JP5228105B2 - 埋め込み波形により可変液滴サイズの射出を与えるプロセス及び装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液滴の射出に関し、より具体的には、可変の液滴サイズの射出のために埋め込み波形を用いることに関する。

液滴射出装置は、様々な目的に用いられ、最も一般的には、種々の媒体上に画像を印刷するために用いられる。これらの液滴射出装置は、インクジェット又はインクジェットプリンタと呼ばれることが多い。ドロップオンデマンド液滴射出装置は、その融通性及び経済性のために、多数の用途に用いられている。ドロップオンデマンド装置は、単一のパルス又は複数のパルスを含むことができる、通常は電気波形又は波形である、特定の信号に応答して、１つ又はそれ以上の液滴を射出する。マルチパルス波形の異なる部分を選択的に作動させて、液滴を生成することができる。

典型的には、液滴射出装置は、流体供給源からノズル経路への流路を含む。ノズル経路は、液滴が射出されるノズル開口部で終端する。例えば圧電デフレクタ、サーマルバブルジェット生成装置、又は静電偏向要素等とすることができるアクチュエータを用いて流路内の流体を加圧することにより、液滴の射出が制御される。典型的な印刷ヘッドは、対応するノズル開口部及び関連したアクチュエータをもつ流路のアレイを有し、各ノズル開口部からの液滴の射出を別個に制御することができる。ドロップオンデマンド印刷ヘッドにおいては、各アクチュエータが始動され、印刷ヘッド及び基材が互いに対して移動されるとき、特定のターゲット・ピクセル位置に液滴が射出される。ドロップオンデマンド射出器は、多くの場合、ターゲットが移動する状況又は射出器が移動する状況のいずれかで動作するため、液滴速度のばらつきが、媒体上の液滴の位置のばらつきをもたらす。これらのばらつきは、画像形成用途においては画質を劣化させ、他の用途においてはシステム性能を劣化させる可能性がある。液滴容量及び質量のばらつきは、画像においてはスポットサイズのばらつきをもたらし、又は他の用途においては性能の劣化をもたらす。

本明細書においては、マルチパルス波形により液滴射出装置を駆動するプロセス及び装置が説明される。１つの実施形態において、印刷ヘッド内の各ノズルから液滴を射出するために、本プロセスは、波形の所定の位置に駆動パルスを含むマルチパルス波形を生成することを含む。次に、本プロセスは、駆動パルスをアクチュエータに印加し、液滴射出装置に、流体の第１の液滴を射出させることを含む。本プロセスはまた、所定の位置にある駆動パルス、所定の位置にある駆動パルスのサブセット、第１の液滴を射出するのに用いられたものとは異なる２つのパルス間に少なくとも１つの付加的な埋め込みパルスを有する所定の位置にある駆動パルス、所定の位置にある２つのパルス間に少なくとも１つの付加的な埋め込みパルスを有する所定の位置にある駆動パルスのサブセット、又は、所定の位置にいずれの駆動パルスもない、少なくとも１つの付加的な埋め込みパルスを含む、別のマルチパルス波形を印加することを含む。このマルチパルス波形をアクチュエータに印加し、液滴射出装置に、流体の第２の液滴を射出させる。幾つかの実施形態においては、第１及び第２の液滴は、異なる液滴サイズを有し、これらの液滴は、実質的に同じ有効液滴速度で射出される。

別の実施形態においては、マルチパルス波形は、ある期間の間に発射された３つの駆動パルスを含み、３つの駆動パルスに応答して、液滴射出装置に、流体の付加的な液滴を射出させる。上述の射出された液滴の各々は、異なる液滴サイズを有することができ、各液滴は、実質的に同じ有効液滴速度で射出される。

ある期間の間に発射された３つのパルスを有するマルチパルス波形を示す。 一実施形態による、剪断モードの圧電インクジェット印刷ヘッドの分解図である。 一実施形態による、インクジェット・モジュールを通る側断面図である。 一実施形態による、ポンプ・チャンバ及び圧電素子に対する電極の位置を示すインクジェット・モジュールの斜視図である。 図５Ｂに示されるインクジェット・モジュールの別の実施形態の分解図である。 インクジェット・モジュールを示す。 別の実施形態による、剪断モードの圧電インクジェット印刷ヘッドの分解図である。 一実施形態による、キャビティ板を示すインクジェット・モジュールの斜視図である。 マルチパルス波形により液滴射出装置を駆動するプロセスの一実施形態のフロー図を示す。 一実施形態による、正規化された速度偏差対周波数のグラフを示す。 一実施形態による、単一パルスについての液滴速度対パルス幅のグラフを示す。 一実施形態による、３つのパルスと、発射された２つの埋め込みパルスとを有するマルチパルス波形を示す。 一実施形態による、埋め込まれた可変の液滴サイズ波形についての液滴質量対液滴速度のグラフを示す。 別の実施形態による、埋め込みマルチパルス波形により液滴射出装置を駆動するプロセスの別の実施形態のフロー図を示す。

本発明は、添付図面の図において、限定としてではなく一例として示される。
図１は、ある期間に発射された３つのパルスを有するマルチパルス波形を示す。マルチパルス波形１００は、期間１４０に発射された３つの駆動パルス１１０、１２０及び１３０を有し、駆動パルスに応答して、流体の１つ又はそれ以上の液滴を射出させる。マルチパルス波形１００の異なる部分をアクチュエータに別個に印加し、異なる液滴サイズを有する３つの液滴を生成することができる。しかしながら、３つの液滴は、異なる有効液滴速度で射出される。ドロップオンデマンド射出器は、多くの場合、ターゲットが移動する状況又は射出器が移動する状況のいずれかで動作するため、液滴速度のばらつきが、媒体上の液滴位置のばらつきをもたらす。これらのばらつきは、画像形成用途においては画質を劣化させ、他の用途においてはシステム性能を劣化させる。液滴容量及び質量のばらつきは、画像においてはスポットサイズのばらつきをもたらし、又は他の用途においては性能の劣化をもたらす。

図２は、一実施形態による、剪断モードの圧電インクジェット印刷ヘッドの分解図である。図２を参照すると、圧電インクジェットヘッド２は、カラー要素１０に組み立てられる複数のモジュール４、６を含み、該カラー要素１０には、マニホルド板１２及びオリフィス板１４が取り付けられる。圧電インクジェットヘッド２は、種々のタイプの印刷ヘッドの一例である。一実施形態によると、インクは、カラー１０を通って、マルチパルス波形により作動されるジェットモジュールに導入され、オリフィス板１４上のオリフィス１６から、種々の液滴サイズ（例えば、３０ナノグラム、５０ナノグラム、８０ナノグラム）のインク液滴を噴射する。インクジェット・モジュール４、６の各々は、焼結炭素又はセラミック等の材料の薄い矩形ブロックで形成された本体２０を含む。本体の両側の中には、インク・ポンプ・チャンバを形成する一連のウェル３３が機械加工される。インクは、同じく本体内に機械加工されるインク充填経路２６を通って導入される。

本体の対向する表面は、本体内のポンプ・チャンバの上に位置するように配置された一連の電気接点を含む可撓性ポリマーフィルム３０及び３０’で覆われる。電気接点は、リード線に接続され、リード線は次いで、ドライバ集積回路３３及び３３’を含む可撓性プリント基板３２及び３２’に接続することができる。フィルム３０及び３０’は、可撓性プリント基板とすることができる。各々の可撓性プリント基板フィルムは、薄いエポキシ層により本体２０に封止される。エポキシ層は、十分に薄いため、ジェット本体の表面粗さを埋めて、機械的結合を与えるが、同じく十分に薄いため、ほんの少量のエポキシしか、結合線からポンプ・チャンバ内に絞り出されない。

単一のモノリシック圧電変換器（ＰＺＴ）部材とすることができる、圧電素子３４及び３４’の各々が、可撓性プリント基板３０及び３０’の上に配置される。圧電素子３４及び３４’の各々は、圧電素子の表面の上に真空蒸着された導電性金属を化学エッチングにより除去することによって形成された電極を有する。圧電素子上の電極は、ポンプ・チャンバに対応する位置にある。圧電素子上の電極は、可撓性プリント基板３０及び３０’上の対応する接点と電気的に係合する。結果として、作用がもたらされる圧電素子の側の各々に対して電気的接触が行なわれる。圧電素子は、薄いエポキシ層により可撓性プリント基板に固定される。

図３は、一実施形態による、インクジェット・モジュールを通る側断面図である。図３を参照すると、圧電素子３４及び３４’は、機械加工されたインク・ポンプ・チャンバ２２を含む本体の一部のみを覆う大きさである。インク充填経路２６を含む本体部分は、圧電素子で覆われていない。

インク充填経路２６は、モジュール本体の外側部分に取り付けられた可撓性プリント基板の部分３１及び３１’により封止される。可撓性プリント基板は、インク充填経路の上に軟質カバーを形成し（及び封止し）、雰囲気に曝される流体の自由表面に近似する。

クロストークは、噴射口間の望ましくない相互作用である。噴射速度又は噴射された液滴容量が変更されることにより、１つ又はそれ以上の噴射口の始動が、他の噴射口の性能に悪影響を与えることがある。このことは、望ましくないエネルギーが噴射口の間に伝達されたときに生じ得る。

通常の動作中、圧電素子は、最初にポンプ・チャンバの容量を増大させるように作動し、次に、ある期間の後、圧電素子の作動が停止されて元の位置に戻る。ポンプ・チャンバの容量を増大させることにより、負圧波が出される。この負圧は、ポンプ・チャンバ内で始まり、ポンプ・チャンバの両端に向かって伝わる（矢印３３及び３３’で示されるオリフィス及びインク充填経路に向けて）。負圧波がポンプ・チャンバの端部に到達し、インク充填経路の広い領域（近似した自由表面と連通する）に遭遇すると、負圧波は、正圧波としてポンプ・チャンバに反射して戻り、オリフィスに向かって伝わる。圧電素子がその元の位置に戻ることによっても、正圧波が生じる。圧電素子の作動を停止するタイミングは、その正圧波及び反射した正圧波が、オリフィスに到達したときに加算されたときである。

図４は、一実施形態による、ポンプ・チャンバ及び圧電素子に対する電極の位置を示すインクジェット・モジュールの斜視図である。図４を参照すると、ポンプ・チャンバ及び圧電素子に対する可撓性プリント基板３０上の電極パターン５０が示されている。圧電素子は、圧電素子３４の側部上に、可撓性プリント基板と接触する電極４０を有する。各電極４０は、噴射口本体内のポンプ・チャンバ４５に対応するような配置及び大きさにされる。各電極４０は、ポンプ・チャンバのものにほぼ対応するが、より短くより狭い、長さ及び幅を有する細長い領域４２を有するので、電極４０の周囲とポンプ・チャンバの側部及び端部との間に間隙４３が存在する。ポンプ・チャンバ上の中央に位置するこれらの電極領域４２は、駆動電極である。圧電素子上のくし形の第２の電極５２は、通常、ポンプ・チャンバの外側の領域に対応する。この電極５２は、共通（接地）電極である。

可撓性プリント基板は、可撓性プリント基板の側部５１上に、圧電素子と接触する電極５０を有する。可撓性プリント基板の電極と圧電素子の電極は、可撓性プリント基板と圧電素子が良好に電気的に接触し、容易に位置合わせするように、十分に重なり合う。可撓性プリント基板電極は、圧電素子を超えて延び（図４における垂直方向に）、駆動回路を含む可撓性プリント基板３２へのはんだ接続を可能にする。２つの可撓性プリント基板３０及び３２を有する必要はない。単一の可撓性プリント基板を用いることもできる。

図５Ａは、図５Ｂに示すインクジェット・モジュールの別の実施形態の分解図である。本実施形態においては、噴射口本体は、複数の部品で構成される。噴射口本体８０のフレームは、焼結炭素であり、インク充填経路を含む。噴射口本体のそれぞれの側には、組立体を強化するように設計された薄い金属板である、補強板８２及び８２’が取り付けられる。補強板には、ポンプ・チャンバが化学的にミル加工された薄い金属板であるキャビティ板８４及び８４’が取り付けられる。キャビティ板には、可撓性プリント基板３０及び３０’が取り付けられ、可撓性プリント基板には、圧電素子３４及び３４’が取り付けられる。これらの素子の全てが、エポキシにより互いに接合される。駆動回路３２及び３２’を含む可撓性プリント基板は、はんだ付けにより取り付けられる。

図６は、別の実施形態による、剪断モードの圧電インクジェット印刷ヘッドである。図６に示すインクジェット印刷ヘッドは、図２に示す印刷ヘッドと類似している。しかしながら、図６の印刷ヘッドは、図２の２つのインクジェット・モジュール４及び６とは対照的に、単一のインクジェット・モジュール２１０を有する。幾つかの実施形態においては、インクジェット・モジュール２１０は、以下の構成要素、すなわち、炭素体２２０、補強板２５０、キャビティ板２４０、可撓性プリント基板２３０、ＰＺＴ部材２３４、ノズル板２６０、インク充填経路２７０、可撓性プリント基板２３２、及び駆動電子回路２３３を含む。これらの構成要素は、図２−図５に関連して上述された構成要素と類似した機能を有する。

一実施形態によると、キャビティ板は、図７により詳細に示される。キャビティ板２４０は、穴２９０と、インク充填経路２７０と、ＰＺＴにより変形又は作動されるポンプ・チャンバ２８０とを含む。図６及び図７に示すように、液滴射出装置と呼ぶことができるインクジェット・モジュール２１０は、ポンプ・チャンバを含む。ＰＺＴ部材２３４（例えば、アクチュエータ）は、駆動電子装置２３３に印加された駆動パルスに応答して、ポンプ・チャンバ内の流体の圧力を変更するように作動する。

一実施形態において、ＰＺＴ部材２３４は、ポンプ・チャンバから、１つ又はそれ以上の液滴サイズの流体を射出する。駆動電子装置２３３は、ＰＺＴ部材２３４に連結される。インクジェット・モジュールの動作中、駆動電子装置２３３は、所定の位置に駆動パルスを含む第１のマルチパルス波形によりＰＺＴ部材２３４を駆動し、マルチパルス波形の駆動パルスに応答して、ＰＺＴ部材２３４に、第１の液滴サイズの流体を有する第１の液滴を射出させる。第１のマルチパルス波形は、所定の位置に３つの駆動パルスを含み、液滴射出装置に、流体の第１の液滴を射出させることができる。

駆動電子装置２３３はまた、少なくとも２つの駆動パルスを含む、第１のマルチパルス波形とは異なるパルスを有する第２のマルチパルス波形によりＰＺＴ部材を駆動し、こうした駆動パルスは、所定の位置にある駆動パルスのゼロ又はそれ以上の駆動パルスと、駆動パルスの２つの所定の位置の間に埋め込まれた位置における、第２のマルチパルス波形内にある１つ又はそれ以上の付加的なパルスとを含み、アクチュエータに、流体の第２の液滴を射出させる。射出された液滴の各々は、異なる液滴サイズを有することができ、各々の液滴は、概ね同じ有効液滴速度で射出することができる。

第２のマルチパルス波形は、１つの埋め込み駆動パルスを含み、液滴射出装置に、流体の第２の液滴を射出させることができる。第２のマルチパルス波形はまた、２つの埋め込み駆動パルスを含み、所定の位置に駆動パルスを含まず、液滴射出装置に、流体の第２の液滴を射出させることができる。一実施形態においては、発射される１つ又はそれ以上の駆動パルスを有する第３の波形がアクチュエータに印加され、液滴射出装置に、第３の波形をアクチュエータに印加したことに応答して、第３の液滴サイズを有する流体の第３の液滴を射出させる。

図８は、一実施形態による、埋め込みマルチパルス波形により液滴射出装置を駆動するプロセスの１つの実施形態のフロー図を示す。図８を参照すると、アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動する方法が、処理ブロック８０２において、第１の液滴サイズを選択することを含む。次に、本プロセスは、処理ブロック８０４において、第１の液滴サイズを有する第１の液滴を生成するように、マルチパルス波形を決定することを含む。次に、本プロセスは、処理ブロック８０６において、所定の位置に駆動パルスを含むマルチパルス波形を生成することを含む。次に、本プロセスは、処理ブロック８０８において、マルチパルス波形をアクチュエータに印加し、処理ブロック８１０において、マルチパルス波形に応答して、液滴射出装置に、第１の液滴サイズを有する流体の第１の液滴を射出させることを含む。

本プロセスは、上述の処理ブロックを反復し、処理ブロック８０８において、別の波形をアクチュエータに印加し、処理ブロック８１０において、所定の位置にある駆動パルスのゼロ又はそれ以上の駆動パルスと、駆動パルスの２つの所定の位置の間に埋め込まれた位置における、第２のマルチパルス波形内にある１つ又はそれ以上の付加的なパルスとを含む少なくとも２つのパルスを含んだ、第１のマルチパルス波形とは異なるパルスを有するこの他のマルチパルス波形に応答して、液滴射出装置に、第２の液滴サイズの流体を有する第２の液滴を射出させる。一実施形態においては、各々の埋め込みパルスは、２つの駆動パルスの所定の位置の間に埋め込まれる。幾つかの実施形態において、第１及び第２の液滴は、異なる液滴サイズを有するが、概ね同じ有効液滴速度で射出される。さらに、各マルチパルス波形の開始から終了までの期間は、各マルチパルス波形が、所定の位置において異なる種類及び量の所定の位置におけるパルス及び／又は埋め込みパルスを有することがあっても、およそ同じであり得る。

一実施形態においては、第１のマルチパルス波形は、潜在的には、波形内に所定の位置を有する３つの駆動パルスの任意の組み合わせを有することができる。本実施形態においては、駆動パルスが発射されて、液滴射出装置に、第１の液滴を射出させる。第２のマルチパルス波形は、１つ又はそれ以上の埋め込みパルスを含むことができ、次いで、これらの埋め込みパルスが発射されて、液滴射出装置に、埋め込みパルスに応答して流体の第２の液滴を射出させる。各々の埋め込みパルスは、２つの駆動パルスの所定の位置の間に埋め込まれる。第３の波形は、所定の位置にある１つ又はそれ以上の駆動パルス、又は、次いで発射される１つ又はそれ以上の埋め込みパルスを含み、液滴射出装置に、１つ又はそれ以上の駆動パルスに応答して流体の第３の液滴を射出させる。第１、第２及び第３の液滴は、それぞれ異なる液滴サイズを有するが、各液滴は概ね同じ有効液滴速度を有する。

幾つかの実施形態においては、液滴射出装置は、マルチパルス波形のパルスに応答して、又は、付加的なマルチパルス波形のパルスに応答して、流体の付加的な液滴を射出する。波形は、互いに連結された一連の部分を含むことができる。各部分は、固定の期間（例えば、１マイクロ秒から３マイクロ秒まで）と、持続時間（例えば、０．１２５マイクロ秒）及び関連したデータ量を有する特定の数のサンプルとを含むことができる。サンプルの期間は、駆動電子装置の制御論理が、次の波形部分について各ジェットノズルを動作可能又は動作不能にするのに十分な長さである。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内に格納され、ソフトウェアにより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のに必要なデータを提供する。

マルチパルス波形のパルス間の間隔は、波形の周波数を有効に定めるが、間隔は必ずしも一定ではない。有効パルス周波数は、以下のように計算することができ、
周波数＝１／時間
ここで、時間はパルス間の時間である。図９は、周波数応答プロットの例を示す。このプロットは、液滴射出装置において有効に動作するパルス周波数には制約があり得ることを示す。周波数応答プロットは、公称値（例えば、８ｍ／ｓ）対発射周波数からの無次元速度偏差を示す。波形周波数が、正規化された周波数応答がプラスマイナス約０．２の帯域内にあれば、通常、適切な噴射、持続可能性、及び妥当な発射電圧は改善される。幾つかの噴射構成においては、周波数応答の上限は、公称値ゼロ速度偏差まで又はこれより上に上昇することがある。このような場合、有用な波形についての周波数の上限を、より上の周波数を含むように拡張することができる（例えば、１００ｋＨｚより上）。噴射の自然応答が非常に低速である波形における周波数は、波形を設計する領域にない可能性が高い。例えば、約６０ｋＨｚから８５ｋＨｚまでの周波数範囲において、速度は、約０．３又はそれ以上、公称速度値より低い。

波形の各部分における個々のパルス幅は、パルス周波数とは別に定めることができる。図１０は、液滴速度対パルス幅のプロットの例を示す。一般に、パルス幅が広いと、液滴質量は大きくなる。パルス幅を振幅と組み合わせて用いて、波形により生成された各々のサブ液滴の質量及び速度を調整することができる。極めて幅が広い又は狭いパルスは、サブ液滴の速度が低速になりすぎ、発射に要求される電圧が高くなりすぎるため、通常は望ましくない。

上記の制約を考慮すると、幾つかの異なる液滴サイズを生成する波形は、各液滴サイズの合体液滴を有し、各サイズの液滴を同じ有効速度で発射し、良好な持続可能性を有し、及び本明細書に説明される他の要件を満たす。さらに、より幅広い波形が、可変液滴サイズモードにおいて発射された場合には、図１に示すような付加的なパルスをもたない波形と比較すると、これと同じだけ高い周波数では発射できないため、付加的パルスを波形の最初又は最後に単に加えることは実用的ではない。例えば、図１における波形は持続時間が４７マイクロ秒であり、一実施形態においては、約２０ｋＨｚまで動作することができる。

図１１は、一実施形態によって発射された、３つのパルスと、２つの埋め込みパルスとを有するマルチパルス波形を示す。図１１に示す波形１１００は、期間１１４０において、パルス１１１０、１１２０、及び１１３０の間に埋め込まれた付加的な埋め込みパルス１１１５及び１１２５を有する。対照的に、図１の波形１００は、期間１４０において発射されたパルス１１０、１２０及び１３０を含むが、埋め込みパルスはない。期間１１４０及びパルス１１１０、１１２０及び１１３０は、それぞれ、期間１４０及びパルス１１０、１２０及び１３０と同様とすることができる。一実施形態においては、付加的な埋め込みパルス１１１５及び１１２５の電圧は、それぞれ、パルス１１２０及び１１３０の電圧と比較して、拡大縮小又は調整され、埋め込みパルス１１１５及び１１２５により生成された液滴は、パルス１１１０、１１２０及び１１３０により生成された液滴のターゲット速度と類似した特定のターゲット速度を有する。

図１１におけるこの波形の結果としての１つの適用例は、パルス１１２０のターゲット速度を有する第１の液滴（例えば、３０ｎｇの液滴）を生成することである。パルス１１１０、１１２０及び１１３０を組み合わせて発射することにより、同じターゲット速度で第２の液滴（例えば、８０ｎｇの液滴）を生成することができる。埋め込みパルス１１１５及び１１２５は、同じターゲット速度で第３の液滴（例えば、５０ｎｇの液滴）又は任意の他の中間サイズの液滴を生成することができる。上述のように発射された波形の異なる部分を切り換えることにより、可変液滴技術を適用することができる。

種々の液滴サイズに対して、波形１００が、各液滴サイズについて同じ有効液滴速度を維持しない場合がある。例えば、パルス１２０を単独で発射することにより、有効ターゲット速度を有する第１の液滴サイズを生成することができる。パルス１１０、１２０及び１３０を一緒に発射することにより、類似した有効ターゲット速度を有する第２の液滴サイズを生成することができる。液滴全体の速度を遅くするパルス１１０からの低速のサブ液滴がないため、パルス１２０及び１３０を一緒に発射することにより、他の液滴より毎秒数メートル速い有効速度を有する第３の液滴サイズを生成することができる。

しかしながら、波形１１００は、各液滴サイズに対して同じ有効液滴速度を維持することができる。例えば、１１２０を単独で発射することにより、有効ターゲット速度（例えば、８ｍ／ｓ）を有する第１の液滴サイズ（例えば、３０ｎｇ）を生成することができる。パルス１１２０及び１１３０が低減された電圧で発射され、波形１１００に埋め込まれた場合には、埋め込みパルス１１１５及び１１２５の組み合わせは、ターゲット速度（例えば、８ｍ／ｓ）で所望の重量（例えば、５０ｎｇ）の第２の液滴を生成する。この場合、マルチパルス波形１１００は、同じ期間１１４０において発射された２つの付加的な駆動パルスを有して、液滴射出装置に、２つの付加的な埋め込み駆動パルスに応答して、流体の１つの付加的な液滴を射出させる。パルス１１１０、１１２０及び１１３０を一緒に発射することにより、同様な有効ターゲット速度を有する第３の液滴サイズ（例えば、８０ｎｇ）を生成することができる。３つの液滴は、異なる液滴サイズを有することができ、各液滴は、期間１１４０において、概ね同じ有効液滴速度で射出される。

一実施形態においては、第１の液滴サイズは、第２の液滴サイズより大きく、第２の液滴サイズは、第３の液滴サイズより大きい。他の実施形態においては、第１の液滴サイズは、第２の液滴サイズより小さく、第２の液滴サイズは、第３の液滴サイズより小さい。また、パルスが発射される期間は、４０マイクロ秒から６０マイクロ秒までの間の持続時間とすることができる。一実施形態においては、各液滴についての有効液滴速度は、駆動パルス又は各液滴を射出するために発射されるパルスのものと同じ相対的タイミングで、異なるサイズの液滴がターゲットに達するように、約８ｍ／ｓであり、６ｍ／ｓから１１ｍ／ｓまでの範囲を有する。

特定の実施形態においては、他の種類のパルス、液滴成形サブパルス、又は完全に異なるパルスを図１１の波形に埋め込むことができる。また、図１１の波形は、周波数範囲内に任意の数のパルスを含むことができ、これらのパルスは、上述のように付加的なパルスと共に埋め込むことができる。

図１２は、一実施形態による、図１１における波形の液滴質量対速度を示すグラフである。波形の電圧は、各動作条件において一定である。例えば、８ｍ／ｓの動作点では、パルス１１３０が単独で発射された場合、液滴質量線１２１０を生成し、これは３０ｎｇよりやや少ないことを示す。パルス１１１５及び１１２５を組み合わせて発射すると、液滴質量線１２２０が生成され、これはおよそ５０ｎｇを示す。パルス１１１０、１１２０及び１１３０を組み合わせて発射すると、液滴質量線１２３０が生成され、これは約７５ｎｇを示す。

波形の部分（例えば、パルス１１１５及び１１２５）をそれ自体に埋め込むことにより、波形の生成により大きい柔軟性が与えられ、各液滴サイズに対する液滴形成を改善することが可能になり、液滴速度に対する制御を改善することが可能になる。波形の部分に印加される前パルス及び後パルスを用いて、液滴形成、速度周波数応答性、及び質量周波数応答性を改善することができる。パルス１１１０−１１３０の他の組み合わせを用いて、他の液滴サイズ及び他の液滴速度を形成することができる。例えば、パルス１１１５又は１１２０を用いて、特定の液滴速度を有する小さい液滴を形成することができ、パルス１１１５及び１１２０、又は１１２０及び１１２５を用いて、小さい液滴と同じ液滴速度を有する中間の液滴を形成することができ、パルス１１１５、１１２０及び１１２５、又はパルス１１１５、１１２０及び１１３０を組み合わせて、小さい液滴及び中間の液滴と同様の速度を有する大きい液滴を形成することができる。

図１３は、別の実施形態による埋め込みマルチパルス波形により液滴射出装置を駆動するプロセスの別の実施形態のフロー図を示す。図１３を参照すると、アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動するプロセスが、処理ブロック１３０２において、１つの液滴サイズを選択することを含む。次に、本プロセスは、処理ブロック１３０４において、マルチパルス波形を定め、その液滴サイズの液滴を生成する。次に、本プロセスは、処理ブロック１３０６において、所定の位置における駆動パルスと、マルチパルス波形において、駆動パルスのうち２つの所定の位置の間に埋め込まれた位置に配置された１つ又はそれ以上の付加的な埋め込みパルスとを含む、マルチパルス波形を生成することを含む。次に、本プロセスは、処理ブロック１３０８において、マルチパルス波形をアクチュエータに印加し、処理ブロック１３１０において、マルチパルス波形に応答して、液滴射出装置に、その液滴サイズの流体の液滴を射出させることを含む。

本プロセスは、上述の処理ブロックを反復して、処理ブロック１３０８において、別の波形をアクチュエータに印加し、処理ブロック１３１０において、所定の位置にある駆動パルスのゼロ又はそれ以上の駆動パルスを含む少なくとも２つの駆動パルスと、第２のマルチパルス波形において、駆動パルスのうち２つの所定の位置の間に埋め込まれた位置に配置されたゼロ又はそれ以上の付加的なパルスとを含む、第１のマルチパルス波形とは異なるパルスを有する他のマルチパルス波形に応答して、液滴射出装置に、流体の第２の液滴サイズを有する第２の液滴を射出させることを含む。一実施形態においては、各々の埋め込みパルスは、２つの駆動パルスの所定の位置の間に埋め込まれる。幾つかの実施形態においては、第１及び第２の液滴は、異なる液滴サイズを有するが、概ね同じ有効液滴速度で射出される。

一実施形態においては、第１のマルチパルス波形は、潜在的には、波形内の駆動パルス及び１つ又はそれ以上の付加的な埋め込みパルスの任意の組み合わせ（例えば、パルス１１１５、１１２０及び１１２５、又はパルス１１１５、１１２０及び１１３０）を有することができる。本実施形態においては、駆動パルスが発射され、液滴射出装置に、第１の液滴を射出させる。第２のマルチパルス波形は、所定の位置を有するゼロ又はそれ以上の駆動パルス及びゼロ又はそれ以上の埋め込みパルス（例えば、パルス１１１５及び１１２０、又は１１２０及び１１２５）を含み、次にこれらが発射され、埋め込みパルスに応答して、液滴射出装置に、流体の第２の液滴を射出させることが可能である。各々の埋め込みパルスは、２つの駆動パルスの所定の位置の間に埋め込まれる。第３の波形は、所定の位置において、１つ又はそれ以上の駆動パルス、及び／又は、１つ又はそれ以上の埋め込みパルス（例えば、パルス１１１５又は１１２０）を含み、次にこれらが発射され、１つ又はそれ以上の駆動パルスに応答して、液滴射出装置に、流体の第３の液滴を射出させることが可能である。第１、第２及び第３の液滴の各々は、異なる液滴サイズを有し、各液滴は概ね同じ有効液滴速度を有する。

上記の説明は、限定するためのものではなく、例証であることを理解すべきである。上記の説明を読み、理解すれば、当業者には、多数の他の実施形態が明らかになるであろう。従って、本発明の範囲は、こうした特許請求の範囲が権利を有する均等物の全ての範囲と共に、特許請求の範囲を参照して決定すべきである。

２：圧電インクジェットヘッド
４、６：モジュール
１０：カラー
１２：マニホルド板
１４：オリフィス板
１６：オリフィス
２０：本体
２２：ウェル
２６、２７０：インク充填経路
３０、３０’、２３０：可撓性プリント基板
３１：軟質部分
３２、３２’：駆動回路
３４：圧電素子
４０、５２：電極
４３：間隙
４５、２８０：ポンプ・チャンバ
５０：電極パターン
８０：ジェット本体
８２、８２’、２５０：補強板
８４、８４’、２４０：キャビティ板
１００：マルチパルス波形
１１０、１２０、１３０、１１１０、１１２０、１１３０：駆動パルス
１４０、１１４０：期間
２１０：インクジェット・モジュール
２２０：炭素体
２３３：駆動電子回路
２３４：ＰＺＴ
１１１５、１１２５：埋め込みパルス

Claims (25)

1. アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動する方法であって、
   所定の位置に３つ以上の駆動パルスを含みかつ該所定の位置の間に埋め込まれた位置には駆動パルスを含まない第１のマルチパルス波形を生成し、
   前記第１のマルチパルス波形の３つ以上の駆動パルスを前記アクチュエータに印加して、前記液滴射出装置に、第１の液滴サイズの流体を有する第１の液滴を射出させ、
   前記所定の位置にある駆動パルスを含まず、かつ前記所定の位置の間に埋め込まれた位置における１つ以上の駆動パルスを含む、第２のマルチパルス波形を生成し、
   前記第２のマルチパルス波形の前記１つ以上の駆動パルスを前記アクチュエータに印加し、前記液滴射出装置に、第２の液滴サイズの流体を有する第２の液滴を射出させる、
   ステップと、を含み、
   前記第１及び第２の液滴は、異なる液滴サイズを有し、これらの液滴は、前記所定の位置における３つ以上の駆動パルスのピーク電圧に関して前記１つ以上の駆動パルスの大きさが決定されることに基づいて、実質的に同じ有効液滴速度で射出されることを特徴とする方法。
2. 発射される１つ又はそれ以上の駆動パルスを有する第３の波形を印加し、前記液滴射出装置に、前記第３の波形を前記アクチュエータに印加することに応答して、第３の液滴サイズを有する前記流体の第３の液滴を射出させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の液滴を射出させるために、ただ１つの埋め込み駆動パルスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動する方法であって、
   所定の位置に駆動パルスを含む第１のマルチパルス波形を生成し、
   前記第１のマルチパルス波形の駆動パルスを前記アクチュエータに印加して前記液滴射出装置に、前記流体の前記第１の大きさの第１の液滴を射出させ、
   前記所定の位置には駆動パルスを含まず、かつ該所定の位置の間に埋め込まれた位置に１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形を生成し、
   前記第２のマルチパルス波形の前記１つ以上の駆動パルスを前記アクチュエータに印加し、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の大きさの第２の液滴を射出させるステップと、を備え、
   前記第１及び第２の液滴は異なる液滴の大きさを持ち、前記第２のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の液滴を射出させるために、２つの埋め込みパルスを有し、前記所定の位置には駆動パルスがないことを特徴とする方法。
5. アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動する方法であって、
   所定の位置に駆動パルスを含む第１のマルチパルス波形を生成し、
   前記第１のマルチパルス波形の駆動パルスを前記アクチュエータに印加して前記液滴射出装置に、前記流体の前記第１の大きさの第１の液滴を射出させ、
   前記所定の位置には駆動パルスを含まず、かつ該所定の位置の間に埋め込まれた位置に１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形を生成し、
   前記第２のマルチパルス波形の前記１つ以上の駆動パルスを前記アクチュエータに印加し、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の大きさの第２の液滴を射出させるステップと、を備え、
   前記第１及び第２の液滴は異なる液滴の大きさを持ち、前記第１のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第１の液滴を射出させるために、所定の位置に３つの駆動パルスを有することを特徴とする方法。
6. 前記第１の液滴サイズは、前記第３の液滴サイズより大きい前記第２の液滴サイズより大きいことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第１のマルチパルス波形の開始から終了までの期間は、前記第２のマルチパルス波形の開始から終了までの期間と同じであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記第１及び第２の液滴の各々についての前記有効液滴速度は、約８ｍ／ｓであり、６ｍ／ｓから１１ｍ／ｓまでの範囲を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記液滴射出装置は、ポンプ・チャンバを含み、前記アクチュエータは、前記駆動パルスに応答して、前記ポンプ・チャンバ内の前記流体の圧力を変化させるように作動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. アクチュエータに印加された複数の波形に応答して、ポンプ・チャンバから流体の液滴を射出するためのアクチュエータであって、前記液滴は異なるサイズのものである、アクチュエータと、
    前記複数の波形により前記アクチュエータを駆動させるための、該アクチュエータに結合された駆動電子器具と、
    を含み、前記駆動電子器具は、
    前記アクチュエータに前記流体の第１の液滴を射出させるために、所定の位置にあり、かつ該所定の位置の間に埋め込まれた位置には含まれない３つ以上の駆動パルスを含む第１のマルチパルス波形と、
    前記アクチュエータに前記流体の第２の液滴を射出させるために、前記所定の位置にはなく、前記所定の位置の間に埋め込まれた１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形により前記アクチュエータを駆動し、
    前記第１及び第２の液滴の各々は異なる液滴サイズを有し、これらの液滴は、前記所定の位置における３つ以上の駆動パルスのピーク電圧に関して前記１つ以上の駆動パルスの大きさが決定されることに基づいて、実質的に同じ有効液滴速度で射出されることを特徴とする装置。
11. 第３の波形は、前記液滴射出装置に、前記第３の波形を前記アクチュエータに印加することに応答して、第３の液滴サイズを有する前記流体の第３の液滴を射出させるために発射される１つ又はそれ以上の駆動パルスを有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記第２のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の液滴を射出させるために、ただ１つの埋め込み駆動パルスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. アクチュエータに印加された複数の波形に応答して、ポンプ・チャンバから流体の液滴を射出するためのアクチュエータであって、前記液滴は異なるサイズのものである、アクチュエータと、
    前記複数の波形により前記アクチュエータを駆動させるための、該アクチュエータに結合された駆動電子器具と、
    を含み、前記駆動電子器具は、
    前記アクチュエータに前記流体の第１の液滴を射出させるために、所定の位置にある駆動パルスを含む第１のマルチパルス波形と、
    前記アクチュエータに前記流体の第２の液滴を射出させるために、前記所定の位置にはなく、前記所定の位置の間に埋め込まれた１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形により前記アクチュエータを駆動し、
    前記第１及び第２の液滴の各々は異なる液滴サイズを有し、
    前記第２のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の液滴を射出させるために、２つの埋め込み駆動パルスを有し、前記所定の位置には駆動パルスがないことを特徴とする装置。
14. アクチュエータに印加された複数の波形に応答して、ポンプ・チャンバから流体の液滴を射出するためのアクチュエータであって、前記液滴は異なるサイズのものである、アクチュエータと、
    前記複数の波形により前記アクチュエータを駆動させるための、該アクチュエータに結合された駆動電子器具と、
    を含み、前記駆動電子器具は、
    前記アクチュエータに前記流体の第１の液滴を射出させるために、所定の位置にある駆動パルスを含む第１のマルチパルス波形と、
    前記アクチュエータに前記流体の第２の液滴を射出させるために、前記所定の位置にはなく、前記所定の位置の間に埋め込まれた１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形により前記アクチュエータを駆動し、
    前記第１及び第２の液滴の各々は異なる液滴サイズを有し、
    前記第１のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第１の液滴を射出させるために、所定の位置に３つの駆動パルスを有することを特徴とする装置。
15. 前記第１の液滴サイズは、前記第３の液滴サイズより大きい前記第２の液滴サイズより大きいことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 印刷ヘッドであって、
    アクチュエータに印加された複数の波形に応答してポンプ・チャンバから流体の液滴を射出するためのアクチュエータであって、前記液滴は異なるサイズのものである、アクチュエータと、
    前記複数の波形により前記アクチュエータを駆動させるための、該アクチュエータに結合された駆動電子器具と、
    を含むインクジェット・モジュールを備え、前記駆動電子器具は、
    前記アクチュエータに前記流体の第１の液滴を射出させるために、所定の位置に３つ以上の駆動パルスを含みかつ前記所定の位置の間に埋め込まれた位置は駆動パルスを含まない第１のマルチパルス波形と、
    前記アクチュエータに前記流体の第２の液滴を射出させるために、所定の位置には駆動パルスを含まず、該所定の位置の間に埋め込まれた位置に１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形と、
    により前記アクチュエータを駆動させ、
    前記第１及び第２の液滴の各々は異なる液滴サイズを有し、これらの液滴は、前記所定の位置における３つ以上の駆動パルスのピーク電圧に関して前記１つ以上の駆動パルスの大きさが決定されることに基づいて、実質的に同じ有効液滴速度で射出されることを特徴とする印刷ヘッド。
17. 第３の波形は、前記液滴射出装置に、前記第３の波形を前記アクチュエータに印加することに応答して、第３の液滴サイズを有する前記流体の第３の液滴を射出させるように発射される１つ又はそれ以上の駆動パルスを有することを特徴とする請求項１６に記載の印刷ヘッド。
18. 前記第２のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の液滴を射出させるために、１つの埋め込み駆動パルスを含むことを特徴とする請求項１６に記載の印刷ヘッド。
19. 印刷ヘッドであって、
    アクチュエータに印加された複数の波形に応答してポンプ・チャンバから流体の液滴を射出するためのアクチュエータであって、前記液滴は異なるサイズのものである、アクチュエータと、
    前記複数の波形により前記アクチュエータを駆動させるための、該アクチュエータに結合された駆動電子器具と、
    を含むインクジェット・モジュールを備え、前記駆動電子器具は、
    前記アクチュエータに前記流体の第１の液滴を射出させるために、所定の位置に３つ以上の駆動パルスを含みかつ前記所定の位置の間に埋め込まれた位置は駆動パルスを含まない第１のマルチパルス波形と、
    前記アクチュエータに前記流体の第２の液滴を射出させるために、所定の位置には駆動パルスを含まず、該所定の位置の間に埋め込まれた位置に１つ以上の駆動パルスを含む第２のマルチパルス波形と、
    により前記アクチュエータを駆動させ、
    前記第１及び第２の液滴の各々は異なる液滴サイズを有し、
    前記第２のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第２の液滴を射出させるために、２つの埋め込み駆動パルスを有し、前記所定の位置には駆動パルスがないことを特徴とする印刷ヘッド。
20. 前記第１のマルチパルス波形は、前記液滴射出装置に、前記流体の前記第１の液滴を射出させるために、所定の位置に３つの駆動パルスを有することを特徴とする請求項１６に記載の印刷ヘッド。
21. 前記インクジェット・モジュールは、炭素体、補強板、キャビティ板、第１の可撓性プリント基板、ノズル板、インク充填経路、及び第２の可撓性プリント基板をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の印刷ヘッド。
22. アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動する方法であって、
    所定の位置にある駆動パルスと、前記駆動パルスの２つの所定の位置の間に埋め込まれた位置における、第１のマルチパルス波形内にある１つ又はそれ以上の付加的な埋め込みパルスとを含む第１のマルチパルス波形を生成し、
    前記駆動パルスと、前記第１のマルチパルス波形の前記１つ又はそれ以上の付加的な埋め込みパルスとを前記アクチュエータに印加し、前記液滴射出装置に、前記流体の第１の液滴サイズを有する第１の液滴を射出させるステップであって、前記所定の位置における３つ以上の駆動パルスのピーク電圧に関して前記１つ以上の駆動パルスの大きさが決定されるようになっているステップを含むことを特徴とする方法。
23. 所定の位置にある駆動パルスのゼロ又はそれ以上の駆動パルスと、前記所定の位置の間に埋め込まれた位置における、前記第２のマルチパルス波形内にあるゼロ又はそれ以上の付加的なパルスとを含む、第２のマルチパルス波形を生成し、
    前記第２のマルチパルス波形の駆動パルスを前記アクチュエータに印加し、前記液滴射出装置に、該第２のマルチパルス波形の前記パルスに応答して、第２の液滴サイズの流体を有する第２の液滴を射出させる、
    ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 発射される１つ又はそれ以上の駆動パルスを有する第３の波形を印加し、前記液滴射出装置に、前記第３の波形を前記アクチュエータに印加することに応答して、第３の液滴サイズを有する前記流体の第３の液滴を射出させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. 前記第１、第２及び第３の液滴は、異なる液滴サイズを有し、実質的に同じ有効液滴速度で射出されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。

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