(57)【要約】【課題】高速かつ高精細度の流体吐出システムを提供する。【解決手段】流体吐出システムにおいて、第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルは、複数のノズル対を構成するように配置され、複数のノズル対の各ノズル対は、第１の複数のノズルに属する第１ノズルと第２の複数のノズルに属する連携する第２ノズルとを含み、各ノズル対の第１ノズル及び連携する第２ノズルは、プリント媒体の移動方向である第１方向に対して垂直な第２方向において０を超えピクセルピッチｐ未満の間隔で、かつ第１方向において間隔を空けて、配置される。コントローラは、各ノズル対の第１ノズル及び第２ノズルにピクセルのラインの同一ピクセルに液滴を着弾させるように構成される。【選択図】図５
2011073434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体貯蔵室と、
媒体を第１方向に移動させる支持体と、
第１の複数のノズル及び第１の複数のアクチュエータを備え、前記流体貯蔵室から液体を引き出すように結合された、第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、
第２の複数のノズル及び第２の複数のアクチュエータを備え、前記流体貯蔵室から同じ液体を引き出すように結合された、第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、
前記第１の複数のアクチュエータ及び前記第２の複数のアクチュエータに電子的に結合され、前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルに、前記媒体が移動している間に単一パスで前記媒体上にピクセルのラインを形成するように前記液体の液滴を吐出させ、前記ピクセルのラインにおけるピクセルをピクセルピッチｐの一定間隔で並べるように構成されたコントローラと、
を備え、
前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルは、複数のノズル対を構成するように配置され、
前記複数のノズル対の各ノズル対は、前記第１の複数のノズルに属する第１ノズルと前記第２の複数のノズルに属する連携する第２ノズルとを含み、
各ノズル対の前記第１ノズル及び前記連携する第２ノズルは、前記第１方向に対して垂直な第２方向において０を超え前記ピクセルピッチｐ未満の間隔で、かつ前記第１方向において間隔を空けて、配置され、
前記コントローラは、各ノズル対の前記第１ノズル及び前記第２ノズルに前記ピクセルのラインの同一ピクセルに液滴を着弾させるように構成される、
流体吐出システム。
【請求項２】
前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルのそれぞれは、前記第２方向においてピクセル毎にｎ行のノズルを有し、
前記第２方向における前記ノズル間の間隔は、０を超えｐ／ｎ未満である、
請求項１に記載の流体吐出システム。
【請求項３】
前記ピクセルのラインが３ｍ／秒を超える速度で前記媒体上に形成される、請求項１又は２に記載の流体吐出システム。
【請求項４】
流体貯蔵室と、
媒体を第１方向に移動させる支持体と、
第１の複数のノズル及び第１の複数のアクチュエータを備え、前記流体貯蔵室から液体を引き出すように結合された、第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、
第２の複数のノズル及び第２の複数のアクチュエータを備え、前記流体貯蔵室から同じ液体を引き出すように結合された、第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、
前記第１の複数のアクチュエータ及び前記第２の複数のアクチュエータに電子的に結合され、前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルに、前記媒体が移動している間に単一パスで前記媒体上にピクセルのラインを３ｍ／秒を超える速度で形成するように前記液体の液滴を吐出させ、前記ピクセルのラインにおけるピクセルをピクセルピッチｐの一定間隔で並べるように構成されたコントローラと、
を備え、
前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルは、複数のノズル対を構成するように配置され、
前記複数のノズル対の各ノズル対は、前記第１の複数のノズルに属する第１ノズルと前記第２の複数のノズルに属する連携する第２ノズルとを含み、
各ノズル対の前記第１ノズル及び前記連携する第２ノズルは、前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記ピクセルピッチｐ未満の間隔で、かつ前記第１方向において間隔を空けて、配置され、
前記コントローラは、各ノズル対の前記第１ノズル及び前記第２ノズルに前記ピクセルのラインの同一のピクセルに液滴を着弾させる、
流体吐出システム。
【請求項５】
前記第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニット及び前記第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、同一の流体吐出モジュールの一部である、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体吐出システム。
【請求項６】
前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルはマトリクス状に配置される、請求項５に記載の流体吐出システム。
【請求項７】
前記第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは第１流体吐出モジュールの一部であり、前記第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは第２流体吐出モジュールの一部である、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体吐出システム。
【請求項８】
前記第１の複数のノズルは第１マトリクス状に配置され、前記第２の複数のノズルは第２マトリクス状に配置される、請求項７に記載の流体吐出システム。
【請求項９】
ピクセル未満の液滴が前記第１及び第２の複数のノズルから吐出される、請求項１乃至８のいずれかに記載の流体吐出システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の複数のノズルのそれぞれは、各ピクセルにおいて流体の一つの液滴のみを吐出する、請求項１乃至９のいずれかに記載の流体吐出システム。
【請求項１１】
各ノズル対の前記第１ノズル及び前記第２ノズルが前記ピクセルのラインの同一のピクセルに液滴を着弾させる際に、精細度が３００ｄｐｉを超えるピクセルのラインが形成されるように、前記第１及び第２の複数のノズルが構成される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の流体吐出システム。
【請求項１２】
前記精細度が約１２００ｄｐｉである、請求項１１に記載の流体吐出システム。
【請求項１３】
前記第１及び第２の複数のノズルは、約０．１ｐＬ〜３０ｐＬの液滴サイズの液体を吐出するように構成される、請求項１乃至１２のいずれかに記載の流体吐出システム。
【請求項１４】
前記ピクセルのラインが前記媒体上に形成される速度は約４ｍ／秒である、請求項１乃至１３のいずれかに記載の流体吐出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体液滴吐出に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の流体液滴吐出装置において、シリコン基板等の基板内に、流体ポンプ室及びノズルが形成されている。プリント動作等において、流体液滴を、ノズルから媒体上に吐出することができる。ノズルは、流体ポンプ室に流体接続されている。流体ポンプ室を、熱アクチュエータ又は圧電アクチュエータ等のトランスデューサによって駆動することができ、流体ポンプ室は、駆動されるとノズルを通して流体液滴が吐出されるようにすることができる。媒体は、流体吐出装置に対して移動させることができる。ノズルからの流体液滴の吐出を、媒体の移動とタイミングを合わせることにより、媒体上の所望の場所に流体液滴を配置することができる。流体吐出装置は、一般に複数のノズルを有し、通常、媒体上への流体液滴の均一な付着をもたらすために、均一なサイズ及び速度の流体液滴を同じ方向に吐出することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−００９５４９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシングルパスプリントでは、ページ上にインクのラインを生成するためにシングルジェットが連続的に発射され、ジェットの不整列、ノズルの真直度誤差、ジェット速度及びウェブ蛇行エラーにより、結果として得られる画像にバンディングやエッジのギザギザなどの不具合が発生する可能性がある。更に、インターリーブ方式を用いてより高い速度を可能としようとするシステム、即ち、ノズルの二つのセットがプリント方向において整列して各行がピクセルの一つおきのラインをプリントするシステムでは、ノズルの第２セットに対するノズルの第１セットの不整列により、処理方向にバンディングが発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
デジタルインクジェットプリント等の流体液滴吐出動作においては、プリント画像にバンディングなどの不具合が発生しないようにしながら、３ｍ／秒〜５ｍ／秒の速度でプリントすることが望ましい。各ピクセルにおいて複数のノズルが流体を滴下するようにノズルを整列させることにより、高いプリント速度で高品質な画像を得ることができる。
【０００６】
概して、一態様では、流体吐出システムは、流体貯蔵室と、媒体を第１方向に移動させる支持体と、第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、第１の複数のアクチュエータ及び第２の複数のアクチュエータに電子的に結合されたコントローラと、を有する。第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、第１の複数のノズル及び第１の複数のアクチュエータを備え、流体貯蔵室から液体を引き出すように結合されている。第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、第２の複数のノズル及び第２の複数のアクチュエータを備え、流体貯蔵室から同じ液体を引き出すように結合されている。コントローラは、第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルに、媒体が移動している間に単一パスで媒体上にピクセルのラインを形成するように液体の液滴を吐出させ、ピクセルのラインにおけるピクセルをピクセルピッチｐの一定間隔で並べるように構成されている。第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルは、複数のノズル対を構成するように配置され、複数のノズル対の各ノズル対は、第１の複数のノズルに属する第１ノズルと第２の複数のノズルに属する連携する第２ノズルとを含み、各ノズル対の第１ノズル及び連携する第２ノズルは、第１方向に対して垂直な第２方向において０を超えピクセルピッチｐ未満の間隔で、かつ第１方向において間隔を空けて、配置され、コントローラは、各ノズル対の第１ノズル及び第２ノズルにピクセルのラインの同一ピクセルに液滴を着弾させるように構成される。
【０００７】
概して、一態様では、流体吐出システムは、流体貯蔵室と、媒体を第１方向に移動させる支持体と、第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットと、第１の複数のアクチュエータ及び第２の複数のアクチュエータに電子的に結合されたコントローラと、を有する。第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、第１の複数のノズル及び第１の複数のアクチュエータを備え、流体貯蔵室から液体を引き出すように結合されている。第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、第２の複数のノズル及び第２の複数のアクチュエータを備え、流体貯蔵室から同じ液体を引き出すように結合されている。コントローラは、第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルに、媒体が移動している間に単一パスで媒体上にピクセルのラインを３ｍ／秒を超える速度で形成するように液体の液滴を吐出させ、ピクセルのラインにおけるピクセルをピクセルピッチｐの一定間隔で並べるように構成されている。第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルは、複数のノズル対を構成するように配置され、複数のノズル対の各ノズル対は、第１の複数のノズルに属する第１ノズルと第２の複数のノズルに属する連携する第２ノズルとを含み、各ノズル対の第１ノズル及び連携する第２ノズルは、第１方向に対して垂直な第２方向においてピクセルピッチｐ未満の間隔で、かつ第１方向において間隔を空けて、配置され、コントローラは、各ノズル対の第１ノズル及び第２ノズルにピクセルのラインの同一ピクセルに液滴を着弾させるように構成される。
【０００８】
これらの実施形態及び他の実施形態は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含むことができる。第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルのそれぞれは、第２方向においてピクセル毎にｎ行のノズルを有し、第２方向におけるノズル間の間隔は、０を超えｐ／ｎ未満であることが可能である。
【０００９】
第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニット及び第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、同一の流体吐出モジュールの一部であってもよい。第１及び第２の複数のノズルを、マトリクス状に配置してもよい。第１の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、第１流体吐出モジュールの一部であってもよく、第２の複数の独立制御可能な流体吐出装置ユニットは、第２流体吐出モジュールの一部であってもよい。第１の複数のノズルを第１マトリクス状に配置し、第２の複数のノズルを第２マトリクス状に配置してもよい。
【００１０】
第１及び第２の複数のノズルから、サブピクセル液滴を吐出してもよい。第１及び第２の複数のノズルのそれぞれは、各ピクセルにおいて流体の一つの液滴のみを吐出してもよい。各ノズル対の第１ノズル及び第２ノズルがピクセルのラインの同一のピクセルに液滴を着弾させる際に、精細度が３００ｄｐｉを超えるピクセルのラインが形成されるように、第１及び第２の複数のノズルを構成してもよい。この精細度は、約１２００ｄｐｉであってもよい。第１及び第２の複数のノズルを、約０．１ｐＬ〜３０ｐＬの液滴サイズの液体を吐出するように構成してもよい。ピクセルのラインは、３ｍ／秒を超える速度で媒体上に形成される。この速度は約４ｍ／秒であってもよい。
【００１１】
実施態様によっては、以下の利点のうちの一つ又は複数を有することができる。ノズルの対を、プリント方向に対して垂直な方向においてピクセルピッチ未満の間隔で、かつプリント方向において間隔を空けて、配置し、同一のピクセルに流体液滴を着弾させるように制御することにより、プリント速度を上昇させ、プリント品質を向上させ、流体吐出モジュールサイズを低減することができる。
【００１２】
一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。他の特徴、態様及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示的な流体吐出モジュールの斜視図である。
【図２Ａ】例示的な流体吐出モジュールの断面図である。
【図２Ｂ】例示的な流体吐出モジュールの略断面図である。
【図３】流体吐出モジュールのノズル層の略底面図である。
【図４】複数の流体吐出モジュールを有する例示的な流体吐出システムの斜視図である。
【図５】ピクセル毎に複数の整列ノズルを有する流体吐出システムの、プリント媒体上に堆積された液滴の位置に対する関係を示す。
【図６】ピクセル毎に複数のオフセットノズルを有する流体吐出システムの、プリント媒体上に堆積された液滴の位置に対する関係を示す。
【図７】プリントシステムの概略図である。
【００１４】
それぞれの図面における同様の参照番号及び名称は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、流体吐出システム１９９は、流体吐出装置ケーシング１０５で包囲された流体吐出装置１００を有している。流体吐出装置１００をプリントフレーム１４０に固定してプリント媒体上に保持するために、ケーシング１０５に取付部材１１０が取り付けられている。更に、流体吐出装置１００は、流体を流体貯蔵室（不図示）から搬送するための配管１７０及び１８０を有している。
【００１６】
また、流体吐出装置１００は、ケーシング１０５の底部に流体吐出モジュール、例えば平行四辺形状プリントヘッドモジュールが取り付けられている。流体吐出モジュールは、半導体処理技法を用いて製造されるダイであってもよい。流体吐出モジュールは、基板１９０と、複数の流体流路のノズル１８０からの流体の吐出を個々に制御する複数のアクチュエータ４０１（図２Ｂ参照）と、を有している。基板１９０は、単結晶シリコン等の半導体材料から作製されることができ、複数の流体流路１９２（図２Ｂ参照）を備える。
【００１７】
流体吐出装置１００は、取付面１２０を有する取付部材１１０を介してプリントフレーム１４０に取り付けられている。流体吐出装置１００とプリントフレーム１４０との間には、取付面１２０上にコネクタ１３０が配置されている。コネクタ１３０は、プリントフレーム１４０に損傷をもたらすことなく比較的容易に取り外すことができるように、例えばねじ１３５によって、プリントフレーム１４０に脱着可能に連結することができる。
【００１８】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、流体吐出装置１００は、上部供給室４１０、供給フィルタ４１５及び下部供給室４２０を有することができる。吐出用流体は、流体貯蔵室を出て、上部供給室４１０に入り、供給フィルタ４１５を通過して下部供給室４２０に入り、インターポーザ４３０を通って基板１９０に入ることができる。
【００１９】
基板１９０は、一つ又は複数の流体流路１９２と、ノズル層１９５に形成された一つ又は複数のノズル１８０と、を有することができる（図２Ｂには一つの流体流路１９２及び関連するノズル１８０のみを示す）。基板１９０上のアクチュエータ４０１が駆動されると、流体流路１９２内のポンプ室１７４が収縮し、流体をノズル１８０から液滴として強制的に吐出することができる。基板１９０上の集積回路素子１０４は、ノズル１８０からの流体の吐出を制御する電気信号を提供する。
【００２０】
更に、流体吐出装置１００は、下部帰還室４５０、帰還フィルタ４５５及び上部帰還室４６０を有することができる。ノズル１８０から吐出されない流体は、帰還通路１８４を通って基板１９０から出て、インターポーザ４３０を通過して下部帰還室４５０に入り、帰還フィルタ４５５を通過して上部帰還室４６０に入り、流体貯蔵室に戻ることができる。
【００２１】
図３に示すように、基板１９０の底面のノズル層１９５は、複数のノズル１８０を有している。ノズル１８０は、流体路１９２の一部とみなすことができ、ノズル層１９５内に延在してノズル層１９５の底面の開口で終端することができる。ノズル層１９５は、基板１９０に固定される層であり得る。或いは、ノズル層１９５は、基板１９０の一部分であってもよく、例えば流路本体のエッチングにより作られてもよい。ノズル１８０は規則的に配列されていてもよく、例えばノズル層１９５はノズル１８０の複数の列及び行を有していてもよいが、実施態様によっては、プリントヘッドモジュールは単一行のノズルしか有していなくてもよい。流体吐出装置１００がプリントフレーム１４０に固定されると、ノズルの行はプリント媒体の移動方向に対して垂直又は略垂直となることができる。
【００２２】
実施態様によっては、図４に示すように、流体吐出システム１０１は複数の流体吐出装置１００を有することができ、複数の流体吐出装置１００は例えば隣り合わせに（プリント媒体の移動方向に対して垂直方向に）並んでプリントフレーム１４０に取り付けられることにより、プリント媒体の幅にわたって延在することができる。各流体吐出装置１００は、取付部材１１０を有している。各取付部材１１０とプリントフレーム１４０との間にコネクタ１３０が配置され、プリントフレーム１４０は付加的な上方部分を有している。配管１７０は、各流体吐出装置１００に流体を供給し、配管１８０は、各流体吐出装置１００に対する流体帰還経路を提供する。同一のプリントフレーム１４０上の各流体吐出装置１００は、配管１７０及び１８０を介して同一の流体貯蔵室に連結されることができ、即ち、各流体吐出装置１００（及びそのノズル）は、同じ流体、例えば同じ色のインクを吐出することができる。更に、同一のプリンタ内の複数の異なるプリントフレーム１４０上の流体吐出装置１００が、配管１７０及び１８０を介して共通の流体貯蔵室に連結されることもでき、即ち、プリント媒体の移動方向に沿って異なる位置に配置された複数の流体吐出装置１００（及びそのノズル）が、同じ流体、例えば同じ色のインクを吐出することができる。
【００２３】
図５及び図６に示すように、流体吐出システム１０２は、ノズル１８０の複数のセット１８１を有することができる。セット１８１の各々のノズル１８０を、プリント方向（図５において矢印によって示すプリント媒体の移動方向）において互いに間隔を空けて配置することができる。ノズルは、間隔を空けて配置されているが、プリント方向において近接していてもよく、例えば、同じモジュール内での間隔が約１００μｍ〜約１０００μｍであって別個のモジュール同士での間隔が約１０ｍｍであってもよく、それにより、後述するウェブ蛇行の問題を最小化することができる。特定のセットのノズルを制御して液滴を吐出させることにより、プリント媒体上にプリント方向に対して垂直方向に隣接するピクセルのラインを形成することができる。特定のセットのノズルの全ては、同じ流体吐出モジュールに形成されている。ノズル１８０の異なる複数のセット１８１の全てが、同じ流体吐出モジュールの一部であってもよく、又は、異なる複数のセットの少なくともいくつかが別個の流体吐出モジュールの一部であってもよく、例えば、ノズルの異なる複数のセットをそれぞれ異なる流体吐出モジュールに形成することができる。
【００２４】
図７に示すように、コントローラ７０２を、回路基板７０４を介して流体吐出装置１００に電子的に結合することができる。回路基板７０４は、基板１９０の集積回路素子１０４に電子的に接続されていて、流体吐出装置１００からの流体の吐出を制御することができる。コントローラ７０２は、媒体が移動している間にノズルセット１８１のノズル１８０に流体液滴を吐出させて、媒体上に単一パスで例えば図５及び図６の軸５に沿ってピクセル５０２のラインを形成することができる。例えば、コントローラ７０２は、流体吐出装置１００に画像データをキューで送信することができ、各キューは、ノズルセットに対する所望のプリント命令を表す。ピクセルは、例えば２０μｍ〜２５０μｍのピクセルピッチｐの一定間隔で並べることができる。図５及び図６では、三つのピクセル５０２のみの輪郭が破線で描かれているが、図示の流体液滴の堆積物のそれぞれが対応するピクセルを有している。
【００２５】
図５に示すように、各セットに対し、セット１８１のノズル１８０を、プリント方向に対して垂直又は略垂直な軸に沿って整列させることができる。例えば、ノズル１１、１２、１３、１４及び１５を含むノズルセットは、プリント方向に対して垂直又は略垂直な方向の軸１に沿って整列している。図５では各セットのノズルが整列しているように描かれているが、ノズル１８０のセット１８１は、プリント方向に垂直な方向において整列していなくてもよい。逆に、セットにおけるノズルはプリント方向に沿ってずれていてもよく、その場合、コントローラ７０２により適切な遅延を与えることにより、プリント方向に対して垂直なラインに沿って隣接するピクセルのラインをプリント媒体上に形成するように、ノズルのセットに液滴を吐出させることができる。例えば、コントローラは、プリントデータをキューに入れて、各キューは、プリント方向に対して垂直な方向において整列していないノズルの二つのセットであってもプリント方向に対して垂直なピクセルのラインをプリントさせるような、遅延を含んでいてもよい。
【００２６】
更に、複数のセットに属するノズルがグループを構成することができ、各グループは各セットにつき一つのノズルを含み、グループの各々のノズル１８０は、プリント方向に対して平行な軸に沿って整列している。例えば、図５において、ノズル１５、２５、３５及び４５を含むノズルのグループは、プリント方向において軸５に沿って整列している。
【００２７】
流体液滴吐出動作において、コントローラは、各グループのノズル１８０に、液滴を同一のピクセル５０２に着弾させることができる。流体液滴は、サイズが０．１ｐＬ〜３０ｐＬ、例えば０．１ｐＬ〜２．０ｐＬであってもよく、ピクセル未満の液滴、即ち他のノズルによって更なる液滴が追加されない場合にピクセル５０２を完全に埋めるために必要なサイズより小さいサイズの液滴であってもよい。例えば、図５に示すように、ノズル１１は、ピクセル位置５０２ａにおいて流体液滴１１ａを吐出してもよい。そして、ノズル２１は、同じピクセル位置５０２ａにおいて液滴１１ａに直接重ねて流体液滴を吐出してもよく、それにより、ピクセル位置５０２ａにおいてプリント媒体上に蓄積された流体が領域２１ａにわたって広がる。ノズル３１もまた、ピクセル位置５０２ａにおいて流体液滴を吐出してもよく、それにより、ピクセル位置５０２ａにおいてプリント媒体上に蓄積された流体が領域３１ａにわたって広がり、以降も同様である。その結果、いくつもの液滴に由来する流体によりピクセル５０２ａが被覆される。同じプロセスが、媒体に沿って全てのピクセル５０２に対して行われる。図示しないが、冗長性のために、ノズルの更なるセットを含めてもよい。
【００２８】
したがって、流体吐出システムは、プリント媒体の移動方向に対して垂直な方向において少なくとも部分的に重なっているノズルの第１セット及び第２セットを含み、それにより、第１セットのノズルのうちのいくつかが第２セットのノズルのうちのいくつかと整列して、整列ノズルの一つ又は複数の対を形成することができる。流体吐出システムは、次のメカニズムを更に有することができる。そのメカニズムは、整列ノズルの少なくとも一つの対において、一方のノズルが、基板上に所望のピクセルを形成するために本来吐出する必要があるインク滴のサイズより小さいサイズの、第１インク滴を吐出し、他方のノズルが、第１インク滴と組み合わされると所望のピクセルを形成するのに十分なサイズの、第２インク滴を吐出することができるようにする。第１セットの各ノズルは、第２セットの対応するノズルと整列していてもよい。
【００２９】
図６に示すように、他の実施態様では、ノズルは、非整列であってもよく、即ち軸に沿って完全には整列していなくてもよい。したがって、各セット１８１のノズル１８０は、プリント方向に対して垂直な方向において互いにずれていてもよい。例えば、図６において、ノズル１１、１２、１３、１４及び１５を含むノズルのセットは、それぞれ軸１からずれている。この場合もまた、図６ではノズル１８０のセット１８１が略整列しているように描かれているが、プリント方向に対して垂直なラインに沿った流体液滴の吐出をコントローラ７０２によって設定される遅延によって制御することができるので、それらセット１８１は整列していなくてもよい。
【００３０】
複数のセットに属するノズルがグループを構成することができ、各グループは各セットにつき一つのノズルを含み、グループの各々のノズル１８０は、プリント方向に対して平行な軸に沿って略整列している。各グループのノズル１８０は、プリント方向に対して平行な方向において互いにずれていてもよい。例えば、図６において、ノズル１５、２５、３５及び４５を含むノズルのグループは、それぞれ軸５からずれている。同じグループかつ異なるセットに属するノズルのいずれの対も、同じ量だけずれていてもよい。更に、特定のグループのノズルに対するずれが、繰返しパターンを形成していてもよい。
【００３１】
図５の実施形態と同様に、流体液滴吐出動作において、コントローラは、プリント方向に対して平行な方向に沿って略整列しているセット１８１の各々のノズル１８０に、液滴を同一のピクセル５０２に着弾させることができる。この場合もまた、流体液滴は、ピクセル未満の液滴、即ちピクセル５０２を埋めるために通常必要なサイズより小さいサイズの液滴であってもよい。図５の実施形態とは異なり、プリント方向に沿って略整列したノズルから吐出された流体液滴は、ピクセル５０２内で同心ではない。逆に、液滴は、ピクセル５０２内のわずかに異なる位置にそれぞれ着弾する。例えば、図６に示すように、ノズル１１は、ピクセル位置５０２ｂの左上隅に流体液滴１１ａを吐出してもよい。そして、ノズル２１は、ピクセル位置５０２ｂの右上隅に流体液滴２１ａを吐出してもよい。液滴１１ａ及び２１ａは、互いに部分的に重なるが同心ではない。同様に、ノズル３１は、ピクセル位置５０２ｂの右下隅に流体液滴３１ａを吐出してもよく、ノズル４１は、ピクセル位置５０２ｂの左下隅に流体液滴４１ａを吐出してもよい。その結果、いくつもの液滴に由来する流体によりピクセル５０２ｂが被覆される。同じプロセスが、媒体に沿って全てのピクセル５０２に対して行われる。図示しないが、冗長性のために、ノズルの更なるセットを含めてもよい。
【００３２】
ピクセル毎にｎ列のノズルがあってもよく、それらの列はプリント方向に対して平行であり、一つのセット内のノズルは一定のピッチｐで分離されていてもよい。例えば、図６では、ピクセル毎に二列のノズルがあり、ピクセル５０２ｂについては、ノズル１１及び４１が一方の列を形成し、ノズル２１及び３１が他方の列を形成する。例えば図６の実施形態で軸５に沿ってプリント方向に略整列しているノズル、即ち同じグループかつ異なるセットに属するノズル間の間隔は、プリント方向に対して垂直な方向において、０を超え、例えば、ｋが約０．１〜１．０、例えば０．５である場合のｋ×ｐ／（ｎ−１）を超え、かつｐ／ｎ未満であってもよい。したがって、図６では、プリント方向に対して垂直な方向におけるノズル１１とノズル２１との間の間隔は、０を超えｐ／２未満である。図６ではノズル１８０が規則的なパターンで配置されているように描かれているが、より確率論的なパターンを用いてもよい。更に、各グループのノズル１８０を、インターレースを有するマトリクス状に配置してもよい。例示的なインターレース配置は、ＮＯＺＺＬＥ  ＬＡＹＯＵＴ  ＦＯＲ  ＦＬＵＩＤ  ＤＲＯＰＬＥＴ  ＥＪＥＣＴＩＮＧと題する米国仮特許出願第６１／０５５，９３６号明細書に記載されていて、その開示内容は全て参照により本明細書に援用される。
【００３３】
図５及び図６にはノズル１８０の四つのセット１８１が描かれているが、流体吐出システム１０２はそれより少ないか又は多いセットを有してもよい。例えば、ノズル１８０の二つのセット１８１しかなくてもよい。その場合、二つのノズル、即ち一対のノズルのみが、各ピクセル５０２において流体を吐出する。更に、図５及び図６ではノズル１８０のセット１８１がプリント方向に対して垂直な方向に沿って単一行のノズルのみを有するように描かれているが、各セット１８１のノズル１８０をマトリクス状に配置してもよい。
【００３４】
整列機構を用いて、異なる流体のノズル同士の所望の相対位置を得ることができ、即ちプリント方向に又はプリント方向に対して垂直な方向に間隔を空けてノズルを配置調整することができる。
【００３５】
走査線毎に複数のノズルを備え、即ち各ピクセルにおいて吐出される複数の流体液滴を用いることにより、従来の単一パスプリントに比べて、より小さい液滴をより高い周波数で吐出することができるため、より高速、例えば３ｍ／秒〜５ｍ／秒以上の流体液滴吐出を達成することができる。例えば、従来のインターリーブ方式のシングルパス流体吐出システムの一例は、１２００ｄｐｉの各ピクセルに２ｐＬの液滴を１００ｋＨｚの動作周波数で吐出する一つのノズルを有し、最高プリント速度は２．１ｍ／秒である。それに対して、本明細書で説明するシステムの一例は、１２００ｄｐｉの一つのピクセルに０．５ｐＬの流体液滴を２００ｋＨｚの動作周波数で吐出する四つのノズルを有し、最高プリント速度は４．２ｍ／秒である。本明細書では画素密度が１２００ｄｐｉである例を説明するが、本システムを、３００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉのいずれの画素密度で使用することも可能である。更に、より高い動作周波数を得るために液滴サイズを小さくして走査線毎により多くの吐出を利用することにより、３ｍ／秒〜５ｍ／秒を超える速度が可能である。
【００３６】
有利に、複数のノズルが同一のピクセル位置に流体を滴下する本明細書に記載の流体吐出システムにより、プリント品質を向上させることができる。各ノズルが各ピクセルにおいて流体を吐出するので、処理方向にバンディングが発生しない。また、本明細書に記載のシステムでは、使用される発射パルスを調整するだけでプロセス方向においてピクセル毎の液滴を電子的に一度に調整することができ、それによってプリント品質を向上させることができる。例えば、１２００ｄｐｉのプリンタでは、孤立及びジェット速度のずれ等の固定の不具合を補償するように、液滴を約２０μｍ刻みで電気的に調整することができる。また、ピクセルの特定のラインに対応するジェットの全てを一つのプリントヘッドに互いに近接して配置することにより、機械的整列の精度を向上させジェット間の速度変動を最小化すれば、プリント品質を向上させることができる。更に、本明細書に記載の流体吐出システムを使用することにより、液滴サイズを各位置において４：１で調節することができ、それにより、各ピクセルにおいて０〜４の液滴を吐出することができる改良されたグレースケールシステムが可能になる。
【００３７】
ノズルを整列させないで、各ノズルに一つのピクセル内の別個の位置で流体を滴下させることにより、結果として得られる画像の品質を更に向上させることができる。従来の流体液滴吐出動作では、液滴の表面エネルギーにより、液滴がピクセル領域全体には広がらない可能性がある。同じピクセルにおいて複数の液滴をずらして配置することにより、ピクセル全域にインクをよりよく広げることができ、液滴が全て互いに重なって着弾する場合に比べてスポットが大きくなる。例えば、上述した１２００ｄｐｉの例では、液滴は１０μｍ〜２０μｍ広がる。その結果、ドットゲインの線形性が向上し、隙間なく被覆するために必要なインクの量が低減される。
【００３８】
また、例えば４ジェットラインに一つの更なるジェットを追加してもジェット数が２５％しか増加しないので、冗長性をより効率的に提供することができる。機能していないジェットが各グループにおいて一つであれば、正常な出力を達成することができる。更に、一つのグループにおいて二つのジェットが機能していない場合であっても、隣接するラインのうちの一方又は両方において五つのジェットが全て機能していれば、依然として許容可能なプリントをもたらすことができる。
【００３９】
コントローラは、グループ内の各ノズルに同じ体積の流体を吐出させることができる。例えばグレースケールピクセルのプリントのように、ピクセルの全域未満が被覆されるように望まれる場合であっても、グループ内の各ノズルが同じ体積の液滴を吐出することで、グループの各ノズルが吐出する流体の量を（最高濃度のピクセルと比較して）低減することができる。
【００４０】
更に、本明細書に記載のシステムは、追加の回路及びデータスループットが必要であるものの、流体吐出システムをインターリーブ方式の流体吐出システムより有利に小さくすることができる。例えば、四つの０．５ｐＬジェットは一つの２．０ｐＬジェットと同じ面積に理論的には適合させることができるが、インターリーブ方式では二つの２．０ｐＬジェットが必要である。
【００４１】
特定の実施形態について説明した。他の実施形態は以下の特許請求の範囲内にある。
【図１】
2011073434.tif 000003
【図２Ａ】
2011073434.tif 000004
【図２Ｂ】
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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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