JPH0664174A - 印刷密度調整方法 - Google Patents

印刷密度調整方法

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JPH0664174A
JPH0664174A JP5132838A JP13283893A JPH0664174A JP H0664174 A JPH0664174 A JP H0664174A JP 5132838 A JP5132838 A JP 5132838A JP 13283893 A JP13283893 A JP 13283893A JP H0664174 A JPH0664174 A JP H0664174A
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】インクジェット・プリンタにおいて、解像度が
最適になるよう印刷密度を調整する方法及び装置を提供
する。 【構成】本発明の一実施例によれば、光学センサがノズ
ルによって印刷された行幅を検知する。回路が所定の最
適行幅と印刷された行幅との差を判定する。参照テーブ
ルが行幅を各加熱抵抗に印加されるパルスのエネルギー
に関連付け、この信号をインク滴の量、したがって印刷
されるドット・サイズを制御するのに用いる。別の実施
例では、ノズルは１インチ当たり２４００のアドレス指
定可能なノズルを備えている。検知された行幅が、噴射
用の異なるノズルを選択することによってｄｐｉを変え
るのに用いられ、これにより、ドット・サイズが所定の
行幅からずれるとき、ドットの適切な相対的位置を保持
する。用紙の移動方向において、用紙搬送の速度が正方
形の像を作成するためにＸ軸の印刷周波数に適合するよ
う変えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にインクジェット・
プリンタの印刷密度を調整する方法と装置に関し、特に
印刷された行の幅を測定する光学式センサを使用した前
記方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット・プリンタはドットの列
を印刷することができる複数個のノズルを有する印刷カ
ートリッジを備えている。用紙のような印刷媒体が、用
紙上に画像を印刷するためのインクを噴射するノズルの
下の媒体走査軸に沿って移動する。場合によっては、媒
体の移動軸と直角に用紙を横切って双方向に移動するよ
うに印刷カートリッジがキャリッジ上に装着される。別
の例では、印刷カートリッジの幅は印刷媒体と同じであ
り、印刷中の運動はカートリッジに対する用紙の移動だ
けである。
【０００３】ここで用いるＹ軸という用語は用紙移動軸
を意味し、Ｘ軸は同一平面上にあり、Ｙ軸に対して９０
°の角度の軸である。可動印刷キャリッジを有するプリ
ンタの場合は、キャリッジはＸ軸に沿って往復移動す
る。印刷カートリッジ上のインクジェット・ノズルのＸ
軸方向への分離距離は代表的には所望の解像度と対応す
る。（例えばインチ当たり３００ドット（ｄｐｉ）の解
像度の場合は１／３００インチ）Ｙ軸に沿った解像度は
インクジェット・ノズルの噴射周波数によって、又、Ｙ
軸に沿った用紙の移動速度によって決まる。３．６キロ
ヘルツのノズル噴射周波数で３００ｄｐｉの解像度を得
るには、用紙は毎秒１２インチで印刷カートリッジの下
でＹ軸に沿って移動しなければならない。
【０００４】代表的なインクジェット印刷カートリッジ
は各々が関連する抵抗体を内蔵した複数個のノズルを備
えている。インクが各々のノズルに給送される。選択さ
れた抵抗体の一つに電圧が印加されると、抵抗体はノズ
ル内のインクを加熱し、ノズルの端部から印刷カートリ
ッジの下を移動する用紙上にインク滴が噴射される。従
来形のインクジェット印刷カートリッジはノズル抵抗体
に印加される電圧パルス・エネルギが変化しても、ほぼ
一定の容積のインク滴を噴射するように設計されてい
る。言い換えると、ノズル抵抗体に印加される電圧パル
スのパルス幅と大きさは、ノズルから噴射されるインク
滴の容積にはほとんど影響を及ぼさない。
【０００５】シラト他に授与された従来の特許、米国特
許第４，３３９，７６２号が公知であり、これは抵抗体
に印加される電圧パルス・エネルギに応じてノズルから
噴射されるインク滴の容積が変化するように印刷カート
リッジ内の抵抗体が設計された液体噴射記録方法であ
る。このように、印刷媒体に衝突するノズルからのイン
ク滴の直径を変更することができる。従って、このよう
なプリンタによって印刷される行幅はノズル抵抗体に印
加される電圧パルスのエネルギを変更することによって
変更することができる。このことは、対応するノズルの
列から噴射されるインク滴によって生成される単一列の
ドットから成る行と、互いに隣接した複数の前記の列か
ら成るより広い行に関して当てはまる。
【０００６】印刷されるドットのサイズは更に幾つかの
その他の要因によっても変化することがある。用紙の種
類が異なると、インクの吸収状態も異なる。場合によっ
ては、印刷はポリアミド・シート上に行われ、これはイ
ンクを全く吸収しないので、極めて大きいドットと、対
応して広い行が作成される。更に、インク滴の容積は周
囲温度及び湿度に応じて変化し、それによってインク滴
により作成されるドットのサイズが変化することがあ
る。３００ｄｐｉプリンタの場合は、単一列の印刷ドッ
トから成る行の最小幅は約１２０ミクロンである。前述
したように、印刷媒体や、温度及び湿度の相違によっ
て、ドット・サイズ、ひいては行幅が変化することがあ
る。ドット・サイズを変更し、且つ（又は）用紙上に印
刷されるドットの位置を変更することによって、印刷密
度を制御し、解像度を保持することが必要であろう。
【０００７】
【発明の目的】本発明はインクジェット・プリンタの印
刷密度を解像度が最適になるように調整する方法および
装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】それぞれのノズルが関連する抵抗体を有
し、該抵抗体に印加された電圧に応答して関連するノズ
ルからインク滴が噴射される種類のプリンタにおける印
刷密度の調整方法を開示する。印刷媒体がノズルと対向
して配置され、選択された抵抗体に電圧パルスを印加す
ることによって、印刷媒体上に行が印刷される。行幅が
検出され、所定の行幅と、印刷された行幅との差が判定
される。印刷媒体上に印刷されるインクの密度は印刷密
度を制御して解像度を高めるように変更される。上記の
方法を実施する装置も提案される。
【０００９】
【実施例】図１を参照すると、本発明に従って構成され
たプリンタの一部の概略図が参照符号１０で図示されて
いる。この図には用紙をインクジェット・プリンタの印
刷カートリッジを通過して移動させる従来の機構（図示
せず）上に用紙が担持されている。用紙１２は、本明細
書に参考文献として組み入れられた液体噴射記録方法に
関するシラト他の米国特許第４，３３９，７６２号に開
示された種類のカートリッジ（図示せず）によって印刷
された行１４，１６を含んでいる。カートリッジは抵抗
体を有する複数のノズルを有し、該抵抗体に電圧が印加
されると関連するノズルからインク滴が噴射される。更
に、パルスの大きさ又はパルス幅を変更することによっ
て、抵抗体に印加された電圧パルスのエネルギが変化す
る場合、これに比例してノズルから噴射されるインク滴
の容積が変化する。用紙１２が印刷カートリッジの下を
移動する際に、印刷カートリッジ内の選択された抵抗体
に電圧を印加することによって行１４，１６が用紙１２
上に印刷される。各行１４，１６は複数列のインク・ド
ットから成り、各ドットは印刷カートリッジ上のノズル
の一つから互いに密接して噴射され、その結果実線が形
成される。
【００１０】参考のためにＸ及びＹが図１，図２及び図
６に図示されている。これらの各図面で、印刷媒体の移
動は図１の矢印１７で示すようにＹ軸に沿って行われ
る。光学式センサ１８は、本出願の出願人に譲渡され本
明細書に参考文献として組入れられた、１９９１年１０
月３１日出願の米国特許係属出願第０７／７８６，１４
５号「自動印刷カートリッジ・アラインメント・センサ
・システム」に記載されているものと同類である。セン
サ１８は用紙１２上の黒から白への移行を検出すること
ができるダイオードを備えている。当業者は上記に開示
された技術を利用して、センサ１８によって検出された
行１４，１６の幅と比例する信号を生成する回路を容易
に作成することができる。このような信号は光学式セン
サ１８に接続された導体２０に送られる。
【００１１】参照（Look-up ）テーブル２２は関数ｆ
（ＬＷ）を作成し、ここにＬＷは行幅であり、この実施
例では導体２０上の信号は行幅に比例する。参照テーブ
ル２２は当業者が作成できるディジタル参照テーブルの
形式で作成することができる。印刷カートリッジ内のノ
ズルから噴射されたインク滴の容積（ＤＶ）は行幅の関
数、すなわちＤＶ＝ｆ（ＬＷ）であることが分かり、こ
こにｆ（ＬＷ）は特定種類の用紙とインクの特性であ
る。この関係はより一般的にＬＷ＝ｆ-1（ＤＶ）と表す
ことができる。
【００１２】この関数は図３，図４及び図５に記載した
経験上のデータで表される。先ず図３を参照すると、こ
の図にはギルバート・ボント紙上でインク滴の重さとプ
リンタの行幅との相関に関して抽出されたデータ・ポイ
ントが図示されている。図示のように、用紙１２がギル
バート・ボント紙である場合は、図３のデータ点に相当
する直線が参照テーブル２２によって作成された関数で
ある。図３は所定のインク密度、温度及び湿度における
インクの重さを示しているが、インク滴容積と重さはイ
ンク容積の関数として次のように表された図３の直線と
相関している。
【００１３】ＬＷ＝０．６５７ＤＶ＋２５．５８ これは参照テーブル２２によって作成された関数であ
る。例示すると、図４及び図５は各々、用紙１２ではな
くポリアミド・シートの場合の行幅とインク滴の重さの
相関について同じデータ・ポイントを示している。図４
はデータ・ポイントとの直線の適合を示し、図５はデー
タ・ポイントとの平方根の容積適合を示している。図４
の関数は次のとおりである。 ＬＷ＝０．７５５ＤＶ＋２６．０３
【００１４】図５の関数は次のとおりである。 ＬＷ＝１３．６４ＤＶ1/2 - ２６．０１ このように、使用される印刷媒体とインクの種類が、
又、それよりは影響が少ないが周囲温度と湿度が参照テ
ーブル２２の関数を決定する。ここで図２を参照する
と、用紙がＹ軸方向に沿って移動する際に印刷カートリ
ッジ上の単一のノズルが順次３回噴射することによって
作成される３つのほぼ円形のドット２６，２８，３０を
含む、用紙１２上の行１４の一部の拡大線図が参照符号
２４で概略的に図示されている。噴射されたインク滴の
容積が大きいほど、ドット２６，２８，３０の直径が大
きいことが認められる。例えばインチ当たり３００ドッ
ト（ｄｐｉ）の解像度のプリンタの場合、用紙１２上に
印刷されるドット２６，２８，３０のような各ドットの
サイズは解像度が一定になるようにほぼ一定に保たれな
ければならない。上述したように、幾つかの要因によっ
てドットの直径が変化せしめられる。
【００１５】印刷カートリッジ内のインクジェット・ノ
ズルのＸ軸に沿ったスペースは所望の印刷解像度と対応
する。本発明の実施例のプリンタ１０は３００ｄｐｉの
プリンタである。解像度が明らかである場合、適切な有
効範囲を達成するためにドット２６，２８，３０のよう
な各印刷ドットの最小直径を計算することができる。各
ドット２６，２８，３０は対応するドットと同心の対応
する正方形を含んでいる。ドット２６の直径を呼称する
ために、半径線が文字ｒで示されている。ｄの符号を付
した線４０は正方形３２の各辺と等しい。ドット２６内
の記号αは線３８と４０との角度４２を示している。下
記の計算を説明するためにインク滴の描写には線と正方
形を含めてある。
【００１６】用紙上で完全な有効領域を作成するため
に、３００ｄｐｉのプリンタの場合、ｄ＝１／ｄｐｉ＝
１／３００インチである。更に、α＝４５°であり、行
幅（ＬＷ）＝２ｒである。従って次のようになる。 （１） ｃｏｓα＝（ｄ／２）／ｒ＝ｄ／２ｒ （２） ｒ＝ｄ／２ｃｏｓα＝ｄ／２ｃｏｓ４５°＝ｄ
（２）／２√２＝ｄ／√２ 従って、 （３） ＬＷ＝２（ｄ）／√２＝ｄ√２＝√２／ｄｐｉ ３００ｄｐｉのプリンタの場合、ＬＷ＝√２／３００＝
０．００４７''＝１２０ミクロン（μｍ）である。プリ
ンタ１０は実際に必要なインク滴容積に関わりなく、３
００ｄｐｉのプリンタではこの行幅、すなわちドット直
径を保持する。
【００１７】再度図１に戻ると、参照テーブル２２は導
体４４に印加される出力を含んでいる。参照テーブル２
２がディジタル形式で作成された場合、導体４４はディ
ジタル値を有する母線であることが理解されよう。参照
テーブル２２は用紙１２上の行１４内のドットのインク
滴容積（ＤＶ）と比例する導体４４上の信号を生成する
ために導体２０上のＬＷ信号を利用する。導体４６はデ
ィジタル形式で実施できる比較器４８の一つの入力に接
続される。比較器４８の別の入力は導体４４に接続され
る。所望のインク滴容積、ひいては行幅を作成する導体
４４上の信号のレベルと等しい信号レベルが導体４６に
印加される。比較器４４は通常の態様で導体４４と４６
の信号差を導体５０に接続される比較器の出力へと送る
機能を果たす。
【００１８】導体５０は参照テーブル５２の入力に接続
される。前述のように、インク滴容積（ＤＶ）は印刷カ
ートリッジの各ノズル内の抵抗体に印加される電圧パル
スのエネルギ（Ｅ）の関数である。これはＤＶ＝ｇ
（Ｅ）と表され、ここにｇは印刷カートリッジの体系に
よって左右される。シロヒタ他の特許第’７６２号の印
刷カートリッジの関数が記載されている。前述の方程式
はＥ＝ｇ-1（ＤＶ）と表すこともできる。参照テーブル
５２で実施されているのはこの後者の関数である。この
ようにして、導体４６上の所望のインク滴容積と、導体
４４上の実際のインク滴容積との差を表す誤差信号が導
体５０上に出現する。誤差信号は導体５４上にエネルギ
の変化と比例する、参照テーブルの出力である信号を生
成し、これは印刷カートリッジ内の抵抗体に印加される
と、用紙１２上の行幅、すなわちドット直径を導体４６
上の値で表される理想的な行幅に接近せしめる。導体５
４上の信号は、印刷カートリッジ内の抵抗体に印加され
る各パルスのエネルギ・レベルを制御する電源（図示せ
ず）に伝送される。エネルギ・レベルはパルス幅又は各
パルスの大きさを変更することによって変更することが
できる。
【００１９】使用時には、参照テーブル２２によって作
成される関数ｆは校正を実行することによって決定され
る。校正の実行に際しては、印刷カートリッジ内の抵抗
体に印加されるエネルギは所定分だけ増分される。この
増分によってＬＷが対応して増大する。関数ｇ-1は印刷
カートリッジの体系によって左右されるので、この関数
は相対的に不変であり、回路内の固定記憶装置内に記憶
することができる。しかし、行幅とインク滴容積との相
関関係はプリンタで使用される印刷媒体に応じて大幅に
変化することがある。このようなエネルギの供給が実行
された後、関数ｆの値が公知の方法で回路１０内の比較
器によって計算され、その後、一時記憶装置に記憶され
る。プリンタが印刷を行うと、センサ１８は周期的に行
幅を検出して、必要ならば抵抗体に印加されるエネルギ
を調整して、ドットの直径、すなわち行幅を一定に保持
するためにインク滴の容積を変更する。印刷中のこのよ
うな動作がインク滴容積に対する温度及び湿度の影響を
制御する。
【００２０】さて図６を参照すると、ノズル５８−６８
のような複数個のノズルを含む本発明に従って構成され
た印刷カートリッジの平面図が参照符号５６で全般的に
図示されている。図６の図では、印刷中に用紙と平行で
あるノズルが内部に形成されたカートリッジ５６の表面
７０が示されている。各ノズルはＸ軸に沿った次の隣接
するノズルから１／２４００インチの間隔を隔ててあ
る。従って８個のノズル毎に互いに１／３００インチの
間隔を隔ててあり、例えばノズル６０，６４のようにＸ
軸と平行な同じ軸に沿って位置している。プリンタ１０
で使用されるカートリッジと同様に、カートリッジ５６
はノズルの抵抗体に印加されるエネルギに比例して、ノ
ズルから噴射されるインク滴の容積を変化させる抵抗体
を各ノズル内に備えている。ノズルと抵抗体のサイズと
設計が２４００ｄｐｉの解像度に必要なドットよりも大
幅に大きいドットを印刷するように切換えられているの
で、カートリッジには２４００ｄｐｉの解像力がないこ
とが理解されよう。言い換えると、隣接したノズルによ
って印刷されたドットは互いに大幅に重複する。
【００２１】さて図７を参照すると、本発明に従って構
成された第２のプリンタが参照符号７２で概略的に図示
されている。プリンタ１０に関連して前述した構造は図
７でも同じ参照符号で示してある。図７の実施例では、
導体２０上のＬＷ信号は別の参照テーブル７４に供給さ
れる。参照テーブル７４は行幅と印刷周波数（ＰＦ）と
の相関を行う。言い換えると、プリンタの最適な解像度
が例えば３００ｄｐｉである場合であり、しかし、抵抗
体を点弧する電力供給の制限、又は用紙の種類、温度又
は湿度により印刷できる最小ドットサイズが１３５μｍ
である場合は、Ｘ及びＹ軸の双方でのドット間隔を変更
することによってドットの配置が変更される。これによ
ってドットが過度に重複し、ドット間の間隔が過剰にな
らずに、図２に示すようにプリンタのドットの相対位置
を保持することによって解像度が保持される。参照テー
ブル７４の関数は後述するように行幅と印刷周波数との
相関関数である。
【００２２】先ず図６を参照すると、３００ｄｐｉのプ
リンタではＬＷ＝√２／ｄｐｉ＝１２０μｍの最小行幅
が必要であることが想起される。例えばセンサ１８が１
３５μｍの行幅を検出し、導体５４上の信号が最低レベ
ルで電源を励振している場合は、それ以上の補償は不可
能である。センサ１８によって検出されたドット・サイ
ズが１３５μｍまで増大した場合は、このドット・サイ
ズにおける最適なｄｐｉは次のように計算される。 （４） ｄｐｉ（ＰＦ）＝√２／ＬＷ＝√２／１３５μ
ｍ＝２６６．１ｄｐｉ
【００２３】これが参照テーブル７４で作成された方程
式４である。その結果は、導体７６に送られ、印刷周波
数はＰＦと呼称されている。導体７６は比較器８０の一
つの入力に接続され、比較器のの別の入力は導体８２に
接続される。この導体８２には後述するように、プリン
タの現在の印刷周波数と比例する値が供給されている。
印刷周波数の目標値と現在値との差である比較器８０の
出力は導体８４に送られ、一方、導体８４は用紙駆動回
路８６と、ノズル点弧回路８８の入力に接続される。ノ
ズル点弧回路８８は印刷カートリッジ５６の各ノズルか
らのインク滴の噴射のタイミングを制御する。このよう
な回路は本出願の出願人に譲渡され、本明細書に参考文
献として組入れられた、チン、コリガン及びハセルバイ
の１９９１年１０月３１日出願の米国特許係属出願第０
７／７８６，３２６号「シータＺ相関機能を有する高速
フレキシブル・プリンタ／プロッタ」に開示された技術
と回路によって実現できる。
【００２４】所望のｄｐｉ、すなわち上記の方程式で
計算された印刷周波数（ＰＥ）が判明していれば、この
ｄｐｉを実現する印刷カートリッジ５６のノズル間隔は
次のように計算される。 （５） ノズル間隔＝アドレス指定可能なノズル／ｄｐ
ｉdesired ＝２４００／２６６．１＝９ 従って、印刷カートリッジ５６内の９番目毎のノズル、
すなわちノズル５８，６２，６６，６８等が回路８８に
よって点弧される。現在の印刷周波数であるこの情報は
導体８２に送られる。この回路はノズルの縦の変位を補
償し、Ｘ軸と平行な仮想の水平線上でノズルを点弧せし
めることができる。
【００２５】Ｘ軸に沿ったｄｐｉを調整する前述の計算
はＸ方向での所望の行幅を調整する。更にＹ方向での適
正な行幅を保持するための調整がなされなければならな
い。各ノズルが３．６キロヘルツの動作周波数を有して
いる場合は、用紙の移動、すなわちＹ軸に沿った移動は
次のように計算される。 （６） 速度＝距離／時間であるので、距離＝１ドット
＝１／ｄｐｉである場合は、時間＝周期＝１／周波数で
あり、従って、速度＝（１／ｄｐｉ）／（１／周波数）
＝周波数／ｄｐｉである。最適な３００ｄｐｉでは、速
度＝３６００ヘルツ／３００ｄｐｉ＝毎秒１２インチ
（ｉｐｓ）である。所望のｄｐｉが２６６．１である上
記の例の場合は、 （７） 速度＝３６００ヘルツ／２６６．１ｄｐｉ＝１
３．５３ｉｐｓである。Ｘ軸ｄｐｉ（２４００ｄｐｉ／
９ノズル＝２６６．７ｄｐｉ）に適合するためには、次
の式が用いられる。 （８） 速度＝３６００ヘルツ／２６６．７ｄｐｉ＝１
３．５ｉｐｓ Ｘ及びＹ軸の双方で同じｄｐｉを採用することが正方形
の画像を保証する上で重要である。
【００２６】このように、プリンタ７２の場合は、導体
５４上の信号が所定の範囲に行幅の調整を軽減するため
に各ノズル抵抗体に印加される給電エネルギを制御す
る。参照テーブル７４を介して用紙駆動回路８６とノズ
ル点弧回路８８を制御することによって、前述のように
補足的な密度調整が行われる。参照テーブル７４によっ
て実施される構成はそれ自体で、すなわち対応する参照
テーブル２２，５２を使用せずにプリンタの印刷密度を
変更するために利用できることが理解されよう。このよ
うに、本発明は印刷されるドットのドット・サイズ又は
相対位置を変更することによって解像度を保持するよう
に、温度、湿度及びプリンタで使用される印刷媒体の変
化に応じてインクジェット・プリンタの印刷密度を調整
する。これまで本発明の原理を好ましい実施例で説明し
てきたが、この発明はこのような原理から離れることな
く構成と細部を修正できることが当業者には理解されよ
う。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、プリンタの印刷密度を解像度が最適になるよ
うに調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す部分概略図であ
る。
【図２】用紙上に印刷された３つの隣接するインク滴の
拡大図である。
【図３】ギルバート・ボンド紙用の行幅とインク滴の重
さとの間の関係を示すデータ点のプロット図である。
【図４】マイラ・シート上に印刷されたインク滴に関す
る図３と同様のプロット図である。
【図５】図４からのデータを平方根容積曲線で示したプ
ロット図である。
【図６】本発明によって構成されたインクジェット印刷
カートリッジの拡大平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例の部分概略図である。
【符号の説明】
１２：用紙 １４、１６：行 １８：センサ ２２、５２：参照テーブル ４８：比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 29/50 Ｂ 8804−2Ｃ 8804−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/12 Ｇ (72)発明者 マイケル・デー・ウィットマーシュ アメリカ合衆国オレゴン州タイガード・サ ウスウェスト・108ス・アベニュー 16674

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】印刷媒体上に印刷されたドット列間の幅を
    検知し、これと基準の幅との差に基づいて前記印刷媒体
    上に印刷されるインクの密度を変えることを特徴とす
    る、インクジェット・プリンタにおける印刷密度調整方
    法。
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