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特表2015-532899インクジェットプリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2015-532899(P2015-532899A)
(43)【公表日】2015年11月16日
(54)【発明の名称】インクジェットプリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/165 20060101AFI20151020BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20151020BHJP
【ＦＩ】
B41J2/165 501
B41J2/01 451
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-532372(P2015-532372)
(86)(22)【出願日】2013年9月11日
(85)【翻訳文提出日】2015年3月18日
(86)【国際出願番号】EP2013068859
(87)【国際公開番号】WO2014044587
(87)【国際公開日】20140327
(31)【優先権主張番号】61/704,094
(32)【優先日】2012年9月21日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ
(71)【出願人】
【識別番号】512193425
【氏名又は名称】メムジェット テクノロジー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】オールワース，ピーター
(72)【発明者】
【氏名】ベイカー，マシュー
【テーマコード（参考）】
2C056
【Ｆターム（参考）】
2C056EA08
2C056EB27
2C056EB40
(57)【要約】
プリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法。方法は、（ｉ）それぞれのコード化されたラインパターンを印刷するようにプリントヘッドの１つのインク面の各ノズルに指示するステップであって、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、コード化されたラインパターンは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置およびそのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、第１および第２のコード化スキームによって定義される、ステップと、（ｉｉ）多数の近隣のコード化されたパターンを含むテストパターンを印刷するため、インク面の各ノズルを噴射させるステップと、（ｉｉｉ）画像化済みテストパターンを得るため、テストパターンの領域を画像化するステップと、（ｉｖ）第１および第２のコード化スキームを使用して、画像化済みテストパターンを復号するステップと、（ｉｖ）復号された画像化済みテストパターンを使用して、欠陥ノズルを特定するステップとを含む。【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
各インク面は、同じインクが供給されるノズルの少なくとも１つの行を含み、１つのインク面の前記ノズルは、名目上、多数の近隣のセルに分割され、各セルは、一連の近隣のノズルを含む、１つまたは複数のインク面を有するプリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法において、
それぞれのコード化されたラインパターンを印刷するように前記プリントヘッドの１つのインク面の各ノズルに指示するステップであって、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、前記コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、前記第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、前記第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、ステップと、
多数の近隣のコード化されたラインパターンを含むテストパターンを印刷するため、前記インク面の各ノズルを噴射させるステップと、
画像化済みテストパターンを得るため、前記テストパターンの領域を画像化するステップと、
前記第１および第２のコード化スキームを使用して、前記画像化済みテストパターンを復号するステップと、
前記復号された画像化済みテストパターンを使用して、前記欠陥ノズルを特定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
それぞれのコード化されたラインパターンを印刷するように前記プリントヘッドの１つのインク面の各ノズルに指示するステップであって、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、前記コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、前記第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、前記第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、ステップと、
多数の近隣のコード化されたラインパターンを含むテストパターンを印刷するため、前記インク面の各ノズルを噴射させるステップと、
画像化済みテストパターンを得るため、前記テストパターンの領域を画像化するステップと、
前記第１および第２のコード化スキームを使用して、前記画像化済みテストパターンを復号するステップと、
前記復号された画像化済みテストパターンを使用して、前記欠陥ノズルを特定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、前記第１のコード化スキームは、第１のビット値１および０を使用し、第１のビット値１は、第１のセルの印刷画素および逆の第２のセルの欠如画素によって表され、第１のビット値０は、前記第１のセルの欠如画素および前記逆の第２のセルの印刷画素によって表されることを特徴とする方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法において、前記第２のコード化スキームの第２のビット値は、前記第１のセルおよび前記逆の第２のセルによって表されることを特徴とする方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法において、ノズルのセルは、ｋの近隣のノズルとして定義され、ｋは、２〜１００の整数であり、前記ノズルのセルは、ｋの近隣のコード化されたラインパターンの対応するセルを印刷することを特徴とする方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法において、１つのセルの前記ノズルは、物理的に並置されるおよび／または論理的に並置されることを特徴とする方法。
【請求項6】
請求項１に記載の方法において、任意の１つのセル内に含まれるそれぞれのノズルによって印刷された前記コード化されたラインパターンは、ゼロオフセットで相互に直交するコードを定義することを特徴とする方法。
【請求項7】
請求項１に記載の方法において、前記第１のコード化スキームは、アダマール行列に基づくことを特徴とする方法。
【請求項8】
請求項７に記載の方法において、前記第１のコード化スキームでは、前記アダマール行列の第１の列は使用されないことを特徴とする方法。
【請求項9】
請求項１に記載の方法において、前記第２のコード化スキームは、Ｍ系列に基づくことを特徴とする方法。
【請求項10】
請求項９に記載の方法において、前記Ｍ系列は、長さ（２ｎ−１）のものであり、ｎは、１以上の整数であり、前記テストパターンの前記画像化領域は、少なくともｎ個の完全なセルに対する完全なコード化されたラインパターンを含むことを特徴とする方法。
【請求項11】
請求項１０に記載の方法において、前記テストパターンの前記画像化領域は、前記テストパターンの完全な範囲に満たないことを特徴とする方法。
【請求項12】
請求項１に記載の方法において、各ラインパターンは、バランスが取れており、等しい数の印刷画素および欠如画素を有することを特徴とする方法。
【請求項13】
請求項１に記載の方法において、前記ラインパターンは、コードワードに基づき、前記画像化済みテストパターンは、前記それぞれのコードワードとそれぞれのラインパターンとの内積を計算することによって復号されることを特徴とする方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法において、欠陥ノズルは、前記復号された画像化済みテストパターンが無効値を含むかどうかを決定することによって特定されることを特徴とする方法。
【請求項15】
各インク面は、同じインクが供給されるノズルの少なくとも１つの行を含み、１つのインク面の前記ノズルは、名目上、多数の近隣のセルに分割され、各セルは、一連の近隣のノズルを含む、プリントヘッドの少なくとも１つのインク面からその上に印刷されたテストパターンを有する印刷媒体において、前記テストパターンは、前記インク面のそれぞれの近隣のノズルから印刷された多数の近隣のコード化されたラインパターンを含み、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、前記コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、前記第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、前記第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化することを特徴とする印刷媒体。
【請求項16】
請求項１５に記載の印刷媒体において、前記第１のコード化スキームは、第１のビット値１および０を使用し、第１のビット値１は、第１のセルの印刷画素および逆の第２のセルの欠如画素によって表され、第１のビット値０は、前記第１のセルの欠如画素および前記逆の第２のセルの印刷画素によって表されることを特徴とする印刷媒体。
【請求項17】
請求項１６に記載の印刷媒体において、前記第２のコード化スキームの第２のビット値は、前記第１のセルおよび前記逆の第２のセルによって表されることを特徴とする印刷媒体。
【請求項18】
請求項１５に記載の印刷媒体において、前記テストパターンは、連続二層画素の二次元アレイを含むことを特徴とする印刷媒体。
【請求項19】
各インク面は、同じインクが供給されるノズルの少なくとも１つの行を含み、１つのインク面の前記ノズルは、名目上、多数の近隣のセルに分割され、各セルは、一連の近隣のノズルを含む、１つまたは複数のインク面を有するプリントヘッドの欠陥ノズルを特定するための装置において、
印刷媒体上に印刷されたテストパターンの領域を光学的に画像化するためのセンサであって、前記テストパターンは、前記プリントヘッドのインク面のそれぞれの近隣のノズルから印刷された多数の近隣のコード化されたラインパターンを含み、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、前記コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、前記第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、前記第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、センサと、
前記第１および第２のコード化スキームを使用して、前記画像化済みテストパターンを復号し、
前記復号された画像化済みテストパターンを使用して、前記欠陥ノズルを特定する
ように構成された、プロセッサと
を備えることを特徴とする装置。
印刷媒体上に印刷されたテストパターンの領域を光学的に画像化するためのセンサであって、前記テストパターンは、前記プリントヘッドのインク面のそれぞれの近隣のノズルから印刷された多数の近隣のコード化されたラインパターンを含み、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、前記コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、前記第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、前記第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、センサと、
前記第１および第２のコード化スキームを使用して、前記画像化済みテストパターンを復号し、
前記復号された画像化済みテストパターンを使用して、前記欠陥ノズルを特定する
ように構成された、プロセッサと
を備えることを特徴とする装置。
【請求項20】
請求項１９に記載の装置において、前記ラインパターンは、コードワードに基づき、前記プロセッサは、
前記それぞれのコードワードとそれぞれのラインパターンとの内積を計算することによって前記画像化済みテストパターンを復号し、
前記復号された画像化済みテストパターンが無効値を含むかどうかを決定することによって欠陥ノズルを特定する
ように構成されることを特徴とする装置。
前記それぞれのコードワードとそれぞれのラインパターンとの内積を計算することによって前記画像化済みテストパターンを復号し、
前記復号された画像化済みテストパターンが無効値を含むかどうかを決定することによって欠陥ノズルを特定する
ように構成されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、インクジェットプリンタに関し、具体的には、インクジェットプリンタのプリントヘッドの欠陥ノズルを特定することに関する。
【背景技術】
【0002】
非機能または故障ノズルの検出を含むノズル完全性の点におけるプリントヘッドの機能性に関する情報を集める必要性が存在する。そのような情報は、初期のプリントヘッド校正のための生産段階の間、そして、より重要には、主要技術開発段階および再校正段階の間に非常に重要である。ある高性能の市販のプリンタでは、使用の間、非常に高い解像度のスキャン技術を用いることなく、故障ノズルに関する情報を提供することも望ましい場合がある。高速でロバストでスケーラブルだが手頃な手段を提供して前述のノズル完全性情報を確認することは、インクジェットの技術的進歩を成功させるために不可欠である。
【0003】
故障ノズルは、通常、特別に設計されたパターンを印刷媒体のサンプル上に印刷することによって検出される。次いで、印刷媒体は、電荷結合素子（ＣＣＤ）ラインスキャナなどの電子画像化デバイスを使用してデジタル化され、印刷パターンの画像が形成される。最後に、パターンの画像が分析され、適切な情報が抽出される。しかし、先行技術の方法は、一般に、速度、コスト、スケーラビリティおよび／または信頼性の点において制限される。
【0004】
図１は、故障ノズルの検出に使用される例示的なパターンの画像を示す。矢印１００は、印刷方向を示す。例示的なパターンは、プリントヘッドのノズルをグループに分割し、次いで、各グループからの単一のノズルを制御して既定の長さを有するラインセグメント（ラインセグメント１０１など）を印刷することによって形成される。各グループからの単一のノズルがそのラインセグメント完了した後、グループの各々からの次の近隣のノズルは、各々が別のラインセグメントを印刷するように制御され、プリントヘッドのすべてのノズルがそれぞれのラインセグメントを印刷するまで次々と行われる。図１に示される例示的なパターンでは、それぞれのノズルによって印刷されたラインセグメントを区別することを支援するため、連続した近隣のノズルによって印刷されるラインセグメント間にスペース（スペース１０２など）が残されている。その上、いかなる時点においても各グループからの１つのノズルのみが印刷を行うという事実により、ラインセグメントは、移動方向に対して横方向に分離される（間隔１０３など）。間隔１０３は、大部分は、テストパターンの分析に使用される画像化デバイスの解像特性によって決定される。
【0005】
図１に示される例示的なパターンから明白なように、パターンは、空間的に疎なものであり、多くの余白部分を含む。余白部分は情報を含まないため、例示的なパターンおよび他の類似パターンは、非効率的なものと見なされ、必要な故障ノズルの情報を集めるためにページの大部分の画像化を必要とする。
【0006】
恐らく、図１に示される例示的なパターンのより重要な欠陥は、プリントヘッドが非従来の非現実的な状態で駆動されること、すなわち、特定のノズルがそのラインセグメントを印刷している間、その近隣のノズルはどれも印刷していないということである。いくつかの印刷アーチファクト（例えば、低いノズルチャンバ補充率から生じるもの）は、近隣のノズルのグループが同時に印刷している際にのみ明らかである。したがって、図１に示される例示的なパターンは、現実的な印刷シナリオにおけるいくつかの不良ノズルの検出に失敗する恐れがある。
【0007】
依然として図１を参照すると、故障ノズルの存在は、ラインセグメント１０１の欠如（領域１０４など）によって示されている。現在の手法は、パターン内のサンプリングされた位置において媒体上に付着させるインクの量を定量化することによってラインセグメントの存在を確立するための同様の方法論を共有する。しかし、それらの方法は、例えば、インク滴の誤方向吐出または「保湿吐出」（ノズルを断続的に駆動してインクを噴出しノズルの乾燥を防ぐ）１０５などの干渉を受けやすい（例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２４６，８７６号明細書を参照）。
【0008】
ラインセグメントを欠如する領域１０４を特定した後に経験する困難は、プリントヘッドのどのノズルが欠陥を有するかを決定することである。欠陥ノズルを特定することを支援するため、多くの登録マーク／基準がパターンと一緒に印刷される。図２は、登録マーク／基準２０２、２０３を含む例示的なパターン２０１を示す。登録マーク／基準２０２、２０３を処理し、登録マーク／基準２０２、２０３を使用して欠陥ノズルを特定することにより、全処理が大幅に増大し、パターンに既に存在する非効率性もさらに増大する。
【0009】
ページ幅プリントヘッドなどの多数のノズルを有するプリントヘッドに対して、高速で信頼性のあるスケーラブルな、プリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法を提供することが望ましい。
【0010】
さらに、近隣のノズルを同時に噴射させるプリントヘッドの現実的な印刷状態で欠陥ノズルを特定する方法を提供することが望ましい。本文脈では、「同時に噴射させる」は、「１ライン時間内で噴射させる」ことを意味し、１ライン時間は、画像の１つのラインを印刷するためにノズルの１つの行に割り当てられた時間である。
【発明の概要】
【0011】
第１の態様では、各インク面は、同じインクが供給されるノズルの少なくとも１つの行を含み、１つのインク面のノズルは、名目上、多数の近隣のセルに分割され、各セルは、一連の近隣のノズルを含む、１つまたは複数のインク面を有するプリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法において、それぞれのコード化されたラインパターンを印刷するようにプリントヘッドの１つのインク面の各ノズルに指示するステップであって、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、ステップと、
媒体供給方向においてゼロオフセットを有する多数の近隣のコード化されたラインパターンを含むテストパターンを印刷するため、インク面の各ノズルを噴射させるステップと、
画像化済みテストパターンを得るため、テストパターンの領域を画像化するステップと、
第１および第２のコード化スキームを使用して、画像化済みテストパターンを復号するステップと、
復号された画像化済みテストパターンを使用して、欠陥ノズルを特定するステップと
を含む、方法が提供される。
【0012】
第１の態様による方法は、有利には、１つのインク面からの近隣のノズルを同時に噴射させる際の故障ノズルの検出を可能にする。具体的には、説明されるように、２つの異なるコード化スキームを使用することにより、プリントヘッドの近隣のノズルを同時に噴射させる際でさえ、故障ノズルの特定が可能になる。２つの異なるコード化スキームの追加の利点は、比較的低い画像解像度でさえ、故障ノズルが検出可能であることである。したがって、方法は、現場に設置されたプリントヘッドに関連して、ならびに、プリントヘッド認定およびテストの間に使用することができる。これらのおよび他の利点は、以下の本発明の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【0013】
好ましくは、テストパターンは、連続二層画素の二次元アレイ（すなわち、連続した印刷画素および欠如画素のアレイ）を含み、印刷画素はすべて同じインクで印刷される。
【0014】
好ましくは、第１のコード化スキームは、第１のビット値１および０を使用する２進コードである。第１のビット値１は、通常、第１のセルの印刷画素および第２の（逆）セルの欠如画素によって表され、第１のビット値０は、通常、第１のセルの欠如画素および第２の（逆）セルの印刷画素によって表される。したがって、第１および第２のセルは、第１のコード化スキームの同じビット値を異なる形で表す。
【0015】
好ましくは、第２のコード化スキームの第２のビット値は、第１のセルおよび逆の第２のセルによって表される。したがって、第１および第２のコード化スキームは両方とも、各セルのコード化されたラインパターンを定義するために使用される。
【0016】
好ましくは、ノズルのセルは、ｋの近隣のノズルとして定義され、ｋは、２〜１００の整数であり、前記ノズルのセルは、ｋの近隣のコード化されたラインパターンの対応するセルを印刷する。
【0017】
好ましくは、各インク面は、少なくとも１０００、少なくとも３０００、少なくとも５０００または少なくとも１０，０００個のノズルを含む。
【0018】
好ましくは、テストパターンの１つの行の印刷画素の重心間の間隔は、５０ミクロン未満、４０ミクロン未満または３０ミクロン未満である。
【0019】
好ましくは、１つのセルのノズルは、物理的に並置されるおよび／または論理的に並置される。物理的に並置されたノズルは、通常、プリントヘッドの１つのノズル行内で互いに物理的に近隣するノズルである。論理的に並置されたノズルは、通常、同じインク面内の異なるノズル行からのものであるが、同じ印刷ライン上に近隣のドットを印刷する。例えば、１つのインク面は、ページ上に「偶数」および「奇数」ドットを印刷するための対のノズル行を含み得る。たとえ「偶数」ノズルがプリントヘッド上で「奇数」ノズルと物理的に並置されなくとも、「偶数」行からのノズルは、「奇数」行からの２つのノズルと論理的に並置される場合がある。同様に、「奇数」行からの２つのノズルは、物理的に並置されるが、論理的に並置されない場合がある。
【0020】
好ましくは、任意の１つのセル内に含まれるそれぞれのノズルによって印刷されたコード化されたラインパターンは、ゼロオフセットで相互に直交するコードを定義する。本文脈では、「ゼロオフセット」は、一般に、コード化されたラインパターンが媒体供給方向において互いにオフセットされない、すなわち、言い換えれば、各々のコード化されたラインパターンの第１の画素位置が印刷の同じ行にあることを意味する。
【0021】
好ましくは、第１のコード化スキームは、アダマール行列（例えば、ウォルシュコード）に基づく。好ましくは、第１のコード化スキームでは、アダマール行列の第１の列（すなわち、列０）は廃棄される。好ましくは、第１の列が廃棄されると、第１のコード化スキームでは、アダマール行列の二列につき一列（すなわち、列２、４、６など）しか使用されない。
【0022】
好ましくは、第２のコード化スキームは、Ｍ系列に基づく。
【0023】
各インク面は、それぞれの第２のコード化スキームを有し得る（例えば、各インク面に対して異なるＭ系列）。あるいは、１つの第２のコード化スキームを使用して、プリントヘッドのすべてのインク面にわたってセル位置を符号化することができる（例えば、すべてのインク面に対して１つのＭ系列）。何れのシナリオでも、第２のコード化スキームはそのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化することが理解されよう。
【0024】
好ましくは、Ｍ系列は、長さ（２ｎ−１）のものであり、ｎは、１以上の整数であり、テストパターンの画像化領域は、少なくともｎ個の完全なセルに対する完全なコード化されたラインパターンを含む。
【0025】
好ましくは、各ラインパターンは、バランスが取れている、すなわち、等しい数の印刷画素および欠如画素を有する。
【0026】
好ましくは、ラインパターンは、コードワードに基づき、画像化済みテストパターンは、それぞれのコードワードとそれぞれのラインパターンとの内積（「ドット積」）を計算することによって復号される。
【0027】
好ましくは、欠陥ノズルは、復号された画像化済みテストパターンが無効値を含むかどうかを決定することによって特定される。
【0028】
第２の態様では、各インク面は、同じインクが供給されるノズルの少なくとも１つの行を含み、１つのインク面のノズルは、名目上、多数の近隣のセルに分割され、各セルは、一連の近隣のノズルを含む、プリントヘッドの少なくとも１つのインク面からその上に印刷されたテストパターンを有する印刷媒体において、テストパターンは、インク面のそれぞれの近隣のノズルから印刷された多数の近隣のコード化されたラインパターンを含み、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、印刷媒体が提供される。
【0029】
第３の態様では、各インク面は、同じインクが供給されるノズルの少なくとも１つの行を含み、１つのインク面のノズルは、名目上、多数の近隣のセルに分割され、各セルは、一連の近隣のノズルを含む、１つまたは複数のインク面を有するプリントヘッドの欠陥ノズルを特定するための装置において、印刷媒体上に印刷されたテストパターンの領域を光学的に画像化するためのセンサであって、テストパターンは、プリントヘッドのインク面のそれぞれの近隣のノズルから印刷された多数の近隣のコード化されたラインパターンを含み、各々のコード化されたラインパターンは、印刷画素および欠如画素の１つの列によって表され、コード化されたラインパターンは、第１および第２のコード化スキームによって定義され、第１のコード化スキームは、そのそれぞれのセル内の各ノズルの位置を符号化し、第２のコード化スキームは、そのそれぞれのインク面内の各セルの位置を符号化する、センサと、
第１および第２のコード化スキームを使用して、画像化済みテストパターンを復号し、
復号された画像化済みテストパターンを使用して、欠陥ノズルを特定する
ように構成された、プロセッサと
を備える、装置が提供される。
【0030】
好ましくは、第１のコード化スキームは、アダマール行列に基づき、第２のコード化スキームは、Ｍ系列に基づく。
【0031】
好ましくは、Ｍ系列は、長さ（２ｎ−１）のものであり、ｎは、１以上の整数であり、光学的な画像化センサの画像化領域（すなわち、視野）は、少なくともｎ個の完全なセルを捕捉するように寸法設定される。通常、光学的な画像化センサの視野は、テストパターンの全範囲に満たない。
【0032】
いくつかの実施形態では、装置は、インクジェットプリントヘッドと、光学的な画像化デバイスと、プロセッサとを備えるプリンタの形態であり得る。プリントヘッドの下流の媒体供給経路に配置された統合スキャナを備えるプリンタについては、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００２５７９９号明細書に記載されている。当然ながら、統合スキャナを備える他のタイプの多機能プリンタも当技術分野でよく知られている。
【0033】
ここでは、図面を参照して、先行技術のいくつかの態様および本発明の１つまたは複数の実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【発明を実施するための形態】
【0035】
添付図面の何れか１つまたは複数において同じ参照番号を有するステップおよび／または特徴を参照する場合、反対の意図が現れない限り、それらのステップおよび／または特徴は、この説明の目的のため、同じ機能または動作を有する。
【0036】
図３は、インクジェットプリンタ３１０のプリントヘッドの欠陥ノズルを特定するためのシステム３００の概略図である。システム３００は、テストが行われるインクジェットプリンタ３１０と、スキャナ３２０などの光学的な画像化デバイスと、汎用コンピュータ３３０などの処理デバイスとを含む。インクジェットプリンタ３１０およびスキャナ３２０は、コンピュータ３３０に接続され、コンピュータ３３０によって制御される。光学的な画像化デバイスは、フラットベッドスキャナ３２０として示されているが、他のタイプの光学的な画像化デバイスを使用できることが理解されよう。例えば、画像化デバイスは、ポータブルなハンドヘルドのスキャナであり得る。あるいは、画像化デバイスは、プリンタ３１０に組み込むことができ、好ましくは、インクジェットプリントヘッドの下流の媒体供給経路に配置される（例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１１／００２５７９９号明細書に記載されるプリントヘッドおよびスキャナ構成を参照）。
【0037】
図４は、本発明による、インクジェットプリンタ３１０（図３）のプリントヘッドの欠陥ノズルを特定する方法４００の概略フロー図を示す。方法４００のプロセスは、好ましくは、コンピュータ３３０（図３）内で実行可能なソフトウェアとして実装される。あるいは、方法４００は、マイクロプロセッサおよび関連メモリを含む専用ハードウェアで実装することができる。例えば、カスタマイズされた光学的な画像化デバイスは、本発明の方法を実装するためのプロセッサおよび埋め込みファームウェアを備え得る。
【0038】
方法４００は、コンピュータ３３０がインクジェットプリンタ３１０を制御してテストパターンを印刷するステップ４１０で始まる。好ましい実装では、各インク面（「カラー面」）に対応するノズルは、そのカラー面に対する欠陥ノズルを特定するために別々に処理される別々のテストパターンを印刷する。以下で詳細に説明されるように、テストパターンは、並置されるコード化されたラインパターンから作られ、各々のコード化されたラインパターンは、インクジェットプリンタ３１０のプリントヘッドのそれぞれのノズルによって印刷される。テストパターンは、そのそれぞれのコード化されたテストパターンの正確な印刷に失敗した個々のノズルを特定できるようにコード化される。それに従って、テストパターンは、個々のノズルのアイデンティティまたはプリントヘッド内の位置を符号化する。
【0039】
次いで、方法４００は、コンピュータ３３０がスキャナ３２０を使用してテストパターンの少なくとも一部の画像を取得するステップ４２０に進む。分かり易いように、以降、その画像は、単にテストパターン画像と呼ばれる。
【0040】
ステップ４３０では、コンピュータ３４０は、テストパターン画像を復号する。次に、方法４００は、復号されたテストパターンがコンピュータ３３０によって処理され、スキャナ３２０によって画像化されたテストパターンの一部が、欠陥ノズルによって印刷されたラインパターンを含むかどうかや、そのような欠陥ノズルの位置が決定されるステップ４４０に進む。より具体的には、欠陥ノズルは、復号されたテストパターンの欠如したまたは不完全なコード化されたラインパターンを特定することによって決定される。特定のコード化されたラインパターンが欠如するかまたは不完全である理由は、そのコード化されたラインパターンを印刷したノズルが欠陥を有するためであることが推測される。ステップ４３０および４４０については、以下で詳細に説明する。
【0041】
方法４００は、プリントヘッド内の欠陥ノズルのアイデンティティまたは位置がコンピュータ３３０によって出力される（例えば、コンピュータ３３０の表示画面上にアイデンティティまたは位置のリストを表示することによって）ステップ４５０で終了する。
【0042】
次に、テストパターンひいてはコード化されたラインパターンが基づく原理について説明し、その後、好ましいテストパターンの説明が続く。
【0043】
好ましい実装では、コード化されたラインパターンは、印刷されるテストパターンを形成するコード化されたラインパターンの基礎を形成する、テストパターン画像とコードワードとの内積（またはドット積）を使用して検出される。好ましい実装では、コード化されたラインパターンは、ゼロ位相オフセットで、近隣のコード化されたラインパターンに直交する。
【0044】
好ましくは、各々のコード化されたラインパターンも、バランスが取れている、すなわち、ラインパターンにおいて等しい量の印刷画素および非印刷如画素を有する。バランスの取れたコード化されたラインパターンの利点は、現実の印刷状態に近い状態のシミュレーションおよびスキャナのダイナミックレンジのより良い使用を含む。
【0045】
前述を考慮して、好ましい実装では、コード化されたラインパターンは、アダマール行列に基づく。アダマール行列は、そのエントリが＋１または−１であり、その行が相互に直交する正方行列である。アダマール行列の例を構築する一方法（シルベスターの構築）は、以下の通りである。【0046】
本文脈では、アダマール行列の有利な特性は、任意の２つの異なる行（または列）のドット積がゼロであるということである。
【0047】
以下、すなわち、【0048】
アダマール行列のさらなる望ましい特性は、行と列はバランスが取れている（行０と列０を除く）、すなわち、任意の１つの行または列に沿った合計は０であるという事実に起因する。したがって、ｋ＝２のアダマール行列（式（４）を参照）に基づく適切なコード化行列は、以下のコード化行列の３つの一意的な直交コードワードを提供する。【0049】
それらのコードワードは、列によって表される３つの一意的にコード化されたラインパターンを定義するために使用することができ、コード化行列の１は印刷画素を表し、コード化行列の−１は非印刷（すなわち、欠如）画素を表す。それらの３つの一意的にコード化されたラインパターンは、３つの近隣のノズルのグループによって印刷され、グループは、ノズルの「セル」と呼ばれる。図５は、ノズルのセルによって印刷された３つの一意的にコード化されたラインパターンを示す。
【0050】
しかし、たとえアダマール行列に純粋に基づいてコード化されたラインパターンが理想的であろうとも、それぞれのノズルによって印刷された各々のコード化されたラインパターンは、一意的で、バランスが取れており、他の任意のラインパターンに直交するため、ノズルの数が大きいときは、そのような構成は非実用的である。例えば、印刷されているページ幅のプリントヘッドを有するＡ４プリンタは、１つのインク面（または「カラー面」）当たり１４０３６個ものノズルを有し得る。
【0051】
それぞれのカラー面を印刷しているノズルが別々に取り扱われる際でさえ、相互に直交するラインパターンを提供するには、長さ１６３８４のコード化されたラインパターンが必要であろう。
【0052】
それに従って、本発明のコード化されたラインパターンは、二次コード化スキームを使用して、特定のカラー面のそれぞれのセルを一意的にコード化する。次いで、第１のコード化スキームによるセル内のその位置および第２のコード化スキームによるインク面があるセル位置によって、ノズルが一意的にコード化される。第２のコード化スキームは、好ましくは、低い相互相関特性および単一モードの自己相関特性を有する。
【0053】
好ましい実装で使用される二次スキームは、最長周期系列またはＭ系列である。Ｍ系列は、定義によれば、所定のシフトレジスタまたは所定の長さの遅延素子によって生成することができる最大のコードである。所定のクロックサイクルｉに対する出力は、以下の式（６）によって数学的に表すことができ、式中、すべての加法および乗法演算は、２を法とする。【0054】
以下、すなわち、ａｉ＝ａｉ−２＝ａｉ−３＝［１，０，１，１，１，０，０］ 式（７）
は、原始多項式ｘ３＋ｘ＋１（ｎ＝３）によって生成されるＭ系列の例であり、ｉ≧０であり、式中、レジスタに対するシード値ａ−３、ａ−２およびａ−１はそれぞれ、１、０、０である。系列の長さは、（２ｎ−１）ビットである。特に、系列全体を通じて、ｎ連続ビットの組合せが繰り返されることはない、すなわち、系列は最大のものである。また、Ｍ系列は、その長さに関係なく、ほぼバランスが取れている、すなわち、１および０の総数に対して余分な１は１つしか存在しないということも知られている。
【0055】
本実装の目的のために役に立つＭ系列の別の特性は、Ｍ系列の自己相関関数がクロネッカーデルタ関数に非常に近い近似であることである。Ｍ系列の長さが増加するにつれて、クロネッカーデルタ関数の近似は向上する。
【0056】
以下の式（８）は、式（７）に示される簡単なＭ系列に基づくコード化系列を示す。Ａ＝［１，−１，１，１，１，−１，−１］ 式（８）
【0057】
プリントヘッドの各ノズルの位置を一意的に符号化するエンコーダは、以下の通り定義される。【0058】
式（５）および（８）を式（９）に代入することにより、図６に示されるテストパターンが提供される。式から分かるように、Ｍ系列の値１に対応するセルのノズルは、図５に示されるコード化されたラインパターンに対応するコード化されたラインパターンを印刷するが、Ｍ系列の値−１に対応するセルのノズルは、図５に示されるコード化されたラインパターンの逆に対応するコード化されたラインパターンを印刷する。図６に示される例示的なテストパターンは、２１個のノズルの位置を一意的に符号化し、２１個のノズルの各々は、４画素の長さのコード化されたラインパターンを印刷する。
【0059】
３ビットＭ系列が使用される本例では、少なくとも３つの連続する完全なセルのノズルによって印刷されたコード化されたラインパターンを含むテストパターンのいかなる部分も考慮することにより、テストパターンのその部分内の特定のコード化されたラインパターンを印刷したノズルは、最初に、ノズルが属するセルを特定し、次いで、そのセル内のノズルの位置を特定することによって、一意的に識別可能である。
【0060】
テストパターンひいてはコード化されたラインパターンが基づく原理について説明したので、次に、好ましいテストパターンについて説明する。上記で説明されるエンコーダを使用してＮ個のノズルを符号化するため、１つのセル当たり選択された数値ｋのコードひいては１つのグループ当たりｋのノズルに対し、Ｍ系列によって必要とされる最小ビット数は、以下によって得られることを示すことができる。【0061】
したがって、Ｎ＝１４０３６のアドレス指定可能なノズルを有するプリントヘッドに対し、ｋ＝５（すなわち、１つのセル当たり３１個のコードひいては１つのグループ当たり３１個のノズル）を選択すると、Ｍ系列によって必要とされる最小ビット数は、以下の通りである。【0062】
好ましい実装では、ｋ＝６が選択され、６４画素の長さのコード化されたラインパターンが提供される。しかし、たとえその選択によって１つのセル当たり６３個の使用可能なコードが提供されても、それらの使用可能なコードから選択されたもののみが使用される。既に説明されているように、アダマール行列の第１の列は廃棄され、その理由は、第１の列はバランスの取れたコードを提供しないためである。アダマール行列の第１の列が現エンコーダにおいて不適切であるという別の理由は、式（９）に従ってその列を逆にすると、非印刷画素のみを含むコード化されたラインパターンが提供されるためである。
【0063】
一実装では、アダマール行列の第１の列（すなわち、列０）の廃棄に加えて、アダマール行列の４つの列のあらゆるグループからの第１の列（すなわち、列１、５、９など）が廃棄されるが、その理由は、それらの列が、移行間の時間が長いコード化されたラインパターンを表すためである。好ましい実装では、アダマール行列の第１の列の廃棄に加えて、アダマール行列の二列につき一列（すなわち、列２、４、６など）しか使用されない。それに従って、各セルは、３２個のコードを有する。Ｎ＝１４０３６のアドレス指定可能なノズルに対し、Ｍ系列によって必要とされる最小ビット数は１１である。テストパターン画像の処理を支援するため、テストパターンを印刷する前にヘッダを印刷することもできる。一実装では、ヘッダは、単に、３つの連続した画素を印刷するすべてのノズル（現カラー面の）によって形成され、既定数の非印刷画素によってテストパターンから分離されるラインである。コード化されたラインパターンはどれも、３つの連続した画素のシーケンスを含まないということが知られている。
【0064】
方法４００（図４）のステップ４１０で印刷されたテストパターンひいてはコード化されたラインパターンの組成について説明したので、次に、コンピュータ３４０（図３）がテストパターン画像を復号するステップ４３０について説明する。テストパターン画像に関して、９ビットのＭ系列が使用される好ましい実装を考慮すると、そのテストパターン画像は、少なくともコード化されたラインパターンと、９つのセルのノズル（すなわち、９×３２個のノズル）によって印刷されたヘッダとを含む必要がある。好ましい実装では、テストパターン画像は、少なくともコード化されたラインパターンと、１６個のセルのノズル（１６は、冗長性の追加のために選ばれる）によって印刷されたヘッダとを含む。
【0065】
図７は、画像化済みテストパターンが復号されるステップ４３０（図４）のサブステップの概略フロー図を示す。ステップ４３０は、ヘッダラインを用いてテストパターン画像が回転されるサブステップ７１０で始まる。次いで、サブステップ７１１において、画像に現れるそれぞれのコード化されたラインパターンを特定するため、適切に、テストパターン画像がリサンプリングされる。
【0066】
次いで、ステップ４３０は、引き続き、テストパターン画像の各列とそれぞれのコードワードの各々とのドット積または内積が計算されるサブステップ７１２を行う。それぞれのコードワードは、コード化行列Ｃの列である。サブステップ７１２は、テストパターン画像の幅にわたるそれぞれのコードワードの各々の検出を表す「トレース」を生成する。トレース行列Ｔは、以下の通り、定式化することができ、【0067】
図８Ａは、例示的な画像化済みテストパターンＤを示し、これは、図６に示されるテストパターンである。図８Ｂ〜８Ｄは、図８Ａに示される画像化済みテストパターンＤを復号するためにコード化行列Ｃとして式（５）が使用される際に得られるトレース行列Ｔの行を視覚的に描写する。理想的な条件（すなわち、ゼロビットエラー）の下で、一意的なコードワードがセル内の各ノズルに割り当てられ、この符号化が各セルで繰り返されることを考慮すると、各コードワード（また、コード化行列Ｃの列）の例が各セル内で見出される。トレース行列Ｔの行は、対応するコードワードが現れる画像化済みテストパターンＤの位置に対応するｍの値、対応するコードワードの逆が現れる画像化済みテストパターンＤの位置に対応する−ｍの値、および、対応するコードワードが現れない画像化済みテストパターンＤの位置に対応する０の値を有する。
【0068】
図８Ｅは、トレース行列Ｔの行の正規化された合計のトレースを示す。閾値化は、１の値を有するように正の値に適用され、−１の値を有するように負の値に適用される。そのトレースの値は、使用されるＭ系列（すなわち、式（９）に示されるコード化系列）の値と一致する。
【0069】
ステップ４３０でトレース行列Ｔを生成するためにテストパターン画像を復号したので、次に、トレース行列Ｔが処理され、テストパターン画像が、欠陥ノズルによって印刷されたラインパターンを含むかどうかや、そのような欠陥ノズルの位置が決定されるステップ４４０について説明する。図８Ｂ〜８Ｄを再び参照すると、すべてのノズルが機能し、スキャンプロセスでエラーが引き起こされない状況では、トレース行列Ｔの行の各々は、ｊ列分離間されたｍまたは−ｍの値を有するべきである（ｊは、各セルのノズルの数である）。ｍまたは−ｍの値が予想される位置におけるｍｏｄ（ｍ）未満の値は、欠陥ノズルを示す。いかなる欠陥ノズルの位置も、各欠陥ノズルのカラー場所内のセル位置を決定した後に、それらのセル内の欠陥ノズルのそれぞれのノズル位置を決定することによって計算される。
【0070】
図９Ａは、印刷されたテストパターンＤの例示的な画像化部分を示す。テストパターン（その一部のみが画像化される）は、式（５）のコード化行列Ｃを使用して生成される。画像化済みテストパターンは、２１個のノズルのうちの１２個によって印刷された１２個のコード化されたラインパターンのみを含む。その画像化済みテストパターンに対するステップ４３０および４４０の動作が一例として示される。
【0071】
図９Ｂ〜９Ｄは、ステップ４３０で図９Ａに示される画像化済みテストパターンＤを復号するために式（５）のコード化行列Ｃが使用される際に得られるトレース行列Ｔの行を描写する。図９Ｅは、トレース行列Ｔの行の正規化された合計のトレースを示す。
【0072】
ステップ４４０は、トレース行列Ｔの行の正規化された合計のトレース（図９Ｅ）を処理することによって始まる。トレース行列Ｔの行の正規化された合計のトレースの値は１または−１であるべきであるということが知られている。９０１では、トレースの値は期待値ではないが、その値が何であるべきかは知られていないことが知られている。
【0073】
セルサイズが３であることおよびそれぞれのセルのコードワードの順番に関する知識により、図９Ｅに示されるように、セル間の移行を決定することができる。これは、画像化済みテストパターンが３つの完全なセルを含み、図９Ｅに示されるトレースから、そのトレースによって表されるＭ系列の一部が［−１，１，１］ 式（１３）
であることを示す。
【0074】
式（８）を参照すると、式（１３）に示されるＭ系列の一部は、オフセット１に対応する。それに従って、セルは０、１、２、…、６と番号付けられることを思い出すことで、セル１、２および３が図９Ａに完全に表されていると判断される。
【0075】
ステップ４４０は、トレース行列Ｔの行の各々を処理すること（図９Ｂ〜９Ｄ）によって続行される。トレース行列Ｔの行の各々が３つの列分離間された４または−４の値を有するべきであるということを知ることにより、９０２および９０３における２つの欠陥ノズルが示される（９０２および９０３では、値はそれぞれ、４または−４の期待値の代わりに、２および０である）。
【0076】
ノズルは０、１、２、…、２１と番号付けられることを思い出すことで、エラー９０２に対応する欠陥ノズルの位置は、セル３にあり、そのセル内のノズル位置０であり、それは、ノズル位置（３＊３）＋０＝９であると計算される。エラー９０３に対応する欠陥ノズルの位置は、セル１にあり、そのセル内のノズル位置２であり、それは、ノズル位置（１＊３）＋２＝５であると計算される。図９Ａに示される画像化済みテストパターンを参照すると、エラー９０３を引き起こしたノズルはいかなる画素も印刷しなかったが、エラー９０２を引き起こしたノズルは有効なコード化されたラインパターンを印刷しなかったことが分かる。
【0077】
結論として、たとえ印刷されたテストパターンの画像が印刷されたテストパターン全体を含まなくとも、本発明の方法４００を使用して、欠陥ノズルは、２１個のアドレス指定可能なノズルを有する例示的なプリントヘッドの位置５および９のノズルであると特定されている。
【0078】
前述は、本発明のいくつかの実施形態のみを説明し、本発明の範囲から逸脱することなく、それに対する詳細の変更を行うことができ、実施形態は、例示であり、制限するものではない。
【国際調査報告】