JP2800065B2 - 多重トーン印刷方法 - Google Patents

多重トーン印刷方法

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JP2800065B2 JP2270645A JP27064590A JP2800065B2 JP 2800065 B2 JP2800065 B2 JP 2800065B2 JP 2270645 A JP2270645 A JP 2270645A JP 27064590 A JP27064590 A JP 27064590A JP 2800065 B2 JP2800065 B2 JP 2800065B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液滴要求（drop−on−demand）印刷装置を用
いる多重印刷法に関する。より具体的には本発明は該装
置に関係して可動の基材上の印刷要素領域上に液滴を印
刷する装置であって、それぞれ液滴射出ノズルをもつ平
行で均一間隔をもつチャネル列と該チャネルに共通の液
体供給部材と液滴射出を行うため液チャネル中の液滴液
にエネルギーのパルスを付与する電気的に作動する部材
とからなる装置に関する。
（背景技術） 上記した如き印刷装置はたとえば米国特許第4,584,59
0号や英国特許第88300146.3号及び第88300144.8号（そ
れぞれ特公平６−6375及び特公平６−61936に対応）等
に開示されている。
これら従来例に開示されたタイプの印刷装置はエネル
ギーパルスをそれぞれ液滴チャネルの壁部の変形（＝di
splacement:本明細書においてこれを「置換」と記すこ
とがある）によって液滴液に付与するタイプのものであ
る。しかし本発明はUS−A3,179,042、GB−Ａ−2,007,16
2及びGB−Ａ−2,106,039（そこでは液滴射出を熱エネル
ギーのパルスを付与することによってチャネルから行っ
ている）に開示されているようなチャネル列をもつ液滴
要求印刷装置にも適用できる。
人の眼は、多重トーン印刷で64段階のグレースケール
を感知しうるとされている。また128段階もの多くを区
別できるともいわれている。それ故見る人の識別能力に
近い多数のグレースケールトーンを印刷できる印刷機の
製造がカラー印刷を含む高品位トーン印刷の目的の一つ
である。
米国特許第4,513,299号には異なる液滴容積をもつイ
ンク液滴をインクチャネルの共振振動数より下の液滴反
復速度で印刷媒体上にデポジットできる単一チャネルの
液滴要求インクジェット印刷機が開示されている。この
異なる液滴容積はチャネルの共振振動数と同じ又はそれ
に近い周波数で初期液滴射出パルスと同様の大きさの追
加の液滴射出パルスをもつ液滴射出パルスを用いること
によって達成している。追加の液滴射出パルスは初期液
滴射出パルスによりチャネルから出る液滴容積と実質上
同じサイズのさらなる液滴容積のインクチャネルからの
射出を引き起こす。このようにして出る液滴容積におい
て、第２及びその後の液滴容積はそれぞれ出されたその
前の液滴容積に関係しており、これら液滴容積は合体し
て印刷媒体上にデポジットする拡大した液滴を形成す
る。しかし、高密度列（アレイ）液滴要求印刷機即ちmm
当たり少なくとも２つの平行なチャネルの列をもつもの
では、公知の液滴射出はある特定チャネルから最初に出
る液滴容積に付加されうる液滴容積の数を（数個に）き
びしく制限する。つまり各アクシュエータの横断寸法を
小さくしまた長さを大きくすることによって複数の単一
チャネルアクチュエータを密に充填しようとすると共振
周波数が低下する。そうすると予定の液滴射出サイクル
で射出できる分離した液滴の数が制限されることにな
る。さらにチャネル密度（即ち列の単位長さ当りのチャ
ネル数）を増加しようとするとこの問題が一層大きくな
る。この公知法で達成されうるグレースケール段階の数
はデポジットできる異なる液滴容積の達成可能数を制限
することになる。
（発明の関係） 本発明の目的は従来よりも多くの数のグレースケール
段階の印刷が可能な平行チャネル列をもつ液滴要求印刷
機を用いるグレースケール印刷法を提供することにあ
る。
本発明は、チャネルの長手方向に伸び且つ隣のチャネ
ルとの分割をする側壁をそれぞれ有して且つ並んで配置
される平行チャネル列；それぞれ該チャネルに個々に接
続されてインク液滴を射出する一連のノズル；チャネル
をインク源に接続する接続部材；チャネルの選択に対
し、選択されたチャネルのチャネル分割側壁の少なくと
も一部分に、チャネル長手方向に対し横方向の変形を生
じさせて、選択されたチャネル内のインクにエネルギー
パルスを付与して液滴射出を行う電気作動部材；を含む
液滴要求インクジェット装置を用いる印刷方法であっ
て、 25KHz又はそれ以上のインクチャネルの長手方向音響
共振周波数を与えるように該チャネルの長さ及び該ノズ
ルの寸法と位置を選ぶ工程、チャネル及びそのチャネル
の印刷トーンを選ぶ工程、そして電気作動部材を作動さ
せて、長手方向音響共振周波数又はその近傍において該
選択されたチャネルからの液滴射出を起こさせる振幅と
周波数の一連のエネルギーパルスを適用して対応する数
の液滴を射出する工程を含み、該数は選択された印刷ト
ーンにより決定される印刷方法にある。
好ましくは、該電気的に作動する部材は該チャネルの
それぞれの側壁部の変形によって該チャネルから液滴射
出を行う。
また該部材は、該チャネルからその中のインクに熱応
力を生ぜしめることによって液滴射出を行うものでもよ
い。
印刷中連続的に基材を動かす場合、各チャネルからの
液滴のデポジットは、チャネルによる印刷中移動する印
刷要素領域内にある該基材のある長さにわたり起こるこ
とが好ましい。各チャネルからの基材上への液滴デポジ
ットは装置と基材の相対的な動きの方向において印刷要
素領域のピッチの約2/3で起こることが好ましく、また
対称的に配されることが好ましい。基材と印刷要素領域
の印刷装置との間の相対的な動きの方向におけるピッチ
はインクチャネルのピッチと等しくすることが好まし
い。
一の態様において本発明方法は圧電材料からなるプリ
ントヘッドを用いて行われる。このプリントヘッド中に
該チャネルが形成されており、該チャネルの各々の側壁
（対向するチャネルを分けている）はそれぞれ圧電材部
材をもってこの圧電部分は該電気的に作動する部材の操
作によって剪断モードに変形可能で該チャネルから液滴
射出を行う。かかるプリントヘッドを用いる場合、チャ
ネルは複数のチャネル群に分け、液滴射出を各群で同時
に選択されたチャネルから行うことができ、かかる群内
の選択されたチャネルは付与したエネルギーパルスの周
波数の連続相で作動される。一の態様においてチャネル
は２つの群に分けられ、これら２つの群の選択されたチ
ャネルが該電気的に作動する部材により液滴射出用に選
択されたチャネルに付与されるパルスの周波数の半サイ
クルの間隔で液滴の射出を行うことができる。
カラー印刷が必要な場合、本発明方法は、チャネル列
を４本のチャネルの一又は複数セットにし、各セットの
４本のチャネルにそれぞれ黒インクと３原色のインクを
供給し、これらを列と基材の相対運動の方向に対し横断
的に伸びている一列の印刷要素領域を印刷するよう各セ
ットの４本のチャネルを配し、印刷される各領域が黒イ
ンク又は３原色の１インクで印刷されるようにする。し
かし本発明はノズルが一列に並んだタイプの装置に限定
されるものではない。本発明は基材の印刷要素領域（即
ち印刷されるべき領域）上に液滴をデポジットするため
の液滴要求印刷装置であって射出ノズルを備えた液体チ
ャネル、該チャネルと接続した液滴供給部材及び該チャ
ネル中の液体にエネルギーのパルスを付与してそこから
液滴射出を行うための電気的に作動する部材からなる装
置を用いる多重トーン印刷方法において、チャネルの寸
法（ディメンション）及びノズルの寸法と位置を、該チ
ャネルが長さ方向の高い音響共振振動数（即ち作動時の
インクチャネルの共振振動数、即ちインクを含有するチ
ャネルの共振振動数）をもつように選び、該チャネル内
の液体に、該電気的に作動する部材によって、該チャネ
ルの共振振動数又はその近傍で該チャネルのノズルから
液滴射出させる振幅及び周波数のエネルギーの１又は連
続のパルスを付与し、それにより該ノズルから該チャネ
ル内の液体に付与されるパルスの数に相当する多数の液
滴を射出すると共に、該パルス数が該印刷要素領域に付
与されるべき印刷のトーンによって決められることを特
徴とする方法にある。この場合基材は通常印刷中装置に
対し固定的に保持される。またカラー印刷は黒インクと
３原色インクをそれぞれ供給した４本のチャネルを設け
ることによって行われる。このチャネルのノズルは各印
刷要素領域が該インクのいずれか１つで印刷できるよう
に配される。
本発明はまたそれぞれ長さ方向にのびる側壁をもち、
長さと直角の列（アレイ）方向に互いに間隔をおいた、
複数のチャネル、及び該長さ方向に直角で列方向にも直
角な方向に、該チャネルとそれぞれ接続している液滴射
出用ノズル、該チャネルを液滴源と接続する接続部材及
び該チャネルと関係した位置にあり、いずれかの選択さ
れたチャネルが作動すると、該選択されたチャネル内の
液にエネルギーのパルスを付与してそれと接続している
ノズルから液滴射出を行う電気的に作動する部材とを有
する多重チャネル列の電気的パルス液滴デポジット装置
であって、該チャネルが長さ方向の高い音響共振振動数
をチャネルに与えるような長さ寸法とノズル寸法及び位
置をもち、該電気的に作動する部材が、連続している間
隔にて該間隔の各々で作動用に選択されたそれぞれの数
のチャネル内の液体に該チャネルの共振振動数又はその
近傍で該選択されたチャネルの液滴射出を起こさせる振
幅及び周波数のエネルギーのパルスのそれぞれのシーケ
ンスを付与するようになっており、パルスの各シーケン
スは対応する数の分離した液滴を射出するよう多数のパ
ルスを含み、該数は該チャネルから行われるべき要求さ
れる印刷のトーンによって決められることを特徴とする
装置にある。
該チャネルは好ましくはそれぞれ変形可能な側壁部を
もち、該電気的作動部材は該チャネル中の液体に該エネ
ルギーのパルスを付与するよう該側壁部の変形を行う。
該チャネルは複数の間隔のあるチャネル群からなるこ
とが好ましく、それぞれの群のチャネルは繰返しシーケ
ンスに配されることが好ましく、また該電気的作動部材
は各群の選択されたチャネルが同時に作動することがで
き且つ連続的な間隔で対応するチャネルから数滴の射出
を可能にするようにされることが好ましい。
本発明装置のチャネル長さ、チャネルノズル直径及び
チャネル密度はそれぞれ、10〜1mm、20〜10μｍ及び２
〜12/mmであることが好ましい。通常のプリントヘッド
装置では25KHz以上のチャネル共振振動数を与えるよう
寸法が選ばれる。好ましく選ばれる共振振動数は50〜25
0KHzである。それは25KHz以上の共振振動数において高
密度列でもグレースケールが好適に生ずるからである。
本発明はまたインク射出ノズルをもつ液体チャネル、
該チャネルと接続している。液体供給部材及び該チャネ
ル内の液体にエネルギーのパルスを付与して液滴射出を
行わせるための電気作動部材からなる電気パルス液滴デ
ポジット装置であって、該チャネルの寸法及び該ノズル
の寸法と位置が、チャネル内のインクへのチャネルの共
振振動数又はその近傍の振幅及び周波数のエネルギーの
パルスの１又は１シーケンスの付与が該付与パルスに相
当する数の液滴射出を起こすよう高い長さ方向の音響共
振振動数をチャネルに付与するようなものでありそれに
より、ノズルからデポジットする液滴の数を所望の印刷
トーンに対応するように選ぶことができる装置にある。
印刷されるべき基材に相関してチャネル又はチャネル
群を動かす移動部材を設けることが好ましい。この場合
カラー印刷する場合には、それぞれ黒インクと３原色の
インクを供給する４本のチャネルを設け、チャネルのノ
ズルを基材のいずれかの印刷要素領域が該インクのいず
れか１つで印刷されるよう配置することが好ましい。更
なる態様において本発明は基材のそれぞれの印刷要素領
域上にインク液滴をデポジットするためのノズルを備え
た印刷チャネル列、該チャネルと接続しているインク供
給部材及び該チャネル内のインクにエネルギーのパルス
を付与して液滴射出を行わせる電気作動部材からなる基
材上にインク液滴をデポジットするための液滴要素印刷
装置であって、該チャネルの長さ及び該ノズルの位置と
寸法が、チャネル内のインクへのチャネルの共振振動数
又はその近傍の振幅及び周波数のエネルギーのパルスの
１又は１シーケンスの付与がインクに付与されるエネル
ギーパルスの数に相当する数のチャネルからの液滴射出
を起こすよう高い長さ方向の音響共振振動数をチャネル
に付与し、それにより、各ノズルからデポジットする液
滴の数が所望の印刷トーンに相当するように選択されそ
して該装置に対し静置した関係にある基材に印刷する印
刷装置にある。
次に本発明を実施例と図面により説明する。
第１図は印刷媒体が液滴要求インクジェット印刷機の
チャネルのノズルを通ったとき１〜64個の可変数のイン
ク液滴が連続している印刷要素領域、即ち画素（pixel
s）にデポジットする効果を示す。印刷要素領域（即ち
画素）は印刷媒体上に規則的な列、典型的には直線縦列
に配されている。ピッチはプリントヘッドと印刷媒体間
の相対的移動方向における印刷要素領域（即ち画素）の
間隔を示す。
第２図は本発明の一態様を示す概略斜視図である。
第３図は本発明の別の一態様を示す概略斜視図であ
り、10本のチャネル群から１の線の印刷要素領域、即ち
画素の印刷を示し、それぞれのノズルは１〜64の間の異
なる数の液滴を射出する。
本発明の方法は、それぞれ液滴射出ノズルを備えた平
行で均一な間隔をもつチャネルの列、好ましくは高密度
列、該チャネルに共通のインク供給部材及び該チャネル
のそれぞれの圧電側壁部分を置換してチャネルからの液
滴射出を行わせる電気作動部材をもつ液滴要求インクジ
ェット印刷装置を用いて行うことができる。米国特許第
4,584,590号に変形性の圧電側壁部がそれぞれのチャネ
ルの上部（トップ）又はルーフ壁として設けられており
チャネル密度は2/mm以下である。これに対し本出願人に
よるヨーロッパ出願88300146.3では、たとえば第２
（ａ）〜（ｄ）図に、変形性圧電壁部がチャネルを分け
る側壁からなるプリントヘッドが開示されている。後者
の場合、チャネルを分けている側壁の各々は隣接するチ
ャネル間で共有されており、操作の最初に、それが対向
する壁といっしょにかたよってそのチャネルから液滴を
射出することを可能とする。またそれに続く操作におい
てそのチャネルを分けている壁と他方のチャネルの対向
する側壁とがかたよって他方のチャネルから液滴を射出
する。かかるプリントヘッドのチャネル密度は２〜16/m
mが好ましい。この型のプリントヘッドの操作はパルス
が付与されるチャネルからのインクの単一液滴の射出を
行う電気波形パルスの利用に限られていた。本発明はチ
ャネルの長さ方向の音響共振振動数又はそれに近い高周
波数でチャネルからの液滴射出を行うことを要する。従
ってチャネルの長さとノズルの寸法はそれに合うよう選
択される。
この型のプリントヘッドはまた本発明でグレースケー
ルとして、従ってカラー印刷機としても用いうる。上記
した本出願人のヨーロッパ出願に記載されているプリン
トヘッド用の紙基材上の印刷要素領域又は画素の解像許
容範囲は６〜12/mmである。
各画素に対応する領域において１〜64の範囲の可変数
の液滴がつくられうる。
各チャネルノズル及び紙基材領域のインク液滴パラメ
ータの典型的な値は次のとおりである。
紙基材上の64の単一射出小液滴の集合物を形成してい
る全（フル）サイズ液滴容積は全トーンで連続するドッ
トをつくるよう選ばれる。
第１図は紙がノズルをすぎて動くときの連続する画素
における１〜64の可変数のインク液滴のデポジットの効
果を示す。典型的には最大の液滴生成周波数は画素当た
り100の液滴を生ずるに十分なものであり、もし64の液
滴を生成する場合はそれらは画素のピッチ「ｐ」の約2/
3を占める線にデポジットされる。生成する液滴数が少
なくなるとデポジットする線も短くなる。
上記の典型的な値を示した表から、また画素当たり10
0の液滴を生成しうるとした場合、各画素に長さ方向に
デポジットする液滴間の間隔は、12画素/mmにおいて0.8
3μｍ、６画素/mmにおいて1.67μｍである。潜在的には
ノズルピッチは画素ピッチに等しい。小液滴がデポジッ
トされる線の間隔は小液滴の直径に比し小さく、12画素
/mmでは10μｍに比し0.83μｍであり、６画素/mmでは1
5.7μｍに比し1.67μｍである。また１の液滴シーケン
スが射出される時間、即ち12画素/mmでは ６画素では はインクが紙基材中に吸収される時間（数msec）に比し
短い。
それ故各画素のインク液滴のデポジット線は紙基材上
で集合し拡がってドットとなる時間をもっている。
いずれか特定のノズルからの液滴がデポジットする線
はその形成にはほとんど影響せず画素で形成するドット
の直径のみに影響する。第１図は画素での液滴の線のデ
ポジットの相対時間が、各液滴シーケンスが対応する画
素に関し対称にデポジットするよう選ばれることを示し
ている。これは像のひずみを減少しまた隣接画素でデポ
ジットした液滴と合体することを防ぐ。
第２図では、ヨーロッパ出願88300146.3号の第２
（ａ）〜（ｄ）図について述べられているのとほぼ同じ
プリントヘッド100を示している。プリントヘッド100は
直角方向に分極しており、チャネルを分ける側壁106を
もつ２以上/mmの密度の平行チャネル104を形成している
圧電材料シートを有する。チャネル104はそれぞれ金属
電極層（図示せず）を張ってある。連続して配された３
つの群の間隔をおいたチャネルを作動チャネルの電極層
と作動チャネルのいずれかの側のチャネルの電極層の間
に電位差を付与してチャネルを剪断モードに作動させ
る。付与する電位差はチャネルの長さ方向の音響共振振
動数又はそれに近い周波数の信号であり、作動チャネル
から射出することが望まれる液滴の数に相当する信号の
パルスの有効作用時間付与される。チャネルには共通供
給ダクト108から印刷液が供給される。該ダクトは各チ
ャネルと、チャネル端のそれぞれのノズル109でつくら
れたノズル板107がある側と反対側の端部で接続してい
る。各群のノズルは基材方向たとえば紙の動き、に横断
して共線状に配されており、ノズル群は基材の動きの方
向に間隔がある。
第２図は３つのチャネル群の１つのチャネル群の操作
を示している。これはこの群のチャネルの電極への接続
110をもっており、同様の接続（図示せず）が他の２群
のチャネルの各々の電極にもなされている。
接続110は、コンダクタ（導体）114からクロックパル
スを供給するプロセッサ112からチャネル104にパルスを
導く。更なるクロックライン導体116がプロセッサにチ
ャネルの長さ方向音響共振振動数の周波数又はそれに近
い周波数でクロックパルスを付与する。多重ビットワー
ドの形のプリントデータが、（ａ）プロセッサに、コン
ダクタ114のパルスを付与されるチャネル群のどのチャ
ネルを作動用に選択すべきかを伝え、（ｂ）この選択さ
れたチャネルの各々をコンダクタ116によって供給され
た周波数で１〜64のパルスで作動し、そして（ｃ）この
群の接続110が可動状態の間にこの選択されたチャネル
を活性化しているパルスを中央に位置される。
コンダクタ114によって供給されるパルスの周波数は
コンダクタ116によって供給されるパルス周波数の1/100
であり、コンダクタ116を介して供給される周波数での
パルスの間隔はチャネルノズルを基材上の連続する画素
が通過するに要する時間に等しい。クロックラインコン
ダクタ114は必ずしも必要でないことは明らかであろ
う。なぜならプロセッサは、コンダクタ116によって供
給されたパルスから分けられたパルスを、コンダクタ11
6によって供給された周波数の1/100の周波数で各群のチ
ャネルに接続（110）するように配置することができる
からである。
また操作中いつでも、作動チャネルを少なくとも２つ
の不活性なチャネルによって、次の最も近い作動チャネ
ルと分けることが好ましい。これによりチャネル間の漏
れが減少し、作動チャネルに隣接する不活性なチャネル
からの不要な液滴射出の危険がなくなる。
各群のチャネルノズルの印刷基材の動き方向の間隔
は、群の選択されたチャネルの作動間の時間を、基材の
動きに対して横断方向の各列の画素にデポジットした印
刷印刷された点が実質上同一線になるよう、補償する。
第３図は本出願人のヨーロッパ出願88300146.3号のた
とえば第２（ａ）〜（ｄ）図に記載の型の高密度列プリ
ントヘッドの１セグメントの10のチャネルのノズルから
液滴を射出する例を示している。チャネルは間隔を置い
た奇数と偶数のチャネルの２群に配されている。１セッ
トの隣接チャネルを活性化するために、１の群の選択さ
れたチャネルを他の群のチャネルと交互の位相で共振波
形を付与することにより活性化する。分けている壁が交
互に間隔のあいた群のチャネルを加圧すると付与された
波形の数に依存する数で液滴が２つの群のチャネルから
射出する。
第３図では10のチャネルノズルに対抗する画素での密
度はチャネル１〜10のそれぞれについて64,64,60,55,4
0,32,17,8,5及び１の液滴である。プリントヘッドと紙
基材間の相互運動の方向での単一の画素はチャネルの共
振振動数の100サイクルの時間と同じ時間で移動する。
即ち前記した典型的な値を示した表の周波数180KHz及び
90KHzでの移動時間はそれぞれ0.55msecと1.11msecであ
る。これらの時間は各チャネルから100の液滴を射出す
る時間である。図中のドットはいずれかの特定チャネル
から画素当たり最大64デポジットする液滴であり、チャ
ネルの作動はいずれかの特定のチャネルからデポジット
した液滴が印刷される画素に関し対称的にデポジットさ
れることが好ましい。つまりその画素の中心がその画素
に割り当てられた100サイクルのうちの50が経過した後
に通過することが好ましい。チャネルノズルの横方向の
ピッチは各ノズルによって横断される画素の長さ方向の
ピッチに等しくなる。
それ故各画素時間即ちもしいずれかの特定チャネルの
電極に供給される場合は付与された電圧パルスが100の
液滴を生成する期間、において各チャネルからの液滴の
数は前記した１と64の間である。
チャネルの作動の結果として選択された奇数のチャネ
ルから液滴が射出され、選択された偶数のチャネルは1/
2サイクル遅れて活性化される。つまり選択された奇数
のチャネルの活性化の位相の後に活性化される。
印刷は最大数即ち64の液滴をもつ画素（チャネル１と
２のノズルによって横断される画素）で開始し、液滴デ
ポジットのタイミングは次のように進む。
上記表から、作動チャネルの帯が徐々に広がりそして
狭くなることがわかる。チャネルNo.1はサイクル19から
サイクル82の各サイクルで液滴をデポジットし、チャネ
ルNo.2はサイクル191/2から821/2まで各半サイクルで、
チャネルNo.3はサイクル21から80まで各サイクルで、チ
ャネル４はサイクル231/2から791/2まで各半サイクル
で、チャネル５はサイクル31から70まで各サイクルで、
チャネル６はサイクル351/2から661/2まで各半サイクル
で、チャネル７はサイクル42から58まで各サイクルで、
チャネル８はサイクル471/2から541/2まで各半サイクル
で、チャネル９はサイクル49から53まで各半サイクル
で、そしてチャネル10は501/2の半サイクルで液滴をデ
ポジットする。
画素がノズルによって横断される時間を減少すること
によりまた印刷密度を減少することにより、異なる線密
度の線を印刷しうる。
前記した本発明のいずれかの態様の実施において、操
作の周波数（通常25〜250KHz）及び用いるノズルの小サ
イズが、ノズルから射出される液滴シーケンスが別々の
液滴から確実になるようにするが、シーケンスの最初の
数滴は合体する場合がある。これは最初のサブ限界共振
波形を付与することによって、又は液滴射出用に選択さ
れたチャネルにプリントヘッドの電気作動部材により付
与される最初の数パルスのエネルギー含量を増やすこと
により避けることができる。
第３図の態様はプリントヘッドのより高い速度（×
３）を示している。しかし印刷される像の範囲で、最大
空間周波数に制限される。これは「白、黒、白」を印刷
するが、チャネル列を横切る「黒、白、黒」は印刷しな
い。言い換えれば、第３図の態様で12/mmのノズル密度
の場合、４線/mm以下の空間周波数では像を印刷する
が、６線/mmの空間密度に印刷できる像に制限がある。
第２図の態様ではかかる制限はないが操作がより遅い。
第２図及び第３図記載の本発明の態様において、チャ
ネル中の印刷液に付与されるエネルギーのパルスは電気
的に置換可能なチャネル側壁の使用によって得られる。
しかしプリントヘッドのチャネル内の流体共鳴は別の方
法で用いうる。たとえば前記したように熱エネルギーパ
ルスを液滴射出用チャネル中の液に付与する。パルスは
チャネルの自然の長さ方向の共振振動数で又はその近傍
で付与され、その長さ、チャネル寸法は25KHz以上の高
い共振振動数を与えるようなものである。比較的低い比
エネルギーでは、チャネル内の液へのエネルギーカップ
リングが液体の熱膨張と収縮をもたらし、比エネルギー
限界以上だとチャネル液へのエネルギーの導入によりバ
ブルの形成や崩壊を起こす。
別の作動方法としては、固体になり置換をふせぐよう
なフィールドの存在下に膨潤する流体を用い共振エネル
ギーを外部から付与する方法等がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は連続する印刷要素領域の効果を示す概略図であ
り、第２図及び第３図は本発明の態様を示す斜視図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ジヨン マイケルズ アメリカ合衆国イリノイ州60137 グレ ン エリン ウエスト 420 マツキヤ ロン ロード 22 (56)参考文献 特開 昭59−159358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−22959（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/205

Claims (33)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】チャネルの長手方向に伸び且つ隣のチャネ
    ルとの分割をする側壁をそれぞれ有して且つ並んで配置
    される平行チャネル列；それぞれ該チャネルに個々に接
    続されてインク液滴を射出する一連のノズル；チャネル
    をインク源に接続する接続部材；チャネルの選択に対
    し、選択されたチャネルのチャネル分割側壁の少なくと
    も一部分に、チャネル長手方向に対し横方向の変形を生
    じさせて、選択されたチャネル内のインクにエネルギー
    パルスを付与して液滴射出を行う電気作動部材；を含む
    液滴要求インクジェット装置を用いる印刷方法であっ
    て、 25KHz又はそれ以上のインクチャネルの長手方向音響共
    振周波数を与えるように該チャネルの長さ及び該ノズル
    の寸法と位置を選ぶ工程、チャネル及びそのチャネルの
    印刷トーンを選ぶ工程、そして電気作動部材を作動させ
    て、長手方向音響共振周波数又はその近傍において該選
    択されたチャネルからの液滴射出を起こさせる振幅と周
    波数の一連のエネルギーパルスを適用して対応する数の
    液滴を射出する工程を含み、該数は選択された印刷トー
    ンにより決定される印刷方法。
  2. 【請求項２】該電気作動部材がチャネルからの液滴射出
    を該チャネルの圧電側壁部の変形によって行う請求項１
    記載の方法。
  3. 【請求項３】印刷装置に対して基材が連続的に動き、各
    チャネルの液滴デポジットが該チャネルによって横切ら
    れる印刷要素領域内で該基材のある長さにわたって行わ
    れる請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】各チャネルからの該基材上への液滴デポジ
    ットを該印刷要素領域のピッチの約2/3内で行う請求項
    ３記載の方法。
  5. 【請求項５】64以下の数の対応するチャネルから各印刷
    要素領域上へ液滴のデポジットを行う請求項３又は４記
    載の方法。
  6. 【請求項６】該基材上への液滴のデポジットを該チャネ
    ルにより印刷される印刷要素領域に関し対称的に行う工
    程を含む請求項3,4又は５記載の方法。
  7. 【請求項７】相対移動方向における基材上の印刷要素領
    域のピッチと該ノズルのピッチが実質上同じに行う工程
    を含む請求項３〜６のいずれか１記載の方法。
  8. 【請求項８】該装置が圧電材料体を有し、その中に該チ
    ャネルが形成されており、対向するチャネルを分けてい
    る該チャネルの各々の側壁がそれぞれ該電気作動部材の
    操作によって該チャネルからの液滴射出を行うよう剪断
    モードで変形可能であり、該チャネルが複数のインター
    リーブされたチャネル群に分かれており、各群で選択さ
    れたチャネルからの同時液滴射出が可能で且つ各群の選
    択されたチャネルを該エネルギーパルスの周波数の連続
    的な位相で作動させる請求項１〜７のいずれか１記載の
    方法。
  9. 【請求項９】チャネルを２群に配し、２群の１方の選択
    されたチャネルをある間隔で液滴射出に供し、それに続
    き、液滴射出に選択されたチャネルに電気作動部材によ
    って付与されたパルスの周波数の半サイクルで、２群の
    他方の選択されたチャネルを液滴射出に供する請求項８
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】チャネルがそれぞれ奇数と偶数のチャネ
    ルの２つのインターリーブされた群に配されており、液
    滴射出のための隣接するチャネルの帯を選ぶ工程；及び
    電気作動部材を作動して、帯の偶数チャネルに適用され
    る一連のエネルギーパルスと逆相で帯の奇数チャネルに
    一連のエネルギーパルスを適用し、帯の偶数チャネルか
    らの液滴射出と逆相で帯の奇数チャネルから対応する数
    の液滴を射出する工程を含む請求項１〜８のいずれか１
    項記載の方法。
  11. 【請求項１１】共振周波数の連続サイクル中の選択され
    た帯の幅を変えて印刷密度を変える追加の工程を含む請
    求項10記載の方法。
  12. 【請求項１２】該装置が圧電体からなるプリントヘッド
    であり、そこに形成されたチャネルの各々の対向する側
    壁が電気作動部材によって液滴射出を行うように変形可
    能な圧電部をもち、且つ該チャネルがインターリーブさ
    れたチャネルの少なくとも３つの群に配されており、各
    群の連続するチャネル間は他の群のチャネルをはさんで
    もち、それから同時に液滴射出がなされ、各群の選択さ
    れたチャネルからの液滴射出が連続する間隔にて行われ
    る請求項１〜12のいずれか１記載の方法。
  13. 【請求項１３】チャネル長さ、チャネルノズル直径及び
    チャネル密度がそれぞれ10〜1mm20〜10μｍ及び２〜12/
    mmである請求項１〜12のいずれか１記載の方法。
  14. 【請求項１４】該電気作動部材により適用されるパルス
    の該周波数が50〜250KHzである請求項１〜13のいずれか
    １記載の方法。
  15. 【請求項１５】該一連のパルスの各々の初期パルスのエ
    ネルギー含量を、該初期パルスにおいて射出される液滴
    が互いに分かれた状態にあるように制御する工程を含む
    請求項１〜14のいずれか１記載の方法。
  16. 【請求項１６】チャネルが、基材と装置の相対移動方向
    に対して横方向にのびる複数の列として配され、各列の
    ノズルピッチが相対移動方向に対して横方向における印
    刷要素領域のピッチの該列の数の倍数に等しく、且つチ
    ャネル列とそれらのノズルを、１の列のノズルが他のノ
    ズルにより印刷されるものと間隔をおいた相対移動方向
    に垂直にのびる基材上の１列の画要素領域を印刷するよ
    う配する工程を含む請求項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】基材と動かない装置で印刷操作をなす工
    程を含み、そして連続印刷操作間の基材と装置間の相対
    移動を、印刷要素領域の相対移動方向に１ピッチずつ装
    置に相対させて基材を動かす請求項１〜５のいずれか１
    記載の方法。
  18. 【請求項１８】印刷された各印刷要素領域の中心にチャ
    ネルノズルから液滴をデポジットすることにより印刷す
    る工程を含む請求項17記載の方法。
  19. 【請求項１９】チャネル列を４本のチャネルの１又は複
    数セットにし、各セットの４本のチャネルにそれぞれ黒
    インクと３原色のインクを供給し、これらを列と基材の
    相対移動方向に対し横方向に伸びている一列の印刷要素
    領域を印刷するよう各セットの４本のチャネルを配し、
    印刷される各領域が黒インク又は３原色の１のインクで
    印刷されるようにする工程を含む請求項１〜18のいずれ
    か１記載の方法。
  20. 【請求項２０】作動を剪断モードで行う請求項１〜19の
    いずれか１項記載の方法。
  21. 【請求項２１】チャネルの長手方向に伸び且つ隣のチャ
    ネルとのチャネルとの分割をする側壁をそれぞれ有して
    且つ並んで配置される平行チャネル列；それぞれ該チャ
    ネルに個々に接続されてインク液滴を射出する一連のノ
    ズル；チャネルをインク源に接続する接続部材；チャネ
    ルの選択に対し、選択されたチャネルのチャネル分割側
    壁の少なくとも一部分に、チャネルの長手方向に対し横
    方向の変形を生じさせて、選択されたチャネル内のイン
    クにエネルギーパルスを付与して液滴射出を行う電気作
    動部材；を含む液滴要求インクジェット装置であって、 該チャネルの長さ及び該ノズルの寸法と長さは、チャネ
    ルの選択及びそのチャネルの印刷トーンの選択に対し、
    25KHz又はそれ以上の長手方向音響共振周波数を与える
    ものであり、そして電気作動部材は作動して、インクチ
    ャネルの長手方向音響共振周波数又はその近傍において
    該選択されたチャネルからの液滴射出を起こさせる振幅
    と周波数の一連のエネルギーパルスを適用して対応する
    数の液滴を射出し、該数は選択された印刷トーンにより
    決定される装置。
  22. 【請求項２２】該チャネルが圧電物質で作られており、
    該電気作動部材の操作で変形可能に分極した側壁部をも
    つ請求項21記載の装置。
  23. 【請求項２３】該側壁部が該電気作動部材により剪断モ
    ードで変形されるよう分極されている請求項22記載の装
    置。
  24. 【請求項２４】該チャネルがインターリーブされたチャ
    ネルの複数の群からなり、それぞれの群のチャネルが繰
    返しシーケンスに配され、該電気作動部材が各群の選択
    されたチャネルが同時に作動することができ且つ連続的
    な間隔でチャネルから数滴の射出を可能とするものであ
    る請求項21〜23のいずれか１記載の装置。
  25. 【請求項２５】チャネルを分けている側壁の全てが作動
    可能で、対向するチャネル側壁が電気作動部材によって
    その間のチャネルから液滴射出を行うよう変形し、且つ
    該チャネルが少なくとも３つの群の間隔のあるチャネル
    からなる請求項24記載の装置。
  26. 【請求項２６】チャネルがそれぞれ奇数と偶数のチャネ
    ルの２つのインターリーブされた群に配されており、隣
    接するするチャネルの帯の選択に対して電気作動部材
    が、帯の偶数チャネルに適用される一連のエネルギーパ
    ルスと逆相で帯の奇数チャネルに一連のエネルギーパル
    スを適用し、帯の偶数チャネルからの液滴射出と逆相で
    帯の奇数チャネルから対応する数の液滴を射出する請求
    項21〜24のいずれか１項記載の装置。
  27. 【請求項２７】チャネルを分けている側壁の全てが変形
    可能で、対向するチャネル側壁が電気作動部材によって
    その間のチャネルから液滴射出を行うよう変形し、且つ
    該チャネルが少なくとも２つの群の間隔のあるチャネル
    からなり、そして該電気作動部材がそれぞれの群の選択
    されたチャネルを同時に作動し且つこれらチャネル群が
    シーケンスになっており、チャネルが作動している期間
    が数滴の射出を行うのに十分なものである請求項21記載
    の装置。
  28. 【請求項２８】該電気作動部材がチャネルに付与された
    作動パルスの周波数の連続する半サイクルで隣接チャネ
    ルから液滴射出させるものである請求項27記載の装置。
  29. 【請求項２９】該電気作動部材が各チャネルが64以下の
    液滴を射出するに十分な時間を付与するものである請求
    項21〜28のいずれか１記載の装置。
  30. 【請求項３０】チャネル長さ、チャネルノズル直径及び
    チャネル密度がそれぞれ10〜1mm20〜10μｍ及び２〜12/
    mmである請求項21〜29のいずれか１記載の装置。
  31. 【請求項３１】該装置と基材の相対移動方向に対して横
    方向に該装置が基材の印刷要素領域を印刷する操作にお
    いてチャネルが複数の列に配されており、各列のノズル
    ピッチが該方向の該印刷要素領域のピッチの列数の倍数
    に等しく、且つ該チャネルとそれらのノズルが、各列の
    ノズルが他の列のノズルにより印刷されるものと間隔を
    おいた相対移動方向に垂直にのびる基材上の１列の画要
    素領域を印刷するように配置される請求項21〜30のいず
    れか１記載の装置。
  32. 【請求項３２】該チャネル列が、４本のチャネルの１又
    は複数セットからなり、各セットの４列に黒インクと３
    原色のインクをそれぞれ供給され、それらのノズルが該
    セットのいずれかにより黒インク又は３原色のいずれか
    １で印刷要素領域の印刷を行うようになっている請求項
    21〜30のいずれか１記載の装置。
  33. 【請求項３３】作動が剪断モードである請求項21〜32の
    いずれか１項記載の装置。
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