JP4854978B2 - プリント方法およびこの方法の適用に適するプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、複数のインク充填チャンバを備えるプリンタによって基体上に画像を形成するためのプリント方法であって、インク充填チャンバが、各々ノズルを備えかつ圧電アクチュエータに動作可能に結合され、方法が、各インク充填チャンバに圧力波を生成するように圧電アクチュエータを画像通りに励起し、前記インク充填チャンバのノズルからインク滴が射出されることと、前記インク充填チャンバに動作可能に結合された圧電アクチュエータを用いて、インク充填チャンバにおける圧力波を測定することとを含む方法に関している。本発明は、またこの方法に適合されたプリンタにも関連している。

この種の方法は、欧州特許第１０１３４５３号から知られている。この出願から知られる圧電タイプのインクジェットプリンタは、いくつかのインクチャンバ（「インクダクト」または単に「ダクト」とも称される）を備えるプリントヘッドを有し、各チャンバは、圧電アクチュエータに動作可能に結合されている。一実施形態においては、インクチャンバは、壁部に結合されたアクチュエータの励起によって変形可能である可撓性壁部を有している。壁部の変形は、結果としてチャンバ内に所定の充分な強度の圧力波を生じ、このことは、結果的にチャンバのノズルからのインク滴の射出を生じるであろう。しかしながら、圧力波は、次に結果として壁部の変形を生じ、そしてこれは、圧電アクチュエータに伝達されることもある。その変形の影響下において、アクチュエータは、電気信号を生成するであろう。この信号は、チャンバ内における生成された圧力波に直接的に応じる。したがって、この信号を測定することによって、関連するチャンバにおける圧力波が、間接的に測定される。

前記出願から、この信号の解析は、前記アクチュエータに対応するインクチャンバの状態に関する情報が取得されることを可能とすることが知られている。したがって、この信号から、チャンバ内に気泡または他の異常があるかどうか、ノズルが清浄であるかどうか、インクチャンバ内に何らかの機械的欠陥があるかどうか等を導くことが可能である。原則として、圧力波自体に影響を及ぼすいかなる異常も、前記信号の解析によって追跡され得る。このられている方法を用いることによって、アクチュエータの各励起後に各ダクトを測定することも原則として可能である。このようにして、プリント品質に対するマイナスの影響を有するかもしれないいかなる異常も、そのようなマイナスの影響を取り除くために、適切な措置が講じられ得るように、動作中（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）に非常に正確に追跡され得る。
欧州特許第１０１３４５３号明細書

しかしながら、知られている方法は、１つの重大な不都合を有している。特に、非常に多数のインクチャンバ、例えばプリントヘッドあたり１００個以上のインクチャンバを有するプリンタで使用されるとき、全てのインクチャンバの動作中の測定は、結果として、解析のために非常に高いデータレートを生じる。これらの信号が直接処理されるのを可能とするためには、複雑でかつそれゆえ高価な電子機器が必要となる。

本発明の目的は、この不都合を解消することにある。

このために、プリアンブルに従った方法が発明され、その発明は、形成のための画像が、前記画像の要素についての重要性基準（ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）の使用によって解析され、前記基準を満足する画像要素が決定され、前記画像要素を形成するためにインク滴が射出されるべきチャンバが決定され、前記チャンバの少なくとも１つにおける圧力波が、画像の形成の間に測定される。

本発明は、いくつかの画像要素が、形成のための画像において、他の画像よりもより重要であるという理解に基づいている。例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ画像において、例えば建物の外形または建物の配管を描く単一画素ラインの情報は、陰影部分よりもさらに一層重要である。供給業者から顧客へ送られる最終送り状における、全体量の瑕疵のない再現は、供給される商品の瑕疵のない指示よりも一層重要であろう。三次元画像の形成において、画像の外側縁部における画像要素は、しばしば画像の中心の要素よりも重要である。製品データシートにおける安全コードの完全な再現は、安全アイコンの完全なイメージングよりもしばしば重要である。グラフィック産業において、所定の審美的な詳細は、固体表面の瑕疵のない充填等よりもしばしば重要である。

本発明は、画像の計画された要素についての重要性基準を決定することを含む。このようにして、例えば、プリンタ自体の中央コンピュータユニットを用いて、形成のためにどの画像の要素が前記基準を満たすか、そしてどれがそうでないかを決定することができる。この目的のために、しばしばディジタル形式でプリンタに供給される画像情報が、基準をチェックするための入力として使用され得る。このようにして、形成のための画像において重要である画像要素と、さほど重要でない画像要素との間の区別がなされ得る。本発明に従った方法は、前記重要な画像要素を画像形成するために、インク滴がそこから射出されるべきインクチャンバを決定することを提案している。換言すれば、このチャンバは、そのように画像の前記部分を形成するために、インク滴を射出するために作動されるべきである。それはまさに、プリントの間に動作状態で測定されるグループに属するチャンバである。重要性基準自体に応じて、存在するチャンバの総数の中の小さなたった一部分が、しばしば、重要な画像要素を画像形成するようにインク滴が射出されるべきチャンバのグループに属するであろう。これらのインクチャンバを最大値において測定することは、結果として解析のための信号の数をかなり低減し、比較的簡単な電子機器を用いて、プリントプロセスの有効な品質管理を実現することを可能とする。好ましい実施形態においては、基準を満たす画像要素に対応する全てのチャンバが測定される。

本発明に従った方法の一実施形態において、重要性基準は、形成のための画像に適合される。重要性基準は、不変の基準である必要はなく、例えばメモリに格納されており、形成のための画像に適合され得る。写真の画像形成において、重要である画像要素のタイプは、テキストのプリントの重要である画像要素と全く異なっている。送り状の場合には、重要である要素は、折りたたみ広告の重要である要素と全く異なっている。この実施形態においては、基準は、形成のための画像に適合される。このことは、例えば、プリンタユーザが、プリンタのユニットに対して画像のタイプを知らせることにより、そのとき重要性基準を自動的に決定することが行われ得るが、例えば形成のための画像の自動的な解析により、その後に重要性基準の自動的な決定が行われる、どのタイプの画像がプリントされるべきかを決定することも可能である。プリンタのユーザ自身は、１つ以上の重要性基準（例えば、単一画素ラインが重要、数量が重要、等）を入力することも可能である。

一実施形態においては、プリンタは、インクチャンバが配置されたプリントヘッドを備え、この方法において、画像が平坦な基体上に形成され、プリントヘッドは、１回以上のプリントスワス（ｓｗａｔｈ）で基体上を移動され、画像の一部分が各スワスでプリントされ、この方法は、各サブ画像に関して別々に用いられる。この実施形態は、１つ以上のプリントヘッドが、１回のプリントステップにおいて画像を形成するのに小さすぎるプリンタに特に適している。プリントヘッドは、１センチメートルから数センチメートルの典型的な長さを有する一列のノズルをしばしば備えている。この種の列によれば、プリントヘッドに、基体に対する走査移動を行わせることにより、列の長さに等しい幅にプリントする基体のストリップ（しばしば「スワス」または「プリントスワス」と称される）をプリントすることが可能である。このようにして、サブ画像が基体上に生ずる。このヘッドのいくつかのスワスを基体上に作ることによって、または、例えば各々１つのスワスを基体上に実行すべく多数のヘッドを配置することにより、別個のサブ画像から画像が作成され得る。サブ画像のプリントは、独立した動作とみなされ得るから、各プリントスワスについて別々に方法を適用することは都合が良い。このことは、本方法の使用に対して一層の自由を与え、それゆえよりよいプリント結果を得るように適用され得る。

一実施形態において、インクチャンバにおける圧力波の測定に関連するデータレートについて最大値が設定され、測定の周波数が、測定に関連する全体のデータレートが、最大において前記最大値に等しくなるように選択される。この実施形態においては、例えば、インクチャンバの状態の動作中測定、および適切な動作の実行に適する最大データレートが考慮される。例えば、画像が形成される間、重要な画像要素、すなわち重要性基準を満たす画像要素に関連するインク滴を射出すべき３０個のインクチャンバが識別されるが、最大測定周波数（すなわち、それに対応する圧電アクチュエータの各個別の励起の後における各インクチャンバの解析）で、データレートは、１８個のインクチャンバの測定の間に既に最大値であると仮定しよう。その場合において、この実施形態においては、重要な画像要素に対応する全てのインクチャンバを動作中に測定することができるが、測定の周波数が、これらのインクチャンバの解析が、全ての励起の半分の後に実際に行われるように、測定周波数を低減することが決定される。この実施形態の利点は、全ての重要なチャンバが、プリント動作の間にチェックされることである。

代替的な実施形態においては、重要性基準は、基準を満足する画像要素に対応する全てのチャンバの最大周波数における測定の間に、測定に関連するデータレートが、最大値において前記最大値に等しくなるように決定される。インクチャンバの状態の解析のための最大データレートが再び考慮されるこの実施形態において、もしも重要性基準を満足する画像要素に対応する全てのインクチャンバの解析において、データレートが高すぎるならば、基準自体は、適合された基準を満足する要素の数が、最終的に基準を満たす画像要素に対応する全てのチャンバが、最大周波数にて測定され得るように、少なくなるように適合される。この測定の利点は、測定のためのチャンバが、それらのチャンバにおいて異常の結果として生ずるプリントアーティファクトの危険が、事実上ゼロになるように非常に良く制御され得る。

本発明は、また、複数のインク充填チャンバを備えるプリンタに関し、各インク充填チャンバは、ノズルが設けられかつ圧電アクチュエータに動作可能に結合され、各アクチュエータは、アクチュエータをセンサとして用いて、アクチュエータの励起によりチャンバ内に生成される圧力波を測定するための測定回路に接続され、プリンタが、重要性基準を満足する画像要素を決定するために、インク滴がそれから射出されるべきチャンバを決定すべく適合されたプロセッサを備える。このことは、重要な画像要素をプリントするために必要とされるそれらのチャンバに最大値において限定されるプリンタの実際の使用の間における異常について、チャンバをチェックすることを可能とする。

プロセッサの前記適合は、前記機能を実現するために特別に設計された集積回路（ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路））から構成することができる。コンピュータコード（ソフトウェア）がロードされかつそれによってこれらの機能を実行することが可能な、汎用プロセッサを使用することも可能である。プロセッサは、プリントエンジン自体の物理的部分を形成する必要がなく、遠隔地、例えばパーソナルコンピュータまたはサーバなどのコンピュータユニット内に設けられ得ることに留意されたい。このプロセッサは、したがって、プリンタ構成要素とみなされ得る。

本発明は、以下に例示する実施形態を参照して説明されるであろう。

（図１）
図１は、インクジェットプリンタを概略的に図解している。この実施形態においては、プリンタは、基体（受け媒体）１２を支持しかつそれを４つのプリントヘッド１６に沿ってガイドするローラ１０を備えている。ローラ１０は、矢印Ａによって示されるように、その軸のまわりで回転可能である。キャリッジ１４は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの色の各々について１つずつの４つのプリントヘッド１６を支持しており、かつローラ１０に平行に二重矢印Ｂによって示される方向に往復運動で移動され得る。このようにして、プリントヘッド１６は、受け媒体１２を走査し得る。キャリッジ１４は、ロッド１８および２０でガイドされ、目的のために適する手段（図示せず）によって駆動される。

図面に示されている実施形態においては、各プリントヘッド１６は、８つのインクチャンバを備え、インクチャンバが、各々ローラ１０の軸に垂直な仮想線を形成する出口開口２２を有する。プリント装置の実際的な実施形態においては、プリントヘッド１６毎のインクチャンバの数は、何倍も大きい。各インクチャンバは、図２および図３に関連して説明される通り、圧電アクチュエータ（図示せず）および結合される作動および測定回路（図示せず）が設けられている。各プリントヘッドは、作動パルスを適合させるための制御ユニットも備えている。このようにして、インクチャンバ、アクチュエータ、作動回路、測定回路、および制御ユニットは、ローラ１０の方向にインク滴を射出させるシステムを形成している。ところで、実際のプリントヘッド１６に物理的に組み込まれるべき、制御ユニット、および／または例えば作動および測定回路の全ての要素については本質的なものではない。これらの部品が、例えば、キャリッジ１４に配置され、またはプリンタのさらに遠隔の構成要素にさえも配置されることも可能であり、プリントヘッド１６自体における構成要素に対する接続が存在する。このようにして、これらの部品は、プリントヘッドに実際に物理的に組み込まれることなしに、それにもかかわらずプリントヘッドの機能的構成要素を形成する。もしもアクチュエータが画像通りに励起されると、個々のインク滴から作り上げられる画像が、受け媒体１２上に形成される。

（図２）
図２において、インクチャンバ５には、この例においては圧電アクチュエータである、電気機械アクチュエータ２が設けられている。インクチャンバ５は、ベースプレート１における溝によって形成され、かつ頂部において主として圧電アクチュエータ２によって画定されている。端部においては、インクチャンバ５は、ダクト位置に凹所が作られているノズルプレート６によって形成される出口開口２２になる。作動回路３を介してパルス発生器４によって、アクチュエータ２を横切ってパルスが印加されたとき、アクチュエータは、ダクトの方向に撓まされる。結果として、ダクトにおける圧力は、インク滴が出口開口２２から射出されるように、急激に増加する。インク滴射出の完了時には、ダクト内に依然として圧力波が存在し、かつこの圧力波が時間の経過につれて減衰する。この圧力波は、また、結果としてアクチュエータ２の変形を生じ、アクチュエータ２の変形は電気信号を発生する。この信号は、圧力波の形成およびそれの減衰に影響する全てのパラメータに応じる。このようにして、これらのパラメータに関する情報が、前記信号を測定することによって取得され得る。この情報は、次に、プリントプロセスを制御するために使用され得る。

（図３）
図３は、圧電アクチュエータ２、駆動回路３、および測定回路７のブロック図である。パルス発生器４が設けられた駆動回路３、および増幅器９が設けられた測定回路７は、共通ライン１５を介して圧電要素２に接続されている。回路は、タンブラスイッチ８によって開路されかつ閉路される。パルス発生器４によってパルスが圧電要素２を横切って印加された後に、前記要素は、次に、インクダクトにおける結果的な振動を受け、その振動は、前記要素２によって電気信号に変換される。もしも、パルスの消滅後に、測定回路が閉路されるように、スイッチ８が切換えられるならば、前記電気信号は、測定回路７を通って放電される。増幅器９は、出力１１を介して作動回路（図示せず）がそれに続くであろう、解釈回路（図示せず）に供給されるこの信号を増幅する。回路３および７がどのように切替えられるべきであるかは、欧州特許第１０１３４５３号から知られている。加えて、測定回路によって測定された電気信号が、チャンバの状態を決定するためにどのように使用され得るかは、この特許出願から知られている。

（図４）
図４は、形成のための画像９９の図である。この画像は、その中に１件の家の正面立面図８１および前記家の名前８２が再現された、フレーム縁部８０からなっている。この場合、画像は建物の図面であり、その図面から建築業者が、家の正面立面図の寸法および形状を決定する。この目的のために、画像は、図面が作られている縮尺８３も示している。

この画像について、この図面が建設現場においてプリントアウトされるときに、家の輪郭線、および正面の扉開口８４、ならびに縮尺の指示が、正確に再現されるべきであることは、最高の重要性からなることは明確であるはずである。このことは、建築業者によるこの図面のいかなる不正確な解釈も防止することができる。あまり重要でないのは、家の名前、フレーム縁部、および正面に示されている陰影である。

（図５）
図５も、また、図４に示されたように、形成のための画像９９を示している。しかしながら、今度は、画像が、２つの半部１００および１０１に分割されている。この例においては、各半部は、プリントヘッド１６の幅に等しいストリップに対応する。画像の上側部分１００は、プリントヘッド１６が、基体に対してＢＦ方向に移動される間に、最初のプリントスワスにおいて形成され得る。第２のサブ画像１０１は、プリントヘッド１６が、基体に対してＢＢ方向に移動される、他のプリントスワスにおいて形成され得る。形成のための画像９９が解析されることを可能とするために、前記画像の要素について重要性基準が決定される。この基準によれば、画像要素は、画像要素が、建物または建物の要素の輪郭線を示していれば、あるいは形成のための画像の縮尺を示していれば重要である。画像半部１００においては、家の屋根の輪郭の一部を示す画像要素１１２および１１３が、重要性基準を満足する。要素１０７、１０８、および１０９は、形成のための画像のフレーム縁部を示し、したがって基準を満足しない。家の名前が示される画像要素１１０も、基準を満たさず、そして同様のことが矢印１１１にも適用される。画像半部１０１においては、画像要素１２１、１２２、および１２３（フレーム縁部要素）は、基準を満足しない。画像要素１０５は、縮尺を示しそれゆえ基準を満足する。画像要素１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、および１１９は、家の輪郭線を示し、それゆえ基準に合致する。画像要素１２０は家の扉開口を示し、それゆえ基準を満たす。ハッチング１３０および１４０は、基準を満たさない。

（図６）
図６は、本発明がどのように適用され得るかの例の図を示している。ステップ２００においては、形成のための画像の基礎を形成する、例えばポストスクリプトフォーマットでの画像での情報が処理され、かつプリンタのデータフォーマットに対応するデータフォーマットに変換される。ステップ２０１においては、情報は、従来技術から充分に知られているように中間調情報に変換される。このステップの後に、それゆえ、離散的なインク滴から形成のための画像が作り上げられることは知られている。

ステップ２０２においては、画像を完全に形成するために必要とされるプリントスワスの数が決定される。各プリントスワスについて、中間調画像のどの情報がこのプリントスワスに対応するかも決定される。ステップ２０３において、各プリントスワスについて、情報のどの画像要素が、重要性基準（図５において説明された通りの方法に対応するやり方にて）を満たすかが決定される。ステップ２０４は、重要な画像要素を形成するためにインク滴が射出されるチャンバを決定する。この種の決定は、従来技術から充分に良く知られている。この情報は、インクチャンバ状態制御システムに渡される。ステップ２０５において、このシステムは、後者のチャンバの状態が、画像の実際の形成の間に、図２および図３に関連して説明された通りのやり方で測定されることを確実にしている。このために、情報は、プリントの間に接続２０７を介してプリントプロセッサ２０６で交換される。画像が形成されたとき、形成のための新たな画像の画像処理が、ステップ２００において行われる。

上述された例は、単一色からなる画像を想定している。しかしながら、本発明に従った方法は、画像が１つより多くの色からなっていても、適用され得ることは明白である。本発明に従った方法を適用する１つの可能な方法は、各色のサブ画像のために別々に適用することである。代わりに、最終的に形成されるべき画像自体を解析することができる。また、形成のための画像がいつ解析されるかということは、本発明の部分を形成しないことにも留意されたい。これは、実際のプリント動作の直前に行うことができるばかりでなく、例えば画像を処理する制御装置における待ち行列内であっても良い。

インクジェットプリンタの図である。 インクジェットプリントヘッドの構成要素を示す図である。 圧電アクチュエータ、駆動回路、および測定回路のブロック図である。 形成のための画像９９の図である。 やはり形成のための画像を示しているが、２つの画像半部に分割されている。 本発明がどのように適用され得るかの例を示す図である。

符号の説明

１ ベースプレート
２ 圧電アクチュエータ
３ 駆動回路
４ パルス発生器
５ インクチャンバ
６ ノズルプレート
７ 測定回路
８ タンブラスイッチ
９ 増幅器
１０ ローラ
１１ ライン
１２ 受け媒体（基体）
１４ キャリッジ
１５ 共通ライン
１６ プリントヘッド
１８、２０ ロッド
２２ 出口開口

Claims (6)

1. 複数のインク充填チャンバを備えるプリンタによって基体上にインク滴の画像を形成するためのプリント方法であって、インク充填チャンバが、各々ノズルを備えかつ圧電アクチュエータに動作可能に結合され、インク滴の画像が、ディジタル画像によって指定され、画像要素を備え、方法が、
   各インク充填チャンバに圧力波を生成するように圧電アクチュエータを画像通りに励起し、前記インク充填チャンバのノズルからインク滴が射出されることと、
   前記インク充填チャンバに動作可能に結合された圧電アクチュエータを用いて、インク充填チャンバにおける圧力波を測定することとを含み、
   ディジタル画像が、線要素または陰影要素のいずれかである画像要素についての重要性基準の使用によって、線要素が重要性基準を満たし、陰影要素が重要性基準を満たさないように、解析され、
   前記重要性基準を満足する画像要素が決定され、
   前記画像要素を形成するためにインク滴が射出されるべきインク充填チャンバが決定され、
   前記決定されたインク充填チャンバの少なくとも１つにおける圧力波が、基体上でのインク滴の画像の形成の間に測定され、
   インク滴の画像の形成の間の前記決定されたインク充填チャンバにおける圧力波の測定に関連する信号の全体のデータレートについて最大データレート値が設定され、測定が行われる周波数が、該周波数での前記決定されたインク充填チャンバにおける圧力波の測定に関連する信号の全体のデータレートが、最大値において、基体上でのインク滴の画像の形成の開始から基体上でのインク滴の画像の形成の終了まで前記設定最大データレート値に等しくなるように選択されることを特徴とする方法。
2. 重要性基準が、形成のための画像に適合されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. プリンタが、インク充填チャンバが配置されたプリントヘッドを備え、画像が平坦な基体上に形成され、プリントヘッドは、１回以上のプリントスワスで基体上を移動され、画像の一部分が各スワスでプリントされ、前記方法が、各前記画像の一部分に関して別々に用いられることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. インク充填チャンバにおける圧力波の測定に関連するデータレートについて最大データレート値が設定され、重要性基準が、重要性基準を満足する画像要素に対応する全てのチャンバの最大周波数における測定の間に、測定に関連するデータレートが、最大値において前記設定最大データレート値に等しくなるように決定されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 複数のインク充填チャンバを備えるプリンタであって、インク充填チャンバが、各々ノズルが設けられかつ圧電アクチュエータに動作可能に結合され、各圧電アクチュエータが、圧電アクチュエータをセンサとして用いて、圧電アクチュエータの励起によりインク充填チャンバ内に生成される圧力波を測定するための測定回路に接続され、プリンタが、重要性基準を満足する画像要素を形成するためにインク滴が射出されるべきチャンバを決定するように適合されたプロセッサを備え、画像をプリントしている間に、測定回路が、決定されたチャンバの少なくとも１つにおける圧力波を測定していることを特徴とする、プリンタ。
6. 単一画素ラインのみが画像の重要要素として決定されるように、重要性基準が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

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