JP5000580B2 - プリントヘッド・アセンブリおよびインクジェット描画装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、インクジェットから印刷ドラム上にインクを射出して、媒体シートへ転写するための画像を形成する描画装置に関し、より具体的には、相変化インクを用いる描画装置に関する。

一般に、インクジェット画像は、プリントヘッドまたはプリントヘッド・アセンブリにより実現された複数の液滴生成器によって排出されたインク滴の、受像面における選択的な配置によって形成される。例えば、プリントヘッド・アセンブリおよび受像面を、互いに相対移動させ、かつ、例えば、適切なコントローラにより液滴生成器を制御し、適切な回数で液滴を排出させる。受像面は、転写面または用紙などの印刷媒体とすることができる。転写面の場合は、その上に印刷された画像は、その後、用紙などの出力印刷媒体に転写される。インクジェット・プリントヘッドによっては、溶融固体インクを使用するものもある。

インクジェットプリンタは、印刷された画像に望ましくない画像欠陥を生ずる場合がある。このような画像欠陥の一つは、「バンディング」および「ストリーキング」などの不均一印刷濃度である。「バンディング」および「ストリーキング」は、異なるインク滴生成器から射出されたインク液滴の体積のばらつきによって生ずる。インク体積のこのようなばらつきは、液滴生成器の物理的特性（例えば、ノズル直径、チャンネル幅または長さなど）または電気的特性（例えば、熱的または機械的起動電源など）のばらつきによって生ずる場合がある。これらのばらつきは、プリントヘッドの製造および組立て中に導入されることが多い。

ノズル間の差によって生ずるバンディング・アーチファクトを減らす方法は、既知である。例えば、プリントヘッド・ノズルの正規化は、個々のノズルを起動するのに使用される電気信号もしくは駆動信号を修正し、プリントヘッドのノズルの全てが実質的に同じ液滴質量を有するインク滴を生成するようにすることによって成し遂げられる。しかしながら、複数のプリントヘッドシステムでは、生成された「正規化された」液滴質量は、プリントヘッド間で異なり、結果として、ヘッド間のバンディング欠陥となり、顕著な色のばらつきおよび／または色相ずれを生じ、かつ、所望の色を正確に複製しない画像を生成する可能性がある。

既知のバンディング調整方法と関連する問題と取り組むため、複数の充填濃度でインクジェット描画装置を正規化する方法が提供されている。この方法は、複数の液滴生成器における各液滴生成器によって生成された液滴に対して液滴パラメータを測定する工程を含んでいる。各液滴生成器は、少なくとも一つの液滴生成信号に応答して少なくとも一つの液滴を生成するように構成されている。各液滴生成信号は、充填部、射出部、および共振同調部を含んでいる。液滴の第一の部分が、第一の充填濃度で、複数の液滴生成器における各液滴生成器によって生成され、かつ、液滴の第二の部分が、第二の充填濃度で、複数の液滴生成器における各液滴生成器によって生成される。液滴パラメータは、複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して第一の充填濃度で測定され、かつ、複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して第二の充填濃度で測定される。複数の液滴生成器の各液滴生成器に対して、液滴パラメータ差が測定される。液滴パラメータ差は、第一の充填濃度で液滴生成器のうちの一つに対して測定された液滴パラメータと、第二の充填濃度で同じ液滴生成器に対して測定された液滴パラメータとの間の差である。次いで、複数の液滴生成器に対して測定された液滴パラメータ差を参照して、液滴パラメータ差の正規化値を計算する。次いで、複数の液滴生成器における少なくとも一つの液滴生成器に対する少なくとも一つの液滴生成信号の共振同調部を調整し、少なくとも一つの液滴生成器に対する液滴パラメータ差が、液滴パラメータ差の正規化値に対応するようにする。

別の実施形態では、複数のプリントヘッドを有するインクジェット描画装置を正規化する方法は、複数の液滴生成器から複数の液滴を射出する工程を含んでいる。複数の液滴生成器における各液滴生成器は、充填部、射出部および共振同調部を有する液滴生成信号に応答して、液滴を射出するように構成されている。複数の液滴の第一の部分が、第一の充填濃度で射出され、かつ、複数の液滴の第二の部分が、第二の充填濃度で射出される。複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して複数の液滴の第一の部分の液滴パラメータが測定され、かつ、複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して複数の液滴の第二の部分の液滴パラメータが測定される。次いで、複数の液滴生成器における各液滴生成器に対する液滴パラメータ差が測定される。液滴パラメータ差は、第一の充填濃度で液滴生成器のうちの一つに対して測定された液滴パラメータと、第二の充填濃度で同じ液滴生成器に対して測定された液滴パラメータとの間の差である。次いで、複数の液滴生成器における少なくとも一つの液滴生成器に対する少なくとも一つの液滴生成信号の共振同調部を調整し、液滴パラメータ差が、複数の液滴生成器における各液滴生成器に対してほぼ同じとなるようにする。

複数のプリントヘッドに対してバンディング調整を実行するプリンタの上述態様および他の特徴を、下記の添付の図面と関連させて、以下の記述で説明する。

図２を参照すると、描画システム１１の概略図が示されている。本開示の目的のため、描画システムは、一つまたはそれ以上のインク滴生成器および関連するインク供給部を使用するインクジェットプリンタの形態で存在している。ここで使用される液滴生成器は、一つまたはそれ以上のインク滴を排出することができる任意の装置を含むことができる。例えば、一つの実施形態では、液滴生成器は、インク滴を排出するための複数のインクジェットを備えるプリントヘッドを含むことができる。別法として、液滴生成器は、プリントヘッドの単一のインクジェットを含むことができる。

図２は、インクジェット印刷機構（描画システム）１１の一つの実施形態の概略的なブロック図である。印刷機構は、プリントヘッド・アセンブリ４２を備えており、該プリントヘッド・アセンブリ４２は、描画部材４８（これは、ドラムの形態で示されているが、支持されたエンドレスベルトの形態で等しく存在することができる）の支持面に付着されている中間転写面４６に、インク滴４４を排出するよう適切に支持されている。他の実施形態では、プリントヘッド・アセンブリは、中間転写面を使用せずに、インク滴を印刷媒体の基材に直接射出することができる。インクは、インク供給システムのインク貯留室３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄから、インク貯留室をプリントヘッド４２と接続する液体インク導管３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄを介して、供給される。

装置１１の各種のサブシステム、構成要素および機能の動作および制御は、コントローラ７０を用いて行なわれる。コントローラ７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）、電子記憶装置（図示せず）、およびディスプレイまたはユーザインタフェース（図示せず）を有する内蔵式の専用コンピュータとすることができる。コントローラ７０は、以下に説明するプリントヘッド・アセンブリのタイミングおよび動作を含む他の機械サブシステムおよび機能を動作させ、かつ、制御するための主要なマルチタスキング・プロセッサである。

図３は、プリントヘッド・アセンブリ４２およびコントローラの一つの実施形態の概略図である。プリントヘッド・アセンブリ４２は、複数のプリントヘッド７４を備えることができる。図２は、四つのプリントヘッド７４を有するプリントヘッド・アセンブリの一つの実施形態を示す。プリントヘッドは、受像面の異なる部分をカバーするために、受像面の経路に対して横方向に端部同士がつながるに配列することができる。端部同士がつながる配列は、プリントヘッド７４により描画部材もしくは基材の画像転写面の全幅を横切って画像を形成することを可能にする。

各プリントヘッド７４は、描画装置で使用される各色のインク滴を排出するよう構成することができる。例えば、カラープリンタは、一般に、四つの色（イエロー、シアン、マゼンタ、およびブラック）のインクを使用している。このように、各プリントヘッドは、イエローインクジェットのアレイ、シアンインクジェットのアレイ、マゼンタインクジェットのアレイ、およびブラックインクジェットのアレイを備えることができる。このように、各プリントヘッドは、各色のソース３１Ａ〜Ｄからインクを受け取るよう構成されている（図１）。別の実施形態では、プリントヘッド・アセンブリ４２は、各コンポジットカラー用のプリントヘッドを備えることができる。例えば、カラープリンタは、ブラックインクを排出するための一つのプリントヘッド、イエローインクを排出するための別のプリントヘッド、シアンインクを排出するための別のプリントヘッド、およびマゼンタインクを排出するための別のプリントヘッドを有することができる。

各プリントヘッドの動作は、一つまたはそれ以上のプリントヘッドコントローラ７８によって制御される。図３の実施形態では、各プリントヘッドに対して、それぞれ一つのプリントヘッドコントローラ７８が設けられている。プリントヘッドコントローラ７８は、ハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェア、またはこれらの任意の組合せで実現することができる。各プリントヘッドコントローラは、電源（図示せず）およびメモリ（図示せず）を有することができる。各プリントヘッドコントローラ７８は、複数の駆動信号を生成し、それぞれのプリントヘッドの選択された個々のインクジェット（図示せず）にインク滴４４を排出させるように、動作可能である。典型的なプリントヘッドは、複数のこのようなインクジェットを備えている。プリントヘッドコントローラは、それぞれの駆動信号を各インクジェットに与えることによって、選択的にインクジェットを動作させる。各インクジェットは、駆動信号に応答するインク滴エジェクターを使用している。典型的なインク滴エジェクターは、圧電変換器、具体的には、セラミック圧電変換器を備えている。他の例としては、インクジェットのそれぞれは、シアモード変換器、円環状捩り変換器（ａｎｎｕｌａｒ ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、電歪変換器（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、電磁変換器（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、または磁歪変換器（ｍａｇｎｅｔｏ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を使用することができる。

プリントヘッド・アセンブリ４２の校正（以下でより詳しく説明する）を容易にするため、コントローラ７０は、校正画像もしくはテスト画像を生成するように構成されたテストパターン生成器８０を備えることができる。このようなテスト画像は、プリントヘッドのうちの一つまたはそれ以上によって、所定の被覆率レベルで印刷されるパッチを含んでいる。例えば、コントローラは、ソリッド充填領域および／またはディザード充填（ｄｉｔｈｅｒｅｄ ｆｉｌｌ）領域を有するテスト画像を生成するように構成することができる。ディザード充填領域は、１００％を下回る充填である充填率を有する領域またはパッチとして定義することができる。ソリッド充填またはディザード充填のテスト画像は、単一の原色、または二次色を形成する複数の原色を用いて印刷することができる。

動作中、コントローラ７０は、画像データソース８１からプリントデータを受信する。画像データソース８１は、スキャナ、デジタル複写機、ファクシミリ装置、或いはネットワークのクライアントまたはサーバ、もしくはオンボードメモリなどのような電子画像データを記憶および／または送信するのに適した装置などの多数の異なるソースのうちの任意の一つとすることができる。プリントデータは、制御データおよび画像データなどの各種の構成要素を含むことができる。制御データは、コントローラを指示し、給紙、キャリッジリターン、プリントヘッドの位置決めなど、画像を印刷するのに必要な各種のタスクを行なわせる命令を含むことができる。画像データは、プリントヘッドに命令し、例えば、一つの液滴をインクジェット・プリントヘッドから画像記録媒体に射出させるように画像の画素をマークさせるデータである。プリントデータは、各種のフォーマットで圧縮および／または暗号化することができる。

コントローラ７０は、画像ソース８１から受信した制御データおよびプリントデータから、プリントヘッド・アセンブリ４２の各プリントヘッド７４のためにプリントヘッド画像データを生成し、プリントヘッド画像データを適切なプリントヘッドコントローラ７８に出力する。プリントヘッド画像データは、それぞれのプリントヘッド特有の画像データを含むことができる。また、プリントヘッド画像データは、プリントヘッド制御情報を含むことができる。プリントヘッド制御情報は、例えば、ある特定のプリントヘッドによって生成される平均の液滴質量を調整する命令などの情報を含むことができる。プリントヘッドコントローラ７８は、コントローラからそれぞれの制御データおよびプリントデータを受信すると、コントローラから受信したプリントデータおよび制御データに従って、インクジェットを駆動し、インクを吐出させるための駆動信号を生成する。このように、複数の液滴が、受像部材上の指定された位置において指定された充填レベルで射出され、画像ソースから受信したプリントデータに従って画像が生成できる。

コントローラ７０は、プリントヘッド・アセンブリの各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量を求めるように構成することができる。各プリントヘッド７４によって出力された平均の液滴質量は、技術上既知の任意の適当な方法で求め、あるいは検出することができる。一つの既知の方法では、指定された時間中にプリントヘッドに入ったインクの質量が検出され、次いで、プリントヘッドに入ったインクの質量を、その指定された時間中にプリントヘッドから射出された液滴の数で割ることにより、各インク滴の平均の質量が求められる。

少なくとも一つの実施形態によれば、インクジェットの変換器に加えられる駆動信号は、波形信号とすることができる。典型的な駆動信号１００が図４に示されている。駆動信号もしくは波形信号１００は、射出間隔Ｔでインクジェットに提供され、インク滴を排出させることができる。射出間隔Ｔは、インクジェットを約１０ＫＨｚ乃至約４０ＫＨｚの範囲の液滴射出周波数で動作させることができるように、約１００マイクロ秒乃至約２５マイクロ秒の範囲とすることができる（例えば、射出間隔Ｔが、実質的に液滴射出周波数の逆数に等しい場合）。

図４の駆動信号１００は、充填パルス１０２および射出パルス１０４を含む波形である。パルス１０２および１０４は、異なる大きさを有する異極性電圧である。パルス１０２、１０４の極性は、圧電ドライバの分極によっては、図４に示したのと逆になる場合がある。動作中、充填パルス１０２を加えると、インク室が膨張し、液滴射出後のインク室を充填するためにインクを室に吸引する。充填パルスの末に電圧がゼロに向かって降下するにつれて、インク室は、収縮し始め、インクメニスカスをインクジェットのオリフィスまたはノズルに向けて移動させる。射出パルス１０４を加えると、インク室は、急速に圧縮され、インクの液滴を射出させる。

図４の駆動信号は、充填パルスおよび射出パルスに加えて、リセットパルス１０８を含むことができる。リセットパルス１０８は、液滴が排出された後に発生し、後続の液滴が前に排出された液滴と実質的に同じ質量および実質的に同じ速度を有するように、インクジェットをリセットする機能を働くことができる。ノズルにおけるメニスカスを内側に「引っ張り（ｐｕｌｌ）」、メニスカスが破損するのを防ぐために、リセットパルス１０８を前のパルス１０４と同じ極性にとすることができる。メニスカスが破損し、インクがノズルから滲出する場合、インクジェットは、次の射出において、液滴の排出ができなくなる可能性がある。

多くのパラメータが、インクジェットの性能に影響する。プリントヘッドにわたる温度の不均一性は、プリントヘッドの異なるジェットに対するインク粘度のばらつきを生じる場合がある。液滴の生成は、ドライバの能率によって影響される。このドライバの能率は、例えば、圧電材料層の厚さ、ダイヤフラムおよび圧電材料の剛性、および圧電材料の密度および圧電定数などのパラメータによって変化する。これらおよび他のインクジェットパラメータに対する制御が限定されているので、ジェットの性能は、ジェット間で異なる場合がある。インクジェットに加えられる駆動信号の波形を調整することによって、液滴の大きさおよび／または速度を変えることができ、ジェット性能のばらつきを部分的に補償することができる。

インクジェットによって射出される液滴の液滴体積を調整、あるいは変調するためには、駆動信号の一つまたはそれ以上のセグメントもしくはパルスの、電圧レベルもしくは振幅を変えることができる。一つの実施形態では、インクジェットによって排出される液滴の液滴質量を増減するために、波形全体の振幅もしくは電圧レベルをそれ相応に増減することができる。別法として、インクジェットの排出液滴質量を調整するためには、充填パルスおよび射出パルスの一方または両方の振幅を調整することができる。

プリントヘッドの固有共振周波数も、インクジェットからのインク滴の射出に影響する場合がある。プリントヘッドの共振周波数は、メニスカス共振周波数、ヘルムホルツ共振周波数、圧電駆動共振周波数、インクジェット・プリントヘッドを形成する異なるチャンネルおよび通路の各種の音響共振周波数、および二つまたはそれ以上の異なる共振周波数の組合せを含むことができる結合共振、を含むことができる。これらの共振周波数は、インク滴質量および液滴射出速度（しかしこれらに限定されない）を含むいくつかの点で、インクジェットオリフィスからのインク液滴の射出に影響する場合がある。異なる共振周波数の、液滴形成に対する影響を最小限度に抑えるためには、駆動信号を調整し、エネルギーを所望のモードの共振周波数に近い周波数に集中させて、他のモードの固有振動数におけるエネルギーを抑制することができる。プリントヘッドのある特定の共振周波数を励起することによって、液滴形成に対する他の共振モードの共振周波数の影響を最小限度に抑えることができる。

一つの実施形態では、駆動波形１００のリセットパルス成分１０８は、共振同調パルスとして構成することができる。プリントヘッドの液滴質量共振を励起するために、共振同調パルスの振幅もしくは電圧レベルを調整することができる。液滴質量共振は、圧電変換器の機械的共振、インク室におけるインクの流体共振、および駆動波形の共振を含む結合共振とすることができる。駆動波形の共振同調パルス１０８の振幅を増減することによって、液滴質量共振を励起し、プリントヘッドの他の共振を抑制することができる。

駆動信号の共振同調パルス１０８を調整すると、異なる充填濃度においてインクジェットによって出力された液滴のプリント品質が影響されることが分かった。例えば、第一の充填濃度において、インクジェットによって出力された液滴強度、液滴質量、液滴速度などは、第一の充填濃度とは異なる第二の充填濃度において、インクジェットによって出力された液滴強度、液滴質量、液滴速度などと異なる場合がある。液滴パラメータの差は、異なる充填濃度で励起されることができるプリントヘッドの各種の共振周波数による場合がある。インクジェットに対する駆動信号の共振同調パルスを調整すると、異なる充填レベルにおいて、インクジェットによって出力された液滴の液滴パラメータの差が影響されることが分かった。例えば、インクジェットに対する駆動信号の共振同調パルスもしくはリセットパルスの振幅を増大させることにより、異なる充填レベル、例えば、１００％充填および２５％充填などで出力された例えば液滴の強度、質量などの液滴パラメータの差を減少させることができる。

設定またはメンテナンスルーチンの一部として、プリントヘッド・アセンブリ４２の各プリントヘッド７４は、技術的に既知の正規化処理を受け、プリントヘッドの各インクジェットが、実質的に同じプリント品質を有するインク滴を射出することを確保できる。例えば、駆動信号の一つまたはそれ以上のセグメントもしくはパルスの電圧レベルもしくは振幅を選択的に変え、各インクジェットによって排出される液滴のプリント品質を調整することができる。駆動信号の正規化された電圧レベルは、それぞれのプリントヘッドコントローラのアクセスのために、メモリにセーブしておくことができる。一旦各プリントヘッドに対して駆動信号の電圧レベルが正規化されると、各プリントヘッドコントローラが、正規化された駆動信号を記録し、インクジェットをその後駆動する場合に、正規化された電圧が使用できるようにすることができる。

一つの典型的な実施形態では、インクジェット描画装置は、インクジェットによって排出される液滴の強度を検出するための液滴強度センサー５４（図２参照）を備えることができる。液滴強度センサー５４は、受像面へと射出された液滴に光を向けるための発光ダイオード（ＬＥＤ）、および各インクジェットによって排出された液滴から反射された光の強度を検出するためのＣＣＤセンサーなどの光検出器を含むことができる。このようにして、各インクジェットに対応する液滴強度値を検出することができる。プリントヘッドの各インクジェットに対して検出された液滴強度値は、所定の閾値または範囲に比較して、各インクジェットが、指定された強度の液滴を排出しているかどうかを判定することができる。インクジェットの液滴強度が、所望の強度レベルを満たさない場合は、そのインクジェットに向けられた駆動信号は、それ相応に調整することができる。例えば、選択されたインクジェットによって排出された液滴の強度を上げるためには、駆動波形の電圧レベルを上げればよい。このように、プリントヘッドの各インクジェットは、同様のプリント品質を有する液滴を生成するように、正規化されることができる。液滴質量、強度、速度などは、このやり方で、プリントヘッドのインクジェット全体に亘って正規化されることができる。

図５を参照すると、少なくとも二つの充填設定点もしくは充填率レベルにおいて、複数のプリントヘッドを有するインクジェット描画装置を正規化するための方法の一つの実施形態のフローチャートが示されている。この方法は、複数のプリントヘッドのそれぞれによってテストパッチを印刷する工程を含み、各テストパッチは第一の充填設定点で印刷される（ブロック５００）。テストパッチは、描画装置で使用される各色について印刷することができる。テストパッチは、複数のプリントヘッドの各プリントヘッドを用いて印刷される。別法として、各プリントヘッドがテストバンドの一部分を印刷する方式で、テストバンドを印刷することができる。第一の充填設定点は、任意の適当な充填濃度とすることができる。図４に示した方法では、第一の充填濃度は、実質的にソリッド充填もしくは１００％充填とすることができる。

第一の充填レベルでテストパッチを印刷するためのプリントヘッドのそれぞれによって出力された平均の液滴質量が、検出される（ブロック５０４）。各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量は、上記のように検出することができる。例えば、各プリントヘッドに対する平均の液滴質量は、プリントヘッドに入るインクの量を検出し、同時に、テストパッチを印刷する間にプリントヘッドのインクジェットが射出された回数を検出することによって、検出することができる。次いで、平均の液滴質量を、プリントヘッドに入ったインクとテストパッチを印刷するため発射された液滴の数との比に対応させることができる。

次いで、複数のプリントヘッドのそれぞれによって、第二の充填設定点で、テストパッチが印刷される（ブロック５０８）。第二の充填設定点は、第一の充填設定点とは異なっている。一つの実施形態では、第二の充填設定点は、約２５%充填濃度であるが、任意の適当な充填レベルを用いることができる。次いで、第二の充填濃度でテストパッチを印刷するための各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量が検出される（ブロック５１０）。このように、第一の充填濃度における平均の液滴質量および第二の充填濃度における平均の液滴質量が、プリントヘッド・アセンブリの各プリントヘッドに対して求められる。

次いで、各プリントヘッドに対する第一の充填濃度における平均の液滴質量と、第二の充填濃度における平均の液滴質量との間の差を計算することによって、各プリントヘッドに対して、平均の液滴質量の差を求めることができる（ブロック５１４）。例えば、第一の充填濃度で第一のプリントヘッドに対して検出された平均の液滴質量が５ｎｇであり、第二の充填濃度で第一のプリントヘッドに対して検出された平均の液滴質量が４ｎｇであるとすると、第一のプリントヘッドに対する平均の液滴質量の差は、５ｎｇ−４ｎｇ、すなわち、１ｎｇであるとすることができる。平均の液滴質量の差は、このやり方で、各プリントヘッドに対して、求めることができる。

一旦、各プリントヘッドに対して平均の液滴質量の差が検出されると、平均の液滴質量の差が、各プリントヘッドに対して実質的に同じとなるように、平均の液滴質量の差を正規化することができる（ブロック５１８）。一つの実施形態では、平均の液滴質量の差は、平均の液滴質量の差が各プリントヘッドに対してほぼ同じとなるように、各プリントヘッドの液滴質量共振を同調させることによって、正規化することができる。液滴質量共振は、順に、一つ又はそれ以上のプリントヘッドの各インクジェットに対する駆動信号の第三のパルス成分もしくは共振同調成分を調整することによって、同調されることができる（ブロック５２０）。

一つの実施形態では、平均の液滴質量の差は、液滴質量の差の正規化値を求めることによって、正規化することができる。一つの実施形態では、平均の液滴質量の正規化値は、検出された液滴質量の差に対応する。測定された平均の液滴質量の差に対応する平均の液滴質量の正規化値は、任意の適当な方法を用いて、求めるあるいは計算することができる。例えば、平均の液滴質量の差の正規化値は、プリントヘッドの平均の液滴質量の差の平均または加重平均として計算することができる。別の実施形態では、液滴質量の正規化値は、例えば、メモリに記憶され又はコントローラにプログラム化された所定値とすることができる。平均の液滴質量の差の正規化値は、単一の値または値の範囲とすることができる。

一旦適当な平均の液滴質量の正規化値が求められると、一つまたはそれ以上のプリントヘッドの各インクジェットに対する駆動信号の共振同調成分を調整して、プリントヘッドのうちの少なくとも一つの平均の液滴質量の差が、平均の液滴質量の差の正規化値に対応するようにすることができる。一つの実施形態では、各プリントヘッドに対して、均一な共振調整電圧を求めることができる。均一な共振調整電圧は、各プリントヘッドに対する平均の液滴質量の差がほぼ同じとなるよう、プリントヘッドの各インクジェットに対する駆動信号の第三のパルス成分の振幅を均一に調整するのに使用される電圧レベルを含んでいる。均一な共振調整電圧は、各プリントヘッドについて異なっている場合がある。例えば、プリントヘッドに対する平均の液滴質量の差を減らすためには、各インクジェットに対する駆動信号の共振同調成分もしくは第三のパルス成分の振幅または電圧レベルを、均一な共振調整電圧によって上げることができる。プリントヘッド・アセンブリの実際の構成要素および構造によって、駆動信号の第三のパルスの電圧レベルと、液滴質量の差との間に線形関係が有る場合がある。例えば、一つの実施形態では、液滴質量の差は、駆動信号の第三のパルスの振幅の毎回のボルト増加に対して、約０．１３ｎｇだけ減らすことができる。しかしながら、この関係は、線形である必要はない。

各プリントヘッドに対して平均の液滴質量の差を正規化するには、反復が必要な場合がある。例えば、一つまたはそれ以上のプリントヘッドの各インクジェットに対する駆動信号の共振同調成分に対して、第一ラウンドの調整を、検出され各プリントヘッドに対するた平均の液滴質量の差に基づいて行なった後、処理を繰り返すことができる。新しいテストパッチの一組を、第一の設定点で印刷することができ、かつ、各プリントヘッドに対して、第一の設定点で平均の液滴質量を検出することができる。新しいテストパッチの一組を、第二の設定点で印刷することができ、かつ、各プリントヘッドに対して、第二の設定点で平均の液滴質量を検出することができる。次いで、各プリントヘッドに対する平均の液滴質量の差を求めることができ、次いで、必要なら、駆動信号の共振同調成分に対するさらなる調整を行なうことができる。

図６の表は、正規化の前に四つのプリントヘッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有するプリントヘッド・アセンブリにおいて、１００％充填の液滴質量と２５％充填の液滴質量との間で測定された液滴質量の差を示す。具体的には、表の第一列１２０は、プリントヘッドの各インクジェットに対する駆動波形の第三のパルスの平均電圧レベルを示す。第二列１２４は、各プリントヘッドの１００％および２５％充填レベルで測定された平均の液滴質量の差を示す。四つのプリントヘッド内では、プリントヘッドの平均の液滴質量の差の変動量が、最高１．４ｎｇであることが測定された。このように、この例では、２５％充填における平均の液滴質量が、ヘッド間で最高１．４ｎｇも異なる場合がある。１．４ｎｇの液滴質量の変動量は、画像において目立つバンディングおよびストリーキングを引き起こす場合がある。

第三列１２８は、単一ラウンドの調整後の、各プリントヘッドに対する駆動信号の第三のパルス成分もしくは共振同調成分の平均電圧レベルを示す。第四列１３０は、第一ラウンドの調整後の、各プリントヘッドに対する平均の液滴質量の差を示す。この実施形態では、四つのプリントヘッドのうちの三つが、同じ平均の液滴質量の差を有し、かつ、ヘッド間の液滴質量の差の変動量は、７０％減少した。

一旦プリントヘッド・アセンブリの各プリントヘッドに対して、平均の液滴質量の差が正規化され、各プリントヘッドに対する均一な共振調整電圧が求められると、各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量を、第一の設定点で正規化することができる（ブロック５２４）。各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量は、既に調整された共振同調成分を含む駆動波形全体の電圧レベルを均一に調整することによって、調整することができる（ブロック５２８）。このように、第一の設定点でほぼ同じ平均の液滴質量を出力するよう各プリントヘッドを構成するのに使用される調整電圧レベルに対応する液滴質量スケーリング電圧を、各プリントヘッドに対して求めることができる。

例として、各プリントヘッドによって、第一の設定点被覆濃度で、テストパッチを印刷することができる。次いで、各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量を、上記のように求めることができる。プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量を増減するためには、プリントヘッドの各インクジェットに対する駆動波形全体の電圧レベルもしくは振幅を、液滴質量スケーリング電圧によって、均一に調整することができる。例えば、プリントヘッドの平均の液滴質量を上げるためには、プリントヘッドの各駆動信号の電圧レベルもしくは振幅を、波形スケーリング電圧によって上げることができる。液滴質量スケーリング電圧は、各プリントヘッドによって異なる場合がある。

平均の液滴質量の差を正規化する工程と同様に、第一の設定点で各プリントヘッドに対する平均の液滴質量を正規化する工程は、一つまたはそれ以上の反復を必要とする場合がある。駆動信号の第三のパルスの電圧レベルは、選択された設定点間もしくは各充填パターン間の液滴質量の差を設定するために調整された後で、正または負のいずれかとなる場合がある。一旦各プリントヘッドに対して、均一な第三の共振調整電圧および液滴質量スケーリング電圧が求められると、各プリントヘッドに対して、波形スケーリング電圧を求めることができる。波形スケーリング電圧は、第一のパルス調整電圧、第二のパルス調整電圧および第三のパルス調整電圧を含んでいる。各プリントヘッドに対する第一および第二のパルス調整電圧は、各プリントヘッドに対する液滴質量スケーリング電圧に対応することができる。各プリントヘッドに対する第三のパルススケーリング電圧は、各プリントヘッドに対する液滴質量スケーリング電圧と均一な共振調整電圧との和に対応することができる。このように、コントローラが、その後、各プリントヘッドに対する波形スケーリング電圧に基づいて、プリントヘッドを所望のレベルで駆動することを可能にする調整電圧を求めて、記憶することができる（ブロック５３０）。

以上、二つの充填設定点において、プリントヘッド間でプリントヘッド・アセンブリを正規化する方法を述べた。この方法は、駆動信号の第三のパルス成分もしくは共振同調成分を調整し、プリントヘッドに対する第一および第二の設定点間もしくは各充填レベル間の平均の液滴質量の差を正規化する工程を含んでいる。第一および第二の充填レベル間の平均の液滴質量の差が、各プリントヘッドに対してほぼ同じとなると、第一の設定点で出力された平均の液滴質量を正規化し、各プリントヘッドが、第一の充填レベルでほぼ同じ平均の液滴質量を出力するようにすることができる。第一の充填レベルにおける平均の液滴質量がほぼ同じであり、また、第一および第二の充填レベル間の平均の液滴質量の間の差が各プリントヘッドに対してほぼ同じであるため、第二の充填レベルにおいて各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量は、ほぼ同じとなる可能性がある。したがって、プリントヘッド・アセンブリは、二つの設定点充填パターンに対して正規化することができる。

駆動信号の第三のパルス成分もしくは共振同調成分を用いてヘッド間の液滴質量のばらつきに対して調整する方法の代わりに、第三のパルス成分を用いて、ジェット間の液滴強度のばらつきに対して調整することができる。したがって、各プリントヘッドによって出力された平均の液滴質量を測定し、調整する代わりに、個々のジェットによって排出された液滴の強度を測定し、調整することができる。図７を参照すると、二つの設定点におけるジェット間強度を正規化する方法のフローチャートが示されている。この方法は、第一の設定点もしくは充填レベルでテストパッチを印刷する工程を含んでいる。次いで、各プリントヘッドの各インクジェットに対して、それぞれのインクジェットによって出力された液滴の検出された強度に対応する強度値が検出される（ブロック７００）。強度値は、上記の強度センサーを用いて検出することができる。

次いで、インクジェットに対する駆動信号を正規化し、インクジェットのそれぞれによって射出された液滴の液滴強度が、第一の設定点、一般に１００％充填でほぼ同じとなるようにすることができる。正規化は、設定またはメンテナンスルーチンの一部として上記したのと同様のやり方で成し遂げることができる。例えば、駆動信号の電圧レベルを選択的にスケーリングまたは調整し、各インクジェットが、同じ強度の液滴を排出するようにすることができる（ブロック７０４）。波形全体をスケーリングすることができ、あるいは、別法として、充填および／または射出成分を調整することができる。このように、第一の設定点での印刷のために、第一の正規化された駆動信号は、各インクジェットに対して求められる。インクジェットの第一の正規化された駆動信号は、実質的に同じ強度の液滴を排出させるように構成されている。第一の正規化された駆動信号が求められると、メモリに記憶されることができる。

インクジェットが、第一の設定点で正規化されると、例えば、２５％充填などの第二の設定点で、液滴強度を正規化することができる。一つの実施形態では、インクジェットは、第一の設定点でインクジェットによって排出された液滴と第二の設定点でインクジェットによって排出された液滴との強度の差を求め、駆動信号の一つまたはそれ以上の第三のパルス成分もしくは共振同調成分を調整し、二つの設定点レベルにおける液滴強度の差が各インクジェットに対してほぼ同じとなるようにすることによって、第二の設定点で正規化することができる。

このように、一つの実施形態では、第二のソリッド充填のテストパッチが印刷され、各インクジェットによって排出された液滴の強度が求められる。次いで、テストパッチが第二の設定点で印刷され、次いで、強度値が、第二の充填レベルで各インクジェットに対して検出される。次いで、第一の充填レベルにおける強度値と第二の充填レベルにおける強度値との間の差に対応する強度差を各インクジェットに対して求める（ブロック７０８）。強度差は、駆動信号の一つまたはそれ以上の第三のパルス成分もしくは共振同調成分を調整し、強度差が各インクジェットに対して実質的に同じとなるようにすることによって、ジェット間で正規化することができる（ブロック７１０）。例えば、インクジェットに対する強度差を減らすためには、それぞれの駆動信号の共振同調成分もしくは第三のパルス成分の振幅または電圧レベルを上げることができる。このように、インクジェットに対して、調整された第三のパルス電圧を含む第二の正規化された駆動信号が求められることができる。第二の正規化された駆動信号は、それぞれのプリントヘッドコントローラにより、第二の設定点で印刷する時、インクジェットを駆動するのに使用されることができる。

駆動信号の第一および第二の正規化された駆動信号もしくは正規化された電圧レベルが求められると、第一および第二の正規化された駆動信号は各プリントヘッドコントローラにより記録され、第一および第二の正規化された電圧がその後、インクジェットを所望のレベルで駆動することに使用できるようにすることができる（ブロック７１４）。このように、第一の設定点で印刷する時、プリントヘッドコントローラは、第一の正規化された駆動信号にアクセスし使用し、インクジェットを駆動することができ、また、第二の設定点で印刷する時、プリントヘッドコントローラは、第二の正規化された駆動信号にアクセスし使用し、インクジェットを駆動することができる。

複数のプリントヘッドを有する描画装置の液滴質量変化対充填率のグラフである。 インクジェット描画装置の実施形態の概略図である。 図１のインクジェット描画装置のプリントヘッド・アセンブリおよびコントローラの概略図である。 液滴生成器に液滴を排出させる駆動波形の一つの実施形態の図である。 複数のプリントヘッドを有するプリントヘッド・アセンブリによって、二つの充填濃度で出力された平均の液滴質量を正規化する方法のフローチャートである。 四つのプリントヘッドを有するインクジェット描画装置に対する、未調整／調整済みの第三のパルス電圧および未調整／調整済みの液滴質量の差を示す表である。 複数の液滴生成器に対して、二つの充填濃度でジェット間液滴強度を正規化する方法のフローチャートである。

Claims (10)

1. インクジェット描画装置を調整する方法であって、前記方法は、
   複数の液滴生成器における各液滴生成器によって生成された液滴に対する液滴パラメータを測定する工程であって、各液滴生成器は、少なくとも一つの液滴生成信号に応答して少なくとも一つの液滴を生成するように構成されており、各液滴生成信号は、充填部、射出部、および共振同調部を含み、前記複数の液滴生成器における各液滴生成器によって生成された前記液滴の第一の部分は、第一の充填濃度を有し、前記複数の液滴生成器における各液滴生成器によって生成された前記液滴の第二の部分は、第二の充填濃度を有し、前記液滴パラメータは、前記複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して前記第一の充填濃度で測定され、かつ、前記複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して前記第二の充填濃度で測定される、液滴パラメータを測定する工程と、
   前記複数の液滴生成器の各液滴生成器に対する液滴パラメータ差を測定する工程であって、前記液滴パラメータ差は、前記第一の充填濃度で前記液滴生成器のうちの一つに対して測定された前記液滴パラメータと、前記第二の充填濃度で同じ液滴生成器に対して測定された前記液滴パラメータとの間の差である、液滴パラメータ差を測定する工程と、
   前記複数の液滴生成器に対して測定された前記液滴パラメータ差を参照して、液滴パラメータ差の正規化値を計算する工程と、
   前記複数の液滴生成器における少なくとも一つの液滴生成器に対する前記少なくとも一つの液滴生成信号の前記共振同調部を調整し、前記少なくとも一つの液滴生成器に対する前記液滴パラメータ差が、前記液滴パラメータ差の正規化値に対応するようにする工程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも一つの液滴生成信号の前記共振同調部の調整は、
   前記複数の液滴生成器における少なくとも一つの液滴生成器に対する前記少なくとも一つの液滴生成信号の前記共振同調部を調整し、前記複数の液滴生成器における前記液滴生成器のそれぞれに対する前記液滴パラメータ差が、前記液滴パラメータ差の正規化値に対応するようにする工程と、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第一の充填濃度は、おおよそ１００パーセントの充填濃度を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記第二の充填濃度は、おおよそ２５パーセントの充填濃度を含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記複数の液滴生成器のそれぞれは、プリントヘッドを含み、各プリントヘッドは、複数のインクジェットを備え、前記複数のインクジェットの各インクジェットは、液滴生成信号に応答して液滴を排出するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
6. 前記複数の液滴生成器のそれぞれは、インクジェットを備え、各インクジェットは、液滴生成信号に応答して液滴を排出するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記液滴パラメータは、液滴生成器により射出された液滴から反射した光の強さに関する液滴の強度を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 少なくとも一つの液滴生成波形信号の前記共振同調信号部を調整することは、
   各インクジェットのための前記液滴強度の差分が、前記液滴強度差の正規化値に近づくように、少なくとも１つのインクジェットのための前記液滴生成信号の前記共振同調部の電圧レベルを調整することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 複数のプリントヘッドを含むプリントヘッド・アセンブリを調整する方法であって、前記方法は、
   複数の液滴生成器から複数の液滴を射出する工程であって、前記複数の液滴生成器における各液滴生成器は、充填部、射出部および共振同調部を有する液滴生成信号に応答して液滴を射出するように構成されており、前記複数の液滴の第一の部分は、第一の充填濃度で射出され、かつ、前記複数の液滴の第二の部分は、第二の充填濃度で射出される、複数の液滴を射出する工程と、
   前記複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して前記複数の液滴の前記第一の部分の液滴パラメータを測定する工程と、
   前記複数の液滴生成器における各液滴生成器に対して前記複数の液滴の前記第二の部分の前記液滴パラメータを測定する工程と、
   前記複数の液滴生成器における各液滴生成器に対する液滴パラメータ差を測定する工程であって、前記液滴パラメータ差は、前記第一の充填濃度で、前記液滴生成器のうちの一つに対して測定された前記液滴パラメータと、前記第二の充填濃度で、同じ液滴生成器に対して測定された前記液滴パラメータとの間の差である、液滴パラメータ差を測定する工程と、
   前記複数の液滴生成器における少なくとも一つの液滴生成器に対する前記少なくとも一つの液滴生成信号の前記共振同調部を調整し、前記液滴パラメータ差が、前記複数の液滴生成器における各液滴生成器に対してほぼ同じとなるようにする工程と、を含むことを特徴とする方法。
10. 前記複数の液滴生成器のそれぞれは、プリントヘッドを含み、各プリントヘッドは、複数のインクジェットを備え、前記複数のインクジェットの各インクジェットは、液滴生成信号に応答して液滴を排出するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の方法。

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