JP4614670B2 - 故障補償を備える印刷方法および印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体の搬送システムと、印刷ヘッドが記録媒体上を走査されたときに画素線を印刷することのできる複数の印刷ユニットを備える印刷ヘッドとを含み、印刷ユニットの故障が補償されるように、故障補償ユニットが印刷動作を制御する印刷装置のための印刷方法に関する。

この種の印刷装置の一例が、インクジェットプリンタに関する、ＥＰ−Ａ−００９８１１０５に開示されている。この印刷装置の印刷ヘッドでは、印刷ユニットは、記録媒体が搬送される方向に延在する直線アレイで構成されたインクジェットノズルによって形成される。したがって、印刷ヘッドが記録媒体上を走査されたときに、画像の帯を印刷することができ、その帯中の画素線の数は、基本的に、その印刷ヘッドにあるノズル数に対応する。

そのような印刷装置は、一般に、様々な印刷モードで動作することができる。１回通過モードでは、印刷ヘッドの各ノズルは、用紙上を印刷ヘッドが移動する１ストローク中に、一画素線の完全な画像情報を印刷する。次いで、用紙が印刷済みの帯幅分だけ搬送され、印刷ヘッドの戻りストロークで次の帯が印刷される。一代替として、２回通過モードを適用することもでき、このモードでは、各ノズルは第１のストローク中に対応する線の１つおきの画素だけを印刷し、印刷ヘッドの戻りストロークで欠けている画素が挿入される。このモードでは、ノズルアレイの長さの半分だけに相当するステップずつ、用紙を搬送することができる。その場合、ノズルの半分を、新しい帯の１つおきの画素の印刷に使用し、ノズルの残り半分を、前のストロークで印刷された帯で欠けている画素の挿入に使用する。その結果、所与の画素線のすべての画素を印刷する際には、２つの異なるノズルが必要とされることになる。

印刷ヘッドのノズルが詰まり、または他の何らかの理由で故障した場合は、その動作不能ノズルで印刷されたはずの画素は、印刷画像では欠落することになり、画像品質が損なわれる。この望ましくない作用を回避し、または緩和するための様々な故障補償方法が知られている。

例えば、前述の文献は、２回通過モードを用いる補償方法を提案している。その場合、動作不能ノズルの作業は、通常は欠落画素の挿入だけに使用されるノズルによって行われる。もちろん、印刷ヘッドの走査速度が低減されない場合は、これは、故障補償に使用されるノズルが、通常の周波数の２倍で画素を印刷できることを必要とする。

ＥＰ−Ａ−１０６０８９６では、１回通過モードでも適用可能な故障補償方法が開示されている。ノズルが故障して、その動作不能のノズルで印刷すべき特定の画素が印刷できないときには、この画素を、別のノズルを用いて印刷できるように、その画素を指定された画素位置の近傍にあるアドレス指定可能な位置に移す。この方法は、情報の喪失を防止するのに役立つが、ノズル故障を完全に補償するものではなく、多くの場合、ノズル故障の視覚的影響を、容認可能な限度よりも低く抑えるのに十分な程度にすぎない。

別の知られている障害補償方法は、具体的には、ノズル、より一般的には印刷ユニットの故障が、ノズルアレイの端部近くで発生した場合に適用可能である。その場合、動作不能なノズルを含むノズルアレイの一端部分を切り離す、すなわちこの部分のノズルを使用不能にする。その結果、ノズルアレイの使用可能な長さが若干短縮され、１回のストロークで印刷される画像の帯の幅が狭められる。記録媒体の搬送幅を短縮された帯幅に適合させることによって、生産性を犠牲にしてではあるが、欠陥のない画像を印刷することができる。

一般に、印刷ヘッドに余分なノズルがない限り、故障補償には、生産性と画像品質の間でのトレードオフが伴う。

欧州特許出願公開第０９８１１０５号明細書 欧州特許出願公開第１０６０８９６号明細書 米国特許第６１４９２６４号明細書

本発明の目的は、多種多用な印刷される画像について、生産性と画像品質の点で、故障補償方法を最適化することができる印刷方法および印刷装置を提供することである。

このために、本発明による印刷方法は、
複数の故障補償方法を記憶するステップと、
印刷される画像を、異なる種類の画像情報を含む複数の区分（セグメント）に分割するステップと、
その画像の異なる区分を印刷するために、記憶された故障補償方法の異なる故障補償方法を選択するステップとを特徴とするものである。

当分野で一般に知られているように、区分化プロセスを使用して、印刷される画像の内容を分析すると共に、テキスト、ＣＡＤ図表、写真など異なる種類の画像情報を識別することができる。この方式では、例えば、印刷されるページのうちの、印刷データのハーフトーン処理が必要な写真を含む部分を識別することが可能であるが、そのページのテキストなど他の部分はハーフトーン処理を必要としない。また、１ページの異なる区分を、印刷装置の最適な動作モードを用いてそれぞれ印刷できるように、区分化プロセスを使用して、印刷装置の動作モードを印刷される画像情報の種類に自動的に適合させることもできる。例えば、ＵＳ−Ａ−６１４９２６４では、印刷されるページをテキスト領域と図形領域に区分化し、テキストには１回通過モードを適合させ、図形データは２回通過モードで印刷する印刷装置が開示されている。

本発明によれば、区分化を用いて、画像の各区分が、それぞれの区分に含まれる画像情報の種類に最も適した故障補償方法を用いて印刷されるように、異なる故障補償方法間で自動的に切換えを行う。

例えば、印刷できない黒の画素が、隣接する位置にシフトされる、ＥＰ−Ａ−１０６０８９６に開示されるシフト型の故障補償方法は、比較的明るい画像領域、すなわち黒の画素の密度が比較的低く、そのため黒の画素をそこにシフトさせることのできる十分な数の白の画素位置が使用可能な画像領域に最も適している。これに対して、黒一色の領域など比較的暗い画像領域では、この補償方法は、印刷された画像での目に見える欠陥を生じる可能性が高い。したがって、そうした暗い画像領域で高い画像品質を得るためには、欠陥を完全に補償することはできるが一般にある程度の生産性の低下をもたらす、前述したそれ以外の故障補償方法の１つを用いることが好ましいはずである。本発明の主要な利点は、印刷されるページが、暗い画像領域と明るい画像領域の両方を含むときに、暗い領域での高い画像品質を保証する、比較的低速な故障補償方法をそのページ全体について使用する必要はなく、このより低速な方法をそれが実際に必要とされる場合だけに用い、そのページの他の部分、すなわち明るい画像領域を、より生産性が高く、しかもこれらの領域に十分な画像品質を提供する故障補償方法を用いて印刷することができることである。その結果、満足できる画像品質を達成し、なおかつその印刷処理全体の生産性を向上させることが可能になる。

装置に関する独立した請求項１４は、本発明による方法を実行するように構成された印刷装置に関するものである。

本発明の有用な詳細およびさらなる展開は、添付の特許請求の範囲に記載される。

故障補償方法を、印刷ヘッドの１回のストローク内で変更することさえも実現可能なはずであるが、一般に、印刷ヘッドの完全な一ストロークで、１つの同じ故障補償方法を保持する方がより効率がよいであろう。したがって、区分化プロセスで識別される各区分は、好ましくは、そのページの全幅にわたって延在し、印刷ヘッドのストローク数の整数に対応する帯または帯域で構成されることになる。その場合、その区分のうちの、印刷ユニットの故障に最も影響を受けやすい部分に用いられる補償方法が決定される。

好ましい一実施形態では、印刷装置は、適切な故障補償方法を自動的に作動できるように、印刷ユニットの故障を自動検出する故障検出システムを含む。故障検出および故障補償は、「オンザフライで（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」、すなわち印刷装置が動作している間に実施することさえできる。その場合、印刷装置が１ページの一部を印刷し終えた時点で、ノズル故障が発生したときは、印刷装置が、故障補償を用いてそのページの残りの印刷を続行することができるように、故障補償ユニットが直ちに作動される。したがって、印刷された画像の目に見える欠陥は、ノズル故障の検出と、故障補償ユニットが有効になった時点との間の比較的短い遅延時間中にのみ発生することになる。

しかし、場合によっては、故障検出と故障補償の間の短い遅延時間の間でさえも、画像情報の容認不能な喪失をもたらすことがある。これは、具体的には、細い水平線、すなわち印刷ヘッドの走査方向に延在する、一画素分の幅だけしか持たない線を印刷する必要がある場合に当てはまる。

その場合は、この画素線を印刷するためのノズルが故障したときに、その線全体が消失することになる。そのときに、印刷装置が１回通過モードであった場合は、この欠陥を補償する有効な方法がない。

本発明によれば、この問題は、細い水平線などの危険な（ノズル故障の影響を受けやすい）画像項目をサーチして、適切な故障補償方法を事前に予防策として適用できるように区分化ユニットを構成し、またはプログラムすることによって解決することができる。もちろん、最終的な故障補償方法は、ノズル故障が発生した正確な位置が知られたときにはじめて決定することができ、この情報は、故障の検出後一定時間が経過してからでなければ利用できない。しかし、複数回通過モードを必要とする強力な故障補償方法を容易に使用できるように、そうした危険な区分に対して、予防的に複数回通過印刷モードを適用しておくことは可能であり、得策でもある。その場合、２回通過モードの１回目の通過でノズル故障が検出されたときは、その欠陥を、２回目の通過で補償することができる。故障が２回目の通過でのみ検出された場合は、その欠陥のある線の少なくとも１つおきの画素は、１回目の通過ですでに印刷されており、したがって、その故障の目に見える影響は、少なくとも緩和され、情報の完全な喪失は回避される。

本発明の別の任意の特徴によれば、例えば、故障補償ユニットのメモリに適切な補償プログラムを記憶することによって、少なくとも２つ、好ましくは３つ以上の異なる故障補償方法を印刷装置に実装し、それらの補償方法を、画像品質が向上し生産性が低下する順序に並べる。その場合、区分化プロセスは、その区分に含まれる画像情報に応じて、各区分ごとに画像品質の最低要件を指定するステップを含み、制御装置は、この最低要件を満たす順序に１番目の補償方法を選択する。

すでに述べたように、画像領域の暗さまたは明るさは、故障補償方法を選択するための重要な基準である。区分化プロセスでは、その画像領域の暗さまたは明るさの尺度である一次画像分類子（ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）を測定することによって、この基準を定量化することができる。１つの画素を黒または白のどちらかだけでしか印刷できない２値レベル印刷プロセスの場合には、適切な一次画像分類子は、例えば、所与の基本領域に含まれる黒の平均画素数とすることができる。その場合は、単に、一次画像分類子を比較するための閾値を設定することによって、画像品質の最低要件、および適用される故障補償方法を決定することができる。区分化プロセスの感度を高めるために、基本領域のサイズが相互に異なる１組の異なる一次画像分類子を提供することもできる。その場合、各分類子を関連する閾値と比較することができ、最終的な補償方法を決定するために、適当なフィルタを用いて比較結果をフィルタリングすることもできる。

不完全な故障補償の結果であることもある、印刷された画像中の欠陥は、その欠陥の近傍に高レベルの高周波数コントラストが存在するときは、肉眼には見えにくいと言われている。この作用を利用するために、区分化プロセスでコンテキストフィルタリング手順を用いることが望ましい。コンテキストフィルタは、一次分類子にも、あるいは、例えば、基本領域またはその近傍におけるコントラストのレベルに応じて閾値をシフトすることによって、関連する閾値にも適用することができる。

区分化プロセスで決定される区分のサイズは、当然に、印刷ヘッドによって印刷される帯のパターン、すなわち用紙搬送方向のノズルアレイの長さに適合される。異なる故障補償方法間での頻繁な切換え、特に、１回通過と複数回通過の間での頻繁な切換えは、それ自体が生産性の低下をもたらす可能性があるので、切換え動作回数を減らすために、各区分に低域通過フィルタを適用することが望ましい。

本発明は、白黒印刷装置だけでなくカラー印刷装置にも適用可能である。カラー印刷装置では、前述のハイブリッド故障補償プロセスを、好ましくは異なる色ごとに異なる区分化基準を用いて、各色分解画像に個々に適用することができる。というのは、例えば、黄色の分解での欠陥は、シアンでの欠陥よりも見えにくいからである。カラー印刷装置の場合には、別の色間故障補償方法を用いることも可能である。例えば、減法混色での基本色の黄色、シアン、マゼンタ、黒を用いた４色印刷では、黒ノズルの故障は、黄色、マゼンタ、およびシアン画素を重ね合わせることによって補償することができる。したがって、例えば、シアンノズルの故障は、少なくともその周囲の階調を再現するように、黒の画素を挿入することによって、ある程度まで補償することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態を、図面と併せて説明する。

図１に示すように、インクジェットプリンタは、画像記録媒体として働く用紙シート１２を搬送するために、矢印Ａの方向に回転するように駆動されるプラテン１０を含む。印刷ヘッド１４は、ガイドレール１８をガイドされ、用紙シート１２を走査するように、プラテン１０に沿って矢印Ｂの方向に前後に移動するキャリッジ１６に取り付けられる。印刷ヘッド１４は、基本色である黄色、シアン、マゼンタ、および黒のそれぞれに１つずつの、４つのノズルヘッド２０を含む。各ノズルヘッド２０のシート１２を向いた側面には、ノズル２２の直線アレイがある。ノズルヘッド２０は、シート１２上に印刷される画像の画像情報に従って通電される。各ノズル２２は、シート１２上の対応する画素位置にドットを形成するインク滴を噴射するように、別々に通電させることができる。したがって、印刷ヘッド１４がプラテン１０に沿って１回のストロークを実施するときに、目的の画像の１本の画素線を引くように、各ノズル２２に通電することができる。その結果、キャリッジ１６の各前進ストロークまたは後進ストロークの間に、印刷ヘッド１４は、その画像の一帯分または一帯域分を印刷し、一帯分の画素線数は、各ノズルアレイにあるノズル２２数に対応することになる。図１には、一ノズルヘッド２０当たり８個のノズル２２だけしか示していないが、実際には、このノズル数は相当に大きなものになる。

各ノズルヘッド２０は、その関連するノズルヘッドでのノズルの故障を検出することのできる電子故障検出器２４を備える。この故障検出器は、動作不能となった１つまたは複数のノズルの位置も示す。代替として、シート１２の領域外にある、プラテン１０の一端近くに故障検出器を備えることもでき、一ストロークの終りにキャリッジがこの検出器の位置に到達したときに、検出器は、ノズル２２のそれぞれからインク滴が実際に放出されたかどうかチェックする。

故障検出器２４によって、ノズル２２の１つまたは複数の故障が検出されたときは、以下で詳細に説明するように、その１つまたは複数のノズルの故障を補償するために、複数の故障補償方法のうちの１つが呼び出される。

図２に、印刷されるページ２６の画像の一例を示す。この単純化した例では、画像は、異なる種類の画像情報を含む複数の画像項目２８、３０、３２、および３４を含む。図示の例では、項目２８は、比較的暗く細い水平のバーであり、項目３０は、比較的寸法が大きく比較的平均濃度の高い写真であり、項目３２は、１画素分の幅だけしかない細い水平線であり、項目３４は、テキスト項目である。

写真３０は、暗い背景上では欠落した画素線がはっきり見えることになるため、ノズル故障の影響を比較的受けやすい。細い水平線３２も、関連するノズルの故障が、画像情報の完全な喪失をもたらすことになるため、ノズル故障の影響を非常に受けやすい。これに対して、項目２８および３４は、ノズル故障の影響を受けにくい。というのは、欠落した画素線は、常に境界線の近傍に位置することになるはずであり、そこには画像の欠陥を若干遮蔽して明るい部分をより見えにくくすることになる明暗の間の明確なコントラストが存在するからである。こうした状況下では、項目３０および３２は、それぞれ、高い画像品質をもたらし、かつ画像情報の完全な喪失を回避する故障補償方法を必要とするはずである。そうした補償方法は、一般に、そのページ２６を印刷するために必要な時間が延長されるように、より低速の印刷ヘッド動作モードを必要とする。他方では、項目２８および３４は、ノズル故障の影響を完全に補償するのではなく緩和するだけの故障補償方法を容認するはずであり、そうした故障補償方法は、より高速の印刷速度を可能とする。

項目２８〜３４のそれぞれについて、画像品質と生産性の点で最適な故障補償方法を採用できるように、その画像に区分化プロセスを適用して、異なる画像項目を識別すると共に、それらに含まれる画像情報の種類を評価する。図２では、項目３０および３２に対応する予備区分３６および３８が一点鎖線で示されている。故障補償方法は常に、１回または複数回の印刷ヘッド１４の完全ストロークに適用されるので、区分３６および３８はそれぞれ、ページ２６の全幅にわたって延在する。単純化のために、ここでは、ページ２６の残りの部分、すなわち区分３６および３８以外の領域は、単純な、比較的高速の故障補償方法を用いて印刷できる区分を形成するものとする。

図３に、それぞれが印刷ヘッド１４の１回のストロークで印刷される複数の帯４０に分割されたページ２６を示す。ここでは、印刷装置は１回通過モードで動作し、そのため各帯４０が、全くまたはほとんど重なり合わず、シート１２は、印刷ヘッドの各ストロークの都度一帯幅分ずつ搬送されるものとする。

図４では、区分３６、３８のサイズは、帯４０のラスタと一致させてある。区分３６および３８は、一帯分だけ隔てられていることが見てとれる。一例として、区分３６および３８に適用される故障補償方法が、印刷ヘッドによる前進ストロークと後進ストロークでカバーされる各帯間に５０％の重なりがある、２回通過モードを必要とするものと想定する。これを区分３８の上下にある点線４２で表してある。印刷モードが１回通過から２回通過に、あるいはその逆に切り換わるときには、一帯の半分を無駄にしなければならない。したがって、区分３８と３６の間に存在する一帯で、１回通過モードに切り換えては非効率であろう。このため、印刷モード間での頻繁すぎる効率の悪い切換えが起こらないように、区分のパターンを低域通過フィルタリングする。その結果を図５に示す。図５では、区分３６および３８は単一区分４４に統合されている。

図６は、印刷装置の故障補償ユニット４６を示すブロック図である。この故障補償ユニットは、１つまたは複数のプロセッサ、メモリなどを含む物理ユニットとして構成することもでき、あるいは印刷装置の全般制御ソフトウェアとして実装することもできる。印刷される画像データは、画素ビットストリーム４８として入力され、印刷データファイル５０にバッファされる。メモリ５２は、複数（所与の例では５つ）の故障補償方法を、例えばプログラムコードなどの形で含む。それらの故障補償方法を以下で説明する。

区分化ユニット５４は、図２から図５を参照して前述した区分化プロセスを実施するように、故障検出器２４から検出信号を受け取り、データファイル５０にアクセスする。その結果が、メモリ５２に記憶された故障補償方法の１つを、（１回通過）帯４０のそれぞれに割り当てる方法ファイル５６である。各帯は、図５のページ２６の下から数えられる。図示の例では、第６から第１１の帯は、第５の補償方法が適用される区分４４を形成し、そのページの残りの部分には第１の方法は適用される。

制御装置５８は、方法ファイル５６を読み取り、その方法ファイルによって決定されたように、メモリ５２から故障補償方法を呼び出す。また、この制御装置は、画像データファイル５０も読み取り、関連する故障補償方法に従ってその画像を変更し、変更された画像データ６０をノズルヘッド２０に出力すると共に、キャリッジ駆動装置や用紙搬送部など印刷装置の他の構成要素に出力される制御データ６２を生成して、その画像が、方法ファイルで指定された故障補償方法に従って印刷されるようにする。

次に、メモリ５２に記憶された様々な故障補償方法を、図７から図１３と併せて説明する。

第１の方法を「１回通過およびシフト」と呼び、図７に示す。一例として、関連する区分の画像が、それぞれ２画素分の幅を持ち、白の３画素分の隙間で隔てられた２本の斜線からなるものと想定する。印刷装置は、１回通過モードで動作し、そのため、所与の画素線のすべての情報を、それぞれの色についてノズルヘッド２０の１つのノズルだけを用いて印刷しなければならない。画素線６４でノズル故障が発生したものと想定する。その結果、その関連ノズルで印刷すべき線６４および縦の列６６、６８、７０、７２の画素が印刷できず、印刷された画像に白の画素線の形での欠陥が発生する。この欠陥の視覚的印象を緩和するために、縦の列６６〜７２中の各画素が、上方に線６４の上の線に、または下方に線６４の下の線にシフトされる。縦の列６６では、その上の画素がいずれにしても黒になるため、画素を上方にシフトすることができない。このためにこの画素は、下方の位置７４にシフトされる。これに対して、縦の列６８の画素は、線６４からそのすぐ上の線にシフトされる。同じことが、縦の列７２および７０の画素についてもそれぞれ当てはまる。したがって、この画像の平均濃度は、線６４の近傍でさえも保たれる。図７では画素サイズが大幅に誇張されており、それが実際には肉眼の空間分解能の限界に近いものであり、結果として生じる視覚的印象は、完全に容認可能なものであることに留意されたい。また、この故障補償方法は、印刷ヘッドの動作速度を下げる必要がないので、印刷装置の生産性も完全に保つ。しかし、この方法は、印刷される区分が黒一色の領域からなる場合には、効果が弱まるであろう。

第２の故障補償方法「１回通過および切り離し」は、わずかに生産性が低下するが、完全な故障補償を可能にする。図８に示すこの方法は、ノズル故障が、ノズルヘッド２０のノズルアレイの最上端部または最下端部で発生したときに適用可能である。図８では、ノズルヘッド２０を長方形で表し、動作不能ノズルを含む端部７６はハッチングされている。この補償方法は、実際に印刷される帯４０’の幅がわずかに狭くなるように、切り離す、すなわち端部７６のノズルを使用不能にすることからなる。図８に見られるように、帯４０を継ぎ目なく突き合わせるために、１回の印刷ヘッドストロークの終りでの用紙搬送距離をしかるべく短縮する。

図９にこの方法の一変更形態を示す。これは生産性がいっそう低下するが、ノズルヘッド２０の中央部分７８でのノズル故障を補償することができる。この場合、完全なノズルアレイの３分の１の長さの中央部分７８が使用不能であり、そのため１ストロークで印刷される帯は、２つの別々の部分帯４０ａ、４０ｂからなる。これらの帯間の隙間は、帯４０ａによる戻りストロークで挿入される。すなわち、帯４０ａおよび４０ｂは交互配置される。図６に示す例には、この方法は実装されていない。

次に、第３の故障補償方法「２回通過高速およびシフト」を、図１０および図１１と併せて説明する。この方法は、図７ですでに説明したシフト機構を、高速２回通過モードで使用するものである。２回通過モード、より一般的には複数回通過モードは、一本の画素線を印刷する際に２つ以上のノズルが必要とされ、そのためノズル故障がその線の一部の画素だけにしか影響を与えないという利点を持つ。これを図１０に示す。図１０では、線１〜８で、奇数縦列番号のすべての画素が、前進通過ｎで印刷されている。線１〜４では、偶数番目の画素を、前の戻り通過ｎ−１ですでに印刷し終えている。ノズル２２’の故障のために、線３、７、および３’では画素が欠落している。しかし、線７に見られるように、それでもなお、動作可能ノズル２２”を用いて１つおきの画素を印刷することができる。線３の黒の画素も、同じように印刷されている。したがって、２回通過モードに切り換えると、ノズルが故障した場合であっても、対応する画素線が完全に欠落することにはならず、５０％の光学濃度でなおも印刷される作用を有する。

前述のシフト機構を用いることによって、図１１に示すように、結果をさらに改善することができる。この図は、図７と同じ画像を示すが、この場合は縦の列６８および７０の画素だけをシフトすればよく、光学的印象が大幅に改善される。

高速２回通過モードでは、プラテン１０に沿って移動するキャリッジ１６は、通常速度の２倍で駆動され、ノズル２２のドット生成周波数は元の値に保たれる。したがって、完全な帯を印刷するには２回の通過が必要とされるが、生産性は１回通過モードの場合とほぼ同じ高さである。ただし、キャリッジ１６を減速すると共にその移動方向をより頻繁に逆転する必要により、ある程度の生産性の低下が生じる。このため、第３の方法は第１の方法より生産性が低く、ノズルアレイの切り離し部分７６が比較的短い場合は、第２の方法よりいっそう生産性が低い。他方では、複数回通過モードは画像全体の品質の改善をもたらす。というのは、例えばドット位置エラーから生じる欠陥を、均一化することができるからである。

図６に示す第４の故障補償方法、「２回通過高速および切り離し」は、高速の２回通過モードを、図８に示す切り離し手順と組み合せて用いる。

第５の故障補償方法、「１回通過低速および挿入」を図１２に示す。この場合は、２回通過モードを用いるが、キャリッジは通常速度だけでしか動かず、ノズル２２の大部分のドット生成周波数が５０％まで低下する。その結果、印刷プロセスの生産性も５０％まで低下する。他方では、この方法は、ノズル故障がノズルアレイの中央部分で発生し、そのため図８の切り離し方法が機能しない場合や、ノズル故障が隣接する２つのノズルで発生し、そのためシフト方法が機能しない場合でさえも、完全な故障補償を実施することができるという利点を持つ。図１２でのノズル２２’の故障を補償するためには、補完ノズル２２”は、線７に欠落しているすべての画素を、ノズル２２”を用いて埋めることができるように、通常の液滴生成周波数、すなわちそれ以外のノズルの周波数の２倍で動作する。

一変形実施形態では、印刷装置が、例えば１０ｋＨｚの公称ドット生成周波数で動作すると共に、公称ドット生成周波数の２倍、すなわち２０ｋＨｚでも動作できることが可能である。その場合、公称周波数のモードを、例えば最適な画像品質を実現するための高品質モードで使用し、画像品質がわずかに劣る可能性のある２倍周波数モードを、例えばドラフトモードで用いることになる。そうすれば、高品質モードでは、図１２に示す方法を、公称ドット生成周波数および２倍のキャリッジ速度で適用でき、ノズル２２”だけを２倍の周波数で動作させて、より高い生産性を実現することができる。

もちろん、当分野で知られている他の故障保証方法を実装することもでき、印刷装置の動作モード（ドラフト、通常、または高品質）に応じて、選択可能な補償方法のセットを変更することもできる。

次に、区分化ユニット５４で用いられる区分化プロセスの詳細を、図１３を参照して説明する。この図には、データファイル５０に指定される、印刷される画像の一部分の画素パターンが示されている。図示の例では、領域の大部分が５０％のグレーレベルを有する。すなわち画素のうちの半分が黒であり、残り半分が白である。この画像領域を、好ましくは、３２×３２画素の方形基本領域に分割するが、図面には８×８画素だけを示してある。図１３では、１つの基本領域８０を白い境界線で強調してある。

区分化プロセスの第１のステップは、白の画素数を数えることにより、各基本領域の平均明度を測定することからなる。この平均明度を、適用される故障補償方法を決定するための一次画像分類子とする。黒の画素には値０を割り当て、白の画素には値２５５を割り当てる。したがって、基本領域８０の平均画像値は１２７になる。一般に、一次画像分類子の値が高いことは、第１の方法など、より生産性の高い故障補償方法を適用できることを意味し、低い一次画像分類子は、第５の方法など、高品質方法の１つを適用する必要があることを意味する。

次のステップでは、ノズル故障で生じた欠陥が、暗い領域と隣接する明るい領域との間の境界近くで発生したときは、それがより見えにくくなるということを考慮して、一次画像分類子をコンテキストフィルタリングにかける。このために、現在検査されている基本領域８０がそのウィンドウの中央にある、５×５基本領域の方形ウィンドウをその画像上にシフトさせる。図１３では、この基本領域８０を取り囲む５×５ウィンドウは、角錐８２の底面として示されている。ウィンドウ８２内の２５個の基本領域のそれぞれについて測定された一次画像分類子を、最大値フィルタリングにかける。図示の例では、２５個の基本領域すべてが、一次画像値１２７を持つので、ウィンドウ８２を表す角錐の頂点に示すように、最大値も１２７である。しかし、基本領域８４を検査するために、このウィンドウを一基本領域分右にシフトしたとき、今度は破線で示す角錐８６で表されるウィンドウは、基本画像分類子１９１を持つより明るい基本領域８８も含む。その場合、最大値フィルタリングによってもたらされる基本領域８４のフィルタリングされた画像値は１９１になる。このように、ウィンドウをページ２６全体にわたってシフトさせることにより、各基本領域ごとのフィルタリングされた一次分類子が得られる。

区分化プロセスの１つの単純化バージョンでは、次のステップは、フィルタリングされた一次分類子を適当な閾値と比較することからなる。ページ２６の全幅にわたって延在する一列のすべての基本領域のフィルタリングされた一次分類子が、最大閾値を超えたときは、この列の基本領域を、第１の故障補償方法が適用される区分の一部に分類することができる。他方では、この列のフィルタリングされた一次分類子のどれも最小閾値を超えなかった場合は、この列は、第５の故障補償方法が適用される区分の一部に分類されることになる。このようにして、図２に示す仮区分３６を得ることができ、項目２８、３２、および３４は、第１の方法のコンテキストフィルタリング手順を通過している。単一画素線３２に対応する区分３８は、以下で説明するように異なるプロセスによって得られる。

図１４は、より詳細な区分化プロセスを示す流れ図である。

ステップ１００で、データファイル５０を読み込む。ステップ１０１で、ページ２６の画像全体に、図２の線３２などの細い水平線がないかどうかチェックする。これは、当分野で知られた従来の画像処理技術で実施される。１本または複数本のそうした水平線が見つかった場合は、ステップ１０２で予防的な故障補償方法を指定する。このステップは、図２に示すような区分３８の識別、および図４に示すようなその区分の帯幅への適合を含む。図示の例では、印刷ヘッド１４の動作が開始する前に、ステップ１００〜１０２を実施する。ステップ１０２ではさらに、その時にノズル故障が実際に発生するかどうか、およびノズルが影響をうけるかが知られていない場合でも、区分３８に第５の故障補償方法を適用すべきことを指定する。いずれにせよ、この区分には２回通過モードが指定されることになる。これには、必要になった場合に、その故障補償プロセスを容易に作動できるという利点がある。したがって、情報の完全な喪失を確実に回避することができる。

一変形実施形態では、例えば２画素の幅を持つ水平線に、第３の故障補償プロセスを指定することも可能である。

ここでは、単一画素線に第１の故障補償方法（シフト）を用いることも可能であることが認められるはずである。その場合、その線全体を一画素分シフトすることになる。ただし、位置の正確さが重要な、ＣＡＤ図表の高品質印刷の場合は、この方法が受け入れられないことがある。

ステップ１０２に続き、ステップ１０４で印刷ヘッド１４の動作を開始する。ステップ１０１で細い水平線が見つからなかった場合は、ステップ１０２を省略する。

ステップ１０５で、故障検出器２４によって、ノズル故障が発生したか否かをチェックし、１つまたは複数のノズル故障の位置を、区分化ユニット５４に知らせる。ノズル故障が検出されなかった場合は、そのページを印刷している間ステップ１０５をループとして繰り返す。

ノズル故障が発生するとすぐに、ステップ１０６で区分化プロセスの閾値Ｔｉｊを設定する。指数ｉ（ｉ＝１，．．．，５）は、閾値が適用される故障補償方法を識別する。図６に示すように、補償方法は、画像品質が向上し、かつ生産性が低下する順序で並べられることがわかるであろう。したがって、ｉ＝１は最高の生産性を意味し、ｉ＝５は最高の品質を意味する。

この実施形態の区分化プロセスでは、８×８、１６×１６、３２×３２画素など異なるサイズを持つ（８０などの）基本領域（およびおそらく５×５や３×３基本領域など異なるウィンドウサイズ）での、一次画像分類子Ｂｊを測定する。分類子Ｂｊと閾値Ｔｉｊの第２の指数ｊは、その分類子および閾値が適用される基本領域のタイプまたはサイズを識別する。

ステップ１０７で、異なるサイズの基本領域、もちろん常にそのページ２６の全幅にわたって延在する基本領域の各列での一次分類子Ｂｊを測定する。

ステップ１０８で、一次分類子Ｂｊの各セットに個々に、コンテキストフィルタリングを適用する。

ステップ１０９で、指数ｉを１に設定する。ステップ１１０で、すべてのサイズの基本領域での、かつその列中のすべての基本領域での、すべてのフィルタリングされた一次分類子Ｂｊが、閾値Ｔｉｊの最大値ｍａｘ_ｊ（Ｔｉｊ）より大きいかどうかチェックする。本例では、ｉを１に設定してあるので、閾値Ｔ１ｊの最大値が取られる。ステップ１１０でチェックされた条件が満たされた場合は、ステップ１１１で故障補償方法ｉ（１）を採用する。ステップ１１０で値Ｂｊを閾値Ｔ１ｊの最大値と比較したので、基本領域のすべてのサイズでの値Ｂｊが、ステップ１１０での検査を通過した場合に限って、最高の生産性を有する第１の故障補償方法を適用することになる。

ステップ１１０の検査に通らなかった場合は、ステップ１１１で、指数ｉが最大値５に達したかどうかチェックする。達していない場合は、ステップ１１３でｉを増分し、ステップ１１０に戻る。したがって、ステップ１１０、１１１、１１２、および１１３からなるループは、最高の生産性で、しかも検査されている区分に十分な画像品質を提供する故障補償方法を識別する。第１〜第４の方法のいずれもステップ１１０の検査を通過しなかった場合は、最高品質の第５の方法を指定するステップ１１４でこのループを終了する。

ステップ１１１またはステップ１１４に続き、プロセスはステップ１０５に戻り、ステップ１０５で、印刷プロセスが進行する間に新規のノズル故障が発生したかどうかチェックする。ステップ１０５からステップ１１４は、ページ２６全体または少なくとも一定数の隣接し合う帯４０が、すべてのサイズの基本領域を用いて検査され、それによって図４に示すような区分３６、３８の寸法が決定されるまで繰り返されることが理解されるであろう。最後に、これは図１４に示していないが、図５に示したように、同じ種類の区分間の不適切に狭い隙間を取り除くために、各区分を低域通過フィルタリングにかける。

ステップ１０６で決定される閾値Ｔｉｊは、もちろん、ステップ１０５で検出された欠陥のあるノズルの位置に左右されることもある。したがって、ステップ１０６は、ステップ１０５の後に実施する必要がある。しかし、ステップ１０７およびステップ１０８は、ステップ１０６やステップ１０５の前に、あるいはステップ１０４で印刷プロセスが開始される前ですら実施することができる。これは、ノズル故障が検出された後に必要とされる処理時間を短縮することになり、したがって、ノズル故障が発生したときにより迅速に反応することが可能になる。

他方では、印刷装置の電源が切られ、後で再度入れられたときに、ステップ１０５で検出されたノズル故障を容易に使用できるように、それらを不揮発性メモリに記憶しておくこともできる。

本発明による強力でしかも生産性の高い故障補償機構のために、印刷装置のクリーニングや保守の間隔を延長し、かつ／またはノズル故障を修理するためにサービス担当者を呼び出す必要のある回数を減らすことが可能になる。

印刷装置の解像度がますます向上し、そのためにノズルや他の印刷ユニットの数がますます増え、印刷ユニットの寸法がますます小型化するにつれて、印刷装置の使用中のみならず、すでに印刷ヘッドの製造プロセスにおいても、ノズル故障発生の可能性がより大きくなる。本発明は、未使用の印刷ヘッドでの一定数のノズル故障を許容できるようにし、それによって、印刷ヘッドの製造プロセスでの歩留まりを増大させることができる。

本発明を適用可能なインクジェットプリンタに不可欠な部品を示す図である。 区分化プロセスの作用を例示するために、印刷される１ページの画像を示す図である。 区分化プロセスの作用を例示するために、印刷される１ページの画像を示す図である。 区分化プロセスの作用を例示するために、印刷される１ページの画像を示す図である。 区分化プロセスの作用を例示するために、印刷される１ページの画像を示す図である。 印刷装置の故障補償ユニットを示すブロック図である。 様々な故障補償方法の説明を示す図である。 様々な故障補償方法の説明を示す図である。 様々な故障補償方法の説明を示す図である。 様々な故障補償方法の説明を示す図である。 様々な故障補償方法の説明を示す図である。 様々な故障補償方法の説明を示す図である。 区分化プロセスでの一ステップを示す図である。 印刷プロセスで故障補償方法を選択するプロセスを示す流れ図である。

符号の説明

１０ プラテン
１２ 用紙シート
１４ 印刷ヘッド
１６ キャリッジ
１８ ガイドレール
２０ ノズルヘッド
２２ ノズル
２４ 故障検出器

Claims (14)

1. 印刷ヘッドが記録媒体（１２）上を走査されるときに、それぞれ画素線を印刷することのできる複数の印刷ユニット（２２）を備える印刷ヘッド（１４）で実施される印刷方法であって、印刷ユニット（２２）の故障が補償されるように、印刷処理が制御され、前記印刷方法が、
   複数の故障補償方法を記憶するステップと、
   印刷される画像（２６）を、異なる種類の画像情報を含む区分（３６、３８；４４）に分割するステップと、
   前記画像の異なる区分の印刷に関して、前記記憶された故障補償方法の異なる故障補償方法を選択するステップと、
   ノズル故障の影響を受けやすい項目（３２）に関して印刷される前記画像をサーチするステップと、
   サーチ結果に従って故障補償方法を予防的に適用するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記区分（３６、３８；４４）が、印刷される前記画像（２６）の全幅にわたって延在する、請求項１に記載の方法。
3. 前記印刷ヘッド（１４）の走査方向（Ｂ）に直角な方向の前記区分（３６、３８；４４）の寸法が、前記印刷ヘッドの印刷ユニット（２２）のアレイの長さに合される、請求項２に記載の方法。
4. 前記記憶された故障補償方法を、画像品質が向上しかつ生産性が低下する順序に分類するステップと、
   各区分に、前記画像品質での最低要件を指定する基準（Ｔｉｊ）を割り当てるステップと、
   印刷される区分に、該区分に割り当てられた前記基準を満たす前記順序で第１の故障補償方法を選択するステップとを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. ある故障補償方法から別の故障補償方法への切換え動作の数を低減するために、低域通過空間周波数フィルタを用いて、区分（３６、３８）のパターンをフィルタリングするステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 印刷ユニット（２２）の故障を自動的に検出するステップと、前記検出された故障に従って故障補償方法を自動的に作動させまたは適合させるステップとを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記故障補償方法が、前記印刷ヘッド（１４）の１回通過モードで適用可能な少なくとも１つの方法、および前記印刷ヘッドの複数回通過モードで適用可能な少なくとも１つの方法を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記画像を区分（３６、３８；４４）に分割する前記ステップが、前記画像の各領域から、該領域の明度の尺度である一次画像分類子（Ｂｊ）を抽出するステップ（１０７）と、含まれる前記画像領域の前記一次画像分類子（Ｂｊ）の値に基づいて前記区分を決定するステップとを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記画像領域の前記一次画像分類子（Ｂｊ）のコンテキストフィルタリングを行い、前記フィルタリングされた一次画像分類子に基づいて前記区分を決定するステップ（１０８）を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記画像が、複数の画素を含む基本領域（８０、８４、８８）に分割され、前記一次画像分類子（Ｂｊ）が各基本領域ごとに測定され、コンテキストフィルタリングが複数の基本領域からなるブロック（８２、８６）に適用される、請求項９に記載の方法。
11. 各故障補償方法（ｉ）ごとに少なくとも１つの閾値（Ｔｉｊ）が定義され、一区分の前記故障補償方法が、前記区分について見つかった最小の一次画像分類子（Ｂｊ）を、前記閾値（Ｔｉｊ）と比較することによって選択される、請求項８または９に記載の方法。
12. 一次画像分類子（Ｂｊ）が、異なるサイズの基本領域について測定され、各基本領域サイズごとに得られた前記一次画像分類子が、それぞれの閾値（Ｔｉｊ）と比較される、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 記録媒体（１２）の搬送システム（１０）と、印刷ヘッドが前記記録媒体上を走査されるときに、それぞれ画素線を印刷することのできる複数の印刷ユニット（２２）を備える印刷ヘッド（１４）と、印刷ユニットの故障が補償されるように印刷処理を制御する故障補償ユニット（４６）とを含む印刷装置であって、印刷される画像（２６）を、異なる種類の画像情報を含む区分（３６、３８；４４）に分割するための区分化ユニット（５４）を備えることと、前記故障補償ユニット（４６）が、複数の補償方法を記憶するメモリ（５２）、および前記印刷される区分に従って前記補償方法の１つを選択する制御装置（５８）を含み、前記区分化ユニット（５４）がノズル故障の影響を受けやすい項目（３２）に関して印刷される前記画像をサーチするように構成され、サーチ結果に従って補償方法が予防的に適用されることを特徴とする、印刷装置。
14. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の印刷方法を実施する、請求項１３に記載の印刷装置。

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