(57)【要約】【課題】インク液滴の偏向について一定した制御ができるように、気体の流れの均一性を向上させることにより、連続インクジェット式の印刷装置の印刷品質を向上させる。【解決手段】液滴の流れ中で選択された液滴が選択的に偏向させられて印刷媒体に衝突する連続インクジェット式の印刷装置の印刷品質を向上させる方法であって、各インク液滴が実質的に同じサイズ及び速度である複数のインク液滴を供給するステップと、複数のインク液滴１０２，１０４を偏向させる気体流４３を供給するステップと、上記気体流の均一度をモニタするステップと、上記気体流のモニタされた均一度に基づいて、上記気体流の流れ特性を調整するステップと、を備えたことを特徴とする。【選択図】　図３
2004025864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴の流れ中で選択された液滴が選択的に偏向させられて印刷媒体に衝突する連続インクジェット式の印刷装置の印刷品質を向上させる方法であって、
各インク液滴が実質的に同じサイズ及び速度である複数のインク液滴を供給するステップと、
複数のインク液滴を偏向させる気体の流れを供給するステップと、
上記気体の流れの均一度をモニタするステップと、
上記気体の流れのモニタされた均一度に基づいて、上記気体の流れの流れ特性を調整するステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
連続インクジェット式の印刷装置における気体の流れの均一度をモニタする方法であって、
各インク液滴が実質的に同じサイズである複数のインク液滴を供給するステップと、
複数のインク液滴を偏向させる気体の流れを供給するステップと、
気体の流れの均一度を決定するために、上記偏向させられた複数のインク液滴の道筋をモニタするステップとを備え、
上記偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動のないことが、気体の流れが均一であることを示し、上記偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動があることが、気体の流れが不均一であることを示す、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
液滴の流れ中で選択された液滴が選択的に偏向させられて印刷媒体に衝突する、画像を印刷するための連続インクジェット式の印刷装置であって、
各インク液滴が実質的に同じサイズである複数のインク液滴を供給するのに適合したインク液滴形成機構と、
出口部を備えた液滴デフレクタであって、上記出口部を通じて供給され上記複数のインク液滴を偏向させる気体の流れを創り出すのに適合した液滴デフレクタと、
上記液滴デフレクタからの上記気体の流れの均一度をモニタするのに適合したモニタリング機構と、
上記モニタされた気体の流れの均一度に基づいて当該気体の流れの流れ特性を調整するために、上記液滴デフレクタに機能的に結合された調整機構と、
を備えたことを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、概括的には印刷装置の分野に関し、特に、インク液の流れが液滴になり、そのうちの幾つかのものが気体の流れによって選択的に偏向させられる連続流インクジェット式プリンタによってもたらされる印刷の品質向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル的に制御されるインクジェット式カラー印刷は、伝統的には、二つの技術のうちの一つによって達成される。両者は、与えられた色のインクの各々に対して、独立したインク供給源を利用することができる。インクはプリントヘッドに形成された道筋（チャンネル：ｃｈａｎｎｅｌ）を通って送給され、各チャンネルはノズルを有し、インクの液滴は、そこから選択的に排出され、例えば紙のような印刷媒体上に沈積させられる。各技術は、典型的には、印刷に使用される各色のインク毎に、別々のインク送給システムを必要とする。通常は、３つの基本的な減法混色の原色、すなわち、青緑，黄および紫紅色が用いられる。なぜなら、これらの色は、一般に、数百万の色合い又は色の組み合わせを創り出すことができるからである。
【０００３】
一般に「ドロップ・オン・デマンド（ｄｒｏｐ　ｏｎ　ｄｅｍａｎｄ）」（ＤＯＤ）インクジェット印刷と称される第１の技術は、例えば熱応動（サーマル：ｔｈｅｒｍａｌ）式アクチュエータ，圧電（ピエゾエレクトリック：ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）式アクチュエータ等の加圧アクチュエータを用いて、記録表面上に衝突させるようにインク液滴を供給する。アクチュエータの選択的な駆動が、プリントヘッドと印刷媒体との間の空間を横切り印刷媒体に衝突する飛沫インク液滴の形成と噴出とを生じせしめる。印刷画像の形成は、所望の画像を創生するのに要するインク液滴の個々の形成を制御することによって達成される。典型的には、各チャンネル内の僅かな負圧は、インクがノズルを通って不用意に散逸しないようにし、また、ノズル部分で微小な凹状のメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）を形成し、ノズルを清浄に保つことを助ける。
【０００４】
ヒート・アクチュエータ（ｈｅａｔ　ａｃｔｕａｔｏｒ）を用いる場合には、慣用的な位置に配置されたヒータがインクを加熱し、ある量のインクにガス状の泡の流れへの相変化を生じせしめ、インク液滴が噴出させられるのに十分なように内部インク圧を上昇させる。圧電式アクチュエータを用いる場合には、材料内に機械的な応力を創り出す特性を有する圧電材料に電場が適用され、インク液滴を噴出せしめる。最も一般的に生産される圧電セラミックは、鉛ジルコン酸塩チタン酸塩，バリウム・チタン酸塩，鉛チタン酸塩および鉛メタニオベート（ｍｅｔａｎｉｏｂａｔｅ）である。
【０００５】
一般に「連続流（コンティニュアス・ストリーム：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｓｔｒｅａｍ）」又は「連続（コンティニュアス：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）」インクジェット印刷と称される第２の技術は、インク液滴の連続的な流れを創り出す加圧されたインク供給源を用いる。従来の連続インクジェットプリンタは、作動流体のフィラメント（ｆｉｌａｍｅｎｔ）が個別のインク液滴になる箇所に近接して配置された静電気式の荷電装置を利用している。インク液滴は、静電気的に荷電され、大きい電位差を有する偏向電極によって適切な位置に振り向けられる。印刷することが望まれない場合には、インク液滴は、インク捕捉機構に向けて偏向され、再利用されるか又は廃却される。印刷することが望まれる場合には、インク液滴は偏向されることなく印刷媒体に衝突できる。この替わりに、偏向されないインク液滴がインク捕捉機構に収集される一方、偏向させられたインク液滴が印刷媒体に衝突できるようにしても良い、。典型的には、連続式のインクジェット印刷装置は、ドロップ・オン・デマンド装置よりも高速で、高品質の印刷画像や図形を創り出すことが可能である。
【０００６】
ハンセル（Ｈａｎｓｅｌｌ）に対し発行された米国特許第１，９４１，００１号（特許文献１）、及びスイート等（Ｓｗｅｅｔ　ｅｔ　ａｌ．）に対し発行された米国特許第３，３７３，４３７号（特許文献２）は、各々連続式インクジェットのノズル配列を開示しており、そこでは、印刷されるべきインク液滴が選択的に荷電され、記録媒体に向かって偏向させられる。この技術は、「バイナリ・ディフレクション（ｂｉｎａｒｙ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」連続インクジェット式印刷として知られている。
【０００７】
静電気式の荷電装置と偏向板を用いる従来の連続インクジェット式プリンタは、数多くの部品と、その中で作動するための大きな空間的容積を必要とする。この結果、連続式のインクジェット・プリントヘッド及びプリンタが複雑で、高電圧を要し、製造が難しく、そして制御も難しいものとなる。
【０００８】
２０００年６月２７日にクワレック等（Ｃｈｗａｌｅｋ　ｅｔ　ａｌ．）に対し発行された米国特許第６，０７９，８２１号（特許文献３）は、非対称ヒータの駆動を利用して、作動流体のフィラメントから個別のインク液滴を創り出し、それらインク液滴を偏向させる、連続インクジェット式のプリンタを開示している。プリントヘッドは、加圧されたインク源と、プリンテッドインク（ｐｒｉｎｔｅｄ　ｉｎｋ）液滴および非プリンテッドインク（ｎｏｎ−ｐｒｉｎｔｅｄ　ｉｎｋ）液滴を形成するように作動し得る非対称ヒータとを有している。プリンテッドインク液滴は、最終的に受容媒体に突き当たるプリンテッドインク液滴通路に沿って流れ、一方、非プリンテッドインク液滴は、最終的にキャッチャ（ｃａｔｃｈｅｒ）表面に突き当たる非プリンテッドインク液滴通路に沿って流れる。非プリンテッドインク液滴は、再利用されるか、若しくは、キャッチャに形成されたインク除去チャンネルを通して処分される。
【０００９】
ロバートソン（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ）に対し発行された米国特許第３，７０９，４３２号（特許文献４）は、変換器（トランスジューサ：ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の使用により、インクのフィラメント（ｆｉｌａｍｅｎｔ）を刺激して均等に間隔をあけたインク液滴に分散させるための、方法および装置を開示している。インク液滴になる前のフィラメントの長さは、トランスジューサに供給される刺激エネルギを制御することによって調整され、高い振幅の刺激は短いフィラメントをもたらし、低い振幅は長いフィラメントをもたらす。長短フィラメントの端末への中間のポイントで、流体の通路を横切って空気の流れが創り出される。この空気流は、インク液滴自体の軌跡に影響を及ぼすよりも、むしろインク液滴になる前のフィラメントの軌跡により大きな影響を及ぼす。フィラメントの長さを制御することにより、インク液滴の軌跡が制御可能で、一つの通路から他の通路に切り換えられることができる。幾つかのインク液滴はキャッチャに振り向けられるかも知れないが、他のインク液滴は印刷媒体に適用される。このタイプのプリントヘッドは、空気流の均一性に対して敏感であり、従って、あまり堅実でない印刷品質をもたらす可能性がある。
【００１０】
テイラー（Ｔａｙｌｏｒ）に対し発行された米国特許第４，１９０，８４４号（特許文献５）は、プリントヘッドが個別のインク液滴になる作動流体のフィラメントを供給する連続インクジェット式のプリンタを開示している。インク液滴は、第１の空気式のデフレクタ，第２の空気式のデフレクタ、若しくはその両方により、選択的に偏向させられる。第１の空気式デフレクタは、中央制御ユニットから受信する２つの識別電気信号の１つによって、ノズルを開くか閉じるかするダイアフラムを有するオン／オフつまり開／閉タイプのものである。これは、インク液滴がプリンテッドであるか若しくは非プリンテッドであるかを決定付ける。第２の空気式デフレクタは、中央制御ユニットから受信する可変電気信号により、ノズルが開いている量を変化させるダイアフラムを有する連続タイプのものである。これは、文字が１文字ずつ印刷され得るように、プリンテッドインク液滴を変動させる。第１の空気式デフレクタだけが用いられた場合には、文字は１行ずつ生成される。あいにく、そのような印刷方法は、プリントヘッド内で各ノズル毎に別々の空気式デフレクタを必要とする。そのようなデフレクタは動作が比較的遅いので、現在の市販のインクジェットシステムに比して、印刷速度が遅い。
【００１１】
ラーマーズ等（Ｌａｍｍｅｒｓ　ｅｔ　ａｌ．）に対し発行された米国特許第４，２９２，６４０号（特許文献６）は、吸引（アスピレイテッド：ａｓｐｉｒａｔｅｄ）式の連続インクジェットプリンタにおいて、層流エアの流量（フローレート：ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ）を調整するために、閉ループのサーボ機構を用いることを開示している。この装置では、空気の流れは液滴の流れに関してコーリニア（ｃｏ−ｌｉｎｅｒ）であり、液滴速度に応答した制御信号を与えるために、飛行時間型検知（タイムオブフライト・センシング：ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ　ｓｅｎｓｉｎｇ）が用いられる。空気の流れは、一定した液滴偏向角度をもたらす機能、つまり空気流の均一性をもたらす機能はない。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第１，９４１，００１号
【特許文献２】
米国特許第３，３７３，４３７号
【特許文献３】
米国特許第６，０７９，８２１号
【特許文献４】
米国特許第３，７０９，４３２号
【特許文献５】
米国特許第４，１９０，８４４号
【特許文献６】
米国特許第４，２９２，６４０号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の点に関して、連続インクジェット式のプリントヘッドにおいて液滴を偏向させるために用いられる定常的な空気の流れ（空気流）は、プリントヘッド内の全ての噴出流に対して均一に供給されなければならない。そうでなければ、不均一な空気流は、何時でも液滴の不適切な偏向を生じさせ、液滴に印刷媒体上での印刷位置を変動させ、それにより、印刷品質の低下をもたらす。
【００１４】
従って、本発明の基本的な利点は、インク液滴の偏向について一定した制御ができるように、気体の流れ（以下、適宜「気体流」と称する。）の均一性を向上させることにより、連続インクジェット式のプリントヘッドからの印刷品質を向上させることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の及び他の利点は、液滴の流れ中で選択された液滴が選択的に偏向させられて印刷媒体に衝突する連続インクジェット式の印刷装置の印刷品質を向上させる方法であって、複数のインク液滴の流れを供給するステップと、上記複数のインク液滴を偏向させる気体流を供給するステップと、上記気体流の均一度を監視（モニタ：ｍｏｎｉｔｏｒ）するステップと、上記気体流のモニタされた均一度に基づいて上記気体流の流れ特性を調整するステップとを有する方法により、本発明の１つの実施態様に従って達成される。
【００１６】
上記気体流の流れ特性を調整するステップは様々の方法で達成し得るが、ここに示された発明の実施態様では、気体流の流れ特性を調整するステップは、気体流の流量を増減させることによって達成される。本発明の１つの実施態様では、液滴の流れに対する気体流の少なくとも１つの流量は、気体の出口部の流路面積を変化させることで調整される。今一つの実施態様では、気体流の流れ特性を調整するステップは、気体流に対向するように音波を創り出すことによって達成される。更に他の実施態様では、気体流の流れ特性を調整するステップは、気体流の少なくとも１つの流量および出口部の流路面積を調整可能に変化させる調整機構を駆動することによって達成され、一方、他の実施態様では、気体流の流れ特性を調整するステップは、上記出口部を精密加工することによって達成される。
【００１７】
本発明の様々な実施態様によれば、気体流の均一度をモニタステップは、熱線（ホット・ワイヤ：ｈｏｔ−ｗｉｒｅ）センサにより、或いは偏向させられた複数のインク液滴の道筋をモニタすることにより達成される。この場合、かかる実施態様では、偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動のないことは気体流が均一であることを示唆し、偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動があることは気体流が不均一であることを示唆する。偏向させられた複数のインク液滴の道筋は、気体流を横切るようにしてレーザビーム（ｌａｓｅｒ　ｂｅａｍ）を供給し、このレーザビームに関して複数の液滴の道筋をモニタすることにより、モニタすることができる。その代わりに又はそれに加えて、偏向させられた複数のインク液滴の道筋をモニタするステップは、偏向させられた複数のインク液滴を印刷媒体に衝突させ、この印刷媒体上での複数のインク液滴の位置を比較することを含み得る。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、画像を印刷するために、液滴の流れ中で選択された液滴が選択的に偏向させられて印刷媒体に衝突する連続インクジェット式の印刷装置が提供され、当該印刷装置は、各インク液滴が実質的に同じサイズである複数のインク液滴を供給するのに適合したインク液滴形成機構と、出口部を備えた液滴デフレクタであって上記出口部を通じて供給され上記複数のインク液滴を偏向させる気体の流れを創り出すのに適合した液滴デフレクタと、上記液滴デフレクタからの上記気体の流れの均一度をモニタするのに適合したモニタリング機構と、上記モニタされた気体の流れの均一度に基づいて当該気体の流れの流れ特性を調整するために上記液滴デフレクタに機能的に結合された調整機構と、を備えている。
【００１９】
印刷装置のある１つの実施態様では、調整機構は、液滴デフレクタによって創り出された気体流の流量及び／又は出口部の流路面積を変化させる。この場合、調整機構は、気体流の流量を増大または減少させることができる。その代わりに、調整機構は、気体流に対向するように音波を発生させても良い。更に他の実施態様では、調整機構は、液滴デフレクタによって創り出される気体流の流量、または出口部の流路面積を変化させるために、引き込み位置と伸長位置との間で移動可能なバッフル（ｂａｆｆｌｅ）を有しており、該バッフルはアクチュエータによって駆動される。
【００２０】
本発明の他の実施態様によれば、印刷装置のモニタリング機構は、熱線センサを有していても良い。今一つの実施態様では、モニタリング機構は、偏向させられた複数のインク液滴の道筋をモニタするのに適合しており、偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動のないことは気体流が均一であることを示唆し、偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動があることは気体流が不均一であることを示唆する。他の実施態様では、モニタリング機構は、気体流を横切るようにしてレーザビームを供給するレーザ装置を有し、このレーザビームに関して複数の液滴の道筋をモニタできるようにする。
【００２１】
本発明のその他の特徴および利点は、以下に述べる本発明の好ましい実施態様の説明および添付図面により、明らかになるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の好適な実施形態に係るプリントヘッド機構を示している。機構１００は、プリントヘッド２と、少なくとも１つのインク供給源と、コントローラ１０とを有している。機構１００は模式的に描かれ、また、明瞭化の目的のために、一定の比率で縮尺したものではないが、当業者であれば、特定のサイズおよび要素の相互の連結を容易に決定することができるであろう。プリントヘッド２は、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）製造技術や超小型電子機械構造（ＭＥＭＳ）製造技術のような既知の半導体製造技術を用いて、例えばシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）のような半導体材料で、或いは、あらゆる既知の又は将来の製造技術を用いて、またサーマルアクチュエータを組み込んで、あらゆる材料で形成することができる。
【００２３】
複数のノズル５がプリントヘッド２内に形成され、やはりプリントヘッド２内に形成されたインク通路（不図示）を介してインク供給源２０と連通している。カラー印刷の場合には、各インク供給源２０が異なる色のインクを収容することができる。３色またはそれ以上の多色のインク色を用いるカラー印刷を提供するために、あらゆる数のインク供給源２０及び対応するノズル５を用いることができる。更に、単一のインク供給源２０を用いて、白黒または単色印刷を行うことができる。勿論、ノズル５間の間隔は、所望の解像度を産み出すために、特定の用途に従って調節することができる。
【００２４】
ヒータ４が、対応するノズル５を取り巻くようにして、プリントヘッド２に配置されている。各ヒータ４は、対応するノズル５のエッジ部（ｅｄｇｅ）から半径方向に離間して配設されても良いが、好ましくは、対応するノズル５のエッジ部に近接して同軸状に配設される。ある好ましい実施形態では、ヒータ４は、実質的に円形つまりリング状に形成される。しかしながら、上記ヒータ４は、部分的なリング形，四角形、或いは適切な形状であれば如何なる形状に形成しても良い。ヒータ４は、導体８を介してパッド（ｐａｄ）６に電気的に接続された電気抵抗加熱素子、或いは他のあらゆる種類の加熱素子を備えることができる。
【００２５】
上記導体８及びパッド６は、プリントヘッド２上に少なくとも部分的に形成されるか又は配置され、コントローラ１０とヒータ４の間の電気的な接続を与える。この替わりに、コントローラ１０とヒータ４の間の電気的な接続を、公知の如何なる方法で達成するようにしても良い。コントローラ１０は、以下に説明するように、ヒータ４や機構１００の他の部品を制御する操作が可能な、ロジックコントローラ又はプログラマブル・マイクロプロセッサなどであっても良い。
【００２６】
図２は、コントローラ１０によってヒータ４の１つに付与される作動（アクチベーション：ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）信号周波数の一例を、時間に対する信号の振幅として描いて示すとともに、結果として生じる個別的なインク液滴１０２及び１０４を示している。例えばパルス間隔（パルス間の時間間隔）ｔ２でもたらされる周波数のような高周波のヒータ４の作動は小さい体積（ボリューム：ｖｏｌｕｍｅ）の液滴１０２をもたらし、例えばパルス間隔ｔ１でもたらされる周波数のような低周波のヒータ４の作動は大きいボリュームの液滴１０４をもたらす。ヒータ４の作動は、必要とされるインクの色、プリントヘッド２０の印刷媒体Ｐに対する挙動および印刷されるべき画像に基づいて、個々に制御することができる。ヒータ４の中間的な範囲の作動周波数が中間的な大きさ（ボリューム）の液滴をもたらすことを含めて、複数のボリュームを有した複数の液滴が創り出され得る。大きな体積（大ボリューム）のインク液滴１０４及び小さな体積（小ボリューム）のインク液滴１０２への以下の言及は、例示の目的に過ぎず、如何なる様式であれ限定されるように解釈されるべきものではない。
【００２７】
図３（ａ）は、好ましい実施態様のインクジェット式の印刷装置を示している。大ボリュームのインク液滴１０４および小ボリュームのインク液滴１０２は、噴出経路Ｘに沿ったプリントヘッド２からの流れに噴出させられる。尚、プリントヘッド２は概略図で描かれている。このように、複数のノズル５を有する図１に示されたプリントヘッド２が、噴出経路Ｘに沿ってノズル５から流れにインク液滴が噴出させられるように、図３内に持ち来して設けられている。液滴デフレクタ４０は、インク液滴１０２及び１０４が経路Ｘに沿って移動するときに、当該インク液滴１０２及び１０４に力を及ぼす。この場合、液滴デフレクタ４０もプレナム４４を備えた概略図で示されており、液滴デフレクタ４０によって付与された力がプリントヘッド２の複数のノズル５によってもたらされた液滴の流れに作用するように、図３内に持ち来たして設けられている。液滴デフレクタ４０で与えられた力は、複数のノズル５によってもたらされた液滴の流れに対する経路Ｘに沿ったインク液滴１０２及び１０４と相互に作用し、当該インク液滴１０２及び１０４に偏向を生じせしめる。インク液滴１０２及び１０４が異なる体積（ボリューム：ｖｏｌｕｍｅ）および質量（マス：ｍａｓｓ）を有しているので、上記の力は、小さい液滴１０２を大きい液滴１０４から分離させ、小さい液滴１０２は、偏向経路に沿って上記経路Ｘから逸脱し、ガター（ｇｕｔｔｅｒ）１４によって捕捉されインク回収コンジット３０（ｃｏｎｄｕｉｔ）に向かう。一方、大きな液滴１０４は上記の力では僅かな影響を受けるだけである。力の影響は大きな液滴１０４に対しては比較的小さく、従って、大きな液滴１０４は、実質的に経路Ｘに沿っての移動を続け、その結果、連続し印刷媒体Ｐ上に衝突する。その代わりに、図３（ｂ）を参照して以下に議論するように、大きな液滴１０４は、僅かに偏向し経路Ｋに沿った移動を始めることができる。
【００２８】
液滴デフレクタ４０は、気体の流れ（気体流）の形で力を及ぼす加圧気体供給源４２を備えることができる。気体供給源４２は、周囲エアを動かすためのファン（ｆａｎ）、或いは如何なる他の加圧気体の供給源であっても良い。プレナム４４は、気体供給源４２に結合されて、所望の態様で気体の流れを指向させる。プレナム４４の出口端部は、経路Ｘの近傍に位置している。インク回収コンジット３０は、印刷されない（非プリンテッド：ｎｏｎ−ｐｒｉｎｔｅｄ）インク液滴、すなわち偏向されたインク液滴を、その後の使用のために回収し易いように、実質的にプレナム４４に対向して配置されている。勿論、各インク色に対して、別々の液滴偏向機構およびインク回収コンジットを設けることができる。
【００２９】
作動時には、印刷媒体Ｐが公知の方法で経路Ｘを横切る方向に移送される。この印刷媒体Ｐの移送は、コントローラ１０を用いて、公知の方法でプリントヘッド２の作動と調整される。加圧されたインクがノズル５を通じて噴出させられ、インクのフィラメントが創り出される。ヒータ４が様々の周波数で選択的に駆動され、上述のように、フィラメントを個別的なインク液滴１０２及び１０４となるように分散させる。
【００３０】
液滴デフレクタ４０は、印刷期間中作動させられる。プレナム４４の出口部に存在する気体がインク液滴の流れと相互に作用し、個々のインク液滴は、各液滴の速度および質量の如何によって分離する。従って、大ボリュームの液滴１０４は印刷媒体Ｐに衝突することを許容し、一方、小ボリュームの液滴１０２は、前述のように、キャッチャ又はガータ１４に向かって偏向させられて回収コンジット３０内に集められるように、気体供給源が調整され得る。ヒータ４は、種々の色のインクが所望の画像を形成すべく印刷媒体Ｐ上に衝突させられるように、調整された方法で制御されることができる。その代わりに、偏向させられた液滴が媒体Ｐに衝突することができ、非偏向液滴が回収され得る。
【００３１】
図３（ｂ）を参照すれば、プリントヘッド２は、液滴ボリュームに応じて液滴を印刷経路または非印刷経路に分離させる液滴デフレクタ４０と、機能的に作用するように組み合されている。プリントヘッド２のノズル５を通してインクが噴射され、軸Ｘに沿ってプリントヘッド２に対し実質的に垂直に移動する作動流体５５のフィラメントを創り出す。作動流体５５のフィラメントが損なわれずにそのままである物理的な領域が、符号ｒ１で示されている。ヒータ４（インク液滴形成機構２１）が画像データに応じて様々の周波数で選択的に駆動され、作動流体５５を個別的なインク液滴１０２，１０４に分散せしめる。この領域は符号ｒ２で示されている。領域ｒ２に続いて、領域ｒ３で、液滴デフレクタ４０が位置するプリントヘッド２からの距離で、液滴１０２，１０４が、小さい液滴１０２と大きい液滴１０４の実質的に２つの大きさクラスになるように、液滴形成が完了される。液滴デフレクタ４０は、軸Ｘに対し実質的に垂直に連続的に作用する気体の流れによって付与される力４３を有している。この力４３は、距離ｒ３よりも小さいか若しくは等しい距離Ｌにわたって作用する。大きい液滴１０４は、小ボリュームの液滴１０２よりも大きい質量を有し、より大きい運動量を有している。気体の力４３がインク液滴１０２，１０４の流れと相互に作用するとき、個々のインク液滴は各々の体積および質量の如何によって分離する。それに応じて、小液滴の経路Ｓが大液滴の経路Ｋから十分な差異Ｄを有し、大液滴は印刷媒体Ｐへの衝突が許容される一方、小さい液滴はキャッチャ１４に捕捉されるように、気体の流量（フローレート：ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ）が調整可能である。小さい液滴のキャッチャ１４による捕捉は、キャッチャ１４を経路Ｓに位置させることによって達成することができる。この代わりとしては、小さい液滴１０２が印刷媒体Ｐへの衝突が許容される一方、大きい液滴１０４がキャッチャ１４で収集される。このことは、キャッチャ１４を経路Ｋに（或いは、大きい液滴１０４の偏向量の如何によっては経路Ｘに）位置させることによって達成することができる。
【００３２】
大きい液滴１０４と小さい液滴１０２との間の分離量Ｄは、それらの相対的な大きさ（サイズ）だけでなく、力４３を産み出す気体流の速度，密度および粘度；大液滴１０４及び小液滴１０２の速度および密度；更には、大液滴１０４及び小液滴１０２が気体流４３と相互に作用する相互作用距離（図３においてＬで示されている）に依存する。
【００３３】
大ボリュームの液滴１０４及び小ボリュームの液滴１０２は、適切なものであれば如何なる相対的な大きさであっても良い。しかしながら、液滴のサイズは、基本的には、ノズル５を介してのインクの流量とヒータ４の周波数とによって定まるものである。上記流量は、基本的には、例えばノズルの径および長さのようなノズルの幾何学的な特性、インクに加えられる圧力、及び、例えばインクの粘度，密度および表面張力のようなインクの流体特性によって定まるものである。典型的な液滴サイズは、例えば１〜１０，０００ピコリットル（ｐｉｃｏｌｉｔｅｒ）である。
【００３４】
広範な液滴サイズが可能であるが、直径９ミクロン（ｍｉｃｒｏｎ）のノズルに対して典型的なインクの流量では、大ボリュームの液滴１０４は、パルシング（ｐｕｌｓｉｎｇ）ヒータ４によって約１０ｋＨｚの繰り返し速度で形成されることができ、それにより、直径が約６０ミクロンの液滴が創り出される。小ボリュームの液滴１０２は、サイクリング（ｃｙｃｌｉｎｇ）ヒータ４によって約１５０ｋＨｚの周波数で形成されることができ、直径が約２５ミクロンの液滴を創り出す。これらの液滴は、典型的には、１４ｍ／ｓの初期速度で移動する。上記の液滴の速度およびサイズであっても、使用される気体の物理的な特性、気体の速度および気体が液滴１０２及び１０４と相互に作用する距離の如何によって、大ボリュームの液滴１０４と小ボリュームの液滴１０２の間の偏向後の分離距離について広い範囲が可能である。例えば、気体として空気（エア：ａｉｒ）を用いるときには、典型的なエア速度は、これに限定されるものではないが、例えば１から１０ｍ／ｓであり、相互作用距離は、これに限定されるものではないが、例えば０．１から１０ｍｍである。空気，窒素等を含めて、異なる密度および粘度を有する気体が、偏向用に使用可能である。
【００３５】
上記の結果として、複数のノズル５からのインク液滴の適切な分離および変位は、従って、印刷媒体Ｐ上への印刷品質は、気体供給源４２によってプレナム４４から供給される気体の、気体流の均一性を含めて、流れ特性に大きく依存する。例えば、気体の流れの僅かな不均一が、回収コンジット３０に向かうはずの液滴が実際には印刷媒体Ｐ上に衝突するように、１つ又はそれ以上のノズル５からのインク液滴を不適切に偏向させるかもしれない。この代わりに、或いはこれに加えて、気体の流れの僅かな不均一が、印刷媒体Ｐ上に衝突するはずの液滴を回収コンジット３０に向かって不適切に進路をそらせるように、１つ又はそれ以上のノズル５からのインク液滴を不適切に偏向させるかもしれない。更に、気体の流れの僅かな不均一が、１つ又はそれ以上のノズル５からのインク液滴を不適切に偏向させる結果、印刷媒体Ｐ上に衝突する液滴が適切に位置しないかもしれない。
【００３６】
均一な気体の流れを供給し維持することの重要性は、図３に示された種々の要素の拡大斜視図を示す図４に、より見易く表れている。プリントヘッド２，ヒータ４及び複数のノズル５を有するインク液滴形成機構を含む連続インクジェット式の印刷装置１００は、初期にはノズル５の各々からの複数のインク液滴の流れを供給するように作動し、大きい液滴１０４であろうと小さい液滴１０２であろうといずれにせよ各インク液滴は実質的に同じサイズであり、液滴は液滴デフレクタ４０によって同じ量だけ偏向させられるはずである。プレナム４４上に出口部４５を備えた液滴デフレクタ４０は、出口４５を介して供給され複数のインク液滴を偏向させる気体流Ｆを創り出すように作動する。もし、気体流Ｆが均一なものでなければ、何れか１つ又はそれ以上のインク液滴の流れは、上述のようにして不適切に進路がそらされるかもしれず、その結果、印刷品質の低下を招くことであろう。従って、本発明によれば、連続インクジェット式の印刷装置１００は、液滴デフレクタ４０のプレナム４４からの気体流Ｆの均一性を監視（モニタ：ｍｏｎｉｔｏｒ）するのに適合した監視（モニタリング：ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）機構と、以下に述べるように、モニタされた均一度に基づいて流れ特性を調整する調整機構をも備えている。
【００３７】
本実施形態の印刷装置１００のモニタリング機構は、図３に示されるように、センサ１２を有しており、該センサは熱線（ホットワイヤ：ｈｏｔ−ｗｉｒｅ）であっても良く、プレナム４４の出口部４５の僅かに下方で、プレナム４４からの気体の流れと干渉することのない位置に設けられている。センサ１２は、気体流Ｆを感知しモニタし、測定された流れ特性を示す信号をコントローラ１０に送信する。賢察されるように、上記流れ特性は、好ましくは、プレナム４４の出口部４５を横切る気体流Ｆの流量で、気体の流れの均一度を示すものである。この場合、気体の流れの均一性のモニタ精度を高めるために、図に示された単一のセンサの代わりに、複数のセンサの列（不図示）を設けても良い。
【００３８】
図説された実施態様である図３及び４に示された印刷装置１００では、調整機構は、プレナム４４の出口部４５に配置された一対のバッフル（ｂａｆｆｌｅ）４６である。図４に明瞭に示されるように、これらバッフル４６は、出口部４５の流れ領域を変化させるために、矢印Ａで示唆されるように可動であり、それにより、気体流Ｆを一定値に維持せしめることができる。この場合、バッフル４６は、出口部４５の流路面積が最大となる引き込み位置と、出口部４５の流路面積が最小となる伸長位置との間で可動である。このバッフル４６の調整能力は、当該バッフル４６に結合された１つ若しくはそれ以上のアクチュエータ（不図示）によって達成され得るものである。この点に関して、バッフル４６を調整するための１つ若しくはそれ以上のアクチュエータは、圧電タイプのアクチュエータ，ＭＥＭＳアクチュエータ，電磁ソレノイド、或いは他の如何なるタイプのアクチュエータであっても良い。
【００３９】
上記バッフル４６は、バッフル４６を操作するために１つ若しくはそれ以上のアクチュエータに接続されたコントローラ１０によって、フィードバック制御することができる。この点に関して、上記コントローラは、センサ１２から信号を受け取るための、また、その信号に基づいて調整値を決定するための、ロジック（ｌｏｇｉｃ）を包含し得る。例えば、上記ロジックは、調整機構用のアクチュエータが気体流Ｆの均一度を向上させるべく作動させられるように、各信号値に対応した調整値またはかかる値についての各々の範囲を有するルックアップ・テーブル（ｌｏｏｋｕｐ　ｔａｂｌｅ）によって決定することができ、ルックアップ・テーブル，線形または非線形の数学式等として保存されることができる。コントローラ１０は、気体流Ｆの均一度を示す信号を精確に受信し処理するために、ロジック部１１内に、例えば、時間基準の（タイムベースド：ｔｉｍｅ　ｂａｓｅｄ）フィルタやアベレージング・アルゴリズム（ａｖｅｒａｇｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）のような、ロジックを備えることができる。従って、本発明によれば、上述のようにして、モニタされた均一度に基づいて気体流Ｆの流れ特性を調整することができ、その結果、気体流Ｆの均一性の向上をもたらすことができる。
【００４０】
尚、本発明の上述の実施態様は単に一例にしか過ぎず、他の実施態様、特に、モニタリング機構及び調整機構についての他の実施態様が、追加的な例として以下に説明される。しかしながら、本発明がそれらに限定されるべきものではないことが、理解されるべきである。
【００４１】
本発明の他の実施態様では、モニタリング機構は、偏向させられた複数のインク液滴の道筋をモニタするのに適合し得る。このような道筋をモニタすることは、複数のノズル５の各々によって供給されるインク液滴が実質的に同じ速度とボリュームを有していれば、プレナム４４の出口部４５を横切る気体流Ｆの均一性について精確な表示をもたらす。空気の流れＦの１つの領域または区域が他の区域に対し相対的に変化すれば、複数のノズル５の１つ若しくはそれ以上からのインク液滴は、他のノズルからのインク液滴よりも異なる道筋に沿って偏向させられることになる。複数のノズル５によって供給され偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動が存在することは、気体流Ｆがプレナム４４の出口部４５を横切って均一ではないことを示している。逆に、複数のノズル５によって供給され偏向させられた複数のインク液滴の道筋に変動がないことは、気体流Ｆがプレナム４４の出口部４５を横切って均一であることを示している。
【００４２】
複数のノズル５によって供給された複数のインク液滴の道筋についての上述のモニタリングは、種々の方法で達成できる。図５はレーザ装置（不図示）が用いられた他の実施形態を示しており、上記レーザ装置は、プレナム４４の開口４５に沿って与えられるレーザビーム５６（紙面内に伸長して示されている）を供給する。尚、本発明の様々な実施形態の共通の要素については、明瞭化の目的で、同一の符号を用いて符号が付されている。図５は、小さいインク液滴が気体流Ｆを通過するときの当該インク液滴の偏向状態を示している。レーザビーム５６の位置はいずれにせよ気体流Ｆによって影響されないため、複数のノズル５の各々によって供給される小さいインク液滴の道筋は、レーザビーム５６に対し相対的に定めることができる。上記道筋が同じでない場合には、気体流Ｆは不均一であると認められ、気体流Ｆの均一度を向上させるために、調整機構が作動させられる。勿論、大きいインク液滴の道筋もモニタされるが、サイズとボリュームが大きいために、小さいインク液滴よりも偏向は小さいであろう。
【００４３】
その代わりに、複数のノズル５によって供給されるインク液滴の道筋のモニタリングは、ノズル５によって供給されるインク液滴が、気体流Ｆを通過した後に印刷媒体Ｐに実際に衝突できるようにし、インク液滴の衝突位置を観察することによっても達成され得る。このことも、気体流Ｆの均一度を示すものである。というのは、気体流Ｆが不均一性であれば、複数のノズル５からの１つ若しくはそれ以上のインク液滴が、印刷媒体Ｐ上に衝突した他のインク液滴に対する相対的な配列から外れて印刷媒体Ｐ上に衝突するからである。繰り返して言えば、気体流Ｆが不均一であると認められた場合には、気体流Ｆの均一度を向上させるために、調整機構が作動させられる。
【００４４】
更に、本発明の他の実施形態では、調整機構が、液滴デフレクタ４０の気体供給源４２によって創り出された気体流Ｆの流れ特性を様々の方法で変化させるのにも適合することができる。この場合、均一度の初期的な測定に従って出口部４５の表面を精密加工するだけで調整が行われ、このことが、気体流Ｆの均一度を対応して変える。この精密加工は、好ましくは、比較的滑らかな出口表面をもたらすレーザ加工によって達成される。例えば、気体の流れが必要よりも少ない領域では、出口部４５からより多くの材料が除去され、それにより、出口部の幅を大きくする。加工による気体流Ｆのかかる調整は、印刷装置１００の初期的な製造の間は適切で経済的であるかもしれないが、この調整方法は、印刷装置１００の購入者によって容易には使用できないので、好ましくはない。従って、調整機構がバッフル４６を有する前述の実施形態が、より好ましい。勿論、この場合、バッフル４６自体は、印刷装置１００の製造中に、滑らかな出口表面を付与するように加工され得る。
【００４５】
他の実施形態では、出口部４５の流路面積の調整と一緒に又はその代わりに、気体流Ｆの流量を増大または減少させるのに適合している。このことは、図６に示すように、通過する気体の流れを選択的に制限するために、プレナム４４に配置された１つ若しくはそれ以上のバッフル４６’を設けることによって達成されすることができる。バッフル４６’はアクチュエータ４８によって駆動することができる。このアクチュエータとしては、前述のように、圧電タイプのアクチュエータ，ＭＥＭｓアクチュエータ，電磁ソレノイド、或いは他の如何なるタイプのアクチュエータであっても良い。例えば、バッフル４６’は、プレナム４４の横断面積を減少させプレナム４４を通過する気体の流量を低減するために、破線で示される引き込み位置から、実線で示される伸長位置まで移動させられることができる。バッフル４６’は、互いに独立して又は協同して作動させられ得る。バッフル４６’は、また、適切な位置であれば如何なる位置にも配置することができる。このことは、本発明に係る印刷装置１００がプレナム４４からの気体流Ｆの均一度を向上できるようにする。勿論、他の実施形態では、プレナム４４の代わりに又はプレナム４４に加えて、気体供給源４２が制御され得る。しかしながら、気体供給源４２の精密な制御はコスト高になりがちで、プレナム４４のように容易に制御可能ではない。
【００４６】
図７は更に他の代わりの調整機構を示しており、そこでは、プレナム４４からの気体流Ｆと干渉するために音波が創り出される。プレナム４４の出口部からの気体流Ｆに対向する音波を選択的に創り出し、従って、気体の流れの速度を選択的に制限することにより気体流Ｆの均一度に影響を及ぼすために、スピーカ６４がウェイブ（ｗａｖｅ）発生器６２に連結されている。ウェイブ発生器６２は、前述のモニタリング機構によってモニタされた気体流Ｆの均一度に応答して、コントローラ１０によって制御可能である。
【００４７】
尚、この場合においても、図示された実施態様の上記議論は、本発明の例を示すに過ぎないもので、本発明はそれらに限定されるべきものではない。この点に関して、他の実施形態では、液滴デフレクタ４０は、如何なる形状でも良く、如何なる数の適切なプレナム，コンジット，ブロワー，ファン等を備えることができる。更に、液滴デフレクタ４０は、正圧源，負圧源、若しくはその両方を備えることができ、また、圧力勾配を、つまり気体の流れを創り出すものであれば、如何なる要素をも備えることができる。回収コンジット３０は、偏向させられた液滴を捕捉するために如何なる形態でも良く、また、もし必要であれば、換気されても良い。気体供給源４２は、気体圧力容器または発生器，ファン，タービン，ブロワー，静電気式エア駆動装置等を含めて、適切なものであれば、如何なる供給源であっても良い。バッフル４６は、如何なるサイズ，形状または形態であっても良く、また、実際、調整機構は、オリフィス，テンプレート等であっても良い。
【００４８】
印刷媒体Ｐは、如何なるタイプのものでも良く、また、如何なる形態のものであっても良い。例えば、巻き取り紙（ウェブ：ｗｅｂ）の形態あるいはシート（ｓｈｅｅｔ）の形態であっても良い。更に、印刷媒体Ｐは、紙，ビニール（ｖｉｎｙｌ），布，その他繊維質の材料などを含めて、広範囲な種類の材料で構成することができる。プリントヘッドを印刷媒体に対して移動させるために、例えば、従来のラスタースキャン（ｒａｓｔｅｒ　ｓｃａｎ）機構など、如何なる機構をも用いることができる。
【００４９】
上述の議論から容易に理解されるように、本発明は、また、連続インクジェット式の印刷装置の印刷品質を向上させる新規な方法を提供するものであり、そこでは、流れの中の選択された液滴が選択的に偏向させられて印刷媒体に衝突する。本発明に係る方法は、図８のフローダイアグラム２００に、より明瞭に説明されている。図から良く分かるように、この方法は、複数のインク液滴で成る流れが供給されるステップ２０２を有し、そこでは、各液滴は小さい液滴であろうと大きい液滴であろうと何れにしても実質的に同じサイズである。ステップ２０４で、上記複数のインク液滴を偏向させる気体流が供給される。上記気体流の均一性がステップ２０６でモニタされ、このステップ２０６での気体流のモニタされた均一度に基づいて、ステップ２０８で気体流の流れ特性が調整される。
【００５０】
フローダイアグラム２００に示された様々のステップが、前述の図１から７に関して説明された印刷装置を用いて達成され得ることは明白である。この点に関して、気体流は、液滴デフレクタによって創り出されることができる。ステップ２０６の気体流の均一性のモニタリングは、熱線（ホット・ワイヤ：ｈｏｔ−ｗｉｒｅ）センサにより、或いは、例えば、レーザビームを用いることにより、若しくは部分的に偏向させられた複数のインク液滴を印刷媒体に衝突させることにより、前述の方法で、偏向させられた複数のインク液滴の道筋をモニタすることによって達成することができる。更に、例えばバッフルを操作することで、流量または出口部の流路面積を変化させることにより、ステップ２０８で気体の流れを調整することができる。他の実施形態では、音波を創り出すことにより、又はその代わりに、出口部を精密加工することにより、気体流の流れ特性が調整される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る印刷装置を模式的に示す説明図である。
【図２】ヒータの作動周波数およびその結果得られるインク液滴の一例を示す線図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はインク液滴の道筋を示す本発明の実施の形態に係る印刷装置の模式的な側面図である。
【図４】モニタリング機構と調整機構とを含む本発明の実施の形態に係るプリントヘッド及びデフレクタシステムの斜視図である。
【図５】レーザ装置を備えたモニタリング気候を有する他の実施の形態に係る印刷装置を模式的に示す説明図である。
【図６】他の実施の形態に係るプレナムの部分断面説明図である。
【図７】調整機構の他の実施形態を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る連続インクジェット式印刷装置の印刷品質の改善方法を示すフローダイアグラムである。
【符号の説明】
２…プリントヘッド
４…ヒータ
５…ノズル
７…液滴形成機構
１０…コントローラ
１１…論理部
１２…センサ
２０…インク供給源
４０…液滴デフレクタ
４２…気体供給源
４３…（気体流の）力
４４…プレナム
４５…出口部
４６，４６’…バッフル
４８…アクチュエータ
５５…フィラメント
５６…レーザビーム
６０…音波発生器
６２…ウェーブ発生器
６４…スピーカ
１００…印刷装置
１０２…小さい液滴
１０４…大きい液滴
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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