JP2019511394A

JP2019511394A - インクジェット印刷ヘッドの液滴排出における妨害を検出するための方法

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Publication number: JP2019511394A
Application number: JP2018542721A
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Inventors: カレータ，アモル・アー
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Filing date: 2017-02-16
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Abstract

インクジェット印刷ヘッドの排出ユニットにおける妨害を検出するための方法において、インクジェット印刷ヘッドの排出ユニットが、ある量の液体を保持するための、ノズルオリフィスと流体連通した圧力チャンバと、液滴排出パルスを印加した時にノズルオリフィスを通して液体の液滴を排出するために圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するための圧力チャンバに動作可能に結合されたアクチュエータとを備える。方法は、圧力チャンバの少なくとも１つの共鳴周波数を決定するステップと、以前に決定された共鳴周波数を考慮して、圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するための妨害検出パルスを決定するステップであって、妨害検出パルスが、液滴排出パルスの周波数スペクトルとは異なる周波数スペクトルをもつ、決定するステップと、圧力チャンバ内の液体内における残留圧力波を検出するステップと、液滴排出に対する妨害が排出ユニットに存在するか否かを決定するために以前に検出された残留圧力波を分析するステップとを含む。この方法によると、排出ユニットにおける妨害が、より信頼性高く、より簡単に残留圧力波から導出され得る。

Description

本発明は概して、本方法を実施するように構成されたインクジェット印刷ヘッドおよびインクジェット印刷機の排出ユニットにおける妨害を検出するための方法に関する。

よく知られたインクジェット印刷ヘッドは、排出ユニットを備える。排出ユニットは、ある量の液体を保持するための、ノズルオリフィスに流体連通した圧力チャンバを備える。さらに、排出ユニットは、液滴排出パルスを印加した時にノズルオリフィスを通して液体の液滴を排出するために、圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するために圧力チャンバに動作可能に結合されたアクチュエータを備える。一般的な実施形態は、アクチュエータとして圧電トランスデューサーを適用する。

上述のインクジェット印刷ヘッドにおいて残留圧力波を検出し、排出ユニットの動作において障害または任意の他の妨害が存在するか否かを決定するために残留圧力波を分析することが知られている。例えば、気泡が圧力チャンバ内に捕獲されるようになっている場合があり得る。このような気泡は、圧力チャンバ内における音響的な性質を変え、それにより、排出ユニットの液滴の生成に関する性質に影響を与える。圧力チャンバ内における気泡の存在に起因して、液滴は、逸脱した速度、逸脱した寸法で出され得るか、または、そもそも生成されない場合がある。

残留圧力波を検出するために、液滴を出す可能性がある液滴排出パルスを生成し、次に、残留圧力波を検出することが知られている。分析中に液滴を出すことは、通常望ましくないので、液滴排出パルスと同じ形状をもつがより小さな振幅をもつ妨害検出パルスを印加することも知られており、妨害検出パルスを印加することにより液滴が出されない。やはり、液滴排出パルスとより小さな振幅をもつパルスとの両方により、すべての発生し得る妨害を明確に示すとは限らない可能性がある残留圧力波がもたらされる。

別の知られた実施形態において、妨害検出パルスは、液滴排出パルスとは異なる形状をもち得る。この知られた実施形態において、妨害検出パルスは、特定の妨害を識別するように適合される。特に、圧力チャンバ内における気泡は、気泡の寸法に応じて特定の共鳴周波数をもつ。気泡が特定の臨界寸法を上回る場合にのみ、液滴排出が影響を受ける。前記臨界寸法をもつ気泡の共鳴周波数に対応した周波数をもつ正弦波パルスを使用すると、このような気泡の存在を簡単かつ単純に検出できる。しかし、排出ユニットにおける妨害の存在を決定するには、このような妨害に特定的な検出パルスは適さない。最も一般的な通例発生する妨害を識別するために、妨害に特定的な多数の検出パルスが必要となる。

多くの妨害のうちの任意の１つの存在を明確に示す、インクジェット排出ユニットにおける妨害を検出するための妨害検出パルスを提供することが望まれる。

本発明の第１の態様において、請求項１に記載の方法が提供される。本発明による方法は、ａ）圧力チャンバの少なくとも１つの共鳴周波数を決定するステップと、ｂ）ステップａ）において決定された共鳴周波数を考慮して、圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するための妨害検出パルスを決定するステップであって、妨害検出パルスが、液滴排出パルスの周波数スペクトルとは異なる周波数スペクトルをもつ、決定するステップと、ｃ）圧力チャンバ内の液体内における残留圧力波を検出するステップと、ｄ）液滴排出に対する妨害が排出ユニットに存在するか否かを決定するために、ステップｃ）において検出された残留圧力波を分析するステップとの方法ステップを含む。

本発明の方法は、妨害が存在しない場合、圧力チャンバの共鳴周波数が残留圧力波を決定するという洞察に基づいて着想されるものである。その結果、妨害が存在する場合、残留圧力波の周波数応答は、圧力チャンバの共鳴周波数において最も多く影響を受ける。共鳴周波数を最も励起するために、妨害検出パルスは、その目的のために特に設計されなければならず、その目的のために特に設計され得る。このような共鳴励起妨害検出パルスを設計することは、当業者の通常の技量の範囲内である。

一実施形態において、ステップａ）において、少なくとも２つの共鳴周波数が決定される。このような実施形態において、本方法は、ａ１）ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対する減衰係数を決定するステップをさらに含み得、ステップｂ）は、ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対するそれぞれの減衰係数を考慮するステップをさらに含み得る。特定の共鳴は、他の共鳴より急速に減衰する。残留圧力波がある期間にわたって検出されるので、減衰の差に起因して、共鳴のうちの１つが、他の共鳴よりも残留圧力波の周波数スペクトルにおいて著しく大きな振幅をもち得る。

一実施形態において、減衰におけるこのような差は、それぞれの共鳴周波数の励起の量により補償され得る。このような実施形態において、ステップａ）およびステップａ１）において、強い減衰を伴う第１の共鳴周波数が決定され、弱い減衰を伴う第２の共鳴周波数が決定される。次に、ステップｂ）において、妨害検出パルスの周波数スペクトルが、周波数スペクトル内で第２の共鳴周波数よりも第１の共鳴周波数においてより高い振幅をもつように決定される。「強い減衰」と「弱い減衰」との使用は、互いに対する相対的なものとみなされることに留意されたい。実質的に、第１の共鳴周波数における減衰は、第２の共鳴周波数より強い。

一実施形態において、液滴排出パルスは、パラメータの所定の集合により表される形状をもち、妨害検出パルスは、パラメータの同じ所定の集合により表される同様の形状をもつ。妨害検出パルスの異なる周波数スペクトルを提供するために、妨害検出パルスは、液滴排出パルスのパラメータ値とは異なるパラメータ値をもつ。例えば、よく知られた台形液滴排出パルスは、立ち上がり時間、滞留時間（ドウェルタイム）、および立ち下がり時間により表され得る。異なる値をもつように、これらのパラメータのうちの少なくとも１つを選択することにより、異なる対応する周波数スペクトルがもたらされる。これらの値のうちの１つまたは複数を変えるだけで、任意の種類のパルス形状を生成することを可能にするための複雑な、および高価な回路を必要とせずに特定の妨害検出パルスを提供することを可能にする。

一実施形態において、本方法のステップａ）において、少なくとも２つの共鳴周波数が決定され、本方法は、ａ２）ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対する妨害関連性を決定するステップをさらに含む。妨害関連性は、排出ユニットにおける妨害を検出するための共鳴周波数の関連性を表す。ステップｂ）は、ステップａ２）において決定された各共鳴周波数に対するそれぞれの妨害関連性を考慮するステップをさらに含む。１つの共鳴周波数が、別の共鳴周波数より妨害検出により高く関連し得るので、妨害検出パルスは、このようなより低く関連する共鳴周波数よりも、このようなより高く関連する共鳴周波数を励起するように適合され得る。例えば、ステップａ）およびステップａ２）において、小さな妨害関連性をもつ第１の共鳴周波数が決定され、大きな妨害関連性をもつ第２の共鳴周波数が決定される。次に、ステップｂ）において、妨害検出パルスの周波数スペクトルが、周波数スペクトル内で第１の共鳴周波数よりも第２の共鳴周波数においてより高い振幅をもつように決定される。このような妨害検出パルスは、第２の共鳴周波数をより強く励起し、その共鳴周波数における残留圧力波における任意の逸脱をより明確に描写する。

一実施形態において、ステップａ）は、圧力チャンバの周波数応答スペクトルを決定することを含み、ステップｂ）は、妨害検出信号を決定するために周波数応答スペクトルを考慮することを含む。このような実施形態においては、共鳴周波数が考慮されるだけでなく、周波数応答スペクトル全体が考慮される。これは、残留圧力波に対するさらに多くの制御を可能にし、そこからの妨害の存在を推論する可能性をもたらす。

本発明の第２の態様において、請求項８に記載のインクジェット印刷機が提供される。とりわけ、本発明によるインクジェット印刷機は、本発明による方法を実施するように構成および適合される。例えば、インクジェット印刷機は、インクジェット印刷ヘッドの動作を制御するための制御ユニットを備える。特に、制御ユニットは、液滴排出パルスを生成し、妨害検出パルスを生成するように構成される。さらに、制御ユニットは、残留圧力波を表す信号を受信し、残留圧力波を分析するように構成および適合される。妨害検出パルスは、予め決定されて制御ユニットのメモリユニットに記憶され得るか、または、１つの、複数の、または各々の圧力チャンバの実際の共鳴周波数を決定することにより、例えば所定の期間に１回、またはインクジェット印刷機に電源が投入されるごとに、妨害検出パルスが動的に決定され得る。

本発明を適用可能なさらなる範囲は、以下に記載される詳細な説明から明らかとなる。しかし、本発明の範囲内における様々な変形および変更がこの詳細な説明から当業者に明らかとなるので、詳細な説明および特定の例は本発明の実施形態を示すが、例示のためにのみ示されることが理解されなければならない。

本発明は、例示のためにのみ示されるので本発明を限定しない以下に記載される詳細な説明と添付の概略的な図面とからさらに十分に理解される。

例示的なインクジェット印刷機の斜視図である。走査インクジェット印刷方法を概略的に示す図である。インクジェット印刷ヘッドアクチュエータを作動させるための例示的な作動パルスを示す図である。第１の例示的な液滴排出パルスを示す図である。本発明による第１の実施形態の液滴排出パルスおよび対応する妨害検出パルスを示す図である。図３Ａに示す液滴排出パルスと妨害検出パルスとの各々に対する周波数スペクトルを示す図である。図３Ａに示す液滴排出パルスと妨害検出パルスとの各々によりもたらされる残留圧力波に対する周波数スペクトルを示す図である。本発明による第２および第３の実施形態の妨害検出パルスを示す図である。図４Ａに示す第２の実施形態と第３の実施形態との各々に対する周波数スペクトルを示す図である。

本発明が添付図面を参照しながら以下で説明され、同一または類似の要素を識別するために複数の図面にわたって同じ参照符号が使用される。

図１Ａは、大判インクジェット印刷機を使用して印刷が達成される像形成装置３６を示す。大判像形成装置３６は、筐体２６を備え、印刷組立体、例えば、図１Ｂに示されるインクジェット印刷組立体が配置される。像形成装置３６は、像受容部材２８、３０を収容するための収容手段、印刷後に像受容部材２８、３０を収集するための送達ステーション、およびマーキング材料２０のための収容手段をさらに備える。図１Ａにおいて、送達ステーションは、送達トレイ３２として具現化される。任意選択的に、送達ステーションは、印刷後に像受容部材２８、３０を処理するための処理手段、例えば、折り畳み機または穿孔機を備え得る。大判像形成装置３６は、印刷ジョブを受信する手段、および任意選択的に印刷ジョブを操作する手段をさらに備える。これらの手段は、ユーザーインターフェースユニット２４および／または制御ユニット３４、例えばコンピュータを含み得る。

像は、ロール２８、３０により供給される像受容部材、例えば紙に印刷される。ロール２８はロール支持体Ｒ１に支持され、ロール３０はロール支持体Ｒ２に支持される。代替的に、カットシート像受容部材が、像受容部材のロール２８、３０の代わりに使用され得る。ロール２８、３０から切除された像受容部材の印刷されたシートは、送達トレイ３２に置かれる。

印刷組立体における使用のためのマーキング材料の各々は、印刷ヘッドにマーキング材料を供給するために、それぞれの前記印刷ヘッドと流体接続して構成された４つのコンテナ２０に収容される。

ローカルユーザーインターフェースユニット２４は、印刷エンジンに一体化され、ディスプレイユニットおよび制御パネルを備え得る。代替的に、制御パネルは、例えばタッチスクリーン制御パネルの形態で、ディスプレイユニットに一体化され得る。ローカルユーザーインターフェースユニット２４は、印刷装置３６の内部に位置する制御ユニット３４に接続される。制御ユニット３４、例えばコンピュータは、例えば印刷工程を制御するために、印刷エンジンにコマンドを発するように適合されたプロセッサを備える。像形成装置３６は、任意選択的にネットワークＮに接続される。ネットワークＮへの接続はケーブル２２の形態で図式的に示されるが、それにもかかわらず、接続体は無線であり得る。像形成装置３６は、ネットワークを介して印刷ジョブを受信し得る。さらに、任意選択的に、印刷機の制御装置はＵＳＢポートを備え得るので、印刷ジョブは、このＵＳＢポートを介して印刷機に送信され得る。

図１Ｂは、インクジェット印刷組立体３を示す。インクジェット印刷組立体３は、像受容部材２を支持する支持手段を備える。支持手段は、図１Ｂにおいてプラテン１として示されるが、代替的に支持手段は、平らな面であり得る。プラテン１は図１Ｂに示されるように、矢印Ａにより示されるようにプラテン１の回転軸の周りで回転可能な回転可能ドラムである。支持手段は、任意選択的に、支持手段に対する固定位置に像受容部材を保持するための吸引孔を備え得る。インクジェット印刷組立体３は、走査印刷キャリッジ５に搭載された印刷ヘッド４ａ−４ｄを備える。走査印刷キャリッジ５は、主走査方向Ｂに往復して動くように、適切な案内手段６、７により案内される。各印刷ヘッド４ａ−４ｄはオリフィス表面９を備え、オリフィス表面９は、少なくとも１つのオリフィス８を備える。印刷ヘッド４ａ−４ｄは、像受容部材２上にマーキング材料の液滴を排出するように構成される。プラテン１、キャリッジ５、および印刷ヘッド４ａ−４ｄは、適切な制御手段１０ａ、１０ｂ、および１０ｃのそれぞれにより制御される。

像受容部材２は、布またはシート形態の媒体であり得る。例えば、紙、ボール紙、ラベルストック、コート紙、プラスチックまたは繊維製品から構成され得る。代替的に、像受容部材２はまた、無端の、または無端ではない中間部材であり得る。循環的に動き得る無端部材の例は、ベルトまたはドラムである。像受容部材２は、流体マーキング材料を備える４つの印刷ヘッド４ａ−４ｄに沿ってプラテン１によりサブ走査方向Ａに動かされる。

走査印刷キャリッジ５は、４つの印刷ヘッド４ａ−４ｄを搬送し、例えば主走査方向Ｂにおける像受容部材２の走査を可能にするために、プラテン１に平行な主走査方向Ｂに往復して動かされ得る。本発明を例示するために、４つの印刷ヘッド４ａ−４ｄのみが描かれる。実際には、任意の数の印刷ヘッドが使用され得る。任意の事例において、マーキング材料の色当たり少なくとも１つの印刷ヘッド４ａ−４ｄが走査印刷キャリッジ５上に位置する。例えば、白黒印刷機の場合、通常黒色のマーキング材料を含有する少なくとも１つの印刷ヘッド４ａ−４ｄが存在する。代替的に、白黒印刷機は、黒色の像受容部材２に適用される白色のマーキング材料を備え得る。複数の色を含有するフルカラー印刷機の場合、通常は黒色、シアン、マゼンタ、および黄色といった色の各々に対して少なくとも１つの印刷ヘッド４ａ−４ｄが存在する。多くの場合、フルカラー印刷機では、異なる色のマーキング材料と比べて黒色のマーキング材料がより頻繁に使用される。従って、他の色のうちの任意の色のマーキング材料を含有する印刷ヘッド４ａ−４ｄと比べて、黒色のマーキング材料を含有するより多くの印刷ヘッド４ａ−４ｄが走査印刷キャリッジ５に提供され得る。代替的に、黒色のマーキング材料を含有する印刷ヘッド４ａ−４ｄは、異なる色のマーキング材料を含有する印刷ヘッド４ａ−４ｄのうちのどれよりも大きなものであり得る。

キャリッジ５は、案内手段６、７により案内される。これらの案内手段６、７は、図１Ｂに示されるようにロッドであり得る。ロッドは、適切な駆動手段（図示されない）により駆動され得る。代替的に、キャリッジ５は、キャリッジ５を動かすことができるアームなどの他の案内手段により案内され得る。別の代替例は、主走査方向Ｂに像受容材料２を動かすことである。

各印刷ヘッド４ａ−４ｄは、印刷ヘッド４ａ−４ｄ内に提供される流体マーキング材料を含有する圧力チャンバと流体連通した少なくとも１つのオリフィス８を含むオリフィス表面９を備える。オリフィス表面９において、多くのオリフィス８が、サブ走査方向Ａに平行な単一の線形アレイに配置される。印刷ヘッド４ａ−４ｄ当たり８つのオリフィス８が図１Ｂに示されるが、当然に、実用上の実施形態では、印刷ヘッド４ａ−４ｄ当たり、任意選択的に複数のアレイ内に配置された数百個のオリフィス８が提供され得る。図１Ｂに示されるように、それぞれの印刷ヘッド４ａ−４ｄの対応するオリフィス８が主走査方向Ｂにおいてインラインで位置するように、それぞれの印刷ヘッド４ａ−４ｄは、互いに平行に位置する。これは、主走査方向Ｂにおける像ドットの線が、最大４つのオリフィス８を選択的にアクティブ化することにより形成され得、それらオリフィス８の各々が異なる印刷ヘッド４ａ−４ｄの一部であることを意味する。オリフィス８の対応するインライン配置を伴う印刷ヘッド４ａ−４ｄのこの平行配置は、生産性を高めるために、および／または印刷品質を改善するために有益である。代替的に、それぞれの印刷ヘッド４ａ−４ｄのオリフィス８がインラインではなく互い違いの構成で位置するように、複数の印刷ヘッド４ａ−４ｄが互いに隣接して印刷キャリッジ上に位置し得る。例えば、これは、印刷分解能を高めるために、または主走査方向に単一の走査においてアドレス指定され得る有効印刷エリアを拡大するために実行され得る。像ドットは、オリフィス８からマーキング材料の液滴を排出することにより形成される。

マーキング材料の排出後、いくらかのマーキング材料がこぼされて、印刷ヘッド４ａ−４ｄのオリフィス表面９に留まり得る。オリフィス表面９に存在するインクは、液滴の排出と、像受容部材２におけるこれらの液滴の配置とに負の影響を与え得る。従って、オリフィス表面９から過剰なインクを除去することが有益であり得る。過剰なインクは、例えば、ワイパーを使用して拭うことにより、および／または、例えばコーティングにより提供される適切な抗濡れ性の表面を適用することにより除去され得る。

本発明での使用の場合、印刷ヘッド４ａ−４ｄが多くの排出ユニットを含み、各排出ユニットがオリフィス８のうちの１つに対応する。排出ユニットは液体チャンバを備え、例えば、排出ユニットに関係する圧電要素（すなわち電気機械トランスデューサー）を適切に駆動させることにより、液体チャンバ内において圧力波が生成され得る。圧力波は、マーキング材料（液体）の液滴が対応するオリフィスを通して出されるようにされ得るか、または、圧力波は、液滴が出されないようにされ得る。後者は、例えば、マーキング材料のメニスカスを振動させることで一般的に知られる。同様に、出さない圧力波は、排出ユニットの動作状態を検出するための音響感知方法とあわせた使用で知られる。例えば、気泡が排出ユニットの液体チャンバ内に取り込まれた場合、液体チャンバ内の音響は、気泡が存在しない状況と比べて異なる。その結果、生成された圧力波も異なる。本明細書で残留圧力波と呼ばれる圧力波を検出および分析することは、排出ユニットの動作状態を決定することを可能にする。この方法は、従来技術において、および当業者に知られている。従って、この方法については本明細書においてこれ以上説明されない。

図２Ａは、圧力チャンバのボリュームを増減することにより、上述のように圧力チャンバ内の液体内において圧力波を生成するためにインクジェット印刷ヘッドのアクチュエータを作動させるための作動パルスを示す。本明細書において、液体は、インクまたは流体マーキング材料とも呼ばれ得るが、液体は任意の他の液体であり得る。示される作動パルスは、一般的に知られたパルス形状である台形の形状をもつ。さらに、他の形状の作動パルスが想定され、本発明の範囲内に入る。

台形パルスは、初期電圧から始まり、０ボルトまたは任意の他の適切な電圧であり得、所定の最大パルス電圧まで、時点ｔ_０から時点ｔ_１までの立ち上がり時間を伴う。最大パルス電圧は、時点ｔ_１から時点ｔ_２までに及ぶ滞留時間中、維持される。次に、時点ｔ_２から時点ｔ_３までの立ち下がり時間内において、電圧が再度初期値まで降下する。アクチュエータは、立ち上がり時間中、圧力チャンバのボリュームを増やすことと、滞留時間中、増やされたボリュームを維持することと、続いて、立ち下がり時間中、圧力チャンバのボリュームを減らすこととにより、このサイクルに追従するように作動される。

立ち上がり時間、滞留時間、および立ち下がり時間の実際の持続期間は、作動パルスの周波数スペクトルを決定する。周波数スペクトルは、フーリエ変換を実施することにより導出可能であり、フーリエ変換は当技術分野でよく知られている数学的方法であるので、本明細書においてはこれ以上説明されない。

圧力チャンバは、多くの音響共鳴モードを含み、音響共鳴モードは、とりわけ、圧力チャンバの寸法、および圧力チャンバ内に存在する液体などの媒体の物理的性質により決定され、このような物理的性質は、例えば粘性および密度である。作動パルスの周波数スペクトルに応じて、このような共鳴モードが励起されるか、またはされない。

作動後、すなわち時点ｔ_３後、残留圧力波が圧力チャンバ内の液体内に残り、この残留圧力波は経時的に減衰する。残留圧力波の形状は、圧力チャンバ内の音響共鳴に強く依存する。このような共鳴は、主に圧力チャンバの共鳴モードによりもたらされるが、さらなる共鳴が発生し得る。例えば、上述のように、気泡は、圧力チャンバ内に捕獲されるようになっている場合があり得る。このような気泡は特定の周波数で共鳴し得、この周波数は気泡の寸法に依存する。

インクジェット印刷ヘッドから液滴を出すために、圧力チャンバ内における共鳴、および作動パルスの形状を含む音響特性は、後に液滴を形成するある量の液体がオリフィスを通して押されるように、オリフィス付近に適切な圧力を生成するように適合される。

分かりやすいように、図２Ｂは、液滴排出パルスＤＥＰと、圧力チャンバ内における残留圧力波を抑制する後続の第１のクエンチパルスＱＰ（ａ）または第２のクエンチパルスＱＰ（ｂ）を示す。これらのクエンチパルスのうちの１つは、残留圧力波が例えば次の液滴の生成に影響を与えないように、次の作動のために圧力チャンバと圧力チャンバの中に含有された液体とを用意するために供給される。このようなクエンチパルスは、当技術分野においてよく知られている。しかし、本明細書において使用される場合、液滴排出パルスＤＥＰは、このようなクエンチパルスＱＰ（ａ）またはＱＰ（ｂ）を含まない。「液滴排出パルス」という用語は、本明細書において使用される場合、液滴を実際に出すためのパルスのみを含む。従って、本明細書において使用される場合、図２Ｂに示されるように液滴排出パルスＤＥＰにより形成された妨害検出パルスは、クエンチパルスＱＰ（ａ）もＱＰ（ｂ）も含まず、同じ周波数スペクトルをもつ同じ作動パルスとみなされる。

図３Ａは、第１の実施形態の液滴排出パルスＤＥＰと、対応する妨害検出パルスＤＤＰとを示す。特に、妨害検出パルスＤＤＰは、パルスの形状に関してではなく、形状の多くのパラメータの値に関して液滴排出パルスから逸脱している。台形パルス形状は、立ち上がり時間の持続期間、滞留時間の持続期間、および立ち下がり時間の持続期間という３つのパラメータにより表され得る。液滴排出パルスＤＥＰについて検討すると、３つのパラメータの３つの値は、等しい持続期間をもつ立ち上がり時間、滞留時間、および立ち下がり時間を意味する（１，１，１）と表され得る。一実施形態において、これらの値は実際のマイクロ秒であり得、この場合、立ち上がり時間が１マイクロ秒であり、滞留時間が１マイクロ秒であり、および立ち下がり時間が１マイクロ秒である。図３Ｂにおいて、対応する周波数スペクトルは点線の曲線で示される。０ｋＨｚにおいて最大値をとり、振幅は、約５００ｋＨｚにおけるゼロまで徐々に低下する。液滴排出パルスＤＥＰを使用し、次に残留圧力波を検出することで、残留圧力波は、図３Ｃに示されるような周波数スペクトル（点線の曲線）をもち得る。明らかに、最大値は圧力チャンバの第２の共鳴モードに対応する約１５０ｋＨｚの周波数に存在する。圧力チャンバの第１の共鳴モードが約７０ｋＨｚに存在し、図３Ｃにおける点線の曲線から導出可能である。この第１の共鳴モードの振幅は、約１５０ｋＨｚにおける第２の共鳴モードにおける振幅の約５分の１である。振幅の差は、第２の共鳴モードよりも第１の共鳴モードの方が減衰が強いことによりもたらされることが知られている。

従って、第１の共鳴モードが逸脱することをもたらす任意の妨害は、第２の共鳴モードに影響を与える妨害よりも識別が難しいことが明らかである。さらに、一般的な妨害は通常、第２の共鳴モードよりも第１の共鳴モードに大きく影響を与えることが知られている。従って、液滴排出パルスＤＥＰによりもたらされる残留圧力波は、このような一般的な妨害を容易に明らかにするための最良の選択肢ではない場合がある。

図３Ａに戻ると、妨害検出パルスＤＤＰは、異なる集合のパラメータ値をもつ。約７０ｋＨｚにおける第１の共鳴モードと約１５０ｋＨｚにおける第２の共鳴モードとをもつ圧力チャンバを想定すると、一般的な妨害は、約７０ｋＨｚの第１の共鳴モードにおける残留圧力波における振幅により最も良く明らかにされ、妨害検出パルスＤＤＰは、１５０ｋＨｚにおける第２の共鳴モードを抑制するように、または、少なくとも、約７０ｋＨｚにおける第１の共鳴モードをより強く励起することにより、７０ｋＨｚにおける残留圧力波応答を増幅するように設計される。これは、パラメータ値の集合（１．５，５．２５，１．５）により達成され得、パラメータ値はマイクロ秒を表す。図３Ｂは、対応する周波数スペクトルを示す（実線の曲線）。

妨害検出パルスＤＤＰの周波数スペクトルは、０ｋＨｚにおいて著しく大きな振幅をもち、約１５０ｋＨｚにおける約ゼロの振幅まで低下する。約７０ｋＨｚにおける第１の共鳴モードにおいて、振幅は依然として最大振幅の約６０％を上回っており、第２の共鳴モードにおいて、振幅は約ゼロである。

図３Ｃは、対応する残留圧力波の周波数スペクトルを示す（実線の曲線）。妨害検出パルスＤＤＰの１５０ｋＨｚにおける振幅の抑制にもかかわらず第２の共鳴モードは、依然として最高の振幅をもつ。その一方で、第１の共鳴モードに対応した約７０ｋＨｚにおける振幅は、ほぼ同じ振幅をもつ。明らかに、妨害によりもたらされる第１の共鳴モードにおける逸脱は、第１の共鳴モードからのこのような強い信号成分をもつ残留圧力波からはるかに容易に検出可能である。

説明されるように、図３Ａに示されるような妨害検出パルスＤＤＰは、液滴排出パルスＤＥＰと同様のパルス形状、すなわち逸脱したパラメータ値を伴う台形の形状をもつ。パルス形状を生成するためのドライブ回路は単純であり、費用効果の高いまま維持され得るので、このような実施形態は非常に適切であり、効果的である。

より複雑および高価な駆動回路が利用可能である場合、より複雑な、さらにはより効果的な妨害検出パルスＤＤＰが本発明で使用され得る。図４Ａは、第２および第３の実施形態のこのような妨害検出パルスＤＤＰを示す。図４Ｂは、図４Ａに示す第２および第３の実施形態のそれぞれの対応する周波数スペクトルを示す。

図４Ａは、実線の曲線により第２の実施形態を示す。妨害検出パルスＤＤＰは、圧力チャンバの周波数応答スペクトルにおけるすべての音響共鳴モードを決定することと、残留圧力波の周波数スペクトルにおいて振幅を同一値、例えば１に等化することとにより数学的に導出される。一実施形態において、１つまたは複数の共鳴モードが、妨害を検出することに、より高く関連し得、この場合、振幅は異なる値に数学的に最適化され得ることに留意されたい。

第２の実施形態の妨害検出パルスＤＤＰは、さらなる制約を課すことなく導出される。その結果、妨害検出パルスＤＤＰ（制約なし）は、約７マイクロ秒後に、その開始後約１４マイクロ秒まで負になる、徐々に変化する振幅をもつ。その周波数スペクトル（図４Ｂ、実線の曲線）は、さらに徐々に変化しており、約５０ｋＨｚから約１００ｋＨｚまでの周波数範囲内に広いピークをもつ。図３Ｂに示される周波数スペクトルとの顕著な差は、０ｋＨｚにおける振幅である。図３Ｂにおける両方の曲線について０ｋＨｚにおける振幅が最大値であったが、この最大振幅はこの第２の実施形態での最大値ではない。

第３の実施形態は、点線の曲線として図４Ａに示される。第３の実施形態は、第２の実施形態を簡略化した実施形態である。第２の実施形態は制約がなかったが、第２の実施形態を実施することは商業的に合理的ではない。第２の実施形態の線形化は、駆動回路を技術的に、および市販に適した実施形態へと簡略化する。それに対して、エンボスドット間には、本明細書において制約された妨害検出パルスＤＤＰ（制約あり）とも呼ばれる第３の実施形態として線形に変化する振幅が提供される。図４Ａから明らかなように、第２の実施形態と第３の実施形態との間の差は非常に小さい。しかし、差は図４Ｂにおいて、より明確に現れる。図４Ｂにおける点線の曲線は実線の曲線から大幅に逸脱するが、第３の実施形態の増幅された、および減衰した周波数における基本的な形状および分布は、第２の実施形態と非常に似ており、すなわち、約５０ｋＨｚから約１００ｋＨｚまでの周波数範囲内において、周波数は減衰した他の周波数に比べて増幅される。

本発明の詳細な実施形態が本明細書において開示されるが、開示される実施形態が本発明の例示にすぎず、様々な形態で具現化され得ることが理解される。従って、本明細書において開示される特定の構造的および機能的な詳細は限定と解釈されず、特許請求の範囲の基礎として、および事実上任意の適切に詳述される構造について本発明を様々に利用するために当業者に教示するための代表的な根拠として解釈されるにすぎない。特に、別々の従属請求項において提示および説明される特徴は、組み合わせて適用されてもよく、このような請求項の任意の有益な組み合わせが本明細書において開示される。

さらに、構造上の構成要素が三次元（３Ｄ）印刷技術の適用により生成され得ることが意図される。従って、構造上の構成要素に対する任意の参照は、三次元印刷技術または同様のコンピュータ制御製造技術によりこのような構造上の構成要素を生成するようにコンピュータに命令する任意のコンピュータにより実行可能な命令を包含するように意図される。さらに、構造上の構成要素に対するこのような参照は、このようなコンピュータにより実行可能な命令を担うコンピュータ可読媒体を包含する。

さらに、本明細書において使用される用語および語句は限定することは意図されず、むしろ、本発明の理解可能な説明を提供することが意図される。「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」といった単数を表す用語は、本明細書において使用される場合、１つ、または１つを上回ると定義される。複数という用語は、本明細書において使用される場合、２つ、または２つを上回ると定義される。別のという用語は、本明細書において使用される場合、少なくとも第２の、またはそれを上回ると定義される。含むおよび／または有するという用語は、本明細書において使用される場合、備える（すなわち、オープンランゲージ）と定義される。結合されるという用語は、本明細書において使用される場合、直接とは限らないが接続されたと定義される。

本発明が以上のように説明されたことから、本発明が多くの手法で変形され得ることが明らかである。このような変形例は本発明の趣旨および範囲からの逸脱とはみなされず、当業者に明らかであるように、このような変更のすべてが後述の請求項の範囲内に含まれることが意図される。

Claims

インクジェット印刷ヘッドの排出ユニットにおける妨害を検出するための方法であって、インクジェット印刷ヘッドの排出ユニットが、
ある量の液体を保持するための、ノズルオリフィスと流体連通した圧力チャンバと、
液滴排出パルスを印加した時にノズルオリフィスを通して液体の液滴を排出するために圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するための圧力チャンバに動作可能に結合されたアクチュエータと、
を備え、
方法が、
ａ）圧力チャンバの少なくとも１つの共鳴周波数を決定するステップと、
ｂ）ステップａ）において決定された共鳴周波数を考慮して圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するための妨害検出パルスを決定するステップであって、妨害検出パルスが、液滴排出パルスの周波数スペクトルとは異なる周波数スペクトルをもつ、決定するステップと、
ｃ）圧力チャンバ内の液体内における残留圧力波を検出するステップと、
ｄ）液滴排出に対する妨害が排出ユニットに存在するか否かを決定するために、ステップｃ）において検出された残留圧力波を分析するステップと、
を含む、方法。
ステップａ）において、少なくとも２つの共鳴周波数が決定され、方法が、
ａ１）ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対する減衰係数を決定するステップをさらに含み、
ステップｂ）が、ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対するそれぞれの減衰係数を考慮するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
ステップａ）およびステップａ１）において、強い減衰を伴う第１の共鳴周波数が決定され、弱い減衰を伴う第２の共鳴周波数が決定され、ステップｂ）において、妨害検出パルスの周波数スペクトルが、周波数スペクトル内で第２の共鳴周波数よりも第１の共鳴周波数においてより高い振幅をもつように決定される、請求項２に記載の方法。
液滴排出パルスが、パラメータの所定の集合により表される形状をもち、妨害検出パルスが、液滴排出パルスに対するパラメータの値とは異なる値をもつパラメータの同じ所定の集合により表される同様の形状をもつ、請求項１に記載の方法。
ステップａ）において、少なくとも２つの共鳴周波数が決定され、方法が、
ａ２）ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対する妨害関連性を決定するステップをさらに含み、妨害関連性が、排出ユニットにおける妨害を検出するための共鳴周波数の関連性を表し、
ステップｂ）が、ステップａ）において決定された各共鳴周波数に対するそれぞれの妨害関連性を考慮するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
ステップａ）およびステップａ２）において、小さな妨害関連性をもつ第１の共鳴周波数が決定され、大きな妨害関連性をもつ第２の共鳴周波数が決定され、ステップｂ）において、妨害検出パルスの周波数スペクトルが、周波数スペクトル内で第１の共鳴周波数よりも第２の共鳴周波数においてより高い振幅をもつように決定される、請求項５に記載の方法。
ステップａ）が、圧力チャンバの周波数応答スペクトルを決定するステップを含み、ステップｂ）が、妨害検出信号を決定するために周波数応答スペクトルを考慮するステップを含む、請求項１に記載の方法。
インクジェット印刷ヘッドと、インクジェット印刷ヘッドの動作を制御するためにインクジェット印刷ヘッドに動作可能に結合された制御ユニットとを備える、インクジェット印刷機であって、インクジェット印刷ヘッドが排出ユニットを備え、排出ユニットが、
ある量の液体を保持するための、ノズルオリフィスと流体連通した圧力チャンバと、
液滴排出パルスを印加した時にノズルオリフィスを通して液体の液滴を排出するために圧力チャンバ内の液体内に圧力波を生成するための圧力チャンバに動作可能に結合されたアクチュエータと、
を備え、
制御ユニットが、ノズルオリフィスを通して液体の液滴を出すようにインクジェット印刷ヘッドを制御するためにインクジェット印刷ヘッドに液滴排出パルスを供給するように構成され、
制御ユニットが、妨害検出パルスを供給し、次に圧力チャンバ内における残留圧力波を検出し、インクジェット印刷ヘッドの排出ユニットに妨害が存在するか否かを決定するために残留圧力波を分析するように構成され、妨害検出パルスが、圧力チャンバの少なくとも１つの共鳴周波数を考慮することにより決定され、かつ、液滴排出パルスの周波数スペクトルとは異なる周波数スペクトルをもつ、
インクジェット印刷機。