(57)【要約】【課題】低電力波形を使用して、可変小滴サイズの放出を行うこと。【解決手段】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２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分を有する低電力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、アクチュエータに結合されたポンピングチャンバーを、少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分に応答して交互に膨張及び収縮させることを含む。更に、この方法は、小滴放出装置が、低電力複数パルス波形のパルスに応答して流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせることも含む。ある実施形態では、少なくとも１つの中間部分は、小滴放出装置を動作するに必要な電力を減少するために、ゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベル以下である電圧レベルを有する。【選択図】図９
2011523385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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において、
少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分を有する低電力複数パルス波形をアクチュエータに印加するステップと、
小滴放出装置が、低電力複数パルス波形の駆動パルスに応答して流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせるステップと、
を備え、前記少なくとも１つの中間部分は、小滴放出装置を動作するに必要な電力を減少するために、ゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベル以下である電圧レベルを有する、方法。
【請求項２】
前記アクチュエータに結合されたポンピングチャンバーを、少なくとも２つの駆動パルスに応答して交互に膨張及び収縮させるステップであって、膨張は、各駆動パルスの立ち上り時間に応答して行い、収縮は、各駆動パルスの立ち下り時間に応答して行うステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
流体を放出するための電力は、第１駆動パルスのピーク電圧と中間部分の電圧レベルとの間の第１の電圧変化、及び中間部分の電圧レベルと第２駆動パルスのピーク電圧との間の第２の電圧変化の全体的な大きさを減少することにより減少される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数パルス波形は、更に、３つの駆動パルス及び２つの中間部分を含み、第１のスレッシュホールド電圧レベルは、第１の中間部分の電圧レベル以上であり、そして第２のスレッシュホールド電圧レベルは、第２の中間部分の電圧レベル以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のスレッシュホールド電圧レベルは、第１及び第２の駆動パルスに関連したピーク電圧に基づき、前記第１のスレッシュホールド電圧レベルは、第１及び第２の駆動パルスに関連したピーク電圧の低い方よりも低い、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のスレッシュホールド電圧レベルは、第２及び第３の駆動パルスに関連したピーク電圧に基づき、前記第２のスレッシュホールド電圧レベルは、第２及び第３の駆動パルスに関連したピーク電圧の低い方よりも低い、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
質量が５０ナノグラム（ｎｇ）より大きい小滴を放出するために、第１駆動パルスのピーク電圧が第２駆動パルスのピーク電圧より低く、そして該ピーク電圧が第３駆動パルスのピーク電圧より低い、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
質量が５０ナノグラム（ｎｇ）より小さく、尾部の質量を減少した小滴を放出するために、第３駆動パルスのピーク電圧が第１駆動パルスのピーク電圧より低く、そして該ピーク電圧が第２駆動パルスのピーク電圧より低い、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記アクチュエータは、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する、請求項２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１つ以上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、前記駆動電子装置は、少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分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、前記アクチュエータが、前記複数パルス波形のパルスに応答してポンピングチャンバーから流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせ、前記少なくとも１つの中間部分は、装置を動作するに必要な電力を減少するために、ゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベルより小さい電圧レベルを有する、装置。
【請求項１１】
前記複数パルス波形は、更に、３つの駆動パルス及び２つの中間部分を含み、第１のスレッシュホールド電圧レベルは、第１の中間部分に関連したものであり、そして第２のスレッシュホールド電圧レベルは、第２の中間部分に関連したものである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のスレッシュホールド電圧レベルは、第１及び第２の駆動パルスに関連したピーク電圧に基づき、前記第１のスレッシュホールド電圧レベルは、第１及び第２の駆動パルスに関連したピーク電圧の低い方よりも低い、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２のスレッシュホールド電圧レベルは、第２及び第３の駆動パルスに関連したピーク電圧に基づき、前記第２のスレッシュホールド電圧レベルは、第２及び第３の駆動パルスに関連したピーク電圧の低い方よりも低い、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１のスレッシュホールド電圧レベルは、前記第２のスレッシュホールド電圧レベルに等しくない、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータは、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する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
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１つ以上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、前記駆動電子装置は、少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分を有する低電力複数パルス波形で前記アクチュエータを駆動して、前記アクチュエータが、前記低電力複数パルス波形のパルスに応答してポンピングチャンバーから流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせ、前記少なくとも１つの中間部分は、インクジェットモジュールを動作するに必要な電力を減少するために、ゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベルより小さい電圧レベルを有する、プリントヘッド。
【請求項１７】
前記ポンピングチャンバーの圧力を変化させるために高い部分及び中間部分が時間的に交互に続く、請求項１６に記載のプリントヘッド。
【請求項１８】
各中間部分は、スレッシュホールド電圧レベルに関連付けられる、請求項１７に記載のプリントヘッド。
【請求項１９】
前記スレッシュホールド電圧レベルは、そのスレッシュホールド電圧レベルに関連した中間部分の直前及び直後に生じる駆動パルスのピーク電圧に基づく、請求項１６に記載のプリントヘッド。
【請求項２０】
前記スレッシュホールド電圧レベルは、中間部分の直前及び直後に生じる駆動パルスに関連したピーク電圧の低い方よりも低い、請求項１９に記載のプリントヘッド。
【請求項２１】
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の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のフレックスプリントを含む、請求項１６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、小滴の放出に係り、より詳細には、低電力波形を使用して、可変小滴サイズ放出を行うことに係る。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、対応ノズル開口及び関連アクチュエータを伴う流体経路のアレイを有し、各ノズル開口からの小滴放出を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対して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選択的に放出するように作動される。小滴の質量は、小滴の頭部及び尾部に分布される。小滴の頭部が最初にターゲットに到着し、その後、小滴の尾部がターゲットに到着する。滴下オンデマンド放出器は、多くの場合、移動ターゲット又は移動放出器で動作されるので、小滴速度が変化すると、媒体上の小滴の位置の変化を招く。これらの変化は、映像用途では映像の質を低下させ、他の用途では、システム性能を低下させる。小滴の体積及び質量が変化すると、映像におけるスポットサイズの変化、又は他の用途では性能の低下を招く。
【０００４】
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】
【０００５】
【図１】従来の解決策による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。
【図２】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３】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４】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５Ａ】図５Ｂ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５Ｂ】インクジェットモジュールの別の実施形態を示す。
【図６】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７】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８】低電力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９】一実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。
【図１０】別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。
【図１１】別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。
【図１２】別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。
【図１３】別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。
【図１４】別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。
【図１５】別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
低電力複数パルス波形で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。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２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分を有する低電力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、アクチュエータに結合されたポンピングチャンバーを、少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分に応答して交互に膨張及び収縮させることを含む。一実施形態では、ポンピングチャンバーは、駆動パルスに応答して膨張し、中間部分に応答して収縮する。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流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせることも含む。単一小滴の場合には、小滴は、複数パルス波形におけるパルスの数に基づいて１つ以上のサブ小滴で形成することができ、サブ小滴は、それらがオリフィスから一緒に離脱するように繋がることができる。サブ小滴は、離脱の前に、又はプリント媒体に到達する前の飛行中に、或いはプリント媒体上で、大きな小滴へと合体されてもよい。ある実施形態では、少なくとも１つの中間部分は、小滴放出装置を動作するに必要な電力を減少するために、ゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベル以下である電圧レベルを有する。
【０００７】
流体を放出するのに必要な電力は、少なくとも２つの駆動パルスと少なくとも１つの中間部分との間の電圧変化の全体的な大きさを減少することにより減少される。
【０００８】
図１は、３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。この複数パルス波形１００は、図１に示したように、３つの駆動パルス１１０、１２０及び１３０と、２つの中間部分１１５及び１２５とを含む。中間部分１１５及び１２５の電圧はゼロに等しい。アクチュエータに印加される波形１００の電圧は、パルス１１０のピーク電圧からゼロへと減少し、次いで、パルス１２０のピーク電圧へと増加する。次いで、電圧はゼロへ減少し、次いで、パルス１３０のピーク電圧へ増加する。１４キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数で動作する波形１００は、８０ナノグラム（ｎｇ）の小滴を発生し、２６ワットの電力を消費する。
【０００９】
図２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２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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図３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３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。
【００１３】
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。
【００１４】
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体積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。
【００１５】
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。
【００１６】
図４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４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。
【００１７】
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。
【００１８】
図５Ａは、図５Ｂ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。
【００１９】
図６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６に示すインクジェットプリントヘッドは、図２に示すプリントヘッドと同様である。しかしながら、図６のプリントヘッドは、図２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２ないし５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。
【００２０】
一実施形態による空洞プレートが図７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６及び７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動作する。一実施形態では、ＰＺＴ部材２３４は、流体の１つ以上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２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分を有する低電力複数パルス波形でＰＺＴ部材２３４を駆動して、ＰＺＴ部材２３４が、複数パルス波形のパルスに応答して、ポンピングチャンバーから流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせる。単一小滴の場合には、小滴は、複数パルス波形におけるパルスの数に基づいて１つ以上のサブ小滴で形成することができ、これらサブ小滴は、それらがオリフィスから一緒に離脱するように繋がることができる。少なくとも１つの中間部分は、インクジェットモジュール２１０を動作するに必要な電力を減少するために、その電圧レベルがゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベル以下である。ポンピングチャンバーの圧力を変化させて小滴を放出するために、駆動パルス及び中間部分は、時間的に交互になる。
【００２１】
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。
【００２２】
図８は、一実施形態により低電力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８０２において、少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分を有する低電力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。又、このプロセスは、処理ブロック８０４において、アクチュエータに結合されたポンピングチャンバーを、少なくとも２つの駆動パルス及び少なくとも１つの中間部分に応答して交互に膨張及び収縮させることを含む。一実施形態では、ポンピングチャンバーは、各駆動パルスの立ち上り時間中に膨張し、各駆動パルスの立ち下り時間中に収縮することができる。波形が反転された場合には、立ち下り時間中に膨張が生じ、立ち上り時間中に収縮が生じる。次いで、このプロセスは、小滴放出装置が、処理ブロック８０６において、複数パルス波形のパルスに応答して流体の１つ以上の小滴を放出するようにさせる。ある実施形態では、少なくとも１つの中間部分は、小滴放出装置を動作するに必要な電力を減少するために、その電圧レベルがゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベル以下である。流体を放出するに必要な電力は、第１駆動パルスのピーク電圧と中間部分の電圧レベルとの間の第１の電圧変化、及び中間部分の電圧レベルと第２駆動パルスのピーク電圧との間の第２の電圧変化の全体的な大きさを減少することにより減少される。
【００２３】
図９は、一実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。低電力複数パルス波形９００は、図９に示すように、３つの駆動パルス９１０、９２０及び９３０と、２つの中間部分９１５及び９２５とを含む。図１に示す波形１００とは対照的に、これらの中間部分９１５及び９２５は、駆動パルスから中間部分へ及びそれとは逆に切り換わる際の電圧の変化を減少するために、ゼロより大きくされている。又、中間部分９１５及び９２５は、スレッシュホールド電圧レベル以下にもセットされる。第１のスレッシュホールド電圧レベルは、中間部分９１５の電圧レベル以上であり、第２のスレッシュホールド電圧レベルは、中間部分９２５の電圧レベル以上である。第１のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス９１０及び９２０に関連したピーク電圧に基づく。第１のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス９１０及び９２０に関連したピーク電圧の低い方よりも低く、アクチュエータがポンピングチャンバーの圧力を適切に変化させてポンピングチャンバーから流体を放出するようにさせる。同様に、第２のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス９２０及び９３０に関連したピーク電圧に基づく。第２のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス９２０及び９３０に関連したピーク電圧の低い方よりも低い。一実施形態では、低い電圧パルス９１５及び９２５は、両方とも、最大波形電圧のあるパーセンテージ（例えば、２７％）に等しくセットされる。
【００２４】
アクチュエータは、波形により付与される種々の電圧パルス及び電圧変化に応答して、ポンピングチャンバー内の圧力を歪め及び変化させて流体を放出させる。波形の中間部分は、ポンピングアクションを生成してサブ小滴を駆動し、全体的に大きな小滴へと形成する。小滴の形成に必要な作用を生成するために、電圧、ひいては、圧力アクチュエータのアクションが、完全な最小又は最大に到達する必要はない。ジェットアレイを作動するに必要な電力は、周波数、供給電圧、波形電圧、及びパルスとパルスとの間の電圧変化の全体的な大きさ、の関数である。駆動パルスと中間部分との間の変化の大きさを減少することにより、ジェットを発射するための全電力を減少することができる。質量が５０ナノグラム（ｎｇ）より大きい小滴を放出するためには、駆動パルス９１０のピーク電圧が駆動パルス９２０のピーク電圧より低く、そしてこのピーク電圧が駆動パルス９３０のピーク電圧より低い。
【００２５】
別の実施形態では、１４キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数で動作する低電力波形９００は、８０ｎｇの小滴を発生し、２０ワットの電力を消費する。対照的に、１４キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数で動作する波形１００は、８０ｎｇの小滴を発生し、２６ワットの電力を消費する。８０ｎｇの小滴に対して、波形９００は、波形１００に比して、２３パーセントの電力を節約する。低電力波形９００は、波形１００の発射電圧、小滴質量、周波数応答、及び小滴形成と同様又は同等の発射電圧、小滴質量、周波数応答、及び小滴形成を生じさせる。
【００２６】
図１０は、別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。この低電力複数パルス波形１０００は、波形９００の駆動パルス及び中間部分と同様の３つの駆動パルス１０１０、１０２０及び１０３０と、２つの中間部分１０１５及び１０２５とを含む。しかしながら、中間部分１０１５は、その電圧レベルが中間部分１０２５の電圧レベルより低い。
【００２７】
図１１は、別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。この低電力複数パルス波形１１００は、波形９００及び１０００の駆動パルス及び中間部分と同様の３つの駆動パルス１１１０、１１２０及び１１３０と、２つの中間部分１１１５及び１１２５とを含む。しかしながら、中間部分１１１５は、その電圧レベルが中間部分１１２５の電圧レベルより高い。波形９００、１０００及び１１００は、低い電力消費で大きな小滴（例えば、８０ｎｇ）を発生することができる。駆動パルスのピーク電圧に対して中間部分の電圧レベルを変えることで、小滴放出に消費される電力が変えられる。
【００２８】
図１２は、別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。この複数パルス波形１２００は、図１２に示すように、３つの駆動パルス１２１０、１２２０及び１２３０と、２つの中間部分１２１５及び１２２５とを含む。中間部分１２１５及び１２２５の電圧は、ほぼゼロに等しい。アクチュエータ（例えば、ＰＺＴ部材）に印加される波形１２００の電圧は、パルス１２１０のピーク電圧からゼロへと減少し、次いで、パルス１２２０のピーク電圧へと増加する。次いで、この電圧は、ゼロへと減少し、次いで、パルス１２３０のピーク電圧へと増加する。質量が５０ｎｇ未満で、尾部の質量が低い小滴を放出するには、駆動パルス１２３０のピーク電圧が駆動パルス１２１０のピーク電圧より低く、このピーク電圧が駆動パルス１２２０のピーク電圧より低くされる。
【００２９】
別の実施形態では、３０ｋＨｚの周波数で動作する波形１２００は、３０ｎｇの小滴を発生し、６２ワットの電力を消費する。波形１２００は、パルス１２１０及び１２２０で４０ないし５０ｎｇとなる小滴を確立する。次いで、波形１２００は、パルス１２３０を使用して、小滴の尾部の離脱を迅速に開始させる。
【００３０】
図１３は、別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ低電力複数パルス波形を示す。この低電力複数パルス波形１３００は、図１３に示すように、３つの駆動パルス１３１０、１３２０及び１３３０と、２つの中間部分１３１５及び１３２５とを含む。図１２に示す波形１２００とは対照的に、これらの中間部分１３１５及び１３２５は、駆動パルスから中間部分へ及びそれとは逆に切り換わる際の電圧変化を減少するために、ゼロより大きくされる。又、中間部分１３１５及び１３２５は、スレッシュホールド電圧レベル以下にセットされる。第１のスレッシュホールド電圧レベルは、中間部分１３１５の電圧レベル以上であり、第２のスレッシュホールド電圧レベルは、中間部分１３２５の電圧レベル以上である。第１のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス１３１０及び１３２０に関連したピーク電圧に基づく。第１のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス１３１０及び１３２０に関連したピーク電圧の低い方よりも低く、ポンピングチャンバーの流体を適切に放出させる。
【００３１】
同様に、第２のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス１３２０及び１３３０に関連したピーク電圧に基づく。第２のスレッシュホールド電圧レベルは、駆動パルス１３２０及び１３３０に関連したピーク電圧の低い方よりも低い。一実施形態では、中間部分１３１５及び１３２５の電圧レベルは、両方とも、最大波形電圧のあるパーセンテージ（例えば、２７％）に等しくセットされる。別の実施形態では、中間部分１３１５及び１３２５の電圧レベルは、異なる電圧にセットされ、従って、最大波形電圧の異なるパーセンテージ（例えば、２１％、２７％）にセットされる。
【００３２】
図１４は、別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。この低電力複数パルス波形１４００は、波形１３００の駆動パルス及び中間部分と同様に、３つの駆動パルス１４１０、１４２０及び１４３０と、２つの中間部分１４１５及び１４２５とを含む。しかしながら、中間部分１４１５は、その電圧レベルが、中間部分１４２５の電圧レベルより低い。
【００３３】
図１５は、別の実施形態による３つの駆動パルス及び２つの中間部分をもつ複数パルス波形を示す。この低電力複数パルス波形１５００は、波形１３００及び１４００の駆動パルス及び中間部分と同様に、３つの駆動パルス１５１０、１５２０及び１５３０と、２つの中間部分１５１５及び１５２５とを含む。しかしながら、中間部分１５１５は、その電圧レベルが、中間部分１５２５の電圧レベルより高い。波形１３００、１４００及び１５００は、低い電力消費で小さな小滴（例えば、５０ｎｇ未満）を発生することができる。駆動パルスのピーク電圧に対して中間部分の電圧レベルを変えることで、小滴放出に消費される電力が変えられる。
【００３４】
上述したように、ジェットアレイを作動するのに必要な電力は、周波数、供給電圧、波形電圧、及びパルスとパルスとの間の電圧変化の全体的な大きさ、の関数である。駆動パルスと中間部分との間の電圧変化の大きさを減少することにより、ジェットを発射するための全電力を減少することができる。質量が５０ナノグラム未満で、尾部の質量が小さい小滴を放出するためには、駆動パルス１３３０のピーク電圧が駆動パルス１３１０のピーク電圧より低く、そしてこのピーク電圧が駆動パルス１３２０のピーク電圧より低い。
【００３５】
別の実施形態では、３０ｋＨｚの周波数で動作する低電力波形１３００は、３０ｎｇの小滴を発生し、４９ワットの電力を消費する。３０ｋＨｚの周波数で動作する波形１２００は、３０ｎｇの小滴を発生し、６２ワットの電力を消費する。３０ｎｇの小滴に対し、波形１３００は、波形１２００に比して、２１パーセントの電力を節約する。低電力波形１３００は、波形１２００の発射電圧、小滴質量、周波数応答、及び小滴形成と同様又は同等の発射電圧、小滴質量、周波数応答、及び小滴形成を生じさせる。
【００３６】
ある実施形態では、他の形式のパルス、小滴整形サブパルス、又は完全に異なるパルスを使用して、種々の形式及びサイズの小滴を発生する能力を有する低電力波形を生成することができる。低電力波形は、適切な噴射動作を維持しながら駆動パルスと中間部分との間の電圧変化を減少するために、ゼロより大きく且つスレッシュホールド電圧レベルより小さい中間部分のピーク電圧を増加する。
【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１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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