JP4339950B2

JP4339950B2 - １スポット複数滴プリンティングシステム

Info

Publication number: JP4339950B2
Application number: JP10649399A
Authority: JP
Inventors: エヌエルソンリチャード
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: EP0953451A2; DE69920565T2; US6644766B1; EP0953451A3; BR9902220A; JPH11342599A; DE69920565D1; EP0953451B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、複数のプリントヘッドを有する１スポット複数滴のプリンティングシステムに関し、特に、複数プリントヘッドから同時に行われる滴の射出を軽減しプリンティング系列の最大電力消費を軽減する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１スポット複数滴プリンティングシステムの射出器は、１スポット（またはバースト）サイクルに、複数滴のインクで１インクスポットを記録媒体に形成できることが知られている。特に、１スポット複数滴プリンティングシステムにおいては、１スポットサイクルに、１以上のインク滴、最大Ｎ滴のインクが使用され、各インクスポットが形成される。１スポット複数滴プリンティングシステムの例には、サーマルインクジェット(thermal ink jet(TIJ))プリンティングシステム、圧電プリンティングシステム、音響インクプリンティング(acoustic ink printing(AIP))システムが含まれる。
【０００３】
特定の１スポット複数滴プリンティングシステムは、２以上のプリントヘッドにより構成される。例えば、カラープリンティングシステムは、藍、紫紅、黄、黒の色の一つを個別に射出する４個のプリントヘッドを持つ。これら１スポット複数滴プリンティングシステムのプリントヘッドは、部分幅アレイかまたは全幅アレイかのいずれかである。全幅アレイプリントヘッドは、ページ幅全体に延びるが、部分幅アレイプリントヘッドは、ページ幅の一部に延びるだけである。全幅アレイプリントヘッドは、高速走査プロセス方向に動き、一方、部分幅アレイプリントヘッドは、低速走査プロセス方向と高速走査プロセス方向に動き全ページを走査する。
【０００４】
さらに、複数プリントヘッドから構成される特定の１スポット複数滴プリンティングシステムは、単一電源を有する。単一電源は、複数プリントヘッドを同時に作動させインクの小滴を射出するために使用される。理想的には、単一電源は、全てのプリントヘッドの全ての射出器を同時に駆動するに十分な電力を持ち、記録媒体の１００％を処理範囲とすることが望ましい。しかし、一般には、任意のスポットサイクルにおいて、複数プリントヘッドを駆動する電源のピーク電力需要は、１００％を処理範囲とするより少ない或る電力レベルである。電源に余分のキャパシティを持たないようにするため、殆どのプリンティングシステムにおいて、複数プリントヘッドのスポットサイクルに、或る所定の定格より大きいピーク電力が要求されることはないと仮定している。
【０００５】
一般に、１スポット複数滴プリンティングシステムにおいて、複数プリントヘッドを駆動する電源は、高価な構成要素であり、特に、音響インクプリンティングシステムにおいてはそうである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このプリンティングシステムのユニット当たりコストを最小にするため、動作に要求される所定のピーク電力消費を最小にする１スポット複数滴プリンティングシステムを提供することが望ましい。ピーク電力消費を最小にすることにより、プリンティングシステムの複数プリントヘッドの作動期間に要求される電力が有利に軽減されることが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、１スポット複数滴プリンティングシステムとその動作方法が提供される。１スポット複数滴プリンティングシステムには、プロセス方向に動く少なくとも第１のプリントヘッドと第２のプリントヘッドが含まれる。２個のプリントヘッドは、記録媒体にインク滴を射出する射出器を持つ。各プリントヘッドは、記録媒体にＮ滴までのインクを射出し、１スポットサイクルの間に１インクスポットを形成する。第１のプリントヘッドと第２のプリントヘッドにメモリが接続され、このメモリは、各プリントヘッドのスポットサイクルの間に作動される射出器の一つを指定する。また、第１のプリントヘッドと第２のプリントヘッドに電源が接続され、この電源は、各プリントヘッドのスポットサイクルの間に、メモリにより指定される射出器を同時に作動させる。第１のプリントヘッドは、第２のプリントヘッドから、プロセス方向にＮの倍数とならない滴の間隔だけずらされ、第１のプリントヘッドのスポットサイクルと第２のプリントヘッドのスポットサイクルが非同期化される。第１のプリントヘッドのスポットサイクルと第２のプリントヘッドのスポットサイクルの非同期化により、メモリに指定され電源により同時に作動される２個のプリントヘッドの射出器数が軽減される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の上記その他の態様は、添付される図面に関連し記載される説明により明らかとなる。図面において、同一部品には同一の番号が付与される。
【０００９】
Ａ複数滴プリンティングシステム
図はいずれも、本発明を実施する１スポット複数滴プリンタ１０６と方法を示すものである。例示される実施形態において、図２〜図３に示すように、複数滴のインクを付加しスポットを形成する１スポット複数滴プリンタ１０６は、複数の音響インクプリントヘッド２０４〜２０７を使用する。その一つの詳細を図４〜図５に示す。音響インクプリンティングは、この技術分野においては周知であり、例えば、米国特許第4,751,530号、第5,041,849号、第5,028,937号、第5,589,864号、第5,565,113号に記載されている。
【００１０】
図１に、１スポット複数滴プリンタ１０６が含まれるシステム１０８の簡略化された略ブロック図を示す。システム１０８において、画像入力端末(image input terminal(IIT))１０９から入力される文書または画像の電子表現として、電子ディジタルデータが得られる。この電子ディジタルデータは、原画像または他の入力源から何らかの方法により、また、一般的には画素が含まれる装置の物理的特性に関連するフォーマットで得られる。一般的な画像入力端末には、スキャナ１２２、コンピュータ画像生成器１２３例えばパーソナルコンピュータ、画像記憶装置１２４が含まれる。画像処理ユニット１１９を経由し転送される電子ディジタル信号は、画像出力端末(image output terminal(IOT))１１１において処理され適当な複写が行われる。画像出力端末１１１には、画像記憶装置１２６、１スポット複数滴プリンタ１０６、ディスプレイ１２５のいずれかが含まれる。１スポット複数滴プリンタ１０６には、多くの異なる種類のプリンタが含まれる。これらは、これに制限されるものではないが、連続流プリンタ、要求時滴射出(drop on demand)プリンタ、サーマルインクジェットプリンタ、圧電プリンタ、音響インクプリンタである。さらに、複数滴の形成に使用される多くの種類のインク、例えば、液体インク、相変化ワックスインク(phase change wax ink)、水性インクが使用される。さらに、ここで使用されるインクの用語は、プリントヘッド２０４〜２０７から射出される任意のマーク材として定義される。これには、インク、トナーまたはプラスチック、さらに一般的には、導電性または絶縁性の任意の重合体が含まれる。
【００１１】
プリンタ１０６は、１スポット複数滴プリンタであり、複数のグレイレベルとカラーの画像を直ちにプリントできる。この細部を以下に説明する。一般に、ビットマップ、または高位画像フォーマット、例えばページ記述言語として受信される画像データは、画像処理ユニット１１９により、プリンタ１０６のプリンティングに適したフォーマットに変換される。画像処理ユニット１１９から出力される変換された画像データは、複数次元の画素値から構成されるプリントファイルである。この各次元は、カラーの表現に使用されるチャネル値のアレイであり、各チャネル値は、文書のページにプリントされるカラー画素のインク量を規定する。各チャネル値のアレイは、０からＮまでの範囲の値をとる。ここでＮは、プリンタ１０６が１スポットあたり生成する滴の最大数である。従って、画像処理ユニット１１９により生成されるプリントファイルは、画像の原色を表す各カラーチャネルの０からＮまでの滴を指定する。ここでＮは、カラーの滴数により指定されるグレイレベルに対応する。例えば、原色、藍、紫紅、黄のプリントファイルは、０からＮまでの範囲の３つのカラーチャネル値により規定される画素値を持つ。
【００１２】
図２に、コントローラ２１４に接続される４個のプリントヘッド２０４〜２０７の部分幅アレイの一実施形態を示す。レール２１６上を摺動するコントローラ２１４には、記録媒体２１８（例えば、紙）に対し高速方向２１２にプリントヘッド２０４〜２０７を動かす第１の駆動手段が含まれる。高速走査方向に動きながら、プリントヘッド２０４〜２０７は、記録媒体２１８に向かいインクの小滴を射出する。記録媒体２１８が静止された状態で、高速走査方向２１２の走行が完了すると、コントローラ２１４は、第２の駆動手段２１５に命令し、低速走査方向２１３に記録媒体２１８を進める。高速走査方向２１２の走行が完了すると、記録媒体２１８は、低速走査方向２１３に沿いプリントヘッド２０４〜２０７の長さだけ進む。（示されない）代替実施形態においては、低速走査方向に動くプリントヘッド２０４〜２０７に対し、記録媒体２１８が高速方向に進められることは、当業者には明らかである。
【００１３】
図３に、代替実施形態を示す。これでは、図２に示される４個のプリントヘッド２０４〜２０７が全幅プリントヘッドとして配置される。図２に示される部分幅アレイプリントヘッドと異なり、図３に示される全幅プリントヘッド２０４〜２０７は静止し、記録媒体２１８のみプリントヘッドに対し高速走査方向２１２に動く。図２と図３に示す実施形態は、４個のプリントヘッド２０４〜２０７を持つが、少なくとも２個のプリントヘッドを持つ任意の組のプリントヘッドを本発明の実施に使用でき、また、このような使用が本発明の精神と範囲に逸脱しないことは、当業者には明らかである。例えば、図２と図３に示す実施形態に、４個のプリントヘッド２０４〜２０７の内の２個のみ残し、引き続き本発明を実施することができる。
【００１４】
図２に示される１個の音響インクプリントヘッド２０７の詳細を図４と図５に示す。図４に、プリントヘッド２０７の開口すなわちオリフィス４３０の８つのアレイすなわち行４３６の略底面図を示す。これは、図２の視線４−４に沿い見たものである。図５に、プリントヘッド２０７の小滴射出器５３２の斜視図を示す。これは、図４の点線ボックス４３４に沿い取り出し、視線５−５から見て描かれたものである。各小滴射出器５３２は、小滴射出器自身より小さい半径の小滴を射出でき、また、記録媒体の領域全体を射出範囲とすることが望ましいので、図４に示すように各開口４３０は、ずらされた行４３６に配置される。特に、小滴射出器４３６の８行は、開口４３０の列４３８の小さな傾斜を規定する角度θだけずらされる。一実施形態においては、プリントヘッド２０７は、１２８個８行の開口４３０を持つ。列４３８に傾斜を付けずらすことにより、プリントヘッドの長さ方向に沿い延びる開口４３０の隣接する対の中心の間に、均等な距離“ｓ”の間隔が設けられる。
【００１５】
図５を参照すると、プリントヘッド２０７の各小滴射出器５３２は、ガラス基板５４０の上に形成される。ガラス基板５４０は、液位制御板５４４から間隔が置かれ、その間を、流体、例えばインクが流れる。制御板５４４の開口４３０に対向するガラス基板５４０上に、フレネルレンズ５５０が形成される。ガラス基板５４０の液位制御板５４４と反対側に、圧電変換器５５２が配置される。圧電素子には、列電極５５４、行電極５５６、圧電層５５８が含まれる。圧電層５５８は、一実施形態においてはＺｎＯの薄膜であり、ＳｉＮの上部インタフェース層５６０と下部インタフェース層５６２の間に挟み込まれる。
【００１６】
図６に、３個のプリントヘッド２０４、２０５、２０６を持つ１スポット複数滴プリンタ１０６の電子素子のブロック図を示す。電子素子には、圧電変換器５５２を駆動する共通電源６０２が含まれる。圧電変換器５５２は、プリントヘッド２０７の各開口４３０の下に重ねられている。図６において、共通電源６０２は、無線周波数(radio frequency(RF))電源を持ち、これは、各プリントヘッドの変換器アレイ６１０の小滴射出器を駆動する。共通ＲＦ電源６０２は、電力分割器６０４により分割され、それぞれ、各プリントヘッドのＲＦ減衰器６０６の対を駆動する。各減衰器６０６は、行スイッチ６０８に接続される。各行スイッチ６０８は、接続線６１２を経由し、変換器アレイ６１０の（図５に示される）８つの列電極５５４の１つに減衰されたＲＦ信号を印加するよう適合される。代替実施形態においては、電源６０２は、ＡＣ電源であり、電力分割器６０４は、ＡＣからＤＣへの変換器であり、減衰器６０６は、ＤＣからＲＦへの変換器である。
【００１７】
参照番号６１４で一般に示されるメモリは、画素値の複数次元アレイを持つ画像のプリントファイルを記憶する。図６において、プリントファイルは、プリントヘッド２０４、２０５、２０６のそれぞれに対し１次元、合わせて３次元を持つ。画素値の複数次元アレイの各次元は、画素のカラーチャネルを表わすために使用される。画像の各カラーを表す３つのチャネル値は、３個の駆動ラッチシフトレジスタ６１６の１つに直列に入力される。１ラインの画素データに対するチャネル値が受信されると、値がデータラッチ６１８にシフトされる。データラッチ６１８に接続される（図示されない）トランジスタは、個別の圧電変換器５５２のアドレシング（すなわち、オン）に使用される。
【００１８】
図６に示される変換器アレイ６１０の一つの部分斜視図を、図７に示す。アレイ６１０の各圧電変換器５５２は、列電極５５４の一つと行電極５５６の１つに接続される。行スイッチ６０８が、対応する行電極５５６にＲＦ電源６０２を供給し、データラッチ６１８に接続される（図６では図示されない）トランジスタスイッチが、対応する列電極５５４を作動させ、アレイ６１０の圧電変換器５５２を作動させる。
【００１９】
図５を再度参照すると、通常動作において、インクは、各プリントヘッドのガラス基板５４０と液位制御板５４４の間を流れる。（図６に示される）ＲＦ電源６０２からのＲＦ信号が、列電極５５４と行電極５５６の間に加えられると、圧電層５５８は、ガラス基板５４０に音響エネルギーを生成し（すなわち波面５６４）、液位制御板５４４に向ける。フレネルレンズ５５０により、音響エネルギー（すなわち波面５６４）は集束され、ガラス基板５４０と液位制御板５４４の間に流れるインクに到達する。集束された音響エネルギー（すなわち波面５６６）は、最初、開口４３０のインクの自由面にインクの隆起５６８を形成する。インクの隆起５６８は、結局インク滴５７０となり、これは、（図５には示されない）記録媒体に向け射出される。
【００２０】
Ｂ複数滴プリンティング
１スポット複数滴プリンティングを説明するため、図８に１スポット１滴プリンティングを示す。特に、図８に、当技術には周知の１×１パターンで１スポット１滴プリントヘッドにより付着されるインク滴の位置を示す。例えば１インチ（２．５４センチメートル）あたり３００スポットのプリントを行う、このプリントヘッドにより、周期“ｓ”を持つ正方形格子に画素が配置される。ここで“ｓ”は、一般にプリントヘッドのオリフィスの間の間隔である。画素領域に付着されるインクスポット８７２の画素中心８７４の間の間隔は、距離“ｓ”である。１スポット１滴プリントヘッドは、格子間隔“ｓ”の少なくとも１．４１４（２の平方根）倍のスポット径を生成するよう設計される。このスポット径を、ここでは距離“ｄ”として示す。この距離により、斜方向に隣接する画素が接触し、画素空間が完全に満たされる。結果として、１×１プリンティング（例えば３００×３００）においては、紙を覆うために少なくとも１．４１“ｓ”径のスポットが必要である。しかし、実際には、紙の全領域が覆われることを保証するため、インクスポットすなわち画素は一般に少し大きく形成される。
【００２１】
一方、液体インクによる１画素（すなわちスポット）複数滴プリンティングは、１画素空間に幾つかの小さいインク滴を付着させる。ここで、各滴は、異なる滴中心を持ち、この滴中心は画素空間の中心近くに集中される。これら滴は、各滴のインクが相互に混じり合い大きな単一のスポットを形成するよう高速連続に画素空間に付着される。滴は動作方向（すなわちプロセス方向）に広がっており、殆どのインクは、さらにプリントヘッドの動きと直交する方向に広がるので、結果として受け媒体上のスポットは、動作方向に沿う長軸を持つわずかな楕円形状となる。実際には全く広がらなかったインク（極めて遅い乾燥インク）、または、滴が付着される前に広がりが終わるインク（極めて速い乾燥インク）のみ除外される。従って、複数滴は、同一量のインクの単一滴の形状と大きさに近づき、わずかにプリントヘッド動作方向に長くなる。
【００２２】
図９に、１スポット複数滴プリントヘッドにより記録媒体に画素を形成する方法を示す。図９に、スポットの相対的な大きさの列を示す。記録媒体上のスポットの大きさは、同一スポットに付加されるインク滴の数を増やすと大きくなる。特に、その大きさの滴の形成に使用されるインク滴数を各円の中心の数で示す。点線の格子９７６を同じ大きさの正方形に分割し、スポットの大きさが相対的に増加する様子を示す。これは、滴が１０滴まで加算され、異なる大きさの一連のスポットが形成されるときのものである。すなわち、円９７７は、１滴のインクで満たされたインクスポットを表し、円９７８は、１０滴のインクで満たされたインクスポットを表す。１０滴のインクのスポット９７８は、１スポット１滴プリントヘッドにより生成される図８に示すインクスポット８７２に相当する大きさに達していることに注意する。図９に示す相対的なスポットの大きさと形状は例であり、プリンティング材と環境の多くの特性に従い変わることは、当業者には明らかである。これらのプリンティング材と環境には、受容媒体、インク、温度環境、各インクスポットの生成に使用されるプリントヘッドが含まれる。
【００２３】
図９に示すインクスポット（すなわち画素）９７８は、（図５に示される）プリントヘッド２０７が記録媒体２１８を横切り、プリントヘッド２０７の一以上の小滴射出器５３２から１０滴のインクが高速に射出されることにより、記録媒体上に形成される。これを行うため、プリントヘッド２０７の小滴射出器５３２は、プリントヘッドが１画素間隔移動する時間より短い時間でインク滴を付着させる。空間的にも時間的にも互いに接近し記録媒体に到達する１０個の各インク滴は、表面張力に引かれ合体し１つの液体溜となり１スポットすなわち１画素のインクを形成する。同じ空間解像度の１スポット１滴のプリンティングに比べ、１スポット複数滴プリンティングでは、滴の容量が軽減され、射出周波数すなわち滴射出速度が増大され、隣接する滴の間の間隔が画素幅の小部分に軽減される。隣接する滴は、大きく、一般的には１／３以上重なり、これにより、インクは重なり軸と直交する方向に広がる。例えば、図１０に、１スポットあたり１から３滴（すなわち、Ｎ＝３）の小滴が、高速走査方向２１２に沿い各画素位置１００２、１００４、１００６の細かくアドレスできる格子上に形成される様子を示す。広がりが起こった後の各画素の滴の大きさを、それぞれ画素１００３、１００５、１００７として示す。
【００２４】
Ｃ．同期化された小滴射出器の射出
図１１は、１スポット複数滴プリンタの１スポットサイクルの間に１スポットのインクを形成するために平均的に使用されるインク滴数を示すグラフである。グラフに示されるスポットサイクルは、１０期間を持つものとして規定される。この１０期間において、単調に増加する順で最大１０滴のインク（すなわち、Ｎ＝１０）が射出される。すなわち、スポットサイクルの間にＮ＝１０より少ない（例えば、Ｎ＝５）インク滴により生成される各スポットは、最初の滴で開始され順に続き最後の滴が射出され終了する（例えば、１、２、３、４、５）。従って、滴の並びは、順序が変えられることなく（例えば、１、４、３、２、５）、また、飛ばされることもない（例えば、１、２、３、５、７）。グラフは、スポットサイクルにおいて各番号が付されたインク滴が射出される回数が、スポットサイクルの間に単調に減少する原理を示す。グラフの水平軸は、スポットサイクルの各作動期間を示す。このスポットサイクルの間にインク滴の並びが使用されインクスポットが形成される。グラフの垂直軸は、インク滴の並びの各インク滴がインクスポットの形成に使用される回数比を示す。１インクスポットの形成に使用される滴数に従い、図９に示される異なる大きさのスポットが記録媒体に形成される。図１１のグラフに示されるスポットの母集団においては、スポットサイクルの第１の滴の約７０％が、インクスポットの形成に使用され、一方、スポットサイクルの第９の滴は約１０％しかインクスポットの形成に使用されない。
【００２５】
図１１に示されるスポットサイクル曲線の総合的な形状は、プリントヘッドの動作特性であることが観察される。また、スポットサイクル曲線の正確な形状は、複数プリントヘッドシステムの特定のプリントヘッドと、プリントヘッドが動作する特定の動作環境に依存することが観察される。特に、図１２は、複数周期繰り返される図１１のスポットサイクルを示すグラフである。図１２と同様に、図１３〜図１５は、複数周期繰り返される３個の追加プリントヘッド２０５〜２０７のスポットサイクルを示すグラフである。一実施形態においては、図１２〜図１５は、それぞれ、黒、藍、紫紅、黄のカラーを射出する図２に示されるプリントヘッド２０４〜２０７のスポットサイクルに対応する。図１２〜図１５の４つの異なるグラフは、スポットサイクルの各付番された滴が射出される回数の比が、記録媒体に形成されるカラースポットの種類に依存し変わることを示す。例えば、図１２に示されるように、黒インクスポットサイクルの第１の滴の７０％が、平均として射出されるが、図１５に示されるように、黄インクスポットサイクルの第１の滴は、平均として３０％しか射出されない。
【００２６】
図１６は、図１３〜図１５に示される４個のプリントヘッドのスポットサイクルの滴の並びが同期化されているグラフである。特に、曲線１６０２〜１６０５は、それぞれ図１２〜図１５に示される滴の並びのグラフに対応する。すなわち、１スポットサイクル中に各プリントヘッドから射出される各滴が、スポットサイクルの同一付番の滴となるよう曲線１６０２〜１６０５が配列される（例えば、各スポットサイクルの第１の滴が、同時に射出され、各スポットサイクルの第２の滴が、同時に射出される、等）。さらに、図１６に示されるグラフ上の曲線１６０８は、４つの曲線１６０２〜１６０５の射出滴数の平均を示す。曲線１６０８は、図１６に示されるように滴の射出が同期化されると、各曲線１６０２〜１６０５から生成される平均も１スポットサイクルの間に単調に減少する曲線となることを示す。
【００２７】
複数プリントヘッドの小滴射出の平均分布（例えば、曲線１６０８）が、共通電源６０２（図６参照）の要求ピーク電力の予測に使用できることが判っている。この共通電源６０２は、スポットサイクルの小滴が射出される各期間に４個のプリントヘッド２０４〜２０７を駆動するものである。図１６のグラフの曲線１６０８は、スポットサイクルの第１の滴の射出に、共通電源６０２が、各プリントヘッドの射出器の平均５０％を同時に作動する使用最大ピーク電力を供給する必要のあることを示す。このことは、スポットサイクルの第１の滴に対してのみ該当することに注意する必要がある。スポットサイクルの他の滴、例えば第９と第１０の滴については、共通電源６０２は、各プリントヘッドの１０％より少ない小滴射出器が射出を行うに十分な電力を供給するだけでよい。示される使用最大ピーク電力は、１００％の射出器に要求されるものよりは少ないが、スポットサイクルの間に単調に減少する要求電力に示されるように、小滴射出器が同期化されると電力分布の効率が悪くなる。
【００２８】
Ｄ．非同期化された小滴射出器の射出
本発明に従えば、スポットサイクルの間の小滴射出器の射出が、プリントヘッド間で非同期化される。複数プリントヘッドのスポットサイクルの非同期化により、共通電源６０２に要求されるピーク電力が、同期化スポットサイクルに比べ有利に軽減される。各プリントヘッドのスポットサイクルの開始をずらすことにより、小滴射出器の射出が非同期化される。各プリントヘッドのスポットサイクルの開始をずらすことにより、各プリントヘッドのスポットサイクルを効果的に配列し、他のプリントヘッドのスポットサイクルと位相をずらす（すなわち、非同期化する）。図１７に、図１２〜図１５に示される４つのスポットサイクルの位相を相互にずらした滴の並びを示す。すなわち、図１２〜図１５に示される４つのスポットサイクルは、異なる作動期間で開始され、滴の並びが射出される。一実施形態においては、スポットサイクルが、４、６、９の数の小滴だけずらされる。特に、図１２に示されるスポットサイクルに対応する曲線１７０２は、図１７の４５滴の並びの、第１、第１１、第２１、第３１、第４１の滴からスポットサイクルを開始する。これに比べ、それぞれ図１３、図１４、図１５に示すスポットサイクルに対応する曲線１７０３、１７０４、１７０５は、異なる期間からそれぞれのスポットサイクルを開始する。特に図１７に示される滴の並びにおいては、曲線１７０３に示されるスポットサイクルは、第４、第１４、第２４、第３４、第４４の滴から開始され、曲線１７０４に示されるスポットサイクルは、第６、第１６、第２６、第３６、第４６の滴から開始され、曲線１７０５に示されるスポットサイクルは、第９、第１９、第２９、第３９、第４９の滴から開始される。
【００２９】
図１７に示されるように、小滴射出器の射出を非同期化するため、４個のプリントヘッドの各スポットサイクルは、幾つかのプリントヘッド作動期間（すなわち、一以上のインク滴の射出に要する時間）だけずらされる。４個のプリントヘッドの小滴射出器を非同期化することにより、平均曲線１７０９に示されるように、４つの曲線１７０２〜１７０５の平均は平坦になる。スポットサイクルの間の小滴射出器の射出が同期化される平均曲線１６０８に比べ、スポットサイクルの間の小滴射出器の射出が非同期化される平均曲線１７０９は、時間を通し射出される小滴の最大率が低い。特に、図１７に示されるグラフは、いずれのスポットサイクルにおいても射出される小滴の最大率は、３０％より低く、２０％を超える減少を示す。プリントヘッドのスポットサイクルを非同期化する細部の方法が異なる別のデータ分布があることは、当業者には明らかである。原則として、本発明の好ましい実施形態は、共通電源により駆動される複数プリントヘッドのピーク射出滴数が時間を通し最小にされるものである。
【００３０】
時間を通し複数プリントヘッドにより射出される滴のピーク数を最小にすることにより、有利に、プリンティングシステムの共通電源６０２（図６に示される）に要求されるピーク電力容量が低くなる。上に示すように、射出されるプリントヘッド射出器の比率の増大に従い各プリントヘッドの電力消費が直線的に増加する場合は、複数プリントヘッドシステムの要求ピーク電力の推定に、曲線１７０９を使用できる。実際に、射出されるプリントヘッド射出器の比率が増加するに従い、プリントヘッドの電力消費は単調に増加する。単調に電力消費が増加する複数プリントヘッドの小滴射出器の射出を非同期化することにより、プリントヘッドのピーク電力消費のＲＭＳ(root mean squared)（実効値）が効率的に低減される。
【００３１】
複数プリントヘッドの小滴射出器の射出を非同期化することにより、小滴射出器の射出が同期化されるシステムの要求ピーク電力に比べ、プリンティングシステムの要求ピーク電力が有利に低減される。図１６に示されるように、同期化された小滴射出器の射出では、小滴射出器全体の少なくとも５０％を射出させるに十分な電力を供給する電源が要求される。これに比べ、電力消費が直線的に増加すると仮定すると、同一システムの非同期化された小滴射出器の射出においては、小滴射出器全体の最大でも３０％を射出させるに十分な電源のピーク電力容量が要求されるだけである。
【００３２】
プリントヘッド２０４、２０５のスポットサイクルは、Ｎの非倍数の滴だけ各プリントヘッドをずらすことにより非同期化される。説明のため、図２に示される４個のプリントヘッド２０４〜２０７の内の２個の略底面図を、図１８に示す。プリントヘッド２０４、２０５の小滴射出器１８０２、１８０４は、プロセス方向２１２に沿い整列されている。２個の小滴射出器１８０２、１８０４の間の距離は、距離“ｚ＋ｘ”で表される。距離“ｚ”は、参照番号１８０６で、距離“ｘ”は、参照番号１８０８で示される。一般に、距離“ｚ＋ｘ”は、次の式で与えられる。
【００３３】
【数１】

この式において、
ｎ＝０より大きい整数の“スポット”で表される間隔、
ｓ＝１インチあたりのスポット数、
Ｄ＝１スポットあたりの滴数、
ｍ＝或る整数の“滴”で表される間隔、ここでＤ＞ｍ＞０。
【００３４】
２個のプリントヘッドの滴の並びが同期化されると、参照番号１８０８で与えられる距離“ｘ”は、０に等しく、参照番号１８０６で与えられる距離“ｚ”は、ｎ／ｓに等しい。しかし、２個のプリントヘッドが非同期化されると、参照番号１８０８で与えられる距離“ｘ”は、０ではない（すなわち、ｍ／ｓＤ）。２個を超えるプリントヘッドが非同期化される場合は、続くプリントヘッドに同じ方法が適用される（例えば、プリントヘッド２とプリントヘッド３の間で）。例えば、図２または図３に示される４個のプリントヘッド２０４〜２０７を持つプリンティングシステムが、それぞれ、図１７のグラフ１７０２〜１７０５に示される非同期化されたスポットサイクルを持つと仮定すると、各プリントヘッド２０４〜２０７は、次のように、“ｍ”個の小滴の間隔だけずらされる：曲線１７０２に対応するプリントヘッド２０４と、曲線１７０３に対応するプリントヘッド２０５の間の“ｍ”個の小滴の間隔は、３に等しく（すなわち、“ｍ”＝３）；曲線１７０３に対応するプリントヘッド２０５と、曲線１７０４に対応するプリントヘッド２０６の間の“ｍ”個の小滴の間隔は、２に等しく（すなわち、“ｍ”＝２）；曲線１７０４に対応するプリントヘッド２０６と、曲線１７０５に対応するプリントヘッド２０７の間の“ｍ”個の小滴の間隔は、３に等しい（すなわち、“ｍ”＝３）。図１９に、２個のプリントヘッド２０４、２０５の滴の並びが同期化された例を示す。これに比べ、図２０に、図１８に示される視線２０−２０に沿い見られるプリントヘッド２０４、２０５の滴の並びが非同期化された別の例を示す。図１９と図２０の双方とも各プリントヘッド２０４、２０５の一部のみ示す。また、図６に示したように、プリントヘッド２０４、２０５の小滴射出器は、共通電源（すなわち、ＲＦ）６０２により駆動される。
【００３５】
特に、図１９において、対応する小滴射出器１８０２、１８０４から、スポットサイクルの同一滴が同時に送出されるので、２個のプリントヘッド２０４、２０５のスポットサイクルは同期化されている。図に示されるように、小滴射出器１８０２、１８０４は、プロセス方向２１２の、スポットの同一番号の滴位置に対応する記録媒体上の位置にインク滴を送出する。この例においては、射出器１８０２、１８０４の双方が、それぞれ、インクスポット１９０６、１９０８の第１のインク滴を送出する。動作においては、共通電源がプリントヘッド２０４、２０５の小滴射出器１８０２、１８０４を同時に付勢し、それぞれ小滴１９０４、１９０５を射出する。
【００３６】
これに対比し、図２０に、図１８に示される視線２０−２０に沿い見られるスポットサイクルが非同期化された２個のプリントヘッド２０４、２０５を示す。この例においては、射出器が共通電源６０２（図６に示される）により付勢されると、プリントヘッド２０４、２０５に対応する小滴射出器１８０２、１８０４は、それぞれ、スポットの異なる位置のインク滴を送出する。特に、図２０に、インクスポット２００６の第１の小滴である小滴２００４を送出する小滴射出器１８０２と、インクスポット２００８の第７の小滴である小滴２００５を送出する小滴射出器１８０４を示す。言い換えると、プリントヘッド２０４は、スポットサイクルの第１の滴を送出し、一方、プリントヘッド２０５は、スポットサイクルの第７の滴を送出する。
【００３７】
図６と共に図２０を参照すると、プリントヘッド２０４のスポットサイクルが開始され、４滴後にプリントヘッド２０５のスポットサイクルが開始されることにより、プリントヘッド２０４、２０５のスポットサイクルが非同期化される。プリントヘッドのスポットサイクルの開始をずらすことにより、２個のプリントヘッドのスポットサイクルの位相が互いにずらされる。これは、プリントヘッド２０４のスポットサイクルを開始し、Ｎ＝１０の非倍数の滴の後にプリントヘッド２０５のスポットサイクルを開始することにより行われる。物理的に２個のプリントヘッドの間隔をＮ＝１０の非倍数の小滴だけ置くことに加えて、位相のずらされたプリントヘッドのスポットサイクルに、メモリ６１４から入力される画素値を合わせる必要がある。すなわち、各プリントヘッド２０４、２０５のデータラッチ６１８に直列に入力される文書の画素値は、同様に非同期化される必要がある。メモリ６１４が、データラッチの各組に、記録媒体２１８上の小滴射出器配置位置に対応する画素値を移送することが適当な動作に必要である。
【００３８】
データラッチ６１８に直列に入力されるデータを非同期化することにより、有利に、メモリ６１４に記憶されるプリントファイルのアクセスに要求される帯域幅が軽減される。複数プリントヘッドを同期化すると、各カラーチャネルの画素データを同時にメモリにアクセスする必要がある。しかし、プリントヘッドのスポットサイクルが非同期化されると、各カラーチャネルの画素データは、非同期にメモリ６１４から取り出すことができる。非同期メモリアクセスにより、メモリの画素データのアクセスに要求される帯域幅が軽減される。これは、カラーチャネルデータに対するリクエストを同時に出す必要がなく、スポットサイクルの間の異なる期間に出せばよいからである。従って、プリントヘッドのスポットサイクルを非同期化することにより、プリントヘッドの平均ピーク電力消費と、メモリに記憶されるプリントファイルの画素データのアクセスに要求される帯域幅の双方が有利に軽減される。
【００３９】
図２１は、本発明に従う小滴射出器の射出を非同期化するステップを説明するフロー図である。一般に、図２１に示されるステップは、スポットサイクルの各期間ごとに実行される。ステップ２１００において、プリンタ１０６は、記録媒体に、メモリ６１４に記憶された画像のプリンティングを開始する。ステップ２１０２において、プリンタの複数プリントヘッドに対する画素のチャネル値を、メモリから検索する。ステップ２１０４において、チャネル値を使用し、射出器の圧電変換器をオンし射出させる複数プリントヘッドの射出器の一つを選択する。ステップ２１０６において、最後に、ステップ２１０４において射出のため選択された射出器を、単一電源を使用し同時に作動させ、スポットサイクルの期間を完了する。ステップ２１０８において、射出される滴が残っていれば、記録媒体に行うメモリの画像の複写を完了するため、ステップ２１１０において、プリントヘッドは、プロセス方向に１小滴の間隔だけ進められる；射出される滴が残っていなければ、ステップ２１１２において、メモリに記録された画像のプリンティングが完了する。図２１に示すステップの多くは、直列に実行される必要はなく、並列に実行されてもよいことは、当業者には明らかである。
【００４０】
以上、移相プリンティングを行うプリンティングシステムについて説明した。しかし、本発明は、記録媒体にインクを付着させるプリンティングシステムに限定されるものではなく、さらに、支持構造体に材料が付着される広範な非プリンティングの用途が含まれることを理解する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される文書複写システムを示す簡略化された略ブロック図である。
【図２】本発明を実施する部分幅音響インクプリントヘッドを示す斜視図である。
【図３】本発明を実施する４個のページ幅音響インクプリントヘッドを示す斜視図である。
【図４】図２の視線４−４に沿って見たプリントヘッドの開口すなわちオリフィスのアレイを示す略底面図である。
【図５】図４の視線５−５に沿って見た本発明を実施する音響インクプリントヘッドの部分を示す斜視図である。
【図６】図４に示される各開口の下に重ねられた各圧電変換器を駆動する電子素子を示すブロック図である。
【図７】図６に示される一つの変換器アレイの部分を示す斜視図である。
【図８】１×１パターンの１スポット１滴プリントヘッドにより付着されるインク滴の位置を示す説明図である。
【図９】１スポット複数滴のプリントヘッドにより、記録媒体にスポットを形成する方法を示す説明図である。
【図１０】１スポットあたり１滴から３滴の小滴を、高速走査方向に沿い細かくアドレスできる格子に形成する方法を示す説明図である。
【図１１】１スポットあたり１０滴射出する１スポット複数滴プリンタにより１スポットサイクルの間に射出される滴の分布を示すグラフである。
【図１２】図１１のスポットサイクルが複数周期繰り返されることを示すグラフである。
【図１３】プリンティングシステムの３個の別のプリントヘッドの１つのスポットサイクルの繰り返しを示すグラフである。
【図１４】プリンティングシステムの３個の別のプリントヘッドのもう１つのスポットサイクルの繰り返しを示すグラフである。
【図１５】プリンティングシステムの３個の別のプリントヘッドのさらにもう１つのスポットサイクルの繰り返しを示すグラフである。
【図１６】図１３〜図１５に示される４個のプリントヘッドのスポットサイクルの滴の並びが同期していることを示すグラフである。
【図１７】小滴射出器の複数プリントヘッドの射出を非同期化するため、図１２〜図１５に示す４つのスポットサイクルの位相をずらした滴の並びを示すグラフである。
【図１８】図２に示される４個のプリントヘッド２０４〜２０７の内の２個のプリントヘッドの略底面図で、非同期化されている形態を示す。
【図１９】２個のプリントヘッドの滴の並びが同期化された例を示す説明図である。
【図２０】図１８に示される視線２０−２０に沿い見た２個のプリントヘッド２０４、２０５の非同期化されたスポットサイクルを示す説明図である。
【図２１】本発明に従う小滴射出器の射出を非同期化するステップを説明するフロー図である。
【符号の説明】
１０６１スポット複数滴プリンタ、１０８システム、１０９画像入力端末、１１１画像出力端末、２０４〜２０７プリントヘッド、２１２高速走査方向、２１３低速走査方向、２１４コントローラ、２１５第２の駆動手段、２１６レール、２１８記録媒体、４３０オリフィス、５３２小滴射出器、５４０ガラス基板、５４４液位制御板、５５０フレネルレンズ、５５２圧電変換器、５５４列電極、５５６行電極、５５８圧電層、５６０上部インタフェース層、５６２下部インタフェース層、５６４,５６６波面、５６８インク隆起、５７０インク滴、６０２電源、６０４電力分割器、６０６減衰器、６０８行スイッチ、６１０変換器アレイ、６１２接続線、６１４メモリ、６１６ドライバラッチシフトレジスタ、６１８データラッチ、８７２インクスポット、８７４画素中心、９７６格子、９７７インク１滴のインクスポット、９７８インク１０滴のインクスポット、１００２，１００４，１００６画素位置、１００３，１００５，１００７画素、１６０２〜１６０５，１６０８，１７０２〜１７０５，１７０９曲線、１８０２，１８０４小滴射出器、１９０４，１９０５小滴、１９０６，１９０８インクスポット、２００４，２００５小滴、２００６，２００８インクスポット。

Claims

記録媒体にインク滴を射出する射出器を有する第１のプリントヘッドと第２のプリントヘッドであって、各プリントヘッドに、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の作動期間を持ち複数周期繰り返されるスポットサイクルが設けられ、前記第１のプリントヘッドの射出器は、前記第１のプリントヘッドのスポットサイクルの各作動期間に１個までのインク滴を射出し、前記第１のプリントヘッドのスポットサイクルの間に、Ｎ個までのインク滴により形成されるインクスポットを形成し、前記第２のプリントヘッドの射出器は、前記第２のプリントヘッドのスポットサイクルの各作動期間に１個までのインク滴を射出し、前記第２のプリントヘッドのスポットサイクルの間に、Ｎ個までのインク滴により形成されるインクスポットを形成する第１のプリントヘッド及び第２のプリントヘッドと、
前記第１のプリントヘッド及び前記第２のプリントヘッドに接続され、前記第１のプリントヘッドのスポットサイクルの各作動期間に作動される前記第１のプリントヘッドの射出器と、前記第２のプリントヘッドのスポットサイクルの各作動期間に作動される前記第２のプリントヘッドの射出器とを指定するメモリであって、前記第１のプリントヘッドのスポットサイクルと前記第２のプリントヘッドのスポットサイクルの位相が前記作動期間のＭ倍（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）の期間だけ互いにずれるよう射出器を指定するメモリと、
前記第１のプリントヘッドと前記第２のプリントヘッドに接続され、前記メモリにより指定された射出器を作動させる電源であって、前記第１のプリントヘッドのスポットサイクルの作動期間について指定された第１のプリントヘッドの射出器と、当該作動期間に対応する前記第２のプリントヘッドのスポットサイクルの作動期間について指定された第２のプリントヘッドの射出器とを同時に作動させる電源と、
を含む１スポット複数滴プリンティングシステム。
前記第１のプリントヘッドのスポットサイクルが開始してから前記作動期間のＭ倍の期間の後に前記第２のプリントヘッドのスポットサイクルが開始する請求項１に記載の１スポット複数滴プリンティングシステム。
前記第２のプリントヘッドが、プロセス方向について、Ｎの整数倍の個数のインク滴の間隔だけ前記第１のプリントヘッドから離れた位置から、Ｍ個のインク滴の間隔だけずらされる請求項１に記載の１スポット複数滴プリンティングシステム。