(57)【要約】      （修正有）【課題】流体液滴が最大空気流速度の領域の外側にある空気流に導入される、印刷方法及び印刷装置を提供する。【解決手段】複数の列の複数のノズルからなるコンティニュアス型インクジェット用ヘッドは、共線的な空気流の内部にある空気流速度の領域に液滴を噴射するインクジェットノズルの複数の列からなる。全てのノズルにおける空気流速度は等しいが、共線的な空気流の内部にある最高空気流速度よりは小さい。これは、より多くの液滴流を速度の一致した空気流中に配置することを可能にする。液滴は該液滴を横切る空気速度勾配を備えた領域中に配置されているにもかかわらず、横方向の力は、印刷媒体表面上の液滴の配置が正確かつ良好に制御されるような力である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に流体液滴を沈積させる方法において、前記方法は、
ａ．一つ以上の液滴放出装置の各々から放出される流体液滴の軌道とほぼ共線的な空気流を確立する工程と、前記ほぼ共線的な空気流は最大速度により特徴付けられる速度プロファイルを有することと、
ｂ．少なくとも１つの流体液滴を前記共線的な空気流の第一の領域に放出する工程と、前記第一の領域は最大速度より小さい第一の領域空気流速度を有することと、
からなる方法。
【請求項２】
少なくとも１つの流体液滴が前記共線的な空気流の第一の領域に放出される速度と、前記第一の領域空気流速度とをほぼ一致させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの流体液滴の前記共線的な空気流の第一の領域への放出工程が、複数のノズルからの流体液滴を前記共線的な空気流の第一の領域に放出する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの流体液滴の前記共線的な空気流の第一の領域への放出工程が、第一のノズルからの流体液滴を第一の領域に放出する工程を含み、かつ前記方法は、第二のノズルからの少なくとも１つの流体液滴を共線的な空気流の第二の領域へ放出する工程を含み、前記第一及び第二の領域は、前記最大空気流速度よりも小さい第一及び第二の領域空気流速度をそれぞれ有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第一及び第二の領域速度は互いに等しい請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第一及び第二の領域は、共線的な空気流内の第三の領域と相対向する側にあり、かつ該空気流は第三の領域にて最大空気流速度を有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一及び第二の領域は前記第三の領域に対して対称的に配置されている請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第一及び第二の領域速度は互いに異なる請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの流体液滴が前記共線的な空気流の第一の領域に放出される速度と、前記第一の領域空気流速度とをほぼ一致させる工程を含む請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの流体液滴を前記共線的な空気流の第一の領域に放出する工程が、複数のノズル列の少なくとも１つの第一の列からの流体液滴を第一の領域に放出することからなり、かつ前記方法は、複数のノズル列の少なくとも１つの第二の列からの流体液滴を共線的な空気流の第二の領域へ放出し、かつ前記第一及び第二の領域は前記最大空気流速度より小さい対応する第一及び第二の領域空気流速度をそれぞれ有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記流体液滴が前記少なくとも１つの第１のノズル列から前記共線的な空気流の第一の領域へ放出される速度と、前記第一の領域空気流速度とをほぼ一致させる工程を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記流体液滴が前記少なくとも１つの第二のノズル列から前記共線的な空気流の第二の領域中へ放出される速度と、前記第二の領域空気流速度とをほぼ一致させる工程を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
１つ以上の液滴放出装置の各々から放出される流体液滴の軌道とほぼ共線的な空気流を確立する工程は、表面を超えて空気を吹き込む工程を含み、かつ前記第一の領域は、前記表面と空気流が最大速度を有する位置との間にある請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記表面は平面である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面はダクトの内面である請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ダクトの内面は円筒形である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ダクトの内面は長方形である請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
１つ以上の液滴放出装置の各々から放出される流体液滴の軌道とほぼ共線的な空気流を確立する工程は、一対の相対向する平面の間に空気を吹き込む工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記相対向する平面は前記共線的な空気流の流れの方向に向かって互いに収束する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記相対向する平面は前記共線的な空気流の流れの方向に向かって互いに分岐する請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ダクトは、前記共線的な空気流の流れの方向に向かって互いに収束する相対向する壁からなる請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記ダクトは、前記共線的な空気流の流れの方向に向かって互いに分岐する相対向する壁からなる請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記空気流は第一の領域において速度勾配を有する請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記空気流は層流空気流である請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記空気流は層流速度プロファイルからなる請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
流体液滴を表面に沈積させるための装置であって、前記装置は、
共線的な空気流ダクトと、
前記ダクト中に空気流速度プロファイルを備えた共線的な空気流を確立するための手段と、前記空気流速度プロファイルは：
Ｉ．最大空気流速度と、
ＩＩ．空気流が第一の領域空気流速度を有する第一の領域と、を有し、該第一の領域空気流速度は前記最大空気流速度よりも小さいことと、
流体液滴速度にて前記第一の領域に流体液滴を放出するために配置される少なくとも１つのノズルと、
からなる装置。
【請求項２７】
前記流体液滴速度と、前記第一の領域空気流速度とを少なくともほぼ一致させるために構成されるシステムコントローラを含む請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記空気流は複数の領域からなり、かつ各領域が前記最大空気流速度より小さい領域空気流速度を備え、前記複数の領域は少なくとも第一の領域と、第二の領域空気流速度を備える第二の領域とを含み、前記装置は、複数のノズル群からなり、該ノズル群の各々は前記複数の領域の対応する一つと関連付けられるとともに１つ以上のノズルを有し、前記ノズルの各々は、流体液滴を対応する領域の一つに対応する流体液滴速度にて放出するように配置されている請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
１つ以上のシステムコントローラを含み、該１つ以上のシステムコントローラは前記ノズル群の各々により提供される流体液滴の速度と、該領域の対応する一つの領域空気流速度とが一致するように構成される請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
第一及び第二の領域空気流速度が互いに等しい請求項２８又は２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第一及び第二の領域空気流速度が互いに異なる請求項２８又は２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記ノズル群は速度プロファイルに対して対称的に配置される請求項２８乃至３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記空気流は複数の領域からなり、各領域は前記最大空気流速度より小さい領域空気流速度を有し、前記複数の領域は少なくとも第一の領域と第二の領域とを含み、前記装置は複数のノズル列からなり、該複数のノズル列の各々は流体液滴を前記複数の領域の対応する一つに、対応する流体液滴速度にて放出するように配置されている請求項２６に記載の装置。
【請求項３４】
１つ以上のシステムコントローラを含み、該１つ以上のシステムコントローラは前記ノズル列の各々により提供される流体液滴の速度と、該領域の対応する一つの領域空気流速度とが一致するように構成される請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記ノズル列の第一及び第二のノズル列は流体液滴を対応する第一及び第二の流体液滴速度にて放出し、かつ該第一及び第二の流体液滴速度は互いに等しくない請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記複数の領域は、少なくとも２つの異なる領域空気流速度を有する領域を含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記複数のノズル列は、速度プロファイルにおける最大値の両側に対称的に配置される請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記共線的な空気流ダクトは円形の断面を備えたダクトからなる請求項２６乃至３７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３９】
前記共線的な空気流ダクトは長方形のダクトからなる請求項２６乃至３７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４０】
前記共線的な空気流ダクトは一対の離間したプレートからなる請求項２６乃至３７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４１】
前記離間したプレートは空気流の方向に収束する請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記離間したプレートは空気流の方向に分岐する請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記速度プロファイルは層流空気流速度プロファイルからなる請求項２６乃至４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
本明細書に記載された任意の新たに有用かつ進歩的な工程、作用、複数の工程及び／又は複数の作用の組み合わせ、又は複数の工程及び／又は複数の作用の下位の組み合わせからなる方法。
【請求項４５】
本明細書に記載された任意の新たに有用かつ進歩的な構成、該構成の組み合わせ、又は該構成の下位の組み合わせからなる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット用流体の分野に関し、より詳細には、層流空気流（ｌａｍｉｎａｒ  ａｉｒｆｌｏｗ）を用いた流体液滴を調節するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体上の情報を印刷するためにインクジェット式プリンタを使用することは十分に確立されている。インクジェット式プリンタは、流体液滴の連続流を使用する「コンティニュアス型」インクジェトプリンタと、対応する情報が印刷されるべき場合にのみ液滴を放出する「ドロップオンデマンド型」インクジェットプリンタとに分類されている。ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタは、一般家庭のコンピュータシステムにて使用されるプリンタにおいては主流となりつつあるのに対し、コンティニュアス型インクジェットプリンタは産業及び専門の環境において主として使用されている。
【０００３】
コンティニュアス型インクジェットプリンタは典型的には、インク流体の供給ライン又は供給システムを内蔵するプリントヘッドと、インク流体供給により供給される一つ以上のインクノズルを備えたノズルプレートとを備えている。ガター（ｇｕｔｔｅｒ）アセンブリが、回収されるべきインク液滴の飛翔経路においてノズルプレートから下流側に配置されている。ガターアセンブリは、記録媒体上の印刷に不必要なインクの液滴を捕捉する。
【０００４】
インク滴を作製するために、液滴発生器がプリントヘッドに関連している。従来から議論されている種々のメカニズムにより、液滴発生器はプリントヘッド内及び該プリントヘッドを僅かに超えた側にある流体流に影響を与える。これは、最初はノズルから噴射される液柱状のインク流を押し出し、ノズルプレート付近にて一連のインク滴に分断される頻度にて起こる。帯電電極が、インク滴の飛翔経路に沿って配置される。帯電電極は、液滴がジェットから分断される時にインク滴を選択的に帯電する。帯電電極から下流側に配置された一つ以上の偏向板が帯電されたインク滴をガター中、又は記録媒体上のいずれかへと偏向する。例えば、ガターに捕捉されるべき液滴は帯電されてガターアセンブリ中へ偏向し、媒体上に印刷されることを意図した液滴は帯電されないので偏向されることもない。そのようなシステムにおいて、構成を逆にして、帯電されていない液滴をガターにて捕捉し、帯電されたものが最終的に印刷されるようにすることもできる。
【０００５】
媒体表面におけるインク滴の位置不良（ｍｉｓｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）は、コンティニュアス型インクジェットプリンタにて起こり得る問題である。液滴が飛翔経路に沿って記録表面に推進される際に該液滴間の相互作用によりインク滴の位置不良が発生する。インク滴の相互作用の一つの原因は液滴に関する空気抵抗にある。空気の速度が液滴の速度に一致しない場合、各液滴の周囲の局所的な空気流が液滴の通過により影響を受け、これが追跡中の液滴の力学に影響を与える。そのような空気力学的な相互作用は、それが液滴の速度を増大又は減少することから、該液滴間の相対的な間隙に影響を与える。結果として、あるインク滴は早く媒体に到達する一方で、別のインク滴は遅く到達することになる。液滴が飛翔中に合体することもあり得る。追跡中の液滴はまた、異なる偏向された軌道上にて液滴が追従される場合は横方向の力を受けることもあり得る。それら全体的な影響により、空気抵抗とも称される空気力学的な相互作用が液滴を媒体上の誤った位置に導き、印刷の品質を粗悪なものとしてしまう。
【０００６】
複数のノズルからなるプリントヘッドにおいて、空気抵抗は、流体液滴流から流体液滴流への液滴速度の変化という更なる問題を引き起こし、結果として媒体上における液滴の配置が更に不正確となり、印刷の品質が劣ることになる。
【０００７】
この空気抵抗の問題に取り組む為に、従来技術では空気のようなガス流を用いてインク滴上における空気抵抗を補償した。空気はインク滴の流れと共線的に流れ、空気力学的な影響を低減した。インクジェットノズルは、通常、液滴を空気流の中心に噴射するように取り付けられている。この試みの延長として、層流空気流がまた複数のノズルからなるヘッドに適用された。これは、単一の列に並べられたノズルを用いることにより実施された。
【０００８】
従来技術は層流空気流のカラムの最高速度域を中心に単一のノズルが配置されることにより特徴付けられる。これは、液滴の飛翔経路が横方向に逸らす力を最小限に留めるために実施される。単一の列に並べられた複数のインクジェットノズルのための層流システムもまた、従来技術において記載されており、該ノズルは、層流空気流カラムの最高速度域を中心にして配置されている。複数のノズルからなる列を複数備えたコンティニュアス型インクジェットシステムも提唱されているが、それらは層流空気流の恩恵を享受していないように見える。その理由は、空気流の速度プロファイルが適切に一定であるようなシステムの均一かつ最高速度の空気流領域を除くいたるところにて、液滴の配置に関する上述のような不都合な結果が認められるためである。その結果、複数のノズルからなる列を複数備えたシステムのためのインクジェットプリンタの設計は、深刻な液滴の位置不良の問題を含むこととなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、流体液滴が最大空気流速度の領域の外側にある空気流に導入される、印刷方法及び印刷装置を提供することにある。空気流は流体液滴が導入される領域において速度勾配を備えている。驚くべきことに、印刷媒体表面における液滴の配置は、本発明の方法及び装置により、正確かつ良好に制御され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、表面に流体液滴を沈積させる（ｄｅｐｏｓｉｔ）ための方法を提供する。流体液滴は例えばインク滴であり得る。表面は、例えば印刷されるべき媒体の表面であり得る。該方法は、一つ以上の液滴放出装置の各々によって放出される流体液滴の軌道とほぼ共線的である（ｃｏｌｌｉｎｅａｒ）空気の流れを確立する工程を含む。液滴放出装置は例えばインクジェットノズルであり得る。ほぼ共線的な空気の流れは最大速度により特徴付けられる速度プロファイルを有する。該方法は、少なくとも一つの流体液滴を該共線的な空気の流れの第一の領域中に放出する工程を含む。該液滴は媒体上の軌道に追従する。第一の領域は、最大速度より小さい第一の領域空気流速度を有する。
【００１１】
本発明の別の態様は、表面に流体液滴を沈積させるための装置を提供する。該装置は共線的な空気流ダクトと、空気流速度プロファイルを備えた共線的な空気流を該ダクト内に確立するための手段とからなる。空気流速度プロファイルは最大空気流速度と、空気流が第一の領域空気流速度を有する第一の領域とにより特徴付けられる。第一の領域空気流速度は最大空気流速度より小さい。該装置は、流体液滴を流体液滴の速度にて第一の領域に放出するために配置された少なくとも一つのノズルを有する。
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態に従う装置は、複数のノズルからなる第一及び第二のノズル列を含み、両ノズル列は速度プロファイルの最大空気流速度の両側に対称的に配置されている。ノズル列の各々は共線的な空気流の対応する領域に液滴を放出し、該空気流は最大空気流速度より小さな領域空気流速度を備えている。
【００１３】
ある実施形態において、各々が複数のノズルからなる複数の列を備えたコンティニュアス型インクジェットヘッドは、共線的な空気流の内部にある空気流速度の領域に流体液滴を噴射する各々が複数のインクジェットノズルからなる複数の列を含む。全ての液滴の軌道において空気流速度はほぼ等しいが、該空気流速度は共線的な空気流の内部にある最大空気流速度よりは小さい。これは、速度が一致した空気流中により多くの液滴流を配置することを可能にする。液滴は該液滴を横切る空気流速度勾配を備えた領域に存在するにも係らず、横方向の力は、印刷媒体表面に配置される液滴が正確かつ良好に制御されるような力であることが見出された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面は、本発明の実施形態を非限定的に例示するものである。
以下の記載を通して、特定の詳細な説明が本発明のより完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、本発明はこれらの特殊な場合をなくしても実施され得る。その他の例において、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために周知の要素は詳細には示されていないか、又は記載されていない。従って、本明細書及び図面は限定的な意味よりむしろ例示的な意味を有するものとみなされるべきである。
【００１５】
図１は、本発明の好ましい実施形態を示す。インクジェット用流体液滴１，２，３及び４は矢印にて示されるように、ベクトルＶの方向に、プレート８から等しい距離ｄの位置にて面５を移動している。インクジェット用流体液滴２１，２２，２３，２４、及び２５は、同じ矢印にて示されるように、ベクトルＶの方向に、プレート９から等しい距離ｄの位置にて面６を、インクジェット用流体液滴１，２，３及び４と共線的に移動している。実質的に共線的な空気流は、矢印にて示されるように、ベクトルＶの方向に両方の液滴列とほぼ共線的に空気を流すことにより確立される。インクジェット用流体液滴はインクジェットノズルから共線的な空気流へと放出される。実質的に共線的な空気の流れにおいて、空気流は、噴射から記録表面への沈積までの飛翔の行程の大部分にわたる液滴の経路の方向に、速度が該経路にわたりほぼ一致するような程度にて整列されており、空気及び液滴の相対速度は、液滴に対する空気抵抗の効果を低減するために十分に小さく、それにより印刷される表面に液滴が配置される場合の正確度がかなり改善される。
【００１６】
インクジェットの流体液滴を放出するための種々の技術が当業者において公知であるので、ここでは更に論ずることもなく、かつノズルも図面において省略されている。放出されたインクジェット用流体液滴の速度を制御するために設けることができるシステムの一つの又は複数のコントローラ、並びに層流空気流ダクト中の空気の流れは当業者にはまた周知である。従って、それらは図面には示されておらず、本明細書において更に記載されることもない。
【００１７】
第一の列の４つのインクジェット用流体液滴と、第二の列の５つのインクジェット用流体液滴とは、同様の様式にて正確に移動する非常に多くの液滴の代表例として選択されている。より明瞭にするために、二つのプレート８及び９の間を移動するインクジェット用流体液滴の各トレイン（ｔｒａｉｎ）は、図１においては一つの液滴によって示される一方で、実際には、各トレインは、一方が他方の後ろ側を飛翔する多くの液滴からなる。インクジェット用流体液滴２３がその一部である、インクジェット用流体液滴のトレインの一つは、インクジェット用流体液滴２３，２３１，２３２，２３３及び２３４からなるものとして示されている。
【００１８】
両プレート８及び９がそれらの面の全ての方向において更に延長した範囲まで、空気流の速度プロファイルが曲線１０にて記載されている。図１には示されていないが、プレート８及び９は更なるプレートと結合され、共線的な空気流が確立される範囲内において画定された空間を構成する。この画定された空間は共線的な空気流ダクトとして機能する。最大空気流速度Ｖｍはプレート８及び９の中間点において得られ、かつ空気流の速度プロファイルは面７にて与えられるこの中間点を中心に対称である。空気流速度プロファイルは種々のファクタにより決定される。主として、制御境界条件は、速度が、面８及び９の内面ではゼロとなり、かつ該中間点に向かって増大することである。更に、寸法及び速度は、得られるレイノルズ数を純粋な層流を可能にするのに十分低いものとするように設定する必要がある。
【００１９】
インクジェット用流体液滴を噴射し、かつ帯電するのに適した手段、並びに共線的な空気流を確立し、かつ液滴付近の空気の速度と液滴の速度とをほぼ一致させることを確実にするのに適した手段は、当業者には周知であるので、本明細書においては更に論ずることはない。これらの速度の一致は、液滴の速度を調整するか、若しくは領域の空気流速度を調整するか、又はそれらの両方により達成され得る。
【００２０】
従来技術において、曲線の頂点にある面７にて与えられる最大空気流速度の領域においてプレート８及び９の中間点を液滴が正確に飛翔するように、インクジェットノズルが配置される。この小さな領域内において、空気流の速度プロファイルはほぼ平坦であり、かつインクジェット用流体液滴はその経路において安定していると考えられる。速度プロファイルのほぼ平坦な領域は、速度における小さな変化が頂点の周囲の名目上の位置に対して液滴を横切って存在する場所にて起こり、それにより速度プロファイルの実質的に平坦な領域における空気流の位置のわずかな変化に対して、空気抵抗が液滴流にほとんど作用しない。
【００２１】
一列以上のノズル列を備えたコンティニュアス型インクジェットプリンタを製作することを望む設計者は、複数の列を面７の最大空気流速度領域にすべて存在させることができない、という事実に直面する。従って、仮に、空気流速度プロファイルの理由から複数の列がその領域に存在しない場合、空気流速度が単一の液滴の寸法を超えて実際には顕著に変化するような領域にそれらが存在する必要がある。液滴はその外面よりは内面にてより速い空気流速度を経験するであろう。「外面」は、本明細書においては、インクジェット用流体液滴の、最高空気流速度の領域から離間して対向する表面を記載するように使用されている。これに対し、「内面」は、本明細書においては、インクジェット用流体液滴の、最大空気流速度の領域に向かって対向する表面を記載するように使用されている。一例として、インクジェット用流体液滴４及び２４の外面は、面７から離間して対面しており、インクジェット用流体液滴４及び２４の内面は、面７に向かって対面している。インクジェット用流体液滴を横切る空気流速度のこの変化は液滴の旋回を引き起こし、かつ液滴がガターに指向されることを回避するような横方向の力を与え、印刷媒体上での位置不良を引き起こす。
【００２２】
本発明の発明者らは、液滴対液滴の空気抵抗の相互作用が、横方向の力が存在している間でも無視し得る程のレベルに低減され、それにより印刷媒体表面上への液滴の配置が正確かつ良好に制御されることを見出した。インクジェット用流体液滴の２つの列が、プレート８及び９からそれぞれ同じ距離に位置することを確実にすることによって、該液滴は共線的な空気流の領域に放出され、該領域では、液滴における領域空気流速度が実質的に同じ値Ｖｄであり、その値は最大空気流速度であるＶｍより特に小さい。
【００２３】
図１に示すように、本発明の幾つかの好ましい実施形態において、プレート８及び９の間の間隔は典型的には２００乃至４００ミクロンの範囲にある。プレート８及び９の間の間隔の許容可能な範囲は、複数の要素により決定される。プレート８及び９の間の最小間隔は、二つの離間したノズル列を、各列と隣接するプレートとの間の間隙ｄにて配置することを可能にするのに十分な大きさとすべきである。２つのノズル列の間の分離距離はまた、多数の列のインクジェットアレイにおいて起こり得る好ましくない液滴対液滴の相互効果を減少するように選択される。プレートはプレート８及び９の間の層流空気流の発生を確実にするのに十分接近して離間されるべきである。
【００２４】
ダクト内の流れが層流であるか否かは、システムに関連するレイノズル数に依存する。レイノルズ数はダクトの寸法、平均速度、ダクト内の空気の粘度及び密度を含む種々のパラメータに由来する。層流の条件は、典型的には、１０００未満のレイノルズ数にて見出される。プレートの長さはノズル列の長さに依存して、数センチメートル又はそれ以上のオーダーであり得る。液滴のトレインを隣接するプレートから離間する距離ｄは数ミクロンから数十ミクロンの間で変更され得る。この好ましい実施形態において、ノズル列のいずれかから隣接するプレートまでの距離ｄは５０ミクロンである。ノズル列は２５０μｍだけ離間しており、全体の間隙幅が３５０μｍであるダクトを生成する。液滴２３１から２３４までのトレインにより示される方向におけるダクトの高さは、数ミリメートルのオーダーであり得る。
【００２５】
この好ましい実施形態において、ダクトの中心における最大空気流Ｖｍは４５メートル／秒である。空気流の層流プロファイルは面６及び７にて空気流の速度を低減する。この好ましい実施形態において、面６及び７における低減された空気流速度は、３０メートル／秒であり、各列の液滴の液滴速度Ｖｄに一致する。層流プロファイルの最大値における空気の速度は秒速数十メートルから１００メートルを超える範囲であり、距離ｄは、インクジェット印刷装置において典型的には１０乃至５０メートル／秒の範囲である液滴の速度にて、空気流プロファイルにおける最大空気流速度より小さい速度（ｓｕｂ−ｍａｘｉｍａｌ  ａｉｒ  ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ）に一致するように選択される。２列のノズルシステムからなるこの好ましい実施形態において、ノズルの両方の列は、ダクト内において等しく離間され、かつ中央に配置され、それにより、各列のノズルがほぼ等しい空気流速度を有する空気流領域に流体液滴を放出することが保証される。しかしながら、ノズル列は、一方が他方の真上になるように配置される必要はなく、図１に示すように、一列のノズル列と比較して得られる印刷解像度を２倍にするために、互い違いに配列される。
【００２６】
図２に示されるように、本発明の更なる実施形態において、インクジェット用流体液滴３１，３２，３３，３４，３５及び３６は、矢印にて示されるように、シリンダ３８から径方向の距離ｄにて該シリンダの表面内３７をベクトルＶの方向に移動する。空気は、矢印にて示されるベクトルＶの方向にシリンダ３８の形状である共線的な空気流ダクトにより画定された空間内をインクジェット用流体液滴と共線的に流れるように押される。従って、インクジェット用流体液滴は、シリンダ３８と円筒対称であり、かつ該シリンダ３８より量ｄだけ小さな半径を有する薄い円筒状の空気シェルにより画定された空気の共線的な流れの領域に放出される。この特殊な例において、６つのインクジェット用流体液滴は、同様に選択された空気流領域内を全く同じように移動し、かつ最大空気流速度Ｖｍより小さいほぼ同一の領域空気流速度Ｖｄにて共線的に飛翔する異なる数の液滴の代表例として選択される。明瞭にするために、インクジェット用流体液滴の各トレインは図２においては一つの液滴により示される一方、実際には、各トレインは、一方が他方に重なるように飛翔する多くの液滴からなる。インクジェット用流体液滴のトレインの一つであり、かつインクジェット用流体液滴３４の一部であるものが、インクジェット用流体液滴４１，４２，４３，４４及び４５からなるものとして示される。
【００２７】
空気流速度プロファイルは、曲線９により示され、シリンダの中心における空気は、最大空気流速度Ｖｍにて流れる。空気流速度プロファイルは、速度がシリンダ８の内面にてゼロであり、かつシリンダの中心に向かって増大するという事実により決定される。従って、インクジェット用流体液滴は最大空気流速度よりかなり小さい空気流速度を有する領域中を飛翔する。
【００２８】
従来では、層流の形態は、最大空気流速度領域においてシリンダの中心から正確に下流側に移動するインクジェット用流体液滴の単一のトレインを用いて使用するためにのみ設けられていた。この小さな領域内において、従来技術は速度プロファイルが適切に平坦であると考慮され、かつインクジェット用流体液滴はその経路において安定であると見なされていた。
【００２９】
より一般化された実施形態において、確定された空間の断面、即ち、空気の共線的な流れと垂直な面が無作為の二次元形状を備え得ることは明らかである。顕著な空気流速度プロファイルが存在するであろう。領域空気流速度が等しいが、最大空気流速度より小さい領域を選択することが常に可能であろう。インクジェットノズルの複数の列は、等しい領域空気流速度の領域、又は複数のそのような領域中にインクジェット用流体液滴を放出するように配置され得る。
【００３０】
円筒状断面は、これらの領域が円筒状シェルの形状と仮定した単に非常に特殊な場合である。本発明の一般的な場合において、「外面」なる用語は、共線的な空気流ダクト内の最も大きな空気流速度領域から離間するように対向するインクジェット用流体液滴の表面を記載する。「内面」なる用語は、共線的な空気流ダクト内の最も大きな空気流速度領域に向かって対向するインクジェット用流体液滴の表面を記載する。インクジェット用流体液滴を選択された空気領域に放出するタイミングは、設計者の自由な裁量に委ねられるので、与えられたインクジェット用流体液滴は印刷されるべき媒体上の正確に所望される場所に所望の時間に確実に沈積されるように選択される。これは、必要とされる情報を正確な位置に印刷するために、ノズルの完全に一般化された分配が用いられることを可能にする。本発明の本実施形態において、ノズルの配列は、一般的には、非線形、かつ非円形である。
【００３１】
本発明の更なる実施形態において、円筒状システムを介して最も簡単に記載されているように、二つ以上の領域気流速度が選択され、かつインクジェット用流体液滴はこれらの異なる領域に、対応する領域気流速度とほぼ一致する速度にて放出される。従って、円筒状層流気流ダクトの場合、そのようなシステムは領域気流速度の二つ以上の同心状の領域群を有し、これらの領域の最も内側の部分は最高領域空気流速度を有し、かつ最も外側の部分は最低領域空気流速度を有する。領域空気流速度が正確に測定され、かつ液滴放出速度が適合されるので、インクジェット用流体液滴の放出タイミングは、該群における個々の領域中の領域空気流速度におけるばらつきを補償するために異なる領域においては意図的に異なるように生成され得る。この円筒の実施形態において、インクジェット用流体液滴が放出されるノズルは明らかに同心円に配置される。
【００３２】
本発明の更なる実施形態において、不均一な断面の空気流ダクトが液滴の軌道とほぼ共線的である領域空気流速度を得るために構成され得る。意図された液滴の軌道と共線的な空気流は、流れの方向を横切る固定された断面を有するダクト中の層流により得られるが、ほぼ共線的な流れは流れの方向に沿った断面の変更を伴って空気流ダクト中に存在する。一つの特殊な実施形態において、該ダクトは、図１の長方形ダクトのように二つの面により形成され得るが、面８及び９は平行ではなく、かつ記録表面に向かって両方の面の間の距離が低減している。この収束ダクト（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ  ｄｕｃｔ）は層流を維持してはいるものの、記録表面において出口に向かって、強度が増大し、かつ方向が変化する空気流速度を有するであろう。液滴はほぼ共線的な空気流ダクト中に指向され、それにより平均的には、液滴と収束する空気流との間の相対速度は、その空気抵抗による相互作用が記録表面上に改善された液滴の正確な配置が得られるレベルにまで低下するのに、十分小さい。
【００３３】
更に別の実施形態において、ダクトは図１の長方形ダクトのように二つの面により形成されるが、面８及び９が平行ではなく、かつ記録表面に向かって両方の面の間の距離が増大している。上述の分岐ダクト（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ  ｄｕｃｔ）は層流を維持してはいるものの、記録表面において出口に向かって、方向が変化し、かつ強度が減少する空気流速度を有するであろう。液滴はこの空気流に指向し、それにより平均的には、該液滴と分岐する空気流との相対速度が上記のように十分小さい。
【００３４】
複数の領域空気流速度の使用は、本明細書において記載されるその他の形態に拡大され得る。長方形の形態を備えた層流ダクトの場合、インクジェットノズルは、該インクジェット用流体液滴を種々の領域空気流速度帯に放出するために複数の平行な列に配列され得る。より一般化された断面の層流空気流ダクトを有する実施形態において、ノズルの配置は対応してより一般化され、ノズルの所定のサブセットがそのインクジェット用流体液滴をほぼ一致した領域空気流速度の領域へ放出することを確実にする。
【００３５】
本発明の幾らかの実施形態はダクト内の空気流の層流プロファイルに対して対称に、又は非対称に配置された複数のノズル群、又はノズル列を含む。即ち、偶数のノズル群又はノズル列が、所定のダクトにより形成された層流空気速度プロファイルに対して等しく離間され、かつ中央に配置される。そのような実施形態において、液滴が放出される最大速度より小さな空気流速度の領域は、空気流の層流プロファイルの両側において同じである。
【００３６】
代替的な実施形態において、複数のノズルからなる偶数の又は奇数の組のノズル群が所定のダクトにより形成された層流プロファイルに対して、均一に、又は不均一に離間され、かつ非対称に配置される。そのような実施形態において、液滴が放出される最大速度より小さな空気流速度の領域は、空気流の層流プロファイルの各々の側において異なり、また層流プロファイルの一方の側にのみ制限されることもある。当然のことながら、上記全ての実施形態において、任意の液滴が所定のノズル、ノズル群、又はノズル列から放出される液滴の速度は、所定の液滴が放出される最大速度より小さな空気流の対応する領域における最大速度より小さな空気流速度に一致するように制御されるべきである。
【００３７】
既に記載された本発明の異なる実施形態はコンティニュアス型インクジェットシステムに基づいてはいるものの、本発明の幾らかの利点は、インクジェット用流体液滴が印刷されるべき媒体上に印刷することを意図されている場合にのみ放出されるドロップオンデマンド型インクジェットシステムにも等しく適用される。従って、そのようなシステムではガターは必要ではなく、全ての放出されるインクジェット用流体液滴が共線的な空気流内を飛翔する。ドロップオンデマンドシステムは、一つ以上の領域空気流速度がインクジェット用流体液滴を噴射するために選択される場合に特に修正可能である。
【００３８】
このように、本発明がより理解され、かつ本発明の当該分野に対する貢献がより評価されるように本発明の重要な特徴を概説した。当業者は、この開示の基準となる概念が、本発明のいくつかの目的を実行するために他の方法及び装置の設計の基礎として容易に利用され得ることを理解するであろう。従って、この開示は、本発明の精神及び請求の範囲を逸脱することなくそのような同等の方法及び装置を含むものとして見なされることが最も重要である。
【００３９】
以上の開示を考慮して当業者には周知なように、種々の変更及び修正が本発明の精神及び請求の範囲を逸脱することなく、本発明の実施において可能である。たとえば：
空気流は、空気以外の気体により提供することが可能であり；
空気流は印刷の品質に不当に影響を与えることがなく、かつ層流の速度プロファイルからなる小さな乱気流を備えることが可能であり；
空気流は、例えば、該空気流が楕円形の断面を備えたダクト内に確立されている場合のように図面の面と垂直な方向に変更することが可能である。
従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲に定義された実体に従って構築されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】空気のカラム内において共線的に移動するインクジェット用流体液滴を示しており、該空気のカラムは該カラム内にある平面に対して対称的な速度分布を備えている。
【図２】空気のカラム内において共線的に移動するインクジェット用流体液滴を示しており、該空気のカラムはカラムの中心から下る線に対して円筒対称である速度分布を備えている。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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