JP2019006122A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、静電式インクジェット印刷技術に関し、さらに具体的には、WO 93/11866号および関連する特許明細書に記載されるような種類のプリントヘッドおよびプリンタに関する。
この種の静電式プリンタは、加えられた電場を用いることによって、化学的に不活性な絶縁性キャリア流体に分散した帯電固体粒子を、まずは濃縮するように放出し、次いで、この固体粒子を放出する。加えられた電場によって電気泳動が起こるため、濃縮が起こり、帯電した粒子は、インク表面に出会うまで、電場中を基材に向かって移動する。加えられた電場が、表面張力に打ち勝つのに十分大きな電気泳動力を作り出すとき、放出が起こる。放出位置と基材との間の電位差を作り出すことによって、電場が作られる。このことは、放出位置で、および/または放出位置の周囲で電極に電圧を加えることによって達成される。従来のドロップオンデマンド(DOD)式プリンタと比べて、この種の印刷技術の特定の利点としては、従来のDODプリンタでは可能ではないグレースケールを用いて印刷することができる点が挙げられる。
放出が起こる位置は、プリントヘッドの幾何形状、電場を作り出す電極の位置および形状によって決定される。典型的には、プリントヘッドは、プリントヘッドの本体からの1つ以上の突出部からなり、これらの突出部(放出直立部としても知られる)は、その表面に電極を有する。電極に加えられたバイアスの極性は、帯電した粒子の極性と同じであり、その結果、電気泳動力の方向は、基材に向かう方向である。さらに、プリントヘッド構造の全体的な幾何形状および電極の位置は、突出部の先端周囲の高度に局在化した領域で濃縮、次いで放出が起こるように設計される。
信頼性高く操作するために、インクは、放出された粒子を再び補充するために、連続的に放出位置を通過して流れなければならない。この流れを可能にするために、インクは、低い粘度、典型的には、数センチポイズでなければならない。放出される材料は、粒子の濃縮のため、さらに粘性が高くなる。その結果、材料が衝突したときに大きく広がらないため、この技術を使用し、非吸収性基材の上に印刷することができる。
当該技術分野には、種々のプリントヘッドの設計、例えば、WO 93/11866号、WO 97/27058号、WO 97/27056号、WO 98/32609号、WO 01/30576号およびWO 03/101741に記載されており、すべて、WO 93/11866号に記載される、いわゆるTonejet(登録商標)法に関連している。
図1は、従来技術に記載されている種類の静電プリントヘッド1の先端領域の図であり、それぞれに先端部21を有するいくつかの放出直立部2を示す。それぞれの2つの放出直立部の間には、壁部3(チークとも呼ばれる)があり、それぞれの放出セル5の境界を規定している。それぞれのセルでは、インクが、2つの経路4に流れ、放出直立部2のそれぞれの側面の片方および使用時のインクメニスカスは、チーク上部と、放出直立部の上部との間に固定されている。この幾何形状で、z軸の正の方向は、基材からプリントヘッドに向かう方向であると定義され、x軸は、放出直立部の先端の線に沿った方向であり、y軸は、これらに垂直である。
図2は、同じプリントヘッド1の1個の放出セル5のx−z平面の模式図であり、直立部2の先端部の中央に沿って切断し、y軸に沿って見た図である。この図は、チーク3と、放出直立部2とを示し、これらが、放出位置6の位置、インク経路4、放出電極7の位置、インクメニスカス8の位置を規定する。実線の矢印9は、放出方向を示し、これも基材に向かう方向である。それぞれの直立部2およびその関連する電極およびインク経路は、放出チャンネルを効率的に形成する。典型的には、放出チャンネル間のピッチは、168μmである(これにより、印刷密度150dpiが得られる)。図2に示す例では、インクは、通常は、この紙面の中を読者から離れる方向に流れる。
図3は、x軸に沿って、放出直立部の側面図を示す、y−z平面での同じプリントヘッド1の模式図である。この図は、放出直立部2、直立部の電極7の位置および中間電極(10)として知られる要素を示す。中間電極10は、その内側表面に(時には、表面全体に)電極101を有する構造であり、使用時に、放出直立部2の放出電極7とは異なる電位にバイアスされている。中間電極10は、それぞれの放出直立部2が、個々に割り当て可能な放出直立部2に面する電極を有するようにパターン形成されていてもよく、または、中間電極10の表面全体が一定のバイアスで保持されるように均一に金属処理されてもよい。中間電極10は、外部の電場から放出チャンネルを選ぶことによって静電シールドとして作用し、放出位置6の電場を注意深く制御することができる。
実線の矢印11は、放出方向を示し、これもまた、基材の方向に向かう。図3では、インクは、通常は、左から右に流れる。
操作時に、接地状態(0V)で基材を保持するのが通常であり、中間電極10と基材との間に電極VIEを印加する。中間電極10と、放出直立部2およびチーク3の上にある電極7との間には、さらなる電位差VBが加えられ、その結果、これらの電極の電位は、VIE+VBである。VBの振幅は、放出位置6で、粒子を濃縮するが、粒子を放出しない電場が発生するように選択される。粒子の電気泳動力が、実際に、インクの表面張力と釣り合う電場の強さに対応する特定の閾電圧VSよりも高いVBのバイアスがかけられたとき、放出が自然に起こる。したがって、この場合には、常に、VBは、VSより小さくなるように選択される。VBが加えられると、インクメニスカスは、放出直立部2の多くを覆うように前に移動する。濃縮した粒子を放出するために、振幅がVPのさらなる電圧パルスが放出直立部2に加えられ、その結果、放出直立部2と中間電極10との電位差は、VB+VPである。電圧パルスが続く間、放出が続くだろう。これらのバイアスに典型的な値は、VIE=500ボルト、VB=1000VおよびVP=300ボルトである。
使用時に実際に加えられる電極は、印刷されるビットマップ化された画像の個々のピクセルのビット値から誘導されてもよい。従来のデザイングラフィックソフトウェア(例えば、Adobe Photoshop)を用い、ビットマップ化された画像が作られるか、または処理され、メモリに保存され、メモリから、多くの方法(パラレルポート、USBポート、目的ごとに作られたデータ移動用ハードウエア)によってプリントヘッドの駆動電気部にデータを出力することができ、プリントヘッドの放出電極に加えられる電圧パルスが作られる。
この種類の静電プリンタの利点の1つは、電圧パルスの持続時間または振幅のいずれかを調整することによって、グレースケール印刷を行うことができることである。個々のパルスの振幅がビットマップデータから誘導されるように、または、パルスの持続時間がビットマップデータから誘導されるように、またはこれら両方の技術の組み合わせを用いて、電圧パルスが作られてもよい。
多くの放出部を備えるプリントヘッドは、個々のプリントヘッドの間の空間から生じる印刷媒体中のギャップを防ぐために、x軸に沿って図1〜3に示す種類の多くのセル5を並べて製造することによって構築することができるが、y軸方向にプリントヘッドの位置を互い違いにすることによって、隣接するプリントヘッドの縁を「重ね合わせる」ことが必要な場合がある。制御コンピュータは、メモリに保存された画像データ(ビットマップ化されたピクセル値)を、電圧の波形(一般的には、デジタルの四角形のパルス)に変換し、これを個々にそれぞれの放出部に供給する。プリントヘッドを基材に対して制御された様式で動かすことによって、大きな面積の画像を、複数の「帯状部分」で、基材に印刷することができる。プリントヘッドよりも広い画像を構築するため、また、複数のパスによって、1個のプリントヘッドで基材全体を「スキャン」または割り送るために、1個以上のプリントヘッドの複数のパスを使用することも知られている。
しかし、重なり合ったプリントヘッドの使用から、または複数のパスで重なり合うことからステッチラインが生じることが多く、したがって、交互に配置する技術(隣接するプリントヘッドから、または同じプリントヘッドまたは異なるプリントヘッドの異なる経路から、交互の1個のピクセルまたはピクセル群を印刷する)を使用し、プリントヘッドの重なり合った末端から得られる印刷の帯状部分の縁の影響を分散させ、隠すことも知られている。一般的に、印刷した帯状部分の間の接続部で良好な印刷品質を得るために、ステッチングの戦略が必要であると認識されている。既知の技術は、2要素を交互に配置する戦略(すなわち、所与のピクセルを、あるプリントヘッドまたは他のプリントヘッドによって印刷する)の使用によるものである。例えば、x軸に沿った交互のピクセルを、隣接する重なり合うプリントヘッドから印刷する。または、1つのプリントヘッドから印刷される隣接ピクセルの数を徐々に減らしつつ、他のプリントヘッドから印刷される隣接ピクセルの数を増やしていくことによって、ある帯状部分から次の帯状部分までの段階的なブレンドを使用することができる。この後者の技術は、y軸方向での印刷をディザリングすることによって拡張することができる。別の既知の技術は、目に見えるステッチラインを乱すために、ノコギリ状の葉または正弦曲線状の「ステッチ」を使用することである。
これらの技術は、2個の重なり合うプリントヘッドのノズルの間で交互に印刷を行うことができる点ですべて異なる様式をあらわし、その成功は、2個のプリントヘッドの液滴の位置の正確さとレジストレーションに依存し、プリントヘッドのライン間で基材が揺れるといった因子に特に影響を受けやすい。このことは、ステッチの分散および意図的な移動によって緩和することができ、目に見えるラインが分断され、隣接して印刷された帯状部分の重なりあった部分の幅を超えるエラーが消失する。
本発明によれば、複数の重なり合うプリントヘッドまたは重なり合う位置に割り送りされる1つ以上のプリントヘッドを用いて印刷するための、1列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する方法であって、そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、放出チャンネルの列を有し、それぞれの放出チャンネルは、関連する放出電極を有し、この電極に対し、使用時に、印刷流体内に作られる粒状物の濃縮部を生じるのに十分な電圧が加えられ、重なり合うプリントヘッドの選択された放出チャンネルから印刷液滴として放出される多くの所定容積の1つに、所定容積の帯電した粒状物の濃縮部を生じるように、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定されるようなそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスが、選択された放出チャンネルの電極に加えられ、
それぞれの画像の列について、重なり合う放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されることを特徴とする方法が提供される。
それぞれの画像の列について、重なり合う放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されることを特徴とする方法が提供される。
この技術は、重なり合う領域の両方のプリントヘッドに起因するプリントヘッドの重なり合う領域にそれぞれの印刷されるピクセルを作成する代替的な戦略を当業者に与える。すなわち、あるプリントヘッドからの放出と、重なり合うプリントヘッドからの放出を合わせ、必要な大きさおよび/または密度のピクセルを与える。2つのプリントヘッドの相対的な寄与は、重なり合う領域に沿って、あるプリントヘッドからの寄与が徐々になくなっていき、他のプリントヘッドからの寄与が重なり合うように徐々に増えていくように変化する。これにより、ドット位置のエラーおよび基材の揺れに対する感度が低くなる。このようなエラーが、ドット間に白い空間を作り出す傾向が小さくなるからである。
このフェーディング技術は、放出電圧パルスのパルス長さ(または長さでなければ振幅)を小さくし、あるプリントヘッドが徐々に減っていくにつれて他のプリントヘッドが徐々に増えるように、重なり合う領域に印刷されるピクセルを与える液滴の容積を変えることを含み、2つのヘッドからの印刷物の合計が、重なり合い全体に必要な光学密度を均一に生成する。
この技術は、他のグレースケールのインクジェット技術に使用することはできず、その放出は、高いレベルで変動可能な液滴の大きさ制御を必要とするため、固定された一連の液滴の大きさに制限される。対照的に、上に述べたようなTonejet(登録商標)法は、パルスの長さ制御機構によって、放出容積を連続的に割り当て可能に換えることができるという特徴を有する。Tonejet(登録商標)法では、所与のピクセルレベルで、連続したトーンのパルス値を割り当て、望ましいドット径を作成することができる。このような補正は、液滴の溶液がチャンバーの大きさ、ノズルの大きさなどによって量子化される従来のドロップオンデマンド(DOD)式プリントヘッドでは不可能である。
プリントヘッドを1パスで印刷を行うか、互いに近くに配置された複数の(交互に配置された)プリントヘッドから必要なピクセルの印刷を行うかによらず、または、同じプリントヘッドまたは異なるプリントヘッドの複数のパスからピクセルを印刷する場合に、同様の課題が生じ、同じ解決策を使用することができる。プリントヘッドは、複数回割り送られてもよい。
必要な「徐々に変化」を与えるために、印刷物のそれぞれのプリントヘッドまたは帯状部分に、フェーディング関数を使用し、重なり合う領域にわたってフェーディングプロフィールを定義する。コンピュータによる計算を単純化するために、Tonejet(登録商標)型のプリントヘッドの液滴の容積を多くの所定の大きさに制限するのが通常である。本発明の方法では、異なる液滴の容積に、異なるフェーディング関数を与えるのが有利である。このことは、2つの液滴によって印刷されるピクセルの追加の印刷密度は、液滴の容積に対して非線形の関数に従うという事実から生じる。
本発明は、さらに、1列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する装置であって、この装置は、複数の重なり合うプリントヘッドまたは重なり合う位置に割り送りされる1つ以上のプリントヘッドを含み、そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、放出チャンネルの列を有し、それぞれの放出チャンネルは、関連する放出電極を有し、この電極に対し、使用時に、印刷流体内に作られる粒状物の濃縮部を生じるのに十分な電圧が加えられ、重なり合うプリントヘッドの選択された放出チャンネルから印刷液滴として放出される多くの所定容積の1つに、所定容積の帯電した粒状物の濃縮部を生じるように、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定されるようなそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスが、選択された放出チャンネルの電極に加えられ、
それぞれの画像の列について、重なり合う放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されることを特徴とする、装置を含む。
それぞれの画像の列について、重なり合う放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されることを特徴とする、装置を含む。
複数の重なり合うプリントヘッドは、使用時に、互いに対して所定の位置に固定されていてもよい。
複数の重なり合うプリントヘッドは、印刷基材上の第1パスで印刷する第1のプリントヘッドと、印刷基材上のその後のパスで印刷し、第1のプリントヘッドの位置と所定位置で重なり合う同じプリントヘッドまたは別のプリントヘッドを含んでいてもよい。第1のプリントヘッドは、プリントヘッドの放出チャンネル列の幅から望ましい重なり合いを引いた距離に等しい距離で、基材上のパス間に割り送られてもよい。
各プリントヘッドは、1つのモジュール内に相互に平行に配置された多数の同一のプリントヘッドの1つであり、隣接する放出チャンネル間の距離の割合でオフセットされていてもよく、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する。この複数のモジュールは、個々のモジュールの幅よりも大きな印刷幅を可能にするように、互いに重なりあっていてもよい。または、モジュールが、プリントヘッドの放出チャンネル列の幅から望ましい重なり合いを引いた距離に等しい距離で、基材上のパス間に割り送られてもよい。
1個のプリントヘッドの場合、プリントヘッドは、隣接する放出チャンネル間の距離の割合で割り送られてもよく、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する。
好ましくは、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値は、プリントヘッド(300)の重なり合う領域内で印刷されるピクセルの所定の容積の大きさに依存して、所定のフェーディング関数から決定されてもよい。
ピクセル値をそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスに変換し、印刷させる前に、ピクセルのビット値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されてもよい。
または、画像のピクセルのビット値は、プリントヘッドの駆動電気部に与えられてもよく、この値を電圧パルスに変換し、電圧パルス値が、プリントヘッドの放出電極に加えられる前に、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して決定されてもよい。
特定の方法では、以下の形態のフェーディング関数を使用し、印刷物AおよびBの2つのプリントヘッド/帯状部分の重なり合う領域にわたってフェーディングプロフィールを規定することができ、
(式)
式中、fAは、プリントヘッド/帯状部分Aのフェーディング関数であり、
fBは、fAの鏡像である、プリントヘッド/帯状部分Bのフェーディング関数であり、
fminは、最小の印刷可能なレベルを与える、フェーディング関数の最小値であり、
xは、重なり合う領域全体で正規化された位置であり、0≦x≦1であり、
αは、フェーディング関数の累乗である。
(式)
式中、fAは、プリントヘッド/帯状部分Aのフェーディング関数であり、
fBは、fAの鏡像である、プリントヘッド/帯状部分Bのフェーディング関数であり、
fminは、最小の印刷可能なレベルを与える、フェーディング関数の最小値であり、
xは、重なり合う領域全体で正規化された位置であり、0≦x≦1であり、
αは、フェーディング関数の累乗である。
カラープリンタでは、異なるフェーディング関数を有するそれぞれの色のプリントヘッドを与えてもよい。また、異なる色のプリントヘッドの間の重なり合う位置も、異なっていてもよい。
フェーディング関数は、重複する領域内の周囲で徐々に変化する中央点が効果的に「ディザリング」するように移動し、印刷帯状部分のステッチングが、観察可能なアーチファクトをさらに減らすように、さらに、ランダムに、または適切な波形関数にしたがって調節されてもよい。
フェーディング関数を、画像印刷を処理するときの多くの段階の1つに適用してもよい。例えば、
・制御するコンピュータのラスターイメージ処理ソフトウエアにおいて、ビットマップ画像のそれぞれの帯状部分の改変された態様を与え、次いで、通常の様式で、プリントヘッドの駆動電気部によって印刷パルスに変換してもよい。
・プリントヘッドの駆動電気部で、この場合には、重なり合う領域の放出部の位置に従って、入ってくるパルスデータに応答して改変されたパルスの振幅または持続時間を作成するようにプログラムされていてもよい。
・制御するコンピュータのラスターイメージ処理ソフトウエアにおいて、ビットマップ画像のそれぞれの帯状部分の改変された態様を与え、次いで、通常の様式で、プリントヘッドの駆動電気部によって印刷パルスに変換してもよい。
・プリントヘッドの駆動電気部で、この場合には、重なり合う領域の放出部の位置に従って、入ってくるパルスデータに応答して改変されたパルスの振幅または持続時間を作成するようにプログラムされていてもよい。
フェーディング関数を、ソフトウエアの数値演算の形態でピクセル値のデータに適用してもよく、または、制御するコンピュータのメモリに保存されたルックアップテーブルの形態で適用してもよく、このデータを、電子機器またはパルス発生電子機器に供給する。
本発明の方法および装置の例を、添付の図面を参照して以下に記載する。
図4〜11を参照して示す例は、図1〜3、12および13を参照して一般的に記載されるようなプリントヘッドおよび印刷プロセスを利用することができる。
図4は、4個のプリントヘッド300A〜Dを利用する印刷バーまたは印刷モジュール300を示し、それぞれ、1インチあたり150チャンネル(1センチメートルあたり60チャンネル)を与える空間配置で複数の印刷位置(放出チャンネルまたはチャンネル)301を有し(150dpiでの印刷)、使用時に、適切な印刷画像の帯状部分を与え、隣接するそれぞれの帯状部分の印刷をステッチングするために、印刷基材の移動方向(矢印302)に、多くの放出チャンネル301(この場合では、10)が、プリントヘッド対300A/300B、300B/300Cおよび300C/300Dの間で重なり合うような、それぞれのプリントヘッドとその隣接するプリントヘッドとの間の重なり合いを有する。
図5は、図4と同じ構成の4個のプリントヘッド300A〜Dと放出チャンネルの空間配置(150dpi)を利用するが、プリントヘッドが、意図した基材の移動方向に互いに実質的に互いにきちんと並んで配置されており、必要な高精細印刷、この場合には600dpiを実行するのに必要な距離だけ、印刷基材の移動方向を横切る方向に補正された(補正は約42μm)モジュール300を有するプリンタのさらなる例を示す。この場合には、印刷された画像の隣接ピクセルは、必要な印刷密度を達成するために、隣接するプリントヘッドから印刷され、互いにきちんと並んでいるが、望ましい印刷帯状部分を与えるように補正された位置に配置される複数のモジュール300は、図4の例と同様の様式で、望ましい全体的な印刷幅を生成し、したがって、印刷の帯状部分を一緒にステッチングするために、それぞれのモジュールのそれぞれのプリントヘッドの同様の重なり合いを有する。複数のモジュール300は、一緒になって、基材に対して1パス当たり600psiで印刷するのに十分な幅をプリンタに与える。
変形例(図示せず)において、図5のようなたった1個のモジュールは、印刷物の必要な全体的な幅を生成するために、必要な数の帯状部分の印刷を与えるように、印刷物の移動方向を横切る方向に基材を複数パスにおいて割り送られる。この場合に、隣接する割り送られた位置の重なり合いは、ある帯状部分と別の帯状部分とのステッチングを可能にするために、図5のモジュール間の重なり合いと同様に与えられる。
図6は、150dpiの空間配置を有するプリントヘッドから600psiの印刷を与えるように配置されたモジュール300−1、300−2、300−3、300−4を有するさらなる実施例を示す。この場合、それぞれのモジュールは、図4のモジュールと実質的に同じであるが、それぞれ、連続したモジュールは、約42μmの印刷基材の移動方向に位置を変えられるか、または横方向に補正される。この場合、図4のようなそれぞれのモジュールで、隣接するプリントヘッド300A、300Bなどの間で、または基材の移動方向302に互いに実質的に整列する一連のそれぞれの4個の交互に配置されたプリントヘッドによって印刷される帯状部分の印刷物の間でステッチングを行ってもよい。
プリントヘッドのさらなる例(図示せず)は、パス間にプリントヘッド幅の実質的に4分の1に割り送られる1個のプリントヘッドを利用し、(a)150dpiのプリントヘッドから600psiの印刷を与え(示し)、(b)プリントヘッドの幅よりもかなり大きな全体的な印刷幅(割り送り移動の数、従って、望ましい全体的な印刷幅によって決定されるパス数)を与えてもよい。この場合、それぞれのパスから、150dpiの印刷の帯状部分が交互に配置され、600dpiの印刷物を生成する。150dpi帯状部分の間の重なり合いは、1番目、5番目、9番目などのパス/割り送りで起こり、帯状部分のステッチングは、対応して、1番目、5番目、9番目などのパス/割り送りの(1個の)プリントヘッドの反対側の間で起こる。同様に、150dpiの帯状部分の重なり合いおよびステッチングは、2番目、6番目、10番目などのパス、3番目、7番目、11番目などのパス、4番目、8番目、12番目などのパスの間に起こる。
それぞれの例で、基材位置の同期シグナル(例えば、シャフトエンコーダ216(図7を参照)または基材位置サーボコントローラに由来する)を使用し、印刷基材の移動方向に沿ったプリントヘッドの修正に依存して、適切な時間で液滴が確実に印刷される。このようなプロセスは、当該技術分野で十分に理解され、本発明の一部を形成しない。シャフトエンコーダの使用は、これがなければプリントヘッドに対する基材の相対的な速度変化から生じる潜在的な問題と、複数のオフセットプリントヘッドを有するプリンタ、または1個のプリントヘッドまたはプリントヘッドモジュール(それ自体が複数のプリントヘッドを有する)の複数のパスを有するプリンタの印刷基材の移動方向へのプリントヘッドの修正から生じる潜在的な問題を克服する。
本発明の方法の例を記載する前に、Tonejet(登録商標)法を使用して印刷された(または放出された)液滴の容積を制御するために一般的に使用可能な2つの方法を記載することが有用であろう。
図12は、プリントヘッドのそれぞれの放出部(直立部2および先端21)のための放出電圧パルスVEの振幅を制御するために使用可能であり、それによって、印刷されるビットマップピクセルの値Pn(8ビット数、すなわち、0〜255の値を有する)を、デジタルアナログ変換回路31によって低振幅の電圧に変換する回路30のブロック図を示し、その出力は、固定された持続時間のパルスVGによってゲート制御され、プリントヘッドの放出部に加えられる高電圧パルスVPの持続時間を規定する。次いで、低電圧パルスは、高電圧線形増幅器32によって増幅され、ピクセルのビット値に依存して高電圧パルスVP(典型的には、振幅100〜400V)を得て、これは、バイアス電圧VBおよびVIEと重ね合わされ、放出パルスVE=VIE+VB+VPを与える。
図13は、プリントヘッドのそれぞれの放出部のための放出電圧パルスVEの持続時間を制御するために使用可能であり、それによって、カウンタの出力を高に設定するピクセルの印刷開始時に「印刷同期」シグナルPSの推移によって、印刷されるビットマップピクセルの値Pnをカウンタ41にロードし、カウンタへのクロック入力の(時間Tの)連続サイクルによって、カウンタがゼロに達するまでカウンタを減らし、カウンタ出力を低に再設定する代替回路40のブロック図を示す。従って、カウンタの出力は、論理レベルのパルスVPTであり、その持続時間は、ピクセル値(ピクセル値Pnとクロック期間Tの積)に比例し、次いで、このパルスが、高電圧スイッチング回路42によって増幅され、低いときの電圧(VIE+VB)から高いときの電圧(VIE+VB+VP)にスイッチングするため、持続時間が制御された放出パルスVE=VIE+VB+VPを生成する。
印刷されるビットマップピクセルのPn値は、0%から100%の(放出パルスの)デューティサイクルに対応する。典型的には、600psiの解像度で印刷され、印刷基材とプリントヘッドとの相対的な移動が1ms−1の速度であるとき、この値は、42μmのパルス繰り返し期間を有する0μmから42μmのパルス長に等しい。
これらの代替的な技術の中で、実際には、パルスの持続時間を調整する方が簡単であるが、いずれかの技術が所与の環境で適切であってもよく、両方を一緒に使用してもよい。
操作中に、本発明の一実施例では、図4、7および8に示されるように、例えば、多くのよく知られている画像作成ソフトウエアパッケージ(例えば、Adobe Illustrator)のいずれかを使用することによって作られるカラー画像200を、コンピュータ202のメモリ21にアップロードする。次いで、画像処理ソフトウエア203を用い、この初期画像200をコンピュータ202内でラスタデータに変換し(図7および8を参照)、次いで、対応するカラービットマップ画像204を作成し、メモリ205に保存する。次いで、カラープロフィール206をビットマップ画像に適用し、印刷プロセスのトナー応答を達成するためのキャリブレーションを実行し、次いで、ピクセルのそれぞれの色要素を、異なる「レベル」数(n)の1つでフィルタリングするように、それぞれのピクセルを「スクリーニング」またはフィルタリングし(207)、データ(この場合には、CMYK nレベルの画像208をあらわす)をRAM209に保存し、個々の原色要素を、それぞれのデータセット212c、212m、212yおよび212kに分離する(210)。
構築するのに必要な既知の数の印刷片または印刷帯状部分が与えられると、それぞれの原色のためのグレースケールデータは、データセット、この場合には、重なり合った印刷帯状部分の一対のための2つのデータセット302A、302B、または、個々のプリントヘッド幅のそれぞれの段のためのピクセル値をあらわすプリントヘッド300A/300B(1個のプリントヘッドによって与えられる印刷基材全体のピクセル数)に分けられる(213)。これらのデータセットは、最終的な画像を印刷するために用いられる個々のプリントヘッド300A、300Bの放出チャンネル301に対応するビットマップを与える。
図9は、隣接するプリントヘッド300Aおよび300Bによって作られる1つのカラー分解の印刷帯状部分の「ステッチング」プロセスを示し、具体的には、ピクセル値に対し、適切なそれぞれのフェーディング関数の適用を示す。望ましいフェーディング関数が、メモリ215内に保持される対応するルックアップテーブル214に保存される。それぞれの色のピクセル値のそれぞれのレベルは、通常は、ルックアップテーブル214に保持される別個のフェーディング関数を有する。次いで、個々のフェーディング関数を、それぞれのプリントヘッドパルスデータセット304A、304Bを作成するためのパルス長さ値(またはパルス振幅値または両方)を作成するための色およびレベルに従って、個々の300A、300Bについて、ビットマップデータセット内の各ピクセルに対し、303A/303Bに適用する。
次いで、工程305A/305Bにおいて、(シャフトエンコーダ216によって決定されるように)印刷基材およびプリントヘッドの相対的な位置に従って、パルスデータ304A、304Bを駆動カード(パルス発生電子機器)306A、306Bに移し、このデータを利用し、所望な場合、個々のプリントヘッド放出チャンネル301に適用される駆動パルスの長さを決定し、所定の持続時間および/または振幅の電圧パルスを、それぞれのピクセルのパルスデータに従って作成する。このデータを、基材位置、隣接する重なり合うプリントヘッド300Bの放出チャンネルの補正からの1個のプリントヘッド300Aの放出チャンネル301の補正に対し、時間に依存して移動する。
フェーディング関数を作成し、適用するプロセスを、基材の幅にわたって広がる2個の重なり合うヘッドを用いて円筒形基材を印刷するために、重なり合った1インチのプリントヘッドあたり2個の150チャンネルの4パスを使用し、600dpiで完全な被覆を達成するために基材を4回回転させる例に記載する。記載するフェーディング技術は、基材の上に1つ以上のパスを生じさせる複数または1個のプリントヘッドの重なり合った部分に直接適用することができる。
記載する具体例では、10個のプリントヘッドチャンネル(40ピクセル)の重なり合いを使用する。しかし、重なり合う領域の幅は、接続部の可視性に影響を与え、一般的に、重なり合いが大きいほど、エラーを消すことができ、接合部が目に見えなくなる。このことと、印刷幅を最大にするために最も小さい重なり合いにするという要望とのバランスを取らなければならない。
必要なフェーディング関数を作成するために、1個のプリントヘッドを用いて一連の試験画像を調製し、最も有効であることを実験的に決定するために、フェーディング関数を選択して印刷した。使用した画像は、全範囲の印刷レベルを含むベンチマーク試験の画像であった。標準的な4レベルの誤差拡散法を用いてこの画像をスクリーニングし、ドットサイズを、必要な最大の印刷光学最適密度を与える最大ドットサイズの0%、50%、75%および100%にした。初期の関数パラメータを概算し、次いで、印刷品質が許容範囲に見えるまで、2回繰り返した。次いで、パラメータを以下のように計算した。
情報のために、パラメータの最後の繰り返しに対応するパルス長の曲線を図10にプロットして示す。
上述のように、この実施例では、それぞれの液滴の容積の大きさレベルについて、以下の形態のフェーディング関数を使用し、印刷物AおよびBの2つのプリントヘッド/帯状部分300Aの重なり合い領域にわたって、フェーディングプロフィールを規定し、
(式)
式中、fAは、プリントヘッド/帯状部分Aのフェーディング関数であり、
fBは、fAの鏡像である、プリントヘッド/帯状部分Bのフェーディング関数であり、
fminは、最小の印刷可能なレベルを与える、フェーディング関数の最小値であり、
xは、重なり合う領域全体で正規化された位置であり、0≦x≦1であり、
αは、フェーディング関数の累乗である。
(式)
式中、fAは、プリントヘッド/帯状部分Aのフェーディング関数であり、
fBは、fAの鏡像である、プリントヘッド/帯状部分Bのフェーディング関数であり、
fminは、最小の印刷可能なレベルを与える、フェーディング関数の最小値であり、
xは、重なり合う領域全体で正規化された位置であり、0≦x≦1であり、
αは、フェーディング関数の累乗である。
フェーディング関数の例を図11にプロットして示す。この関数は、α=1では線形の変化を生成し、α<1では凸型の曲線を生成し、α>1では凹型の曲線を生成する。図11は、α=1、0.5および2の場合のフェーディング関数を示す。ここで、fminを0.2に設定する。
フェーディング関数を、画像ピクセル値と掛け算することによって、画像データに適用する。これをスクリーニングした後、すなわち、ピクセル値をその他の方法で計算した後、画像データに適用し、制御するコンピュータまたはプリントヘッドの駆動電気部でのラスターイメージ処理に適用してもよい。フェーディング関数が、グレーレベル/液滴の容積の大きさに依存するため、所与のピクセルに適用する機能を、ピクセルのスクリーニングされた値に従って選択する。例えば、50%レベルのピクセルには、50%のレベルに対するフェーディング関数を掛け算する、など。従って、スクリーニングされた画像にゼロではない液滴の大きさが存在するため、多くの曲線として含まれるフェーディング関数群が存在する(例えば、3〜4レベルの画像;8レベルの画像の場合、7)。
レベルPLの画像ピクセルに、そのレベルでのフェーディング関数を掛け算することによって得られるピクセル値は、以下のものから誘導される。
画像全体の位置xでのレベルLのピクセルは、そのレベルPLを、そのレベルでのフェーディング関数と掛け算することによって徐々に変化する。
(式)
PminLは、最小の望ましいピクセル値であり、ピクセルの元々の値PLが何であれ、ほぼ同じである。
(式)
PminLは、最小の望ましいピクセル値であり、ピクセルの元々の値PLが何であれ、ほぼ同じである。
Claims (20)
- 複数の重なり合うプリントヘッド、重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドを用いて、1列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する方法であって、
そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、
放出チャンネルの列を有し、
それぞれの放出チャンネルは、印刷流体内に粒状物の濃縮部を生じさせるのに十分な電圧が使用時に印加される、関連する放出電極を有し、
複数の重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドのいずれかにおける選択された放出チャンネルから、
いくつかの所定容積のうちの1つの容積分である帯電した粒状物の濃縮部を、印刷液滴として放出させるために、
それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定されるそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスが、当該選択された放出チャンネルの電極に対して印加され、
それぞれの画像の列について、
重なり合う領域において選択された放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、複数の重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドのいずれかに加えられる電圧パルスの値が、
前記重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して、それぞれのピクセルのための放出体積を可変的に調整可能となるように、可変的に調整され、
各ピクセルの前記所定の容積の大きさは、それに依存する所定のフェーディング関数に対応しており、
それぞれの重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドは、前記重なり合う領域の各パスにおいて、前記重なり合う領域におけるそれぞれの非ブランクピクセルへの寄与を、前記重なり合う領域に印刷されるそれぞれの非ブランクピクセルのそれぞれの所定の容積の大きさにとって適切な所定のフェーディング関数に基づき、且つ、前記重なり合う領域内のそれぞれの非ブランクピクセルの位置に基づいて、1回の放出で印刷する、
方法。 - 使用時に互いに対して所定の位置に固定されている複数の重なり合うプリントヘッドが用いられる、
請求項1に記載の方法。 - 1または複数のプリントヘッドは、印刷基材に対して第1パスで印刷する第1のプリントヘッドと、印刷基材に対してその後のパスで印刷し、第1のプリントヘッドの位置と所定位置で重なり合う同じプリントヘッドまたは別のプリントヘッドを含む、
請求項1に記載の方法。 - 第1のプリントヘッドは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項3に記載の方法。 - 各プリントヘッドは、1つのモジュール内に相互に平行に配置された多数の同一のプリントヘッドの1つであり、隣接する放出チャンネル間の距離の割合でオフセットされており、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、請求項1に記載の方法。
- 個々のモジュールの幅よりも大きな印刷幅を可能にする、互いに重なり合った複数の前記モジュールを含む、
請求項5に記載の方法。 - モジュールは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項5に記載の方法。 - 1または複数のプリントヘッドは、隣接する放出チャンネル間の距離の割合で割り送られ、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、
請求項3に記載の方法。 - ピクセル値をそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスに変換し、印刷させる前に、ピクセルのビット値が、1または複数のプリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存して、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整される、
請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 - 画像のピクセルのビット値が、プリントヘッドの駆動電気部に与えられ、この値を電圧パルスに変換し、電圧パルス値が、1または複数のプリントヘッドの放出電極に加えられる前に、1または複数のプリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存して、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して決定される、
請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 - それぞれの所定のフェーディング関数は、非線形のフェーディング関数である、
請求項1〜10のいずれかに記載の方法。 - 1列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する装置であって、この装置は、複数の重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドを含み、そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、放出チャンネルの列を有し、それぞれの放出チャンネルは、印刷流体内に粒状物の濃縮部を生じさせるのに十分な電圧が使用時に印加される、関連する放出電極を有するものであり、
複数の重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドのいずれかにおける選択された放出チャンネルから、いくつかの所定容積のうちの1つの容積分である帯電した粒状物の濃縮部を、印刷液滴として放出させるために、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定されるそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスが、当該選択された放出チャンネルの電極に対して印加され、
それぞれの画像の列について、
重なり合う領域において選択された放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、複数の重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドのいずれかに加えられる電圧パルスの値が、
前記重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して、それぞれのピクセルのための放出体積を可変的に調整可能となるように、可変的に調整され、
各ピクセルの前記所定の容積の大きさは、それに依存する所定のフェーディング関数に対応しており、
それぞれの重なり合うプリントヘッド、複数の重なり合う位置に割り送りされる1つのプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる複数のプリントヘッドは、前記重なり合う領域の各パスにおいて、前記重なり合う領域におけるそれぞれの非ブランクピクセルへの寄与を、前記重なり合う領域に印刷されるそれぞれの非ブランクピクセルのそれぞれの所定の容積の大きさにとって適切な所定のフェーディング関数に基づき、且つ、前記重なり合う領域内のそれぞれの非ブランクピクセルの位置に基づいて、1回の放出で印刷する、
装置。 - 使用時に互いに対して所定の位置に固定されている複数の重なり合うプリントヘッドを有する、
請求項12に記載の装置。 - 印刷基材に対して第1パスで印刷するように配列された第1のプリントヘッドと、印刷基材に対してその後のパスで印刷し、第1のプリントヘッドの位置と所定位置で重なり合う同じプリントヘッドまたは別のプリントヘッドを含む、
請求項12に記載の装置。 - 第1のプリントヘッドは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項14に記載の装置。 - 各プリントヘッドは、1つのモジュール内に相互に平行に配置された多数の同一のプリントヘッドの1つであり、隣接する放出チャンネル間の距離の割合でオフセットされており、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、
請求項12に記載の装置。 - 個々のモジュールの幅よりも大きな印刷幅を可能にする、互いに重なり合った複数の前記モジュールを含む、
請求項16に記載の装置。 - モジュールは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項16に記載の装置。 - 1または複数のプリントヘッドが、隣接する放出チャンネル間の距離の割合で割り送られるように配置され、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、
請求項14に記載の装置。 - 請求項1〜11のいずれかに記載の方法を行うための装置。
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