(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドの噴射部の流体室から流体が吐出されるようにする方法であって、
アクチュエータを、前記アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動する工程と、
第１経過時間後に、前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動する工程と、
前記第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、前記アクチュエータを、前記ノズルのオリフィスから出て伸長する流体が前記ノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動する工程と、を含み、
前記第２経過時間は、前記第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数であり、
前記第１エネルギー付与パルス、前記第２エネルギー付与パルス及び前記切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であり、
前記切離しパルスの振幅が、前記単一のマルチパルスバースト内の他のどのパルスの振幅よりも大きい絶対値を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量は、前記第１の量及び前記第２の量より多い、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プリントヘッドの噴射部の流体室から流体が吐出されるようにする方法であって、
アクチュエータを、前記アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動する工程と、
第１経過時間後に、前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動する工程と、
前記第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、前記アクチュエータを、前記ノズルのオリフィスから出て伸長する流体が前記ノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動する工程と、を含み、
前記第２経過時間は、前記第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数であり、
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量は、前記第１の量及び前記第２の量より多い、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量の流体は、前記切離しパルスが付与される時に前記第１の量の流体及び前記第２の量の流体が移動している速さよりも速く移動する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
プリントヘッドの噴射部の流体室から流体が吐出されるようにする方法であって、
アクチュエータを、前記アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動する工程と、
第１経過時間後に、前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動する工程と、
前記第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、前記アクチュエータを、前記ノズルのオリフィスから出て伸長する流体が前記ノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動する工程と、を含み、
前記第２経過時間は、前記第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数であり、
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量の流体は、前記切離しパルスが付与される時に前記第１の量の流体及び前記第２の量の流体が移動している速さよりも速く移動する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記第１経過時間は前記噴射部の共振周波数の逆数である、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第１エネルギー付与パルス、前記第２エネルギー付与パルス及び前記切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であり、
前記単一のマルチパルスバーストは四つから六つのパルスを有する、
請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記切離しパルスに先行する各エネルギー付与パルス間の経過時間が等しい、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１経過時間及び前記第２経過時間を用いる噴射が、あるマルチパルスバースト内の全てのパルス間のタイミングが前記噴射部の共振周波数に基づいているタイミングを用いた液滴の噴射と比較して、少ないサテライト液滴を生成する、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記第１エネルギー付与パルス、前記第２エネルギー付与パルス及び前記切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であり、
前記マルチパルスバーストが、前記切離しパルスの後に打消しパルスを含む、
請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
流体が吐出されるようにするシステムであって、
噴射部を有するプリントヘッドであって、前記噴射部が、流体室と、アクチュエータと、オリフィスを有するノズルと、を含む、プリントヘッドと、
コントローラであって、前記アクチュエータと電気的に接続して電気信号を送出することにより：
前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動し、
第１経過時間後に、前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動し、
前記第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、前記アクチュエータを、前記ノズルのオリフィスから出て伸長する流体が前記ノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動し、前記第２経過時間は、前記第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数である、
コントローラと、
を含み、
前記第１エネルギー付与パルス、前記第２エネルギー付与パルス及び前記切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であり、
前記切離しパルスの振幅が、前記単一のマルチパルスバースト内の他のどのパルスの振幅よりも大きい絶対値を有する、
システム。
【請求項１２】
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量は、前記第１の量及び前記第２の量より多い、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
流体が吐出されるようにするシステムであって、
噴射部を有するプリントヘッドであって、前記噴射部が、流体室と、アクチュエータと、オリフィスを有するノズルと、を含む、プリントヘッドと、
コントローラであって、前記アクチュエータと電気的に接続して電気信号を送出することにより：
前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動し、
第１経過時間後に、前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動し、
前記第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、前記アクチュエータを、前記ノズルのオリフィスから出て伸長する流体が前記ノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動し、前記第２経過時間は、前記第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数である、
コントローラと、
を含み、
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量は、前記第１の量及び前記第２の量より多い、
システム。
【請求項１４】
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量の流体は、前記切離しパルスが付与される時に前記第１の量の流体及び前記第２の量の流体が移動している速さよりも速く移動する、
請求項１１乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
流体が吐出されるようにするシステムであって、
噴射部を有するプリントヘッドであって、前記噴射部が、流体室と、アクチュエータと、オリフィスを有するノズルと、を含む、プリントヘッドと、
コントローラであって、前記アクチュエータと電気的に接続して電気信号を送出することにより：
前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動し、
第１経過時間後に、前記アクチュエータを、前記アクチュエータから前記ノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動し、
前記第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、前記アクチュエータを、前記ノズルのオリフィスから出て伸長する流体が前記ノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動し、前記第２経過時間は、前記第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数である、
コントローラと、
を含み、
前記アクチュエータを前記第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体を前記オリフィスから出し、
前記アクチュエータを前記切離しパルスで駆動して、第３の量の流体を前記オリフィスから出るように前記ノズル内から移動させ、
前記第３の量の流体は、前記切離しパルスが付与される時に前記第１の量の流体及び前記第２の量の流体が移動している速さよりも速く移動する、
システム。
【請求項１６】
前記第１経過時間は前記噴射部の共振周波数の逆数である、請求項１１乃至１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１エネルギー付与パルス、前記第２エネルギー付与パルス及び前記切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であり、
前記単一のマルチパルスバーストは四つから六つのパルスを有する、
請求項１１乃至１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
前記切離しパルスに先行する各エネルギー付与パルス間の経過時間が等しい、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１経過時間及び前記第２経過時間を用いる噴射が、あるマルチパルスバースト内の全てのパルス間のタイミングが前記噴射部の共振周波数に基づいているタイミングを用いた液滴の噴射と比較して、少ないサテライト液滴を生成する、請求項１１乃至１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１エネルギー付与パルス、前記第２エネルギー付与パルス及び前記切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であり、
前記マルチパルスバーストが、前記切離しパルスの後に打消しパルスを含む、
請求項１１乃至１９のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、流体の吐出に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電式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室を有し、それらはそれぞれオリフィス及びインクリザーバと流体連通している。インク室の少なくとも一つの壁が、圧電材に結合されている。圧電材は、駆動されると変形する。この変形は壁を変形させ、壁の変形により圧力波を発生させ、圧力波は、最終的にインクをオリフィスから押し出すと共にインクリザーバから追加のインクを引き出す。
【０００３】
より大きい濃度の変化を印刷された画像にもたらすためには、異なるサイズのインク液滴をインク室から吐出することが有効であることが多い。それを行う一つの方法は、圧電材を連続的に駆動することである。圧電材が駆動される度に、ある量のインクがオリフィスから送り出される。駆動が十分に高い周波数（例えばインク室の共振周波数又はそれより高い周波数）かつ適切な速度で行われる場合、ある量のインクが複数回連続的にオリフィスから送り出され、それらは飛翔中に結合して基材上に単一の液滴を形成する。この一つの液滴のサイズは、液滴がオリフィスから基材への飛翔を開始する前に行われる駆動の回数によって決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／１５０９８３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／１７００８８号明細書
【特許文献３】米国特許第７２８１７７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サテライト液滴の数を減らし、被打滴体上の液滴位置を改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、プリントヘッドの噴射部の流体室から流体が吐出されるようにする方法について述べる。アクチュエータが、アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動される。第１経過時間後に、アクチュエータは、アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動される。第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、アクチュエータは、ノズルのオリフィスから出て伸長する流体がノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動され、第２経過時間は、第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数である。
【０００７】
別の態様では、噴射部に対してマルチパルスバーストを生成する方法について述べる。噴射構造に対する２パルスバーストの第１試験パルス及び第２試験パルスが、噴射部に送出される。２パルスバーストの第２試験パルスによってもたらされた噴射部における流体の速度が測定される。２パルスバーストの第１試験パルスと第２試験パルスとの間の経過時間が、漸次増大される。経過時間が漸次増大された後に、２パルスバーストの第２試験パルスによってもたらされた噴射部における流体の速度が測定される。流体の速度に対して第１試験パルスと第２試験パルスとの間の経過時間がプロットされることによりプロットが形成され、このプロットは第１試験パルスと第２試験パルスとの間の漸次増大した複数の経過時間に基づく。プロットにおいて、第１速度ピーク及び第２速度ピークが求められる。マルチパルスバーストが生成され、マルチパルスバーストにおける第１バーストパルスと第２バーストパルスとの間の経過時間が、プロットにおける０から第１速度ピークまでの経過時間であり、マルチパルスバーストにおける第２バーストパルスと第３バーストパルスとの間の経過時間が、プロットにおける０から第２速度ピークまでの経過時間である。
【０００８】
更に別の態様では、流体が吐出されるようにするシステムについて述べる。このシステムは、プリントヘッド及びコントローラを有する。プリントヘッドは、噴射部を有し、噴射部は、流体室と、アクチュエータと、オリフィスを有するノズルと、を含む。コントローラは、アクチュエータと電気的に接続して電気信号を送出することにより、アクチュエータを、アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第１エネルギー付与パルスで駆動し、第１経過時間後に、アクチュエータを、アクチュエータからノズルに向かって流体を押す第２エネルギー付与パルスで駆動し、第２エネルギー付与パルスから測定される第２経過時間後に、アクチュエータを、ノズルのオリフィスから出て伸長する流体がノズル内の流体から切り離されるようにする切離しパルスで駆動し、第２経過時間は、第１経過時間より長く、メニスカス−噴射質量周波数の逆数である。
【０００９】
上述した方法及び技術の実施態様は、以下のうちの一つ又は複数を含むことができる。第１経過時間は噴射部の共振周波数の逆数であってもよい。第１エネルギー付与パルス、第２エネルギー付与パルス及び切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であってもよく、切離しパルスの振幅が、単一のマルチパルスバースト内の他のどのパルスの振幅よりも大きい絶対値を有してもよい。第１エネルギー付与パルス、第２エネルギー付与パルス及び切離しパルスは、全て単一のマルチパルスバーストの部分であってもよく、単一のマルチパルスバーストは四つから六つのパルスを有してもよい。切離しパルスに先行する各エネルギー付与パルス間の経過時間が等しくてもよい。第１経過時間及び第２経過時間を用いる噴射が、あるマルチパルスバースト内の全てのパルス間のタイミングが噴射部の共振周波数に基づいているタイミングを用いた液滴の噴射と比較して、少ないサテライト液滴を生成してもよい。マルチパルスバーストが、切離しパルスの後に打消しパルスを含んでもよい。アクチュエータを第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体をオリフィスから出すことができ、アクチュエータを第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体をオリフィスから出すことができ、アクチュエータを切離しパルスで駆動して、第３の量の流体をオリフィスから出るようにノズル内から移動させることができ、第３の量は、第１の量及び第２の量より多くてもよい。アクチュエータを第１エネルギー付与パルスで駆動して、第１の量の流体をオリフィスから出すことができ、アクチュエータを第２エネルギー付与パルスで駆動して、第２の量の流体をオリフィスから出すことができ、アクチュエータを切離しパルスで駆動して、第３の量の流体をオリフィスから出るようにノズル内から移動させることができ、第３の量の流体は、切離しパルスが付与される時に第１の量の流体及び第２の量の流体が移動している速さよりも速く移動してもよい。０から第１速度ピークまでの経過時間は、噴射部の共振周波数の逆数であってもよい。０から第２速度ピークまでの経過時間は、メニスカス−噴射質量周波数の逆数であってもよい。
【００１０】
実施態様によっては、本明細書で説明する装置又はバースト構造によって、以下の利点のうちの一つ又は複数を提供することができる。噴射装置から、効率的かつ正確に、様々なサイズのインク液滴を吐出することができる。設定される波形即ちバーストの内部周波数により、装置から吐出されるサテライト液滴の形成を防ぐことができる。吐出されるサテライト液滴を少なくすることにより、印刷画像の鮮明性及び明瞭性を向上させることができる。吐出されるサテライト液滴を少なくすることにより、インクがノズルプレート上に着弾して発射失敗の原因となることを防止することもできる。更に、噴射をより安定させることができる。例えば、噴射部内に空気が吸い込まれることを防止することができる。空気吸込みが防止される場合、より多くの噴射部が、本来の機能を果たすことができる。これにより、印刷結果をより正確にすることができる。本明細書で説明する技術を用いて、所与の吐出速度に対してより低い電圧を用いてより多い吐出量をもたらし、噴射の安定性を向上させてサテライトをより少なくする、マルチパルスバーストを生成することができる。
【００１１】
一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プリントヘッドの流体室の概略図である。
【図２】一定の速度で発射する液滴吐出装置から液滴を吐出するための発射パルス間の時間に対する、正規化された液滴速度のプロットである。
【図３】例示的なマルチパルスバーストを示す。
【図４ａ】噴射部内の流体内部のエネルギー移動を示す。
【図４ｂ】噴射部内の流体内部のエネルギー移動を示す。
【図４ｃ】噴射部内の流体内部のエネルギー移動を示す。
【図４ｄ】噴射部内の流体内部のエネルギー移動を示す。
【図４ｅ】噴射部内の流体内部のエネルギー移動を示す。
【図５ａ】複数のパルスを用いた流体の吐出を示す概略図である。
【図５ｂ】複数のパルスを用いた流体の吐出を示す概略図である。
【図５ｃ】複数のパルスを用いた流体の吐出を示す概略図である。
【図５ｄ】複数のパルスを用いた流体の吐出を示す概略図である。
【図５ｅ】複数のパルスを用いた流体の吐出を示す概略図である。
【図５ｆ】複数のパルスを用いた流体の吐出を示す概略図である。
【図６】共振周波数での噴射に伴う潜在的な噴射の問題点を示す概略図である。
【図７】噴射部の共振周波数とノズルの音響容量とによって影響される流体メニスカスの振動のモデルプロットである。
【図８】複数の２パルスバーストを示す。
【図９】パルス分離時間による液滴吐出速度のプロットである。
【図１０】液滴を吐出するための例示的な波形即ちバーストである。
【図１１ａ】バーストが本明細書に示すように構築された複数のパルスを用いた、流体の例示的な吐出を示す概略図である。
【図１１ｂ】バーストが本明細書に示すように構築された複数のパルスを用いた、流体の例示的な吐出を示す概略図である。
【図１１ｃ】バーストが本明細書に示すように構築された複数のパルスを用いた、流体の例示的な吐出を示す概略図である。
【図１１ｄ】バーストが本明細書に示すように構築された複数のパルスを用いた、流体の例示的な吐出を示す概略図である。
【図１１ｅ】バーストが本明細書に示すように構築された複数のパルスを用いた、流体の例示的な吐出を示す概略図である。
【図１１ｆ】バーストが本明細書に示すように構築された複数のパルスを用いた、流体の例示的な吐出を示す概略図である。
【００１３】
それぞれの図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
サテライト液滴の数を減らし、被打滴体上の液滴位置を改善する、液滴吐出方法について述べる。マルチパルスバースト内のパルス間の時間間隔を選定する技術について説明する。パルス間の時間間隔は、噴射部に固有の複数の異なる共振周波数を利用して決められる。
【００１５】
図１は、流体吐出プリンタ（例えば、インクジェットプリンタ）の圧電式プリントヘッド内の多くのインク噴射部のうちの一つの流体室（圧力室）１０を示す。圧力室１０は、圧電材に結合された駆動壁１２を有し、圧電材は、コントローラ１６に制御される電源（例えば、電圧源）１４に接続されている。例えば、圧電材を、電圧源につながれた二つの電極の間に挟むように配置することができる。コントローラ１６は、アクチュエータと電気的に接続していて、アクチュエータに電気信号を送出するように構成されている。圧力室１０の一端にある流路１８が、プリントヘッド内の他の多くの流体室（不図示）が共有する流体リザーバ２０との流体連通を提供する。圧力室１０の他端には、ノズルプレート２４に形成されたオリフィス２２が、圧力室１０の外気との流体連通を提供する。本明細書で述べるノズルは、ノズルプレートの表面の平面内にあるオリフィスと、オリフィスと圧力室との間の構造の少なくとも一部と、の両方を含む。なお、噴射装置の種類によっては、圧力室がノズルオリフィスに直接的に隣接していないものもある。即ち、ノズルと圧力室との間に下降流路や他の構造が存在してもよい。
【００１６】
動作時、コントローラ１６は、吐出されるべき液滴のサイズを示す命令を受け取る。所望のサイズに基づいて、コントローラ１６は、駆動壁１２に励起波形（例えば、時間変化する電圧）即ちバーストを印加する。本明細書において、「バースト」という用語は、単一の液滴を生成するために組み合わせて使用される、時間間隔が短い複数のパルスや電圧スパイクを含む、励起波形を表すものとする。
【００１７】
バーストは、既定の各種のパルスから選択された一つ又は複数のパルスを含む。パルスの大部分は、オリフィス２２から流体を押し出す吐出パルスであるが、一つのバーストの中に、流体を吐出するように作用するのではなく以前のパルスの効果を打ち消す一つ又は複数のパルスが含まれてもよい。既定の各種のパルスから選択されてある特定の励起バーストに組み入れられる吐出パルスの数は、所望の液滴のサイズによって決まる。概して、求められる液滴が大きいほど、それを形成するために必要な流体の量が多くなり、したがって、励起バーストが含む吐出パルスの数が多くなる。
【００１８】
各インク噴射部は、吐出部（噴射部）の長さ方向に伝搬する音波の周期の逆数に関係する固有周波数ｆｊを有する。噴射固有周波数は、噴射性能の様々な要素に影響を与え得る。例えば、噴射固有周波数は、通常、プリントヘッドの周波数応答に影響する。噴射速度は、通常、ある範囲の周波数にわたって一定（例えば、平均速度の５％以内）のままである。以前の駆動パルス（一つ又は複数）に由来する残留圧力及び残留流は、現在の駆動パルスと相互作用して増加的干渉又は減殺的干渉のいずれかをもたらすことがあり、それにより、液滴が本来の発射より高速又は低速で発射されることになる。増加的干渉は、駆動パルスの有効振幅を大きくして液滴速度を上げる。逆に、減殺的干渉は、駆動パルスの有効振幅を小さくして液滴速度を下げる。
【００１９】
駆動パルスが発生させた圧力波は、噴射部の固有周波数、即ち共振周波数で噴射部内を反射して往復する。端的にいえば、圧力波は、圧力室内のそれらの発生箇所から噴射部の端部まで移動し、圧力室内に戻り、そこで後続の駆動パルスに影響を与える。しかしながら、噴射部の様々な部分が部分反射を生じて応答を複雑にする可能性がある。
【００２０】
一般に、インク噴射部の固有周波数は、インク噴射部のデザイン及び噴射されるインクの物性の関数として変化する。実施形態によっては、インク噴射部の固有周波数は、約１５ｋＨｚを上回る。他の実施形態では、インク噴射部の固有周波数は、約３０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚ、例えば約６０ｋＨｚ又は約８０ｋＨｚである。更に別の実施形態では、固有周波数は、約１００ｋＨｚ以上であり、約１２０ｋＨｚ、約１６０ｋＨｚ、又は最大で４００ｋＨｚである。
【００２１】
噴射固有周波数を測定する一つの方法は、容易に計測できる噴射速度応答に基づく。液滴速度の変動の周期性は、噴射部の固有周波数に対応する。図２に示すように、パルス周波数の逆数に対して液滴速度をプロットしてピーク間の時間を計測することにより、液滴速度の変動の周期性を計測することができる。固有周波数は１／τであり、ここでτは速度対時間曲線の局所的な極値間（すなわち、隣接する極大値又は隣接する極小値間）の時間である。
【００２２】
上述したように、単一又は複数パルスのバーストのために噴射パルスを設計する場合、パルスの各部分のタイミングを共振周波数に関連付けることができる。システム内エネルギーが付加的になるように噴射パルスの立上りエッジ及び立下りエッジのタイミングを調整すると、エネルギー効率をよくすることができる。図３に、第１パルス４００及び第２パルス４１５を示す。図３及び図４ａを参照すると、第１パルス４００において、時点４０２と時点４０４との間では、例えばアクチュエータが圧力室を膨張させることにより、圧力室内に負圧が生成される。これにより、圧力波５０２が圧力室からオリフィス２２と噴射部の端部とに向かって広がる。図３及び図４ｂを参照すると、パルスは、時点４０４と時点４０６との間では、圧力波が噴射部のオリフィス２２とは反対側の端部で反射して反射波５０４を形成するのを待つように、タイミングが取られる。噴射部とリザーバとの間のインピーダンス不整合によって、圧力波の符号が変化する。オリフィス２２に向かって移動している初期圧力波５０２の部分５０６は、その軌道を進み続ける。図３及び図４ｃを参照すると、時点４０６は、圧力波５０４が圧力室の中央にある時である。時点４０６と時点４０８との間では、例えばアクチュエータが圧力室を収縮させることにより、正圧が生成される。この生成された正の圧力波が、反射した圧力波５０４に加わることにより、圧力波５０８が作られる。もし圧力波が付加的ではないようにタイミングが選択されたなら、打消しにより、波のエネルギーが増大するのではなく減殺される結果となる。なお、増大したエネルギーは、より大きい波サイズで図示してある。
【００２３】
図３及び図４ｄを参照すると、第１パルス４００の後に第２パルス４１５が印加されるとき、第１パルスの終了の時点４０８と第２パルスの開始の時点４１０との間は、液滴の吐出を待つように、タイミングが取られる。圧力波５１０は、オリフィス２２を包囲するノズル領域で圧力波５０６が跳ね返った反射波である。ノズルのインピーダンスはとても高いので、圧力波の符号は変化しない。圧力波５１０は、重要ではないので、依然として存在するが以下の図には示されない。図３及び図４ｅを参照すると、待機時間には、波５０８がノズルで反射して形成した波５１２が圧力室まで戻る（波５１２ａを参照）のを待つ時間が含まれる。波５０８のエネルギーの一部により流体がオリフィス２２から吐出されるので、ノズルから戻る波５１２のエネルギーは、波５０８と比べて一部が失われている。ノズルからの正の反射波５１２は、符号が変化していない。反射波５１２ａは、圧力室まで移動した後、噴射部の後端で反射して、符号が変化した反射波５１６を形成する。負の反射波５１６ａは、圧力室を通って移動してノズルまで戻る（波５１６ｂ）。反射波５１６ｂは、負であるので、液滴を生成するために使用することができない。反射波５１６ｂは、再びノズルで反射して波５１８を形成し、波５１８は、移動して圧力室に戻り、そこでは波５１８ａとして図示されている。波５１８ａが圧力室内にある時、圧力室を膨張させることは新たなエネルギーを波５１８ａに付加する（図４ａの波５０２の左端部分と同様）。したがって、この時に、図３の第２パルス４１５中の時点４１０と時点４１２との間で、圧力室を充填することが望ましい。エネルギーが波に付加される時に圧力室を充填することが、共振時の発射を引き起こす。
【００２４】
図５ａ〜図５ｆに、複数パルスのバースト（マルチパルスバースト）を用いて液滴を形成する従来の方法の一つを示す。パルス周波数が共振周波数に等しい場合、即ちバーストの各パルス間の時間間隔が噴射部の共振周波数の逆数に等しい場合、噴射のエネルギー効率をとてもよくすることができる。即ち、所与のサイズの液滴に対して、最低の電圧（他のパルス周波数と比較して）によって液滴を吐出することができる。しかしながら、図示するように、駆動パルス間の時間間隔を設定するために噴射周波数のみを用いることは、必ずしも好ましい結果をもたらさない。その理由の一部は、共振時に、流体メニスカスがノズル内にある状態とオリフィスから外側に伸長した状態との間で大きく振動する、ということである。ノズル内の流体に大きなエネルギーが付与され、それは何らかの好ましくない効果の原因となる可能性がある。
【００２５】
マルチパルスバーストの第１パルスが、圧電材に伝えられ、その結果、圧力室に伝えられる。マルチパルスバーストは、ここでは四つのパルスを含む。図５ａに示すように、これにより、ある量の流体がオリフィスから吐出される。流体は流体表面３１０を有し、流体表面３１０は半径方向に対称で端部がやや丸くなっている。待機段階に続いて、コントローラは吐出段階を開始する。吐出段階において、圧電材は圧力室を膨張させるように変形する。これにより、第２圧力波が起きる。図３及び図４ａ〜図４ｅを参照して上述したように、待機段階の時間を正しく設定することで、第１圧力波と第２圧力波とを同位相にすることができ、それにより増加的に重畳させることができる。したがって、組み合わされた第１圧力波及び第２圧力波は、より多くの流体をオリフィスから押し出す。図５ｂに示すように、第１の量の流体（第１パルスによる）と第２の量の流体（第２パルスによる）とが一緒に流体表面３２０を形成する。流体表面３１０に比べて、流体表面３２０は、より大きく、ノズルプレート及びオリフィスから更に伸長する。第１パルスと第２パルスとの間の時間間隔は、噴射部の共振周波数に基づく。場合によっては、時間間隔は共振周波数の倍数である。
【００２６】
図５ｃに示すように、第３パルスが圧電材に伝えられる。第３パルスは、オリフィスから放出される流体に更なる流体を追加する。このとき、流体表面３３０は、丸い末端部と、末端部とオリフィスとの間のやや引き伸ばされた首部と、を有している。図５ｄに示すように、更に第４パルスがアクチュエータに伝えられ、第４パルスは、流体表面３４０の丸い末端部をより大きく成長させ、末端部とオリフィスとの間の引き伸ばされた首部を細く長くする。首部の長さ及びメニスカス振動の作用によって、流体は首部に沿った複数の箇所で切れる傾向がある。末端部に最も近い第１切断箇所３４２は、そこで流体が分離して主液滴を形成する場所を示す。第１切断箇所３４２とオリフィスとの間の第２切断箇所３４４は、第１切断箇所３４２と共に、主液滴に付随するサテライト液滴を画成する。オリフィスに近い第３切断箇所３４６は、第２切断箇所３４４と共に、第２サテライト液滴を画成する。
【００２７】
図５ｅに示すように、主液滴３５０は、サテライト液滴３５２及び３５４から分離される。主液滴は、軌道に沿って被打滴体に向かって移動する。図５ｆに示すように、主液滴３５０が主軌道に沿って進む一方、サテライト液滴３５２及び３５４は主軌道とは別の軌道に沿って進む。サテライト液滴３５２及び３５４は質量が比較的小さいので、それらの移動は静電力及び空気圧から比較的大きな影響を受ける。場合によっては、サテライト液滴は、被打滴体上の主液滴３５０が着弾する位置とは別の位置に着弾する可能性がある。他の場合では、サテライト液滴がノズルプレートに再着弾する可能性もある。サテライト液滴がノズルプレート上のあるオリフィス（それらが発生したオリフィス又は別のオリフィス）の近くに再着弾した場合、それらは、続いて吐出される流体を、流体表面３１０及び３２０とは異なり半径方向に非対称の形状で、オリフィスから伸長させる可能性がある。例えば、メニスカスが、ノズルプレート上のオリフィスの周囲ににじみ出る可能性がある。流体がオリフィスから非対称に出るため、液滴吐出が、曲がって、主軌道即ち所望の軌道以外の軌道で起こる可能性がある。
【００２８】
図６は、共振周波数での噴射に伴う別の潜在的問題を示す。流体３６５がオリフィスから吐出されると、それに応じてメニスカス３６０がノズル内に引き戻される可能性がある。既にノズルから出て伸長している流体３６５に更なる流体が加わり、メニスカスがノズルより後方に振動を始めると、空気ポケット３７０がノズル内に取り込まれる可能性がある。そして、これらの吸い込まれた空気のポケットは、噴射機構に後続の液滴の発射を失敗させる可能性がある。例えば、所望量より少ない流体で液滴が形成されたり、液滴が望まれる時にノズルから流体が全く吐出されなかったりする可能性がある。
【００２９】
サテライト液滴を生成しないようにするために、バーストのパルスの少なくとも一つのタイミングを、噴射部の共振周波数の逆数以外の時間に基づかせることができる。実施態様によっては、各バーストのパルスのタイミングを取るために、噴射部の共振周波数又は公称噴射共振（音響伝搬時間）とノズルの音響容量とが共に用いられる。ノズルの音響容量を流体の質量と組み合わせることにより、メニスカス−噴射質量共振（meniscus-jet mass resonance）が得られる。実施態様によっては、メニスカス−噴射質量共振は、比較的低エネルギーの共振である。メニスカス−噴射質量共振は、バースト内のパルスの少なくとも二つの間の時間間隔の基礎とすることができる。実施態様又は構造によっては、噴射部の共振周波数は、主に、圧力室のコンプライアンスと圧力室内の流体の質量とによって決まる。実施態様によっては、ノズルの音響容量は、主に、ノズルにおける表面張力とノズルの直径とに基づく。
【００３０】
図５ｅ及び図５ｆに示すように、メニスカス３６０は、ノズル内にある状態からノズルの外側に伸長する状態まで振動する。メニスカスの動きを図７に示すようにモデル化することによって、後述するように、最適なパルス分離及びバースト分離を決めることができる。
【００３１】
図７に示すように、流量（即ちノズル内の流れ）を時間の関数としてモデル化することにより、共振周波数及び音響容量を知るか推定することができる。より詳細に後述するように、例えばプリントヘッド用にハードウェア制御又はソフトウェア制御を構築する技術者であるマルチパルスバーストの設計者は、バースト間の時間間隔を選定するために、モデル化されたデータを用いることができる。実際に、マルチパルスバーストがこのモデル化された挙動に基づいて作成されると、パルス間のタイミングを、満足な噴射挙動を達成するために、プリントヘッド内の噴射部の現実の挙動に基づいて比較的迅速に調整することができる。
【００３２】
モデル化されたデータの説明に戻ると、モデルは、単一パルスが印加された時の噴射部の挙動を示す。流量（ｙ軸に取る）は、ノズル内の流れの量であり、必ずしもノズルから吐出されて分離する流れの量ではない。即ち、流量は、あるパルスが圧力室に届いた後にメニスカスがノズル内からオリフィスの外まで振動する際のメニスカスの動きを示す。モデルでは、持続時間が共振周波数より短い単一パルスが印加される。初期摂動の後、インクは、共振周波数とメニスカス−噴射質量共振周波数との両方で振動する。モデルは、流体特性に依存し、噴射部を、吐出される流体に特性が類似する例示的なモデリング流体でモデル化することができる。これにより、異なるタイプの流体に対して異なるバーストを生成することができる。
【００３３】
アクチュエータは、まず圧力室を膨張させ、リザーバ及びオリフィスから流体を引き出すことにより圧力室を流体で充填する。圧力室とオリフィスとの間の距離のために、圧力室の動きは遅れてオリフィスに効果を与える。モデルはノズルにおける動きを示すので、時刻０ではすぐには何も起こらない。時刻０の後、流れは負の流量であるように見える。そして、圧力室が圧縮され、流体がオリフィスから押し出される。そして、噴射部の共振がメニスカスを振動させ、この振動は比較的高い周波数の正弦波成分として観察される。それに応じて、ノズルの音響容量がノズル内の流体の質量と共にメニスカスの比較的遅い振動を起こし、この振動は、前記比較的高い周波数の波に重なった、比較的低い周波数の正弦波として観察される。このように、発射パルスがエネルギーをシステムに付与し、それによってシステムがその様々な共振で振動する。システムの共振は、入力エネルギーをフィルタリングして適当な周波数のエネルギーのみを取得する。前記比較的低い周波数は、噴射流体質量及びノズルコンプライアンスの共振によってもたらされる。したがって、共振周波数を、プロットの第１周波数寄与部分（前記比較的高い周波数の波形に対する寄与）から導出することができる。特に、共振周波数は、流量プロットの第１部分における隣接する極値間の時間間隔の逆数に等しい。モデルが想定する流体の質量が分かる場合には、ノズルの音響容量を、プロットの第２周波数寄与部分（前記比較的低い周波数の寄与）から導出することができる。特に、メニスカス−噴射質量共振に起因する波形寄与の周波数は、流量プロットの、共振周波数が重なった比較的遅い正弦波のピーク間の時間間隔の逆数に等しい。図示するように、共振周波数は、メニスカス−噴射質量共振周波数よりはるかに高い周波数である。共振周波数によって生成される流量の二つのピーク間の時間間隔を、時間Ａとして示す。メニスカス−噴射質量共振によって生成される流量の二つのピーク間の時間間隔を、時間Ｂとして示す（メニスカス−噴射質量共振に起因する流量の振動のピークは点４２０にある）。なお、音響容量ピーク４２０は、共振周波数のピークと一致しないこともある。メニスカス−質量共振に起因する正弦波形の曲線を、曲線群から共振周波数の寄与を除去することによって確定することができる。周波数寄与を分離するために、フーリエ解析を用いることができる。
【００３４】
図８及び図９に示すように、モデル化されたデータを用いて例示的なマルチパルスバースト内のパルス間の経過時間を決めるのに有用なデータを集めた後、バースト内の二つのパルス間の分離時間６１０を、実験的に試験して、噴射の質（例えば、安定性、サテライトの低減又は噴射真直度のいずれか又は複数）を向上させるために変更することができる。試験される分離時間は、共振周波数に基づく分離時間である。モデリングデータに現われた高い方の周波数に基づいて、２パルスのバースト６１５が生成される。したがって、第１パルスの開始から第２パルスの開始までの時間間隔は、モデルの共振周波数の逆数である。
【００３５】
このシステムを、ストロボシステムを用いて観察することができる。あるバースト中の様々な時刻にストロボ光を発するように設定して画像を取得する。動画にまとめることができる連続画像を取り込むには画像取り込み電子機器が低速すぎるので、複数の異なるパルスにわたって発射パルスの開始から異なる遅延時間で取得された画像を組み合わせることにより、動画を作成する。ストロボシステムを用いることにより、オリフィスから出る液滴の速度を測定することができる。
【００３６】
次いで、バースト内のパルス間の分離時間が変更される。これらの変更は、ストロボシステムを用いて観察される。更に後述するように、流体液滴速度がピークに達するパルス分離時間を、マルチパルスバースト内のパルス間の時間間隔として使用することができる。この時間間隔は、図７のモデルから分かる時間間隔と同じであってもやや異なってもよい。図８において、図示された最初の二つのパルスは、単一バースト内のパルスである。図８に図示された第１パルスと第３パルスとの間の最小時間間隔は、あるバーストの時間の長さであり、それを、例えば図７のモデリングを用いて、ノズル内のエネルギーが完全に減衰するのにどれくらいかかるかを求めることによって見積もることができる。エネルギーの全てが減衰するのにかかる時間は、噴射部の実施態様によっては、２マイクロ秒から５マイクロ秒であり得る。
【００３７】
単一バースト内の二つのパルス間の時間間隔の変化の効果は、図９に示すようにグラフ化される。バースト６１５内のパルス間の時間間隔をｘ軸に取る。パルス分離時間６１０を変化させて、即ちパルス分離時間を調整することにより、パルス変動時間に基づいて吐出の速度を決めることができる。液滴吐出の速度をｙ軸に取る。図８に示すように、この情報を生成するために、一つのバーストにつき二つのパルスだけ噴射部に伝えられる。図３及び図４ａ〜図４ｆを参照して説明したように、第１パルスは、噴射部内で流体を移動させ、それによりノズル内の流体にエネルギーを付与し、メニスカスをノズルのオリフィスから外へ伸長させてその後ノズル内に戻るように振動させる。そして、第２パルスのタイミングにより、流体に付与されるエネルギーがノズル内の流体に対して増加的に作用するか減殺的に作用するかが決まる。第２パルスが到着した時にメニスカスがノズル内に深くある場合には、概して、液滴はメニスカスがより外側にある場合に比べて遅い。流体速度の第１ピークＡは、噴射部の共振周波数で発生する。第２ピークＢは、メニスカス−噴射質量周波数で発生する。０からピークＡまでの時間は時間１に等しい。０からピークＢまでの時間は時間２に等しい。時間２は常に時間１より長い。時間２を、切離しパルスと切離しパルスの直前のパルスとの間の時間として用いることができる。したがって、マルチパルスバースト内の全ての利用可能なパルスを考慮するときに、エネルギー打消しパルスを最後のパルスとして考慮しないものとすると、時間２は、最後のパルス即ち切離しパルスと最後から２番目のパルスとの間の時間である。バーストが打消しパルスを最終パルスとして含む場合には、時間２は、最後から３番目のパルスと最後から２番目のパルスとの間の時間である。打消しパルスは、噴射部内のエネルギーの一部を減衰させるようにタイミングが取られる。これにより、液滴の噴射をより安定させることができる。場合によっては、時間１は、モデル化されたデータの時間Ａに等しい。場合によっては、時間２は、モデル化されたデータの時間Ｂに等しい。しかしながら、噴射部の実験的な試験により、これが真か否かが定まる。
【００３８】
パルス分離時間を決めるために噴射部をモデル化するステップを省略して単に実験的方法を用いることが理論的には可能であるが、多くの変数があるので、バースト内のパルス間の理想的なタイミングを効率的に求めることは困難である。そこで、モデリングデータを使えば、バースト設計者は開始点を得られるのでパルス間のタイミングをより迅速に決めることができる。
【００３９】
噴射部を実験的に試験することによって時間１及び２が決められると、これらの時間を用いて、印刷動作中のバースト内のパルスのタイミングを選定することができる。各バーストは、複数のパルスを含む。各パルスを、圧力室の容積が増大する時に対応する「充填」傾斜と、圧力室の容積が減少する時に対応する「発射」傾斜（充填傾斜に対して反対の勾配）とを有するものとして特徴付けることができる。マルチパルスバーストには、一続きの充填傾斜及び発射傾斜がある。充填時間及び発射時間、又はパルスの長さ（即ちパルスの幅）もまた、実験的に確定することができる。
【００４０】
図９に示す結果を用いて、噴射部の共振周波数とノズルのメニスカス−噴射質量周波数とを測定することができる。これらの周波数は噴射される流体の特性に依存するので、これらの周波数を求めるために使用されるモデリング又は実験的試験は、噴射される流体の特性を利用することができる。これらの周波数を用いて、バーストの最短の長さ又はバースト分離時間や、バースト内のパルスのうちのいくつかの間のタイミングを、決めることができる。通常、バースト長やバースト分離時間は、仕様によって液滴発射周波数要件により設定される。各ノズルに連続的に発射させることが可能である場合、バースト長はこの仕様を超えることができない。バースト長を、液滴が吐出されることが望まれる頻度（通常、可能な限り高速である）によって設定することができる。実施態様によっては、周波数は、１０ｋＨｚを上回り、例えば２０ｋＨｚ又は２５ｋＨｚで、最高２００ｋＨｚであり得る。
【００４１】
次いで、図９に示す結果を用いて、バースト内の初期のパルス、即ちエネルギー付与パルス間の時間間隔、及び切離しパルスと切離しパルスの直前のパルスとの間の時間間隔が決められ、バーストが形成される。これらの時間間隔及び周波数を、メモリに格納することができる。印刷時には、所望の液滴のサイズにより、液滴を形成するためにパルスのうちのどれをバーストに用いるかが決まる。そして、所望の液滴サイズをもたらすバーストのパルスが、コントローラにより、所望の時刻に所望のサイズの液滴を吐出するように生成される。一つのプリントヘッドには多くの噴射部があり、かつ多くのプリントヘッドが同時に発射している可能性があるので、マルチパルスバーストが、液滴の吐出が適切に同期して液滴の吐出により所望の画像が被打滴体上に形成されるように、複数の噴射部に同時に又は時間間隔を置いて印加される（液滴が不要の場合は、印加されない）。
【００４２】
図１０を参照すると、一つのバースト期間中に一つの液滴のみが吐出されるようにすることができる。あるダイにおける全ての噴射部について、ある印刷プロセス中で、各バースト期間は互いに等しい。バースト期間は、時間１に「切離しパルスＰｂに先行するエネルギー付与パルスの個数Ｐｅから１を引いた差」を掛けた積を時間２に足した和を上回る時間３であるように選択される。
【００４３】
バースト期間（時間３）＞ 時間２＋時間１×(Ｐｅ−１)
バーストにおける、流体液滴をノズル内の流体から分離させるパルスを、切離しパルスと呼ぶ。切離しパルスは、吐出パルスでもある。
【００４４】
図示されている第１バースト８００は、六つのパルスを含む。実施態様によっては、切離しパルス８１０は、バースト内の全てのパルスの中で最大の振幅を有する。実施態様によっては、切離しパルスに先行する各パルスは、他の先行パルスと振幅が同じである。実施態様によっては、各先行パルスは振幅が異なる。例えば、パルスの振幅は、単調に増大していてもよい。バースト内の最初のパルス８２０の振幅が最小であってもよく、バースト内の各パルスの振幅が時間の経過につれて線形又は非線形に増大していてもよい。或いは、振幅の増大を、単調以外とすることができ、又は変化させることができる。他のバーストは、より多い又はより少ないパルスを含んでもよい。例えば、バーストは、二つのみ、三つ、四つ、五つ、又はそれ以上の数のパルスを含んでもよい。バーストで利用される最大数のパルスを用いて、最大サイズの液滴を吐出することができる。最終パルスと組み合わせて、切離しパルスに先行するパルスを一つ又は複数選択することにより、より小さい液滴を吐出することができる。例えば、２単位量のインクから形成される流体液滴を、第１吐出パルス及び最終吐出パルス、最後から２番目のパルス及び最終吐出パルス、又は他のパルスのいずれかと最終パルスとの組合せによって、形成することができる。パルスの振幅により、吐出パルスによって吐出される流体の運動量を制御することができる。次に示すバースト８４０では、第１、第２、第４及び最終吐出パルスを用いて液滴が形成される。このように、液滴のために選択されるパルスは、連続したパルスでなくてもよい。任意に、最終吐出パルス即ち切離しパルス８１０に、打消しパルス８３０が続いてもよい。打消しパルス８３０は、メニスカスの残留運動が次に噴射される液滴に影響することを防ぐことができる。後続する時間に流体の吐出が不要の場合は、バーストのパルスがアクチュエータに全く伝えられない。
【００４５】
バースト時間として、第１バースト内の第１吐出パルスの開始から直後のバースト内の第１吐出パルスまでが測定されるように示しているが、バーストタイミングとして、一つのバースト内の一つの切離しパルスから直後のバースト内の切離しパルスまでが測定されることも可能である。
【００４６】
図１０は下方に伸長するパルスを示すが、これは、駆動回路で使用される電圧及び電流の実際の符号に関する何かを示唆するように意図されるものではない。また、パルスは、台形パルスとして示されているが、その代わりに他のパルス形状を適用することも可能である。
【００４７】
図１１ａ〜図１１ｅに、四つのパルスを用いて形成される液滴が示されている。図１１ａ及び１１ｂに示すように、第１パルスは、オリフィスから第１の体積の流体を吐出し、第２パルスは、オリフィスから第２の体積の流体を吐出し、それが第１の体積に付加される。異なるパルスによる流体の各体積は、カメラで観察した場合、互いから区別可能であり得る。例えば、液滴形成を、上述したようにストロボ照射法によって観察することができる。形成中の液滴に各体積の流体が付加される際に、側面から（即ち、ノズルプレートに対して平行な角度に沿って）見た液滴の輪郭は、一つのパルスによって吐出された体積である外側に隆起するか又は湾曲する領域９０５を呈し、内側に湾曲した領域９１０（図１１ｂ参照）又は二つの体積の間の狭い領域９１５（図１１ｃ参照）を含む。図１１ｃにおいて、第３パルスが、第１パルス及び第２パルスによる流体に更なる流体を付加する。図１１ｄに示すように、最大振幅のパルスであって液滴をノズル内の流体から切り離す第４パルス、即ち切離しパルスは、吐出された流体を、第１、第２及び第３パルスによって吐出された流体に追い付くのに十分な速度とする。実施態様によっては、切離しパルスによってエネルギーが与えられた流体の速度は、切離しパルスが発生した時にオリフィスの外側にある流体の速度より大きい。上述したように、各エネルギー付与パルスによる流体の体積は、互いに同じでも異なってもよい。例えば、各エネルギーパルスによって、バースト内の先行パルスより大きな体積の流体をオリフィスから出すことができる。実施態様によっては、切離しパルスによってオリフィスから出される流体の体積は、どのエネルギー付与パルスによってオリフィスから出される流体の体積よりも大きい。切離しの直前では、図１１ｅに示すように、液滴９２０は、尾が長い細い部分９３０によってノズル内の流体に接続された、流体の球状の塊である。
【００４８】
図１１ｆは、切離し後の液滴９２０を示す。液滴が切り離される際のサテライトは図１１ｆには図示されていないが、サテライト液滴を生じないで各液滴を噴射することは困難である。しかしながら、本明細書で説明するバーストの構造は、サテライトの数を、他のバーストを用いて流体液滴を吐出する場合に形成される数に比べて低減させる。また、バーストは、サテライト液滴の方向の均一性を向上させるなどのように、噴射されるサテライト液滴の方向も制御することができる。或いは又は更に、本明細書で説明するようにバーストを構成することにより、サテライト液滴のサイズを調整することができる。
【００４９】
これは、音響容量によって決まる振動でメニスカスがわずかに突出した時に切離しパルスを印加すると、安定性が向上した噴射及び直線性が向上した液滴軌道がもたらされる傾向にあるためである。噴射共振のみでは、大量の激しい動きがもたらされる可能性がある。この激しい動きにより、噴射が不安定になる可能性がある。したがって、オリフィスからの流体の突出のみと一致させてパルスを発生させる時間を決めることは、サテライト液滴や空気の取り込みや屈曲した噴射を防止するためには不十分である可能性がある。そこで、切離しパルスの時間調整のためにメニスカス−噴射質量周波数を用いると、噴射を改善することができる。いくつかのパルス（例えば、バースト内の初期のパルス）の間の時間間隔として噴射共振周波数の逆数を用いることは、アクチュエータへの入力電圧に比してノズル内の流体に大量の質量運動を提供するため、有益であり得る。
【００５０】
本明細書で特にコントローラに関連して説明されている発明の主題及び動作の実施態様を、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア若しくはファームウェア、若しくは本明細書で開示した構造及びそれらの構造的均等物を含むハードウェア、又はそれらのうちの一つ若しくは複数の組合せで、実現することができる。本明細書に記載されている発明の主題の実施態様を、一つ又は複数のコンピュータプログラム（即ち、データ処理装置に実行させるため又はその動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上にコード化された、コンピュータプログラム命令の一つ又は複数のモジュール）として実現することができる。或いは又は更に、プログラム命令を、データ処理装置に実行させるために好適な受信装置に伝送されるように情報をコード化するように生成される、人工的に生成された伝搬信号（例えば、機械により生成される電気、光又は電磁信号）でコード化することができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶デバイス、コンピュータ可読記憶基板、ランダム若しくはシリアルアクセスメモリアレイ若しくはデバイス、又はそれらのうちの一つ若しくは複数の組合せでもよく、或いはそこに含まれてもよい。更に、コンピュータ記憶媒体は伝搬信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に生成された伝搬信号にコード化されたコンピュータプログラム命令の供給元又は供給先であり得る。また、コンピュータ記憶媒体は、一つ又は複数の別個の物理的コンポーネント若しくは媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク又は他の記憶デバイス）でもよく、或いはそこに含まれてもよい。
【００５１】
本明細書で説明した動作を、一つ又は複数のコンピュータ可読記憶デバイスに格納されるか或いは他のソースから受け取られるデータに対して、データ処理装置が実行する動作として実現することができる。
【００５２】
「データ処理装置」という用語は、例としてプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、システムオンチップ、又はそれらの複数若しくは組合せを含む、データを処理する全ての種類の装置、デバイス及び機械を包含する。装置は、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含みうる。また、装置は、ハードウェアに加えて、当該コンピュータプログラム用の実行環境を生成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想機械又はそれらのうちの一つ若しくは複数の組合せを構成するコードも含みうる。装置及び実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティング及びグリッドコンピューティングインフラストラクチャなどの様々な異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを具現化することができる。
【００５３】
本明細書で説明したプロセス及び論理フローを、入力データに作用して出力を生成することにより動作を実行するように一つ又は複数のコンピュータプログラムを実行する一つ又は複数のプログラマブルプロセッサによって実行することができる。プロセス及び論理フローを、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行することも可能であり、かつ装置をそうした回路として実現することも可能である。
【００５４】
コンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサには、例えば、汎用及び専用マイクロプロセッサ及びあらゆる種類のデジタルコンピュータの任意の一つ又は複数のプロセッサがある。一般に、プロセッサは、読取専用メモリ若しくはランダムアクセスメモリ又はそれらの両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの基本要素は、命令に従って動作を実行するプロセッサ並びに命令及びデータを格納する一つ又は複数のメモリデバイスである。また、一般に、コンピュータは、データを格納する一つ若しくは複数の大容量記憶デバイス、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク若しくは光ディスクも含み、又は、それらからデータを受け取り若しくはそこにデータを転送し若しくはその両方を行うように動作可能に結合される。しかしながら、コンピュータは、こうしたデバイスを有していることは必須ではない。コンピュータプログラム命令及びデータを格納するのに好適なデバイスは、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスク又はリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、並びにＣＤ−ＲＯＭディスク及びＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどの光磁気ディスク、を含む、全ての形式の不揮発性メモリ、媒体及びメモリデバイスがある。プロセッサ及びメモリを、専用論理回路で補完するか又はそこに組み込むことができる。
【００５５】
本明細書で説明した発明の主題の実施態様を、ユーザとの対話を提供するために、ＣＲＴ（ブラウン管）又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタなどのユーザに対して情報を表示する表示装置とユーザのコンピュータ入力を可能にするキーボード及びマウス又はトラックボールなどのポインティングデバイスとを有するコンピュータで実現することができる。他の種類のデバイスを用いて、ユーザとの対話を同様に提供することができ、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、視覚フィードバック、聴覚フィードバック又は触覚フィードバックなどのどのような形式の知覚フィードバックでもよく、ユーザからの入力を、音響入力、発話入力又は触覚入力を含むどのような形式でも受け取ることができる。更に、コンピュータは、ユーザが使用するデバイスに文書を送信しかつそこから文書を受信することにより、例えばユーザのクライアントデバイスのウェブブラウザから受け取る入力に応じてウェブブラウザにウェブページを送信することにより、ユーザと対話することができる。
【００５６】
多数の実施形態について説明してきた。しかしながら、様々な変更を行い得ることが理解されよう。例えば、本明細書で言及する流体は、インクであり得るが、オリフィスから出されるのに好適な粘度を有する生物学的材料、電子材料又は他の材料でもあり得る。したがって、他の実施形態は以下の特許請求の内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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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１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１１ｅ】
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【図１１ｆ】
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