CN102089150A - 通过使增压室内的压力减小来提供滴剂大小可变喷射的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在此描述了一种用于利用多脉冲波形来驱动液滴喷射装置的方法和设备。在一种实施方式中，用于驱动具有执行器的液滴喷注装置的方法包括将具有两个或更多个驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形施加到执行器。该方法还包括响应于每个脉冲，在增压室中生成压力响应波。该方法还包括使液滴喷射装置响应于多脉冲波形的驱动脉冲来喷射液体液滴。该方法还包括利用与所述对消脉冲相关的压力响应波来消除与驱动脉冲相关的压力响应波。

Description

通过使增压室内的压力减小来提供滴剂大小可变喷射的方法和设备
相关申请
本发明与2008年5月23日提交的美国共同待决临时专利申请No.61/055,637相关，本申请根据35U.S.C.§119(e)要求上述临时专利申请的申请日的权益，所述临时专利申请作为参考被整体合并于此。
技术领域
本发明的实施方式涉及液滴喷射，并且更具体地，涉及使用对消脉冲来减小增压室内的压力，从而进行滴剂大小可变喷射。
背景技术
液滴喷射装置被用于各种用途，最普遍的是用于在各种介质上打印图像。它们通常被称为喷墨装置或喷墨打印机。按需喷墨液滴喷射装置由于其灵活且经济实惠，所以被用于许多应用中。按需喷墨装置响应于特定的信号(通常是可以包括单个脉冲或多个脉冲的电波形)来喷射一个或多个液滴。多脉冲波形的不同部分可以被选择性地触发以产生液滴。
液滴喷射装置通常包括从液体供应装置到喷嘴路径的液体路径。喷嘴路径在喷嘴口处终止，滴剂从喷嘴口被喷射。通过利用执行器对液体路径中的液体施加压力来控制液滴喷射，所述执行器可以例如是压电偏转器、热气泡喷注式发生器或静电偏转元件。执行器响应于所施加的电压来改变几何形状或弯曲部。压电层的弯曲对沿着油墨路径设置的增压室内的油墨施加压力。沉积精度受一些因素的影响，包括在装置的头部和多个头部中由喷嘴所喷射的滴剂的体积和速度均匀性。液滴大小和液滴速度均匀性反过来也受诸如油墨路径的尺寸均匀性、声音干扰效果、油墨流动路径中的污染和执行器的动作均匀性的因素影响。
每个喷墨装置具有自然频率，该自然频率与沿着喷射器(或喷注装置)的长度传播的声波的周期倒数相关。喷注装置自然频率可以影响喷注装置性能的多个方面。例如，喷注装置自然频率通常影响打印头的频率响应。通常，对于从大幅小于自然频率至喷注装置的大约25％自然频率的频率范围而言，喷注装置速度保持在目标速度附近。随着频率增长超出该范围，喷注装置速度开始以逐渐增加的量而改变。该改变一部分由来自之前的驱动脉冲的剩余压力和流量引起。这些压力和流量与当前的驱动脉冲相互作用，并且能够引起相长干扰或相消干扰，这导致与液滴以其他方式发射相比，液滴更快或者更慢地发射。相长干扰增加了驱动脉冲的有效幅度，使液滴速度增大。相反，相消干扰减少了驱动脉冲的有效幅度，从而使液滴速度减小。
图1示出了根据已有方法的喷墨装置的波形。该喷墨装置包括执行器，当施加电压时，该执行器被弯曲或开射。该波形通过首先创建初始负压力(填充)来发射液滴，然后随着压力波通过增压室传播，将执行器保持在该位置。一旦压力波在腔室的端部反射，则执行器随着压力波的反射同相施加正压力(发射)。随后的驱动脉冲可以与先前的压力波进行相长或相消干扰，从而导致液滴速度的变化。
由喷注装置响应于多脉冲波形而喷射的单个油墨液滴的体积随着每个随后的脉冲而增加。图2示出了来自喷嘴的油墨响应于多脉冲波形而积聚和喷射。在初始脉冲之前，喷墨装置内的油墨终止于弯液面处，该弯液面从喷嘴的孔稍微向后弯曲(由于内部压力)。在喷射液滴后，喷墨装置内的油墨应该再次在喷嘴内终止于弯液面处。图1中的波形基于油墨液滴的一部分没有脱离和喷射来产生图2中所示的弯液面回弹。更确切地讲，该部分是振荡的，并保持附着在喷嘴内的油墨上。这可以导致所喷射的液滴体积的更大的变化，并对随后的液滴喷射产生不利影响。
附图说明
在附图的图示中，通过示例而非限制的方式示出了本发明，在附图中：
图1示出了根据已有方法的喷墨装置的波形；
图2示出了根据已有方法的来自喷嘴的油墨响应于多脉冲波形而积聚和喷射；
图3是根据一种实施方式的压电喷墨装置打印头；
图4是根据一种实施方式的喷墨装置模块的横截面侧视图；
图5示出了根据一种实施方式的用于将油墨滴剂喷射在承印物上以绘制图像的按需压电滴剂打印头模块；
图6示出了根据一种实施方式的对应于邻近流动路径的一系列驱动电极的顶视图；
图7示出了用于利用多脉冲波形驱动液滴喷射装置的一种实施方式的流程图；
图8示出了根据一种实施方式的单个脉冲波形以及相关的压力响应波；
图9示出了根据一种实施方式的具有驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形以及增压室内相关的压力响应波；
图10示出了根据一种实施方式的在具有和不具有对消脉冲时的滴剂速度与频率响应的关系图；
图11A和图11B示出了根据某些实施方式的具有驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形以及执行器内相应的压力响应波；
图11C示出了根据一种实施方式的对于图11A和图11B中示出的多脉冲波形而言的滴剂速度与频率响应的关系图；
图12示出了根据一种实施方式的具有三个驱动脉冲和对消脉冲的倒梯形多脉冲波形；
图13示出了根据一种实施方式的波形的滴剂布局；以及
图14示出了根据另一种实施方式的具有三个驱动脉冲和对消脉冲的倒梯形多脉冲波形。
具体实施方式
在此详细描述了一种利用多脉冲波形驱动液滴喷射装置的方法和设备。在一种实施方式中，用于驱动具有执行器的液滴喷射装置的方法包括将多脉冲波形施加到执行器，该多脉冲波形具有两个或更多个驱动脉冲和对消脉冲。所述方法还包括响应于每个脉冲，在增压室内生成压力响应波。所述方法还包括响应于与多脉冲波形的驱动脉冲相关的一个或多个压力响应波，使液滴喷射装置喷射液体液滴。所述方法还包括利用与对消脉冲相关的压力响应波来消除与驱动脉冲相关的压力响应波。
图3是根据一种实施方式的压电喷墨装置打印头。如图3所示，打印头12的128个单独的液滴喷射装置10(图3中只显示了一个)由连续电压驱动以控制单独的液滴喷射装置10的发射，所述连续电压在供应线路14和15上被提供并由板上控制电路19分配。外部控制器20通过线路14和15提供电压，并通过另外的线路16来将控制数据、逻辑电平以及时序提供到板上控制电路19。由单独的喷射装置10喷注的油墨可以被传送以在承印物18上形成打印线17，所述承印物18在打印头12下移动。虽然承印物18被显示为以单程模式穿过静止的打印头12，但可替换地，打印头12也可以以扫描模式跨过承印物18。
图4是根据一种实施方式的喷墨装置模块的横截面侧视图。参考图4，每个液滴喷射装置10包括位于打印头12的半导体块21的上表面上的细长的增压室30。该增压室30从入口32(沿侧面从油墨源34)延伸到下降通道36中的喷嘴流动路径，所述下降通道36从块21的上表面22向下延伸到下层29中的喷嘴口28。覆盖每个增压室30的平面压电执行器38由从线路14提供的电压触发，并由来自板上电路19的控制信号开启和关闭，以使压电执行器形状以及腔室30内的体积变形，并在与承印物18经过打印头装置12的相对运动同步的所需时间排出液滴。在入口32处对每个增压室30提供限流装置40。
图5示出了根据一种实施方式的用于将油墨滴剂喷射在承印物上以绘制图像的按需压电滴剂打印头模块。该模块具有一系列间隔很近的喷嘴口，油墨可以从该喷嘴口喷射。每个喷嘴口由流动路径提供油墨，该流动路径包括增压室，油墨在增压室中被压电执行器施加压力。其他模块也可以用于在此所述的技术。
参考图5，其中示出了模块100中的单个喷注结构的流动路径的横截面，油墨通过供应路径112进入模块100，并被上升空间(ascender)108引到阻抗元件114和增压室116。油墨在流过阻抗元件114之前绕支撑物126流动。在增压室内油墨被执行器122施加压力，并通过下降空间(descender)118导入喷嘴口120，滴剂从该喷嘴口120喷射。
流动路径的特征在模块体124内被限定。模块体124包括基部、喷嘴部和隔板。所述基部包括硅基层(基部硅层136)。该基部限定了供应路径112、上升空间108、阻抗元件114、增压室116和下降空间118的特征。所述喷嘴部由硅层132形成。在一种实施方式中，喷嘴硅层132被熔接到基部的硅层136并限定了将油墨从下降空间118导入喷嘴口120的锥形壁134。所述隔板包括隔板硅层142，该隔板硅层142熔接到基部硅层136，且对着喷嘴硅层132。
在一种实施方式中，执行器122包括具有大约21微米厚度的压电层140。该压电层140也可以被设计为其他厚度。压电层140上的金属层形成了接地电极152。压电层140上的上部金属层形成驱动电极156。绕线连接150将接地电极152连接到位于压电层140的暴露表面上的接地触点154。电极断开处160使接地电极152与驱动电极156电绝缘。金属压电层140通过粘合层146粘合到硅隔板142。在一种实施方式中，粘合剂是聚合苯环丁烯(BCB)，但也可以是各种其他类型的粘合剂。
金属压电层140被切断以限定增压室116上的有效压电区域。特别地，金属压电层140被切断以提供绝缘区148。在绝缘区148中，压电材料从下降空间上的区域被移除。该绝缘区148使喷嘴阵列的任一侧上的执行器阵列分开。
图6示出了根据一种实施方式的对应于邻近流动路径的一系列驱动电极的顶视图。每个流动路径具有通过窄的电极部170连接到驱动电极触点162的驱动电极156，对所述驱动电极触点162进行电连接以用于传送驱动脉冲。窄的电极部170位于阻抗元件114上，并减少了穿过部分不需要被启动的执行器122的电流损失。多个喷注结构可以形成在单个打印头模具中。在一种实施方式中，在制造期间，多个模具同时被形成。
PZT部件或元件(例如，执行器)被配置成响应于由驱动电子器件施加的驱动脉冲来改变增压室中的液体压力。对于一种实施方式，执行器从增压室喷射液体液滴。驱动电子器件耦合到PZT部件上。在打印头模块的操作期间，执行器从增压室喷射液体液滴。驱动电子器件耦合到执行器上，其中驱动电子器件利用多脉冲波形来驱动执行器从而使得执行器响应于在增压室中生成压力响应波来喷射液体液滴，所述多脉冲波形具有两个或更多个驱动脉冲以及对消脉冲，响应于每个驱动脉冲来在增压室中生成压力响应波。与对消脉冲相关的压力响应波使得与驱动脉冲相关的压力响应波减小，从而减少对生成另外的压力响应波的随后的驱动脉冲的干扰。在一种实施方式中，至少两个所喷射的液滴具有不同的液滴大小，其中每个液滴以大体上相同的有效滴剂速度被喷射。
在正常的操作中，压电元件首先被启动，以增加增压室的体积，并且然后，在一段时间周期之后，该压电元件被退动(deactuate)，以返回至原始位置。增加增压室的体积使得负压力波被发出。该负压力起始于增压室，并向着孔和向着油墨填充通道传向增压室的两端。当负波达到增压室的端部并碰到大区域的油墨填充通道(该通道与所接近的自由表面相连通)时，负波被作为正波反射回到增压室，传向孔。压电元件返回其原始位置也创建了正波。压电元件退动的时序使得当其正波和所反射的正波到达孔时相累加。
由驱动脉冲生成的压力波在喷注装置中以喷注装置的自然或谐振频率来回反射。压力波通常从其在增压室中的原始点传到喷注装置的端部，之后传回至增压室下，在该处其将影响随后的驱动脉冲。然而，喷注装置的各部分均会给出局部反射，从而增加了响应的复杂性。图7示出了根据一种实施方式用于利用多脉冲波形驱动液滴喷射装置的过程的流程图。用于驱动具有执行器的液滴喷射装置的过程包括：在处理框702处，向执行器施加具有两个或更多个驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形。过程还包括：在处理框704处，响应于每个脉冲，在增压室中生成压力响应波。过程还包括：在处理框406处，使得液滴喷射装置响应于与多脉冲波形的驱动脉冲相关的压力响应波来喷射液体液滴。过程还包括：在处理框408处，利用与对消脉冲相关的压力响应波来消除或大体上减少与驱动脉冲相关的压力响应波。在一些实施方式中，至少两个液滴具有不同的液滴大小，其中每个液滴以大体上相同的有效滴剂速度从喷嘴喷射到目标。
在一种实施方式中，所述两个或更多个驱动脉冲具有近似相同的频率。与驱动脉冲相关的压力响应波彼此同相，并相长地结合。在该实施方式中，与对消脉冲相关的压力响应波被设计为和与驱动脉冲相关的压力响应波异相(例如，90度)，从而同与驱动脉冲相关的压力响应波相消地结合。
在另一种实施方式中，所述两个或更多个驱动脉冲具有不同的频率。可能需要另外的对消脉冲来消除与具有不同的频率的驱动脉冲相关的压力响应波。
在一种实施方式中，液滴喷射装置响应于多脉冲波形的脉冲或响应于另外的多脉冲波形的脉冲喷射另外的液体液滴。波形可以包括一系列连在一起的分段。每个分段可以包括一定数量的采样，该采样包括固定的时间周期(例如，1至3微秒)和相关数量的数据。采样的时间周期足够长，以使得驱动电子器件的控制逻辑在下一波形分段启用或禁用每个喷注装置喷嘴。在一种实施方式中，波形数据作为一系列地址、电压和标志位采样存储在表中，并可以用软件访问。波形包括用于产生单个大小的液滴和各种不同大小的液滴所需的数据。例如，波形可以以20千赫(KHz)的频率操作，并通过可选择地启用不同的波形脉冲来产生三个不同大小的液滴。这些液滴可以以相同的目标速度被喷射。
图8示出了根据一种实施方式的单个脉冲波形以及相关的压力响应波。参考图8，施加到执行器的输入脉冲810在增压室中生成呈指数衰减的压力响应波820。在一种实施方式中，增压室内的压力响应近似模仿了二阶微分方程(d2/dt2 x(t)+2ζωnd/dt x(t)+ωn 2x(t)-脉冲(t)＝0)，其中振荡压力波的幅度逐渐减小。数据信号830对应于压力响应波820。数据信号830表示时域图中的喷注装置阵列的频率响应。例如，这可以表示发射脉冲之间的标准化速度响应衰减与时间的关系。
波形通过首先创建初始负压力(填充)、并之后在压力通过增压室传播期间将PZT保持在该位置，从而促使液滴的发射。当压力波向着喷嘴反射回来时，PZT施加与压力波的反射同相的正压力(发射)。波形从喷注装置产生天然的滴剂大小。
在发射该滴剂后，压力波从喷嘴反射开，并继续在腔室中振荡，该压力波可以对下一发射脉冲进行干扰。为了减小压力波，对消脉冲施加与所反射的压力波异相的正压力。正压力波对所反射的压力波进行干扰，从而将其抵消。之后，增压室已为下一发射脉冲准备就绪。
图9示出了根据一种实施方式的具有驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形以及增压室内相关的压力响应波。参考图9，输入脉冲910根据前述二阶微分方程来生成通常呈指数衰减的压力响应波920。然而，与对消脉冲940相关的压力响应波可减小压力响应波920，以创建压力响应波950，该压力响应波950具有大约为0的幅度，并且不会对随后的输入脉冲进行干扰。与数据信号830和相应地压力响应波820类似的方式，数据信号930对应于压力响应波920。注意，数据信号930不被对消脉冲940影响。数据信号930表示时域图中的喷注装置阵列的频率响应。
图10示出了根据一种实施方式的在具有和不具有对消脉冲时的滴剂速度与频率响应的关系图。频率响应通过以设定电压在频率范围中发射波形并测量每个频率下从发射脉冲发出到离喷射喷嘴一定距离(例如，0.5毫米(mm)，1.0毫米)的滴剂速度来测量。图10示出了喷注装置内的声能如何传播以及声能如何影响性能以及整个频率范围内的性能均匀性。参考图10，曲线1010表示没有对消脉冲时打印头的频率响应。相反，曲线1020表示有对消脉冲时打印头的频率响应。与曲线1010相比，曲线1020变化更小，从而喷射速度更加均匀。对消脉冲减小了剩余的压力响应波，从而在整个频率范围内改善了喷射速度。打印头之间的速度均匀性是好的图像质量的重要度量。在一种实施方式中，打印头具有所有喷注装置的标准偏差，该标准偏差小于在标准测量条件下的平均速度的百分之十。
图11A和图11B示出了根据某些实施方式的多脉冲波形(每个多脉冲波形均具有驱动脉冲和对消脉冲)以及执行器内相应的压力响应波。在图11A中，输入脉冲1110根据前述二阶微分方程来生成通常呈指数衰减的压力响应波1120。然而，对消脉冲1130以及相关的压力响应波1140会减小压力响应波1120，该压力响应波1120在对消脉冲1130发射之后具有大约为0的幅度并且不会对随后的输入脉冲进行干扰。
以与图11A相似的方式，图11B示出了生成通常将呈指数衰减的压力响应波1160的输入脉冲1150。然而，对消脉冲1170和相关的压力响应波1180会减小压力响应波1160，该压力响应波1160在对消脉冲1170发射之后具有大约为0的幅度并且不会对随后的输入脉冲进行干扰。
图11C示出了根据一种实施方式的对于图10、图11A和图11B中示出的对消脉冲而言的滴剂速度与频率响应的关系图。曲线1190、1192和1194表示具有不同类型的对消脉冲的喷墨装置在整个频率范围内的液滴速度的变化。曲线1190是图11A中示出的驱动和对消脉冲的频率响应。曲线1192是图11B中示出的驱动和对消脉冲的频率响应。曲线1194是图9中示出的驱动和对消脉冲的频率响应。
上述对消脉冲使剩余的压力响应波减小，从而改善整个频率范围内的喷射速度。对消脉冲的脉冲宽度、脉冲幅度、对消脉冲的延迟以及符号(正或负电压)全都可以改变，以影响频率响应。
图12示出了根据另一种实施方式的具有三个驱动脉冲和对消脉冲的倒梯形多脉冲波形。该波形包括驱动脉冲1202、1204、1206和对消脉冲1208。波形1200使得执行器在施加电压的时间周期期间发射，并在释放电压的时间周期期间填充。填充发生在阶段1210、1230和1250。发射发生在阶段1220、1240和1260。填充和发射之间的延迟是脉冲宽度。在一种实施方式中，脉冲宽度是脉冲改变开始到下一脉冲改变开始之间的延迟。
在另一种实施方式中，阶段1210创建初始负压力(填充)，然后随着压力波通过增压室传播，执行器保持在该位置。当压力波在腔室的端部反射时，执行器施加阶段1220的正压力(发射)以生成与所反射的压力波同相的另一个压力波，从而压力波相长地结合。以类似的方式，阶段1230和1250生成在腔室的端部反射的负压力波。阶段1240和1260生成与所反射的压力波同相的正压力波。驱动脉冲1202、1204和1206生成喷墨装置的天然滴剂大小。在一种实施方式中，菱形定义了分段端点，该分段端点与驱动脉冲相关。
阶段1260生成压力波，该压力波在腔室的端部反射，并继续在腔室内振荡，该压力波可以对下一发射脉冲进行干扰。为了减小压力波和其他剩下的压力波，对消脉冲1208施加与所反射的压力波异相的正压力。正压力波对所反射的压力波以相消地方式进行干扰，从而抵消所反射的压力波。
延迟阶段1262使发射阶段1260和对消脉冲1208分开。对于一种实施方式，延迟阶段是3至8微秒。在另外的驱动脉冲被施加到执行器以喷射另一个液滴之前，对消脉冲可以维持在恒定的电压(例如，20伏)15至25微秒。在一种实施方式中，波形1200需要35微秒的时间周期来用于三个驱动脉冲和一个对消脉冲，从而产生液滴并减少压力波之间的干扰。从而，波形1200可以被用于高频应用(例如，高达28kHz)，从而有利提供阻尼来减小反射波，减小剩下的压力波的形成，并在较宽的操作频率范围内提供更均匀的液滴体积和速度。
图13示出了根据一种实施方式的波形1200的滴剂布局。该波形1200使用三个驱动脉冲来生成三个液滴，该三个液滴在脱离喷嘴后合并，并且在形成单个喷射液滴之前不分离成单独的液滴。图13中示出的每个时间片(例如，10微秒、15微秒)均是在关于波形1200的初始所示的时间处采集的图像。波形1200的另外的优点是消除了上述在图2的50至75毫秒时间片中示出的弯液面回弹。弯液面回弹可以以7至8kHz的频率振荡，并影响打印头的频率响应。与图2相反，图13没有与喷嘴中的油墨保持相连并来回振荡的油墨液滴部分。所喷射的液滴利落地脱落，并且油墨弯液面在喷嘴内后退。对消脉冲消除了与驱动脉冲相关的压力波，从而消除了与所喷射的液滴相关的弯液面回弹。
图14示出了根据另一种实施方式的具有三个驱动脉冲和对消脉冲的倒梯形多脉冲波形。该波形包括驱动脉冲1402、1404、1406以及对消脉冲1408。波形1400使得执行器在施加电压的时间周期期间发射，并在释放电压的时间周期期间填充。填充发生在阶段1410、1430和1450。发射发生在阶段1420、1440和1460。
在一种实施方式中，阶段1410创建初始负压力(填充)，然后随着压力波通过增压室传播，执行器保持在该位置。当压力波在腔室的端部反射时，执行器施加阶段1220的正压力(发射)，以生成与所反射的压力波同相的另一个压力波，从而压力波相长地结合。以类似的方式，阶段1430和1450生成在腔室的端部反射的负压力波。阶段1440和1460生成与所反射的压力波同相的正压力波。驱动脉冲1402、1404和1406生成喷墨装置的天然滴剂大小。
阶段1460生成压力波，该压力波在腔室的端部反射，并继续在腔室内振荡，该压力波可以对下一发射脉冲进行干扰。为了减小压力波和其他剩下的压力波，对消脉冲1408施加与所反射的压力波异相的正压力。正压力波对所反射的压力波以相消地方式进行干扰，从而抵消所反射的压力波。
波形1400可以被用于各种高频应用(例如，高达33kHz)，从而有利提供阻尼来减小反射波，减小剩下的压力波的形成，并在较宽的操作频率范围内提供更均匀的液滴体积和速度。
波形中一个或多个对消脉冲的各种参数(例如，幅度、相位)的控制和设计减小了剩下的压力波对由随后的脉冲生成的压力波的干扰。这允许了每个滴剂大小的改良滴剂形成，实现了对滴剂速度的改良控制，减小和/或消除了弯液面回弹，并实现了宽范围频率的油墨喷注操作。
应该理解，上述描述意在举例说明，而不是限制性的。对于本领域的技术人员来说，在阅读和理解上述说明的基础上，许多其他实施方式是显而易见的。所以，本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求享有权利的等价物的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种用于驱动具有执行器的液滴喷射装置的方法，该方法包括：
将具有两个或更多个驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形施加到所述执行器；
使所述液滴喷射装置响应于与所述多脉冲波形中的驱动脉冲相关的压力响应波来喷射液体液滴；以及
利用与所述对消脉冲相关的压力响应波来消除与所述驱动脉冲相关的压力响应波。
2.根据权利要求1所述的方法，其中利用与所述对消脉冲相关的压力响应波来消除与所述驱动脉冲相关的压力响应波降低了对生成另外的压力响应波的随后的驱动脉冲的干扰。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个驱动脉冲具有实质上相同的频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述对消脉冲在所述两个或更多个驱动脉冲对脉冲进行驱动后被发射。
5.根据权利要求2所述的方法，其中与所述驱动脉冲相关的压力响应波彼此同相，并相长地结合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中与所述对消脉冲相关的压力响应波同与所述驱动脉冲相关的压力响应波异相，从而相消地结合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述多脉冲波形包括三个驱动脉冲和一个对消脉冲。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多脉冲波形包括三个驱动脉冲和两个对消脉冲。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述对消脉冲消除了与所述驱动脉冲相关的压力波，以防止与所喷射的液滴相关的弯液面回弹。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述执行器可操作用于响应于所述驱动脉冲来改变所述增压室中的液体压力。
11.一种设备，该设备包括：
执行器，该执行器用于从增压室喷射液滴；以及
驱动电子器件，该驱动电子器件耦合到所述执行器上，其中在操作期间，所述驱动电子器件利用具有两个或更多个驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形来驱动所述执行器，从而使所述执行器响应于所述执行器中的压力响应波来喷射液体液滴，该压力响应波响应于每个驱动脉冲来被生成，其中所述对消脉冲减小了与所述驱动脉冲相关的压力响应波，从而降低了对生成另外的压力响应波的随后的驱动脉冲的干扰。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述液滴喷射装置用于喷射具有不同液滴大小的至少三个液滴，其中每个液滴以实质上相同的有效滴剂速度被喷射。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述多脉冲波形具有在时间周期期间发射的三个驱动脉冲和一个对消脉冲，以使得所述执行器响应于所述驱动脉冲来喷射所述液体液滴。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述三个驱动脉冲和对消脉冲发射的时间周期持续时间小于六十微秒。
15.根据权利要求11所述的设备，其中所述两个或更多个驱动脉冲具有实质上相同的频率。
16.一种打印头，该打印头包括：
喷墨装置模块，该喷墨装置模块包括：
执行器，该执行器用于从增压室喷射液滴；以及
驱动电子器件，该驱动电子器件耦合到所述执行器上，其中在操作期间，所述驱动电子器件利用具有两个或更多个驱动脉冲和对消脉冲的多脉冲波形来驱动所述执行器，从而使所述执行器响应于所述执行器中的压力响应波来喷射液体液滴，该压力响应波响应于每个驱动脉冲来被生成，其中所述对消脉冲减小了与所述驱动脉冲相关的压力响应波，从而降低了对生成另外的压力响应波的随后的驱动脉冲的干扰。
17.根据权利要求16所述的打印头，其中所述多脉冲波形具有在时间周期期间发射的三个驱动脉冲和一个对消脉冲，以使得所述执行器响应于所述驱动脉冲来喷射所述液体液滴。
18.根据权利要求17所述的打印头，其中所述对消脉冲在所述三个驱动脉冲之后被发射，以减小所述压力响应波，从而降低了对生成另外的压力响应波的随后的驱动脉冲的干扰。
19.根据权利要求17所述的打印头，其中与所述驱动脉冲相关的压力响应波彼此同相，并相长地结合。
20.根据权利要求17所述的打印头，其中与所述对消脉冲相关的压力响应波被设计为同与所述驱动脉冲相关的压力响应波异相，从而相消地结合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109414930A (zh) * 2016-06-30 2019-03-01 赛尔科技有限公司 液滴沉积装置
WO2020029764A1 (zh) * 2018-08-07 2020-02-13 北京美科艺数码科技发展有限公司 一种喷墨打印方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013165384A1 (en) * 2012-04-30 2013-11-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Selecting pulse to drive piezoelectric actuator
JP6232974B2 (ja) * 2013-02-12 2017-11-22 株式会社リコー 画像形成装置及びヘッド駆動制御方法
US8911046B2 (en) * 2013-03-15 2014-12-16 Fujifilm Dimatix, Inc. Method, apparatus, and system to provide droplets with consistent arrival time on a substrate
US9272511B2 (en) * 2013-08-13 2016-03-01 Fujifilm Dimatix, Inc. Method, apparatus, and system to provide multi-pulse waveforms with meniscus control for droplet ejection
US9669627B2 (en) 2014-01-10 2017-06-06 Fujifilm Dimatix, Inc. Methods, systems, and apparatuses for improving drop velocity uniformity, drop mass uniformity, and drop formation
JP6848976B2 (ja) 2016-08-31 2021-03-24 コニカミノルタ株式会社 インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法
JP6820704B2 (ja) * 2016-09-15 2021-01-27 東芝テック株式会社 インクジェットヘッド駆動装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000052561A (ja) * 1998-06-03 2000-02-22 Brother Ind Ltd インク噴射装置
US6141113A (en) * 1997-01-22 2000-10-31 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink droplet ejection drive method and apparatus using ink-nonemission pulse after ink-emission pulse
JP2002160362A (ja) * 2000-11-22 2002-06-04 Brother Ind Ltd インクジェットヘッドの駆動装置
US20050212840A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-29 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink ejection method and inkjet ejection device
US20060187275A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-24 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Device and method for ejecting ink droplet
EP1733882A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-20 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Ink jet head driving method and apparatus
JP2007529348A (ja) * 2004-03-15 2007-10-25 フジフィルム ディマティックス，インコーポレイテッド 高周波液滴放出装置および方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5265315A (en) * 1990-11-20 1993-11-30 Spectra, Inc. Method of making a thin-film transducer ink jet head
JP3168699B2 (ja) * 1992-06-12 2001-05-21 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェットヘッドの駆動方法
US5757392A (en) * 1992-09-11 1998-05-26 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Piezoelectric type liquid droplet ejecting device which compensates for residual pressure fluctuations
JPH0691204A (ja) * 1992-09-11 1994-04-05 Brother Ind Ltd 圧電式液滴噴射装置
GB9605547D0 (en) * 1996-03-15 1996-05-15 Xaar Ltd Operation of droplet deposition apparatus
US6412923B1 (en) * 1998-06-03 2002-07-02 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink ejector that ejects ink in accordance with print instructions
US6663208B2 (en) * 2000-11-22 2003-12-16 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Controller for inkjet apparatus
JP3777991B2 (ja) * 2001-02-14 2006-05-24 ブラザー工業株式会社 インク噴射装置の駆動装置
JP3818065B2 (ja) * 2001-01-30 2006-09-06 ブラザー工業株式会社 インク噴射装置の駆動装置
US7052117B2 (en) * 2002-07-03 2006-05-30 Dimatix, Inc. Printhead having a thin pre-fired piezoelectric layer
US6886924B2 (en) * 2002-09-30 2005-05-03 Spectra, Inc. Droplet ejection device
US8251471B2 (en) * 2003-08-18 2012-08-28 Fujifilm Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
US8491076B2 (en) * 2004-03-15 2013-07-23 Fujifilm Dimatix, Inc. Fluid droplet ejection devices and methods
EP1616704A3 (en) * 2004-07-16 2006-03-22 Agfa-Gevaert Method and apparatus to create a waiveform for driving a printhead
JP2006056241A (ja) * 2004-07-23 2006-03-02 Brother Ind Ltd インク滴噴射方法およびインク滴噴射装置
CN101094770B (zh) * 2004-12-30 2010-04-14 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 喷墨打印
JP2006247840A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2007022073A (ja) * 2005-06-16 2007-02-01 Toshiba Tec Corp インクジェットヘッドの駆動方法及び駆動装置
US7988247B2 (en) * 2007-01-11 2011-08-02 Fujifilm Dimatix, Inc. Ejection of drops having variable drop size from an ink jet printer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6141113A (en) * 1997-01-22 2000-10-31 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink droplet ejection drive method and apparatus using ink-nonemission pulse after ink-emission pulse
JP2000052561A (ja) * 1998-06-03 2000-02-22 Brother Ind Ltd インク噴射装置
JP2002160362A (ja) * 2000-11-22 2002-06-04 Brother Ind Ltd インクジェットヘッドの駆動装置
JP2007529348A (ja) * 2004-03-15 2007-10-25 フジフィルム ディマティックス，インコーポレイテッド 高周波液滴放出装置および方法
US20050212840A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-29 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink ejection method and inkjet ejection device
US20060187275A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-24 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Device and method for ejecting ink droplet
EP1733882A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-20 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Ink jet head driving method and apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109414930A (zh) * 2016-06-30 2019-03-01 赛尔科技有限公司 液滴沉积装置
US10744764B2 (en) 2016-06-30 2020-08-18 Xaar Technology Limited Droplet deposition apparatus
WO2020029764A1 (zh) * 2018-08-07 2020-02-13 北京美科艺数码科技发展有限公司 一种喷墨打印方法

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Publication number Publication date
JP2011520669A (ja) 2011-07-21
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EP2296894A2 (en) 2011-03-23

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