JP2011031609A - ウェブ紙にインクを付着させるプリンタの印刷ヘッドを整列させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、印字ヘッドのモータの位置を監視することによって、紙の歪曲を検出するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】（３００）整合テストパターンを印刷し、（３１０）印字ヘッド間の側方整列を判定し、（３２０）モータを起動後、判定に応じて印字ヘッドを移動、および整列させ、（３３０）ウェブ紙の初期歪曲を測定し、（３４０）累積モータ移動ログをリセットし、印字ヘッドの整列を較正し、（４００）整合テストパターンを印刷し、（４１０）印字ヘッド間の側方整列を判定し、（４２０）印字ヘッドに接続されたモータを起動させ、判定に基づいて印字ヘッドを移動、および整列し、（４３０）モータ移動の加算によって累積モータ移動ログを更新し、（４４０）相対歪曲を抽出し、（４５０）初期歪曲に相対歪曲を加算し、絶対歪曲を得て、（Ｂ）印字ヘッドの側方整列を監視する、ウェブ紙にインクを付着させるプリンタの印字ヘッド整列方法。
【選択図】図３

Description

本発明のシステム及び方法は、連続ウェブ基板へ画像を形成する印刷システムに係り、より詳細には、印字ヘッドのモータ位置を監視することによって、紙ウェブの歪曲（スキュー）を追跡するための方法に関する。

一般に、ウェブロール給紙としては、ウェブは、ウェブへインクを吐出する一つ以上の印字ヘッドアセンブリを通過し、次に、ウェブへ画像を定着させる一つ以上のステーションを通過するように、ロールから巻き出される。印字ヘッドは、吐出器（エジェクタ）からなる少なくとも一つの線形アレイ内に配列される一組の吐出器を含む構造であり、塗布されるディジタルデータに基づいて、媒体にマーク付けするものである。印字ヘッドは、液体インクジェット、相転移インク、及び、固体粒子を媒体へ吐出するシステムなどの様々な種類のインクジェッド技術によって、使用される。

次に、ウェブは、せん断器（ｃｈｏｐｐｅｒ）及び／又は切込み器（ｓｌｉｔｔｅｒ）によって切断され、コピー用紙を作成する。或いは、印刷されたウェブ出力は、更なるオフライン処理のために、（未切断の）出力ロールに再び巻き付けられることもある。費用面の利点もさることながら、ウェブプリンタは、印刷装置を介して予め切断された用紙を高速給紙する場合に比べて、プリンタ内の給紙誤りや紙詰まりが少ないという給紙信頼性においても有利である。

更なる利点は、大型ロールからウェブを給紙する場合であっても、紙の補給に要する休止時間が少ないことにある。例えば、直径５フィート（約１５２ｃｍ）の供給ロールから供給されるウェブ紙に印刷するシステムであっても、シフト中にオペレータの手を煩わせることなく、全シフトにわたって連続印刷が可能である。一方、用紙（コピー用紙）を用いたプリンタの場合、一時間当たり２〜３回、オペレータがカットシートフィーダ（切断用紙の給紙装置）を再補給する必要がある。また、ウェブ印刷は、切断用紙印刷の場合において、各用紙間に必要とされる、画像間におけるピッチ間隔のスキップを必要としないため、連続ウェブ印刷は、同じプリンタ処理速度、及び、そのプリンタに対応する用紙又は処理経路速度において、より高い生産性を提供できる。

米国特許第７,３０９,１１８号

連続給紙プリンタにおいて正確に整合されたカラー画像の印刷は、ウェブが印刷領域において均一に移動することを要求する。しかしながら、ウェブは、内部で誘発されたストレス又は印加される外部ストレスがある場合、遊走する場合もある。ウェブの遊走によって、紙が印刷経路にわたって歪曲する。過度に歪曲すると、それが故障の原因となる。これらの故障としては、紙ウェブの皺の発生や印字ヘッドの過剰な横ブレなどがある。今まで、ウェブの能動的制御を行うために、紙縁センサ（ｐａｐｅｒ ｅｄｇｅ ｓｅｎｓｏｒ）及び誘導ガイドが用いられてきた。いくつかの状況において、紙縁センサは、望ましい解決法とはいえない。というのは、紙縁センサは、カラー整合条件に対して解像度が低い。センサは、紙縁のカール（捲れ）に対しても敏感である。また、更なるセンサが必要とすることによって、製品はより複雑化される。

プリンタの直交処理方向における整合エラー判定方法の一つは、特許文献１に開示されている。この方法において、第１の直線は、テストパターンにおける第１の複数のダッシュの線中心を検出することによって得られ、第２の直線は、テストパターンにおける第２の複数のダッシュの線中心の位置を検出することによって得られる。第１の直線のオフセットと第２の直線のオフセットの間の差に基づいて、整合エラーが判定される。

従って、上記の問題を解決するために、本発明は、印字ヘッドのモータ位置を監視することによって、紙の歪曲検出を可能とするシステム及び方法を開示する。インラインの全幅アレイセンサは、印刷領域全体における印字ヘッドの整列状態（アラインメント）を能動的に追跡する。調整システムは、検知された位置を使用し、モータ指令を起動し、整列状態を維持するために、印字ヘッドを能動的に移動させる。印刷領域にわたって、紙に歪曲が生じ始めると、カラー不整合エラーが検出され、整列状態を維持するために、印刷ユニットが相互に移動される。各モータへ送られる工程を追跡することによって、印字ヘッドの絶対位置が監視され、整列状態を維持することができる。このように、ウェブの歪曲を監視することによって、数百μより数ミクロンの感度が提供されるため、ウェブの歪曲のより正確な調整が可能となる。従って、ウェブの側方位置は、全てのマーカー位置における印刷経路の全体にわたって、監視可能となる。

８個の印字ヘッドを有する連続ウェブの直列印刷システムを示す部分斜視図である。 印字ヘッドの整列具合をアクティブに追跡するインラインの全幅アレイセンサを概略的に示す部分平面図である。 印字ヘッドの整列具合をアクティブに追跡するインラインの全幅アレイセンサを概略的に示す部分平面図である。 紙の歪曲の測定プロセスを示す流れ図である。

まず、図１を参照すると、連続ウェブプリンタシステム１００は、四つの印刷ステーション１０２、１０４、１０６、及び１０８を含む。印刷ステーション１０２は、印字ヘッド１１０及び１１２を含み、印刷ステーション１０４は、印字ヘッド１１４及び１１６を含み、印刷ステーション１０６は、印字ヘッド１１８及び１２０を含み、印刷ステーション１０８は、印字ヘッド１２２及び１２４を含む。印刷媒体１２６のウェブは、連続ウェブプリンタシステム１００へ媒体を提供するために、スピンドル１２８上で位置決めされる。印刷媒体１２６は、一連の矢印によって示される処理経路１３０に沿って送られる。

媒体１２６が進行する実際の経路である処理経路１３０は、印刷ステーション１０２及び１０４に隣接して配置される処理経路セグメント１３２と、印刷ステーション１０６及び１０８に隣接して配置される処理経路セグメント１３４を含む。処理経路セグメント１３２は、ローラ１４０及び１４２によって画定されるが、処理経路セグメント１３４は、ローラ１４４及び１４６によって画定される。ローラ１４８は、処理経路における水平回転を画定する。印刷ステーション１０２、１０４、１０６及び１０８の処理経路セグメント１３２又は１３４に対する整列は、従来の整列調整システムによって、調整される。

ローラ１４８は、背当てロール（図示せず）によって着実に保持されるウェブアレイセンサ（ＩＯＷＡ）１３８上の画像の下で、ウェブ１２６を方向付ける。ＩＯＷＡセンサ１３８は、ウェブがＩＯＷＡセンサの下を通過する際にウェブ１２６にあるインクを監視する、全幅画像接触センサ（ＦＷＡ ｓｅｎｓｏｒ）である。ウェブ１２６にインクがある時、ウェブ１２６の光反射率が低いが、ウェブ１２６にインクがない時、反射光量が多い。上述した印字ヘッドの少なくとも一つによって、インクのパターンが印刷される時、ＩＯＷＡセンサ１３８は、印刷されたマークを検出し、処理用コンピュータなどの調整装置へセンサ出力を提供するように、用いられる。紙は、紙が巻取装置によって巻き取られる前に、又は、他の仕上げ装置によって処理される前に、画像を調整する他の一連のロール及びステーションを通過する。

本発明によれば、ＩＯＷＡセンサ１３８は、印刷領域を横切って、ヘッドの整列具合を能動的に追跡する。調整システムは、検出された位置を使用し、モータ指令を起動させ、ヘッドを能動的に移動させて、例えば、図２Ａ及び図２Ｂの整列印刷システムに示されているような整列状態を維持する。図２Ａにおいて、歪曲を生じていない紙ウェブ２００は、図の右側から左側へ走行する。ウェブ２００は、各々が一連のマーカーを含む一連の印刷ボックスユニット（ＰＢＵ）２１２、２２２及び２３２の下方を通過する。これらのＰＢＵは、それぞれのモータ２１４、２２４、及び２３４によって、側方に移動する。図は、右から順に、シアンマーカー２１２、マゼンタマーカー２２２、及び黒マーカー２３２を示している。各マーカーは、３つの印字ヘッドを含む。紙が各マーカーの下方を通過する際、印字ヘッドノズルの一部が、紙にダッシュ（長点）を形成する。ダッシュを印刷するために使用するノズルは、様々なカラー印字ヘッドからのダッシュとダッシュの間隔が特定間隔を有するように選択される。

ダッシュは、書込まれた後、ＦＷＡ（全幅画像）センサの下方を通過する。センサは、これらのダッシュを含む画像をキャプチャ（捕捉）する。画像処理によって、ダッシュ間の相対的な間隔が求められる。ダッシュ間の相対的な間隔が予測間隔に等しい場合、印字ヘッドは整列状態にある。ダッシュ間の相対的な間隔が予測間隔と異なる場合、印字ヘッドは、整列誤りの状態（ミスアラインメント）にある。整列誤りが発見された場合、ＰＢＵ上のモータ２１４、２２４、及び２３４は、整列状態を回復する位置まで、印字ヘッドを移動させる。

図２Ｂは、ウェブがスキュー（歪曲）した時の整列印刷システムを示す。整列を維持するために、マゼンタＰＢＵ２２２が、モータ２２４によって、ウェブ側方に移動し、黒ＰＢＵが、モータ２３４によって、その二倍の距離を移動している。この移動（距離）は、モータ軸の長さから視認できる。カラー整合が維持され、モータがウェブの動作に従動している状態にあるかぎり、維持され続ける。任意の時間におけるモータの絶対位置とそれ以前の時間におけるモータの絶対位置の差によって、その時点における処理方向への紙の側方移動が示される。

絶対位置を判定するために、モータに位置センサを設ける必要はない。印刷プロセスの全体を通して整合状態を維持しようとするため、一連のモータ移動が各モータへ送られる。これらのモータ移動の累積合計によって、モータの絶対位置が与えられる。モータの感度は、製造中に測定され、モータへのステップ指示に対する移動距離を較正（修正）することができる。モータに「がたつき」がある場合、この「がたつき」も製造中に測定され、モータ移動の累積合計に組み込むことができる。

幾つかの状況下では、ウェブ経路に沿った複数の位置においてウェブの側方位置を知っていることが、重要である。例えば、複雑な印刷経路の場合、ウェブは、複数のロールを移動するため、各ロールが、プリントを歪曲させてしまう可能性が高い。両面印刷の場合、ウェブは、第一回目はプリンタの左側、そして、第二回目はプリンタの右側の二回にわたって、印刷領域を通過することもある。これらの条件下では、紙の歪曲を検知することが、特に重要である。従来は、紙の歪曲を検知するために、印刷領域全体に複数の紙縁センサを設けることが必要であった。しかしながら、本発明のＦＷＡ（全幅画像）センサの使用により、上記測定が提供される。

図３には、測定処理の流れ図が示されている。このプロセスは、一回実行される較正処理、及びプリンタ使用寿命を通して実行される監視処理の二つのステップを含む。較正処理は、ブロック３００に示されるように、整合テストパターンの印刷によって、開始される。整合テストパターンは、各印字ヘッドから印刷される一連のダッシュを含む。ブロック３１０において、テストパターンを解析することによって、印字ヘッド間の側方整列状態が判定される。ブロック３２０において、ＰＢＵに取り付けられたモータが起動され、印字ヘッドが整列されるように、印字ヘッドを移動させる。ブロック３３０において、従来の正確なセンサを用いて、印刷処理経路に沿った各ポイントのいくつかの絶対基準に対して、紙縁（ペーパーエッジ）の絶対位置が測定される。この測定は、時間が掛かるが、一回行えばよい。この測定された量が初期歪曲と定められる。ブロック３４０において、累積モータ移動ログがリセットされ、初期歪曲は、次の紙の移動に対する基準点を付与する。

ブロック４００において、監視処理が開始され、再び、整合テストパターンが印刷され、次に、ブロック４１０において、印字ヘッド間の側方整列が行われる。次に、ブロック４２０において、整合状態を維持するために、モータが移動される。ブロック４２０において行われたモータの移動が、ブロック４３０において、累積モータ移動ログに加算される。累積モータ移動ログは、各モータの絶対位置を提供する。ブロック４４０において、相対歪曲（較正処理によって変化した歪曲）が判定される。印刷経路に沿って複数の印刷ユニットがある場合、「相対歪曲：印刷経路の位置」の曲線（プロット）を作成することができる。このように、物理的に合理的な方法において、曲線を平滑化することによって、（フレームの熱膨張によって生じるような）モータ移動とは関係のない印字ヘッドの移動よりも、印字ヘッドの相対動作によって、紙への任意の人工産物（アーチファクト）の生成を最小限に抑えることができる。ブロック４５０において、相対歪曲を（較正プロセスにおいて判定された）初期歪曲に加算して、紙の絶対歪曲が付与される。

紙の絶対歪曲は、なんらかの対策を取るために使用され得る。絶対歪曲が、故障の可能性を示す量を超えた場合、大きな歪曲から正常状態に戻すために、（オペレータは）ウェブ技術において一般的とされる対策を取ることができる。この対策には、ロール位置の調整、張力の調整、又はウェブの停止又は剥離などが含まれる。

従って、本発明の方法と装置において、ウェブ縁センサを必要とせずに、ウェブの紙の歪曲を追跡するための方法及び装置が開示されていることが理解されよう。処理方向に対して垂直配置される個々のカラーマーキングヘッドの動作は、一般に、カラー間整合を維持するために行われる。個々のヘッドに対する累積移動指令を追跡することによって、本発明は、ウェブの線形歪曲の程度を推測することを可能とする。これによって、歪曲に対する感度が改良されただけでなく、紙縁センサを除去することによって、費用及び構造の複雑性が削減された。

Claims (4)

1. ウェブ紙にインクを付着させるプリンタの印字ヘッドを整列させる方法であって、
   （ａ）整合テストパターンを印刷し、
   （ｂ）前記テストパターンから、前記印字ヘッド間の側方整列状態を判定し、
   （ｃ）前記印字ヘッドに接続されたモータを起動させて、前記側方整列状態の判定に基づいて、前記印字ヘッドを整列させるように、前記印字ヘッドを移動させ、
   （ｄ）（ｃ）から得られた前記ウェブ紙の初期歪曲を測定し、
   （ｅ）累積モータ移動ログをリセットすることによって、
   前記印字ヘッドの整列状態を較正するステップ（Ａ）と、
   （ａ）整合テストパターンを印刷し、
   （ｂ）前記テストパターンから、前記印字ヘッド間の側方整列状態を判定し、
   （ｃ）前記印字ヘッドに接続されたモータを起動させて、前記側方整列状態の判定に基づいて、前記印字ヘッドを整列させるように、前記印字ヘッドを移動させ、
   （ｄ）（ｃ）のモータ移動を加算することによって、前記累積モータ移動ログを更新し、
   （ｅ）前記累積モータ移動ログから、相対歪曲を抽出し、
   （ｆ）絶対歪曲を得るために、前記初期歪曲に前記相対歪曲を加算して、絶対歪曲を得ることによって、
   前記印字ヘッドの側方整列を監視するステップ（Ｂ）と、
   を含む、方法。
2. 一連の印字ヘッドを含むプリンタにおける紙のウェブ歪曲を追跡する方法であって、
   前記印字ヘッドに接続されたモータを提供し、
   前記印字ヘッドの整列状態における初期歪曲を提供し、
   累積モータ移動ログを提供し、
   前記ウェブ紙に整合テストパターンを印刷し、
   全幅アレイセンサによって、前記テストパターンを検知し、
   前記テストパターンから、前記印字ヘッド間の側方整列状態を判定し、
   モータを起動させ、前記印字ヘッドを移動させ、前記側方整列状態の判定に基づいて、前記印字ヘッドを整列し、
   モータ移動を加算することによって、前記累積モータ移動ログを更新し、
   前記累積モータ移動ログから相対歪曲を抽出し、
   前記初期歪曲に前記相対歪曲を加算して、前記ウェブ紙の絶対歪曲を得る、
   ことを含む方法。
3. 前記テストパターンは、各印字ヘッドから印刷された一連の線画であることを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記初期歪曲が、前記プリンタの印刷処理経路に沿った各点の所定の絶対基準に対して、前記ウェブ紙の縁の絶対位置を測定することを含む、請求項３に記載の方法。

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