(57)【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液滴射出装置を駆動する方法であって、
少なくとも１つの駆動パルスと、前記少なくとも１つの駆動パルスに続く直線矯正パルスとを有するマルチパルス波形を前記アクチュエータに印加することによって、前記少なくとも１つの駆動パルスにより流体の液滴を形成するステップと、
前記直線矯正パルスに応答して、前記ノズル内の流体のメニスカス位置を前記ノズルを超えて隆起させるステップと、
前記マルチパルス波形の前記パルスに応答して、前記液滴射出装置に直線矯正された軌道を有する前記液滴を射出させるステップと、
を含み、
前記直線矯正パルスは前記ノズルに関して前記直線矯正された軌道を生じさせるように構成されており、該直線矯正パルスは前記少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾より小さいパルス巾を有しており、前記直線矯正パルスは前記液滴射出装置の周波数応答におけるほぼ最小の液滴速度に調整され、前記少なくとも１つの駆動パルスは前記液滴射出装置の周波数応答におけるほぼ最大の液滴速度に調整される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ノズルは非円形の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記直線矯正パルスが、前記少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾のほぼ半分のパルス巾を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記マルチパルス波形は、第１のピーク電圧を有する駆動パルスと、その後に続く第２のピーク電圧を有する前記直線矯正パルスとを含み、前記第２のピーク電圧は、前記第１のピーク電圧に基づいていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のピーク電圧は前記第１のピーク電圧より小さいことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のピーク電圧を増大させることにより、前記ノズル内の流体の前記メニスカス位置が前記ノズルを超えてさらに隆起することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
第１の期間は、前記駆動パルスの第１の遅延セグメント、充填セグメント、及び第２の遅延セグメントと関連付けられ、第２の期間は、前記駆動パルスの発射セグメント及び第３の遅延セグメントと関連付けられ、前記第２の期間は前記第１の期間の少なくとも６３％であり、第３の期間は、前記直線矯正パルスの充填セグメント及び第４の遅延セグメントと関連付けられ、前記第３の期間は前記第１の期間の約５５％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の期間は前記第１の期間の約８０％であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ポンプ・チャンバと、
前記ポンプ・チャンバに連結され、前記ポンプ・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と、
前記アクチュエータに連結された駆動電子機器と、
を含む装置であって、
動作中、前記駆動電子機器は、流体の液滴を形成するための少なくとも１つの駆動パルスと、前記アクチュエータに、ノズルにおいて形成される、直線矯正された軌道を有する前記液滴を射出させるための直線矯正パルスとを有するマルチパルス波形により、前記アクチュエータを駆動し、
前記直線矯正パルスは前記ノズルに関して前記直線矯正された軌道を生じさせるように構成されており、該直線矯正パルスは前記少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾より小さいパルス巾を有し、前記駆動電子機器は、前記直線矯正パルスに応答して、前記ノズル内の流体のメニスカス位置を前記ノズルを超えて隆起させ、前記直線矯正パルスは前記装置の周波数応答におけるほぼ最小の液滴速度に調整され、前記少なくとも１つの駆動パルスは前記装置の周波数応答におけるほぼ最大の液滴速度に調整される、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記ノズルは非円形の形状を含むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記直線矯正パルスが、前記少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾のほぼ半分のパルス巾を有することを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記マルチパルス波形は、第１のピーク電圧を有する駆動パルスと、その後に続く第２のピーク電圧を有する前記直線矯正パルスとを含み、前記第２のピーク電圧は、前記第１のピーク電圧に基づいていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２のピーク電圧は前記第１のピーク電圧より小さいことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
第１の期間は、前記駆動パルスの第１の遅延セグメント、充填セグメント、及び第２の遅延セグメントと関連付けられ、第２の期間は、前記駆動パルスの発射セグメント及び第３の遅延セグメントと関連付けられ、前記第２の期間は前記第１の期間の少なくとも６３％であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
ポンプ・チャンバと、
前記ポンプ・チャンバに連結され、前記ポンプ・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と、
前記アクチュエータに連結された駆動電子機器と、
を含むインクジェット・モジュールを備え、動作中、前記駆動電子機器は、流体の液滴を形成するための少なくとも１つの駆動パルスと、前記アクチュエータに、ノズルにおいて形成される、直線矯正された軌道を有する前記液滴を射出させるための直線矯正パルスとを有するマルチパルス波形により、前記アクチュエータを駆動し、
前記直線矯正パルスは前記ノズルに関して前記直線矯正された軌道を生じさせるように構成されており、該直線矯正パルスは前記少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾より小さいパルス巾を有し、前記駆動電子機器は、前記直線矯正パルスに応答して、前記ノズル内の流体のメニスカス位置を前記ノズルを超えて隆起させ、前記直線矯正パルスは前記インクジェット・モジュールの周波数応答におけるほぼ最小の液滴速度に調整され、前記少なくとも１つの駆動パルスは前記インクジェット・モジュールの周波数応答におけるほぼ最大の液滴速度に調整される、ことを特徴とする印刷ヘッド。
【請求項１６】
前記直線矯正パルスが、前記少なくとも１つの駆動パルスのパルス巾のほぼ半分のパルス巾を有することを特徴とする、請求項１５に記載の印刷ヘッド。
【請求項１７】
前記マルチパルス波形は、第１のピーク電圧を有する駆動パルスと、その後に続く第２のピーク電圧を有する前記直線矯正パルスとを含み、前記第２のピーク電圧は、前記第１のピーク電圧に基づいていることを特徴とする、請求項１５に記載の印刷ヘッド。
【請求項１８】
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１５に記載の印刷ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液滴の射出に関し、より具体的には、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。１つ又は複数の駆動パルスにより、液滴射出装置のノズルから液滴が形成される。
【０００３】
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て印刷ヘッド及び基材が互いに対して移動されると、液滴が特定のターゲット・ピクセル位置に選択的に射出される。
【０００４】
液滴射出装置は、持続的に液滴を生成し、要求される液滴量を取得し、材料を正確に吐出し、かつ、所望の吐出量を実現する必要がある。ターゲットに対する液滴配置エラーは、ターゲット上の画質を低下させる。図１は、異なるタイプの配置エラーを示す。液滴１２０は、ノズル板１１０を通ってターゲット１３０に向けて発射される。垂直線１７０は、理想的な真っ直ぐな液滴軌道を表わす。しかしながら、ノズルエラー１８０が、ターゲットに対するノズルの位置合わせ不良により生じる。垂直線１８０は、ノズルからターゲットまでの真っ直ぐな液滴軌道を表わし、この線はノズル板１１０と直交する。垂直線１８０と液滴の実際の軌道１９０との間に形成される角度シータは、噴射軌道エラー１５０を表わす。合計液滴配置エラーは、ノズル配置エラーと噴射軌道エラーを組み合わせたものに等しい。
【０００５】
「恒久的な」噴射の直線性（ｊｅｔ  ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ）は、噴射が常に真っ直ぐであるか又は常に曲がっているときに生じる。恒久的に曲がっている噴射は、一般に、ノズルの損傷及び／又はノズル内の又はノズル周囲の汚染の結果である。一時的な噴射の直線性は、プライミング直後には真っ直ぐであった噴射が、噴射期間後に曲がった状態になったときに生じる。これらの噴射は、さらなる噴射期間後に、自己修復することもあるし、又はしないこともある。噴射軌道エラーは、曲がった噴射に起因する。図２及び図３は、曲がった噴射の例を示す。領域２０２は、同じ方向に曲がった噴射を示す。領域２０４は、隣接する噴射が反対方向に曲がった対形成（ｔｗｉｎｎｉｎｇ）を示す。図３は、曲がった噴射によりもたらされる印刷領域を示す。矢印２１０は、曲がった噴射により、線間の距離が不均一になった領域を指す。矢印２２０は、一時的噴射直線性により、印刷された線の位置が、ある期間にわたって変化した領域を指す。矢印２３０は、対形成により、２つの隣接する線が併合して１つの線になった領域を指す。いずれにしても、曲がった噴射により生成された画質は低下する。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書においては、真っ直ぐな液滴軌道を有する液滴を生成するための液滴射出装置を駆動させる方法及び装置が説明される。一実施形態においては、アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動させる方法は、少なくとも１つの駆動パルス及び直線矯正（ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ）パルスを有するマルチパルス波形をアクチュエータに印加することによって、少なくとも１つの駆動パルスにより流体の液滴を形成することを含む。次に、本方法は、マルチパルス波形のパルスに応答して、液滴射出装置に、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出させることを含む。直線矯正パルスは、液滴が液滴軌道エラーなしに射出されることを確実にするように設計される。
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の手法による、ターゲットに対するインクジェット印刷ヘッドのノズル板の断面図である。
【図２】従来の手法による、曲がった噴射により射出される液滴を示す。
【図３】従来の手法による、曲がった噴射、一時的噴射直線性、及び対形成によりもたらされる低下した印刷画像を示す。
【図４】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５】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６】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７Ａ】図７Ｂ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。
【図７Ｂ】インクジェット・モジュールを示す。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出するために、直線矯正パルスを有するマルチパルス波形により液滴射出装置を駆動するための実施形態のフロー図を示す。
【図１１Ａ】従来の手法による、後退メニスカス１１０４及びノズル開口部に対して中心がずれた尾部を伴う、単一の駆動パルス１１０２を示す。
【図１１Ｂ】一実施形態による、隆起メニスカス及びノズル開口部に中心に置かれた尾部を伴う、単一の駆動パルス及び直線矯正パルスを示す。
【図１２】一実施形態による、１つの駆動パルス及び１つの直線矯正パルスを有するマルチパルス波形を示す。
【図１３】一実施形態による、マルチパルス波形を示す。
【図１４】一実施形態による、ノズル周囲の非対称的な濡れの形成を示す。
【図１５】従来の手法による、単一パルス波形及び対応する液滴の射出を示す。
【図１６】一実施形態による、マルチパルス波形及び対応する液滴の射出を示す。
【図１７】別の実施形態による、単一パルス波形及び対応する液滴の射出を示す。
【図１８】一実施形態による、マルチパルス波形と、対応する液滴の射出とを示す。
【図１９】幾つかの実施形態による、異なる温度及びインク粘度レベルにおける液滴の射出を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、真っ直ぐな軌道を有するように射出される液滴を生成するための液滴射出装置を駆動させる方法及び装置が説明される。一実施形態においては、アクチュエータを有する液滴射出装置を駆動させる方法が、少なくとも１つの駆動パルス及び直線矯正パルスを有するマルチパルス波形をアクチュエータに印加することによって、少なくとも１つの駆動パルスにより流体の液滴を形成することを含む。次に、本方法は、マルチパルス波形のパルスに応答して、液滴射出装置に、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出させることを含む。直線矯正パルスは、液滴が液滴軌道エラーなしに射出されることを確実にするように設計される。
【００１０】
直線矯正パルスは、流体のメニスカス位置を、ノズルを超えて隆起させることによって、少なくとも１つの駆動パルスにより形成される液滴の直線矯正をもたらし、潜在的な液滴軌道エラーを低減させる。直線矯正パルスはまた、メニスカス特性を変更することによって、非対称的な濡れの問題も低減させる。幾つかの実施形態において、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、付加的な流体の丸い塊を射出する。
【００１１】
図４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４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及び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、種々の液滴サイズのインク液滴を噴射する。インクジェット・モジュール４及び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２２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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図５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５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。
【００１５】
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。
【００１６】
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’が示唆するようにオリフィス及びインク充填経路の方向に）。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。
【００１７】
図６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６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。
【００１８】
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６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への接続（例えば、はんだ付け又は非導電性ペースト）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。
【００１９】
図７Ａは、図７Ｂ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。駆動回路を含む可撓性プリント基板３２及び３２’は、はんだ付けプロセスにより取り付けられる。
【００２０】
図８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８に示すインクジェット印刷ヘッドは、図４に示す印刷ヘッドと類似している。しかしながら、図８の印刷ヘッドは、図４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４−図７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。
【００２１】
一実施形態によると、キャビティ板は、図９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８及び図９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、駆動電子機器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、流体の液滴を射出する。駆動電子機器２３３は、ＰＺＴ部材２３４に連結される。インクジェット・モジュール２１０の動作中、駆動電子機器２３３は、少なくとも１つの駆動パルス及び少なくとも１つの直線矯正パルスを有するマルチパルス波形によりＰＺＴ部材２３４を駆動する。少なくとも１つの駆動パルスが、流体の液滴を形成する。直線矯正パルスは、液滴の潜在的な液滴軌道エラーを修正する。駆動電子機器は、マルチパルス波形のパルスに応答して、アクチュエータに、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出させる。一実施形態において、マルチパルス波形は、第１の駆動パルスと、第１のピーク電圧を有する第２の駆動パルスと、その後に続く第２のピーク電圧を有する直線矯正パルスとを含むことができる。第２のピーク電圧は、第１のピーク電圧に基づくものとすることができる。
【００２２】
図１０は、一実施形態による、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出するために、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フロー図を示す。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は、処理ブロック１００２において、少なくとも１つの駆動パルス及び直線矯正パルスを有するマルチパルス波形をアクチュエータに印加することによって、少なくとも１つの駆動パルスにより流体の液滴を形成することを含む。次に、プロセスは、処理ブロック１００４において、ノズル内の流体のメニスカス位置を、ノズルを超えて隆起させることを含む。次に、プロセスは、処理ブロック１００６において、マルチパルス波形のパルスに応答して、液滴射出装置に、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出させることを含む。直線矯正パルスは、液滴軌道エラーなしに液滴を射出するように設計される。液滴射出装置の液滴射出速度により特徴付けられる噴射速度応答が、直線矯正パルスにおいてほぼゼロであるため、直線矯正パルスは、副液滴（ｓｕｂ−ｄｒｏｐ）又はサテライトを形成することなく液滴を射出するようにも設計される。直線矯正パルスは、少なくとも１つの駆動パルスにより形成される液滴の直線矯正をもたらし、潜在的な液滴軌道エラーを低減させる。
【００２３】
幾つかの実施形態において、ノズルは非円形の形状である。少なくとも１つの駆動パルスは、液滴を形成するために、液滴射出装置の周波数応答におけるほぼ最大の液滴速度に調整され、直線矯正パルスは、液滴軌道エラーが低減した状態で液滴を射出するために、液滴射出装置の周波数応答におけるほぼ最小の液滴速度に調整される。マルチパルス波形は、第１のピーク電圧を有する駆動パルスと、その後に続く第２のピーク電圧を有する直線矯正パルスとを含み、この第２のピーク電圧は第１のピーク電圧に基づいている。１つの実施形態において、第２のピーク電圧は、第１のピーク電圧より小さい。第２のピーク電圧を増大させることにより、ノズル内の流体のメニスカス位置がノズルを超えてさらに隆起する。
【００２４】
一実施形態において、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、付加的な流体の丸い塊を射出する。波形は、互いに連結された一連の区間を含むことができる。各々の区間は、一定の期間（例えば、１マイクロ秒から３マイクロ秒まで）及び関連したデータ量を含む特定数のサンプルを含むことができる。サンプルの期間は、駆動電子機器の制御論理が、次の波形区間の間に各噴射ノズルを使用可能にする又は使用不能するのに十分なだけ長い。波形データは、一連のアドレス、電圧及びフラグビット・サンプルとして表に格納され、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。
【００２５】
前述のように、一時的噴射直線性は、プライミング直後は真っ直ぐであった噴射が、噴射期間後に曲がった状態になったときに生じる。これらの噴射は、さらなる噴射期間後に自己修復することもあるし、又はしないこともある。噴射軌道エラーは、曲がった噴射に起因する。非円形ノズル（例えば、鋭利な縁部又は丸みを帯びた縁部を有する正方形のノズル）を有する印刷ヘッドは、より軌道エラーを起こしやすい。この現象は、流体のメニスカス位置の影響を受け得る。液滴の尾部が分離するときに、メニスカスがノズルの面の近くに位置している場合には、尾部がノズルの側部／コーナー部に付着し、液滴の軌道のエラーをもたらし得る。尾部の分離時に、メニスカスがノズルから盛り上がっているとき、又は場合によっては後退している（引っ込んでいる）とき、尾部は、ノズルにおいて隆起したインクの塊の中心に位置し、噴射は真っ直ぐになる。
【００２６】
一実施形態においては、直線矯正パルスを用いて、メニスカスがノズルから盛り上がるようにし、直線矯正パルスの振幅が、駆動パルス及び後続の駆動パルスより低くなるようにする。幾つかの噴射設計において、かつ、メニスカス圧力、粘度、及びインク音速に関する特定の条件下で、メニスカス位置は、波形上の付加的なパルスなしで、尾部の分離時に隆起する。
【００２７】
図１１Ａは、後退メニスカス１１０４を生じさせ、尾部１１０６をノズル開口部１１０８の片側に移動させる単一の駆動パルス１１０２を示す。図１１Ｂは、単一駆動パルス１１２０と、隆起メニスカス１１３４を生じさせ、尾部１１３６をノズル開口部１１４０に対して中心に置く直線矯正パルス１１３０とを示す。代替的に、直線矯正パルスを駆動パルスのシーケンスに付加して、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出することができる。液滴軌道エラーを最小にするために、液滴の尾部は、ノズル開口部に対して中心に置かれることが望ましい。このことにより画質及び製品の品質が向上する。温度の上昇によりメニスカス特性が変化し、それにより、噴射ノズルのより好ましい対称的な流体の濡れが可能になり得る。直線矯正パルスはさらに、メニスカス・バウンス（ｂｏｕｎｃｅ）を変化させ、より好ましい濡れを与える。
【００２８】
図１２は、一実施形態による、１つの駆動パルス及び１つの直線矯正パルスを有するマルチパルス波形を示す。動作中、各々のインクジェットは、マルチパルス波形に応答して、単一の液滴を噴射することができる。マルチパルス波形の例が、図１２に示される。本例においては、マルチパルス波形１２００は、２つのパルスを有する。各々のマルチパルス波形は、典型的には、噴射期間の整数の倍数に対応する期間（即ち、噴射周波数に対応する期間）だけ、後続の波形から分離されている。各々のパルスは、ポンプ要素の容積の増大時に対応する「充填」ランプと、ポンプ要素の容積の低減時に対応する「発射」ランプ（充填ランプとは反対の傾斜の）とを有するものとして特徴付けることができる。典型的には、ポンプ要素の容積の膨張及び収縮により、ポンプ・チャンバ内の圧力変動がもたらされ、それにより流体がノズルから外に駆動される。
【００２９】
特定の実施形態において、マルチパルス波形１２００は、液滴射出装置に流体の液滴を射出させるために発射される駆動パルス１２１０を有する。一実施形態において、駆動パルス１２１０は、特定の液滴射出用途に応じて、所定の電圧範囲に対応する０から２５６までの間の電圧レベルを有する。一実施形態において、駆動パルス１２１０は、約２５６ボルトのピーク電圧Ｖ１を有する。直線矯正パルス１２２０は、駆動パルス１２１０のピーク電圧に基づいたピーク電圧Ｖ２を有する。
【００３０】
幾つかの実施形態において、直線矯正パルス１２２０のピーク電圧Ｖ１は駆動パルス１２１０のピーク電圧Ｖ２より小さい。一実施形態において、Ｖ２は、Ｖ１の２５％である。Ｖ２は、インク粘度によって決まる。インク粘度が低いほど、より低いＶ２の値が必要とされる。Ｖ２は、液滴軌道エラーを低減させ、噴射の直線矯正に十分なだけ大きくする必要がある。より大きいＶ２は、液滴の分離時のメニスカスの隆起を増大させる。
【００３１】
第１の期間ｔ１は、駆動パルス１２１０の第１の遅延セグメント１２１２、充填セグメント１２１４、及び第２の遅延セグメント１２１６と関連付けられる。第２の期間ｔ２は、駆動パルスの発射セグメント１２１８及び第３の遅延セグメント１２１９と関連付けられる。第３の期間ｔ３は、駆動パルス１２２０の充填セグメント１２２２及び第４の遅延セグメント１２２４と関連付けられる。高周波数動作においては、ｔ２を最小にし、さらにパルス１２２０により液滴軌道エラーを効率的に低減させる又はなくすことが望ましい。一実施形態において、ｔ２は、ｔ１の少なくとも６３％である。別の実施形態においては、ｔ２は、ｔ１の約８０％であり、ｔ３はｔ１の約５５％である。高周波数動作の場合、第３の期間ｔ３を最小にする必要があり、かつ、さらなる別の液滴又は副液滴が生成されないようにする必要もある。低周波数動作の場合、第２及び第３の期間は、より長くすることができる。
【００３２】
マルチパルス波形１２００において、駆動パルスは、１つの直線矯正パルスの前に発生する。他の実施形態においては、付加的な駆動パルスが、１つ又はそれ以上の直線矯正パルスの前に発生する。液滴は、液滴射出装置に関連した生来の液滴サイズを有することができる。一実施形態において、波形１２００は、特定の印刷ヘッド及びインク・タイプに対して、公称２５−３５ｎｇの液滴を生成する射出器から、２５−３５ｎｇの液滴を生成する。別の実施形態において、波形１２００は、特定の印刷ヘッド及びインク・タイプに対して、公称７−１０ｎｇの液滴を生成する射出器から、７−１０ｎｇの液滴を生成する。
【００３３】
特定の実施形態において、他の波形構成を考えることができる。１つの実施形態においては、２つより多い駆動パルスを用いて、液滴を生成することができる。幾つかの適用例においては、１つ又はそれ以上の駆動パルスが負であってもよく、又は、直線矯正パルスが負であってもよい。
【００３４】
図１３は、一実施形態による、マルチパルス波形を示す。区間１−４は、それぞれパルス１３２０、１３３０、１３４０、１３５０に対応する。これらのパルスにより、種々の液滴サイズを生成することができる。例えば、生来の小さい液滴サイズは、パルス１３４０及び１３５０に対応する区間３及び４において生成することができる。中間の液滴サイズは、パルス１３３０及び１３４０に対応する区間２及び３において生成することができる。大きい液滴サイズは、パルス１３２０及び１３３０に対応する区間１及び２において生成することができる。真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出するために、必要であれば、パルス１３５０又は別の直線矯正パルスを、駆動パルスのいずれかに付加することができる。
【００３５】
一実施形態において、１つ又はそれ以上の駆動パルスが、液滴射出装置の周波数応答におけるほぼ最大の液滴速度に調整される。このことは、波形時間全体を短く保持するのに必要であり、高周波数動作の要件である。
【００３６】
直線矯正パルスが、液滴射出装置の周波数応答におけるほぼ最小の液滴速度に調整される。この周波数において、液滴速度により特徴付けられる噴射速度応答は、ほぼ０である。このため、直線矯正パルスは、副液滴又はサテライト液滴を射出しない。
【００３７】
図１４は、一実施形態による、ノズルの周囲の非対称的な濡れの形成を示す。ある期間にわたるノズルの周囲の非対称的な濡れは、一時的噴射直線性の潜在的原因である。例えば、期間ｔ０−ｔ５と関連した画像は、非対称的な濡れの問題を有する時間のシーケンスを示す。連続した画像間の時間間隔は、１秒から３秒までである。駆動パルスの後に生じる直線矯正パルスが、非対称的な濡れを低減させ、一時的噴射直線性の問題を低減させる。
【００３８】
図１５は、従来の手法による、単一のパルス波形及び対応する液滴の射出を示す。駆動パルス１６１０は、７．１６８マイクロ秒のパルス幅、約６０ボルトのピーク電圧、及び８．２ｋＨｚの周波数を有する。液滴がノズル開口部から射出され、これはタイムスライス１６５０において５マイクロ秒のタイムスライスにより示される。分離時の液滴は、ノズル開口部に対して中心からずれており、液滴軌道エラーを有する。分離時のメニスカス位置は、ノズル開口部内に後退している。
【００３９】
図１６は、一実施形態による、マルチパルス波形及び対応する液滴の射出を示す。駆動パルス１７１０は、７．１６８マイクロ秒のパルス幅、約６０ボルトのピーク電圧、及び８．２ｋＨｚの周波数を有する。後続の直線矯正パルス１７２０は、類似したピーク電圧と、パルス１７２０の半分のパルス幅とを有する。液滴がノズル開口部から射出され、これはタイムスライス１７５０において５マイクロ秒のタイムスライスにより示される。分離時の液滴は、ノズル開口部に対して中心に置かれ、液滴軌道エラーが低減する。分離時のメニスカス位置は、ノズル開口部を超えて隆起している。
【００４０】
図１７は、別の従来の手法による、単一パルス波形及び対応する液滴の射出を示す。駆動パルス１８１０は、約２５０ボルトのピーク電圧と、１ｋＨｚの周波数とを有する。分離時の液滴は、ノズル開口部に対して中心からずれており、分離時のメニスカス位置は、ノズル開口部内に後退している。
【００４１】
図１８は、一実施形態による、マルチパルス波形及び対応する液滴の射出を示す。駆動パルス１９１０は、約２５０ボルトのピーク電圧と、１ｋＨｚの周波数とを有する。後続の直線矯正パルス１９２０は、実質的に、より低いピーク電圧と、より短いパルス幅とを有する。分離時の液滴は、ノズル開口部に対して中心に置かれ、液滴軌道エラーが低減する。分離時のメニスカス位置は、ノズル開口部を超えて隆起している。
【００４２】
図１９は、幾つかの実施形態による、異なる温度及びインク粘度レベルについての液滴の射出を示す。温度の上昇によりインク粘度が低下し、これにより、より好ましいメニスカス特性及び対称的な濡れがもたらされる。高温（例えば、摂氏４５度、摂氏５５．５度）及びより低いインク粘度（例えば、６．５ｃＰ、４．９ｃＰ）と関連した液滴射出画像は、真っ直ぐな液滴の射出を示す。
【００４３】
しかしながら、より低いインク粘度は、ＵＶインクの不安定、溶剤の乾燥速度、及び空気の飲み込み（ｇｕｌｐｉｎｇ）を引き起こすメニスカスの減衰の低減といった他の問題をもたらすことがある。直線矯正パルスを１つ又はそれ以上の駆動パルスと共に用いて、ターゲットに対して、真っ直ぐな軌道を有する液滴を射出することができる。直線矯正パルスは、より低いインク粘度と関連した問題を回避するために、様々な温度範囲及びインク粘度と共に用いることができる。これにより、印刷用途における画質及び製品の品質が向上する。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
２：圧電インクジェット・ヘッド
４、６、２１０：インクジェット・モジュール
１０：カラー要素
１２：マニホルド板
１４：オリフィス板
１６：オリフィス
２０：本体
２２、４５：ポンプ・チャンバ
２６、２７０：インク充填経路
３０、３０’、３２、３２’２３０、２３２：可撓性プリント基板
３４、３４’：圧電素子
４０、５２：電極
４２、２０２、２０４：領域
４３：間隙
４５、２８０：ポンプ・チャンバ
５０：電極パターン
８０：噴射口本体
８２、８２’、２５０：補強板
８４、８４’、２４０：キャビティ板
１１０、２６０：ノズル板
１２０：液滴
１３０：ターゲット
１４０：ノズル配置エラー
１５０：噴射軌道エラー
１６０：液滴配置エラー
１７０：垂直線
１８０：ノズルエラー
１９０：実際の軌道
２２０：炭素体
２３３：駆動電子機器
２３４：ＰＺＴ部材
１１０２：単一駆動パルス
１１０４：後退メニスカス
１１０６、１１３６：尾部
１１０８、１１４０：ノズル開口部
１１３０、１２２０、１７２０、１９２０：直線矯正パルス
１１３４：隆起メニスカス
１２００：マルチパルス波形
１２１０、１２１８、１６１０、１７１０、１８１０、１９１０：駆動パルス
１２１２：第１の遅延セグメント
１２１４、１２２２：充填セグメント
１２１６：第２の遅延セグメント
１２１９：第３の遅延セグメント
１２２４：第４の遅延セグメント
１３２０、１３３０、１３４０、１３５０：パルス
１６５０、１７５０：タイムスライス
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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１２】
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【図１３】
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【図１９】
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【図２】
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【図３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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