(57)【要約】【課題】ノズルまたはアクチュエーターに故障が発生しても、印刷の品質を保持することができる印刷方法および印刷装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１の印刷モードは、対応する２以上のノズルのセットからの印刷流体の吐出を駆動するように構成される２以上のアクチュエーターのセットを作動させることを含む。駆動信号に応じて、各アクチュエーターは対応する圧力室を加圧し、当該圧力室に流体連するノズルから印刷流体を吐出する。２以上のノズルのセットから吐出された印刷流体は、印刷画像の単一のピクセルを表す。第２の印刷モードは、ノズルの前記セットに欠陥ノズルが含まれることの検出に応じて、当該セットの１以上のノズルへの１以上の駆動信号を調整し、当該他のノズルから吐出される印刷流体の量が欠陥ノズルから吐出される印刷流体の不足を補う。【選択図】図６
2010241115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧力室を含むプリントヘッド本体であって、それぞれの圧力室が、印刷流体供給部から印刷流体を受け取るように構成された受け取り端部と、圧力室から印刷流体を吐出する吐出端部とを有するプリントヘッド本体と、
貫通するように複数のノズルが形成されるノズルプレートであって、それぞれのノズルが、圧力室と流体連通するとともに、ノズルからの吐出のために圧力室の吐出端部から印刷流体を受け取るノズルプレートと、
複数のアクチュエーターであって、それぞれのアクチュエーターは、圧力室に圧力を加えて当該圧力室の吐出端部と流体連通するノズルから印刷流体を吐出するように構成される複数のアクチュエーターと、
各アクチュエーターに電気的に接続される回路であって、２以上のアクチュエーターから成るセットが当該回路により伝達される単一の駆動信号により作動して、当該アクチュエーターのセットに対応する２以上のノズルから成るセットから吐出される印刷流体が印刷される画像の単一ピクセルを表すようにアクチュエーターが電気的に接続される回路と、
を備えるプリントヘッドモジュール。
【請求項２】
前記アクチュエーターは圧電アクチュエーターであり、それぞれの圧電アクチュエーターは、圧力室上に配置されるとともに、駆動信号に応じて圧力室を変形させて加圧するように構成される圧電材料を含む請求項１に記載のプリントヘッドモジュール。
【請求項３】
前記アクチュエーターは、熱アクチュエーターである請求項１に記載のプリントヘッドモジュール。
【請求項４】
２以上のノズルから成る前記セットは、ノズル配列において互いに隣接する２以上のノズルを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のプリントヘッドモジュール。
【請求項５】
２以上のアクチュエーターから成る前記セットは、前記駆動信号の源から故意に電気的に切断されたアクチュエーターを含み、当該アクチュエーターを不活発なままとする請求項１乃至４のいずれかに記載のプリントヘッドモジュール。
【請求項６】
２以上のノズルから成る前記セットは、連続的あるいは恣意的に印刷流体を吐出していた欠陥ノズルを含み、当該欠陥ノズルに対応するアクチュエーターは前記駆動信号の源から故意に電気的に切断されて当該アクチュエーターが不活性になって当該ノズルから印刷流体が吐出されないようにされ、
ノズルの当該セットに対応するアクチュエーターのセットへの駆動信号は、前記セットの他のノズルから吐出される印刷流体の量を増大させるように調整される請求項１乃至５のいずれかに記載のプリントヘッドモジュール。
【請求項７】
２以上のノズルから成る対応セットからの印刷流体吐出を駆動するように構成される２以上のアクチュエーターから成るセットを作動させることを含む第１の印刷モードであって、駆動信号に応じて各アクチュエーターが対応の圧力室を加圧することで当該圧力室に流体連通するノズルから印刷流体を吐出し、２以上のノズルから成る前記セットから吐出される印刷流体が印刷画像の単一ピクセルを表す第１の印刷モードと、
ノズルの前記セットが欠陥作動するノズルを含むことの検出に応じて、前記セットの他の１以上のノズルに対する１以上の駆動信号を調整し、前記セットの当該他の１以上のノズルから吐出される印刷流体の全量が欠陥ノズルから吐出される印刷流体の不足を補う第２の印刷モードと、
を含む印刷方法。
【請求項８】
２以上のアクチュエーターから成る前記セットに電気的に接続される回路により伝達される単一駆動信号は、２以上のノズルから成る前記セットを同時に駆動する請求項７に記載の印刷方法。
【請求項９】
２以上のアクチュエーターから成る前記セットのそれぞれのアクチュエーターは、別々の駆動信号により駆動され、２以上のアクチュエーターから成る当該セットに対する駆動信号は、タイミング遅れだけずらされている請求項７又は８に記載の印刷方法。
【請求項１０】
欠陥ノズルは、駆動信号に反応しないアクチュエーターに対応し、
１以上の駆動信号を調整することにより、他のノズルから吐出される印刷流体の量を増大させる請求項７乃至９のいずれかに記載の印刷方法。
【請求項１１】
欠陥ノズルは、連続的に印刷流体を吐出し、
前記印刷方法は、
欠陥ノズルに対応するアクチュエーターを駆動信号の源から電気的に切断し、
１以上の前記駆動信号を調整することにより、前記他のノズルから吐出される印刷流体の量を増大させる請求項７乃至１０のいずれかに記載の印刷方法。
【請求項１２】
複数の圧力室を含むプリントヘッド本体であって、それぞれの圧力室が、印刷流体供給部から印刷流体を受け取るように構成された受け取り端部と、圧力室から印刷流体を吐出する吐出端部とを有するプリントヘッド本体と、
貫通するように複数のノズルが形成されるノズルプレートであって、それぞれのノズルが、圧力室と流体連通するとともに、ノズルからの吐出のために圧力室の吐出端部から印刷流体を受け取るノズルプレートと、
２以上のノズルから成るセットに対応する２以上のアクチュエーターのセットに分類される複数のアクチュエーターであって、それぞれのアクチュエーターは、圧力室を加圧して当該圧力室の吐出端部と流体連通するノズルから印刷流体を吐出するように構成される複数のアクチュエーターと、を備えるプリントヘッドモジュールであって、
２以上のノズルから成る第１のセットは印刷流体を連続的に又は恣意的に吐出する欠陥ノズルを含み、当該欠陥ノズルに対応するアクチュエーターは駆動信号の源から故意に電気的に切断され当該アクチュエーターが不活性とされて当該ノズルから印刷流体が吐出されず、ノズルの前記第１のセットに対応するアクチュエーターの第１のセットへの駆動信号は、当該セットの他のノズルから吐出される印刷流体の量を増大させるように調整されるプリントヘッドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体吐出システムを用いて印刷する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体吐出システム、例えばインクジェット式プリンターは、一般的に、インク供給部から、インク液滴が吐出されるノズルを含むインクノズルアセンブリへのインク経路を含む。インクは、ジェットプリンターから吐出可能な流体の一例に過ぎない。インク液滴の吐出は、アクチュエーター、例えば圧電吐出素子、熱気泡ジェット発生器、あるいは静電吐出素子によって、インク流路のインクに圧力をかけることで制御可能である。通常のプリントヘッドモジュールは、一列又は多数列に並んだノズルとともにインク流路や関連アクチュエーターの対応配列を有し、それぞれのノズルからの液滴吐出は、独立に制御可能となっている。いわゆる「ドロップ−オン−デマンド」式のプリントヘッドモジュールにおいて、それぞれのアクチュエーターは、媒体の特定の場所へ液滴を選択的に吐出するように作動される。プリントヘッドモジュールと媒体とは、印刷動作の間、お互いに相対的に移動可能である。
【０００３】
プリントヘッドモジュールは、一例として、シリコンプリントヘッド本体と圧電アクチュエーターとを有することができる。プリントヘッド本体は、圧力室を形成するようにエッチングされたシリコンで製造することができる。ノズルは、プリントヘッド本体に取り付けられる別個の基材（すなわちノズル層）により形成される。圧電アクチュエーターは、印加電圧に応じて形状を変化あるいは収縮・撓み変形する圧電材料の層を有する。圧電層の収縮・撓み変形は、圧力室の壁を形成する膜（メンブレン）の撓みをもたらす。このように膜を撓ませることにより、インク流路に沿って配置される圧力室中のインクに圧力が印加され、インク液滴がノズルから吐出速度で吐出される。圧電アクチュエーターは、膜に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１７００８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ノズルまたはアクチュエーターに故障が発生しても、印刷の品質を保持することができる印刷方法および印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、流体吐出システムを用いて印刷する技術に関するものである。概して、本発明は、一形態として、プリントヘッド本体、ノズルプレート、複数のアクチュエーター及び回路を含むプリントヘッドモジュールを特徴づけるものである。プリントヘッド本体は、複数の圧力室（ポンプ室）を備える。それぞれの圧力室は、印刷流体供給部から印刷流体を受け取るように構成される受け取り端部と、圧力室から印刷流体を吐出する吐出端部とを含む。ノズルプレートは、ノズルプレートを貫通するようにして形成される複数のノズルを含む。それぞれのノズルは、圧力室と流体的に連通し、ノズルからの吐出のため圧力室の吐出端部からの印刷流体を受け取る。複数のアクチュエーターのそれぞれは、圧力室の吐出端部と流体的に連通するノズルから印刷流体を吐出するように、圧力室に圧力を加えるように構成される。回路は、それぞれのアクチュエーターに電気的に接続している。２以上のアクチュエーターから成るセットが回路により伝達される単一駆動信号により作動され、当該アクチュエーターのセットに対応する２以上のノズルによって構成されるセットから吐出される印刷流体が印刷画像の単一ピクセルを表すように、アクチュエーターは電気的に接続されている。
【０００７】
本発明の実施例は、以下の特徴を一つ以上含みうる。アクチュエーターは、圧電アクチュエーターとすることができる。それぞれの圧電アクチュエーターは、圧力室の上に設置可能であり、駆動信号に応じて圧力室を歪めて圧力を加えるように構成される圧電材料を含むことができる。他の実施例では、アクチュエーターは、熱アクチュエーター（サーマル・アクチュエーター）である。２以上のノズルから成るセットは、ノズル配列でお互いに隣接する２以上のノズルを含むことができる。
【０００８】
概して、本発明は、他の形態として、第１の印刷モードおよび第２の印刷モードを含む印刷方法を特徴づけるものである。第１の印刷モードは、２以上のノズルから成る対応のセットからの印刷流体の吐出を駆動するように構成される２以上のアクチュエーターから成るセットを作動させることを有する。駆動信号に応じて、それぞれのアクチュエーターは、対応する圧力室に圧力をかけ、圧力室と流体的に連通するノズルから印刷流体を吐出する。２以上のノズルによって構成されるセットから吐出される印刷流体は、印刷される画像の単一のピクセルを表す。第２の印刷モードは、当該ノズルセットに含まれるノズルに欠陥があるとの検出に応じており、当該セットの１以上の他のノズルから吐出される印刷流体の総量が欠陥ノズルから吐出される印刷流体の不足を補うように、この１以上の他のノズルへの１以上の駆動信号を調整することを含む。
【０００９】
本発明の実施例は、以下の一以上の特徴含みうる。２以上のアクチュエーターから成るセットに電気的に接続される回路により伝達される単一の駆動信号は、２以上のノズルから成るセットを同時に駆動することができる。他の実施例では、ノズルのセットのための駆動信号がタイミング遅れに相当する分だけずらされ、そのセットのそれぞれのノズルは別々の駆動信号によって駆動可能となっている。欠陥のあるノズルには、駆動信号に反応しない対応アクチュエーターが設けられてもよく（すなわち、ノズルは「詰まっている」）、１以上の駆動信号を調整することで、残りのノズルから吐出される印刷流体の量を増やすことができる。あるいは、欠陥のあるノズルは、当該ノズルから連続的あるいは恣意的に印刷流体が吐出される（すなわち、ノズルは「閉じられておらず漏液する」）ように、（駆動信号に応じて選択的に作動するというよりは）連続的または恣意的に作動するアクチュエーターを備えていてもよい。この場合、欠陥のあるノズルに対応するアクチュエーターは、駆動信号の源から電気的に切断される（すなわち、閉じられた状態に切り変えられる）ことが可能となっている。１以上の駆動信号を調整することで、残りのノズルから吐出される印刷流体の量を増やすこともできる。
【００１０】
概して、本発明は、他の態様において、プリントヘッド本体、ノズルプレート、複数のアクチュエーターを備えるプリントヘッドモジュールを特徴づけるものである。プリントヘッド本体は複数の圧力室を含み、それぞれの圧力室は、印刷流体供給部から印刷流体を受け取るように構成される受け取り端部と、圧力室からの印刷流体を吐出するための吐出端部とを含む。ノズルプレートは、ノズルプレートを貫通するように形成される複数のノズルを含む。それぞれのノズルは、圧力室と流体連通しており、ノズルからの吐出のために圧力室の吐出端部から印刷流体を受け取る。複数のノズルは、２以上のアクチュエーターから成るセットに対応する２以上のノズルから成るセットに分類される。２以上のノズルから成るセットより吐出される印刷流体は、印刷される画像の単一のピクセルを表す。複数のアクチュエーターは、２以上のノズルから成るセットに対応する２以上のアクチュエーターから成るセットに分類される。圧力室の吐出端部と流体連通する一ノズルから印刷流体を吐出するように、各アクチュエーターは圧力室を加圧するように構成される。２以上のノズルから成る第１のセットに含まれるノズルが、連続的あるいは勝手に印刷流体を吐出する欠陥のあるノズルであり、欠陥のあるノズルに対応するアクチュエーターは、駆動信号の源から故意に電気的に切断され、アクチュエーターが作動しなくなって、その後、当該ノズルから印刷流体が吐出されなくなる。ノズルの第１のセットに対応するアクチュエーターの第１のセットへの駆動信号は、当該セットの残りのノズルから吐出される印刷流体の量を増やすように調節される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施例は、以下の１以上の効果をもたらす。画像の単一のピクセルを表すために、独立駆動されるノズルのセットから吐出される液滴のセットを使用することは、セットにある１つ以上の他のノズルによる補償であって当該セットに含まれる欠陥のあるノズルの補償を可能にする。例えば、ノズルが詰まっており、当該ノズルが駆動信号に応じて印刷流体を吐出しない場合、セットのうちの一以上の他のノズルから吐出される印刷流体の量が、欠陥のあるノズルから吐出される印刷流体の不足を補償することができる。単一のピクセルを表す同じ表面積を覆うために要求される印刷流体の２以上の液滴の合計量は、より大きな単一の液滴が同じ表面積を覆うために要求される量より少ない。さらに、その２以上の液滴は、その単一の液滴より厚さが薄い。このように、必要とされる印刷流体が少なくなり、印刷のコストを下げることができる。例えば、紫外線によって硬化される印刷流体を用いる場合、より小さな２以上の液滴の組み合わせにおいては、必要とされる光開始剤（ｐｈｏｔｏ  ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）がより低減される。光開始剤は比較的高価となりうるものであるため、使用が低減されれば、印刷コストも下がる。より小さな液滴サイズの使用は、スムーズなライン・エッジも提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】プリントヘッドの一部の分解断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すプリントヘッドの一部の断面図である。
【図２】プリントヘッドの一部の平面図である。
【図３Ａ】欠陥のあるノズルを有するプリントヘッドにより印刷された画像の概略図である。
【図３Ｂ】欠陥のあるノズルを補償したプリントヘッドにより印刷された画像の概略図である。
【図４Ａ】従来技術のプリントヘッドの電気回路の概略図である。
【図４Ｂ】ノズルのセットが単一駆動信号により駆動されるようなプリントヘッドの電気回路の概略図である。
【図５Ａ】複数のセットに分類されるノズルの配列の概略図である。
【図５Ｂ】ノズルの別の配列の概略図である。
【図６】第１のモードおよび第２のモードにおける印刷の工程例を示すフローチャートである。
【図７】印刷流体液滴の側面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の１つ以上の実施形態の詳細が、添付図面および以下に記述されている。発明の他の特徴、目的、有意性は、明細書、図面、および、特許請求の範囲から明らかである。各図における同様の符号は同様の要素を示す。
【００１４】
基材に画像を印刷するための方法を説明する。「画像」または「デジタル画像」という用語は、ここでは、プリントヘッドから放出される印刷流体によって基材上に表されるあらゆるものを説明するために用いられており、以下の説明による実例によるそれらの用語は、印刷された写真および／またはテキストを含みうる。印刷流体は、インクとしうるが、例えば液晶ディスプレイの製造に用いられる電子発光材料、回路基板の製造に用いられる液体金属、あるいは生物学的流体等の他の液体であってもよい。デジタル画像の情報の最小ピースは、ここでは、ピクセルとして言及される。
【００１５】
一般的に、プリントヘッドモジュールは複数のノズルを含み、それぞれのノズルは、単一のピクセルを表す印刷流体の液滴を吐出する。しかしながら、いくつかの例では、単一のアクチュエーターにより制御される単一の圧力室からの流体を吐出する複数のノズルからの液滴が組み合わされて、単一のピクセルを表しうる。ピクセルを表す液滴を吐出する単一のノズル、或いは単一のアクチュエーターにより制御される複数のノズルに依拠するプリントヘッドモジュールの難点は、ノズルまたはアクチュエーターの不良によって、対応ピクセルを描画するための印刷流体が吐出されないということを結果として生じることにある。
【００１６】
ここでは、２以上のアクチュエーターから成るセットが、２以上のノズルから成る対応するセットからの印刷流体の吐出を駆動するように構成される方法および装置が記述される。駆動信号に応じて、それぞれのアクチュエーターは対応する圧力室に圧力をかけ、圧力室と流体的に連通する（流体連通する）ノズルから印刷流体を吐出する。２以上のノズルから成るセットから協調して一緒に吐出される印刷流体は、印刷される画像の単一ピクセルを描写する。それぞれのノズルは、対応する圧力室から印刷流体を吐出し、それぞれの圧力室は、対応するアクチュエーターにより圧力がかけられる。それらが同時に作動するように、当該セットの全てのアクチュエーターは、単一の駆動信号により駆動可能であり、同時に作動させられる。
【００１７】
印刷される画像のそれぞれのピクセルに対して、独立して作動する複数のノズルを割り当てることにより、例え１つのノズルが機能しない場合であっても、完全な印刷を維持することができる。たとえば、ピクセルに関連する１つ以上の他のノズルから吐出される印刷流体の量は、以下で記述するように、欠陥のあるノズルを補償するように増加可能である。明確さを確保するために、ここで用いられている「欠陥のあるノズル」または「不具合のあるノズル」は、不完全に作動するノズルを指す。例えば、ノズルを駆動するアクチュエーターに不具合がある場合には、ノズル自体は不完全さを有していなかったとしても、ノズルは不完全に作動することとなる。他の例では、例えば閉塞などの欠陥をノズル自体が有し、ノズルが不完全に作動する原因となっている。
【００１８】
図示のための図１Ａと１Ｂを参照し、例としてプリントヘッドモジュール１００を説明する。プリントヘッドモジュール１００の部分断面図が示されており、図１Ａは分解図の上部を示す。プリントヘッドモジュール１００は、複数の流体流路が形成された基材１０８を含む（２本の流体流路のみが示される）。プリントヘッドモジュール１００は、また、流体（例えば、インク）を流体流路から選択的に吐出させるような複数のアクチュエーターを含む。このように、対応のアクチュエーターとともに設けられる各流路は、独立に制御可能な流体吐出部を提供する。
【００１９】
例示されるプリントヘッドモジュール１００において、アクチュエーター１０２、１０３は、圧電性のアクチュエーター（圧電アクチュエーター）である。しかしながら、アクチュエーターの他の構成がここで述べられる技術とともに使用可能であると理解されるべきであり、圧電アクチュエーターは説明上の１つの例に過ぎない。他の例として、例えば熱式インクジェットプリントヘッド（サーマル・インクジェット・プリントヘッド）で使われるような、熱アクチュエーター（サーマルアクチュエーター）を使用することができる。
【００２０】
図１Ａ及び図１Ｂを再度参照すると、プリントヘッドモジュールのこの実施例では、第１のアクチュエーター１０２が第１の膜１０４に接合し、第２のアクチュエーター１０３が第２の膜１０５に接合する。注入口は、流体的に流体供給部（図示せず）を基材１０８に接続する。この注入口は、流路（図示せず）を介して、第１の注入口通路１１０に流体的に接続される。第１の注入口流路１１０は、第１の圧力室１１２に対して流体的に接続している。第１の圧力室１１２は、第１のノズル１１８で終点となる第１のディセンダー（ｄｅｓｃｅｎｄｅｒ）１１６に流体的に接続している。第１のノズル１１８は、基材１０８に接合したノズル層１２０により区画され得る。同じ注入口または異なった注入口が、第２の注入口通路１１１に流体的に接続可能であり、この第２の注入口通路１１１は第２の圧力室１１３に流体的に接続している。第２の圧力室１１３は、第２のノズル１１９で終点となる第２のディセンダー１１７に対して流体的に接続している。
【００２１】
図面の左側に示されるように、第１の膜１０４は、第１の圧力室１１２に近接して基材１０８の上に形成され、例えば第１の膜１０４の下面は、第１の圧力室１１２の上方の境界を定め得る。第１のアクチュエーター１０２は第１の膜１０４の上に配置され、第１のアクチュエーター１０２と第１の膜１０４の間に接着剤１０９が存在する。他の実施例では、膜１０４、１０５が除外可能であり、圧電層１３１、１３６自体が圧力室１１２、１１３の境界を形成することができる。印刷流体が圧電材料を腐食しうる実施例では、圧力室の境界を形成している表面を、例えばユーピレックス（Ｕｐｉｌｅｘ；登録商標）やカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）などのポリイミド層等の保護層により保護することができる。
【００２２】
図２は、プリントヘッドモジュール１００を部分的に示す平面図である。それぞれの圧力室は、電気的に隔絶され独立して作動させることができる対応のアクチュエーターを有する。この実施例では、２列のアクチュエーター（例えば１０２、１０３）から形成されるアクチュエーターの配列が示されている。この２列のアクチュエーターは２列の圧力室の配列に対応し、圧力室の配列の下で２列のノズルの配列に対応する。
【００２３】
図１Ａ及び１Ｂを再度参照すると、この実施例において、第１のアクチュエーター１０２は電極１３０、１３２の間において圧電層１３１を含み、回路による第１のアクチュエーター１０２の作動を可能にしている。例えば、電極１３０を第１の駆動電極とすることが可能であり、電極１３２を第１の接地電極とすることが可能である。第１の駆動電極に印加される電圧は、第１の圧電層１３１を横切るようにして電圧差をつくり、圧電材料の変形をもたらす。この変形により、第１の膜１０４を第１の圧力室１１２内へ歪ませることができ、それにより、第１の圧力室１１２内の流体の量を変化させる。第１の圧力室の体積変化に応じて、流体の第１の液滴１４２が、プリントヘッドモジュールの第１のノズル１１８から吐出される。第２のアクチュエーター１０３は、同様に形成され、電極１３４、１３８の間に存在する第２の圧電層１３６を含む。圧電層の変形により、流体の第２の液滴１４４が第２のノズル１１９から吐出されるようになっている。
【００２４】
第１および第２の液滴１４２、１４４は、基材１４６上に吐出され、印刷される画像の幅ｗの単一ピクセルを描画する。液滴は、ノズル１１８、１１９のそれぞれから吐出される。それぞれのノズル１１８、１１９は、独立して作動される。つまり、それぞれのノズルから吐出される印刷流体は、独立した圧力室、すなわち、圧力室１１２、１１３により供給される。圧力室１１２、１１３は、第１および第２のアクチュエーターのそれぞれにより独立して圧力がかけられる。いくつかの実施例では、単一駆動信号によって、第１および第２のアクチュエーター１０２、１０３の両方の駆動電極に電圧を印加することができる。他の実施例では、別々の駆動信号によって、電圧を印加することができる。たとえば、いくつかの実施例では、第１のノズルおよび第２のノズルから吐出される印刷流体の間に、所望のわずかなタイミングの遅れがあってもよい。このような場合、独立した駆動信号を、それぞれのアクチュエーターに対して使用することができる。両実施例では、通常の操作において（相互に隣接するピクセルに対応するノズルが機能しているならば）、２つのノズルは同じ駆動パターンにより駆動される。つまり、両方のノズルは、単一のまたは別個の駆動信号により駆動するかどうかにかかわらず、同時に（タイミングの遅れがある場合には実質的にほぼ同時に）作動または停止する。
【００２５】
図３Ａは、印刷された画像３００の平面図を示す。本例では、ドットのペアの各々が、画像３００の１つのピクセルを表す。ピクセルＰ１からＰ８までの幅は図の上部に概略的に表されており、印刷流体の２つの液滴が、幅Ｐ１、Ｐ２等を有する単一ピクセルを描画することが図示されている。ドット間の隙間３０２は、欠陥のあるノズルにより結果的に生じるものである。図３Ｂは、欠陥のあるノズルと同じピクセル（例えばＰ６）に関与する第２のノズルから吐出される印刷流体の量を増やすことが、欠陥のあるノズルから吐出される印刷流体の不足をどのように補償できるかについて図示する。より大きなサイズのドットの左の列３０４は、第２のノズルにより印刷される。任意的に、この例で示されるように、隣接したピクセル（例えばＰ７）に関与する第３のノズルから吐出される印刷流体の量が増やされる。より大きなサイズのドットの右の列３０６は、第３のノズルにより印刷される。
【００２６】
図３Ａ及び図３Ｂで示される例では、欠陥のあるノズルは「詰まっている」、つまり印刷流体を吐出することができなかった。例えば、当該ノズルに対応するアクチュエーターが駆動信号に反応しないならば、駆動信号に応じて印刷流体が吐出されないという点で、ノズルは不完全な状態で作動する。ノズルの不良で印刷流体が欠如する場合、特定の対応するピクセルに関与するノズルのセットのうち１以上の他のノズルから吐出される量を増やすことは、欠陥を解消する技術の一つである。他の例では、欠陥のあるノズルは、「閉じられず漏液する」。つまり、駆動信号を受けないときでさえ、当該ノズルは印刷流体を吐出しうる状態にあり、印刷画像全体に望ましくないスジをもたらすことがある。
【００２７】
アクチュエーターが連続的あるいは勝手に作動する、つまり、駆動信号に応じて選択的に作動しないから、ノズルは「閉じられず漏液している」状態となり得る。そのような場合にアクチュエーターの駆動電極を切断、例えば取り除くことができるようになっており、或いは駆動電極と駆動電極に対する駆動信号の源との間の電気的接続を除去するように変更することができるようになっている。つまり、ノズルは、対応するアクチュエーターを電気的に切断することによって、故意に、「詰まっている」状態にすることができる。それから上記のように、欠陥のあるノズルと同じピクセルに関与する１以上の他のノズルから吐出される印刷流体の量を増やすことにより、欠陥のあるノズルは補償されうる。
【００２８】
図４Ａは、配線４０４によって回路４０６に接続しているノズル４０２の配列を示す概略図である。この例では、それぞれのノズル４０２が、回路４０６に接続する独立した配線４０４を持ち、対応するアクチュエーターに電圧を供給する独立した駆動信号を受けることができる。つまり、それぞれのノズルを、選択的に独立して作動させることができる。これは、１つのノズルが単一のピクセルを描写するときの典型的な構成である。しかしながら、この構成は、２以上のノズルが１つのピクセルを描画する場合、特に各ノズルを駆動するタイミングをわずかにずらすことが望まれる場合にも、使用可能である。
【００２９】
図４Ｂは、回路４０６に接続する配線４０４に、対で接続されるノズルの配列を示す概略図である。この例では、一対のノズルが、単一のピクセルに関与する。ノズルのペア（対）は、配線４０４により電気的に接続され、それにより回路４０６を経て伝達される単一駆動信号により駆動される。他の実施例では、３以上のノズルから成るセットが同じピクセルに関与する場合に、当該セットの全体が、同じ駆動信号を受けるように電気的に接続可能である。
【００３０】
図５は、プリントヘッドモジュールのノズル面５００の平面図の例を示す。本例では、隣接ノズルの対、例えばノズル５０２、５０４が、単一のピクセルを描画する。ピクセルの幅Ｐ１は、説明のために、ノズル面５００の下に概略的に表されている。他の実施例では、同じピクセルに関与する２つのノズルがお互いに隣接していない。一例を図５Ｂに示す。この例において、ノズルは、ノズル面５１４に形成された４列のノズル配列に含まれる。ノズル５０８、５１０は、同じピクセルに関与する。ピクセルＰ１の幅は、ノズル面５１４の下に概略的に表されている。２つのノズル５０８、５１０は、配列において同じ列にはない。それぞれのノズルから吐出される印刷流体液滴が、基材上で同じピクセルの位置に方向付けられるように、ノズル５０８、５１０から選択的に吐出させるタイミングが用いられうる。
【００３１】
図６は、プリントヘッドモジュールから第１のモード及び第２のモードで印刷するプロセス例６００を示すフローチャートである。第１のモードでは、２以上のノズルから成るセットから印刷流体が吐出され、当該ノズルのセットから吐出された印刷流体は、印刷される画像の単一のピクセルを描画する（ステップ６０２）。第２のモードでは、ノズルのセットのうち欠陥のあるノズル（すなわち、不完全に作動しているノズル）が検出される（ステップ６０４）。欠陥のあるノズルが閉じられておらず漏液している場合（ステップ６０６の「Ｙｅｓ」）、欠陥のあるノズルは、ノズルに対する駆動信号の源から電気的に切断される（ステップ６０８）。欠陥のあるノズルが詰まっている場合や、あるいはステップ６０８で閉じられておらず漏液している欠陥ノズルを切断した後には、ノズルのセットのうちの他のノズル（例えば、隣接する１又は複数のノズル）への１又は複数の駆動信号が、欠陥のあるノズルを補償するように修正される（ステップ６１０）。つまり、残りのノズルから吐出される印刷流体の量を増加させるように駆動信号が調整され、ノズルのセットの全体から吐出される場合とほぼ同量の流体がこれらの残りのノズルから吐出される。
【００３２】
ノズルのセットのうちの残りのノズルに対する１又は複数の駆動信号を調整して吐出される印刷流体の量を増加させることは、いくつかの方法によって実現可能である。いくつかの実施例では、より量の多い液滴が吐出されるように、アクチュエーターに印加される電圧が増大される。他の実施例では、アクチュエーターに印加される励起波形を調整することにより、吐出される液滴のサイズが制御されうる。例えば、圧電アクチュエーターは、予め規定された吐出パルスのパレット（幅）からの１又は複数の吐出パルスの選択を含む励起波形により駆動されうる。圧電アクチュエーターに適用されるそれぞれの吐出パルスは、当該アクチュエーターに対応するノズルを通ってインクのボーラス（塊）を押し出すことができる。パレットから選択されて特定の励起波形を形成する吐出パルスの数は、所望の液滴サイズに依存しうる。一般に、求められる液滴が大きくなるほど、その形成に必要とされるボーラスの数は多くなり、故により多くの吐出パルスを励起波形が含むこととなる。アクチュエーターに適用される励起波形は、さらに、２００７年１月１１日にレンテンドレ等（Ｌｅｔｅｎｄｒｅ  ｅｔ  ａｌ．）により出願され、発明の名称が「Ｅｊｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｒｏｐｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｒｏｐ  Ｓｉｚｅ  Ｆｒｏｍ  ａｎ  Ｉｎｋ  Ｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｅｒ」であり、米国公開番号２００８／０１７００８８として公開された米国出願番号１１／６５２，３２５に詳細に記載されており、この米国出願番号１１／６５２，３２５の全内容が参照によってこの明細書に組み入れられるものとする。
【００３３】
励起波形を調整することが、図示の関係上図１Ａ、１Ｂに示されるプリントヘッドモジュール１００を参照して説明されるが、同じ技術を他の構造のプリントヘッドモジュールに適用することも可能である。吐出パルスは、圧力室１１２の体積を大きくするように圧電材料１３２が変形されるような引き込み段階から始めることができる。これにより、印刷流体が流体供給路から圧力室１１２内に引き込まれる。
【００３４】
引き込み段階で起こる変形は、変動源、すなわち膜１０４に由来する第１の圧力波を結果として生じる。第１の圧力波は、音響インピーダンスの変化するポイントに到達するまで、その源から両方向へ離れるようにして進む。そのポイントでは、第１の圧力波のエネルギーの少なくとも一部が、源に向かって戻る方向に反射される。
【００３５】
引き込み時間ｔｄの経過後、待ち段階が始まる。「待ち時間ｔｗ」として表される待ち段階の期間は、上述した圧力波が源から外に向って伝搬し、インピーダンスの不連続なポイントで反射され、その出発点に戻ることが可能となるように選択される。したがってこの期間は、圧力室１１２内の波の伝搬速度、及び波の起点とインピーダンスが不連続な点との間の距離に依存する。
【００３６】
待ち段階の後で、制御装置は、吐出時間ｔｅにより定義される期間を有する吐出段階を開始する。吐出段階において、圧電材料１３２は、圧力室１１２を最初の体積に戻すように変形する。これは、第２の圧力波を開始する。待ち段階の期間を正しく設定することにより、第１および第２の圧力波は、同相に設定可能であり、故に建設的に付加的に加えられうる。組み合わせられた第１および第２の圧力波は、このようにして相乗的に、インクのボーラスをノズル１１８を通過させて押し出す。吐出パルスの結果として形成されるボーラスに関する推進力は、引き込み段階における圧電材料の変形の程度によって左右される。
【００３７】
一実施例では、吐出パルスパレットが３つの吐出パルスを有する。それぞれの吐出パルスは、他の特性のうち、パルス振幅およびパルス遅れにより特徴付けられる。パルス振幅は、吐出パルスにより形成されるボーラスの推進力を制御する。吐出パルスのパルス遅れは、基準時間とその吐出パルスに関連する特定のイベントとの間の時間の間隔である。基準時間の有用な選択は、プリンター制御回路がトリガーパルスを送る時間である。この時間を、励起波形の開始として見ることができる。パルス遅れの他端を示すイベントの有用な選択は、吐出パルスの開始である。
【００３８】
励起波形は、励起パレットで利用可能な３つの吐出パルスの全てを使うことができる。他の励起波形は、利用可能な３つの吐出パルスの部分集合を含む。例えば、２つのボーラスのインク滴は、第１および第３の吐出パルスのみ、第１および第２の吐出パルスのみ、または第２および第３の吐出パルスのみを持つ励起波形により形成可能である。１つのボーラスのインク液滴は、利用可能な３つの吐出パルスのうちの１つのみを持つ励起波形により形成可能である。
【００３９】
いくつかの実施例において、制御装置は、連続的なパルス間の間隔が比較的長くなるように操作される。このように操作されると、第１のパルスにより押し出されるボーラスは、第２のボーラスの押し出し前に、ノズル層１２０から基材に飛び出し始める。この第１のモードの操作は、このように、基材に向かって飛翔する連続した独立の液滴をもたらす。これらの液滴は、飛翔時や基材上において互いに結合し、より大きな滴を形成する。
【００４０】
他の実施例では、吐出パルス間の間隔が非常に短い。このように矢継ぎ早の方法で操作されると、非常に素早くボーラスが押し出されるため、ボーラスは、ノズル層１２０における印刷流体に依然として付着している間にお互いに結合する。これは、単一の大きな液滴の形成をもたらし、この単一の大きな液滴は、その後、完全に形成された状態でノズル層１２０を去ることとなる。
【００４１】
更に他の実施例では、整流拡散を回避するのに十分な長さではあるが、連続的なパルスによって押し出されるボーラスが結びつきによって相互に結合したままでノズル層１２０を去って基板に向かって進むのに十分な短さとなるように、吐出パルス間の間隔が選択される。この実施例において、ボーラス間の結びつきに関連する表面張力は、一つの液滴となるようにボーラス同士を引き寄せる傾向がある。
【００４２】
欠陥のあるノズルを補償するため、上記のように、残りのノズルから吐出される液滴のサイズを調整するように、残りのノズルに対応するアクチュエーターに適用される励起波形が調整されうる。これにより、欠陥ノズルがあっても、印刷の品質を維持することができる。
【００４３】
ノズル配列において欠陥のあるノズルを補償することができる上記の有利な点に加え、１つ以上のノズルを用いて単一のピクセルを描画することは他の利点を有する。図７は、第１および第２のノズルのそれぞれから吐出される第１の印刷流体液滴７０２および第２の印刷液滴流体７０４の断面図を示す。２つの液滴は共に、印刷される画像の一ピクセルを表す。そのようなピクセルの幅ｗが示される。単一のノズルが１つのピクセルに関与するとした場合におけるピクセルの幅ｗをカバーするために必要とされるであろう印刷流体のより大きな単一の液滴７０６の断面図が、点線で示される。第１および第２の液滴７０２、７０４の結合した体積、つまりＶ１＋Ｖ２は、単一のより大きな液滴７０６の体積Ｖ３より小さい。単一のより大きな液滴７０６の厚みｔ１もまた、第１および第２の液滴それぞれの厚みｔ２より大きい。
【００４４】
液滴７０２、７０４の減少した体積および厚みのため、紫外線（ＵＶ）硬化印刷流体に関しては、より少ない光開始剤（Ｐｈｏｔｏ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）が、ピクセル毎に必要となる。光開始剤は、通常、高価であり、要求される量を減らすことは、印刷コストを下げる。さらに、単一液滴７０６の硬化のための紫外線と同量の紫外線を２つの液滴７０２、７０４を硬化するために用いることは、より完全に硬化した印刷流体を結果としてもたらす。あるいは、単一液滴７０６と同じ硬化のレベルを達成するために、より少ない紫外線を、２つの液滴７０２、７０４を硬化させるのに用いることができる。いずれの方法でも、有利な効果が奏される。
【００４５】
図１Ａ、１Ｂに示されるプリントヘッドモジュール１００を再度参照すると、第１および第２の膜１０４、１０５は、シリコン（例えば、単結晶シリコン）によって形成可能であるが、他の例では、半導体材料、酸化物、ガラス、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、他のセラミックスまたは金属、絶縁体上のシリコン（シリコン・オン・インシュレータ）、または、外形上深さを有するあらゆる基材を含む。例えば、第１および第２の膜１０４、１０５は、不活性材料によって構成可能であり、第１および第２のアクチュエーター１０２、１０３の各々の作動が第１および第２の圧力室１１２、１１３内の流体に圧力を加えるのに十分な第１および第２の膜の屈曲を引き起こすようなコンプライアンスを持つことができる。いくつかの実施例において、第１および第２の膜１０４および１０５は、約１ミクロンから約１５０ミクロンの間の膜厚を持つことができる。さらに詳細には、いくつかの実施形態において、膜厚は、約８〜２０ミクロンの間の範囲にある。
【００４６】
電極１３０、１３２は、例えば銅、金、タングステン、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、チタン、プラチナ等の金属や、複数の金属の組み合わせによって構成しうる。これらの金属は、圧電層１３１上に真空蒸着されてもよい。電極層の厚みは、例えば約２ミクロン以下、例として約０．５ミクロンとしてもよい。
【００４７】
膜１０４は、一般的に不活性材料であり、圧電層の作動が圧力室の流体に圧力を加えるのに十分な膜１０４の屈曲を引き起こすようなコンプライアンスを持つ。膜１０４の厚み均一性は、モジュール全体にわたる、正確で均一な作動をもたらす。膜材料は、水平方向の研磨によって所望の厚さに研磨された厚みのある平板（例えば、厚さ約１ｍｍ以上）で提供されることができる。例えば、膜１０４は、約２〜５０ミクロンの厚みに研磨されてもよい。いくつかの実施例では、膜１０４は、約６０ギガパスカル以上の弾性係数を持つ。例えば、材料は、ガラスやシリコンを含む。
【００４８】
上記で述べられた実施例では、アクチュエーター層が、圧電層及びその上に形成された電極を含み、電極対向面が膜に接着される。他の実施例では、代わりに、電極を膜上に形成可能であり、膜に圧電層を接合するように圧電層上で接着剤が引き伸ばされうる。この実施例では、接着剤層が、下方の電極（例えば、電極１３２）と圧電層（例えば、層１３１）との間に形成される。
【００４９】
明細書及び特許請求の範囲における「前」、「後」、「上」、「下」のような用語の使用は、説明の目的のためのみであり、ここで述べられているプリントヘッドモジュールのさまざまな構成要素と他の要素とを区別するためのものである。「前」、「後」、「上」、「下」といった用語の使用は、プリントヘッドモジュールの特定の位置付けや配向を意味するものではない。同様に、明細書における要素を説明するための「水平」および「垂直」の使用は、記述される実施例に関するものである。他の実施例では、同じあるいは類似した要素が、場合により、水平または垂直以外の方向に配向しうる。
【００５０】
発明のいくつかの実施形態を説明した。それでも、さまざまな修正が、発明の精神および発明範囲から逸脱しない範囲で可能であることが理解される。たとえば、プロセス３００におけるステップは、示される順番と異なる順序で実行可能であり、そのような場合であっても所望の結果を成し遂げることができる。このように、他の実施形態も本発明の範囲内にある。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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