JP2020507496A - 液滴重量信号を有する流体ダイ - Google Patents

Abstract

【課題】種々の液滴重量の液滴を噴射する手段の提供【解決手段】流体ダイは、各ノズルが、作動値を有する対応する作動信号に応答して液滴を噴射するノズルのアレイを含む。ノズル選択ロジックは、各ノズルに対して選択値又は非選択値を有するノズル選択信号を提供する。作動ロジックは、各ノズルに対してそれぞれの作動信号を提供する。作動ロジックは、１以上の液滴重量信号を受信し、選択値を有する各ノズル選択信号に対して、１以上の液滴重量信号の状態に基づいて、対応するノズル及び／又は１以上の隣接ノズルに作動値を有する作動信号を提供する。【選択図】図１

Description

流体ダイは、ノズルのアレイを含む場合があり、各ノズルは、流体チャンバ、ノズルオリフィス、及び流体アクチュエータを含む。流体アクチュエータを作動させることで、流体の移動が発生し、ノズルオリフィスからの液滴の噴射が行われる。一部の例示的流体ダイは、プリントヘッドである場合があり、流体は、インクに対応する場合がある。

一例による、流体ダイを示す略ブロック図である。 一例による、流体ダイを示す略ブロック図である。 一例による、流体ダイを示す略ブロック図である。 一例による、流体ダイを含む流体噴射システムを示す略ブロック図である。 例示的ノズル列グループを概略的に示す略ブロック図である。 例示的発射パルスグループを概略的に示す略ブロック図である。 一例による、流体ダイを動作させる方法を概略的に示すフロー図である。

図面全体を通して、同一の参照符号は、類似しているが必ずしも同一ではない要素を示している。図は、必ずしも一定の縮尺ではなく、図示した例をより明確に示すために、いくつかの部分のサイズは、誇張されている場合がある。図面は、説明と一致する種々の例及び／又は実施形態を提供するが、説明が図面に提供された例及び／又は実施形態に限定されることはない。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を構成し、本開示を実施することができる特定の例を例として示す添付の図面が参照される。本開示の範囲から逸脱することなく、他の例を使用してもよく、構造的又は論理的な変更が加えられてもよいことを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、制限の意味で解釈されるべきものではない。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。本明細書に記載された種々の例の特徴は、特に断りがない限り、部分的又は全体的に互いに組み合わされてもよいことを理解されたい。

流体ダイの種々の例は、流体アクチュエータを含む場合がある。流体アクチュエータには、圧電膜ベースのアクチュエータ、熱抵抗器ベースのアクチュエータ、静電膜アクチュエータ、機械的／衝撃駆動型膜アクチュエータ、磁歪駆動アクチュエータ、又は電気作動に応答して流体の移動を生じさせることができる他のそのような要素が含まれる場合がある。本明細書に記載される流体ダイは、複数の流体アクチュエータを含む場合があり、複数の流体アクチュエータは、流体アクチュエータのアレイと呼ばれることがある。また、本明細書で使用される場合、作動イベントとは、流体ダイの複数の流体アクチュエータの同時作動を意味しており、それによって流体移動が引き起こされる。

例示的流体ダイでは、流体アクチュエータのアレイが、複数組の流体アクチュエータを成すように配置される場合があり、そのような各組の流体アクチュエータは、「プリミティブ」又は「発射プリミティブ」と呼ばれる場合がある。プリミティブは一般に、各流体アクチュエータが固有の作動アドレスを有する一群の流体アクチュエータを含む。一部の例では、流体ダイの電気的制約及び流体的制約により、所与の作動イベントのために各プリミティブのどの流体アクチュエータを同時に作動させることができるかが、制限される場合がある。したがって、プリミティブによれば、所与の作動イベントのために同時に作動させることができる流体噴射器サブセットのアドレス指定、及びその後の作動が容易になる。各プリミティブに対応する流体噴射器の数は、プリミティブのサイズと呼ばれる場合がある。

例として示せば、流体ダイが、４つのプリミティブを含み、各プリミティブが、８つの流体アクチュエータ（各群の８つの流体アクチュエータが、アドレス０〜７を有する）を含み、電気的制約及び流体的制約により、１つのプリミティブ当たり１つの流体アクチュエータに作動が制限される場合、所与の作動イベントの間に、合計４つの流体アクチュエータ（各プリミティブから１つ）を同時に作動させることができる。例えば、最初の作動イベントでは、各プリミティブのアドレス０を有する流体アクチュエータを作動させることができる。第２の作動イベントでは、各プリミティブのアドレス１を有する流体アクチュエータを作動させることができる。理解されるように、この例は、単に例示の目的で提供している。本明細書で企図される流体ダイは、１つのプリミティブ当たりもっと多数又はもっと少数の流体アクチュエータを含んでいてもよいし、１つのダイ当たりもっと多数又はもっと少数のプリミティブを含んでいてもよい。

一部の例示的流体ダイは、マイクロ流体チャネルを含む。マイクロ流体チャネルは、流体ダイの基板においてエッチング、微細加工（例えば、フォトリソグラフィ）、マイクロマシニングプロセス、又はそれらの任意の組み合わせを実施することによって形成される場合がある。基板の例としては、シリコンベースの基板、ガラスベースの基板、ガリウム砒素ベースの基板、並びに／あるいは、微細加工デバイス及び微細加工構造のための他のそのような適当なタイプの基板が挙げられる。したがって、マイクロ流体チャネル、チャンバ、オリフィス、及び／又は他のそのような特徴は、流体ダイの基板に製作された表面によって画定される場合がある。なお、本明細書で使用されるように、マイクロ流体チャネルは、小容量（例えば、ピコリットルスケール、ナノリットルスケール、マイクロリットルスケール、ミリリットルスケールなど）の流体の輸送を可能にするための十分に小さいサイズ（例えば、ナノメートルサイズのスケール、マイクロメートルサイズのスケール、ミリメートルサイズのスケールなど）のチャネルに対応する場合がある。本明細書に記載される例示的流体ダイは、マイクロ流体チャネルを含み、その中に流体アクチュエータを配置することができる。そのような実施形態では、マイクロ流体チャネル内に配置された流体アクチュエータの作動により、マイクロ流体チャネル内に流体移動を発生させることができる。そのため、マイクロ流体チャネル内に配置された流体アクチュエータは、流体ポンプと呼ばれる場合がある。

一部の例では、流体アクチュエータは、ノズル内に配置される場合があり、ノズルは、流体アクチュエータの他に、流体チャンバ及びノズルオリフィスを含む場合がある。流体アクチュエータを作動させることにより、流体チャンバ内の流体の移動は、ノズルオリフィスを通した液滴の噴射を発生させることができる。そのため、ノズル内に配置された流体アクチュエータは、流体噴射器と呼ばれる場合がある。

流体ダイは、（例えば、ノズルの列のような）ノズルのアレイを含む場合がある。それぞれの流体アクチュエータの選択的動作により、（例えば、インク滴のような）液滴が、ノズルから選択的に噴射される。流体ダイの個々のノズルは通常、同じサイズ（例えば、同じチャンバサイズ、及びノズルオリフィスサイズ）であり、固定容量又は固定重量の液滴を噴射する。しかしながら、流体ダイは、異なる液滴重量の液滴を異なるタイミングで噴射できることが望ましい場合がある。そうするために、流体ダイによっては、異なる固定液滴重量の液滴を噴射する異なるサイズのノズルを採用するものがある。例えば、流体ダイによっては、アレイ内に交互に配置された２つの異なるサイズのノズルを含むものがあり、比較的小さい液滴重量が望ましい場合には、小さい方のサイズのノズルを選択して液滴を噴射し、比較的大きい液滴重量が望ましい場合には、大きい方のサイズのノズルを選択して液滴を噴射する場合がある。そのような構成によれば、流体ダイは、大きい方のサイズのノズルを有することにより、異なる重量の液滴を噴射することが可能になるが、流体ダイ上に配置することができる小さい方のサイズのノズルの数は減少し、それによって、流体ダイの分解能は低下する。

図１は、一例による流体ダイ１０の一部の構成要素を示す略ブロック図である。以下で詳細に説明されるように、一例によれば、流体ダイ１０は、種々の液滴重量信号を使用してノズル及び／又は１以上の隣接ノズルを制御することにより複数の液滴を同時に噴射し、それらの液滴が、空中で又は目標表面上で結合又は合併し、実質的に、単一のノズルにより噴射される液滴よりも大きい液滴を生成するように構成される。本明細書では、この結合された液滴は、空中にあるか目標表面上にあるかに関わらず、「有効液滴重量」を有する、または、「有効液滴」と呼ばれる場合がある。液滴を同時に噴射する隣接ノズルの数を変更することにより、流体ダイ１０によって提供される液滴の有効液滴重量を、液滴重量信号によって選択的に変更することができる。本明細書で使用されるように、「液滴重量」という用語は、液滴の体積を指し、場合によっては、「液滴サイズ」と呼ばれることもある。

図３に示した例では、流体ダイ１０は、ノズル選択ロジック１２、作動ロジック１４、及びノズル１８のアレイ１６を含み、各ノズル１８は、流体アクチュエータ２０及びノズルオリフィス２２を含む。各ノズルは、流体アクチュエータ２０の作動により、ノズルオリフィス２２を通して液滴を選択的に噴射するように構成されている。一例では、各ノズル１８は、同じ一定液滴重量の液滴を噴射するように構成される。一例では、アレイ１６のノズル１８は、ノズル１８の１以上の列を形成するように配置される場合がある。

一例によれば、ノズル選択ロジック１２は、作動イベント中にアレイ１６のどのノズル１８が液滴を噴射するかを選択するためのノズル選択信号３２を提供する。一例では、ノズル選択ロジック１２は、各ノズル１８に対してノズル選択信号３２を提供する。各ノズル選択信号３２は、ノズルを作動させるためにノズルを選択する場合の選択値（例えば「１」）か、又は、作動イベント中にノズルを非アクティブにする場合の非選択値（例えば、「０」）の何れかを有する。

作動ロジック１４は、ノズル選択ロジック１２からノズル選択信号３２を受信し、また、１以上の液滴重量信号３４を受信する。液滴重量信号３４の状態は、アレイ１６によって噴射される液滴の選択された有効液滴重量を示している。一例では、各液滴重量信号３４は、イネーブル状態又はディセーブル状態（例えば、「１」又は「０」）を有する。一例では、単一の滴重量信号３４を受信する場合がある。他の例では、２つ（又はそれ以上）の液滴重量信号３４のような、２以上の液滴重量信号３４を受信する場合がある。

作動ロジック１４は、作動信号３６をアレイ１６に提供することにより、ノズル１８の流体アクチュエータ２０の作動を制御し、液滴を噴射させる。一例では、作動ロジック１４は、各ノズル１８に対して作動信号３６を提供することにより、対応する流体アクチュエータ２０の作動を制御する。一例では、各作動信号は、作動値（例えば「１」）又は非作動値（例えば「０」）を有する。作動値は、対応するノズル１８の流体アクチュエータ２０に液滴を噴射させる。

一例では、作動ロジック１４は、選択値（例えば、値「１」）を有する対応するノズル選択信号３２を有する各ノズル１８に対して、液滴重量信号３４の状態（例えば、１以上の液滴重量信号３４）に基づいて、対応するノズル１８（いわゆる「目標ノズル」）及び／又は１以上の隣接ノズル１８に作動値を有する作動信号を提供し、当該目標ノズル１８及び／又は１以上の隣接ノズル１８に液滴を噴射させる。２以上のノズル１８（例えば、目標ノズルと１以上の隣接ノズル）が液滴を噴射する場合、それらの液滴は、空中で又は目標表面（例えば、流体ダイ１０がプリントヘッドからなる場合、印刷媒体）上で合併して単一のより大きい液滴を形成し、又は単一のより大きい液滴の作用を有する。所与のノズル選択信号３２に応答して液滴を同時に噴射するノズルの数を、液滴重量信号３４の状態に基づいて選択的に変更することにより、流体ダイ１０の高い出力分解能を維持しつつ、流体ダイ１０によって提供される有効液滴の有効液滴重量を、選択的に変更することができる。

例えば、一例では、以下で詳細に説明されるように、ノズル１８は、列を成すように配置され、２つの液滴重量信号３４を受信する場合がある。一方の液滴重量信号は、いわゆる「自己作動」信号であり、他方の液滴重量信号は、いわゆる「隣接作動」信号である。「自己作動」液滴重量信号がイネーブル状態を有し、かつ、「隣接作動」液滴重量信号がディセーブル状態を有する場合、作動ロジック１４は、選択値を有する所与のノズル選択信号３２に対して、所与のノズル選択信号３２に対応するノズル１８（すなわち目標ノズル）の流体アクチュエータ２０のみに作動値を有する作動信号３６を提供する。その結果、目標ノズルは、第１の液滴重量を有する単一の液滴を噴射することになる。

別の例では、「自己作動」液滴重量信号がディセーブル状態を有し、「隣接作動」液滴重量信号がイネーブル状態を有する場合、作動ロジック１４は、選択値を有する所与のノズル選択信号３２に対して、２つの隣接ノズル１８（例えば、ノズル列中の目標ノズルの直上及び直下のノズル１８）の流体アクチュエータ２０のみに作動値を有する作動信号３６を提供し、目標ノズル自体には、作動値を有する作動信号３６を提供しない。その結果、２つの液滴が噴射され、それらが合併し、実質的に、第２の液滴重量を有する液滴（「有効液滴」）を形成する。

上記の例に続き、「自己作動」液滴重量信号及び「隣接作動」液滴重量信号がそれぞれイネーブル状態を有する場合、作動ロジック１４は、選択値を有する所与のノズル選択信号３２に対して、目標ノズルの流体アクチュエータ２０及び２つの隣接ノズル１８の流体アクチュエータ２０に作動値を有する作動信号３６を提供する。その結果、３つの液滴が噴射され、それらが合併し、第３の液滴重量を有する有効液滴を形成する。

上記の実施形態は、流体ダイ１０が、３つの液滴重量を有する有効液滴を提供するために、選択されたノズルすなわち目標ノズルの他に２つの隣接ノズルを作動させることができる例を示している。他の例では、目標ノズルの他に３以上の隣接ノズルを使用して、任意数の選択可能な液滴重量（例えば、第４の液滴重量、第５の液滴重量など）を有する流体液滴重量を生成してもよい。ただしこれは、それらのノズルが流体ダイ１０上で互いに十分近くに配置され、それらのノズルが噴射した液滴が、空中で又は目標表面上で一つに合併し、単一のより大きい液滴の作用（すなわち、「有効」液滴）を有する場合に限られる。一例では、ノズル１８の各々は、選択された有効液滴重量が基本液滴重量の倍数になるように、同じ液滴重量（いわゆる「基本液滴重量」）の液滴を噴射する場合がある。

図２を参照すると、一例によれば、ノズル選択ロジック１２は、コントローラ４６などから、作動データ４０を受け取る。作動データ４０は、複数の作動データビット４２を含み、各作動データビット４２は、ノズル１８の異なる１つに対応しており、かつ、各作動データビット４２は、作動値（例えば、値「１」）又は非作動値（例えば、値「０」）を有している。一例では、ノズル選択ロジック１２は、各ノズル１８に対応するアドレスデータ４４をさらに受け取る。各ノズル１８のアドレスデータは、所与の作動イベント中にノズル１８が液滴の噴射を行うことができるか否かを示すイネーブル値又は非イネーブル値を有している。他の例では、アドレスデータ４４は、（図２に破線で示されるように）流体ダイ１０の内部で生成されてもよく、ノズル選択ロジック１２等によって生成されてもよい。

一例では、ノズル選択ロジック１２は、各ノズル１８について、対応するアドレスデータ３０がイネーブル値を有し、かつ、対応する作動データビット２６が作動値を有する場合は、選択値（例えば、値「１」）を有するノズル選択信号３２を当該ノズル１８に提供し、対応するアドレスデータ３０が非イネーブル値を有し、又は対応するアドレスビット２６が非作動値を有する場合は、非選択値（例えば、値「０」）を有するノズル選択信号３２を当該ノズル１８に提供する。

図３は、本開示の一例による、作動ロジック１４の一例を含む流体ダイ１０の種々の部分を示す略ブロック図である。図３の例では、アレイ１６のノズル１８は、列を成すように配置され、列の一部が、ノズルＮ、Ｎ−１、及びＮ＋１で示されている。ノズルＮ−１及びＮ＋１は、ノズルＮのすぐ隣りの「隣接物」（すなわち、ノズルＮの各側のすぐ隣りのノズル）を表している。３つのノズル１８（Ｎ−１、Ｎ、Ｎ＋１）のみが示されているが、他の例では、列は、４以上のノズルを含む場合があり、アレイ１６は、２列以上のノズルを含む場合がある。

一例では、各ノズル１８は、電源ライン５０とグラウンドライン５２との間に、制御可能なスイッチ６０（例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））のような作動装置を介して結合された流体アクチュエータ２０（例えば、熱抵抗器、場合によっては発射抵抗器とも呼ばれる）を含む。作動装置は、対応するＡＮＤゲート６２の出力によって制御される。

一例によれば、作動ロジック１４は、各ノズル１８について、対応する第１のＡＮＤゲート７０、第２のＡＮＤゲート７２、及びＯＲゲート７４を含む。上述のように、作動ロジック１４は、液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２のような液滴重量信号３４を受信し、また、ノズル選択ロジック１２から複数のノズル選択信号３２を受信する。図３は、２つの液滴重量信号３４、ＤＷ１及びＤＷ２を受信するように示されているが、他の例では、２より少ない（すなわち１）又は２より多く（例えば３、４など）の液滴重量信号が受信されてもよい。以下で詳細に説明されるように、使用される液滴重量信号の数は、流体ダイ１０から噴射される有効液滴に対して選択される可能性がある液滴重量（例えば、第１、第２、第３、第４の液滴重量など）の数に応じて決まる。

各ノズル１８について、ＡＮＤゲート７０は、対応するノズル選択信号３２に結合された入力と、液滴重量信号ＤＷ１に結合された入力と、ＯＲゲート７４への入力として提供される出力とを有している。さらに、ＡＮＤゲート７２は、対応するノズル選択信号３２に結合された入力と、他方の液滴重量信号ＤＷ２に結合された入力とを有し、隣接ノズル（この例では、ノズルＮ−１及びＮ＋１）の各々のＯＲゲート７４への入力として提供される出力を有している。例えば、ノズルＮに対応するＡＮＤゲート７２の出力は、隣接ノズルＮ−１のＯＲゲート７４への入力として結合されるとともに、列１６の隣接ノズルＮ＋１のＯＲゲート７４への入力として結合され、当該ＡＮＤゲート７２は、隣接ノズルのＯＲゲートに交差結合されるように構成されている。

図３の流体ダイ１０の動作の一例を、ノズルＮの動作に関して、以下で説明する。上述のように、各液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２は、イネーブル状態（例えば、「１」）及びディセーブル状態（例えば、「０」）を有する。液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２はそれぞれ、「自己作動」信号及び「隣接作動」信号と呼ばれる。

ノズルＮを参照し、図２をさらに参照すると、ノズルＮに対応するアドレスデータ４４がイネーブル値を有し、かつ、ノズルＮに対応する作動データビット４２が作動値（例えば、値「１」）を有する場合、ノズル選択ロジック１２は、ノズルＮに対応するＡＮＤゲート７０とＡＮＤゲート７２の両方に選択値（例えば、値「１」）を有するノズル選択信号３２を提供する。液滴重量信号ＤＷ１がイネーブル状態（例えば、値「１」）を有し、かつ、液滴重量重量ＤＷ２がディセーブル状態（例えば、値「０」）を有する場合、ＡＮＤゲート７０は、ノズルＮに関連するＯＲゲート７４に「ＨＩ」値（例えば、値「１」）を有するアクティブ出力を提供し、ＡＮＤゲート７２は、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１のＯＲゲート７４に「ＬＯ」値（例えば、値「０」）を有する非アクティブ出力を提供する。その結果、ノズルＮに関連するＯＲゲート７４は、発射パルス信号５４と協働し、ノズルＮのＡＮＤゲート６２から「ＨＩ」出力を生じさせ、制御可能なスイッチ６０に流体アクチュエータ２０を作動させ、液滴を噴射させる。一方、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１の制御可能なスイッチ６０は、対応するＯＲゲート７２によって作動されないため、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１の流体アクチュエータ２０は、液滴を噴射しない。

このように、液滴重量信号ＤＷ１がイネーブル状態を有し、かつ、液滴重量信号ＤＷ２がディセーブル状態を有する場合、選択値を有するノズルＮの選択信号３２に応答して、ノズルＮのみが、液滴を噴射する。その結果、第１の液滴重量を有する有効液滴が、流体ダイ１０によって噴射される。なお、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１が、「ＨＩ」出力を有するノズルＮのＡＮＤゲート７２に応答して液滴を噴射しない場合でも、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１は、依然として、選択値を有する自分自身に対応するノズル選択信号３２及びアクティブ値を有する液滴重量信号ＤＷ１に応答して、液滴を噴射することができることに留意されたい。

ノズルＮのノズル選択信号３２が選択値（例えば、値「１」）を有し、液滴重量信号ＤＷ１がディセーブル状態を有し、かつ、液滴重量信号ＤＷ２がイネーブル状態を有する場合、ノズルＮに関連するＡＮＤゲート７０は、ノズルＮのＯＲゲート７４に「ＬＯ」出力を提供し、ＡＮＤゲート７２は、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１のＯＲゲート７４に「ＨＩ」出力を提供する。その結果、ノズルＮのＯＲゲート７４は、ノズルＮのＡＮＤゲート６２に「ＬＯ」出力を提供し、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１のＯＲゲート７４は、発射パルス信号５４と協働して、ノズルＮ−１及びＮ＋１のＡＮＤゲート６２に「ＨＩ」出力を生成させる。その結果、ノズルＮのノズルが非アクティブである間に、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１の制御可能なスイッチ６０は、流体アクチュエータ２０を作動させ、液滴を噴射させる。

このように、液滴重量信号ＤＷ１がディセーブル状態を有し、かつ、液滴重量信号ＤＷ２がイネーブル状態を有する場合、選択値を有するノズルＮの選択信号３２に応答して、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１のみが、液滴を噴射する。それらの液滴は、空中で又は表面上で合併し、その結果、第２の液滴重量を有する有効液滴が、流体ダイ１０によって噴射されることになる。

ノズルＮのノズル選択信号３２が選択値（例えば、値「１」）を有し、かつ、液滴重量信号ＤＷ１と液滴重量信号ＤＷ２の両方がイネーブル状態を有する場合、ノズルＮに関連するＡＮＤゲート７０は、ノズルＮのＯＲゲート７４に「ＨＩ」出力を提供し、ＡＮＤゲート７２は、隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１のＯＲゲート７４に「ＨＩ」出力を提供する。その結果、ノズルＮ、Ｎ−１、及びＮ＋１のＯＲゲート７４は、発射パルス信号５４と協働して、ノズルＮ、Ｎ−１及びＮ＋１のＡＮＤゲート６２から「ＨＩ」出力を生成させる。その結果、ノズルＮ−１及びＮ＋１の制御可能なスイッチ６０は、流体アクチュエータ２０を作動させ、液滴を噴射させる。

このように、液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２がそれぞれイネーブル状態を有する場合、ノズルＮ並びに隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１はそれぞれ、選択値を有するノズルＮの選択信号３２に応答して、液滴を噴射する。この場合も、それらの液滴は、空中で又は表面上で合併し、その結果、第３の液滴重量を有する有効液滴が、流体ダイ１０によって噴射されることになる。

図３の例示的作動ロジック１４は、あるノズルを２つの隣接ノズルと「交差接続」する（例えば、ノズルＮをすぐ隣りの隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１と交差接続する）ことにより、最大で３つの選択可能な液滴重量が得られるものとして示されているが、他の例では、作動ロジック１４及び流体ダイ１０は、３以上又は１以下の隣接ノズルを選択されたノズルと交差接続することができるように構成されてもよい。３以上の隣接ノズル（例えば、３つ、４つ、又は５つの隣接ノズルなど）をあるノズルに交差接続する場合、作動ロジック１４は、各ノズルについて追加の論理ゲート（例えば、追加のＡＮＤゲート及びＯＲゲート）、及び追加の液滴重量信号３４を含むように構成される場合がある。他の例では、隣接ノズル１８は、選択されたノズルの直ぐ隣りのノズルを必ずしも含まなくてもよい。

図４は、コントローラ４６と、ノズル１８のアレイ１６を有する流体ダイ１０とを含み、液滴重量信号３４及び作動ロジック１４（例えば、図３の作動ロジック１４）を使用して、アレイ１６によって噴射される液滴の有効液滴重量を選択的に変更する、一例による流体噴射システム１００の種々の部分を概略的に示す略ブロック図である。後述するように、図４の流体噴射システムは、一例を表すものであり、図４に示したものに代えて、任意の適当なノズル構成及び適当なノズル選択方式を採用することができる。

図４の例では、アレイ１６は、プリミティブＰ１〜ＰＭとして示された複数のプリミティブを形成するようにグループ化されたノズル１８の列を含む。各プリミティブは、ノズル１８−１〜１８−Ｎとして示された複数のノズルを含む。各ノズルは、流体アクチュエータ２０、制御可能なスイッチ６０、及び対応するＡＮＤゲート６２を含む。各プリミティブＰ１〜ＰＭは、アドレスＡ１〜ＡＮとして示された同じ一組のアドレスを有する。各アドレスは、ノズルＰ１〜ＰＭのそれぞれ１つに対応している。

図４の例によれば、流体ダイ１０は、データパス７２を通してコントローラ４６からＮＣＧ（ノズル列グループ）の形態のデータを受け取るデータパーサ７０を含む。ＮＣＧについては以下で詳細に説明されるように（図５及び図６参照）、ＮＣＧは、ノズル１８についての作動データ及びアドレスデータと、液滴重量信号３４及び作動ロジック１４により液滴重量を選択するための液滴重量データとを含む。流体ダイ１０はさらに、データパーサ７０から受け取った液滴重量データに基づいて液滴重量信号３４（例えば、液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２）を生成するための液滴重量信号発生器７４と、発射パルス５４を発生するための発射パルス発生器７６と、電源ライン５０に電力を供給するための電源７８とを含む。

一例では、ノズル選択ロジック１２は、データパーサ７０を介してコントローラ４６から受信したプリミティブＰ１〜ＰＭの一組のアドレスのアドレスをアドレスバス８２上に符号化するアドレスエンコーダ８０を含む。データバッファ８４は、データパーサ７０を介してコントローラ４６から受信したノズル１８についての作動データを、データラインＤ１〜ＤＭで示された一組のデータライン８６上に配置する。一本のデータラインが、各プリミティブＰ１〜ＰＭに対応している。ノズル選択ロジック１２は、各プリミティブＰ１〜ＰＭの各ノズル１８−１〜１８−Ｎについて、アドレスデコーダ９０−１〜９０−Ｎとして示されるような対応するアドレスを復号するための対応するアドレスデコーダ９０と、ＡＮＤゲート９２−１〜９２−Ｎとして示されるような対応するＡＮＤゲート９２とを含む。ＡＮＤゲート９２−１〜９２−Ｎの出力は、対応するノズルに対するノズル選択信号３２を表し、ノズル選択信号３２−１〜３２−Ｎとして示されている。

一例によれば、動作中、コントローラ４６は、ノズルアドレスデータ、ノズル作動データ、及び液滴重量データを含む動作データを一連のＮＣＧの形態で流体ダイ１０に提供することにより、流体ダイ１０のノズル１８に液滴を噴射させ、選択された有効液滴重量の有効液滴を所望のパターンで提供させる。

図５は、作動イベントを定義する一連のＮＣＧ１０２（１００）の一部を概略的に示すブロック図である。各ＮＣＧ１０２は、一連のＮ個の発射パルスグループ（ＦＰＧ）１０４を含み、各ＦＰＧ１０４は、あるプリミティブの一組のアドレスＡ１〜ＡＮのアドレスのうちの異なる１つに対応する。ＦＰＧ１０４は、アドレスＡ１からＡＮまで順番に配置されるように示されているが、ＦＰＧ１０４は、任意数の異なる順序で配置されてよい。

図６は、一例による、ＦＰＧ１０４を概略的に示すブロック図である。ＦＰＧ１０４は、ヘッダ部１０６、作動データ部１０８、及びフッタ部１１０を含む。一例によれば、ヘッダ部分１０６は、ＦＰＧに対応する一組のアドレスＡ１〜ＡＮのアドレスを示すアドレスビット１１２を含む。一例では、ヘッダ部１０６は、液滴重量信号３４について使用される状態を示し、例えば、作動データ部１０８の作動データに関して流体ダイ１０によって使用される液滴重量を示す、１以上の液滴重量ビット１１４をさらに含む。一例では、作動データ部１０８は、各作動ビット１１６がプリミティブＰ１〜ＰＭのうちの異なる１つに対応する一連の作動ビット１１６を含む。各作動ビット１１６は、プリミティブＰ１〜ＰＭのうちの異なる１つにおいて、アドレスビット１１２によって表されたアドレスにあるノズル１８に対応している。

図４を参照すると、動作中、データパーサ７０は、コントローラ４６から一連のＮＣＧ１００を受け取る。各ＮＣＧ１０２の各ＦＰＧ１０４について、データパーサ７０は、アドレスデータ１１２をアドレスエンコーダ８０に提供し、アドレスエンコーダ８０は、対応するアドレスをアドレスバス８２上に符号化するとともに、作動ビットをデータバッファ８４に提供する。データバッファ８４は、作動ビット１１６の各々を当該データバッファ８４に対応する（８６で示されるような）データラインＤ１〜ＤＭ上に配置する。一例では、データパーサ７０は、液滴重量ビット１１４を液滴重量信号発生器７４に提供し、液滴重量信号発生器７４は、液滴重量ビット１１４の値に基づいてイネーブル状態又はディセーブル状態の何れかを有する、液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２のような液滴重量信号３４を生成する。

アドレスバス８２上の符号化されたアドレスは、各プリミティブＰ１〜ＰＭの各アドレスデコーダ９０−１〜９０−Ｎに提供され、バス８２上の符号化されたアドレスに対応する各アドレスデコーダ９０は、対応するＡＮＤゲート９２にアクティブ出力すなわち「ＨＩ」の出力を提供する。対応するデータラインＤ１〜ＤＭ上の作動データが作動値を有する場合、ＡＮＤゲート９２は、選択値（例えば、値「１」）を有するノズル選択信号３２を作動ロジック１４に出力する。例えば、受信したＦＰＧ１０４からの符号化アドレスがアドレスＡ２に対応する場合、各プリミティブＰ１〜ＰＭのアドレスデコーダ９０−２は、対応する各ＡＮＤゲート９２−２に「ＨＩ」出力を提供する。対応するデータラインＤ１〜ＤＭ上の作動データが作動値を有する場合、ＡＮＤゲート９２−２は、選択値を有するノズル選択信号３２−２を作動ロジック１４に出力する。

次に、図３によって説明したように、作動ロジック１４は、液滴重量信号３４（例えば、１以上の液滴重量信号３４）の状態に基づいて、対応するノズル１８−２及び／又は１以上の隣接ノズル１８（例えば、ノズル１８−２、１８−３）に作動値を有する作動信号３６−２を提供することにより、目標ノズル１８−２及び／又は１以上の隣接ノズル１８（ノズル１８−１及び１８−３（図示せず））に液滴を噴射させる。

例えば、データラインＤ１が作動値を有する作動ビットを有する場合、プリミティブＰ１のノズル１８−２のＡＮＤゲート９２−２は、選択値（例えば、値「１」）を有するノズル選択信号３２−２を作動ロジック１４に提供する。次に、作動ロジック１４は、図３によって上で説明したように、ＤＷ１及びＤＷ２のような液滴重量信号３４の状態に基づいて、作動値（例えば、値「１」）を有する作動信号３６−２をノズル１８−２に提供し、及び／又は、作動値を有する作動信号３６−１及び３６−３（図示せず）を隣接ノズル１８−１及び１８−３（図示せず）に提供し、これによって、液滴を噴射させ、選択された有効液滴重量（例えば、第１の液滴重量、第２の液滴重量、第３の液滴重量など）の有効液滴を形成する。

上述のように、図４では、ノズル１８が、列を成すように配置され、プリミティブグループを成すように構成されるものとして示されているが、他の例では、ノズル１８は、列を成す配置や固定サイズのプリミティブ以外の、任意数の適当な構成で配置されてよい。同様に、作動データを選択して流体ダイ１０のノズル１８に提供するために、図４に示したもの以外の任意数の適当なアドレス指定機構及びデータ機構が、流体噴射システム１００及びノズル選択ロジック１２によって採用されてもよい。例えば、アドレスデータ、作動データ、及び液滴重量データは、ＦＰＧ１０４以外の形態で提供されてもよい。例えば、他の実施形態では、アドレスデータは、ノズル選択ロジック１４の内部で生成されてもよく、液滴重量データは、コントローラによって、通信経路７３（例えばシリアルＩ／Ｏ通信経路）のような他の通信経路を介して液滴重量信号発生器７４に提供されてもよい。

図７は、図１〜図４に示したノズル１８のアレイ１６を含む流体ダイ１０のような、ノズルのアレイを含む流体ダイを動作させる方法１２０を概略的に示すフロー図である。各ノズルは、作動値を有する対応する作動信号３６に応答して液滴を噴射する。例えば、図１に示したように、ノズル１８は、作動値を有する対応する作動信号３６に応答して液滴を噴射する。

方法１２０は、１２２において、各ノズルに対してノズル選択信号を提供することを含み、各ノズル選択信号は、選択値又は非選択値の何れかを有している。選択値は、液滴を噴射するための対応するノズルの選択を示し、図１〜図４に示したように、ノズル選択ロジック１２は、各ノズル１８に対応するノズル選択信号３２を提供する。一例では、ノズル選択信号は、対応するノズルに関連するアドレスデータがイネーブル値を有し、かつ、そのノズルに対応する作動データが作動値を有する場合に選択値を有する。例えば、図４に示したように、ノズル選択ロジック１２は、アドレスバス８２、及びデータライン８６上にそれぞれ存在するアドレスデータ、及び作動値を有する作動データに基づいて、種々のノズル１８に対応するノズル選択信号３２を提供する。

１２４では、例えば図３に示した液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２のような１以上の液滴重量信号を提供する。各液滴重量信号は、イネーブル状態又はディセーブル状態を有する。なお、この液滴重量信号の提供は、１２２におけるノズル選択信号の提供よりも前に行われてもよいことに留意されたい。

方法１２０は、１２６において、選択値を有する各ノズル選択信号に対して、１以上の液滴重量信号の状態に基づいて、対応するノズル及び／又は１以上の隣接ノズルに作動値を有する作動信号を提供することを含む。例えば、図３に示したように、作動ロジック１４は、液滴重量信号ＤＷ１及びＤＷ２の状態に基づいて、作動信号３６をノズルＮに提供し、及び／又は、作動信号３６を隣接ノズルＮ−１及びＮ＋１に提供する。対応するノズル（例えば、図３のノズルＮ）と１以上の隣接ノズル（例えば、図３のノズルＮ及びＮ＋１）との組み合わせによって２以上の液滴が噴射された場合、噴射されたそれらの液滴は、空中で又は表面上で合併し、実質的に、単一のより大きい液滴を形成する。

本明細書では特定の例を図示説明しているが、本開示の範囲から逸脱することなく、図示及び説明したそれら特定の例を、種々の代替実施形態及び／又は均等実施形態で置き換えることができる。本出願は、本明細書で説明された特定の例の如何なる改変又は変形もカバーすることを意図している。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等によってのみ制限されることが意図されている。

Claims (15)

1. 各ノズルが、作動値を有する対応する作動信号に応答して液滴を噴射するノズルのアレイと、
   各ノズルに対して選択値又は非選択値を有するノズル選択信号を提供するためのノズル選択ロジックと、
   各ノズルに対してそれぞれの前記作動信号を提供するための作動ロジックであって、
   １以上の液滴重量信号を受信し、
   前記選択値を有する各ノズル選択信号に対して、前記１以上の液滴重量信号の状態に基づいて、前記対応するノズル及び／又は１以上の隣接ノズルに作動値を有する作動信号を提供する、作動ロジックと
   を含む、流体ダイ。
2. 前記ノズルのアレイの前記ノズルは、列を成すように配置され、前記隣接ノズルは、前記対応するノズルに隣接するノズルを含む、請求項１に記載の流体ダイ。
3. 前記ノズルのアレイの各ノズルは、同じ液滴重量の液滴を噴射する、請求項１に記載の流体ダイ。
4. 前記対応するノズル及び前記１以上の隣接ノズルは、前記対応するノズル及び前記１以上の隣接ノズルにより噴射された液滴が合併してより大きい液滴の作用を有するように相対的に配置される、請求項１に記載の流体ダイ。
5. 前記ノズル選択ロジックは、
   作動データを受け取り、前記作動データが、作動データビットを含み、各作動データビットが、前記ノズルのうちの異なる１つに対応しており、かつ、作動値又は非作動値を有しており、各ノズルが、イネーブル値又は非イネーブル値を有する対応するアドレスデータをさらに有し、
   前記対応する作動データビットが前記作動値を有し、かつ、前記対応するアドレスデータが前記イネーブル値を有している場合、各ノズルに対して、前記選択値を有するノズル選択信号を提供する、請求項１に記載の流体ダイ。
6. 前記アレイの前記ノズルは、プリミティブを形成するように配置されている、請求項１に記載の流体ダイ。
7. 前記流体ダイは、プリントヘッドを含む、請求項１に記載の流体ダイ。
8. 作動データビット及び液滴重量信号データを含む作動データを提供するコントローラと、
   流体ダイとを含み、
   前記流体ダイが、
   各ノズルが、作動値を有する対応する作動信号に応答して液滴を噴射するノズルのアレイと、
   前記作動データビットを受け取るノズル選択ロジックであって、１つの作動データビットが、各ノズルに対応し、かつ、作動値及び非作動値を有し、さらに、イネーブル値又は非イネーブル値を有する各ノズルについてアドレスデータに対応するアドレスデータを有しており、前記ノズル選択ロジックは、前記対応する作動データビットが前記作動値を有し、かつ、前記対応するアドレスデータが前記イネーブル値を有する場合、各ノズルに対して、選択値を有するノズル選択信号を提供する、ノズル選択ロジックと、
   各液滴重量信号が前記液滴重量データに基づく状態を有する１以上の液滴重量信号を提供する液滴重量信号発生器と、
   各ノズルに対してそれぞれの前記作動信号を提供するための作動ロジックであって、前記選択値を有する各ノズル選択信号に対して、前記１以上の液滴重量信号の状態に基づいて、前記対応するノズル及び／又は１以上の隣接ノズルに作動値を有する作動信号を提供する、作動ロジックと
   を含む、流体噴射システム。
9. 前記ノズルのアレイの前記ノズルは、列を成すように配置され、前記隣接ノズルは、前記対応するノズルに隣接するノズルを含む、請求項８に記載の流体噴射システム。
10. 前記ノズルのアレイの各ノズルは、同じ液滴重量の液滴を噴射する、請求項８に記載の流体噴射システム。
11. 前記対応するノズル及び前記１以上の隣接ノズルは、前記対応するノズル及び前記１以上の隣接ノズルにより噴射された液滴が合併してより大きい液滴の作用を有するように相対的に配置される、請求項１に記載の流体ダイ。
12. ノズルのアレイを含む流体ダイを動作させる方法であって、各ノズルが、作動値を有する対応する作動信号に応答して液滴を噴射するものにおいて、
    各ノズルに対してノズル選択信号を提供し、各ノズル選択信号が選択値又は非選択値の何れかを有し、選択値が、液滴を噴射するための対応するノズルの選択を示し、
    各液滴重量信号が状態を有する１以上の液滴重量信号を提供し、
    選択値を有する各ノズル選択信号に対して、前記１以上の液滴重量信号の状態に基づいて、前記対応するノズル及び／又は１以上の隣接ノズルに作動値を有する作動を提供すること
    を含む方法。
13. 前記アレイの各ノズルから同じ液滴重量の液滴を噴射することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記アレイの前記ノズルを、前記対応するノズル及び／又は１以上の隣接ノズルにより噴射された液滴が合併して単一のより大きい液滴の作用を有するように、相対的に配置することを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記１以上の液滴重量の状態を変更することにより、前記対応するノズル及び前記隣接ノズルの中から、前記作動値を有する作動信号が提供されることになる複数のノズルを選択し、それによって、選択値を有する各ノズル選択信号に対して噴射される流体の有効液滴重量を選択すること
    を含む、請求項１２に記載の方法。

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