JP2005506227A - 連続インクジェットプリンタの印刷方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、インクジェット印刷に関し、より詳細には、連続インクジェットプリンタで形成されるドットを配置するための改良された方法に関する。
【背景技術】
【0002】
連続インクジェットプリンタは工業用コーディング及びマーキングの分野で公知であり、製造ライン上でプリンタを通過する各種被印刷物に有効期限等の情報を印刷するために広く使用されている。図1に示すように、インクの噴射は、振動圧電素子によって規則的で均一なインク滴に分割される。次に、インク滴は、個々のインク滴を選択された電圧に荷電する荷電プレートを通過する。次に、インク滴は、一対の偏向板を横切って形成される横方向電場を通過する。各々のインク滴はその電荷に対応した量だけ偏向される。インク滴が荷電されていない場合、偏向することなく偏向板を通過することになる。荷電されていないインク滴及び僅かに荷電されたインク滴は、捕集器に集められ、インク供給源に戻されて再使用される。捕集器を外れた飛翔経路をたどるインク滴は、インク滴の電荷によって決まる位置で被印刷物に衝突する。各々の荷電インク滴は、各荷電インク滴の間での静電気及び空気力学的相互作用を低減するために存在する実質的に荷電されていない保護インク滴によって散らされることが多い。被印刷物はプリンタを通って移動するので、被印刷物の移動方向での被印刷物上のインク滴の位置は、インク滴が放出される時間によって定まる成分をもつことになる。被印刷物の移動方向は、本明細書では水平方向と呼び、被印刷物の平面内でこれに垂直な方向を垂直方向と呼ぶ。これらの方向は、空間内の被印刷物及びプリンタの方向とは無関係である。インク滴が垂直方向に偏向されると、垂直及び水平方向のインク滴の位置が、インク滴の電荷及び被印刷物の位置によって決まる。
【0003】
予め定められたサイズの、通常文字を表す各々のパターンに対して、マトリックスを用いて予め定義されたラスタパターンを形成するのが一般的な方法である。例えば、図2Aに示すように、高さ×幅が5×5の画像を表示するマトリックスを作成でき、マトリックスは、文字のような全体画像又は画像の一部を描く。これらの文字や画像の一部を印刷するために広く使用されている方法は、Lewis他の米国特許第3,298,030号に開示されている。マトリックスの各々の列に対してストロークが定義され、画像の一部を描く。使用できる各々のインク滴は、ストロークの各々のピクセル(ドット位置)に割り当てられる。ピクセルが空白のピクセルの場合、インク滴は荷電されず捕集器によって捕捉されてインク供給源に戻される。印刷されるピクセルの場合、適切な電荷がインク滴に印加されるので、インク滴は、そのストロークの列内の適切な位置で被印刷物を遮る飛翔経路をたどるように偏向される。このサイクルは、文字の全てのストロークに対して繰り返され、その後、次の文字に対して再開される。インク滴が被印刷物の移動方向に対して直交方向に偏向されると、被印刷物がストローク内の各インク滴の間で所定距離だけ移動するので、ストロークを形成する一連のインク滴は、明らかに対角線に沿って位置することになる。水平線からの角度偏差はインク滴の放出速度に対する被印刷物の速度に応じて増加する。この角度偏差は、被印刷物の予想速度によって決まる量だけ垂直方向から離れる方向に偏向板を傾けることによって抑制できる。ストローク内のインク滴が、被印刷物上の等間隔の位置に連続して割り当てられない場合、各点はもはや直線上に位置しなくなる。マトリックスの全ての方向の直線が被印刷物の直線上に位置付けされる、単純なマトリックスのラスタパターンを維持するために、各ストローク間で等しい時間間隔で連続してストローク内のインク滴を印刷する必要がある。1ストロークは、それが1つの印刷インク滴であっても5つの印刷インク滴であっても所要時間は同じである。一般に、ストローク毎に非印刷物の速度変化を可能にするために、各々のストロークの終了時に様々な数の追加の保護インク滴が使用される。
【0004】
文字の解像度は、垂直ストロークのドット位置を増やすと共に、文字あたりのストローク数を増やすことで改善できることが知られている。図2A及び図2Bは、それぞれ5×5及び7×9のマトリックス示す。7×9のマトリックスにより、明らかに解像度の高い文字が可能になる。しかしながら、ハードウエアの制約によって決まる一定のインク滴速度のため、マトリックスの全ピクセル位置で印刷できるようにするためには、被印刷物の最大速度は文字あたりのピクセル数と逆比例する必要がある。従来、文字の解像度を高めるためには被印刷物の最大速度を遅くする必要があった。反対に、小さなマトリックスはライン速度を高めるが文字の解像度は低くなる。依然として単純な直交マトリックスから形成される、高速で高解像度のフォントを得るには、相反するニーズがある。
【0005】
Fujimoto他の米国特許第4,115,787号には、ストローク速度を一定にしながら文字の解像度を高めるための手法が開示されている。ドットは、全体的には従来のストロークに沿って印刷されるが、各々のドットは、ストローク高さの約半分だけ離れた別の位置に任意に偏向させることができる。この時、プリントヘッドは、同じ垂直位置の先行ストロークのドットに対して、被印刷物の移動方向に約1/2ストローク幅だけ移動されることになる。従って、これは従来の連続する2つのストローク間で、ドットを「仮想」ストロークに沿って水平方向に印刷する方法を可能にする。この方法の大きな欠点は、各ストローク間の保護インク滴の数の変化が、挿入ドットの連続性に大きく影響することである。この方法の別の欠点は、許容されるドット位置のグリッド上で実質的に隔離された、任意の特定のインク滴に対して許容されるドット位置が2つあるので、フォントの許容ドットパターンの確立が非常に難しいことである。
【0006】
本出願人に譲渡されたStamer他の米国特許第6,109,739号には、ライン速度を一定に保ちながら文字の解像度を高める別の方法が開示されている。米国特許第6,109,739号では、仮想インク滴位置の組数(N)がストロークに割り当てられるが、印刷できるインク滴の数(n)がストローク上の位置の数よりも少ない印刷方法を提供する。米国特許第6,109,739号に開示されている一例は5×9のフォントであり、各ストロークは9つの仮想位置を有するが、1ストロークでは5つ以下のインク滴が印刷される。図3から分かるように、米国特許第6,109,739号の印刷方法では、同じ印刷速度で解像度が改善される(例えば、図3と図2Aを比較)。
【0007】
しかしながら、米国特許第6,109,739号の印刷方法を2行印刷用途等の複数行のテキスト、又は高さが16や24といった大きなフォントに適用するのは実用上の制約がある。引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第6,109,739号に詳細に説明されているように、インクジェット流の各々のインク滴は、他のインク滴と複雑に相互に影響し合う。特に、任意の2つの荷電インク滴は、公知の以下の式による静電気力をもつ。
F∝(q1+q2)/r2 (1)
【0008】
ここで、q1及びq2は2つのインク滴の静電荷、rは2つのインク滴の中心間距離、Fは「インク滴相互作用」と呼ばれるインク滴間の静電気力である。この相互作用は、印刷インク滴に先行するインク滴による大気擾乱に起因する空気力学的影響によってさらに複雑になる。従って、米国特許第6,109,739号に説明されているように、印刷インク滴に印加される電圧は、一般に、それぞれのストロークにおける他のインク滴との相互作用に基づく静電気及び空気力学的相互作用に関して補償される。これらの補償は、一般に実験的に求める必要があるが、これには時間がかかり大きな労働力を必要とする。小から中程度のフォントの単一行の用途では、これらの補償を作動時に実行することが現実的である。例えば、9つの仮想印刷位置を有する米国特許第6,109,739号のストロークは、29(即ち、512)の可能性のあるインク滴の組み合わせをもたらすだけである。しかしながら、米国特許第6,109,739号の方法を複数行用途又は大きなフォントに対して適用した場合にもたらされるインク滴の全ての組み合わせを、補償し、試験し、更に記憶することは実現可能ではなく、現実的でない。例えば、1行あたり9つの仮想位置をもつ2行の用途では、218(即ち、262,144)の可能性のあるインク滴の組み合わせをもたらし、これらに対する電圧補償が必要となる。これらの218の可能性のある組み合わせは、例えば、各々10個のインク滴の264,144の可能性のあるストロークの場合、結果的に260万バイトを超えるプロセッサメモリを必要とする。これは、特にプリンタ設計においてコストが限定要因となる連続インクジェットプリンタに一般に使用される処理装置のメモリ容量を大幅に超えるものである。
【0009】
【特許文献1】
米国特許第3,298,030号公報
【特許文献2】
米国特許第4,115,787号公報
【特許文献3】
米国特許第6,109,739号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の1つの態様によれば、被印刷物に向けて等間隔のインク滴の流れを放出し、個々のインク滴を選択的に荷電し、荷電インク滴を電場に通過させて被印刷物上のインク滴の位置を制御することで、被印刷物上の荷電滴の位置を制御する形式の連続インクジェットプリンタを使用して印刷する方法が提供される。本方法は、N>nとして、n個だけがアクティブな、例えば実際の印刷位置として使用できる、N個の仮想的、例えば潜在的印刷位置を有し、少なくとも1つの列を有するラスタパターンを発生する。しかし、所定のストローク内で、別の列の各々がN個の潜在的な印刷位置を有するとすれば、インク滴はN個の潜在的な印刷位置の部分セットnで印刷されるだけである。その結果、高さnのマトリックスに関連する印刷速度を実現しながら、高さNのマトリックスが提供される。N個の仮想印刷位置の少なくとも一部は、隣接する印刷位置の対に分割され、隣接位置の対の各々は、第1の印刷位置と第2の印刷位置とを含む。インク滴に印加されるべき電荷は、流れのインク滴の印刷インク滴に隣接する所定数のインク滴の電荷と、印刷インク滴が所定の隣接印刷位置の対の第1の印刷位置で印刷されるべきものか否か又は第2の印刷位置で印刷されるべきものか否かの関数として決定される。隣接するインク滴は、インク滴の流れの印刷インク滴に先行する所定数の履歴インク滴と、インク滴の流れの印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴とを含む。
【0011】
本方法は、単一のストロークで複数の印刷行を印刷でき、ストローク内の各々の印刷行は、その中にN個の仮想印刷位置を含むが、N>nとして、n個の位置だけが印刷行でアクティブな印刷位置として使用できる。インク滴に印加される電圧を決定するために使用される履歴インク滴と将来インク滴とを組み合わせた数は、ストロークの仮想位置の数よりも少なく、更に、ストロークが複数の印刷行を含む場合は各々の印刷行の仮想印刷位置の数よりも少なくてもよい。1つの特定の実施形態によれば、インク滴に印加されるべき電荷は、3つの履歴インク滴の各々と、2つの将来インク滴の各々の電荷に基づくデータウインドウに関連して決定される。
【0012】
単一ストロークで複数行を印刷するために、上昇傾斜シーケンスを使用でき、インク滴は、ストローク内の交互印刷行から印刷され、個々の印刷行内で最も低い電荷電圧から最も高い電荷電圧まで印刷される。
【0013】
保護インク滴の行を用いることができ、保護インク滴は、インク捕集器に導かれるように、荷電されていないか又は低い電位電圧に荷電される。
【0014】
本発明の1つの態様によれば、本方法は、隣接する印刷位置の対の各々の関する、第1の参照テーブル及び第2の参照テーブルを準備する段階を含む。各々の参照テーブルは、流れ内におけるインク滴に先行する所定数の履歴インク滴の電荷と、流れ内の印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の電荷とに関連して、印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する複数の電荷値を含む。インク滴に印加されるべき電荷は、(1)印刷インク滴が第1の印刷位置の1つで印刷される場合には第1の参照テーブルの1つから電荷値を検索するか、又は(2)印刷インク滴が第2の印刷位置の1つで印刷される場合には第2の参照テーブルの1つから電荷値を検索することによって決定される。
【0015】
本発明の別の態様によれば、連続インクジェットプリンタは、被印刷物に向けて等間隔のインク滴の流れを放出し、個々のインク滴を選択的に荷電し、荷電インク滴を電場に通過させて被印刷物上のインク滴の位置を制御することで、被印刷物上の荷電滴の位置を制御する。プリンタは、複数の仮想印刷位置を有する少なくとも1つの列を備えるラスタパターンを生成する手段を含む。仮想印刷位置の少なくとも幾つかは、第1の印刷位置及び第2の印刷位置を有する隣接する印刷位置の対に分割される。プリンタは、流れ内におけるインク滴に印加されるべき電荷を、流れ内におけるインク滴の印刷インク滴に隣接する所定数のインク滴の電荷と、印刷インク滴が所定の隣接印刷位置の対の第1の印刷位置で印刷されるべきものか否か又は第2の印刷位置で印刷されるべきものか否かの関数として決定する手段を含む。また、プリンタは、インク滴を決定された電荷に荷電するための手段も含む。隣接するインク滴は、流れ内におけるインク滴に先行する所定数の履歴インク滴、及び/又は、流れ内におけるインク滴に続く所定数の将来インク滴を含むことができる。
【0016】
ラスタパターンを生成する手段及びインク滴の荷電を決定する手段は、汎用プロセッサ、マイクロプロセッサ、又は埋蔵式制御装置等の、関連メモリに記憶された命令の汎用プログラム制御で作動する1つの制御装置で実行されるのが望ましい。1つの態様によれば、メモリは、第1の参照テーブル及び第2の参照テーブルを記憶し、各々は、隣接する印刷位置の対の別の1つに対応する。第1の参照テーブルの各々は、(1)流れ内におけるインク滴に先行する所定数の履歴インク滴の電荷、及び(2)流れ内における印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の電荷の関数として、第1の印刷位置の1つで印刷インク滴に印加すべき電荷に対応する複数の電荷値を含む。第2の参照テーブルの各々は、(1)流れ内におけるインク滴に先行する所定数の履歴インク滴の電荷、及び(2)流れ内の印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の電荷に関連して、第2の印刷位置の1つで印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する複数の電荷値を含む。
【0017】
制御装置は、流れ内におけるインク滴に印加されるべき電荷を決定し、それに対応する制御信号を生成するようになっている。制御装置は、(1)印刷インク滴が第1の印刷位置の1つで印刷される場合には第1の参照テーブルの1つから電荷値を検索するか、又は(2)印刷インク滴が第2の印刷位置の1つで印刷される場合には第2の参照テーブルの1つから電荷値を検索することによって、インク滴に関する電荷を決定する。インク滴を荷電する手段は、制御装置から制御信号を受け取り、それに応答してインク滴に関して決定された電荷に荷電するようになっている荷電トンネルを含むことができる。
【0018】
前記の発明の開示、並びに以下の本発明の好適な実施形態は、図面を参照することでより良く理解できる。本発明の好適な実施形態を例示するために、現在のところ好適な実施形態が図示されている。しかしながら、本発明は図面に示す構成及び手段に限定されないことを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
図1に示す本発明の特定の実施形態によれば、連続インクジェットプリンタ1は、インク源40からインクを受け取るインク滴発生器4を有するプリントヘッドを備える。インク滴発生器は、ノズル6でインクの流れに摂動を引き起こす圧電発振器を内蔵している。従って、規則的なサイズ及び間隔のインク滴がノズルから放出される。インク滴は、各々のインク滴に対して異なる電荷を印加することができる荷電トンネル10を通過する。この電荷は、インク滴が実質的に一定の電場に保たれている1対の偏向板20の間を通過する際に偏向する度合いを決定する。荷電されていないか又は僅かに荷電されているインク滴22は、実質的に偏向されることなく捕集器30まで進み、インク源40へ再循環される。荷電されたインク滴24は、被印刷物50の方向に放出され、印刷ヘッドを通って水平方向に移動する被印刷物に衝突する飛翔経路をとるように偏向される。インク滴に印加される荷電レベルは、被印刷物に対する垂直方向の変位/位置を制御する。
【0020】
インク滴に印加されるべき電荷は、制御装置60によって決定され、制御装置は、本技術分野では知られているように、汎用プロセッサ、マイクロプロセッサ、又は適切な入出力回路を備える埋込式制御装置等によって実現される。制御装置は、関連メモリに保存された命令の汎用プログラム制御によって作動する。一般的に、メモリとしては、不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリ、ハードディスクメモリ、EEPROM等)及び揮発性メモリ(例えば、RAM)を挙げることができる。制御装置は、荷電トンネル10に制御信号を送るようにプログラムされ、荷電トンネルを通過する際に個々のインク滴に印加される電荷を制御する。1つの好適なマイクロプロセッサは、テキサス州ダラス所在のDallas Semiconductor社のモデルDS 80C310であるが、他の多数の市販の装置を用いて、制御装置の機能を実行することもできる。
【0021】
図4及び図5を参照すると、インク滴は、ストローク・ベース法に基づいて荷電されて印刷され、各々のストローク又は列は、N>nとして、列内でn個の位置だけをアクティブな印刷位置として使用できるN個の仮想印刷位置に分割される。図4に示すように、1ストロークが複数の印刷行を含む場合、各々の印刷行は、N>nとして、列内で仮想印刷位置のn個だけをアクティブな印刷位置として使用できるN個の仮想印刷位置に分割される。図4に示す特定の実施形態において、2行の印刷行があり、各々の行は、9個の仮想印刷位置を有し(N=9)、任意の所定ストロークにおいて仮想印刷位置の5個(n=5)だけをアクティブな印刷位置として使用できる。
【0022】
N個の仮想印刷位置の少なくとも幾つかは、隣接する印刷位置の対に分割され、各々の隣接位置の対は、第1の印刷位置(例えば下側)と第2の印刷位置(例えば上側)とを含む。単一行印刷用途においては、印刷のインク滴間の静電気の相互作用の影響を低減するために、一般に、1対について1つだけの印刷位置、即ち上側又は下側印刷位置のどちらか一方が使用される。1ストロークが複数の印刷行を含む場合、以下に説明するように、インク滴を交互上昇傾斜の形態で印刷することによって、インク滴は所定の隣接印刷位置の対の両方の位置で印刷される。交互上昇傾斜の形態で印刷することによって、各インク滴間の静電気相互作用の影響が低減する。
【0023】
図4の実施形態の印刷では、各々の印刷行は、奇数(N=9)の仮想印刷位置をもつ。従って、実際には8対の隣接する組(番号1sから8s)と、2個の対になっていない印刷位置(番号9s、10s)がある。図示の実施形態では、各々の行の最上位印刷位置が対になっていないが、この配置は例示的であり非限定的な例であることに留意されたい。
【0024】
番号1sから10sは、単一ストロークの印刷時の順序を指定するために使用される。以下の説明では、これらの位置は、例えば「第1のストローク位置1s」のようにストローク位置と呼ぶことにする。図4に示すように、インク滴は交互上昇傾斜の順序で(特に1sから10sまで)印刷され、所定ストロークのインク滴は、そのストロークの交互印刷行から印刷され、各々の印刷行の最下位の位置、即ち荷電電位から最上位の位置まで印刷される。交互上昇傾斜の順序で印刷すると、流れ内の隣接する各インク滴の間で被印刷物上の垂直距離が増大するので、静電気相互作用を大幅に低減させることができる。
【0025】
前述のように、印刷品質は、各々のストローク内の別のインク滴との相互作用に基づいてインク滴に印加される電荷を補償する(静電気及び空気力学効果に関して)ことによって改善される。これらの補償を行うのには時間がかかり大きな労働力を必要とする。米国特許第6,109,739号では、ストローク毎の補償を利用して、全ての可能性のあるインク滴の組み合わせを補償するようになっている。このことは、例えば、n=5又は9(それぞれN=9又は13)の少ないストローク数に対して実用的である。しかしながら、前述のように、複数行の用途又は大きなフォントに対して米国特許第6,109,739号の方法を適用した場合にもたらされるインク滴の全ての組み合わせを、補償し、試験し、更に記憶することは実現可能ではなく現実的でない。
【0026】
本出願では、この問題は、許容できる印刷品質を維持しながら所要の前述の補償決定の数を大幅に低減するために、データウインドウを使用することによって解決する。荷電補償決定にウインドウを使用することは本技術分野で公知である。例えば、従来、ウインドウは、高さ16又は高さ24といった比較的大きなフォントの単一行を従来の印刷方法で印刷するために使用されている。そのような用途では、米国特許第6,109,739号の場合のように仮想位置が存在しないので、ウインドウ手法を適用するのは容易である。しかしながら、米国特許第6,109,739号は、任意の所定ストロークの間に使用されるか又は使用されない仮想位置を使用するので、従来のウインドウ手法は、米国特許第6,109,739号の方法と連動できない。
【0027】
本明細書に説明するデータウインドウは、(1)流れ内におけるインク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、(2)流れ内の印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷、及び(3)インク滴が印刷位置の所定対の第1の印刷位置(下側)で印刷されるべきものであるか、又は第2の印刷位置(上側)で印刷されるべきものであるかの関数として、インク滴に印加されるべき電荷を決定することによってこの問題を解決する。インク滴に印加される電圧を決定するためにデータウインドウで使用する履歴インク滴と将来インク滴とを組み合わせた数は、このストロークの仮想位置の数よりも小さいことが望ましい。更に、このストロークが複数の印刷行を含む場合、履歴インク滴と将来インク滴とを組み合わせた数は、個々の行の印刷仮想位置の数よりも小さいことが望ましい。更に、特定の用途においては、このストロークの印刷インク滴の先行するインク滴だけで調べるか、もしくは後続のインク滴だけを調べるデータウインドウを使用することが望ましい。
【0028】
例示的な実施形態において、図5に概略示すように、データウインドウは、3つの履歴インク滴と2つの将来インク滴とに基づいている。ウインドウ内のインク滴の数は重要ではなく、請求範囲の範囲から逸脱することなく、より小さな又はより大きな印刷インク滴の数を考えることができる。しかしながら、より大きな数のインク滴を考える場合には、戻りの逓減が生じる。特に、大きなインク滴数の影響を考慮すると、大きなコンピュータメモリ及び長い処理時間が必要になり、同時に、補償テーブルを作成するために必要な実験時間が増加する。更に、前述のように逆二乗法則によってインク滴の静電気効果が低減する。従って、対象の印刷インク滴に最も近いインク滴は最も大きな影響を受け、ある点で、遠く離れたインク滴の影響は無視できるようになる。本明細書に説明する実施例は、補償電圧を決定及び処理する際の制約と、印刷インク滴の周りの静電気及び空気力学効果インク滴との間の適当な妥協案を示すと考えられる。3つの履歴インク滴及び2つの将来インク滴のデータウインドウを適用することで、図示の実施例の262,144個の可能性あるインク滴の組み合わせの全てが、米国特許第6,109,739号の方法で必要となる260万バイトとは異なり、1152バイトのメモリを使用して印刷される。特に、以下に説明するように、本ウインドウ手法により、各々64バイトを有する僅か18のデータ表、つまり合計1152バイトのメモリを用いて、1行あたり9個の仮想位置を有する2行印刷用途を実現することができる。
【0029】
図示の実施例において、データウインドウは、将来インク滴よりも多い履歴インク滴を含む。これは履歴インク滴がインク滴形成時に印刷インク滴に対して最大の静電気の影響を及ぼすからである。(印刷インク滴の形成中には将来インク滴はまだ存在していないことに留意されたい)。
【0030】
図6A−6Eには、本発明の特定の態様による制御装置60をプログラムするためのソフトウエアが説明されている。これらのフローチャートからソフトウエアコードを作成するプロセスは、当業者にとっては単に機械的なステップにすぎない。フローチャートに示すプログラムは、他のマイクロプロセッサでも使用できるが、前述のDS 80C310での使用に特に良好に適するようになっている。ソフトウエアプログラムは、DS 80C310マイクロプロセッサに関連する命令セットを使用して、この詳細なフローチャートから容易にコード化でき、又は他の任意の適切なプロセッサの命令セットを使用してコード化することができる。これに関して、フローチャートでは以下の標準名称を使用した。
Dptr:DS 80C310データポインタレジスタを意味し、所定のインク滴に関する荷電電圧の参照テーブルを指示する、16ビット幅のアドレスレジスタである。
Acc:DS 80C310のアキュムレータを意味し、1バイト(8ビット)の長さで、現在の印刷インク滴に関するDPTRによって指示された参照テーブルへの荷電電圧のインデックスとして使用される。
荷電電圧=dptr(Acc):印刷インク滴を荷電するために、制御装置60に参照テーブルから選択した荷電電圧を荷電トンネル10へ送出させる。
Acc.1=0又は1:アキュムレータの最小有効ビットを0又は1に設定する。
【0031】
フローチャートを参照すると、ブロック100から116において、制御装置60はアキュムレータを初期化し、第1のストローク位置1sに「印刷」予定のインク滴を荷電するよう準備する。所定のストロークの位置、例えば第1のストローク位置で、印刷予定のインク滴がない場合には、ソフトウエアは、インク滴が捕集器に向かうように、インク滴流の対応インク滴が荷電されないように又は比較的低い電圧に荷電されるように作動する。まず、ブロック100において、制御装置60は、インク滴が第1のストローク位置1sの任意の位置、即ち図4の下側の印刷行の第1の印刷位置か又は第2の印刷位置のいずれかで印刷されるべきものであるか否かを調べるためのチェックを行う。第1のストローク位置で印刷されるべきインク滴がない場合、この制御はブロック102に進み、アキュムレータをクリアする。対照的に、インク滴が第1のストローク位置で印刷されるべきものである場合には、制御はブロック104に進み、アキュムレータを初期値にクリアして、最小有効ビットを1にする。
【0032】
これに関して、プログラム実行中の別の段階でのアキュムレータの状態を示す図7に注目されたい。プログラムが実行されると、アキュムレータは、現在の印刷インク滴に対するデータウインドウを与えるために、右から左に、即ち最小有効ビットから最大有効ビットまで満たされる。アキュムレータは、参照テーブルへのインデックスとして使用される2進数を与える。次に、参照テーブルは、履歴インク滴及び将来インク滴に基づいて補償される、印刷インク滴に印加される荷電電圧を与える。特定の実施例において、アキュムレータの最初の6ビットはこの機能のために使用される。これは現在の印刷インク滴(図5及び図7のPで示す)に対する、3つの履歴インク滴(図5及び図7のH1、H2、及びH3で示す)と、2つの将来インク滴(図5及び図7のF1及びF2で示す)からなるデータウインドウを与える。
【0033】
図7の最上行は、ブロック100から104までを実行した後のアキュムレータの状態を表す。図示のように、アキュムレータのビットは最小有効ビットを除いてすべて0に設定される。最小有効ビットは、第1のストローク位置1sに印刷されるべきインク滴がない場合にはブロック102で0に設定されるか、又は第1のストローク位置の1つの位置に印刷されるべきインク滴がある場合にはブロック104で1に設定される。
【0034】
次に、制御はブロック106に進み、インク滴が第2のストローク位置2sのいずれかの位置、即ち第2の印刷行(上側)の最初の2つの印刷位置のいずれかで印刷されるべきか否かを決定する。第2のストローク位置2sで印刷予定のインク滴がない場合、制御はブロック108に進み、アキュムレータは1つだけ左側にシフトされ、最小有効ビットは0になる。対照的に、第2のストローク位置2sの1つの印刷位置で印刷予定のインク滴がある場合、制御はブロック110に進み、アキュムレータは左側にシフトされ、最小有効ビットは1になる。図7の2番目の行は、ブロック106から110を実行した後のアキュムレータの状態を表す。図示のように、2つの最小有効ビットには、第1のビット1s及び第2の2sの状態を表すビットが入っているが、残りのビットには0が入っている。
【0035】
次に、制御はブロック112に進み、第3のストローク位置3sのいずれかの位置、即ち下側の印刷行の第3又は第4のいずれかの印刷位置でインク滴を印刷されるべきか否かを決定する。第3のストローク位置3sで印刷されるべきインク滴がない場合、制御はブロック114に進み、アキュムレータは左側に1つだけシフトされ、最小有効ビットには0が入れられる。対照的に、第3のストローク位置3sの1つの印刷位置で印刷されるべきインク滴がある場合、制御はブロック116に進み、アキュムレータは左側にシフトされ、最小有効ビットには1が入れられる。図7の3番目の行は、ブロック112から116を実行した後のアキュムレータの状態を表す。
【0036】
次に、ブロック118から124において、制御装置60は、アキュムレータに格納されたデータウインドウに基づいて、第1のストローク位置1sの印刷インク滴に印加すべき荷電電圧を検索する。これに関して、制御装置60のメモリは、隣接する印刷位置の各対に対応して、第1の参照テーブル(すなわち下側)と第2の参照テーブル(すなわち上側の)を含む。従って、特定の実施例において、図8Aに概略示すように、全部で20の参照テーブルが存在する。各々の参照テーブルは、複数(図示の実施例では64)の電荷値を含み、これは印刷インク滴に印加されるべき電荷に相当する。これらの電荷値は、流れ内の印刷インク滴に先行する所定数(図示の実施例では3)の履歴インク滴及び流れ内の印刷インク滴に続く所定数(図示の実施では2)の将来インク滴の影響を補償するために実験的に求められる。特定のインク滴に印加されるべき電荷は、印刷インク滴が例えば下側の所定の第1のストローク位置の印刷位置で印刷されるか又は印刷されるべきインク滴がない場合、適切な第1の参照テーブルの1つから電荷値を検索するか、又は、印刷インク滴が例えば上側の第2の印刷位置で印刷されるべきものの場合、適切な第2の参照テーブルの1つから電荷値を検索するかのいずれかによって決定される。
【0037】
従って、ブロック118において、制御装置60は、インク滴が第1のストローク位置1sの第1の位置又は第2の位置で印刷されるべきか否かを決定する。インク滴が第1のストローク位置1sの第1の位置、即ち図4の下側の印刷行のインク滴位置1で印刷されるべきものの場合、制御はブロック120に進む。インク滴が第1のストローク位置1sのいずれの印刷位置でも印刷されるべきものでない場合、同様に制御はブロック120に進む。ブロック120において、レジスタDPTRが設定され、第1のストローク位置1sに関する下側の参照テーブルを指示する。次に、制御はブロック124に進み、制御装置60は、第1の参照テーブル(下側)から荷電トンネル10へ選択された電圧を送り、印刷インク滴Pを適切な電圧に荷電する。図8Bに示すように、データテーブルの格納位置は、左上位置の0から右下位置の63まで割り当てられている。従って、例えば、ステップ120でアキュムレータが00000110を読込むと、第1のストローク位置1sに関する第1の参照テーブル(下側)の位置番号6から81ボルトの電荷値が検索されることになる。対照的に、第1のストローク位置1sの上側位置でインク滴が印刷されるべき場合には、制御はブロック122からブロック124に進む。ブロック122において、制御は第1のストローク位置1sに関する第2の参照テーブル(上側)から電位を検索する。
【0038】
アキュムレータを更新してメモリから電荷値を検索するこの全体的なシーケンスは、第2のストローク位置2sから第8のストローク位置8sに対するインク滴を適切に荷電するために、ブロック126から222で繰り返される。ステップ222において第8のストローク位置8sに対するインク滴が荷電された後、制御はブロック224に進み、アキュムレータは、アキュムレータを左側にシフトして最小有効ビットにゼロを取り込むことによって、第9のストローク位置9sのインク滴を荷電する準備をする(即ち、本実施形態において、現在のストロークの第9及び第10のストローク位置のインク滴を荷電する前に、次のストロークに関する将来インク滴の情報は全く取得されない)。次に、制御はブロック226に進み、第9のストローク位置9sに関する電位テーブルから適切な電位が検索される。これに関して、図8Aは、第9のストローク位置に1つの印刷位置しか存在しない場合でも、第9のストローク位置9sに関する上側テーブル及び下側テーブルの両方を示す。図示のように、ソフトウエアの都合で2つのテーブルが組み込まれる。もしくは、第9のストローク位置等の単一の印刷位置のみを有するストローク位置は、単一の参照テーブルを使用して実現される。
【0039】
次に、制御はブロック228に進み、制御装置60は、ステップ226の参照テーブルから選択した電位を荷電トンネル10に送り、印刷インク滴を適切な電荷に荷電する。第10のストローク位置のインク滴を荷電するために、ステップ230から234で同じ処理が繰り返される。
【0040】
図1から図6のフローチャートに示すプログラムは、ストロークの最初の部分における先行ストロークからのインク滴の影響を考慮していない。同様に、ストロークの終わりにおいて、現在の印刷ストロークに続くことになるストロークにおけるインク滴の影響を考慮していない。図9は、部分的に変更されたフローチャートであり、先行ストロークからのインク滴の影響を考慮している。図9のフローチャートは、ステップ100−104の代わりにステップ100A−100Lを使用する以外は、図6A−6Eに示すフローチャートと同じである。ステップ100Aから100Iにおいて、アキュムレータには先行ストロークからの3つの履歴インク滴情報が取り込まれる。勿論、これらの履歴インク滴は先行ストローク位置8sから10sに対応する。ステップ100Jから100Lにおいて、アキュムレータには、現在のストロークの第1のストローク位置1sの印刷インク滴の位置が取り込まれる。残りのプログラムは、図6A−6Cに関連して前述したように実行される。
【0041】
図10は部分的に変更されたフローチャートであり、後続ストロークのインク滴の影響を考慮したものである。図10のフローチャートは、ステップ224から234の代わりにステップ224Cから242Cを使用する以外は、図6A−6Eに示すフローチャートと同じである。これに関して、ステップ224Cから238Cは、現在のストロークの第9のストローク位置及び第10のストローク位置のインク滴の印刷の前に、次のストロークからの将来インク滴情報を用いてアキュムレータを更新するために使用される。
【0042】
前述の実施例の方法論は、追加の印刷行まで拡張することが容易である。これに関して、図11は、3つの印刷行で構成されるストロークを示し、それぞれ9つの仮想位置を有し、任意の所定ストロークでは5つの位置を使用できる。これにより、図11で1sから15sまでの番号を付した15のストローク位置が可能になる。特定の用途において、ストローク位置1sと2sで印刷されるインク滴等の隣接するインク滴間の静電気相互作用を低減するために、ストロークに保護インク滴を与えるのが望ましい。これは、荷電されていないか又は捕集器より上にインク滴を偏向させるには不十分な比較的低い電圧に荷電され、全体的に保護インク滴からなる印刷インク滴「行」を与えることによって実現できる。例えば、図11において、保護インク滴を形成すために第3の印刷行を使用できる。図11の保護行は、印刷行と同様に隣接する仮想位置の対に分割される。しかしながら、このステップは保護行には必要ないが、ソフトウエアの都合で使用できることを理解されたい。図12に示すように、保護インク滴に関する荷電参照テーブルは、捕集器より上にインク滴を偏向させるには不十分な比較的低い電位で構成されている。
【0043】
本発明は好適な実施形態に関連して説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ、均等物に置き換え可能であることを理解されたい。更に、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に関する特定の状況又は材料に適合するように、多数の変形例が可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は請求範囲に包含される全ての実施形態を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】一般的な連続インクジェットプリンタの作動を示す。
【図2A】連続インクジェットプリンタによって使用される一般的な5×5フォントの文字を示す。
【図2B】公知の連続インクジェットプリンタによって使用される標準の7×9フォントの文字を示す。
【図3】垂直方向のストロークの各々が9つの仮想位置をもつが、1ストロークで5つ以下でしか印刷できない米国特許第6,109,739号の方法を使用して作成された5×9フォントの文字を示す。
【図4】本発明の特定の実施形態による、2本の印刷行を印刷する方法を示す。
【図5】本発明の特定の実施形態に使用できるデータウインドウを示す。
【図6A】本発明の特定の実施形態による、ストロークの印刷方法を示すフローチャートである。
【図6B】本発明の特定の実施形態による、ストロークの印刷方法を示すフローチャートである。
【図6C】本発明の特定の実施形態による、ストロークの印刷方法を示すフローチャートである。
【図6D】本発明の特定の実施形態による、ストロークの印刷方法を示すフローチャートである。
【図6E】本発明の特定の実施形態による、ストロークの印刷方法を示すフローチャートである。
【図7】図5及び図6A−6Eの特定の実施形態によりストロークが印刷される場合に、アキュムレータがどのように作動するかを示す。
【図8A】図5及び図6A−6Eの特定の実施形態により印刷されたインク滴に関する補償電荷値の格納方法を示す。
【図8B】更に、アキュムレータによって図8Aの参照テーブルにインデックスを付ける方法を示す。
【図9A】先行ストロークからのインク滴の影響を説明するフローチャートである。
【図9B】先行ストロークからのインク滴の影響を説明するフローチャートである。
【図10】後続ストロークからのインク滴の影響を説明するフローチャートである。
【図11】本発明の特定の実施形態による、3本の印刷行を印刷する方法を示し、一本の印刷行が捕集器に指向された保護インク滴から構成されている。
【図12】図11の特定の実施形態による、印刷インク滴に関する補償電荷値の格納方法を示すテーブルである。
Claims (20)
- インク滴の流れを被印刷物に向けて放出し、個々のインク滴を選択的に荷電し、前記荷電インク滴を電場に通過させて被印刷物上における前記荷電インク滴の位置を制御することによって、前記被印刷物上における前記荷電インク滴の位置を制御する形式の連続インクジェットプリンタを使用する印刷方法であって、
N>nとして、n個だけがアクティブな印刷位置として使用できるN個の仮想印刷位置を有する少なくとも1つの列を含むラスタパターンを発生する段階と、
前記N個の仮想印刷位置の少なくとも幾つかを、第1の印刷位置と第2の印刷位置とを有する隣接する印刷位置の対に分割する段階と、
一つのインク滴に印加されるべき電荷を、(1)流れ内における該インク滴の近傍の所定数のインク滴の各々の電荷、(2)前記インク滴が前記第1の印刷位置の1つで印刷されるべきものであるか否か、及び(3)前記インク滴が前記第2の印刷位置の1つで印刷されるべきものであるか否かの関数として決定する段階と、
前記インク滴を前記決定された電荷に荷電する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記近傍のインク滴が、前記インク滴の流れ内の前記印刷インク滴に先行する複数の履歴インク滴からなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記近傍のインク滴が、前記インク滴の流れ内の前記印刷インク滴に続く複数の将来インク滴からなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記近傍のインク滴が、前記インク滴の流れ内の前記印刷インク滴に先行する複数の履歴インク滴と、前記インク滴の流れ内の前記印刷インク滴に続く複数の将来インク滴とからなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 隣接する印刷位置の各々の対に対して、(1)流れ内における前記インク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、及び(2)流れ内における印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷の関数として、印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する複数の電荷値を含む電荷値の第1の参照テーブルを準備する段階と、
隣接する印刷位置の各々の対に対して、(1)流れ内における前記インク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、及び(2)流れ内における前記印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷の関数として、印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する複数の電荷値を含む電荷値の第2の参照テーブルを準備する段階と、
を更に含み、前記決定段階が、前記第1の印刷位置及び第2の印刷位置で前記インク滴が印刷されるべきものであるか否かを判断し、(1)前記印刷インク滴が前記第1の印刷位置で印刷されるべきものである場合は前記第1の参照テーブルから電荷値を検索し、(2)前記印刷インク滴が前記第2の印刷位置で印刷されるべきものである場合は前記第2の参照テーブルから電荷値を検索することを特徴とする請求項4に記載の方法。 - インク滴の流れを被印刷物に向けて放出し、個々のインク滴を選択的に荷電し、前記荷電インク滴を電場に通過させて被印刷物上における前記インク滴の位置を制御することによって、前記被印刷物上における前記荷電インク滴の位置を制御する形式の連続インクジェットプリンタを使用して単一ストロークで複数の印刷行を印刷するためのストローク・ベースの方法であって、
ストローク内の各々の印刷行は、N>nとして、n個だけが前記印刷行でアクティブな印刷位置として使用できるN個の仮想印刷位置を含み、
前記N個の仮想印刷位置の少なくとも幾つかを、第1の印刷位置と第2の印刷位置とを有する隣接する印刷位置の対に分割する段階と、
インク滴に印加されるべき電荷を、(1)流れ内における前記インク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、(2)流れ内における前記インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷、(3)前記インク滴が前記第1の印刷位置の1つで印刷されるべきものであるか否か、及び(4)前記インク滴が前記第2の印刷位置の1つで印刷されるべきものであるか否かの関数として決定する段階と、
前記インク滴を前記決定された電荷に荷電する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記決定段階及び前記荷電段階が、前記ストロークで印刷される各々のインク滴に対して繰り返されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記決定段階の履歴インク滴と将来インク滴とを組み合わせた数が、前記ストローク内の仮想位置の数よりも少ないことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の方法。
- 前記決定段階の履歴インク滴と将来インク滴とを組み合わせた数が、前記ストローク内の各々の印刷行の仮想位置の数よりも少ないことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の方法。
- 各々が所定数の履歴インク滴及び将来インク滴の電荷に基づいて印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する電荷値に関する、第1の参照テーブルを準備する段階と、
各々が所定数の履歴インク滴及び将来インク滴の電荷に基づいて印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する電荷値に関する、第2の参照テーブルを準備する段階と、
を更に含み、前記決定段階は、前記インク滴が前記第1の印刷位置の1つで印刷されるべきものの場合は前記第1の参照テーブルから、前記インク滴が前記第2の印刷位置の1つで印刷されるべきものの場合は前記第2の参照テーブルから、インク滴に関する電荷値を検索することを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の方法。 - 各々のストロークが、少なくとも2つの印刷行を含むことを特徴とする請求項6から10のいずれか1項に記載の方法。
- ストローク内の連続するインク滴が、前記ストローク内の交互印刷行に印刷されることを特徴とする請求項6から11のいずれか1項に記載の方法。
- 各々のストロークが、少なくとも3つの印刷行を含み、前記印刷行の1つが、前記被印刷物上に偏向されるほど十分に荷電されていない保護インク滴を含むことを特徴とする請求項6から12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の印刷位置及び前記第2の印刷位置が、それぞれ下側印刷位置及び上側印刷位置に対応することを特徴とする請求項6から13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記決定段階で考慮される前記履歴インク滴及び前記将来インク滴が、前記印刷インク滴と同じストロークから得られることを特徴とする請求項6から14のいずれか1項に記載の方法。
- インク滴に印加されるべき電荷値が、3つの履歴インク滴及び2つの将来インク滴の各々の電荷の関数として決定されることを特徴とする請求項6から15のいずれか1項に記載の方法。
- 単一ストロークで2つの印刷行を印刷するようになった前記プリンタが、第1の方向に移動する前記被印刷物に向けてインク滴を放出し、各々のインク滴を第2の方向に偏向させることを特徴とする請求項6から16のいずれか1項に記載の方法。
- 各々の前記隣接印刷位置の対の1つの印刷位置のみが、前記印刷位置の列のアクティブな印刷位置となることができることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- インク滴の流れを被印刷物に向けて放出し、個々のインク滴を選択的に荷電し、前記荷電インク滴を電場に通過させて被印刷物上の前記荷電インク滴の位置を制御することによって、前記被印刷物上の前記荷電インク滴の位置を制御する形式の連続インクジェットプリンタであって、
複数の仮想印刷位置を有する少なくとも1つの列を含み、前記仮想印刷位置の少なくとも一部が、第1の印刷位置及び第2の印刷位置を有する隣接する印刷位置の対に分割され、各対毎に1つの印刷位置のみが列内のアクティブな印刷位置となることができる、ラスタパターンを発生する手段と、
流れ内の前記インク滴に印加されるべき電荷を、(1)流れ内における前記インク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、(2)流れ内における前記インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷、(3)前記インク滴が前記第1の印刷位置の1つで印刷されるべきものであるか否か、及び(4)前記インク滴が前記第2の印刷位置の1つで印刷されるべきものであるか否かの関数として決定する手段と、
前記インク滴を前記決定された電荷に荷電する手段と、
を備えることを特徴とするプリンタ。 - インク滴の流れを被印刷物に向けて放出し、個々のインク滴を選択的に荷電し、前記荷電インク滴を電場に通過させて被印刷物上における電荷インク滴の位置を制御することによって、前記被印刷物における前記荷電インク滴の位置を制御する形式の連続インクジェットプリンタであって、
単一ストロークで複数の印刷行を印刷するように構成され、前記ストローク内の各々の印刷行がN個の仮想印刷位置を有し、前記N個の仮想印刷位置の少なくとも幾つかは、第1の印刷位置及び第2の印刷位置を有する隣接する位置の対に分割され、任意の所定の印刷位置の1つの印刷位置のみが任意の所定ストロークの間にアクティブな印刷位置になることができるようになっており、
複数の第1の参照テーブルを備え、前記第1の参照テーブルの各々は、前記隣接印刷位置の対の異なる1つに関連付けされ、前記第1の参照テーブルの各々は、(1)流れ内における前記インク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、及び(2)流れ内における前記印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷の関数として、前記第1の印刷位置で印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する複数の電荷値を有し、
複数の第2の参照テーブルを備え、前記第2の参照テーブルの各々は、前記隣接印刷位置の対の異なる1つに関連付けされ、前記第2の参照テーブルの各々は、(1)流れ内における前記インク滴に先行する所定数の履歴インク滴の各々の電荷、及び(2)流れ内における前記印刷インク滴に続く所定数の将来インク滴の各々の電荷の関数として、前記第2の印刷位置で印刷インク滴に印加されるべき電荷に対応する複数の電荷値を有し、
流れ内における前記インク滴に印加されるべき電荷を決定し、それに応答して制御信号を生成するようになった制御装置が設けられ、(1)前記印刷インク滴が前記第1の印刷位置の1つで印刷されるべきものである場合は前記第1の参照テーブルの1つから電荷値を検索し、(2)前記印刷インク滴が前記第2の印刷位置の1つで印刷されるべきものである場合は前記第2の参照テーブルの1つから電荷値を検索することによってインク滴に関する電荷を決定するようになっており、
前記制御装置から前記制御信号を受信し、それに応答して前記インク滴を前記決定された電荷に荷電するようになった荷電トンネルを備える、
ことを特徴とするプリンタ。
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