TW201805638A - 液滴沉積設備及用於液滴沉積設備的測試電路 - Google Patents

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Abstract

一種測試電路，用於判定致動器元件陣列中的致動器元件的電容值，其中測試電路包含：控制器；源，用於產生測試輸入；量測電路系統，用於量測測試電路與致動器元件之間的測試路徑上的一或更多個測試值；其中控制器經配置以在測試週期中：控制相關聯於致動器元件的第一切換器，以將致動器元件連接至測試路徑；控制源以產生第一測試輸入；以及由回應於第一測試輸入所產生的第一測試值，判定致動器元件的總和電容值；以及由總和電容值(CPAR + CACT )判定致動器元件的電容值(CACT )。

Description

液滴沉積設備及用於液滴沉積設備的測試電路
本發明相關於測試電路。此測試電路可特別有益地應用在利用壓電(piezoelectric)元件的設備中，如液滴沉積設備中的致動器、感測器或能量採集器。
已知液滴沉積設備（如噴墨印表機）提供來自液滴沉積頭的受控液滴射出，並提供此種液滴的受控放置，以在接收（或印刷）媒體上產生點。
液滴沉積頭（如噴墨印表機噴頭）一般而言包含由致動器元件提供的射出機構。
對致動器元件與相關聯的驅動電路系統執行診斷測試是重要的，以例如在將一或更多個致動器元件組裝入噴頭內之前或之後識別一或更多個致動器元件中的錯誤，以識別可產生不良印刷缺陷的任何錯誤。
所測試的錯誤，包含整個致動器元件的開路(open circuit)或短路(short circuit)，開路與短路可例如由熱傷害、處理過程傷害或熱衝擊、製造（或組裝）缺陷造成。
存在各種用於測試致動器元件的診斷測試技術。
例如，在測試整個致動器元件的短路時，經由探針(probe)由致動器元件汲取電流並量測對應的電壓，或者施加電壓並量測所產生的電流。然而，在致動器元件組裝入噴頭或印表機之後，用探針進出致動器元件是困難的。隨著噴頭的特徵尺寸縮小，此舉變得越來越困難或甚至不可行。因此，使用此方法將難以進行開路測試。
作為替代，可使用光學技術以測試整個致動器元件的開路，藉此，以一波形驅動致動器元件，並以紅外線(IR)攝影機擷取致動器元件充放電所產生的熱。熱點驗證是否存在開路。
然而，擷取熱點所需的裝備是複雜、昂貴的，且特定而言不適合在致動器元件一旦組裝入噴頭之後使用，因為噴頭內的硬體通常將遮蔽IR攝影機的視線。
再者，由於在致動器元件被驅動時短路亦會造成致動器元件產生熱，單獨使用光學技術可為不精確的，且需要連同光學技術執行進一步的測試，以識別短路的存在與否，且因此此種測試可能很慢。
因此，用於測試致動器元件的現有測試技術是慢的、複雜的、昂貴的及（或）不精確的。
根據一種態樣，提供測試電路，用於判定致動器元件陣列中的致動器元件的電容值(CACT )，其中測試電路包含控制器；源，用於產生測試輸入；量測電路系統，用於量測測試電路與致動器元件之間的測試路徑上的一或更多個測試值；其中控制器經配置以在測試週期中：控制相關聯於致動器元件的第一切換器，以將致動器元件連接至測試路徑；控制源以產生第一測試輸入；由回應於第一測試輸入所產生的第一測試值，判定致動器元件的總和電容值(CPAR + CACT )；以及由總和電容值(CPAR + CACT )判定致動器元件的電容值(CACT )。
較佳地，控制器進一步經配置以在第一週期中：在測試路徑與另一致動器元件之間存在短路時，控制相關聯於另一致動器元件的第二切換器，以將另一致動器元件連接至測試路徑。
較佳地，控制器進一步經配置以：回應於下列之一或更多者：測試值以及所判定的電容值，來偵測相關聯於致動器元件的錯誤，其中錯誤包含下列之一或更多者：開路、整個致動器元件的短路、以及測試路徑與另一致動器元件之間的短路。
較佳地，錯誤包含：所判定的電容值位於電容值臨限值之下。
較佳地，控制器進一步經配置以在第一校正週期中：控制相關聯於致動器元件的第一切換器，以隔離致動器元件與測試路徑；以及控制測試路徑上的第二測試輸入，以充電相關聯於致動器元件的寄生電容值(CPAR )；由回應於第二測試輸入所產生的第二測試值，判定相關聯的寄生電容值(CPAR )；以及其中對於致動器元件的相關聯的寄生電容值(CPAR )，係用於由總和電容值(CPAR + CACT )判定致動器元件的電容值(CACT )。
較佳地，係回應於第一測試輸入與寄生電流來進一步產生第一測試值，其中控制器進一步經配置以在第一校正週期中：控制源，以將寄生電流偏壓離開致動器元件；控制相關聯於致動器元件的第一切換器，以電性隔離致動器元件與測試路徑；控制源，以由寄生電流充電相關聯於致動器元件的寄生電容；以及回應於由寄生電流充電相關聯的寄生電容值，來產生第二測試值。
較佳地，控制器進一步經配置以在第二校正週期中：控制源，以將寄生電流偏壓離開致動器元件；控制相關聯於致動器元件的第一切換器，以電性隔離致動器元件與測試路徑；控制源，以由寄生電流與第二測試輸入充電相關聯的寄生電容；以及回應於由寄生電流與第二測試輸入充電相關聯的寄生電容，來產生第三測試值。
較佳地，第二測試值與第三測試值係用於由總和電容值(CPAR + CACT )判定致動器元件的電容值(CACT )。
較佳地，量測電路系統包含一或更多個比較器，一或更多個比較器之每一者經設置以接收測試路徑上的一或更多個測試值，其中比較器之每一者經設置以接收設定位準輸入，及（或）其中設定位準輸入包含電壓位準與電流位準之一者。
較佳地，量測電路系統包含計時器，計時器經設置以接收來自一或更多個比較器的輸出，其中計時器經配置以量測下列之一或更多者：第一測試值從第一設定位準至第二設定位準的轉變時間、第二測試值從第三設定位準至第四設定位準的轉變時間、以及第三測試值從第五設定位準至第六設定位準的轉變時間。
較佳地，第一、第三與第五設定位準之一或更多者係實質均等，及（或）其中第二、第四與第六設定位準之一或更多者係實質均等。
較佳地，測試電路進一步包含測試切換器，測試切換器經設置以電性隔離測試電路與測試路徑。
較佳地，測試電路進一步包含：精確電路，用於選擇性地將一或更多個測試輸入提供至另一量測電路。
較佳地，測試電路進一步包含放電切換器，以放電測試路徑。
較佳地，源包含定電流源，且其中第一測試輸入包含定電流。
根據另一態樣，提供一種測試電路，用於偵測致動器元件陣列中的錯誤，其中測試電路包含：控制器；源，用於產生測試輸入；以及量測電路系統，用於量測測試路徑上的一或更多個測試值；其中控制器經配置以在第一週期中：控制相關聯於陣列的第一致動器元件的第一切換器，以將第一致動器元件連接至測試路徑；控制源以產生第一測試輸入；以及由回應於第一測試輸入所產生的第一測試值，來偵測錯誤。
較佳地，控制器進一步經配置以：控制相關聯於陣列中的第二致動器元件的第二切換器，以放電第二致動器元件。
較佳地，錯誤包含整個第一致動器元件的短路，及（或）錯誤包含測試路徑與第二致動器元件之間的短路。
根據另一態樣，提供一種液滴沉積頭電路，包含：致動器元件組件，包含一或更多個致動器元件；切換電路，包含複數個切換器，以將一或更多個致動器元件的致動器元件選擇性地連接至測試路徑或驅動路徑；以及測試電路，測試電路經配置以：在連接至測試路徑時判定致動器元件的電容值，及（或）偵測致動器組件中的錯誤。
較佳地，測試電路包含：控制器；源，以對測試路徑產生測試輸入；以及量測電路系統，用於量測回應於測試輸入所產生的測試路徑上的一或更多個測試值。
較佳地，測試路徑包含放電切換器，放電切換器經配置以放電測試路徑上的電容。
較佳地，測試路徑包含：測試電路與一或更多個致動器元件之間的第一測試匯流排，其中驅動路徑包含驅動電路與一或更多個致動器元件之間的第一測試匯流排。
較佳地，驅動路徑包含驅動電路與一或更多個致動器元件之間的第二測試匯流排。
較佳地，測試路徑包含測試切換器，測試切換器用於電性隔離測試電路與驅動路徑。
較佳地，複數個切換器的切換器包含串聯設置的第一與第二切換元件。
較佳地，切換器進一步包含第三切換元件，第三切換元件與第一與第二切換元件並聯設置，其中第一與第二切換元件的該導通電阻係低於第三切換元件的導通電阻。
較佳地，第一測試匯流排係耦接於第一與第二切換元件之間，且其中第一切換元件經配置以電性隔離測試電路與驅動路徑。
較佳地，切換器進一步包含第三切換元件，第三切換元件經設置為與第一切換元件並聯，其中第一測試匯流排係耦接於第二與第三切換元件之間，且其中測試切換器係提供在測試匯流排上。
較佳地，液滴沉積頭電路進一步經配置以在偵測到錯誤時起始錯誤動作。
較佳地，錯誤包含下列之一者：開路、短路、以及到達臨限值的電容值。
根據另一態樣，提供一種判定噴頭電路中的致動器元件的電容值(CACT )的方法，方法包含以下步驟：將致動器元件耦接至測試路徑；在測試電路處產生對於測試路徑的第一輸入；在測試電路處，量測回應於測試輸入所產生的測試路徑上的第一測試值；回應於第一測試值，由第一測試值判定致動器元件的總和電容值(CPAR + CACT )；由總和電容值(CPAR + CACT )判定致動器元件的電容值(CACT )。
較佳地，方法進一步包含以下步驟：回應於第一測試值來偵測錯誤，以及在偵測到錯誤時在噴頭電路上起始錯誤動作。
第1a圖示意圖示已知液滴沉積頭（此後稱為「噴頭」）的部分的橫截面。噴頭可為已知液滴沉積設備（此後稱為「印表機」）的部分。
在本說明性實例中，噴頭1包含至少一個壓力腔室2，壓力腔室2具有膜3，膜3上提供了致動器元件4，以影響膜3在第一位置（繪製為P1，在此圖示為中性位置）朝向壓力腔室內至第二位置（繪製為P2）之間的動作。亦將瞭解到，致動器元件4亦可經設置以將膜從P1以相反於朝向P2的方向（亦即朝向壓力腔室外）偏斜。
壓力腔室2包含流體入口埠14，以接收來自容器16的流體，容器16經設置為與壓力腔室2流體連通。
為了說明的目的，容器16僅被繪製為鄰接壓力腔室2。然而，使用一系列的幫浦/閥以適切調節發自/流至容器16的流體流，可將容器16提供在更上游處或在噴頭的遠端處。
在本實例中，致動器元件4被繪製為壓電致動器元件4，因此壓電材料6被提供在第一電極8與第二電極10之間，使得施加電場於整個致動器元件4上會使得致動器元件4充電，因此使致動器元件4經歷應變(strain)而變形。將瞭解到，致動器元件不限為壓電致動器元件，並可適切使用展現電容性回應的任何適合的致動器元件4。
在第1圖中的示意實例中，壓力腔室2設置成常被稱為「天花板模式」的配置，而膜3的偏斜改變壓力腔室2內的容積，且因此改變壓力腔室2內的壓力。藉由施加適當的偏斜序列至膜3，壓力腔室2內產生足夠的正壓力以從壓力腔室2射出一或更多個液滴。
藉由將形式為電壓波形的一或更多個驅動脈衝施加至相關聯的致動器元件4（例如施加至第一電極8），同時將底部電極10維持在參考電位（如地電位），可達成來自噴嘴12的此種液滴射出。藉由仔細設計驅動波形，可能達成可預測的且均勻的來自噴嘴12的液滴射出。
在數個具體實施例中，噴頭1可包含設置為噴頭1上的一或更多個陣列的複數個致動器元件與相關聯的噴嘴。
在多個具體實施例中，可由驅動電路產生包含一或更多個驅動脈衝的序列的共有驅動波形，並選擇性地施加至複數個致動器元件作為驅動波形，以從相關聯於致動器元件的噴嘴射出液滴。
或者，可以每一致動器元件為基礎來產生包含一或更多個驅動脈衝之序列的驅動波形。可例如由噴頭上的（或與噴頭通訊的）驅動電路系統，產生此種驅動波形。
如熟習本發明技術領域者將瞭解到的，液滴的射出可被定時，以精確地在接收媒體上著陸於預定區域（定義為像元）內（連同於在需要時調節接收媒體的動作）。
該等像元係基於從印刷資料導出的欲印刷影像的柵格化(rasterization)，且用於判定接收媒體上所產生點的所需位置。
在簡單的二元表示中，每一像元將被填充一個液滴或不填充液滴。
在更複雜的表示中，若將兩個或更多個液滴印刷入每一像元以改變所產生像元的所感知到的顏色密度，則可加入灰階。
儘管第1a圖僅繪製一個壓力腔室2，將瞭解到，可在噴頭1中以適合的配置設置任意數量的壓力腔室。
可使用任何適合的生產製程或技術（如微機電系統(MEMS)或大量製造製程）來生產噴頭1與相關聯的特徵（例如噴嘴、致動器元件、膜、流體埠等等）。
將瞭解到，本文所說明的技術並不限於在天花板模式配置中操作的噴頭，並均等地應用於具有其他配置的噴頭，如共享壁(shared wall)配置。
第1b圖示意圖示噴頭電路100的實例，噴頭電路100包含致動器元件陣列105，致動器元件陣列105具有如前述的複數個致動器元件4。
噴頭電路100與驅動電路102電性通訊，驅動電路102產生驅動波形（例如使用未圖示的放大器）。
驅動電路102經設置為與切換電路104電性通訊，切換電路104包含複數個切換器106，以選擇性施加驅動波形至致動器元件陣列105的複數個致動器元件4。
在本實例中，切換器106經由電性軌108，以及所有切換器106共用的匯流排107，來連接至驅動電路102。在替代性實例中，切換器106之每一者可經由個別的電性軌連接至驅動電路102。每一切換器106經由其間的個別致動器軌109，連接至相關聯的致動器元件4。
切換電路104可為積體電路，並可例如包含特定應用積體電路(ASIC)。切換電路104功能上類似於多工器(multiplexer)，因特定的切換器可被控制以例如開啟（例如閉合）以使對應的致動器元件與驅動電路電性通訊，因此可施加驅動波形至致動器元件4；或者，特定的切換器可被控制以例如關閉（例如開路），以使致動器元件與驅動電路102隔離。為了簡化說明，將驅動電路與致動器元件4之間的電性路徑稱為「驅動路徑」。
在本說明性實例中，致動器元件4為壓電致動器元件，且因此每一致動器元件4的電性行為類似於電容器，因此每一致動器元件4具有相關聯的電容值CACT 。將瞭解到，CACT 亦可包含相關聯於致動器元件4的電路系統（例如部件/邏輯/功能）的電容值，如致動器元件4的致動器軌109的電容值，或將致動器元件連接至致動器軌109的實體連結的電容值。
噴頭電路100的不同電路系統/部件，亦將具有相關聯的電容值。為了本申請案的目的，除了相關聯於致動器元件CACT 以外的電容值，被視為「寄生電容」。
在第1b圖中，噴頭電路100中的所有寄生電容被繪製為CPAR ，並包含：電性軌108的寄生電容值(Cpath )；所有切換器106的結合寄生電容(Callswitches )、個別切換器106的寄生電容(Cswitch )；以及其他寄生電容(Cother )，如相關聯於（例如）驅動電路102以及噴頭電路100中部件之間連結的寄生電容。此種部件可包含驅動電路102與電性軌108之間（或切換電路104與電性軌108之間）的實體接合。此種接合可包含各向異性導電膜接合。
如上文所詳述的，進行一或更多個診斷測試，有用於（例如）判定致動器元件的電容值，及（或）在製造後以及在組裝入噴頭前後，偵測致動器元件陣列105中的開路或短路。在一些實例中，所判定的電容值可指示開路或短路。例如，所判定的在預定臨限電容值以下的電容值，可指示開路。
然而，因為（例如）噴頭中的致動器元件陣列的定位，此種測試是難以進行的，或者因為（例如）寄生電容值影響測試結果，此種測試可為不精確的。
第2a圖示意圖示根據一具體實施例的示例性測試電路200，測試電路200用於對噴頭電路100的致動器元件4進行診斷測試。在全圖中，類似的編號將用於說明類似的特徵。
測試電路200經設置為經由電性軌108以及切換邏輯104的對應切換器106，與一或更多個致動器元件4電性通訊（第2a圖中僅繪製一個致動器元件4）。
為了簡化說明，將測試電路200與致動器陣列105之間的電性路徑視為「測試路徑」，因此切換器106可被適切控制以電性連接或隔離一或更多個致動器元件與測試路徑。
在第2a圖中，測試電路200被繪製為與噴頭電路100電性通訊（例如經由印表機或噴頭上的介面）。在其他實例中，測試電路200可被整合為噴頭電路100的部分。
測試電路200包含控制器202、源204與量測電路205。
控制器202可例如包含可程式化邏輯閘陣列(FPGA)、微控制器或其他適合的電路系統（例如部件、邏輯、功能）。
控制器202與測試電路200內的各種電路系統與部件介面連接，如噴頭電路100、驅動電路（第2a圖未圖示）及（或）印表機（未圖示）上的其他電路系統。例如，控制器202控制切換器106，因此一或更多個致動器元件4可被連接至測試電路200以在任一時間進行診斷測試。
在接下來的說明性實例中，源204為用於產生定電流(iM )的電流源，定電流的位準由控制器202界定。如將顯而易見，電流源204較佳地具有用於線性充電致動器元件的高輸出阻抗，以改良電容值量測的精確度。
量測電路205經設置以在診斷測試期間內，感測或量測並處理測試路徑上的一或更多個值。
在本說明性實例中，量測電路205包含源208、209，以及比較器210、211，以及計時器212。
提供重置切換器206以對測試路徑放電，並可能對將測試路徑連接至參考電壓（例如地）的任何適合的切換元件（例如NMOS電晶體）放電。重置切換器206可由控制器202控制。
源208、209在下列實例中被繪製為多個數位類比轉換器(DAC)，每一者產生經界定的電壓位準（繪製為來自DAC 208的VHIGH ，以及來自DAC 209的VLOW ）。可回應於來自控制器202的訊號（未圖示）來界定DAC 208、209產生的電壓位準。
比較器210、211之每一者將DAC 208、209界定的電壓位準之一者作為第一輸入，並將來自測試路徑的電壓VX 作為第二輸入。在第2a圖中，比較器210的第一輸入為來自DAC 208的VHIGH ，而比較器211的第一輸入為來自DAC 209的VLOW 。
計時器212接收比較器210、211的輸出，並對VX 從VLOW 至VHIGH 的轉變計時。計時器212在時脈頻率FCLK 操作，由任何適合的源產生以在任何適合的頻率（例如約10MHz）操作。將理解，可由增加時脈頻率，來提升計時器量測的精確度。計時器212可於FPGA或微控制器中實施，或可作為專屬的積體電路(IC)實施。在替代性實例中，計時器212可被整合在控制器202內。
測試電路200可用於判定致動器元件4的電容值CACT ，藉此，第2b圖圖示說明根據一具體實施例使用測試電路200判定CACT 所獲得的量測。
作為說明性實例，在第一測試週期P1 ，已使重置切換器206閉合以放電寄生電容CPAR （且在一些實例中放電電容值CACT ）而重置了測試路徑中的電容值的控制器202，使切換器106閉合並使重置切換器206開路，使得包含電流iM 的測試輸入對結合電容CPAR ＋ CACT 充電，因此如第2b圖繪製的，電壓VX 以方程式(1)給定的速率隨著時間(T)上升：
Figure TW201805638AD00001
=
Figure TW201805638AD00002
VX 為比較器210、211的輸入，且隨著VX 上升，計時器212量測VLOW 比較器211的切換（亦即VX 通過VLOW ）以及VHIGH 比較器210的切換（亦即VX 通過VHIGH ）之間的轉變時間(t1 )。
所量測的轉變時間(t1 )可由方程式(2)與(3)獲得：
Figure TW201805638AD00003
=
Figure TW201805638AD00004
Figure TW201805638AD00005
因此，由(4)判定總和電容值：
Figure TW201805638AD00006
因此，可由(5)計算CACT ：
Figure TW201805638AD00007
然而，由於CPAR 未知，(C(PAR) +C(ACT) )並未提供對於CACT 的精確判定，且因此CACT 可並未給出指示開路存在與否的結論。
儘管可對寄生電容CPAR 使用估計值，但對於所有電路系統的批次間(batch to batch)變異可影響寄生電容與致動器電容，且因此可增加精確估計寄生電容的難度。
因此，為了更精確地判定CACT ，測試電路在兩個週期P1 '與P2 '上執行兩個量測，第2c圖圖示說明根據進一步具體實施例使用測試電路200判定CACT 所獲得的量測。
在第一週期P1 '（可視為校正週期）中，已重置測試路徑中的電容的控制器202，使切換器106開路並使重置切換器206開路，使得在P1 '期間內測試輸入電流iM 充電寄生電容CPAR ，因此如第2c圖繪製的，電壓VX 以(6)給定的速率隨著時間上升：
Figure TW201805638AD00008
=
Figure TW201805638AD00009
.
隨著VX 上升，計時器212量測VLOW 比較器211的切換以及VHIGH 比較器210的切換之間的轉變時間(t1 )。
所量測的轉變時間(t1)可由方程式(7)獲得：
Figure TW201805638AD00010
因此，由(8)判定寄生電容值：
Figure TW201805638AD00011
在第二週期P2 '（可視為測試週期）中，控制器202使重置切換器206閉合以重置測試路徑中的電容，且隨後使切換器106閉合並使重置切換器206開路，使得測試輸入電流iM 充電結合電容CPAR + CACT ，因此如第2c圖繪製的，電壓VX 以(9)給定的速率隨著時間上升：
Figure TW201805638AD00012
=
Figure TW201805638AD00013
隨著VX 上升，計時器212量測VLOW 比較器211的切換以及VHIGH 比較器210的切換之間的轉變時間(t2 )。
Figure TW201805638AD00014
因此，由10b判定總和電容值，
Figure TW201805638AD00015
替換(8)的CPAR ，則可能判定CACT ：
Figure TW201805638AD00016
因此，在使用校正週期以首先判定CPAR 時，可能比估計CPAR 而更精確地判定CACT 。因此，亦可能基於（或回應於）CACT 而更精確地偵測開路的存在與否。
第3a圖示意圖示切換器106的實例，以及根據一具體實施例的切換控制電路系統300，且第3b圖圖示用於驅動一或更多個致動器元件的驅動波形310的實例。
在本說明性實例中，切換器106包含兩個切換元件，繪製為串聯設置（例如為傳輸閘(passgate)配置）的電晶體302、304。此種設置在印刷時提供了高電壓與高電流的作業。儘管切換器106的切換元件被繪製為電晶體，但切換元件並不限於電晶體，切換元件的數量亦不限於兩個。
較佳的是最小化切換器106的導通電阻以最小化噴頭電路中的消耗功率（例如藉由減少導體(I2 R)損失），以及最佳化驅動波形310的形狀（例如邊緣與扭轉率），以獲得所需的液滴速率與液滴容積。
在本說明性實例中，電晶體302、304共享共用源。電晶體302的汲極設置為經由端點306與驅動電路/測試電路（未圖示）電性通訊，且電晶體304的汲極設置為經由端點308與致動器元件（未圖示）電性通訊。每一電晶體302、304亦分別具有設置在此電晶體源極與汲極之間的二極體316、318，使得電流從源極流至汲極（如箭頭所示）。二極體316、318之每一者可為電晶體302、304中的本徵二極體。
為了開啟切換器106（亦即使切換器閉合），在每一電晶體302、304的源極與閘極之間施加約5V的電位差。
隨著驅動波形在不同電壓間轉變（如第3b圖所繪製在0V與20V間轉變的驅動波形310），共用源處的電壓需要回應不同的電壓，以讓電晶體302、304在需要時保持為開啟。
此種控制係由切換控制電路系統300提供，切換控制電路系統300包含移位器301，移位器301經配置以產生可變電壓，在驅動波形310在不同電壓間轉變時，可變電壓保持在共用源極電壓之上，以提供必需的電位差。
移位器301經由端點312供電，同時可回應於經由端點314接收的（例如來自驅動電路的）位準訊號來產生可變電壓。
由移位器301產生寄生電流ip ，在切換器106閉合時ip 流過共用源，並亦在切換器106開路時流過共用源。
熟習本發明所屬技術領域者將瞭解到，在其他具體實施例中，可由除了移位器以外的部件/電路系統產生寄生電流ip 。
在切換器106開路時，ip 可經由二極體316流至端點306，在端點306 ip 可被吸收（例如藉由驅動電路中的放大器）。額外或替代的，電流ip 可經由二極體318流至端點308，而將充電與端點308電性通訊的致動器元件。因此，在切換器106為開路時ip 將被視為寄生電流。
為了在切換器106關閉時控制ip 的流動方向，切換器106任一側（例如端點306、308）的電壓可由測試電路200設定，例如藉由使用另一DAC（第3圖未圖示），以偏壓端點306、308（或與端點306、308通訊的電路系統，如致動器元件）。因此，測試電路200可偏壓端點306、308，以確保在切換器106開路時ip 不流過二極體318。
第4a圖示意圖示根據一具體實施例用於對噴頭電路100的致動器元件4進行診斷測試的測試電路200實例，致動器元件4連接至具有相關聯的切換控制電路系統300的切換器106，寄生電流ip 如前述充電致動器元件4。
第4b圖圖示說明根據另一具體實施例使用第4a圖測試電路200判定CACT 所獲得的量測。
如前述，判定致動器元件4的電容值CACT 是有用的。然而，第4a圖繪製的電路中存在多個未知數。例如，致動器電容值(CACT )、寄生電容值(CPAR )與寄生電流(ip )為未知的。
因此，為了更精確地判定CACT ，測試電路202在三個時間週期P1 "、P2 "、P3 "執行三個量測。
對於第一週期P1 "（可視為第一校正週期），控制器使重置切換器206開路，使切換器106閉合，並控制電流源204以產生iM ，以偏壓切換器106及（或）致動器元件4的端點，以控制ip 的方向，使得包含ip 的測試輸入將充電寄生電容CPAR 。
在致動器元件4被偏壓時，控制器202使切換器106開路，以電性隔離致動器元件4與測試路徑，並使重置切換器206閉合並控制電流源204，以防止iM 流動，使得測試路徑中的CPAR 放電。
控制器202使重置切換器206開路，使切換器106開路，並控制電流源204以防止iM 流動。
如第4b圖繪製，在P1 "期間內電壓VX 回應於ip 而以扭轉率SR1 隨時間上升，扭轉率SR1 由以下給定：
Figure TW201805638AD00017
對於第二週期P2 "（可視為代表第二校正週期），控制器202使切換器106閉合，使重置切換器206開路，並控制電流源204產生iM ，以偏壓切換器106及（或）致動器元件4的端點，以控制ip 的方向，使得包含ip 的測試輸入將充電寄生電容CPAR 。
控制器202隨後使切換器106開路，以電性隔離致動器元件4與測試路徑，並使重置切換器206閉合並控制電流源204，以防止iM 流動，使得測試路徑中的CPAR 放電。
控制器202使重置切換器206開路，使切換器106開路，並控制電流源204以產生iM ，使得在第二校正週期P2 "期間內，包含(iP + iM )的測試輸入充電寄生電容CPAR 。
如第4b圖繪製，在P2 "期間內電壓VX 以扭轉率SR2 上升，扭轉率SR2 由以下給定：
Figure TW201805638AD00018
因此由(12)與(13)：
Figure TW201805638AD00019
對於第三週期P3 "（可視為代表測試週期），控制器202使切換器106閉合，以電性連接致動器元件4至測試路徑，使重置切換器206閉合，並控制電流源204以防止iM 流動，使得測試路徑中的CPAR 放電。
控制器202使重置切換器206開路，使切換器106閉合，並控制電流源204以產生iM ，使得在P3 "期間內，包含(ip + iM )的測試輸入充電由寄生電容器與致動電容器結合而成的總和電容(CPAR + CACT )。
如第4b圖繪製，在P3 "期間內電壓VX 以扭轉率SR3 上升，扭轉率SR3 由以下給定：
Figure TW201805638AD00020
給定轉變週期z的扭轉率由以下給定：
Figure TW201805638AD00021
; or
Figure TW201805638AD00022
因此，重新整理(14)可得：
Figure TW201805638AD00023
=
Figure TW201805638AD00024
=
Figure TW201805638AD00025
因此：
Figure TW201805638AD00026
再者，重新整理(15)並替換SR3 可得：
Figure TW201805638AD00027
從(12)與(16)：
Figure TW201805638AD00028
替換來自(20)的ip 與CPAR 進(19)，可得：
Figure TW201805638AD00029
Figure TW201805638AD00030
重新整理，可得：
Figure TW201805638AD00031
將(18)替換進(22)，可得：
Figure TW201805638AD00032
重新整理，可得： (24)
Figure TW201805638AD00033
由(24)，可從三個量測到的轉變時間t1 、t2 與t3 ，以及受控電流iM ，以及VHIGH 與VLOW 之間的設定差異，來判定CACT 。
在前述具體實施例中，對於不同的週期（例如校正/測試週期），VHIGH 與VLOW 的值實質上均等。然而在替代性具體實施例中，可修改給定週期的VHIGH 與VLOW 的各別值，以提升CACT 判定的精確度。
儘管可能控制第3a圖的移位器以防止在切換器106開路時ip 流動，但在切換器106為閉合時不論移位器如何控制ip 都將流動。然而，除非在切換器為開路時量測ip ，否則ip 將無法被判定，且因此將降低CACT 判定的精確度。
第5a圖根據另一具體實施例示意圖示噴頭電路400，測試電路402被併入噴頭電路400的切換電路404內，噴頭電路400亦包含如前述的致動器元件陣列105。
如前述，致動器元件陣列105包含複數個致動器元件4a-4d，致動器元件4a-4d經設置為經由匯流排107與驅動電路102電性通訊，切換器106選擇性地將相關聯的致動器元件依所需連接至驅動路徑。
測試電路402經設置為與複數個致動器元件4a-4d電性通訊，測試切換器414選擇性地將測試電路402連接至匯流排107。測試切換器414可為任何適合的形式，並可例如包含一或更多個電晶體。
要測試的致動器元件4亦被連接至匯流排107與測試電路（在切換器414為閉合時），此係藉由開啟相關聯的切換器106a-d。
一般而言，測試電路402將操作在約5V電壓下，同時驅動電路102將產生大於5V的波形。因此，測試切換器414可電性隔離測試電路402與驅動路徑（例如在驅動電路102正驅動一或更多個致動器元件時），以防止測試電路402受到驅動電流/電壓的傷害。
控制器416可用於控制測試切換器414（例如回應於來自驅動電路或其他電路系統的訊號）。
測試電路402類似於第2a圖與第4a圖說明的測試電路，在本實例中，測試電路402包含：DAC 418、419，以產生VHIGH 與VLOW ；比較器420、421；以及電流源422以產生定電流iM 。計時器被繪製為整合入控制器402。
測試電路402進一步包含DAC 423以產生VSET ，在偏壓切換器425為閉合時VSET 可偏壓測試路徑上的電路系統，以例如控制寄生電流ip 的流動方向。
測試電路402可用於判定致動器元件4之一或更多者的電容值，且因此如前述偵測跨致動器元件之一或更多者的開路。跨致動器元件4的開路，亦視為包含跨相關聯於致動器元件的電性軌（如電性軌109）的開路。
測試電路402亦可用於偵測其他錯誤，如跨致動器元件的短路。
第5b圖示意圖示說明偵測跨致動器元件4b的短路430。切換器106b與414被閉合，使得致動器元件4b經由測試路徑與測試電路402電性通訊。
電流源422（如第5a圖圖示）被開啟，且在有短路430跨致動器元件時，致動器元件4b將不會充電。在沒有短路跨致動器元件4b時，致動器元件4b將充電，且致動器元件的隨後放電將被從測試路徑作為VX輸入至比較器，在本實例中，VX ≤ VLOW 指示存在跨致動器元件4b的短路，而VLOW ≤ VX ≤ VHIGH 指示不存在短路。
然而，測試電路402不限於量測來自特定致動器元件的放電以偵測是否存在跨致動器元件的短路，且在替代性實例中可進行不同的多種量測以指示此種短路。作為說明性實例，VX 在一段所指定的時間週期內並未到達臨限位準，可指示存在跨致動器元件的短路。
在本具體實施例中，每一致動器元件4亦耦接至相關聯的放電切換器424，放電切換器424在（例如）閉合且連接至地時，可用於放電與此放電切換器424相關聯的致動器元件4。
放電切換器424可包含電晶體，並可被提供在控制器416所控制的切換邏輯404內。藉由適當控制放電切換器，測試電路402亦可用於偵測致動器元件陣列105中的致動元件（例如鄰近的致動器元件）之間的短路（此亦可指示致動器元件的電性軌109之間的短路）。
第5c圖示意圖示說明偵測致動器元件4b與4c之間的短路（繪製為短路432），切換器106b與414被閉合，使得致動器元件4b經由測試路徑與測試電路402電性通訊。放電切換器424c亦被閉合，以提供路徑以放電致動器元件4c。
電流源422（如第5a圖圖示）被開啟，且在鄰接的致動器元件4b與4c之間存在短路432時，放電切換器424c將提供放電路徑，且致動器元件4b將不會充電。在不存在短路時，致動器元件4b將充電，且隨後的放電將被從測試路徑作為VX 輸入至比較器，在本實例中，VX ≤ VLOW 指示存在跨致動器元件4b與4c的短路，而VLOW ≤ VX ≤ VHIGH 指示不存在短路。將瞭解到，此種測試不限於鄰接的致動器元件，而是可包含在致動器元件陣列105中的任何數量的致動器元件之間進行測試。
然而，測試電路402不限於量測來自特定致動器元件的放電以偵測致動器元件之間的短路的存在與否，且在替代性實例中可進行不同的多種量測以指示此種短路。例如，VX 在一段所指定的時間週期內並未到達臨限位準，可指示存在跨致動器元件的短路。
第6圖根據另一具體實施例示意圖示噴頭電路500，測試電路502被併入噴頭電路500的切換電路504內，噴頭電路500亦包含如前述的致動器元件陣列105。
如前述，致動器元件陣列105包含複數個致動器元件4a-4d，致動器元件4a-4d經設置為經由匯流排107與驅動電路102電性通訊，切換器106選擇性地將相關聯的致動器元件依所需連接至匯流排107。
測試電路502類似於第5a圖說明的測試電路，在本實例中，測試電路502包含：DAC 518、519，以產生VHIGH 與VLOW ；比較器520、521；電流源522以產生定電流iM ；DAC 523以產生VSET ；以及偏壓切換器525。
因此將看到，測試電路502可用於判定致動器元件4之一或更多者的電容值、偵測跨致動器元件的開路、及（或）偵測跨致動器元件/在致動器元件之間的閉路。
在本具體實施例中，致動器元件4a-4d經設置為經由專屬測試匯流排509與測試電路502電性通訊，測試切換器511選擇性地依所需將相關聯的致動器元件連接至測試匯流排509。測試切換器511可為任何適合的形式，並可例如包含一或更多個電晶體。測試切換器511可由控制器516控制，及（或）可由其他電路系統控制。
如將理解到的，測試匯流排509將具有相關聯的電容513，電容513將被視為寄生電容以量測致動器元件的電容值並偵測開路。
在本具體實施例中，測試電路502包含放電切換器517，放電切換器517與測試匯流排509電性通訊以在需要時放電寄生電容513。
測試匯流排509設置提升了測試匯流排509與驅動電路102之間的電性隔離，因為在測試電路502正對致動器元件執行診斷測試時，切換器106可被控制（例如藉由測試電路中的控制器、驅動電路中的控制器或其他適合的控制電路系統）以確保驅動電路102與測試電路502電性隔離。
再者，如前述，較佳地是最小化切換器106的導通電阻。然而，最小化切換器的導通電阻，將提升切換器的寄生電容。
由於測試切換器511被用於將致動器元件4連接至測試匯流排509，並受控制以在驅動電路102驅動致動器元件4的同時開路，測試切換器511對驅動波形實質上並無影響。因此，測試切換器511的導通電阻可高於切換器106，且測試切換器511的寄生電容相較於切換器106可被減少。
因此，經過測試匯流排509的測試路徑的寄生電容可被減少，相較於第5a圖所說明的經過匯流排107的測試路徑的寄生電容。因此，對於經過專屬測試匯流排509的測試路徑，診斷測試的敏感度，且特定而言為對特定致動器元件判定CACT 的精確度，可被提升。
第7a圖根據另一具體實施例示意圖示噴頭電路600，測試電路602被併入噴頭電路600的切換電路604內，噴頭電路600亦包含如前述的致動器元件陣列105。
第7b圖示意圖示共同驅動波形650的實例，以及使用切換器606獲得的修整波形652。
測試電路602類似於第6圖所說明的測試電路，在本實例中，測試電路602包含：DAC 618、619，以產生VHIGH 與VLOW ；比較器620、621；電流源622以產生定電流iM ；DAC 623以產生VSET ；以及偏壓切換器625。
因此將看到，測試電路602可用於判定致動器元件4之一或更多者的電容值、偵測跨致動器元件的開路、及（或）偵測跨致動器元件/在致動器元件之間的閉路。
在一些具體實施例中，驅動波形的形狀可需要被修改（或「修整」），以例如調整液滴速率及（或）液滴容積。
為了達成此種修整，驅動電路102可修改施加至所有致動器元件的共同驅動波形。然而，一些應用要求以每一致動器元件為基礎來修改驅動波形。
在第7a圖的實例中，切換元件660與662經設置為與切換元件664並聯於傳輸閘配置中，切換元件660與662具有比切換元件664高的導通電阻。
切換元件660、662與664可由測試電路602中的控制器616控制、由驅動電路（未圖示）中的控制器控制、或由其他適合的控制電路系統來控制。
切換元件660、662與664經配置以將來自驅動電路102的共同驅動波形650選擇性地傳至對應的致動器元件4。切換元件664的導通電阻可被最小化，以獲取所需的波形形狀（例如具有經界定的前緣/後緣以及扭轉率）。
在噴頭的作業期間內，低導通電阻切換元件664被閉合，且高導通電阻切換元件660、662被開路，使得共同驅動波形傳輸通過切換元件664且被施加至相關聯的致動器元件4。
為了修正共同驅動波形，低導通電阻切換元件664被開路，且高導通電阻切換元件660、662被閉合，同時共同驅動波形傳輸通過切換元件。
高導通電阻切換元件660、662在共同驅動波形650傳輸通過時修改共同驅動波形650（在第7b圖中繪製為產生一步驟654）。在所需的修整完成時，切換元件664被閉合且切換元件660、662為開路，而共同驅動波形650的剩餘部分將傳輸通過低導通電阻切換元件664，以被經由切換元件664施加至致動器元件。
在本說明性實例中，專屬的測試匯流排609被連接至每一切換器606的高導通電阻切換元件660與662之間的共同連結617。
為了將特定致動器元件4連接至測試路徑，對應切換器606的高導通電阻切換元件662被控制為閉合，同時對應切換器的其他切換元件660與664被控制為開路。
因此將看到，高導通電阻切換元件662並非為專屬測試切換元件或專屬驅動切換元件，而是用於將致動器元件連接至驅動路徑與測試路徑。
由於測試電路602與驅動電路102電性隔離，在驅動波形被由低導通電阻切換元件664傳輸時，測試電路602將不會被驅動電壓/電流傷害。
在本說明性實例中，在修整對於相關聯的致動器元件4的驅動波形時，高導通電阻切換元件660與662為閉合，而驅動電路102與相關聯的致動器元件4之間的電阻值係獨立於同時修整的致動器元件數量。
儘管高導通電阻切換元件660a-660d之一或更多者可被融合在一起以提供單一切換元件，將理解到在此種設置中，此種單一切換元件的等效電阻值，除了在任意時間閉合的高導通電阻切換切換元件662的數量以外（亦即在一或更多個致動器元件的驅動波形正被修整時），將為所融合的切換元件660的數量的函數。
第7c圖根據另一具體實施例示意圖示噴頭電路600，測試電路602被併入噴頭電路600的切換電路604內，噴頭電路600亦包含如前述的致動器元件陣列105。
第7d圖示意圖示共同驅動波形650的實例，以及使用切換器606獲得的修整波形652。
在第7c圖的說明性實例中，每一切換器606包含設置為複合傳輸閘配置的切換元件660'、切換元件662'以及切換元件664'，切換元件662'設置為與切換元件664'並聯。
在本說明性實例中，切換元件660'與662具有比切換元件664'低的導通電阻。如前述，切換元件660'、662'與664'可由測試電路602中的控制器616控制、由驅動電路（未圖示）中的控制器控制、或由其他適合的控制電路系統來控制。
連同第7d圖以說明由驅動波形652驅動致動器元件的切換器606作業，第7d圖圖示CDW 650的扭轉控制步階修整方案的基本實施的時序圖。
CDW 650包含脈衝，此脈衝可具有任何形狀。所產生的驅動波形652亦具有脈衝。
在本說明性實例中，CDW 650的脈衝的前緣中存在步階654，步階位於電壓VHOLD 。
獲取驅動波形652的切換元件660'、662'、664'的時序，被指示在兩個水平長條656、658中，上長條658圖示切換元件660'與664'的狀態，下長條658圖示切換元件662'的狀態。
水平長條656與658兩者圖示，對於CDW 650中的脈衝前緣，切換元件660'、662'、664'為閉合。此表示傳輸閘的導通電阻係由切換元件660'與切換元件662'判定。
在步階654的平坦部分開始之後（由虛線圖示）切換元件為開路，在此期間內致動器元件4被去耦自驅動路徑，且因此驅動波形652的脈衝中的步階被延長了受控期間TTRIM ，且不遵循CDW 650中的步階654的末端。
驅動波形652中的步階650的末端，係由在受控期間TTRIM 之後將致動器元件4再耦接至驅動路徑而造成，且驅動波形652電壓從VHOLD 下降以遵循CDW 650中的脈衝的底部的電壓VLOW 。係由僅開啟傳輸閘（亦即切換元件660'與切換元件664'）的一半，以致能VHOLD 至VLOW 的轉變。
因為切換元件664'的導通電阻比切換元件660'高，此轉變的傳輸閘的導通電阻將被提升。此致能減緩VHOLD 至VLOW 轉變，而不破解VHIGH 至VHOLD 轉變。步階持續期間TTRIM （且因此，修整量）的時序，係由切換元件660'與664'何時開啟的時序（第7d圖中的圓圈所指出的轉變）來判定。
專屬測試匯流排609耦接至每一切換器606的切換元件662'與664'。
為了將特定致動器元件4耦接至測試路徑，對應切換器606的切換元件606'被控制為開路，同時切換元件662'與664'被控制為根據所需的上升/量測時間將致動器元件4耦接至測試路徑。再者，在本說明性實例中，測試切換器610被設置為將測試電路602選擇性連接至測試匯流排609。測試切換器610可為任何適合的形式，並可例如包含一或更多個電晶體。
例如，由於切換元件662'與664'的各別RON 電阻，使切換元件662'開路並使切換元件664'閉合將提供最長的上升/量測時間；使切換元件662'閉合並使切換元件664'開路將提供最短的上升/量測時間；而使切換元件662'與664'兩者閉合提供最短的上升/量測時間。
因此將看到，切換元件662'與664'並非為專屬測試切換元件或專屬驅動切換元件，而是用於將致動器元件4連接至驅動路徑與測試路徑兩者，而控制切換元件662'與664'將提供上升/量測時間中的變異。
注意到對於第7a圖與第7c圖的示意實例，僅為了示意說明而將切換元件660'、662'與664'圖示為單純的切換邏輯，而實際上該等切換元件可被實施為MOS裝置或任何適合的裝置。
第8圖示意圖示實施為專屬電路的測試電路702，如在印刷電路板(PCB)上。此PCB可被插入印表機、噴頭中，或可例如作為連接至印表機/噴頭的個別測試模組的部分。
測試電路702的配置與功能性類似於第7a圖所說明的測試電路，在本說明性實例中，測試電路702包含電性軌708，電性軌708可經由端點728與噴頭電路（未圖示）上的致動器元件電性通訊。
測試電路702包含控制器716，控制器716如前述控制測試電路702的電路系統。控制器702亦產生用於控制一或更多個外部電路或其部件的訊號，如用於經由端點730控制噴頭電路上的切換電路系統中的個別切換器。
測試電路702包含量測電路705，量測電路705包含：DAC 718、719以產生VHIGH 與VLOW （由控制器717判定）；比較器720、721，用於比較所量測的值VX 與各別的DAC輸出；以及計時器712，用於計時VX 從VLOW 至VHIGH 的轉變並提供結果至控制器716。如前述，計時器712可被實施於FPGA中，或可被實施為專屬的積體電路(IC)。
測試電路702進一步包含可編程式電流源722，以產生例如由控制器716判定的定電流iM 。如前述，在多個具體實施例中，電流源722具有高輸出阻抗以線性充電致動器元件，以改良電容值量測的精確度。
測試電路702進一步包含DAC 723，以產生VSET 與偏壓切換器725，如先前所述。
電源供應器727對電流源722供應適合的電壓。電源供應器727亦可經由端點729供應電壓至外部電路系統（如噴頭電路）。由電源供應器727供應的此種電壓，可取決於給定應用，且其範圍可例如為1.8V至40V。
控制器716可經由通訊電路系統732與端點734，與進一步的外部電路系統（例如電腦終端）通訊。電路系統可包含通訊介面，通訊介面包含串列鏈結（例如通訊串列匯流排(USB)至串列鏈結）。如將理解到的，可需要未說明於本文的進一步的電路系統/端點，以傳送/接收/產生所需的訊號（例如特定通訊協定所需的訊號）。作為說明性實例，I2 C協定可需要測試電路702產生時脈訊號。
將理解到，測試電路702可用於執行診斷測試以判定致動器元件的電容值CACT ，及（或）偵測錯誤，如跨致動器元件的開路或跨致動器元件（在致動器元件之間）的閉路。附加實例中的致動器元件的數量不限於四個，而是可均等地應用於任何數量的致動器元件。
精確電路736可被提供在測試電路702內，精確電路可被設置為與外部量測電路或裝置通訊，外部量測電路或裝置量測產生在測試電路702內的電流與電壓的精確度，可高於由測試電路自身的本徵精確度所達成的精確度。
在本說明性實例中，精確電路736包含精確切換陣列738，精確切換陣列738用於選擇性地將電流源722與每一DAC 718、719的輸出連接至端點740，使得外部量測電路/裝置（如數位電壓計(DVM)（例如位於噴頭電路中或位於印表機的遠端處））可被連接至端點740，以量測iM 、VHIGH 與VLOW ，此種量測的精確度可高於由電流源722與DAC 720、721的本徵精確度所達成的精確度。DVM隨後可與控制器716通訊，以回應於量測值來調整電流源722、DAC 720及（或）DAC 721的輸出。
在本說明性實例中，在例如由控制器716使精確切換器744閉合時，由跨精確電阻器配置742的電壓降量測iM 。亦將瞭解到，此種精確電路可被包含在上文於第2a圖至第7a圖中說明的其他測試電路中。
儘管前述具體實施例揭示基於（或回應於）時間量測結果來判定電容值或偵測錯誤，但本發明並不限於時間量測結果。
作為實例，測試電路中的比較器可被由類比數位轉換器(ADC)替換。將第2a圖的測試電路作為說明性實例，以ADC替換比較器，電壓VX 為對ADC的類比輸入。控制器隨後將控制定源一段時間，使得電容（CPAR 及（或）CACT ）回應於此而充電。相對於量測時間轉變，控制器將量測來自ADC的回應量測電壓變異的數位訊號。然而如將理解到的，此種量測結果的精確度將取決於ADC的位元數量。
前述具體實施例中所說明的測試電路，可執行診斷測試以判定致動器元件的電容值CACT ，及（或）偵測錯誤，如跨致動器元件（包含跨相關聯的電性軌）的開路或跨致動器元件/在致動器元件之間的閉路。
在多個具體實施例中，前述的此種測試電路可位於印表機遠端，並經配置以測試噴頭電路中的致動器元件，以判定電容值/偵測噴頭電路組裝入印表機前（或組裝入印表機後）的任何錯誤。
在其他具體實施例中，測試電路可被整合入印表機（例如作為第5a圖、第6圖與第7a圖所繪製的噴頭電路的部分），可在印刷之前或之後執行診斷測試（例如作為初始化、待機、關閉常式的部分，及（或）在印刷之間執行）。
在多個具體實施例中，對於偵測一或更多個致動器元件上的錯誤，測試電路（或印表機上的其他電路系統）可執行錯誤動作。
此種錯誤動作可包含對使用者產生警示。此種警示可為使用者螢幕上識別錯誤的通知。在替代性具體實施例中，錯誤動作可包含印表機以受限功能性操作，直到使用者解決錯誤（例如藉由替換噴頭電路）為止。
在替代性具體實施例中，錯誤動作可包含測試電路（或印表機上的其他電路系統）防止一或更多個特定致動器元件被驅動電路驅動（例如藉由適當地控制相關聯的切換器）。
錯誤動作亦可包含驅動電路使用任何適合的技術以適當地補償偵測到的任何錯誤，例如藉由提升從一或更多個鄰近噴嘴射出的液滴容積。
再者，致動器元件將隨著時間而老化，回應於設定驅動電壓而可達成的液滴速率將下降，直到致動器元件失效。實際上，可提升驅動電壓以補償降低的液滴速率。然而，提升驅動電壓將減短致動器元件的生命期。
致動器元件的電容值將隨著時間降低（例如因為老化及損耗），且一般而言追蹤液滴速率。因此，藉由隨著時間記錄電容值，可能判定及（或）預測致動器元件何時接近失效。
一種預測失效的方法，為週期性地判定致動器元件的電容值、將所判定的電容值在（例如測試電路或噴頭電路上的）儲存電路系統中儲存為電容值歷史資料（例如作為對時間的函數）、並設定電容值臨限值。到達臨限值，可被視為發生錯誤，且據此起始適當的錯誤動作。
因此在多個具體實施例中，所判定的致動器元件的電容值歷史資料，可用於追蹤致動器元件隨著時間的作業，並預測致動器元件未來的失效。
將瞭解到，可基於分析所儲存的電容值歷史資料，來修改致動器元件的功能性，藉此可回應於電容值歷史來調整/修整驅動波形。可由噴頭電路、測試電路或任何其他適合的電路系統來進行此種分析。
如前述，可週期性地判定電容值，並儲存電容值歷史資料，例如作為初始化、待機或關機常式的部分。或者，可在印刷之間致動器元件並未連接至驅動電路時判定電容值。
本說明書與申請專利範圍中所使用的用詞「包含」，並未排除其他的元件或步驟，且不應被解譯為受限於其後所列出的手段。
在參照單數名詞使用定冠詞或不定冠詞（例如「一(a)」或「一(an)」、「該(the)」）時，此包含此名詞的複數型，除了特定說明了其他情況。
在另一備選方案中，本技術的較佳具體實施例可被實現為具有功能性資料於其上的資料載體，所述功能性資料包含功能性電腦資料結構，在載入電腦系統或網路或操作於其上時，功能性電腦資料結構賦能該電腦系統執行方法的所有步驟。
熟習本發明技術領域者將清楚瞭解到，可對前述示例性具體實施例進行諸多改良與修改，而不脫離本技術的範疇。
1‧‧‧噴頭
2‧‧‧壓力腔室
3‧‧‧膜
4‧‧‧致動器元件
6‧‧‧壓電材料
8‧‧‧第一電極
10‧‧‧第二電極
12‧‧‧噴嘴
14‧‧‧流體入口埠
16‧‧‧容器
P1‧‧‧第一測試週期
100‧‧‧噴頭電路
102‧‧‧驅動電路
104‧‧‧切換電路
105‧‧‧致動器元件陣列
106‧‧‧切換器
106a-106d‧‧‧切換器
107‧‧‧匯流排
108‧‧‧電性軌
109‧‧‧個別致動器軌
200‧‧‧測試電路
202‧‧‧控制器
204‧‧‧源
205‧‧‧量測電路
206‧‧‧重置切換器
208‧‧‧源
209‧‧‧源
210‧‧‧比較器
211‧‧‧比較器
212‧‧‧計時器
P1’‧‧‧第一週期
P2’‧‧‧第二週期
300‧‧‧切換控制電路系統
301‧‧‧移位器
302‧‧‧電晶體
304‧‧‧電晶體
306‧‧‧端點
308‧‧‧端點
310‧‧‧驅動波形
312‧‧‧端點
314‧‧‧端點
316‧‧‧二極體
318‧‧‧二極體
P1’’‧‧‧時間週期
P2’’‧‧‧時間週期
P3’’‧‧‧時間週期
400‧‧‧噴頭電路
402‧‧‧測試電路
404‧‧‧切換電路
414‧‧‧測試切換器
416‧‧‧控制器
418‧‧‧DAC
419‧‧‧DAC
420‧‧‧比較器
421‧‧‧比較器
422‧‧‧電流源
423‧‧‧DAC
424a-424d‧‧‧放電切換器
425‧‧‧偏壓切換器
4a-4d‧‧‧致動器元件
430‧‧‧短路
432‧‧‧短路
500‧‧‧噴頭電路
502‧‧‧測試電路
504‧‧‧切換電路
509‧‧‧測試匯流排
511a-511d
513‧‧‧電容
516‧‧‧控制器
517‧‧‧放電切換器
518‧‧‧DAC
519‧‧‧DAC
520‧‧‧比較器
521‧‧‧比較器
522‧‧‧電流源
523‧‧‧DAC
525‧‧‧偏壓切換器
600‧‧‧噴頭電路
602‧‧‧測試電路
604‧‧‧切換電路
606a-606d‧‧‧切換器
609‧‧‧測試匯流排
617‧‧‧共同連結
617a-617d‧‧‧共同連結
618‧‧‧DAC
619‧‧‧DAC
620‧‧‧比較器
621‧‧‧比較器
622‧‧‧電流源
623‧‧‧DAC
625‧‧‧偏壓切換器
650‧‧‧共同驅動波形
652‧‧‧修整波形
654‧‧‧步階
656‧‧‧時序
658‧‧‧時序
660a-660d‧‧‧切換元件
660’a-660’d‧‧‧切換元件
662a-662d‧‧‧切換元件
662’a-662’d‧‧‧切換元件
664a-664d‧‧‧切換元件
664’a-664’d‧‧‧切換元件
660’‧‧‧切換元件
662’‧‧‧切換元件
664’‧‧‧切換元件
702‧‧‧測試電路
705‧‧‧量測電路
708‧‧‧電性軌
712‧‧‧計時器
716‧‧‧控制器
718‧‧‧DAC
719‧‧‧DAC
720‧‧‧比較器
721‧‧‧比較器
722‧‧‧可編程式電流源
723‧‧‧DAC
725‧‧‧偏壓切換器
727‧‧‧電源供應器
728‧‧‧端點
729‧‧‧端點
730‧‧‧端點
732‧‧‧通訊電路系統
734‧‧‧端點
736‧‧‧精確電路
738‧‧‧精確切換陣列
740‧‧‧端點
742‧‧‧精確電阻器配置
744‧‧‧精確切換器
現將參照附加圖式說明具體實施例，在圖式中：
第1a圖示意圖示已知液滴沉積頭的部分的橫截面；
第1b圖示意圖示根據一具體實施例的用於驅動第1圖的複數個致動器元件的已知電路的實例；
第2a圖示意圖示根據一具體實施例的致動器元件的測試電路；
第2b圖圖示說明使用第2a圖測試電路所獲得的量測；
第2c圖圖示說明使用第2a圖測試電路所獲得的進一步量測；
第3a圖示意圖示根據一具體實施例的示例性切換器；
第3b圖示意圖示說明根據一具體實施例的示例性驅動波形；
第4a圖示意圖示第2a圖測試電路的實例，其中根據一具體實施例由第3a圖的切換器驅動致動器元件；
第4b圖圖示說明使用第4a圖測試電路所獲得的量測；
第5a圖示意圖示根據一具體實施例的具有測試電路的電路；
第5b圖示意圖示第5a圖電路中的整個致動器元件的短路；
第5c圖示意圖示在第5a圖電路中的致動器元件之間的短路；
第6圖示意圖示根據一具體實施例的具有測試電路的電路；
第7a圖示意圖示根據進一步具體實施例的具有測試電路的電路；
第7b圖示意圖示根據一具體實施例的示例性驅動波形；
第7c圖示意圖示根據進一步具體實施例的具有測試電路的電路；
第7d圖示意圖示進一步的示例性驅動波形；且
第8圖示意圖示實施為專屬電路的測試電路。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧噴頭電路
104‧‧‧切換電路
105‧‧‧致動器元件陣列
106‧‧‧切換器
108‧‧‧電性軌
200‧‧‧測試電路
202‧‧‧控制器
204‧‧‧源
205‧‧‧量測電路
206‧‧‧重置切換器
208‧‧‧源
209‧‧‧源
210‧‧‧比較器
211‧‧‧比較器
212‧‧‧計時器

Claims (41)

  1. 一種測試電路，用於判定一致動器元件陣列中的一致動器元件的電容值(CACT )，其中該測試電路包含： 一控制器； 一源，用於產生測試輸入； 量測電路系統，用於量測該測試電路與該致動器元件之間的一測試路徑上的一或更多個測試值； 其中該控制器經配置以在一測試週期中： 控制相關聯於該致動器元件的一第一切換器，以將該致動器元件連接至該測試路徑； 控制該源以產生一第一測試輸入； 由回應於該第一測試輸入所產生的一第一測試值，判定該致動器元件的一總和電容值(CPAR + CACT )；以及 由該總和電容值(CPAR + CACT )判定該致動器元件的該電容值(CACT )。
  2. 如請求項1所述之測試電路，其中該控制器進一步經配置以在該第一週期中： 在該測試路徑與該另一致動器元件之間存在一短路時，控制相關聯於一另一致動器元件的一第二切換器，以將該另一致動器元件連接至該測試路徑。
  3. 如前述請求項之任一項所述之測試電路，其中該控制器進一步經配置以： 回應於下列之一或更多者：該等測試值以及該所判定的電容值，來偵測相關聯於該致動器元件的一錯誤。
  4. 如請求項3所述之測試電路，其中該錯誤包含下列之一或更多者： 一開路、跨該致動器元件的一短路、以及該測試路徑與該另一致動器元件之間的該短路。
  5. 如請求項1所述之測試電路，其中該控制器進一步經配置以在一第一校正週期中： 控制相關聯於該致動器元件的該第一切換器，以隔離該致動器元件與該測試路徑；以及 控制該測試路徑上的一第二測試輸入，以充電相關聯於該致動器元件的一寄生電容值(CPAR )； 由回應於該第二測試輸入所產生的一第二測試值，判定該相關聯的寄生電容值(CPAR )；以及 其中對於該致動器元件的該相關聯的寄生電容值(CPAR )，係用於由該總和電容值(CPAR + CACT )判定該致動器元件的該電容值(CACT )。
  6. 如請求項1所述之測試電路，其中係回應於該第一測試輸入與一寄生電流來進一步產生該第一測試值。
  7. 如請求項6所述之測試電路，其中該控制器進一步經配置以在一第一校正週期中： 控制該源，以將該寄生電流偏壓離開該致動器元件； 控制相關聯於該致動器元件的該第一切換器，以電性隔離該致動器元件與該測試路徑； 控制該源，以由該寄生電流充電相關聯於該致動器元件的一寄生電容；以及 回應於由該寄生電流充電該相關聯的寄生電容，來產生一第二測試值。
  8. 如請求項7所述之測試電路，其中該控制器進一步經配置以對於一第二校正週期： 控制該源，以將該寄生電流偏壓離開該致動器元件； 控制相關聯於該致動器元件的該第一切換器，以電性隔離該致動器元件與該測試路徑； 控制該源，以由該寄生電流與一第二測試輸入充電該相關聯的寄生電容；以及 回應於由該寄生電流與第二測試輸入充電該相關聯的寄生電容，來產生一第三測試值。
  9. 如請求項8所述之測試電路，其中第二測試值與第三測試值係用於由該總和電容值(CPAR + CACT )判定該致動器元件的該電容值(CACT )。
  10. 如請求項1所述之測試電路，其中一估計寄生電容值(CPAR )係用於由該總和電容值(CPAR + CACT )判定該致動器元件的該電容值(CACT )。
  11. 如請求項1所述之測試電路，其中該量測電路系統包含一或更多個比較器，該一或更多個比較器之每一者經設置以接收該測試路徑上的該一或更多個測試值。
  12. 如請求項11所述之測試電路，其中該等比較器之每一者經設置以接收一設定位準輸入。
  13. 如請求項11至請求項12之任一項所述之測試電路，其中該量測電路系統包含一計時器，該計時器經設置以接收來自該一或更多個比較器的一輸出。
  14. 如請求項13所述之測試電路，其中該計時器經配置以量測下列之一或更多者：該第一測試值從一第一設定位準至一第二設定位準的該轉變時間、該第二測試值從一第三設定位準至該第四設定位準的該轉變時間、以及該第三測試值從一第五設定位準至一第六設定位準的該轉變時間。
  15. 如請求項1所述之測試電路，該測試電路進一步包含一測試切換器，該測試切換器經設置以電性隔離該測試電路與該測試路徑。
  16. 如請求項1所述之測試電路，其中該測試電路進一步包含：一精確電路，用於選擇性地將該一或更多個測試輸入提供至一另一量測電路。
  17. 如請求項1所述之測試電路，其中該測試電路進一步包含一放電切換器，以放電該測試路徑。
  18. 如請求項1所述之測試電路，其中該源包含一定電流源，且其中該第一測試輸入包含一定電流。
  19. 一種測試電路，用於偵測一致動器元件陣列中的一錯誤，其中該測試電路包含： 一控制器； 一源，用於產生測試輸入；以及 量測電路系統，用於量測一測試路徑上的一或更多個測試值； 其中該控制器經配置以在一第一週期中： 控制相關聯於該陣列的一第一致動器元件的一第一切換器，以將該第一致動器元件連接至該測試路徑； 控制該源以產生一第一測試輸入；以及 由回應於該第一測試輸入所產生的一第一測試值，來偵測該錯誤。
  20. 如請求項19所述之測試電路，其中該控制器進一步經配置以： 控制相關聯於該陣列中的一第二致動器元件的一第二切換器，以放電該第二致動器元件。
  21. 如請求項19或20之任一項所述之測試電路，其中該錯誤包含下列之一或更多者：一開路；整個該第一致動器元件的一短路；以及該測試路徑與該第二致動器元件之間的一短路。
  22. 如請求項21所述之測試電路，其中該開路錯誤包含該所判定的電容值位在一電容值臨限值之下。
  23. 一種液滴沉積頭電路，包含： 一致動器元件組件，包含一或更多個致動器元件； 一切換電路，包含複數個切換器，以將該一或更多個致動器元件的一致動器元件連接至一測試路徑或一驅動路徑；以及 一測試電路，該測試電路經配置以： 在連接至該測試路徑時判定該致動器元件的一電容值，及（或）偵測該致動器元件組件中的一錯誤。
  24. 如請求項23所述之液滴沉積頭電路，其中該測試電路包含： 一控制器； 一源，以對該測試路徑產生測試輸入；以及 量測電路系統，用於量測回應於該等測試輸入所產生的該測試路徑上的一或更多個測試值。
  25. 如請求項23或24之任一項所述之液滴沉積頭電路，其中該測試路徑包含一放電切換器，該放電切換器經配置以放電該測試路徑上的一電容。
  26. 如請求項23所述之液滴沉積頭電路，其中該測試路徑包含該測試電路與該一或更多個致動器元件之間的一第一測試匯流排。
  27. 如請求項26所述之液滴沉積頭電路，其中該驅動路徑包含一驅動電路與該一或更多個致動器元件之間的該第一測試匯流排。
  28. 如請求項23所述之液滴沉積頭電路，其中該驅動路徑包含一驅動電路與該一或更多個致動器元件之間的一第二測試匯流排。
  29. 如請求項23所述之液滴沉積頭電路，其中該測試路徑包含一測試切換器，該測試切換器用於電性隔離該測試電路與該驅動路徑。
  30. 如請求項23所述之液滴沉積頭電路，其中該複數個切換器的一切換器包含串聯設置的第一與第二切換元件。
  31. 如請求項30所述之液滴沉積頭電路，其中該切換器進一步包含一第三切換元件，該第三切換元件經設置為與該等第一與第二切換元件並聯設置。
  32. 如請求項31所述之液滴沉積頭電路，其中該等第一與第二切換元件的該導通電阻係低於該第三切換元件的該導通電阻。
  33. 如請求項30至32之任一項所述之液滴沉積頭電路，其中該第一測試匯流排係耦接於該等第一與第二切換元件之間，且其中該第一切換元件經配置以電性隔離該測試電路與該驅動路徑。
  34. 如請求項30所述之液滴沉積頭電路，其中該切換器進一步包含一第三切換元件，該第三切換元件經設置為與該第一切換元件並聯。
  35. 如請求項34所述之液滴沉積頭電路，其中該第一測試匯流排係耦接於該等第二與第三切換元件之間，且其中該測試切換器係提供在該測試匯流排上。
  36. 如請求項23所述之液滴沉積頭電路，該液滴沉積頭電路進一步經配置以在偵測到該錯誤時起始一錯誤動作。
  37. 一種判定一噴頭電路中的一致動器元件的一電容值(CACT )的方法，該方法包含以下步驟： 將該致動器元件耦接至一測試路徑； 在一測試電路處產生對於該測試路徑的一第一輸入； 在該測試電路處，量測回應於該測試輸入所產生的該測試路徑上的一第一測試值； 回應於該第一測試值，由該第一測試值判定該致動器元件的一總和電容值(CPAR + CACT )； 由該總和電容值(CPAR + CACT )判定該致動器元件的該電容值(CACT )。
  38. 如請求項37所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：回應於該第一測試值來偵測一錯誤。
  39. 如請求項38所述之方法，該方法包含以下步驟：在偵測到該錯誤時，在該噴頭電路上起始一錯誤動作。
  40. 一種液滴沉積設備，具有如請求項1至22之任一項所述之一測試電路。
  41. 一種測試模組，包含如請求項1至22之任一項所述之一測試電路。
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