(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の大スポットを形成し、
複数の中サイズスポットを形成し、
複数の小スポットを形成し、該小スポット、中サイズスポット、及び大スポットが複数の異なる密度レベルの１つを構成するように形成される可変密度パターンをセルに形成し、セルにおけるスポットの密度を変化させるグレースケール流体噴出システムであって、
複数の大スポットが間隔Ｓ１の正方形格子上に配置され、中サイズスポット及び小スポットが、間隔Ｓ１より小さい間隔Ｓ２の正方形の格子であって、大スポットの格子からずれ且つ互いにずれた格子上に配置され、いくつかの中サイズスポットが大スポット間の空隙に形成されるように、様々なサイズのスポットをセルに配置することで、セルにおけるスポットの密度が可変な可変密度パターンをセルに形成することを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記可変密度パターンを形成するための印刷ヘッドは走査方向に沿って往復運動可能であり、
中サイズスポットの中心の間隔Ｓ２がＳ１／２であり、いくつかの中サイズスポットが前記走査方向と垂直方向で大スポットに整列し、小スポットの中心の間隔Ｓ２がＳ１／２であり、小スポットの中心が中サイズスポットの中心から前記走査方向及び該走査方向と垂直方向においてともにＳ１／４ずれるように、様々なサイズのスポットを配置することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、
中サイズスポットの直径が約０．５×Ｓ１となり、小スポットの直径が約０．２×Ｓ１となるように、中サイズスポット及び小スポットを形成することを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムであって、
中サイズスポットの面積が小スポットの面積の約２倍となるように、中サイズスポット及び小スポットを形成することを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、
辺２×Ｓ１を有し４つの大スポットを保持するセルの面積が４×Ｓ１2である場合に、
中サイズスポットの面積がＳ１2／８となり、小スポットの面積がＳ１2／１６となるように、中サイズスポット及び小スポットを形成することを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、
大スポットの面積が約１．１３×Ｓ１2となるように、大スポットを形成することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記可変密度パターンを形成するための印刷ヘッドは走査方向に沿って往復運動可能であり、
中サイズスポットの中心の間隔Ｓ２がＳ１／２であり、中サイズスポットの中心が大スポットの中心から前記走査方向と垂直方向に沿ってＳ１／４ずれ、小スポットの中心の間隔がＳ１／２であり、小スポットの中心が中サイズスポットの中心から前記走査方向及び該走査方向と垂直方向においてともにＳ１／４ずれるように、様々なサイズのスポットを配置することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には、液体インク印刷装置と、様々なサイズの液滴のイジェクタを使用してグレースケール印刷を行うシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
圧電プリンタ、振動式プリンタ、位相変化ワックスベースプリンタ、サーマルプリンタなどドロップオンデマンド液体インクプリンタなどの流体イジェクタシステムは、流体の液滴が受容シートの方へ噴出される少なくとも１つの流体イジェクタを有する。流体イジェクタ内で、流体は複数の流路に含められる。電力パルスにより、必要に応じて、流路の端部にあるオリフィス又はノズルから流体の液滴が排出される。
【０００３】
熱流体噴出システムにおいて、電力パルスは、通常は１つの流路に結合されたヒータトランスデューサ又はヒータ抵抗器によって通常は生成される。各抵抗器は、１つの流路内の流体を加熱し気化するように個別にアドレスすることができる。選択されたヒータ抵抗器を横切って電圧が印可されると、結合された流路内で蒸気の気泡が成長し、最初は流路オリフィスから膨張し、その後、気泡はつぶれる。次いで、流路内の流体が引き込まれ、膨張する流体から分離し、流路オリフィスから離れ記録媒体に向かう方向に移動する流体液滴が形成される。流体液滴は、受容媒体に衝突すると、受容媒体上に流体のドット又はスポットを形成する。次いで、毛管作用によって流路が充填され、さらに流路供給容器から流体が引き込まれる。
【０００４】
流体イジェクタは、ヒータ部及び流路部を有する１つ又は複数の熱流体イジェクタを含むことができる。流路部は流体流路のアレイを含み、この流体流路は、それに対応してヒータ部上に配置された抵抗ヒータに流体を接触させる。また、ヒータ部は、一体化されたアドレス電子機器及びドライバトランジスタを有することもできる。単一の金型アセンブリ内の流路のアレイはページの長さをカバーするのに十分なものではないので、流体イジェクタがページを横切って走査され、受容媒体が各走査間で前進させられるか、又は複数の金型アセンブリが突き合わされ全幅流体イジェクタが形成される。
【０００５】
熱流体イジェクタノズルは通常、単一のサイズのスポット又はドットを形成するので、流体を高質に噴出するには、流体流路及びそれに対応するヒータを、たとえば、約２．５４ｃｍ（１インチ）当たり流路４００個から６００個程度の高解像度に製造する必要がある。
【０００６】
流路イジェクタがインクジェット印刷ヘッドであるとき、流路イジェクタはたとえば、キャリッジ型プリンタ、部分幅アレイ型プリンタ、ページ幅型プリンタに組み込むことができる。キャリッジ型プリンタは通常、インク流路及びノズルを含む比較的小さな流路イジェクタを有する。流路イジェクタは、使い捨て流体供給カートリッジに密閉可能に取り付けることができる。流体イジェクタ・カートリッジ組合せアセンブリは、紙や第二原紙などの静止受容媒体上に一度に１スワス（swath）分の情報を印刷するように往復運動するキャリッジに取り付けられる。この場合、情報の各スワス（swath）はノズルの列の長さに等しい。
【０００７】
スワス（swath）が印刷された後、受容媒体は、次に印刷されるスワス（swath）が前に印刷されたスワス（swath）と連続するか、又は重なり合うように、印刷されたスワス（swath）の高さ以下の距離だけ移動する。この手順は、画像全体が印刷されるまで繰り返される。
【０００８】
これに対して、ページ幅プリンタは、受容媒体のシートの幅又は長さを横切って印刷するのに十分な長さを有する固定流体イジェクタを含む。受容媒体は、印刷プロセス中に、流体イジェクタの長さにほぼ垂直な方向に、一定速度又は可変速度で連続的に移動し、ページ幅流体イジェクタを越える。ページ幅流体イジェクタは、たとえば、引用によって本明細書にそのまま組み込まれた米国特許第５１９２９５９号に記載されている。
【０００９】
流体噴出システムは通常、パーソナルコンピュータなどの情報出力装置から受信される情報に基づいて流体液滴を噴出する。通常、この受信される情報は、たとえば全ページビットマップなどのラスタ（raster）の形、又はページ記述言語で書かれた画像の形である。ラスタ（raster）は、個々の情報要素を表すビットを含む一連の走査線を含む。たとえば、流体噴出プリンタは、受信されたビットマップ情報を印刷するか、又はページ記述言語で書かれた画像を、画素情報のビットマップに変換された後で印刷することができる。
【００１０】
等しいサイズを有しかつ等間隔に配置されたノズルのアレイを有する流体イジェクタを有する流体噴出システムでは、等しいサイズを有する各ノズルが同じサイズの流体スポットを形成し、サイズＳを有する正方形の第１の格子上に画素が配置される。図１に示すように、Ｘ方向及びＹ方向の流体スポットの中心６２間の間隔は、図１に示されたサンプル印刷パターンに示すようにＳに等しい。図１に示すパターンを作成するために、概略的に三角形として表されたノズル６０は、受容媒体６９を走査方向Ｘに横切る。ノズル６０は、指定された距離又はピッチｄだけ互いに離して流体イジェクタ上に配置されており、流体スポットすなわち液滴を画素中心６２上に堆積させる。ノズルアレイの格子間隔方向Ｙが走査方向に垂直であることを理解されたい。一般に、受容媒体上の正方形格子内に流体スポットを堆積させるために、ピッチｄは格子間隔Ｓに等しい。
【００１１】
通常、ノズル６０及び噴出パラメータは、約１．４１４Ｓ（すなわち、Ｓ×２0.5）のスポット直径を形成するように構成される。これにより、対角方向に隣接するスポットを互いに接触させることによってパターンのソリッド領域内の空間を完全に充填することができる。この噴出方式の欠点は、特に、図１に示す走査方向に対して小さな角度を有する線又は曲線に関して、パターン中のエッジで「ぎざぎざ」が目障りであることである。図１で、第２の楕円６６の外側に位置する第１の楕円６４は、印刷された画像のどの部分でぎざぎざが最も目障りであるかを示す。また、パターン品質は、１）第１の楕円６４及び第２の楕円６６によって形成されたリング内にどのくらいの開放空間が残っているかと、２）スポットが第１の楕円６４の外部及び／又は第２の楕円６６の内部にどのくらいの距離まで延びているかと、受容媒体上に堆積される流体の量によって決定することができる。
【００１２】
パターンのエッジ品質を改善する１つの技法は、キャリッジのアドレス可能性を拡張し、格子内の走査方向Ｘに沿った中間位置にドットを配置できるようにすることである。解像度を高めることによってパターンのエッジ品質を改善することも可能である。しかし、この場合、製造が複雑になると共に製造費が増し、通常、噴出すべきスポットの数が増加するため、パターンの形成にかかる時間が長くなる。
【００１３】
上記で論じ図１に示した流体イジェクタ及び噴出方法はたとえば、特に、解像度を１インチ当たり６００スポット以上に高めるときに、十分な品質を持つ噴出流体液滴のパターンを形成することを可能にする。しかし、このような流体イジェクタ及び方法は、特に、流体密度レベル、流体保存モード、及びパターン形成スループットを考慮した際、必ずしも所望の品質を有するパターンを実現するわけではない。
【００１４】
大多数の熱流体噴出システムは、すべてがほとんど同じ直径を有する流体のスポット又は液滴を形成し、スポットサイズを最大で約１０％だけ制御可能に変動できるようにする。したがって、これらの従来型の流体噴出システムは、可変流体密度領域を使用するパターンを形成することができない。熱流体噴出システムにおいて、たとえば、液滴体積又はスポットサイズは、ヒータトランスデューサの面積、流体噴出流路又はノズルの断面積、流体液滴を形成するのに必要なパルス条件、流路内の流体の温度など流体自体の物性を含め、多数の因子によって決定される。パターンを形成する間にパルス条件又は流体温度を変化させることによってスポット直径を約±１０％だけ変化させることが可能であるが、所与のスポットサイズは、スポットサイズの意図的な変動が可変流体密度を有するパターンを形成するのに有効な範囲まで広がらないように公称上一定である。
【００１５】
パターン形成品質、特に可変密度パターン形成品質を改善する他の技術では、小さなスポットから成る小格子からＸ及びＹ方向において０．５Ｓだけ対角方向にずれた大きなスポットから成る大格子を有する様々なサイズのノズル群が使用される。この場合、Ｓは格子間隔である。この技法は、引用によって本明細書にそのまま組み込まれたＫｎｅｅｚｅｌ等の米国特許第５７４５１３１号で詳しく開示されている。
【００１６】
図２は、複数の第１のノズル６７及び複数の第２のノズル６８を有する流体イジェクタで形成された、第５７４５１３１号特許によるパターンを示している。個々の第１のノズル６７間のピッチは距離Ｓに等しい。個々の第２のノズル６８間の間隔も距離Ｓに等しい。しかし、複数の第１のノズル６７は複数の第２のノズル６８から１．５Ｓだけずれている。
【００１７】
この流体噴出システムは、流体液滴が走査方向でそれぞれ格子点６７ａ及び６８ａに着弾するように個々のノズル６７及び６８から流体を噴出する。少なくとも使用される流体の量の点で、図１に示すパターンと比べていくらか良好な充填が行われる。複数の第１のノズル６７のノズル数と複数の第２のノズル６８のノズル数は等しいので、受容媒体は流体噴出長の２分の１だけ前進させられ適切な充填が行われる。
【００１８】
印刷品質を改善する他の技法は、引用によって本明細書にそのまま組み込まれたＫｎｅｅｚｅｌ等の米国特許第５５９８１９１号に開示されている。第５５９８１９１号は、第１のリニアイジェクタレイ及び第２のリニアイジェクタレイを有する印刷ヘッドについて説明している。これらのイジェクタは、各アレイ内に所定のピッチだけ離して配置されている。各アレイは、互いに、整数ピッチに部分ピッチを加えた間隔を置いて配設されている。このため、２組のイジェクタによる印刷スワス（swath）のインタリーブが可能になり、所定のピッチで可能なよりも高い解像度で印刷を行うことができる。
【００１９】
パターン形成品質、特に可変密度パターン形成品質を改善する他の技法は、引用によって本明細書にそのまま組み込まれたＫｎｅｅｚｅｌ等の関連米国特許出願第０９／２３３１１０号に開示されている。第０９／２３３１１０号出願は、図２に示す印刷パターンに使用される流体の量を低減させるのに最適なスポット直径が、直径が１．２５0.5Ｓ（＝１．１２Ｓ）である第１の流体スポットを形成する複数の第１のノズルと、直径が０．５Ｓである第２の流体スポットを形成する複数の第２のノズルとを含む。この場合、すべてのスポットが１．４１４Ｓの同じ直径を有する印刷パターンに対して必要とされるのは流体の７５％に過ぎない。第０９／２３３１１０号出願は、図２に示すパターンを印刷するために使用できる代替印刷ヘッド構成も開示している。この代替構成において、複数の第１のノズルの各ノズルは複数の第２のノズルの各ノズルとの間にはさまれ、各アレイのノズルはピッチＳの間隔を置いて配置され、各アレイは互いに０．５Ｓだけずれる。走査方向Ｘに沿ってずれを生じさせるために、まず複数の第１のノズルの各ノズルから流体が噴出され、その後複数の第２のノズルの各ノズルから流体が噴出される。
【００２０】
第０９／２３３１１０号出願は、Ｙ方向に沿って３種の異なるずれが生じる様々なサイズのノズルを有する構成についても説明している。複数の様々なサイズのノズルが設けられる。２つのより小さなノズルによって印刷されたスポットは、複数の最も大きなノズルによって印刷されたスポットから走査方向Ｘに０．５Ｓだけずれる。
【００２１】
本発明の課題は、より小さな液滴のイジェクタのアレイのうちの少なくとも１つのイジェクタを使用し、格子間隔内の複数のスポットを使用して可変密度パターンを形成するシステム及び方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｙ方向で大スポット格子からそれほどずれていない少なくともいくつかの小さなスポットを独立に形成する。
【００２３】
本発明による可変密度パターン形成システム及び方法の様々な例示的な実施態様では、複数の大スポット、中サイズスポット、小スポットを形成することによって可変密度パターン形成が行われる。複数の大スポット、中サイズスポット、及び小スポットは、各ノズルが所定のノズル直径を有する複数の大ノズル、中サイズノズル、及び小ノズルによって形成される。
【００２４】
さらに、複数の大スポット、中サイズスポット、小スポットは格子上に配置される。この格子は、所望量のインク被覆が実現されるような間隔を有している。格子は、複数の大スポット、中サイズスポット、及び小スポットを順次、格子上に噴出することによって充填される。
【００２５】
本発明によるシステム及び方法の様々な例示的な実施態様では、様々なサイズの流体液滴の液滴サイズ及び相対的な格子間隔を適切に選択することによって、より多くの密度レベルを得ることができる。本発明によるシステム及び方法の様々な例示的な実施態様では、様々な密度レベルは最小密度レベルと最大密度レベルとの間の概ね平滑な曲線上にある。様々な例示的な実施形態では、このほぼ平滑な曲線はほぼ直線状の線である。
【００２６】
本発明のこれら及びその他の特徴及び利点は、本発明によるシステム及び方法の様々な例示的な実施形態の詳細な説明に記載されており、この説明から明らかである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の様々な例示的な実施形態について図面を参照して詳しく説明する。各図において、同じ数字は同じ要素を表す。
【００２８】
本発明による流体噴出システムの様々な例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、明確でわかりやすくするために、ある特定の種類の流体噴出システム、すなわち、インクジェットプリンタに関してなされている。しかし、以下に概略的に説明しかつ／又は論じる本発明の原則が、本明細書で特に論じるインクジェットプリンタだけでなく、あらゆる既知の流体噴出システム及び今後開発される流体噴出システムにも適用できるものであることを理解されたい。
【００２９】
図３は、例示的なキャリッジ型インクジェット印刷装置１００を示している。往復キャリッジアセンブリ１７３上に取り付けられた１つ又は複数の印刷ヘッド内に、液滴形成流路の１つ又は複数のリニアアレイが収納されている。このアレイは用紙前進方向Ｃに沿って延びている。図３に示す例示的なキャリッジ型インクジェット印刷装置１００では、１つ又は複数の印刷ヘッド１７０は２つ以上のノズルアレイを含む。インク液滴１７１は、印刷ヘッド１７０がスワス（swath）軸又は高速走査方向に沿って横切るたびに、モータ１６４によって、アレイの長さに等しい事前に選択された距離だけ方向Ｃに段階的に送られる用紙などの受容媒体１５２上に噴出される。受容媒体１５２は、供給ロール１６６上に格納されステップモータ１６４によって巻取りロール１６２上に段階的に送られる連続的なシートでよく、又はディスケットシートでよく、当業者に公知の他の構造又は装置を使用して格納することができる。
【００３０】
１つ又は複数の印刷ヘッド１７０は、２つの互いに平行なガイドレール１８４など任意の公知の構造又は装置を使用して高速走査方向Ｄに沿って往復運動する支持ベース１８２上に固定的に取り付けられている。１つ又は複数の印刷ヘッド１７０をガイドレール１８４に沿って往復運動させるにはケーブル１８８及び一対のプーリ１８６を使用することができる。１つのプーリ１８６には可逆モータ１８９によって動力を与えることができる。１つ又は複数の印刷ヘッド１７０は一般に、受容媒体１５２がモータ１６４によって移動させられる方向に垂直に受容媒体１５２を横切る。もちろん、キャリッジアセンブリ１７３を往復運動させる他の構造も可能である。
【００３１】
インクジェット印刷装置１００は、コントローラ１１０の制御の下で動作する。コントローラ１１０は、モータ１６４及び１８９と１つ又は複数の印刷ヘッド１７０とにコマンドを送信し、たとえば画像など噴出された流体液滴のパターンを受容媒体１５２上に作成する。さらに、コントローラ１１０は１つ又は複数の印刷ヘッド１７０からのインクの噴出を制御することができる。
【００３２】
図４から図７は、様々なサイズのノズルから成る複数のアレイによって形成された様々なサイズのスポットから成る格子パターンの例示的な実施形態である。それぞれが異なるノズルサイズを有する３つのノズルアレイによって形成された３つの異なるサイズのスポットについて以下に説明する。しかし、様々な密度レベルの利用可能な数を変更するように３つよりも多くの異なるサイズのスポットを形成できることを理解されたい。
【００３３】
図４は、本発明による複数の様々なサイズのノズルによって形成された様々なサイズのスポットのパターン２００の第１の例示的な実施形態を示している。図４に示すパターンは複数の大スポット２１０を含む。これらの大スポット２１０の中心２１２は、Ｘ方向とＹ方向、すなわち高速走査方向と用紙前進方向の両方において距離Ｓの間隔で配置されている。パターン２００は複数の中サイズスポット２２０も含む。これらの中サイズスポット２２０の中心２２２は、Ｘ方向に沿って距離Ｓ／２の間隔で配置されており、Ｙ方向に沿って大スポット２１０の中心２１２からＳ／４だけずれている。
【００３４】
パターン２００は複数の小スポット２３０も含む。これらの小スポット２３０の中心２３２は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って距離Ｓ／２の間隔で配置されており、中サイズスポット２２０の中心２２２からＸ方向とＹ方向の両方においてともにＳ／４ずれて対角方向にずれている。いくつかの小スポット２３０が、Ｙ方向、すなわち、用紙前進方向では大スポット２１０に整列しているが、Ｘ方向、すなわち走査方向では大スポット２１０からずれることを理解されたい。中サイズスポット２２０及び小スポット２３０が大スポット２１０の２倍の解像度でパターン２００内に形成されることも理解されたい。
【００３５】
様々な例示的な実施形態において、大スポット２１０は周波数Ｆで印刷され、大スポット２１０より小さなサイズの中サイズスポット２２０及び小スポット２３０は共に周波数２Ｆで印刷される。様々な例示的な実施形態において、様々なサイズのスポットの直径は、大スポット２１０、中サイズスポット２２０、及び小スポット２３０のそれぞれについて約１．２Ｓ、０．６Ｓ、及び０．２Ｓである。したがって、これらの様々な例示的な実施形態では、２００％近くの流体被覆率を得ることができる。しかし、これらのパターンと、これらのパターンを使用する本発明によるシステム及び方法とにおいて任意の１組のスポット直径を使用できることを理解されたい。
【００３６】
図５は、本発明による第２の例示的なパターンを示している。パターン３００は、図４に示すパターン２００に類似している。しかし、パターン３００のこの第２の例示的な実施形態では、中サイズスポット２２０及び小サイズスポット２３０は、図４に示す第１の印刷パターン２００の中サイズスポット２２０及び小スポット２３０に対してＹ方向、すなわち用紙前進方向にＳ／４だけずれている。さらに、図５に示す第２の印刷パターンでは、いくつかの中サイズスポット２２０がＹ方向、すなわち処理方向で大スポット２１０に整列していることを理解されたい。さらに、いくつかの小スポット２３０ではなく、いくつかの中サイズスポット２２０が、４つの互いに隣接する大スポット２１０間に生じる空隙内に配置されていることも理解されたい。その結果、中サイズスポット２２０のサイズを縮小し、流体のコストを削減すると共に、重なり合いを低減させることができ、それによって、より多くの異なる密度レベルが可能になる。
【００３７】
様々なサイズのスポットの格子をずらすことによって、より細かい密度レベルが可能になることを理解されたい。様々な密度レベルの噴出パターンを構成する際に、最も明るい密度レベルは１つ又は複数の小スポット２３０で構成することができる。図４及び図５で、小スポット２３０同士が互いに交差することはない。図４及び図５に示す第１及び第２のパターン２００及び３００の第１及び第２の実施形態の特定の実施形態において、スポット直径は、大スポット２１０、中サイズスポット２２０、及び小スポット２３０についてそれぞれ、約１．２Ｓ、０．６Ｓ、及び０．２Ｓである。しかし、スポット直径の他の多数の組合せを使用することができる。ミッドレンジ密度レベルを形成するには、１つ又は複数の中サイズスポットを１つ又は複数の小スポット２３０と組み合わせて使用することができる。最も密なレベルの場合、大スポット２１０も使用される。
【００３８】
図６は、本発明による第３の例示的なパターンを示している。パターン４００中の大スポット、中サイズスポット、及び小スポットの相対位置は図５に示すパターン３００に類似している。しかし、この例示的な実施形態では、中サイズスポット２２０の直径は約０．５Ｓである。小スポット２３０の直径は約０．２Ｓである。その結果、中サイズスポット２２０同士が重なり合うことはなく、中サイズスポット２２０が小スポット２３０と重なり合うことはない。小スポット２３０はまた、中サイズスポット２２０から対角方向にずれている。小サイズスポットと中サイズスポットの直径の和が０．７０７Ｓ、すなわち、大スポットの格子間隔Ｓの２倍の平方根の２分の１よりも小さいので、小サイズスポットと中サイズスポットが重なり合わないことを理解されたい。したがって、印刷される中サイズスポット２２０及び／又は小サイズスポット２３０が多くなればなるほど被覆率又は光学密度が円滑に高くなっていき、したがって、セル２５０の密度が円滑に高くなっていく。
【００３９】
図５及び図６に示す第２及び第３のパターンでは、最も少ないインクを使用する最も暗い密度レベルパターンは、すべての大スポット２１０が使用され、中サイズスポット２２０が大スポット２１０間の空隙２１４に位置するパターンである。図６に示す第３の印刷パターンの様々な例示的な実施形態では、Ｓが３００ｓｐｉ、すなわち８４．６７μｍに対応する場合、大スポット２２０の直径は１０２μｍであり、中サイズスポット２２０の直径は４２μｍであり、小スポット２３０の直径は１７μｍである。しかし、大スポット２１０、中サイズスポット２２０、及び小スポット２３０に関するスポットサイズ直径の他の多数の組合せが可能であることを理解されたい。
【００４０】
図７は、本発明による第４の例示的なパターン５００を示している。パターン５００は図６に示すパターン４００に類似している。しかし、この例示的な実施形態では、小スポット２３０、中サイズスポット２２０、及び大スポット２１０はそれぞれ直径ｄ1、ｄ2、及びｄ3を有する。様々な例示的な実施形態では、大スポット２１０の直径は必要な空間充填直径Ｓ×２0.5よりも小さくてよく、すなわちｄ3＜１．４１４Ｓである。さらに、いくつかの中サイズスポット２２０は４つの近傍の大スポット２１０の間の空隙にある。したがって、印刷される中サイズスポット２２０及び／又は小サイズスポット２３０が多くなればなるほどセル２５０の密度レベルが円滑に高くなっていく。
【００４１】
セル２５０は、面積が４Ｓ2であり、４つの大スポット２１０を保持する。大スポット２１０のみを使用して様々な密度レベルパターンを形成する場合、白色と、１つのスポット、部分的に重なり合った２つの互いに隣接するスポット、重なり合っていない対角方向に隣接する２つのスポット、３つのスポット、又はセル２５０中のすべての４つの大スポット２１０とに対応する互いに等しくない６つの密度レベルのみがセル２５０内に得られることを理解されたい。さらに、１６個の小スポット２３０及び１６個の中サイズスポット２２０がセル２５０内に収まることも理解されたい。格子のずれのためにいくつかの中スポットがセル２５０の部分的に外側に位置するにもかかわらず、セル２５０内の中サイズスポット２２０の面積の和が１６個の完全な中サイズスポット２２０の面積に等しいことも理解されたい。
【００４２】
辺２Ｓを有するセル２５０の面積は４Ｓ2である。その結果、６４個の異なる密度レベルを有する場合、各密度レベルが隣接する密度レベルと４Ｓ2／６４すなわちＳ2／１６だけ異なる必要がある。したがって、最も明るい色調の面積は約４Ｓ2／６４すなわちＳ2／１６である必要がある。小スポット２３０の面積が、直径ｄ1を有する小スポットの場合はπｄ12／４であるので、小スポット直径ｄ1はｄ1＝Ｓ／（２π0.5）、すなわち約０．２８２Ｓである必要がある。
【００４３】
様々な例示的な実施形態において、セル２５０の密度を円滑に高くするために、中サイズスポット２５０は、小スポット２３０の面積の約２倍になる中サイズスポット直径ｄ2を有する必要がある。したがって、小スポット直径ｄ1がＳ／（２π0.5）である場合、中サイズスポットｄ2＝Ｓ／（２π）0.5、すなわち約０．３３９Ｓであり、したがって、中サイズスポット２２０の面積はＳ2／８である。
【００４４】
本明細書ではレベル０と呼ばれる最低の密度レベルではスポットは印刷されない。次の４８個の密度レベルは、単にセル２５０を１６個の小スポット２３０及び１６個の中サイズスポット２２０で順次充填することによって形成することができる。最低の非白色領域被覆率Ｓ2／１６は、セル２５０内の単一の小スポット２３０を印刷することによって得られる。小スポット同士は重なり合わないため２つの小スポット２３０を印刷するか、又はセル２５０内に単一の中サイズスポット２２０を印刷することによって、２番目に低い被覆率Ｓ2／８が得られる。
【００４５】
セル２５０の密度は、追加の単一小スポット２３０がセル２５０内に印刷され、任意選択で、任意の２つの小スポット２３０の代わりに追加の単一中サイズスポット２３０がセル２５０内に印刷されるにつれて増分Ｓ2／１６で引き続き高くなっていく。図８及び図９は、たとえばレベル５密度を有するセルを示している。図８は、３つの小スポット２３０及び単一の中サイズスポット２２０を使用して５Ｓ2／１６密度レベルを得る。しかし、図９に示すように、５つの小スポットをそれぞれの異なる位置で使用してレベル５密度を得ることができる。
【００４６】
レベル１６密度を有するセルは、被覆面積がＳ2であり、すべての１６個の小スポット２３０又は任意の８つの中サイズスポット、又は総面積がＳ2である小スポット２３０及び中サイズスポット２２０の他の任意の組合せを印刷することによって得ることができる。図１０は、レベル１９密度を有するセル２５０の例示的な実施形態である。レベル３２密度を有するセル２５０は、被覆面積が２Ｓ2であり、すべての１６個の中サイズスポット２３０又は任意の８つの中サイズスポットと、すべての１６個の小スポット２３０又は総面積が２Ｓ2である小スポット２３０及び中サイズスポット２２０の任意の組合せとを印刷することによって得ることができる。図１１は、レベル３６密度を有するセル２５０の例示的な実施形態である。レベル４８密度を有するセル２５０は、被覆面積が３Ｓ2であり、すべての１６個の中サイズスポット２２０とすべての１６個の小スポット２３０とを印刷することによって得ることができる。
【００４７】
中サイズスポット２２０と小スポット２３０は重なり合わないので、互いに完全に独立している。したがって、白色セル２５０と、レベル１〜４８密度を有するセルとを含む密度レベルは、単に追加の印刷スポット２２０及び／又は２３０をセル２５０に追加することによって被覆面積増分Ｓ2／１６で得ることができる。セル２５０の面積（４Ｓ2）に対する割合として、被覆面積は最初の４８個の非白色レベルに対してレベル当たり１．５６２５％だけ直線的に大きくなっていく。
【００４８】
被覆面積を３Ｓ2と４Ｓ2の間でさらに大きくするには、大スポット２１０を使用しなければならない。様々な例示的な実施形態では、大スポット２１０の直径ｄ3は１．２Ｓであり、したがって、面積はπｄ32／４、すなわち約１．１３Ｓ2である。セル２５０のレベル４９〜６３密度を得ることについての以下の説明は、図７に示す本発明による第４のパターンの例示的な実施形態に示すセル２５０に関して論じる。大スポット２３０がいくつかの中サイズスポット２２０及び小スポット２３０と重なり合うだけでなく、隣接する大スポットとも部分的に重なり合う（ただし、対角方向に隣接している場合は重なり合わない）ことを理解されたい。また、大スポット２１０の一部がセル２５０の外側に延びており、同時に、隣接するセル内の大スポット２１０の一部が、図７に示すセル内に延びている。したがって、特定のレベル４９から６３の密度を得るために生成する必要のある大スポット２１０と中サイズスポット２２０と小スポット２３０の組合せの決定は、これらの様々な重なり合いとセル２５０内のスポット２１０の実面積とを考慮しなければならない複雑な関数である。スポットが重なり合うので、レベル４９〜６３密度からの被覆面積増分は線形にならない。
【００４９】
レベル４９〜６３密度を有するセル２５０を得るために使用できる特定のパターンに関する以下の議論において、以下の説明では、セル２５０の左上隅の大スポット２１０がレベル４９〜５２密度に使用され、左上隅及び右下隅の互いに重なり合わない大スポット２１０が、レベル５３〜５７密度を有するセル２５０を得るために使用されるものと仮定する。しかし、セル２５０内のどの大スポット２１０でも最初の大スポットとして使用できることを理解されたい。この場合、どの中サイズスポット２２０及び／又は小スポット２３０が使用されるかを識別する以下の説明は、最初の大スポットに応じて循環される。
【００５０】
図１２及び図１３は、レベル４９密度を有するセルの１つの例示的な不十分な実施形態及び１つの例示的な十分な実施形態を示している。図１２に示すように、セル２５０の左上隅の大スポット２１０が使用される。次いで、セル２５０の小スポット２２０及び中サイズスポット２３０が使用される。様々な例示的な実施形態では、図１２に示すように、まず、互いに完全に独立した中サイズスポット２２０及び小スポット２３０が使用される。しかし、使用できるのは、大スポット２１０から完全に独立した７つの中サイズスポット２２０及び１２個の小スポットだけである。したがって、被覆面積は、大スポット２１０については１×１．１３Ｓ2、７つの中サイズスポット２２０については７×Ｓ2／８、１２個の小スポットについては１２×Ｓ2／１６であり、総被覆面積は２．７５５Ｓ2である。当然のことながら、総被覆面積はレベル４８密度未満であり、各レベルが前のレベルよりも高い色調密度を有する必要があるので不十分である。
【００５１】
総被覆面積をさらに大きくするには、いくつかの重なる中サイズスポット２２を使用する必要がある。図１２に示すように、中心が大スポット２１０からＸ方向又はＹ方向、すなわち走査方向又は用紙前進方向にＳ／２だけ変位された４つの重なる中サイズスポット２２０がある。この４つの重なるスポットを「隣接重なり」（Ａ  Ｏｖ）スポット２２３と呼ぶ。大スポット２１０から独立しているか、又はまだ大スポット２１０と重なり合わない各隣接重なりスポット２２３の被覆面積は約０．０２８Ｓ2である。
【００５２】
図１２には、中心が大スポット２１０から対角方向に変位された４つの重なる中サイズスポット２２０も示されている。この４つの重なるスポットを「対角重なり」（Ｄ  Ｏｖ）スポット２２４と呼ぶ。大スポット２１０から独立しているか、又はまだ大スポット２１０と重なり合わない各対角スポット２２４の被覆面積は約０．１０５Ｓ2である。
【００５３】
様々な例示的な実施形態では、レベル４９密度を有するために、図１３に示すように、図１２に示すパターンに３つの対角重なりスポット２２４が追加される。したがって、レベル４８密度よりも大きな約Ｓ2／１６の総被覆面積が実現される。しかし、約Ｓ2／１６の総被覆面積を追加する隣接重なりスポット２２３と対角重なりスポット２２４のあらゆる組合せを使用できることを理解されたい。
【００５４】
レベル４９〜６３密度を有するセルのついては、以下の表を使用することができる。しかし、スポット被覆率を増分的に約Ｓ2／１６だけ増加させるかぎりスポットパターンのあらゆる組合せを使用できることを理解されたい。
【００５５】
【表１】
0004154146.tif 000002
【００５６】
レベル５３〜５７密度を有するセルの場合、対角方向に重なり合わない２つの大スポット２１０から成る２つの対の一方が使用される。したがって、互いに隣接するセル２５０間の重なり合いは考慮されない。２つの対角大スポット２１０が隣接するセル内の大スポットと重なり合うこともない。レベル５８密度を有するセル２５０を得る場合は、任意の３つの大スポット２１０が使用される。この場合、互いに隣接するセル２５０内の大スポット２１０間の重なり合いが考慮される。レベル５９〜６３密度を有するセル２５０を得る場合は、４つの大スポット２３０が使用されると共に、空隙２１４が中サイズスポット２２０で連続的に充填される。
【００５７】
図１４は、色調密度値当たりインク被覆率の部分増加を示すグラフである。図１４に示すように、色調密度値が１と４８の間である場合、部分被覆面積は増分１．５６２５％で定常的に大きくなる。
【００５８】
図１５は、本発明によるノズル構成の第１の例示的な実施形態を示している。図１５に示すノズル構成は、図４に示すパターン２００を生成することのできる複数のノズルを含む。
【００５９】
様々な例示的な実施形態では、ノズルは単一の流体イジェクタヘッド１７０でよい。様々な他の例示的な実施形態では、図１５の点線によって示すように分離された２つの別々な流体イジェクタヘッド１７０内にノズルを設けることができる。図１５に示すように、大ノズル３０１が第１の流体イジェクタヘッド１７０内に位置しており、それに対して、中サイズノズル３０２及び小ノズル３０４が第２の流体イジェクタヘッド１７０内に位置している。
【００６０】
様々な例示的な実施形態では、個々の大ノズル３０１間のピッチはＳである。中サイズノズル３０２間のピッチはＳ／２であり、小ノズル３０４間のピッチはＳ／２である。また、様々な例示的な実施形態では、第１の流体イジェクタヘッドの大ノズル３０１と第２の印刷ヘッドの隣接する中サイズノズル３０２との間のピッチはｎＳ／２である。この場合、ｎは奇数の整数である。
【００６１】
図５から図７に示すパターン３００〜５００を印刷する場合、中サイズノズル３０２の位置と小ノズル３０４の位置が逆になることも理解されたい。したがって、第１の印刷ヘッドの大ノズルと第２の印刷ヘッドの隣接する小ノズル３０４との間のピッチはｎＳ／２である。この場合、ｎは奇数の整数である。
【００６２】
図１６は、図４に示すパターンを形成することのできる複数の各ノズル用の本発明によるノズル構成の第２の例示的な実施形態を示している。この第２の例示的な実施形態では、大ノズル３１０が第１のイジェクタヘッド１７０内に位置しており、それに対して、中サイズノズル３１２及び小ノズル３１４が第２のイジェクタヘッド１７０内に位置している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  同じサイズのインク噴出ノズルを有する印刷ヘッドによって堆積されたパターン中のインクスポットの位置を示す図である。
【図２】  ２つの異なるサイズのインク噴出ノズルを有する印刷ヘッドによって堆積されたパターン中のインクスポットの位置を示す図である。
【図３】  本発明によるインクジェット印刷システム及び方法と共に使用できるインクジェット印刷システムの概略図である。
【図４】  様々なサイズの各スポットごとに異なるオフセット格子を使用する流体噴出パターンの第１の例示的な実施形態を示す図である。
【図５】  本発明による流体噴出パターンの第２の例示的な実施形態を示す図である。
【図６】  本発明による流体噴出パターンの第３の例示的な実施形態を示す図である。
【図７】  本発明による流体噴出パターンの第４の例示的な実施形態を示す図である。
【図８】  本発明による様々な例示的なスポットパターンを使用して様々な可変密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図９】  本発明による様々な例示的なスポットパターンを使用して様々な可変密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図１０】  本発明による様々な例示的なスポットパターンを使用して様々な可変密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図１１】  本発明による様々な例示的なスポットパターンを使用して様々な可変密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図１２】  本発明による様々な例示的なスポットパターンを使用して様々な可変密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図１３】  本発明による様々な例示的なスポットパターンを使用して様々な可変密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図１４】  本発明による様々なサイズのノズルのうち選択されたノズルから流体を噴出することで作成されたスポットパターンを使用して様々な密度レベルを形成することによってカバーされた様々な部分領域を示す図である。
【図１５】  図４から図７に示すスポットのアレイを印刷することのできるノズル構成を示す図である。
【図１６】  図４から図７に示すスポットのアレイを印刷することのできる第２の流体イジェクタノズル構成を示す図である。
【符号の説明】
１００  インクジェット印刷装置、１１０  コントローラ、１５２  受容媒体、１６２  巻取りロール、１６４  ステップモータ、１７１  インク液滴、１７０  印刷ヘッド、１７３  往復カートリッジアセンブリ、１８２  支持ベース、１８４  ガイドレール、１８６  プーリ、１８８  ケーブル、１８９  可逆モータ、２００，３００，４００，５００  パターン、２１０  大スポット、２１２大スポットの中心、２１４  空隙、２２０  中サイズスポット、２２２  中サイズスポットの中心、２２３  隣接重なりスポット、２２４  対角重なりスポット、２３０  小スポット、２３２  小スポットの中心、２５０  セル、３０１  大ノズル、３０２  中サイズノズル、３０４  小ノズル。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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