KR20180108431A - 잉크젯 예비 발사 파형 제어 - Google Patents

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Abstract

방법은, 제트들의 어레이를 구비한 노즐 플레이트를 포함하는 제트 스택을 가지는 프린팅 시스템을 위한 프로세서에서 네이티브 이미지 데이터를 수신하는 단계, 제트들의 어레이 내의 각각의 제트를 위하여 픽셀들에 의해 네이티브 이미지 데이터를 포맷팅하여, 정리된 이미지 데이터를 생성시키는 단계, 정리된 이미지 데이터를 스캐닝하여, 각각의 제트에 필요한 임의의 예비 발사 순서의 타이밍 및 주파수를 결정하는 단계, 예비 발사 시퀀스를 필요로 하는 제트를 위한 정리된 이미지 데이터의 일부를 예비 발사 펄스의 수 및 패턴이 이어지는 사전 결정된 트리거 시퀀스로 교체하여, 수정된 이미지 데이터를 생성시키는 단계, 및 수정된 이미지 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

잉크젯 예비 발사 파형 제어{INK JET PRE-FIRE WAVEFORM CONTROL}
본 발명은 잉크젯의 예비 발사(pre-firing)에 관한 것으로, 특히 예비 발사 파형에서 데이터 대역폭을 관리하는 것에 관한 것이다.
수성 잉크용 잉크젯 프린트 헤드는 개별적인 분사 오리피스(jet orifice) 내에서 잉크 건조에 의해 유발되는 문제를 완화하기 위하여 다수의 전략을 사용한다. 잉크젯 프린트 헤드는 일반적으로 제트 스택(jet stack)으로 또한 지칭되는 플레이트(nozzle plate)들의 스택에 의지하며, 그 최종 플레이트에는 제트로서 또한 지칭되는 노즐들의 어레이(array of jets)를 가진다. 잉크가 제트 스택 또는 노즐에서 건조될 때, 이러한 것은 결과적인 인쇄물에 인조물(artifacts)을 유발한다. 기재 상에 잉크를 분사시키도록 발사 파형(firing waveform)을 수신하는 제트들은 노즐에서 건조된 잉크가 있을 때 인쇄하는데 실패할 것이다.
예비 발사 또는 비발사(non-fire)로 지칭되는 하나의 일반적인 기술은 잉크 점적(drop)을 토출하는 것을 피하도록 충분히 낮은 에너지의 파형으로 제트들을 활성화시킨다. 이러한 저에너지 파형은 노즐 내부의 건조된 고점도 잉크를 제트 스택에 있는 출구 챔버들의 대부분의 저점도 잉크와 혼합하는 역할을 한다. 예비 발사 파형은 전형적으로 분사가 발사되지 않았을 때 제트를 구동하거나, 또는 일정 시간 동안 일정 시간 동안 잉크를 토출했지만 가까운 미래에 발사할 것이다.
일부의 기존 시스템은 각각의 픽셀 위치를 위하여 각각의 제트에 2 비트의 데이터를 보낸다. 1 비트는 파형이 제트로 구동되어야 하는지 여부를 나타낸다. 다른 비트는 전체 에너지 사이에서, 점적 토출 파형, 또는 저에너지 예비 발사 파형을 선택한다. 이러한 방법은 잘 작동하지만, 예비 발사 능력이 없는 시스템에 비해 프로세서로부터 프린트 헤드로의 데이터 대역폭이 두 배이다. 이러한 높은 대역폭을 요구하지 않는 기술은 이러한 인쇄 시스템의 작동을 향상시킬 것이다.
일 실시형태는, 제트들의 어레이를 구비한 노즐 플레이트를 포함하는 제트 스택을 가지는 프린팅 시스템을 위한 프로세서에서 네이티브 이미지 데이터(native image data)를 수신하는 단계, 제트들의 어레이 내의 각각의 제트를 위하여 픽셀들에 의해 네이티브 이미지 데이터를 포맷팅하여, 정리된 이미지 데이터(ordered image data)를 생성시키는 단계, 상기 정리된 이미지 데이터를 스캐닝하여, 각각의 제트에 필요한 임의의 예비 발사 순서의 타이밍 및 주파수를 결정하는 단계, 예비 발사 시퀀스를 필요로 하는 제트를 위한 상기 정리된 이미지 데이터의 일부를 예비 발사 펄스의 수 및 패턴이 이어지는 사전 결정된 트리거 시퀀스(predetermined trigger sequence)로 교체하여, 수정된 이미지 데이터를 생성시키는 단계, 및 수정된 이미지 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 방법으로 이루어진다.
도 1은 잉크젯 인쇄 시스템에서 단일 제트의 실시형태를 도시한 도면.
도 2는 제트들의 어레이를 가지는 제트 스택의 실시형태를 도시한 도면.
도 3은 이미지 데이터에서 예비 발사 시퀀스를 제공하는 프로세스의 흐름도.
도 1은 제트들의 어레이를 가지는 인쇄 시스템(10)에서 사용되는 단일 제트의 예를 도시한다. 시스템은 인쇄 시스템의 프로세서(14)에서 수신된 이미지 데이터(12)를 포함한다. 프로세서는 입력 이미지 데이터를 스캐닝하고, 본 명세서에서 나타낸 실시형태를 구현하는데 필요한 대로 이를 변경하는 능력을 가진다. 이미지 데이터(12)는 처리 전후에 저장되는 메모리에 상주할 수 있거나, 또는 이미지 데이터는 처리된 후 다른 곳에 저장될 수 있다. 이러한 설명은 '네이티브' 이미지 데이터로서 원래 수신된 이미지 데이터를 지칭하고, '수정된' 이미지 데이터로서 본 실시형태에 기인하는 데이터를 지칭할 것이다. 프로세서(14)는 네이티브 이미지 데이터를 '정리된' 이미지 데이터로 변환하는 초기의 통상적인 동작을 수행하며, 이미지 픽셀은 각각의 제트에 할당된 그룹, 전형적으로 이미지 컬럼들로 분리된다. 이러한 정리된 이미지 데이터는 프린트 헤드 컨트롤러(16)로 보내진 수정된 이미지 데이터를 형성하도록 실시형태마다 추가로 처리된다.
컨트롤러는 신호를 전극(18)에 인가하고, 이는 액추에이터(20), 이 실시형태에서 전극(18)과 전극(22) 사이에 샌드위치된 압전 소자를 유발한다. 신호가 전극에 인가될 때, 멤브레인(24)은 위쪽 또는 아래쪽으로 움직인다. 움직임의 방향은 전극들에 인가된 신호에 따라 의존한다. 잉크(28)는 멤브레인이 위로 움직일 때 입구(36)를 통해 압력 챔버(26)로 진입하여, 압력 챔버 내로 잉크를 끌어당긴다. 멤브레인(24)이 아래로 편향될 때, 압력 챔버(26) 내의 잉크는 노즐 또는 제트(30)로 아래로 움직여, 제트를 잉크 점적(32)으로서 인쇄 기재(34) 상에 나타낸다.
압력 챔버(26) 및 도시되지 않은 다른 잉크 매니폴드들 및 라우팅 채널들뿐만 아니라 제트(30)가 부분인 제트들의 어레이는 플레이트들의 스택에 의해 형성된다. 이러한 플레이트들의 스택은 전형적으로 제트 스택으로서 지칭된다. 도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 제트(44)들 어레이를 가지는 노즐 플레이트(42)를 포함하는 제트 스택(40)을 만드는 플레이트 세트를 도시한다. 제트(44)들의 어레이는 통상적으로 종이 조각과 같은 인쇄 기재에서 아래로 향할 것이며, 제트 스택은 노즐 플레이트 위에 있다.
각각의 제트의 전극으로의 신호들의 인가는 제트가 발사되는지 아닌지를 결정한다. 프로세서(14)는 정리된 이미지 데이터를 생성하도록 각각의 개별적인 제트에 의해 네이티브 이미지 데이터를 인쇄될 픽셀로 조직화하고, 이미지 데이터를 예비 발사 정보를 포함하도록 수정하고, 그런 다음 이러한 수정된 이미지 데이터를 컨트롤러(16)에 보낸다. 컨트롤러(16) 이러한 수정된 이미지 데이터로부터 전극 신호를 끌어낸다. 단색 이미지에서, 이미지 데이터가 흑색의 화소(픽셀)이면, 프로세서는 제트를 위한 신호가 1이도록 코딩한다. 공간이 공백(백색)을 유지하면, 프로세서는 가장 간단한 설명의 형태로 제트를 위한 신호가 0이도록 코딩한다. 최종 이미지의 픽셀이 픽셀에 대응하는 최종 이미지의 공간 내에 있는 몇몇 제트로부터의 점적들로 만들어질 수 있다는 것을 유의하여야만 한다. 픽셀들은 단일 제트로부터 복수의 점적으로, 또는 단일 제트로부터 다양한 크기의 점적으로 또한 만들어질 수 있다.
프로세서는 페이지 단위(page by page) 또는 페이지의 부분 기반으로 이미지 데이터를 생성한다. 이미지 데이터가 큰 공백 공간을 가지면, 이러한 공간에 잉크를 제공하는 제트들은 발사하지 않을 것이다. 상기된 바와 같이, 이러한 것은 압력 챔버와 노즐 사이의 채널에 있는 잉크 및/또는 노즐 자체에 있는 잉크를 건조시킬 수 있다. 이러한 것은 제트가 잉크를 침착시킬 때 잉크를 침착하는 제트의 실패를 유발하거나, 또는 의도된 것보다 작은 크기 및 낮은 속도의 잉크의 점적의 토출을 유발할 수 있다. 두 경우에, 불필요한 인조물이 인쇄된 이미지에 나타날 것이다.
잉크의 건조를 완화시키는 하나의 방법은 일부 사전 결정된 기간 동안 비활성으로 남아있는 이러한 제트들을 위한 비발사 파형을 발생시킨다. 비발사 파형은 "예비 발사" 파형으로서 또한 지칭될 수 있다. 제트를 발사하도록 이미지 데이터를 보는 것에 의해 곧 결정할 수 있는 데이터를 제트가 수신하지 못하면, 제트는 예비 발사 파형을 수신할 필요가 없다. 예비 발사 파형은 전형적으로 멤브레인을 동요시키고, 제트가 잉크를 토출함이 없이 압력 챔버 및 노즐 잉크를 주위에서 움직인다. 이러한 유형의 파형의 일례는 공통 소유인 미국 특허 제8,403,440호에서 찾을 수 있다. 예비 발사 파형의 실제 내용과 그 응용은 본 발명의 범위 밖에 있다.
하나의 가능한 접근은 모든 제트를 함께 전체 헤드에 걸쳐서 예비 발사 파형을 구현하는 것이다. 이러한 것은 약간의 데이터 대역폭을 사용하지만, 이미지들 사이의 공간들로의 예비 발사를 제한한다. 상기된 바와 같이, 예비 발사 파형들은 제트가 실제 메이지 점적(real mage drop)을 보내기 직전에 구현될 때 가장 유용하다. 제트들은 일부 시간 동안 발사되지 않았을 때, 예를 들어 백색의 1000 픽셀 이상, 잉크 점적이 토출되지 않을 때 오직 예비 발사를 필요로 한다. 그러므로, 데이터는 주어진 제트를 위한 예비 발화를 그 안으로 삽입하도록 충분한 백색 공간을 가진다. 백색 공간은 전체 헤드에 걸쳐서 정렬하지 않을 수 있으며, 전체 헤드에 걸쳐서 예비 발화의 유용성을 제한한다.
본 실시형태에서, 프로세서로부터 프린트 헤드 컨트롤러로 대역폭을 추가함이 없이 예비 발사 파형을 선택하기 위한 제트 단위(jet-by-jet) 방법이 제시된다. 상기된 바와 같이, 프로세서는 제트가 발사되어야 할 때 1, 발사되지 않아야 할 때 0을 인코딩한다. 예비 발사 기동(pre-fire triggering)을 위해 시스템은 정상적인 이미지 데이터에서 일어날 가능성이 낮은 기동 패턴을 선택한다. 일 실시형태에서, 트리거 시퀀스는 32-비트 길이이다. 일 실시형태에서, 예비 발사 파형 비트에 선행하는 시퀀스로서 본 명세서에서 한정된 트리거 시퀀스는 0000 0000 0000 0011 1010 1100 0111 1111의 형태를 취한다. 이러한 것은 시퀀스의 단지 하나의 예이며; 사용자는 원하는 임의의 방식으로 그 시퀀스를 한정할 수 있다. 이러한 것은 어떤 면에서 이미지 데이터의 특성에 의존한다. 시퀀스가 특정 유형의 이미지 데이터에서 자주 일어나면, 사용자는 다른 시퀀스를 원할 수 있다. 상기 실시형태에서, 트리거 시퀀스는 오직 편의상 14개의 선두(leading) 0 비트를 갖는다. 일 실시형태에서, 13개의 연속적인 0 데이터 비트의 시퀀스는 정상적인 발사 작동으로 제트를 복귀시킨다. 13개의 연속적인 0 비트는 예시적인 예비 발사 종료 시퀀스이다. 각각의 제트에 대하여, 트리거 시퀀스와 종료 시퀀스 사이의 1 비트는 정상 발사 파형들 대신에 제트에서의 예비 발사 파형을 유발한다. 이러한 1 비트는 예비 발사 파형의 수와 타이밍을 제어한다. 이러한 예에서, 임의의 2개의 예비 발사 파형 사이의 최대 공간 또는 갭은 예비 발사 모드의 종료를 피하도록 12 픽셀, 12개의 0 비트이다. 일 실시형태에서, 예비 발사 트리거 시퀀스의 종료와 예비 발사 데이터의 시작 사이에 12개의 연속적인 0 비트의 시퀀스가 존재한다.
프린트 헤드 컨트롤러(16)는 트리거 시퀀스 자체를 공백으로 하도록 적시에 예비 발화 트리거 시퀀스를 인식할 수 있는 능력을 가져야 한다. 시퀀스를 공백으로 하는 것은 예비 발사 트리거 시퀀스 내의 1 비트가 잉크 점적을 토출하지 않아야 한다는 것을 의미한다. 이러한 것들은 또한 예비 발사 파형을 생성하지 않는다. 프린트 헤드 컨트롤러는 선두 0 비트, 즉 상기의 예에서 18 비트를 지나서 예비 발사 트리거 시퀀스 비트의 수에 대해 충분한 대기 시간을 가져야만 한다. 예를 들어, 18 비트에 대하여, 데이터 파이프 라인은 18개의 헤드 발사 데이터 비트 깊이(head fire data bits deep)이어야만 한다. 이런 방식으로 컨트롤러는 트리거 시퀀스의 1 비트의 분사를 피하도록 예비 발사 트리거 시퀀스를 적시에 인식할 수 있다.
도 3은 이미지 데이터에 예비 발사 트리거 시퀀스를 포함하는 방법의 실시형태를 도시한다. 단계 50에서, 프로세서는 네이티브 이미지 데이터로부터 본 명세서에서 지칭되는 본래의 이미지 데이터를 수신한다. 단계 52에서, 프로세서는 프린트 헤드의 각각의 제트에 할당된 픽셀들로 이미지 데이터를 포맷하거나 또는 조직화하여, 정리된 이미지 데이터를 발생시킨다. 단계 54에서, 프로세서는 예비 발사 트리거 시퀀스의 임의의 발생을 위해 정리된 이미지 데이터를 스캐닝한다. 이러한 시퀀스가 발견되면, 프로세서는 이러한 각 시퀀스를 유사한 시퀀스, 전형적으로 단계 56에서 1 비트만큼 이전에 또는 이후에 움직인 1 비트를 구비하는 시퀀스로 교체한다. 이러한 것은 1 픽셀만큼 점적을 움직인다. 상기 예의 트리거 시퀀스는 고/저 공간 주파수 콘텐츠를 모두 포함하여서, 전형적으로 혼란되거나(dithered) 또는 중간 색조의 이미지 데이터에 존재하지 않을 것이다. 또한, 때때로 한 픽셀 위치만큼 개별 점적을 움직이는 것은 시각적으로 감지할 수 없어서, 품질을 저하시키지 않는다.
단계 58에서, 프로세서는 예비 발사 시퀀스에 대한 필요성을 결정하도록 이미지 데이터를 스캐닝한다. 상기된 바와 같이, 이러한 것은 가까운 미래에 발사가 이어지는, 발사하지 않는 긴 간격을 가지는 제트들을 식별하는 것을 포함할 수 있다. 모든 예비 발사가 필요하면, 프로세서는 단계 60에서 예비 발사 시퀀스를 삽입한다. 각각의 예비 발사 시퀀스는 예비 발사 트리거 시퀀스, 필요한 예비 발사 파형 패턴, 이어서 예비 발사 종료로 이루어진다. 상기된 바와 같이, 한 실시형태에서 종료 시퀀스는 13개의 연속적인 0 비트이다. 컨트롤러는 그런 다음 단계 62에서 수정된 이미지 데이터를 제트들로 전송한다.
이미지 처리의 편의상, 프로세서가 정리된 이미지 데이터 내에서 임의의 기존의 예비 발사 트리거 시퀀스를 용이하게 발견할 수 있도록, 컨트롤러는 모든 32-비트 이미지 데이터 워드의 시작에서 그 시퀀스 매칭을 재시작하는 옵션을 포함할 수 있다. 플래그 비트(flag bit)는 새로운 데이터 워드의 시작을 나타내는 32번째 헤드-발사 데이터 패킷과 함께 프로세서로부터 프린트 헤드 컨트롤러로 보내진다. 프린트 헤드 컨트롤러는 이러한 플래그된 비트 위치에서 시작하면 예비 발사 트리거 시퀀스만 인식한다. 이러한 방식으로, 프로세서는 예비 발사 트리거 시퀀스를 인식하도록 간단한 32-비트 워드 동등 비교(32-bit word equal comparisons)로 이미지 데이터를 스캐닝할 수 있다. 이러한 것은 계산 시간을 감소시킨다. 프로세서는 단계 62에서 수정된 이미지 데이터를 프린트 헤드로 전송한다.
이러한 것은 또한 예비 발사 트리거 시퀀스를 더욱 간단하게 변경하게 한다. 프로세서가 애플리케이션의 이미지 데이터가 예비 발사 트리거 시퀀스인 32-비트 워드를 가지는 것을 발견하면, 워드를 대안적인 유사한 32-비트 워드로 바로 교체한다. 32-비트 워드 비교 및 교체를 수행하는 감소된 시간 소모는 프로세서 리소스를 절약한다. 이러한 방식으로, 예비 발사 파형들은 프로세서에서 프린트 헤드로 대역폭을 증가시키지 않고 제트 단위로 적용될 수 있다.
상기 개시된 및 다른 특징들 및 기능의 변형예 또는 그 대안이 많은 다른 상이한 시스템 또는 애플리케이션으로 조합될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 청구항들에 포함되도록 의도되는 다양한 현재 예기치 않은 또는 예상하지 못한 대안, 수정, 변형 또는 개선이 후속적으로 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 방법으로서,
    제트들의 어레이(array of jets)를 구비한 노즐 플레이트(nozzle plate)를 포함하는 제트 스택을 가지는 프린팅 시스템을 위한 프로세서에서 네이티브 이미지 데이터(native image data)를 수신하는 단계;
    상기 제트들의 어레이 내의 각각의 제트를 위하여 픽셀들에 의해 상기 네이티브 이미지 데이터를 포맷팅하여 정리된 이미지 데이터(ordered image data)를 생성시키는 단계;
    상기 정리된 이미지 데이터를 스캐닝하여, 각각의 제트에 필요한 임의의 예비 발사 순서의 타이밍 및 주파수를 결정하는 단계;
    예비 발사 시퀀스를 필요로 하는 제트를 위한 상기 정리된 이미지 데이터의 일부를 예비 발사 펄스의 수 및 패턴이 이어지는 사전 결정된 트리거 시퀀스로 교체하여, 수정된 이미지 데이터를 생성시키는 단계; 및
    상기 수정된 이미지 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 네이티브 이미지 데이터를 스캐닝하여, 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스의 임의의 인스턴스를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 교체 이전에 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스의 인스턴스를 변경하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스의 인스턴스를 변경하는 단계는 상기 시퀀스 내 1 비트를 1 위치만큼 움직이는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이미지 데이터의 일부를 교체하는 것은 32-비트 데이터 워드 경계에서 시작하는 상기 이미지 데이터의 상기 일부를 교체하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스는 0000 0000 0000 0011 1010 1100 0111 1111을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이미지 데이터의 일부를 교체하는 것은 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스 내 임의의 1 비트에 응답하여 상기 제트의 발사를 피하도록 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스를 공백으로 하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사전 결정된 트리거 시퀀스 및 예비 발사 펄스를 수신하는 임의의 제트를 정상 작동으로 도로 복귀시키도록 일련의 13개의 0 비트를 포함시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
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