JP2018158572A - インクジェット予備噴射波形の制御 - Google Patents

Abstract

【課題】予備噴射トリガシーケンスをより単純に変更する。【解決手段】方法は、ジェットのアレイを有するノズルプレートを含むジェットスタックを有する印刷システム用のプロセッサにおいてネイティブ画像データを受信することと、順序付けられた画像データを生成するためにジェットのアレイ内の各ジェットについての画素によってネイティブ画像データをフォーマットすることと、各ジェットに必要とされる任意の予備噴射シーケンスのタイミング及び周波数を決定するために順序付けられた画像データを走査することと、変更された画像データを生成するために、予備噴射シーケンスを必要とするジェットについての順序付けられた画像データの一部を予備噴射パルスの数及びパターンが続く所定のトリガシーケンスによって置き換えることと、変更された画像データを送信することとを含む。【選択図】図３

Description

本開示は、インクジェットの予備噴射に関し、より具体的には、予備噴射波形におけるデータ帯域幅の管理に関する。

水性インク用のインクジェット印刷ヘッドは、個々のジェットオリフィス内のインク乾燥によって引き起こされる問題を緩和するために複数の戦略を使用する。インクジェット印刷ヘッドは、典型的には、ジェットスタックと称されるプレートのスタックに依拠しており、その最終プレートは、ジェットとも称されるノズルのアレイを有する。ジェットスタック又はノズル内でインクが乾燥すると、結果として生じる印刷物にアーチファクトが生じる。噴射波形を受信して基材上にインクを噴射させるジェットは、ノズル内に乾燥インクがある場合には印刷することができない。

予備噴射又は非噴射と称される１つの一般的な技術は、インク滴の吐出を回避するために十分に低いエネルギの波形によってジェットを活性化する。これらの低エネルギ波形は、ノズル内部の乾燥高粘度インクをジェットスタック内の出口チャンバのバルク低粘度インクと混合するのに役立つ。予備噴射波形は、典型的には、ジェットが噴射されていないか又はインクを吐出していない場合、若干の時間だけジェットを駆動するが、近い将来に噴射する。

いくつかの既存のシステムは、各画素位置について各ジェットに２ビットのデータを送信する。１ビットは、波形がジェットに対して駆動されるべきか否かを示す。他のビットは、全エネルギ、液滴吐出波形、又は低エネルギ予備噴射波形のいずれかを選択する。この方法は良好に動作するが、予備噴射機能を有しないシステムに比べてプロセッサから印刷ヘッドまでのデータ帯域幅を２倍にする。そのような高帯域幅を必要としない技術は、これらの印刷システムの動作を改善する。

１つの実施形態は、ジェットのアレイを有するノズルプレートを含むジェットスタックを有する印刷システム用のプロセッサにおいてネイティブ画像データを受信することと、順序付けられた画像データを生成するためにジェットのアレイ内の各ジェットについての画素によってネイティブ画像データをフォーマットすることと、各ジェットに必要とされる任意の予備噴射シーケンスのタイミング及び周波数を決定するために順序付けられた画像データを走査することと、変更された画像データを生成するために、予備噴射シーケンスを必要とするジェットについての順序付けられた画像データの一部を予備噴射パルスの数及びパターンが続く所定のトリガシーケンスによって置き換えることと、変更された画像データを送信することとを含む方法から構成される。

図１は、インクジェット印刷システムにおける単一ジェットの実施形態を示している。 図２は、ジェットのアレイを有するジェットスタックの実施形態を示している。 図３は、画像データにおいて予備噴射シーケンスを提供するためのプロセスのフローチャートを示している。

図１は、ジェットのアレイを有する印刷システム１０において使用される単一ジェットの例を示している。システムは、印刷システムのプロセッサ１４において受信した画像データ１２を含む。プロセッサは、ここに示される実施形態を実施するために、入力画像データを走査して必要に応じてそれを変更する機能を有する。画像データ１２は、処理の前後に格納されるメモリに存在してもよく、又は画像データは、それが処理された後に他の場所に格納されてもよい。この議論は、最初に受信した画像データを「ネイティブ」画像データと称し、本実施形態から得られるデータを「変更された」画像データと称する。プロセッサ１４は、ネイティブ画像データを「順序付けられた」画像データに変換する初期の従来の動作を実行し、画像画素は、各ジェットに割り当てられたグループ、典型的には画像列に分離される。この順序付けられた画像データは、本実施形態毎にさらに処理され、印刷ヘッドコントローラ１６に送信される変更された画像データを形成する。

コントローラは、電極１８に信号を印加し、アクチュエータ２０、この実施形態においては電極１８と電極２２との間に挟持された圧電素子を発生させる。信号が電極に印加されると、膜２４が上方又は下方に移動する。運動方向は、電極に印加される信号に依存する。インク２８は、膜が上方に移動してインクを圧力チャンバ内に引き込むときに入口３６を通って圧力チャンバ２６に入る。膜２４が下方に偏向すると、圧力チャンバ２６内のインクは、ノズル、又はジェット３０に向かって下方に移動し、印刷基材３４上にインク３２の液滴としてのジェットを存在させる。

圧力チャンバ２６及び図示されていない他のインクマニホルド及びルーティングチャネル、並びにジェット３０が一部であるジェットのアレイは、プレートのスタックによって形成される。このプレートのスタックは、典型的には、ジェットスタックと称される。図２は、図１に示されるものなどのジェットのアレイ４４を有するノズルプレート４２を含む、ジェットスタック４０を形成するプレートのセットを示している。ジェットのアレイ４４は、通常、ノズルプレート上のジェットスタックによって用紙片などの印刷基材において下方を向く。

各ジェットの電極に対する信号の印加は、ジェットが噴射するか否かを決定する。プロセッサ１４は、順序付けられた画像データを生成するために個々のジェットによって印刷されるべき画素へとネイティブ画像データを編成し、予備噴射情報を含むように画像データを変更し、その後、この変更された画像データをコントローラ１６に対して送信する。コントローラ１６は、この変更された画像データから電極信号を導出する。モノクロ画像において、画像データが黒色の絵素（画素）を有する場合、プロセッサは、ジェット用の信号を１に符号化する。空間が空白（白色）のままである場合、プロセッサは、議論の最も簡単な形態でジェット用の信号を０に符号化する。最終画像の画素は、その画素に対応する最終画像の空間内のいくつかのジェットからの液滴から構成されてもよいことに留意する必要がある。画素はまた、単一ジェットからの複数の液滴、又は単一ジェットからの様々なサイズの液滴から構成されてもよい。

プロセッサは、ページ毎、又はページの一部毎に画像データを生成する。画像データが大きな空白を有する場合、それらの空間にインクを供給するジェットは噴射されない。上述したように、これは、圧力チャンバとノズルとの間のチャネル内のインク、及び／又は乾燥したノズル自体内のインクをもたらすことがある。これは、そうするための時間がきたときに、インクを堆積するためにジェットの故障をもたらすことがある、又は意図されるよりも小さいサイズの且つ低速度のインク滴の吐出をもたらすことがある。いずれの場合にも、印刷された画像には望ましくないアーチファクトが現れる。

インクの乾燥を緩和する１つの方法は、ある所定期間不活性のままであったそれらのジェットについての非噴射波形を生成する。非噴射波形はまた、「予備噴射」波形とも称される。ジェットがすぐに噴射させるデータを受信せず、画像データをみることによって決定可能である場合、ジェットは、予備噴射波形を受信する必要はない。予備噴射波形は、典型的には、膜を摂動させ、ジェットがインクを吐出させることなく圧力チャンバ及びノズル内のインクを移動させる。これらの種類の波形のいくつかの例は、同一出願人による米国特許第８，４０３，４４０号においてみることができる。予備噴射波形の実際の内容及びその適用は、ここでの議論の範囲を超えている。

１つの可能なアプローチは、ヘッド全体、全てのジェットにわたってまとめて予備噴射波形を実装する。これは、データ帯域幅をほとんど使用しないが、画像間の空間に予備噴射を制限する。上述したように、予備噴射波形は、ジェットが実際の画像液滴を提出する直前に実施された場合に最も有用である。ジェットは、しばらくの間噴射されていない場合、例えば１０００画素以上の白色など、インク滴が吐出されない場合にのみ予備噴射を必要とする。したがって、データは、任意のジェットについて予備噴射を挿入するのに十分な空白を有する。空白は、ヘッド全体にわたって並んでいないことがあり、ヘッド全体にわたる予備噴射の有用性を制限する。

本実施形態において、プロセッサから印刷ヘッドコントローラへの帯域幅を追加せずに予備噴射波形を選択するジェット・バイ・ジェット方法が提示される。上述したように、プロセッサは、ジェットが噴射すべきときに１を、噴射すべきでないときに０を符号化する。予備噴射トリガのために、システムは、通常の画像データにおいて発生する可能性が低いトリガパターンを選択する。１つの実施形態において、トリガシーケンスは、３２ビット長である。１つの実施形態において、ここでは予備噴射波形ビットに先行するシーケンスとして定義されるトリガシーケンスは、００００ ００００ ００００ ００１１ １０１０ １１００ ０１１１ １１１１の形態をとる。これは、シーケンスの単なる一例であり、ユーザは、所望の任意の方法でそれらのシーケンスを定義することができる。これは、いくつかの点で画像データの性質に依存することがある。特定の種類の画像データにおいてシーケンスが頻繁に発生する場合、ユーザは、異なるシーケンスを望むことがある。上記実施形態において、トリガシーケンスは、便宜上にすぎないが、１４個の先頭の０ビットを有する。１つの実施形態において、１３個の連続する０データビットのシーケンスは、ジェットを通常の噴射動作に戻す。１３個の連続する０ビットは、予備噴射終了シーケンスの例である。各ジェットについて、トリガシーケンスと終了シーケンスとの間の１ビットは、通常の噴射波形ではなく、ジェット上の予備噴射波形を発生させる。これらの１ビットは、予備噴射波形の数及びタイミングを制御する。この例において、任意の２つの予備噴射波形間の最大空間又は間隙は、予備噴射モードを終了するのを回避するために１２画素、１２個の０ビットである。１つの実施形態において、予備噴射トリガシーケンスの終了と予備噴射データの開始との間には１２個の連続する０ビットのシーケンスが存在する。

印刷ヘッドコントローラ１６は、トリガシーケンス自体を空白にする時間内に予備噴射トリガシーケンスを認識する能力を有するべきである。シーケンスを空白にすることは、予備噴射トリガシーケンス内の１ビットがインク滴を吐出してはならないことを意味する。それらはまた、予備噴射波形を形成しない。上記例において、印刷ヘッドコントローラは、先頭の０ビット、１８ビットを超える予備噴射トリガシーケンスビットの数について十分なレイテンシを有しなければならない。例えば、１８ビットの場合、データパイプラインは、１８個のヘッド噴射データビット深さでなければならない。そのように、コントローラは、トリガシーケンスの１ビットをジェットするのを回避するための時間内に予備噴射トリガシーケンスを認識することができる。

図３は、画像データに予備噴射トリガシーケンスを含める方法の実施形態を示している。５０において、プロセッサは、ここではネイティブ画像データと称される元の画像データを受信する。５２において、プロセッサは、印刷ヘッドの各ジェットに割り当てられた画素に画像データをフォーマット又は編成し、順序付けられた画像データを生成する。５４において、プロセッサは、予備噴射トリガシーケンスの任意の発生の場合に順序付けられた画像データを走査する。そのようなシーケンスがみつかった場合、プロセッサは、そのような各シーケンスを、類似のシーケンス、典型的には５６において１ビットだけ早く又は後に移動した１ビットを有するシーケンスによって置き換える。これは、１画素だけ液滴を移動させる。上記トリガシーケンスの例は、高及び低空間周波数成分の双方を含むことから、典型的にはディザリングされた又はハーフトーン化された画像データには存在しない。さらに、時折個々の液滴を１画素位置だけ移動させることは、視覚的に検出することができないため、品質を損なうことはない。

５８において、プロセッサは、画像データを走査して予備噴射シーケンスの必要性を判定する。上述したように、これは、噴射していない長い間隔を有するジェットを特定した後に近い将来に噴射することを含むことができる。全ての場所の予備噴射が必要とされ、プロセッサは、６０において予備噴射シーケンスを挿入する。各予備噴射シーケンスは、予備噴射トリガシーケンス、その後に続く所望の予備噴射波形パターン、その後に続く予備噴射終了シーケンスから構成される。上述したように、１つの実施形態において、終了シーケンスは、１３個の連続する０ビットである。そして、コントローラは、６２において変更された画像データをジェットに送信する。

画像処理における便宜のために、プロセッサが順序付けられた画像データ内の任意の既存の予備噴射トリガシーケンスをみつけるのを容易にするために、コントローラは、各３２ビット画像データワードの開始時にそのシーケンスマッチングを再開するオプションを含むことができる。フラグビットは、プロセッサから印刷ヘッドコントローラへと新たなデータワードの開始を示す各３２番目のヘッド噴射データパケットとともに送信される。印刷ヘッドコントローラは、このフラグ付きビット位置で開始する場合に予備噴射トリガシーケンスを認識するのみである。このように、プロセッサは、単純な３２ビットワードの等しい比較によって画像データを走査して、予備噴射トリガシーケンスを認識することができる。これは、計算時間を削減する。そして、プロセッサは、６２において変更された画像データを印刷ヘッドに送信する。

これはまた、予備噴射トリガシーケンスをより単純に変更することもできる。プロセッサがアプリケーションの画像データが予備噴射トリガシーケンスである３２ビットワードを有することを発見した場合、代替の類似の３２ビットワードによってそのワードを単に置き換える。３２ビットワード比較及び置き換えを行うための計算時間を削減は、プロセッサリソースを節約する。このように、プロセッサから印刷ヘッドまでの帯域幅を増加させることなく、ジェット・バイ・ジェットベースで予備噴射波形が適用可能である。

上記開示された及び他の特徴及び機能の変形例、又はそれらの代替例は、多くの他の異なるシステム又はアプリケーションに組み合わされてもよいことが理解される。様々な現在予期しない又は予測しない代替例、変更例、変形例、又は改良例が当業者によってその後に行われてもよく、以下の特許請求の範囲によって包含されるようにも意図される。

Claims (8)

1. ジェットのアレイを有するノズルプレートを含むジェットスタックを有する印刷システム用のプロセッサにおいてネイティブ画像データを受信することと、
   順序付けられた画像データを生成するために前記ジェットのアレイ内の各ジェットについての画素によって前記ネイティブ画像データをフォーマットすることと、
   各ジェットに必要とされる任意の予備噴射シーケンスのタイミング及び周波数を決定するために前記順序付けられた画像データを走査することと、
   変更された画像データを生成するために、予備噴射シーケンスを必要とするジェットについての前記順序付けられた画像データの一部を予備噴射パルスの数及びパターンが続く所定のトリガシーケンスによって置き換えることと、
   前記変更された画像データを送信することと
   を備える方法。
2. 前記所定のトリガシーケンスの任意のインスタンスを決定するために前記ネイティブ画像データを走査することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記置き換えの前に前記所定のトリガシーケンスのインスタンスを変更することをさらに備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記置き換えの前に前記所定のトリガシーケンスのインスタンスを変更することが、
   前記シーケンスにおける１ビットを１位置だけ移動させることを備える、請求項３に記載の方法。
5. 前記画像データの一部を置き換えることが、３２ビットデータワード境界において開始する前記画像データの一部を置き換えることを備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記所定のトリガシーケンスが、００００ ００００ ００００ ００１１ １０１０ １１００ ０１１１ １１１１を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記画像データの一部を置き換えることが、前記所定のトリガシーケンスにおける任意の１ビットに応答して前記ジェットを噴射することを回避するために、前記所定のトリガシーケンスを空白にすることを備える、請求項１に記載の方法。
8. 前記所定のトリガシーケンス及び前記予備噴射パルスを受信する任意のジェットを通常動作に戻すために一連の１３０ビットを含めることをさらに備える、請求項１に記載の方法。
   
   

Images