(57)【要約】【課題】  一つまたは複数の平面における自動的な流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスの評価ならびに修正のための方法および装置を提供する。【解決手段】  流体噴射器は液滴検出モジュールを介して液滴を噴射する。液滴の有無を示す信号がコンピュータに送られる。コンピュータはデータを解析し、流体噴射器を使用する好適な方法の補償決定を行なう。補償決定は、流体噴射器のアラインメントまたはパフォーマンスエラーによる明らかな印刷画像のエラーが軽減されるように、印刷される画像データを電子的に修正すること、流体噴射器を物理的に操作すること、印刷動作中に流体噴射器を完全にスキップすること、または何らかの他の仕方で流体噴射器または画像を修正することを含む。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの流体噴射器の少なくとも一つの動作特性を決定し、前記流体噴射器を使用する好適な方法を決定し、前記流体噴射器を使用する前記好適な方法を前記流体噴射器に適用するための装置であって、
流体噴射器の経路に対し略垂直な光ビームを射出する少なくとも一つの発光装置と、
前記少なくとも一つの発光装置からの前記光ビームを受け取るように配置されると共に、前記光ビームの受容を示す出力を提供する少なくとも一つの光検出器と、
制御装置と、を含み、
前記制御装置が、
試験対象の少なくとも一つの流体噴射器の組を選択する選択部と、
前記流体噴射器の前記動作特性を決定する動作特性決定部と、
前記決定された動作特性に基づいて前記流体噴射器を使用する好適な方法を決定する補償決定部と、
前記流体噴射器を使用する前記好適な方法を前記流体噴射器に適用する修正決定部と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの発光装置と前記少なくとも一つの光検出器との間に顕微鏡をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの光検出器からの出力を増幅する増幅器をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
修正装置をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記発光装置がレーザであり、前記光検出器がフォトダイオードである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記発光装置が少なくとも一つの平面内で移動することができる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記光検出器が前記少なくとも一つの平面内で移動することができる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも二つの発光装置が設けられ、各々が相互および前記流体噴射器の経路に対し略垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも二つの発光装置の一方が、前記流体噴射器の動作特性として、流体噴射器の配列からの少なくとも一つの液滴の垂直方向のアラインメントを検出するように配向される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの発光装置の一つが、前記流体噴射器の動作特性として、流体噴射器の配列からの少なくとも一つの液滴の水平方向のアラインメントを検出するように配向される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
検出される前記動作特性が双方向アラインメントである、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
検出される前記動作特性が傾きアラインメントである、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
検出される前記動作特性が閉塞ノズルまたは誤った方向に向けられたノズルのうちの一方である、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
検出される前記動作特性が流体のコゲーションである、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御装置が、
試験対象の流体噴射器の前記組中の試験済み流体噴射器を計数するカウンタと、
試験対象の流体噴射器の前記組の試験が完了したかどうかを決定するカウンタ決定部と、
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御装置が、
試験対象の流体噴射器の前記組の試験間の間隔時間を計るタイマと、
試験対象の流体噴射器の前記組の試験が完了したかどうかを決定するタイマ決定部と、
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記補償決定部が、
タイマと、
前記組の流体噴射器が長時間遊休状態であったかどうかを決定するためのタイマ決定部と、
を備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
流体噴射器の流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンス評価を実行するための方法であって、
第一の発光装置を第一の平面内で第一の光検出器と対応するように設置して、前記第一の発光装置から射出される第一の光ビームが前記第一の光検出器によって受容されるようにする工程と、
試験対象の少なくとも一つの流体噴射器の組から、試験する流体噴射器を選択する工程と、
試験する流体噴射器を前記第一の発光装置に対し略垂直に設ける工程と、
前記第一の発光装置から前記第一の光ビームを発射する工程と、
前記流体噴射器から前記第一の光ビームに向かって少なくとも一つの個別液滴を噴射する工程と、
前記第一の光検出器によって捕捉された第一の信号を解析することによって、前記個別の液滴が前記第一の光ビームに衝突したかどうかを決定する工程と、
前記第一の光検出器によって捕捉された前記第一の信号に基づいて、前記流体噴射器の第一の動作特性を決定する工程と、
前記流体噴射器の前記第一の動作特性に基づいて、前記流体噴射器を使用する好適な方法を決定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記流体噴射器を使用する前記好適な方法に基づいて、前記流体噴射器を修正する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記流体噴射器を使用する前記好適な方法に基づいて、印刷される画像データを修正する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記第一の平面とは異なる第二の平面内に第二の発光装置を設置して、前記第二の発光装置から放射される光ビームが第二の光検出器によって受容されるようにする工程と、
前記第二の光検出器によって捕捉される第二の信号に基づいて、前記流体噴射器の第二の動作特性を決定する工程と、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記流体噴射器の前記第二の動作特性に基づいて、前記流体噴射器を使用する前記好適な方法を決定する工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
プリントヘッドアラインメントのための方法であって、
第一の発光装置を第一の平面内で第一の光検出器と対応するように設置して、前記第一の発光装置から射出される第一の光ビームが前記第一の光検出器によって受容されるようにする工程と、
試験対象のプリントヘッド上の少なくとも二つの流体噴射器の組を選択する工程と、
試験される第一の流体噴射器の位置を基準点に基づいて決定する工程と、
前記第一の発光装置から前記第一の光ビームを発射する工程と、
前記第一の流体噴射器から液滴を噴射する工程と、
前記第一の光検出器によって捕捉された第一の信号を解析することによって、前記液滴が前記第一の光ビームに衝突したかどうかを決定する工程と、
前記第一の光検出器によって捕捉された前記第一の信号に基づいて、前記第一の流体噴射器の第一の動作特性を決定する工程と、
試験される第二の流体噴射器の位置を基準点に基づいて決定する工程と、
前記第二の発光装置から前記第二の光ビームを発射する工程と、
前記第二の流体噴射器から液滴を噴射する工程と、
前記第二の光検出器によって捕捉された第二の信号を解析することによって、前記液滴が前記第二の光ビームに衝突したかどうかを決定する工程と、
前記第二の光検出器によって捕捉された前記第二の信号に基づいて、前記第二の流体噴射器の第二の動作特性を決定する工程と、
前記第一の動作特性と前記第二の動作特性を比較して、前記流体噴射器を使用する好適な方法を決定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記少なくとも一つの流体噴射器に対して相対的に前記光ビームを移動させる工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記流体噴射器が噴射器ノズルの配列を含み、前記第一のおよび第二の動作特性が、水平方向のノズルアラインメント、垂直方向のノズルアラインメント、傾きアラインメント、双方向アラインメント、欠落小滴、およびコゲーションから成る群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
流体噴射器の配列を持つ流体ヘッドと、
請求項１に記載の装置と、を備えたことを特徴とする流体噴射器。
【請求項２７】
前記流体噴射器として機能するプリントヘッドノズルの配列を持つプリントヘッドと、
請求項１に記載の装置と、を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの流体噴射器のアラインメントおよび動作を決定する能力を有し、かつ動作の不良および誤りを修正するための様々な実現方法を提供することができる、自動流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムのための方法および装置に関する。即ち、本発明は、少なくとも一つの流体噴射器の少なくとも一つの動作特性を決定し、前記流体噴射器を使用する好適な方法を決定し、前記流体噴射器を使用する前記好適な方法を前記流体噴射器に適用するための装置、該装置を備えた流体噴射器、該装置を備えたインクジェットプリンタ、流体噴射器の流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンス評価を実行するための方法、プリントヘッドアラインメントのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電プリンタ、音響プリンタ、相変化ワックス系プリンタ、またはサーマルプリンタをはじめとするドロップオンデマンド液体インクプリンタなどの流体噴射器（エジェクタ）システムは、少なくとも一つの流体噴射器を有し、そこから流体の液滴が受容シートに向かって噴射される。流体噴射器内で、流体は複数のチャネルに含まれる。電力パルスは流体の小滴を必要に応じて、チャネルの端部のオリフィスまたはノズルから排出させる。
【０００３】
流体噴射器がインクジェットプリントヘッドである場合、流体噴射器は例えばキャリッジ型プリンタ、部分幅アレイ型プリンタ、またはページ幅型プリンタに組み込むことができる。キャリッジ型プリンタは一般的に、インクチャネルおよびノズルを含む比較的小さいプリントヘッドを有する。プリントヘッドは使捨てインク供給カートリッジに機能的に取り付けることができる。組み合わされたプリントヘッドとカートリッジの組立体は、紙または陽画紙のような静止した受容媒体上に、一度に一スワス（swath, 列）の情報を印字するために往復するキャリッジに取り付けられる。ここで、各スワスの情報は一列のノズルの長さに等しい。
【０００４】
従来の印字システムは、一般的に受容媒体を印字されるべきスワスの高さに等しいかそれ以下の距離だけ歩進させて、次に印字されるスワスが前に印字されたスワスに隣接するかまたは重なるようにする。大きいブロックに印字するデータがない場合には、受容媒体を大量に歩進させることができる。この手順は、画像全体が印刷されるまで繰り返される。
【０００５】
流体噴射器の最適パフォーマンスは、ノズルを適切に位置合わせすることを必要とする。流体噴射器が四色カラープリントヘッド（ＣＭＹＫ）のようなカラーインクジェットプリントヘッドである場合、様々なカラーヘッドの適切なアラインメントが必要であり、一般的に印字テストパターンが使用される。垂直ヘッド対ヘッドアラインメント、水平ヘッド対ヘッドアラインメント、双方向アラインメント、および傾きアラインメントを含む各アラインメント手順は、四プリントヘッドプリンタの場合、四つのテストパターンセットを実行する必要がある。さらに、プリントヘッドキャリッジが下書きおよび標準のような複数の速度で動作する場合、幾つかのアラインメント手順用のテストパターンセットを各速度毎に実行しなければならない。アラインメントを是正するための手動手順は、ユーザのかなりの労力を必要とし、ユーザエラーを引き起こす傾向がある。これらの手順はユーザがテストパターンセットを実行し、テストパターンセットを視覚的に観察し、様々な選択肢の中で最適なテストパターンセットを視覚的に判断し、調整値を選択することを必要とする。
【０００６】
自動アラインメント手順も公知である。特許文献１は、印刷およびドット記録位置の双方向ミスアラインメントを補正するための調整値の決定のための技術を開示しており、その開示を参照によって丸ごと本書に組み込む。該印刷装置は、プリンタノズルから噴射されるインク小滴の連続ストリームの通過を工学的に検出する検査装置を含む。調整値は順方向パステストおよび逆方向パステストのパフォーマンスの結果に基づいて決定され、人間の観察を必要とすることなく、双方向ミスアラインメントを決定することができる。
【０００７】
流体噴射器システムのパフォーマンスは、流体噴射器のノズルのパフォーマンスによっても影響される。流体噴射器がインクジェットプリントヘッドであるときに、粒子汚染物がノズルに詰まったり、加熱器のコゲーションが液滴速度を低下させたり、抵抗器の焼損などのためノズルに損傷が生じたり、プリントヘッドが印刷媒体に擦触したり、ノズルプレートが頻繁な使用のために摩耗した場合に、流体噴射器のパフォーマンスに影響することがある。他の要素もノズルのパフォーマンスに影響することがある。流体噴射器のパフォーマンスはしばしば、テストパターンを印刷し、テストパターン結果を視覚的に検査することによって決定される。
【０００８】
流体噴射器のパフォーマンスを決定するための自動化された方法も公知である。特許文献２は、プリンタのノズルの目詰まりを検出するために、インク小滴の連続ストリームの噴射を必要とするノズルを検査するためのシステムであって、検査を実行するための印刷動作のタイミングが少なくとも二つの印刷モードに対して事前設定されたシステムを開示しており、その開示全体をここでの参照によって本書に組み込む。同様に、特許文献３は、連続検出パルス間の時間間隔を特定のしきい値と比較することにより、作動不能ノズルの有無を検出するための技術を開示しており、その開示全体をここでの参照によって本書に組み込む。同様に、特許文献４は、インクジェット印刷装置における異常なノズルを決定するための方法を開示しており、その開示全体をここでの参照によって本書に組み込む。
【特許文献１】米国特許第６，６０９，７７７Ｂ２号
【特許文献２】米国特許第６，４５４，３８０Ｂ１号
【特許文献３】米国特許第６，５８５，３４６Ｂ２号
【特許文献４】米国特許第６，６０４，８０７号
【特許文献５】米国特許第５，１６０，４０３号
【特許文献６】米国特許第４，４６３，３５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定しかつ修正するための現在の流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンス技術は、重大な不利点を有する。例えば、多数のテストパターンセットを印刷する必要がある。次いでユーザはテストパターンセットを視覚的に分析し、値を手動でコンピュータに入力して、流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを修正する。ユーザの関与のため、該方法は煩雑であり、時間がかかり、かつエラーを引き起こす傾向がある。したがって、従来の方法はしばしば、流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスの決定および修正の両方に一貫性のない結果をもたらす。
【００１０】
本発明の方法および装置は、一つまたは複数の平面における自動的な流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンス評価ならびに修正を達成する。
【００１１】
本発明の方法および装置は、個々のノズル毎に特性を決定することができる、自動的な流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンス評価を別個に提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
様々な例示的実施形態で、流体噴射器は、液滴検出モジュールのレーザから射出されるレーザビームを介して流体液滴を噴射する。流体液滴がレーザビームに衝突すると、液滴検出モジュールのフォトダイオードに影が形成される。液滴野噴射動作が流体液滴の噴射に失敗するか、あるいは流体液滴がレーザビームに衝突し損なうと、影は形成されない。影信号または影欠落信号は、顕微鏡によってアパーチャを介してフォトダイオードに合焦される。顕微鏡は本発明に不可欠なものではなく、顕微鏡を取り外すと、結果的により単純な装置になる。
【００１３】
様々な例示的実施形態で、フォトダイオード上の影または影欠落の焦点は増幅器によって増幅され、信号に変換される。信号はデータとしてコンピュータに送られる。データを解析した後、コンピュータは補償決定を行ない、次いでそれは流体噴射器に適用されて、流体噴射器のミスアラインメントまたはパフォーマンスエラーによる印刷画像のエラーが軽減されるように、印刷される画像データが電子的に修正され、流体噴射器ノズルが物理的に操作され、印刷動作中に流体噴射器が完全にスキップされ、あるいは何らかの他の方法で流体噴射器または画像データが修正される。
【００１４】
本願全体を通して、流体噴射器によって印刷画像に誘発されるエラーが軽減されるように流体噴射器をいかに修正するかに関するコンピュータによる決定を、包括的に補償決定と称する。数ある決定の中でも特に、コンピュータは、印刷される画像データを修正し、流体噴射器を物理的に操作し、あるいは印刷プロセス中に流体噴射器を完全にスキップするための補償決定を行なうことができる。
【００１５】
補償決定は、選択された流体噴射器を使用して印刷画像を作成する好適な方法を決定する。流体噴射器のアラインメントまたはパフォーマンスエラーを是正するために、印刷される画像を修正する補償決定の一例は、画像を回転することを含んでよい。同様に、エラーを補償するために流体噴射器を物理的に操作する決定は、流体噴射器のワイピングまたはプライミング、あるいは流体噴射器への電圧の変更を含んでよい。
【００１６】
様々な例示的実施形態で、補償決定は、定期的に装置を自己検査させ流体噴射器のメトリクスを修正させる、コントローラのような内蔵診断ツールによって行なうことができる。
【００１７】
本発明の他の目的、利点、および特徴は、本発明の例示的実施形態を開示する添付の図面に関連して取り上げる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１８】
本発明について添付の図面に関連して説明するが、それらの図において類似の参照番号は類似の要素を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る流体噴射器システムの様々な例示的実施形態の以下の詳細な説明は、分かり易くするため、かつよく知られているため、特定の型の流体噴射器システムつまりインクジェットプリンタについて言及する。しかし、以下で概説し考察する本発明の原理は、本書で具体的に論じるインクジェットプリンタを越えて、公知または今後開発されるいずれの流体噴射器システムにも均等に適用することができることを理解されたい。
【００２０】
図１は、本発明のシステムおよび方法を組み込んだ、流体噴射器システムの液滴検出モジュール２００の例示的実施形態を示す。流体噴射器または射出器３０５はプリントヘッド３００内に収容される。コンピュータ４００は、液滴検出モジュールレーザビーム２１０を発射するようにレーザ２０５に信号を送る。コンピュータ４００はまた、流体噴射器３０５３５０から液滴３１０を発射するようにプリントヘッド３００に信号を送ることもできる。顕微鏡２１５はレーザビーム２１０を捕捉し、アパーチャ２２０を通してレーザビーム２１０をフォトダイオード２２５上に合焦させる。フォトダイオード２２５からの信号を増幅器２３０によって増幅して、コンピュータ４００に送ることができる。液滴検出モジュール２００およびその構成部品は、アラインメントおよび／またはパフォーマンス監視の目的のために、射出器３０５からの個々の液滴３１０の通過を検出するために設けられる。
【００２１】
単純かつ明快にするために、本発明に係るシステムおよび方法の様々な例示的実施形態の動作原理および設計要素を、図２に示すようなキャリッジ型インクジェットプリンタ１００の一つの例示的実施形態、および図１〜３に示すようなプリントヘッド３００の一つの例示的実施形態に関連して説明する。インクジェットプリンタ１００およびプリントヘッド３００の動作の基本的説明は、本発明を組み込むどのような流体噴射器システムの理解および設計に対しても当てはまる。本発明のシステムおよび方法をインクジェットプリンタ１００およびプリントヘッド３００に関連して説明するが、本発明に係るシステムおよび方法は、公知または今後開発されるいずれの流体噴射器システムにも使用することができる。
【００２２】
図２は、キャリッジ型サーマルインクジェット印刷装置１００を示す。直線配列の小滴生成チャネルは、往復キャリッジアセンブリ１０５に取り付けられたプリントヘッド３００に収容される。プリントヘッド３００が矢印１２０で示したプロセス方向に対し垂直な走査軸に沿って受容媒体１１０を横切るたびに、多数のインク小滴３１０が、該プロセス方向に予め選択された距離だけモータ１１５によって歩進される一枚の紙等の受容媒体１１０に向かって発射される。受容媒体１１０は供給ロール１２５上に貯蔵し、モータ１１５または当業者には周知の他の手段によって巻取ロール１３０上に歩進させることができる。例えば、受容媒体は、プロセス方向１２０にインデックスされた個々の枚葉紙とすることができる。
【００２３】
図２に示す例示的実施形態では、小滴３１０はプリントヘッド３００から受容媒体１１０に向かって水平に発射（噴射）される。しかし、小滴３１０を垂直または斜めに発射することもできる。したがって、図２の例示的実施形態に示すように水平に発射される小滴３１０に関連して本発明のシステムおよび方法を説明するが、本発明に係るシステムおよび方法は、垂直または斜めに発射される小滴３１０を含むことができる。
【００２４】
プリントヘッド３００は、二つの平行なガイドレール１４５に沿って往復運動する、キャリッジアセンブリ１０５の支持台１３５に固定される。プリントヘッド３００は、ケーブルまたは無縁ベルト１５０、および可逆モータ１６０によって一方に動力が供給される一対のプーリ１５５によって往復運動させることができる。プリントヘッド３００は一般的に、受容媒体１１０がモータ１１５によって移動する方向に対して垂直に、受容媒体１１０を横切って移動する。言うまでもなく、キャリッジアセンブリ１０５を動かすために利用可能な他の公知または今後開発されるどんな構造でも、インクジェット印刷装置１００に使用することができる。
【００２５】
代替的に、直線配列の小滴生成チャネルは、当業者には周知の通り、受容媒体１１０の全幅にわたって延在することができる。これは一般的に全幅配列と呼ばれる。例えば、特許文献５および特許文献６を参照されたい。それら全体を各々ここでの参照によって本書に組み込む。
【００２６】
キャリッジアセンブリおよび／またはインクジェット印刷装置１００に対するプリントヘッド３００の配置または位置を決定することができるように、符号器１６５が配置される。例示的符号器１６５は、直線ストリップエンコーダまたは回転エンコーダを含むことができる。しかし、プリントヘッド３００または流体噴射器３０５の位置を決定するために使用可能な公知または今後開発されるどんな構造でも、インクジェット印刷装置１００に使用することができる。
【００２７】
様々な例示的実施形態において、二つの液滴検出モジュール２００がインクジェット印刷装置１００内に配置され、各々のモジュールは異なる平面内で流体小滴を検出するように設けることが好ましい。例えば、図示した実施形態では、一つは垂直方向に配列され、もう一つは水平方向に配列される。しかし、本発明はこれに限定されない。さらに、二つのモジュールが図示されているが、本発明の一部の実施形態において、必要な液滴検出モジュール２００は一つだけである。液滴検出モジュール２００はレーザ２０５、顕微鏡２１５、アパーチャ２２０、フォトダイオード２２５、および増幅器２３０を含む。図２に示す通り、少なくとも一つの液滴検出モジュール２００が少なくとも一つの平面内で移動できることが好ましい。
【００２８】
例示的実施形態では、可動の液滴検出モジュール２００は、往復キャリッジアセンブリ２３５に取り付けられたレーザ２０５、ならびに往復キャリッジアセンブリ２４０に取り付けられたフォトダイオード２２５および増幅器２３０を有してよい。往復キャリッジ２３５、２４０は、二つの平行なガイドレール２４５、２５０に沿ってそれぞれ移動することができる。往復キャリッジ２３５、２４０は、各々ケーブル２５５、２６０、および一対のプーリ２６５、２７０によって移動することができる。往復キャリッジ２３５、２４０には、可逆モータ２７５、２８０によってそれぞれ動力を供給することができる。稼動の液滴検出モジュール２００は、受容媒体１１０がモータ１１５によって移動する方向に平行な方向に、プリントヘッド３００を横切って移動することが好ましい。しかし、一部の実施形態では、一つまたはそれ以上の液滴検出モジュールを、受容媒体１１０がモータ１１５によって移動する方向に対し垂直な方向など、異なる方向に移動することができる。さらに、一部の実施形態では、液滴検出モジュールのレーザを回転可能にすることができ、フォトダイオードを移動可能にすることができる。液滴検出モジュールの移動、ならびにレーザの回転およびフォトダイオードの移動に関連して、液滴検出モジュール２００を移動させ、あるいは同様にレーザを回転させ、フォトダイオードを移動させるために使用可能な公知または今後開発されるいずれかの構造を、インクジェット印刷装置１００に使用することができる。
【００２９】
例示的実施形態では、第二の液滴検出モジュール２００は、インクジェットプリンタ１００に固定されたレーザ２０５、ならびに同じくインクジェット印刷装置１００に固定された対応するフォトダイオード２２５および増幅器２３０を含む。図２に示した例示的実施形態では、この第二の液滴検出モジュール２００は、一般的により多くの空間がある用紙の側辺に沿った用紙の経路外に配置される。しかし、液滴検出モジュール２００は用紙の面からずらして、用紙の面とプリントヘッドとの間に直接配置することもできる。
【００３０】
各液滴検出モジュール２００は、レーザ２０５によってレーザビームをプリントヘッド３００を横切るように発射し、かつ対応するフォトダイオード２２５によって受け止められ、これにより小滴３１０がプリントヘッド３００の個々のノズルから発射されたかどうかの指標を提示するように、平面内に配向される。
【００３１】
図３は、各々流体噴射器３０５の配列を含む四つのプリントヘッド３００の一つの例示的実施形態を示す。複数のそのような噴射器３０５は、典型的なインクジェットプリントヘッド３００に見出される。本発明に係るシステム、方法、およびアーキテクチャは、サイドシュータ型噴射器、ルーフシュータ型噴射器、またはその他の噴射器と共に使用することができる。
【００３２】
図３は、四つの例示的プリントヘッド３００の正面３１５を示す第一の方向からの図である。この例示的実施形態では、各プリントヘッド３００は、例証を目的として正面３１５に７行の噴射器３０５および２列の噴射器３０５を持つ状態で示されている。例示的実施形態では、噴射器３０５は、１インチ当たり３００〜１２００個またはそれ以上の噴射器の直線配列として寸法決定され構成される。当業者には周知の通り、他の例示的実施形態では、他の構成および寸法を使用することができる。言うまでもなく、流体噴射器はプリントヘッド上に行列状に構成したり、複数の噴射器を含む必要はない。
【００３３】
プリントヘッドの正面は単一のプリントヘッド色を含むことができ、あるいはシアンインク噴射器群、マゼンタインク噴射器群、イエローインク噴射器群、および黒色インク噴射器群を含む、四色プリントヘッド（ＣＭＹＫ）のような多色ノズルを含むことができる。
【００３４】
プリントヘッド３００は走査方向に移動可能にすることができる。走査方向はプロセス方向に対し垂直である。同様に、少なくとも一つの液滴検出モジュール２００を、走査方向以外の方向に移動可能にすることができる。さらに、図示した例示的実施形態のように、少なくとも一つの他の液滴検出モジュール２００をインクジェット印刷装置１００に不動に取り付けることができる。図示した実施形態では、一つの液滴検出モジュールは水平に配向される一方、第二の液滴検出モジュールは垂直に配向される。
【００３５】
図４は、図３の図に対して垂直な第二の方向から見た流体噴射器装置の図である。使用時に、液滴（図示せず）のような流体が噴射器３０５から射出される。流体は一般的にビーム２１０に対し垂直に、受容媒体１１０に向かって移動する。個々の小滴は次いで液滴検出モジュール２００によって検知される。
【００３６】
図５は二つのプロットを示すグラフである。プロット４２１は、図２〜４のプリントヘッド３００および液滴検出モジュール２００を使用した場合のフォトダイオード２２５からの出力液滴信号を経時的に示すプロットである。プロット４２２は、流体噴射器３０５が液滴を噴射するために、流体噴射器３０５の加熱器に送られる電流のプロットである。
【００３７】
一般的に、図５に示すグラフは次のように生成される。コントローラは、電流バーストまたはパルス４２２を流体噴射器３０５の加熱器に送ることなどによって、少なくとも一つの液滴３１０を発射するように、プリントヘッド３００上の流体噴射器３０５に信号を送る。流体噴射器によって発射された液滴３１０が、液滴検出モジュール２００によって発射されたレーザビーム２１０に衝突すると、影が形成される。影はフォトダイオード２２５がレーザビーム２１０を受け取ることができなかったことを意味する。影は顕微鏡２１５によってアパーチャ２２０を介してフォトダイオード２２５上に合焦される。顕微鏡２１５は本発明に不可欠ではないが、それは液滴検出モジュール２００の空間解像度を高めることができる。ひとたびフォトダイオード２２５によって受け止められた影信号または影欠落信号４２１は、増幅器２３０によって増幅して、コンピュータ４００に転送することができる。増幅器は本発明に不可欠ではないが、それはコンピュータ４００に転送される信号４２１を増強する。
【００３８】
フォトダイオード２２５からの信号４２１は、図５のグラフにプロットされる。プロット４２１のスパイクは、レーザビーム２１０に衝突する個々の液滴３１０と同時に発生する。時を同じくして、プロット４２２のスパイクは、電流バーストが液滴を噴射させる信号として流体噴射器に送られるのと同時に発生する。したがって、液滴信号４２１を監視、かつ各々の噴射器３０５から流体を選択的に噴射することにより、個々の噴射器からの非常に少量の液体の発射を検出することが可能である。実際、レーザ／フォトダイオード構成を使用することにより、１ピコリットル程度の小さい小滴の量を検知し、解像することができる。
【００３９】
図５に示す例示的実施形態では、液滴信号（ｙ値）はボルト（Ｖ）単位で０から８までの範囲であり、時間信号（ｘ値）は秒（ｓ）単位で０から２７７．８×１０-6までの範囲である。しかし、本発明に係るシステムおよび方法では、電流および時間に対し他の値および範囲を使用することもできる。
【００４０】
図６は、本発明に係る流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを制御する、流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステム４１０の一つの例示的実施形態を示す。このシステムは、コンピュータ４００に収容することができる。図６に示すように、流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステム４１０は、一つまたはそれ以上の制御および／またはデータバスおよび／またはアプリケーションプログラミングインタフェース４７５によって相互接続された入力／出力インタフェース４１５、コントローラ４２０、メモリ４２５、アラインメントおよびパフォーマンス決定回路、ルーチンまたはアプリケーション４３０、位置決定回路、ルーチンまたはアプリケーション４４５、アラインメントおよびパフォーマンス修正回路、ルーチンまたはアプリケーション４５０、位置修正回路、ルーチンまたはアプリケーション４６０、タイマ４６５、およびカウンタ４７０を含む。Ｉ／Ｏインタフェース４１５は、噴射器を噴射させるための入力として画像信号のようなデータ信号をデータソース（ＤＳ）５００から受け取ることができる。
【００４１】
図６に示すように、流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステム４１０は、様々な例示的実施形態で、プログラムされた汎用コンピュータに実装される。しかし、流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムは専用（目的）コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラおよび周辺集積回路素子、ＡＳＩＣまたは他の集積回路、デジタル信号プロセッサ、個別素子回路のようなハードワイヤード電子または論理回路、ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、またはＰＡＬのようなプログラマブル論理デバイス、または類似物に実装することもできる。一般的に、図７〜１５に示すフローチャートを実行することができる有限状態機械を実装可能な任意の装置を、流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムを実現するために使用することができる。
【００４２】
図６で、メモリ４２５の可変部分は、様々な例示的実施形態で、スタティックまたはダイナミックＲＡＭを使用して実現される。しかし、メモリ４２５はフロッピー（登録商標）ディスクおよびディスクドライブ、書込み可能光ディスクおよびディスクドライブ、ハードドライブ、フラッシュメモリまたは類似物を使用して実現することもできる。図６で、メモリ４２５の一般的にスタティックな部分は、様々な例示的実施形態でＲＯＭを使用して実現される。しかし、スタティックな部分は、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭのような他の不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭのような光ＲＯＭディスクおよびディスクドライブ、フラッシュメモリ、または上述したような他の可変メモリ、または類似物を使用して実現することもできる。
【００４３】
図６に示すように、メモリ４２５は、可変の揮発性もしくは不揮発性メモリまたは非可変すなわち固定メモリの任意の適切な組合せを使用して、実現することができる。可変メモリは、揮発性か不揮発性かに関わらず、スタティックまたはダイナミックＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスクおよびディスクドライブ、書込み可能または書換え可能光ディスクおよびディスクドライブ、ハードドライブ、フラッシュメモリまたは類似物を使用して実現することができる。同様に、非可変または固定メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、例えばＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭディスクのような光ＲＯＭディスク、およびディスクドライブのうちのいずれか一つまたはそれ以上を使用して実現することができる。
【００４４】
流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステム４１０の様々な例示的実施形態は、各々、プログラムされた汎用コンピュータ、専用コンピュータ、マイクロプロセッサ、または類似物で実行されるソフトウェアとして実現できることが理解されるであろう。また、図６に示す回路、ルーチン、アプリケーション、オブジェクトまたはマネージャの各々を、適切にプログラムされた汎用コンピュータの一部分として実現することができることも理解されるはずである。あるいは、図６に示す回路、ルーチン、アプリケーション、オブジェクトまたはマネージャは各々、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を使用するか、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ、ＰＬＡおよび／またはＰＡＬを使用するか、あるいは個別論理素子または個別回路素子を使用して、ＡＳＩＣ内に物理的に別個のハードウェア回路として実現することができる。図６に示す回路、ルーチン、アプリケーション、オブジェクトまたはマネージャの特定の形態は設計上の選択であり、当業者には明白かつ予測可能であろう。図６に示す回路、ルーチン、アプリケーション、オブジェクトまたはマネージャが同一設計である必要はないことを理解されたい。
【００４５】
さらに、メモリ４２５をコンピュータ４００に接続するプログラミングインタフェース４７５は、ネットワークへのワイヤードまたはワイヤレスリンクとすることができることを理解されたい。ネットワークはローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、イントラネット、インターネット、またはいずれかの他の分散処理および格納ネットワークとすることができる。
【００４６】
流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムは、アラインメントおよび／またはパフォーマンスを検査すべく手動で実行できるだけでなく、自動的に実行することもできる。該システムを手動で操作する場合、ユーザはシステムの始動要求を入力する。システムを自動的に実行するように設定する場合、システムをコントローラ４２０によって実行するように設定する。流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムが自動的に実行される場合、本発明の様々な例示的実施形態は、システムを印刷数カウンタ４７０またはタイマ４６５のいずれかに基づいて実行させることができる。例えば、所定回数の印刷ジョブ後、またはプリントヘッドのいずれかを交換した後の始動時に実行させることができる。言うまでもなく、流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムを自動的に実行させる他の公知または今後開発されるどんな方法でも、本発明に使用することができる。
【００４７】
流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムが自動的に実行される場合、コントローラ４２０は少なくとも一つの試験対象の流体噴射器を選択し、必要ならば修正する。あるいは、複数の流体噴射器を選択するルーチンを実装することができる。例えば、全ての噴射器が発射して試験されるまで、液滴検出モジュールがプリントヘッドの列または行内の各流体噴射器を波及（リプルスルー）するように、複数の流体噴射器を選択するルーチンを選択することができる。
【００４８】
異なる平面内の流体噴射器の動作特性を決定する液滴検出モジュールを使用することによって決定された結果に基づいて、特定の流体噴射器または流体噴射器群を自動的に選択することができる。流体噴射器を選択するための他の自動的な方法として、印刷される画像または画像の種類に基づいて任意の流体噴射器を選択するルーチン、タイマ４６５に基づいて選択される流体噴射器、または印刷数カウンタ４７０に基づいて選択される流体噴射器を含めることができる。言うまでもなく、流体噴射器を選択する他の公知または今後開発されるどんな方法でも、本発明に使用することができる。
【００４９】
タイマ４６５を使用して流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムの実行を制御する場合、コントローラ４２０は、内部クロックに基づいて、アラインメントおよびパフォーマンス試験ならびに必要ならば修正のための流体噴射器を自動的に選択する。
【００５０】
同様に、印刷数カウンタ４７０を使用して流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムの実行を制御する場合、コントローラ４２０は、選択された流体噴射器の印刷数に基づいて、アラインメントおよびパフォーマンス試験ならびに必要ならば修正のための流体噴射器を自動的に選択することができる。
【００５１】
ひとたび試験対象の流体噴射器群または組が選択されると、アラインメントおよび／又はパフォーマンス動作特性ならびに必要ならば修正を決定するために、組内の第一の流体噴射器が選択される。
【００５２】
アラインメントおよび／またはパフォーマンス決定コントロール、ルーチン、またはアプリケーション４３０は、少なくとも一つの液滴検出モジュールを使用して、選択された流体噴射器の動作アラインメントおよび／またはパフォーマンス特性を決定する。
【００５３】
アラインメントおよび／またはパフォーマンス修正コントロール、ルーチン、またはアプリケーション４５０は、様々な方法を使用して補償決定を行なうことができる。これらの補償決定は次いで流体噴射器に適用することができ、さもなければ選択された流体噴射器のアラインメントまたはパフォーマンス特性を修正するために使用することができる。
【００５４】
図７は、流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを自動的に決定するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ１０００で、ルーチンが開始される。ルーチンはステップＳ６０００に続く。
【００５５】
ステップＳ２０００で、流体噴射器または流体噴射器の組が、アラインメントおよびパフォーマンスのいずれか一方または両方について試験するために選択される。この流体噴射器のアラインメントおよび／またはパフォーマンスをこのルーチンで修正することもできる。
【００５６】
少なくとも一つの流体噴射器が選択された後、制御ルーチンはステップＳ３０００に進む。
【００５７】
ステップＳ３０００で、制御ルーチンは増分カウンタを適用し、選択された組のどの流体噴射器が試験されたかを計数する。
【００５８】
ステップＳ４０００で、液滴検出モジュール制御ルーチンが実行される。このステップで、少なくとも一つの液滴検出モジュールを使用して流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定するための方法が、選択された流体噴射器に適用される。さらに、このステップで、アラインメントおよび／またはパフォーマンス決定および修正コントロール、ルーチン、またはアプリケーションを選択された流体噴射器に適用することによって、流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを修正することができる。流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定するために液滴検出モジュールを使用するための様々な例示的モードが可能であり、幾つかの例示的モードについて本書で詳細に後述する。
【００５９】
ステップＳ４０００が選択された流体噴射器に適用された後、制御ルーチンはステップＳ５０００に進む。ステップＳ５０００で、選択された流体噴射器の全てを試験し終わったかどうかの判定が行なわれる。ステップＳ５０００における判定が、選択された全ての流体噴射器が試験し終わったというものであった場合、ルーチンはステップＳ６０００に進み、そこでルーチンは終了する。ステップＳ５０００における判定が、選択された流体噴射器の全てを試験し終わっていないというものであった場合、ルーチンはＳ２０００に戻り、そこで次の流体噴射器が選択される。したがって、全ての流体噴射器が試験し終わるまで、ルーチンはステップＳ２０００からＳ５０００まで続行される。
【００６０】
図８は、液滴検出モジュールを使用して流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、かつ必要ならばこれを修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップ４００５でルーチンが開始される。
【００６１】
ステップ４０１０で、第一の液滴検出モジュールが第一の平面内に設置される。ステップ４０１５で、第二の液滴検出モジュールが、第一の平面とは異なる第二の平面内に設置される。
【００６２】
様々な例示的実施形態で、液滴検出モジュールは、本書で記載しまたは図面に示す平面とは異なる平面内に設置することができる。液滴検出モジュールが配置される平面は、モジュールが試験することができる流体噴射器のアラインメントを決定する。例えば、走査方向（プリントヘッドの正面）に対して垂直または水平方向のアラインメントのような、一平面における流体噴射器のアラインメントの場合、液滴検出モジュールは、走査方向に対してそれぞれ平行または垂直な平面内にそれぞれ配置することができる。
【００６３】
液滴検出モジュールが設置された後、ルーチンはステップ４０２０に進み、そこで液滴検出モジュールのレーザが発射される。レーザは同時に発射する必要はない。レーザは、流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンス情報を得ることを希望する平面に対して発射される。様々な例示的実施形態で、レーザの代わりにＬＥＤのような発光器を使用することができる。
【００６４】
ステップＳ４０２５で、位置決定コントロール、ルーチン、またはアプリケーションが選択された流体噴射器に適用され、インクジェット印刷装置の基準点に対する流体噴射器の位置が決定される。
【００６５】
流体噴射器のオフセットも位置決定コントロール、ルーチンまたはアプリケーションから決定することができる。位置決定コントロール、ルーチンまたはアプリケーションは液滴検出モジュールを使用して、流体噴射器によって発射された液滴がレーザビームにいつ衝突するかに基づき、流体噴射器の位置を決定することができる。
【００６６】
ステップＳ４０３０で、選択された流体噴射器が液滴を噴射する。
【００６７】
液滴が発射された後、ルーチンはステップＳ４０３５に進み、そこでルーチンで動作するそれぞれの液滴検出モジュールのうちの一つまたはそれ以上のレーザビームに液滴が衝突したかどうかの判定が行なわれる。液滴がレーザビームに衝突した場合、ルーチンはステップＳ４０５０に進み、そこでルーチンは終了する。しかし、液滴が少なくとも一つのレーザビームに衝突しなかった模様であるという判定が下されると、ルーチンはステップＳ４０４０に進む。
【００６８】
ステップＳ４０４０で、アラインメントおよび／またはパフォーマンス修正コントロール、ルーチンまたはアプリケーションによって補償決定が自動的に算出される。補償決定は、少なくとも一つの液滴をレーザビームに衝突させることができなかった流体噴射器ノズルに対して算出される。この補償は、個々のノズル発射後または一配列のノズルの発射の完了後に実行することができる。
【００６９】
補償決定後、ルーチンはステップＳ４０４５に進む。ステップＳ４０４５で、選択された流体噴射器は、アラインメントおよび／またはパフォーマンス修正コントロール、ルーチンまたはアプリケーションによって行なわれた補償決定に従って修正される。アラインメントおよび／またはパフォーマンス修正コントロール、ルーチンまたはアプリケーションによる補償決定を適用して、流体噴射器アラインメントおよび／またはパフォーマンスを電子的に修正することができる。流体噴射器を適切に電子的に修正することができない場合、補償値のような異なる補償決定を算出して、画像データに適用することができる。この値が画像データに適用され、印刷製品が明らかな流体噴射器のアラインメントまたはパフォーマンスエラーを反映しないように、画像データが修正される。流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを修正するための他の方法について、本書でさらに論じる。
【００７０】
ステップＳ４０４５の後、制御ルーチンはステップＳ４０５０に進み、そこで制御ルーチンは終了する。様々な例示的実施形態で、ステップＳ４０５０はさらなるルーチンを含むこともでき、そこでステップＳ４０１０〜ステップＳ４０５０を含むステップが選択された流体噴射器に再適用され、アラインメントおよび／またはパフォーマンスコントロール、ルーチンまたはアプリケーションが選択された流体噴射器を充分に修正したかどうかが判定される。
【００７１】
上述の通り、液滴検出モジュールが配置された平面は、モジュールが試験することができる流体噴射器のアラインメントを決定する。例えば、図９および図１０は、水平方向のアラインメントおよび垂直方向のアラインメントをそれぞれ決定する方法の二つの例示的実施形態を示す。
【００７２】
図９は、液滴検出モジュールを使用して流体噴射器の水平方向のヘッドアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、かつ必要ならば修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ４１０５で、ルーチンが開始される。
【００７３】
ステップＳ４１１０で、液滴検出モジュールはキャリッジの移動に対して垂直な平面内に設置される。
【００７４】
ステップＳ４１１５で、一つまたはそれ以上の選択された流体噴射器がプリントヘッドから液滴を噴射する。これは例えば配列内の真ん中の噴射器とすることができる。液滴が発射された後、制御ルーチンはステップＳ４１２０に進み、そこでフォトダイオードによって生成された信号が監視される。ステップＳ４１２０の後、制御ルーチンはステップＳ４１２５に進む。
【００７５】
ステップＳ４１２５で、選択された噴射器の列が検出されたかどうかの判定が行なわれる。選択された流体噴射器の列が検出されなかったという判定であった場合、制御ルーチンはステップＳ４１３０に進む。ステップＳ４１３０で、プリントヘッドキャリッジはインクリメントしながらレーザビームを横切り、選択された流体噴射器の列が検出されるまで、ステップＳ４１１５、Ｓ４１２０、およびＳ４１２５が繰り返される。あるいは、プリントヘッドを固定したままで、液滴モジュール２００をインクリメントしてもよい。
【００７６】
選択された流体噴射器の列が検出されたという判定であった場合、制御ルーチンはステップＳ４１３５に進み、そこで、液滴がレーザビームに衝突したときのキャリッジの位置から、このプリントヘッドおよび／または噴射器の列の水平方向のオフセットが決定される。各プリントヘッドおよび／または噴射器の列の水平方向のオフセットは、相対的または絶対的オフセット量とすることができる。それは、流体噴射器の液滴がレーザビームに衝突したときの液滴モジュールに対するキャリッジの位置の決定に基づき、かつ／またはノズル間の既知の距離に基づくことができる。ステップＳ４１３５が完了した後、制御ルーチンはステップＳ４１４０に進む。
【００７７】
ステップＳ４１４０で、噴射器の各列がステップＳ４１１５〜Ｓ４１３５を完了したかどうかに関する判定が行なわれる。列がステップＳ４１１５〜Ｓ４１３５を完了していないという判定であった場合、制御ルーチンはＳ４１１５に戻り、そこで次の列がステップＳ４１１５〜Ｓ４１３５を完了する。そうでなければ、制御ルーチンはステップＳ４１４５に進む。
【００７８】
ステップＳ４１４５で、各プリントヘッドノズルの水平方向のオフセットによるエラーを、遅延発射、プリントマスク補償等のような公知または今後開発される方法によって、電子的に補償することができる。
【００７９】
ステップＳ４１４５の後、制御ルーチンはステップＳ４１５０に進み、そこで制御ルーチンは終了する。様々な例示的実施形態で、ステップ４１５０はさらなるルーチンを含むこともでき、そこでステップＳ４１１０〜ステップＳ４１４５を含むステップが選択された流体噴射器に再適用され、アラインメントおよび／またはパフォーマンスコントロール、ルーチンまたはアプリケーションが選択された流体噴射器を充分に修正したかどうかが判定される。
【００８０】
同様に、図１０は、液滴検出モジュールを使用して、流体噴射器の垂直方向のヘッドのアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、かつ必要ならば修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ４２０５でルーチンが開始される。
【００８１】
ステップＳ４２１０で、液滴検出モジュールは、レーザビームがキャリッジの移動と平行になるように、平面内に設置される。
【００８２】
液滴検出モジュールが設置された後、ルーチンはステップＳ４２２０に進み、そこで制御ルーチンは流体噴射器の一つ、幾つか、または全てを選択的に発射させる。ステップ４２２０の後、制御ルーチンはステップＳ４２２５に進む。
【００８３】
ステップＳ４２２５で、制御ルーチンはフォトダイオードによって生成された液滴出力信号を監視する。このステップは、液滴がレーザビームに衝突するかあるいは衝突し損なったときに、フォトダイオードがコントローラに警報を出すことを含む。ステップＳ４２２５が完了した後、制御ルーチンはステップＳ４２３０に進む。
【００８４】
ステップＳ４２３０で、各列および／またはプリントヘッドの少なくとも一つの噴射器が検出されたかどうかの判定が行なわれる。全ての列および／またはプリントヘッドの噴射器が検出されなかった場合、制御ルーチンはステップＳ４２２０に戻り、そこで異なる噴射器を選択し、かつ／またはプリントヘッドに対して液滴検出モジュールを移動させた後、ステップＳ４２２０〜ステップＳ４２３０が再適用される。全ての列および／またはプリントヘッドの噴射器が検出されたという判定であった場合、制御ルーチンはステップ４２３５に進み、そこで、どの流体噴射器の液滴がレーザに衝突したか分析することによって、各列および／またはプリントヘッドの垂直方向のオフセットが決定される。
【００８５】
ステップＳ４２３５が完了した後、制御ルーチンはステップＳ４２４０に進む。ステップＳ４２４０で、各プリントヘッドの垂直方向のオフセットを電子的に補償することができる。
【００８６】
ステップＳ４２４０の後、制御ルーチンはステップＳ４２４５に進み、そこで制御ルーチンは終了する。様々な例示的実施形態で、ステップＳ４２４５はさらなるルーチンを含むこともでき、そこでステップＳ４２１０〜ステップＳ４２４０を含むステップが選択された流体噴射器に再適用され、アラインメントおよび／またはパフォーマンスコントロール、ルーチンまたはアプリケーションが選択された流体噴射器を充分に修正したかどうかが判定される。
【００８７】
プリントヘッドの正面に対する垂直方向または水平方向の流体噴射器のアラインメント以外に、アラインメント決定および修正コントロール、ルーチンまたはアプリケーションと共に少なくとも一つの液滴検出モジュールを使用することによって、流体噴射器の傾きアラインメントおよび双方向アラインメントを決定し、かつ必要ならば修正することができる。
【００８８】
傾きアラインメントを決定するためには、少なくとも二つの流体噴射器が試験され、少なくとも二つの液滴噴射器の位置を決定することができるように液滴検出モジュールが配置される。プリントヘッドの両端の流体噴射器を選択することが好ましい。各流体噴射器は液滴を別個に噴射し、液滴検出モジュールはそれぞれの各液滴によって発生する信号を別個に記録する。ひとたび液滴検出モジュールが各信号をそれぞれコンピュータに送ると、位置決定コントロール、ルーチンまたはアプリケーションから、各流体噴射器に関する流体噴射器オフセットを決定することができる。
【００８９】
次に、アラインメントおよび／またはパフォーマンスルーチンまたはアプリケーションによって補償決定を生成することができる。画像データに適用される補償値を生成し、印刷前に画像データを修正するために適用することができる。したがって、ひとたび画像データが印刷されると、画像データを修正するために適用された補償値のため、プリントヘッドの傾きオフセットによる明らかなエラーは軽減される。一般的に、補償値を生成して、一画素より大きいプリントヘッドの傾きオフセットを修正することができる。
【００９０】
図１１は、液滴検出モジュールを使用して、流体噴射器の傾きアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、かつ必要ならば修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ４３０５で、ルーチンが開始される。
【００９１】
ステップ４３１０で、液滴検出モジュールから発射されるレーザビームがキャリッジの移動に対し垂直な面内にくるように、液滴検出モジュールが設けられる。
【００９２】
液滴検出モジュールが設置された後、ルーチンはステップＳ４３１５に進み、そこで第一の選択された流体噴射器が液滴を噴射する。ステップＳ４３１５の後、制御ルーチンはステップＳ４３２０に進む。
【００９３】
ステップＳ４３２０で、フォトダイオードによって生成された出力信号が監視され、発射された液滴がレーザビームに衝突したかどうかが決定される。ステップＳ４３２０の後、制御ルーチンはステップＳ４３２５に進む。
【００９４】
ステップＳ４３２５で、少なくとも二つの流体噴射器が試験されたかどうかの判定が行なわれる。選択された個数の流体噴射器の試験が終わっていなければ、制御ルーチンはステップＳ４３１５に戻り、そこで次の流体噴射器が発射される。選択される噴射器は、精度を向上するために、位置合わせされる液滴噴射器の列全体に及ぶことが好ましい。そういうものとして、ステップＳ４３１５〜ステップＳ４３２５が次の流体噴射器に適用される。一方、ステップＳ４３２５で、選択された個数の噴射器が試験し終わったという判定が下された場合、制御ルーチンはステップ４３３０に進み、そこでプリントヘッドの傾きが決定される。
【００９５】
ひとたびプリントヘッドの傾きが決定されると、制御ルーチンはステップＳ４３３５に進み、そこで、プリントヘッドの傾きを補償するために、補償値を決定し、画像データに適用することができる。
【００９６】
ステップＳ４３３５の後、制御ルーチンはステップＳ４３４０に進み、そこで制御ルーチンは終了する。様々な例示的実施形態で、ステップ４３４０はさらなるルーチンを含むこともでき、そこでステップＳ４３１０〜ステップＳ４３３５を含むステップがプリントヘッドに再適用され、アラインメントおよび／またはパフォーマンスコントロール、ルーチンまたはアプリケーションが画像データを適切に充分に修正したかどうかが判定される。
【００９７】
流体噴射器の双方向アラインメントも同様の仕方で決定し、かつ修正することができる。図１２は、液滴検出モジュールを使用して、流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、かつ必要ならば修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ４４０５で、ルーチンが開始される。
【００９８】
図１２に示した例示的実施形態では、ステップ４４１０で、液滴検出モジュールがキャリッジの移動に対して垂直に設けられる。次に、ステップ４４１５で、液滴検出モジュールが紙面またはそれに近接して設置される。液滴検出モジュールは紙自体の上にある必要はなく、紙の経路の外に配置することができる。液滴検出モジュールは、レーザビームがキャリッジの移動に対して垂直になるように配置すべきである。液滴検出モジュールはまた、紙およびプリントヘッドの両方に対する液滴検出モジュールの位置が分かるように、基準点に対して配置すべきである。
【００９９】
ステップ４４１５が完了した後、制御ルーチンはステップＳ４４２０に進み、そこでタイマがセットされる。タイマがセットされた後、制御ルーチンはステップＳ４４２５に進む。ステップＳ４４２５では、液滴検出モジュールのレーザが発射される。次いでプリントヘッドは走査方向に移動され、インクジェット印刷装置上の基準点に対する流体噴射器の位置が決定される。プリントヘッドが移動する間に、選択された流体噴射器が液滴を噴射し、同時にコントローラによって制御されるタイマが作動する。
【０１００】
流体噴射器が液滴を噴射し、タイマが作動した後、ステップＳ４４３０で、液滴がレーザビームに衝突したときにタイマが停止する。
【０１０１】
ひとたび液滴がレーザビームと衝突すると、ルーチンはステップＳ４４３５に進み、そこで液滴噴射器から液滴がレーザビームに衝突するまでの液滴通過時間が算出される。
【０１０２】
ステップＳ４４３５が完了した後、制御ルーチンはステップ４４４０に進み、そこで、液滴がノズルからレーザビームに衝突するまでの間にプリントヘッドが走査方向に移動することによる流体噴射器の速度が算出される。この情報は、位置エンコーダからの信号を使用して算出することができる。
【０１０３】
次に、ステップＳ４４４５で、液滴が発射された位置から紙に衝突するまでの液滴のオフセットが、通過時間およびプリントヘッド速度に基づいて決定される。オフセットおよび液滴位置が算出された後、制御ルーチンはステップＳ４４５０に進む。
【０１０４】
ステップＳ４４５０で、プリントヘッドが最初に移動した方向とは反対の方向にプリントヘッドが移動する状態で、ステップＳ４４２０〜Ｓ４４４５が繰り返される。プリントヘッドは最初にステップＳ４４２５で移動した。
【０１０５】
ステップＳ４４５５で、流体噴射器の発射時間を制御するために補償値を決定することができ、あるいは、双方向アラインメントエラーによる画像品質のエラーを軽減するか、または少なくとも視覚的にあまり目立たなくすることができるように画像データを修正することができる。
【０１０６】
次に、ステップＳ４４５５に示すように、補償値を画像データに適用して、双方向アラインメントエラーを電子的に補償することができる。
【０１０７】
ステップＳ４４５５の後、制御ルーチンはステップ４４６０に進み、そこで制御ルーチンは終了する。
【０１０８】
双方向アラインメントを決定し修正するときに、液滴検出モジュールをプリントヘッドおよび紙に対して適切に配置することが重要である。液滴検出モジュールの配置が難しく、液滴の紙までの通過時間を直接測定することができない場合、双方向アラインメントルーチンに追加ステップを加えることができる。
【０１０９】
この追加ステップで、同じ流体噴射器からの液滴の通過時間が、プリントヘッドからの二つの異なる距離で決定される。これには、液滴検出モジュールまたはその一部分を、プリントヘッドと紙との間で既知の距離だけ移動させる必要がある。液滴検出モジュールまたはその一部分は、モータにより移動させることができる。通過時間の変化および距離の変化から、おおよその液滴速度を決定することができる。次いで、プリントヘッドと紙との間の公称距離を知ることにより、液滴の紙までの通過時間のおおよその決定が可能になる。
【０１１０】
上述の通り、アラインメントおよびパフォーマンス修正コントロール、ルーチンまたはアプリケーションは、選択された流体噴射器を使用して印刷画像を形成する好適な方法を算出する。例えば、補償決定の中でも特に、ルーチンは、画像を回転または伸縮させる補償値の計算を結果的にもたらすことができ、あるいは選択された流体噴射器をワイピングまたはプライミングしたり、選択された流体噴射器への電圧を変化させたり、印刷プロセス中に流体噴射器をスキップさせる決定を下すことができる。アラインメントおよび／またはパフォーマンスのいずれかに対する流体噴射器の自動的修正は、流体噴射器を修正するための他の公知または今後開発されるいずれかの方法を含んでよい。
【０１１１】
例えば、図１３に示すように、本発明の様々な例示的実施形態は、長い遊休時間のためパフォーマンスが劣化した流体噴射器の検出および修正を含むことができる。図１３に示す例示的実施形態では、選択された流体噴射器が長い遊休時間にさらされた後、回復修正手順を使用することができる。回復修正手順は、噴射器から廃棄物容器内に流体を噴射する、流体噴射器をプライミングする、流体噴射器をワイピングする、流体噴射器を加熱するなど、流体噴射器を修正するための修正技術、または当業者が精通した他の方法を含めることができる。回復修正手順の後、アラインメントおよび／またはパフォーマンスについて流体噴射器を再び試験することができる。
【０１１２】
図１３は、液滴検出モジュールを使用して流体噴射器を修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ４５０５で、制御ルーチンが開始される。
【０１１３】
ステップＳ４５１０で、流体噴射器またはプリントヘッドに長い遊休時間があったかどうかについて、判定が行なわれる。あったとする判定の場合、制御ルーチンはＳ４５１５に続き、そうでなければ制御ルーチンはＳ４５４５に続き、そこで制御ルーチンは終了する。
【０１１４】
ステップＳ４５１５で、液滴検出モジュールのレーザが選択された流体噴射器を走査することができるように、液滴検出モジュールが第一の平面内に設置される。液滴検出モジュールが設置された後、ルーチンはステップＳ４５２０に進み、そこで選択された流体噴射器が液滴を噴射する。
【０１１５】
ステップＳ４５２５で、流体噴射器の液滴が液滴検出モジュールのレーザビームと衝突したかどうかの判定が行なわれる。液滴がレーザビームに衝突した場合、ルーチンはステップＳ４５４０に進む。しかし、液滴がレーザビームに衝突しなかったようであるという判定が下された場合、ルーチンはステップＳ４５３０に進む。
【０１１６】
ステップＳ４５３０で、選択された流体噴射器に適用される修正方法の決定が行なわれる。上述の通り、修正方法は、流体噴射器のワイピングもしくはプライミング、または当業者に既知の他のいずれかの修正方法を含むことができる。
【０１１７】
修正方法が決定された後、ルーチンはステップＳ４５３５に進み、そこで修正方法が選択された流体噴射器に適用される。
【０１１８】
ステップＳ４５３５の後、ルーチンはステップＳ４５４０に進み、そこで全ての流体噴射器が試験し終わったかどうかの判定が行なわれる。そうであった場合、制御ルーチンはステップＳ４５４５に進み、そこでルーチンは終了する。全ての流体噴射器が試験し終わってはいないと判断された場合、制御ルーチンはステップＳ４５２０に進み、全ての流体噴射器が試験し終わるまで、ステップ４５２０〜ステップ４５４０が繰り返される。
【０１１９】
様々な例示的実施形態で、ステップＳ４５４５はさらなるルーチンを含むこともでき、そこでステップＳ４５１０〜ステップＳ４５４０を含むステップが選択された流体噴射器に再適用され、アラインメントおよび／またはパフォーマンスコントロール、ルーチンまたはアプリケーションが選択された流体噴射器を充分に修正したかどうかが判定される。
【０１２０】
上述の通り、本発明と共に多くの修正手順を使用することができる。例えば、コゲーション、リフィル問題、および周波数問題を是正するために修正手順を使用することができる。流体噴射器にコゲーションまたはしきい電圧変動の問題がある場合、様々なイネーブルトレインまたは主パルス長により、液滴速度変動を調整することができる。修正手順でイネーブルトレインまたは主パルス長を調整した後、流体噴射器を再試験し、流体噴射器の液滴速度が受入れ可能な許容範囲内になるまで、イネーブルトレインを再修正することができる。
【０１２１】
リフィル問題および最大周波数問題のような流体噴射器の他の問題も、修正手順によって制御することができる。例えば、フィルタが目詰まりしてリフィル前の発射が発生し、かつ／またはスピア（spear）のような過度に高速の液滴が発生する場合、より低い周波数で噴射するように流体噴射器およびプリンタを修正し、問題を緩和することができる。
【０１２２】
図１４は、液滴検出モジュールを使用して流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、かつ必要ならば修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。ステップＳ４６０５で、ルーチンは開始される。
【０１２３】
ステップＳ４６１０で、液滴検出モジュールは選択された流体噴射器を走査するために第一の平面内に設置される。
【０１２４】
液滴検出モジュールが設置された後、ルーチンはステップＳ４６１５に進み、そこでタイマがセットされる。タイマがセットされた後、制御ルーチンはステップＳ４６２０に進み、そこで第一の流体噴射器が液滴を噴射する。同時にタイマが作動する。
【０１２５】
液滴が発射され、タイマが作動した後、ルーチンはステップＳ４６２５に進み、そこで液滴速度が解析される。同一の流体噴射器からの液滴の通過時間が、プリントヘッドからの二つの異なる距離で決定される。これには、液滴検出モジュールまたはその一部分を、プリントヘッドと紙との間で既知の距離だけ移動させる必要がある。液滴検出モジュールまたはその一部分は、モータまたは類似物により移動させることができる。通過時間の変化および距離の変化からおおよその液滴速度を決定することができる。
【０１２６】
ステップＳ４６２５が完了した後、ルーチンはステップＳ４６３０に進み、そこで液滴速度が受入れ可能な製品の許容範囲内であるかどうかの判定が行なわれる。液滴速度が製品の特定の許容範囲外であると判定された場合、ルーチンはステップＳ４６３５に進み、そこで電子補償を決定し、選択された流体噴射器に適用して、液滴速度を補償することができる。この補償は、様々なイネーブルトレインによる調整または噴射の周波数の調整を含むことができる。ひとたび電子補償が選択された流体噴射器に適用されると、ルーチンはステップＳ４６４０に進む。
【０１２７】
しかし、ステップＳ４６３０で液滴速度が製品の受入れ可能な許容範囲内であると判定された場合、ルーチンはステップＳ４６３０からステップＳ４６４０に進む。
【０１２８】
ステップＳ４６４０で、全ての流体噴射器が試験し終わったかどうか、判定が行なわれる。そうである場合、制御ルーチンはステップＳ４６４５に進み、そこで制御ルーチンは終了する。他方、全ての流体噴射器が試験し終わってはいないと判定された場合、制御ルーチンはステップＳ４６１５に戻り、全ての流体噴射器が試験し終わるまで、ステップＳ４６１５〜ステップＳ４６４０を繰り返す。
【０１２９】
言うまでもなく、様々な例示的実施形態で、ステップＳ４６４５はさらなるルーチンを含むこともでき、そこでステップＳ４６１０〜ステップＳ４６４０を含むステップが選択された流体噴射器に再適用され、アラインメントおよび／またはパフォーマンスコントロール、ルーチンまたはアプリケーションが選択された流体噴射器を充分に修正したかどうかが判定される。
【０１３０】
様々な例示的実施形態で、本発明の装置は修正装置をも含むことができる。修正装置は、流体噴射器のパフォーマンスまたはアラインメントを修正するために、流体噴射器のノズルのワイピングまたは流体噴射器の他の操作に使用することができる。
【０１３１】
修正が流体噴射器のアラインメントまたはパフォーマンスを適切に修正し損なった場合は、スマート画像処理または代替印刷モードにより、印刷される画像の欠陥を回避することができる。さらに、選択された流体噴射器を修正プロセスで適切に修正し損なった場合、画像処理中に該流体噴射器をスキップすることができる。
【０１３２】
本発明を上で概説した特定の実施形態に関連して述べたが、多くの代替例、変化例、および変形例が当業者には明らかになることが明白である。例えば、印刷技術の当業者は該システムおよび方法をインクによる印刷に適用するであろうが、本発明のシステムおよび方法はインク以外の流体に適用されることに留意すべきである。したがって、上述した本発明の例示的実施形態は例証であって、限定の意図は無い。本書で記載した発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変形を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明に係る流体噴射器システムの液滴検出モジュールの一つの例示的実施形態を示す。
【図２】本発明に係る様々な例示的システムおよび方法に使用可能な流体噴射器装置の一つの例示的実施形態を示す。
【図３】第一の方向から見た流体噴射器装置の図である。
【図４】第二の方向から見た流体噴射器装置の図である。
【図５】フォトダイオードからの出力液滴信号を経時的に示すグラフである。
【図６】本発明に係る例示的流体噴射器アラインメントおよびパフォーマンスシステムのブロック図である。
【図７】本発明に従って流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを自動的に決定するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図８】本発明に従って液滴検出モジュールを使用して流体噴射器のアラインメントおよびパフォーマンスを決定し、必要ならばこれらを修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図９】本発明に従って液滴検出モジュールを使用して水平方向のプリントヘッドアラインメントを決定し、必要ならばこれを電子的に補償するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図１０】本発明に従って液滴検出モジュールを使用して垂直方向のプリントヘッドアラインメントを決定し、必要ならばこれを電子的に補償するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図１１】本発明に従って液滴検出モジュールを使用してプリントヘッドの傾きを決定し、必要ならばこれを電子的に補償するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図１２】本発明に従って液滴検出モジュールを使用して双方向アラインメントを決定し、必要ならばこれを電子的に補償するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図１３】本発明に従って液滴検出モジュールを使用して、流体噴射器のパフォーマンスに閉塞または非噴射ジェットのような噴射器の問題が無いか決定し、必要ならばこれを修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図１４】本発明に従って液滴検出モジュールを使用して、流体噴射器のパフォーマンスにコゲーション、リフィル、および最大周波数問題のような噴射器の問題が無いか決定し、必要ならばこれを修正するための方法の一つの例示的実施形態の要点をまとめたフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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