JP6117175B2 - 画像およびプリントヘッドの制御 - Google Patents

Description

本発明は、静電式インクジェット印刷技術に関し、さらに具体的には、国際特許公開第ＷＯ９３／１１８６６号および関連する特許明細書に記載されているような型のプリントヘッドおよびプリンタに関する。

この種の静電式プリンタは、印加された電場を用いることによって、化学的に不活性な絶縁性キャリア液に分散した帯電固体粒子を吐出して第１の濃縮物とし、次いで、この固体粒子を吐出する。印加された電場によって電気泳動が起こり、帯電粒子が、インク表面に衝突するまで電場内を基材に向かって移動するため、濃縮が起こる。印加された電場が、その表面張力に打ち勝つのに十分大きい電気泳動力を作り出すと、吐出が起こる。吐出位置と基材との間に電位差がつけられることによって電場が作られ、この事象は、吐出位置および／または吐出位置の周囲にある電極に電圧を印加することによって達成される。

吐出が起こる位置は、プリントヘッドの形状と、電場を作り出す電極の位置および形によって決まる。典型的には、プリントヘッドは、プリントヘッド本体から飛び出た１個以上の突起部からなり、これらの突起部（吐出直立部（ｅｊｅｃｔｉｏｎ ｕｐｓｔａｎｄ）としても知られる）は、表面に電極を備えている。電極に加えられるバイアスの極性は、電気泳動力が基材の方に向かうように、帯電粒子の極性と同じである。さらに、プリントヘッド構造の全体的な形状と、電極の位置は、突起部の先端付近の非常に局所的な領域で濃縮が起こり、次いで吐出が起こるように設計されている。

信頼性高く操作するために、すでに吐出された粒子を補充するために、吐出位置にインクが連続的に流れなければならない。この流れを可能にするために、インクは低粘度でなければならず、典型的には、数センチポアズでなけれならない。吐出される物質は、粒子が高粘度であるため、非常に粘性が高く、その結果、衝突してもこの物質が広がらないため、この技術を非吸収性基材に印刷するのに使用することができる。

従来技術で種々のプリントヘッドのデザインが記載されており、例えば、国際特許公開第ＷＯ９３／１１８６６号、第ＷＯ９７／２７０５８号、第ＷＯ９７／２７０５６号、第ＷＯ９８／３２６０９号、第ＷＯ９８／４２５１５号、第ＷＯ０１／３０５７６号、第ＷＯ０３／１０１７４１号に種々のプリントヘッドデザインがある。

国際特許公開第ＷＯ９８／４２５１５号は、吐出位置に関連するそれぞれの吐出電極に対する第１の電圧パルスの印加と、吐出位置に関連するそれぞれの第２の電極に対する第２の電圧パルスの印加を制御するシステムを提案しており、その結果、吐出電極に電圧パルスが印加されるとき、吐出電極に印加されるパルスを反転させた電圧パルスが第２の電極に印加される。この技術を用い、克服しなければ吐出に悪影響を及ぼしかねない近接する吐出位置間の容量性カップリングに伴う問題を克服する。低い電圧を使用すればクロストークを減らすことができるため、吐出させるために可能な限り小さな電圧を使用することが望ましく、第２の電極に印加される電圧を反転させることで、望ましいレベルで差動電圧を維持する。第２の電極にこの種の電圧を加えることは、対称的な電場の形状を保つのにも役立ち、対称的な電場でなければ隣接する吐出位置に印加される電圧から発生するクロストークから生じる非対称な電場によってずれ（左右方向）が生じてしまうのを防ぐか、または減らす。

ここで、本発明の方法および装置の例を添付の図面を参照して記載する。

図１は、静電式プリンタの吐出位置およびインク供給経路の詳細を示すＣＡＤ図である。 図２は、図１に示す種類の静電式プリントヘッドにおいて、吐出位置周辺領域のｘ−ｚ面の模式図である。 図３は、図１に示す種類の静電式プリントヘッドにおいて、吐出位置周辺領域のｙ−ｚ面の模式図である。 図４は、ｘ−ｚ面において、図１に示す種類の静電式プリントヘッドのＩＥ領域に対し、先端での等電線の数値モデリングの図である。 図５は、クロストークを測定するための試験画像を示す。 図６は、図５に示す試験画像について、クロストークの測定値およびモデル値のプロットを示す。 図７は、クロストークが組み込まれた、図５の印刷態様のシミュレーション結果を示す。 図８は、塗りつぶした縁部でシミュレーションしたクロストークの影響を示す。 図９は、塗りつぶした領域の縁部にあるピクセル１〜８について、強度が低下した印刷ドット位置に対する影響のシミュレーション結果を示す。 図１０ａおよび１０ｂは、（ａ）補正なし、（ｂ）本発明に記載した補正をした状態で、４点のネガ「ｕ」のシミュレーションしたクロストークパターンを示す。 図１０ａおよび１０ｂは、（ａ）補正なし、（ｂ）本発明に記載した補正をした状態で、４点のネガ「ｕ」のシミュレーションしたクロストークパターンを示す。 図１１は、目的のピクセル位置との比較および異なるピクセルに関連する補正係数における他の調節スキームを用いた４つの印刷シミュレーション結果を示す。 図１２は、吐出パルスの振幅をどうやって調節することができるかを示すブロック図と、具体的な振幅を調節したパルスが得られることを示す関連する波形図である。 図１３は、吐出パルスの持続時間をどうやって調節することができるかを示すブロック図と、具体的な持続時間を調節したパルスが得られることを示す関連する波形図である。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。 図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、画像の一部である標的ピクセルセットのシミュレーション結果と、補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、それぞれの場合における異なる６種類の補正スキームのシミュレーション結果を示す。

図１は、この従来技術で記載されている種類の静電式プリントヘッド１の先端領域の図であり、それぞれ先端部２１を有する数個の吐出直立部が示されている。２個の吐出直立部の間には壁部３（側柱部（ｃｈｅｅｋ）とも呼ばれる）があり、吐出セルまたは吐出部５それぞれの輪郭を規定している。それぞれのセルの中で、インクは２箇所の経路４の中を流れ、経路４は吐出直立部２のそれぞれの側面に１箇所あり、使用時には、側柱部の上部と吐出直立部の上部との間にインクメニスカスが固定されている。この形状において、ｚ軸の正方向は、基材からプリントヘッドに向かう方向であると定義され、ｘ軸は、吐出直立部の先端群に沿った方向であり、ｙ軸は、ｚ軸とｘ軸に垂直である。

図２は、同じプリントヘッド１の１個の吐出セル５のｘ−ｚ面での模式図であり、直立部２の先端の中央を通って切断し、ｙ軸に沿って見た図である。この図は、側柱部３、吐出直立部２、吐出位置６、吐出電極７の位置、インクメニスカス８の位置を示す。実線の矢印９は吐出方向を示し、基材に向かう方向でもある。典型的には、吐出セル間のピッチは１６８μｍである。図２に示す例では、インクは、通常は、読み手から離れる方向に紙の中を流れる。

図３は、同じプリントヘッド１について、ｘ軸に沿った吐出直立部の側面図を示すｙ−ｚ面の模式図である。この図は、吐出直立部２、この直立部上にある電極７の位置、中間電極として知られる構成要素（１０）を示す。中間電極１０は、その内側表面に電極１０１が備わった構造であり（時に、表面全体を覆っており）、使用時に、吐出直立部２の上にある吐出電極７の電位とは異なる電位にバイアスされる。中間電極１０は、それぞれの吐出直立部２が、直立部自体に面する個々に割り当て可能な電極を有するような形状で形成されていてもよく、または、中間電極１０の表面全体が一定のバイアス値に維持されるように均一に金属化することもできる。中間電極１０は、吐出位置／吐出部を遮蔽することによって外部の電場からの静電シールドとして作用し、吐出位置６の電場を注意深く制御することができる。

実線の矢印１１は、吐出方向を示し、これもまた基材の方向を示している。図３では、インクは、通常は左から右に流れる。

操作時に、通常は、基材は接地状態（０Ｖ）に保持され、中間電極１０と基材との間に電圧Ｖ_IEを印加する。中間電極１０と、吐出直立部２および側柱部３の上にある電極７との間にさらなる電位差Ｖ_Bが印加され、その結果、これらの電極の電位は、Ｖ_IE＋_VBである。Ｖ_Bの振幅は、粒子を濃縮するが、その粒子を吐出はしないような電場が吐出位置６に発生するように選択される。電場強度に対応して、特定の電圧閾値Ｖ_Sを上回るバイアスＶ_Bが印加されると同時に吐出が起こり、その時点で、粒子の電気泳動力は、実際にインクの表面張力とつりあっている。したがって、常に、Ｖ_BはＶ_Sより小さくなるように選択される。Ｖ_Bを印加すると、インクメニスカスは吐出直立部２の多くを覆うように前側に移動する。濃縮した粒子を吐出するために、振幅Ｖ_Pのさらなる電圧パルスが吐出直立部２に印加され、その結果、吐出直立部２と中間電極１０との電位差はＶ_B＋Ｖ_Pである。電圧パルスの持続時間の間、吐出が続くだろう。これらの典型的なバイアス値は、Ｖ_E＝５００ボルト、Ｖ_B＝１０００Ｖ、Ｖ_P＝３００ボルトである。

使用時に実際に印加される電圧は、印刷対象のビットマップ化した画像の個々のピクセルのビット値から誘導されてもよい。ビットマップ化した画像は、従来のデザイングラフィックソフトウェア（例えば、Ａｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）を用いて作成または加工され、データを多くの方法（パラレルポート、ＵＳＢポート、目的に応じて作られたデータ転送ソフトウェア）によってプリントヘッドドライブ機器に出力することができるようなメモリに保存される。

この種の静電式プリンタの利点の１つは、電圧パルスの持続時間または振幅のどちらかを調節することによってグレースケール印刷を行うことができることである。電圧パルスは、個々のパルスの振幅がビットマップデータから誘導されるように作られてもよく、または、パルスの持続時間がビットマップデータから誘導されるように作られてもよく、または両方の技術を組み合わせてもよい。

本明細書に記載したこの種の静電式プリンタは、粘度の高い粒状物質から非粘性のキャリア液まで吐出する。これにより、従来の圧電式またはサーマル式の技術に基づくデジタルプリンタと比べ、以下のような多くの利点を与える。
・基材に依存しないこと：衝撃で物質が広がることなく、吸収性基材および非吸収性基材に印刷可能なこと
・ドット径が小さいこと
・ドットの生成が向上し、サテライト液滴の数が減っている
・グレースケール印刷
・広範囲の材料への適合性
・信頼性が高まる
○移動する部品がない
○非常に広い構造（小さなノズルがない）によって、閉塞が少ない
○インクの再循環によって、インクの経路／吐出部をきれいに保ち、粒子の懸濁状態を保つ
・低コスト：単純なプリントヘッド構造は、単純な製造技術によって作ることができる。

図１〜３でｘ軸に沿って横方向に示されるこの種のセル５を数多く製作することによって、任意の数の吐出部を備えるプリントヘッドを構築することができる。制御するコンピュータは、そのメモリに保存された画像データ（ビットマップ化したピクセル値）を、それぞれの吐出部に個々に供給される電圧の波形（通常はデジタル矩形波）に変換する。プリントヘッド１を基材に対して制御された様式で移動させることによって、基材の上に大きな面積の画像を印刷することができる。

２つの隣接するセル５が印刷中であり、第３の隣接するセルが印刷中ではないとき、問題が生じることがある。この場合、中央の吐出部の吐出位置で非対称な電場が生じ、吐出される物質が、基材に対して真っすぐに向かう理想的な軌道からずれてしまうだろう。この影響は、静電クロストーク（または略してクロストーク）と呼ばれる。

クロストークが起こる物理的な理由を図４に示している。図４は、３つの隣接する５によって発生する等電位線の計算結果を示しており、右側のセルの電極７は電位Ｖ_B＝９２５Ｖであり、他の２つのセルの電極は、Ｖ_B＋Ｖ_P＝９２５＋４００Ｖ＝１，３２５Ｖである。これは、純粋にプリントヘッドの固定した構造に関連する静電計算であり、インクの影響は無視している。このモデルの上端の境界状態はＶ＝０であり、この値は中間電極１０の導電性内側表面の合理的な概算値であり、使用したＶ_BおよびＶ_Pの値と一致している。この領域の横および底部の端の境界状態は、等電位線の鏡映面として作用するように設定されている。この設定は、このモデルがｘ軸に沿って一連の吐出部が繰り返し存在するように作られているため、合理的であり、この領域の底部の鏡映面の影響は、吐出領域付近の電場にほとんど影響を及ぼさないと考えられる。

図４は、等電位線が中央の吐出直立部２の先端２１付近で曲っていることを示しており、したがって、電場（等電位線に垂直である）は、ｘ軸に平行なゼロではない成分を有している。このモデルによれば、ｘ軸に平行な電場成分（Ｅ_X）に対するｚ軸に平行な電場成分（Ｅ_Z）の比率は、約６０である。この電場内にある試験粒子について計算された軌道は、この粒子が、このゼロではないＥｘの結果として、ｚ軸に平行な理想的な軌道から、ｘ軸に平行な方向に粒子がずれていることを裏付けている。

セルのすぐ近傍は、吐出されるインクの方向に対して最も影響があり、２番目および３番目の隣接部分にも同様の影響があるが、影響は小さくなっていく。

本発明によれば、各々横一列の吐出位置を備える１個以上のプリントヘッドを用いて印刷するために、横一列にｎ個のピクセルを有する二次元ビットマップ化した画像を作成する方法であって、各々の吐出位置は、関連する吐出電極を備えており、この関連する吐出電極には、使用時に、印刷液の本体から粒状凝集物を作成させるのに十分な電圧が印加され、選択された吐出位置から帯電した粒状凝集物を印刷液滴として吐出させるために、前記画像の横列の個々のピクセルについて、それぞれのビット値Ｐ_i（１≦ｉ≦ｎ）によって決定されるようにあらかじめ決定しておいた振幅および持続期間をもつ電圧パルスが、前記選択された吐出位置の電極に印加され、ここで、Ｐ_iは、以下の式

によって決定され、Ｐ_Lは低閾値であり、Ｐ_Hは高閾値であり、０＜Ｐ_L＜Ｐ_H＜１と定義され、このプリントヘッドの配置が、前記画像の幅に平行に整列した画像の画素間隔のｋ倍の前記画像の横列に平行な間隔で吐出位置の配列を形成し、Ａの交互に配置されたプリントヘッドが、Ｂの交互に配置されるパスで印刷するように配置され、その結果、ｋ＝Ａ・Ｂであり、所与のパスにおいて、所与のプリントヘッドは、画像のｋ番目の列ごとにピクセルを印刷する。

上の式は、論理ループのそれぞれの繰り返しについて、印刷に使用するＰ_i+jの値がどのようにして元々の画像のα_j・Ｐ_i+jになるかを示している。なお、論理演算子「：＝」の使用は、「〜であると定義される」または「〜になる」という通常の意味を有する。これを記述する別の方法は、［Ｐ_i+j］_PRINT＝α_j・［Ｐ_i+j］_IMAGEであろう。

上の方法を、以下のアルゴリズム（アルゴリズム２）に従う準備工程でＰ_i+1またはＰ_i-1の値をさらに調節し、さらに補強してもよい。

このさらなる補正は、検討中の印刷領域のすぐ近くに隣接する印刷しない領域が存在し、印刷される群の第１ピクセルを除去するように作用するときに有用である。例えば、「ネガ」印刷（すなわち、印刷するピクセルの大きなバックグラウンドの中に印刷しない領域）のもっと小さな領域が存在するとき、もっと「広がりのある」または良好に輪郭が規定された文字を達成するのに役立つ。この技術は、インクが乾燥する前に基材に「広がる」傾向があるという場合にも有用である。印刷する２つの隣接する吐出位置（または「吐出部」）の少なくとも１つの電極に印加される吐出パルスの電圧および／または持続時間を、この隣接する吐出位置から吐出されるそれぞれの液滴のずれを変えるために、小さくしたり、または大きくしたりするようにビット値を調節してもよい。

ビットマップ化した画像が、２つの隣接する吐出位置／吐出部が同時に吐出するように配置している場合、この隣接する吐出位置から吐出されるそれぞれの液滴のずれを調節するために、この２つの隣接する吐出位置の電極に印加される吐出パルスの電圧および／または持続時間を小さくするようにビット値を調節することができる。

本発明は、横一列の吐出位置を備えるプリントヘッドを用いてビットマップ化した画像を印刷する方法であって、各々の吐出位置は、関連する吐出電極を備えており、この関連する吐出電極には、使用時に、印刷液の本体から粒状凝集物を作成させるのに十分な電圧が印加され、選択された吐出位置から帯電した粒状凝集物を印刷液滴として吐出させるために、前記画像の個々のピクセルのビット値によって決定されるようにあらかじめ決定しておいた振幅および持続期間をもつ電圧パルスが、前記選択された吐出位置の電極に印加され、前記ビットマップ化した画像が、プリントヘッドの２つの隣接する吐出位置からの同時吐出を必要とするような印刷ピクセルを有し、吐出位置の片側に、同時に印刷する吐出位置が存在せず、この方法が、請求項１に記載のビットマップ化した画像を作成することを含む、方法を含む。

プリントヘッド（１つ以上）は、連続して複数回パスした時に、同じ吐出位置から２つより多い隣接するピクセルを印刷するように配置されていてもよい。

１回のパスでプリントヘッドが印刷を実行し、それぞれの横列のすべての必要なピクセルを同時に印刷する（プリントヘッドの解像度が高い場合）、または互いに近くに並んだ複数の（交互に配置された）プリントヘッドから必要なピクセルを印刷する場合にも同様の課題が生じ、同じ解決策を用いることができる。

プリントヘッドは、複数回指定されてもよい。

吐出が起こる同時に選択される吐出位置が存在しなくてもよい理由は、印刷されるパターンが「白い空間」（すなわち、印刷されない領域）を含むためであるか、または、隣接する吐出位置が、横一列の吐出位置の末端にあるので、液滴を吐出することができるさらなる吐出位置が存在しないためである。

任意の所与の画像によって発生するクロストークを、以下の式１によってモデル化してもよい。
Δｘ_e＝（Ｖ_e-1−Ｖ_e+1）Ｘ₁＋（Ｖ_e-2−Ｖ_e+2）Ｘ₂＋（Ｖ_e-3−Ｖ_e+3）Ｘ₃ （１）
ここで、
・Δｘ_eは、プリントヘッド内の横一列の吐出部（吐出位置）の吐出部ｅから印刷されたドット位置のｘ方向のずれである。
・Ｖ_eは、吐出部ｅの正規化された吐出強度であり、０〜１であり、吐出されるべきピクセルのグレースケール画像データと同等であると考えることができる。
・Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃は、吐出部ｅの１番目、２番目、３番目の隣接部によって発生するクロストークの大きさを決定づける係数である。

図５は、印刷したときに、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃の値を実験的に決定することができる試験画像を示す。画像のさまざまな行は、第０列に印刷されたドット（ピクセル）のずれを作成し、このずれは、隣接する吐出部の正確な吐出パターンの関数である。図６は、試験画像の行の関数としてプロットされた、図５に示される試験画像の実際の印刷サンプルから測定した、第０列のドットのずれを示す。係数Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃は、それぞれ図６の行１、２、３からのクロストークの大きさに対応しており、それぞれ、３４μｍ、７μｍ、３μｍに相当する。

図５の行６〜９によって生じるクロストークの大きさを式１を用いて算出し、抽出されたＸ₁、Ｘ₂、Ｘ₃の値は、図６で示される観察値とよく一致し、このことは、式１の妥当性を裏付けている。このレベルのクロストークが組み込まれた図５の得られた印刷態様のシミュレーション結果を図７に示す。

塗りつぶした領域（すなわち、基材の所与の領域で吐出する全てのセル）の縁部に対するこの挙動の結果を図８に示す。一般的に、プリントヘッドの吐出部の元々の解像度よりも高い解像度で画像を印刷することができ、このことは、プリントヘッドを、基材の上にマルチパスを設けなければならないこと、それぞれのパスの間または複数のプリントヘッドの間にある横一列の吐出位置の方向に指定されること、互いに横方向に打ち消し合うこと、基材の上を次々と短い間隔で通過することを意味する。図８は、プリントヘッドの吐出部の密度よりも４倍高い解像度で印刷された画像のシミュレーション結果である。このシミュレーションは、ドット（ピクセル）の４つの隣接する列を印刷するために、プリントヘッドで１列を３回指定することによって画像が印刷されたと仮定している。したがって、同じ吐出部は、４つの隣接するドットそれぞれを４つのパスの１つにおいて印刷し、隣接する吐出部は、各パスにおいて４つの隣接するドットの次のブロックを１回に１つずつ印刷する。したがって、ピクセル列１〜４は、別個のパスにおいて１つの吐出位置から印刷され、ピクセル列５〜８は、別個のパスにおいてすぐ隣の吐出位置から印刷される、などである。

図８は、式１を用いることによってシミュレーションしたクロストークおよび実験的に誘導されたパラメータＸ₁、Ｘ₂、Ｘ₃を組み込んでおり、基材の上のドットまたはピクセルの最終的な位置を計算する。これにより、ピクセルの最初の４つの垂直な線は、左に４４μｍ移動しており、次の４つの線は、１０μｍ、３番目の４つの線は３μｍ移動している。その移動が、ピクセル間の重複よりも大きくなると、白い線が生じる。これは、ピクセル４と５の間で明らかであり、ピクセル８と９の間でも目立っており、ピクセル１２と１３の間も少し目で見てわかる。

ある吐出部の吐出強度（吐出電圧パルスの振幅または持続時間）を変えることによって、ピクセル４と５の間にある最も広い白い線の幅を小さくすることができる。ピクセル４は、主にピクセル８を吐出することによってずれてしまい、ピクセル８の吐出強度を下げると、このずれが減るだろう。同様に、ピクセル１の強度を下げると、ピクセル５のずれが大きくなり、左にずれ、白色線の幅がさらに小さくなる。

図９は、図８と同様に、塗りつぶした領域のシミュレーション結果である。しかし、ここで、列１および列８のピクセルの吐出強度は、行１の１００％から行番号が大きくなるにつれてそれぞれ１０％小さくなった。このことは、図８の広い白い線を、初期画像から誘導される初期吐出強度または全吐出強度の０．６〜０．７の値にするシミュレーションにおいて、最適な視覚効果をもって減らすことができることを示している。この結果、大量の狭い空間があるが、しかし、これらはほとんど目に見えず、塗りつぶした部分に分散している。

図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、この方法をもっと複雑な画像に適用することができる。図１０Ａは、クロストークを組み込んだ、小文字「ｕ」のネガ画像を印刷するシミュレーション結果を示す。このクロストークの影響は、他の陰影の影響もあり、「ｕ」が「ｗ」に変わってしまうことである。図１０Ｂは、補正アルゴリズムを組み込んだ同様の印刷画像のシミュレーション結果を示す。文字「ｕ」の正しい形がここに示されている。この場合、選択されたピクセルの吐出強度を補正すると、０．４３に吐出強度を下げることが最もよいようである。実験的に、通常は、正確な状況に依存して、最良の結果を得るための吐出強度への補正を選択する。

吐出強度の修正は、それぞれの選択されたピクセルに関する補正係数によって記載されてもよく、それらのピクセルのビット値に対し、線形増幅器として作用する。したがって、上の例では、列１〜８のピクセルに適用される補正係数は、０．４３である。さらに一般的には、１より大きい係数、または１未満の係数を割り当てることによって、それぞれ対応して選択されたピクセルの値を増加または減少させることができる補正スキームは、本発明の範囲内に存在する。

図１１は、標的ピクセル位置の行（図１１の左側に行０で示されている）およびピクセルの補正されていない４つの行（行２〜５）と比較した、図８および図９と同様に本発明の範囲内で使用可能なクロストーク補正スキームのさらなるシミュレーション結果を示す。さらに、シミュレーションされたドットまたはピクセルの位置のセット（４行分の深さ）のそれぞれの側に沿って、この４つの行のそれぞれのピクセルに割り当てられた補正係数が示されている。上部の行のセット（行１７〜２０）の補正は、主に大きな係数（すなわち、吐出電圧パルスの振幅または持続時間が大きくなること）に対応しており、一方、２番目の行のセット（行１２〜１５）は、大きな補正係数および小さな補正係数の両方が関わっており、３番目の行のセット（行７〜１０）は、単に小さな係数を利用しており、さらに下側の行のセット（行２〜５）は、ピクセル値に補正を適用していないときの影響を示す（係数１）ことがわかるだろう。最も下側にある１個の行（行０）は、目的または標的とするピクセル位置を示す。なお、さまざまなピクセルに適用される補正係数に加え、行７〜２０それぞれのピクセル０は、上のアルゴリズム２にしたがって印刷されないままである。これにより、第１のアルゴリズムを適用する前に、それぞれの行の１番目のピクセルが除去され、印刷した画像の「縁」を望ましい「標的」画像の縁に確実に合わせている。

個々のピクセルの吐出強度を変更する方法は、ビットマップ画像データに対し、目的に応じて書かれたソフトウェアフィルターを適用することを含む。このフィルターは、デザイングラフィックソフトウェア（例えば、ラスター画像を処理するソフトウェアであるＡｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ^TM）に組み込むことができ、または、スタンドアロンアプリケーションとして使用することができ、変更されるピクセルを特定し、上述のスキームにしたがってビット値を調節する。これらの変更されたピクセル値に応答してプリントヘッドドライブ要素によって作られる電圧パルスは、図１２および図１３に示されるように、使用するドライブ機器の種類に依存して、対応して振幅または持続時間を変更する。

図１２は、プリントヘッドのそれぞれの吐出部（直立部２および先端２１）について、吐出電子パルスＶ_Eの振幅を制御するために使用可能な回路３０のブロック図を示し、これによって、印刷されるビットマップピクセルの値Ｐ_n（８ビット数）が、デジタル−アナログ変換器３１によって低電圧振幅に変換され、その出力は、プリントヘッドの吐出部に適用されるべき高電圧パルスＶ_Pの持続時間を定義する固定された持続時間のパルスＶ_Gによってゲートで制御される。次いで、この低電圧パルスは、高電圧線形増幅器３２によって増幅され、ピクセルのビット値に依存して高電圧パルスＶ_Pが得られ（典型的には、振幅１００〜４００）、次いで、バイアスＶ_BおよびＶ_IEに重ね合わされ、吐出パルスＶ_E＝Ｖ_IE＋Ｖ_B＋Ｖ_Pを与える。

図１３は、プリントヘッドのそれぞれの吐出部について、吐出電子パルスＶ_Eの持続時間を制御するために使用可能な代替回路４０のブロック図を示し、これによって、印刷されるビットマップピクセルの値Ｐ_nが、印刷されるピクセルの開始時に「ｐｒｉｎｔ ｓｙｎｃ」信号ＰＳの遷移によってカウンター４１にロードされ、カウンターの出力を高い値に設定し、カウンターへのクロック入力の次の（期間Ｔの）サイクルによって、カウントがゼロになるまでカウントをデクリメントしていき、カウンターの出力が低く再設定される。したがって、カウンターの出力は、持続時間がピクセル値に比例する論理レベルパルスＶ_PT（ピクセル値Ｐ_nとクロック期間Ｔの積）であり、次いで、このパルスを高電圧スイッチング回路４２によって増幅し、低い場合の電圧（Ｖ_IE＋Ｖ_B）から高い場合の電圧（Ｖ_IE＋Ｖ_B＋Ｖ_P）へとスイッチングするため、持続時間を制御した吐出パルスＶ_E＝Ｖ_IE＋Ｖ_B＋Ｖ_Pを生じる。

これらの代替的な技術の中で、実際には、パルスの持続時間を調節する方が単純であるが、所与の状況で、いずれかの技術が適している場合があり、また、両方の技術を一緒に使用してもよい。

図１４Ａ〜１４Ｇは、それぞれ、それぞれの場合に補正されていない印刷物のシミュレーション結果と比較した、異なる値ｋの異なる６種類の補正スキーム（すなわち、印刷した画像を作成するためのプリントヘッドの数とパス数が異なる、したがって、間隔の相殺が異なる）を含む、楔形の「白色」（すなわち、印刷されない）領域を含む画像の一部である目的のピクセルセットのシミュレーション結果を示す。それぞれの補正例において、補正されていないシミュレーションした印刷物の「白い空間」の領域は、小さくなるか、またはなくなっており、画像が改善されていることがわかるだろう。

この技術を単純に変更し、印刷される画像の望ましい解像度、プリントヘッドの元々の解像度に関わらず、任意の画像のクロストークの影響を小さくすることができる。この技術を、プリントヘッドの配列の末端にある吐出部に適用することもでき、任意のさらなる吐出部がない場合でも、クロストークの影響が生じる場合もある。

本発明の技術の使用は、一例として図８を選択することによって示すことができる。この場合、印刷される単色のビットマップ画像は、４２×４２ミクロンピッチの二次元ピクセルの配列からなる。それぞれのピクセルの数値は、そのグレーレベルを規定しており、ゼロは白に対応し、１は黒に対応する。この例では、図８の画像を用い、画像は、塗りつぶされた黒（ピクセル値１）と、その左側にある白い空間（ピクセル値０）とからなる。印刷されるほとんどの画像が、これらのピクセル配置の画像よりも複雑であることが理解されるだろうが、この単純な画像は、補正プロセスを明確に示すことができる。

この画像の水平線は、以下のピクセル値を有する。

この画像は、１６８ミクロンのピッチで間隔があけられた吐出部の直線に並んだ配列からなるプリントヘッドを用いて印刷される。プリントヘッドは、印刷される基材をこの配列に垂直な方向に４回横切るように制御され、それぞれのパスの間に、プリントヘッドは、この配列の方向に沿って画像のそれぞれの４回目のピクセルに対応するドットパターンを印刷するように制御される。それぞれのパスの間に、プリントヘッドは、４つの交互に並んだパスによって完全な画像が印刷されるように、配列の軸に沿って４２ミクロンが指定される。したがって、インターリービングパラメータｋは、値４をとる。それぞれの印刷されるドットの大きさは、対応するピクセル値によって制御され、ゼロはドットがないことに対応し、１は、約６０ミクロンの最大ドット径に対応する。

本発明の技術にしたがって、印刷画像に生じるエラーは、選択されたピクセルの値を小さくすること、選択された他のピクセルの値を大きくすること、またはこれら２つを組み合わせることによって補正されるだろう。この例の目的のために、本願発明者らは、１番目の印刷されたピクセル（Ｐ₅）および８番目（Ｐ₁₂）の値を、図９および図１１に示されるように１からα値に減らすことによる補正を示す。

プリントヘッドの実験的に決定された値として式１にＸ₁＝３４μｍ、Ｘ₂＝７μｍ、Ｘ₃＝３μｍを用い、プリントヘッドの吐出部ｅから印刷されるｘ個のドットの理想的な位置からのずれの式を与える。
Δｘ_e＝３４（Ｖ_e-1−Ｖ_e+1）＋７（Ｖ_e-2−Ｖ_e+2）＋３（Ｖ_e-3−Ｖ_e+3） 式２
ピクセル数ｉおよびインターリービングパラメータｋの観点で、
Δｘ_i＝３４（Ｖ_i-k−Ｖ_i+k）＋７（Ｖ_i-2k−Ｖ_i+2k）＋３（Ｖ_i-3k−Ｖ_i+3k） 式３
隣接するピクセルｉと（ｉ＋１）の間のピッチエラーは、（Δｘ_i+1−Δｘ_i）である。

図９を参照すると、その目的は、２つの隣接する印刷ピクセル間の最大ピッチエラーをできるだけ小さくすることであり、それによって、ドット間の誤った白い空間の幅を小さくする。

以下の表Ａは、クロストークの影響、補正の影響を一覧にしており、この表から、この例の係数αの最適値が誘導される。
表Ａ

表Ａにおいて、補正されていないピッチエラーを第５列に示しており、式３から誘導される係数αの観点で補正されたピッチエラーの式を第７列に示している。第８〜１１列は、αの値＝０．５、０．６、０．７、０．８の場合に得られたピッチエラーの値を示し、α＝０．７が、これらの値の中で最大ピッチエラーが最も小さかった。実際に、最大ピッチエラーは、この例で３４（２α−１）＝３４（１−α）＋３αのときに最小になっており、α＝０．６８７を与え、係数Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃の観点では、α＝２Ｘ₁／（３Ｘ₁−Ｘ₃）であるが、実際には、小数第２位でαをまるめて十分である。

この例では、αの最適値は、図９の第４線からわかるだろうが０．７であり、所与のプリンタおよび印刷プロセスで達成することができる。

本発明のアルゴリズムにしたがって、画像に補正を適用し、プリントヘッドを横切る方向に明（Ｐ_i≦Ｐ_L）から暗（Ｐ_i ≧Ｐ _H ）への遷移についてビットマップ画像を調べ、少なくとも（ｋ＋１）ピクセルについて検索した暗い領域の幅を調べた。したがって、この例では（ｋ＝４）、このアルゴリズムは、５つ以上の連続する暗いピクセルに隣接する１つ以上の連続する明るいピクセルを検索し、次いで、縁のピクセルを係数α₁で増幅し、縁から８番目（２ｋ番目）のピクセルをα８で増幅する。

表Ｂは、この例について、本発明のアルゴリズムによって定義されるステップバイステップのプロセスを示す。
表Ｂ

したがって、図９のパターンでは、４番目の線は、最大ピッチエラー（４番目と５番目の印刷ピクセルの間）が３４μｍから１３．６μｍまで小さくなった状態で作成されている。

Claims (4)

1. 各々横一列の吐出位置を備える１個以上のプリントヘッドを用いて印刷するために、横一列にｎ個のピクセルを有する二次元ビットマップ化した画像を作成する方法であって、
   各々の吐出位置は、関連する吐出電極を備えており、この関連する吐出電極には、使用時に、印刷液の本体から粒状凝集物を作成させるのに十分な電圧が印加され、
   プリントヘッドは、入力としての前記ビットマップ化した画像を受信することで前記画像を印刷するように構成されており、
   前記画像の各横列について、前記入力の各ピクセルのビット値Ｐｉを選択された吐出位置に印加する電圧パルスとしてマッピングし、
   前記電圧パルスの振幅および持続期間は、前記画像の横列の個々のピクセルの前記ビット値Ｐｉ（１≦ｉ≦ｎ）によって決定され、
   前記方法は、以下のステップに従って、前記画像の各横列の前記ビット値Ｐｉを修正し、
   

   

   P_Lはより明るいグレーレベルに対応する低閾値であり、P_Hはより暗いグレーレベルに対応する高閾値であり、０＜P_L＜P_H＜１と定義され、
   このプリントヘッドの配置が、吐出位置の配列を形成し、
   前記吐出位置は、前記画像の横列に平行となるように整列しており、
   所与のプリントヘッドにおける隣り合った吐出位置同士は、前記画像の横幅に平行な方向におけるピクセル間隔のｋ倍の距離だけ間隔をあけて離れて配置されており、
   ｋ＝Ａ・Ｂであり、ここで、Ａはインターリーブされたプリントヘッドの数であり、Ｂはこれらのプリントヘッドの吐出部のインターリーブされたパスの数であり、所与のパスにおいて、所与のプリントヘッドは、画像のｋ番目の列ごとにピクセルを印刷する、方法。
2. 各々横一列の吐出位置を備える１個以上のプリントヘッドを用いて印刷するために、横一列にｎ個のピクセルを有する二次元ビットマップ化した画像を作成する方法であって、
   各々の吐出位置は、関連する吐出電極を備えており、この関連する吐出電極には、使用時に、印刷液の本体から粒状凝集物を作成させるのに十分な電圧が印加され、
   プリントヘッドは、入力としての前記ビットマップ化した画像を受信することで前記画像を印刷するように構成されており、
   前記画像の各横列について、前記入力の各ピクセルのビット値Ｐｉを選択された吐出位置に印加する電圧パルスとしてマッピングし、
   前記電圧パルスの振幅および持続期間は、前記画像の横列の個々のピクセルの前記ビット値Ｐｉ（１≦ｉ≦ｎ）によって決定され、
   前記方法は、以下のステップに従って、前記画像の各横列の前記ビット値Ｐｉを修正し、
   

   

   k≧2であり、P_Lはより明るいグレーレベルに対応する低閾値であり、P_Hはより暗いグレーレベルに対応する高閾値であり、０＜P_L＜P_H＜１と定義され、
   このプリントヘッドの配置が、吐出位置の配列を形成し、
   前記吐出位置は、前記画像の横列に平行となるように整列しており、
   所与のプリントヘッドにおける隣り合った吐出位置同士は、前記画像の横幅に平行な方向におけるピクセル間隔のｋ倍の距離だけ間隔をあけて離れて配置されており、
   ｋ＝Ａ・Ｂであり、ここで、Ａはインターリーブされたプリントヘッドの数であり、Ｂはこれらのプリントヘッドの吐出部のインターリーブされたパスの数であり、所与のパスにおいて、所与のプリントヘッドは、画像のｋ番目の列ごとにピクセルを印刷する、方法。
3. 以下のアルゴリズムにしたがう準備工程でＰ_i+1またはＰ_i-1の値をさらに調節する、請求項１または２に記載の方法。
   

   
4. 横一列の吐出位置を備えるプリントヘッドを用いてビットマップ化した画像を印刷する方法であって、各々の吐出位置は、関連する吐出電極を備えており、この関連する吐出電極には、使用時に、印刷液の本体から粒状凝集物を作成させるのに十分な電圧が印加され、選択された吐出位置から帯電した粒状凝集物を印刷液滴として吐出させるために、前記画像の個々のピクセルのビット値によって決定されるようにあらかじめ決定しておいた振幅および持続期間をもつ電圧パルスが、前記選択された吐出位置の電極に印加され、前記ビットマップ化した画像が、プリントヘッドの２つの隣接する吐出位置からの同時吐出を必要とするような印刷ピクセルを有し、吐出位置の片側に、同時に印刷する吐出位置が存在せず、この方法が、請求項１から３のいずれか１項に記載のビットマップ化した画像を作成することを含む、方法。

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