JP2001150684A - 印刷装置の液滴配置誤差の低減方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲面から構成されるような非平面形状の印刷
媒体に対する液滴の配置誤差を低減する。 【解決手段】 印刷装置の印刷ヘッド１４に複数の液滴
噴射装置５２の列を設ける。印刷媒体２０を支持するシ
ュー６０にはセグメント化された電極群５０が設けられ
ており、各電極５０ａ〜５０ｈには電極の位置に基づい
てバイアス電圧Ｖ１〜Ｖ８がそれぞれ印可されている。
各列の液滴噴射装置５２ａ〜５２ｈの液滴配置誤差が０
になるように各バイアス電圧を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷装置中のアコ
ースティックインク印刷（ＡＩＰ）用印刷ヘッド等の印
刷ヘッドから噴射されるインク滴の配置誤差を低減する
方法およびその装置に関する。インクタイプには、イン
ク滴の噴射時に誘導帯電を可能にする有限導電性をもつ
水溶性および相変化（フェイズ・チェンジ）性（ホット
メルト）のものを含む。より特定的には、印刷媒体上へ
の印刷時に液滴配置誤差を好ましくは０まで下げること
を容易にする２つの方式が企図される。どちらの方式に
おいても、セグメント化されたカウンター電極群が反復
的に所定の電圧にバイアスされ、印刷ヘッド中に集積さ
れた液滴噴射装置に対向する側に印刷ギャップを介して
配置される。ベルトまたはプラテン上の用紙等の静止媒
体上への印刷では、各噴射装置列ごとの絶対的な液滴配
置誤差が０に維持されて、必要なバイアス電極電圧を得
る。ドラム上の用紙等の移動媒体上への印刷では、噴射
装置の１列目を基準にして全噴射装置列について飛散時
間が同一に維持され、これにより相対的な液滴配置誤差
を０にし、絶対誤差を無視できる程度に小さくする。

【０００２】本発明は、特に印刷媒体が曲面または曲面
上に配置されるアコースティックインク印刷における液
滴の配置に関し、従って特にこれについて説明するが、
本発明は他分野および他の応用にも有用性をもちうるこ
とを理解されたい。例えば、本発明は平面への印刷や各
種インクジェット印刷にも利用可能である。

【０００３】

【従来の技術】背景および概論を説明すると、印刷にお
ける多くの応用では、インク滴は要求に応じて（オンデ
マンドで）媒体に発射または噴射されて媒体上に堆積
し、印刷画像を形成する。高解像度の印刷画像を得るに
は、インク滴のサイズが小さく、かつ正確にインク滴を
配置することが必要である。正確なインク滴の配置は、
ドラムやベルト等の移動非平面印刷媒体上へのカラー印
刷には特に重要である。

【０００４】より特定的には、アコースティックインク
印刷は、インクプールから印刷媒体へのインク滴の噴射
を伴う。音波が発生してインクプール表面へ集められ、
インクプールからインク滴を噴射させる。アコースティ
ックインク印刷の各要素は様々な形状をとりうるが、一
般には、音波を発生させる圧電変換器、音波をインクプ
ール表面に集めるレンズ、インクを噴射する開口が内部
に形成されたカバープレート、および対応する配線を含
む。１つの印刷ヘッド中には約１，０００個以上のこの
ような要素が多様な形状で配置されうることを理解され
たい。ただし一般には、印刷要素群は印刷ヘッドの長さ
に沿って８列に構成される。

【０００５】水溶性および相変化性ＡＩＰどちらの研究
においても、液滴配置誤差を減じる上で静電界加速の利
点が知られている。空気流や斜方向の液滴噴射などの横
方向の妨害による液滴配置誤差は、印刷表面に垂直方向
にクーロン力成分を与えてインク滴を引きつけることに
よって減じられる。この力はまた抗力を克服する作用が
あり、このため印刷ギャップを介して液滴が移動する機
動力を与える。クーロン力を与えなければ、液滴は減速
して印刷ヘッド上に戻って落ち、印刷ヘッドの信頼性と
寿命を損なう汚染問題を引き起こしうる。他の重要な利
点は、液滴の形成にちょうど十分なエネルギーを与え、
その後、静電界を用いて液滴を加速させることによって
液滴噴射の機械的エネルギーを低減することである。こ
の方法は大幅な電力削減につながる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし公知の技術は、
曲面から構成されるような非平面状の印刷媒体は考慮し
ておらず、平面媒体上に液滴を配置する場合にのみ有効
となることを企図している。印刷媒体の形状は液滴配置
誤差のさらなる複雑な原因となるため、この点は重要で
ある。曲面上への印刷に関連した問題に対処すること
は、生産性向上のためにシステム中でドラムを使用する
大量印刷システムでは特に重要である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記およびそ
の他の問題点を解決する、アコースティックインク印刷
等の印刷応用において液滴配置誤差を例えば０まで低減
するのに有用な新規かつ改良された装置および方法を企
図する。

【０００８】印刷システム中のインク滴配置誤差を低減
する方法および装置が提供される。印刷システムは、曲
面上に載置された印刷媒体上の目標位置に向かってイン
ク滴を噴射させるように配置された印刷ヘッドを備え
る。印刷ヘッドは複数列の噴射装置を含み、曲面にはセ
グメント化された電極が内部に埋め込まれる。電極は各
列に整列される。

【０００９】本発明の一実施形態では、方法は、電極に
印可する電圧を反復的に決定するステップと、決定され
た電圧に基づいて電極をバイアスするステップと、この
バイアシングおよび電極と印刷媒体との相対位置に基づ
いてインク滴が噴射装置から各経路に沿って印刷媒体上
の目標位置へ向かうように、選択的にインク滴を噴射装
置から噴射するステップとを含む。

【００１０】本発明の他の実施形態では、電圧は、印刷
媒体がインク滴の噴射中に移動しているかどうかに基づ
いて決定される。

【００１１】本発明のさらに他の実施形態では、印刷媒
体がインク滴の噴射中に移動している場合は、電圧は、
噴射された各インク滴についてほぼ同一の飛散時間を維
持することに基づいて決定される。

【００１２】本発明のさらに他の実施形態では、印刷媒
体がインク滴の噴射中に静止している場合は、電圧は、
インク滴配置の絶対誤差がほぼ０となるように決定され
る。

【００１３】本発明のさらに他の実施形態では、装置
は、複数列の流体噴射装置群がその上に配置されたヘッ
ドであって、噴射装置は印刷ヘッドのカバープレート中
に形成される開口を有し、かつカバープレートが接地さ
れているヘッドと、噴射装置からの流体滴の噴射を制御
するように作動するコントローラと、複数列の噴射装置
群と整列した電極群が埋め込まれ、かつギャップを介し
てヘッドの向かい側に配置される曲面と、電極群をバイ
アスする各電圧を反復的に決定するように作動するプロ
セッサとを含み、流体滴は、コントローラからの信号に
基づいて印刷ヘッドの噴射装置から選択的に噴射され、
かつバイアシングおよび電極と印刷媒体との相対位置に
基づいて、噴射装置群の接地されたカバープレートから
各経路に沿って印刷媒体上の目標位置へ向かうように噴
射される。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に図面を参照するが、図面は本
発明の好適な実施形態のみを示すためであり、本発明を
限定するものではない。図１は本発明に従う好適なシス
テムの全体図を示す。このシステムは印刷装置に含まれ
るのが好ましいが、本明細書で開示する実施形態は、コ
ピー機、スキャナ等の各種作像装置に適切に適応し、か
かる装置中に含まれうることを理解されたい。

【００１５】図１では、電圧源１０が印刷ヘッド１４
（噴射装置列を含む）および印刷媒体支持部１８に接続
して示され、印刷媒体支持部１８は、以下に示すよう
に、好ましくは曲面形状である。マーキング装置コント
ローラ１２は印刷ヘッド１４と直接連通し、かつ接続さ
れる。マーキング装置コントローラ１２は、印刷媒体２
０を印刷ヘッド１４に対して移動させる印刷媒体移動機
構（特に図示しないが、支持部１８または媒体２０を含
みうる）を制御する。コントローラ１２はまた、噴射を
行う噴射装置を指定する信号を印刷ヘッドに送ることに
よって、印刷ヘッドからの液滴の噴射を制御する。印刷
媒体２０は好ましくはシート状またはロール状の紙だ
が、トランスパレンシー、搬送ベルト、中間転写基板、
またはその他の材料から構成してもよい。

【００１６】一実施形態では、印刷ヘッド１４はページ
幅印刷ヘッドであり、印刷媒体２０が印刷ヘッド１４に
対して移動される。または印刷ヘッド１４を走査印刷ヘ
ッドとして構成して、静止または可動印刷媒体に対して
移動するようにしてもよい。

【００１７】印刷ヘッド１４は、複数列の噴射装置など
の液滴形成装置１６を含む。一実施形態では、液滴形成
装置１６はアコースティックインク滴アクチュエータま
たは噴射装置を含むが、サーマル型および圧電変換器型
のアクチュエータ等の他のタイプのインク滴アクチュエ
ータを用いてもよい。また図にはプロセッサ２２も示す
が、これは本開示を読めば当業者には明らかであるよう
な態様で、本発明に従う方法および処理技術を実行／制
御する。

【００１８】次に図２を参照すると、静電界アシストを
実現するには、羽毛状構造（plume）３２からの分離前
にまず液滴３０表面上に誘導電荷が分布するようインク
に十分な導電性があることが必要である。図２は、液滴
３０が羽毛状構造３２から分離する前の液滴噴射構造を
示す。液滴上の電荷を定量化すると、

【数１】 となり、Ｑ_dropは液滴の電荷、ｒ_dropは液滴の直径、ｈ
は羽毛状構造の高さ、Ｅはギャップの電界を示す。

【００１９】図示するように、噴射装置中で液滴３０
は、好ましくはインクである流体のプール３８から、開
口またはカバープレート３４中に規定された開口３６を
通って噴射される。噴射は、代表的に４０で示すレンズ
構造によってプール３８表面において音波等の音響エネ
ルギーを集める結果として生じる。音波は、トランスデ
ューサ４４によって発生した後、好ましくはガラス製の
基板４２を通って伝搬する。好適な構成では、トランス
デューサ４４は圧電材料、および電源（図示せず）に接
続された適切に配置された電極群から構成される。これ
ら複数の噴射装置は、適切には印刷ヘッド上で列状（好
ましくは８列）に配置されて、１つのアレイを構成する
ことを理解されたい。

【００２０】もっとも単純な実施形態では、印刷ヘッド
は、印刷媒体が載置された平らなプラテンに面する平面
構造である。この形状は、印刷ギャップつまりカバープ
レートと印刷媒体との間の隙間に均一な電界を与える。
ＡＩＰを相変化インクに適応させる提案では、ドラムま
たはベルトを中間媒体として使用して、画像を用紙上に
永久転写／定着させる前に画像を記録（レジスター）す
る点が新たな進歩である。好適には、本発明の印刷ヘッ
ド構造は、４．４ｍｍにわたって間隔を空けて設けら
れ、かつ１．７インチ（４．３１８ｃｍ）の長さに配置
された８列のスタッガード状の開口からなるモジュール
である。開口は中心部で３４０μｍである。工程方向に
より広いスワース（一掃）分の書き込みを行うには、か
かるモジュールを６ｍｍのスペーサを挟んで２つ搭載す
ることが提案できる。これにより二重（ダブル）の８列
印刷ヘッドが得られる。この結果、第１モジュールの１
列目と第２モジュールの８列目とは約１４．８ｍｍ離れ
ることになる。これ以外の複雑な構成には、移動ドラム
またはベルト上に載置された非平面媒体上への印刷があ
る。

【００２１】ここで図３（ａ）〜（ｂ）および図４
（ａ）〜（ｂ）には、非平面状の印刷媒体および／また
はその支持部が与えられる印刷構造を例示する。図３
（ａ）では、接地された印刷ヘッド１４は、コントロー
ラ１２から受信する信号に従って、流体滴を支持部１８
上の印刷媒体２０へ向けて噴射するように配置される。
液滴形成装置１６は、複数の列５２（すなわち５２ａ，
５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，お
よび５２ｈ）からなるアレイ状に配置された噴射装置群
を含む。印刷媒体２０は、例えば印刷後に切断されるス
プールから送られる用紙、または当業者には明らかなよ
うにシステム中の別の適当な位置で画像が用紙に転写さ
れる中間ベルトである。

【００２２】図からわかるように、セグメント化された
電極群５０（すなわち５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０
ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，および５０ｈ）は、当該
技術分野で周知の技術を用いて支持構造１８中に埋め込
まれる。本実施形態では、支持構造１８は絶縁材料から
構成されるシュー６０として形成される。シュー６０
は、印刷媒体２０への張力の付与を容易にする曲面６２
を有する。また複数の電圧源Ｖ１〜Ｖ８も示され、これ
らは電極群５０に接続される電圧供給部１０を構成す
る。電極群に印可される実際の電圧は、本発明に従って
本明細書中に開示する規準に従って変化することを理解
されたい。ただし曲面６２は対称形なので、電極５０ａ
と５０ｈとは好適には同一電圧でバイアスされる。図か
ら明らかなように、電極５０ｂと５０ｇ、５０ｃと５０
ｆ、および５０ｄと５０ｅは、同じくそれぞれ等しくバ
イアスされる。

【００２３】図３（ｂ）に示すように、電極群５０は、
好適には印刷ヘッドの長さに一致するようにシュー６０
の長さに沿って配置される。電極群５０はまた、図示す
るように複数の列５２と適切に整列させられる。さらに
曲面６２は、すべり摩擦を最小限に抑えるために、好適
にはわずか２ミル（mil）のテフロン（Teflon）（商
標）層でコーティングされる。

【００２４】印刷ヘッドが全幅アレイ（ＦＷＡ）の場合
は、印刷媒体は印刷中に移動することを理解されたい。
この場合、以下に詳述するように相対誤差を低減または
０にするように電極電圧を決定、例えば最適化すること
が求められる。しかし、もし印刷ヘッドが部分幅アレイ
（ＰＷＡ）ならば、ページ全体を印刷するには走査モー
ドを用いて複数回のパスが必要である。印刷媒体は静止
しており、このため電極電圧は、絶対誤差を低減または
０にするように決定される。転写オプションを利用すれ
ば、より多くのタイプの用紙の使用が可能である。

【００２５】図４（ａ）〜（ｂ）には、印刷媒体支持部
１８のドラム構造が示される。図３（ａ）〜（ｂ）に示
す構造と同じく、接地された印刷ヘッド１４は、コント
ローラ１２から受信する信号に従って、流体滴を支持部
１８上の印刷媒体へ向けて噴射するように配置される。
液滴形成装置１６は、複数の列５２（すなわち５２ａ，
５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，お
よび５２ｈ）からなるアレイ状に配置された噴射装置群
を含む。この構造では、セグメント化された電極群７０
（すなわち７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，
７０ｆ，７０ｇ，７０ｈ，．．．７０ｎ）は、好適には
２ミル厚さのテフロン（商標）のオーバコートをほどこ
したドラム８０中に埋め込まれる。便宜上、図４（ａ）
および（ｂ）には選択した電極群のみを示すが、電極群
はドラム周辺にぐるっと配置されることを理解された
い。

【００２６】好適には、印刷用に印刷ヘッド１４の８つ
の列５２に面し、かつこれらの列と整列している８つの
電極７０ａ〜７０ｈだけが、当業者には理解できると考
える通信スイッチ技術を用いて所与の時間に付勢され
る。さらに、便宜上許される限りいくつの電極７０を与
えてもよいが、カラー印刷等の応用では、８つの付勢さ
れた電極をドラム８０の周辺に沿って４回くり返すのが
好適である。

【００２７】ドラム８０は、その上に印刷媒体が配置さ
れる曲面８２を有する。また電極群７０に接続される電
圧供給部１０を構成する複数の電圧源Ｖ１〜Ｖ４も示さ
れる。電極に実際にかけられる電圧は、本発明に従って
本明細書に開示する規準によって変化することを理解さ
れたい。ただし曲面８２は図示するように対称形なの
で、電極７０ａと７０ｈとは好適には同一電圧でバイア
スされる。図から明らかなように、電極７０ｂと７０
ｇ、７０ｃと７０ｆ、および７０ｄと７０ｅとは同様に
それぞれ等しくバイアスされる。追加電極には追加の電
圧源の組を与えてもよいし、または好適には、適当なス
イッチ構造を設けてもよい。

【００２８】印刷媒体２０は、紙または中間基板でもよ
い。紙は好ましくはグリッパーバー（図示せず）によっ
て保持される。中間基板を用いる場合は、好ましくはド
ラム８上の絶縁コーティングとして構成される。

【００２９】印刷媒体２０が実際には中間基板である場
合は、追加の転写ロール９０を設けて、熱と圧力との組
み合わせを用いて印刷画像を用紙１００上に移す。さら
なる変更として、ドラムの代わりに回転スリーブを用い
て印刷媒体を移動させてもよい。これは当業者であれば
理解できると考えるが、スリーブの下にシュー構造を用
いて実現できる。

【００３０】図３（ａ）〜（ｂ）および図４（ａ）〜
（ｂ）に示す構造は、多様な液滴配置誤差を生じるが、
これは当該技術分野ではこれまでのところ有効に対処さ
れていない。このため液滴配置誤差は、衝撃点（インパ
クトスポット）と目標点（ターゲットスポット）との間
の差と定義される。δα，δγ，およびδβが絶対誤
差、δψが基準噴射列に対する相対誤差である。これら
４つの液滴配置誤差の主原因を以下に詳述する。

【００３１】１．δα：ドラムまたはベルトの曲率によ
る幾何学的な誤差であり、図５を参照して、ｗを鏡映面
２００から噴射装置ノズル（例示するヘッド１４’の８
列目に位置する）までの距離、ｒ_drumを非平面基板およ
び／または支持部（ドラム２０２等）の曲率半径とする
と、

【数２】 で与えられる。最初の項は鏡映面から計算した弧長の大
きさである。従って、この誤差は、鏡映面２００から距
離ｗの地点に位置するノズルから噴射された液滴が、ド
ラム２０２上のｗと等距離の弧長の地点に着地した場合
は０である。このときの軌跡は、図５に示すようにノズ
ル２０６から下方へ垂直に投影される直線２０４であ
る。この誤差は、以下に説明するが誤差包絡線の正の上
限を形成する。

【００３２】２．δγ：液滴に質量がないと仮定した純
粋な静電ドリフトによる誤差。この場合、液滴は図５の
電界線２０８に沿って点電荷として移動する。この計算
は、液滴配置誤差の誤差包絡線の負の下限を与える。ｘ
γをドラム上の切片とした場合、対応する誤差関係は

【数３】 となる。

【００３３】３．δβ：力の積分から計算され、液滴の
特性に依存し、空気流、静電気、および抗力を含む誤
差。ｍを液滴の質量、ηを動的粘度、Ｖを速度として、
次のニュートンの運動方程式を積分して液滴の軌跡を予
測する：

【数４】 この誤差は誤差包絡線内部に位置する。ｘβをドラム上
の液滴の切片とすると、誤差関係は

【数５】 となる。

【００３４】４．δψ：基準噴射装置列に対する液滴配
置の相対誤差。例えば、図５に示すダブルの８列印刷ヘ
ッドでは、ｖをドラム／ベルト基板の移動速度、Ｔ
_flightを液滴の飛散時間とすると、噴射装置の２列目か
ら８列目は次の式によって１列目に参照される。

【数６】 隣接する噴射装置間のＴ_flightの差は、移動速度ｖによ
って大きくなる。従って、相対的な液滴配置誤差を０に
するには、全噴射装置列から噴射される液滴のＴ _flight
ヲ確実に同じにしなければならない。

【００３５】液滴配置誤差（δα，δγ，δβ）は、２
つの印刷ヘッド構造について計算される。すなわち一列
（シングル）の８列印刷ヘッドと６ｍｍスペーサで分離
された二列（ダブル）の８列印刷ヘッドである。最初の
噴射速度Ｕと周縁の電界Ｅの両方に起因する液滴配置の
絶対誤差は、垂直の鏡映面からもっとも離れた８列目の
噴射装置群によって与えられる最悪の場合を想定して計
算される。図５に示すように、これらの噴射装置は、シ
ングル印刷ヘッドの場合はｗ＝２．２ｍｍ、ダブル印刷
ヘッドの場合はｗ＝７．４ｍｍの場合に対応する。

【００３６】すべての寸法および動作条件は、実験設定
を模倣したものであり、以下の表に挙げる各物理量を含
む。ドラム半径を変化させてランを行い、液滴配置誤差
を求める。これらを以下の表１および表２に示し、かつ
図６および図７にグラフで示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記の実験は、ドラム半径（ｒ_drum）、液
滴半径（ｒ_drop）、一定のギャップ（ｇ）についての最
初の速度（Ｕ）、印刷ヘッドの半幅（ｗ）、および電界
アシスト電圧の相互依存性を調べるために行われる。電
界に関する参照はすべてＶ／ｇａｐを示す。８μｍの液
滴についての液滴配置誤差を様々なドラムサイズについ
て計算する。また、幾何学的エラー δαおよびドリフ
トエラーδγも計算される。飛散時間（Ｔ_flight）、衝
撃速度（Ｖ_impact）、および液滴配置誤差（δβ）は、
最初の噴射速度０ｍ／ｓおよび２．２ｍ／ｓについて計
算される。最初の噴射速度が０の場合（噴射後、液滴が
動かない場合）の結果は、液滴噴射エネルギーが低減さ
れた場合に対応する。

【００３９】図６および図７からわかるように、誤差包
絡線は、ドラムの曲率による幾何学的誤差を表すδα
と、周縁の電界中の（無質量の）点電荷の静電ドリフト
によるδγとによって境界が引かれる。実際の液滴配置
誤差δβは、この包絡線内に存在する。どちらの境界に
近いかによって、競合する慣性力（Ｕ＞０）とクーロン
力との相対的効果を示す。誤差の極性は、液滴がターゲ
ットスポットのどちら側に最終的に着地したかを示す。
図６および図７のどちらにおいても、δβの曲線は負に
傾いており、電界（２Ｖ／μｍ）が最初の噴射速度（Ｕ
＝２．２ｍ／ｓ）に関して過剰駆動（オーバードライ
ブ）されることを示す。Ｕ＝０に対応する曲線は、Ｕ＝
２．２の曲線のさらに下方に走り、これは高電界を補償
するにはより高速な噴射速度が必要なことを示す。最後
に、どの曲線もドラム半径が大きくなるにつれて誤差０
に漸近していく。

【００４０】図５に示すように、曲面上への印刷による
幾何学的誤差、および噴射速度Ｕによる液滴の慣性は、
ドラムまたはベルト構造の中心へ向かって進む周縁の電
界によって補償されうる。従って、他のパラメータはす
べて同じと仮定すると、液滴配置の絶対誤差δβが０に
強制できる場合は、各ドラム半径ごとに固有の（Ｕ，
Ｅ）の組が存在する。これは、液滴がターゲットスポッ
ト上に着地するように液滴を操作する正しいレベルの電
界の使用が可能なことを意味する。

【００４１】このように、図１〜図４（ｂ）に関連して
上記の説明から明らかなように、セグメント化されたカ
ウンター電極群からなるシステムが、印刷ギャップのレ
シーバ側、すなわち印刷媒体支持部１８が配置される側
に実現される。電極群は印刷媒体上の液滴の目標点と一
致するように所望の電圧にバイアスされる。一つの電極
は各噴射装置列と整列される。これらの電極群は好適に
はターゲットスポットがその質量中心にくるように配置
される。

【００４２】同じく図８は、さらなる説明のため、この
概念を上記で説明した実施形態とは異なる態様で表した
概略図を示す。このため図８の例示図は、例えば図３
（ａ）〜図４（ｂ）に示す構造とはわずかに異なるが、
本発明の特徴部分は同様に適用できる。

【００４３】図８に示すように、シングルの８列印刷ヘ
ッドでは、図示する関連の噴射装置列は５〜８であり、
これらは電極５〜８に対向する。ダブルの８列印刷ヘッ
ドでは、図示する関連の噴射装置列は１〜８（図には１
〜４のみ示す）であり、これらは対応の電極アレイに対
向する。従来のＡＩＰ印刷ヘッドは、８列の噴射装置で
は４．４ｍｍであり、つまり噴射装置のピッチが０．６
２８５ｍｍである。隣接する電極間の誘電スペーサを約
０．１ｍｍとすると、電極幅には最低０．５ｍｍを割り
当てることができる。０．５ｍｍのギャップを挟んでア
スペクト比は約１：１となり、電極は入来する液滴の明
確なターゲットとなる。

【００４４】本発明の目的に合致するいずれかの構造の
印刷システムが実現されると、好適には、各セグメント
化されたカウンター電極の所望の電圧が決定され、対応
する噴射装置列の液滴配置誤差を最小限にするために適
当な調整が行われる。このため、ニュートン法に基づい
た数値アルゴリズムを用いて、所望の物理量を最小にす
るために電極電圧を反復的に調整する。この方法は当業
者には周知のもので、各種の公知のハードウェアおよび
／またはソフトウェア技術を用いて実現することができ
る。

【００４５】ただし好適には、セグメント化された各電
極の電圧は、ニュートン法から導出した反復アルゴリズ
ムを用いて順次決定され、直近の電圧値が次のように以
前の推測に関連づけられる。

【数７】 ここでＶ_kは反復ｋ番目の電圧、ｆ（Ｖ_k）は液滴配置誤
差を示す残、およびｆ’（Ｖ_k）は電圧に対する残の収
束率であり、

【数８】 で与えられる。

【００４６】残は、各液滴についてニュートンの運動方
程式を積分して計算される。

【数９】 これはクーロン力と抗力とを組み合わせた力のもとでの
液滴の運動を考慮している。収束規準は

【数１０】 であり、これに基づき、計算された電極電圧の差が予め
指定された公差であるεより小さい場合に、反復が終了
する。

【００４７】絶対誤差を０にするには、関連の式は、

【数１１】 である。対応する相対誤差を０にする式は、 ΔＴ
_flightをｎ列目と１列目の噴射装置間の相対的飛散時間
とすると、

【数１２】 である。

【００４８】こうして、図９を参照すると、本発明の方
法９００は、電極に印可する電圧を、上述したニュート
ン法のアルゴリズムを用いてプロセッサ２２によって反
復的に決定するステップで始まる（ステップ９０２）。
好適には電圧は反復的使用のためにシステム中で決定か
つ設定されることを理解されたい。だが、反復的な「オ
ンザフライ（高速）」決定が望ましい場合もある。例え
ば、これはシステム中で異なるタイプの用紙（ボンド、
厚紙、麻等）または印刷媒体への適応に有用となりう
る。システムの電圧を予め決定するか、または各用紙も
しくはランごとに電圧を計算するかの選択は、主として
システム構成、処理速度、およびユーザのニーズに依存
する。

【００４９】次に、決定された電圧に基づいて、電極群
が電圧源１０によってバイアスされる（ステップ９０
４）。最後に、コントローラ１２から受信した信号に基
づいて、液滴が選択的に噴射装置から噴射され、液滴
は、電極のバイアスおよび電極と印刷媒体との相対位置
に基づいて、噴射装置から図８の経路Ｐなどの各経路に
沿って印刷媒体上の目標位置へと向かう（ステップ９０
６）。

【００５０】ステップ９０２の電圧の決定に関しては、
上述したように、かつ好適なニュートン法についての議
論で述べたように、液滴配置誤差を最小化するために２
つの方式が提案される。まず静止媒体の場合は、電圧を
決定するために絶対誤差が好ましくは０（δβ＝０）ま
で下げられる。次に移動媒体については、噴射装置の１
列目を基準にして全噴射装置列に ΔＴ_flight＝０を強
制して、相対誤差が好ましくは０（δψ＝０）まで下げ
られる。このように電圧の決定は、印刷媒体が噴射中に
移動しているかどうかによって異なる。噴射中に印刷媒
体が移動している場合は、電圧は、噴射される液滴の飛
散時間をほぼ同一に維持することに基づい決定される。
反対に、噴射中に印刷媒体が静止している場合は、電圧
は、液滴配置の絶対誤差をほぼ０にするように決定され
る。絶対的液滴配置誤差０（δβ＝０）

【００５１】上述のように、印刷媒体が静止している場
合は、δβが計算され、事前に設定した公差内でδβが
０に近づくように、電極に印可されるバイアス電圧を反
復的に修正することができる。計算はδβ＜１０^-4μｍ
になったときに停止される。噴射装置アレイの位置を表
すある範囲のｗについて実験を行った。表３に、ドラム
半径６ｃｍおよび８ｃｍの場合の結果を示す。これに
は、δβ＝０を得るために必要なＴ_flight、Ｖ_impact、
およびバイアス電圧Ｖの計算データが含まれる。図１０
にはこの結果のグラフを示す。

【００５２】どちらのドラム半径についても、必要電圧
は非常に無理のないもので、円形のドラム形状によるギ
ャップの二次的曲率を反映するように、ある二次的な態
様で増大する。ギャップの拡大速度が速くなるため、半
径の小さいドラムのほうがｗが大きくなるにつれてより
高いバイアス電圧が必要である。明らかに、セグメント
化された電極電圧のこの調整方法は、幅広印刷ヘッド構
造に特に有益である。これは液滴配置の絶対誤差をドラ
ムの曲率からやや無関係にする。

【００５３】噴射装置−電極対は、垂直の鏡映面から測
定して等距離に位置しなければならない。図１０の曲線
は、すべての最適な（Ｖ，ｗ）対の軌跡と解釈すること
ができる。表４は、ここで検討されるシングルおよびダ
ブル印刷ヘッド構造についての特定の（Ｖ，ｗ）対を示
す。これに対応する曲線は図１１に示す。

【００５４】

【表２】 相対的液滴配置誤差０（δψ＝０）。

【００５５】先に定義したように、印刷ヘッドの相対的
液滴配置誤差は、噴射装置の１列目を基準にした他の７
列の液滴配置の誤差と定義される。例えば、６ｍｍ間隔
で配置された２組の８列印刷ヘッドモジュールからなる
１６列の印刷ヘッドでは、最大相対誤差（δψ）は１列
目と８列目の噴射装置間にある。次の式を代入して、表
３から相対的配置誤差が推定される。

【数１３】

【００５６】次表は、各液滴についての絶対誤差δβが
１０^-4μｍ未満でも、相対誤差がかなり大きいことを示
す。明らかに、この誤差の大きさは、移動印刷媒体には
絶対誤差０を課すのは不適当であることを示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】従って、印刷ヘッド中の全噴射装置につい
てＴ_flightを同一にしながら、カウンター電極の電圧を
反復的に調整する他の方式が考慮される。電極はその
後、１列目の噴射装置と比較した場合にそれに続く噴射
装置列間のＴ_flightの差を最小にする（すなわち ΔＴ
_flight＝０）最適な電圧でバイアスされる。基準噴射装
置には、δβ＝０の場合の電圧設定（表３および表４）
におけるパラメータが計算されて設定される。この噴射
装置のＴ_flightを基準値として、εを特定の公差（１０
^-3μｓ）とした場合、 ΔＴ_flight＜εが強制される。
この条件は、相対誤差δψ＝０を示す。しかしこの制約
を課すには、多少の絶対的配置誤差の容認、つまりδβ
≠０を伴う。

【００５９】移動媒体による印刷ギャップ中の空気流を
無視すると、相対誤差は垂直の鏡映面に対して対称であ
る。表５は、ｒ_drum＝６ｃｍおよび８ｃｍ、かつＵ＝
２．２ｍ／ｓの場合の、最適なセグメント化電極の電圧
を示す。この設定における最適電極電圧を図１２にプロ
ットする。

【００６０】検討する電圧範囲では、δβはＶの変化に
あまり影響されないようにみえる。ΔＴ_flight＝０とい
うより厳しい要求を課すことによって、絶対誤差δβを
わずか約１μｍしか増やさず、かつ相対誤差δψをほと
んどなくすることができる。定数値は直流オフセットを
示し、これは移動制御および記録（レジストレーショ
ン）によって補償されうる。いずれの場合でも、誤差は
他の絶対的方式と比較するとはるかに小さく、移動印刷
媒体上への書き込みに適している。

【００６１】

【表４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従う全体的なシステムの概略図であ
る。

【図２】 液滴噴射構造を示す図である。

【図３】 本発明に従う好適な実施形態を示す図であ
る。

【図４】 本発明に従う他の好適な実施形態を示す図で
ある。

【図５】 ヘッドおよびドラムの概略図である。

【図６】 シングル印刷ヘッドについての液滴配置誤差
とドラムサイズの範囲との関係を示す図である。

【図７】 ダブル印刷ヘッドについての液滴配置誤差と
ドラムサイズの範囲との関係を示す図である。

【図８】 本発明に従うカウンター電極システムの概略
図である。

【図９】 本発明に従う方法を示すフローチャートであ
る。

【図１０】 ある範囲の噴射装置位置についてのカウン
ター電極電圧を示すグラフである。

【図１１】 絶対誤差が０のカウンター電極電圧を示す
グラフである。

【図１２】 相対誤差が０のカウンター電極電圧を示す
グラフである。

【符号の説明】

１２ コントローラ、１４ 印刷ヘッド、２０ 印刷媒
体、２２ プロセッサ、３０ 液滴、３４ カバープレ
ート、５０ 電極群、５２ 噴射装置列。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲面上に配置された印刷媒体上の目標位
   置へ向かってインク滴を噴射するように位置決めされた
   印刷ヘッドを備えた印刷システムにおいて液滴配置誤差
   を低減する方法であって、印刷ヘッドは複数列の噴射装
   置を有し、前記曲面の内部にはセグメント化された電極
   群が埋め込まれ、前記方法は、 前記電極群に印可する電圧を反復的に決定するステップ
   と、 決定された電圧に基づいて前記電極群をバイアスするス
   テップと、 バイアシングおよび前記印刷媒体に対する前記電極の位
   置に基づいて、前記インク滴が前記噴射装置群から各経
   路に沿って前記印刷媒体上の目標位置に向うように、前
   記インク滴を前記噴射装置から選択的に噴射するステッ
   プとを含む方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記電
   圧を決定するステップは、前記印刷媒体が噴射時に移動
   しているかどうかに基づく方法。
3. 【請求項３】 印刷媒体上への液滴印刷時の液滴配置誤
   差の低減に有用な装置であって、 複数列の流体噴射装置がその上に配置されるヘッドであ
   って、ヘッドのカバープレート中に形成される開口を有
   し、カバープレートは接地に接続されるヘッドと、 前記噴射装置からの流体滴の噴射を制御するように作動
   するコントローラと、 前記複数列の噴射装置に整列した電極群が埋め込まれ、
   前記ヘッドからギャップを介して向かい側に配置される
   曲面と、 前記電極群をバイアスする各電圧を反復的に決定するよ
   うに作動するプロセッサとを含み、 前記流体滴は、前記コントローラからの信号に基づいて
   前記印刷ヘッドの前記噴射装置から選択的に噴射され、
   かつバイアシングおよび前記電極群と前記印刷媒体との
   相対位置に基づいて、前記噴射装置群の前記接地された
   カバープレートから各経路に沿って前記印刷媒体上の目
   標位置へ向かうように噴射される装置。