JP2018503540A - インクジェット印刷システムおよびインクジェット印刷システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
インクジェット印刷システム(500)を制御する方法であって、算出されたインク容器(520)内のインクの高さと、判定された前回のプリントヘッドの起動からの経過時間とに基づき、インクの初期顔料濃度に対するインクジェットプリントヘッド(510)により吐出されたインクの相対顔料濃度を計算するステップを含む方法。インク容器(520)に保存されたインクの沈降を考慮に入れた上で、算出された高さ、判定された経過時間、および計算された相対顔料濃度に基づき、インクジェットプリントヘッド(510)の噴射パターンを決定する。
Description
本発明は、インクジェットプリンタに対応付けられたプリントヘッドから吐出されるインクの1以上の品質の一貫性を維持するためのシステムおよび方法に関し、特に、経時変化したインクの物理的特性に応じて吐出されるインクの量を調整するためのシステムおよび方法に関する。
インクジェットプリンタは、用紙などの記録媒体に対してプリントヘッドが相対的に移動して、および/または記録媒体のほうがプリントヘッドに対して相対的に移動して、プリントヘッドから記録媒体上に液体インク滴を吐出するものである。一般的に、プリントヘッドは1以上の流体吐出チップを備えており、各チップが備える半導体基板には、熱エネルギーを液体インクに伝達するために1以上の電気ヒーター素子などの流体アクチュエータ装置が配置されている。液体インクは、加熱されると液体から気体への転移により体積が急速に変化し、その結果、プリントヘッドからインク滴として記録媒体上へと強制的に吐出されることになる。
インクジェットプリントヘッドは繰り返し長期間にわたって使用されることが多いため、一般的にプリントヘッドは、液体インク保存用の、カートリッジ、タンク、ブラダー、その他容器など、交換可能および/または再充填可能なインク容器を備えている。時間とともに容器内に保存されたインク中の顔料が沈降して、プリントヘッドから吐出される液滴状のインクの濃度にばらつきが生じる可能性がある。その結果、インクジェット印刷システムの性能の一貫性が失われる。
本発明の目的は、少なくともインク滴の濃度という点で一貫した印刷性能を発揮するインクジェット印刷システムおよび方法を提供することである。
本発明の他の目的は、インクジェットプリントヘッドの動作を制御することにより、時間経過に伴い発生しがちなインク容器内に保存されたインクの濃度変化に対処するインクジェット印刷システムおよび方法を提供することである。
本発明の一例示的実施形態によるインクジェット印刷システムは、複数のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリントヘッドと、前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器と、前記複数のインクジェットノズルのうち1以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出する噴射回数検出システムと、前記噴射回数検出システムにより検出された前記噴射回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを算出するインク高さ計算システムと、前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定する経過時間検出システムと、前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を算出するインク濃度計算システムと、ノズル起動信号を生成するよう構成された起動コントローラと、前記インク高さ計算システム、前記経過時間検出システム、および前記インク濃度計算システムから情報を受信するために動作可能に接続され、前記情報に基づき前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するとともに、前記決定された噴射パターンに基づき、前記起動コントローラに前記ノズル起動信号を生成させるよう構成されたコントロールモジュールと、を備える。
一例示的実施形態では、前記起動コントローラおよび前記コントロールモジュールは、同一プリンタコントローラ内に収容されている。
一例示的実施形態では、前記インク容器は蓋を備え、前記インク高さ計算システムは、さらに前記インク容器内のインクの初期体積、ノズル噴射ごとのインク体積、および前記蓋の表面積に基づき、前記インクの高さを算出する。
一例示的実施形態では、前記インク濃度計算システムは、メーソン・ウィーバーの方程式(Mason−Weaver Equation)を用いて前記相対顔料濃度を算出する。
一例示的実施形態では、前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が1.0であると判定した場合、印刷媒体面積におけるドット被覆率が第1パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する。
一例示的実施形態では、前記第1パーセンテージは50%である。
一例示的実施形態では、前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が1.0を超える所定量を上回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第1パーセンテージより低い第2パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する。
一例示的実施形態では、前記第2パーセンテージは45%以下である。
一例示的実施形態では、前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が1.0未満の所定量を下回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第1パーセンテージより高い第3パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する。
一例示的実施形態では、前記第3パーセンテージは55%以上である。
本発明の一例示的実施形態によると、複数のインクジェットノズルを有するインクジェットプリントヘッドと、前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器とを備えるインクジェット印刷システムを制御する方法は、前記複数のインクジェットノズルのうち1以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出するステップと、前記検出されたインクジェットプリントヘッドが起動された回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを計算するステップと、前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定するステップと、前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を計算するステップと、前記算出された高さと、前記判定された経過時間と、前記計算された相対顔料濃度とに基づき、前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するステップと、前記決定された噴射パターンに基づきノズル起動信号を生成するステップと、を含む。
本発明の実施形態のその他特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面、および別記の請求項から容易に明らかになるであろう。
本発明によるインクジェット印刷システムは、少なくともインク滴の濃度という点で一貫した印刷性能を発揮することができる。
本発明の特徴および利点は、添付図面と照らし合わせながら以下の本発明の例示的実施形態の詳細な説明を参照することで、より完全に理解されるであろう。
図1は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドの斜視図である。
図2は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリンタの斜視図である。
図3Aは、インクジェットプリントヘッドの第1の順次概略図である。
図3Bは、図3Aのインクジェットプリントヘッドの第2の順次概略図である。
図3Cは、図3Aのインクジェットプリントヘッドの第3の順次概略図である。
図3Dは、図3Aのインクジェットプリントヘッドの第4の順次概略図である。
図4は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェット印刷システムを示すブロック図である。
図5は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドの動作を制御する方法を示すフローチャートである。
図6は、インクジェットプリントヘッド内のインク液面の高さと時間に対するインクジェットプリントヘッドに保存されたインクの相対顔料濃度をグラフに表した図である。
図7は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドと共に使用する流体吐出チップの概略図である。
図8Aは、本発明の一例示的実施形態による図7の流体吐出チップから吐出されたインク滴のパターンの概略図である。
図8Bは、本発明の別の実施形態による図7の流体吐出チップから吐出されたインク滴のパターンの概略図である。
図8Cは、本発明のさらに別の実施形態による図7の流体吐出チップから吐出されたインク滴のパターンの概略図である。
本明細書で使用する見出し項目は、構成上の目的でのみ使用し、明細書または請求項の範囲を限定するために使用するものではない。本出願全体で使用する「してもよい」および「できる」という言葉は、強制(つまり「ねばならぬ」)の意味ではなく、許容(つまり「可能性がある」)の意味で使用している。同様に、「含む」および「含んでいる」という言葉は、何かを含むが限定的ではないことを意味する。理解しやすいように、可能な場合は、諸図に共通する類似の要素を表すのに類似の参照番号を付与している。
図1は、本発明の例示的な実施形態による、全体的に参照番号10で表されるインクジェットプリントヘッドを示す。プリントヘッド10は、インクを保持するのに適した任意の材料でできたハウジング12を有する。その形状は様々であり得、プリントヘッドを担持または収容する外部デバイスに依るところが大きい。ハウジングは、初回または補充のインクを収容する内部コンパートメント16を少なくとも1つ有している。ある実施形態では、コンパートメントは単一のチャンバを有し、ブラックインク、フォトインク、シアンインク、マゼンタインクまたはイエローインクのうちの1種類を収容している。他の実施形態では、コンパートメント16は複数のチャンバを有し、複数種のインクを収容している。コンパートメント16にはシアン、マゼンタおよびイエローのインクが含まれることが好ましい。さらに別の実施形態では、コンパートメントは、ブラック、フォト、シアン、マゼンタまたはイエローのインクのうちの複数種を収容している。しかし、コンパートメント16はプリントヘッドのハウジング12内に局所的に一体化して示されているが、その代わりに遠隔のインク源に接続して、例えばチューブからインクの供給を受ける場合もあることが理解されよう。
ハウジング12の1つの表面18に接着されているのは、フレキシブル回路の、特にテープ自動接合(TAB)回路20の部分19である。TAB回路20のもうひとつの部分21は、ハウジングの別の表面22に接着されている。この実施形態において、2つの表面18、22は、ハウジング12のエッジ23のところで互いに対して直角に配置されている。
TAB回路20は、使用中にヒーターチップ25をプリンタ、ファックス機、コピー機、写真複写機、プロッター、複合機などの外部デバイスに電気的に接続するための複数の入力/出力(I/O)コネクタ24を支持している。TAB回路20には複数の導電体26が存在して、I/Oコネクタ24をヒーターチップ25の入力端子(接合パッド28)に電気的に接続したり短絡したりする。当業者であれば、そのような接続を容易に行う種々の技法を心得ている。図1は8つのI/Oコネクタ24、8つの導電体26、8つの接着パッド28を示しているが、接続の数および/または構成は任意に備えられ得ることが理解されるだろう。
ヒーターチップ25は、使用中にコンパートメント16からインクを吐出する役割を果たす複数の流体噴射素子の列34を収容している。流体噴射素子は、薄膜層としてシリコン基板に形成される抵抗ヒーター素子を具現化したものであり得る。実施形態において、圧電性素子を有するものなど、他のタイプの構成も使用され得る。列34の複数の流体噴射素子は、インクビア32に隣接して一列に並んだ5つのドットとして示されているが、実用では数百個または数千個の流体噴射素子が含まれる場合もある。以下に説明するように、垂直方向に隣接する流体噴射素子は、間に水平方向の間隙があってもなくてもよいし、互い違いになっていてもいなくてもよい。一般に、流体噴射素子は、付属のプリンタの解像度(1インチ当たりのドット数)に合わせて、垂直方向に間隔がとってある。間隔のいくつかの例としては、ビアの長手方向に沿って、1インチの1/300、1/600、1/1200、1/2400などが挙げられる。ビアを形成するには、ヒーターチップを厚さ方向に貫通して切断またはエッチングしてビア32を形成する多くの方法が知られている。いくつかのさらに好ましい方法としては、グリットブラスティングやエッチング、たとえばウエット、ドライ、反応性イオンエッチング、深堀り反応性イオンエッチングなどが挙げられる。ノズルプレート(図示せず)には各ヒーターの位置に合わせた複数の孔があり、使用中にインクを発射する。ノズルプレートは、接着剤またはエポキシで接着しても、薄膜層として製造してもよい。
図2は、本発明の例示的な実施形態による、全体的に参照番号40で表される、プリントヘッド10を収容するインクジェットプリンタとしての外部デバイスを示す。プリンタ40には、1つ以上のプリントヘッド10を収容する複数のスロット44を有するキャリッジ42が含まれる。キャリッジ42は、ドライブベルト50に供給される推進力によって、シャフト48に沿って(コントローラ57の出力59に従い)印刷ゾーン46の上方で往復動する。キャリッジ42の往復動は、プリンタ40内で給紙トレイ54から用紙搬送路に沿って印刷ゾーン46を通過し排紙トレイ56へと送られる用紙52などの印刷媒体に対して相対的に生じる。
印刷ゾーンでは、キャリッジ42は、矢印で示すように、用紙送り方向に送られている用紙52に対して概ね垂直の往復動方向に往復動する。そのようなときに、コンパートメント16(図1)からのインク滴は、プリンタのマイクロプロセッサまたは他のコントローラ57の指令に応じてヒーターチップ25から吐出されることになる。インク滴放出のタイミングは、印刷中の画像のピクセルパターンに対応する。多くの場合、そのようなパターンは、プリンタ外部の、コントローラ57に(外部入力により)電気的に接続されたデバイス、たとえばコンピュータ、スキャナ、カメラ、視覚的表示装置および/または携帯情報端末などで生成される。
インク一滴を印刷または放出するために、流体噴射素子(図1の列34のドット)に少量の電流が個別に流されて、少量のインクを急速に加熱する。それによってインクは局所のインクチャンバ内でヒーターとノズルプレートの間で蒸発し、ノズルプレートから印刷媒体に向けて吐出されて発射される。そのようなインク滴を放出するのに必要な噴射パルスは、単一またはスプリット噴射パルスを具現化してもよく、接合パッド28、導電体26、I/Oコネクタ24およびコントローラ57間の接続から入力端子(たとえば接合パッド28)のヒーターチップで受信される。入力端子からの噴射パルスは、内部ヒーターチップ配線により、1個または多数の流体噴射素子へと搬送される。
コントローラ57への入力62として、ユーザー選択インターフェース60を有するコントロールパネル58も多くのプリンタに付属して、プリンタの追加の機能や堅牢性を提供している。
なお、上述したインクジェットプリントヘッド10およびインクジェットプリンタ40は例示的なものであり、その他のインクジェットプリントヘッドおよび/またはインクジェットプリンタ構成も本発明の様々な実施形態で使用できることが理解されるであろう。
次に図3Aを見ると、体積V0の液体インクなどの流体が充填された容器72を備えた従来のプリントヘッド70の概略図が示されている。明確かつ容易な理解を目的として、動作中にプリントヘッド70から吐出される1回分の量のインクの出口の代表例としてノズル74が示されている。実施形態において、図に示されたノズル74から吐出されているインクの量は、プリントヘッドに対応付けられたノズルの数に関わらず、ノズル全体に均一に分配されてもよいし、均一でなくてもよい。
プリントヘッド70の容器72に収容されたある体積のインク中の顔料濃度は以下の通りである。
Cn=Mn/Vn
ここで、Cnは時間間隔nにおける顔料の濃度、Mnは時間間隔nにおける顔料の質量、Vnは時間間隔nにおけるインクの体積である。
図示されるように、時間間隔T0におけるインクの濃度C0は実質的に均一であるため、時間間隔T0にプリントヘッド70から吐出された複数のインク滴D0は、用紙などの記録媒体上に吐出されたときに各滴D0の見た目が同様になるよう実質的に同様の質量M0の顔料を担持している。したがって、時間間隔T0は、例えば容器72の装着または充填の直後など、プリントヘッド70の初期状態と関連付けてもよい。
図3Bを見ると、その後の時間間隔T1における時間推移したプリントヘッド70の概略図が示されている。このとき、容器72内のインクは重力の影響を受けて体積V1のインク部分が形成され、層S1、層S2といった1つ以上の沈殿物の層が容器72の底に沈降している。沈殿物層S1、S2は、例えば水および/またはその他溶液などを含むインクの水性成分Lと比べて、染料および/または顔料などの比較的質量の大きなインク成分を1つ以上含み得る。図示されるように、沈殿物層S1は、沈殿物層S2に含まれるインク成分より質量の大きなインク成分を含んでいる。実施形態において、インクに起因する沈殿物層の沈降は何層でもよく、これら沈殿物層は固体および/または液体成分を任意の組み合わせまたは任意の分離状態で含んでいてもよいことが理解されよう。
したがって、時間間隔T1において、容器72は、ある体積のインクのうち、水性部分Lの顔料濃度がC3(M3/V3で計算)、第2沈殿物層S2の顔料濃度がC3より高いC2(M2/V2で計算)、沈殿物層S1の顔料濃度がC2より高いC1(M1/V1で計算)となる不均一な密度インクを収容している。
この点に関して、ノズル74、例えばノズル孔は沈殿物層S1の近傍にあるため、第1時間間隔T1に吐出されたインク滴D1は沈殿物層S1の成分を相当量含むため、その顔料濃度がC1に相当するような量の顔料を担持していることになる。したがって、インク滴D1は、用紙などの記録媒体上に吐出されると、滴D0と比べて比較的濃く、飽和したような見た目になるかもしれない。
図3Cを見ると、沈殿物層S1の大半もしくは全部がインク滴D1(図3B)としてプリントヘッド70から吐出されてしまった、時間間隔T1より大きい時間間隔T2におけるプリントヘッド70の容器72が示されている。したがって、ノズル74は沈殿物層S2の近傍にあるため、時間間隔T2以降のプリントヘッド70の動作は、沈殿物層S2からの成分を主成分とするインク滴D2の吐出ということになる。この点に関して、時間間隔T2に吐出されるインク滴D2は、その顔料濃度が沈殿物層S2の顔料濃度C2に相当するような量の顔料を担持していることになる。このようなインク滴D2は、インク滴D1よりは薄い色に見えるものの、記録媒体上へ吐出されると、比較的濃く見えるかもしれない。
図3Dを見ると、沈殿物層S2の大半もしくは全部がインク滴D2としてプリントヘッド70から吐出されてしまった、時間間隔T2より大きい時間間隔T3におけるプリントヘッド70の容器72が示されている。したがって、時間間隔T3以降のプリントヘッド70の動作は、沈殿物層S1、S2からの成分を実質的に含まないインク滴D3の吐出ということになる。この点に関して、インク滴D3の主成分はインクの水性成分Lである。したがって、インク滴D3は、用紙などの記録媒体上へ吐出されると、インク滴D1、D2より実質的に薄い色に見える。
以上より、一般的に、プリントヘッドから吐出されるインク滴中の顔料の濃度は、ある体積のインクがインク容器内に存在した時間の長さに依存することが理解されるであろう。しかしながら、例えば、使用頻度、流体吐出速度、および/または時々行われるインクジェット印刷システムのメンテナンス作業といったその他の要因が、インクジェットプリントヘッドのインク滴中の顔料濃度に影響を及ぼす可能性がある。
したがって、本発明の目的は、容器に保存されたインク中の顔料の沈降の影響を軽減および/または防止できるようにインクジェットプリントヘッドの動作を制御することである。この点に関して、本発明は、時間経過による顔料の沈降を考慮に入れたうえで、プリントヘッドの動作寿命が続く限り吐出インクの視覚的品質が一貫して変わらないようにするにはどのヒーターを噴射させるべきか選択的に制御するインクジェットプリントヘッドとその使用方法を対象としている。
図5は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドの動作を制御する方法を示すフローチャートである。この方法の様々なステップが、インクジェット印刷システムの様々な構成要素により自動的に実行される。この点に関して、図4は、本発明の一例示的実施形態による、全体的に参照番号500で表されるインクジェット印刷システムを示すブロック図である。インクジェット印刷システム500は、複数のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリントヘッド510と、インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器520と、複数のインクジェットノズルのうち1以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるためにインクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出する噴射回数検出システム530と、噴射回数検出システムにより検出された噴射回数に基づき、インク容器内に残るインクの高さを算出するインク高さ計算システム540と、前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定する経過時間検出システム550と、算出された高さと判定された経過時間とに基づき、インクの初期顔料濃度に対するインクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を算出するインク濃度計算システム560と、ノズル起動信号を生成するよう構成された起動コントローラ570と、インク高さ計算システム、経過時間検出システム、およびインク濃度計算システムから情報を受信するために動作可能に接続され、その情報に基づきインクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するとともに、決定された噴射パターンに基づき、起動コントローラにノズル起動信号を生成させるよう構成されたコントロールモジュール580とを備える。
ステップS02において動作がスタートし、ステップS04に進んで、現時点の噴射回数を検出する。このような検出は、プリントヘッドのヒーターチップ25上で局所的に噴射回数を追跡記録し保存することにより達成してもよい。本発明の目的において、「噴射回数」という語は、プリントヘッドが噴射することにより印刷媒体上にインク滴を吐出した回数を指す。
次に動作はステップS06へと進み、そこで噴射回数に基づきカートリッジ内のインクの体積を計算する。一噴射あたりのインクの体積を12.5cm3/dotとして、インクの体積は以下の式により計算してもよい。
ここで、
Hはインクの高さ(cm)、
Vは最初のインク体積(cm3)、
12.5は1噴射あたりのインク体積(cm3/dot)、
xは噴射回数(dot)、
Sはカートリッジの蓋の面積(cm2)である。
Hはインクの高さ(cm)、
Vは最初のインク体積(cm3)、
12.5は1噴射あたりのインク体積(cm3/dot)、
xは噴射回数(dot)、
Sはカートリッジの蓋の面積(cm2)である。
新たに算出したインク高さにカートリッジの蓋の面積を乗じることによりインク体積を求めてもよい。
ステップS08では、現在の日付と前回の噴出日付とを比較することにより、プリントヘッドが最後に噴出してからの時間を判定する。時間計測は週単位が好ましいが、その他の時間単位で記録、計測してもよい。
次に動作はステップS10へと続き、ステップS06で計算したインク体積とS08で判定した時間とに基づき、プリントヘッドから吐出された滴内のインク濃度を求める。インク濃度は、以下の通りメーソン・ウィーバーの方程式を用いて計算してもよい。
次に動作はステップS12へと進み、印刷品質を維持するためにはどのヒーターを噴射させるべきか決定する。このステップでは、インク濃度の経験データを用いて噴射パターンを決定する。特に、図6は、(cmで計測した)プリントヘッド内のある体積のインクの液面の高さと(週単位で計測した)時間に対する、吐出されたインク滴中の相対的な顔料濃度(初期時間t0における実質的に均一な初期濃度に対して相対的に計測された顔料濃度)を含むインク濃度の経験データをグラフに表したものである。図示の通り、吐出されたインク滴中の相対顔料濃度は、プリントヘッドの容器内のインク量と非線形関係にあってもよい、すなわち、吐出されたインク滴中の相対顔料濃度は、プリントヘッドの容器からインクがなくなるにつれ一定でない割合で増加してもよい。さらに、図6に表された経験データは、プリントヘッドから吐出されたインク滴の相対顔料濃度を実用下限値および/または実用上限値により制限してもよいことを示している。実施形態において、実用下限値は、吐出されたインクの相対顔料濃度が低すぎて、吐出されたインクが記録媒体上で視認できないくらいの濃度、例えば、図示されるように、初期インク濃度の3分の1程度のレベルの相対顔料濃度に相当してもよい。実施形態において、実用上限値は、吐出されたインクの相対顔料濃度が高すぎて、吐出されたインクがプリントヘッドからきちんと吐出できないくらいの濃度、例えば、インクの粘度が高すぎてプリントヘッド内および/またはプリントヘッドからインクがうまく流れない状態の相対顔料濃度に相当してもよい。
インク濃度経験データに基づき、噴射パルスをプリントヘッドに送信してもよい。例えば、相対顔料濃度が1.0またはその付近(すなわち、顔料濃度が初期顔料濃度またはその付近)の場合、プリントヘッドを制御して通常の動作をさせてもよい。相対顔料濃度が1.0未満の特定のレベルまで低下した場合、インク滴の色が薄くなることを考慮して、濃度が下がるにつれ吐出される滴の数が通常より増えるようにプリントヘッドを制御してもよい。相対顔料濃度が1.0を超える特定のレベルまで上昇した場合、インク滴の色が濃くなることを考慮して、濃度が上がるにつれ吐出される滴の数が通常より減るようにプリントヘッドを制御してもよい。
図7を見ると、例えば、プリントヘッド10(図1)、プリントヘッド70(図3A)、またはプリントヘッド510(図4)といったプリントヘッドと共に用いる流体吐出チップ100の概略図が示されている。流体吐出チップ100には、局所的にインクを保存しておくためのインクビア102が中央部分に配置されている。したがって、インクビア102は、プリントヘッド内の容器のようなインク源や、インクタンクのような遠隔のインク源と流体連結していてもよい。
図示されるように、ノズルは、インクビア102を挟んで両側のL列とR列に配列されている。ノズルは、ノズルプレート(図示せず)の真下に位置する流体吐出アクチュエータに対応する位置にノズルプレートを貫通して形成されてもよい。流体吐出アクチュエータは、インク滴を用紙などの記録媒体上にノズルを通じて吐出することができるようにビア102からのインクと流体連結してもよい。図示されるように、流体吐出チップ100は、各L列とR列(それぞれL1〜L8、R1〜R8と表示)に8つずつノズルを備えている。実施形態において、流体吐出チップは、より多数のノズル、例えば数百、数千のノズルを任意の望ましい配列で備えてもよいことは理解されるであろう。垂直方向に隣接する各ノズルは、均一な距離、例えば1/600インチ、互いに離間していてもよく、L列のノズルとR列のノズルは、上記の均一な距離の約半分の距離、例えば1/1200インチだけ、互いに垂直方向にオフセットしている。このようにノズル間隔を相対的に定めることにより、流体吐出チップ100から吐出されたインク滴が記録媒体上に落ちてできるパターンが少なくとも部分的に制御され、印刷解像度、すなわち記録媒体上の単位面積あたりの吐出インクの量が規定されることが理解されるであろう。
さらに図8Aを参照すると、流体吐出チップ100から吐出されたインク滴の配置の概略図が1/1200インチのグリッドで示されている。図8Aは、往復動方向に流体吐出チップ100を搬送するプリントヘッドのシングルパスの一部を表している。往復動方向の動きは、用紙など記録媒体上への1行ごとの印刷が可能になるよう、用紙送り方向に沿った記録媒体の動きと連動している。実施形態において、プリントヘッドは1行あたり2回以上パスしてもよい、すなわち、記録媒体が用紙送り方向に沿って動く前に、プリントヘッドが往復動方向に2回以上パスしてもよいことが理解されるであろう。
図示されるように、プリントヘッドの1回のパスで、ノズルL1〜L8およびR1〜R8のすべてもしくは一部が記録媒体上にインク滴114L、114Rを吐出してもよい。実施形態において、このようにプリントヘッドからインク滴を選択的に吐出することは、例えば噴射パルスなど1つ以上の電気信号を流体吐出チップの流体吐出アクチュエータに送信することで達成することができる。インクジェット印刷システムのコントローラは、自動制御および/または手動制御、例えば、標準印刷設定または手動選択印刷設定により、アドレッシングと呼ばれるプロセスにおいて、選択した流体吐出アクチュエータ群へ噴射パルスの組み合わせを送信してもよい。実施形態において、プリントヘッドのシングルパスで、選択した流体吐出アクチュエータ群に複数の連続噴射パルスを送信してもよい。このような噴射パルスにより、プリントヘッドのシングルパスで流体吐出アクチュエータを2回以上噴射させてもよい。実施形態において、本明細書でさらに説明するように、インクジェット印刷システムのコントローラは、プリントヘッドの複数のパスまたはパスとパスの間に、連続噴射パルスを変化させてもよい。
引き続き図7および図8Aを参照して、第1連続噴射パルスにおいてノズルL1およびL3からインク滴114Lが吐出されるのに続き、第2連続噴射パルスにおいてノズルL2およびL4からインク滴114Lが吐出される。図示されるように、インクジェット印刷のコントローラは、1/1200インチずつ往復動方向にプリントヘッドが進む度に、第1連続噴射パルスと第2連続噴射パルスとを交互に送信する。
同様に、第1連続噴射パルスにおいてノズルR1およびR3からインク滴114Rが吐出されるのに続き、第2連続噴射パルスにおいてノズルR2およびR4からインク滴114Rが吐出される。再び、インクジェット印刷のコントローラは、1/1200インチずつ往復動方向にプリントヘッドが進む度に、第1連続噴射パルスと第2連続噴射パルスとを交互に送信する。
このようなインク滴の吐出パターンを、プリントヘッドが実質的に均一な顔料濃度を有するインクの容器を備える状態と合致させることで、吐出されたインク滴の顔料濃度が時間T0におけるインク中の顔料濃度と実質的に同等になるようにしてもよい。このような場合、プリントヘッドを制御して、流体吐出アクチュエータのうち全数より少なく最小数より多い数のアクチュエータを噴射させるようにすることが望ましいかもしれない。本明細書でさらに説明するように、そのような構成により、プリントヘッドの内外の状態変化に応じてインク滴吐出パターンを柔軟に変更することができる。
図8Bを見るとともに引き続き図7を参照すると、プリントヘッドの容器に保存されたインクが沈降の影響を受けた状態、例えば、インク中の質量の大きい成分が重力の影響下で分離、沈降して、プリントヘッドのノズル付近で顔料濃度が高い領域を形成するような状態において、流体吐出チップ100に提供されるもう一つ別の連続噴射パルスによるインク滴吐出パターンの概略図が示されている。このような状態は、時間間隔T1またはT2(上記図3Bおよび3C)におけるプリントヘッド70に似ているかもしれない。吐出インクの顔料濃度の変化に応じて、プリントヘッドから吐出されるインクの量を調節することが望ましいであろう。
したがって、インクジェット印刷システムのコントローラは、プリントヘッドに連続噴射パルスを送信してより少ない数の流体吐出アクチュエータを噴射させてもよい。図示されるように、プリントヘッドのパスの一部において、第1連続噴射パルスにおいてインク滴114LがノズルL1およびL3から吐出されるのに続き、第2連続噴射パルスにおいてノズルL2およびL4からインク滴114Lが吐出される。同様に、第1連続噴射パルスにおいてノズルR1およびR3からインク滴114Rが吐出されるのに続き、第2連続噴射パルスにおいてノズルR2およびR4からインク滴114Rが吐出される。
しかしながら、上記の場合、プリントヘッドが往復動方向に1/1200インチ進むと、ノズル(図7)のL列とR列それぞれについて第1連続噴射パルスの後に第2連続噴射が続くものの、第1連続噴射パルスはそれぞれ、プリントヘッドが往復動方向に1/3400インチ進むまで繰り返されない。したがって、上記図8に示された実施形態においてプリントヘッドから吐出されるインク滴の数と比較すると、この構成におけるプリントヘッドから吐出されるインク滴の数は約半数になる。このような構成は、例えば無駄な顔料の使用を避け、吐出されたインクの均一な視覚的品質を維持し、所定のインク容器の動作寿命を延ばすために、比較的顔料濃度の高いインクにとって望ましい。
図8Cを見るとともに引き続き図7を参照すると、プリントヘッドの容器内のインクの濃度が初期状態に比べて低下している状態において、流体吐出チップ100に提供されるもう一つ別の連続噴射パルスによるインク滴吐出パターンの概略図が示されている。このような状態は、時間間隔T3(上記図3D)におけるプリントヘッド70に似ているかもしれない。図示されるように、プリントヘッドのパスの一部において、プリントヘッドが往復動方向に1/1200インチ進んだときに繰り返される単一連続噴射パルスにおいてインク滴114LがノズルL1、L2,L3、L4から吐出される。同様に、プリントヘッドが往復動方向に1/1200インチ進んだときに繰り返される単一連続噴射パルスにおいてインク滴114RがノズルR1、R2,R3、R4から吐出される。
したがって、上記図8Aに示された実施形態においてプリントヘッドから吐出されるインク滴の数と比較すると、この構成におけるプリントヘッドから吐出されるインク滴の数は約2倍になる。このような構成は、例えば、十分な量の顔料が記録媒体上に吐出されることを確実にし、および/または吐出されたインクの均一な視覚的品質を維持するために、比較的顔料濃度の低いインクにとって望ましい。
プリントヘッドに保存されたインク中における顔料沈降の影響を打ち消すのに適したインク吐出パターンを達成するために、任意の数の噴射パルスおよび/または任意の組み合わせの噴射パルスを提供してもよいことが理解されるであろう。例えば、印刷媒体上を2回以上パスすることでインクが吐出されるようプリントヘッドを制御することにより、インク沈降の影響を打ち消すのに適切なドット被覆率を達成してもよい。具体例として、第1パスで図8Aのドット被覆率を達成した後、続く複数のパスで必要に応じてノズルを噴射させることにより、初期の被覆率からドット被覆率を上げていってもよい。
本発明を上述の実施形態と併せて説明してきたが、当業者にとって多くの代替、修正および変形は当然明白である。したがって、上述した本発明の例示的実施形態は、説明を目的とするもので、限定的なものではない。本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更が可能である。
10 プリントヘッド
12 ハウジング
16 コンパートメント
18、22 表面
19、21 部分
20 TAB回路
23 エッジ
24 I/Oコネクタ
25 ヒーターチップ
26 導電体
28 接合パッド
32 インクビア
34 列
40 プリンタ
42 キャリッジ
44 スロット
46 印刷ゾーン
48 シャフト
50 ドライブベルト
52 用紙
54 給紙トレイ
56 排紙トレイ
57 コントローラ
58 コントロールパネル
59 出力
60 ユーザー選択インターフェース
62 入力
70 プリントヘッド
72 容器
74 ノズル
500 インクジェット印刷システム
510 インクジェットプリントヘッド
520 インク容器
530 噴射回数検出システム
540 インク高さ計算システム
550 経過時間検出システム
560 インク濃度計算システム
570 起動コントローラ
580 コントロールモジュール
12 ハウジング
16 コンパートメント
18、22 表面
19、21 部分
20 TAB回路
23 エッジ
24 I/Oコネクタ
25 ヒーターチップ
26 導電体
28 接合パッド
32 インクビア
34 列
40 プリンタ
42 キャリッジ
44 スロット
46 印刷ゾーン
48 シャフト
50 ドライブベルト
52 用紙
54 給紙トレイ
56 排紙トレイ
57 コントローラ
58 コントロールパネル
59 出力
60 ユーザー選択インターフェース
62 入力
70 プリントヘッド
72 容器
74 ノズル
500 インクジェット印刷システム
510 インクジェットプリントヘッド
520 インク容器
530 噴射回数検出システム
540 インク高さ計算システム
550 経過時間検出システム
560 インク濃度計算システム
570 起動コントローラ
580 コントロールモジュール
Claims (19)
- 複数のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリントヘッドと、
前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器と、
前記複数のインクジェットノズルのうち1以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出する噴射回数検出システムと、
前記噴射回数検出システムにより検出された前記噴射回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを算出するインク高さ計算システムと、
前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定する経過時間検出システムと、
前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を算出するインク濃度計算システムと、
ノズル起動信号を生成するよう構成された起動コントローラと、
前記インク高さ計算システム、前記経過時間検出システム、および前記インク濃度計算システムから情報を受信するために動作可能に接続され、前記情報に基づき前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するとともに、前記決定された噴射パターンに基づき、前記起動コントローラに前記ノズル起動信号を生成させるよう構成されたコントロールモジュールと、を備える
インクジェット印刷システム。 - 前記起動コントローラおよび前記コントロールモジュールは、同一プリンタコントローラ内に収容されている
請求項1に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記インク容器は蓋を備え、
前記インク高さ計算システムは、さらに前記インク容器内のインクの初期体積、ノズル噴射ごとのインク体積、および前記蓋の表面積に基づき、前記インクの高さを算出する
請求項1に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記インク濃度計算システムは、メーソン・ウィーバーの方程式を用いて前記相対顔料濃度を算出する
請求項1に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が1.0であると判定した場合、印刷媒体面積におけるドット被覆率が第1パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項1に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記第1パーセンテージは50%である
請求項5に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が1.0を超える所定量を上回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第1パーセンテージより低い第2パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項5に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記第2パーセンテージは45%以下である
請求項7に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が1.0未満の所定量を下回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第1パーセンテージより高い第3パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項5に記載のインクジェット印刷システム。 - 前記第3パーセンテージは55%以上である
請求項9に記載のインクジェット印刷システム。 - 複数のインクジェットノズルを有するインクジェットプリントヘッドと、前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器とを備えるインクジェット印刷システムを制御する方法であって、
前記複数のインクジェットノズルのうち1以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出するステップと、
前記検出されたインクジェットプリントヘッドが起動された回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを計算するステップと、
前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定するステップと、
前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を計算するステップと、
前記算出された高さと、前記判定された経過時間と、前記計算された相対顔料濃度とに基づき、前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するステップと、
前記決定された噴射パターンに基づきノズル起動信号を生成するステップと、を含む
方法。 - 前記インク容器は蓋を備え、
さらに前記インク容器内のインクの初期体積、ノズル噴射ごとのインク体積、および前記蓋の表面積に基づき、前記インクの高さを計算する
請求項11に記載の方法。 - メーソン・ウィーバーの方程式を用いて前記相対顔料濃度を計算する
請求項11に記載の方法。 - 前記相対顔料濃度が1.0である場合、印刷媒体面積におけるドット被覆率が第1パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項11に記載の方法。 - 前記第1パーセンテージは50%である
請求項14に記載の方法。 - 前記相対顔料濃度が1.0を超える所定量を上回る場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第1パーセンテージより低い第2パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項14に記載の方法。 - 前記第2パーセンテージは45%以下である
請求項16に記載の方法。 - 前記相対顔料濃度が1.0未満の所定量を下回る場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第1パーセンテージより高い第3パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項14に記載の方法。 - 前記第3パーセンテージは55%以上である
請求項18に記載の方法。
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