JPH09131861A - インクジェット・プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度であっても印刷を汚すことなく、高
いスループットで高品質のグラフィック画像を印刷する
プリンタを提供する。 【解決手段】プリンタは、キャリッジを搭載したインク
ジェット印刷機構を含み、液体インクを第一の水平の帯
に含まれるドットの連続した列として一枚の印刷媒体に
当てることによって、画像の一部を形成する。さらに印
刷媒体と相対的に上記キャリッジを動かすドライブ機構
を含み、第二の水平の帯の開始位置に印刷ヘッドを配置
する。さらに媒体に熱を加えるヒーターの出力を制御す
るコントローラを含む。上記ヒーターの出力は、上記第
一の水平の帯の上記インクの最大密度によって決定され
る可変のヒーター出力である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、概してサーマル
・インクジェット・プリンタに関し、特に印刷媒体を汚
すことなく、インクが濃く付着される領域をもつ高品質
画像を印刷することに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット・プリンタは幅広く受け
入れられている。これらのプリンタは、W.J.Lloydおよ
びH.T.Taubによる「Ink Jet Devices」(Output Hardcop
y Devicesの13章、R.C.DurbeckおよびS.Sherr編集、San
Diego:Academic Press、1988年)および米国特許第4,49
0,728号および第4,313,684号の明細書に記述されてい
る。インクジェット・プリンタは高品質の印刷を生成
し、コンパクトで携帯可能であり、インクだけが紙を打
つので速く静かに印刷する。

【０００３】インクジェット・プリンタは、印刷媒体に
ついて定義されるアレイの特定の位置で、個々のドット
のパターンを印刷することにより、印刷される画像を形
成する。位置は、直線に進むアレイの中の小さなドット
として便利に視覚化される。位置は、時々「ドット配
置」、「ドット位置」または「画素」という。従って印
刷の操作は、インクのドットを用いるドット配置のパタ
ーンの充填とみなすことができる。

【０００４】インクジェット・プリンタは、印刷媒体上
にインクの非常に小さな液滴を噴出することによってド
ットを印刷し、典型的には、それぞれがインク噴出ノズ
ルもつ１つまたは複数のプリントヘッドを支持する可動
キャリッジを含む。キャリッジは印刷媒体の表面を横断
し、ノズルはマイクロコンピュータまたは他のコントロ
ーラのコマンドに従って適当な時間にインクの液滴を噴
出するように制御される。インク液滴の付着のタイミン
グは、印刷されている画像の画素のパターンに対応す
る。

【０００５】典型的なインクジェット・プリントヘッド
(すなわちシリコン基板、基板上に組み立てられる構
造、および基板への接続)は、液体インク(すなわち溶媒
に分散された、溶解染料または顔料)を使用する。それ
は、インク貯蔵器から液体インクを受け取る発射(firin
g)チェンバのアレイを組み込んだプリントヘッド基板に
取り付けられる、精密に形成されるノズルのアレイをも
つ。各々のチェンバは、インクジェット発射チェンバ・
レジスタとして知られるノズルの反対側に配置される薄
膜抵抗をもつので、インクはそれとノズルの間に集まる
ことができる。典型的にインク小滴の発射はマイクロプ
ロセッサの制御下にあり、その信号は電気的なトレース
によって抵抗素子へ運ばれる。電気の印刷パルスがイン
クジェット発射チェンバ・レジスタを熱すると、そのす
ぐ隣のインクのわずかな部分が蒸発し、インクの液滴を
プリントヘッドから噴出する。適切に配列されたノズル
はドット・マトリックス・パターンを形成する。各々の
ノズルの操作を適切に順番に並べることにより、プリン
トヘッドが紙を通過して動くにつれて紙に文字または画
像が印刷される。

【０００６】ノズルを含むインク・カートリッジは、印
刷される媒体の幅を横断して繰り返し動かされる。この
媒体を横断する移動の指定される数のインクリメントの
各々で、各ノズルは、制御マイクロプロセッサーのプロ
グラム出力に従って、インクを噴出したりまたはインク
の噴出を抑えたりする。媒体を横断するごとに、インク
・カートリッジの一コラム(列)に配列されるノズルの数
にノズルの中心間の距離を乗じたのとほぼ同じ広さの帯
を印刷することができる。そのような移動すなわち帯が
完了するごとに、媒体は帯の幅の前方に動かされ、イン
ク・カートリッジが次の帯を始める。信号の適当な選択
とタイミングによって、所望の印刷が媒体上に得られ
る。

【０００７】一般にカラー・インクジェット・プリンタ
は、プリンタ・キャリッジに搭載される通常２個または
４個のいずれかの複数の印刷カートリッジを使用して、
カラーの全スペクトルを生成する。４個のカートリッジ
をもつプリンタでは、各々の印刷カートリッジは、一般
に使われるシアン、マゼンタ、イエロー、黒の基本色を
もつ異なった色のインクを含む。２個のカートリッジを
もつプリンタでは、通常一方のカートリッジが黒インク
を含み、他方のカートリッジは、基本色のシアン、マゼ
ンタおよびイエローのインクを含む３つに仕切られたカ
ートリッジである。基本色は必要とされる色の一滴をド
ット配置に付着することによって媒体上に生成され、二
次のまたは影付けされる色は、異なった基本色のインク
の複数の液滴を同じドット配置に付着することによって
形成される。２つまたはそれ以上の基本色を重ねて印刷
することは、十分に確立された光学の原則に従って二次
の色を生成する。

【０００８】上質紙のような吸収性印刷媒体の特定の領
域における多数の画素がインクの液体溶媒成分(典型的
に水)を吸収するとき、その領域の紙繊維は、溶媒が蒸
発するか別な方法で分散されるまで膨張する。典型的に
印刷媒体の湿った領域は、隣接する湿気のより少ない領
域によって、および/または紙の進行機構によって、お
よびプラテンによって下から、紙の平面に押しつけられ
るので、湿った領域はノズルに向かって上方に歪む傾向
がある(「しわ」と呼ばれる問題)。歪みの高さがペンと紙
の間のごくわずかな空間を越える場合、続いて同じ領域
を反対方向に掃引する間に(双方向のある色の印刷モー
ド)または重複する領域の掃引を印刷する前に(複数パス
の印刷モード)ペンが歪んだ領域の一部または全部を再
びたどると、その領域のインクがペンによって擦られ
る。このような擦れによって、依然湿っているインクの
汚れおよび画像品質の劣化が生じる。

【０００９】関連する問題は紙の「カーリング」であ
る。紙の２つの面での溶媒の異なった吸収の結果とし
て、いったん紙は紙送り機構から出ると、もはや緊張下
になくなってカールする傾向をもつ。全体の画像密度と
スループット速度の両方の関数であるカールの程度に依
存して、印刷される表面はキャリッジと出力トレイの間
のプリンタの様々な固定部品に対して急がされ、少なく
とも画像の最も濃い部分が汚される。

【００１０】より多くのインクが印刷媒体の同じ領域に
付着されると、印刷媒体はより湿気を帯び、より長い時
間湿ったままである。このように印刷画像のインク密度
が画像の強い黒またはカラーの部分を生成するために増
えるときに、しわまたはカーリングの可能性が増加す
る。また汚す可能性は、プリンタの速度が増加し、イン
クが乾燥するためにより少ない時間しか許されないと
き、またはインクの個々のドットの大きさおよび位置を
より正確に定義するために紙とノズルの間の距離が減ら
されるときに増加する。画像の持ち上げられる部分に対
するノズルの擦れに関連する問題は、ノズルが同じ領域
を数回通過する高品質の複数パス印刷モードにおいて最
も顕著である。カーリングの問題は、大量のインクが比
較的大きい領域に比較的短時間で付着される、高品質で
高スループット(１つのパス)の印刷モードで特に顕著で
ある。

【００１１】擦れの問題の既知の一つの解法は、ペンと
印刷媒体の間の空間を増やすことである。しかしこのよ
うな空間の増加は、インク液滴の精度および鋭さを減少
させて印刷品質を下げるので、その解法は高品質のテキ
ストおよびグラフィックスの印刷を満足しない。またこ
れらの問題は、ペンによる連続した掃引の間に比較的長
く固定される時間遅延を与えることによって回避されう
る。しかしそのような解法はプリンタのスループットを
減少させる。別の代替法は、媒体を横断して多数の掃引
を行い、一掃引時に付着されるインクの量を減少させる
特別な印刷モードを供給することである。しかしそのよ
うな解法もプリンタのスループットを減少させる。中央
処理装置の増加するスループットについていけるよう
に、産業がプリンタのスループットを増やす追求をして
いるとき、そのような解法は十分ではない。

【００１２】もう一つの重要な問題は、複数の色の画像
が上述のようなサーマル・インクジェット技法を使用し
て印刷される場合に起こりうる。具体的には、この問題
は「色の滲み(bleed)」として知られている状態を含
む。色の滲みは、一般にまたはここでの説明のために、
少なくとも２つの異なったカラー・インク領域の相互の
拡散/混合を説明するために用いられる用語である。通
常このような拡散/混合は、異なったカラーの領域が隣
り合って、互いに(例えばそれらの周辺の端で)接触して
印刷されるときに起こる。例えば第一の着色剤(例えば
黒)から成る領域が、第二の着色剤(例えばイエロー)か
ら成る別の領域に直接に隣接して印刷される場合、第一
の着色剤はしばしば第二の着色剤へ拡散しすなわち「滲
み」、あるいは第二の着色剤が第一の着色剤へ滲み、結
果として隣接したカラー領域の間の鋭い境界に代わっ
て、それらの間に境界のギザギザの非線形のラインを生
じさせる。

【００１３】さらに、また複数インク・システムの色の
滲みの問題は、多くの一般に使用される紙基板に生成さ
れる強い毛管力にも起因する。これらの毛管力は、紙の
材料の繊維を通る毛管作用によって着色剤が互いに引き
込まれる「吸い取り(wicking)」作用をもたらす。結果
として、この状態もまた最終的に印刷される不十分な品
質および定義の画像を生じる。

【００１４】滲みに対する以前の解法は主に加速される
乾燥の使用、紙をあらかじめコーティングするための異
なった定着溶液の使用、または特殊な紙の使用を含んで
いた。滲みの問題の既知の解法は、印刷されている時に
印刷媒体を熱することにより、および/または新たに印
刷される画像の上に乾燥した空気を循環させることによ
り、溶媒の蒸発を加速することである。過度の加熱はイ
ンクと印刷媒体との間の適当な付着に支障をきたし、ま
たより少ない濃さでインクが付着された領域を縮ませお
よび/またはもろくし、変色させる。定着溶液は、コス
トおよび調合される付加の液体を加える。特殊な紙は、
普通紙より高価な狭い選ばれたグループの紙にユーザー
を制限する。

【００１５】また滲みの制御はプリンタの「印刷モー
ド」技法による異なった方法で達成される。そこで隣接
するドットは、印刷している隣接するドット間に固定の
時間遅延をもって、ペンによって特定のパターンで連続
した掃引上に配置される。しかしそのような解法は、プ
リンタのスループットを減少させる。プリンタ産業がプ
リンタのスループットを増やすように追求している時
に、そのような解法は満足ではない。

【００１６】上述したようにしわ、カール、擦りおよび
滲みの問題の既知の解法は、印刷媒体が印刷されるに従
ってその印刷媒体を熱することにより、および/または
新たに印刷される画像の上で乾燥した空気を循環させる
ことにより溶媒の蒸発を加速することである。以前の試
みは、高温低湿度の印刷条件のもとで最小の印刷密度を
使用しながらPETベースの特殊な透過性媒体の反りを引
き起こさない、また高温低湿度の条件においてヒーター
の上に置かれる紙媒体を焦がさないという、最大出力に
おけるヒーターの最適化で構成された。媒体の反りと焦
げは最小限にされたが、乾燥時間と滲みの問題は特に高
密度プロットが湿った状況で印刷される時に依然存在し
た。急速な乾燥の欠如は特別な印刷モードを強制し、ま
た時々実施される遅延を引き起こして、取り扱う前に印
刷された媒体を乾燥したが、結果としてスループットの
損失をもたらした。またプリンタは、印刷されたシート
を出力スタックの中の前に印刷されたシート上に落とす
前に次のシートが印刷されるように、そのシートを十分
な時間の長さの間出力トレイ上に保持する特別な出力ト
レイを用いて設計される。この解法はプリンタ機構に複
雑さとコストを付加し、従って消費者にコストが付加さ
れる。

【００１７】インクジェット印刷される紙のしわを排除
する方法は、紙供給器を使って動作することによって既
存の紙を変更するという試みを含んだ。しかしたいてい
インクジェット・プリンタの顧客は高い印刷密度でしわ
がよる普通紙を使用する。ヒーターが印刷された画像を
素早く乾燥させるに十分な高さの電力レベルで駆動され
なかったからである。低密度の印刷が乾燥した条件で行
われるとき、高い印刷密度および湿った条件で紙を焦が
すことなく最大の乾燥を供給するようにヒーターは調節
されたので、より高いレベルを使用することができなか
った。

【００１８】このように先行技術は、高品質で高インク
密度のグラフィック画像を高いスループット速度で印刷
するための満足な解法を提供することができなかった。

【００１９】従ってそのような高スループット印刷は、
低密度の出力を印刷する際の過度の加熱レートによる特
殊な媒体の反り、高密度の出力を印刷するための過度の
乾燥時間、普通紙および特殊紙を使用した高印刷密度プ
ロット上の過度のしわ、高湿度の条件で印刷され袖でふ
かれる(sleeved)トランスペアレンシーの過度の滲み、
帯の間に乾燥を生じさせるために付加される故意の遅延
による減少したスループット、および過度の乾燥時間と
ヒーターの低出力のために紙および特殊紙について特別
な印刷モードを使用することによる減少したスループッ
トに対する解決に有利である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の全体的な目的
は、高密度のグラフィックス画像を汚さずに、そして印
刷速度の低下または印刷品質の劣化のいずれも伴わずに
印刷することができる、改善されたインクジェット・プ
リンタを提供することである。ヒーターをもつプリンタ
のインクジェット出力に乾燥を生じさせる以前の方法
は、ヒーター出力を調節するために印刷密度を使用して
いなかった。ヒーター出力は、媒体の破損が生じないよ
うに単に印刷媒体に基づいて調節された。媒体は、プリ
ンタの印刷速度を減少させるかあるいは特別な複数パス
の印刷モードを利用するかのいずれかによって、乾燥す
るに十分な時間を与えられた。その結果としてプリンタ
のスループットが減らされた。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明は、より大きい
インク密度で印刷される出力に使用されるより大きいヒ
ーター乾燥を可能にする。従って乾燥時間、滲みおよび
しわが減らされる。逆に、より少ない量のインクを用い
て印刷されるプロットに関してはヒーター出力が減らさ
れ、媒体のカールおよび熱変形が減らされる出力をもた
らす。また発明は、異なった媒体の熱吸収プロファイル
がファームウェアに格納され、印刷ドライバによってア
クセスされることを可能にする。熱吸収プロファイルお
よび印刷密度の相互関係は、所与の媒体および印刷ファ
イルに関する非常に特定で最適化される乾燥のためのヒ
ーターの制御を与える。類似した媒体の種類の場合、比
較的簡単な命令が、ある種類の媒体にわたって印刷密度
の全範囲で最適化される乾燥のために精確なヒーター制
御を与える。従って印字速度および印刷モードは、乾燥
速度によって支配されない。

【００２２】本発明に従うインクジェット・プリンタ
は、液体のインクを水平の帯に含まれる連続したドット
の列として印刷媒体に付着し、それによって１枚の印刷
媒体に印刷される画像の一部を形成する、キャリッジを
搭載したインクジェット印刷機構を含む。プリンタおよ
び方法は、第一の水平の帯のドットの最大密度を決定す
るステップと、上記ドットの最大密度および印刷媒体の
性質に基づいて可変の量の熱を媒体に加えるステップ
と、印刷媒体を横切って複数のインクジェット・ノズル
を動かし、画像の第一の帯に含まれるドットの連続した
列として、指定される量の液体インクを指定されるイン
クジェット・ノズルから印刷媒体へ付着するステップと
を含む。最大の印刷密度は、いくつかの重複するグリッ
ドのそれぞれの中のインクの液滴を数えることによって
計算することができる。

【００２３】このように本発明は、インクジェット・プ
リンタの印刷速度を制御したり、プリンタのスループッ
トを減少させる複数パスの印刷モードを使用するのでは
なく、印刷密度に関する情報を利用してヒーターの出力
レベルを制御する。同様にこの発明は、気流またはファ
ンの速度、または実行される印刷のインク密度の分析に
基づいて、印刷される媒体の直接的な乾燥を供給する他
の装置を制御する印刷装置にも適用されうる。

【００２４】本発明は、プリンタのための経済的な急速
乾燥機構を提供する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図1は、本発明が具体化されるイ
ンクジェット・プリンタ100の図である。プリンタ100
は、入力トレイ102から供給される紙101または他の印刷
媒体のシートへの印刷を実行する。印刷媒体はプリンタ
100の複数のインクジェット・ノズル103によって印刷さ
れる。印刷媒体は印刷された後に出力され、出力トレイ
104上に積み重ねられる。

【００２６】図2は、１枚の紙がプリンタ100内を運行す
る進路を示す側面図である。１枚の紙がトレイ102から
拾い上げられると、紙はフィーダー機構(図示せず)によ
って前方向紙案内105の低いほうの部分の紙の進路に押
される。紙が案内105によって定義される紙の進路の内
部を通過する前に、その紙は予熱器(図示せず)から生成
される熱によってあらかじめ加熱される。

【００２７】紙の進路は、ピンチ車輪106とモーター(図
示せず)によって回転させられる主要なドライブ・ロー
ラー107との間の境界に紙を指向する。紙の先端が、ド
ライブ・ローラー107とアイドル状態のローラーすなわ
ちピンチ車輪106との間に送り込まれる。紙は、紙詰め
具(shim)113によってヒーター・スクリーン109に対向し
て保持されながら印刷領域114を通過して動かされ、そ
こで反射器136および反射器によって定義されるヒータ
ー空洞112に配置されるヒーター要素108によって放射熱
が紙の下面に指向される。スクリーン109は空洞112の真
上に合わされ、紙が印刷ゾーン114を通過するときにそ
の紙を支持して、それと同時に放射および対流熱の伝達
が空洞112から紙に与えられる。対流熱の伝達は、熱い
空気がスクリーンから上昇し、より涼しい空気が下降す
ることによって生じる自然対流によるものであり、ヒー
ター空洞の中のファン強制の空気によるのではない。印
刷動作中に紙がスクリーン109を覆うと、対流空気の移
動が空洞112内に起こる。

【００２８】印刷領域114において紙の上面へのインク
ジェット印刷は、ドライブ・ローラーを停止させ、帯に
沿ってノズル103を動かし、インクジェット・ノズル103
を操作することによって生じ、紙の表面に沿って所望の
帯を印刷する。紙の特定の帯の領域への印刷が完了した
後、ドライブ・ローラー107および111が作動され、紙が
帯の長さ分だけ前方に動かされて、帯の印刷が再び始ま
る。紙は印刷領域114を通過した後、ドライブ・ローラ
ー107と同じ速度で駆動される出力ローラー111に直面
し、そして出力トレイに紙を進ませる。

【００２９】ヒーター要素108は、各々の端で開口して
いる透明な石英管、および低い電源で駆動されるヒータ
ー・ワイヤー要素を含む。ワイヤー要素は、電流がワイ
ヤーによって導通されるときに放射熱エネルギーを生成
し、その結果ワイヤーは例えば電気トースターが熱を生
成するのと同じように加熱される。目的に適したワイヤ
ー材料の一つのタイプは、商標「Kanthal」で市販され
ている。

【００３０】ワイヤー・ヒーター要素108は電源117から
の35vDC信号から電力を供給されるが(図8)、その信号は
可変のパルス幅の方形波を与えるように31kHzパルス幅
変調器によって変調され、それによってヒーター108の
操作に必要な多様な動力の設定を可能にする。サーミス
ター108A(図8)はヒーター温度を感知するために使用さ
れる。パルス幅変調器制御機能、可変周波数制御機能、
および平均の電流測定と電圧測定の機能を含む定電力閉
ループ制御回路204は、ヒーター要素に当てられる電力
を制御する。サーミスター108Aはヒーターのウォームア
ップとして初期状態を設定する。

【００３１】最初の印刷要求に応答して、この模範的な
実施例におけるヒーター108はできるだけ速く動作温度
までヒーターを上昇させるために、112Wで最低26秒間運
転される。それからヒーター電力は、普通紙の印刷のた
めに73ワット、透明なポリエステル媒体に印刷するため
に63ワット、あるいは光沢のあるポリエステル媒体のた
めに28ワットという省略時設定に下げられる。コントロ
ーラ120(図3および図8)は印刷すべきプロット・ファイ
ルを受け取ると、以下に述べるようにヒーター出力の制
御を引き継ぎ、媒体のタイプ、印刷密度および印刷モー
ドに基づいて適当なヒーター出力を設定する。インクの
帯は加熱されるプラテン上に置かれている紙に付着さ
れ、ヒーターは紙で吸収される溶媒の蒸発を速める。プ
リンタが所望の出力を印刷し終えて他のいかなる出力も
要求されないと、ヒーター要素108の電力は、予熱アイ
ドル状態として20ワットまで下げられる。

【００３２】ヒーター要素108は、プリンタ100の水平の
帯の長さである一つの要素、またはプリンタ100の帯の
長さに沿った多数のヒーター要素であってもよく、帯に
沿って印刷される変化するインク密度に基づいて水平の
帯に沿った可変の加熱速度を供給する。この実施例でコ
ントローラ120は多数のヒーター108を同じ方法で制御す
るが、ヒーター出力は個々のヒーター要素の上方で印刷
されるインク密度に基づく。これは例えば、帯がプリン
タの同じ水平の帯の中に低密度のテキストと高密度の画
像の両方を含むときに好都合である。

【００３３】更なる実施例では、１つまたは複数のシャ
ッター(図示せず)を使用して、媒体が受ける加熱の量の
付加的な制御を加える。シャッターはコントローラ120
によって開閉され、印刷媒体に到達する熱の量を制御す
る。このシャッターは、単に媒体の加熱の量を制御する
ように、あるいはヒーター要素108の出力の制御に関連
するように使用されうる。さらに複数のシャッターを上
述の複数のヒーターと同様にプリンタの水平の帯に沿っ
て使用して、水平の帯に沿って加熱の量を制御すること
ができる。

【００３４】印刷領域スクリーン109はいくつかの機能
を実行する。それは、印刷領域109においてヒーター反
射器136の上方で紙を支持する。スクリーンは、ユーザ
ーがヒーター要素108にさわることを防ぐに十分な強さ
である。スクリーンは印刷媒体に放射および対流熱エネ
ルギーを伝える一方、不均一な熱伝達によって印刷の変
則を引き起こす伝導熱エネルギーの場合はほとんど伝え
ない。スクリーン109は、印刷媒体が印刷領域を通って
動かされる時にスクリーンの表面を捕えないように設計
される。さらにヒーター108に関する詳細は、Moore等に
よる「PRINT ZONERADIANT HEATER FOR INKJET PRINTE
R」(米国特許出願08/056,287号、1993年4月30日出願)、
およびRichtmeier等による「THERMAL INKJET PRINTER W
ITH PRINT HEATER HAVING VARIABLE HEAT ENERGY FOR D
IFFERENT MEDIA」(米国特許出願08/137,388号、1993年1
0月14日出願）で説明されており、ここで参考に取り入
れる。

【００３５】インクジェット・ノズル103を含む印刷カ
ートリッジ116は、例えばモーターおよびベルトを含む
機構によって支持シャフトに沿って駆動されるキャリッ
ジにより運行される。支持シャフトに沿った各々の運行
は、一般に掃引(sweep)と呼ばれる。インクジェット・
ノズル103は活発化されるときに、紙の上にインクの小
滴を付着する。典型的にインクジェット・ノズルはキャ
リッジ上で掃引に垂直な方向に搭載され、その結果ドッ
トの複数の列が一つの掃引で印刷される。インクジェッ
ト・ノズルによって紙の水平の部分を横断して作られる
ドットの複数の列は、時には帯と呼ばれる。帯は要求さ
れる印刷モードに依存して、同じ水平の部分を横切る複
数のインクジェット・ノズルの１または複数のパスによ
って印刷されうる。望ましくない「バンディング」を減
少させるために、既知の印刷モードのいくつかは、キャ
リッジと相対的に垂直方向で一つの帯の高さの一部分だ
け印刷媒体を進める。「滲み」を減少させるために、連
続したパスで付着されるドットが垂直および水平にはさ
み込まれる、複数パスの印刷モードを使用してもよい。
さらに、一つのパスおよび複数パスの印刷モードは共
に、隣接する画素間にインクの付加のドットが選択的に
付着されて、画像の密度を増やすおよび/またはカーブ
のまたは斜めの画像のより滑らかな境界を与える「解像
度向上技法」を使用することができる。

【００３６】１つの帯が完全に印刷されると、紙は、紙
に引っぱる力を生じさせるように協力する星形車110お
よび出力ローラー111の助けによって進められ、出力ト
レイ104に排出される。星形車(starwheel)が使用される
ので、その鋭い縁が印刷された表面で汚すことなく紙を
引っぱることができる。

【００３７】図3は、プリンタ100の主要なハードウェア
構成要素および関連したソフトウェアを示すロジック図
である。ハードウェア構成要素は、プリンタ100の主要
な操作を制御するために動作するコントローラ120を含
む。例えばコントローラは、ピンチ車輪106、主要なド
ライブ・ローラー107、星形車110、および出力ローラー
111を含むシート送り/スタック機構121を制御して、印
刷工程中に１枚の紙を送って位置させる。またコントロ
ーラ120はキャリッジ・ドライブ機構122を制御して、紙
を横断してキャリッジを移動させる。またコントローラ
120はインクジェット・ノズル123を制御して、インクが
紙の適切な画素に適用されうるように適当な時にそれら
を活発化させる。またコントローラ120はヒータードラ
イブ回路131を制御して、媒体のタイプ、帯の印刷密度
および使用される印刷モードに基づいてヒーターを適切
な出力に調節する。またコントローラ120はシャッター
・ドライバ回路(図示せず)を制御して、媒体のタイプ、
帯の印刷密度および使用される印刷モードに基づいて媒
体の加熱を調節することもできる。

【００３８】コントローラ120は、メモリー125からアク
セスされる命令およびデータを実行することによって制
御機能を実施する。例えば印刷されるデータは、ソフト
ウェア・ドライバの制御の下でプリンタ120によって受
け取られる。受け取られるデータは、メモリー125の中
のデータ領域126内の「プロット・ファイル」に格納さ
れる。

【００３９】一つまたは複数のタイマー124が、コント
ローラ120に利用可能である。タイマーは、メモリーの
所定の位置に格納される単なる開始クロック値である。
経過時間の値を得るために、格納される開始値はリアル
タイムクロック(図示せず)に基づく瞬間的なクロック値
から差し引かれる。

【００４０】命令は、異なった手続きに論理的に分類さ
れることができる。これらの手続きは、主要なドライブ
・ローラーを駆動するモーターを制御するルーチン、出
力/星形車輪を駆動するモーターを制御するルーチン、
キャリッジを駆動するモーターを制御するルーチン、ヒ
ーター出力を制御するルーチン、およびインクジェット
・ノズルの活動を制御するルーチンのように異なったド
ライバ・ルーチン127を含む。

【００４１】またメモリー125は、スループット手続き1
29を格納する。スループット手続きは、プリンタ100の
スループットを制御するように動作する。スループット
は、第一の持続期間T1と第二の持続期間T2の合計として
考えることできる。T1は、１枚の紙に第一の帯が印刷さ
れる直前の時間と、最後の帯が印刷される直後の時間と
の間の持続時間であり、T2は、１枚のシートの最終位置
と次のシートの開始位置との間の持続時間である。T2は
プリンタのシート送りの遅延を表し、典型的にドライブ
機構によってのみ制約されるので一定である。しかしT1
は、画像の複雑さおよび密度、および所望の印刷品質に
関連する様々な要因によって制約され、選択される印刷
モードの各々の連続的な処理ステップにどれくらいの時
間が必要であるか決定する。スループット手続き129
は、隣接する帯の間の空白ライン(垂直ロジック捜索)お
よび帯の(おそらく内部の)両端の空白部分を識別する水
平および垂直のロジック捜索を使用し、概して不必要な
キャリッジ移動を避けてキャリッジが回転されるべき印
刷されない領域の上で最大の回転速度でキャリッジを回
転する。

【００４２】またメモリー125は、現在の帯の中の印刷
されるインクのドットの最大密度を決定する密度計手続
き128を格納する。またメモリー125は、コントローラ12
0によって密度計手続き128からの結果に関連して使用さ
れる多様なタイプの媒体の媒体乾燥特徴130を格納し、
印刷密度、印刷モードおよび媒体について正確なヒータ
ー出力が使用されることを保証する。

【００４３】図8は、ヒーター要素108と関連する制御要
素を示している概略ブロック図である。模範的なインク
ジェット・カートリッジ116は、印刷領域の上方に配置
される。反射器136をもつヒーター要素108は、印刷領域
の下方に配置される。温度感知抵抗108Aは反射器136の
底の部分に配置される回路基板に配置され、反射器空洞
112内の温度を感知する。

【００４４】なお電子部品も、図８に概略の形で示され
ている。印刷制御装置120は、印刷命令および印刷デー
タを与える、パーソナル・コンピューター・ワークステ
ーションのようなホスト・コンピュータ115とのインタ
ーフェースをとる。プリンタ100はさらに媒体選択スイ
ッチおよび他のオペレーター制御スイッチ119を含み、
例えば普通紙、特殊なコーティングの紙、特殊な光沢
紙、またはトランスペアレンシーのようなプリンタに装
填される媒体の特定のタイプを示す手段をオペレーター
に提供する。代替として、プリンタがセットアップされ
るべき媒体の特定のタイプを、ホスト・コンピュータ信
号が指定してもよい。上述したようにヒーター要素108
は、ヒーター電流感知および電圧検知を用いて、プリン
タ電源117によって供給されるDCに基づいてドライブ回
路118によって生成されるヒーター要素ドライブ信号を
設定する定電力帰還回路によって制御される。そしてヒ
ータードライブ回路118は、コントローラ120によって制
御される。コントローラ120は、例えば異なった媒体130
の乾燥特性に関する格納データ、密度計の印刷密度デー
タ128、およびプリンタ、インクまたは媒体の他のパラ
メータのような記憶装置125に格納されるデータにアク
セスする。

【００４５】典型的に、1枚の紙は、指示されるドット
位置(画素)にインクを付着することによって印刷され
る。ドットは、１つ(例えば黒)または複数のカラーで印
刷されることができる。本発明の譲受人に譲渡される米
国特許第4,855,752号に開示されるように、複数カラー
の画像を印刷するために、キャリッジは印刷媒体を横断
する２以上の掃引を行い、異なった原色をもつ２または
それ以上のインクの液滴を同じドット位置(「画素」)に
作らなければならない。

【００４６】プリンタ100は、印刷のいくつかの異なっ
たモードを持つ。異なったモードの各々は、画像の異な
ったタイプまたは品質を生ずるように使用される。例え
ば１つまたはそれ以上の「高品質」モードを指示するこ
とができ、それによって印刷ドットの密度が増加され、
印刷される画像の品質を向上させる。あるプリンタで、
印刷の「高品質」モードは、プリンタ100が本質的にペ
ージの同じ水平部分を横断する複数のパスまたは掃引を
生ずることを要求する。本発明は、媒体のタイプに基づ
く特別な印刷モードの必要を除去することができる。多
様な媒体のインク吸収曲線を利用することによってヒー
ターの出力プロファイルを調節し、正確なインク浸透お
よび乾燥時間の速度を与え、スループットを最大にする
ことができる。

【００４７】例えばその高品質の３パスのモードで、プ
リンタ100は１つの帯を印刷するためにページを横断し
て３つの掃引を行う。３つの掃引のそれぞれにおいて、
隣接するドットが印刷される前に１つのドットが乾燥す
るためのより長い時間を許すように、３つの連続的なド
ットのうちの１つを印刷するので、２つの隣接するドッ
トのインクが結合して求められていない形状や色を生成
する可能性を防ぐ。またこのような３パスの印刷モード
を使用して、帯を３つの減少した高さのバンドに分割す
ることによってバンディングを減少させてもよく、連続
に印刷されるが、関連する減少した高さのバンドを横断
する３つのパスを各々供給する印刷サイクルを重複して
印刷される。

【００４８】図9は、画像を印刷する際にプリンタによ
って実施される概略のステップを示すフローチャートで
ある。既知の方法で、印刷される画像は、画素がインク
のドットにコーティングされるか否かを指示した「プロ
ット・ファイル」によって定義される。カラー画像の場
合、インクの色もまたプロット・ファイルで指示され
る。１ページを印刷するために、第一にプロット・ファ
イルがプリンタ100に送られる(ステップ201)。プロット
・ファイルはプリンタ100によって受け取られると、コ
ントローラ120によって走査される。コントローラ120は
プロット・ファイルを走査して一つまたはそれ以上の印
刷される帯に分割し、同時に全体のページの密度プロフ
ァイルを生成する(ステップ202)。

【００４９】より具体的には、コントローラ120がプロ
ット・ファイルを走査するとき、各々が所定の形と大き
さをもち、ｘ座標およびｙ座標によって識別される複数
のグリッドに分割する。各々のグリッドについて、コン
トローラ120は、各々のタイプのインクで印刷されなけ
ればならないドットの数を決定する。

【００５０】ある方法に従うと、キャリッジの１つの掃
引で印刷される各々の帯は複数の行に小分割され、各々
の行は重複しない複数のグリッドに小分割される。ペー
ジ上の各々のドットは、一つのグリッドにのみ属するこ
とができる。各々のグリッドの密度は、グリッドの中の
代表でランダムに選ばれる画素のサンプルに印刷される
画素の数を数えることによって決定される。最大の行密
度は各行の個々のグリッド密度から得られ、最大の掃引
密度は掃引における個々の行密度から得られる。

【００５１】代表のサンプルのみを使用するこのような
重複しない走査はより速いが、不正確な結果を生成する
ことがある。説明するため、プリンタによって印刷され
る画像が図４に示されるような形160を有し、走査が直
角のグリッド161、162、...、169によって実行されると
仮定する。グリッドに関する画像160の位置に依存し
て、異なった密度プロファイルが生じることがありえ
る。例えば図４に示されるように画像160がたまたまグ
リッド165の中央に落ちる場合、密度プロファイルはグ
リッド165で高密度D1を示す。一方図５に示されるよう
に、たまたま同じ画像160'がグリッド161'、162'、164'
および165'にわたって落ちる場合、画像160'の最高密度
は、図４に示されるように実行される走査から得られる
密度D1のおよそ４分の１である。

【００５２】さらにまた局所的な密度プロファイルの精
度は、グリッドの大きさの関数である。例えば、150x15
0ドットの重複しないグリッド・サイズを用いて作られ
る密度プロファイルは、300x300ドットの重複しないグ
リッド・サイズを用いて作られる密度プロファイルより
も、300x300のドットのみの大きさをもつ濃い画像を正
確に反映する。しかしグリッドのサイズが非常に小さい
ために１つのグリッドが100%の密度をもつが、溶媒が隣
接する印刷されない領域に素早く拡散する場合、そのよ
うな小さなグリッドのサイズは十分に濃い画像の見込み
の有用な尺度を与えずに、印刷品質に不利に影響を及ぼ
す。

【００５３】しかしドット密度のより正確な測定は、よ
り大きいグリッドを垂直におよび/または水平に重複す
ることによって得られ、それによってより大きいグリッ
ド・サイズとより小さいグリッド・サイズの両方の利点
を得ることができる。図6は、水平方向の重複が３つの
より模範的なグリッドG(1,1)、G(1,2)およびG(1,3)に関
してどのように実行されるかを示している。図示される
ように、グリッドG(1,2)の左半分はグリッドG(1,1)の右
半分を重複する。他方でグリッドG(1,2)の右半分はグリ
ッドG(1,3)の左半分によって重複される。

【００５４】図7は、垂直および水平方向の重複がどの
ように結合されうるかを示している。グリッドG(1,x)の
第一の行は図６のグリッドG(1,1)、G(1,2)およびG(1,3)
を含み、グリッドの第二の行G(2,x)は第一の行G(1,x)を
重複する。例えば、第二の行のグリッドG(2,1)の上部5/
6は、第一の行のG(1,1)の下部5/6と重複し、グリッドG
(2,2)の上部5/6は、グリッドG(1,2)の下部5/6と重複す
る。

【００５５】図10は、密度プロファイルを生成するため
に要求される基本ステップを示すフローチャートであ
る。ステップは、密度計がコントローラ120によって実
行されるときに密度計で実行される。

【００５６】ステップ301で、印刷される画像のグリッ
ドが走査される。グリッドを走査する際に、グリッドの
各々のドット位置が調べられる(ステップ302)。グリッ
ド内で、黒のドットを使って印刷されるドット位置の数
と、カラーのドットを使って印刷されるドット位置の数
が数えられる(ステップ303)。黒およびカラーのドット
は典型的に異なった配合および密度をもつインクで生成
されるので、別々の総計が黒およびカラーのドットから
作られる。すべてのグリッドは同じサイズを持つので、
総計を直接に使用してグリッドの密度を表すことができ
る。すべてのドット位置が調べられた後、グリッドの総
計および座標がメモリー125に格納される(ステップ30
4)。そしてコントローラ120は、現在のグリッドがペー
ジの最後のグリッドであるかどうか決定するためにプロ
ット・ファイルを調べる(ステップ305)。現在のグリッ
ドが最後のグリッドでなければ、プロセスは次のグリッ
ドに関して繰り返される(ステップ306)。そうでない場
合、手続きは終了する。

【００５７】実際には、各々のグリッドの密度ヒストリ
ーを保持するのではなく、グリッドの一つまたは複数の
行の最大密度のみを格納することができ、個々のグリッ
ドのサイズは減少されることが好ましい。グリッドの行
が走査されると、行の最大密度をもつグリッドが密度の
値とともに配置される。これは、変数GRID-ROW-MAXとス
テップ303および305の間で実行される図11に示される付
加のステップとを与えることによって達成される。ステ
ップ307で、ステップ303から得られる総計がGRID-ROW-M
AXに格納された値と比較される。現在グリッドの総計が
GRID-ROW-MAXより大きい場合、その値はGRID-ROW-MAXに
格納される(ステップ308)、そうでない場合、ステップ3
08は迂回される。GRID-ROW-MAXは、図9に示される手続
きの開始で(それを「0」に設定することによって)初期
化されることを理解されたい。２以上のグリッド行をカ
バーする領域の最大密度を決定する必要がある場合、こ
れは、含まれる各々のグリッド行の以前に格納されたGR
ID-ROW-MAX値の最大を決定する同様の手続きを使用する
ことによって実施されうる。代わりにGRID-ROW-MAXは、
各々の行の開始で初期化し直されないが、領域の開始で
一度だけ初期化し直され、その領域の中の全ての行が処
理されるまで使用される。同様に、個々の行を処理する
ために使用されるよりも大きいグリッド・サイズに基づ
いて局所的な密度を決定することが望まれる場合、これ
は、隣接する行の中の最大密度の位置が画像の隣接する
部分と関係すると仮定することによって近似されるの
で、隣り合った行の最大密度を平均化することによって
近似されることができ、結果的にそのような仮定は実際
の密度に劣らない計算された最大の密度を提供する。

【００５８】液滴の量、解像度および印刷速度のような
所与のプリンタの印刷特性の最適化を使用して、全体の
インク・フラックスを要求される加熱レートと合わせ
る。これはヒーターの出力および応答時間を、グリッド
内の全体のインク・フラックスと釣り合わせるために必
要である。実際にグリッド・サイズは、インク・フラッ
クスをヒーター・システムの熱容量と釣り合わせるに十
分な大きさでなければならない。ヒーターの熱応答時間
に基づいて、より大きいグリッド・サイズが必要であり
える。理想的には「瞬間的な」ヒーター応答時間が、非
常に小さいグリッドを用いる乾燥の最適化を可能にす
る。

【００５９】図9に戻って、プロット・ファイルが走査
された後、必要とされる密度情報は、グリッドまたは行
の位置の関数として格納され(ステップ203)、適当なヒ
ーター出力が密度計128からの印刷密度情報、媒体選択
スイッチ119またはホスト・コンピュータ115からの媒体
情報、使用される印刷モードのタイプ(すなわち１つま
たは複数のパス)、およびメモリー125に格納される媒体
乾燥特性130に基づいて計算され、調整されうる(ステッ
プ204)。帯はコントローラ120によって、ページの先頭
の角と相対的な既知の位置にインクジェット・ノズルを
配置するように適当なドライバ・ルーチンを実行して印
刷される(ステップ205)。初期化が完了すると、コント
ローラ120によって帯が印刷され(ステップ205)、次の帯
の印刷のために紙が進められる(ステップ206)。そして
コントローラ120は、現在の帯がページの最後の帯であ
るか見るためにチェックする(ステップ207)。答えがYES
であれば、紙は出力トレイ104に排出される。そうでな
い場合、コントローラは次の帯の印刷を実行するために
ステップ204に戻る。

【００６０】コントローラ120は、ｙ座標が帯の上下の
境界の値の範囲内であるすべてのグリッドの密度プロフ
ァイル(GRID-ROW-MAXのみが格納された場合、すべての
行の密度プロファイル)を走査し、それらのグリッド(ま
たは行)と関連する最大密度を検索し、メモリー125にそ
の密度を格納する。並行するプロット・ファイルの走査
および個々の帯の印刷を容易にするために、それぞれの
位置を各々の帯の最大密度の値を格納するメモリー125
に取っておくことができる。

【００６１】適当なヒーター出力の計算(図９ステップ2
04)は、いくつかの方法によって決定することができ
る。１つのそのような好ましい方法は、帯の最大印刷密
度および媒体の乾燥特性の基づいてテーブル探索を実行
し、帯が印刷される前に媒体タイプおよび印刷密度に対
する適当なヒーターを見つけることである。速度を速
め、必要とされる計算を簡単にするために、異なった媒
体タイプおよび印刷モードについて個々のテーブルが保
持されることが好ましい。テーブル探索は、密度計手続
きで決定されるような帯の平均または最大の密度のいず
れかを使用して実行することができる。コントローラ12
0は、帯の適当なヒーター出力を決定するためにテーブ
ル探索を実行する。

【００６２】テーブルの値は、経験的に得ることができ
る。ヒーターの設定ポイントは、ヒーターのタイプ、ヒ
ーターのスペクトル出力、および媒体およびインクの熱
吸収特性を含むいくつかの要因に依存する。より模範的
な値のいくつかの設定は、以下の表に挙げられる。

【００６３】

【表１】普通紙 密度 ヒーター出力(ワット) ＞１５０ １１２ ＞ ７５ ９５ ＞ ２５ ７３ ＞ ０ ４０カラーのポリエステル製トランスペアレンシー 密度 ヒーター出力(ワット) ＞１５０ ９０ ＞ ７５ ８１ ＞ ２５ ６４ ＞ ０ ３０光沢のあるポリエステル製紙 密度 ヒーター出力(ワット) ＞１５０ ５８ ＞ ７５ ４３ ＞ ２５ ２８ ＞ ０ １０

【００６４】計算上より複雑であるが、より大きい精度
でヒーター出力を決定する方法が使用されてもよい。ヒ
ーター出力を計算した後、コントローラ120はヒーター
・ドライバ回路131を通してヒーター108を制御する。

【００６５】本発明に従うと、プリンタのスループット
は、印刷媒体に基づく２または３の要因によって改善さ
れることができる。

【００６６】本発明は例として次の実施態様を含む。

【００６７】（１）１枚の印刷媒体に画像を印刷するイ
ンクジェット・プリンタであって、画像の一部分を形成
するために、液体インクを水平の帯の中に含まれるドッ
トの連続した列として上記シートに付着する、キャリッ
ジ搭載のインクジェット印刷機構と、第二の水平の帯の
開始位置に印刷ヘッドを配置するために、上記シートと
相対的に上記キャリッジを動かすドライブ機構と、上記
プリンタのヒーターの出力を制御するコントローラと、
を備え、上記ヒーター出力が、上記第一の水平の帯の上
記インクの最大密度によって決定される可変のヒーター
出力である、上記インクジェット・プリンタ。

【００６８】（２）上記コントローラは、最大密度をも
つ部分を配置する上記第一の水平の帯の所定の部分のド
ットを数える手段を含む、上記(1)の方法。 （３）上記第一の水平の帯の上記所定の部分が、第一の
水平の帯の上に水平に重複する複数のグリッドを含む、
上記(1)のプリンタ。 （４）上記第一の水平の帯の上記所定の部分が、第一の
水平の帯の上に垂直方向で重複する複数のグリッドを含
む、上記(3)のプリンタ。 （５）上記コントローラが、上記部分の上記最大密度の
値に基づいて上記ヒーター出力のためにテーブル探索を
実行する手段を含む、上記(1)のプリンタ。 （６）上記コントローラが、少なくとも２つの個々に測
定された上記密度の線形関数として上記ヒーター出力を
計算する計算機を含む、上記(1)のプリンタ。 （７）ヒーター出力係数が所定の最大のヒーター出力係
数より大きくなく、所定の最小のヒーター出力係数より
小さくない、上記(6)のプリンタ。 （８）所定の最小のヒーター出力係数が印刷モードに依
存する、上記(7)のプリンタ。

【００６９】

【発明の効果】本発明によると、印刷される密度によっ
てヒーター出力を制御することにより、高密度であって
も印刷を汚すことなく、高品質のグラフィック画像を高
いスループットで印刷するプリンタを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した、複数のインクジェット・
ノズル、入力トレイおよび出力トレイをもつインクジェ
ット・プリンタを示す図である。

【図２】図１のインクジェット・プリンタ内の媒体の通
路の一部分に沿って得られる断面図である。

【図３】インクジェット・プリンタの主要なハードウェ
ア構成要素および関連するソフトウェアのブロック図で
ある。

【図４】画像が重複しない方法によってどのように走査
されるかを示す図である。

【図５】同じ画像が、画像の位置が変わって同じ重複し
ない方法で走査される場合、差がどのような方法になり
うるか示す図である。

【図６】画像の位置の変位から生じる差を減少させるた
めに、走査がどのように水平に重複されうるか示す図で
ある。

【図７】画像の位置の変位から生じる差を減少させるた
めに、走査がどのように垂直に重複されうるか示す図で
ある。

【図８】ヒーター要素に関連する制御要素を示す概略ブ
ロック図である。

【図９】画像を印刷する際にプリンタによって実行され
る概略のステップを示すフローチャートである。

【図１０】印刷される画像の密度プロファイルを生成す
るために、プリンタによって実行されるステップを示す
フローチャートである。

【図１１】グリッドの各々の行で最大密度をもつグリッ
ドを見つけるために、プリンタによって実行される付加
のステップを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１００ プリンタ １０３ インクジェット・ノズル １０５ 案内 １０６ ピンチ車輪 １０７ ドライブ・ローラー １０８ ヒーター １３６ 反射器 １０９ ヒーター・スクリーン １１０ 星形車 １１１ 出力ローラー １１４ 印刷領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一枚の印刷媒体に画像を印刷するインクジ
   ェット・プリンタであって、 画像の一部分を形成するために、第一の水平の帯に含ま
   れるドットの連続した列として液体インクを印刷媒体に
   付着させる、キャリッジを搭載するインクジェット印刷
   機構と、 第二の水平の帯の開始位置に印刷ヘッドを配置するため
   に、上記印刷媒体と相対的に上記キャリッジを動かすド
   ライブ機構と、 上記プリンタのヒーターの出力を制御するコントローラ
   と、を備え、上記ヒーターの出力が、上記第一の水平の
   帯の上記インクの最大密度によって決定される可変のヒ
   ーターの出力である、上記インクジェット・プリンタ。