JP2001219584A - インクジェット印刷における液滴サイズ切換装置及び方法 - Google Patents

インクジェット印刷における液滴サイズ切換装置及び方法

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JP2001219584A JP2000384391A JP2000384391A JP2001219584A JP 2001219584 A JP2001219584 A JP 2001219584A JP 2000384391 A JP2000384391 A JP 2000384391A JP 2000384391 A JP2000384391 A JP 2000384391A JP 2001219584 A JP2001219584 A JP 2001219584A
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】インクジェットを駆動する１つのトランスデュ
ーサ駆動波形を用いて、必要に応じて液滴の大きさを変
調する装置及び方法である。 【解決手段】駆動波形１００は少なくとも、大きさの異
なるインク液滴を生ずるためにインクジェットオリフィ
ス内のインクにモードの異なる共振をそれぞれ励起する
第１の部分１１０と第２の部分１２０とを含む。所望の
大きさのインク液滴を射出するために波形の選択された
部分を作動するよう、制御信号が駆動波形に与えられ
る。本発明の装置及び方法は、噴射ロバストネスリスク
を低減させながら処理能力及び画質上の目標を達成すべ
く、入力された要求を識別し、小さい液滴と大きい液滴
の組合せを、閾値アレイとして表される一般的なブルー
ノイズハーフトーンスクリーンに布置することによりグ
レイスケール印刷における解像度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、グレイスケール印
刷において解像度を高める装置及び方法に係り、詳しく
は、１つの駆動波形を用いて１つのオリフィスから必要
に応じた多様なサイズのインク液滴を生ずる、液滴サイ
ズの変調を行うインクジェット印刷のための装置及び方
法に関する。更に詳しくは、噴射ロバストネスリスクを
低減しながら処理能力及び画質上の目標を達成すべく、
入力要求を識別し、独特の液滴布置アルゴリズムに従っ
て、小さい液滴と大きい液滴とを組み合わせて、閾値ア
レイとして表される一般的なブルーノイズハーフトーン
スクリーン上に布置する。
【０００２】
【従来の技術】典型的な現行のドロップオンデマンドイ
ンクジェット方式の印刷ヘッドは、所与の解像度（例え
ば、１２ドット/ｍｍ、即ち３００ドット/インチ(dp
i)）を有する印刷を行うために印刷媒体上にインクサイ
ズのドットを形成する、単一サイズのインク液滴を射出
する。単一ドットサイズの印刷は、高画質が要求されな
いほとんどのテキスト及びグラフィックスの印刷に供す
ることができるが、「写真」画質のような高画質の印刷
では標準で高い解像度が要求され、印刷速度は低下す
る。インクカラー濃度を高めることにより画質を改良す
ることもできるが、これには印刷ヘッドのジェット数を
増やすことが必要であり、好ましくない。
【０００３】画質を高めるための別の技術として、画像
を形成するドットの反射率、即ちグレイスケールを変調
させるものがある。単一ドットサイズの印刷では、大抵
の場合画像部の平均反射率を「ディザリング」と呼ばれ
る処理により変調する。ディザリング処理では、ドット
のアレイの知覚される強度を、そのアレイを所定のドッ
ト密度で選択的に印刷することにより変調する。例え
ば、所望の局部平均反射率が５０％である場合、そのア
レイ内のドットの半数を印刷する。「格子縞」パターン
を用いることによって最も均一に見える５０％の局部平
均反射率が得られる。多様なディザパターンドット密度
により反射率のレベルを広範囲とすることができる。
【０００４】しかしながら、ディザリングでは、可能な
反射率レベル数とそのレベルを達成するのに必要なドッ
トアレイ領域との間でトレードオフが必要である。１２
ドット/ｍｍの解像度を有するプリンタにおいて、８×
８のドットアレイのディザリングを行うと、３ドット/
ｍｍ（７５dpi）程度の低い有効グレイスケール解像度
が得られる。このようなディザアレイパターンで印刷さ
れたグレイスケール画像は粒子が粗く見え、また特に光
学濃度が低い領域において画質が劣ることが多い。
【０００５】ディザリング処理を施して印刷されたグレ
イスケール画像の画質を高める方法の一つに、インクド
ットサイズ（液滴量）の変調がある。インクの液滴量を
変調するためには、インクジェット印刷ヘッドより射出
されるインクの各液滴の大きさを制御する必要がある。
液滴量を変調することにより、印刷速度を低下すること
なく印刷解像度を効果的に高めることができる。例え
ば、１２ドット/ｍｍ（３００dpi）の解像度で２つのド
ットサイズを用いて印刷した画像は、２４ドット/ｍｍ
（６００dpi）の解像度で１つのドットサイズで印刷し
た同じ画像と比べて画質が高い。このような有効解像度
の向上は、光学濃度が低い領域において２つ又はそれ以
上のドットサイズを用いることでドット密度（ドット/
面積）が高まり、これにより粒状度が低減することによ
り可能となる。
【０００６】１つのインクジェット印刷ヘッドから射出
されるインク液滴の大きさを変調するための方法及び装
置が既に知られている。例えば、米国特許第3,946,398
号「METHOD AND APPARATUS FOR RECORDING WITH WRITIN
G FLUIDS AND DROP PROJECTION MEANS THEREFORE」は、
インク圧力チャンバ内で圧電トランスデューサ（以降、
ＰＺＴ）により生成される圧力パルスに応答してインク
液滴を射出する、液滴サイズを変えることのできるドロ
ップオンデマンドインクジェットヘッドを開示してい
る。液滴サイズを変調するためには、各圧力パルスを生
成するためにＰＺＴに印加される電気波形エネルギー量
を変えることが必要である。しかしながら、液滴サイズ
を変調することにより液滴射出速度が変わり、液滴の着
地箇所に誤差が生じることがわかった。従って、液滴サ
イズを一定にすることで画質が維持されると考えられて
いた。また、液滴射出速度は毎秒３０００滴（３ｋＨ
ｚ）に制限され、この速度は一般的に必要とされる印刷
速度に比べて遅い。
【０００７】本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第
5,124,716号「METHOD AND APPARATUS FOR PRINTING WIT
H INK DROPS OF VARYING SIZES USING A DROP-ON-DEMAN
D INK JET PRINT HEAD」及び米国特許第4,639,735号「A
PPARATUS FOR DRIVING LIQUID JET HEAD」には、インク
ジェットオリフィスの直径よりも小さいインク液滴の射
出に適した回路及びＰＺＴの駆動波形が開示されてい
る。しかしながら、開示された方法では、異なる液滴サ
イズ毎にそれぞれ駆動波形を生成しＰＺＴに印加しなけ
ればならない。また、波形を生成する要素は多様な波形
を生成することが求められるため、複雑化し、このため
プリンタのコストが高まるという欠点がある。
【０００８】液滴サイズを変調するための別の方法とし
て、米国特許第4,746,935号「MULTITONE INK JET PRINT
ER AND METHOD OF OPERATION」が知られている。これ
は、各々が特定のサイズの液滴を射出するよう最適化さ
れた多数のサイズのオリフィスを備えるインクジェット
印刷ヘッドを用いる方法である。このような印刷ヘッド
が単一サイズのオリフィスを有する印刷ヘッドに比べ著
しく複雑であることは言うまでもなく、また非常に小さ
い液滴を形成するためには更に非常に小さいオリフィス
を用意せねばならない。
【０００９】本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第
5,689,291号「METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING DO
T SIZE MODULATED INK JET PRINTING」は種々のサイズ
のインク液滴を形成するための多様なＰＺＴ駆動波形を
開示している。インク液滴の射出速度は、液滴の大きさ
が異なっていても、液滴射出反復速度の範囲では、実質
的に同じである。現行の他のシステムと同様に、この例
でも、所望の液滴サイズ毎にそれに合わせた駆動波形を
生成し、ＰＺＴに印加することが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑みると、
多数の駆動波形を必要とせずに高解像度の液滴サイズ変
調を行い、且つ噴射ロバストネスリスクを低減しなが
ら、処理能力及び画質上の目標を満足させる、単純で低
コストのインクジェット印刷ヘッドシステムが望まれて
いる。本発明の装置及び方法はこの要求を満たすもので
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の別の特徴は、多
様な駆動波形を生成することを必要とせず、構成要素及
び数多くのジェット及び/又はオリフィスサイズを制御
する、液滴サイズの変調を利用した高解像度のグレイス
ケールインクジェット印刷装置及び方法を提供すること
である。
【００１２】本発明の利点の一つは、本発明の装置及び
及び方法が、印刷速度を低下させることなく、所与の画
素毎に２つ又はそれ以上の液滴サイズを必要に応じて適
宜選択する点である。
【００１３】本発明の更なる利点は、１セットの波形生
成と制御要素を利用することにより、必要に応じた多数
の液滴サイズによる印刷を達成する点である。
【００１４】上記の及び他の態様、特徴及び利点を達成
するため、また上述した目的に従って、本発明の装置及
び方法は１つのトランスデューサ駆動波形を用いて、必
要に応じた液滴サイズ変調を行う。駆動波形は、大きさ
の異なるインク液滴を生ずるためにインクジェットオリ
フィス内のインクにモードの異なる共振をそれぞれ励起
する少なくとも第１の部分と、第２の部分とを含む。該
装置及び方法は、噴射ロバストネスリスクを低減しなが
ら、処理能力や画質上の目標を達成すべく、入力要求を
識別し、独自の液滴布置アルゴリズムに従って、小さい
液滴と大きい液滴の組合せを閾値アレイとして表される
一般的なブルーノイズハーフトーンスクリーンに布置す
ることにより、グレイスケール印刷における解像度を向
上させる。
【００１５】本発明の更なる態様は、本発明の実施に最
も適した方式のうちの１つを取り上げて、本発明の好適
な実施形態を詳述した以下の説明より当業者には明らか
となるであろう。本発明においては他の実施形態も可能
であり、本発明の主旨を越えることなく本発明の細部を
種々の明白な態様に変更することも可能である。従っ
て、図面及び説明は、もとより説明の便宜性のために示
されるものであり、本発明を制限するものではない。以
下に図面の簡単な説明を付す。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に従った個々のイ
ンクジェット１０の概略図である。インクジェット１０
は本発明での使用に適したマルチオリフィス式のインク
ジェット印刷ヘッドの一部である。インクジェット１０
は、リザーバ（図示省略）からインクを受け取るインク
マニホールド１２を含む。インクはマニホールド１２か
ら、入口チャネル１８を通り、インク圧力チャンバ２２
へ入る。更に圧力チャンバ２２から出口チャネル２８を
通り、そこから受容面２０に向けてインク液滴１６が射
出されるインク液滴形成オリフィス１４へ入る。
【００１７】典型的なインクジェット印刷ヘッドは、受
容面に向けてインク液滴を射出するための、相互に近接
して配列されたオリフィスのアレイを含む。また、典型
的な印刷ヘッドは、モノクロに加え、減法混色によるカ
ラー印刷に用いる、ブラック、シアン、マゼンタ、イエ
ローのインクを収容するための少なくとも４つのマニホ
ールドを有するが、プリンタがブラックインクのみ、グ
レイスケール或いはフルカラーよりも少ない数のインク
を用いるような場合には、マニホールド数を加減しても
よい。
【００１８】図１のインクジェット１０を再び参照する
と、インク圧力チャンバ２２の一側面は可撓性を有する
隔盤３４により画定されている。圧電トランスデューサ
（ＰＺＴ）などの電気機械式トランスデューサ３２が適
切な接着手段により隔盤３４に固定され、インク圧力チ
ャンバ２２を覆っている。トランスデューサメカニズム
３２は、トランスデューサがインク圧力チャンバ２２の
上部の中心に置かれるよう、エポキシを用いて隔盤プレ
ート３４に結合されたセラミックトランスデューサを含
んでいてもよい。トランスデューサの形状はほぼ矩形と
することができ、或いはほぼ円形や円盤型も可能であ
る。一般的には、トランスデューサ３２は、電子トラン
スデューサドライバ４０が電気的に接続された金属のフ
ィルム層３６を含む。好適なトランスデューサ３２とし
て曲げモードトランスデューサを挙げるが、剪断モー
ド、環状圧縮型、電わい型、電磁型、磁わい型トランス
デューサなど、タイプ及び形状を問わず種々のトランス
デューサを利用できることを理解されたい。
【００１９】トランスデューサ３２は、金属フィルム層
３４に電圧が印加されたときその寸法を変えるよう、曲
げモードで動作する。トランスデューサは隔盤３４にし
っかりと固定されて取り付けられているため、トランス
デューサ３２が屈曲すると隔盤３４が変形する。これに
よりインク圧力チャンバ２２内のインクが変位して外方
向に流出し、出口チャネル２８を通ってノズル１４に入
る。インク液滴が射出されると、トランスデューサ３２
の屈曲が元に戻り、隔盤３４もこれに応じて元通りとな
るため、インク圧力チャンバ２２にインクが補充され
る。
【００２０】インクジェット１０は、重畳されたステン
レス鋼シートなど、多様な積層板や積層シートから作る
ことができる。多数のプレートからなるインクジェット
の一例が、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許第5,
689,291号「METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING DOT
SIZE MODULATED INK JET PRINTING」に開示されてい
る。この米国特許を特に参照によって本明細書中に援用
する。インクジェット１０及びその個々の要素や特徴の
形成にあたっては多様なプレート及びその組合せを用い
ることができることを理解されたい。当業者であれば、
このタイプのインクジェットにこの他にも変更及び追加
を行うことで所望のレベルの性能及び/又は信頼度を得
ることが可能であることがわかるであろう。例えば、外
的及び内的有害圧力波を減衰するために音響フィルタを
インクジェットに組み込むこともできる。印刷ヘッド部
のマニホールド、圧力チャンバ、入口/出口チャネルの
位置も、インクジェット性能の制御に適するよう変更す
ることができる。
【００２１】図１に示すようなインクジェットからイン
クを射出するには、トランスデューサドライバ４０が駆
動波形をトランスデューサ３２に与える。トランスデュ
ーサ３２は駆動波形に応答してインク内に圧力波を励起
する。この圧力波はオリフィス１４内及びインク表面の
メニスカスにインク流動を生じさせる共振を起こす。波
形により励起される共振モードにより、射出される液滴
の大きさが決定される。
【００２２】所望のサイズの液滴の射出に適した波形の
設計は、所望のモードの固有周波数に近い周波数にエネ
ルギーを集中させ、他のモードの固有周波数にはエネル
ギーを抑制することを含む。また、この所望のモードと
エネルギーを奪い合う外部共振周波数及び寄生共振周波
数も制御されなばならない。駆動波形の更なる詳細につ
いては前出の、本明細書に援用した米国特許第5,689,29
1号を参照されたい。
【００２３】既に論じたように、１つのオリフィスから
多様なサイズのインク液滴を生ずることのできる現行の
インクジェットシステムでは、所望の液滴サイズ毎に個
別の駆動波形を必要とした。本明細書に開示する方法及
び装置は、本発明の重要な態様において、多様なサイズ
のインク液滴を生ずるための複数の部分からなる１つの
駆動波形のみを利用するという利点がある。図２（Ａ）
を参照すると、本発明の駆動波形の好適な実施形態が示
されている。駆動波形１００は、第１の二極部１１０
と、２つのプラスのパルスを含む第２の二極部１２０と
を含む。図３を参照すると、駆動波形１００の第１の部
分１１０はプラス３５ボルト、１６マイクロ秒のパルス
成分１１２と、マイナス２６ボルト、９マイクロ秒のパ
ルス成分１１４からなり、これらの間に１マイクロ秒の
待機時間１１６がある。
【００２４】図２（Ａ）を再び参照すると、駆動波形の
第２の部分１２０は１マイクロ秒の待機時間１１８を経
て第１の部分１１０の次に続いている。図４を参照する
と、波形の第２の部分１２０の好適な実施形態が示され
ている。波形の第２の部分１２０はプラス３５ボルト、
１３マイクロ秒のパルス成分１２２と、０．５マイクロ
秒の待機時間１２６を経てマイナス３５ボルト、４マイ
クロ秒のパルス成分１２４を含む。マイナスのパルス成
分１２４に続く２マイクロ秒間の待機時間１２８の後、
プラス２６ボルト、７マイクロ秒のパルス成分１３０を
含む第２のプラス電圧パルスがある。
【００２５】駆動波形１００の第１の部分１１０及び第
２の部分１２０は、異なる大きさのインク液滴を生ずる
よう設計されている。例えば、図１に示したタイプのイ
ンクジェットに利用される場合、波形の第１の部分１１
０は約５８ピコリットルの大きさのインク液滴を生じ、
第２の部分１２０は約２７ピコリットルの大きさのイン
ク液滴を生ずる。
【００２６】本発明のもう１つの重要な態様では、所与
の画素について所望の液滴サイズを選択するにあたり、
駆動波形の所望部分がトランスデューサを作動し、所望
の大きさの液滴を射出することを可能とする制御信号が
駆動波形１００に与えられる。多様な液滴サイズを可能
とする１つの駆動波形と、制御信号とを組み合わせるこ
とにより、画素毎の、必要に応じた多様なインク液滴サ
イズの選択が可能となるという利点がもたらされる。例
えば、回転する受容面と並進する印刷ヘッドとを用いる
オフセットインクジェット印刷アーキテクチャでは、受
容面が一回転する間に印刷ヘッドは多様な大きさのイン
ク液滴を射出することができる。更に、多様なインク液
滴サイズを含む出力を受容面上に一定速度で作成するこ
とができる。
【００２７】図２（Ｂ）を参照すると、好適な実施形態
において、制御信号１５０は略矩形の波形であり、プラ
スの電圧を有する作動成分１５２と、電圧がゼロである
解除成分１５４とを含む。作動成分１５２は、駆動波形
の作動される部分とほぼ同じ時間継続する５ボルトのパ
ルスであることが好ましい。解除成分１５４は、駆動波
形の選択されない部分とほぼ同じ時間継続する０ボルト
の平坦なラインである。例として、図２（Ａ）及び図２
（Ｂ）に、５８ピコリットルのインク液滴を生ずるよう
作動された駆動波形１００の第１の部分１１０と、解除
された第2の部分１２０をグラフで示す。駆動波形１０
０の第２の部分１２０が選択されている場合、制御信号
１５０の作動成分１５２が波形の第２の部分１２０に対
応するよう印加され、解除成分１５４が第１の部分１１
０に対応する。この場合、所与の画素について所望の大
きさのインク液滴を射出するため、制御信号は駆動波形
の所望部分を作動可能とし、非選択部分を解除する。ま
た、所与の画素を形成するためにインク液滴を必要とし
ない場合、制御信号１５０全体が駆動波形１００全体を
解除する、０ボルトの平坦なラインとなることも併せて
理解されたい。
【００２８】図５は、駆動波形１００及び制御信号１５
０の発生に適したトランスデューサドライバ４０（図１
参照）の概略を示したものである。トランスデューサド
ライバ４０は、制御信号１５０を発生する画像ローダ４
２と、駆動波形１００を生成する波形ジェネレータ４４
とを含む。テクトロニクス(Tektronix)社製造のＡ.Ｗ.
Ｇ２００５波形ジェネレータなど、市販されている波形
ジェネレータを適宜利用することができる。波形ジェネ
レータ４４と画像ローダ４２は、トランスデューサ３２
の金属フィルム層３４を駆動する出力信号を適宜発生す
るＡＳＩＣ４６に電気的に接続されている。画像ローダ
４２は、ビットマップ画像の各画素毎に、駆動波形１０
０の第１の部分１１０又は第２の部分１２０のいずれか
がトランスデューサ３２を作動するようにし、或いはこ
のいずれの部分もトランスデューサ３２を作動しないよ
うにする制御信号１５０を発生することで、インク液滴
の大きさを決定する。
【００２９】所望の印刷速度に応じて、波形ジェネレー
タ４４は駆動波形１００を、画像ローダ４２は制御信号
１５０を、毎秒約１００００滴乃至約５００００滴の速
度で、好適には毎秒１５０００滴乃至１８０００滴の速
度で小滴を射出する周波数でそれぞれ発生する。種々の
液滴サイズを可能とする１つの駆動波形及び制御信号を
利用するのに必要な波形発生及び制御要素は１セットの
みで足りることから、本発明を利用するインクジェット
プリンタの簡素化及び低コスト化が実現されるという利
点がある。
【００３０】必要に応じて液滴サイズを変調する本発明
の方法及び装置は、光学濃度の低い画像や領域を印刷す
る際に最も有用である。既に説明したように、所与の印
刷解像度を得ようとするとき、光学濃度の低い画像は概
してより高度のディザリングを必要とするが、この場合
液滴のサイズが単一であると粒子の粗い画像となってし
まうことが多い。光学濃度の低い領域では、同一の印刷
解像度で液滴サイズの切換えによりサイズの小さい液滴
を用いれば、その領域におけるドット濃度が高まるため
粒状性を低減できる。低光学濃度領域におけるドット位
置は、ディザリング処理の少ない他の領域と比べて重要
度が低い。従って、好適な駆動波形の部分１１０及び１
２０は、ほぼ同じ速度でインク液滴を射出するよう最適
化され、液滴が受容面へ到着するまでの移動時間が液滴
のサイズに関わらずほぼ同じとなる。また、ドット位置
に高い精度が必要な場合には、波形の第２の部分１２０
が、第１の部分１１０と比べて速い速度でインク液滴を
射出するように設計されてもよい。波形の第２の部分１
２０と第１の部分１１０との間の時間遅延をなくすた
め、速度の差を最適化し、これによりドット位置の精度
を高めることができる。
【００３１】本発明の好適な実施形態によると、最大発
射速度は毎秒約１５０００滴、或いは１５ｋＨｚであ
る。但し、インクジェットの信頼性を最適化し、更に個
々の液滴の完全性を保持するため、液滴サイズを切り換
える際には最大発射速度を変えることも可能である。図
６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照すると、後述する本発明
のアルゴリズムに従った一般的なブルーノイズハーフト
ーンスクリーン３００が図示されている。本発明は誤差
拡散法や一般的な手順のディザリングなど、方法を問わ
ずあらゆるハーフトーン化技術に利用することができる
ことを理解されたい。一般的なブルーノイズハーフトー
ンスクリーン３００は、液滴が布置され得る２つの位置
Ｌn３０６とＳm３０２とを有する閾値アレイやグリッド
として示されている。一般的なブルーノイズハーフトー
ンスクリーン３００はこのような閾値アレイの一例であ
るが、１２８乃至２５６の行と１２８乃至２５６の列と
からなる二次元アレイも知られている。各液滴位置Ｌn
３０６は、駆動波形１００の第１の部分１１０により形
成される所望の大きさの「大きい」インク液滴に相当
し、各液滴位置Ｓm３０２は、駆動波形１００の第２の
部分１２０により形成される所望の大きさの「小さい」
インク液滴に相当する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の各
液滴位置は駆動波形１００の１サイクルでアドレスされ
ることを理解されたい。
【００３２】グリッド３００として示されるような一般
的なブルーノイズハーフトーンスクリーンを用いて、本
発明に従ったアルゴリズム（図７にグラフで示し、後に
詳述する）は、まず小さい液滴Ｓm３０２から始まり、
ポストスクリプト(PostScript)の規則に基づき複数のグ
レイレベルを通して傾斜する。グリッド３００は、ピー
ク値に達するまでの間、Ｓ0からＳ4で示される配置順で
小さい液滴Ｓm３０２で占められる。ピーク値に達する
と、大きい液滴Ｌn３０６がＬ4からＬ7で示される配置
順で、小さい液滴Ｓm３０２が占めていた場所を置き換
えていく。全ての小さい液滴Ｓm３０２が大きい液滴Ｌn
３０６で置き換えられると、空白箇所がなくなるまで、
ブルーノイズハーフトーンスクリーンに従ってＬ8から
Ｌ18で示される配置順に大きい液滴Ｌn３０６がグリッ
ド３００をうめていく。従って、４×４のブルーノイズ
ハーフトーンスクリーンのサンプルでは２５％のピーク
値に達するまで、グリッド３００は小さい液滴Ｓm３０
２でうめられていく。アレイの２５％が小さい液滴Ｓm
３０２でアドレスされた後、小さい液滴Ｓm３０２が大
きい液滴Ｌn３０６で置き換えられ始める。
【００３３】ここで図７を参照すると、グリッド３００
のような、液滴サイズの切換えのためのハーフトーンセ
ルを本発明の好適な実施形態に従ってうめていく際に用
いられるアルゴリズムがグラフで示されている。横軸３
１０は入力パーセントのデジタル領域、縦軸３１２は出
力デジタルパーセントの領域を表す。出力は、入力され
る要求に応じて小さい液滴Ｓm３０２、大きい液滴Ｌn３
０６、及びこれらの組合せで構成されることに留意され
たい。プロットされている如く、小さい液滴Ｓ m３０２
はピーク値（ピークと表示された点）に達するまでの
間、ｍ１の傾きで増加する（即ち、出力パーセントデジ
タル領域が入力パーセントデジタル領域を上回ってい
る）。ピーク値において、大きい液滴Ｌn３０６が小さ
い液滴Ｓm３０２を置き換え始め、小さい液滴Ｓm３０２
がなくなる最大値３２０に達するまで（最大値と表示し
た点）継続して置き換えられる。傾きｍ２（３１８）と
ｍ３（３２２）は互いに逆であることに留意されたい。
最大値３２０に対応する入力ポイントを超えると、全て
の小さい液滴Ｓm３０２が置き換えられ、大きい液滴Ｌn
３０６は傾きｍ４（３２４）に従ってグリッド３００を
うめていく。傾きｍ４は、光学濃度が中間から高い領域
における所望のトーン再現特性に従ってある程度調整さ
れ得る。トーン再現について行われる更なる調整は、上
述したパラメータに優先しないようになされなければな
らない。このような画像処理上の調整は、上述したアル
ゴリズムによって画像処理の前に入力要求に対してなさ
れる。
【００３４】更に、図７で用いられる主要パラメータに
制限を与える論点が２つある。概して、ピーク３１６が
点（５０，１００）に近づくにつれ、画質は向上する。
これは、小さい液滴Ｓm３０２をフルに利用することを
意味する。実際には、ベタインクの液滴増大作用のた
め、減少への折返し点は小さい液滴のデジタル領域の５
０％前後に達する。また、大きい液滴Ｌn３０６との組
合せにおいて小さい液滴Ｓm３０２の割合が大きくなる
ほど、噴射ロバストネスのリスクは大きくなるため、噴
射ロバストネスはこのモードでは画質の向上につれて低
下する。このため、ピーク３１６の値と最大値３２０
は、噴射ロバストネスリスクのバランスを考慮しながら
画質を最大限に高めるよう選択されねばならない。
【００３５】図８は本発明のアルゴリズムをテクトロニ
クス社のＬＰ−３プリンタで実施する際の詳細をリスト
したものである。従って、図８はこのタイプのプリンタ
で用いられる、液滴サイズ切換えのための主要パラメー
タの最終バージョンであるといえる。示される如く、画
質及び開始時の噴射ロバストネス上の目標は、第１のビ
ットマップ３３２の実施時のパラメータを用いることで
達せられる。ピーク３１６の値と最大値３２０、傾きｍ
１（３１４）とｍ２（３１８）よりわかるように、第１
のポストスクリプト３３６の実施時には、小さい液滴Ｓ
m３０２の利用は第１のビットマップの実施の場合と比
べて著しく多かった。動作上のこの点における噴射ロバ
ストネスの問題の影響で、動作周波数３３４は１５ｋＨ
ｚに低下した。この場合でも、処理能力上の目標は達せ
られた。小さい液滴Ｓm３０２の使用割合が高くなるに
つれ噴射ロバストネスリスクが高まり、また印刷品質上
の目標は第１のビットマップ３３２の実施によって達成
されたため、最終バージョンでは、動作周波数を１５ｋ
Ｈｚに保ちながらパラメータを以前の値に著しく近づけ
た。この場合、印刷品質及び処理能力上の目標は、噴射
ロバストネスのための安全マージンを増やすことで達成
された。このことは、傾きｍ１（３１４）とｍ３（３２
２）が１．００、ｍ２（３１８）が−１．００、ｍ４が
１．９７であり、ピーク３１６が（３３，３３）、最大
値３２０が（６６，０）である最終のポストスクリプト
３３８の実施よりわかる。従って、図７にグラフで示し
たアルゴリズムを用い、入力された要求を識別すれば、
噴射ロバストネスリスクを低減させながら処理能力及び
画質上の目標が達せられるよう、傾き（入力パーセント
デジタル領域に対する出力パーセントデジタル領域）及
び小さい液滴と大きい液滴の組合せを決定することがで
きる。
【００３６】更に最適化したインクジェット設計を行え
ば、１８ｋＨｚを超える液体最大噴射速度が可能となる
ことがわかるであろう。このようなインクジェット設計
では、液滴の大きさを変調するために必要なオリフィス
共振モードを励起するために必要な周波数に近い内部共
振周波数が取り除かれる。更に、最適化されたインクジ
ェット設計では、液滴サイズの切換えのために、上で参
照した値を超えるよう調節された液滴射出速度も可能で
ある。
【００３７】本発明に従ったインクジェットプリンタは
上に説明したような多様なインクジェット１０を有する
印刷ヘッドを含む。インクジェット印刷ヘッド及びイン
クジェットプリンタアーキテクチャの例が、いずれも本
願と同一譲受人に譲渡された米国特許第5,677,718号「D
ROP-ON-DEMAND INK JET PRINT HEAD HAVING IMPROVEDPU
RGING PERFORMANCE」及び米国特許第5,389,958号「IMAG
ING PROCESS」に開示されており、これらの特許を特に
参照によって本明細書中に援用する。但し、本発明の実
施にあたり、インクジェット印刷ヘッド構造やインクジ
ェットプリンタアーキテクチャはこれらに限定されない
ことを理解されたい。
【００３８】本発明の方法及び装置は、限定はされない
が例えば種々のカラーの水性インクや相変化インクな
ど、種々のタイプの液体を噴射するために実施すること
もできる。また、当業者には、種々のインク液滴形成部
を有する駆動波形は前出のものに限定されないことがわ
かるであろう。更に、好適な駆動波形１００の別の実施
形態として、各サイクルにおいて波形の第１の部分１１
０と第２の部分１２０の順序を入れ替えてもよい。ま
た、本発明は、画質及び液滴の付着の正確性を更に向上
させるべく、ディザリングや電界による液滴加速などの
種々の従来技術と組み合わせても有用であることに留意
されたい。本発明は、所望の駆動波形エネルギーをオリ
フィス及びその液体メニスカス面に適宜分配することの
できるあらゆる液体噴射駆動メカニズムやアーキテクチ
ャに従うことが可能である。
【００３９】当業者には、本発明の基本的な主旨から逸
脱することなく、上述した本発明の実施形態の細部に多
くの変更を施すことができることは明らかであろう。例
えば、トランスデューサの駆動に関して電気エネルギー
波形を例に挙げて説明したが、この他にも限定はされな
いが音響エネルギーやマイクロ波エネルギーなど、あら
ゆるエネルギー形態を適宜利用してトランスデューサを
作動することが可能である。従って、本発明はインクジ
ェットプリンタ以外にも液滴サイズの変調の用途に利用
できることを理解すべきである。
【００４０】本発明を特定の実施形態を参照しながら説
明したが、本明細書に示した本発明の主旨から逸脱する
ことなく、原材料、部品の配置及び各ステップに多くの
変更や改造を施すことができることは明白である。従っ
て、当業者が本明細書を読むことにより想到し得る全て
の変更や改造を、請求の範囲の精神と広義に解した場合
の範囲に包含することを意図している。本明細書中に引
用した特許は全て参照によって全文をここに援用するも
のとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明での使用に適した、ＰＺＴにより駆動さ
れる好適なインクジェットの拡大概略図である。
【図２】（Ａ）は、好適なトランスデューサ駆動波形の
電圧及びタイミングを示す、グラフの波形図である。
（Ｂ）は、駆動波形の所望部分を作動するために用いら
れる好適な制御信号波形の電圧及びタイミングを示す、
図２（Ａ）と同じ時間間隔でプロットしたグラフの波形
図である。
【図３】図２（Ａ）の駆動波形の第１の位置を示す、グ
ラフの波形図である。
【図４】図２（Ａ）の駆動波形の第２の位置を示す、グ
ラフの波形図である。
【図５】トランスデューサ駆動波形を発生し、且つ図２
（Ａ）及び図２（Ｂ）の信号を制御する装置の概略ブロ
ック図である。
【図６】（Ａ）は、一般的なブルーノイズハーフトーン
スクリーンを用いて、本発明のアルゴリズムに従った小
さい液滴の使用を図で示したものである。（Ｂ）は、図
６（Ａ）の一般的なブルーノイズハーフトーンスクリー
ンを用いて、本発明のアルゴリズムに従った液滴の使用
を図で示したものである。
【図７】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示した好適な実施
形態に従って、液滴サイズ変更ハーフトーンセルを満た
す、本発明のアルゴリズムをグラフで示した図である。
【図８】本発明に従って図６に示したアルゴリズムに用
いる主要パラメータを示す表である。
【符号の説明】
１０ インクジェット ４０ トランスデューサドライバ ３００ ブルーノイズハーフトーンスクリーン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクジェット印刷において液滴サイズ
    を切り換えるための装置であって、 少なくとも第１の部分と第２の部分とを有する駆動波形
    と、 前記駆動波形に与えられる制御信号と、を含み、前記制
    御信号は、前記駆動波形の第１の部分又は第２の部分の
    いずれかが、液滴を噴射するよう前記トランスデューサ
    を作動することを可能とする作動成分を含み、閾値アレ
    イとして表されるハーフトーンスクリーンを満たすこと
    で、噴射ロバストネスリスクを低減しながら処理能力及
    び画質上の目標を達する、 液滴サイズの切換装置。
  2. 【請求項２】 インクジェット印刷において液滴サイズ
    を切り換えるための方法であって、 トランスデューサを作動するための、少なくとも第１の
    部分及び第２の部分を含む波形を生成するステップと、 前記駆動波形の第１の部分又は第２の部分のいずれかが
    トランスデューサを作動することを可能とする作動成分
    を含む制御信号を発生するステップと、 閾値アレイとして表されるハーフトーンスクリーンを選
    択するステップと、 第１の大きさを有する１つ又はそれ以上の第１の液滴を
    噴射するために、前記駆動波形の前記第１の部分を前記
    トランスデューサに選択的に印加するステップと、 第２の大きさを有する１つ又はそれ以上の第２の液滴を
    噴射するために、前記駆動波形の前記第２の部分を前記
    トランスデューサに選択的に印加するステップと、 を含む、液滴サイズの切換方法。
  3. 【請求項３】 液滴サイズを変更するシステムを搭載し
    たインクジェット印刷デバイスであって、 液滴を射出するためのトランスデューサと、 前記トランスデューサに入力する作動波形を生成するた
    めのトランスデューサドライバと、 を含み、 前記トランスデューサドライバが、 少なくとも第１の部分と第２の部分とを有する駆動波形
    と、 前記駆動波形に与えられる制御信号と、を含み、前記制
    御信号は、前記駆動波形の第１の部分又は第２の部分の
    いずれかが、液滴を射出するよう前記トランスデューサ
    を作動することを可能とする作動成分を含む、 インクジェット印刷デバイス。
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