(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一径路に沿って移動する滴の第一列を、該滴のいくつかが第一容量をもち、該滴のいくつかが前記第一容量と異なる第二容量をもつように形成する段階と、
第二径路に沿って移動する滴の第二列を、該滴のいくつかが第一容量をもち、該滴のいくつかが第二容量をもつように形成する段階と、
滴の上記第一列及び第二列からの上記第一容量をもつ滴を上記第一径路及び第二径路から逸れさせる段階と、
滴の上記第一列からの上記第二容量をもつ滴を受け手のそれぞれの所定の位置に衝突させる段階と、
滴の上記第二列からの上記第二容量をもつ滴を受け手の、滴の上記第一列からの上記第二容量を有するそれぞれの滴と同じ位置に衝突させる段階とを有する、印刷方法。
【請求項２】
第一方向に配置されている第一ノズル列と、上記第一方向に平行に配置され、上記第一ノズル列からは上記第一方向と垂直な第二方向に変位されている第二ノズル列とを有し、上記第二列ノズル列の個々のノズルは上記第一ノズル列の個々のノズルと上記第二方向に沿って整列しているプリンタヘッドと、
第一状態においてある径路に沿って移動する第一容量を有する滴を形成し、及び第二状態において該径路に沿って移動する前記第一容量と異なる第二容量を有する滴を形成するよう動作可能なことを特徴とする滴形成機構と、
上記第一容量を有する上記滴を上記径路から逸れさせる方向の力を上記径路に沿って移動する上記滴に加えるシステムとを有しており、上記第二ノズル列の個々のノズルからの上記第二容量を有する滴が、上記第一ノズル列の個々のノズルからの上記第二容量を有する滴と、受け手の同じ位置に当たる、連続インクジェット印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタヘッドの設計及び組み立てに関し、より詳細にはインクジェットプリンタヘッドのノズルの形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的に、デジタル管理されたインクジェットプリントの性能は、二つの技術のうちの一つによって達成される。両者の技術は、プリンタヘッドに形成された通路を通してインキを供給される。各通路は、媒体で選択的に押し出され堆積されるインキ小滴からの少なくとも一つのノズルを含有する。
【０００３】
“ドロップオンデマンド（ｄｒｏｐ−ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）”インクジェットプリントとして一般的に引用される第一の技術は、気圧調節アクチュエーター（温度的、圧電性）を用い記録表面への衝撃のためにインキ小滴を供給する。アクチュエーターの選択的活性は、プリンタヘッドと印刷媒体の空間を横断して飛来するインキ小滴の形成及び放出を引き起こし、プリント媒体に打ち付ける。印刷された画像の形成は、所望の画像合成が要求されるように、インキ小滴の個々の形体を制御することによって達成される。典型的には、各通路内のわずかに負の圧力がノズルを通過した不注意な脱出からインキを保ち、ノズルにわずかな凹面のメニスカスを形成し、したがってノズルの清潔さを保つ。
【０００４】
従来の“ドロップオンデマンド”インクジェットプリンタは、インクジェット小滴をプリンタヘッドの開口部に合成するために気圧調節アクチュエーターを活用する。典型的には、アクチュエーターの二種類のうち一つは、熱アクチュエーター及び圧電性アクチュエーターを含有して使用される。熱アクチュエーターを用いる場合、便利な場所に位置するヒーターは、インキを温め、ガス状の泡へと変化するだけのインキ量を引き起こし、放出するためのインキ小滴におけるインキ内部の圧力を十分に引き上げる。圧電性アクチュエーターを用いる場合、電界は、放出されるインキ小滴を引き起こす物質内の機械的ストレスを合成する特質を所有する圧電性物質に適用される。最も一般的に合成される圧電性物質は、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛及びメタニオブ酸鉛のようなセラミックである。
【０００５】
“連続的な流れ”若しくは“連続的”インクジェット印刷として一般的に引用される第二の技術は、インキ小滴の連続な流れを合成する圧力調節されたインキ供給源を使用する。従来の連続的インクジェットプリンタは、作動流体のフィラメントが個々のインキ小滴に分裂するポイントに近い場所に位置する静電気充電装置を活用する。インキ小滴は、電気的に充電され、適切な場所に大きな電位差を有する偏向電極によって導かれる。印刷されない場合は、インキ小滴は、インキ捕獲機能（ｉｎｋ  ｃａｐｔｕｒｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）（キャッチャー、インターセプター、ガッター、等）に偏向され、再利用されるか廃棄される。印刷される場合は、インキ小滴は偏向されずに、印刷媒体を打ち付けることを可能にする。あるいは、偏向されないインキ小滴がインキ捕獲機能に集積される一方で、偏向されたインキ小滴は印刷媒体を打ち付けることを可能にする。
【０００６】
インクジェットプリンタの種類に関係なく、直線アレイよりも二次元アレイにおいてノズルの間隔を空ける方がインクジェットプリンタヘッドの組み立てにおいては望ましい。プリンタヘッドが上記のようにして組み立てられ、製造において容易であることが利点である。かかる利点は、ドロップオンデマンド装置の製造において現実的に認識される。例えば、市販されているドロップオンデマンドプリンタヘッドは印刷された滴の直線密度を増大するため及び各ノズルの滴発射チャンバー（ｄｒｏｐ  ｆｉｒｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒ）の構築のために利用可能な空間を増大するために二次元アレイが配置されたノズルを有する。
【０００７】
加えて、プリンタヘッドは、例えば、音響波またはカップリングの伝播による近隣ノズルの活性を伴い一つのノズルの活性が干渉するノズル間混信の発生を縮減する利点を有する。市販されている圧電性ドロップオンデマンドプリンタヘッドはノズルが列の方向に対して垂直方向に配置された各列を伴う複数の直線列に配置された二次元アレイを有する。かかるノズルの形態は、近隣ノズルである第二のノズルから発射された小滴を伴う干渉からの一つのノズル発射によって合成される音響波を防ぐことによってノズル間の相互作用を減結合するために利益的に使用される。近隣ノズルは、プリンタヘッドが遅い走査方向に走査するとき、ノズル列の垂直方向に対する配置において補うために異なる時間に発射される。
【０００８】
特定のノズルの失敗から印刷過程を保護するためにドロップオンデマンドプリンタヘッドにおいて余剰分を提供する試みもなされた。かかる試みにおいて、ノズルの二つの列は第一方向では整列して位置するが、第二方向においてはお互いにずれている。第二方向は、第一方向に対して垂直である。第一方向でのノズル列間にオフセットがなくて、第一列からの滴は第二列のノズルからの印刷された余剰でありえる。
【０００９】
しかしながら、連続インクジェットプリンタヘッドにおいて、二次元ノズル形態は一般的に成功裡に実行されていない。これは、特に単一のガッターを有するプリンタヘッドにおいて事実である。
【００１０】
典型的には、従来の連続的インクジェットプリンタヘッドは、コスト及び単純な理由のために一つのガッターのみを使用する。加えて、すべての放出された滴は時々、ガッターを必要とする。従来のガッターがノズルの直線列からの滴を捕獲するために設計された直線端を伴って合成されるように、従来装置におけるガッター端はノズルの直線列の方向である第一方向に延びている。ノズルからの滴の操舵若しくは偏向が困難で、ガッター内に配置するため、このようにして、伝統的に、実質的には第一方向から垂直である第二方向に転置したノズルを配置するために非実用的なものとして見られている。これは、典型的には数度よりも小さい操舵若しくは偏向限界を有する滴を操舵若しくは偏向する性能のためであり、したがって、第二方向におけるノズルの最大転置はかなり限られて、今日において実行するためには非実用的である。
【００１１】
また、二次元ノズルアレイに適応するためにガッターの形状を修正する試みが行なわれた。Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｉｎｋｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｓｅｒｒａｔｅｄ  Ｇｕｔｔｅｒという題名で公に発行された米国特許出願番号０９／７７１５４０は、一つの方向のノズルアレイに隣接して位置し、別の方向のノズルアレイから転置したガッターを開示している。ガッター端は転置された部分若しくは他の部分に対して相関して延びた部分を伴い均一でない。かかる形態は、ガッターが二つの二次元ノズルアレイからのインキ滴を捕獲することを可能にする。ガッター部分は、大きな偏向角度を通過してインキ滴を偏向することを有しないインキ滴の捕獲を可能にするのこぎり歯状の輪郭を形成する。かかるガッター形態を使用した場合、約２度の偏向角度がガッターによって捕獲されるインキ滴のために望まれる。以前は、例えば、偏向角度が５度を超えて１０度までの大きな偏向角度は可能ではなかった。
【００１２】
上記に記載のガッターが意図した目的のために非常に良好に機能するが、均一でないガッターのデザインは、直線端を有するガッターと比較して、ガッターの製造を複雑化する。上記のように、コストと関連した均一でないガッターが、増加する。
【００１３】
２００１年２月１６日に公開されたＰｒｉｎｔｈｅａｄ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｆｌｏｗ  Ｉｎｋ  Ｄｒｏｐｌｅｔ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ  Ｉｎｋ  Ｄｒｏｐｌｅｔｓという題名の米国特許出願番号０９／７８５６１８で記載された発明は、増幅されたインキ滴の操舵若しくは偏向角度を有する印刷装置を開示している。装置は、径に添って移動する容量及び小滴偏向システムを有するインキ小滴の選択的合成が操作可能なインキ小滴を形成する機能を含有している。小滴偏向システムは、インキ小滴の径に関する角度で位置し、別の容量を有するインキ小滴からの一つの容量を有し分離するインキ小滴においてインキ小滴の径と相互作用する操作が可能である。インキ小滴を合成する機能は、径に添って移動するインキ小滴を合成するために度数において選択的に発動されるかもしれないヒーターを含むことができる。小滴偏向システムは、実質的にインキ小滴の径に垂直で位置する正の圧力空気供給源であり得る。
【００１４】
増幅したインキ滴の操舵若しくは偏向を有する印刷装置の到来に伴って、増大した印刷されたピクセル密度；増大した印刷されたピクセル列密度；印刷されたピクセルの増大したインキレベル；余剰印刷；縮減したノズル間混信；並びに、縮減された出力及び増大されたインキ滴偏向を伴うエネルギー要求を提供することが可能な複数のノズルアレイを有する連続インクジェットプリンタヘッド及びプリンタは、技術の歓迎される進歩である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、連続インクジェットプリンタヘッド及びプリンタのエネルギー及び出力要求を縮減することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、ノズルの第一列によって定義された方向と実質的に垂直な方向に転置された一つ以上のノズル列を有する連続インクジェットプリンタヘッドを提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、増大したノズル間隔を有する連続インクジェットプリンタヘッドを提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、カップリング効果及び一つのノズルのインキ滴放出と隣接するノズルからのインキ滴間の混信を縮減する連続インクジェットプリンタヘッドを提供することである。
【００１９】
また、本発明の別の目的は、別の印刷されたインキ滴から転置された位置において同時にインキ滴を受け手に対して印刷する連続インクジェットプリンタヘッドを提供することである。
【００２０】
また、本発明の別の目的は、余剰ノズルを有する連続インクジェットプリンタヘッドを提供することである。
【００２１】
また、本発明の別の目的は、印刷されたピクセルの密度を増加する連続インクジェットプリンタヘッド及びプリンタを提供することである。
【００２２】
また、本発明の別の目的は、隣接する印刷されたインキ滴が部分的に受け手によって吸収された後、印刷する追加のインキ滴によって印刷された列において印刷されたピクセル密度を増加する連続インクジェットプリンタを提供することである。
【００２３】
また、本発明の別の目的は、受け手においてピクセルのインキレベルを増加する連続インクジェットプリンタヘッド及びプリンタを提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様において、連続インクジェット印刷装置は、余剰ノズルの対が形成されるような複数のノズルを有する二次元ノズルアレイを伴う二次元ノズルアレイを有するプリントヘッドを含有する。滴形成機能は、ノズルに相関して位置する。滴形成機能は、径に添って移動する第一容量を有する滴を形成する第一段階及び同一の径に添って移動する第二容量を有する滴を形成する第二段階にて操作可能である。システムは、径から分離する第一容量を有する滴のような方向に適用された力を伴う滴が径に添って移動する力に適用する。
【００２５】
本発明の別の態様では、余剰印刷の方法は、第一径に添って移動する滴の第一列、第一容量を有する数滴、及び第二容量を有する数滴の形成；第二径に添って移動する滴の第二列、第一容量を有する数滴、及び第二容量を有する数滴の形成；第一及び第二径から分離する滴の第一及び第二列からの第一容量を含む滴の発生；受け手の所定のエリアに衝突する滴の第一列からの第二容量を有する滴の発生；並びに及び受け手の所定のエリアに衝突する滴の第二列からの第二容量を有する滴の発生を含む。
【００２６】
本発明の別の態様では、連続インクジェット印刷装置は、二次元ノズルアレイを有するプリンタヘッドを含む。二次元ノズルアレイは、第一方向に配置された第一ノズル列及び第二方向に転置され配置された第二ノズル列及び第一ノズル列に相関した第一方向に整列されている。滴形成機能は、ノズル列に相関して位置する。滴形成機能は、径に添って移動する第一容量を有する滴を形成する第一段階及び同一の径に添って移動する第二容量を有する滴を形成する第二段階にて操作可能である。システムは、径から分離する第一容量を有する滴のような方向に適用された力を伴う滴が径に添って移動する力に適用する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本記載は、本発明と一致する装置の一部を成形する要素、若しくは、より直接協同する要素に特に向けられるだろう。特に示されないか記述がない要素は、当業者にとって様々な既知の形状を成すであろうことが理解される。
【００２８】
図１ａ及び１ｂを参照すると、本発明と組み合わせた装置１０が概要的に示されている。装置１０は、概要的に例証されて明確化のために大きさも異なるが、この分野における当業者であれば、好ましい実施態様での要素の特定の大きさ及び相互連結を容易に決定することができる。インキ源１４からの圧力調節されたインキ１２は、作動流体２０のフィラメントを合成するプリンタヘッド１８のノズル１６を通過して放出される。インキ滴形成機能２２（例えば、ヒーター、圧電性アクチュエーター、等）は、異なる度数において選択的に活性化され、作動流体２０のフィラメントを体積と質量を有する各インキ滴２６、２８を伴う選択されたインキ滴（２６及び２８の一つ）及び選択されないインキ滴（２６及び２８のもう一方）の流れへの分割を引き起こす。各インキ滴２６、２８の体積及び質量は、制御器２４によるインキ滴形成機能２２の活性度数に依存する。
【００２９】
インキ滴検出システム３２の力３０は、各滴の体積と質量に依存するインキ滴の流れ２７が偏向するインキ滴２６、２８と相互作用する。したがって、力３０は、選択されたインキ滴２６（大きい体積の滴）が受け手Ｗを打つように調節できる一方で、偏向角度Ｄで一般的に示される選択されないインキ滴２８（小さい体積の滴）は偏向されてガッター３４へ入り次回使用のために再利用される。あるいは、装置１０は選択されたインキ滴２８（小さい体積の滴）が受け手Ｗを打つ一方で、選択されないインキ滴２６（大きな体積の滴）がガッターを打つ形態と成り得る。システム３２は、正の圧力源若しくは負の圧力源を含む。力３０は、一般的にインキ滴の流れ２４に相関した角度で位置し、正若しくは負のガスの流れとなり得る。
【００３０】
図２ａを参照すると、プリンタヘッド１８の概要を表す上面図が示されている。プリンタヘッド１８は、ノズル４０の少なくとも二つの列３６、３８を含んでいる。列３６は、第一方向４２に添って延びており、一方で列３８は、列３６から第二方向４４に移動した第一方向４２に添って伸長している。一般的に、第二方向４４は、第一方向４２に対して垂直であるか、実質的に垂直である。列３８はまた、列３６のノズル４０間に位置している列３８のノズル４０を伴う列３６からの第一方向４２においてオフセットである。列３６、３８は、ずれているノズル４０を有する二次元ノズルアレイを形成する。ガッター３４は、第二方向４４におけるノズルアレイ４６に隣接して位置し、第三方向４８（図２ｂに示される）におけるノズルアレイ４６から転置されている。力３０は、第二方向４４と反対に動いて示されている。
【００３１】
図２ｂを参照すると、図２ａに示されている線ＡＡに添って得られた断面図である。力３０は、偏向する選択されないインキ滴２８による選択されない滴２８からのインキ滴２６、２８が分離する選択された滴２６と相互作用する。ガッター３４は、選択されない滴２８（印刷されないインキ滴）がガッター３４に入り込んでガッター表面５４に衝突するように端５２に沿った開口部５０を有している。選択されないインキ滴２８は、次いで次回使用に再利用され得るか、廃棄される。負の圧力若しくはバキューム５６は、一般的に連続インクジェット印刷で実行されているように、かかる工程を伴って援助するために含むことができる。
【００３２】
作動において、ノズル４０からのインキ滴２６、２８は、一般的には、二種類の選択されたインキ滴２６（印刷された滴、図２ｂ）及び選択されないインキ滴２８（ガッターに入る滴、図２ｂ）のうち一つに選択される。選択されないインキ滴２８は、システム３０によって偏向されるために体積は充分小さく、ガッター３４によって捕獲される。選択されたインキ滴２６は、わずかに偏向するために体積が充分に大きく、一般的に速い走査方向として知られる第一方向４２に典型的に移動し、受け手Ｗに着地する。あるいは、選択されたインキ滴２６が小さな体積であるか、選択されないインキ滴２８が大きな体積であり得る。これは、ガッター３４が大きな体積の滴を捕獲するように、ガッター３４の再配置によって達成され得る。
【００３３】
図２ｂに示されるように、選択されないインキ滴２８がノズル列３６若しくはノズル列３８から放出されようとも、選択されないインキ滴２８は、ガッター３４へと導かれる軌道をたどる。かかる理由は、システム３２が選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴２６、２８と相互作用するように、システム３２が大きな偏向角度Ｄ（インキ滴の大きさに依存するが、最大９０度まで）を合成するためである。これは、ノズル列２２、２４間の空間５８、６０を増大することを可能にする。二次元アレイにおいてノズル空間５８、６０を増大する能力は、ノズル間のカップリング若しくは混信を減少する各ノズル４０の組み立てにおいて追加的エリアを提供する。
【００３４】
例えば、空間５８、６０は、約２ｍｍの高さを有するシステム３２を用いて達成され得る０．１乃至１．０ｍｍのノズル間まで増大する。力３０の流れのように、システム３２の外側は、システム３２の高さの約０．２倍の距離を越えて実質的に減少せず、システム３２の高さは一般的に１乃至１０ｍｍを形成し、一般的には２ｍｍの現実的な高さが好ましい。例えば、高いノズル密度を有する装置１０において、６００乃至１２００ｄｐｉの密度で現実的に実行され、隣接するノズル間の空間５８、６０は約２０ミクロンから１２０乃至１０００ミクロン間まで増大することができる。多くのノズル間混信発生がノズル間の分離（度数は、分離距離の平方若しくは三乗に比例する）を伴って急速に減少するように、ノズル間混信の縮減は、例えば、大きさのオーダーと同じくらいかなり本質的になり得る。
【００３５】
図２ｃ及び２ｄを参照すると、受け手６４上の代表的な印刷ライン６２が示されている。ノズル列３６及び３８の適切な発動タイミングによって、ノズル列３６からのインキ滴２６は、ノズル列３８からのインキ滴２６と同様に、受け手６４上の印刷ライン６２に降り立ち、したがって印刷された滴６６の列を形成する。図２ｃでは、インキ滴の大きさは、図２ｄのインキ滴の大きさと比較して小さい。インキ滴の大きさは、既知の任意の方法での制御器２４によるインキ滴形成機能２２の発動の度数によって制御され得る。加えて、図２ｃ及び図２ｄで比較して示されているように、印刷されたインキ滴の大きさは、印刷されたインキ滴がお互いに触れ合わない（図２ｃのように）か若しくは触れ合う（図２ｄのように）ように変化が可能である。
【００３６】
ノズル列３６及び３８の発動の適切なタイミングは、一般的には制御器２４を用いて達成される。適切なタイミングは、ノズル列３８から放出されるインキ滴２６よりも早い時間にノズル列３６から放出されたインキ滴２６を有することによって達成され得る。適用する特定な時間分離は、第一及び第二ノズル列３６、３８間の分離距離と等しいプリンタヘッドに関する受け手の速度を掛け合わせた分離時間を決定する計算式を用いて計算することができる。かかる関係は、ノズル列３６、３８が、システム３２がノズル列３６、３８からのインキ滴２６、２８を等しく若しくは実質的に等しく転置するように、お互いに比較的充分に近づいて位置すると仮定できる。この場合、ノズル列は、一般的には適切な距離（例えば、１０乃至１００ミクロンの距離）にて分離している。例えば、約１ｍ／ｓの受け手の速度及び約１００ミクロンのノズル列分離が与えられた場合、式にしたがった放出時間差は約１００マイクロ秒である。１００ミクロン以上のノズル列の分離において、式から計算された分離時間は、第一列からの滴と比較されるように、わずかに小さい相互作用力で受け手の動きの方向においてわずかに偏向される、システム３２の終点からのさらなる第二列からの滴であることによるため上昇されるべきである。かかる効果は無視することができず、考慮されるべきである。例えば、１ｍｍのノズル列分離が与えられた場合、追加的な発動時間が加えられた計算された分離時間は、計算された分離時間と同じくらい大きい数時間となり得る。これは、約１ｍ／ｓの典型的なシステム速度において１ｍｍと同等のシステム３２によって転置された滴による距離の理由によるためである。計算された分離時間において増加するような量は、システム３２で移動する球体である滴を仮定する計算上の流体力学技術によって容易く適切化される。あるいは、増加は、分離時間における増加を調節することによって容易く決定され得、結果として、フローモデリング（ｆｌｏｗ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ）の当業者によって認識できるように、ノズル列３６からのインク滴２６は、ノズル列３８からのインク滴２６と全く同様に、受け手６４上の印刷ライン６２上に降り立ち、印刷された滴６６の列を形成する。正確な調整が成されて一旦決定されると、数値は、今後のリファレンスとして保存される。
【００３７】
図３ａを参照すると、三つの列のノズルアレイ４６が示されている。このように、本発明は二つのノズル列に限らず、任意のノズル列の数を組み合わせることができる（例えば、二つ、三つ、四つ、五つ、六つ、七つ、八つ、等）。図３ａでは、三つのずれているノズル列である、ノズル列３６、ノズル列３８、及びノズル列６８は、第一方向４２に対して実質的に垂直な第二方向４４において間隔を置いて離れている。列３８及び６８のノズル４０は、列３６のノズル４０間に位置している。典型的には、ノズル間隔は、ノズル列３６に相関している。しかしながら、ノズル間隔は、ノズル列３６、３８、６８の何れかに相関することができる。各ノズル列３６、３８、６８の各ノズル４０は、上記に記載のように選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴の放出作動が可能である。再度、選択されないインキ滴は、選択されないインキ滴を産出するノズル列に関係なく、ガッター３４に導かれる軌道をたどる。再度、かかる理由は、システム３２の力３０が選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴と相互作用するようにシステム３２が大きい偏向角度Ｄ（インキ滴の大きさに依存するが９０度の角度まで）を合成するためである。これは、ノズル列３６、３８、６８間の間隔が増大されることを可能にする。二次元ノズルアレイにおけるノズル間隔を増大する能力は、各ノズル４０の組み立てにおける追加的エリアを提供する。組み立て中のノズル間距離の増大は、プリンタヘッド作動中におけるノズル間混信を縮減する。
【００３８】
図３ｂを参照すると、受け手６４上の代表的な印刷ライン６２が示されている。既知の方法による制御器２４を用いたノズル列３６、３８及び６８の適切な発動タイミングによって、ノズル列３６からのインキ滴７０は、ノズル列３６、６８からのそれぞれのインキ滴７２、７４と同様に、受け手６４上の印刷ライン６２に降り立ち、したがって印刷された滴６６の列を形成する。図３ｂでは、インキ滴の大きさは、図２ｄのインキ滴の大きさと比較して小さい。インキ滴の大きさは、制御器によるインキ滴形成機能２２の発動の度数によって制御され得る。加えて、印刷されたインキ滴の大きさは、印刷されたインキ滴がお互いに触れ合わない（図３ｂのように）か若しくは触れ合う（図２ｄのように）ように変化が可能である。
【００３９】
図４ａを参照すると、二つのずれていないノズル列３６及び３８が示されている。図４ａでは、ノズル列３６及び３８は、図２ａのノズル列と同等であるが、第一方向４２でのオフセットを有していない。上記のように、印刷中において何れかのノズル列３６及び３８の一つ以上のノズル４０が故障した場合における冗長性のある印刷を提供するようにノズル列３６及び３８は構成され得る。加えて、ノズル列３６及び３８は、受け手６４上の同一位置で複数のインキ滴を印刷するよう構成され得る。
【００４０】
図４ｃを参照すると、選択されないインキ滴は、選択されないインキ滴を産出するノズル列に関係なく、ガッター３４に導かれる軌道をたどる。かかる理由は、システム３２の力３０が選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴と相互作用するようにシステム３２が大きい偏向角度Ｄ（インキ滴の大きさに依存するが９０度の角度まで）を合成するためである。これは、ノズル列３６と３８間の間隔が増大されることを可能にする。二次元ノズルアレイにおけるノズル間隔を増大する能力は、各ノズル４０の組み立てにおける追加的エリアを提供する。組み立て中のノズル間距離の増加は、プリンタヘッド作動中におけるノズル間混信を縮減する。
【００４１】
再度図４ａを参照すると、ノズル４０は、ノズル列３８のノズル４０がノズル列３６からのノズル４０に対して第二方向４４だけに変位された余剰なノズルの対〔すなわち、冗長なノズル対〕７６を形成する。この状況においては、余剰ノズルの対７６は、個々のノズル４０の欠損において補われる。受け手６４が第一方向４２若しくは第二方向４４の何れかに移動するにつれて、余剰ノズルの対７６での各ノズル４０は、対の相手のノズル４０を補い、受け手６４上の同一位置におけるインキ滴を印刷するよう作動が可能である。余剰ノズルの対７６は、ＭＥＭＳ技術を用いてプリンタヘッドでの組み立てが可能である。上記のようにして、余剰ノズルの対におけるノズルの正確なアライメントは、かかる組み立て方法が一般的には、単一のプリンタヘッドの単一な基板上の正確なノズル配列を与える当業者にとって既知であるリソグラフィーを含むため容易く達成される。
【００４２】
図４ｂを参照すると、受け手６４上の代表的な印刷ライン６２が示されている。ノズル列３６及び３８の適切な発動タイミングによって、ノズル列３６からのインキ滴８４は、ノズル列３８からのそれぞれのインキ滴８２と同様に、受け手６４上の印刷ライン６２に降り立ち、したがって印刷された滴６６の列を形成する。ノズル列３６及び３８からの印刷されたインキ滴８２及び８４は、受け手６４上の同一位置に降り立つ。第二方向４４におけるノズル列３６及び３８間の印刷されたインキ滴の転置はない。
【００４３】
ノズル列３６及び３８の発動の適切なタイミングは、一般的には制御器２４を用いて達成される。適切なタイミングは、ノズル列３８から放出されるインキ滴２６よりも早い時間にノズル列３６から放出されたインキ滴２６を有することによって達成され得る。適用する特定な時間分離は、第一及び第二ノズル列３６、３８間の分離距離と等しいプリンタヘッドに関する受け手の速度を掛け合わせた分離時間を決定する計算式を用いて計算することができる。かかる関係は、ノズル列３６、３８が、システム３２がノズル列３６、３８からのインキ滴２６、２８を等しく若しくは実質的に等しく転置するように、お互いに比較的充分に近づいて位置すると仮定できる。この場合、ノズル列は、一般的には適切な距離（例えば、１０乃至１００ミクロンの距離）にて分離している。例えば、約１ｍ／ｓの受け手の速度及び約１００ミクロンのノズル列の分離が与えられた場合、式にしたがった放出時間差は約１００マイクロ秒である。１００ミクロン以上のノズル列の分離において、式から計算された分離時間は、第一列からの滴と比較されるように、わずかに小さい相互作用力で受け手の動きの方向においてわずかに偏向される、システム３２の終点からのさらなる第二列からの滴であることによるため上昇されるべきである。かかる効果は無視することができず、考慮されるべきである。例えば、１ｍｍのノズル列分離が与えられた場合、追加的な発動時間が加えられ計算された分離時間は、計算された分離時間と同じくらい大きい数時間となり得る。これは、約１ｍ／ｓの典型的なシステム速度において１ｍｍと同等のシステム３２によって転置された滴による距離によるためである。計算された分離時間において増加するような量は、システム３２で移動する球体である滴を仮定する計算上の流体力学技術によって容易く適切化される。あるいは、増加は、分離時間における増加を調節することによって容易く決定され得、結果として、フローモデリングの当業者によって認識できるように、ノズル列３６からのインク滴２６は、ノズル列３８からのインク滴２６と全く同様に、受け手６４上の印刷ライン６２上に降り立ち、印刷された滴６６の列を形成する。正確な調整が成されて一旦決定されると、数値は、今後のリファレンスとして保存される。
【００４４】
再度図４ａ及び４ｂを参照すると、例えば、ノズル列３６でのノズル７８は不完全になっており失敗した。ノズルの欠損は、多くの状況を含むことができるが、例えば、ゴミや汚れによるノズルの汚染、ノズルアクチュエーターの故障等である。ノズルの欠損の検出は、既知の方法によって達成され得る。印刷されたインク滴のライン６２は、ノズル列３６及び３８のノズル間隔６０と同等な第一方向４２のインク滴間隔を有して、受け手６４上に印刷され得る。各印刷された滴は、各余剰ノズルの対７６をなす一つの構成ノズルから由来する。余剰ノズルの対７６の何れかの構成要素は、他の構成要素の欠損を補う。余剰ノズルの対７６の一つのノズルが失敗する場合において、例えば、図４ｂに示されているノズル列３６でのノズル７８の場合、ノズル列３８からのノズル８０は、受け手６４上の余剰ノズルの対における指定の印刷位置でインク滴８２を印刷するために使用される。図４ｂでは、別の印刷されたインク滴８４は、ノズル列３６由来である。しかしながら、別の印刷されたインク滴８４は、ノズル列３６若しくは３８何れかのノズル４０に由来することができる。上記のように、余剰は欠損ノズルを補うために提供される。
【００４５】
あるいは、ノズル列３６及び３８の適切な発動タイミングによって、ノズル列３８からのインキ滴８４は、ノズル列３６からのインキ滴８２と同様に、受け手６４上の印刷ライン６２に降り立ち、したがって印刷された滴６６の列を形成する。ノズル列３６及び３８からの印刷されたインク滴８２及び８４は、受け手６４上の同一位置に降り立つ。加えて、ノズル列３６及び３８間のインク滴の転置はない。上記のように、ノズル列３６及び３８は、受け手６４上の同一位置に複数のインク滴を印刷する。ノズル列３６からのインク滴の位置は、ノズル列３８からのインク滴の位置と同心である。これについては、図７ａ乃至７ｃを参照して下記により詳細に記載される。
【００４６】
図４ｃを参照すると、余剰ノズルの作動における重要な考慮は、ノズル列３６からの選択されたインキ滴２６とノズル列３８からの選択されないインキ滴２８間での衝突を避けることである。図４ｃは、選択されたインキ滴２６が選択されないインキ滴２８間を通過するように選択されたインキ滴２６の放出タイミングを含むかかる衝突を避ける好ましい方法を例証している。かかるタイミングは、ノズル列３６及び３８の転置及びプリンタヘッド１８からのシステム３２の位置距離に依存する。加えて、プリンタヘッド１８表面からのシステム３２の位置距離は、印刷の適用に依存する衝突を除外するために調節され得る。選択されないインク滴２８はまた、選択されたインク滴２６における追加の間隔を提供するためにガッター３４方向へ向かうように組み合わせることができる。システム３２は、組み合わされた選択されないインク滴２８がガッター３４によって捕獲されるように調節することができる。
【００４７】
図５を参照すると、余剰ノズルの対から放出された選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴の衝突を防ぐ代替となる実施態様が示されている。かかる実施態様において、力３０の方向８６は、選択されないインキ滴の径が選択されたインキ滴の径を避けるように、システム３２の少なくとも一部分の角度によるノズル４０の配置と相関して傾斜する。インク滴の軌道８８は、選択されたインク滴がわずかに偏向するか大きく偏向するため、インク滴の軌道９０とは重ならない。典型的には、ノズル列３６及び３８がずれていない場合では角度９２は垂直でない。しかしながら、ノズル列３６及び３８がずれている場合、角度９２は垂直になり得る。
【００４８】
図６ａを参照すると、図３ａの装置と同等の装置が示されている。図６ａでは、三つのずれているノズル列である、ノズル列３６、ノズル列３８、及びノズル列６８は、第一方向４２に対して実質的に垂直な第二方向４４において間隔を置いて離れている。典型的には、ノズル間隔は、ノズル列３６に相関している。しかしながら、ノズル間隔は、ノズル列３６、３８、６８の何れかに相関することができる。各ノズル列３６、３８、６８の各ノズル４０は、上記に記載のように選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴の放出作動が可能である。再度、選択されないインキ滴は、選択されないインキ滴を産出するノズル列に関係なく、ガッター３４に導かれる軌道をたどる。再度、かかる理由は、システム３２の力３０が選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴と相互作用するようにシステム３２が大きい偏向角度Ｄ（インキ滴の大きさに依存するが９０度の角度まで）を合成するためである。これは、ノズル列３６、３８、６８間の間隔が増大されることを可能にする。二次元ノズルアレイにおけるノズル間隔を増大する能力は、各ノズル４０の組み立てにおける追加的エリアを提供する。組み立て中のノズル間距離の増大は、プリンタヘッド作動中におけるノズル間混信を縮減する。
【００４９】
図６ｂを参照すると、受け手６４上の代表的な個々の印刷ライン９４、９６、及び９８が示されている。ノズル列３６、３８及び６８の適切な発動タイミングによって、ノズル列３６、３８及び６８からのインキ滴は受け手６４上のそれぞれの印刷ライン９４、９６、及び９８に降り立つ。インキ滴の大きさは、制御器によるインキ滴形成機能２２の発動の度数によって制御され得る。加えて、印刷されたインキ滴の大きさは、印刷されたインキ滴がお互いに触れ合わない（図６ｂのように）か若しくは触れ合う（図２ｄのように）ように変化が可能である。発動タイミングに関しては、ノズル列３６、３８及び６８のノズル４０の発動がほとんど同時になることが注意する重要事項である。しかしながら、選択されたインキ滴及び選択されないインキ滴を伴うシステム３２の力３０の相互作用を補うために必ずしも同時でなくとも良い。上記のように、発動タイミングのわずかな修正は、図６ｂで示されている配列と同等な印刷されたインキ滴の配列を形成するために使用され得る。
【００５０】
図７ａ乃至７ａを参照すると、図４ａの装置と同等の装置が示されている。図７ａでは、ノズル４０は、ノズル列３６からのノズル４０の唯一第二方向４４に転置したノズル列３８のノズル４０を伴う余剰ノズルの対７６を形成する。この状況においては、余剰ノズルの対７６は、上述のように、個々のノズル４０の欠損において補われる。余剰ノズルの対７６は、ＭＥＭＳ技術を用いてプリンタヘッドでの組み立てが可能である。上記のようにして、余剰ノズルの対におけるノズルの正確なアライメントは、かかる組み立て方法が一般的には、単一のプリンタヘッドの単一な基板上の正確なノズル配列を与える当業者にとって既知であるリソグラフィーを含むため、容易く達成される。
【００５１】
ずれていないノズル列３６及び３８は、図７ｂ及び７ｃに示されているように、受け手６４上の印刷されたインキ滴の列を提供する作動が可能である。図７ｂでは、印刷されたインキ滴配列１００は、図６ｂで示された印刷されたインキ滴配列と同等である。しかしながら、図７ｂでは、列１０４はノズル列３８から省かれた印刷された滴を選択している（あるいは、ノズル列３６はインキ滴を省くことが可能である）。以前は、非常に大きな偏向角度を通過するノズル列３８からのガッターインキ滴が必要であったため、従来の連続インクジェットプリンタヘッドでは達成することが特に困難であった。印刷されたインキ滴の列１０２は、ノズル列３６と一致する。再度、上述のように、ノズル列３６及び３８での各ノズル４０の発動タイミングは、ほぼ同時である一方、必ずしも同時に打つ必要はない。加えて、インキ滴の衝突を避けるために、図５を参照して記載されているように、システム３２は傾斜され得る。
【００５２】
図７ｃを参照すると、第二方向４４に整列した余剰ノズルの対７６を形成する、ずれていないノズルの二次元アレイを有する図７ａのプリンタヘッド１８は、複数の滴を印刷することが可能で、ノズル列３６からの一つのインキ滴及びノズル列３８からの一つのインキ滴を受け手６４上の同一位置１０６に印刷できる。これは、受け手６４上の同一位置に余剰ノズルの対から放出された印刷されたインキ滴が降り立つように、ノズル列３６及び３８でのノズル４０の発動タイミングを調節することによって達成される。この方法において、連続色調画像は、受け手６４上の任意の一位置での単一の滴に最大限貢献するプリンタヘッド１８の各ノズル４０を伴う単一の連続インクジェットプリンタヘッドから形成され得る。連続色調画像化は、任意の一つの受け手位置での単一のノズルから複数の滴を放出するプリンタヘッドと比較して受け手６４上のインキ填補の増加率を提供する。これは、単一のノズルから放出される複数の滴を待機する一方で、受け手が素早く前進することができないためである。しかしながら、受け手６４は、連続色調画像印刷の間は、各ノズル４０が一つのインキ滴が任意の一つの受け手位置に降り立つまで放出するために、素早く前進することが可能である。
【００５３】
ノズル列３６及び３８の発動の適切なタイミングは、一般的には制御器２４を用いて達成される。適切なタイミングは、ノズル列３８から放出されるインキ滴２６よりも早い時間にノズル列３６から放出されたインキ滴２６を有することによって達成され得る。適用する特定な時間分離は、第一及び第二ノズル列３６、３８間の分離距離と等しいプリンタヘッドに関する受け手の速度を掛け合わせた分離時間を決定する計算式を用いて計算することができる。かかる関係は、ノズル列３６、３８が、システム３２がノズル列３６、３８からのインキ滴２６、２８を等しく若しくは実質的に等しく転置するように、お互いに比較的充分に近づいて位置すると仮定できる。この場合、ノズル列は、一般的には適切な距離（例えば、１０乃至１００ミクロンの距離）にて分離している。例えば、約１ｍ／ｓの受け手の速度及び約１００ミクロンのノズル列分離が与えられた場合、式にしたがった放出時間差は約１００マイクロ秒である。１００ミクロン以上のノズル列の分離において、式から計算された分離時間は、第一列からの滴と比較されるように、わずかに小さい相互作用力で受け手の動きの方向においてわずかに偏向される、システム３２の終点からのさらなる第二列からの滴であることによるため、上昇されるべきである。かかる効果は無視することができず、考慮されるべきである。例えば、１ｍｍのノズル列分離が与えられた場合、追加的な発動時間が加えられた計算された分離時間は、計算された分離時間と同じくらい大きい数時間となり得る。これは、約１ｍ／ｓの典型的なシステム速度において１ｍｍと同等のシステム３２によって転置された滴による距離によるためである。計算された分離時間において増加するような量は、システム３２で移動する球体である滴を仮定する計算上の流体力学技術によって容易く適切化される。あるいは、増大は、分離時間における増加を調節することによって容易く決定され得、結果として、フローモデリングの当業者によって認識できるように、ノズル列３６からのインク滴２６は、ノズル列３８からのインク滴２６と全く同様に、受け手６４上の印刷ライン６２上に降り立ち、印刷された滴６６の列を形成する。正確な調整が成されて一旦決定されると、数値は、今後のリファレンスとして保存される。
【００５４】
上記に記載のノズルアレイは、ＭＥＭＳ技術として既知の技術によって組み立てらえることが可能である。上述のように、ノズルの正確なアライメントは、かかる組み立て方法が一般的には、単一のプリンタヘッドの単一な基板上の正確なノズル配列を与える当業者にとって既知であるリソグラフィーを含むため、容易く達成され得る。加えて、発動タイミングは、既知の技術及び機能である、例えば、プログラム可能なマイクロプロセッサーコントローラー、ソフトウェアプログラム等を用いて達成され得る。
【００５５】
本発明の利点は、印刷されたピクセルの増加した密度；隣接する印刷された滴が部分的に受け手によって吸収された後に印刷された代替の印刷された滴による印刷された列の増加した密度；受け手上の与えられたピクセルにおける増加したインキレベル；余剰ノズル印刷；及び、増加した全体的な印刷速度を含む。
【００５６】
前述の記載が多くの詳細及び特異性を含む一方、これらは説明のみの目的のために含まれており、本発明の制限として解釈しないことは理解される。請求項及び法的な同意義によって包含されるように意図されるので、本発明の趣旨及び範囲内において上記実施態様に多くの変形及び修正を行なえることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明を組込む装置の概要図である。
【図１ｂ】本発明を組込む装置の概要図である。
【図２ａ】二次元ノズルアレイを有する連続インクジェットプリンタヘッド及びガス流選択装置の概要を示す上面図である。
【図２ｂ】図２ａの連続インクジェットプリンタヘッドの概要を示す側面図である。
【図２ｃ】ノズルの二次元アレイを有する連続インクジェットプリンタヘッドからのより小さい印刷された小滴及び図２ａののこぎり歯状ガッターの概要図である。
【図２ｄ】ノズルの二次元アレイを有する連続インクジェットプリンタヘッドからのより大きい印刷された小滴及び図２ａののこぎり歯状ガッターの概要図である。
【図３ａ】図２ａで示された本発明の代替となる実施態様の概要を示す上面図である。
【図３ｂ】図３ａで示された実施態様からの印刷された小滴の概要図である。
【図４ａ】図２ａで示された本発明の代替となる実施態様の概要を示す上面図である。
【図４ｂ】図４ａで示された実施態様からの印刷された小滴の概要図である。
【図４ｃ】図４ａで示された本発明におけるインク小滴のタイミング要求を例証する概要図である。
【図５】図２ａで示された本発明の代替となる実施態様の概要を示す上面図である。
【図６ａ】図２ａで示された本発明の代替となる実施態様の概要を示す上面図である。
【図６ｂ】図６ａで示された実施態様からの印刷された小滴の概要図である。
【図７ａ】図４ａで示された本発明の代替となる実施態様の概要を示す上面図である。
【図７ｂ】図７ａで示された実施態様からの印刷された小滴の概要図である。
【図７ｃ】図７ａで示された実施態様からの印刷された小滴の概要図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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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４ｃ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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