(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリンタのインクチャンバからインクを射出させる方法において、前記方法が、
射出される第１のインク滴の所望の大きさに基づいて励起波形を形成するために、所定の射出パルスのパレットから射出パルスの組合せを選択する工程、
前記インクチャンバから第１のインク塊を吐出させるために、前記励起波形の第１の射出パルスを印加する工程、及び
選ばれた休止期間の経過後、前記インクチャンバから第２のインク塊を吐出させるために、前記励起波形の第２の射出パルスを印加する工程であって、前記第１と第２のインク塊が、前記インクチャンバから射出される、１つの塊のみを含む１−塊インク滴より大きいインク滴の大きさを有する、２つの塊を含む２−塊インク滴を形成する工程、
を含み、
前記休止期間が前記チャンバの基本共鳴周波数の逆数より長くなるように選ばれ、前記休止期間が、前記第２のインク塊が吐出される時点において前記第１のインク塊が前記インクチャンバ内のインクと接したままでいるように選ばれ、該休止期間が、前記第１と第２のインク塊が前記インクジェットプリンタのオリフィスプレートを離れて基板に向かう途上で、紐帯で連結されたままになるほど十分に短く、
前記第１及び第２の射出パルスの振幅及び遅延は、前記第１及び第２のインク塊を含む前記第１のインク滴の液滴寿命が、前記１−塊インク滴の液滴寿命に等しくなるように選択され、前記液滴寿命は、前記励起波形の開始時点とその波形で形成されたインク滴が基板に当たる時点の間の間隔であり、
前記第１のインク滴の速度が前記１−塊インク滴の速度と相異なり、
前記液滴寿命がインク滴の大きさに無関係である、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２のインク塊を吐出させる工程が、前記第２のインク塊に、前記第１のインク塊の速度を上回る速度を与える工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選ばれた休止期間の経過後、前記インクチャンバから第３のインク塊を吐出させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第３のインク塊を吐出させる工程が、前記第３のインク塊に、前記第２のインク塊の速度を上回る速度を与える工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記休止期間を１５マイクロ秒と１６マイクロ秒の間にあるように選択する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１，第２及び第３のインク塊を含むインク滴の液滴寿命が、２つのインク塊で形成されるインク滴の液滴寿命に等しくなるように選ばれた第１，第２及び第３の運動量を、それぞれ前記第１，第２及び第３のインク塊に与える工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
インクジェットプリンタヘッドのインクチャンバからインクを射出する方法において、前記方法が、
選ばれた液滴寸法を有するインク滴を生成するために必要なインク塊の第１の数を決定する工程、
射出される前記インク滴の前記選ばれた液滴寸法に基づいて励起波形を形成するために、所定の射出パルスのパレットから射出パルスの組合せを選択する工程、
時間とともに長くなる長さを有する自由表面導液路を形成するために、前記励起波形の第１の射出パルスを印加することによりインクを吐出する工程であって、前記自由表面導液路はインクチャンバ内のインクとオリフィスから離脱していく先頭インク塊の間に延びるものである工程、及び
一組の後続インク塊を、前記先頭インク塊に向け、前記自由表面導液路に沿って進行させるために、前記励起波形の１以上の第２の射出パルスを印加する工程であって、前記一組の後続インク塊は前記第１の数より１少ない数のインク塊を有し、前記先頭インク塊及び前記後続インク塊は前記インクチャンバの最低共鳴周波数の逆数より長い休止期間によって時間的に分離され、それによって前記先頭インク塊及び前記後続インク塊が前記インクジェットプリンタのオリフィスプレートを離れて基板に向かう途上で、紐帯で連結されたままである工程、
を有してなり、
前記インク滴の速度が、前記インクチャンバから射出される、単一のインク塊で形成される他のインク滴の速度と相異なり、
前記第１及び第２の射出パルスの振幅及び遅延は、前記先頭インク塊及び前記後続インク塊を含む前記インク滴の液滴寿命が、前記単一のインク塊で形成される前記他のインク滴の液滴寿命に等しくなるように選択され、前記液滴寿命は、前記励起波形の開始時点とその波形で形成されたインク滴が基板に当たる時点の間の間隔である、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記一組の後続インク塊に前記自由表面導液路に沿って進行させる工程が、前記後続インク塊に前記先頭インク塊の速度より大きい速度で進行させる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
インクジェットプリンタのインクチャンバからインクを射出させるためのソフトウエアがその上にエンコードされている機械読取可能媒体において、前記ソフトウエアが、
射出されるインク滴の所望の大きさに基づいて励起波形を形成するために、所定の射出パルスのパレットから射出パルスの組合せを選択する命令、
前記インクチャンバから第１のインク塊を吐出させるために、前記励起波形の第１の射出パルスを印加する命令、及び
選ばれた休止期間の経過後、前記インクチャンバから第２のインク塊を吐出させるために、前記励起波形の第２の射出パルスを印加する命令であって、前記第１と第２のインク塊が、前記インクチャンバから射出される、１つの塊のみを含む１−塊インク滴より大きいインク滴の大きさを有する、２つの塊を含む２−塊インク滴を形成する命令、
を含み、
前記休止期間が前記チャンバの基本共鳴周波数の逆数より長くなるように選ばれ、前記休止期間が、前記第２のインク塊が吐出される時点において前記第１のインク塊が前記インクチャンバ内のインクと接したままでいるように選ばれ、該休止期間が、前記第１と第２のインク塊が前記インクジェットプリンタのオリフィスプレートを離れて基板に向かう途上で、紐帯で連結されたままになるほど十分に短く、
前記第１及び第２の射出パルスの振幅及び遅延は、前記第１及び第２のインク塊を含む前記インク滴の液滴寿命が、前記１−塊インク滴の液滴寿命に等しくなるように選択され、前記液滴寿命は、前記励起波形の開始時点とその波形で形成されたインク滴が基板に当たる時点の間の間隔であり、
前記インク滴の速度が前記１−塊インク滴の速度と相異なり、
前記液滴寿命がインク滴の大きさに無関係である、
ことを特徴とする機械読取可能媒体。
【請求項１０】
前記第２のインク塊を吐出させるための命令が、前記第２のインク塊に、前記第１のインク塊の速度を上回る速度を与えるための命令を含むことを特徴とする請求項９に記載の機械読取可能媒体。
【請求項１１】
前記ソフトウエアが、前記選ばれた休止期間の経過後、前記インクチャンバから第３のインク塊を吐出させるための命令をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の機械読取可能媒体。
【請求項１２】
前記第３のインク塊を吐出させるための命令が、前記第３のインク塊に、前記第２のインク塊の速度を上回る速度を与えるための命令を含むことを特徴とする請求項１１に記載の機械読取可能媒体。
【請求項１３】
前記ソフトウエアが前記休止期間を１５マイクロ秒と１６マイクロ秒の間になるように選択するための命令をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の機械読取可能媒体。
【請求項１４】
前記ソフトウエアが、前記第１，第２及び第３のインク塊を含むインク滴の液滴寿命が２つのインク塊で形成されるインク滴の液滴寿命に等しくなるように選ばれた第１，第２及び第３の運動量をそれぞれ前記第１，第２及び第３のインク塊に与えるための命令をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の機械読取可能媒体。
【請求項１５】
インクジェットプリンタヘッドのインクチャンバからインクを射出するためのソフトウエアがその上にエンコードされている機械読取可能媒体において、前記ソフトウエアが、
選ばれた液滴寸法を有するインク滴を生成するために必要なインク塊の第１の数を決定するための命令、
射出される前記インク滴の前記選ばれた液滴寸法に基づいて励起波形を形成するために、所定の射出パルスのパレットから射出パルスの組合せを選択する命令、
時間とともに長くなる長さを有する自由表面導液路を形成するために、前記励起波形の第１の射出パルスを印加することによりインクを吐出する命令であって、前記自由表面導液路はインクチャンバ内のインクとオリフィスから離脱していく先頭インク塊の間に延びるものである命令、及び
一組の後続インク塊を、前記先頭インク塊に向け、前記自由表面導液路に沿って進行させるために、前記励起波形の１以上の第２の射出パルスを印加する命令であって、前記一組の後続インク塊は前記第１の数より１少ない数のインク塊を有し、前記先頭インク塊及び前記後続インク塊は前記インクチャンバの最低共鳴周波数の逆数より長い休止期間によって時間的に分離され、それによって前記先頭インク塊及び前記後続インク塊が前記インクジェットプリンタのオリフィスプレートを離れて基板に向かう途上で、紐帯で連結されたままである命令、
を含み、
前記インク滴の速度が、前記インクチャンバから射出される、単一のインク塊で形成される他のインク滴の速度と相異なり、
前記第１及び第２の射出パルスの振幅及び遅延は、前記先頭インク塊及び前記後続インク塊を含む前記インク滴の液滴寿命が、前記単一のインク塊で形成される前記他のインク滴の液滴寿命に等しくなるように選択され、前記液滴寿命は、前記励起波形の開始時点とその波形で形成されたインク滴が基板に当たる時点の間の間隔である、
ことを特徴とする機械読取可能媒体。
【請求項１６】
前記一組の後続インク塊に前記自由表面導液路に沿って進行させるための命令が、前記後続インク塊に前記先頭インク塊の速度より大きい速度で進行させるための命令を含むことを特徴とする請求項１５に記載の機械読取可能媒体。
【請求項１７】
インクジェットプリンタ用圧電型プリントヘッドにおいて、前記プリントヘッドが、
インクチャンバを定める壁、
前記インクチャンバに機械的に連結している圧電アクチュエータ、及び
前記圧電アクチュエータを制御するためのコントローラ、
を備え、前記コントローラは、前記圧電アクチュエータに、
射出されるインク滴の所望の大きさに基づいて励起波形を形成するために、所定の射出パルスのパレットから射出パルスの組合せを選択し、
前記インクチャンバから第１のインク塊を吐出させるために、前記励起波形の第１の射出パルスを印加し、
選ばれた休止期間の経過後、前記インクチャンバから第２のインク塊を吐出させるために、前記励起波形の第２の射出パルスを印加する、
ように構成され、前記第１と第２のインク塊が、前記インクチャンバから射出される、１つの塊のみを含む１−塊インク滴より大きいインク滴の大きさを有する、２つの塊を含む２−塊インク滴を形成し、
前記休止期間が前記チャンバの基本共鳴周波数の逆数より長くなるように選ばれ、
前記休止期間が、前記第２のインク塊が吐出される時点において前記第１のインク塊が前記インクチャンバ内のインクと接したままでいるように選ばれ、該休止期間が、前記第１と第２のインク塊が前記インクジェットプリンタのオリフィスプレートを離れて基板に向かう途上で、紐帯で連結されたままになるほど十分に短く、
前記第１及び第２の射出パルスの振幅及び遅延は、前記第１及び第２のインク塊を含む前記インク滴の液滴寿命が、前記１−塊インク滴の液滴寿命に等しくなるように選択され、前記液滴寿命は、前記励起波形の開始時点とその波形で形成されたインク滴が基板に当たる時点の間の間隔であり、
前記インク滴の速度が前記１−塊インク滴の速度と相異なり、
前記液滴寿命がインク滴の大きさに無関係である、
ことを特徴とする圧電型プリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンタに関し、特に、可変液滴寸法を有するインク滴を射出できるインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電型インクジェットプリンタにおいて、プリントヘッドは多数のインクチャンバを備え、インクチャンバのそれぞれはオリフィスと、またインク槽と、液体流通可能な態様にある。インクチャンバの少なくとも１つの壁は圧電材料に結合されている。作動させると、圧電材料は変形する。この変形の結果、壁の変形が生じ、続いて壁の変形が、最終的にインク槽からオリフィスからインクを吐出する圧力波を放射し、同時に追加のインクを引き込む。
【０００３】
印刷画像により大きな濃度変化を与えるためには、大きさの異なるインク滴をインクチャンバから射出することが有用であることが多い。そのようにするための１つの手段は圧電材料を時系列的に作動させることである。圧電材料のそれぞれの作動がインク塊をオリフィスから吐出させる。作動がインクチャンバの共鳴周波数より高い周波数でなされれば、最初のインク塊が基板への飛行を開始する前に後続のインク塊がオリフィスプレートに到達するであろう。この結果、インク塊の全てが合体して１つのインク滴になる。この１つのインク滴の大きさは、インク滴がオリフィスから基板への飛行を開始する前に行われる作動回数に依存する。このタイプのインクジェットプリンタは、２００４年３月１５日出願の同時係属出願の特許文献１に開示されている。特許文献１の内容は参照として本明細書に含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１０/８００４６７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明はインクジェットプリンタのインクチャンバからインクを射出させる方法を特徴とする。そのような方法は、インクチャンバから第１のインク塊を吐出させる工程及び、選ばれた休止期間の経過後、インクチャンバから第２のインク塊を吐出させる工程を含む。休止期間は、チャンバの基本共鳴周波数の逆数より大きくなるように、また、第２のインク塊が吐出される時点において第１のインク塊がインクチャンバ内のインクに接したままでいるように、選ばれる。
【０００６】
第２のインク塊を吐出させる工程を含むいくつかの実施形態は、第２のインク塊に、第１のインク塊の速度を上回る速度を与える工程を含む。別の実施形態は、選ばれた休止期間の経過後、インクチャンバから第３のインク塊を吐出させる工程を含む。そのような実施形態のいくつかにおいて、第３のインク塊を吐出する工程は、第３のインク塊に、第２のインク塊の速度を上回る速度を与える工程を含む。そのような実施形態の中には、第１，第２及び第３のインク塊を含むインク滴の液滴寿命が２つのインク塊で形成されるインク滴の液滴寿命に等しいように選ばれた第１，第２及び第３の運動量をそれぞれ第１，第２及び第３のインク塊に与える工程も含む実施形態がある。
【０００７】
他の実施形態には、約１５マイクロ秒（μｓ）と１６μｓの間になるように休止期間が選ばれる実施形態がある。
【０００８】
また別の実施形態は、第１及び第２のインク塊を含むインク滴の液滴寿命が単一のインク塊で形成されるインク滴の液滴寿命に等しいように選ばれた第１及び第２の運動量を第１及び第２のインク塊に与える工程を含む。
【０００９】
さらなる実施形態には、第１及び第２のインク滴を吐出させる工程が所定の射出パルスのパレットからの射出パルスの組合せを選択する工程を含む実施形態がある。
【００１０】
本発明は、別の態様において、インクジェットプリンタヘッドのインクチャンバからインクを射出する方法も特徴とする。そのような方法は、選ばれた液滴寸法を有するインク滴を生成するに必要なインク塊の第１の数を決定する工程、時間とともに大きくなる長さを有し、インクチャンバ内のインクとオリフィスから離脱していく先頭インク塊の間に延びる、自由表面導液路を形成するためにインクを吐出する工程及び一組の後続インク塊を、この先頭インク塊に向けて、自由表面導液路に沿って進ませる工程を含む。この一組の後続インク塊内のインク塊数は第１の数より１つ少ない。これらのインク塊はインクチャンバの基本共鳴周波数の逆数より長い休止期間によって時間的に分離される。
【００１１】
いくつかの実施形態において、一組の後続インク塊を自由表面導液路に沿って進ませる工程は、先頭インク塊の速度より大きい速度で後続インク塊を進ませる工程を含む。
【００１２】
本発明の別の態様は、上記方法のいずれかを実行させるためのソフトウエアがその上にエンコードされた機械読取可能媒体を含む。
【００１３】
別の態様において、本発明はインクジェットプリンタ用の圧電型プリントヘッドを特徴とする。そのようなプリントヘッドは、インクチャンバを定める壁、インクチャンバと機械的に連結されている圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータを制御するためのコントローラを備える。コントローラは、圧電アクチュエータにインクチャンバから第１のインク塊を吐出させ、選ばれた休止期間の経過後、インクチャンバから第２のインク塊を吐出させるように構成される。休止期間はチャンバの基本共鳴周波数の逆数より大きくなるように選ばれる。さらに、休止期間は第２のインク塊が吐出される時点において第１のインク塊がインクチャンバ内のインクに接したままでいるように選ばれる。
【００１４】
別に定められない限り、本明細書に用いられる技術的及び科学的な述語は全て本発明が属する技術分野の当業者によって普通に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書に説明される方法または材料と同様であるかまたは等価な方法及び材料は本発明の実施または試験に用いることができ、適する方法及び材料が以下に説明される。本明細書に挙げられる、出版物、特許出願明細書、特許明細書及びその他の参考文献は全て、それぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。相反する場合は、定義を含み、本明細書が優先するであろう。さらに、材料、方法及び実施例は説明のためでしかなく、限定は目的とされていない。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は以下の詳細な説明から、また特許請求の範囲から、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１はインクジェットプリントヘッドからインクチャンバを示す。
【図２】図２は射出パルスを示す。
【図３】図３は３つの射出パルスを有するパレットを示す。
【図４】図４はそれぞれが基板に向かう途中の独立なインク滴を示す。
【図５】図５は基板へ向かう途中の単一の大きなインク滴を示す。
【図６】図６は組み合わされてインク滴を形成するインク塊を示す。
【図７】図７は図３の励起波形でつくられるインク塊を示す。
【図８】図８は液滴寿命及びパルス遅延を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１はインクジェットプリンタの圧電型プリントヘッドにおいて多くのインクジェットの内の１つと関係付けられるインクチャンバ１０を示す。インクチャンバ１０は、コントローラ１６の制御の下に電源１４に接続されている圧電材料に結合された能動壁１２を有する。インクチャンバ１０の一端において、液路１８がプリントヘッドの多くの他のインクチャンバ（図示せず）に共有されるインク槽２０との液体流通を提供する。インクチャンバ１０の他端において、オリフィスプレート２４で形成されたオリフィス２２がインクチャンバ１０外部の空気との液体流通を提供する。
【００１８】
動作において、コントローラ１６は射出されるべき液滴の大きさを示す命令を受け取る。所望の大きさに基づいて、コントローラ１６は能動壁１２に励起波形を印加する。
【００１９】
励起波形は、所定の射出パルスのパレットから選択された１つ以上の射出パルスを含む。それぞれの射出パルスはオリフィス２２を通してインク塊を吐出する。パレットから選択されて特定の励起波形に組み上げされる射出パルスの数は、インク滴の所望の大きさに依存する。一般に、求められるインク滴が大きくなるほど、それを形成するために必要なインク塊の数は多くなり、したがって、励起波形が含む射出パルスが多くなるであろう。
【００２０】
図２は、射出パルスのパレットからの、そのような所定の射出パルスの１つを示す。射出パルスは、インクチャンバ１０の体積を大きくするように圧電材料が変形される、引込み段階で始まる。これにより、インク槽２０からインクチャンバ１０にインクが引き込まれる。
【００２１】
引込み段階の間におこる変形の結果、擾乱源、すなわち能動壁１２が元になる第１の圧力波が生じる。この第１の圧力波はその源から離れて、音響インピーダンスの変化を受ける点に達するまで、いずれの方向にも進む。その点において、第１の圧力波のエネルギーの少なくとも一部は反射され、源に向かって戻る。
【００２２】
引込み時間ｔｄの経過後、待機段階が始まる。「待機時間ｔｗ」と称される、待機段階の持続時間は、上述した圧力波の、源から外に向かう伝搬、インピーダンス不連続点における反射及び反射圧力波の出発点への帰還が可能になるように選ばれる。したがって、この持続時間は、インクチャンバ１０内の波の伝搬速度及び波源とインピーダンス不連続点の間隔に依存する。
【００２３】
待機段階に続いて、コントローラ１６は射出時間ｔｅで定められる持続時間を有する射出段階を開始する。射出段階において、インクチャンバ１０が元の体積を回復するように、圧電材料が変形する。この変形が第２の圧力波をおこす。待機段階の持続時間を正しく設定することにより、第１及び第２の圧力波の位相を合せることができ、よって第１及び第２の圧力波を増加的に加え合せることができる。このように合成された第１及び第２の圧力波はオリフィス２２を通して協働態様でインク塊を吐出する。
【００２４】
引込み段階中の圧電材料の変形の大きさは射出パルスの結果として形成されるインク塊にともなう運動量を支配する。
【００２５】
図３は３つの射出パルスを有する射出パルスパレットを示す。それぞれの射出パルスは、属性の中でもとりわけ、パルス振幅及びパルス遅延で特徴付けられる。パルス振幅は射出パルスで形成されるインク塊の運動量を制御する。射出パルスのパルス遅延は基準時点と射出パルスにともなう特定のイベントの間の時間間隔である。基準時点に対する有用な選択は、プリンタ制御回路がトリガパルスを送る時点である。この時点は励起波形の開始と見ることができる。イベントがパルス遅延の他方の端をマークするための有用な選択は射出パルスの開始である。
【００２６】
図３は励起パレットで利用できる３つの射出パルスの全てを用いる励起波形と見ることもできる。別の励起波形は３つの利用できる射出パルスの部分セットを含むであろう。例えば、第１及び第３の射出パルスだけ、第１及び第２の射出パルスだけまたは第２及び第３の射出パルスだけを有する励起波形によって２つの塊を含む２−塊インク滴が形成されるであろう。３つの利用できる射出パルスの内の１つだけを有する励起波形によって１つの塊のみを含む１−塊インク滴が形成されるであろう。
【００２７】
第１の動作モードにおいて、連続パルス間の間隔は比較的長い。この態様で動作させる場合、第１のパルスで吐出されるインク塊は第２のインク塊の吐出前にオリフィスプレート２４から基板への飛行を開始する。したがって、この第１の動作モードにより、図４に示されるように、基板に向けて飛行する一連の独立なインク滴が生じる。これらの液滴は、飛行中または基板で、相互に合同して、より大きなインク滴を形成する。
【００２８】
図４に示される液滴に連結されている長いテールはそれぞれの液滴の飛行中に崩れて複数の小液滴になる。そのようなテールは次いで制御されない態様で基板に着地する。したがって、そのようなテールからのインクの制御されない分布は基板上に目標を外れた点々を生じさせ、よって印刷品位を損なう。
【００２９】
第２の動作モードにおいて、射出パルス間隔は非常に短い。この迅速発射態様で動作させる場合、インク塊が非常に迅速に吐出されるので、インク塊はインクがオリフィスプレート２４上にまだ付着している間に相互に合同する。この結果、図５に示されるように、単一の大きなインク滴の形成がおこり、次いでインク滴は完全に形成された形でオリフィスプレート２４を離れる。この第２の動作モードでは非常に多くのテールの形成が回避される。
【００３０】
第３の動作モードにおいて、射出パルス間隔は、直線拡散を回避するに十分に長いが、時系列パルスによって吐出されたインク塊がオリフィスプレート２４を離れて基板に向かう途上で、紐帯で連結されたままになるように、十分に短く選ばれる。そのような数珠つなぎインク塊の一例が図６に示される。
【００３１】
この第３の動作モードにおいて、インク塊間紐帯に付随する表面張力はインク塊を相互に引き寄せて単一のインク滴にしようとする。これにより、制御されない態様で基板上に散らばり得る多くの長いテールの形成が回避される。
【００３２】
射出パルスに付随する正確な数値パラメータは特定のインクチャンバ１０の詳細及びインクの特性に依存する。しかし、普通、射出パルス間の時間間隔はインクチャンバ１０の基本共鳴周波数よりは低いが、図４に示されるように、インク塊が相互に分離して離散したインク滴を形成するほど低くはない周波数に対応する。したがって、この射出パルス間の時間間隔はサイクル毎秒で表した基本共鳴周波数（すなわち最低共鳴周波数）の逆数より大きい。
【００３３】
４０℃において１１ｃｐｓ（０.０１１Ｐａ・ｓ）の粘度を有するインクの場合、図３は、２０ｎｇもの大きな質量を有するインク滴を形成し、５０マイクロ秒毎に（すなわち２０ｋＨｚのインク滴射出周波数で）そのようなインク滴を射出するに十分なレートでそうするための励起波形の一例である。射出パルスはほぼ１５〜１６マイクロ秒で（すなわち６３.５ｋＨｚのパルス繰返し周波数で）互いに分離される。
【００３４】
励起波形を組み上げるために利用できる射出パルスの振幅及びパルス遅延は、励起波形の開始時点とその波形で形成されたインク滴が基板に当たる時点の間の間隔（本明細書で「液滴寿命」と称される）がインク滴の大きさに無関係であるように選ばれる。本明細書で用いられるように、また図８に示されるように、励起波形の開始時点がその波形に用いられる第１の射出パルスの開始時点と一致する必要はない。例えば、特定のインク滴のための励起波形に３つの利用できる射出パルスの内の第２のパルスだけが用いられれば、励起波形の開始時点は第１の射出パルスが用いられたとすれば第１の射出パルスが開始されたであろう時点であると見なされる。この態様における射出パルスの振幅及び遅延の賢明な選択とは、プリントヘッド駆動回路がトリガー信号を送る時点がインク滴の大きさに無関係であることを意味する。むしろ、インク滴寸法の関数として変化するのは、そのインク滴のための特定の励起波形を構成する射出パルスの、射出パルスパレットからの、選択である。これにより、駆動回路の設計が非常に簡単になる。
【００３５】
図８は上方に延びるパルスを示すが、これは駆動回路に用いられる電圧及び電流の実際の符号について何事かを暗示していることを意味しない。図８の縦軸には極性に対するいかなる基準も省かれていることでそのような一般性が保証されている。
【００３６】
図３に示される射出パルスの特定のパレットにおいて、電圧降下はパルス遅延とともに大きくなる。この結果、形成される第１のインク塊は最小の運動量を有し、以降のインク塊は漸次増大する運動量を有する。これにより、後から形成されるインク滴ほど先に形成されたインク塊に容易に追い付くことが可能になる。
【００３７】
図３に示される射出パルスのパレットは３つの射出パルスしか有していないが、本明細書に説明される原理はいかなる数の射出パルスも有する励起波形に容易に適用することができる。
【００３８】
図７は、５マイクロ秒（μs）毎にとられ、合同して単一のインク滴を形成する３つのインク塊を示すために並べて配置された写真を示す。３０μs時点まで、低速で動く第１のインク塊がオリフィスプレートから切り離されて基板への飛行を開始させられかけている。しかし、第１のインク塊は紐帯を介してインクチャンバ１０内のインクと接し続けている。
【００３９】
３５μｓ時点で、第１のインク塊はまだインクチャンバ１０内のインクと接しているが、より高速で動く第２のインク塊が第１のインク塊に追い付き始めている。そうする際に、第２のインク塊は第１のインク塊をインクチャンバ１０内のインクに連結する紐帯に沿って進む。
【００４０】
４０μｓ時点で、第１及び第２のインク塊は合体し始め、４５μｓ時点に至るまでにインク滴は第２のインク塊の質量によって大きくなっている。その間、紐帯は伸び続けている。
【００４１】
５０μｓ時点に至るまでに、高速で動く第３のインク塊がオリフィスからでてきて、第１及び第２のインク塊で形成されているインク滴に加わるために紐帯に沿って迅速に移動する。次の１５μｓ以内に、第３のインク塊はインク滴に追い付いてインク滴に合体する。さらに、次の１０μｓにかけて、今では３つのインク塊の累積質量を有する、インク滴は最終的にオリフィスプレートから解放されて、基板への飛行を開始する。
【００４２】
より小さなインク滴を形成するための励起波形はより少ないインク塊を吐出するであろう。この結果、そのような励起波形は図３に示される励起波形と同様であるがより少ない射出パルスを含むであろう。例えば、図３から所定の射出パルスの内の１つだけを選択することによって小インク滴を生成することができ、あるいは、図３に示される所定の３つの射出パルスの内の２つを選択することによって若干大きなインク滴を生成することができる。一実施形態において、図３の第２の射出パルスだけで１-塊インク滴がつくられ、図３の第１及び第３の射出パルスの協働によって２-塊インク滴がつくられ、図３に示される３つの射出パルスの全ての協働によって３-塊インク滴がつくられる。しかし、射出パルスのパレットにおいて利用できるパルス遅延及び振幅の特定の組合せに依存して、様々な射出パルスの組合せを選択することができる。例えば、いくつかの場合、１-塊インク滴をつくるために第１または第３の射出パルスを用いることができる。別の場合、第１及び第２の射出パルスまたは第２及び第３の射出パルスが協働して２-塊インク滴をつくることができる。
【００４３】
いくつかのプリンタにおいては、４つ以上のインク滴寸法を利用でき、この場合、射出パルスのパレットは利用できる射出パルスを４つ以上有するであろう。
【００４４】
一般に、組み上げて励起波形にするために利用できる射出パルスの集合は、液滴寿命がインク滴寸法に無関係であるという束縛条件の下で、つくることができる様々なインク滴寸法の数を最大にするように選ばれる振幅及び遅延を有する、射出パルスを含む。いくつかの場合、これには、大インク滴の速度がより小さなインク滴の速度と同じであるように十分な運動量をもつ、大インク滴の提供が含まれる。あるいは、大インク滴と小インク滴が相異なる速度を有していれば、より高速で動くインク滴に対してより長い遅延をもつ射出パルスを選び、よってより低速で動くインク滴を優先的に発射させることができる。そのような場合、より高速で動くインク滴及びより低速で動くインク滴は同時に基板に到着するであろう。
【００４５】
多-塊インク滴の場合、テールに付随するインク質量は最終射出パルスで形成されたインク塊の質量によって覆い隠される。この結果、テールの質量はインク滴の質量に比例しない。代りに、インク滴が大きくなるにつれて、インク滴の質量に対するテールの質量の比は漸次小さくなる。
【００４６】
図７に示されるインク滴形成プロセスにおいて、紐帯は、インクチャンバ１０から第１のインク塊への圧力パルスの伝搬のための、動的に延びていく自由表面導液路、すなわち伝搬線を有効に形成する。そのような圧力パルスは別のインク塊に、第１のインク塊に向けて、伝搬線に沿って進行させる。
【００４７】
導液路は、導液路の表面も液体表面であるため、「自由表面」導液路である。したがって、導液路は紐帯を形成するインクの表面張力によって一体に保たれる。この結果、インクの表面張力が大きくなるほど、より長い時間導液路を維持することができ、後続のインク塊が導液路に沿って進行して先頭のインク塊と合体するための時間をよりながくとれるであろう。
【００４８】
本発明及び本発明の好ましい実施形態を説明したが、新規であるとして特許請求され、特許証によって守られる本発明の範囲は、添付される特許請求の範囲に示される。
【符号の説明】
【００４９】
１０    インクチャンバ
１２    能動壁
１４    電源
１６    コントローラ
１８    液路
２０    インク槽
２２    オリフィス
２４    オリフィスプレート
【図１】
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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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