信號512。圖8示出被相對負延遲的致動波形的示例。本示例類似于上文針對圖7所討論的示例，其中采取簡化的線性5噴嘴設(shè)計，其中，第I、第3、第4和第5噴嘴將激發(fā)而噴嘴2不激發(fā)。然而，在本示例中，S0、SI和S2的時間延遲寄存器(504)包含三時間延遲基礎(chǔ)單元，而S3寄存器包含零時間延遲基礎(chǔ)單元。對于噴嘴1，Η)Ν是O (即由于不存在前一鄰居，所以假設(shè)PND為O)且NND是O (即下一鄰居噴嘴2不正在激發(fā))。圖6的邏輯流的判定框602指示使用SO時間延遲寄存器(610)作為從其中檢索將被施加于噴嘴I致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器504。由于圖8示例中的SO時間延遲寄存器包含三時間延遲基礎(chǔ)單元，所以需要使噴嘴I致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴I致動信號800接收相對于公共致動驅(qū)動信號512的三單位時間延遲串擾補償。如在圖7示例中那樣，由于噴嘴2不正在激發(fā)，所以其相應的時間延遲的噴嘴2致動信號802也不在激發(fā)。對于噴嘴3，PDN是O且NND是I。這導致包含三時間延遲基礎(chǔ)單元的SI時間延遲寄存器的選擇。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴3致動信號804接收相對于公共致動驅(qū)動信號512的三單位時間延遲串擾補償。噴嘴4舉例說明相對負時間延遲。對于噴嘴4，Η)Ν和NND兩者都是1，因為前一噴嘴3和下一噴嘴5都正在激發(fā)。圖6的邏輯流的判定框608指示使用S3時間延遲寄存器(616)作為從其中檢索將被施加于噴嘴4致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器504。由于圖8示例中的S3時間延遲寄存器包含零時間延遲基礎(chǔ)單元，所以不需要使噴嘴4致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴4致動信號806未接收到時間延遲串擾補償并精確地跟蹤公共致動驅(qū)動信號512。然而，如圖8所示，時間延遲的噴嘴4致動信號806相對于其它噴嘴的時間延遲的致動信號已經(jīng)被有效地負延遲。對于噴嘴5，PND是I (即前一鄰居噴嘴4正在激發(fā))且NND是O (即由于不存在下一鄰居，所以假設(shè)NND為O)。圖6的邏輯流的判定框606指示使用S2時間延遲寄存器(614)作為從其中檢索將被施加于噴嘴5致動信號的時間延遲的時間延遲寄存器504。由于S2時間延遲寄存器包含三時間延遲基礎(chǔ)單元，所以需要使噴嘴5致動信號延遲。因此，結(jié)果得到的經(jīng)時間延遲的噴嘴5致動信號808接收相對于公共致動驅(qū)動信號512的三單位時間延遲串擾補償。再次參考圖5，到脈寬擴展元件502的輸入是來自時間延遲元件500的輸出。因此，在由時間延遲元件500向噴嘴致動信號施加時間延遲之后，脈寬擴展元件502向時間延遲的致動信號施加脈寬擴展。脈寬擴展元件502包括脈寬擴展(PWE)邏輯518。PWE邏輯518被配置成從脈寬擴展寄存器506選擇要施加于時間延遲的致動信號的脈寬擴展。脈寬擴展寄存器506基于鄰近噴嘴數(shù)據(jù)來定義用以擴展進入的時間延遲的致動信號的時間量。類似于時間延遲寄存器504，例如，可以在制造期間在工廠處利用脈寬擴展單元對脈寬擴展寄存器506進行預加載，或者可以剛好在打印系統(tǒng)10每次對噴嘴進行致動之前通過電子控制器20動態(tài)地加載它們。
圖9中的曲線圖示出致動信號的脈寬對比液滴速度和液滴重量。該曲線圖舉例說明控制致動信號脈寬如何控制液滴速度的可變性。圖9曲線圖因此提供一種計算近似脈寬修正因數(shù)的方式，該近似脈寬修正因數(shù)能夠用來調(diào)整液滴速度以補償來自鄰近噴嘴的串擾效應。例如，假設(shè)在來自鄰近噴嘴的25%串擾的情況下，給定噴嘴的液滴速度從7m/s的標稱值減小至6m/s。使用圖9的曲線圖，能夠確定近似脈寬修正因數(shù)，其將使液滴速度增加回到7m/s的標稱值。如該曲線圖所指示的，O. 46 usee的近似脈寬修正因數(shù)將使液滴速度增加回到7m/s的標稱值。圖10中所示的脈寬擴展元件邏輯流幫助舉例說明PWE邏輯518功能。如從圖10的脈寬擴展元件邏輯流顯而易見的，PWE邏輯518以與TD邏輯514從時間延遲寄存器504選擇要施加于致動信號的時間延遲相同的方式從脈寬擴展寄存器506選擇脈寬擴展。因此，如判定框1002、1004、1006和1008所指示的，PWE邏輯518監(jiān)視由前一鄰居致動信號數(shù)據(jù)508 (PND)和下一鄰居致動信號數(shù)據(jù)(NND)指示的二元激發(fā)狀態(tài)，并確定將從四個脈寬擴展寄存器506中的哪一個檢索脈寬擴展。例如，如果PND和NND兩者都是O (即指示前一鄰居噴嘴和下一鄰居噴嘴都不在激發(fā))，則將從脈寬擴展寄存器SO檢索脈寬擴展值(1010)。類似地，對于O和I的PND和NND激發(fā)數(shù)據(jù)，從寄存器SI檢索脈寬擴展(1012);對于I和O的PND和NND激發(fā)數(shù)據(jù)，從寄存器S2檢索脈寬擴展(1014);并且對于I和I的PND和NND激發(fā)數(shù)據(jù)，從寄存器S3檢索脈寬擴展(1016)。一旦PWE邏輯518基于前一和下一鄰居激發(fā)狀態(tài)數(shù)據(jù)選擇了適當?shù)拿}寬擴展，則其在1018處向時間延遲的致動信號施加該脈寬擴展，從而導致已被時間延遲和脈寬擴展的經(jīng)過串擾補償?shù)闹聞有盘?。圖11示出了在施加時間延遲和脈寬調(diào)整二者之后的最終串擾補償?shù)闹聞硬ㄐ蔚氖纠?。圖11的示例波形繼續(xù)上文關(guān)于圖7所討論的示例，其中，采取簡化的線性5噴嘴設(shè)計，并且其中，第I、第3、第4和第5噴嘴將激發(fā)，而噴嘴2不激發(fā)。另外，S0、SI和S2的脈寬擴展寄存器(506)包含零脈寬擴展基礎(chǔ)單元，而S3寄存器包含3脈寬擴展基礎(chǔ)單元(出于本討論的目的，假設(shè)在本示例中所使用的脈寬擴展基礎(chǔ)單元是無單位的，但另外可以是任何適當?shù)拿}寬擴展時間量)。到脈寬調(diào)整元件502的輸入波形是從時間延遲元件500輸出的時間延遲的致動信號1100。因此，參考圖11和圖10的脈寬擴展元件邏輯流，PND和NND兩者具有O的值(SPPND是O，因為噴嘴I不具有前一鄰居，并且NND是O，因為噴嘴2不正在激發(fā))。圖10的邏輯流的判定框1002示出，針對PND = O且NND = O的二元激發(fā)狀態(tài)，使用SO時間延遲寄存器(1010)作為從其中檢索將被施加于時間延遲的噴嘴I致動信號的脈寬擴展的脈寬擴展寄存器506。由于SO時間延遲寄存器包含零脈寬擴展基礎(chǔ)單元，所以時間延遲的噴嘴I致動信號不需要脈寬擴展。因此，結(jié)果得到的經(jīng)串擾補償?shù)膰娮霫致動信號1102未接收到脈寬擴展串擾補償并精確地跟蹤輸入的時間延遲的致動信號1100。繼續(xù)圖11的波形，由于噴嘴2不正在激發(fā)，所以其相應的串擾補償?shù)膰娮?致動信號1104也不正在激發(fā)。針對噴嘴3，PDN是O (即前一鄰居噴嘴2不正在激發(fā))且NND是1(即下一鄰居噴嘴4正在激發(fā))。圖10的邏輯流的判定框1004指示使用SI脈寬擴展寄存器(1012)作為從其中檢索將被施加于噴嘴3致動信號的脈寬擴展的脈寬擴展寄存器506。由于SI脈寬擴展寄存器包含零脈寬擴展基礎(chǔ)單元，所以噴嘴3致動信號不需要脈寬擴展。因此，結(jié)果得到的經(jīng)串擾補償?shù)膰娮?致動信號1106未接收到脈寬擴展串擾補償并精確地跟蹤輸入的時間延遲的致動驅(qū)動信號1100。針對噴嘴4，Η)Ν是I (即前一鄰居噴嘴3正在 激發(fā))且NND是I (即下一鄰居噴嘴5正在激發(fā))。圖10的邏輯流的判定框1008指示使用S3脈寬擴展寄存器(1016)作為從其中檢索將被施加于噴嘴4致動信號的脈寬擴展的脈寬擴展寄存器506。由于S3脈寬擴展寄存器包含三脈寬擴展基礎(chǔ)單元，所以噴嘴4致動信號需要脈寬擴展。因此，結(jié)果得到的經(jīng)串擾補償?shù)膰娮?致動信號1108接收三單位脈寬擴展串擾補償(請注意串擾補償?shù)膰娮?致動信號1108中的擴展脈寬)。針對噴嘴5，PDN是I(即前一鄰居噴嘴4正在激發(fā))且NND是O (即由于不存在下一鄰居，所以假設(shè)NND為O)。)圖10的邏輯流的判定框1006指示使用S2脈寬擴展寄存器(1014)作為從其中檢索將被施加于噴嘴5致動信號的脈寬擴展的脈寬擴展寄存器506。由于S2脈寬擴展寄存器包含零脈寬擴展基礎(chǔ)單元，所以噴嘴5致動信號不需要脈寬擴展。因此，結(jié)果得到的經(jīng)串擾補償?shù)膰娮?致動信號1110未接收到脈寬擴展串擾補償并精確地跟蹤輸入的時間延遲的致動驅(qū)動信號1100。圖12示出了根據(jù)實施例的減少壓電打印頭中的串擾的方法1200的流程圖。方法1200與上文關(guān)于圖I 11所討論的各種實施例相關(guān)聯(lián)。雖然方法1200包括按照某個順序所列的步驟，但應理解的是這并不將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處開始于選擇用于噴嘴的致動信號。選擇致動信號包括從前一噴嘴致動信號、下一噴嘴致動信號或公共致動信號中選擇致動信號。選擇致動信號可以包括選擇公共致動信號，其中，公共致動信號是全局致動信號或本地致動信號。方法1200在方框1204處繼續(xù)，其中基于相鄰噴嘴的相鄰致動信號來確定時間延遲。確定時間延遲包括確定前一噴嘴致動信號和下一噴嘴致動信號的二元激發(fā)狀態(tài)，選擇與二元激發(fā)狀態(tài)相對應的多個時間延遲寄存器中的一個，并從所述一個寄存器檢索時間延遲。該時間延遲可以是正的，使得致動信號相對于相鄰致動信號被正延遲。時間延遲可以是零，使得致動信號相對于相鄰致動信號被負延遲。方法1200在方框1206處繼續(xù)，其中基于相鄰噴嘴的相鄰致動信號來確定脈寬擴展。確定脈寬擴展包括確定前一噴嘴致動信號和下一噴嘴致動信號的二元激發(fā)狀態(tài)，選擇與二元激發(fā)狀態(tài)相對應的多個脈寬擴展寄存器中的一個，并從所述一個寄存器檢索脈寬擴展。
權(quán)利要求
1.一種減少壓電打印頭中的串擾的方法，包括 選擇用于噴嘴的致動信號； 基于相鄰噴嘴的相鄰致動信號來確定時間延遲和脈寬擴展；以及 向所述致動信號施加所述時間延遲和脈寬擴展。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定時間延遲包括； 確定前ー噴嘴致動信號和下ー個噴嘴致動信號的ニ元激發(fā)狀態(tài)； 選擇與所述ニ元激發(fā)狀態(tài)相對應的多個寄存器中的一個；以及 從所述一個寄存器中檢索時間延遲。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定脈寬擴展包括 確定前ー噴嘴致動信號和下ー個噴嘴致動信號的ニ元激發(fā)狀態(tài)； 選擇與所述ニ元激發(fā)狀態(tài)相對應的多個寄存器中的一個；以及 從所述一個寄存器中檢索脈寬擴展。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述時間延遲是正的且致動信號相對于相鄰致動信號被正延遲。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述時間延遲是負的且所述致動信號相對于相鄰致動信號被負延遲。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，選擇致動信號包括選擇前ー噴嘴致動信號、下ー噴嘴致動信號或公共致動信號。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，選擇致動信號包括選擇公共致動信號，并且其中，所述公共致動信號選自全局致動信號和本地致動信號。
8.ー種用于減少壓電打印頭中的串擾的電路，包括 時間延遲元件，其用以基于相鄰噴嘴的致動信號值來選擇時間延遲并將該時間延遲施加于當前噴嘴的致動信號；以及 脈寬擴展元件，其用以基于所述相鄰噴嘴的致動信號值來選擇脈寬擴展并將該脈寬擴展施加于所述當前噴嘴的致動信號。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，還包括時間延遲元件從其中檢索時間延遲的時間延遲寄存器和脈寬擴展元件從其中檢索脈寬擴展的脈寬擴展寄存器。
10.如權(quán)利要求8所述的電路，還包括用以本地地生成用于所述電路的致動信號的本地脈沖發(fā)生器。
11.如權(quán)利要求8所述的電路，還包括時間延遲元件從其中選擇當前噴嘴的致動信號的前ー噴嘴致動信號輸入端、下ー噴嘴致動信號輸入端以及公共致動信號輸入端。
12.一種串擾減少系統(tǒng)，包括 壓電打印頭，其具有噴嘴陣列； 可移動膜，其用以通過調(diào)整關(guān)聯(lián)噴嘴室中的容積來經(jīng)由噴嘴噴射可噴射材料； 壓電材料，其用以通過向壓電材料施加致動電壓信號來所述使膜移動；以及與每個噴嘴相關(guān)聯(lián)的噴嘴電路，該噴嘴電路包括用以基于相鄰噴嘴的相鄰致動電壓信號來使致動電壓信號延遲的時間延遲元件和用以基于所述相鄰噴嘴的相鄰致動電壓信號來擴展致動電壓信號的脈寬的脈寬擴展元件。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，所述時間延遲元件包括用以確定相鄰致動電壓信號的ニ元狀態(tài)并基于該ニ元狀態(tài)從特定時間延遲寄存器中選擇用來使致動電壓信號延遲的時間延遲的邏輯。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，所述脈寬擴展元件包括用以確定相鄰致動電壓信號的ニ元狀態(tài)并基于該ニ元狀態(tài)從特定脈寬擴展寄存器中選擇用來擴展致動電壓信號的脈寬的脈寬擴展的邏輯。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括專用集成電路(ASIC)，該ASIC包括 噴嘴電路；以及 全局脈沖發(fā)生器，其用以生成致動電壓信號。
全文摘要
通過選擇用于噴嘴的致動信號、基于相鄰噴嘴的相鄰致動信號來確定時間延遲和脈寬擴展以及將該時間延遲和脈寬擴展施加于致動信號來減少壓電打印頭中的串擾。
文檔編號B41J2/045GK102781671SQ201080065393
公開日2012年11月14日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者A.L.范布羅克林, C.A.雷默, D.皮維爾貝基, N.巴納吉 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)