針對噴墨頭之壓電噴孔模型進行驅動電路的設計模擬，此噴頭電路模型 為一電容與電阻的並聯電路，其中所設之電容值則依各廠商噴墨頭的規格 所定，其電容與電阻值的範圍會依照壓電元件外型設計而有所不同，以致 於不同的噴墨頭需被設定不同的等效電容值與電阻值。圖3.7 電路是針對正 高電壓驅動之噴墨頭所設計的，使用一對電晶體來作控制電容充放電的開 關，電晶體 Q1是為對壓電元件進行充電的開關，而電晶體 Q2則是針對壓 電元件作放電的開關。每一個壓電元件被充放電之速率是分別取決於各噴 墨孔的 R1、R2與 CL、RL的大小。控制開啟電晶體的數位控制訊號分別為 Sig1與Sig2，噴孔壓電元件動作順序如下所示：
1. 開始作動之前其兩個控制訊號 Sig1與Sig2初始皆位於High 的狀態，
此時壓電元件被Q2強制接地，以避免浮動的電位對於敏感噴孔的墨 滴產生不必要的困擾；
2. 噴頭充墨程序，先將 Q2關閉再將 Q1開啟，以對噴孔壓電元件進行 充電程序，會將壓電元件作撐開微流體艙室的容積，進行充墨。
3. 當充電到達預期目標電位時， Q1會被關閉停止充電，並等到艙室內 墨水壓力之震盪停止後，則可以進行墨水的射出。
4. 當墨水要射出之時，則將 Q2開啟，迫使壓電元件作放電的動作，即 完成一次壓電元件噴墨之動作。
5. 如此反覆之程序，就可以使壓電噴墨頭之噴孔不斷地噴出墨滴來。
Q1 1~11。依據上面的電路參數帶入 SPICE 進行模擬，其模擬結果如圖 3.8～3.10 所示。
圖 3.8 動作模擬狀況—充電時間為 5 微秒（大於 5τc）
圖 3.8 為使用 SPICE 模擬之波形，模擬時間長為 20µs，波形之定義為 v(7) 為V（壓電噴孔之工作電壓）c ；v(8)為 Sig1 (電晶體 Q1之控制訊號)；v(10) 為 Sig2 (電晶體 Q2 之控制訊號)；i(vcl)為壓電元件之充放電電流。模擬中固定 Sig2的開啟與關閉的時間，調整Sig1開啟的時間作為觀察輸出電壓變化的變 數。當Sig1開啟的時間設定為超過5 倍時間常數 τc的5µs 時，可以看到 v(7) 的充電最大值到達約 85V 左右，充電電流瞬間最大值約 11mA，放電電流 瞬間最大值約為81mA。
當我們將當 Sig1開啟的時間設定為2µs 時，v(7)的充電最大值降至約 78V 左右，充電電流瞬間最大值一樣維持約11mA，但是放電電流瞬間最大值已 經降至約為71mA，如圖 3.9 所示。
圖 3.9 動作模擬狀況—充電時間為 2 微秒
當我們再把 Sig1開啟的時間設定為 1µs 時，v(7)的充電最大值再降至約 60V 左右，充電電流瞬間最大值一樣維持約 11mA，但是放電電流瞬間最大 值已經降至約為56mA，如圖 3.10 所示。
圖 3.10 動作模擬狀況—充電時間為 1 微秒
針對不同的電晶體 Q1開啟的時間其操作範圍為 0～5µs，觀察噴墨頭噴