JP2011073434A - 高速かつ高精細度の流体吐出システム - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
本発明は、一般に流体液滴吐出に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (14)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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