JP4309957B2 - インク液滴を制御する装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式印刷の分野に関する。特に、レシーバに印刷されるインク液滴滴下時のエラーにより生じる、人為結果画像の修正、および高画質印刷実現のための、インク液滴のレシーバへの誘導方法に関する。

インクジェット式印刷の分野では公知であるが、印刷画像品質は、一部の印刷インク液滴が、その所望の印刷位置に滴下されなかったために悪くなるものである。インク液滴のこの種のミスプレイスメントは、例えば、それぞれのノズルの製造欠陥の結果、液滴が所望の放出角度とは異なる角度で放出される（すなわち方向付けミス）ため、特定のノズルから放出されるあらゆる液滴に、繰り返し起こる可能性がある。あるいは、方向付けミスは、ノズルの物理的変化またはノズルの環境変化により、１つ以上のノズルから放出される液滴のために、時おりランダムに起こることもある；例えば、ノズルの拡張使用により、特定ノズルの加熱が長くなることにより、もしくは、特定微粒子がそのノズルを通ることにより、生じる変化などがある。さらに、インク、インク内の不純物、およびノズル表層間の制御困難な相互作用は、本技術でよく知られたランダムな変化を構成する。ノズルの表面張力が、放出液滴に、ランダムな方向付けミスを生じさせることもある。液滴放出角度のランダムな変化は、さらに、ノズル近傍の抑制不能な気流により生じることもある。

特定ノズルの液滴放出角度での反復的もしくは一貫した変化は、液滴配置修正の１つ以上の手段を用い、変化の程度を測り、さらにそれを修正することにより、制御可能であることが開示されている。例えば、２０００年６月２日に出願された、ホーキンス（Ｈａｗｋｉｎｓ）他による、出願中の、米国特許出願番号０９／５８６０９９号、名称「放出インク液滴の方向付けミスの修正のための、プリントヘッドの永久変更（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｏｆａ ｐｒｉｎｔｈｅａｄ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｓ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｉｔｔｅｄ ｉｎｋ ｄｒｏｐｓ）」では、ノズルの幾何学配置を永久に変える方法を開示し、参照している。しかしながら、液滴放出角度はプリントヘッドの寿命を変えてしまうため、ランダムな変化の制御はより困難なものであり、上述の修正手段は適用不可能である。この種の印刷補償は、可能であるならば、高価な測定装置により、全てのインク液滴が全ての所与のオリフィスを通過するかどうか測定することが必要であり、放出方向を修正するには、方向付けを逸した液滴を観察しなければならないので、少なくとも若干の液滴は、所望の印刷場所には印刷されないことになる。

液滴放出の方向修正の緩慢な変更変化の他のストラテジーは、ゼロックス社（Ｘｅｒｏｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、１９８０年１２月９日、ワレン（Ｗａｒｒｅｎ）による特許文献１、および、ＩＢＭに譲渡された、１９７５年４月８日、ロエフラー（Ｌｏｅｆｆｌｅｒ）他による特許文献２において開示されており、そこでは、放出されたインク液滴の位置を測り、理想的な方向から静電手段による変化を補償することが教示されている。

レーザーマスター社（Ｌａｓｅｒ Ｍａｓｔｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、エリクソン（Ｅｒｉｃｋｓｏｎ）による、１９９７年１月７日の特許文献３は、ドロップオンデマンド作動パルスの時間を、進めたり、遅らせたりすることにより、インク液滴配置の不正確さを正す電子手段を教示している。

ゼロックス社（Ｘｅｒｏｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、フィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ）他による、１９９３年１０月５日の特許文献４は、方向付けミスの程度の計測を必要とせずに、液滴方向付けミスを修正するために、１つ以上のノズル内の混入空気の除去を教示する。

ビューテク社（Ｖｕｔｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、デュフィールド他（Ｄｕｆｆｉｅｌｄ、ｅｔａ．）による、１９９０年４月３日の特許文献５は、印刷画像に所望の色密度を生じさせるために、空気圧を利用したドロップオンデマンド・インクジェット式プリンタを開示している。貯蔵槽のインクが、導管を通って進み、インクジェット式ノズルの端で、メニスカスを形成する。空気ノズルは、気流が、インク・ノズルの終端でのメニスカスを横切って流れるように配置され、その結果、インクは、ノズルから抜き取られ、レシーバ上に付着する微細な霧に細分化される。空気流は、導管を通り、圧電アクチュエータにより開閉される制御弁へと、一定圧力で導入される。弁に電圧が印加されると、弁が開き、空気が空気ノズル内を流れる。

補償を実現する他の技術は、特定の画像化ピクセルを印刷するための、複数の余分なノズルから、有利なインク液滴放出特性を有する、好適なノズルである、１つのノズルを選ぶことを含む。しかしながら、このタイプの余剰選択技術は、元々複雑なもので、プリントヘッド上に相当なスペースを必要とする。この種の方法も、コストを増加させ、および／または、生産性を減少させ、そして、再び、誤ったノズルは、余剰ノズルと交換するために監視しなければならないため、少なくとも、若干の液滴は、それらの所望の印刷位置以外の場所に印刷される。

シルバーブルック（Ｓｉｌｖｅｒｂｒｏｏｋ）による、１９９８年９月２９日の特許文献６は、方向付けミスの液滴を観察もしくは印刷を必要としない、液滴配置エラーの部分的修正手段を記載しており、それにより、液滴放出の方向について、真のランダム変化を修正可能である。この方法によれば、液滴を電界の方向へ引く強電解の使用は、ノズル表層の平面に対して垂直な線を引き、それにより、全てのノズルから放出される全ての液滴を、そのそれぞれの所望の印刷位置へと導くのを補助する。

米国特許第４，２３８，８０４号明細書 米国特許第３，８７７，０３６号明細書 米国特許第５，５９２，２０２号明細書 米国特許第５，２５０，９６２号明細書 米国特許第４，９１４，５２２号明細書 米国特許第５，８１５，１７８号明細書

特許文献１、特許文献２を採用した場合には、この種の静電屈折が、所望の方向へインクを導く目的で利用可能である一方で、本技術において周知のように、こうしたケースの静電屈折は、機械を複雑にしてしまう。また、このタイプの修正技術は、放出インク液滴の方向に、大きな変化を起こす場合には、概ね効果がない。

特許文献３を採用した場合には、この方法は、液滴放出方向に対して、水平垂直双方のインク液滴放出方向の変化を修正するわけではなく、プリントヘッド走査方向に限ったインク液滴調整に適している。さらに、始動パルスは一般の時計に基づくこともあるため、全てのプリントヘッド回路が、容易に、個々のインク液滴始動時間の制御に適合可能だというわけでない。また、液滴滴下ミスは修正のために監視しなければならないため、少なくとも、若干の液滴は、それらの所望の印刷位置以外の場所に印刷される。

特許文献４を採用した場合には、混入空気が、インク液滴の放出方向の変化を引き起こすことは、従来技術において周知であるにもかかわらず、多くのメカニズムのうち変化が生じているのは１台だけである。

特許文献５を採用した場合には、電圧が除去されると、弁が閉じて、空気は空気ノズル内を流れない。レシーバ上のインクの所望密度が、気流のパルス幅を変化させることにより、印刷ピクセル領域の中で平均して変化可能である一方で、メニスカス上の多くの場所から、同様に生成される液滴は、まちまちの大きさで、多くの異なる角度で放出され、単一ピクセルのみを印刷する場合であっても、空気メニスカス相互作用の当業者により認知可能であるように、気流の乱れ、および、液滴をメニスカスから引き離す作用のため、レシーバ上の様々な場所に落ちてしまう。液滴の正確な位置を考慮するなら、単一ピクセルを２つ印刷しても、同等のものとなることはない。その上、気流は繰り返しオン・オフを繰り返さねばならず、その結果、安定した、平衡気流は決して生成されることはない。

特許文献６を採用した場合には、全ての液滴が、そのそれぞれの所望の印刷位置へと導かれるので、それらが方向付けミスを受けていても、受けていなくても、電界は自動的に、結果として方向付けミス、ランダム、もしくは固定的なものとなる、あらゆる種類の液滴配置エラーを修正する。しかしながら、シルバーブルック（Ｓｉｌｖｅｒｂｒｏｏｋ）の電界は、その目的を効果的に達成するために、非常に大きなものであり、従って望まれていない電気アークを生成することになる。

このように、印刷生産性およびコストでの不利益を受けることなく、印刷品質に対して有利な、さらには、液滴放出過程を混乱させずに、繰り返し予想可能な形で、印刷に要求される正確な位置へ液滴を配置することができる、インク液滴放出角度のランダムな方向付けミスを含んだ、インク液滴配置エラーの修正を実現する、インクジェット式プリントヘッド装置および操作方法を提供することが望まれている。

本発明は、液滴放出角度のランダムな方向付けミスを含む、液滴配置エラーを修正する、インクジェット式プリントヘッド装置および操作方法を提供するものである。この種の方法は、液滴放出方向を測る必要がなく、効果的に達成される。

本発明は、液滴軌道に沿ってインク液滴を放出する複数のノズルを有し、レシーバ上へインク液滴を印刷するインクジェット式プリンタに、逸れ出たインク液滴の制御装置を提供することにより、上述された課題の１つ以上を克服することに向けられ、以下のものを含む：ａ）一部の液滴軌道に沿って位置する不均一な気流パターンを生成するよう配置された、少なくとも１つの気流チャンネル。ここで、不均一な気流パターンが、放出インク液滴のレシーバ上への印刷時のエラーを補償するように、装置は、多数のノズルの近傍、およびレシーバの前に設置される。およびｂ）気流チャンネルの可動空気のための手段；そして、レシーバ上の所望の印刷場所へ、印刷インク液滴を印刷する方法を提供することにより、ａ）印刷インク液滴を導く気流ガイドチャンネルを提供するステップ、ｂ）インク液滴をプリンタ・ノズルから放出するステップ、ｃ）インク液滴のいかなる初期方向付けミスにも関係なく、逸れ出たインク液滴を、レシーバ上への配置前に、自動的に修正するために、不均一な気流が気流チャンネルを通るように方向付けするステップ、および、ｄ）修正インク液滴をレシーバ上へプリントするステップを含む。

本発明の１つの特徴は、最初に所望の方向とは別方向に放出された液滴の軌道が、ノズルからレシーバまで飛行する十分な時間を通して、連続的に修正されることである。

本発明の有利な他の特徴は、装置および方法が、滴下ミス液滴を方向づけし直すために、エネルギー消費手段を必要としないことである。

本発明のさらなるもう１つの効果は、装置および方法が、連続およびドロップオンデマンド放出装置を含む、様々なタイプの液滴放出装置に、利便的に適用可能なことである。

本発明のさらなる別の効果は、ノズルからレシーバへの距離を、他の方法で可能な距離よりも大きくとれることである。

本発明のさらなる効果は、本発明のコストが、プリントヘッド・ノズルの数によって実質的に増加することがない点である。本発明の上記および他の目的、特徴、および効果は、以下の説明および図面を参照することにより、より明瞭となろう。図に共通な同一要素を示すために、ここでは、同じ参照番号が使われている。

本発明の目的は、放出ノズル上に密接に並置された液滴軌道ガイドを備えたプリントヘッドを用いて達成される；液滴軌道ガイドは、放出液滴の角度、サイズおよび速度に関係なく、この種のあらゆる液滴が、レシーバ上の所望の印刷位置に向かってずれるように、所与のノズルから放出される液滴の角度を変えるために構成される、不均一な空気流を提供する。

密接に並置した、液滴軌道ガイドは、あらゆる液滴の軌道変更を補助するパターンで、空気が流れようにする、気流チャンネルアレイから成ることが、好ましい；結果として生じる軌道変更により、液滴は、放出角度に関係なく、さらに、起こり得る方向付けミスのための液滴測定を必要とせずに、所望の位置に落下することになる。

気流チャンネルは、気流チャンネルの選択部分へ空気圧を印加する、固体表層により形作られることが好ましい。あるいは、気流チャンネルは、固体表層の近くで、高気気流速度の気流パターンを生成する、可動固体表層を含む。ランダムな液滴方向付けミスの制御に効果的な１つのストラテジーは、ホーキンス（Ｈａｗｋｉｎｓ）他によって出願中の、米国特許出願番号０９／６９６５３６号および米国特許出願番号０９／６９６５４１号において開示されており、方向付けミス液滴監視結果に応答して、逐一放出液滴の方向を変える手段が記載されている。

出願中の米国特許出願番号０９／７５０９４６号、（ジーンマリー（Ｊｅａｎｍａｉｒｅ）他）、米国特許出願番号０９／７５１２３２号、（ジーンマリー（Ｊｅａｎｍａｉｒｅ）他）、および米国特許出願番号０９／７５１４８３号、（シャルマ（Ｓｈａｒｍａ）他）は、異なるサイズの液滴を分離し、印刷に使う液滴と、ガターまたはキャッチャーにより途中で捕らえられる液滴とを区別する形で、空気流を使用する方法を開示している。気流が、印刷用および非印刷用液滴の空間分離に効果的であるにもかかわらず、その大きさが正確に制御されない場合、印刷液滴は方向付けエラー、および、それに続く所望しない位置への印刷を引き起こしかねない。出願中の米国特許出願番号０９／７５１４８３号、（シャルマ（Ｓｈａｒｍａ）他）で開示される装置では、放出時に方向付けミスを受けた液滴は、結果として、レシーバ上での印刷液滴の滴下ミスとなり、開示された気流がない場合の類似した方向付けミスにより生じる滴下ミスと比較すると、誇張された量になる。

出願中の米国特許出願番号０９／８０４７５８号（ホーキンス（Ｈａｗｋｉｎｓ）他）では、熱ステアリングを用いて同一気流を有する、大きな、および小さな液滴を切り離す、プリンタの液滴方向付けミス修正方法が開示されている。しかしながら、この方法に従うと、液滴滴下ミスは、修正されるために再び監視されなければならないため、少なくとも若干の液滴は、それらの所望の印刷場所以外の場所に印刷されることになる。

図１は、レシーバ２５に印刷する液滴を放出するプリントヘッド上面１５に、ノズル１０を装備した、従来技術のインクジェット式プリンタ５の一部分を示す。液滴軌道２０は、ノズル１０の少なくとも近傍で、プリントヘッド上面１５に対して垂直となる、理想的な軌道として示される。本技術において公知であるように、ノズルから放出された液滴の、実際の軌道が変化する可能性は、ノズルの配置、ノズルの清浄度、ノズル範囲内の空気の吸水度、周囲の気流、プリントヘッドの振動、その他に依存する。理想的な軌道からの液滴軌道の変化は、プリントヘッド上面での、液滴放出初期方向の変化に起因することが最も多い。軌道は、時間とともに、各ノズルで一貫して変化するか、もしくは、所与のノズルに対して変化することもある。このように、変化は、組織的な形でも、ランダムな形でも起こりうる。ランダムな変化は、次の液滴の放出までの時間と同等、もしくはより早い時間尺度で起こる。

実際の液滴軌道における、理想的な液滴軌道からの変化により、レシーバ上での印刷液滴の位置が、所望の位置からずれてしまう結果を導く。位置がずれた場所に印刷された液滴は、図２に示されており、それは、図１の上面図にあたる。図２の液滴が、すべて理想的な軌道に沿って動いていたならば、プリントヘッドが平面プリントヘッドの上面を持ち、直線上に規則正しく間隔を置かれたノズルを有する場合、印刷液滴は、直線上の規則正しい間隔パターンを形成していただろう。インク液滴が、位置のずれた場所に印刷されると、望ましくない印刷人為結果を生じることは、よく知られている。

図３は、レシーバ２５上に印刷する液滴を放出するノズル１０を伴い、さらに、レシーバ２５とプリントヘッド上面１５との間に配置され、液滴軌道ガイド装置３０の断面が、出口オリフィス３２、および壁３３、すなわち最下部壁３３ａ、内壁３３ｂ、外壁３３ｃ、トップ壁３３ｄによって囲まれた、先細り領域３４から成る、軌道ガイド装置３０を備えたプリントヘッド上面１５を示す。この構造は、例えば送風機または圧搾空気に接続した管から送られる空気など、空気源（図示せず）により供給される空気を、液滴軌道ガイド装置３０の下部近傍から、気流出口オリフィス３２を通って排出されように導くために働く。空気圧は、プリントヘッドと最下部壁３３ａとの間に印加される。先細り領域３４により、気流３５の流線は、均一ではなくなり、液滴が通る少なくとも一部の領域で、その大きさおよび空間での方向が変化し、出口オリフィス３２を通って排出される方向へと向けられる。これが液滴軌道に影響を与え、流体の分子運動の研究からよく知られているように、液滴を出口オリフィスの中心へと進ませることになる。液滴軌道ガイド装置３０は、金属またはプラスチックから造られてもよく、さらにインクジェット式プリントヘッド（図示せず）と分離されていても、またはインクジェット式プリントヘッドの統合された一部となっていてもよい。

特に、図１および図２の従来技術で示されるような、液滴放出角度に、組織的もしくはランダムな変化がある場合では、所与のノズル１０または各ノズルいずれに対しても、液滴軌道ガイド装置３０を通る気流３５の作用により、結果的に、実質上、液滴は所望の場所に印刷されることになる。放出の間、例えば、ランダムな方向付けミスにより、理想的な軌道以外の軌道（すなわち誤った液滴軌道）に沿って進む液滴は、ここでは、液滴軌道ガイド装置３０の気流３５からの力に従属する。液滴軌道ガイド装置３０内の気流３５は、それらの誤った軌道を修正し、その結果、印刷された点のパターンは、プリントヘッド上面１５上のノズル１０のパターンにより似たものとなる。本発明によれば、印刷液滴の場所を、実質上初期液滴放出方向から独立させることにより、誤った液滴軌道が修正される。液滴配置における組織的もしくはランダムな変化は、このように実質的に除去される。図４では、印刷液滴の所望位置は、プリントヘッド上面１５上のノズル１０のパターンに、よく似たパターンを形成する。但し、後述するように、これは必ずしもそうでなくてもよい。

図５および図６は、液滴軌道ガイド装置３０の２つの実施例の上面図を示す。図５では、液滴軌道ガイド装置３０は、時おり空気ガイドもしくは気流ガイドと呼ばれる、各ノズル１０と１対１対応している、複数の気流チャンネル３６から成っており、さらに、ノズル間のノズル壁３３を持っていて、液滴軌道ガイド装置３０は、図６に示されるように、ノズル１０の線に沿って均一となっている。図６では、液滴軌道ガイド装置３０が単一の気流チャンネル３５を有するため、ノズル１０間に示される壁がない。他の配置もまた、本発明の意図に整合したものであり、例えば、液滴軌道ガイド装置３０が、各ノズルで異なっていてもよく、その場合には、印刷液滴のパターンは、プリントヘッド上面１５上のノズルのパターンと異なるものとなる。（また、図１７および関連した議論を参照のこと。）

図７では、液滴軌道ガイド装置３０の、推奨される第１実施例である先細り形状での、異なる放出角度（つまり、異なる液滴軌道）を有する気流効果の、正確なモデルによる結果が量的に示されている。具体的には、図７は、液滴放出の方向に関係なく、特定ノズルから放出された液滴の軌道エラー修正のための、本発明に従った、先細り気流液滴軌道ガイド装置３０の断面を示す。図７では、この場合、図７の平面に存在する、初期液滴放出角度の異なるエラーに対応した、３本の異なる液滴軌跡経路が示されている。最左経路は、軌道エラーなしに相当し（理想的な液滴軌道）；最右経路（誤った液滴軌道）は、気流チャンネルに気流がない場合の、初期液滴放出角度２．５度の軌道エラーに相当し、さらに、中央経路は、気流チャンネルの気流がある場合の、２．５度の軌道エラーに相当する（修正液滴軌道）。図７に示すように、誤った液滴軌道２２は、ガイド内を流れる空気により、より理想的な液滴軌道に近づいたものとなる。こうして、誤った液滴軌道２２は、修正液滴軌道２４となる。誤った液滴軌道２２を修正する力は、図７で示されるように、高速度領域から低速度領域への気流３５の横（ｘ成分）方向の勾配によるものであり、流体モデリングの当業者により認識可能であるように、低速度領域は出口オリフィス３２に、対称的に位置するよう配置されている。より誤った液滴軌道２２、すなわち初期液滴放出角度の大きな変化から生じたものは、初期軌道に従うことで、横気流が大きな値となる領域に導かれる。図７には示されない横気流は、理想的な軌道２０の方へ液滴を押し戻す。このプッシュ効果は、液滴の次なる軌道の有効部分と同じ大きさだけ続くために、この種の修正プッシュは、液滴軌道の前半で起こることが好ましい。

同様に、図８では、それぞれ、本発明の液滴軌道ガイド装置３０による、第１、第２、第３の誤った液滴軌道２２ａ、２２ｂ、２２ｃの修正が示されている。具体的には、図８は、本発明に従った、液滴放出の方向に関係なく、特定のノズルからの放出液滴軌道エラー修正のための、先細り気流液滴ガイド装置３０の断面を示す。４本の異なる液滴軌道または経路が示されている。最左経路は、軌道エラーなしに相当し；第１軌道エラーに隣接した、オフセットがない経路；１２ミクロン・オフセットを有する、第３軌道エラーの最右経路；および、６ミクロン・オフセットを有する、最右経路に隣接した経路。誤った軌道２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ、３、５、１２ミクロンの液滴軌道最大偏差を生じさせる、液滴放出角度変化に起因する。本技術でよく知られているように、６ミクロン程の偏差で、結果的に印刷画像の画質が低下することになる。誤った液滴が多くなれば、液滴が理想的な軌道２０の方へ押し戻される、高速横領域へ晒される継続期間は長くなる。このプッシュ効果は、液滴の次なる軌道の有効部分と同じ大きさだけ続くために、修正プッシュは、液滴軌道の第１段階で起こることが好ましい。

図９は、液滴軌道ガイド装置３０の別の実施例を示しており、装置３０は、出口オリフィス３２の近傍に、棚領域３１を備えている。図７の議論で示された、３本の液滴軌道の最左経路は、軌道エラーなしに相当し；最右経路は、気流がない場合の２．５度の軌道エラーに相当し、さらに、中央経路は、気流がある場合の２．５度の軌道エラーに相当する。図１０は、理想的な液滴軌道２０の角度から、２．５度の放出角度を有する、誤った液滴軌道２２に対する、量的な軌道修正を示す。再び、誤った液滴軌道２２を修正する力は、図７で示されるように、高速度領域から低速度領域への気流３５の横（ｘ成分）方向の勾配によるものであり、流体モデリングの当業者により認識可能であるように、低速度領域は出口オリフィス３２に、対称的に位置するよう配置されている。

図１１は、本発明の液滴軌道ガイド装置３０の他の実施例を示しており、この実施例は、出口オリフィス３２の近傍に、複数のオフセット気流チャンネル３６を有している。図７での議論と同じく、図１２は、理想的な角度から２．５度の放出角度を有する、誤った液滴に対する、量的な軌道修正を示す。最左経路は、軌道エラーなしに相当し；最右経路は、気流がない場合の２．５度の軌道エラーに相当し、さらに、中央経路は、気流がある場合の２．５度の軌道エラーに相当する。図１２から明白であるように、まず最初に、２．５度の角度で方向付けを誤まり、さらに修正軌道２４に応じて、レシーバ２５に印刷された液滴は、実質上、初期角度において方向付けミスを有しない印刷液滴により近くなる。図１１での気流チャンネル３６は、水平方向の気流３５を提供するよう、等気圧に調節可能であり、もしくは、各々異なる圧力値に最適加圧可能である。通常、誤った液滴軌道を修正する力は、誤った軌道２２に対する、垂直な気流３５に起因する。理想的な軌道２０に沿った液滴は、流体モデリングの当業者により認知されているように、この種の力を受けないか、もしくは軽減された力を受けるだけである。

図１３は、本発明の液滴軌道ガイド装置３０の、さらにもう１つの実施例を示しており、この実施例では、表層が液滴軌道に隣接する、回転シリンダ４０を備えている。具体的には、図１３は、本発明に従った、液滴放出の方向に関係なく、特定のノズルからの放出液滴軌道エラー修正のための、回転気流液滴ガイド装置３０の断面を示す。４本の異なる液滴軌道または経路が示されている。最左経路は、軌道エラーなしに相当し；最右経路は、気流がない場合の２．５度の軌道エラーに相当し、さらに、２本の中央経路は、気流がある場合の２．５度の軌道エラーと、気流がある場合の軌道エラーがないものに相当する。回転によって、シリンダ周辺に誘発される不均一な気流３５は、そのまま進むと滴下ミスとなる位置でレシーバ２５に落ちる、誤った軌道２２を有する液滴が、より理想的な軌道２０に沿うように近づき、レシーバ２５上の所望の位置近くに落ちるように、通過液滴の軌道を変更させる。図１３の４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄとラベルされる軌道は、概略的に、シリンダのまわりの気流により、誤った軌道の修正がどのように生じるかについて説明している。図１３に示されている４つの軌道４２ａ−４２ｄには、シリンダが回転しない状態で放出された液滴軌道４２ａ、４２ｂが含まれている。軌道４２ａが理想的な軌道２０に相当し、一方軌道４２ｂは、図１３での右側へ２．５度方向付けミスを受けた、誤った軌道に相当する。図１３のトップのレシーバ２５ａに沿った軌道の分離は、誤った軌道２２に対する、レシーバ上での液滴配置を示している。軌道４２ｃ、４２ｄは、シリンダが、表層速度１ｍ／ｓで回転する場合の、放出液滴に相当する。軌道４２ａ、４２ｂの場合と同様に、軌道４２ｃは理想的な軌道に相当し、一方、軌道４２ｄは、図１３での右側へ２．５度方向付けミスを受けた、誤った軌道に相当する。図１３のトップに沿った軌道４２ｃ、４２ｄの分離は、軌道４２ａ、４２ｂの分離より小さく、シリンダの可動表面により生じる不均一な気流が、結果として液滴軌道修正を導いたことを示す。

図１４は、本発明の液滴軌道ガイド装置３０の、さらなるもう１つの実施例であり、この実施例では、気流シールド４５を有する回転シリンダ４０が提供されている。再び、シリンダの表面は、液滴軌道に隣接している。気流シールド４５は、シリンダ４０の可動表面により誘発される気流３５を整えるもので、図１３と比較すると、特にレシーバ２５に最も近い軌道部分に沿って、回転気流を軽減するものである。この領域の気流は、軌道のこの部分に沿う速度の水平成分が、レシーバ２５から最も遠い軌道部分における水平成分と逆向きになるため、誤った軌道２２の修正には効果的ではない。図１３において議論したように、回転のためにシリンダ周辺に誘導される不均一な気流３５は、滴下ミスとなる場所で液滴をレシーバ２５に落とす、誤った軌道２２を有する液滴が、より理想的な軌道２０に沿うように近づき、レシーバ２５上の所望の位置近くに落ちるように、通過液滴の軌道を変更させる。軌道４２ａは、シリンダ回転がない場合の軌道に相当する。軌道４２ｂ、４２ｃは、シリンダ４０が表層速度１ｍ／ｓで回転する場合の、放出液滴に相当する。軌道４２ａ、４２ｂの場合と同様に、軌道４２ｂは理想的な軌道に相当し、一方軌道４２ｃは、図１３での右側へ２．５度方向付けミスを受けた、誤った軌道に相当する。図１３のトップに沿って、軌道４２ｂ、４２ｃはごくわずかしか離れておらず、結果的に、シリンダ運動により生じた不均一な気流は、気流シールドの静止表層により修正され、液滴軌道修正を導くことが示されている。

本発明によれば、液滴軌道ガイドを通る空気流は、液滴軌道に対して垂直方向の速度成分だけでなく、液滴軌道に沿って流れる速度成分も有している。この特徴は、他の方法で得た速度と比較して、進行方向に液滴速度を増加させるよう、有効に利用される。特に、空気抵抗のために液滴が過度に失速するのを防止できるため、レシーバは、プリントヘッドからより遠くに配置可能である。極端なケースでは、液滴軌道ガイド内に気流がない場合、遅すぎてレシーバに達することができない液滴も、初期軌道の速度または方向に関係なく、所望位置に印刷させるよう移動可能となる。例えば、関連する液滴速度を表す速度ベクトルに沿う、ノズルから放出された液滴を示す図１５では、空気チャンネル内に気流がない場合、液滴はあまりにゆっくり放出されるため、レシーバに達することができないことが示される。この場合、気流がない所で放出された液滴速度は、液滴をレシーバへ送り出すには不十分である。図１６は、空気チャンネル内の気流が回復された、図３のインクジェット式プリントヘッドである。この場合、放出された液滴の速度は、液滴をレシーバへ送り出すには不十分である。液滴はレシーバに達し、各液滴は、液滴放出方向に起こり得るエラーとは関係なく、個々にそれぞれの所望印刷位置へ導かれる。図１５では、放出液滴技術でよく知られているように、液滴速度は停止位置で減少する。液滴軌道ガイド装置３０は、この場合、液滴経路において役割を果たさない。しかしながら、図１６では、同じ状況下で気流がある場合、放出液滴は、前述のように、軌道修正の利点を得ると同時に、レシーバにも到達する。到達する液滴は、液滴放出で起こり得る方向エラーとは関係なく、個々に、所望の軌道および所望の印刷位置へと導かれる。

本発明に従う印刷液滴パターンは、プリントヘッド・ノズルのパターンと同一である必要はない。図１７は、ノズルに対して非対称に配置した気流チャンネル３６を伴う、すなわち、必ずしも各ノズルの真上に位置しない、もしくは、対応するノズルに関して、各々が同一の方法で位置しないオリフィスを有する、液滴軌道−ガイド装置３０の断面を示している。図１７に示すように、プリントヘッド上面に対して元々垂直に方向付けられた液滴でさえ、結果として生じる液滴軌道は、もはやまっすぐでない。図１８は、３つのノズルを有するプリントヘッドの上面の上面図（図の上部）、および、ノズルに対して非対称に配置した、３つの出口オリフィスおよび３本の気流チャンネルを有する、液滴軌道ガイド装置（図の下部）を示している。特に、出口オリフィスは、液滴が気流チャンネル内に気流がない場合に進む軌道には存在しない。作動中、液滴軌道ガイド装置（Ａ’からＤ’に）が、プリントヘッド上面（ＡからＤ）の真上に存在し、チャンネル内の気流が、液滴を出口オリフィスから外へと導く。この実施例は、特に軌道が気流により直ちに制御される、低速度で放出される小さな液滴に適当である。導かれた液滴は、その後レシーバ上に落ちて、印刷液滴のパターンを形成する。図１９に示すように、液滴のパターンは、実質上、制御可能で、ノズル１０（図１８）のパターンと異なっている。この場合、ノズル１０が直線を形成し、等間隔に設置されていても、印刷パターン（図１９に示す）は、もはや等間隔に位置した直線の印刷液滴ではない。図１９に示すように、この同じ印刷液滴パターンは、レシーバ２５上に見ることができる。プリントヘッド設計の当業者により認知可能であるように、パターンは、プリントヘッド・ノズル１０が、直線上に等間隔に設置されていないようなものでも可能であり、その場合、図５および図６に関して以前に議論したように、液滴軌道ガイド装置３０により導かれた印刷液滴が、直線上に等間隔に置かれるものでもよかった。

気流チャンネルが、実質上、多数のノズルとレシーバとの間を占有する、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

可動空気のための手段が、圧縮空気である、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

可動空気のための手段が回転シリンダである、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

液滴軌道に沿いインク液滴を放出し、レシーバ上へ放出インク液滴を印刷するための、複数のノズルを有する、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置は、以下から成る：ａ．）複数のノズルと１対１対応し、不均一気流パターンを提供するよう配置された、一部の液滴軌道に沿って位置する、複数の気流チャンネル、その装置は、不均一の空気流パターンが、放出インク液滴のレシーバへの印刷時のエラーを補償するように、複数のノズルの近傍、レシーバの前に位置する；および、ｂ．）気流チャンネル内の可動空気のための手段。

気流チャンネルが固体表層であり、圧力が空気ガイドに加えられる、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

気流チャンネルが、高気流速度の気流パターンを可能にする、可動表層を含んでいる、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

液滴軌道ガイド装置は、以下を含む統合インクジェット式プリントヘッド：ａ１）出口オリフィス；および、ａ２）出口オリフィスから気流を外へ導くために、壁に囲まれた先細り領域。

各々の少なくとも１つの気流チャンネルが、各ノズルと同一である、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

印刷インク液滴が、幾何学的に、インクジェット式プリンタのノズルパターンと類似したパターンで、レシーバ上の場所へ導かれる、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

印刷インク液滴が、幾何学上インクジェット式プリンタのノズルパターンとは別パターンで、レシーバ上の位置へ導かれる、インクジェット式プリンタにおける、逸れ出たインク液滴を制御するための装置。

次のステップから成る、レシーバ上の所望の印刷位置へインク液滴を印刷する方法：ａ）放出インク液滴を導く、気流ガイドを提供するステップ；ｂ）インク液滴をプリンタ・ノズルから放出するステップ；ｃ）不均一の気流を気流ガイドを通って方向付けし、インク液滴のいかなる初期方向付けミスにも関係なく、レシーバ上への配置の前に、逸れ出たインク液滴を自動的に修正するステップ；ｄ）修正したインク液滴を、レシーバ上へ印刷するステップ。

気流ガイドの提供は、さらにプリンタ・ノズルおよびレシーバの間に気流ガイドを配置するステップを含む、インク液滴印刷の方法。

不均一な気流の方向付けは、さらに圧搾空気を提供するステップを含む、レシーバ上へのインク液滴印刷方法。不均一な気流の方向付けは、さらに回転シリンダを提供するステップを含む、レシーバ上へのインク液滴印刷方法。

レシーバ上の所望の位置に、印刷液滴を放出する、従来技術のインクジェット式プリントヘッドの１つのノズルの横断面である。 直線に等間隔に設置される、レシーバ上の所望の位置に、印刷液滴を放出する、直線上に等間隔に設置された液滴ノズル列を有する、従来技術のインクジェット式プリントヘッドの上面図（下面図）であり、；ここでは、印刷画像（図面のトップ）は、液滴放出の方向エラーのため、等間隔に設置される液滴が、直線から逸れている。 本発明に従った、液滴軌道誘導装置を有する、インクジェット式プリントヘッドの図である。 レシーバ上の所望の位置（すなわち等間隔に設置された液滴の直線）に、印刷液滴を噴射するノズル列を有する、図３のインクジェット式プリントヘッドの上面図（下面図）である。印刷画像（図面のトップ）は、実質的に液滴の直線であり、液滴放出方向エラーにもかかわらず、等間隔に設置されている。 各ノズルと関連する気流チャンネル間に分割がある、液滴軌道ガイドを装備した、実施例を示す、図３のインクジェット式プリントヘッドの上面図である。一部の液滴軌道ガイドの断面側面図は、図の下部に概略的に示される。 ノズル間の分割を有しない、液滴軌道ガイドの他の好ましい実施例を示す、図３のインクジェット式プリントヘッドの上面図（下面図）である。 本発明に従った、先細り気流液滴軌道ガイド装置を示す図である。 本発明に従った、先細り気流液滴軌道ガイド装置を示す図である。 液滴軌道−ガイド装置の棚構成を示す断面図である。 図９に示された３本の異なる液滴軌道を示す図である。 液滴放出の方向に関係なく、特定ノズルから放出される液滴の軌道エラー修正のための、本発明に従った、スタガード壁液滴軌道誘導装置の横断面である。 異なる３つの軌道が例示された、図１１のスタガード構成のための、まっすぐな壁気流を示す図である。 本発明に従った、回転気流液滴軌道ガイド装置の横断面である。 ３本の異なる液滴道筋が例示されている、液滴放出の方向に関係なく、特定のノズルから放出される液滴軌道エラー修正のための、本発明に従う気流シールドを備えた、回転気流液滴軌道ガイド装置の図である。 図３のインクジェット式プリントヘッドの断面図である。 図１５と同一条件で、気流が存在している場合の、放出液滴を示す図である。 ノズルに関して非対称に配置された気流チャンネルを備えた、液滴軌道ガイド装置の断面図である。 ３つのノズルを備えたプリントヘッドの上面の上面図（図面のトップ）、および、３つのノズルおよび３本の気流チャンネルを備えた、液滴軌道ガイド装置の上面図（図面の下部）である。作動中には、液滴軌道ガイド装置（Ａ’からＤ’）は、プリントヘッド上面（ＡからＤ）にわたって、直接備え付けられている。 図１８に示されるノズルのパターンから生じる、レシーバでの印刷液滴のパターンを示す図である。

符号の説明

５ 従来技術のインクジェット式プリンタの部分
１０ ノズル
１５ プリントヘッド上面
２０ 理想的な液滴軌道
２２ 誤った液滴軌道
２２ａ 第１の誤った液滴軌道
２２ｂ 第２の誤った液滴軌道
２２ｃ 第３の誤った液滴軌道
２４ 修正された液滴軌道
２５ レシーバ
３０ 液滴軌道ガイド装置
３１ 棚領域
３２ 出口オリフィス
３３ ノズル壁
３３ａ 底部壁
３３ｂ 内壁
３３ｃ 外壁
３３ｄ 上壁
３４ 先細り領域
３５ 気流
３６ 気流チャンネル（ガイド）
４０ 回転シリンダ
４２ａ 第１回転軌道
４２ｂ 第２回転軌道
４２ｃ 第３回転軌道
４２ｄ 第４回転軌道
４５ 気流シールド

Claims (2)

1. 液滴軌道に沿いインク液滴を放出してレシーバ上へ放出インク液滴を印刷するための複数のノズルを有するインクジェット式プリンタにおいて逸れ出たインク液滴を制御するための装置であって、
   液滴軌道に沿って配置され、回転しながら不均一な気流パターンを形成する回転筒を備えており、
   上記装置は、不均一な気流が、放出インク液滴のレシーバへの印刷時のエラーを補償するように、複数のノズルの近傍であってレシーバの前に位置している装置。
2. 上記回転筒と協働する気流シールドを備えており、上記気流シールドは回転する回転筒によって形成される気流を変更する請求項１の装置。

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