(57)【要約】【課題】複数パルス波形で可変サイズ小滴を発生するように小滴放出装置を駆動するための方法及び装置を提供する。【解決手段】一実施形態では、アクチュエータを有する小滴放出装置を駆動するための方法は、少なくとも１つの駆動パルス及び少なくとも１つの離脱パルスを有する複数パルス波形をアクチュエータに印加することを含む。更に、この方法は、少なくとも１つの駆動パルスで流体の小滴を形成することも含む。更に、この方法は、少なくとも１つの離脱パルスで小滴の離脱を加速することも含む。更に、この方法は、小滴放出装置が、複数パルス波形のパルスに応答して流体の小滴を放出するようにさせることも含む。離脱パルスは、小滴の尾部質量を減少するために少なくとも１つの駆動パルスにより形成された小滴の離脱を生じさせる。【選択図】図８
2014024060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ及びノズルを有する小滴放出装置を駆動するための方法において、
少なくとも１つの駆動パルス及びその少なくとも１つの駆動パルスに続く離脱パルスを有する複数パルス波形を前記アクチュエータに印加するステップと、
前記少なくとも１つの駆動パルスで流体の小滴を形成するステップと、
サブ小滴の形成を生じることなく、前記離脱パルスを使用して、ノズルに生じる小滴の離脱を加速するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
前記離脱パルスに対するノズルのジェット応答は、ほぼゼロである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記小滴放出装置が、前記複数パルス波形のパルスに応答して小滴を放出するようにさせるステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの駆動パルスは、前記小滴放出装置の周波数応答においてほぼ最大小滴速度に同調され、更に、前記離脱パルスは、前記小滴放出装置の周波数応答においてほぼ最小小滴速度に同調される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記小滴放出装置が、前記複数パルス波形のパルスに応答して流体の付加的な小滴を放出するようにさせるステップを更に備えた、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記複数パルス波形は、更に、２つの駆動パルス及びそれに続く離脱パルスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記離脱パルスのピーク電圧は、第１の駆動パルスのピーク電圧より小さく、更に、このピーク電圧は、第２の駆動パルスのピーク電圧より小さい、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第１及び第２の駆動パルスは、離脱パルスによって質量が減少された大きな小滴を形成する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記離脱パルスは、放出ノズルからの小滴の尾部の滑らかな抽出を妨げ、小滴の頭部における質量の割合を増加させる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ポンピングチャンバーから流体の小滴を放出するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータに結合された駆動電子装置と、
を備え、動作中に、前記駆動電子装置は、少なくとも１つの駆動パルス及び離脱パルスを有する複数パルス波形で前記アクチュエータを駆動して、少なくとも１つの駆動パルスで流体の小滴を形成すると共に、離脱パルスでサブ小滴の形成を生じることなく、離脱パルスを使用して、ノズルに形成される小滴の離脱を加速する、装置。
【請求項１１】
前記離脱パルスに対するノズルのジェット応答は、ほぼゼロである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記駆動電子装置は、前記アクチュエータが、複数パルス波形のパルスに応答して小滴を放出するようにさせる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの駆動パルスは、前記小滴放出装置の周波数応答において最大小滴速度付近に同調され、更に、前記離脱パルスは、前記アクチュエータの周波数応答において最小小滴速度付近に同調される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数パルス波形は、更に、離脱パルスの前に生じる少なくとも２つの駆動パルスを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
尾部質量減少小滴である小滴を放出するために、前記離脱パルスのピーク電圧は、第１の駆動パルスのピーク電圧より小さく、更に、このピーク電圧は、第２の駆動パルスのピーク電圧より小さい、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
小滴は、小滴質量の８０％より多くを小滴の頭部に有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
小滴頭部における小滴質量の量は、離脱パルスのピーク電圧に基づくものであって、離脱パルスのピーク電圧が上昇するにつれて小滴頭部における小滴質量の量が増加するようにされた、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
インクジェットモジュールを備え、このインクジェットモジュールは、
ポンピングチャンバーから流体の小滴を放出するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータに結合された駆動電子装置と、
を備え、動作中に、前記駆動電子装置は、少なくとも２つの駆動パルス及び離脱パルスを有する複数パルス波形で前記アクチュエータを駆動して、流体の小滴を形成すると共に、離脱パルスでサブ小滴の形成を生じることなく、離脱パルスを使用して、ノズルに形成される小滴の離脱を加速する、プリントヘッド。
【請求項１９】
前記離脱パルスでのノズルのジェット応答は、ほぼゼロである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記駆動電子装置は、前記アクチュエータが、複数パルス波形のパルスに応答して小滴を放出するようにさせる、請求項１８に記載のプリントヘッド。
【請求項２１】
前記複数パルス波形は、更に、２つの離脱パルスの前に生じる２つの駆動パルスを含む、請求項２０に記載のプリントヘッド。
【請求項２２】
第１の離脱パルスは、複数パルス波形において第２の駆動パルスの約６マイクロ秒後に生じる、請求項２１に記載のプリントヘッド。
【請求項２３】
前記インクジェットモジュールは、更に、カーボン本体、強化プレート、空洞プレート、第１フレックスプリント、ノズルプレート、インク充填通路、及び第２フレックスプリントを含む、請求項１８に記載のプリントヘッド。
【請求項２４】
前記アクチュエータは、前記パルスに応答してポンピングチャンバー内の流体の圧力を変化させるように動作できる、請求項１８に記載のプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小滴放出に係り、より詳細には、尾部質量の低い小滴の放出に係る。
【０００２】
本出願は、２００８年５月２３日に出願の同時係争中の米国プロビジョナル特許出願第６１／０５５，６４０号に係り、本出願は、３５ＵＳＣ  §１１９（ｅ）のもとでプロビジョナル出願日の利益を主張するものであり、参考としてここにそのまま援用される。
【背景技術】
【０００３】
小滴放出装置は、種々の目的で使用されており、最も一般的には、種々の媒体に映像をプリントするために使用されている。それらは、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称される。滴下オンデマンド(drop-on-demand)の小滴放出装置が、その融通性及び経済性のために、多くの用途で使用されている。滴下オンデマンドの装置は、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つ以上の小滴を放出する。複数パルス波形の異なる部分を選択的に作動して、小滴を発生する。１つ以上の駆動パルスが小滴を形成し、１つ以上の離脱パルスが小滴放出装置のノズルからの小滴の離脱を開始する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
小滴放出装置は、典型的に、流体供給源からノズル経路への流体経路を含む。ノズル経路は、小滴が放出されるノズル開口で終わる。小滴の放出は、流体経路の流体をアクチュエータで加圧することにより制御され、アクチュエータは、例えば、圧電偏向器、熱バブルジェット（登録商標）発生器又は静電偏向要素である。典型的なプリントヘッドは、対応するノズル開口及び関連アクチュエータをもつ流体経路のアレイを有し、各ノズル開口からの小滴の放出は、独立して制御することができる。滴下オンデマンドプリントヘッドでは、各アクチュエータは、プリントヘッド及び基板が互いに移動されるときに特定のターゲットピクセル位置に小滴を放出するように選択的に作動される。小滴の質量は、小滴の頭部及び尾部に分布される。小滴の「尾部」とは、尾部の離脱が生じるまで、小滴の頭部即ち小滴の先導部をノズルに接続している流体のフィラメントを指す。小滴の尾部は、多くの場合、小滴の先導部よりゆっくり進行する。ある場合には、小滴の尾部は、小滴の主本体と同じ位置に到着しない衛星又は個別の小滴を形成する。従って、小滴の尾部は、放出器の全体的性能を低下させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
複数パルス波形で可変サイズ小滴を発生するように小滴放出装置を駆動するための方法及び装置がここに説明される。一実施形態では、アクチュエータを有する小滴放出装置を駆動するための方法は、少なくとも１つの駆動パルス及び少なくとも１つの離脱パルスを有する複数パルス波形をアクチュエータに印加することを含む。更に、この方法は、少なくとも１つの駆動パルスで流体の小滴を形成することも含む。更に、この方法は、少なくとも１つの離脱パルスで小滴の離脱を加速することも含む。更に、この方法は、小滴放出装置が、複数パルス波形のパルスに応答して流体の小滴を放出するようにさせることも含む。離脱パルスは、小滴の尾部質量を減少するために少なくとも１つの駆動パルスにより形成された小滴の離脱を生じさせる。
【０００６】
本発明は、以下、添付図面を参照して一例として説明するが、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による剪断モード圧電インクジェットプリントヘッドの分解図である。
【図２】一実施形態によるインクジェットモジュールの断面側面図である。
【図３】一実施形態によるインクジェットモジュールの斜視図で、ポンピングチャンバー及び圧電素子に対する電極の位置を示す図である。
【図４Ａ】図４Ｂ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。
【図４Ｂ】インクジェットモジュールの別の実施形態を示す。
【図５】別の実施形態による剪断モード圧電インクジェットプリントヘッドを示す。
【図６】一実施形態による空洞プレートを示すインクジェットモジュールの斜視図である。
【図７】尾部質量の低い小滴を発生するように複数パルス波形で小滴放出装置を駆動するための一実施形態のフローチャートである。
【図８】一実施形態による２つの駆動パルス及び１つの離脱パルスをもつ複数パルス波形を示す。
【図９】一実施形態による小滴速度・対・周波数応答のグラフである。
【図１０】一実施形態による小滴頭部質量割合・対・離脱パルス電圧のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
複数パルス波形で可変サイズ小滴を発生するように小滴放出装置を駆動するための方法及び装置について、以下に説明する。一実施形態では、アクチュエータを有する小滴放出装置を駆動するための方法は、少なくとも１つの駆動パルス及び少なくとも１つの離脱パルスを有する複数パルス波形をアクチュエータに印加することを含む。更に、この方法は、少なくとも１つの駆動パルスで流体の小滴を形成することも含む。更に、この方法は、少なくとも１つの離脱パルスで小滴の離脱を加速することも含む。離脱パルスは、サブ小滴又は衛星を形成せずに小滴の離脱を加速する。というのは、小滴放出装置のジェット速度応答（例えば、放出小滴速度）が離脱パルスに対してほぼゼロだからである。更に、この方法は、小滴放出装置が、複数パルス波形のパルスに応答して小滴を放出するようにさせることも含む。離脱パルスは、小滴の尾部質量を減少し且つ潜在的に最小にするために少なくとも１つの駆動パルスにより形成された小滴の離脱を生じさせる。これは、プリンティング用途に対して映像の質及び製品の質を改善する。
【０００９】
ある実施形態では、小滴放出装置は、複数パルス波形のパルスに応答して、又は付加的な複数パルス波形のパルスに応答して、流体の付加的な小滴を放出する。
【００１０】
図１は、一実施形態による剪断モード圧電インクジェットプリントヘッドの分解図である。図１を参照すれば、圧電インクジェットヘッド２は、複数のモジュール４、６を備え、これらはカラー素子１０へとアッセンブルされ、これには、マニホールドプレート１２及びオリフィスプレート１４が取り付けられる。圧電インクジェットヘッド２は、種々の形式のプリントヘッドの一例である。一実施形態によれば、インクは、カラー１０を通してジェットモジュールへ導入され、これらモジュールは、複数パルス波形で作動されて、種々の小滴サイズ（例えば、３０ナノグラム、５０ナノグラム、８０ナノグラム）のインク小滴をオリフィスプレート１４のオリフィス１６から噴射させる。インクジェットモジュール４、６の各々は、焼結カーボン又はセラミックのような材料の薄い長方形ブロックで形成された本体２０を含む。本体の両側には一連のウェル２２が加工され、インクポンピングチャンバーを形成する。これもまた本体に加工されたインク充填通路２６を通してインクが導入される。
【００１１】
本体の両面は、柔軟なポリマーフィルム３０及び３０’で覆われ、これは、本体のポンピングチャンバーの上に位置されるよう構成された一連の電気接点を含む。電気接点は、リードに接続され、次いで、リードは、ドライバ集積回路３３及び３３’を含むフレックスプリント３２及び３２’に接続することができる。フィルム３０及び３０’は、フレックスプリントでもよい。各フレックスプリントフィルムは、エポキシの薄い層で本体２０にシールされる。エポキシ層は、機械的結合を与えるようにジェット本体の表面の粗さを埋めるに足るほど薄く、しかも、エポキシの僅かな量だけが結合線からポンピングチャンバーへ圧搾されるに足るほど薄いものである。
【００１２】
単一モノリシック圧電トランスジューサ（ＰＺＴ）部材である各々の圧電素子３４及び３４’は、フレックスプリント３０及び３０’の上に位置される。各圧電素子３４及び３４’は、その圧電素子の表面に真空蒸着された導電性金属を化学的にエッチング除去することにより形成された電極を有する。圧電素子上の電極は、ポンピングチャンバーに対応する位置にある。又、圧電素子上の電極は、フレックスプリント３０及び３０’上の対応接点に電気的に係合する。その結果、アクチュエータが作用する圧電素子の側で圧電素子の各々に電気的接触がなされる。圧電素子は、エポキシの薄い層によりフレックスプリントに固定される。
【００１３】
図２は、一実施形態によるインクジェットモジュールの断面側面図である。図２を参照すれば、圧電素子３４及び３４’は、加工されたインクポンピングチャンバー２２を含む本体の一部分だけをカバーするサイズとされる。インク充填通路２６を含む本体の一部分は、圧電素子によりカバーされない。
【００１４】
インク充填通路２６は、モジュール本体の外部に取り付けられるフレックスプリントの一部分３１及び３１’によりシールされる。フレックスプリントは、インク充填通路の上に非堅牢カバーを形成し（及びそれをシールし）、大気へ露出される流体の自由面を近似する。
【００１５】
クロストークは、ジェットとジェットとの間の望ましからぬ相互作用である。１つ以上のジェットの発射は、ジェット速度又は噴射小滴量を変化させることにより他のジェットの性能に悪影響を及ぼすことがある。これは、ジェットとジェットとの間に望ましからぬエネルギーが伝達されるときに発生する。
【００１６】
通常の動作中、圧電素子は、先ず、ポンピングチャンバーの容積を増加する仕方で作動され、次いで、ある期間の後に、圧電素子は、不作動にされて、元の位置へ戻る。ポンピングチャンバーの容積を増加することで、負の圧力波が発射される。この負の圧力は、ポンピングチャンバーにおいてスタートし、ポンピングチャンバーの両端に向かって（矢印３３及び３３’で示唆されたようにオリフィス及びインク充填通路に向かって）進行する。負の波がポンピングチャンバーの端に到着し、（近似自由面と連通する）インク充填通路の大きなエリアに遭遇すると、負の波は、正の波としてポンピングチャンバーへ反射して戻され、オリフィスに向かって進行する。又、圧電素子がその元の位置へ戻っても、正の波が生じる。圧電素子を不作動にするタイミングは、その正の波及び反射した正の波が、オリフィス到着時に、加算的となるようなものである。
【００１７】
図３は、一実施形態によるインクジェットモジュールの斜視図で、ポンピングチャンバー及び圧電素子に対する電極の位置を示す図である。図３を参照すれば、ポンピングチャンバー及び圧電素子に対するフレックスプリント３０上の電極パターン５０が示されている。圧電素子は、フレックスプリントと接触状態になる圧電素子３４の側に電極４０を有している。各電極４０は、ジェット本体のポンピングチャンバー４５に対応する配置及びサイズとされる。各電極４０は、細長い領域４２を有し、その長さ及び巾は、一般的に、ポンピングチャンバーに対応するが、電極４０の周囲とポンピングチャンバーの側部及び端との間にギャップ４３が存在するように、より短く且つより狭いものである。ポンピングチャンバーを中心とする電極領域４２は、駆動電極である。圧電素子の櫛状の第２電極５２は、一般的に、ポンピングチャンバーの外側のエリアに対応する。この電極５２は、共通（接地）電極である。
【００１８】
フレックスプリントは、圧電素子と接触状態になる電極５０をフレックスプリントの側部５１に有する。フレックスプリントの電極及び圧電素子の電極は、フレックスプリントと圧電素子を良好に電気的接触させ且つ容易に整列させるに充分なほど重畳する。フレックスプリントの電極は、駆動回路を含むフレックスプリント３２へ半田接続できるように圧電素子を越えて延びる（図４において垂直方向に）。２つのフレックスプリント３０及び３２を有する必要はない。１つのフレックスプリントを使用することができる。
【００１９】
図４Ａは、図４Ｂ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。この実施形態では、ジェット本体は、複数の部品で構成される。ジェット本体８０のフレームは、焼結カーボンであり、インク充填通路を含む。ジェット本体の各側に取り付けられるのは、強化プレート８２及び８２’であり、これらは、アッセンブリを強化するように設計された薄い金属プレートである。強化プレートに取り付けられるのは、空洞プレート８４及び８４’であり、これらは、ポンピングチャンバーが化学的に加工された金属プレートである。空洞プレートに取り付けられるのは、フレックスプリント３０及び３０’であり、これらフレックスプリントには、圧電素子３４及び３４’が取り付けられる。これらの素子は、全て、エポキシで一緒に接合される。駆動回路３２及び３２’を含むフレックスプリントは、半田付けプロセスにより取り付けられる。
【００２０】
図５は、別の実施形態による剪断モード圧電インクジェットプリントヘッドを示す。図５に示すインクジェットプリントヘッドは、図１に示したプリントヘッドと同様である。しかしながら、図５のプリントヘッドは、図１の二重インクジェットモジュール４及び６とは対照的に、単一インクジェットモジュール２１０を有する。ある実施形態では、インクジェットモジュール２１０は、次のコンポーネント、即ちカーボン本体２２０、強化プレート２５０、空洞プレート２４０、フレックスプリント２３０、ＰＺＴ部材２３４、ノズルプレート２６０、インク充填通路２７０、フレックスプリント２３２、及び駆動電子回路２３３を含む。これらのコンポーネントは、図１ないし４に関連して上述したコンポーネントと同様の機能を有する。
【００２１】
一実施形態による空洞プレートが図６に詳細に示されている。この空洞プレート２４０は、穴２９０と、インク充填通路２７０と、ＰＺＴ２３４により歪められ又は作動されるポンピングチャンバー２８０とを備えている。小滴放出装置と称されるインクジェットモジュール２１０は、図５及び６に示すポンピングチャンバーを備えている。ＰＺＴ部材２３４（例えば、アクチュエータ）は、駆動電子装置２３３に印加される駆動パルスに応答してポンピングチャンバー内の流体の圧力を変化させるように構成される。一実施形態では、ＰＺＴ部材２３４は、流体の小滴をポンピングチャンバーから放出させる。駆動電子装置２３３は、ＰＺＴ部材２３４に結合される。インクジェットモジュール２１０の動作中に、駆動電子装置２３３は、少なくとも１つの駆動パルス及び少なくとも１つの離脱パルスを有する複数パルス波形でＰＺＴ部材２３４を駆動する。少なくとも１つの駆動パルスは、流体の小滴を形成する。少なくとも１つの離脱パルスは、小滴の離脱を加速する。少なくとも１つの離脱パルスは、サブ小滴又は衛星を形成せずに小滴の離脱を加速する。というのは、小滴放出装置のジェット速度応答（例えば、小滴放出速度）がほぼゼロだからである。離脱パルスは、小滴放出装置のノズルへ進行し、既に形成中の小滴の離脱を加速する。少なくとも１つの離脱パルスは、少なくとも１つの駆動パルスにより形成された小滴の離脱を生じさせ、小滴の尾部質量を減少させる。
【００２２】
図７は、一実施形態により尾部質量の低い小滴を発生するように複数パルス波形で小滴放出装置を駆動するためのプロセスのフローチャートである。アクチュエータを有する小滴放出装置を駆動するためのプロセスは、処理ブロック７０２において、少なくとも１つの駆動パルス及び少なくとも１つの離脱パルスを有する複数パルス波形をアクチュエータに印加することを含む。次いで、このプロセスは、処理ブロック７０４において、少なくとも１つの駆動パルスで流体の小滴を形成することを含む。次いで、このプロセスは、処理ブロック７０６において、少なくとも１つの離脱パルスで小滴の離脱を加速することを含む。離脱パルスは、サブ小滴又は衛星を形成せずに小滴の離脱を加速する。というのは、小滴放出装置の放出小滴速度により特徴付けられるジェット速度応答が、少なくとも１つの離脱パルスに対してほぼゼロだからである。又、このプロセスは、処理ブロック７０８において、小滴放出装置が、複数パルス波形のパルスに応答して小滴を放出するようにさせることも含む。離脱パルスは、少なくとも１つの駆動パルスにより形成された小滴の離脱を生じさせ、小滴の尾部質量を減少させる。
【００２３】
一実施形態では、小滴放出装置は、複数パルス波形のパルスに応答して、又は付加的な複数パルス波形のパルスに応答して、流体の付加的な小滴を放出する。波形は、一連の区分が一緒に連結されたものでもよい。各区分は、固定時間周期（例えば、１から３マイクロ秒）及びそれに関連した量のデータを含むある数のサンプルを含んでもよい。サンプルの時間周期は、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ジェット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。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、単一サイズの小滴及び種々の異なるサイズの小滴を発生するに必要なデータを与える。
【００２４】
複雑な複数パルス波形を使用して、所与のサイズの小滴放出器に対してより大きな小滴を発生することができる。この方法で大きな小滴を発生することから示される利益の１つは、小滴が小滴質量の非常に大きな割合を小滴の頭部に有する傾向があることである。これは、複雑な波形を使用して小滴を発生する放出器に対してより小さなノズルのサイズによって尾部質量が制御されることに一部分起因する。別の理由は、小滴形成プロセスが、小滴の発生に使用されるパルス（例えば、離脱パルス）のシーケンスによって中断されることである。これは、ノズルからの尾部の滑らかな分離に干渉し、尾部の質量を減少させる。
【００２５】
できるだけ多くの質量を小滴の頭部に置き、尾部には置かないことが望まれる。これは、映像の質及び製品の質を改善する。小滴の尾部は、複数パルス小滴発射により減少することができる。というのは、流体の次々の量の影響により小滴形成の特性が変化するからである。複数パルス波形の後期のパルスは、複数パルス波形の早期パルスにより駆動されてノズルの出口にある流体に向かって流体を駆動し、それらの異なる速度のために流体量を混合及び拡散させる。この混合及び拡散は、流体の広いフィラメントが小滴頭部の全直径において繋がってノズルへ戻るのを防止することができる。図８に示す複数パルス波形は、単一パルス波形においてしばしば観察される円錐形の尾部ではなく、非常に細いフィラメントをもつか又は尾部をもたない小滴を発生する。
【００２６】
図８は、一実施形態による２つの駆動パルス及び１つの離脱(break off)パルスをもつ複数パルス波形を示す。動作中に、各インクジェットは、複数パルス波形に応答して単一小滴を噴射する。複数パルス波形の一例が図８に示されている。この例では、複数パルス波形８００は、３つのパルスを有する。各複数パルス波形は、典型的に、噴射期間の整数倍に対応する期間（即ち、噴射周波数に対応する期間）だけその後の波形から分離される。各パルスは、ポンピング要素の容積が増加するときに対応する「充填」傾斜と、ポンピング要素の容積が減少するときに対応する「発射」傾斜（充填傾斜と逆の勾配）とを有するものとして特徴付けされる。複数パルス波形８００では、一連の充填及び発射傾斜がある。典型的に、ポンピング要素の容積が膨張及び収縮すると、ノズルから流体を駆動する傾向の圧力変化をポンピングチャンバーに生成する。
【００２７】
ある実施形態では、複数パルス波形８００は、小滴放出装置が、図８に示すパルスに応答して流体の小滴を放出させるために発射される駆動パルス８１０、８２０及び離脱パルス８３０を有する。一実施形態では、駆動パルス８１０は、ピーク電圧が約９５ボルトであり、駆動パルス８２０は、ピーク電圧が約１２５ボルトであり、そして離脱パルス８３０は、ピーク電圧が約６０ボルトである。複数パルス波形８００において２つの駆動パルスは１つの離脱パルスの前に生じる。他の実施形態では、付加的な駆動パルス、又はより少数の駆動パルス（例えば、単一駆動パルス）が、１つ以上の離脱パルスの前に生じる。一実施形態では、離脱パルス８３０のピーク電圧は、第１駆動パルス８１０のピーク電圧より低く、このピーク電圧は、第２の駆動パルス８２０のピーク電圧より低い。小滴は、尾部質量減少小滴である４０ナノグラム（ｎｇ）より低い質量を有してもよい。駆動パルス８１０及び８２０は、離脱パルス８３０とで質量が減少した大きな小滴を形成する。ある実施形態では、他の波形構成が考えられる。第１駆動パルスは、第２駆動パルスより高いピーク電圧を有してもよい。駆動パルス（例えば、図８のパルス８１０及び８２０）間の電圧最小値は、ゼロより大きくてもよい。一実施形態では、３つ以上の駆動パルスを使用して、小滴を形成することもできる。ある用途では、１つ以上の駆動パルスが負でもよく、又は離脱パルスが負でもよい。
【００２８】
波形８００の１つの効果は、小滴の尾部質量が実質的に減少されることである。尾部質量が減少された小滴は、流体のより多くをターゲット上に配し、全体的なシステム性能を改善する。一実施形態では、波形８００は、特定のプリントヘッド及びインク形式に対して公称３０ｎｇの小滴を発生する放射器から３０ｎｇの小滴を発生する。波形８００は、先ず、パルス８１０及び８２０で４０ないし５０ｎｇの小滴を形成する。次いで、尾部の早期離脱が離脱パルス８３０で開始される。一実施形態では、離脱パルス８３０は、駆動パルス８２０の約４ないし８マイクロ秒後に生じる。離脱パルス８３０は、ノズルから尾部が滑らかに抽出されるのを防止し、全体的な小滴質量を３０ｎｇへ減少し、そして小滴の頭部における質量の割合を増加させる。他の実施形態では、２つ以上の離脱パルスを使用して、更に大きな効果を得ることもできる。
【００２９】
一実施形態では、離脱パルスを使用して、所与の速度で発射する小滴質量を減少することができる。例えば、小滴装置は、公称３０ｎｇの小滴質量で所与の速度（例えば、８ｍ／ｓ）において小滴を発射する。離脱パルスがないと所与の速度に対して公称３０ｎｇの小滴質量から得られる変化はほとんどない。離脱パルスがあると、小滴速度を維持できると共に、小滴質量を減少することができる（例えば、３０ｎｇ未満に）。
【００３０】
一実施形態では、小滴放出装置は、４０ｋＨｚまでの又はそれより高い周波数のような高周波数で動作する。一実施形態では、小滴放出装置は、１００ｋＨｚより高い周波数で動作する。図９は、この実施形態による小滴速度・対・周波数応答のグラフである。複数パルス波形のパルスとパルスとの間隔は、波形の周波数を有効に定義するが、この間隔は必ずしも一定でなくてよい。有効パルス周波数は、次のように計算することができる。
周波数＝１／時間
但し、時間は、パルスとパルスとの間の時間である。
【００３１】
このグラフは、小滴放出装置において有効に働くパルス周波数には限界があることを示している。一実施形態では、駆動パルス８１０及び８２０は、小滴放出装置の周波数応答においてほぼ最終最大小滴速度に同調される。これは、全体的な波形時間を短く保持するために必要であり、これは、高周波動作のための要件である。
【００３２】
離脱パルス８３０は、小滴放出装置の周波数応答においてほぼ最小小滴速度に同調される。この周波数（図示せず）は、この実施形態の場合に、ほぼ１６０ｋＨｚである。この周波数では、小滴速度により特徴付けられるジェット速度応答がほぼゼロである。このため、離脱パルス８３０は、サブ小滴又は衛星(satellite)小滴を放出する傾向にない。むしろ、離脱パルス８３０は、放出ノズルへと進行し、既に形成中の小滴の離脱を加速させる。別の実施形態では、小滴放出装置の周波数応答は、駆動パルスの場合よりも離脱パルスの場合の方が低い。
【００３３】
小滴の頭部における小滴質量の量は、離脱パルスのピーク電圧、駆動パルスから離脱パルスまでの遅延、離脱パルスの数、及び離脱パルスのパルス巾のような種々のファクタに基づく。単一パルス波形は、典型的に、小滴頭部質量割合が６０％であり、残りの４０％の質量が尾部にある。
【００３４】
複数パルス波形は、典型的に、頭部質量割合が８０％である。上述したように、複数パルス波形は、頭部質量割合が高い。というのは、小滴形成プロセスが、小滴の形成に使用されるパルスのシーケンスによって中断されるからである。これは、ノズルからの小滴の尾部の滑らかな分離に干渉し、小滴の尾部における質量を減少させる。
【００３５】
図１０は、一実施形態による小滴頭部質量割合・対・離脱パルス電圧のグラフである。離脱パルスをもたない複数パルス波形では、頭部質量割合が約８０％である。図１０は、小滴の頭部における小滴質量の量が、離脱パルスのピーク電圧に基づくものであり、離脱パルスのピーク電圧が上昇するにつれて小滴の頭部における小滴質量の量が増加することを示している。小滴は、ゼロより大きな離脱パルス電圧に対して小滴質量の８０％より多くを小滴の頭部に有する。一実施形態では、最大波形電圧の約９５％である電圧離脱パルスでは、頭部質量割合が約９５％となり、それに対応する尾部質量割合が約５％となる。これは、離脱パルスを使用せず尾部質量割合が２０％である場合に比して、尾部及び衛星質量の７５％の減少を表す。
【００３６】
別の実施形態では、離脱パルス電圧が最大波形電圧の３０％ないし５０％であり、小滴頭部割合は、小滴形成、小滴速度及び合体特性を維持しながら、離脱パルスをもたないものに比して、増加される。上述したように、小滴放出装置は、質量、重量及び／又は体積により定量化されて、特定の速度で発射される異なるサイズの小滴を放出し、各小滴が、発射パルスのタイミングに比して同じ相対的タイミングでターゲットに到着するようにする。
【００３７】
以上の説明は、例示に過ぎず、これに限定されないことを理解されたい。当業者であれば、以上の説明を読んで理解したときには、他の多数の実施形態が明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等効物の全範囲を参照して決定される。
【符号の説明】
【００３８】
２：圧電インクジェットヘッド
４、６：モジュール
１０：カラー素子
１２：マニホールドプレート
１４：オリフィスプレート
１６：オリフィス
２０：本体
２２：ウェル
２６：インク充填通路
３０：ポリマーフィルム
３２、３２’：フレックスプリント
３３、３３’：ドライバ集積回路
３４：圧電素子
４０：電極
４２：駆動電極
４３：ギャップ
５０：電極パターン
５２：第２電極
８０：ジェット本体
８２：強化プレート
８４：空洞プレート
２１０：単一インクジェットモジュール
２２０：カーボン本体
２３０：フレックスプリント
２３４：ＰＺＴ
２４０：空洞プレート
２５０：強化プレート
２６０：ノズルプレート
２７０：インク充填通路
２８０：ポンピングチャンバー
２９０：穴
【図７】
2014024060.tif 000003
【図８】
2014024060.tif 000004
【図９】
2014024060.tif 000005
【図１０】
2014024060.tif 000006
【図１】
2014024060.tif 000007
【図２】
2014024060.tif 000008
【図３】
2014024060.tif 000009
【図４Ａ】
2014024060.tif 000010
【図４Ｂ】
2014024060.tif 000011
【図５】
2014024060.tif 000012
【図６】
2014024060.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月30日(2013.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ及びノズルを有する小滴放出装置を駆動するための方法において、
２つ以上の駆動パルス及び該２つ以上の駆動パルスに続く１つ以上の離脱パルスを有する複数パルス波形を前記アクチュエータに印加するステップと、
前記２つ以上の駆動パルスで流体の小滴を形成するステップと、
サブ小滴の形成を生じることなく、前記１つ以上の離脱パルスを使用して、ノズルに生じる小滴の離脱を加速するステップと、
を備え、１つ以上の前記駆動パルスは前記小滴放出装置の周波数応答において最大小滴速度で同調されており、前記離脱パルスは前記サブ小滴を形成させないように前記小滴放出装置の前記周波数応答において最小小滴速度で同調されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記１つ以上の離脱パルスに対するノズルのジェット応答は、ほぼゼロである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ポンピングチャンバーから流体の小滴を放出するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータに結合された駆動電子部品と、を備えた装置であって、
動作中に、前記駆動電子部品は、２つ以上の駆動パルス及び１つ以上の離脱パルスを有する複数パルス波形で前記アクチュエータを駆動して、２つ以上の駆動パルスで流体の小滴を形成すると共に、前記１つ以上の離脱パルスでサブ小滴の形成を生じることなく、前記１つ以上の離脱パルスを使用して、ノズルに形成される小滴の離脱を加速するようになっており、
１つ以上の前記駆動パルスは前記小滴放出装置の周波数応答において最大小滴速度で同調されており、前記離脱パルスは前記サブ小滴を形成させないように前記小滴放出装置の前記周波数応答において最小小滴速度で同調されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
前記１つ以上の離脱パルスに対するノズルのジェット応答は、ほぼゼロである、請求項３に記載の装置。
【外国語明細書】
2014024060000001.pdf