JP6397572B2 - インクジェット印刷 - Google Patents

Description

背景
サーマルインクジェットプリントヘッドは、集積回路のウェハー上に製作される。駆動電子回路および制御特徴要素が最初に製作され、ヒーター抵抗器の列が追加され、最後に例えば、フォトイメージャブルのエポキシ樹脂から形成された構造層が追加されて処理され、液滴生成器が形成される。プリントヘッドの小滴サイズは均一であることが多い。しかしながら、これは、高速で印刷することができる大きな液滴がイメージを同様に分解しないので、ドキュメントの高速印刷を問題のあるものにする。プリントヘッドはジョブにより切り換えられ得るが、巻取紙使用印刷機は数百のプリントヘッドを有する可能性があり、このオプション（選択肢）を困難にする。

特定の例が、以下の詳細な説明において、図面に関連して説明される。

印刷媒体上にイメージを形成するためにインクジェットプリントヘッドを使用する例示的な印刷機の図である。 インクジェットプリントヘッドを使用してイメージを形成するために使用され得る印刷システムの例のブロック図である。 インクジェットプリントヘッドを使用してイメージを形成するために使用され得る印刷システムの例のブロック図である。 例示的なプリント（印刷）構成（例えば、プリントバー）における一群のインクジェットプリントヘッドの図である。 抵抗器の上のノズルに隣接して示す例示的なプリントヘッドの平面図である。 異なるノズル設計を示す、２つの液滴生成器のクローズアップ平面図である。 図５に関連して説明されたノズルからのドットパターンの図である。 図５に関連して説明されたノズルからのドットパターンの図である。 プリントヘッド上のＨＤＷ及びＬＤＷ液滴生成器のパターンの図である。 例えば、どの液滴生成器を噴射するかを決定するためにラスタを線形化するために使用され得る様々なインク色調に対するインク濃度のグラフである。 ＨＤＰ液滴生成器だけで印刷された画像とＬＤＰ液滴生成器だけで印刷された画像の違いを示す図である。 ＨＤＰ液滴生成器だけで印刷された画像とＬＤＰ液滴生成器だけで印刷された画像の違いを示す図である。 ＨＤＷ液滴生成器およびＬＤＷ液滴生成器を有するプリンタを用いてドキュメントを印刷するための例示的な方法のプロセスフロー図である。

特定例の詳細な説明
浸入型デュアル液滴重量（interstitial dual drop weight：ｉＤＤＷ）と呼ばれる、２つの液滴サイズをもたらすように設計されたインクジェットプリントヘッドが、本明細書において例で説明される。インクジェットプリントヘッドは、ヒーター抵抗器およびノズルを含む液滴生成器のサイズを交互にする。本明細書で使用される限り、液滴生成器は、印刷媒体においてインク滴を吐出する装置である。液滴生成器は、インク源を吐出チャンバと流体的に結合するフローチャンバを含む流入領域を含む。吐出チャンバは、表面上の加熱抵抗器、及び当該加熱抵抗器に近接して配置されたノズルを有する。噴射パルスが加熱抵抗器に印加される場合、蒸気または溶剤の気泡が吐出チャンバ内に形成され、それによりインク滴がノズルから押し出される。

各プリントヘッドは、高い液滴重量（ＨＤＷ）及び低い液滴重量（ＬＤＷ）を交互に行う液滴生成器の複数の列またはアレイを有する。ＨＤＷは約６〜１１ナノグラム（ng）の範囲内、又は約９ngとすることができる一方で、ＬＤＷは約３〜５ngの範囲内、又は約４ngとすることができる。液滴生成器は、流体またはインクフローのチャネルの同じスタック厚さを共有し、正確な液滴配置を確実にするために実質的に同じピッチ、例えば１２００ドット／インチ（dpi）に関して約２１．２マイクロメートル（μｍ）で中心に置かれる。

インクジェットプリントヘッドは、テキスト及びグラフィックスに対して高速印刷を行い、イメージに対して、品質が増大し且つ液滴重量が低下した状態の低速印刷を行う。一例において、制御システムは、どのタイプの液滴生成器を入力に応じて使用するかを決定することができる。制御システムは、テキスト及びグラフィックスの高速印刷に対してＨＤＷ液滴生成器のみを使用し、イメージの高品質印刷に対して全てのＬＤＷ液滴生成器を使用し、又は汎用用途に対してＬＤＷ液滴生成器およびＨＤＷ液滴生成器の組み合わせを使用することができる。

更に、幾つかの例において、印刷された液滴の形状およびプリントヘッドの配置（レイアウト）は、ＨＤＷ液滴生成器のノズル用の非円形ボア（non-circular bore：ＮＣＢ）及びＬＤＷ液滴生成器のノズル用の円形ボアを使用することにより改善される。ＮＣＢにより、ＨＤＷ液滴生成器に必要なボア面積が、プリントヘッドのＹ軸において利用可能な空間（スペース）内に適合することが可能となる一方で、液滴の尾の長さも低減され、ライン（線）及びテキストにくっきりしたエッジが与えられる。ＬＤＷ液滴生成器のノズルに使用される円形ボアは、ＨＤＷ液滴生成器のノズルの隣接するＮＣＢ間に良好に実装され、２つ又はそれ以上のより小さい液滴へ分離する、より長い液滴の尾を生じさせる。これら小さい液滴は、イメージにおいてグレインを低減するのに理想的である。

図１は、印刷媒体上にイメージを形成するためにインクジェットプリントヘッドを使用する印刷機１００の例の図である。印刷機１００は、大きなロール１０２から連続シートの用紙を給紙することができる。用紙は、印刷システム１０４及び１０６のような多数の印刷システムに送り込まれ得る。第１の印刷システム１０４において、多数のプリントヘッドを収容するプリントバーが用紙上にインク滴を吐出する。第２の印刷システム１０６のプリントヘッドは、追加の色を印刷するために使用され得る。例えば、第１の印刷システム１０４が黒色（Ｋ）を印刷することができる一方で、第２の印刷システム１０６がシアン、マゼンタ及びイエロー（ＣＭＹ）を印刷することができる。例えば所望の色および印刷機１００の速度に応じて、任意の数のシステムが使用され得るので、印刷システム１０４及び１０６は、２つ又は言及された色の組み合わせに制限されない。

第２の印刷システム１０６の後、印刷された用紙は、後続の処理のために巻取りロール１０８に巻取られ得る。幾つかの例において、数ある中でもシートカッタ及び紙綴じ機のような他のユニットが、巻取りローラ１０８に取って代わることができる。印刷機１００は、非常に高速の動作および印刷を行うことができ、かくしてプリントヘッドの設計はこの速度を達成するために重要であるかもしれない。一例において、用紙または他の印刷媒体は、約８００フィート／分、又は約２４４ｍ／分の速さで移動しているかもしれない。更に、印刷機１００は、月毎に約１．２９億個のレターサイズのイメージを印刷するかもしれない。本明細書で説明される技術は、図１の印刷機１００に限定されないが、例えばパーソナルプリンタから印刷機１００までの任意のインクジェット印刷システムと共に使用され得る。

図２Ａ及び図２Ｂは、インクジェットプリントヘッドを使用してイメージを形成するために使用され得る印刷システム２００の例のブロック図である。図２Ａに示されるように、印刷システム２００は、多数のプリントヘッド２０４を含むプリントバー２０２、及びインク供給アセンブリ２０６を含む。インク供給アセンブリ２０６は、インクリザーバ２０８を含む。インクリザーバ２０８から、インク２１０がプリントヘッド２０４に供給されるべきプリントバー２０２に供給される。インク供給アセンブリ２０６及びプリントバー２０２は、一方向インク供給システム又は再循環インク供給システムを使用することができる。一方向インク供給システムにおいて、プリントバー２０２に供給されるインクの実質的に全ては、印刷中に消費される。再循環インク供給システムにおいて、プリントバー２０２に供給されるインク２１０の一部が印刷中に消費され、インクの残りの部分がインク供給アセンブリに戻される。一例において、インク供給アセンブリ２０６はプリントバー２０２から分離し、供給管（図示せず）のような管状接続を介してプリントバー２０２にインク２１０を供給する。他の例において、プリントバー２０２は、例えば単一のユーザプリンタにおいて、プリントヘッド２０２と共に、インク供給アセンブリ２０６及びインクリザーバ２０８を含むことができる。いずれの例でも、インク供給アセンブリ２０６のインクリザーバ２０８は、取り外され及び交換され、又は補充され得る。

プリントヘッド２０４から、インク２１０が、用紙、マイラー（登録商標）、及びカードストックなどのような印刷媒体２１４の方へインク滴２１２としてノズルから吐出される。幾つかの例において、粘着力を高めた表面加工紙のような他の媒体が使用され得る。プリントヘッド２０４のノズルは、プリントバー２０２及び印刷媒体２１４が互いに対して移動する際、適切に順序付けられたインク２１０の吐出が印刷媒体２１４上に印刷されるべき文字、記号、グラフィックス又は他のイメージを形成することができるように１つ又は複数の列またはアレイに配列される。インク２１０は、用紙上に可視イメージを形成するために使用される色付きの液体に制限されない。例えば、インク２１０は、回路、及び太陽電池のような他のアイテムを印刷するために使用される電気活性物質とすることができる。更に、金属または磁気インク２１０のような他のタイプの材料が使用され得る。幾つかの例において、印刷システム２００は、数ある中でも、３次元印刷およびデジタル滴定のような他のタイプの応用形態に使用され得る。これらの例において、インク２１０は、酸、塩基、プラスチック流体、及び医療検査流体などのような任意の数の他の化学物質を含むことができる。

本明細書で説明される例において、プリントヘッド２０４は、ｉＤＤＷ設計を有する。ｉＤＤＷ設計において、２つの異なるサイズのインク滴２１２の１つは、印刷されるべきイメージのタイプに応じてプリントヘッド２０４から吐出され得る。インクジェット印刷システム２００が高速印刷を維持することが望ましく、かくしてプリントヘッド２０４は、各液滴サイズを用いて印刷するために同様の速度を提供するように設計され得る。しかしながら、幾つかの例において、印刷速度は、液滴のタイプの比（例えば、ＨＤＷ対ＬＤＷ）に応じて調整され得る。

取り付けアセンブリ２１６は、印刷媒体２１４に対してプリントバー２０２を位置決めするために使用され得る。一例において、取り付けアセンブリ２１６は、固定位置にあることができ、印刷媒体２１４の上で多数のプリントヘッド２０４を保持する。別の例において、取り付けアセンブリ２１６は、例えばプリントバー２０２が１〜４個のプリントヘッド２０４のみを含む場合、印刷媒体２１４を横切ってプリントバー２０２を行きつ戻りつ移動させるモータを含むことができる。媒体搬送アセンブリ２１８は、プリントバー２０２に対して印刷媒体２１４を移動させ、例えばプリントバー２０２に垂直に印刷媒体２１４を移動させる。図１の例において、媒体搬送アセンブリ２１８は、ロール１０２及び１０８、並びに印刷システム１０４及び１０６から用紙を引き出すために使用される任意の数の電動式ピンチローラを含むことができる。プリントバー２０２が移動する場合、媒体搬送アセンブリ２１８は、印刷媒体２１４を新たな位置に割送ることができる。プリントバー２０２が移動しない例において、媒体搬送アセンブリ２１８は、印刷媒体２１４を連続的に移動することができる。

コントローラ２２０は、コンピュータのようなホストシステム２２２からデータを受け取る。データは、数ある中でも、電気接続、光ファイバ接続、又は無線接続とすることができるネットワーク接続２２４を介して伝達され得る。データ２２０は、印刷されるべきドキュメント又はファイルを含むことができ、或いはドキュメントの色プレーン又はラスタ化されたドキュメントのような、より多くの要素的アイテムを含むことができる。コントローラ２２０は、分析のために局所メモリにデータを一時的に格納することができる。分析は、プリントヘッド２０４からのインク滴の吐出のタイミング制御、並びに印刷媒体２０２の動き及びプリントバー２０２の何らかの動きを決定することを含むことができる。コントローラ２２０は、制御線２２６を介して印刷システムの個々の部品を動作させることができる。従って、コントローラ２２０は、印刷媒体２１４上に文字、記号、グラフィックス又は他のイメージを形成する、吐出されたインク滴２１２のパターンを画定する。例えば、コントローラ２２０は、図２Ｂに関連して更に説明されるように、特定のイメージを印刷するためにＨＤＷ液滴生成器およびＬＤＷ液滴生成器を何時使用するかを決定することができる。

インクジェット印刷システム２００は、図２に示されたアイテムに制限されない。例えば、コントローラ２２０は、システムの個々の部品に対する別個のコンピュータ制御を有するネットワークに結合されたクラスタコンピューティングシステムとすることができる。例えば、別個のコントローラが、取り付けアセンブリ２１６、プリントバー２０２、インク供給アセンブリ２０６、及び媒体搬送アセンブリ２１８のそれぞれと関連付けられ得る。この例において、制御線２２６は、別個のコントローラを単一のネットワークへ結合するネットワーク接続とすることができる。他の例において、取り付けアセンブリ２１６は、例えばプリントバー２０２が所定位置に固定される場合、プリントバー２０２から分離したアイテムとすることはできない。

図２Ｂは、図２Ａのコントローラ２２０のブロック図である。コントローラ２２０は、格納された命令を実行するように構成され、バス２３０を介して記憶デバイス２３２に結合されたプロセッサ２２８を有することができ、当該記憶デバイス２３２はプロセッサ２２８により実行可能な命令を格納する。プロセッサ２２８は、単一のコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コンピューティングクラスタ、又は任意の数の他の構成とすることができる。本明細書で使用される限り、記憶デバイス２３２は、持続性機械可読媒体である。記憶デバイス２３２は、短期および長期記憶装置の双方を含むことができる。短期記憶装置は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、又は任意の他の適切なメモリシステム、並びにそれらの任意の組み合わせを含むことができる。長期記憶装置は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ＲＡＭデバイス、不揮発性ＲＡＭ、ハードドライブ、光学式ドライブ、サムドライブ、ドライブのアレイ、ドライブのリモートアレイ、又は任意の他の適切なシステム、並びにそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）２３４は、バス２３０を介してプロセッサ２２８に結合され得る。ＮＩＣ２３４は、数ある中でも、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、又はインターネットのようなネットワークを介して、ホスト２２２にコントローラ２２０を結合することができる。

記憶デバイス２３２は、インクジェット印刷システム２００に機能を提供するために使用される多数のモジュール、又はコードのブロックを含むことができる。イメージモジュール２３６は、ホスト２２２からドキュメントのようなイメージを取得および格納するようにプロセッサ２２８に命令することができる。当該イメージは、写真（画像、絵）、テキスト文章、ポータブルドキュメントフォーマット（ＰＤＦ）ファイル、又は任意の数の他のファイルとすることができる。

ＲＩＰモジュール２３８は、イメージをラスタ化するようにプロセッサに命令するためのコードを含む。ラスタ化は、イメージを層またはラスタに分割し、この場合、各ラスタはインクの１つの色を表し、組み合わされた場合に当初のイメージカラーを与える。例えば、１つのラスタ化技術は、イメージをＣＭＹＫラスタに分割する。ＣＭＹＫは、シアン、マゼンタ、イエロー、及び黒色のラスタを表す。ＣＭＹＫラスタを用いて、コスト効率の良い方法で全ての色を表すことができる。イメージの再生を向上させるために特殊な色を使用する６プレーン方式のような、他のラスタ方式が使用され得る。例えば、Hexachrome（登録商標）と呼ばれる１つの係る方式は、印刷されるドキュメントの外観を向上させるために標準的なＣＭＹＫパレットにオレンジ色および緑色のインクを追加する。

線形化モジュール２４０は、各ラスタを２つのプレーンに分割するための一次元テーブルを使用し、１つのプレーンはＨＤＷ小滴を表し、１つのプレーンはＬＤＷ小滴を表す。一次元テーブルは、図８に関連して説明されるように形成され得る。

ハーフトーン化モジュール２４２は、各プレーンの連続した色調を個々の小滴へ変換するためのブレークポイントテーブルを使用する。例えば、ブレークポイントテーブルは、インク滴無し、１個のインク滴、又は２個のインク滴に対応するプレーンの特定の領域にわたる強度レベルを表すことができる。

マスキングモジュール２４４は、プリントバー２０２及びプリントヘッド２０４の間のハーフトーンプレーンの小滴を分割する。これは、印刷出力のマップを形成する。次いで、印刷モジュール２４６は、各色についてＬＤＷプレーンをＨＤＷプレーンとマージし、結果としての制御データをプリントバー２０２及びプリントヘッド２０４に送る。例えば、プロセッサ２２８は、バス２３０に結合されたプリンタインターフェース２４８を介して制御データを送信することができる。

インクジェット印刷システム２００のコントローラ２２０は、図２Ｂに関連して説明された構成に限定されないが、任意の数の他の構成を含むことができる。例えば、モジュールのコードは、同じ一般機能を保持しながら任意の数の他の構成において構成され得る。別の例において、モジュールは、コントローラ２２０から離れて移動されることができ、例えばホスト２２２によって、遠隔的に動作することができる。

図３は、例示的なプリント（印刷）構成（例えば、プリントバー２０２）における一群のインクジェットプリントヘッド２０４の図である。同様の番号が付けられた要素は図２に関連して説明されたとおりである。図３に示されたプリントバー２０２は、プリントヘッドを移動させない構成において使用され得る。従って、プリントヘッド２０４は、完全な有効範囲を与えるためにオーバーラッピング構成でプリントバー２０２に取り付けられ得る。各プリントヘッド２０４は、ＨＤＷ液滴生成器とＬＤＷ液滴生成器を交互にするノズルの列のような、複数のノズル領域３０２を有する。

図４は、抵抗器４０６及び４０８の上のノズル４０２及び４０４に隣接してそれぞれ示す例示的なプリントヘッド４００の平面図である。簡単にするために、ノズル４０２と４０４及び抵抗器４０６と４０８のそれぞれの代表的なサンプルのみが、表記される。より小さいノズル４０２は、より狭い抵抗器４０６の上に位置し、ＬＤＷ液滴、例えば重量で約４ナノグラム（ng）を提供する。より大きなノズル４０４は、より広い抵抗器４０８の上に位置し、ＨＤＷ液滴、例えば重量で約９ngを提供する。インク補充領域４１０が、流入領域４１２を介して各ノズル４０２及び４０４に結合される。図面を簡単にするために、流入領域の一部のみが表記される。

抵抗器のピッチ４１４は、正確な液滴配置を確実にするために、例えば約１２００ドット／インチ（dpi）に対応する、ｙ方向４１６において約２１．１μｍで一定とすることができる。ＨＤＷ液滴生成器は、より大きなノズル４０４、より広い抵抗器４０８、ノズル及び抵抗器に近接して位置する吐出チャンバ、及び関連する流入領域４１２を含む。ＬＤＷ液滴生成器は、より小さいノズル４０２、より狭い抵抗器４０６、ノズル及び抵抗器に近接して位置する吐出チャンバ、及び関連する流入領域４１２を含む。

ＨＤＷ及びＬＤＷ液滴生成器は従来の設計とは異なるが、プリントヘッド４００を作成するプロセスは多くのインクジェットプリントヘッドに類似する。駆動トランジスタ及び制御電子回路が、従来の半導体プロセスにより最初に製作される。導体層が、ウェハーの上に堆積されて、抵抗器のウィンドウを形成するためにエッチングされる。抵抗器材料の層が、導体層および抵抗器のウィンドウの上に堆積され、トレース及び抵抗器４０６と４０８を形成するためにマスキングされてエッチングされる。トレース及び抵抗器４０６と４０８の形成後、保護層が堆積されて、フォトイメージャブルのエポキシ樹脂の層が、基部、流路、抵抗器４０６と４０８の上の吐出チャンバ、及び吐出チャンバの上のノズル４０２と４０８を形成するために、塗布されて像を作成され得る。

図５は、異なるノズル設計を示す、２つの液滴生成器のクローズアップ平面図５００である。同様の番号が付けられた要素は、図４に関連して説明されたとおりである。本明細書で説明される例において、表面層のレイアウト、例えばノズル４０２及び４０４は、ピッチに沿って複数の液滴サイズを印刷することができるプリントヘッドを作成するために使用される。本明細書で説明されるように、液滴の重量および液滴の速度は、抵抗器４０６と４０８の面積、及びノズル４０２及び４０４のボア又は面積の相互作用に依存する。例えば、９〜１０ngの液滴のボアは、約２８０〜３４０μｍ^２の範囲内であるが、３〜４ngの液滴のボアは、約１６０〜２００μｍ^２である。ノズルが円形である場合、直径はそれぞれ、約１９〜２０μｍ、及び１２〜１４μｍである。各液滴生成器の間の壁が約５μｍであるので、２１．５μｍのピッチに対する間隔は、約３２μｍとなる。上述した直径は、この寸法内に収まらない。

しかしながら、ＨＤＷ液滴生成器のノズル４０４に対して非円形ボア（ＮＣＢ）として２つの丸い突出部のある多項式楕円を使用することは、ｙ方向４１６においてボアの広がりを低減し、ノズル４０４がピッチに適合することが可能になる。更に、ＬＤＷ液滴生成器のノズル４０２のより小さい円形ボア（circular bore：ＣＢ）の位置は、ノズル４０２と４０４との間のスペースを最大化する位置にあたる。これは、構造体の機械的強度を増加し、ノズル４０２と４０４との間の流体の相互作用を制限する。

図６Ａ及び図６Ｂは、図５に関連して説明されたノズルからのドットパターンの図である。図５も参照すると、ＨＤＷノズル４０４は、図６Ａに示された液滴パターンを提供する。ＮＣＢは、小さいサテライト液滴６０４と共に大きな主要液滴６０２をもたらす。この構成は、ライン（線）に対して鋭いエッジを提供することができるので、テキスト及びグラフィックスに望ましい。ＮＣＢにより生成されたＨＤＷ液滴は、液滴の尾において比較的それほど多くないインク量を有し、より良好でより鋭いエッジを提供する。更に、印刷速度への熱限界は、１秒当たりのインク量というよりもむしろ１秒当たりの液滴の関数である。かくして、ＨＤＷ液滴生成器を用いて印刷することは、より多くのインク流速の能力をもたらす。

ＬＤＷノズル４０２は、図６Ｂに示されたパターンを提供する。ＣＢは、同様のサイズの２つのドット６０６及び６０８をもたらす。この構成はイメージに望ましく、その理由は、ＬＤＷ液滴のより小さくて見えにくいドットが、より多くの白いスペースに一面に塗られ、より少ないグレインを有するより滑らかでより均一なイメージを提供するからである。しかしながら、より多くのドットを用いて、特定の色調を作成する。更に、より高いプリンタの速度において、ＬＤＷ液滴の頭部と尾は、許容できないほど離れる（例えば、約６００dpiのピクセルサイズよりも大きい）可能性があり、テキスト及びイメージのぼやけにつながる。結果として、印刷媒体の速度は、印刷に使用されるＨＤＷ液滴のＬＤＷ液滴に対する比によって、少なくとも部分的に制御され得る。例えば、ＨＤＷ液滴のＬＤＷ液滴に対する高い比において、ラインの速度は、約１０００フィート／分（約３００ｍ／分）又はそれを上回るような設計速度に近づくことができる。ＨＤＷ液滴のＬＤＷ液滴に対する低い比において、当該速度は、例えば８００フィート／分（２４４ｍ／分）又はそれ未満まで減少するかもしれない。

図７は、プリントヘッド上のＨＤＷ液滴生成器およびＬＤＷ液滴生成器のパターン７００の図である。ＬＤＷ液滴生成器のノズルは、cb４と表記され、ＨＤＷ液滴生成器のノズルはncb９と表記される。ＬＤＷノズル及びＨＤＷノズルは、印刷媒体の移動の方向において、インク供給スロット７０２両側に互いに対向して配置される。このように設計を構成することにより、ＨＤＷノズルのみが高速モードで使用される場合に、インク供給スロット７０２の両側からのＨＤＷノズルが使用されるので、印刷されたＹドットピッチ７０４は、約１／１２００インチ（１／４９０cm）である。同じことは、ＬＤＷノズルのみを用いて印刷することにも当てはまる。インク供給スロット７０２の両側に配置された２つの行の液滴生成器のそれぞれは、インクスロット７０６と呼ばれ得る。

液滴生成器からの液滴の重量は、抵抗器の面積およびノズルのボア面積により大部分が決定される。液滴重量は、どちらも増加した場合に増加する。しかしながら、抵抗器の面積とノズルのボアとの間の正確なバランスは、正確な液滴速度を得るために必要である。

幾つかの例において、抵抗器の列を下に行くＬＤＷ及びＨＤＷ対の何れかに利用可能な全ピッチは２１μｍである。当該スペースは、各液滴生成器の抵抗器の幅と抵抗器間の間隔との間で分割される。当該間隔は、２つの隣接する液滴生成器の抵抗器を分離する必要があるエポキシ樹脂の最小限の使用可能な幅により決定される。７μｍの最小値がこの材料に必要とされ、かくして２つの抵抗器の幅の合計は、２８μｍを越えることができない。このパラメータは、抵抗器を所定の大きさに作るために、各液滴重量および所望の噴射パルス（例えば、電圧およびパルス幅）に必要な面積と組み合わせられる。

図８は、例えば、どの液滴生成器を噴射するかを決定するためにラスタを線形化するために使用され得る様々なインク色調に対するインク濃度のグラフである。ｙ軸８０２は、出力インク濃度、例えば液滴生成器の全てから放出された全インク量を表す。ｘ軸８０４は、入力色調、例えば各点における色の深さを表す。図８の例は、黒色のラスタに関する。

規則は、ラスタの色調の深さ、及び各液滴生成器により提供される有効範囲により決定され得る。例えば、明るい色調および中間の色調において、ライン８０６により示されたように、ＬＤＷ液滴生成器だけが使用されて、より滑らかなテクスチャーを提供することができる。

原色調において、ライン８０８により示されるように、グレインが白いスペースの有効範囲に起因して見えないので、ＨＤＷ液滴生成器だけが使用され得る。更に、エッジが重要（例えば、色の濃いテキスト及びラインに関して）である場合、ＨＤＷ液滴生成器だけが使用され得る。

幾つかの領域において、ライン８１０により示されるように、ＬＤＷ液滴生成器およびＨＤＷ液滴生成器の組み合わせが使用され得る。これは、双方からのいくつかの利点を提供することができ、例えば、全インク量の大部分がＨＤＷ液滴生成器により提供され得る一方で、ＬＤＷ液滴生成器が何らかの目に見えるグレインの影響を少なくすることができる。ＨＤＷ液滴生成器およびＬＤＷ液滴生成器が決して同時に激しく使用されないので、全インクスロット（図７）の平均噴射頻度は、単独での１つの液滴重量に対するものよりも高くない。平均で、ＬＤＷ液滴生成器は、１頁の印刷の約６０〜７０％に使用され得るが、ＨＤＷ液滴生成器は、１頁の印刷の約３０〜４０％に使用され得る。

図９Ａ及び図９Ｂは、ＨＤＰ液滴生成器だけで印刷された画像とＬＤＰ液滴生成器だけで印刷された画像の違いを示す図である。図９Ａのイメージは、ＨＤＷ液滴生成器でもって排他的に印刷され、ＬＤＷ液滴生成器でもって排他的に印刷された図９Ｂのイメージよりも大きいグレイン構造を示す。

図１０は、ＨＤＷ液滴生成器およびＬＤＷ液滴生成器を有するプリンタを用いてドキュメントを印刷するための例示的な方法１０００のプロセスフロー図である。図２を参照すると、方法１０００は、インクジェット印刷システム２００のコントローラ２２０により完全に実行され得る。しかしながら、幾つかの例において、方法１０００の幾つかの部分または全てさえも、ホスト２２２で実行され得る。方法１０００は、ブロック１００２において、入力ドキュメントから始まる。本明細書で説明されるように、入力ドキュメントは、ホストによりコントローラに送られ得る、又はネットワーク上の別のシステムにより供給され得る。幾つかの例において、ホスト又はコントローラは、キュー（待ち行列）の役割を果たすことができ、連続印刷用の多数の入力ドキュメントを格納する。ブロック１００４において、入力ドキュメントはラスタ化されて、色のラスタ１００６が作成される。本明細書で説明されるように、各色のラスタ１００６は、印刷システムにより使用されるインクに対応する色プレーン、又はイメージである。

ブロック１００８において、色のラスタ１００６が線形化されて、ＨＤＷ印刷およびＬＤＷ印刷を表すプレーン１０１０が作成される。線形化は、図８に関連して説明されたように、出力インク濃度対入力色調のグラフから生じた規則を用いて実施され得る。

ブロック１０１２において、ＨＤＷおよびＬＤＷプレーン１０１０が処理されて、ハーフトーンプレーン１０１４が生成される。本明細書で説明されるように、ハーフトーンプレーン１０１４は、各位置において、関連する液滴重量（例えば、ＨＤＷ液滴またはＬＤＷ液滴）の０個、１個または２個の小滴を印刷することにより、色の強度または色調を表す。幾つかの例において、液滴の数は、ＬＤＷ液滴に対して比例的により高くなることができる。

ブロック１０１６において、ＨＤＷおよびＬＤＷハーフトーンプレーン１０１４は、マスキングされて、ＨＤＷおよびＬＤＷプリントヘッドマップ１０１８が作成され、それにより、特定の液滴が特定のプリントバー、プリントヘッド及びインクスロットにマッピングされる。ブロック１０２０において、ＨＤＷおよびＬＤＷプリントヘッドマップ１０１８がマージされて、プリントヘッド１０２２に送信される印刷データの単一のストリームが作成される。

説明された方法１０００は、図示されたプリントヘッドの設計に制限されないが、他の考えられる設計と共に使用され得る。例えば、ＨＤＷ液滴生成器の千鳥に配置された行を含む第１のプリントヘッドが、ＬＤＷ液滴生成器を含む第２のプリントヘッドから印刷媒体の移動の方向に一列になることができる。この例において、第１のプリントヘッドのＨＤＷ液滴生成器のそれぞれは、第２のプリントヘッドの対応するＬＤＷ液滴生成器と１ドットピッチで存在することができる。この構成または他の構成は本明細書で説明された組み合わせされたプリントヘッドと同じくらい望ましいわけではないが、方法１０００は、依然としてこの構成においてドキュメントを印刷するために使用され得る。

本明細書で説明されたインクジェットプリントヘッドは、二次元印刷のほかに他の応用形態で使用され得る。例えば、数ある中でも、三次元印刷またはデジタル滴定においてである。これらの例において、異なるサイズの液滴生成器は、他の理由で有益であるかもしれない。デジタル滴定において、ＨＤＷ液滴生成器は、終了点に迅速に近づくために使用され得る一方で、ＬＤＷ液滴生成器は、当該終了点を正確に判断するために使用され得る。

本例は、様々な変更態様および代替の形態を許すことができ、例示の目的のためだけに示された。更に、理解されるべきは、本技術は、本明細書に開示された特定の例に制限されることを意図されていない。それどころかむしろ、添付の特許請求の範囲の範囲は、当業者に明らかである全ての代替態様、変更態様、及び等価物を含むと考えられる。

Claims (12)

1. 印刷システムであって、複数のプリントヘッドと、プロセッサと、記憶装置とを含み、
   各プリントヘッドが、異なるサイズのインク滴を吐出するように構成された複数のノズルを含み、低い液滴重量（ＬＤＷ）の液滴が、円形ボア（ＣＢ）のノズルを介して吐出され、高い液滴重量（ＨＤＷ）の液滴が、非円形ボア（ＮＣＢ）のノズルを介して吐出され、
   前記記憶装置が、ＨＤＷ液滴生成器よりも多くＬＤＷ液滴生成器を用いてグラフィックイメージを印刷するように前記プロセッサに命令するコード、及び／又はＬＤＷ液滴生成器よりも多くＨＤＷ液滴生成器を用いてテキストを印刷するように前記プロセッサに命令するコードを含む、印刷システム。
2. 前記ＮＣＢのノズルが、２つの丸い突出部のある多項式楕円の形状である、請求項１に記載のプリントヘッド。
3. 前記ＮＣＢのノズルが、大きな主要ドット及び小さいサテライトドットを形成する、請求項１又は２に記載のプリントヘッド。
4. 前記ＣＢのノズルが、実質的に同様のサイズの２つのドットを形成する、請求項１〜３の何れかに記載のプリントヘッド。
5. 印刷媒体の移動に対して平行な方向に、インク供給スロットの両側に配置された２つの行のノズルを含み、各行内において、ノズルが円形ボアと非円形ボアを交互に繰り返しており、各ノズルが印刷媒体の移動に対して垂直にドットピッチの中心に配置され、行間において、第１の行の各ノズルが、他の行における反対のタイプのノズルに対して前記印刷媒体の移動の方向に一列になっている、請求項１〜４の何れかに記載のプリントヘッド。
6. ２つのサイズのヒーター抵抗器を含み、より大きなサイズのヒーター抵抗器が前記ＮＣＢを備えるノズルと関連付けられ、より小さいサイズのヒーター抵抗器が前記ＣＢを備えるノズルと関連付けられる、請求項１〜５の何れかに記載のプリントヘッド。
7. 印刷媒体上の固定位置に前記複数のプリントヘッドを保持するためのプリントバーを含む、請求項１〜６の何れかに記載の印刷システム。
8. 印刷媒体の移動に対して垂直に前記複数のプリントヘッドを移動させるためのマウントを含む、請求項１〜６の何れかに記載の印刷システム。
9. 前記複数のプリントヘッドにインクを再循環し、未使用のインクをリザーバに戻すためのインク供給アセンブリを含む、請求項１〜８の何れかに記載の印刷システム。
10. 前記記憶装置が、前記プロセッサに、以下のこと、即ち
    ドキュメントをラスタ化して色のラスタを作成し、
    前記色のラスタを線形化して、高い液滴重量（ＨＤＷ）プレーン及び低い液滴重量（ＬＤＷ）プレーンを作成し、
    前記ＨＤＷプレーンをハーフトーン化してＨＤＷハーフトーンプレーンを作成し、
    前記ＬＤＷプレーンをハーフトーン化してＬＤＷハーフトーンプレーンを作成し、
    前記ＨＤＷハーフトーンプレーンをマスキングしてＨＤＷプリントヘッドマップを作成し、
    前記ＬＤＷハーフトーンプレーンをマスキングしてＬＤＷプリントヘッドマップを作成し、
    前記ＨＤＷプリントヘッドマップ及び前記ＬＤＷプリントヘッドマップを、印刷データへマージし、
    前記印刷データを前記プリントヘッドに送ることを命令するように構成されているコードを更に含む、請求項１〜９の何れかに記載の印刷システム。
11. 前記印刷システムを通して印刷媒体を移動させるための媒体搬送アセンブリを含む、請求項１〜１０の何れかに記載の印刷システム。
12. 前記記憶装置が、ＨＤＷ液滴のＬＤＷ液滴に対する比に少なくとも部分的に基づいて、前記印刷システムを通過する前記印刷媒体の速度を調整するコードを更に含む、請求項１１に記載の印刷システム。

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