JP4937488B2 - 小滴堆積装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明はインクジェット・プリンターおよび他の小滴堆積(ドロップレット・デポジション)装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット・プリンターは広範な用途において大きな利点を与えるが、インクジェット技術では、インクジェットの作動に影響する一群の製造・設計因子にわたって非常に正確な制御を行ってのみ、印刷の精度が達成され得るというようなものである。
さらに要求の厳しい用途においては、印刷精度と印刷量との間にしばしば妥協をしなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、印刷量を下げることなく小滴堆積装置の精度を向上させることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、ある一面において、各画素に対する少なくとも1つの値dからなる入力データDに応じて選ばれた数の名目上均一の小滴が名目上規則正しく配列した画素に媒体上で堆積され、名目上の作動から逸脱した特定の装置に対して測定された効果を表す変換Tの逆数の入力データに対する用途であることに特徴がある小滴堆積装置に存する。
【0005】
以下、図面を用いて本発明を説明する。
画素i,jに必要な色k(CMYK)の量を表す0からn(一般に255)までの範囲の数d ijの形で色グレースケール画像に対するデータが得られると仮定する。グレースケール・インクジェットプリントヘッドは一般に限られた数のグレーレベルしかもたない。本出願人の同時出願のPCT出願WO97/35421に開示しているようなアルゴリズムは、i,j番目の画素に印刷されるべき色kの滴当たりの小滴(dpd)の数を表す0からm(一般に7または15)までの範囲の減った数l ijの組をd ijから生じるために利用できる。マトリクスからみると、L=RDとなる。ここで、d ijはDの成分、l ijはLの成分、およびRはデータ減少アルゴリズムにおける変換を表すテンサである。概して、l ijはほぼ
【0006】
【数3】
Figure 0004937488
【0007】
によって与えられるので、Rはリニア変換であるが、lは整数でなければならないので、各画素で切り上げるか切り捨てるか選択しなければならず、このことが最近接の数を考慮することになる。
【0008】
色kのl個の小滴からなる滴を生ずるのに必要な完全なプリントヘッドは、1ドットの面積sklを生じるであろう。こうして、理想的に減少したデータl ijがエリア
ij=skl(ここでl=l ij
のi,j番目の画素に完全に位置づけられた丸いドットに導かれる。
【0009】
こうして、所望のものがマトリクスWによって表わされ、Wの成分がw ijで、W=SLによってマトリクスLに関係づけられる。変換Sは対角線(斜め)マトリクスで、各画素でsとlの間にほぼ線形の関係を強いる。
一連の変換に続いて、必要なのはドット面積W=SL=SRDである。DとWの間の関係は、概して線形である。
【0010】
本発明の一面によれば、実際に印刷される寸法間違いおよび位置間違いのドットは、他のマトリクスGによって表される。すなわち、それらのドットは寸法間違いであるが完全に丸いドットに位置づけられた組g ijに視覚的に同等であるとみなされる。これについては後述するが、印刷エラーが適度である限りにおいてのみ、それは有効である。
【0011】
所望のもので、かつ得られるものは、マトリクス変換G=TWによって関係づけられる。ここで一般にTはテンサである。こうして、一般に、g ij=ΣΣt ijef efとなる。ここでt ijefはテンサTの要素であり、二つの総和ΣΣは指数eおよびfにわたって行われる。
【0012】
本発明で重要な面は、Tが逆変換され得るなら、個々のプリントヘッドの誤動作を許容するようにデータが調整され得ることである。こうして、プリントヘッドがT−1Wを印刷しなければならないとき、ほぼ必要なことを生じる。ドットは依然として寸法間違いおよび位置間違いのままであろうが、その印刷結果は目には正しく映るであろう。
【0013】
実際上、プリントヘッドがいずれにせよそれほど悪くなく印刷するとすると、T−1における調整は手が込んでいる。それゆえ、非整数値結果として縮小したデータl ijに直接、T−1を適用することはできない。また、(0からmまでの適当な範囲を考えると)最近接整数への丸め込み(切り上げあるいは切り捨て)によって過度のエラーが生じる。したがって、T−1は元のデータに適用される。すなわち、データ減少プロセスに供給されたd ijの代わりに、ΣΣ(T−1 ijef efが用いられる。数は0からnまで十分に高いので、最近接整数への丸め込みによって重大なエラーが生じなく、続いてデータ縮小が正常に適用される。こうして、調整されたデータT−1Dが全プロセスに入力され、ほぼ所定のSDRに等しい縮小されたデータRT−1D、必要なドットエリアSRT−1Dおよび実際に得られたドットエリアTSRT−1Dを順に生じる。
【0014】
プリントヘッドが完全に印刷したとしたら、画素の中心に丸いドットを生じる。実際には、間違った速度で2つの面に間違った方向に寸法間違いの滴を生じ、双方向に正しい位置から変位した不正規のドットを生じる。すべての印刷欠点を表すテンサは逆変換するのが難しいので、順に考え得るエラーについて考え、それらをしまいに結合するであろう。
【0015】
正すべき最も簡単な欠点は、正しい速度で正しい方向に寸法間違いの滴を生じる場合である。そのとき、g ij=bkl ijとなる。ここで、bkl はq番目のプリントヘッド・チャネルによって生じるときl〔dpd〕および色がkのドットが過大寸法であることを表す因子である。画像のコラムを表すjおよび考えられている色を表すkと、それを印刷するために用いられるプリントヘッド・チャネルを表すqとの間に、簡単な関係があるであろう。
【0016】
この形の印刷ミスは修正しやすい。なぜなら、各画素と色が他のすべてとは独立に影響されるので、変換Tがその要素がbkl である対角線マトリクスBであるからである。Bの逆変換は、その要素が(B−1kl =1/bkl で与えられる対角線マトリックスである。こうして、データ減少アルゴリズムに供給されるべき調整されたデータは、d ijではなく、d ij/bkl である。換言すれば、チャネルから大きすぎる滴が放たれれば、チャネルによって印刷されるべき画像のコラムがわずかに減少したデータをもって供給される。
【0017】
因子bkl は問題のプリントヘッドに対して測られなければならない。黒インクを用いて、アセテート(酢酸塩)上でドット寸法を決められることのできる印刷テストが必要であり、チャネルのドット直径をプリントヘッドを横切るdpdの平均直径で割ることにより、各チャネルおよび各dpdの値に対して因子が決められる。この印刷テストを他の色に適用することができようが、その場合には、ドットの絶対的な寸法が異なっているとしても、これらの因子は他の色および他の基板に適用できるということを仮定することが必要である。
【0018】
lの値はデータ減少がなされたときにしか知られない、という点に難しさがある。こうして、予備のLを発生させるためにRが適用され、B−1が評価されてデータDに適用され、次に他のLを発生させるためにRを適用し、B−1を調整するためにこれが使用され、これがくり返される。実際には因子bkl がlとともに変わらないのであれば、このくり返しは必要ない。
【0019】
次に、正しい速度ですべてのジェットを面内に、しかし色kのl〔dpd〕滴を放つとき、q番目のジェット(画像のj番目のコラムを印刷するのに用いられる)を右側に角度αkl だけ同一面内に方向間違いしたと仮定する。これを図1に示す。
その結果、図1のようにドットは距離αkl Hだけ画像を横切って位置ずれしている。小さな変位αkl H<<p(ピッチ)に対し、i,j番目の画素における位置ずれしたドットは、その画素に正しく中心をもつドットおよび隣接画素における小さなドットと視覚的に等しいと考えられる。これを図3に示す。
【0020】
正のαkl に対し、i,j番目の画素における有効なドットは通常の寸法の(1−αkl H/p)倍のエリアをもつが、i,j+1番目の画素における有効なドットは通常の寸法のαkl H/p倍のエリアをもつ。これはi,j番目の画素にあるドットを(1−|xkl |)と表し、寸法<xkl >のi,j+1番目の画素における小さな有効ドットおよび寸法<−xkl >のi,j−1番目の画素における同ドットの存在を考えることにより、正または負のαkl に対し一般化できる。ここでxkl =αkl H/p、および|Z|はzの大きさである。ここで<z>は、z>0のときz、z<0のとき0に等しいzの関係を表す。この結果、2つの付随するドットの何1つだけが存在し、そのドットだけが左あるいは右に変位し、2つのドットがともに変位することはない。
【0021】
i,j番目の画素における有効なドットを考えると、
【0022】
【数4】
Figure 0004937488
【0023】
となる。
第1項は位置取り間違いを許容するために減少されたi,j番目の画素におけるドットのエリア(面積)を表している。第2項はi,j−1番目の画素におけるドットの位置取り間違いによるi,j番目の画素における有効ドットに対する寄与分であり、第3項はi,j+1番目の画素からの寄与分である。第2・3項が両方とも存在することは可能であり、i,j−1番目の画素におけるドットは右側に位置ミスされ、i,j+1番目の画素におけるドットは左側に位置ミスされ得る。
【0024】
WとGとの関係はG=WVで、Vは3重対角線マトリクスである。
【0025】
【数5】
Figure 0004937488
【0026】
この印刷欠点を修正するため、Vは逆変換され、データΣd ir(V−1 rjがd ijの代わりにデータ減少式に入れられなければならない。3重対角線マトリクスは過度の計画時間を要さずに数字的に逆変換できるので、これは実行可能である。(正方形)マトリクスの大きさは、運動方向に直交する画像の画素数に対応する。
【0027】
rjはrの関数であるとともに、jに依存するqの関数でもあることに注意する必要がある。さらに厄介なことには、v rjはj同様にiにも依存するlの関数でもあり、これはVの逆変換がjの各値に対して、あるいはl i,j−1、l i,jおよびl i,j+1のm結合のすべてに対して、個別に実行されなければならないということを意味する。ドット寸法のエラーの場合のように、縮小データに対するくり返しが必要である。lについて角偏移が大きくなれば、Vの逆変換は一回だけでよく、くり返しは要らない。上付き文字Kの存在は、分析も各色に対して個別に実行されねばならないことを示している。黒インクを使って、印刷テストが各ジェットおよび各ドット寸法に対するジェット偏移を決めるために用いられ、偏移は他色に対して同様であると初期仮定される。
【0028】
簡単な例が助けになる。1ジェットが偏移し、すべてのドット寸法に対して同一の小さな正の角度αだけ偏移し、それによって画像の7コラムだけ印刷されるとすると、Vのほとんどが単一マトリクスのようになる。その一部は、次のようである。
1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1−x x 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
【0029】
ここで、x=αH/p。この逆変換は、一部が次のようになる。
1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1/1−x −x/1−x 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
【0030】
これは、欠点のあるコラムにおけるドットのエリアに加えられるべき修正が、1/1−xだけ掛けることを意味している。すなわち、それらのエリアは方向ミスをするという事実を補償するため、より大きくされなければならない。欠点のあるコラムの右側に加えられるべき修正は、その左側にドット寸法の−x/1−x倍だけ通常の寸法に増すことになるが、これは負の値なので、ドットは寸法が減少し、隣からいくつかのドットの「到来」に対する補償をする。
2以上の隣接ジェットが偏移すると、最近接ジェットが合わさり、上記のようには局所的に修正が加えられることができず、マトリクスは数字的に逆変換されなければならない。
【0031】
図4において、次にプリントヘッドは滴の正しい面内に正しい量の滴を正しい速度で、正しい方向に放出するが、色kのl〔dpd〕滴を放出するとき、印刷用紙の運動方向に角度θkl だけ面がずれてq番目のジェット(画像のj番目のコラムを印刷するために用いられる)が方向ミスされると仮定する。
【0032】
図5に示すように、このエラーの結果、ドットが印刷用紙の運動方向に位置ずれしている。この位置ずれは面内の偏移に対して上記のように用いられたものに類似したやり方で処理され得る。i,j番目の画素における有効ドットは、
【0033】
【数6】
Figure 0004937488
【0034】
となる。ここで、ykl =θkl H/p。第1項は、位置ミスを許容するために減少されたi,j番目の画素におけるドットのエリアを表す。第2項は、i−1,j番目の画素におけるドットの位置ミスによるi,j番目の画素における有効なドットに対する寄与であり、第3項はi+1,j番目の画素からの寄与である。第2・3項は、同様にではないが、両方とも存在し得る。各場合において〔dpd〕が異なれば、プリントヘッドの同一のチャンネルから放出されても、上方の画素におけるドットは下方に位置ミスされ、下方の画素におけるドットは上方に位置ミスされる。さらに同様に、あるチャンネルから同程度にすべての寸法の滴を方向ミスしやすいので、第1〜3項すべてにおけるyは類似している。この場合、第2・3項のうち1つの項だけが存在するであろう。
【0035】
WとGの変換関係はG=UWであり、ここでUは3重対角線マトリクスである。
【0036】
【数7】
Figure 0004937488
【0037】
この印刷欠点を修正するため、Uは逆変換されねばならず、d ijの代わりにデータΣ(U−1 ir rjがデータ減少アルゴリズムに入れられなければならない。uirはrの関数であると同時に、i(lまで)およびj(qおよびlまで)双方の関数でもあり、したがって、U−1(逆変換)はjの各値に対し個々に実行されなければならないことに注意せよ。これは各色に対して個々になされなければならない。
【0038】
あるジェットの角偏移がドット寸法に関して変わらないのなら、jが一定に保たれながら、ykl はマトリクスUにわたって変わらない。すると、マトリクス(いまや2重対角線でしかない)は解析的に逆変換され得る。すなわち、
【0039】
【数8】
Figure 0004937488
【0040】
ここで、いまや変数ではないykl は単にy と書かれている。また、r−i、r−i+1、i−rおよびi−r+1は上付き数字ではなく、それぞれべき乗を表している。
【0041】
簡単な例が有益である。あるプリントヘッドチャンネルqおよび色kiに対し、ジェットがわずかに下方に放出されたとすると、y は小さくて正である。すると(U−1ii=1/1=|y |、(U−1i,i−1〜−y 、および他の項は小さいがゼロである。i,j番目の画素に対する調整されたデータはd ij/(1−|y |)−d i−1,j である。この第1項はi,j番目の画素が下方にシフトされるという事実を埋め合わせるためのd ijの拡張版であり、第2項は画像全体を暗くすることからデータへの調整を避ける負の項である。
黒インクを使って各ジェットおよび各ドット寸法に対するジェット偏移を印刷テストによって決めることができ、他の色に対しても偏移は同一であると仮定しなければならないであろう。
【0042】
次に解析しなければならない印刷欠点は速度偏移である。すべてのジェットは正しい方向に正しい寸法の滴を放出するが、そのときの速度はskl vであると仮定する。ここでvはすべてのジェットの平均速度、skl はq番目のチャンネルがl〔dpd〕および色kの滴をあまりに急速に放出する因子である。その飛行時間は、(H/v)(1−1/skl )による平均速度で飛行する滴のそれよりも短い。印刷用紙は速度fp(fは画素周波数)で動くので、その公称位置と相対的な印刷用紙運動方向におけるドットのずれは(fpH/v)(1−1/skl )である。これは面から外れたジェット偏移に対して上記のように与えられた式を使って修正し得るが、次の有効偏移を使うことによって修正できる。
(θeffkl =θkl +(fp/v)(1−1/skl
【0043】
すると有効なマトリクスUeffが組み立てられ、速度エラーおよび面からの偏移の双方に対する修正を与えるために逆変換される。
すべての色を代表するため再び黒インクを使って、各ドット寸法に対するジェット速度が印刷テストによって決められる。
【0044】
上に説明した印刷欠点はすべて同時に生じ得る。それが独立に作用すると見るなら、データDをU−1DB−1−1と置き換えることで、すなわち、d ijをe、f、およびgについての総和であるΣΣΣ(Ueff −1 ie(D)ef(B−1 fg(V−1 gjに置き換えることで修正され得る。
【0045】
図6は公知のインクジェットプリンタの概略構成を表している。入力データDがテンサRを使って、データ減少ユニット602において値Lに変換される。値Lは、各インクジェットチャンネル606に作動信号を送るチャンネル、アクチュエータ604への入力として働く。これらは広範な変化形を取り得る。
【0046】
次に図7は、本発明に従い、入力データへの逆変換T−1を行う逆変換ユニット708の導入を示している。ユニット708は、たとえばマイクロプロセッサ、あるいは1つ又は1組の(コンピュータ自動計算用)索引テーブルからなる。逆変換T−1のパラメータは上記のようなテストモードで決められ、アセンブリ手続が完了する前にユニット708に書き込まれる。サービス操作やメンテナンス操作においてT−1のパラメータの変形に対して便宜が得られるアプリケーションもある。
【0047】
Dについての逆変換の一例としてU−1DB−1−1を与えたが、他に多くの代替が存在する。個々の成分が上記において利用でき、あるいは異なる通信や結合、あるいは特定のインクジェットプリンタ構造におけるエラーに関する他の成分によって置き換えられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ジェット・エラーの第1カテゴリーを説明するための図。
【図2】 図1のジェット・エラーの効果(結果)を説明するための図。
【図3】 本発明の一面による滴位置エラーの様子を説明するための図。
【図4】 ジェット・エラーの第2カテゴリーを説明するための図。
【図5】 図4のジェット・エラーの結果を説明するための図。
【図6】 公知のインクジェットプリンタの概略構成を示すブロック図。
【図7】 本発明によるインクジェットプリンタの概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
602:データ減少ユニット
604:チャンネル・アクチュエータ
606:インクジェット・チャンネル
708:逆変換ユニット

Claims (10)

  1. ラーがない場合には均一である所定の数の小滴が、各画素に対する少なくとも1つの、所定量の色を表す値dの集合である入力データDに応じて媒体上にエラーがない場合には規則正しく配列された画素に堆積される小滴堆積装置であって、該装置に対して測定されたエラーがない場合の挙動から逸脱した効果を表すテンサTの逆テンサを、受け取った入力データDに適用し、前記テンサTが純粋な対角行列ではないことを特徴とする小滴堆積装置。
  2. テンサTがエラーがない場合の堆積からのすべての逸脱を、正確に規則正しく配列された画素における堆積適用エリアおよび/または適用位置のエラーという形で表す請求項1の装置。
  3. 画素i,jにおいて所定量の色を表す0からnまでの一組の数dijの形をした入力データDが、0からmまでの一組の数lijに変換され、ここでmはnよりも小さく、1画素に堆積され得る色の小滴の最大数を表し、テンサTの逆テンサが先のテンサの前に数dijに適用される請求項1、2の装置。
  4. 入力データDを受けるための入力端子、チャンネル作動信号に応じて所定の数の小滴を堆積するために適合された小滴堆積チャンネル、および入力データDに応じて適切なチャンネル作動信号を発生するために適合されたコントローラからなり且つ各画素に対する少なくとも1つの、所定量の色を表す値dの集合である入力データDに応じて、エラーがない場合には均一である所定の数の小滴が媒体上にエラーがない場合には規則正しく配列された画素に堆積される、小滴堆積装置の製造方法であって、テストデータに応じてすべてのチャンネルを作動させ、エラーがない場合の小滴堆積挙動からの逸脱を測定し、該逸脱をテンサTの形で特徴付け、そして入力データDにテンサTの逆テンサを適用するようにコントローラを適合させる諸工程からなり、前記テンサTが純粋な対角行列ではないことを特徴とする該製造方法。
  5. テンサTが、正確に規則正しく配列された画素における堆積適用エリアのエラーという形でエラーがない場合の堆積挙動からの逸脱を特徴付ける請求項4の方法。
  6. 画素i,jにおいて所定量の色を表す0からnまでの一組の数dijの形をした入力データDが、0からmまでの一組の数lijに変換され、ここでmはnよりも小さく、1画素に堆積され得る色の小滴の最大数を表し、テンサTの逆テンサを先のテンサの前に数dijに適用するようにコントローラが適合される請求項4又は5の方法。
  7. 画素i,jにおける滴の寸法に入力データD調整を適用し、かつ、少なくとも1つの隣接画素における滴の寸法に調整を適用することにより、画素i,jにおける滴位置ミスが修正される請求項6の方法。
  8. 画素i,jに必要な滴寸法を(1−αH/p)だけ分割し、ここでHは滴放出距離、pは位置ミス方向の画素ピッチであり、そして
    画素i,jに隣接する画素に必要な滴寸法を位置ミス方向に、画素i,jにおけるエラーがない場合の寸法
    Figure 0004937488
    に等しい量だけ縮小させる調整を入力データDに適用することにより、画素i,jにおける位置ミス方向に角度αだけずれた滴の位置ミスが修正される請求項7の方法。
  9. データDに、有効位置的方向ミスθeffに対する修正を適用することにより、滴速度エラーが修正される請求項7又は8の方法、ここで、θeff=実際の位置的方向ミス
    Figure 0004937488
    。fは画素周波数、pは画素ピッチ、vは速度エラーのないジェットからの平均滴速度、そしてsは速度エラーのあるジェットからの滴速度がvから逸脱する程度を表す因子である。
  10. エラーがない場合の寸法の滴を、滴寸法がエラーにある程度を表す因子bによって割ることにより、滴寸法エラーが修正される請求項7、8又は9の方法。
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