(57)【要約】【課題】インク充填チャンバを具備するインクジェットプリンタの不都合を解消する方法を提供する。【解決手段】本発明は、ノズルが設けられたインク充填チャンバを備えるインクジェットプリンタの方法に関し、チャンバは、圧電アクチュエータに動作可能に結合されており、方法は、アクチュエータが変形されるように電気的に励起することと、この変形の結果としてチャンバ内に圧力波を形成し、この圧力波によってインク滴がノズルから射出されかつアクチュエータが変形され、この変形の結果として、前記アクチュエータが電気信号を生成することと、前記信号を解析することとを含み、解析に先立って、信号は、アクチュエータの前記励起の結果ではない、前記信号に対する非ランダムな寄与を前記信号から除去することによって適合される。本発明は、また、前記方法の実行に適合されたインクジェットプリンタにも関する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルが設けられたインク充填チャンバを備えるインクジェットプリンタの方法であって、インク充填チャンバは、圧電アクチュエータに動作可能に結合され、方法が、
圧電アクチュエータが変形されるように、圧電アクチュエータを電気的に励起することと、
該変形の結果としてインク充填チャンバ内に圧力波を形成し、該圧力波によって、インク滴がノズルから射出されかつ圧電アクチュエータが変形され、該圧電アクチュエータの変形の結果として、前記圧電アクチュエータが電気信号を生成することと、
前記電気信号を解析することとを含み、
解析に先立って、電気信号が、圧電アクチュエータの前記励起の結果ではない前記信号に対する非ランダムな寄与を前記信号から除去することによって、適合されることを特徴とする方法。
【請求項２】
同一のアクチュエータの１つ以上の前の励起の結果としての信号に対する寄与が、除去されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プリンタが、インク滴の射出のための１つ以上の付加的なチャンバを備え、１つ以上の前記付加的なチャンバの励起の結果としての信号に対する寄与が、前記信号から除去されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
インク充填可能チャンバを備えるプリンタであって、インク充填可能チャンバは、ノズルが設けられかつ圧電アクチュエータに動作可能に結合され、圧電アクチュエータが、励起によりインク充填チャンバ内に圧力波を生成し得ると共に、圧力波による圧電アクチュエータの変形の結果として、前記アクチュエータにより生成される電気信号を測定するために測定回路に接続され、測定回路が、圧電アクチュエータの前記励起に源を発しない前記信号に対する非ランダムな寄与を信号から除去するためにフィルタが設けられていることを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルが設けられたインク充填チャンバを備えるインクジェットプリンタの方法であって、このインク充填チェンバは、圧電アクチュエータに動作可能に結合されており、この方法は、圧電アクチュエータを、圧電アクチュエータが変形されるように電気的に励起することと、この変形の結果としてのインク充填チャンバ内に圧力波を形成し、この圧力波によってインク滴がノズルから射出されかつ圧電アクチュエータが変形され、この圧電アクチュエータの変形の結果として、前記圧電アクチュエータが電気信号を生成することと、前記電気信号を解析することとを含む方法に関する。本発明は、また、この方法の使用に適するプリンタにも関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法は、欧州特許第１０１３４５３号から知られている。圧電タイプのインクジェットプリンタは、圧電アクチュエータに動作可能に結合された、インクのインクチャンバ（「インクダクト」または単に「ダクト」とも称される）を備えるプリントヘッドを有している。一実施形態においては、インクチャンバは、壁部に結合されたアクチュエータの励起によって変形可能である可撓性壁部を有している。壁部の変形は、結果としてチャンバ内に所定の充分な強度の圧力波を生じ、このことは、結果的にこのチャンバのノズルからのインク滴の射出を生じるであろう。しかしながら、圧力波は、また結果として壁部の変形を生じ、これは、圧電アクチュエータに伝達され得る。その変形の影響下で、アクチュエータは、電気信号を生成するであろう。
【０００３】
前記出願から、この信号の解析は、前記アクチュエータに対応するインクチャンバの状態に関する情報が取得されることを可能とすることが知られている。したがって、この信号から、チャンバ内に気泡または他の異常があるかどうか、ノズルが清浄であるかどうか、インクチャンバ内に何らかの機械的欠陥があるかどうか等を導くことが可能である。原則として、圧力波に影響を及ぼす異常自体も、前記信号の解析によって追跡され得る。
【０００４】
知られている方法の不都合は、ダクト内における圧力波によるその変形に対する反応として、圧電アクチュエータによって生成される信号は、ランダムな干渉（ノイズ）の存在の可能性とは別に、しばしば非常に複雑であることである。ダクトにおける圧力波は、単純な正弦波または他の単純な波形ではないことが見出されている。
【０００５】
このことは、必然的に結果として同等に単純な信号を得る。圧力波は、明らかにインク滴射出に先立って直接的にアクチュエータの変形によって生成されるものではなく、この圧力波を発生させる非常に多くの他の事象も存在する。この複雑な圧力波の結果は、この圧力波の結果としてアクチュエータによって生成される信号も非常に複雑になる。そのような複雑な信号の解析は、複雑な測定回路および／または比較的長い処理時間を必要とする。このことは、もしもプリンタの各チェンバが、各励起後に異常性についてチェックされなければならないならば、特に多くのインクチャンバを備えるインクジェットプリンタにとっては欠点となる。第１に、各チャンバについてこの種の測定回路をインクジェットプリンタに統合することは費用がかかる事項となると同時に、加えて、続くインク滴が、前記チャンバから射出されなければならないまでの利用可能な時間（典型的には１０−４秒）内に解析を完了することは、しばしば困難となるであろう。特に高いプリント品質が要求される応用において、例えばカラー写真のプリントおよび広告ポスタの作成において、各励起後に各インクチャンバをチェックすることが望ましいことは明らかであるはずである。
【特許文献１】欧州特許第１０１３４５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述された不都合を取り除く方法を作り出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このために、解析に先立って、アクチュエータの前記励起とは異なる事象を源とする前記信号に対する非ランダムな寄与を前記信号から除去することによって、信号が適合される方法が発明された。本発明は、アクチュエータの前記励起のほかの事象が、少なくとも部分的に予め知られている事象であるとの理解を利用している。例えば、チャンバが、圧電アクチュエータの前の励起からの残留波を有することもある。プリントプロセスのためにプリントヘッドのどこかに生成された周期的な変形などの、インクチャンバの圧電アクチュエータの励起とは異なる起源を有するインクジェットヘッドの機械的な変形も、例えば圧力波に影響を与えることがある。プリントプロセスについて起こるはずであるが、ヘッドおよびそれゆえインク充填チャンバの直接の変形を生じることのない他の事象は、結果としてチャンバにおける圧力波に対する認められる寄与をも生じ得る。したがって、これらの事象もまた、前記圧力波によって変形されたときに、圧電アクチュエータによって生成される電気信号における顕著な寄与をも生じ得る。このことは、解析についての実際の信号、すなわちチャンバにおける圧力波が、もっぱらインク滴の射出に向けての圧電アクチュエータの励起によって生じるならば生じるであろう信号の汚染（ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ）を生じる。そこで本発明は、圧力波への寄与が、しばしば、電気信号におけるそれらの寄与も予め決定され得る１つ以上のこれらの事象の結果として決定されるという事実を利用している。例えば、プリンタの製造に先立って、または製造後に、またはサービス期間の間の一定間隔で、この寄与を決定することが可能であろう。一旦決定されると、このことは、この種の寄与が、例えば適切なフィルタを用いて信号から除去され得ることを意味する。これは、インクチャンバにおける異常が、それからより一層容易に追跡され得る、一層「清浄な（ｃｌｅａｎ）」信号を、結果として生ずる。
【０００８】
一実施形態においては、同一のアクチュエータの１つ以上の前の励起の結果として得られる信号における寄与が除去される。圧電アクチュエータの励起によって生成される圧力波は、完全に減衰するのに比較的長い時間を必要とすることがわかっている。典型的な圧電インクジェットヘッドにおいては、アクチュエータは、最大１０４Ｈｚの周波数で励起される。このことは、２滴のインクが、同一のチャンバから最小の間隔時間で射出されなければならない場合には、２つの作動間の時間は、たった１×１０−４秒の時間期間であることを意味する。この短時間においては、圧力波は、しばしば完全に減衰されないであろう。したがって、新たな作動に際して、この作動に直前の作動も存在するならば、チャンバ内に、この直前の圧力波からのかなりの残留圧力波が存在するであろう。この残留圧力波も、圧電アクチュエータの変形に対する寄与を与え、したがって変形に応答してこの圧電アクチュエータによって生成される電気信号に対する寄与を与える。チャンバにおける音響効果に応じて、状況は、新たな励起に先立って１×１０−４秒の２つ以上のこれらの周期で生じる作動から与えられるかなりの残留圧力波が、依然として存在するようになるかもしれない。この種の残留圧力波は、個別に規定されかつ予め決定され得るから、解析のための信号におけるそれらの寄与も、決定され得る。この寄与の除去は、解析のための信号がより単純化されるのを可能とする。２つの射出パルス間の時間は、例えばプリントヘッドの移動が完全に均一ではないため、上述の周期の数倍から若干逸脱し得ることに留意されたい。もちろん、本発明は、そのような逸脱を考慮し得る。
【０００９】
プリンタが、インク滴の射出のための１つ以上の付加的なチャンバを備える他の実施形態においては、１つ以上の前記付加的なチャンバの励起の結果として解析のための信号に対する寄与は、前記信号から除去される。近傍のチャンバの圧電アクチュエータの励起も、結果として考慮中のチャンバ内に圧力波を生じることがわかっている。この種の近傍のアクチュエータの励起も、しばしば前記アクチュエータの周囲の変形を結果として生じる。もしも、この変形が認められる領域内に、考慮中のチャンバがあるならば、この変形は、それゆえこのチャンバ内に圧力波を結果として生じ得る。この変形は、明確に予め決定することができるから、考慮中のチャンバからの解析のための信号におけるそれの最終的な寄与は、やはり予め決定され得る。本発明を使用すれば、この寄与は、信号から除去される。
【００１０】
本発明は、インク充填可能チャンバを備えるプリンタであって、インク充填可能チャンバは、ノズルが設けられかつ圧電アクチュエータに動作可能に結合され、圧電アクチュエータは、励起によりチャンバ内に圧力波を生成し得ると共に、圧力波による圧電アクチュエータの変形の結果として前記アクチュエータにより生成される電気信号を測定するために、測定回路に接続され、測定回路が、アクチュエータの前記励起に源を発しない前記信号に対する非ランダムな寄与を信号から除去するために、フィルタが設けられているプリンタにも関する。
【００１１】
本発明は、以下に例示する実施形態を参照して説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（図１）
図１は、インクジェットプリンタを概略的に図解している。この実施形態においては、プリンタは、受け媒体１２を支持しかつ受け媒体１２を４つのプリントヘッド１６に沿ってガイドするローラ１０を備えている。ローラ１０は、矢印Ａによって示されるように、その軸のまわりで回転可能である。キャリッジ１４は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの色の各々について１つずつの、４つのプリントヘッド１６を支持しており、かつローラ１０に平行に二重矢印Ｂによって示される方向に往復運動で移動され得る。このようにして、プリントヘッド１６は、受け媒体１２を走査し得る。キャリッジ１４は、ロッド１８および２０でガイドされ、目的のために適する手段（図示せず）によって駆動される。
【００１３】
図示されている実施形態においては、各プリントヘッド１６は、８つのインクチャンバを備え、各インクチャンバは、ローラ１０の軸に垂直な仮想線を形成する自身の出口開口２２を有する。プリント装置の実際的な実施形態においては、プリントヘッド１６毎のインクチャンバの数は、何倍も大きい。各インクチャンバには、図２および図３に関連して説明される通り、圧電アクチュエータ（図示せず）および結合される作動および測定回路（図示せず）が設けられている。各プリントヘッドは、作動パルスを適合させるための制御ユニットも備えている。このようにして、インクチャンバ、アクチュエータ、作動回路、測定回路、および制御ユニットは、ローラ１０の方向にインク滴を射出させるシステムを形成している。ところで、制御ユニット、および／または例えば実際のプリントヘッド１６に物理的に組み込まれるべき、作動および測定回路の全ての要素は本質的なことではない。これらの部品が、例えば、キャリッジ１４内またはプリンタのさらに遠隔の構成要素内にさえも配置されることも可能であり、プリントヘッド１６内の構成要素自体に対する接続が存在する。このようにして、これらの部品は、プリントヘッドに実際に物理的に組み込まれることなしに、それにもかかわらずプリントヘッドの機能構成要素を形成する。もしもアクチュエータが画像状に励起されると、個々のインク滴から作り上げられる画像が、受け媒体１２上に形成される。
【００１４】
（図２）
図２において、インクチャンバ５には、この例においては圧電アクチュエータである、電気機械アクチュエータ２が設けられている。インクチャンバ５は、ベースプレート１における溝によって形成され、かつ頂部において主として圧電アクチュエータ２によって画定されている。端部においては、インクチャンバ５は、ダクト位置に凹所が作られているノズルプレート６によって形成される出口開口２２になる。作動回路３を介してパルス発生器４によって、アクチュエータ２を横切ってパルスが印加されたとき、アクチュエータは、ダクトの方向に撓まされる。結果として、ダクトにおける圧力は、インク滴が出口開口２２から射出されるように、急激に増加する。インク滴射出の完了時には、ダクト内に依然として圧力波が存在しかつこの圧力波が、時間の経過につれて減衰する。この圧力波は、また、結果としてアクチュエータ２の変形を生じ、アクチュエータ２の変形は電気信号を発生する。この信号は、圧力波の形成および圧力波の減衰に影響する全てのパラメータに応じる。このようにして、これらのパラメータに関する情報が、前記信号を測定することによって取得され得る。この情報は、次に、プリントプロセスを制御するために使用され得る。
【００１５】
（図３）
図３は、好ましい実施形態における、圧電アクチュエータ２、作動回路（要素３、８、１５、２、および４）、測定回路（要素２、１５、８、７、９、１１、３０、および３１）、ならびに制御ユニット３１のブロック概略図である。パルス発生器４が設けられた作動回路、および増幅器９が設けられた測定回路は、共通ライン１５を介してアクチュエータ２に接続されている。回路は、タンブラスイッチ８によって開路されかつ閉路される。パルス発生器４によってパルスがアクチュエータ２を横切って印加された後に、前記要素２は、次にインクチャンバにおける結果として生じた圧力波によって変形される。この変形は、アクチュエータ２によって電気信号に変換される。アクチュエータの実際の作動完了時に、作動回路が開路されかつ測定回路が閉路するように、スイッチ８が切換えられる。アクチュエータによって生成される電気信号は、ライン７を介して増幅器９によって収集される。この実施形態においては、伴う電圧が、ライン１１を介してフィルタ３０に供給され、フィルタ３０は、存在する任意のノイズに加えて、もしも電圧における非ランダムな寄与が、アクチュエータ２を横切って印加される前記パルスの直接の結果でないならば、この電圧における非ランダムな寄与を除去する。この種の寄与は、メモリ（図示せず）に格納されかつ実際の信号から単純に除去され得る。補正のための非ランダムな寄与の能動的な適応も、本発明の範囲の一部を形成する。この目的のために、ユニット３０は、プロセッサ（図示せず）を介してプリントプロセスに関する情報を受け取ることができる。
【００１６】
補正された信号は、解析ユニット３１に供給される。ここで信号の実際の解析が、この明細書における最初に参照された従来技術から知られるように行われる。もしも必要ならば、制御信号が、ユニット３２を介してパルス発生器４に供給される。もしも、例えば解析が、チャンバに、インク滴の射出が妨害されるような、邪魔な気泡または障害物が存在することを示すならば、パルスの発生は、ユニット３２を介して中断される。ユニット３１は、ライン３３を介してプリンタの中央プロセッサ（図示せず）に接続されている。このようにして、情報が、プリンタの残りの部分および／または外部と交換され得る。
【００１７】
（図４）
図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃに細分される図４は、圧電アクチュエータの変形の結果として生じ得るいくつかの電気信号を示している。
【００１８】
図４Ａは、インクチャンバにおける圧力波の存在によって変形されるときに、アクチュエータによって生成されるような信号の例である。この減衰された正弦波波形は、（気泡、堆積物、機械的欠陥等の）障害物がなく、かつ圧電アクチュエータの励起の結果として得られる、もともと生起された圧力波以外の圧力波に対する影響がない、インクチャンバに動作可能に結合された圧電アクチュエータによって生成され得る信号である。その後に形成されるのは、ゆっくりと減衰する単純な圧力波であり、この圧力波は、次に結果として、前記圧力波によって変形された圧電アクチュエータによる正弦電気信号の生成を生じる。
【００１９】
図４Ｂは、実際的な状況において、すなわち画像を生成するためのプリンタの実際の使用中に、圧電アクチュエータによって生成され得る種類の電気信号の例である。この信号は、比較的複雑である。なぜなら、アクチュエータの変形の基礎をなす圧力波は、圧電アクチュエータ自体の励起の結果のみならず、例えば、圧電アクチュエータが励起されたときに、完全に減衰されなかった残留圧力波の存在からの寄与、および近接するインクチャンバの圧電アクチュエータの励起を源とする寄与（クロストーク）を有するからである。これは、ライン１１を介してユニット３２に供給されるような信号である（図３を参照されたい）。このような信号の解析は、複雑な構成要素および計算方法を必要とするであろう。
【００２０】
図４Ｃは、図４Ｂと同様であるが残留圧力波およびクロストークの寄与について補正された信号を示している。この目的のために、ユニット３０（図３参照）は、信号からこれらの寄与をフィルタリングする。適合された信号が、ユニット３１に供給される。この場合、ベース信号に高周波外乱があらわれている。この場合、このことは、関連するインクチャンバにおける機械的故障を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】インクジェットプリンタの図である。
【図２】インクジェットプリントヘッドの構成要素を概略的に図解している。
【図３】本発明に従った方法の使用に適する電気回路の概略図である。
【図４Ａ】圧電アクチュエータの変形の結果として生じる信号を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】圧電アクチュエータの変形の結果として生じる信号を概略的に示す図である。
【図４Ｃ】圧電アクチュエータの変形の結果として生じる信号を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ベースプレート
２  圧電アクチュエータ
３  作動回路
４  パルス発生器
５  インクチャンバ
６  ノズルプレート
７、１１、３３  ライン
８  タンブラスイッチ
９  増幅器
１０  ローラ
１２  受け媒体
１４  キャリッジ
１６  プリントヘッド
１８、２０  ロッド
２２  出口開口
３０  フィルタ
３１  制御ユニット
３２  ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【外国語明細書】
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