JP5899222B2 - インクジェット印刷方法およびインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体が複数のノズルを有するプリントヘッドに対して移動されるインクジェット印刷方法であって、プリントヘッドによって印刷されるプリントデータにスピットパターンデータを追加するステップと、プリントヘッドにプリントデータと追加スピットパターンデータとを供給するステップと、プリントヘッドに沿って記録媒体の単一パスでプリントデータとスピットパターンデータとに従ってノズルからインク液滴を記録媒体上に吐出するステップとを含むインクジェット印刷方法に関する。

インクジェット印刷では、ノズル不良は、ノズルの目詰まり、ノズルが形成されるプレートの汚れ、ノズルに記録媒体が接触する事象などによって生じる可能性がある。このようなノズル不良は、信頼性のあるインクジェット印刷および印刷の品質にとって深刻な問題である。

単一パス印刷プロセスでは、プリントヘッドと記録媒体は、記録媒体上の個々の位置が一回だけプリントヘッドのノズルに当てられるように互いに対して移動される。プリントヘッドの幅が記録媒体の幅と少なくとも同じ幅である場合、記録媒体が一定の方向にプリントヘッドを通過してもよいし、逆に、プリントヘッドが記録媒体上を一回だけ移動してもよい。プリントヘッドが記録媒体の幅全体を覆っていない場合、プリントヘッドは、１つまたは複数の線を印刷するように紙を横切る主走査方向に移動され、紙は副走査方向に進められることにより、画像の別のスワス（ｓｗａｔｈ）がプリントヘッドの次のパスで印刷される。このような単一パスプロセスは、特に、ノズル不良を起こしやすい。それは、プリントヘッドの他のまだ正常な状態のノズルを使用して余分のドットを印刷することによりノズル不良を補償することがほとんどできないためである。

一定時間ノズルが機能しないと、インクがノズル内で乾燥してしまうので、ノズル不良のリスクが高くなるのは周知である。独国特許出願公開第１０２００７０３５８０５（Ａ１）号明細書は、冒頭部分で記載したタイプの多色インクジェット印刷方法を提案している。この方法では、プリントデータがドットを印刷するように指示していなくても、適宜ノズルに記録媒体上に「スピット」させることで、ノズル不良のリスクが低減される。できる限り人間の知覚から余分のドットを隠すために、スピットパターンは各々の余分のドットが別の色で印刷されるドットと重ねられるように設計され、余分のドットは「規則的な」ドットで覆われる、または少なくとも余分のドットが視覚的印象を大きく変えることはない。いずれにせよ、インクドットは、異なる色であっても、ドット位置に存在しなければならないためである。

インクジェット印刷の信頼性を向上させる別の方法は、自動ノズル不良検出を含み、これにより多数の不良画像が印刷される前にノズル不良を取り除く手段を取りえる。例えば、ノズル不良は、テストパターンを印刷して、適宜テストパターンを検査することによって検出することができる。しかしながら、この方法は、特に、テストが頻繁に繰り返される場合、紙とインクの無駄を伴う。さらに、この方法は、テストパターンが印刷されたシートを廃棄することができるようにプリンタの紙通路にシート廃棄経路が必要である。

ノズル不良検出の別の方法は、プリントデータに従って印刷された画像を検査することを含む。この方法では、ノズル不良をすぐに検出することができ、必要に応じて実行中の印刷プロセスを停止することができるという利点がある。しかしながら、プリントデータの性質に応じて、ノズル不良を検出するのが難しい場合があり、ノズル不良が現在印刷に使用されていないノズルで生じた場合、ノズルが再び使用される前にノズル不良を検出することができない。

米国特許第７３９３０７７号明細書には、第１のステップでは、ノズル不良検出に使用すべき特定のインクドットのみが記録媒体上に印刷され、その後、これらのインクドットはノズル不良検出のために検査され、次に、プリントデータに従って画像の残りを印刷するために、第２のパスで画像の検査済み領域がプリントヘッドを通過する、ノズル不良検出方法が記載されている。したがって、この方法は、マルチパス印刷プロセスが必要になる。さらに、この特許文献では、ノズル不良検出用のドットは、プリントデータに従って印刷される画像の一部を形成しなくてもよいが、とにかく画像の目立たない領域、特に、印刷される画像の空間周波数が一定範囲内にある領域に位置する必要があることがわかる。

独国特許出願公開第１０２００７０３５８０５号明細書 米国特許第７３９３０７７号明細書

本発明の目的は、インクジェット印刷の信頼性を向上させることである。

上述の目的は、請求項１のプリアンブルに記載の方法であって、複数のノズルのうちの１つのノズルによってスピットパターンデータに従って吐出される吐出予定インクドットの位置を走査して走査画像を取得するステップと、該吐出予定インクドットの実際の有無を決定するために走査画像を分析するステップと、インクドットが存在しないと判断された場合、同じパスの間に、記録媒体上に吐出されなければならないインク液滴およびノズルによって吐出される予定であったインク液滴に関してインクドットを吐出するノズルに対してノズル不良補正を適用するステップを含む方法によって達成される。

本発明は、ノズル不良防止とノズル不良検出とを兼ね備えるという考えに基づいている。したがって、スピットパターンデータに従って記録媒体上に形成されるドットの目的は、１つは、ノズルが機能していない間隔を短くすることでノズル不良を防ぐこと、２つ目は、スピットパターンデータに従ったドットが実際にスピットパターンデータによって指定された位置に存在しているか否かを検証することでノズル不良を検出することである。スピットパターンデータを含むプリントデータに対応するドットはプリントヘッドの同じパスで印刷することができるので、本発明は高効率の単一パス印刷プロセスに適用できる。スピットパターンデータに従ったインクドットの吐出予定の位置は指定されるので、完全な印刷画像を走査する必要はないが、一実施形態では、記録媒体全体が走査されて、走査画像から位置が読み出される。

本発明の方法を使用して、初期段階で、すなわち、走査画像の分析が完了した時に、狙う方向が違うノズルまたは不良ノズルを検出することができる。その時点で、不良ノズルは特定され、プリントヘッドは、不良ノズルによって吐出される予定であったインクドットが印刷される前に、この情報を考慮する。ノズル不良補正、例えば、他のノズルによる補償は、同じ単一パスで適用されてもよい。

さらに、本発明は、上記方法を実行するのに適したインクジェットプリンタに関する。本発明のより詳細な特徴およびさらなる展開は、従属請求項に示されている。

好ましくは、スピットパターンデータは、プリントデータに従って記録媒体に印刷される画像の背景、すなわち、プリントデータが印刷されるどのドットも指定しない記録媒体上の領域で印刷される孤立インクドットを形成する。これは、特に、孤立インクドットの予定位置が事前にスピットパターンデータからわかっているので、画像走査および走査画像の電子処理のプロセスにおいて、背景にある孤立ドットがより容易に確実に検出されるという利点がある。さらに、ドットはスピットパターンデータに従った所与のドットの近くに他のドットが全く見られないという意味では孤立しているので、スピットパターンデータに従ってドット抜けに関係した特定のノズルがより確実に特定される。したがって、本発明の方法は印刷と走査との間のレジスタエラーに対して強固である。

別の利点は、ノズルが長期間にわたってプリントデータを印刷するのに必要でない場合でも、適宜スピットパターンデータに従って作動されるので、ノズルが再び必要になる前でもノズル不良を検出することができるという点である。

一方、例えば、３００ｄｐｉ以上の解像度で印刷される画像のインクドットの典型的なサイズを考えると、背景にある孤立ドットは非常に小さく人間の目ではほとんど認識できないので、印刷画像に支障が出ない。

カラー印刷では、スピットパターンデータは各々の色成分に対して形成され、スピットパターンデータに従ったドットは、全体としてカラー画像の背景に位置するドットまたは各々の色分解画像の背景に位置するドットを含むことができる。後者の場合、スピットパターンデータに従ったドットは他の色の隣接ドットによって囲まれてもよいし、あるいは重ねられてもよい。このことにより、見る人にとってはスピットパターンデータに従ったドットの視認性が低下するが、一方で、ドットを検出するための色高感度スキャナが必要になる。スピットパターンデータに従ったドットがカラー画像全体の背景にのみ位置する場合は、これらのドットを検出するのに単色スキャナで十分であると言える。

スピットパターンデータは、プリントデータの性質に依存しないという意味では、静的であると言える。しかしながら、好適な実施形態では、スピットパターンデータは、プリントデータに応じて動的に変更される。この場合、スピットパターンデータは、一定時間にわたって規則的な印刷プロセスで使用されなかったノズルのみを作動するように設計されてもよい。その一方、このノズルはまだ機能していると確認できるように、確実なノズル不良検出のためだけに、少ない頻度であるが、規則的な印刷プロセスで頻繁に使用されたノズルも適宜背景にスピットされる場合も有利である。

また、ノズル不良が特にノズルの目詰まりによって生じる場合に、ノズルを繰り返し作動させることでノズル不良を取り除ける場合があるので、ノズル不良が検出された時点で、スピットパターンデータを変更して不良ノズルをより頻繁にスピットさせるようにしてもよい。

添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。

本発明のインクジェットプリンタの主要部分を示したブロック図である。 ドットパターンを有する記録媒体の一部と、プリンタのプリントヘッドの一部およびスキャナの一部を示した概略上面図である。

図１に示されているように、記録媒体１０、例えば、紙は、搬送機構（図示せず）によって、矢印Ａの方向に一定の速度で移動される。複数のノズル１４を有するプリントヘッド１２は、記録媒体１０の経路の上方に配置され、記録媒体の幅全体（図１の面に垂直な方向に）に延在する。一般に、当技術分野で周知のように、ノズル１４は、プリントヘッドに供給されたプリントデータに従ってインクドット１８から成る画像を印刷するために、ノズルにインク液滴１６を記録媒体１０上に吐出させる構造のアクチュエータを有する。ノズル１４は、印刷解像度を規定する一定のラスタで記録媒体の幅を横切る一列または複数列に配置されて、このラスタの範囲内で、インクドット１８が記録媒体の任意の幅方向の位置に形成される。記録媒体搬送方向Ａの記録媒体上のインクドット１８の位置は、記録媒体１０がプリントヘッドを通過する時に個々のノズルが発射されるタイミングによって決まる。カラープリンタの場合、プリントヘッド１２は、各々の色の適切なノズル列を含むことになる。

スキャナ２０は、搬送方向Ａのプリントヘッド１２の下流側に配置され、スキャナ２０は、記録媒体の幅全体に延在するシングルライン（単色）ＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラで形成されてもよい。記録媒体１０がスキャナ２０を通過すると、スピットパターンデータに従った吐出インクドットの吐出予定位置が走査されて、その位置におけるスピットパターンデータに従ったインクドットの有無が検証される。一般に、インクドットが吐出予定位置で印刷されるべきであったのに、スキャナ２０で検出できない場合、対応するノズル１４が故障していることを示している。

印刷される画像を指定するプリントデータは、プリントヘッドドライバ２２に供給され、プリントヘッドドライバ２２は、適切なタイミングでプリントヘッドの個々のノズル１４を発射させる。例えば、ノズル１４またはノズル１４のアクチュエータが一定の頻度で同期して発射可能であり、ドット１８の画素線が各々のサイクルで記録媒体１０上に形成されるようにしてもよい。しかしながら、他の印刷方法を適用してもよい。

図示されている例では、プリントデータは、最初に、スピットパターンデータ生成器２６に供給される。このスピットパターンデータ生成器は、確実にプリントヘッドのノズル１４の各々が適宜作動されるようにしてノズルが機能していない間隔を制限するために、記録媒体１０上に印刷されなければならないドットパターン３２を決定する。この間隔は、インクがノズル内で乾燥してノズル不良を引き起こすことがないように選択される。スピットパターンデータは、プリントデータに含まれる。スピットパターンデータを含むプリントデータは、プリントヘッドスケジューラ２４に供給される。プリントヘッドスケジューラ２４は、プリントヘッド１２の各々の動作サイクルに対して、どのノズル１４を作動させなければならないかを指定する。次に、プリントヘッドスケジューラ１４は、対応する命令をプリントヘッドドライバ２２に送信する。また、プリントヘッドスケジューラ２４は、その時にどのノズル１４が発射されるか、または発射されたかに関する情報をスピットパターンデータ生成器２６に送信する。プリントヘッドスケジューラ２４からプリントヘッドドライバ２２に命令信号が送信されて、プリントヘッド１２によって実際に印刷される画像がスピットパターンデータを含むプリントデータで指定された画像で構成されるようになる。

スキャナ２０の解像度は、プリントヘッド２２の解像度と異なる場合がある。そのため、スキャナ２２によって記録された画像は、スケーリングアライメントユニット２８に送信され、そこでスキャナ２０の解像度をプリントヘッドの解像度と一致させる。さらに、スケーリングアライメントユニット２８は、プリントヘッドとスキャナとの間のあらゆるミスアライメントを補正する働きをする。

スケーリングアライメントユニット２８で処理された走査画像は、分析モジュール３０に転送される。分析モジュール３０はさらに、スピットパターンデータ生成器２８によって生成されたスピットパターンデータを受信する。分析モジュール３０は、ドット３２がスピットパターンデータに従って存在すべきである走査画像内の領域を分析する。スピットパターンデータに従ったドット３２が実際に存在する場合、このドットを印刷したノズル１４はまだ機能しているということになる。一方、スピットパターンデータに従ったドット３２がサーチ領域に存在しない場合、対応するノズルが故障しているということになり、ノズル不良警告がプリンタの主制御ユニットに送られて、印刷プロセスが停止されるか、あるいは、ノズル不良を取り除くまたは目立たないようにする措置が取られる。

図示されている例では、分析モジュール３０は、スピットパターンを形成するドット３２のみをサーチする。変更形態では、分析モジュール３０は、プリントヘッドスケジューラ２４からデータを受信して、スピットパターンデータを含む前のプリントデータに対応する規則的なドット１８が実際に印刷されたか否かを検証してもよい。しかしながら、印刷される画像が黒（または任意の他の色）のベタ領域を含み、ドット１８が別のドットのすぐ隣にあって、そしてさらに部分的に重なっている場合、ノズル不良により非常に小さな空白部が形成されるが、これを十分な信頼性をもって検出することは難しい。さらに、このような空白部が検出された場合でも、スケーリングアライメントユニット２８は一定の精度でアライメント誤差を補正することができるだけなので、どのノズル１４がこの空白部を形成したのかを判断するのは難しい。

図２に概略的に示されているように、プリントヘッド１２により記録媒体１０上に画像が印刷されている。単純化するために、ここでは、プリントヘッド１２は黒インクのみで印刷するものとする。図内の破線１０により、記録媒体１０上の画像領域３４は背景領域３６と分離されている。画像領域３４は、スピットパターンデータの一部でないプリントデータに従って印刷されたドット１８で埋められている。背景領域３６は、主に記録媒体の（白い）背景で形成されているが、バラバラに分散したドット３２のスピットパターンを含む。バラバラに分散したドット３２の位置は、スピットパターンデータ生成器２６によって、以下で説明する一般的原理を有するアルゴリズムを使用して決定される。プリントデータのコンテンツに関係なく、非常に長期間にわたってどのノズル１４も機能しない状態にならないようにすることがスピットパターンの主な目的であるので、スピットパターンデータ生成器は、各々のノズル１４を監視して、その履歴を記憶する、特に、各々のノズルが最後のドットを印刷した時点を記憶する。スピットパターンデータ生成器２６は、各々のノズル１４に対して、ノズルが機能していない時間を計測し、この時間が一定の限界に達すると、ノズルはドット３２をスピットするようにスケジュールされる。

しかしながら、原則として、ドット３２がすでにスピットパターンデータに従って印刷された他のドット３２から、好ましくは、さらに画像領域３４から所定の最小間隔だけ離間していなければならない。したがって、プリントヘッド１２内でわずかな間隔しか離間していない２つのノズル１４がほぼ同時に非作動期間の限界に達した場合、これらのノズルの１つのみがドット３２を印刷するために作動され、他方のノズルは記録媒体が十分な間隔だけ送られるまで一定時間待機しなければならなくなる。このようにして、スピットパターンデータに従ったドット３２は孤立されて、クラスタを形成することはなく、確実に人の目でより容易に認識できるようになる。

スピットパターンデータに従ったドット３２のｘｙ座標の座標位置、または同じように、スピットパターンデータに従ったドット３２を印刷したノズルの同一性およびこれらのノズルの作動時間が、分析モジュール３０に送信される。分析モジュールは、スピットパターンデータに従った各々のドット３２の座標位置の周囲およびその座標位置を含むサーチ領域３８を規定する。このサーチ領域３８は、プリントヘッド１２とスキャナ２０とのアライメントの予定許容誤差および予定タイミング誤差を考慮した寸法に決められるので、ドット３２が実際に印刷された時に、ドット３２は確実にサーチ領域３８内に存在する。一方、スピットパターンデータに従ったドット３２は互いに所定の最小間隔だけ離間しているので、確実にスピットパターンデータに従ったドット３２を２つ以上含むサーチ領域３８はないことになる。したがって、スピットパターンデータ生成器２６によって加えられた各々のドット３２から、ドットが実際に印刷されたか否かを容易にかつ確実に検証することができる。サーチ領域３８にドットが存在しない場合、これに関与するノズル１４が確実にかつ明確に特定され、対応するノズル不良警告が送られる。

任意で、ノズル不良警告は、スピットパターンデータ生成器２６に送られて、ノズル不良を改善するためにスピットパターンデータ生成器２６に不良ノズルをより頻繁に作動させるようにしてもよい。ノズル不良であれば、スピットパターンデータに従ったドットは実際には印刷されないので、この頻度は、スピットパターンデータに従ったドット３２間の必要な最小間隔によって決まる頻度より多くてもよい。

スピットパターンデータに従った予定ドット３２が実際にサーチ領域３８に存在するが、予定位置からずれた位置にある場合、このずれは、アライメント補正を再調整するために、スケーリングアライメントユニットにフィードバックされてもよい。

Claims (12)

1. 記録媒体（１０）が複数のノズル（１４）を有するプリントヘッド（１２）に対して移動されるインクジェット印刷方法であって、
   （ａ）プリントヘッドによって印刷されるプリントデータにスピットパターンデータを追加するステップと、
   （ｂ）プリントヘッドにプリントデータと追加スピットパターンデータとを供給するステップと、
   （ｃ）プリントヘッドに沿って記録媒体の単一パスでプリントデータとスピットパターンデータとに従って複数のノズルからインク液滴（１６）を記録媒体上に吐出するステップと、
   （ｄ）複数のノズルのうちの１つのノズルによってスピットパターンデータに従って吐出される吐出予定インクドットの位置を走査して走査画像を取得するステップと、
   （ｅ）該予定インクドット（３２）の実際の有無を決定するために走査画像を分析するステップと、
   （ｆ）インクドットが存在しないと判断された場合、同じパスの間に、記録媒体上に吐出されなければならず、かつ、ノズルによって吐出される予定であったインク液滴に関してインクドットを吐出するノズルに対してノズル不良補正を適用するステップと
   を含むインクジェット印刷方法。
2. スピットパターンデータが、プリントデータに従って記録媒体に印刷される画像の背景領域（３６）に孤立ドット（３２）を形成する、請求項１に記載の方法。
3. 多色印刷を含み、所与の色のスピットパターンデータがその色の色分解画像の背景領域（３６）に孤立ドット（３２）を形成する、請求項２に記載の方法。
4. 多色印刷を含み、所与の色のスピットパターンデータがカラー画像全体の背景領域（３６）に孤立ドット（３２）を形成する、請求項２または請求項３に記載の方法。
5. スピットパターンデータが、２つのインクドット（３２）が互いに所定の最小間隔だけ離間されたスピットパターンデータに従って吐出されるように設計される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 走査画像内でのドット（３２）のサーチが、スピットパターンデータで指定されたドットの予定位置の周囲およびその予定位置を含むサーチ領域（３８）に限定される、請求項５に記載の方法。
7. 走査画像内のドット（３２）の位置とスピットパターンデータによって指定されるドットの予定位置との間のずれが、プリントヘッド（１２）を使用して走査画像のアライメントを補正するのに使用される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. スピットパターンデータが、プリントデータのコンテンツに応じて動的に変化する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ノズル（１４）の不良が検出された場合、スピットパターンデータはより頻繁にノズルを作動させるように修正される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. プリントヘッド（１２）に対して記録媒体を移動させるための搬送システムと、プリントデータに従って記録媒体上にインク液滴（１６）を吐出するための複数のノズル（１２）を有するプリントヘッドと、プリントデータにスピットパターンデータを加えるスピットパターンデータ生成器を含む制御システムと、スピットパターンデータに従って吐出される吐出予定インクドットの位置を走査して走査画像を取得するように設計されたスキャナ（２０）と、該インクドット（３２）に対して走査画像を分析してインクドットの実際の有無を判断するのに適した分析モジュール（３０）とを備え、制御システムは、インクドットが存在しないと分析モジュール（３０）によって判断された場合、同じパスの間に、記録媒体上に吐出されなければならず、かつ、ノズルによって吐出される予定であったインク液滴に関してインクドットを吐出するノズルに対してノズル不良補正を適用するように適合されている、インクジェットプリンタ。
11. 制御システムは、プリンタに請求項２から９のいずれか一項に記載の方法を実行させるように構成される、請求項１０に記載のプリンタ。
12. プリンタがカラー印刷に適しており、スキャナ（２０）は単色スキャナである、請求項１０または１１に記載のプリンタ。

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