JP2010506752A - 回転面上への印刷 - Google Patents

Abstract

いくつかの実施の形態において、印刷システムは、回転軸線を有しかつ被印刷物を支持するように構成されたプラテンと、該回転プラテンにより支持された被印刷物上へ小滴を回転軸線と平行な方向へ吐出するように構成されたプリントヘッドとを備えている。

Description

関連出願

本願は、２００６年１０月１３日付けで提出された米国仮特許出願第６０／８２９,４９６号の優先権を主張した出願であり、その開示内容がここに引用される。

本発明は、一般的に回転面上への印刷に関するものである。

小滴吐出装置は被印刷物上に小滴を堆積させるために用いられる。インクジェット・プリンタは、一般にノズル通路に対するインク供給源を備えている。上記ノズル通路は、インク小滴が吐出されるノズル開口部において終端している。インク小滴の吐出は、例えば、圧電デフレクタ、サーマル・バブルジェット（登録商標）・ジェネレータ、または静電的撓み素子であり得るアクチュエータを用いて上記ノズル通路内のインクを加圧することによって制御される。一般のプリントヘッドは、各ノズル開口部からのインク滴の吐出が独立的に制御されるように、対応するノズル開口部および組み合わされたアクチュエータを備えたインク通路のアレイを有する。一般のドロップ・オン・デマンド方式のプリントヘッドにおいては、プリントヘッドと被印刷物とが相対的に移動するのにつれて、各アクチュエータが付勢されて画像の特定画素の位置において選択的にインク滴を落下させる。一部の高性能プリントヘッドにおいては、一般に５０μｍ以下、例えば３５μｍ近辺の直径を有するノズル開口部が１００〜３００個／インチ（２５．４ｍｍ）のピッチで並んでおり、解像度は１００〜３０００dpi 以上、１滴のインクの量は１〜７０ピコリットル以下である。インク滴吐出周波数は１０kHz 以上である。

一つの態様において、印刷システムは、（例えば、回転軸線の周りでプラテンが回転することによって）被印刷物を非直線的経路に沿って移動させかつ被印刷物を支持するように構成されたプラテンと、被印刷物が上記非直線的経路に沿って移動せしめられるのにつれて、上記被印刷物上へ画像の液滴を吐出するように構成されたプリントヘッドとを備えている。

別の態様において、印刷システムは、小滴を堆積させるためのプリントヘッドと、被印刷物を支持しかつこの被印刷物を上記プリントヘッドに対して円運動における軸線の周りで回転させるプラテンと、画像形成システムとを備え、上記プリントヘッドは、上記回転軸線と平行な方向に小滴を堆積させるように位置決めされ、上記画像形成システムは、画像データを上記被印刷物の円運動に対応させてフォーマットし、かつ上記プリントヘッドに指令を送って、上記フォーマットされた画像データに基づいて上記被印刷物上に小滴を堆積させる。

具体的には下記の特徴のうちの一つまたは複数を含ませることができる。すなわち、上記プリントヘッドはインクジェット・プリントヘッドとすることができる。上記印刷システムは，複数のプリントヘッド（例えば、シアン、マゼンタ、黄および黒の各色のインクに対して一つ、計４個のプリントヘッド）を備えることができる。この印刷システムは、上記被印刷物の表面上に被膜を堆積させるためのプリントヘッド、または上記被印刷物上の小滴を硬化させるための硬化ステーションを備えることができる。この印刷システムは、上記被印刷物を保持するためのキャビティと、上記被印刷物が上記キャビティ内に置かれたときに上記プラテンの表面から上昇するトリガとを備えたプラテンを有することができる。この印刷システムは、上記プラテン上のキー（例えばバーコード）と、このキー上に格納された情報（例えば、回転プラテンに関する設定パラメータ）を読み込むリーダとを備えることができ、このリーダは、画像形成システムへ情報を送信する。上記プラテンは、上記被印刷物の形状に一致するように成形可能な材料から作製することができ、かつこのプラテンは複数の被印刷物を支持することができる。このプラテンは、上記プリントヘッドに対して移動するコンベアに結合可能である。コンベアに結合された複数のプラテンが存在することも可能である。

一つの態様において、印刷方法は、円運動における軸線の周りでプラテン上の被印刷物を回転させ、この被印刷物の上記円運動に対応する画像データをフォーマットし、かつこのフォーマットされた画像データに基づいて、上記被印刷物上に、プリントヘッドを用いて小滴を上記回転軸線と平行な方向に堆積させることを含む。

具体的には、下記の特徴のうちの一つまたは複数を含ませることができる。すなわち、画像データのフォーマットは、この画像データをビットマップラスタデータに変換し、またはアーク処理を施し、またはグラデーションマスク処理を施し、または上記画像データをシアン、マゼンタ、黄および黒に分解することを含む。この方法はまた、フォーマットされた画像データをプリントヘッドへ送信し、被印刷物上の小滴を硬化させ、または上記プラテン内の被印刷物を検知し、この被印刷物が検知されたときには、上記プリントヘッドをして小滴を堆積させることをも含ませることができる。キーはプラテンに関する情報を格納することができ、そしてこの印刷方法は、上記キー上の情報を読み込み、かつこの情報を画像形成システムへ送信することを含ませることができる。この印刷方法はまた、画像データを画像形成システム内に格納することを含ませることもできる。上記画像は、１回転後に或る解像度を有する複数のドットからなり、かつこの印刷方法は、１回目の回転後に上記プラテンに対して上記プリントヘッドを移動させ、かつドット間のスペースにドットを印刷することによって、画像の解像度を向上させることをさらに含ませることができる。

本発明の実施の形態によれば、下記の効果のうちの一つまたは複数を奏することができる。すなわち、被印刷物を同一のプリントヘッドの下方において複数回、回転させて解像度を向上させることが可能ために、より少ない数のプリントヘッドを用いて解像度を向上させることができる。少数の被印刷物（例えば特別注文の製品）上に印刷するためにプラテンを用いることができる。準備時間が最小限で済む。この印刷システムは、同一プラテンの内の種々の被印刷物上に印刷することができる。プリントヘッドの下方で被印刷物を回転させることは、特に小型の物品に関して、従来の印刷方法よりも速やかに印刷することができる。

さらなる態様、特徴および効果は、下記の詳細な説明、図面および請求項から明らかになるであろう。

回転プラテンを備えた印刷システムの斜視図である。 印刷システムの平面図である。 キーを備えた回転プラテンとキーリーダとを備えた印刷システムの側面図である。 印刷に先立つ画像データ処理のフローチャートである。 被印刷物上へ印刷するための画像データである。 アーク処理後のフォーマットされた画像データである。 回転プラテン上に印刷するときの画像の濃淡変化を示す図である。 グラデーションマスク処理に関する白色ドットのランダムマトリクスを示す図である。 コンベア上で回転プラテンを備えた印刷システムの平面図である。

図１は、回転プラテン１６によって担持された被印刷物１４上へ液体（例えば、シアン、マゼンタ、黄および黒のインク）を堆積させるための２個のプリントヘッド１２（例えば、インクジェット・プリントヘッド）を備えた印刷システム１０を示す。図１のプラテンは、回転軸線Ｘ１８を備えた回転プラテン１６を示す。被印刷物１４はプラテン１６上に配置され、このプラテンは軸線Ｘ１８の周りで回転し、プリントヘッド１２は、被印刷物がこのプリントヘッドの下方を通過するのにつれて、被印刷物上に印刷する。プリントヘッドは、画像形成システム２０（例えばコンピュータ）から取り出された画像を印刷する。画像形成システム２０は、画像データを格納し、処理し、かつプリントヘッド１２へ送信する。画像データの処理は、画像データをプリンタと互換性のあるフォーマットに変換するような、画像データの分割および変換を含む。

直線運動において動作する１回のみ通過または走査する印刷とは異なり、図１の印刷システムは、円運動において動作する。画像形成システム２０は、プリントヘッドに対する被印刷物の円運動からなる画像データをフォーマットするソフトウエアを用いる。

図１を参照すると、プラテン１６は印刷されるべき多数の被印刷物１４を担持している。プリントヘッド１２が被印刷物１４上の印刷を終了すると、プラテン１６は取り外されて次のプラテンと交換可能である。これは、人手により、または自動化された工程で行なうことができる。

図２は、プラテン１０２が特別注文製品の形状に適合しかつ凹んだキャビティ１０４を形成するように、成形可能な材料（例えば熱可塑性樹脂）から作製されたプラテン１０２を備えた印刷システム１００を示す。その結果、プラテン１０２は正確な数の印刷されるべき製品を保持することができる。プラテンはまた、同一プラテン内に、ライターおよびペンのような異なる形態の製品を保持するために成形可能である。

図２を参照すると、上記プラテンは、製品がキャビティ１０４内に配置されたときにプラテン１０２のから上昇するトリガ１１０を備えている。この印刷システムは、もしキャビティ１０４内に製品が存在すれば、上昇したトリガ１１０を検出してプリントヘッド１１４に伝えるトリガセンサ１１２を備えることができる。このことは、プラテン１０２が満杯になっていないときにおいてもユーザが印刷することを可能にする。

図３を参照すると、印刷システム２００は、キー２０４（例えば、バーコード、ＲＦＩＤタグ）を備えたプラテン２０２と、このプラテン２０２上のキー２０４を読み込むリーダ２０６とを有する。上記キー２０４は、プラテン２０４上の製品の種類、および設定されたパラメータ（例えば、プリントヘッドの隔離間隔の自働調整）等のプラテン２０２に関する情報を備えることができる。リーダ２０６はこの情報を画像形成システム２０８に伝え、画像システム２０８はこの情報に基づいてプリントヘッドに指令を発する。

例えば、プラテン上のバーコードは、このプラテン上にコーヒーマグが載っていることを示すことができる。バーコードリーダは、プラテン上にコーヒーマグが載っていることを読み込む。画像システムは、これに応答して、上記マグがプリントヘッドを損傷することなしにプリントヘッドの下方を通過し得る高さにプリントヘッドの隔離間隔を調整する。画像システムはまた、プリントヘッドに対するマグの円運動を考慮して画像を処理する。

あるいは、プラテン上の製品の種類をユーザが画像システムに手で入力して、印刷すべき画像を選択することもできる。プリントヘッドは、プラテンからの所定の垂直および水平距離にあるホームポジションを有することができる。このことは、ユーザが印刷システムに対してプラテンを容易に着脱することを可能にする。

図１におけるプラテンは固定軸線の周りで回転するが、図５の印刷システム４００に示されているように、プラテン４０２が、コンベアシステム４０４に沿って移動する軸線の周りで回転することができるようにしてもよい。プラテンに代えて、回転ペグ４０６を用いてもよい。コンベアに連結された多数の回転ペグが、コンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の対象物４０８を回転させる。プリントヘッド４１０は、端一経路印刷と同様にコンベアに沿って直線的に移動しながら回転するコンパクトディスク上に印刷する。これは、特に小型の対象物に関しては、走査印刷よりも速く印刷可能である。プリントヘッドは、ディスクの表面上に被膜を印刷し、またはディスク上に図形を印刷することができる。図５におけるプリントヘッドは、シアン４１２、マゼンタ４１４、黄４１６および黒４１８の４色のプリントヘッドを備えている。

図４−１を参照すると、フローチャート３００はデータの処理方法を示し、その結果、回転プラテンまたはペグによって支持された被印刷物上にプリントヘッドがデータを印刷することができる。先ずステップ３０２において、フォーマットされた画像データ（例えば、グラフィック・イメージ・フォーマット（ｇｉｆ）、ポストスクリプト、プリントヘッド・コマンド言語（ＰＣＬ）、またはその他の画像データ集合）が画像形成システムによって格納される。次に、ステップ３０４において、画像形成システムが、ソフトウエアを用いて画像データをビットマップラスタデータ等のプリントヘッドと互換性のあるフォーマットに変換する。次にステップ３０６において、画像データにアーク処理を施し、かつステップ３０８において、画像データにグラデーションマスク処理を施して、被印刷物の円運動と、プラテンの中心からエッジまでの画像解像度変化とを補償する。

被印刷物のプラテン外縁に近い部分は、被印刷物の中心に近い部分よりも速く移動する。このことは、被印刷物上への画像データのインク滴分配にエラーを生じさせる。プラテンの中心近傍に分配されるインク滴は、プラテンの外縁近傍に分配されるインク滴よりも密になる。円運動を補償するために、図４−２に画像で示された画像データ３０（ＡＢＣ）は、被印刷物の速い部分と遅い部分とを補償してインク滴分配を正しくするために、画像データ３０を曲げるアーク処理が施される。

図４−３は、アーク処理後のフォーマットされた画像データ４０を画像で示す。「Ａ」はプラテンの外縁に近いので、プラテンの外縁近傍が速く移動してドット間隔が離れるのを補償するために、そのサイズが縮小される。一方、「Ｃ」はプラテンの中心に近いので、遅く移動してドット間隔が詰まるのを補償するために、そのサイズが拡大される。

グラデーションマスク処理は画像の濃淡変化を補償し、図４−４に示されているように、プラテンの中心から最も遠い画像５０の部分５２は、プラテンの中心に最も近い部分５４よりも淡い。グラデーションマスク処理は、図４−５に示されているような白色ドット６０からなるランダムマトリクスを、より暗い領域６２により多くの白色ドットが被るように画像データに被せる。白色ドットの数は、より暗い領域６２からより明るい領域６４に向かって減少して、プラテンの中心からエッジまで一様な画像の濃淡を提供する。

ステップ３１０においては、画像データが、シアン、マゼンタ、黄および黒に分解され、さらにステップ３１２において、印刷のためにプリントヘッドへ送られる。これらのステップの上述の順序は、画像データの処理方法の一例である。これらのステップは、いくつかのステップが単一のステップに組み合わせられたり、あるいはいくつかのステップが追加または除去されたりすることが可能である。

図１、図２および図３に示された印刷システムに関しては、使用されるプリントヘッドが、ニューハンプシャー州レバノン所在の富士フイルム・ディマティックス社(FUJIFILM Dimatix, Inc.)から販売されているＮＯＶＡ ＪＡ２５６またはＧＡＬＡＸＹ ＪＡ２５６を含ませることができる。これらのプリントヘッドは、約４００dpi〜約１２００dpiの解像度を備えている。

図１、図２および図３においては、被印刷物が、携帯電話機、食品、コンパクトディスク、ＤＶＤ、特にライター等の広告用製品、ゴルフボール、メダル、ペン、ペーパーナイフ等、およびその他の対象物とすることができる。これらの対象物は、ビジネス用または個人使用用に特別注文することができる。プリントヘッドは、インク（例えば、紫外線インク、溶剤インク、水性インクまたはホットメルトインク）、被膜、食品、プラスチックまたはその他の如何なる材料をも堆積させることができる。プラテンは円形、四角形または三角形等の如何なる形状を有するものでもよい。プラテンは水平、垂直またはその他の如何なる方向に取り付けられていてもよく、かつ中心軸線または偏心軸線の周りで回転することもできる。

図１および図２における印刷システムには，２個のプリントヘッドが示されているが、この印刷システムは，如何なる数のプリントヘッドも、または１個のみのプリントヘッドも備えることができる。この印刷システムは、ワニス保護膜等の被膜を被印刷物上に堆積させるためのプリントヘッドを備えることができる。図１に示された画像形成システムは、文字、線画、紋章、および図形を担持することができる。

図１、図２および図３の印刷システムはまた、紫外線硬化ステーション等の硬化ステーションを備えることができる。「ペグ」という語は、特定の形状またはサイズに限定されるものではない。例えば、ペグは円形でも四角形でもよい。このペグは、１個以上の突起を備えることができる。図１、図２および図３には、対象物を支持するためのプラテンおよびペグが示されているが、他の実施の形態では、プリントヘッドに対して対象物を支持しかつ回転させるのに用いることができる。あるいは、プリントヘッドが被印刷物に対して回転し、かつ図１、図２および図３におけるプラテンまたはペグが固定されていてもよい。

図２を参照すると、トリガは、機械的トリガ（例えば突起）、光学的トリガ〈例えばレーザービーム〉、電気的トリガ、または他の如何なる形式のトリガであってもよい。

図２の印刷システム１００は、プリントヘッド１１４のノズルピッチに関連する画像の解像度を有する。解像度は、プラテンの各回転に伴う１インチ（２５．４ｍｍ）当たりのドット数を増加させることによって向上させることができる。例えば、被印刷物がプリントヘッドの下方を１回通過したときには、プリントヘッドは１００dpiの解像度を有する画像を印刷することができる。一回目の回転後、プリントヘッドがプラテンの中心１１６から外縁に向かって僅かな距離（例えば、１画素またはそれ以上）移動せしめられる。２回目の回転時に、プリントヘッドは１回目の回転で施されたドットとドットの間のスペースにドットを印刷する。したがって、２回の回転後の画像の解像度は２００dpiに向上させることができる。回転回数を増やすことによって、画像の解像度は対応して向上させることができる（例えば、３００dpi、６００dpiおよび、１２００dpiまたはそれ以上）。あるいはプリントヘッドをプラテンの外縁から中心に向かって移動させてもよい。

これは、複数のプリントヘッドからのノズルを用いた飛越し走査により解像度を向上させる１回通過式印刷と類似している。１回通過式印刷においては、画像の解像度を向上させるためには、プリントヘッドの数を増加させなければならない。しかしながら、本発明の印刷システムを用いれば、プリントヘッドの数を増加させることなしに、回転回数を増やすことによって画像の解像度を向上させることができる。

この処理は、移動するコンベア４０４上で回転プラテン４０２を備えた、図５の印刷システム４００にも適用することができる。

その他の実施の形態およびこれらの実施の形態の組合せは、下記の請求項の範囲内である。プラテンは、円以外の経路、例えば如何なる非直線的経路に沿って被印刷物を移動させてもよい。

１０，１００，２００，４００ 印刷システム
１２，１１４，４１０ プリントヘッド
１４ 被印刷物
１６，１０２，２０２，４０２ 回転プラテン
１８ 回転軸線
２０，２０８ 画像形成システム
１０４ キャビティ
１１０ トリガ
１１２ トリガセンサ
２０４ キー
２０６ キーリーダ
４０４ コンベアシステム
４０６ 回転ペグ

Claims (15)

1. 小滴を堆積させるための１個のプリントヘッドを備え、
   １個の被印刷物を支持し、かつ該被印刷物を前記プリントヘッドに対して非直線的経路に沿って移動させる１個のプラテンを備え、前記プリントヘッドは、前記被印刷物が前記非直線的経路に沿って移動せしめられるのにつれて前記被印刷物上に複数の小滴を堆積させるように位置決めされており、かつ
   前記被印刷物の前記非直線的経路に対応する画像データをフォーマットして前記プリントヘッドへ指令を送り、該フォーマットされた画像データに基づいて前記被印刷物上に小滴を堆積させる画像形成システムを備えていることを特徴とする印刷システム。
2. 複数のプリントヘッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
3. 前記被印刷物の表面上に被膜を堆積させるための１個のプリントヘッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
4. 前記被印刷物上の小滴を硬化させるための硬化ステーションをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
5. 前記プラテン上の１個のキーと、該キー上に格納された情報を読み込む１個のリーダとをさらに備え、該リーダは、前記情報を前記画像形成システムへ送るものであることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
6. 前記情報が、前記プラテンを回転させるための設定パラメータを含んでいることを特徴とする請求項５記載の印刷システム。
7. 前記プラテンが、前記プリントヘッドに対して移動するコンベアに結合されていることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
8. 前記非直線的経路が、前記プラテンの回転軸線の周りの円形経路を含んでいることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
9. 円運動における１本の軸線の周りでプラテン上の被印刷物を少なくとも１回転、回転させ、
   該被印刷物の前記円運動に対応する画像データをフォーマットし、かつ
   該フォーマットされた画像データに基づいて、前記被印刷物上に、１個のプリントヘッドを用いて小滴を前記回転軸線と平行な方向に堆積させる、
   各工程を有してなる印刷方法。
10. 前記画像データをフォーマットする工程が、該画像データをビットマップラスタデータに変換することを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記画像データをフォーマットする工程が、アーク処理を施すことを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
12. 前記画像データをフォーマットする工程が、グラデーションマスク処理を施すことを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
13. 前記プラテン内の被印刷物を検知し、該被印刷物が検知されたときに前記プリントヘッドをして小滴を堆積させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
14. 前記プラテンについての情報を格納するキーをさらに備え、かつ該キー上の情報を読み込み、該情報を画像形成システムへ送る工程をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
15. 複数のドットからなる前記画像が、１回転後に或る解像度を有し、前記プラテンに対して前記プリントヘッドを移動させかつ前記最初の回転後のドット間のスペースにドットを印刷することにより、前記解像度を向上させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。

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