(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に印刷するインクジェットプリントヘッドを操作する方法であり、当該プリントヘッドが、複数の画室を有しており、それぞれの当該画室は、画室の長さ（Ｌ）に一致する長手方向に沿って延在する側壁によって形成されると共に、隣接する複数の各画室同士が当該側壁によって分離される様に当該画室の長手方向軸に対して横方向にアレイ状に配列されており、且つ各画室が小インク滴の噴射用ノズルと、インク供給部とにそれぞれ連通しており、更に、当該側壁部の少なくとも一部は圧電材料で構成されており、且つ当該側壁部には、電気的作動可能な手段が設けられており、当該電気的作動可能な手段は電気信号に応答し、当該画室の容積を変動させる様に当該画室の長手方向軸に対して横方向に当該側壁部を変位させる様に作動可能であり、且つ当該複数個の画室は、複数組のグループに割り当てられて、当該グループ毎に順番に交互に駆動される様に構成されており、且つ当該電気的作動可能な手段は、当該各画室の１駆動操作に対応してプリントトーンデータに従って複数回作動可能であり、それによって対応する数の小滴を噴射して、パケット状で飛行する複数個の小滴が、互いに溶け込みあい印刷される基板にヒットする際に一つの大きなプリントドットが形成されるように当該電気的作動可能な手段を作動させる方法であって、当該方法が、当該１駆動操作に於いて１つ若しくは複数の当該電気信号を当該プリントトーンデータに従って当該電気的に作動可能な手段に印加するステップを含み、当該方法に於いて、当該電気的作動可能な手段を作動させるに際し、当該電気的作動可能な手段に印加される各電気信号の全波形時間Ｔを、当該画室の画室長さをＬ、当該画室を伝播するインクの圧力波の速度をｃとした場合に、１．５Ｌ／ｃ、３．５Ｌ／ｃ、５．５Ｌ／ｃ或は７．５Ｌ／ｃとなる様に設定することを特徴とするインクジェットプリントヘッドの操作方法。
【請求項２】
連続して配列されている前記複数個の画室は、ある１つのグループに属する１つの画室が、少なくとも１つの他のグループに属する画室によって一方の側で隣り合うように各グループ内で規則的に割り当てられており、且つ当該各画室は、各グループ毎に連続周期で順番に交互に駆動される様に構成されており、然も各信号の持続時間である前記全波形時間が、同一グループ内の隣接する２つの当該画室が同時に作動しているか或は同一グループ内の隣接する２つの画室の内の唯一の画室だけが作動しているか及び一つの当該画室から噴出される小滴の全数によって変動する当該小滴の速度の変化を少なくする様に選択されるものである事を特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの操作方法。
【請求項３】
電気的作動可能な手段が画室の容積を変えるために適応されることにより、それによって小滴を噴出する請求項１又は２に記載の操作方法。
【請求項４】
電気信号が画室の収縮の前に画室の拡張を行わせる請求項３に記載の操作方法。
【請求項５】
当該画室が拡張状態と収縮状態で等しい時間、保たれる請求項４に記載の操作方法。
【請求項６】
基板に印刷するインクジェットプリントヘッドを操作する方法であり、当該プリントヘッドが、複数の画室を有しており、それぞれの当該画室は、画室の長さ（Ｌ）に一致する長手方向に沿って延在する側壁によって形成されると共に、隣接する複数の各画室同士が当該側壁によって分離される様に当該画室の長手方向軸に対して横方向にアレイ状に配列されており、且つ各画室が小インク滴の噴射用ノズルと、インク供給部とにそれぞれ連通しており、更に、当該側壁部の少なくとも一部は圧電材料で構成されており、且つ当該側壁部には、電気的作動可能な手段が設けられており、当該電気的作動可能な手段は電気信号に応答し、当該画室の容積を変動させる様に当該画室の長手方向軸に対して横方向に当該側壁部を変位させる様に作動可能であり、且つ当該複数個の画室は、複数組のグループに割り当てられて、当該グループ毎に順番に交互に駆動される様に構成されており、且つ当該電気的作動可能な手段は、当該各画室の１駆動操作に対応してプリントトーンデータに従って複数回作動可能であり、それによって対応する数の小滴を噴射して、パケット状で飛行する複数個の小滴が、互いに溶け込みあい印刷される基板にヒットする際に一つの大きなプリントドットが形成されるように当該電気的作動可能な手段を作動させる方法であって、当該方法が、当該印刷トーン・データに従って１つの画室と連結した電気的作動可能な手段に、１つ又は複数の、画室を拡散状態に維持する非ゼロレベルの拡散周期持続時間を持つ波形部とそれに続く画室を圧縮状態に維持する非ゼロレベルの圧縮周期持続時間を持つ波形部とからなる、電気信号を加えると共に、各電気信号の与えられた非ゼロレベルに保たれる当該圧縮周期持続時間の周期は、対応する噴出小滴の速度が（ａ）選択した画室の近くにある画室が同様に作動して、選択した画室からの滴噴出と同時に滴噴出を行うかどうか、および（ｂ）当該印刷トーン・データに応じて噴出される小滴の数との両者とは独立しているように、当該画室に於ける長手方向でのインクの圧力波の振動の半周期に対する当該圧縮周期持続時間の比が０．８〜１．０又は１．４〜１．６となる様に設定されることを特徴とする基板上に印刷するためのインクジェット・プリントヘッドの操作方法。
【請求項７】
アレー状に配列された当該複数個の各画室のそれぞれは、複数のグループの一つに交互に割り当てられ、且つ当該各画室は各グループ毎に逐次的に連続して作動される様に構成されており、ある１つのグループに属する１つの画室が少なくとも１つの他のグループに属する画室によって一方の側で隣り合うようにグループに規則的に割り当てられており、各電気信号に於ける当該圧縮周期持続時間が、選択された画室から噴出される小滴の噴出速度が（ａ）当該選択された画室と同一のグループに属する他の複数の画室の内、当該選択された画室に最も近い位置に配置されている画室が、当該選択された画室から液滴が噴出されると同時に液滴を噴射するように作動するかどうか、及び（ｂ）当該選択された画室が活性化されて、当該印刷トーン・データに従って噴出される小滴の数とのいずれとも独立しているように選択されることを特徴とする請求項６の操作方法。
【請求項８】
複数の電気信号が連続して加えられる請求項１乃至７のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項９】
当該複数の電気信号のそれぞれは、互いに休止期間によって時間的に分離されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１０】
さらにいくつかの電気信号が電気的作動部材に加えられ、それらの各信号が
小滴噴出を生じることなく画室内の小滴流体の温度に変化を生じさせ、該温度変化が１つの小滴噴出を行う電気信号の印加によって生じる温度変化と実質的に等しい請求項９に記載の操作方法。
【請求項１１】
基板上に１つの印刷ドットを形成するための小滴が小滴噴出周期に噴出され、前記電気信号のパルス数とさらに加えられる電気信号のパルス数の合計が連続小滴噴出周期に対して一定である事を特徴とする請求項１０に記載の操作方法。
【請求項１２】
さらに加えられる電気信号が、さらなる周期の間で、与えられた非ゼロレベルに保たれる事を特徴とする請求項１０又は１１に記載の操作方法。
【請求項１３】
噴出小滴の速度が少なくとも５ｍ／ｓ、である事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１４】
画室内のインク内の長手方向圧力波の振動の半周期が、５μｓを超えない値を持つ事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の操作方法。
【請求項１５】
基板に印刷するインクジェットプリントヘッドの駆動回路であって、前記プリントヘッドが、複数の画室を有しており、それぞれの当該画室は、画室の長さ（Ｌ）に一致する長手方向に沿って延在する側壁によって形成されると共に、隣接する複数の各画室同士が当該側壁によって分離される様に当該画室の長手方向軸に対して横方向にアレイ状に配列されており、且つ各画室が小インク滴の噴射用ノズルと、インク供給部とにそれぞれ連通しており、更に、当該側壁部の少なくとも一部は圧電材料で構成されており、且つ当該側壁部には、電気的作動可能な手段が設けられており、当該電気的作動可能な手段は電気信号に応答し、当該画室の容積を変動させる様に当該画室軸に対して横方向に当該側壁部を変位させる様に作動可能であり、且つ当該複数個の画室は、複数組のグループに割り当てられて、当該グループ毎に順番に交互に駆動される様に構成されており、且つ当該電気的作動可能な手段は、当該各画室の１駆動操作に対応してプリントトーンデータに従って複数回作動可能であり、それによって対応する数の小滴を噴射して、パケット状で飛行する複数個の小滴が、互いに溶け込みあい印刷される基板にヒットする際に一つの大きなプリントドットが形成されるように当該電気的作動可能な手段を作動させる様に構成されたインクジェットプリントヘッドの駆動回路であって、当該インクジェットプリントヘッドに使用される当該駆動回路が、当該１駆動操作に於いて１つ若しくは複数の当該電気信号を当該プリントトーンデータに従って当該電気的に作動可能な手段に印加する機能を有しており、且つ当該駆動回路は、当該駆動回路に於ける当該電気的作動可能な手段に印加される各印刷トーン・データに従って請求項１〜１４のいずれか１項に記載のインクヘッドの操作方法により前記インクジェットプリントヘッドを作動するように構成されていることを特徴とする基板上に印刷するためのインクジェットプリントヘッド用駆動回路。
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は並んで配置された並列チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）配列、該チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ、以下「画室」と称する）にそれぞれ通じているそこから小滴を噴出するための一連のノズル、画室を小滴流体源に接続するための接続部材および選定画室から小滴を噴出するための電気的可動部材からなる、特にインクジェット・プリントヘッドのようなパルス小滴堆積装置の操作方法に関するものである。
このような装置は、例えば、ＷＯ９５／２５０１１、米国特許出願第５，２２７，８１３号および欧州特許出願第０，４２２，８７０号（これらはすべて、参考文献として本明細書に取り入れられている）によって公知で、画室が側壁によって隣と分離され、側壁は画室の長手方向に伸び、動作信号に応じて移動させられ得る。電気的可動部材は一般に、少なくともいくつかの側壁において圧電材料からなる。
上記欧州特許出願は「マルチパルス・グレイスケール印刷」の概念を開示している。すなわち、短時間内に単一画室から可変数のインク小滴を噴出させ、（飛んでいるとき、および／または紙上で）合体した小滴がそれに対応した可変の大きさの印刷ドットを紙上に形成する。図１は上記欧州特許出願から取ったもので、変動する数（６４、６０、５５、４０等）の小滴を噴出する１０の隣接プリントヘッド・画室からの小滴噴出を図示している。どの１つの画室から噴出された連続的小滴のレギュラー間隔は、連続的小滴の噴出速度が一定であることを示している。また、この間隔は、高い数の小滴を噴出する画室に対するものが、低い数の小滴を噴出する画室に対するものと同一であることも示している。
実験の過程で、上記欧州特許出願に開示されている振舞と異なるいくつかの点が発見された。
第一の発見は、与えられた画室から噴出される第１小滴が空気抵抗によって減速され、後流（ｓｌｉｐｓｔｒｅａｍ）を進む後続の噴出小滴によって後方から当てられ、その結果、より少ない空気抗力（ａｉｒ  ｄｒａｇ）を受けやすいということである。第１小滴と後続の小滴は合体して、一つの大きな滴を生成する。
第二の発見は、上記一つの大きな滴の速度が与えられた画室から噴出される小滴の「全」数に依存して変化するということである。これは望ましい条件ではない。一般に知られているように、滴速度の変動によってドット位置のエラーが生じる。
第三の発見は、プリントヘッドの３サイクル操作に関するもので、例えば欧州特許出願第０，３７６，５３２号におけるように、プリントヘッドの連続的画室が３グループの１つに交互に割り当てられている。各グループは順に作動され、入力する印刷データに応じて作動画室は１以上の小滴を噴出する。
小滴が合体した一つの大きな滴の速度は、同一グループ内の隣の画室も作動しているかどうか（すなわち、３画室の１つ）、あるいは、同一グループ内の隣だが唯一の画室だけが作動しているかどうか（すなわち、６画室の１つ）に依存して変動することが発見された。
これらの発見を図２に示す。すなわち、波形を作るドロー補強リリース（ＤＲＲ）の全時間Ｔに対する最初に紙に当たる液滴（１つの小滴あるいは小滴が合体した１つの大きな滴）の速度Ｕを示している。当業者によく知られた波形を図３Ａに示す。ここで、まずプリントヘッド・画室を拡張状態（Ｅでの「ドロー」）に置き、次に収縮状態（ＲＦでの「補強」）に切り換え、さいごに「リリース」（ＲＬで）にして、画室は元の状態に戻る。図３Ａに示すように、図２を得るために使われる波形のドローと補強の時間は等しく、ピーク−ピークで４０Ｖの大きさをもつ（これはしかし、必ずしも問題ではない）波形の各くり返しにより、１つの小滴が噴出され、図３Ｂのように、波形は連続して数回くり返し、いくつかの小滴（“ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｐｅｒ  ｄｏｔ”即ち“ｄｐｄ”）を噴出し、これに対応する大きさの１つのドットを紙上に形成する。このステップは各画室に対し、それが属するグループが作動される毎、およびドットを印刷する必要のあるように入力印刷データがくる毎に、くり返される。図２のデータを得るために用いられる実験において、画室は６０Ｈｚの周波数でくり返し作動され、ドットが印刷された。
約４．５μｓの時間で１つのＤＲＲ波形を作る（１つの小滴を噴出する、すなわち１ｄｐｄ）ことにより、あるグループの交互の画室が噴出される（６操作中の１つ）なら約１２ｍ／ｓの速度となるが、あるグループのすべての画室が噴出される（３操作中の１つ）なら約１４ｍ／ｓの速度になる。この速度は滴が紙に当たる直前で、かつ合体の生じた後、測定される。しかし、連続して７回（７ｄｐｄ）同一波形を適用すると、「３中の１」の操作のときには約３７ｍ／ｓの速度、「６中の１」の操作のときには約２５ｍ／ｓの速度になる。
このような大幅な速度変動は、重大なドット位置エラーを生じさせる。本発明は少なくともその実施例において、前記新しく発見された現象によって発生するそのようなドット位置エラーを避けることができる。
従って、本発明は第一面において、基板上に印刷するためのインクジェット・プリントヘッドの操作方法にある。該プリントヘッドは画室配列、該画室とそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル、画室をインク源に接続するための接続部材、および各画室と連結し、印刷トーン・データに応じて複数回作動させることにより対応する数の小滴を噴出させて適当なトーンの印刷ドットを基板上に形成する電気的作動部材を有し、該方法は、印刷トーン・データに応じて電気的作動部材に１または複数の電気信号を送り、各信号の持続時間、即ち当該核電気信号が所定の電圧レベルに維持されている時間、が、対応する噴出小滴の速度が（ａ）選定画室の近くにある画室が同様に作動されて選定画室からの滴噴出と同時に滴噴出をするかどうか、および（ｂ）印刷トーン・データに応じて噴出される小滴の数に、対応する噴出小滴の速度が実質的に依存しないように選ばれるというステップからなる。
本発明のこの第一面の実施例は、特許請求範囲と明細書に述べられている。本発明はまず、小滴堆積装置および特許請求の範囲に従って操作するために用いられる駆動回路からなる。
こうして、上記速度変動が大いに軽減される全波形時間Ｔの有利な値があることが発見された。図２の場合、約３．８μｓの持続時間の波形でプリントヘッドを操作することにより、同一グループ内の隣接画室の１つの状態すなわち活性／非活性状態で噴出された小滴の数に関係なく、約１２ｍ／ｓで速度がかなり一定に保たれる。同様に、約７．５μｓあるいはそれ以上の波形での操作によって、わずかに４ｍ／ｓでかなり一定の速度に保たれるが、これは望ましくない。
図２は前記ＷＯ９５／２５０１１に開示された種類のプリントヘッドを用い、約２μｓのインクの圧力波速度に対する閉画室長さの比（Ｌ／ｃ）をもつプリントヘッドを用いて得られたものである。此処で、Ｌは当該閉鎖画室に於ける当該画室軸方向の長さを表し、ｃは当該画室を伝播するインクの圧力波の速度を表すものとする。
例えば、ＷＯ９７／１８９５２から公知であるように、そのような比は、閉画室長さを進むインクの圧力波に対する時間、すなわち画室内の長手圧力波の振動周期の半分に近似的に相当する。これは「３／１ｄｐｄ中の１」トレースに反映される。このトレースは、Ｔ（＝４μｓ）の値における共振ピークを有し、作動波形の圧縮および拡張要素がそれぞれ２μｓの前記した持続時間をもつ。こうして、Ｌ／ｃで表された有利な値は、それぞれ１．９Ｌ／ｃ、および＞３．７５Ｌ／ｃである。
２μｓでこの持続時間は、所謂、「バイナリー」印刷と称されている、いずれの液滴噴射周期に於いても単一のインク液滴のみしか噴射されないように設定された同様のプリントヘッドに於いて採用されている様な持続時間よりは著しく短い。
当該「バイナリー」印刷に於いては、必要な大きな量の液滴量を得る為に、より長い画室長さＬが要求されるものである。
バイナリー印刷で、最大液滴噴出周波数がそれぞれ減少していることは、基板上に印刷ドットを形成するために、複数個の液滴の内の複数ではなく、むしろその内の一つの液滴のみが噴射される事が必要であるという事実に起因している。
これとは対照的に、複数の小滴が印刷ドットを形成する「マルチパルス・グレイスケール」操作においては、一般に、当該操作では、第１に十分に高いくり返し周波数と、第２に、十分に低い小滴量が達成され得るように、画室の長手圧力波の振動の半周期が５μｓを越えない値、好ましくは２．５μｓを越えない値を持つプリントヘッドが必要とされる。
一方、前記波形持続時間の有利な値は、プリントヘッドの設計、動作波形およびドット印刷周波数によって、図２に示されている種類のグラフによって決められるように変化する。作動波形時間Ｔのさまざまな値に対して、速度Ｕのデータは既知のスピードで動く基板上への噴出小滴の着床位置の解析から、あるいは好ましくは顕微鏡下でストロボを使って小滴噴出を観察することによって得られる。
図４は、ＷＯ９５／２５０１１に開示された種類の別のプリントヘッドに対して得られたデータで、Ｌ／ｃは２μｓに等しく、図３ＡのＤＲＲ波形のピークーピークが４０Ｖの動作に対してのものである。この波形は１ｄｐｄと７ｄｐｄの両端ばかりでなく、２、３、４、５、６の中間値に対する操作も示し、それぞれが「３中の１」および「６中の１」パターンの双方で活性化されている。
この配列に対し、Ｌ／ｃが１．５、３．５、５．５および７．５に対応してそれぞれＴ＝３、７、１１および１５μｓで生じる速度変動が最小になるＴの有利な値によって、小滴噴出速度Ｕはそれぞれ９、７．５および７ｍ／ｓの範囲にある。これらの値の第１の値は、実際のプリントヘッド操作に対して好ましいが、Ｔのより高い値がより低い小滴噴出速度においてのみならず、より大きな波形持続時間全体にわたって、および対応するより低いドット印刷レートにおいて生ずる。受容できる印刷品質のため、すなわち印刷ドットを正確に基板上に位置させるため、少なくとも５ｍ／ｓの−好ましくは少なくとも７ｍ／ｓの−小滴噴出速度が必要だと分かった。
図５は図２の波形を得るために用いられるプリントヘッドから噴出された第１・第２小滴の速度（Ｕ１、Ｕ２）を、全波形時間Ｔに対してプロットしたグラフである。図２のような波形を説明するため、あるＴの値で、第２小滴の速度Ｕ２が第１小滴の速度Ｕ１よりも大きいと信じられている。第２小滴は後方から第１小滴を打ち、その結果、（運動量の保存により）Ｕ１よりも大きな速度をもつより大きな合体した滴になる。これは図２の「３中の１」の７ｄｐｄおよび「６中の１」の７ｄｐｄカーブにおける速度ピークに相当する。
対照的に、Ｕ１とＵ２が実質的に等しく、単一小滴噴出とマルチ小滴噴出との間の速度差が最小になるＴの他の値がある。前記有利な操作点は、これらの最小速度差が「３中の１」操作および「６中の１」操作の間の印刷パターンにおける変化による最小速度変動の点に一致するところで起こる。
前に噴出された小滴に対する噴出速度の同様の増加は、７つの小滴の列の第３および後続の小滴の噴出において見られた。この現象は各動作波形の端でインク・画室内に残っている音響エネルギーの増加に対応すると考えられる。さらに、上記有利な操作点で、連続する波形間の相互作用がこの残留音響エネルギーを相殺してゼロにする結果、均一速度で後続の小滴が噴出されると考えられる。
前述したように、図３ＡのＤＲＲ波形は必ずしも、持続時間および／または振幅に於いて等しい圧縮部及び画室拡張部をもつ必要はない。実際、波形の画室圧縮部の持続時間は、全体としての動作波形の持続時間よりも前記現象に対する大きな影響をもつと考えられる。
図６は、５ｍ／ｓの小滴噴出速度（Ｕ）を達成するのに必要なピーク・ピーク波形の振幅（Ｖ）の増加する圧縮持続時間（ＤＲ）をもつ変動を示している。図２・図４のように、プリントヘッドはＷＯ９５／２５０１１に開示された種類のもので、画室内の圧力波の長手方向の振動の約４．４μｓの周期２Ｌ／ｃをもっている。約２．５μｓと４．５μｓの圧縮持続時間（ＤＲ）の値で、異なる値の振幅（Ｖ）が小滴活性化体制に依存して必要である。
ＤＲ＝２．５μｓの場合、わずか２７Ｖのピーク・ピーク振幅（Ｖ）が、連続して７回波形を用いるとき、マルチパルス・グレイスケール印刷モードで各３画室毎に１つ（「３中の１」操作）、７つの小滴（７ｄｐｄ）を噴出するのに必要である。対照的に、Ｖ＝３２Ｖの値が６画室毎に１つ（「６中の１」操作）、１小滴（１ｄｐｄ）噴出するのに１度だけ波形を用いるとき、同一の小滴噴出速度を達成するのに必要である。
実際、小滴活性化体制をもつ振幅の変動は複雑で高価な制御電子回路を要する。より簡単でより安価な一定振幅の代りの解決法は、小滴噴出速度の変動を与え、前述したような小滴位置エラーを生じさせる。
第２面によれば、本発明は基板上に印刷するためのインクジェット・プリントヘッドの操作方法にあり、プリントヘッドは画室配列、該画室とそれぞれ通じてそこから小滴を噴出するための一連のノズル、画室をインク源に接続するための接続部材、および各画室と連結し、印刷トーン・データに応じて複数回作動させることにより対応する数の小滴を噴出して適当なトーンの印刷ドットを基板上に形成する電気的作動部材を有し、該方法が、複数の電気信号を印刷トーン・データに応じて電気的作動部材に与え、各電気信号が与えられた非ゼロ・レベルで保たれる周期を有し、当該周期の持続時間が、対応する噴出小滴の速度が実質的に（ａ）選定画室の近くにある画室が同様に作動されて選定画室からの滴噴出と同時に滴噴出させるかどうか、および（ｂ）印刷トーン・データに応じて噴出される小滴の数に依存しないように選ばれるステップからなる。
本発明のこの第２面は、小滴噴出速度が小滴活性化体制に関係なく実質的に一定に保たれる圧縮周期持続時間（ＤＲ）の値があるという発見から導かれる。そのような範囲での操作は、一定振幅の波形が操作体制に関係なく、従って小滴位置エラーの危険なく使われることを許す。
本発明のこの第２面の実施例は特許請求の範囲と明細書に述べられている。本発明はまた、小滴堆積装置と、これらの特許請求の範囲に従って操作されるために使われる駆動回路からなる。
図６の場合、例えば、そのような一定現象は１．８μｓ≦ＤＲ≦２．２μｓ（対応する電圧の振幅は約３１．５Ｖ）の範囲で起こり、約２．２μｓで達成される速度間で特に一致し、３．０μｓ≦ＤＲ≦３．６μｓの範囲で（対応する電圧の振幅は３４〜３９Ｖ）、特に３．４μｓで起こる。振動の半周期Ｌ／ｃで表すと、これらの範囲は約０．８Ｌ／ｃ≦ＤＲ≦１．０Ｌ／ｃで特に１Ｌ／ｃ、および１．４Ｌ／ｃ≦ＤＲ≦１．６Ｌ／ｃで特に１．５Ｌ／ｃである。より高い範囲よりもむしろより低い範囲における操作によって、より低い全体の波形持続時間が与えられ、次により高い波形くり返し周波数を許す。１．８μｓ≦ＤＲ≦２．２μｓにおける小滴スピードに対するより低い操作電圧も、プリントヘッド可動壁の圧電材料において対応するより低い熱発生を与える。これらの理由によって、より低い範囲における操作は好ましい。
図６のように一定の小滴噴出速度（Ｕ）に対して得られたプリントヘッド特性は、たとえばＷＯ９２／１２０１４から公知であるノズルとインク入口インピーダンスのような一致する流体力学効果を有する。この特性は粘度変動を伴うが、波形振幅（Ｖ）の変動をもつプリントヘッドの圧電材料によるインクの熱変動によってもたらされる。プリントヘッド内のインクの圧電熱はＷＯ９７／３５１６７で説明されているので、ここではこれ以上詳しくは論じない。
逆に、図２・図４の種類の、および一定振幅（Ｖ）に対して得られたプリントヘッド特性は、流体力学効果の変動を犠牲にして、一致する熱効果を有する。振幅と小滴噴出速度が操作体制に関係なく、一定に保たれる本発明の操作条件では、流体力学・圧電熱効果も一定に保たれる。従って、上記いずれか一方のタイプの特性が本発明の操作条件を決定するのに適当である。
図７は図６の特性を得るのに使われる動作波形を示し、縦軸は動作電圧の大きさ、横軸は規格化時間を示している。「Ｃ」で画室拡張期を表し、その持続時間（ＤＲ）は図６の特性を得るために変動する。そのすぐ後に持続時間２ＤＲの画室収縮期「Ｘ」が続き、さらにその後に持続時間０．５ＤＲの休止期「Ｄ」が続き、この期間は拡張状態とも収縮状態とも異なっている。休止期の後、波形は適当にくり返されて、さらに小滴を噴出する。このような波形は隣接画室から望まれない小滴の噴出（いわゆる「偶発物」）が同時に起こることなく、マルチ小滴を噴出して一つの可変サイズのドットを基板上に形成するのに特に有効であることが分かった。
図６以降は約４．４μｓの画室（２Ｌ／ｃ）内の圧力波の長手方向の振動周期をもち、ノズル出口径が２５μｍのプリントヘッドにおける波形を使い、ＷＯ９６／２４６４２に開示されている種類の炭化水素インクを使って得られた。他のパラメータはたとえば欧州特許第０６０９０８０号、０６１１６５５号および０６１２６２３号に開示されているような一般的なものであった。
上に説明したように、あるピーク−ピーク動作電圧で操作するプリントヘッド設計に対して、画室が、噴出されて基板上に１つの印刷ドットを形成する小滴の数、および隣接画室も小滴噴出するように活性化されているか否かに関係なく、小滴噴出速度が一定に保たれる有利な操作点を経験的に決定することが可能である。
しかし、ＷＯ９７／３５１６７に概説されているインク粘度の変動の潜在的な問題が残り、その結果、小滴噴出が起こる周波数をもつ速度変動が起こるという問題が残っている。
たとえば圧電動作機構によってその容積が変動するチャンバーを使うプリントヘッドの場合、粘度変動はインク温度の変動に基因し、そのインク温度の変動は各チャンバーの圧電材料からインクに移動した熱の量における操作周波数に関する変動によるものである。
図８は上記プリントヘッドに対するピーク・ピーク振幅（Ｖ）対小滴噴出速度（Ｕ）の変動を示している。ここで小滴噴出体制は（Ａ）１小滴（１ｄｐｄ）、低（１ｄｃ）周波操作、（Ｂ）１小滴（１ｄｐｄ）、高（１０４ｄｃ）周波操作、（Ｃ）７小滴（７ｄｐｄ）、低（１ｄｃ）周波操作、および（Ｄ）７小滴（７ｄｐｄ）、高（１０４ｄｃ）周波操作である。１ｄｃ（「滴カウント」）は６０Ｈｚのドット印刷周波数−１以上の動作波形の適用に応じて１以上の小滴の画室からの噴出によって形成されるドット−に対応し、１０４ｄｃは６．２ｋＨｚのドット印刷周波数に対応する。特別の例において、図６から決定されるような２．２μｓの有利なＤＲ値をもつ図７の波形によって動作が行われた。
特性（Ａ）と（Ｂ）を比較すると、ピーク・ピーク振幅（Ｖ）のいずれの値においても、６．２ｋＨｚで活性化された画室からの小滴噴出速度（Ｕ）は３〜５ｍ／ｓ（平均４ｍ／ｓ）で、６０Ｈｚで活性化された画室に対するＵの値よりも大きい。さらに、それ未満では小滴噴出がもはや生じない振幅の値（Ｖmin）は、より低い活性化周波数における値（２ｍ／ｓを与えて３０Ｖ）に対しより高い活性化周波数においてより低い（４ｍ／ｓを与えて２９Ｖ）。
またそれを超えるとプリントヘッドがもはや空気吸い込みによって小滴を噴出しなくなる振幅の値（Ｖmax）も、対応して減る。
同様のパターンが特性（Ｃ）、（Ｄ）の７ｄｐｄで明らかであるが、６．２ｋＨｚで活性化されるときの２５Ｖでの値５ｍ／ｓに比べて、６０Ｈｚで３０Ｖで約７ｍ／ｓで、約２ｍ／ｓのＶminの値が異なる。
小滴噴出が生じる振幅値（Ｖ）の範囲は、（Ａ）と（Ｂ）の１ｄｐｄ／１ｄｃと１ｄｐｄ／１０４ｄｃにおける３０Ｖ以上から、（Ｄ）の７ｄｐｄ／１０４ｄｃにおける６Ｖまでである。特に、小滴噴出が生じる振幅の最大値（Ｖmax）は（Ａ）における５０Ｖ（Ｕ＝２１ｍ／ｓを与える）から（Ｄ）における３１Ｖ（Ｕ＝１０ｍ／ｓを与える）まで減小している。逆に、より低い電圧におけるパフォーマンスはｄｐｄ／ｄｃか大きくなるにつれて増し、（Ｄ）で２５Ｖが小滴噴出（４．５ｍ／ｓで）に必要なのに対し、（Ａ）と（Ｂ）では３０Ｖが（２．５ｍ／ｓで）必要である。この現象は、より大きな数のｄｐｄ（ドット当りの滴）を噴出するために操作するとき、圧電アクチュエータ内に発生する熱が増大することによってもたらされるインク粘度の減小によるものと考えられる。
すでに指摘したように、少なくとも５ｍ／ｓの小滴噴出スピードが効果的な像の形成に必要である。図８によるプリントヘッド操作の場合、５ｍ／ｓを超える小滴噴出スピードですべての操作体制に対して得られる共通のＶの値はない。このようなプリントヘッドは操作ウインドーを持たないと言われる。
上記問題に対する解決法も前記ＷＯ９７／３５１６７に開示され、小滴噴出が必要かどうかに依存するいくつかの電圧波形の１つをもつ各チャンバーの動作機構の供給を伴っている。入力する印刷データが小滴噴出が生じることを示しているとき、本発明による波形−たとえば図６と図７の種類の有利なＤＲ値をもつ波形−が適用できる。あるいは小滴噴出が生じないとき、小滴噴出には不十分だが、隣接して小滴を噴出している画室と同じ温度（したがって粘度）にチャンバー内のインクを保つため、動作機構の圧電材料内にある量の熱を発生させるには十分な波形が適用される。
そのような非噴出波形はＷＯ９７／３５１６７から公知であるが、便宜上図９に示す。それは特に、それぞれが画室電極をもつインク・画室間に区切られたアクチュエータ壁内のプリントヘッドに適する。プリントヘッド内に連続する画室は交互に３つのグループの１つに割り当てられ、次々に小滴噴出をすることができる。このような操作はよく知られており（たとえば、ＷＯ９５／２５０１１）、これ以上詳しくは論じない。
非活性化グループに属する隣接画室に印加された電圧パルス７０に対し、活性化グループに属する画室に印加された電圧パルス６０をある量「Ｐ」だけずらすことにより、その活性化画室を区切るアクチュエータ壁にかかって、図９の８０で示す動作波形を発生することができる。この波形は対応する小滴噴出波形と同じ値のピーク・ピーク振幅（Ｖ）をもつが、収縮期と拡張期の持続時間が、小滴噴出は生じないが熱が発生するレベルまで減小する。また、持続時間よりも振幅が非噴出レベルまで減小する非噴出波形も同様に使われる。
ＷＯ９７／３５１６７に例が開示されている。
図１０（ａ）は噴出・非噴出動作波形の例示で、３つの連続活性画室・グループＡ、Ｂ、Ｃに属する３つの隣接する画室に印加されるもので、この場合、入力印刷データはそれぞれ１００％、０％および４２％（３／７）印刷濃度を意味している。
グループＡに属する画室の活性化の周期１００において、図７の種類の７小滴噴出波形１１０が連続して印加されることにより、７つの小滴が噴出されて１つの最大サイズのドットを基板上に形成する。
グループＢに属する画室の活性化の次の周期１２０において、図７の種類の７つの非噴出波形１３０が連続して印加される。小滴は何も噴出されない（０％の印刷濃度を与える）が、プリントヘッド・アクチュエータ壁内に十分な熱が生じ、その熱がインクに移されて、その画室があたかも７つの滴を噴出するために動作したのと同じ温度にインクを保つ。
グループＣに属する画室の活性化周期１４０の間、３つの噴出波形１５０の後に４つの非噴出波形１６０が印加されることにより、７つの可能な小滴のうち３つを噴出して４２％濃度の印刷ドットを形成し、その画室内のインクを７つの滴噴出に対応する温度に保つ。
サイクルＡ、Ｂ、Ｃは次々とくり返され、印刷データに従って小滴が噴出する。
図１０（ｂ）は３つの隣接画室の電極に印加される対応電圧波形を示し、図１０（ａ）の動作波形を発生するものである。
ＷＯ９７／３５１６７に説明されているように、非噴出波形による熱発生に必要なレベルは、試行錯誤の簡単なプロセスによって達成される。図１１は６．２ｋＨｚの周波数（前記「１０４ｄｃ」操作）で動作する画室に対するずれＰの変動の効果を示し、第１サイクルは一連の７つの小滴噴出波形−図１０（ａ）のサイクルＡのように−からなり、次の１０３サイクルはそれぞれ一連の７つの非噴出波形（図１０（ａ）のサイクルＢのように）からなっている。非噴出波形Ｐの値は同等の小滴噴出波形の収縮期（ＤＲ）の一部として与えられる。一連の７つの小滴噴出波形をもつ６．２ｋＨｚの周波数でくり返し作動される「７ｄｐｄ／１０４ｄｃ」操作に対する特性も示されている。
７ｄｐｄ／１ｄｃ特性が、ある与えられた動作電圧Ｖで噴出速度ＵがＰにつれて増すシリーズを形成する。７ｄｐｄ／１０４ｄｃ特性はこのシリーズの部分を形成しないが、７ｄｐｄ／１ｄｃ、Ｐ＝０．３５に対する特性とほとんど一致する。すなわち、２つの波形による小滴噴出の速度の間にはわずかな差しかない。
これはＰ＝０．３５をもつ非噴出波形が、インク小滴それ自身によるインク・画室から取り出される熱の量を考慮に入れて、小滴噴出の間に発生する熱ときわめて等しい程度のインク加熱を与える。
Ｐ＝０．３５という値は一般のプリントヘッドに対する同様の熱的行動特性をもつすべてのプリントヘッドに適用されると考えられるが、他のプリントヘッド設計が異なる熱的行動特性をもつことも十分あり得る。同様の考慮がプリントヘッドに使われるインクにも当てはまる。この場合、Ｐの異なる値が上に示したようなくり返しプロセスによって決定されるべきものとして必要である。ＷＯ９７／３５１６７はこの点から参照される。
０．３５よりも大きなＰ（即ち、２０Ｐ＝０．４以上）をもつ特性のより大きな速度は、通常の小滴噴出の間に発生する熱を実際に超える非噴出波形によってインクに与えられるある量の熱に対応する。
図１２は試行錯誤法で決定されるようなＰ＝０．３５をもつ非噴出波形を使って操作するとき、図８を得るために使われるプリントヘッドのパフォーマンスを示している。１つまたは７つの小滴が噴出されて基板上に印刷ドットを形成するかどうか、および／または一連の１または７の小滴が６０Ｈｚまたは６．２ｋＨｚの周波数でくり返されるかどうかして、小滴噴出速度Ｕが依存しないことが、この図から明らかである。体制に関係なく、小滴噴出は約２６〜３０Ｖの範囲の電圧に対して生じ、対応する約４〜１０ｍ／ｓの範囲の噴出速度を与える。
図１３は図１２の詳細で、約３．６Ｖの操作ウインドーＷを示している。このＷ内で、小滴噴出速度Ｕ（約５〜９．５ｍ／ｓの範囲）は５ｍ／ｓに等しいかそれよりも大きく保たれ、一連に噴出されて基板上に印刷ドットを形成する小滴の数およびくり返し周波数に実質的に依存しない。これは図８に関して操作ウインドーをもたない前記操作とは対照的である。さらに、本発明による小滴噴出波形の選択により、小滴噴出速度も活性化画室の近くにある画室が同様に動作して小滴を噴出するかどうかに依存しないようにする。
前記のように非噴出パルスを使うことによっても、システム全体をさらに活性化し、その結果、少なくとも体制（Ａ）〜（Ｃ）に対して、小滴噴出が図８のようなパルスなしに操作されるときよりも低い値の振幅（Ｖmin）において開始される。
ＷＯ９５／２５０１１に開示されているような装置について特別の参照をしてきたが、本発明は広範囲のインクジェット装置に対して適用可能で、特に画室分割側壁が２つの対向方向のいずれかにおいて移動可能な装置に対して適用可能である。同様に、インクジェットという術語は、インク以外の物質を噴出して基板上にある像を形成することも含んでいる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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