JPS5842468A - インクジエツト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット印刷に関し、より具体的には、
インク小滴布置精度を向上したインクジェットプリンタ
装置に関する。

本発明の背景 Ｓｗｅｅｔの本国特許第３．５９６．２７５号は、記録
媒体を情報でコード化するためインク小滴の列を制御し
て記録媒体に向ける記録装置を開示している。Ｓｗｅｅ
ｔによる仕事の後、インクジェット記録性能を向上させ
る各種のインクジェット・アーキテクチャが提案されて
いる。これらの代替的な設計は、速度の増大、分解能の
改良、コストの減少、信頼性と保守性の改善を目的とし
ている。

ｓｗｅｅｔ型インクジインクジエツトプリンタな型式に
おいては、１つ以上のインクジエットノズルンクを放出
する間、外部エネルギー源からインクに摂動が与えられ
、インクジェット発生器から所定の距離の所で制御され
た間隔でインクの小滴が分離される。小部分離地点でこ
れらの小滴に誘導帯電がなされ、その結果、小滴形成地
点から下流の所に形成されている一様な電場により小滴
軌道が変更される。

Ｓｗθθを型のこの型式のインクジェットプリンタは、
特定の使用形態に応じてさらに分類可能である。−構成
では、インク小滴はその電荷に依存した路をガター（側
溝）装置へと走行するか、或いは、インク小滴はガター
装置を避は記録紙へと走行するよう帯′成される。この
アーキテクチャはいわゆる２値インクジエツト装置の基
本である。２値装置では、インクジェットノズルの数と
記録紙上の区分的カバー領域との間に一対一の対応が存
在するか、或いは、インクジェット発生器と記録紙との
１■に成る種の相対的横方向移動が生じて１本のノズル
が１つ以上の画素又はビクセルにインクを放射できるよ
うになっている。

Ｅ１ｗｅｅｔ型インクジェットプリンタの第２の型式で
は横断走査装置を用いており、この装置では一旦小滴が
適当な値まで帯電されると、インクジェット発生器と記
録媒体との間に挿入された一様な電場によりインク小滴
は記録紙の移動方向を横断して走査される。このいわゆ
る「縫い継ぎ」式装置では、１本の特定のインクジェッ
トノズルが記録紙上の多数の区分域（画素）にインク小
滴を供給する。「縫い継き」式という名称は、隣接する
ノズルからのインク小滴が注意深く位置決めされて完全
に記録紙をカバーするように縫い継がなげればならない
ことから来ている。縫い継ぎ式と２値型インクジエツト
装置の両方で、インク小滴が記録紙へ向けて飛行する間
にインクジェット発生器と記録紙との間の相対的縦方向
移動が行なわれることが認識されるべきである。

一般的な型式のインクジェットプリンタの成るものはい
わゆる「ドロップ・オン・デマンド」或いは単に「オン
・デマンド」と称する技術を用いている。この型の装置
では、記録紙とインクジェット発生器との間の相対移動
はＳｗθθを型の装置と同様にして与えられる。しかし
ながら、このオン・デマンド型プリンタ装置では、情報
をコード化すべき区分域に対してのみインク小滴が発生
される。発生器から放出される全ての小滴が記録紙に蟲
るので、このプリンタ装置はガター装置を必要としない
。オン・デマンド型プリンタ装置の第２の特徴はインク
小滴走行路を変史するための帯電装置を必要としないこ
とである。各インク小滴は紙への直線路をたどるため電
場発生装置は必要ない。以上から、ｓｗｅｅｔ型及びオ
ン・デマンド型インクジェットプリンタの両方は成る種
の相似性を有している。すなわち、両装置は紙等の記録
媒体の領域を制御してコード化するため記録媒体にイン
ク小滴を制御時に向わせる。オン・デマンド技術の魅力
は、帯電装置及びガター装置を必要としない点である。

オン・デマンド型装置に対する考えられる制約は、この
ような装置が処理しうる情報スルージットの速度につい
ての上限である。例えば、インクジェット装置を手紙品
質のプリンタに用いる場合には、現在のところオン・デ
マンド型装置で可能なコピー速度は約６０秒当り１枚で
あると思われる。

この速度はタイシライタには適当であるが、他のインク
ジェット応用例には不適当である。高速動作を必要とす
るインクジェット応用例はＳｗｅｅｔ型の連続的な小滴
作製を好んでいる。

高速インクジェットコピア又はプリンタでは、記録媒体
はインクジェット発生器の前をかなりの高速度で移動し
なげればならず、そうしている間に発生した各インク小
滴は特定の記録紙位置或いはインク・ガターのどちらか
へ正確に向けられなければならない。小滴布置の不正確
さの原因は、小滴を記録紙への望ましい軌道からそらさ
せる小滴・小滴間の静電的な相互作用或いは小滴・空気
間の空気力学的な力のいずれかである。

１つの小滴と該小滴の近傍の空気との間の空気力学的相
互作用は、特定の小滴に近接した小滴の存在により生じ
るスリップストリーム効果なしで小滴が単独で記録紙に
達するとすれば、悪影響を与えるとしても少ない。その
場合、各小滴は空気抵抗による制動力を受は一様に減速
するだろう。

しかしながら、小滴の流れの中では先行する小滴はその
定跡中の後続の小滴より大きな制動を受ける。先行する
小滴はその定跡中を走行する同一の小滴より偏向電場中
に長時間滞在する。電場により小滴が偏向される時間が
長いとより大きな偏向を受ける。従って、空気力学的効
果により生じるこのような偏向の違いは小滴布置手法に
おいて考慮に入れなければならない。

空気力学的効果により生じる小滴速度の違いは別の見地
からも小滴布置手法において考慮されるべきである。記
録紙は相当な高速度で小滴発生器に対して移動している
ことを想起されたい。空気力学的な力により生じる制動
を受ける小滴は、仮に同時に発生した小滴であって先行
する小滴の走も 跡中を走行する小滴より、後に記録紙面に到達する。

移動時間のこの違いも小滴の誤布置の別な原因となる。

移動する小滴が受ける電気力学的効果は又、小滴・小滴
間の静電的相互作用にも影響を与える。

より大きな空気力学的制動を受ける小滴はより速く移動
してくる小滴に近接するように戻される。

これらの小滴は帯電しているため、２個の小滴の結合或
いは互いの静電的な反発のいずれかを生じる。どちらの
現象も所期の小滴軌道を乱し、小滴誤布置を生じる。

上述した空気力学的効果に起因した静電的相互作用に加
えて別の静電的な相互作用が記録紙面への小滴の走行軌
道に影響を与える。第１の静電的相互作用は小滴が帯電
用トンネルで帯電されている間に生じる。所与の小滴に
先行する６個又は４個の小滴の各々が該所与の小滴が形
成されている間にこの小滴に２次帯電を誘導する。小滴
形成時１ に補償を施さない限り、この誘導帯電現象も小滴誤布置
の他の原因となる。

上述した空気力学的効果がなくても、飛行中の小間間の
靜醒力は小滴をそれらの意図した軌跡からそらせ、小滴
布置エラーを生じる。静電的相互作用は小滴が発生した
時から始まり、小滴が記録紙或いはガターのどちらかに
当るまで続く。縫い継ぎ式小滴配置形態のＳｗｅｅｔ型
アーキテクチャは特に厳しい靜′成的相互作用に出会う
。双極走査が使用される、すなわち、小滴がその所望の
軌道に応じて正負両方に帯電される縫い継ぎ式構成では
、ガターに向けられる高帯電の小滴は、このガター用小
滴に近接する正又は負に帯電した小滴とがなりの相互作
用を行なう。意図した軌道が記録紙に向けである小滴は
、偏向が生じる前にガター用インク小滴と相互作用する
。それ故、静電的相互作用が減少するように全ての小滴
上の電荷を最小にするのが望ましいことが理解できる。

帯電小滴が偏向電場に入ると、ガター用小滴軌道から偏
向し始めるが小滴は静電的誘引又は反発２ を受けるだろう。この現象は双極装置において高帯電の
ガター用小滴に近接する小滴で特に問題である。所与の
小滴が高度に帯電したガター用小滴に接近して過ごす時
間長は小滴の意図した偏向の度合と逆比例する。ガター
用小滴流から遠く離れた画素へ偏向される小滴はガター
用小滴流から離れる迅速な偏向のためほとんど影響を受
けない。

逆に、ガター用小滴流に近接する画素に向けられる小滴
は最大の静電的効果を受け、従って最も顕著な小滴布置
エラーを生じる。

以上から、帯電小滴が他の帯電小滴に近接して空気中を
移動している限り、小滴布置の不正確さの原因が不可避
であることがわかる。しかしながら、このような相互作
用が生じる有害な効果を可能な限り減することが本発明
の目的である。

従来技術及び本発明との関連性 近接した小滴間の静電的及び空気力学的相互作用により
生じる悪影響を減するいくつかの努力が当該技術におい
て公知である。例えば、米国特許第４，０５４，８８２
号はインク小滴を記録媒体に対してインターレースさせ
る、すなわち、非順次的に向ける技術を開示している。

該特許に開示された技術の背景理論は、小滴を一旦帯電
させたら近接小滴を互いに分離してクーロン相互作用の
逆二乗則降下を受けるようにすることが望ましいという
点である。該特許に開示されているようなインターレー
ス手法は又、小滴流中の近接小滴間の空気力学的相互作
用も減少させる。いくつかの小滴が小滴列中の前の小滴
により保護された路をとるのではなく、流れ中の各小滴
がより一様な空気力学制動効果を受けるのである。

静電的及び空気力学的相互作用を減少させる当該技術に
おいて公知の他の技術はガード小滴の使用である。ガー
ド小滴はガターへ向けられる小滴であるが、記録紙に当
るよう意図された小滴を互いに分離する。全てのガード
小滴はガターへ行き印刷には使用されないため、ガード
小滴の使用は効率が悪い。

前述の米国特許第４，０５４，８８２号は小滴間の全気
力学的及び静電的相互作用を扱っているが、本発明では
これらの現象の悪影響をさらに減少させ、特に双極走査
式のＢｗｅｅｔ型装置におけるこれらの悪影響を減少さ
せる。双極走査式の装置はそれ自体新規ではないが、本
発明は小滴と空気との間の相互作用が減少した改良され
た双極装置に特に関係していることが認められるべきで
ある。例えば、米国特許第３，８７７，０３６号は、正
及び負に帯電した小滴を、記録媒体上の帯電量に応じた
位置に衝突させる電場に指向させる双極走査式装置を開
示している。双極及びインターレース手法の両方が従来
技術に存在するが、出願人の知る範囲内では、従来の双
極及び（又は）インターレース技術を本願で開示する技
術と同じ方法で修正する示唆はない。

本発明の目的及び要約 本発明はインターレース手法に双極アーキテクチャ構成
を組合せ、加えて小滴・小滴間及び小滴・空気量相互作
用による悪影響を減少させるため小滴帯電履歴を考慮す
る。本発明の実施により、インクジェット発生器と記録
紙との間の飛行路が５ 短縮され小滴布置精度が向上された改良された性能の双
極、縫い継ぎ式構成が達成される。

本発明に従って構成された装置は多数のインクジェット
柱発生器を有するインクジェットマーキング配列体を含
み、各発生器は一連のインク小滴を記録媒体の方向へ指
向させる手段を含む。装置は又、インク小滴が記録媒体
へ向って軌道中を走行する実質的に一様な電界強度の領
域を作り出す隔置した電極を含む。これらの電極の発生
器に対する構成は、所与の発生器からの各一連の小滴が
これら電極間の実質上中央の関連区域に入るようになっ
ている。換言すると、双極走査式装置が企画されている
。

関連領域への走行の前に小滴に電荷を誘導させ、記録媒
体の特定域に小滴を当てるか又は小滴を捕獲する手段へ
走行させるための帯電機構が含まれる。以後の小滴軌道
は帯電機構により付与されるｇ導電荷極性とその大きさ
に依存する。帯電機構は、近接する小滴を空間的に分離
して、記録媒体への路における近接する小滴間の静電的
及び空気６ 力学的相互作用を減少させるように動作する。

インターレース手法と双極走査との組合せはインクジェ
ット面を正しく縫い継ぐのに要する飛行路を減少させる
。飛行路を減少させることにより、空気力学的及び静電
的相互作用の両方が減少し、記録媒体上の正しい小１薗
布置の予測性が増大する。

双極走査アーキテクチャと組合せたインターレース手法
の使用によりガード小滴の必要性を排除できることがわ
かった。

本発明の望ましい実施例によれば、小滴が通過する電場
を作り出す隔置した電極は、インクジェット装置を実施
すべき特定の環境の空気の破壊電場よりわずかに小さい
電界強度に前記領域を保持するように構成される。電場
発生電極を非常な高電位に保持することにより、記録媒
体を完全にカバーするのに要する電荷量は少なくてもよ
く、それ故、高帯電のガター用小滴と記録紙に向けられ
る小滴との間のクーロン相互作用は減少する。

本発明の第２の特徴によれば、帯電用トンネルでどの位
の大きさの電荷を誘導するか決定する際に、引続く小滴
の各々に対して小滴帯電履歴が考ｋ、される。従って、
例えば、多数の高帯電のガター用小滴に近接する小滴は
、小滴分離の前に生じた２次帯電誘導及び該小滴と高帯
電のガター用小滴との間の不可避のクーロン相互作用の
両方を考属するよう修正された誘導電荷を有する。

望ましいアーキテクチャによれば、記録紙に向けられな
い小滴を捕獲するガターは高強度電場を作り出す電極の
一体部分を形成する。この形態では、電極は交互に接地
され、これら接地電極は電場発生電極として、又未使用
インク小滴をインクジェット発生器へ再循環させる導管
として用いられる。

以上から明白なように、本発明の１つの目的は、記録紙
へ向う軌道中でクーロン及び空気力学的相互作用により
インク小滴が受ける不都合な効果を減少させることであ
る。本発明の上記及び他の目的は、添付図面と関連して
本発明の望ましい実施例の詳細な説明を考慮するときよ
り良く理解されよう。

実施例の詳細な説明 図面、特に第１図を参照すると、複数本のジェット柱１
４を発生するマニフォールドを有するインクジェット発
生器１２を含むｓｗｅ　ｅ　を型インクジェットプリン
タ１０の概略図が示されている。第１図は側面図である
ためこの図には１本のジェット柱しか見えないが、一連
の平行インク柱を発生するようにマニフオールドに沿っ
て一連のノズルが延在していることが認識されるべきで
ある。インクジェット発生器１２はインク溜め１６に結
合され、そこからインクがポンプ１８により発生器１２
ヘポンプ送出される。ポンプ１８は、インクジェット発
生器１２に対して移動する記録媒体２０に向けてマユフ
ォールド中のオリフィスを通してインクを噴出させるの
に十分な圧力に発生器１２内部のインクを保持する。発
生器１２には発生器１２から十分定められた距離でジェ
ット柱１４をインク小滴２４に分離させる励振源２２が
接続される。ジェット柱１４が個々の小滴２４に分離す
るにつれて、帯電電極２６は以後の所望の小滴軌９ 道に応じて各小滴に正味の電荷を誘導する。

帯電電極２６の下流には帯電小滴２４が通過しなければ
ならない電場を発生する電圧まで付勢される多数の電場
発生電極２８が配置されている。

周知のように、該電場を通過する帯電小滴は粒子上の電
荷の大きさと極性及びそれが通過する電界強度に関連し
た力を受ける。それ故、帯電していない小滴は電極２８
中を記録媒体２０へ向けて妨害されずに通過する。帯電
小滴はその電荷め大きさと極性に応じてその初期軌道か
らそれていく。

各小滴が帯電電極２６を通過する荀に帯電電極２６に適
尚な帯電電位を送ることにより、これらの小滴を記録媒
体の所望の位置へ選択的に曲げる又は再指向させること
が可能である。

例示の双極式インクジェットプリンタの説明に関連して
以下で理解できるように、一部の高帯電小滴はガター４
０に向けられてインク溜めへ再循環される。これらの小
滴を高帯電させなげればならない理由は双極装置を説明
する時に明らかとなるだろう。

０ 帯電されていないか或いはその軌道をガター４０へ導か
せるのに不十分なレベルまでしか帯電されていない小滴
は小満センサ３２を通過して記録媒体２０の方へ行くよ
う指向される。小滴センサ３２を用いて記録媒体に向う
インク小滴の通過を検出し、複数本のジェット柱からの
インク小滴が互いに正しく縫い継がれることを保証して
記録媒体上の各区分域をマニフオールドノズルの内の１
つからの小滴によりアクセスされることを可能とするよ
うプリンタ動作を修正する。典型的な小滴センサ３２の
使用と応用の例は米国特許第４．２５５．７５４号に開
示されている。小滴センサ３２の機能は較正動作モード
の間小滴軌道を観察することによりプリンタを較正する
ことである。

小滴センサ３２の助けで装置を較正する間インク小滴を
再循環させる第２のガター３４を用いて発生小滴を捕獲
する。本発明が特別の適用性を有する１つの工６用例は
高速インクジェット装置であり、この装置では連続した
数枚の紙シートが通過され情報でコード化される。小滴
２４が記録媒体２０上の所望領域に向けられていること
を保証するため周期的にプリンタを再較正するのが望ま
しいことは経験によりわかった。この較正を実施するた
め、記録媒体２０が小滴を受容する位置にない時に小滴
が発生されてセンサ３２を過ぎて走行させられる。較正
動作モードでは、それ故、記録媒体が存在しない時に小
滴を捕獲するようにガター３４を位置決めすることが必
要である。

輸送機構３６も第１図に示されている。輸送部３６を用
いて制御された速度でプリンタ１０を通過して紙等の個
々のシートを移動させる。本プリンタは高速装置である
ため、マーキングされていない紙を輸送部に引き渡し、
プリンタ１０によりコード化された後輸送部からマーキ
ングされた紙を取り外す機構を輸送部３６に含ませなけ
ればならない。輸送部３６のこれらの特徴は第１図には
図示されていない。

インク小滴の発生及び帯電ならびに記録媒体の輸送は中
央プロセッサ又は制御装置３８により制御され、この制
御装置はディジタル・アナログ変換器３９．４１．４２
．４４及びアナログ・ディジタル変換器４３によりプリ
ンタ１００種々の構成要素にインターフェースされる。

制御装置３８の機能に関する詳細、特に小滴への帯電に
関する詳細は第８図及び第９図に関連して後で説明され
る。

すでに述べたように、本願は、選択した特定のアーキテ
クチャが双極式Ｓｖθθを型発生器を含んでいる改良さ
れたインクジェットプリンタに関している。このような
双極装置の利点を図示するため、単極及び双極装置の両
方が第２図及び第６図に図示されている。第２図に図示
した単極装置は米国特許第４，２３８，８０４号に示さ
れたインクジェットプリンタと設計が同様である。単極
装置では、各小滴は記録紙面上のその所望位置に関係し
た大きさの電荷まで帯電されるか又は帯電されないかの
どちらかである。図示の単極アーキテクチャでは、帯電
される小滴（すなわち、ガターに向けられない小滴）は
全て帯電電極２６で同一極性の電荷を受取ることが必要
である。従って、第２図の６ 電場が電極２８ａから２８ｂへ、そして２８ｂから２８
０へ向けられている場合、帯電電極２６により印加され
る電荷は小滴分離時に各小滴に正電荷を付与して第２図
に図示するように偏向させなければならない。単極装置
では、非帯電小滴は電場発生電極２８の一方に近接して
通過し、ガター３０により画集される。

電場発生電極２８＆、２８１）、２８ｃの端と記録紙面
との間の距離は電極の入口と記録紙面との間の全距離の
半分以上である。隣接するインクジェット柱からの小滴
を互いに縫い継がせて記録紙の全幅をカバーするためこ
の比較的長い路長を必要とする。従って、第２図で下に
示したインクツエツト柱からの最下流小滴は、その上の
（すなわち、隣接）インクジェット柱からの小滴が記録
紙に当る点Ｐまで偏向可能でなければならない。単極構
造のため、この隣接インクジェット柱からの小滴はガタ
ー３０を外れる量まで帯電されて縫い継ぎ点Ｐまで走行
しなければならない。最大に偏向される小滴が電極の各
対間を横断しなければな４ らない偏向距離Ｙは電極間の距離に大体等しい。

このような単極装置は小滴・小滴間及び小滴・空気量相
互作用に逆の効果を与える。互いに隣接するインクジェ
ット柱からの小滴が正しく縫い継がれることを保証する
ためには、小滴が帯電電極２６を離れて記録紙に当るま
で長い飛行時間を必要とする。クーロン及び空気力学的
相互作用は相当な時間に渡って生じ、この結果記録紙上
への帯電小滴の布置エラーが発生する。小滴誤布置の発
生は時間に対して非線形的であり、小滴が記録媒体に到
達するのに時間がかかればかかる程初期の小さな布置エ
ラーは増長される。

ここで第６図を参照するに、小滴誤布置を減するため帯
電電極２６と発生器１２との間の幾伺学的関係を修正し
た双極式インクジェット装置が図示されている。偏向電
極２８を通過する帯電小滴が印刷面の所望位置に応じて
正又は負のどちらかに帯電しているため双極という用語
が用いられる。

双極装置の望ましい実施例によれば、電場発生電極２８
は又互に接地される。このため、電極２８により発生さ
れる電場の方向は電極対の次のものとの間で交番する。

従って、電極２８ａが接地されて電極２８８，２８ｆが
正電位に保持されると、ゼ気力線は接地電極２８ｄに向
かう。双極構成では、インク小滴はこれらの電極間の大
体中間位置で電場発生電極２８間の区域に入る。帯電さ
れていない場合、これらの小滴は電極間を真すぐに通過
し、記録紙路に当る。正に帯電している場合接地電極２
８（ｌに向けて偏向される。負に帯電している場合はこ
の電極から遠ざかる方に偏向される。

記録媒体２０上に印刷されない小滴は接地電極２８（Ｌ
の一部をなすガター４０へ偏向されるのに十分な程度ま
で帯電される。

単極装置（第２図）と双極装置（第３図）との比較は小
滴布置手法の観点から双極装置の利点を明らかにしてい
る。偏向電極間の所与の小滴の最大偏向Ｙは電極２８間
の間隔の大体半分にすぎない。ガター４０を電場発生電
極の一方に組込むことにより、単極装置の場合のように
記録紙域内小滴が突出したガターを避ける必要はなくな
る。第６図の双極装置を第２図の単極装置と比較するこ
とにより、縫い継ぎ点Ｐで隣接するインク小滴を互いに
縫い継ぐという要求は双極装置により容易に実行でき、
電極２８と記録紙面との間の距離は著しく減じられるこ
とが理解できる。

電極と記録紙路との間の距離の減少は、小滴が記録紙へ
の軌道上で受けなげればならない静電的及び空気力学的
相互作用を減少させる。双極装置では印刷小滴の最大偏
向が少なくてよいため、小滴に付与する全電荷も減少可
能であり、これに伴って静電的クーロン相互作用も減少
する。２個の帯電小滴間の静電力の大小はこれらの小滴
上の電荷の絶対値の積に比例するが、正及び負電荷を用
いる多極装置は電荷量が少なく、従って小滴誤布置も少
い。以上から、双極インクジェット印刷アーキテクチャ
の利用は、小滴布置を不正確にする２つの原因を減少さ
せるため小滴布置精度に対して著しい有利な効果を有す
る。

２ミル直径の小滴と８５ミルのチャネル分Ｍ距離を用い
た単極構成の場合の代表的な距離は、電７ 渦発生電極２８と記録紙面との間で１インチ（２，５４
Ｃｍ）のオーダーである。提案した双極構成では、この
距離は約０．フインチ＜１．７６ｃｍ＞まで減少する。

本発明によれば、上述の双極偏向アーキテクチャは、小
滴間の空気力学的及び静電的相互作用をさらに減する小
滴インターレース手法と組合される。ここで第４図及び
第５図を参照すると、記録紙面へ向う軌跡上に現われる
１２個のインクジェット小滴（ａ）　−（ｔ）の列が図
示されている。両方の小滴列において、１２個全ての小
滴は記録紙に当るように向けられている。すなわち、ガ
ター用小滴は図示されていない。第４図に示した記録紙
に向う小滴の列では、小滴・小滴間隔は極めて狭く、い
くつかの小滴は列中の他の小滴より大きな空気力学的制
動効果を受けることがわかる。短い小滴・手簡間寸法は
、空気力学的制動効果が小滴・小滴間隔をさらに減少さ
せるとき特に小滴間のクーロン反発力及び誘引力を増大
させる。このため、第４図に示す小滴の列が記録媒体２
０に向げられ８ る場合には、各小滴の小滴誤布置はかなりなものになる
だろう。

他方、第５図に示した小滴の列はインターレースされて
いるため、小滴（ａ）が記録紙に当る第１小簡で、小滴
（１））が第２小滴等々であるが、第１及び第２小簡は
互いに近接してはおらす、空気力学的及びクーロン相互
作用の両方を減するように分離されている。例えば、ト
リプル　インターレース配列を、用いることにより、近
接した路に沿って進行する小滴間の間隔ｄ（第６図参照
）は６倍となる。各小滴は基本的には同一の空気抵抗を
受けるため空気力学的なスリップストリーム効果を減少
するのみならす、ｄ０方向に沿った小滴間のクーロン相
互作用も減少させる。

第５図及び第６図を参照すると、小滴走行方向と直角な
方向ｄ２に沿って第２のクーロン相互作用が導入される
ことが認められる。しかしながら、この方向に沿っては
空気力学的相互作用は殆んどなく、又双極アーキテクチ
ャの使用により飛行路が短縮されているため、この方向
でのクーロン相互作用は比較的数るに足らないものであ
る。

インターレース技術は小滴布置精度を向上させるが、印
刷の複雑性をわずかに増大させる。第７図は記録媒体２
０上の第４図及び第５図小滴の位置決めを示している。

第７図は左側は第４図の場合の小滴布置であり、右側は
第５図の場合のインターレース小滴布置である。小滴の
斜行はプリンタ１０に対する記録媒体の移動に起因して
いる。

連続パターン及びインターレース　パターンの両者の調
節技術は尚該技術において知られておりこれ以上の説明
の必要はない。

小滴布置のための双極アーキテクチャとインターレース
手法との組合せは小滴布置精度に著しい改良をもたらす
。これに加えて第６の機能を用いてさらにプリンタ精度
を向上さぜることかできる。

この第６の機能は、悪影響が減少したとはいえ残ってい
る空気力学的及びクーロン相互作用を予測し補正するた
め小滴帯電履歴を利用することである。小滴履歴手法は
小滴帯電技術、特に帯電電極２６に電圧を印加する方法
を調べることにより理解できる。

そのために第１図に戻ると、帯電電極２６へ印加される
べき所望の電圧を表わす信号列は制御装置３８の入力５
０に受信される。制御装置３８はこれらの信号をディジ
タル電圧表示して変換し、この表示はディジタル・アナ
ログ変換器４２に出力され、該変換器は所望電圧を表わ
すディジタル信号をアナログ信号に変換して電力増幅器
５２に橿他の要素に制御信号を与えたり、監視する。第
１図かられかるように、制御装置３８はアナログ・ディ
ジタル変換器４３を介してセンサ３２から入力を受信し
、モータ４５を駆動するディジタル・アナログ変換器４
４を介して記録媒体２０の移動速度を制御し、ディジタ
ル・アナログ変換器４１により励振源２２によるインク
ジェット発生器１２の摂動を制御し、ディジタル・アナ
ログ変換器３９を用いてポンプ１Ｂによる発生器内部に
保持される圧力を制御する。プリンタ１０の動作には重
要１ ではあるが、これらの機能は本発明により実施される望
ましいアーキテクチャに直接関係なく、それ故これ以上
の説明は省略する。

さて第８図に進むと、制御装置３８への入力５０は♂デ
オデータ信号６０により図の左側に表示されている。ビ
デオ信号は記録媒体２０にコード化すべき所望の情報を
表わす一連の印刷／非印刷指令を含む。ビデオデータは
制御装置にビット形式で送信される。例えば、セット又
は高ビットが特定の小滴を記録紙上に印刷すべきことを
指示し、リセット又は零ビットが特定のビットに対応す
る特定の小滴をガター３０へ送ることを指示する。

これらのビデオ信号をアナログ帯電信号に変換するここ
で開示する技術はいわゆる「パイプライン」技術を用い
ており、ディジタル保持レジスタがビデオ入力と増幅器
５２との間に直列結合されている。これらのレジスタの
制御されたクロック動作により、中に含まれるデータは
あるレジスタから次のレジスタへ処理路を段階的に移動
する。

パイプラインの中をあるレジスタから次のレジス２ 夕へデータが進むにつれて、データは後述するフォーマ
ットに従って処理される。制御装置により発生される一
連のクロックパルスの後パイプライン中のデータは全処
理部を通過し、ディジタル・アナログ変換器４２へ出力
される段に到達する。

パイプラインの実際の物理的構成は制御装置３８の能力
に応じて様々な方法で達成できる。第８図の各ブロック
は特定の回路ではなく特定の機能に対応している。その
理由はその機能を回路又はプログラム可能なプロセッサ
のソフトウェア制御により実行できるからである。

パイプライン処理の第１段階として、ビデオビット　デ
ータはラインバッファ６２に記憶され、多数の画素つい
ての印刷又は非印刷情報が以後の処理用に記憶される。

特定のバッファ又はメモリの大きさは応用例に応じて変
更可能であり、一実施例ではバッファは一時に連続する
４行の画素を記憶するのに十分な記憶容量を有する。制
御装置の各クロック周期又は小滴周期の間に、プリンタ
１０を含む各ジェット又はノズル用の画素ビットがバッ
ファからパイプラインへ読取られる。

バッファ又は記憶された情報は、ノズルに関連した所与
の記録紙部分を順番に横切る各画素のための所望の印刷
又は非印刷情報に対応する一連の２進ビツトである。し
かしながら、データをバッファから読取る時にインター
レースされるため、データバッファに記憶された直列デ
ータはパイプラインに入る時にかき乱される。このビッ
ト情報のかき乱し、即ち、インターレースは、制御装置
中にバッファされたビットがパイプラインに入る時にパ
ターンを割当てるインターレース探索テーブル６４を用
いて実行される。一実施例によれば、該探索テーブルは
制御装置のメモリの一部に組み適才れる。

特定の小滴信号がバッファ域を出ると、これはパイプラ
インの一部６６に入って、この小滴の帯電直圧が発生さ
れる。この′電圧はこの特定の小滴の前後両方の小滴の
帯電順序に関係し、本発明の望ましい実施例によればこ
のいわゆる「履歴発生器」６６は小滴発生周波数でクロ
ックされる直列シフトレジスタにより構成される。シフ
トレジスタからのビットパターンは画素位置とノズル位
置に関する情報と組合せて制御装置のアドレス空間にお
ける唯一のアドレスを発生する。

−例として、本発明の例示的実施例では各ノズルは記録
紙の幅方向に１２画素をアドレスする。

従って、アドレス空間の４ビット位置が特定の小ｌ閥の
画素位置を唯一に指定する。１１個の小滴（いま考えて
いる小滴に加えて１０個の他の小滴）履歴を考慮して今
考えている小滴についての正しい電荷を耐力−する場合
には、これら１１ビ゛ントの情報（印刷又は非印刷）が
５個の画素指示ビットと組合されて帯電履歴と画素位置
に関連した１６♂ツト列を生成する。因子のこの組合せ
が制御装置メモリ空間のアドレスに対応する１６♂ツト
列を発生する。このアドレスが発生されると６４　ＫＸ
１０ビットのメモリ探索テーブルが段階６８でアクセス
されて唯一の１０ビット小滴帯電電圧を与える。１１個
の小滴履歴より少いものを用いた場合は正しい小滴帯電
を得るためにより小さい探索５ テーブルが使用できる。

小滴履歴探索テーブル技術は双極及びインターレース手
法を強化する。小滴履歴探索テーブルは、小滴インター
フェース及び双極帯電を用いてさえも特定の順序又は一
連の小滴帯電が小滴誤布置を生じていた例を補償する。

例えば、一連の高帯電のガター用小滴が、ガター用では
ないがガター４０からそう遠く隔たった所ではない位置
で記録媒体に当るよう調節された１個の小滴の前後にあ
る場合に、探索テーブルは小滴布置を改良する。そのよ
うな場合には小滴・小筒間相互作用が大きいが、探索テ
ーブルがこの相互作用を考慮して正確な小滴布置を与え
る手“段を提供する。

探索テーブル６８に記憶される実際値は、インクジェッ
ト印刷プロセスの理論的モデル化及び実際の小滴・小滴
間相互作用とその小滴布置に対する効果の観察から得ら
れた経験の両方から得られる。最も直接的な技術は、各
一連の小滴に対応するパターン（印刷及び非印刷パター
ン）を投影し、小滴が正しい位置に当るまで探索テーブ
ル中の電６ 圧を調節することである。より時間のかからない方法は
、いくつかの電圧値を実験的に定めて残りの探索テーブ
ル値を数学的に内挿することである。

探索テーブル生成プロセスは走行中でのクーロン及び空
気力学的相互作用のコンピュータモデルにより簡単化さ
れる。

帯電電圧の履歴探索テーブルの発生に続いて、この信号
は信号パイプライン中で電圧修正と名付けた段階７０で
修正され遅延される。この段階の帯電電圧の修正は、小
滴を発生する特定のノズルの特性に応じて帯′縦電圧を
変更する探索テーブル７２から得られる。この補正因子
又は修正子はチャノネル性能の非一様性を考慮し、隣接
するノズルが記録媒体２０上のカバー範囲を縫い継ぐこ
とを保証する。小γ薗センサ３２からの情報を用いて隣
接するノズルからの小滴が記録媒体２０全体をカバーし
て縫い継ぐことを保証するのは帯電過程のこの段階であ
る。これらの修正子が１０♂ツトのディジタル帯電電圧
に加えられると、ディジタル・アナログ変換器４２がこ
のディジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ
信号は増幅されて帯電電極２６へ送られる。

第９図はディジタル・アナログ変換器４２と電力増幅器
５２０回路図を示す。１０ビット帯電信号はＤ＜）−Ｄ
　？で示した入力に与えられる。このデータは制御装置
３８からの信号により第１データラッチ回路８０にスト
ローブされる。いくつかの制御装置クロックパルスの後
に位相回路８４かもの第２信号８３によりこの第１ラン
チ８０のディジタル信号は第２ラツチ８２とディジタル
・アナログ変換器４２にストローブされる。

第１ラツチ８０によるデータ受信とディジタル・アナロ
グ変換器４２によるこのデータの受信との間の遅延はプ
ログラム可能である。位相回路８４はダウンカウンタ８
６を含む一連のフリップフロップのデータ入力に信号を
入力するデータラッチ８５を含む。ラッチ８５からのデ
ータは第１クロツク信号８１によりカウンタ８６ヘスト
ロープされる。ダウンカウンタは制御装置クロックによ
りクロックされ、タイム・アウトになると第２信号８３
が帯電データをディジタル・アナログ変換器４２にスト
ロープする。

このデータ転送のタイミングはデータラッチ８５への５
本の入力９Ｑａ−ｏの値に依存する。入力９３ａ−ｅを
変更することにより電極２６の帯電は制御される。この
調節は、入力ＤＱ−Ｄｇにより表わされる正しい帯電電
圧が小滴分離時に電極２６に現われて対応する電荷が小
滴に誘導されることを保証する。

ディジタル・アナログ変換器４２からの出力９２は電力
増幅器５２により増幅され帯電電極２６に送られる比較
的低いレベルの信号である。標準的なインクジェット装
置の小滴発生周波数は２００ＫＨｚのオーダーであり、
帯電電極２６の電圧はこの周波数で切換えられ安定化さ
れなければならないためディジタル・アナログ変換器４
２と増幅器５２０両方が高速に作動しなげればならない
。

上述の方法、双極アーキテクチャ及びインターレース手
法の組合せにより装置中の特定のノズルからの小滴は高
精度で記録媒体に布置される。帯９ す。

電及びインターレース法は様々な方法で実施可能である
と考えられ、それ故特許請求の範囲の要旨と範囲内に該
当する全ての設計修正と変更は本発明によりカバーされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はインフジエラ：・印刷装置の概略図である。第
２図は単極式インクジェット偏向構成の上面図である。 第６図は本発明に従って構成された双極式偏向構成を示
す上面図である。第４図は印刷媒体へ走行中の一連のイ
ンク小滴を示す。第５図小滴布置不正確性を減するため
小滴がインターレースされている第４図に示したものと
同様の一連の小滴を示す。第６図は第５図に示したイン
ターレースされた小滴の拡大図である。第７図はインタ
ーレース及び非インターレース小滴軌道に対応する記録
媒体上の小滴布置の概略表現図を示す。 第８図は本発明によるインク小滴の帯電方法を示す概略
図である。第９図は小滴上の所要電荷に関連するディジ
タル信号をその小滴を帯電させるアナログ電圧に変換す
るために用いる増幅装置を示０ 代理人　　浅　村　　　皓 外４名 ４１　　　　　　　　　　−３！

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々が記録媒体の方向へ一連のインク小滴を指向
   させる手段を含んでいる複数個のインクジェット柱発生
   器を有するインクジェット装置であって、 インク小滴が記録媒体へ向けてその軌道を走行する実質
   上一様な電界強度の領域を作り出す隔置した電極にして
   、特定のインクジェット柱発生器からの各一連のインク
   小滴が２個の電極間の実質的に中間の区域に入るように
   インクジェット柱発生器に対して構成されている隔置し
   た電極と、前記中間の区域への走行の前にインク小滴に
   電荷を誘導して誘導電荷極性とその大小に応じてインク
   小滴を記録媒体の特定区域に当てさせるか又はインク小
   滴捕獲手段へ走行させる電荷誘導手段にして、記録媒体
   への路において近接するインク小滴間の静電的及び空気
   力学的相互作用を減らすため近接小滴を空間的に分離さ
   せるよう動作する電荷誘導手段とを備えていることを特
   徴とするインクジェット装置。
2. （２）　　一連のインク小滴を記録媒体へ向かゎぜる複
   数個のインクジェット発生器を有するインクジェット装
   置であって、 インク小滴が記録媒体への軌道を走行する実質上一様な
   電場の領域を作り出す複数個の隔置した電極にして、２
   個の隣接電極間の略々中間の区域にインク小滴の各列が
   入るようにインクジェット発生器に対して構成されてい
   る複数個の隔置した電極と、 前記一様な電場の強度がインクジェット装置が用いられ
   る環境下での空気の破壊電場に近くなるような大きさの
   電位に前記隔置電極を保持する手段と、 各インク小滴に所望の軌道を追随させるため関連した電
   場の通過の前に各インク小滴に特定の極性と大きさの電
   荷を誘導する電荷誘導手段にして、近接インク小部間の
   望ましくない静電的及び空気力学的相互作用を減するた
   め所与のインクジェット発生器からの近接インク小滴を
   空間的に分離するように動作する電荷誘導手段とを備え
   ていることを特徴とするインクジェット装置。
3. （３）一連のインク小滴が記録媒体上の制御された位置
   に向けられるインクジェット記録方法であって、 多数のインク柱を記録媒体の方に、インク柱中のインク
   が記録媒体へ向けて制御された移動速度をもって、指向
   させる段階と、 前記インクに摂動を与えて記録媒体から所望の距離の所
   で前記インク柱をインク小滴に分離させる段階と、 前記インク小滴の以後の所望の軌道に関連した特定の大
   きさ才で正又は負に各インク小滴を帯電させる段階と、 各インク柱のための一様な電場を発生して各インク柱か
   らのインク小滴を各インク小滴の電荷の大きさと極性に
   応じて偏向させる段階とを含み、特定のインク柱からの
   インク小滴の電荷の大きさと極性は一連のインク小滴を
   インターレースするように選択されていて、それにより
   、引続くインク小滴間の静電的相互作用を減するよう帯
   電インク小滴を分離するようになっていることを特徴と
   するインクジェット記録方法。
4. （４）一連のインク小滴を記録媒体へ向かわせる複数個
   のインクジェット発生器を有する゛インクジェットマー
   キング装置であって、 インク小滴が記録媒体へのその軌道を走行する実質上一
   様な電場の領域を作り出す複数個の隔置した電極にして
   、２個の隣接電極間の略々中間の区域に各一連のインク
   小滴が入るようにインクジェット発生器に対して構成さ
   れており、かつ、交互のものが高帯電のガター用インク
   小滴を捕獲するガター装置を含んでいる複数個の隔置し
   た前記電極と、 各インク小滴に所望軌道を追従させるため関連した電場
   の通過の前に各インク小滴に正又は負電荷を誘導する電
   荷誘導手段にして、近接インク小滴間の望才しくない静
   電的及び空気力学的相互作用を減するため所与のインク
   ジェット発生器からの近接インク小滴を空間的に分離す
   るようにインク小滴にインターレース　パターンを付与
   するように動作し、又静電的相互作用によるインク小滴
   誤布置をさらに減するため近接する他のインク小ＺＭの
   電荷に依存した値に各インク小滴を帯電させるように動
   作する電荷誘導手段とを備えていることを特徴とするイ
   ンクジェットマーキング装置。