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本設計的噴墨驅動系統,其驅動壓電式噴墨頭之輸出波形是可以讓每一 個噴孔可以獨立調整的。所以以下設計幾個實驗檢視驅動的實際結果。

A. 單一噴孔驅動:

每一個驅動波形針對不同的電容性負載作驅動實驗,檢視其驅動波形之 情況並分析與模擬結果之對照。驅動電壓設定於 60V,分別針對以下幾種 負載作測試,包含有標準電容(120Pf)、Dimatix 的噴墨頭之單一噴孔

(120pF)、Trident 的噴墨頭之單一噴孔(560pF)進行驅動。如下圖 4.6、

4.7、4.8 所示,檢視各不同的電容性負載之驅動波形情況的分析:

1. 驅動波形與模擬結果相符合,對於標準電容的驅動與 Dimatix 的噴墨 頭驅動波形相似,因為該壓電元件之等效電容值與標準電容相近約 為 120pF 左右,差異是在於壓電元件上有一個等效並聯電組,但是 就者兩個波形差異並不大,表示Dimatix 的等效並聯電阻的值不小,

與先前假設的電阻值趨勢相符。

2. Trident 的噴墨頭壓電元件等效電容值約為 560pF,用一樣的驅動充 電電阻時,會使得充電時間過久,需調降充放電電阻至為原電阻的 1/4,充放電曲線呈現相近的結果,但是 Trident 的噴墨頭會衍生 Overshoot 的波形,Overshoot 的比例約為 16%左右,表示這個噴墨 頭噴孔的數學模型,需要保留方程式(2.2)的第二階省略項,電感 的效應會比較明顯。

3. 當放電結束之時,Trident 的噴墨頭壓電元件並非立即停止形變,電 感的效應在較長的時間裡依然響應著,此現象將會影響下一次可以 再作噴墨動作的時間。換言之,噴墨的操作的頻率會因而下降。對 於這個問題,在上升時間的Overshoot 可以不太以理會,其原因是不

太影響充墨的效果與結果,但是驅動波形之下降波形結束後的漣波 效應,則會有所影像噴墨的墨滴行為,其可以用強制接地的方式消 除,以利這一次的墨滴射出以及下一次壓電元件的動作。

圖 4.6 標準電容 120pF 之驅動波形

圖 4.7 Dimatix 噴墨頭擇一噴孔之驅動波形 60V

60V

10us 0.7us

0.7us

10us

(a) (b)

圖 4.8 Trident 噴墨頭單一噴孔之驅動波形 (a)單一個週期 驅動波形 (b)多個週期驅動波形

B. 多噴孔同時驅動:

在多噴孔同時驅動的測試中,檢視驅動電壓在各個噴孔上作用時的均一 性。無論是 Dimatix 的噴墨頭或是 Trident 的噴墨頭在這樣的驅動電路,驅 動波形同時輸出至64 個噴孔上,並依照前述之校正程序所得的調整電壓皆 為 60V 左右,其誤差皆小於±1V。量測取樣噴孔數為第 1、32、64 噴孔進 行驅動測試,量測值如表4.1 所示,波形如圖 4.9 所示。

由此測試依照校正程序調整之後,無論是否驅動特性相近的噴墨頭,其 驅動的結果將可以依照驅動標的電壓命令作校正,目前驗證讓壓電元件之 等效電容範圍介於 120pF 到 560pF 的噴墨頭,皆可以得到準確的操作電壓 值,並得到良好的墨滴品質。

0.7us

60V

10us 60V

5KHz

表 4.1 多噴孔同時驅動量測電壓

Nozzle No. 1st 32nd 64th

Dimatix 噴墨頭 61.5 61.6 60.8

驅動電壓(V)

Trident 噴墨頭 61.82 61.76 61.23

(a)

(b)

圖 4.9 同時驅動 64 個噴孔之取樣噴孔波形 (a) Dimatix 噴墨頭 (b)Trident 噴墨頭

60V 60V

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