JP2004516959A - インクジェット印刷パラメータの選択のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、インクジェット印刷装置およびインクジェット印刷の方法に関する。より詳細には、本発明は、インクジェット印刷に使用されるプロセスパラメータを選択し選択したプロセスを実行する方法および装置を対象とする。
【0002】
2.関連技術の説明
インクジェット印刷は、近年、比較的高速であり画像解像度が優れていることにより人気が上昇してきた。さらに、コンピュータとともに使用されるインクジェット印刷装置は、最終画像のデザインおよびレイアウトに顕著な柔軟性を提供する。インクジェット印刷の人気が上昇し使用の効率が高いことにより、インクジェット印刷は以前に周知の印刷の方法に対する手頃な代替物となった。
【0003】
一般に、広く使用されているインクジェットプリンタには3つのタイプがある。すなわち、フラットベッドプリンタと、ロール・ツー・ロールプリンタと、ドラムプリンタと、である。フラットベッドプリンタでは、印刷画像を受取る媒体または基材は、水平に延在するフラットテーブルまたはベッド上に載る。インクジェットプリントヘッドは、プリントヘッドがベッドを横切る2つの相互に垂直な経路に沿って移動することができるようにする、移動可能キャリッジまたは他のタイプの機構に取付けられる。プリントヘッドは、プリントヘッドが基材を横切る際に、任意に異なる色のインクを使用して、そのプリントヘッドのいくつかのノズルにエネルギを印加するようにプログラムされるコンピュータに接続される。そして、基材上のインクが必要に応じて硬化されることにより、所望の最終画像が提供される。
【0004】
ロール・ツー・ロールプリンタでは、印刷画像を受取る基材は、一般に、細長いウェブまたはシートの形態で提供され、供給ロールから巻取りロールまで前進する。供給ロールと巻取りロールとの間の位置において、プリントヘッドは、基材の前進の方向に対して垂直な方向に基材を横切ってプリントヘッドをシフトさせるように移動可能なキャリッジに取付けられる。周知のロール・ツー・ロールインクジェットプリンタには、基材がプリントヘッドを通過して上方向に移動する垂直プリンタと、基材がプリントヘッドを通過して水平方向に移動する水平プリンタと、がある。
【0005】
ドラムインクジェットプリンタは、典型的には、水平軸を中心に回転移動するように取付けられる円筒状ドラムを有する。基材は、ドラムの周縁部に亙って配置され、インクジェットプリントヘッドは、ドラム上の基材に向ってインクのドットまたは液滴を向けるように動作可能である。場合によっては、プリントヘッドは固定されており、ドラムの実質的に全長に沿って水平方向に延在する。一方、プリントヘッドの長さがドラムの長さより幾分か短く、それが基材に亙って水平方向に移動するキャリッジに取付けられる場合もある。
【0006】
インクジェットプリンタにおいて一般に使用されるインクには、水性インクと、溶剤系インクと、放射線硬化インクと、がある。水性インクは、しばしば、多孔性基材かまたは水を吸収する特別なレセプタコーティングを有する基材とともに使用される。プリンタはしばしば、プリントヘッドによって基材に塗布する前のインクを硬化させるべく、インクの水を蒸発させるために内部的に加熱されたベッドまたは赤外線ヒータ等の熱源を有する。
【0007】
インクジェットプリンタに使用される溶剤系インクは、無孔フィルムに印刷するために適している。しばしば、溶剤系インクを使用するインクジェットプリンタは、ヒータも含む硬化装置を有する。ヒータは、溶剤の蒸発と故に基材に塗布された後のインクの硬化との速度を加速する。かかるインクジェットプリンタはまた、しばしば、操作者に対する健康上のリスクを低減するために溶剤ガスを収集する環境システムも有する。
【0008】
放射線硬化インクを使用するインクジェットプリンタは、無孔基材に印刷するために近年人気が上昇してきた。紫外(「UV」)線等の放射線硬化を使用することにより、大量の水または溶剤を乾燥させる必要無しにインクを比較的迅速に硬化させることができる。一般に、かかるプリンタの硬化装置は、塗布されるインクの硬化を促進するために十分な距離、基材から間隔が空けられた、ランプ等の放射線源を備える。
【0009】
最近のインクジェットプリンタでは、印刷される画像の伝達の速度は、最も重要であると考えられる。それでもなお、インクおよび基材の組合せを選択する場合、画像を印刷するのに使用するプリンタのタイプを考慮して、用心しなければならない。しかしながら、比較的大型の基材に印刷することができるインクジェットプリンタは、高価であると考えられる。同じプリンタを使用して、可能な限り多種多様のインク組成物を使用して多種多様の基材に画像を付すことが望ましい。
【0010】
たとえば、選択された基材の表面化学的性質は、基材の選択されたインクに対する受容性に実質的に影響を与える可能性がある。この基材のインクに対する受容性の変化は、材料間だけでなく、同じ種類の材料のロット間でも異なる可能性がある。さらに、基材上でのインクの挙動は、使用されるインクジェットプリンタの印刷パラメータの選択によって大きく影響を受ける可能性がある。
【0011】
プリンタ操作者には、しばしば、インクおよび基材のいかなる組合せに対しても最良の画質を提供するプロセスパラメータの選択に関し、ほとんど案内が与えられない。今日、多くの操作者は、印刷プロセスのパラメータを最適化しようとして手作業による試行錯誤方法を使用する。たとえば、操作者は、複数の画像を印刷する場合があり、硬化装置の硬化時間または温度を変更する場合がある。画像が硬化すると、操作者は、最適な温度および/または硬化時間の選択を助けるために画質に関して各画像を視覚的に検討する。
【0012】
認めることができるように、上述したような印刷パラメータを選択する手作業による方法は、幾分か時間がかかりかつうんざりするものである。また、この選択プロセスでは、人間の誤りが生じ易い。さらに、最適な画像の選択基準は、幾分か主観的であり、操作者によって画質の実質的な差をもたらす可能性がある。
【0013】
米国特許第5,508,826号および同第6,039,426号は、印刷パラメータを選択する自動化された方法を述べている。これらの特許では、基材にテストパターン画像が与えられ、光検出器がその印刷画像を検査する。検出器はコンピュータに接続され、コンピュータは、場合によっては、部分的に光検出器によって検知される一定の特性に基づいて印刷パラメータを選択する。
【0014】
しかしながら、本技術分野では、最終印刷画像が一貫して満足のいく品質のものであるようにインクジェットプリンタを改良する必要がある。たとえば、上述したような自動化画質検出技術は、必ずしも、印刷画像がその意図された使用中に長期間に亙って満足のいく状態を維持するか否かを正確に確定するために必要である可能性のある、最終印刷画像の特性のすべてを評価しない。画質の寿命は、広告に使用される屋外の標識またはバナーで使用するため等、画像が外の状態で表示される場合に特に重要である。
【0015】
発明の要約
本発明は、印刷パラメータを選択および/または調整する自動化技術を含むインクジェット印刷装置およびインクジェット印刷の方法を対象とする。結果としての印刷画像は、非常に耐久性があり長期間満足のいく画質を示す。本発明は、一定の基材への特定のインクの接着等、一定の特性を評価するために基材に受取られるテストパターン画像を変更する自動化方法を含む。コンピュータを使用して、いずれのテストパターン画像が最適な所望の特性を示すかが判断され、コンピュータはその後、最終の所望の画像を印刷する際に使用されるパラメータのうちの1つまたは複数を調整するために使用される信号を送信する。
【0016】
本発明の特に好ましい実施形態では、印刷装置は、テストパターン画像の少なくとも一部を摩耗させる器具を有する。その器具は、スタイラスか、研磨材料の部分か、または一定の圧力で印刷テストパターン画像に接して位置する他の構造を含んでよい。そして、分光光度計等の光検出器が、研磨器具と接触したテストパターン画像の部分をスキャンすることにより、いずれのテストパターン画像が研磨器具によって過度に損傷を受けなかったかを確かめる。次いで、かかる画像に使用された印刷パラメータを、最終製品を印刷する際に使用するパラメータを選択するための基礎として使用する。
【0017】
より詳細には、本発明は、一態様において、基材を受取る支持体と、支持体に受取られた基材に、画像を提供するためにインクを向けるインクジェットプリントヘッドと、を備えたインクジェット印刷装置を対象とする。プリントヘッドには、基材上に少なくとも2つのテストパターン画像を印刷するようにプリントヘッドを起動するコントローラが接続され、そのコントローラにより、異なる印刷パラメータを使用して少なくとも2つのテストパターン画像が印刷される。本装置はまた、基材上のテストパターン画像の少なくとも1つを変更する器具と、テストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出する検出器と、も有する。検出器は、コントローラに接続され、コントローラは、所望の最終製品をもたらすために印刷パラメータのうちの少なくとも1つを変更するように選択的に動作可能である。
【0018】
本発明の他の実施形態もまた、インクジェット印刷装置を対象とする。この実施形態では、装置は、基材を受取る支持体と、支持体に受取られた基材に、画像を提供するためにインクを向けるプリントヘッドと、を有する。本装置は、基材上の画像の少なくとも一部と接触する器具と、接触された画像の1つまたは複数の特性を検出する検出器と、を有する。
【0019】
本発明のさらなる実施形態は、インクジェット印刷方法を対象とする。本方法は、インクと、基材と、基材上にインクを印刷するプリンタと、を選択するステップを含む。また、本方法は、プリンタを用いて基材上に複数のテストパターン画像でインクをインクジェット印刷するステップも含み、テストパターン画像のうちの少なくとも1つは、他のテストパターン画像を印刷するために使用された印刷パラメータとは異なる1つまたは複数の印刷パラメータを使用して印刷される。また、本方法は、テストパターン画像のうちの少なくとも1つを変更するステップと、少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出するステップと、も含む。本方法はさらに、少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の検出された特性を1つまたは複数の印刷パラメータと相関させるステップと、その相関に基づいて選択されたインクと選択された基材とに対する1つまたは複数の一定の印刷パラメータを選択するステップと、を含む。また、本方法は、選択された印刷パラメータを使用して、プリンタを用いて最終製品を印刷するステップも含む。
【0020】
本発明のさらなる詳細は、特許請求の範囲の特徴において画定される。
【0021】
好ましい実施形態の詳細な説明
以下の実施例は、本発明によるUV硬化インクと関連する印刷方法とを利用する印刷装置の一タイプを説明する。添付図面は、その実施形態のいくつかの態様を強調するために選択された概略図である。実際には、下に説明する概念は、多くの市販のインクジェットプリンタを含む種々のインクジェットプリンタで使用するために適合されてよい。適当な回転ドラムタイプインクジェットプリンの例には、Scitex(イスラエル国、Rishon Le Zion)からの「PressJet」ブラントプリンタと、Dantex Graphics Ltd.(英国、West Yorkshire)からの「DryJet」Advanced Digital Color Proofing Systemと、がある。フラットベッドタイプインクジェットプリンタの例には、VUTEk,Inc.(ニューハンプシャー州、Meredith)からの「PressVu」ブランドプリンタと、Siasprint Group(イタリア国、Novara)からの「SIAS」ブランドプリンタと、がある。ロール・ツー・ロールインクジェットプリンタの例には、Gretag Imaging GroupのRaster Graphics,Inc.(カリフォルニア州、San Jose)からの「Arizona」ブランドプリンタと、VUTEk,Inc.からの「UltraVu」ブランドプリンタと、がある。さらに、本発明を、水性インクおよび溶剤系インク等、UV硬化インク以外のインクに使用してもよい。
【0022】
図1〜図3は、本発明の一実施形態により構成され配置されたインクジェット印刷装置10の構成要素を示す。装置10は、印刷される基材を支持する円筒状の支持体またはドラム12を有する。ドラム12は、図1および図2において数字14で示す中心基準軸を有する。
【0023】
また、装置10は、ドラム12をその中心軸14を中心に回転可能に移動させるモータ16も有する。モータ16を、チェーン伝動システム、ベルト伝動システム、ギア機構等を含む任意の適当な手段によりドラム12に接続してよい。モータ16は、望ましい場合にドラム12の回転移動を開始または停止させるコントローラ17に接続される。
【0024】
印刷される基材18は、ドラム12の外面に受取られる。基材18を、選択されたインクと融和性があり所望の場所で使用するために配置されると満足のいく特性を示す、いかなる適当な材料から作製してもよい。適当な基材18の例には、ガラス、ウール、金属、紙、織および不織材料ならびに高分子フィルム等の多孔性材料と無孔性材料との両方がある。かかるフィルムの限定されない例には、アクリル酸含有フィルム、ポリ(塩化ビニル)含有フィルム(たとえば、ビニル、可塑化ビニル、強化ビニル、ビニル/アクリル酸混合物)、ウレタン含有フィルム、メラミン含有フィルム、ポリビニルブチラール含有フィルム、ならびに、米国特許第5,721,086号(Emslander等)に開示されるような酸または酸/アクリル酸変性エチレンビニルアセテート樹脂を含む画像受容層を有するか、または少なくとも2つのモノエチレン系不飽和単量体単位を含む重合体を含み、1つの単量体単位が、各枝が0〜約8個の炭素原子を含む置換アルケンを含み、他の1つの単量体単位が、アルキル基が1〜約12個の炭素原子を含みアルキル鎖にヘテロ原子を含むことができ、本質的にアルコールが直線状か、分岐しているかまたは環状であることが可能な、非第三級アルキルアルコールのメタクリル酸エステルを含むものである、画像受容層を有する、多層フィルムの、単層および多層構造がある。
【0025】
任意に、フィルムの、印刷面と反対側の一面は、感圧接着剤の領域を含む。通常、一主面の接着剤の領域は、リリースライナによって保護される。さらに、フィルムは、透明であっても、半透明であっても、不透明であってもよい。フィルムは、無色であっても、無地であっても、あるパターンの色であってもよい。フィルムは、透過性であっても、反射性であっても、再帰反射性であってもよい。当業者に周知である市販のフィルムには、3M Companyから販売名PANAFLEX、NOMAD、SCOTCHCAL、SCOTCHLITE、CONTROLTACおよびCONTROLTAC−PLUSで入手可能な多数のフィルムが含まれる。
【0026】
また、印刷装置10は、基材18にUV線硬化インクを向けるプリントヘッド20も有する。この実施形態では、プリントヘッド20は、ドラム12の一部を横切って延在するプリントヘッド列を備える。プリントヘッド20は、UV線硬化インク源(図示せず)に接続される。さらに、プリントヘッド20は、望ましい場合に選択的に起動されるためにコントローラ17に電気的に連結される。装置10において使用することができるUV硬化インクジェットインクの例には、米国特許第5,275,646号および同第5,981,113号ならびにPCT出願公開WO97/31071号および同WO99/29788号において述べられているものなどの組成物がある。
【0027】
一オプションとして、プリントヘッド20の長さは、ドラム12の軸長と実質的に等価であってよい。他のオプションとして、および図面に示すように、プリントヘッド20の長さは、ドラム12の長さより短くてよい。後者のオプションでは、プリントヘッド20は、ドラムの長手軸に対して平行な方向にレール27に沿って移動するためにキャリッジ21に取付けられる。キャリッジ21は、駆動手段(ラック・ピニオンアセンブリに連結されるステッピングモータ19等)に接続され、駆動手段は、選択的に移動するためにコントローラ17に接続される。プリントヘッド20の移動により、基材18の全幅に亙って望ましいように印刷することができる。
【0028】
任意に、プリントヘッド20は、異なる色のインクを同時に印刷するように動作可能である。このために、プリントヘッド20は、ある色の第1インク源と流体連通する第1ノズルセットと、異なる色の第2インク源と連通する第2ノズルセットと、を有してよい。好ましくは、プリントヘッド20は、少なくとも4つの対応するインク源と連通する少なくとも4つのノズルのセットを有する。結果として、プリントヘッド20は、最終印刷画像の広いカラースペクトルをことができるように少なくとも4つの異なる色のインクを同時に印刷するように動作可能である。
【0029】
任意に、プリントヘッド20は、透明インクまたは色の無い他の原料源と連通する追加のノズルセットを有する。透明インクを、いかなる着色インクをも塗布する前に基材18に印刷することができ、または画像全体の上に印刷することができる。画像全体の上の透明インクの印刷を使用して、耐久性、光沢制御、グラフィッティに対する抵抗力等を改良することによる等、完成品の性能を向上させることができる。
【0030】
また、装置10は、基材18に受取られるインクに化学線を向ける硬化装置22(図2および図3)も有する。硬化装置は、1つまたは複数の放射線源を有してよく、その各々は、紫外および/または可視スペクトルの光を放射するように動作可能である。適当なUV線源には、水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯、タングステンフィラメントランプ、レーザ等がある。任意に、放射線源は、放射線が基材18に達する時間を正確に制御することができるように、「インスタントオン、インスタントオフ」として周知のタイプのランプである。図面に示す本発明の実施形態では、硬化装置22は、駆動時に基材18の一定部分にのみに放射線を向けるようにマスクされるUVランプ23(図3)を有する。
【0031】
硬化装置22は、ランプ23の駆動および停止のためにコントローラ17に電気的に接続される。さらに、硬化装置22は、好ましくは中心基準軸14に平行な経路を提供する2つの平行レール25に沿って移動するためにキャリッジ24に取付けられる。キャリッジ24は、経路に沿って両方向に移動するために駆動装置26に連結される。駆動装置26は、キャリッジ24および硬化装置22を経路に沿って両方向に選択的に時機を合せて移動させるためにコントローラ17に接続される。
【0032】
また、装置10は、基材18に印刷されるテストパターン画像を変更する装置28も有する。装置28は、中心基準軸14に対して平行に延在するレール31に沿って移動可能なキャリッジ30に取付けられる。キャリッジ30は、駆動装置32に接続され、駆動装置32はコントローラ17に接続される。駆動装置32は、テストパターン画像が印刷された後に、変更装置28とともにキャリッジ30をレール31に沿って移動させるように動作可能である。
【0033】
この実施形態では、装置28は、テストパターン画像を変更するスタイラス34を有する。また、装置28は、一定の事前選択された圧力で基材18に接触するために、スタイラス34をドラム12上の基材18に向ってシフトさせる機構(図示せず)も有する。スタイラス34がテストパターン画像に対して接して位置する際に、駆動装置32は装置28を上述した経路に沿って移動させる。好ましくは、経路は、基準軸14に対して平行な方向に基材18を横切る列に配置される一続きの予め印刷されたテストパターン画像に沿って延在する。
【0034】
好ましくは、機構は、望ましい場合にドラム12に向うかまたはドラム12から離れるいずれかの方向にスタイラス34をシフトさせるように動作可能である。機構は、コントローラ17に電気的に接続される。スタイラス34がテストパターン画像を横切って移動すると、コントローラ17は機構を駆動して、スタイラス34がドラム12から離れて基材18に接触しないようにシフトさせる。
【0035】
また、装置10は、変更されたテストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出する検出器36も有する。好ましくは、検出器36は、キャリッジ30の、装置28のすぐ後ろ(摩耗試験中に装置28の移動の方向に対して考慮した場合)の位置に取付けられる。装置28が基材18を横切るように前進するにしたがい、検出器36は、スタイラス34が事前に移動した画像の位置に沿ってテストパターン画像の特性を検知する。
【0036】
任意に、検出器36は、テストパターン画像の鏡面反射を検出するように動作可能である。適当な検出器36の例は、分光光度計である。分光光度計は、本質的に、基材18上のインクの存在または不在を検出する。結果として、インクまたはインクの一部が事前にスタイラス34によって除去された場合、検出器36は、インクのすべてが基材18上に残った場合とは異なる信号をコントローラ17に送信する。
【0037】
テストパターン画像の印刷中、画像のうちの少なくとも1つは、別のテストパターン画像を印刷するために使用された印刷パラメータとは異なる1つまたは複数の印刷パラメータを使用して印刷される。たとえば、硬化装置22からのUV線の強度は、テストパターン画像の各々によって異なってよい。硬化装置22から放射されるUV線の強度を、たとえば、硬化ランプ23に対する電圧を変化させることによるかまたはドラム12に向うかドラム12から離れる方向のいずれかに硬化装置22を移動させることにより、変化させてよい。
【0038】
図面に示す実施形態では、UV線の強度は、ドラム12に向う方向かまたはドラム12から離れる方向のいずれかに硬化装置22を移動させる機構によって変更される。特に、硬化装置22は、第2キャリッジ38に取付けられる。キャリッジ38は、4つの水平案内レール40に移動可能に結合され、コントローラ17に電気的に接続される駆動装置42(図2)に接続される。駆動装置42の起動により、第2キャリッジ38が、レール40に沿って中心基準軸14に向う方向かまたは中心基準軸14から離れる方向のいずれかの方向に移動する。
【0039】
使用時、基材18はドラム12に取付けられる。そして、コントローラ17は、モータ16を起動して、ドラム12を適当な回転位置まで回転させることにより、テストパターン画像を受取る基材18の選択された部分がプリントヘッド20の移動の経路に隣接して配置されるようにする。たとえば、テストパターン画像を、基材18の一縁部に沿って与えてよい。その場合、コントローラ17は、基材18の縁部がプリントヘッド20の経路の真下にくるように、モータ16を起動する。
【0040】
次に、コントローラ17は、一続きのテストパターン画像を印刷するようにプリントヘッド20を起動する。テストパターン画像は、目立たない画像であってよく、あるいは結合されて単一画像を形成してよい。この例では、テストパターン画像のすべてを、同じパラメータを使用してプリントヘッドにより印刷する(すなわち、すべてのテストパターン画像に対し、同じインクおよび同じプリントヘッド動作パラメータを使用する)。
【0041】
次に、コントローラ17はモータ16を起動することにより、テストパターン画像が硬化装置22に隣接するまで、ドラム12が軸14を中心に回転するようにする。そして、モータ16は停止され、コントローラ17は硬化装置22を起動する。
【0042】
コントローラ17は、基材18上のインクによって受取られる放射線の強度がテストパターン画像間で異なるように駆動装置26、42を選択的に起動する。たとえば、コントローラ17は、ランプ23が、ドラム12の長さを横切って移動する際に基材18から着実に離れる方向に移動するように、駆動装置26、42を同時に起動してよい。この例では、ランプ23を、基材18の一面近くのその移動の経路の始まりではテストパターン画像に近接した位置に配置してよく、キャリッジ24およびランプ23が基材18の反対側に移動するまではテストパターン画像から実質的な距離の間隔を空けてよい。結果として、テストパターン画像に達するUV線の強度は、基材18の一面から他面に向けて着実に低下する。
【0043】
次に、コントローラ17は、モータ16を起動してドラム12を再度回転させる。この例では、ドラム12は、硬化した一連のテストパターン画像を装置26に隣接する位置に移動させるために十分な距離回転する。そして、コントローラ17は、モータ16を停止させることにより、ドラム12を停止させる。
【0044】
次に、コントローラ17は、基材18の一面から他面にテストパターン画像を横切って装置28を移動させるために駆動装置32にエネルギを印加する。コントローラ17はまた、スタイラス34がテストパターン画像と接触するように装置28の機構を起動する。スタイラス34は、基材18の一面から他面に移動する際に一定の圧力でテストパターン画像接するように位置する。
【0045】
同時に移動するために装置28に接続されている検出器36は、スタイラス34に接触したテストパターン画像の部分の色濃度を検知する。たとえば、特定のテストパターン画像の硬化したインクが基材18に固定されている場合、スタイラス34は、基材18を横切って移動する際にその画像のインクを除去しない。一方、テストパターン画像からのインクが基材18に固定されていない場合、スタイラス34の圧力は、基材18からのインクの一部を除去する役割を果たす。
【0046】
テストパターン画像のインクが下にある基材18の部分と対照をなす色である場合、検出器36は対応する信号をコントローラ17に送信する。そして、コントローラ17は、いずれのテストパターン画像がスタイラス34によって実質的に影響を受けていないかと、いずれのテストパターン画像がスタイラス34によって摩耗されているかと、を判断するように機能する。スタイラス34によって影響を受けないままであるテストパターン画像は、下にある基材18に固定されている画像を表す。結果として、その後、それらテストパターン画像を印刷するために使用された印刷パラメータを、メモリから呼び出して、最終印刷製品を印刷するために使用されるパラメータを選択する際に使用するためにコントローラ17によって選択することができる。
【0047】
上述した実施例では、硬化装置28と一続きのテストパターン画像との間の間隔は、硬化装置28がドラム12の長さに沿って移動するにしたがって連続しておよび一様に増大する。したがって、コントローラ17が、実質的にそのまま残っているテストパターン画像とスタイラス34によって少なくとも部分的に磨耗されたテストパターン画像とからの変化を示す信号を検出器36から受取ると、研磨装置32と検出器36との移動を停止させてよい。望ましい場合、摩耗したテストパターン画像の隣の(または任意に、摩耗したテストパターン画像から幾分か間隔が空けられた)そのままのテストパターン画像を印刷するために使用した印刷パラメータを使用して、最終製品を印刷するための印刷パラメータを設定する。この実施例では、印刷パラメータは、ランプ23と基材18との間の間隔である。この実施例の場合、その後、コントローラ17は、最終製品を印刷するためにランプ23と基材18との間の選択された間隔を提供するために必要であるように、硬化装置22をシフトさせる駆動装置26を起動する。たとえば、間隔は、摩耗しなかったテストパターン画像を印刷するために使用された間隔と同じであってよく、あるいはその間隔より幾分か小さくてよい。
【0048】
装置10の使用の他の実施例では、インクが基材18の上に堆積される時とかかるインクが硬化される時との間の時間間隔(すなわち「休止」時間)を変更する。休止時間は、場合によっては、上述したようなインクの基材18への接着に関連する。しかしながら、休止時間はまた、所与のインクと所与の基材18とに対する最終画像の品質にも関連する。
【0049】
より詳細には、プリントヘッド20によって基材18上に堆積されたインクドットまたは液滴は、最終印刷画像が最大色濃度と優れた塗りつぶし(solid fill)とを示すことができるように、一定の最大サイズまで横方向に広がる必要がある。優れた塗りつぶしは、インク滴が隣接するインク滴間の空間または間隙無しに基材18を覆う場合に達成される。優れた塗りつぶしと最大色濃度との特性は、画像の視覚的品質に対して重要であり、インクおよび基材のいかなる所与の組合せに対しても満足のいく製品と不満足な製品との間の差をもたらす可能性がある。
【0050】
プリントヘッド20から向けられたインク滴は、基材18と接触すると、基材18の表面に亙って広がる。この広がる動きは、界面張力か、または基材18の表面エネルギとインクの表面張力との間の差によるものと考えられる。しかしながら、UV硬化インクの場合、インクが基材18と接触すると、分子拡散が発生する場合があり、それによって、インクの単量体が基材18に拡散する。拡散の速度は、微々たる速度から実質的な速度までの範囲に亙る可能性がある。
【0051】
インクの単量体が基板18内に拡散するにしたがい、基材18の表面に残っているインクの粘度が増大する。粘度の増大の速度は高速である可能性があり、基材上のインクの広がりの速度を低減させることになる。その結果、部分的に広がったインク滴は、毛管力によって溶け合う傾向のある場合があり、基材18の表面上にインク滴の塊が形成されることになる。この塊形成または凝集状特性は、インクのさらなる広がりを損なうため最終画像の密度を低減する傾向がある。
【0052】
実施例として、アクリル酸イソボルニル(「IBOA」)を含有するインクは、ミネソタ州、St.Paulの3Mカンパニーからの「CONTROLTAC PLUS」ブランドグラフィックマーキングフィルム、カタログ番号3540C等のオレフィン系フィルムへの著しい分子拡散を示す。一方、IBOA含有インクは、ミネソタ州、St.Paulの3Mカンパニーから、販売名「SCOTCHLITE HIGH INTENSITY SHEETING 3870」で入手可能な高強度(「HI」)再帰反射フィルム等のアクリル表面を有するフィルムには、それほど著しい程度までは拡散しない。したがって、IBOA含有量の高いインクをオレフィン系フィルムに印刷する場合、インク滴は最初に広がる(そしてそれによって、対応する色濃度が最初に増大する)。しかしながら、インクのフィルムへの拡散は、さらなる広がりをまもなく妨げ、インク滴の凝集をもたらす(これによって、色濃度が低減する)。結果として、この場合の休止時間は、比較的短く、1または2秒程度でなければならない。
【0053】
しかしながら、HIフィルムに同じインクを印刷する場合、インク滴は優れた塗りつぶしを与えるように広がり均一化する。この場合、休止時間は、画質を最適化するために比較的長くなければならない。この場合の適当な休止時間の例は、10または20秒である。しかしながら、休止時間が長すぎる(たとえば、2または3分)である場合、インクは過度に広がることとなる。過度なインクの広がりにより、一様の色濃度が低減しエッジ解像力が不足する結果となる可能性がある。
【0054】
最適な休止時間を選択するために、上述した方法に幾分類似するステップが続く。特に、基材18をドラム12に取付ける。そして、コントローラ17は、必要に応じてモータ16を起動してドラム12を回転させる。次いで、プリントヘッド20を起動する。この場合、単一テスト画像のみが印刷される。
【0055】
次に、コントローラ17は、モータ16を起動して、テストパターン画像が硬化装置22に隣接するまでドラム12が軸14を中心に回転するようにする。事前選択された時間間隔後、コントローラ17は、硬化装置22を起動してテストパターン画像を硬化させる。
【0056】
次に、コントローラ17はモータ16を起動して、第2テストパターン画像を印刷するためにドラム12をその先の位置まで戻るように回転させる。第2テストパターン画像が印刷された後、コントローラ17はモータ16を起動して、ドラム12を硬化装置22に隣接する位置まで回転させる。
【0057】
次に、事前選択された時間間隔後、硬化装置22がコントローラ17によって起動される。この時間間隔は、先の時間間隔と異なる。たとえば、第2時間間隔は、第1時間間隔より長くてよい。ここでまた、テストパターン画像を硬化させるために十分な時間、ランプ23を起動する。
【0058】
そして、上述したステップを、好ましくは各々異なる休止時間を使用して、所望の数のテストパターン画像が用意され硬化するまで複数回繰返す。次に、コントローラ17は、モータ16を起動して、ドラム12を、硬化した一続きのテストパターン画像が装置26に隣接する位置にくるために十分な距離回転させる。そして、コントローラ17は、モータ16を停止させてドラム12を停止させる。
【0059】
次に、コントローラ17は、装置28をテストパターン画像を横切って移動させるために、駆動装置32にエネルギを印加する。また、コントローラ17は、装置28の機構を起動することにより、スタイラス34がテストパターン画像と接触するようにする。スタイラス34は、一定の圧力でテストパターン画像に接して位置する。キャリッジ30が移動するにしたがい、装置36は、スタイラス34と接触したテストパターン画像の部分の色濃度を検知する。
【0060】
その後、コントローラ17は、上述したようにいずれのテストパターン画像がスタイラス34によって実質的に影響を受けていないかと、いずれのテストパターン画像がスタイラス34によって摩耗されたかと、を判断するように機能する。また、コントローラ17は、検出器36からの受取った信号を利用して、いずれのテストパターン画像が比較的高い色濃度を示すかを判断する。そして、コントローラ17は、テストパターン画像の接着に関連するデータとテストパターン画像の色濃度に関連するデータとに基づき、最終印刷画像を印刷するために使用する好ましい休止時間を選択する。
【0061】
任意に、コントローラ17は、上述した手続き中に装置42を起動しない。その結果、テストパターン画像によって受取られた放射線の強度は、各場合において同じである。しかしながら、別のオプションとして、強度を、上述したように最終印刷パラメータの選択をさらに最適化するように変更してよい。
【0062】
休止時間を変更する他の代替態様が可能である。2001年11月15日に出願され、「METHOD AND APPARATUS FOR INKJET PRINTING USING UV RADIATION CURABLE INK」と題された、本出願人の同時係属米国特許出願第_号(代理人整理番号56281US003)は、あらゆる代替態様を述べている。
【0063】
上述したような装置10は、ドラムプリンタに関する。しかしながら、本発明の概念は、他のタイプのプリンタでの使用にも有用である。他の適当なプリンタの例には、フラットベッドプリンタとロール・ツー・ロールプリンタとがある。
【0064】
さらに、プリンタで使用されるインクは、上に詳細に説明した放射線硬化インクの代りに水系であっても溶剤系であってもよい。任意に、硬化装置は、選択されたプリンタとインクのタイプとにしたがって変化してもよい。たとえば、プリンタは、水または溶剤系インクを乾燥させるためのヒータを有してよい。ヒータを、ドラムプリンタ内、フラットベッドプリンタのベッドの下または他のタイプの基材用支持体の後ろに内部的に取付けてよく、および/または支持体の外部に取付けてよい。その場合、変化させてよい好ましい印刷パラメータのうちの1つは、ヒータから印刷画像に伝導された熱の速度および/または熱が印刷画像に伝導される時間の長さを含む。
【0065】
変化させてよい別の印刷パラメータは、印刷画像が硬化する間の基材と硬化装置との間の相対移動の速度である。上述した実施例では、ドラム12に接続されたモータ16の速度は、画像が硬化装置22を通過して移動するにしたがい変化してよい。代替態様として、基材を、硬化装置がモータによって印刷画像を通過して移動する間に固定の方向に保持してよい。
【0066】
変化させてよい別の印刷パラメータは、インクの組成である。たとえば、装置10は、より優れた硬化が望ましい場合にさらなる硬化剤を追加するディスペンサを有することができる。
【0067】
スタイラス34を、研磨材料の部分と置換えることができる。たとえば、研磨材料は、コートされた研磨材料または「サンドペーパ」の部分を備えることができる。好ましくは、研磨材料を定期的に取替えまたは洗浄する(たとえば、一吹きの加圧空気により)手段を設ける。
【0068】
他のオプションもまた可能である。たとえば、装置28を、テストパターン画像を物理的または化学的に変更するかまたは他の方法で侵襲的に(invasively)変更する他のタイプの装置と置換えることができる。たとえば、装置は、画像に組成物を塗布することにより、組成物を画像との間のいかなる化学反応または化学反応の速度も検出することができるようにする、ディスペンサを含んでよい。反応は、たとえば、著しい大気汚染がある都市環境等、組成物の成分が存在し得る環境で、最終印刷画像の特性(耐久性等)を現してよい。テストパターンを変更する他のタイプの装置には、熱を印加する装置および/または日光からの放射線を模擬する放射線を印加する装置がある。
【0069】
別のオプションとして、装置は、大量の水(水性インクを含む画像の場合)または溶剤(溶剤系インクを含む画像の場合)を与えることができる。それらの場合、装置は、水または溶剤が与えられる領域の画像に接して位置するプローブを有することができる。プローブは、繊維質の先端かまたは織物、スポンジまたは他の織または不織材料から作製された先端を有してよい。検出器36は、画像の任意の部分がプローブによって除去されたか否かを判断するように機能する。
【0070】
他の複数の変更態様も可能である。したがって、本発明は、上に示す特定の実施例および実施形態に限定されるものと考えられてはならず、以下の特許請求の範囲とそれらの等価物との公正な適用範囲によってのみ限定されるものと考えられなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の一実施形態によるインクジェット印刷装置の一部を示す概略側立面図であり、この場合装置は、回転可能ドラムインクジェットプリンタである。
【図2】
装置を反対側から示す以外は図1と幾分同様の図である。
【図3】
図1および図2に示すインクジェット印刷装置の概略端立面図である。
Claims (43)
- インクジェット印刷装置であって、
基材を受ける支持体と、
該支持体に受けられた基材に、画像を提供するためにインクを向けるインクジェットプリントヘッドと、
該プリントヘッドに接続され、該プリントヘッドを起動することにより該基材に少なくとも2つのテストパターン画像を印刷し、異なる印刷パラメータを使用して少なくとも2つのテストパターン画像が印刷されるようにする、コントローラと、
該基材上の該テストパターン画像のうちの少なくとも1つを変更する装置と、
該テストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出する検出器と、
を具備し、
該検出器が該コントローラに接続され、該コントローラが、所望の最終製品をもたらすために該検出器によって検出された1つまたは複数の特性に応じて該印刷パラメータのうちの少なくとも1つを変更するように選択的に動作可能であるインクジェット印刷装置。 - 前記変更装置が、摩耗抵抗を試験するために前記テストパターン画像に接して位置する請求項1に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記変更装置が、前記テストパターン画像と接触する少なくとも1つのスタイラスを有する請求項2に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記変更装置が、前記スタイラスを前記画像を横切って移動させる機構を有する請求項3に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記機構が、前記コントローラに接続されるモータを有する請求項4に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記変更装置が、前記テストパターン画像と接触する研磨材料の部分を有する請求項2に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記変更装置が、前記研磨材料の部分を前記テストパターン画像を横切って移動させる機構を有する請求項6に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記機構が、前記コントローラに接続されるモータを有する請求項7に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記検出器が、前記テストパターン画像が摩耗したか否かを判断するように動作可能である請求項2に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記検出器が分光光度計である請求項9に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記検出器が、前記テストパターン画像の鏡面反射を検出するように動作可能である請求項1に記載のインクジェット印刷装置。
- UV線硬化装置を具備する請求項1に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記コントローラが、前記テストパターン画像の摩耗抵抗力に関連して当該印刷装置の1つまたは複数の印刷パラメータを変更するように動作可能である請求項1に記載のインクジェット印刷装置。
- インクジェット印刷装置であって、
基材を受ける支持体と、
該支持体に受けられた基材に、画像を提供するためにインクを向けるインクジェットプリントヘッドと、
該基材上の該画像の少なくとも一部と接触する装置と、
該接触された画像の1つまたは複数の特性を検出する検出器と、
を具備するインクジェット印刷装置。 - UV線硬化装置を具備する請求項14に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記接触装置が、前記画像に対する任意の圧力を使用して該画像の少なくとも一部を摩耗させ、前記検出器が、該画像の一部が少なくとも部分的に除去されたか否かを判断する請求項14に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記接触装置が、前記テストパターン画像に接触している間に該テストパターンを横切って移動するための機構を有する請求項16に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記接触装置が、前記テストパターン画像と接触する少なくとも1つのスタイラスを有する請求項14に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記接触装置が、前記スタイラスを前記画像を横切って移動させる機構を有する請求項18に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記接触装置が、前記テストパターン画像に接触する研磨材料の部分を有する請求項14に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記接触装置が、前記研磨材料の部分を前記テストパターン画像を横切って移動させる機構を有する請求項20に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記検出器が分光光度計である請求項14に記載のインクジェット印刷装置。
- キャリッジを具備し、前記分光光度計が該キャリッジに取付けられ、該キャリッジが、該分光光度計が前記テストパターン画像に隣接して移動するような経路に沿って移動可能である請求項22に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記検出器に接続されたコントローラを具備し、該コントローラが、該検出器から受取った信号に応じて当該印刷装置の1つまたは複数の印刷パラメータを変更するように動作可能である請求項14に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記印刷パラメータのうちの1つが、前記基材に対する硬化装置の位置を含む請求項24に記載のインクジェット印刷装置。
- 硬化装置を具備し、前記印刷パラメータのうちの1つが、該硬化装置に対して移動する際の前記基材の速度である請求項24に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記基材を加熱するヒータを具備し、前記印刷パラメータのうちの1つが該ヒータの温度である請求項24に記載のインクジェット印刷装置。
- 印刷された画像を乾燥させる熱源を具備し、前記印刷パラメータのうちの1つが該熱源の強度である請求項24に記載のインクジェット印刷装置。
- インクジェット印刷方法であって、
インクと、基材と、該基材上に該インクを印刷するプリンタとを選択することと、
該プリンタを用いて該基材上に複数のテストパターン画像で該インクをインクジェット印刷することであって、該テストパターン画像のうちの少なくとも1つを、別のテストパターン画像を印刷するために使用された印刷パラメータとは異なる1つまたは複数の印刷パラメータを使用して印刷することと、
該テストパターン画像のうちの少なくとも1つを変更することと、
少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出することと、
少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の該検出された特性を、1つまたは複数の印刷パラメータと相関させることと、
該相関に基づいて該選択されたインクと該選択された基材とに対する1つまたは複数の任意の印刷パラメータを選択することと、
該選択された印刷パラメータを使用して該プリンタにより最終製品を印刷することと、
を含むインクジェット印刷方法。 - 少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の1つまたは複数の特性を確定する前記行為が、少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の一部が除去されたか否かを判断する行為を含む請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記テストパターン画像のうちの少なくとも1つを変更する前記行為が、器具を、該テストパターン画像に接触している間に該テストパターン画像のうちの少なくとも1つを横切って移動させる行為を含む請求項30に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記器具を移動させる前記行為が、スタイラスを移動させる行為を含む請求項31に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記器具を移動させる前記行為が、研磨材料の部分を前記テストパターン画像に接して移動させるステップを含む請求項31に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記プリンタがUV線硬化プリンタである請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記インクが水性インクである請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記インクが溶剤系インクである請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記印刷パラメータのうちの1つが、該基材に対する硬化装置の位置を含む請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記印刷パラメータのうちの1つが、インクを硬化させる硬化装置に対して移動する際の前記基材の速度である請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記印刷パラメータのうちの1つが、前記基材を加熱するヒータの温度である請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記印刷パラメータのうちの1つが、印刷された画像を乾燥させる熱源の強度である請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 少なくとも1つのテストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出する前記行為が、少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の鏡面反射を検出する行為を含む請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記テストパターン画像のうちの少なくとも1つを変更する前記行為が、少なくとも1つの画像を摩耗させる行為を含み、少なくとも1つの変更されたテストパターン画像の1つまたは複数の特性を検出する前記行為が、画像をスキャンする行為を含む請求項29に記載のインクジェット印刷方法。
- 画像をスキャンする前記行為が、分光光度計を使用して実行される請求項42に記載のインクジェット印刷方法。
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