JP2007030512A

JP2007030512A - インクジェット印刷

Info

Publication number: JP2007030512A
Application number: JP2006201476A
Authority: JP
Inventors: Trevor J Snyder; トレバー　ジェイ　スナイダー; David L Knierim; エルニエリムデビッド
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2007-02-08
Also published as: US20070024651A1

Abstract

【課題】液滴生成波形内に制御・管理された態様にてジッタ等のノイズを意図的に潜り込ませることができるようにする。
【解決手段】電気機械トランスデューサを備える電気機械式の液滴発生器を動作させる際、継起する個々の液滴生成期間にて電気機械トランスデューサに液滴生成波形を印加するに当たり、実質同一質量の液滴が生成されるようにしつつも（１１１）液滴生成波形毎に波形特性を変化させる（１１３）。変化させる波形特性は例えば各液滴生成波形の形状、開始時遅延時間等とし、また波形特性変化パターンは例えば正弦波とする。
【選択図】図６

Description

本発明はドロップオンデマンドインクジェット印刷技術に関する。

デマンドに応じてインクジェットを生成し、そのインクジェットによる画像（インクジェット像）を受容媒体上に形成することによって、その媒体上への印刷を行うオンデマンドインクジェット印刷技術は、既に各種の商用製品、例えばプリンタ、プロッタ、ファクシミリ機等にて採用されている。インクジェット像を形成するに際しては、一般に、複数個の液滴発生器が組み込まれたプリントヘッド又はプリントヘッドアセンブリと称する部材を使用し、それら複数個の液滴発生器から液滴（インク滴）を吐出させて受容媒体表面に被着させる。その際に、液滴を受容媒体表面の指定部位に被着させることにより、インクジェット像を形成することができる。液滴を受容媒体表面の指定部位に被着させるには、例えば、プリントヘッドアセンブリ及び受容媒体表面を相対移動させつつ、液滴発生器から適切な時点で液滴を吐出させればよい。液滴吐出タイミングを制御する部材、例えばコントローラは、所定タイミングで液滴を吐出させるように構成しておく。こうして吐出された液滴をその表面で受け止める受容媒体は、ある種のシステムでは紙等の最終出力媒体であり、また別のシステムでは転写媒体である。転写媒体を使用するシステムでは、液滴の被着によって転写媒体表面にインクジェット像を形成した後そのインクジェット像を最終出力媒体例えば用紙の上に転写させる。

米国特許第６２０３１３９号明細書（Ｂ１）米国特許第６３０５７７３号明細書（Ｂ１）米国特許第６７９３３０６号明細書（Ｂ２）

ここに、本発明の一実施形態は、電気機械トランスデューサを備える電気機械式の液滴発生器を動作させる方法であって、継起する個々の液滴生成期間にて電気機械トランスデューサに液滴生成波形を印加するに当たり、実質同一質量の液滴が生成されるようにしつつも液滴生成波形毎に波形特性（例えば各液滴生成波形の形状や開始時遅延時間）を（例えば正弦波様に）変化させる方法である。

図１に、ドロップオンデマンド印刷装置の一例ブロック構成を模式的に示す。この図に示す装置は、コントローラ１０、複数個の駆動回路１５並びにプリントヘッドアセンブリ２０を備えている。プリントヘッドアセンブリ２０は例えばそれぞれ何れかの駆動回路１５に対応するよう合計複数個設けられた液滴（インク滴）発生器を備えており、コントローラ１０は、例えばこれら複数組の駆動回路１５及び液滴発生器のなかから所要のものを指定してイネーブリングする。指定乃至イネーブリングされた駆動回路１５は対応する液滴発生器を動作させ、液滴（インク滴）を生成させる。また、各液滴発生器は例えば圧電トランスデューサとして構成することができるが、これに限らず、シェアモードトランスデューサ（shear-mode transducer）、円環状捩りトランスデューサ（annular constrictive transducer）、電歪トランスデューサ（electrostrictive transducer）、電磁トランスデューサ（electromagnetic transducer）、磁歪トランスデューサ（magnetorestrictive transducer）等を液滴発生器として使用することもできる。こうしたプリントヘッドアセンブリ２０は、例えばステンレススチール製のプレート又はシートの積層体として形成することができる。

図２に、図１に示した印刷装置を構成するプリントヘッドアセンブリ２０にて使用できる液滴（インク滴）発生器の一例ブロック構成３０を模式的に示す。この図の液滴発生器３０にはインレットチャネル３１が設けられており、液滴発生器３０内にはマニホルド、リザーバその他のインク収蔵構造物からこのインレットチャネル３１を介してインク３３が供給されてくる。供給されるインク３３はまずは加圧（ポンプ）チャンバ３５に流れ込む。この例においては、加圧チャンバ３５を他と仕切る壁面のうち１個が可撓性ダイアフラム３７として構成されており、その可撓性ダイアフラム３７には、加圧チャンバ３５と逆側の面全体を覆うように電気機械トランスデューサ３９が取り付けられている。電気機械トランスデューサ３９は、この図の例では圧電素子４１を電極４３と電極４３との間に挟み込んだ構成を有している。この図の液滴発生器３０に対応する駆動回路１５がコントローラ１０によって選択されイネーブリングされているときには、その駆動回路１５からこれらの電極４１へと液滴生成信号（発火信号）が供給される。液滴停止信号（非発火信号）を供給する場合もある。液滴生成信号の供給等によって電気機械トランスデューサ３９を作動させると加圧チャンバ３５内のインク３３が液滴形成用のアウトレットチャネル４５に流れ込み、例えばその先端にあるノズル（オリフィス）４７から転写媒体等の受容媒体４８の表面に向けて、液滴（インク滴）４９として吐出される。

固体インクを使用する場合、例えば、その固体インクを相変化即ち熔融させたものをインク３３として供給する。また、電気機械トランスデューサ３９を圧電トランスデューサとして構成する場合は、例えば曲げモードで動作するものを使用する。

図３に、圧電式の液滴発生器３０を構成する圧電素子４１に対し駆動回路１５から信号を供給、印加するタイミングを模式的に示す。通常は容量性負荷である液滴発生器３０を駆動するため駆動回路１５から出力される信号は、互いにその時間長がほぼ等しい複数の期間Ｔに区分されている。それらの期間Ｔはそれぞれ液滴生成期間と称し得る期間であり、一つの液滴生成期間Ｔが終わったら次の液滴生成期間Ｔが始まる、というように時間的に継起している。液滴生成期間Ｔは液滴生成信号を発生させる際の単位期間であり、１個の液滴生成期間Ｔ内で発生させうる液滴生成信号の個数は１個である。但し、液滴生成期間Ｔ内で液滴生成信号が生成されるのは、継起する複数個の液滴生成期間Ｔのうち、その液滴生成器３０から液滴４９を吐出させるように指定を受けた液滴生成期間Ｔだけであり、残りの液滴生成期間Ｔでは液滴４９は生成されない。この液滴生成期間Ｔの時間長は様々に設定することができる。例えば、液滴発生器３０を約１８〜約４５ｋＨｚの範囲内で動作させたい場合は、液滴生成期間Ｔの長さを約５６〜約２２μｓｅｃの範囲内とするとよい。また、液滴発生器３０を約１〜３６ｋＨｚの範囲内で動作させたい場合は、液滴生成期間Ｔの長さを約１０００〜約２８μｓｅｃの範囲内とするとよい。

図４に、液滴発生器３０を構成する電気機械トランスデューサ（圧電トランスデューサ）３９に印加できる液滴生成波形の一例５１を模式的に示す。この液滴生成波形５１は複数個のパルス部分を含む双極性の電圧信号であり、発生時刻順に述べると、第１正パルス部分６１、負パルス部分７１及び第２正パルス部分６２を有している。どこからどこまでが正パルス部分でどこからどこまでが負パルス部分であるのかを定める基準としているのは、この例の場合０Ｖである。各パルス部分６１、７１及び６２を特徴付けている量即ち波形特性には、パルス継続期間、ピークパルス強度等がある。例えば各パルス部分６１、７１及び６２のパルス継続期間は順にＤＰ１、ＤＮ及びＤＰ２であり、ピークパルス強度は順にＭＰ１、ＭＮ及びＭＰ２である。なお、ここでは、便宜上、基準電圧（０Ｖ）から他の電圧へと変化して再び基準電圧へと戻るまでの期間を以てパルス継続期間を定義・計測してある。従ってパルス部分とパルス部分の間に空白の期間が生じ得る。また、ピークパルス強度はその符号を無視し正の値として取り扱っている。更に、液滴生成波形５１はそれ全体としても波形特性を有している。例えば、液滴生成期間Ｔのうちで液滴生成波形５１が発生している期間である液滴生成波形継続期間Ｄや、液滴生成期間Ｔの開始から液滴生成波形継続期間Ｄの開始までの遅延時間である開始時遅延時間Ｓ等である。

図５に、電気機械トランスデューサ（圧電トランスデューサ）３９に印加できる液滴生成波形の他の例１５１を模式的に示す。この液滴生成波形１５１も双極性の電圧信号であり、発生時刻順に述べると、第１極性（例えば正極性）のパルス部分及び第２極性（例えば負極性）のパルス部分を有している。ここでもパルス部分の正負を区切る基準電圧は０Ｖ等とされており、またパルス部分間にはある程度の遅延時間が生じている。各パルス部分を特徴付ける波形特性には、パルス継続期間、ピークパルス強度等がある。例えばパルス継続期間は順にＤ１及びＤ２であり、ピークパルス強度は順にＭ１及びＭ２である。パル継続期間は、便宜上、基準電圧から他の電圧へと変化して再び基準電圧へと戻るまでの期間として定義・計測してあり、ピークパルス強度はその符号を無視し正の値として取り扱っている。液滴生成波形１５１の波形特性のうち、液滴生成波形５１が発生している期間である液滴生成波形継続期間はＤ、液滴生成期間Ｔの開始から液滴生成波形継続期間Ｄの開始までの遅延時間である開始時遅延時間はＳとして表されている。

図６に、圧電式の液滴発生器３０を動作させる手順の一例を模式的に示す。この手順中、ステップ１１１においては、継起する複数個の液滴生成期間Ｔのうち指定された期間にて電気機械トランスデューサ３９に対し液滴生成波形（５１，１５１又はこれに類する波形）が印加され、ステップ１１３においては液滴生成波形の波形特性が液滴生成波形毎に変更される。液滴生成波形の波形特性の変更は、何れの液滴生成期間Ｔでも互いにほぼ同一質量の液滴４９が生成されるように行い、また例えば、正弦波或いは鋸歯に従い規則的に波形特性を時間変化させる。或いは、波形特性をランダムに変化させてもよい。

変化させうる波形特性としては、例えば、各液滴生成波形の継続期間Ｄ、各パルス部分のピークパルス強度（ＭＰ１，ＭＮ，ＭＰ２，Ｍ１，Ｍ２等）、各パルス部分の継続期間（ＤＰ１，ＤＮ，ＤＰ２，Ｄ１，Ｄ２等）等がある。これらを適宜組み合わせて変化させてもよい。また、開始時遅延時間Ｓを変化させてもよいし、（例えば波形スケールの変更により）波形振幅を変化させてもよいし、波形の形状を変化させてもよいし、パルス部分間遅延時間を液滴生成波形毎に変化させてもよい。

図７に、波形毎にその振幅を変化させつつ順次発生させた一群の液滴生成波形を模式的に示す。

図８に、波形毎にその位相即ち開始時遅延時間Ｓを変化させつつ順次発生させた一群の液滴生成波形を模式的に示す。

図９に、圧電式の液滴発生器３０を動作させる手順の流れの他の例を示す。この手順中、ステップ１２１においては、圧電式の液滴発生器３０を構成する電気機械トランスデューサ（圧電アクチュエータ）３９に対して第１液滴生成期間Ｔ内に第１液滴生成波形が印加され、ステップ１２３においては、同じ圧電素子４１に対して第１液滴生成期間Ｔに続く第２液滴生成期間Ｔ内に第２液滴生成波形が印加される。第１液滴生成期間Ｔにおける液滴生成波形の印加は、所定質量を有する液滴４９が生成されるように行う。第２液滴生成期間Ｔにおける液滴生成波形の印加は、第１液滴生成期間Ｔに生成された液滴４９とほぼ同じく所定質量の液滴４９が生成されるように行う。但し、第２液滴生成波形は第１液滴生成波形と実質同一でない波形とする。即ち、第１液滴生成期間Ｔと第２液滴生成期間Ｔとで生成される液滴４９の質量は実質同一となるが、但し、そうした液滴４９を生成するための液滴生成波形の波形特性例えば波形形状は、期間Ｔ毎に個別設定され互いに異なるものとなる。そのため、液滴生成波形の波形特性は波形毎に異なるものとなり得る（同じ場合もあり得る）。

例えば、液滴発生器３０に対し液滴生成波形を順次印加していく際、ある液滴生成波形とその次（又はその後）の液滴生成波形との間で、液滴生成波形の継続期間Ｄを異なる長さにしてもよいし、ピークパルス強度を異なる強度としてもよいし、パルス継続期間を異なる長さとしてもよい。或いは、これと共に又はこれに代え、開始時遅延時間Ｓを変えてもよいし、（ある液滴生成波形における振幅スケールとその次（又はその後）の液滴生成波形におけるそれとを違うものにすることで）波形振幅を変えてもよいし、ある液滴生成波形を縮小又は拡大したものをその次の液滴生成波形としてもよいし、液滴生成波形の形状を変えてもよいし、パルス部分間の遅延時間を変えてもよい。

総じていうと、液滴生成波形に備わっている波形特性のうち少なくとも１個を、各液滴生成期間Ｔにて生成される個々の液滴４９同士が互いに実質同一のものとなるように調整・設定しつつ、相連続する液滴生成波形間で変化させればよい。そうすることによって、継起する一連の液滴生成波形内に、制御・管理された態様にてジッタ等のノイズを意図的に潜り込ませることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これは一例に過ぎないものであり、本発明の技術的範囲は別紙特許請求の範囲によって画定される。本発明は、説明した実施形態の別態様、代替、変形、改良、均等、実質均等等に該当する様々な技術思想を包含するものである。これは、本願出願当初の特許請求の範囲についても、また補正された場合は補正後の特許請求の範囲についても成り立つことである。更に、本願出願時点で予測も期待もできなかった思想が、そのことを理由にして本発明の技術的範囲から除外認定されることがあってはならない。また、本願出願人又は特許権者の下になされたか他人がなしたかの別によって、本発明の技術的範囲への含否判別に相違があってはならない。

ドロップオンデマンド液滴吐出装置の一例を模式的に示すブロック図である。図１に示した液滴吐出装置にて使用できる液滴発生器の一例を模式的に示すブロック図である。図２に示した液滴発生器を駆動するのに使用できる駆動信号の一例を模式的に示すタイミングチャートである。図２に示した液滴発生器を構成する電気機械トランスデューサに印加できる液滴生成波形の一例を模式的に示す図である。図２に示した液滴発生器を構成する電気機械トランスデューサに印加できる液滴生成波形の他の例を模式的に示す図である。図２に示した液滴発生器を動作させる手順の一例を模式的に示すフローチャートである。波形毎にその振幅を変化させつつ発生させた一群の液滴生成波形を模式的に示す図である。波形毎にその位相即ち開始時遅延時間を変化させつつ発生させた一群の液滴生成波形を模式的に示す図である。図２に示した液滴発生器を動作させる手順の他の例を模式的に示すフローチャートである。

符号の説明

４９液滴（インク滴）、５１，１５１液滴生成波形、６１，６２，７１パルス部分、Ｄ液滴生成波形継続期間、Ｄ１，Ｄ２，ＤＮ，ＤＰ１，ＤＰ２パルス継続期間、Ｍ１，Ｍ２，ＭＮ，ＭＰ１，ＭＰ２ピークパルス強度、Ｓ開始時遅延時間、Ｔ液滴生成期間。

Claims

電気機械トランスデューサを備える電気機械式の液滴発生器を動作させる方法であって、
継起する個々の液滴生成期間にて電気機械トランスデューサに液滴生成波形を印加するに当たり、実質同一質量の液滴が生成されるようにしつつも液滴生成波形毎に波形特性を変化させる方法。
請求項１記載の方法であって、変化させる波形特性に各液滴生成波形の形状が含まれる方法。
請求項１記載の方法であって、変化させる波形特性に各液滴生成波形の開始時遅延時間が含まれる方法。
請求項１記載の方法であって、正弦波様に波形特性を変化させる方法。