JP2022529620A - 液滴堆積装置のための方法、装置、および制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
(a)第一のラインピクセルのための第一のデータブロックおよび第二のラインピクセルのための第二のデータブロックを受信する工程と、
(b)メニスカス表面の高調波/副高調波励振を引き起こし、メニスカスの不安定性をもたらす、禁止されたピクセル期間のデータセットを受信する工程と、
(c)禁止されたピクセル期間のデータセットに基づいて、第一のジッタ遅延値を決定する工程と、
(d)第一のデータブロックに基づいて第一の印刷データを生成する工程であって、
第一の印刷データは、第一のジッタ遅延値によって決定される第一の保持期間、および一つまたは複数の駆動パルスを定義するデータを含む、第一の印刷データを生成する工程と、
(e)第二のデータブロックに基づいて第二の印刷データを生成する工程であって、
第二の印刷データは、一つまたは複数の駆動パルスを定義するデータを含み、第一および第二の印刷データによって定義される一つまたは複数の駆動パルスのうちの各第一の駆動パルス間の時間は、第一のピクセル期間を決定する、第二の印刷データを生成する工程と、を含み、
第一および第二の印刷データは、第一および第二の印刷データに従って、液滴堆積装置の少なくとも一つの作動素子を制御するための第一および第二の作動素子信号を生成するためのものであり、
その結果、各駆動パルスは、作動素子に、液滴堆積装置のそれぞれのノズルから少なくとも一つの液滴を吐出させ、および、
第一のジッタ遅延値は、ノズルメニスカスの不安定性の発生を低減するために、第一のピクセル期間を調整して、禁止されたピクセル期間のデータセットから外れるようにする。
最初に図4に目を向けるとブロック図が示されており、本発明の実施形態による液滴堆積装置1を概略的に例示している。液滴堆積装置1は、図1のアクチュエータ100内に備えられるような、少なくとも一つの作動素子110を備えるプリントヘッド70を備える。液滴堆積装置1は、コントローラー20および媒体エンコーダー30をさらに備える。コントローラー20は、処理回路220、印刷データ生成回路240、および媒体エンコーダー回路310を備える。
一般的に、液滴堆積装置1のノズルメニスカス不安定性を低減するための現在の好ましい方法は、データブロック2において、第一のラインピクセルのための第一のデータブロックおよび第二のラインピクセルのための第二のデータブロックを受信する工程と、メニスカス表面の高調波/副高調波励振を引き起こし、メニスカスの不安定性をもたらす禁止されたピクセル期間のデータセット3を受信する工程と、ジッタ発生回路210によって、禁止されたピクセル期間のデータセット3に基づいて第一のジッタ遅延値を決定する工程と、印刷データ生成回路240によって、第一のデータブロックに基づいて第一の印刷データ241を生成する工程と、を含む。第一の印刷データ241は、第一のジッタ遅延値Jによって決定される第一の保持期間243、および一つまたは複数の駆動パルス242を定義するデータを含む。
いかなる特定の理論に拘束されるものではないが、本発明者らは、おそらく交互に反対に液滴が外れて吐出することは、メニスカス共鳴モードの高調波および副高調波によって引き起こされると考える。図2Bは、液滴堆積装置が高調波モードの最も単純なものに対応する周波数の「禁止された」範囲内で動作している間、ノズル189a内のメニスカス表面190の三次元表現を示している。図2Bに見られるように、等高線によって表されるメニスカス表面190は、図1Bの通常の動作について示されるような中央のピーク(または駆動パルスの進行に応じて、トラフ)を、もはや持たない。代わりに、ピーク190bおよびトラフ190aが共存する。これは、軸外れの液滴の吐出につながると予想され、おそらく、ピーク190bがトラフになり、トラフ190aがピークになるようにプロファイルが振動するので、図2Bと交互に反対の液滴の外れにつながる可能性がある。特定のパルス周波数では、音圧波がノズルに期間的に到達すると、予測不可能で制御不可能な表面プロファイル、つまり「ノズルメニスカスの不安定性」を発生させ、これにより制御不能な液滴の配置を発生させる可能性があると推定される。メニスカスにおけるこのような挙動は、ノズル形状の共振帯域の範囲内にある異なるピクセルライン信号の連続する駆動パルスによって生成されるメニスカスの共振によって引き起こされると考えられる。
連続する作動素子信号721の間で、ピクセル期間が変化するように、ジッタ遅延値を選択するいくつかの方法がある。例えば、対応する第一および第二の連続する作動素子信号における第一および第二の保持期間をそれぞれ決定する第一および第二のジッタ遅延値は、第一および第二のピクセル期間を禁止されたピクセル期間のデータセットから外すように選択されることができる。
図5Bの説明に続いて、例えば印刷データ241の一部として、トリガーVPCLKnを使用し、対応する作動素子信号721を生成するためのタイミングを定義することができる。より詳細には、第一のトリガーVPCLK1を使用して、第一の作動素子信号721_1を生成するためのタイミングを定義することができる。第一のジッタ遅延値J1によって調整される保持期間243_1の終了後、ピクセルクロックの第二のトリガーVPCLK2を使用して、第二の作動素子信号721_2を生成するためのタイミングを定義することができる。次に、第二の作動素子信号721_2は、第二のデータブロック2_2に従って作動素子110を制御する。次に、第二のジッタ遅延値J2によって調整される保持期間243_2の終了後、ピクセルクロックの第三のトリガーVPCLK3を使用して、第三のデータブロック2_3に従って作動素子110を制御するための第三の作動素子信号721_3を生成するためのタイミングを定義することができる。図5Bおよび5Cは、一つのピクセル期間Δt1に適用されるジッタ遅延値を使用して、隣接する作動素子信号のピクセル期間も調整できることを示している。したがって、禁止されたピクセル期間を避けること(および必要に応じて先行または連続する期間を調整すること)により、一つのジッタ遅延値J1を適用することによって達成されることができる。
- 保持期間およびジッタは示されるように維持され、調整されないため、作動素子信号721_1の期間が短縮される。いくつかの実施形態では、これは、「欠落している」二つのパルスが、負のジッタ遅延値と同じ効果の寄与を示すことを意味する場合があり、全数の駆動パルスは適用しない作動素子信号のジッタ遅延値を決定する場合に、考慮に入れることができる。
- 保持期間は、作動素子信号721_1の期間が、四つの駆動パルスが適用された場合と同じままであるように、最初の保持期間を延長する変更されたジッタ遅延値によって調整される。この場合、二つの「欠落している」ピクセルパルスの持続時間は、補償するためにジッタ遅延持続時間へ対応する追加によって置き換えられる。
いくつかの液滴堆積装置では、このようなシナリオでは、例えば、各作動素子の個々の駆動信号のそれぞれがアクティブに生成される「ホットスイッチ」の実施形態では、作動素子信号中の最後の駆動パルスが適用され、保持期間が始まるとすぐに、新しいデータロードを開始できる場合がある。
上記の全ての方法および変形において、第一、第二、またはそれ以上のラインピクセルのための第一、第二、またはそれ以上のデータブロックを受信する工程、および禁止されたピクセル期間のデータセットを受信する工程は、媒体エンコーダー入力を受信する工程をさらに含むことができ、禁止されたピクセル期間のデータセットに基づくジッタ遅延値は、媒体エンコーダー入力にさらに基づく。媒体エンコーダー入力は、媒体エンコーダー回路によって媒体ピクセル期間に変換されることができる。媒体エンコーダー入力は、ピクセルクロックの変動およびエラーを考慮に入れる仮想ピクセルクロックを生成するようにさらに調整されてもよく、仮想ピクセルクロックトリガーは、作動素子信号を作動素子に送信するために使用されるトリガーである仮想ピクセルクロックから生成される。仮想ピクセル期間の値および禁止されたピクセル期間のデータセットの評価から、ジッタ遅延値は、全てのまたはほとんどの(例えば、少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、およびより好ましくは少なくとも90%)作動素子信号の期間が、確実に禁止されたピクセル期間のデータセットから外れるために決定されることができる。
上述の方法および変形例は、液滴堆積装置1の一つまたは複数の構成要素を使用して、様々な方法で適用されることができる。図4を再び参照すると、液滴堆積装置1は、作動素子110を有するプリントヘッド70を備え、コントローラー20をさらに備える。例示の実施形態では、コントローラー20は、画像データに基づいた、画像処理回路(図示せず)から特定のピクセルラインのためのデータブロック2を受信するように構成される処理回路220を備える。処理回路220はさらに、プリントヘッドの特性に基づいた禁止されたピクセル値のデータセット3を受信するように構成される。グレースケール画像について、データブロック2は、各媒体ピクセルに必要な液滴の数を決定することができる。
ジッタ発生回路210の機能性およびジッタ遅延値Jnの生成を説明するために、ジッタ発生回路の別の実施形態を、図8A~8Eを参照してより詳細にここに説明する。
液滴堆積装置1の制御構成要素に関して、上記の方法および変形例は、単一のコントローラーを使用して実行されることができる。
図9A~9Cは、アクチュエータ100内の複数の作動素子110がグループ化されることができるいくつかの可能な配置を、図1Aに示された方向zに沿って作動素子110を下方に見下ろした平面図に概略的に例示する。ヘッド制御回路は、印刷データ241のストリーム内にグループごとにバンドルされた印刷データを受信してもよい。
図9Cの作動素子のグループについて、例えば、作動素子AおよびCは異なる作動素子信号を受信してもよいが、グループAおよびCは不必要な遅延なく同じピクセルラインに印刷することを意図することができるため、実質的に同時に作動してもよい。
Claims (25)
- 液滴堆積装置のノズルメニスカスの不安定性を低減するための方法であって、前記方法は、
(a)第一のラインピクセルのための第一のデータブロックおよび第二のラインピクセルのための第二のデータブロックを受信する工程と、
(b)メニスカス表面の高調波/副高調波励振を引き起こし、メニスカスの不安定性をもたらす、禁止されたピクセル期間のデータセットを受信する工程と、
(c)禁止されたピクセル期間の前記データセットに基づいて、第一のジッタ遅延値を決定する工程と、
(d)前記第一のデータブロックに基づいて第一の印刷データを生成する工程であって、
前記第一の印刷データは、前記第一のジッタ遅延値によって決定される第一の保持期間、および一つまたは複数の駆動パルスを定義するデータを含む、第一の印刷データを生成する工程と、
(e)前記第二のデータブロックに基づいて第二の印刷データを生成する工程であって、
前記第二の印刷データは、一つまたは複数の駆動パルスを定義するデータを含み、前記第一および第二の印刷データによって定義される前記一つまたは複数の駆動パルスのうちの各第一の駆動パルス間の時間は、第一のピクセル期間を決定する、第二の印刷データを生成する工程と、を含み、
前記第一および第二の印刷データは、前記第一および第二の印刷データに従って、前記液滴堆積装置の少なくとも一つの作動素子を制御するための第一および第二の作動素子信号を生成するためのものであり、
その結果、各駆動パルスは、前記作動素子に、前記液滴堆積装置のそれぞれのノズルから少なくとも一つの液滴を吐出させ、および、
前記第一のジッタ遅延値は、ノズルメニスカスの不安定性の発生を低減するために、前記第一のピクセル期間を調整して、禁止されたピクセル期間の前記データセットから外れるようにする、方法。 - 前記第一および第二の印刷データに従って、前記液滴堆積装置の少なくとも一つの作動素子を制御するための前記第一および第二の作動素子信号を生成するために、前記第一および第二の印刷データを送信する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第一および第二の印刷データに従って、前記液滴堆積装置の前記少なくとも一つの作動素子を制御するために、前記それぞれの第一および第二の印刷データに基づいて、前記第一および第二の作動素子信号を生成する工程をさらに含む、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 共通駆動波形信号から、前記第一および第二の印刷データに基づいて、前記一つまたは複数の作動素子の前記第一および第二の作動素子信号を生成するために、前記第一および第二のデータブロックに基づいて、前記少なくとも一つの作動素子の前記共通駆動波形信号を生成する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液滴堆積装置の前記少なくとも一つの作動素子を制御するために、前記第一および第二の印刷データに基づいて、前記共通駆動波形信号から前記第一および第二の作動素子信号を生成するための前記第一および第二の印刷データおよび前記共通駆動波形信号を送信する工程をさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記液滴堆積装置の前記少なくとも一つの作動素子を制御するために、前記それぞれの第一および第二の印刷データに基づいて、前記共通駆動波形信号から前記第一および第二の作動素子信号を生成する工程をさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 禁止されたピクセル期間の前記データセットに基づいて第一のジッタ遅延値を決定する前記工程は、
媒体エンコーダー信号を受信する工程と、
媒体エンコーダー信号に基づいて、仮想ピクセルクロックトリガーを生成する工程と、を含み、
前記第一および第二の印刷データを生成する前記工程は、前記仮想ピクセルクロックトリガーにさらに基づいている、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第二の印刷データは、第二の保持期間を定義するデータを含み、
(a)第三のラインピクセルのための第三のデータブロックを受信する工程と、
(b)前記第三のデータブロックに基づいて第三の印刷データを生成する工程であって、
前記第三の印刷データは、一つまたは複数の駆動パルスを定義するデータを含み、
前記第二の印刷データおよび第三の印刷データによって定義される前記一つまたは複数の駆動パルスのうちの各第一の駆動パルス間の前記時間は、第二のピクセル期間を決定し、
前記第二のピクセル期間は、前記第一のジッタ遅延値によって調整され、禁止されたピクセル期間の前記データセットから外れる、第三の印刷データを生成する工程と、をさらに含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第一および第二の印刷データを含む複数の印刷データについて、
前記複数の印刷データのそれぞれは、少なくとも一つの第一の駆動パルスを定義するデータを含み、
前記複数の印刷データのそれぞれによって定義される連続する第一の駆動パルスは、それぞれのピクセル期間を定義し、
前記第一のジッタ遅延値を含む複数のジッタ遅延値は、前記複数の印刷データに対応する印刷期間部分にわたって、前記複数の印刷データによって定義される平均ピクセル期間が、前記印刷期間部分にわたって発生する複数の対応する媒体ピクセル期間の平均と一致するように選択される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第一のジッタ遅延値は負の値であり、前記方法は、
媒体エンコーダー回路によって決定される媒体ピクセル期間に基づいて仮想ピクセルクロックを決定することであって、前記仮想ピクセルクロックは複数の仮想トリガーを備える、仮想ピクセルクロックを決定することと、
前記第一のジッタ遅延値の絶対値によって前記仮想ピクセルクロックから変換された、変換された仮想ピクセルクロックを決定することであって、前記変換された仮想ピクセルクロックは、複数の変換された仮想トリガーを含む、変換された仮想ピクセルクロックを決定することと、をさらに含み、
第一および第二の印刷データを生成することは、正のジッタ遅延値によってのみ決定される保持期間を定義するために、前記変換された仮想ピクセルクロックの前記変換された仮想トリガーにさらに基づく、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 - 第二のジッタ遅延値は負であり、前記変換された仮想ピクセルクロックは、前記第一および第二のジッタ遅延値の前記絶対値の最大値によって前記仮想ピクセルクロックから変換される、請求項9に従属する請求項10に記載の方法。
- 前記第一の印刷データは、前記第一のジッタ遅延値が正である場合、前記第一の保持期間が前記第一のジッタ遅延値の分が延長されるように、前記第一の保持期間を定義し、または、
前記第一の印刷データは、前記第一のジッタ遅延値が負である場合、前記第一の保持期間が前記第一のジッタ遅延値の分が短縮されるように、前記第一の保持期間を定義する、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 - 対応するジッタ遅延値によって決定される前記第一の保持期間は、前記第二の印刷データをヘッド制御回路に送信するためのデータロード期間と少なくとも同じ長さの期間をさらに有する、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
- 第一のコントローラーによって実行される、請求項1、2、4、および5のいずれか一項に従属する請求項1、2、4、および5、または請求項7~13のいずれか一項に記載の方法、および第二のコントローラーによって実行される、請求項6に記載の方法。
- (a)第一の作動素子の前記それぞれの第一および第二のラインピクセルのための前記第一および第二のデータブロック、ならびに第二の作動素子のそれぞれの第一および第二のラインピクセルのための第三および第四のデータブロックを受信することをさらに含み、
前記ジッタ遅延値を決定する前記工程は、
(b)禁止されたピクセル期間の前記データセットに基づいて、前記第一の作動素子の前記第一の作動素子信号の少なくとも一つのジッタ遅延値を決定する工程と、
(c)禁止されたピクセル期間の前記データセットに基づいて、前記第二の作動素子の前記第一の作動素子信号の第一のジッタ遅延値を必要に応じて決定する工程と、
(d)前記第一、第二、第三、および第四のデータブロックのそれぞれに基づいて、第一、第二、第三、および第四の印刷データのストリームを生成する工程であって、
前記第一の作動素子の前記少なくとも第一のジッタ遅延値、および必要に応じて前記第二の作動素子の前記第一のジッタ遅延値は、前記第一、第二、第三および第四の印刷データの順序を決定し、
各印刷データは、前記それぞれの第一のジッタ遅延値、および一つまたは複数の駆動パルスによって決定される、それぞれの保持期間を定義するデータを含み、
前記第一および第三の印刷データによって定義される前記一つまたは複数の駆動パルスのうちの前記第一の駆動パルスのそれぞれの間の時間、ならびに前記第二および第四の印刷データによって定義される前記一つまたは複数の駆動パルスによって定義される前記一つまたは複数の駆動パルスのうちの前記第一の駆動パルスのそれぞれの間の時間は、前記第一の作動素子の第一のピクセル期間および前記第二の作動素子の第一のピクセル期間を決定し、その結果、各駆動パルスは、前記第一および第二の作動素子に、前記液滴堆積装置のそれぞれのノズルから少なくとも一つの液滴を吐出させ、
前記第一の作動素子の前記作動素子信号の前記第一のジッタ遅延値は、前記対応する第一のピクセル期間を調整し、および必要に応じて、前記第二の作動素子の前記作動素子信号の前記第一のジッタ遅延値は、ノズルメニスカスの不安定性の発生を低減させるために、前記対応する第一のピクセル期間を禁止されたピクセル期間の前記データセットから外れるように調整する、ストリームを生成する工程と、
(e)第一および第二の印刷データに従って、前記液滴堆積装置の前記第一の作動素子を制御するための第一および第二の作動素子信号を生成するために、ならびに第二および第四の印刷データに従って、前記液滴堆積装置の前記第二の作動素子を制御するための第一および第二の作動素子信号を生成するために、前記第一、第二、第三および第四の印刷データのストリームを送信する工程であって、
印刷データのストリームを送信する前記工程は、前記第一、第二、第三、および第四の印刷データのうちの少なくとも一つのデータロード期間によって特徴付けられ、
印刷データのストリームを生成する前記工程は、ストリーム内の前記第一、第二、第三および第四の印刷データの前記順序を決定するために、前記データロード期間にさらに基づき、前記第一および第二の作動素子のそれぞれの第一および第二の作動素子信号の生成の前に、前記第一および第三の印刷データのそれぞれならびに前記第二および第四の印刷データのそれぞれが受信されていることを確実にする、ストリームを送信する工程と、を含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。 - 対応するジッタ遅延値によって決定される前記保持期間は、前記データロード期間以上であり、その結果、前記第一の作動素子の負の第一のジッタ遅延値について、前記それぞれの第一の印刷データは、生成される前記第一の作動素子の前記第二の作動素子信号の前記第三の印刷データの前記データロード期間が完了するとすぐに、または完了後に終了する期間を有する第一の保持期間を定義する、請求項15に記載の方法。
- 第一および第三の保持期間は前記第一および第三の印刷データによって定義され、前記少なくとも第一のジッタ遅延値は、前記第一の保持期間が、生成される前記第一の作動素子の前記第二の作動素子信号の前記第三の印刷データの前記データロード期間が完了するとすぐに、または完了後に終了する期間を確実に有するためにさらに調整される、請求項15に記載の方法。
- 第一および第三の保持期間は、前記第一および第三の印刷データによって定義され、前記第一の保持期間は負のジッタ遅延値によって決定され、前記第三の保持期間は対応するジッタ遅延値によって決定されず、前記第三の保持期間はオフセット値によって調整され、その結果、前記第三の保持期間は、前記オフセット値によって延長され、生成される前記第一の作動素子の第三の作動素子信号の第五の印刷データの前記データロード期間が完了するとすぐまたは完了後に終了する期間を有する、請求項17に記載の方法。
- 前記第一、第二、第三、第四の印刷データの前記順序は、前記第一の印刷データが前記第三の印刷データの前に送信され、前記第四の印刷データが前記第二の印刷データの前に送信される、請求項15~18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一のジッタ遅延値は、禁止されたピクセル期間の前記データセットの反対側に含まれるように前記第一および第二のピクセル期間を調整するように選択される、請求項1~19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一のジッタ遅延値は、前記第一のピクセル期間と第二のピクセル期間のうちの一つを調整して、禁止されたピクセル期間の前記データセットから外れるように選択される、請求項1~19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記禁止されたピクセル期間のデータセットが、前記ノズルに関連する副高調波周波数の範囲、例えば、第四または第五の副高調波周波数に対応する、請求項1~21のいずれか一項に記載の方法。
- 液滴堆積装置用の制御システムであって、前記制御システムは請求項1、2、4、および5、ならびに請求項7~22のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、制御システム。
- 請求項1、2、4、および5、ならびに請求項7~22のうちのいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される第一のコントローラーと、請求項3または6に記載の方法を実行するように構成される第二のコントローラーと、を備える、液滴堆積装置用の制御システム。
- 液滴堆積装置の一つまたは複数のコントローラーによって実行される場合、前記コントローラーに、請求項1~24のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
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