JP6910327B2

JP6910327B2 - プリントヘッドの制御

Info

Publication number: JP6910327B2
Application number: JP2018157139A
Authority: JP
Inventors: ジョンクリッピングデイル，アンドリュー; ティモシーベーコン，ロビン
Original assignee: トーンジェットリミテッド
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: JP2019006122A

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、ＷＯ９３／１１８６６号および関連する特許明細書に記載されるような種類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、加えら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流体に分散した帯電固体粒子を、まずは濃縮するように放出し、次いで、この固体粒子を放出する。加えられた電場によって電気泳動が起こるため、濃縮が起こり、帯電した粒子は、インク表面に出会うまで、電場中を基材に向かって移動する。加えられた電場が、表面張力に打ち勝つのに十分大きな電気泳動力を作り出すとき、放出が起こる。放出位置と基材との間の電位差を作り出すことによって、電場が作られる。このことは、放出位置で、および／または放出位置の周囲で電極に電圧を加え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）式プリンタと比べて、この種の印刷技術の特定の利点としては、従来のＤＯＤプリンタでは可能ではないグレースケールを用いて印刷することができる点が挙げられる。

放出が起こる位置は、プリントヘッドの幾何形状、電場を作り出す電極の位置および形状によって決定される。典型的には、プリントヘッドは、プリントヘッドの本体からの１つ以上の突出部からなり、これらの突出部（放出直立部としても知られる）は、その表面に電極を有する。電極に加えられたバイアスの極性は、帯電した粒子の極性と同じであり、その結果、電気泳動力の方向は、基材に向かう方向である。さらに、プリントヘッド構造の全体的な幾何形状および電極の位置は、突出部の先端周囲の高度に局在化した領域で濃縮、次いで放出が起こるように設計される。

信頼性高く操作するために、インクは、放出された粒子を再び補充するために、連続的に放出位置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、低い粘度、典型的には、数センチポイズでなければならない。放出される材料は、粒子の濃縮のため、さらに粘性が高くなる。その結果、材料が衝突したときに大きく広がらないため、この技術を使用し、非吸収性基材の上に印刷することができる。

当該技術分野には、種々のプリントヘッドの設計、例えば、ＷＯ９３／１１８６６号、ＷＯ９７／２７０５８号、ＷＯ９７／２７０５６号、ＷＯ９８／３２６０９号、ＷＯ０１／３０５７６号およびＷＯ０３／１０１７４１に記載されており、すべて、ＷＯ９３／１１８６６号に記載される、いわゆるＴｏｎｅｊｅｔ（登録商標）法に関連している。

図１は、従来技術に記載されている種類の静電プリントヘッド１の先端領域の図であり、それぞれに先端部２１を有するいくつかの放出直立部２を示す。それぞれの２つの放出直立部の間には、壁部３（チークとも呼ばれる）があり、それぞれの放出セル５の境界を規定している。それぞれのセルでは、インクが、２つの経路４に流れ、放出直立部２のそれぞれの側面の片方および使用時のインクメニスカスは、チーク上部と、放出直立部の上部との間に固定されている。この幾何形状で、ｚ軸の正の方向は、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、放出直立部の先端の線に沿った方向であり、ｙ軸は、これらに垂直である。

図２は、同じプリントヘッド１の１個の放出セル５のｘ−ｚ平面の模式図であり、直立部２の先端部の中央に沿って切断し、ｙ軸に沿って見た図である。この図は、チーク３と、放出直立部２とを示し、これらが、放出位置６の位置、インク経路４、放出電極７の位置、インクメニスカス８の位置を規定する。実線の矢印９は、放出方向を示し、これも基材に向かう方向である。それぞれの直立部２およびその関連する電極およびインク経路は、放出チャンネルを効率的に形成する。典型的には、放出チャンネル間のピッチは、１６８μｍである（これにより、印刷密度１５０ｄｐｉが得られる）。図２に示す例では、インクは、通常は、この紙面の中を読者から離れる方向に流れる。

図３は、ｘ軸に沿って、放出直立部の側面図を示す、ｙ−ｚ平面での同じプリントヘッド１の模式図である。この図は、放出直立部２、直立部の電極７の位置および中間電極（１０）として知られる要素を示す。中間電極１０は、その内側表面に（時には、表面全体に）電極１０１を有する構造であり、使用時に、放出直立部２の放出電極７とは異なる電位にバイアスされている。中間電極１０は、それぞれの放出直立部２が、個々に割り当て可能な放出直立部２に面する電極を有するようにパターン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で保持されるように均一に金属処理されてもよい。中間電極１０は、外部の電場から放出チャンネルを選ぶことによって静電シールドとして作用し、放出位置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、放出方向を示し、これもまた、基材の方向に向かう。図３では、インクは、通常は、左から右に流れる。

操作時に、接地状態（０Ｖ）で基材を保持するのが通常であり、中間電極１０と基材との間に電極Ｖ_ＩＥを印加する。中間電極１０と、放出直立部２およびチーク３の上にある電極７との間には、さらなる電位差Ｖ_Ｂが加えられ、その結果、これらの電極の電位は、Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂである。Ｖ_Ｂの振幅は、放出位置６で、粒子を濃縮するが、粒子を放出しない電場が発生するように選択される。粒子の電気泳動力が、実際に、インクの表面張力と釣り合う電場の強さに対応する特定の閾電圧Ｖ_Ｓよりも高いＶ_Ｂのバイアスがかけられたとき、放出が自然に起こる。したがって、この場合には、常に、Ｖ_Ｂは、Ｖ_Ｓより小さくなるように選択される。Ｖ_Ｂが加えられると、インクメニスカスは、放出直立部２の多くを覆うように前に移動する。濃縮した粒子を放出するために、振幅がＶ_Ｐのさらなる電圧パルスが放出直立部２に加えられ、その結果、放出直立部２と中間電極１０との電位差は、Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｐである。電圧パルスが続く間、放出が続くだろう。これらのバイアスに典型的な値は、Ｖ_ＩＥ＝５００ボルト、Ｖ_Ｂ＝１０００ＶおよびＶ_Ｐ＝３００ボルトである。

使用時に実際に加えられる電極は、印刷されるビットマップ化され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。従来のデザイングラフィックソフトウェア（例えば、ＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐ）を用い、ビットマップ化された画像が作られるか、または処理され、メモリに保存され、メモリから、多くの方法（パラレルポート、ＵＳＢポート、目的ごとに作られたデータ移動用ハードウエア）によってプリントヘッドの駆動電気部にデータを出力することができ、プリントヘッドの放出電極に加えられる電圧パルスが作られる。

この種類の静電プリンタの利点の１つは、電圧パルスの持続時間または振幅のいずれかを調整することによって、グレースケール印刷を行うことができることである。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、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、またはこれら両方の技術の組み合わせを用いて、電圧パルスが作られてもよい。

多くの放出部を備えるプリントヘッドは、個々のプリントヘッドの間の空間から生じる印刷媒体中のギャップを防ぐために、ｘ軸に沿って図１〜３に示す種類の多くのセル５を並べて製造することによって構築することができるが、ｙ軸方向にプリントヘッドの位置を互い違いにすることによって、隣接するプリントヘッドの縁を「重ね合わせる」ことが必要な場合がある。制御コンピュータは、メモリに保存された画像データ（ビットマップ化されたピクセル値）を、電圧の波形（一般的には、デジタルの四角形のパルス）に変換し、これを個々にそれぞれの放出部に供給する。プリントヘッドを基材に対して制御された様式で動かすことによって、大きな面積の画像を、複数の「帯状部分」で、基材に印刷することができる。プリントヘッドよりも広い画像を構築するため、また、複数のパスによって、１個のプリントヘッドで基材全体を「スキャン」または割り送るために、１個以上のプリントヘッドの複数のパスを使用することも知られている。

しかし、重なり合ったプリントヘッドの使用から、または複数のパスで重なり合うことからステッチラインが生じることが多く、したがって、交互に配置する技術（隣接するプリントヘッドから、または同じプリントヘッドまたは異なるプリントヘッドの異なる経路から、交互の１個のピクセルまたはピクセル群を印刷する）を使用し、プリントヘッドの重なり合った末端から得られる印刷の帯状部分の縁の影響を分散させ、隠すことも知られている。一般的に、印刷した帯状部分の間の接続部で良好な印刷品質を得るために、ステッチングの戦略が必要であると認識されている。既知の技術は、２要素を交互に配置する戦略（すなわち、所与のピクセルを、あるプリントヘッドまたは他のプリントヘッドによって印刷する）の使用によるものである。例えば、ｘ軸に沿った交互のピクセルを、隣接する重なり合うプリントヘッドから印刷する。または、１つのプリントヘッドから印刷される隣接ピクセルの数を徐々に減らしつつ、他のプリントヘッドから印刷される隣接ピクセルの数を増やしていくことによって、ある帯状部分から次の帯状部分までの段階的なブレンドを使用することができる。この後者の技術は、ｙ軸方向での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。別の既知の技術は、目に見えるステッチラインを乱すために、ノコギリ状の葉または正弦曲線状の「ステッチ」を使用することである。

これらの技術は、２個の重なり合うプリントヘッドのノズルの間で交互に印刷を行うことができる点ですべて異なる様式をあらわし、その成功は、２個のプリントヘッドの液滴の位置の正確さとレジストレーションに依存し、プリントヘッドのライン間で基材が揺れるといった因子に特に影響を受けやすい。このことは、ステッチの分散および意図的な移動によって緩和することができ、目に見えるラインが分断され、隣接して印刷された帯状部分の重なりあった部分の幅を超えるエラーが消失する。

本発明によれば、複数の重なり合うプリントヘッドまたは重なり合う位置に割り送りされる１つ以上のプリントヘッドを用いて印刷するための、１列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する方法であって、そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、放出チャンネルの列を有し、それぞれの放出チャンネルは、関連する放出電極を有し、この電極に対し、使用時に、印刷流体内に作られる粒状物の濃縮部を生じるのに十分な電圧が加えられ、重なり合うプリントヘッドの選択された放出チャンネルから印刷液滴として放出される多くの所定容積の１つに、所定容積の帯電した粒状物の濃縮部を生じるように、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定されるようなそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスが、選択された放出チャンネルの電極に加えられ、
それぞれの画像の列について、重なり合う放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されることを特徴とする方法が提供される。

この技術は、重なり合う領域の両方のプリントヘッドに起因するプリントヘッドの重なり合う領域にそれぞれの印刷されるピクセルを作成する代替的な戦略を当業者に与える。すなわち、あるプリントヘッドからの放出と、重なり合うプリントヘッドからの放出を合わせ、必要な大きさおよび／または密度のピクセルを与える。２つのプリントヘッドの相対的な寄与は、重なり合う領域に沿って、あるプリントヘッドからの寄与が徐々になくなっていき、他のプリントヘッドからの寄与が重なり合うように徐々に増えていくように変化する。これにより、ドット位置のエラーおよび基材の揺れに対する感度が低くなる。このようなエラーが、ドット間に白い空間を作り出す傾向が小さくなるからである。

このフェーディング技術は、放出電圧パルスのパルス長さ（または長さでなければ振幅）を小さくし、あるプリントヘッドが徐々に減っていくにつれて他のプリントヘッドが徐々に増えるように、重なり合う領域に印刷されるピクセルを与える液滴の容積を変えることを含み、２つのヘッドからの印刷物の合計が、重なり合い全体に必要な光学密度を均一に生成する。

この技術は、他のグレースケールのインクジェット技術に使用することはできず、その放出は、高いレベルで変動可能な液滴の大きさ制御を必要とするため、固定された一連の液滴の大きさに制限される。対照的に、上に述べたようなＴｏｎｅｊｅｔ（登録商標）法は、パルスの長さ制御機構によって、放出容積を連続的に割り当て可能に換えることができるという特徴を有する。Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）法では、所与のピクセルレベルで、連続したトーンのパルス値を割り当て、望ましいドット径を作成することができる。このような補正は、液滴の溶液がチャンバーの大きさ、ノズルの大きさ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）式プリントヘッドでは不可能である。

プリントヘッドを１パスで印刷を行うか、互いに近くに配置された複数の（交互に配置された）プリントヘッドから必要なピクセルの印刷を行うかによらず、または、同じプリントヘッドまたは異なるプリントヘッドの複数のパスからピクセルを印刷する場合に、同様の課題が生じ、同じ解決策を使用することができる。プリントヘッドは、複数回割り送られてもよい。

必要な「徐々に変化」を与えるために、印刷物のそれぞれのプリントヘッドまたは帯状部分に、フェーディング関数を使用し、重なり合う領域にわたってフェーディングプロフィールを定義する。コンピュータによる計算を単純化するために、Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）型のプリントヘッドの液滴の容積を多くの所定の大きさに制限するのが通常である。本発明の方法では、異なる液滴の容積に、異なるフェーディング関数を与えるのが有利である。このことは、２つの液滴によって印刷されるピクセルの追加の印刷密度は、液滴の容積に対して非線形の関数に従うという事実から生じる。

本発明は、さらに、１列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する装置であって、この装置は、複数の重なり合うプリントヘッドまたは重なり合う位置に割り送りされる１つ以上のプリントヘッドを含み、そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、放出チャンネルの列を有し、それぞれの放出チャンネルは、関連する放出電極を有し、この電極に対し、使用時に、印刷流体内に作られる粒状物の濃縮部を生じるのに十分な電圧が加えられ、重なり合うプリントヘッドの選択された放出チャンネルから印刷液滴として放出される多くの所定容積の１つに、所定容積の帯電した粒状物の濃縮部を生じるように、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定されるようなそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスが、選択された放出チャンネルの電極に加えられ、
それぞれの画像の列について、重なり合う放出チャンネルによって印刷されるピクセルを作成するために、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されることを特徴とする、装置を含む。

複数の重なり合うプリントヘッドは、使用時に、互いに対して所定の位置に固定されていてもよい。

複数の重なり合うプリントヘッドは、印刷基材上の第１パスで印刷する第１のプリントヘッドと、印刷基材上のその後のパスで印刷し、第１のプリントヘッドの位置と所定位置で重なり合う同じプリントヘッドまたは別のプリントヘッドを含んでいてもよい。第１のプリントヘッドは、プリントヘッドの放出チャンネル列の幅から望ましい重なり合いを引いた距離に等しい距離で、基材上のパス間に割り送られてもよい。

各プリントヘッドは、１つのモジュール内に相互に平行に配置された多数の同一のプリントヘッドの１つであり、隣接する放出チャンネル間の距離の割合でオフセットされていてもよく、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する。この複数のモジュールは、個々のモジュールの幅よりも大きな印刷幅を可能にするように、互いに重なりあっていてもよい。または、モジュールが、プリントヘッドの放出チャンネル列の幅から望ましい重なり合いを引いた距離に等しい距離で、基材上のパス間に割り送られてもよい。

１個のプリントヘッドの場合、プリントヘッドは、隣接する放出チャンネル間の距離の割合で割り送られてもよく、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する。

好ましくは、重なり合うプリントヘッドに加えられる電圧パルスの値は、プリントヘッド（３００）の重なり合う領域内で印刷されるピクセルの所定の容積の大きさに依存して、所定のフェーディング関数から決定されてもよい。

ピクセル値をそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスに変換し、印刷させる前に、ピクセルのビット値が、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して調整されてもよい。

または、画像のピクセルのビット値は、プリントヘッドの駆動電気部に与えられてもよく、この値を電圧パルスに変換し、電圧パルス値が、プリントヘッドの放出電極に加えられる前に、プリントヘッドの重なり合う領域内のピクセルの位置に依存し、且つ、ピクセルの所定の容積の大きさに依存して決定されてもよい。

特定の方法では、以下の形態のフェーディング関数を使用し、印刷物ＡおよびＢの２つのプリントヘッド／帯状部分の重なり合う領域にわたってフェーディングプロフィールを規定することができ、
（式）

式中、ｆ_Ａは、プリントヘッド／帯状部分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／帯状部分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与える、フェーディング関数の最小値であり、
ｘは、重なり合う領域全体で正規化された位置であり、０≦ｘ≦１であり、
αは、フェーディング関数の累乗である。

カラープリンタでは、異なるフェーディング関数を有するそれぞれの色のプリントヘッドを与えてもよい。また、異なる色のプリントヘッドの間の重なり合う位置も、異なっていてもよい。

フェーディング関数は、重複する領域内の周囲で徐々に変化する中央点が効果的に「ディザリング」するように移動し、印刷帯状部分のステッチングが、観察可能なアーチファクトをさらに減らすように、さらに、ランダムに、または適切な波形関数にしたがって調節されてもよい。

フェーディング関数を、画像印刷を処理するときの多くの段階の１つに適用してもよい。例えば、
・制御するコンピュータのラスターイメージ処理ソフトウエアにおいて、ビットマップ画像のそれぞれの帯状部分の改変された態様を与え、次いで、通常の様式で、プリントヘッドの駆動電気部によって印刷パルスに変換してもよい。
・プリントヘッドの駆動電気部で、この場合には、重なり合う領域の放出部の位置に従って、入ってくるパルスデータに応答して改変されたパルスの振幅または持続時間を作成するようにプログラムされていてもよい。

フェーディング関数を、ソフトウエアの数値演算の形態でピクセル値のデータに適用してもよく、または、制御するコンピュータのメモリに保存されたルックアップテーブルの形態で適用してもよく、このデータを、電子機器またはパルス発生電子機器に供給する。

本発明の方法および装置の例を、添付の図面を参照して以下に記載する。

図１は、静電式プリンタの放出チャンネル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内にある放出チャンネルのｘ−ｚ面における模式図である。図３は、図１に示す種類の静電式プリントヘッド内にある放出チャンネルのｙ−ｚ面における模式図である。図４は、マルチプリントヘッドプリンタの一例の一部の平面図を示す。図５は、一緒に取り付けられた多くのプリントヘッドモジュールの平面図を示す。図６は、４つのモジュールが配置された別のマルチプリントヘッドプリンタの一例を示す。図７は、図４および図５の例のいくつかのプリンタ要素のブロック図である。図８は、例示されるプリンタの個々のプリントヘッドのために印刷データを作成するプロセスを示すフローチャートである。図９は、（単純化のために）例示されるプリンタのプリントヘッド対のための印刷データに対し、それぞれのフェーディング関数を適用するプロセスを示すフローチャートである。図１０は、計算されるパラメータの最後の反復に対応する一連のパルス長の曲線を示す。図１１は、隣接するプリントヘッド対の間の重なり合う位置に対する電圧パルス長の乗数を示すためにプロットされた一連のフェーディング関数を示す。図１２は、放出パルスの振幅をどのように調整することができるかを示すブロック図と、得られる調整されたパルスの振幅を示す関連する波形図である。図１３は、放出パルスの持続時間をどのように調整することができるかを示すブロック図と、得られる調整されたパルスの持続時間を示す関連する波形図である。図１４は、対応するフェーディング関数に従って調整される電圧パルス値をあらわす典型的なルックアップテーブルの図である。

図４〜１１を参照して示す例は、図１〜３、１２および１３を参照して一般的に記載されるようなプリントヘッドおよび印刷プロセスを利用することができる。

図４は、４個のプリントヘッド３００Ａ〜Ｄを利用する印刷バーまたは印刷モジュール３００を示し、それぞれ、１インチあたり１５０チャンネル（１センチメートルあたり６０チャンネル）を与える空間配置で複数の印刷位置（放出チャンネルまたはチャンネル）３０１を有し（１５０ｄｐｉでの印刷）、使用時に、適切な印刷画像の帯状部分を与え、隣接するそれぞれの帯状部分の印刷をステッチングするために、印刷基材の移動方向（矢印３０２）に、多くの放出チャンネル３０１（この場合では、１０）が、プリントヘッド対３００Ａ／３００Ｂ、３００Ｂ／３００Ｃおよび３００Ｃ／３００Ｄの間で重なり合うような、それぞれのプリントヘッドとその隣接するプリントヘッドとの間の重なり合いを有する。

図５は、図４と同じ構成の４個のプリントヘッド３００Ａ〜Ｄと放出チャンネルの空間配置（１５０ｄｐｉ）を利用するが、プリントヘッドが、意図した基材の移動方向に互いに実質的に互いにきちんと並んで配置されており、必要な高精細印刷、この場合には６００ｄｐｉを実行するのに必要な距離だけ、印刷基材の移動方向を横切る方向に補正された（補正は約４２μｍ）モジュール３００を有するプリンタのさらなる例を示す。この場合には、印刷された画像の隣接ピクセルは、必要な印刷密度を達成するために、隣接するプリントヘッドから印刷され、互いにきちんと並んでいるが、望ましい印刷帯状部分を与えるように補正された位置に配置される複数のモジュール３００は、図４の例と同様の様式で、望ましい全体的な印刷幅を生成し、したがって、印刷の帯状部分を一緒にステッチングするために、それぞれのモジュールのそれぞれのプリントヘッドの同様の重なり合いを有する。複数のモジュール３００は、一緒になって、基材に対して１パス当たり６００ｐｓｉで印刷するのに十分な幅をプリンタに与える。

変形例（図示せず）において、図５のようなたった１個のモジュールは、印刷物の必要な全体的な幅を生成するために、必要な数の帯状部分の印刷を与えるように、印刷物の移動方向を横切る方向に基材を複数パスにおいて割り送られる。この場合に、隣接する割り送られた位置の重なり合いは、ある帯状部分と別の帯状部分とのステッチングを可能にするために、図５のモジュール間の重なり合いと同様に与えられる。

図６は、１５０ｄｐｉの空間配置を有するプリントヘッドから６００ｐｓｉの印刷を与えるように配置されたモジュール３００−１、３００−２、３００−３、３００−４を有するさらなる実施例を示す。この場合、それぞれのモジュールは、図４のモジュールと実質的に同じであるが、それぞれ、連続したモジュールは、約４２μｍの印刷基材の移動方向に位置を変えられるか、または横方向に補正される。この場合、図４のようなそれぞれのモジュールで、隣接するプリントヘッド３００Ａ、３００Ｂなどの間で、または基材の移動方向３０２に互いに実質的に整列する一連のそれぞれの４個の交互に配置されたプリントヘッドによって印刷される帯状部分の印刷物の間でステッチングを行ってもよい。

プリントヘッドのさらなる例（図示せず）は、パス間にプリントヘッド幅の実質的に４分の１に割り送られる１個のプリントヘッドを利用し、（ａ）１５０ｄｐｉのプリントヘッドから６００ｐｓｉの印刷を与え（示し）、（ｂ）プリントヘッドの幅よりもかなり大きな全体的な印刷幅（割り送り移動の数、従って、望ましい全体的な印刷幅によって決定されるパス数）を与えてもよい。この場合、それぞれのパスから、１５０ｄｐｉの印刷の帯状部分が交互に配置され、６００ｄｐｉの印刷物を生成する。１５０ｄｐｉ帯状部分の間の重なり合いは、１番目、５番目、９番目などのパス／割り送りで起こり、帯状部分のステッチングは、対応して、１番目、５番目、９番目などのパス／割り送りの（１個の）プリントヘッドの反対側の間で起こる。同様に、１５０ｄｐｉの帯状部分の重なり合いおよびステッチングは、２番目、６番目、１０番目などのパス、３番目、７番目、１１番目などのパス、４番目、８番目、１２番目などのパスの間に起こる。

それぞれの例で、基材位置の同期シグナル（例えば、シャフトエンコーダ２１６（図７を参照）または基材位置サーボコントローラに由来する）を使用し、印刷基材の移動方向に沿ったプリントヘッドの修正に依存して、適切な時間で液滴が確実に印刷される。このようなプロセスは、当該技術分野で十分に理解され、本発明の一部を形成しない。シャフトエンコーダの使用は、これがなければプリントヘッドに対する基材の相対的な速度変化から生じる潜在的な問題と、複数のオフセットプリントヘッドを有するプリンタ、または１個のプリントヘッドまたはプリントヘッドモジュール（それ自体が複数のプリントヘッドを有する）の複数のパスを有するプリンタの印刷基材の移動方向へのプリントヘッドの修正から生じる潜在的な問題を克服する。

本発明の方法の例を記載する前に、Ｔｏｎｅｊｅｔ（登録商標）法を使用して印刷された（または放出された）液滴の容積を制御するために一般的に使用可能な２つの方法を記載することが有用であろう。

図１２は、プリントヘッドのそれぞれの放出部（直立部２および先端２１）のための放出電圧パルスＶ_Ｅの振幅を制御するために使用可能であり、それによって、印刷されるビットマップピクセルの値Ｐ_ｎ（８ビット数、すなわち、０〜２５５の値を有する）を、デジタルアナログ変換回路３１によって低振幅の電圧に変換する回路３０のブロック図を示し、その出力は、固定された持続時間のパルスＶ_Ｇによってゲート制御され、プリントヘッドの放出部に加えられる高電圧パルスＶ_Ｐの持続時間を規定する。次いで、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（典型的には、振幅１００〜４００Ｖ）を得て、これは、バイアス電圧Ｖ_ＢおよびＶ_ＩＥと重ね合わされ、放出パルス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放出部のための放出電圧パルスＶ_Ｅの持続時間を制御するために使用可能であり、それによって、カウンタの出力を高に設定するピクセルの印刷開始時に「印刷同期」シグナルＰＳの推移によって、印刷されるビットマップピクセルの値Ｐ_ｎをカウンタ４１にロードし、カウンタへのクロック入力の（時間Ｔの）連続サイクルによって、カウンタがゼロに達するまでカウンタを減らし、カウンタ出力を低に再設定する代替回路４０のブロック図を示す。従って、カウンタの出力は、論理レベルのパルスＶ_ＰＴであり、その持続時間は、ピクセル値（ピクセル値Ｐ_ｎとクロック期間Ｔの積）に比例し、次いで、このパルスが、高電圧スイッチング回路４２によって増幅され、低いときの電圧（Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ）から高いときの電圧（Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｐ）にスイッチングするため、持続時間が制御された放出パルスＶ_Ｅ＝Ｖ_ＩＥ＋Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｐを生成する。

印刷されるビットマップピクセルのＰ_ｎ値は、０％から１００％の（放出パルスの）デューティサイクルに対応する。典型的には、６００ｐｓｉの解像度で印刷され、印刷基材とプリントヘッドとの相対的な移動が１ｍｓ^−１の速度であるとき、この値は、４２μｍのパルス繰り返し期間を有する０μｍから４２μｍのパルス長に等しい。

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整する方が簡単であるが、いずれかの技術が所与の環境で適切であってもよく、両方を一緒に使用してもよい。

操作中に、本発明の一実施例では、図４、７および８に示されるように、例えば、多くのよく知られている画像作成ソフトウエアパッケージ（例えば、ＡｄｏｂｅＩｌｌｕｓｔｒａｔｏｒ）のいずれかを使用することによって作られるカラー画像２００を、コンピュータ２０２のメモリ２１にアップロードする。次いで、画像処理ソフトウエア２０３を用い、この初期画像２００をコンピュータ２０２内でラスタデータに変換し（図７および８を参照）、次いで、対応するカラービットマップ画像２０４を作成し、メモリ２０５に保存する。次いで、カラープロフィール２０６をビットマップ画像に適用し、印刷プロセスのトナー応答を達成するためのキャリブレーションを実行し、次いで、ピクセルのそれぞれの色要素を、異なる「レベル」数（ｎ）の１つでフィルタリングするように、それぞれのピクセルを「スクリーニング」またはフィルタリングし（２０７）、データ（この場合には、ＣＭＹＫｎレベルの画像２０８をあらわす）をＲＡＭ２０９に保存し、個々の原色要素を、それぞれのデータセット２１２ｃ、２１２ｍ、２１２ｙおよび２１２ｋに分離する（２１０）。

構築するのに必要な既知の数の印刷片または印刷帯状部分が与えられると、それぞれの原色のためのグレースケールデータは、データセット、この場合には、重なり合った印刷帯状部分の一対のための２つのデータセット３０２Ａ、３０２Ｂ、または、個々のプリントヘッド幅のそれぞれの段のためのピクセル値をあらわすプリントヘッド３００Ａ／３００Ｂ（１個のプリントヘッドによって与えられる印刷基材全体のピクセル数）に分けられる（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用いられる個々のプリントヘッド３００Ａ、３００Ｂの放出チャンネル３０１に対応するビットマップを与える。

図９は、隣接するプリントヘッド３００Ａおよび３００Ｂによって作られる１つのカラー分解の印刷帯状部分の「ステッチング」プロセスを示し、具体的には、ピクセル値に対し、適切なそれぞれのフェーディング関数の適用を示す。望ましいフェーディング関数が、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に保存される。それぞれの色のピクセル値のそれぞれのレベルは、通常は、ルックアップテーブル２１４に保持される別個のフェーディング関数を有する。次いで、個々のフェーディング関数を、それぞれのプリントヘッドパルスデータセット３０４Ａ、３０４Ｂを作成するためのパルス長さ値（またはパルス振幅値または両方）を作成するための色およびレベルに従って、個々の３００Ａ、３００Ｂについて、ビットマップデータセット内の各ピクセルに対し、３０３Ａ／３０３Ｂに適用する。

次いで、工程３０５Ａ／３０５Ｂにおいて、（シャフトエンコーダ２１６によって決定されるように）印刷基材およびプリントヘッドの相対的な位置に従って、パルスデータ３０４Ａ、３０４Ｂを駆動カード（パルス発生電子機器）３０６Ａ、３０６Ｂに移し、このデータを利用し、所望な場合、個々のプリントヘッド放出チャンネル３０１に適用される駆動パルスの長さを決定し、所定の持続時間および／または振幅の電圧パルスを、それぞれのピクセルのパルスデータに従って作成する。このデータを、基材位置、隣接する重なり合うプリントヘッド３００Ｂの放出チャンネルの補正からの１個のプリントヘッド３００Ａの放出チャンネル３０１の補正に対し、時間に依存して移動する。

フェーディング関数を作成し、適用するプロセスを、基材の幅にわたって広がる２個の重なり合うヘッドを用いて円筒形基材を印刷するために、重なり合った１インチのプリントヘッドあたり２個の１５０チャンネルの４パスを使用し、６００ｄｐｉで完全な被覆を達成するために基材を４回回転させる例に記載する。記載するフェーディング技術は、基材の上に１つ以上のパスを生じさせる複数または１個のプリントヘッドの重なり合った部分に直接適用することができる。

記載する具体例では、１０個のプリントヘッドチャンネル（４０ピクセル）の重なり合いを使用する。しかし、重なり合う領域の幅は、接続部の可視性に影響を与え、一般的に、重なり合いが大きいほど、エラーを消すことができ、接合部が目に見えなくなる。このことと、印刷幅を最大にするために最も小さい重なり合いにするという要望とのバランスを取らなければならない。

必要なフェーディング関数を作成するために、１個のプリントヘッドを用いて一連の試験画像を調製し、最も有効であることを実験的に決定するために、フェーディング関数を選択して印刷した。使用した画像は、全範囲の印刷レベルを含むベンチマーク試験の画像であった。標準的な４レベルの誤差拡散法を用いてこの画像をスクリーニングし、ドットサイズを、必要な最大の印刷光学最適密度を与える最大ドットサイズの０％、５０％、７５％および１００％にした。初期の関数パラメータを概算し、次いで、印刷品質が許容範囲に見えるまで、２回繰り返した。次いで、パラメータを以下のように計算した。

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の曲線を図１０にプロットして示す。

上述のように、この実施例では、それぞれの液滴の容積の大きさレベルについて、以下の形態のフェーディング関数を使用し、印刷物ＡおよびＢの２つのプリントヘッド／帯状部分３００Ａの重なり合い領域にわたって、フェーディングプロフィールを規定し、
（式）

フェーディング関数の例を図１１にプロットして示す。この関数は、α＝１では線形の変化を生成し、α＜１では凸型の曲線を生成し、α＞１では凹型の曲線を生成する。図１１は、α＝１、０．５および２の場合のフェーディング関数を示す。ここで、ｆ_ｍｉｎを０．２に設定する。

フェーディング関数を、画像ピクセル値と掛け算することによって、画像データに適用する。これをスクリーニングした後、すなわち、ピクセル値をその他の方法で計算した後、画像データに適用し、制御するコンピュータまたはプリントヘッドの駆動電気部でのラスターイメージ処理に適用してもよい。フェーディング関数が、グレーレベル／液滴の容積の大きさに依存するため、所与のピクセルに適用する機能を、ピクセルのスクリーニングされた値に従って選択する。例えば、５０％レベルのピクセルには、５０％のレベルに対するフェーディング関数を掛け算する、など。従って、スクリーニングされた画像にゼロではない液滴の大きさが存在するため、多くの曲線として含まれるフェーディング関数群が存在する（例えば、３〜４レベルの画像；８レベルの画像の場合、７）。

レベルＰ_Ｌの画像ピクセルに、そのレベルでのフェーディング関数を掛け算することによって得られるピクセル値は、以下のものから誘導される。

片側（Ｂ）での一般的なフェーディング関数を考えるとき、
（式）

スクリーニングされた画像のそれぞれのピクセルレベルＬについて、フェーディング関数ｆ_Ｌ（ｘ）が存在する。
（式）

画像全体の位置ｘでのレベルＬのピクセルは、そのレベルＰ_Ｌを、そのレベルでのフェーディング関数と掛け算することによって徐々に変化する。
（式）

Ｐ_ｍｉｎＬは、最小の望ましいピクセル値であり、ピクセルの元々の値Ｐ_Ｌが何であれ、ほぼ同じである。

従って、画像ピクセルのレベルＰ_Ｌを、そのレベルでのフェーディング関数と掛け算することによって得られるピクセル値は、
（式）

であり、式中、Ｐ_Ａは、ヘッド／帯状部分Ａのピクセルの改変した値であり、
Ｐ_Ｂは、ヘッド／帯状部分Ｂのピクセルの改変した値であり、
Ｐ_ｍｉｎＬは、最小の望ましいピクセル値である。

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Claims

複数の重なり合うプリントヘッドまたは重なり合う位置に割り送りされる少なくとも１つのプリントヘッドを用いて、１列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する方法であって、
そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、
放出チャンネルの列を有し、
それぞれの放出チャンネルは、印刷流体内に粒状物の濃縮部を生じさせるのに十分な電圧が使用時に印加される、関連する放出電極を有し、
帯電した粒子物の濃縮部を含む前記印刷流体を所定の容積だけ選択された放出チャンネルから放出させて画像のピクセルを形成するために、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定される、振幅と持続時間のそれぞれの所定値の電圧パルスが、当該選択された放出チャンネルの電極に対して印加され、
前記方法は、それぞれの画像の列について、印刷される各ピクセルのために放出される印刷流体の容積を制御するために、重なり合う領域に印刷されるピクセルを形成するために選択された放出チャンネルの電極に印加される電圧パルスの値を調整する工程を備えており、
前記重なり合う領域に印刷される各ピクセルの電圧パルスの値は、印刷されるピクセルの位置、及び、印刷されるピクセルを形成するための印刷流体の所定の容積に応じて調整され、
重なり合う領域に印刷される各ピクセルを形成するための印刷流体の所定の容積は、所定のフェーディング関数に対応するものであり、
重なり合う領域を通過するたびに、前記プリントヘッドまたは各プリントヘッドは、印刷される各ピクセルの位置と、印刷される各ピクセルを形成する印刷流体のそれぞれの所定の容積に対応する適切な前記所定のフェーディング関数と、に基づいて、それぞれの選択された放出チャンネルの電極に適用する各々の電圧パルスの振幅と持続時間により制御されることで、それぞれの選択されたチャンネルから、重なり合う領域に印刷される各ピクセルへの１つの寄与を１回の放出で印刷する、
方法。
使用時に互いに対して所定の位置に固定されている複数の重なり合うプリントヘッドが用いられる、
請求項１に記載の方法。
１または複数のプリントヘッドは、印刷基材に対して第１パスで印刷する第１のプリントヘッドと、印刷基材に対してその後のパスで印刷し、第１のプリントヘッドの位置と所定位置で重なり合う同じプリントヘッドまたは別のプリントヘッドを含む、
請求項１に記載の方法。
第１のプリントヘッドは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項３に記載の方法。
各プリントヘッドは、１つのモジュール内に相互に平行に配置された多数の同一のプリントヘッドの１つであり、隣接する放出チャンネル間の距離よりも小さな距離だけオフセットされており、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、請求項１に記載の方法。
個々のモジュールの幅よりも大きな印刷幅を可能にする、互いに重なり合った複数の前記モジュールを含む、
請求項５に記載の方法。
モジュールは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項５に記載の方法。
１または複数のプリントヘッドは、隣接する放出チャンネル間の距離よりも小さな距離だけ割り送られ、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、
請求項３に記載の方法。
ピクセル値をそれぞれの所定の振幅および持続時間の電圧パルスに変換し、印刷させる前に、ピクセルのビット値が、印刷されるピクセルの位置に依存して、且つ、印刷されるピクセルを形成する印刷流体の所定の容積に依存して調整される、
請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
画像のピクセルのビット値が、プリントヘッドの駆動電気部に与えられ、この値を電圧パルスに変換し、電圧パルス値が、１または複数のプリントヘッドの放出電極に加えられる前に、印刷されるピクセルの位置に依存して、且つ、印刷されるピクセルを形成する印刷流体の所定の容積に依存して決定される、
請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
それぞれの所定のフェーディング関数は、非線形のフェーディング関数である、
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
１列に多くのピクセルを有する二次元ビットマップ化された画像を印刷する装置であって、この装置は、複数の重なり合うプリントヘッドまたは複数の重なり合う位置に割り送りされる少なくとも１つのプリントヘッドを含み、そのプリントヘッドまたはそれぞれのプリントヘッドは、放出チャンネルの列を有し、それぞれの放出チャンネルは、印刷流体内に粒状物の濃縮部を生じさせるのに十分な電圧が使用時に印加される、関連する放出電極を有するものであり、
帯電した粒子物の濃縮部を含む前記印刷流体を所定の容積だけ選択された放出チャンネルから放出させて画像のピクセルを形成するために、それぞれの画像ピクセルのビット値によって決定される、振幅と持続時間のそれぞれの所定値の電圧パルスが、当該選択された放出チャンネルの電極に対して印加され、
それぞれの画像の列について、印刷される各ピクセルのために放出される印刷流体の容積を制御するために、重なり合う領域に印刷されるピクセルを形成するために選択された放出チャンネルの電極に印加される電圧パルスの値が調整され、
前記重なり合う領域に印刷される各ピクセルの電圧パルスの値は、印刷されるピクセルの位置、及び、印刷されるピクセルを形成するための印刷流体の所定の容積に応じて調整され、
重なり合う領域に印刷される各ピクセルを形成するための印刷流体の所定の容積は、所定のフェーディング関数に対応するものであり、
重なり合う領域を通過するたびに、前記プリントヘッドまたは各プリントヘッドは、印刷される各ピクセルの位置と、印刷される各ピクセルを形成する印刷流体のそれぞれの所定の容積に対応する適切な前記所定のフェーディング関数と、に基づいて、それぞれの選択された放出チャンネルの電極に適用する各々の電圧パルスの振幅と持続時間により制御されることで、それぞれの選択されたチャンネルから、重なり合う領域に印刷される各ピクセルへの１つの寄与を１回の放出で印刷する、
装置。
使用時に互いに対して所定の位置に固定されている複数の重なり合うプリントヘッドを有する、
請求項１２に記載の装置。
印刷基材に対して第１パスで印刷するように配列された第１のプリントヘッドと、印刷基材に対してその後のパスで印刷し、第１のプリントヘッドの位置と所定位置で重なり合う同じプリントヘッドまたは別のプリントヘッドを含む、
請求項１２に記載の装置。
第１のプリントヘッドは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項１４に記載の装置。
各プリントヘッドは、１つのモジュール内に相互に平行に配置された多数の同一のプリントヘッドの１つであり、隣接する放出チャンネル間の距離よりも小さな距離だけオフセットされており、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、
請求項１２に記載の装置。
個々のモジュールの幅よりも大きな印刷幅を可能にする、互いに重なり合った複数の前記モジュールを含む、
請求項１６に記載の装置。
モジュールは、プリントヘッドの複数の放出チャンネルの列の幅から複数のパスの重なり合いに等しい距離を引いたものに等しい距離で、基材上の各パスの間で割り送られる、
請求項１６に記載の装置。
１または複数のプリントヘッドが、隣接する放出チャンネル間の距離よりも小さな距離だけ割り送られるように配置され、それによって、印刷された画像が、隣接する放出チャンネル間の距離より大きな解像度を有する、
請求項１４に記載の装置。
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法を行うための装置。