JP2021523841A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

Abstract

被印刷物上にピクセル形式で画像を印刷するための印刷システムであって、プリントヘッドが被印刷物を横断するように配置され、被印刷物上の画像の各ピクセルを印刷するための一連の印刷作動要求を受信するように構成され、一連の印刷作動要求に対して許容可能な速度を有し、最小作動周期よりも短い作動周期が提示されると、提示される印刷作動要求の速度が、印刷不良を最小限にするために、作動イベントを変換すること及び／又はストライプデータを破棄することによって調節されるように構成される印刷システム

Description

本発明はインクジェット印刷に関するものであり、特に、印刷されるピクセル間（ピクセルピッチ）の所望の間隔を維持するのに必要な作動周期が、受信される作動要求のタイミングによって指示されるとき、プリントヘッドまたは印刷システムの最小作動周期よりも短くなることをプリントヘッドと被印刷物の相対的速度が意味する印刷機の動作において最高の印刷品質を維持することに関するものである。

最新のインクジェットプリントヘッドは、通常、個別に切り替えられるノズルの配列で構成され、それぞれのノズルは、作動するとノズルからインクを排出するように配置されたアクチュエータを備えている。これらのアクチュエータは、ノズルからインクを噴射するように構成される電圧波形または共通の駆動信号（作動イベント）を提供する電子駆動回路によって駆動される。多くの用途において、電子駆動回路が共通の駆動信号を多くのノズルに供給し、別個または統合されたコントローラは、個々のノズルのどれが作動イベントの特定のインスタンスに対してインクを噴射するかを決定するプリントヘッドの切り換えデータを提供する。共有の作動イベントに関連付けられるノズルのグループのためのデータはストライプデータと呼ばれている。簡単にするために、１つの作動イベントが１ピクセルのストライプデータを使用して１ピクセルの印刷イメージを生成するように、１つのノズルのプリントヘッドの制御を検討する。しかしながら、同じプロセスは、当然のことながら、１回の作動イベントによって駆動される数百または数千のノズルのプリントヘッドを一般化し、また実際に多くのそのようなプリントヘッドを一般化する。その結果、駆動信号とスイッチング入力の調整されたシーケンスを配置することにより、プリントヘッドと被印刷物が互いに対して移動するときに、プリントヘッドはピクセルという形で被印刷物上に画像を並べて生成する。これは、シングルパス印刷、スキャン印刷、目標位置への部品の配置に適用でき、これらに限定されず、また、レーザーまたはツールを使用して表面をマーキングする場合、被印刷物は平坦、湾曲、またはその他の幾何学的形状であってもよく、流体を含む任意の材料で形成されうる。これは、グラフィックス、テキスト、機能材料、コーティングまたは前処理、エッチングまたは耐性化学物質、接着剤、および生物学的材料を含んでもよいが、これらに限定されない。

インクジェットノズルを作動させるにはある程度の時間がかかり、これは通常、駆動信号の設計に依存することが理解されよう。ほとんどのプリントヘッドは、電子駆動回路が超えてはならない最小作動周期を有する。電子駆動回路もまた、それ自体の最小作動周期を有していてもよい。また、被印刷物位置と電子駆動回路がエンコーダを介して、または直接または間接的に被印刷物位置を監視している同様のデバイスを介して同期されることは普遍であることも理解されよう。この同期の目的は、被印刷物速度の変動に関係なく、作動プロセスと被印刷物の動きを同期させて、望ましい相対ピクセル間隔（ピクセルピッチ）を実現することである。被印刷物速度が、所望のピクセルピッチを達成するのに必要な作動周期が最小作動周期よりも短い場合、所望のピクセルピッチと、プリントヘッドおよび電子駆動回路の動作で可能なピッチとの間に矛盾が生じる。

理想的には、印刷システムが、必要なピクセルピッチを維持するための最小作動周期未満の周期を要求する作動要求（オーバードライブ）を受け取るときに、インクジェットプリントヘッドの最小作動周期または電子駆動回路の最小駆動作動周期の制限によらずに、画質を改善することが可能であるべきである。このようなオーバードライブは通常、印刷速度制御のばらつきまたは不正確さのために、プリントヘッドと被印刷物の相対速度が速すぎることが原因であるが、操作者の高過ぎる動作速度の指定、センサーのジッターによる振動、エンコーダ処理のアーティファクトなどの操作エラーもまた原因となりえ、これは印刷システムの駆動速度が速すぎることを意味する。

本発明の目的は、そのような状況が発生する場合に印刷品質の損失を最小限にするシステムおよび方法を提供することである。

したがって、本発明の第一の独立した特徴は、作動イベント間に最小作動周期を必要とする一連の作動イベントにより駆動されるプリントノズルの配列を有する作動要求を受信する印刷システムであって、前記配列は作動要求をキューに入れる手段とキューが既定の破棄閾値より長くなったときにキューから作動要求を破棄していくつかのストライプデータを破棄するように配列が構成されるようにキューを監視する手段とを含む、印刷システムを提供する。

次いで、本発明の第二の独立した特徴は、作動イベント間に最小作動周期を必要とする一連の作動イベントによって駆動されるプリントノズルの配列を有する作動要求およびストライプデータを受信する印刷システムの操作方法であって、前記配列は作動要求をキューに入れる手段とキューが既定の破棄閾値より長くなったときにキューから作動要求を破棄していくつかのストライプデータを破棄するように配列が構成されるようにキューを監視する手段とを含む、操作方法を提供する。

本発明の従属態様の他の例示的な特徴は、請求項１の従属請求項および請求項１６の従属請求項に概説されている。

最小動作周期未満で印刷システムを駆動しようとする状況を管理する一つの解決策は、作動要求および関連するストライプデータを破棄することであることは理解されよう。このような廃棄は、特に印刷された画像の本体（図４）において画像密度の大幅な低下をもたらす。

作動要求が破棄される場合、ある時点でストライプデータも破棄される必要があることに注意すべきであり、さもなければ、印刷プロセスの最後に、ストライプデータが印刷されずに残り、ピクセルとして印刷されるストライプデータが間違った物理的な位置にある可能性がある。同様に、ストライプデータが破棄される場合、作動要求も破棄する必要があり、さもなければ、処理するためのストライプデータを伴わない要求が最終的に生じる。このような平衡処理は埋め合わせとして説明される。

本発明の特徴によって、最小作動分離がピクセルの配列を維持し、全体的な画像の引き伸ばしを回避するものと認定されるまで、作動要求はキューに入れられる。作動要求キューが破棄閾値を越えると、一つの作動要求と、その関連するストライプデータは破棄される。そのような状況で、相対的なプリントヘッドと被印刷物の速さが最小作動周期を再び下回ると、印刷は正しい位置合わせに戻る。これにより、密度と位置合わせの両方において最小作動周期が達成できなかった領域における視覚的な影響を最小限に抑える。

一部の印刷システムでは、破棄閾値に達しないのだが、オフセットを長時間または長距離にわたって持続させるよりも、公称整列に戻す方が有利である場合もある。したがって、本発明の他の実施態様により、作動要求キュー（そして印刷されたオフセット）が構成される長期タイムアウト破棄閾値よりも長い周期に対して、構成される長期キュー深度破棄閾値よりも長い時間だけ要求を先延ばししている場合、その後一つの作動要求とそれに関連するストライプデータは破棄される。このような状況において、このことは被印刷物の速度が最小作動周期を下回らなくても、印刷は正しい位置合わせに戻ることを意味する。同様に、構成される「長期キュー深度破棄閾値」は、要求周期を参照して置き換えてもよく、あるいは、移動距離に関連して、「長期タイムアウト破棄閾値」は、代わりに、印刷方向に沿った距離に関して「長期距離破棄閾値」として構成してもよい。

破棄閾値は時間または距離の単位で提供されてもよいが、深度および時間の複数のセットを設定できるようにすることが可能であることは理解されるであろう。距離と時間の積も可能であり、例えば、０．５ピクセルを１秒間が０．２５ピクセルを２秒間に相当する。

本発明の態様は、添付の図面を参照して、単なる例示として、ここでさらに説明される。

図１は、オーバードライブされていないときの印刷システムへの作動要求の結果として生じる典型的な一連のピクセル位置の概略図を提供する。 図２は、オーバードライブを試みたときに、印刷システムへの作動要求の結果として生じる一連のシフトされたピクセル位置の概略図を提供する。 図３は、本発明の態様に従って配列される誇張された一連のシフトされたピクセル位置の図を提供する。 図４は、すぐに処理できない、印刷品質を低下させる（すなわち、本発明で使用しない）作動要求および関連するストライプデータの破棄の概略図を提供する。 図５は、ピクセルピッチ、距離、または周期の所定の割合だけ遅延された場合に、作動要求とストライプデータが破棄される本発明の変形構成の概略図を提供する。 図６は、ストライプデータがそれ自体の関連付けられる作動要求とは分離して破棄される本発明の別の変形構成の概略図を提供する。 図７は、ストライプデータが関連付けられる作動要求とは分離して破棄される本発明のさらに別の変形構成の概略図を提供する。

図１は、最小作動周期を超えて分離された印刷システムの作動要求の結果として生じる典型的な一連のピクセルの概略図である。そのような状況において、各作動イベントは、紙、カード、ボード、またはファブリックなどの被印刷物上で、規則的かつ等間隔の順序で、プリントヘッドの駆動ノズルからインクなどの流体の堆積物としてピクセルを生成する時間がある。これらの条件での印刷システムは、その望ましい制限内でうまく機能しているため、上記のような状況によるピクセル位置のずれはない。見て分かる通り、ピクセル「ａ」から「ｎ」はすべて一貫しており、等間隔であるため、高品質の画像が得られる。

図２は、ピクセル「ａ」から「ｎ」はすべて徐々に変位させられる印刷システムへの一連の作動要求の概略図である。作動要求が最小作動周期よりも直近に受信されると、後続の作動要求がキューに入れられるため、作動イベントが遅延し、その結果、ピクセル配列がプリントヘッドと被印刷物間の相対移動方向にシフトする。作動イベントは、（たとえば、インクタイプ、プリントヘッドの設計や種類などにより、プリントヘッドシステムごとに最小作動周期が異なる場合、）プリントヘッドごとに異なる量だけ遅延する可能性があるため、異なる領域、または印刷出力の色の間で一致しない場合もある。画像の本文において、たとえば、図１と図２の「ｄ」以降のピクセルの位置が大幅にずれていることが分かる。このような不整合は、印刷された画像の品質を低下させ、引き伸ばされたように見え、濃度および色誤差が減少するなどの画像アーティファクトをもたらすことが理解されよう。

図３は、本発明の態様におけるピクセルの概略図である。誇張された形で見られるように、最初は通常のサイクル数よりもはるかに短いサイクルで、プリントヘッドをオーバードライブしようとすると、前述のようにピクセルが変位する。しかし、本発明の態様によれば、作動要求周期が設定された制限係数または量だけ最小作動周期よりも短い場合、関連するストライプデータとともに印刷作動要求が破棄または無視される。図では、この割合は、識別または調整が容易であるため、１つの全最小作動周期である。しかしながら、設定量または係数（破棄閾値）は、ピクセルピッチの１／２または１／４などピクセルピッチの一部またはピクセルピッチの倍数、または図５に描かれているように最小作動周期の一部や倍数であってもよい。図３に見られるように、図２と同様に、ピクセル「ａ」から「ｇ」は徐々に斜めになるため、図１の所望される通常のピクセルと比較して、ピクセル「ｇ」において１ピクセルピッチ以上のずれがある。そのような状況で、ストライプデータ「ｈ」とその作動要求が破棄されるため、次の作動イベントである「ｉ」を伝達する。ピクセルの作動要求は、印刷システムがオーバードライブされるように試行されている間、キューに保持され、破棄または無視されるのは、ピクセル「ｈ」および「ｍ」の作動要求である。

一つの例として、作動要求をキューに入れる手段とキューを監視する手段は制御器または制御ユニットにより提供される。

図６は、ストライプデータのプリバッファリングおよびこのプリバッファリングされるストライプデータを処理する能力を備える本発明の態様を説明する。本発明は、遅延が大きすぎる場合、単一の作動要求に関連するストライプデータを破棄するが、この作動要求をキューに維持する。この場合、ストライプデータ「ｄ」が破棄されるが、印刷システムがそのキューに入れられた作動要求を処理できるときに、独自の作動要求よりも前に、ストライプデータ「ｅ」が（「ｃ」を完了するとすぐに）転送され、印刷される。キューに既に作動要求があるときに、作動要求が受信されると、その作動要求は破棄されるが、保管されているストライプデータは変更されない。この場合、元々の「ｇ」の作動要求をまだ待っている間に、「ｈ」を印刷する作動要求が届くが、「ｈ」の作動要求は破棄される。ストライプデータ「ｇ」の実行が完了すると、キューに入れられた作動要求はなくなり、「ｈ」が印刷される。これで、「ｈ」の印刷中に、作動要求「ｉ」が到達するまで、キューに入れられたイベントはなくなる。

図７は、図６に記載されているように本発明の変形例を示しているが、ストライプデータ「ｄ」の破棄に続いて、ストライプデータ「ｅ」が作動要求「ｄ」によって作動され、その後の作動要求「ｅ」が破棄される。

印刷システムのオーバードライブによる試行は一時的であってもよい。印刷システムが通常操作に戻り始めると、図２に例示されるように、印刷システムはキューに入れられた要求を作動することで、「追いつく」ように試行してもよい。これにより画像密度が高い領域がもたらされる。

本発明のさらなる態様はまた、印刷システムをオーバードライブしなければならない事情を解消できるだけの時間的な猶予をもたらす。試行された印刷システムのオーバードライブが停止し、オーバードライブの制限を超えていない場合、作動要求およびストライプデータを破棄する必要がなくてもよい。オーバードライブを試行する事情が一時的なものである場合、制限係数が破棄閾値を超えることはなく、そのため、印刷された画像は、わずかな歪みしかない状態で位置合わせに戻る場合がある。作動要求を破棄する手順の動作を定義するための制限として使用される破棄閾値は、印刷の歪みおよび密度の低下を最小限に抑えるために必要なレベルによって決定されることが理解されよう。正確なピクセル配列が重要な印刷では、破棄閾値が低くなる一方で、カバレッジ、密度、または各ピクセルの情報がより重要な印刷では、破棄閾値が高くなる。

廃棄閾値の設定量は、時間または距離の単位で提供されてもよい。上述した図５の例では、これはピクセルピッチの１／２または１／４といったピクセルピッチの一部であってもよく、ピクセルピッチの倍数であってもよく、もしくは最小作動周期の一部または倍数であってもよい。

別の例として、既定の閾値は印刷方向における距離である。さらなる例として、既定の閾値は印刷品質フィードバックを提供する視覚検査装置によって決定づけられる。

従属的な側面として、既定の破棄閾値は一定時間を超えるものでなければならない。換言すると、所定の破棄閾値は所定の時間的間隔よりも大きくなるように設定される。他の従属的な側面として、既定の破棄閾値は印刷方向において一定の距離を超えるものでなければならない。換言すると、既定の破棄閾値は印刷方向における所定の距離よりも大きいものである。

本発明は、以下のようにオーバードライブするよう要求される印刷システムに多くの利点がある。
Ａ）エッジのドリフトまたはほつれの制限
Ｂ）画像密度保持の改善
Ｃ）最終的な画像サイズが意図した画像サイズ近くに保持
Ｄ）異なるプリントヘッド間の位置合わせの不一致を最小限に抑制
Ｅ）（単一方向または双方向におけるスキャンプリンターのオーバードライブ試行する際のパス間におけるズレの最小化
Ｆ）印刷機は、上述したように一時的なオーバードライブの試行が影響を小さくするため、これらの部品を損傷し、印刷品質を低下させるおそれなく、プリントヘッドと電子機器の理論上最高速度近くでの駆動
Ｇ）オーバードライブ試行を中止し、電子機器がキューに入れられた作動要求に「追いつく」際に、高密度領域が生じるのを防止、そして
Ｈ）ストライプデータを破棄することなく一時的に要求されるオーバードライブの状況からの回復の改善

上述したようにプリントヘッドのオーバードライブの状態は、画像が印刷される印刷基盤が意図したよりも速く駆動されることや、拡張領域を超えて被印刷物を差動駆動することが原因で被印刷物が伸長されることを含む、さまざま状況から生じうる。典型的には、エンコーダを使用して印刷媒体駆動装置の位置を追跡できる。装置がその速度を適切に調整しないおそれがある数多くの方法がある。本発明の態様は、何らかの原因でこれらの試行されるオーバードライブの状況に対処することを目的とする。

本発明は、上記の通り、好ましい実施態様に関して説明されているが、これらの実施態様が単なる例示であることは理解されよう。当業者であれば、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれると考えられる開示を考慮して修正および代替を行うことができるであろう。本明細書で開示または図示される各特徴は、単独で、またはここで開示または図示される任意の他の特徴との任意の適切な組み合わせで、本発明に組み込まれてもよい。例えば、疑いを避けるため、本発明の文脈における画像は、平坦、湾曲、または他の幾何学的形状であってもよく、流体を含む任意の材料から形成されてもよい被印刷物であって、印刷システムによって生成される被印刷物上のトナー、インク、ワニスまたは他の物質のターゲット配列を説明する。これには、グラフィックス、テキスト、機能材料、コーティングまたは前処理、エッチングまたは耐性化学物質、接着剤、および生物学的材料が含まれますが、これらに限定されない。

本例の説明は、等間隔のピクセル（または他の位置に関連するイベント）を想定しているが、ピッチが変化する場合にもこの方法が適用可能であることは理解されるであろう。

Claims (32)

1. 作動イベント間に最小作動周期を必要とする一連の作動イベントにより駆動されるプリントノズルの配列を有する作動要求を受信する印刷システムであって、前記配列は作動要求をキューに入れる手段とキューが既定の破棄閾値より長くなったときにキューから作動要求を破棄していくつかのストライプデータを破棄するように配列が構成されるようにキューを監視する手段とを含む、印刷システム。
2. 作動要求が作動要求と関連するストライプデータの組み合わせである、請求項１に記載の印刷システム。
3. 作動要求が関連するストライプデータとは別個のものである、請求項１に記載の印刷システム。
4. 破棄されるストライプデータが、その意図した作動要求に関連するストライプデータである、請求項１〜３のいずれかに記載の印刷システム。
5. 作動要求に関連するストライプデータを破棄することが前記作動要求を破棄することにならず、むしろ将来の作動要求に関連するストライプデータを繰り上げる、請求項１〜３のいずれかに記載の印刷システム。
6. 前の作動要求に関連していたストライプデータの破棄を補償するために、将来の作動要求が破棄される、請求項１〜５のいずれかに記載の印刷システム。
7. 既定の破棄閾値が１ピクセルピッチに等しい、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
8. 既定の破棄閾値が１ピクセルピッチよりも小さい、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
9. 既定の破棄閾値が１ピクセルピッチよりも大きい、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
10. 既定の破棄閾値が１つの最小作動周期に等しい、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
11. 既定の破棄閾値が１つの最小作動周期よりも小さい、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
12. 既定の破棄閾値が１つの最小作動周期よりも大きい、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
13. 既定の破棄閾値が印刷方向における距離である、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
14. 既定の破棄閾値が印刷品質フィードバックを提供する視覚検査装置によって割り出される、請求項１〜６のいずれかに記載の印刷システム。
15. 既定の破棄閾値に達しない場合、作動要求とストライプデータが破棄されない、請求項１〜１４のいずれかに記載の印刷システム。
16. 作動イベント間に最小作動周期を必要とする一連の作動イベントによって駆動されるプリントノズルの配列を有する作動要求およびストライプデータを受信する印刷システムの操作方法であって、前記配列は作動要求をキューに入れる手段とキューが既定の破棄閾値より長くなったときにキューから作動要求を破棄していくつかのストライプデータを破棄するように配列が構成されるようにキューを監視する手段とを含む、操作方法。
17. 作動要求が作動要求と関連するストライプデータの組み合わせである、請求項１６に記載の印刷システムの操作方法。
18. 作動要求が関連するストライプデータとは別個のものである、請求項１６に記載の印刷システムの操作方法。
19. 破棄されるストライプデータが、その意図した作動要求に関連するストライプデータである、請求項１６〜１８のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
20. 作動要求に関連するストライプデータを破棄することが前記作動要求を破棄することにならず、むしろ将来の作動要求に関連するストライプデータを繰り上げる、請求項１６〜１８のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
21. 前の作動要求に関連していたストライプデータの破棄を補償するために、将来の作動要求が破棄される、請求項２０に記載の印刷システムの操作方法。
22. 既定の破棄閾値が１ピクセルピッチに等しい、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
23. 既定の破棄閾値が１ピクセルピッチよりも小さい、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
24. 既定の破棄閾値が１ピクセルピッチよりも大きい、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
25. 既定の破棄閾値が１つの最小作動周期に等しい、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
26. 既定の破棄閾値が１つの最小作動周期よりも小さい、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
27. 既定の破棄閾値が１つの最小作動周期よりも大きい、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
28. 既定の破棄閾値が印刷方向における距離である、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
29. 既定の破棄閾値が印刷品質フィードバックを提供する視覚検査装置によって割り出される、請求項１６〜２１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
30. 既定の長周期のキュー深度廃棄閾値が長周期のタイムアウト廃棄閾値よりも長い時間超過する、請求項１６〜２９のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
31. 既定の長周期のキュー深度廃棄閾値が長周期の距離廃棄閾値よりも長い距離超過する、請求項１６〜２９のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
32. 既定の破棄閾値に達しない場合、作動要求とストライプデータが破棄されない、請求項１６〜３１のいずれかに記載の印刷システムの操作方法。
    
    
    

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