(57)【要約】第１のノズルと、隣接ノズルとの間のクロストークの量を表す係数を格納することにより、圧電プリントヘッド内のクロストークが低減される。前記係数を用いて駆動波形電圧が予めバイアスされ、及び、該予めバイアスされた波形が、前記第１のノズルの圧電材料に提供される。
2013517971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法であって、
第１のノズルと隣接ノズルとの間のクロストークの量を表す係数を格納し、
前記係数を用いて、駆動波形電圧を予めバイアスし、及び、
前記第１のノズルの圧電材料に対して、前記予めバイアスされた駆動波形電圧を印加する
ことを含む、方法。
【請求項２】
前記予めバイアスすることが、
前記隣接ノズルに対する第２の駆動波形電圧のスケーリングされたコピーを、前記駆動波形電圧に対して合計する
ことを含むことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記合計することが、
前記係数を、前記第２の駆動波形電圧と乗算して、積を形成し、及び、
前記積と、前記駆動波形電圧とを合計する
ことを含むことからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記予めバイアスすることが、
前記係数の積と、前記隣接ノズルに対する第２の駆動波形電圧とを、前記駆動電圧波形に対して合計する
ことを含むことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記予めバイアスすることが、
前記係数を、第２の駆動波形電圧と乗算して、第１のオーダの補償を形成し、
二乗した前記係数を、前記駆動波形電圧と乗算して、第２のオーダの補償を形成し、及び、
前記第１及び第２のオーダの補償を、前記駆動波形電圧に対して合計する
ことを含むことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１のノズルの電圧駆動波形を変換して、隣接ノズルからのクロストークを補償するためのクロストーク低減回路を備える、プリントヘッドアセンブリ。
【請求項７】
前記クロストーク低減回路が、
前記第１のノズルと前記隣接ノズルとの間のクロストークの量を表す係数を格納するための記憶要素と、
前記係数と、前記隣接ノズルに関連付けられた隣接駆動波形電圧とから補償積を生成するための乗算器と、
前記補償積を、前記第１のノズルに関連付けられた第１の駆動波形電圧に合計するための合計要素
とを含む、請求項６に記載のプリントヘッドアセンブリ。
【請求項８】
前記補償積と前記係数とから第２の補償積を生成するための第２の乗算器
を更に備え、
前記補償積と、前記第１の駆動波形に対する前記第２の補償積とを合計するよう前記合計要素が構成されていることからなる、請求項７に記載のプリントヘッドアセンブリ。
【請求項９】
前記クロストーク低減回路が、前記プリントヘッドアセンブリの回路基板上に製造されており、且つ、プリントヘッドダイに結合されていることからなる、請求項６に記載のプリントヘッドアセンブリ。
【請求項１０】
前記クロストーク低減回路が、前記プリントヘッドアセンブリのプリントヘッドダイ上に統合されている、請求項６に記載のプリントヘッドアセンブリ。
【請求項１１】
圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法であって、
第１のファクタによって、第１のノズルに対する第１の駆動波形電圧を補償して、該第１のノズルと、隣接ノズルとの間における第１の量のクロストークを低減する
ことを含み、
前記第１の量のクロストークは、前記隣接ノズルに対する第２の駆動波形電圧に関連付けられることからなる、方法。
【請求項１２】
前記第１の駆動波形電圧を補償することが、
前記第２の駆動波形電圧を、隣接ノズル間のクロストークの程度を表すクロストーク係数で乗算して、第１のファクタを決定し、及び、
前記第１のファクタを、前記第１の駆動波形と合計して、補償された駆動波形を形成する
ことを含むことからなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の駆動波形電圧を補償することが、複数のファクタによって前記第１の駆動波形電圧を補償することを含み、該複数のファクタの各々によって、前記第１のノズルと、複数の各々の隣接ノズルとの間のクロストークの量が低減させられ、
前記クロストークの量の各々は、それぞれの隣接ノズルに対する駆動波形電圧に関連付けられることからなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のノズルと前記隣接ノズルとの間のクロストークの第２の量を表す第２のファクタによって前記第１の駆動波形電圧を補償することを前記方法が更に含み、
前記第１の駆動波形電圧に関連付けられたクロストークを低減するために、前記第２の駆動波形電圧に提供される補償に前記第２の量のクロストークが関連付けられることからなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
第２のファクタによって前記第１の駆動波形電圧を補償することが、
隣接ノズル間のクロストークの程度を表すクロストーク係数で前記第１の駆動波形電圧を乗算して、第１の積を形成し、
前記クロストーク係数で前記第１の積を乗算して、前記第２のファクタを形成し、及び、
前記第２のファクタを前記駆動波形電圧と合計する
ことを含むことからなる、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
ドロップ・オン・デマンド（ＤＯＤ）圧電プリントヘッドは、様々な下地（又は基板）上に印刷を行うために広く利用されている。紫外線硬化性印刷インクのような噴出可能材料を用いている時には、圧電プリントヘッドは、サーマルインクジェットプリントヘッドと比べて好まれている。該紫外線硬化性印刷インクのより高い粘性か又は化学成分が、それらのＤＯＤ用途に対してサーマルインクジェットを使用することを妨げる。サーマルインクジェットプリントヘッドは、インクが満たされたチャンバ内において発熱素子アクチュエータを使用して、インクを気化（又は蒸発）させて気泡を生成させ、該気泡が、インク滴をノズルの外に出すよう強制する。従って、サーマルインクジェットプリントヘッド内において使用するのに適合可能な噴出可能材料は、その配合物（又は製剤）が、機械的又は化学的な劣化無く沸騰温度に耐え得るものに制限される。圧電プリントヘッドは、噴出可能材料のより広い選択に適応させることが可能である。しかしながら、それら圧電プリントヘッドが、インクが満たされたチャンバの膜（メンブレン）上において圧電材料アクチュエータを用いて、圧力パルス（又は脈圧）を生成すると、該圧力パルスが、インク滴をノズルの外に出すよう強制する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
しかしながら、圧電プリントヘッドが有する１つの問題は、隣接ノズル間の機械的なクロストークである。所与のノズル内の膜（メンブレン）が、上昇する（上に動く）時に、隣接するノズル内の膜（メンブレン）は、幾らかのより短い距離だけ下降する（下に動く）。このことは、隣接ノズルの動作に悪影響を及ぼす。理想的には、所与のノズルが作動させられる（その膜を上か又は下に動かす）時には、隣接ノズル内の膜は、影響を及ぼされないこととなり、それどころか、隣接ノズル内の膜は、完全に独立したものになることとなり、及び、隣のノズルが作動させられてそれらの膜が動いた時には、隣接ノズル内の膜は検出されることが可能なようには動かないこととなる。
【０００３】
以下の添付図面に関連して、例示を目的として、本実施形態が次に説明されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】一実施形態による、インクジェット印刷システムを示す図である。
【図２】一実施形態による、プリントヘッドアセンブリ内の圧電側部射出器チャンバを示す図である。
【図３】一実施形態による、圧電材料に電圧を印加することによる、圧電チャンバの動きを示す図である。
【図４】一実施形態による、圧電インクジェット印刷システム内の隣接ノズルの圧電チャンバ間に発生するクロストークの機械的モデルを示す図である。
【図５】一実施形態による、入力電圧駆動波形を示す図である。
【図６】一実施形態による、膜変位出力波形を示す図である。
【図７】一実施形態による、機械的なクロストークにおける第１のオーダの低減を提供する、電気的補償モデルに結合された図４の機械的モデルを示す図である。
【図８】一実施形態による、クロストーク補償に起因して電圧駆動波形内において追加された駆動電圧を示す図である。
【図９】一実施形態による、膜変位波形を示す図である。
【図１０】一実施形態による、電気的補償モデルを可能にするクロストーク低減回路の構成要素を示す図である。
【図１１】一実施形態による、機械的なクロストークにおける第２のオーダの低減を提供する、第２のオーダの電気的補償モデルを示す図である。
【図１２】一実施形態による、圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法のフローチャートを示す図である。
【図１３】一実施形態による、圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法のフローチャートを示す図である。
【実施例】
【０００５】
詳細な説明
問題及び解決法の概要
上述のように、圧電プリントヘッド内の隣接ノズル間の機械的なクロストークは、プリントヘッドの動作に関して悪影響がある。機械的なクロストークは、接続された圧電材料に印加された電圧に応答して動く共通の機械的な膜を通じて主に発生する。膜は、比較的厚いシート状のシリコン（例えば、20〜50ミクロン）から頻繁に作られ、該シート状のシリコンは、厳重にパックされた液体チャンバによって共有される。高周波数の滴吐出に適応させるため、膜は堅い。１つのノズルにおける膜内の動きが、隣接ノズル内の膜を反対方向に引くと、該厳重にパックされたチャンバと、該膜の堅さとによって、隣接ノズル間に機械的なクロストークが引き起こされる。ノズルの作動によって、チャンバの体積を低減する方向に該ノズルにおける膜が歪めさせられ、及び、液滴がノズルの外に出るよう強制させられる。作動させられたノズルにおける膜変位によって、隣接ノズル内の膜の反対方向における望ましくない変位（すなわち、機械的なクロストーク）が結果として生じる。その望ましくない膜変位によって引き起こされた、結果として生じた、隣接チャンバ内の体積変化は、隣接チャンバ内の滴吐出プロセスに悪影響を与える可能性がある。
【０００６】
圧電プリントヘッド内の隣接ノズル間における機械的なクロストークの問題に対する以前の解決法は、全ての他のノズルをアイドル状態にして、それにより、全ての２つのアクティブなノズル間にはアイドル状態のチャンバが存在することとなるようにすることを含む。従って、プリントヘッドは、１つおきのノズルしか同時に発射することができない。このアプローチでの主要な不利な点は、プリントヘッドの生産力／速度が、半分だけ低減させられるということである。従って、そのような解決法を必要としていないプリンタ内において同じ印刷速度を達成するためには、この解決法を実現するプリンタ内に２倍の数のプリントヘッドが必要となることとなる。
【０００７】
他の部分的な解決法は、ノズル間の圧電材料を完全にカットすること、及び／又は、膜（メンブレン）を薄くすることを含む。しかしながら、ノズル間の圧電材料を完全にカットするのに必要とされる追加的な処理ステップには、かなりのコストが追加される。膜を薄くする時には、膜をすりつぶすのに利用可能な機械内の制限が、一定の生産量を提供するために最小限の膜の厚みを余儀なくさせる。
【０００８】
本開示の実施形態は、一般には、隣接ノズル間のクロストークの量に対応する量によってノズルの駆動電圧を補償することにより、上述のような不利な点を克服する。ノズル間の膜に影響を及ぼす機械的なクロストークの量を表す係数が格納される。オリジナルの駆動電圧から期待される所望のダイレクト応答にほぼか又は正確に一致する、膜に関する動きを生じさせるため、回路構成は、その格納された係数を用いて圧電駆動波形電圧を予めバイアスさせる。駆動波形電圧は、クロストークを最小化するようリアルタイムに調整される。
【０００９】
一実施例において、圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法は、第１のノズルと隣接ノズルとの間のクロストークの量を表す係数を格納することを含む。駆動波形は、該格納された係数を用いて予めバイアスされ、該予めバイアスされた駆動波形が、第１のノズルの圧電材料へと印加される。別の実施形態において、プリントヘッドアセンブリは、隣接ノズルからのクロストークを補償するために第１のノズルの電圧駆動波形を変換するためのクロストーク低減回路を含む。一実施形態において、クロストーク低減回路は、クロストークの量を表す係数を格納する記憶要素と、該係数及び隣接駆動波形電圧からの補償積を生成する乗算器と、該補償積を、前記第１のノズルに関連付けられた第１の駆動波形電圧に合計する合計要素と、を含む。更に別の実施形態において、圧電プリントヘッド内においてクロストークを低減する方法は、第１のノズルと隣接ノズルとの間の第１の量のクロストークを表すファクタにより該第１のノズルに対する第１の駆動波形電圧を補償することを含み、ここで、該第１の量のクロストークは、隣接ノズルに対する第２の駆動波形電圧に関連付けられる。一実施形態において、前記補償することは、第２の駆動波形電圧を、隣接ノズル間のクロストークの程度を表すクロストーク係数で乗算して、第１のファクタを決定し、及び、該第１のファクタを、該第１の駆動波形と合計して、補償された駆動波形を形成する、ことを含む。
【００１０】
例示的な実施形態
図１は、インクジェット印刷システム１０の一実施形態を示す。インクジェット印刷システム１０は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２と、インク供給アセンブリ１４と、実装アセンブリ１６と、媒体移送アセンブリ１８と、電子コントローラ２０と、インクジェット印刷システム１０の様々な電気的な構成要素に電力を提供する少なくとも１つの電力源２２と、を含む。インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、少なくとも１つのプリントヘッドか又はプリントヘッドダイ２４を含み、該少なくとも１つのプリントヘッドか又はプリントヘッドダイ２４は、印刷媒体２８上に印刷を行うために、複数のオリフィスか又はノズル２６を通じて印刷媒体２８に向けてインク滴を吐出する。印刷媒体２８は、用紙、カード用紙、透明紙（スライド）、マイラー、及びこれらに類するものなどの任意のタイプの適合可能なシート材料である。典型的には、ノズル２６は、１つか又は複数の列か又はアレイを成しており、それにより、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２と印刷媒体２８とが、互いに相対的に移動させられると、ノズル２６からの適切に連続したインク吐出によって、文字、記号、及び／又は、他のグラフィックか又は画像が、印刷媒体２８上に印刷されることとなる。
【００１１】
インク供給アセンブリ１４が、プリントヘッドアセンブリ１２にインクを供給し、及び、インク供給アセンブリ１４は、インクを格納するためのリザーバ（容器）３０を含む。従って、インクは、リザーバ３０からインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２に流れる。インク供給アセンブリ１４及びインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、一方向のインク配送システムか又は再循環インク配送システムのいずれかを形成することができる。一方向のインク配送システムでは、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２に提供されるほぼ全てのインクが、印刷中に消費される。しかしながら、再循環インク配送システムは、プリントヘッドアセンブリ１２に提供されるインクの一部だけが、印刷中に消費される。従って、印刷中に消費されないインクは、インク供給アセンブリ１４に戻される。
【００１２】
一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２と、インク供給アセンブリ１４とが、インクジェットカートリッジか又はペンの中に一緒に収容される。別の実施形態において、インク供給アセンブリ１４は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２から分離されており、供給チューブなどのインターフェース接続部を通じてインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２にインクを提供する。いずれの実施形態においても、インク供給アセンブリ１４のリザーバ３０は、削除され得り、置換され得り、及び／又は、補充（リフィル）され得る。一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２とインク供給アセンブリ１４とが、１つのインクジェットカートリッジ内に一緒に収容される場合、リザーバ３０は、カートリッジ内において配置されたローカルリザーバを含み、並びに、カートリッジとは別個に配置されたより大きなリザーバを含む。従って、別個の、より大きなリザーバは、ローカルリザーバを補充するよう機能する。従って、別個の、より大きなリザーバ、及び／又は、ローカルリザーバは、削除され得り、置換され得り、及び／又は、補充（リフィル）され得る。
【００１３】
実装アセンブリ１６は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を、媒体移送アセンブリ１８に対して位置付け、及び、媒体移送アセンブリ１８は、印刷媒体２８を、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２に対して位置付ける。従って、印刷ゾーン３２が、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２と、印刷媒体２８との間のエリア内においてノズル２６に隣接して画定される。一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、走査タイプのプリントヘッドアセンブリである。従って、実装アセンブリ１６は、印刷媒体２８を走査するために媒体移送アセンブリ１８に相対してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を移動させるためのキャリッジを含む。別の実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、非走査タイプのプリントヘッドアセンブリである。従って、実装アセンブリ１６は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を、媒体移送アセンブリ１８に相対して、指示された位置に固定する。従って、媒体移送アセンブリ１８は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２に対して印刷媒体２８を位置付ける。
【００１４】
インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２、実装アセンブリ１６、及び媒体移送アセンブリ１８と伝達し合うための、及びこれらを制御するための、プロセッサ、ファームウェア、及び他のプリンタ電子機器を、電子コントローラか又はプリンタコントローラ２０が典型的には含む。電子コントローラ２０は、コンピュータなどのホストシステムからデータ３４を受け取り、及び、電子コントローラ２０は、データ３４を一時的に格納するためのメモリを含む。典型的には、電気的か、赤外線のか、光学的か、又は他の情報転送経路に沿って、インクジェット印刷システム１０にデータ３４が送られる。データ３４は、例えば、印刷されることとなる文書及び／又はファイルを表す。従って、データ３４は、インクジェット印刷システム１０のための印刷ジョブを形成し、及び、１つか又は複数の印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータを含む。
【００１５】
一実施形態において、電子コントローラ２０は、ノズル２６からインク滴を吐出させるため、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を制御する。従って、電子コントローラ２０は、印刷媒体２８上に文字、記号、及び／又は他のグラフィックスか又は画像を形成する吐出されるインク滴のパターンを画定する。吐出インク滴のパターンは、印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータによって決定される。
【００１６】
一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、１つのプリントヘッド２４を含む。別の実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、ワイドアレイ（wide-array）か又はマルチヘッドのプリントヘッドアセンブリである。１つのワイドアレイ実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、プリントヘッドダイ２４を運ぶキャリアを含み、プリントヘッドダイ２４と、電子コントローラ２０との間に電気的な通信を提供し、及び、プリントヘッドダイ２４と、インク供給アセンブリ１４との間において液体連通を提供する。
【００１７】
一実施形態において、インクジェット印刷システム１０は、ドロップ・オン・デマンド圧電インクジェット印刷システム１０である。そのようなものとして、圧電プリントヘッドアセンブリ１２は、本明細書内において下記により詳細に説明されるクロストーク低減回路３６を含む。圧電インクジェット印刷システム１０内の圧電プリントヘッドアセンブリ１２は、図２内に示された圧電側部射出器チャンバ２００のような、プリントヘッドダイ２４内に形成された圧電チャンバを含む。図２の圧電チャンバ２００内において、圧電材料の動きは発生していない。膜（メンブレン）は、上下に動いて該チャンバの容量を  増加及び低減させるよう構成され、噴出可能材料（例えば、インク）が、そのページの視聴者に向かって該ページの外に噴出する。補充（又は補給）構造（図示せず）は、チャンバの背後にあり、ノズル構成（図示せず）は、視聴者に向けて、チャンバの前にある。
【００１８】
圧電チャンバ２００に関連付けられた圧電材料に対して電圧が印加される時に、該圧電チャンバ２００の動きが生じる。図３は、第１のチャンバ上の圧電材料に対する電圧の印加による第１のチャンバの動き（すなわち、第１のノズルの駆動）を示す。圧電材料の動きによって、圧電材料が、−ｚ方向に変形させられ、その結果、隣接している膜（メンブレン）の対応する変位が、−ｚ方向に生じる（変形及び変位は、それらを説明する目的のため、図内において誇張されている）。チャンバ内への膜（メンブレン）の変位は、該チャンバの体積（容量）を低減させ、それにより、第１のチャンバから、第１のノズル（図示せず）を通じてインク滴が吐出させられる。
【００１９】
図３は、隣接する圧電チャンバ２００間の機械的なクロストークの周知の効果を更に示す。第１のノズルの作動中に、第１のチャンバ上の膜が−ｚ方向に変位すると、それが、図３内に示された第２のチャンバのように、隣接するチャンバ上の該膜を、反対方向に引っ張る（すなわち、該膜が膜自体を反対方向に引っ張る）。この引っ張りによって、隣接チャンバ上の膜が、反対方向に（すなわち、＋ｚ方向に）変位させられる。所与のノズルに影響を及ぼすクロストークの量は、全ての隣接ノズルからのクロストークの寄与によるものであるので、所与のノズルのクロストークの大きさは、全ての隣接ノズルからの寄与の合計として表される。例えば、図１及び図２内において、図示された例示的なアレイの線形な性質に起因して、任意の所与のノズルに対して、２つの隣接ノズルのみが存在する。そのような、ノズルの線形アレイ内において、０．１５のクロストーク係数が、ある隣接ノズル内に提供された動きから所与のノズルに影響を及ぼすクロストークの量を表すと仮定すると、所与のノズル内の総合的な実現可能なクロストークは、２＊１５％＝３０％のクロストークとなることとなる。従って、外側の２つのノズルが、任意の膜変位１に同時に駆動されている場合の、３つの隣接ノズルのライン内において、中間ノズル膜は、−０．３の膜変位を被る。２次元アレイのノズルにおける１つのケースでは、例えば、各ノズルが、４つの隣接ノズルを有する場合には、０．１５のクロストーク係数は、４＊１５％＝６０％の所与のノズル内において、総合的な実現可能なクロストークを生成する。
【００２０】
図４は、圧電インクジェット印刷システム１０内の隣接ノズルの圧電チャンバ間に発生するクロストークの機械的モデルを示す。該モデルは、線形に隣接したノズルを用いて、実例が示されている。３つのノズルだけしか示されていないが、後述の定数（Constant2、及びConstant4）で部分的に示されているように、該モデルは、任意の数の隣接ノズルを考慮する。スコープシンボルVdrive_inで表された測定スコープ上において示されることとなるような電圧（Vgen1、Vgen2、Vgen3）を、パルス発生器（１、２、３）が表す。電圧であるVgen1、Vgen2、及びVgen3が、圧電プリントヘッドアセンブリ１２内のそれぞれの圧電材料アクチュエータ上へと駆動されている。各ノズル出力（Nozzle1、Nozzle2、Nozzle3）における膜変位は、各入力電圧Vgen1、Vgen2、Vgen3によって、及び、隣接ノズルからのクロストークによって、の両方によって生じた、各膜の変位の量を表す。その変位は、測定装置において測定可能であり、膜変位である。定数である、Constant2及びConstant4は、Nozzle1の上及びNozzle3の下の隣接ノズルが発射されている状態であるのか否かを示す。任意の入力電圧と、生じた膜変位の量との間にスケーリングの要素（スケーリングファクタ）が無いことから、機械的なクロストークモデルには単位が無い。従って、このモデルについて、入力電圧（Vgen1、Vgen2、Vgen3）と、出力膜変位（Nozzle1、Nozzle2、Nozzle3）との両方は、該電圧入力と、該膜変位出力との間における、スケーリングされない電気的な遷移から機械的な遷移に伴って、０から１までの単位無しベースの範囲に仮定される。
【００２１】
図４の機械的なクロストークモデル内において、利得（Gain）ブロック（２、３、６、７、１０、１１）は、クロストーク係数であり、該クロストーク係数は、隣接ノズルを駆動する入力電圧波形の割合として、これら隣接ノズルによって生じたクロストークの量を表す。ノズル間のクロストークは、各々の合計要素であるSum1、Sum2、Sum3において合計される。従って、例えば、全ての３つのノズルが、１の入力電圧駆動波形パルス（すなわち、Vgen1、Vgen2、Vgen3の全てが１である）によって駆動されている場合には、Nozzle2における膜の機械的変位は、１−（０．１５＊１）−（０．１５＊１）＝０．７の合計である。すなわち、Nozzle2は、７０％のキャパシティで、発射を行うこととなる。これは、正の変位においてNozzle2の膜を駆動するVgen2が、（０．１５＊Vgen1）及び（０．１５＊Vgen3）の負の変位と、Sum2において合計されるからである。従って、Vgen1及びVgen3によってそれぞれNozzle1及びNozzle3の膜に生成されている正の変位によって、利得（Gain）ブロック内に記載された割合利得（すなわち、クロストーク係数）により決定された量における、Nozzle2の膜における負のクロストーク変位が引き起こされる。定数であるConstant2及びConstant4は、Nozzle1の上の隣接ノズルとNozzle3の下の隣接ノズルとが（図示せず）、発射されていないことを示す零の値を有するということに留意されたい。従って、Nozzle1の上の隣接ノズルとNozzle3の下の隣接ノズルとは（図示せず）、Nozzle1及びNozzle3の膜に別様には影響を及ぼすこととなるどのクロストークにも寄与しない。更には、利得（Gain）ブロック内の値が、０．０である場合（すなわち、クロストーク係数を零に設定する場合）には、どの隣接ノズルもまた発射された状態であったかとは無関係に、Nozzle2の出力における膜変位が１になることとなるか、又は１００％になることとなるということを、機械的なクロストークモデルが示すということは注目に値する。
【００２２】
図５及び図６は、それぞれ、電圧駆動波形、及び、膜変位出力波形である。該膜変位出力波形は、任意の発射シーケンスにおいて３つのノズルを駆動している時の図４の機械的なクロストークモデルの結果を表す。図５は、各ノズル（Nozzle1、Nozzle2、Nozzle3）を発射させているVgen1、Vgen2、及びVgen3についての入力電圧駆動波形を示す。入力電圧駆動波形であるVgen1、Vgen2、及びVgen3は、わずかに異なる遅延及び幅の単一発射パルスであり、これらは、機械的クロストークモデルの技法を説明している。
【００２３】
図６内に示された膜変位出力波形は、膜の動きを表しており、該膜変位出力波形は、合計機能（Sum1、Sum2、Sum3）から、図４のクロストークモデルのNozzle1、Nozzle2、及びNozzle3について出力される、隣接ノズル間において、クロストークは、ノズル膜の実際の動きと、ノズル膜の期待される動きとの間において、１５％の歪を生じさせる。ノズルを同時に発射する場合には、最大３０％まで低減された膜変位が、デュアルサイドのクロストークから生じられ得る。
【００２４】
図７は、図４の機械的なクロストークモデルに対する電気的な補償モデルの追加を示す。このモデルは、図４の機械的なクロストークモデルにより実例が示された機械的なクロストーク内において、第１のオーダの低減を提供する。該電気的な補償モデルは、電気的な補償回路表現を、機械的モデルのフロントエンド上に追加して、この回路表現を用いることにより、機械的なクロストークにおける第１のオーダの低減の実例を示す。従って、図７モデルの右側（すなわち、合計要素であるSum1、Sum2、及びSum3を有した部分）は、図４からの上記において説明した機械的なクロストークモデルを表しているが、モデルの中間部分（すなわち、合計要素のSum４、Sum５、及びSum６を有した部分）は、電気的な補償回路モデルを表している。概して、電気的な補償モデルは、予めバイアスをかけているか、又は各ノズルごとに入力電圧駆動波形に対する変換を提供する。該電圧変換は、隣接ノズルを駆動する電圧波形の結果生じたこれら隣接ノズルにおける膜変位によって生じたクロストークを補償する。
【００２５】
図７の電気的な補償モデルの実例を示すために、電圧駆動パルスが、Vgen1、Vgen2、及びVgen3において印加されているということを仮定することができる。機械的モデル定数であるConstant2及びConstant4は、零の値を有しており、該零の値は、Nozzle1の上の隣接ノズルとNozzle3の下の隣接ノズルとが（図示せず）発射されていない状態であり、従って、該ノズル１の上の隣接ノズルとノズル３の下の隣接ノズルとが、いかなるクロストーク歪にも寄与しないこととなるということを示す。従って、電気的なモデル定数であるConstant1及びConstant3はまた、非発射ノズルについて合計されているクロストーク補償が無い結果となるような零の値を有する。Sum5合計要素から始めると、Vgen2電圧入力駆動波形が、２つの隣接ノズルからのスケーリングされた電圧駆動波形と合計される。すなわち、利得ブロックであるGain0及びGain1内に示されたクロストーク係数（この例ではこれらの値は０．１５である）に従って、Vgen2電圧入力駆動波形が、１５％のVgen1電圧入力駆動波形及び１５％のVgen3電圧入力駆動波形とに合計される。従って、Vgen2電圧入力駆動波形は、クロストーク係数を用いて予めバイアスされて、結果として生じるVnozzle2駆動電圧へと、Sum５において変換されるか又は補償される（すなわち、増加させられる）。該Vnozzle2駆動電圧が、Nozzle2の膜を駆動して、Nozzle1及びNozzle3の膜の動きから生じる負の膜変位（すなわち、クロストーク歪）の原因となる。Vnozzle2は、（Vdrive_w_comp（すなわち「voltage drive with compensation」において測定されるような）補償された電圧駆動波形を表す。該補償された電圧駆動波形が、隣接ノズル（Nozzle1及びNozzle3）における膜変位によるクロストークの影響を低減させ、それにより、Nozzle2における膜の変位が、Vgen2電圧入力駆動波形からの意図されるものと正確にか又はほぼ同じになることとなる。
【００２６】
図８及び図９は、図７の電気的な補償モデルについての、３つのノズルに対する補償されたノズル電圧波形（すなわち、Vnozzle1、Vnozzle2、Vnozzle3）と、３つのノズル（すなわち、Nozzle1、Nozzle2、Nozzle3）についての膜変位波形と、をそれぞれ示し、それらは、図５内において提供された同じ入力電圧波形（Vgen1、Vgen2、及びVgen3）の結果生じたものである。図８は、クロストーク補償に起因して結果として生じたVnozzle波形内に追加された駆動電圧を示す。すなわち、Vgen入力電圧駆動波形（図５）が、電気的な補償モデルにより補償されて、結果として、補償されたVnozzle電圧波形が生じる。更に、３つのノズル（すなわち、Nozzle1、Nozzle2、Nozzle3）についての図６内と図９内との膜変位波形の比較は、図７の電気的な補償モデルからの追加された駆動電圧により提供されるクロストーク歪における著しい低減を示す。
【００２７】
図１に戻って再び参照すると、クロストーク低減回路３６は、図７の電気的な補償モデル内における上述のような機能を可能にする。図１０は、電気的な補償モデルを可能にするクロストーク低減回路３６の構成要素を示す。１つか又は複数の記憶要素１００が、利得（Gain）ブロック（０、１、４、５、８、９）に関して上記に説明したようなクロストーク係数（複数可）１０２に対する記憶とアクセスとを提供する。ここで、クロストーク係数１０２は、隣接ノズル間のクロストークの量を表す。例えば、１つか又は複数の記憶要素１００が、０．１５か又は幾つかの他の値を有するクロストーク係数１０２に対する記憶とアクセスとを提供する。１つか又は複数の乗算要素１０４が、係数１０２と、隣接ノズルに関連付けられた隣接駆動波形電圧とからの補償積１０６の生成を可能にする。例えば、上述のように、乗算要素１０４（例えば、利得ブロック０、１、４、５、８、９）が、０．１５＊Vgen1の補償積１０６を可能にする。該補償積１０６は、クロストーク係数０．１５でスケーリングされたか又は乗算された、隣接ノズルからの電圧駆動波形である。１つか又は複数の合計要素１０８は、補償積を、第１のノズルに関連付けられた第１の駆動波形電圧に合計するための、上述のようなSum4、Sum5、及びSum6の合計機能を可能にする。例えば、Sum5のような合計要素が、０．１５＊Vgen1の補償積を、Vgen2駆動波形に合計する。
【００２８】
クロストーク低減回路３６は、プリントヘッドアセンブリ１２の部分であるように図１内に図示されているが、プリントヘッドダイ２４から分離された状態でもある。従って、例えば、プリントヘッドアセンブリ１２の別個の回路基板上に、及び、フレックス回路か、ワイヤボンディングか、又は幾つかの他の適合可能な接続手段を通じてプリントヘッドダイ２４に結合されて、クロストーク低減回路３６が実装され得る。しかしながら、クロストーク低減回路３６は、プリントヘッドダイ２４の一体部分（又は切り離せない部分）とすることもまた可能である。従って、クロストーク低減回路３６の様々な構成要素が、当業者にとって周知であるような、電鋳法（エレクトロフォーミング）、レーザアブレーション、異方性エッチング、スパッタリング、ドライエッチング、フォトリソグラフィ、鋳造（キャスティング）、成形（モールディング）、スタンピング、及び機械加工などの様々な従来の集積回路製造技法によって、プリントヘッドダイ２４へと統合され得る。
【００２９】
クロストーク低減回路３６の構成要素は、当業者であれば一般に周知であるような様々な方法で実装され得る。例えば、ＳＧＳ−ＴｈｏｍｐｓｏｎのＢＣＤ６ｓプロセスのような高電圧が可能なＣＭＯＳプロセスに本システムが実装され得る。そのようなプロセスは、最大１００Ｖまで可能であり、大抵の圧電印刷デバイスに対する駆動電圧範囲が実現可能である。スケーリングか又は乗算要素１０４（下記の図１１に関する「Product（積）」ブロック要素）は、乗算コンデンサＤＡＣとして実装され得り、ここで、８ビット係数が、該ＤＡＣ内へとディジタル的に入力され、スケーリングするためのノズル波形は、ＤＡＣ基準として使用される。合計要素１０８は、容量結合を用いて実現され得る。ＤＡＣｓ内へと入力するための、クロストーク補償用の係数は、ある特定のＭＥＭＳダイか、又は幾つかの数のダイのゾーン内のキャリブレーション中にグローバルに取得され得るか、又は各ノズルに関する各合計ごとの個々の係数へと下げることができる。機械的な特性は、所与のダイにわたってゆっくりと変化する傾向にあるので、ゾーンの係数（複数）が、最も使用され得る。クロストークは厳密には線形でないということが期待され、並びに、所望のレベルへと有効なクロストークの量を低減するために、クロストーク係数に二次のか又は他の機能を追加することが、幾つかの機械的な状況において必要とされ得るということが期待される。
【００３０】
図１１は、機械的なクロストーク内において第２のオーダの低減を提供する、第２のオーダの電気的な補償モデルを示す。第２のオーダの電気的な補償モデルは、図７の第１のオーダの電気的な補償モデルによる補償によって生じられる二次的なクロストーク効果（影響）に対処するものである。この二次的なクロストーク効果は、著しいものではないが、それでも、図１１モデル内に示されるようなより複雑な回路構成によって該クロストーク効果を低減することができる。第２のオーダの電気的な補償モデルは、図７の第１のオーダの電気的な補償モデルによって挿入された補償に起因して非隣接ノズルから生じたクロストークを補償する。
【００３１】
図１１の第２のオーダのモデルは、図７の第１のオーダのモデルとはいくらか異なるように図示されている。例えば、図１１内の四角形の「Product（積）」ブロック（例えば、Product1、Product2など）が、図７内の三角形の「Gain」ブロックと比較可能である。しかしながら、クロストーク係数は、積（Product）ブロックそれら自体の中に格納されているようには図示されておらず、別個の「Xtalk_comp-coefficent」記憶要素内に格納される。
【００３２】
動作中、合計要素（Sum10、Sum11、Sum12）は、Vnozzle補償電圧波形を生成するため、３つの代わりに５つの項（又は条件）を合計する。例えば、Sum11要素は、入力電圧波形Vgen2と、Product1及びProduct3ブロックからの第１及び第２の補償積と、Product12及びProduct13ブロックからの第３及び第４の補償積と、を合計する。Product1ブロックは、Xtalk_comp-coefficient（すなわち、このケースでは０．１５）を、入力電圧波形Vgen1で乗算して、第１の補償積を生成する。Product3ブロックは、Xtalk_comp-coefficientを、入力電圧波形Vgen3で乗算して、第２の補償積を生成する。Product12ブロックは、Xtalk_comp-coefficientの二乗（すなわち、０．１５＊０．１５）を、入力電圧波形Vgen2で乗算して、第３の補償積を生成する。該第３の補償積は、隣接ノズル１に提供されている補償を補償するために合計される。Product13ブロックは、Xtalk_comp-coefficientの二乗（すなわち、０．１５＊０．１５）を、入力電圧波形Vgen2で乗算して、第４の補償積を生成する。該第４の補償積は、隣接ノズル３に提供されている補償を補償するために合計される。従って、第１のオーダの補償項（すなわち、Xtalk_comp-coefficient＊Vgen）が、第２のオーダの補償項（すなわち、（Xtalk_comp-coefficient）２＊Vgen）と合計される。
【００３３】
図１２は、一実施形態による、圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法１２００のフローチャートを示す。方法１２００は、図１〜図１１に関して上記に説明された電気的な補償回路モデルの実施形態に関連付けられている。方法１２００は、ある順序でリスト表示されたステップを含んでいるが、これによって、この順序でか或いは任意の他の特定の順序で実施されているように該ステップは限定されないということを理解されたい。
【００３４】
方法１２００は、係数を格納することを有したブロック１２０２において開始する。該係数は、第１のノズルと隣接ノズルとの間のクロストークの量を表すクロストーク係数である。ブロック１２０４において、駆動波形電圧が、該係数を用いて予めバイアスされる。駆動波形電圧を予めバイアスすることは、該係数を、第２の駆動波形電圧と乗算して、積を形成することを含む。予めバイアスすることは、該係数と第２の駆動波形との積を、駆動波形電圧と合計することを更に含む。ブロック１２０６において、予めバイアスされた駆動波形電圧が、第１のノズルの圧電材料に印加される。
【００３５】
図１３は、一実施形態による、圧電プリントヘッド内のクロストークを低減する方法１３００のフローチャートを示す。方法１３００は、図１〜図１１に関して上記に説明された電気的な補償回路モデルの実施形態に関連付けられている。方法１３００は、ある順序でリスト表示されたステップを含んでいるが、これによって、この順序でか或いは任意の他の特定の順序で実施されているように該ステップは限定されないということを理解されたい。
【００３６】
第１のノズルと隣接ノズルとの間における第１の量のクロストークを表す第１のファクタによって第１のノズルに対する第１の駆動波形電圧を補償することを有したブロック１３０２において方法１３００が開始する。第１の量のクロストークは、隣接ノズルに対する第２の駆動波形電圧に関連付けられる。該補償することは、第２の駆動波形電圧を、隣接ノズル間のクロストークの程度を表すクロストーク係数で乗算して、第１のファクタを決定し、及び、第１のファクタを第１の駆動波形と合計して、補償された駆動波形を形成する、ことを含む。前記方法は、ブロック１３０４に続く。ブロック１３０４において、第１の駆動波形電圧を補償することは、複数のファクタによって第１の駆動波形電圧を補償することを含み、前記複数のファクタの各々によって、第１のノズルと、複数のそれぞれの隣接ノズルとの間のクロストークの量が低減させられる。該クロストークの量の各々は、それぞれの隣接ノズルに対する駆動波形電圧に関連付けられる。
【００３７】
前記方法は、第１のノズルとその隣接ノズルとの間における第２の量のクロストークを表す第２のファクタによって第１の駆動波形電圧を補償することを有したブロック１３０６に続く。第１の駆動波形電圧に関連付けられたクロストークを低減するために、第２の駆動波形電圧に追加された補償に第２の量のクロストークが関連付けられる。第２のファクタによって第１の駆動波形電圧を補償することは、隣接ノズル間のクロストークの程度を表すクロストーク係数で第１の駆動波形電圧を乗算して、第１の積を形成することと、該第１の積を該クロストーク係数で乗算して、第２のファクタを形成することと、及び、該第２のファクタを駆動波形電圧と合計すること、とを含む。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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