(57)【要約】ノズルから液体の連続ストリームを放出する液滴放出器を使って、受け媒体上に液体パターン・データに従って液体パターンを形成する方法であって、前記液体の連続ストリームは滴形成エネルギー・パルスの印加によって所定の体積の滴に分解され、当該方法が、記録媒体のあるピクセル領域を、ノズルおよび該ノズルから射出された複数の流体滴が前記記録媒体の前記ピクセル領域に衝突できる時間期間と関連付けることを含む、方法が開示される。前記時間期間は複数の部分期間に分割され、部分期間は今度は複数のブロックにまとめられる。各ブロックは、印刷ブロックまたは非印刷ブロックとして定義される。滴形成エネルギー・パルスは、相続くブロックの各対の間および各印刷ブロックの部分期間どうしの間に与えられる。非印刷ブロックの部分期間どうしの間には滴形成エネルギー・パルスは与えられない。そのようにして形成されたエネルギー・パルス・シーケンスは、液体のストリームに加えられて、小型印刷滴および大型非印刷滴の形成を引き起こす。液体パターンは、印刷ブロックに関連付けられた部分期間中に放出された液体からなる印刷滴の受け手の上に形成される。ブロック構成は、非印刷滴が適正な体積をもつことを保証するよう設計される。ある代替的な実施形態の組では、部分期間のブロックではなく個々の部分期間が個々に印刷部分期間または非印刷部分期間として定義される。これは、印刷滴からの区別のために十分な体積の非印刷滴が形成されることを強制する非印刷滴規則と、非印刷滴が信頼できる仕方で捕捉され、ガターに導かれるために大きすぎないことを保証する最大滴規則とに従う。
2010513096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから液体の連続ストリームを放出する液体滴放出器を使って、受け媒体上に液体パターン・データに従って液体パターンを形成する方法であって、前記液体の連続ストリームは滴形成エネルギー・パルスの印加によって所定の諸体積の滴に分解され、当該方法は：
前記記録媒体のあるピクセル領域を、ノズルおよび該ノズルから射出された複数の流体滴が前記記録媒体の前記ピクセル領域に衝突できる時間期間と関連付け；
前記時間期間を複数の部分期間に分割し；
前記複数の部分期間を諸ブロックにまとめ；
各ブロックを、印刷ブロックまたは非印刷ブロックとして定義し；
相続くブロックの各対の間に滴形成エネルギー・パルスを関連付け；
各印刷ブロックの部分期間どうしの間に滴形成エネルギー・パルスを関連付け；
各非印刷ブロックの各部分期間どうしの間には滴形成エネルギー・パルスは関連付けず；
前記関連付けられた滴形成エネルギー・パルスのシーケンスに基づいて前記ノズルから滴を放出させることを含み、前記液体パターンが印刷ブロックに関連付けられた部分期間中に放出された液体からなる印刷滴によって前記受け手の上に形成され、非印刷ブロックに関連付けられた部分期間中に放出された液体は非印刷滴に形成されて、前記受け媒体に到達する前に捕捉される、
方法。
【請求項２】
前記液体がインクであり、前記液体パターンが所望される出力画像である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
各印刷滴Vpの体積が、１部分期間の間に放出される液体の体積V0からなり、Vp＝V0である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
各非印刷滴Vnpの体積が、少なくとも２部分期間の間に放出される液体2V0からなり、Vnp≧2V0である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
各部分期間が同じ長さである、請求項１記載の方法。
【請求項６】
すべての部分期間があるブロック内に完全に位置される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
各ブロックが同数NBの部分期間を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
非印刷滴の体積が、ある最小数Mの部分期間の間に放出される液体から形成されなければならず、各ブロックが少なくともM個の部分期間を含み、NB≧Mである、請求項７記載の方法。
【請求項９】
非印刷滴の体積が、ある最大数Q以下の部分期間の間に放出される液体から形成されなければならず、各ブロックは高々Q個の部分期間を含み、NB≦Qである、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記滴形成エネルギー・パルスが抵抗性ヒーター手段によって印加される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記液体滴放出器が、複数の液体連続ストリームを放出する複数のノズルと、前記複数の液体連続ストリームのそれぞれに独立して適用される請求項１記載の方法に従って対応する複数の独立したシーケンスの滴形成パルスを印加する複数のストリーム刺激手段とを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法であって、前記時間期間がN個の印刷滴に形成されることができるある数Nの印刷可能部分期間を有し、各印刷滴はある印刷可能部分期間の間に放出される液体と関連付けられ、実質的に等しい体積V0をもち、当該方法がさらに：
液体パターン・データから、前記ピクセル領域内に位置する印刷される滴の所望される全液体体積Vtpを取得し；
前記時間期間のうち、総数Npの印刷可能部分期間を含むいくつかのブロックを印刷ブロックとして定義し、前記部分期間の残りのブロックを非印刷ブロックとして定義し、それにより印刷される滴の全液体体積NpV0が所望される全液体体積に実質的に等しくなるようにする、
方法。
【請求項１３】
液体パターン・データから、前記ピクセル領域内に位置する印刷される滴の所望される重心の位置を取得し；前記所望される重心の位置に基づいて前記印刷ブロックおよび非印刷ブロックを定義することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
液体パターン・データから、前記ピクセル領域内に位置する印刷される滴の所望される結果的な形状を取得し；前記所望される結果的な形状に基づいて前記印刷ブロックおよび非印刷ブロックを定義することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記所望される全液体体積と印刷される滴の全液体体積との間の誤差差分が、ある拡散マスクにおいて、前記記録媒体の他のピクセル領域に拡散される、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
部分期間の各ブロックが等しい数NBの部分期間を有し、前記時間期間の間に印刷できる液体滴の数Nがブロック内の部分期間の数の整数倍である、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
時間期間内の印刷可能部分期間の数Nが、少なくとも二つの異なるブロック当たりの数NBの部分期間を含む複数のブロックの間で分けられる、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
非印刷滴の体積が、ある最小数Mの部分期間の間に放出される液体から形成されなければならず、各ブロックが少なくともM個の部分期間を含み、すべてのNB≧Mである、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
非印刷滴の体積が、ある最大数Q以下の部分期間の間に放出される液体から形成されなければならず、各ブロックは高々Q個の部分期間を含み、すべてのNB≦Qである、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
非印刷滴の体積が、ある最小数Mの部分期間の間に放出される液体から形成されなければならず、時間期間内の印刷可能部分期間の数Nが、前記液体パターン・データに従って複数のブロックの間で分けられ、M未満の数の部分期間をもついかなるブロックも印刷ブロックとして定義されなければならない、請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
前記時間期間がさらに少なくともM個の非印刷可能部分期間を有し、部分期間の総数N＋Mが、液体パターン・データに従って複数のブロックの間で分割される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
ノズルから液体の連続ストリームを放出する液体滴放出器を使って、受け媒体上に液体パターン・データに従って液体パターンを形成する方法であって、前記液体の連続ストリームは滴形成エネルギー・パルスの印加によって所定の諸体積の滴に分解され、前記滴は、実質的に等しい体積V0をもつ印刷滴と、Mを2以上の整数、QをMより大きな整数としてMV0≦Vnp≦QV0となる滴体積Vnpをもつ非印刷滴とを含み、当該方法は：
前記記録媒体のあるピクセル領域を、ノズルおよび該ノズルから射出された複数の流体滴が前記記録媒体の前記ピクセル領域に衝突できる時間期間と関連付け；
前記時間期間を複数Nの実質的に等しい部分期間に分割し、ここで、１部分期間中に放出される液体体積は実質的にV0に等しく；
各部分期間についての部分期間液体パターン・データを、前記ピクセル領域についての前記液体パターン・データから導出し；
第一段階において、各部分期間を、前記部分期間液体パターン・データおよび二値イメージング・プロセスに従って印刷部分期間または非印刷部分期間として定義し；
第二段階において、第一段階で印刷部分期間または非印刷部分期間として定義された各部分期間を、非印刷部分期間として定義されるあらゆる部分期間がM個以上の部分期間の連続シーケンスで生起することを要求する非印刷滴規則に従って定義し直し；
最大非印刷滴規則に従って各部分期間後に滴形成エネルギー・パルスを関連付けて、印刷部分期間として定義された各部分期間の前および後に滴形成エネルギー・パルスがあるようにし、非印刷部分期間の連続するシーケンスは、滴形成エネルギー・パルスによって、少なくともM個の非印刷部分期間でありかつQ個を超えない非印刷部分期間のグループに分割されるようにし；
前記関連付けられた滴形成エネルギー・パルスのシーケンスに基づいて前記ノズルから滴を放出させることを含み、前記液体パターンが印刷ブロックに関連付けられた部分期間中に放出された液体からなる印刷滴によって前記受け手の上に形成され、非印刷ブロックに関連付けられた部分期間中に放出された液体は非印刷滴に形成されて、前記受け媒体に到達する前に捕捉される、
方法。
【請求項２３】
滴形成エネルギー・パルスが、前記液体パターンに関連付けられた最初の部分期間の直前の連続液体ストリームに印加される、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記液体がインクであり、前記液体パターンが所望される出力画像である、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の部分期間の数NがM以上である、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
M＝2、3、4または5である、請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
Q＝(2M−1)である、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
前記滴形成エネルギー・パルスが抵抗性ヒーター手段によって印加される、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記液体滴放出器が、複数の液体連続ストリームを放出する複数のノズルと、前記複数の液体連続ストリームのそれぞれに独立して適用される請求項２２記載の方法に従って対応する複数の独立したシーケンスの滴形成パルスを印加する複数のストリーム刺激手段とを有し、それにより、前記受け媒体上に前記液体パターンを、前記複数のノズルに対応する複数の走査線として形成し、各走査線は複数のピクセル領域を有し、各ピクセル領域は時間期間およびノズルと関連付けられている、請求項２２記載の方法。
【請求項３０】
請求項２２記載の方法であって、各部分期間についての前記部分期間液体パターン・データが、前記ピクセル領域について指定される所望される全液体量を、N個の所望される部分期間液体量に分けることによって導出される、請求項２２記載の方法。
【請求項３１】
導出された部分期間液体パターン・データの値が、同じ時間期間の部分期間については等しい、請求項３３記載の方法。
【請求項３２】
前記二値イメージング・プロセスが、前記部分期間液体パターン・データを、前記ピクセル領域内の一つの印刷滴の印刷に関係した一定の閾値と比べることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３３】
二値イメージング・プロセスが、前記部分期間液体パターン・データを、デジタル・ハーフトーン・スクリーンを形成する巡回的な所定の仕方で変えられる閾値と比べることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３４】
前記二値イメージング・プロセスが、前記部分期間液体パターン・データを、統計的なデジタル・ハーフトーン・スクリーンを形成する仕方で統計的に変えられる閾値と比べることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３５】
前記二値イメージング・プロセスがさらに、前記部分期間液体パターン・データと、その部分期間の第一段階で定義された前記印刷または非印刷の指示に関連付けられた液体パターン値との間の差として計算される部分期間誤差を、第二段階で後続の部分期間を定義する前に、後続の部分期間に拡散させる誤差拡散プロセスを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３６】
前記非印刷滴規則が、第一段階で定義された複数の部分期間に対して作用する、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記非印刷滴規則が各部分期間に対して時間的な順序で作用し、各部分期間を印刷部分期間または非印刷部分期間として定義し直すことを、第一段階で印刷部分期間として定義された任意の部分期間であって、第一段階で定義されたまたは第二段階で定義し直された非印刷部分期間の長さM部分期間未満の連続シーケンスの次にくる部分期間の指定を印刷から非印刷に変え、他の第一段階で定義された部分期間の指定は変えないことによって行う、請求項２２記載の方法。
【請求項３８】
前記非印刷滴規則が第一段階で定義された複数の部分期間に対して作用し、同時に複数の部分期間を、ルックアップ・テーブルに基づいて印刷部分期間または非印刷部分期間として定義し直す、請求項２２記載の方法。
【請求項３９】
Q≧(2M−1)であり、前記最大非印刷滴規則が、定義し直された部分期間に対して時間的な順序で作用し、滴形成エネルギー・パルスを、各印刷部分期間の後と、印刷部分期間の前の各非印刷部分期間の後と、関連付けられた滴形成エネルギー・パルスなしでの(M−1)個の非印刷部分期間のシーケンスの次でありかつ少なくともM個の非印刷部分期間のシーケンスの前である各非印刷部分期間の後とに関連付ける、請求項２２記載の方法。
【請求項４０】
前記最大非印刷滴規則が複数の定義し直された印刷および非印刷部分期間に対して作用し、滴形成エネルギー・パルスを、ルックアップ・テーブルに基づいて関連付ける、請求項２２記載の方法。
【請求項４１】
前記諸部分期間が時間的な順序で、第一段階で定義され、第二段階で定義し直される、請求項２２記載の方法であって、さらに、前記部分期間液体パターン・データと、その部分期間の前記印刷または非印刷の指示に関連付けられた出力液体パターン値との間の差として計算される部分期間誤差を、第一段階または第二段階で後続の部分期間を定義する前に、後続の部分期間に拡散させる誤差拡散プロセスを含む、方法。
【請求項４２】
前記部分期間が開始ノズルについて第一段階で定義され第二段階で定義し直され、前記開始ノズルに関連付けられたすべての部分期間について時間的な順序で進み、その後、次のノズルに関連付けられた部分期間を定義し、定義し直すことに進む、請求項２２記載の方法であって、さらに、前記部分期間液体パターン・データと、その部分期間の前記印刷または非印刷の指示に関連付けられた出力液体パターン値との間の差として計算される部分期間誤差を、同じノズルの後続の部分期間および近隣のノズルに関連付けられた部分期間に拡散させる誤差拡散プロセスを含む、方法。
【請求項４３】
諸入力ピクセル画像領域をもちいくつかの可能な量子化された入力レベルとして表された液体パターン・データを処理して、液体滴放出器による印刷のための、前記入力ピクセル領域に対応する出力ピクセル領域をもつ出力デジタル画像を形成する方法であって、前記出力デジタル画像の各出力ピクセル領域は、液体滴が印刷されない非印刷レベルおよび少なくとも一つの液体滴が印刷される印刷レベルに対応する少なくとも二つの可能な量子化された出力レベルをもち、当該方法が：
ａ）各出力ピクセル領域について量子化された出力レベルを決定するために前記入力液体パターン・データ中のピクセル画像領域についての前記入力レベルを閾値処理し；
ｂ）前記量子化された出力レベルが非印刷レベルに対応する出力ピクセル領域については、少なくとも一つの他の隣接する出力ピクセル領域についての量子化された出力レベルを強制的に非印刷レベルに設定し；
ｃ）入力ピクセル領域の量子化された入力レベルと対応する出力ピクセル領域の量子化された出力レベルとの間の差を表す誤差値を決定し；
ｄ）前記誤差値に、一組の誤差重みによって重み付けし、まだ処理されていない近隣のピクセル領域について対応する量子化された入力レベルを調整し；
ｅ）前記液体パターン・データの複数の入力ピクセル領域についてステップａ）〜ｄ）を繰り返す、
ことを含む、方法。
【請求項４４】
前記出力デジタル画像が同じ液体滴放出器によって書かれる出力ピクセル領域の諸行を含み、前記少なくとも一つの他の隣接ピクセルは前記出力デジタル画像の同じ行内で隣接している、請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
前記液体滴放出器が、滴が印刷されないことを保証するためには少なくともM個の滴を組み合わせることを要求され、ステップｂ）は、量子化された出力レベルが非印刷レベルに対応する場合は、少なくとも(M−1)個の他の隣接する出力ピクセルについて量子化された出力レベルを強制的に非印刷レベルに設定する、請求項４２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概括的にはデジタル制御された印刷装置に、より詳細には、液体インク・ストリームの印刷滴への分裂が液体インク・ストリームの周期擾乱によって引き起こされる、単一基板上に複数のノズルを統合する連続インクジェット印刷ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷は、その非インパクト性の低ノイズ特性、普通紙の使用およびトナーの転写および定着の回避のため、デジタル制御された電子的な印刷の領域で卓越した候補として認識されるに至っている。インクジェット印刷機構は、技術によって、滴オンデマンド・インクジェット（drop-on-demand  ink  jet）または連続インクジェット（continuous  ink  jet）のいずれかとして分類できる。
【０００３】
第一の技術、滴オンデマンド・インクジェット印刷は、典型的には加圧アクチュエータ（熱的、圧電的など）を使って記録表面に衝突させるためのインク滴を与える。アクチュエータの選択的作動が、印刷ヘッドと印刷媒体との間の空間を横切って印刷媒体に当たる飛翔インク滴の形成および射出を引き起こす。印刷された画像の形成は、インク滴の個々の形成を、所望の画像を作り出すために要求されるのに応じて制御することによって達成される。熱的アクチュエータでは、便利な位置に位置されるヒーターがインクを加熱し、ある量のインクを相変化させて気相の蒸気バブルにする。これは、インク滴が噴出されるのに十分に内部インク圧を高める。1993年7月6日に発行されたvanLintelに発行された米国特許第5,224,843号に開示されているような圧電アクチュエータは、インク流体チャネル中に圧電結晶をもち、加えられた電場中でインク流体チャネルが曲がってインク滴をノズルから出す。
【０００４】
第二の技術、連続インクジェット印刷は、インク滴の連続的なストリームを生成する加圧されたインク源を使う。通常の連続インクジェット・プリンタは、インクのフィラメントが個々のインク滴に分裂する点近くに位置されている静電帯電デバイスを利用する。インク滴は帯電させられ、次いで偏向電極によって適切な位置に向けられる。印刷が所望されないときは、インク滴はインク捕捉機構（しばしばキャッチャー、インターセプターまたはガターと称される）に向けられる。印刷が所望されるときは、インク滴は印刷媒体に当たるよう向けられる。
【０００５】
1993年12月26日にHansellに発行された米国特許第1,941,001号および1968年3月12日にSweetらに発行された米国特許第3,373,437号はそれぞれ、連続インクジェット・ノズルのアレイを開示している。ここで、印刷されるべきインク滴は選択的に帯電させられ、記録媒体に向かって偏向される。この初期の技術は、静電二値偏向連続インクジェット（electrostatic  binary  deflection  continuous  ink  jet）として知られている。
【０００６】
Herronらに発行された米国特許第4,636,808号、Hertzらに発行された米国特許第4,620,196号および米国特許第4,613,871号は、静電連続インクジェット印刷における画質を改善する技術を開示している。それは、滴を帯電させる電圧パルスの長さを延長して多くの相続く滴が帯電させられるようにし、印刷滴のストリーム中に散在する非印刷もしくはガード滴を使用することによって生成される、記録媒体上のピクセル領域内での可変数の滴を用いた印刷を含む。
【０００７】
連続流インクジェットのその後の発展は滴形成法および滴偏向法の両方を改善した。たとえば、1973年1月9日にRobertsonに発行された米国特許第3,709,432号は、トランスデューサの使用を通じて作動流体（working  fluid）のフィラメントを刺激して作動流体を一様な間隔のインク滴に分裂させる方法および装置を開示している。インク滴に分裂する前のフィラメントの長さは、トランスデューサに供給される刺激エネルギーを制御することによって調節される。大きな振幅の刺激は短いフィラメントを与え、小さな振幅の刺激はより長いフィラメントを与える。長いフィラメントおよび短いフィラメントの両端の中間の点において流体の経路を横切って空気の流れが生成される。空気流は、インク滴自身の軌跡に影響する以上に、フィラメントが滴に分裂する前のフィラメントの軌跡に影響する。フィラメントの長さを制御することにより、インク滴の軌跡は制御でき、あるいはある経路から別の経路へと切り換えられる。よって、一部のインク滴はキャッチャーに向かわされ、その一方で他のインク滴は受け部材に加えられることが許容される。
【０００８】
Jeanmaireらに発行された「連続インクジェット印刷の方法および装置」と題する米国特許第6,588,888（以下ではJeanmaire  '888）およびJeanmaireらに発行された「選択可能なインクの印刷体積をもつ連続インクジェット印刷ヘッド」と題する米国特許第6,575,566号（以下ではJeanmaire  '566）は、第一状態ではある経路に沿って進む第一体積をもつ小滴を形成し、第二状態では前記第一の体積より大きい複数の他の体積をもつ、同じ経路に沿って進む小滴を形成するよう動作可能な小滴形成機構を含む連続インクジェット印刷装置を開示している。小滴偏向器システムは前記経路に沿って進む小滴に力を加える。力は、第一体積をもつ小滴が前記経路から逸れる一方、前記複数の他の体積をもつより大きな小滴は実質的に前記経路に沿って進むままかわずかに逸れてガター経路に沿って進み、印刷媒体に到達する前に捕集されるような方向に加えられる。前記第一体積をもつ小滴、印刷滴は、受け印刷媒体に当たることが許容され、一方、前記複数の他の体積をもつより大きな小滴は非印刷滴であり、ガターまたは滴キャッチャーに形成されたインク除去チャネルを通じてリサイクルまたは処分される。
【０００９】
好ましい実施形態では、可変滴偏向手段は空気または他の気体の流れを含む。気体の流れは、大きな滴の軌跡に影響する以上に小さな滴の軌跡に影響する。一般に、異なるサイズの滴に異なる軌跡をたどらせるそのような型の印刷装置は、二つのモードのうちの少なくとも一つにおいて動作させられる。二つのモードとは、大きな滴と小さな滴のどちらが印刷滴であるかによる、Jeanmaire  '888またはJeanmaire  '566に開示されるような小型滴印刷モード（small  drop  print  mode）と、やはりJeanmaire  '566またはJeanmaireらに発行された「気体流インク小滴分離をもつ印刷ヘッドおよびインク小滴を逸らせる方法」と題する米国特許第6,554,410（以下ではJeanmaire  '410）に開示されているような大型滴印刷モード（large  drop  print  mode）である。本稿で以下に記載される本発明は、小型滴印刷モードを実装する方法である。
【００１０】
Jeanmaire  '888およびJeanmaire  '566が開示する連続インクジェット印刷の概念では、最も小さい体積の滴が受け手媒体上の画像パターンを形成するのに使われ、大きな滴は、過剰な噴射された液体または非印刷領域において媒体に当たるはずの液体を捕捉するために形成され、ガターに導かれる。しかしながら、Jeanmaire  '888およびJeanmaire  '566は、入力画像またはパターン・データをジェット刺激パルス・シーケンスであって、ジェットを印刷滴および非印刷滴の諸シーケンスに分裂させ、それらの刺激が受け手媒体において受け容れ可能な液体パターン画像につながるジェット刺激パルス・シーケンスに変換する方法は開示していない。小型滴印刷モードの実装は、複数のジェットの各ジェットに加えられるジェット分裂パルスのシーケンスが、各画像画素（ピクセル）において所望される光学濃度または液体投下量に基づいて形成されること、また、信頼できる偏向経路弁別およびガターによる捕捉のために大型の非印刷滴が与えられなければならないという特性を要求する。
【００１１】
さらに、小型滴印刷は、各パターン・ピクセル位置でのグレースケールのより多くのレベルを与え、ピクセル領域内での印刷されるインクの位置および形を変えるよりよい機会を提供する。しかしながら、小型滴印刷によって提供される印刷品質機会を活用するためには、入力画像およびパターン・データを有用な滴形成パルス・シーケンスに変換する実際的かつ効率的な方法が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、大きな体積の滴が捕捉されてリサイクルされる一方で小さな体積の滴を使って印刷する方法を提供することが本発明の一つの目的である。
【００１３】
さらに、ピクセル領域におけるグレーレベルを印刷するために小型滴を利用し、印刷される液体の光学濃度の重心の位置および形が、入力画像または液体パターン・データを最もよく表すよう選択されることを許容する方法を提供することが本発明の一つの目的である。
【００１４】
さらに、それぞれ印刷ピクセル領域および非印刷ピクセル領域のための小型滴および大型滴の必要なシーケンスを形成するために一つまたは複数のジェットを刺激するための滴形成パルス・シーケンスを発達させる効率的な方法を提供することが本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の、以上に記載したまたは数多くのその他の特徴、目的および利点は、本稿に記載される詳細な説明、請求項および図面を見れば容易に明白となるであろう。これらの特徴、目的および利点は、ノズルから液体の連続ストリームを放出する液滴放出器を使って、受け媒体上に液体パターン・データに従って液体パターンを形成する方法によって達成される。前記液体の連続ストリームは滴形成エネルギー・パルスの印加によって所定の体積の滴に分解される。本方法は、記録媒体のあるピクセル領域を、ノズルおよび該ノズルから射出された複数の流体滴が前記記録媒体の前記ピクセル領域に衝突できる時間期間と関連付けることを含む。前記時間期間は複数の部分期間に分割され、部分期間は今度は複数のブロックにまとめられる。各ブロックは、印刷ブロックまたは非印刷ブロックとして定義される。滴形成エネルギー・パルスは、相続くブロックの各対の間および各印刷ブロックの部分期間どうしの間に与えられる。非印刷ブロックの部分期間どうしの間には滴形成エネルギー・パルスは与えられない。そのようにして形成されたエネルギー・パルス・シーケンスは、液体のストリームに加えられて、小型印刷滴および大型非印刷滴の形成を引き起こす。液体パターンは、印刷ブロックに関連付けられた部分期間中に放出された液体からなる印刷滴の受け手の上に形成される。ブロック構成は、非印刷滴が適正な体積をもつことを保証するよう設計される。
【００１６】
印刷滴からの信頼できる区別のために適正な大きさの体積にされ、信頼できる仕方でガターに導かれるという保証をもって簡単に非印刷滴が指定されることを許容するよう、部分期間のブロックを構成し、定義する種々の方法を開示する本発明の数組の実施形態が記載される。これらの実施形態の組は、等しい数の部分期間の固定ブロック、異なる数の部分期間をもつ固定ブロック、液体パターン・データに従って可変数の部分期間をもつブロックを使う諸方法、ならびに、最大数のグレーレベルがピクセル領域内に印刷されうることを保証する追加の非印刷可能部分期間をもつ諸方法を含む。
【００１７】
ある代替的な実施形態の組では、部分期間のブロックではなく個々の部分期間が個々に印刷部分期間または非印刷部分期間として定義される。これは、印刷滴からの区別のために十分な体積の非印刷滴が形成されることを強制する非印刷滴規則と、非印刷滴が信頼できる仕方で捕捉され、ガターに導かれるために大きすぎないことを保証する最大滴規則とに従う。
【００１８】
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴および利点は、本発明の例示的な実施形態が示され、記載される、図面との関連で参照される以下の詳細な説明を読めば、当業者には明白となるであろう。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態の詳細な説明が以下に呈示される。付属の図面が参照される。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に基づく、ある例示的な液体パターン投下装置の簡略化されたブロック概略図である。
【図２ａ】本発明のある好ましい実施形態に基づく、単一の熱的ストリーム分裂トランスデューサを示す概略的な平面図である。
【図２ｂ】本発明のある好ましい実施形態に基づく、熱的ストリーム分裂トランスデューサのアレイの一部を示す概略的な平面図である。
【図３ａ】液体の連続ストリームの、単一サイズの滴への同期された分裂を示す概略的な断面図である。
【図３ｂ】液体の連続ストリームの、複数の所定体積をもつ滴への同期された分裂を示す概略的な断面図である。
【図４ａ】本発明のある好ましい実施形態に基づく、異なる所定の体積の滴につながる、ストリーム分裂ヒーター抵抗器による流体ジェットの同期的分裂を刺激するためのエネルギー・パルス・シーケンスを表す図である。
【図４ｂ】本発明のある好ましい実施形態に基づく、異なる所定の体積の滴につながる、ストリーム分裂ヒーター抵抗器による流体ジェットの同期的分裂を刺激するためのエネルギー・パルス・シーケンスを表す図である。
【図４ｃ】本発明のある好ましい実施形態に基づく、異なる所定の体積の滴につながる、ストリーム分裂ヒーター抵抗器による流体ジェットの同期的分裂を刺激するためのエネルギー・パルス・シーケンスを表す図である。
【図５】液体パターン・データに従って大型および小型の滴をもって動作し、大型滴がガターによって捕集される液滴放出器の横断面図である
【図６】出力画像の一部分および印刷プロセスの関連する諸方向を示す図である。
【図７】本発明の理解に重要なさまざまな時間期間を示す図である。
【図８】本発明の理解に重要な時間期間、時間部分期間および関連する液滴形成機会を示す図である。
【図９】本発明に基づく、あるピクセル位置内で印刷された滴の種々の印刷光学濃度および位置につながる印刷および非印刷滴パターンの形成を制御するための時間部分期間のブロックの使用を示す図である。
【図１０】図９（ｂ）〜９（ｆ）に示される時間およびパルス・パターンによって指示される印刷滴および非印刷滴の形成から帰結する印刷される滴パターンを示す図である。
【図１１】本発明に基づく誤差拡散手順を示す図である。
【図１２】本発明に基づく入力画像の一部分についての誤差拡散手順の結果を示す図である。
【図１３】本発明に基づく、印刷滴および非印刷滴の形成を指示するのに有用な時間部分期間の代替的な諸ブロック構成を示す図である。
【図１４】本発明に基づく、印刷滴および非印刷滴の形成を指示するのに有用な時間部分期間の代替的な諸ブロック構成およびいくつかの結果的な滴パターンを示す図である。
【図１５】本発明に基づく、印刷滴および非印刷滴の形成を指示するのに有用な時間部分期間の代替的な諸ブロック構成およびいくつかの結果的な滴パターンを示す図である。
【図１６】本発明に基づく、印刷滴および非印刷滴の形成を指示するのに有用な、時間部分期間を画像入力ピクセル・データに関係させるある代替的な実施形態を示す図である。
【図１７】図１６に示された実施形態のある種の特徴をより詳細に示す図である。
【図１８】二値閾値画像処理手順を含む、図１６および図１７に示された本発明の実施形態の部分的な適用を示す図である。
【図１９】図１８に示された手順から帰結するであろう印刷滴、非印刷滴およびサイズ不足の非印刷滴の形成を示す図である。
【図２０】図１８に示された手順から帰結したサイズ不足の非印刷滴をなくすために「0を追加」非印刷滴規則の使用を示す図である。
【図２１】図１８に示された手順から帰結したサイズ不足の非印刷滴をなくすために「1を追加」非印刷滴規則の使用を示す図である。
【図２２】図１８に示された手順から帰結したサイズ不足の非印刷滴をなくすために「重み付けされた」非印刷滴規則の使用を示す図である。
【図２３】図１８に示された手順から帰結したサイズ不足の非印刷滴をなくすために「ランダム変化数」非印刷滴規則の使用を示す図である。
【図２４】図１８に示された手順から帰結したサイズ不足の非印刷滴をなくすために「ランダム変化数」非印刷滴規則の使用をさらに示す図である。
【図２５】図１８に示された手順から帰結したサイズ不足の非印刷滴をなくすために「ランダム変化数」非印刷滴規則の使用をまたさらに示す図である。
【図２６】二値閾値画像処理手順および「ランダム数変化」非印刷滴規則を含む、図２３ないし図２５に示された本発明の実施形態の完全な適用を示す図である。
【図２７】図２６に示される画像の、線形誤差拡散アルゴリズムを使ったさらなる処理を示す図である。
【図２８】誤差拡散手順を含む、図１６および図１７に示される本発明の実施形態の部分的な適用を示す図である。
【図２９】図２８に示される手順から帰結するであろう印刷滴、非印刷滴およびサイズ不足の非印刷滴の形成を示す図である。
【図３０】誤差拡散手順および極小摂動非印刷滴制約を含む、本発明の実施形態の完全な適用を示す図である。
【図３１】誤差拡散手順および非印刷滴規則を含む図１６、図１７および図２７に示される本発明の実施形態の完全な適用を示す図である。
【図３２】本発明に基づく、図３１に示される手順から帰結するであろう印刷滴および非印刷滴の形成を示す図である。
【図３３】本発明に基づく、図３１に示される手順およびそれに続く最大非印刷滴規則の適用からの、滴形成パルス・マトリクス値およびパルス・シーケンス結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本記載は特に、本発明の装置の一部をなす、あるいは本発明の装置とより直接に協働する要素に向けられる。機能的な要素および特徴は、本発明の理解のため、同じ要素であるか同じ機能を実行するのであれば、図面において同じ参照符号が与えられている。明示的に示されていない、また記述されていない要素は当業者によく知られたさまざまな形を取りうることは理解しておくものとする。
【００２３】
図１を参照すると、液体パターンを投下するための連続滴放出システム１０が示されている。典型的には、そのようなシステムはインクジェット・プリンタであり、液体パターンは、受け手のシートまたはウェブに印刷される像である。しかしながら、図示したシステムによって他の液体パターンが投下されてもよい。たとえば、製造プロセスのためのマスキングおよび化学開始剤層が含まれる。インクが典型的には本発明の潜在的な用途の部分集合である画像印刷に関連することを認識して、本発明の理解のためには、用語「液体」および「インク」は交換可能に使用される。液体パターン投下システムは、さまざまな入力および出力コンポーネントとインターフェースをもち、必要なデータ変換を計算し、必要とされるプログラムおよびアルゴリズムを実行するプロセス・コントローラ１２０によって制御される。
【００２４】
液体パターン投下システム１０はさらに、画像または液体パターン・データ５０の源を含む。この源はラスタ画像データ、ページ記述言語の形のアウトライン画像データまたは他の形のデジタル画像データを与える。この画像データはコントローラ１２０によってビットマップ画像データに変換され、印刷ヘッド電気インターフェース２３に接続された複数の印刷ヘッド・トランスデューサ回路１４を介してマルチジェット滴放出印刷ヘッド１６に転送するために記憶される。ビットマップ画像データは、所望されるパターン解像度、すなわちパターンの「インチ当たりドット数」などによって決定されるパターン・ラスタ距離だけ等間隔に離間した位置の二次元マトリクスの画素（ピクセル）への個々の滴の投下を指定する。ラスタ距離または間隔は、パターンの二つの次元方向において同じであってもよいし、あるいは異なっていてもよい。
【００２５】
コントローラ１２０はまた、印刷ヘッド・トランスデューサ回路１４への滴同期または形成信号を生成する。該信号はその後印刷ヘッド１６に加えられて、放出された複数の流体ストリームの、所定の体積の滴への、予測可能なタイミングでの分裂を引き起こす。印刷ヘッド１６は、印刷ヘッド１６自身の動きの必要なしに媒体１８にわたる全走査線を印刷するのに十分な複数のジェットを含んでいるという意味で、「ページ幅の（page  wide）」印刷ヘッドとして図示されている。
【００２６】
記録媒体１８は、記録媒体輸送システム１１２によって印刷ヘッド１６に対して動かされる。記録媒体輸送システム１１２は媒体輸送制御システム１１６によって電子制御され、媒体輸送制御システム１１６は今度はコントローラ１２０によって制御される。図１に示される記録媒体輸送システム１１２は単に概略表現であり、多くの異なる機械的構成が可能である。たとえば、記録媒体輸送システムにおいて、液滴の記録媒体１８への転写を容易にするために、入力転写ローラー１１３および出力転写ローラー１１４が使用されることができる。そのような転写ローラー技術は当技術分野においてよく知られている。図１に示されるようなページ幅印刷ヘッドの場合、記録媒体１８を静止した印刷ヘッドを通過して動かすことがこの上なく便利である。記録媒体１８は速度vMで輸送される。走査型印刷ヘッド印刷システムの場合には、相対的なラスタ動きにおいて、印刷ヘッドを一つの軸（主走査方向）に沿って動かし、記録媒体を直交する軸（副走査方向）に沿って動かすことが通例、この上なく便利である。
【００２７】
本発明は、可動または静止印刷ヘッドを有する印刷システム、可動または静止受け媒体を有する印刷システムおよびそれらのあらゆる組み合わせに等しく適用可能である。さらに、本稿での以下の本発明の方法の記述は、複数の液体ストリームを噴射する複数のノズルを有する液滴放出器に言及する。しかしながら、本発明は、単一ジェットまたは液体タイプ当たり単一ジェットを利用する、適切な媒体輸送装置と組み合わされた液体パターン形成システムにも適用可能である。媒体輸送装置はたとえば、高速回転するドラム型媒体サポートと、ゆっくり並進するまたはステップ運動する印刷ヘッド・キャリッジである。
【００２８】
パターン液体は、圧力下で液体貯留部２８に含まれる。非印刷状態では、連続滴ストリームは、ストリームを捕捉する液体ガター（図示せず）のため、記録媒体１８に達することができない。液体ガターは、液体の一部分が液体リサイクル・ユニット５１によってリサイクルされることを許容してもよい。液体リサイクル・ユニット５１は印刷されなかった液体を印刷ヘッド流体出口２０を介して受け取り、液体をもとの状態に復元し、貯留部２８に送り返すか貯蔵するかする。液体リサイクル・ユニットは、液体回収を支援し、印刷ヘッド１６を通じた気体流に影響するために、印刷ヘッド流体出口２０に真空圧力を加えるよう構成されてもよい。そのような液体リサイクル・ユニットは当技術分野ではよく知られている。最適な動作に好適な液体圧力は、ノズルの幾何形状および熱的属性ならびに液体の熱的属性を含むいくつかの因子に依存する。コントローラ１２０によって管理される液体供給コントローラ２６の制御のもとで液体貯留部２８に圧力を加えることによって、一定の液体圧力が達成できる。
【００２９】
液体は、液体入口ポート２７で印刷ヘッド１６にはいる液体供給線を介して分配される。液体は好ましくは、印刷ヘッド１６のシリコン基板を通じて、複数のノズルおよびジェット刺激トランスデューサが位置するその表側表面までエッチングされたスロットおよび／または穴を通じて流れる。本発明のいくつかの好ましい実施形態では、ジェット刺激トランスデューサは抵抗性ヒーターである。他の実施形態では、抵抗性ヒーター、電場電極および微小電気機械流れ弁の何らかの組み合わせを含む、ジェット当たり二つ以上のトランスデューサが設けられてもよい。印刷ヘッド１６が少なくとも部分的にシリコンから製作されるとき、印刷ヘッド・トランスデューサ制御回路１４の一部を印刷ヘッドと統合して電気コネクタ２３を単純化することが可能である。
【００３０】
のちにより詳細に述べる二次滴偏向装置が、液滴放出ノズルの下流に構成されてもよい。二次滴偏向装置は、入力パターン・データに基づいてあらかじめ決定されている滴体積を有する滴の複数のストリーム中の個々の滴に当たる空気流を生成する気流高圧部（plenum）を有する。正圧力制御装置５１を通じてコントローラ１２０によって制御される正圧力源５２は正圧力源入口４９を介して印刷ヘッド１６に接続される。
【００３１】
ある好ましい印刷ヘッド実施形態の単一ノズル２１の正面図が図２（ａ）に示されている。図２（ｂ）にはそのようなノズルの拡がったアレイの５つのノズルの部分が示されている。理解の簡単のため、複数のジェットおよび構成要素が示されるとき、同じ機能要素を表すために、そのような要素の大きなアレイに沿って順に、添え字「j」「j＋1」などが使用される。図２（ａ）および図２（ｂ）は印刷ヘッド１６の滴生成器部分のノズル２１を示す。ノズルは、直径Ddnをもつ円形で、滴ノズル（drop  nozzle）間隔Sdnでノズル・アレイ方向または軸Anに沿って等間隔に離間され、ノズル表側面層（nozzle  front  face  layer）１２に形成されている。円形ノズルが描かれているが、液体放出開口（orifice）のための他の形が使用されてもよく、有効直径、すなわち等価な開いた面積を指定する円の直径が利用されてもよい。典型的には、ノズル直径は、投下される液体パターンに適切な滴のサイズに依存して、6マイクロメートルないし35マイクロメートルの範囲で形成される。典型的には滴ノズル間隔Sdnは、ノズル軸方向のパターン・ラスタ解像度300ピクセル毎インチないし1200ピクセル毎インチに対応して84ないし21マイクロメートルの範囲内である。
【００３２】
取り囲んでいる抵抗性ヒーター２２はノズル腔を囲んで表側面層上に形成される。抵抗性ヒーター２２は、電極リード５３および５４によってアドレッシングされる。電極の一つ、たとえば電極５４は他のジェットを囲む抵抗器と共通に共有されてもよいが、少なくとも一つの抵抗器電極リード、たとえば電極５３がジェットに個別に電気パルスを与えてそのジェットの独立した刺激を引き起こす。あるいはまた、所与のジェットに刺激パルスを選択的に加えるために二つのアドレス・リード５３、５４が連携して使用されるマトリクス・アドレッシング構成が採用されてもよい。これらの同じ抵抗性ヒーターは、実質的に一様な直径Dd、体積V0および間隔λdの滴に分裂するよう液体のジェットを同期させるために適正な波長の表面波を起こすためにも利用される。より大きな流体セグメントへのストリームの分裂を引き起こすために、抵抗性ヒーターパルス化（pulsing）も考案されうる。それらの流体セグメントは、V0のほぼ整数倍の体積Vmをもつ滴に、すなわちmを1より大きな整数、つまりm≧2として〜mV0の体積の滴に融合する。
【００３３】
本発明の理解の目的のためには、最小の所定の体積V0をもつ滴は「小型〔小さい〕」滴または「公称体積の滴」と呼ばれ、約mV0の体積をもつ融合した滴は「大型〔大きい〕」滴と呼ばれる。所望される液体出力パターンまたは画像は、体積V0の複数の小型滴から、受け媒体上に形成される。一方、約mV0の体積の大型滴は受け手媒体に当たる前に捕捉される（ガターに導かれる）。
【００３４】
流体７０の連続ストリームに対するパルス化ジェット刺激ヒーター２２の一つの効果が、図３（ａ）および３（ｂ）に側面図で示されている。図３（ａ）および３（ｂ）は、滴生成器基板１５の、複数のノズルのうちの一つのノズルのまわりの部分を示している。加圧された作動液体（working  liquid）１９がノズル２１に近位液体供給室２９を介して供給される。ノズル２１は滴ノズル表側面層１２内に、可能性としては断熱および電気絶縁層１３ならびにインクジェット装置の製造において利用される他の層内に形成される。
【００３５】
図３（ａ）では、ジェット刺激ヒーター２２は、流体柱（fluid  column）７０上での支配的な表面の波状の（sinuate）くびれ生成（necking）７２を引き起こす支配的な表面波を起こすのに十分なエネルギー・パルスをもって波打たされる。該表面波は、実質的に一様な直径Ddおよび間隔λ0の滴３０のストリーム８０への、ノズル面からある動作距離BOL0のところに位置する安定した動作分裂点７４での分裂の同期につながる。滴３０の体積V0は、図４（ａ）に示されるように加えられたエネルギー・パルスの期間の時間内にノズルから放出される流体の体積であり、液体パターン形成のために使用されることになる公称の、あるいは「小型」滴体積でもある。
【００３６】
図３（ｂ）は、小さなまたは公称体積V0をもつ印刷滴４０および融合した流体のいくつかの大きな体積の非印刷滴からなるストリーム８２に分裂させられる連続ストリーム７１を示している。非印刷滴は、体積4V0をもつ大きな体積の非印刷滴８６および3V0の体積をもつ大きな非印刷滴８５といったものである。複数の所定の体積の滴のストリームを生成する機能を提供するための熱パルス刺激による連続液体ジェットの分裂は知られている。たとえば、本発明の被譲渡者に譲渡されたJeanmaire  '888を参照。図３（ｂ）に示される滴ストリーム体積パターンは、図４（ｂ）に示されるような加えられるエネルギー・パルスのパターンから帰結する。
【００３７】
図３（ａ）および３（ｂ）における流体ストリームおよび個々の滴３０、４０、８５および８６０は、作動液体の加圧の大きさ、ノズル幾何形状および作動液体の属性、特に粘性に基づいて、vdの速度で名目的な飛行経路に沿って進む。
【００３８】
図４（ａ）〜４（ｃ）は、滴形成電気エネルギー・パルス４７のいくつかの異なるシーケンスによる連続的なストリームの熱刺激を示している。エネルギー・パルス・シーケンスは概略的に、各単位期間の間に（図４（ａ））、あるいは前記単位時間期間のより長い倍数の間に（図４（ｂ）および４（ｃ））、継続時間τpの刺激エネルギー・パルスを生成するようヒーター抵抗器を「オン」および「オフ」にするものとして表現されている。実際上は、滴形成刺激パルスの継続時間はきわめて短くてもよい。すなわち、典型的にはτp≪τ0。
【００３９】
図４（ａ）では、刺激パルス・シーケンスは、各単位期間について加えられる一連の滴形成パルスからなる。このパルス列によって刺激される連続ジェット・ストリームは、τ0だけ時間的に離間し飛行経路に沿ってλ0＝vdτ0だけ離間した、みな体積V0の滴３０に分裂させられる。
【００４０】
図４（ｂ）に示されているエネルギー・パルス列は、ほとんどの単位期間の間に加えられる滴形成パルスからなるが、いくつかの単位期間４１の間はパルスが削除され、滴形成パルスどうしの間に4τ0時間期間および3τ0時間期間を生じる。滴形成パルスを受領する単位期間は、単位体積V0の印刷滴４０につながる。滴形成パルスの削除はジェット柱の液体が集まって（融合して）、単位より長いこれらの時間期間に見合った、より大きな体積の滴になるようにする。すなわち、図４（ｂ）の第一のパルス削除パルス・シーケンス９２は、約4V0の融合した体積をもつ大きな非印刷滴８６の分裂につながり、第二のパルス削除パルス・シーケンス９１は、約3V0の融合した体積をもつ大きな非印刷滴８７のにつながる。
【００４１】
用語「滴形成エネルギー・パルス」または「滴形成パルス」は、本稿での本発明の説明では、ノズルから圧力のもとで放出された液体の柱の、局在化されたくびれ生成およびその後の分裂を引き起こすために十分な強度の刺激エネルギー・パルスを表すために使用される。間にある液体の単一滴への融合を引き起こすために、先導（leading）および後続（trailing）滴形成パルスの両方が必要とされる。また、液体ジェットのあるセグメントに関連付けられた後続滴形成パルスは、ノズルから発される液体の次のセグメントに関連付けられた先導滴形成パルスでもあることは明白なはずである。本発明の諸方法は、放出された液体の柱を滴形成パルスで刺激してその間にある流体から小型体積滴および大型体積滴の発達を引き起こすことによって実行される。本稿での議論では、同じ滴形成パルスが、時間的に液体セグメントが最初に放出されるときに生起する場合には「先導」滴形成パルスと称され、直前に放出された液体セグメントについては「後続」滴形成パルスとも称されうる。
【００４２】
図４（ｃ）は、約8V0の融合した体積の大きな非印刷滴８８を生成する、期間8τ0のパルス削除パルス・シーケンス９４をもつパルス列を示している。流体の複数の単位の単一の滴への融合は、分裂点から何らかの移動距離および時間を必要とする。融合した滴は、その流体が名目体積V0の複数の個々の滴に分裂したとした場合に占められていたはずの空間の中心近くに位置される傾向がある。
【００４３】
大きな融合した滴の形成は、液体シーケンスを開始および停止させるために滴形成パルスが与えられることと、単一の滴に融合すると期待されうる液体の量が無制限ではないことを要求する。実際上の経験から、大きな滴形成に対する上限は、液体の属性および融合が起こることを許容するために受け容れ可能である滴飛行ゾーンの長さに依存して、〜10V0であることが知られている。さらに、滴が大きすぎると、過剰な流体蓄積（buildup）が滴捕捉またはガター点において生じることがあり、はね散り（spatter）、滴リバウンド（drop  rebound）および間欠的なつまり（clogging）もしくはどくどくした流れ（gurgling）につながる。その結果、大きな非印刷滴体積は好ましくは〜2V0ないし6V0の範囲内で形成される。
【００４４】
単位体積V0の実質的に倍数単位で滴を生成する機能は、印刷滴と非印刷滴を区別することにおいて有利に利用されうる。滴は、横断空気（気体）流の場（cross  air  (gas)  flow  field）において連行する（entraining）ことによって偏向されうる。より大きな滴はより小さな抵抗対質量比をもち、よって空気流の場においてより小さな体積の滴ほど偏向されない。よって、異なる体積の滴を異なる飛行経路に分散させるために、気体偏向ゾーンが使用されうる。液体パターン投下システムは、大きな体積の滴をもって印刷し、小さな滴をガターに導くよう構成されてもよいし、逆に小さな体積の滴をもって印刷し、大きな滴をガターに導くよう構成されてもよい。本印刷方法発明は、体積〜2V0ないし6V0の大きな非印刷滴はガターに導きながら体積〜V0の小型滴を使って液体パターンを形成することにつながる、滴偏向および捕捉装置構成に適用可能である。
【００４５】
図５は、実質的に偏向される小さな体積の滴４０および気体流高圧部（plenum）６０によって設定される偏向気体流４８によってわずかしか偏向されない大きな体積の滴８７、８６を含む滴８４のストリームを用いて印刷するよう構成された液滴パターン投下システムを横断面図で示している。偏向気体流４８は、X方向の矢印「A」によって示される方向をもつ。これは、受け媒体輸送の方向Fでもある。正圧力気体が気体偏向器高圧部６０に正圧力源入口４９を介して供給される。
【００４６】
複数ジェット・アレイ印刷ヘッド１６は、複数のジェットで形成される半導体基板１５と、共通の液体供給室コンポーネント（図示せず）に取り付けられたジェット刺激トランスデューサで構成される。印刷ヘッド１６のノズル・アレイ方向は図５のY軸に沿っている。加圧されたパターン形成液体１９は、ノズル２１から噴射され、マイナスZ方向に進む液体ストリーム７１を形成する。入力液体パターン・データに従って小さい体積および大きい体積の滴の形成を引き起こすために、抵抗性ヒーター２２が滴形成エネルギー・パルスでパルス駆動される。小型滴４０はX方向に偏向されて滴捕捉ガター・リップ５６を通過し、衝突点１１５において受け手媒体１８に衝突することが許容される。媒体が速度VMでX方向に輸送されるにつれて、印刷滴４０によって受け手媒体１８上に印刷されたスポット３２が形成される。
【００４７】
大型滴は滴捕捉装置１７によって捕捉される。滴捕捉装置１７はリサイクル出口２０を介して液体リサイクル・ユニットに接続されている。滴捕捉装置１７に蓄積する非印刷液体の回収を補助するために、リサイクル出口２０に真空が加えられてもよい。図示した大きな非印刷滴８６のような非印刷滴は、ガター捕捉位置、たとえば滴捕捉リップ５６によって同等に（in  par）定義されたガター開口５７で最終的に印刷滴４０から分離される。滴捕捉位置および近傍の設計は、はね散り、ガターのつまりまたはその他の信頼性上の問題を引き起こすことなく捕捉されうる非印刷滴の体積に対する好ましい上限を与えうる。気体流偏向および滴捕捉装置の設計はまた、非印刷滴の体積に対する好ましい下限を与えうる。たとえば、大型滴と小型滴の間の飛行経路の分散の量およびガター捕捉位置における捕捉もしくは非捕捉イベントの信頼性は、二倍体積2V0の非印刷滴の信頼できる捕捉は許容せず、非印刷滴が少なくとも3V0または4V0の体積であることを要求することがありうる。信頼できる形で捕捉できる最小および最大の非印刷滴体積は、本発明の小型滴印刷の方法の適用に含まれる、重要な印刷システム装置設計パラメータである。
【００４８】
本発明の理解に役立ついくつかの用語法を図６を参照して説明しておく。図６は、所望される出力液体パターンを形成するプロセスにおいて、液体スポット３２をもって印刷されうるピクセル領域４４をもつ受け媒体１８の一部を、大幅に拡大された平面図において示している。連続的な滴放出印刷ヘッド１６は影付きの長方形として示されている。受け手媒体１８は左から右の方向に輸送される。この方向は、方向「F」、「高速（fast）」走査方向とも表される。高速走査方向は、印刷ヘッドと受け媒体との間の最高速度の相対動きの方向としてそのように名付けられている。高速走査方向に沿ったピクセル位置はインデックス「i」によって表され、等しい間隔Sfをもつ。気体偏向システムの気体流「A」の方向も、点線矢印として示されている。これは図５にも示された構成に対応する。
【００４９】
「S」とラベル付けされた方向は「低速（slow）」走査方向で、これは、印刷ヘッドがページ幅いっぱいよりも狭く、よって出力液体パターンを完全に形成するためには第二の方向に並進させなければならない（または媒体を並進させなければならない）印刷システムについて適用可能である。図１に示されるようなページ幅の印刷ヘッドをもつ印刷システムについては、低速走査方向は印刷ヘッド・アレイ幅の方向と同じであり、低速走査の「動き」は0である。低速走査方向に沿ったピクセル位置はインデックス「j」によって表され、通例、走査線（scan  line）と称される。走査線「j」は、「単一パス」の印刷モードの場合、印刷ヘッド１６の単一のノズルによって書かれてもよく、あるいは異なる時間および受け媒体に対する印刷ヘッドの異なるパスにおいて複数のノズルによって書かれてもよい。
【００５０】
一つまたは複数の液体ドット３２が、受け手媒体１８上のいくつかのピクセル領域４４上に投下されているように描かれている。これらの「印刷された」滴の位置は、受け手媒体１８に対向する印刷ヘッド１６の液体ストリームにおいて印刷滴が形成されるタイミングから、滴の受け手媒体までの飛行時間、ノズルからの初期液体放出軌跡、ノズルと受け手媒体との間の相対的な動き、気体流偏向および滴捕捉装置の特性、滴間の空気力学的相互作用ならびに機械的振動、液体供給圧力変動および気流といった他の効果によって、生じる。図６に示されたピクセル領域４４内での印刷されたスポット３２の位置は、生じうる印刷滴位置の変動を示すことが意図されている。受け手媒体上のピクセル領域の予期される位置に対して印刷滴および非印刷滴の形成のタイミングを選択することによって高速走査方向に沿った印刷される滴の位置に影響することが本発明の諸方法の一つの目的である。受け手媒体上のピクセルの位置は、先ほど述べた諸因子の知識から、媒体の動きおよび位置を検知することによって、あるいは既知の安定なパラメータ設定およびセンサーに支援されたフィードバックの何らかの組み合わせによって予期されうる。
【００５１】
印刷ヘッド１６の各ジェット刺激ヒーター２２に与えられる信号、たとえば画像データ源を印刷ヘッドに接続する一つまたは複数のワイヤ上で搬送される電圧パルスの形の信号または画像データ源を印刷ヘッドに接続する光ファイバーケーブルによって搬送される光パルスの形の信号と、印刷ヘッド１６における滴形成および放出のタイミングとの間に密接な関係があることを認識しておくことも重要である。滴形成信号は典型的には、たとえば図４（ａ）〜４（ｃ）に示されるように、タイミング図におけるエネルギー・パルスとして表される。特定のノズル刺激器に加えられるエネルギー・パルスについてのタイミング図は、ノズルから射出された滴の空間的パターンに、よって記録媒体上の滴の位置的な配置に、密接に関係しており、違いは正味の滴移動時間を説明する時間遅延因子と、受け手媒体に対するノズルの正味の相対速度に関係する離間因子だけである。
【００５２】
ここで図７を参照すると、３３とラベル付けされた時間期間Ii、Ii+1およびIi+2に対応するタイミング図が示されている。これらの時間期間は図７では等しい継続時間をもつ複数の部分期間３４に分割されている。時間期間Iiの概念を導入するのは、出力画像中のピクセル領域４４が高速走査方向に沿って印刷滴衝突位置１１５を通過する（図５および図６参照）時間の間にノズルによって放出される流体の間の関係を理解するのを助けるためである。たとえば、受け手媒体が放出ノズルに対して2m/secの一定速度で高速走査方向に動いていて、vM＝2m/secであり、高速走査方向に沿ったピクセル間隔Sfが84μm（すなわち、〜300ドット毎インチ）である場合、適切な時間期間Iiは：Ii＝Sf/vM＝42μsecである。いくつかの印刷システムでは、印刷は、印刷ヘッドと受け手媒体との間の相対的な動きが変化しつつある間に生起することがある。この場合、適切な時間期間Iiは、変化している相対的な動きの大きさに追随するために各ピクセル領域「i」について調節されうる。
【００５３】
図７の拡大図は、部分期間３４の描写の明確さのために示されている。高速走査方向に沿って印刷ピクセル領域４４に割り当てられている、当該時間期間Iiの間にノズルによって放出される液体の部分を追跡するために、「部分期間（subinterval）」３４の概念が導入される。特定の時間期間Iiの間じゅう、滴形成パルス４２は隣接する部分期間３４どうしの間に与えられることができる。そのような滴形成パルス４２は図８に概略的に表されている。図８は、すべての隣り合う部分期間の間に配置された滴形成パルスの場合を示しており、ここでは、すべての時間部分期間３４は長さが等しい。
【００５４】
通例、部分期間時間は、印刷ヘッドおよび滴偏向システムの信頼できる動作がサポートする最短の滴生成時間期間として選ばれる。すなわち、流体柱分裂の物理、衛星滴形成、滴間の空気動力学的相互作用および他の考察が、最高の基本的滴生成周波数f0、すなわち最小滴生成期間τ0および関連する最小の滴体積V0のシステム選択につながる。本発明を理解する目的のためには、部分期間時間は、最小滴生成期間τ0に名目上等しいとして図示され、議論されるが、本発明の実施のためには、時間部分期間が等しい一定の値であることは必須ではない。部分期間時間を、液体粘性、温度、印刷速度などといった変化するシステム・パラメータに追随するまたはそのような変化するシステム・パラメータについて調節するために調節することが有利である用途もありうる。
【００５５】
さらに、本発明を理解する目的のために、部分期間は滴形成パルス４２を含まないように示されている。滴形成パルスは概念的に、滴の形成を開始または終了するために部分期間どうしの「間」の時点に挿入されうる非常に狭い、デルタ関数様のエネルギー・パルスとして見ることができ、示される。形成される滴は、隣り合う滴形成パルスどうしの間に、すなわち間にはいるすべての時間部分期間の間に放出される全流体からなる。本発明の諸方法との関連で使用されるべき実際の連続滴放出器では、滴形成エネルギー・パルスは有限の継続時間τpをもち、その滴形成パルス継続時間の間に放出され、その滴形成エネルギー・パルスの前または後の時間部分期間の間に放出される液体から形成される有限の量の液体がある。滴形成エネルギー・パルスの印加の間に放出された液体をどちらの時間部分期間の滴が受領するかは、本発明の理解には重要ではない。簡単のため、各エネルギー形成パルスの間に放出される流体の半分が前の時間部分期間の流体に加わり、半分が次の時間部分期間の流体に加わるものとする。
【００５６】
以下の本発明の説明では、いくつかの滴形成パルス４２が他の数字ラベルでラベル付けされることになる。その特定の滴形成パルスの挿入を指揮する方法特徴の起源をより明確に示すためである。しかしながら、滴形成パルスのすべては、数字ラベルや液体ジェットに加えるための関連する方法理由によらず、エネルギーおよびパルス幅の面で本質的に同じであると考えられている。すなわち、本発明の理解の目的のためには、滴形成パルスはみな同じ機能を液体ジェットに対して実行することが意図される。その機能とは、すなわちまとまって液滴をなす液体のシーケンスを開始または終了するようくびれを引き起こすことである。
【００５７】
部分期間３４の間に放出される流体に関連付けられている形成された滴３０は、各部分期間３４の下に黒丸を置くことによって示される。図８における部分期間および形成された滴の表現ならびに図９、図１１、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１９および図２１における同様の表現は概略的である。特に、特定の滴形成パルス・シーケンスによって形成されるいかなる滴が発生するのも加えられたパルス自身より若干あとであり、受け位置またはガター位置に到着するのはさらなる有意な時間のちにである。
【００５８】
図７および図８の時間期間３３Ii、Ii+1およびIi+2は、15個の部分期間３４に分割され、時間期間３３の間に放出される流体を印刷滴と非印刷滴との間で割り振る機会を多様な仕方で提供する。15個の部分期間のうち印刷滴として形成されるべきものの数を変えることによって、中間階調レベルが提供されうる。i番目の時間期間に関連付けられたピクセル領域内での印刷される滴の位置は、印刷滴を形成するためにどの部分期間が使用されるかの順序によって偏向されうる。しかしながら、信頼できる形でガターに導かれうる最小の非印刷滴体積（およびまた最大の非印刷滴体積）というシステム設計要件は、印刷滴と非印刷滴の形成の間で部分期間を割り振ることに複雑さを導入する。この複雑さは、印刷滴と非印刷滴の間の区別をするために滴体積の差に依拠しない従来技術の連続インクジェット・システムには存在しなかったものである。
【００５９】
本発明の実施形態の第一の組は、部分期間３４を図９（ａ）ないし９（ｆ）で３６とラベル付けされている複数のブロックBikにグループ化することによる、出力受け手媒体上のi番目のピクセル領域に関連付けられる時間期間Iiのさらなる組織化を利用する。たとえば、時間期間IiおよびIi+1の15個の部分期間３４は、三つの部分期間からなるブロック５つに、すなわち、k＝1ないし5としてブロックBikにグループ化される。ブロック３６を形成するために選ばれる部分期間３４の数は有利には、単一の大きな滴に形成されるとした場合に、印刷滴に対して、また信頼できるガターへの誘導のために非印刷滴の偏向区別をするために適切な大きさとなる数である。図９（ａ）〜９（ｆ）に示される例示的なアプローチでは、部分期間３４の各ブロック３６に関連付けられた全放出流体は体積〜3V0の滴を形成することになる。そのような部分期間ブロック構成は、体積V0の滴を使って出力液体パターンを形成する一方で体積3V0の滴は信頼できる形でガターに導ける印刷システムでの使用のために適切である。
【００６０】
図９（ａ）は、時間期間IiおよびIi+1の15個の部分期間３４をそれぞれ、k＝1ないし5として５つのブロックBikおよびB(i+1)kにまとめた組織化を示している。図９（ｂ）ないし９（ｆ）は、各ブロックを印刷ラベル「1」または非印刷ラベル「0」のいずれかでラベル付けすることによって指定されうるいくつかの出力印刷パターンを示している。べたの黒丸が示す「1」と記されたまたはラベル付けされたブロックは、体積V0の三つの印刷滴４０を生成するようにされ、「0」とラベル付けされたブロックは体積3V0の一つの大きな非印刷滴８５を生成するようにされる。滴形成パルス４３は、部分期間３４のあらゆる隣り合うブロック３６の間で与えられる。さらに、「1」とラベル付けされ印刷と表されているブロックについては、滴形成パルス４２は、「1」ブロック内の部分期間３４それぞれの間にも与えられる。「0」とラベル付けされた非印刷ブロックについては、内部のブロック滴形成パルス４２は与えられない。結果として、「0」とラベル付けされたブロックについては、そのブロックの三つの部分期間について放出された液体のすべては単一の非印刷滴８５に融合する。
【００６１】
〈Ｉ．固定等部分期間ブロック方法〉
本発明のこの最初の一組の実施形態は、固定等部分期間ブロック方法と称してもよいだろう。ファームウェアまたはソフトウェアで実行される画像処理アルゴリズムを使って、各出力ピクセルについて入力画像またはパターン・データが検査され、時間期間Iiの各部分期間ブロックが、印刷または非印刷のために「1」または「0」のどちらでラベル付けされるべきかについての決定がされる。図９（ｂ）に示される例については、５つのブロックすべて、時間期間Iiの15個の部分期間すべてが「1」とラベル付けされる。すなわち、ブロック・シーケンス[11111]が与えられ、これは図示されている滴形成パルスのパターンにつながり、受け手媒体上の関連付けられたピクセル領域に加えられる液体の最大量15V0の印刷につながる。そのようなピクセルは、他の同様に印刷されるピクセル領域と集群化されると、この方法によって与えられる最大出力画像光学濃度（optical  density）ODmaxまたは液体パターン層厚さを示すことになる。直後のピクセル領域Ii+1は、非印刷滴ブロック・シーケンス[00000]が選択されているので、液体を受領しない。
【００６２】
図９（ｃ）ないし９（ｆ）は、ピクセル領域内の15個の滴のうちの6つを印刷するいくつかの代替的な印刷滴パターンを示している。第一近似では、これらのピクセル領域は〜6/15ODmaxの出力ピクセル光学濃度を示す。しかしながら、これらの6つの印刷滴によるパターンの厳密な序列および衝突時刻は異なっているので、名目的な6/15ODmaxレベルのまわりの小さな意図的な密度変動が生成されうる。図示されている時間期間の間に印刷されるべき液体パターンの重心（centroid）は、「C」で表される矢印によって示されている。図９（ｃ）から、時間期間Iiの間に印刷されるべき6つの滴のパターンは、次の時間期間Ii+1の間に印刷されるべき6つの滴のパターンと比較して、液体の重心を、対応するピクセル領域の反対側に位置させていることが理解されるであろう。
【００６３】
図１０は、図９（ｂ）ないし９（ｆ）に示されているブロックの印刷および非印刷ラベル付けから期待される、種々のピクセル領域内印刷パターンを示している。3つの滴からなる印刷滴ブロックは、明確のため、3つのローブをもつ印刷スポットとして図示されている。実際上は、印刷されるスポットはたいていは、受け手媒体との衝突に際して、より円形に近い形または高速走査方向の楕円形をなすであろう。図９（ｂ）、９（ｃ）、９（ｄ）、９（ｅ）および９（ｆ）における時間期間IiおよびIi+1と関連付けられた印刷されるスポットは、図１０ではそれぞれ走査線j、j+1、j+2、j+3およびj+4において図示されている。図９（ｂ）ないし９（ｆ）で与えられる1および0のブロック指定シーケンスは、図１０の対応するピクセル領域で角括弧に入れたラベルとして示されている。媒体は高速走査方向Fに輸送されるので、i番目のピクセル領域は、  (i+1)番目のピクセル領域の前、図１０では右側に印刷される。本稿の図に描かれている時間シーケンスは、左から右へと増加する時間を示す。したがって、印刷されるピクセルのシーケンスは、図９（ｂ）ないし９（ｆ）の左から右への時間シーケンスと比べて、図１０では右から左へという逆の順をもつ。
【００６４】
図１０に示される６滴印刷滴パターンのいくつかの異なる配置は、本発明の印刷方法を使うとき、ピクセル領域内で、数多くの異なるわずかな密度レベルが、また印刷される液体の重心もしくは形の変動が可能であることを示している。入力液体パターンが各ピクセル領域において単なる平均密度レベルよりも高い解像度情報を含む場合、この追加的な情報は、可能ないくつかの異なる印刷滴パターンのうちから印刷滴の「最良」パターンを選ぶために使用されうる。あるいはまた、入力画像データは、特殊な特徴、たとえば鋭い画像エッジ、フォント文字曲線または周期的アーチファクト（モアレ）の潜在領域を検出するために検査されてもよい。たとえば、入力ピクセル領域がフォント文字の曲がったエッジの一部である場合、ピクセル領域内の印刷滴パターンをずらせば、よりなめらかな文字エッジを生成できる。
【００６５】
入力画像情報の出力滴形成パルス・シーケンスへの変換は、ルックアップ・テーブル法または他の画像処理規則アルゴリズム手順によって簡単に実装されうる。第一のステップは、各画像ピクセル領域における入力光学密度をこの上なく密接に再現する印刷・非印刷のブロック・ラベルのパターン（単数または複数）を選択することである。第二のステップでは、ピクセル領域内の入力光学密度の重心もしくは形またはその両方がわかっていれば、同じ印刷滴数のブロック・パターンのうちから、入力ピクセルを全体的に最もよく再現するために、最良のパターンが選択されうる。第三のステップでは、部分期間ブロック・ラベルが使用されて、i番目のピクセル領域に関連付けられた時間期間Iiの各部分期間３４について適用されるべき滴形成パルスのシーケンスが形成される。すなわち、滴形成パルスは、部分期間のすべてのブロックどうしの間および「1」または「印刷」とラベル付けされたブロック内のすべての部分期間どうしの間に加えられる。最後に、滴形成パルスのこの時間シーケンスが滴形成抵抗性ヒーター（または他のジェット刺激手段）に加えられて、小さい印刷滴および大きい非印刷滴からなる所望のシーケンスを生じる。
【００６６】
図９（ａ）ないし９（ｆ）に示される固定等部分期間ブロック法には、二つの有用な利点がある：すべての非印刷滴が同じ体積をもち、すべての部分期間について可能な滴形成パルス・シーケンスの任意のものを指定するために要求されるコード付けは、部分期間のブロックと同数の桁しかもたない二進数である。すべての非印刷滴が同じ名目体積をもつ場合、偏向および滴捕捉装置は、その体積と印刷滴体積との間の区別をするために最適化されてもよい。出力パルス・シーケンスの単純なコード付けはメモリ・スペースを節約し、高速な実行およびデータ転送レートを促進する。
【００６７】
固定等部分期間ブロック法の一つの欠点は、ある時間期間内の複数の滴のそれぞれを濃度きざみとして使って潜在的に実現可能ないくつかの中間階調レベルが利用できないことである。上で論じた例示的な構成では、各出力画像ピクセル領域上に印刷するために生成できる15個の印刷滴がある。第一近似では、この15個の印刷可能滴は出力ピクセル領域当たり16通りの（0個の滴が16番目の可能性となる）中間階調または液体体積のレベルを与えることができる。しかしながら、固定部分期間ブロック組織化のため、３つの印刷可能滴からなるブロック５つの例では、入力ピクセルの光学濃度を再現するために選択可能な滴パターン・レベルは0、3、6、9、12および15のみである。よって、入力液体パターン・データがあるピクセル位置で量子化された光学濃度レベル「7」を指定する場合、この例示的な固定等部分期間ブロック法はこの濃度レベルを、レベル「6」の滴パターンを印刷することによって近似できるのみであり、出力画像に「誤差」を生じる。この場合、所望される光学濃度よりも明るい光学濃度となる。
【００６８】
量子化された光学濃度レベルは、本発明の説明において、便宜上使用されることになる。たとえば、典型的な不透明画像についての光学濃度は受け手媒体の光学濃度の上で0から最大値ODmaxまでの範囲にわたり、入射光強度によって規格化された反射光強度の逆対数（底10）である。この範囲は、一組の等間隔のレベル、たとえば16、32、64、128または256に量子化され、光学濃度は最も近いレベルの値として表されうる。以下では理解の簡単のため、入力および出力画像の光学濃度についての量子化された値を使う。本発明は、不透明画像、透明画像、製造工程用の液体前駆体層、製造工程用の液体パターン層などの形成を含め、液体パターン書き込みのいかなる使用に対しても適用可能である。本稿での説明において使用される量子化された光学濃度レベルは、概念的に、本発明の使用を役立てることのできる任意の用途に対して適切な、同様に量子化された液体レベルに関係しうる。
【００６９】
本発明の発明者らは、入力画像情報に比べて少ない出力濃度レベルしか利用可能でないときに導入される出力ピクセル表現における誤差が、デジタル・イメージングでしばしば実施されている誤差拡散（error  diffusing）技法の使用によって緩和されうることを認識するに至った。入力および出力のピクセル光学濃度の間の差を分割して、逐次反復的な手順において、隣接するもしくは近隣の入力ピクセル濃度に加えることを、その隣接ピクセル領域についての出力ピクセル値を選択する前に行うのである。出力濃度レベルが低い（「明るすぎる」）場合、超過分の入力ピクセル濃度量、過剰な「暗さ」が隣接するピクセルに「拡散される」または移転される。出力ピクセル濃度が高すぎる場合、超過分の出力画像暗さは隣接ピクセル領域から差し引かれる。
【００７０】
デジタル・イメージングの技術分野では、数多くの誤差拡散（error  diffusion）の方法および処方がある。既知の誤差拡散法の任意のものまたはすべてが、本稿に開示される小型滴印刷の固定等部分期間ブロック法の適用との関連で有用となりうる。固定等部分期間ブロック法との関連で有用な例示的な誤差拡散法が図１１および図１２に示されている。図１１および図１２では、図９（ａ）に示された固定等部分期間ブロック法の例が、入力画像を最もよく再現するために印刷ブロックの数を選択する手順を補足するためにフロイド・スタインバーグ（Floyd-Steinberg）誤差拡散プロセスを追加することによって続けられる。フロイド・スタインバーグ誤差拡散法を実装するには、まず出力画像Omjiにおけるji番目のピクセルにおいて、入力画像Imjiに比べた誤差Ejiを計算するEji＝Imji−Omji。誤差Ejiは、(7/16)Eji、(5/16)Eji、(3/16)Ejiおよび(1/16)Ejiの諸部分に分割され、次いで図１１における誤差拡散マスク設計図１０５に示されるようにして隣接ピクセルに加えられる。
【００７１】
当業者は、7/16、5/16、3/16および1/16の値が単に誤差Ejiを分割して隣接ピクセルに分配する一つの方法であり、本発明に同じくらいよく適用できる数多くのそのような方法があることを認識するであろう。誤差を分割するために使われる分数の組は、まとめて「誤差拡散マスク（error  diffusion  mask）」「誤差拡散重み（error  diffusion  weights）」「誤差拡散フィルタ（error  diffusion  filter）」または「誤差重み（error  weights）」として知られている。誤差Ejiに誤差重みをかけるプロセスは、誤差に「重み付けする」と称される。
【００７２】
入力画像１００の一部が図１１に、2×5の入力画像ピクセル領域４５のセットとして示されている。描かれている入力画像領域の部分は、(i−1)番目のピクセル列における量子化された光学濃度レベル0（0から15までの16レベル中）から、ピクセル列iないしi＋3についての量子化された光学濃度レベル7への遷移を有している。出力画像ピクセル処理は、インデックスiを増しながら左から右に画像行jを横断して、次いで次の行(j＋1)の行頭に下がり、次いで再びインデックスiについて左から右へなどという具合に、入力画像および対応する出力画像の全体を通じて進行するものとする。３滴ブロック組織化のために液体または濃度レベル0、3、6、9、12および15のみが可能である論じられている例示的システム（図９（ａ）参照）については、出力画像は、これらの数値の滴パターンのみを印刷する命令からなる。したがって、この例の固定等部分期間ブロック法は、0から15までの間の任意の数の滴を加える能力が与えられれば提供されうるはずの16個のレベルのうち、6つの印刷可能なレベルを提供する。
【００７３】
入力画像１００のji番目のピクセルに着目すると、中間階調レベルはImji＝7として与えられる。出力画像ピクセル領域４４におけるji番目のピクセルには、最も近い許される出力レベルOmji＝6が割り当てられ、ji番目のピクセルにおけるEji＝7−6＝1の誤差を引き起こす。ji番目のピクセル誤差は次いで、フロイド・スタインバーグ・マスク１０５に従って隣接ピクセルに拡散され、図１１では１０３とラベル付けされた新しい調整された入力ピクセルを与える。出力画像レベルの選択および誤差拡散プロセスが次いでj(i＋1)番目のピクセルについて、次いで、j番目の行内で左から右に画像を横断していく次のピクセルについて実行される。(j＋1)番目の行は同様の仕方で処理され、次いで処理は画像全体を通じて、行を横断する、次の行に降りる、次いで再び横断するというシーケンスで続けられる。この例の、フロイド・スタインバーグ誤差拡散マスク１０５と組み合わせた固定等部分期間ブロック処理法は、図１２に示される入力画像１００の2かける7の部分に適用され、結果として、出力画像１０２が得られ、付随する誤差１０３は隣接するピクセルに拡散される。図１２の出力画像１０２を調べることによって、多くのピクセル領域４５における入力画像中間階調レベル「7」は、いくつかのピクセル領域４４を６滴パターンで印刷し、いくつかのピクセル領域を９滴パターンで印刷し、結果として図１２の12個の0でない出力画像ピクセルにわたって平均濃度「7」が得られることで、出力画像において再現されていることが理解されうる。
【００７４】
上で論じたように、所与の数の滴パターンの種々のシーケンスを使うことによって達成されうる名目的なレベルについては若干の濃度変動がある。たとえば、図９（ｂ）ないし９（ｆ）に示したいくつかの６滴パターンを使うことによって、5.5から6.5の濃度レベル範囲が達成できうる。そのような追加的な中間階調レベルが滴形成シーケンスの選択において呼び出されるとき、拡散される必要のある誤差の量は減らすことができ、出力画像は入力画像をピクセルごとにより緊密に再現することになる。
【００７５】
他の処理シーケンスも採用しうる。たとえば、上で述べたことの逆順でもよい。本発明の発明者らは、ここで記載される固定等部分期間ブロック法に従って出力滴形成および印刷シーケンスを選ぶことに関連して、いかなる有効な誤差拡散プロセスをも利用しうることを構想している。
【００７６】
〈ＩＩ．固定不等部分期間ブロック方法〉
小型滴印刷のための本発明のこの第二の一組の実施形態は、時間部分期間のブロックが同数の部分期間からなるという要件を緩和することによって実現されうる。これらの方法は、固定不等部分期間ブロック方法と称してもよいだろう。この代替アプローチにおける部分期間のブロックは、印刷滴から信頼できる形で区別され、ガターに導かれることができる最小サイズの非印刷滴を形成するよう組み合わされる最小数よりも大きい数の部分期間を含むことが許容される。たとえば、Mを2以上の整数として、最小非印刷滴体積がMV0であるとすると、M、M＋1、M＋2などをもつ固定されたブロックが、時間期間Iiをなす固定したブロック・サイズの組を確立することにおいて考慮されうる。しかしながら、全ブロックに含まれる部分期間の総数Nはすべての時間期間Iiについて同じであると制約される。
【００７７】
信頼できる気体流れ偏向および滴捕捉装置を設計するという観点からは、中間階調レベルを再現する際に最大の柔軟性を与えることになる大型滴のサイズの最も狭い範囲を使うことが好ましいことがありうる。下記の議論から、固定不等部分期間ブロック法によって提供できるすべての可能な中間階調レベルは、諸ブロックがM、M＋1、M＋2、…、(2M−1)個の部分期間をもつよう選ぶことによって実現されることが理解されるであろう。これより大きな部分期間のブロックを選ぶことは、追加的な中間階調の機会を与えず、信頼できるガターへの誘導のためには大きすぎる非印刷滴につながりうる。区別され、ガターに導かれることのできる最小の信頼できる非印刷滴体積が3V0だったとすると、ブロック内の部分期間の数の好ましい選択は3、4または5である。もし最小体積の非印刷滴が2V0であることができれば、2つおよび3つの部分期間からなる部分期間ブロックが好ましいことになる。
【００７８】
図１３（ａ）および１３（ｂ）は、時間期間３３当たり15個の部分期間３４の場合についての固定不等部分期間ブロック配置の例を示している。前と同様、時間期間は、画像または液体パターン出力ピクセル領域４４が印刷点、すなわち図５の位置１１５を通り過ぎる時間に関連付けられる。各時間期間の間に15個の部分期間を設けることは、用いられる部分期間ブロック組織化によって課される制限を別として、16個の（0から15個の印刷滴まで）光学濃度のレベルまたは出力ピクセル領域当たりの液体体積を与えることができる。時間期間IiおよびI(i+1)は、それぞれ3、3、4または5個の部分期間をもつ４つのブロックに分割される。連続液滴印刷システムは、これらのブロック・サイズのどれから形成される大型非印刷滴も適正に区別し、ガターに導くことができるものと想定される。
【００７９】
種々のサイズのブロックの種々の順序が図１３に示されている。異なるサイズのブロックの順序が、常に同じである、時間的にもしくは異なる走査線にわたってまたはその両方で所定の仕方で変化する、あるいは各出力画像ピクセルごとに入力ピクセル画像情報の最良の再現を与えるような仕方で変更される、固定不等部分期間ブロック法が実装されうることが本発明の発明者らによって予期されている。この最後の方法は、たとえば、ブロック・サイズ順を選ぶ際にルックアップ・テーブルを使って実装できる。図１３（ａ）および１３（ｂ）に示される例では、４つのブロックを順序付ける12通りの独特な方法がある。ブロック順を選ぶ異なるアプローチは、異なる画像メモリおよび処理時間の要件につながる。各ピクセル領域についてブロック順が可能なもののうちのどれでもよいことにすると、各入力画像ピクセル内での詳細な光学濃度を再現することにおける最大の柔軟性が提供されるが、代償として、適用されるべき滴形成パルスのパターンを指定するのに必要な担持される情報も最大になる。
【００８０】
各時間期間の15個の部分期間を、それぞれ3、3、4および5個の部分期間からなる４つのブロックに組織化することによって、各出力ピクセルにおいてV0の0、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12および15倍の平均液体堆積を提供することが可能になることは理解されうる。固定不等部分期間ブロック法を使って15レベルのうち12が利用可能ということは、先に論じた固定等部分期間ブロック法と比較して有利であり、出力ピクセル領域当たり２倍の数の液体適用レベルの利用を提供する。しかしながら、レベル1、2、13および14はいまだ利用可能ではない。一般に、Mを非印刷滴に形成できる最小の部分期間ブロック・サイズ、Nを各時間期間Ii内の部分期間の総数とすると、レベルM−1、M−2、…、1およびN−1、N−2、…、N−M＋1は、最小ブロック・サイズ制約のために提供されることができない。
【００８１】
固定不等部分期間ブロック法は、先に論じた固定等部分期間ブロック法と類似の仕方で動作されうる。ブロックには、印刷のための「1」または非印刷のための「0」のラベルが割り当てられる。滴形成パルスが、部分期間のすべてのブロックどうしの間に、および印刷のために「1」とラベル付けされたブロック内のすべての部分期間どうしの間に挿入される。滴形成パルスは、「0」とラベル付けされたブロック内の部分期間どうしの間には挿入されず、これらの部分期間のブロックからの大きな非印刷滴の形成を引き起こす。大きな体積の非印刷滴は、不等部分期間ブロックのどれが「0」とラベル付けされるかに依存して異なる体積をもつことになる。しかしながら、滴変更およびガター排除装置は、「0」とラベル付けされたブロックによって生成されるどの体積の非印刷滴体積についても信頼できる形で動作できることが想定される。
【００８２】
先述の諸方法と同様に、固定不等部分期間法は、ブロックの順序を変えることによって、印刷される液体のいくつかのレベルの印刷が、異なる時間順序で、よって、出力ピクセル領域内での重なりおよび位置の量で、適用されることを許容する。また、同様に、特に液体適用のいくつかのレベルがいまだ利用可能でないために生成される誤差を緩和するために、固定不等ブロック法に誤差拡散手順が組み合わされてもよい。
【００８３】
印刷（print）、非印刷（non-print）の指定は、先述の諸方法についてと同様に、各ブロックについて一つの桁をもつ二進数語によって取り込まれてもよい。図１３（ａ）および１３（ｂ）の例については、どのブロックが内側の部分期間どうしの間に滴形成パルスを有するべきで、どのブロックが有するべきでないかを指定するために、４ビット語が使用できる。不等ブロックが毎時間期間Iiについて常に同じ順序または所定の再帰する順序で配列されている実施形態については、順序およびブロック・サイズが単に、入力画像情報を担持する各ピクセルに関連付けられた４ビット語と組み合わされる非画像依存情報として与えられてもよい。その時間期間についての滴形成パルス・シーケンスは次いで、画像依存および非画像依存の情報から形成される。
【００８４】
不等ブロックの時間順序が画像入力情報にも基づいて選択される本方法の実施形態については、ブロック順序を指定する語も印刷、非印刷語との関連で必要とされうる。図１３（ａ）および１３（ｂ）に示した例については、3、3、4、5個の部分期間をもつ12通りの特有のブロック配列がある。これらの12個の可能性は、たとえば、第二の４ビット語によって表現できる。それにより、各時間期間には８ビット語が関連付けられ、４ビットが各サイズのブロックの順序を指定し、別の４ビットが当該ブロックについての印刷、非印刷のラベルを指定する。ブロック・サイズ順および印刷、非印刷の情報を表すために使用できるいくつもの方式があることは当業者には明白であろう。この情報を、毎画像出力ピクセル領域についての印刷および非印刷滴の所望されるパターンを引き起こす滴形成パルスの適正なシーケンスに変換するために、最終的なアルゴリズムまたはルックアップ・テーブルが使用されてもよい。
【００８５】
〈ＩＩＩ．可変不等部分期間ブロック法〉
本発明の第三の組の実施形態は、ブロック当たりの部分期間の数が、合計でN個の部分期間になる固定された数からなる組に設定されているという要件を緩和する。これらの方法は、可変不等部分期間ブロック法と称されてもよいだろう。総数Nの部分期間が各時間期間に関連付けられるので、すべての可能な部分期間の数が印刷するためにコード付けできるとすると、各出力ピクセル領域にN＋1通りの液体レベルを供給する潜在力がある。非印刷「0」としてコード付けされる部分期間のブロックすべてが少なくともM個の部分期間をもたなければならないという要件は緩和できない。さもなければ、印刷システムは信頼できる形ですべての非印刷滴を区別し、捕捉することができなくなる。しかしながら、可変不等部分期間ブロック法は、不等ブロックが全時間期間について同じ固定された組であるという要件を緩和する。ブロックを形成する部分期間の数は、画像入力データに基づいて調整されうる。この方法では、いくつかのブロックからより大きなブロックが形成できるが、残されたブロックは非印刷滴として形成されるには小さすぎ、印刷滴としてコード付けされることがありうる。
【００８６】
可変不等部分期間ブロック法の適用のいくつかの例が図１４（ａ）ないし１４（ｂ）に示されている。図１４（ａ）では、15個の部分期間をもつ時間期間Iiは、３つの部分期間からなる５個のブロックBik、k＝1〜5、に組織化されており、図９（ａ）の固定等ブロック法の例と同様である。この例について、非印刷滴に形成されることのできるブロック内の部分期間の最小数はM＝3である。これらのブロックを「1」または「0」とコード付けすることは、先に論じたように、液体レベル0、3、6、9、12および15V0の印刷を許容する。一つの部分期間が一つのブロックから別のブロックにシフトされて出されれば、新しいレベルが生成されうる。図１４（ｂ）では、ある部分期間がブロックBi1からブロックBi2にシフトされている。この構成では、液体レベル2V0は、図１４（ｃ）に示されているコード[10000]によって示されるように印刷される。図１４（ｂ）に示されたシフトされたブロック配列は、レベル2、5、6、8、9、11、12および15V0が印刷されることを許容する。ひとたび二つの部分期間からなるブロックが生成されると、それは常に印刷するために「1」とコード付けされなければならない。というのも、信頼できる形で区別し、ガターに導くのに十分大きな滴に形成することはできないからである。
【００８７】
図１４（ｄ）では、ブロックからの二つの部分期間が他のブロックにシフトしている。この例では、ブロックBi1からの二つの部分期間がシフトされてブロックBi2およびBi3を拡大している。４つの部分期間をもつブロックを二つ形成する代わりに、ブロックBi1からシフトされた両部分期間が同じブロックにシフトされて、そのブロックが５個の部分期間をもつよう拡大することもできたことは理解されうる。図１４（ｅ）は、このブロック構成では、液体レベル1V0が、コード[10000]を指定することによって印刷されうることを示している。図１４（ｄ）のシフトされたブロック配置は、液体レベル1、4、5、7、8、9、11、12および15V0を許容する。レベル10V0は、図のような二つの４部分期間ブロックの代わりに５個の部分期間のブロックが形成されるならば、提供されうる。単一の部分期間をもつブロックBi1は、常に印刷するために「1」とコード付けされなければならない。というのも、この小さなブロックからは非印刷滴は形成できないからである。
【００８８】
図のように入力画像データに従って部分期間ブロックの可変な形成を許容することは、N個の部分期間に伴う液体レベルのほとんどが印刷されることを許容する。しかしながら、非印刷滴についての最小サイズ要件Mのため、レベルN−1、N−2、…、N−M＋1はいまだ形成できない。
【００８９】
図１４（ｂ）および１４（ｄ）に示される可変サイズのブロックの異なる順序が想像できる。これらのブロックの異なる配置は、中間濃度レベルを生成でき、先に論じたように、ある出力ピクセル領域について印刷される液体を形成するのに有用でありうる。ブロック間での部分期間のシフトが、画像データによらずに常に同じ仕方で実行される、時間的にもしくは異なる走査線にわたってまたはその両方で所定の仕方で変化する、あるいは各出力画像ピクセルについて、入力ピクセル画像情報の最良の再現を与えるような仕方で変更される、可変不等部分期間ブロック法が実装されうることが本発明の発明者らによって予期されている。
【００９０】
たとえば、第一の変形は、常に0個、1個または2個の部分期間をブロックBi1からブロックBi2にシフトさせることによって実装できる。その際、ブロック配置は、２ビット語によって指定でき、ブロック自身は５つのブロックを印刷「1」または非印刷「0」としてラベル付けする５ビット語としてコード付けされうる。第二の変形は、たとえば、変更可能なブロックの対を所定の仕方で５ブロックの組に沿って巡回的に動かし、次いで何個の部分期間がシフトされたかを追跡するために２ビット符号を使うことによって実装できる。第三の変形は、たとえば、入力画像データに基づいてブロック・シフトの対の選択を選ぶことにおいてルックアップ・テーブルを使って実装できる。そのブロックから部分期間がシフトされた任意のブロックが、印刷ブロックとして自動的にコード付けされることになる。
【００９１】
図１４（ａ）ないし１４（ｅ）に描かれている可変不等部分期間ブロック法の例は、等しい部分期間をもつブロックの組をもって始まっていた。本発明の発明者らは、開始点ブロック配列は代替的に、図１３（ａ）および１３（ｂ）に示される４ブロック配置のような不等なブロックの組であってもよいことも考えている。その際、部分期間はブロックからシフトされて出されて、Mより小さい、すなわち1、2、…、M−1の、以前には利用不可能だったレベルの印刷を許容する、より小さなブロックを生成してもよい。先に論じたように、ブロック・サイズおよび順序ならびに部分期間のシフトを指定し、M個より少ない部分期間をもつ任意の部分期間ブロックが常に印刷するための「1」とコード付けされるために、追加的なコード付けが要求されてもよい。
【００９２】
先述の諸方法と同様に、可変不等部分期間法は、ブロックの順序を変えることによって、印刷される液体のいくつかのレベルの印刷が、異なる時間順序で、よって、出力ピクセル領域内での重なりおよび位置の量で、適用されることを許容する。また、同様に、特に液体適用のいくつかのレベルがいまだ利用可能でないために生成される誤差を緩和するために、固定不等ブロック法に誤差拡散手順が組み合わされてもよい。
【００９３】
上で論じた部分期間ブロック法のすべてについてと同様な仕方で、各時間期間Iiについての滴形成パルス・シーケンスが最終的に合成される。すなわち、滴形成パルスがすべてのブロックの間に、および印刷するための「1」とコード付けされたすべてのブロック内で、与えられる。
【００９４】
〈ＩＶ．追加された可変部分期間ブロック法〉
本発明の諸方法の第四の組の実施形態は、追加された可変部分期間ブロック法と称されてもよいだろう。これらの実施形態は、上で論じた可変不等部分期間ブロック法と似ているが、少なくともM個の部分期間をもつ追加的なブロックが、各時間期間Iiまたは出力ピクセル領域に関連付けられたN個の部分期間に追加されるという点で異なっている。N＋M個の部分期間のすべてが印刷のために利用可能となることは意図されていない。ある出力ピクセル領域で印刷される最大光学濃度または液体量は、いまだにNV0であると意図される。M個の部分期間の追加的なブロックが追加されることで、先に論じた実施形態を使ったときには利用可能でなかったレベルN−1、N−2、…、N−M＋1を提供できる滴パターン機会が提供される。
【００９５】
追加された可変部分期間ブロック法の例が図１５（ａ）ないし１５（ｅ）に示されている。図１５（ａ）では、時間期間Ii３３は、三つの部分期間３４からなる６個のブロックBik、k＝1〜6、に組織化された18個の部分期間３４を割り当てられている。常に少なくとも一つのブロックが非印刷のために「0」とコード付けされることが意図されている。こうして、図１５（ａ）のブロックの構成は、常に少なくとも一つのブロックを「0」、非印刷とコード付けすることによって、先に論じた固定等ブロック法と同様の仕方で、液体レベル0、3、6、9、12および15V0の印刷を提供する。しかしながら、追加された可変部分期間ブロック法では、図１４（ａ）ないし１４（ｅ）に示されている先に論じた可変不等部分期間ブロック法と同様の仕方で、あるブロックから別のブロックへの部分期間のシフトが許容される。
【００９６】
図１５（ｂ）では、ある部分期間がブロックBi5からブロックBi6にシフトされている。ここで、ブロックBi5は、非印刷滴を形成するために十分な部分期間を含んでいないので、常に印刷のための「1」とコード付けされなければならない。図１５（ｃ）は、６つのブロックを[111110]とコード付けすることによって、印刷液体レベル14V0を示している。図１５（ｄ）は、ブロックBi5からの二つの部分期間をブロックBi6にシフトさせることを示している。図１５（ｅ）は、[111110]としてコード付けされた結果として得られるブロック配置を使って印刷液体レベル13V0を示している。
【００９７】
図１５（ａ）ないし１５（ｅ）に示される追加された可変部分期間ブロック法は、あるブロックから別のブロックに一つまたは二つの部分期間をシフトさせることによって16通りすべての液体レベル（0ないし15V0）の印刷を許容する。常に少なくとも一つのブロックは非印刷ブロックとしてコード付けされ、そこから部分期間がシフトされたブロックは常に印刷ブロックとしてコード付けされる。可変不等部分期間ブロック法に類似の仕方では、部分期間シフトがどのようになされ、符号付けされるかの諸変形が本発明の発明者らによって構想されている。各ピクセル領域に加えられる液体の重心および形をシフトさせる同じ機会も利用可能である。しかしながら、追加された可変部分期間ブロック法は、0からNV0までの間の液体レベルのフル・セットを提供できるので、誤差拡散手順の追加的な適用は必要とされないことがありうる。しかしながら、誤差拡散技法はそれでも、中間的な階調領域において、ピクセル領域内での印刷滴の重なりの量および性質を変えることによる同数の印刷滴の諸パターンの代替的な選択肢からの選択をガイドすることによって、中間階調の追加的な洗練を達成するのに有用でありうる。
【００９８】
追加された可変部分期間ブロック法は、先に論じた小型滴印刷法に関して一つの不都合な点がある。正味の印刷デューティーサイクルが低下するのである。すなわち、液体放出の少なくともN＋M個の部分期間が各時間期間に割り当てられるが、N個の部分期間しか印刷されない。したがって、印刷の最大「デューティーサイクル」は、印刷ヘッドを通じた作動液体の動きに関してN/(N＋M)である。N＝15、M＝3については、この最大デューティーサイクルは83%となる。しかしながら、小型滴印刷法の処理自身に加えて誤差拡散処理を使うのを回避する機会は、このようなピーク効率の低下を正当化するのに十分な、全体としての印刷システムの単純化でありうる。
【００９９】
〈Ｖ．個別部分期間法〉
本発明の第五の組の実施形態は、個別部分期間法と称されてもよいだろう。個別部分期間法は、ある出力領域に関連付けられる時間期間Ii内の部分期間からなるブロックという先に論じられた概念を一つに縮退させる。各時間期間Iiにいくつかの部分期間が関連付けられ、それにより、先導および後続滴形成パルスがどの個別部分期間に与えられ、どの個別部分期間に与えられないかを操作することによって各ピクセル領域で印刷される液体の量を変える機会が提供される。典型的には、少数の部分期間、好ましくは非印刷滴として形成されうる最小であるM個のオーダーの部分期間が、各時間期間に関連付けられる。これに優先する規則は、非印刷滴を形成するようコード付けされている部分期間は、非印刷液体が気体流れ偏向装置によって印刷滴から区別され、ガター誘導装置によって捕捉されうるために、少なくともM個の部分期間からなる相続くシーケンスに集群化されなければならないというものである。非印刷部分期間がそのように集群化されることを保証する方法は、「非印刷滴規則（non-print  drop  rule）」を「適用する」または「使用する」と称される。以下では、非印刷滴規則が多様な仕方で適用されうることを説明する。
【０１００】
個別部分期間法の例は、図１６ないし図２８を参照して説明される。図１６および図１７は、画像入力ピクセル情報４５と、時間期間Ii３３と、各時間期間３３に関連付けられた時間部分期間３４Sikとの間の関係を示している。先に論じた小型滴印刷法と同様、個別部分期間法の最終的な出力は、「j」滴刺激トランスデューサに加えられて体積V0の小さな印刷滴または体積が少なくともMV0の大きな非印刷滴の形成を引き起こす滴形成パルス・シーケンスである。図１６の例では、各入力画像ピクセル領域Imjiは、所与のジェット「j」の流体に刺激エネルギーを加えるための時間期間「i」に関連付けられる。図１６に与えられる例では、各時間期間３３に関連付けられた三つの部分期間３４（S1、S2およびS3）がある。各部分期間３４の間に放出される流体は、黒丸３０として示されており、任意の適切な部分期間の間に形成されうる小型印刷滴４０の体積V0を表す。
【０１０１】
滴形成パルス４６は、図１６および図１７の全部分期間の間に示されている。個別部分期間法の理解の目的のためには、ブロックの間に加えられる滴形成パルスとブロック内で加えられる滴形成パルスとの区別は啓発的ではなく、使用しない。個別部分期間法は、ブロック構造にも時間期間テンプレートにも合致しない最終的な滴形成パルス・シーケンスを与える。個別部分期間法は、初期に全部分期間を、画像または液体パターン入力データに基づいて、二進で「印刷」部分期間のための「1」または非印刷部分期間のための「0」としてコード付けすることによって実装される。初期の画像ベースのコード付けののち、偏向システムが区別するのに小さすぎず、滴捕捉およびガター誘導に際して信頼できないほど大きすぎることもない体積をもつ非印刷滴が形成されることを保証する二つの他の印刷規則が適用される。二進画像コード化および非印刷滴規則または印刷制約規則の適用によって引き起こされる誤差を緩和するために、誤差拡散プロセスが、種々の段階において適用されてもよい。
【０１０２】
図１７は、対応する出力画像ピクセルOm(j,i)（図示せず）を印刷するために最良の滴形成を生起させる滴形成パルス・シーケンスを構築することが望まれる、ある時間期間Ijiに関連付けられた一つの入力画像ピクセルIm(j,i)を示している。時間期間Ijiはj番目のジェットについてのi番目の時間期間であり、この例では、k＝1ないし3として三つの部分期間Sikからなる。個別部分期間法は、印刷、非印刷のコード付け決定における使用のために、全時間部分期間Sjikに画像入力データが割り当てられることを要求する。これは、図１７において、画像ピクセルIm(i,j)を、k＝1〜3としてそれぞれが光学濃度ODjikをもつ三つの領域に分けることによって、示されている。
【０１０３】
入力画像および出力画像のピクセル密度（解像度）に依存して、入力画像データは、すべての部分期間時間に関連付けることのできる入力画像データを提供するよう「拡張」されなければならないことがありうる。たとえば、個別時間期間３３は1200ピクセル毎インチ（dpi）に対応する出力ピクセルに関連付けられることがありうる。その際、図１７に示される各時間期間３３に関連付けられる三つの部分期間３４は、出力画像が1200dpiの解像度で四つの中間階調レベルまたは液体レベル（0、V0、2V0または3V0）の一つで印刷されることを許容するために、提供される。これは潜在的には非常に高い画質を与える。しかしながら、入力画像データは、1200ピクセル毎インチで、単一の中間階調レベルまたは光学濃度値Ojiとしてしか得られないことがありうる。このデータを各部分期間Sjikについて一つで三つの値に「拡張」するストレートな手順は、単に単一の値を３で割って、k＝1〜3についてODjik＝ODji/3とすることである。あるいはまた、画像入力データを拡張するために、必要ならエッジ、フォント曲線、周期的な画像アーチファクトなどを認識するより洗練された画像処理方法を用いてもよい。
【０１０４】
個別部分期間法は、入力画像データIm(j,i,k)を、すべてのジェット、すなわちすべてのSjikと関連付けられるよう形成することによって実行される。次いで、その部分期間についての入力画像値と、その部分期間における印刷流体の期待される光学濃度または液体投下結果との間の比較がなされる。各部分期間の間に放出される流体の印刷または非印刷の結果に、代表的な比較値（representative  comparative  value）が割り当てられる。たとえば、時間期間当たり三つの部分期間が、毎出力印刷ピクセル位置Omjiに対して三つの印刷滴を印刷することを許容し、結果として、最大光学濃度ODmaxまたは最大液体層厚さhmaxを与える場合、ある部分期間に関連付けられた一つの印刷滴の印刷は、出力値Omjik＝ODmax/3またはhmax/3を割り当てられることができる。さらに、量子化されたレベルのいくつかの典型的なスキーム、たとえば８ビット語または十進で0ないし255レベルを用いて光学濃度を表すと、単一の印刷滴の量子化された画像値は、印刷についてはOmjik＝85（255のうち）、非印刷についてはOmjik＝0と表されることができる。
【０１０５】
入力画像データは、j番目の出力画像走査線についてのデータがj番目のジェットに関連付けられるよう組織化される。各ジェットを加えるために滴形成パルスの好ましいシーケンスを形成するために、入出力画像比較が、時間的に（最も早いものから最も遅いものへ）部分期間に沿ってステップ進行し、各時間期間について適切な拡張された入力ピクセル・データに比較することによってなされる。すなわち、本方法は、時間期間「Ii」の最初の部分期間Si1からk番目の部分期間Sikまで、そして(i＋1)番目の時間期間へ、などとステップ進行する。あるいはまた、時間期間インデックス「i」および部分期間インデックス「k」は、流体がジェット「j」によって放出される時間の部分期間全部を通じて進む単一のインデックス「s」で置き換えられてもよい。すなわち、Sjik＝Sjs、Imjik＝ImjsおよびOmjik＝Omjsで、ここで、s＝N(i−1)＋kであり、Nは時間期間に関連付けられた部分期間の数、図１６〜図２８の例では3、に等しい。この定式化において、「i」は、Nxをx方向（図５のプロセス方向または高速走査方向）の画像ピクセルの数として1からNxまでの範囲であり、「s」は1からNNxまでの範囲である。NNxは画像印刷時間の間の時間部分期間の総数である。
【０１０６】
インデックス「j」は、Nyをy方向（図５のノズル・アレイ方向または低速走査方向）のピクセルの総数として、1からNyまでの範囲である。図１に示され、本稿で論じられた例はページ幅の印刷ヘッドおよび単一パスのイメージング・システムについてであるので、出力画像走査線は特定のジェットに、そして特定の入力画像走査線に対応する。したがって、インデックス「j」は三つの集合体すべてに同じ仕方で適用される。しかしながら、本発明の方法はまた、複数回のパス〔通過〕の間の印刷ヘッドの印刷を重ねることによって出力画像が形成されるマルチパス・イメージング・システムとの関連で使用されもよい。この状況では、インデックス「j」は、複数回のパスのうちのそれぞれの間の各ジェットに関連付けられる。したがって、入力画像データは、各部分期間について印刷／非印刷決定のために使うための適切な入力画像値を提供するよう組織化されなければならない。出力画像がいくつかの低デューティーサイクルの印刷パスから構築されるマルチパス・イメージング・モードについては、これは、各パスについて使用される入力画像データが多くの挿入された「0」をもつということを意味しうる。本発明の方法は、ここで説明されるように、印刷ヘッドの各パスについて、そのパスで印刷されるべき最終画像の部分に、そのパスで印刷されるべきでない部分についての「0」を合わせたものを含む画像入力データ・ファイルIm(j,i)を用意することによって、マルチパス印刷システムに直接適用可能である。
【０１０７】
個別部分期間法は、部分期間レベルでは、二進印刷プロセスと同一ではないが同様の仕方で動作する。本稿でのちに説明するように、非印刷滴が最小数Mの部分期間から形成されるという必要な条件は、従来技術の二進印刷処理アルゴリズムには見出されない、本発明の画像処理手順における独特な相違を導入する。にもかかわらず、最初の事例では、各部分期間は印刷には「1」、非印刷には「0」とコード付けまたはラベル付けされる必要がある。こうして、あらゆる中間階調表現は、隣り合うピクセルからなる諸グループがコード付けされる仕方で与えられなければならない。したがって、デジタル・イメージングの技術分野においてよく知られている多くのデジタル・ハーフトーン生成技法は、各部分期間について初期の印刷／非印刷決定をするのに有用であり、適用可能である。量子化された入力画像値Imjsは各時間部分期間Sjsに関連付けられる。その部分期間の流体を印刷させるまたは非印刷にするという量子化された二進出力画像結果は、Omjs＝[1または0]である。ここで、「1」は、入力画像データ・フォーマットに基づいて何らかの代表的な比較値を割り当てられる。
【０１０８】
部分期間を「1」とコード付けするのと「0」とコード付けするののどちらが最もよく入力画像を表現するかを選ぶために、よく知られたデジタル画像処理方法が呼び出されうる。上で論じた時間期間当たり三つの部分期間の例については、液体の部分期間を印刷するまたは非印刷にする比較値（comparative  value）は、それぞれレベル85または0の値を割り当てられてもよく；Omjs[1,0]＝[85,0]であり、ここで、出力光学濃度は256個のレベルに量子化され、ODmax＝255、ODmin＝0となる。その際、印刷か非印刷かの簡単な閾値判定が式１に表されるように論理的に実行されてもよい。
【０１０９】
if  Imjs≧85/2＝42.5  then  Omjs＝85  else  Omjs＝0      …(1)
ここで、「閾値」の値は42.5と選ばれている。これは、液体の印刷部分期間と非印刷部分期間の「平均」濃度空間値である。周期的または擬似ランダムなスクリーンを利用する「印刷／非印刷」決定をする他の諸方法に従ってもよい。これらの諸方法は本質的には、周期的または他の画像非依存な仕方で比較のために使われる閾値の値を変える。これは、二進ピクセル・マーキング・プロセスに適用されるときに好ましい出力画像結果を生じることが知られている。
【０１１０】
図１８では、入力画像１００の一部分である3かける6の画像入力ピクセル４５のアレイが概略的に示されている。入力画像は、量子化された濃度数空間において指定される。ここで、Dmax＝255であり、Dmin＝0である。各入力ピクセル領域４５内の角括弧内の数は、その入力画像ピクセルについての総濃度値である。たとえば、ji番目の画像入力ピクセルの量子化された光学濃度はImji＝50である。総入力ピクセル画像濃度は、三つの部分期間Sjik、k＝1〜3、に関連付けるべき三つの値Imjik、k＝1〜3、を与えるよう「拡張」されている。これらの拡張された入力ピクセル濃度値は、縦の破線によって隔てられた三つの値からなる行として表示されている。拡張された入力ピクセル光学濃度値を合計したものが、角括弧に入れた、入力ピクセル領域の量子化された光学濃度である。この例示的な画像については、画像入力データは、三つすべての部分期間について平均値を使うのではなく各ピクセル内の各部分期間について三つの個別入力画像値を生成するに十分豊富だった。入力画像１００のji番目のピクセルについて、部分期間の値は次のとおり：Imji1＝45、Imji2＝35およびImji3＝25。
【０１１１】
中間出力ピクセル画像１０１が、上の式１に表される一定値閾値決定に従って生成される。ここで「中間（intermediate）」の用語を使っているのは、以下で述べるように、伝統的な二進画像処理によって生成される出力画像は、非印刷滴規則にかけられておらず、よって「最終的な」出力画像ではないからである。使用される一定の閾値は42.5、つまり液体の印刷される部分期間と非印刷の部分期間の平均値であった。ここで、量子化されたODmaxはODmax＝255であり、中間出力ピクセル領域１〜２当たり液体の三つの印刷される部分期間によって与えられ、ODminはODmin＝0であり、中間出力ピクセル領域１０２において流体のどの部分期間も印刷されないときに帰結すると想定されている。出力画像は、入力画像１００について記載されたのと同じ慣例を使って概略図に示されている。各中間出力画像ピクセル１０２についての総光学濃度は角括弧内に示されており、各部分期間に関連付けられた光学濃度は縦の点線によって隔てられた下の値の行として示されている。出力画像部分期間値はみな、量子化された濃度レベル85または0のいずれか、Omjik＝[85または0]であり、出力画像データ・ファイルの二進性を例証している。
【０１１２】
図１８の下半分に示されている出力ピクセル領域１０２の値は「中間的」と称される。というのも、標準的な閾値処理および誤差拡散方法は、非印刷滴が小型滴体積の少なくとも何らかの最小の数M倍でなければならないことを要求する非印刷滴体積規則を取り入れてないからである。我々の例ではM＝3である。閾値処理のある種の「結果」は、「0」すなわち非印刷液体部分期間としてとしてコード付けされた孤立されたまたは「孤児〔オーファン（orphan）〕」部分期間３７を与える。これらの孤立部分期間３７は図１８では二重線の四角で示されている。今の議論では、「孤立部分期間」または部分期間の「孤立シーケンス」とは、単一の孤立した非印刷部分期間または前記最小数Mより少ない非印刷部分期間の連続である。
【０１１３】
図１９は、j番目、(j＋1)番目および(j＋2)番目のジェットについて時間期間図の形で同じ中間的出力ピクセル印刷／非印刷決定情報を概略的に示している。この図解は、図示した部分期間の直前の部分期間は、三つのジェットすべてについて「0」とコード付けされていたと想定している。印刷滴および非印刷滴は、「1」とコード付けされた毎部分期間の前端および後端に滴形成パルスを引き起こし、「0」とコード付けされた部分期間の間では、「0」とコード付けされた部分期間のシーケンスが組み合わさってガター排除の信頼性のためには大きすぎる非印刷滴を形成するのでない限り、滴形成パルス４１を省略することによって形成される。介在する滴形成パルスを挿入することなしでの連続する「0」の部分期間の最大数についての規則の追加については、のちに論じる。図１９に示される滴形成パルス４７は、そのような「最大非印刷滴規則」に従って加えられたものである。
【０１１４】
図１８で二重線の四角でハイライトされている「0」部分期間は、図１９では白丸で示されている。ハーフトーン閾値処理手順は、印刷部分期間にはさまれたいくつかの単一の非印刷部分期間、いくつかの孤立非印刷部分期間を生じた。これらの部分期間の間に放出された流体の部分は、適正に印刷滴から区別され、ガター装置に捕捉されることができない。ジェットj、j＋1およびj＋2のジェット刺激ヒーターが図１９に示されるシーケンスでパルス化された場合、白丸の流体部分３５は追加の、望ましくない印刷滴として印刷されてしまう。
【０１１５】
図１８および図１９によって示される余計な印刷滴の問題は、印刷／非印刷滴のラベル付けが最終決定される前に「非印刷滴規則」または「制約規則」を適用することによって矯正されうる。換言すれば、孤立部分期間および孤立部分期間シーケンスは、画像全体に（全部分期間に）二値閾値アルゴリズムの適用後に制約規則を適用することによって、あるいは二値閾値アルゴリズムが適用された部分期間の諸グループに制約規則をシーケンシャル的に適用することによって、回避または是正されうる。本質的には、非印刷滴規則は、二値画像処理閾値試験の結果より優先しうる新たな論理試験を導入する。式１の議論において前述したように、二値画像処理は、固定した閾値中間階調値との単純な比較、閾値の周期的に変化する集合（スクリーン）との比較、またはより洗練された二値画像処理アルゴリズムであってもよい。どの二値処理が選ばれるにしろ、その適用は、部分期間を印刷または非印刷、「1」または「0」のいずれかでコード付けする決定につながる。
【０１１６】
一般化すると、二値画像処理論理試験は、式２のように表されうる。
【０１１７】
if  Imjs≧(試験閾値)  then  Omjs′＝1  else  Omjs′＝0      …(2)
出力画像部分期間値Omjs′は、まだ最終的な出力画像値ではないことを示すためにプライム記号を付けてある。先に説明したように、Omjs′＝0値のいくつかは非印刷滴区別およびガター排除装置がサポートできない。したがって、「最終的な」Omjs値に到達するために、非印刷滴規則（論理試験）がOmjs′値に適用される。この試験の目的は、「孤立」非印刷部分期間に、すなわち余計な印刷滴につながるOmjs′結果のいくつかを禁止することである。残りの議論のためには、インデックス「s」＝N(i−1)＋kが便宜上使用される。Nは、各ピクセル領域iのために割り当てられた部分期間kの数である。
【０１１８】
先述した目的を達成する非印刷滴規則または手順（制約規則）を形成するには多くのアプローチがありうる。本発明の発明者らは、画像を処理する際、非印刷滴規則または制約規則が、（１）処理後、（２）逐次反復的および（３）「オンザフライ」に範疇分けされるいくつかの相異なる仕方で適用されうることを構想している。具体的には、入力画像データの二値化後の制約規則の適用の場合、発明者らは、その制約規則が：（１）画像全体の二値化の後処理として適用されてもよい、つまり、制約規則はすべての部分期間が二値処理アルゴリズムによって処理されたあとに適用されてもよい；（２）画像の諸部分の二値化後に逐次反復的に適用されてもよい、つまり、制約規則は、連続する部分期間の諸グループの各要素が二値閾値処理アルゴリズムによって処理されたあとに適用されてもよい；あるいは（３）二値化と連携して「オンザフライ」で、つまり、制約規則は各出力画像部分期間に順に、二値イメージング閾値試験への補足的試験として、連続して適用されてもよいことを構想している。この処理の最初の部分、二値化は、図１８および図１９との関連で述べた。上記のいくつかの相異なる仕方に従った二値化後の制約規則の適用は、図２０ないし図２６との関連で論じる。
【０１１９】
非印刷滴規則を利用する、またはその制約条件を適用するためには、中間的な二値化された画像データにおいて「孤立」部分期間を識別できなければならない。本発明の発明者らによって使用された孤立非印刷部分期間を識別する一つの計算方法は、中間的な出力画像データOmjs′内のすべての孤立部分期間を論理値「1」によって同定し、他のすべての部分期間を論理値「0」によって同定する孤立部分期間マトリクスを計算することである。たとえば、Omjsは式３および式４によって記述されるようにして構築されてもよい。
【０１２０】
【数１】
2010513096.tif 000003
式４の複雑な表式は単に、部分期間Sjsを含むM部分期間の長さの部分期間のシーケンス中のOmjs′値すべての和の積である。部分期間Sjsを含むM個の部分期間のシーケンスのいずれかが0（非印刷）のOmjs′値のみを含む場合、js番目の部分期間は孤立非印刷部分期間ではなく、適正な非印刷部分期間である。M＝3の例示的な場合については、式４は次の式５に単純化される。
【０１２１】
【数２】
2010513096.tif 000004
式３および４または５の適用は、孤立部分期間については1の値を、他のすべての部分期間については0をもつ孤立部分期間マトリクスOrjsを与える。
【０１２２】
孤立部分期間マトリクスOrjsを形成する代わりに、式３〜５は単に、中間的な画像Omjs′中の任意の部分期間について、孤立部分期間であるかどうかを判定してもよい。このようにして使われると、式３〜５は、非印刷滴規則の「オンザフライ」またはシーケンシャルな適用をサポートするために使用されうる。それは、それぞれの部分期間画像値Omjs′を、それがたとえば式１の閾値処理によってシーケンス中で生成される際に試験し、次の出力画像値の処理に進む前に検出された孤立部分期間について出力画像値をすぐ変更することによる。
【０１２３】
画像データの二値化後の非印刷滴規則の第一の例示的な適用が図２０に示されている。この例では、制約規則は非常に単純であり、「0追加（add  zeros）」制約規則と称される。図２０において、図１８に示されたj番目のジェットまたは画像走査線についての中間的な出力画像値１０１  Omjs′が再び描かれている。図１６〜図３３の例では、N＝3なので、インデックスはs＝3(i−1)＋kである。この際、「0追加」制約規則は、図２０の下側のマトリクス１０４に記録されている最終的な出力画像値１０８Omjsを構築するために使われる。
【０１２４】
図示した例示的な「0追加」制約は、すべての孤立した孤立滴に対してシーケンシャルに、または孤立部分期間系列の最初の孤立滴に対して、孤立部分期間がみつかった後は次のM−1個の部分期間の出力データ値が0となることを要求することによって作用する。孤立部分期間系列は、M部分期間より短い長さの孤立滴の相続く系列である。図２０に示される最終的な画像データ・マトリクス１０４では、変更された部分期間１０９が点線の丸で示されている。「修復された」孤立部分期間５８は点線の四角で示されている。この制約規則は、印刷されるインク密度または体積を若干下げるものの、信頼できる形で非印刷となるためには小さすぎる正しくないサイズの非印刷滴の生成を防止する。以下では、本発明によって構想されるすべての個別部分期間法との関連で、最大の非印刷滴サイズについて考える。
【０１２５】
例示的な「0追加」アルゴリズムは、まだ処理されていない部分期間へのその適用の結果を知ることなく、部分期間ごとに「オンザフライ」で容易に適用できる。二値化後に「0追加」規則を適用した結果が、本アルゴリズムを適用する上記のいくつかの相異なる仕方（後処理、期間または「オンザフライ」）の選択に対して不変であることが簡単に見て取れる。つまり、すべての場合において同じ出力画像が得られるのである。しかしながら、この不変性は、本発明に基づく制約アルゴリズムについての必須要件ではない。
【０１２６】
画像データの二値化後の非印刷滴規則の第二の例示的な適用が図２１に示されている。この例でも、制約規則は非常に単純で、「1追加（add  ones）」制約規則と称される。図２１では、図１８に示されるj番目のジェットまたは画像走査線についての中間的な出力画像値１０１  Omjs′が再び描かれている。この際、「1追加」制約規則は、図２１の下側のマトリクス１０４に記録されている最終的な出力画像値１０８Omjsを構築するために使われる。図示した例示的な「1追加」制約アルゴリズムは、いかなる孤立部分期間も「1」すなわち印刷部分期間に変えることによって作用する。図２１に示される最終的な画像データ・マトリクス１０４では、変更された部分期間１０９が点線の丸で示されている。「修復された」孤立部分期間５８は点線の四角で示されている。
【０１２７】
この制約規則は、印刷されるインク密度または体積を増やすものの、信頼できる形で非印刷となるには小さすぎる正しくないサイズの非印刷滴の生成を防止する。例示的な「1追加」アルゴリズムは、まだ処理されていない部分期間へのその適用の結果を知ることなく、部分期間ごとに「オンザフライ」で容易に適用できる。
【０１２８】
非印刷滴規則の第三の例示的な適用が図２２に示されている。図２２では、図１８に示されるj番目のジェットまたは画像走査線についての中間的な出力画像値１０１  Omjs′が再び描かれている。図１６〜図３３の例では、N＝3なので、インデックスはs＝3(i−1)＋kである。この際、「重み付けされた」非印刷制約規則は、図２２の下側のマトリクス１０４に記録されている最終的な出力画像値１０８Omjsを構築するために使われる。例示的な重み付けされた制約規則は、印刷されるインク密度または体積の不足（または過剰）によって引き起こされる画像アーチファクトを軽減するよう設計される。そうした不足は、重み付けされない制約規則である先の例の「0追加」規則によって引き起こされるようなものである。
【０１２９】
図２２の例では、図１８の中間出力データから画像出力データを構築するために使われる重み付けされた制約規則は、上で論じた「0追加」規則と同様に始まり、検出された最初の孤立した孤立部分期間または検出された孤立部分期間系列の最初の孤立部分期間に対して作用する。しかしながら、この例示的な重み付けされた制約規則は、追加される0の数およびどこに追加されるかの位置を追跡し、次に孤立部分期間または孤立部分期間系列の最初のメンバーが検出された際に「0追加」制約規則が適用される確率に重み付けする。この確率は、追加された0の数が、追加された0の位置の近傍内で大きければ、低く設定される。たとえば、位置「j,s」から始まって三つ以上の0が追加されており、かつ次の先頭オーファンがjまたはs方向においてM（図１８では3）部分期間以内であった場合には、確率はたったの10%ということもありうる。0から1までの間の試験値がランダムに生成され、この確率に対して閾値比較が行われる。「0追加」規則が選択されない場合、「1追加」規則が選択される。少なくとも一つの「1」の値を追加したのちは、重み付けされた制約アルゴリズムは、次に検出されるオーファンについては「0追加」規則の使用に戻り、この手順は画像全体が処理されるまで繰り返される。図２２の例では、重み付けされた制約規則は画像の初期二値化の後に逐次反復的に適用されているが、重み付けされた制約規則は「後処理」アルゴリズムとして、または「オンザフライ」アルゴリズムとして適用されてもよい。
【０１３０】
非印刷滴規則の第四の例示的な適用が図２３〜図２６に示されている。この「ランダム変化数」制約規則は、逐次反復的にまたは後処理アルゴリズムとして適用される。中間出力画像１０１の部分期間値Omjs′の3かける6のマトリクスは図２３の上の部分にあり、図１８から再現されている。孤立非印刷部分期間３７は二重線の四角でハイライトされている。オーファンは、非印刷（「0」）とコード付けされた各部分期間について、その部分期間が少なくともMの長さの非印刷部分期間のシーケンスの一部であるかどうかを判定する計算によって、アルゴリズム的に識別されうる。たとえば、式３〜５に関して先述した計算が使用されてもよい。
【０１３１】
ひとたび中間出力画像Omjs′中の孤立部分期間が識別されたら、非印刷滴規則手順が呼び出されて、その孤立部分期間の値または近くの部分期間の値を変更して、その部分期間の孤立状態を解消する。例示的な「ランダム変化数（random  change  number）」非印刷滴規則手順が図２３〜図２６に示されている。1および0の値からなるランダムな集合が、任意の既知の乱数発生器によって生成され、図２３に示されるような乱数列１０７を形成する。j番目のジェットまたは画像走査線についての中間出力画像値Omjs′は、前記3かける6のマトリクスの下に再び描かれている。この走査線について、孤立部分期間３７がi−1番目のピクセルにおいてk＝3の部分期間に（すなわち、s＝(3((i−1)−1)＋3)＝3i−1において）生じる。孤立部分期間の孤立状態をなくすために、点線の丸でハイライトされた、乱数列１０７における次の値、変化値９６は、オーファン・セルまたは近隣の部分期間の一つにおける値のいずれかを変えるために使うよう選択される。
【０１３２】
M＝3であるこの例の非印刷滴規則手順について、中間画像値Omjs′は次の順序で変更される：（ａ）現在の孤立部分期間、（ｂ）次のより高位の部分期間、（ｃ）次のより低位の部分期間、（ｄ）次の次のより高位の部分期間または（ｅ）次の次のより低位の部分期間。すなわち、変化値９６は中間画像値Omjs′を変更するのに使われ、孤立部分期間がなくなったかどうかを判定するために、その結果が式３〜５を使って試験される。一般に、変化値は、徐々により遠くの、より高位およびより低位近傍部分期間に対して、(M−1)個まで、交互に適用されていく。
【０１３３】
部分期間を「1」すなわち印刷部分期間としてコード付けすることは決して孤立部分期間を生成することはないので（式３）、乱数列で「1」が出たときは、その「1」は孤立「0」を「1」に直接変えるために使われる。つまり、近隣ピクセルにおいて変更をする試験をする必要はない。これは図２３の図解において起こっている。孤立部分期間３７は変化値９６によって「1」に変えられ、その結果、j番目の走査線についての最終的な出力画像１０４は孤立部分期間がなくなる。j番目の走査線についての最終的な出力画像データ１０４における、この例示的な非印刷滴規則の適用によって変化させられた変化部分期間１０９は、点線の丸でハイライトされている。
【０１３４】
しかしながら、変化値９６が「0」であれば、それをそのまま孤立Sjs部分期間に適用することは、その部分期間の孤立状態を是正することにはならない。この状態の発生は図２４に示されている。図１８からの中間出力画像１０４の3かける6部分が図２４の上の部分に再現されているが、j番目の走査線における孤立部分期間がたった今説明した例示的な非印刷滴規則の適用によって変更されている。j＋1番目の走査線が3かける6マトリクスの下に再現されている。この走査線にはi番目のピクセルのk＝1および2のところに二つの孤立部分期間３７が位置している。二値乱数列１０７の次の変化値９６は「0」である。Om(j+1)i1′の値を変えるためにこの変化値を使うことは、この部分期間の孤立状態を治癒しはしない（経路ａ）。したがって、次のより高位の部分期間で変化値が試される（経路ｂ）。ここでもまた、「0」の変化値は部分期間S(j+1)i1′コードの孤立状態を治癒しはしない。次いで、次のより低位の部分期間で、すなわち部分期間S(j+1)(i-1)3で変化値が試される（経路ｃ）。この変化は、目標部分期間の孤立状態を治癒する。そのことは、式５によりOr(j+1)i1を再計算することによって判定されうる。この変化が、中間出力画像Om(j+1)s′のj＋1番目の走査線に示されている両方の孤立部分期間の孤立状態をも治癒していることを注意しておく。走査線j＋1についての最終的な出力画像データ１０４における変化した部分期間１０９は点線の丸でハイライトされている。
【０１３５】
前記次のより低位の部分期間の変化（経路ｃ）が孤立状態を治癒しなかった場合には、次の次のより高位の部分期間値の変更（経路ｄ）および次の次のより低位の部分期間値の変更（経路ｅ）が試されることになる。変化値として「0」値が発生されたときにこれらの潜在的な変化のどれも孤立部分期間を治癒しない場合には、その孤立ピクセルは単一の、孤立した非印刷部分期間でなければならない。よって、デフォルトとして、この孤立部分期間は「1」に変更される。すなわち、本方法はデフォルトでは「1追加」規則となる。
【０１３６】
一つの孤立部分期間の治癒が近隣の他の孤立部分期間を治癒することがありうるので、非印刷滴規則に従って部分期間を変化させたあとでは、変化させられた部分期間のM個の部分期間内の部分期間の孤立状態が、式３〜５を再度適用することによって再判定されてもよい。あるいはまた、式３〜５が非印刷滴規則のオンザフライまたはシーケンシャル適用において使用されている場合には、プロセスは変化した部分期間において再開始されてもよい。
【０１３７】
図２５は、図１８からの中間画像データ・マトリクスのj＋2番目の走査線にランダム変化数非印刷滴規則を適用する例の完成を示している。j番目およびj＋1番目の走査線は、図２３および図２４に関して上記した例示的な非印刷滴規則に従って処理されたあとの、中間出力画像データ（今ではこれらの二つの走査線については最終出力画像データ）を示している。j＋2番目のジェットまたは画像走査線についての中間出力画像値Om(j+2)s′は前記3かける6マトリクスの下に再び描かれている。この走査線については、i＋2番目のピクセルにおいてk＝2の部分期間で孤立部分期間３７が生じている。その孤立部分期間の孤立状態を解消するために、乱数列１０７における、点線の丸でハイライトされた次の値、変化値９６が、オーファン・セルまたは近隣の部分期間の一つにおける値のいずれかを変えるために使うよう選択される。この値は「1」なので、孤立ピクセル位置における中間出力画像値を「0」から「1」に変化させるために使用されうる（経路ａ）。走査線j＋2についての最終的な出力画像データ１０４における変化した部分期間１０９は点線の丸でハイライトされている。
【０１３８】
図１８の入力画像データ１００の例示的な3かける6マトリクスから導出された最終的な出力画像データOmjs  １０４が図２６に示されている。この最終出力画像データ・セットは、二値閾値試験に続いて式１〜５および図２３〜２５に関して説明したランダム変化数非印刷滴規則を適用することによって構築された。非印刷滴規則の結果として変更された部分期間値１０９は点線の丸でハイライトされている。
【０１３９】
この出力画像データの結果として生成される滴パターンの図解も、対応するj、j＋1、j＋2のジェットについて、図２６に示されている。この例示は、出力画像データの3かける6マトリクスの前および後の部分期間が0であることを想定している。印刷滴および非印刷滴は、「1」とコード付けされたすべての部分期間の前端および後端において滴形成パルスを引き起こし、「0」とコード付けされた部分期間の間では、「0」とコード付けされた部分期間のシーケンスが組み合わさってガター誘導の信頼性のためには大きすぎる非印刷滴を形成するのでない限り、滴形成パルス４１を省略することによって形成される。大きすぎる非印刷滴の形成を防止するための滴形成パルスの挿入が二箇所で発生していることが示される。走査線jでは、７つの非印刷部分期間のシーケンスが、3部分期間および4部分期間の体積をもつ非印刷滴に分解され、走査線j＋2では、６つの非印刷部分期間からなるシーケンスが、3部分期間の液体体積をもつ二つの非印刷滴に分解されている。最大非印刷滴規則の追加についてはのちに論じる。
【０１４０】
図２６は、j番目および(j＋1)番目のジェットについて、時間期間図の形で、同じ出力ピクセル印刷／非印刷決定情報を概略的に示している。この図は、両方のジェットについて、図示した部分期間の直前の部分期間は「0」とコード付けされていたことを想定する。印刷滴および非印刷滴は、「1」とコード付けされたすべての部分期間の前端および後端において滴形成パルスを引き起こし、「0」とコード付けされた部分期間の間では、「0」とコード付けされた部分期間のシーケンスが組み合わさってガター誘導の信頼性のためには大きすぎる非印刷滴を形成するのでない限り、滴形成パルス４１を省略することによって形成される。大きすぎる非印刷滴の形成を防止するための滴形成パルスの挿入の一つの発生が、滴形成パルス４７によって示される。最大非印刷滴規則の追加についてはのちに論じる。
【０１４１】
上記のランダム変化数法は、ランダムな変化数シーケンス１０７において供給されるこれらの値の割合を調節することによってオーファンを「0」または「1」のどちらで置き換えるかについて一方に重みをかけることを含むよう適応されてもよい。また、「0」および「1」の割合は、シーケンス中のある個数のエントリーにわたる所望される平均値を与えるよう乱数列を調節することによって、局所的な重み付けをもつよう調節されてもよい。たとえば、６個のエントリーのグループごとの和が0から6までの間のある値となるようにされてもよい。それにより、本方法を、「0追加」法から「1追加」法まで、および中間のさまざまな均衡点の間で偏らせるのである。
【０１４２】
デジタル印刷の分野の当業者は、閾値試験の単純な適用は、一定閾値だろうと規定された画像非依存の仕方で変化する閾値だろうと、出力光学濃度においていくつかのピクセル領域の多様な「誤差」を生じることを理解するであろう。そのような誤差は、出力画像の局所領域におけるまたは出力画像全体にわたる印刷される密度の過剰または不足につながりうる。また、制約規則、たとえば「0追加」制約規則の適用は同様に出力光学濃度における多様な「誤差」を生じ、たとえ閾値試験の適用後にそのような誤差が存在していなかったとしても、出力画像の局所領域におけるまたは出力画像全体にわたる印刷される密度の過剰または不足につながることも理解されるであろう。たとえば、「0追加」制約規則の場合、結果として得られる出力画像は、制約規則が適用されたピクセル近傍における印刷される密度の不足を被る。上で論じたブロック部分期間印刷方法のさまざまなバージョンと類似の仕方で、本発明の発明者らは同様に、制約規則が適用された後にさらに画質を改善するために誤差拡散技法を適用することを考えている。
【０１４３】
制約規則が適用された後に標準的な誤差拡散技法のある変形を適用することが、図２７に示されている。単純な線形誤差拡散技法の一変形が図２６の出力データ画像データに適用されている。図２６の出力画像データ１０４はまず二値化され、次いで非印刷滴規則制約を適用する例示的なランダム変化数法にかけられているので、誤差拡散の適用プロセスは、図１８のもとの画像入力データ１００を使用するのが好ましい。図１８の二値化された中間画像データ１０１は拡張された密度スケール（「0」または「85」）で示されている一方、図２３〜図２６の同じデータは印刷および非印刷状態に対応して等価に（「0」または「1」）として示されていることを注意しておく。図１８の中間画像データ１０１につながる閾値試験で使われたのと同じ閾値が使われた。
【０１４４】
図２７の作図において使われている誤差拡散マスクは非常に単純なものである：誤差全体がそのジェット走査線内の次の部分期間に拡散される、つまり、部分期間(j,s)からの誤差は部分期間(j,s＋1)に拡散される。しかしながら、一つ例外がある：先に適用された非印刷滴制約規則の結果として値が変更された部分期間について閾値試験を適用する際には、閾値試験によるさらなる変更は許されない。このようにして、制約規則の先の適用において是正された孤立部分期間は是正されたままに留まる。したがって、修復された孤立部分期間値を変更しないという制約のためいかなる新たな誤差も含まない誤差全体が、次の部分期間に拡散される。この単純なマスクは、図１１〜１２との関連で論じた、より複雑なフロイド・スタインバーグ・マスクほど効率的にアーチファクトを是正しないが、制約アルゴリズムの適用によって引き起こされたアーチファクトを保証するための誤差拡散の使用を例解する。画像処理の分野の当業者はこのことを理解できるであろう。
【０１４５】
この制約された線形誤差拡散手順を図２６の出力画像データ１０４に適用したことから帰結する修正された最終画像１１０を図２７に示す。点線の丸でハイライトされた部分期間１０９は、図２３〜図２６に関して記述したランダム変化数非印刷滴規則手順の適用によって変更された部分期間である。実線の丸でハイライトされた部分期間５９は、線形誤差拡散プロセスによって値が変更された部分期間である。しかしながら、線形誤差拡散プロセスの適用は、多くの新しい孤立部分期間３７を生成した。それらは二重線の四角によってハイライトされている。
【０１４６】
発明者らによって認識されたところでは、図２７との関連で論じたような標準的な誤差拡散技法の使用が、新たな孤立部分期間の形で非印刷滴制約の違反を生じることが、たとえそのような違反を全部分期間においてなくすよう制約が先に適用されていたとしても、ありうる。そのような場合、制約規則の再適用を使うことで、非印刷規則違反をなくすことができる。画像処理の当業者は認識できるように、制約規則およびそれに続く標準的な誤差拡散アルゴリズムを逐次反復的に適用することは、画像処理の当業者は認識できるように(j,s)部分期間に適用される誤差拡散アルゴリズムおよび制約条件規則がjおよびsのより高位の値の部分期間に対してのみ作用する限り、最終的には、孤立滴がなく、誤差拡散アルゴリズムの再適用のもとでも変わらない出力画像を生じることになる。図２７との関連で記述されたプロセスは、後処理、逐次反復または「オンザフライ」型であることができる。
【０１４７】
発明者らは、誤差拡散法が、制約規則の適用に先立って画像入力データに適用されるケースも考えている。本発明のこの側面を理解するために、一定の閾値42.5に続いてフロイド・スタインバーグ誤差拡散プロセスを利用する画像処理方法が例示的な入力画像に対して実行される。この例示的なプロセスおよび結果は図２８および図２９に示されている。図２８の例示的なプロセスは、非印刷滴が最小体積MV0をもたねばならないという「規則」がまだ導入されていないので、まだ本発明の個別部分期間法の完全な表現ではない。小型滴印刷の個別部分期間法のさらなる十全な例が図３０〜図３２に関して論じられる。
【０１４８】
図２８では、入力画像１００の一部分、画像入力ピクセル４５の2かける6のアレイが概略的に示されている。入力画像は、Dmax＝255およびDmin＝0である量子化された光学濃度数空間において指定される。各入力ピクセル領域４５における角括弧内の数はその入力画像ピクセルについての全濃度値である。たとえば、ji番目の画像入力ピクセルの光学濃度はImji＝50である。全入力ピクセル画像濃度は、三つの部分期間Sjik、k＝1ないし3と関連付けられるよう三つの値Imjik、k＝1ないし3を与えるよう「拡張」されている。これらの拡張された入力ピクセル濃度値は、縦の破線で区切られた三つの値の行として表示される。拡張された入力ピクセル光学濃度値は、合計すると、入力ピクセル領域の角括弧内の光学濃度になる。この例示的な画像については、画像入力データは、三つすべての部分期間についてある平均値を使うのではなく、各ピクセル内で各部分期間について三つの個別入力画像値を生成するのに十分豊かである。入力画像１００のji番目のピクセルについて、部分期間値は次のようになる：Imji1＝25、Imji2＝10およびImji3＝15。
【０１４９】
図２８では、中間出力ピクセル画像１０１が、図１１および図１２に関して説明したのと同様にして、フロイド・スタインバーグ誤差拡散プロセスに従って生成される。使用された一定閾値は、液体の印刷部分期間と非印刷部分期間の平均値である42.5である。ここで、ODmax＝255であり、これは出力ピクセル領域４６当たり液体の三つの印刷される部分期間によって与えられ、ODmin＝0であり、これは出力ピクセル領域４６において印刷される流体の部分期間がないときに帰結する。出力画像は、入力画像１００について記述されたのと同じ慣例を使って概略的に図示されている。各出力画像ピクセル４６についての全量子化された光学濃度は角括弧内に示されており、各部分期間に関連付けられた量子化された光学濃度が縦の点線で区切られた下の行の値として示されている。出力画像部分期間値はみな85または0のいずれか、Omjik＝[85または0]であり、出力画像の二進性を示している。
【０１５０】
入力および出力画像の行に沿ってステップ進行するのに、部分期間インデックス「s」、s＝N(i−1)＋kという、より単純な記法を使うのが便利である。誤差が近隣の部分期間にどのように分配されるかを記述する誤差拡散マスクは、決められている部分期間jsにおいて生じる誤差が、(7/16Ejs)は次の部分期間j(s＋1)に、(5/16Ejs)は下の次のジェットの次の部分期間(j＋1)(s＋1)に、(3/16Ejs)は下の次のジェットについての同じ部分期間(j＋1)sに、(1/16Ejs)は一つ下のジェットで一部分期間戻った部分期間(j＋1)(s−1)に渡される。この手順は、j(i−2)番目のピクセルで始まってj番目の行を横断し、次いで(j＋1)(i−2)番目のピクセルに降り、(j＋1)番目の行を横断して、使用された。印刷、非印刷決定は、中間出力画像１０２に示されている出力画像部分期間エントリー（85または0）において反映されている。図示されている2かける6ピクセルの格子部分の外側の隣接ピクセルに伝搬される必要のあるフロイド・スタインバーグ誤差値３９は、中間出力画像ピクセル格子に隣接するマージンに示されている。
【０１５１】
図２８の下半分に示されている出力ピクセル値１０２は「中間的」と称される。というのも、標準的な閾値処理および誤差拡散方法は、非印刷滴が小型滴体積の少なくとも何らかの最小の数M倍でなければならないことを要求する非印刷滴体積規則を取り入れてないからである。我々の例ではM＝3である。閾値処理および誤差拡散プロセスのある種の「結果」は、「0」としてとしてコード付けされた孤立されたまたは「孤児〔オーファン〕」部分期間、すなわち非印刷液体部分期間を与える。これらの孤立部分期間は図２７では二重線の四角で示されている。
【０１５２】
図２９は、j番目および(j＋1)番目のジェットについて時間期間図の形で同じ中間的出力ピクセル印刷／非印刷決定情報を概略的に示している。この図解は、図示した部分期間の直前の部分期間は、両方のジェットについて「0」とコード付けされていたと想定している。印刷滴および非印刷滴は、「1」とコード付けされた毎部分期間の前端および後端に滴形成パルスを引き起こし、「0」とコード付けされた部分期間の間では、「0」とコード付けされた部分期間のシーケンスが組み合わさってガター排除の信頼性のためには大きすぎる非印刷滴を形成するのでない限り、滴形成パルス４１を省略することによって形成される。介在する滴形成パルスを挿入することなしでの連続する「0」の部分期間の最大数についての規則の追加については、のちに論じる。図２９に示される滴形成パルス４７は、そのような「最大非印刷滴規則」に従って加えられた。
【０１５３】
図２８で二重線の四角でハイライトされている「0」部分期間は、図２９では白丸で示されている。ハーフトーン閾値処理および誤差拡散手順は、印刷部分期間にはさまれたいくつかの単一の非印刷部分期間、いくつかの孤立非印刷部分期間を生じた。これらの部分期間の間に放出された流体の部分は、適正に印刷滴から区別され、ガター装置に捕捉されることができない。ジェットjおよびj＋1のジェット刺激ヒーターが図２９に示されるシーケンスでパルス化された場合、白丸の流体部分３５は追加の、望ましくない印刷滴として印刷される。
【０１５４】
図２８および図２９によって示される余計な印刷滴の問題は、印刷／非印刷滴のラベル付けが最終決定される前に「非印刷滴規則」を適用することによって矯正されうる。本質的には、非印刷滴規則は、二値化処理の結果をオーバーライドしうる新たな論理試験を導入する。非印刷滴制約のいくつかの例については、式３〜５および図１８〜図２６に関して先に説明した。これらの同じ非印刷滴規則が、孤立部分期間を「修復」するために、図２８に示されている中間出力画像データに適用されることができる。唯一の違いは、図２８の場合の中間画像データ１０１は2Dフロイド・スタインバーグ誤差拡散プロセスを使って生成されたのに対して、図１８の中間画像データ１０１は単純な二値閾値プロセスによって誤差拡散なしで生成されていたということである。記述されるいくつかの例示的な非印刷滴規則の動作は、任意の所望される二値化プロセスが入力画像データに対して実行された後に進行しうる。
【０１５５】
誤差拡散された二値化画像データに対する非印刷滴規則の作用を例解するために、「極小摂動（minimal  perturbation）」非印刷制約と称されるさらなる例示的な非印刷滴規則が図２８の中間出力画像１０１に適用される。この非印刷滴制約を適用した結果が図３０に示されている。ここでは、最終的な出力画像１０４が孤立部分期間なしで生成される。例示的な極小摂動アルゴリズムは、各孤立部分期間の近傍でM個の部分期間を考えることによって適用される。図３０の例では、M＝3であり、孤立部分期間は直前および直後の部分期間とともに考慮される。極小摂動制約窓１１１は図３０では点線の長方形で示されている。各極小摂動制約窓内の中間出力ピクセル値１０２はMビット二進語として扱われる。すべての可能な2M通りの二進語（この例では８つの可能性）が、極小摂動制約窓内での中間画像値についての置換物として考えられる。これらの可能性から、孤立部分期間を修復し、新たなオーファンを生成しないシーケンスが選択される。これらの選択は、窓処理される（windowed）部分期間についてのもとの入力画像データ（図２８）から二乗平均偏差での近さについて調べられる。オーファンを修復し、かつもとの入力画像データからの二乗平均偏差が最小のMビット・シーケンスが、図３０に示される最終的な画像部分期間値１０８として選択される。これは、もとの入力画像からの最終的な出力画像の極小摂動をもって、孤立部分期間を修復することになる。
【０１５６】
図３０の例における摂動窓はMビットの線形窓に取られているが、極小摂動原理が適用される窓は、長さMビットにも、一次元だけの、すなわち単一の線jに沿った部分期間にも制限されないことが発明者らによって構想されている。たとえば、部分期間j,sを中心としたサイズ2M＋1の二次元窓で、部分期間の添え字がj−Mからj＋Mおよびs−Mからs＋Mにわたるようなものも、上記の基準により等しく検査されることができる。
【０１５７】
本発明の発明者らは、非印刷滴規則の適用は二値化プロセスに埋め込まれて孤立部分期間がすぐ是正されるようにするのが有益でありうることをも認識するに至った。誤差拡散二値化プロセスについては、このアプローチは、画像誤差補正方法が、非印刷滴規則の適用から帰結する孤立部分期間の「修復」によって導入された画像誤差を補正することをも許容する。非印刷滴規則のそのような埋め込まれた適用は、図１８〜図３０に関して上で論じたような入力画像を完全に二値化した後で実行されるプロセスと異なるものとして、「オンザフライ」方法と称される。
【０１５８】
格別な利点のある例示的なオンザフライ非印刷滴規則は、部分期間(j,s)から始まってsを、次いでjをインクリメントして進みつつ順次の部分期間にシーケンシャルに適用される制約規則およびある型の誤差拡散手順を同時に組み合わせる。この手順は、本発明の発明者らによって、非印刷滴規則または手順は以前に決定された部分期間決定のみを調べることに基づくのが好ましいことを認識することによって、開発された。こうして、「印刷」部分期間が選択されるために非印刷部分期間の継続が最小数Mに達する前に終了させられるので、孤立非印刷部分期間の問題が生じることが理解されうる。非印刷部分期間の選択は孤立部分期間または孤立シーケンスを引き起こすことはない。新たな非印刷部分期間は、非印刷部分期間のシーケンスにもう一つの非印刷部分期間を追加するか、新たな非印刷部分期間シーケンスを開始する。
【０１５９】
結果として、第二の例示的な非印刷滴選択規則の第一の論理試験は式６のように表せる：
if  Omjs′＝0  then  Omjs＝0      …(6)
上で説明したように、プライム記号のついたOmjs′は、非印刷滴規則の適用前の中間的な出力画像データ・セットを表す。Omjsは、画像表現についての二値画像処理のほかに、非印刷滴が最小の要求される体積をもつことを保証するための非印刷滴規則の適用をも含む最終的な出力画像データ・セットである。
【０１６０】
同様に、直前の印刷部分期間に続く新たな印刷部分期間の選択は、孤立部分期間を引き起こすことはあり得ない。次の印刷滴の追加は、単に印刷滴のシーケンスを続けるが、いかなる非印刷液体をも孤立させない。したがって、例示的な非印刷滴規則の第二の論理試験は式７：
if  Omjs′＝1  かつ  Omj(s-1)＝1  then  Omjs＝1      …(7)
のように表せる。
【０１６１】
オーファンを引き起こしうるのは、非印刷部分期間の直後に続く印刷部分期間の選択であり、これは可能性としては非印刷部分期間の継続を、最小数Mに達する前に打ち切る。したがって、例示的な「オンザフライ」非印刷滴規則の第三にして最後の論理試験は、現在の部分期間に先立って少なくとも最小数Mの非印刷期間あるかどうかを試験することである。もしあれば、その部分期間を「印刷」とコード付けすることが許される。もしなければ、その部分期間は非印刷部分期間とされるべきである。この「非印刷滴規則」の適用が引き起こすいかなる追加的な誤差も、次いで隣接ピクセルに拡散される。
【０１６２】
例示的な非印刷滴規則の第三の論理試験は、式８：
if  Omjs′＝1、Omj(s-1)＝0かつΣs=(s-M)to(s-2)Omjs＝0  then  Omjs＝1
else  Omjs＝0      …(8)
のように表せる。式６、７、８に表された三つの論理試験は、本発明に従ったオンザフライの非印刷滴規則の例である。
【０１６３】
オンザフライの滴規則が二値画像処理技法に従って二値出力画像部分期間を選択した中間結果に適用されると、新しい、最終的な結果が生成され、それは非印刷滴が少なくとも最小数Mの隣接する部分期間に関連付けられた流体から形成されるという要件に整合する。その規則は、ある画像領域において、いったん単一の非印刷滴部分期間が選択されたら、1からM−1の非印刷部分期間を追加するという効果をもつ。それは、図２０との関連で論じた「0追加」非印刷滴規則と同様の仕方で機能するが、ただし、ここでは、導入される印刷滴の不足は、「光密度」誤差を隣接部分期間に運ぶフロイド・スタインバーグ誤差拡散処理によって是正される。
【０１６４】
図３１および図３２は、一定閾値試験（式２；試験閾値＝42.5）の適用ならびにそれに続く、図２８における値を計算するのに行われたのと同じ仕方での各部分期間における今論じた例示的な非印刷滴規則（式６、７、８）の適用および同時並行したフロイド・スタインバーグ誤差拡散手順の適用を示している。図３１は、図２８で使われたのと同一の入力画像ピクセルおよび部分期間値を示している。出力の印刷、非印刷の部分期間コード付けは、図２９に関して説明したのと同様の仕方で、図３１に示されている。
【０１６５】
図３２は、同じ出力ピクセルの印刷／非印刷決定情報を、j番目および(j＋1)番目のジェットについて時間期間図の形で概略的に示している。この図解は、図示した部分期間の直前の部分期間は、両方のジェットについて「0」とコード付けされていたと想定している。印刷滴および非印刷滴は、「1」とコード付けされた毎部分期間の前端および後端に滴形成パルスを引き起こし、「0」とコード付けされた部分期間どうしの間では、「0」とコード付けされた部分期間のシーケンスが組み合わさってガター排除の信頼性のためには大きすぎる非印刷滴を形成するのでない限り、滴形成パルス４１を省略することによって形成される。大きすぎる非印刷滴の形成を防止するための滴形成パルスの挿入の一つのそのような生起が滴形成パルス４７によって示されている。最大非印刷滴規則の追加はのちに論じる。
【０１６６】
図２８と図３１を綿密に比較することから、例示的なオンザフライ非印刷滴規則の適用によって引き起こされた、図示されている12個のピクセル領域にわたって使用されるべき出力印刷滴がより少ないことが理解されうる。図３１の処理されたピクセル領域４６から現れる拡散された誤差３９の大きさは、図２８の中間画像ピクセル領域１０２から拡散する誤差に比べてより大きく、正である。非印刷部分期間を追加することによって導入される誤差は、過剰な印刷部分期間の追加によって、まだ処理されていない近隣のピクセル領域において「つかまる」ことになる。
【０１６７】
二値画像処理アルゴリズムの適用に続けて非印刷滴規則を使っていくつかの結果を変更し、次いで任意的に、誤差拡散手順を使って誤差を緩和することが、最終的な所望される出力画像Omjsを与える。Omjsは、全ジェットjから放出される流体の全時間部分期間Sjsについて、その流体が印刷されるべきか印刷されるべきでないかを指定する。しかしながら、この出力画像結果につながる滴形成パルスのシーケンスに到達することにおいて、単一の非印刷滴に向けられる体積液体に対して上限を課す追加的な「規則」または論理試験である最大非印刷滴規則が呼び出される。すなわち、許される最大の非印刷滴は、QをMより大きな整数としてQV0の体積をもつ。
【０１６８】
本発明の発明者らは、非印刷滴捕捉およびガター誘導装置は、非印刷滴の体積の範囲が比較的低く保たれる場合に最も信頼できるよう機能することを見出した。先に説明したように、非印刷滴に形成され、信頼できる形で印刷滴から区別されたガター処理装置によって捕捉されうる時間期間の最小倍数Mがある。最大非印刷滴規則のある好ましい実施形態については、さらに、体積：MV0、(M＋1)V0、…、(2M−1)V0の非印刷滴が信頼できる形で捕捉され、ガターに導かれうると想定される。したがって、Qについての一つの好ましい選択はQ＝(2M−1)である。M＝3である上記の諸例について、この想定は、Q＝5で、3V0、4V0および5V0の非印刷滴体積が当該印刷装置によって信頼できる形で捕捉され、ガターに導かれうるということである。
【０１６９】
さらに、前に論じた二値出力画像Omjsと、関連する小さな印刷滴および大きな非印刷滴を生成するために全ジェットの刺激ヒーターに加えられる滴形成パルスのシーケンスとの間の区別をすることが、最大滴規則の動作を理解することにおいて有用である。図３０では、ジェットjおよび(j＋1)について18個の部分期間からなる部分の出力画像Omjsが、示されている1および0であることが見て取れる。他方、滴形成パルス・シーケンスは、毎部分期間３４の間に加えられる滴形成パルスのシーケンスであり、「削除された」パルス４１と、いくつかの滴形成パルス４６と、最大非印刷滴規則の適用から生じる若干の滴形成パルス４７（図３０では一つのみ示されている）とからなる。
【０１７０】
出力画像Omjsと滴形成パルス・シーケンスの違いをより明確にするため、滴形成パルス・マトリクスDpjsが有用である。滴形成パルス・マトリクスは、全ジェットjについて、全部分期間Sjsについて、滴形成パルスがその部分期間の終わりに挿入されるか（「1」）否か（「0」）を指定する。つまり、滴形成パルス・マトリクスは滴形成後続パルスを指定する。
【０１７１】
先導滴形成パルスについては、画像は常に、その画像のいちばん最初の部分期間の先頭において滴形成パルスをもって開始されなければならないということを注記しておくほかは、述べる必要はない。実際上は、連続滴放出器は、非印刷滴を生成し、新しい出力画像の印刷を開始する命令をペンディングすることによってアイドリングする。したがって、最初の先導滴形成パルスは、印刷されるべき画像の最初の時間部分期間を開始する前の最後の非印刷滴を形成する後続パルスによって提供されることになる、Dpj1。j番目のジェットによって放出される液体のいちばん最初の時間部分期間が印刷滴となる場合、Dpj1＝1となり、これはj番目のジェットの刺激ヒーターに対して、j1番目の部分期間の後に後続滴形成エネルギー・パルスの印加を指定する。j番目のジェットによって放出される液体の最初の部分期間が非印刷滴の一部となる場合、Dpj1＝0となり、後続滴形成エネルギー・パルスは印加されない。
【０１７２】
滴形成パルス・マトリクスDpjsは、前に計算された出力画像マトリクスOmjsから最大非印刷滴規則の適用によって構築される。最大非印刷滴規則は、各ジェットについて個別に印刷および非印刷時間部分期間のシーケンスを調べて、部分期間ごとに後続滴形成パルスを挿入するかどうかを決定するはたらきをする。完成された滴形成パルス・マトリクスDpjsは４つの特性をもつべきである：（１）Dpjsのジェット刺激器への印加によって指定された出力画像Omjsが印刷される；（２）出力画像中の各印刷滴は、前端および後端の両方に滴形成パルスをもつ単一の時間部分期間によって定義される；（３）各非印刷滴は、少なくともM個の相続く時間部分期間からなり、先導および後続の滴形成パルスをもつが時間部分期間どうしの間の介在する滴形成パルスはもたない；（４）各非印刷滴は高々Q個の相続く時間部分期間からなり、先導および後続の滴形成パルスをもつが時間部分期間どうしの間の介在する滴形成パルスはもたない。
【０１７３】
本発明の発明者らによって開発されたある好ましい例示的な最大非印刷滴規則は、Dpjsの各値を決定するのにOmjsの部分期間の小さな範囲のみを使いながら、OmjsからDpjsを導出するために使用されうる。この好ましい例示的な最大非印刷滴規則は次のように理解されうる。まず、Omjs内で印刷滴を指定するどの部分期間も、後続滴形成パルスを必要とすることが認識される。次の部分期間Omj(s+1)が印刷するための「1」とコード付けされる場合、その部分期間は先導パルスは必要としない。現在の部分期間の後続パルスとして供給されるはずだからである。よって、好ましい例示的な最大非印刷滴規則の第一の部分は論理試験あるいは式９として表される：
If  OmjsまたはOmj(s+1)＝1  then  Dpjs＝1      …(9)
最大非印刷滴規則のこの第一の部分は、印刷滴とコード付けされた時間部分期間について、Dpjs内に滴形成パルスを提供することを受け持つ。
【０１７４】
最大非印刷滴規則の第二の部分は、少なくとも最小体積の非印刷滴MV0を形成するがQV0より大きな非印刷滴は形成しない結果を生じるような後続滴形成パルスをいつ挿入するかを決定する。この好ましい例については、Q＝(2M−1)である。非印刷とコード付けされたQ以下の長さの時間部分期間のシーケンスについては、最大非印刷滴体積要件に基づいて後続滴形成パルスを挿入する必要はないことは理解されうる。第一の規則が、そのようなすべてのシーケンスについて先導および後続滴形成パルスを与えることを受け持ってくれる。また、非印刷滴規則の適用により、Mより短い「0」とコード付けされたOmjs内の時間部分期間のシーケンスがないことが保証されている。
【０１７５】
最大非滴規則の第二の部分は、Omjsの「0」とコード付けされている部分期間に適用されて、その部分期間が非印刷部分期間のシーケンスのM番目の位置にあるかどうか、もしそうであればもう一つの最小体積非印刷滴を形成するためにこれからくる時間部分期間が十分にあるかどうかを試験する。そうでなければ、MV0＜Vnp≦(2M−1)V0の体積をもつ非印刷滴Vnpが形成される。我々の好ましい例示的な実施形態については、Vnp≦QV0であり、したがって、後続パルスは必要とされない。式９により、Omjsにおいて次にくる「0」から「1」への遷移によって与えられるのである。今の部分期間が非印刷部分期間のシーケンスのM番目の部分期間であり、Omjsシーケンスにおいてこれからくるそのような部分期間が少なくともあとM個ある場合には、今の部分期間について滴形成パルスを挿入する、すなわちDpjs＝1と設定することは「安全」であり、望ましい。結果として、好ましい例示的な最大滴形成規則の第二の部分は、以下の論理試験すなわち式１０：
if  Omjs＝0  
かつΣr=1to(M-1)DPj(s-r)＝0かつΣr=1toMOmj(s+r)＝0
then  Dpjs＝1  else  Dpjs＝0      …(10)
として表される。
【０１７６】
図３３には、図３２に示された時間部分期間図が示されているが、j番目および(j＋1)番目のジェットについて、小さな印刷滴および大きな非印刷滴を示す代わりに、Dpjsの値９８（「1」または「0」）および印加される滴形成パルス・シーケンス９９が概略的に示されている。Dpjs値９８を形成するために使われたOmjsの値９７が含められている。Dpjs＝1は、その時間部分期間に後続して滴形成パルス４６が加えられることを意味する。Dpjs＝0は、その時間部分期間の後端において滴形成パルスが加えられないことを意味する。
【０１７７】
各ジェットjに加えられうる滴形成パルス・シーケンスは、本発明の小型滴印刷方法の究極点である。滴形成パルス・シーケンスは、上記の第一、第二、第三および第四の組の実施形態との関連で論じた時間部分期間ブロック構造を利用することによって構築されてもよい。その場合、滴形成パルスは、部分期間の全ブロックに後続して、および印刷ブロックとしてコード付けされたブロック内の全部分期間に後続して挿入される。滴形成パルスは、非印刷ブロックとしてコード付けされたブロック内の部分期間に後続しては挿入されない。あるいはまた、滴形成パルス・シーケンスは、すべての部分期間が関連付けられた入力画像データに従って個別にコード付けされ、次いでさらに非印刷滴規則および最大非印刷滴規則に従って検査される第五の組の実施形態、個別部分期間法を利用することによって構築されてもよい。本発明の実施形態のいずれについても、初期二値画像処理手順によってまたは非印刷滴規則の適用によって導入された出力画像誤差を緩和するための誤差拡散の技法が使用されてもされなくてもよい。
【符号の説明】
【０１７８】
１０  プリンタ・システム
１２  滴ノズル表側面層
１３  不動態化層
１４  刺激ヒーター制御回路
１５  滴発生器基板
１６  連続液滴放出印刷ヘッド
１７  滴捕捉ガター
１８  記録媒体
１９  作動液体、インク
２０  印刷ヘッドからの液体リサイクル・ユニット出口
２１  有効直径Ddnのノズル開口
２２  ジェットを取り囲むジェット刺激ヒーター
２３  印刷ヘッド電気コネクタ
２４  熱パルスに電力を与えるためのジェットごとの個別トランジスタ
２５  接点を介してパワー・トランジスタへ
２６  作動液体圧力調整器
２７  印刷ヘッドへの作動液体入口
２８  作動液体貯留部
２９  作動液体供給画室
３０  部分期間ごとの液体V0
３１  三つの印刷された滴のクラスター
３２  印刷された滴、出力画像スポットまたはドット
３３  i番目のピクセル領域に関連付けられた時間期間Ii
３４  時間期間Iiの部分期間
３５  サイズ不足の非印刷滴、信頼できる形でガターで排除できない
３６  部分期間のブロック
３７  禁止される非印刷滴結果
３８  非印刷滴、体積はm≧2としてmV0
３９  拡散された誤差値
４０  印刷滴、体積V0
４１  滴形成パルスの不在
４２  ブロック内滴形成エネルギー・パルス
４３  ブロック間滴形成エネルギー・パルス
４４  出力画像ピクセル領域
４５  入力画像ピクセル領域
４６  滴形成エネルギー・パルス
４７  許される最大体積より小さな非印刷滴を形成するために挿入される滴形成エネルギー・パルス
４８  加圧された偏向気体流
４９  正圧力源入口
５０  画像またはパターン・データ源
５１  正の気体圧力制御
５２  正の気体圧力源
５３  刺激ヒーター・アドレス電極
５４  共通ヒーター・アドレス電極
５５  作動液体リサイクル・ユニット
５６  滴捕捉ガターの滴捕捉リップ
５７  ガター開口
５８  修復された禁止された非印刷滴結果の位置
５９  制約後の誤差拡散アルゴリズムによって値が変更された部分期間
６０  気体流偏向高圧部
７０  作動液体の連続ストリーム
７２  液体の連続ストリーム上の刺激された表面波
７４  制御された刺激に起因する動作分裂長
８０  所定の体積一つ分V0をもつ滴のストリーム
８２  所定の体積の倍数〜mV0をもつ滴のストリーム
８３  非印刷滴、体積〜2V0
８４  変更された印刷滴をもつ複数滴体積ストリーム
８５  非印刷滴、体積〜3V0
８６  非印刷滴、体積〜4V0
８７  非印刷滴、体積〜5V0
８８  非印刷滴、体積〜8V0
９１  体積3V0の大型滴のためのパルス・シーケンス
９２  体積4V0の大型滴のためのパルス・シーケンス
９４  体積8V0の大型滴のためのパルス・シーケンス
９６  非印刷滴規則の適用において使用される変更値
９７  出力画像の値、OmjikまたはOmjs
９８  滴形成パルス・マトリクスの値Dpsj
９９  滴形成パルス・シーケンス
１００  入力画像
１０１  中間出力ピクセル画像
１０２  中間出力画像ピクセル領域
１０３  拡散された誤差寄与をもつ新しい入力ピクセル値
１０４  最終出力画像
１０５  フロイド・スタインバーグ誤差拡散マスク
１０６  入力‐出力部分期間画像処理アルゴリズム
１０７  孤立部分期間を置換するための二値乱数列
１０８  最終出力画像ピクセル領域
１０９  最小非印刷滴体積規則の適用によって変更される部分期間
１１０  変更された部分期間をもつ、新しい誤差拡散後の中間出力画像
１１１  最小摂動制約窓
１１２  媒体位置決めおよび搬送システム
１１３  媒体搬送入力フィード駆動ローラー
１１４  媒体搬送出力フィード駆動ローラー
１１５  媒体１８における印刷滴衝突点
１１６  搬送制御システム
１２０  印刷システムコントローラ
A  偏向空気流方向
An  ノズル・アレイ軸
B  ブロック数
Bik  i番目の時間期間中の部分期間のk番目のブロック
BOL0  動作分裂長（operating  break-off  length）
C  ピクセル領域内での印刷される滴の重心（centroid）
Dd  滴直径（drop  diameter）
Ddn  ノズル直径（nozzle  diameter）
Dpjs  滴形成パルス・マトリクス
Eji  ji番目のピクセルにおける、入力および出力の光学濃度または液体パターン・データ量の間の差から生じる誤差
F  高速走査方向
Iji  ある印刷パスの間のj番目の走査線内のi番目のピクセル領域に関連付けられた時間期間
Imji  ji番目のピクセル領域における入力画像またはパターン・データ
M  信頼できる非印刷滴体積に形成されることのできる部分期間の最小数
N  ある時間期間Iiに関連付けられた部分期間の数
Np  ある時間期間内で印刷するようコード付けされている部分期間の数
NB  ある時間期間内のブロック数
Nk  ブロックk内の部分期間の数
Nx  x方向の入力および出力ピクセルの総数、インデックス「i」の最大値
Ny  y方向の入力および出力ピクセルの総数、インデックス「j」の最大値
ODjik  ji番目のピクセル領域内のk番目の時間部分期間に関連付けられた入力画像またはパターン・データ
Omjik  ji番目のピクセル領域、k番目の部分期間に関連付けられた出力画像またはパターン・データ
Omjs′  ji番目のピクセル領域、s番目の部分期間における中間出力画像またはパターン・データ
Orjs  M個より少ない部分期間から形成される非印刷滴を識別する孤立部分期間〔オーファン〕計算マトリクス
Q  非印刷滴を形成するために組み合わされうる部分期間の最大数
s  各時間部分期間について、インデックスiおよびkを組み合わせたインデックス、s＝N(i−1)＋k
S  低速走査方向
Sijk  j番目のジェットまたは走査線、i番目のピクセル、k番目の部分期間についての時間部分期間
Sdn  ノズル間隔
Sf  高速走査方向における出力ピクセル間隔
Sk  時間部分期間k
vd  滴および液体ストリーム速度
vM  媒体搬送速度
Vp  印刷滴の体積
Vnp  非印刷滴の体積
Vtp  パターン・データに従ってピクセル領域に加えられるべき作動液体の所望される体積
【図１】
2010513096.tif 000005
【図２（ａ）】
2010513096.tif 000006
【図２（ｂ）】
2010513096.tif 000007
【図３（ａ）】
2010513096.tif 000008
【図３（ｂ）】
2010513096.tif 000009
【図４（ａ）】
2010513096.tif 000010
【図４（ｂ）】
2010513096.tif 000011
【図４（ｃ）】
2010513096.tif 000012
【図５】
2010513096.tif 000013
【図６】
2010513096.tif 000014
【図７】
2010513096.tif 000015
【図８】
2010513096.tif 000016
【図９（ａ）】
2010513096.tif 000017
【図９（ｂ）】
2010513096.tif 000018
【図９（ｃ）】
2010513096.tif 000019
【図９（ｄ）】
2010513096.tif 000020
【図９（ｅ）】
2010513096.tif 000021
【図９（ｆ）】
2010513096.tif 000022
【図１０】
2010513096.tif 000023
【図１１】
2010513096.tif 000024
【図１２】
2010513096.tif 000025
【図１３（ａ）】
2010513096.tif 000026
【図１３（ｂ）】
2010513096.tif 000027
【図１４（ａ）】
2010513096.tif 000028
【図１４（ｂ）】
2010513096.tif 000029
【図１４（ｃ）】
2010513096.tif 000030
【図１４（ｄ）】
2010513096.tif 000031
【図１４（ｅ）】
2010513096.tif 000032
【図１５（ａ）】
2010513096.tif 000033
【図１５（ｂ）】
2010513096.tif 000034
【図１５（ｃ）】
2010513096.tif 000035
【図１５（ｄ）】
2010513096.tif 000036
【図１５（ｅ）】
2010513096.tif 000037
【図１６】
2010513096.tif 000038
【図１７】
2010513096.tif 000039
【図１８】
2010513096.tif 000040
【図１９】
2010513096.tif 000041
【図２０】
2010513096.tif 000042
【図２１】
2010513096.tif 000043
【図２２】
2010513096.tif 000044
【図２３】
2010513096.tif 000045
【図２４】
2010513096.tif 000046
【図２５】
2010513096.tif 000047
【図２６】
2010513096.tif 000048
【図２７】
2010513096.tif 000049
【図２８】
2010513096.tif 000050
【図２９】
2010513096.tif 000051
【図３０】
2010513096.tif 000052
【図３１】
2010513096.tif 000053
【図３２】
2010513096.tif 000054
【図３３】
2010513096.tif 000055
【国際調査報告】
2010513096.tif 000056
2010513096.tif 000057