JP2000514010A - 小滴堆積装置の操作 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 配列したチャンネル類、該チャンネルとそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル、チャンネルをインク源と接続するための接続部材、および各チャンネルと連結し、印刷トーン・データに従って複数回作動させることにより、対応する数の小滴を噴出して基板上に適切なトーンの印刷ドットを形成するための電気的作動部材を有するインクジェットプリントヘッドの操作方法において、該方法が、印刷トーン・データに従って１つのチャンネルに連結した電気的作動部材に１つまたは複数の電気信号を加え、各信号の持続時間が、対応する噴出小滴の速度が（ａ）選択チャンネルの近くにあるチャンネルが同様に作動して、選択チャンネルからの滴噴出と同時に滴噴出を行うかどうか、および（ｂ）印刷トーン・データに応じて噴出される小滴の数とは独立に選択されることからなる基板上に印刷するためのインクジェット・プリントヘッドの操作方法。

Description

【発明の詳細な説明】 小滴堆積装置の操作 〔産業上の利用分野〕 本発明は並んで配置された並列チャンネル配列、該チャンネルにそれぞれ通じ ているそこから小滴を噴出するための一連のノズル、チャンネルを小滴流体源に 接続するための接続部材および選定チャンネルから小滴を噴出するための電気的 可動部材からなる、特にインクジェット・プリントヘッドのようなパルス小滴堆 積装置の操作方法に関するものである。 このような装置は、例えば、ＷＯ９５／２５０１１、米国特許出願第５，２２ ７，８１３号および欧州特許出願第０，４２２，８７０号（これらはすべて、参 考文献として本明細書に取り入れられている）によって公知で、チャンネルが側 壁によって隣と分離され、側壁はチャンネルの長手方向に伸び、動作信号に応じ て移動させられ得る。電気的可動部材は一般に、少なくともいくつかの側壁にお いて圧電材料からなる。 上記欧州特許出願は「マルチパルス・グレイスケール印刷」の概念を開示して いる。すなわち、短時間内に単一チャンネルから可変数のインク小滴を噴出させ 、（飛んでいるとき、および／または紙上で）合体した小滴がそれに対応した可 変の大きさの印刷ドットを紙上に形成する。図１は上記欧州特許出願から取った もので、変動する数（６４、６０、５５、４０等）の小滴を噴出する１０の隣接 プリントヘッド・チャンネルからの小滴噴出を図示している。どの１つのチャン ネルから噴出された連続的小滴のレギュラー間隔は、連続的小滴の噴出速度が一 定であることを示している。また、この間隔は、高い数の小滴を噴出するチャン ネルに対するものが、低い数の小滴を噴出するチャンネルに対するものと同一で あることも示している。 実験の過程で、上記欧州特許出願に開示されている振舞と異なるいくつかの点 が発見された。 第一の発見は、与えられたチャンネルから噴出される第１小滴が空気抵抗によ って減速され、後流（ｓｌｉｐｓｔｒｅａｍ）を進む後続の噴出小滴によって後 方から当てられ、その結果、より少ない空気抗力（ａｉｒ ｄｒａｇ）を受けや すいということである。第１小滴と後続の小滴は合体して、一つの大きな滴を生 成する。 第二の発見は、上記一つの大きな滴の速度が与えられたチャンネルから噴出さ れる小滴の「全」数に依存して変化するということである。これは望ましい条件 ではない。一般に知られているように、滴速度の変動によってドット位置のエラ ーが生じる。 第三の発見は、プリントヘッドの３サイクル操作に関するもので、例えば欧州 特許出願第０，３７６，５３２号におけるように、プリントヘッドの連続的チャ ンネルが３グループの１つに交互に割り当てられている。各グループは順に作動 され、入力する印刷データに応じて作動チャンネルは１以上の小滴を噴出する。 小滴が合体した一つの大きな滴の速度は、同一グループ内の隣のチャンネルも作 動しているかどうか（すなわち、３チャンネルの１つ）、あるいは、同一グルー プ内の隣だが唯一のチャンネルだけが作動しているかどうか（すなわち、６チャ ンネルの１つ）に依存して変動することが発見された。 これらの発見を図２に示す。すなわち、波形を作るドロー補強リリース（ＤＲ Ｒ）の全時間Ｔに対する紙に当たる第１滴（１つの小滴あるいは小滴が合体した １つの大きな滴）の速度Ｕを示している。当業者によく知られた波形を図３Ａに 示す。ここで、まずプリントヘッド・チャンネルを拡張状態（Ｅでの「ドロー」 ）に置き、次に収縮状態（ＲＦでの「補強」）に切り換え、さいごに「リリース 」（ＲＬで）にして、チャンネルは元の状態に戻る。図３Ａに示すように、図２ を得るために使われる波形のドローと補強の時間は等しく、ピーク−ピークで４ ０Ｖの大きさをもつ（これはしかし、必ずしも問題ではない）。波形の各くり返 しにより、１つの小滴が噴出され、図３Ｂのように、波形は連続して数回くり返 し、いくつかの小滴（「ドット当りの小滴」すなわち「ｄｐｄ」）を噴出し、こ れに対応する大きさの１つのドットを紙上に形成する。このステップは各チャン ネルに対し、それが属するグループが作動される毎、およびドットを印刷する必 要のあるように入力印刷データがくる毎に、くり返される。図２のデータを得 るために用いられる実験において、チャンネルは６０Ｈｚの周波数でくり返し作 動され、ドットが印刷された。 約４．５μｓの時間で１つのＤＲＲ波形を作る（１つの小滴を噴出する、すな わち１ｄｐｄ）ことにより、あるグループの交互のチャンネルが噴出される（６ 操作中の１つ）なら約１２ｍ／ｓの速度となるが、あるグループのすべてのチャ ンネルが噴出される（３操作中の１つ）なら約１４ｍ／ｓの速度になる。この速 度は滴が紙に当たる直前で、かつ合体の生じた後、測定される。しかし、連続し て７回（７ｄｐｄ）同一波形を適用すると、「３中の１」の操作のときには約３ ７ｍ／ｓの速度、「６中の１」の操作のときには約２５ｍ／ｓの速度になる。 このような大幅な速度変動は、重大なドット位置エラーを生じさせる。本発明 は少なくともその実施例において、前記新しく発見された現象によって発生する そのようなドット位置エラーを避けることができる。 従って、本発明は第一面において、基板上に印刷するためのインクジェット・ プリントヘッドの操作方法にある。該プリントヘッドはチャンネル配列、該チャ ンネルとそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル、チャンネ ルをインク源に接続するための接続部材、および各チャンネルと連結し、印刷ト ーン・データに応じて複数回作動させることにより対応する数の小滴を噴出させ て適当なトーンの印刷ドットを基板上に形成する電気的可動部材を有し、該方法 は、印刷トーン・データに応じて電気的可動部材に１または複数の電気信号を送 り、各信号の持続時間が、対応する噴出小滴の速度が（ａ）選定チャンネルの近 くにあるチャンネルが同様に作動されて選定チャンネルからの滴噴出と同時に滴 噴出をするかどうか、および（ｂ）印刷トーン・データに応じて噴出される小滴 の数に、対応する噴出小滴の速度が実質的に依存しないように選ばれるというス テップからなる。 本発明のこの第一面の実施例は、特許請求範囲と明細書に述べられている。本 発明はまず、小滴堆積装置および特許請求の範囲に従って操作するために用いら れる駆動回路からなる。 こうして、上記速度変動が大いに軽減される全波形時間Ｔの有利な値があるこ とが発見された。図２の場合、約３．８μｓの持続時間の波形でプリントヘッド を操作することにより、同一グループ内の隣接チャンネルの１つの状態すなわち 活性／非活性状態で噴出された小滴の数に関係なく、約１２ｍ／ｓで速度がかな り一定に保たれる。同様に、約７．５μｓあるいはそれ以上の波形での操作によ って、わずかに４ｍ／ｓでかなり一定の速度に保たれるが、これは望ましくない 。 図２は前記ＷＯ９５／２５０１１に開示された種類のプリントヘッドを用い、 約２μｓのインクの圧力波速度に対する閉チャンネル長さの比（Ｌ／ｃ）をもつ プリントヘッドを用いて得られたものである。例えば、ＷＯ９７／１８９５２か ら公知であるように、そのような比は、閉チャンネル長さを進むインクの圧力波 に対する時間、すなわちチャンネル内の長手圧力波の振動周期の半分に近似的に 相当する。これは「３／１ ｄｐｄ中の１」トレースに反映される。このトレー スは、Ｔ（＝４μｓ）の値における共振ピークを有し、作動波形の圧縮および拡 張要素がそれぞれ２μｓの持続時間をもつ。こうして、Ｌ／ｃで表された有利な 値は、それぞれ１．９Ｌ／ｃ、および＞３．７５Ｌ／ｃである。 ２μｓでこの持続時間は、いわゆる「バイナリー」印刷小滴噴出周期において 単一インク小滴を噴出するために設計された同様のプリントヘッドにおいて採用 されているものよりも大いに短い。「バイナリー」印刷において、必要なより大 量の小滴を達成するため、より大きなチャンネル長さＬが要る。最大小滴噴出周 波数における対応する減小は、複数よりも唯１つの滴が基板上への印刷ドットを 形成するために必要であるという事実によって相殺される。対照的に、「マルチ パルス・グレイスケール」操作においては、複数の小滴が印刷ドットを形成し、 一般に、チャンネルの長手圧力波の振動の半周期が５μｓを越えない値、好まし くは２．５μｓを越えない値をもち、十分に高いくり返し周波数と、第二に、十 分に低い小滴量が達成され得るように、必要とされる。 一方、前記波形持続時間の有利な値は、プリントヘッドの設計、動作波形およ びドット印刷周波数によって、図２に示されている種類のグラフによって決めら れるように変化する。作動波形時間Ｔのさまざまな値に対して、速度Ｕのデータ は既知のスピードで動く基板上への噴出小滴の着床位置の解析から、あるいは好 ましくは顕微鏡下でストロボを使って小滴噴出を観察することによって得られる 。 図４は、ＷＯ９５／２５０１１に開示された種類の別のプリントヘッドに対し て得られたデータで、Ｌ／ｃは２μｓに等しく、図３ＡのＤＲＲ波形のピークー ピークが４０Ｖの動作に対してのものである。この波形は１ｄｐｄと７ｄｐｄの 両端ばかりでなく、２、３、４、５、６の中間値に対する操作も示し、それぞれ が「３中の１」および「６中の１」パターンの双方で活性化されている。 この配列に対し、Ｌ／ｃが１．５、３．５、５．５および７．５に対応してそ れぞれＴ＝３、７、１１および１５μｓで生じる速度変動が最小になるＴの有利 な値によって、小滴噴出速度Ｕはそれぞれ９、７．５および７ｍ／ｓの範囲にあ る。これらの値の第１の値は、実際のプリントヘッド操作に対して好ましいが、 Ｔのより高い値がより低い小滴噴出速度においてのみならず、より大きな波形持 続時間全体にわたって、および対応するより低いドット印刷レートにおいて生ず る。受容できる印刷品質のため、すなわち印刷ドットを正確に基板上に位置させ るため、少なくとも５ｍ／ｓの―好ましくは少なくとも７ｍ／ｓの―小滴噴出速 度が必要だと分かった。 図５は図２の波形を得るために用いられるプリントヘッドから噴出された第１ ・第２小滴の速度（Ｕ１、Ｕ２）を、全波形時間Ｔに対してプロットしたグラフ である。図２のような波形を説明するため、あるＴの値で、第２小滴の速度Ｕ２ が第１小滴の速度Ｕ１よりも大きいと信じられている。第２小滴は後方から第１ 小滴を打ち、その結果、（運動量の保存により）Ｕ１よりも大きな速度をもつよ り大きな合体した滴になる。これは図２の「３中の１」の７ｄｐｄおよび「６中 の１」の７ｄｐｄカーブにおける速度ピークに相当する。対照的に、Ｕ１とＵ２ が実質的に等しく、単一小滴噴出とマルチ小滴噴出との間の速度差が最小になる Ｔの他の値がある。前記有利な操作点は、これらの最小速度差が「３中の１」操 作および「６中の１」操作の間の印刷パターンにおける変化による最小速度変動 の点に一致するところで起こる。 前に噴出された小滴に対する噴出速度の同様の増加は、７つの小滴の列の第３ および後続の小滴の噴出において見られた。この現象は各動作波形の端でインク ・チャンネル内に残っている音響エネルギーの増加に対応すると考えられる。さ らに、上記有利な操作点で、連続する波形間の相互作用がこの残留音響エネルギ ーを相殺してゼロにする結果、均一速度で後続の小滴が噴出されると考えられる 。 前述したように、図３ＡのＤＲＲ波形は必ずしも、接続時間および／または大 きさの等しいチャンネル圧縮・拡張要素をもつ必要はない。実際、波形の圧縮要 素の持続時間は、全体としての動作波形の持続時間よりも前記現象に対する大き な影響をもつと考えられる。 図６は、５ｍ／ｓの小滴噴出速度（Ｕ）を達成するのに必要なピーク・ピーク 波形の振幅（Ｖ）の増加する圧縮周期時間（ＤＲ）をもつ変動を示している。図 ２・図４のように、プリントヘッドはＷＯ９５／２５０１１に開示された種類の もので、チャンネル内の圧力波の長手方向の振動の約４．４μｓの周期２Ｌ／ｃ をもっている。約２．５μｓと４．５μｓの圧縮周期持続時間（ＤＲ）の値で、 異なる値の振幅（Ｖ）が小滴活性化体制に依存して必要である。 ＤＲ＝２．５μｓの場合、わずか２７Ｖのピーク・ピーク振幅（Ｖ）が、連続 して７回波形を用いるとき、マルチパルス・グレイスケール印刷モードで各３チ ャンネル毎に１つ（「３中の１」操作）、７つの小滴（７ｄｐｄ）を噴出するの に必要である。対照的に、Ｖ＝３２Ｖの値が６チャンネル毎に１つ（「６中の１ 」操作）、１小滴（１ｄｐｄ）噴出するのに１度だけ波形を用いるとき、同一の 小滴噴出速度を達成するのに必要である。 実際、小滴活性化体制をもつ振幅の変動は複雑で高価な制御電子回路を要する 。より簡単でより安価な一定振幅の代りの解決法は、小滴噴出速度の変動を与え 、前述したような小滴位置エラーを生じさせる。 第２面によれば、本発明は基板上に印刷するためのインクジェット・プリント ヘッドの操作方法にあり、プリントヘッドはチャンネル配列、該チャンネルとそ れぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル、チャンネルをインク 源に接続するための接続部材、および各チャンネルと連結し、印刷トーン・デー タに応じて複数回作動させることにより対応する数の小滴を噴出して適当なトー ンの印刷ドットを基板上に形成する電気的可動部材を有し、該方法が、複数の電 気信号を印刷トーン・データに応じて電気的可動部材に与え、各電気信号がある 周期に対して与えられた非ゼロ・レベルで保たれ、周期の持続時間が、対応する 噴出小滴の速度が実質的に（ａ）選定チャンネルの近くにあるチャンネルが同様 に作動されて選定チャンネルからの滴噴出と同時に滴噴出させるかどうか、およ び（ｂ）印刷トーン・データに応じて噴出される小滴の数に依存しないように選 ばれるステップからなる。 本発明のこの第２面は、小滴噴出速度が小滴活性化体制に関係なく実質的に一 定に保たれる圧縮周期持続時間（ＤＲ）の値があるという発見から導かれる。そ のような範囲での操作は、一定振幅の波形が操作体制に関係なく、従って小滴位 置エラーの危険なく使われることを許す。 本発明のこの第２面の実施例は特許請求の範囲と明細書に述べられている。本 発明はまた、小滴堆積装置と、これらの特許請求の範囲に従って操作されるため に使われる駆動回路からなる。 図６の場合、例えば、そのような一定現象は１．８μｓ≦ＤＲ≦２．２μｓ（ 対応する電圧の振幅は約３１．５Ｖ）の範囲で起こり、約２．２μｓで達成され る速度間で特に一致し、３．０μｓ≦ＤＲ≦３．６μｓの範囲で（対応する電圧 の振幅は３４〜３９Ｖ）、特に３．４μｓで起こる。振動の半周期Ｌ／ｃで表す と、これらの範囲は約０．８Ｌ／ｃ≦ＤＲ≦１．０Ｌ／ｃで特に１Ｌ／ｃ、およ び１．４Ｌ／ｃ≦ＤＲ≦１．６Ｌ／ｃで特に１．５Ｌ／ｃである。より高い範囲 よりもむしろより低い範囲における操作によって、より低い全体の波形持続時間 が与えられ、次により高い波形くり返し周波数を許す。１．８μｓ≦ＤＲ≦２． ２μｓにおける小滴スピードに対するより低い操作電圧も、プリントヘッド可動 壁の圧電材料において対応するより低い熱発生を与える。これらの理由によって 、より低い範囲における操作は好ましい。 図６のように一定の小滴噴出速度（Ｕ）に対して得られたプリントヘッド特性 は、たとえばＷＯ９２／１２０１４から公知であるノズルとインク入口インピー ダンスのような一致する流体力学効果を有する。この特性は粘度変動を伴うが、 波形振幅（Ｖ）の変動をもつプリントヘッドの圧電材料によるインクの熱変動に よってもたらされる。プリントヘッド内のインクの圧電熱はＷＯ９７／３５１６ ７で説明されているので、ここではこれ以上詳しくは論じない。 逆に、図２・図４の種類の、および一定振幅（Ｖ）に対して得られたプリント ヘッド特性は、流体力学効果の変動を犠牲にして、一致する熱効果を有する。振 幅と小滴噴出速度が操作体制に関係なく、一定に保たれる本発明の操作条件では 、 流体力学・圧電熱効果も一定に保たれる。従って、上記いずれか一方のタイプの 特性が本発明の操作条件を決定するのに適当である。 図７は図６の特性を得るのに使われる動作波形を示し、縦軸は動作電圧の大き さ、横軸は規格化時間を示している。「Ｃ」でチャンネル収縮期を表し、その持 続時間（ＤＲ）は図６の特性を得るために変動する。そのすぐ後に持続時間２Ｄ Ｒのチャンネル拡張期「Ｘ」が続き、さらにその後に持続時間０．５ＤＲの滞溜 期「Ｄ」が続き、この期間は収縮状態とも拡張状態とも異なっている。滞溜期の 後、波形は適当にくり返されて、さらに小滴を噴出する。このような波形は隣接 チャンネルから望まれない小滴の噴出（いわゆる「偶発物」）が同時に起こるこ となく、マルチ小滴を噴出して一つの可変サイズのドットを基板上に形成するの に特に有効であることが分かった。 図６以降は約４．４μｓのチャンネル（２Ｌ／ｃ）内の圧力波の長手方向の振 動周期をもち、ノズル出口径が２５μｍのプリントヘッドにおける波形を使い、 ＷＯ９６／２４６４２に開示されている種類の炭化水素インクを使って得られた 。他のパラメータはたとえば欧州特許第０６０９０８０号、０６１１６５５号お よび０６１２６２３号に開示されているような一般的なものであった。 上に説明したように、あるピーク−ピーク動作電圧で操作するプリントヘッド 設計に対して、チャンネルが、噴出されて基板上に１つの印刷ドットを形成する 小滴の数、および隣接チャンネルも小滴噴出するように活性化されているか否か に関係なく、小滴噴出速度が一定に保たれる有利な操作点を経験的に決定するこ とが可能である。 しかし、ＷＯ９７／３５１６７に概説されているインク粘度の変動の潜在的な 問題が残り、その結果、小滴噴出が起こる周波数をもつ速度変動が起こるという 問題が残っている。たとえば圧電動作機構によってその容積が変動するチャンバ ーを使うプリントヘッドの場合、粘度変動はインク温度の変動に基因し、そのイ ンク温度の変動は各チャンバーの圧電材料からインクに移動した熱の量における 操作周波数に関する変動によるものである。 図８は上記プリントヘッドに対するピーク・ピーク振幅（Ｖ）対小滴噴出速度 （Ｕ）の変動を示している。ここで小滴噴出体制は（Ａ）１小滴（１ｄｐｄ）、 低（１ｄｃ）周波操作、（Ｂ）１小滴（１ｄｐｄ）、高（１０４ｄｃ）周波操作 、（Ｃ）７小滴（７ｄｐｄ）、低（１ｄｃ）周波操作、および（Ｄ）７小滴（７ ｄｐｄ）、高（１０４ｄｃ）周波操作である。１ｄｃ（「滴カウント」）は６０ Ｈｚのドット印刷周波数―１以上の動作波形の適用に応じて１以上の小滴のチャ ンネルからの噴出によって形成されるドット―に対応し、１０４ｄｃは６．２ｋ Ｈｚのドット印刷周波数に対応する。特別の例において、図６から決定されるよ うな２．２μｓの有利なＤＲ値をもつ図７の波形によって動作が行われた。 特性（Ａ）と（Ｂ）を比較すると、ピーク・ピーク振幅（Ｖ）のいずれの値に おいても、６．２ｋＨｚで活性化されたチャンネルからの小滴噴出速度（Ｕ）は ３〜５ｍ／ｓ（平均４ｍ／ｓ）で、６０Ｈｚで活性化されたチャンネルに対する Ｕの値よりも大きい。さらに、それ未満では小滴噴出がもはや生じない振幅の値 （Ｖmin）は、より低い活性化周波数における値（２ｍ／ｓを与えて３０Ｖ）に 対しより高い活性化周波数においてより低い（４ｍ／ｓを与えて２９Ｖ）。 またそれを超えるとプリントヘッドがもはや空気吸い込みによって小滴を噴出 しなくなる振幅の値（Ｖmax）も、対応して減る。 同様のパターンが特性（Ｃ）、（Ｄ）の７ｄｐｄで明らかであるが、６．２ｋ Ｈｚで活性化されるときの２５Ｖでの値５ｍ／ｓに比べて、６０Ｈｚで３０Ｖで 約７ｍ／ｓで、約２ｍ／ｓのＶminの値が異なる。 小滴噴出が生じる振幅値（Ｖ）の範囲は、（Ａ）と（Ｂ）の１ｄｐｄ／１ｄｃ と１ｄｐｄ／１０４ｄｃにおける３０Ｖ以上から、（Ｄ）の７ｄｐｄ／１０４ｄ ｃにおける６Ｖまでである。特に、小滴噴出が生じる振幅の最大値（Ｖmax）は （Ａ）における５０Ｖ（Ｕ＝２１ｍ／ｓを与える）から（Ｄ）における３１Ｖ（ Ｕ＝１０ｍ／ｓを与える）まで減小している。逆に、より低い電圧におけるパフ ォーマンスはｄｐｄ／ｄｃか大きくなるにつれて増し、（Ｄ）で２５Ｖが小滴噴 出（４．５ｍ／ｓで）に必要なのに対し、（Ａ）と（Ｂ）では３０Ｖが（２．５ ｍ／ｓで）必要である。この現象は、より大きな数のｄｐｄ（ドット当りの滴） を噴出するために操作するとき、圧電アクチュエータ内に発生する熱が増大する ことによってもたらされるインク粘度の減小によるものと考えられる。 すでに指摘したように、少なくとも５ｍ／ｓの小滴噴出スピードが効果的な像 の形成に必要である。図８によるプリントヘッド操作の場合、５ｍ／ｓを超える 小滴噴出スピードですべての操作体制に対して得られる共通のＶの値はない。こ のようなプリントヘッドは操作ウインドーを持たないと言われる。 上記問題に対する解決法も前記ＷＯ９７／３５１６７に開示され、小滴噴出が 必要かどうかに依存するいくつかの電圧波形の１つをもつ各チャンバーの動作機 構の供給を伴っている。入力する印刷データが小滴噴出が生じることを示してい るとき、本発明による波形―たとえば図６と図７の種類の有利なＤＲ値をもつ波 形―が適用できる。あるいは小滴噴出が生じないとき、小滴噴出には不十分だが 、隣接して小滴を噴出しているチャンネルと同じ温度（したがって粘度）にチャ ンバー内のインクを保つため、動作機構の圧電材料内にある量の熱を発生させる には十分な波形が適用される。 そのような非噴出波形はＷＯ９７／３５１６７から公知であるが、便宜上図９ に示す。それは特に、それぞれがチャンネル電極をもつインク・チャンネル間に 区切られたアクチュエータ壁内のプリントヘッドに適する。プリントヘッド内に 連続するチャンネルは交互に３つのグループの１つに割り当てられ、次々に小滴 噴出をすることができる。このような操作はよく知られており（たとえば、ＷＯ ９５／２５０１１）、これ以上詳しくは論じない。 非活性化グループに属する隣接チャンネルに印加された電圧パルス７０に対し 、活性化グループに属するチャンネルに印加された電圧パルス６０をある量「Ｐ 」だけずらすことにより、その活性化チャンネルを区切るアクチュエータ壁にか かって、図９の８０で示す動作波形を発生することができる。この波形は対応す る小滴噴出波形と同じ値のピーク・ピーク振幅（Ｖ）をもつが、収縮期と拡張期 の持続時間が、小滴噴出は生じないが熱が発生するレベルまで減小する。また、 持続時間よりも振幅が非噴出レベルまで減小する非噴出波形も同様に使われる。 ＷＯ９７／３５１６７に例が開示されている。 図１０（ａ）は噴出・非噴出動作波形の例示で、３つの連続活性チャンネル・ グループＡ、Ｂ、Ｃに属する３つの隣接するチャンネルに印加されるもので、こ の場合、入力印刷データはそれぞれ１００％、０％および４２％（３／７）印刷 濃度を意味している。 グループＡに属するチャンネルの活性化の周期１００において、図７の種類の ７小滴噴出波形１１０が連続して印加されることにより、７つの小滴が噴出され て１つの最大サイズのドットを基板上に形成する。 グループＢに属するチャンネルの活性化の次の周期１２０において、図７の種 類の７つの非噴出波形１３０が連続して印加される。小滴は何も噴出されない （０％の印刷濃度を与える）が、プリントヘッド・アクチュエータ壁内に十分な 熱が生じ、その熱がインクに移されて、そのチャンネルがあたかも７つの滴を噴 出するために動作したのと同じ温度にインクを保つ。 グループＣに属するチャンネルの活性化周期１４０の間、３つの噴出波形１５ ０の後に４つの非噴出波形１６０が印加されることにより、７つの可能な小滴の うち３つを噴出して４２％濃度の印刷ドットを形成し、そのチャンネル内のイン クを７つの滴噴出に対応する温度に保つ。 サイクルＡ、Ｂ、Ｃは次々とくり返され、印刷データに従って小滴が噴出する 。 図１０（ｂ）は３つの隣接チャンネルの電極に印加される対応電圧波形を示し 、図１０（ａ）の動作波形を発生するものである。 ＷＯ９７／３５１６７に説明されているように、非噴出波形による熱発生に必 要なレベルは、試行錯誤の簡単なプロセスによって達成される。図１１は６．２ ｋＨｚの周波数（前記「１０４ｄｃ」操作）で動作するチャンネルに対するずれ Ｐの変動の効果を示し、第１サイクルは一連の７つの小滴噴出波形―図１０ （ ａ）のサイクルＡのように―からなり、次の１０３サイクルはそれぞれ一連の７ つの非噴出波形（図１０（ａ）のサイクルＢのように）からなっている。非噴出 波形Ｐの値は同等の小滴噴出波形の収縮期（ＤＲ）の一部として与えられる。一 連の７つの小滴噴出波形をもつ６．２ｋＨｚの周波数でくり返し作動される 「 ７ｄｐｄ／１０４ｄｃ」操作に対する特性も示されている。 ７ｄｐｄ／１ｄｃ特性が、ある与えられた動作電圧Ｖで噴出速度ＵがＰにつれ て増すシリーズを形成する。７ｄｐｄ／１０４ｄｃ特性はこのシリーズの部分を 形成しないが、７ｄｐｄ／１ｄｃ、Ｐ＝０．３５に対する特性とほとんど一致す る。すなわち、２つの波形による小滴噴出の速度の間にはわずかな差しかない。 これはＰ＝０．３５をもつ非噴出波形が、インク小滴それ自身によるインク・チ ャンネルから取り出される熱の量を考慮に入れて、小滴噴出の間に発生する熱と きわめて等しい程度のインク加熱を与える。 Ｐ＝０．３５という値は一般のプリントヘッドに対する同様の熱的行動特性を もつすべてのプリントヘッドに適用されると考えられるが、他のプリントヘッド 設計が異なる熱的行動特性をもつことも十分あり得る。同様の考慮がプリントヘ ッドに使われるインクにも当てはまる。この場合、Ｐの異なる値が上に示したよ うなくり返しプロセスによって決定されるべきものとして必要である。ＷＯ９７ ／３５１６７はこの点から参照される。 ０．３５よりも大きなＰ（即ち、２０Ｐ＝０．４以上）をもつ特性のより大き な速度は、通常の小滴噴出の間に発生する熱を実際に超える非噴出波形によって インクに与えられるある量の熱に対応する。 図１２は試行錯誤法で決定されるようなＰ＝０．３５をもつ非噴出波形を使っ て操作するとき、図８を得るために使われるプリントヘッドのパフォーマンスを 示している。１つまたは７つの小滴が噴出されて基板上に印刷ドットを形成する かどうか、および／または一連の１または７の小滴が６０Ｈｚまたは６．２ｋＨ ｚの周波数でくり返されるかどうかして、小滴噴出速度Ｕが依存しないことが、 この図から明らかである。体制に関係なく、小滴噴出は約２６〜３０Ｖの範囲の 電圧に対して生じ、対応する約４〜１０ｍ／ｓの範囲の噴出速度を与える。 図１３は図１２の詳細で、約３．６Ｖの操作ウインドーＷを示している。この Ｗ内で、小滴噴出速度Ｕ（約５〜９．５ｍ／ｓの範囲）は５ｍ／ｓに等しいかそ れよりも大きく保たれ、一連に噴出されて基板上に印刷ドットを形成する小滴の 数およびくり返し周波数に実質的に依存しない。これは図８に関して操作ウイン ドーをもたない前記操作とは対照的である。さらに、本発明による小滴噴出波形 の選択により、小滴噴出速度も活性化チャンネルの近くにあるチャンネルが同様 に動作して小滴を噴出するかどうかに依存しないようにする。 前記のように非噴出パルスを使うことによっても、システム全体をさらに活性 化し、その結果、少なくとも体制（Ａ）〜（Ｃ）に対して、小滴噴出が図８のよ うなパルスなしに操作されるときよりも低い値の振幅（Ｖmin）において開始さ れる。 ＷＯ９５／２５０１１に開示されているような装置について特別の参照をして きたが、本発明は広範囲のインクジェット装置に対して適用可能で、特にチャン ネル分割側壁が２つの対向方向のいずれかにおいて移動可能な装置に対して適用 可能である。同様に、インクジェットという術語は、インク以外の物質を噴出し て基板上にある像を形成することも含んでいる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．配列したチャンネル、 該チャンネルとそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル 、チャンネルをインク源と接続するための接続部材、および 各チャンネルと連結し、印刷トーン・データに従って複数回作動させること により、対応する数の小滴を噴出して基板上に適切なトーンの印刷ドットを形 成するための電気的作動部材を有するインクジェットプリントヘッドの操作方 法において、 該方法が、 印刷トーン・データに従って１つのチャンネルに連結した電気的作動部材に １つまたは複数の電気信号を加えると共に、対応する噴出小滴の速度が（ａ） 選択したチャンネルの近くにあるチャンネルが同様に作動して、該選択したチ ャンネルからの滴噴出と同時に滴噴出を行うかどうかおよび（ｂ）印刷トーン ・データに応じて噴出される小滴の数の両者は実質的に独立しているように各 信号の持続時間が選択されることからなることを特徴とする基板上に印刷する ためのインクジェット・プリントヘッドの操作方法。 ２．配列の連続しているチャンネルか、ある１つのグループに属する１つのチャ ンネルが少なくとも１つの他のグループに属するチャンネルによって一方の側 で隣り合うようにグループに規則的に割り当てられており、 チャンネルのグループが連続周期で作動する可能となっており、対応する噴 出小滴の速度が（ａ）選択したチャンネルと同一のグループに属するチャンネ ルでかつ選択したチャンネルに最も近い配列に位置しているチャンネルが同様 に作動して、選択したチャンネルからの滴噴出と同時に滴噴出を行うかどうか 、および（ｂ）印刷トーン・データに従って噴出される小滴の数の両者とは実 質的に独立しているように各信号の持続時間が選択される請求項１の方法。 ３．チャンネル内の長手方向圧力波の振動の半周期に対する各信号の持続時間の 比が、１．５〜１．９、３．５〜３．８あるいは値５．５と７．５の近くにあ る請求項１又は２の方法。 ４．電気的作動部材がチャンネルの容積を変えるために適応されることにより、 そこから小滴を噴出する請求項１〜３のいずれか１項の方法。 ５．電気信号がチャンネルの収縮の前にチャンネルの拡張を行わせる請求項４の 方法。 ６．チャンネルが拡張状態と収縮状態で等しい時間、保たれる請求項５の方法。 ７．配列したチャンネル、 該チャンネルとそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル 、チャンネルをインク源と接続するための接続部材、および 各チャンネルと連結し、印刷トーン・データに従って複数回作動させること により、対応する数の小滴を噴出して基板上に適切なトーンの印刷ドットを形 成するための電気的作動部材を有するインクジェットプリントヘッドの操作方 法において、 該方法が、 印刷トーン・データに従って１つのチャンネルと連結した電気的作動部材に 複数の電気信号を加えると共に、各電機信号がある周期、ある与えられた非ゼ ロレベルに保たれ、そして対応する噴出小滴の速度が（ａ）選択したチャンネ ルの近くにあるチャンネルが同様に作動して、選択したチャンネルからの滴噴 出と同時に滴噴出を行うかどうか、および（ｂ）印刷トーン・データに応じて 噴出される小滴の数の両者とは独立しているように該周期の持続時間が選択さ れることを特徴とする基板上に印刷するためのインクジェット・プリントヘッ ドの操作方法。 ８．配列の連続的チャンネルが、ある１つのグループに属する１つのチャンネル が少なくとも１つの他のグループに属するチャンネルによって一方の側で隣り 合うようにグループに規則的に割り当てられ、 チャンネルのグループが連続周期で作動する可能となっており、各電機信号 がある周期、ある与えられた非ゼロレベルに保たれ、その周期の持続時間が、 対応する噴出小滴の速度が（ａ）選択したチャンネルと同一のグループに属す るチャンネルでかつ選択したチャンネルに最も近い配列に位置しているチャン ネルが同様に作動して、選択したチャンネルからの滴噴出と同時に滴噴出を行 うかどうか、および（ｂ）印刷トーン・データに従って噴出される小滴の数の 両者とは独立しているように選択される請求項７の方法。 ９．チャンネルにおいて長手方向の圧力波の振動の半周期に対する、ある与えら れた非ゼロレベルに保たれる各電機信号に対する周期の持続時間の比が０．８ 〜１．０あるいは１．４〜１．６にある請求項７又は８の方法。 10．与えられた非ゼロレベルに保たれている電気信号が各チャンネルの容積にお ける増大を生じる請求項７〜９のいずれか１項の方法。 11．電気信号がチャンネルの収縮の前にチャンネルの拡張を生じさせる請求項１ ０の方法。 12．チャンネルが拡張状態に収縮状態に等しい時間、保たれる請求項１１の方法 。 13．複数の電気信号が連続して加えられる請求項１〜１２のいずれか１項の方法 。 14．連続電気信号が滞留期によって時間的に分離されている請求項１〜１３のい ずれか１項の方法。 15．さらにいくつかの電気信号が電気的作動部材に加えられ、それらの各信号が 小滴噴出を生じることなくチャンバー内の小滴流体の温度に変化を生じさせ、 該温度変化が１つの小滴噴出を行う電気信号の印加によって生じる温度変化と 実質的に等しい請求項１〜１４の方法。 16．基板上に１つの印刷ドットを形成するための小滴が小滴噴出周期に噴出され 、電気信号の数とさらに加えられる電気信号の数の合計が連続小滴噴出周期に 対して一定である請求項１５の方法。 17．さらに加えられる電気信号がさらなる周期である与えられた非ゼロレベルに 保たれる請求項１５又は１６の方法。 18．電気信号がある与えられた非ゼロレベルに保たれる周期の持続時間に対する さらなる周期の持続時間の比が１よりも小さい請求項１７の方法。 19．該比が０．４よりも小さい請求項１８の方法。 20．該比が約０．３５である請求項１９の方法。 21．さらに加えられる電気信号が第１のさらなる周期で第１の与えられた非ゼロ レベルに保たれた後、第２のさらなる周期で第２の与えられた非ゼロレベルに 保たれ、これら第１と第２の与えられた非ゼロレベルが反対符号である請求項 １７〜２０のいずれか１項の方法。 22．第１と第２のさらなる周期が等しい持続時間をもつ請求項１の方法。 23．噴出小滴の速度が少なくとも５ｍ／ｓ、好ましくは少なくとも７ｍ／ｓであ る請求項１〜２２のいずれか１項の方法。 24．チャンネル内のインク内の長手方向圧力波の振動の半周期が、５μｓを超え ない値、好ましくは２．５μｓを超えない値をもつ請求項１〜２３のいずれか １項の方法。 25．配列したチャンネル、 該チャンネルとそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル 、チャンネルをインク源と接続するための接続部材、および 各チャンネルと連結し、電気信号に応答して小滴を噴出するための電気的作 動部材を有すると共に、 印刷トーン・データに従って１回または複数回電気信号を印加することによ り、対応する数の小滴を噴出して適切なトーンの印刷ドットを基板上に形成す るための駆動回路を有し、且つ 駆動回路が請求項１〜２４のいずれか１項に従って動作するように構成され ていることを特徴とする基板上に印刷するためのインクジェットプリントヘッ ド。 26．配列したチャンネル、 該チャンネルとそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル 、チャンネルをインク源と接続するための接続部材、および 各チャンネルと連結し、電気信号に応答して小滴を噴出するための電気的作 動部材を有すると共に、 印刷トーン・データに従って１回または複数回電気信号を印加することによ り、対応する数の小滴を噴出して適切なトーンの印刷ドットを基板上に形成す るための駆動回路を有し、且つ 該駆動回路が請求項１〜２４のいずれか１項に従って動作するように構成さ れていることを特徴とする基板上に印刷するためのインクジェットプリントヘ ッド用駆動回路。