JP2009513392A - 基板に印刷するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

基板上に印刷する印刷システム及び方法が提供される。プリントヘッドを用いて１つまたはそれより多くの画像を印刷する方法において、方法は、搬送装置上の基板を移動させる工程、同一方向に複数本の印刷線を印刷するように構成されたプリントヘッドを提供する工程、印刷線の方向に対して画像角をなして画像を回転させる工程及び画像角に回転された画像を基板上に印刷する工程を含む。

Description

全般的に、本開示は基板上に印刷する印刷システム及び方法に関する。

液滴射出装置は基板上に液滴を被着するために用いられる。インクジェットプリンタは液滴射出装置の一タイプである。インクジェットプリンタは一般にノズル路へのインク供給源を備える。ノズル路はインク滴がそこから射出されるノズル開口で終端する。インク滴射出は、例えば、圧電デフレクタ、熱バブルジェットジェネレータまたは静電偏向素子とすることができる、アクチュエータでインク路内のインクを加圧することによって制御される。代表的なプリントヘッドは、対応するノズル開口及び付帯アクチュエータをもつインク路のアレイを有し、よってそれぞれのノズル開口からの液滴射出を独立に制御することができる。ドロップオンデマンド型プリントヘッドにおいて、それぞれのアクチュエータは、プリントヘッド及び印刷基板を互いに対して移動させながら画像の特定のピクセル位置において液滴を選択的に射出するように起動される。高性能プリントヘッドにおいて、ノズル開口の直径は一般に５０μｍないしそれより小さく、例えば約３５μｍであり、開口間隔は１００〜３００ノズル/インチ（３.９４〜１１.８１ノズル/ｍｍ）のピッチで定められ、解像度は１００〜３０００ｄｐｉ（３.９４〜１１８.１ドット/ｍｍ）であり、約１〜７０ピコリットルないしそれより小さい液滴寸法が得られる。液滴射出頻度は１０ｋＨｚとすることができ、あるいはさらに高くすることができる。

印刷確度は、プリンタのヘッド及び複数のヘッドの間の、ノズルによって射出される液滴の寸法及び速度の一様性を含む、多くの要因の影響を受ける。さらに、液滴寸法及び液滴速度の一様性は、インク路の寸法一様性、音響干渉効果、インク流路の汚染及びアクチュエータの作動一様性のような要因の影響を受ける。

本発明の課題は、インクジェットプリンタの印刷確度を高める手段を提供することである。

全般的に、本発明は基板に印刷する印刷システム及び方法に関する。一態様では、プリントヘッドを用いて１つまたはそれより多くの画像をプリントする方法において、本方法は、搬送装置上の基板を移動させる工程、複数本の印刷線を同一方向に印刷するように構成されたプリントヘッドを提供する工程、印刷線の方向に対して画像角（すなわち約４５°）をなして画像を回転させる工程及び画像角に回転された画像を基板上に印刷する工程を含む。

実施形態は以下の特徴の１つまたはそれより多くを有することができる。本方法はプリントヘッドに対して搬送角（すなわち約４５°）をなして搬送装置を移動させる工程を含むことができ、搬送角は画像角に実質的に等しい。

別の態様では、プリントヘッドを用いて１つまたはそれより多くの画像をプリントする方法において、本方法は、搬送装置上の基板を一方向に移動させる工程、搬送機の方向に実質的に平行な方向に複数本の印刷線を印刷するように構成されたプリントヘッド上の少なくとも２つのオリフィスを搬送装置に対してオリフィス角（すなわち約４５°）をなして回転させる工程、印刷線に対して画像角をなして画像を回転させる工程及び画像角に回転された画像を印刷する工程を含む。

実施形態は以下の特徴の１つまたはそれより多くを含むことができる。本方法は、プリントヘッドの側辺に平行なオリフィス、またはプリントヘッドの側辺に対してオリフィス角に回転されたオリフィスを有することができる。

一態様において、印刷システムは、複数本の印刷線を同一方向に印刷するように構成されたプリントヘッド、プリントヘッドに対して基板を移動させるための搬送装置及び印刷線の方向に対して画像角（すなわち約４５°）に回転された画像を備え、プリントヘッドが基板上に画像を印刷する。

実施形態は以下の特徴の１つまたはそれより多くを含むことができる。本印刷システムは、プリントヘッドに対して搬送装置角に回転されている搬送装置を備えることができ、搬送装置角は画像角に実質的に等しい。本印刷システムは、画像を格納するための画像データベース、画像を処理するためのデジタル画像処理装置または画像がそれを介してプリントヘッドに伝送されるコンピュータネットワークを備えることができる。本システムはインク貯槽またはプリントヘッドの機能を制御するための制御ユニットを備えることができる。プリントヘッドは搬送装置に対してオリフィス角に回転された少なくとも２つのオリフィスを有することができる。オリフィスは、プリントヘッドの側辺に平行とすることができ、またはプリントヘッドの側辺に対してオリフィス角に回転させることができる。

これらの印刷システム及び印刷方法では、目につくジェット抜け欠陥が生じることはほとんどない。ジェット抜け欠陥は、ジェットが動作不能になり、被着インクが止まってしまった場合の、画像を通って残る空白域である。また、回転された画像を印刷する場合に、搬送装置またはオリフィスが回転されていれば、基板を互いに近づけて印刷することもできる。さらに、回転画像の印刷はジェット持続可能性を高める。回転画像の印刷には平行画像または垂直画像の印刷に用いられるより多くのジェットが用いられるから、ジェットが乾くかまたは詰まることはほとんどおこりそうもない。ジェットが乾くかまたは詰まると、ジェット抜け欠陥が画像に残り得る。

図１を参照すれば、印刷システム１０は基板１６上に１つまたはそれより多くの画像１４を印刷するための画像処理システム１２を備える。画像処理システム１２は、画像データベースに格納された画像１４を処理するためのデジタル画像処理装置１８を備え、画像１４はローカルエリアネットワーク２２を介してデジタル画像処理装置１８に送られる。別の実施形態において、画像１４はデータベースから広域ネットワーク（例えばインターネット）を介して送ることができる。画像処理システム１２は画像１４をプリントヘッド２４に適合するフォーマットに変換する。この実施形態において、画像データベースにはサーバ２６に格納された画像１４のライブラリを含めることができる。他のサーバ２７を画像１４の格納及び送信のためにネットワーク２２に接続することができる。

さらに詳しくは、また以下でより詳細に論じられるように、デジタル画像処理装置１８は、画像１４をプリントヘッド２４に送信する前に画像１４を印刷線に対して電子的に回転させることによって、画像１４を処理する。プリントヘッド２４は、この実施形態ではローラー３０に沿って移動するコンベヤーベルトを備える、搬送装置２８上を進行している基板１６上に画像１４を印刷する。さらに、印刷システム１０は１つまたはそれより多くのインクを貯えるためのインク貯槽３２を備え、この実施形態では、インクレベル監視、データ転送管理、ジェット抜け検知、またはインク温度制御のような、様々な機能を実施するための制御ユニット３４を備える。

印刷システム１０は１つの基板１６上に１つの画像１４を印刷することができ、あるいは１つの基板１６上に複数の画像を印刷することができる。好ましい実施形態において、印刷システム１０は搬送装置２８に沿って進行する複数の基板１６上に１つまたはそれより多くの画像１４を印刷する。

基板上に印刷されるべき画像を回転させることにより、ジェット抜け欠陥はほとんど目につかなくなる。ジェットが乾くかまたは詰まると、ジェット抜け欠陥が画像上に残り得る。ジェット抜け欠陥は、ジェットが動作不能になって被着インクが止まってしまった場合に画像を通って残る空白域である（後の図３Ａ及び３Ｂを見よ）。印刷解像度を高くするため、プリントヘッドオリフィスアレイを回転させることができる（後の図６Ａ及び６Ｂを見よ）。

図２Ａを参照すれば、この実施形態では画像１０４に垂直な印刷線１１２による英数字画像（「ＡＢＣ」）である、画像１０４が基板１０８上に印刷される。別の実施形態において、印刷線１１２は画像１０４に平行である。

図２Ｂを参照すれば、画像１０４は印刷線１１２に対して画像角θ１１６に回転されている。画像１０４は、印刷線１１２に垂直でも平行でもない。画像角１１６は、０°と９０°の間、好ましくは５°と３５°または５５°と８５°の間、さらに好ましくは３５°と５５°の間、あるいは、９０°と１８０°の間、好ましくは９５°と１２５°または１４５°と１７５°の間、さらに好ましくは１２５°と１４５°の間、あるいは、１８０°と２７０°の間、好ましくは１８５°と２１５°または２３５°と２６５°の間、さらに好ましくは２１５°と２３５°の間、あるいは、２７０°と３６０°の間、好ましくは２７５°と３０５°または３２５°と３５５°の間、さらに好ましくは３０５°と３２５°の間とすることができる。この実施形態において、画像角１１６は印刷線１１２に対して約３５°である。

図３Ａ及び３Ｂに示されるように、画像１０４が印刷線（図示せず）に平行でも垂直でもないように、画像１０４がある角度に回転されると、ジェット抜け欠陥１２０は人間の眼にはほとんど見えない。例えば、図３Ａは、画像１０４が印刷線（図示せず）に垂直である場合の、基板１０８上の画像１０４を示す。図３Ａにおいては、ジェット抜けが画像１０４の全長にわたって空白域を残し得るため、ジェット抜け欠陥１２０が人間の眼に一層明瞭に見える。しかも、人間の眼は水平線及び垂直線に一層敏感であるから、水平方向または垂直方向のジェット抜け欠陥１２０は一層目につく。

ほとんど目につかないジェット抜け欠陥に加えて、回転画像の印刷はジェット持続可能性を高める。回転画像の印刷には平行画像または垂直画像の印刷に用いられるよりも多くのジェットが用いられるから、ジェットが乾くかまたは詰まることはほとんどおこりそうもない。例えば、文字列が印刷され、文字列が印刷線に平行であれば、文字列間のスペースに対応するジェットは用いられないであろう。他方で、文字列が印刷線に対して角度をなして回転されていれば、文字列間のスペースが印刷線に平行ではなくなっているから、ジェットの、全てではないにしても、ほとんどが用いられるであろう。

逆に、図３Ｂにおけるように、画像１０４が印刷線（図示せず）に対してある角度に回転されていれば、ジェット抜け欠陥１２０はほとんど目につかない。ジェット抜け欠陥１２０は、基板１０８上の画像１０４の全長ではなく、画像１０４の一部だけを通る白色域を残すであろう。また、人間の眼は斜めの線にはそれほど敏感ではなく、ジェット抜け欠陥１２０に気づかないこともあり得る。すなわち、一実施形態において、画像は印刷線に対して平行でも垂直でもないように回転された画像である。

図４は、プリントヘッド２０４，搬送装置角α２１２に回転された搬送装置２０８及び角θ２２４に回転されている画像２２０をもつ基板２１６を備える印刷システム２００を示す。図４に示されるように、ある方位に向けられた基板２１６（すなわち業務用名刺）に対し、回転された画像２２０が基板２１６の方位と揃うように搬送装置２０８を回転させることができる。一実施形態において、搬送装置角２１２は画像角２２４に実質的に等しい。一実施形態において、搬送装置角２１２及び画像角２２４は約４５°である。他の用途に対しては、搬送装置角２１２が画像角２１４と異なり得る。いくつかの実施形態において、搬送装置角２１２及び画像角２２４は、０°と９０°の間、好ましくは５°と３５°または５５°と８５°の間、さらに好ましくは３５°と５５°の間、あるいは、９０°と１８０°の間、好ましくは９５°と１２５°または１４５°と１７５°の間、さらに好ましくは１２５°と１４５°の間、あるいは、１８０°と２７０°の間、好ましくは１８５°と２１５°または２３５°と２６５°の間、さらに好ましくは２１５°と２３５°の間、あるいは、２７０°と３６０°の間、好ましくは２７５°と３０５°または３２５°と３５５°の間、さらに好ましくは３０５°と３２５°の間である。

図５Ａにおいて、プリントヘッド３００の一実施形態はプリントヘッド３００の側辺に平行に揃えられた単列のオリフィス３０４を有する。別の実施形態において、プリントヘッド３００は、図５Ｂに示されるように、プリントヘッド３００の側辺に平行な複数列のオリフィス３０４を有することができる。

図６Ａ及び６Ｂを参照すれば、より高い印刷解像度を達成するため、印刷システム２００はプリントヘッド２０４上でオリフィス角に回転されたオリフィスを有することができる。図６Ａ及び６Ｂは、プリントヘッド３００の側辺に対してオリフィス角φをなして揃えられたオリフィス３０４をもつ、プリントヘッド３００を示す。図６Ａにおいて、プリントヘッド３００はプリントヘッド３００の側辺に対してオリフィス角３０８に回転された単列のオリフィス３０４を有し、図６Ｂは複数列の回転されたオリフィス３０４を有するプリントヘッド３００を示す。

図７は、プリントヘッド４０４，搬送装置４０８及び搬送装置４０８に沿って進行する基板４１２を備える印刷システム４００を示す。図５Ｂに示されるような平行オリフィスを有するプリントヘッド４０４が、オリフィスがオリフィス角β４１６をなすような角度に回転される。

図８に示される印刷システム５００は、同様に、プリントヘッド５０４，搬送装置５０８及び搬送装置５０８に沿って進行する基板５１２を備える。図８のシステムでは、プリントヘッド５０４上でオリフィスが角φに回転されている図６Ｂのプリントヘッド５０４が用いられ、画像５１６が回転される。一実施形態において、プリントヘッド５０４は搬送装置５０８に対して垂直に配置される。別の実施形態においては、プリントヘッド５０４及びオリフィスがともに回転されるように、プリントヘッド５０４を搬送装置５０８に対して回転させることができる。

図７あるいは８の実施形態のいくつかにおいて、オリフィス角及び画像角は、０°と９０°の間、好ましくは５°と３５°または５５°と８５°の間、さらに好ましくは３５°と５５°の間、あるいは、９０°と１８０°の間、好ましくは９５°と１２５°または１４５°と１７５°の間、さらに好ましくは１２５°と１４５°の間、あるいは、１８０°と２７０°の間、好ましくは１８５°と２１５°または２３５°と２６５°の間、さらに好ましくは２１５°と２３５°の間、あるいは、２７０°と３６０°の間、好ましくは２７５°と３０５°または３２５°と３５５°の間、さらに好ましくは３０５°と３２５°の間である。

図７あるいは８の一実施形態において、印刷システムは、業務用名刺またはラッパーのような、ペーパーウエブから切り離されたペーパーウエブ上に回転画像を印刷することができる。同様に、別の実施形態において、印刷システムは、その後に切り離されてさらに小さな一片にされる、菓子または生地(dough)のような、食品の１つまたはそれより多くのシート上に回転画像を印刷することができる。

その他の実施形態は特許請求項の範囲内にある。例えば、１つの画像処理システムを有する印刷システムが示されるが、別の用途では、同じかまたは異なる搬送装置と連携する多くの画像処理システムをコンピュータネットワークに接続することができる。

本印刷システムは、円形、矩形、平形または非平形のような、いかなる形状の基板上にも印刷することができる。いくつかのタイプの基板には、菓子、ガム、クッキー、クラッカー、ヨーグルト、アイスクリーム及びペストリーのような、食品を含めることができる。その他の基板には、封筒、文房具、業務用名刺のような紙製品だけでなく、ホイルラッパー、キャンディ包み紙、食品包装、織物、プラスチック製品または、ゴルフボールのような、丸い形状の物体も含めることができる。また、基板はペーパーウエブとすることもできる。基板に印刷される画像は、文字列、グラフィックスまたはこれらのいずれかの組合せとすることができる。

その他の実施形態では、回転印刷、ドラム印刷、熱バブルジェット印刷、連続インクジェット、レーザ印刷及びヘリカル印刷のような、その他の印刷システムを用いることができる。

図７を参照すれば、印刷システム４００は、基板４１２の縁端を検出するセンサ（図示せず）を備えることができ、センサは印刷を開始するべき時点で信号をプリントヘッド４０４に送る。基板４１２が互いに接近して印刷されている場合、プリントヘッド４０４は、センサが第２の基板を検出すると第１の基板上の印刷を直ちに停止することができ、第１の基板に不完全な画像を残す。そのような状況においては、画像を互いに近づけるように連続する画像を重ねるために、ソフトウエアを用いることができる。プリントヘッドは次いで、第２の基板の印刷を開始するようにセンサがプリントヘッドに信号を送った後、第１の基板の印刷を継続することができる。

画像が回転される前に、画像は矩形の配向を有する。次いで画像が回転され、画像は歪んだ矩形の配向を有する。ビットマップラスター化のために画像を矩形にするため、歪んだ領域はゼロで埋められる。そのような歪んだ領域は、連続する画像をさらに隔てさせ、コンベヤー上の互いに接近している基板への印刷を困難にする。画像を互いに接近させるため、画像は重ねられ、「ｏｒ」論理機能で結合される。例えば、画像２が画像１に重なり、画像１のいくつかのピクセルを包含する。「ｏｒ」論理機能により、画像２が重ねられている画像１のピクセルも印刷されるであろうことが保証される。画像は、画像が回転された後に傾けることもでき、これにより、重ねられる画像をさらに一層近づけることが可能になる。

印刷システムのブロック図である 基板上の画像の上面図である 基板上で回転させた図２Ａの回転画像の上面図である ジェット抜け欠陥のある図２Ａの画像の上面図である ジェット抜け欠陥のある図３Ａの回転画像の上面図である プリントヘッド、回転画像及び回転された搬送装置を備える印刷システムのブロック図である プリントヘッドの側辺に平行なオリフィスをもつプリントヘッドの底面図である プリントヘッドの側辺に平行なオリフィスをもつプリントヘッドの底面図である プリントヘッドの側辺に対してある角度をなして配列されたオリフィスをもつプリントヘッドの底面図である プリントヘッドの側辺に対してある角度をなして配列されたオリフィスをもつプリントヘッドの底面図である 搬送装置に沿って進行する基板上に回転画像を印刷する図５Ｂと同様のプリントヘッドを備える印刷システムのブロック図である 搬送装置に沿って進行する基板上に回転画像を印刷する図６Ｂと同様のプリントヘッドを備える印刷システムのブロック図である

符号の説明

１０ 印刷システム
１２ 画像処理システム
１４ 画像
１６ 基板
１８ デジタル画像処理装置
２０ 画像データベース
２２ ローカルエリアネットワーク
２４ プリントヘッド
２６，２７ サーバ
２８ 搬送装置
３０ ローラー
３２ インク貯槽
３４ 制御ユニット
１２０ ジェット抜け欠陥

Claims (20)

1. プリントヘッドを用いて１つまたはそれより多くの画像を印刷する方法において、
   搬送装置上の基板を移動させる工程、
   複数本の印刷線を一方向に印刷するように構成されたプリントヘッドを提供する工程、
   前記印刷線の前記方向に対して画像角をなして画像を回転させる工程、及び
   画像角に回転された前記画像を前記基板上に印刷する工程、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記プリントヘッドに対して搬送装置角をなして前記搬送装置を移動させる工程をさらに含み、前記搬送装置角が前記画像角に実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記搬送装置角が約４５°であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記画像角が約４５°であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. プリントヘッドを用いて１つまたはそれより多くの画像を印刷する方法において、前記方法が、
   搬送装置上の基板を一方向に移動させる工程、
   複数本の印刷線を前記搬送装置の前記方向に実質的に平行な方向に印刷するように構成されたプリントヘッド上の少なくとも２つのオリフィスを前記搬送装置に対してオリフィス角をなして回転させる工程、
   前記印刷線に対して画像角をなして画像を回転させる工程、及び
   画像角に回転された前記画像を印刷する工程、
   を含むことを特徴とする方法。
6. 前記オリフィスが前記プリントヘッドの側辺に平行であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記オリフィスが前記プリントヘッドの側辺に対して前記オリフィス角に回転されていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記オリフィス角が約４５°であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記画像角が約４５°であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
10. 印刷システムにおいて、
    複数本の印刷線を同一方向に印刷するように構成されたプリントヘッド、
    基板を前記プリントヘッドに対して移動させるための搬送装置、及び
    前記プリント線の前記方向に対して画像角をなして回転された画像、
    を備え、
    前記プリントヘッドが前記基板上に前記画像を印刷する、
    ことを特徴とする印刷システム。
11. 前記搬送装置が前記プリントヘッドに対して搬送装置角をなして回転されており、前記搬送装置角が前記画像角に実質的に等しいことを特徴とする請求項１０に記載の印刷システム。
12. 画像を格納するための画像データベースをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の印刷システム。
13. 前記画像を処理するためのデジタル画像処理装置をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の印刷システム。
14. コンピュータネットワークをさらに備え、前記コンピュータネットワークを介して前記画像が前記プリントヘッドに伝送されることを特徴とする請求項１１に記載の印刷システム。
15. インク貯槽をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の印刷システム。
16. 前記プリントヘッドの機能を制御するための制御ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
17. 前記プリントヘッドが前記搬送装置に対してオリフィス角をなして回転された少なくとも２つのオリフィスを有することを特徴とする請求項１１に記載の印刷システム。
18. 前記オリフィスが前記プリントヘッドの側辺に対して平行であることを特徴とする請求項１７に記載の印刷システム。
19. 前記オリフィスが前記プリントヘッドの側辺に対して前記オリフィス角をなして回転されていることを特徴とする請求項１７に記載の印刷システム。
20. 前記画像角が約４５°であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

Images