JP4295946B2 - 連続式インクジェット印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェット印刷ヘッドの設計および作製に関し、特に、受像体に対する印刷ヘッドの位置を変化させることなく、受像体に印刷されるインク滴の位置を一様に移動させるように構成された印刷ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、デジタル制御形のインクジェット印刷の機能は二つの方法のいずれかによって実現されている。一般に「ドロップオンデマンド式」と呼ばれる、第１の方法では、インク滴を受像体に被着させる必要のある場合のみ、印刷ヘッドに形成されたノズルからインク滴が放出される。一般に「連続式」と呼ばれる、第２の方法では、印刷ヘッドに形成されたノズルから連続的にインク滴が放出されており、受像体に被着させる必要のない場合はインク滴はガターに捕獲される。
【０００３】
図１を参照する。通常印刷ヘッド１２０は、（ノズル列に沿った方向での）印刷ヘッド長１２４を規定する、ほぼ直線状のノズル列１２２を含む。印刷ヘッド１２０は、固定された受像体１２６を横切って高速スキャン方向１２８にスキャンされる。高速スキャン１２８が終了すると、受像体１２６は、印刷ヘッド１２０に対して相対的に受像体移動方向１３０に動く。通常、受像体の動き１３０は高速スキャン方向１２８に直角またはほぼ直角であり、印刷ヘッド１２０を低速スキャン方向１３２に変位させるのではなく、受像体１２６を受像体移動方向１３０に動かすことで行われる。この後、ノズル１２２を受像体１２６に対して一増進分だけ物理的に変位させた状態（印刷ヘッド長１２４との比較を容易にするために模式的に示されている）で、再び印刷ヘッド１２０を高速スキャン方向１２８にスキャンする。結果として、印刷ヘッド１２０が低速スキャン方向１３２に変位したことになる。一般に、低速スキャン方向１３２での受像体１２６に対する印刷ヘッド１２０の変位は、ノズル間の間隔１３４の分数にされる。通常、低速スキャン方向１３２も高速スキャン方向１２８に直角またはほぼ直角である。あるいは、印刷ヘッド１２０を低速スキャン方向１３２に物理的にステップさせることで、印刷ヘッド１２０を受像体１２６に対して物理的に変位させることもできる。また、受像体１２６を低速スキャン方向１３２に動かすことにより、受像体１２６に対する印刷ヘッド１２０の変位を得ることもできる。いずれの場合も、印刷ヘッド１２０または受像体１２６のどちらかは移動させられる。一般に、上述の各動作はコントローラ１３４によって制御される。大半の市販のデスクトッププリンタ（ドロップオンデマンド式プリンタ他）はこのようにして動作する。
【０００４】
連続式インクジェットプリンタでは、通常、印刷ヘッド１２０は大形かつ複雑であるために、印刷ヘッド１２０ではなく受像体１２６が高速スキャン方向１２８に動かされる。多くの場合、印刷ヘッド長１２４はページ幅サイズであって受像体１２６の全幅に及んでおり、受像体１２６の高速スキャン方向１２８は印刷ヘッド長１２４に直交している。この種の印刷ヘッドおよび／またはプリンタは、一般に「ページ幅」印刷ヘッド／プリンタと呼ばれている。あるいは、印刷ヘッド１２０を高速スキャン方向１２８にスキャンした後、再度印刷ヘッド１２０を高速スキャン方向にスキャンする前に低速スキャン方向１３２にステップさせることもできる。
【０００５】
連続式印刷の用途によっては、印刷ヘッド１２０を低速スキャン方向１３２に動かして、ノズル１２２によって形成される（受像体１２６への）印刷インク滴のパターンを移動させることが要求される。例えば、数種の従来形のページ幅プリンタでは、印刷ヘッド１２０は、長さ方向（低速スキャン方向１３２）に平行な方向に左右に微小距離変位または小さく振動する。この動作により、印刷ヘッド１２０のノズル間の間隔１３４のばらつきが補正される。一般にノズル間の間隔１３４は、印刷ドット間の所望の距離の倍数にされる。このため、印刷ヘッド１２０を長さ方向にわずかに変位させつつ、高速スキャン１２８を一回以上繰り返すことで所望の全ドットの印刷を行うことができる。通常、移動された印刷インク滴パターンは、印刷ヘッド１２０を受像体１２６に対して低速スキャン方向１３２に移動させることによって形成される。ただし、印刷ヘッド１２０を低速スキャン方向１３２に固定したまま、受像体１２６を低速スキャン方向１３２に移動または変位させることも可能である。
【０００６】
低速スキャン方向の印刷ヘッドの移動はきわめて精密に行われる。このため、この機能を果たす市販の機械的装置は、プリンタ全体の価格を高め、複雑でかつ故障しがちである。加えて、市販の印刷装置は、 高速で移動または震動させると、印刷ヘッド長方向の流体加速(fluid acceleration)のために性能が低下する。この事は特にページ幅印刷ヘッドにおいて現実的な問題であり、その理由は、ページ幅印刷ヘッドは、通常印刷ヘッドの全長に亘って分布した極度に長い流体チャネルを備えているためである。印刷ヘッドを高速に変位させることによって流体加速による悪影響が大になる。このため、印刷ヘッドを長さ方向に沿って（一般に、受像体に対する低速スキャン方向に）変位可能な改良された印刷ヘッドが必要である。
【０００７】
さらに、受像体に印刷されたインク滴のパターンの配置を低速スキャン方向に調整して、像品質を高めることが効果的である。これに関して、印刷ヘッドをノズル毎の間隔（ノズル間の距離）の倍数となる所定の間隔で変位、震動、または移動させることによって、ある選択されたノズルで別のデータを印刷し、それにより像のアーティファクトを減少させることが行われている。これを実行するためには、印刷ヘッドの動作（移動）が迅速であることが必要である。一般に、この動作は、高速スキャン方向のスキャンに要する時間よりはるかに短時間で完了する。この場合も、この動作が可能な現状市販の装置はシステムの価格および複雑さを高める。このため、受像体に印刷されるインク滴パターンの位置を調整可能な改良された印刷ヘッドが必要である。
【０００８】
また、受像体に印刷されるインク滴のパターンの配置を調整して、高速スキャン方向に対する印刷ヘッドの角度をわずかに変化させることで像のアーティファクトを抑制することも効果的である。通常この状況は、例えば受像体が印刷ヘッドの下を通過する間にその受像体の角度が変化する場合に生じる。この状況においては、多くの場合、高速スキャン方向に対する印刷ヘッドの角度を急速に変化させ、印刷インク滴の受像体上での不整列（誤った位置への印刷）を防止する必要がある。この場合も、高速スキャン方向に対して所定の角度で印刷ヘッドを動かすための現状市販の機械的装置は、価格上昇および複雑さをもたらす。加えて、この装置は、装置重量が増すために、印刷ヘッドが高速スキャン方向に動く際の印刷ヘッドの機能を妨げる。このため、ノズル列から供給される印刷インク滴の角度を変化させることが可能なより高機能の印刷ヘッドが必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
印刷ヘッドを長さ方向に沿って移動可能で、かつ受像体上の印刷インク滴パターンの位置調整およびノズル列から印刷されたインク滴の角度変化が可能な印刷ヘッドが必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、長さ方向に移動可能なより高機能の印刷ヘッドを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、印刷ヘッドの動作を妨げることなく、印刷ヘッドの長さ方向に平行な方向に変位したインク滴を正確かつ高速に生成する、長さ方向に高速移動可能なより高機能の印刷ヘッドを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、印刷インク滴のパターンを、受像体に対して所定の角度に高速回転させることができるより高機能の印刷ヘッドを提供することである。
【００１３】
さらに別の本発明の目的は、受像体または印刷ヘッドの変位を要することなく、変位した受像体上の印刷インク滴パターンを形成することである。
【００１４】
さらに別の本発明の目的は、低価格で信頼性の高い、より高機能の印刷ヘッドを提供することである。
【００１５】
本発明の一特徴に係る連続式インクジェット印刷装置はノズルアレイを含み、このノズルアレイの部分により長さ方向が規定される。ノズルアレイに関連してインク滴形成機構が配置される。このインク滴形成機構は、第１の状態での動作によってある経路に沿って移行する第１の体積のインク滴を形成し、第２の状態での動作によって該経路に沿って移行する第２の体積のインク滴を形成する。また、この経路に沿って移行するインク滴に力を加えるシステムが設けられる。この力は、第１の体積のインク滴を長さ方向に沿って相互に回転させて、該第１の体積のインク滴を前記経路から分岐させるような方向に付加される。
【００１６】
本発明の別の特徴に係る連続式インクジェット印刷ヘッドから放出されるインク滴を回転させる方法は、ある経路に沿って移行する第１の体積のインク滴の形成、前記経路に沿って移行する第２の体積のインク滴の形成、第１の体積のインク滴の前記経路からの分岐、および第１の体積のインク滴の相互回転、の各過程を含む。
【００１７】
本発明の別の特徴に係るインク滴の移動方法は、ある経路に沿って移行する第１のインク滴の形成、前記経路に沿って移行する第２のインク滴の形成、第１のインク滴の前記経路からの分岐、および第１のインク滴に対して相対的に回転させて前記経路から第２のインク滴を分岐、の各過程を含む。
【００１８】
本発明の別の特徴に係る連続式インクジェット印刷装置はノズレアレイを含む。ノズルアレイに関連してインク滴形成機構が配置される。このインク滴形成機構の動作により、ある経路に沿って移行する第１のインク滴ならびに前記経路に沿って移行する第２のインク滴が形成される。また、この経路に沿って移行する第１および第２のインク滴に力を加えるシステムが設けられる。この力は、第１および第２のインク滴が前記経路から分岐するような方向に加えられる。少なくともシステムの一部は、前記経路方向の力を減衰させ、それにより第２のインク滴が経路から分岐する際に第１のインク滴に対して相対的に回転するように構成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本説明は、本発明に係る装置の一部を形成する、もしくは直接的に連動する、構成要素に関するものである。特に図示または記載されていないが、これらの構成要素は当業者に周知の種々の形をとり得ることは明らかである。
【００２０】
図２乃至図４に、本発明を包含する装置１０を模式的に示す。説明上装置１０は模式的かつ縮尺化せずに示してあるが、本発明の好適な実施形態の構成要素の特有の寸法および相互接続状態は当業者が容易に判定し得るものである。インク源１４から供給される圧縮インク１２は、印刷ヘッド１８のノズル１６を通して放出されて、作動流体のフィラメントを形成する。一般に、ノズル１６は、印刷ヘッド１８に形成されたインクキャビティに重畳した、印刷ヘッド１８のメンブレン内に形成される。インク滴形成機構２２（例えばヒーター、圧電アクチュエータ他）が種々の周波数で選択的に作動し、作動流体２０のフィラメントは、選択インク滴（２６および２８の一方）流と非選択インク滴（２６および２８の他方）に分解される。インク滴２６，２８は各々所定の体積および質量を有する。各インク滴２６，２８の体積および質量は、コントローラ２４によって制御された、インク滴形成機構２２の作動周波数に依存して定まる。
【００２１】
インク滴偏向システム３２から加えられる力がインク滴流２５に作用して、インク滴２６，２８を各インク滴の体積および質量に応じて（角度Ｄだけ）偏向させる。したがって、力３０を調整して選択インク滴２６（大寸インク滴）を受像体Ｗに衝突させ、一方非選択インク滴２８（小寸インク滴）を、偏向角Ｄによって概括的に示したように、ガター３４内に向けて偏向させて後続利用のために再生することができる。あるいは、選択インク滴２８（小寸インク滴）が受像体Ｗに衝突し、一方非選択インク滴２６（大寸インク滴）がガター３４に衝突するように装置１０を構成することもできる。システム３２は、正の圧力源または負の圧力源のいずれも具備可能である。通常、力３０の方向は、インク滴流２５に対してある一定の角度をもち、正または負のいずれのガス流であってもよい。ガスとして空気、窒素他がある。
【００２２】
図５乃至図７に、偏向システム３２、および受像体に印刷された印刷インク滴３８の形成パターン３６の模式的上面図を示す。基準線４０は、印刷インク滴の低速方向での基準点からの変位を表すものである。図５では、システム３２の端４２が基準点となり、システム３２の少なくとも一部はノズル列に実質的に平行に設置され、力３０の方向はノズル１６から放出されるインク滴に直交する方向である。あるいは、（図６に示すように）印刷インク滴が（図６の下向きに）基準線４２に対して変位するように力３０を第１の変化方向に変化させることもできる。また、（図７に示すように）印刷インク滴が（図７における上向きに）基準線４２に対して変位するように力３０を第２の変化方向に変化させることもできる。
【００２３】
図８および図９に、本発明の実施例となる第１の実施形態を示す。システム３２中の部分４８は、複数の制御ベーン４４を備えて構成され、このベーンによって、（図８に示すようにシステム３２の端４２に整列した）第１の方向および（図９に示すようにシステム３２の端４２から角度の付いた）第２の方向に力３０の方向が制御される。図８の制御ベーン４４の整列方向はノズル列１２２に直交しているのに対し、図９の制御ベーン４４の整列方向は可変であって通常は直交していない。図９における、生成した印刷インク滴３８は、制御ベーン４４に角度をもたせたことによる力３０方向の変化により、ノズル列の方向に沿って（低速スキャン方向１３２に）変位している。制御ベーン４４は公知のＭＥＭＳ技術を用いて作製される。また、制御ベーン４４は種々の公知材料で作製することができる。例えば、制御ベーン４４は、各制御ベーンの終端に配置された共通支持ポイント４６を中心に回転する微小金属片で作製することができる。また、公知のコントローラを用いて、適当な角度で適当な一定時間制御ベーン４４に角度を付けることができる。
【００２４】
各スキャンがある一定方向に向けられた力３０を受けている状態で、印刷ヘッド１２０を高速スキャン方向１２８に次々にスキャンして印刷することにより、図１０および図１１に示すように、印刷ヘッドまたは受像体の機械的な変位を要することなく、変位インク滴４３と非変位インク滴４５とをもつ印刷インク滴３８の生成パターン３６を得ることができる。図１０では、インク滴３８は、１スキャン毎にノズル間の距離の１／２だけ変位している。図１１では、インク滴３８は、ノズル間の距離の１／２よりも一定距離長く変位している。一般に、有用な変位として、ノズル間の距離の単分数の倍数がある。例えば、図１１では、インク滴の変位をノズル間の距離の２／３にして、次々に変位するスキャンによって追加されていく均等間隔のインク滴でスキャンラインが埋められていくようにされている。また、有用な変位として、ある特定状況毎の判断基準に基づく、１より大きい単分数の倍数（例えば５／４など）および／または１／２より小さい単分数の倍数（例えば１／６など）等がある。この二つの例における一定間隔のインク滴で１ラインを埋めるのに必要なスキャン数は、インクジェット印刷業者に明らかなようにそれぞれ４および６である。
【００２５】
ベーン４４の安価な作製方法として、ニッケル、ニッケル−鉄合金、またはパーマロイなどの公知の合金等の金属を、厚手のポリマーフィルムのＸ線パターニングによって画定されたベーン状の開口に電解鋳造する手法があり、この手法はマイクロファブリケーション業界でＬＩＧＡ法と呼ばれている。複数のベーン４４は、電解鋳造されたブリッジ４７によって併せて取り付けられ、十分な薄さを有して撓曲することで、図８および図９の点線４７で各ベーン４４の上側に示したようにベーン４４が上下の面において角度をもち、その結果全ベーン４４が一緒に動くようになっている。ベーン４４は、パーマロイなどの磁性金属で作製されて、各ベーン４４と等間隔の磁極をもつ磁石からの磁界印加により角度が付くようになっている。またベーン４４は、システム内部分４８の上方、またはその側面、またはその前部近傍のブリッジ４７に設置される。あるいは、サーボモータによってアームがベーン４４に機械的に接触するようにすることもできる。インク滴の位置は、印刷の前後いずれであっても、ＣＣＤカメラによって簡単にモニタされ、モニタ後フィードバックループにおけるコントラーラのプログラミングによりベーンが調整され、所望のインク滴位置が得られるまで磁界が変化させられる（またはサーボモータが作動される）。機械設計の分野で明らかなように、ベーンの作製およびその作動については多くの別方法があり得る。例えば、ベーン４４を導電性プラスチック材料を素材とした射出成型によって作製し、システム内部分４８に設けられた付加的な差し込みベーンセットへの静電的引き寄せによってベーン位置を制御することができる、あるいはベーン４４を圧電材料で作製してその材料に通電することによりベーン４４に角度を付けることができる。
【００２６】
図１２および図１３に、本発明の第２および第３の実施形態を示す。この場合も、制御ベーン４４によって力３０を再指向させることにより印刷インク滴の位置が変化させられる。この実施形態では、システム３２の少なくとも一部４８は、あるスキャン時に整列して、次のスキャン時に高速スキャン方向に対する角度をもつようになっている。図１２では、部分４８は長方形であって、任意の公知の装置および方法を用いてノズル列１２２に対して相対的に回転させられる（参照数字５０で示す）。部分４８の回転に伴い、部分４８の端からノズルまでの距離は次第に変化して印刷インク滴の変位を生じさせる。図１３では、部分４８は台形形状をしており、それにより部分４８の端からノズル列までの距離は部分４８の端沿いに常に一定であるようにされている。実際には、印刷インク滴の偏向量は、部分４８からのインク滴の距離には左程著しくは影響されない（または依存しない）ことが明らかにされている。例えば、インク滴が、部分４８が相互作用する距離Ｌ（図２における１ｍｍの縦方向の寸法）を横切った後では、部分４８からのインク滴の距離が１ｍｍ変化することによって生じるインク滴偏向の変化は２０μｍより小さい。したがって、台形の形状は、極度に正確でかつきわめて均一なインク滴の移動が所望される場合のみ必要になる。
【００２７】
部分４８は、コントローラ２４から供給される信号に基づいて市販の回転サーボモータにより回転させられる。コントローラ２４は、印刷の前後いずれにおいても、ルックアップテーブルを用いてある所望の印刷インク滴の変位またはインク滴の位置を得る上で必要な信号を決定する。このことはＣＣＤカメラを用いて簡単にモニタされ、モニタ後フィードバックループにおけるコントローラ２４のプログラミングにより回転度が調整され、所望のインク滴位置が得られるまでサーボモータへの信号が変化させられる。図１３に示すように、システム内部分４８がノズル列１２２に平行に保持された場合は、サーボモータを用いてシステム内部分４８の側壁４９，５１を回転させることにより部分４８が回転させられる。ただし、システム内部分４８の側壁４９，５１はシステム内部分４８の上面および下面を機械的に滑動できることが必要である。本実施例では、（図１３に示すように）側壁４９，５１の右端の位置を固定し、前記上面および下面は側壁４９，５１を越えて延在するように作製して、それにより側壁４９，５１がある角度に回転して上下のエアチューブ面に沿って滑る時、側壁４９，５１がシステム内部分４８の上面および下面の端からはみ出ないようにされている。
【００２８】
図１４に本発明の別の実施形態を示す。この実施形態は、印刷インク滴を低速スキャン方向に高速または周期的に移動させることが所望される場合に特に適している。図１４では、制御ベーン４４をもつシステム内部分４８は、（低速スキャン方向等における）（基準線４２に対して整列した）第１の方向５２および（基準線４２に対してオフセットした）第２の方向５４を交互に変位する。これにより、印刷インク滴３８を第１および第２の方向に一致した方向に移動させる、力３０のフローパターンが生成される。図１５は、受像体スキャン方向６０に動く、受像体５８上の印刷インク滴３８のライン５６を示しており、この場合各インク滴は（図３の）ノズル列１２２中のノズル１６から同時に放出される。印刷インク滴のラインは、低速スキャン方向のシステム内部分４８の変位速度に比例して変位している。印刷インク滴の変位距離はシステム内部分４８の移動距離に一致する。ただし、システム内部分４８の移動は、部分４８がノズル列６２の終端位置のノズル１６を越えないように行われる。このため、システム内部分４８の力３０によって、ノズル列１２２の終端位置のノズル１６から放出されるインク滴が散逸することはない。
【００２９】
図１５に示すように、システム内部分４８は、コントローラ２４から供給される信号に基づいて市販のリニアサーボモータにより移動させられる。コントローラは、印刷の前後いずれにおいても、ルックアップテーブルを用いてある所望の印刷インク滴の変位またはインク滴の配置に必要な信号を決定する。このことはＣＣＤカメラを用いて簡単にモニタされ、モニタ後はフィードバックループにおけるコントローラ２４のプログラミングによって移動度が調整され、所望のインク滴配置が得られるまでサーボモータへの供給信号が変化させられる。
【００３０】
上述の実施形態では、印刷ヘッド１２０を動かすことなく、ノズル列から放出されたインク滴のパターンをノズル列１２２に平行な方向に移動させる装置および方法が開示された。インクジェット印刷においては、ノズル列から放出された印刷インク滴のインク滴ラインとしての受像体端に対する回転を精密に制御することも有用である。インク滴ラインの回転の制御は、（印刷ヘッド他に対する）受像体の位置合わせの問題に対処して像アーティファクトを防止する上で役立つ。この位置合わせ上の問題として、受像体の初期位置不整合、高速スキャンの間または高速スキャン後の印刷ヘッドの移動の間に生じる若干の位置不整合などがある。ロール送給式プリンタでは、特に受像紙が印刷領域を滑動または移動する際に、若干の角度の不整合が生じやすい。人間の眼は、印刷インク滴列の受像体端部に対する相対的な角度回転から生じる像アーティファクトに極度に敏感であるために、この位置合わせ上の問題は印刷分野において重要である。
【００３１】
図１６に、システム内部分４８および受像体上の印刷インク滴３８のパターン３６の模式的上面図を示す。一般に、パターン３６は、ノズル列１２２の各ノズル１６が同時に印刷インク滴を放出する場合に生じる。印刷インク滴パターン３６は、通常の印刷時には（図１に示した）受像体端１３６に直交して整列している。受像体端１３６は（非直交整列や傾きなどの）不整列を生じることがある。このことは、例えば、受像体の移動方向に若干のエラーがある場合に発生し、前記エラーは、周期的に受像体が移動させられる方式のプリンタ（印刷時に受像体がロールから解かれていくロール送給式プリンタなど）において発生する。
【００３２】
図１７を参照すると、受像体端の不整列を補正するために、システム内部分４８は長方形断面６４（図１６）から台形断面６６に機械的に変形されている。この変形は、弾力性側面部材６８によってシステム内部分４８に機械的力６７を加えることにより行われる。システム内部分４８の変形により、力３０のフローが減衰してインク滴の偏向が少なくなる。図１７に示すように、システム内部分４８は左側が変形されている。したがって、左側における印刷インク滴３８は、力３０の低下に伴って偏向度が低下している（参照数字７０で一括して示す）。力３０はシステム内部分４８の右側では実質的に一定のままであるため（参照数字７０で一括して示す）、インク滴偏向度の低下は、ノズル列の右側に向かって順に配置されたノズルから放出されるインク滴毎に次第に減少している。生じたインク滴の印刷パターン３６は微小な角度で回転している。あるいは、右から左にインク滴を回転させてもよい。正確なシステム内部分４８の変形量および形状は、印刷インク滴が、不整列または傾いた受像体に精密に整列するように選択される。一般に、正確な変形は、インクジェット印刷業者に公知の、コンピュータによる力３０のモデリングを用いて計算される。この結果、印刷ヘッドまたは受像体のいずれも回転させることなく、インク滴を受像体端に対して回転させて整列させることができる。
【００３３】
システム内部分４８は、下向きの力が加わると簡単に圧縮する、（図１６に示す）コリゲーション(corregation)をもつベロー状の形をした側面部材６９で構成することもできる。このような力は、圧縮される側部近傍のシステム内部分の上部内面に取り付けられた、平面磁気コイル７１によって供給され、前記圧縮される側部は、システム内部分４８の下部内面に取り付けられた同様の平面磁気コイルセットの直上に位置している。電流は、コントローラ２４から両方のコイルセットを通って流れて、磁気の作用によりエアチューブの上面を引き下げる。コントローラ２４は、印刷の前後いずれにおいても、ルックアップテーブルを用いてある所望の印刷インク滴の変位またはインク滴の配置に必要な電流を決定する。このことはＣＣＤカメラを用いて簡単にモニタされ、モニタ後フィードバックループにおけるコントローラ２４のプログラミングにより移動度が調整されて、所望のインク滴配置が得られるまで電流が変化させられる。あるいは、第２のベロー側壁７３を第１のベロー側壁のごく近傍に設置してもよい（図１６中の点線で示す）。この場合、側壁６９および７３の間の開放端をラテックスなどのフレキシブルな材料を用いて大気からシールした後、側壁６９，７３間の空間を真空に引いてベローを折り込み、システム内部分４８を圧縮する。
【００３４】
図１８に、図１６および図１７に示した本発明の第２の実施形態を示す。図１８において、力３０は、力３０のフロー抵抗が高まるように制御ベーン４４対の部材間の角度７２を変化させることにより、システム内部分４８の左側で減衰される。制御ベーン４４は、共通支持ポイント４６を中心に回転する微小金属片を素材として公知のＭＥＭＳ技術を用いて作製される。力３０のフローのシステム内部分４８の左側での減衰に伴い、左側に相当する印刷インク滴３８の偏向度は右側においてよりも少なくなっている。あるいは、右から左にインク滴を回転させることもできる。この結果、インク滴の印刷パターン３６は、印刷ヘッドまたは受像体を動かすことなく、所定の角度で回転する。
【００３５】
ベーン４４は、導電性プラスチック材料を素材としてベーン４４の各々を射出成型することにより作製される。成型体は、ベーン４４を縦に貫通してさらに該ベーンの頂部および底部の先まで延びたロッド部分４５を含んでいる。このロッドの位置を図１８のベーン４４の上面図中の参照数字４５で示す。ロッド４５はベーンの中心から離れて設置され、後述の静電力により選択的にベーンを回転させるようになっている。各ベーン４４のロッド４５は、システム内部分４８の上面および下面内の設置用孔内にセメント付けされて、ロッド４５を捻ることによりベーン４４が該ロッド上で回転するようにされる。システム内部分４８の上面または下面にパターン形成された薄膜導電体が、各設置用孔の位置で各ベーン４４に電気的に接触している。コントローラ２４をプログラミングして各ベーン４４に選択的に制御電圧を加え、それにより静電引力によってベーン４４の角度位置が二つずつ対で制御されるようになっている。ベーン４４に印加される典型的な制御電圧パターンは、図１８に示した各ベーン位置毎の正負の電圧からなる。静電気学の分野で明らかなように、静電引力は、逆極性に帯電したベーンの場合に生じ、同極性に帯電したベーン対間には引力は発生しない。コントローラ２４は、印刷の前後いずれにおいても、ルックアップテーブルを用いてある所望のベーン４４の角度変化またはインク滴の配置に必要な電圧を決定する。このことはＣＣＤカメラを用いてモニタされ、モニタ後フィードバックループにおけるコントローラ２４のプログラミングにより前記角度変化が調整されて、ベーン４４に印加される電圧の振幅が変化させられる。
【００３６】
図１９および図２０に、図１６および図１７に示した本発明のさらなる実施形態を示す。図１９および図２０では、シェープト(shaped)リストリクタ７４（図１９では長方形、図２０では台形）の設置により力３０が減衰される。リストリクタ７４は、力３０のフロー中への浸透度およびフロー方向沿いの長さに比例して抵抗力３０を高める。リストリクタ７４は機械的に可動するブロックからなり、システム内部分４８に関連した位置（部分４８中の窪んだ領域内等）を基準として、印刷インク滴パターンの回転が所望された時に力３０のフロー中へと位置を動かされる。図１９に示したリストリクタ７４の上面形状は台形であり、力３０のより一層の低減を助長する上で好適な形になっている。また、図２０に示したリストリクタ７４の上面形状は長方形であり、力３０のフローを過度に減衰させない上で好適な形になっている。力３０のフローがシステム内部分４８の左側で減衰するのに伴い、左側に対応する印刷インク滴の偏向度は右側においてよりも少なくなっている。あるいは、右から左に回転させることもできる。この結果、インク滴の印刷パターンは、印刷ヘッドまたは受像体を動かすことなく、所定の角度で回転する。
【００３７】
エアフローリストリクタ７４は、端部がシステム内部分４８の上部内面に取り付けられた、弾力性のメンブレンで好便に作製される。リストリクタ７４のメンブレンは、システム内部分４８の上部内面沿いに走って、ある所定位置でシステム内部分４８の上面から出ている、細管に気体連通されることにより空気膨張される。前記所定位置は、システム内部分４８の支持体または受像体の機構上の妨げとならないように選択される。細管は、コントローラ２４によって開閉されるバルブを通して圧縮空気源に接続されている。膨張時のリストリクタ７４の形状は、空気圧、およびシステム内部分４８の上部内面に取り付けられた弾力性メンブレン表面の任意の点からの該メンブレンの距離によって決定される。上面が長方形で、周囲部分のみがシステム内部分４８の上部内面に取り付けられたメンブレンは図１９に示すような形に膨張する。上面が台形のリストリクタ７４は図２０に示すような形に膨張する。コントローラ２４は、印刷の前後いずれにおいても、ルックアップテーブルを用いてある所望の印刷インク滴の変位またはインク滴の配置に必要なバルブ開放度合を決定する。その後、フィードバックループにおけるコントローラ２４のプログラミングにより移動度が調整される。
【００３８】
図２１および図２２に、図１６および図１７に示した本発明の別の実施形態を示す。図２１において、力３０のフローは、制御機構７６を、力３０と相互作用するように設置することにより減衰されている。制御機構７６は、（図２２に示すような）少なくとも一つの調整可能なカンチレバー（片持ち片）７８を備えている。各カンチレバー７８は、個々に力３０中に延び（あるいは曲がり込み、もしくは押し込まれ）、各カンチレバー７８の浸透度および力３０のフロー方向沿いの制御機構７６の長さに応じて前記フローを制限する。制御機構７６は、当業者に周知のＭＥＭＳ技術を用いて作製される。例えば、制御機構７６に導電体を組み込み、各カンチレバー７８を、フォトリソグラフィによって細長い薄板形にパターニングされたアルミニウム薄膜で形成することができる。前記薄板は、カンチレバー７８に電圧を印加することにより静電力で引き寄せられる。電圧無印加の場合は、各カンチレバー７８は、自身の内部応力によって伸張して制御機構７６から離れるように設計されている。あるいは、各カンチレバー７８はバイメタル片であってもよく、このバイメタル片は、片を貫通または片の長さ方向に流れる電流によって加熱されると反り上がるようにされる。このこともまた当業者に周知である。典型的には、図１９に示した制御機構７６は上面形状が長方形になっている。しかしながら、カンチレバー７８が個別に制御される限り、制御機構７６を長方形にする必要はない。力３０のフローのシステム内部分４８の左側での減衰に伴い、左側に対応する印刷インク滴の偏向度は右側よりも小さくなっている。このため、インク滴の印刷パターンは、印刷ヘッドまたは受像体を動かすことなく、所定の角度で回転する。
【００３９】
ある特定のカンチレバー７８に電圧を印加すると、そのカンチレバー７８は収縮状態から展伸状態に移行する。本発明に係るシステム内部分４８中を通る気流を制御するために、コントローラ２４からの複数の電圧信号の印加によって、制御機構７６表面の各カンチレバー７８の位置が調整される。電圧は、システム部分４８の上部内面に作製された、複数の電気的リードを通じて制御機構７６に伝えられる。このリードは、前記上部内面に沿って延びており、ある所定位置で該上面を貫通してシステム内部分４８外に出てコントローラ２４に通じるようになっている。前記所定位置は、リードがシステム内部分４８の支持体または受像体の機構的な妨げとならないように選択される。
【００４０】
カンチレバー７８は小形であるため、力３０を効率よく制御するためにきわめて多くのカンチレバーを備える必要がある。このため、例えば１００以上といった多数の電気的リードを設ける必要がある。半導体パッケージング製造業界で公知のバンプボンディングなどの手法により、システム内部分４８内で上記多数の電気的リードに制御機構７６を取り付けることができる。コントローラ２４はルックアップテーブルを用いて、所望の印刷インク滴の変位を得る上で十分な力３０の制御に必要な電圧値を決定する。あるいは、印刷の前後いずれにおいても、インク滴の位置はＣＣＤカメラを用いて簡単にモニタされ、モニタ後フィードバックループにおけるコントローラ２４のプログラミングにより回転度合が調整され、所望のインク滴位置が得られるまでカンチレバーへの印加電圧およびそれによるカンチレバーの位置が変化させられる。コントローラ２４からの多数の電圧出力により、きわめて高精度にシステム内部分４８内の力３０のフローを制御することができる。
【００４１】
好適な発明の実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明の範囲内で種々の変形および修正があり得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 受像体上をスキャンする先行技術のインクジェット印刷ヘッドを示す図である。
【図２】 本発明を包含した装置の模式的断面図である。
【図３】 本発明を包含した装置の模式的断面図である。
【図４】 本発明を包含した装置の模式的断面図である。
【図５】 図２の装置の一部および生じた印刷インク滴パターンを示す模式的上面図である。
【図６】 図２の装置の一部および生じた印刷インク滴パターンを示す模式的上面図である。
【図７】 図２の装置の一部および生じた印刷インク滴パターンを示す模式的上面図である。
【図８】 本発明に基づいて作製された図５乃至図７の装置部分および生じた印刷インク滴パターンを示す模式的上面図である。
【図９】 本発明に基づいて作製された図５乃至図７の装置部分および生じた印刷インク滴パターンを示す模式的上面図である。
【図１０】 図８および図９の装置により形成された印刷インク滴列を示す図である。
【図１１】 図８および図９の装置により形成された印刷インク滴列を示す図である。
【図１２】 図８および図９の装置の別の実施形態を示す模式的上面図である。
【図１３】 図８および図９の装置の別の実施形態を示す模式的上面図である。
【図１４】 第１の位置およびオフセットされた第２の位置間を移動する、図８および図９の装置の別の実施形態を示す模式的上面図である。
【図１５】 図１４の印刷ヘッド用の受像体に印刷されたインク滴のパターンの時刻歴を示す図である。
【図１６】 図８および図９の装置の別の実施形態を、生じた印刷インク滴パターンと共に示す模式的上面図および断面図である。
【図１７】 図１６の実施形態を、生じた印刷インク滴パターンと共に示す模式的上面図および断面図である。
【図１８】 図１６の別の実施形態を、生じた印刷インク滴パターンと共に示す模式的上面図および断面図である。
【図１９】 図１６の別の偏向システムを、生じた印刷インク滴パターンと共に示す模式的上面図および断面図である。
【図２０】 図１９の別の実施形態を示す断面図である。
【図２１】 図１６の別の実施形態を、生じた印刷インク滴パターンと共に示す模式的上面図、側面図および端部の断面図である。
【図２２】 図２１に示した実施形態の制御部の表面を示す図である。
【符号の説明】
１０ 連続式インクジェット印刷装置、１２ インク、１６ ノズル、１８ 印刷ヘッド、２２ インク滴形成機構、２４ コントローラ、２６，２８ インク滴、３０ 力、３２ インク滴偏向システム、３６ 印刷インク滴パターン、３８ 印刷インク滴、４３ 変位インク滴、４４ 制御ベーン、４５ 非変位インク滴、４６ 共通支持ポイント、４８ システム内部分、４９，５１ 側壁、６０ 受像体スキャン方向、６４ 長方形断面、６６ 台形断面、６８ 弾力性側面部材、６９ ベロー側壁、７１ 平面磁気コイル、７３ 第２のベロー側壁、７４ リストリクタ、７６ 制御機構、７８ カンチレバー、１２０ 印刷ヘッド、１２２ ノズル列、１２４ 印刷ヘッド長、１２８ 高速スキャン方向、１３０ 受像体移動方向、１３２ 低速スキャン方向、１３４ ノズル間隔。

Claims (1)

1. ノズルアレイであって、前記ノズルアレイの部分が長さ方向を規定するノズルアレイと、
   前記ノズルアレイに関連して設置されたインク滴形成機構であって、前記インク滴形成機構は、第１の状態での動作により所定の経路に沿って移行する第１の体積の選択インク滴を形成すると共に、第２の状態での動作により前記経路に沿って移行する前記第１の体積とは異なる第２の体積の非選択インク滴を形成するインク滴形成機構と、
   前記選択インク滴および前記非選択インク滴の両方に偏向力を加えるシステムであって、前記偏向力は、前記選択インク滴が受像体行きの経路に沿って移行し、前記非選択インク滴がガター行きの経路に沿って移行するように、前記ノズルアレイと前記ガターとの間で、前記所定の経路に実質的に直交する方向に加えられるシステムと、
   前記ノズルアレイの一方端からの前記選択インク滴が、前記ノズルアレイの他方端からの前記選択インク滴よりも少ない程度で偏向され、これにより前記ノズルアレイの各ノズルから同時に放出されたインク滴により形成される印刷パターンが前記ノズルアレイに対して所定の角度で回転するように、前記ノズルアレイと前記ガターとの間の偏向力を制御する手段と、
   を含むことを特徴とする連続式インクジェット印刷装置。

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