JP2001315329A - 非対称的に加熱することにより液滴が偏向されるコンティニアスインクジェットプリンタ - Google Patents

非対称的に加熱することにより液滴が偏向されるコンティニアスインクジェットプリンタ

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David L Jeanmaire
エル ジャンメール デイヴィッド
Constantine N Anagnostopoulos
エヌ アナグノストポウロス コンスタンティン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 本発明は、プリント動作の終わりでインク滴
が望ましくない方向に向くことを阻止することによりプ
リント分解能を最大にするコンティニアスインクジェッ
トプリント方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明はプリント動作の終わりでインク
ジェットプリンタのノズルからのインク滴の終端の流れ
を制御する方法である。プリンタはノズルの１つの側に
置かれプリント動作中にインク液を記録媒体から遠ざけ
インクガッタに向けるよう選択的に作動される第１の加
熱要素と、第１の加熱要素とは反対のノズルの側に置か
れる第２の加熱要素とを有する。第１の加熱要素がプリ
ント動作の終わりで最後の動作加熱パルスをノズルに与
えた後、第２の加熱要素は最後の動作加熱パルスと等し
い継続時間、大きさ、及び周期を有する少なくとも１つ
の偏向修正加熱パルスを与える。本発明の方法は、プリ
ント動作の終了の後に発生したインク滴が誤ってプリン
ト媒体に着弾することを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント動作の終
わりにおいて液滴のストリームを適当な方向に維持し、
コンティニアスインクジェットプリントヘッドに電力を
供給する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの異なる種類のデジタル制御される
プリントシステムが発明され、多くの種類が現在生産さ
れている。これらのプリントシステムは様々な駆動機
構、様々なマーキング材料、及び様々な記録媒体を使用
する。現在使用されているデジタルプリントシステムの
例は、レーザ電子写真式プリンタ、ＬＥＤ電子写真式プ
リンタ、ドットマトリクスインパクトプリンタ、感熱紙
プリンタ、フィルム記録装置、サーマルワックスプリン
タ、染料拡散熱転写型プリンタ、及びインクジェットプ
リンタとを含む。しかし、現在、このような電子プリン
トシステムは、従来技術の機械的プレス方法が非常に高
価な装置を必要とし特定のページが数千枚プリントされ
なければ商業的に価値が無いにも関わらず、機械的プレ
ス方法に顕著に取って代わられてはいない。従って、標
準的な紙を使用し高速で低費用で高い品質のカラー画像
を形成することが可能な改善されたデジタル制御される
プリントシステムが必要である。
【０００３】インクジェット印刷は、デジタル制御され
る電子プリント領域において、例えばそのノンインパク
ト特徴、低雑音特徴、普通紙を使用すること、及びトナ
ー交換及び修理が必要ないことによって際立っている。
インクジェットプリント機構は、コンティニアスインク
ジェット又はドロップオンデマンドインクジェットに分
類することが可能である。コンティニアスインクジェッ
ト印刷の歴史は、少なくとも１９２９年にまでさかのぼ
る。Hansellに譲渡された米国特許第１９４１００１号
を参照されたい。
【０００４】従来技術のコンティニアスインクジェット
は、液滴がストリーム状にされる場所の近くに配置され
た静電荷電トンネルを使用する。このような方法では、
各液滴が帯電される。荷電液滴は、荷電液滴との間に大
きな電位差を有する偏向板の存在によって下流側におい
て偏向される。荷電液滴を途中で捕捉するようガッタ
（時にはキャッチャとも称される）が使用され、一方で
帯電していない液滴は自由に記録媒体に着弾する。
【０００５】新規のコンティニアスインクジェットプリ
ンタは、２０００年６月２７日にChwalek外に発行されE
astman Kodak Companyに譲受された米国特許第６０７９
８２１号に説明され記載される。このようなプリンタは
静電荷電トンネルの代わりに非対称加熱を使用し、記録
媒体上の所望の位置に向けてインク滴を偏向させる。こ
の新しい装置では、各インクノズル孔に、ノズル孔周辺
の一部のみに連結され選択的に作動される部分を有する
加熱部から形成される液滴発生器が設けられる。均一な
電力パルス列を介し加熱要素が周期的に作動されること
により、プリント時方向と非プリント時方向の間で液滴
ストリームの方向が制御されるよう液滴ストリームに非
対称的に熱が加えられる。
【０００６】上述のコンティニアスインクジェットプリ
ンタは、静電荷電トンネルを使用する従来のインクジェ
ットプリンタに対し多くの認められた利点を示すが、本
発明の発明者はそのようなプリンタにおいて改善され得
る幾つかの領域に注目した。特に、発明者はプリント動
作の終わりにおいて、ガッタに方向付けられる次なる液
滴は、ガッタに方向付けられる代わりにプリンタ媒体に
方向付けられてしまう場合があることに注目した。液滴
が望ましくない方向に向いてしまうことの原因は全容が
分かっているわけではないが、主な原因としてノズルの
加熱された部分が室温に戻るようすぐに熱応答しないこ
とが考えられる。液滴の偏向の量はインクの温度に直接
的に関係しており、加熱されたインクジェットノズルの
片側は瞬時には冷却しないので、プリント動作の終了の
後に、形成された第１のインク滴は、インクジェットノ
ズルの残留熱によってインクガッタから遠ざけられプリ
ント媒体に望ましくなく方向付けられてしまうものと考
える。後続する液滴のうちの第２の液滴又は第３の液滴
が同様に望ましくない方向に向いてしまうかどうかは、
ノズルの付近にあるプリントヘッドの残留熱、インクの
粘度及び熱特性、及び他の熱的及び流体動的要因に依存
する。望ましくない方向に向けられたどの液滴も、上述
の装置から高画質印刷を得る目的を損ねる場合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プリント動
作の終わりにおいてインク滴が望ましくない方向に向く
ことを阻止することによってプリント分解能を最大にす
るコンティニアスインクジェットプリント方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】本発明は更に、非対称加熱型のプリンタに
おいて使用されそのようなプリンタの構造を変更する必
要がなく、インク滴が望ましくない方向に向くことを阻
止するコンティニアスインクジェットプリント方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的は共に、第１
の加熱要素がその最後の動作加熱パルスを発生させた後
に第１の加熱要素に対向するよう配置された第２の加熱
要素から偏向修正加熱パルスを与える段階を通常含む本
発明の方法によって達成される。
【００１０】偏向修正加熱パルスは、第１の加熱要素に
よって発生された動作加熱パルスと等しい継続時間及び
大きさを有する場合もある一方で、好ましい実施例では
継続時間は僅かに長いことが好適である。偏向修正加熱
パルスは、電気パルス周波数の１つの波長の±５０％に
略対応する時間が経過した後に発生されることが好適で
ある。
【００１１】第２の加熱要素は、第１の加熱要素がその
最後の動作加熱パルスを発生させた後に少なくとも１つ
の偏向修正加熱パルスを発生させなければならないが、
第２の加熱要素が第２及び第３の偏向修正加熱パルスを
続けて発生させることも本発明の範囲内である。
【００１２】第１及び第２の加熱要素を作動させるよう
使用される電気パルスの特定の電力レベル及び周波数
は、プリンタの特定の型に応じて異なる。典型的に、熱
を発生させる電気パルスは４乃至６ボルトの電圧と、８
乃至１２ミリアンペアの電流をそれぞれ有する。更に、
パルスの発生期間は５乃至７マイクロ秒である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施例の詳細な
説明では添付図面を参照する。
【００１４】本発明の方法は、所望のインク滴偏向を達
成するようインクジェットノズルの周りに非対称的に熱
が加えられるコンティニアスインクジェットプリントシ
ステムによって実行される。本発明の方法を具体的に理
解するために、本発明の方法の段階を実行するインクジ
ェットプリンタ系１を最初に説明する。
【００１５】図１に示す非対称加熱型のコンティニアス
インクジェットプリンタ系１は、ページ記述言語の形式
又は他のデジタル画像データの形式のラスタ画像デー
タ、アウトライン画像データを供給するスキャナ又はコ
ンピュータのような画像源１０を含む。画像データは画
像処理ユニット１２によってハーフトーンのビットマッ
プ画像データに変換される。画像処理ユニット１２もメ
モリ内に画像データを記憶する。加熱部制御回路１４は
画像メモリからデータを読出し、プリントヘッドの一部
であるノズルに熱を加える加熱部５０に電気的パルスを
供給する。これらのパルスは適当な時間に適当なノズル
に供給され、コンティニアスインクジェットストリーム
から形成された液滴が、記録媒体１８上で画像メモリ内
のデータによって指示される適当な位置にスポットをプ
リントする。
【００１６】記録媒体１８は、記録媒体運搬制御系２２
によって電子的に制御される記録媒体運搬系２０によっ
てプリントヘッド１６に相対して動かされ、記録媒体運
搬制御系２２はマイクロ制御部２４によって制御され
る。図１に示す記録媒体運搬系は概略的なものに過ぎ
ず、多くの異なる機械的な配置が可能である。例えば、
運搬ローラを記録媒体運搬系２０として使用し記録媒体
１８にインク滴の運搬を容易にすることも可能である。
このような運搬ローラの技術は従来技術において既知で
ある。ページ幅のプリントヘッドの場合、記録媒体１８
を静止しているプリントヘッドを超えて動かすことが最
も好都合である。しかし、スキャン型プリントシステム
の場合、通常は相対的なラスタ動作でプリントヘッドを
１つの軸（サブスキャン方向）に沿って動かし、記録媒
体を直交軸（メインスキャン方向）に沿って動かすこと
が最も好都合である。
【００１７】インクは圧力下でインクだめ２８に入れら
れる。プリントしていない状態では、コンティニアスイ
ンクジェット液滴ストリームはインクガッタ１７（図２
（ａ）にも示す）によって記録媒体１８に到達すること
ができない。インクガッタ１７はストリームを阻止し、
インク再循環ユニット１９によってインクの一部が再循
環されることを可能にする。インク再循環ユニット１９
はインクを再調整し、インクだめ２８に戻す。このよう
なインク再循環ユニットは従来技術において既知であ
る。最適な動作のための好適なインク圧力は、ノズルの
幾何学的形状及び熱特性とインクの熱特性を含む幾つか
の要因に依存する。一定のインク圧力は、インク圧力調
整器２６の制御下で圧力をインクだめ２８に供給するこ
とにより達成される。
【００１８】インクはインク路装置３０によってプリン
トヘッド１６の背面に分布される。インクは、プリント
ヘッド１６のシリコン基板にエッチング処理されたスロ
ット及び／又は孔を通り、複数のノズルと加熱部とが配
置された前面に流されることが好適である。プリントヘ
ッド１６はシリコンから製造されるので、加熱部制御回
路１４をプリントヘッドと一体にすることが可能であ
る。
【００１９】図２（Ａ）は動作中のノズルの先端部の断
面図である。このようなノズルの列は、図１に示すコン
ティニアスインクジェットプリントヘッド１６を形成す
る。インク運搬路４０は、複数のノズル孔４６と共にこ
の例ではシリコンである基板４２にエッチング処理され
る。運搬路４０とノズル孔４６は、シリコンを異方性の
湿式エッチング処理して形成される場合があり、ノズル
孔を形成するにはｐ＋エッチング処理止め層を使用す
る。インク運搬路４０内のインク７０は気圧以上の圧力
が加えられストリーム６０を形成する。ノズル孔４６か
ら或る距離において、ストリーム６０は加熱部５０によ
って加えられる熱によって複数の液滴６６に分離され
る。
【００２０】図２（ｂ）を参照するに、加熱部５０はノ
ズルの周囲の略全体を覆う対向する半球状の要素５１ａ
と５１ｂの対を有する。両方の実施例において電源接続
５９ａ、５９ｂ、６１ａ、及び６１ｂは、駆動回路１４
から加熱要素５１ａ、５１ｂのそれぞれに電気パルスを
送信する。ストリーム６０はプリント動作の際に、加熱
要素５１ａによってノズル孔の左側に発生された熱が非
対称的に加えられることによって周期的に偏向される。
この技術は、以前にストリームから分離された荷電液滴
の偏向に依存する静電コンティニアスストリーム偏向プ
リンタとは明確に識別される。ストリーム６０が偏向さ
れると、偏向されていない液滴６７はインクガッタ１７
のようなカットオフ装置によって記録媒体に到達するこ
とが阻止される場合もある。他のプリントスキームにお
いて、インクガッタ１７は偏向された液滴６６を阻止
し、偏向されていない液滴６７が記録媒体１８に到達す
ることを可能にするよう置かれることもある。
【００２１】加熱部５０の加熱要素５１ａ及び５１ｂ
は、１平方当たり約３０オームのレベルでドープされた
ポリシリコンから形成されるが、他の熱対抗性の材料を
使用することも可能である。加熱部５０は熱及び電気的
に絶縁性の層５６によって基板４２から分離され、基板
への熱の損失を最小限にする。ノズル孔４６は、絶縁層
５６によってノズル出口オリフィスが画成されるようエ
ッチング処理される場合もある。インクに接触する層は
保護のために薄膜層６４で覆うことが可能である。プリ
ントヘッド面は疎水性の層６９によって被膜され、イン
クが偶然にプリントヘッドの前面に亘って拡散すること
を防ぐ。
【００２２】加熱部制御回路１４は、図３Ａに示される
ような電気パルス列の形式で加熱部５０に電力を与え
る。制御回路１４は、本発明の方法の段階を実施するよ
う均一な振幅、幅、及び周波数を有するパルスの形式で
加熱部５０の半球状の加熱要素５１ａ及び５１ｂに別々
に電力を供給するようプログラムされる場合がある。イ
ンク滴の偏向は、加熱部５０の要素５１ａ及び５１ｂの
うちの１つの要素に電気パルスが供給されると生じる。
【００２３】図３Ｂ及び３Ｄは、左側の加熱要素５１ａ
のみが使用される場合に、プリント動作の終わりにおい
て上述されたノズルによって形成される一連の偏向され
た液滴６６を示す。加熱要素５１ａを周期的に作動させ
る電気パルス列を液滴のストリームを示す図の左側の
図、即ち図３Ａに示す。これらのパルスは、液滴６６を
良好にガッタ１７から遠ざけプリント媒体１８に偏向さ
せるよう作動する。しかし、最後の動作パルス６８が加
熱要素５１ａに伝導されると、ノズル孔４６の左側を画
成する材料内の残留熱とインク内の残留熱によって、後
続する液滴のうちの少なくとも第１の液滴、或いは第２
及び第３の液滴がプリント媒体１８に向けて部分的に偏
向される。プリント媒体１８に着弾するべき液滴とガッ
タ１７との間の望ましい間隔「ｃ」が維持されない。図
３Ｂから分かるように、最後の動作パルス６８に続く部
分的に偏向された液滴７１のうちの第１の液滴はプリン
ト媒体或いはガッタ１７の先端に着弾する可能性があ
り、部分的に偏向された液滴７１はより小さな液滴（ス
パッタ）に分離され予測できない方法で記録媒体１８に
着弾する。部分的に偏向された液滴７１の第２及び第３
の液滴も同様にガッタの端に飛び散る可能性がある。ど
の場合でも画像品質が低下する。
【００２４】図３Ｄは、図３Ｃに示される本発明の方法
に従って発生される電気パルスによって形成される一連
の偏向されていない液滴７１’を示す。この実施例で
は、最後の動作パルス６８が左側の加熱要素５１ａに伝
導されたすぐ後に、等しい電圧及び電流の偏向修正パル
ス９２が右側の加熱要素５１ｂに伝導される。パルスを
ノズル孔４６の反対側に与えることにより、加熱要素５
１ａによって発生されたノズルの１つの側における残留
熱が打ち消され、全ての液滴７１’が偏向されていない
路に従いガッタに直接入り、それにより偏向された液滴
と偏向されていない液滴との間に望ましい間隔「ｃ」が
維持される。加熱要素５１ｂに伝導されるパルスの様々
な電気パラメータを以下に説明する。
【００２５】図４Ａ及び図４Ｂは共にパルスの電気的パ
ラメータと、動作パルスと偏向修正パルスの関係を示
す。特に、動作パルスは４乃至６ボルトの振幅と約１０
ミリアンペアの電流とを典型的に有する。これらのパル
スは均一な時間間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３、及びｔ４の終わ
り又は始まりで発生される。時間間隔は５から１０マイ
クロ秒の間である。図４Ａ及び図４Ｂは共に、最後の動
作パルス６８が発生されると、偏向修正パルス９２が発
生され、偏向修正パルスは反対側にある加熱要素５１ｂ
を流れ上述されたような方法で修正加熱パルスを発生さ
せる。偏向修正パルス９２は、動作パルスと略等しい電
圧とアンペア数であり、図示されるように僅かに長い継
続時間を有することが好適である。偏向修正パルス９２
は、加熱要素５１ａを通るパルスが発生される時間間隔
ｔ１、ｔ２、ｔ３、及びｔ４と等しい時間間隔ｔ５の後
に発生される。或いは、時間間隔ｔ５は他の時間間隔よ
りも５０％長いか或いは短い場合もある。本実施例では
偏向修正パルス９２は、最後の動作パルス６８の後に約
４乃至１０マイクロ秒が経過した後に発生される。
【００２６】本発明の実施の際にストリームの列は必要
ではないが、ストリームの列を含む装置はプリントレー
トを増加するのに好適である。この場合、各ストリーム
の偏向及び調整は、例えばＣＭＯＳ技術のような従来の
集積回路技術によって容易に得られる少量の電位を適用
することに依存するので１つのストリームに対し説明さ
れたように単純で物理的にコンパクトな方法で達成され
得る。
【００２７】本発明は本発明の好ましい実施例を特に参
照し詳細に説明されたが、本発明の目的及び範囲内で変
形及び変更が可能であることを理解するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実行可能なプリンタの１つの例を示す
ブロック図である。
【図２Ａ】動作中に非対称的に熱が加えられるノズルを
示す側面図である。
【図２Ｂ】加熱要素の対が対向するよう配置されたノズ
ルを示す平面図である。
【図３Ａ】本発明が使用されないときの加熱要素に与え
られる電気パルスを示す図である。
【図３Ｂ】本発明が使用されないときの最後に排出され
た液滴の軌跡を示す図である。
【図３Ｃ】本発明が使用されるときの加熱要素に与えら
れる電気パルスを示す図である。
【図３Ｄ】本発明が使用されるときの最後に排出された
液滴の軌跡を示す図である。
【図４Ａ】本発明の方法を実施するようプリンタの対向
する加熱要素に伝導される電気パルス列を示す図であ
る。
【図４Ｂ】本発明の方法を実施するようプリンタの対向
する加熱要素に伝導される電気パルス列を示す図であ
る。
【符号の説明】 １ プリンタ系 １０ 画像源 １２ 画像処理ユニット １４ 加熱制御回路 １６ プリントヘッド １７ インクガッタ １８ 記録媒体 １９ インク再循環ユニット ２０ 運搬系 ２２ 運搬制御系 ２４ マイクロ制御器 ２６ インクジェット圧力調整器 ２８ インクだめ ３０ インクチャネル装置 ４０ インク運搬チャネル ４２ 基板 ４６ ノズル孔 ５０ ノズル加熱部 ５１ａ、５１ｂ 半球状加熱要素 ５６ 電気的絶縁層 ５９、６１ 接続子 ６０ ストリーム ６４ 薄保護幕 ６６ 偏向された液滴 ６７ 偏向されていない液滴 ６８ 最後の動作パルス ６９ 疎水性層 ７０ インク ７１ 部分的に偏向された液滴 ９２ 偏向修正パルス
フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド エル ジャンメール アメリカ合衆国 ニューヨーク 14420 ブロックポート メイン・ストリート 316 (72)発明者 コンスタンティン エヌ アナグノストポ ウロス アメリカ合衆国 ニューヨーク 14506 メンドン ドラムリン・ヴュー・ドライヴ 100 Ｆターム(参考） 2C057 AF43 AG01 AM40 BC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント動作の終わりにおいて、インク
    ジェットプリンタのノズルからのインク滴の終端の流れ
    を制御する方法であって、 上記インクジェットプリンタは、上記ノズルの１つの側
    に隣接し上記インク滴が記録媒体に方向付けられるよう
    選択的に作動される加熱要素を有し、 上記プリント動作の終わりにおいて、上記加熱要素とは
    反対側の上記ノズルの側に熱を加える段階を含む方法。
  2. 【請求項２】 プリント動作の終わりにおいてインクジ
    ェットプリンタのノズルからのインク滴の終端の流れを
    制御する方法であって、 上記インクジェットプリンタは上記ノズルの両側に配置
    された第１の加熱要素と第２の加熱要素とを有し、上記
    第１の加熱要素はプリント動作の間にインク滴を記録媒
    体に方向付けるよう周期的に作動され、 上記第１の加熱要素がプリント動作の終わりにおいて最
    後の動作加熱パルスを上記ノズルに与えた後、上記第２
    の加熱要素を作動させる段階を含む方法。
JP2001107956A 2000-04-07 2001-04-06 非対称的に加熱することにより液滴が偏向されるコンティニアスインクジェットプリンタ Pending JP2001315329A (ja)

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