JP2020044843A - 落下速度均一性、落下質量均一性及び落下編成を改善するための方法、システム及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチレベル波形で液滴吐出装置を駆動するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】液滴吐出装置を駆動する方法は、マルチレベル波形を液滴吐出装置に付与することを含む。マルチレベル波形は、少なくとも１つの補償縁を有する第１区分、及び少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分を含む。補償縁は、液滴吐出装置にわたる液滴速度又は液滴質量の系統的変動に対する補償作用を有する。別の実施形態では、補償縁は、液滴吐出装置間のクロストークに対する補償作用を有する。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、液滴の吐出に関するもので、より詳細には、マルチレベル画像マッピングを経て補償パルスを付与して、落下速度均一性、落下質量均一性、及び落下編成を改善することに関する。

液滴吐出装置は、種々の目的、最も一般的には、種々の媒体に画像をプリントするために使用されている。液滴吐出装置は、しばしば、インクジェット又はインクジェットプリンタとも称される。ドロップオンデマンド(drop-on-demand)の液滴吐出装置は、融通性や経済性があるために多くの用途で使用されている。ドロップオンデマンド装置は、特定の信号、通常は、単一パルス又は複数パルスを含む電気的波形に応答して１つ以上の液滴を吐出する。液滴を生成するためにマルチパルス波形の異なる部分を選択的にアクチベートすることができる。

液滴吐出装置は、典型的に、流体供給源からノズル経路へ至る流体経路を備えている。ノズル経路は、液滴が吐出されるノズル開口で終る。インクジェットプリントヘッドは、高度に結合された電気的、機械的及び流体的振舞いを示し、そして製造上の変動、クロストーク、荷重及び固有振動数応答から生じる非均一性に敏感である。従って、非常に多数の至近離間ノズルを有するプリントヘッドにわたって落下速度及び質量分布に非均一性が存在する。出力パターンの品質に対するこれら非均一性の影響を低下させることが望まれる。以前の解決策は、製造公差を厳格化するか、又は増幅器及びスイッチのような付加的な電子装置を含んで、個別の波形を使用して種々のノズルを駆動し、変動を補償することである。しかしながら、これら以前の解決策は、付加的な電子装置のために実施するのに多くの費用がかかると共に、個別の波形のためにより多くの時間を要する。

マルチレベル波形で液滴吐出装置を駆動するための方法及びシステムがここに説明される。ある実施形態において、液滴吐出装置を駆動する方法は、マルチレベル波形内の少なくとも１つのパルスに関連した補償縁を有するマルチレベル波形を発生することを含む。その補償縁は、液滴パラメータの空間的分布に基づいて選択され、そして液滴吐出装置にわたる系統的変動を補償するために補償作用を有する。この方法は、液滴吐出装置の少なくとも１つにマルチレベル波形を使用して、１つ以上の液滴を吐出することを含む。

別の実施形態において、液滴吐出装置を駆動する方法は、液滴吐出装置の画像データを決定し、その画像データを変換データへ変換して第１及び第２レベルを有する画像バッファに記憶し、その変換データを処理してクロストーク影響データを決定し、そしてマルチレベル波形を液滴吐出装置に付与することを含む。マルチレベル波形は、少なくとも１つの補償縁を有する第１区分と、少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分とを含む。少なくとも１つの補償縁は、液滴吐出装置にわたるクロストーク変動を補償するために補償作用を有する。

本発明は、添付図面に一例として示されるが、これに限定されるものではない。

一実施形態によるインクジェットシステムのブロック図である。 一実施形態による圧電インクジェットプリントヘッドを示す。 一実施形態によりインクの液滴を基板に吐出して画像をレンダリングするための圧電ドロップオンデマンドプリントヘッドモジュールを示す。 一実施形態によりプリントヘッド又はインクジェットシステム内の液滴吐出装置をマルチレベル波形で駆動して、液滴吐出装置にわたる少なくとも１つの液滴パラメータの系統的変動を補償するプロセスのフローチャートである。 一実施形態によるマルチレベル波形５００を示す。 一実施形態による複数のダイをもつウェハ及びそれに対応する落下速度の空間的分布を示す。 一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形７００を示す。 一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形８００を示す。 一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形９００を示す。 一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形１０００を示す。 一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形１１００を示す。 一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形１２００を示す。 一実施形態により液滴吐出装置間のクロストークを補償するためにプリントヘッド又はインクジェットシステム内の液滴吐出装置をマルチレベル波形で駆動するプロセスのフローチャートである。 一実施形態によるマルチレベル波形１４００を示す。 一実施形態により画像データを低密度バッファへ変換するところを示す。 一実施形態により画像データを高密度バッファへ変換するところを示す。 一実施形態による補償パルスを伴う１ビット波形を示す。 ある周波数において落下編成問題を伴う周波数応答グラフである。 一実施形態による補償パルスを伴う１ビット波形を示す。 ある周波数において落下編成問題を伴う周波数応答グラフである。 一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。 ある周波数において落下編成問題を伴う周波数応答グラフである。 一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。 ある実施形態において周波数応答変動を伴う周波数応答グラフである。 一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。 ある実施形態において周波数応答変動を伴う周波数応答グラフである。 一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。 ある実施形態において周波数応答変動を伴う周波数応答グラフである。

マルチパルス波形で液滴吐出装置を駆動するための方法及びシステムがここに説明される。ある実施形態において、液滴吐出装置を駆動する方法は、マルチレベル波形内の少なくとも１つのパルスに関連した補償縁を有するマルチレベル波形を発生することを含む。その補償縁は、液滴パラメータの空間的分布に基づいて選択され、そして液滴吐出装置にわたる系統的変動を補償するために補償作用を有する。この方法は、液滴吐出装置の少なくとも１つにマルチレベル波形を使用して、１つ以上の液滴を吐出することを含む。

インクジェットモジュール内の液滴吐出変動源は、ジェット内変動、ジェット対ジェット変動、及び流体クロストークを含む。ジェット内変動は、ジェットの周波数応答、画像形式、及びプリント速度に依存する。ジェット対ジェット変動は、製造公差による系統的変動（例えば、圧電特性又は厚みの変動）によって生じる。ジェット間の流体クロストークは、画像パターンに依存する。

マルチレベル又はマルチ区分波形は、落下速度のそれら変動を補償するように速度制御補償パルスで設計される。速度制御補償パルスは、落下速度を加速又は減速することができる。ジェット対ジェットのような系統的変動は、画像ピクセルレベルを使用して補償パルスを選択されたジェットに適当に付与するように対処される。周波数及びクロストークに関連した変動は、画像ピクセルレベルと同様に動的に対処される。落下質量変動も修正するために種々の形式の補償パルスを開発することができる。

本発明の波形は、液滴吐出装置間の落下速度変動、落下質量変動、クロストーク及び落下編成変動を補償するために補償作用を与える非液滴発射部分を含む。

図１は、一実施形態によるインクジェットシステムのブロック図である。インクジェットシステム１５００は、圧電又は熱変換器である圧力変換器１５１０（例えば、ポンピングチャンバー及びアクチュエータ）に電圧を印加する電圧源１５２０を備えている。インク供給源１５３０は、流体フローチャンネル１５４０へインクを供給し、このチャンネルは、変換器へインクを供給する。変換器は、流体フローチャンネル１５４２へインクを与える。この流体フローチャンネルは、変換器からの圧力を、オリフィス又はノズルを有する液滴発生装置１５５０へ伝播させ、そして１つ以上の圧力パルスが充分に大きい場合に１つ以上の液滴を発生させる。インクジェットシステム１５００のインクレベルは、インク供給源１５３０への流体接続を通して維持される。液滴発生装置１５５０、変換器１５４０及びインク供給源１５３０は、流体的接地点に結合され、一方、電圧源は、電気的接地点に結合される。

図２は、一実施形態による圧電インクジェットプリントヘッドである。図２に示すように、プリントヘッド１２の１２８個の個々の液滴吐出装置１０（図２には１つしか示さない）は、個々の液滴吐出装置１０の発射を制御するために供給ライン１４及び１５を経て供給され且つオンボード制御回路（オンボードコントローラ）１９により配電される一定電圧により駆動される。外部コントローラ２０は、ライン１４及び１５を経て電圧を供給し、そして付加的なライン１６を経てオンボード制御回路１９へ制御データ、論理的電力及びタイミング情報を与える。個々の突出装置１０により噴射されるインクは、プリントヘッド１２の下を移動する基板１８にプリント線１７を形成するように付与される。基板１８は、単一パスモードでは固定のプリントヘッド１２を越えて移動するように示されているが、それとは別に、プリントヘッド１２は、スキャニングモードでは基板１８を横切って移動することもできる。

ある実施形態では、プリントヘッド（例えば、プリントヘッド１２）は、流体の液滴を吐出するための液滴吐出装置と、この液滴吐出装置に結合された制御回路（例えば、オンボードコントローラ１９）とを含むインクジェットモジュールを備えている。動作中に、制御回路は、液滴吐出装置にマルチレベル波形を付与することにより液滴吐出装置を駆動する。マルチレベル波形は、少なくとも１つの補償縁を有する第１区分と、少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分とを含む。補償縁は、プリントヘッドの液滴吐出装置にわたる液滴パラメータ（例えば、液滴速度、液滴質量）の系統的な変動を補償するために補償作用を有する。

制御回路及びコントローラ（例えば、外部コントローラ２０、処理システム、等）の少なくとも１つは、液滴吐出装置にわたる液滴吐出パラメータの空間的分布を決定しそしてその液滴吐出パラメータの空間的分布に基づいてマルチレベル波形の画像ピクセルレベルをマッピングするためのマッピングを決定するように、インストラクションを実行するか又は動作を遂行する。それとは別に、異なる処理システムが、液滴吐出装置の空間的分布を与え、そして液滴吐出パラメータの空間的分布に基づいてマルチレベル波形の画像ピクセルレベルをマッピングするためのマッピングを決定する。液滴吐出パラメータの空間的分布は、液滴吐出装置にわたる液滴速度の空間的分布を含む。液滴吐出パラメータの空間的分布は、液滴吐出装置にわたる液滴質量の空間的分布を含む。制御回路及びコントローラの少なくとも１つは、空間的分布内の液滴吐出装置の第１及び第２グループを識別し、そして第１グループのピクセルがマルチレベル波形の第１レベルに留まる間に第２グループのピクセルをマルチレベル波形の第２レベルへと変換するように、インストラクションを実行するか又は動作を遂行する。補償縁又はパルスは、液滴吐出装置により吐出される液滴の落下質量を増加又は減少させる。補償縁又はパルスは、液滴吐出装置により吐出される液滴の周波数応答変動を減少することができる。

別の実施形態では、プリントヘッドは、流体の液滴を吐出するための液滴吐出装置と、この液滴吐出装置に結合された制御回路とを含むインクジェットモジュールを備えている。動作中に、制御回路は、液滴吐出装置にマルチレベル波形を付与することにより液滴吐出装置を駆動する。マルチレベル波形は、液滴吐出装置にわたるクロストークを補償するために補償作用を伴う補償パルスを有する第１区分と、少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分とを含む。制御回路及びコントローラの少なくとも一方は、液滴吐出装置の画像データを決定し、その画像データを変換データへと変換して第１及び第２レベルを有する画像バッファに記憶し、そしてその変換データを処理してクロストーク影響データを決定する。クロストークのバッファデータの処理は、クロストークの影響を受けるピクセルを識別することを含む。制御回路及びコントローラの少なくとも一方は、クロストークの影響を受ける識別されたピクセルを第３レベルの画像バッファへシフトするようにインストラクションを実行する。少なくとも１つの補償縁又はパルスは、液滴吐出装置により吐出される液滴の落下速度を上昇又は下降させる。

図３は、一実施形態によりインクの液滴を基板に吐出して画像をレンダリングするための圧電ドロップオンデマンドプリントヘッドモジュールの断面図である。このモジュール３００は、一連の至近離間されたノズル開口を有し、そこからインクを吐出することができる。各ノズル開口３０２は、圧電アクチュエータ３１０によりインクを加圧するポンピングチャンバー３０４を含む流路により作用を受ける。ここに述べる技術では他のモジュールも使用できる。

圧電（ＰＺＴ）アクチュエータ３１０は、インクポンピングチャンバー上に置かれる。圧電アクチュエータにより加圧されると、インクは、インクチャンバーからディセンダー３２０を通してＫＯＨノズル開口３０２から流出する（矢印で示すように）。更に、プリントヘッドのモジュール本体のベースシリコン層３３０は、図３に示すように、アッセンダー３３２、フィード３３４及びポンピングチャンバー３０４を画成する。インクは、矢印で示すように、フィードからポンピングチャンバーへ流れ込む。

ノズルの一部分は、シリコン層３３６で形成される。ある実施形態では、ノズルシリコン層３３６がベースシリコン層に溶融結合されて画成される。ノズルシリコン層の反対側では、メンブレーンシリコン層３３８がベースシリコン層に溶融結合される。

ＰＺＴ層３１０の上又は下の１つ以上の金属層３４０及び３４２は、接地電極及び駆動電極を形成するのに使用される。金属被覆ＰＺＴ層が接着材層３４４によりシリコンメンブレーンに接合される。ある実施形態では、接着材は、ポリマー化ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）であるが、種々の他の形式の接着材でもよい。介在物３６０及び３６２は、メンブレーン層及びベース層の開口に向かう入口／出口３６４をなす。ベース層及びノズル層は、レーザーダイシング基準３７０をなす。単一のプリントヘッドダイに複数の噴射構造部を形成することができる。ある実施形態では、製造中に、複数のダイが同時に形成される。

ＰＺＴ部材又は要素（例えば、アクチュエータ）は、駆動電子装置（例えば、制御回路）から印加される駆動パルスに応答してポンピングチャンバーの流体圧力を変化させるように構成される。ある実施形態では、アクチュエータは、ノズルからポンピングチャンバーを経て流体の液滴を吐出する。駆動電子装置は、ＰＺＴ部材に結合される。

図４は、一実施形態によりプリントヘッド又はインクジェットシステム内の液滴吐出装置をマルチレベル波形で駆動して、液滴吐出装置にわたる少なくとも１つの液滴パラメータの系統的な変動を補償するプロセスのフローチャートである。このプロセスの動作は、制御回路、コントローラ、処理システム、又はこれらコンポーネントの幾つかの組み合わせで遂行される。ある実施形態では、液滴吐出装置を駆動するプロセスは、ブロック４０２において、プリントヘッド又はインクジェットシステムの液滴吐出装置にわたる液滴パラメータ（例えば、液滴速度、液滴質量）の空間的分布を決定することを含む。このプロセスは、ブロック４０４において、空間的分布内で液滴吐出装置の第１及び第２グループを識別する。例えば、液滴速度パラメータについては、第１グループは、速い液滴速度で液滴を吐出する液滴吐出装置を含み、そして第２グループは、ゆっくりとした液滴速度で液滴を吐出する液滴吐出装置を含む。液滴質量パラメータについては、第１グループは、重い液滴質量をもつ液滴を吐出するノズルを含み、そして第２グループは、軽い液滴質量をもつ液滴を吐出するノズルを含む。このプロセスは、ブロック４０６において、液滴吐出パラメータの空間的分布に基づいてマルチレベル波形の画像ピクセルレベルをマッピングするためのマッピングを決定することを含む。マッピングの決定は、第２グループのピクセルをマルチレベル波形の第２レベルへ変換することを含む。第１グループのピクセルは、デフォールトによりマルチレベル波形の第１レベルに留まるか又は第１レベルへマップされる。このプロセスは、ブロック４０８において、マルチレベル波形を液滴吐出装置に適用する。マルチレベル波形は、液滴吐出装置にわたる液滴パラメータの系統的変動を補償するために補償作用を伴う少なくとも１つの補償縁又は少なくとも１つの補償パルスを有する第１区分と、少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分とを含む。このプロセスは、ブロック４０８においてマルチレベル波形が液滴吐出装置の１つ以上に適用されるのに応答して、ブロック４１０において、液滴吐出装置が液滴を吐出するようにさせる。

ある実施形態では、補償パルス又は複数の補償パルスである少なくとも１つの補償縁によって生じる圧力応答波は、少なくとも１つの駆動パルスの圧力波に対して共振（即ち、同相）であるか又はほぼ共振である。それとは別に、補償パルス又は複数の補償パルスである少なくとも１つの補償縁によって生じる圧力応答波は、少なくとも１つの駆動パルスの圧力応答波に対してほぼ反共振（即ち、位相ずれ）である。補償縁又は補償パルスのピーク電圧は、少なくとも１つの駆動パルスのピーク電圧より低い。補償パルスのパルス巾は、少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾と同様である。

補償縁又は補償パルスは、液滴を吐出しないように設計される。又、補償縁又は補償パルスは、液滴の吐出を回避するために駆動パルスに比して最大電圧振幅が低い。

ある実施形態では、各液滴吐出装置は、マルチレベル波形のパルスに応答するか或いは付加的なマルチレベル波形のパルスに応答して、付加的な流体液滴を吐出する。波形は、互いに連結される一連の区分を含む。各区分は、固定期間（例えば、１から３マイクロ秒）及び関連データ量を含むある数のサンプルを含んでいる。サンプルの期間は、駆動電子装置の制御ロジックが次の波形区分に対して各噴射ノズルをイネーブル又はディスエイブルするに充分な長さである。ある実施形態では、波形データは、一連のアドレス、電圧及びフラグビットサンプルとしてテーブルに記憶され、ソフトウェアでアクセスすることができる。波形は、単一サイズの液滴及び種々の異なるサイズの液滴を生成するに必要なデータを与える。例えば、波形は、２０キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数で動作し、そして波形の異なるパルスを選択的にアクチベートすることにより３つの異なるサイズの液滴を生成する。これらの液滴は、ほぼ同じターゲット速度で吐出される。

図５は、一実施形態によるマルチレベル波形５００を示す。波形の区分１は、補償パルス５１０を含み、そして区分２は、駆動パルス５２０を含む。区分１は、波形のほぼ３マイクロ秒の期間に対応し、そして区分２は、波形の残りのほぼ５マイクロ秒に対応する。補償パルス５１０は、プリントヘッドの液滴吐出装置にわたる系統的変動を補償するために補償作用を有する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間は、ほぼ共振期間である。

テーブル１は、波形５００の区分マッピングを示す。

テーブル１：区分マッピング

図６は、一実施形態による複数のダイをもつウェハ及びそれに対応する落下速度の空間的分布を示す。ダイ６０２−６０８は、落下速度の空間的分布６１０−６１７を含む。落下速度の空間的分布は、ウェハ６００上のダイ位置に依存する系統的シグネチャーを有する。ここに述べる補償パルスは、異なるダイ位置にわたる系統的落下速度変動を補償するように設計される。ある実施形態では、各ダイ位置は、異なるプリントヘッドに対応する。例えば、ダイ６０２は、一般的にダイにわたり左から右へ低下する落下速度の分布６１０を含む。落下速度の分布６１０のゆっくりとした落下速度に対応する液滴吐出装置は、それら液滴吐出装置の落下速度を加速し且つ系統的落下速度変動を減少するために補償パルスで補償される。

図７−１２は、液滴吐出装置にわたる系統的な落下速度又は落下質量の変動を修正するための異なるタイプのマルチレベル波形を示す。図７は、一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形７００を示す。この波形は、補償パルス７１０（例えば、区分１に位置する）、駆動パルス７２０−７６０（例えば、区分２に位置する）を含み、そして非液滴発射部分７７０は、液滴直線化機能を有する噴射直線化縁７７２と、エネルギー打ち消し機能を有する打ち消し縁７７４及び７７６とを含む。駆動パルスは、液滴吐出装置が流体の液滴を吐出するようにさせる。補償パルス７１０は、液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有する。補償パルスそれ自体は、液滴を発射しない。補償パルス７１０は、１つ以上のその後の駆動パルスの落下速度及び落下質量を増加するために液滴吐出装置にエネルギーを付加する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間は、駆動パルスの共振期間とほぼ共振である。

図８は、一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形８００を示す。この波形は、補償パルス８１０（例えば、区分１に位置する）、駆動パルス８２０−８６０（例えば、区分２に位置する）を含み、そして非液滴発射部分８７０は、液滴直線化機能を有する噴射直線化縁８７２と、エネルギー打ち消し機能を有する打ち消し縁８７４及び８７６とを含む。補償パルス８１０は、プリントヘッドの液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有する。補償パルス８１０は、１つ以上のその後の駆動パルスの落下速度及び落下質量を減少するために液滴吐出装置へのエネルギーを減少する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間（例えば、補償パルスの先縁から駆動パルスの先縁まで、補償パルスの下降縁から駆動パルスの下降縁まで）は、駆動パルスの共振期間に比してほぼ位相ずれ（反共振）である。

図９は、一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形９００を示す。この波形は、補償パルス９１０（例えば、区分１に位置する）、駆動パルス９２０−９６０（例えば、区分２に位置する）、及びエネルギー打ち消し機能を有する打ち消し縁９７０を含む。駆動パルスは、液滴吐出装置が流体の液滴を吐出するようにさせる。補償パルス９１０は、液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有する。補償パルスそれ自体は、液滴を発射しない。補償パルス９１０は、１つ以上のその後の駆動パルスの落下速度及び落下質量を増加するために液滴吐出装置にエネルギーを付加する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間は、駆動パルスの共振期間とほぼ反共振である。

図１０は、一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形１０００を示す。この波形は、補償パルス１０１０（例えば、区分１に位置する）、駆動パルス１０２０−１０６０（例えば、区分２に位置する）、及びエネルギー打ち消し機能を有する打ち消し縁８７０を含む。補償パルス１０１０は、液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有する。補償パルス１０１０は、１つ以上のその後の駆動パルスの落下速度及び落下質量を減少するために液滴吐出装置へのエネルギーを減少する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間（例えば、補償パルスの先縁から駆動パルスの先縁まで、補償パルスの下降縁から駆動パルスの下降縁まで）は、駆動パルスの共振期間に比してほぼ位相ずれ（反共振）である。

図１１は、一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形１１００を示す。この波形は、補償パルス１１１０（例えば、区分１に位置する）、駆動パルス１１２０−１１６０（例えば、区分２に位置する）、及びエネルギー打ち消し機能を有する打ち消し縁１１７０を含む。駆動パルスは、液滴吐出装置が流体の液滴を吐出するようにさせる。補償パルス１１１０は、プリントヘッドの液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有する。補償パルスそれ自体は、液滴を発射しない。補償パルス１１１０は、１つ以上のその後の駆動パルスの落下速度及び落下質量を増加するために液滴吐出装置にエネルギーを付加する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間は、駆動パルスの共振期間とほぼ共振である。

図１２は、一実施形態による補償パルスを伴うマルチレベル波形１２００を示す。この波形は、補償縁１２１０（例えば、区分１に位置する）、駆動パルス１２２０−１２６０（例えば、区分２に位置する）、及びエネルギー打ち消し機能を有する打ち消し縁１２７０を含む。補償縁１２１０は、液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有する。補償縁１２１０は、１つ以上のその後の駆動パルスの落下速度及び落下質量を増加するために液滴吐出装置にエネルギーを付加する。補償縁の発射からその後の駆動パルスの同様の縁の発射までの期間（例えば、補償パルスの下降縁から駆動パルスの下降縁まで）は、駆動パルスの共振期間に比してほぼ共振である。

図７及び８に示す同じセンスの打ち消しパルス（又は打ち消し縁）の前には、駆動パルス間の１つ以上の遅延の電圧レベルと同様の電圧レベルを有する打ち消し縁遅延がある。図９−１２に示す逆のセンスの打ち消しパルス（又は打ち消し縁）の前には、駆動パルス間の１つ以上の遅延の電圧レベルとは異なる電圧レベルを有する打ち消し縁遅延がある。打ち消し縁遅延の電圧レベルは、発射パルスに比して、バイアスレベル又は発射パルス間のレベルに対して、逆方向である。

図１３は、一実施形態により、プリントヘッド又はインクジェットシステムの液滴吐出装置間のクロストークを補償するためにプリントヘッド又はインクジェットシステム内の液滴吐出装置をマルチレベル波形で駆動するプロセスのフローチャートである。マルチレベル波形は、２のビット深さに対して４つのレベル、３のビット深さに対して８つのレベル、等を有する。ある実施形態では、液滴吐出装置を駆動するプロセスは、ブロック１３０２において、画像データを決定することを含む。このプロセスは、ブロック１３０４において、画像データを変換データへと変換して画像バッファに記憶する。例えば、画像バッファは、レベル０及びレベル１を含み、レベル１は、画像データのプリントピクセルに対するものである。このプロセスは、ブロック１３０６において、変換データをクロストークに対して処理することを含む。変換データの処理は、高いクロストークを有するピクセルを識別し、そしてそれを新たなレベル２へシフトすることを含む。例えば、低密度画像を形成する変換データは、クロストークが低く、一方、高密度画像を形成する変換データは、クロストークが高い。画像データがプリントされ、そしてプリントパターンに対して落下速度が測定される。低い落下速度に対応するプリントパターンからのデータは、レベル２へシフトされる。このプロセスは、ブロック１３０８において、区分マッピングを伴うマルチレベル波形を液滴吐出装置に付与する。マルチレベル波形は、液滴吐出装置間のクロストークを補償するための補償作用と共に少なくとも１つの補償縁又は少なくとも１つの補償パルスを有する第１区分と、少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分とを含む。このプロセスは、ブロック１３０８においてマルチレベル波形が液滴吐出装置に付与されるのに応答して、液滴吐出装置が、ブロック１３１０において、液滴を吐出するようにさせる。

ある実施形態では、少なくとも１つの補償縁又は少なくとも１つの補償パルスの圧力応答波は、少なくとも１つの駆動パルスの圧力波に対して共振（即ち、同相）又はほぼ共振である。別の実施形態では、少なくとも１つの補償縁又は少なくとも１つの打ち消しパルスの圧力応答波は、少なくとも１つの駆動パルスの圧力応答波に対してほぼ反共振（即ち、位相ずれ）である。補償パルスのピーク電圧は、少なくとも１つの駆動パルスのピーク電圧より低い。打ち消しパルスのピーク電圧は、少なくとも１つの駆動パルスのピーク電圧より低い。

図１４は、一実施形態によるマルチレベル波形１４００を示す。この波形の区分１は、補償パルス１４１０を含み、そして区分２は、駆動パルス１４２０を含む。区分１は、波形のほぼ３マイクロ秒の期間に対応し、そして区分２は、波形の残りのほぼ５マイクロ秒に対応する。補償パルス１４１０は、液滴吐出装置間のクロストークを補償するための補償作用を有する。補償パルスの発射からその後の駆動パルスの発射までの期間は、ほぼ共振期間である。

テーブル２は、波形１４００の区分マッピングを示す。

テーブル２：区分マッピング

図１５ａは、一実施形態により画像データを低密度バッファに変換するところを示す。画像データ１５１０は、変換バッファデータへと変換され、次いで、低密度バッファ１５２０として記憶される。図１５ａに示す希薄なパターンでは、修正又は補償を必要としない。

図１５ｂは、一実施形態により画像データを高密度バッファに変換するところを示す。画像データ１５５０は、変換バッファデータへと変換され、次いで、高密度バッファ１５６０として記憶される。図１５ｂに示す濃密なパターンでは、所与のバッファに対して作動される液滴吐出装置の数を決定するためにリアルタイム分析又は前処理が必要となる。あるノズルパターンのノズルが互いに隣接する場合には、おそらくクロストークが発生して、落下速度を変更する（例えば、落下速度を下げる）。そのようなパターンでは、ピクセルがレベル２へシフトされ、そしてクロストークを補償するために補償パルスでプリントされる。補償パルスは、エネルギーを付加し、落下速度を高めることに注意されたい。補償パルスの振幅を増加すると、望ましい又は最適な落下速度が得られるまで落下速度が上げられる。或いは又、補償パルスは、波形のエネルギーを減少し、そして落下速度を下げる。補償パルスの振幅を減少すると、望ましい又は最適な落下速度が得られるまで落下速度が下げられる。

少なくとも１つの補償縁又は補償パルスは、落下質量及び速度の非均一性、並びに落下編成の非均一性を修正することができる。落下編成は、プリントヘッドの持続性に影響する。画像前処理を使用する以前の解決策は、電圧を高めて、より多くの液滴衛星又はサブ液滴を生じさせ、時間と共にプリントヘッドにダメージを及ぼす。

図１６ａは、一実施形態による補償パルスを伴う１ビット波形を示す。この１ビット波形１６００は、プレパルス又は補償パルス１６１０及び駆動パルス１６２０を含む。補償パルス１６１０は、波形にエネルギーを付加する。この波形は、一実施形態において図１６ｂに示すように、ある周波数では落下編成問題を受け易い。矢印１６５０−１６５５は、ある周波数ｋＨｚに対する落下編成問題を示している。

図１７ａは、一実施形態による補償パルスを伴う１ビット波形を示す。この１ビット波形１７００は、プレパルス又は補償パルス１７１０及び駆動パルス１７２０を含む。補償パルス１７１０は、波形にエネルギーを付加しない。この波形は、一実施形態において図１７ｂに示すように、ある周波数では落下編成問題を受け易い。矢印１７５０−１７５４は、ある周波数ｋＨｚに対する落下編成問題を示している。

図１８ａは、一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。この２ビット波形１８００は、プレパルス又は補償パルス１８１０及び駆動パルス１８２０を含む。補償パルス１８１０は、波形にエネルギーを付加する。この波形は、一実施形態において図１８ｂに示すように、落下編成問題を低減する。補償パルスは、第１区分に関連し、一方、駆動パルスは、第２区分に関連する。第１区分は、レベル２へとマップされ、一方、第２区分は、レベル１又は２へとマップされる。落下編成は、図１８Ｂに示すように、プレパルスをレベル２に適用し、そして駆動パルスそれ自体でレベル１を周波数範囲１８５０−１８５２に適用することにより、改善される。

噴射周波数に基づき波形区分の異なる組み合わせを使用して、より均一な周波数応答を得ることができる。従って、落下速度及び落下量の周波数依存変化を減少することができる。

図１９ａは、一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。この２ビット波形１９００は、プレパルス又は補償パルス１９１０、駆動パルス１９２０及び１９３０、並びに非落下編成部分１９４０を含む。この波形は、一実施形態において図１９ｂに示すように周波数応答変動を有する。補償パルスは、第１区分に関連し、駆動パルス１９２０は、第２区分に関連し、そして駆動パルス１９３０は、第３区分に関連している。周波数応答グラフ１９５０は、区分２及び３により生成される２パルス液滴を示している。矢印１９６０は、グラフ１９５０の左から右への周波数上昇により誘起される周波数応答変動を示している。

図２０ａは、一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。この２ビット波形２０００は、プレパルス又は補償パルス２０２０、駆動パルス２０１０及び２０３０、並びに非落下編成部分２０４０を含む。この波形は、一実施形態において図２０ｂに示すように周波数応答変動を有する。補償パルスは、第２区分に関連し、駆動パルス２０２０は、第１区分に関連し、そして駆動パルス２０３０は、第３区分に関連している。周波数応答グラフ２０５０は、区分１及び３により生成される２パルス液滴を示している。矢印２０６０−２０６２は、グラフ２０５０の左から右への周波数上昇により誘起される周波数応答変動を示している。

図２１ａは、一実施形態による補償パルスを伴う２ビット波形を示す。この２ビット波形２１００は、補償パルス２１２０、駆動パルス２１１０及び２１３０、並びに非落下編成部分２１４０を含む。この波形は、一実施形態において図２１ｂに示すように周波数応答変動を有する。補償パルスは、第２区分に関連し、駆動パルス２０１０は、第１区分に関連し、そして駆動パルス２１３０は、第３区分に関連している。周波数応答グラフ２１７０は、グレースケール（マルチレベル）プリントで区分１、２及び３により生成される２パルス液滴を示している。レベル２区分マッピングは、矢印２１４３及び２１４４で示すように、各々、低い周波数及び最高周波数に使用される。レベル３区分マッピングは、領域２１８０で示すように、中間周波数に使用される。矢印２１４２及び２１８２は、グラフ２１７０の左から右への周波数上昇により誘起される小さな周波数応答変動を示している。

ここに開示する波形は、改善された速度及び質量制御で異なる液滴サイズを好都合に与えるよう広範囲な動作周波数に対して使用することができる。又、この波形は、改善されたプリントヘッド持続性のために少ない周波数応答変動で改善された落下編成も与える。

以上の説明は、例示に過ぎず、それに限定されるものではないことが理解されよう。当業者であれば、以上の説明を読んで理解したとき多数の他の実施形態が明らかとなろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等効物を参照することで決定されねばならない。

１０：液滴吐出装置
１２：プリントヘッド
１４、１５：供給ライン
１６：付加的なライン
１７：プリント線
１８：基板
１９：オンボード制御ライン
２０：外部コントローラ
３００：モジュール
３０２：ノズル開口
３０４：ポンピングチャンバー
３１０：圧電アクチュエータ
３２０：デッセンダー
３３０：ベースシリコン層
３３２：アッセンダー
３３４：フィード
３３６：シリコン層
３３８：メンブレーンシリコン層
３４０、３４２：金属層
３６０、３６２：介在物
３６４：入口／出口
１５００：インクジェットシステム
１５２０：電圧源
１５３０：インク供給源
１５４０、１５４２：流体フローチャンネル
１５５０：液滴発生装置

Claims (25)

1. マルチレベル波形の少なくとも１つのパルスに関連した補償縁又は補償パルスを有するマルチレベル波形を発生し、その補償縁又はパルスは、液滴パラメータの空間的分布に基づいて選択され、そして複数の液滴吐出装置にわたる系統的な変動を補償するために補償作用を有し；及び
   前記複数の液滴吐出装置の少なくとも１つに前記マルチレベル波形を使用して１つ以上の液滴を吐出する；
   ことを含む方法。
2. 前記液滴パラメータの空間的分布は、前記複数の液滴吐出装置にわたる液滴速度の空間的分布を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記液滴パラメータの空間的分布は、前記複数の液滴吐出装置にわたる液滴質量の空間的分布を含む、請求項１に記載の方法。
4. プリントヘッド又はインクジェットシステムの複数の液滴吐出装置にわたる液滴パラメータの空間的分布を決定し；
   前記液滴パラメータの空間的分布に基づいて前記マルチレベル波形の画像ピクセルレベルをマッピングするためのマッピングを決定し；
   前記空間的分布内の前記複数の液滴装置の第１及び第２のグループを識別し；及び
   前記第１グループのピクセルが前記マルチレベル波形の第１レベルに留まる間に前記第２グループのピクセルを前記マルチレベル波形の第２レベルへ変換する；
   ことを更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記補償縁又はパルスは、前記液滴吐出装置の第２グループにより吐出される液滴の落下速度を上げ下げする、請求項４に記載の方法。
6. 前記補償縁又はパルスは、前記液滴吐出装置により吐出される液滴の落下編成を改善する、請求項１に記載の方法。
7. インクジェットモジュールを備え、該モジュールは、
   流体の液滴を吐出するための複数の液滴吐出装置；及び
   前記複数の液滴吐出装置に結合された制御回路；
   を備え、動作中に、前記制御回路は、前記複数の液滴吐出装置にマルチレベル波形を付与することにより前記複数の液滴吐出装置を駆動し、前記マルチレベル波形は、少なくとも１つの補償縁を有する第１区分、及び少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分を含み、前記少なくとも１つの補償縁は、前記複数の液滴吐出装置にわたる液滴パラメータの系統的変動を補償するために補償作用を有する、プリントヘッド。
8. 前記制御回路は、複数の液滴吐出装置にわたる液滴吐出パラメータの空間的分布を決定し、そしてその液滴吐出パラメータの空間的分布に基づいてマルチレベル波形の画像ピクセルレベルをマッピングするためのマッピングを決定する、請求項７に記載のプリントヘッド。
9. 前記液滴吐出パラメータの空間的分布は、前記複数の液滴吐出装置にわたる液滴速度の空間的分布を含む、請求項８に記載のプリントヘッド。
10. 前記液滴吐出パラメータの空間的分布は、前記複数の液滴吐出装置にわたる液滴質量の空間的分布を含む、請求項８に記載のプリントヘッド。
11. 前記制御回路は、前記空間的分布内の前記複数の液滴吐出装置の第１及び第２のグループを識別し、そして前記第１グループのピクセルが前記マルチレベル波形の第１レベルに留まる間に前記第２グループのピクセルを前記マルチレベル波形の第２レベルへ変換し、前記第１区分は、複数の補償縁又は複数の補償パルスを含む、請求項８に記載のプリントヘッド。
12. 前記少なくとも１つの補償縁は、前記液滴吐出装置により吐出される液滴の落下質量を増加又は減少させる、請求項７に記載のプリントヘッド。
13. 前記少なくとも１つの補償縁は、前記液滴吐出装置により吐出される液滴の落下編成を改善する、請求項７に記載のプリントヘッド。
14. 前記少なくとも１つの補償縁は、前記液滴吐出装置により吐出される液滴の周波数応答変動を減少する、請求項７に記載のプリントヘッド。
15. 複数の液滴吐出装置の画像データを決定し；
    その画像データを変換データへと変換して、第１及び第２レベルを有する画像バッファに記憶し；
    前記変換データを処理して、クロストーク影響データを決定し；及び
    マルチレベル波形を前記複数の液滴吐出装置に付与する；
    ことを含み、前記マルチレベル波形は、少なくとも１つの補償縁を有する第１区分、及び少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分を含み、前記少なくとも１つの補償縁は、複数の液滴吐出装置にわたるクロストーク変動を補償するために補償作用を有するものである、方法。
16. 前記変換データを処理してクロストーク影響データを決定することは、クロストークにより影響されるピクセルを識別することを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記クロストークにより影響される識別されたピクセルを、画像バッファの第１又は第２レベルから第３レベルへシフトすることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの補償縁は、前記液滴吐出装置により吐出される液滴の落下速度を上げ下げする、請求項１５に記載の方法。
19. 前記第１区分は、複数の補償縁又は複数の補償パルスを含む請求項１５に記載の方法。
20. インクジェットモジュールを備え、該モジュールは、
    流体の液滴を吐出するための複数の液滴吐出装置；及び
    前記複数の液滴吐出装置に結合された制御回路；
    を備え、動作中に、前記制御回路は、前記複数の液滴吐出装置にマルチレベル波形を付与することにより前記複数の液滴吐出装置を駆動し、前記マルチレベル波形は、補償縁を有する第１区分、及び少なくとも１つの駆動パルスを有する第２区分を含み、前記少なくとも１つの補償縁は、前記複数の液滴吐出装置にわたるクロストーク変動を補償するために補償作用を有する、プリントヘッド。
21. 前記制御回路は、複数の液滴吐出装置の画像データを決定し、その画像データを変換データへと変換して、第１及び第２レベルを有する画像バッファに記憶し、そして前記変換データを処理して、クロストークの影響を受けるデータを決定する、請求項２０に記載のプリントヘッド。
22. クロストークに対するバッファデータの処理は、クロストークの影響を受けるピクセルを識別することを含む、請求項２１に記載のプリントヘッド。
23. 前記制御回路は、クロストークの影響を受ける前記識別されたピクセルを、画像バッファの第３レベルへシフトする、請求項２１に記載のプリントヘッド。
24. 前記少なくとも１つの補償縁は、前記液滴吐出装置により吐出される液滴の落下速度を上げる、請求項２０に記載のプリントヘッド。
25. 前記第１区分は、複数の補償縁又は複数の補償パルスを含む、請求項２０に記載のプリントヘッド。