JP2015510850A - 静電プリンタにおける滴配置誤差低減 - Google Patents

Abstract

別のノズルグループからの印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに整列しないよう、第１及び第２ノズルグループのうち一方の滴形成器に供給される滴形成波形のタイミングを、グループタイミング遅延器によってシフトさせる。帯電器が、それらノズルグループからの液ジェットに係る共通帯電電極と、帯電電極・液ジェット間にあり印刷滴パターン及び非印刷滴パターンとは独立な帯電波形を供給する可変電位源と、を有する。滴対を構成する滴のうち印刷滴上に印刷滴帯電状態、滴対を構成する滴のうち非印刷滴上に第１非印刷滴帯電状態、第３滴上に第２非印刷滴帯電状態が生じるよう、帯電器を滴形成器及びグループタイミング遅延器と同期させる。

Description

本発明はディジタル制御印刷システムの分野、特に液流を複数個の滴に破断してその一部を静電偏向させる連続印刷システムに関する。

インクジェット印刷は、見込みのある優秀な技術としてディジタル制御電子印刷の分野で認められている。その理由は、インパクトレスで低雑音な性質があること、普通紙を使用できること、トナー転写・固着が不要であること等にある。インクジェット印刷機構は、技術的にはドロップオンデマンドインクジェット（ＤＯＤ）と連続インクジェット（ＣＩＪ）に大別できる。

前者即ちＤＯＤ印刷では、サーマルアクチュエータ、圧電アクチュエータ等の加圧アクチュエータを使用し記録面上にインク滴を射突させる。よく用いられているのは、サーマルアクチュエータでノズルからインク滴を吐出させるタイプのＤＯＤである。ノズル上又はノズル近傍に配したヒータでインクを熱して沸騰させれば、気泡発生により内圧を高めてインク滴を吐出させることができる。こうした形態のＤＯＤは一般にサーマルインクジェット（ＴＩＪ）と呼ばれている。

後者即ちＣＩＪ印刷では、加圧インク源にてインクを加圧しノズルに送り込むことでそのインクによる連続液ジェット流を発生させる。適宜攪乱すれば、この液ジェット流を複数個のインク滴へともくろみに従い破断させることができる。印刷は、そのインク滴のうち不要なものを選択的に偏向させ捕獲することで行えばよい。滴を選択的に偏向させる手法としては、静電偏向、空気偏向、熱偏向等を含め、様々な機構を使用するものが開発されている。

ＤＯＤかＣＩＪかを問わずインクジェットプリンタで周知の問題の一つに、インク滴位置精度にまつわる問題がある。インクジェット印刷の分野で周知の通り、発生した滴乃至滴群に対しては、記録媒体上の画素領域内に付着し、ディジタル画像構成情報に基づく画素等を実現することが望まれる。記録媒体上におけるそれら画素領域の配置形態は一般に正方形又は長方形による実又は仮想アレイであり、印刷時にはそうした画素領域内の所要位置に滴を付着させること、例えば各画素領域の中央に付着させること（単純な印刷方式の場合）や画素領域内の複数位置に対し精密に付着させること（中間調印刷の場合）が求められる。滴の配置が不適切な場合や、滴同士の位置関係をうまく制御できず各画素領域で所要配置を達成できない場合、例えば隣接画素領域上で所要位置からの同傾向偏差が反復発生している場合には、偽像が発生することとなろう。

静電偏向式ＣＩＪ印刷には、ノズルからの距離がある所定値（破断長）の点（破断点）でその液ジェット流が所定サイズの滴へと破断するよう液ジェット流を攪乱する方式がある。この方式では、破断の瞬間にその滴上に入力画像データ相応量の電荷が誘起されるようその破断点付近に帯電電極が配置される。帯電された滴は一定静電界領域に送られ、その電荷対質量比に応じた幅に亘り偏向される。従って、破断点で付与された電荷量に応じその滴は記録媒体上の相応位置へ、或いは回収・還送用のガター（通称「キャッチャ」）へと送られることとなる。この方式を開示する文献としては、特許文献１（発明者：Ｒ．Ｓｗｅｅｔ，発行日：１９７１年７月２７日）がある。そこには、単一ジェット式のＣＩＪ装置、即ち滴生成用の液室やノズルが単一のＣＩＪ装置が示されている。同方式を用いた複ジェット式のＣＩＪプリントヘッドも特許文献２（発明者：Ｓｗｅｅｔ ｅｔ ａｌ．，発行日：１９６８年３月１２日）に開示がある。そこには、個々に帯電電極を有する液吐出ノズルで行（リニアアレイ）を形成し、それらのノズルで単一の滴生成室を共有するＣＩＪプリントヘッドが示されている。この構成では、ノズル毎に帯電電極を設ける必要があり、印刷対象となる画像のデータに応じた電気的波形でその電極を個別駆動する必要がある。

これら従来型ＣＩＪプリンタに共通する既知の問題としては、隣のジェットに係る隣接電極からの静電界及びジェット破断付近における隣接帯電滴による画像データ依存性電界によって滴上の電荷に変動が引き起こされる、という問題がある。この入力画像データ依存性変動のことを静電クロストークと呼ぶ。特許文献３（発明者：Ｋａｔｅｒｂｅｒｇ）には、隣接帯電滴からのクロストーク相互作用を抑える手法として、同じジェットからの隣接印刷滴間にガードガター滴を設ける手法が示されている。しかしながら、隣接電極からの静電クロストークがあるため、隣接電極間間隔の最小値ひいては印刷像の解像度が制限されることとなる。

即ち、従来型静電ＣＩＪプリンタでは、個別的にアドレス可能な帯電電極を設けねばならないため、基本ノズル間隔ひいては印刷システム解像度が制限されることとなる。そのため、個別アドレス可能なノズルのアレイをノズルアレイとして使用すること及び一定電位を呈する１個又は複数個の共通帯電電極を使用することにより、ノズル間隔の制約を回避する方法が幾通りか提案されている。そのうち一つは、特許文献４（発明者：Ｖａｇｏ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献５（Ｂ．Ｂａｒｂｅｔ ａｎｄ Ｐ．Ｈｅｎｏｎ）記載の如く、ジェット破断長を制御する方法である。特許文献６（発明者：Ｔ．Ｙａｍａｄａ）には、滴体積に基づき帯電電極を一定電位で使用することで印刷を行う方法が記載されている。特許文献７（発明者：Ｂ．Ｂａｒｂｅｔ）には、破断長及び滴サイズに基づく静電帯電偏向機構として、共通帯電電極を一定電位で使用するものが記載されている。

静電偏向型ＣＩＪ印刷システムに係る他の既知の問題としては、隣接滴間静電相互作用によって滴飛行経路が変化し印刷品質及び滴位置が劣化する、という問題がある。特許文献８（発明者：Ｐ．Ｒｕｓｃｉｔｔｏ）には、そのノズルからシーケンシャルに発せられる滴が互いに隣り合わせに印刷されることがないよう、ノズルからシーケンシャルに発せられるインク滴を非シーケンシャルに印刷する方法が記載されている。これは偏向電極に対し複数通りの電圧状態をシーケンシャルに印加することによる方法であり、印刷すべき画像シーケンスに依存する複数通りの電圧状態波形が必要である。特許文献９（発明者：Ｖ．Ｂｉｓｃｈｏｆｆ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献１０（発明者：Ｊ．Ｚａｒｅｔｓｋｙ）には、現在の滴の形成中に印加される電圧を改変することによりすぐ直前に形成された滴に対する電荷の影響が補正されるよう形成対象滴に付与される電荷を補償する装置が記載されている。

高速高品質インクジェット印刷を行うには、小体積且つ密間隔の滴を記録媒体に正確に差し向ける必要がある。通常、インク静が帯電していることから、ＣＩＪプリンタでは、隣接ノズルに発せられた隣接滴間に滴対滴相互作用が発生する。この相互作用は滴配置及び印刷品質に悪影響を及ぼしうる。高密度ノズルアレイを用いた静電型ＣＩＪプリンタシステムでは、レシーバ上での滴配置誤差の主発生源が隣接帯電印刷滴間静電相互作用によるものである。

プリントヘッドから静電偏向ゾーンを介しレシーバ媒体に至る滴横断パターン（飛行距離）が変化するにつれ、印刷滴パターンに応じ滴間相対間隔が漸進的に変化する。隣接ノズルに発する密間隔印刷滴が気中飛行中に同様に帯電されている場合、静電相互作用によって、隣接印刷滴の間隔が、印刷滴がレシーバ媒体に向かうにつれて増大していく。これは、外方向向け目途印刷滴パターンの拡がりとして認知される印刷誤差、即ち「スプレイ」誤差又はクロストラック滴配置誤差をもたらす。飛行距離が増すにつれてスプレイ誤差が増すので、印刷滴・ガター滴間分離として定義される印刷マージンに悪影響を及ぼす飛行距離を、できるだけ短くする必要がある。

米国特許第３５９６２７５号明細書 米国特許第３３７３４３７号明細書 米国特許第４６１３８７１号明細書 米国特許第６２７３５５９号明細書 米国特許第７１９２１２１号明細書 米国特許第４０６８２４１号明細書 米国特許第７７１２８７９号明細書 米国特許第４０５４８８２号明細書 米国特許第３８２７０５７号明細書 米国特許第３９４６３９９号明細書 米国特許第７９３８５１６号明細書 米国特許第３６５６１７１号明細書

F. R. S. (Lord) Rayleigh, "On the Instability of Jets," Proc. London Math. Soc. 10 (4), published in 1878 J. A. Katerberg, "Drop charging and deflection using a planar charge plate", 4th International Congress on Advances in Non-Impact Printing Technologies

そのため、個別にアドレス可能なノズルアレイ及び共通帯電電極を使用し相応滴を静電的に偏向させる高印刷解像度連続インクジェット印刷システム、特に静電相互作用による滴配置誤差が少なく単純な構成、良好な印刷画像品質又は良好な印刷マージンを呈するもが引き続き求められている。

本発明の第１の目的は、印刷滴間静電相互作用により静電偏向型インクジェットプリンタにて生じる滴配置誤差を抑えることにある。本発明の第２の目的は、印刷滴軌跡・ガター滴軌跡間分離として定義される印刷マージンを増大させることにある。

本発明によれば、ノズルアレイ内液ジェットそれぞれにおける滴形成破断タイミングの画像データ従属制御、並びに画像データ独立時変性電位即ち帯電電極波形を有する共通帯電電極が提供される。滴形成は、入力画像データに応じ１個又は複数個の印刷滴及び１個又は複数個の非印刷滴からなるシーケンスが生じるよう制御される。ノズルアレイは、互い違いに配置されたノズルからなる第１グループ及び第２グループに分かれて配置された複数個のノズルで構成される。タイミング遅延器を用い、第２グループノズルの滴形成器に供給される滴形成波形に対し、第１グループノズルの滴形成器に供給される滴形成波形をシフトさせる。これにより、第１グループノズル由来印刷滴及び第２グループノズル由来印刷滴が、ノズルアレイ方向に沿って互いに整列しないようにする。印刷滴上に印刷滴帯電状態、非印刷滴上に印刷滴帯電状態とは実質的に異なる非印刷滴帯電状態が生じるよう、帯電電極波形及び滴形成波形を同期させる。次いで、偏向器を用いて印刷滴の経路と非印刷滴の経路を分離させ、キャッチャを用い非印刷滴を中途捕獲する一方、印刷滴をレシーバ方向経路沿いに飛行させる。

本発明によれば、滴対滴静電相互作用を抑えることによりＣＩＪ印刷が改善され、従来のＣＩＪ印刷システムに比べ滴配置精度が高まる。本発明によれば、更に、ノズルアレイのノズルに係る励振器に供給される信号の制御に係る複雑性が低減する。これにより、帯電電極の構造がより簡略になり、帯電電極構造・ノズル間の間隔が増す。本発明によれば、更に、隣接印刷滴間静電相互作用が弱まるため滴飛行距離を長めにすることができる。

本発明の一実施形態に係る印刷方法は、液室に備わる複数個のノズルを介し液ジェットを吐出させるのに十分な圧力下で液を供給するステップを有する。当該複数個のノズルはノズルアレイ方向に沿って配置される。当該複数個のノズルは第１グループと第２グループに分けて配置され、第１グループ及び第２グループが、第１グループノズルが第２グループ内隣接ノズル間に位置し第２グループノズルが第１グループ内隣接ノズル間に位置するよう互い違いに配置される。本方法は、複数個のノズルそれぞれに係る滴形成器を準備するステップを有する。本方法は、入力画像データを供給するステップを有する。本方法は、滴形成器それぞれに対し一連の滴形成波形を供給することにより液ジェットを変調させるステップを有する。本ステップは、当該変調により且つその液ジェットに係る滴形成器を用い、当該液ジェットの諸部分を経路沿いに飛行する１個又は複数個の滴対へと破断させるステップを含む。各滴対は平均して滴対周期だけ分かれる。各滴対は第１滴及び第２滴を有し、第１滴及び第２滴のうち一方が印刷滴、他方が非印刷滴である。本ステップは、当該変調により且つ滴形成器を用い、液ジェットの諸部分を経路沿いに飛行する１個又は複数個の第３滴に破断させるステップを含む。第３滴は平均して同じ滴対周期だけ分かれる。第３滴は第１滴及び第２滴より大きい非印刷滴である。これは入力画像データに応ずる。本方法は、第１グループノズル由来印刷滴と第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに整列しないよう、第１グループ及び第２グループのうち一方のノズルの滴形成器に供給される滴形成波形のタイミングを、グループタイミング遅延器を用いシフトさせるステップを有する。本方法は、第１グループノズルで形成された液ジェット及び第２グループノズルで形成された液ジェット双方に係る共通帯電電極、並びに帯電電極・液ジェット間にある可変電位源、を含む帯電器を準備するステップを有する。可変電位源は帯電波形を供給する。帯電波形は、印刷滴パターン及び非印刷滴パターンから独立である。本方法は、帯電器を滴形成器及びグループタイミング遅延器と同期させることで、滴対を構成する滴のうち印刷滴上に印刷滴帯電状態を、同滴対を構成する滴のうち非印刷滴上に第１非印刷滴帯電状態を、また第３滴上に第２非印刷滴帯電状態を、それぞれ発生させるステップを有する。第１非印刷滴帯電状態及び第２非印刷滴帯電状態は印刷滴帯電状態と実質的に異なる。本方法は、偏向器を用い、印刷滴帯電状態を有する滴と非印刷滴帯電状態を有する滴を互いに異なる経路沿いに飛行させるステップを有する。本方法は、滴対を構成する滴のうち非印刷滴と第３滴をキャッチャを用い中途捕獲する一方、滴対を構成する滴のうち印刷滴をレシーバに向かう経路沿いに引き続き飛行させるステップを有する。

本発明の一実施形態に係る連続インクジェットシステムの模式的概略ブロック図である。 滴生成器から吐出された液ジェットが基本周期τ₀、滴間隔λで滴に破断する様子を示す図である。 本発明の一実施形態に関し、２グループ配置された４個の隣り合うノズル及びそれに対応するジェット励振器を示す模式的概略ブロック図である。 滴生成器から吐出された液ジェットが基本周波数の１／２で滴に破断する様子、特に（Ａ）一対の滴が単一の滴として破断し一連なりに留まる様子、（Ｂ）一対の滴が単一の滴として破断し分離して再結合する様子、（Ｃ）それぞれ同様の破断タイミングで破断した滴が結合して単一の滴になる様子を示す図である。 帯電電極波形と共に８基本周期当たり１個の印刷滴を有する印刷シーケンスを生成すべく同一の滴形成パルス波形シーケンスを使用しグループ１内ノズルの滴形成トランスデューサに印加される滴形成パルス（Ａ）、グループ２内ノズルの滴形成トランスデューサに印加される滴形成パルス（Ｃ）、並びにグループ１（Ｇ１）及びグループ２（Ｇ２）内滴の滴破断タイミング（Ｂ）を示すタイミング図である。 本発明の第１実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に全印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に非印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に一般的印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に全印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に非印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に一般的印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に全印刷条件で稼働している状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る連続液吐出システムに関し液ジェットを通る断面を示す図、特に非印刷条件で稼働している状態を示す図である。 ２グループ配置された幾つかの隣接ノズル、特に基本周期で生成された滴が４個おきに別グループノズル間タイミングシフト２τ₀で印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成される滴が４個おきに且つ別２グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成される滴が４個おきに且つ本発明の一実施形態に従い２ノズルグループ内ノズル間タイミングシフト２τ₀で印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成される滴が６個おきに且つ別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成される滴が６個おきに且つ本発明の一実施形態に従い２ノズルグループ内ノズル間タイミングシフト２τ₀で印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成される滴が８個おきに且つ別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成される滴が８個おきに且つ本発明の一実施形態に従い２ノズルグループ内ノズル間タイミングシフト２τ₀で印刷されるものを示す図である。 全印刷モード時に幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に最高印刷速度の１／８で移動する基板上に別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷するためのものを示す図である。 全印刷モード時に幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に最高印刷速度の１／８で移動する基板上に本発明の一実施形態に従い３ノズルグループ内隣接ノズル間タイミングシフト２τ₀又は４τ₀で印刷するためのものを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る連続液吐出システム、特に最高記録媒体速度及び全印刷条件で稼働しているそれに関し、液ジェットを通る断面を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る連続液吐出システム、特に最高記録媒体速度及び非印刷条件で稼働しているそれに関し、液ジェットを通る断面を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る連続液吐出システム、特に最高記録媒体速度及び一般的印刷条件で稼働しているそれに関し、液ジェットを通る断面を示す図である。 全印刷モード時に幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に最高印刷速度で移動する基板上に別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷するためのものを示す図である。 全印刷モード時に幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に最高印刷速度で移動する基板上に本発明の他の実施形態に従い２ノズルグループ内ノズル間タイミングシフト０．３τ₀で印刷するためのものを示す図である。 グループ１及びグループ２内ノズルに係る滴の破断タイミング及び帯電電極波形、特に最高記録媒体速度及びグループタイミング遅延０．３τ₀で全滴を印刷しているときのそれを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成された滴が１個おきに且つ別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す図である。 幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行していく偏向前の滴のシーケンス、特に基本周期で生成された滴が１個おきに且つ本発明の一実施形態に従い２ノズルグループ内ノズル間タイミングシフト０．３τ₀で印刷されるものを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る連続液吐出システム及び印刷電荷計測器に関し、液ジェットを通る断面を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る連続液吐出システムにおける幾つかの隣接液ジェットに関し、２ノズルグループ内ノズル間タイミングシフト２τ₀で同一液ジェットの相連続する滴対間にガード大滴があるとの条件でジェット破断領域を示す図である。 本発明の諸実施形態に係る印刷方法のフローチャートである。

以下、別紙図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態に関し詳細に説明する。

以下の説明は、主に、本発明に係る装置を構成し又はそれと密接に関連する諸部材についてのものである。ご理解頂けるように、具体的な説明又は図示のない諸部材は、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）にとり周知の諸形態を採りうる。以下の説明及び図面では、同様の部材を参照するに当たり、可能な限り同一の参照符号を使用している。

本発明の実施形態に関する図示は模式的なものであり、明瞭化のため実寸比からはずれている。いわゆる当業者であれば、それら実施形態の構成要素をどのようなサイズ及び相互関係にすればよいかを容易にご決定頂けよう。

本願記載の通り、本発明は、インクジェット印刷システム等で使用されるプリントヘッド又はその構成部材、という形態で実施することができる。使用される液は、インクジェット印刷システムならば対記録媒体印刷用のインクである。しかし、インクジェットプリントヘッドの用途は、液量が正確であること及び高い空間的分解能で堆積可能であることが求められる諸用途（吐出液がインクでないものを含む）へと拡がりつつある。そこで、本願では、「液」及び「インク」の語を、後述のプリントヘッド又はその構成部材により吐出可能な諸素材を包含する意味で使用することにする。

ＣＩＪ用滴生成器の根本にあるのは、非特許文献１にてひとまず二次元的に解析された非拘束流体ジェット物理学である。レイリー卿による解析の結果によれば、液に圧力Ｐを加えて孔（ノズル）から流出させると直径ｄ_j，移動速度ｖ_jの液ジェットが生じる。そのジェットの直径ｄ_jは実効ノズル直径ｄ_nとほぼ等しく、速度はリザーバ内圧Ｐの平方根に比例する。レイリー卿による解析の結果は、その波長λがπｄ_jより長い（或いはλ≧πｄ_jである）表面波の働きでそのジェットが諸サイズの滴へと自然に破断することも示している。レイリー卿による解析の結果は、更に、十分に大きな振幅で与えれば特定の表面波長が支配的になり、それによってそのジェットが「励振」されて単一サイズ滴群が生じることも示している。これを踏まえＣＩＪ用滴生成器で使用されている周期的な物理プロセス、いわゆる「攪乱」(perturbation)又は「励振」(stimulation)には、ある特定の支配的な表面波をジェット上に発生させる働きがある。励振の働きによる破断、即ちジェットからの単一サイズ滴群の生成は、その攪乱の基本周波数に同期する。また、ジェットの破断効率が最大になる周波数、即ち破断までの所要時間が最短の周波数を最適周波数Ｆ_optと呼ぶ。最適周波数Ｆ_optでの攪乱波長λはほぼ４．５ｄ_jである。攪乱波長λがπｄ_jに等しい周波数は、その周波数より高い周波数で液ジェットを攪乱しても滴生成へと発展することがないことから、レイリー遮断周波数Ｆ_Rと呼ばれている。

本願では、レイリー励振の適用で滴の流れを発生させることを、所定体積滴の流れの生成、と呼んでいる。従来型のＣＩＪシステムにて、印刷即ちパターン化層堆積に使用される注目滴が不可避的に単位体積となるのに対し、本発明では、励振信号の操作によって単位体積の所定数倍の滴を生成可能である。そこで、「所定体積の滴の流れ」なる語を以て、互いに同一のサイズの滴へと破断されている流れや、想定に従い様々なサイズの滴へと破断されている流れを包含させることとする。

ＣＩＪシステムでは、流体流がちぎれ精密な滴配列を生成するに当たり、予め定められている単位体積よりかなり小体積の滴、いわゆる「サテライト」が生じることがある。そうしたサテライトの挙動は全く予想できないし、他の滴と予測可能な形態で融合するとは限らないので、サテライトは印刷又はパターニング向け滴体積に微変をもたらす原因となる。ただ、本発明の実施に当たり小体積且つ予測不能なサテライトが生じていてもさして邪魔にはならず、また使用する同期的励振信号次第で滴サイズが予め定まってくるという事実が左右されるものでもない。所定体積の滴は、それぞれ、その滴の生成に係る滴形成波形部分を有する。サテライト滴は、その生成に係る波形の個別部分を有していない。そこで、本発明に関する説明中で使用される語「所定体積」については、予測不能なサテライトが生じたことによる滴体積の目標値からの小ずれを許容するものとものと理解されたい。

これから図１〜図２０を参照して説明する例では、滴帯電、滴偏向、滴捕獲、滴生成（滴励振）及び滴速度変調用の諸部材についてある特定の組合せを念頭に置いている。ご理解頂けるように、本発明の技術的範囲内で、これらの部材は入替可能であるし、それら部材の組合せ方を変えることが可能である。

図１及び図２に示すＣＩＪ印刷システム１０にはインクリザーバ１１が備わっており、プリントヘッド１２、別称液吐出器は、そこからインクの連続的な押送を受けることで、自液吐出器１２に備わるノズル５０それぞれから連続インク流４３を発生させる。画像源１３は本システム１０にディジタル画像処理データを送ってくるディジタルデータ源、例えばラスタ画像データ、ページ記述言語で記述されたアウトライン画像データ等の諸形態でディジタル画像データを供給するスキャナ、コンピュータ、ディジタルカメラ等である。画像プロセッサ１６は画像源１３からの画像データを周期的に受領する。プロセッサ１６は、その画像データを処理し内蔵するメモリ内に保存する。通常、プロセッサ１６として使用されるのはラスタ画像プロセッサ（ＲＩＰ）であり、これは、受領した画像データを印刷データ、即ち印刷用画素のビットマップに変換する。励振コントローラ１８は、その印刷データを周期的に受け取り、時変性の電気的励振パルスからなるパターン即ち励振波形５５を発生させることで、後述の如くヘッド１２上の個々のノズル出口にて滴の流れを発生させる。発生した励振波形を構成する励振パルス群は、連続インク流４３から滴３５及び３６が破断するよう、適当な振幅、デューティ比及びタイミングで個々のノズル５０に係る励振器（群）５９に供給される。ヘッド１２及び偏向機構１４は、互いに協働することで、あるときにはインク滴片を記録媒体１９上の画像メモリ内データ相応位置に付着させ（印刷し）、またあるときには偏向させてインクリサイクルユニット１５経由で回収する。媒体１９はレシーバとも呼ばれ、通常は紙で形成されている。ユニット１５内に入ってきたインクはリザーバ１１へと還送される。そのインクを加圧下でヘッド１２の背面へと分配するためのインクチャネルとしては、基板（通常はシリコン製）に設けられた室又はプレナムを使用する。或いは、そうした室をマニホルド片に形成しそのマニホルド片をシリコン基板に装着するようにしてもよい。通常、インクは、その室から、ヘッド１２のシリコン基板にエッチングで形成されているスロットや孔を介し、同基板の前面、即ちノズル群や励振器群がある面へと供給される。最適動作に結びつく好適なインク圧は多数の要因、例えばノズルの形状及び熱的特性やインクの熱的特性及び流体力学的特性に依存することとなろう。インク圧を一定に保つには、インク圧安定化器２０の制御下でリザーバ１１を加圧すればよい。偏向機構１４としては、空力偏向方式のものや静電偏向方式のものを使用することができる。

画像プロセッサ１６例えばＲＩＰは、印刷に当たり、画像データを画素マッピング型の画像ページデータに変換する。印刷時には、媒体移送コントローラ２１による電子制御下、複数個ある移送ローラ２２で記録媒体１９をプリントヘッド１２に対し移動させる。論理コントローラ１７、例えばマイクロプロセッサ利用型で周知の如く相応にプログラミングされているそれは、制御信号を供給することで、媒体移送コントローラ２１の動作をインク圧安定化器２０及び励振コントローラ１８に対し協調させる。その励振コントローラ１８は１個又は複数個の励振波形源５６を備えており、これは、印刷データに応じて滴形成波形を発生させその滴形成波形即ち励振波形５５を各ノズル５０又は液ジェット４３に係る滴形成器（群）５９に供給する。供給される励振波形を構成する励振パルスに応じ、滴形成器５９は連続インク流即ち液ジェット４３を攪乱し、その液ジェットから個別の液滴を破断させる。滴は、ノズルプレートの距離がＢＬの位置で液ジェット４３から破断する。従って、プロセッサ１６内情報は、印刷に使用されるべきインク滴片の所要付着位置指定、回収・再利用の対象となるべき滴片の特定等、滴形成用データの総体的な源泉を代表しているといえる。

ご理解頂けるように、媒体移送制御機構としては様々なものを使用することができる。例えばページワイズプリントヘッドの場合、プリントヘッド１２を固定しておき記録媒体１９を動かす構成にするのが都合よい。他方、走査型印刷システムの場合は、プリントヘッドをある軸（いわゆる主走査方向）に沿い動かす一方、記録媒体をそれに直交する軸（いわゆる副走査方向）に沿い動かすことで、相対的なラスタ運動を発生させる構成にするのが都合よい。

励振波形５５を構成する滴生成パルスは、励振コントローラ１８にて発生した後、信号伝送の分野で周知の通り、通常は電圧パルスの形態をとり導電接続部材経由でプリントヘッド１２の滴形成器５９に供給される。しかし、他種パルス、例えば光パルスをヘッド１２の滴形成器５９に送り個別のノズルで印刷用の滴（印刷滴）及び印刷用でない滴（非印刷滴）を発生させることも、インクジェット印刷分野で周知の通り可能である。生成された印刷滴は空気中を記録媒体方向に飛行した後記録媒体上の相応画素領域に射突し、非印刷滴は後述のキャッチャにより捕獲される。

図２に係る印刷システムのプリントヘッドを動作させることで、ノズル５０のアレイから液ジェット４３のアレイを吐出させることができる。個々の液ジェット４３に対しては、滴形成器５９や励振波形即ち滴形成波形５５を滴形成トランスデューサに供給する滴形成波形源５６が設けられている。滴形成器５９は滴形成トランスデューサや励振トランスデューサと通称されるものであり、液ジェットに攪乱を発生させることが可能な各種装置形態、例えばサーマルデバイス、圧電デバイス、ＭＥＭＳアクチュエータ、電気流体力学デバイス、光学デバイス、電歪デバイス、その組合せ等の形態をとることができる。

本発明は、液ジェット破断タイミングの制御を様々な伴う印刷滴選定方式で実行することができる。そのうち第１印刷滴選定方式では、滴対周期にて一対の滴を発生させるか。それと同じ滴対周期内でより大きな結合した滴を発生させる。この第１印刷滴選定方式では、滴対周期にて一つの滴が生成された場合それらのうち１個が印刷され、より大きな結合した滴が滴対周期で生成された場合は印刷されない。即ち、第１印刷滴選定方式を用いた場合の最高印刷滴周波数は、滴対の生成周波数、或いは最高記録媒体速度の１／２に等しい。第１印刷滴選定方式を用いた場合、ノズルアレイを構成する任意のノズルからの相連続する印刷滴それぞれの前後に少なくとも１個の非印刷滴が常在する。第２印刷滴選定方式では、ほぼ同一の体積を有する滴を基本滴形成周波数で発生させる。第２印刷滴選定方式を用いた場合、個々の滴を印刷することができるので、最高印刷周波数が基本滴形成周波数に等しくなる。米国特許出願第１３／１１５４３４号（名称：滴電荷及び質量を用いた液吐出(EJECTING LIQUID USING DROP CHARGE AND MASS)，譲受人：本願出願人）、米国特許出願第１３／１１５４６５号（名称：滴速度変調を伴う液吐出システム(LIQUID EJECTION SYSTEM INCLUDING DROP VELOCITY MODULATION)，譲受人：本願出願人）、米国特許出願第１３／１１５４８２号（名称：滴速度変調を用いた滴吐出方法(LIQUID EJECTION METHOD USING DROP VELOCITY MODULATION)，譲受人：本願出願人）及び米国特許出願第１３／１１５４２１号（名称：滴電荷及び質量を用いた液吐出(LIQUID EJECTION USING DROP CHARGE AND MASS)，譲受人：本願出願人）は第１印刷滴選定方式との併用に適したものである。この参照を以て各文献の全内容を本願に繰り入れることにする。特許文献１１（発明者：Ｍ．Ｐｉａｔｔ ａｎｄ Ｒ．Ｆａｇｅｒｑｕｉｓｔ，譲受人：本願出願人）に記載の手法は、共通帯電電極を用い別々の位相（時刻）で形成された滴片の選択的帯電及び偏向に関する手法であり、第２印刷滴選定方式との併用に適したものである。この参照を以て特許文献１１の全内容を本願に繰り入れることにする。

注記すべきことに、本発明は、これら二種類の印刷滴選定方式に限定されるものではなく、液ジェット破断タイミングの制御に基づく種々の印刷滴選定方式に適用することができる。図４〜図１３に示すのは第１印刷滴選定方式に基づく諸実施形態であり、図１４〜図１７に示すのは第２印刷滴選定方式に基づく諸実施形態である。印刷周期は、単一のノズルに由来する相連続した印刷滴間の最小時間間隔として定義される。各印刷周期間には、最大で、ノズル１個あたり１個の印刷滴を印刷することができる。印刷周期は、第１印刷滴選定方式を用いた場合滴対周期又は２τ₀に等しくなり、第２印刷滴選定方式を用いた場合基本滴形成周期τ₀に等しくなる。

図３に、ノズルアレイを構成しており隣り合っている４個のノズル５０及びそれに対応する滴形成器５９の例を示す。この例では、滴形成器５９が熱的に駆動されており、励振波形源５６によって供給される電圧により駆動される抵抗性負荷で構成されている。使用するトランスデューサの種類によっては、液室内の液に作用するよう、ノズル５０に液を供給する液室の内部又は近傍に滴形成トランスデューサが配置される。或いは、ノズルを通過する液に作用するよう、ノズルの内部又はすぐ脇に滴形成トランスデューサが配置される。或いは、ノズル内を通過した液ジェットに作用するよう液ジェットの近傍に滴形成トランスデューサが配置される。滴形成波形源は、基本周波数ｆ₀及びそれに対応する基本周期τ₀＝１／ｆ₀を有する波形を滴形成トランスデューサに供給する。これは液ジェットに波長λでの変調をもたらす。基本周波数ｆ₀は、通常はＦ_optに近く、常にＦ_Rより低い。変調が振幅的に成長すると液ジェットの一部が破断して滴が発生する。滴形成器の動作により、基本周波数ｆ₀及び基本周期τ₀＝１／ｆ₀にて一連の滴を発生させることができる。

滴形成に係る基本周期が与えられている場合、最高記録媒体速度即ち最高印刷速度は、基本周波数ｆ₀で励振されたジェットから破断される個々の滴が印刷解像度設定により定まる所望の滴間隔で印刷されうる速度として定義される。例えば、あるプリントヘッドを印刷解像度６００×６００ｄｐｉ（１インチ当たり滴数；１インチ＝約２．５ｃｍ）、基本周波数ｆ₀＝４００ｋＨｚで稼働させた場合、最高印刷速度は３３３３．３３ｆｔ／ｍｉｎ即ち１６．９３ｍ／ｓとなる。一般に、全印刷条件で印刷するに当たり相連続する印刷滴間で形成される非印刷滴の個数は記録媒体の速度に依存する。例えば最高記録媒体速度の１／２にて各画素を印刷する場合、基本周波数ｆ₀で生成される滴が１個おきに印刷され、各画素を最高記録媒体速度の１／４にて印刷する場合、基本周波数ｆ₀で生成される滴が４個おきに印刷される。

図２では、ノズル５０から距離ＢＬにあるジェット破断位置３２にて一定周期で液ジェット４３が滴に破断している。基本周波数で生成され対をなしている相連続する滴（図２中で符号３５及び３６が付されている滴）間の距離は、実質的に、液ジェットに対する攪乱の波長λに等しい。液ジェットからのこの一連の滴破断は、それぞれ滴３５及び滴３６からなる一群の滴対を発生させる。各滴対は第１滴及び第２滴を有し、第１滴及び第２滴のうち一方が印刷滴、他方が非印刷滴である。第１滴及び第２滴なる語は、滴対における滴の時間的形成順序を表すものではない。滴対３４の形成周波数波一般に滴対周波数ｆ_pと呼ばれ、ｆ_p＝ｆ₀／２で与えられる。対応する滴対周期はτ_p＝２τ₀で与えられる。

通常、プリントヘッドにおけるノズル５０のアレイ全体に係る励振トランスデューサの滴励振周波数は、プリントヘッド１２内の全てのノズルについて等しい。最高記録媒体速度の１／２以下で印刷する場合、滴を滴対３４にラベリングするのが都合よい。また、最高記録媒体速度の１／２以下で印刷する場合、第１印刷滴選定方式を用い、図４に示す如く大きな非印刷滴即ち大滴４９を生成するのが都合よい。後に説明する通り、本発明を実施するに当たっては滴３５及び３６が別々の帯電状態へと帯電されるため、本発明の諸実施形態に関し説明する際には、滴３５を印刷滴、滴３６を非印刷滴と見なす。一連の印刷滴を最高記録媒体速度で印刷する場合、形成される一連の滴それぞれが印刷されるので、それらの滴は、印刷滴３５及び非印刷滴３６からなる滴対３４を形成するものとは見なせない。この場合は、一連の滴は印刷滴３５のみ又は陽印刷滴３６のみとなろう。第２印刷滴選定方式を用い最高記録媒体速度で印刷する場合、大きな非印刷滴４９を用いることなく印刷滴３５及び非印刷滴３６のみが生成される。

滴の形成は、基本周波数ｆ₀で稼働する滴形成器により供給される励振パルスに関連付けられる。それは、実質的に同体積で距離λ離れている滴を形成する。ご理解頂けるように、図２に示す例では第１滴と第２滴が実質的に同体積であるが、第１滴と第２滴の対が平均してその滴形成周波数で形成されることとなるよう第１滴及び第２滴を別々の体積にすることもできる。例えば、第１滴：第２滴間の体積比は約４：３〜約３：４の間で変化させることができる。図２中の液ジェット４３に係る励振は、その液ジェット又はノズル５０に係る滴形成トランスデューサによって独立に制御される。一実施形態においては、滴形成トランスデューサ５９が、ノズル５０に隣接する１個又は複数個の抵抗性素子又はヒータを備える。この実施形態では、任意形状の周期的電流パルスを送ることによって液ジェット励振が実現される。このパルスは、滴形成波形源５６によって生成され、滴形成器の各オリフィスを取り巻く抵抗性素子５９に流れる。

インクジェットノズルから吐出される液流からの滴形成のダイナミクスは、個別のノズルオリフィスに係る個別の滴形成トランスデューサに印加される波形を変化させることにより変化させることができる。波形又はそのシーケンスにて他のパルスを基準に振幅、デューティ比及びタイミングのうち一通り又は複数通りを変化させることにより、個別のノズルオリフィスの滴形成ダイナミクスを変化させることができる。ご理解頂けるように、滴形成波形を構成する滴形成パルスは、図４に示した幾通りかのモードを介し、単一の大きな滴即ち第３滴又は大滴４９を形成するよう調整することができる。その長さが２連続基本波長であるジェットのセグメントは、図４（Ａ）に示す如く、単一の大滴４９に破断させた後一体のままにすることができる。その長さが２連続基本波長であるジェットのセグメントは、図４（Ｂ）に示すように、単一の大きな滴に破断させた後２個の滴４９ａ及び４９ｂに分離させ再度一体化させることができる。その長さが２連続基本波長であるジェットのセグメントは、或いは、図４（Ｃ）に示すように、２個の滴４９ａ及び４９ｂに破断させた後大きな滴４９へと一体化させることができる。滴４９ａ及び４９ｂは、破断時の速度が互いに異なるためいずれは大きな滴４９へと一体化される。大滴４９は基本周波数の１／２でもたらされ、隣り合う大滴間の平均間隔が２λであり、ジェットからの破断位置が図４中の破断面ＢＯＬ即ち破断位置３３である。本発明の諸実施形態では、大滴４９が印刷されず非印刷滴となる。

本発明を実施するに当たっては、滴形成トランスデューサに供給され大滴４９を発生させる滴形成波形５５を、大滴破断長（ＢＯＬ）が図２中の小さな滴３５及び３６の破断長（ＢＯＬ）に近い長さになるよう、即ち大滴４９と小滴３５及び３６が帯電電極４４付近で破断するよう、定めることができる。本発明を実施するに当たっては、複数個の非印刷滴からなるシーケンスが入力画像データによって求められているときに大滴４９を発生させるのが有益である。大滴４９は第３滴又は大非印刷滴とも呼ばれる。印刷滴３５、非意印刷滴３６又は大非印刷滴４９を形成すべくジェット破断タイミングを制御することにより、記録媒体１９上に任意のパターンを印刷することができる。

図２には、更に、帯電電極４４及び帯電電圧源５１を有する帯電器８３が示されている。帯電電圧源５１は帯電電極波形９７を発生させ、帯電電極に供給される電圧信号を制御する。液ジェットに係る帯電電極はその液ジェット４３の破断位置に面して配置されている。帯電電極４４に非零電圧が印加されると、その帯電電極と、電気的に接地されている液ジェットと、の間に電界が発生する。帯電電極と電気的に接地されている液ジェットとの間の容量性結合によって、導電性を有する液ジェットの一端に正味電荷が誘起される。（液ジェットは、接地されている滴生成器の液室との接触によって接地されている。）液ジェットの端部が破断して滴が形成される際には、液ジェットの端部にあった正味電荷が、新たに形成される滴上に捕獲される。帯電電極上の電圧レベルを変化させると、帯電電極・液ジェット間容量性結合を通じ、液ジェット上に誘起される電荷が変化する。即ち、新たに形成される滴上の電荷を、帯電電極の電位を変化させることで、制御することができる。

帯電電極４４上の電圧は、帯電電極４４・液ジェット４３間帯電電極波形９７の形態をとり可変電位を供給する帯電電圧源５１によって制御される。第１印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、帯電電極波形９７は、通常、基本周波数の１／２に等しい滴対周波数ｆ_p＝ｆ₀／２（時間で言えば基本周波数の２倍に等しい滴対周期τ_p＝２τ₀）で稼働する二状態波形である。帯電電極波形９７は、互いに異なる第１電圧状態（ここでは非印刷滴電圧状態）及び第２電圧状態（同じく印刷滴電圧状態）を有している。各電圧状態は、最高記録媒体速度の１／２以下で印刷する際には、通常、基本周期に等しい期間に亘りアクティブになる。第２印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、帯電電極波形は、基本周波数ｆ₀（時間で言えば基本周期τ₀）で稼働する二状態波形である。各電圧状態は、通常、基本周期の１／２たるτ₀／２に等しい期間に亘りアクティブになる。

帯電電極に供給される帯電電極波形は、印刷すべき画像データから独立な波形（印刷すべき画像データに応じて変化しない波形）である。帯電器８３は、帯電電圧源５１によってもたらされる帯電電極波形と滴形成波形源のクロックとの間に固定的位相関係が保たれるよう滴形成波形源５６と同期される。この同期が生じるのは、帯電電極波形周期が、滴形成トランスデューサに供給される滴形成波形の周期と等しいかその整数倍であるためである。そのため、滴形成トランスデューサに供給される画像データに対し帯電電極波形が独立であるにもかかわらず、滴形成波形・帯電電極波形間位相関係が保たれる。結果として、滴形成波形によって与えられ、液流から滴の破断が生じる位相が、帯電電極波形に対し位相ロックされる。例えば、第１印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、図２に示した滴３５及び３６が、互いに異なる帯電状態を呈するよう時間的に１基本周期τ₀離れて生成される。印刷滴３５が印刷滴帯電状態まで帯電され、非印刷滴３６が非印刷滴帯電状態（第１非印刷滴帯電状態とも称する）まで帯電されるよう、帯電電極が印刷滴電圧状態であるときに印刷滴が形成され、非印刷滴電圧状態であるときに非印刷滴が形成される。第１非印刷滴帯電状態は印刷滴帯電状態と異なる。更に、非印刷滴３６は第１非印刷滴電荷対質量比を有し、印刷滴３５は印刷滴電荷対質量比を有する。

第３滴（大滴４９）が図４に示す如く生成されている場合、即ち相連続する大滴が基本周期の２倍たる２τ₀で形成されている場合、帯電電極が非印刷滴電圧状態であるときに、相連続する大滴が破断する。これは、第２非印刷滴帯電状態まで帯電された第３滴をもたらす。第２非印刷帯電状態も印刷滴帯電状態と異なる。その長さが２個の相連続する基本波長に等しく、帯電電極が非印刷滴電圧状態であるときに一体に破断して単一の大滴（図４Ａ）が形成されるような、ジェットのセグメントにより形成された大滴４９を考えよう。液ジェット破断時にそのセグメント上に誘起される電荷は、そのセグメントの表面積、並びにそのセグメントの表面における電界強度に依存する。破断して大滴になるセグメントの表面積が破断して第１滴になるセグメントの約２倍であり、また帯電電極によって印加される電界が滴対内第１滴に対し帯電電極により印加される電圧と概ね同じであるので、その破断時に大滴上に誘起される電荷は、滴対内第１滴の電荷の約２倍になる。大滴の質量は滴対内第１滴の質量のほぼ２倍に等しいので、ジェットのうちその長さが相連続する基本波長であり共に破断して単一の大滴を形成するセグメントにより形成される大滴の電荷対質量比は、従って、第１電荷対質量比状態を有する滴３６の電荷対質量比状態にほぼ等しくなる。ジェットのうちその長さが相連続する基本波長であるセグメントにより形成される大滴４９の電荷対質量比は、その大滴が２個の滴に分かれた後合体する（図４Ｂ）のか、それとも１個の大きな滴であり続けるのか、の別には依存しない。

その長さが２個の相連続する基本波長であるジェットのセグメントを互いに異なる初期速度を有する２個の個別滴（図４（Ｃ）の如く合体して大滴意なる滴）として破断させる波形は、更に、当該２個の個別滴の破断位相が十分に近くなる（ほぼ同時になるか基本周期の小部分（＜２５％）に該当する時間差になる）よう、調整することができる。これら合体して大滴になる２個の滴は、帯電電極が非印刷滴電圧状態であるときに共にジェットから破断するよう、そのタイミングを調整することができる。これにより、２個の個別滴の合体により形成される大滴を、第２非印刷滴電圧状態へと帯電させることができる。ほぼ等しい滴破断タイミングを有する成分滴からなる結合版の大滴は第３電荷対質量比を有する。大滴４９の第３電荷対質量比状態は滴３６の第１電荷対質量比状態とほぼ同じである。図４に示した三例のいずれでも、大滴４９は、第２非印刷帯電状態まで帯電された第３滴である。また、滴対を構成する２個の滴の破断位相が帯電電極が非印刷滴電圧状態である間に破断しないよう、また当該２個の滴がその偏向や回収に先立ち合体しないよう、滴形成波形を調整又は選定することもできる。これらの滴は、それぞれ、他の非印刷滴とほぼ同じ電荷対質量比を有することとなろう。他の印刷滴選定方式では、互いに別の帯電電極電圧状態を呈している間に滴形成波形５５で滴４９ａ及び４９ｂを液ジェットから破断させ、相異なる帯電状態を有する２個の滴を発生させることができる。滴４９ａ及び４９ｂの間の初期速度差が、それらが合体して別の結合滴帯電状態を呈するような値である場合、大滴４９が生成される。

図３に、本発明の一実施形態に関し、隣り合っていて２グループに配列されている４個のノズル５０と、それに対応するジェット励振器と、を示す。当該複数個のノズルは、第１グループのノズルと第２グループのノズルが交互に位置するよう第１グループＧ１と第２グループＧ２とに分けて配置されている。即ち、第１グループに属するノズルは第２グループ内隣接ノズル間に位置しており、第２グループに属するノズルは第１グループ内隣接ノズル間に位置している。サーマル滴形成トランスデューサ５９は、ノズル５０を取り巻く抵抗性負荷で構成されている。滴形成トランスデューサ５９は、励振波形源５６から供給される電圧によって駆動される。その励振波形は、図５（Ａ）に示す通り、印刷滴励振波形セグメント及び非印刷滴励振波形セグメントからなる一連の滴形成波形で構成されている。本発明の諸実施形態のうち第１印刷滴選定方式を使用する実施形態では、三種類の波形セグメント、即ち印刷滴形成パルス９８、非印刷滴形成パルス９９及び大滴形成パルス９４が発生する（図５上部参照）。この場合、励振波形は、一連の滴対形成パルストレインで形成される。第１印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、最多で１個の印刷滴を、滴対周期として定義される２τ₀の期間に発生させることができる。滴形成波形５５のパルス９４は、帯電電極４４に面する位置にて大滴を破断、生成させ、パルス９８及び９９は帯電電極４４に面する位置にてより小さな印刷滴及び非印刷滴を破断、生成させる。位相シフトは、生成される滴対毎に、帯電電極が印刷滴電圧状態９６であるときにジェットから第１滴が破断しその第１滴３５上に印刷滴帯電状態がもたらされるよう、且つ帯電電極が非印刷滴電圧状態９５であるときにその滴対の第２滴がジェットから破断し同滴対の第２滴３６上に非印刷滴帯電状態がもたらされるよう、セットされる。滴形成波形５５におけるパルス９４のタイミングは、帯電電極が非印刷滴帯電状態であるときに大滴が破断するよう制御される。画像データが印刷滴を求めるデータである場合、滴対形成パルストレインは、印刷滴形成パルス９８及びそれに続く非印刷滴形成パルス９９で構成される。画像データが非印刷滴を求めるデータである場合、滴対形成パルストレインは大滴形成パルス９４で構成される。第１非印刷滴帯電状態及び第２非印刷滴帯電状態は同様の状態であり、印刷滴帯電状態とは異なっている。これにより、印刷滴・非印刷滴間に偏向具合の差を付けること、ひいては非印刷滴をキャッチャで捕獲させる一方印刷滴を記録媒体上に印刷させることができる。

ご理解頂けるように、互いに隣接するノズルにおける隣接印刷滴間の距離を大きくすることで、記録媒体上で滴配置誤差をもたらす印刷滴間静電相互作用を抑えるのが望ましい。これを実現するため、複数個のノズルが、第１グループノズルと第２グループノズルが交互に位置するよう第１グループＧ１と第２グループＧ２とに分けて配置される。即ち、図３に示すように、第１グループに属するノズルが第２グループ内隣接ノズル間に配置され、第２グループに属するノズルが第１グループ内隣接ノズル間に配置される。第１グループに属するノズルに対する励振波形の開始時点を制御するため、第１グループトリガ７６が印加され、第２グループに属するノズルに対する励振波形の開始時点を制御するため、第１グループに対し時間的に遅延した第２グループトリガ７７が印加される。図３に、タイミング遅延用の第１グループトリガ７６及び第２グループトリガ７７を伴うグループタイミング遅延器７８を示す。第１グループトリガ７６は、対応するグループＧ１に属するノズルそれぞれに対し同時に作用し、そのグループに属するノズルそれぞれに次滴形成用パルストレインを同時にトリガする。第２グループトリガ７７は、対応するグループＧ２に属するノズルそれぞれに対し同時に作用し、そのグループに属するノズルそれぞれに次滴形成用パルストレインを同時にトリガする。通常、個々のグループトリガ７６及び７７は互いに異なっており、それぞれ、帯電電極４４に印加される帯電電極波形９７が印刷滴電圧状態であるときに印刷滴を破断させること及び非印刷滴電圧状態であるときに非印刷滴を破断させることができる。このことによって、第１グループトリガ７６・第２グループトリガ７７間タイミング遅延差Δｔ_dに制限が課される。例えば、第１印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、所要の印刷滴が印刷され非印刷滴が印刷されないようにするため、Δｔ_d＝±δτ₀，２τ₀±δτ₀，４τ₀±δτ₀，６τ₀±δτ₀，…であることが求められる（但しδは０と０．５の間の値）。第２印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、Δｔ_d＝±κτ₀であることが望まれる（但しκは０．１０と０．４５の間の値）。即ち、グループタイミング遅延器７８は、第１グループノズル由来印刷滴と第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに並ぶことがないよう、第１グループ及び第２グループのうち一方に属するノズルの滴形成器に供給される滴形成波形のタイミングをシフトさせる。他の実施形態においては、専用のタイミング遅延器７８を使用する代わりに、第１グループノズル由来印刷滴と第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに並ぶことがないよう、第１グループ及び第２グループのうち一方に属するノズル５０の滴形成器５６に対し供給される滴形成波形５５にタイミング遅延を付与する。更なる実施形態においては、第１グループノズル由来印刷滴と第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに並ぶことがないよう、第１及び第２ノズルグループに係る滴形成器５６に供給される入力画像データをシフトさせ第１グループ及び第２グループのうち一方に属するノズル５０の滴形成器に対し供給される滴形成波形５５のタイミングをシフトさせることで、タイミング遅延を実現させることができる。

図５に、本発明の実施形態のうち第１印刷滴選定方式を使用する実施形態を示す。本実施形態では、最高印刷周波数が滴対周波数に等しい。本実施形態では、第１グループノズルと第２グループノズルが互い違いに位置するよう、第１グループＧ１及び第２グループＧ２に分けて配置されたノズルアレイが使用されている。即ち、第１グループノズルが第２グループ内隣接ノズル間に位置し第２グループノズルが第１グループ内隣接ノズル間に位置するノズルアレイが使用されている。このタイミング図のうち（Ａ）はグループ１内ノズルに係る滴形成トランスデューサに供給される滴形成パルスを、また（Ｃ）はグループ２内ノズルに係る滴形成トランスデューサに供給される滴形成パルスを示す図であり、８基本周期毎に１個の印刷滴を発生させる印刷シーケンスをもたらすべく同一の滴形成パルス波形シーケンスが使用されている。（Ｂ）には、グループ１（Ｇ１）の滴に係る滴破断タイミング及びグループ２（Ｇ２）の滴に係る滴破断タイミングが、帯電電極波形のタイミングと併せ示されている。図５の下部（Ａ）に係るタイミング図は、滴形成波形又はヒータ電圧波形５５のシーケンスを、ノズルのリニアアレイを構成するグループ１（Ｇ１）の単一ノズルについて時間の関数として表したものである。当該波形５５は、液ジェットを変調するために使用されている。即ち、入力画像データに応じ、液ジェットの諸部分を、１個又は複数個の印刷滴及び１個又は複数個の非印刷滴を有するストリームに破断させるために使用されている。滴形成波形は滴励振波形とも呼ばれる波形であり、図示の通り種々の滴形成パルス９４、９８及び９９で構成されている。図５の上部（Ｃ）は、滴形成波形に関する同様のシーケンスを、グループ２（Ｇ２）の単一のノズルについて、時間の関数として表したものであり、グループタイミング遅延４１に亘り遅延している。図５の中部（Ｂ）は、図５（Ａ）及び（Ｃ）に示した個別の滴励振波形パルスにより本発明の一実施形態に従い形成される滴の破断タイミングと共に、共通帯電電極電圧波形を時間の関数として表したものである。図５の下部（Ａ）及び上部（Ｃ）に示す滴形成パルスは、ノズルアレイを構成するノズルのうち、対応するグループ１又は２のノズルそれぞれに係る滴形成器に供給される。当該ノズルアレイは液室内にあり、その液室は、ノズルアレイ方向に沿って配置された複数個のノズルを介し液ジェットを吐出させるのに十分な圧力に保持されている。図５の下部（Ａ）及び上部（Ｃ）に示す滴形成波形パルスシーケンス（サーマル滴形成トランスデューサ５９に印加されるヒータ電圧波形５５）は互いに同一のものであり、ノズルのリニアアレイを構成する別グループの単一ノズルについて、経過時間の関数として表されている。滴形成波形は、その液ジェットが変調されるよう液ジェットに印加されている。即ち、入力画像データに応じ１個又は複数個の印刷滴及び１個又は複数個の非印刷滴を含むストリームへと、その液ジェットの諸部分が選択的に破断されている。図５の中部（Ｂ）には、グループ１（Ｇ１）内ノズルに関し図５（Ａ）に示した個別の滴励振波形パルスによりもたらされる滴破断タイミング２８に加え、グループ２（Ｇ２）内ノズルに関し図５（Ｃ）に示した個別の滴励振波形パルスによりもたらされる滴破断タイミング２９が示されている。図５の中部（Ｂ）には、更に、共通帯電電極電圧Ｖの時間的変化、即ち帯電電極波形９７も示されている。図５各部分の横軸には、滴３５及び３６に係る滴形成基本周期の２倍即ち２τ₀或いは相連続する大滴４９間の時間間隔に等しい滴対周期に従い、ラベリングが施されている。図５中の諸点は、滴対サイクル数２にて形成される滴対において、第１滴３５が印刷滴であり記録媒体上に印刷されること及び第２滴３６が非印刷滴でありキャッチャにより中途捕獲される（印刷されない）ことを表す一方、滴対サイクル数１，３，４，５では大非印刷滴４９が形成されキャッチャにより中途捕獲されることを表している。第２滴対サイクルにおける滴形成波形は、滴形成パルス９８及びそれに後続する非印刷滴形成パルス９９を有しているので、図５（Ｂ）に示す破断タイミングにて第１滴３５及び第２滴３６が形成されることとなる。滴対サイクル１，３，４，５における滴形成パルス９４は、図示の通りその破断タイミングにて大滴４９を形成する。図５の中部（Ｂ）には、Ｇ１及びＧ２とラベリングされた２個のグループに関し破断タイミングが示されている。それら２個のグループ間には、両矢印線４１で示す如くグループタイミング遅延Δｔ_d＝２τ₀がある。ここでは、滴８個につき１個が基本周波数で生成されており、また同一のヒータ電圧波形が両グループのノズルに印加されている。この場合、第２グループのノズルに適用されるグループタイミング遅延４１を発生させるのにグループタイミング遅延器７８が使用されている。グループタイミング遅延４１は、第２グループノズルが第２グループトリガ７７によってトリガされる時刻と、第１グループノズルが第１グループトリガ７６によってトリガされる時刻と、の間の差と等価である。一般に、タイミング遅延器は、第１グループノズル由来印刷滴と第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに整列しないよう、第１グループ及び第２グループのうち一方のノズルの滴形成器に対し供給される滴形成波形のタイミングをシフトさせる。また、２個のグループをなすノズルは、第１グループノズルが第２グループ内隣接ノズル間に位置し第２グループノズルが第１グループ内隣接ノズル間に位置するよう、互い違いに配置される。

図５（Ａ）及び（Ｃ）には、基本周期８個ごとに印刷滴１個が生成される励振波形５５の例が示されている。時間軸は滴対サイクル時間周期によって示されており、印刷滴は第２滴対サイクルの時間周期における第１滴として示されている。滴対サイクル時間周期１〜４に示す滴励振波形５５は、８個の相連続する基本時間周期毎に１個の印刷滴が生成、印刷され続けるように反復されている。即ち、滴対サイクル数５における滴形成パルスは、滴対サイクル数１の滴形成パルスと同じものを反復したものである。この例では、励振波形５５がヒータ電圧波形タイミング図であり、第２滴対サイクル中に印刷滴が生成されることを表している。グループ１内ノズルにおける次の印刷滴は第６滴対サイクルにて生成される。それは、滴対サイクル数６にて生起する破断イベント（黒塗り菱形）としてグループ１タイミング図中に表される。図５（Ｂ）に示した例では、図５（Ａ）及び（Ｃ）に示したヒータ電圧パルスがそれぞれグループＧ１，Ｇ２のノズルに印加される。図５（Ｂ）では、液ジェットから個々の滴が破断するタイミングを、グループＧ１内ノズルに関しては黒塗り菱形、グループＧ２内ノズルに関しては白抜き菱形で表している。矢印付破線は、図５（Ａ）及び（Ｃ）に示す個々の滴対時間間隔中に生起する滴の破断を発生させる滴形成パルスから、図５（Ｂ）に示す個々の滴の対応する破断イベントまで、引かれている。矢印付短鎖線２８は対応する滴形成パルスによってもたらされるグループＧ１破断イベントを表しており、矢印付長鎖線２９は対応する滴形成パルスによってもたらされるグループＧ２破断イベントを表している。

図５（Ｂ）には、更に、帯電電圧Ｖの時間的変化、即ち帯電電圧源５１から帯電電極（４４又は４５）に供給される帯電電極波形９７が示されている。図中の帯電電極波形９７は正の高電圧状態９５から低電圧状態９６に至る５０％デューティ比方形波であり、その周期は、滴帯電波形サイクル１個の間に一対の滴３５及び３６又は大滴４９を形成できるよう滴形成基本周期の２倍、即ち滴対周期に等しい周期となっている。個々の滴対時間間隔に係る滴帯電波形は、非印刷滴電圧状態９５及び印刷滴電圧状態９６を呈する。非印刷滴電圧状態は高い電圧に対応し、印刷滴電圧状態は低い電圧に対応する。帯電電極波形は、可変電位源によって帯電電極・液ジェット間に供給される。帯電電極波形９７は帯電波形とも呼ばれるものであり、印刷滴パターン及び非印刷滴パターンから独立である。図５では帯電電極波形９７が５０％デューティ比方形波として示されているが、そのデューティ比が５０％でない方形波や、帯電電極波形周期中に複数通りの高レベル及び低レベル期間が生じる波形等、任意の帯電電極波形を本発明と併用することができる。

本発明を実施するに当たっては、印刷滴上に印刷滴帯電状態を発生させると共に非印刷滴上に印刷滴帯電状態とは実質的に異なる非印刷滴帯電状態を発生させるため、帯電器に印加される共通滴帯電波形を滴形成器及びグループタイミング遅延器と同期させる必要がある。遅延時間９３を設けるのは、各滴対時間間隔における第１滴形成ヒータ電圧パルスの始点と、各帯電電極波形サイクルの始点との間に遅延を発生させ、好適に同期するようにするためである。帯電電極波形９７の開始位相のタイミングは、印刷する滴と印刷されない滴との間の帯電レベル差が好適に画定されるよう調整される。理想的には、滴形成パルストレインのトリガと電極の帯電状態時間との間の遅延時間９３は、電極帯電電圧波形の単一帯電状態時間間隔の中心にて滴が破断することとなるよう調整される。即ち、遅延時間９３は、帯電電極波形・滴形成波形源クロック間の固定的位相関係が保たれるよう、滴形成器を電極帯電電圧源と同期させるのに使用される。遅延時間９３を滴対周期の１／２に亘り変化させると、高電圧状態９５にて印刷滴３５が破断し、低電圧状態にて滴３６及び大滴４９が破断する。これは図７Ａ〜図７Ｃに示す実施形態に適している。

図５には、帯電電極電圧が低電圧状態であるときに印刷滴がもたらされ、高電圧状態であるときに非印刷滴がもたらされる実施形態についてタイミング図が示されている。この場合、非印刷滴は高帯電滴であり印刷には使用されない。高帯電滴が印刷され低帯電滴が捕獲される実施形態では、帯電電極波形９７の開始位相を、各滴対時間間隔における第１滴形成ヒータ電圧パルスの開始と帯電電圧サイクルの開始との間の遅延時間９３を調整することで位相シフトさせる。例えば、第１印刷滴選定方式を使用する場合、滴形成の基本周期１個分を遅延時間９３に加えると、破断時に大滴４９及び非印刷滴３６が低帯電状態になり、印刷滴３５が印刷向けの高帯電状態になる。

図６Ａ〜図８Ｂに、第１印刷滴選定方式を用いた本発明の諸実施形態に係る連続液吐出システム４０を示す。このシステムにおいては、滴３５及び滴３６の対又は単一の大滴４９が液ジェット４３から破断される。或いは一対の印刷滴３５が個々の滴対周期中に液ジェット４３から破断される。図６Ａ〜図６Ｃに示したのは本発明の第１実施形態であり、第１印刷滴選定方式を使用する第１ハードウェア構成を有すると共に、記録媒体１９上に様々な印刷パターンを生成するよう稼働している。図７Ａ〜図７Ｃに示したのは本発明の第２実施形態であり、第１印刷滴選定方式を使用する第２共通ハードウェア構成を有すると共に、記録媒体１９上に様々な印刷パターンを生成するよう稼働している。図８Ａ及び図８Ｂに示したのは本発明の第３実施形態であり、第１印刷滴選定方式を使用する第３共通ハードウェア構成を有すると共に、記録媒体１９上に様々な印刷パターンを生成するよう稼働している。図６Ａ、図７Ａ及び図８Ａに示した諸実施形態では最高記録媒体速度の１／２にて全印刷条件で稼働している。全印刷条件では、滴３５及び３６の対の連続シーケンスが基本周波数ｆ₀で生成され、形成された滴が１個おきに印刷される。図６Ａ、図７Ａ及び図８Ａに示した印刷条件は、入力画像データ中の各隣接画素が記録媒体１９上に印刷される全印刷条件として定義される。印刷画素は、記録媒体１９上に現れる印刷インク滴４６と等価である。全印刷条件では、図示の通り、隣接印刷インク滴４６が記録媒体１９上で互いに接触する。上述の通り、全印刷条件で印刷するに当たり相連続する印刷滴間で形成される非印刷滴の個数は記録媒体速度に依存する。最高記録媒体速度の１／２にて全印刷条件で稼働する場合、基本周波数ｆ₀で形成された滴が１個おきに印刷される。図６Ｂ、図７Ｂ及び図８Ｂに示した諸実施形態では非印刷モードで稼働している。このモードでは、大滴４９の連続シーケンスが滴対周波数で、且つ滴３５の質量と滴３６の質量の和にほぼ等しい質量で生成される。滴はいずれも印刷されない。図６Ｃ及び図７Ｃには、最高記録媒体速度の１／２以下の速度を以て稼働する第１印刷滴選定方式を用いた一般的印刷条件が示されている。この条件では、滴対周期の間に滴３５及び３６の対並びに大滴４９が生成される。滴３６及び大滴４９は印刷されず滴３５は印刷される。

本発明の諸実施形態に係る連続液吐出システム４０はプリントヘッド１２を備えており、そのヘッド１２には液室２４が設けられている。液室２４は、液流４３を吐出するための１個又は複数個のノズル５０からなるアレイと通流している。個々の液ジェットに対しては励振トランスデューサ５９が設けられている。図示した諸実施形態では、ノズル５０を取り巻くように励振トランスデューサ５９が形成されている。複数個あるノズルそれぞれに、別々の励振トランスデューサ５９を設けることができる。励振トランスデューサ５９は、液ジェット４３を基本周波数ｆ₀で周期的に励振する滴形成波形源５６によって駆動される。第１印刷滴選定方式を使用する諸実施形態においては、液ジェット４３が周期的に励振されると、滴対周期２τ₀だけ時間的に分離した滴対３４のシーケンス、或いは２τ₀だけ時間的に分離され且つ互いに距離λだけ分離された大滴４９のシーケンスへとジェットが破断する。滴３５は印刷滴、滴３６は非印刷滴である。滴対３４は印刷滴３５及び非印刷滴３６で構成される。帯電電極４４に面した位置で滴が破断した後、印刷滴３５は第１帯電状態或いは印刷滴帯電状態と呼ばれる帯電レベルを取得し、印刷滴経路と呼ばれる第１経路３７に沿って飛行していく。同様に、非印刷滴３６は第２帯電状態、非印刷滴帯電状態或いは第１非印刷滴帯電状態と呼ばれる帯電レベルを取得し、非印刷滴経路或いは第１非印刷滴経路と呼ばれる第２経路に沿って飛行していく。キャッチャ４７又は６７は、非印刷滴経路３８に沿って飛行してきた非印刷滴３６を中途捕獲し回収するよう、且つ印刷滴経路３７に沿って飛行してきた印刷滴３５がキャッチャの脇を通った後記録媒体速度ｖ_mで移動中の記録媒体１９に接触することとなるように配置されている。印刷滴３５は、図示の通り、記録媒体１９に射突して印刷インク滴４６となる。また、図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図８Ｂに示されているのはより大きな第３滴即ち大滴４９である。帯電電極４４に面する位置で大滴４９が破断した後、その大滴４９は第３帯電状態、大非印刷滴状態，アタは第２非印刷滴帯電状態と呼ばれる帯電レベルを取得し、大非印刷滴経路又は第２非印刷滴経路とも呼ばれる第３経路３９に沿って飛行していく。キャッチャ４７又は６７は、大非印刷滴経路３９に沿って飛行してきた大非印刷滴４９を中途捕獲及び回収できるようにも配置されている。

図６Ａ〜図６Ｃ、図８Ａ及び図８Ｂにおいては、非印刷滴３６及び大非印刷滴４９が負電荷を有している。逆極性を有する二通りの電圧状態を使用する別の実施形態においては、非印刷滴は負帯電ではなく正帯電される。これらの図では印刷滴３５上に何の電荷も示されていないが、ご理解頂けるように、印刷滴の破断中に帯電電極・液ジェット間電圧が０である場合、これらの滴は、通常、非印刷滴とは逆の極性を呈する電荷を有する。図７Ａ及び図７Ｂでは、印刷滴３５が負電荷を有する一方、非印刷滴３６及び大非印刷滴４９は何も電荷を有していない。図６Ａ〜図６Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ及び図８Ｂに示す諸実施形態においては、通常、非印刷滴３６及び大非印刷滴４９が印刷滴３５のそれとは逆の極性の電荷を有する。印刷滴と非印刷滴の間にこうした逆極性帯電が生じることは、印刷窓自由度に望ましい影響を与えうる。なぜなら、偏向器の動作下においては、印刷滴がキャッチャから退く経路に沿って飛行すると共に、非印刷滴がキャッチャに向かう別の経路に沿って飛行していきキャッチャで中途捕獲されるからである。これにより、印刷滴・非印刷滴間分離を増し、非印刷滴をより確実にキャッチャで中途捕獲させることができる。しかしながら、印刷滴が帯電していると、近いところにある印刷滴間に静電相互作用が発生し、印刷時に記録媒体上の滴配置誤差をもたらすこととなりかねない。印刷滴の軌跡と非印刷滴の軌跡が離れてしまうと、印刷滴間反発性静電相互作用によって、外側の印刷滴が非印刷滴で占められていない空間内へと跳ね返される。その結果、印刷された文字のストロークが所期のそれより広くなり、また隣接印刷滴間に不要なギャップが生じることにもなる。こうしたことが生じる度合いは、帯電プレートの滴帯電部材及び偏向部材の構成及び整列具合に依存する。

液ジェット４３に対しては、図２に示すように、滴形成器５９及び励振波形源５６が設けられている。励振波形源５６は、励振トランスデューサ５９に励振波形５５を供給することで、ノズル５０を通る液ジェット４３上に攪乱を発生させる。励振波形における励振パルスの個数、振幅、継続時間及びタイミングは、破断タイミング、破断場所及び滴サイズを含め、滴がどこでいつどのようにして形成されるのかを決定づける。相連続する滴間の時間間隔はその滴のサイズを決定づける。励振コントローラ１８（図１参照）からのデータは励振波形源５６に送られ、そこで、ノズル５０の出口にて滴のストリームを発生させる時変性電圧パルスのパターンへと変換される。励振波形源５６から励振トランスデューサ５９に供給される個別の滴励振波形５５、例えば図５（Ａ）及び（Ｃ）に示したそれは、相連続する滴の破断タイミング及びその滴のサイズを決定づける。滴励振波形は、画像プロセッサ１６から励振コントローラ１８に供給される印刷データ又は画像データに応じ変化する。即ち、励振波形源から励振トランスデューサに供給される励振パルスのタイミングは印刷データ又は画像データに依存する。最高印刷速度の１／２以下の速度で移動している記録媒体上に印刷滴３５を印刷するため、励振トランスデューサ５９に供給される波形パルスシーケンスは、平均して基本周波数分だけ時間的に分離していてそのうち一方が印刷される滴の対をもたらすものとされる（図５（Ａ）中の滴対サイクル２における印刷滴形成パルス９８及び非印刷滴形成パルス９９を参照）。最高印刷速度の１／２にて第１印刷滴選定方式を用い印刷を行い、印刷データ流によって印刷画素のシーケンスを発生させる場合、励振トランスデューサに供給される波形のシーケンスによって滴対のシーケンスが生成され、各滴対を構成する同じ滴が印刷される。この場合、図５（Ａ）中の滴対サイクル２に示す滴形成パルス９８及びそれに続く比印刷滴形成パルス９９からなる同じ波形パルスシーケンスが反復される。印刷データが非印刷滴に係るものであり記録媒体上への印刷が最高印刷速度の１／２以下で実行される場合、励振トランスデューサに供給される波形は、図５（Ａ）中の滴対サイクル１に示す如きパルス波形例えば９４を用い大滴４９を発生させるそれになる。印刷データが非印刷データのシーケンスに係るものである場合、励振トランスデューサに供給される波形は、図５（Ａ）中の滴対サイクル数３、４及び５に示す如き大滴シーケンスをもたらすものとなる。これら大滴はいずれも印刷されない。通常、印刷データ流に基づき生成された波形のシーケンスは、一組の所定波形から選定された波形のシーケンスを構成する。その一組の所定波形は、滴対を構成する滴が合体せずそのうち１個が印刷されるよう１個の滴対時間周期２τ₀中に滴対３４を形成させるための１個又は複数個の波形と、印刷されない大滴を滴対周期中に１個発生させるための１個又は複数個の波形と、を含む。

図６Ａ〜図８Ｂに示す諸実施形態に係る連続液吐出システム４０では、本願で詳細に説明する諸例の帯電器８２及び偏向機構１４を当該連続液吐出システム４０にて使用する形態にて、第１印刷滴選定方式が使用されている。諸実施形態に係る連続液吐出システム４０は、図１を参照して説明した連続インクジェットシステムの構成部材を有している。諸実施形態に係る連続液吐出システム４０は、ノズル５０又はノズルアレイと通流する液室２４を備えた液吐出器又はプリントヘッド１２を有している。（これらの図では、ノズルのアレイが紙面前後方向に延びている。）液室２４内の液は、ノズル５０を介し液ジェット４３を連続吐出させるのに十分な圧力で加圧される。各液ジェットは滴形成器５９及び滴形成波形源５６を有する。滴形成波形源５６は、液ジェットのうち相連続する基本波長相応長部分が、一連の滴３５に破断するよう、或いは初期経路に沿って飛行する第１滴３６及び第２滴３５を含む滴対又は同じ初期経路に沿って飛行する一連の大滴４９に破断するよう、液ジェットを変調させる励振波形５５を供給する。波形源５６によって供給される波形は、いずれかの対の滴３５及び３６又は大滴が各滴対周期中に形成され又は最高記録媒体速度での印刷時に滴３５及び３６の対が形成されるように、調整又は選定される。連続液吐出システムは、更に、液ジェットアレイに係る帯電電極４４、帯電電極４４ａ及び４４ｂ、帯電電極４５或いは帯電電極４５及び４５ａと、帯電電極・液ジェット間に可変的な電位を印加する可変電位源（帯電電圧源５１）と、を有する帯電器８３を備えている。第１印刷滴選定方式を使用し印刷する場合、可変電位源５１は、滴対周期２τ₀に等しい周期を有する帯電電極波形を帯電電極に供給する。帯電電極波形は、通常、別々な第１及び第２電圧状態即ち印刷及び非印刷滴電圧状態を有する二状態波形であり、帯電電極に印加される帯電波形は、入力画像データによって指図される印刷滴パターン及び非印刷滴パターンから独立である。

図２を参照して説明した通り、帯電電極４４は、ノズルアレイ内の液ジェット破断位置に面するように配置される。帯電器は、電極に面する位置で滴対のうち非印刷滴３６が破断するとき第１電圧状態又は非印刷滴電圧状態９５がアクティブになるよう、且つ電極に面する位置で滴対のうち印刷滴３５が破断するとき第２電圧状態又は印刷滴電圧状態９６がアクティブになるよう、滴形成器と同期される。印刷滴及び非印刷電圧状態で帯電電極により電界がもたらされる結果、各滴対を構成する滴のうち、印刷滴上に印刷滴電荷対質量比状態、非印刷滴上に非印刷滴電荷対質量比状態即ち第１非印刷滴電荷対質量比状態がもたらされる。帯電器は、更に、大滴４９又は時間的に密接した滴４９ａ及び４９ｂ（短い間に立て続けに破断し後に合体して単一の大滴４９になるもの）が帯電電極４４に面する位置で破断する際、非印刷電圧状態のみがアクティブになるよう、滴形成器と同期される。即ち、第３電荷対質量比状態、言い換えれば第２非印刷電荷対質量比状態が大滴４９上にもたらされる。第２非印刷滴電荷対質量比状態は第１非印刷滴電荷対質量比状態と同様の状態である。

図６Ａ〜図６Ｃに示す実施形態では、帯電電極４４が偏向器１４の一部を構成している。液ジェットの片側にあり破断点に面している帯電電極４４に電位を印加すると、その帯電電極４４によって、滴の破断に先立ちそのジェットの帯電端が吸引されるのに加え、液ジェットからの破断で生じた帯電滴３６及び４９が吸引される。こうした偏向機構は非特許文献２に記載されている。また、この偏向器１４にはキャッチャ４７も備わっている。特許文献１２（発明者：Ｊ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ）記載の通り、導電キャッチャ面の面前を帯電滴が通過すると、その導電キャッチャ面５２上に表面電荷が誘起される結果、その帯電滴がキャッチャ面５２に吸引されることとなる。

キャッチャを使用するのは、滴を媒体上に選択的に付着させるため、また非印刷滴を中途捕獲してインクリサイクルユニット１５に送れるようにするためである。図６Ａ〜図６Ｃ，図７Ａ〜図７Ｃ及び図８Ａ及び図８Ｂに示す諸実施形態では、非印刷滴経路３８に沿って飛行してきた滴及び大非印刷滴経路３９に沿って飛行してきた滴がキャッチャ４７によって中途捕獲される一方、印刷滴経路３７を辿って下降してきた滴が記録媒体１９に接触して印刷される。これらの実施形態では、滴対を構成する滴のうち非印刷滴上に誘起される第１非印刷滴帯電状態及び大非印刷滴上に誘起される第２非印刷滴帯電状態が互いに同様であり、滴対を構成する滴のうち印刷滴上に誘起される印刷滴帯電状態と異なっている。図６Ａ〜図６Ｃ、図８Ａ及び図８Ｂに示す諸実施形態においては、キャッチャによって中途捕獲され回収に回るよう第１及び第２非印刷滴が強帯電、偏向される一方、印刷滴が弱帯電であり、図示の如くあまり偏向されない。実際には、印刷滴はキャッチャから退く方向に偏向され記録媒体に射突する。図７Ａ〜図７Ｃに示す実施形態では、記録媒体に接触して印刷されることとなるよう、印刷滴が強帯電されキャッチャ６７から離れる方向に偏向される。この実施形態では、キャッチャ６７が、非印刷滴経路に沿って飛行してきた非印刷滴及び大非印刷滴経路に沿って飛行してきた大非印刷滴、即ちあまり帯電しておらず（ほとんど）偏向されない滴を中途捕獲する。

図６Ａ〜図６Ｃ、図８Ａ及び図８Ｂに示す諸実施形態では、接地されたキャッチャ４７が帯電電極４４の下方に配置されている。このキャッチャ４７の役割は、印刷媒体又は基板１９に接触して印刷されることがないよう、帯電滴を中途捕獲又は回収することにある。このキャッチャ４７によれば、更に、プリントヘッドから再度ジェットとして吐出させることができるよう、印刷に使用されなかったインクを回収（リサイクル）することができる。また、同図に示すプリントヘッド１２を好適に動作させるため、キャッチャ４７、キャッチャ底板５７又はその双方が接地されているので、中途捕獲された滴上の電荷は、キャッチャ面５２沿いにインクが流れ落ちインク回収チャネル５８（インクの回収口）内に入るまでに散逸していく。キャッチャ４７のキャッチャ面５２は、図２に示した液ジェット軸８７に対しある角度θをなしている。帯電している滴３６や帯電している大滴４９は、接地されているキャッチャ４７のキャッチャ面５２へと吸引される。帯電滴キャッチャ接触位置２６にてキャッチャ面５２に中途捕獲された滴３６、並びに帯電大滴キャッチャ接触位置２７にてキャッチャ面５２に中途捕獲された大滴４９は、インク膜４８となってキャッチャ４７の表面を下降していく。非印刷滴３６に係るキャッチャ接触位置２６の高さと、大非印刷滴４９に係るキャッチャ接触位置２７の高さは、両滴の電荷対質量比がほぼ同じであるためほぼ同じ高さとなる。キャッチャの下部には半径Ｒの曲面があり、またキャッチャ底板５７及びその上方に位置するインク回収チャネル５８があるので、インク膜４８を形成しているインクをそこで捕獲し回収することができる。電極に面する位置にて滴が破断する際に電極４４から液ジェット４３にかけて正の電位差が存在している場合、形成される滴上に負電荷が誘起され、液ジェットからの滴の破断後もその状態が保持される。滴の破断時に電極４４から液ジェット４３にかけて電位差が存在していない場合、形成される滴上に電荷が誘起されず、液ジェットからの滴の破断後もその状態が保持される。しかしながら、液ジェットから破断される第２滴が帯電第１滴３６と容量結合しているため、第２帯電状態にて帯電電極が０Ｖであるときでさえも、第２滴上に電荷が誘起されうる。ご理解頂けるように、印刷滴３５上の実際の電荷は、非印刷滴３６上の電荷の大きさに近く、その極性は逆極性である。

本発明を容易に理解できるようにするため、図６Ａ〜図６Ｃ、図８Ａ及び図８Ｂでは、印刷滴経路３７で示すように、滴３５が（ほとんど）偏向しないものとしている。容易に理解できるようにするため、図２中の液ジェット軸８７に対応するよう印刷滴経路３７を描いてある。滴対を形成する滴のうち非印刷滴３６は、非印刷滴経路３８に沿い飛行するにつれ当該非印刷滴３６が偏向するよう、強帯電状態とされている。本発明によれば、個々の滴形成時間間隔中に、滴生成基本周波数ｆ₀又は滴周期τ₀にて１個の印刷滴を印刷することができる。本発明によれば、第１印刷滴選定方式を使用することで、滴対周波数ｆ_p＝ｆ₀／２又は滴対周期τ_p＝２τ₀にて１滴対サイクル当たり１個の印刷滴を印刷すること、またその印刷滴それぞれの前後に少なくとも１個の非印刷滴を形成することができる。

図７Ａ〜図７Ｃに、本発明の第２実施形態に係り第１印刷滴選定方式を使用している連続インクジェットシステムに関し諸種の印刷条件を示す。図示したのは液ジェットを通る断面であり、（ほとんど）偏向しない大滴４９及び（ほとんど）偏向しない非印刷滴３６がキャッチャ６７によって収集される一方、偏向された印刷滴３５がキャッチャの脇を通り抜け記録媒体１９上に印刷されている。図７Ａに示すのは最高記録媒体速度の１／２で印刷する際の全印刷条件における滴対シーケンス、図７Ｂに示すのは最高記録媒体速度の１／２以下で印刷する際の非印刷条件における滴対シーケンス、図７Ｃに示すのは最高記録媒体速度の１／２以下で一部の滴を印刷する一般的印刷条件である。図７Ｂでは大滴４９が破断間近であり、これは２個の別々の滴４９ａ及び４９ｂとして一緒に破断された後分離して単一の大滴４９へと再融合する。滴４９ａ及び４９ｂをほぼ同時に２個の滴として破断させ単一の大滴へと融合させることもできる。図７Ａに示すように、帯電電圧源５１は、一連の滴対を構成する滴のうち第１滴３６が帯電電極４４によって第１帯電状態まで帯電されるよう且つ滴対を構成する滴のうち第２滴３５が帯電電極４４ａ及び４４ｂによって第２帯電状態まで帯電されるよう、滴形成の滴対周波数にて反復的な帯電電極波形９７を供給する。

図７Ａ〜図７Ｃに示す実施形態においては、帯電電極４４が、液ジェットから見て互いに逆側に位置する第１部分４４ａ及び第２部分４４ｂを有している。液ジェットはそれら帯電電極の２部分管で破断する。通常、帯電電極４４の第１部分４４ａ及び第２部分４４ｂは、個別の電極とされるか、或いは同一装置の別部分とされる。電極は、２半部間に平行ギャップが形成されるよう、単一の導電素材から形成することができる。帯電電極の左部分及び右部分は、帯電電圧源５１によって同電位までバイアスされる。第１部分４４ａから見て液ジェットの逆側に第２帯電電極部分４４ｂを設け、同一電位にバイアスすることで、帯電電極部分４４ａ・４４ｂ間領域に、ジェットの中心に対してほぼ左右対称な電界を発生させることができる。その結果、電極間で液ジェットから破断する滴の帯電が、ジェットの横方向位置の小変化に対し非常に不感になる。液ジェットについて電界がほぼ対称であるため、破断間近な滴に対し大きな横方向偏向力を作用させることなく滴を帯電させることができる。本実施形態では、偏向機構１４が一対の偏向電極５３及び６３を有している。これらの電極は、帯電電極４４ａ及び４４ｂよりも下方にあり、また滴４９ａ及び４９ｂが融合して単一の大滴４９になる点よりも下方にある。これら２電極間の電位差は、負帯電している滴が左方向に偏向されるような電界が電極間に生じる電位差となっている。滴偏向電界の強度はこれら２電極間の距離及びそれらの間の電圧に依存する。本実施形態では偏向電極５３が正バイアス、偏向電極６３が負バイアスされている。接地されている液ジェットを挟み、これらに電極を互いに逆の極性にバイアスすることで、印刷滴と非印刷滴３６及び大非印刷滴４９との間の分離度を高めることができる。

図７Ａ〜図７Ｃに示した実施形態では、非印刷滴軌跡を遮断すべくナイフエッジ型のキャッチャ６７が使用されている。キャッチャ６７はキャッチャレッジ３０を有しており、対をなす偏向電極５３及び６３より下方に配置されている。キャッチャ６７及びそのレッジ３０の向きは、非印刷滴経路３８沿いを辿ってきた非印刷滴３６及び大非印刷滴経路３９を辿ってきた大滴４９がキャッチャによって中途捕獲される一方、印刷滴経路３７を辿ってきた帯電印刷滴３５は中途捕獲されないような向きに、設定されている。キャッチャは、キャッチャに射突してくる滴がキャッチャレッジ３０の斜面に射突し、衝撃によるスプラッシュが最小になるように配置するのが望ましい。帯電印刷滴３５は記録媒体１９上に印刷される。

図７Ａ〜図７Ｃに関するこれからの説明のため、帯電電圧源５１が、滴形成の基本周波数の１／２にてほぼ５０％デューティ比の方形波を供給するものと仮定する。電極４４ａ及び４４ｂが正電位である場合、接地されているジェットから４３から破断されていく滴３５は負に帯電される。滴３６の形成中に電極４４上の電圧が低電圧に切り替わると、負に帯電している穿孔する滴との容量性結合を通じ、接地されているジェット４３から破断されつつある滴３５上に正電荷が誘起される。偏向電極５３上に正電位を印加すると、負に帯電している滴３５は偏向電極５３の表面方向へと更に吸引される。偏向電極６３上に負電位を印加すると、負に帯電されている滴３５が偏向電極６３に対し反発し、これは滴３５を偏向電極５３方向に偏向させる上で助力になる。偏向電極上に印加された電圧によって生成される電界は、滴３５が十分に偏向してガターレッジ３０から外れ記録媒体１９上に印刷されることとなるよう、滴３５に対し十分な力を作用させる。同様に、僅かに正帯電している滴３６は偏向電極６３方向に吸引され、これは滴３６をキャッチャ６７で捕獲する上で助力となる。図７Ａ〜図７Ｃに示す構成を好適に動作させるためには、図６Ａ〜図６Ｃに示す構成で使用される二状態波形９７に対し、二状態波形９７の位相を逆相即ち約１８０°異なる位相にする必要がある。図７Ａ〜図７Ｃに示した構成では、非印刷滴３６及び大非印刷滴４９が別々の帯電状態を有し、それらは印刷滴３５上の帯電状態と相違している。

図７Ｃに、滴３５及び３６の対がより大きな滴４９と併せ生成される通常印刷シーケンスを示す。帯電滴３５が印刷インク滴４６として移動記録媒体１９上に印刷される一方、非印刷滴３６及び非印刷大滴４９はキャッチャ６７によって捕獲され印刷には回らない。印刷インク滴４６のパターンは、図１を参照して説明した通り、画像源１３からの画像データに対応したものになる。図７Ｃに示した実施形態では、付加的なエアプレナム６１が帯電電極・ノズルプレート構成間に形成されている。図示しない空気源からエアプレナムに供給された空気は、矢印線６５で示すように、帯電電極の第１部分４４ａと第２部分４４ｂの間を通る際に、液ジェット及び滴流を取り巻く。初期滴軌跡に対しほぼ平行に流れるこの気流は、滴に作用する空気抵抗効果ひいては滴配置誤差を抑えるのに役立つ。

図８Ａ及び図８Ｂに、本発明の第３実施形態に係り第１印刷滴選定方式を使用すると共に電極ガター一体型構成を採る連続インクジェットシステムに関し、液ジェットを通る断面を示す。図８Ａに示すのは最高記録媒体速度の１／２で稼働する全印刷条件における滴対のシーケンスであり、図８Ｂに示すのは最高記録媒体速度の１／２以下で稼働する非印刷条件における滴対のシーケンスである。図８Ａでは印刷滴３５が正電荷、非印刷滴３６が負電荷を有するものと想定されている。従って、印刷滴はキャッチャから離れる方向、即ち図中で液ジェット軸８７に対し右側の方向に偏向していく。

図８Ａ及び図８Ｂ中でジェット４３の右側に記されている部材はいずれも付加的なものであり、本発明の第３別途実施形態を組成している。絶縁体６８及び付加的な絶縁体６８ａはそれぞれ帯電電極４５及び付加的な第２帯電電極部分４５ａの上面に接着されている。これらは、プリントヘッドを帯電電極４５及び４５ａから電気的に絶縁するため並びに帯電電極４５及び付加的な帯電電極４５ａを液ジェット４３の破断位置３２に面して配置するための絶縁スペーサとして機能する。絶縁体６８の上面とノズル５０の吐出面との間にはギャップ６６が形成されている。帯電電極４５及び４５ａの縁のうちジェット４３に面する縁は、破断領域内電界強度が高まるようひいては帯電滴３６及び大帯電滴４９上により多くの電荷が誘起されるよう、図８Ａ及び図８Ｂに示す通り角度付けされている。更に、帯電電極４５の下面には絶縁スペーサ６９が接着されている。付加的な帯電電極４５ａの下面には付加的な絶縁スペーサ７１が接着されている。絶縁体６８の下面には、帯電電極４５の上面のうち液ジェット４３に面する部分を取り巻くように絶縁性接着剤６４が付されている。同様に、付加的な絶縁体６８ａの下面には、帯電電極４５ａの上面のうち液ジェット４３に面する部分を取り巻くように絶縁性接着剤６４ａが付されている。更に、絶縁スペーサ６９には、インクジェット滴に向く側の面及び電極４５の下面を接着する絶縁性接着剤６２が付されている。付加的な絶縁スペーサ７１にも、インクジェット滴に向く側の面及び電極４５の下面を接着する絶縁性接着剤６２ａが付されている。絶縁性接着剤６４、６４ａ、６２及び６２ａの役割は、絶縁体の表面上に液によって連続的な膜が形成されることを防ぐこと、並びに電極４５から液を斥け電気的短絡の可能性を排除することにある。接地ガター４７は、絶縁スペーサ６９の下面及び絶縁性接着剤６４に、図６Ａ及び図６Ｂに示す如く接着されている。付加的な絶縁スペーサ７１の下面には接地導体７０が接着されている。接地導体７０の下面には付加的な絶縁体７２が接着されている。その絶縁体７２の下面には、ガター４７の上部に面するよう付加的な偏向電極７４が接着されている。その偏向電極７４の下面には付加的な絶縁体７３が接着されている。ガター４７の下部には接地導体７５が隣接しており、その接地導体７５が絶縁体７３の下面に接着されている。接地導体７０は電極４５・偏向電極７４間シールドとして機能し、キャッチャ前面の滴偏向電界から滴破断付近の滴帯電領域を分離する。これにより、ジェットから破断しつつある滴上に誘起される電荷が、偏向電極により生成された電界の影響を受けにくくなる。接地導体７５の役割は、偏向電極により生成される電界からキャッチャの滴射突領域を遮蔽することにある。滴射突領域にそうした電界があると、ガター４７の表面からのミスティング及びスプレイが生じやすくなる。図８Ａ及び図８Ｂ中の偏向電極７４は、図７Ａ〜図７Ｃに示した偏向電極６３と同様にして機能する。

図９に、本発明の連続インクジェットシステムに備わるプリントヘッド１２上で９個隣接している液ジェット４３のアレイに関し正面図を示す。この図では９個の隣接するノズルが、ラベルＧ１及びＧ２が付された互い違いのグループ２個に分かれて配置されている。ここでは第１印刷滴選定方式が使用されている。稼働モードとしては、基本滴形成周期にて生成された滴が４個おきに且つ別グループ間タイミングシフト２τ₀で印刷されるモードが使用されている。これは、別グループノズル間タイミングシフト２τ₀でまた最高印刷速度の１／４で実行される全印刷モードを表している。図９では、大非印刷滴４９の後に印刷滴３５があり、その印刷滴３５の後に非印刷滴３６があり、更にその非印刷滴３６の後に次の大非印刷滴４９があり、その次に次の印刷滴がある。印刷滴３５及び非印刷滴３６は基本周期τ₀分だけ時間的に離れて生成されており、大非印刷滴は基本周期の約２倍２τ₀分だけ前の滴から時間的に離れて生成されている。グループＧ１及びＧ２のノズルに供給される波形の間には２τ₀のタイミング遅延が付与されている。共通帯電電極４４はノズル１２のアレイに現る個々の液ジェットに関連付けられており、滴３５及び３６の破断位置３２並びに大滴４９の破断位置３３に面して配置されている。大滴４９はグループＧ１内ノズル全てにおいて破断し、非印刷滴３６は同じ帯電電極電圧状態中にグループＧ２内ノズル全てにおいて破断する。また、非印刷滴３６はグループＧ１内ノズル全てにおいて破断し、大滴４９は同じ帯電電極電圧状態中にグループＧ２内ノズル全てにおいて破断する。ノズルグループＧ１及びＧ２の全印刷滴３５が、別々の帯電電極電圧状態中に破断する。図５（Ｂ）に例示した帯電電極波形は、好ましいことに、５０％のデューティ比及び２τ₀の周期を有する二状態波形である。接地キャッチャ４７上には、キャッチャ面全体に亘り形成された連続インク膜４８がある。これは、偏向されキャッチャによって高さ位置２６及び２７にて中途捕獲された帯電滴３６及び帯電大滴４９によって形成されたものであり、滴３５は印刷される。帯電滴３６の経路３８及び帯電大滴の経路３９は実質的に同じであり、全てのガター滴がキャッチャ面によりほぼ同じ高さで中途捕獲される。これは、キャッチャ面上に安定且つ均一なインク膜を発生させ、滴配置精度を高くする上で有益である。ガター上のインク膜４８は、キャッチャ４７・キャッチャ底板５７間のチャネル内に回収され、プリンタのインクリサイクルユニットに送られる。印刷滴３５は記録媒体１９に到達し印刷滴４６となる。グループＧ１由来の印刷滴とグループＧ２由来の印刷滴は記録媒体１９に別々のタイミングにて到達する。これらは、記録媒体移動方向に沿い、印刷速度相応量だけ互いにオフセットする。最高印刷速度の１／４及び別グループノズル間グループタイミングシフト２τ₀で稼働している場合、このオフセットは、記録媒体１９上で隣り合っているノズルに由来する印刷滴間で１／２画素オフセットとなる。最高印刷速度の１／３２で印刷している場合、この２τ₀のグループタイミングシフトは、記録媒体１９上の隣接印刷滴間で１／１６画素オフセットに相応する。

状況によっては、第１グループＧ１内ノズル由来の印刷滴及び第２グループＧ２内ノズル由来の印刷滴が記録媒体上で呈するオフセットを一定に保つことが望まれる。この場合、第１ノズルグループ・第２ノズルグループ間タイミングシフトを、ノズルアレイに対する記録媒体の速度に依存させればよい。そうすれば、レシーバ移動方向に沿って見たとき、レシーバ速度によらず、第１ノズルグループ及び第２ノズルグループで形成される印刷滴の位置間のシフトが固定になる。

図１０Ａ〜図１３Ｂに、第１印刷滴選定方式を用いた滴のラインのシーケンスを示す。これらの滴は、相隣接する幾つかのノズルに由来するものであり、空気中を飛行しており、偏向やキャッチャによる中途捕獲に至っていない。印刷データは、隣り合う幾つかのノズル全てが同時に印刷滴又は非印刷滴を印刷するよう求めるものである。これは、記録媒体速度に依存しつつ横線又はべた塗り領域を印刷することに相当する。紙面左側にあり分図記号Ａが付されている図の気中印刷パターンは従来技術を構成するものであり本発明の方法を用いていないのに対して、紙面右側にあり分図記号Ｂが付されている図の気中印刷パターンは本発明の方法を使用している。図１０Ａ〜図１３Ｂのうち左側にあり分図記号Ａが付されている気中印刷パターンが隣接ノズル励振間タイミングシフトを何ら使用しておらずそれらのノズルが複数個のグループに分離されていないのに対し、図１０Ａ〜図１３Ｂのうち右側にあり分図記号Ｂが付されている気中印刷パターンは、別グループのノズルの励振トリガ間にタイミングシフトを設けつつ、複数個のグループに分かれて配置された隣接ノズルによって生成されている。これらの図では、印刷滴３５がハッチング付の円で、非印刷滴３６が黒塗りの円で、大非印刷滴４９が大きな黒塗りの円で示されている。これらの図では、全７個のノズル上の全ての印刷滴からなる単一のラインに符号１〜７が付されている。

図１０Ａに、幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴のシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが４本おきに別グループノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す。これに対し、図１０Ｂに、同じ幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴の同じシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが４本おきに、本発明の実施形態に係る方法を適用し且つ隣接ノズル（符号Ｇ１及びＧ２が付された２個のグループに分かれて配置されているもの）間のタイミングシフトを２τ₀として印刷されるものを示す。図１０Ｂに示す滴パターンは図９に示したもの、但し非印刷滴がキャッチャによって中途捕獲される前のものに対応している。図１０Ａ及び図１０Ｂに示した例では、大非印刷滴４９の後に印刷滴３５があり、その印刷滴３５の後に次の大非印刷滴４９があり、その次に次の印刷滴がある。印刷滴３５及び非印刷滴３６が基本周期τ₀だけ時間的に離れて生成される一方、大非印刷滴は、基本周期の約２倍２τ₀だけ前の滴から時間的に離れて生成されている。図１０Ａに示した印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴同士が隣り合っており、その距離がノズル間隔に等しくなっている。図１０Ｂに示した本発明の実施形態に係る印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が図１０Ａに示す例に比べ互いに大きく離れている。これにより、隣接帯電印刷滴間の滴対滴静電相互作用が抑えられるので、隣接印刷滴間の静電反発も抑えられる。隣接帯電印刷滴間の静電相互作用は、隣接ノズル間グループタイミング遅延が使用されていない場合、印刷滴を互いに変位させる。これに対し、図１０Ｂに示すように隣接ノズル間グループタイミング遅延２τ₀を使用している場合、隣接帯電印刷滴の変位が顕著に低減される。図１０Ｂに示した例では、相連続する印刷滴３５間に大非印刷滴４９が挟まっているため、隣接印刷滴間静電相互作用が更に抑えられる。

図１１Ａに、第１印刷滴選定方式を使用しており幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴のシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが６本おきに別グループノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す。
これに対し、図１１Ｂに、同じ幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴の同じシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが６本おきに、本発明の実施形態に係る方法を適用し且つ隣接ノズル（符号Ｇ１及びＧ２が付された２個のグループに分かれて配置されているもの）間のタイミングシフトを２τ₀として印刷されるものを示す。図１１Ａ及び図１１Ｂでは、２個の相連続する大非印刷滴４９の後に印刷滴３５があり、その印刷滴３５の後に非印刷滴３６があり、その非印刷滴３６の後に次の一対の大非印刷滴４９があり、その次に次の印刷滴がある。図１０Ａ及び図１０Ｂに示した例と同じく、印刷滴３５及び非印刷滴３６が基本周期τ₀だけ時間的に離れて生成される一方、大非印刷滴は、基本周期の約２倍２τ₀だけ前の滴から時間的に離れて生成されている。図１１Ａに示した印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴同士が隣り合っており、その距離がノズル間隔に等しくなっている。図１１Ｂに示した本発明の実施形態に係る印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が図１１Ａに示す例に比べやはり互いに大きく離れている。これにより、隣接帯電印刷滴間の滴対滴静電相互作用が抑えられるので、隣接印刷滴間の静電反発も抑えられる。

図１２Ａに、幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴のシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが８本おきに別グループノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す。これに対し、図１２Ｂに、同じ幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴の同じシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが８本おきに、本発明の実施形態に係る方法を適用し且つ隣接ノズル（符号Ｇ１及びＧ２が付された２個のグループに分かれて配置されているもの）間のタイミングシフトを２τ₀として印刷されるものを示す。図１２Ａ及び図１２Ｂでは、３個の相連続する大非印刷滴４９の後に印刷滴３５があり、その印刷滴３５の後に非印刷滴３６があり、その非印刷滴３６の後に次の３個の大非印刷滴４９があり、その次に次の印刷滴がある。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂに示した例と同じく、印刷滴３５及び非印刷滴３６が基本周期τ₀だけ時間的に離れて生成される一方、大非印刷滴は、基本周期の約２倍２τ₀だけ前の滴から時間的に離れて生成されている。図１２Ａに示した印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴同士が隣り合っており、その距離がノズル間隔に等しくなっている。図１２Ｂに示した本発明の実施形態に係る印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が図１２Ａに示す例に比べやはり互いに大きく離れている。これにより、やはり隣接帯電印刷滴間の滴対滴相互作用が抑えられるので、隣接印刷滴間の静電反発も抑えられる。

図１３Ａに、幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴のシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが８本おきに別グループノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す。これに対し、図１３Ｂに、同じ幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており偏向されていない滴の同じシーケンス、特に基本周期で生成された滴のラインが８本おきに、本発明の実施形態に係る方法を適用し且つ隣接ノズル（符号Ｇ１、Ｇ２及びＧ３が付された３個のグループに分かれて配置されているもの）対間のタイミングシフトを２τ₀及び４τ₀として印刷されるものを示す。図１３Ａ及び図１３Ｂでは、３個の相連続する大非印刷滴４９の後に印刷滴３５があり、その印刷滴３５の後に非印刷滴３６があり、その非印刷滴３６の後に次の３個の大非印刷滴４９があり、その次に次の印刷滴がある。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した例と同じく、印刷滴３５及び非印刷滴３６が基本周期τ₀だけ時間的に離れて生成される一方、大非印刷滴は、基本周期の約２倍２τ₀だけ前の滴から時間的に離れて生成されている。図１３Ａに示した印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴同士が隣り合っており、その距離がノズル間隔に等しくなっている。図１３Ｂに示した本発明の実施形態に係る印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、４及び５並びに５及び６が付されていて２τ₀のタイミングシフトを有する気中印刷滴が図１１Ａに示す例に比べやはり互いに大きく離れており、また符号３及び４並びに６及び７が付されていて４τ₀のタイミングシフトを有する気中印刷滴が符号１及び２、２及び３、４及び５並びに５及び６が付されている気中印刷滴に比べ互いにより大きく離れている。これにより、隣接帯電印刷滴間の電荷対電荷相互作用が更に抑えられるので、隣接印刷滴間の静電反発も抑えられる。

上述した第１印刷滴選定方式は、滴生成の基本周波数に基づき最高印刷速度又は記録媒体速度で印刷する場合には使用することができない。単一ノズルに由来する相連続する印刷滴間に少なくとも１個の非印刷滴が常在するからである。最高記録媒体速度での印刷が必要なシステムでは第２印刷滴選定方式を使用することができる。第２印刷滴選定方式を使用する実施形態においては、液ジェット４３の周期的励振によって、ジェットが印刷滴３５及び非印刷滴３６からなり大滴４９がないシーケンスへと破断する。１個の滴即ち印刷滴３５又は非印刷滴３６が、相連続する滴が平均して滴周期τ₀だけ時間的に離れるように破断する。また、励振トランスデューサ５９に印加される一組の所定励振波形５５が、印刷滴３５の形成に係る１個又は複数個の波形と、非印刷滴３６の生成に係る１個又は複数個の波形とを含む。相連続する滴は平均して距離λだけ分離される。第２印刷滴選定方式を使用する場合、帯電器８３は、印刷滴上に印刷滴帯電状態が生じ、非印刷滴上に印刷滴帯電状態とは実質的に異なる非印刷滴帯電状態が生じるように、滴形成波形源５６及びグループタイミング遅延器７８と同期させる必要がある。好適に同期させるため、可変電位源５１が、滴形成基本周期τ₀と等しい周期を有する帯電電極波形９７を共通帯電電極４４に印加する。帯電電極波形は２種類の電圧状態、即ち印刷滴電圧状態及び非印刷滴電圧状態を有する。入力画像データが印刷滴に係るものである場合、帯電電極波形が印刷滴電圧状態である間に、印刷滴形成波形が液ジェットからの滴の破断を発生させる。逆に、入力画像データが非印刷滴に係るものである場合、帯電電極波形が非印刷滴電圧状態である間に、非印刷滴形成波形が液ジェットからの滴の破断を発生させる。

図１４Ａ〜図１４Ｃに、本発明の別の実施形態に係り第２印刷滴選定方式を使用している連続液吐出システム４０を示す。図１４Ａ〜図１４Ｃに示した装置の構成部材は、いずれも、図６Ａ〜図６Ｃに示した構成部材と同じである。第２印刷滴選定方式を使用する場合、励振波形源５６及び帯電電圧源は、それぞれ、第１印刷滴選定方式を使用する場合とは異なる一群の励振波形５５及び帯電電極波形を供給するよう構成される。図１４Ａに示したのは第２印刷滴選定方式を用いた全印刷条件であり、最高記録媒体速度での印刷を呈しつつ、基本周波数で生成された相連続する滴３５が印刷されている。図１４Ｂに示したのは第２印刷滴選定方式を用いた非印刷モードであり、滴３６からなる連続するシーケンスが基本周波数で生成されており且ついずれの滴も印刷されていない。図１４Ｃに示したのは最高記録媒体速度で稼働する第２印刷滴選定方式を用いた一般的印刷モードであり、基本周波数で生成された幾つかの滴が印刷される一方、他の幾つかが印刷されずキャッチャ４７によって捕獲されリサイクルに回されている。

図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１７に、幾つかの隣接するノズルから発せられ気中を飛行しており非印刷滴が偏向されてキャッチャにより中途捕獲される前の、第２印刷滴選定方式を用いた滴のラインのシーケンスを示す。ここでは、印刷データが、幾つかの隣接するノズル全てが同時に印刷滴又は非印刷滴を印刷するよう要求されるようなデータとなっている。これは、記録媒体速度に応じ横線又は黒塗り領域を印刷することに相当する。分図記号Ａが付されており紙面左側に示されている図中の気中印刷パターンは、従来技術を構成しており本発明の方法を使用していない。これに対し、分図記号Ｂが付されており紙面右側に示されている図中の気中印刷パターンは本発明の方法を使用したものである。図１５Ａには、幾つかの隣接するノズルに発し気中を飛行している滴のシーケンス、特に基本周波数で生成された滴のラインそれぞれが別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものが示されている。これに対し、図１５Ｂには、同じ幾つかの隣接するノズルに発し気中を飛行している滴の同じシーケンス、特に基本周期で生成された個々の滴が上掲の本発明の別の実施形態に係る方法を適用し２グループ配置された隣接ノズル間のタイミングシフトを０．３τ₀として印刷されるものが示されている。図１５Ａ及び図１５Ｂは最高印刷速度で稼働する全印刷条件の例であり、図１４Ａに示した装置を用い生成することとができる。この場合、生成される滴全てが印刷滴３５となる。図１５Ａに示した印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が互いに隣り合っており、それらの間の距離がノズル間隔に等しくなっている。図１５Ｂに示した本発明の実施形態に係る印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が、やはり、図１５Ａに示したそれより互いに大きく離れている。隣接ノズルに由来する隣接滴間の縦方向距離は、滴破断のタイミング遅延である０．３τ₀に相当している。これにより、隣接帯電印刷滴間の電荷対電荷相互作用、ひいては隣接印刷滴間の静電反発が抑えられる。

図１６として、全ての滴を最高記録媒体速度で且つ図１５Ｂ及び図１４Ａに示した如く第２印刷滴選定方式を用い印刷する際の、ノズルグループＧ１及びノズルグループＧ２内個別ノズルに発した滴の破断タイミング及び帯電電極波形を表すタイミング図を示す。ノズルグループＧ１及びＧ２の滴の破断タイミングは、滴形成基本周期τ₀を単位とした時間の関数として、帯電電極電圧波形と共に示されている。個々の滴形成基本周期においては、１個の滴が各ノズルから生成される。図１６中で符号が付されている事物は、図５（Ｂ）で同様の数値符号が付されているものと同じ意味を有している。図１６ではグループタイミング遅延４１が０．３τ₀であり、これは、図１５Ｂの如く符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中滴間の縦方向間隔に対応している。

図１７Ａに、幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行している滴のシーケンス、特に各ノズルで基本周期にて生成された滴が、１個おきに、別グループ内ノズル間タイミングシフト無しで印刷されるものを示す。これに対し、図１７Ｂに、同じ幾つかの隣接ノズルに発し気中を飛行している滴の同じシーケンス、特に基本周期で生成された滴が、１個おきに、本発明の実施形態に係る方法に従い、２グループに分けて配置された隣接ノズル間のタイミングシフトを０．３τ₀として印刷されるものを示す。ここでは非印刷滴３６の後に印刷滴３５があり、その後に非印刷滴３６があり、その次に次の印刷滴３５がある。図１７Ａに示した印刷モードでは、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が互いに隣り合っており、それらの間の距離がノズル間隔に等しくなっている。図１７Ｂに示す本発明の実施形態に係る印刷モードでは、第１グループノズルに係る滴形成器に供給される励振波形と第２グループノズルに係る滴形成器に供給される励振波形との間の位相シフトにより、符号１及び２、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６並びに６及び７が付された気中印刷滴が図１７Ａに示したそれに比べ互いに大きく離れることとなっている。これにより、やはり、隣接帯電印刷滴間の電荷対電荷相互作用、ひいては吏員説印刷滴間の静電反発が抑えられる。即ち、２個のノズルグループに供給される滴形成波形間のタイミングシフトを利用し、隣接ジェットの印刷滴間の距離を増すことにより、帯電印刷滴間の静電相互作用の規模を抑え、ひいてはそれらの滴が記録媒体上に印刷される際に生じる滴配置誤差を抑えることができる。

本発明の他の実施形態は、印刷滴の電荷を制御するステップを含む。印刷滴電荷源は液ジェットから印刷滴が破断する際に液ジェット破断領域内に生じる局所的静電界である。この局所的静電界は帯電電極上の印刷滴電圧状態、並びに先に形成された滴の帯電状態及び間隔に依存する。先に形成された滴から作用する静電界は、印刷滴破断時に帯電電極が接地電圧状態である場合にも、印刷滴上に多くの電荷を誘起しうる。先行する帯電非印刷滴によって印刷滴上に誘起される電荷は、非印刷滴のそれとは逆極性である。例えば、非印刷滴が負帯電している場合、印刷滴は正帯電される。これは、図１８に示した装置を用い確認されている。図１８に、第１印刷滴選定方式を用いた実施形態に係る連続インクジェットシステムに監視液ジェットを通る断面を示す。図１８に示した印刷条件は、記録媒体１９が印刷電荷計測器８８に置換されている点を除き、図６Ｃに示した一般的印刷条件と同様である。ここでは、液ジェット４３からの破断時に印刷滴３５上に正電荷が誘起される一方、非印刷滴３６及び大滴４９は負帯電される。

共通帯電電極を使用している場合、帯電電極の印刷滴電圧状態は帯電電極波形９７によって制御されるため全ての印刷滴について常に同じになる。しかしながら、印刷滴形成時にジェット破断位置の近傍に生じる帯電滴の空間的分布は画像データに依存する。即ち、ジェット破断領域における静電界、ひいては印刷滴帯電状態が画像データに依存する。これにより、印刷滴の帯電状態が入力画像データに対し独立でなくなるので、静電相互作用により生じる滴配置誤差が入力画像パターンに依存することになる。本発明に係るノズルグループ間のタイミングシフトは、印刷滴間の間隔を増大させることで、静電相互作用の大きさ及び滴配置誤差の大きさを顕著に低減させる。しかしながら、滴配置精度の最良化が要請される類いのアプリケーションにおいては、なお、印刷滴帯電が画像に従属することやそれにより滴配置誤差が生じると行った問題に対処する必要があるものとされうる。従来のＣＩＪプリンタでは、入力画像データに従属する帯電電極電圧波形が使用されている。従って、画像データ独立型一定印刷滴帯電に係る波形を発現させることができる。入力画像データから独立な波形９７を共通帯電電極４４に供給しているため、本発明ではこれを実現することができない。従って、印刷滴破断時に隣接滴によって誘起される静電界を画像データから独立な一定正電荷にすることができる対策が求められている。

第１印刷滴選定方式を用いる本発明の実施形態によれば、この問題に対し、同じ液ジェットに由来する任意の２個の相連続する印刷滴間に少なくとも１個の大非印刷滴を形成すること及びノズルグループ間タイミングシフトを２τ₀にすることによる策を提供することができる。図１９にはこのことが示されている。図１９は図９を参照して説明した印刷滴パターン及び非印刷滴パターンと同様であるが、ジェット破断領域をより近くから見たものである。ここでは、第１ノズルグループＧ１が奇数番目のノズル、第２ノズルグループＧ２が偶数番目のノズルで形成されている。各印刷滴３５の前には負帯電した大非印刷滴４９、即ちガード滴があり、後には負帯電した非印刷滴３６がある。大非印刷滴４９が前にあるので、ジェット破断領域における静電界を、画像データから独立に一定な静電界とすることができる。更に、図１９に示した構成においては、任意の印刷滴３５が液ジェットから破断する際に、互いに別のノズルグループに由来する２個の隣接したジェットが常に同じ条件になっている。即ち、当該２個のジェットが、印刷滴３５が破断した後に破断する大非印刷滴４９を形成するプロセスに入っている。印刷滴形成時におけるジェット破断位置近傍での液ジェット及び帯電滴の一定配置によって、印刷滴３５上に誘起される電荷が入力画像データに対し実質的に独立になる。

静電相互作用を抑えるこれらの改良に加え、印刷滴上の電荷を減らしできるだけ０に近づけることが望まれる。図１８では、印刷滴電荷計測器８８を用い印刷滴３５を捕獲することで、それら印刷滴の帯電状態を計測している。この計測では、接地に接続される際に帯電印刷滴により生成される電流を電流計測器（図示せず）で計測することにより、印刷滴上の平均電荷を求めることができる。通常は、帯電電極４４に供給される波形９７の非０印刷滴電圧状態を使用することで、印刷滴に誘起される電荷を抑えることができる。この非０印刷滴電圧状態９６はオフセット電圧とも呼ばれるものであり、帯電電極からの静電界と先行する滴からの静電界とが互いにキャンセルし合い、印刷滴破断時にジェット破断領域における静電界が合計で０になるように選定される。その結果、印刷滴は実質的に０帯電となる。こうした印刷滴は静電力によって大きく偏向されることがない。印刷滴電荷計測器８８を使用し帯電電極波形９７の低電圧状態及び高電圧状態を調整することで、印刷滴上の平均電荷を０に近づけることができる。特定構成のシステムにおけるオフセット電圧の大きさは、例えば、そのシステムで使用される帯電電極が１個であるか２個であるかによらず、またそのシステムの構成がどのような構成であるかによらず、ジェット及び帯電電極の位置関係等に依存する。通常、非印刷滴電圧状態に対する印刷滴電圧状態の比率は６０〜１０％である。例えば、非印刷滴電圧状態が２００Ｖであるアプリケーションでは、印刷滴状態は（当該電圧状態の５０％である）１００Ｖになる。

本発明のある種の実施形態では、記録媒体上の印刷位置の直下に印刷滴電荷計測器８８が配置され、記録媒体が存在していないときに印刷滴電荷計測が実行される。他の実施形態においては、印刷滴電荷計測器８８が他のステーションに配置され、計測に当たりその電荷計測ステーションへとプリントヘッドが物理的に動かされる。この別体なステーションはプリントヘッド清掃にも使用することができる。印刷滴電荷計測器８８を使用する実施形態においては、帯電電圧源５１に印加される印刷滴電圧状態の電圧レベルを、フィードバックループを用い、印刷滴電荷計測結果の平均値が最小になるまで自動調整することができる。図１８に示す印刷滴電荷計測器８８の例は印刷滴を捕獲するファラデーカップである。本発明の印刷滴電荷計測器は、印刷滴と接触してその印刷滴の電荷を判別する装置に限られるものではない。他の滴電荷計測器、例えば容量結合により滴の電荷を判別する既知の装置も、印刷滴上の電荷が実質的に０に近づくよう印刷滴上の電荷を判別するのに好適に使用することができる。

図２０に、本発明の諸実施形態に係る印刷方法を実行するのに必要な諸ステップのあらましを、フローチャートにより示す。図２０に示す印刷方法はステップ１５０で始まっている。ステップ１５０では、液室に付随するノズルのリニアアレイを介し液ジェットを吐出させるのに十分な圧力下で加圧液が供給される。ここでは、ノズルが複数個のノズルグループに分かれて配置されており、隣り合うノズルが別々のグループに属するものとしている。ステップ１５０の次はステップ１５５である。

ステップ１５５では、画像データに応じ一群の印刷滴又は非印刷滴へと液ジェットの諸部分を破断させる滴形成波形を、各液ジェットに係る滴形成器に供給することにより、それら液ジェットを変調する。ノズルアレイに付随する滴形成器それぞれに対しどのように時間的に変化する滴形成波形を供給するかは、画像データ及び印刷中の記録媒体速度（既知）に基づき決定される。滴形成波形は、印刷滴が形成されるかそれとも非印刷滴が形成されるかが決定されるよう、破断タイミング、帯電電極に供給される帯電波形に対する位相、滴速度並びに形成される滴のサイズのうち一通り又は複数通りを制御する。ステップ１５５の次はステップ１６０である。

ステップ１６０では、別グループノズル間相対破断タイミングがタイミング遅延器を用い調整される。これは本発明の実施に不可欠なステップである。注記すべきことに、タイミング遅延器は、図３を参照して説明した通り諸グループに対し適用されるタイミング遅延に対する個別のトリガにすることも、ノズルアレイに供給される波形に組み込むことも、入力画像データのシフトにより実現することもできる。ステップ１６０の次はステップ１６５である。

ステップ１６５では、液ジェットに係る共通帯電器が準備される。この共通帯電器は帯電電極及び帯電電圧源を有する。帯電電極波形としては、互いに異なる第１電圧状態及び第２電圧状態を有するものが帯電電圧源に供給される。その結果、ジェットから滴が破断する位置の近傍で可変的な電位が発生する。これら第１及び第２電圧状態はそれぞれ印刷滴電圧状態及び非印刷滴電圧状態とも呼ばれる。帯電電極波形の周期は、相連続する印刷滴間の最小時間間隔即ち印刷周期に等しい。帯電電極波形は、ノズルの滴形成器に供給される画像データから独立である。ステップ１６５の次はステップ１７０である。

ステップ１７０では、ジェットから印刷滴が破断する際には印刷滴電圧状態がアクティブとなり、且つ別グループの全ノズル内でジェットから非印刷滴又は大非印刷滴が破断する際には非印刷滴電圧状態がアクティブとなるよう、帯電器、滴形成器及びタイミング遅延器が同期される。これにより、印刷滴上に印刷滴帯電状態、非印刷滴上に非印刷滴帯電状態がもたらされる。ステップ１７０の次はステップ１７５である。

ステップ１７５では、印刷滴及び非印刷滴が別様に偏向される。印刷滴が辿る経路と、非印刷滴が辿る第２経路とを、別々の経路にする手段としては静電偏向器が使用される。この偏向器は、例えば帯電電極、バイアス電極、キャッチャ等の部材を備える。ステップ１７５の次はステップ１８０である。

ステップ１８０では、非印刷滴がキャッチャによって中途捕獲されリサイクルに回る一方、印刷滴はキャッチャにより中途捕獲されず記録媒体に接触して印刷される。

本発明は、例えば、１〜１００ｐｌの体積を有する印刷滴の生成向けに実施することができる。ノズル直径は例えば５〜５０μｍの範囲内である。いずれも印刷画像の所要解像度に依存する。ジェット速度は例えば１０〜３０ｍ／ｓの範囲内である。基本滴形成周波数は好ましくは５０〜１０００ｋＨｚの範囲内である。滴サイズ、滴速度、ノズルサイズ及び滴生成周波数パラメタの具体的設定は印刷アプリケーションに依存する。

本発明によれば、従来の静電偏向方式インクジェットプリンタでそうであったのと異なり、液ジェットのアレイに属する個々の液ジェット毎に別の帯電電極を設けることなく、滴を選択的に印刷に回し又は印刷から除外することができる。その代わりに、単一の共通帯電電極が、アレイをなす液ジェットに発する滴の帯電に使用される。これにより、ノズルに対し各帯電電極を厳密に整列させる必要がなくなる。別の液ジェットに係る帯電電極による液ジェット発滴のクロストーク帯電は問題にならない。クロストーク帯電が問題にならないため、従来の滴帯電システムで要請されていたのと異なり、帯電電極・液ジェット間距離を抑える必要がない。共通帯電電極によれば、更に、帯電及び変高効率が高まるため、ジェット・電極間距離を広めにとることができる。例えば、帯電電極・ジェット軸間距離を２５〜３００μｍにすることができる。液ジェット毎に別々の帯電電極を設ける必要がないため、ノズル毎に別々の帯電電極が必要であった従来の静電偏向方式連続インクジェットシステムに比べ、ノズル密度を高めることができる。ノズルアレイ密度は７５〜１２００ｎｐｉ（１インチ当たりノズル数）の範囲内とすることができる。

１０ 連続インクジェット印刷システム、１１ インクリザーバ、１２ プリントヘッド／液吐出器、１３ 画像源、１４ 偏向機構、１５ インクリサイクルユニット、１６ 画像プロセッサ、１７ 論理コントローラ、１８ 励振コントローラ、１９ 記録媒体、２０ インク圧安定化器、２１ 媒体移送コントローラ、２２ 移送ローラ、２４ 液室、２６ 非印刷滴キャッチャ接触位置、２７ 大滴キャッチャ接触位置、２８ グループ１破断タイミング指示子、２９ グループ２破断タイミング指示子、３０ キャッチャレッジ、３１ 滴合体位置、３２ 破断位置、３３ 大滴破断位置、３４ 滴対、３５ 印刷滴、３６ 非印刷滴、３７ 印刷滴経路、３８ 非印刷滴経路、３９ 大非印刷滴経路、４０ 連続液吐出システム、４１ グループタイミング遅延、４２ 滴形成器トランスデューサ、４３ 液ジェット、４４，４５ 帯電電極、４４ａ，４５ａ 第２帯電電極、４６ 印刷インク滴、４７，６７ キャッチャ、４８ インク膜、４９ 大滴、５０ ノズル、５１ 帯電電圧源、５２ キャッチャ面、５３，６３，７４ 偏向電極、５４ 第３別経路、５５ 励振波形、５６ 励振波形源、５７ キャッチャ底板、５８ インク回収チャネル、５９ 励振トランスデューサ、６０ 励振器、６１ エアプレナム、６２，６４ 絶縁性接着剤、６２ａ，６４ａ 第２絶縁性接着剤、６５ 気流方向を示す矢印線、６６ ギャップ、６８，６８ａ，６９，７１，７２，７３ 絶縁体、７０，７５ 接地導体、７６ 第１グループトリガ、７７ 第２グループトリガ、７８ グループタイミング遅延器、８１ 印刷滴遅延時間シーケンス指示子、８２ 非印刷滴遅延時間シーケンス指示子、８３ 帯電器、８４ 大非印刷滴遅延時間シーケンス指示子、８７ 液ジェット軸、８８ 印刷滴電荷計測器、９１ 第１滴形成パルス、９２ 第２滴形成パルス、９３ 位相遅延時間、９４ 大滴形成パルス、９５ 非印刷滴電圧状態、９６ 印刷滴電圧状態、９７ 帯電電極波形、９８ 印刷滴形成パルス、９９ 非印刷滴形成パルス、１０２ 印刷滴形成波形の第２パルス、１０３ 印刷滴形成波形の第３パルス、１５０ ノズル経由加圧液供給ステップ、１５５ 滴形成器使用液ジェット変調ステップ、１６０ 帯電器準備ステップ、１６５ 帯電器滴形成器同期ステップ、１７０ 滴偏向ステップ、１７５ 選定滴中途捕獲ステップ。

Claims (21)

1. 液室に備わる複数個のノズルを介し液ジェットを吐出させるのに十分な圧力下で液を供給するステップであって、当該複数個のノズルがノズルアレイ方向に沿って配置されており、当該複数個のノズルが第１グループと第２グループに分けて配置されており、第１グループ及び第２グループが、第１グループノズルが第２グループ内隣接ノズル間に位置し第２グループノズルが第１グループ内隣接ノズル間に位置するよう互い違いに配置されているステップと、
   複数個のノズルそれぞれに係る滴形成器を準備するステップと、
   入力画像データを供給するステップと、
   滴形成器それぞれに対し一連の滴形成波形を供給することにより液ジェットを変調させるステップであって、当該変調により且つその液ジェットに係る滴形成器を用い、当該液ジェットの諸部分を経路沿いに飛行する１個又は複数個の滴対へと破断させるステップを含み、各滴対が平均して滴対周期だけ分かれており、各滴対が第１滴及び第２滴を有し、第１滴及び第２滴のうち一方が印刷滴、他方が非印刷滴であり、当該変調により且つ滴形成器を用い、液ジェットの諸部分を経路沿いに飛行する１個又は複数個の第３滴に破断させるステップを含み、第３滴が平均して同じ滴対周期だけ分かれており、第３滴が第１滴及び第２滴より大きく入力画像データに応じた非印刷滴であるステップと、
   第１グループノズル由来印刷滴と第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイ方向に沿って互いに整列しないよう、第１グループ及び第２グループのうち一方のノズルの滴形成器に供給される滴形成波形のタイミングを、グループタイミング遅延器を用いシフトさせるステップと、
   第１グループノズルで形成された液ジェット及び第２グループノズルで形成された液ジェット双方に係る共通帯電電極、並びに
   帯電電極・液ジェット間にあり印刷滴パターン及び非印刷滴パターンから独立な帯電波形を供給する可変電位源、
   を含む帯電器を準備するステップと、
   帯電器を滴形成器及びグループタイミング遅延器と同期させることで、滴対を構成する滴のうち印刷滴上に印刷滴帯電状態を、同滴対を構成する滴のうち非印刷滴上に第１非印刷滴帯電状態を、また第３滴上に第２非印刷滴帯電状態を、それぞれ発生させるステップであって、第１非印刷滴帯電状態及び第２非印刷滴帯電状態が印刷滴帯電状態と実質的に異なるステップと、
   偏向器を準備するステップと、
   その偏向器を用い、印刷滴帯電状態を有する滴と非印刷滴帯電状態を有する滴を互いに異なる経路沿いに飛行させるステップと、
   キャッチャを準備するステップと、
   滴対を構成する滴のうち非印刷滴と第３滴をキャッチャを用い中途捕獲する一方、滴対を構成する滴のうち印刷滴をレシーバに向かう経路沿いに引き続き飛行させるステップと、
   を有する印刷方法。
2. 請求項１記載の印刷方法であって、上記複数個のノズルが更に第３ノズルグループを構成するよう配置されており、当該第３グループに属するノズルが第１グループノズル及び第２グループノズルに対し互い違いに配置されており、グループタイミング遅延器を使用するステップが、第３グループの滴形成波形のタイミングを第１グループ及び第２グループに対してシフトさせるよう構成されたグループタイミング遅延器を準備するステップを含む印刷方法。
3. 請求項１記載の印刷方法であって、滴対を構成する第１滴及び第２滴が実質的に同じ体積であり、平均して滴対周期の１／２だけ分かれている印刷方法。
4. 請求項１記載の印刷方法であって、複数個の滴を合体させることで第３滴が形成される印刷方法。
5. 請求項１記載の印刷方法であって、帯電電極・液ジェット間の可変電位源が、互いに別の第１電圧状態及び第２電圧状態を有する波形を供給し、その波形の周期が滴対周期に等しい印刷方法。
6. 請求項５記載の印刷方法であって、入力画像データによらず、非印刷滴上の電荷に比し実質的に少ない電荷が印刷滴上に誘起されるよう、上記第１電圧状態及び第２電圧状態が選定されている印刷方法。
7. 請求項６記載の印刷方法であって、上記印刷滴が非帯電である印刷方法。
8. 請求項１記載の印刷方法であって、第１グループのノズルと第２グループのノズルとの間のタイミングシフトが１滴対周期に等しい印刷方法。
9. 請求項１記載の印刷方法であって、単一のジェットによりストリーム的に形成される個々の滴対の前後に第３滴がある印刷方法。
10. 請求項１記載の印刷方法であって、第１非印刷滴帯電状態と第２非印刷滴帯電状態が互いに異なる印刷方法。
11. 請求項１記載の印刷方法であって、全非印刷滴の電荷対質量比が互いに等しい印刷方法。
12. 請求項１記載の印刷方法であって、上記滴形成器が各ノズルに係る滴形成トランスデューサを有し、当該滴形成トランスデューサが、サーマルデバイス、圧電デバイス、ＭＥＭＳアクチュエータ、電気流体力学デバイス、光学デバイス、電歪デバイス及びその組合せのうちいずれかである印刷方法。
13. 請求項１記載の印刷方法であって、上記帯電電極が液ジェットの破断位置に面するよう配置されている印刷方法。
14. 請求項１記載の印刷方法であって、上記偏向器が、更に、電位源と通電し帯電滴偏向用の滴偏向電界を発生させる偏向電極を有する印刷方法。
15. 請求項１記載の印刷方法であって、上記複数個のノズル、滴形成器及びタイミング遅延器が、単一のＭＥＭＳ ＣＭＯＳチップ上に形成されている印刷方法。
16. 請求項１記載の印刷方法であって、ノズルアレイに対しある速度で移動するレシーバに印刷滴が射突し、第１ノズルグループ・第２ノズルグループ間タイミングシフトがノズルアレイに対するレシーバの速度に依存しており、レシーバ移動方向に沿って見たとき、レシーバ速度によらず、第１ノズルグループ及び第２ノズルグループによって生成された印刷滴の位置の間のシフトが固定になる印刷方法。
17. 請求項１記載の印刷方法であって、第１グループノズル由来印刷滴及び第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイに沿って互いに整列しないよう、第１グループノズル及び第２グループノズルのうち一方のノズルの滴形成器に供給される滴形成波形に、グループタイミング遅延器の役割が組み込まれている印刷方法。
18. 請求項１記載の印刷方法であって、グループタイミング遅延が、第１グループノズル由来印刷滴及び第２グループノズル由来印刷滴がノズルアレイに沿って互いに整列しないよう、第１及び第２ノズルグループに係る滴形成器に供給される入力画像データをシフトさせ、ひいては第１グループ及び第２グループのうち一方のノズルの滴形成器に対し供給される滴形成波形のタイミングをシフトさせることにより実現される印刷方法。
19. 請求項１記載の印刷方法において、滴形成器それぞれに対し一連の滴形成波形を供給することにより液ジェットを変調させるステップであって、当該変調により且つその液ジェットに係る滴形成器を用い、当該液ジェットの諸部分を経路沿いに飛行する１個又は複数個の滴対へと破断させるステップを含み、各滴対が平均して滴対周期だけ分かれており、各滴対が第１滴及び第２滴を有し、第１滴及び第２滴のうち一方が印刷滴、他方が非印刷滴であり、当該変調により且つ滴形成器を用い、液ジェットの諸部分を経路沿いに飛行する１個又は複数個の第３滴に破断させるステップを含み、第３滴が平均して同じ滴対周期だけ分かれており、第３滴が第１滴及び第２滴より大きく入力画像データに応じた非印刷滴であるステップが、更に、液ジェット破断時の滴速度を制御するステップを含む印刷方法。
20. 請求項１記載の印刷方法であって、印刷滴上の印刷滴帯電状態が、第１及び第２非印刷滴上の非印刷滴帯電状態に対して逆極性である印刷方法。
21. 請求項１記載の印刷方法であって、更に、
    印刷滴上の平均電荷を計測すべく電荷計測器を準備するステップと、
    電荷計測結果に基づき且つフィードバックループを使用し帯電波形の印刷滴電圧状態の電圧レベルを調整するステップと、
    を有する印刷方法。

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