JP4272383B2 - インク液滴配置を修正するための連続インクジェット印刷方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にデジタル的に制御される印刷装置の分野に関し、そして、特に、液体インク流れが液滴に砕け、いくつかが選択的に偏向される連続インクジェットプリンタに関する。偏向された液滴または偏向されていない液滴の何れかは、修正された印刷位置を有する液滴を伴って印刷媒体上に印刷され得る。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的に、デジタル的に制御されたカラー印刷能力は、２つのテクノロジーのうちの１つによって達成される。両方とも、提供されるインクの各々の色のために、独立したインクサプライを必要とする。インクは、プリントヘッドに形成されたチャンネルを通して供給される。各々のチャンネルは、インクの液滴を選択的に押し出して、媒体上に堆積させるノズルを含む。一般的に、各々のテクノロジーは、印刷する際に使われる各々のインク色のために、別々のインク配達システムを必要とする。通常、減法混色の３原色、すなわち、シアン、黄色およびマゼンタが使われる。なぜならば、一般に、これらの色が数百万までの認められた色の組合せを作ることができるからである。どちらかのテクノロジーを組み込んでいるプリンターの構成において、一般的に、プリントヘッドはリニアアレイで配置される多数のノズルを含む。プリントヘッドは、一般的に、プリント媒体の上の速いスキャン方向に、実質的にノズルの列に垂直に、スキャンされる。その上、プリントヘッドは、速いスキャンが繰り返される前に、遅いスキャン方向に、実質的に速いスキャン方向に垂直に、進んでもよい。
【０００３】
一般に「ドロップオンデマンド」インクジェット印刷と呼ばれる第１のテクノロジーは、インク液滴を加圧アクチュエータ（サーマル、圧電、その他）を使って、記録表面上に衝突するためのインク液滴を提供する。アクチュエータの選択的な活性化は、プリントヘッドとプリント媒体との間のスペースを横切ってプリント媒体に衝突する飛散するインク液滴の形成と放出をもたらす。印刷イメージの形成は、要求されたイメージをつくることを要求されているように、インク液滴の個々の形成を制御することによって成し遂げられる。
概して、各々のチャンネル内のわずかな負の圧力は、インクがノズルを通して不注意に逃げないようにし、またノズルに僅かな凹形メニスカスを形成し、したがって、ノズルをきれいにしておくのを助ける。
【０００４】
従来の「ドロップオンデマンド」インクジェットプリンタは、プリントヘッドのオリフィスでインクジェット液滴を生じるために加圧アクチュエータを利用する。一般的に、２つのタイプのアクチュエータのうちの一方が、熱アクチュエータと圧電アクチュエータを含んで使われる。熱アクチュエータで、近くの場所に置かれるヒーターはインクを熱して、ある量のインクを、放出されるべきインク液滴のために内部インク圧力を十分に上げるガスの蒸気泡に相変化させる。圧電アクチュエータで、放出されるべきインク液滴をもたらす材料中に機械的ストレスを作る特性を有する圧電材料に電界が与えられる。最も一般に生産される圧電材料は、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛のようなセラミックスである。熱アクチュエータと圧電アクチュエータがドロップオンデマンド印刷において長く使われる限り、それらはプリント媒体上の液滴の配置の正確な制御の欠如を蒙る。そして、それは画質の重要なパラメータである。熱アクチュエータで、熱的に誘発されたインクの分解のためにノズルまたはヒーターは汚染されるかもしれない。そして、それによって液滴置き違えエラーを引き起こす。圧電アクチュエータで、圧電材料の特性は、各々の液滴の発射が液滴置き違えエラーをもたらす間、再現的にノズルを係合するためのインク流体メニスカスの使用および／または失敗で変わるかもしれない。何れの場合においても、プリント媒体上に置き違えエラーが繰り返して起こるとき、大いに見える人工物は特に生成されるかもしれない。配置エラーが速いスキャン方向に対して垂直なとき、人工物は最もはっきりする。なぜならば、エラーはラインで繰り返されるからである。このタイプのイメージ人工物はインクジェットプリンタ技術において広く知られている。
【０００５】
１９９０年４月３日にＤｕｆｆｉｅｌｄ他に発行された米国特許第４，９１４，５２２号は、印刷されたイメージ中に要求された色密度を生成するために空気圧力を利用するドロップオンデマンドインクジェットプリンタを開示する。リザーバ内のインクはコンジットを通して移動し、インクジェットノズルの端でメニスカスを形成する。空気の流れがインクジェットノズルの端でメニスカスを横切って流れるように配置される空気ノズルは、ノズルから取り出され、細かいスプレーに霧化されるインクをもたらす。空気の流れは、一定の圧力でコンジットを通して制御弁に印加される。圧電アクチュエータの動作によって弁は、開閉される。電圧が弁に印加されるとき、弁は、空気が空気ノズルを通して流れるのを許すために開く。電圧が除去されるとき、弁は閉まり、空気は空気ノズルを通して流れない。このように、インクドットの要求された色密度が空気の流れのパルス幅に従い変えられる間、イメージ上のインクドットサイズは一定のままである。
【０００６】
一般に「連続的な流れ」または「連続的な」インクジェット印刷と呼ばれる第二のテクノロジーは、インク液滴の連続的な流れを生成する加圧されたインクソースを用いる。従来の連続的なインクジェットプリンタは、作用流体のフィラメントが個々のインク液滴に壊れる点の近くに置かれる帯電装置を利用する。インク液滴は帯電され、それから大きい電位差を持っている偏向電極で適当な場所に向けられる。プリントが要求されないとき、インク液滴はインク捕獲メカニズム（キャッチャー、インターセプター、側溝、その他）に偏向され、リサイクルされるか廃棄される。プリントが要求されるとき、インク液滴は偏向されず、プリント媒体に衝突することが許容される。あるいは、偏向されたインク液滴はプリント媒体に衝突することが許容されてもよく、一方、非偏向インク液滴はインク捕獲メカニズム内に集められる。
【０００７】
一般的に、連続的なインクジェット印刷装置は、ドロップオンデマンド装置よりも速い。しかしながら、印刷される各々の色は、個々の液滴形成、偏向、および捕獲システムを必要とする。
【０００８】
従来の連続的なインクジェットプリンタは、帯電装置と偏向プレートを利用する、それらは動作するために多くの要素および大きな空間体積を必要とする。これは連続的なインクジェットプリントヘッドおよびプリンタに帰着する。それは複雑であり、高いエネルギー要求を有し、製造するのが難しくて、制御するのが難しい。帯電された液滴が互いをはね返すので、液滴配置精度は特にノズルの線形アレイに対する線平行において悪くなる。配置エラーが速いスキャン方向に対して垂直なとき、人工物は最もはっきりする。なぜならば、エラーは記録媒体上の相当な距離にわたってライン内で繰り返されるからである。従来の連続的なインクジェットプリンタの例は、１９３３年１２月２６日にＨａｎｓｅｌｌに発行された米国特許第１，９４１，００１号；１９６８年３月１２日にＳｗｅｅｔ他に発行された米国特許第３，３７３，４３７号；１９６３年１０月６日にＨｅｒｔｚ他に発行された米国特許第３，４１６，１５３号；１９７５年４月１５日にＥａｔｏｎに発行された米国特許第３，８７８，５１９号；および１９８２年８月２４日にＨｅｒｔｚに発行された米国特許第４，３４６，３８７号を含む。
【０００９】
１９７３年１月９日にＲｏｂｅｒｔｓｏｎに発行された米国特許第３，７０９，４３２号は、作動流体のフィラメントを誘導し、変換器の使用を通して作動流体を一様に間隔をあけられたインク液滴に分解させるための方法および装置を開示する。インク液滴に分解する前のフィラメントの長さは、長いフィラメントに帰着する高い振幅誘導および短いフィラメントに帰着する低い振幅誘導を伴って、変換器に供給される誘導エネルギーを制御することによって調整される。空気の流れは、長いフィラメントおよび短いフィラメントの終わりの中間の点で流体の経路を横切って発生される。空気流は、インク液滴自体の軌道に影響を及ぼすよりも、液滴に分解する前のフィラメントの軌道に影響を及ぼす。フィラメントの長さを制御することによって、インク液滴の軌道は制御されることができ、または１つの経路から他の経路に切換られることができる。このように、他のインク液滴が受信部材に加えられるのを許可する間、若干のインク液滴はキャッチャーに向けられてもよい。
【００１０】
この方法が液滴の軌道に影響を及ぼす静電的な手段に依存しない一方、それはフィラメントの分解点、およびこれらの分解点の間の空気流の配置の正確な制御に依存する。そのようなシステムは、制御するのが難しく、製造するのが難しい。さらに、物理的な分離、すなわち２本の液滴経路の間の区別の量は小さく、さらに制御と製造の困難性に加える。このように、これらのプリントヘッドは、見えるイメージ人工物を生産することができるプリント媒体上の液滴の配置の正確な制御の欠如を蒙る。再び、配置エラーが速いスキャン方向に対して垂直なとき、人工物は最もはっきりする。
【００１１】
１９８０年２月２６日にＴａｙｌｏｒに発行された米国特許第４，１９０，８４４号は、非印刷液滴をキャッチャーに偏向させるための第１空気偏向板および印刷液滴を振動させるための第２空気偏向板を有する連続的なインクジェットプリンタを開示する。プリントヘッドは、個々のインク液滴に分解する動作流体のフィラメントを供給する。インク液滴は、それから第１の空気偏向板、第２の空気偏向板、または両者によって、選択的に偏向される。第１の空気偏向板は、中央制御装置から受け取った２つの別個の電気信号の１つに依存してノズルを開きまたは閉じるダイアフラムを有する「オン／オフ」または「開／閉」タイプである。これは、インク液滴が印刷されるべきか非印刷されるべきかを決定する。第２の空気偏向板は、中央制御装置に受け取られた変化する電気信号に依存してノズルが開いている量を変化させるダイアフラムを有する連続的なタイプである。キャラクタが一度に印刷された１つのキャラクタであるかもしれないように、これは印刷インク液滴を振動させる。第１の空気偏向板のみが使用されれば、プリントヘッドの反復的な横断により築き上げられるキャラクタは一度に１ラインで作られる。
【００１２】
この方法は液滴の軌道に影響を及ぼす静電手段に依存せず、第１の（「開／閉」）空気偏向板が印刷および非印刷インク液滴を作る正確な制御およびタイミングに依存する。そのようなシステムは製造するのが難しく、そして、上述のように、少なくともインク液滴増強をもたらすことを正確に制御するのが難しい。さらに、物理的な分離すなわち２本の液滴経路の間の区別の量は、弱いインク液滴軌道制御をもたらす印刷および非印刷インク液滴の制御の困難さを増加させる正確なタイミング要求に起因して不規則である。不規則な軌道は画質を低減するプリント媒体上の液滴配置のランダムなエラーを引き起こし、一方、製造欠陥は液滴配置の系統的なエラーを引き起こす。両方のエラーは、特に人工物がプリント媒体上で大きい距離にわたって繰り返して起こるとき、よく見える人工物を生成する。
【００１３】
その上、２つの空気偏向板を使うことは、プリントヘッドの構造を複雑にし、より多くの構成要素を必要とする。付加的な構成要素と複雑な構造はプリントヘッドと媒体との間で、インク液滴軌道距離を増やす大きい空間体積を必要とする。液滴軌道の距離を増やすことは、液滴配置精度を減少させて、印刷画質に影響を及ぼす。再び、高品質イメージを確実にするために、プリント媒体に衝突する前に液滴が移動しなければならない距離を最小にする必要がある。オン、オフされるべき空気流を必要とする空気操作は、空気流中における過渡状態を置くことと同様に、機械的な動作を実行するために過度の量の時間が必要であることにおいて、必然的に遅い。
【００１４】
２０００年６月２７日にＣｈｗａｌｅｋ他に発行された米国特許第６，０７９，８２１号は、動作流体のフィラメントからの個々のインク液滴をつくって、これらのインク液滴を偏向させるために非対称ヒータの動作を使う連続的なインクジェットプリンタを開示する。プリントヘッドは、加圧されたインクソースおよび、印刷インク液滴および非印刷インク液滴を形成するため動作可能な非対称ヒータを含む。印刷インク液滴は、最終的にプリント媒体に衝突する印刷インク液滴経路に沿って流れ、一方、非印刷インク液滴は、最終的にキャッチャー表面に衝突する非印刷インク液滴経路に沿って流れる。非印刷インク液滴は、リサイクルされ、またはキャッチャーに形成されたインク除去チャンネルを通して廃棄される。
【００１５】
Ｃｈｗａｌｅｋ他で開示されたインクジェットプリンタがその意図された目的のためにとてもよく動く間、インク液滴を作り、偏向させるためにヒータを使うことは、この装置のエネルギーおよび電力要求を増加させる。これは、インクがヒータ上で熱的に分解され、ヒータおよび／またはノズルの上または周りのインク汚染をもたらす原因となり得る。インク汚染は、噴出されるインク流のインクメニスカスプロフィールで妨げることによって、およびヒータの熱効率を変えることによって、液滴配置精度を低減することができる。
【００１６】
ドロップオンデマンドおよび連続的なインクジェットプリンタの双方において、液滴配置エラーに起因する人工物の可視性は、現在利用できる従来のインクジェットプリンタにおいて行われているように、各々の速いスキャンの間、ランダムに選ばれる利用可能なノズルの一部だけを用いることによって減らされることができる。しかしながら、ランダムなノズルを使うことは、プリント媒体上の同じ位置またはほぼ同じ位置にわたってプリントヘッドの多くのスキャンをなすことを必要とし、このようにプリンター生産性を減らす。
【００１７】
不完全でないノズルのために、等しく間隔をあけられたノズルの列から噴出される液滴の経路は平行でなければならない。不完全なノズルは液滴を噴出し、その経路は、不完全でないノズルから噴出された液滴の経路と平行ではない。液滴経路に対して垂直な方向から噴出された液滴を見ることによって、すなわち速いスキャン方向から見ることによって、ノズルが不完全かどうかを決定することが可能である。従来のプリントヘッドを使うこと、および不完全なノズルのみを用いて印刷することが可能である間、これはプリントヘッド産出を減らして、大いにプリントヘッドコストを増加させる。問題は、非常に多数のノズルを有するプリントヘッドのために特に重大である。
【００１８】
低減されたエネルギーおよび電力要求を有し、記録媒体上の個々のインク液滴の改善された配置精度を有する簡単な構成のインクジェットプリントヘッドおよびプリンターを提供する必要があることが分かる。特に、遅いスキャン方向におけるインク液滴の配置の正確な制御を提供することによって組織的液滴置き違えエラーを避ける方法で動作され得るノズルを伴う簡単な構成のインクジェットプリントヘッドおよびプリンターを提供する必要がある。あるいは、速いスキャン印刷方向から見たときに平行な移動経路を有する液滴を噴出させる、個々のインク液滴の簡単な制御を有するプリントヘッドを安価に提供する必要がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高品質のイメージを描写するための個々のインク液滴の改善された配置精度を有する連続のインクジェットプリントヘッドおよびプリンターの構成を簡単化することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、遅いスキャン方向における個々のインク液滴の改善された配置精度を有する連続のインクジェットプリントヘッドおよびプリンターのエネルギーおよび電力要求を低減することである。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、大きい体積のインクを用いて、低減されたイメージ人工物を伴う高解像度イメージを描写することができる連続のインクジェットプリントヘッドおよびプリンターを提供することである。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、連続的なインクジェットプリントヘッドの信頼性を改善することである。
【００２３】
本発明のさらに他の目的は、液滴の配置の組織的エラーに起因する低減された人工物を有する高品質イメージを印刷するために適した連続的なインクジェットプリンターの構成および動作を簡単化することである。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、多種多様な材料上で多種多様なインクを伴って低減されたイメージ人工物を有するイメージを印刷することができる連続的なインクジェットプリントヘッドおよびプリンターを提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴にしたがって、イメージを印刷するための装置は、インクのソースを含む。液滴形成メカニズムは、ソースから第１の所望の経路に沿って移動する第１の体積を有する液滴を形成する第１の状態、およびソースから第１の所望の経路に沿って移動する第２の体積を有する液滴を形成する第２の状態において動作可能である。液滴形成メカニズムは、ソースの近くに位置される。第１のシステムは、液滴形成メカニズムによりソースから形成された選択された液滴が第２の所望の経路に沿って移動するように第１の力をソースに供給する。第１のシステムは、ソースの近くに位置される。第２のシステムは、第１の所望の経路と第２の所望の経路の少なくとも一方に沿って移動する液滴に第２の力を供給する。第２の力は、第１の体積を有する液滴が第２の体積を有する液滴から分岐するような方向に与えられる。
【００２６】
本発明の他の特徴にしたがって、プリントヘッドは、第１の所望の経路に沿って移動する第１の体積を有する液滴を形成する第１の状態、および第１の所望の経路に沿って移動する第２の体積を有する液滴を形成する第２の状態において動作可能な液滴形成メカニズムを含む。液滴ステアリングシステムは、ソースから形成された選択された液滴が第２の所望の経路に沿って移動するように、ソースから形成された液滴に選択的に第１の力を与える液滴形成メカニズムに関連して位置決めされる。液滴偏向板システムは、第１の所望の経路および第２の所望の経路の少なくとも一方に沿って移動する液滴に第２の力を与える液滴形成メカニズムに関連して位置決めされる。第２の力は、第１の体積を有する液滴が第１の所望の経路および第２の所望の経路の少なくとも一方から分岐するような方向に与えられる。
【００２７】
本発明の他の特徴にしたがって、インクジェットプリンタはインクのソースを含む。液滴形成メカニズムを有するプリントヘッドは、ソースから所望の経路に沿って移動する第１の体積を有する液滴を形成する第１の状態、およびソースから所望の経路に沿って移動する第２の体積を有する液滴を形成する第２の状態において動作可能である。液滴ステアリングシステムは、ソースから形成された選択された液滴が第２の所望の経路に沿って移動するように、ソースから形成された液滴に選択的に第１の力を与える液滴形成メカニズムに関連して位置決めされる。液滴偏向板システムは、第１の所望の経路および第２の所望の経路の少なくとも一方に沿って移動する液滴に第２の力を与える液滴形成メカニズムに関連して位置決めされる。第２の力は、第１の体積を有する液滴が第１の所望の経路および第２の所望の経路の少なくとも一方から分岐するような方向に与えられる。
【００２８】
本発明の他の特徴にしたがって、修正されたインク液滴配置を有するイメージを印刷する方法は、第１の所望の経路に沿って移動する第１の体積を有する液滴を形成すること；第１の所望の経路に沿って移動する第２の体積を有する液滴を形成すること；第１の体積を有する液滴を第１の所望の経路から分岐させること；第１の体積と第２の体積の一方を有する液滴を捕集すること；第１の体積と第２の体積の他方を有する液滴が記録媒体に衝突することを許容すること；第１の体積と第２の体積の一方を有する液滴が所望しない経路に沿って移動を始める時を決定すること；および液滴が所望の経路に沿う移動を再開するように第１の体積と第２の体積の一方を有する液滴を修正すること。
【００２９】
本発明の他の特徴にしたがって、一列に整列された多数のノズルにおける液滴置き違えエラーを修正する方法は、第１のノズルから第１の所望の経路に沿って移動する液滴を形成すること；第２のノズルから第２の所望の経路に沿って移動する液滴を形成すること、第２の所望の経路は、列に垂直で速いスキャン方向に垂直な方向に見られるように、第１の所望の経路に対して実質的に平行である；第２の所望の経路が第１の所望の経路に対して平行でなくなる時を決定すること；および第２の所望の経路が第１の所望の経路に対して平行であることを再開させること。
【００３０】
本発明の他の特徴と利点は、本発明の好ましい実施例の以下の説明および添付図面から明らかになるであろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本記述は、特に、本発明にしたがう装置の部分を形成し、またはより直接に協同する要素に向けられる。特に示されないか、記述されない要素が当業者によく知られている種々の形態を採ってもよいことは理解されるべきである。
【００３２】
図１を参照して、本発明の好ましい実施例の統合したプリントヘッド１０は、示される。統合したプリントヘッド１０は、プリントヘッド１２、少なくとも１つのインクサプライ１４、およびコントローラ１６を含む。統合したプリントヘッド１０が概略的に示され、そして、明瞭さのために拡大縮小されていないけれども、当業者は、好ましいものの要素の特定のサイズと相互接続を容易に決定することができる。
【００３３】
本発明の好ましい実施例において、プリントヘッド１２は既知の半導体製作テクニック（ＣＭＯＳ回路製作テクニック、マイクロ電子機械構造（ＭＥＭＳ）製作テクニック、その他）を使用して半導体材（シリコン、その他）から作られる。しかしながら、プリントヘッド１２が技術において従来から知られている任意の製作テクニックを使用して任意の材料から作られてもよいことは特に熟考され、したがって、この開示の範囲内である。
【００３４】
再び図１を参照して、少なくとも１つのノズル１８は、プリントヘッド１２の上に形成される。ノズル１８は、また、プリントヘッド１２に形成され、および／またはプリントヘッド１２に接続されているインク通路２０を通して、インクサプライ１４と流体連通されている。プリントヘッド１２が、３以上のインク原色を用いるカラー印刷を提供するために追加のインクサプライおよび対応するノズルを組み込んでもよいことは、特に熟考され、したがって、本開示の範囲内である。その上、白黒または単一カラー印刷は、単一のインクサプライ１４とノズル１８を使って達成されてもよい。
【００３５】
インク液滴形成メカニズム２２およびインク液滴ステアリングメカニズム２３は、プリントヘッド１２上に対応するノズル１８のまわりに形成され、または位置決めされる。好ましい実施例において、インク液滴形成メカニズム２２およびインク液滴ステアリングメカニズム２３は、同じメカニズムであり、図２に詳細に示されるように、第１サイド２４ａおよび第２サイド２４ｂを有し、プリントヘッド１２上に対応するノズル１８のまわりに少なくとも部分的に形成され、または位置決めされるスプリットヒーター２４を備えている。スプリットヒーター２４が対応するノズル１８の端から放射状に離れて配置されるかもしれないけれども、スプリットヒーター２４は、好ましくは、同心状に対応するノズル１８の近くに配置される。好ましい実施例において、スプリットヒーター２４は、実質的に円形またはリング形状に形成される。図３に示される他の好ましい実施例において、スプリットヒーター２４は、矩形の第１のサイド２４ａと矩形の第２のサイド２４ｂとを有する。しかしながら、スプリットヒーター２４が部分的な分割されたリング、正方形、その他で形成されるかもしれないことは、特に熟考され、したがって、本開示の範囲内である。スプリットヒーター２４は、電気抵抗材料、例えば窒化チタンのような薄膜材、からなり、コンダクター２８を通して電気的な接触パッド２６に接続されている。スプリットヒーター２４は、蒸発、スパッタリング、フォトリソグラフィーおよびエッチングのように薄膜堆積およびパタニングのよく知られたテクニックにより堆積されてもよい。
【００３６】
コンダクター２８と電気的な接触パッド２６は、プリントヘッド１２上に少なくとも部分的に形成され、または位置決めされてもよく、コントローラ１６とスプリットヒーター２４との間の電気的な接続を提供する。あるいは、コントローラ１６とスプリットヒーター２４との間の電気的な接続は、任意のよく知られた方法で達成されてもよい。
その上、コントローラ１６は、所望の方法で多くの要素（スプリットヒーター２４、統合されたプリントヘッド１０、プリントドラム８０、その他）を制御可能な比較的簡単な装置（スプリットヒーター２４、その他のための電力供給）、または比較的複雑な装置（論理コントローラ、プログラム可能なマイクロプロセッサー、その他）であってもよい。
【００３７】
好ましい実施例において、インク液滴形成メカニズム２２およびインク液滴ステアリングメカニズム２３は同じメカニズムであるけれども、インク液滴形成メカニズム２２およびインク液滴ステアリングメカニズム２３が分離した別個のメカニズムであり得ることは特に熟考され、したがって、本開示の範囲内である。例えば、インク液滴形成メカニズム２２は圧電アクチュエータであり得、一方、インク液滴ステアリングメカニズムはヒーターであり；インク液滴形成メカニズムは圧電アクチュエータであり得、一方、インク液滴ステアリングメカニズムは静電偏向板装置であり得；インク液滴形成メカニズムはヒーターであり得、一方、インク液滴ステアリングメカニズムは静電偏向板装置であり得；その他。
【００３８】
図４を参照して、スプリットヒーター２４にコントローラ１６により供給される電気的活性化波形の例は、図４に一般に示されている。図４に２４ａとラベルをつけられ、スプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａに供給された電気的活性化波形は、時間（水平軸）の関数として示されている。電気的活性化波形の垂直高さは、．第１のサイド２４ａに印加される電圧の振幅と一致する。図４に２４ａとラベルをつけられ、スプリットヒーター２４の第２のサイド２４ｂに供給された電気的活性化波形もまた、時間（水平軸）の関数として示されている。電気的活性化波形の垂直高さは、同様に、．第２のサイド２４ｂ に印加される電圧の振幅と一致する。時間軸は、両方の電気的活性化波形のために同じものである。ノズル１８からのインクの噴出およびスプリットヒーター２４の活性化からもたらされる個々のインク液滴３０、３１と３２は、図４のボトムに概略的に示される。スプリットヒーター２４の活性化の高い周波数は小さい体積の液滴３１、３２をもたらし、一方、スプリットヒーター２４の活性化の低い周波数は大きい体積の液滴３０をもたらす。電気波形の同じ時間軸にしたがってノズル１８から液滴が噴出されるにつれて、液滴はやがて間隔をあけられる。図４において、２４ａおよび２４ｂとラベルをつけられた両方の選挙の活性化波形の振幅とタイミングは、同一であるか実質的に同一である。
【００３９】
イメージピクセル当たり複数の液滴を印刷することを許容する好ましいインプリメンテーションにおいて、イメージピクセルの印刷に関連する時間３９は、小さい印刷液滴３１、３２の作成のためにリザーブされた時間サブインターバルとともに１つの大きい非印刷液滴３０の作成のための時間サブインターバルを含む。図４において、図示の簡単化のために、２つの小さい液滴３１、３２の作成のため時間のみが示されている。しかしながら、多数の小さい液滴のためのより長い時間のリザベイションが明らかに本発明の範囲内であることは理解されるべきである。
【００４０】
各々のイメージピクセルを印刷するとき、大きい液滴３０は、電気パルス時間３３、概して０．１から１０マイクロ秒の持続、より好ましくは０．５から１．５マイクロ秒でのスプリットヒーター２４の活性化を通して作られる。遅れ時間３６の後の、電気パルス３４でのスプリットヒーター２４の追加の（オプションの）活性化は、少なくとも１つの小さい液滴が必要であるイメージデータに従って、伝導される。イメージデータが他の小さい液滴が作られることを必要とするとき、スプリットヒーター２４は、パルス３５で、遅れ３７の後、再び作動する。この例では、小さい液滴３１、３２が印刷され、一方、大きい液滴３０が流される。
【００４１】
ヒーター活性化電気パルス時間３３、３４、３５は、遅れ時間３６、３７であるように、かなり類似している。遅れ時間３６、３７は、概して１から１００マイクロ秒であり、より好ましくは３から６マイクロ秒である。遅れ時間３８は最大の数の小さい液滴が作られた後および、各イメージピクセル時間が一般に３９で示される次のイメージピクセルの開始と同時に起こる電気パルス時間３３の開始の残り時間である。スプリットヒーター２４の電気パルス時間３３と遅れ時間３８の合計は、ヒーター活性化時間３４または３５および遅れ時間３６または３７の合計よりかなり大きくなるように選ばれ、そのため、小さい液滴に対する大きい液滴の体積比率は、優先して４またはそれ以上のファクターである。スプリットヒーター２４活性化は、要求され、対応するノズル１８を通して噴出されるインク色、プリント媒体に対するプリントヘッド１２の動き、および印刷されるべきイメージに基づいて独立に制御されてもよいことが明らかである。小さい液滴３１、３２および大きい液滴３０の絶対体積がインク、媒体タイプのような特定の印刷条件または画像フォーマットおよびサイズに基づいて調節されてもよいことは、特に熟考され、したがって、この開示の範囲内である。このように、大きい体積の非印刷液滴３０および少ない体積の印刷液滴３１、３２への以下の参照は、例示のためのみであってどのような方法によっても限定されると解釈してはならない前後関係に関連している。
【００４２】
図５を参照して、コントローラ１６によってスプリットヒーター２４に供給される電気的活性化波形の第２の例が示されている。図５において２４ａでラベルをつけられ、スプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａに供給された電気的活性化波形、および図５において２４ｂ でラベルをつけられ、スプリットヒーター２４の第２のサイド２４ｂ に供給された電気的活性化波形は、時間（横軸）の関数として示される。電気的活性化波形の垂直高さは、第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに印加される電圧の振幅と一致する。ノズル１８からのインクの噴出からもたらされる個々のインク液滴３０、３１、３２は、このヒーターの活性化との組み合わせで図５の底部に概略的に示されている。しかしながら、図５の場合、２４ａおよび２４ｂとラベルをつけられる電気的活性化波形の振幅は、同一でない；具体的には、図５で２４ａとラベルをつけられた電気的活性化波形は、その振幅が非常にほとんどゼロであるという点で、図４に示されるそれと異なる。実際には、図５において２４ａとラベルをつけられた電気的活性化波形の振幅が正確にゼロにされるとき、結果は異ならない。電気的活性化波形のパルスのタイミングは、図４に示されるタイミングから不変である。それでもなお、図４の電気的活性化波形に応答するノズル１８からのインクの噴出からもたらされる個々のインク液滴３０、３１、３２のサイズおよび間隔は、図４の場合に対応するこれらと比較されるとき、本質的に同じままであることを見出した。スプリットヒーター２４の高周波の活性化は、小さい体積の液滴３１、３２をもたらし、一方、スプリットヒーター２４の低周波の活性化は大きい体積の液滴３０をもたらす。電気波形の同じ時間軸にしたがって液滴がノズル１８から噴出されるにつれて、液滴はやがて間隔をあけられる。
【００４３】
イメージピクセル当たり複数の液滴の印刷を許容する図４の場合のように、好ましいインプリメンテーションにおいて、イメージピクセルの印刷に関連する時間３９は、小さい液滴３１、３２を作るためにリザーブされた時間サブインターバルとともに１つの大きい非印刷液滴３０を作るための時間サブインターバルを含む。図５において、図示の簡単化のために、２つの小さい印刷液滴３１、３２の作成のための時間のみが示されている。しかしながら、より多数の小さい液滴のためのより多くの時間のリザベーションが明らかに本発明の範囲内であることは理解されるべきである。
【００４４】
また、図４の場合のように、各々のイメージピクセルを印刷するとき、大きい液滴３０が、概して０．１から１０マイクロ秒まで、より好ましくは０．５から１．５マイクロ秒まで継続する電気パルス時間３３を伴うスプリットヒーター２４の活性化を通して作られる。遅れ時間３６の後、電気パルス３４を伴うスプリットヒーター２４の付加的な（オプションの）活性化は、少なくとも１つの小さい液滴が必要であるイメージデータに従って行われる。イメージデータが他の小さい液滴が作られることを必要とするとき、遅れ３７の後、パルス３５を伴って、スプリットヒーター２４は再び活性化される。この例では、小さい液滴３１、３２は印刷され、一方、大きい液滴３０は溝になって流される。
【００４５】
ヒーター活性化電気パルス時間３３、３４、３５は、遅れ時間３６と３７のように、実質的に類似している。遅れ時間３６、３７は、概して１から１００マイクロ秒、より好ましくは３から６マイクロ秒である。遅れ時間３８は、最大の数の小さい液滴が形成された後および、一般に３９で示される各イメージピクセル時間を伴う次のイメージピクセルの開始と同時に起こる電気パルス時間３３の開始の残り時間である。スプリットヒーター２４の電気パルス時間３３と遅れ時間３８の合計は、ヒーター活性化時間３４または３５および遅れ時間３６または３７の合計よりかなり大きくなるように選ばれ、そのため、小さい液滴に対する大きい液滴の体積比率は、優先して４またはそれ以上のファクターである。スプリットヒーター２４活性化は、要求され、対応するノズル１８を通して噴出されるインク色、プリント媒体に対するプリントヘッド１２の動き、および印刷されるべきイメージに基づいて独立に制御されてもよいことが明らかである。小さい液滴３１、３２および大きい液滴３０の絶対体積がインク、媒体タイプのような特定の印刷条件または画像フォーマットおよびサイズに基づいて調節されてもよいことは、特に熟考され、したがって、この開示の範囲内である。このように、大きい体積の非印刷液滴３０および少ない体積の印刷液滴３１、３２への以下の参照は、例示のためのみであってどのような方法によっても限定されると解釈してはならない前後関係に関連している。
【００４６】
図６を参照して、コントローラ１６によってスプリットヒーター２４に供給される電気的活性化波形の第３の例が示されている。図６において２４ａでラベルをつけられ、スプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａに供給された電気的活性化波形、および図６において２４ｂでラベルをつけられ、スプリットヒーター２４の第２のサイド２４ｂに供給された電気的活性化波形は、時間（横軸）の関数として示される。電気的活性化波形の垂直高さは、第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに印加される電圧の振幅と一致する。ノズル１８からのインクの噴出からもたらされる個々のインク液滴３０、３１、３２は、このヒーターの活性化との組み合わせで図６の底部に概略的に示されている。しかしながら、図５の場合、２４ａおよび２４ｂとラベルをつけられる電気的活性化波形の振幅は、同一でない；具体的には、図６で２４ｂとラベルをつけられた電気的活性化波形は、その振幅が非常にほとんどゼロであるという点で、図４に示されるそれと異なる。電気的活性化波形のパルスのタイミングは、図４に示されるタイミングから不変である。それでもなお、図４の電気的活性化波形に応答するノズル１８からのインクの噴出からもたらされる個々のインク液滴３０、３１、３２のサイズおよび間隔は、図４および図５の場合に対応するこれらと本質的に同じままであることを見出した。スプリットヒーター２４の高周波の活性化は、小さい体積の液滴３１、３２をもたらし、一方、スプリットヒーター２４の低周波の活性化は大きい体積の液滴３０をもたらす。再び、図６において２４ｂとラベルをつけられた選挙の活性化波形の振幅が正確にゼロにされるとき、結果は変わらない。
【００４７】
イメージピクセル当たり複数の液滴の印刷を許容する図４の場合のように、好ましいインプリメンテーションにおいて、イメージピクセルの印刷に関連する時間３９は、小さい液滴３１、３２を作るためにリザーブされた時間サブインターバルとともに１つの大きい非印刷液滴３０を作るための時間を含む。
【００４８】
図７を参照して、コントローラ１６によってスプリットヒーター２４に供給される電気的活性化波形の第４の例が示されている。電気的活性化波形２４ａ、２４ｂは、時間（横軸）の関数として示され、ノズル１８からのインクの噴出からもたらされる個々のインク液滴３０、３１、３２は、このヒーターの活性化との組み合わせで図７の底部に概略的に示されている。しかしながら、図７の場合、２４ａおよび２４ｂとラベルをつけられる選挙の活性化波形の振幅は共に、２４ａとラベルをつけられた選挙の活性化波形のそれは７０％、２４ｂとラベルをつけられた選挙の活性化波形のそれは３０％、図４に示されたそれらから低減されている。選挙の活性化波形のパルスのタイミングは、図４に示されるタイミングから不変である。再び、図６の選挙の活性化波形に応答するノズル１８からのインクの噴出からもたらされる個々のインク液滴３０、３１、３２のサイズおよび間隔は、図４および図５の場合に対応するこれらと本質的に同じままであることを見出した。スプリットヒーター２４の高周波の活性化は、小さい体積の液滴３１、３２をもたらし、一方、スプリットヒーター２４の低周波の活性化は大きい体積の液滴３０をもたらす。この結果は、波形の振幅の総和が図４に示される波形の振幅の総和の少なくとも１／２である限り本質的に同じである。
【００４９】
イメージピクセル当たり複数の液滴の印刷を許容する図４の場合のように、好ましいインプリメンテーションにおいて、イメージピクセルの印刷に関連する時間３９は、小さい液滴３１、３２を作るためにリザーブされた時間サブインターバルとともに１つの大きい非印刷液滴３０を作るための時間を含む。
【００５０】
液滴形成メカニズム２２により提供される液滴体積、間隔、速さ、その他、およびコントローラ１６で制御される液滴ステアリングメカニズム２３は、図４−７に示された異なる電気的活性化波形と関連する全ての場合に本質的に同一であると観察される；本発明にしたがって、図４−７の異なる電気的活性化波形を用いて噴出される液滴は、統合されたプリントヘッド１０上のノズルの列により定義される方向に実質的に平行な方向におけるそれらの印刷位置において異なる。図１−７の例において、これは遅いスキャン方向にある。それによって、例えばコントローラ１６を用いて電気的活性化波形を制御することによって、液滴の印刷位置は、遅いスキャン方向で制御され得る。本発明にしたがってより一般的に述べれば、統合されたプリントヘッド１０によって提供される液滴は液滴ステアリングメカニズム２３のステアリング方向と平行な方向における異なる位置に印刷され得る。これらの位置は、電気的活性化波形に依存する。
【００５１】
ステアリング方向に沿う液滴経路または軌道の屈曲角形成を引き起こす、液滴を異なる位置で印刷する能力は、液滴ステアリングメカニズム２３の動作に由来する。それによって、コントローラ１６と連結して、ノズル１８から噴出される液滴の経路は、制御されることができる。例えば、速いスキャン方向に沿って見られるとき、ノズル１８から噴出される液滴の経路は平行であるように制御されることができる。
【００５２】
好ましい実施例において、液滴形成メカニズム２２と液滴ステアリングメカニズム２３は、図１−３に示されるように、スプリットヒーター２４を備える。噴出された液滴の軌道は、図１−３および図８−１３における水平方向に向けられる。なぜならば、液滴ステアリングメカニズムが液滴をこの方向に向けるからである。それゆえに、記録媒体上の液滴の位置は、ノズルの列と平行なライン、すなわち、遅いスキャン方向において制御される。スプリットヒーター２４のステアリング方向はその対称軸に対して垂直であり、そして、このように、例えば、スプリットヒーター２４が図１において回転するならば、ステアリング方向は変わるだろう。
【００５３】
より一般的に言えば、液滴のステアリング方向とこのように液滴が記録媒体上にステアリングメカニズムにより制御可能に位置決めされた方向は、スプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａと第２のサイド２４ｂの対応する位置間のラインと平行である。
【００５４】
統合されたプリントヘッド１０のノズル１８から噴出される液滴の軌道の違いは、速いスキャン方向から見られた図４−７の波形に対応する液滴軌道を図示する図８−１１に示される。図１−７を議論する際に、速いスキャン方向がノズル１８の列に対して垂直であり、そして、ノズルが等しく間隔をあけられると仮定される。しかし、これはケースである必要はない。
【００５５】
図８−１１で、ノズルは互いに、要求された方向で液滴を噴出する。すなわち、例えば欠陥を製造することに起因して誤った方向に向けられた液滴を噴出するノズルはない。液滴軌道は、図８−１１に垂直に全て示される。図８は、ノズル１８から噴出される大きい、および小さい液滴３０、３１、３２の要求された軌道４０の速いスキャン眺めを示す。図８は、図４に示されるスプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形の場合に対応する。
【００５６】
図５の電気的活性化のための速いスキャン方向から見られるように、再び、互いに同様の方向に液滴を噴出させる全てのノズルの場合のために、図９は、ノズル１８から噴出される大きい、および小さい液滴３０、３１、３２の軌道４１を示す。特に、コントローラ１６によりスプリットヒーターの第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形は、軌道が曲げられるので、コントローラ１６により提供される同一の電気的活性化波形から得られる印刷位置の左への印刷液滴の置換を引き起こす。図９−１２における垂直の点線は、図８に示される液滴起動を示す。
【００５７】
再び全てのノズルが図６の電気的な活性化のための同様な方向において液滴を噴出するケースのために、図１０は、ノズル１８から噴出される大きい、および小さい液滴３０、３１、３２の軌道４１の速いスキャンビューを示す。特に、コントローラ１６によってスプリットヒーターの第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形は、軌道４１が曲げられるので、コントローラ１６で提供される同一の電気的活性化波形から得られる印刷場所４２の右側への印刷液滴の置き換えを引き起こす。再び、図９−１２における垂直な点線は、図８における液滴軌道４０を示される。
【００５８】
図１１は、図７の電気的な活性化のためにノズル１８から噴出される大きい、および小さい液滴３０、３１、３２の軌道４１の速いスキャンビューを示す。コントローラ１６によってスプリットヒーターの第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形は、コントローラ１６により提供される同一の電気的活性化波形から得られる印刷位置の左への印刷液滴の置き換えを引き起こす。しかし、左への置き換えは図９におけるそれのように大きくない。なぜならば、スプリットヒーターの第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに適用される波形は振幅においてよりほとんど等しいからである。一般に、遅いスキャン方向における液滴置き換え量が、スプリットヒーターの第１のサイド２４ａおよび第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形の差に依存することを我々は見出す。これは、各ノズルのための電気的活性化波形を制御することによって異なるノズル１８によって噴出される液滴のためと異なり、コントローラが遅いスキャン方向における液滴配置を制御することを許容する。
【００５９】
特に、例えば、ノズル欠陥に起因して、一つ以上のノズル１８からの液滴が組織的にきちんと並んでいない、例えば、記録媒体上の遅いスキャン方向において液滴がきちんと並んでいない、とわかるならば、コントローラ１６は、きちんと並んでいないノズルの液滴ステアリングメカニズム２３（スプリットヒーター２４の最初で第２のサイド２４ａと２４ｂの何れか、その他）に適用される電気的活性化波形を制御することができる。そのため、各きちんと並んでいないノズルのために、液滴軌道は所望の軌道にもたらされ、不整列が修正される。
【００６０】
不整列の修正は、図１２と図１３において図示されている。図１２において、スプリットヒーター２４の第１および第２のサイド２４ａ、２４ｂに適用される電気的活性化波形が全てのノズルのために同一であるケースに対応して、ノズル４３はきちんと並んでいなくて、右に曲げられる液滴を噴出することを示されるのに、ノズル４４はきちんと並んでいなくて、いくぶん大きい量によって左に曲げられる液滴を噴出している。図１２において要求された軌道４０は垂直である。
【００６１】
図１３において、ノズル４３、４４の不整列は、スプリットヒーターの第１および第２のサイド２４ａ、２４ｂに適用される電気的活性化波形を変えることによってノズル４３、４４に修正された。具体的には、図１１と図９での波形が噴出された液滴の軌道を左右にそれぞれの軌道を曲げるので、ノズル４３は図１１で図示されるそれに似ている波形を与えられ、そこで、ノズル４４が図９で図示されているそれに似ている波形を与えられた。
【００６２】
本発明に従って、好都合に、液滴ステアリングメカニズム２３を用いて不整列を修正することは、液滴形成メカニズム２２により形成される液滴のサイズ、間隔、速度等を変えない。したがって、好ましい実施例におけるように、液滴形成メカニズム２２および液滴ステアリングメカニズム２３が同一の物理構造を備えるときであっても、それらの液滴を形成し、向ける機能は、互いに独立して実行され得る。
【００６３】
スプリットヒーター２４の第１および第２のサイド２４ａ、２４ｂの一方の電気的活性化波形がゼロである場合であっても、液滴形成および液滴ステアリングが両方とも達成されるので、サイド２４ａ、２４ｂの一方または双方は液滴ステアリングと同様に液滴形成を提供することができる。しかしながら、オペレーションのこの方法は必要でない。具体的には、スプリットヒーター２４の第１および第２のサイド２４ａ、２４ｂに適用される電気的活性化波形が振幅だけにおいて異なることは、必要でない。他の実施例において、液滴形成の機能がスプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａに適用される電気的活性化波形だけによって提供され、液滴ステアリングの機能がスプリットヒーター２４の第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形だけによって提供されるという意味において、電気的活性化波形は形において異なり、別々の機能を実行するのに選ばれる。
【００６４】
図１４に示すように、この実施例にしたがって、第１のサイド２４ａに適用される電気的活性化波形は、非常に小さい振幅を持つように選ばれる。非常に小さい振幅非常に小さい振幅なので、第２のサイド２４に適用される電気的活性化波形がゼロであるとき、噴出された液滴は実質上操舵されない。この実施例において、噴出された液滴は、液滴軌道における程度の１０分の１以上は操舵されない。電気的活性化波形のそのような非常に小さい振幅のためにさえ、後に議論されるように、第１のサイド２４ａが単独で、いろいろな数といろいろなサイズと間隔の液滴を生成する液滴形成メカニズム２２として働くことができることを我々は発見した。
【００６５】
この他の実施例において、噴出された液滴のステアリングは、第２のサイド２４ｂのそばで提供される。図１４に示されるように、第２のサイド２４ｂに適用される電気的活性化波形は、単一の長いパルス３３ａである。第２のサイド２４ｂに適用されるこの単一の長いパルス３３ａは第１のサイド２４ａのそばで提供される液滴形成メカニズムを実質的に変えないが、図９に図示されるように噴出された液滴軌道を操舵させる。この単一の長いパルスがない場合には、液滴は等しく形成されるが、それらの軌道は操舵されず、そして、このように、噴出された液滴軌道は図８に図示されるようになる。したがって、この他の実施例にしたがって、スプリットヒーター２４の第１のサイド２４ａは液滴形成メカニズム２２としてのみ働き、そして、スプリットヒーター２４の第２のサイド２４ｂは液滴ステアリングメカニズム２３としてのみ働き、例えばコントローラ１６の制御下で２つのメカニズムは別に機能している。
【００６６】
液滴形成メカニズム２２と液滴ステアリングメカニズム２３が任意のタイプのヒーターである必要はなく、さらに異なる物理的な実施例を持つかもしれないことは、また、本発明にしたがって熟考される。ヒーター以外の液滴形成の多くの方法は、インクジェット印刷の技術に液滴ステアリングの方法として知られている。例えば、静電的な力がインク液滴を操舵するのに商業上用いられるように、圧電素子は液滴形成を誘発するのに商業上用いられる。しかしながら、スプリットヒーター２４の好ましい実施例が液滴形成と液滴ステアリングの機能を安価に結合する際に有利であることが分かる。
【００６７】
２つの小さい液滴３１、３２および１つの大きい液滴３０を噴出するために液滴形成メカニズム２２が制御されるケースのために、好ましい実施例は記述された。しかしながら、コントローラ１６に応答するいろいろなサイズのいろいろな数の液滴を提供することが液滴形成メカニズム２２の機能である。さらに、遅いスキャン方向において、いろいろなサイズおよび数の、コントローラ１６に応答して形成された液滴を操舵することは液滴ステアリングメカニズム２３の機能である。いろいろな数およびサイズの液滴を形成し、操舵するための他の実施例は、それぞれ図４、図７と図１４と関連する議論に類似している方法で、図１５、図１６、図１７において議論される；そして、それぞれ図４、図７と図１４と関連する議論に類似している方法で、図１８、図１９、図２０において議論される。
【００６８】
図１５、図１６、図１７は、各々が１つの小さい液滴３１と１つの大きい液滴３０を噴出する電気的活性化波形を表すが、各々のケースで異なる液滴のステアリングを伴う。液滴が追従する軌道の方向は、図１５の波形のケースのために図８に、図１６、図１７の電気的活性化波形のケースのために図９に、示される。図８および図９が正確に図１５、図１６、図１７の波形のために噴出された液滴の軌道の方向を表すが、それら自身が図１５、図１６、図１７に示される波形のために形成される液滴を示すことを意図されていないことが理解される。特に、図１５、図１６、図１７に示されるような単一の小さい液滴３１よりも、２つの小さい液滴３１、３２が図８、図９に示される。
【００６９】
図１５、図１６、図１７を参照して、発明の好ましい実施例において各イメージピクセル時間３９が実質上一定のままであるので、大きい液滴３０は、スプリットヒーター２４で生成される小さい液滴３１、３２、１３６の数に依存して、サイズ、体積および質量が変化する。図１５、図１６、図１７において、１つの小さい液滴３１のみが生成される。このように、大きい液滴３０の体積は、図４、図７、図１４における大きい液滴３０の体積に対して増加される。液滴が続く軌道の方向は、図１５の波形のケースのために図８に、そして、図１６、図１７の電気的活性化波形のケースのために図９に、示される。
【００７０】
図１８、図１９、図２０は、各々が３つの小さい液滴３１、３２、１３６と１つの大きい液滴３０を噴出する電気的活性化波形を表すが、各々のケースで異なる液滴のステアリングを伴う。液滴が追従する軌道の方向は、図１８の波形のケースのために図８に、図１９、図２０の電気的活性化波形のケースのために図９に、示される。図８および図９が正確に図１８、図１９、図２０の波形のために噴出された液滴の軌道の方向を表すが、それら自身が図１８、図１９、図２０に示される波形のために形成される液滴を示すことを意図されていないことが理解される。特に、図１８、図１９、図２０に示されるような３つの小さい液滴３１、３２、１３６よりも、２つの小さい液滴３１、３２が図８、図９に示される。
【００７１】
図１８、図１９、図２０を参照して、発明の好ましい実施例において各イメージピクセル時間３９が実質上一定のままであるので、大きい液滴３０は、スプリットヒーター２４で生成される小さい液滴３１、３２、１３６の数に依存して、サイズ、体積および質量が変化する。図１８、図１９、図２０において、３つの小さい液滴３１、３２、１３６が生成される。このように、大きい液滴３０の体積は、図４、図７、図１４における大きい液滴３０の体積に対して減少される。液滴が続く軌道の方向は、図１８の波形のケースのために図８に、そして、図１９、図２０の電気的活性化波形のケースのために図９に、示される。
【００７２】
図９における大きい液滴３０の体積は、好ましくは、上述の好ましい実施例における少なくとも４のファクターで、小さい液滴３１、３２、１３６の体積よりさらに大きい。スプリットヒーター２４が遅れ時間１３４で非活性化された後、電気パルス時間１３２の間、スプリットヒーター２４を作動させることによって液滴１３６は生成される。
【００７３】
好ましい実施において、小さい液滴３１、３２、１３６が印刷媒体Ｗ上に衝突する印刷液滴を形成し、一方、大きい液滴３０がインクガタリング（ｉｎｋ ｇｕｔｔｅｒｉｎｇ）構造６０により集められる。しかしながら、大きい液滴３０が印刷液滴を形成し、一方、小さい液滴３１、３２、１３６がインクガタリング構造６０により集められることは、特に熟考される。これは、任意の既知の方法で、インクガタリング構造６０が小さい液滴３１、３２、１３６を集めるように、インクガタリング構造６０を再位置決めすることによって達成される。この方法における印刷は、サイズと体積が変わる印刷液滴を提供する。
【００７４】
図２１を参照して、本発明にしたがって作られる印刷装置４２（概して、インクジェットプリンタまたはプリントヘッド）の１つの実施例は示されている。大きい体積のインク液滴３０と小さい体積のインク液滴３１、３２とは、流れにおける経路Ｘに実質的に沿って、統合されたプリントヘッド１０から噴出される。インク液滴３０、３１、３２が経路Ｘに沿って移動するにつれて、液滴偏向板システム４０はインク液滴３０、３１、３２に力（４６で一般に示される）を印加する。力４６は経路Ｘに沿うインク液滴３０、３１、３２と相互作用し、インク液滴３１、３２のコースを変えさせる。インク液滴３０がインク液滴３１、３２とは異なる体積と質量を持つので、力４６は、小さい液滴に沿う経路Ｘまたは印刷経路Ｙから分岐する小さい液滴３１、３２を伴って、小さい液滴３１と３２を大きい液滴３０から分離させる。大きい液滴３０が力４６によりわずかに影響を受けることができる間、大きい液滴３０は実質的に経路Ｘに沿って移動するままである。しかしながら、大きい液滴３０の体積が減少するので、大きい液滴３０はわずかに経路Ｘから分岐することができて、側溝経路Ｚ（図２２を参照して更に詳細に示される）に沿って移動し始めることができる。インク液滴３０、３１、３２に対する力４６の相互作用は、図２２を参照して以下にさらに詳細に記述される。
【００７５】
液滴偏向板システム４０は、力４６を提供するガスソースを含むことができる。一般的に、力４６は、インク液滴体積に依存してインク液滴を選択的に偏向させるために操作可能なインク液滴の流れに関して、ある角度で位置決めされる。より小さい体積を持っているインク液滴は、より大きい体積を持っているインク液滴よりも偏向させられる。
【００７６】
液滴偏向板システム４０は、プレナム４４を通してガスの層流を容易にする。液滴偏向板システム４０の端４８は、経路Ｘの近くに位置決めされる。インク回収コンジット７０は液滴偏向板システム４０の再循環プレナム５０の反対側に位置決めされ、空気の外部の空気の擾乱（ａｉｒ ｅｘｔｅｒｎａｌ ａｉｒ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ）から経路Ｘに沿って動いている液滴流れを保護する間、薄層をなすガス流れを促進する。インク回収コンジット７０は、大きい液滴３０の経路を妨害することを目的とするインクガタリング構造６０を含み、一方で、小さい液滴経路Ｙに沿って旅行して、小さいインク液滴３１、３２が小さい液滴経路Ｙに沿って移動してプリントドラム８０によって運ばれる記録媒体Ｗまで持続することを許容する。
【００７７】
インク回収コンジット７０は、以降の再利用のためにインクリターンライン１００によって非印刷インク液滴の回収を容易にするためにインク回収リザーバ９０と連通する。インク回収リザーバ９０はオープンセル（ｏｐｅｎ−ｃｅｌｌ）スポンジまたは泡１３０を含むことができる。それは、統合されたプリントヘッド１０が速くスキャンされるアプリケーションにおいてインクの飛び散りを防ぐ。負圧ソース１１２に連結される真空コンジット１１０は、インク液滴分離およびインク液滴除去を改善するインク回収コンジット７０内に負圧を作るインク回収リザーバ９０と連通できる。インク回収コンジット７０内のガス流速は、しかしながら、小さい液滴経路Ｙを顕著には混乱させないように選択される。その上、ガス再循環プレナム５０は、インク回収コンジット７０に引き入れられるガスのためにソースを提供するために、インク液滴経路Ｘを横切るガス流の小さい分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）をそらせる。
【００７８】
好ましい実施において、液滴偏向板システム４０およびインク回収コンジット７０内のガス圧力は、インクガタリング構造６０の近くのプリントヘッドアセンブリ内のガス圧力がプリントドラム８０の近くの周囲空気圧に関してポジティブであるように、インク回収コンジット７０と再循環プレナム５０のデザインと組み合わせて調節される。環境のちりと紙繊維は、このように、インクガタリング構造６０に接近して、付着することを思いとどまって、さらにインク回収コンジット７０に入ることから締め出される。
【００７９】
運転中に、記録媒体Ｗは、既知の方法においてプリントドラム８０で経路Ｘに対して直角な方向に輸送される。記録媒体Ｗの輸送は、統合されたプリントヘッド１０の動きで調整される。これは、既知の方法においてコントローラ１６を使って達成されることができる。
【００８０】
図２２を参照して、本発明の他の実施例は示されている。インクサプライ１４からの加圧インク１４０は、動作流体１４５のフィラメントを作っている統合されたプリントヘッド１０のノズル１８を通して噴出される。液滴形成メカニズム１３８、例えば、スプリットヒーター２４は、いろいろな周波数で、選択的に活性化され、動作流体１４５のフィラメントを、スプリットヒーター２４の活性化の周波数によって決定されている各々のインク液滴３０、３１、３２の体積を有する各々のインク液滴３０、３１、３２の流れに分解させる。
【００８１】
印刷の間、液滴形成メカニズム２２、例えば、スプリットヒーター２４のサイド２４ａは、選択的に活性化されて多数の体積を持つ多数のインク液滴を有するインクの流れを作り、そして、液滴偏向板システム４０は運転可能である。形成の後、大きい体積の液滴３０も、小さい体積の液滴３１、３２より大きい質量と運動量を持つ。ガス力４６がインク液滴の流れと相互に作用するので、個々のインク液滴は各々の液滴体積と質量にしたがって分離される。
したがって、液滴偏向板システム４０の中のガス流速は、大きい液滴経路Ｘから小さい液滴経路Ｙにおいて、十分な分化に調整することができて、小さい体積の液滴３１、３２が印刷媒体Ｗに衝突することを許容し、一方、大きい体積の液滴３０が経路Ｘに沿って、または僅かに分岐し、および側溝経路Ｚに沿って実質的に残って下方に移動する。最終的に、液滴３０がインクガタリング構造６０に衝突し、または、そうでなければ、回収コンジット７０に落ちる。
【００８２】
液滴３１、３２がきちんと並んでいない、例えば、印刷媒体Ｗ上の遅いスキャン方向においてきちんと並んでいない、とわかるイベントにおいて、この不整列を修正するために先に述べたように、インク液滴ステアリングメカニズム２３は活性化される。このように、インク液滴ステアリングメカニズム２３は、遅いスキャン方向においてインク液滴不整列を修正するためにプリントヘッド１０の上で統合される。一般的に、先に述べたように、遅いスキャン方向のインク液滴不整列は、速いスキャン方向から見られる。インク液滴ステアリングメカニズム２３は、例えば、スプリットヒーター２４のサイド２４ｂであり得る。あるいは、インク液滴ステアリングメカニズム２３は、スプリットヒーター２４のサイド２４ｂであるインク液滴形成メカニズム２２をを伴う、スプリットヒーター２４のサイド２４ａであり得る。
【００８３】
インク液滴３１、３２が印刷媒体Ｗに向かって移動するにつれて、液滴偏向板システム４０の端４８のポジティブな力４６（ガス圧またはガス流）は、インク回収コンジット７０からインク液滴３１、３２を分離し、偏向する傾向がある。大きい体積の液滴３０と小さい体積の液滴３１、３２との間の分離の量（図２２でＳとして示される）は、それらの相対的なサイズのみならず、液滴偏向板システム４０から来るガスの速度、密度および粘性；大きい体積の液滴３０と小さい体積の液滴３１、３２との粘度および密度；および、大きい体積の液滴３０と小さい体積の液滴３１、３２が力４６と共に液滴偏向板システム４０から流れているガスと相互に作用する相互作用距離（図２２でＬとして示される）に依存する。空気、窒素、その他を含み、異なる密度と粘性を持つガスは、類似した結果で使われることができる。
【００８４】
大きい体積の液滴３０と小さい体積の液滴３１、３２とは、任意の適当な相対的なサイズでであり得る。しかしながら、液滴サイズは主にノズル１８を通るインク流速およびスプリットヒーター２４が循環される周波数によって決定される。
流速は、主にノズル直径と長さのようなノズル１８の幾何学特性、インクに適用される圧力、およびインク粘性、密度と表面張力のようなインクの流体特性によって決定される。このように、典型的なインク液滴サイズは１から１０，０００ピコリットルの範囲であってもよいが、制限されない。
【００８５】
１０ミクロン直径のノズルのために、典型的インク流速で、広範囲にわたる液滴サイズが可能であるけれども、大きい体積の液滴３０は、およそ２０ピコリットルの体積の液滴を生成するおよそ５０ｋＨｚの周波数で、サイクリングヒーターによって形成され得る。そして、小さい体積の液滴３１、３２は、およそ５ピコリットルの体積の液滴を生成するおよそ２００ｋＨｚの周波数で、サイクリングヒーターによって形成され得る。これらの液滴は、１０ｍ／ｓの初速で概して移動する。上記の液滴速度とサイズでさえ、以前に述べたように、大きい体積および小さい体積の液滴の間の広範囲の分離距離Ｓは、使われるガスの物理的な特性、ガスの速度、および相互作用距離Ｌに依存して可能である。例えば、ガスとして空気を使うとき、典型的な空気の速度は１００から１０００ｃｍ／ｓの範囲であってもよいが限定されず、一方、相互作用距離Ｌは０．１から１０ｍｍの範囲であってもよいが限定されない。
【００８６】
殆ど全ての流体は、温度で表面張力の非ゼロ変化を持つ。
スプリットヒーター２４はしたがって、動作流体１４５を液滴３０、３１、３２に分解することができ、技術においてよく知られているように、動作流体１４５内の表面張力の空間変化によって流体分解が駆動されるので、印刷メカニズム１０が広範囲のインクに適応することを許容する。インクは、染料、または顔料、その他を含んでいる水性および非水性溶媒ベースのインクを含む任意のタイプであり得る。その上、複数色または単色のインクが使用され得る。
【００８７】
任意のタイプのインクを使用し、多種多様な液滴サイズを生成する能力、分離距離（図２２でＳとして示される）、および液滴偏向（図２２で分岐角度Ｄとして示される）は、紙、ビニル、布、他の繊維材料、その他を含む多種多様な材料上への印刷を許容する。大きい体積の液滴３０と小さい体積の液滴３１、３２とを形成するために少量の電力だけが要求されるので、本発明も非常に低いエネルギーおよび電力要求を有する。その上、印刷メカニズム１０は帯電および偏向板装置を必要とせず、インクは電気伝導率の特定の範囲にある必要はない。電力要求を低減するのを助ける間、これも、統合されたプリントヘッド１０の構成と液滴３０、３１、３２の制御を単純化する。
【００８８】
統合されたプリントヘッド１０は、ＣＭＯＳおよびＭＥＭＳテクニックのような既知のテクニックを使用して製造されることができる。さらに、インク液滴３０、３１、３２を作成するために、統合されたプリントヘッド１０は、ヒーター、圧電アクチュエータ、熱アクチュエータ、その他を組み込むことができる。任意の数のノズル１８があってもよく、ノズル１８間の距離は、インク合体を避けて、所望の解像度をもたらすために特定のアプリケーションにしたがって調節されることができる。
【００８９】
統合されたプリントヘッド１０は、シリコン基板、その他を使って形成され得る。また、統合されたプリントヘッド１２は任意のサイズでであり得、そして、その構成要素はいろいろな相対的な寸法を持つことができる。スプリットヒーター２４、電気的接触パッド２６および導体２８は、蒸着、リソグラフィテクニックなどを通して形成され、パターン化されることができる。スプリットヒーター２４は、抵抗ヒーター、放射ヒーター、対流ヒーター、化学反応ヒーター（吸熱性または放熱性）、その他のような任意の形およびタイプの発熱エレメントを含むことができる。本発明は、任意の適切な方法において制御されることができる。このように、コントローラ１６は、所定のプログラム、その他を有するマイクロプロセッサーベースの装置を含む任意のタイプであり得る。
【００９０】
液滴偏向板システム４０は、任意のタイプでもであり得て、任意の数の適当なプレナム、コンジット、ブロワー、ファン、その他を含むことができる。さらに、液滴偏向板システム４０は、ポジティブな圧力ソース、ネガティブな圧力ソース、または双方を含むことができ、圧力勾配またはガス流れを作るための任意の要素を含むことができる。インク回収コンジット７０は、偏向された液滴を捕えるための任意の構成であってもよく、必要に応じて換気されることができる。
【００９１】
印刷媒体Ｗは、任意のタイプ、任意の形式でもあることができる。例えば、印刷媒体は、ウェブまたはシートの形であることができる。その上、印刷媒体Ｗは、紙、ビニル、布、他の大きい繊維材料、その他を含む多種多様な材料から作られることができる。任意のメカニズムが、例えば従来のラスタスキャンメカニズム、その他のような媒体に関連して、プリントヘッドを動かすために使われることができる。
【００９２】
図２３を参照して、類似の要素を類似の参照符号を用いて説明することで、本発明の他の実施例が示されている。インク液滴３０、３１、３２が経路Ｘに沿って移動するにつれて、偏向板プレナム１２５はインク液滴３０、３１、３２に力（４６で一般に示される）を印加する。力４６は経路Ｘに沿うインク液滴３０、３１、３２と相互に作用し、インク液滴３１、３２にコースを変えさせる。インク液滴３０、３１、３２が異なる体積と質量を持つので、力４６は、経路小さい液滴経路Ｙに沿って、経路Ｘから分岐する小さい液滴３１、３２を伴って、小さい液滴３１、３２を大きい液滴３０から分離させる。大きい液滴３０は、力４６によって僅かだけ影響を受けることができる。このように、大きい液滴３０は、大きい液滴経路Ｘに沿って移動し続け、または僅かに分岐して、わずかに経路Ｘから分岐された側溝経路Ｚに沿って移動し始める。図２３において、力４６は真空源、ネガティブ圧力ソース１１２、その他によって作られるネガティブ圧力から始まって、偏向板プレナム１２５を通して連通した。
【００９３】
上で議論された実施例において、コントローラ１６は、遅いスキャンにおいて記録媒体上でインク液滴の配置を制御する遅いスキャン方向で、ノズル１８から噴出されるインク液滴３０、３１、３２の軌道を制御するために提供される。このように、遅いスキャン方向におけるインク液滴の不整列に起因する減少されたイメージ人工物を有する簡略化されたプリントヘッドおよびプリンターは設けられる。遅いスキャン方向において、印刷インク液滴位置が要求された印刷位置と異なるならば、インク液滴置き違えが統合されたプリントヘッド１０に提供される電気的活性化波形を制御するか、または修正することによって修正されることは、また、熟考される。これを達成するために、一つ以上のプリントヘッドノズルから噴出されるインク液滴の遅いスキャン方向のインク液滴置き違えの範囲は、確かめられる。これは、技術において知られている任意の装置および／または方法を使用して達成されることができる。訂正が必要であるイベントにおいては、コントローラ１６からの電圧波形は、置き違えを訂正するために電気的活性化波形を提供する。この程度まで、遅いスキャン方向は、１つ以上のイメージ帯の速いスキャン印刷の間、一般に記録媒体および統合されたプリントヘッド１０の運動の方向に対して垂直であると理解される。インクジェット印刷の技術においてよく知られているように、置き違えエラーは、例えばデジタル撮影装置、その他を用いて特定の場所で印刷されるつもりだったインク液滴の配置を観察することによって決定されてもよい。それから、統合されたプリントヘッド１０に提供されるべき適切な電気的活性化波形を決定するためにルックアップテーブルを使うこと。あるいは、決定手順、例えば、出力が垂直テストラインの位置を示す４倍のフォトダイオード検出器を含む光学的センサーを使う手順；空飛ぶインク液滴に光を投影し、反射された光の量によって置き違えを検出すること；液滴位置を検出するために光学的テクニックを使用すること；および、液滴位置決定のために圧電検出器を使うこと、は使用され得る。インク液滴の置き違えの範囲を決定することが繰り返してなされること、必要に応じて修正すること、それによって、ルックアップテーブルが洗練されるにつれて、各々の印刷反復の間インク液滴配置における以降のエラーを低減することは、熟考される。
【００９４】
前述の記述が多くの詳細と特定を含むとはいえ、これらが説明だけの目的のために含まれて、本発明の限定と解釈されることになっていないと理解されるべきである。上述の実施例への多くの変更は、以下のクレームとそれらの法的な等価物によって包含されると意図されるように、本発明の範囲から逸脱することなくなされることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好ましい実施例に従って作られるプリントヘッドの概略平面図である。
【図２】 図１に示されるプリントヘッドの構成要素の概略平面図である。
【図３】 図１に示されるプリントヘッドの他の実施例の概略平面図である。
【図４】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す図である。
【図５】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す図である。
【図６】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す図である。
【図７】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す図である。
【図８】 図４−７で示される周波数制御図を使ってインク液滴移動経路を示す図である。
【図９】図４−７で示される周波数制御図を使ってインク液滴移動経路を示す図である。
【図１０】 図４−７で示される周波数制御図を使ってインク液滴移動経路を示す図である。
【図１１】 図４−７で示される周波数制御図を使ってインク液滴移動経路を示す図である。
【図１２】 修正されていないインク液滴移動経路を有するプリントヘッドの概略側面図である。
【図１３】 修正されたインク液滴移動経路を有するプリントヘッドの概略側面図である。
【図１４】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図１５】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図１６】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図１７】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図１８】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図１９】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図２０】 図１−３に示される実施例で使用されるヒーターの周波数制御および結果として生じるインク液滴を示す他の図である。
【図２１】 本発明の好ましい実施例に従って作られたインクジェットプリンタの概略図である。
【図２２】 本発明の好ましい実施例に従って作られるインクジェットプリントヘッドの部分的な断面概略図である。
【図２３】 本発明の他の実施例に従って作られるインクジェットプリンタの概略図である。
【符号の説明】
１０…プリントヘッド、１２…プリントヘッド、１４…インクサプライ、１６…コントローラ、１８…ノズル、２０…インク通路、２２…インク液滴形成メカニズム、２３…インク液滴ステアリングメカニズム、２４…スプリットヒーター、２６…接触パッド、２８…コンダクター。

Claims (1)

1. 一列のノズル（１８）を含む液滴形成メカニズム（２２）であって、所望の経路（Ｘ）に沿って移動する第１の体積を有する液滴を形成する第１の状態、および前記所望の経路（Ｘ）に沿って移動する第２の体積を有する液滴を形成する第２の状態において動作可能である液滴形成メカニズム、並びに
   前記液滴形成メカニズムに関連して位置決めされる液滴偏向板システム（４０）であって、前記所望の経路（Ｘ）に沿って移動する前記第１の体積を有する液滴および前記第２の体積を有する液滴にガス流を印加するように動作可能であり、前記ガス流は、前記第１の体積を有する前記液滴が前記所望の経路（Ｘ）から分岐し、側溝経路（ＹとＺの一方）または印刷経路（ＺとＹの他方）の一つに沿って移動を開始するような方向に印加される、液滴偏向板システム
   を含み、
   前記液滴形成メカニズムに関連して位置決めされる液滴ステアリングシステム（２３）であって、前記ノズルの列で規定される方向に実質的に平行な方向で不整列な選択された液滴に選択的に熱を加えるよう動作可能なヒーター（２４ａ、２４ｂ）を含み、前記選択された液滴は、前記所望の経路（Ｘ）に沿った移動をするために、前記第１及び第２の体積の少なくとも一方を有する前記選択された液滴が前記ノズルの列で規定される方向に実質的に平行な方向に移動するように、前記液滴形成メカニズムにより形成された前記第１及び第２の体積の少なくとも一方を有する、液滴ステアリングシステム
   を特徴とするプリントヘッド。

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