JP6421363B2 - プリントヘッド制御 - Google Patents

Description

本発明は、静電インクジェット印刷技術に関し、特に、国際公開第９３／１１８６６号パンフレットおよび関連特許明細書に記載されているようなタイプのプリントヘッドおよびプリンタに関する。

このタイプの静電プリンタは、固体粒子を最初に集束（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）させ、そして続いて吐出するために、印加された電界を使用することによって、化学的に不活性な絶縁分散媒内に分散された荷電固体粒子を吐出する。印加された電界が電気泳動を引き起こし荷電粒子がインクの表面に接するまで基材に向かって電界中を移動するので、集束が生ずる。印加された電界が表面張力に打ち勝つに十分なほど大きな電気泳動力を生成した場合に吐出が生ずる。電界は吐出場所と基材との間に電位差を作ることによって生成される。これは吐出場所におけるおよび／または吐出場所の周りの電極に電圧を印加することによって達成される。従来のドロップオンデマンド（ＤＯＤ）プリンタの技術に勝るこのタイプの印刷技術の１つの特定の利点は、連続的に可変インクを吐出する能力であり、これは従来のＤＯＤプリンタでは不可能なことである。

吐出が生ずる場所は、プリントヘッドの幾何学的形状ならびに電界を作る電極の位置および形状によって決定される。通常、プリントヘッドは、プリントヘッドの本体からの１つまたは複数の突起部からなり、これらの突起部（吐出直立部としても知られている）は、突起部の表面に電極を有する。電極に印加されるバイアスの極性は、電気泳動力の方向が基材に向かうように、荷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幾何学的形状および電極の位置は、集束および吐出が突起部の先端部の周りの高度に局所的な領域で生じるように設計されている。

確実に動作するように、インクは、吐出された粒子を補充するために、連続的に吐出場所を通過して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、通常は数センチポアズでなければならない。吐出される材料は、粒子の集束のためにより粘性が高くなり、結果として、材料は衝突の際に著しく広がらないことになるため、この技術は、非吸収性基材上に印刷するために使用することができる。

さまざまなプリントヘッド設計が、国際公開９３／１１８６６号パンフレット、国際公開９７／２７０５８号パンフレット、国際公開９７／２７０５６号パンフレット、国際公開９８／３２６０９号パンフレット、国際公開０１／３０５７６号パンフレットおよび国際公開０３／１０１７４１号パンフレットにおけるものなどの先行技術において説明されており、これらのパンフレットに記載のもの全ては、国際公開９３／１１８６６号パンフレットにて説明されたいわゆるＴｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式に関連している。

図１は、この先行技術で説明されたタイプの静電プリントヘッド１の先端領域の図であり、先端部２１を各々有する複数の吐出直立部２を示している。２つの吐出直立部同士間のそれぞれには、チークとも称される壁３があり、この壁３は各吐出セル５の境界を画定する。各セルにおいて、インクは、吐出直立部２の両側に１つずつ、２つの経路４を流れ、使用中にインクメニスカスはチークの上部と吐出直立部の上部との間で固定される。この幾何学的形状において、ｚ軸の正方向は基材からプリントヘッドに向くものとして定義され、ｘ軸は吐出直立部の先端部の列に沿って向いており、ｙ軸はこれらに直角をなしている。

図２は、直立部２の先端部の中央を通りｙ軸に沿って取った断面を見た、同じプリントヘッド１の中の単一の吐出セル５のｘ−ｚ平面における概略図である。この図は、チーク３、吐出場所６の位置を画定する吐出直立部２、インク経路４、吐出電極７の場所およびインクメニスカス８の位置を示す。実線の矢印９は吐出方向を示し、これは基材に向かっている。各直立部２ならびにこの直立部２の関連電極およびインク経路は効果的に吐出チャンネルを形成する。通常、吐出チャンネル間のピッチは１６８μｍ（インチあたり１５０チャンネル）である。図２に示された例において、インクは通常、紙の中へと、すなわち読み手から離れていく方向に流れる。

図３は、ｘ軸に沿った吐出直立部の側面図を示す、ｙ−ｚ面における同じプリントヘッド１の概略図である。この図は、吐出直立部２、直立部の上の電極７の位置、および中間電極（１０）として知られている構成要素を示す。中間電極１０は、中間電極１０の内面に（場合によっては中間電極１０の表面全体に）、使用中に吐出直立部２上の吐出電極７の電位と異なる電位にバイアスされる、電極１０１を有する構造である。中間電極１０は、各吐出直立部２が、個別にアドレスされ得る、各吐出直立部２に面した電極を有するようにパターン化することができ、または中間電極１０は中間電極１０の全面が一定のバイアスに保持されるように均一に金属化され得る。中間電極１０は、外部電界から吐出チャンネルをシールドすることによって静電遮蔽の役割を果たし、吐出場所６における電界を細かく制御することを可能にする。

実線の矢印１１は吐出方向を示し、再び基材方向を指し示す。図３において、インクは通常左から右に流れる。

動作中、基材を接地（０Ｖ）に保持し、中間電極１０と基材との間に電圧Ｖ_ＩＥを印加することが一般的である。中間電極１０と吐出直立部２およびチーク３上の電極７との間に、これらの電極の電位がＶ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂであるように、Ｖ_Ｂのさらなる電位差が印加される。Ｖ_Ｂの大きさは、粒子を集束させるが、粒子を吐出しない電界が吐出場所６で生成されるように選択される。吐出は、ある一定の閾値電圧Ｖ_Ｓを上回るＶ_Ｂの印加バイアスで、粒子上の電気泳動力がインクの表面張力とちょうど釣り合う電界強度に対応して、自発的に起こる。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のより多くを覆うように前方へ移動する。集束された粒子を吐出するために、吐出直立部２と中間電極１０との間の電位差がＶ_Ｂ＋Ｖ_Ｐであるように、振幅Ｖ_Ｐのさらなる電圧パルスが吐出直立部２に印加される。吐出は電圧パルスの持続時間の間継続することになる。これらのバイアスに対する典型的な値は、Ｖ_ＩＥ＝５００ボルト、Ｖ_Ｂ＝１０００ＶおよびＶ_Ｐ＝３００ボルトである。

使用中に実際に印加される電圧は、印刷されるべきビットマップ画像の個別のピクセルのビット値から導出され得る。ビットマップ画像は、Ａｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐなどの従来のデザイングラフィックスソフトウェアを使用して作られまたは処理されて、プリントヘッドの吐出電極に印加される電圧パルスが生成されるプリントヘッド駆動電子装置に、いくつかの方法（パラレルポート、ＵＳＢポート、特別の目的のために作られたデータ転送ハードウェア）でデータがそのメモリから出力され得る、メモリに保存される。

このタイプの静電プリンタの１つの利点は、グレースケール印刷が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達成され得ることである。電圧パルスは、個別のパルスの振幅がビットマップデータから導出されるように、またはパルス持続時間がビットマップデータから導出されるように、または両方の技術の組合せを使用して、生成され得る。

任意の数の吐出装置を備えるプリントヘッドは、図１〜図３に示されるタイプの多数のセル５をｘ軸に沿って並べて組み立てることによって構築され得るが、個別のプリントヘッド間の間隔に起因する印刷画像の欠落を防止するために、プリントヘッドは、ｙ軸方向にプリントヘッドの位置をずらすことによって、隣合うプリントヘッドの縁部に「オーバーラップ」する（重なり合う）ことが必要な場合がある。制御コンピュータは、制御コンピュータのメモリに格納された画像データ（ビットマップピクセル値）を各エジェクタに個別に供給される電圧波形（通常デジタル矩形パルス）に変換する。制御可能な態様で基材に対してプリントヘッドを移動させることによって、大面積画像を複数の「スワス（ｓｗａｔｈｅｓ）」で基材上に印刷することができる。プリントヘッドより広い画像を構築し、複数パスで基材の全域にわたって単一プリントヘッドを「走査」または間欠運動（ｓｃａｎ）をさせるために、１つまたは複数のプリントヘッドの複数パス（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓｅｓ：複数経路）を使用することが同様に知られている。

しかしながら、オーバーラップしたプリントヘッドの使用から、または複数パスでのオーバーラップからステッチラインが生じることが多く、したがって、プリントヘッドのオーバーラップする端部から生じる印刷スワスのエッジ効果を分散し隠すために、交互配置技法（隣接したプリントヘッドから、または同じもしくは異なるプリントヘッドの異なるパスから、交互の単一のピクセルまたはピクセル群を印刷すること）を使用することが知られている。印刷されたスワス同士間の継ぎ目にわたって良好な印刷品質を取得するためにステッチング戦略が必要であると一般に認識されている。既知の技法は、２成分からなる交互配置戦略の使用に頼る。すなわち、与えらたピクセルは１つのプリントヘッドまたはもう１つのプリントヘッドによって印刷される。例えば、ｘ軸に沿った交互のピクセルは、隣合うオーバーラップするプリントヘッドから印刷される。あるいは、１つのプリントヘッドから印刷される隣合うピクセルの数を徐々に減少させ、同時にもう１つのプリントヘッドから印刷される隣合うピクセルの数を増加させることによって、１つのスワスから次のスワスへの段階的な混合を使用することができる。この後者の技法は、ｙ軸方向に印刷をディザリングすることによって拡張することができる。別の既知の技法は、任意の目に見えるステッチラインを中断させるための、鋸歯または正弦波の「ステッチ」の使用である。

これらの技法はすべて、印刷を２つのオーバーラップするプリントヘッドのノズル間で交互に行うことができる異なった方法を表し、それらの方法の成功は、２つのプリントヘッドの小滴配置精度および位置合せに依存し、特に、プリントヘッドのライン間での基材のふらつきのような要因には敏感である。これは、目に見えるラインを分断し隣合う印刷されたスワスのオーバーラップ領域の幅にわたって誤差を分散させるための、ステッチの分散および計画的な移動によって軽減することができる。

印刷の２つのスワス間のオーバーラップ領域は、プリントヘッドまたはパスの両方からのインクの寄与でオーバーラップ領域で各々のピクセルを印刷することによって隠すことができ、２つの寄与はそれぞれの画像のピクセルの指定されたグレーレベルに対して望ましい光学濃度を与えるために加算する。しかしながら、２つのドットの重ね合わせから生じる光学濃度は、２つの合計面積に等しい１つのドットから生じる光学濃度と等しくない場合がある。通常、２つの重ね合わせドットが１つのドットと同じ光学濃度を作り出すために、より多いインクの総量が必要とされることになる。ただ限定された数の小滴サイズを吐出できるだけである印刷技術、または、印刷ドットを形成するために基材に到達すると同時にもしくは基材に到達する前に結合する離散的な数の固定サイズ小滴から印刷ドットを形成する印刷技術に対して、このことは問題を引き起こす。このような方法は、オーバーラップ領域においてドットオンドットで印刷されるピクセルに対する光学濃度の変化を補償するのに不十分な吐出量の解像度を有し、多くのピクセルの面積に関して平均された必要とされる光学濃度を達成するために最も近い利用可能な液滴サイズ間でディザリング措形態を呼び出す必要があり、このことによってオーバーラップ領域における画像解像度を損なうことになる。

本発明は、複数のオーバーラップするプリントヘッド、またはオーバーラップする位置を通って間欠運動された１つまたは複数のプリントヘッドを使用して印刷するための、列毎に複数のピクセルを有する２次元のビットマップ画像を印刷する方法であって、複数のプリントヘッドまたは各プリントヘッドは吐出チャンネルの列を有し、各吐出チャンネルは関連付けられた吐出電極を有するものを提供する。そして、この方法は、吐出チャンネルにおいて印刷液体中の粒子の集束をもたらすに十分な吐出チャンネルへの電圧を印加することと、オーバーラップするプリントヘッドの選択された吐出チャンネルから印刷液体が吐出され、それによって所定の光学濃度および／またはグレーレベルのピクセルを形成するようにさせるために、選択された吐出チャンネルの電極に、それぞれの画像ピクセルビット値によって決定されたように、それぞれの所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスを印加することと、プリントヘッドのオーバーラップ領域内のピクセルの位置に応じて、および、ピクセルの所定の光学濃度および／またはグレーレベルに応じてて、オーバーラップした吐出チャンネルによって印刷されたピクセルを形成するためにオーバーラップするプリントヘッドに印加されるべき電圧パルスの値を、画像の各々の列に対して、調整することとを含み、オーバーラップ領域の少なくとも１つのピクセルに対して、オーバーラップしたチャンネルによって吐出されるインクの総量が、そのピクセルが単一吐出チャンネルによって形成された場合に必要とされるインクの総量より多い。

この方法は、当業者に代替の手段を提供するものであり、それは、オーバーラップ領域における両方のプリントヘッドからの寄与、すなわち、それぞれの画像ピクセルの指定されたグレーレベルに対して必要とされる光学濃度のピクセルをともに与える、オーバーラップするプリントヘッドからの吐出を加えた１つのプリントヘッドからの吐出からプリントヘッドのオーバーラップ領域で各々の印刷ピクセルを作るというものである。２つのプリントヘッドからの相対的な寄与は、オーバーラップ領域にわたって他方のプリントヘッドへのオーバーラップするフェードイン（ｆａｄｅ−ｉｎ）を伴う一方のプリントヘッドからの漸進的なフェードアウト（ｆａｄｅ−ｏｕｔ）を作るために変化する。これはドット配置誤差および基材のブレにさほど敏感でない。なぜなら、このような誤差はそれほどドット間の空白を作り出す傾向を示していないからである。

このフェーディング技法は、他方がフェードインするにつれて一方のプリントヘッドがフェードアウトするようにオーバーラップ領域で印刷されたピクセルを提供するインクの量を変更するために吐出電圧パルスのパルス長（そうでなければ振幅）を減少させることを伴い、２つのヘッドからの印刷の合計は、オーバーラップの全域でピクセル光学濃度またはグレーレベルの必要とされる一様性を作り出す。

重要なことに、オーバーラップ領域のピクセルの１つまたは複数は、そのピクセルが単一吐出チャンネルによって作られた場合に必要とされるインクの総量より多い、そのピクセルを作る２つの吐出チャンネルからのインクの総量を必要とすることが見いだされた。

本発明は、オーバーラップ領域で必要とされる光学濃度またはグレーレベルを達成するために、２つのオーバーラップしたプリントヘッドエジェクタから吐出されるインクの合計量を微調整することを可能にするように、連続的に可変な吐出量というＴｏｎｅｊｅｔ方式の有用性を利用することによって機能する。オーバーラップ領域における各エジェクタからの吐出量は、オーバーラップ領域におけるチャンネルの位置およびピクセルの目標光学濃度またはグレーレベルに依存する数値乗数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）によって調整される。１つのプリントヘッドからの吐出量は、したがって、第２のプリントヘッドからの吐出量をフェードインするにつれて、オーバーラップ領域にわたって次第にフェードアウトすることができ、オーバーラップを横切る任意の位置における２つの吐出量の合計は、印刷画像の各グレーレベルに対する正しい光学濃度を達成するために微調整され、それは、合計インク量が、ただ１つのプリントヘッドエジェクタによって印刷されるピクセルに対してそのグレーレベルのために必要とされる量より、一般に多くなるように制御することを伴う。インクの粘度および速乾性品質のためにＴｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式に対して、２つのオーバーラップした吐出チャンネルから作られるすべてのピクセルはおそらく単一チャンネルから作られる場合より、多いインク量を含むであろうと信じられているとはいえ、より多い量を有さない１つまたは複数のピクセルもあり得る。

この技法は、高レベルの可変吐出量制御を必要とするので、その吐出が小滴サイズの固定セットに限定される他のグレースケールインクジェット技術によっては使用され得ない。上で言及したＴｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式は、それと対照的に、吐出量がパルス長制御のメカニズムを通して、連続的に、アドレス指定可能に、可変であるという特徴を有する。Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式において、所与のピクセルグレーレベルに対して、望ましいドット光学濃度を作り出すために連続的なトーンのパルス値を割り当てることができる。このような較正は、その液滴量がチャンバ容量、ノズルサイズなどによって量子化される従来のドロップオンデマンド（ＤＯＤ）プリントヘッドに対しては不可能である。

Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式は、吐出量の連続的に可変な制御を考慮に入れている。実際面で、本方法がデジタル方式で実施されることを考えると、無限数よりむしろ、いくつかの離散的なレベルがある。しかしながら、システムは吐出量の少なくとも６４の異なるレベルで動作することが好ましく、より好ましくは１２８の、そしてより好ましくはさらに２５６の異なるレベルで動作することが好ましい。２５６レベルは、吐出量が８ビットデータで定義され得ることを意味する。典型的なデジタル表示画面は、各々の原色の２５６の異なるレベルを表示することが可能であり、肉眼では、このような解像度は連続的に可変であるように見える。

プリントヘッドが、縦に近接離間した複数の（交互配置された）プリントヘッドから必要とされるピクセルを印刷し、単一パスで印刷を遂行するか、または、ピクセルが同じもしくは異なるプリントヘッドの複数パスから印刷されるかどうかにかかわらず、類似の問題が生じるが、同じ解決策が使用され得る。プリントヘッドは、複数回間欠運動される場合がある。

必要とされる「フェード」を提供するために、印刷の各プリントヘッドまたはスワスに対するフェーディング関数がオーバーラップ領域にわたるフェードのプロファイルを定義するために使用される。計算を簡単にするために、Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式を用いた印刷で各ピクセルを指定するために使用されるグレーレベルの数を、所定のレベルの数に制限することが一般的である。本発明の方法で、これらの所定のレベルの各々に対して異なるフェーディング関数を提供することが有効である。これは、２つの小滴によって印刷されるピクセルの加算的な印刷濃度は、小滴量に非線形な関数に従うということから生じる。前記所定のレベルのピクセルに対するオーバーラップ領域におけるフェーディング関数の効果は、そのピクセルのために各エジェクタから吐出されるインクの量を、可変インク量制御の完全な解像度で制御した量だけ減少させることである。したがって、オーバーラップ領域におけるピクセルを構成するインクの個別の吐出量は、印刷画像の残りに対して通常使用される前記所定のレベルに限定されない。むしろ、２つの吐出量は、そのレベルが前記所定のレベルのうちの１つに対応するピクセルを形成するために結合する。

また、本発明は、列毎に複数のピクセルを有する２次元のビットマップ画像を印刷する装置であって、この装置は、複数のオーバーラップするプリントヘッド、またはオーバーラップする位置を通じて間欠運動される１つまたは複数のプリントヘッドを有し、複数のプリントヘッドまたは各プリントヘッドは吐出チャンネルの列を有し、各吐出チャンネルは、該吐出チャンネルにおいて印刷液体中の粒子の集束をもたらすに十分な電圧が使用中に印加される関連付けられた吐出電極を有し、印刷液体の量がオーバーラップするプリントヘッドの選択された吐出チャンネルから吐出され、それによって所定の光学濃度および／またはグレーレベルのピクセルを形成するようにさせるために、それぞれの所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスは、それぞれの画像ピクセルビット値によって決定されるように、選択された吐出チャンネルの電極に印加される装置において、
画像の各々の列に対して、オーバーラップした吐出チャンネルによって印刷されたピクセルを形成するためにオーバーラップするプリントヘッドに印加されるべき電圧パルスの値は、プリントヘッドのオーバーラップ領域内のピクセルの位置に依存して、および、ピクセルの所定の光学濃度および／またはグレーレベルに依存して、調整され、
オーバーラップ領域の少なくとも１つのピクセルに対して、オーバーラップしたチャンネルによって吐出されるインクの総量は、そのピクセルが単一チャンネル吐出によって形成された場合に必要とされるインクの総量より多い、
ことを特徴とする、装置を含む。

本発明は、画像ピクセルビット値を調整するとき、光学濃度、グレーレベルまたは両方の組合せを考慮し得る。

複数のオーバーラップするプリントヘッドは、使用中に互いに対して所定の位置に固定され得る。

複数のオーバーラップするプリントヘッドは、印刷基材上の第１のパスで印刷する第１のプリントヘッドおよび、印刷基材上の後続のパスで印刷し、第１のプリントヘッドの位置と所定の位置でオーバーラップする同じまたは別のプリントヘッドを含み得る。第１のプリントヘッドは、望ましいオーバーラップを差し引いたプリントヘッドのチャンネルの列の幅と等しい距離で、基材上のパスの間で間欠運動され得る。

プリントヘッドは、互いに平行にモジュールに配置され、かつ、隣合う吐出チャンネル間の距離の一部の大きさでオフセットされた複数の同じプリントヘッドの１つとすることができ、それによって印刷画像は隣合う吐出チャンネル間の距離より大きい解像度を有する。複数の前記モジュールは、個別のモジュールの幅より大きい印刷幅を可能にするために互いにオーバーラップされ得る。あるいは、モジュールは、望ましいオーバーラップを差し引いたプリントヘッドのチャンネルの列の幅と等しい距離によって基材上のパス間で間欠運動され得る。

単一プリントヘッドの場合、プリントヘッドに、隣合う吐出チャンネル間の距離の一部の大きさで間欠運動することができ、それによって印刷画像は隣合う吐出チャンネル間の距離に対してより高い解像度を有する。

好ましくは、オーバーラップするプリントヘッド中の個別のチャンネルに印加されるべき電圧パルスの値は、プリントヘッドのオーバーラップ領域でそれぞれのチャンネルによって印刷されるべきピクセルの所定のグレーレベルのレベルに依存した所定のフェーディング関数のセットのうちの１つから決定され得る。

ピクセルビット値は、印刷を引き起こすためのそれぞれの所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスへのピクセル値の変換の前に、プリントヘッドのオーバーラップ領域内のピクセルの位置に応じて、および、ピクセルの所定のグレーレベルに応じて、調整され得る。

あるいは、画像のピクセルビット値は、値を電圧パルスに変換するプリントヘッド駆動電子装置に提供されてもよく、電圧パルス値は、プリントヘッドの吐出電極に印加される前に、プリントヘッドのオーバーラップ領域内のピクセルの位置に応じて、および、ピクセルの所定のグレーレベルに応じて、決定される。

オーバーラップするプリントヘッド中の個別のチャンネルに印加されるべき電圧パルスの値は、プリントヘッドのオーバーラップ領域でそれぞれのチャンネルによって印刷されるべきピクセルの所定の光学濃度のレベルに依存した所定のフェーディング関数のセットのうちの１つから決定され得る。

ピクセルビット値は、印刷を行うためのそれぞれの所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスへのピクセル値の変換の前に、プリントヘッドのオーバーラップ領域内のピクセルの位置に応じて、および、ピクセルの所定の光学濃度に応じて、調整され得る。

画像のピクセルビット値は、この値を電圧パルスに変換するプリントヘッド駆動電子装置に提供されてもよく、電圧パルス値は、プリントヘッドの吐出電極に印加される前に、プリントヘッドのオーバーラップ領域内のピクセルの位置に応じて、および、ピクセルの所定の光学濃度に応じて、決定される。

単一吐出チャンネル量に対する合計吐出量の増加率は、オーバーラップ領域の中間点において最大とすることができる。

特定の方法において、次の形のフェーディング関数が印刷ＡおよびＢの２つのプリントヘッド／スワスのオーバーラップ領域にわたってフェードのプロファイルを定義するために使用され得る。
ｆ_Ａ（ｘ）＝ｆ_ｍｉｎ＋（１−ｆ_ｍｉｎ）（１−ｘ）^α
ｆ_Ｂ（ｘ）＝ｆ_ｍｉｎ＋（１−ｆ_ｍｉｎ）．ｘ^α
式中、ｆ_Ａは、プリントヘッド／スワスＡのフェーディング関数であり、
ｆ_Ｂは、ｆ_Ａの鏡像である、プリントヘッド／スワスＢのフェーディング関数であり、
ｆ_ｍｉｎは、最小の印刷可能なレベルを作り出す、フェーディング関数に対する最小値であり、
ｘは、オーバーラップ領域にわたって正規化された位置、０≦ｘ≦１であり
αはフェーディング関数のべき指数である。

カラープリンタにおいて、各々の色のプリントヘッドは異なるフェーディング関数を備え得る。異なる色のプリントヘッド間のオーバーラップ位置は同様に異なってもよい。

観察できる偽信号をさらに減少させるために印刷スワス間のステッチングを、効果的に、「ディザする」（ｄｉｔｈｅｒ）ためにオーバーラップのエリア内で周りにフェードの中央点を移動させるように、ランダムにまたは適当な波形関数に従って、フェーディング関数はさらに調整され得る。

フェーディング関数は、印刷のための画像の処理におけるいくつかの段階のうちの１つで、例えば、
制御コンピュータ上のラスタ画像処理ソフトウェアにおいて、通常の方法でプリントヘッド駆動電子装置によって印刷パルスにその後変換され得る、ビットマップ画像の各々のスワスの修正バージョンをもたらし、
この場合、オーバーラップ領域でエジェクタの位置に従って入来ピクセル値データに応じて修正されたパルス振幅または持続時間を生成するようにプログラムされ得る、プリントヘッド駆動電子装置において、
適用され得る。

フェーディング関数は、ソフトウェア中の数学的関数の形で、または制御コンピュータ、データ供給電子装置もしくはパルス生成電子装置のメモリに格納されたルックアップテーブルの形で、ピクセル値データに適用することができる。

次に、本発明による方法および装置の例を添付の図面を参照して説明する。

静電プリンタ用の吐出チャンネルおよびインク供給経路の詳細を示すＣＡＤ図面である。 図１に示されたタイプの静電プリントヘッド中の吐出チャンネルのｘ−ｚ平面における概略図である。 図１に示されたタイプの静電プリントヘッド中の吐出チャンネルのｙ−ｚ平面における概略図である。 マルチプリントヘッドプリンタの例の一部の平面図を例示する。 一緒に取り付けられたいくつかのプリントヘッドモジュールの平面図を例示する。 ４つのモジュールに配列されたマルチプリントヘッドプリンタを例示する。 図４および図５の例のプリンタ構成要素の一部のブロック図である。 例証されたプリンタの個別のプリントヘッドに対する印刷データを準備する工程を示すフローチャートである。 例証されたプリンタの１対のプリントヘッドに対する印刷データにそれぞれのフェーディング関数を適用する工程を（簡単のために）示すフローチャートである。 計算されたパラメータの最後の繰返しに対応するパルス長曲線のセットを示す。 隣接したプリントヘッド対の間のオーバーラップを横切る位置に対する電圧パルス長乗数を示すためにプロットされたフェーディング関数のセットを示す。 吐出パルスの振幅がどのように調整され得るかを例示するブロック図、および、結果として生じる例示的な調整されたパルスの振幅を示す関連波形図である。 吐出パルスの持続時間がどのように調整され得るかを例示するブロック図、および、結果として生じる例示的な調整されたパルスの持続時間を示す関連波形図である。 対応するフェーディング関数に従って調整された電圧パルス値を表す典型的なルックアップテーブルの表現である。 インクの同じ面積の３つの異なる配列がどのように印刷ピクセルに対して異なる光学濃度を作り出し得るかを示す図である。 ２５％、５０％および７５％のグレーレベルに対する２つの重ね合わせドットを含むピクセルの計算されたＹｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｏｎ濃度のプロットを示す。 １、２および４のドットゲイン係数に対する２つの重ね合わせドットを含むピクセルの計算されたＹｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｏｎ濃度のプロットを示す。 ２つのステッチングされたヘッドのオーバーラップ領域における重ね合わせドットピクセルの一定のＹｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｏｎ濃度を達成するための計算されたドット面積乗数関数を示す。 ドットゲイン係数１、２または４に対する同等のドット面積乗数関数を示す。 異なる単一層インク濃度に対する同等のドット面積乗数関数を示す。 異なる二重層インク濃度に対する同等のドット面積乗数関数を示す。 ２つの異なる液滴広がり形態に対する２つのステッチングされたヘッドのオーバーラップ領域にわたる計算された吐出体積（吐出量）乗数関数および正規化された吐出体積（吐出量）を示す。

図４〜図１１を参照して例示される例は、図１〜図３および図１２〜図２２を参照して一般に説明されるプリントヘッドおよび印刷工程を利用することができる。

図４は、４つのプリントヘッド３００Ａ〜Ｄを利用する印刷バーまたはモジュール３００を例示し、各プリントヘッドは、使用中に印刷画像の適切なスワスを提供するためにインチあたり１５０チャンネル（センチメートルあたり６０チャンネル）を提供する間隔で複数の印刷場所（吐出チャンネル、またはチャンネル）３０１を有し（１５０ｄｐｉ印刷）、印刷の各スワスをそのスワスの隣のスワスとステッチングするために、印刷基材移動の方向（矢印３０２）に、多くの吐出チャンネル３０１（この場合１０）がプリントヘッド対３００Ａ／３００Ｂ、３００Ｂ／３００Ｃおよび３００Ｃ／３００Ｄの間でオーバーラップされるような、各々のプリントヘッドとそのプリントヘッドの隣接したプリントヘッドとの間のオーバーラップを有する。

図５は、図４の構造およびチャンネル間隔と同じ構造およびチャンネル間隔（１５０ｄｐｉ）の４個のプリントヘッド３００Ａ〜Ｄを同様に利用するモジュール３００を有するプリンタのさらなる例を例示するが、プリントヘッドは、基材移動の意図された方向に実質的に縦一列に配置され、この場合６００ｄｐｉ（およそ４２μｍのオフセット）である、必要とされるより高画質の印刷を可能にするために必要な距離によってのみ、印刷基材の動きの方向を横切ってオフセットされる。この場合、印刷画像の隣合うピクセルは、必要とされる印刷濃度を達成するために隣合うプリントヘッドから印刷され、望ましい印刷スワスを提供するために縦にしかしオフセットして配置された複数のモジュール３００は、印刷のスワスを一緒にステッチングするために、図４の例と類似の方法で、したがって各モジュールのそれぞれのプリントヘッドの類似のオーバーラップで、望ましい全体的な印刷幅を作り出す。複数のモジュール３００が連携して、基材に対して単一パスで６００ｄｐｉ印刷を可能にするのに十分な幅のプリンタを提供する。

変化形（図示せず）において、図５によるモジュールの単独の１つは、必要とされる印刷の全体的な幅を形成するために必要とされる数の印刷スワスを提供するように、印刷の動き方向を横切る基材上の複数パスで間欠運動される。この場合、隣合う間欠運動された位置のオーバーラップは、１つのスワスを別のスワスにステッチングすることを可能にするために、図５のモジュール間のオーバーラップに従って提供される。

図６は、１５０ｄｐｉ間隔を有するプリントヘッドから６００ｄｐｉ印刷に備えるために同様に配列されたモジュール３００−１、３００−２、３００−３、３００−４を有するさらなる例を例示し、この場合各モジュールは実質的に図４のモジュールと同じであるが、各々の継続的なモジュールは、およそ４２μｍで印刷基材の動きの方向を横切ってずらされる、またはオフセットされる。この場合、ステッチングは、図４による各モジュールにおける隣合うプリントヘッド３００Ａ、３００Ｂなどの間で、または基材移動方向３０２に実質的に互いに一直線上にある４つの交互配置されたプリントヘッドの各セットによって印刷された印刷のスワスの間で、生じ得る。

プリントヘッドのさらなる例（図示せず）は、（ａ）１５０ｄｐｉプリントヘッドから（例えば）６００ｄｐｉ印刷、および（ｂ）プリントヘッド幅よりずっと大きい全体的な印刷幅を提供するために、実質的にパス間のプリントヘッド幅の４分の１で間欠運動された単一のプリントヘッドを利用することができる（間欠運動の動きの数、したがってパスの数は、望ましい全体的な印刷幅によって決定される）。この場合、各パスからの１５０ｄｐｉ印刷のスワスは、６００ｄｐｉ印刷を創出するために交互配置される。１５０ｄｐｉスワスの間のオーバーラップは、第１、第５、第９、などのパス／間欠運動の間で起こり、スワスのステッチングは、第１、第５、第９、などのパス／間欠運動の（単一の）プリントヘッドの反対端の間で対応して起こる。同様に、１５０ｄｐｉスワスのオーバーラップおよびステッチングは第２、第６、第１０、などのパスの間、第３、第７、第１１、などのパスの間および第４、第８、第１２、などのパスの間で起こる。

すべての例において、（例えば、シャフトエンコーダ２１６（図７を参照のこと）または基材位置サーボコントローラから発生する）基材位置同期信号は、小滴が印刷基材の動きの方向に沿ったプリントヘッドのオフセットに応じて適切なときに印刷されることを確実にするために使用される。このような工程は当該分野でよく知られており、本発明の一部を構成するものではない。シャフトエンコーダの使用は、通常ならプリントヘッドに対する基材速度における変動から、および、複数のオフセットされたプリントヘッドを有するプリンタにおける、または単一のプリントヘッドもしくはプリントヘッドモジュール（そのプリントヘッドモジュール自体複数のプリントヘッドを有する）の複数パスを有するプリンタにおける印刷基材の動きの方向でのプリントヘッドのオフセットから生じる潜在的な問題を克服する。

本発明による方法の例を説明する前に、Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）方式を使用して印刷される（または吐出される）液体の量を制御するために一般に使用可能な２つの方法を説明することは有用であり得る。

図１２は、プリントヘッドの各々のエジェクタ（直立部２および先端部２１）に対する吐出電圧パルス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、この回路によって、印刷されるべきビットマップピクセルの値Ｐ_ｎ（８ビットの数、すなわち、０と２５５との間の値を有する）は、その出力がプリントヘッドのエジェクタに印加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持続時間パルスＶ_Ｇによってゲートされる、デジタルアナログコンバータ３１によって低電圧振幅に変換される。この低電圧パルスはそれから、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、通常振幅１００から４００Ｖの高電圧パルスＶ_Ｐをもたらし、高電圧パルスＶ_Ｐは、今度は吐出パルスＶ_Ｅ＝Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｐを提供するためにバイアス電圧Ｖ_ＢおよびＶ_ＩＥに重畳される。

図１３は、プリントヘッドの各々のエジェクタに対する吐出電圧パルスＶ_Ｅの持続時間を制御するために使用可能な代替の回路４０のブロック図を示し、この回路によって、印刷されるべきビットマップピクセルの値Ｐ_ｎが印刷されるべきピクセルの開始において「印刷同期」信号ＰＳの移行によってカウンタ４１にロードされて、カウンタ出力を高に設定し、カウンタへのクロック入力の（周期Ｔの）継続的なサイクルは、カウントがゼロに到達するまでカウントを減少させて、カウンタ出力が低にリセットされるようにする。カウンタ出力はしたがって、持続時間がピクセル値に比例する（ピクセル値Ｐ_ｎおよびクロック周期Ｔの積である）論理レベルパルスＶ_ＰＴであり、このパルスはそれから、低いときの電圧（Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ）と高いときの電圧（Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｐ）との間で切り替える、高電圧スイッチング回路４２によって増幅され、したがって、持続時間制御された吐出パルスＶ_Ｅ＝Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｐを生成する。

印刷されるべきビットマップピクセルのＰ_ｎの値は、０％と１００％との間の（吐出パルスの）負荷サイクルに対応する。通常、６００ｄｐｉの解像度で、かつ印刷基材とプリントヘッドとの間の相対的運動が１ｍｓ^−１の速度で印刷するとき、これは、４２μｍパルス繰返し周期で０と４２μｍとの間のパルス長と同等である。

これらの代替の技法について、実際は、パルスの持続時間を調節することはより簡単であるが、いずれかの技法が所与の環境で適切である場合があり、両方が一緒に使用される場合がある。

動作において、本発明による１つの例で、図４、図７および図８に示されるように、例えば、（例えば）Ａｄｏｂｅ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒなどのいくつかの周知の画像作成ソフトウェアパッケージのうちのいずれか１つを使用することによって作られたカラー画像２００は、コンピュータ２０２のメモリ２０１にアップロードされる。初期画像２００はそれから、画像処理ソフトウェア２０３を使用してコンピュータ２０２内でラスタ化され（図７および図８参照のこと）、次いで、対応するカラービットマップ画像２０４が作られメモリ２０５に保存される。次いで、カラープロファイル２０６が、達成されるべき印刷工程の色調応答に対する較正を可能にするためにビットマップ画像に適用され、次いで各々のピクセルは、ピクセルの各々の色成分が複数（ｎ個）の異なる「レベル」のうちの１つにフィルタされるように、「スクリーニング」またはフィルタされ２０７、この場合ＣＭＹＫのｎレベル画像２０８を表す、データは、それから、ＲＡＭ２０９に格納され、個別の原色成分は、それぞれのデータセット２１２ｃ、２１２ｍ、２１２ｙ、２１２ｋに分離される２１０。

設置を必要とする印刷のストリップまたはスワスの既知の数が与えられた場合、各々の原色に対するグレースケールデータは個別のプリントヘッド幅（単一プリントヘッドによって提供される印刷基材を横切るピクセルの数）の各々のカラムに対するピクセル値を表すために、データセット−この場合、１対のオーバーラップした印刷スワスまたはプリントヘッド３００Ａ／３００Ｂに対する２つのデータセット３０２Ａ、３０２Ｂに分割される２１３。これらのデータセットは、最終的な画像を印刷するために使用される個別のプリントヘッド３００Ａ、３００Ｂの吐出チャンネル３０１に対応するビットマップを提供する。

図９は、隣合うプリントヘッド３００Ａおよび３００Ｂによって生成されることになっている、単一の色分解の印刷のスワスを「ステッチング」する工程を例示し、具体的には、ピクセル値への適切なそれぞれのフェーディング関数の適用を例示する。望ましいフェーディング関数は、メモリ２１５内に保持される対応するルックアップテーブル２１４に格納される。各々の色に対するピクセル値の各々のレベルは、通常、ルックアップテーブル２１４に保持された別個のフェーディング関数を有することになる。次いで、個別のフェーディング関数は、それぞれのプリントヘッドパルスデータセット３０４Ａ、３０４Ｂを作るためのパルス長値（またはパルス振幅値または両方）を生成するために、そのピクセルの色およびレベルに従って個別のヘッド３００Ａ、３００Ｂに対してビットマップデータセット内の各々のピクセルに適用される３０３Ａ／３０３Ｂ。

次いで、パルスデータ３０４Ａ、３０４Ｂは、データが必要に応じて個別のプリントヘッド吐出チャンネル３０１に適用される駆動パルスの長さを決定するために利用され、所定の持続時間および／または振幅の電圧パルスが各々のピクセルに対するパルスデータに従って生成される、ドライバカード（パルス生成電子装置）３０６Ａ、３０６Ｂに、（シャフトエンコーダ２１６によって決定される）印刷基材およびプリントヘッドの相対位置に従って、ステップ３０５Ａ／３０５Ｂで転送される。データは、基材位置および１つのプリントヘッド３００Ａの吐出チャンネル３０１の、これに接したオーバーラップするプリントヘッド３００Ｂの吐出チャンネル３０１からのオフセットについて時間依存で転送される。

次に、フェーディング関数を生成し適用する工程は、基材の幅にわたる２つのオーバーラップしたヘッドで円筒状の基材に印刷するために、オーバーラップした２つのインチあたり１５０チャンネルのプリントヘッドの４回のパスを使用し、基材が６００ｄｐｉで完全な被覆を達成するために４回回転される例で説明される。説明されるフェーディング技法は、基材の上に１つまたは複数のパスをなす複数または単一のプリントヘッドのオーバーラップした部分に直接適用できる。

１０個のプリントヘッドチャンネル（４０ピクセル）のオーバーラップが説明された特定の事例で使用される。しかしながら、オーバーラップ領域の幅は、継ぎ目の視認度に影響を与えることになる。一般に、オーバーラップが大きいほど、誤差をより分散することができ、継ぎ目はそれほど目に見えなくなる。これは、印刷幅を最大にするための最小のオーバーラップに対する所望とバランスをとらなければならない。

必要とされるフェーディング関数を準備するために、単一プリントヘッドを使用して一連のテスト画像が準備され、最も効果的なものを実験的に決定するためにフェーディング関数の選択肢を使って印刷された。使用された画像は、印刷グレーレベルの最大範囲を包含するベンチマークテスト画像であった。画像は、０％、５０％、７５％および１００％の個別のピクセルグレーレベルで画像をレンダリングする、標準的な４レベル誤差拡散法を使用してスクリーニングされた。初期関数パラメータが推定され、次いで、印刷品質が受容できるように見えるまで２回繰り返された。パラメータはそれで次のように決定された。

情報のために、パラメータの最後の繰り返しに対応するパルス長曲線が図１０にプロットされて示される。

上記の通り、この例において、各々のピクセルグレーレベルに対して、次の形のフェーディング関数が印刷ＡおよびＢの２つのプリントヘッド／スワス３００Ａ、３００Ｂのオーバーラップ領域にわたるフェードのプロファイルを定義するために使用される。
ｆ_Ａ（ｘ）＝ｆ_ｍｉｎ＋（１−ｆ_ｍｉｎ）（１−ｘ）^α 式１
ｆ_Ｂ（ｘ）＝ｆ_ｍｉｎ＋（１−ｆ_ｍｉｎ）．ｘ^α 式２
式中、ｆ_Ａは、プリントヘッド／スワスＡのフェーディング関数であり、
ｆ_Ｂは、ｆ_Ａの鏡像である、プリントヘッド／スワスＢのフェーディング関数であり、
ｆ_ｍｉｎは、最小の印刷可能なレベルを作り出す、フェーディング関数に対する最小値であり、
ｘは、オーバーラップ領域にわたって正規化された位置、０≦ｘ≦１であり
αはフェーディング関数のべき指数である。

フェーディング関数の例が図１１にプロットされて示される。関数は、α＝１に対して線形のフェード、α＜１に対して凸曲線、α＞１に対して凹曲線を作り出す。図１１はα＝１、０．５および２に対するフェーディング関数を示す。ここでｆ_ｍｉｎは０．２に設定される。

フェーディング関数は、画像ピクセル値と乗算することによって画像データに適用される。これは、スクリーニングの後に、すなわちピクセル値が別な方法で計算された後に画像データに適用され、制御コンピュータ上のラスタ画像処理で、またはプリントヘッド駆動電子装置で適用され得る。フェーディング関数はピクセルグレーレベルに依存するので、所与のピクセルに適用する関数はピクセルのスクリーニングされた値に従って選択される。例えば、５０％レベルピクセルは、５０％レベルに対するフェーディング関数で乗算されることになる、などである。したがって、スクリーニング画像中に非ゼロのピクセルグレーレベルがあるのと同じ程度の多くの（例えば４レベル画像に対して３本、８レベル画像に対して７本の）曲線を包含するフェーディング関数のファミリーが存在する。

レベルＰ_Ｌの画像ピクセルをそのレベルに対するフェーディング関数で乗算して得られるピクセル値は、次式から導出される。

片側（Ｂ）に対する一般的なフェーディング関数を
ｆ（ｘ）＝ｆ_ｍｉｎ＋（１−ｆ_ｍｉｎ）．ｘ^α 式３
とする。

スクリーニング画像中の各々のピクセルレベルＬに対してフェーディング関数ｆ_Ｌ（ｘ）

がある。

画像を横切る位置ｘにおけるレベルＬのピクセルは、ピクセルの値Ｐ_Ｌをそのピクセルのレベルに対するフェーディング関数で乗算することによってフェードされる。
Ｐ（ｘ）＝Ｐ_Ｌ．ｆ_Ｌ（ｘ） 式５

式中、

である。

Ｐ_ｍｉｎＬは、最小の望ましいピクセル値であり、ピクセルの元の値Ｐ_Ｌが何であろうとほぼ同じである。

したがって、レベルＰ_Ｌの画像ピクセルをそのレベルに対するフェーディング関数で乗算して得られるピクセル値は、

である。
式中、Ｐ_Ａは、ヘッド／スワスＡのピクセルの修正された値であり、
Ｐ_Ｂは、ヘッド／スワスＢのピクセルの修正された値であり、
Ｐ_ｍｉｎＬは、ピクセルに対する最小の望ましい値である。

所与のピクセルの望ましい、または所定の光学濃度を考慮するとき、ピクセルを構成するインクが１つのイベントで付着される場合、液体インクは、粘度、表面エネルギー、吸収性などに依存した態様で、基材上に広がり、基材の中に吸収されるなどして、所与の吐出量に対する特有のサイズ（面積）のドットを形成することになる。その量が時間的に隔てられた２つの液滴としてその代わりに付着される場合、第１の液滴は、第２の液滴が接する前に広がりおよび乾燥し始めていることになる。ほとんどの場合、これは、第２段印刷ドットに対して単段ドットより減少した面積をもたらす。より小さい第２段ドットの周りの未印刷の基材のより大きい面積は、より小さい面積ドットにおける色素のより高度の濃縮よりも、全体的な光学濃度に大きい影響を与えるので、第２段ドットに対する光学濃度を減少させる効果がある。

光学濃度は次のようにモデル化できる。

単色印刷ドットのパターンから生じる光学濃度は、Ｙｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｅｎ方程式、

によって予測することができ、式中、
Ｄ（λ）は、印刷されたエリアの反射濃度スペクトルであり、
Ｄ_ｓｕｂ（λ）は、基材の反射濃度であり、
光の波長の中のλ、
ａは、固体反射濃度がＤ_ｉｎｋ（λ）であるインクで覆われた面積の割合であり、
ｎは、Ｙｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｅｎ係数と呼ばれる経験的な補正係数である。

Ｙｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｅｎ係数ｎは、光学ドットゲインをもたらす基材中の光散乱の効果を補償する。ドットゲインの効果は、５０％にピークがある中間トーンの観測濃度を増加させることである。係数ｎは、鏡面に対して１に接近し、完全拡散面に対して２に接近する。しかしながら、低い内部反射を有する基材に対して、２より大きい値が予測され、実際にしばしば見つかる。

インク数ｋが使用される場合、印刷は、ｋ個のインクのオーバーラップする組合せから形成される２^ｋ色のモザイクに似ている。例えば、２値のＣＭＹ印刷の場合、形成される８個の可能な色、Ｃ、Ｍ、Ｙ、ＣＭ、ＭＹ、ＹＣ、ＣＭＹおよび白（基材）があり、これらはＮｅｕｇｅｂａｕｅｒ原色として知られる。カラー印刷の反射スペクトルはＮｅｕｇｅｂａｕｅｒ方程式、

によって与えられ、式中、
ａ_ｉは、ｉ番目の原色の面積割合であり、
Ｒ_ｉ（λ）は、ｉ番目の原色の固体反射率である。

反射率は、関係式Ｄ（λ）＝−ｌｏｇ_１０Ｒ（λ）によって反射濃度と結び付けられる。

各々ｍ個の濃度レベルを有し得る、インクの数をｋ個に一般化することは、ｍ^ｋ個の重畳に対応する、ｍ^ｋ個のＮｅｕｇｅｂａｕｅｒ原色をもたらし、一般化されたＮｅｕｇｅｂａｕｅｒ方程式、

を与える。

Ｙｕｌｅ−Ｎｉｅｌｓｏｎ方程式は、ｍ^ｋ個のＮｅｕｇｅｂａｕｅｒ原色に対して一般化することができ、ｎで修正されたＮｅｕｇｅｂａｕｅｒ方程式、

をもたらし、または濃度に関して、

をもたらす。

同じインクのオーバーラップするドット
同じインクのオーバーラップするドットを包含する印刷の濃度は、式１４を使用してモデル化することができる。本出願人らは単一インク色を考慮しているので、簡単のために式１４からλ依存を省略するものとする。Ｎｅｕｇｅｂａｕｅｒ原色が、それぞれ濃度Ｄ_０、Ｄ_１およびＤ_２ならびに被覆面積率ａ_０、ａ_１およびａ_２を有する、未印刷の基材、インクの単一層およびインクの二重層の原色である場合を考慮する。濃度が基材に正規化される場合、Ｄ_０はゼロになり、式１４は、

になる。

推定値は、その単一層濃度がＤ_１であるインクの二重層の濃度Ｄ_２で作られている必要がある。最初の近似に、混合の濃度は個別の成分の濃度の合計に等しく層の厚さまたは集束に比例し、Ｄ_２＝２Ｄ_１を与える。本出願人らはこれを出発点として用いるが、全体的な濃度ＤがＤ_２の値に特に敏感ではないことも示す。

本出願人らは、ドット面積ａ_ｄｏｔは小滴量Ｖ_ｄｒｏｐに比例するという初期の近似を同様に使用するが、これはインクおよび基材の特性に依存することになるので、ａ_ｄｏｔ∝Ｖ_ｄｒｏｐおよびｄ_ｄｏｔ∝ｄ_ｄｒｏｐ（液滴直径に比例するドット直径）の限界においてこれの効果を検討する。

図１５は、同じ量のインクで印刷された単位面積ピクセルの３つの例、単一ドット、２つの別個の、オーバーラップしないドット、および重ね合わせられた同じ２つのドットを示す。式１５でｎ＝２（拡散性の基材）のドットゲインを使用して、
図１５ａ
単一印刷ドット、インク面積０．５、Ｄ_１＝１
ａ_０＝０．５
ａ_１＝０．５
ａ_２＝０
式１５から、Ｄ＝０．３６
図１５ｂ
別個のドット、合計インク面積０．５、Ｄ_１＝１
ａ_０＝０．５
ａ_１＝０．５
ａ_２＝０
式１５から、Ｄ＝０．３６
図１５ｃ
重ね合わせドット、合計インク面積０．５、Ｄ_１＝１、Ｄ_２＝２
ａ_０＝０．７
ａ_１＝０．１
ａ_２＝０．２
式１５から、Ｄ＝０．２５

式１５は、単一インク層と比較して重ね合わせドットに対する全体的な濃度Ｄの著しい減少を予測する。これは、図１６により広いドットサイズの範囲に対して示され、図１７にドットゲインの範囲とともに示される。ドットゲインは、基材中の光散乱の光学効果から生じ、被覆率を実際の印刷面積より大きく見えさせる。また、係数ｎは、インクの広がりのためにドットが目標被覆率より大きくなる基材上の物理的なインクの広がりを説明するために使用することができる。

重ね合わせドットを印刷することから生じるピクセルの光学濃度の不足を補償するために、オーバーラップを横切る任意の位置における２つの吐出量の合計は、合計インク量を、ただ１つのプリントヘッドによって印刷されたピクセルに対してそのグレーレベルのために必要とされる量より大きくなるように制御することによって、印刷画像の各々のグレーレベルに対する正しい光学濃度を達成するために微調整することができる。図１８は、各々のピクセルを構成する、周囲の未印刷の面積を加えた重ね合わせドットの対から一様なピクセル濃度を作る、オーバーラップを横切る位置の関数として、ドット面積乗数をプロットする。この例で、ドットゲイン係数ｎは２である。同じ関数が両方のヘッドに適用され、ヘッド２のための関数は、ヘッド１に対して中間位置で鏡映される。３つの例のグレーレベル、２５％、５０％および７５％のプロットは、オーバーラップ領域で印刷されるべきピクセルのドット面積値が、オーバーラップ中のその位置におけるそれぞれのヘッドに対するピクセルのそれぞれの面積乗数関数値の値で乗算されるとき、モデルはオーバーラップにわたって一様な光学濃度を予測することを示す。１から４までのｎの範囲に対する同等の面積乗数関数が図１９に示される。

Ｄ _１ およびＤ _２ に対する感度
図２０は、Ｄ_２＝２Ｄ_１を保ちつつ、０．５、１（図１８のように）および２の単一層固体インク濃度Ｄ_１の場合に、一様な光学濃度のための位置に対する面積乗数をプロットする。図２０は、関数の形が単一層濃度のこの範囲に関して同じままであることを示す。より高濃度のインクは、２つのエジェクタからのドット面積が等しい中間位置において、より顕著な移行をもたらす。

図２１は、二重層濃度Ｄ_２が単一層濃度Ｄ_１の１．２倍、１．５倍、２倍（前述の図におけるように）および３倍である場合に、一様な光学濃度のための位置に対する面積乗数をプロットする。これは、面積乗数関数が２つの単一層の重ね合わせから生じる正確な光学濃度にかなり鈍感であることを示す。

液滴量
ある一定の液滴量から生じるドット面積は、所与の基材上のインクの広がり特性に依存し、少なくとも、
インク粘度
インクおよび基材の表面エネルギー
吸収性
落下速度
に依存することになる。

本出願人らが考慮する２つの限界は、
１．例えばインクが非吸収性基材上で一様な層を形成するために広がる場合、ドット面積は液滴量に比例する：ａ_ｄｏｔ∝Ｖ_ｄｒｏｐ、
２．例えば、インクが小滴と類似の直径のドットを形成するために無視できる広がりで基材に吸収される場合、ドット直径は液滴直径に比例する：ｄ_ｄｏｔ∝ｄ_ｄｒｏｐ、
である。

図２２は、これらの２つの場合について体積（量）乗数関数の形状に対する効果を示す。関数は、ｎ＝２、Ｄ_１＝１およびＤ_２＝２に対する面積乗数関数から導出される。形状は、ａ_ｄｏｔ∝Ｖ_ｄｒｏｐの場合に面積乗数関数と等しく、ｄ_ｄｏｔ∝ｄ_ｄｒｏｐに対して面積乗数関数の^３／_２乗に従う。

体積乗数関数をヘッドに適用して得られる、オーバーラップ領域の境界で１に正規化された総吐出量が図２２に同様に示され、ヘッド２のための関数はヘッド１に対して鏡映される。液滴の広がりの両方の限界において、中間点における量は、境界における量より高いように見える。

したがって、オーバーラップ領域における位置に対する吐出体積の非線形関数は、ピクセルに対する光学濃度の同じ値を満たすために、単一ドットに対するよりも大きい、２つの重ね合わせドットからピクセルを印刷するために必要とされるインクの量で予測される。これは、実質的に凸の、すなわちオーバーラップ領域の中央位置におけるその関数の値が０．５より大きい、体積乗数（フェーディング）関数をもたらす。

オーバーラップ領域における吐出量の連続制御は、印刷の空間解像度を低下させるスクリーニング方法を呼び出すことなくこの方法によってステッチングを実施するために必要である。

Claims (16)

1. 複数のオーバーラップするプリントヘッド（３００）、またはオーバーラップする位置を通って間欠運動される１つまたは複数のプリントヘッドを使用して印刷するための、列毎に複数のピクセルを有する２次元のビットマップ画像を印刷する方法であって、前記複数のプリントヘッドまたは各プリントヘッドは吐出チャンネル（３０１）の列を有し、前記吐出チャンネルの各々は関連付けられた吐出電極（７）を有し、
   当該方法は、
   前記吐出チャンネルにおいて印刷液体中の粒子の集束をもたらすに十分な前記吐出チャンネルへの電圧を印加するステップと、
   前記オーバーラップするプリントヘッドの選択された前記吐出チャンネルから前記印刷液体が吐出され、それによって所定の光学濃度および／またはグレーレベルのピクセルを形成するようにさせるために、前記選択された吐出チャンネルの前記電極に、対応の画像ピクセルビット値によって決定されるものとして対応の所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスを印加するステップと、
   前記プリントヘッド（３００）のオーバーラップ領域内の前記ピクセルの位置に応じて、かつ、前記ピクセルの前記所定の光学濃度および／またはグレーレベルに応じて、オーバーラップした前記吐出チャンネル（３０１）によって印刷された前記ピクセルを形成するために前記オーバーラップするプリントヘッドに印加されるべき前記電圧パルスの値を、前記画像の各々の前記列に対して調整するステップと
   を含み、
   前記オーバーラップ領域の少なくとも１つの前記ピクセルに対して、前記オーバーラップしたチャンネルによって吐出されるインクの総量が、該ピクセルが単一吐出チャンネルによって形成された場合に必要とされる前記インクの総量より多い、方法。
2. 前記複数のオーバーラップするプリントヘッド（３００）は、使用中に互いに対して所定の位置に固定されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のオーバーラップするプリントヘッド（３００）は、印刷基材上の第１のパス上で印刷する第１のプリントヘッドと、前記印刷基材上の後続のパス上で印刷し、前記第１のプリントヘッドの位置に対して適切な位置でオーバーラップする同プリントヘッドまたは別のプリントヘッドとを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記プリントヘッド（３００）は、望ましいオーバーラップを引いた前記プリントヘッドの前記チャンネル（３０１）の前記列の幅と等しい距離で、前記印刷基材上のパス間で間欠運動される、請求項３に記載の方法。
5. 前記プリントヘッド（３００）の各々は、互いに平行にモジュールに配置され、かつ、隣合う前記吐出チャンネル（３０１）間の距離の一部の大きさでオフセットされた複数の同じプリントヘッドの１つであり、それによって前記印刷画像は前記隣合う吐出チャンネル間の前記距離より大きい解像度を有する、請求項１に記載の方法。
6. 個別の１つのモジュールの幅より大きい印刷幅を可能にするために互いにオーバーラップした複数の前記モジュール（３００−１〜３００−４）を備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記モジュールは、前記望ましいオーバーラップを差し引いた前記プリントヘッドの前記チャンネル（３０１）の前記列の幅と等しい距離によって前記印刷基材上のパス間で間欠運動される、請求項５に記載の方法。
8. 前記プリントヘッド（３００）は、隣合う前記吐出チャンネル（３０１）間の距離のある割合によって間欠運動され、それによって前記印刷画像は前記隣合う吐出チャンネル間の前記距離に対してより高い解像度を有する、請求項３に記載の方法。
9. 前記オーバーラップするプリントヘッド（３００）における個別のチャンネルに印加されるべき前記電圧パルスの値は、前記プリントヘッドのオーバーラップ領域で前記チャンネルのそれぞれによって印刷されるべき前記ピクセルの前記グレーレベルに応じた所定のフェーディング関数のセットのうちの１つから決定される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記電圧パルスの値は、印刷を行わせるために、ピクセル値を対応の所定の振幅および／または持続時間の前記電圧パルスに変換する前に、前記プリントヘッド（３００）の前記オーバーラップ領域内の前記ピクセルの位置に応じて、かつ、前記ピクセルの所定のグレーレベルに応じて、調整される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記画像のピクセルビット値は、該値を前記電圧パルスに変換するプリントヘッド駆動電子装置（３０６Ａ、３０６Ｂ）に送られ、そこで、前記電圧パルスの値は、前記プリントヘッドの前記吐出電極に印加される前に、前記プリントヘッド（３００）の前記オーバーラップ領域内の前記ピクセルの位置に応じて、かつ、前記ピクセルの前記所定のグレーレベルに応じて、決定される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記オーバーラップするプリントヘッド（３００）における個別の前記チャンネルに印加されるべき前記電圧パルスの値は、前記プリントヘッドの前記オーバーラップ領域で前記チャンネルのそれぞれによって印刷されるべき前記ピクセルの所定の光学濃度のレベルに応じた所定のフェーディング関数のセットのうちの１つから決定される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ピクセルビット値は、印刷を行わせるために、ピクセル値を対応の所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスに変換する前に、前記プリントヘッド（３００）の前記オーバーラップ領域内の前記ピクセルの位置に応じて、かつ、前記ピクセルの前記所定の光学濃度に応じて、調整される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記画像のピクセルビット値は、該値を前記電圧パルスに変換する前記プリントヘッド駆動電子装置（３０６Ａ、３０６Ｂ）に送られ、そこで、前記電圧パルス値は、前記プリントヘッドの前記吐出電極に印加される前に、前記プリントヘッド（３００）の前記オーバーラップ領域内の前記ピクセルの位置に応じて、かつ、前記ピクセルの所定の光学濃度に応じて、決定される、請求項１１または請求項１１を引用する場合の請求項１２に記載の方法。
15. 前記単一吐出チャンネル量に対する合計量の増加率は、前記オーバーラップ領域の中間点において最大となる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 列毎に複数のピクセルを有する２次元のビットマップ画像を印刷する装置であって、
    当該装置は、複数のオーバーラップするプリントヘッド（３００）、またはオーバーラップする位置を通って間欠運動される１つまたは複数のプリントヘッドを有し、前記複数のプリントヘッドまたは各プリントヘッドは吐出チャンネル（３０１）の列を有し、前記吐出チャンネルの各々は、該吐出チャンネルにおいて印刷液体中の粒子の集束をもたらすに十分な電圧が使用中に印加される関連付けられた吐出電極を有し、前記印刷液体が前記オーバーラップするプリントヘッドの選択された前記吐出チャンネルから吐出され、それによって所定の光学濃度および／またはグレーレベルのピクセルを形成するようにさせるために、対応の画像ピクセルビット値によって決定されるものとして対応の所定の振幅および／または持続時間の電圧パルスが、前記選択された吐出チャンネルの前記電極に印加される、装置において、
    前記画像の前記列の各々に対して、オーバーラップした前記吐出チャンネル（３０１）によって印刷された前記ピクセルを形成するために前記オーバーラップするプリントヘッド（３００）に印加されるべき前記電圧パルスの値が、前記プリントヘッドのオーバーラップ領域内の前記ピクセルの位置に応じて、かつ、前記ピクセルの前記所定の光学濃度および／またはグレーレベルに応じて、調整され、
    前記オーバーラップ領域の少なくとも１つの前記ピクセルに対して、前記オーバーラップしたチャンネルによって吐出されるインクの総量が、その前記ピクセルが単一チャンネル吐出によって形成された場合に必要とされる前記インクの総量より多い、
    ことを特徴とする、装置。

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