CN101048284B - 打印系统和技术 - Google Patents

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Abstract

用于喷墨打印机的液滴喷射装置上的电荷泄漏防止和电压漂移防止。在一种防止具有开关和压电致动器的液滴喷射装置上的电荷泄漏的方法中，该方法包括在液滴喷射时段期间，通过波形输入信号来控制该开关驱动压电致动器；以及在非喷射时段期间，通过恒定电压电平来控制该开关驱动压电致动器。

Description

打印系统和技术
相关申请的交叉引用 
本申请涉及由Deane A.Gardner在2004年11月3日提交的题为“INDIVIDUAL VOLTAGE TRIMMING WITH WAVEFORMS”的美国专利申请系列号10/981,888。 
技术领域
以下公开涉及液滴喷射(droplet ejection)装置，如喷墨打印机。 
背景技术
喷墨打印机是一种采用液滴喷射装置的设备。在一种喷墨打印机中，从垂直于正打印的基板的行进定位的多个线形喷墨打印头装置释放(deliver)墨滴。每个打印头装置包括整体形成的多个液滴喷射装置，其在上表面上限定多个泵送腔(pumping chamber)(一个泵送腔对应每个单独的液滴喷射装置)。扁平型压电致动器(piezoelectric actuator)覆盖每个泵送腔。通过向压电致动器施加电压脉冲(这使得压电致动器变形，并且在与基板经过打印头装置的移动同步的期望时间上排出滴液)来激活每个单独的液滴喷射装置。 
每个单独的液滴喷射装置可被独立地访问，并且可与其他液滴喷射装置一起在需要时、在适当的定时激活，以生成图像。打印以打印周期来进行。在一个打印周期中，将喷射脉冲同时施加到所有的液滴喷射装置，并且仅仅向那些要在该打印周期中喷墨的液滴喷射装置发送使能信号。 
发明内容
本公开描述了实现用于防止喷墨打印机中的压电换能器(PZT)元件上的电压漂移的技术的方法、设备和系统。 
在一个一般目的中，本技术特征在于一种控制液滴喷射装置的方法，该液滴喷射装置包括将波形输入信号选择性地耦连到压电致动器的开关，该方法包括：在液滴喷射时段期间，控制开关以通过波形输入信号来驱动压电致 动器；以及在非喷射(non-firing)时段期间，控制开关以通过恒定电压电平来驱动压电致动器。 
有利实现方式可包括以下特征中的一个或多个。可使用两个不同的控制信号来执行开关的控制。该方法可包括：使用通道控制信号来控制开关，以通过波形输入信号来驱动压电致动器，以及使用箝位控制信号来控制开关，以通过恒定电压电平来驱动压电致动器。当关闭液滴喷射装置时，箝位控制信号防止电荷聚集到压电致动器上。当关闭液滴喷射装置时，箝位控制信号防止电荷从压电致动器泄漏。该方法可包括：选择通道控制信号或箝位控制信号，以防止压电电压漂移。通道控制信号和箝位控制信号还可控制包括二进制加权开关的多个开关。 
该方法还可包括逻辑组合通道控制信号和箝位控制信号，以生成用于控制开关的单个驱动信号，其可包括将通道控制信号和箝位控制信号连接到OR门的输入端。OR门的输出端可具有用于控制开关的单个驱动信号。 
在非喷射时段期间，压电致动器上的电压是在接地电势和供电电势之间的中间范围上。 
在另一一般方面中，本技术特征在于一种用于液滴喷射装置的设备，其包括：压电致动器；用来选择性地耦连波形输入信号与压电致动器的开关；以及控制器，用来在液滴喷射时段期间，控制开关以通过波形输入信号来驱动压电致动器，并且，在非喷滴(non-firing droplet)时段期间，控制开关以通过恒定电压电平来驱动压电致动器。 
有利实现方式可包括以下特征中的一个或多个。该开关可包括用来与波形输入信号连接的输入端、用来与压电致动器耦连的输出端、用来使用第一控制信号或第二控制信号来控制开关的电连接的控制信号端。当第二控制信号控制开关时，波形输入信号可处于恒定电压电平。控制器可被耦连到开关的控制信号端，并且可使用第一控制信号和第二控制信号来控制开关。控制器可包括用来将第一控制信号或第二控制信号逻辑地连接到开关的控制信号端的OR门。OR门的第一输入被耦连到第一控制信号，OR门的第二输入被耦连到第二控制信号，并且OR门的输出被耦连到开关的控制信号端。在液滴喷射装置的非喷滴时段期间，第二控制信号可控制开关的电连接，并且，在液滴喷射装置的喷射时段期间，第一控制信号控制开关的电连接。 
在另一一般方面中，本技术特征在于一种用来防止喷墨打印机的压电致 动器上的电压漂移的系统，该系统包括：波形驱动电路，用来驱动电压波形；开关，用来电连接波形驱动电路与压电致动器；以及控制器，用来在喷墨阶段和非喷墨阶段期间控制开关。波形驱动电路在非喷墨阶段期间驱动恒定电压波形。 
有利实现方式可包括以下特征中的一个或多个。控制器可在喷墨阶段期间和在非喷墨阶段期间，将开关的输入处的波形驱动电路与开关的输出处的压电致动器电连接。控制器可包括第一控制信号，用来通过来自波形驱动电路的电压波形来控制开关何时电连接压电致动器。控制器可包括第二控制信号，用来在非喷墨阶段期间，控制开关将开关的输入处的波形驱动电路与开关的输出处的压电致动器电连接。 
具体实现方式可提供以下优点中的一个或多个。例如，在非喷射时段期间使用“全通箝位”信号来驱动PZT元件，可克服开关上的寄生电荷泄漏的影响，并且防止对PZT元件的潜在损坏。在另一益处中，可使用全通箝位信号来控制接通或关断开关。通过在非喷射时段期间将PZT元件保持为恒定电压电平，全通箝位信号可以防止对PZT元件的损坏。在另一益处中，通过防止PZT元件的突然放电(或充电)，并通过防止喷墨通道内的相应的压力波，全通箝位信号可防止图像质量的降级。 
在以下的附图和说明中阐述了本公开的一个或多个实现方式的细节。根据这些说明和附图，并且根据权利要求，其他特征和优点将会清楚。 
附图说明
图1图解了喷墨打印机的组件的概图。 
图2图解了在图1的2-2上得到的图1的喷墨打印机的打印头的一部分的垂直截面，示出了半导体主体和限定打印头的单独液滴喷射装置的泵送腔的关联压电致动器。 
图3图解了示出与单独液滴喷射装置相关联的电组件的示意图。 
图4图解了图3的电组件的操作的定时图。 
图5示出了图1的打印机的打印头的电路的示例框图。 
图6图解了示出与单独液滴喷射装置相关联的电组件的替代实现方式的示意图。 
图7图解了图6的电组件的操作的定时图。 
图8A-8B图解了示出与单独液滴喷射装置相关联的电组件的替代实现方式的示意图。 
图9图解了示出与液滴喷射装置相关联的电组件的实现方式示意图。 
图10A示出了与开关相关联的电组件的示意图。 
图10B示出了图10A的定时图。 
图11A示出了与开关相关联的电组件的示意图。 
图11B示出了图11A的定时图。 
具体实施方式
如图1所示，由通过供应线14和15提供且由机载(on-board)控制电路19分配的恒定电压来驱动打印头12的128个单独液滴喷射装置10(在图1上仅示出一个)，以控制单独液滴喷射装置的喷射。外部控制器20通过线路14和15供应电压，并且提供通过附加线16来向机载控制电路19提供控制数据和逻辑功率及定时。可释放由单独液滴喷射装置10喷出的墨水，以在打印头12下移动的基板18上形成打印线17。尽管基板18被示出为按单向穿过模式移动经过静态打印头12，但可替换地，打印头12也可以按扫描模式来移动穿越基板18。 
参照图2，每个液滴喷射装置10包括在打印头12的半导体块21的上表面上的延伸的泵送腔30。泵送腔30从入口32(从墨水源34，沿着侧边)延伸到下降通路36中的喷嘴流路径，下降通路36从块21的上表面22下降到下层29上的喷嘴开口28。覆盖每个泵送腔30的扁平型压电致动器38由从线路14提供的电压激活，并且由来自机载电路19的控制信号来接通和断开，以使得压电致动器变形，由此改变腔30的体积，并且在与基板18经过打印头装置12的相对移动同步的期望时间上排出液滴。在到每个泵送腔30的入口32处提供限流器40。 
图3示出了与每个单独液滴喷射装置10相关联的电组件。每个装置10的电路包括在来自线路14的DC充电电压Xvdc与压电致动器38的电极(充当一个电容器板)之间连接的充电控制开关50和充电电阻器52，压电致动器38还与连接到接地或差分电势的电极(充当另一电容器板)的邻近部分相互作用。形成电容器的这两个电极可以在压电材料的相对侧上，也可以是在压电材料的同一表面上的平行迹线(trace)。每个装置10的电路还包括在来自线路15的DC放电电压Ydc(其可以是接地)与压电致动器38的同一侧之间连接的放电控制开关54和放电电阻器56。响应于控制线60上的开关控制充电信号来接通和断开开关50，并且响应于控制线62上的开关控制放电信号来接通和断开开关54。
参照图3和图4，压电致动器38作用为电容器；由此，在响应于线路60上的开关充电脉冲64而接通开关50之后，跨越压电致动器的电压从Vpzt_Start斜坡上升。在脉冲64的结束处，开关50断开，并且电压的斜坡上升结束在Vpzt_Finish(小于Xvdc的电压)。然后，压电致动器38(充当电容器)通常保持其电压Vpzt_Finish(其可能如图4所示地轻微衰减)，直到通过由响应于线路62上的开关放电脉冲66而接通的放电控制开关54连接到较低电压Ydc来对其放电为止。由线路14和15上的电压以及由于压电致动器38的电容器和电阻器52和56的电阻而引起的时间常数来确定斜坡上升和下降的速度。在图4上示出了打印周期68的开始和结束。由此，相对于彼此地对脉冲64和66进行定时，以将压电致动器38上的电压保持期望长度的时间，且相对于打印周期68来定时，以在相对于基板18的移动和从其他喷出装置10喷出液滴的期望时间上喷出液滴。设置脉冲64的长度，以控制Vpzt的幅度，其与脉冲64、66之间的PZT电压的宽度一起控制墨滴体积和速度。如果正充电到Yvdc，则脉冲66的长度应该长到足以使得输出电压尽量接近Yvdc；如果正充电到中间电压，则脉冲66的长度应该被设置为在被设置为达到该中间电压的时间上结束。 
在一种实现方式中，施加到液滴喷射装置10的充电电压包括单极电压，其中在线路14上施加DC充电电压Xvdc，并且在线路15上施加接地电势。在另一实现方式中，施加到液滴喷射装置10的充电电压包括双极电压，其中在线路14上施加DC充电电压Xvdc，并且在线路15上施加电势上相反的DC充电电压(例如，-Xvdc或者在相位上相差180°)。在另一实现方式中，施加到线路14的充电电压可以是波形。波形可以是方脉冲、锯齿(例如，三角形)波、以及正弦波。波形可以是变化周期的波形、具有一个或多个DC偏移电压的波形、以及多个波形的叠加的波形。 
可将不同的喷射波形(例如，阶跃脉冲、锯齿等)施加到喷墨，以产生不同的响应，并提供不同的墨点尺寸。打印头上的现场可编程门阵列(FPGA)可存储可用喷射波形的波形表。从计算机传送到打印头的每个图像扫描线封装可包括到波形表的指针，以指定应该将哪个喷射波形用于该扫描线。可替换地，图像扫描线分组可包括多个点，如一个点对应于扫描线上的每个装置，以在特定于装置的基础上指定哪个喷射波形应该用于产生期望的墨点尺寸。结果，可在期望的墨点尺寸上增加打印控制。 
波形表还可以包括数个参数，用来增加打印控制、并对每个打印任务产生不同的响应和墨点尺寸。这些参数可基于不同类型的基板(例如，普通纸、光滑纸、透明膜、新闻纸、杂志纸)以及在这些基板上的墨水吸收率。其他参数可取决于打印头的类型，如具有电机械换能器或压电换能器(PZT)的打印头，或者具有发热元件的热喷墨打印机头。波形表可具有取决于不同类型的墨(例如，照片打印墨、普通纸墨、特定颜色的墨、特定墨浓度的墨)或墨盒的共振频率的参数。波形表可具有用来补偿墨喷嘴之间的喷墨方向差异性的参数、以及用来校准打印进程的参数，如校正湿度变化。 
参照图5，机载控制电路19包括分别用于线路14、15上的恒定电压Xvdc和Ydc的输入、D0-D7数据输入70、逻辑电平喷射脉冲触发器72(用来将液滴喷射出与基板18和打印头12的相对运动同步)、逻辑功率74以及可选编程端口76。电路19还包括接收器78、现场可编程门阵列(FPGA)80、晶体管开关阵列82、电阻器阵列84、晶体86和存储器88。晶体管开关阵列82每个都包括用于64个液滴喷射装置10的充电和放电开关50、54。 
FPGA 80每个都包括用来在期望的时间上、对各个压电致动器38提供脉冲64、66的逻辑。D0-D7数据输入70被用于设定FPGA 80中的各个开关50、54的定时，使得在打印周期68中，脉冲在期望的时间上开始和结束。当在运行期间将始终从喷出装置喷出相同尺寸的液滴时，仅需要在开始运行前，通过输入D0-D7，将此定时信息输入一次。如果液滴尺寸将逐滴变化时，例如，用以提供灰度控制，则定时信息将需要在每个打印循环的开始，经过D0-D7，并在FPGA中更新。在打印期间单单使用输入D0来提供串位流的喷射信息，以识别哪个液滴喷射装置10在打印周期期间操作。可使用其他逻辑装置(例如，离散逻辑或微处理器)来代替FPGA。 
电阻器阵列84包括用于各自的液滴喷射装置10的电阻器52、56。对由阵列84控制的64个液滴喷射装置中的每一个，存在两个输入和一个输出。 
可使用编程端口76来代替D0-D7数据输入，以输入用来设定FPGA 80的数据。可使用存储器88来缓冲和预存储用于FPGA 80的定时信息。 
在正常打印模式下的操作中，可校准单独的液滴喷射装置10，以确定每个装置10的脉冲64、66的适当的定时，使得每个装置将使用期望的体积和期望的速度来喷出液滴，并且，此信息被用于对FPGA 80进行编程。还可采用此操作，而无需校准，只要已确定了适当的定时即可。然后，通过数据输入70的D0端来串行传送指定打印任务的数据，并且将其用于控制FPGA中的逻辑，以在指定了具体装置来打印该打印任务的每个打印周期中触发脉冲64、66。 
在灰度打印模式下，或者在采用逐滴变化的操作中，在每个打印周期的开始处，设置每个装置10的定时的信息经过数据输入70的所有8个端D0-D7，使得在该打印周期期间，每个装置将具有期望的墨滴体积。 
FPGA 80还可接收定时信息，并被控制来提供所谓备忘录脉冲(ticklerpulse)的电压，其不足以喷出液滴，但足以移动不经常喷射的单独喷出装置上的液面(meniscus)并防止它耗干。 
FPGA 80还可接收定时信息，并被控制来将噪声排进液滴喷射信息中，以便中断可能的打印图案和条带。 
FPGA 80还可接收定时信息，并被控制来改变幅度(即，Vpzt_Finish)以及宽度(充电和放电脉冲64、66之间的时间)，以在任务期间，对于后续液滴，达到(例如)从液滴喷射装置10喷出的第一液滴的速度和体积。 
两个电阻器52、56，一个用于充电，一个用于放电，它们的使用允许独立地控制压电致动器38上的电压的斜坡上升和斜坡下降。可替换地，开关50、54的输出可连结到一起，并且连接到公共电阻器，该公共电阻器连接到压电致动器38，或者，连结到一起的输出可直接连接到致动器38本身，而在其他地方提供与致动器38串联的电阻。 
通过充电到期望的电压(Vpzt_Finish)，并且通过断开源电压Xvdc和依靠致动器的电容来保持压电致动器38上的电压，与在喷射脉冲的长度期间将致动器保持在该电压(其将会是Xvdc)的情况下将会使用的功率相比，打印头使用更少的功率。 
例如，可由接通和断开的电流源来代替开关和电阻器。而且，可使用公共电路(例如，开关和电阻器)来驱动多个液滴喷射装置。而且，驱动脉冲参数可随着液滴喷射的频率而变化，以减小作为频率的函数的墨滴体积的变化。而且，第三开关可与每个泵送腔相关联，并且被控制来(例如)在未喷 射时将压电致动器38的电极连接到地，而使用第二开关，来将压电致动器38的电极连接到比接地更低的电压，以加速放电。 
还可以创建更复杂的波形。例如，可接通开关50，来使得电压上升到V1，然后断开一段时间，以保持该电压，然后再接通，以上升到电压V2。可通过开关50和开关54的适当的接通来创建更复杂的波形。 
如图6和图7所示，每个液滴喷射装置可使用多个电阻器、电压和开关，来得到不同的转换率(slew rate)。每个液滴喷射装置可包括在电源和电致动位移装置之间并联的一个或多个电阻器。可将开关放置在电源和所述一个或多个电阻器中的每个器的路径上，以在对装置充电时控制并联电阻器的有效电阻。可替换地，电阻器可以是开关的一部分。例如，电阻器可以是MOS型(金属氧化物半导体)开关的源极到漏极电阻，并且可通过切换该开关的栅极上的电压来制动MOS开关。每个液滴喷射装置可包括在放电端和电致动位移装置之间并联的一个或多个电阻。可将开关放置在放电端和所述一个或多个电阻的每个的路径上，以在对装置放电时控制并联电阻的有效电阻。 
图6示出了用于喷出装置的替代控制电路100，其中，使用多个(这里，两个)充电控制开关102、104和关联充电电阻器106、108，来对压电致动器的电容器110充电，并且使用多个(这里，两个)放电控制开关112、114和关联放电电阻器116、118，来对压电致动器的电容器110放电。 
控制电路100可充当对进入的波形的低通滤波器。低通滤波器可过滤高频谐波，以对给定输入产生更可预测和一致的喷射序列。在一种实现方式中，低通滤波器的时间常数可表述为“Reff×C”，其中Reff是并联的电阻器的有效电阻，而C是电容器110的电容。因为可根据有效地并联哪个开关来调整Reff，所以低通滤波器的时间常数可变化，并且可相应地调整(例如，整形)所生成的、跨越电容器110的波形。 
可通过可被传递来对电容器110充电和放电的电流量来确定在充电阶段期间的斜坡斜率。由驱动控制电路100的内部电路(未示出)可传递到控制电路100以对电容器110充电(或放电)的电流量来限制电容器110的充电(或放电)。在一个方面，可将转换率表述为电流对电容的比(转换率＝I/C)。可替换地，可将转换率表述为跨越电容器110的电压的改变除以有效电容与电容的乘积(转换率＝ΔV/(Reff*C))。因而，可通过变化Reff来调整转换率和充电及放电的斜率。例如，如果接通开关102和104，则Reff可代表电阻 器106和108的并联组合的有效电阻。然而，如果断开开关102并接通开关104，则Reff可代表电阻器108的电阻。 
图7示出了基于在输入处施加的恒定输入电压Xvdc的致动器电容器上所产生的电压的定时图。通过接通开关102同时断开其他开关，来引起120处的斜坡上升。121处的平台部分代表跨越部分充电的电容器的电压，其中，在120期间使得开关102对电容器部分充电之后，断开所有开关。通过接通开关104同时断开其他开关，来引起122处的斜坡上升。125处的平台部分代表全充电电容器，其中，输入电压Xvdc的值跨越电容器110。当跨越电容器110的电压已到达最后电压Xvdc时，可断开电路中的所有开关，已节省功率。此时，电容器110有效地“保存”电压Xvdc，这是因为电容器上的电荷不会改变。通过接通开关112同时断开其他开关，来引起124处的斜坡下降。通过接通开关114同时断开其他开关，来引起126处的斜坡下降。斜坡上升120、122的斜率以及斜坡下降124、126的斜率可根据激活的开关的电阻来变化。尽管图7示出了同时激活一个开关，但可同时激活超过一个的开关，以改变有效电阻以及斜坡的斜率。 
在一种实现方式中，可在将波形施加到电路的输入之前，选择在电路中激活的开关。在此实现方式中，在喷射间隔的整个持续时间期间，固定有效电阻。可替换地，可在喷射间隔的持续时间期间激活开关。在此替换实现方式中，可通过改变电路的响应来对施加到电路输入的波形进行整形。电路的响应可随着有效电阻Reff而变化，可通过选择将哪些开关连接在电路中，来在喷射间隔的各个瞬间选择有效电阻Reff。 
在另一实现方式中，可跨越每个电阻器的各自路径中的所有电阻来施加单个波形，其中，激活路径的各自的开关。可替换地，每个电阻器的路径可使用不同的波形，其中激活各自路径的各自开关。在此情况下，在装置处产生的波形可以是多个波形的叠加。在此方面中，可提供未被存储在波形表中的波形。因此，可从波形表中存储的波形数据、以及从作为跨越一组并联电阻器路径而叠加的波形的结果而生成的波形来提供波形。在此方面中，可使得打印头上用来存储波形表的存储器的量最小化，以生成有限数目的基本波形图案，并且控制开关可用来生成其他和/或复杂的波形图案。结果，液滴喷射装置可具有基于所存储的波形数据和/或用于控制开关的机械数据来调节或调整的响应。 
图8A图解了示出与单独液滴喷射装置相关联的电组件的替代实现方式的示意图。图8A示出了用于喷出装置的替代控制电路850，其中，使用多个(这里，N个)充电控制开关Sc_1 802、Sc_2 812和Sc_N 824和关联充电电阻器Rc_1 810、Rc_2 816和Rc_N 814，来对压电致动器的电容器C860充电，并且使用多个(这里，N个)放电控制开关Sd_1 832、Sd_2 834和Sd_N 836和关联放电电阻器Rd_1 840、Rd_2 842和Rd_N 844，来对电容放电。 
图7还可示出在120之前施加并在126之后移除波形的情况下、一个周期的方脉冲波形Xv_waveform的电容上所产生的电压电荷。例如，可通过接通开关802同时断开其他开关来引起120处的斜坡上升。可通过接通开关104同时断开其他开关来引起812处的斜坡上升。可通过接通开关832同时断开其他开关来形成124处的斜坡下降。可通过接通开关834同时断开其他开关来形成126处的斜坡下降。可替换地，可在斜坡上升或斜坡下降期间断开或接通任意数目的开关。而且，可在斜坡上升或斜坡下降期间断开或接通多个开关。 
在一种实现方式中，控制电路850中的所有电阻器具有相同电阻。在另一实现方式中，控制电路850中的电阻器具有不同的电阻。例如，充电电阻器Rc_1 810、Rc_2 816和Rc_N 814以及相应的放电电阻器Rd_1 840、Rd_2842和Rd_N 844是二进制加权(binary-weighted)电阻器，其中，一个(并联)路径中的电阻可以是另一(并联)路径中的电阻器的两倍。可替换地，每个电阻器可具有使得有效电阻Reff 2倍地变化的电阻(例如，Reff可以是R、2R、4R、8R、...32R等)。 
图8B图解了示出与单独液滴喷射装置相关联的电组件的替代实现方式的示意图。图8B示出了用于喷出装置的替代控制电路851，其中，使用多个(这里，N个)充电控制开关Sc_1 802、Sc_2 812和Sc_N 824以及关联充电电阻器Rc_1 810、Rc_2 816和Rc_N 814，来对压电致动器的电容器C 860充电，并且使用多个(这里，N个)放电控制开关Sd_1 832、Sd_2 834和Sd_N836以及关联放电电阻器Rd_1 840、Rd_2 842和Rd_N 844，来对电容放电。可使用多个波形(例如，Xv_waveform_1、Xv_waveform_2和Xv_waveform_N)，作为对控制电路851的输入波形，以生成跨越电容器C860的叠加波形。 
在图8A中，使用一个波形作为每个开关-电阻路径的公共波形。例如， Sc_1 802和Rc_1 810的路径在开关Sc_1 802的输入处具有与Sc_2 812和Rc_2 816的路径的开关Sc_2 812的输入处相同的波形。在图8B中，每个充电控制开关Sc_1 802、Sc_2 812和Sc_N 824在开关的输入处可具有不同的波形(例如，Xv_waveform_1、Xv_waveform_2和Xv_waveform_N)。因此，每个开关-电阻路径(例如，Sc_1 802和Rc_1 810的路径、Sc_2 812和Rc_2 816的路径、以及Sc_N 824和Rc_N 814的路径)可具有穿越路径的不同的波形。 
在一种实现方式中，当与如图3所示地使用单个开关相比，并联开关可以不增加图6(或图8A、8B)中的电路的模具(die)的整体面积。在另一实现方式中，图6(或图8A、8B)中的电路所需的功率可以不增加在图3所示的电路的设计中耗散的功率。 
图9图解了示出与单独液滴喷射装置相关联的电组件的替代实现方式的另一示意图。图9示出了用于喷出装置的控制电路900，其中，使用多个(这里，4个)控制开关Sc_1 902、Sc_2 912、Sc_3 922和Sc_4 932以及关联电阻器Rc_906、Rc_2 916、Rc_3 926和Rc_4 936，来对压电致动器的电容器C960充电和放电。取代使用如图3、6、8A和8B所示的分离的放电控制开关和关联放电电阻器，可使用放大器950来驱动输入信号Xinput，以使用控制开关Sc_1 902、Sc_2 912、Sc_3 922和Sc_4 932以及关联充电电阻器Rc 906、Rc_2 916、Rc_3 926和Rc_4 936来对电容器C960充电和放电。放大器950可为电容器C960供应充电电流和放电电流。输入信号Xinput可以是恒定电压输入(例如，DC输入)，或者可以是其他类型的波形，如锯齿波形或正弦型波形等。在一种实现方式中，可在放大器950施加和驱动输入信号之前，将每个控制开关预设为断开或接通位置。在已施加了输入信号并且已通过放大器950将电容器C960充电或放电到最终值之后，可为了要施加到电路900的后续的输入信号，将每个控制开关重设为不同的断开或接通位置。后续输入信号可以是与为前一信号施加的相同类型的输入信号，或者可以是不同类型的输入信号，如锯齿波形之后是正弦型波形。 
图10A示出了与开关相关联的电组件的示意图。图10B示出了对应于图10A中的开关的定时图。由驱动波形信号1010驱动开关的输入，并且开关的输入被连接到PZT元件1014。通道控制信号1020“接通”(或“关断”)开关1022，并且将驱动波形信号1010与PZT元件1014相连接(或断开)。模拟开关1022具有寄生漏电流I1 1026和I2 1028，其可改变在PZT电容器元件 1014上存储的电荷量，并且在不由驱动波形信号1010驱动PZT元件1014时可使得PZT电压1012发生改变。 
对于理想的PZT电压1064(即，当不存在来自开关的漏电流(I1＝I2＝0)时)，在非喷射时段1042、1046、1050(即，当液滴喷射装置不喷墨时)期间，PZT电压保持为恒定电压，这是因为PZT元件1014不损失电荷。对于此实现方式，当充电控制信号1062保持为高时，液滴喷射装置根据驱动波形1060来喷墨。结果，当理想PZT电压1064在墨液滴喷射周期1040、1044、1048中时，液滴喷射装置在通道控制1062保持为高或“接通”时，喷射驱动波形1060。理想地，因为不存在漏电流，所以PZT元件上的电荷量在非喷射时段1042、1046、1050期间、以及在通道控制被保持为低或“关断”时保持相同。 
对于当实际PZT电压1066具有漏电流I1＞I2时的情况，来自电压供应端1024的电流泄漏I1 1026比到接地电势1016的电流泄漏I2 1028更大。结果，PZT元件1014上的电荷量在通道控制被“关断”时(在1042、1044、1046、1050)增加，并且PZT电压增加，直到PZT电压1066达到电压供应端的电平(在1050的结束处示出)。 
对于当实际PZT电压1068具有漏电流I1＜I2时的情况，来自电压供应端1024的电流泄漏I1 1026比到接地电势1016的电流泄漏I2 1028更小。结果，PZT元件1014上的电荷量在通道控制被“关断”时(在1042、1044、1046、1050)减少，并且PZT电压减少，直到PZT电压1068达到接地电势的电平(在1050的结束处示出)。 
在实际PZT电压1066、1068的长期的非喷射1050期间，在PZT元件上产生的电压可能损坏PZT元件。在短期的非喷射1042、1046期间，当PZT电压不达到接地或电压供应端的电平时，PZT元件上的电荷可能在接通通道控制信号1062时突然放电(或充电)到驱动波形电压1060的电压电平。PZT元件的突然放电(或充电)到驱动波形电压的电压电平可能在喷墨通道内部产生压力波，其可能积极地或消极地干扰在后续喷射周期中意图引入的能量。作为PZT元件上的突然放电(或充电)的结果，整体图像质量可能降级。 
图11A示出了与开关相关联的电组件的示意图。图11B示出了对应于图11A中的开关的定时图。该示意图示出，通过OR(或)门1018连接通道控制信号1020和全通箝位信号(all-on clamp signal)1030，以控制模拟开关1022 的“接通”和“关断”功能性。只要通道控制信号1020或全通箝位信号1030“接通”或为高时，开关1022就可将驱动波形信号1010电连接到PZT元件1014。在一个方面中，通过在非喷射时段1042、1046、1050期间将PZT元件电压1012保持为恒定电压电平，全通箝位信号1030可防止如图10A-10B中所述的对PZT元件1014的损坏。在另一方面中，通过防止PZT元件的突然放电(和充电)以及喷墨通道内的相应压力波，全通箝位信号可防止图像质量的降级。 
对于没有来自开关的漏电流(I1＝I2＝0)的理想PZT电压1074，PZT电压在液滴喷射装置不喷墨的非喷射时段1042、1046、1050期间保持为恒定电压，这是因为PZT元件1014不损失电荷和/或因为全通箝位信号可将该电压维持为恒定。可在非喷射时段1042、1046、1050期间接通全通箝位信号1080，以将PZT电压保持为驱动波形信号的电平。对于此实现方式，当充电控制信号1072保持为高时，液滴喷射装置根据驱动波形1070来喷墨。结果，当理想的PZT电压1074在墨液滴喷射周期1040、1044、1048中时，液滴喷射装置在通道控制1072保持为高或“接通”时喷射驱动波形1070。PZT电压可在非喷射时段1042、1046、1050期间、以及在通道控制保持为低或“关断”时保持恒定。当接通全通信号时，还可在非喷射时段1042、1046、1050期间将PZT电压驱动为恒定电压。 
对于当实际PZT电压1076具有漏电流I1＞I2 1076或I1＜I2 1078时的情况，可在非喷射时段1042、1046、1050期间接通全通箝位信号1080，以将PZT电压保持恒定。对于这些非喷射时段1042、1046、1050，将驱动波形保持为恒定电压电平，并且全通箝位信号1080接通开关1022，以将驱动波形1070电连接到PZT元件。当通道控制1072和全通箝位1080关断，并且液滴喷射装置处于墨液滴喷射周期1044中时，PZT元件未被电连接到驱动波形，并且漏电流可开始改变PZT电压，这是因为电荷开始聚集到(或离开)PZT元件。如果接通通道控制信号1072或全通箝位信号1080以将PZT元件连接到驱动波形信号，则实际PZT电压1076或1078可被恢复(在1046)到驱动波形电压。 
在一个方面，在非喷射时段期间使用全通箝位信号来驱动PZT元件，可克服开关上的寄生电荷泄漏的影响。在另一方面，可使用全通箝位信号来取代通道控制信号的开关控制。 
本公开的其他实现方式在所附权利要求的范围内。例如，开关和电阻器可以是离散元件，或者可以是单个元件的一部分，如场效晶体管(FET)开关的电阻。可基于液滴喷射装置的功率耗散来设计图3、图6、图8A-8B和图9中所示的电阻。在另一示例中，可基于液滴喷射装置的有效充电和/或放电时间常数来设计图3、图6、图8A-8B和图9中所示的电阻。在图10A和图11A中，开关1022可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。在另一实现方式中，可使用其他类型的逻辑功能来取代图11A中的OR门1018。而且，一个全通箝位信号1030可控制阵列中的多个开关的功能性。 

Claims (21)

1.一种控制液滴喷射装置的方法，该液滴喷射装置包括将波形输入信号选择性地提供给一个压电致动器的至少一个开关，该方法包括：
在液滴喷射时段期间，使用通道控制信号控制所述至少一个开关通过所述波形输入信号来选择性地驱动该压电致动器；以及
在非喷射时段期间，使用箝位控制信号控制所述至少一个开关通过恒定电压电平来驱动该压电致动器。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当关闭所述液滴喷射装置时，所述箝位控制信号防止电荷聚集在所述压电致动器上。
3.如权利要求1所述的方法，其中，当关闭所述液滴喷射装置时，所述箝位控制信号防止电荷从所述压电致动器泄漏。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：选择通道控制信号或箝位控制信号以防止压电电压漂移。
5.如权利要求1所述的方法，其中，通道控制信号和箝位控制信号还控制多个开关。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述多个开关包括二进制加权开关。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：逻辑组合通道控制信号和箝位控制信号，以生成用于控制所述至少一个开关的单个驱动信号。
8.如权利要求7所述的方法，还包括将通道控制信号和箝位控制信号连接到OR门的输入端。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述OR门的输出端包括用于控制所述至少一个开关的单个驱动信号。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在非喷射时段期间，所述压电致动器上的恒定电压电平在接地电势和供电电势之间的中间范围上。
11.一种用于液滴喷射装置的设备，包括：
多个压电致动器；
至少一个开关，用来将波形输入信号选择性地提供给一个压电致动器；以及
控制器，被配置为在液滴喷射时段期间，使用通道控制信号控制所述至少一个开关以通过所述波形输入信号来选择性地驱动该压电致动器，并且，在非喷射时段期间，使用箝位控制信号控制所述至少一个开关以通过恒定电压电平来驱动该压电致动器。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述至少一个开关包括用来与波形输入信号连接的输入端、用来与压电致动器耦连的输出端、用来使用通道控制信号或箝位控制信号控制所述至少一个开关的电连接的控制信号端，其中，当所述箝位控制信号控制所述至少一个开关时，所述波形输入信号包括恒定电压电平。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述控制器被耦连到所述至少一个开关的控制信号端，并且其中，所述控制器使用通道控制信号和箝位控制信号来控制所述至少一个开关。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述控制器包括用来将通道控制信号或箝位控制信号逻辑连接到所述至少一个开关的控制信号端的OR门。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述OR门的第一输入被耦连到通道控制信号，所述OR门的第二输入被耦连到箝位控制信号，并且所述OR门的输出被耦连到所述至少一个开关的控制信号端。
16.如权利要求12所述的设备，其中，在所述液滴喷射装置的非喷射时段期间，所述箝位控制信号控制所述至少一个开关的电连接。
17.如权利要求12所述的设备，其中，在所述液滴喷射装置的喷射时段期间，所述通道控制信号控制所述至少一个开关的电连接。
18.一种用来防止喷墨打印机的多个压电致动器上的电压漂移的系统，该系统包括：
波形驱动电路，用来驱动电压波形；
至少一个开关，用来电连接所述波形驱动电路与一个压电致动器；以及
控制器，被配置为使用通道控制信号控制所述至少一个开关在液滴喷射时段期间选择性地驱动该压电致动器和使用箝位控制信号控制所述至少一个开关在非喷射时段期间驱动该压电致动器，其中，所述波形驱动电路在非喷射时段期间驱动恒定电压波形。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述控制器被配置为在液滴喷射时段期间和在非喷射时段期间，将所述至少一个开关的输入处的波形驱动电路与所述至少一个开关的输出处的压电致动器电连接。
20.如权利要求18所述的系统，其中，所述控制器包括通道控制信号，用来通过来自所述波形驱动电路的电压波形来控制所述至少一个开关何时电连接所述压电致动器。
21.如权利要求18所述的系统，其中，所述控制器包括箝位控制信号，用来在非喷射时段期间，控制至少一个开关将所述开关的输入处的波形驱动电路与所述开关的输出处的压电致动器电连接。
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