(57)【要約】  アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する方法は、圧電素子の温度をポーリング温度に上昇させるために、電気パルス（加熱波形）を複数の圧電素子に印加する工程を含む。次に、圧電素子をポーリング処理するために、ポーリング期間にわたり、ポーリング電界（ポーリング波形）を１つ以上の複数の圧電素子に印加する。次に、アクチュエータの温度が低下する間、ポーリングを維持するために、保持ポーリング電界（保持ポーリング波形）を１つ以上の複数の圧電素子に印加する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する方法であって、前記方法が、
前記複数の圧電アクチュエータの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、１つ以上の前記圧電素子に加熱波形を印加する工程と、
前記ポーリング温度に達した時に、１つ以上の前記圧電素子をポーリング処理するために、ポーリング期間にわたり、ポーリング波形を前記１つ以上の圧電素子に印加する工程と、
前記ポーリング期間の終了後、前記複数の圧電アクチュエータの温度が前記ポーリング温度から第二の温度に低下するまで、前記ポーリング波形が印加された前記１つ以上の圧電素子に保持ポーリング波形を印加する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記保持ポーリング波形が保持ポーリングおよび加熱波形を含み、また前記保持ポーリングおよび加熱波形が前記ポーリング温度を維持するために必要なものよりも低い加熱効果を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記保持ポーリング波形が第一の保持ポーリングおよび加熱波形ならびに第二の保持ポーリング波形を含み、前記第一の保持ポーリングおよび加熱波形が前記ポーリング温度を維持するために必要なものよりも低い加熱効果を含み、前記方法が、
前記複数の圧電アクチュエータの温度が前記ポーリング温度から中間温度に低下するまで、前記第一の保持ポーリングおよび加熱波形を印加する工程と、
前記複数の圧電アクチュエータの温度が前記中間温度から前記第二の温度に低下するまで、前記第二の保持ポーリング波形を印加する工程と、をさらに含む、方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ポーリング期間中および／または前記保持ポーリング波形の前記印加中に、熱脱分極を防止するために、前記ポーリング波形が印加されていない１つ以上の前記圧電素子にさらなる保持ポーリング波形を印加する工程をさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ポーリング期間中に前記複数の圧電アクチュエータで前記ポーリング温度を維持するために、前記ポーリング波形が印加されている前記１つ以上の圧電素子とは異なる１つ以上の前記圧電素子に維持加熱波形を印加する工程をさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ポーリング期間の終了後、さらなるポーリング期間にわたり、前記ポーリング波形が印加されなかった１つ以上の前記圧電素子にさらなるポーリング波形を印加する工程と、
前記さらなるポーリング期間の終了後、前記複数の圧電アクチュエータの温度が前記ポーリング温度から第二の温度に低下するまで、前記さらなるポーリング波形が印加された前記１つ以上の圧電素子に前記保持ポーリング波形を印加する工程と、をさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記さらなるポーリング期間中に前記複数の圧電アクチュエータで前記ポーリング温度を維持するために、前記さらなるポーリング波形が印加されている前記１つ以上の圧電素子とは異なる１つ以上の前記圧電素子にさらなる維持加熱波形を印加する工程をさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の方法であって、
前記さらなるポーリング期間中および／または前記保持ポーリング波形の前記印加中に、熱脱分極を防止するために前記さらなるポーリング波形が印加されていない、１つ以上の前記圧電素子にさらなる保持ポーリング波形を印加する工程をさらに含む、方法。
【請求項９】
前記ポーリング波形および前記さらなるポーリング波形が同一である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポーリング期間および前記さらなるポーリング期間が同一である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポーリング波形が、前記１つ以上の圧電素子をポーリング処理し、前記ポーリング期間中に前記複数の圧電アクチュエータで前記ポーリング温度を維持するためのポーリングおよび加熱波形を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポーリング波形を、前記加熱波形が印加された前記１つ以上の圧電素子に印加する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の方法であって、
前記ポーリングおよび加熱波形が印加された前記１つ以上の圧電素子とは異なる１つ以上の前記圧電素子に第二のポーリングおよび加熱波形を印加する工程をさらに含み、前記第二のポーリングおよび加熱波形が前記ポーリングおよび加熱波形とは異なる、方法。
【請求項１４】
前記第二のポーリングおよび加熱波形を、前記ポーリング期間とは異なる第二のポーリング期間にわたり印加する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記波形が方程式
Ｖ(ｔ)＝ｆ（ｔ、ｆ、Ａ、Ｂ、ＳＲ）
式中、
Ｖ＝電圧、
ｔ＝波形が印加される時間、
ｆ＝波形のサイクルの周波数、
ＳＲ＝スルー・レート、
Ａ＝時変電圧波形の直流成分、および
Ｂ＝時変電圧波形の交流成分
によって表される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法であって、前記パラメータが、前記波形の意図される関数に従って前記プロセス中に調整される、方法。
【請求項１６】
前記波形が加熱効果を持つ時、前記波形の１つ以上の前記パラメータｆ、Ａ、Ｂ、またはＳＲが時間と共に変化する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記保持ポーリング波形または前記保持ポーリングおよび加熱波形の１つ以上の前記パラメータｆ、Ａ、Ｂ、またはＳＲが時間と共に変化する、請求項１５または請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
Ａおよび／またはＢが時間と共に変化する、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加熱効果が経時的に変化するようにｆが時間と共に変化する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の圧電アクチュエータが、ポーリング処理中にインクジェットプリントヘッドに組み立てられたアクチュエータダイを形成する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
ポーリング処理中に前記アクチュエータダイ内に流体が存在する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ポーリング温度が前記流体の劣化温度よりも低い、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記波形のＡの係数が、前記アクチュエータダイのノズルからインクの液滴を吐出するのに必要な電圧よりも低い、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
ポーリング処理中に、指定された時間に、前記ノズルからインクの液滴を吐出するために、液滴吐出信号を印加する工程をさらに含む、方法。
【請求項２５】
前記インクジェットプリントヘッドがコントローラを備え、前記コントローラが前記波形を前記圧電素子に印加する、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子をポーリング処理（分極処理）する方法に関連する。プリントヘッドなどの液滴堆積ヘッドで使用する圧電アクチュエータの圧電素子のポーリング処理は、特に有益な用途でありうる。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータの圧電素子のポーリング処理は、アクチュエータの性能および信頼性を改善できることが知られている。しかしながら、経時的にかつ使用に伴い、分極が減少する可能性がある。
【０００３】
コロナ放電によるポーリング処理は、ダイレベルまたはウェーハレベルで圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する方法である。コロナ放電方法では、ベアーアクチュエータをコロナ放電装置の電極間に位置付ける必要がある。
【０００４】
圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する別の方法は、高温で圧電素子に外部直流電界を印加し、次に外部電界を維持しながら圧電素子を冷却する熱・直流電界方法である。この方法は、加熱装置および外部電界を印加するための装置を必要とする。圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理するさらなる方法には、室温での圧電素子に対するポーリング直流電界の印加が関与するが、この方法は必ずしも常に安定した分極状態を生じさせない。
【０００５】
どちらの方法でも、専用の設定が必要である。さらに、液滴堆積ヘッドの性能を回復するために、液滴堆積ヘッドを組み立てた後では、上記の方法を実施することはできない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以降、以下に示す添付の図面を参照して実施形態を説明する。
【図１】図１は、インクジェット圧電プリントヘッドのアクチュエータダイの一部分の断面図を概略的に図示する。
【図２】図２（ｉ）、２（ｉｉ）および２（ｉｉｉ）は、圧電素子の双極子を概略的に図示する。
【図３】図３は、圧電素子のポーリング処理プロセスのグラフを図示する。
【図４Ａ】図４Ａは、ダイレベルでの複数のアクチュエータの圧電素子のポーリング処理を概略的に図示する。
【図４Ｂ】４Ｂは、ダイレベルでの複数のアクチュエータの圧電素子のポーリング処理を概略的に図示する。
【図５Ａ】図５Ａは、圧電素子の加熱および／またはポーリング処理に使用できる波形の例を図示する。
【図５Ｂ】図５Ｂは、圧電素子の加熱および／またはポーリング処理に使用できる波形の例を示す。
【図６】図６は、複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理するプロセスのフロー図を示す。
【図７】図７は、複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する別のプロセスのフロー図を図示する。
【図８Ａ】図８Ａは、ポーリング処理中に温度を維持するためのポーリングおよび加熱波形を概略的に図示する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ポーリング処理中に温度を維持するためのポーリングおよび加熱波形を概略的に図示する。
【図８Ｃ】図８Ｃは、ポーリング処理中に温度を維持するためのポーリングおよび加熱波形を概略的に図示する。
【図９】図９はコントローラを図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
複数のアクチュエータの圧電素子をポーリング処理する方法は、圧電素子の温度をポーリング温度に上昇させるために、電気パルス（加熱波形）を複数の圧電素子に印加することを含む。次に、圧電素子をポーリング処理するために、ポーリング期間にわたり、ポーリング電界（ポーリング波形）を１つ以上の複数の圧電素子に印加する。次に、アクチュエータの温度が低下する間、ポーリングを維持するために、保持ポーリング電界（保持ポーリング波形）を１つ以上の複数の圧電素子に印加する。
【０００８】
以下の開示は、複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する方法を説明する。方法は、複数の圧電アクチュエータの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために１つ以上の圧電素子に加熱波形を印加する工程、１つ以上の圧電素子をポーリング処理するためにポーリング温度に達した時にポーリング期間にわたりポーリング波形を１つ以上の圧電素子に印加する工程、およびポーリング期間の終了後、複数の圧電アクチュエータの温度がポーリング温度から第二の温度に低下するまで、ポーリング波形が印加された１つ以上の圧電素子に保持ポーリング波形を印加する工程を含む。
【０００９】
図１は、既知の回路構成を持つインクジェット圧電プリントヘッドのアクチュエータダイ５０の一部分の断面図を示す概略図である。
【００１０】
以下の説明では、インクジェットプリントヘッドは、各アクチュエータに薄膜圧電素子を有する薄膜インクジェット圧電プリントヘッドとして説明され、ＣＭＯＳおよび／またはＭＥＭＳの構造を製造するために使用される製造プロセスまたは技術など任意の好適な製造プロセスまたは技術を使用して製造されうる。
【００１１】
インクジェットプリントヘッドは、薄膜インクジェットプリントヘッドであることに限定されず、インクジェットプリントヘッドは上述の処理技法を使用して製造されるものとしても限定されない。代わりに、例えば、バルク圧電アクチュエータをダイシングソーで機械加工し、それを流体チャンバーに接合するなど、その他の任意の適切な製造プロセスを使用しうる。
【００１２】
ダイ５０は、流体チャンバー基材２と、ノズル層４とを備える。
【００１３】
ダイ５０は、液滴生成ユニット６（以降「液滴ユニット」とする）を含む。ダイ５０は、以下に説明するように、その上に配列される複数の液滴ユニット６を備えてもよい。
【００１４】
図１に示すように、液滴ユニット６は、流体チャンバー１０と、それと流体供給チャネル１２を介して流体連通する流体入口ポート１３と、を備える。流体入口ポート１３は、流体チャンバー基材２の長さに沿って流体チャンバー１０の一方の端部に向かって流体チャンバー基材２の上面１９に設けられる。
【００１５】
本実施形態では、流体（以下「インク」とする）は、流体入口ポート１３から流体チャンバー１０に供給される。以下の説明は「インク」として流体に言及するが、機能的流体などの、任意の着色液または非着色液を使用してもよい。液滴ユニット６は、流体供給チャネル１２と流体チャンバー１０と流体連通し、それらの間でインクが流れるパスを設けるように配置される、流体チャンバー基材２内に設けられた流体チャネル１４をさらに備える。
【００１６】
さらに、液滴ユニット６は、流体チャンバー１０と流体連通する流体出口ポート１６を備え、それによりインクは、流体チャンバー１０から、流体チャンバー基材２内に形成される流体チャネル１４および流体帰還チャネル１５を介して流体出口ポート１６に流れることができる。
【００１７】
流体出口ポート１６は、流体チャンバー基材２の上面１９に、流体入口ポート１３が設けられる端部とは反対の流体チャンバー１０の端部に向かって設けられる。
【００１８】
あるいは、流体入口ポート１３および／または流体出口ポート１６を流体チャンバー１０内に設けてもよい。
【００１９】
あるいは、インクをダイの側面に設けられるポートを介して供給および／または帰還させることができる。
【００２０】
流体入口ポート１３および流体出口ポート１６を有し、それによりインクが流体入口ポート１３から流体出口ポート１６へ流体チャンバー１０の長さに沿って流れる液滴ユニット６を備えるインクジェットプリントヘッドは、再循環モード（以下「通過流」モード）で動作すると考えることができる。
【００２１】
代替の実施形態では、インクを流体ポート１３および１６の両方から流体チャンバー１０へ供給することができ、またはそれによりダイ５０に流体出口ポート１６および／または流体帰還チャネル１５を設けずに、流体チャンバー１０へ供給されるインクの実質的に全てをノズル１８から吐出し、それによりインクジェットプリントヘッドは非通過流モードで動作すると考えることができる。
【００２２】
流体チャンバー基材２は、シリコン（Ｓｉ）を含むことができ、例えばＳｉウェーハから製造することができるが、関連する特徴部、例えば、流体チャンバー１０、流体チャネル１２／１５、流体入口／出口ポート１３／１６、および流体チャネル１４は、任意の好適な製造プロセス、例えばエッチングプロセス、例えば深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）または化学エッチングを用いて形成することができる。
【００２３】
追加的または代替的に、流体チャンバー基材２の関連する特徴部は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）技法（例えば、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ））、原子層堆積（ＡＬＤ）の追加プロセスから形成でき、または特徴部は、除去かつ／または追加プロセスの組み合わせを使用して形成されうる。
【００２４】
本例では、ノズル層４は、流体チャンバー基材２の底面１７に提供されており、「底面」は、ノズル層４をその面に有する流体チャンバー基材２の側であると見なされる。ノズル層を底面以外の別の表面上に設けてもよいことが理解されるであろう。
【００２５】
ダイ５０の様々な特徴部の表面は、例えば、パッシベーション材料または湿潤材料の適切なコーティングなどの保護材料または機能材料でコーティングされうる。
【００２６】
液滴ユニット６は、流体チャンバー１０と流体連通するノズル１８をさらに備え、ノズル１８は、任意の好適なプロセス、例えば化学エッチング、深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、レーザーアブレーション等を用いて、ノズル層４内に形成される。
【００２７】
液滴ユニット６は、流体チャンバー基材２の上面１９に設けられ、流体チャンバー１０を覆うように配置されている、振動プレート２０をさらに備える。流体チャンバー基材２の上面１９は、底面１７とは反対の流体チャンバー基材２の表面と見なされる。
【００２８】
振動プレート２０は変形可能であり、流体チャンバー１０内の圧力を変動させて、流体チャンバー１０内の容積を変化させ、その結果、インクを流体チャンバー１０からノズル１８を介して、例えば液滴として、吐出することができ、および／またはインクを流体チャンバー内に、例えば流体入口ポート１３を介して引き込むことができる。
【００２９】
振動プレート２０は、任意の好適な材料、例えば、金属、合金、誘電材料、および／または半導体材料などを含み得る。好適な材料の例としては、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ケイ素（Ｓｉ）、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）が挙げられる。さらに、あるいは代替的に、振動プレート２０は、複数の層を備え得る。
【００３０】
振動プレート２０は、例えば、ＡＬＤ、スパッタリング、電気化学プロセスおよび／またはＣＶＤ技術等の任意の好適な処理技法を使用して形成されうる。振動プレート２０を上面１９上に設ける場合、流体ポート１３／１６に対応する開口部２１を、例えば好適なパターニング技術を用いて、例えば振動プレート２０の形成中に、振動プレート２０内に設けることができる。
【００３１】
液滴ユニット６は、振動プレート２０上に提供されるアクチュエータ２２をさらに備え、振動プレート２０を変形させるように配置される。
【００３２】
ただし、液滴生成を実施できるアクチュエータまたは電極構成の任意の好適なタイプが使用されてもよく、例えば、アクチュエータは、ノズルチャンバーと直接対向するまたは直接連通することなく、ノズルチャンバーと流体連通する膜に作用してもよい。
【００３３】
アクチュエータ２２は、２つの電極２６および２８が設けられた圧電素子２４を備える圧電アクチュエータ２２として示される。圧電素子２４は、チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)などの圧電材料を含み得る。
【００３４】
電極は、振動プレート２０上の下方電極の形態で提供される。圧電素子２４は、任意の好適な堆積技法を使用して下方電極２６上に提供される。圧電素子２４は、化学溶液堆積（ＣＳＤ）法によって形成されうる。例えば、ゾルゲル堆積技法を使用して、圧電材料の連続層を堆積させて、下方電極２６上に圧電素子２４を形成しうる。
【００３５】
上方電極２８の形態のさらなる電極が、下方電極２６に対する圧電素子２４の反対側の圧電素子２４上に提供されるが、電極の任意の好適な構成が使用されうる。
【００３６】
電極２６／２８は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、酸化イリジウム（Ｉｒ２Ｏ３）、Ｉｒ２Ｏ３／Ｉｒおよび／または金（Ａｕ）の任意の好適な材料を含み得る。電極２６／２８は、スパッタリング技法等の任意の好適な技法を使用して形成されうる。
【００３７】
電極２６／２８および圧電素子２４は、アクチュエータ２２を画定するように、別個に、または同じ加工ステップでパターン化されうる。
【００３８】
電極２６／２８間に電圧差を印加する場合、圧電素子２４に応力および歪みが生じ、圧電アクチュエータ２２を振動プレート２０上で変形させる。この変形により、流体チャンバー１０内の体積が変化し、圧電アクチュエータ２２を適切な信号で駆動することによって、インク液滴がノズル１８から吐出されうる。信号は、例えば電圧波形としてコントローラ（図示せず）から供給されうる。コントローラは、例えばユーザによってそれにアップロードされる、それに提供される印刷データに応答して、信号を生成するアプリケーションを実行するコンピュータに接続された電力増幅器またはスイッチング回路を含み得る。
【００３９】
さらなる材料／層（図示せず）がまた、必要に応じて、電極２６／２８および圧電素子２４に加えて提供されうる。
【００４０】
電気的接続部を含む配線層が振動プレート２０上に提供され、配線層は、例えば、上方電極２８および／または下方電極２６をコントローラに直接もしくは間接的にまたはさらなる駆動回路を介して接続するために、２つ以上の電気トレース３２ａ／３２ｂを含み得る。電気トレース３２ａ／３２ｂは、圧電アクチュエータ２２の一部を形成してもよい。
【００４１】
図１は、電気トレース３２ａと第一の電極２８は、電気接点（例えば、駆動接点）の形態の第一の電気的接続部３５と電気通信し、その一方で、電気トレース３２ｂと第二の電極２６は、電気接点３７（例えば、接地接点）の形態の第二の電気的接続部と電気通信することを概略的に図示する。電気接点３５／３７は、コントローラ（図示せず）と電気通信する。
【００４２】
このような構成を用いて、アクチュエータ２２の圧電素子を制御して駆動するために、信号（例えば、電圧波形）がコントローラからアクチュエータ２２の圧電素子に供給されうる。
【００４３】
電気トレース３２ａ／３２ｂは、導電材料、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、窒化チタン（ＴｉＮ）を含む。
【００４４】
配線層は、環境からおよびインクに接触することから電気トレース３２ａ／３２ｂを保護するために、さらなる材料（図示せず）、例えばパッシベーション材料３３を備えることができる。
【００４５】
追加的または代替的に、パッシベーション材料３３は、例えば、互いに上に積み重ねられているか、または互いに隣接して設けられる場合に、電気トレース３２ａ／３２ｂを互いに電気的に絶縁するために設けられた誘電材料を含んでもよい。パッシベーション材料は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などの任意の好適な材料を含み得る。
【００４６】
図１は概略図であり、任意の好適な技術を用いて、任意の好適な構成で、電気接点３５／３７をアクチュエータダイ５０上に堆積させることができる。電気接点３５／３７は、導電材料、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等で形成されうる。
【００４７】
さらに、電気接点３５／３７を、パッシベーション材料３３の上に堆積させることができ、電気ビア３９は、電気接点３５／３７と電気トレース３２ａ／３２ｂとの間に電気的通信を設ける。あるいは、例えば、接点３５／３７を直接電気トレース３２ａ／３２ｂ上に設けることができる。明白に記載されていないが、必要に応じて、電気トレース３２ａ／３２ｂと他の材料との間の望ましくない電気接点を防止するために、配線層内にさらなる材料を設けてもよい。
【００４８】
アクチュエータダイ５０は、例えば、流体チャンバー基材２の長さ方向に沿って各液滴ユニット６の間に設けられる隔壁３１によって分割される、複数の液滴ユニット６を含んでもよい。
【００４９】
ここで圧電素子２４の詳細を説明するが、図２（ｉ）、２（ｉｉ）および２（ｉｉｉ）は、圧電素子内の双極子（矢印として表される）を図示する概略図である。図２（ｉ）に図示されるように、圧電素子の顕著な自発的な双極子分極はなく、圧電素子の大半の双極子はランダムに配向されている。図２（ｉ）では、双極子（矢印）の配向は無作為に分布している。大部分の双極子が実質的に同じ双極子方向に配向するように、圧電素子に最初の配向状態を作り出すために、圧電素子を分極する。
【００５０】
圧電素子をポーリング処理するために、圧電素子の温度をポーリング温度まで上昇させ、次いで、所定の電界強度を持つポーリング電界ＥＰが第一の電極Ｖ１から第二の電極Ｖへ２圧電素子全体にわたって印加される間に、温度をポーリング温度で保持する。ポーリング電界ＥＰは、圧電素子の材料の保磁場ＥＣを上回る。ポーリング電界ＥＰの印加中、圧電素子の双極子は、ポーリング電界ＥＰの方向に沿って配向する。圧電素子がポーリング温度で保持されている間に、ポーリング電界ＥＰが所定の期間（ポーリング期間）印加される。図２（ｉｉ）は、ポーリング電界ＥＰが印加されている間に圧電素子の双極子がポーリング電界ＥＰの方向に沿って配向されていることを図示する。
【００５１】
ポーリング期間の経過後、電界ＥＣを上回る電界ＥＰ１は維持される間、圧電素子はポーリング温度から第二の温度、例えば、室温まで冷却される。より高い温度にある間に圧電素子が脱分極するのを防止するために、電界Ｅｐ１は冷却プロセスの少なくとも一部分の間維持され、好ましくは第二の温度に達するまで冷却プロセス全体にわたり維持される。圧電素子が冷却すると、電界Ｅｐ１が除去される。図２(ｉｉｉ)に図示されるように、電界Ｅｐ１のポーリング処理と除去後、圧電素子の双極子は僅かに緩むが、以前のポーリング電界Ｅｐの方向に配向した有効双極子方位に沿って依然として配向し、ポーリング処理前の残留分極のレベル（図２(ｉ)に図示）を超える圧電素子の残留分極（図２(ｉｉｉ)に図示）が分極後に生じる。電界Ｅｐ１はポーリング電界ＥＰと同じ電界強度を有してもよいし、またはポーリング電界ＥＰとは違う電界強度を有してもよい。
【００５２】
図３は、圧電素子の周知のポーリング処理プロセスを示す温度対時間のグラフを示す。図３では、実線は圧電素子の温度を表し、点線は圧電素子に印加した電圧を表す。圧電素子は、最初は２０°Ｃ（第一の温度）であり、ポーリング電界ＥＰは印加されていない（ここでは０Ｖと表示されるが、保磁場ＥＣよりも小さい任意の電界でありうる）。時間１０ｔから、圧電素子の温度は、例えば、ホットプレートまたはオーブンなどの使用によって、時間４０ｔまで上昇する。時間４０ｔで、圧電素子の温度は所定のポーリング温度に達し、図３ではポーリング温度は１２５°Ｃであるが、ポーリング温度は１２５°Ｃに限定されない。加えて、時間４０ｔでは、点線で表すように、ポーリング電界ＥＰ（４０Ｖ）を圧電素子に印加する。ポーリング電界ＥＰおよびポーリング温度をポーリング期間にわたり維持し、図３では時間４０ｔ〜７０ｔである。時間７０ｔから、例えば、ホットプレートまたはオーブンの電源を切ることによって、または熱源から圧電素子を除去することによって、圧電素子はポーリング温度から冷却する。ポーリング電界ＥＰは、圧電素子が第二の温度に冷却するまで維持される。図３によると、圧電素子は時間１２０ｔで２０°Ｃ（第二の温度）に冷却した。圧電素子が第二の温度まで冷却した時、ポーリング電界ＥＰは除去される（０Ｖ）。
【００５３】
上述の通り、ポーリング処理後、圧電素子の双極子はポーリング処理前の残留分極のレベルを超える残留分極を有する。
【００５４】
ポーリング電界の電界強度、ポーリング温度、およびポーリング期間はすべて変化しうる。例えば、類似のポーリング効果を達成するために、より高いポーリング温度および／またはより長いポーリング期間にわたり印加する時にはより低いポーリング電界を印加でき、より高いポーリング電界を印加する時にはより低いポーリング温度を印加でき、またはより高いポーリング電界および／またはより高いポーリング温度を印加する時にはより短いポーリング期間にわたり印加してもよい。
【００５５】
従来的に、薄膜圧電アクチュエータの場合、ウェーハレベルで圧電素子を支持する膜の下にキャビティを形成する前に圧電素子をポーリング処理してもよく、またはダイレベルで圧電素子を支持する膜の下にキャビティを形成した後でポーリング処理してもよい。
【００５６】
キャビティ形成前にウェーハレベル（「固定された」構成）でポーリング処理する時、ポーリング電界を圧電アクチュエータ２２の圧電素子２４にわたり印加する時、圧電アクチュエータ２２がその上に支持されている膜２０は変形することができず、そのため、ポーリング処理プロセスは、キャビティ形成後のダイレベル（「部分的に解放された」構成）でのポーリング処理に比べて完全に効率的でない場合がある。しかしながら、固定された構成でのウェーハレベルでポーリング処理する時には、組立前の構成要素に存在する材料や接着剤の数がより少なく、かかる材料または接着剤は高温で劣化しやすい可能性があるため、ポーリング処理プロセスは、所定の温度に関して、またはポーリング電界強度に関して、完全なインクジェットプリントヘッド組立に比べて制限がより低い場合がある。
【００５７】
部分的に解放された構成でのダイレベルでポーリング処理する時、圧電アクチュエータ２２を支持するウェーハ２は、流体チャンバー１０などのキャビティを形成するために、パターン化されている。その結果、ポーリング電界を圧電アクチュエータ２２の圧電素子２４にわたり印加する場合に、圧電アクチュエータ２２を支持する膜２０は変形することができる。ポーリング処理中の膜２０の変形が許容される場合にはポーリング処理プロセスの効率が改善されることが分かっている。この図４Ａに図示する通り、例えば、圧電材料２４がチャンバー１０の上方に提供され、膜２０の大半の領域を覆う時に、膜２０はチャンバー１０の「内側」に変形してもよく、または図４Ｂに図示する通り、例えば、圧電材料２４がチャンバー１０の中央領域の上方領域ではなく、チャンバー１０と壁２の周辺の上方に提供されている時に、膜２０はチャンバー１０の「外側」に変形してもよい。圧電素子がポーリング処理中に「内側」または「外側」に変形するのを可能にすることで、ポーリング処理の効率が増大する。
【００５８】
従来的には、圧電素子２４をウェーハレベルまたはダイレベルのいずれかでポーリング処理するために、圧電素子を加熱するにはホットプレートまたはオーブンなどの外部加熱装置が必要である。さらに、圧電素子にポーリング電界を印加するための回路が必要である。
【００５９】
上記の例は、インクジェットプリントヘッドの製造段階に関する。組み立てられて使用されると、経時的に、圧電素子２４の双極子の残留分極は減少し、これがアクチュエータ２２の効率および寿命を減少させうる。外部加熱装置はプリントヘッド全体の加熱を余儀なくするため、プリントヘッド内部にあるインクを含め、その構成要素の一部を容易に損傷しうるため、および／または加熱し特定の構成要素を特定の温度で維持しなければならないことを理由にプリントヘッドの望ましくない長期間停止を起こしうるため、現時点では、圧電素子２４をインクジェットプリントヘッドに組み立てた後で圧電素子をポーリング処理することはできない。
【００６０】
本出願は、圧電素子をポーリング処理する方法を説明する。方法は、外部加熱装置を必要とすることなく、既存の駆動回路を使用して適用してもよい。代わりに、圧電素子の分極化に由来するエネルギー損失および／または電流がかけられた時の電極および／またはトレースからの抵抗損失の結果として加熱が発生する。さらに、トレースおよび電極の導電性を特徴付けるトレースおよび電極の厚さおよび／または材料は、発生する加熱を最適化するために選択されうる。結果として得られる方法は、迅速かつ効率的かつ適用しやすい。
【００６１】
上述の通り、従来のポーリング処理プロセスでは、ポーリング処理中に圧電素子を加熱するためにホットプレートまたはオーブンなどの外部加熱装置を必要とする。ポーリング電界と組み合わせて熱をかけることは、プロセスの効率を増加させる。従来、液滴を吐出するためにアクチュエータ２２の圧電素子にかけられる電気信号（波形）の変形された形態を、効率的なポーリング処理プロセスを可能にするために使用できることが見出された。駆動回路は、圧電素子の加熱およびポーリング処理に好適な波形の両方を印加できる能力を有する。
【００６２】
図５Ａおよび５Ｂは、時変電圧波形の２つの例を示す。当業者であれば、あらゆるタイプの波形（正弦、三角形、正方形、台形など）が好適であることを理解するであろう。
【００６３】
次の方程式（１）であらゆる波形を表すことができる：
Ｖ(ｔ)＝Ａ＋Ｂ Ｗ(ｔ、ｆ、ＳＲ)                                         (１)
式中
Ｖは電圧であり、
Ｗは波形のタイプ（すなわち、正弦形、台形、正方形等）であり、
ｔは時間であり、
ｆ＝１／Ｔは時変電圧波形の周波数であり、Ｔは波形の１サイクルの期間であり、
ＳＲはスルー・レートであり、
Ａは時変電圧波形の直流成分であり、
Ｂは時変電圧波形の交流成分である。
より一般に、波形は次の方程式（２）で表すことができる：
Ｖ(ｔ)＝ｆ(ｔ、ｆ、Ａ、Ｂ、ＳＲ)                                  (２)
Ｖはパラメータｔ、ｆ、Ａ、Ｂ、ＳＲの関数である。
【００６４】
当業者であれば、係数Ｗは、特に波形が時間領域内で非対称な場合にはＳＲ以外のさらなる構成要素を含みうることを理解するであろう。
【００６５】
時変電圧波形の直流成分は、印加される電界の方向に応じて正または負のいずれであってもよい。
【００６６】
上記の式を考慮すると、本明細書に記述した方法は、|Ｂ|＞０およびｆ＞０を満足させる、任意のタイプ、周波数、直流成分、交流成分およびスルー・レートの時変電圧波形としての「加熱波形」を使用し定義する。
【００６７】
上記の式を考慮すると、本明細書に記述した方法は、|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|を満足させる、任意のタイプ、周波数、直流成分、交流成分およびスルー・レートの時変電圧波形としての「ポーリング波形」を使用し定義する。
【００６８】
一つの実施形態では、アクチュエータを加熱し、その圧電素子は、上述の少なくとも加熱波形と、Ｂ＝０、ｆ＝０、|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|（直流成分のみ）を満足させるよう設計された少なくともポーリング波形を圧電素子に順次印加することでポーリング処理される。別の実施形態では、|Ｂ|＞０、ｆ＞０、|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|（直流成分および交流成分）を満足させるよう設計された少なくともポーリングおよび加熱波形を圧電素子に印加することで、加熱およびポーリング処理を同時に実施する。本明細書に記載したポーリング処理プロセスでは、アクチュエータ２２をまず加熱波形によって加熱してもよい。これは、圧電素子２４が、（電極および好ましくはトレースと接触パッドが存在する限りは、ウェーハレベル、ダイレベルまたは部品組立レベルでの）製造中、または完全に組み立てられ、および／またはプリンター内に取り付けられた後など、回路によって対応可能になった後に可能となる。こうした加熱波形は、ポーリング波形（または、使用後に性能が低下したプリントヘッドの場合は回復ポーリング波形、以下で詳述する）の印加に先立ち使用されうる。ポーリング波形は、加熱波形の印加に使用されるのと同じ回路を使用して印加されることが好ましい。ポーリングおよび加熱波形は、ノズルからの液滴吐出を達成するために使用される同じ回路を使用して印加されることが、さらに好ましい。Ａ、Ｂ、ｆ、ＳＲ、またはそれらの組み合わせのいずれかを調整することによって、必要な状態に加熱波形を最適化することができる。一つの実施形態によると、加熱波形は発振要素Ｂを含み、これは、例えば、双極性発振波形である。加熱波形は、例えば、電圧の波形をオフセットして単極にする直流成分Ａをさらに備えてもよい。加熱波形は、発振成分および直流成分の組み合わせを持つことができ、例えば、０Ｖに対して正または負のオフセットを有する単極波形であってもよい。
【００６９】
別の実施形態によると、加熱波形は１００ｋＨｚ以下の周波数を含む。別の実施形態によると、加熱波形は最大５００ｋＨｚの周波数を含み、またなおも別の実施形態では、加熱波形は５００ｋＨｚより高いがアクチュエータチャンバーの共振周波数よりも低い周波数を含む。一般に、印加されうる最大加熱周波数は、圧電素子の材料特性、およびアクチュエータチャンバーの寸法、ならびに電子機器によって達成可能なスルー・レートや最大電圧などの波形の詳細によって決定される。
【００７０】
一つの実施形態によると、加熱波形は、波形中に１つ以上の「端部」および１０〜２００Ｖ／μＳのスルー・レートを含む。
【００７１】
本方法によれば、プリントヘッドに含まれる既存の回路は、加熱波形の印加によってアクチュエータを加熱することと、ポーリング波形の印加によって圧電素子をポーリング処理することの両方に使用できるため、外部加熱装置を必要とすることなく、圧電素子２４をウェーハレベルまたはダイレベルのいずれかでポーリング処理することが可能である。さらに、ダイがプリントヘッドに組み立てられた後で、アクチュエータダイ５０の圧電素子２４をポーリング処理することが可能である。例えば、ダイレベルに関して、図１を参照すると、第一の電極２８の電気トレース３２ａは第一の電気接点３５と電気通信しており、その一方で、第二の電極２６の電気トレース３２ｂは第二の電気接点３７と電気通信しており、電気接点３５／３７はコントローラと電気通信しており、コントローラは、アクチュエータ２２の圧電素子に加熱波形を印加して圧電素子２４の温度を上昇させるため、圧電素子２４にポーリング波形を印加してポーリング処理を行うために、使用されてもよい。こうしたコントローラは、通常の印刷動作中のプリントヘッドを制御するために使用されるコントローラでありうる。
【００７２】
ダイの部品のサイズが十分に小さく、その部品の熱伝導率が良好である場合は、ダイのすべての圧電素子が同一温度となるように、熱が迅速かつ均一に拡散する。
【００７３】
流体チャンバー基材２は、厚さ１００μｍ程度のシリコン（Ｓｉ）ウェーハから製造されてもよい。Ｓｉは良好な熱導体であり、そのため、アクチュエータダイ全体にわたり迅速かつ均一な温度分布媒体を提供する。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの材料を含みうる膜材料は、Ｓｉよりも熱伝導率が低いため、熱が膜から圧電素子に伝達される効率がより低く、熱伝導の効率がより低い場合がある。ただし、これらの損失を補正するために加熱波形パラメータを調整することができる。そのため、ダイのアクチュエータ２２の圧電素子の一部のみに加熱波形を印加する場合は、ダイ全体にわたり均一に温度が上昇する。アクチュエータダイ全体が加熱される。
【００７４】
圧電アクチュエータ２２がインクジェットプリントヘッド内で組み立てられると、アクチュエータが加熱されうる温度は、圧電インクジェットプリントヘッドの材料または組立品への損傷が生じる温度によって制限される。さらに、印加するポーリング波形は、コントローラおよび圧電材料の能力によって制限される。
【００７５】
加熱波形は、状況によって課せられる制限を満足するように最適化でき、ダイの温度の変化は、ｆ（直流成分の周波数）、Ａ（交流成分）、Ｂ（直流成分）、ＳＲ（スルー・レート）、および加熱波形を印加するアクチュエータの数を調整することによって制御できる。例えば、
・加熱波形の周波数が増加するにつれて、加熱波形を印加するアクチュエータでの温度、またそれゆえアクチュエータダイでの温度が上昇する。
・加熱波形の交流成分（|Ｂ|）が増加するにつれて、加熱波形を印加するアクチュエータでの温度、またそれゆえアクチュエータダイでの温度が上昇する。
・加熱波形の直流成分（|Ａ|）が増加するにつれて、加熱波形を印加するアクチュエータでの温度、またそれゆえアクチュエータダイでの温度が低下する。例えば、直流成分が０Ｖであり加熱波形が双極である時、加熱効率が向上する。
・スルー・レート（ＳＲ）が増加（すなわち電圧のより急な変化）するにつれて、加熱波形を印加するアクチュエータでの温度、またそれゆえアクチュエータダイでの温度が上昇する。
・加熱波形を印加するアクチュエータの数が増加するにつれて、アクチュエータダイでの温度が上昇する。
【００７６】
アクチュエータダイの加熱は、加熱波形の印加に適切な長さの時間を選択すること、および／または加熱波形を適切な数のアクチュエータに印加することによって、さらに最適化されうる。加熱波形を印加するアクチュエータの数は、加熱プロセス中に増大または減少されうる。
【表１】
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【００７７】
表１は、ダイ内で次第に数を増やしたアクチュエータに加熱波形を印加することによって得られる温度上昇を例示する実験データを示す。この例では、加熱波形は、パラメータｆ＝１００ｋＨｚ、Ａ＝１７Ｖ、Ｂ＝１７Ｖ、ＳＲ＝１００Ｖ／μＳであった。ダイの温度は、シリコンダイに埋め込まれた抵抗温度検出器（Ｐｔ ＲＴＤ）を通して測定された。得られる最大温度の変化は最初の圧電材料の特性に依存することが予想され、特に温度上昇は、電圧信号によって誘発されるヒステリシスの量に依存する。
【００７８】
必要な期間内でアクチュエータダイの温度をポーリング温度に上昇させるために必要に応じてアクチュエータダイのできるだけ多くのアクチュエータに加熱波形を印加してもよい。別の実施形態によると、アクチュエータダイの温度をポーリング温度に上昇させるためにアクチュエータダイのすべてのアクチュエータに加熱波形を印加してもよい。
【００７９】
ポーリング温度に達すると、１つ以上の圧電素子をポーリング処理するために、ポーリング波形をアクチュエータダイのアクチュエータに印加する。一つの実施形態では、ポーリング波形は一定電圧（直流）信号（Ｂ＝０、ｆ＝０）の形態で提供されうるが、波形の直流振幅が|Ａ|＞|ＥＣ|を満足させることを条件とし、ここで、ＥＣはアクチュエータで使用される圧電材料の保磁場である。ポーリング波形の直流振幅が|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|を満足させることが、さらに好ましい。言い換えれば、ポーリング波形の直流成分は、アクチュエータの圧電素子をポーリング処理するのに十分高い必要がある。
【００８０】
１つ以上のアクチュエータの圧電素子をポーリング処理するために、ポーリング波形を、アクチュエータダイのこれらのアクチュエータに印加し、その一方で、同時に、アクチュエータのポーリング温度を維持するために、維持加熱波形をアクチュエータダイの１つ以上のアクチュエータに印加してもよい。
【００８１】
例えば、アクチュエータダイは、１５００台のアクチュエータを備えてもよく、そのすべての圧電素子をポーリング処理する必要がある。ダイ上のアクチュエータの圧電素子の温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、加熱波形をアクチュエータダイのアクチュエータのすべての圧電素子に印加してもよい。第一の温度は、例えば、室温であってもよい。アクチュエータダイのアクチュエータのすべての圧電素子に加熱波形を印加することによって、アクチュエータダイの温度をできるだけ迅速にポーリング温度に上昇させる。しかしながら、上述のように、加熱波形をアクチュエータダイのアクチュエータのすべての圧電素子に印加する必要はない。
【００８２】
ポーリング温度に達すると、第一のセットの圧電素子をポーリング処理するために、ポーリング波形をアクチュエータダイのアクチュエータ（例えば、７５０台）の第一のセットの圧電素子に印加し、その一方で、ポーリング処理中にアクチュエータダイでのポーリング温度を維持するために、維持加熱波形をアクチュエータダイのアクチュエータの第二のセットの圧電素子（例えば、残りの７５０台のアクチュエータ、ただし必ずしも必要ではない）に印加してもよい。ポーリング波形を、ポーリング期間にわたり、第一のセットの圧電素子に印加する。
【００８３】
ポーリング期間の終了後、ポーリング処理されたばかりの第一のセットの圧電素子に保持ポーリング波形を印加し、第二のセットの圧電素子をポーリング温度でポーリング処理するために、さらなるポーリング波形をアクチュエータダイの第二のセットの圧電素子に印加してもよい。第二のセットの圧電素子のポーリング処理中にアクチュエータダイでのポーリング温度を維持するために、維持加熱波形を必要に応じて、例えばアクチュエータダイのアクチュエータの第一のセットの圧電素子に印加してもよい。保持ポーリング波形および維持加熱波形を、必要に応じて同時に第一のセットの圧電素子に印加してもよい。ポーリング温度を維持するために印加される維持加熱波形は、例えば、方程式（２）の１つ以上のパラメータを調節することによって、ポーリング温度に達するために以前に印加された加熱波形とは違っていてもよい。ポーリング温度でポーリング波形により既に処理された圧電素子に維持加熱波形を印加する場合、このような維持加熱波形は、これらの圧電素子が脱分極しないように、|Ａ|＞|ＥＣ|の条件を満足させることが好ましく、または|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣの条件を満足させることがより好ましい。保持ポーリング波形はポーリング波形とは違っていてもよく、|Ａ|＞|ＥＣ|の条件を満足させることが好ましい。ポーリング温度で第二のセットの圧電素子に印加するさらなるポーリング波形は、第一のセットの圧電素子に印加するポーリング波形と同じでも違っていてもよい。さらなるポーリング波形を、ポーリング期間にわたり、第二のセットの圧電素子に印加する。さらなるポーリング波形を第二のセットの圧電素子に印加する期間は、ポーリング波形を第一のセットの圧電素子に印加するポーリング期間の長さと同じでも違っていてもよい。第二のセットの圧電素子に印加するさらなるポーリング波形が第一のセットの圧電素子に印加するポーリング波形とは異なる時、さらなるポーリング波形の印加のためのポーリング期間の長さは、ポーリング波形の印加のためのポーリング期間の長さとは違う可能性が高い。ポーリング波形は、ポーリング期間にわたり、アクチュエータダイのアクチュエータのすべての圧電素子に印加され、その一方で、アクチュエータダイはポーリング温度に保持される。
【００８４】
アクチュエータダイが十分な熱特性を持ち、ポーリング処理中にポーリング温度が維持される場合には、維持加熱波形は必要とされない場合がある。
【００８５】
上記の説明は、アクチュエータダイの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、アクチュエータダイのアクチュエータの圧電素子に加熱波形を印加することに言及するものだが、アクチュエータの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、アクチュエータがダイ上に提供されているかどうかに関係なく、加熱波形をアクチュエータの圧電素子に印加してもよい。
【００８６】
ポーリング波形を、ポーリング処理する必要のあるアクチュエータダイのアクチュエータのすべての圧電素子（またはインクジェットプリントヘッドのすべてのアクチュエータダイ）に印加すると、維持加熱波形を印加した場合には維持加熱波形が除去され、アクチュエータダイの冷却中に圧電素子のポーリングを維持するために、保持ポーリング波形をアクチュエータダイのすべての圧電素子に印加する。これらの圧電素子に対しては、ポーリング波形／さらなるポーリング波形が印加されている。圧電素子に印加される保持ポーリング波形は、有意な加熱効果（Ｂ＝０、ｆ＝０、|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|を満足させる）を持たず、そのためアクチュエータダイは冷却する。保持ポーリング波形は、アクチュエータダイが室温などの第二の温度に冷却するまで印加される。アクチュエータダイが第二の温度に冷却すると、保持ポーリング波形が除去される。アクチュエータダイの冷却中に印加する保持ポーリング波形は、第二のセットの圧電素子のポーリング処理中に第一のセットの圧電素子に印加する保持ポーリング波形と同じでも違っていてもよい。
【００８７】
別の実施形態によると、ポーリング温度に達すると、アクチュエータダイのポーリング温度を維持しながら、アクチュエータダイの１つ以上のアクチュエータの圧電素子をポーリング処理するために、ポーリングおよび加熱波形をそれらのアクチュエータに印加してもよい。ポーリングおよび加熱波形について、図８Ａ〜８Ｃを参照しながら以下で詳細に考察する。ただし、ポーリングおよび加熱波形は、|Ｂ|＞０、ｆ＞０、|Ａ|≧|ＥＣ|を満足させる。
【００８８】
ポーリングおよび加熱波形を、ポーリング処理する必要のあるアクチュエータダイのアクチュエータのすべての圧電素子（またはインクジェットプリントヘッドのすべてのアクチュエータダイ）にすると、アクチュエータダイの冷却中に圧電素子のポーリングを維持するために、保持ポーリング波形をアクチュエータダイのすべての圧電素子に印加する。これらの圧電素子に対しては、ポーリングおよび加熱波形が印加されている。圧電素子に印加される保持ポーリング波形は、有意な加熱効果（Ｂ＝０、ｆ＝０、|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|を満足させる）を持たず、そのためアクチュエータダイは冷却する。保持ポーリング波形は、アクチュエータダイが室温などの第二の温度に冷却するまで印加される。アクチュエータダイが第二の温度に冷却すると、保持ポーリング波形が除去される。
【００８９】
別の方法として、多段階冷却プロセスを、例えば、冷却傾斜率を制御するために使用してもよい。この場合、第一の段階には、ポーリング温度から温度が低下するように、加熱効果（|Ｂ|＞０、ｆ＞０、ポーリング温度を維持するのに必要な加熱効果よりも低い）を持つポーリングおよび加熱波形を印加すること、および好ましくはポーリング成分|ＥＣ|＜|Ａ|≦１０|ＥＣ|を含むことが関与しうる。第二の段階には、第二の温度に達するまで有意な加熱効果（Ｂ＝０、ｆ＝０）を持たない保持ポーリング波形の印加が関与しうる。第二の段階は、第二の温度に達するまでポーリングおよび加熱波形を印加する場合には省略してもよい。
【００９０】
上述のように、波形のすべては、コントローラから圧電アクチュエータ２２の上方電極２８および／または下方電極２６に供給してもよい。結果として、本明細書に記載のポーリング処理プロセスは、外部加熱体または外部回路を必要としない。
【００９１】
あるいは、外部回路を使用して、アクチュエータダイの圧電アクチュエータ２２の上方電極２８および／または下方電極２６に波形を供給してもよい。いずれの場合でも、本明細書に記載のポーリング処理プロセスは外部加熱源を必要としない。
【００９２】
上記の説明は、第一のセットおよび第二のセットのアクチュエータまたは圧電素子を意味するが、アクチュエータまたは圧電素子は、例えば、ポーリングおよび加熱波形が印加される時に、必要に応じてできるだけ多数または少数のセットに分割されても全く分割されなくてもよい。加えて、アクチュエータダイの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、加熱波形を、必要に応じてアクチュエータダイのアクチュエータのできるだけ多数または少数の圧電素子に印加してもよい。ポーリング波形を、必要に応じてアクチュエータダイのアクチュエータのできるだけ多数または少数の圧電素子に印加してもよい。アクチュエータダイの温度をポーリング温度に維持するために、維持加熱波形を、必要に応じてアクチュエータダイのアクチュエータのできるだけ多数または少数の圧電素子に印加してもよい。別の方法として、例えば、断熱手段を設けることによって、ポーリング温度を維持できるアクチュエータの能力に基づいて、必要に応じて維持加熱波形が印加されない場合がある。圧電素子をポーリング処理しダイのポーリング温度を維持するため、またはアクチュエータまたはダイの冷却速度を制御するため、ポーリングおよび加熱波形を、必要に応じてアクチュエータダイのアクチュエータのできるだけ多数または少数の圧電素子に印加してもよい。別の方法として、ポーリングおよび加熱波形をアクチュエータまたはダイの冷却中に圧電アクチュエータのいずれかに印加しなくてもよく、代わりに保持ポーリング波形を印加してもよい。
【００９３】
ポーリング処理する必要があるすべての圧電素子をポーリング処理した後、上述の通り、保持ポーリング波形が印加される間、アクチュエータダイの温度がポーリング温度から第二の温度に低下する。一つの実施形態によると、第一の温度は第二の温度と同じ温度であってもよい。ただし、第二の温度が第一の温度と同じ温度である必要はない。例えば、第二の温度は４０°Ｃであってもよく、温度がポーリング温度から４０°Ｃに低下するまで保持ポーリング波形を印加してもよい。
【００９４】
加熱波形は、維持加熱波形と同じでも違っていてもよい。
【００９５】
例えば、以前にポーリング処理されたために、１つ以上の圧電素子をポーリング処理する必要がない場合、それらの１つ以上の圧電素子について、少なくとも温度が十分に高く、熱脱分極が発生する可能性がある限り、好ましくは|Ａ|≧|ＥＣ|により特徴付けられる保持ポーリング波形を印加する必要がありうる。この保持ポーリング波形は、ポーリング波形または冷却中に印加される保持ポーリング波形と同じでも、またはそれらの一方または両方と違っていてもよい。
【００９６】
さらに、ポーリング温度を維持する間、第一のセットの圧電素子に印加するポーリング波形は、その後または同時に、さらなるセットの圧電素子に印加されるさらなるポーリング波形と同じでも違っていてもよい。例えば、|Ａ|が異なる場合がある。さらに、ポーリング温度を維持する間、第一のセットの圧電素子に印加するポーリング波形は、さらなるセットの圧電素子に印加するさらなるポーリング波形とは違うポーリング期間にわたり印加してもよい。
【００９７】
図６は、複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理するためのプロセスのフロー図を示す。プロセスは工程Ｓ１０１で始まる。工程Ｓ１０２で、加熱波形を複数の圧電アクチュエータからの１つ以上の圧電素子に印加する。アクチュエータの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、加熱波形を、必要に応じてできるだけ多数の圧電素子に印加してもよい。少なくとも圧電素子が熱脱分極を起こしうるほど高い温度で保持される限り、Ａ|≧|ＥＣ|により特徴付けられる保持ポーリング波形を、ポーリング処理を必要としない複数の圧電素子からのすべての圧電素子に印加してもよい。ポーリング温度に達すると、プロセスは工程Ｓ１０３に移動する。
【００９８】
工程Ｓ１０３で、所定のポーリング期間にわたり、ポーリング波形を工程Ｓ１０２で加熱波形が印加された素子と同じまたは違う１つ以上の圧電素子に印加し、その一方で、ポーリング温度をアクチュエータダイで維持するために、維持加熱波形を必要に応じて１つ以上の圧電素子に随意に印加してもよい。維持加熱波形は|Ａ|≧|ＥＣ|を含んでもよく、例えば、これは既にポーリング処理された素子に有用でありうる。ポーリング波形の印加中にポーリング温度を維持するようにアクチュエータダイが十分な熱特性を持つ場合、維持加熱波形の必要はなくなり、工程Ｓ１０３でポーリング波形のみを印加する。
【００９９】
ポーリング期間が終了すると、ポーリング処理されたばかりの１つ以上の圧電素子に保持ポーリング波形を印加し、ポーリング処理する必要があるすべての圧電素子がポーリング処理されていない場合、プロセスは工程Ｓ１０４に進む。
【０１００】
ポーリング波形を１つ以上の圧電素子に印加し、その一方で、維持加熱波形を１つ以上のその他の圧電素子に随意に印加してもよく、その結果、圧電素子は１つ以上の圧電素子の群でポーリング処理される。第一の群の圧電素子のポーリング処理後、プロセスは工程Ｓ１０４に進む。
【０１０１】
工程Ｓ１０４で、所定のさらなるポーリング期間にわたり、さらなるポーリング波形を、すでにポーリング処理された素子（別の群）とは異なるアクチュエータの複数の圧電素子の１つ以上のさらなる圧電素子に印加し、その一方で、ポーリング温度をアクチュエータダイで維持するために、|Ａ|≧|ＥＣ|を含みうるさらなる維持加熱波形を、必要に応じて、１つ以上の圧電素子に随意に印加してもよい。上述のように、ポーリング波形の印加中にポーリング温度が維持されるようにアクチュエータダイが十分な熱特性を有する場合、さらなる維持加熱波形の必要はなくてもよく、工程Ｓ１０４でさらなるポーリング波形のみを印加する。
【０１０２】
工程Ｓ１０４でさらなる維持加熱波形を印加する圧電素子は、工程Ｓ１０３でポーリング波形および／または維持加熱波形を以前に印加した圧電素子と同じでも同じでなくてもよい。
【０１０３】
工程Ｓ１０４で印加される所定のさらなるポーリング期間は、工程Ｓ１０３で印加されるポーリング期間とは違っていてもよい。さらなるポーリング期間が終了すると、ポーリング処理されたばかりの１つ以上の圧電素子に保持ポーリング波形を印加し、ポーリング処理する必要があるすべての圧電素子がポーリング処理されたかどうかが判断される。ポーリング処理する必要がある圧電素子のすべてがポーリング処理されていないと判断された場合、プロセスは工程Ｓ１０４に戻り、圧電素子の他の群がポーリング処理される。ポーリング処理する必要がある圧電素子のすべてがポーリング処理されたと判断された場合、プロセスは工程Ｓ１０５に進む。
【０１０４】
工程Ｓ１０３で印加されるポーリング温度は、さらなる工程Ｓ１０４の一つまたはいずれかで印加されるポーリング温度と違っていてもよく、また維持加熱波形を一部のアクチュエータに印加しているかどうかに依存してもよく、またその場合には、維持波形が複数の圧電素子の以前の圧電素子が経験したのと同じポーリング温度を達成するためのものかどうかに依存してもよい。
【０１０５】
工程Ｓ１０５で、保持ポーリング波形を、工程Ｓ１０３およびＳ１０４でポーリング処理された圧電素子に、またはポーリング処理する必要がなかった圧電素子に印加する。保持ポーリング波形は、第一またはさらなるポーリング波形と同じでも同じでなくてもよく、例えば、保持ポーリング波形は、ポーリング波形またはさらなるポーリング波形よりも低い|Ａ|値を有してもよい。工程Ｓ１０５では維持加熱波形が印加されないため、アクチュエータはポーリング温度から第二の温度に冷却するが、これは第一の温度と同じでも同じでなくてもよい。アクチュエータが第二の温度に冷却すると、工程Ｓ１０６でプロセスが終了する。
【０１０６】
所定のポーリング温度およびポーリング電界／波形に必要なポーリング期間は、レーザー干渉法を使用した膜変位測定値により、または所定の圧電素子タイプ（材料、厚さ）の所定の電圧に対する落下速度を測定することによって、決定することができる。できるだけ短いポーリング処理期間を必要とする製造時間／プリントヘッドの停止時間と、より長いポーリング処理期間により達成可能なより良好な／より安定したポーリング処理向上の結果の間でバランスを取る必要がある。
【０１０７】
したがって、達成されたポーリング状態がプリントヘッド動作の許容可能な期間にわたり安定した状態を保つことを確実にするために、異なるポーリング処理条件での性能安定性を測定することが必要となる場合がある。
【０１０８】
また、工程Ｓ１０５について多段階冷却プロセスを使用することができ、ここでは冷却傾斜率を制御することが望ましい。例えば、工程Ｓ１０５での冷却の第一の段階は、ポーリング温度を維持するために必要なものよりも低い加熱効果（Ｂ＞０、ｆ＞０）を持つ保持ポーリングおよび加熱波形を含んでもよく、ここでパラメータは制御され、制御された方法で（例えば、アクチュエータダイ環境による冷却よりもゆっくり）中間温度に温度を低下させる。例えば、保持ポーリングおよび加熱波形の１つ以上のパラメータｆ、Ａ、Ｂ、またはＳＲを、例えば、経時的な冷却を制御するために変化させてもよい。中間温度に達すると、第二の冷却段階が開始される。これには、第二の温度に達するまで、有意な加熱効果（Ｂ＝０、ｆ＝０）なしで保持ポーリング波形を印加することが関与しうる。第二の温度に達するまで第一の冷却段階が延長される場合には、第二の冷却段階を省略できることが理解されよう。
【０１０９】
単一段階または多段階冷却プロセスで使用される保持ポーリング波形は、そのポーリング処理条件に応じて、圧電素子の異なる群で違っていてもよい。例えば、一部の群は、他の群に保持ポーリング波形が供給されている間にポーリング処理される最後の群であるという理由から、維持加熱波形で保持されてもよい。保持ポーリング波形は、一部の群が他の群よりも速く冷却するように、Ａ成分において、または該当する場合はＢ成分において、違っていてもよい。
【０１１０】
圧電素子に印加される加熱波形は、プロセス全体にわたって同じ波形でなくてもよい。最初の加熱工程（図６の工程Ｓ１０２）中、アクチュエータダイでの温度が第一の温度（室温など）からポーリング温度まで上昇する時、加熱波形の周波数および／または電圧（ＡＣ振幅、Ｂ）は、アクチュエータダイの温度を急速に上昇させるためにより高くてもよい。さらに、アクチュエータの温度をできる限り早くポーリング温度に上昇させるために、最初の加熱工程（図６の工程１０２）中に、加熱波形を圧電素子のすべてまたは実質的に全てに印加するのが好ましい場合がある。ポーリング処理工程（図６の工程Ｓ１０３〜Ｓ１０４）中、温度がポーリング温度で維持される時、加熱波形の周波数および／または電圧（ＡＣ振幅、Ｂ）は、最初の加熱工程よりも低くてもよい。
【０１１１】
加えて、温度をより細かく制御するために、加熱を達成するモード（周波数／スルー・レート／電圧／アクチュエータの数の変化）を加熱中に変更してもよい。
【０１１２】
当技術分野で公知なように、個別のアクチュエータおよび／またはアクチュエータダイおよび／またはインクジェットプリントヘッドの一部として提供される抵抗要素などの内部温度センサーは、各アクチュエータおよび／またはダイの温度を監視するために利用されうる。ポーリング温度に達したかどうかを判断するために、またはポーリング温度が、例えばポーリング波形の印加中にアクチュエータダイで維持されているかどうかを判断するために、温度測定がコントローラまたは外部回路によって用いられてもよい。アクチュエータダイが中間温度または第二の温度まで冷却したかどうかを判断するために、温度測定がコントローラまたは外部回路によって用いられてもよい。
【０１１３】
こうした温度測定値はまた、多段階の加熱プロセスに適用するため、第一の温度からポーリング温度までの加熱工程中に使用されてもよい。例えば、二段階の加熱プロセスには、開始時の第一の温度とポーリング温度の中間にある温度を決定することが関与してもよく、この温度で加熱は第一の加熱波形から第二の加熱波形へと切り替えられる。これは、例えば、温度がポーリング温度に近づいたら、温度の行過ぎを防止するために望ましい場合がある。多段階の加熱プロセスの一つの実施形態によると、第一の加熱段階中、例えば、高周波数および／または振幅を使用することによって、著しい量の加熱を生む第一の加熱波形が印加されうる。温度が所定のポーリングに近い温度（すなわち、所定の中間温度）に達する時、第二の加熱段階中により低い加熱傾斜率を生成するために、例えば、第一の加熱波形とは周波数／振幅および／またはスルー・レートが違う波形を持つ第二の加熱波形を印加してもよい。これにより、第二の加熱段階中によりゆっくりポーリング温度に近づき、ポーリング温度を著しく超えない。
【０１１４】
図６を参照すると、上述の方法は、第一の群の圧電素子（１つ以上の圧電素子）をポーリング処理し、その一方で、同時に、アクチュエータのポーリング温度を維持するために、必要に応じて、第二の群の圧電素子（第一の群とは異なる）に維持加熱波形を印加する。しかしながら、上述のように、第一の群の圧電素子（１つ以上の圧電素子、すべての圧電素子など）をポーリング処理し、その一方で、同時に、アクチュエータのポーリング温度を維持するために、同じ第一の群の圧電素子（１つ以上の圧電素子、すべての圧電素子など）に維持加熱波形を印加することも可能である。これは、直流成分（|Ａ|≧|Ｅ|Ｃ|）および有意に高い交流成分（|Ｂ|≧０）の両方を持つように調整されたポーリングおよび加熱波形を印加することで達成される。上記２つのオプションの組み合わせも可能である。
【０１１５】
図７は、複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理するプロセスのフロー図を示す。プロセスは工程Ｓ２０１で始まる。工程Ｓ２０２で、所定の期間内で、アクチュエータの温度を第一の温度からポーリング温度に上昇させるために、加熱波形を必要に応じてできるだけ多数の圧電素子に印加する。この波形では、直流成分Ａは０であってもよい。少なくとも圧電素子が熱脱分極を起こしうるほど高い温度で保持される限り、|Ａ|≧|ＥＣにより特徴付けられる保持ポーリング波形をポーリング処理を必要としないすべての圧電素子に印加してもよい。ポーリング温度に達すると、プロセスは工程Ｓ２０３に移動する。
【０１１６】
工程Ｓ２０３で、所定のポーリング期間にわたり、ポーリングおよび加熱波形を、ポーリング処理する必要がある圧電素子のすべてまたは一部に印加し、ここで、ポーリングおよび加熱波形は、（ＡＣ振幅Ｂ、周波数ｆ、スルー・レートＳＲなどの１つ以上を調整することによって）ポーリング処理およびアクチュエータのポーリング温度の維持を提供する。言い換えれば、ポーリングおよび加熱波形は|Ａ|≧|ＥＣ|(ポーリング要素)、|Ｂ|＞０およびｆ≠０(加熱要素)を持ちつつ印加される。ポーリング温度でアクチュエータの温度を維持するために、加熱要素を、ポーリング処理する必要がある圧電素子、または必要に応じてできるだけ多数の圧電素子に印加してもよい。
【０１１７】
それぞれのアクチュエータが、例えば、プリントヘッドダイ全体またはプリントヘッドの性能を回復するべき場合に、同じ正味の加熱／ポーリング処理条件を満たすことが望ましい場合がある。その一方で、例えば、元のアクチュエータの性能の不適合性を是正するために、個別のアクチュエータをポーリング処理してその性能を周囲のアクチュエータの性能に調整する必要がある場合がある。こうした例では、正味の加熱／ポーリング処理条件は違っていてもよい。
【０１１８】
ポーリング期間が終了すると、プロセスは工程Ｓ２０４に進む。図６の工程「すべての圧電素子をポーリング処理したか？」に類似する追加的な工程を含んでもよく、これは、工程Ｓ２０４の前に図７では図示されていない。追加的な工程は、ポーリング処理する必要があるすべての圧電素子がポーリング処理されたかどうかに関して、ポーリング期間の終了後にチェックを実施しうる。ポーリング処理する必要があるがポーリング処理されていない圧電素子がある場合、プロセスは工程Ｓ２０４に進まず、代わりに、ポーリング期間にわたり、なおもポーリング処理する必要がある圧電素子にポーリングおよび加熱波形を印加する。
【０１１９】
工程Ｓ２０４で、波形は工程Ｓ２０３でポーリング処理された圧電素子のすべてに印加される保持ポーリング波形に変更される。保持ポーリング波形は、ポーリングおよび加熱波形と同じポーリング特性を有しても有していなくてもよく、例えば、保持ポーリング波形は、工程Ｓ２０３のポーリングおよび加熱波形よりも低い|Ａ|要素を有してもよい。圧電素子が加熱されなくなるため、アクチュエータはポーリング温度から第二の温度に冷却する。第二の温度は、第一の温度と同じでも同じでなくてもよい。
【０１２０】
アクチュエータが第二の温度まで冷却すると、工程Ｓ２０５でプロセスが終了し、保持ポーリング波形が除去される。
【０１２１】
前述のように、図６の工程Ｓ１０５で説明したのと同じ方法で、冷却傾斜率を制御するために多段階冷却プロセスを使用してもよく、その結果、工程Ｓ２０４は、ポーリング処理されたアクチュエータの冷却速度を変更するために、少なくとも初めには、保持ポーリングおよび加熱波形を用いる。
【０１２２】
一般に、所定の材料と厚さの圧電素子のポーリング処理は、圧電素子に印加されるポーリング温度、ポーリング電界または電圧、およびポーリング期間などのポーリング処理条件の組み合わせに影響されることが理解されるであろう。例えば、高いポーリング温度と中程度のポーリング電界と比較して、中程度のポーリング温度と高いポーリング電界の所定の組み合わせについて、同じポーリング期間にわたり類似したレベルのポーリングが達成されうる。結果として、実際には、印加された加熱波形が、直流成分が|Ａ|＞|ＥＣ|を有する場合には、アクチュエータダイが第一の温度にある段階から圧電素子をポーリング処理し始める。温度が上昇するおよび／または電界が素子にわたり増加するにつれて、ポーリング処理の速度が増す。したがって、アクチュエータダイの材料に関して、また組み立てられたプリントヘッドの場合にはダイ内のインクに関して、条件の厳しさに対してポーリング処理プロセス期間のバランスを取る効率的なプロセスを設計することが可能である。
【０１２３】
さらに、主に加熱波形から主にポーリング波形へと変化するために波形の１つ以上のそのパラメータが徐々に調整される場合には、ＡおよびＢ（およびｆ）≠０の両方を持つ波形が使用される組み合わせプロセスを使用してもよい。
【０１２４】
図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃは、ポーリング処理をしつつ温度を維持するためのポーリングおよび加熱波形を概略的に図示する。
【０１２５】
図８Ａは、期間Ｔ１の間、より大きな交流成分Ｂとより小さな直流成分Ａを有することにより加熱出力が最適化された波形を示す。Ｔ１の終わりにポーリング温度に達し、期間Ｔ２が開始する時、温度を維持するために交流成分が減少し、圧電素子を効果的にポーリング処理するために直流成分が増加します。図８Ａの点線は、期間Ｔ１およびＴ２にわたり波形部分が印加された場合の温度の変動を図示する。
【０１２６】
この例では、期間Ｔ２の間、組み合わされた波形の周波数が増加してポーリング温度を維持することが示されている。図８Ａによると、Ａ成分およびＢ成分の変化は個別のもので、その変化はポーリング温度近くまたはポーリング温度で印加される。基本的に、期間Ｔ２にわたる第二の波形部分は、０Ｖからオフセットされることによって、発振要素Ｂおよび直流成分Ａの両方を持つ。効果は、ポーリング処理および維持加熱が同一の圧電素子に印加されることである。
【０１２７】
図８Ａのアプローチに対する改善を図８Ｂおよび８Ｃに示す。図８Ｂおよび８Ｃでは、温度がポーリング温度に近づく際の温度変化を徐々により良好に制御するために、また波形の加熱効果を徐々に低下させることによってポーリング温度を超えるのを回避するために、波形のパラメータを変化させる。
【０１２８】
図８Ｂでは、期間Ｔ１（急速加熱）にわたり印加される第一の不変の波形部分から、ポーリング温度に達した後に期間Ｔ２にわたり印加される第二の不変の波形部分に、移行期間Ｔ'にわたる徐々の移行が存在する。この例では、移行期間Ｔ'の間、直流成分Ａおよび交流成分Ｂが変化することが示されている。別の例では、期間Ｔ１の間の周波数も徐々に低下しうる。周波数は、期間Ｔ２の間に印加された波形の周波数よりも最初は高くてもよく、期間Ｔ２の間に印加された波形の周波数まで徐々に低下してもよい。
【０１２９】
図８Ｃでは、直流成分Ａおよび交流成分Ｂがプロセス全体にわたり一定で維持されるが、周波数は期間Ｔ’の間に徐々に低下して、加熱効果を急速な加熱から維持加熱へと徐々に低下させる。ポーリング温度に達すると、期間Ｔ２の開始から周波数は一定になるが、最初の温度上昇のために期間Ｔ１の間に印加された最初の周波数と比較するとより低い周波数である。図８Ｃでは、熱脱分極に対抗するために、圧電素子が電界下にない時間は短時間に保たれる。当業者であれば、方程式（２）のその他のパラメータの値は、ポーリング処理および加熱の望ましい効果を達成するように調整されうることを理解するであろう。
【０１３０】
上記の説明では、「加熱波形」（維持加熱波形などを含む）という用語は、加熱が主要な機能である波形を記述するために使用され、「ポーリング波形」（保持ポーリング波形などを含む）という用語は、ポーリング処理が主要な機能である波形を記述するために使用される。
【０１３１】
一方、「ポーリングおよび加熱波形」（保持ポーリングおよび加熱波形、およびポーリングおよび維持加熱波形などを含む）という用語は、波形の一部またはすべてについて加熱またはポーリング処理がその主な機能であるかどうかに関して明確な区別のない波形を描写するために使用される。さらに、記載された例の一部では、最初は主に加熱する波形をポーリング処理もする波形へと変えることができ、また、主にポーリング処理と加熱をする波形について以降の段階ではその優位性を低くするように波形のパラメータを徐々に調整してもよい。図８Ａ〜８Ｃを参照しながら記載したプロセスは、組み合わされた期間を明確な加熱／ポーリング処理／維持／保持ポーリング期間に分けることができるかどうかに関係なく、プロセスのすべての段階が圧電素子に印加される組み合わされた期間を持つものと考えられうる。
【０１３２】
記載された波形は、加えて、液滴を吐出することなく指定された時間にノズル内のインクのメニスカスを摂動するように、小さなパルス（例えば、圧電素子をポーリング処理するための直流部分の上に）を圧電素子に印加してもよい。これが、ポーリング処理中にノズル内のインクが過度に粘着性を増さないために必要となる場合がある。当技術分野で公知のその他の非吐出信号または吐出信号を必要に応じてプロセス中に印加しうるが、本明細書では詳細に説明しない。
【０１３３】
さらに当然のことながら、外部環境からアクチュエータを断熱する断熱手段が複数のアクチュエータに提供されているため、またはアクチュエータが乾燥した状態であるためインクが熱を消散できない場合などは、維持加熱波形を印加する必要がない場合がある。これらの場合、図８Ａ、ＢおよびＣに示す例での期間Ｔ２中のＶ(Ｔ)曲線は、Ｖ＝Ａ(Ｔ２)で水平直線で表される。
【０１３４】
上述のプロセスは、インクジェットプリントヘッド内のアクチュエータダイの複数の圧電素子をポーリング処理するために使用されうる。さらに、使用後にインクジェットプリントヘッド内のアクチュエータダイの圧電素子を再ポーリング処理するために、上述のプロセスを使用してもよく、これは本明細書では「回復ポーリング処理プロセス」と呼ばれる。当技術分野で公知なように、経時的にかつ使用に伴い、圧電素子の分極が減少する可能性がある。したがって、アクチュエータの性能は使用中に劣化する。
【０１３５】
上記プロセスは、インクがキャビティ内にある間に、アクチュエータをその場で再ポーリング処理することにより、インクジェットプリントヘッドの性能を回復するために使用されうる。アクチュエータは、回復ポーリング処理プロセス後に経時的になおも劣化する場合があり、一回以上再ポーリング処理されてもよい。
【０１３６】
組立および使用後、アクチュエータダイ５０は、流体チャンバー１０、流体チャンバー１２／１５、流体入口／出口ポート１３／１６、流体チャネル１４およびノズル１８にインクを有する。アクチュエータダイ５０内のインクは、回復ポーリング処理プロセス中に過熱してはならない。したがって、回復ポーリング処理プロセス中に、空のアクチュエータダイ５０に使用する時のポーリング処理プロセスと比較した場合、異なるパラメータ（ポーリング温度／ポーリング電界強度／ポーリング期間）を使用しうる。これは、インクジェットプリントヘッドの組立後、温度はインクまたは任意のインク構成要素が劣化する温度であるキャビティ内のインクの劣化温度によって、また使用される接着剤の溶融／不良温度によって制限されるため、ポーリング温度がより低い温度であることが求められるためである。ポーリング温度の低下により、ポーリング波形／ポーリング期間の変更が必要となる。
【０１３７】
例えば、ポーリング処理プロセスは１２０°Ｃ〜１５０°Ｃのポーリング温度を有することができるが、その一方で、回復ポーリング処理プロセスはおよそ７０°Ｃのポーリング温度を有しうる。例えば、水性インクは、ＵＶ硬化性インクと比較してより高いポーリング温度に耐えうる。
【０１３８】
上記の制限にもかかわらず、上述の方程式（２）のパラメータを調整することによって、ポーリング処理および加熱プロセスを特定の状況に対して最適化することができる。
【０１３９】
さらに、必須ではないが、回復ポーリング処理プロセスで使用される波形の直流成分Ａは、ノズル１８からインクを吐出するために必要な電圧よりも低いことが好ましい。ノズル内のメニスカスの摂動は許容されるが、インクの液滴は、吐出コマンドが発行されない限り、回復ポーリング処理プロセスの結果としてノズルから吐出されるべきではない。回復プロセス中、液滴吐出信号を印加する結果として、指定された時間に、制御された方法でインクをノズルから吐出しうる。回復プロセス中のインクの定期的な吐出は、詰まりを防ぎ信頼性のあるノズルを維持するのに役立つ。しかし、インクの吐出は、アクチュエータダイからの著しい熱損失をもたらすべきではない。したがって、アクチュエータダイでのポーリング温度の維持と指定された時間でのノズルの清掃に必要な要件の間でバランスを達成するべきである。例えば、液滴吐出信号は、３０秒ごとに１回、５秒ごとに１回などで印加されてもよい。このような定期的な液滴吐出信号間の経過時間は、インクジェットプリントヘッドで使用されるインクのタイプとポーリング処理条件に依存しうる。
【０１４０】
さらに、例えば、異なるインクがアクチュエータダイの異なる列／群に提供される場合、例えば、異なるインクが異なる吐出条件を必要とし、それが他の列／群と比べてその列／群の圧電素子の性能を違う形で低下させる場合、または性能のバランスを取るために同じプリントヘッドの異なるアクチュエータダイのアクチュエータが回復ポーリング処理を必要とする場合に、異なるポーリング温度／ポーリング波形／ポーリングおよび加熱波形／ポーリング期間をインクジェットプリントヘッドの異なるアクチュエータに印加してもよい。異なるポーリング波形／ポーリングおよび加熱波形を、同じ時点でまたは異なる時点で、アクチュエータの異なる圧電素子に印加してもよい。列／群の間で温度分割を提供するアクチュエータダイの設計では、例えば、空気が詰まった溝または不良な温度導体などの低い温度係数分離の形態では、異なる列／群に異なる加熱／冷却条件を提供することが可能でありうる。
【０１４１】
一般に、アクチュエータダイの、またはプリントヘッドのすべての圧電素子は、プロセスでのある時点で、ポーリング期間にわたりポーリング波形を受けることが望ましい場合がある。圧電素子の異なる群は、例えば、それぞれの性能に応じて、異なるポーリング処理条件を受ける場合がある。しかし、ポーリング処理中にポーリング温度に達し維持するのに十分なアクチュエータが加熱波形を受ける限り、群のすべてが加熱波形を受ける必要はない。
【０１４２】
図９は、電気接点３５／３７が電気的に連通しているコントローラ１１２の概略的に図示する。コントローラ１１２は、少なくとも１つのメモリ１２０に連結された少なくとも１つのプロセッサ１１６を備える。メモリ１２０は、本明細書に記載されたプロセスを実施するためにコンピュータプログラムコードを保存するプログラムメモリおよび作業メモリを備えてもよい。メモリ１２０のプログラムメモリは、コンピュータプログラムコードを実行する間にデータ（例えば、コントローラ１１２によって受信された画像データ）をバッファリングするのに使用してもよい。プロセッサ１１６は、データ（例えば、画像データ、プログラム、ユーザから受信した命令等）およびプリントヘッドまたはアクチュエータダイからのフィードバックを処理するための処理ロジックを備え、処理に応答して出力信号を生成してもよい。具体的には、プロセッサは、アクチュエータダイに取り付けられた１つ以上の温度センサー、または圧電素子ごとに提供された温度センサーからのフィードバックを受け取ってもよい。最も適切には、温度は連続的に監視され、プロセッサにフィードバックされる。プロセッサは、加熱およびポーリング処理条件、アクチュエータダイおよび／またはプリントヘッドが許容できる最大温度、最大ポーリング電圧、ポーリング処理プロセスに関連する期間、アクチュエータの性能値に関してユーザーインターフェースを介して提供される、またはメモリ１２０に保管された情報をさらに使用して、組み立てられたプリントヘッドの場合に回復ポーリング処理が必要かどうかを評価する。プロセッサは、例えば、以下のために利用できるデータを使用する：
-      アクチュエータダイまたはプリントヘッドの１つ以上の圧電素子に印加される波形を制御するために、出力信号を生成することによって加熱およびポーリング処理プロセスを開始する、
-      ポーリング温度に達した後に、例えば波形を加熱波形からポーリング波形に調整する、
-      アクチュエータダイまたは圧電素子の温度センサーから受信したデータに応答して維持加熱波形を調整する、
-      ポーリング期間の終了後に、冷却プロセスを制御するためにポーリング期間を調整する、
-      例えば、加熱速度を低下させるために、温度、波形の特性、および／またはアクチュエータの数などのフィードバックに基づいて調整を行う、
-      どの圧電素子がポーリング処理された／ポーリング処理されなかったに関する情報を保存し、各圧電素子の加熱／ポーリング処理履歴を評価する。
【０１４３】
波形は、プロセッサ１１６の内部からまたはプロセッサ１１６と通信する回路から供給されてもよく、アクチュエータダイのアクチュエータの群、またはアクチュエータダイのすべてのアクチュエータに共通の波形であってもよい。こうした共通の波形は、例えば、画像データまたはプリントヘッドに位置するかその近くにある中間回路による加熱／ポーリング処理コマンドに応答して生成される駆動信号に応答して、アクチュエータごとに、またはアクチュエータの群ごとに調整されうる。こうした共通の波形の調整は、加熱速度またはポーリング処理条件が変更するように、例えば、アクチュエータの群ごとの波形の直流成分および／または交流成分（Ａおよび／またはＢ）、および／またはスルー・レートを変更することであってもよい。
【０１４４】
コントローラは、回復ポーリング処理手順をトリガするために使用しうる性能データをさらに受信してもよい。性能テストに基づいて（印刷媒体上の印刷テストからの）プリントヘッドのアクチュエータのインク着地位置データまたはインク着地速度データなどの性能データがユーザにより供給されてもよく、またはアクチュエータごとの動作数などがプリントヘッドから受信されてもよい。このようなデータが、均一のプリントヘッド性能またはダイ性能を提供する上で、所定の閾値から離れ過ぎている、または平均値から高過ぎると定義される値分だけ違うとコントローラによって判断されると、コントローラは、再ポーリング処理する必要のあるアクチュエータまたはダイの数に基づいて、回復ポーリング処理手順をトリガしてもよい。
【０１４５】
コントローラ１１２は、従来のコンピュータ画面、キーボード、およびマウスなどのインターフェイス１１８、ならびにネットワークインターフェースおよびソフトウェアインターフェース（例えば、データストアインターフェース）などの他のインターフェースを備える。インターフェース１２０は、印刷用の画像または画像データを受信するための通信インターフェースを備えることが好ましく、これは処理された画像データであってもよい。コントローラ１１２は、例えば、ノズル１８を構成するために使用される１つ以上のルックアップテーブルを保存するように構成されたデータストア１２２を含む。データストア１２２は、例えば、データを受信するために、インターフェース１１８の通信インターフェースに連結されてもよい。データストア１２２は、少なくとも１つのプロセッサ１１６と通信するように構成されてもよい。
【０１４６】
当業者には理解されるように、本技術はシステム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化されることができる。したがって、本技術は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、またはソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実施形態の形をとることができる。
【０１４７】
更に、本技術は、コンピュータ可読媒体上で具体化されたコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ可読媒体において具体化されたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体としては、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、またはこれらの任意の好適な組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。
【０１４８】
本技術のための作動を実行するためのコンピュータプログラムコードを、オブジェクト指向プログラミング言語および従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書くことができる。
【０１４９】
本技術の好ましい実施形態による論理方法の全部または一部は、方法の工程を実行するための論理素子を含む論理装置において好適に具体化されうること、そして、このような論理素子は、例えばプログラマブル論理アレイまたは特定用途向け集積回路内の論理ゲート等の構成要素を含みうることも、当業者には明らかであろう。そのような論理構成は更に、例えば、固定または伝送可能なキャリア媒体を用いて記憶および伝送することができる仮想ハードウェア記述子言語を使用してこのようなアレイまたは回路内に、論理構造を一時的または恒久的に確立するための要素を可能にすることにおいて具体化されることができる。
【０１５０】
一つの代替例では、コンピュータインフラストラクチャまたはネットワークへと展開され、それに基づき実行された時に、前記コンピュータシステムまたはネットワークに方法のすべての工程を実施させるように動作可能なコンピュータプログラムコードを展開する工程を含むサービスを展開するコンピュータが実施する方法という形態で、本技術の実施形態を実現してもよい。
【０１５１】
別の代替例では、本技術の好ましい実施形態を、それ自体に機能データを有するデータキャリアの形態で実現してもよい。前記機能データは、コンピュータシステムまたはネットワークにロードされて、これによる作用を受けるときに、前記コンピュータシステムが方法のすべての工程を実行するのを可能にする機能的コンピュータデータ構造を備える。
【０１５２】
様々な概念が、圧電インクジェットプリントヘッドを参照して上述されているが、このような概念は、インクジェットプリントヘッドに限定されるものではなく、任意の好適な用途のために、プリントヘッドでより広範に、または液滴堆積ヘッドでより広範に適用されうることも理解されよう。このような代替的用途に好適な液滴堆積ヘッドは、問題の特定の流体に対処するためにいくらかの改造を行ったプリントヘッドと構造が概ね類似している。例としては、生体物質の投与のための液滴堆積ヘッドが挙げられうる。したがって、前述の説明は、圧電素子を用いたこのような液滴堆積ヘッドを使用しうる用途の非制限的例として提供されていると理解すべきである。
【０１５３】
様々な流体が、液滴堆積ヘッドによって堆積されてもよい。例えば、液滴堆積ヘッドは、一枚の紙もしくはカード、または他の受容媒体、例えば、セラミックタイルもしくは成形物品（例えば、缶、ボトル等）に移動しうるインクの液滴を吐出して、（液滴堆積ヘッドがインクジェットプリントヘッドでありえ、より具体的には、ドロップオンデマンドのインクジェットプリントヘッドでありうる）画像を形成しうる。かかるヘッドにおいて、吐出された液滴のパターンは、ヘッドに提供される入力データによって異なる。
【０１５４】
代替的に、流体の液滴を使用して構造体を作成することができ、例えば電気的に活性化された流体を回路基板などの受容媒体上に堆積して電気装置のプロトタイプを作成したり、または流体を含むポリマーまたは溶融ポリマーを連続的な層に堆積して、３Ｄ印刷物体を作成したりする。
【０１５５】
さらに他の用途では、液滴堆積ヘッドは、生体物質または化学物質を含有する溶液の液滴をマイクロアレイなどの受容媒体上に堆積するように適合されうる。
【０１５６】
問題の特定の流体を扱えるようにいくつかの改造を行うと、このような別の流体に好適な液滴堆積ヘッドは、プリントヘッドと概して構造が同様であることができる。
【０１５７】
本技術の範囲を逸脱しない範囲において多くの改善および変更を前述の例示的な実施形態に行なうことができることは当業者には明らかである。
【０１５８】
前述の明細書から理解されるように、複数の圧電アクチュエータの圧電素子をポーリング処理する方法を提供する技術が説明されている。
【０１５９】
実施形態において、保持ポーリング波形は保持ポーリングおよび加熱波形を含み、また保持ポーリングおよび加熱波形は、ポーリング温度を維持するために必要なものよりも低い加熱効果を含む。
【０１６０】
実施形態において、保持ポーリング波形は、第一の保持ポーリングおよび加熱波形および第二の保持ポーリング波形を含み、第一の保持ポーリングおよび加熱波形は、ポーリング温度を維持するために必要なものよりも低い加熱効果を含む。方法は、複数の圧電アクチュエータの温度がポーリング温度から中間温度に低下するまで第一の保持ポーリングおよび加熱波形を印加する工程、および複数の圧電アクチュエータの温度が中間温度から第二の温度に低下するまで第二の保持ポーリング波形を印加する工程をさらに含む。
【０１６１】
実施形態において、方法は、ポーリング期間中および／または保持ポーリング波形の印加中に、熱脱分極を防止するために、ポーリング波形が印加されていない１つ以上の圧電素子にさらなる保持ポーリング波形を印加する工程をさらに含む。
【０１６２】
実施形態において、ポーリング期間中に、複数の圧電アクチュエータでポーリング温度を維持するために、方法は、ポーリング波形が印加されている１つ以上の圧電素子とは異なる１つ以上の圧電素子に維持加熱波形を印加する工程をさらに含む。
【０１６３】
実施形態において、方法は、ポーリング期間の終了後、さらなるポーリング期間にわたり、ポーリング波形が印加されなかった１つ以上の圧電素子にさらなるポーリング波形を印加する工程、および、さらなるポーリング期間の終了後、複数の圧電アクチュエータの温度がポーリング温度から第二の温度に低下するまで、さらなるポーリング波形が印加された１つ以上の圧電素子に保持ポーリング波形を印加する工程をさらに含む。
【０１６４】
実施形態において、さらなるポーリング期間中に、複数の圧電アクチュエータでポーリング温度を維持するために、方法は、さらなるポーリング波形が印加されている１つ以上の圧電素子とは異なる１つ以上の圧電素子にさらなる維持加熱波形を印加する工程をさらに含む。
【０１６５】
実施形態において、方法は、さらなるポーリング期間中および／または保持ポーリング波形の印加中に、熱脱分極を防止するために、さらなるポーリング波形が印加されていない１つ以上の圧電素子にさらなる保持ポーリング波形を印加する工程をさらに含む。
【０１６６】
実施形態において、ポーリング波形およびさらなるポーリング波形は同一である。
【０１６７】
実施形態において、ポーリング期間およびさらなるポーリング期間は同一である。
【０１６８】
実施形態において、ポーリング期間中にポーリング波形は、１つ以上の圧電素子をポーリング処理し、複数の圧電アクチュエータでポーリング温度を維持するためのポーリングおよび加熱波形を含む。
【０１６９】
実施形態において、ポーリング波形は、加熱波形が印加された１つ以上の圧電素子に印加される。
【０１７０】
実施形態において、方法は、ポーリングおよび加熱波形が印加される１つ以上の圧電素子とは異なる１つ以上の圧電素子に第二のポーリングおよび加熱波形を印加する工程をさらに含み、ここで第二のポーリングおよび加熱波形はポーリングおよび加熱波形とは異なる。
【０１７１】
実施形態において、第二のポーリングおよび加熱波形は、ポーリング期間とは異なる第二のポーリング期間にわたり印加される。
【０１７２】
実施形態において、波形は次の方程式によって表され、
Ｖ(ｔ)＝ｆ（ｔ、ｆ、Ａ、Ｂ、ＳＲ）
式中、
Ｖ＝電圧、
ｔ＝波形が印加される時間、
ｆ＝波形のサイクルの周波数、
ＳＲ＝スルー・レート、
Ａ＝時変電圧波形の直流成分、および
Ｂ＝時変電圧波形の交流成分、
パラメータは、波形の意図された関数に従ってプロセス中に調整される。
【０１７３】
実施形態において、波形が加熱効果を持つ時、波形の１つ以上のパラメータｆ、Ａ、Ｂ、またはＳＲは、時間と共に変化する。
【０１７４】
実施形態において、保持ポーリング波形または保持ポーリングおよび加熱波形の１つ以上のパラメータｆ、Ａ、Ｂ、またはＳＲは、時間と共に変化する。
【０１７５】
実施形態において、Ａおよび／またはＢは時間と共に変化する。
【０１７６】
実施形態において、ｆは、経時的に加熱効果が変わるように、時間と共に変化する。
【０１７７】
実施形態において、複数の圧電アクチュエータは、ポーリング処理中にインクジェットプリントヘッドに組み立てられたアクチュエータダイを形成する。
【０１７８】
実施形態において、流体がポーリング処理中にアクチュエータダイ内に存在する。
【０１７９】
実施形態において、ポーリング温度は流体の劣化温度よりも低い。
【０１８０】
実施形態において、波形のＡの係数は、アクチュエータダイのノズルからインクの液滴を吐出するのに必要な電圧よりも低い。
【０１８１】
実施形態において、方法は、ポーリング処理中に、指定された時間に、ノズルからインクの液滴を吐出するために、液滴吐出信号を印加する工程をさらに含む。
【０１８２】
実施形態において、インクジェットプリントヘッドはコントローラを備え、コントローラは波形を圧電素子に印加する。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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