JPH09263724A - インク組成物 - Google Patents
インク組成物Info
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- JPH09263724A JPH09263724A JP8874597A JP8874597A JPH09263724A JP H09263724 A JPH09263724 A JP H09263724A JP 8874597 A JP8874597 A JP 8874597A JP 8874597 A JP8874597 A JP 8874597A JP H09263724 A JPH09263724 A JP H09263724A
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/30—Inkjet printing inks
- C09D11/34—Hot-melt inks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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- B41J2/01—Ink jet
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- B41J2/14451—Structure of ink jet print heads discharging by lowering surface tension of meniscus
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Ink Jet (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コスト、スピード、品質、信頼性、電力使用
量、構造及び操作の単純さ、耐久性及び消耗部品に関す
る有利性を提供する改善されたインクジェット印刷を提
供する。 【解決手段】 少なくとも、キャリア流体、着色剤、及
び両親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記
キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一液相を形
成し、前記インクが液体である範囲で、３０℃の温度上
昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減少を
示すインク組成物。
量、構造及び操作の単純さ、耐久性及び消耗部品に関す
る有利性を提供する改善されたインクジェット印刷を提
供する。 【解決手段】 少なくとも、キャリア流体、着色剤、及
び両親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記
キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一液相を形
成し、前記インクが液体である範囲で、３０℃の温度上
昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減少を
示すインク組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ制御
印刷装置の分野である。特に、ドロップオンデマンド
（ＤＯＤ）印刷システムのインク組成物の分野である。
印刷装置の分野である。特に、ドロップオンデマンド
（ＤＯＤ）印刷システムのインク組成物の分野である。
【０００２】
【従来の技術】多くの異なる種類のディジタル制御印刷
システムが発明されており、多くの種類が現在製品とし
てある。これらの印刷装置は、種々の動作機構、種々の
マーキング材料、及び種々の記録媒体を用いる。現在用
いられているディジタル印刷システムの例には、レーザ
電子写真プリンター；ＬＥＤ電子写真プリンター；ドッ
トマトリックスインパクトプリンター；感熱紙プリンタ
ー；フィルムレコーダ；感熱ワックスプリンター；色素
拡散感熱転写プリンター；及びインクジェットプリンタ
ーが含まれる。しかし、この従来方法が非常に高価な装
備を必要とし、特定の頁を数千枚印刷しなければ、めっ
たに商業的に存立しないとしても、現在、そのような電
子印刷システムを、有意義に機械式印刷機には戻れな
い。従って、例えば、高速且つ低コストで、標準紙を用
いて高品質カラー画像を生成することができる改良され
たディジタル制御印刷システムの要求がある。
システムが発明されており、多くの種類が現在製品とし
てある。これらの印刷装置は、種々の動作機構、種々の
マーキング材料、及び種々の記録媒体を用いる。現在用
いられているディジタル印刷システムの例には、レーザ
電子写真プリンター；ＬＥＤ電子写真プリンター；ドッ
トマトリックスインパクトプリンター；感熱紙プリンタ
ー；フィルムレコーダ；感熱ワックスプリンター；色素
拡散感熱転写プリンター；及びインクジェットプリンタ
ーが含まれる。しかし、この従来方法が非常に高価な装
備を必要とし、特定の頁を数千枚印刷しなければ、めっ
たに商業的に存立しないとしても、現在、そのような電
子印刷システムを、有意義に機械式印刷機には戻れな
い。従って、例えば、高速且つ低コストで、標準紙を用
いて高品質カラー画像を生成することができる改良され
たディジタル制御印刷システムの要求がある。
【０００３】例えば、そのノンインパクト、低ノイズ
性、普通紙の使用、並びにトナー転写及び定着の回避の
理由のために、インクジェット印刷が、ディジタル制御
電子印刷の分野では群を抜いた競争者として認められる
ようになった。多くの種類のインクジェット印刷機構が
発明されている。これらを、連続式インクジェット（Ｃ
ＩＪ）もしくはドロップオンデマンド（ＤＯＤ）インク
ジェットのいずれかに類別することができる。連続式イ
ンクジェット印刷は、少なくとも１９２９年のHansell
の米国特許第１，９４１，００１号までさかのぼる。
性、普通紙の使用、並びにトナー転写及び定着の回避の
理由のために、インクジェット印刷が、ディジタル制御
電子印刷の分野では群を抜いた競争者として認められる
ようになった。多くの種類のインクジェット印刷機構が
発明されている。これらを、連続式インクジェット（Ｃ
ＩＪ）もしくはドロップオンデマンド（ＤＯＤ）インク
ジェットのいずれかに類別することができる。連続式イ
ンクジェット印刷は、少なくとも１９２９年のHansell
の米国特許第１，９４１，００１号までさかのぼる。
【０００４】Sweet 等の米国特許第３，３７３，４３７
号（1967年）明細書には、印刷されるインク滴を選択的
に帯電し記録媒体の方向に偏向させる連続式インクジェ
ットノズルのアレイが記載されている。この技法は二値
偏向ＣＩＪとして知られており、Elmjet及びScitexを含
むいくつかの製造業者に用いられている。Hertz 等の米
国特許第３，４１６，１５３号（1966年）明細書には、
小開口部を通って多くの小滴を変調するために、帯電し
た小滴流の静電分散体を用いて、ＣＩＪ印刷で、可変光
学濃度の印刷スポットを達成する方法が記載されてい
る。この技法は、Iris Graphics で製造されるインクジ
ェットプリンターに用いられている。
号（1967年）明細書には、印刷されるインク滴を選択的
に帯電し記録媒体の方向に偏向させる連続式インクジェ
ットノズルのアレイが記載されている。この技法は二値
偏向ＣＩＪとして知られており、Elmjet及びScitexを含
むいくつかの製造業者に用いられている。Hertz 等の米
国特許第３，４１６，１５３号（1966年）明細書には、
小開口部を通って多くの小滴を変調するために、帯電し
た小滴流の静電分散体を用いて、ＣＩＪ印刷で、可変光
学濃度の印刷スポットを達成する方法が記載されてい
る。この技法は、Iris Graphics で製造されるインクジ
ェットプリンターに用いられている。
【０００５】Kyser 等の米国特許第３，９４６，３９８
号（1970年）明細書には、圧電性結晶に高電圧をかけ
て、その結晶をたわませて、インクタンクに圧力を加え
て、オンデマンドで小滴を吐出するＤＯＤインクジェッ
トプリンターが記載されている。ベンドモード、プッシ
ュモード、シェアモード、及びスクイーズモードで圧電
性結晶を用いる多くの種類の圧電ドロップオンデマンド
プリンターが、その後に発明されている。ホットメルト
インクを用い（例えば、Tektronix 及びDataproductsプ
リンター）、そして家庭用及び事務所用プリンター用
（Seiko Epson ）に画像解像度最大７２０ｄｐｉで、圧
電ＤＯＤプリンターは商業的成功をおさめた。圧電ＤＯ
Ｄプリンターは、広範囲のインクを使用できるという利
点を有する。しかし、圧電印刷機構は通常複雑な高電圧
駆動回路部及びかさばる圧電性結晶アレイを必要とし、
それが製造性及び性能に関する欠点となっている。
号（1970年）明細書には、圧電性結晶に高電圧をかけ
て、その結晶をたわませて、インクタンクに圧力を加え
て、オンデマンドで小滴を吐出するＤＯＤインクジェッ
トプリンターが記載されている。ベンドモード、プッシ
ュモード、シェアモード、及びスクイーズモードで圧電
性結晶を用いる多くの種類の圧電ドロップオンデマンド
プリンターが、その後に発明されている。ホットメルト
インクを用い（例えば、Tektronix 及びDataproductsプ
リンター）、そして家庭用及び事務所用プリンター用
（Seiko Epson ）に画像解像度最大７２０ｄｐｉで、圧
電ＤＯＤプリンターは商業的成功をおさめた。圧電ＤＯ
Ｄプリンターは、広範囲のインクを使用できるという利
点を有する。しかし、圧電印刷機構は通常複雑な高電圧
駆動回路部及びかさばる圧電性結晶アレイを必要とし、
それが製造性及び性能に関する欠点となっている。
【０００６】Endo等の米国特許第２，００７，１６２号
（1979年）明細書には、ノズル中でインクと熱的に接触
する電熱変換器（ヒーター）にパワーパルスを加える電
熱ＤＯＤインクジェットプリンターが記載されている。
このヒーターは急速に水性インクを高温に加熱し、その
結果小量のインクが急速に蒸発し、気泡を形成する。こ
れらの気泡が形成されると、インク滴をヒーター基板の
端部に沿う小開口部から噴出させる圧力波を生じる。こ
の技法はバブルジェットTM（キャノン株式会社の商標）
として知られており、キャノン、ゼロックス及び他のメ
ーカーの広範囲の印刷システムに用いられている。
（1979年）明細書には、ノズル中でインクと熱的に接触
する電熱変換器（ヒーター）にパワーパルスを加える電
熱ＤＯＤインクジェットプリンターが記載されている。
このヒーターは急速に水性インクを高温に加熱し、その
結果小量のインクが急速に蒸発し、気泡を形成する。こ
れらの気泡が形成されると、インク滴をヒーター基板の
端部に沿う小開口部から噴出させる圧力波を生じる。こ
の技法はバブルジェットTM（キャノン株式会社の商標）
として知られており、キャノン、ゼロックス及び他のメ
ーカーの広範囲の印刷システムに用いられている。
【０００７】Vaught等の米国特許第４，４９０，７２８
号（1982年）明細書には、気泡形成によって操作も行う
電熱小滴吐出システムが記載されている。このシステム
は、ヒーター上方に配置された開口プレートに形成され
たノズルを通して、そのヒーターの面に対して垂直方向
に小滴を吐出する。このシステムはサーマルインクジェ
ットとして知られており、Hewlett-Packard によって製
造されている。この明細書では、サーマルインクジェッ
トの用語を、Hewlett-Packard システムとバブルジェッ
トTMとして通常知られているシステムの両方を呼ぶのに
用いる。
号（1982年）明細書には、気泡形成によって操作も行う
電熱小滴吐出システムが記載されている。このシステム
は、ヒーター上方に配置された開口プレートに形成され
たノズルを通して、そのヒーターの面に対して垂直方向
に小滴を吐出する。このシステムはサーマルインクジェ
ットとして知られており、Hewlett-Packard によって製
造されている。この明細書では、サーマルインクジェッ
トの用語を、Hewlett-Packard システムとバブルジェッ
トTMとして通常知られているシステムの両方を呼ぶのに
用いる。
【０００８】サーマルインクジェット印刷は、各小滴を
吐出するために、一般的に２μ秒に亘っておおよそ２０
μＪを要する。各ヒータが１０Ｗの有効電力消費量であ
るので、それ自体不利であり、また特別のインクを必要
とし、駆動電子機器を複雑にし、そしてヒーター素子の
劣化を促進する。他のインクジェット印刷システムも技
術文献に記載されているが、商業ベースでは現在用いら
れていない。例えば、米国特許第４，２７５，２９０号
明細書には、ヒートパルス及び静水圧を有する予め決め
られたプリントヘッドノズルの一致アドレスにより、プ
リントヘッドの真下を通ってスペーサー分離された紙に
インクを自由に流すシステムが記載されている。米国特
許第４，７３７，８０３号及び同４，７４８，４５８号
明細書には、ヒートパルス及び静電的な引力場を有する
プリントヘッドノズルのインクの一致アドレスにより、
印刷用紙にインク滴を吐出させるシステムが記載されて
いる。
吐出するために、一般的に２μ秒に亘っておおよそ２０
μＪを要する。各ヒータが１０Ｗの有効電力消費量であ
るので、それ自体不利であり、また特別のインクを必要
とし、駆動電子機器を複雑にし、そしてヒーター素子の
劣化を促進する。他のインクジェット印刷システムも技
術文献に記載されているが、商業ベースでは現在用いら
れていない。例えば、米国特許第４，２７５，２９０号
明細書には、ヒートパルス及び静水圧を有する予め決め
られたプリントヘッドノズルの一致アドレスにより、プ
リントヘッドの真下を通ってスペーサー分離された紙に
インクを自由に流すシステムが記載されている。米国特
許第４，７３７，８０３号及び同４，７４８，４５８号
明細書には、ヒートパルス及び静電的な引力場を有する
プリントヘッドノズルのインクの一致アドレスにより、
印刷用紙にインク滴を吐出させるシステムが記載されて
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の各インクジェッ
ト印刷システムは、利点もあるが欠点も有する。しか
し、例えば、コスト、スピード、品質、信頼性、電力使
用量、構造及び操作の単純さ、耐久性及び消耗部品に関
する有利性を提供する改善されたインクジェット印刷の
方法の必要性が依然として広く認められている。
ト印刷システムは、利点もあるが欠点も有する。しか
し、例えば、コスト、スピード、品質、信頼性、電力使
用量、構造及び操作の単純さ、耐久性及び消耗部品に関
する有利性を提供する改善されたインクジェット印刷の
方法の必要性が依然として広く認められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】米国特許の本願との同時
出願、発明の名称「Liquid Ink Printing Apparatusand
System」及び発明の名称「Coincident Drop-Selectio
n, Drop-Separation Printing Method and System 」に
は、上記検討の従来技術の問題点を克服する方向に著し
く改善する新規な方法及び装置が記載されている。これ
らの発明は、例えば、小滴サイズ及び配置精度、達成可
能な印刷スピード、電力使用量、信頼性及び遭遇する操
作上の熱応力、その他のプリンター性能特性、並びに製
造性及び有用なインク特性に関して重要な利点を提供す
る。本発明の一つの重要な目的は、これらの出願に開示
された構造及び方法をさらに向上させ、それにより、印
刷技術の進歩に寄与することである。
出願、発明の名称「Liquid Ink Printing Apparatusand
System」及び発明の名称「Coincident Drop-Selectio
n, Drop-Separation Printing Method and System 」に
は、上記検討の従来技術の問題点を克服する方向に著し
く改善する新規な方法及び装置が記載されている。これ
らの発明は、例えば、小滴サイズ及び配置精度、達成可
能な印刷スピード、電力使用量、信頼性及び遭遇する操
作上の熱応力、その他のプリンター性能特性、並びに製
造性及び有用なインク特性に関して重要な利点を提供す
る。本発明の一つの重要な目的は、これらの出願に開示
された構造及び方法をさらに向上させ、それにより、印
刷技術の進歩に寄与することである。
【００１１】本発明は、少なくとも、キャリア流体、着
色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であっ
て、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一
液相を形成し、前記インクが液体である範囲で、３０℃
の温度上昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力
の減少を示すインク組成物を提供する。本発明のもう一
つの態様は、少なくとも、キャリア流体、着色剤、及び
両親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記キ
ャリア流体と両親媒性物質との配合が単一液相を形成
し、熱作動ドロップオンデマンド印刷システムに用いら
れ、前記印刷システムが、小滴選択のために、電熱変換
器を作動するときに表面張力が減少するインクを必要と
し、前記インクが、プリントヘッドの最大静止温度と小
滴が選択されるときのインクによって到達される最大温
度との間の温度範囲に亘って、少なくとも１０ｍＮ／ｍ
の表面張力の減少を示すインク組成物である。
色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であっ
て、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一
液相を形成し、前記インクが液体である範囲で、３０℃
の温度上昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力
の減少を示すインク組成物を提供する。本発明のもう一
つの態様は、少なくとも、キャリア流体、着色剤、及び
両親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記キ
ャリア流体と両親媒性物質との配合が単一液相を形成
し、熱作動ドロップオンデマンド印刷システムに用いら
れ、前記印刷システムが、小滴選択のために、電熱変換
器を作動するときに表面張力が減少するインクを必要と
し、前記インクが、プリントヘッドの最大静止温度と小
滴が選択されるときのインクによって到達される最大温
度との間の温度範囲に亘って、少なくとも１０ｍＮ／ｍ
の表面張力の減少を示すインク組成物である。
【００１２】本発明の追加の態様は、 （ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）前記インク塊中のインクに、少なくとも小滴選択
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れるインク組成物である。
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れるインク組成物である。
【００１３】さらに別の本発明の態様は、 （ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれるインク組成物である。
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれるインク組成物である。
【００１４】さらに別の本発明の態様は、 （ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）３０℃の温度範囲に亘って少なくとも１０ｍＮ／
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れるインク組成物である。
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れるインク組成物である。
【００１５】本発明の別の形態は、少なくとも、キャリ
ア流体、着色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組
成物であって、前記キャリア流体と両親媒性物質との配
合物が単一液相を形成し、前記両親媒性物質が、ポリオ
キシエチレンよりも親水性でない少なくとも一つ部分に
共有結合した少なくとも一つのポリオキシエチレン部分
を含んでなり、そして前記インクが液体である範囲で、
３０℃の温度上昇に伴って少なくとも１０ｍＮ／ｍの表
面張力の減少を示すインク組成物である。
ア流体、着色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組
成物であって、前記キャリア流体と両親媒性物質との配
合物が単一液相を形成し、前記両親媒性物質が、ポリオ
キシエチレンよりも親水性でない少なくとも一つ部分に
共有結合した少なくとも一つのポリオキシエチレン部分
を含んでなり、そして前記インクが液体である範囲で、
３０℃の温度上昇に伴って少なくとも１０ｍＮ／ｍの表
面張力の減少を示すインク組成物である。
【００１６】さらなる本発明の別の形態は、少なくと
も、キャリア流体、着色剤、及び両親媒性物質を含有す
るインク組成物であって、前記キャリア流体と両親媒性
物質との配合物が単一液相を形成し、前記両親媒性物質
がポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレンブロック
コポリマーを含んでなり、そして前記インクが液体であ
る範囲で、３０℃の温度上昇とともに少なくとも１０ｍ
Ｎ／ｍの表面張力の減少を示すインク組成物である。
も、キャリア流体、着色剤、及び両親媒性物質を含有す
るインク組成物であって、前記キャリア流体と両親媒性
物質との配合物が単一液相を形成し、前記両親媒性物質
がポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレンブロック
コポリマーを含んでなり、そして前記インクが液体であ
る範囲で、３０℃の温度上昇とともに少なくとも１０ｍ
Ｎ／ｍの表面張力の減少を示すインク組成物である。
【００１７】
【発明の実施の形態】表面張力減少による小滴選択が、
大気圧より高い圧力（しかし、インクの静止温度表面張
力を克服するには不十分）で、液体状態でインクを印刷
ノズルに保持し、そしてこのノズルからインクを吐出す
るドロップオンデマンド印刷機構である。インクの表面
張力は温度上昇とともに減少し、ノズルは、インクの沸
点より低い温度にインクを加熱する電気的に作動する手
段を含む。表面張力は、ノズルにインクを保持するには
不十分な値まで減少するので、インク小滴がノズルから
出てくる。
大気圧より高い圧力（しかし、インクの静止温度表面張
力を克服するには不十分）で、液体状態でインクを印刷
ノズルに保持し、そしてこのノズルからインクを吐出す
るドロップオンデマンド印刷機構である。インクの表面
張力は温度上昇とともに減少し、ノズルは、インクの沸
点より低い温度にインクを加熱する電気的に作動する手
段を含む。表面張力は、ノズルにインクを保持するには
不十分な値まで減少するので、インク小滴がノズルから
出てくる。
【００１８】小滴選択に必要な操作温度で表面張力が大
きく減少する単一相液体インクを、温度上昇に伴って界
面活性の著しい増加を示すインクに両親媒性物質を添加
することにより調製する。そのような両親媒性物質は、
温度上昇に伴うポリオキシエチレン（ＰＯＥ）の周知の
親水性低下に基礎をおくことができる。ＰＯＥが親水性
となる温度は、いくつかの実際的なＤＯＤ印刷システム
では非常に高くなる場合がある。この温度をＰＯＥセグ
メントに疎水性部分を加えて低下させることができる。
これらの疎水性部分は、強疎水性でないのが好ましく、
そうでなければ、生じる分子が低温で両親媒性となり、
温度上昇につれて得られる表面張力減少の量が小さくな
る。弱疎水性部分の好ましい例は、ポリオキシプロピレ
ン（ＰＯＰ）である。ＰＯＥとＰＯＰの種々の配合、例
えば、ＰＯＥ／ＰＯＰブロックコポリマー、ＰＯＰ／Ｐ
ＯＥ／ＰＯＰブロックコポリマー、ＰＯＥ／ＰＯＰ／Ｐ
ＯＥブロックコポリマー、ＰＯＥ／ＰＯＰ／ＰＯＥ／Ｐ
ＯＰブロックコポリマー、等を用いることができる。各
セグメントのポリマー長は、必要な表面張力挙動に従っ
て変わる。
きく減少する単一相液体インクを、温度上昇に伴って界
面活性の著しい増加を示すインクに両親媒性物質を添加
することにより調製する。そのような両親媒性物質は、
温度上昇に伴うポリオキシエチレン（ＰＯＥ）の周知の
親水性低下に基礎をおくことができる。ＰＯＥが親水性
となる温度は、いくつかの実際的なＤＯＤ印刷システム
では非常に高くなる場合がある。この温度をＰＯＥセグ
メントに疎水性部分を加えて低下させることができる。
これらの疎水性部分は、強疎水性でないのが好ましく、
そうでなければ、生じる分子が低温で両親媒性となり、
温度上昇につれて得られる表面張力減少の量が小さくな
る。弱疎水性部分の好ましい例は、ポリオキシプロピレ
ン（ＰＯＰ）である。ＰＯＥとＰＯＰの種々の配合、例
えば、ＰＯＥ／ＰＯＰブロックコポリマー、ＰＯＰ／Ｐ
ＯＥ／ＰＯＰブロックコポリマー、ＰＯＥ／ＰＯＰ／Ｐ
ＯＥブロックコポリマー、ＰＯＥ／ＰＯＰ／ＰＯＥ／Ｐ
ＯＰブロックコポリマー、等を用いることができる。各
セグメントのポリマー長は、必要な表面張力挙動に従っ
て変わる。
【００１９】一般的な態様では、本発明は、印刷される
小滴を選択する手段により、選択される小滴と選択され
ない小滴の間に位置の違いを作り（但し、インク小滴が
インク表面張力に打ち勝つには不十分である）、そして
別の手段を与えて、インク塊から選択された小滴を分離
させるドロップオンデマンド印刷機構を構成する。小滴
分離手段と小滴選択手段とを分けると、印刷されるイン
ク小滴を選択するのに要するエネルギーが著しく減少す
る。各ノズルへの個々の信号によって、小滴選択手段の
みを駆動しなければならない。小滴分離手段は、全ての
ノズルに同時に加えられる場（field ）もしくは状態で
あってもよい。
小滴を選択する手段により、選択される小滴と選択され
ない小滴の間に位置の違いを作り（但し、インク小滴が
インク表面張力に打ち勝つには不十分である）、そして
別の手段を与えて、インク塊から選択された小滴を分離
させるドロップオンデマンド印刷機構を構成する。小滴
分離手段と小滴選択手段とを分けると、印刷されるイン
ク小滴を選択するのに要するエネルギーが著しく減少す
る。各ノズルへの個々の信号によって、小滴選択手段の
みを駆動しなければならない。小滴分離手段は、全ての
ノズルに同時に加えられる場（field ）もしくは状態で
あってもよい。
【００２０】小滴選択手段は次のものから選ぶことがで
きるが、これらに限定されない： １）加圧インクの表面張力の電熱的減少 ２）小滴吐出を起こさせるには不十分な気泡容量をも
つ、電熱的気泡発生 ３）小滴吐出を起こさせるには不十分な容積変化を伴
う、圧電 ４）ノズル毎に一つの電極を用いる静電引力
きるが、これらに限定されない： １）加圧インクの表面張力の電熱的減少 ２）小滴吐出を起こさせるには不十分な気泡容量をも
つ、電熱的気泡発生 ３）小滴吐出を起こさせるには不十分な容積変化を伴
う、圧電 ４）ノズル毎に一つの電極を用いる静電引力
【００２１】小滴分離手段は次のものから選ぶことがで
きるが、これらに限定されない： １）プロキシミティ（記録媒体をプリントヘッドに極め
て近接させる） ２）振動インク圧を用いるプロキシミティ ３）静電引力 ４）磁気引力
きるが、これらに限定されない： １）プロキシミティ（記録媒体をプリントヘッドに極め
て近接させる） ２）振動インク圧を用いるプロキシミティ ３）静電引力 ４）磁気引力
【００２２】表「ＤＯＤ印刷技法の目標」は、ドロップ
オンデマンド印刷技法の望ましい特性を示す。また、こ
の表は、従来技術を超える改善を提供する本願明細書も
しくは本出願に関連する別の出願に記載した態様よるい
くつかの方法も示す。
オンデマンド印刷技法の望ましい特性を示す。また、こ
の表は、従来技術を超える改善を提供する本願明細書も
しくは本出願に関連する別の出願に記載した態様よるい
くつかの方法も示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】サーマルインクジェット（ＴＩＪ）システ
ム及び圧電インクジェットシステムでは、選択されたイ
ンク小滴が表面張力に打ち勝ち、インク塊から分離し、
記録媒体に当たるのを確実にするために、約１０ｍ／秒
の小滴速度が好ましい。これらのシステムは、電気的エ
ネルギーから小滴運動エネルギーへの変換が非常に低効
率である。ＴＩＪシステムの効率は約０．０２％であ
る。これはＴＩＪプリントヘッドの駆動回路が大電流を
切替えなければならないことを意味する。圧電インクジ
ェットヘッドのこの駆動回路は、高電圧を切り替える
か、もしくは高い容量性負荷を駆動するかしなければな
らない。ページ幅ＴＩＪプリントヘッドの総電力消費も
非常に大きい。１秒間に４色ブラック画像を印刷する８
００ｄｐｉＡ４フルカラーページ幅ＴＩＪプリントヘッ
ドは、約６ｋＷの電力量を消費し、その大部分は廃熱に
変換される。この熱量を除去する困難さが、低コスト生
産、高速度、高解像度コンパクトページ幅ＴＩＪシステ
ムを妨げている。
ム及び圧電インクジェットシステムでは、選択されたイ
ンク小滴が表面張力に打ち勝ち、インク塊から分離し、
記録媒体に当たるのを確実にするために、約１０ｍ／秒
の小滴速度が好ましい。これらのシステムは、電気的エ
ネルギーから小滴運動エネルギーへの変換が非常に低効
率である。ＴＩＪシステムの効率は約０．０２％であ
る。これはＴＩＪプリントヘッドの駆動回路が大電流を
切替えなければならないことを意味する。圧電インクジ
ェットヘッドのこの駆動回路は、高電圧を切り替える
か、もしくは高い容量性負荷を駆動するかしなければな
らない。ページ幅ＴＩＪプリントヘッドの総電力消費も
非常に大きい。１秒間に４色ブラック画像を印刷する８
００ｄｐｉＡ４フルカラーページ幅ＴＩＪプリントヘッ
ドは、約６ｋＷの電力量を消費し、その大部分は廃熱に
変換される。この熱量を除去する困難さが、低コスト生
産、高速度、高解像度コンパクトページ幅ＴＩＪシステ
ムを妨げている。
【００２５】本発明の態様の一つの重要な特徴は、印刷
されるインク小滴を選択するのに必要なエネルギーを著
しく減らす手段である。これを、インク小滴を選択する
手段と選択された小滴がインク塊から分離して記録媒体
上にドットを形成するのを確実にする手段とに分けるこ
とにより達成する。小滴選択手段のみを各ノズルへの個
々の信号によって駆動しなければならない。小滴分離手
段は、全てのノズルに同時に加えられる場もしくは状態
であってもよい。
されるインク小滴を選択するのに必要なエネルギーを著
しく減らす手段である。これを、インク小滴を選択する
手段と選択された小滴がインク塊から分離して記録媒体
上にドットを形成するのを確実にする手段とに分けるこ
とにより達成する。小滴選択手段のみを各ノズルへの個
々の信号によって駆動しなければならない。小滴分離手
段は、全てのノズルに同時に加えられる場もしくは状態
であってもよい。
【００２６】表「小滴選択手段」は本発明に従って小滴
を選択するためのいくつかの可能な手段を示す。小滴選
択手段は、小滴分離手段が選択された小滴と選択されて
いない小滴とを区別できるのに十分な、選択された小滴
の位置の変更を創出するために必要なだけである。
を選択するためのいくつかの可能な手段を示す。小滴選
択手段は、小滴分離手段が選択された小滴と選択されて
いない小滴とを区別できるのに十分な、選択された小滴
の位置の変更を創出するために必要なだけである。
【００２７】
【表２】
【００２８】他の小滴選択手段も用いることができる。
水性インクに好ましい小滴選択手段は、方法１「加圧イ
ンクの表面張力の電熱的減少」である。この小滴選択手
段は、他のシステムを超える多くの利点を提供し、例え
ば、低電力操作（ＴＩＪの約１％）、ＣＭＯＳ ＶＬＳ
Ｉチップ製造との適合性、低電圧操作（約１０Ｖ）、高
いノズル密度、低温操作、及び適合するインク調合物の
範囲が広いことである。インクは温度上昇に伴って表面
張力の減少を示さなければならない。
水性インクに好ましい小滴選択手段は、方法１「加圧イ
ンクの表面張力の電熱的減少」である。この小滴選択手
段は、他のシステムを超える多くの利点を提供し、例え
ば、低電力操作（ＴＩＪの約１％）、ＣＭＯＳ ＶＬＳ
Ｉチップ製造との適合性、低電圧操作（約１０Ｖ）、高
いノズル密度、低温操作、及び適合するインク調合物の
範囲が広いことである。インクは温度上昇に伴って表面
張力の減少を示さなければならない。
【００２９】ホットメルトもしくは油性インクに好まし
い小滴選択手段は、方法２「振動インク圧と組み合わせ
た、インク粘性の電熱低下」である。この小滴選択手段
は、温度上昇と伴に大きな粘度減少を示すが、僅かの表
面張力減少しか示さないインクを用いるのに適してい
る。これは特に比較的高い分子量の非極性インクキャリ
アを用いると起きる。これはとりわけホットメルト及び
油性インクに適用できる。
い小滴選択手段は、方法２「振動インク圧と組み合わせ
た、インク粘性の電熱低下」である。この小滴選択手段
は、温度上昇と伴に大きな粘度減少を示すが、僅かの表
面張力減少しか示さないインクを用いるのに適してい
る。これは特に比較的高い分子量の非極性インクキャリ
アを用いると起きる。これはとりわけホットメルト及び
油性インクに適用できる。
【００３０】表「小滴分離手段」は、インク塊から選択
された小滴を分離し、この選択された小滴が印刷媒体上
にドットを形成するのを確実にするいくつかの方法を示
す。
された小滴を分離し、この選択された小滴が印刷媒体上
にドットを形成するのを確実にするいくつかの方法を示
す。
【００３１】
【表３】
【００３２】他の小滴分離手段も用いることができる。
用途に応じて好ましい小滴分離手段を用いる。大部分の
用途では、方法１「静電引力」、もしくは方法２「ＡＣ
電場」が最も適当である。滑らかなコート紙もしくはフ
ィルムを用い、そして非常な高速度は必要でない用途で
は、方法３「プロキシミティ」が適当である。高速度、
高品質システムでは、方法４「転写プロキシミティ」を
用いることができる。方法６「磁気引力」は、印刷媒体
がプロキシミティ印刷には粗すぎるポータブル印刷シス
テムに適しており、静電小滴分離に必要な高電圧は望ま
しくない。全ての環境に適合する明確に「最良」といえ
る小滴分離手段はない。
用途に応じて好ましい小滴分離手段を用いる。大部分の
用途では、方法１「静電引力」、もしくは方法２「ＡＣ
電場」が最も適当である。滑らかなコート紙もしくはフ
ィルムを用い、そして非常な高速度は必要でない用途で
は、方法３「プロキシミティ」が適当である。高速度、
高品質システムでは、方法４「転写プロキシミティ」を
用いることができる。方法６「磁気引力」は、印刷媒体
がプロキシミティ印刷には粗すぎるポータブル印刷シス
テムに適しており、静電小滴分離に必要な高電圧は望ま
しくない。全ての環境に適合する明確に「最良」といえ
る小滴分離手段はない。
【００３３】本発明に従う種々の印刷システムの詳細
は、1995年4 月12日に出願された以下のオーストラリア
国特許明細書に記載されている：発明の名称「液体イン
クフォールトトレランス（ＬＩＦＴ）印刷システム」
（出願番号：ＰＮ２３０８）；発明の名称「ＬＩＦＴ印
刷における電熱的小滴選択」（出願番号：ＰＮ２３１
０）；発明の名称 「ヘッドと媒体との距離を変えるこ
とによるＬＩＦＴ印刷の小滴分離」（出願番号：ＰＮ２
３１１）；発明の名称「音響インク波を用いるプロキシ
ミティＬＩＦＴ印刷の増強」（出願番号：ＰＮ２３１
２）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷の静電小滴分離」（出
願番号：ＰＮ２３１３）；発明の名称「プロキシミティ
ＬＩＦＴ印刷の複数同時存在小滴サイズ」（出願番号：
ＰＮ２３２１）；発明の名称「熱活性プリントヘッドの
自己冷却操作」（出願番号：ＰＮ２３２２）；発明の名
称「熱粘性低下ＬＩＦＴ印刷」（出願番号：ＰＮ２３２
３）。
は、1995年4 月12日に出願された以下のオーストラリア
国特許明細書に記載されている：発明の名称「液体イン
クフォールトトレランス（ＬＩＦＴ）印刷システム」
（出願番号：ＰＮ２３０８）；発明の名称「ＬＩＦＴ印
刷における電熱的小滴選択」（出願番号：ＰＮ２３１
０）；発明の名称 「ヘッドと媒体との距離を変えるこ
とによるＬＩＦＴ印刷の小滴分離」（出願番号：ＰＮ２
３１１）；発明の名称「音響インク波を用いるプロキシ
ミティＬＩＦＴ印刷の増強」（出願番号：ＰＮ２３１
２）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷の静電小滴分離」（出
願番号：ＰＮ２３１３）；発明の名称「プロキシミティ
ＬＩＦＴ印刷の複数同時存在小滴サイズ」（出願番号：
ＰＮ２３２１）；発明の名称「熱活性プリントヘッドの
自己冷却操作」（出願番号：ＰＮ２３２２）；発明の名
称「熱粘性低下ＬＩＦＴ印刷」（出願番号：ＰＮ２３２
３）。
【００３４】本発明の一つの好ましい印刷システムの簡
単な図式を図１に示す。像源５２は、スキャナーもしく
はコンピュータ由来のラスター像データ、又はページ記
述言語（ＰＤＬ）の形態のアウトライン像データ、又は
他の形態のディジタル像表現となることができる。この
像データをイメージプロセッシングシステム５３で画素
配置されたページ像に変換する。このシステムは、ＰＤ
Ｌの場合は、ラスター像プロセッサー（ＲＩＰ）となる
ことができ、もしくはラスター像データの場合は画素像
操作となることができる。画像プロセッシングユニット
５４で生成される連続階調をハーフトーン化する。ハー
フトーン化をディジタルハーフトーンユニット５４で行
う。ハーフトーン化したビットマップ像データを画像メ
モリ７２に記憶する。プリンター及びシステム構成によ
っては、画像メモリ７２は、フルページメモリ（即ち、
バンドメモリ）となることができる。ヒーター制御回路
７１により画像メモリ７２からデータを読み込み、時間
−変動電気パルスをプリントヘッドの一部であるノズル
ヒーター（図２の１０３）に加える。これらのパルスを
適当な時間で、適当なノズルに加えると、選択された小
滴は、画像メモリ７２にあるデータによって指定された
適当な位置で、記録媒体５１上にスポットを形成する。
単な図式を図１に示す。像源５２は、スキャナーもしく
はコンピュータ由来のラスター像データ、又はページ記
述言語（ＰＤＬ）の形態のアウトライン像データ、又は
他の形態のディジタル像表現となることができる。この
像データをイメージプロセッシングシステム５３で画素
配置されたページ像に変換する。このシステムは、ＰＤ
Ｌの場合は、ラスター像プロセッサー（ＲＩＰ）となる
ことができ、もしくはラスター像データの場合は画素像
操作となることができる。画像プロセッシングユニット
５４で生成される連続階調をハーフトーン化する。ハー
フトーン化をディジタルハーフトーンユニット５４で行
う。ハーフトーン化したビットマップ像データを画像メ
モリ７２に記憶する。プリンター及びシステム構成によ
っては、画像メモリ７２は、フルページメモリ（即ち、
バンドメモリ）となることができる。ヒーター制御回路
７１により画像メモリ７２からデータを読み込み、時間
−変動電気パルスをプリントヘッドの一部であるノズル
ヒーター（図２の１０３）に加える。これらのパルスを
適当な時間で、適当なノズルに加えると、選択された小
滴は、画像メモリ７２にあるデータによって指定された
適当な位置で、記録媒体５１上にスポットを形成する。
【００３５】ペーパ移動システム６５により、記録媒体
５１をヘッド５０に対して移動する。ペーパ移動システ
ムは、ペーパ移動制御システム６６により電気的に制御
され、次にマイクロコントローラ３１５によりコントロ
ールされる。図１に示したペーパ移動システムは単なる
概略図であり、多種多様の機械的構成が可能である。ペ
ージ幅プリンタヘッドの場合では、固定ヘッド５０の先
に記録媒体５１を移動するのが最も都合がよい。しか
し、走査プリントシステムの場合では、ラスター運動
で、ヘッド５０を一方の軸（サブスキャン方向）に沿っ
て移動し、記録媒体５１を直交軸（主スキャン方向）に
沿って移動するのが通常最も都合がよい。マイクロコン
トローラ３１５は、インク圧調整器６３及びヒーター制
御回路７１も制御することができる。
５１をヘッド５０に対して移動する。ペーパ移動システ
ムは、ペーパ移動制御システム６６により電気的に制御
され、次にマイクロコントローラ３１５によりコントロ
ールされる。図１に示したペーパ移動システムは単なる
概略図であり、多種多様の機械的構成が可能である。ペ
ージ幅プリンタヘッドの場合では、固定ヘッド５０の先
に記録媒体５１を移動するのが最も都合がよい。しか
し、走査プリントシステムの場合では、ラスター運動
で、ヘッド５０を一方の軸（サブスキャン方向）に沿っ
て移動し、記録媒体５１を直交軸（主スキャン方向）に
沿って移動するのが通常最も都合がよい。マイクロコン
トローラ３１５は、インク圧調整器６３及びヒーター制
御回路７１も制御することができる。
【００３６】表面張力減少を用いる印刷では、インクを
加圧してインク溜６４に入れる。静止状態（インク小滴
が吐出されてない）では、インク圧はインク表面張力に
打ち勝って小滴を吐出するには不十分である。一定のイ
ンク圧を、インク圧調整器で制御してインク溜６４に圧
力を加えることにより得ることができる。あるいは、よ
り大きな印刷システムでは、インク溜６４のインクの表
面をヘッド５０上方の適当な位置に定めることにより、
インク圧を非常に正確に生じさせ制御することができ
る。このインクレベルは簡単なフロートバルブ（示され
てない）で調整することができる。
加圧してインク溜６４に入れる。静止状態（インク小滴
が吐出されてない）では、インク圧はインク表面張力に
打ち勝って小滴を吐出するには不十分である。一定のイ
ンク圧を、インク圧調整器で制御してインク溜６４に圧
力を加えることにより得ることができる。あるいは、よ
り大きな印刷システムでは、インク溜６４のインクの表
面をヘッド５０上方の適当な位置に定めることにより、
インク圧を非常に正確に生じさせ制御することができ
る。このインクレベルは簡単なフロートバルブ（示され
てない）で調整することができる。
【００３７】粘性低下を用いる印刷では、インクを加圧
してインク溜６４に入れ、振動させるためにインク圧を
加える。振動を発生させる手段は、インクチャンネルに
取り付けられた圧電アクチュエータとなることができ
る。小滴分離手段に対して正確に配置すると、選択され
た小滴は記録媒体５１上にスポット形成に進み、一方選
択されなかった小滴はインク塊の一部に残ったままであ
る。
してインク溜６４に入れ、振動させるためにインク圧を
加える。振動を発生させる手段は、インクチャンネルに
取り付けられた圧電アクチュエータとなることができ
る。小滴分離手段に対して正確に配置すると、選択され
た小滴は記録媒体５１上にスポット形成に進み、一方選
択されなかった小滴はインク塊の一部に残ったままであ
る。
【００３８】インクチャンネル装置７５によりヘッド５
０の裏面にインクを配給する。このインクは、ヘッド５
０のシリコン基板を介してエッチングされたスロット及
び／もしくはホールを通ってノズル及びアクチュエータ
が配置された前面まで流れる。熱選択の場合では、ノズ
ルアクチュエータが電熱ヒータである。本発明に従うい
くつかの種類のプリンターでは、選択された小滴がイン
ク塊から分離し、記録媒体５１に向かって移動するのを
確実にするために、外部の場７４を必要とする。インク
は容易に導電性になるので、都合のよい外部場７４は一
定の電場である。この場合、ペーパガイドもしくはプラ
テン６７を導電性材料で作成し、電場を発生させる一方
の電極として用いる。もう一方の電極はヘッド５０それ
自体となることができる。別の態様は、選択された小滴
と選択されなかった小滴を区別する手段として印刷媒体
のプロキシミティを用いる。
０の裏面にインクを配給する。このインクは、ヘッド５
０のシリコン基板を介してエッチングされたスロット及
び／もしくはホールを通ってノズル及びアクチュエータ
が配置された前面まで流れる。熱選択の場合では、ノズ
ルアクチュエータが電熱ヒータである。本発明に従うい
くつかの種類のプリンターでは、選択された小滴がイン
ク塊から分離し、記録媒体５１に向かって移動するのを
確実にするために、外部の場７４を必要とする。インク
は容易に導電性になるので、都合のよい外部場７４は一
定の電場である。この場合、ペーパガイドもしくはプラ
テン６７を導電性材料で作成し、電場を発生させる一方
の電極として用いる。もう一方の電極はヘッド５０それ
自体となることができる。別の態様は、選択された小滴
と選択されなかった小滴を区別する手段として印刷媒体
のプロキシミティを用いる。
【００３９】小滴の場合、インク小滴にかかる重力は非
常に小さく、表面張力の約１０-4であるので、多くの場
合、重力を無視できる。これによりその土地の重力場に
対していずれの方向にもプリントヘッド５０及び記録媒
体５１を向けることができる。これはポータブルプリン
ターの場合には重要な要件である。図２は、改良された
ＣＭＯＳプロセスで作られた、本発明の単一の微小ノズ
ルチップ態様の断面の詳細な拡大図である。ノズルを基
板１０１内にエッチングする。基板はシリコン、ガラ
ス、金属、もしくはその他の適切な材料となることがで
きる。半導体材料でない基板を用いる場合は、半導体材
料（例えば、アモルファスシリコン）を基板上に堆積さ
せても良く、集積化した駆動トランジスタ及びデータ配
分回路部品をその半導体層に形成することができる。単
結晶シリコン（ＳＣＳ）基板は幾つかの利点を有してい
る。例えば、 １）高性能駆動トランジスタ及び他の回路部品をＳＣＳ
に形成することができる。
常に小さく、表面張力の約１０-4であるので、多くの場
合、重力を無視できる。これによりその土地の重力場に
対していずれの方向にもプリントヘッド５０及び記録媒
体５１を向けることができる。これはポータブルプリン
ターの場合には重要な要件である。図２は、改良された
ＣＭＯＳプロセスで作られた、本発明の単一の微小ノズ
ルチップ態様の断面の詳細な拡大図である。ノズルを基
板１０１内にエッチングする。基板はシリコン、ガラ
ス、金属、もしくはその他の適切な材料となることがで
きる。半導体材料でない基板を用いる場合は、半導体材
料（例えば、アモルファスシリコン）を基板上に堆積さ
せても良く、集積化した駆動トランジスタ及びデータ配
分回路部品をその半導体層に形成することができる。単
結晶シリコン（ＳＣＳ）基板は幾つかの利点を有してい
る。例えば、 １）高性能駆動トランジスタ及び他の回路部品をＳＣＳ
に形成することができる。
【００４０】２）プリンタヘッドを、標準のＶＬＳＩプ
ロセッシング装置を用いる現存の設備で作成することが
できる。 ３）ＳＣＳは、高い機械的強度と剛性を有する。 ４）ＳＣＳは、高い熱伝導性を有する。 この例では、ノズルは円筒形状からなり、環を形成する
ヒータ１０３を有する。ＣＭＯＳ駆動回路部品を形成す
る間に、ノズルチップ１０４を堆積した二酸化ケイ素層
１０２から形成する。このノズルチップを窒化ケイ素で
不動態化する。突起型ノズルチップは、プリントヘッド
面上の加圧インク１００の接触点を制御する。また、プ
リントヘッド面を疎水性化して、プリントヘッドの前を
横切るインクの偶発的な展開を防止する。
ロセッシング装置を用いる現存の設備で作成することが
できる。 ３）ＳＣＳは、高い機械的強度と剛性を有する。 ４）ＳＣＳは、高い熱伝導性を有する。 この例では、ノズルは円筒形状からなり、環を形成する
ヒータ１０３を有する。ＣＭＯＳ駆動回路部品を形成す
る間に、ノズルチップ１０４を堆積した二酸化ケイ素層
１０２から形成する。このノズルチップを窒化ケイ素で
不動態化する。突起型ノズルチップは、プリントヘッド
面上の加圧インク１００の接触点を制御する。また、プ
リントヘッド面を疎水性化して、プリントヘッドの前を
横切るインクの偶発的な展開を防止する。
【００４１】他の多くのノズル構成も可能であり、本発
明のノズルの態様は、用いる形状、寸法、及び材料にお
いて変わることができる。ヒータ及び駆動電子部品が形
成された基板からエッチングしたモノリシックノズル
は、オリフィス板を必要としない利点を有する。オリフ
ィス板が除かれることは、製造及び集成体の著しいコス
ト節約となる。オリフィス板を除いた最近の方法には、
Domoto等の米国特許第４，５８０，１５８号（1986年）
（Xerox に譲渡）明細書及びMiller等の米国特許第５，
３７１，５２７号（1994年）（Hewlett-Packard に譲
渡）明細書に記載されているような「vortex」を用いる
ことが含まれる。しかし、これらは作動が複雑で、作成
が困難である。本発明のプリントヘッドで、オリフィス
板を除く好ましい方法は、アクチュエータ基板中にオリ
フィスを組み込むことである。
明のノズルの態様は、用いる形状、寸法、及び材料にお
いて変わることができる。ヒータ及び駆動電子部品が形
成された基板からエッチングしたモノリシックノズル
は、オリフィス板を必要としない利点を有する。オリフ
ィス板が除かれることは、製造及び集成体の著しいコス
ト節約となる。オリフィス板を除いた最近の方法には、
Domoto等の米国特許第４，５８０，１５８号（1986年）
（Xerox に譲渡）明細書及びMiller等の米国特許第５，
３７１，５２７号（1994年）（Hewlett-Packard に譲
渡）明細書に記載されているような「vortex」を用いる
ことが含まれる。しかし、これらは作動が複雑で、作成
が困難である。本発明のプリントヘッドで、オリフィス
板を除く好ましい方法は、アクチュエータ基板中にオリ
フィスを組み込むことである。
【００４２】このタイプのノズルを種々の技法の小滴分
離を用いるプリンタヘッドに用いることができる。静電小滴分離を用いる操作 第一の例として、表面張力の熱的減少を用いる操作及び
静電小滴分離を図３〜８に示す。図３〜８は、ＦＩＤＡ
Ｐ（市販の流体力学シミュレーションソフトウェアパッ
ケージ、Fluid Dynamics Inc., Illinois, USA）を用い
て行ったエネルギー移動及び流体力学シミュレーション
の結果を示す。このシミュレーションは、周囲温度３０
℃での、直径８μｍの熱的小滴選択ノズル態様である。
ヒーターに加えた総エネルギーは２７６ｎＪであり、そ
れぞれ４ｎＪで６９パルスとして加えた。インク圧は周
囲空気圧より１０ｋＰａ高く、インク粘度は３０℃で
１．８４ｃＰｓである。インクは水性であり、温度上昇
に伴う表面張力の減少の増大を達成するために、０．１
％パルミチン酸のゾルを含有する。ノズルの中心軸から
半径距離４０μｍのノズルチップの断面を示す。ノズル
の種々の材料（ケイ素、窒化ケイ素、アモルファス二酸
化ケイ素、結晶性二酸化ケイ素を含む）及び水性インク
の熱移動を、材料の密度、熱容量、及び熱伝導性をそれ
ぞれ用いてシミュレートする。シミュレーションのタイ
ムステップは０．１μ秒である。
離を用いるプリンタヘッドに用いることができる。静電小滴分離を用いる操作 第一の例として、表面張力の熱的減少を用いる操作及び
静電小滴分離を図３〜８に示す。図３〜８は、ＦＩＤＡ
Ｐ（市販の流体力学シミュレーションソフトウェアパッ
ケージ、Fluid Dynamics Inc., Illinois, USA）を用い
て行ったエネルギー移動及び流体力学シミュレーション
の結果を示す。このシミュレーションは、周囲温度３０
℃での、直径８μｍの熱的小滴選択ノズル態様である。
ヒーターに加えた総エネルギーは２７６ｎＪであり、そ
れぞれ４ｎＪで６９パルスとして加えた。インク圧は周
囲空気圧より１０ｋＰａ高く、インク粘度は３０℃で
１．８４ｃＰｓである。インクは水性であり、温度上昇
に伴う表面張力の減少の増大を達成するために、０．１
％パルミチン酸のゾルを含有する。ノズルの中心軸から
半径距離４０μｍのノズルチップの断面を示す。ノズル
の種々の材料（ケイ素、窒化ケイ素、アモルファス二酸
化ケイ素、結晶性二酸化ケイ素を含む）及び水性インク
の熱移動を、材料の密度、熱容量、及び熱伝導性をそれ
ぞれ用いてシミュレートする。シミュレーションのタイ
ムステップは０．１μ秒である。
【００４３】図３は、ヒーターを作動する直前の静止状
態を示す。インク圧パルス外部静電場が周囲圧力でイン
クの表面張力に打ち勝つには不十分であることを確実に
することにより、平衡が作られており、静止状態ではイ
ンクはノズルから逃げない。静止状態では、インクのメ
ニスカスはプリントヘッド面から大きくは突出しないの
で、静電場はメニスカスのところに集中しない。
態を示す。インク圧パルス外部静電場が周囲圧力でイン
クの表面張力に打ち勝つには不十分であることを確実に
することにより、平衡が作られており、静止状態ではイ
ンクはノズルから逃げない。静止状態では、インクのメ
ニスカスはプリントヘッド面から大きくは突出しないの
で、静電場はメニスカスのところに集中しない。
【００４４】図４は、ヒーター印加パルスがスタート後
５μ秒の５℃間隔の温度曲線を示す。ヒーターに電圧を
加えると、ノズルチップと接触しているインクは急速に
加熱される。表面張力に減少が起きると、メニスカスの
加熱された部分が、冷たいインクメニスカスに対して急
に拡張する。これにより、ノズルチップのところでイン
クの自由表面の一部を超えて急速に熱を運ぶ対流がおき
る。熱がインク表面、及びインクがヒーターと接触して
いない部分に配布されることが必要である。これは固体
ヒーターに対する粘性抵抗が、ヒーターに直接接触する
インクが移動するのを防いでいるからである。
５μ秒の５℃間隔の温度曲線を示す。ヒーターに電圧を
加えると、ノズルチップと接触しているインクは急速に
加熱される。表面張力に減少が起きると、メニスカスの
加熱された部分が、冷たいインクメニスカスに対して急
に拡張する。これにより、ノズルチップのところでイン
クの自由表面の一部を超えて急速に熱を運ぶ対流がおき
る。熱がインク表面、及びインクがヒーターと接触して
いない部分に配布されることが必要である。これは固体
ヒーターに対する粘性抵抗が、ヒーターに直接接触する
インクが移動するのを防いでいるからである。
【００４５】図５は、ヒーター印加パルスがスタート後
１０μ秒の５℃間隔の温度曲線を示す。温度上昇により
表面張力が減少し、力の均衡が乱れる。メニスカス全体
が加熱されたので、インクが流れ始める。図６は、ヒー
ター印加パルスがスタート後２０μ秒の５℃間隔の温度
曲線を示す。インク圧によりインクが、プリントヘッド
から突出した新しいメニスカス位置に流れる。静電場が
突出している導電性インク小滴によって集められる。
１０μ秒の５℃間隔の温度曲線を示す。温度上昇により
表面張力が減少し、力の均衡が乱れる。メニスカス全体
が加熱されたので、インクが流れ始める。図６は、ヒー
ター印加パルスがスタート後２０μ秒の５℃間隔の温度
曲線を示す。インク圧によりインクが、プリントヘッド
から突出した新しいメニスカス位置に流れる。静電場が
突出している導電性インク小滴によって集められる。
【００４６】図７は、ヒーター印加パルスがスタート後
３０μ秒の５℃間隔の温度曲線を示す。これは、ヒータ
ーパルス期間が２４μ秒であるので、ヒータパルスがの
終わりから６μ秒後でもある。酸化層を通る伝導、そし
て流れているインクへの伝導のために、ノズルチップは
急速に冷える。ノズルチップはインクによって効果的に
「水冷」される。静電引力によりインク小滴が記録媒体
の方に加速し始める。ヒーターパルスが著しく短い（こ
の場合１６μ秒未満）と、インクは印刷媒体に向かって
加速せず、ノズルに戻るであろう。
３０μ秒の５℃間隔の温度曲線を示す。これは、ヒータ
ーパルス期間が２４μ秒であるので、ヒータパルスがの
終わりから６μ秒後でもある。酸化層を通る伝導、そし
て流れているインクへの伝導のために、ノズルチップは
急速に冷える。ノズルチップはインクによって効果的に
「水冷」される。静電引力によりインク小滴が記録媒体
の方に加速し始める。ヒーターパルスが著しく短い（こ
の場合１６μ秒未満）と、インクは印刷媒体に向かって
加速せず、ノズルに戻るであろう。
【００４７】図８は、ヒーターパルスが終了後２６μ秒
の５℃間隔の温度曲線を示す。ノズルチップのところの
温度は、周囲温度より５℃は高くない。これにより、ノ
ズルチップ周囲の表面張力が増加する。インクがノズル
から引っ張られる速度が、ノズルを通るインク流の粘度
限界速度を超えると、ノズルチップ領域内のインクが
「ネック状」になり、選択された小滴はインク塊から分
離する。そして、選択された小滴は、外部静電場の影響
下で記録媒体に移動する。そしてノズルチップのところ
のインクメニスカスは、次のインク小滴を選択する次の
加熱パルスの用意のために、その静止位置に戻る。一つ
のインクが選択され、分離し、そして各加熱パルス毎に
記録媒体上にスポットを形成する。加熱パルスは電気的
に制御されているので、ドロップオンデマンドインクジ
ェット操作を達成することができる。
の５℃間隔の温度曲線を示す。ノズルチップのところの
温度は、周囲温度より５℃は高くない。これにより、ノ
ズルチップ周囲の表面張力が増加する。インクがノズル
から引っ張られる速度が、ノズルを通るインク流の粘度
限界速度を超えると、ノズルチップ領域内のインクが
「ネック状」になり、選択された小滴はインク塊から分
離する。そして、選択された小滴は、外部静電場の影響
下で記録媒体に移動する。そしてノズルチップのところ
のインクメニスカスは、次のインク小滴を選択する次の
加熱パルスの用意のために、その静止位置に戻る。一つ
のインクが選択され、分離し、そして各加熱パルス毎に
記録媒体上にスポットを形成する。加熱パルスは電気的
に制御されているので、ドロップオンデマンドインクジ
ェット操作を達成することができる。
【００４８】図９は、ヒーター印加パルス開始から始ま
る５秒間隔の、小滴選択サイクル中の連続したメニスカ
ス位置を示す。図１０は、時間に対するメニスカス位置
のグラフであり、メニスカスの中心点の移動を示す。ヒ
ーターパルスはシミュレーション中では１０μ秒にスタ
ートする。
る５秒間隔の、小滴選択サイクル中の連続したメニスカ
ス位置を示す。図１０は、時間に対するメニスカス位置
のグラフであり、メニスカスの中心点の移動を示す。ヒ
ーターパルスはシミュレーション中では１０μ秒にスタ
ートする。
【００４９】図１１は、ノズル中の種々の点のところで
の時間に対して得られる温度曲線を示す。グラフの縦軸
は温度であり、１００℃の単位である。グラフの横軸は
時間であり、１０μ秒の単位である。図１０に示した温
度曲線は、０．１μ秒刻みで、ＦＩＤＡＰで計算した。
実験地の周囲温度は３０℃である。三カ所の温度履歴を
示す： Ａ−ノズルチップ：不動態層、インク及び空気間の接触
範囲のところの温度履歴を示す。
の時間に対して得られる温度曲線を示す。グラフの縦軸
は温度であり、１００℃の単位である。グラフの横軸は
時間であり、１０μ秒の単位である。図１０に示した温
度曲線は、０．１μ秒刻みで、ＦＩＤＡＰで計算した。
実験地の周囲温度は３０℃である。三カ所の温度履歴を
示す： Ａ−ノズルチップ：不動態層、インク及び空気間の接触
範囲のところの温度履歴を示す。
【００５０】Ｂ−メニスカス中央点：ノズルチップとメ
ニスカスの中心との中程のインクメニスカス上の範囲の
ところである。 Ｃ−チップ面：ノズルの中心から２０μｍのプリントヘ
ッド面上の点のところである。これは、高温による性能
劣化及び寿命低下を受けないでノズルに非常に接近し
て、活動状態の回路部品を配置できることを示す。
ニスカスの中心との中程のインクメニスカス上の範囲の
ところである。 Ｃ−チップ面：ノズルの中心から２０μｍのプリントヘ
ッド面上の点のところである。これは、高温による性能
劣化及び寿命低下を受けないでノズルに非常に接近し
て、活動状態の回路部品を配置できることを示す。
【００５１】図１３は、ヒータに加えた電力を示す。最
適に操作するためには、ヒーターパルスの開始時には温
度が鋭く上昇し、パルスの間中はインクに沸点より僅か
に下に温度を維持し、そしてパルスの終了時には急速に
温度が低下することが必要である。これを行うために
は、ヒータに加える平均エネルギーを、パルス中に変え
る。この場合、この変更を、各々が４ｎＪ（ナノジュー
ル）のエネルギーをもつ０．１μ秒のサブパルスのパル
ス周波数変調によって行う。ヒーターに加える最大電力
は４０ｍＷであり、ヒーターパルス中の平均電力は、１
１．５ｍＷである。この場合、サブパルス周波数は５Ｍ
ｈｚである。これにより、プリントヘッド操作に大きな
影響を与えないで容易に変えることができる。サブパル
ス周波数が高くなるにつれて、ヒーターに加える電力を
より良く制御できる。１３．５Ｍｈｚのサブパルス周波
数が適当である、なぜらなこの周波数は、高周波障害
（ＲＦＩ）の影響を最小にするのにも適切であるからで
ある。
適に操作するためには、ヒーターパルスの開始時には温
度が鋭く上昇し、パルスの間中はインクに沸点より僅か
に下に温度を維持し、そしてパルスの終了時には急速に
温度が低下することが必要である。これを行うために
は、ヒータに加える平均エネルギーを、パルス中に変え
る。この場合、この変更を、各々が４ｎＪ（ナノジュー
ル）のエネルギーをもつ０．１μ秒のサブパルスのパル
ス周波数変調によって行う。ヒーターに加える最大電力
は４０ｍＷであり、ヒーターパルス中の平均電力は、１
１．５ｍＷである。この場合、サブパルス周波数は５Ｍ
ｈｚである。これにより、プリントヘッド操作に大きな
影響を与えないで容易に変えることができる。サブパル
ス周波数が高くなるにつれて、ヒーターに加える電力を
より良く制御できる。１３．５Ｍｈｚのサブパルス周波
数が適当である、なぜらなこの周波数は、高周波障害
（ＲＦＩ）の影響を最小にするのにも適切であるからで
ある。
【００５２】表面張力の負の温度係数をもつインク 温度上昇とともに減少するというインクの表面張力の要
件は、大きな制限ではない。なぜなら、大部分の単一な
液体及び多くの混合物は、この性質を有するからであ
る。任意の液体の温度の対する表面張力の関係式は、得
られていない。しかしラムゼイとシールドによって導か
れた次の経験式は多くの液体に当てはまる。
件は、大きな制限ではない。なぜなら、大部分の単一な
液体及び多くの混合物は、この性質を有するからであ
る。任意の液体の温度の対する表面張力の関係式は、得
られていない。しかしラムゼイとシールドによって導か
れた次の経験式は多くの液体に当てはまる。
【００５３】
【数１】
【００５４】式中、γT は温度Ｔにおける表面張力、ｋ
は定数、Ｔc は液体の限界温度、Ｍは液体のモル質量、
ｘは液体の会合度、そしてρは液体の密度である。この
式は、多くの液体の表面張力が、温度が液体の臨界温度
に到達するとゼロまで低下することを示している。液体
の多くは、大気圧下で臨界温度が沸点よりも実質的に高
く、そのため、実際の吐出温度付近の温度の小さな変化
により表面張力が大きく変化するインクを得るために
は、界面活性剤の混合物が推奨される。
は定数、Ｔc は液体の限界温度、Ｍは液体のモル質量、
ｘは液体の会合度、そしてρは液体の密度である。この
式は、多くの液体の表面張力が、温度が液体の臨界温度
に到達するとゼロまで低下することを示している。液体
の多くは、大気圧下で臨界温度が沸点よりも実質的に高
く、そのため、実際の吐出温度付近の温度の小さな変化
により表面張力が大きく変化するインクを得るために
は、界面活性剤の混合物が推奨される。
【００５５】界面活性剤の選定は重要である。例えば、
サーマルインクジェットプリンター用水性インクは、表
面張力を減少させ、急速な乾燥を容易にするために、イ
ソプロピルアルコール（２−プロパノール）を含有する
ことが多い。イソプロピルアルコールは、８２．４℃の
沸点を有し、水の沸点よりも低い。温度が上昇すると、
イソプロピルアルコールは水よりも早く蒸発し、アルコ
ール濃度は低下し、表面張力の増加が起きる。１−ヘキ
サノール（ｂ．ｐ．１５８℃）のような界面活性剤を用
いてこの効果を逆にすることができ、温度に伴って僅か
に低下する表面張力を得ることができる。しかし、操作
ラチチュードを最大にするためには、温度と共に相対的
に大きく表面張力が低下することが望ましい。大きな操
作マージンを達成するためには、３０℃の温度範囲に亘
って表面張力が２０ｍＮ／ｍ減少することが好ましい
が、１０ｍＮ／ｍぐらいの低さでも本発明のプリントヘ
ッドの操作を達成することができる。
サーマルインクジェットプリンター用水性インクは、表
面張力を減少させ、急速な乾燥を容易にするために、イ
ソプロピルアルコール（２−プロパノール）を含有する
ことが多い。イソプロピルアルコールは、８２．４℃の
沸点を有し、水の沸点よりも低い。温度が上昇すると、
イソプロピルアルコールは水よりも早く蒸発し、アルコ
ール濃度は低下し、表面張力の増加が起きる。１−ヘキ
サノール（ｂ．ｐ．１５８℃）のような界面活性剤を用
いてこの効果を逆にすることができ、温度に伴って僅か
に低下する表面張力を得ることができる。しかし、操作
ラチチュードを最大にするためには、温度と共に相対的
に大きく表面張力が低下することが望ましい。大きな操
作マージンを達成するためには、３０℃の温度範囲に亘
って表面張力が２０ｍＮ／ｍ減少することが好ましい
が、１０ｍＮ／ｍぐらいの低さでも本発明のプリントヘ
ッドの操作を達成することができる。
【００５６】大きなΔγT を有するインク 温度増加に伴って表面張力を大きく負に変化させるため
に、幾つかの方法を用いることができる。例えば、次の
二種類の方法である： １）このインクは周囲温度で固体である（しかし、臨界
温度で溶融する）低濃度のゾル界面活性剤を含有するこ
とができる。粒子サイズは１００ｎｍ（１，０００オン
グストローム）未満が望ましい。水性インクに適した界
面活性剤融点は、５０℃〜９０℃であり、好ましくは、
６０℃〜８０℃である。
に、幾つかの方法を用いることができる。例えば、次の
二種類の方法である： １）このインクは周囲温度で固体である（しかし、臨界
温度で溶融する）低濃度のゾル界面活性剤を含有するこ
とができる。粒子サイズは１００ｎｍ（１，０００オン
グストローム）未満が望ましい。水性インクに適した界
面活性剤融点は、５０℃〜９０℃であり、好ましくは、
６０℃〜８０℃である。
【００５７】２）このインクは、最大周囲温度より高い
（但し、このインクの沸点より低い）相転移温度（ＰＩ
Ｔ）を有するオイル／水マイクロエマルジョンを含有す
る。安定性のために、マイクロエマルジョンのＰＩＴ
は、インクが遭遇する非操作温度より２０℃以上が好ま
しい。おおよそ８０℃のＰＩＴが適当である。界面活性剤ゾルを含むインク 所望する操作温度範囲で溶融する界面活性剤の小粒子ゾ
ルとしてインクを調製することができる。そのような界
面活性剤の例には、炭素数１４〜３０の例えば次のよう
なカルボン酸が含まれる：
（但し、このインクの沸点より低い）相転移温度（ＰＩ
Ｔ）を有するオイル／水マイクロエマルジョンを含有す
る。安定性のために、マイクロエマルジョンのＰＩＴ
は、インクが遭遇する非操作温度より２０℃以上が好ま
しい。おおよそ８０℃のＰＩＴが適当である。界面活性剤ゾルを含むインク 所望する操作温度範囲で溶融する界面活性剤の小粒子ゾ
ルとしてインクを調製することができる。そのような界
面活性剤の例には、炭素数１４〜３０の例えば次のよう
なカルボン酸が含まれる：
【００５８】
【表４】
【００５９】小粒子サイズのゾル融点はバルク物質の融
点よりも通常僅かに低いので、所望する小滴選択温度よ
りも僅かに高い融点を有するカルボン酸を選択すること
が好ましい。これらのカルボン酸は、高純度で且つ低コ
ストで入手可能である。必要な界面活性剤の量は微量で
あり、インクに加わるコストは微々たるものである。一
定の温度範囲に亘って融点を広げるために、カルボン酸
と鎖長が僅かに変わるものとの混合物を用いることがで
きる。そのような混合物は純粋な酸よりも一般的にコス
トがかからない。
点よりも通常僅かに低いので、所望する小滴選択温度よ
りも僅かに高い融点を有するカルボン酸を選択すること
が好ましい。これらのカルボン酸は、高純度で且つ低コ
ストで入手可能である。必要な界面活性剤の量は微量で
あり、インクに加わるコストは微々たるものである。一
定の温度範囲に亘って融点を広げるために、カルボン酸
と鎖長が僅かに変わるものとの混合物を用いることがで
きる。そのような混合物は純粋な酸よりも一般的にコス
トがかからない。
【００６０】また、一般的な分枝を有しないカルボン酸
のために、界面活性剤の選択を限定する必要は無い。分
枝鎖もしくはフェニル基、又は他の疎水性部分を有する
界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の親水性
末端基には、多くの高極性成分が適している。極性の末
端が水中でイオン化可能であるのが望ましく、それによ
り、界面活性剤粒子の表面が、分散を助け凝集を防止す
るように変わることができる。カルボン酸の場合、水酸
化ナトリムもしくは水酸化カリウムを加えることにより
これを達成することができる。
のために、界面活性剤の選択を限定する必要は無い。分
枝鎖もしくはフェニル基、又は他の疎水性部分を有する
界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の親水性
末端基には、多くの高極性成分が適している。極性の末
端が水中でイオン化可能であるのが望ましく、それによ
り、界面活性剤粒子の表面が、分散を助け凝集を防止す
るように変わることができる。カルボン酸の場合、水酸
化ナトリムもしくは水酸化カリウムを加えることにより
これを達成することができる。
【００６１】界面活性剤ゾルを有するインクの調製 界面活性剤ゾルを高濃度で別途調製し、必要な濃度でイ
ンクに加えることができる。界面活性剤ゾルを作成する
ための例示プロセスは次の通りである： １）酸素を除いた大気中で精製水にカルボン酸を加え
る。
ンクに加えることができる。界面活性剤ゾルを作成する
ための例示プロセスは次の通りである： １）酸素を除いた大気中で精製水にカルボン酸を加え
る。
【００６２】２）上記カルボン酸の融点以上にこの混合
物を加熱する。水を沸騰させてもよい。 ３）カルボン酸小滴の典型的なサイズが１０ｎｍ〜１０
０ｎｍ（１００〜１，０００オングストローム）になる
まで、前記混合物に極超音波を当てる。 ４）この混合物を冷却する。
物を加熱する。水を沸騰させてもよい。 ３）カルボン酸小滴の典型的なサイズが１０ｎｍ〜１０
０ｎｍ（１００〜１，０００オングストローム）になる
まで、前記混合物に極超音波を当てる。 ４）この混合物を冷却する。
【００６３】５）混合物の上部から大きい粒子をデカン
テーションする。 ６）ＮａＯＨのようなアルカリを加え、粒子表面のカル
ボン酸分子をイオン化する。ｐＨ約８が適当である。こ
の工程は絶対必要なものではないが、ゾルを安定化する
助けとなる。 ７）このゾルを遠心分離器にかける。カルボン酸の密度
は水より小さいので、より小さい粒子は遠心分離器の外
側に蓄積し、より大きな粒子は中心に蓄積する。
テーションする。 ６）ＮａＯＨのようなアルカリを加え、粒子表面のカル
ボン酸分子をイオン化する。ｐＨ約８が適当である。こ
の工程は絶対必要なものではないが、ゾルを安定化する
助けとなる。 ７）このゾルを遠心分離器にかける。カルボン酸の密度
は水より小さいので、より小さい粒子は遠心分離器の外
側に蓄積し、より大きな粒子は中心に蓄積する。
【００６４】８）微孔性のフィルターを用いてゾルを濾
過し、５００ｎｍ（５，０００オングストローム）を超
える粒子を除去する。 ９）インク調製物に界面活性剤ゾルを加える。このゾル
は、非常に希釈された濃度においてのみしか必要とされ
ない。インク調製物は色素もしくは顔料のいずれか、殺
菌剤、インクの導電性を高める薬剤（静電小滴分離を用
いる場合）、保湿剤、及び必要なその他の薬剤も含有す
る。
過し、５００ｎｍ（５，０００オングストローム）を超
える粒子を除去する。 ９）インク調製物に界面活性剤ゾルを加える。このゾル
は、非常に希釈された濃度においてのみしか必要とされ
ない。インク調製物は色素もしくは顔料のいずれか、殺
菌剤、インクの導電性を高める薬剤（静電小滴分離を用
いる場合）、保湿剤、及び必要なその他の薬剤も含有す
る。
【００６５】小滴吐出プロセス中は気泡は生成しないの
で、消泡剤は一般的に必要でない。カチオン性界面活性剤ゾル カチオン性色素もしくは顔料を用いる場合、アニオン性
界面活性剤ゾルを用いて作成したインクは一般的に不適
である。これはカチオン性色素もしくは顔料が沈殿もし
くはアニオン性界面活性剤と凝集する場合があるからで
ある。カチオン性色素もしくは顔料を使用可能とするた
めには、カチオン性界面活性剤ゾルが必要である。アル
キルアミン類がこの目的に適している。
で、消泡剤は一般的に必要でない。カチオン性界面活性剤ゾル カチオン性色素もしくは顔料を用いる場合、アニオン性
界面活性剤ゾルを用いて作成したインクは一般的に不適
である。これはカチオン性色素もしくは顔料が沈殿もし
くはアニオン性界面活性剤と凝集する場合があるからで
ある。カチオン性色素もしくは顔料を使用可能とするた
めには、カチオン性界面活性剤ゾルが必要である。アル
キルアミン類がこの目的に適している。
【００６６】種々の適合するアルキルアミン類を次に示
す：
す：
【００６７】
【表５】
【００６８】カチオン性界面活性剤ゾルの調製方法は、
アルカリの代わりに酸を用いてｐＨバランスを調節し界
面活性剤粒子の電荷を増加する以外は、アニオン性界面
活性剤の調製方法と本質的に同じである。ＨＣｌを用い
てｐＨを６にするのが適切である。マイクロエマルジョン系インク 温度限界のところで表面張力の大きな減少を達成するも
う一つの方法は、インクがマイクロエマルジョンをベー
スとすることである。所望する吐出限界温度付近に相転
移温度（ＰＩＴ）を有するマイクロエマルジョンを選択
する。ＰＩＴより低いところでは、マイクロエマルジョ
ンは水中油形（Ｏ／Ｗ形）であり、ＰＩＴより高いとこ
ろでは油中水形（Ｗ／Ｏ形）である。低温では、マイク
ロエマルジョンを形成する界面活性剤は油のまわりの高
曲率面を好み、ＰＩＴより著しく高い温度では、界面活
性剤は水のまわりの高曲率面を好む。ＰＩＴ付近の温度
では、マイクロ乳剤は、トポロジー的に結合した水と油
の連続した「スポンジ」を形成する。
アルカリの代わりに酸を用いてｐＨバランスを調節し界
面活性剤粒子の電荷を増加する以外は、アニオン性界面
活性剤の調製方法と本質的に同じである。ＨＣｌを用い
てｐＨを６にするのが適切である。マイクロエマルジョン系インク 温度限界のところで表面張力の大きな減少を達成するも
う一つの方法は、インクがマイクロエマルジョンをベー
スとすることである。所望する吐出限界温度付近に相転
移温度（ＰＩＴ）を有するマイクロエマルジョンを選択
する。ＰＩＴより低いところでは、マイクロエマルジョ
ンは水中油形（Ｏ／Ｗ形）であり、ＰＩＴより高いとこ
ろでは油中水形（Ｗ／Ｏ形）である。低温では、マイク
ロエマルジョンを形成する界面活性剤は油のまわりの高
曲率面を好み、ＰＩＴより著しく高い温度では、界面活
性剤は水のまわりの高曲率面を好む。ＰＩＴ付近の温度
では、マイクロ乳剤は、トポロジー的に結合した水と油
の連続した「スポンジ」を形成する。
【００６９】二種類のメカニズムがあり、それによって
表面張力が減少する。ＰＩＴ付近では、界面活性剤は非
常に低曲率の面を好む。結果として、界面活性剤分子
は、油エマルジョンの曲率よりも非常に小さいインク／
空気界面に移動する。これにより、水の表面張力が低下
する。相転移温度より高いところでは、マイクロエマル
ジョンは、Ｏ／ＷからＷ／Ｏへと変化するので、インク
／空気界面は水／空気から油／空気へと変化する。この
油／空気界面は表面張力が小さい。
表面張力が減少する。ＰＩＴ付近では、界面活性剤は非
常に低曲率の面を好む。結果として、界面活性剤分子
は、油エマルジョンの曲率よりも非常に小さいインク／
空気界面に移動する。これにより、水の表面張力が低下
する。相転移温度より高いところでは、マイクロエマル
ジョンは、Ｏ／ＷからＷ／Ｏへと変化するので、インク
／空気界面は水／空気から油／空気へと変化する。この
油／空気界面は表面張力が小さい。
【００７０】マイクロエマルジョン系インクを調製する
多くの方法がある。高速小滴吐出では、低粘性油を選択
するのが好ましい。多く場合、水は適切な極性溶媒であ
る。しかし、いくつかの場合では別の極性溶媒を用いる
ことができる。これらの場合、大きな表面張力を有する
極性溶媒を選択する方がよく、表面張力を大きく減少で
きる。
多くの方法がある。高速小滴吐出では、低粘性油を選択
するのが好ましい。多く場合、水は適切な極性溶媒であ
る。しかし、いくつかの場合では別の極性溶媒を用いる
ことができる。これらの場合、大きな表面張力を有する
極性溶媒を選択する方がよく、表面張力を大きく減少で
きる。
【００７１】所望する範囲の相転移温度を得るために、
界面活性剤を選択することができる。例えば、ポリ（オ
キシエチレン）アルキルフェニルエーテル基［エトキシ
化したアルキルフェノール、一般式：Ｃn Ｈ2n+1Ｃ4 Ｈ
6 （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）m ＯＨ］の界面活性剤を用いるこ
とができる。この界面活性剤の親水性度を、ｍを大きく
することにより高めることができ、疎水性度をｎを大き
くすることにより高めることができる。ｍ値約１０、ｎ
値約８が適当である。
界面活性剤を選択することができる。例えば、ポリ（オ
キシエチレン）アルキルフェニルエーテル基［エトキシ
化したアルキルフェノール、一般式：Ｃn Ｈ2n+1Ｃ4 Ｈ
6 （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）m ＯＨ］の界面活性剤を用いるこ
とができる。この界面活性剤の親水性度を、ｍを大きく
することにより高めることができ、疎水性度をｎを大き
くすることにより高めることができる。ｍ値約１０、ｎ
値約８が適当である。
【００７２】低コストで商業的な調合物は、酸化エチレ
ンとアルキルフェノールが種々のモル比で重合する成果
であり、オキシエチレン基の正確な数は選ばれた手段に
より変わる。これらの市販の調合物で十分であり、特定
の数の酸化エチレン基を有する非常に純度の高い界面活
性剤は必要でない。この界面活性剤の一般式は、Ｃ8 Ｈ
17Ｃ4 Ｈ6 （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）n ＯＨ（平均的なｎは１
０である）である。
ンとアルキルフェノールが種々のモル比で重合する成果
であり、オキシエチレン基の正確な数は選ばれた手段に
より変わる。これらの市販の調合物で十分であり、特定
の数の酸化エチレン基を有する非常に純度の高い界面活
性剤は必要でない。この界面活性剤の一般式は、Ｃ8 Ｈ
17Ｃ4 Ｈ6 （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）n ＯＨ（平均的なｎは１
０である）である。
【００７３】別名、オクトオキシノール−１０、ＰＥＧ
−１０オクチルフェニルエーテル及びＰＯＥ（１０）オ
クチルフェニルエーテルが含まれる。ＨＬＢは１３．６
であり、融点は７℃であり、曇り点は６５℃である。こ
の界面活性剤の市販の調合物は以下の種々の商品名のも
とに入手可能である。販売業者と商品名を次の表に示
す：
−１０オクチルフェニルエーテル及びＰＯＥ（１０）オ
クチルフェニルエーテルが含まれる。ＨＬＢは１３．６
であり、融点は７℃であり、曇り点は６５℃である。こ
の界面活性剤の市販の調合物は以下の種々の商品名のも
とに入手可能である。販売業者と商品名を次の表に示
す：
【００７４】
【表６】
【００７５】これは低コスト（約２６０円未満／ｋｇ）
で大量に入手可能であり、５％界面活性剤濃度のマイク
ロエマルジョン乳剤インクを調製すると、１リットル当
たり１０セント（約１２円）減らすのに寄与する。他の
適合するエトキシ化アルキルフェノールには、次の表に
示すものが含まれる：
で大量に入手可能であり、５％界面活性剤濃度のマイク
ロエマルジョン乳剤インクを調製すると、１リットル当
たり１０セント（約１２円）減らすのに寄与する。他の
適合するエトキシ化アルキルフェノールには、次の表に
示すものが含まれる：
【００７６】
【表７】
【００７７】マイクロエマルジョン系インクは表面張力
制御以外にも利点を有する： １）マイクロエマルジョンは熱力学的に安定であり、分
離しない。従って、貯蔵時間は非常に長い。このことは
時々しか使われないオフィス及びポータブルのプリンタ
ーにはとりわけ重要である。 ２）マイクロエマルジョンは自然と特定の小滴サイズで
生成し、特定範囲の乳化油小滴サイズを確実にするため
に、大規模な攪拌、遠心分離、もしくは濾過は必要な
い。
制御以外にも利点を有する： １）マイクロエマルジョンは熱力学的に安定であり、分
離しない。従って、貯蔵時間は非常に長い。このことは
時々しか使われないオフィス及びポータブルのプリンタ
ーにはとりわけ重要である。 ２）マイクロエマルジョンは自然と特定の小滴サイズで
生成し、特定範囲の乳化油小滴サイズを確実にするため
に、大規模な攪拌、遠心分離、もしくは濾過は必要な
い。
【００７８】３）インクに含まれる油の量を非常に多く
することができ、油に溶解するインクもしくは水に溶解
するインク、又はその両方とも用いることができる。ま
た、特定の色を得るために色素の混合物（一方が水に溶
解し、他方が油に溶解する）を用いることもできる。 ４）油微小滴に油混和性顔料を捕捉するので、それらが
凝集するのを防止する。
することができ、油に溶解するインクもしくは水に溶解
するインク、又はその両方とも用いることができる。ま
た、特定の色を得るために色素の混合物（一方が水に溶
解し、他方が油に溶解する）を用いることもできる。 ４）油微小滴に油混和性顔料を捕捉するので、それらが
凝集するのを防止する。
【００７９】５）マイクロエマルジョンを用いると、印
刷媒体の表面上での異なる色の混色を減らすことができ
る。 ６）マイクロエマルジョンの粘性は非常に低い。 ７）保湿剤の必要性を減らすかもしくは除くことができ
る。マイクロエマルジョン系インクの色素及び顔料 水中油形混合物は高い油含量（４０％位い）を有すこと
ができ、それでもＯ／Ｗマイクロエマルジョンを生成す
ることができる。これにより、色素もしくは顔量の高配
合が可能である。
刷媒体の表面上での異なる色の混色を減らすことができ
る。 ６）マイクロエマルジョンの粘性は非常に低い。 ７）保湿剤の必要性を減らすかもしくは除くことができ
る。マイクロエマルジョン系インクの色素及び顔料 水中油形混合物は高い油含量（４０％位い）を有すこと
ができ、それでもＯ／Ｗマイクロエマルジョンを生成す
ることができる。これにより、色素もしくは顔量の高配
合が可能である。
【００８０】色素及び顔量の混合物を用いることができ
る。色素と顔量の両方のマイクロエマルジョン系インク
混合物は以下の通りである： １）水 ７０％ ２）水溶性色素 ５％ ３）界面活性剤 ５％ ４）油 １０％ ５）油混和性顔量 １０％
る。色素と顔量の両方のマイクロエマルジョン系インク
混合物は以下の通りである： １）水 ７０％ ２）水溶性色素 ５％ ３）界面活性剤 ５％ ４）油 １０％ ５）油混和性顔量 １０％
【００８１】次の表は、マイクロエマルジョンの油相及
び水相において用いることができる着色剤の９種類の基
本的組合せを示す。
び水相において用いることができる着色剤の９種類の基
本的組合せを示す。
【００８２】
【表８】
【００８３】９番目の組合せ（着色剤を含まない）は、
透明コーティング、ＵＶインク、及び選択グロスハイラ
イトを印刷するのに有用である。多くの色素は両親媒性
であり、油−水境界層は非常に大きな表面積を有するの
で、この層に大量の色素を溶解することもできる。各相
に複数の色素もしくは顔料を有することも可能であり、
各相に色素と顔料との混合物を有することも可能であ
る。
透明コーティング、ＵＶインク、及び選択グロスハイラ
イトを印刷するのに有用である。多くの色素は両親媒性
であり、油−水境界層は非常に大きな表面積を有するの
で、この層に大量の色素を溶解することもできる。各相
に複数の色素もしくは顔料を有することも可能であり、
各相に色素と顔料との混合物を有することも可能であ
る。
【００８４】複数の色素もしくは顔料を用いる場合は、
得られるインクの吸収スペクトルは、用いた別々の着色
剤の加重平均吸収スペクトルとなる。このことは二つの
問題点を含んでいる： １）両方の着色剤の吸収ピークが平均化されるので、吸
収スペクトルが広くなる傾向がある。これは色を濁らせ
る傾向を有する。あでやかな色を得るためには、それら
の吸収スペクトルに基づいて（人の目に知覚できる色の
ままでなく）注意深く色素及び顔料を選定することが必
要である。
得られるインクの吸収スペクトルは、用いた別々の着色
剤の加重平均吸収スペクトルとなる。このことは二つの
問題点を含んでいる： １）両方の着色剤の吸収ピークが平均化されるので、吸
収スペクトルが広くなる傾向がある。これは色を濁らせ
る傾向を有する。あでやかな色を得るためには、それら
の吸収スペクトルに基づいて（人の目に知覚できる色の
ままでなく）注意深く色素及び顔料を選定することが必
要である。
【００８５】２）インクの色は種々の基体上で異なる可
能性がある。色素及び顔料を組み合わせて用いる場合、
色素は紙に吸収され、顔料は紙の表面に留まる傾向にあ
るので、吸収性の高い紙に印刷された色に対して、色素
の色は小さく寄与する傾向にある。このことは、ある場
合には利点として用いられるかもしれない。小滴選択温度範囲にクラフト点を有する界面活性剤 イオン性界面活性剤の場合、その温度より下では溶解度
が全く低くなり、溶液が実質的にミセルを有しない温度
（クラフト点）が存在する。クラフト温度より上ではミ
セル形成が可能となり、界面活性剤の溶解度が急増す
る。臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）が特定の温度のところで
界面活性剤の溶解度を超える場合、そのときは、ＣＭＣ
のところよりもむしろ最大溶解度点のところで最小表面
張力が得られる。界面活性剤は、クラフト点より下で
は、通常ほとんど有効でない。
能性がある。色素及び顔料を組み合わせて用いる場合、
色素は紙に吸収され、顔料は紙の表面に留まる傾向にあ
るので、吸収性の高い紙に印刷された色に対して、色素
の色は小さく寄与する傾向にある。このことは、ある場
合には利点として用いられるかもしれない。小滴選択温度範囲にクラフト点を有する界面活性剤 イオン性界面活性剤の場合、その温度より下では溶解度
が全く低くなり、溶液が実質的にミセルを有しない温度
（クラフト点）が存在する。クラフト温度より上ではミ
セル形成が可能となり、界面活性剤の溶解度が急増す
る。臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）が特定の温度のところで
界面活性剤の溶解度を超える場合、そのときは、ＣＭＣ
のところよりもむしろ最大溶解度点のところで最小表面
張力が得られる。界面活性剤は、クラフト点より下で
は、通常ほとんど有効でない。
【００８６】このファクターを用いて温度上昇に伴う表
面張力の減少を大きくすることができる。周囲温度で
は、界面活性剤の一部のみが溶液中にある。ノズルヒー
ターのスイッチを入れると、温度が上昇し、さらに多く
の界面活性剤が溶液となり、表面張力が減少する。イン
ク温度を上昇させる範囲の最大温度付近にクラフト点を
有する界面活性剤を選択するのがよい。これにより、周
囲温度での溶液中の界面活性剤の濃度と、小滴選択温度
での溶液中の界面活性剤の濃度との間に、最大のマージ
ンを与える。
面張力の減少を大きくすることができる。周囲温度で
は、界面活性剤の一部のみが溶液中にある。ノズルヒー
ターのスイッチを入れると、温度が上昇し、さらに多く
の界面活性剤が溶液となり、表面張力が減少する。イン
ク温度を上昇させる範囲の最大温度付近にクラフト点を
有する界面活性剤を選択するのがよい。これにより、周
囲温度での溶液中の界面活性剤の濃度と、小滴選択温度
での溶液中の界面活性剤の濃度との間に、最大のマージ
ンを与える。
【００８７】界面活性剤濃度はクラフト点でＣＭＣとお
およそ等しいのがよい。この場合、表面張力は、高温で
は減少が最大になり、周囲温度では減少が最小になる。
次の表は、所望する範囲にクラフト点を有する市販され
ている界面活性剤を示す。
およそ等しいのがよい。この場合、表面張力は、高温で
は減少が最大になり、周囲温度では減少が最小になる。
次の表は、所望する範囲にクラフト点を有する市販され
ている界面活性剤を示す。
【００８８】
【表９】
【００８９】小滴選択温度範囲に曇り点を有する界面活
性剤 ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）鎖を用いる非イオン性界
面活性剤を使用して温度上昇と共に表面張力が低下する
インクを作成することができる。低温では、ＰＯＥ鎖は
親水性であり、溶液中に界面活性剤を維持している。温
度が上昇すると、分子のＰＯＥ部分のまわりの構造化し
た水が崩壊され、ＰＯＥ部分は疎水性となる。界面活性
剤は温度が高くなるにつれて次第に水に拒絶され、空気
／インク界面のところでの界面活性剤濃度が増加するの
で、表面張力が低下する。非イオン性界面活性剤ＰＯＥ
部分が親水性となる温度は、その界面活性剤の曇り点に
関係する。曇り点は一般的に１００℃よりも高いので、
ＰＯＥ鎖だけでは特に不適である。
性剤 ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）鎖を用いる非イオン性界
面活性剤を使用して温度上昇と共に表面張力が低下する
インクを作成することができる。低温では、ＰＯＥ鎖は
親水性であり、溶液中に界面活性剤を維持している。温
度が上昇すると、分子のＰＯＥ部分のまわりの構造化し
た水が崩壊され、ＰＯＥ部分は疎水性となる。界面活性
剤は温度が高くなるにつれて次第に水に拒絶され、空気
／インク界面のところでの界面活性剤濃度が増加するの
で、表面張力が低下する。非イオン性界面活性剤ＰＯＥ
部分が親水性となる温度は、その界面活性剤の曇り点に
関係する。曇り点は一般的に１００℃よりも高いので、
ＰＯＥ鎖だけでは特に不適である。
【００９０】ＰＯＥ／ＰＯＰブロックコポリマーでは、
ポリオキシプロピレン（ＰＯＰ）とＰＯＥを組み合わせ
て、低温において強疎水性を導入しないで、ＰＯＥ鎖の
曇り点を下げることができる。対称的なＰＯＥ／ＰＯＰ
ブロックコポリマーの二つの主たる構成を利用できる。
これらは： １）分子の末端にＰＯＥセグメント、中心にＰＯＰセグ
メントを有する界面活性剤、例えば、ポロキサマー（po
loxamer ）クラスの界面活性剤（一般的に、CAS 9003-1
1-6 ）。
ポリオキシプロピレン（ＰＯＰ）とＰＯＥを組み合わせ
て、低温において強疎水性を導入しないで、ＰＯＥ鎖の
曇り点を下げることができる。対称的なＰＯＥ／ＰＯＰ
ブロックコポリマーの二つの主たる構成を利用できる。
これらは： １）分子の末端にＰＯＥセグメント、中心にＰＯＰセグ
メントを有する界面活性剤、例えば、ポロキサマー（po
loxamer ）クラスの界面活性剤（一般的に、CAS 9003-1
1-6 ）。
【００９１】２）分子の末端にＰＯＥセグメント、中心
にＰＯＰセグメントを有する界面活性剤、例えば、メロ
キサポール（meroxapol ）クラスの界面活性剤（一般的
に、CAS 9003-11-6 ）。４０℃より高く１００℃よりも
低い曇り点と組み合わせて、室温で高表面張力を有する
市販のポロキサマー及びメロキサポールの種類を次の表
に示す。
にＰＯＰセグメントを有する界面活性剤、例えば、メロ
キサポール（meroxapol ）クラスの界面活性剤（一般的
に、CAS 9003-11-6 ）。４０℃より高く１００℃よりも
低い曇り点と組み合わせて、室温で高表面張力を有する
市販のポロキサマー及びメロキサポールの種類を次の表
に示す。
【００９２】
【表１０】
【００９３】周知の技法を用いて、他の種類のポロキサ
マー及びメロキサポールも容易に合成できる。望ましい
特性は、室温で表面張力ができるだけ高く、曇り点が４
０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜８０℃である。平
均的なｘ及びｚが約４であり、平均的なｙが約１５であ
る、メロキサポール［ＨＯ（ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）
x （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）y （ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）z Ｏ
Ｈ］が適当であろう。
マー及びメロキサポールも容易に合成できる。望ましい
特性は、室温で表面張力ができるだけ高く、曇り点が４
０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜８０℃である。平
均的なｘ及びｚが約４であり、平均的なｙが約１５であ
る、メロキサポール［ＨＯ（ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）
x （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）y （ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）z Ｏ
Ｈ］が適当であろう。
【００９４】塩を用いてインクの導電性を高める場合
は、界面活性剤の曇り点に与えるこの塩の影響を考慮す
べきである。ＰＯＥ界面活性剤の曇り点は、水構造を壊
すイオン（例えば、Ｉ- ）によって高くなる、このイオ
ンが、ＰＯＥ酸素孤立電子対との水素結合を形成するの
に有用な多くの水分子を作るからである。ＰＯＥ界面活
性剤の曇り点は、水構造を形成するイオン（例えば、Ｃ
ｌ- 、ＯＨ- ）によって低くなる、水素結合を形成する
水分子がほとんどないからである。ブロミドイオンはほ
とんど影響を与えない。ブロックコポリマー界面活性剤
のＰＯＥ及びＰＯＰ鎖の長さを変え、そして導電性を高
めるために添加する塩（例えば、Ｃｌ- 、Ｂｒ- 、
Ｉ- ）の選択を変えることによって、インク組成物を所
望する温度範囲に合わせることができる。低コスト及び
無毒であるので、ＮａＣｌがインク電導度を高める塩の
最良の選択となるであろう。ＮａＣｌは非イオン性界面
活性剤の曇り点をほとんど下げない。
は、界面活性剤の曇り点に与えるこの塩の影響を考慮す
べきである。ＰＯＥ界面活性剤の曇り点は、水構造を壊
すイオン（例えば、Ｉ- ）によって高くなる、このイオ
ンが、ＰＯＥ酸素孤立電子対との水素結合を形成するの
に有用な多くの水分子を作るからである。ＰＯＥ界面活
性剤の曇り点は、水構造を形成するイオン（例えば、Ｃ
ｌ- 、ＯＨ- ）によって低くなる、水素結合を形成する
水分子がほとんどないからである。ブロミドイオンはほ
とんど影響を与えない。ブロックコポリマー界面活性剤
のＰＯＥ及びＰＯＰ鎖の長さを変え、そして導電性を高
めるために添加する塩（例えば、Ｃｌ- 、Ｂｒ- 、
Ｉ- ）の選択を変えることによって、インク組成物を所
望する温度範囲に合わせることができる。低コスト及び
無毒であるので、ＮａＣｌがインク電導度を高める塩の
最良の選択となるであろう。ＮａＣｌは非イオン性界面
活性剤の曇り点をほとんど下げない。
【００９５】ホットメルトインク このインクは室温で液体状態であることを要しない。固
体「ホットメルト」インクを、印刷用ヘッド及びインク
溜をインクの融点より高く加熱して用いることができ
る。ホットメルトインクは、溶融したインクの表面張力
が温度と共に小さくなるようにように調合しなければな
らない。ワックス及び他の物質を用いるそのような多く
の調合物は一般的に約２ｍＮ／ｍ減少する。しかし、粘
性の低下よりもむしろ表面張力の減少に頼る場合、良好
な操作マージンを得るためには、約２０ｍＮ／ｍの表面
張力の減少が望ましい。
体「ホットメルト」インクを、印刷用ヘッド及びインク
溜をインクの融点より高く加熱して用いることができ
る。ホットメルトインクは、溶融したインクの表面張力
が温度と共に小さくなるようにように調合しなければな
らない。ワックス及び他の物質を用いるそのような多く
の調合物は一般的に約２ｍＮ／ｍ減少する。しかし、粘
性の低下よりもむしろ表面張力の減少に頼る場合、良好
な操作マージンを得るためには、約２０ｍＮ／ｍの表面
張力の減少が望ましい。
【００９６】静止温度と小滴選択温度間の温度差は、水
性インクの場合よりもホットメルトインクの場合は大き
くなることができる。なぜなら、水性インクは水の沸点
に束縛されるからである。静止温度でインクは液体でな
ければならない。静止温度は印刷されるページが遭遇す
る可能性のある最高の周囲温度よりも高い方がよい。ま
た、プリントヘッドを加熱するのに要する電力を減ら
し、静止温度と小滴吐出温度との間に最大マージンを与
えるために、静止温度は実際上は低い方がよい。６０℃
〜９０℃の静止温度が一般的に適しているが、他の温度
を用いてもよい。１６０℃〜２００℃の小滴突出温度が
一般的に適している。
性インクの場合よりもホットメルトインクの場合は大き
くなることができる。なぜなら、水性インクは水の沸点
に束縛されるからである。静止温度でインクは液体でな
ければならない。静止温度は印刷されるページが遭遇す
る可能性のある最高の周囲温度よりも高い方がよい。ま
た、プリントヘッドを加熱するのに要する電力を減ら
し、静止温度と小滴吐出温度との間に最大マージンを与
えるために、静止温度は実際上は低い方がよい。６０℃
〜９０℃の静止温度が一般的に適しているが、他の温度
を用いてもよい。１６０℃〜２００℃の小滴突出温度が
一般的に適している。
【００９７】温度上昇に伴う表面張力の減少を大きくす
る幾つかの方法がある。 １）実質的に静止温度よりも高い（但し、実質的に小滴
吐出温度よりも低い）融点をもつ界面活性剤の微小粒子
分散体を、液相のうちにホットメルトインクに添加す
る。 ２）極性化合物と非極性化合物の両方の融点より好まし
くは少なくとも２０℃高いＰＩＴを有する極性／非極性
マイクロエマルジョン。
る幾つかの方法がある。 １）実質的に静止温度よりも高い（但し、実質的に小滴
吐出温度よりも低い）融点をもつ界面活性剤の微小粒子
分散体を、液相のうちにホットメルトインクに添加す
る。 ２）極性化合物と非極性化合物の両方の融点より好まし
くは少なくとも２０℃高いＰＩＴを有する極性／非極性
マイクロエマルジョン。
【００９８】温度に伴う表面張力の減少を大きくするた
めには、静止温度でホットメルトインクキャリアが相対
的に大きな表面張力（３０ｍＮ／ｍを超える）を有する
ことが望ましい。これは一般的にワックスのようなアル
カン類を除く。適切な材料は、強い分子間引力を有し、
それは、例えば、融点８８℃のヘキサンテトロール（He
xanetetrol）のようなポリオールの複数の水素結合によ
って達成できる。
めには、静止温度でホットメルトインクキャリアが相対
的に大きな表面張力（３０ｍＮ／ｍを超える）を有する
ことが望ましい。これは一般的にワックスのようなアル
カン類を除く。適切な材料は、強い分子間引力を有し、
それは、例えば、融点８８℃のヘキサンテトロール（He
xanetetrol）のようなポリオールの複数の水素結合によ
って達成できる。
【００９９】種々の溶液の表面張力減少 図１２は、次の添加物を含有する種々の水性調製物の表
面張力に対して測定された温度の影響を示す： １）ステアリン酸 ０．１％ゾル ２）パルミチン酸 ０．１％ゾル ３）Pluronic 10R5 （BASFの商標） ０．１％溶液 ４）Pluronic L35（BASFの商標） ０．１％溶液 ５）Pluronic L44（BASFの商標） ０．１％溶液
面張力に対して測定された温度の影響を示す： １）ステアリン酸 ０．１％ゾル ２）パルミチン酸 ０．１％ゾル ３）Pluronic 10R5 （BASFの商標） ０．１％溶液 ４）Pluronic L35（BASFの商標） ０．１％溶液 ５）Pluronic L44（BASFの商標） ０．１％溶液
【０１００】本発明の印刷システムに適したインクは、
以下の国特許明細書に記載されており、引用することに
より本発明の内容とする：発明の名称「マイクロエマル
ジョンに基づくインク組成物」（出願番号：ＰＮ５２２
３号、出願日1995年9 月6 日）；発明の名称「界面活性
剤ゾルを含有するインク組成物」（出願番号：ＰＮ５２
２４号、出願日1995年9 月6 日）；発明の名称「小滴選
択温度付近にクラフト点を有する、ＤＯＤプリンター用
インク組成物」（出願番号：ＰＮ６２４０号、出願日19
95年10月30日）；及び発明の名称「マイクロエマルジョ
ン系インク中の色素及び顔料」（出願番号：ＰＮ６２４
１号、出願日1995年10月30日）。
以下の国特許明細書に記載されており、引用することに
より本発明の内容とする：発明の名称「マイクロエマル
ジョンに基づくインク組成物」（出願番号：ＰＮ５２２
３号、出願日1995年9 月6 日）；発明の名称「界面活性
剤ゾルを含有するインク組成物」（出願番号：ＰＮ５２
２４号、出願日1995年9 月6 日）；発明の名称「小滴選
択温度付近にクラフト点を有する、ＤＯＤプリンター用
インク組成物」（出願番号：ＰＮ６２４０号、出願日19
95年10月30日）；及び発明の名称「マイクロエマルジョ
ン系インク中の色素及び顔料」（出願番号：ＰＮ６２４
１号、出願日1995年10月30日）。
【０１０１】粘性の低下を用いる操作 二番目の例として、ホットメルトインクと組み合わせた
粘性の熱的低下及びプロキシミティ小滴分離を用いる態
様の操作は次の通りである。プリンター操作の前に、固
体インクをインク溜６４で溶融する。インク溜、プリン
トヘッドへのインク通路、インクチャンネル７５、及び
プリントヘッド５０を、インク１００が液体（但し、相
対的に高い粘性（例えば、おおよそ１００ｃＰ））であ
る温度に維持する。インクの表面張力によってインク１
００をノズル内に保持する。インク１００は、温度上昇
と共にインクの粘性が低下するように調合されている。
インク圧は、ノズルからの積分複数小滴吐出周波数で振
動する。インク圧振動により、ノズルチップのところで
メニスカスの振動が起きるが、高いインク粘性のために
この振動は小さい。通常の操作温度のところでは、これ
らの振動は小滴分離を生じさせるには不十分な大きさで
ある。ヒーター１０３にエネルギーを加えると、選択さ
れる小滴を形成するインクは加熱され、好ましくは５ｃ
Ｐ未満の値まで粘性の低下が起きる。粘性が低下する
と、インク加圧サイクルの高圧部分の間にインクメニス
カスがさらに移動する。選択された小滴が記録媒体に接
触するようにプリントヘッドに十分に接近させ、しかし
選択されない小滴が記録媒体に接触しないように十分に
離して記録媒体５１を配置する。記録媒体５１と接触す
ると、選択された小滴の一部は動きを止め、記録媒体に
付着する。インク圧が低下すると、インクはノズルに戻
り始める。インク塊は、記録媒体上に留まったインクを
分離する。そして、ノズルチップのところのインクのメ
ニスカスは、低い大きさの振動に戻る。残った熱は大量
のインク及びプリントヘッドに放散されるので、インク
の粘性はその静止レベルまで増加する。各加熱パルス毎
に、一つのインク小滴を選択し、分離し、そして記録媒
体５１上にスポットを形成する。加熱パルスは電気的に
制御されているので、ドロップオンデマンドインクジェ
ット操作を達成することができる。
粘性の熱的低下及びプロキシミティ小滴分離を用いる態
様の操作は次の通りである。プリンター操作の前に、固
体インクをインク溜６４で溶融する。インク溜、プリン
トヘッドへのインク通路、インクチャンネル７５、及び
プリントヘッド５０を、インク１００が液体（但し、相
対的に高い粘性（例えば、おおよそ１００ｃＰ））であ
る温度に維持する。インクの表面張力によってインク１
００をノズル内に保持する。インク１００は、温度上昇
と共にインクの粘性が低下するように調合されている。
インク圧は、ノズルからの積分複数小滴吐出周波数で振
動する。インク圧振動により、ノズルチップのところで
メニスカスの振動が起きるが、高いインク粘性のために
この振動は小さい。通常の操作温度のところでは、これ
らの振動は小滴分離を生じさせるには不十分な大きさで
ある。ヒーター１０３にエネルギーを加えると、選択さ
れる小滴を形成するインクは加熱され、好ましくは５ｃ
Ｐ未満の値まで粘性の低下が起きる。粘性が低下する
と、インク加圧サイクルの高圧部分の間にインクメニス
カスがさらに移動する。選択された小滴が記録媒体に接
触するようにプリントヘッドに十分に接近させ、しかし
選択されない小滴が記録媒体に接触しないように十分に
離して記録媒体５１を配置する。記録媒体５１と接触す
ると、選択された小滴の一部は動きを止め、記録媒体に
付着する。インク圧が低下すると、インクはノズルに戻
り始める。インク塊は、記録媒体上に留まったインクを
分離する。そして、ノズルチップのところのインクのメ
ニスカスは、低い大きさの振動に戻る。残った熱は大量
のインク及びプリントヘッドに放散されるので、インク
の粘性はその静止レベルまで増加する。各加熱パルス毎
に、一つのインク小滴を選択し、分離し、そして記録媒
体５１上にスポットを形成する。加熱パルスは電気的に
制御されているので、ドロップオンデマンドインクジェ
ット操作を達成することができる。
【０１０２】本発明に従うモノリシックプリントヘッド
の製造プロセスは、1995年4 月12日に出願された以下の
オーストラリア国特許明細書に記載されており、引用す
ることにより本発明の内容とする：発明の名称「モノリ
シックＬＩＦＴプリントヘッド」（出願番号：ＰＮ２３
０１号）；発明の名称「モノリシックＬＩＦＴプリント
ヘッドの製造方法」（出願番号：ＰＮ２３０２号）；発
明の名称「ＬＩＦＴプリントヘッドの自己整列ヒーター
デザイン」（出願番号：ＰＮ２３０３号）；発明の名称
「一体化四色ＬＩＦＴプリントヘッド」（出願番号：Ｐ
Ｎ２３０４号）；発明の名称「モノリシックＬＩＦＴプ
リントヘッドの所要電力低下」（出願番号：ＰＮ２３０
５号）；発明の名称「異方性ウェットエッチングを用い
るモノリシックＬＩＦＴプリントヘッドの製造方法」
（出願番号：ＰＮ２３０６号）；発明の名称「モノリシ
ックドロップオンデマンドプリントヘッドのノズル配
置」（出願番号：ＰＮ２３０７号）；発明の名称「モノ
リシックＬＩＦＴプリントヘッドのヒーター構造」（出
願番号：ＰＮ２３４６号）；発明の名称「モノリシック
ＬＩＦＴプリントヘッドの電源結線」（出願番号：ＰＮ
２３４７号）；発明の名称「プロキシミティＬＩＦＴプ
リントヘッドの外部結線」（出願番号：ＰＮ２３４８
号）；発明の名称「モノリシックＬＩＦＴプリントヘッ
ドの自己整列製造方法」（出願番号：ＰＮ２３４９
号）；及び発明の名称「ＬＩＦＴプリントヘッドのＣＭ
ＯＳプロセス適合可能な製造」（出願番号：ＰＮ５２２
２号、出願日：1995年9 月6 日）。
の製造プロセスは、1995年4 月12日に出願された以下の
オーストラリア国特許明細書に記載されており、引用す
ることにより本発明の内容とする：発明の名称「モノリ
シックＬＩＦＴプリントヘッド」（出願番号：ＰＮ２３
０１号）；発明の名称「モノリシックＬＩＦＴプリント
ヘッドの製造方法」（出願番号：ＰＮ２３０２号）；発
明の名称「ＬＩＦＴプリントヘッドの自己整列ヒーター
デザイン」（出願番号：ＰＮ２３０３号）；発明の名称
「一体化四色ＬＩＦＴプリントヘッド」（出願番号：Ｐ
Ｎ２３０４号）；発明の名称「モノリシックＬＩＦＴプ
リントヘッドの所要電力低下」（出願番号：ＰＮ２３０
５号）；発明の名称「異方性ウェットエッチングを用い
るモノリシックＬＩＦＴプリントヘッドの製造方法」
（出願番号：ＰＮ２３０６号）；発明の名称「モノリシ
ックドロップオンデマンドプリントヘッドのノズル配
置」（出願番号：ＰＮ２３０７号）；発明の名称「モノ
リシックＬＩＦＴプリントヘッドのヒーター構造」（出
願番号：ＰＮ２３４６号）；発明の名称「モノリシック
ＬＩＦＴプリントヘッドの電源結線」（出願番号：ＰＮ
２３４７号）；発明の名称「プロキシミティＬＩＦＴプ
リントヘッドの外部結線」（出願番号：ＰＮ２３４８
号）；発明の名称「モノリシックＬＩＦＴプリントヘッ
ドの自己整列製造方法」（出願番号：ＰＮ２３４９
号）；及び発明の名称「ＬＩＦＴプリントヘッドのＣＭ
ＯＳプロセス適合可能な製造」（出願番号：ＰＮ５２２
２号、出願日：1995年9 月6 日）。
【０１０３】発明の名称「ノズルリムヒーターを備えた
ＬＩＦＴプリントヘッドの製造方法」（出願番号：ＰＮ
６２３８号、出願日：1995年10月30日）；発明の名称
「モジュラーＬＩＦＴプリントヘッド」（出願番号：Ｐ
Ｎ６２３７号、出願日：1995年10月30日）；発明の名称
「印刷ノズルのパッキング密度増加方法」（出願番号：
ＰＮ６２３６号、出願日：1995年10月30日）；及び発明
の名称「同時に印刷される小滴間の静電相互作用を減少
するためのノズル散らばり」（出願番号：ＰＮ６２３９
号、出願日：1995年10月30日）；プリントヘッドの制御 ページ画像データを提供し、本発明のプリントヘッドの
ヒーター温度を制御する手段は、1995年4 月12日に出願
された以下のオーストラリア国特許明細書に記載されて
おり、引用することにより本発明の内容とする：発明の
名称「ＬＩＦＴプリントヘッドの一体化駆動回路部」
（出願番号：ＰＮ２２９５号）；発明の名称「液体イン
クフォールトトレランス（ＬＩＦＴ）印刷のノズルクリ
ーニング方法」（出願番号：ＰＮ２２９４号）；発明の
名称「ＬＩＦＴ印刷システムのヒーター電力補正」（出
願番号：ＰＮ２３１４号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷
システムの加熱遅れのヒーター電力補正」（出願番号：
ＰＮ２３１５号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷システム
の印刷濃度のヒーター電力補正」（出願番号：ＰＮ２３
１６号）；発明の名称「プリントヘッドにおける温度パ
ルスの正確な制御」（出願番号：ＰＮ２３１７号）；発
明の名称「モノリシックＬＩＦＴプリントヘッドでのデ
ーター分配」（出願番号：ＰＮ２３１８号）；発明の名
称「ＬＩＦＴ印刷システムのページ画像及びフォールト
トレランスルーチング装置」（出願番号：ＰＮ２３１９
号）；及び発明の名称「ＬＩＦＴプリンターのリムーバ
ブル加圧液体インクカートリッジ」（出願番号：ＰＮ２
３２０号）。
ＬＩＦＴプリントヘッドの製造方法」（出願番号：ＰＮ
６２３８号、出願日：1995年10月30日）；発明の名称
「モジュラーＬＩＦＴプリントヘッド」（出願番号：Ｐ
Ｎ６２３７号、出願日：1995年10月30日）；発明の名称
「印刷ノズルのパッキング密度増加方法」（出願番号：
ＰＮ６２３６号、出願日：1995年10月30日）；及び発明
の名称「同時に印刷される小滴間の静電相互作用を減少
するためのノズル散らばり」（出願番号：ＰＮ６２３９
号、出願日：1995年10月30日）；プリントヘッドの制御 ページ画像データを提供し、本発明のプリントヘッドの
ヒーター温度を制御する手段は、1995年4 月12日に出願
された以下のオーストラリア国特許明細書に記載されて
おり、引用することにより本発明の内容とする：発明の
名称「ＬＩＦＴプリントヘッドの一体化駆動回路部」
（出願番号：ＰＮ２２９５号）；発明の名称「液体イン
クフォールトトレランス（ＬＩＦＴ）印刷のノズルクリ
ーニング方法」（出願番号：ＰＮ２２９４号）；発明の
名称「ＬＩＦＴ印刷システムのヒーター電力補正」（出
願番号：ＰＮ２３１４号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷
システムの加熱遅れのヒーター電力補正」（出願番号：
ＰＮ２３１５号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷システム
の印刷濃度のヒーター電力補正」（出願番号：ＰＮ２３
１６号）；発明の名称「プリントヘッドにおける温度パ
ルスの正確な制御」（出願番号：ＰＮ２３１７号）；発
明の名称「モノリシックＬＩＦＴプリントヘッドでのデ
ーター分配」（出願番号：ＰＮ２３１８号）；発明の名
称「ＬＩＦＴ印刷システムのページ画像及びフォールト
トレランスルーチング装置」（出願番号：ＰＮ２３１９
号）；及び発明の名称「ＬＩＦＴプリンターのリムーバ
ブル加圧液体インクカートリッジ」（出願番号：ＰＮ２
３２０号）。
【０１０４】プリントヘッドのイメージプロセッシング 本発明の印刷システムの目的は、人々が慣れている、オ
フセット印刷を用いて印刷した上質のカラー刊行物と同
じ印刷品質を達成することである。これは約１，６００
ｄｐｉの印刷解像度を用いて達成することができる。し
かし、１，６００ｄｐｉ印刷は、達成するには困難且つ
高価である。シアン及びマゼンタを１ピクセル当たり２
ビット、並びにイエロー及びブラックを１ピクセル当た
り１ビット有する８００ｄｐｉ印刷を用いて同じような
結果を達成することができる。このカラーモデルを本明
細書ではＣＣ’ＭＭ’ＹＫと称する。また、高品質モノ
クロ画像印刷の場合は、ブラックを１ピクセル当たり２
ビット用いることもできる。このカラーモデルを本明細
書ではＣＣ’ＭＭ’ＹＫＫと称する。本発明のシステム
及び他の印刷システムに用いるのに適した、カラーモデ
ル、ハーフトーン化、データ圧縮、及びリアルタイム伸
張システムは、1995年4 月12日に出願された以下のオー
ストラリア国特許明細書に記載されており、引用するこ
とにより本発明の内容とする：発明の名称「２レベルカ
ラー印刷の４レベルインク」（出願番号：ＰＮ２３３９
号）；発明の名称「ページ画像の圧縮システム」（出願
番号：ＰＮ２３４０号）；発明の名称「圧縮ページ画像
のリアルタイム伸張装置」（出願番号：ＰＮ２３４１
号）；及び発明の名称「ディジタルカラープリンターの
高容量圧縮ドキュメント画像蓄積」（出願番号：ＰＮ２
３４２号）；発明の名称「テキスト存在下でのＪＰＥＧ
圧縮の改良」（出願番号：ＰＮ２３４３号）；発明の名
称「圧縮ページ画像の伸張及びハーフトーン化装置」
（出願番号：ＰＮ２３４４号）；並びに発明の名称「画
像ハーフトーン化の改良」（出願番号：ＰＮ２３４５
号）。
フセット印刷を用いて印刷した上質のカラー刊行物と同
じ印刷品質を達成することである。これは約１，６００
ｄｐｉの印刷解像度を用いて達成することができる。し
かし、１，６００ｄｐｉ印刷は、達成するには困難且つ
高価である。シアン及びマゼンタを１ピクセル当たり２
ビット、並びにイエロー及びブラックを１ピクセル当た
り１ビット有する８００ｄｐｉ印刷を用いて同じような
結果を達成することができる。このカラーモデルを本明
細書ではＣＣ’ＭＭ’ＹＫと称する。また、高品質モノ
クロ画像印刷の場合は、ブラックを１ピクセル当たり２
ビット用いることもできる。このカラーモデルを本明細
書ではＣＣ’ＭＭ’ＹＫＫと称する。本発明のシステム
及び他の印刷システムに用いるのに適した、カラーモデ
ル、ハーフトーン化、データ圧縮、及びリアルタイム伸
張システムは、1995年4 月12日に出願された以下のオー
ストラリア国特許明細書に記載されており、引用するこ
とにより本発明の内容とする：発明の名称「２レベルカ
ラー印刷の４レベルインク」（出願番号：ＰＮ２３３９
号）；発明の名称「ページ画像の圧縮システム」（出願
番号：ＰＮ２３４０号）；発明の名称「圧縮ページ画像
のリアルタイム伸張装置」（出願番号：ＰＮ２３４１
号）；及び発明の名称「ディジタルカラープリンターの
高容量圧縮ドキュメント画像蓄積」（出願番号：ＰＮ２
３４２号）；発明の名称「テキスト存在下でのＪＰＥＧ
圧縮の改良」（出願番号：ＰＮ２３４３号）；発明の名
称「圧縮ページ画像の伸張及びハーフトーン化装置」
（出願番号：ＰＮ２３４４号）；並びに発明の名称「画
像ハーフトーン化の改良」（出願番号：ＰＮ２３４５
号）。
【０１０５】本発明のプリントヘッドの用途 本発明の印刷装置及び方法は、カラー及びモノクロオフ
ィス印刷、短時間運転ディジタル印刷、高速ディジタル
印刷、プロセスカラー印刷、スポットカラー印刷、オフ
セット印刷追加印刷、走査プリントヘッドを用いる低コ
ストプリンター、ページ幅プリントヘッドを用いる高速
プリンター、ポータブルカラー及びモノクロプリンタ
ー、カラー及びモノクロコピー、カラー及びモノクロフ
ァクシミリ、プリンター、ファクシミリ及びコピー機を
合体したもの、ラベル印刷、大フォーマットプロッタ
ー、写真複製、ディジタル写真処理用プリンター、ディ
ジタルインスタントカメラに組み込まれたポータブルプ
リンター、ビデオプリント、フォトＣＤ画像のプリン
ト、「パーソナルディジタルアシスタント」用ポータブ
ルプリンター、壁紙印刷、屋内看板印刷、広告掲示板、
並びに織物印刷を含む（これらに限定されない）広範囲
の用途に適する。
ィス印刷、短時間運転ディジタル印刷、高速ディジタル
印刷、プロセスカラー印刷、スポットカラー印刷、オフ
セット印刷追加印刷、走査プリントヘッドを用いる低コ
ストプリンター、ページ幅プリントヘッドを用いる高速
プリンター、ポータブルカラー及びモノクロプリンタ
ー、カラー及びモノクロコピー、カラー及びモノクロフ
ァクシミリ、プリンター、ファクシミリ及びコピー機を
合体したもの、ラベル印刷、大フォーマットプロッタ
ー、写真複製、ディジタル写真処理用プリンター、ディ
ジタルインスタントカメラに組み込まれたポータブルプ
リンター、ビデオプリント、フォトＣＤ画像のプリン
ト、「パーソナルディジタルアシスタント」用ポータブ
ルプリンター、壁紙印刷、屋内看板印刷、広告掲示板、
並びに織物印刷を含む（これらに限定されない）広範囲
の用途に適する。
【０１０６】本発明に基づく印刷システムは、1995年4
月12日に出願された以下のオーストラリア国特許明細書
に記載されており、引用することにより本発明の内容と
する： 発明の名称「高容量ディジタルページ画像記憶
を備えた高速カラーオフィスプリンター」（出願番号：
ＰＮ２３２９号）；発明の名称「高容量ディジタルペー
ジ画像記憶を備えた短時間運転ディジタルカラープリン
ター」（出願番号：ＰＮ２３３０号）；発明の名称「Ｌ
ＩＦＴ印刷技法を用いるディジタルカラー印刷機」（出
願番号：ＰＮ２３３１号）；発明の名称「モジュラーデ
ィジタル印刷機」（出願番号：ＰＮ２３３２号）；発明
の名称「高速ディジタル織物印刷機」（出願番号：ＰＮ
２３３３号）；発明の名称「カラー写真複製システム」
（出願番号：ＰＮ２３３４号）；発明の名称「ＬＩＦＴ
印刷技法を用いる高速カラーフォトコピア」（出願番
号：ＰＮ２３３５号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法
を用いるポータブルカラーフォトコピア」（出願番号：
ＰＮ２３３６号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法を用
いる写真処理システム」（出願番号：ＰＮ２３３７
号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法を用いる普通紙フ
ァクシミリ」（出願番号：ＰＮ２３３８号）；発明の名
称「プリンター組み込みフォトＣＤシステム」（出願番
号：ＰＮ２２９３号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法
を用いるカラープロッター」（出願番号：ＰＮ２２９１
号）；発明の名称「ＬＩＦＴカラー印刷システムを組み
込んだノートブック型コンピュータ」（出願番号：ＰＮ
２２９２号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法を用いる
ポータブルプリンター」（出願番号：ＰＮ２３００
号）；発明の名称「オンラインデータベース呼掛け信号
及びカスタマイズしたマガジン印刷を備えたファックス
機」（出願番号：ＰＮ２２９９号）；発明の名称「ミニ
チュアポータブルカラープリンター」（出願番号：ＰＮ
２２９８号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷システムを用
いるカラービデオプリンター」（出願番号：ＰＮ２２９
６号）；及び発明の名称「ＬＩＦＴ印刷システムを用い
る組み込みプリンター、コピア、スキャナー及びファク
シミリ。」（出願番号：ＰＮ２２９７号）。
月12日に出願された以下のオーストラリア国特許明細書
に記載されており、引用することにより本発明の内容と
する： 発明の名称「高容量ディジタルページ画像記憶
を備えた高速カラーオフィスプリンター」（出願番号：
ＰＮ２３２９号）；発明の名称「高容量ディジタルペー
ジ画像記憶を備えた短時間運転ディジタルカラープリン
ター」（出願番号：ＰＮ２３３０号）；発明の名称「Ｌ
ＩＦＴ印刷技法を用いるディジタルカラー印刷機」（出
願番号：ＰＮ２３３１号）；発明の名称「モジュラーデ
ィジタル印刷機」（出願番号：ＰＮ２３３２号）；発明
の名称「高速ディジタル織物印刷機」（出願番号：ＰＮ
２３３３号）；発明の名称「カラー写真複製システム」
（出願番号：ＰＮ２３３４号）；発明の名称「ＬＩＦＴ
印刷技法を用いる高速カラーフォトコピア」（出願番
号：ＰＮ２３３５号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法
を用いるポータブルカラーフォトコピア」（出願番号：
ＰＮ２３３６号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法を用
いる写真処理システム」（出願番号：ＰＮ２３３７
号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法を用いる普通紙フ
ァクシミリ」（出願番号：ＰＮ２３３８号）；発明の名
称「プリンター組み込みフォトＣＤシステム」（出願番
号：ＰＮ２２９３号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法
を用いるカラープロッター」（出願番号：ＰＮ２２９１
号）；発明の名称「ＬＩＦＴカラー印刷システムを組み
込んだノートブック型コンピュータ」（出願番号：ＰＮ
２２９２号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷技法を用いる
ポータブルプリンター」（出願番号：ＰＮ２３００
号）；発明の名称「オンラインデータベース呼掛け信号
及びカスタマイズしたマガジン印刷を備えたファックス
機」（出願番号：ＰＮ２２９９号）；発明の名称「ミニ
チュアポータブルカラープリンター」（出願番号：ＰＮ
２２９８号）；発明の名称「ＬＩＦＴ印刷システムを用
いるカラービデオプリンター」（出願番号：ＰＮ２２９
６号）；及び発明の名称「ＬＩＦＴ印刷システムを用い
る組み込みプリンター、コピア、スキャナー及びファク
シミリ。」（出願番号：ＰＮ２２９７号）。
【０１０７】環境条件に対するプリントヘッドの補正 ドロップオンデマンド印刷システムが、ばらつきのない
予測可能なインク小滴サイズ及び位置を有することが望
ましい。インク小滴サイズ及び位置が不必要に変動する
と、得られる印刷に光学濃度変動を生じ、知覚される印
刷品質を低下させる。これらの変動を、公称インク小滴
容量及びピクセル間隔のそれぞれの小部分に閉じこめる
のがよい。それらの影響をわずかなレベルまで減少させ
るために、多くの環境的な変動を補正することができ
る。ノズルヒータに加える電力を変えることにより、幾
つかの因子を積極的に補正することができる。
予測可能なインク小滴サイズ及び位置を有することが望
ましい。インク小滴サイズ及び位置が不必要に変動する
と、得られる印刷に光学濃度変動を生じ、知覚される印
刷品質を低下させる。これらの変動を、公称インク小滴
容量及びピクセル間隔のそれぞれの小部分に閉じこめる
のがよい。それらの影響をわずかなレベルまで減少させ
るために、多くの環境的な変動を補正することができ
る。ノズルヒータに加える電力を変えることにより、幾
つかの因子を積極的に補正することができる。
【０１０８】一つのプリントヘッド態様に最適な温度プ
ロフィールは、ノズルチップの活動範囲が吐出温度まで
瞬間的に上昇すること、パルス期間中この範囲を吐出温
度に維持すること、そして周囲温度までこの範囲を瞬間
的に冷却することを要す。この最適化は、本発明に従う
ノズルの製造に用いられる種々の材料の蓄熱容量及び熱
伝導性のために達成できない。しかし、プリントヘッド
の有限要素シミュレーションを反復改善することによっ
て導かれる曲線を用いて印加パルスを形作ることによっ
て、性能の改善を行うことができる。ヒータに加える電
力を次の種々の技法（これらに限定されないが）によっ
て遅れずに変えることができる： １）ヒータの加える電圧を変える。
ロフィールは、ノズルチップの活動範囲が吐出温度まで
瞬間的に上昇すること、パルス期間中この範囲を吐出温
度に維持すること、そして周囲温度までこの範囲を瞬間
的に冷却することを要す。この最適化は、本発明に従う
ノズルの製造に用いられる種々の材料の蓄熱容量及び熱
伝導性のために達成できない。しかし、プリントヘッド
の有限要素シミュレーションを反復改善することによっ
て導かれる曲線を用いて印加パルスを形作ることによっ
て、性能の改善を行うことができる。ヒータに加える電
力を次の種々の技法（これらに限定されないが）によっ
て遅れずに変えることができる： １）ヒータの加える電圧を変える。
【０１０９】２）一連のショートパルスの幅を変調する
（ＰＷＭ）。 ３）一連のショートパルスの周波数を変調する（ＰＦ
Ｍ）。
（ＰＷＭ）。 ３）一連のショートパルスの周波数を変調する（ＰＦ
Ｍ）。
【０１１０】正確な結果を得るためには、インク内の対
流、及びインク流が、特定の電力曲線によって達成され
る温度に重大に影響を与えるので、自由表面モデリング
を用いる遷移流体力学シミュレーションが必要である。
プリントヘッド基板に適当なディジタル回路部分を組み
入れることによって、各ノズルに加えられる電力を個々
に制御することが実際的となる。これを達成する一つの
方法は、プリントヘッドチップを通る種々の異なるディ
ジタルパルス列を広く「散布」し、多重化回路を用いる
各ノズルに適したパルス列を選択することによる。
流、及びインク流が、特定の電力曲線によって達成され
る温度に重大に影響を与えるので、自由表面モデリング
を用いる遷移流体力学シミュレーションが必要である。
プリントヘッド基板に適当なディジタル回路部分を組み
入れることによって、各ノズルに加えられる電力を個々
に制御することが実際的となる。これを達成する一つの
方法は、プリントヘッドチップを通る種々の異なるディ
ジタルパルス列を広く「散布」し、多重化回路を用いる
各ノズルに適したパルス列を選択することによる。
【０１１１】補正することができる環境因子の例を、表
「環境因子の補正」に示す。この表は、環境因子が、包
括的に（プリントヘッド全体）、チップ毎に（コンポジ
ットマルチチッププリントヘッドのチップ毎）、そして
ノズル毎に最良に補正されることを明らかにする。
「環境因子の補正」に示す。この表は、環境因子が、包
括的に（プリントヘッド全体）、チップ毎に（コンポジ
ットマルチチッププリントヘッドのチップ毎）、そして
ノズル毎に最良に補正されることを明らかにする。
【０１１２】
【表１１】
【０１１３】大部分の用途では、これらの変動を全てを
補正する必要は無い。幾つかの変動は影響が小さく、非
常に高い画像品質が要求される場合のみ補正が必要であ
る。プリントヘッド駆動回路 図１４は本発明に従う例示ヘッド駆動回路の電子オペレ
ーションを示す概略ブロック線図である。この制御回路
は、ヒーター電力変調を達成するためにプリントヘッド
に加える電源電圧のアナログ変調を用い、ノズルに加え
る電力の個々の制御はない。図１４は、ＣＣ’ＭＭ’Ｙ
Ｋカラーモデルを用いるプロセスカラーを印刷する８０
０ｄｐｉページ幅プリントヘッドを用いるシステムのブ
ロック線図を示す。プリントヘッド５０は合計で７９，
４８８個のノズルを有し、３９，７４４個はメインノズ
ルであり、３９，７４４個は余剰ノズルである。メイン
ノズル及び余剰ノズルを６色に分割し、各色を８つの駆
動フェーズに分割する。各駆動フェーズは、ヘッド制御
ASIC 400由来のシリアルデータをヒーター駆動回路をイ
ネーブルにするパラレルデータに変換するシフトレジス
タを有する。計９６個のシフトレジスタがあり、それぞ
れ８２８個のノズルのデータを与える。各シフトレジス
タは８２８個のシフトレジスタステージ２１７からな
り、その出力はＮＡＮＤゲート２１５によりフェーズイ
ネーブル信号と共に論理積を作る。ＮＡＮＤゲート２１
５の出力は反転バッファ２１６を駆動し、次に駆動トラ
ンジスタ２０１を駆動する。駆動トランジスタ２０１は
電熱ヒーター２００（図２に示すヒーター１０３）を作
動する。使用可能にするパルス中にシフトしたデータを
有効に維持するために、シフトレジスタに対するクロッ
クが止められ、クロックストッパー２１８（明確にする
ためにシングルゲートとして示されているが、好ましく
は周知のひと続きのグリッチフリー制御回路である）に
よってイネーブルパルスがアクティブになる。シフトレ
ジスタのクロックを止めると、プリントヘッドのパラレ
ルデータラッチの必要性がなくなるが、「ヘッド制御Ａ
ＳＩＣ ４００」の制御回路がより複雑となる。データ
ルーター２１９により、フォールトステータスバスの適
正信号の状態に従って、メインノズルか余剰ノズルかの
いずれかにデータ経路を定める。図１４に示すプリント
ヘッドは単純化されており、ブロックフォールトトレラ
ンスのような製造歩留りを改善する手段を表していな
い。別の構成のプリントヘッドの駆動回路は、ここに開
示した装置から容易に導くことができる。
補正する必要は無い。幾つかの変動は影響が小さく、非
常に高い画像品質が要求される場合のみ補正が必要であ
る。プリントヘッド駆動回路 図１４は本発明に従う例示ヘッド駆動回路の電子オペレ
ーションを示す概略ブロック線図である。この制御回路
は、ヒーター電力変調を達成するためにプリントヘッド
に加える電源電圧のアナログ変調を用い、ノズルに加え
る電力の個々の制御はない。図１４は、ＣＣ’ＭＭ’Ｙ
Ｋカラーモデルを用いるプロセスカラーを印刷する８０
０ｄｐｉページ幅プリントヘッドを用いるシステムのブ
ロック線図を示す。プリントヘッド５０は合計で７９，
４８８個のノズルを有し、３９，７４４個はメインノズ
ルであり、３９，７４４個は余剰ノズルである。メイン
ノズル及び余剰ノズルを６色に分割し、各色を８つの駆
動フェーズに分割する。各駆動フェーズは、ヘッド制御
ASIC 400由来のシリアルデータをヒーター駆動回路をイ
ネーブルにするパラレルデータに変換するシフトレジス
タを有する。計９６個のシフトレジスタがあり、それぞ
れ８２８個のノズルのデータを与える。各シフトレジス
タは８２８個のシフトレジスタステージ２１７からな
り、その出力はＮＡＮＤゲート２１５によりフェーズイ
ネーブル信号と共に論理積を作る。ＮＡＮＤゲート２１
５の出力は反転バッファ２１６を駆動し、次に駆動トラ
ンジスタ２０１を駆動する。駆動トランジスタ２０１は
電熱ヒーター２００（図２に示すヒーター１０３）を作
動する。使用可能にするパルス中にシフトしたデータを
有効に維持するために、シフトレジスタに対するクロッ
クが止められ、クロックストッパー２１８（明確にする
ためにシングルゲートとして示されているが、好ましく
は周知のひと続きのグリッチフリー制御回路である）に
よってイネーブルパルスがアクティブになる。シフトレ
ジスタのクロックを止めると、プリントヘッドのパラレ
ルデータラッチの必要性がなくなるが、「ヘッド制御Ａ
ＳＩＣ ４００」の制御回路がより複雑となる。データ
ルーター２１９により、フォールトステータスバスの適
正信号の状態に従って、メインノズルか余剰ノズルかの
いずれかにデータ経路を定める。図１４に示すプリント
ヘッドは単純化されており、ブロックフォールトトレラ
ンスのような製造歩留りを改善する手段を表していな
い。別の構成のプリントヘッドの駆動回路は、ここに開
示した装置から容易に導くことができる。
【０１１４】記録媒体上に印刷されるドットパターンを
表すディジタル情報を、ページもしくはバンドメモリ１
５１３（図１のイメージメモリと同じとなることができ
る）に記憶する。一つの色のドットを表す３２ビット語
のデータを、アドレスマルチプレクサ４１７によって選
択したアドレスを用いてページもしくはバンドメモリ１
５１３から読み取り、メモリインタフェース４１８によ
って生成される信号を制御する。これらのアドレスは、
「パーカラー回路（Per color circuits）」４１０（各
６色成分毎に一つある）の一部を形成するアドレスジェ
ネレータ４１１によって作成される。このアドレスは、
印刷媒体に対するノズル位置に基づいて生成される。プ
リントヘッドが異なるとノズルの相対的位置が異なる場
合があるので、好ましくは、アドレスジェネレータ４１
１をプログラム可能とする。アドレスジェネレータ４１
１は、通常、メインノズルの位置に対応するアドレスを
生成する。しかし、ノズルが不揃いであると、誤りを有
するノズルブロックの位置をフォールトマップＲＡＭ４
１２にマークすることができる。フォールトマップＲＡ
Ｍ４１２は、ページが印刷されるときに読み取られる。
メモリがノズルブロックに誤りを指摘すると、アドレス
ジェネレータ４１１が余剰ノズルの位置に対応するアド
レスを生成するように、アドレスが変えられる。ページ
もしくはバンドメモリから読み取られたデータをラッチ
４１３で保持し、マルチプレクサ４１４によって４つの
連続バイトに変換する。これらのバイトのタイミング
を、ＦＩＦＯ４１５によって、別の色を示すデータのバ
イトとマッチするように調節する。そしてこのデータ
を、バッファ４３０にいれ、プリントヘッド５０への４
８ビットメインデータバスを作成する。プリントヘッド
はヘッド制御ＡＳＩＣから相対的に長い距離に配置され
ることがあるので、このデータをバッファに入れる。フ
ォールトマップＲＡＭ４１２からのデータもＦＩＦＯ４
１６へのデータを作成する。このデータのタイミングを
ＦＩＦＯ４１５のデータ出力と合わせ、バッファ４３１
に入れフォールトステータスバスを作成する。
表すディジタル情報を、ページもしくはバンドメモリ１
５１３（図１のイメージメモリと同じとなることができ
る）に記憶する。一つの色のドットを表す３２ビット語
のデータを、アドレスマルチプレクサ４１７によって選
択したアドレスを用いてページもしくはバンドメモリ１
５１３から読み取り、メモリインタフェース４１８によ
って生成される信号を制御する。これらのアドレスは、
「パーカラー回路（Per color circuits）」４１０（各
６色成分毎に一つある）の一部を形成するアドレスジェ
ネレータ４１１によって作成される。このアドレスは、
印刷媒体に対するノズル位置に基づいて生成される。プ
リントヘッドが異なるとノズルの相対的位置が異なる場
合があるので、好ましくは、アドレスジェネレータ４１
１をプログラム可能とする。アドレスジェネレータ４１
１は、通常、メインノズルの位置に対応するアドレスを
生成する。しかし、ノズルが不揃いであると、誤りを有
するノズルブロックの位置をフォールトマップＲＡＭ４
１２にマークすることができる。フォールトマップＲＡ
Ｍ４１２は、ページが印刷されるときに読み取られる。
メモリがノズルブロックに誤りを指摘すると、アドレス
ジェネレータ４１１が余剰ノズルの位置に対応するアド
レスを生成するように、アドレスが変えられる。ページ
もしくはバンドメモリから読み取られたデータをラッチ
４１３で保持し、マルチプレクサ４１４によって４つの
連続バイトに変換する。これらのバイトのタイミング
を、ＦＩＦＯ４１５によって、別の色を示すデータのバ
イトとマッチするように調節する。そしてこのデータ
を、バッファ４３０にいれ、プリントヘッド５０への４
８ビットメインデータバスを作成する。プリントヘッド
はヘッド制御ＡＳＩＣから相対的に長い距離に配置され
ることがあるので、このデータをバッファに入れる。フ
ォールトマップＲＡＭ４１２からのデータもＦＩＦＯ４
１６へのデータを作成する。このデータのタイミングを
ＦＩＦＯ４１５のデータ出力と合わせ、バッファ４３１
に入れフォールトステータスバスを作成する。
【０１１５】プログラマブル電源３２０は、ヘッド５０
用の電力を与える。電源３２０の電圧を、ＲＡＭとＤＡ
Ｃのコンビネーション（ＲＡＭＤＡＣ）３１６の一部で
あるＤＡＣ３１３で制御する。ＲＡＭＤＡＣ３１６は、
デュアルポートＲＡＭ３１７を有する。デュアルポート
ＲＡＭ３１７の内容をマイクロコントローラ３１５でプ
ログラムする。デュアルポートＲＡＭ３１７の内容を変
えて温度を補正する。温度センサ３００で検出された温
度に基づいてマイクロコントローラで、この値を計算す
る。温度センサ３００の信号をアナログ、ディジタルコ
ンバータ（ＡＤＣ）に接続する。ＡＤＣ３１１はマイク
ロコントローラ３１５に組み込まれているのが好まし
い。
用の電力を与える。電源３２０の電圧を、ＲＡＭとＤＡ
Ｃのコンビネーション（ＲＡＭＤＡＣ）３１６の一部で
あるＤＡＣ３１３で制御する。ＲＡＭＤＡＣ３１６は、
デュアルポートＲＡＭ３１７を有する。デュアルポート
ＲＡＭ３１７の内容をマイクロコントローラ３１５でプ
ログラムする。デュアルポートＲＡＭ３１７の内容を変
えて温度を補正する。温度センサ３００で検出された温
度に基づいてマイクロコントローラで、この値を計算す
る。温度センサ３００の信号をアナログ、ディジタルコ
ンバータ（ＡＤＣ）に接続する。ＡＤＣ３１１はマイク
ロコントローラ３１５に組み込まれているのが好まし
い。
【０１１６】ヘッドコントロールＡＳＩＣ４００は、加
熱遅れ補正及び印刷濃度の制御回路を有する。加熱遅れ
補正は、ヘッド５０に対する電源電圧が、ヒーターのイ
ネーブルパルスと同調する迅速時間可変電圧であること
を要する。これをプログラマブル電源３２０をこの電圧
を生じさせるようにプログラミングして達成する。アナ
ログ時間可変プログラミング電圧を、デュアルポートＲ
ＡＭ３１７から読み取ったデータに基づいてＤＡＣ３１
３によって生成する。このデータはカウンタ４０３によ
って生成されるアドレスに従って読み取られる。カウン
タ４０３は、一つのイネーブルパルスの周期の間に一つ
の完全なアドレスのサイクルを生成する。カウンタ４０
３はシステムクロック４０８によって時刻を計るので、
この同調は保証され、カウンタ４０３のトップカウント
を用いてイネーブルカウンタ４０４の時刻を計る。イネ
ーブルカウンタ４０４由来のカウント、デコーダ４０５
でデコードし、バッファ４３２で緩衝してヘッド５０用
のイネーブルパルスを生成させる。カウンタないの状態
の数が一つのイネーブルパルスのクロック周期の数より
も少ない場合、カウンタ４０３はプリスケーラーを含ん
でも良い。これらの１６個の電圧状態を、カウンタ４０
３及びデュアルポートＲＡＭ３１７間の４ビット接続を
用いて明記することができる。しかし、これらの１６個
の状態は遅れないで線形的に間隔を開けることができな
い。これらの状態の非線形タイミングを可能にするため
に、カウンタ４０３もＲＯＭもしくはカウンタ４０３に
非線形様式でカウントさせる別の装置を有することがで
きる。あるいは、１６個の状態よりも少なくてもよい。
熱遅れ補正及び印刷濃度の制御回路を有する。加熱遅れ
補正は、ヘッド５０に対する電源電圧が、ヒーターのイ
ネーブルパルスと同調する迅速時間可変電圧であること
を要する。これをプログラマブル電源３２０をこの電圧
を生じさせるようにプログラミングして達成する。アナ
ログ時間可変プログラミング電圧を、デュアルポートＲ
ＡＭ３１７から読み取ったデータに基づいてＤＡＣ３１
３によって生成する。このデータはカウンタ４０３によ
って生成されるアドレスに従って読み取られる。カウン
タ４０３は、一つのイネーブルパルスの周期の間に一つ
の完全なアドレスのサイクルを生成する。カウンタ４０
３はシステムクロック４０８によって時刻を計るので、
この同調は保証され、カウンタ４０３のトップカウント
を用いてイネーブルカウンタ４０４の時刻を計る。イネ
ーブルカウンタ４０４由来のカウント、デコーダ４０５
でデコードし、バッファ４３２で緩衝してヘッド５０用
のイネーブルパルスを生成させる。カウンタないの状態
の数が一つのイネーブルパルスのクロック周期の数より
も少ない場合、カウンタ４０３はプリスケーラーを含ん
でも良い。これらの１６個の電圧状態を、カウンタ４０
３及びデュアルポートＲＡＭ３１７間の４ビット接続を
用いて明記することができる。しかし、これらの１６個
の状態は遅れないで線形的に間隔を開けることができな
い。これらの状態の非線形タイミングを可能にするため
に、カウンタ４０３もＲＯＭもしくはカウンタ４０３に
非線形様式でカウントさせる別の装置を有することがで
きる。あるいは、１６個の状態よりも少なくてもよい。
【０１１７】印刷濃度補正のために、印刷濃度を、各イ
ネーブル周期に小滴が印刷されている（「オン」ピクセ
ル）ピクセルの数をカウントして検出する。「オン」ピ
クセルをオンピクセルカウンタ４０２でカウントする。
８個のイネーブルフェーズのそれぞれに一つづつオンピ
クセルカウンタ４０２がある。本発明のプリントヘッド
のイネーブルフェーズの数は、特定の設計に依存する。
４個、８個、そして１６個が、都合のよい数であるが、
イネーブルフェーズの数が２の累乗であるとの要件はな
い。オンピクセルカウンタ４０２を、ニブルのデータ中
のいくつがオンであるかを決定する組合せ論理ピクセル
カウンタ４２０から構成することができる。そしてこの
数を加算装置４２１及び累算装置４２２により累積す
る。ラッチ４２３は、イネーブルフェーズの期間の有効
な累積値を保持する。マルチプレクサ４０１は、イネー
ブルカウンタで決定される、現在のイネーブルフェーズ
に対応するラッチ４２３の出力を選択する。マルチプレ
クサ４０１の出力は、デュアルポートＲＡＭ３１７のア
ドレスに一部を形成する。「オン」ピクセルの数の正確
なカウントは必要でなく、最も重要な４ビットのカウン
トで十分である。
ネーブル周期に小滴が印刷されている（「オン」ピクセ
ル）ピクセルの数をカウントして検出する。「オン」ピ
クセルをオンピクセルカウンタ４０２でカウントする。
８個のイネーブルフェーズのそれぞれに一つづつオンピ
クセルカウンタ４０２がある。本発明のプリントヘッド
のイネーブルフェーズの数は、特定の設計に依存する。
４個、８個、そして１６個が、都合のよい数であるが、
イネーブルフェーズの数が２の累乗であるとの要件はな
い。オンピクセルカウンタ４０２を、ニブルのデータ中
のいくつがオンであるかを決定する組合せ論理ピクセル
カウンタ４２０から構成することができる。そしてこの
数を加算装置４２１及び累算装置４２２により累積す
る。ラッチ４２３は、イネーブルフェーズの期間の有効
な累積値を保持する。マルチプレクサ４０１は、イネー
ブルカウンタで決定される、現在のイネーブルフェーズ
に対応するラッチ４２３の出力を選択する。マルチプレ
クサ４０１の出力は、デュアルポートＲＡＭ３１７のア
ドレスに一部を形成する。「オン」ピクセルの数の正確
なカウントは必要でなく、最も重要な４ビットのカウン
トで十分である。
【０１１８】４ビットの加熱遅れ補正アドレスと４ビッ
トの印刷濃度補正アドレスを組み合わせることは、デュ
アルポートＲＡＭ３１７が８ビットアドレスを有するこ
とを意味する。これはデュアルポートＲＡＭ３１７が二
次元アレイにある２５６個の数を有することを意味す
る。これらの二つの次元は時間（加熱遅れ補正のため）
と印刷濃度である。三番目の次元（温度）を含めること
ができる。ヘッドの周囲温度はゆっくりとしか変わらな
いので、マイクロコントローラ３１５は、現行温度で加
熱遅れ及び印刷濃度を補正する２５６の数のマトリクス
を十分に計算することができる。周期的に（例えば、１
秒間に２、３回）、マイクロコントローラは現行のヘッ
ド温度を検出しこのマトリクスを計算する。
トの印刷濃度補正アドレスを組み合わせることは、デュ
アルポートＲＡＭ３１７が８ビットアドレスを有するこ
とを意味する。これはデュアルポートＲＡＭ３１７が二
次元アレイにある２５６個の数を有することを意味す
る。これらの二つの次元は時間（加熱遅れ補正のため）
と印刷濃度である。三番目の次元（温度）を含めること
ができる。ヘッドの周囲温度はゆっくりとしか変わらな
いので、マイクロコントローラ３１５は、現行温度で加
熱遅れ及び印刷濃度を補正する２５６の数のマトリクス
を十分に計算することができる。周期的に（例えば、１
秒間に２、３回）、マイクロコントローラは現行のヘッ
ド温度を検出しこのマトリクスを計算する。
【０１１９】プリントヘッドに対するクロックを、ヘッ
ドクロックジェネレータ４０７でシステムクロック４０
８から生成し、バッファ４０６で緩衝する。ヘッド制御
ＡＳＩＣのテストを容易にするために、ＪＴＡＧテスト
回路４９９を含めることができる。サーマルインクジェット技法との比較 表「サーマルインクジェットと本発明との比較」は、本
発明に従う印刷の態様とサーマルインクジェット技法と
を比較する。
ドクロックジェネレータ４０７でシステムクロック４０
８から生成し、バッファ４０６で緩衝する。ヘッド制御
ＡＳＩＣのテストを容易にするために、ＪＴＡＧテスト
回路４９９を含めることができる。サーマルインクジェット技法との比較 表「サーマルインクジェットと本発明との比較」は、本
発明に従う印刷の態様とサーマルインクジェット技法と
を比較する。
【０１２０】本発明と、サーマルインクジェット技法と
を直接比較する。なぜなら、両者共、サーマルアクチュ
エータと液体インクを用いて操作するドロップオンデマ
ンドシステムだからである。これらは同じように見える
が、二つの技法は、異なる原理で作動する。サーマルイ
ンクジェットプリンタは以下の基本的な作動原理を用い
る。電気抵抗加熱によって生じる熱インパルスが、液体
インク中で気泡の爆発的形成を生じる。迅速でばらつき
のない気泡生成を、インクを過熱することにより達成
し、そして気泡核形成が完成する前に十分な熱をインク
に移動する。水性インクでは、おおよそ２８０℃〜４０
０℃のインク温度が必要である。気泡生成により、高速
で開口部からインク小滴を無理に押し出す圧力波を起こ
す。その後、気泡がつぶれ、インク溜からインクを引っ
張り、ノズルを再充填する。サーマルインクジェット印
刷は、高ノズル記録密度及び十分に確立された集積回路
製造技法のために、高い商業的成功をおさめている。し
かし、サーマルインクジェット印刷技法は、多品精密製
造、装置歩留まり、画像解像度、「ペッパー」ノイズ、
印刷速度、駆動トランジスタ電力、廃電力損、随伴ドロ
ップ形成、熱応力、示差熱膨張（Differential thermal
expansion）、コーゲーション（kogation）、キャビテ
ーション、矯正された拡散、インク作成の困難さを包含
する重大に技術問題に直面している。
を直接比較する。なぜなら、両者共、サーマルアクチュ
エータと液体インクを用いて操作するドロップオンデマ
ンドシステムだからである。これらは同じように見える
が、二つの技法は、異なる原理で作動する。サーマルイ
ンクジェットプリンタは以下の基本的な作動原理を用い
る。電気抵抗加熱によって生じる熱インパルスが、液体
インク中で気泡の爆発的形成を生じる。迅速でばらつき
のない気泡生成を、インクを過熱することにより達成
し、そして気泡核形成が完成する前に十分な熱をインク
に移動する。水性インクでは、おおよそ２８０℃〜４０
０℃のインク温度が必要である。気泡生成により、高速
で開口部からインク小滴を無理に押し出す圧力波を起こ
す。その後、気泡がつぶれ、インク溜からインクを引っ
張り、ノズルを再充填する。サーマルインクジェット印
刷は、高ノズル記録密度及び十分に確立された集積回路
製造技法のために、高い商業的成功をおさめている。し
かし、サーマルインクジェット印刷技法は、多品精密製
造、装置歩留まり、画像解像度、「ペッパー」ノイズ、
印刷速度、駆動トランジスタ電力、廃電力損、随伴ドロ
ップ形成、熱応力、示差熱膨張（Differential thermal
expansion）、コーゲーション（kogation）、キャビテ
ーション、矯正された拡散、インク作成の困難さを包含
する重大に技術問題に直面している。
【０１２１】本発明に従う印刷は、サーマルインクジェ
ット印刷の多くの利点を有し、且つサーマルインクジェ
ット技法固有の問題点の多くを完全にもしくは実質的に
排除する。
ット印刷の多くの利点を有し、且つサーマルインクジェ
ット技法固有の問題点の多くを完全にもしくは実質的に
排除する。
【０１２２】
【表１２】
【０１２３】
【表１３】
【０１２４】
【表１４】
【０１２５】歩留まり及びフォールトトレランス 多くの場合では、製造時に完全に機能しないと、モノリ
シック集積回路は修復することができない。ウェーハか
ら製造されるオペレーショナルデバイスの比率は歩留ま
りとして知られている。歩留まりは、製造コストに直接
的影響を与える。歩留まり５％のデバイスは歩留まり５
０％の同じデバイスよりも製造コストが事実上１０倍以
上である。
シック集積回路は修復することができない。ウェーハか
ら製造されるオペレーショナルデバイスの比率は歩留ま
りとして知られている。歩留まりは、製造コストに直接
的影響を与える。歩留まり５％のデバイスは歩留まり５
０％の同じデバイスよりも製造コストが事実上１０倍以
上である。
【０１２６】歩留まり測定には次の３種類がある。 １）加工歩留まり ２）ウェーハソート歩留まり ３）最終試験歩留まり
【０１２７】大きなダイの場合、総収量に最も重大な制
約となるのは一般的にウェーハソート歩留まりである。
本発明のフルページ幅カラーヘッドは、一般的なＶＬＳ
Ｉ回路と比べると非常に大きい。良好なウェーハソート
歩留まりは、そのようなヘッドのコスト−有効製造に重
要である。図１６は、本発明のモノリシックフルページ
幅カラーＡ４ヘッド態様のウェーハソート歩留まり対欠
陥密度のグラフである。このヘッドは２１５ｍｍ長×５
ｍｍ幅である。非フォールトトレラント歩留まり１９８
をマーフィーの方法（広く用いられている歩留まり予測
方法）に従って計算する。１平方ｃｍに一つの割合の欠
陥密度に関しては、マーフィー法は歩留まりが１％未満
であると予測する。この意味は、製造されたヘッドの９
９％以上を廃棄せねばならないことを意味する。プリン
トヘッドの製造コストは容認できないほど高くなるの
で、このような低い歩留まりは非常に望ましくない。
約となるのは一般的にウェーハソート歩留まりである。
本発明のフルページ幅カラーヘッドは、一般的なＶＬＳ
Ｉ回路と比べると非常に大きい。良好なウェーハソート
歩留まりは、そのようなヘッドのコスト−有効製造に重
要である。図１６は、本発明のモノリシックフルページ
幅カラーＡ４ヘッド態様のウェーハソート歩留まり対欠
陥密度のグラフである。このヘッドは２１５ｍｍ長×５
ｍｍ幅である。非フォールトトレラント歩留まり１９８
をマーフィーの方法（広く用いられている歩留まり予測
方法）に従って計算する。１平方ｃｍに一つの割合の欠
陥密度に関しては、マーフィー法は歩留まりが１％未満
であると予測する。この意味は、製造されたヘッドの９
９％以上を廃棄せねばならないことを意味する。プリン
トヘッドの製造コストは容認できないほど高くなるの
で、このような低い歩留まりは非常に望ましくない。
【０１２８】マーフィー法は一様でない欠陥分布の影響
を近似する。また、図１６は、欠陥クラスター化因子を
導入することによって、欠陥のクラスター化をはっきり
と形に表す非フォールトトレランス歩留まり１９７も含
む。欠陥クラスター化因子は、製造中に制御できないパ
ラメータではなく、製造プロセスの特性である。製造プ
ロセスの欠陥クラスター化因子を、約２と予想すること
ができ、この場合、マーフィーの方法にぴったりと一致
する投影図を与える。
を近似する。また、図１６は、欠陥クラスター化因子を
導入することによって、欠陥のクラスター化をはっきり
と形に表す非フォールトトレランス歩留まり１９７も含
む。欠陥クラスター化因子は、製造中に制御できないパ
ラメータではなく、製造プロセスの特性である。製造プ
ロセスの欠陥クラスター化因子を、約２と予想すること
ができ、この場合、マーフィーの方法にぴったりと一致
する投影図を与える。
【０１２９】低い歩留まりの解決方法は、チップに、欠
陥のある機能単位と置き換わる重複（redundant ）機能
単位を含めることによってフォールトトレランスを組み
込むことである。メモリチップ及び多くのウェーハスケ
ール集積（ＷＳＩ）デバイスでは、チップ上の重複サブ
ユニットの物理的位置は重要でない。しかし、印刷ヘッ
ドでは、重複サブユニットは一つ以上の印刷アクチュエ
ータを含むことができる。これらは、印刷されるページ
に関して固定された空間関係をもたねばならない。欠陥
のあるアクチュエータと同じ位置にドットを印刷するた
めに、重複アクチュエータは非走査方向に配置してはな
らない。しかし欠陥のあるアクチュエータを、走査方向
に配置した重複アクチュエータで置き換えることができ
る。重複アクチュエータが欠陥のあるアクチュエータと
同じ位置にドットを印刷するのを確実にするために、重
複アクチュエータに対するデータタイミングを変えて走
査方向のずれを補正することができる。
陥のある機能単位と置き換わる重複（redundant ）機能
単位を含めることによってフォールトトレランスを組み
込むことである。メモリチップ及び多くのウェーハスケ
ール集積（ＷＳＩ）デバイスでは、チップ上の重複サブ
ユニットの物理的位置は重要でない。しかし、印刷ヘッ
ドでは、重複サブユニットは一つ以上の印刷アクチュエ
ータを含むことができる。これらは、印刷されるページ
に関して固定された空間関係をもたねばならない。欠陥
のあるアクチュエータと同じ位置にドットを印刷するた
めに、重複アクチュエータは非走査方向に配置してはな
らない。しかし欠陥のあるアクチュエータを、走査方向
に配置した重複アクチュエータで置き換えることができ
る。重複アクチュエータが欠陥のあるアクチュエータと
同じ位置にドットを印刷するのを確実にするために、重
複アクチュエータに対するデータタイミングを変えて走
査方向のずれを補正することができる。
【０１３０】全てのノズルの置き換えを可能にするため
には、完全な一組のスペアノズルがなければならない
（リダンダンシー１００％）。１００％リダンダンシー
の要件は、通常、チップ面積を二倍以上し、重複ユニッ
トに置き換える前に一次歩留まりを劇的に減らし、フォ
ールトトレランスの利点を多くを除く。しかし、本発明
のプリントヘッドの態様では、ヘッドチップの最小の物
理的寸法は印刷されるページ幅、ヘッドチップの脆性、
及びチップの裏面にインクを供給するインクチャンネル
の製造時の製造上の制約で決定される。Ａ４サイズペー
パーを印刷する場合のフル幅、フルカラーヘッドの実際
的な最小サイズは、約２１５ｍｍ×５ｍｍである。この
サイズは、１．５μｍＣＭＯＳ製造方法を用いると、著
しいチップ面積を増加することなく１００％リダンダン
シーの包含が可能である。従って、一次歩留まりを大き
く減らすことなく、高レベルのフォールトトレランスを
含ませることができる。
には、完全な一組のスペアノズルがなければならない
（リダンダンシー１００％）。１００％リダンダンシー
の要件は、通常、チップ面積を二倍以上し、重複ユニッ
トに置き換える前に一次歩留まりを劇的に減らし、フォ
ールトトレランスの利点を多くを除く。しかし、本発明
のプリントヘッドの態様では、ヘッドチップの最小の物
理的寸法は印刷されるページ幅、ヘッドチップの脆性、
及びチップの裏面にインクを供給するインクチャンネル
の製造時の製造上の制約で決定される。Ａ４サイズペー
パーを印刷する場合のフル幅、フルカラーヘッドの実際
的な最小サイズは、約２１５ｍｍ×５ｍｍである。この
サイズは、１．５μｍＣＭＯＳ製造方法を用いると、著
しいチップ面積を増加することなく１００％リダンダン
シーの包含が可能である。従って、一次歩留まりを大き
く減らすことなく、高レベルのフォールトトレランスを
含ませることができる。
【０１３１】フォールトトレランスをデバイスに含める
ときは、標準の歩留まり式を用いることはできない。代
わりに、フォールトトレランスのメカニズム及び程度を
具体的に分析して、歩留まり式に含めなければならな
い。図１６は、種々の形態のフォールトトレランス（そ
の立体形態は歩留まり式に含まれている）を含むフル幅
カラーＡ４ヘッドのフォールトトレラントソート歩留ま
り１９９を示す。このグラフは、欠陥密度と欠陥クラス
タリングの両方の関数として投影された歩留まりを示
す。図１６に示した歩留まり投影図は、フォールトトレ
ランスを完全に装備すると、同じ製造条件下でウェーハ
ソート歩留まりを１％以下から９０％以上に高めること
ができることを示す。これにより製造コストを１００倍
少なくすることができる。
ときは、標準の歩留まり式を用いることはできない。代
わりに、フォールトトレランスのメカニズム及び程度を
具体的に分析して、歩留まり式に含めなければならな
い。図１６は、種々の形態のフォールトトレランス（そ
の立体形態は歩留まり式に含まれている）を含むフル幅
カラーＡ４ヘッドのフォールトトレラントソート歩留ま
り１９９を示す。このグラフは、欠陥密度と欠陥クラス
タリングの両方の関数として投影された歩留まりを示
す。図１６に示した歩留まり投影図は、フォールトトレ
ランスを完全に装備すると、同じ製造条件下でウェーハ
ソート歩留まりを１％以下から９０％以上に高めること
ができることを示す。これにより製造コストを１００倍
少なくすることができる。
【０１３２】フォールトトレランスは、数千の印刷ノズ
ルを有するプリントヘッドの歩留まりと信頼性を高める
ため、そしてページ幅プリントヘッドを現実のものとす
るために強く推奨される。しかし、フォールトトレラン
スを本発明の必須の部分として用いるべきではない。ド
ロップオンデマンド印刷システムのフォールトトレラン
スは、1995年4 月12日出願の、以下の国特許明細書に記
載されており、引用することにより本発明の内容とす
る：発明の名称「印刷メカニズムにおいて集積化したフ
ォールトトレランス」（出願番号：ＰＮ２３２４号）；
発明の名称「集積化したプリントヘッドのブロックフォ
ールトトレランス」（出願番号：ＰＮ２３２５号）；発
明の名称「集積化したプリントヘッドのフォールトトレ
ランスのためのノズル二重化」（出願番号：ＰＮ２３２
６号）；発明の名称「プリントヘッドの欠陥のあるノズ
ルの検出」（出願番号：ＰＮ２３２７号）；及び発明の
名称「高容量印刷機のフォールトトレランス」（出願番
号：ＰＮ２３２８号）。
ルを有するプリントヘッドの歩留まりと信頼性を高める
ため、そしてページ幅プリントヘッドを現実のものとす
るために強く推奨される。しかし、フォールトトレラン
スを本発明の必須の部分として用いるべきではない。ド
ロップオンデマンド印刷システムのフォールトトレラン
スは、1995年4 月12日出願の、以下の国特許明細書に記
載されており、引用することにより本発明の内容とす
る：発明の名称「印刷メカニズムにおいて集積化したフ
ォールトトレランス」（出願番号：ＰＮ２３２４号）；
発明の名称「集積化したプリントヘッドのブロックフォ
ールトトレランス」（出願番号：ＰＮ２３２５号）；発
明の名称「集積化したプリントヘッドのフォールトトレ
ランスのためのノズル二重化」（出願番号：ＰＮ２３２
６号）；発明の名称「プリントヘッドの欠陥のあるノズ
ルの検出」（出願番号：ＰＮ２３２７号）；及び発明の
名称「高容量印刷機のフォールトトレランス」（出願番
号：ＰＮ２３２８号）。
【０１３３】印刷システム形態 本発明のプリントヘッドを用いるディジタル電子印刷シ
ステムの概略ダイアグラムを図１７に示す。これは、記
録媒体５１上の多数のインク小滴からなる画像６０を印
刷するモノリシックプリントヘッド５０を表す。この媒
体は一般的には紙であるが、オーバーヘッド透明フィル
ム、クロス、もしくはインク小滴を受け入れる多くの他
の実質的なフラット面を用いることもできる。印刷され
る画像を像源（二次元アレイピクセルに変換できる画像
タイプ）５２によって与える。一般的な像源は、イメー
ジスキャナー、ディジタル記憶画像、ページ記述言語
（ＰＤＬ）（例えば、アドーブポストスクリプト、アド
ーブポストスクリプトレベル２、もしくはヒューレット
パッカードＰＣＬ５）にエンコードされた画像、プロシ
ジャコール系ラスタライザ（例えば、アップルクイック
ドロー、アップルクイックドローＧＸ，もしくはマイク
ロソフトＧＤＩ）によって生成されるページイメージ、
又はＡＳＣＩＩのような電子形態テキストである。この
画像データをイメージプロセッシングシステム５３で特
定の印刷システムに適したピクセルの二次元アレイに変
換する。これはカラーもしくはモノカラーとなることが
でき、データは、像源及び印刷システムのスペックに従
って、一般的にピクセル当たり１〜３２ビットを有す
る。イメージプロセッシングシステムは、ソースイメー
ジがページ記述の場合はラスターイメージプロセッサー
（ＲＩＰ）となることができ、ソースイメージがスキャ
ナー由来の場合は二次元イメージプロセッシングシステ
ムとなることができる。
ステムの概略ダイアグラムを図１７に示す。これは、記
録媒体５１上の多数のインク小滴からなる画像６０を印
刷するモノリシックプリントヘッド５０を表す。この媒
体は一般的には紙であるが、オーバーヘッド透明フィル
ム、クロス、もしくはインク小滴を受け入れる多くの他
の実質的なフラット面を用いることもできる。印刷され
る画像を像源（二次元アレイピクセルに変換できる画像
タイプ）５２によって与える。一般的な像源は、イメー
ジスキャナー、ディジタル記憶画像、ページ記述言語
（ＰＤＬ）（例えば、アドーブポストスクリプト、アド
ーブポストスクリプトレベル２、もしくはヒューレット
パッカードＰＣＬ５）にエンコードされた画像、プロシ
ジャコール系ラスタライザ（例えば、アップルクイック
ドロー、アップルクイックドローＧＸ，もしくはマイク
ロソフトＧＤＩ）によって生成されるページイメージ、
又はＡＳＣＩＩのような電子形態テキストである。この
画像データをイメージプロセッシングシステム５３で特
定の印刷システムに適したピクセルの二次元アレイに変
換する。これはカラーもしくはモノカラーとなることが
でき、データは、像源及び印刷システムのスペックに従
って、一般的にピクセル当たり１〜３２ビットを有す
る。イメージプロセッシングシステムは、ソースイメー
ジがページ記述の場合はラスターイメージプロセッサー
（ＲＩＰ）となることができ、ソースイメージがスキャ
ナー由来の場合は二次元イメージプロセッシングシステ
ムとなることができる。
【０１３４】連続階調画像が要求される場合は、ハーフ
トーン化システム５４が必要である。適合するタイプの
ハーフトーン化は、分散ドット組織的ディザもしくは誤
差拡散に基づいている。これらの変法、通常、確率的ス
クリーニングもしくは周波数変調スクリーニングとして
知られている方法が適している。オフセット印刷に通常
用いられるハーフトーン化システム（クラスタードット
組織的ディザ）は推奨されない。なぜなら、この技法を
用いると有効画像解像度が無駄に捨てられるからであ
る。本発明の印刷システムの解像度のところで、ハーフ
トーン化システムの出力は、バイナリーモノクロームイ
メージもしくはカラーイメージである。
トーン化システム５４が必要である。適合するタイプの
ハーフトーン化は、分散ドット組織的ディザもしくは誤
差拡散に基づいている。これらの変法、通常、確率的ス
クリーニングもしくは周波数変調スクリーニングとして
知られている方法が適している。オフセット印刷に通常
用いられるハーフトーン化システム（クラスタードット
組織的ディザ）は推奨されない。なぜなら、この技法を
用いると有効画像解像度が無駄に捨てられるからであ
る。本発明の印刷システムの解像度のところで、ハーフ
トーン化システムの出力は、バイナリーモノクロームイ
メージもしくはカラーイメージである。
【０１３５】バイナリーイメージを、ピクセルデータを
正しい順にデータシフトレジスタ５６に与えるデータフ
ェージング回路５５（図１４に示すように、ヘッド制御
ＡＳＩＣ４００に組み込むことができる）で処理する。
ノズル配列及びペーパー移動を補正するためにデータ順
序が必要とされる。データをシフトレジスタ５６にロー
ドすると、それはヒータ駆動回路５７にパラレルに与え
られる。正確な時間で、駆動回路５７は、パルスシェー
パー回路６１と電圧調整器とによって生成される電圧パ
ルスと共に対応するヒーター５８に電子的に接続する。
ヒーター５８はノズル５９のチップを加熱し、インクの
物性に影響を与える。インク小滴６０は、ヒータ駆動回
路に加えたディジタルインパルスに対応するパターンに
ノズルから脱出する。インク溜６４中のインクの圧力
を、圧力調整器６３によって調整する。選択されたイン
ク小滴６０を、選択小滴分離手段によってインク塊から
分離し、記録媒体５１に接触させる。印刷時に、記録媒
体５１をプリントヘッド５０に対してペーパー移動シス
テム６５により連続的に移動する。プリントヘッド５０
が記録媒体５１の印刷領域の幅いっぱいである場合、一
方方向に記録媒体５１を移動することだけが必要であ
り、プリントヘッド５０を固定されたままにすることが
できる。より小さいプリントヘッドを用いる場合は、ラ
スター走査システムを装備する必要がある。これは、一
般的にプリントヘッド５０を記録媒体５１の幅にそって
走査し、同時に記録媒体をその長手方向に移動すること
により達成される。
正しい順にデータシフトレジスタ５６に与えるデータフ
ェージング回路５５（図１４に示すように、ヘッド制御
ＡＳＩＣ４００に組み込むことができる）で処理する。
ノズル配列及びペーパー移動を補正するためにデータ順
序が必要とされる。データをシフトレジスタ５６にロー
ドすると、それはヒータ駆動回路５７にパラレルに与え
られる。正確な時間で、駆動回路５７は、パルスシェー
パー回路６１と電圧調整器とによって生成される電圧パ
ルスと共に対応するヒーター５８に電子的に接続する。
ヒーター５８はノズル５９のチップを加熱し、インクの
物性に影響を与える。インク小滴６０は、ヒータ駆動回
路に加えたディジタルインパルスに対応するパターンに
ノズルから脱出する。インク溜６４中のインクの圧力
を、圧力調整器６３によって調整する。選択されたイン
ク小滴６０を、選択小滴分離手段によってインク塊から
分離し、記録媒体５１に接触させる。印刷時に、記録媒
体５１をプリントヘッド５０に対してペーパー移動シス
テム６５により連続的に移動する。プリントヘッド５０
が記録媒体５１の印刷領域の幅いっぱいである場合、一
方方向に記録媒体５１を移動することだけが必要であ
り、プリントヘッド５０を固定されたままにすることが
できる。より小さいプリントヘッドを用いる場合は、ラ
スター走査システムを装備する必要がある。これは、一
般的にプリントヘッド５０を記録媒体５１の幅にそって
走査し、同時に記録媒体をその長手方向に移動すること
により達成される。
【０１３６】ノズル力学のコンピュータシミュレーショ
ン 本発明に従うプリントヘッドの操作の詳細をコンピュー
タによって広くシミュレートした。図１９〜図３０は、
静電小滴分離と組合わさる表面張力の減少による電熱小
滴選択を用いる好ましいノズル形態の操作のシミュレー
ション例の結果である。
ン 本発明に従うプリントヘッドの操作の詳細をコンピュー
タによって広くシミュレートした。図１９〜図３０は、
静電小滴分離と組合わさる表面張力の減少による電熱小
滴選択を用いる好ましいノズル形態の操作のシミュレー
ション例の結果である。
【０１３７】コンピュータシミュレーションは、直接見
ることが困難な現象の性質を決定するのに非常に有用で
ある。ノズル操作を実験的に観察することは次の幾つか
の理由により困難である。 １）有用なノズルは微細であり、重要な現象は、１μｍ
より小さい無次元で起きる。
ることが困難な現象の性質を決定するのに非常に有用で
ある。ノズル操作を実験的に観察することは次の幾つか
の理由により困難である。 １）有用なノズルは微細であり、重要な現象は、１μｍ
より小さい無次元で起きる。
【０１３８】２）小滴吐出のタイムスケールは、数マイ
クロ秒であり、非常に高速度な観察が必要である。 ３）重要な現象は不透明な固体材料の内側で起き、直接
見ることは不可能である。 ４）幾つかの重要なパラメータ、例えば、熱流及び流体
速度ベクトル場はいかなるスケールでも直接見るの困難
である。
クロ秒であり、非常に高速度な観察が必要である。 ３）重要な現象は不透明な固体材料の内側で起き、直接
見ることは不可能である。 ４）幾つかの重要なパラメータ、例えば、熱流及び流体
速度ベクトル場はいかなるスケールでも直接見るの困難
である。
【０１３９】５）実験用ノズルの製造コストが高い。
【０１４０】コンピュータシミュレーションは上記の問
題を克服する。流体力学シミュレーションの主なソフト
ウェアパッケージは、ＦＩＤＡＰ（イリノイ州のFluid
Dynamics International Inc. USA(FDI) 製）である。
ＦＩＤＡＰはＦＤＩの商標である。他のシミュレーショ
ンプログラムも市販されているが、遷移流体力学におけ
るその高い精度、エネルギー移動、及び表面張力計算の
ためにＦＩＤＡＰを選択した。ＦＩＤＡＰのバージョン
はＦＩＤＡＰ７．５１を用いた。
題を克服する。流体力学シミュレーションの主なソフト
ウェアパッケージは、ＦＩＤＡＰ（イリノイ州のFluid
Dynamics International Inc. USA(FDI) 製）である。
ＦＩＤＡＰはＦＤＩの商標である。他のシミュレーショ
ンプログラムも市販されているが、遷移流体力学におけ
るその高い精度、エネルギー移動、及び表面張力計算の
ためにＦＩＤＡＰを選択した。ＦＩＤＡＰのバージョン
はＦＩＤＡＰ７．５１を用いた。
【０１４１】シミュレーションはエネルギー移動と流体
力学形態を組み合わせる。例のノズルが円筒形状である
ので、軸対称シミュレーションを用いる。円筒形状に由
来する４つの偏りがある。これらは、ヒーター、ペーパ
ー移動によって生じる空気の層流、重力（プリンタヘッ
ドが垂直でない場合）、及び基板内で隣接するノズルの
存在の関連である。これらのファクターの小滴に与える
影響は小さい。ＦＩＤＡＰ７．５１を用いる、マイクロ
秒遷移のマイクロメータスケールでの可変表面張力に対
する遷移自由表面シミュレーションの収束を得るため
に、シミュレーションを非次元化することが必要であ
る。
力学形態を組み合わせる。例のノズルが円筒形状である
ので、軸対称シミュレーションを用いる。円筒形状に由
来する４つの偏りがある。これらは、ヒーター、ペーパ
ー移動によって生じる空気の層流、重力（プリンタヘッ
ドが垂直でない場合）、及び基板内で隣接するノズルの
存在の関連である。これらのファクターの小滴に与える
影響は小さい。ＦＩＤＡＰ７．５１を用いる、マイクロ
秒遷移のマイクロメータスケールでの可変表面張力に対
する遷移自由表面シミュレーションの収束を得るため
に、シミュレーションを非次元化することが必要であ
る。
【０１４２】小滴選択に関連する大部分の現象がこの範
囲で起きるので、ノズルのチップ内範囲のみをシミュレ
ートする。シミュレーションはノズルの対称軸から４０
μｍの距離である。シミュレーション開始では、ノズル
全体及びインクは装置周囲温度であり、この場合は３０
℃である。操作中は装置周囲温度は、空気周囲温度より
も僅かに高くなるであろう。多くの小滴吐出の期間に亘
って、印刷濃度に基づく平衡温度に到達するからであ
る。シリコンの高い熱伝導性のため、及びインクの対流
のために、ノズルに残った熱は非常に均等に小滴吐出間
に分布する。
囲で起きるので、ノズルのチップ内範囲のみをシミュレ
ートする。シミュレーションはノズルの対称軸から４０
μｍの距離である。シミュレーション開始では、ノズル
全体及びインクは装置周囲温度であり、この場合は３０
℃である。操作中は装置周囲温度は、空気周囲温度より
も僅かに高くなるであろう。多くの小滴吐出の期間に亘
って、印刷濃度に基づく平衡温度に到達するからであ
る。シリコンの高い熱伝導性のため、及びインクの対流
のために、ノズルに残った熱は非常に均等に小滴吐出間
に分布する。
【０１４３】シミュレートしたノズルの形状 図１８は、このシミュレーションで設計した好ましいノ
ズル形態の形状及び寸法を示す。ノズルは単一のシリコ
ン基板２０２０上に構築される。この基板は、ノズル製
造時にエッチストップとして用いられるエピタキシャル
ホウ素ドープシリコン層２０１８を有する。エピタキシ
ャルシリコン層２０１９は、ＣＭＯＳ駆動トランジスタ
及びデータ分配回路を作るための活性下地を提供する。
この下地の上はＣＭＯＳ加工を堆積した幾つかの層であ
る。これらの層は、熱酸化層２０２１、第一インターレ
ベル酸化層２０２２、第一レベル金属２０２３、第二イ
ンターレベル酸化層、第二レベル金属２０２３、及び不
動態化酸化層２０２６である。ウェーハを連続加工して
ノズル及びヒーターを形成する。これらの構造は、活性
ヒーター２０２７（ａ）、スペアヒーター材料２０２７
（ｂ）から作られるＥＳＤシールド、及び窒化シリコン
不動態層２０２８を含む。
ズル形態の形状及び寸法を示す。ノズルは単一のシリコ
ン基板２０２０上に構築される。この基板は、ノズル製
造時にエッチストップとして用いられるエピタキシャル
ホウ素ドープシリコン層２０１８を有する。エピタキシ
ャルシリコン層２０１９は、ＣＭＯＳ駆動トランジスタ
及びデータ分配回路を作るための活性下地を提供する。
この下地の上はＣＭＯＳ加工を堆積した幾つかの層であ
る。これらの層は、熱酸化層２０２１、第一インターレ
ベル酸化層２０２２、第一レベル金属２０２３、第二イ
ンターレベル酸化層、第二レベル金属２０２３、及び不
動態化酸化層２０２６である。ウェーハを連続加工して
ノズル及びヒーターを形成する。これらの構造は、活性
ヒーター２０２７（ａ）、スペアヒーター材料２０２７
（ｂ）から作られるＥＳＤシールド、及び窒化シリコン
不動態層２０２８を含む。
【０１４４】ヒーターは種々の酸化層からエッチングで
作られる狭いリムの頂上にある。これはヒーターのまわ
りの「熱質量」を減らすためであり、インクがプリント
ヘッドの表面に拡がるのを防止するためである。プリン
トヘッドを導電性インク２０３１で満たす。インクと電
気的に接触する電極、及び記録媒体の後ろにあるもう一
つの電極を用いて、プリントヘッドに電場をかける。
作られる狭いリムの頂上にある。これはヒーターのまわ
りの「熱質量」を減らすためであり、インクがプリント
ヘッドの表面に拡がるのを防止するためである。プリン
トヘッドを導電性インク２０３１で満たす。インクと電
気的に接触する電極、及び記録媒体の後ろにあるもう一
つの電極を用いて、プリントヘッドに電場をかける。
【０１４５】ノズル半径は８μｍであり、図に目盛りを
付している。計算の理論的根拠 有限要素法を用いる流体力学及びエネルギー移動計算の
理論的根拠、及びこの理論的根拠をＦＩＤＡＰコンピュ
ータプログラムに適用する方法は、ＦＤＩによって発行
されているＦＩＤＡＰ７．０理論マニュアル（1993年4
月）に詳細に記載されており、参照することにより本明
細書の内容とする。
付している。計算の理論的根拠 有限要素法を用いる流体力学及びエネルギー移動計算の
理論的根拠、及びこの理論的根拠をＦＩＤＡＰコンピュ
ータプログラムに適用する方法は、ＦＤＩによって発行
されているＦＩＤＡＰ７．０理論マニュアル（1993年4
月）に詳細に記載されており、参照することにより本明
細書の内容とする。
【０１４６】材料特性 表「ＦＩＤＡＰシミュレーションに用いる材料の特性」
は本発明に従うプリントヘッドを作成するのに用いるこ
とができる材料のおおよその物性を示す。シミュレーシ
ョンに用いた「インク」の特性は、顔料２５％を添加し
た水性インクのものである。このインクはパルミチン酸
（ヘキサデカン酸）の微小粒子の懸濁物を含有し、表明
している温度上昇に伴う表面張力の減少を達成する。表
面張力計を用いて種々の温度で表面張力を測定した。
は本発明に従うプリントヘッドを作成するのに用いるこ
とができる材料のおおよその物性を示す。シミュレーシ
ョンに用いた「インク」の特性は、顔料２５％を添加し
た水性インクのものである。このインクはパルミチン酸
（ヘキサデカン酸）の微小粒子の懸濁物を含有し、表明
している温度上昇に伴う表面張力の減少を達成する。表
面張力計を用いて種々の温度で表面張力を測定した。
【０１４７】ＦＩＤＡＰプログラムを用いる例のシミュ
レーションに用いた値を表「ＦＩＤＡＰシミュレーショ
ンに用いる材料の特性」に示す。大部分の値は直接測定
した値か、又は化学及び物理のＣＲＣハンドブック（７
２版）もしくはＬａｎｇｅの化学ハンドブック（１４
版）からのの値である。
レーションに用いた値を表「ＦＩＤＡＰシミュレーショ
ンに用いる材料の特性」に示す。大部分の値は直接測定
した値か、又は化学及び物理のＣＲＣハンドブック（７
２版）もしくはＬａｎｇｅの化学ハンドブック（１４
版）からのの値である。
【０１４８】
【表１５】
【０１４９】
【表１６】
【０１５０】流体力学シミュレーション 図１９、ヒータに加えた電力を示す。ヒータに加える最
大電力は４０ｍＷである。この電力をパルス周波数変調
してヒーターに対する電力の望ましい時間配分を得る。
電力パルスはそれぞれ各々が４ｎＪ（ナノジュール）の
エネルギーをヒーターに与える０．１μ秒の持続時間を
有する。小滴選択パルスがシミュレート中１０μ秒で始
まり、メニスカスをその静止位置に置く。小滴選択パル
スが持続中にヒーターに供給される総エネルギーは２７
６ｎＪである。
大電力は４０ｍＷである。この電力をパルス周波数変調
してヒーターに対する電力の望ましい時間配分を得る。
電力パルスはそれぞれ各々が４ｎＪ（ナノジュール）の
エネルギーをヒーターに与える０．１μ秒の持続時間を
有する。小滴選択パルスがシミュレート中１０μ秒で始
まり、メニスカスをその静止位置に置く。小滴選択パル
スが持続中にヒーターに供給される総エネルギーは２７
６ｎＪである。
【０１５１】図２０は、シミュレーション中のノズル中
の種々の点のところでの温度を示す。ポイントＡは、イ
ンクメニスカスとノズルリムの接触点での温度である。
最適操作のために、この点を沸点を超えることなくでき
るだけインクの沸点に近づけ、インク小滴選択パルス持
続中この温度を維持することが望ましい。先端の尖った
温度曲線は、ヒーターに加えた電力のパルス周波数変調
のためである。この尖った形状をパルス周波数を高め、
そして比例してパルスエネルギーを小さくすることによ
り少なくすることができる。
の種々の点のところでの温度を示す。ポイントＡは、イ
ンクメニスカスとノズルリムの接触点での温度である。
最適操作のために、この点を沸点を超えることなくでき
るだけインクの沸点に近づけ、インク小滴選択パルス持
続中この温度を維持することが望ましい。先端の尖った
温度曲線は、ヒーターに加えた電力のパルス周波数変調
のためである。この尖った形状をパルス周波数を高め、
そして比例してパルスエネルギーを小さくすることによ
り少なくすることができる。
【０１５２】ポイントＢは、インクメニスカス上の点で
あり、ノズルチップとメニスカスの中心とのおおよそ中
程である。ポイントＣは、シリコン表面上の点であり、
ノズルの中心から２０μｍのところである。これは、ノ
ズルに非常に接近して活動状態の回路部品を配置できる
ことを示す。
あり、ノズルチップとメニスカスの中心とのおおよそ中
程である。ポイントＣは、シリコン表面上の点であり、
ノズルの中心から２０μｍのところである。これは、ノ
ズルに非常に接近して活動状態の回路部品を配置できる
ことを示す。
【０１５３】図２１は、メニスカスの中心点の時間に対
する位置を示す。図２２は、小滴選択パルス中の種々の
時間でのメニスカス位置及び形状を示す。示した時間
は、小滴選択パルスの開始時（シミュレーションに入っ
て１０μ秒）のところ、５μ秒間隔、そしてヒーターパ
ルスの開始後６０μ秒までである。図２３は、シミュレ
ーションに入って９μ秒での、小滴選択パルス開始直前
のノズル内の温度曲線を示す。表面張力は、インク圧と
外部静電場とを合わせたものとバランスしている。
する位置を示す。図２２は、小滴選択パルス中の種々の
時間でのメニスカス位置及び形状を示す。示した時間
は、小滴選択パルスの開始時（シミュレーションに入っ
て１０μ秒）のところ、５μ秒間隔、そしてヒーターパ
ルスの開始後６０μ秒までである。図２３は、シミュレ
ーションに入って９μ秒での、小滴選択パルス開始直前
のノズル内の温度曲線を示す。表面張力は、インク圧と
外部静電場とを合わせたものとバランスしている。
【０１５４】図２４は、シミュレーションに入って１５
μ秒での、小滴選択パルス開始後５μ秒のノズル内の温
度曲線を示す。ノズルチップのところの表面張力の減少
がここの点での表面を拡張させ、急速にメニスカスのま
わりに熱を運ぶ。表面張力はもはやインク圧と外部の定
電場とを合わせたものとバランスするには十分で無いの
で、インクが移動し始める。ノズル壁のところでの粘性
抵抗のために、メニスカスの中心が外側よりも速く移動
し始める。図２４から図２９は、３５℃で開始し、５℃
間隔で増加する温度曲線を示す。
μ秒での、小滴選択パルス開始後５μ秒のノズル内の温
度曲線を示す。ノズルチップのところの表面張力の減少
がここの点での表面を拡張させ、急速にメニスカスのま
わりに熱を運ぶ。表面張力はもはやインク圧と外部の定
電場とを合わせたものとバランスするには十分で無いの
で、インクが移動し始める。ノズル壁のところでの粘性
抵抗のために、メニスカスの中心が外側よりも速く移動
し始める。図２４から図２９は、３５℃で開始し、５℃
間隔で増加する温度曲線を示す。
【０１５５】図２５は、シミュレーションに入って２０
μ秒の、小滴選択パルス開始後１０μ秒のノズル内の温
度曲線を示す。図２６は、シミュレーションに入って３
０μ秒の、小滴選択パルス開始後２０μ秒のノズル内の
温度曲線を示す。図２７は、シミュレーションに入って
４０μ秒の、小滴選択パルス開始後３０μ秒のノズル内
の温度曲線を示す。これは小滴選択パルス終了後６μ秒
であり、ノズルは冷却し始めている。
μ秒の、小滴選択パルス開始後１０μ秒のノズル内の温
度曲線を示す。図２６は、シミュレーションに入って３
０μ秒の、小滴選択パルス開始後２０μ秒のノズル内の
温度曲線を示す。図２７は、シミュレーションに入って
４０μ秒の、小滴選択パルス開始後３０μ秒のノズル内
の温度曲線を示す。これは小滴選択パルス終了後６μ秒
であり、ノズルは冷却し始めている。
【０１５６】図２８は、シミュレーションに入って５０
μ秒の、小滴選択パルス開始後４０μ秒のノズル内の温
度曲線を示す。小滴選択パルスのエネルギーの大部分が
選択された小滴と共に運ばれることはこのシミュレーシ
ョンから明らかである。図２９は、シミュレーションに
入って６０μ秒の、小滴選択パルス開始後５０μ秒のノ
ズル内の温度曲線を示す。この時点で、選択された小滴
は「ネック状」になりはじめ、小滴分離プロセスが始ま
る。
μ秒の、小滴選択パルス開始後４０μ秒のノズル内の温
度曲線を示す。小滴選択パルスのエネルギーの大部分が
選択された小滴と共に運ばれることはこのシミュレーシ
ョンから明らかである。図２９は、シミュレーションに
入って６０μ秒の、小滴選択パルス開始後５０μ秒のノ
ズル内の温度曲線を示す。この時点で、選択された小滴
は「ネック状」になりはじめ、小滴分離プロセスが始ま
る。
【０１５７】図３０は、図２９と同時間でのノズル内の
流線を示す。小滴吐出サイクルでの三つの連続するフェ
ーズのおおよその継続時間は次の通りである： １）２４μ秒ヒーター印加サイクル ２）小滴分離まで６０μ秒 ３）静止位置に戻るまで４０μ秒
流線を示す。小滴吐出サイクルでの三つの連続するフェ
ーズのおおよその継続時間は次の通りである： １）２４μ秒ヒーター印加サイクル ２）小滴分離まで６０μ秒 ３）静止位置に戻るまで４０μ秒
【０１５８】これらの時間の合計は１２４μ秒であり、
約８Ｋｈｚの最大小滴反復速度（小滴周波数）を生じ
る。プロキシミティ小滴選択 印刷媒体プロキシミティによる液体インクの小滴分離は
好ましくは以下の条件下で操作する： １）選択された小滴と選択されない小滴とのメニスカス
位置の差が、印刷媒体の表面粗度より大きい。
約８Ｋｈｚの最大小滴反復速度（小滴周波数）を生じ
る。プロキシミティ小滴選択 印刷媒体プロキシミティによる液体インクの小滴分離は
好ましくは以下の条件下で操作する： １）選択された小滴と選択されない小滴とのメニスカス
位置の差が、印刷媒体の表面粗度より大きい。
【０１５９】２）印刷媒体の表面粗度がインク小滴経の
約３０％より小さい。 ３）印刷媒体表面を濡らし、そして／もしくは多孔質印
刷媒体にしみこむことによる、インク小滴の容量の増加
速度が、加えたインク圧力下でのノズルからの流速より
も大きい。 これらの条件は、広範囲のノズル半径、インクタイプ、
媒体、及び印刷解像度に亘って適合することができる。
約３０％より小さい。 ３）印刷媒体表面を濡らし、そして／もしくは多孔質印
刷媒体にしみこむことによる、インク小滴の容量の増加
速度が、加えたインク圧力下でのノズルからの流速より
も大きい。 これらの条件は、広範囲のノズル半径、インクタイプ、
媒体、及び印刷解像度に亘って適合することができる。
【０１６０】ホットメルト印刷では、溶融したインク小
滴は印刷媒体と接触すると留まり、プリント媒体中への
インク吸収特性は重要でない。プロキシミティ分離印刷
の理論を、図３１〜図３９に示す。この場合、電熱変換
器（ノズルチップのところでインクを加熱する）によっ
て小滴を選択し、メニスカスのところの温度を高める。
温度上昇により表面張力が限界表面張力より下に減少
し、ノズルチップからインクが出現する。
滴は印刷媒体と接触すると留まり、プリント媒体中への
インク吸収特性は重要でない。プロキシミティ分離印刷
の理論を、図３１〜図３９に示す。この場合、電熱変換
器（ノズルチップのところでインクを加熱する）によっ
て小滴を選択し、メニスカスのところの温度を高める。
温度上昇により表面張力が限界表面張力より下に減少
し、ノズルチップからインクが出現する。
【０１６１】図３１〜図３９で、１は選択された小滴で
あり、１０は選択された小滴１を生成するノズルであ
り、１１はヒーター１０３が活性化されていないノズル
であるので小滴な選択されておらず、５は印刷媒体の移
動方向であり、１００はインク塊であり、１０１はシリ
コンであり、１０２は二酸化シリコンであり、１０３は
電熱アクチュエータ（「ヒーター」ともいう）であり、
１０９はプリントヘッド疎水性層である。
あり、１０は選択された小滴１を生成するノズルであ
り、１１はヒーター１０３が活性化されていないノズル
であるので小滴な選択されておらず、５は印刷媒体の移
動方向であり、１００はインク塊であり、１０１はシリ
コンであり、１０２は二酸化シリコンであり、１０３は
電熱アクチュエータ（「ヒーター」ともいう）であり、
１０９はプリントヘッド疎水性層である。
【０１６２】図３１は、静止状態での二つの隣接するノ
ズル１０及び１１を通る断面を示す。ノズルは、方向５
にノズルに対して移動する記録媒体５１極めて接近して
いる。断面はダイアグラムの平面を通り、媒体移動方向
に対して４５度の角度である。ノズル１０及び１１は、
ダイアグラムの平面に対して直角方向の一つのピクセル
幅によって、激しく揺れる二つのノズルオフセットを表
す。ノズルの表面は全て疎水性表面層１０９を有し、イ
ンク１００は親水性である。インクは加圧下にあり、イ
ンクメニスカス膨れを生じる。
ズル１０及び１１を通る断面を示す。ノズルは、方向５
にノズルに対して移動する記録媒体５１極めて接近して
いる。断面はダイアグラムの平面を通り、媒体移動方向
に対して４５度の角度である。ノズル１０及び１１は、
ダイアグラムの平面に対して直角方向の一つのピクセル
幅によって、激しく揺れる二つのノズルオフセットを表
す。ノズルの表面は全て疎水性表面層１０９を有し、イ
ンク１００は親水性である。インクは加圧下にあり、イ
ンクメニスカス膨れを生じる。
【０１６３】図３２は、印加パルスがノズル１０（ノズ
ル１１でない）のヒーター１０３に加えられた後直ぐの
二つのノズル内のインクを示す。熱がインク面に伝導
し、そこでの温度上昇が局部的なインクの表面張力減少
を起こす。表面張力の減少はインクの本来的な性質の結
果であるが、好ましくは、インクが加熱された温度で表
面張力を著しく減少させる薬剤をインクに含ませること
によってこれを増強させる。この薬剤は、静止温度で懸
濁固体粒子の形態であるが、ヒーターが活性化されると
溶融する界面活性剤となることができる。固体形状のと
き、界面活性剤は表面張力にほとんど影響を与えない。
溶融すると、界面活性剤分子は急速にインク表面に移動
して著しい表面張力低下を起こす。この場合、界面活性
剤は、１−ヘキサデカノールであり、融点５０℃の炭素
数１６のアルコールである。
ル１１でない）のヒーター１０３に加えられた後直ぐの
二つのノズル内のインクを示す。熱がインク面に伝導
し、そこでの温度上昇が局部的なインクの表面張力減少
を起こす。表面張力の減少はインクの本来的な性質の結
果であるが、好ましくは、インクが加熱された温度で表
面張力を著しく減少させる薬剤をインクに含ませること
によってこれを増強させる。この薬剤は、静止温度で懸
濁固体粒子の形態であるが、ヒーターが活性化されると
溶融する界面活性剤となることができる。固体形状のと
き、界面活性剤は表面張力にほとんど影響を与えない。
溶融すると、界面活性剤分子は急速にインク表面に移動
して著しい表面張力低下を起こす。この場合、界面活性
剤は、１−ヘキサデカノールであり、融点５０℃の炭素
数１６のアルコールである。
【０１６４】図３３は、少しの後の小滴を示す。選択さ
れた小滴１は、ノズルチップからメニスカス中心の表面
張力勾配のため、そしてノズル壁近くのインクをゆっく
りと動かす粘性抵抗のために、実質的に円筒形状をと
る。この場合、加えられた外部静電場及び磁気場はな
く、このスケールでは重力は大きくない。図３４は、記
録媒体５１と接触する瞬間の選択された小滴１を示す。
選択された小滴の「傾斜」は、記録媒体の移動によって
生じるプリントヘッド及び記録媒体５１の間の層流空気
のためである。多くの実際の状態では、記録媒体はペー
パーであり、典型的にノズルと記録媒体との間のスケー
ルの粗さの表面を有する。この粗度は、小滴１と記録媒
体５１との間の接触時間の変動を生じるので、印刷され
るドット面積の変動を生じる。コート紙の使用及び／も
しくは印刷する直前に圧力ロールを通すことにより、こ
の変動を最小にすることができる。
れた小滴１は、ノズルチップからメニスカス中心の表面
張力勾配のため、そしてノズル壁近くのインクをゆっく
りと動かす粘性抵抗のために、実質的に円筒形状をと
る。この場合、加えられた外部静電場及び磁気場はな
く、このスケールでは重力は大きくない。図３４は、記
録媒体５１と接触する瞬間の選択された小滴１を示す。
選択された小滴の「傾斜」は、記録媒体の移動によって
生じるプリントヘッド及び記録媒体５１の間の層流空気
のためである。多くの実際の状態では、記録媒体はペー
パーであり、典型的にノズルと記録媒体との間のスケー
ルの粗さの表面を有する。この粗度は、小滴１と記録媒
体５１との間の接触時間の変動を生じるので、印刷され
るドット面積の変動を生じる。コート紙の使用及び／も
しくは印刷する直前に圧力ロールを通すことにより、こ
の変動を最小にすることができる。
【０１６５】図３５は、記録媒体５１に「しみこみ」始
めた選択された小滴を示す。図３６は、少し後の選択さ
れた小滴を示す。インクは飽和勾配におおよそ比例した
速度で記録媒体に吸収される。紙のような多くの繊維状
印刷媒体では、印刷媒体とインクメニスカスとの間の接
触サイクルは、印刷媒体へのインクの外側吸収に従わな
い。これは、繊維表面が完全に濡れないからである。
めた選択された小滴を示す。図３６は、少し後の選択さ
れた小滴を示す。インクは飽和勾配におおよそ比例した
速度で記録媒体に吸収される。紙のような多くの繊維状
印刷媒体では、印刷媒体とインクメニスカスとの間の接
触サイクルは、印刷媒体へのインクの外側吸収に従わな
い。これは、繊維表面が完全に濡れないからである。
【０１６６】印刷媒体中へのインク流は、プリント媒体
組成に大きく依存する。多くの場合、印刷する前に媒体
を濡らすことによって、インクを、印刷媒体５１により
速く流入させることができる。これは、一連のローラを
用いて達成することができる。ローラを用いて平らに液
体コートを連続的に塗布する技法は、オフセット印刷で
は周知である。大部分のオフセット印刷システムは、ダ
ンピングローラを用いて印刷版にファウント溶液の薄膜
を塗布し、インクローラーを用いてインクの薄膜を塗布
する。
組成に大きく依存する。多くの場合、印刷する前に媒体
を濡らすことによって、インクを、印刷媒体５１により
速く流入させることができる。これは、一連のローラを
用いて達成することができる。ローラを用いて平らに液
体コートを連続的に塗布する技法は、オフセット印刷で
は周知である。大部分のオフセット印刷システムは、ダ
ンピングローラを用いて印刷版にファウント溶液の薄膜
を塗布し、インクローラーを用いてインクの薄膜を塗布
する。
【０１６７】図３７は、インク塊から分離された直後の
選択された小滴１を示す。多孔性記録媒体５１へのイン
ク流の速度が、ノズル１０からの加圧されたインクの流
速を超えるとインクは分離する。これは、広範囲のイン
ク、媒体、及びノズル半径において達成できる。プラス
チックフィルムもしくは金属フィルムのような非多孔性
媒体も用いることができる。この場合、非多孔性媒体を
濡らす際の小滴の容量の増加速度がノズル１０からの流
速を超えると、小滴分離が起きる。インク及び非多孔性
媒体の幾つかの組合せの場合、この媒体は濡れを促進す
る薬剤と共に塗布する必要があるかもしれない。
選択された小滴１を示す。多孔性記録媒体５１へのイン
ク流の速度が、ノズル１０からの加圧されたインクの流
速を超えるとインクは分離する。これは、広範囲のイン
ク、媒体、及びノズル半径において達成できる。プラス
チックフィルムもしくは金属フィルムのような非多孔性
媒体も用いることができる。この場合、非多孔性媒体を
濡らす際の小滴の容量の増加速度がノズル１０からの流
速を超えると、小滴分離が起きる。インク及び非多孔性
媒体の幾つかの組合せの場合、この媒体は濡れを促進す
る薬剤と共に塗布する必要があるかもしれない。
【０１６８】図３８は、記録媒体に大部分がしみこんだ
後の選択された小滴１を示す。ノズルに戻るインクの運
動量により、静止位置を過ぎたノズル１０のところにメ
ニスカスが運ばれる。この「行き過ぎ」の程度は、通常
のサーマルインクジェットもしくは圧電インクジェット
システムに比べて非常に小さい。図３９は、メニスカス
が静止位置に戻り、次の小滴選択パルスのために用意が
できた後のノズル１０を示す。印刷媒体５１に完全に吸
収された選択された小滴１が示されている。吸収速度
は、印刷媒体に大きく依存し、異なる色の小滴が同じ位
置に印刷されるときまでに、選択された小滴１が完全に
吸収されない場合がある。この環境では、印刷品質が悪
くなる。この場合、より吸収性の印刷媒体を用いること
ができ、別のインク組成物を用いることができ、色間の
分離の大きなプリントヘッドを用いることができ、印刷
媒体を加熱して乾燥を促進することができ、または上記
技法を組み合わせて用いることができる。
後の選択された小滴１を示す。ノズルに戻るインクの運
動量により、静止位置を過ぎたノズル１０のところにメ
ニスカスが運ばれる。この「行き過ぎ」の程度は、通常
のサーマルインクジェットもしくは圧電インクジェット
システムに比べて非常に小さい。図３９は、メニスカス
が静止位置に戻り、次の小滴選択パルスのために用意が
できた後のノズル１０を示す。印刷媒体５１に完全に吸
収された選択された小滴１が示されている。吸収速度
は、印刷媒体に大きく依存し、異なる色の小滴が同じ位
置に印刷されるときまでに、選択された小滴１が完全に
吸収されない場合がある。この環境では、印刷品質が悪
くなる。この場合、より吸収性の印刷媒体を用いること
ができ、別のインク組成物を用いることができ、色間の
分離の大きなプリントヘッドを用いることができ、印刷
媒体を加熱して乾燥を促進することができ、または上記
技法を組み合わせて用いることができる。
【０１６９】プロキシミティ分離印刷のインク音波 プロキシミティ印刷システムの本発明のインクに音波を
正確に適用すると幾つかの利点が達成される： １）最大周期が小滴成長周期と一致した音波により生じ
るインク速度を促進すると、小滴成長をより速く進める
ことができる。
正確に適用すると幾つかの利点が達成される： １）最大周期が小滴成長周期と一致した音波により生じ
るインク速度を促進すると、小滴成長をより速く進める
ことができる。
【０１７０】２）小滴分離時間が減少したインク圧の周
期と一致すると、ノズルからのインク量が少なくなり、
小滴がより速く分離されるので、選択された小滴によっ
て記録媒体に与えられるインク量を減らすことができ
る。 ３）選択された小滴の接触時間と分離時間は両方とも、
音波によって作用され、音波は非常に正確にそして安定
な周波数と振幅を伴って作成できるので、記録媒体に与
えるインク量の変動の程度が減る。
期と一致すると、ノズルからのインク量が少なくなり、
小滴がより速く分離されるので、選択された小滴によっ
て記録媒体に与えられるインク量を減らすことができ
る。 ３）選択された小滴の接触時間と分離時間は両方とも、
音波によって作用され、音波は非常に正確にそして安定
な周波数と振幅を伴って作成できるので、記録媒体に与
えるインク量の変動の程度が減る。
【０１７１】４）音波によってインクがコンスタントに
攪拌され、インク内で顔料が硬化する顔料の大きな問題
の一つを減らすので、色素の代わりに顔料を用いること
が増大する。 ５）インクメニスカスの一定の動きがメニスカスの近傍
のインクを攪拌し、乾燥インクを新しいインクと置き換
えるので、乾燥したインクによるノズルの目詰まりが減
少する。
攪拌され、インク内で顔料が硬化する顔料の大きな問題
の一つを減らすので、色素の代わりに顔料を用いること
が増大する。 ５）インクメニスカスの一定の動きがメニスカスの近傍
のインクを攪拌し、乾燥インクを新しいインクと置き換
えるので、乾燥したインクによるノズルの目詰まりが減
少する。
【０１７２】図４０Ａは、インクに適用する音波８２０
を示す。図４０Ｂは、選択された小滴８２１と選択され
ない小滴８２２の両方のノズル軸に沿うインク占有を示
す、空間／時間ダイアグラムである。グラフは、インク
塊１００の内側の小さな距離（グラフの底部）からペー
パー５１内の小さい距離（グラフの頂部）に亘る、ノズ
ル軸に沿う小さいな範囲における、時間対インク位置を
示す。
を示す。図４０Ｂは、選択された小滴８２１と選択され
ない小滴８２２の両方のノズル軸に沿うインク占有を示
す、空間／時間ダイアグラムである。グラフは、インク
塊１００の内側の小さな距離（グラフの底部）からペー
パー５１内の小さい距離（グラフの頂部）に亘る、ノズ
ル軸に沿う小さいな範囲における、時間対インク位置を
示す。
【０１７３】二つのグラフを直接重ねると選択された小
滴と選択されない小滴とを直接比較することが可能であ
る。非選択小滴８２２のインク占有のグラフは音波８２
０と同じ周波数のサインカーブ振動を示すが、一定の位
相シフトΔΦを伴う。位相シフトの大きさは、インクノ
ズル及びインク溜の形状並びに寸法、並びにインクの流
体特性による。音波の周波数がノズル内のインクの共鳴
周波数に近づくと、位相シフトは９０度に近づく。位相
シフトは、音波を創出するのに用いる圧電素子もしくは
別の変換器に対する駆動電圧の位相を変えることによ
り、容易に補正される。選択されない小滴の波長形状は
サインカーブとして示される。実際の形状は実質的に高
調波ひずみを有し、ノズルチップの形状及びインクの流
体特性に依存する。
滴と選択されない小滴とを直接比較することが可能であ
る。非選択小滴８２２のインク占有のグラフは音波８２
０と同じ周波数のサインカーブ振動を示すが、一定の位
相シフトΔΦを伴う。位相シフトの大きさは、インクノ
ズル及びインク溜の形状並びに寸法、並びにインクの流
体特性による。音波の周波数がノズル内のインクの共鳴
周波数に近づくと、位相シフトは９０度に近づく。位相
シフトは、音波を創出するのに用いる圧電素子もしくは
別の変換器に対する駆動電圧の位相を変えることによ
り、容易に補正される。選択されない小滴の波長形状は
サインカーブとして示される。実際の形状は実質的に高
調波ひずみを有し、ノズルチップの形状及びインクの流
体特性に依存する。
【０１７４】図４０Ｂは、８個の駆動位相及び４つのイ
ンクカラー（例えば、ＣＭＹＫ）を有するヘッド形態に
関する。一種類のインクカラーのみを示す。他のインク
カラーの音波の位相は、音波８２０の位相を伴う位相か
ら、９０度、１８０度、及び２７０度である。小滴吐出
サイクルの８個の駆動位相は、音波８２０の二つの周期
にわたって広がる。１小滴吐出サイクルにおいて、イン
クカラー毎に二つの駆動位相がある。これらは音波の３
６０度によって分離され、同じノズルに適用されない
が、交互にノズルに適用される。周期８２９及び８３１
は、一つのノズル（この場合は選択された小滴８２１を
伴うノズル）の二つの連続するヒーター駆動周期であ
る。周期８３０は、同じインクカラーの別のノズルをイ
ネーブルする周期である。
ンクカラー（例えば、ＣＭＹＫ）を有するヘッド形態に
関する。一種類のインクカラーのみを示す。他のインク
カラーの音波の位相は、音波８２０の位相を伴う位相か
ら、９０度、１８０度、及び２７０度である。小滴吐出
サイクルの８個の駆動位相は、音波８２０の二つの周期
にわたって広がる。１小滴吐出サイクルにおいて、イン
クカラー毎に二つの駆動位相がある。これらは音波の３
６０度によって分離され、同じノズルに適用されない
が、交互にノズルに適用される。周期８２９及び８３１
は、一つのノズル（この場合は選択された小滴８２１を
伴うノズル）の二つの連続するヒーター駆動周期であ
る。周期８３０は、同じインクカラーの別のノズルをイ
ネーブルする周期である。
【０１７５】ヒーターが８２３に戻るとき選択された小
滴８２１のインク占有履歴は、選択されない小滴８２２
のインク占有履歴から逸脱し始める。音波８２０によっ
て生じる最大前進速度の周期になることによって、ノズ
ルからのインク流が促進される。時間８２４で、表面張
力と振動インク圧の平衡が破れるので、この逸脱は不可
逆となる。時間８２５で、インクが記録媒体５１に接触
するまで、連続的にノズルから出てくる。空間−時間領
域８３２においてインクが記録媒体と重なることによっ
て示されるように、記録媒体５１の表面をインクが濡ら
し、媒体中に吸収される。分離時間及び位置８２６で、
記録媒体の表面内への及びもしく表面に沿う容積流の速
度がノズルからの流速を超えると、インク塊１００から
選択された小滴８２１が分離する。８２６で分離したす
ぐ後、記録媒体に５１に残ったインクとインク塊１００
の両方において、インクメニスカスは急速に小さくな
る。選択されなかった小滴のインクがノズルに戻るとき
のインク圧を下げることによって分離が促進される。
滴８２１のインク占有履歴は、選択されない小滴８２２
のインク占有履歴から逸脱し始める。音波８２０によっ
て生じる最大前進速度の周期になることによって、ノズ
ルからのインク流が促進される。時間８２４で、表面張
力と振動インク圧の平衡が破れるので、この逸脱は不可
逆となる。時間８２５で、インクが記録媒体５１に接触
するまで、連続的にノズルから出てくる。空間−時間領
域８３２においてインクが記録媒体と重なることによっ
て示されるように、記録媒体５１の表面をインクが濡ら
し、媒体中に吸収される。分離時間及び位置８２６で、
記録媒体の表面内への及びもしく表面に沿う容積流の速
度がノズルからの流速を超えると、インク塊１００から
選択された小滴８２１が分離する。８２６で分離したす
ぐ後、記録媒体に５１に残ったインクとインク塊１００
の両方において、インクメニスカスは急速に小さくな
る。選択されなかった小滴のインクがノズルに戻るとき
のインク圧を下げることによって分離が促進される。
【０１７６】分離点８２６のノズル側のインクは、表面
張力により急速にノズル内に戻る。インクメニスカス
は、ノズルチップのインクの共鳴周波数のところで、短
時間減衰振動を受ける。この減衰振動は音波によって生
じた振動と重なる。多くの場合、音波の周波数とノズル
内のインクの共鳴周波数の一致は必要でなく実際的でな
い。図４０Ｂに示した例は、ヒーター周期は１８μ秒で
あり、小滴吐出サイクルは１４４μ秒である。音波の周
期は７２μ秒であるので、音波の周波数は１３．８ＫＨ
ｚである。インク柱の共鳴周波数は２５ＫＨｚである。
張力により急速にノズル内に戻る。インクメニスカス
は、ノズルチップのインクの共鳴周波数のところで、短
時間減衰振動を受ける。この減衰振動は音波によって生
じた振動と重なる。多くの場合、音波の周波数とノズル
内のインクの共鳴周波数の一致は必要でなく実際的でな
い。図４０Ｂに示した例は、ヒーター周期は１８μ秒で
あり、小滴吐出サイクルは１４４μ秒である。音波の周
期は７２μ秒であるので、音波の周波数は１３．８ＫＨ
ｚである。インク柱の共鳴周波数は２５ＫＨｚである。
【０１７７】音波がヒーター印加が開始するのと同じ位
相８２３にある時８２７、インクメニスカスは、選択さ
れない小滴８２２の静止振動状態もあで十分に戻ってい
ない。しかし、同じインクカラーの別のノズルは、時間
８２７で周期８３０のヒーター印加の用意がされてい
る。次の時間８２８には、音波はヒーター印加８２３の
開始と同じ位相にあり、同じノズルのヒーターを印加す
ることができる。なぜなら、メニスカスはほとんどエラ
ー無く静止振動状態に戻っているからである。記録媒体
に吸収されてしまうインクの範囲８３２は、最初次第に
厚く成長し、時間が進むにつれて次第に薄く示される。
記録媒体の実際のインク範囲は、薄くなり、遅くなり、
そして一定の厚みで停止する。図４０は、ノズル軸に沿
うインク占有の空間／時間ダイアグラムであり、記録媒
体５１はノズル軸に対して移動する。ノズルの次に選択
される小滴が記録媒体に到達するとき８３３までに、前
の小滴のエッジが通過する。記録材料内で、第二のイン
クスポットはフローバックして第一のインクスポットと
結合するので、連続して小滴が選択されるとインクの連
続層が得られる。
相８２３にある時８２７、インクメニスカスは、選択さ
れない小滴８２２の静止振動状態もあで十分に戻ってい
ない。しかし、同じインクカラーの別のノズルは、時間
８２７で周期８３０のヒーター印加の用意がされてい
る。次の時間８２８には、音波はヒーター印加８２３の
開始と同じ位相にあり、同じノズルのヒーターを印加す
ることができる。なぜなら、メニスカスはほとんどエラ
ー無く静止振動状態に戻っているからである。記録媒体
に吸収されてしまうインクの範囲８３２は、最初次第に
厚く成長し、時間が進むにつれて次第に薄く示される。
記録媒体の実際のインク範囲は、薄くなり、遅くなり、
そして一定の厚みで停止する。図４０は、ノズル軸に沿
うインク占有の空間／時間ダイアグラムであり、記録媒
体５１はノズル軸に対して移動する。ノズルの次に選択
される小滴が記録媒体に到達するとき８３３までに、前
の小滴のエッジが通過する。記録材料内で、第二のイン
クスポットはフローバックして第一のインクスポットと
結合するので、連続して小滴が選択されるとインクの連
続層が得られる。
【０１７８】ノズルの前部のインクチャンネル内のイン
クを置き換える経路内に圧電結晶を配置することによっ
て、インク内で音波を簡単に得ることができる。同じ大
きさ及び位相の音波を全てのノズルが確実に受けるよう
にするため、圧電結晶はノズル列の全長となるほうがよ
い。圧電結晶に加える電圧の大きさは、結晶の物性、ノ
ズルの寸法、インク溜の形状、配置及び寸法、インクノ
ズル及びインク溜に対する圧電結晶の配置、インクの流
体特性、並びにその他の因子に依存する。単純化及び低
コストのために、電圧駆動電圧の電圧、大きさ及び位相
を変えることは、実験を計算よりも適当な駆動波長形状
を導くより有効な手段とする。
クを置き換える経路内に圧電結晶を配置することによっ
て、インク内で音波を簡単に得ることができる。同じ大
きさ及び位相の音波を全てのノズルが確実に受けるよう
にするため、圧電結晶はノズル列の全長となるほうがよ
い。圧電結晶に加える電圧の大きさは、結晶の物性、ノ
ズルの寸法、インク溜の形状、配置及び寸法、インクノ
ズル及びインク溜に対する圧電結晶の配置、インクの流
体特性、並びにその他の因子に依存する。単純化及び低
コストのために、電圧駆動電圧の電圧、大きさ及び位相
を変えることは、実験を計算よりも適当な駆動波長形状
を導くより有効な手段とする。
【０１７９】図４０に示した例では、音波の周波数は１
３．８ＫＨｚである。これは人間の正常な可聴範囲内で
あり、非常に大きな波長が空気を伝わってプリンターエ
ンクロージャーから漏れると、うるさい高ピッチヒスと
して認識される場合がある。認識される不快感のレベル
は、主観的であり人によって大きく変わる。例えば、何
人かはＮＴＳＣ及びＰＡＬテレビ受像器によって放射さ
れる１５．６２５ＫＨｚの線周波数を不快と感じるが、
大部分の人はその音を認識しない。音放出の問題に対す
る幾つかの救済策がある。一つは音波周波数を確実に２
０ＫＨｚ（正常な最大可聴周波数）より上にすることで
ある。別の解決方法は、プリントヘッドアッセンブリー
を吸音材で覆うことである。第二高調波は２０ＫＨｚよ
り上であるので、音波の基本周波数のところで強力に吸
収することを要する。別の解決法方は、適当な周波数の
ところでのインクと空気との音響結合（インクチャンネ
ルアッセンブリー及び別の要素を介する）を最小にする
ことである。
３．８ＫＨｚである。これは人間の正常な可聴範囲内で
あり、非常に大きな波長が空気を伝わってプリンターエ
ンクロージャーから漏れると、うるさい高ピッチヒスと
して認識される場合がある。認識される不快感のレベル
は、主観的であり人によって大きく変わる。例えば、何
人かはＮＴＳＣ及びＰＡＬテレビ受像器によって放射さ
れる１５．６２５ＫＨｚの線周波数を不快と感じるが、
大部分の人はその音を認識しない。音放出の問題に対す
る幾つかの救済策がある。一つは音波周波数を確実に２
０ＫＨｚ（正常な最大可聴周波数）より上にすることで
ある。別の解決方法は、プリントヘッドアッセンブリー
を吸音材で覆うことである。第二高調波は２０ＫＨｚよ
り上であるので、音波の基本周波数のところで強力に吸
収することを要する。別の解決法方は、適当な周波数の
ところでのインクと空気との音響結合（インクチャンネ
ルアッセンブリー及び別の要素を介する）を最小にする
ことである。
【０１８０】プロキシミティ分離プリンターの小滴サイ
ズ調節 図４１は、ウェブ供給印刷システムのプロキシミティ分
離プリントヘッド及びプラテンアッセンブリーの断面を
示す。プリントヘッド５０は、ディジタルハーフトーン
化を用いる高品質フルカラー印刷の６色（ＣＣ’ＭＭ’
ＹＫ）を印刷する。このヘッドは約８ｍｍ幅×６００μ
ｍ厚である。プリントヘッドを、矢印５で示される方向
に移動する記録媒体５１からＤHtoPの距離離して配置す
る。記録媒体５１は、プラテン６７に対して引っ張られ
ている。プラテン６７は、記録媒体に対する摩擦低下の
ため、そしてプリント領域全体に亘って正確な位置を維
持するために、プラテン６７は、非常に磨かれた光学的
にフラットな表面をもつのがよい。あるいは、さらに摩
擦を減らすために、プラテンは二つ以上のローラー（示
されていない）によって形成してもよい。記録媒体の位
置を正確に維持するために、ローラーはバンド（示され
ていない）によって囲まれていてもよい。プラテン６７
を、偏光軸３３を有する圧電セラミック３１に対して固
定する。圧電結晶を印刷時にプリントヘッド５０に対し
て機械的に固定した版３０に対して固定する。電極３２
を圧電結晶３１に適用する。距離ＤHtoPを調節するため
に、電圧を電極３２にかける。
ズ調節 図４１は、ウェブ供給印刷システムのプロキシミティ分
離プリントヘッド及びプラテンアッセンブリーの断面を
示す。プリントヘッド５０は、ディジタルハーフトーン
化を用いる高品質フルカラー印刷の６色（ＣＣ’ＭＭ’
ＹＫ）を印刷する。このヘッドは約８ｍｍ幅×６００μ
ｍ厚である。プリントヘッドを、矢印５で示される方向
に移動する記録媒体５１からＤHtoPの距離離して配置す
る。記録媒体５１は、プラテン６７に対して引っ張られ
ている。プラテン６７は、記録媒体に対する摩擦低下の
ため、そしてプリント領域全体に亘って正確な位置を維
持するために、プラテン６７は、非常に磨かれた光学的
にフラットな表面をもつのがよい。あるいは、さらに摩
擦を減らすために、プラテンは二つ以上のローラー（示
されていない）によって形成してもよい。記録媒体の位
置を正確に維持するために、ローラーはバンド（示され
ていない）によって囲まれていてもよい。プラテン６７
を、偏光軸３３を有する圧電セラミック３１に対して固
定する。圧電結晶を印刷時にプリントヘッド５０に対し
て機械的に固定した版３０に対して固定する。電極３２
を圧電結晶３１に適用する。距離ＤHtoPを調節するため
に、電圧を電極３２にかける。
【０１８１】インク１００をインクチャンネルアッセン
ブリー７５によってヘッドに供給する。また、インクチ
ャンネルアッセンブリー７５は、プリントヘッドを適所
に強固に保持する機能、並びにプリントヘッドの重なり
を補正する機能を助ける。あるいは、これらの機能を別
の手段によって与えることができる。サーマルヘッドを
作動させる電力を、二種類の電力結線３８及び３９によ
って供給する。これらの結線を、容易に２〜３００μｍ
厚となることができる導電性金属から製造することがで
き、これらの結線は、プリントヘッドの全長となること
ができるので、小さな電圧低下を伴うプリントヘッドに
高電流を供給することができる。ページ幅カラープリン
トヘッドは、数千のノズルが同時に作動すると２０アン
ペア位を消費するので、これは重要である。
ブリー７５によってヘッドに供給する。また、インクチ
ャンネルアッセンブリー７５は、プリントヘッドを適所
に強固に保持する機能、並びにプリントヘッドの重なり
を補正する機能を助ける。あるいは、これらの機能を別
の手段によって与えることができる。サーマルヘッドを
作動させる電力を、二種類の電力結線３８及び３９によ
って供給する。これらの結線を、容易に２〜３００μｍ
厚となることができる導電性金属から製造することがで
き、これらの結線は、プリントヘッドの全長となること
ができるので、小さな電圧低下を伴うプリントヘッドに
高電流を供給することができる。ページ幅カラープリン
トヘッドは、数千のノズルが同時に作動すると２０アン
ペア位を消費するので、これは重要である。
【０１８２】ペーパーガイドは、固定ブロック３４に対
して動作する弾力的に変型可能な材料３５によって加え
られる圧力下で記録媒体５１に軽く接触する。ガイド３
６は二つの目的を有する。即ち、ペーパー移動ローラー
６５に関連して、プラテンに対して記録媒体を引っ張る
こと、そして紙のような記録媒体からはみ出る繊維を一
時的に平らにすることである。印刷品質を改善するため
に、記録媒体の有効表面に対するプリントヘッドの距離
の変動を減らすことによって、はみ出る繊維を平らにす
ることが望ましい。はみ出た繊維はノズルと記録媒体の
接近した部分との距離を小さくすることによって包み込
まれるので、印刷されるドットサイズに大きな影響は与
えない。これは、インク小滴が、バルク表面にしみこむ
のと同じくらい速く、はみ出た小繊維にしみこむか、そ
の表面に沿って移動しないからである。従って、インク
小滴分離前の時間、及び与えられるインクの総量は大き
く変わらない。印刷スピード、記録媒体のの種類、及び
印刷システムの他の形態によっては、ガイド３６が必要
でない場合があり、摩擦を減らすテンションローラーに
置き換えてもよい。
して動作する弾力的に変型可能な材料３５によって加え
られる圧力下で記録媒体５１に軽く接触する。ガイド３
６は二つの目的を有する。即ち、ペーパー移動ローラー
６５に関連して、プラテンに対して記録媒体を引っ張る
こと、そして紙のような記録媒体からはみ出る繊維を一
時的に平らにすることである。印刷品質を改善するため
に、記録媒体の有効表面に対するプリントヘッドの距離
の変動を減らすことによって、はみ出る繊維を平らにす
ることが望ましい。はみ出た繊維はノズルと記録媒体の
接近した部分との距離を小さくすることによって包み込
まれるので、印刷されるドットサイズに大きな影響は与
えない。これは、インク小滴が、バルク表面にしみこむ
のと同じくらい速く、はみ出た小繊維にしみこむか、そ
の表面に沿って移動しないからである。従って、インク
小滴分離前の時間、及び与えられるインクの総量は大き
く変わらない。印刷スピード、記録媒体のの種類、及び
印刷システムの他の形態によっては、ガイド３６が必要
でない場合があり、摩擦を減らすテンションローラーに
置き換えてもよい。
【０１８３】図４２Ａは、プリントヘッドと記録媒体と
の小距離ＤHtoPを示す。これにより選択された小滴と記
録媒体との接触の瞬間に小容積の選択小滴１が生じる。
このＤHtoPの値を、Ｖnom ＋ΔＶの電圧を圧電結晶にか
けることにより達成する。図４２Ｂは、プリントヘッド
と記録媒体のとの間の公称距離ＤHtoPを示す。これによ
り選択された小滴と記録媒体との接触の瞬間に公称容積
の選択小滴１が生じる。このＤHtoPの値を、Ｖnom の電
圧を圧電結晶にかけることにより達成する。Ｖnom は公
称電圧であり。Ｖnom はゼロでもよく、全範囲の必要な
調節を単極調節電圧を用いて達成できるようにバイアス
してもよい。ΔＶは正でも負でもよく、結晶配向及び電
極選択に依存する。
の小距離ＤHtoPを示す。これにより選択された小滴と記
録媒体との接触の瞬間に小容積の選択小滴１が生じる。
このＤHtoPの値を、Ｖnom ＋ΔＶの電圧を圧電結晶にか
けることにより達成する。図４２Ｂは、プリントヘッド
と記録媒体のとの間の公称距離ＤHtoPを示す。これによ
り選択された小滴と記録媒体との接触の瞬間に公称容積
の選択小滴１が生じる。このＤHtoPの値を、Ｖnom の電
圧を圧電結晶にかけることにより達成する。Ｖnom は公
称電圧であり。Ｖnom はゼロでもよく、全範囲の必要な
調節を単極調節電圧を用いて達成できるようにバイアス
してもよい。ΔＶは正でも負でもよく、結晶配向及び電
極選択に依存する。
【０１８４】図４２Ｃは、プリントヘッドと記録媒体の
との間の相対的に大きな距離ＤHtoPを示す。これにより
選択された小滴と記録媒体との接触の瞬間に相対的に大
きな選択小滴１の容積が生じる。このＤHtoPの値を、Ｖ
nom −ΔＶの電圧を圧電結晶にかけることにより達成す
る。記録媒体に与えられるインク容量は記録媒体との接
触の瞬間に選択される容量と等しくない。なぜなら、イ
ンクは連続してノズルから流れ、同時に選択された小滴
記録媒体は記録媒体にしみこむからである。しかし記録
媒体に与えられるインクの容量は、インク、記録媒体及
びノズル特性によって決定される操作範囲で、接触の瞬
間の容量におおよそ比例する。
との間の相対的に大きな距離ＤHtoPを示す。これにより
選択された小滴と記録媒体との接触の瞬間に相対的に大
きな選択小滴１の容積が生じる。このＤHtoPの値を、Ｖ
nom −ΔＶの電圧を圧電結晶にかけることにより達成す
る。記録媒体に与えられるインク容量は記録媒体との接
触の瞬間に選択される容量と等しくない。なぜなら、イ
ンクは連続してノズルから流れ、同時に選択された小滴
記録媒体は記録媒体にしみこむからである。しかし記録
媒体に与えられるインクの容量は、インク、記録媒体及
びノズル特性によって決定される操作範囲で、接触の瞬
間の容量におおよそ比例する。
【０１８５】この装置の別の構成は、反対にする代わり
に、固定プラテンに対するプリントヘッドの位置を変え
るために圧電結晶を用いることである。この構成は機能
的に等価であり、製造がより困難となる場合が多い以外
は、好ましい装置以上の大きな欠点はない。結晶がシェ
アモードで作動する配置、及び必要な制御電圧の大きさ
を小さくするために圧電結晶の多重層を用いる配置を含
む圧電結晶の別の配置も可能である。これらに変法は当
業者に自明であり、本発明の範囲内である。
に、固定プラテンに対するプリントヘッドの位置を変え
るために圧電結晶を用いることである。この構成は機能
的に等価であり、製造がより困難となる場合が多い以外
は、好ましい装置以上の大きな欠点はない。結晶がシェ
アモードで作動する配置、及び必要な制御電圧の大きさ
を小さくするために圧電結晶の多重層を用いる配置を含
む圧電結晶の別の配置も可能である。これらに変法は当
業者に自明であり、本発明の範囲内である。
【０１８６】前述のものは本発明の幾つかの好ましい態
様である。当業者に自明の改良を本発明の範囲内で行う
ことができる。本発明の他の好ましい態様を請求項との
関連において、次に記載する。 （態様１）少なくとも、キャリア流体、着色剤、及び両
親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記キャ
リア流体と両親媒性物質との配合物が単一液相を形成
し、前記インクが液体である範囲で、３０℃の温度上昇
とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減少を示
すインク組成物。
様である。当業者に自明の改良を本発明の範囲内で行う
ことができる。本発明の他の好ましい態様を請求項との
関連において、次に記載する。 （態様１）少なくとも、キャリア流体、着色剤、及び両
親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記キャ
リア流体と両親媒性物質との配合物が単一液相を形成
し、前記インクが液体である範囲で、３０℃の温度上昇
とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減少を示
すインク組成物。
【０１８７】（態様２）少なくとも、キャリア流体、着
色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であっ
て、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合が単一液
相を形成し、熱作動ドロップオンデマンド印刷システム
に用いられ、前記印刷システムが、小滴選択のために、
電熱変換器を作動するときに表面張力が減少するインク
を必要とし、前記インクが、プリントヘッドの最大静止
温度と小滴が選択されるときのインクによって到達され
る最大温度との間の温度範囲に亘って、少なくとも１０
ｍＮ／ｍの表面張力の減少を示すインク組成物。
色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であっ
て、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合が単一液
相を形成し、熱作動ドロップオンデマンド印刷システム
に用いられ、前記印刷システムが、小滴選択のために、
電熱変換器を作動するときに表面張力が減少するインク
を必要とし、前記インクが、プリントヘッドの最大静止
温度と小滴が選択されるときのインクによって到達され
る最大温度との間の温度範囲に亘って、少なくとも１０
ｍＮ／ｍの表面張力の減少を示すインク組成物。
【０１８８】（態様３）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）前記インク塊中のインクに、少なくとも小滴選択
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１に記載のインク組成物。
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１に記載のインク組成物。
【０１８９】（態様４）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれる態様１に記載のインク組成物。
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれる態様１に記載のインク組成物。
【０１９０】（態様５）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）３０℃の温度範囲に亘って少なくとも１０ｍＮ／
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１に記載のインク組成物。
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１に記載のインク組成物。
【０１９１】（態様６）少なくとも、キャリア流体、着
色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であっ
て、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一
液相を形成し、前記両親媒性物質が、ポリオキシエチレ
ンよりも親水性でない少なくとも一つ部分に共有結合し
た少なくとも一つのポリオキシエチレン部分を含んでな
り、そして前記インクが液体である範囲で、３０℃の温
度上昇に伴って少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減
少を示すインク組成物。
色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であっ
て、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一
液相を形成し、前記両親媒性物質が、ポリオキシエチレ
ンよりも親水性でない少なくとも一つ部分に共有結合し
た少なくとも一つのポリオキシエチレン部分を含んでな
り、そして前記インクが液体である範囲で、３０℃の温
度上昇に伴って少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減
少を示すインク組成物。
【０１９２】（態様７）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）前記インク塊中のインクに、少なくとも小滴選択
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様６に記載のインク組成物。
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様６に記載のインク組成物。
【０１９３】（態様８）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれる態様６に記載のインク組成物。
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれる態様６に記載のインク組成物。
【０１９４】（態様９）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）３０℃の温度範囲に亘って少なくとも１０ｍＮ／
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様６に記載のインク組成物。
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様６に記載のインク組成物。
【０１９５】（態様１０）少なくとも、キャリア流体、
着色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であ
って、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合が単一
液相を形成し、前記両親媒性物質がポリオキシエチレン
／ポリオキシプロピレンブロックコポリマーを含んでな
り、そして前記インクが液体である範囲で、３０℃の温
度上昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減
少を示すインク組成物。
着色剤、及び両親媒性物質を含有するインク組成物であ
って、前記キャリア流体と両親媒性物質との配合が単一
液相を形成し、前記両親媒性物質がポリオキシエチレン
／ポリオキシプロピレンブロックコポリマーを含んでな
り、そして前記インクが液体である範囲で、３０℃の温
度上昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減
少を示すインク組成物。
【０１９６】（態様１１）（ａ）複数の小滴吐出ノズ
ル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）前記インク塊中のインクに、少なくとも小滴選択
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１０に記載のインク組成物。
ル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）前記インク塊中のインクに、少なくとも小滴選択
及び分離のときに、周囲圧力より少なくとも２％超える
圧力をかける手段； （ｄ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｅ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１０に記載のインク組成物。
【０１９７】（態様１２）（ａ）複数の小滴吐出ノズ
ル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれる態様１０に記載のインク組成物。 （態様１３）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）３０℃の温度範囲に亘って少なくとも１０ｍＮ／
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１０に記載のインク組成物。
ル； （ｂ）前記ノズルと組合わさるインク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドであって、前記小滴選択手段が、
前記小滴分離手段無しにメニスカス位置に前記違いを生
成することができるプリントヘッドを有する印刷システ
ムに組み込まれる態様１０に記載のインク組成物。 （態様１３）（ａ）複数の小滴吐出ノズル； （ｂ）３０℃の温度範囲に亘って少なくとも１０ｍＮ／
ｍの表面張力の減少を示す前記ノズルと組合わさるイン
ク塊； （ｃ）予め決められたノズルを選択し、選択されたノズ
ルのインクと選択されないノズルのインクとの間にメニ
スカス位置の違いを発生させるための小滴選択手段；及
び （ｄ）選択したノズルから、インクを前記インク塊由来
の小滴として分離させ、同時に選択されないノズルにお
いてインクをそのままにしておく小滴分離手段、を含ん
でなるプリントヘッドを有する印刷システムに組み込ま
れる態様１０に記載のインク組成物。
【０１９８】（態様１４）前記ポリオキシエチレン／ポ
リオキシプロピレンブロックコポリマーが、ポリオキシ
エチレン／ポリオキシプロピレン／ポリオキシエチレン
ブロックコポリマーである態様１０に記載のインク組成
物。 （態様１５）前記ポリオキシエチレン／ポリオキシプロ
ピレンブロックコポリマーが、式ＨＯ（ＣＨ2 ＣＨ2
Ｏ）x （ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）y （ＣＨ2 ＣＨ2Ｏ）z
ＯＨであり、平均的なｘ及びｚが両方とも約１１であ
り、平均的なｙが約１８である態様１０に記載のインク
組成物。
リオキシプロピレンブロックコポリマーが、ポリオキシ
エチレン／ポリオキシプロピレン／ポリオキシエチレン
ブロックコポリマーである態様１０に記載のインク組成
物。 （態様１５）前記ポリオキシエチレン／ポリオキシプロ
ピレンブロックコポリマーが、式ＨＯ（ＣＨ2 ＣＨ2
Ｏ）x （ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）y （ＣＨ2 ＣＨ2Ｏ）z
ＯＨであり、平均的なｘ及びｚが両方とも約１１であ
り、平均的なｙが約１８である態様１０に記載のインク
組成物。
【０１９９】（態様１６）前記ポリオキシエチレン／ポ
リオキシプロピレンブロックコポリマーが、ポリオキシ
プロピレン／ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレ
ンブロックコポリマーである態様１０に記載のインク組
成物。 （態様１７）前記ポリオキシエチレン／ポリオキシプロ
ピレンブロックコポリマーが、式ＨＯ（ＣＨＣＨ3 ＣＨ
2 Ｏ）x （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）y （ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）
z ＯＨであり、平均的なｘ及びｚが両方とも約４であ
り、平均的なｙが約１５である態様１０に記載のインク
組成物。
リオキシプロピレンブロックコポリマーが、ポリオキシ
プロピレン／ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレ
ンブロックコポリマーである態様１０に記載のインク組
成物。 （態様１７）前記ポリオキシエチレン／ポリオキシプロ
ピレンブロックコポリマーが、式ＨＯ（ＣＨＣＨ3 ＣＨ
2 Ｏ）x （ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）y （ＣＨＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）
z ＯＨであり、平均的なｘ及びｚが両方とも約４であ
り、平均的なｙが約１５である態様１０に記載のインク
組成物。
【図１】本発明の一つの好ましい印刷システムの簡単な
図式。
図式。
【図２】本発明の単一の微小ノズルチップの断面。
【図３】小滴分離の流体力学シミュレーション。
【図４】小滴分離の流体力学シミュレーション。
【図５】小滴分離の流体力学シミュレーション。
【図６】小滴分離の流体力学シミュレーション。
【図７】小滴分離の流体力学シミュレーション。
【図８】小滴分離の流体力学シミュレーション。
【図９】本発明に従う操作のノズル内の限定要素流体力
学シミュレーション。
学シミュレーション。
【図１０】小滴選択及び小滴分離の連続するメニスカス
位置を示す。
位置を示す。
【図１１】小滴選択サイクル時の種々の点での温度。
【図１２】種々のインク添加物の温度対表面張力のグラ
フ。
フ。
【図１３】ノズルに加える電力パルス。
【図１４】本発明に従う例示ヘッド駆動回路の電子オペ
レーションを示す概略ブロック線図の一部。
レーションを示す概略ブロック線図の一部。
【図１５】本発明に従う例示ヘッド駆動回路の電子オペ
レーションを示す概略ブロック線図の一部。
レーションを示す概略ブロック線図の一部。
【図１６】本発明のモノリシックフルページ幅カラーＡ
４ヘッド態様のウェーハソート歩留まり対欠陥密度のグ
ラフ。
４ヘッド態様のウェーハソート歩留まり対欠陥密度のグ
ラフ。
【図１７】ＬＩＦＴヘッドを用いる印刷システムのブッ
ロク線図。
ロク線図。
【図１８】ＬＩＦＴプリントヘッドノズル例の断面図。
【図１９】一つのヒータ印加パルスのプリンタヘッドに
加える電力サブパルス。
加える電力サブパルス。
【図２０】小滴選択時のノズル内の種々の点の温度。
【図２１】小滴選択プロセスの種々の時間のメニスカス
位置。
位置。
【図２２】小滴選択プロセス時の５μ秒間隔のメニスカ
ス位置と形状。
ス位置と形状。
【図２３】小滴選択プロセス前のインクメニスカスの静
止位置。
止位置。
【図２４】小滴選択プロセス時の種々の段階でのメニス
カス位置と温度線図。
カス位置と温度線図。
【図２５】小滴選択プロセス時の種々の段階でのメニス
カス位置と温度線図。
カス位置と温度線図。
【図２６】小滴選択プロセス時の種々の段階でのメニス
カス位置と温度線図。
カス位置と温度線図。
【図２７】小滴選択プロセス時の種々の段階でのメニス
カス位置と温度線図。
カス位置と温度線図。
【図２８】小滴選択プロセス時の種々の段階でのメニス
カス位置と温度線図。
カス位置と温度線図。
【図２９】小滴選択プロセス時の種々の段階でのメニス
カス位置と温度線図。
カス位置と温度線図。
【図３０】小滴選択ヒーターパルス開始後５０μ秒の流
体流線。
体流線。
【図３１】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３２】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３３】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３４】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３５】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３６】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３７】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３８】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図３９】二つの隣接するノズル１０及び１１を通る断
面を示す。
面を示す。
【図４０】インクに適用する音波と、選択小滴と非選択
小滴のノズル軸に沿うインク占有を示す、空間／時間ダ
イアグラム。
小滴のノズル軸に沿うインク占有を示す、空間／時間ダ
イアグラム。
【図４１】ウェブ供給印刷システムのプロキシミティ分
離プリントヘッド及びプラテンアッセンブリーの断面。
離プリントヘッド及びプラテンアッセンブリーの断面。
【図４２】プリントヘッドと記録媒体との間の部分の拡
大図。
大図。
５０…プリントヘッド ６４…インク溜 １００…インク １０１…基板 １０３…ノズルヒータ １０４…ノズルチップ
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも、キャリア流体、着色剤、及
び両親媒性物質を含有するインク組成物であって、前記
キャリア流体と両親媒性物質との配合物が単一液相を形
成し、前記インクが液体である範囲で、３０℃の温度上
昇とともに少なくとも１０ｍＮ／ｍの表面張力の減少を
示すインク組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62175496A | 1996-03-22 | 1996-03-22 | |
| US08/621754 | 1996-03-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09263724A true JPH09263724A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=24491497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8874597A Pending JPH09263724A (ja) | 1996-03-22 | 1997-03-24 | インク組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0796902A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09263724A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4496507B2 (ja) * | 2007-11-20 | 2010-07-07 | Ｄｉｃ株式会社 | 水性顔料分散体、及びインクジェット記録用水性顔料インク |
| JP2012023222A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Fdk Corp | 電子部品の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| FR2775625B1 (fr) * | 1998-03-06 | 2000-05-05 | Eastman Kodak Co | Dispositif de deplacement d'un fluide |
| US6406131B2 (en) | 1998-03-06 | 2002-06-18 | Eastman Kodak Company | Device for moving a fluid |
| US6364469B1 (en) * | 2000-12-06 | 2002-04-02 | Eastman Kodak Company | Continuous ink jet printing process |
| US20030101902A1 (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-05 | Ann Reitnauer | Hot melt inks |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5382283A (en) * | 1991-04-26 | 1995-01-17 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink containing propylene oxide/ethylene oxide block copolymers for ink jet recording |
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-
1997
- 1997-03-12 EP EP97200748A patent/EP0796902A3/en not_active Withdrawn
- 1997-03-24 JP JP8874597A patent/JPH09263724A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8008391B2 (en) | 2007-11-20 | 2011-08-30 | Dic Corporation | Aqueous pigment dispersion and aqueous pigment ink for inkjet recording |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0796902A2 (en) | 1997-09-24 |
| EP0796902A3 (en) | 1998-11-25 |
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