(57)【要約】  噴射プロファイルを較正する方法は、圧電アクチュエータ（３４）に電圧を適用して、バルブ閉鎖構造（１８）を非衝突位置と衝突位置との間で移動させる工程と、当該バルブ閉鎖構造の位置を検出する工程と、電圧データ及び位置データを用いて参照点を確立する工程と、前記参照点を利用して適用される電圧を調整する工程と、を備える。別の方法は、噴射システムを較正するために、機械的ストッパを利用する。この方法は、圧電アクチュエータに電圧を適用して、バルブ閉鎖構造を非衝突較正位置と衝突較正位置との間で移動させる工程と、当該バルブ閉鎖構造の位置を検出する工程と、電圧較正データ及び位置較正データを生成する工程と、これらデータを用いてマスター参照点を確立する工程と、前記マスター参照点を利用して圧電アクチュエータ及びバルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定する工程と、を備える。噴射システムを作動する別の方法は、制御要素へのユーザの情報入力を備える。別の方法は、噴射バルブの１または複数の構成要素の予防的メンテナンスのため、圧電アクチュエータに関する電圧データ及び位置データを用いる工程を備える。
2018526210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法であって、
前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有しており、
前記噴射ディスペンサは、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、を有しており、
当該方法は、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突位置と、の間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置データを生成する工程と、
前記電圧データ及び前記位置データを用いて参照点を確立する工程と、
前記参照点を利用して、前記圧電アクチュエータに適用される前記電圧を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に速度データを生成する工程と、
前記電圧データ、前記位置データ及び前記速度データを用いて参照点を確立する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記参照点を利用する工程は、更に、低粘性流体材料のために衝突速度を低減してシール力を増大するべく、前記参照点を利用する工程を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記参照点を利用する工程は、更に、高粘性流体材料のために衝突速度を増大してシール力を低減するべく、前記参照点を利用する工程を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記参照点を利用する工程は、更に、前記圧電起動機構、前記バルブ閉鎖構造及び前記バルブシートのうちの少なくとも１つの摩耗特性を決定するべく、前記参照点を利用する工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記センサ装置は、更に、リニアエンコーダを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記バルブ閉鎖構造の位置を検出する工程は、更に、前記バルブ閉鎖構造に直接取り付けられたセンサ装置を用いて、前記バルブ閉鎖構造の位置を検出する工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電圧データ及び前記位置データを用いて参照点を確立する工程は、更に、前記電圧データ及び前記位置データをプロットする工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記位置データは、更に、非衝突位置データと衝突位置データとを有しており、
前記参照点を確立する工程は、更に、
前記非衝突位置データの少なくとも一部から第１傾向線を生成する工程と、
前記衝突位置データの少なくとも一部から第２傾向線を生成する工程と、
前記第１傾向線と前記第２傾向線との交点を決定して、前記参照点を確立する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１傾向線及び前記第２傾向線を生成する工程、及び、前記交点を決定する工程は、更に、
前記非衝突位置データの直線部分から第１直線傾向線を生成する工程と、
前記衝突位置データの直線部分から第２直線傾向線を生成する工程と、
前記第１直線傾向線と前記第２直線傾向線との交点を決定して、前記参照点を確立する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法であって、
前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有しており、
前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、バルブ閉鎖構造と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有しており、
当該方法は、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧較正データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置較正データを生成する工程と、
前記電圧較正データ及び前記位置較正データを用いてマスター参照点を確立する工程と、
前記マスター参照点を利用して、前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記マスター参照点を利用する工程は、更に、
所定時間に亘って前記マスター参照点を記憶する工程と、
前記記憶されたマスター参照点を、現在のマスター参照点と比較する工程と、
前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定するか予防的メンテナンスを予報するべく、前記比較を利用する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マスター参照点を利用する工程は、更に、
所定時間に亘って前記位置較正データ及び前記電圧較正データを記憶する工程と、
前記記憶された位置較正データ及び電圧較正データを、現在の位置較正データ及び電圧較正データと比較する工程と、
前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定するか予防的メンテナンスを予報するべく、前記比較を利用する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧電起動機構は、更に、
複数の圧電要素を有する圧電スタックと、
前記圧電スタックと前記バルブ閉塞構造との間に位置決めされた増幅器と、
を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗が許容範囲外である時、ユーザに警報する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記バルブ閉鎖構造が前記バルブシートに衝突するサイクル数を追跡する工程と、
前記電圧較正データ及び前記位置較正データ並びに前記サイクル数を利用して、前記圧電起動機構、前記バルブ閉鎖構造及び前記バルブシートのうちの少なくとも１つの製品寿命を決定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記圧電起動機構、前記バルブ閉鎖構造及び前記バルブシートのうちの少なくとも１つの製品寿命をユーザに警報する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バルブ閉鎖構造が前記バルブシートに衝突するサイクル数を追跡する工程と、
前記電圧較正データ及び前記位置較正データ並びに前記サイクル数を利用して、前記圧電起動機構、前記バルブ閉鎖構造及び前記バルブシートのうちの少なくとも１つの予防的メンテナンスの必要性を決定する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧電起動機構、前記バルブ閉鎖構造及び前記バルブシートのうちの少なくとも１つの予防的メンテナンスの必要性をユーザに警報する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法であって、
前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有しており、
前記噴射ディスペンサは、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有しており、
当該方法は、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突位置と、の間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置データを生成する工程と、
前記電圧データ及び前記位置データを用いて参照点を確立する工程と、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧較正データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置較正データを生成する工程と、
前記電圧較正データ及び前記位置較正データを用いてマスター参照点を確立する工程と、
前記参照点を前記マスター参照点と比較して、前記バルブシートの摩耗を決定する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２１】
ユーザによる噴射システムの作動方法であって、
前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有しており、
前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有しており、
当該方法は、
流体タイプ、噴射周波数及び液滴サイズのうちの少なくとも１つを示す作動パラメータの入力をユーザから前記制御要素を介して受容する工程と、
少なくとも部分的に前記作動パラメータに基づいて、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させることによって、マスター較正プロファイルを決定する工程と、
前記制御要素を用いて前記噴射システムに前記マスター較正プロファイルを適用する工程と、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させることによって、較正噴射プロファイルを決定する工程と、
前記較正噴射プロファイルを前記噴射システムに適用する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２２】
噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有する噴射システムにおいてメンテナンスを実施する方法であって、
前記噴射ディスペンサは、バルブ閉鎖構造と、バルブシートと、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、を有しており、
当該方法は、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、第１位置と第２位置との間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置データを生成する工程と、
前記噴射システムの１または複数の構成要素の予防的メンテナンスのために前記電圧データ及び前記位置データを用いる工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記１または複数の構成要素は、前記圧電起動機構、前記圧電アクチュエータ、前記バルブシート、及び、前記バルブ閉鎖構造、のうちの少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電圧データ及び前記位置データを用いて、前記予防的メンテナンスの必要性を示す警報を生成する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記電圧データ及び前記位置データを用いる工程は、更に、前記１または複数の構成要素の摩耗特性を決定するために前記電圧データ及び前記位置データを用いる工程を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記摩耗特性を示す警報を生成する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法であって、
前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有しており、
前記噴射ディスペンサは、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、を有しており、
当該方法は、
前記バルブ閉鎖構造の所望のストローク長さについてユーザからの入力を受容する工程と、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突位置と、の間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置データを生成する工程と、
少なくとも部分的に前記電圧データ及び前記位置データに基づいて、参照点を決定する工程と、
少なくとも部分的に前記電圧データ及び前記位置データに基づいて、前記バルブ閉鎖構造の前記所望のストローク長さに帰結する前記バルブ閉鎖構造の位置に対応するトップ電圧を決定する工程と、
前記参照点と前記トップ電圧とを用いて、前記圧電アクチュエータに適用される前記電圧を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記参照点と前記トップ電圧とを用いて、前記圧電アクチュエータに適用される前記電圧を調整する工程は、更に、
前記バルブシートに接触する前記バルブ閉鎖構造の位置に対応する前記電圧を、前記参照点によって具現化される電圧に調整する工程と、
前記バルブシートから最大距離となる前記バルブ構造の位置に対応する前記電圧を、前記トップ電圧に調整する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記位置データは、更に、非衝突位置データと衝突位置データとを有しており、
前記参照点を決定する工程は、更に、
前記非衝突位置データの少なくとも一部から第１傾向線を生成する工程と、
前記衝突位置データの少なくとも一部から第２傾向線を生成する工程と、
前記第１傾向線と前記第２傾向線との交点を決定して、前記参照点を確立する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記トップ電圧を決定する工程は、更に、
前記参照点において具現化される位置と前記バルブ閉鎖構造の前記所望のストローク長さとの間の差を決定することによって、前記バルブ閉鎖構造の位置を決定する工程と、
前記バルブ閉鎖構造の前記位置と前記第１傾向線とを用いて前記トップ電圧を決定する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法であって、
前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有しており、
前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、バルブ閉鎖構造と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有しており、
当該方法は、
前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させる工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧較正データを生成する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程と、
前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置較正データを生成する工程と、
少なくとも部分的に前記電圧較正データ及び前記位置較正データに基づいて、前記圧電アクチュエータに適用される前記電圧に対する前記バルブ閉鎖構造の変位量の比を示す参照ゲインを決定する工程と、
少なくとも部分的に前記参照ゲインに基づいて、前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗特性を決定する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記摩耗特性を決定する工程は、更に、
所定時間に亘って前記参照ゲインを記憶する工程と、
前記記憶された参照ゲインを、現在の参照ゲインと比較する工程と、
前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定するか予防的メンテナンスを予報するべく、前記比較を利用する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記摩耗特性を決定する工程は、更に、
前記参照ゲインを、予め決定されたゲイン範囲  と比較する工程と、
前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定するか予防的メンテナンスを予報するべく、前記比較を利用する工程と、
を有する
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年８月３１日出願の米国仮出願第６２／２１１，９６１の優先権を主張するものである。当該仮出願は、その全体の内容が、当該参照によって本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。
【０００２】
本発明は、全体として、基板上に粘性のある流体の小滴を堆積させる非接触式の噴射ディスペンサに関している。特には、１以上の圧電素子によって作動される当該タイプのディスペンサに関している。
【背景技術】
【０００３】
非接触式の粘性材料ディスペンサは、しばしば、基板上に、例えば５０センチポワーズを超える粘度を有する粘性材料の微小量を適用（塗布）するために用いられる。本明細書で用いられるように、「非接触式」とは、噴射ディスペンサがディスペンシングプロセス中に基板に接触しないことを意味する。例えば、非接触式の噴射ディスペンサは、プリント基板のような電子基板上に様々な粘性材料を適用（塗布）するために用いられる。電子基板に適用（塗布）される粘性材料は、一般用途の接着剤、はんだペースト、はんだ溶剤（ｓｏｌｄｅｒ  ｆｌｕｘ）、はんだマスク、熱グリース、蓋シール材、オイル、カプセル化剤、埋込用樹脂、エポキシ樹脂、ダイ取り付けペースト、シリコン、ＲＴＶ、シアノアクリレート、を例示的に含むが、それらに限定はされない。
【０００４】
非接触式の噴射ディスペンサから基板上に粘性材料をディスペンスするという具体的な応用は、多様に存在している。半導体パッケージ組立においては、とりわけ、下地埋め（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｉｎｇ）、ボールグリッドアレイ内でのはんだボール補強、堰き止め充填操作（ｄａｍ  ａｎｄ  ｆｉｌｌ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）、チップカプセル化（ｃｈｉｐ  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）、チップスケールパッケージの下地埋め（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｉｎｇ  ｃｈｉｐ  ｓｃａｌｅ  ｐａｃｋａｇｅｓ）、キャビティ充填ディスペンシング（ｃａｖｉｔｙ  ｆｉｌｌ  ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、ダイ取り付けディスペンシング（ｄｉｅ  ａｔｔａｃｈ  ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、蓋シールディスペンシング（ｌｉｄ  ｓｅａｌ  ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、流れ無し下地埋め（ｎｏ  ｆｌｏｗ  ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｉｎｇ）、流動噴射（ｆｌｕｘ  ｊｅｔｔｉｎｇ）、熱材料ディスペンシング、といった用途が存在する。印刷回路基板（ＰＣＢ）の生産の表面取り付け技術（ＳＭＴ）のために、表面取り付け接着剤、はんだペースト、導電性接着剤、及び、はんだマスク材料が、選択的な流動噴射と同様に、非接触式のディスペンサからディスペンスされる。
【０００５】
噴射ディスペンサは、一般的に、当該ディスペンサの出口オリフィスから粘性材料の小滴を噴射する間、シャフトまたはタペットをシートに向かって繰り返し移動する空気圧式または電気式のいずれかのアクチュエータを有する。電気的に起動される噴射ディスペンサは、より具体的には、圧電式（ピエゾ）アクチュエータを利用することができる。バルブシートに接触するバルブ閉鎖構造を用いて正確に流体を噴射することは、ノズルの出口部から流体材料のドットを有効に噴射するべく、所定のストローク（変位）と速度を用いてシャフトがバルブシートと接触されることを要求する。当該変位及び速度の曲線は、集約的に、移動プロファイルを形成する。ストローク、速度及びシール力は、バルブ閉鎖構造とバルブシートとの間の衝突点が正確に知られて測定される時、最良に制御される。シャフトのバルブシートとの衝突の後、流体材料の漏れを防止するシールを生成するために、十分な力が存在する必要がある。しかしながら、強すぎる力は、過剰な摩耗に帰結して、要素に損傷を与える場合さえある。
【０００６】
ほんの数ミクロンの変化が、流体ディスペンサの性能に影響する。典型的には、これらの調整は、例えばネジを調整する等、機械的手段を介してユーザによって手動でなされている。この手動の処理は、所望の性能に移動プロファイルを正確に調整するために、複数回の反復を要するし、成功しない場合さえある。従って、流体ディスペンサの性能及び設定を最適化して流体ディスペンサの移動プロファイルを調整するべく、バルブ閉鎖構造のバルブシートに対する位置を決定（判定）する継続的なニーズが存在している。
【０００７】
少なくともこれらの理由のために、これらの問題及びその他の問題に対処するような噴射システム及び噴射方法を提供することが所望されている。
【発明の概要】
【０００８】
一つの実施形態において、噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法が開示される。前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、圧電アクチュエータと、を有している。当該方法は、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突位置と、の間で移動させる工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記電圧データ及び前記位置データを用いて参照点を確立する工程を備えている。当該方法は、また、前記参照点を利用して、前記圧電アクチュエータに適用される前記電圧を調整する工程を備えている。
【０００９】
別の実施形態において、噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法が開示される。前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータと、バルブ閉鎖構造と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有している。当該方法は、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させる工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧較正データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置較正データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記電圧較正データ及び前記位置較正データを用いてマスター参照点を確立する工程を備えている。当該方法は、また、前記マスター参照点を利用して、前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗を決定する工程を備えている。
【００１０】
更に別の実施形態において、噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法が開示される。前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、圧電アクチュエータと、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有している。当該方法は、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突位置と、の間で移動させる工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記電圧データ及び前記位置データを用いて参照点を確立する工程を備えている。当該方法は、また、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させる工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に電圧較正データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に当該バルブ閉鎖構造の位置をセンサ装置を用いて検出する工程を備えている。当該方法は、また、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に位置較正データを生成する工程を備えている。当該方法は、また、記電圧較正データ及び前記位置較正データを用いてマスター参照点を確立する工程を備えている。当該方法は、また、前記参照点を前記マスター参照点と比較して、前記バルブシートの摩耗を決定する工程を備えている。
【００１１】
更に別の実施形態において、ユーザによる噴射システムの作動方法が開示される。前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータと、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有している。当該方法は、ユーザによる制御要素への流体タイプの入力工程を備えている。当該方法は、また、ユーザによる制御要素への噴射周波数の入力工程を備えている。当該方法は、また、ユーザによる制御要素への液滴サイズの入力工程を備えている。当該方法は、また、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させることによって、マスター較正プロファイルを決定する工程を備えている、当該方法は、また、前記制御要素を用いて前記噴射システムに前記マスター較正プロファイルを適用する工程を備えている。当該方法は、また、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させることによって、較正噴射プロファイルを決定する工程を備えている。当該方法は、また、前記較正噴射プロファイルを前記噴射システムに適用する工程を備えている。
【００１２】
更に別の実施形態において、噴射システムにおいてメンテナンスを実施する方法が開示される。噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータと、バルブ閉鎖構造と、を有している。当該方法は、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、第１位置と第２位置との間で移動させる工程を備えている。電圧データが、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に生成される。前記バルブ閉鎖構造の位置が、前記バルブ閉鎖構造が移動される時にセンサ装置を用いて検出される。位置データが、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に生成される。前記電圧データ及び前記位置データが、予防的メンテナンスのために利用される。
【００１３】
更に別の実施形態において、噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法が開示される。前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、バルブシートと、バルブ閉鎖構造と、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、を有している。当該方法は、前記バルブ閉鎖構造の所望のストローク長さについてユーザからの入力を受容する工程を備えている。電圧が前記圧電アクチュエータに適用されて、前記バルブ閉鎖構造が、当該バルブ閉鎖構造が前記バルブシートと衝突していない非衝突位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記バルブシートと衝突している衝突位置と、の間で移動される。電圧データが、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に生成される。前記バルブ閉鎖構造の位置が、前記バルブ閉鎖構造が移動される時にセンサ装置を用いて検出される。位置データが、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に生成される。少なくとも部分的に前記電圧データ及び前記位置データに基づいて、参照点が決定される。当該方法は、更に、少なくとも部分的に前記電圧データ及び前記位置データに基づいて、前記バルブ閉鎖構造の前記所望のストローク長さに帰結する前記バルブ閉鎖構造の位置に対応するトップ電圧を決定する工程を備えている。前記圧電アクチュエータに適用される電圧を調整するために、前記参照点と前記トップ電圧とが利用される。
【００１４】
噴射システムのための噴射流体材料の噴射プロファイルを較正する方法が開示される。前記噴射システムは、噴射ディスペンサと、前記噴射ディスペンサに動作可能に結合された制御要素と、を有している。前記噴射ディスペンサは、圧電アクチュエータを有する圧電起動機構と、バルブ閉鎖構造と、非衝突較正位置にある前記バルブ閉鎖構造から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパと、を有している。当該方法は、前記圧電アクチュエータに電圧を適用して、前記バルブ閉鎖構造を、当該バルブ閉鎖構造が前記機械的ストッパと衝突していない前記非衝突較正位置と、当該バルブ閉鎖構造の少なくとも一部が前記機械的ストッパと衝突している衝突較正位置と、の間で移動させる工程を備えている。電圧較正データが、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に生成される。前記バルブ閉鎖構造の位置が、前記バルブ閉鎖構造が移動される時にセンサ装置を用いて検出される。位置較正データが、前記バルブ閉鎖構造が移動される時に生成される。当該方法は、更に、少なくとも部分的に前記電圧較正データ及び前記位置較正データに基づいて、前記圧電アクチュエータに適用される前記電圧に対する前記バルブ閉鎖構造の変位量の比を示す参照ゲインを決定する工程を備える。少なくとも部分的に前記参照ゲインに基づいて、前記圧電起動機構及び前記バルブ閉鎖構造のうちの少なくとも１つの摩耗特性が決定される。
【００１５】
本発明の様々な付加的な特徴及び利点が、添付の図面と関連して図示の実施形態の以下の詳細な説明を参酌することで、当業者にはより明らかとなるであろう。  
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による開放位置での噴射システムの断面図である。
【００１７】
【図２】図２は、図１と類似の拡大断面図であるが、閉鎖位置である。
【００１８】
【図３】図３は、元の噴射プロファイルと較正された噴射プロファイルとを比較するグラフである。
【００１９】
【図４】図４は、本発明の一実施形態による噴射プロファイルの較正方法のフローチャートである。
【００２０】
【図５】図５は、本発明の一実施形態による噴射プロファイルの較正方法のグラフであり、測定位置の増大はバルブ閉鎖構造が開放ないし上方移動することを示す。
【００２１】
【図６】図６は、図１の噴射システムを用いた本発明の他の実施形態による噴射プロファイルの較正方法のグラフであり、測定位置の増大はバルブ閉鎖構造が閉塞ないし下方移動することを示す。
【００２２】
【図７】図７は、本発明の一施形態による参照カートリッジの斜視図である。
【００２３】
【図８】図８は、線８−８による図７の参照カートリッジの斜視断面図である。
【００２４】
【図９】図９は、本発明の一実施形態による図７及び図８の参照カートリッジを含む噴射システムの断面図である。
【００２５】
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による図７乃至図９の参照カートリッジを用いた噴射システムの較正方法のフローチャートである。
【００２６】
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による噴射プロファイルの較正方法のフローチャートである。
【００２７】
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態による噴射プロファイルを示すグラフである。
【００２８】
【図１３】図１３は、図１の噴射システムを用いた本発明の他の実施形態による噴射プロファイルの較正方法のグラフであり、測定位置の増大はバルブ閉鎖構造が閉塞ないし下方移動することを示す。
【００２９】
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態による図７乃至図９の参照カートリッジを用いた噴射システムの較正方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１、図１Ａ及び図２を参照して、本発明の一実施形態に従う噴射システム１０は、全体的に、制御要素１４に通信可能に結合された噴射ディスペンサ１２を備えている。噴射ディスペンサ１２は、圧電起動機構１６、バルブ閉鎖構造１８、バルブシート２２を含むノズルハブ２０、を有している。具体的には、バルブ閉鎖構造１８は、駆動ピン２４及びポペット弁２６を含んでいる。噴射ディスペンサ１２は、好適な流体源３０から流体供給導管３２を通して、圧力下で流体材料３８を受容する。駆動ピン２４は、圧電起動機構１６の動作によって駆動されて、ポペット弁２６の先端７０をバルブシート２２に向けて移動させて、所定量の流体材料３８をディスペンスさせる。
【００３１】
圧電起動機構１６は、圧電スタック９１ａ、９１ｂ（以下、集約的に圧電スタック９１ａと称される）を有する圧電アクチュエータ３４と、プランジャ９９と、非対称撓み部９４と、を含んでいる。撓み部９４は、アクチュエータ本体９８の一体部品であり、その中に圧電起動機構１６が全体的に配置されていて、当該撓み部９４をプランジャ９９に接続する結合要素９７を含んでいる。圧電アクチュエータ３４内のバネ１０２は、プランジャ９９及び圧電スタック９１にバネ力を適用し、それらを圧縮状態に維持する。
【００３２】
圧電スタック９１を含む圧電アクチュエータ３４を利用することは、噴射ディスペンサ１２がバルブ閉鎖構造１８の極めて具体的な位置制御を有することを許容する。なぜなら、圧電アクチュエータ３４に適用される電圧は、圧電アクチュエータ３４によって生成される力に比例するからである。具体的には、ある電圧が圧電スタック９１に適用される時、圧電アクチュエータ３４は伸長するが、当該長さの変化は適用される電圧の量に比例する。この比例関係のために、噴射システム１０は、出口部４０を通してディスペンス（投与）される流体材料３８の動作プロファイルを微細に制御可能である。空気圧アクチュエータは、そのような比例関係を示さない。
【００３３】
プランジャ９９は、圧電スタック９１を非対称撓み部９４に接続する機械的インタフェースとして機能する。バネ１０２は、アセンブリ内で圧縮されており、当該バネ１０２によって生成されるバネ力は、圧電スタック９１に一定の負荷（ロード）を適用し、これが圧電スタック９１の予負荷となっている。非対称撓み部９４は、金属材料からなり得て、駆動ピン２４の下方先端に対向する駆動ピン２４の一端に物理的に固定されたアーム１００を有する。非対称撓み部９４は、圧電スタック９１の相対的に小さい変位を駆動ピン２４の有用な変位に変換する機械的増幅器として機能する。駆動ピン２４の有用な変位は、圧電スタック９１の変位よりも顕著に大きい。
【００３４】
圧電アクチュエータ３４の圧電スタック９１は、従来技術のように、導電体層と交互の圧電セラミック層からなる積層体である。バネ１０２からのバネ力は、圧電スタック９１の積層された層を、圧縮の安定状態に維持する。圧電スタック９１内の導電体は、制御要素１４と関連する駆動回路に電気的に結合されている。これは、パルス幅変調、周波数変調、あるいはそれらの組合せ、を伴う従来周知の態様で、電流制限された出力信号を供給する。電力が駆動回路から周期的に供給される時、電界が確立されて、圧電スタック９１内の圧電セラミック層の寸法を変える。
【００３５】
圧電スタック９１によって経験される寸法変化は、非対称撓み部９４によって機械的に増幅されて、駆動ピン２４をその長手方向軸に平行な方向に直線的に移動させる。圧電スタック９１の圧電セラミック層が伸長する時、バネ１０２は、当該伸長力によって圧縮されて、非対称撓み部９４は固定の回動軸回りに回動して、駆動ピン２４の上向きのポペット弁から離れる方向の移動を引き起こす。これは、付勢要素３９がポペット弁２６をバルブシート２２から離れるように移動する、ということを許容する。駆動ピン２４は、駆動ピンガイド５０によってガイドされる。起動力が除去されて圧電スタック９１の圧電セラミック層が収縮することが許容されると、バネ１０２が伸長して、非対称撓み部９４が回動して、駆動ピン２４を下向きにポペット弁２６と接触するように移動させ、ポペット弁２６をバルブシート２２に接触させて材料の液滴を噴射する。このように、エネルギ解除状態では、圧電アクチュエータ３４がバルブを正常な閉鎖位置に維持する。動作時、圧電スタック９１がエネルギ供給されエネルギ解除されることに伴って、非対称撓み部９４が固定の回動軸回りに間欠的に両方向に揺動し、駆動ピン２４をポペット弁２６と接触及び接触解除するように移動させて、迅速に材料の液滴を噴射する。
【００３６】
圧電起動機構１６及びディスペンサ１２は、一般的に、幾つかの実施形態において、代替的に、圧電スタック９１が伸長する時に駆動ピン２４が下向きに移動してポペット弁２６と接触して出口部４０から一定量の材料をディスペンスさせる、というように構成され得る。逆に、適用される電力が圧電スタック９１から除去されて圧電スタック９１が収縮することが許容されると、駆動ピン２４は上向きに移動してポペット弁２６から離れる。これにより、そのような実施形態では、圧電アクチュエータ３４の圧電スタック９１に適用される電圧は、駆動ピン２４のポペット弁２６に向かう下向き移動に対応する。
【００３７】
バルブ閉鎖構造１８が圧電起動機構１６によって移動されている時、センサ装置４８が、バルブ閉鎖構造１８（例えば駆動ピン２４及び／またはポペット弁２６のような、その構成要素を含む）の位置を検出する。幾つかの特徴において、センサ装置４８は、バルブ閉鎖構造１８に直接的または間接的に取り付けられ得る。ターゲット（不図示）が、バルブ閉鎖構造１８上に載置され得て、センサ装置４８は、当該センサ装置４８に対する当該ターゲットの位置を読み取る。例えば、図１は、駆動ピン２４上に設けられた線（不図示）を用いて位置及び動作を読み取るリニアエンコーダであるセンサ装置４８を図示している。これにより、センサ装置４８は、バルブ閉鎖構造１８が移動されている時、当該バルブ閉鎖構造１８の位置及び速度が判定（測定）されることを許容する。他の実施形態では、センサ装置４８は、ポペット弁２６の位置及び速度を、付加的または代替的に検知し得る。更に、バルブ閉鎖構造１８の位置及び速度は、渦電流センサや光学近接センサのような、様々な他のタイプの位置フィードバック装置を用いて測定され得る。
【００３８】
図２は、閉鎖位置での噴射ディスペンサ１２の詳細図を示している。図示のように、流体カートリッジ５６が、噴射ディスペンサ１２に取り付けられており、カートリッジ本体５７とバルブ閉鎖構造１８の一部、具体的にはポペット弁２６として図示、とを含んでいる。図１及び図２は流体カートリッジ５６を含む噴射ディスペンサ１２を図示しているが、流体カートリッジ５６は必須ではなく、他の好適な構造によって置換され得る。更なる詳細は、２０１５年６月４日出願の「噴射流体材料のための噴射カートリッジ及び関連する方法」という名称の本件出願人の係属中の米国特許出願第１４／７３０，５２２号において見られる。当該文献は、ここでの参照により、本件明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。
【００３９】
図３は、圧電アクチュエータ３４に適用された電圧（電圧データ７６）であって、ディスペンサのディスペンシング周期を形成する時間に亘ってプロットされた電圧のグラフを示している。図３のグラフは、前述の代替的なディスペンサ１２の構成を考慮している。そこでは、圧電アクチュエータ３４に適用される電圧（及びその結果としてのその伸長）が、駆動ピン２４を下向きに移動させてポペット弁２６に接触させる。逆に、当該代替構成における圧電アクチュエータ３４への電圧の除去ないし低減（及びその結果としてのその収縮）は、駆動ピン２４を上向きに移動させてポペット弁２６から離反させ、ポペット弁２６をバルブシート２２から係合解除させる。
【００４０】
元の噴射プロファイル５８を調整して較正噴射プロファイル６０を得るための例示的な方法を説明する前に、元の噴射プロファイル５８と較正された噴射プロファイル６０の特徴を最初に説明しておくことは、利益がある。本明細書で用いられるように、「プロファイル」とは、ある時間（バルブ閉鎖構造１８の単一の完全な上下往復に対応する時間）に亘って圧電アクチュエータ３４に適用される電圧の範囲に言及している。これは、完全なディスペンシング動作を達成するため、複数回繰り返され得る。元の噴射プロファイル５８は、全体として、噴射システム１０を較正する及び／または噴射システム１０の摩耗程度を確認するためにここで説明される１または複数の方法が採用される前の、最初の作動プロファイルに言及している。較正された噴射プロファイル６０は、全体として、前述の方法の１または複数が実施された後に決定され、好適には例えばバルブシート２２に対するポペット弁２６の最適なシール係合に関して噴射システム１０の改善された動作を提供する、という作動プロファイルに言及している。
【００４１】
元の噴射プロファイル５８は、開放プロファイル６２、定刻部６４、及び、閉鎖プロファイル６６からなっており、様々な異なる態様で生成され得る。例えば、制御要素１４に関連するグラフィックユーザインタフェース（不図示）を用いて、開始電圧３６、終了電圧６８、開始電圧３６から終了電圧６８までの時間（の長さ）、遷移時間、を選択することによって、ユーザが開放プロファイル６２を規定する。遷移時間は、開放プロファイル６２の開始時と終了時に利用される時間（の長さ）である。閉鎖プロファイル６６は、同様の態様で規定され得る。閉鎖プロファイル６６の終了電圧６８は、典型的には、開放プロファイル６２の開始電圧３６と同一である。ユーザは、また、シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）を提供し得る。これは、以下により詳細に説明される。開放プロファイル６２及び閉鎖プロファイル６６が一旦生成されると、当該開放プロファイル６２及び閉鎖プロファイル６６は、元の噴射プロファイル５８のライブラリ内に記憶される。当該開放プロファイル６２及び閉鎖プロファイル６６は、単一ファイル内に共に記憶される。ユーザは、プロファイルを選択した後で、定刻部６４を選択し得る。それは、本明細書で用いられるように、開放プロファイル６２の開始時から閉鎖プロファイル６６の開始時までの時間（の長さ）に言及している。更に、定刻部６４は、開放プロファイル６２と関連する時間よりも大きい。
【００４２】
前述の元の噴射プロファイル５８に関して、例示的な一例を提供することが有益である。図３の参照を継続して、最大の噴射プロファイル電圧は、閉鎖位置にバルブ閉鎖構造１８を保持するために圧電アクチュエータ３４に適用される。図示のように、開放プロファイル６２は、閉鎖位置にある時に４５ボルトで開始する。開放プロファイル６２は、その後、２００ミリ秒で５ボルトまで低下して、ポペット弁２６をバルブシート２２から離反するように移動する。各端部において、遷移時間は７５ミリ秒である。閉鎖プロファイル６６に関して、例えば、バルブ閉鎖構造１８は、５ボルトの開放位置でバルブシート２２から分離されていて、１００ミリ秒で４５ボルトまで上昇し、ポペット弁２６をバルブシート２２に向けて移動させる。各端部において、遷移時間は２５ミリ秒である。
【００４３】
前述の元の噴射プロファイル５８に関して、関連する電圧測定が、図３の参照を継続して、ここで説明される。様々な例示的な方法が、元の噴射プロファイル５８に基づく較正噴射プロファイル６０における閉鎖電圧（Ｖｃ）を決定するために利用され得る。閉鎖電圧（Ｖｃ）は、好適には所望の力及び速度で、バルブ閉鎖構造１８の先端７０が最初にバルブシート２２に衝突する電圧である。シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）は、シール電圧（Ｖｓ）を達成するために閉鎖電圧（Ｖｃ）に適用される付加的な電圧である。当該シール電圧（Ｖｓ）において、漏洩なく閉じるべく、バルブ閉鎖構造１８の先端７０に十分な力が適用される。シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）は、少なくとも、ディスペンスされる流体材料３８のタイプと、当該流体材料３８の圧力と、に依存して、概して５ボルト〜３０ボルトの範囲である。前述のように、シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）は、典型的には、本明細書で説明される各方法を通して、公知の定数であって、ユーザによって制御要素１４に最初に入力され得る。閉鎖電圧（Ｖｃ）、シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）、及び、シール電圧（Ｖｓ）は、数式  Ｖｓ＝Ｖｃ＋Ｖｓｏ  によって相関している。幾つかの実施形態では、シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）が負の値であり得ることが、理解されるであろう。例えば、図１及び図１Ａに図示されたディスペンサ１２の形態では、駆動ピン２４及びポペット弁２５の下向きの移動が圧電アクチュエータ３４に適用される電圧の低減に対応する。
【００４４】
閉鎖電圧（Ｖｃ）を決定する例示的な方法が、説明される。１つの例示的な実施形態では、センサ装置４８が、バルブ閉鎖構造１８（例えば駆動ピン２４またはポペット弁２６）の１または複数の連続的な非変化位置を示す時、これらの位置の最初に対応する電圧測定値が、閉鎖電圧（Ｖｃ）であると考えられる。別の例示的な実施形態では、図５に図示されて後に詳述されるように、閉鎖電圧（Ｖｃ）は、バルブ閉鎖構造１８の対応する測定位置に対してプロットされた適用電圧のグラフにおいて、第１傾向線７２の第２傾向線７４との交点を確認することによって決定される。閉鎖電圧（Ｖｃ）を決定するいずれの例示的な方法を用いても、参照点（ＲＰ）が決定され得る。参照点（ＲＰ）は、閉鎖電圧（Ｖｃ）と、当該閉鎖電圧（Ｖｃ）に対応するバルブ閉鎖構造１８（例えばポペット弁２６）の位置と、を反映する。以下に説明される例示的な方法４００（図４）では、元の噴射プロファイル５８が、少なくとも部分的に閉鎖電圧（Ｖｃ）及び／または参照点（ＲＰ）に基づいて、較正噴射プロファイル６０を得るべく較正される。
【００４５】
図４は、噴射システム１０の元の噴射プロファイル５８を調整ないし較正する例示的な方法４００を図示している。工程４０２において、電圧が圧電アクチュエータ３４に適用され、バルブ閉鎖構造１８（例えばポペット弁２６）が非衝突位置５２と衝突位置５４との間で移動される。本明細書で用いられるように、衝突位置５４は、バルブ閉鎖構造１８の少なくとも一部が物理的にバルブシート２２に衝突している位置に言及している。一方、非衝突位置５２は、バルブ閉鎖構造１８のいずれの部分もバルブシート２２に衝突していない位置に言及している。バルブ閉鎖構造１８が非衝突位置５２で始動して衝突位置５４へ移動するのか、衝突位置５４で始動して非衝突位置へ移動するのか、は問題でない。両方の構成のいずれも好適である。
【００４６】
工程４０４において、センサ装置４８は、バルブ閉鎖構造１８がセンサ装置４８に対して移動される時、バルブ閉鎖構造１８の位置を検出する。工程４０６において、例えば制御要素１４が、センサ装置４８から得られた信号を用いて、圧電アクチュエータ３４に適用されて知られていた電圧に基づいて、位置データ７８（図５または図６）及び電圧データ７６（図５または図６）をそれぞれ生成する。付加的に、速度データ（不図示）も、バルブ閉鎖構造１８がセンサ装置４８に対して移動される時に、生成され得る。これは、参照点（ＲＰ）及び／または閉鎖電圧（Ｖｃ）が、電圧データ７６、位置データ７８及び速度データを用いて確立されることを可能にする。
【００４７】
工程４０８において、例えば制御要素１４によって、電圧データ７６及び位置データ７８の解析に基づいて、参照点（ＲＰ）が決定される。参照点（ＲＰ）は、様々な方法を用いて決定され得る。例えば、位置データ７８に対して電圧データ７６をプロットすることによって決定され得る。位置データ７８は、非衝突位置データ及び衝突位置データを含む。
【００４８】
工程４１０において、制御要素１４は、例えば、工程４０８で決定された参照点（ＲＰ）に少なくとも部分的に基づいて、閉鎖電圧（Ｖｃ）を決定する。例えば、参照点（ＲＰ）は、位置成分と電圧成分との両方を含んでおり、閉鎖電圧（Ｖｃ）は当該電圧成分から確認され得る。
【００４９】
工程４１１において、シール電圧（Ｖｓ）が、少なくとも部分的に閉鎖電圧（Ｖｃ）に基づいて決定される。例えば、シール電圧（Ｖｓ）は、数式  Ｖｓ＝Ｖｃ＋Ｖｓｏ  に従って、閉鎖電圧（Ｖｃ）及びシールオフセット電圧（Ｖｓｏ）を用いて決定され得る。幾つかの特徴において、シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）は、ディスペンシング動作を生じさせるために利用されないかも知れない。そのような特徴においては、シール電圧（Ｖｓ）が有効にゼロであるので、シール電圧（Ｖｓ）は閉鎖電圧（Ｖｃ）に等しい。
【００５０】
工程４１２において、シール電圧（Ｖｓ）は、較正された噴射プロファイル６０を決定するために利用される。特に、元の噴射プロファイル５８は、少なくとも部分的にシール電圧（Ｖｓ）に基づいて、較正された噴射プロファイル６０に変換（シフト）される。例えば、較正噴射プロファイル６０がシール電圧（Ｖｓ）に等しい開始電圧３６及び／または終了電圧６８を含むように、元の噴射プロファイル５８が較正噴射プロファイル６０に変換（シフト）される。
【００５１】
図５は、元の噴射プロファイル５８を較正するために、第１傾向線７２と第２傾向線７４との交点を用いる例示的な一例を提供している。図５に示されたグラフは、圧電アクチュエータ３４への電圧の適用がバルブ閉鎖構造１８の上向きのバルブシート２２から離れる移動を引き起こし、適用電圧の除去ないし低減がバルブ閉鎖構造１８の下向きのバルブシート２２に向かう移動に帰結する、というディスペンサに対応している。これは、図１及び図１Ａに図示されたディスペンサ１２の場合と同様である。当該グラフは、圧電アクチュエータ３４に適用される電圧に対するバルブ閉鎖構造１８の位置を示している。シール電圧（Ｖｓ）が最大噴射プロファイル電圧である図３と異なり、図５では、シール電圧（Ｖｓ）は最小噴射プロファイル電圧である。ここで、開始電圧３６は０ボルトである。バルブ閉鎖構造１８は、衝突電圧に対して相対的なある電圧を用いて、所定の位置においてバルブシート２２から分離される。図示のように、衝突位置５４においては、バルブ閉鎖構造１８は、０ボルト〜６０ボルトの電圧範囲内で、ほんの数ミクロンだけ移動する。シール機能は、この電圧範囲内で生じる。より低い電圧が、より高いシール力に対応している。非衝突位置５２では、バルブ閉鎖構造１８は、電圧が７０ボルト〜１１０ボルトの範囲に増大する時、バルブシート２２から離れるように移動する。６０ボルト〜７０ボルトの範囲において、シール状態から移動状態への遷移がある。シール電圧（Ｖｓ）が最小電圧である当該較正の場合、閉鎖電圧（Ｖｃ）は、バルブ閉鎖構造１８の先端７０がバルブシート２２に最後まで衝突（当接）している電圧である。制御要素１４は、例えば、衝突位置データの略直線部分から、好適には直線傾向線である第１傾向線７２を生成する。制御要素１４は、例えば、また、非衝突位置データの略直線部分から、好適には直線傾向線である第２傾向線７４を生成する。具体的には、図５は、ｙ＝０．１ｘ＋９９７ミクロン  という第１の直線的な傾向線と、ｙ＝３．２４ｘ＋７９９．４ミクロン  という第２の直線的な傾向線と、を有する。直線式を用いる傾向線が図示されて説明されるが、傾向線は、代替的に、より高次の（ｈｉｇｈｅｒ  ｏｒｄｅｒ）ないし区分的な（ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ）数式を用いてもよい。
【００５２】
図５の参照を継続して、制御要素１４は、例えば、第１傾向線７２の第２傾向線７４との交点を決定する。この交点は、閉鎖電圧（Ｖｃ）を有する参照点（ＲＰ）として考慮される。参照点（ＲＰ）（及び／またはそれに具現化された閉鎖電圧（Ｖｃ））は、較正噴射プロファイル６０を決定するために利用される。具体的には、図５の参照点（ＲＰ）は、１００３．３ミクロン及び６２．９ボルトで生じる。結果として、元の噴射プロファイル５８は、較正噴射プロファイル６０が閉鎖電圧（Ｖｃ）とシールオフセット電圧（Ｖｓｏ）との和（すなわちシール電圧（Ｖｓ））に対応する最大電圧（または最小電圧、ディスペンサ１２の形態に依存する）を含む、というような較正噴射プロファイル６０に変換（シフト）される。図５に関して考慮された噴射システム１０のために前述されたように、シール電圧（Ｖｓ）は閉鎖電圧（Ｖｃ）より小さいので、シールオフセット電圧（Ｖｓｏ）は負の値である。
【００５３】
図６は、方法４００の少なくとも一部の実施についての別の例示的な一例を図示している。具体的には、図６は、圧電アクチュエータ３４に適用される電圧（すなわち電圧データ７６）に対してバルブ閉鎖構造１８の測定位置（すなわち位置データ７８）をプロットするグラフを示している。図６のグラフは、圧電アクチュエータ３４への電圧の適用（及びその結果としてのその伸長）が駆動ピン２４の下向きのポペット弁２６との接触をもたらす移動を引き起こす、という代替的な前述のディスペンサ１２の形態に対応している。
【００５４】
図６において、電圧は、１００の増分段階（インクリメントステップ）を経て、２０ボルトから１１０ボルトまで増大する。これは、各段階が０．９ボルトだけ電圧を増大させる、ということに帰結する（１００段階／（１１０ボルト−２０ボルト））。バルブ閉鎖構造１８の先端７０は、閉鎖電圧（Ｖｃ）においてバルブシート２２に衝突する。具体的には、位置データ７８が分析される時、１または複数の連続的な非変化位置が参照点（ＲＰ）（及び従って閉鎖電圧（Ｖｃ））を提示する。連続的な非変化位置の数は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を用いてユーザによって選択され得る。最初の位置が、約５５ボルトの閉鎖電圧（Ｖｃ）を有する参照点（ＲＰ）である。４つの非変化位置が適切であると見出だされているが、より多いかより少ない非変化位置が所望されてもよい。そして、前述のように、元の噴射プロファイル５８は、少なくとも部分的に当該決定された閉鎖電圧（Ｖｃ）に基づいて、較正噴射プロファイル６０に変換（シフト）される。
【００５５】
噴射プロファイルを較正する当該方法４００は、多くの利点をもたらす。最初に、当該方法は、複数の噴射システム１０に亘るより一貫した噴射結果をもたらし、様々な噴射システム１０に幅広く適用され得る。所与のハードウェア要素のセットにおいて、衝突位置は、約４０μｍまで変化する。これは、図１の噴射システム１０の約２０ボルトに対応する。これは、単一の噴射プロファイルを用いて多数の噴射システム１０の噴射プロファイルを規定しようとする時、特に問題である。これに対して、当該方法は、ピーク電圧及び衝突電圧が、各個別の噴射システム１０のために、及び、噴射システム１０内のハードウェア要素の各個別の配置のために、調整されることを許容する。同様に、個別の要素を共に較正することによって、要素の許容誤差要求が低減され得る。これは、転じて、ハードウェア要素に関連する製造コストを低減する。
【００５６】
当該方法は、ハードウェア要素の摩耗（の影響）を低減し得て、ハードウェア要素の関連する交換コストを低減し得る。ハードウェア要素は、例えば、バルブシート２２、バルブ閉鎖構造１８、及び、圧電起動機構１６である。更に、当該方法を予防的メンテナンスルーチンの一部として周期的に利用することによって、方法４００は、噴射システム１０の製品寿命に亘って、より一貫した噴射をもたらす。なぜなら、ハードウェア要素の摩耗は、相対的な位置及び閉鎖電圧（Ｖｃ）を変化させるからである。このことは、開放中においてバルブ閉鎖構造１８がバルブシート２２から移動する距離、バルブ閉鎖構造１８がバルブシート２２から離れている時間（の長さ）、及び、バルブ閉鎖構造１８が閉鎖時にバルブシート２２に接触する速度、が噴射プロセスの体積及び一貫性に大いに影響するために、重要である。閉鎖電圧（Ｖｃ）に対して噴射プロファイルを較正することによって、これは、噴射システム１０の製品寿命内での特性（パフォーマンス）の一貫性を改善する。更に、バルブシート２２は、典型的には、バルブ閉鎖構造１８との繰り返される接触によってより迅速に摩耗するので、バルブシート２２は、しばしば、例えば圧電起動機構１６やバルブ閉鎖構造１８のような他の要素よりも前に交換される必要がある。
【００５７】
当該方法４００は、元の噴射プロファイル５８が、ディスペンスされる流体材料３８の特定の材料特性を考慮して較正されることを許容する。例えば、シール力を増大させながら衝突速度を低減することが、低粘度の流体材料に関して所望され得る。これは、出口部４０から流体材料３８を十分に噴射するために要求される速度が、低減されるからである。更に、低粘度の流体材料にとっては、出口部４０を介しての流体材料３８の不所望の漏れを防止するべく、シール力を増大することが望ましい。本明細書で用いられるように、低粘度の流体材料は、一般に、約１００センチポワーズ未満の粘度を有する。逆に、高粘度の流体材料にとっては、シール力を低減させながら衝突速度を増大することが所望され得る。本明細書で用いられるように、高粘度の流体材料は、一般に、約１０００センチポワーズより大きい粘度を有する。
【００５８】
図７乃至図９は、噴射システム１０が参照カートリッジ８０を含む、別の例示的な実施形態を図示している。具体的には、図７及び図８は、シリンダ８２、機械的ストッパ８４及びホルダー８６を有する参照カートリッジ８０を図示している。参照カートリッジ８０は、好適には、新しい流体カートリッジ５６として同じ場所に位置決めされる。図示のように、機械的ストッパ８４は、好適には高精度に製造された、公知の寸法のブロックである。
【００５９】
参照カートリッジ８０を噴射システム１０内に組み込むことは、流体カートリッジ５６と噴射ディスペンサ１２の残部との間の相対的な摩耗を決定する「マスター較正」を提供する。参照カートリッジ８０は、例えばバルブ閉鎖構造１８及び／または圧電起動機構１６のようなシステム１０の他の要素の摩耗を決定するためにも利用され得る。図９は、駆動ピン２４としてバルブ閉鎖構造１８を図示しているが、バルブ閉鎖構造１８は、当業者に公知の要素、例えばポペット弁、ニードル、プランジャ及び／またはボール、の任意の好適な組合せを含み得る。
【００６０】
図１０は、非衝突較正位置にあるバルブ閉鎖構造１８から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパ８４を有する参照カートリッジ８０を用いて噴射システム１０を較正する例示的な方法１０００を図示している。工程１００２において、特に図１ではポペット弁２６として図示されたバルブ閉鎖構造１８の一部を含む流体カートリッジ５６が、噴射システム１０から取り外されて、参照カートリッジ８０が、図９に図示されるように噴射システム１０内に挿入される。これらの要素を取り外して、それらを参照カートリッジ８０で置換することは、流体カートリッジ５６（例えばバルブシート２２）による変動付与を低減して、より少ない要素によるより正確な較正を許容する。工程１００４において、電圧が圧電アクチュエータ３４に適用され、バルブ閉鎖構造１８が非衝突較正位置と衝突較正位置との間で移動される。本明細書で用いられるように、衝突較正位置は、バルブ閉鎖構造１８の少なくとも一部が機械的ストッパ８４に衝突している位置である。一方、非衝突較正位置は、バルブ閉鎖構造１８のいずれの部分も機械的ストッパ８４に衝突していない位置である。バルブ閉鎖構造１８が非衝突較正位置で始動して衝突較正位置へ移動するのか、衝突較正位置で始動して非衝突較正位置へ移動するのか、は問題でない。具体的には、図９は、図１に図示されたバルブシート２２に接触するバルブ閉鎖構造１８のポペット弁２６の代わりに、機械的ストッパ８４に接触する閉鎖構造１８の駆動ピン２４を図示している。
【００６１】
工程１００６において、センサ装置４８は、バルブ閉鎖構造１８が工程１００４の適用電圧のために起動される間、直接的あるいは間接的に、バルブ閉鎖構造１８の位置を検出する。例えば、センサ装置４８は、例えば駆動ピン２４のようなバルブ閉鎖構造１８の位置を検出し得る。工程１００８において、電圧較正データが、工程１００４において圧電アクチュエータ３４に適用されて知られていた電圧に基づいて生成され、位置較正データが、バルブ閉鎖構造１８の検出された位置に基づいて生成される。電圧較正データ及び位置較正データの生成は、バルブ閉鎖構造１８の移動の測定と同時に、あるいは当該測定の後に、生じ得る。
【００６２】
工程１０１０において、例えば制御要素１４が、電圧較正データ及び位置較正データを用いて、マスター参照点（ＭＲＰ）を確立する。マスター参照点（ＭＲＰ）を決定する方法は、方法４００に関連して前述された参照点（ＲＰ）の決定方法と類似した態様で、実施され得る。両方法とも閉鎖電圧（Ｖｃ）を決定することを求めるが、当該例示的な方法では、閉鎖電圧（Ｖｃ）は、バルブ閉鎖構造１８の少なくとも一部が機械的ストッパ８４に最初または最後（要素の配置に依存する）に衝突する時に、決定される。
【００６３】
工程１０１２において、制御要素１４は、マスター参照点（ＭＲＰ）を用いて、当該マスター参照点を以下に説明されるような履歴データと比較することによって、噴射システム１０の１または複数の摩耗特性を決定する。更に、方法１０００は、ある要素のある摩耗特性が許容範囲外にあるか、ある要素が予防的メンテナンスを必要としている時、ユーザに警報を出す工程を含み得る。例えば、ユーザは、制御要素１４に関連するグラフィックユーザインタフェースを介して、警報され得る。当該方法は、また、バルブ閉鎖構造１８が機械的ストッパ８４に衝突する回数を追跡する工程と、要素の有用な製品寿命を決定する工程と、電圧較正データ及び位置較正データ並びに前記回数を用いて予防的メンテナンスのスケジュール及びルーチンを決定する工程と、を含み得る。
【００６４】
噴射システム１０を較正するべく参照カートリッジ８０を利用することは、ハードウェア要素がそれらの利用可能な製品寿命の終わりに近いか否かを決定することを助ける。このマスター較正は、噴射ディスペンサ１２の全体の摩耗を決定するが、圧電起動機構１６とバルブ閉鎖構造１８との間の相対的な摩耗を決定しない。もっとも、参照カートリッジ８０が新しかった時から、及び様々な他の時から、参照カートリッジ８０に関連する閉鎖電圧（Ｖｃ）を記憶することは、摩耗の追跡を許容し、予防的メンテナンスを高めることを許容する。例えば、マスター参照点（ＭＲＰ）は、ある時間（の長さ）に亘って複数回決定され得て、記憶され得る。現時点のマスター参照点（ＭＲＰ）が、その時に決定され得て、記憶されていたマスター参照点（ＭＲＰ）の１または複数と比較され得る。現時点のマスター参照点（ＭＲＰ）と１または複数の記憶されていたマスター参照点（ＭＲＰ）とに差異が認められる場合、当該差異が、ディスペンサ１２の１または複数の要素の摩耗を提示し得る。
【００６５】
更に、流体カートリッジ５６及び／またはバルブ閉鎖構造１８の交換された要素に対応する閉鎖電圧（Ｖｃ）を参照カートリッジ８０に対応する閉鎖電圧（Ｖｃ）と比較することは、流体カートリッジ５６及び／またはバルブ閉鎖構造１８の交換された要素の摩耗を追跡する。それは、バルブシート２２の摩耗を含む。例えば、参照カートリッジ８０が、機械的ストッパ８４の（駆動ピン２４に対する）相対位置が非摩耗状態のポペット弁２６の相対位置に合致する、というように構成されている場合、参照カートリッジ８０に対応する閉鎖電圧（Ｖｃ）と当該時点のポペット弁２６に対応する以前に記録された閉鎖電圧（Ｖｃ）との間の差異が、交換されたポペット弁２６及び／または交換されたバルブシート２２の摩耗を提示し得る。同様に、そのような差異は、圧電起動機構１６（またはその要素）の摩耗をも提示し得る。なぜなら、例えば、より多くの電圧が、今や摩耗している圧電アクチュエータ３４を同じ距離に亘るように伸長するために、要求され得るからである。
【００６６】
他の例示的な実施形態では、非衝突較正位置にあるバルブ閉鎖構造１８から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパ８４を有する噴射システム１０の、ユーザによる作動方法をも開示される。本実施形態では、ユーザは、制御要素１４に電子的に接続されたグラフィカルユーザインタフェース（不図示）を用いて、様々なパラメータを制御要素１４内に入力する。例示であって限定ではないが、ユーザは、流体タイプ、噴射周波数、及び／または、液滴サイズを入力する。少なくとも部分的に、ユーザによって提供されたパラメータに基づいて、制御要素１４は、圧電起動機構１６の圧電アクチュエータ３４に電圧を適用して、バルブ閉鎖構造１８を、非衝突較正位置と衝突較正位置との間で移動させることによって、較正噴射プロファイル６０を決定する。本実施形態では、衝突較正位置は、噴射システム１０の特定の形態に従って、バルブ閉鎖構造１８が機械的ストッパ８４と衝突するか、それとの接触を離れる場所において発生する。本方法は、制御要素１４を用いて、噴射システム１０較正プロファイルを適用する工程を含んでいる。本方法は、圧電アクチュエータ３４に電圧を適用して、バルブ閉鎖構造１８を、当該バルブ閉鎖構造１８がバルブシート２２と衝突していない非衝突較正位置と、バルブ閉鎖構造１８がバルブシート２２と衝突している衝突位置５４と、の間で移動させることによって、噴射プロファイルを決定する工程を含んでいる。本方法は、較正噴射プロファイル６０を噴射システム１０に適用する工程を含んでいる。摩耗が推奨されたレベルを超える時、あるいは、予防的メンテナンスが要求される時、ユーザに警告するべく、グラフィカルユーザインタフェース上での警告や聴覚音が、制御要素１４によって生成され得る。
【００６７】
図１１は、ユーザによって特定されるバルブ閉鎖構造１８のストローク長さを用いて噴射システム１０を較正する、及び／または、噴射システム１０の摩耗を決定する、例示的な方法１１００を図示している。当該方法１１００は、例えば、噴射システム１０の、圧電起動機構１６、バルブ閉鎖構造１８及び／または他の要素における変動（バラツキ）を考慮するために利用され得る。例えば、繰り返される使用のため、あるいは、製造時の単なる僅かなバラツキのため、システムの「ゲイン」は変動し得る。すなわち、適用電圧の単位毎に圧電起動機構１６によって引き起こされる変位量は、個々のシステム毎に変動し得る。
【００６８】
工程１１０２において、バルブ閉鎖構造１８の所望のストローク長さが、ユーザから受容される。当該所望のストローク長さは、例えば、ポペット弁２６の最上非衝突位置からバルブシート２２との衝突位置までの所望のストローク長さを特定し得る。幾つかの特徴において、ユーザは、更に、噴射システム１０の動作に関連するシールオフセット電圧（Ｖｓｏ）または他のパラメータを入力し得る。工程１１０２は、方法１１００の他の工程と同様、制御要素１４を介して実施され得る。
【００６９】
工程１１０４において、電圧が圧電アクチュエータ３４に適用され、バルブ閉鎖構造１８（例えばポペット弁２６）が非衝突位置と衝突位置との間で（あるいは逆に）移動される。工程１１０６において、バルブ閉鎖構造１８の位置が、バルブ閉鎖構造１８が非衝突位置と衝突位置との間で（あるいは逆に）移動される時、センサ装置４８によって検出される。工程１１０８において、工程１１０４において圧電アクチュエータ３４に適用されて知られていた電圧に基づいて、また、工程１１０６において検出された位置に基づいて、電圧データ及び位置データ７８が生成される。
【００７０】
工程１１１０において、電圧データ及び位置データの解析に基づいて、参照点（ＲＰ）が決定される。参照点（ＲＰ）は、図４に示された方法４００並びに図５及び図６の例に関連して前述されたのと類似の態様で、決定され得る。参照点（ＲＰ）に基づいて、閉鎖電圧（Ｖｃ）が付加的に決定され得る。例えば、参照点（ＲＰ）の電圧成分が、閉鎖電圧（Ｖｃ）を提示し得る。
【００７１】
工程１１１２において、トップ電圧（Ｖｔ）を決定するために、電圧データ及び位置データが解析される。トップ電圧（Ｖｔ）は、それが圧電アクチュエータ３４に適用される時、工程１１０２においてユーザから受容した所望のストローク長さを提供する電圧である。特には、トップ電圧（Ｖｔ）は、バルブ閉鎖構造１８（例えばポペット弁２６）のバルブシート２２に対する最大の上向き行程を提供する電圧である。従って、「トップ」電圧という用語となっている。従って、トップ電圧（Ｖｔ）は、圧電アクチュエータ３４に適用される電圧がバルブ閉鎖構造１８をバルブシート２２から離れるように移動させるディスペンサ１２、例えば図１及び図１Ａに図示されたディスペンサ１２、のための噴射プロファイルにおいて適用される最大電圧であり得る。逆に、トップ電圧（Ｖｔ）は、圧電アクチュエータ３４に適用される電圧がバルブ閉鎖構造１８をバルブシート２２に向けて移動させるディスペンサ１２のための噴射プロファイルにおいて適用される最小電圧であり得る。
【００７２】
工程１１１４において、閉鎖電圧（Ｖｃ）及び／または参照点（ＲＰ）は、元の噴射プロファイル５８を第１較正噴射プロファイル６０ａに変換（シフト）するために、利用される。第１較正噴射プロファイル６０ａの決定は、方法４００の工程４１２並びに図３、図５及び図６にて提示された例にて説明された較正噴射プロファイル６０の決定と類似の態様で、実施され得る。例えば、第１較正噴射プロファイル６０ａは、閉鎖電圧（Ｖｃ）と等しい、あるいはシールオフセット電圧（Ｖｓｏ）が与えられているかアクセス可能である場合にはシール電圧（Ｖｓ）等しい、開始電圧及び／または終了電圧を当該第１較正噴射プロファイル６０ａが有する、というように決定され得る。
【００７３】
工程１１１６において、トップ電圧（Ｖｔ）は、第２較正噴射プロファイル６０ｂを決定するために利用される。具体的には、第１較正噴射プロファイル６０ａが、閉鎖電圧（Ｖｃ）（またはシール電圧（Ｖｓ）、場合による）に対して引き延ばしまたは圧縮されて、当該第２較正噴射プロファイル６０ｂの最小電圧（適用電圧がバルブ閉鎖構造１８のバルブシート２２に向けた下向き移動を引き起こすディスペンサ１２において）または最大電圧（適用電圧がバルブ閉鎖構造１８のバルブシート２２から離れる上向き移動を引き起こすディスペンサ１２において）がトップ電圧（Ｖｔ）に等しい、というように第２較正噴射プロファイル６０ｂを形成する。工程１１１４及び工程１１１６は、図１１に図示されるのとは異なって、逆順でも実施され得る。例えば、元の噴射プロファイル５８は、最初に、トップ電圧（Ｖｔ）に基づいて引き延ばしまたは圧縮され得て、その結果としてのプロファイルが、その後、閉鎖電圧（Ｖｃ）及び／またはシール電圧（Ｖｓ）に従ってシフトされ得る。同様に、工程１１１４及び工程１１１６は、同時に実施されてもよい。
【００７４】
図１２及び図１３を参照して、方法１１００の例示的な一例が提供される。図１２は、図３に多くの点で類似しており、元の噴射プロファイル５８、第１較正噴射プロファイル６０ａ、及び、第２較正噴射プロファイル６０ｂを図示している。図１３は、図６に多くの点で類似しており、電圧データ７６に対してプロットされた測定位置データ７８のグラフ（チャート）を含んでいる。図１３のグラフは、非接触位置５２にある間（すなわち、バルブ閉鎖構造１８がバルブシート２２に向かって移動中）のデータと、接触位置５４にある間のデータと、を含んでいる。非接触位置にある間のグラフ線の傾斜は、当該特定のディスペンサ１２の電圧に対する変位量の「ゲイン」として考慮され得る。
【００７５】
最初に、ユーザは、例えば制御要素１４を介して、バルブ閉鎖構造１８の所望のストローク長さ１３０２として５０ミクロンの入力と、約５ボルトのシールオフセット電圧（Ｖｓｏ）と、を提供する。電圧が圧電アクチュエータ３４に適用され、バルブ閉鎖構造１８の位置がセンサ装置４８によって検出され、位置データ７８及び電圧データ７６が生成される。より詳細に前述された方法を用いて、電圧データ７６及び位置データ７８が解析されて、図１３に示された参照点（ＲＰ）が決定される。ここでは、約５５ボルトと約１１４５ミクロンの変位量とに対応している。
【００７６】
参照点（ＲＰ）の閉鎖電圧（Ｖｃ）（５５ボルト）に基づいて、第１較正噴射プロファイル６０ａが決定される。第１較正噴射プロファイル６０ａは、元の噴射プロファイル５８をシフトすることによって、当該第１較正噴射プロファイル６０ａの最大電圧が閉鎖電圧（Ｖｃ）とシールオフセット電圧（Ｖｓｏ）との和であるシール電圧（Ｖｓ）に等しい、というように決定される。当該例では、第１較正噴射プロファイル６０ａの最大電圧は、６０ボルト（５５ボルト＋５ボルト）である。
【００７７】
第２較正噴射プロファイル６０ｂは、少なくとも部分的にトップ電圧（Ｖｔ）に基づいて決定される。特に、第２較正噴射プロファイル６０ｂは、第１較正噴射プロファイル６０ａを引き延ばしまたは圧縮することによって、当該第２較正噴射プロファイル６０ｂの最大電圧がトップ電圧（Ｖｔ）に等しい、というように決定される。トップ電圧（Ｖｔ）は、図１３のグラフデータの解析によって決定され得る。例えば、すでに決定された参照点（ＲＰ）に関して、所望のストローク長さ１３０２（すなわちバルブ閉鎖構造１８の位置変化）が参照点（ＲＰ）の位置から減算され得る。ここで、これは、１０９５μｍ（１１４５μｍ−５０μｍ＝１０９５μｍ）の位置に帰結するだろう。１０９５μｍの位置は、グラフ内のデータ線において相互参照されて、１０９５μｍの位置が約３７ボルトのトップ電圧（Ｖｔ）に対応することが決定される。
【００７８】
トップ電圧（Ｖｔ）を決定する別の技術として、非接触位置５２にある間の図１３のグラフのデータは、傾向線に外挿（近似）され得る。当該傾向線は、ｙを測定位置、ｘを電圧、ｍを傾斜、ｃをある定数として、ｙ＝ｍｘ＋ｃの形態で表現され得る。トップ電圧（Ｖｔ）は、前述の数式のｙを１０９５μｍ（すなわち、参照点（ＲＰ）の位置と特定の所望のストローク長さ１３０２との間の差異）にセットして、ｘを解くことによって、決定され得る。これが、トップ電圧（Ｖｔ）を生成するであろう。トップ電圧（Ｖｔ）を決定するためのこれら及び他の技術は、ソフトウェアを介して実装され得ることが、理解されるであろう。それは、制御要素１３によって実行され得る。
【００７９】
図１２に見られるように、トップ電圧（Ｖｔ）が３７ボルトに決定されると、第２較正噴射プロファイル６０ｂの最小電圧が３７ボルトに等しい、というように、第１較正噴射プロファイル６０ａが第２較正噴射プロファイル６０ｂに圧縮され得る。
【００８０】
図１４は、図７乃至図９に図示したような非衝突較正位置にあるバルブ閉鎖構造１８から所定距離離れて位置決めされた機械的ストッパ８４を有する参照カートリッジ８０を用いて、噴射システム１０を較正する、及び／または、噴射システム１０の摩耗特性（電気劣化を含む）を決定する例示的な方法１４００を図示している。
【００８１】
工程１４０２において、流体カートリッジ５６が噴射システム１０から取り外されて、参照カートリッジ８０に置換される。工程１４０４において、電圧が圧電アクチュエータ３４に適用され、バルブ閉鎖構造１８が非衝突較正位置と衝突較正位置との間で移動される。本明細書で用いられるように、衝突較正位置は、バルブ閉鎖構造１８の少なくとも一部が機械的ストッパ８４に衝突している位置である。一方、非衝突較正位置は、バルブ閉鎖構造１８のいずれの部分も機械的ストッパ８４に衝突していない位置である。例えば、図１に図示された形態のバルブシート２２に接触するポペット弁２６の代わりに、駆動ピン２４が衝突位置において機械的ストッパ８４に接触し得る。
【００８２】
工程１４０６において、センサ装置４８は、バルブ閉鎖構造１８が工程１４０４の適用電圧のために起動される間、直接的あるいは間接的に、バルブ閉鎖構造１８の位置を検出する。工程１４０８において、電圧較正データが、工程１４０４において圧電アクチュエータ３４に適用されて知られていた電圧に基づいて生成され、位置較正データが、バルブ閉鎖構造１８の検出された位置に基づいて生成される。電圧較正データ及び位置較正データの生成は、バルブ閉鎖構造１８の移動の測定と同時に、あるいは当該測定の後に、生じ得る。
【００８３】
工程１４１０において、参照「ゲイン」が決定される。参照ゲインは、圧電アクチュエータ３４に適用された電圧に対するバルブ閉鎖構造１８の変位量の比を反映するものである。例えば、較正位置データと較正電圧データとが、図６または図１３に図示された位置データ７８及び電圧データ７６と同様の態様で互いに対してプロットされ得て、非衝突較正位置に対応するそのようなグラフのデータ線が、傾向線を決定するために解析され得る。当該傾向線の傾斜が、参照ゲインを提示し得る。参照ゲインは、後の利用のために記憶され得る。例えば、１または複数の記憶されたゲインと、現在の参照ゲインとが、比較される。
【００８４】
工程１４１２において、参照ゲインは、ディスペンサ１２またはその要素、バルブシート２２、バルブ閉鎖構造１８、圧電起動機構１６を含む、の摩耗特性（電気劣化を含む）を決定するために利用される。例えば、参照ゲインは、「正常」ゲインを反映する予め決定されたゲイン範囲に対して比較され得る。参照ゲインが予め決定されたゲイン範囲外である場合、これは、ディスペンサ１２またはその要素が有害な摩耗に苦しんでいることを提示し得て、メンテナンスまたは交換を要求し得る。別の例として、現在の参照ゲインが、同一のディスペンサ１２の過去の参照ゲインに対して比較され得る。現在の参照ゲインと過去の参照ゲインとの間の差異が予め決定された閾値よりも大きい場合、これも、摩耗を提示し得る。摩耗特性の決定時、ユーザは、例えば制御要素１４に関連するグラフィックユーザインタフェースまたは音響信号を介して、通知され得る。
【００８５】
本明細書において言及されるように、制御要素１４は、１または複数のプロセッサを有する任意のタイプの処理装置（または計算装置）であり得る。例えば、制御装置１４は、個別のプロセッサ、ワークステーション、モバイル装置、コンピュータ、コンピュータのクラスタ（房）、セットトップボックス、ゲームコンソール、または、少なくとも１つのプロセッサを有する他の装置、であり得る。一実施形態では、１より多い制御要素１４が、同一の処理装置上に実装され得る。そのような処理装置は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、それらの組合せ、を含み得る。ソフトウェアは、１または複数のアプリケーションと、オペレーションシステム（ＯＳ）と、を含み得る。ハードウェアは、プロセッサ、メモリ、及び／または、グラフィカルユーザインタフェースを含み得るが、それらに限定はされない。制御要素１４は、ディスペンサ１２の一部として配置され得る、及び／または、ディスペンサ１２とは別体の要素として配置され得る。
【００８６】
本発明は、特定の実施形態についての記述によって説明され、当該実施形態は、かなり詳しく説明された。しかしながら、添付の特許請求の範囲の請求項の範囲を、そのような詳細に制限することや、何らかの態様で限定することは、意図されていない。ここで説明された様々な特徴は、単独でも、任意の組合せでも、利用可能である。付加的な利点及び修正は、当業者にとって容易である。本発明は、その広い観点では、特定の詳細や代表的な装置及び方法や図示の例に限定されない。従って、本発明の概念の範囲または精神から逸脱することなく、そのような詳細からの発展がなされ得る。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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