液滴沉积头及提供用于液滴沉积头的调整数据的方法
阅读：695发布：2023-12-28
专利汇可以提供液滴沉积头及提供用于液滴沉积头的调整数据的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种为液滴沉积头(例如打印头)或其 数据处理 部件提供调整数据的方法。该方法利用测试数据，该测试数据是通过使用一组测试 波形 以测试范围内的多个 频率 操作液滴沉积头(或基本上相同结构的测试液滴沉积头，例如来自同一批次)并通过记录由如此喷射的液滴的体积和速度而收集的，这些记录值(volr,velr)被表示在测试数据中。该一组测试波形中的每一个测试波形包括基本驱动波形和多个调整后的驱动波形，每个调整后的驱动波形对应于基本驱动波形但具有调整了相对应的量的特定波形参数。该波形参数是连续变量，例如脉冲宽度或脉冲幅度。该方法还包括：确定与多个调整频率相对应的调整值，每个调整值对应于波形参数的调整量，该调整量基于测试数据预计将分别导致液滴体积和速度的调整值vola和vela，其基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT。该方法例如以查找表的值的形式输出表示这种调整值及其相关联的调整频率的调整数据。还公开了一种液滴沉积装置，其包括具有其上存储有一组调整数据的数据 存储器 的液滴沉积头。该头使用调整数据以利用驱动波形致动其 致动器 元件，该驱动波形基于基本驱动波形但具有通过调整值调整的特定波形参数，该调整值由所述一组调整数据表示，并且基于其与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联被确定。波形参数也是连续变量。调整数据使得头能够以在头的工作范围内的频率喷射液滴，其中头的液滴体积和速度值基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT。，下面是液滴沉积头及提供用于液滴沉积头的调整数据的方法专利的具体信息内容。
1.一种为液滴沉积头或其数据处理部件提供调整数据的方法，所述液滴沉积头包括：
多个流体腔室，每个流体腔室设置有相应的致动器元件；
其中，所述方法包括以下步骤：
接收测试数据，所述测试数据通过以下方式进行收集：
通过使用一组测试波形中的每一个测试波形，以分布在测试范围内的多个测试频率中的每一个测试频率，操作所述液滴沉积头或与所述液滴沉积头具有基本相同结构的测试液滴沉积头；以及
通过记录如此喷射的液滴的体积和速度，这些记录值(Volr，Velr)在所述测试数据中进行表示；
其中，所述一组测试波形包括基本驱动波形和多个调整后的驱动波形，每个调整后的驱动波形与具有被调整了相应量的相同波形参数的基本驱动波形相对应，所述波形参数是连续变量；
对于分布在所述测试范围的至少一部分上的多个调整频率中的每一个调整频率，确定相对应的调整值，所述相对应的调整值对应于所述波形参数的调整量，所述调整量基于所述测试数据被预计将分别导致基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT的液滴体积和速度的调整值vola和vela；以及
输出表示多个调整值和多个相关联的调整频率的一组调整数据，所述一组调整数据包括所述确定的调整值及其相关联的调整频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个调整值对应于所述波形参数的调整量，所述调整量基于所述测试数据，被预计将分别导致液滴体积和速度的调整值vola和vela，液滴体积和速度的调整值vola和vela位于液滴体积和速度的目标值volT和velT的10％容限带内并且优选位于5％容限带内。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述调整值根据一过程被确定，通过所述过程，每个调整频率的调整值是通过计算被确定以最小化以下两者之间的差值的调整值：当使用针对所讨论的频率的vola和vela计算时的体积和速度两者的函数(g)的值；以及当使用所述目标液滴体积值(volT)和所述目标液滴速度值(velT)计算时的相同函数(g)的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，液滴体积(vol)和速度(vel)的所述函数(g)通常按照vol·vel变化；
优选地，其中，所述函数被定义为g＝vol·vel。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，液滴体积(vol)和速度(vel)的所述函数(g)通常按照vol·vel2变化；
2
优选地，其中，所述函数被定义为g＝vol·vel。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，液滴体积(vol)和速度(vel)的所述函数包括：
确定缩放的速度差值x，x被定义为(velT-vel)/vel*，其中，velT是所述目标速度，以及vel*是特征速度；以及
*
确定缩放的体积差值y，y被定义为(volT-vol)/vol ，其中，volT是所述目标体积，以及vol*是特征体积；
优选地，其中：vel*被定义为velr-velT，以及vol*被定义为volr-volT；或者vel*被定义为velT，以及vol*被定义为volT。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述函数通常按照A|x|+|y|或Ax2+y2变化，其中，A是常数；
优选地，其中，所述函数被定义为g＝A|x|+|y|或为Ax2+y2；
任选地，其中，A等于1。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述波形参数使得所述波形参数的值的调整递增地改变波形曲线下的区域。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的液滴沉积头，其中，所述波形参数使得所述波形参数的值的调整递增地改变给予液滴的能量，该液滴的喷射由相对应的波形引起。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述波形参数使得所述波形参数的值的调整改变从所述基本驱动波形中去除的部分的形状。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述头包括驱动电路，所述驱动电路被配置为使得利用驱动波形致动所述子集中的每个致动器元件包括施加公共驱动波形的至少一部分，所述公共驱动波形是所述头内的至少一组致动器所共用的驱动波形，并且优选地是所述头内的所有致动器所共用的驱动波形。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述波形参数使得所述波形参数的值的调整改变从所述公共驱动波形中去除的部分的形状。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中，所述头被配置为从所述头外部的电路接收所述公共驱动波形。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述波形参数选自包括以下项的组中：
脉冲宽度；
脉冲幅度；
转换速率；
从所述基本驱动波形中去除的部分的宽度；和
从所述基本驱动波形中去除的部分的幅度。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，确定所述多个调整值包括使用所述测试数据分别确定液滴体积和液滴速度对所述基本驱动波形在所述波形参数方面的变化的灵敏度；和
其中，使用所述灵敏度确定所述调整值。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，分别确定液滴体积和液滴速度对所述基本驱动波形在所述波形参数方面的变化的灵敏度包括确定：
液滴体积和液滴速度中的每一者的相应的灵敏度值；或者
液滴体积和液滴速度的相应的多个灵敏度值；
其中，或者每个灵敏度值对应于所述测试范围中的相应的部分，或者每个灵敏度值对应于调整频率中的相应的调整频率。
17.根据从属于权利要求2时的任一前述权利要求所述的方法，其中，确定所述多个调整值包括：使用所述测试数据确定所述函数的值对于所述基本驱动波形在所述波形参数方面的变化的灵敏度；以及
其中，使用所述灵敏度确定所述调整值。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所述函数的值对于所述基本驱动波形在所述波形参数方面的变化的灵敏度包括确定以下中的任一个：
单个灵敏度值；
多个灵敏度值，每个灵敏度值对应于所述调整频率中的相应的调整频率。
19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，确定所述多个调整值包括：对于所述测试波形中的每个测试波形，将对应于该测试波形的记录的体积和速度值分别拟合为拟合体积曲线和拟合速度曲线，其中所述调整值使用所述拟合曲线确定。
20.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：确定关于定义拟合调整曲线的多个拟合参数的相应的值，所述拟合调整曲线被拟合到所述调整值，所述调整数据包括所述多个拟合参数值。
21.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，输出所述一组调整数据包括：将所述调整数据存储在数据存储器上。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述数据存储器由数据处理部件提供，所述数据处理部件是可连接到所述液滴沉积头的。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述液滴沉积头和所述数据处理部件在连接时是可操作的，以：
接收输入数据；
基于所述输入数据，确定待利用基于所述基本驱动波形的驱动波形致动的所述致动器元件的子集；和
利用基于所述基本驱动波形的驱动波形致动所述子集内的每个致动器元件，其中，所述波形参数通过由所述一组调整数据表示的所述调整值中的相对应的调整值进行调整，所述调整值基于在所述一组调整数据内其与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联来确定。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述数据处理部件被配置为：
接收输入数据；
基于所述输入数据，确定待利用驱动波形致动的所述致动器元件的子集，所述驱动波形中的每个基于在所述波形参数方面通过致动调整值调整了的所述基本驱动波形；
确定所述致动调整值，其中，所述子集内的每个致动器元件的致动调整值基于在所述一组调整数据内其与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联来确定；
将致动数据输出到所述液滴沉积头，所述致动数据定义所述致动器元件的子集和所述致动调整值。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述液滴沉积头被配置为：
接收所述致动数据；
利用所述致动数据，识别所述致动器元件的子集；
利用基于所述基本驱动波形的驱动波形来致动所述致动器元件的子集内的每个致动器元件，其中所述波形参数通过在所述致动数据中定义的致动调整值中的相对应的致动调整值来进行调整。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，其中，所述数据处理部件还被配置为使得所述子集内的每个致动器元件的致动调整值包括附加调整量，优选地，其中，所述附加调整量由所述头基于下列项进行调整：
自相邻致动器元件引起的最近喷射以来的时间；和/或
所讨论的致动器元件的老化数据。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述数据处理部件的数据存储器在所述数据存储器上存储有定义所述附加调整量的数据。
28.根据权利要求21所述的方法，其中，所述液滴沉积头包括所述数据存储器。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述液滴沉积头被配置为：
接收输入数据；
基于所述输入数据，确定待利用基于所述基本驱动波形的驱动波形致动的所述致动器元件的子集；和
利用基于所述基本驱动波形的驱动波形致动所述子集内的每个致动器元件，其中，所述波形参数通过由所述一组调整数据表示的所述调整值中的相对应的调整值进行调整，所述调整值基于所述调整值在所述一组调整数据内与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联来确定。
30.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：
在所述数据存储器上存储：
多组调整数据，每组调整数据对应于一组基本驱动波形中的相应的成员，所述一组基本驱动波形包括所述基本驱动波形，当被施加到所述致动器元件中的一根致动器元件时，所述一组基本驱动波形中的每个成员引起相应数量的流体子液滴的喷射，每组调整数据表示多个调整值和相对应的调整频率，所述多组调整数据包括所述一组调整数据；
其中，所述液滴沉积头还被配置为：
基于所述输入数据，确定所述致动器元件的一个或更多个子集，其中，所述子集中的每个将利用基于所述一组基本驱动波形中的相对应的成员的驱动波形来致动；以及利用基于所述一组基本驱动波形中的相对应的成员的驱动波形来致动所述子集中的每个子集内的每个致动器元件，其中，所述波形参数通过在所述多组调整数据中的相对应的一组调整数据中定义的调整值中的相对应的调整值来进行调整，所述调整值基于所述调整值与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联被确定。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，由特定驱动波形产生的流体子液滴作为流体的单体被沉积在沉积介质上。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述子液滴或者在由所述头提供的对应于所讨论的致动器的喷嘴处，或者在所述子液滴行进到所述沉积介质时，合并成单个液滴。
33.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，致动器元件的当前工作频率基于时间段t2以及可选地通过计算N2/t2来确定，在所述时间段t2内，所述致动器元件已经执行预定次数N2的致动。
34.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个致动器元件的当前工作频率通过计算该致动器元件在预定时间段内的平均工作频率来确定。
35.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个致动器元件包括压电元件。
36.根据任一前述权利要求的方法，其中，所述目标液滴体积值和目标液滴速度值是所述测试范围的目标部分的特征，优选地，其中，所述测试范围的目标部分位于所述测试范围的下限。
37.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，通过操作所述液滴沉积头而不是测试液滴沉积头来收集所述测试数据。
38.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，对应于所述基本驱动波形的每个体积和速度的记录值分别定义体积频率响应曲线和速度频率响应曲线；
其中，对于所述响应曲线中的每一条，以及在所述头的基本整个工作频率范围内，所讨论的曲线的最小值小于或等于处于所述测试范围的下限的值；以及
其中，对于所述响应曲线中的每一条，以及在所述头的基本整个工作频率范围内，所讨论的曲线的最大值大于或等于处于所述测试范围的下限的值。
39.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，对应于所述基本驱动波形的每个体积和速度的记录值分别定义体积频率响应曲线和速度频率响应曲线；
其中，在所述头的基本整个工作频率范围内，所述体积响应曲线和速度响应曲线通常分别围绕关于体积和速度的在所述测试范围的下限的值振荡。
40.一种液滴沉积头，其包括根据任一前述权利要求所述的方法在其上存储有调整数据的数据存储器。
41.一种数据处理部件，其包括根据任一前述权利要求所述的方法在其上存储有调整数据的数据存储器。
42.一种液滴沉积装置，包括：
液滴沉积头，所述液滴沉积头具有多个流体腔室，每个流体腔室设置有相应的致动器元件；和
数据存储器，所述数据存储器上存储有一组调整数据，所述一组调整数据表示多个调整值和多个调整频率，每个调整值与所述调整频率中的相应的调整频率相关联；以及所述装置被配置为：
接收输入数据，并利用所述输入数据来确定待利用基于所述基本驱动波形的驱动波形致动的所述致动器元件的子集；和
利用基于基本驱动波形的驱动波形致动所述子集中的每个致动器元件，其中，所述基本驱动波形具有通过所述一组调整数据表示的调整值中的相对应的调整值进行调整的相同的波形参数，所述调整值中的相对应的调整值基于其与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联来确定，所述波形参数是连续变量；
其中，所述调整数据使得所述头能够以在所述头的工作范围内的频率喷射液滴，所述头的液滴体积和速度值基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT。
43.根据权利要求42所述的液滴沉积装置，其中，所述调整数据使得所述头能够以在所述头的工作范围内的频率喷射液滴，所述头的液滴体积和速度值位于液滴体积和速度的目标值volT和velT的10％容限带内以及优选地位于5％容限带内。
44.根据权利要求42或权利要求43所述的液滴沉积装置，其中，所述波形参数使得所述波形参数的值的调整递增地改变相对应波形的曲线下的区域。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述一个或更多个波形参数使得所述波形参数的值的调整递增地改变给予液滴的能量和/或动量，液滴的喷射由相对应的波形引起。
46.根据权利要求42至45中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述头包括驱动电路，所述驱动电路被配置为使得利用驱动波形致动所述子集中的每个致动器元件包括施加公共驱动波形的至少一部分，所述公共驱动波形是所述头内的至少一组致动器所共用的驱动波形。
47.根据权利要求46所述的液滴沉积装置，其中，所述波形参数使得所述波形参数的值的调整改变从所述公共驱动波形中去除的部分的形状。
48.根据权利要求46或权利要求47所述的液滴沉积装置，其中，所述头被配置为从所述头外部的电路接收所述公共驱动波形。
49.根据权利要求42至48中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述波形参数选自包括以下项的组中：
脉冲宽度；
脉冲幅度；
转换速率；
从所述基本驱动波形中去除的部分的宽度；和
从所述基本驱动波形中去除的部分的幅度。
50.根据权利要求42至49中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述数据存储器附加地在所述数据存储器上存储有多组调整数据，每组调整数据对应于一组基本驱动波形中的相应的成员，所述一组基本驱动波形包括所述基本驱动波形，当被施加到致动器元件中的一个致动器元件时，所述一组基本驱动波形的每个成员引起相应数量的流体子液滴的喷射，每组调整数据表示多个调整值和相对应的调整频率，所述多组调整数据包括所述一组调整数据；和
所述液滴沉积装置还被配置为：
基于所述输入数据，确定所述致动器元件的一个或更多个子集，其中，所述子集中的每个将利用基于所述一组基本驱动波形中的相对应成员的驱动波形来致动；以及利用基于所述一组基本驱动波形中的相对应成员的驱动波形来致动每个所述子集内的每个致动器元件，其中，所述波形参数通过在所述多组调整数据中的相对应的一组调整数据中定义的调整值中的相对应的调整值来进行调整，所述调整值基于所述调整值与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联被确定。
51.根据权利要求42至50中任一项所述的液滴沉积装置，还包括数据处理部件，所述数据处理部件提供所述数据存储器并且是可连接到所述液滴沉积头的。
52.根据权利要求51所述的液滴沉积装置，其中，所述数据处理部件被配置为：
接收所述输入数据；
基于所述输入数据，确定所述致动器元件的所述子集；
确定致动器元件的所述子集中的每个子集内的每个所述致动器元件的致动调整值；
将致动数据输出到所述液滴沉积头，所述致动数据定义致动器元件的所述子集和所述致动调整值。
53.根据权利要求52所述的液滴沉积装置，其中，所述液滴沉积头被配置为：
接收所述致动数据；
利用所述致动数据，识别致动器元件的所述子集；
利用基于所述一组基本驱动波形中的相对应的成员的驱动波形致动所述子集中的每个子集内的每个致动器元件，其中，所述波形参数通过在所述致动数据中定义的调整值中的相对应的调整值进行调整。
54.根据权利要求52或权利要求53所述的液滴沉积装置，其中，所述数据处理部件是可连接到多个液滴沉积头的，所述多个液滴沉积头包括所述液滴沉积头，并且其中，所述数据存储器在其上存储有调整数据的集合，所述调整数据的集合包括关于所述多个液滴沉积头中的每一个液滴沉积头的至少一组调整数据。
55.根据权利要求54所述的液滴沉积装置，其中，所述数据处理部件被配置为：
接收输入数据；
基于所述输入数据，为所述多个液滴沉积头中的每一个液滴沉积头确定待致动的致动器元件的一个或更多个子集；
确定关于所述子集中的每个子集内的每个致动器元件的致动调整值；
将致动数据输出到所述多个液滴沉积头中的每一个液滴沉积头，所述致动数据定义致动器元件的相对应的子集和相对应的致动调整值。
56.根据权利要求42至55中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述液滴沉积装置被配置为通过确定时间段t2以及可选地通过计算N2/t2来确定致动器元件的当前工作频率，在所述时间段t2内，所述致动器元件已经致使预定数目N2的液滴的喷射。
57.根据权利要求42至55中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述液滴沉积装置被配置为通过确定致动器元件在预定时间段内的平均工作频率来确定该致动器元件的当前工作频率。
58.根据权利要求42至57中任一项所述的液滴沉积装置，其中，每个致动器元件包括压电元件。
59.根据权利要求42至58中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述致动器元件中的一个致动器元件利用所述基本驱动波形以分布在所述头的工作范围上的多个频率进行致动，如此喷射的液滴在所述多个频率处的体积和速度的相对应的值分别限定体积频率响应曲线和速度频率响应曲线；
其中，对于所述响应曲线中的每一条，以及在所述头的基本整个工作频率范围内，所讨论的曲线的最小值小于或等于处于所述测试范围的下限的值；以及
其中，对于所述响应曲线中的每一条，以及在所述头的基本整个工作频率范围内，所述曲线的最大值大于或等于处于所述测试范围的下限的值。
60.根据权利要求42至59中任一项所述的液滴沉积装置，其中，所述致动器元件中的一个致动器元件利用所述基本驱动波形以分布在所述头的工作范围上的多个频率进行致动，如此喷射的液滴在所述多个频率处的体积和速度的相对应的值分别限定体积频率响应曲线和速度频率响应曲线；
其中，在所述头的基本整个工作频率范围内，体积响应曲线和速度响应曲线通常分别围绕关于体积和速度的在所述测试范围的下限的值振荡。
61.根据权利要求42至60中任一项所述的液滴沉积装置，还包括多个限流器，每个限流器与所述流体腔室中的一个流体腔室邻近定位并流体连接到所述流体腔室中的一个流体腔室。
62.根据权利要求61所述的液滴沉积装置，其中，每个限流器包括通道，所述通道对流体流呈现的横截面积小于由其流体连接的流体腔室呈现的横截面积。
63.根据权利要求61或62所述的液滴沉积装置，其中，每个流体腔室流体连接到两个相对应的限流器；
优选地，其中，每个流体腔室是细长的，每个流体腔室的两个相对应的限流器位于流体腔室长度的相对端。
64.根据权利要求63所述的液滴沉积装置，其中，每个腔室的两个限流器是流体连接的，使得两个限流器中的一个限流器是入口限流器，而另一个限流器是出口限流器，从而所述头被配置成使得在使用期间，流体从所述入口限流器流过所述腔室，并流到所述出口限流器。
液滴沉积头及提供用于液滴沉积头的调整数据的方法
[0001] 本发明涉及液滴沉积头以及相关的方法。本发明可以在打印头(例如喷墨式打印头)中有特别有益的应用。
[0002] 液滴沉积头现在被广泛使用，无论是在例如喷墨式打印的较传统的应用中，还是在3D打印中、或者在其他材料沉积或快速成型技术中。因此，流体可以具有新的化学性质以便粘附到新的基底上以及增加沉积材料的功能性。
[0003] 近期，喷墨式打印头已经被开发成能够以高可靠性和高生产率将油墨直接沉积到瓷砖(ceramic tiles)上。这允许根据客户的具体规格定制在瓷砖上的图案，并减少了对全系列瓷砖进行存货的需求。
[0004] 在其他应用中，喷墨式打印头已经被开发成能够将油墨直接沉积到纺织品上。就像陶瓷的应用一样，这可以允许根据客户的具体规格定制在纺织品上的图案，并减少对全系列印刷纺织品进行存货的需求。
[0005] 在还有的其它应用中，液滴沉积头可以被用于形成诸如在平板电视制造中使用的LCD或OLED元素显示器中的颜色滤片的元件。
[0006] 为了适合新的和/或日益具有挑战性的沉积应用，液滴沉积头不断演进和专业化。然而，虽然已经取得了许多进展，但在液滴沉积头领域仍有改进的空间。
[0007] 概述
[0010] 现在参考附图，其中：
[0011] 图1显示了示例性液滴沉积头的液滴体积和液滴速度的频率响应曲线图，其中没有执行调整；
[0012] 图2显示了图1的频率响应曲线，其中对每个响应曲线都添加了趋势线；
[0014] 图4显示了其结果如图1所示的头在动态调整头以在每个频率获得目标液滴速度值之后的响应曲线图；
[0015] 图5显示了示例性液滴沉积头的液滴体积和液滴速度的频率响应曲线图，在该图中响应曲线大致平行于x轴；
[0016] 图6显示了其结果如图5所示的头在动态调整头以在每个频率获得目标液滴速度值之后的响应曲线图；
[0017] 图7示出了基本驱动波形的特定波形参数(即脉冲幅度)的变化；
[0018] 图8A-8E示出了合适的波形参数的进一步的示例；
[0019] 图9A和图9B示出了液滴体积和速度测试数据的拟合曲线；
[0020] 图10示出了基于液滴体积和速度的缩放差异确定调整值的过程；
[0021] 图11绘制了利用图10所示过程确定的调整值的图；
[0022] 图12显示了利用图11中绘制的调整值进行动态调整之后的头的响应曲线图；
[0023] 图13显示了利用各组调整值进行动态调整之后头的两组响应曲线图，其中各组调整值是利用图10所示的过程确定的，每组都基于各自的液滴体积和速度的目标值；
[0024] 图14显示了利用图10所示过程的加权形式确定的调整值进行动态调整之后的头的响应曲线图；
[0025] 图15显示了利用采用“动量”瞄准法确定的调整值进行动态调整后的头的响应曲线图；
[0026] 图16是包括在使用期间被动态调整的多个液滴沉积头的液滴沉积装置的示例的框图；
[0027] 图17是包括在使用期间被动态调整的多个液滴沉积头的液滴沉积装置的另一示例的框图；
[0028] 图18示出了通过关于灰度头(greyscale head)的调整值的n维查找表的二维切片(slice)；
[0029] 图19A是穿过液滴沉积头的致动器部件的横截面，该液滴沉积头可被配置为用于在使用期间进行动态调整；以及
[0030] 图19B是穿过图19A的致动器部件的另一横截面。
[0031] 附图的详细描述
[0032] 以下公开内容涉及利用调整数据对液滴沉积头进行的调整。
[0033] 头所喷射的液滴的不均匀性
[0034] 某些液滴沉积头中的问题是喷射的液滴例如在它们的体积和/或速度方面可能是不均匀的。
[0035] 许多因素可能导致液滴沉积头所喷射的液滴的体积和/或速度的不均匀。一个示例是制造的可变性：流体通道和提供压力脉冲的致动器元件的尺寸的微小变化可能导致喷射的液滴的体积和/或速度明显偏离其标称值，致动器元件的材料也可能有变化。进一步的示例是液滴沉积头的操作历史和环境：致动器材料的特性，例如热或压电响应，可能根据使用、应力/应变和温度而随时间变化。
[0036] 为了解决液滴体积和/或速度的这种不均匀性，驱动波形的适当改变可以被应用于液滴沉积头的致动器元件(在头的流体腔室内产生压力的电波形)。
[0037] 更具体地，液滴体积和/或速度的不均匀性可以通过根据“静态”方法、“动态”方法、或两者的组合调整驱动波形来解决。
[0038] 在动态方法中，驱动波形在使用期间根据液滴沉积头的当前状态的变化而改变，而液滴沉积头的当前状态的变化可以是例如由头的操作历史(例如每个致动器元件的近期的喷射历史，以及潜在地，其最近的邻居的喷射历史)和/或头的环境引起的。因此，动态方法可以考虑被发送到该头的输入数据，估计该头的状态方面所产生的变化，并试图相应地补偿这种变化。动态方法也可以(或者替代地)考虑直接测量头的状态，例如将头作为一个整体或者头的多个部分的温度测量。
[0039] 相反，在静态方法中，驱动波形的改变不依赖于液滴沉积头的当前状态的变化。因此，相对应的调整通常不会随时间变化。
[0040] 以下的公开通常涉及这种动态方法。然而，在实践中，动态和静态方法经常可以结合在同一个头中。
[0041] 频率响应曲线和动态调整
[0043] 更详细地，示例性的液滴沉积头使用简化的驱动波形在一定频率范围内工作，该驱动波形包括简单的单个喷射脉冲，而没有非喷射(例如阻尼)分量，并且其喷射单个液滴。对于每个频率，测量喷射的液滴的体积和速度。
[0044] 因此，曲线中的一条曲线对应于测量的液滴体积，而另一条曲线对应于测量的液滴速度。在x轴上示出了喷射频率，而在y轴上示出了液滴体积(以微微升为单位)和液滴速度(以米/秒为单位)。
[0045] 可以看出，低频率上每条曲线的形状是大致平行于水平轴的直线。在28kHz附近，开始出现两个特征：
[0046] (1)体积和速度曲线开始振荡，这两条曲线的振荡近似为正弦曲线，并且基本上同相。振荡的幅度随着频率的增加而增加。
[0047] (2)这两条曲线的趋势线(如图2所示)偏离了它们最初的水平轨迹：具体来说，液滴速度的趋势线向下弯曲，而液滴体积的趋势线向上弯曲。因此，随着频率的增加，针对速度的趋势是降低，而针对体积的趋势是增加。
[0048] 响应曲线中的振荡被认为是由于来自先前喷射脉冲的流体腔室内的残余压力振荡与来自当前液滴喷射脉冲的新引入的压力振荡的叠加而出现的。响应曲线中振荡幅度的增加是由于流体腔室内的压力振荡的这种叠加。
[0049] 此外，压力振荡的这种叠加被认为促使喷嘴内弯月面(meniscus)的平均位置偏离其静止或未扰动时的位置。在图1和图2所示出的特定情况下，在液滴喷射之后，弯月面从静止状态移动到更靠近喷嘴出口的向前位置。这种移动是趋势线偏离它们在图1和图2中最初水平的轨迹的重要原因。
[0050] 理论上，流体腔室内的主要流体振荡发生在两个频率处：亥姆霍兹共振频率和毛细管再填充共振频率。利用将由典型的流体腔室提供的阻尼水平，亥姆霍兹振荡持续足够长的时间，以至于对于更高的喷射频率，它们将与随后的喷射振荡相互作用。
[0051] 单个驱动波形的影响在图3中被示出，图3通过各自的曲线示出了驱动波形、邻近喷嘴的腔室内的压力、以及通过喷嘴的流速(这是由弯月面从其静止位置的位移导致的)。从图3中可以看出，驱动波形包括单个喷射脉冲，在所示的特定示例中，该单个喷射脉冲的形状为梯形。
[0052] 如从喷嘴流速曲线中的峰值明显看出的，在驱动波形脉冲结束后的仅1-2微秒就发生液滴喷射。然而，在液滴喷射后，腔室内的残余压力振荡持续相当长的一段时间——大约40微秒。
[0053] 申请人已经尝试动态调整对应图1的驱动波形，使得液滴体积在大部分的频率范围内保持基本上等于期望的或目标的液滴体积值。
[0054] 由于液滴体积和液滴速度中的每一者都随频率而变化，为了使液滴体积和液滴速度中的一者在所有频率(或基本上所有频率)上基本上等于目标值，对驱动波形的调整量必须类似地随频率而变化。因此，有必要确定一系列调整值，每个调整值对应于特定频率，且更具体地，对应于在该特定频率上达到目标液滴体积所需的驱动波形的调整量。在该特定情况下，每个调整值对应峰值电压被调整的量。
[0055] 在一系列实验中，为了简单起见，在低频率处的液滴体积值(在驱动波形没有任何调整的情况下)被选为目标液滴体积值。对于液滴体积超出该目标液滴体积值的选定容限带(特别是±5％容限带)的每个频率，就其峰值电压而言，驱动波形被调整一个量，该量被计算以达到目标液滴体积值。这些实验的结果在图4中被示出。
[0056] 从图4中可以看出，我们发现：由于体积和速度响应曲线近似同相，这种调整可以减少、或基本上消除速度响应曲线中的振荡，以及使体积响应曲线“平坦”。然而，速度响应曲线的趋势——液滴速度通常随着频率的增加而降低——由于这种调整而加剧(exacerbated)。这种趋势在图4中是明显的。
[0057] 因此，以这种方式动态调整被发送到其致动器元件的驱动波形的液滴沉积头对于在较高频率工作的那些致动器元件来说，可能表现出液滴的误放(misplacement)的增加。结果，沉积仍持续高度不均匀。
[0058] 申请人还尝试调整对应图1的驱动波形，使得液滴速度(而不是液滴体积)在大部分的频率范围内保持基本等于期望的或目标的液滴速度值。
[0059] 因此，在另一系列实验中，驱动波形在每个频率处被调整(同样，就其峰值电压而言)，使得液滴速度(而不是液滴体积)基本上等于目标液滴速度值。在这些实验中，类似的效果被识别出。具体来说，发现虽然调整减少了体积曲线中的振荡(以及使速度响应曲线“平坦”)，但体积响应曲线中的趋势——液滴的体积通常随着频率的增加而增加——会加剧。
[0060] 因此，以这种方式动态调整被发送到其致动器元件的驱动波形的液滴沉积头可以喷射不同尺寸的液滴，在高频率工作的致动器元件喷射较大的液滴，而在低频率工作的致动器元件喷射较小的液滴。结果，头的性能依然不均匀。
[0061] 液滴沉积头的设计平衡了许多因素，包括：最大液滴速度；特定的液滴流体性质，例如粘度、表面张力和密度；致动器的寿命；致动器和流体通道的尺寸；和峰值致动电压。这些因素可以至少部分地由头的预期用途来确定。
[0062] 结果，不同的液滴沉积头结构可能具有不同的速度和体积的响应曲线。对于一些头结构，这些响应曲线可以每一个都具有大致平行于x轴的趋势线，如图5所示，而不是如图2的情形所示的曲线。换句话说，随着频率的增加，记录的液滴速度和体积的值可以分别围绕液滴速度和体积的低频值振荡(即没有上升或下降的趋势)。从图5中可以看出，对于整个频率范围内的每个响应曲线，曲线的局部最小值小于(或近似等于)在测试范围的下限处的值。相反，曲线的最大值大于(或近似等于)在测试范围的下限处的值。
[0063] 对于这种头结构，申请人已经尝试对图5对应的驱动波形进行调整，使得液滴体积在大部分的频率范围内保持基本上等于期望的或目标的液滴体积值。
[0064] 在一系列实验中，正如上文关于图4的详细描述的实验一样，低频率处的液滴体积值(在驱动波形没有任何调整的情况下)被选为目标液滴体积值。
[0065] 图6示出了这些实验的说明性结果。很明显，因为体积和速度响应曲线近似同相，对驱动波形的调整以使液滴体积响应曲线“平坦”也显著减少了速度响应曲线中的振荡。尽管如此，液滴速度仍有显著变化，特别是在较高频率上：从72kHz以上，速度值位于±5％容限带之外。因此，利用这种头，一些应用的性能还不够均匀。
[0066] 类似地，申请人已经尝试调整驱动波形，使得液滴速度(而不是液滴体积)在大部分的频率范围内保持基本等于期望的或目标的液滴速度值。在这种情况下，基本上遇到了相反的情况：尽管对驱动波形的调整显著减少了体积响应曲线中的振荡(以及如预期的那样，基本上使液滴速度响应曲线“平坦”)，但液滴体积仍然存在显著的变化，尤其是在较高的频率上。因此，利用这种头，性能还不够均匀。
[0067] 鉴于以上参考图4和图6识别出的不均匀性能的问题，申请人考虑应该采用不同的方法来确定对驱动波形的适当的动态调整。
[0068] 在大多数情况下，由于必须管理的数据量，在测试液滴沉积头后，将在制造现场执行以下步骤：换句话说，在运送给客户之前。然而，特别有经验的客户可能会选择自己执行部分或全部步骤。
[0069] 根据这种不同的方式的方法可以用各种驱动波形来实现。然而，纯粹为了简单起见，下面将参考如图7示意性所示的由单个梯形脉冲组成的驱动波形来描述该方式。一般来说，基于液滴沉积头的具体结构以及其他因素(例如待喷射的特定流体)，将选择适合的驱动波形。应该理解，假定此处描述的是驱动波形的调整，而不是驱动波形本身，驱动波形本身的细节超出了本文的范围。
[0070] 合适的波形参数的选择
[0071] 根据这种不同的方式，作为初始步骤，选择合适的波形参数10。例如，如图7和图8所示，以及在下文更详细的描述，其可以是脉冲幅度10a、脉冲宽度10b、峰-峰高度10c、基本驱动波形100的转换速率H1/D1、从基本驱动波形100去除的部分的宽度10d或幅度10e或者任何其他合适的波形参数中的一个。例如，图7将波形参数10示出为脉冲幅度10a。除了示出基本驱动波形100之外，还示出了一系列调整后的驱动波形201-204，每个驱动波形都是在波形参数10即脉冲幅度10a方面进行调整的。如下文将进一步详细讨论的，这些调整后的驱动波形中的每一个驱动波形都可以与头的特定工作频率相关联。
[0072] 相对地，图8A示出了波形参数10是脉冲宽度10b的示例。虽然图8A中所示的具体示例示出了脉冲宽度10b被限定在脉冲的半高处，但脉冲宽度可以以任何适当的方式被限定，例如在脉冲的峰值或底部处。图8A示出了在该波形参数10即脉冲宽度10b方面进行调整的调整后的驱动波形201和图7的基本驱动波形100。如图7所示的示例，调整后的驱动波形201是一系列调整后的驱动波形之一；这些调整后的驱动波形中的每一个都可以与头的特定工作频率相关联。
[0073] 图8B类似地示出了波形参数是峰-峰高度10c的另一个示例，以及因此示出了图7的基本驱动波形100和在该波形参数10即峰-峰高度10c方面进行调整的调整后的驱动波形201(也是多个调整后的驱动波形中的一个，每个调整后的驱动波形可以与头的特定工作频率相关联)。
[0074] 图8C类似地示出了波形参数10是转换速率的另一个示例，以及因此示出了图7的基本驱动波形100和根据在该波形参数10即转换速率方面进行调整的调整后的驱动波形201(也是一系列调整后的驱动波形中的一个，每个调整后的驱动波形可以与头的特定工作频率相关联)。
[0075] 在图8C中所示的特定示例中，基本驱动波形100的前沿和后沿具有相同的转换速率：H1/D1。类似地，调整后的驱动波形201的前沿和后沿具有相同的转换速率：H2/D2。如可以看出的，调整后的驱动波形201的转换速率大于基本驱动波形100的转换速率。
[0076] 在其他示例中，前沿和下降沿的转换速率可以不同，和/或替代地，可以仅调整基本波形的一个沿。在这种情况下(或在其他情况下)，调整后的波形的前沿和后沿可能不具有相同的转换速率。
[0077] 图8D示出了又一示例，其中波形参数是从基本驱动波形100(具体地说，图7所示的基本驱动波形100)去除的部分的宽度10d。示出了调整后的波形201，该调整后的波形201具有所讨论的波形参数的各个值，和从基本驱动波形201去除的部分的宽度10d。
[0078] 图8E示出了又一示例，其中波形参数是从基本驱动波形100(具体地，图7所示的基本驱动波形100)中去除的部分的幅度10e。示出了调整后的波形202，其具有所讨论的波形参数的各个值，和从基本驱动波形202中去除的部分的幅度10e。
[0079] 更详细地，头的电子器件可以被配置使得被施加到每个致动器元件的驱动波形部分地由公共驱动波形形成。然后，头的驱动电路可以为每个致动器元件调整该公共驱动波形相对应的量，以便为每个致动器元件提供分别调整后的波形。驱动器IC选择CDW的部分以便为每个致动器提供驱动波形，并且然后，如果需要，驱动波形内的一些或所有脉冲在每个致动器的头内的驱动器IC中被修改或调制(即，“修整”)。
[0080] 该公共驱动波形(CDW)可以由远离头的致动器元件的电路生成；实际上，CDW生成电路可以位于头的外部。可能的结果是，很大一部分的能量耗散发生在CDW生成电路中，而不是，例如头的驱动电路中(该驱动电路将通常靠近致动器元件，以便减少电串扰和/或将驱动电路连接到致动器元件的迹线中不希望的功率损耗)。因为致动器元件远离CDW生成电路，所以这种能量耗散的相关热量可能不会到达致动器元件，这可能使得头的热控制更加明确。
[0081] 采用具有这种电子器件的头，公共驱动波形可以例如对应于简单脉冲或一系列这种脉冲。例如，CDW可以类似于图7所示的基本驱动波形100。然后，如图8D所示，在波形参数是从基本驱动波形100去除的部分的宽度10d的情况下，驱动电路可以例如通过以下方式形成调整后的驱动波形：将CDW耦合到致动器元件，然后在对应于待去除的部分的开始的时间，将CDW从致动器元件去耦合，并且然后在对应于待去除的部分的结束的时间，将CDW从致动器元件重新耦合。在与待去除的部分对应的时间段期间，驱动电路可以，例如将致动器元件耦合到参考电压。可以理解，驱动电路将控制CDW与致动器元件去耦合的时间长度，以便实现从基本驱动波形100中去除的部分的宽度10d的期望值。提供对从基本驱动波形100去除的部分的宽度10d的精确控制，可以是明确的，因为CDW的耦合和去耦合的时间可以用相对简单的驱动电路精确地控制。
[0082] 可替代地，如图8E所示，在波形参数是从基本驱动波形100去除的部分的幅度10e的情况下，驱动电路可以以大体类似的方式操作，但是致动器元件被耦合到多个参考电压中的选定的一个，选定的参考电压对应于从基本驱动波形100去除的部分的幅度10e。
[0083] 从这些非限制性示例中，应当理解，波形参数可以例如表示可以(至少在理论上)平滑地变化的基本驱动波形的特征或方面。因此，波形参数的一系列调整可以由相对应的一系列典型的非整数值来表示。因此，波形参数是连续变量，且因此，在所选定的波形参数方面的调整量可以由也是连续变量的调整值来表示，尽管由于硬件或软件限制，实际上对于波形参数，并非可以实现所有的调整值。例如，脉冲宽度的值——以及因此对其的调整——可以被认为是连续变量，即使头的电子器件可能只允许0.1微秒的倍数的脉冲宽度。因此，适当的头的电子器件可以允许波形参数取至少10个不同的值，在一些情况下取至少
50个不同的值，并且可能地取至少100个不同的值。
50个不同的值，并且可能地取至少100个不同的值。
[0084] 申请人进行的实验表明，采用上文参考图7和图8A-8E讨论的每个波形参数，液滴体积和液滴速度通常都单调依赖于所讨论的波形参数的值。如下文将更详细讨论的，其中液滴体积和液滴速度中的每一者都单调依赖于波形参数的值——以及因此依赖于调整值——可以简化关于每个频率的合适的调整值的识别。
[0085] 从图7和图8A-8E的示例中还可以理解，可以定义一类合适的波形参数，使得当属于该类的波形参数的值被改变的情况下，在波形的曲线下的区域有相对应的变化。
[0086] 可以定义适当波形参数的相关类别，使得当属于该类别的波形参数的值逐渐改变时，在给予喷射液滴的能量上有相对应的逐渐变化。
[0087] 头的测试
[0088] 选择了波形参数后，然后通过改变所选定的波形参数以确定其对在一定频率范围(频率的“测试范围”)内喷射的液滴的体积和速度的影响，测试液滴沉积头。
[0089] 测试可以在运送给客户之前在单独的头上进行，在这种情况下，被计算的调整值将特定于每个头，并且可以被存储在与头相关联的数据存储器中。
[0090] 作为测试每个单独的头的可选的方案，在运送前，测试可以在代表性的测试头(或多个这样的代表性测试头)上进行，该测试头具有与计算的调整值将在其上实施的液滴沉积头基本相同的结构。这种代表性的测试头(或多个代表性的测试头)，例如，可以是在制造期间从每批头中随机选择的头，目的在于，调整值通常适用于该批次中的所有头。
[0091] 测试也可以在客户现场进行，以便考虑头经历的特定环境，包括例如周围环境温度、特定流体供应系统等。此外，这种测试可以在头的整个寿命期间重复进行，以便更新与其相关联的调整数据。这可以允许，例如考虑头在其寿命期间的性能变化(例如由于压电致动元件的老化)。
[0092] 通过在许多测试中操作液滴沉积头或代表性的测试头(或多个测试头)来收集测试数据，其中这些测试中的每一个使用一组测试波形中不同的一个测试波形。该组测试波形包括基本驱动波形100和多个调整后的驱动波形201-204，每个调整后的驱动波形与在所选择的波形参数方面被调整的基本驱动波形相对应。测试波形各自对应于所选定的波形参数的不同值。因此，图5中所示的数据可以被认为是这样一个测试的结果。
[0093] 每个测试都在相同的频率范围内进行(例如，如图5中所示，从大约1kHz到大约95kHz)，在该频率范围内，针对相同的测试频率记录喷射的液滴的体积和速度，以便建立对应于一系列测试波形的一系列体积和速度响应曲线。测试频率可以以均匀间隔的方式分布在测试范围内，例如，连续频率可能增加1kHz。
[0094] 因此，这种测试提供了在每个测试频率上以及针对测试波形组中的每个测试波形的体积和速度的记录值。
[0095] 拟合测试数据
[0096] 因此，测试可以提供测试数据，这些记录的值被表示在这些测试数据中。在一个示例中，记录的值可以简单地存储为测试数据的一部分。
[0097] 然而，在其他示例中，定义关于每个测试波形的响应曲线(可能近似)的参数可以替代地存储为测试数据的一部分。例如，一条曲线可以拟合液滴速度的记录值，而另一条曲线可以拟合液滴体积的记录值。
[0098] 这种拟合可以解决记录值中的噪声或分散(scatter)，这可能是，例如，由于测量误差或瞬态现象(例如头的流体腔室中的气泡)而引起的。
[0099] 可以利用所使用的特定驱动波形的理论频率响应曲线的函数进行拟合。在其他示例中，拟合函数可以根据经验推导，换句话说，不需要导致响应曲线特定形状的详细的物理知识就可以推导出拟合函数。
[0100] 选择特定的拟合函数后，拟合过程可以包括为拟合函数的多个参数中的每一个参数确定相应的值。例如，这些值可以通过使用最小二乘法来确定。
[0101] 适合矩形驱动波形(或近似矩形波形，例如具有相对陡峭前沿和后沿的梯形波形)的拟合函数的一个示例是：
[0102]
[0103] 其中，R(f)是作为喷射频率f的函数的一般响应(对于液滴速度或体积)，以及R0、R1、R2、Q、f0和fH是与以下相关的拟合参数：R0是低频率处的恒定值，R1是平均包络的斜率，R2是正弦振荡的最大幅度，Q是品质因数(阻尼的倒数)，f0是斜率开始出现处的频率，以及fH是流体系统的亥姆霍兹频率。
[0104] 可以适合矩形驱动波形(或近似矩形波形)的以及其中与之前拟合函数中的相似的变量和常数保持相同的含义的拟合函数的另一个示例是：
[0105]
[0106] 对于驱动脉冲具有梯形形状的更现实的情况，使用相关的但更复杂的响应函数。
[0107] 可以仅在测试频率范围的某一部分上进行拟合，例如，仅在测试频率范围中的液滴体积和/或液滴速度值相对于期望的液滴体积和/或速度值超出期望的容限带(例如，±5％容限带)的部分中进行拟合(这将在下文的部分中进一步详细讨论)。
[0108] 更微妙的是，可以对与测试范围的不同部分相对应的测试数据分段进行拟合。相同的拟合函数可以用于测试范围的每个部分(当然，尽管对于测试范围的每个部分，会计算用于拟合函数的参数的不同的设定值)，或者不同的拟合函数可以用于测试范围的不同部分。例如，线性函数可以被拟合到该范围的低频部分，而振荡函数可以被拟合到该范围的高频部分。
[0109] 图9A和图9B示出了对图5中所示的测试数据进行分段拟合的示例：图9A示出了测试数据本身，以及图9B示出了具有数据点上覆盖的分段拟合曲线的测试数据。可以看出，拟合曲线平滑地通过关于速度和体积二者的数据点。
[0111] 因此，在进行拟合的情况下，拟合曲线的参数可以作为测试数据的一部分进行存储。
[0112] 测试数据的处理
[0113] 在该程序的下一步骤中，测试数据被处理以便确定对驱动波形的适当调整(以一组调整值的形式)，该调整将在相同的头上实施用于后续的操作，或者如果测试已经在代表性的测试头上执行的情况下，该调整在一个或多个具有基本相同结构的头上实施以用于后续的操作。
[0115] 在任何情况下，作为对测试数据的处理的一部分或在处理测试数据之前，选择液滴体积和速度的合适的“目标”值。例如，这些可以是测试范围某一部分的体积和速度值特征。例如，这可以是测试范围的低频部分(如上文参考图4所讨论的)，例如对应于次谐波振荡(例如亥姆霍兹振荡的次谐波)的部分。这些将存在于低于亥姆霍兹频率的频率处，特别是在亥姆霍兹频率的整数的约数倍(sub-multiples)的频率处。
[0116] 目标值可以替代地(或者另外)包括期望的体积值(例如，如果期望特定液滴沉积头将喷射4pl的液滴)作为目标体积值，采用的目标速度值是针对具有该期望体积值的液滴记录的速度(或者速度值之一，其中几个被记录为具有期望体积值)。相对的是，目标值可以包括期望的速度值作为目标速度值，采用的目标体积值是为具有该速度值的液滴记录的体积(或者多个体积值中的其中一个体积值，其中几个体积值被记录为具有期望的速度值)。
[0117] 在另外的示例中，目标体积和目标速度值都可以是“期望的”值，从这个意义上讲，在液滴沉积头的测试期间，没有记录液滴的那些特定值。然而，由于体积和速度通常不相互独立，体积和速度值两者的自由选择通常是不可用的。尽管如此，测试数据可以被用于确定哪些目标液滴速度值和体积值的对VelT、VolT是可实现的。
[0118] 更详细地，目标液滴体积值和速度值VolT、VelT的选择可以通过理解它们之间的近似关系来获知。更具体地，目标液滴速度值和体积值VelT、VolT近似相关，使得：
[0119]
[0120] 其中α和β分别是速度和体积对波形参数变化的灵敏度，并且vel0和vol0分别是低频处的速度和体积的值。
[0121] 使用该关系，可以选择合适的目标液滴速度值和体积值对VelT、VolT。
[0122] 现在将描述如何使用这些目标值，以及更一般地描述处理测试数据的细节。
[0123] 具体地，对于多个“调整”频率中的每一个频率，确定相对应的调整值。这些调整频率被分布在测试范围的至少一部分上，例如，以均匀间隔的方式(例如，连续频率可以增加1kHz)。
[0124] 在一些情况下，测试范围的这一部分可对应于一些这样的频率，其中由基本驱动波形产生的记录的体积和/或速度值超出目标值的预定容限范围(无论是以绝对还是相对的术语定义的范围)。另外，或者替代地，用于确定调整值的测试范围的部分可以由用于所讨论的头的预定最大工作频率(和/或预定最小工作频率)来限定。
[0125] 如上文的讨论中所理解的，利用“调整后的”驱动波形(对应于在测试期间使用的在波形参数方面对基本驱动波形100进行调整的“调整后的”驱动波形)操作头通常会导致与用基本驱动波形100记录的那些体积和/或速度值不同的体积和/或速度值。体积和速度的这些结果值可以被称为“调整的”体积和速度值vola和vela，并且通常会随着“调整后的”驱动波形的波形参数调整值而变化。
[0126] 此外，当在测试阶段使用具有波形参数的特定调整值的驱动波形时，相对应的调整的体积和速度值当然是已知的。相对地，对于波形参数的其他调整值，相对应的调整的体积和速度值可能是未知的。然而，通过选择是连续变量的波形参数，如果波形参数通过特定调整值进行调整，插入或以其他方式估计将会产生的体积和速度值可以是可能的。
[0127] 可以使用测试数据来估计调整后的体积和速度值。例如，通过分析不同测试波形的数据之间的差异，如果波形参数的值增加了特定量，可以确定关于产生的体积和速度的值vola和vela的估计。
[0128] 这可以，例如通过在已知的调整的体积和速度值之间插值和/或通过确定每个体积和速度对波形参数调整值的变化的灵敏度来实现。例如，可以为体积和速度中的每一者计算一个或更多个灵敏度值；可以为所有频率计算一个灵敏度值，或者可以为频带或单个频率计算相应的灵敏度值。
[0129] 如上所述，对测试数据的处理涉及为每个“调整”频率确定相对应的调整值。
[0130] 对是连续变量的波形参数的选择可以使得能够以足够的精度进行调整，以产生基本上等于液滴体积和速度的目标值的液滴体积和速度值。
[0131] 在一个示例中，确定每个频率的调整值可以通过对测试数据内插(并且可选地，外插)来实现，以便给出对体积和速度值的估计，其将由位于测试头所采用的调整值之间的调整值而产生。然后，对于每个频率，将搜索体积和速度值对，以识别落在目标液滴体积和速度值的预定容限范围内的那些体积和速度值对。在若干匹配被确定的情况下，可以选择这些调整值的平均值或中值。可以重复该过程，以便为每个频率提供调整值。
[0132] 在另一系列的示例中，其现在将被详细描述，调整值的确定可以涉及(至少间接地)使用体积和速度的目标函数g。
[0133] 更详细地说，该目标函数在体积和速度两者上起作用以产生单个值。因此，目标函数为每对体积和速度值定义了单个“评价(rating)”。因此，当波形参数变化时，它提供了要努力实现的单个目标。
[0134] 一个可能的结果是，确定波形参数的合适值被减少为一维问题，而不是二维问题。这可以提高为每个频率找到合适的调整值的可能性，并且因此可以允许在减少监管的情况下执行该过程，例如基本上自动地执行。
[0135] 可以针对对应于特定调整值的调整后的体积和速度值vola和vela来计算目标函数。目标函数将因此产生与该调整值相对应的特定的单一目标值ga，其中ga＝g(vola，vela)。
[0136] 此外，可以为体积和速度的目标值计算相同的目标函数。目标函数将因此产生与这些目标值相对应的特定的单一目标值gT，其中gT＝g(volT，velT)。
[0137] 对测试数据的处理涉及寻找调整值，该调整值最小化以下两者之间的差值：当使用vola和vela时计算的目标函数g的值ga，和当使用目标液滴体积和速度值volT和velT时计算的相同函数的值gT。因此，该过程的实施例可被认为是对调整值进行一维搜索，该调整值提供(或预期提供)与目标值“最近”的可实现体积和速度值(意图是这些“最近”的可实现体积和速度值位于目标值的预定容限范围内)。
[0138] 如从下文提供的多个具体示例中可以看出，各种函数都适合用作目标函数。
[0139] 对于许多波形参数，体积和速度中的每个都可以单调地依赖于波形参数的值。因此，如果使用的目标函数是体积和速度的单调递增或递减函数，则目标函数可以相应地单调依赖于波形参数的值。结果，波形参数值的一系列的增加可能导致目标值的一系列的相对应的增加或减少。这一系列的目标值的排序可能有助于确定适当的波形参数值。
[0140] 下文现紧跟着描述了合适的目标函数的几个具体示例，并解释了这些示出的目标函数如何涉及确定合适的调整值。
[0141] 缩放的距离函数
[0142] 在以下一系列的示例中，目标函数涉及确定缩放(scaled)的速度差值x和缩放的体积差值y。速度和体积的未缩放的差值Δvel，Δvol，如图10所示，其中这些差值相对于速度和体积的低频值来计算。
[0143] 更详细地，缩放的速度差值x是目标函数在其上操作的速度值vel和速度的目标值velT之间的差值的度量，其中该差值利用特征速度值vel*被归一化。
[0144] 类似地，缩放的体积差值y是目标函数在其上运行的体积值vol和体积的目标值volT之间的差值的度量，其中该差值利用特征体积值vol*被归一化。
[0145] 因此，x可以由以下关系定义：x＝(velT-vel)/vel*；
[0146] 以及y可以由以下关系定义：y＝(volT-vol)/vol*。
[0147] 特征值vel*和vol*可以是目标值velT和volT，和/或可以是测试范围的某一部分的特征(无论目标值是否是测试范围的某一部分的特征；实际上，在目标值是测试范围的第一部分的特征的情况下，特征值可以是测试范围的不同的第二部分的特征)。测试范围的这部分例如可以是测试范围的低频部分，例如次谐波振荡以下的部分。
[0148] 目标函数然后可以定义为：
[0149] g(vol，vel)＝x2+y2，
[0150] 其可以被认为是在归一化体积-速度空间中距目标值velT，volT的距离的平方。
[0151] 替换上述表达式中的x和y，得出：
[0152]
[0153] 如上所述，我们寻找调整值，该调整值最小化以下两者之间的差值：当使用vela和vola计算时的函数g的值ga，和当使用目标液滴体积和速度值velT，volT计算时的相同函数的值gT。因此，必须获取vela和vola的值。
[0154] 如上所述，这可以通过分析不同测试波形的数据之间的差值来实现。具体地，这可以例如通过在已知的调整的体积和速度值之间插值和/或通过确定每个体积和速度对波形参数调整值的变化的灵敏度来实现。例如，可以为体积和速度中的每一者计算一个或更多个灵敏度值；可以为所有频率计算一个灵敏度值，或者可以为或者频带或各个频率计算相应的灵敏度值。
[0155] 在下文说明性的示例中，针对体积和速度中的每一者计算灵敏度值。
[0156] 应当注意，在以下说明性的示例中，波形参数10是用于基本驱动波形100的脉冲幅r度10a，换句话说，是电压U (其中上标r表示这是被施加以产生其体积和速度被记录的液滴的电压)；然而，明显的是，可以替代地使用任何合适的波形参数10。因此，在该特定示例中，调整值对应于电压中的变化或调整Ua(其中上标a表示这是对电压的调整，该调整被施加到基本驱动波形100的电压，即，Ur)。
[0157] 现在将推导出与调整值Ua相对应的液滴体积和速度vola和vela的估算表达式。
[0158] 具体而言，可以使用以下关系式计算关于体积的产生的调整值vela的估计值：
[0159] vela＝velr+αUa。
[0160] 其中velr是在所讨论的频率处的速度的记录值，以及α是速度对电压U的变化的灵敏度。
[0161] α的值可以通过，例如分析不同测试波形的液滴速度所记录的值的差值来确定。例如，可以选择特定频率(例如，次谐波振荡以下的低频)，以及可以分析不同测试波形的该频率的记录值之间的差值。
[0162] 因此，对于特定频率，第一测试波形可具有测试电压 以及第二测试波形可能具有测试电压 其中下标标识了特定的测试波形。这些测试电压值可以分别对应于和 的记录的速度值。
[0163] 然后，α的值可以由以下关系确定：
[0164]
[0165] 当然，将理解的是，可以替代地为每个频率计算各自的α值。然而，在许多情况下，在一个合理的近似水平上，α的值可以被认为在一个较宽的频率范围或频带上是恒定的。
[0166] 关于体积的产生的调整值vola的估计可使用以下类似关系计算：
[0167] vola＝volr+βUa
[0168] 其中，volr是在所讨论的频率上的记录的体积值，以及β是体积对电压U的变化的灵敏度。关于β的值或多个值、值的矩阵等可以类似于用于计算α的方式来计算。
[0169] 然后，目标函数g针对体积和速度的调整值vola和vela的相对应值ga可以如下被确定：
[0170]
[0171] 用上面vola和vela的表达式替换得出以下关系式：
[0172]
[0173] 应该注意，目标函数针对目标值volT和velT的相对应的值gT为零。因此，要识别最小化ga和gT之间差值的值Ua，简单地需要识别最小化ga的值的值Ua。
[0174] 这可以通过相对于Ua对上述用于ga的表达式进行微分以及将结果表达式设置为等于零来实现。这种方法被认为是合适的，至少因为对于典型的头的设计来说，不太可能存在导致ga的值为零的Ua值。
[0175] 重新排列得到的等式给出了关于Ua的以下表达式：
[0176]
[0177] 在特征值vel*定义为velT-velr并且特征值vol*定义为volT-volr的情况下，表达式简化为：
[0178]
[0179] 其中， 和
[0180] 在一个实验中，根据这种方法使用图10中所示的测试数据计算调整值Ua。在这个实验中，特征值vel*被定义为velT-velr，而特征值vol*被定义为volT-volr(可以理解为特征值vel*和vol*的一个示例，并且随频率变化)。体积和速度的低频值被用作目标值。然后使用a如此确定的如图11中所示的电压调整值U ，操作相同的液滴沉积头。图12示出了头的用这些调整值动态调整的体积和电压响应曲线。如可以看出的是，每个响应曲线基本上平行于x轴。此外，速度和体积的大多数值都在目标速度和体积值的+/-5％的期望容限范围内(容限范围由图12中的虚线所指示)。
[0181] 图13示出了来自图12的实验的体积和速度响应曲线(其中体积和速度的低频值被用作目标值)以及来自另外的实验的体积和速度响应曲线(其中3.5pl的较低值被用作目标体积)。如上文进一步讨论的，目标液滴速度和体积值velT，volT近似相关，使得：
[0182]
[0183] 因此，计算了与3.5pl的目标体积值相对应的合适的目标速度，推导的值为5.2m/s。从图13中可以看出，所有四条响应曲线基本上平行于x轴。因此，采用不同的目标速度和体积值，该动态调整方法是有效的。
[0184] 在相关的目标函数中，加权系数可以被应用于x和y。例如，这可以使得速度和体积的分散的相对范围被改变。
[0185] 在这种情况下，目标函数可以定义为：
[0186] g(vol，vel)＝Ax2+y2。
[0187] 因此，上文参考图11至图13讨论的目标函数可以被视为这种更一般的目标函数的特殊情况(其中A＝1)。
[0188] 如前所述，最小化g(vola，vela)和g(volT，velT)之间差值的值Ua可以通过对g(vola，vela)的表达式关于Ua进行微分以及将得到的表达式设置为零来找到。重新排列得到的等式给出了关于Ua的以下表达式：
[0189]
[0190] 在特征值vel*定义为velT-velr并且特征值vol*定义为volT-volr的情况下，表达式简化为：
[0191]
[0192] 在另外的实验中，使用这样的目标函数来计算调整值，具体地，使用A＝4，以及使用与图10中所示相同的测试数据。图14示出了头的用这些调整值进行动态调整的体积和速度响应曲线。如图14中可以看出的是，每个响应曲线也基本平行于x轴。与图12相比，速度值的散布范围减少了；这被认为是目标函数中x以及因此也是速度的更大权重的结果。
[0193] 因此，A的值可根据控制体积和速度中的哪个更重要而改变：如果体积更重要，则A可以大于1；如果速度更重要，则A可小于1。
[0194] 此外，除了目标函数涉及对x和y的平方求和，可能可替代地涉及对它们的幅度|x|和|y|求和。在这种情况下，对电压的适当调整值Ua可以使用与上述稍微类似的方法来计算。
[0195] 动量和能量函数
[0196] 其他目标函数可以对应于导出的物理量，且更具体地，对应于通常可以预期在物理系统中守恒的导出的物理量，换句话说，存在守恒定律的导出的物理量。这种导出的物理量包括例如能量和动量。
[0197] 已经观察到，这些量对变化的弯月面位置通常不太敏感。如上文进一步讨论的，弯月面位置通常随喷射频率而变化，这被认为又导致体积和速度频率响应曲线中的倾斜的趋势线。这种倾斜的趋势线可能使校正电压的计算变得复杂，例如通过使曲线拟合更加复杂。相比之下，动量和能量响应曲线的趋势线通常被发现具有接近零的斜率。这被认为是施加的压力脉冲的动量和能量的结果，其中施加的压力脉冲对于所有的频率是基本恒定的。
[0198] 因此，在一个示例中，目标函数g可以是“动量”函数，其中g(vol，vel)＝vol·vel。这个表达式可以理解为类似于以任意单位喷射的每个液滴的动量，其中流体的密度ρ等于
1。
1。
[0199] 类似地，在另一示例中，该函数g可以是“能量”函数，并且因此g(vol，vel)＝vol·vel2。这个表达式可以理解为类似于喷射的每个液滴的能量(同样，以任意单位，其中流体的密度ρ等于1)。
[0200] 由于我们寻求最小化以下两者之间的差值的调整值：当使用vola和vela计算时的函数g的值ga；以及当使用目标液滴体积和速度值volT，velT计算时的相同函数的值gT，所以必须获得vola和vela的值。
[0201] 如上所述，这可以通过分析不同测试波形的数据之间的差值来实现。具体地，这可以例如通过在已知的调整的体积和速度值之间插值和/或通过确定每个体积和速度对波形参数调整值的变化的灵敏度来实现。例如，可以为体积和速度中的每一者计算一个或更多个灵敏度值；可以为所有频率计算一个灵敏度值，或者可以为频带或各个频率计算相应的灵敏度值。
[0202] 在下文说明性的示例中，为体积和速度中的每一个计算灵敏度值。
[0203] 在下文的说明性示例中，波形参数10是基本驱动波形100的脉冲幅度10a，其被施加以产生其体积和速度被记录的液滴(或者换句话说，测试电压Ur，其中上标r表示这是液滴体积和速度被记录时的电压)。因此，在该特定示例中，调整值对应于电压的变化或调整Ua(其中上标a表示这是对电压的调整，该调整被施加到基本驱动波形100的电压，即，Ur)。然而，采用脉冲幅度10a作为波形参数10并不是必需的：可以替代地使用任何合适的波形参数10。
[0204] 现在将推导与调整值Ua相对应的液滴体积和速度vola和vela的估计的表达式。
[0205] 具体而言，可以使用以下关系式来计算关于体积的产生的调整值vela的估计值，这是参考上文的“缩放差值”函数讨论的：
[0206] vela＝velr+αUa
[0207] 其中，velr是在所讨论的频率处的记录的速度值，以及α是速度对电压U的变化的灵敏度。用于α的值或多个值、值的矩阵等可以以类似于上文参考“缩放差值”函数描述的方式来计算。
[0208] 可以使用以下的类似的关系式来计算关于体积的产生的调整值vola的估计值，这也是参考上文的“缩放差值”函数讨论的：
[0209] vola＝volr+βUa
[0210] 其中volr是在所讨论频率处的记录的速度值，以及β是速度对电压U的变化的灵敏度。用于β的值或多个值、值的矩阵等可以以类似于α的方式来计算。
[0211] 然后目标函数g针对体积和速度的调整值vola和vela的值ga可以使用以下关系式来确定：
[0212] ga＝(velr+αUa)(volr+βUa)。
[0213] 目标函数g针对目标值volT和velT的相对应的值gT可以使用以下关系来确定：
[0214] gT＝velT·volT
[0215] 如上所述，我们寻求最小化ga和gT之间的差值的调整值Ua。可以以类似于上述关于“缩放的差值”函数的方式导出Ua。具体而言，表达式gT-ga可以相对于Ua进行微分，将得到的表达式设置为零，并为Ua的值求解。然而，在下面的示例中，表达式gT-ga自身被设置为零，然后被求解。因此：
[0216] velT·volT-(velr+αUa)(volr+βUa)＝0
[0217] 其可以被重新排列得出：
[0218] Ua2(αβ)+Ua(α·volr+β·volr)+(velr·volr-velT·volT)＝0
[0219] 正如读者会注意到的，这是在Ua的二次方程，可以用传统的方法来求解得到Ua的值。
[0220] 在一项实验中，使用这种方法来计算电压调整值。图15中示出了头的用这些电压调整值动态调整的体积和电压响应曲线。如可以看出的，每个响应曲线基本上平行于x轴。
[0221] 在可选的修改中，灵敏度值α和β可以被改变，例如，以便能够使得速度和体积的分散的相对范围被改变。
[0222] 虽然在上述多个示例中，分别测量了体积和速度对波形参数变化的灵敏度，但是在下一个示例中，替代地目标函数g(vol，vel)的灵敏度被确定。
[0223] 在下面的具体示例中，目标函数g是一个“动量”函数，因此g(vol，vel)＝vol·vel。然而，其他的函数也可以采用类似的方法。例如，函数g可以替代地为“能量”函数，以及因此g(vol，vel)＝vol·vel2。
[0224] 根据这个说明性的示例，“动量”变量p被定义为p＝vol·vel，以及因此g(vol，vel)＝p。
[0225] 如上所述，通过在多个测试中操作测试液滴沉积头来收集测试数据，每个测试使用一组测试波形中的不同的测试波形。如前所述，测试波形中的每个对应于波形参数的不同值，例如基本驱动波形的脉冲宽度、脉冲幅度、转换速率、从基本驱动波形中去除的部分的宽度或幅度等。
[0226] 每个测试都在相同的频率范围内进行(例如，从大约1kHz到大约90kHz)，在该频率范围内，针对相同的测试频率记录了喷射液滴的体积和速度，以便建立对应于一系列测试波形的一系列体积和速度响应曲线。测试频率可以以均匀间隔的方式分布在测试范围内，例如，连续频率可能增加1kHz。
[0227] 然后，可以使用关系p＝vol·vel将所得到的记录的体积和速度值转换成动量值。在转换成动量值之前或之后，记录的体积和速度值可以被处理，例如通过平滑、滤波、拟合成曲线等。
[0228] 在该说明性的示例中，波形参数是驱动波形的脉冲幅度。因此，进行了一系列测试，其中利用具有相对应的测试电压Ur(上标r表示这是用于产生其体积和速度被记录的液滴的电压)的调整的驱动波形(测试波形)来操作头。尽管如此，显然可以替代地使用任何合适的波形参数。
[0229] 令pi，j是液滴动量的m×n矩阵。如以下矩阵所示，索引i和j分别指向记录测试数据时(即，不对驱动波形进行调整或“微调”)使用的测试电压 (行)和喷射频率Fj(列)。
[0230]
[0231] 我们寻找一行调整值Uaj，其中每一个值对应于波形参数U的调整，该调整预期会导致在频率fj处等于目标动量值pT的动量，目标动量值对应于体积和速度的目标值。如上所述，这些例如可以是测试范围的某一部分的体积和速度值特征。例如，这可能是测试范围的低频部分，例如次谐波振荡以下的部分。因此，例如，pT可以等于 或 或等。
[0232] 每个这样的Uaj的值可以使用以下方法确定。
[0233] 首先，对于每个频率fj，识别最接近目标动量值pT的记录的动量值prk，j。该记录的动量值prk，j对应于驱动电压Urk。
[0234] 然后，计算关于该驱动电压Urk和频率fj的灵敏度γk，j，例如使用以下关系式：
[0235]
[0236] 接下来，认识到在波形参数调整了Uaj之后，频率fj处的调整动量paj的值可以使用以下关系式来表示：
[0237] paj＝pri＝k，j+γi＝k，j·Uaj
[0238] 因为目标函数g被定义使得g(vol，vel)＝p，所以这个表达式代表了当计算调整后的速度(vela)和体积(vola)的期望值时目标函数的值ga。
[0239] 因此：
[0240] ga＝pri＝k，j+γi＝k，j·Uaj
[0241] 计算速度的目标值(volT)和体积的目标值(velT)时的目标函数的值gT可以简单地用动量的目标值pT来表示：
[0242] gT＝pT
[0243] 如上所述，我们寻求最小化以下两者之间的差值的波形参数Uaj的值：当使用预期由调整产生的值(在这种情况下对应于paj)计算的目标函数的值，和当使用预期由目标值产生的值(在这种情况下对应于pT)计算的目标函数的值。这可以通过将表达式gT-ga设置为等于零以及然后求解得到的方程来导出。因此：
[0244] 0＝pT-(pri＝k，j+γi＝k，j·Uaj)
[0245] 重新排列Uaj给出：
[0246]
[0247] 以及，用上面的表达式γi，j替换得出：
[0248]
[0249] 读者会记得，这个公式是基于测试驱动电压Urk计算的，而测试驱动电压对应于最接近目标动量值pT的记录的动量值prk,j。当然，最接近目标动量值pT的记录的动量值prk,j将倾向于根据频率而变化(假定初始的假设是记录的动量值prk,j随频率而显著变化)。因此，作为下一步，可以对各种频率上的调整值Uaj进行变基(rebased)，以便基于相同的测试电压r a*Um提供调整值。可以使用以下关系式计算相对应的变基的调整值U j：
[0250]
[0251] 通常，与发送给用户的头一起使用的将是这些变基的调整值(也可以使用初始的、未变基的调整值，但是装置必须知道这些未变基的调整值中的每一个调整值所基于的测试电压)。
[0252] 应该注意的是，在上述方法中，灵敏度γi,j可以替代地使用以下关系式来计算：
[0253]
[0254] 或者使用以下关系式来计算：
[0255]
[0256] 这两个关系式中的任何一个都使得能够仅用两个电压(或者更一般地说，两个测试波形)的测试数据来计算灵敏度。
[0257] 在可选的但类似的方法中，一行调整值Uaj可以通过测试结果值pi,j的矩阵和记录的波形参数 的相对应的值的内插和/或外插来确定。
[0258] 例如，该行调整值Uaj的每个值可以通过测试结果的矩阵内的相对应列的动量值的内插和/或外插来确定。例如，对于频率fk，存在相对应列的动量值pi,j＝k，其中该列内的这些动量值中的每一个动量值与对其执行记录的波形参数 的对应值相关联。因此，通过该列的动量值pi,j＝k的内插和/或外插，可以确定预期精确地对应于动量的目标值pT的波形参数值。
[0259] 在任一情况下，对应于动量的目标值pT的一行调整值Uaj可以被存储在头上，或者被存储在与头相关联的部件上，以供以后操作时参考(如下文将更详细讨论的)。
[0260] 在一些情况下，可能希望给予头的用户以几种模式操作头的能力。这些模式中的每一个可以对应于动量的相应目标值。因此，可以存储调整值的矩阵，其中矩阵中的每一行对应于不同的模式，以及因此对应于相应的目标动量值。
[0261] 然后，头或头构成其一部分的液滴沉积装置可以被配置成使得用户可以精细控制由头喷射的液滴的体积或速度。在这种情况下，头或连接到头的部件可以存储测试数据的矩阵(或其内插或外插的版本)，使得头的驱动电路可以导出对应于用户选择的体积或速度的一组调整值。
[0262] 虽然上文详细讨论的示例是基于“动量”函数，但是根据“能量”函数确定调整值的过程将以类似的方式操作。
[0263] 调整值在液滴沉积装置中的实施
[0264] 一旦使用上述过程之一确定了一组调整值，表示这些调整值的调整数据可以被存储在数据存储器中。
[0265] 这种数据存储器可以采取多种形式，无论是ROM、RAM还是其他形式。数据存储器可以是单个专用集成电路，可以在具有附加功能的集成电路上实现，或者实际上可以由多个集成电路提供，其中一些集成电路可以具有附加功能。
[0266] 就调整数据的格式而言，这样的数据可以简单地包括使用上述方法之一确定的调整值(例如电压调整值)以及它们相关联的频率值。这些值的对可以例如被存储在数据存储器上存储的查找表中，这将在下文进一步详细描述。
[0267] 然而，调整数据可以以其他方式表示调整值及其相关联的频率值。例如，调整数据可以包括定义拟合的调整曲线的多个参数的值。参数的值可以以这样的方式确定，以使调整曲线拟合到通过处理测试数据确定的调整值。这样，拟合的调整曲线的参数值代表调整值及其相关联的频率值。
[0268] 这种拟合可以解决调整值中的噪声或分散，这些噪声或分散可能例如由原始测试数据中的测量误差或瞬态现象引起。即使是在处理之前测试数据已经拟合到曲线上的情况下，这种噪声或分散也会出现；例如，它可以由灵敏度值的计算或者不同拟合曲线之间的插值而引起。
[0269] 如以上“合适的波形参数的选择”部分所讨论的，调整值对应于基本驱动波形的所选波形参数被调整的量。因此，每个调整值可以被认为定义了相对应的调整的驱动波形。确定了调整值后，就可不再必要参照基本驱动波形来定义这些调整后的驱动波形(例如，取决于已被选择的特定波形参数和装置的特定电子器件)。因此，调整数据可能包括提供这些调整后的驱动波形中的每一个驱动波形的独立定义的参数值(例如脉冲幅度、脉冲宽度、转换速率等)。
[0270] 就物理位置而言，数据存储器可以被设置在头上或在头的外部。因此，与其说数据存储器形成了提供给用户的液滴沉积头的一部分，不如说数据存储器可以由数据处理部件提供，该数据处理部件可以连接到该头，以及形成包括该头(以及通常包括附加的，类似的头)的较大液滴沉积装置的一部分。因此，后一种方法可以使得相对简单的驱动电路被设置在头上。这种更简单的驱动电路可以导致头内产生减少的热量，因为涉及调整值的更密集的数据处理可以由数据处理部件执行，该数据处理部件可以与头物理间隔开，因此使得头的热控制更加明确。此外，或者替代地，用于头的这种更简单的驱动电路可以更便宜。
[0271] 这种数据处理在具有更高要求的数据速率的应用(例如卷筒纸印刷机和切纸机)中可以是特别密集的。分辨率和接收介质速度都很高，例如分别为具有3个灰度级的600dpi和4m/s(800fpm或160ips)。通常，在向下卷筒纸的方向需要两组头以填充接收介质的移动方向上的所有像素。
[0273] 图16是包括多个这样的数据处理部件800(1)、800(2)的液滴沉积装置500的示例的框图。从图中可以看出，每个液滴沉积头700(1)、700(2)配备有各自的数据处理部件800(1)、800(2)并通过相对应的致动数据连接510(1)、510(2)和相对应的公共驱动波形连接515(1)、515(2)连接到各自的数据处理部件800(1)、800(2)。该装置是可扩展的，使得尽管在图16中仅示出了两个头700(1)、700(2)，但是可以提供任何合适数量的头。
[0274] 图16示意性地示出了每个头700(1)、700(2)如何包括至少一个流体腔室750的阵列，阵列内的每个流体腔室具有与其相关联的相应致动器元件和喷嘴。通过以虚线轮廓示出每个头700(1)、700(2)的流体腔室750(1)(b)、750(2)(b)的第二阵列，在附图中示出了提供流体腔室的多个阵列的可能性。
[0275] 在图16所示的示例中，每个数据处理部件800(1)、800(2)包括处理器810(1)、810(2)、公共驱动波形生成器830(1)、830(2)和专用数据存储器820(1)、820(2)，在其上存储有头700(1)、700(2)中相对应的头的调整数据。
[0276] 如图16所示，每个数据处理部件800(1)、800(2)可以设置有连接到诸如计算机1000的输入数据源的相应的输入数据连接520(1)、520(2)。每个数据处理部件800(1)、800(2)利用其处理器810(1)、810(2)，根据存储在其数据存储器820(1)、820(2)上的调整数据来处理输入数据，以便产生经由其致动数据连接510(1)、510(2)被发送到头700(1)、700(2)中的相对应的头的致动数据。
[0277] 响应于该致动数据，每个头700(1)、700(2)能够利用其驱动电路780(1)、780(2)生成调整后的驱动波形，该调整后的驱动波形被施加到其流体腔室750(1)(a)-(b)、750(2)(a)-(b)的阵列的致动器元件。为此，致动数据定义了每个致动器元件的调整值，每个致动器元件将由这种调整后的驱动波形致动。这些调整值中的每一个调整值都是使用被存储在数据存储器820(1)、820(2)上的调整数据基于其与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联而被确定的。
[0278] 因此，数据处理部件800(1)、800(2)有必要确定每个致动器元件的当前工作频率，并且然后基于如此确定的当前工作频率生成驱动致动数据。
[0279] 致动器元件的当前工作频率可以以任何合适的方式确定；例如，可以基于致动器元件已经执行预定次数N1的喷射的时间段来确定。在最简单的情况下，N1可以是1，使得当前工作频率简单地基于自最近喷射以来的时间段来确定。
[0280] 在一些实施方式中，这可以简单地通过检查该致动器元件的最近致动历史来实现。这种致动历史通常将定义该致动器元件的一系列喷射——或非喷射——事件，每个喷射事件导致沉积在接收介质(该介质是头沉积液滴在其上的介质，例如纸张、纺织品、箔片、瓶子、罐等)上的相应的单独流体。相比之下，每个非喷射事件将导致接收介质上的空白空间。通常，这种喷射或非喷射事件以规则的间隔发生，例如响应于同步信号，该同步信号对头700(1)、700(2)中的阵列750(1)(a)-(b)、750(2)(a)-(b)的腔室的相应的喷射事件进行同步。
[0281] 因为喷射或非喷射事件通常以恒定的频率发生，所以检查每个致动器元件的最近致动数据，且特别是通过确定自最近喷射事件以来的非喷射事件的数量，有效地确定自最近喷射以来的时间段(尽管以连续喷射或非喷射事件之间的时间段为单位)。因此，非喷射事件的数量可以用作包含调整值的查找表的索引。
[0282] 类似地，通过确定自第二、第三、第四等等最近喷射以来的喷射和非喷射事件的数量，确定致动器元件已经执行两次、三次、四次等喷射的时间段。同样，这些事件的数量可以用作包含调整值的查找表的索引。
[0283] 事实上，由于致动器元件已经执行预定次数N1的喷射的时间段可以仅取有限数量的值，所以通常认为它适合用作包含调整值的查找表的索引，而不管该时间段是否是通过检查所讨论的致动器元件的致动数据来确定的。
[0284] 在其他示例中，致动器元件的当前工作频率可以通过计算该致动器元件在预定时间段内的平均工作频率来确定(例如，确定在特定时间段t2内发生的致动次数N2，并计算N2/t2)。
[0285] 在致动器元件的当前工作频率已经被确定的情况下，例如通过上述的任何方法，数据处理部件800(1)、800(2)确定将根据输入数据被致动的每个致动器元件的调整值。具体地，调整值是其相关联的频率基本上等于致动器元件的当前工作频率的值。
[0286] 在存储在数据处理部件800(1)、800(2)的数据存储器820(1)、820(2)上的调整数据包括调整值及其相关联的频率值时，头可以例如简单地选择调整值，该调整值的相关联的调整频率基本上等于致动器元件的当前工作频率(如刚刚确定的)。例如，如果致动器元件的当前工作频率被确定为52kHz，则头将识别被确定用于52kHz的调整值(或者为其确定调整值的最接近的频率，例如50kHz)。因此，如果调整数据被存储在查找表中，则致动器元件的当前工作频率可以用作查找表的索引。
[0287] 其中存储在数据处理部件800(1)、800(2)的数据存储器820(1)、820(2)上的调整数据包括诸如脉冲幅度、脉冲宽度、转换速率等限定多个调整的驱动波形中的每一个的参数的值。数据处理部件800(1)、800(2)可以识别哪组参数值与最接近致动器元件的当前工作频率的频率相关联。然后，调整后的驱动波形(可能还有附加的调整)可以被应用于致动器元件。
[0288] 图16的液滴沉积装置500可以利用被配置为执行二元喷射的头700(1)、700(2)，或者可以利用执行灰度喷射的头。
[0289] 在被配置为执行二元喷射的头中(下文称为“二元头”)，每个致动器元件：或者喷射预定尺寸的液滴(其不随致动/输入数据而变化)或者不喷射液滴。在被配置为执行灰度喷射的头中(下文中称为“灰度头”)，每个致动器元件被致动以引起多个子液滴的喷射(达最大数量M)，这些子液滴或在喷嘴处或在飞行期间合并，从而在接收介质上形成流体的单体(例如，在喷墨式打印的情况下为点)。
[0290] 在使用二元头的情况下，每个数据处理部件800(1)、800(2)利用其接收的输入数据来确定其连接的头700(1)、700(2)的致动器元件的子集，这些致动器元件将被致动以在当前喷射周期期间引起液滴的喷射。因此，致动数据与对应于这些致动元件中的每一个致动元件的调整值可以一起简单地定义致动器元件的该子集。同样，对于子集内的每个致动器元件，致动数据可以包括用于该致动器元件的调整波形的所有参数(例如脉冲幅度、脉冲宽度、转换速率等)的完整、独立的定义。
[0291] 这种二元头可以使用接收到的致动数据来识别致动器元件的该子集。然后，响应于致动数据，头利用基于基本驱动波形的驱动波形致动该子集内的每个致动器元件，所选择的波形参数通过在相应数据处理部件800(1)、800(2)上的数据存储器820(1)、820(2)中存储的致动数据中定义的调整值中的相对应的调整值来调整。
[0292] 对于灰度头，致动数据可以定义致动元件的子集，其中子集的所有成员喷射相同数量的子液滴。例如，对于头的腔室阵列750中的每个腔室，致动数据可以包括介于0和M之间的子液滴值，其中该子液滴值指示应当从该腔室喷射的子液滴的数量。因此，这些子液滴值定义了在当前喷射周期期间，将喷射1个子液滴、2个子液滴、3个子液滴等的致动元件的子集(注意，根据输入数据这些子集中的某些子集可以是空的，例如，在特定喷射周期期间没有致动元件可以喷射2个子液滴)。致动数据还定义了与所有这些子集中的致动元件相对应的调整值。
[0293] 利用这种灰度头，多组调整数据可以被存储在数据存储器820(1)、820(2)上，每组调整数据对应于一组基本驱动波形的相应的成员。在被施加到致动器元件中的一个致动器元件时，该组基本驱动波形中的每个成员引起相应数量的流体子液滴的喷射。因此，可能存在导致单个子液滴喷射的基本驱动波形(例如，图7所示的单脉冲基本驱动波形100)、导致两个子液滴喷射的基本驱动波形、导致三个子液滴喷射的基本驱动波形等。每个连续的子液滴通常向液滴中添加相同体积的流体，使得所得到的液滴的体积基本上是线性可变的。定义该组基本驱动波形的数据可以被存储在每个头700(1)、700(2)上，以便对于头的驱动电路780(1)、780(2)是可用的。
[0294] 采用灰度头，存储在数据存储器820(1)、820(2)上的多组调整数据集中的每一组调整数据集代表该组基本驱动波形中相对应的基本驱动波形的多个调整值和相关联的调整频率。这些调整值可以以上述任何方式在调整数据中表示；例如，每组调整数据可以简单地包括调整值及其相关联的频率值，或者每组调整数据可以包括定义拟合的调整曲线的多个参数的值。
[0295] 此外，每组调整数据可以使用上文进一步描述的测试和测试数据处理过程来导出。因此，对于该组基本驱动波形的每个成员，每个头700(1)、700(2)可以已经利用基于所讨论的基本驱动波形的多个相对应的测试波形被测试。
[0296] 每个数据处理部件800(1)、800(2)使用其接收的输入数据来确定其连接的头700(1)、700(2)的致动器元件的多个子集，其中子集内的所有致动器元件将喷射相同数量的子液滴。因此，然后从每个数据处理部件800(1)、800(2)发送的致动数据定义了哪些致动器元件属于哪个子集。例如，如上所述，对于头的腔室阵列750中的每个腔室，致动数据可以包括介于0和M之间的子液滴值，其中该子液滴值指示应当从该腔室喷射的子液滴的数量。
[0297] 在图16的液滴沉积装置500中，每个致动器元件子集的调整值通过所讨论的头700(1)、700(2)的数据处理部件800(1)、800(2)确定。如上所述，为了喷射特定数量的子液滴，应该将基于该组基本驱动波形中的相对应的基本驱动波形的驱动波形施加到致动器元件。因此，使用存储在与基本驱动波形相关联的数据存储器820(1)、820(2)上的调整数据组来确定子集内的致动器元件的调整值，其喷射所需数量的子液滴。如下文将进一步详细讨论的，由数据处理部件800(1)、800(2)确定的调整值可以包括除了使用存储在数据存储器820(1)、820(2)上的调整数据确定的调整值之外的附加调整值(并且因此基于上文所述的测试)。例如，这种附加调整值可以基于由相邻致动器元件引起的当前和/或最近的喷射。
[0298] 在任何情况下，除了定义哪些致动器元件属于哪个子集之外，从每个数据处理部件800(1)、800(2)发送的致动数据还定义了这些调整值。
[0299] 然后，头700(1)、700(2)，以及特别是其驱动电路780(1)、780(2)，可以使用接收到的致动数据来识别致动器元件的子集，以利用基于该组基本驱动波形的相对应的成员的驱动波形喷射液滴。然后，每个头700(1)、700(2)随后可以利用基于该组基本驱动波形的相对应成员的驱动波形来致动子集内的每个致动器元件，所选择的波形参数通过致动数据中定义的相对应的调整值来调整。
[0300] 不管使用的是二元头还是灰度头，如图16所示，每个液滴沉积头700(1)、700(2)都可以从公共驱动波形生成器830(1)、830(2)接收公共驱动波形(在图16所示的特定示例中，每个公共驱动波形生成器形成相对应的数据处理部件800(1)、800(2)的一部分)。尽管在图16所示的特定示例中，每个头700(1)、700(2)都设有相应的公共驱动波形生成器830(1)、
830(2)，但是可以为每个头提供任何合适数量的公共驱动波形生成器。
830(2)，但是可以为每个头提供任何合适数量的公共驱动波形生成器。
[0301] 每个头700(1)、700(2)的公共驱动波形生成器830(1)、830(2)经由相对应的公共驱动波形连接515(1)、515(2)向该头提供公共驱动波形信号。更具体地，每个头700(1)、700(2)的公共驱动波形生成器830(1)、830(2)可以提供多个不同的公共驱动波形，例如，使得每个头内的每个阵列750(a)、750(b)都可以设有其自己的公共驱动波形。随后，每个头上的驱动电路780根据相对应的数据处理部件800(1)、800(2)发送给头的驱动数据，针对每个致动器元件将相应的公共驱动波形调整相对应的量，以便为每个致动器元件提供单独地调整的波形。当每个单独地调整的波形被施加到多个致动器元件中的相对应的致动器元件时，该致动器元件通过相对应腔室的喷嘴使流体液滴喷射。
[0302] 应当注意，公共驱动波形不需要与基本驱动波形相同：尽管基本驱动波形是在头上执行的测试的特征，但是公共驱动波形是能够基于基本驱动波形生成的一系列驱动波形的实现细节。例如，公共驱动波形可以是单个脉冲(例如梯形或矩形脉冲)，其中从中去除选定尺寸的多个部分以产生相对应的驱动波形，而基本驱动波形可以是从其去除了特定尺寸的部分的这样的单个脉冲。
[0303] 在另一个与灰度头相关的更详细的示例中：公共驱动波形可以包括M个驱动脉冲，其中M是头被配置为喷射的子液滴的最大数量(并且还可以包括一个或更多个非驱动脉冲，例如预喷射脉冲和/或消除脉冲)。相比之下，该组基本驱动波形的每个成员可以仅包括与所讨论的基本驱动波形将要喷射的子液滴的数量相对应的数量的驱动脉冲。在这种情况下，头780(1)、780(2)内的驱动电路响应于指示数量为n个的子液滴的致动数据，可以仅施加包括n个的公共驱动波形的一部分——其中，例如根据相对应的数据处理部件800(1)、800(2)发送给头700(1)、700(2)的调整值对这些脉冲进行调整，以生成n个子液滴驱动波形。
[0304] 在诸如图16所示的液滴沉积装置500中，其中公共驱动波形由位于远离头的致动器元件的电路生成，可能的结果是，大部分能量耗散发生在CDW生成电路(例如公共驱动波形生成器830(1)、830(2))中，而不是例如头780(1)、780(2)内的驱动电路(其通常将靠近致动器元件，以减少将驱动电路连接到致动器元件的迹线中的电串扰和/或不希望的功率损失)。因为致动器元件远离CDW生成电路，所以这种能量耗散的相关热量可能不会到达致动器元件，这可能使得头的热控制更加明确。
[0305] 虽然上文的描述已经提到每个头700(1)、700(2)的驱动电路780(1)、780(2)将基于基本驱动波形(或一组基本驱动波形中确定的基本驱动波形)的驱动波形施加于适当的致动器元件，其中所选择的波形参数通过致动数据中定义的调整值来进行调整，但是应当注意，图16的示例中的驱动电路780(1)、780(2)没有生成这样的基本驱动波形作为随后被调整的独立实体。相反，根据从数据处理部件800(1)、800(2)中的相对应的数据处理部件接收的致动数据，通过驱动电路780(1)、780(2)直接生成调整后的驱动波形。
[0306] 当然，在其他示例中，用于头的驱动电路可以最初生成这样的基本驱动波形，并且然后基于致动数据对它们进行调整。
[0307] 驻存在数据处理部件800(1)、800(2)上的算法可以提供输入数据的附加功能和处理。特别地，数据处理部件800(1)、800(2)可以提供分辨率调整；例如，这样的算法可以提高空间分辨率，同时降低深度分辨率。
[0308] 在特定的布置中，在数据处理部件接收的输入数据定义了m×n的值的阵列，其中每个值是0和N之间的整数，数据处理部件可以用将该m×n的输入值阵列转换成p×q的值阵列的算法编程，该转换后的阵列中的每个值都是0和M之间的整数，其中M小于N，但p×q大于m×m。转换可以保持输入数据阵列的纵横比，从而p/m＝q/n。
[0309] 例如，对于灰度头，M可以对应于液滴的最大子液滴数目；对于二元头，M可以简单地等于1。
[0310] 在许多情况下，N可能显著大于M。例如，在输入数据是图像数据的情况下，N可能是255(对应于每个图像像素的256色调)，而M可能是用于典型灰度头的5或者是7(或者，实际上，M可以是用于二元头的1)。
[0311] 虽然在图16的液滴沉积装置500中，每个头700(1)、700(2)连接到相应的数据处理部件800(1)、800(2)，但这不是必需的手段。因此，图17示出了液滴沉积装置500的另一示例，其中，与图16的示例相比，单个数据处理部件800通过相应的致动数据连接510(1)、510(2)和相应的公共驱动波形连接515(1)、515(2)连接到多个液滴沉积头700(1)、700(2)。在这种液滴沉积装置500中，数据处理部件800上的数据存储器820可以在其上存储调整数据的集合，包括其连接的每个头700(1)、700(2)的至少一组调整数据。
[0312] 虽然在图16和17的液滴沉积装置中，公共驱动波形生成器830被示出为数据处理部件800的一部分，但是可选地它们可以与数据处理部件800分开提供，并被连接到头700(1)、700(2)和/或数据处理部件800。
[0313] 出于多种原因，在根据先前测试确定的特定调整值之外，对基本驱动波形进行附加调整可能是合适的。因此，或者以其他方式，如上所述的驱动波形可以在所选择的波形参数方面被进一步调整一附加调整量。如将参考图18更详细解释的，该附加调整量可以例如基于由相邻致动器元件引起的当前和/或最近的喷射来确定。此外，或者替代地，该附加调整量可以取决于每个致动器元件的单独的基础性能，或者取决于每个致动器元件在头的寿命期间的性能的降低。
[0314] 图18示出了通过灰度头的调整值的n维查找表的二维切片。更具体地，该图示出了调整值Ui,j的二维阵列，其中i对应于从最近喷射以来的时间周期T-1(在喷射之间的最小可能周期方面被标准化)(换句话说，从最近喷射开始的非喷射事件的数量)，并且其中j对应于最近喷射中喷射的子液滴的数量n-1。所示的查找表相对于喷射特定数量的目标液滴的基本驱动波形是特定的；因此，可以为每个基本驱动波形提供类似的查找表。对最近喷射中的喷射的子液滴n-1数量的依赖允许考虑在喷射更多数量的子液滴之后腔室内的通常更大的剩余能量。因此，用于增加j的调整值可以例如导致调整后的驱动波形，该调整后的驱动波形给予喷射的液滴较少的能量。
[0315] 同样如图18中所示，查找表的另一个可选轴可以对应于从在喷射之间的最小可能的时间段方面被标准化的第二最近喷射以来的时间段T-2。相关联的可选轴对应于在第二最近喷射中喷射的子液滴n-2的数量。
[0316] 查找表可以以同样的方式考虑具有更多的轴的第三、第四、第五等最近的喷射。
[0317] 如上文的所简要提到的，驱动波形可以基于由相邻致动器元件引起的当前和/或最近喷射被进一步调整。因此，图18的查找表具有两个额外的可选轴，该两个额外的可选轴允许考虑从当前腔室左边的腔室(用下标m表示)和右边的腔室附近(用下标p表示)的喷射。因此，一个轴对应于自左手侧腔室m最近喷射以来的时间段Tm，而另一个轴对应于从左手侧腔室m的该喷射中喷射的子液滴的数量。类似地，一个轴对应于自右手侧腔室p最近喷射以来的时间段Tp，而另一个轴对应于从右手侧腔室m的该喷射中喷射的子液滴的数量。与上述不同T-1，Tm和Tp中的每一个都可以取零值，表示左手侧腔室m和右手侧腔室p中的相应的一个与当前腔室同时喷射。
[0318] 当然，这仅仅是上述驱动波形可以在所选波形参数方面被进一步调整一附加调整量的一种方式；当然其他方法可以被设想。
[0319] 更一般地，应当注意的是，虽然在图16和图17的示例中，调整值被存储在由数据处理部件800(1)、800(2)提供的数据存储器中，但是提供存储调整数据的数据存储器的部件不需要提供显著的数据处理能力。例如，其可以简单地响应于头或类似于上文描述的数据处理部件发送的读取请求来提供部分调整数据，而在其上没有存储有调整数据的数据存储器。
[0320] 同样，调整值可以简单地存储在头上的数据存储器中，而数据处理部件800被省略，且头直接接收输入数据。在这种情况下，如上所述的致动数据可以不被生成。
[0321] 此外，虽然在图16和图17的示例中，通过驱动电路780(1)、780(2)在头700(1)、700(1)上生成调整后的驱动波形，但是在其他示例中，生成调整后的驱动波形的算法可以被布置为发生在头之外。在这种情况下，如果调整数据被存储在头上的数据存储器中，则板外电路可以询问头以提取存储在数据存储器中的调整值。
[0322] 液滴沉积头的合适结构
[0323] 如上文进一步讨论的，对于一些头的结构，速度和体积响应曲线可以各自具有大致平行于频率轴的趋势线，例如如图5所示。发明人认为，这种头结构可以特别适合于利用上述的具体方法和更一般的方法两者动态地调整。
[0324] 尽管如此，上述用于制备供使用者使用的液滴沉积头的方法可以应用于多种液滴沉积头的设计。特别是，在具有速度和体积响应曲线且趋势线大致平行于频率轴的液滴沉积头的设计上实施这种方法并不是必要的。
[0325] 然而，当希望在趋势线大致平行于频率轴下提供一种具有速度和体积响应曲线的头的情况下，发明人认为一个重要因素是每个致动器元件附近的流体路径的设计。特别地，在到每个流体腔室的流体供应连接中(例如在到每个腔室的入口处)包括限流器，可能是合适的。如下文将进一步详细讨论的，这种限流器可有助于在致动期间平衡通过喷嘴的流量，以及在致动之后(即，在连续致动之间)重新填充腔室。
[0326] 现在将参照图19A和图19B描述用于液滴沉积头的合适结构的示例，其中，该液滴沉积头提供多个流体腔室，该流体腔室的流体供应连接包括限流器。
[0327] 图19A示出了穿过这种液滴沉积头的致动器部件701的横截面，其中该视图沿着喷射方向截取。更具体地，如图19B中的虚线所示，图19A中所示的横截面是在穿过每个流体腔室710的平面中截取的。流体腔室710被设置在阵列750中，在所示的特定示例中，该阵列750是线性阵列750。
[0328] 更详细地说，致动器部件701包括流体腔室710的阵列750，其在阵列方向500上并排布置。显然，每个流体腔室在垂直于阵列方向500的方向上是细长的。此外，阵列750内的相邻室被分隔壁731一个接一个地分隔开。
[0329] 图19A和图19B所示的致动器部件701的特定示例可以被描述为芯片堆叠，并且包括流体腔室基底702和包括喷嘴718的喷嘴层704。
[0330] 从图19A可以看出，每个流体腔室710具有与其流体连通的流体入口713。在图19B中所示的特定示例中，流体入口端口713沿流体腔室710的长度朝向流体腔室710的一端被设置在流体腔室基底702的顶部表面处。
[0331] 在使用期间，液滴流体从流体入口端口713被供应到流体腔室710。
[0332] 在图19A和图19B所示的致动器部件701的特定示例中，限流器通过流体入口通道714A在到每个流体腔室710的入口处提供。因此，流体入口通道714A的阻力和/或惯性可以大于流体腔室710的阻力和/或惯性。因此，在图19A和图19B所示的示例中，流体入口通道
714A对流体流呈现的横截面显著小于腔室710呈现的横截面。如从图19A和图19B还可以看出的，与流体入口端口713相比，流体入口通道714A对于流向腔室710的流体的流动具有显著地更小的横截面。
714A对流体流呈现的横截面显著小于腔室710呈现的横截面。如从图19A和图19B还可以看出的，与流体入口端口713相比，流体入口通道714A对于流向腔室710的流体的流动具有显著地更小的横截面。
[0333] 如从图19B中可以明显看出的，每个流体入口通道714A以与流体腔室710流体连通的方式设置在流体腔室基底702内，并被布置为提供液滴流体在其间流动的路径。
[0334] 图19A和图19B所示的致动器部件701还包括与流体腔室710流体连通的流体出口端口716，由此，液滴流体可以从流体腔室710经由在流体腔室基底702中形成的流体出口通道714B流动到流体出口端口716。
[0335] 流体出口通道714B在每个流体腔室710的出口处充当限流器。因此，流体出口通道714B的阻力和/或惯性可以大于流体腔室710的阻力和/或惯性。因此，在图19A和图19B所示的示例中，流体出口通道714B对流体流动呈现的横截面显著地小于腔室710呈现的横截面。
如从图19A和图19B还可以看出的，与流体出口端口716相比，流体出口通道714B对来自腔室
710的流体的流动呈现出显著地更小的横截面。
如从图19A和图19B还可以看出的，与流体出口端口716相比，流体出口通道714B对来自腔室
710的流体的流动呈现出显著地更小的横截面。
[0336] 由于流体入口通道714A和流体出口通道714B的存在，图19A和图19B中所示的致动器部件701包括用于到腔室710的每个流体供应连接的相应的限流器。
[0337] 在图19B中所示的特定结构中，流体出口端口716朝向流体腔室710的与设置流体入口端口713所朝向的端部相对的端部被设置在流体腔室基底702的顶部表面处。
[0338] 致动器部件701可以被布置成允许例如当头连接到流体供应系统时液滴流体沿着流体腔室710的长度从流体入口端口713连续流到流体出口端口716。因此，致动器部件701可被认为以再循环的模式工作。
[0339] 在可选的布置中，流体出口端口716可被省略，使得经由流体入口端口713供应到流体腔室100的基本上所有的液滴流体从喷嘴718喷射，由此头可被认为以非再循环的模式工作。这种头将仅包括到腔室710的一个流体供应连接，在这种连接中通过流体入口通道714A提供限流器。
[0340] 致动器部件701还包括与流体腔室710流体连通的喷嘴718，其中，该喷嘴718使用任何合适的工艺(例如，化学蚀刻、DRIE、激光烧蚀等)在喷嘴层704中形成。
[0341] 阵列750中的每个腔室710设有致动器元件。在图19A和图19B所示的致动器部件701的特定示例中，致动器元件是薄膜压电陶瓷致动器元件722，每个包括电极726和728、压电元件724和膜720。然而，如下文将进一步详细讨论的，可以使用能够实现液滴生成的任何合适类型的致动器或电极配置。
[0342] 如图19A和图19B所示的致动器部件701的流体腔室基底702可以包括硅(Si)，并且可以例如由Si晶片制造，而诸如流体腔室710、流体入口/出口端口713/716和流体通道714A、714B等相关联的特征可以使用任何合适的制造工艺(例如，蚀刻工艺，诸如深反应离子蚀刻(DRIE)或化学蚀刻)来形成。
[0343] 另外或可替代地，流体腔室基底702的相关联的特征可以通过添加工艺(例如化学气相沉积(CVD)技术(例如，等离子体增强CVD(PECVD))、原子层沉积(ALD))形成，或者特征可以使用去除和/或添加工艺的结合来形成。
[0345] 图19A和图19B中所示的致动器部件701的特定示例还包括膜720，该膜720设置在流体腔室基底702的顶部表面处，并被布置为覆盖流体腔室710。流体腔室基底702的顶部表面被视为流体腔室基底702的与底部表面相对的表面。
[0347] 膜720可以包括任何合适的材料，诸如例如，金属、合金、电介质材料和/或半导体材料。合适的材料的示例包括氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、硅(Si)或碳化硅(SiC)。膜720可以另外或可替代地包括多个层。
[0348] 膜720可以使用任何合适的处理技术来形成，诸如例如，ALD、溅射、电化学工艺和/或CVD技术。当膜720被设置在顶部表面上时，与流体端口713/716对应的孔可以被设置在膜720中，例如在形成膜720的过程期间，例如使用合适的图案化技术。
[0349] 在图19A和图19B所示的致动器部件701的特定示例中，每个致动器元件722被设置在膜720上，并且被布置成使膜720变形，使得头以屋顶模式(roof mode)工作。
[0350] 更详细地说，致动器元件722是设有两个电极726和728的压电元件724。例如，压电元件724可以包括锆钛酸铅(PZT)，然而可以使用任何合适的材料。
[0351] 电极以下电极726的形式被设置在膜720上。压电元件724使用任何合适的沉积技术被设置在下电极726上。例如，可以使用溶胶-凝胶沉积技术来沉积连续的压电材料层以在下电极726上形成压电元件724，或者可以使用任何合适的技术来形成压电元件724。
[0352] 上电极728形式的另一电极被设置在压电元件724的与下电极726相对的一侧处的压电元件724上，但是可以使用任何合适的电极配置。
[0353] 电极726/728可以包括任何合适的材料，例如，铱(Ir)、钌(Ru)、铂(Pt)、镍(Ni)、氧化铱(Ir2O3)、Ir2O3/Ir和/或金(Au)。电极726/728可以使用任何合适的技术(诸如，溅射技术)形成。
[0354] 电极726/728和压电元件724可以被单独地图案化或者在相同的处理步骤中被图案化以界定致动器元件722。
[0355] 当在电极726/728之间施加电压差时，在压电元件724中产生应力，使得致动器元件722在膜720上变形。这种变形改变了流体腔室710内的体积，并且通过使用适当的信号来驱动压电致动器722，液滴可以从喷嘴718排出。信号可以例如作为电压波形从控制器(未示出)提供。控制器可以包括连接到运行应用的计算机的功率放大器或开关电路，其响应于向其提供的(例如，由用户向其上传的)输入数据而生成信号。
[0356] 除了电极726/728和压电元件724之外，还可以根据需要设置另外的材料/层(未示出)。
[0357] 包括电连接件的布线层被设置在膜720上，其中布线层可以包括例如两个或更多个电迹线，以将致动器元件722的上电极728和/或下电极726直接或通过另外的驱动电路连接到控制器。
[0358] 电迹线包括导电材料，例如铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、铱(Ir)、铝(Al)、氮化钛(TiN)。电迹线可以例如具有介于0.01μm至2μm之间的厚度，以及在一些结构中，厚度可以介于0.1μm和1μm之间，并且在进一步的结构中，厚度可以介于0.3μm和0.7μm之间。
[0359] 布线层可以包括另外的材料(未示出)，例如钝化材料，以保护电迹线免受环境影响和接触液滴流体。
[0360] 另外或可替代地，钝化材料可以包括电介质材料，例如当该电介质材料在顶上彼此堆叠或设置成彼此相邻时，其被设置为使电迹线彼此电绝缘。
[0361] 钝化材料可以包括任何合适的材料，例如：SiO2、Al2O3或Si3N4。
[0362] 布线层还可以包括粘附电迹线、钝化材料、电极726/728和/或膜720。
[0363] 致动器部件701可以包括本文未描述的其他特征。例如，封盖基底(未示出)可以被设置在流体腔室基底702的顶上，例如设置在顶部表面、膜720和/或布线层处，以覆盖致动器元件722，并进一步保护致动器元件722。封盖基底还可限定流体通道用于将液滴流体例如从下歧管部件50供应到流体入口端口713，并用于接收来自流体出口端口716的液滴流体。
[0364] 虽然图19A和图19B中所示的致动器部件701包括设置在膜720上并布置为使膜720变形的致动器元件722，使得头以屋顶模式工作，但是可以设想，可以使用能够实现液滴生成的任何合适类型的致动器或电极配置。例如，头可以以共享壁构造工作，由此致动器元件被配置为由压电材料形成的可致动壁，该可致动壁分隔阵列750内的相邻的流体腔室710。
[0365] 因此，图19A和图19B所示的结构可以被修改，使得阵列750中连续腔室之间的分隔壁731由压电材料形成，并且被配置为压电致动器元件。电极可以设置在每个这样的分隔壁731上，并且相对于分隔壁731的压电材料的极化方向进行布置，使得每个壁在剪切(shear)模式或直接模式下变形。此外，这样的电极可以相对于分隔壁731的压电材料的极化方向进行布置，使得当施加驱动波形时，每个壁以V形模式(chevron-mode)变形，由此每个壁的顶部和底部以相反的方向变形。
[0366] 在分隔壁731被配置为压电致动器元件的构造中，膜720可以被制造得更厚，或者可选的部件可以密封腔室710的顶部。
[0367] 如上所涉及的，发明人认为，为了提供趋势线大致平行于频率轴的情况下具有速度和体积响应曲线的头，一个重要因素是每个致动器元件附近的流体路径的设计。
[0368] 通常，创建具有所需的喷射性能的流体结构需要选择关键部件的流体特性。流体结构中的每个部件(例如，在图19A和图19B所示的示例性致动器部件701中，喷嘴718、流体通道714A/714B、流体腔室710、膜720、致动器元件722和流体端口713/716)可以由三种流体特性所表征：阻力、惯性和顺应性。液滴沉积头可以看作是一个反复驱动的阻尼谐振子。
[0369] 发明人认为，在通向每个流体腔室的流体供应连接中，例如在通向每个腔室的入口(以及可选地，通向每个腔室的出口，如果存在的话)，限流器的包含可以有助于在致动期间平衡通过喷嘴的流量和通过流体供应连接通向腔室的流量。此外，该阻力在致动后(即连续致动之间)控制腔室的再填充，并调整腔室中残余振荡的幅度。
[0370] 更具体地，在通向每个流体腔室的流体供应连接中的限流器被认为有助于在多个液滴喷射循环期间控制平均弯月面位置。这种控制是实现液滴速度和体积响应曲线的一个重要因素，这些曲线具有通常平行于频率(x-)轴的趋势线。更详细地说，在低频处(即，低于频率响应曲线中的初始峰值，其对应于与喷嘴毛细管再填充力相关联的频率)，在下一喷射脉冲施加到致动器元件之前，在装置中产生流体运动的压力振荡停止。在这种情况下，每次液滴喷射都来自相同的弯月面位置，因此不会受到先前喷射的影响。装置中压力振荡的停止是由于流体通过具有阻力的部件来回运动的阻尼。
[0371] 采用流体供应连接与流体腔室连接的限流器可以有助于这种阻尼：它们可以影响喷射后进入压力腔室的流体的量，并因此对弯月面停止移动的时间产生影响。
[0372] 虽然在较低频率上，喷射的流体通常有时间被重新注满，但在较高频率上，通常会观察到更复杂的行为。据认为，由于压力振荡中的负压，流体从流体供应连接动态地流入腔室中(例如，图19A和图19B的示例中的流体端口713/716和流体通道714A/714B)，流体的这种动态流入对较高频率上的频率响应曲线的趋势线有显著影响。
[0373] 发明人已经确定，采用流体供应连接与流体腔室连接的限流器可以被设计成具有合适的阻力和/或惯性，以便实现剩余振荡的再填充时间和幅度，这促进了通常平行于频率(这里为x-)轴的趋势线。
[0374] 更详细地，随着喷射频率的增加，再填充通常不太完整，并且液滴喷射时的弯月面位置可能趋向于在喷嘴内越来越向内移动。这减少了喷嘴中的流体量，因此与喷嘴相关的惯性也减少。众所周知，这导致较大的液滴速度，但代价是较小的液滴体积，这可能导致速度的趋势线随频率逐渐增加，而体积的趋势线随频率逐渐减小。当液滴喷射时弯月面在喷嘴内部的这种情况可以称为“喷嘴下溢(nozzle underflow)”。也可能出现称为“喷嘴上溢(nozzle overflow)”的相关的情况，特别是在较高的驱动电压下。在这种情况下，在低频下，当弯月面在其在喷嘴内的平均位置向前(或向外)时，液滴被喷射，甚至喷射到超出喷嘴出口外的凸出程度。当这种情况发生时，与喷嘴相关的惯性增加，这可能导致速度趋势线随频率而降低。然而，体积的趋势线可以随着频率而增加或减少。
[0375] 发明人认为，通过修改头的部件的流体特性，特别是通过修改限流器的阻力与喷嘴阻力的比率，和/或通过修改限流器惯性与喷嘴惯性的比率，减少“喷嘴下溢”和/或“喷嘴上溢”的影响是可能的。
[0376] 更具体地说，发明人进行的建模表明，在某些情况下，“喷嘴下溢”的影响可以通过降低限流器阻力与喷嘴阻力的比率和/或通过降低限流器惯性与喷嘴惯性的比率来减轻。这些措施限制了当以增加的频率工作时弯月面位置从喷嘴内的低频位置缩回的趋势。
[0377] 这种建模还表明，在一些情况下，“喷嘴上溢”的影响可以通过增加限流器阻力与喷嘴阻力的比率和/或通过增加限流器惯性与喷嘴惯性的比率来减轻。这些措施可以增加再填充时间，因此当以增加的频率工作时，减轻了弯月面位置相对于低频位置向喷嘴出口进一步前进的趋势。
[0378] 注意，在一些布置中，机电致动的源不需要包括压电元件。因此，或者以其他方式，致动器元件可以是静电元件。
[0379] 本公开的范围
[0380] 从以上讨论中可以理解，前述公开内容中描述的方法能够应用于各种液滴沉积头。
[0381] 因此，在一个方面，前述公开描述了一种为液滴沉积头或其数据处理部件提供调整数据的方法，该液滴沉积头包括：多个流体腔室，每个流体腔室设置有各自的致动器元件。
[0382] 根据该方面的方法包括以下步骤：接收已收集的测试数据：通过使用一组测试波形中的每一个测试波形，以分布在测试范围内的多个测试频率中的每一个测试频率，操作所述液滴沉积头或具有与所述液滴沉积头基本相同结构的测试液滴沉积头；以及通过记录如此喷射的液滴的体积和速度，这些记录值(Volr，Velr)被表示在所述测试数据中；其中该组测试波形包括基本驱动波形和多个调整后的驱动波形，每个调整后的驱动波形与具有被调整了相应量的相同波形参数(例如，在测试之前选择的特定波形参数)的基本驱动波形相对应(调整后的驱动波形仅在调整量方面不同于基本驱动波形)，所述波形参数是连续变量；对于分布在所述测试范围的至少一部分上的多个调整频率中的每一个调整频率，确定相应的调整值，该调整值对应于所述波形参数的调整量，该调整量基于所述测试数据预计将分别产生液滴体积和速度的调整值vola和vela，该调整值基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT；以及输出表示多个调整值和多个相关联的调整频率的一组调整数据，其包括所述确定的调整值及其相关联的调整频率。
[0383] 作为连续变量的波形参数的选择可以使得能够以足够的精度进行调整，以产生基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT的液滴体积和速度值。
[0384] 在另一方面，前述公开描述了一种液滴沉积装置，包括：具有多个流体腔室的液滴沉积头，每个流体腔室设置有各自的致动器元件；和数据存储器，其上存储有一组调整数据，该组调整数据表示多个调整值和多个调整频率，每个调整值与所述调整频率中的相应的调整频率相关联。该设备被配置为：接收输入数据，并利用所述输入数据，确定待利用基于所述基本驱动波形的驱动波形致动的所述致动器元件的子集；和利用驱动波形致动所述子集中的每个致动器元件，其中该驱动波形基于具有通过所述一组调整数据表示的调整值中的相对应的调整值被调整的相同波形参数的基本驱动波形，调整值中的所述相对应的调整值基于其与所讨论的致动器元件的当前工作频率相关联来确定，所述波形参数是连续变量。所述调整数据使得所述头能够以在所述头的工作范围内的频率喷射液滴，所述头的液滴体积和速度值基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT。
[0385] 同样，作为连续变量的波形参数的选择可以使得能够以足够的精度进行调整，以产生基本上等于液滴体积和速度的目标值volT和velT的液滴体积和速度值。
[0386] 每个流体腔室可设置有相应的喷嘴，所讨论的腔室的致动元件可被致动以使流体通过喷嘴中的相对应的喷嘴从腔室中喷射出。在一些示例中，多个腔室可以布置成一行或更多行。
[0387] 为了满足不同应用的材料需求，如本文所述，可以通过液滴沉积头沉积各种可选的流体。例如，液滴沉积头可以喷射墨滴，如在喷墨打印应用中的情况，这些墨滴可以行进到一张纸或卡片上，或者行进到其他接收介质上，例如纺织品或箔或成型物品(例如罐、瓶子等)，以形成图像，其中液滴沉积头可以是喷墨式打印头，或者更具体地，按需滴落的喷墨式打印头。
[0390] 在其它应用中，液滴沉积头可适于将含有生物或化学材料的溶液的液滴沉积到接收介质如微阵列上。
[0391] 适用于这种可选的流体的液滴沉积头在结构上通常类似于打印头，并进行一些调整以处理所讨论的特定流体。
[0392] 本公开中描述的液滴沉积头可以是按需滴落的液滴沉积头。在这样的头中，喷射的液滴的图案根据提供给头的输入数据而变化。
[0393] 应该注意的是，前文的描述旨在提供许多非限制性的示例，这些示例有助于本领域读者理解本发明，并展示可以如何实现本发明。其他的示例和变化预期是落入所附权利要求的范围内的。
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