(57)【要約】  本発明は、インクジェットプリンタを使用して受像基材に移された複数のインク液滴からなる画像を得る方法に関する。インクジェットプリンタは、実質的にインクで充填された複数のインクチャンバを備え、各インクチャンバはノズルと対応する変換器とを有し、各チャンバは互いに区別可能な音響特性を有する。方法は、各チャンバに対して、電気パルス（５０）を生成するステップと、インク内に圧力波（５５、６０）を生成して、その結果その圧力波に対応する速度でインク液滴がノズルから噴射されるように、各チャンバに対応する変換器に上記パルスを印加するステップとを備え、各チャンバに対して、液滴が噴射される速度が基本的に各チャンバで同じになるように、パルスがチャンバの音響特性に適合される。さらに本発明は、この方法の適用に適するプリンタに関する。【その他】              本願に係る特許出願人の国際段階での記載住所は「オランダ国、エヌ・エル−５９１４・セー・アー・フエンロ」ですが、識別番号３９００３９４３５を付与された国内書面に記載の住所が適正な住所表記であります。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にインクで充填された複数のインクチャンバ（１６）を備え、各インクチャンバがノズル（１４）と対応する変換器（２６）とを有し、チャンバが互いに区別可能な音響特性を有するインクジェットプリンタを使用して、受像基材（２）に移された複数のインク液滴からなる画像を得る方法であって、該方法が各チャンバに対して、
電気パルス（５０、７０）を生成するステップと、
インク内に圧力波（５５、６０）を生成して、その結果前記圧力波に対応する速度でインク液滴がノズルから噴射されるように、当該チャンバに対応する変換器に前記パルスを印加するステップと
を有し、
各チャンバに対して、液滴が噴射される速度が基本的に各チャンバで同じになるように、パルスが当該チャンバの音響特性に適合される、方法。
【請求項２】
使用される変換器が、インクチャンバに動作可能に接続される電気機械変換器であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
変換器が、連続する２回のインク液滴噴射を行うための２つの連続パルスの間の印加パルスの音響効果を判断するためのセンサとして使用されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
２つのパルスの第１のパルスが印加された後、前記パルスの発生器と変換器との間の電気接続が切断されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
実質的にインクで充填された複数のインクチャンバを備え、各インクチャンバがノズルと対応する変換器とインクチャンバ内に圧力波を生成するために電気パルスを変換器に印加するパルス発生器への動作接続部とを有するインクジェットプリンタであって、請求項１から４のいずれか一項の方法をプリンタに実行させるようになされた制御器構成部を備える、インクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタを使用して受像基材に移された複数のインク液滴からなる画像を得る方法に関する。インクジェットプリンタは、実質的にインクで充填された複数のインクチャンバを備え、各インクチャンバは、ノズルと対応する変換器とを有する。さらに、本発明は、そのような方法をプリンタに実行させるようになされた制御器構成部を備えるインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術において、上述したタイプのインクプリンタを使用する方法はすでに知られている。このようなインクジェットプリンタにおいて、電気パルス（変換器を通電させるために使用される任意の電気信号である）が変換器に印加され、この時、（例えば電気機械式または電熱式の）変換器は、非圧縮性流体であるインクで実質的に（すなわち、動作可能に）インクチャンバが充填されることから、インクチャンバ内で圧力波を形成する。この圧力波が、少量のインクをノズルから吐出させることになる。この圧力波（例えば、振幅、周波数など）の特性によって、吐出されるインク液滴のサイズ、形状、速度、またはその他の特性は変化することになる。先行技術において、例えば、その時々に全てのインクジェットチャンバを厳密に較正することにより、また印刷方法を調節して測定された差を補償することによりそのような変化に対処する方法が提案されてきた。これらの方法を実際に行うことは可能であるが、煩雑であり、印刷の生産性に関して不利益である。より重要なことは、インク液滴の特性は比較的広範囲にわたり変化する可能性があり、これがプリンタの操作自由度に影響を与える点である。一般に、操作自由度の境界にあるインクチャンバがプリンタの設定を決定する。これにより、プリンタの設計と使用の自由を制限され、したがって、得られる印刷の質が低下する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
その他の先行技術は、複数のインクジェットチャンバ間の機械差を除外し、その結果、同一の電気パルスを使用して全てのチャンバを作動させる時に、各々のチャンバにおいて同一の圧力波が形成され、したがって、同一の特性を有するインク液滴が各チャンバから吐出されることが可能になる方法を提案している。この方法では、個々のチャンバの較正はもはや必要ではない。しかし、そのような印刷ヘッドを製造するにはかなりの費用がかかり、したがって、経済的にはあまり魅力がないことは明らかであろう。
【０００４】
本発明の目的は、これらの不利点を克服するものである。このために、インクチャンバが互いに区別可能な音響特性（ａｃｏｕｓｔｉｃｓ）を有するようなインクジェットプリンタを使用する方法が考案されてきた。この方法は、各チャンバ（すなわち、画像を得るために使用される時のチャンバ）が電気パルスを生成するステップと、インク内に圧力波を生成し、その結果その圧力波に対応する速度でノズルからインクの液滴が噴出するように、そのチャンバに対応する変換器に上記パルスを印加するステップとを備え、液滴が噴出される速度が基本的に各チャンバに対して同一であるように、各チャンバに対してパルスがそのチャンバの音響特性に適合される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本方法において、個々のインクチャンバ間の機械差、つまりこれらチャンバの互いに区別可能な音響特性につながるこれらの差が利用される。しかし、出願者は、これらの音響特性差の結果、すなわち異なる特性、特に異なる液滴速度を有する液滴を利用するのではなく、電気パルスを音響特性に適合させて、基本的に同じインク液滴噴射速度（すなわち、最速の噴射速度を有するインク液滴に対して、相互の速度の差は１０％未満、好適には５％未満、より好適には２％未満、最も好適には１％未満）を有するインク液滴をもたらす圧力波を各チャンバで得るのがより有利であることに気付いた。この方法を適用することにより、全てのインクチャンバの定期的な較正は原則として省かれるか、または少なくとも全く計画性なく行われることになる。また、インクチャンバ間の機械差を利用することにより、インクジェット印刷ヘッドの製造に必要な要件はあまり厳しくなくなる。本発明による方法を考案するために、生じる圧力波はチャンバ自身の音響特性および電気パルスのタイプに依存するという認識に基づいたものである。このことは、これらの音響特性間の差の影響が電気パルスの制御された調整により補償されるので、相互に区別可能な音響特性がそのまま利用されるという識見につながる。このように、チャンバ間に音響特性差があっても、各チャンバに対して基本的に同じ速度で噴射されるインク液滴をもたらす圧力波を発生させることができる。
【０００６】
本発明がさらにより大きな画像の一部を形成する画像にも適用できることは、当業者には明らかであろう。例えば、いくつかの適用に関して、本発明は、形成される完全画像のサブ画像にのみ適用されるのが適当である。例えば、３次元（３Ｄ）モデリングに関しては、３Ｄ画像の最も外側の部分を形成するサブ画像にのみ本発明を適用するのが一般的には効果的である。内側部分は可視できず、このため、この部分に関しては、画質はほとんど重要でない場合が多い。フルカラー印刷において、例えば、ブラックとマゼンタの画像のような最も目立つ色のサブ画像にのみ本発明を適用することができる。画質はイエローサブ画像ではそれほど問題とはならない。また、いずれにせよ、例えば、画像の中心または下方部分といった画像のいくつかの部分に本発明を適用できるが、この際、これらの部分は請求項で定義されたような「画像」に相当するものである。要するに、本発明を任意の画像に適用することができるが、この画像がどのように定義されようと、より大きい画像の一部である。
【０００７】
一実施形態において、使用される変換器は、インクチャンバに動作可能に接続される電気機械変換器である。この実施形態において、変換器、例えば、作動時にチャンバの急激な容積変化をもたらす圧電変換器または静電変換器が使用される。圧電変換器を使用すると、通常は、まず初めにチャンバの容積が増加するように、チャンバの「過充填」をもたらす電気パルスが印加され、その後に、チャンバは平衡容積に戻る。インクは主に非圧縮状態にあるので、チャンバの容積変化は圧力波をもたらすことになる。この圧力波は、十分な強さがあれば、結局インク液滴の噴射につながる。出願者は、電気機械変換器、特に圧電変換器を使用すれば圧力波を厳密に制御できることから、これら変換器は本発明の適用に非常に有利であることに気付いた。電気パルスを調整することにより、各インクチャンバで圧力波が得られ、これらのチャンバの相互に区別可能な音響特性があっても、この圧力波が所定のインク液滴噴射速度をもたらす。
【０００８】
さらなる実施形態において、変換器は、連続する２回のインク液滴噴射を行うための２つの連続パルス間の印加パルスの音響効果を判断するためのセンサとして使用される。この実施形態において、変換器の変形時に電気信号を生成する変換器、例えば、圧電変換器が使用される。インク内に生じた圧力波は、次に電気機械変換器を変形させることになる。次に、変換器は圧力波に対応する電気信号を生成する。生成された信号を分析することにより、チャンバ内で生じた圧力波に関する明確な情報が提供される。このようにして、連続する２回のインク液滴噴射の間で、望ましい作用から少しずれたものを即座に見つけられるように、電気パルスの結果を即座に理解することができる。例えば、さらに電気パルスを調節してチャンバ内の実際の音響特性ずれをより良く補償することにより、これらのずれは次の液敵噴射のために調整される。一般に、（例えば、米国特許第６，６８２，１６２号明細書、同第６，９２６，３８８号明細書、同第６，９１０，７５１号明細書から）、インクチャンバ内の圧力波に関する情報を得るための電気機械変換器の使用方法が知られていることに留意されたい。しかし、本発明と併せてこの情報を使用することは今まで知られておらず、示唆さえもされていない。
【０００９】
さらなる実施形態において、２つのパルスの第１のパルスが印加された後、そのパルス発生器と変換器との間の電気的接続は遮断される。この実施形態において、パルス発生器と変換器との間の電気的接続は遮断される。出願者は、パルスの「休止効果（ｒｅｓｔ−ｅｆｆｅｃｔ）」が、変形の結果として変換器により生成された電気信号に比べて、比較的大きいことに留意した。変換器により生成された電気信号のかなり正確な測定を可能にするためには、出願者は、パルス自体から発生する正味の電気信号の影響を除外することが有利であることに気付いた。例えば、機械的にハードウェアスイッチを使用して、またはハードウェアスイッチに似た効果の電気部品を使用して、パルス発生器と変換器との間の接続を切断することにより、元のパルスのどんな影響も完全に除外することができる。
【００１０】
さらに、本発明は、実質的にインクを充填された複数のインクチャンバを備え、各チャンバはノズルと、各チャンバに対応する変換器と、電気パルスを変換器に印加してインクチャンバ内に圧力波を生じさせるためのパルス発生器への動作接続部を有するインクジェットプリンタに関する。プリンタは、本発明による方法を実行させるようになされた制御器構成部を備える。そのような制御器構成部は、ＡＳＩＣなどの単一部品のハードウェアであるが、複数の部品全体に分布した装置として、または別個のハードウェアデバイスとすることも可能で、任意で部分的なまたはほぼ完全なソフトウェアの構成要素であることもできる。当業者には、制御器構成部の実際の構造が、本発明の適用を可能にするのに必須ではないことは明らかであろう。
【００１１】
本発明を、以下の実施例を参考にして、より詳細に概説する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、インクジェットプリンタを図式的に示した図である。この実施形態において、プリンタは、受像媒体２（受像基材とも呼ばれる）を支持し、その受像媒体２を４つの印刷ヘッド１０に沿って移動させるローラ１を備える。ローラ１は、矢印Ａで示されるように、軸回りに回転可能である。キャリッジ３は、各々がシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対する４つの印刷ヘッド１０を担持し、ローラ１に平行な両矢印Ｂで示される方向に往復運動することができる。このようにして、印刷ヘッド１０は、受像媒体２をスキャンすることができる。キャリッジ３はロッド４、５で案内され、適切な手段（図示せず）により駆動される。図示された実施形態において、各印刷ヘッド１０は、各々の出口開口部１４（ノズルとも呼ばれる）を有する８つのインクチャンバを備え、ローラ１の軸に垂直な仮想線を形成する。印刷装置の実用的な実施形態においては、印刷ヘッド１０１つ当たりのインクチャンバの数は、何倍も多い。各インクチャンバは、圧電変換器（図示せず）を備え、図５に関連して説明したような、関係づけられた作動回路および測定回路（図示せず）を備える。さらに、各印刷ヘッドは、作動パルス、例えばパルスの振幅や周波数を適合させるための制御ユニット（図示せず）を内蔵する。プリンタはまた中央制御器構成部１００（制御器）を備える。この実施形態において、上記制御ユニットは、この中央制御器構成部１００の一部を形成する。この構成部はさらに、プリンタが本発明による方法を実行できるようにするために必要な部品を備える。このようにして、インクチャンバ、変換器、作動回路、測定回路、制御器構成部が、ローラ１の方向にインク液滴を噴射する働きのシステムを形成する。
【００１３】
圧電変換器は対応するインクチャンバ内で圧力波を生成して、その結果、受像媒体２の方向にこのチャンバのノズルからインク液滴を噴射することができる。次に、この液滴は媒体の方向に空気中を移動する。受像媒体上に液滴を配置する正確な位置は、液滴の速度によって決まる。予め目標とする速度はわかっているので、目標位置に液滴が到達するための各変換器の作動時点を計算することができる。変換器は、中央制御ユニットを利用することにより、関係づけられた電気駆動回路（図示せず）を介して画像様に作動される。このようにして、インク液滴からなる画像を受像媒体２上に形成することができる。
【００１４】
図２は、印刷ヘッドを図式的に示した図である。図示された印刷ヘッド１０は、一列の出口開口部（ノズル）１４と多数の平行インクチャンバ１６とを画定するチャンバプレート１２を備える。図２では、インクチャンバ１６のうち１つだけが見える形にしている。出口開口部１４とインクチャンバ１６は、チャンバプレート１２の上面に溝をフライス加工することにより形成される。各出口開口部１４は関係づけられたインクチャンバ１６と連通している。インクチャンバは、ダム１８により互いに離間されている。出口開口部１４とインクチャンバ１６は、チャンバプレートのダムに固定的に接続された薄い可撓性プレート２０で上部が覆われている。多数の溝２２は、プレート２０の上面に形成され、インクチャンバ１６と平行に延在しており、リブ２４により互いに離間されている。出口開口部１４に隣接する溝２２の端部は、プレート２０の縁部から幾分オフセットされている。
【００１５】
一列の細長いフィンガ２６、２８は、各フィンガがインクチャンバ１６と平行に延在し、その底端部でリブ２４の１つに接続されるように、プレート２０の上面で形成される。フィンガは３つセットになっており、各セットは中央フィンガ２８と２つの側方フィンガ２６とからなる。各セットのフィンガは、単一部片（ｏｎｅ  ｐｉｅｃｅ）の圧電材料のブロック３０により、上部で結合されて、形成される。各フィンガ２６は、これらのチャンバ１６のうちの１つに属し、プリント信号に従ってパルスが印加される電極（図示せず）を備える。これらのフィンガ２６はアクチュエータとして働く圧電変換器であり、フィンガ２６はパルスの印加電圧に応答して垂直方向に伸縮し、それに伴ってプレート２０の対応部分が関係づけられたインクチャンバ１６の内側に曲がったり、元の位置に戻ったりする。結果として、インクチャンバ内にあるインク（例えば、水性インク、溶剤インク、ホットメルトインク）は圧縮され、インク液滴が出口開口部１４から噴射される。中央フィンガ２８は、チャンバプレートのダム１８の上に配置され、アクチュエータ２６の反力を受ける支持要素として働く。例えば、同じブロック３０に属する１つまたは両方のアクチュエータ２６が伸張した場合、これらのアクチュエータがブロック３０の上部に上向きの力を加える。この力は支持要素２８の張力により大きく補正される。支持要素２８の底端部はチャンバプレート１２にプレートのリブ２４を介して固定的に接続される。ブロック３０の上部は互いにぴったりと当接して、キャリア部材３２により覆われている。キャリア部材３２は、インクチャンバ１６と平行に延在する多数の縦バー３４と、縦バー３４の端部を相互接続する横バー３６とで形成される。
【００１６】
図３は、２つのインクチャンバの相互に区別可能な音響特性の結果として生じる噴射速度の効果を示す図である。図３のＡに、時間ｔの間に印加される電圧ステップＶからなる電気パルス５０が示されている。この場合、パルスはステップ電圧からなり、パルスの第１の部分は正（図２の印刷ヘッド１０では変換器の収縮に対応する）となり、第２の部分は負（変換器の伸張に対応する）となる。そのようなパルスが印加された（電圧が０に戻った）後、次に変換器は元の形状をとることになる。
【００１７】
このパルスが２つの異なるインクチャンバに対応する２つの異なる変換器に印加される場合、図３のＢに示したような効果が発生する可能性がある。この図では、縦軸に圧力Ｐが時間ｔの関数として示されている。第１のチャンバにパルス５０を印加すると、圧力波５５を発生させる。インク液滴が５６の時点でこの第１のチャンバから噴射されることになる。噴射液滴の速度は、最初は６．０ｍ／秒である。第２のチャンバにおいて、全く同じ電圧パルス５０が、圧力波６０を発生させることになる。インク液滴は６１の時点でこの第２のチャンバから噴射される。噴射液滴の速度は、最初は６．９ｍ／秒である。したがって、液滴間の速度差は、最速の液滴に対して１３％である。
【００１８】
したがって、両方の変換器への印加パルスは、全く同じであるが、得られる圧力波は実質的には異なる。結果として、対応するインク液滴がノズルから噴射される速度はこれらのチャンバによって異なる。これは、少なくともかなりの程度、２つのチャンバ間の音響特性差に起因すると考えられる。
【００１９】
図４は、液滴が噴射される速度が第２のチャンバの速度と基本的に同じであるように、パルスを第１のチャンバの音響特性に適合させる方法を示す図である。この実施例において、図３に関する場合のように、同じ２つのチャンバに関して検討される。この実施例において、第１のチャンバに印加されるパルス７０は多少異なる。パルス７０は、最初はより高い電圧を有し（点線はパルス７０の異なる部分を示し、残りのパルス７０に関してはパルス５０と同じである）、この結果、変換器は収縮して、このチャンバにパルス５０が印加された場合と比べて、幾分大きく伸張することになる。結果として、インクチャンバが変換器の伸張により圧縮される直前に、インクチャンバはいくらかより多くのインクで充填されることになる。第１と第２のインクチャンバ間の音響特性差を単に補償するのに、このパルスの小さな変化で十分である。パルス７０を印加した結果、第１のチャンバ内のインクに生じた圧力波により、６．８ｍ／秒の速度でこのインクチャンバからインク液滴が噴射されることになる。この速度は、電圧パルス５０が第２のインクチャンバに対応する変換器に印加される時に、第２のインクチャンバから噴射されるインク液滴の速度より２％遅い。
【００２０】
図５は、変換器をセンサとして適用することにより、インクチャンバの液滴噴射の効果を測定するのに適した回路を示すブロック図である。図５は、インクチャンバ（図示せず）に動作可能に接続された圧電変換器２６を示す。この変換器は、パルス発生器４７により通電される。電気パルスは配線４０を介して、要素４８を通って変換器２６まで送られる。圧電変換器２６は、配線４１を介して抵抗器４２とＡ／Ｄコンバータ４３に接続される。Ａ／Ｄコンバータ４３は、次にプロセッサ（図示せず）を備える制御ユニット４４に接続される。制御ユニット４４（本実施形態においては、図１に示されるような中央制御器構成部１００の一部である）は、Ｄ／Ａコンバータ４５に接続され、このＤ／Ａコンバータ４５がパルス発生器４７に信号を伝える。制御ユニットは、配線４６を介してプリンタ（図示せず）のその他の部分に接続される。
【００２１】
本発明による方法が適用される時に、以下のプロセスが生じる。まず初めに、圧電変換器２６がパルス発生器４０を介して通電される。パルスが途切れた後、部品４８がパルス発生器４０と変換器２６との間の接続を切断する。変換器２６の通電の結果、圧力波がインクチャンバ内にもたらされ、このことがインクチャンバからのインク液滴の噴射につながる。次に圧力波は圧電変換器２６の変形を引き起こすことになる。この変形の結果、変換器２６は測定抵抗器４２を介して接地へ流れる電流を発生させる。測定抵抗器４２で利用可能な電圧は、Ａ／Ｄコンバータ４３に供給され、Ａ／Ｄコンバータ４３はこの電圧をデジタル信号として制御ユニット４４に送信する。この制御ユニットは信号を分析する。このように、次のインク液滴が噴射される前でも、圧力波がチャンバに広がる間、チャンバ内の状況に関して明確な情報が得られる。言い換えれば、チャンバ内の液滴噴射ステップで生じる物理的効果に関する情報が集められる。必要に応じて、Ｄ／Ａコンバータ４５を介して信号がパルス発生器４７に送信され、チャンバの現況に次の作動パルスを適合させる。変換器２６の制御は、パルス発生器４７にアナログ形式で信号を送信するＤ／Ａコンバータ４５に信号を送信する制御ユニット４４により開始される。最後に、次のインク液滴が対応するチャンバから噴射されるように、このパルス発生器が変換器２６を作動させるのに適したパルスを変換器２６に送る。変換器２６は、配線４１を介して測定回路および制御回路（この実施形態においては、部分的に互いに重なる）を備える。
【００２２】
この実施形態において、自身の測定回路を備える変換器２６だけでなく、対応する印刷ヘッドの圧電変換器も同様の回路を有する。明瞭にするために、その他の測定回路や圧電変換器は、図５には示していない。この実施形態により、状況の変化を調整すべきか否か、そのような変化をどのように補償することができるかに関して、リアルタイムな判断が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】インクジェットプリンタを示す図である。
【図２】インクジェットプリンタヘッドを示す図である。
【図３】２つのインクチャンバの相互に区別可能な音響特性の結果として生じる噴射速度の効果を示す図である。
【図４】液滴が噴射される速度が第２のチャンバの速度と基本的に同じであるように、パルスを第１のチャンバの音響特性に適合させる方法を示す図である。
【図５】変換器をセンサとして適用することにより、インクチャンバの液滴噴射の効果を測定するのに適した回路を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2009537355.tif 000009
2009537355.tif 000010