JP6929012B2 - 円柱状体上への連続的な印刷 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔背景〕
〔技術分野〕
本発明は、印刷に関し、特に、印刷解像度および商業用印刷の速度を向上させるために、軸方向および円周方向のノズル堆積インタレース（ｉｎｔｅｒｌａｃｉｎｇ）を同時に行うことにより、例えば缶のような円柱状体やビンのような略円柱状体に対して行われる印刷に関する。

〔関連技術および問題の説明〕
現在、市販のインクジェット・プリントヘッドを用いたデジタル印刷により、例えば缶やビンのような円柱状体に印を印刷する方法が知られている。これらの方法は、もともと平面印刷用に設計されたシステムを採用しているが、これらの方法を円柱状体への印刷に応用すると、特にマルチカラーに応用した際に、印刷速度および印刷品質に影響を与える効率性に関する問題が生じる。カラー印刷法により円柱状体や略円柱状体に対してカラー印刷を行うと、主にプリントヘッドの最大噴射時間の結果として得られるプリントヘッドの効率を妥協することになる。このことは、当該分野においてよく知られている。

インクジェット印刷はよく知られている。また、インクジェット印刷は、コンピュータを利用してデジタル制御できることから、ユーザの希望どおりにデザインを変更する柔軟性を備えている。ところで、最近、非平面体上に忠実に描画（ｉｍａｇｅ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）できる改良技術が提案されている。例えば、参照によってその全てが本願に組み込まれる米国特許第７１１１９１５号（Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ，２００６年９月２６日公告，ＭａｒｔｉｎｅｚおよびＬａＣａｚｅ(本発明者)）においては、野球用バットなどの非平面体上に印を印刷するためのインクジェット・プリンターが開示されている。該インクジェット・プリンターでは、複数のバットが水平回転式構造に保持され、１〜４個のプリントヘッドに対して配置される。各プリントヘッドは、シアン、マゼンタ、イエローおよび黒の４色のうちのいずれか１つを担う。各バットは、プリントヘッドに対して回転する。該プリントヘッドは、コンピュータ制御により、プログラミングされた画像ファイルに応じてインクを塗布する。しかし、プリントヘッドを直列配置する必要があるため、各色に個別に連続的な螺旋状印刷（ｈｅｌｉｃａｌ−ｔｙｐｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）を採用しても、マルチカラー・インクジェット塗布が完了するまでの所要時間は、色の種類の増加に伴って増加する。

また、並列配置されるプリントヘッドの例として、参照によってその全てが本願に組み込まれる米国特許第８９３１８６４号（Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ｆｏｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｏｂｊｅｃｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ，２０１５年１月１５日公告，ＬａＣａｚｅ）には、略円柱状体上に印を印刷するためのインクジェット・プリンターが開示されている。該インクジェット・プリンターでは、固定された複数のデジタル・プリントヘッドが、印刷対象物が搬送される線状の通路に対して垂直にアーチ状に配列されている。例えば缶やビンのような対象物は、上記アーチに対して配置され、プリントヘッドがインクを吐出する際に対象物の長軸を中心に回転する。しかし、プリントヘッドがインクを噴射せずに、上記対象物が上記線状の通路に沿って徐々に前進してしまうこと、つまり、一定の間隔で動いてしまうことがあり、その場合、プリントヘッドの噴射効率および全体的な印刷速度が低下してしまう。

この問題について、図面を用いて説明する。図１に示すように、印刷対象物１は、４つのプリントヘッド２ａ〜２ｄに対して配置されている。このプリントヘッド２ａ〜２ｄは、該対象物の長軸に対応する該対象物の進行ラインを横切るアーチ状に配列されている。図１では、対象物１は、該対象物１の進行ラインを横切る面を規定するノズルアレイの開始端よりも外側に位置している。該面が対象物により一旦突破されると、ノズルが対象物１の表面上にインクを堆積させ始める。そして対象物は、軸方向である上記進行ラインに沿って一定の間隔で動き、回転する。

図２は、対象物１の先端（または対象物１における所望の印刷領域の開始端）とノズルアレイの終了端とが一致するように対象物１が十分な距離を前進した場合に、当該装置を側面から見たときの図を示している。図示のように、印刷対象物１の長さが、デジタル・プリントヘッド２ａ〜２ｄによる印刷可能な長さを超える可能性がある。これは実際によくあるケースである。

図２ａは、印刷対象物１が、デジタル・プリントヘッド２ａ〜２ｄの印刷可能な長さと同じ距離を、更に直進した様子を示している。対象物１は、その全長分の印刷が完了するまで、上記印刷可能な長さと同じ距離ごとに、段階的に前進し続ける。通常、このような動作は、所望の印刷解像度を得るのに必要な回数で繰り返される。なお、繰返しの回数は、プリントヘッド２ａ〜２ｄの本来の解像度に左右される。しかし、上記のような従来技術を利用して速度および解像度の最大化をはかるには、いくつかの問題がある。対象物１の印刷に必要な時間を最短化するためには、プリントヘッド２ａ〜２ｄを最も有効に利用することが基準の１つとして要求される。現在の技術においてよく知られているように、プリントヘッド２ａ〜２ｄの最も有効な利用とは、プリントヘッド２ａ〜２ｄのノズルが噴射しているとき（この反対は「待機」である）、すなわち、プリントヘッド２ａ〜２ｄが対象物１上にインクやトナー等を堆積させているときのことである。対象物１の印刷に必要な時間は、プリントヘッド２ａ〜２ｄのノズルの待機時間の増加に伴って増加する。この待機時間の増加は、印刷対象物１が次の印刷位置に向かって移動している間、プリントヘッド２ａ〜２ｄが噴射しないために起こる。さらに、印刷対象物１が軸方向に一定の間隔で動くことにより、隣り合う印刷領域の間の境界線を描く線のように見えるステッチラインが印刷され、その結果、印刷品質を損なう虞がある。ステッチラインは、隣り合う印刷領域を該ステッチラインに沿って一体化させるようにして処理される。しかし、対象物１の位置決めの精度および再現性によっては、ステッチラインが依然として目についたり、良い印象を与えなかったりすることがある。

図３に、上記構成においてプリントヘッドの待機時間が生じる場合を示す。この技術を実際に応用する場合は、例えば、イエロー、シアン、マゼンタおよび黒をこの順番で塗布するなど、複数の色を特定の順序で塗布することにより、所望のパターンを対象物１上に印刷することが望ましく、必須でもある。この例では、「淡い色」から「濃い色」へと次第に印刷していくプロセス印刷における一般的な規定の１つを示す。図３の場合、第１のデジタル・プリントヘッド２ａはイエローを印刷し、第２のデジタル・プリントヘッド２ｂはシアンを印刷し、第３のデジタル・プリントヘッド２ｃはマゼンタを印刷し、第４のデジタル・プリントヘッド２ｄは黒を印刷する。印刷時は、対象物１は回転するが軸方向への移動はせず、プリントヘッド２ａのノズルが最初に噴射する。プリントヘッド２ｂのノズルは、その下方を対象物の表面上の印刷領域が通過し始めるとようやく噴射する。そして、プリントヘッド２ｃのノズルは、その下方を上記印刷領域が通過し始めると噴射を行う。以降も同様である。

プリントヘッド２ａと２ｂとの間に時間差が存在するため、所望の印刷を完了するためには対象物１は１回より多く回転しなければならず、また、同時に、対象物１の長さと印刷可能領域の長さとの差分を埋めるために、対象物１は軸方向に前進しなければならない。その結果、効率が低下する。また、全てのプリントヘッド２ａ〜２ｄが噴射する期間はあるが、印刷が終了するとき、処理は次のように逆に行われる。すなわち、第１のプリントヘッド２ａ以外のプリントヘッド２ｂ〜２ｄが噴射している間に、該第１のプリントヘッド２ａが停止する。また、第３のプリントヘッド２ｃおよび第４のプリントヘッド２ｄが噴射している間に、第２のプリントヘッド２ｂが停止する。そして、第４のプリントヘッド２ｄが噴射している間に、第３のプリントヘッド２ｃが停止する。しかし、印刷動作の開始時および終了時に蓄積された時間差は、対象物１の印刷時間に悪影響を及ぼす。また、プリントヘッド２ａ〜２ｄ本来の解像度よりも高い印刷解像度を求めると、印刷のためのインクの堆積および移動の増加を要求することにより、上記遅延の問題を悪化させる結果となる。

また、参照によってその全てが本願に組み込まれる米国特許第８９２６０４７号（Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ｆｏｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｏｂｊｅｃｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ，２０１５年１月６日公告，ＬａＣａｚｅ（本発明者）ら）には、印刷対象物の長軸に対する軸方向にプリントヘッドをオフセット配置して軸方向運動および回転運動を同時に行うときのプリントヘッドの非効率性が指摘されている。また、このオフセットの程度は、印刷パターンと解像度と対象物の直径とによって異なるという問題があり、その結果、生産時間に大きなロスが生じる可能性がある。

〔図面の簡単な説明〕
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。なお、図面中において、同様または類似の機能を有する要素については同一の符号で示す。

図１は、例示的な印刷システムの斜視図である。

図２は、図１に示す例示的な印刷システムの側面図である。

図２Ａは、図１に示すシステムの側面図であり、印刷対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。

図３は、図１に示すシステムの端面図である。

図４は、例示的なプリントヘッドの構成を示す図である。

図４Ａは、図４に示す構成において、印刷対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。

図４Ｂは、図４に示す構成において、印刷対象物が軸方向にさらに前進した様子を示す図である。

図４Ｃは、図４に示す構成において、印刷対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。

図５は、本発明に係る方法により得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図５Ａは、本発明に係る方法により得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図５Ｂは、本発明に係る方法により、第１のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図５Ｃは、本発明に係る方法により、第２のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図５Ｄは、本発明に係る方法により、第３のプリントヘッドから得られる別の印刷パターンの平面図である。

図５Ｅは、本発明に係る方法により、第４のプリントヘッドから得られる別の印刷パターンの平面図である。

図５Ｆは、本発明に係る方法により得られる別の印刷パターンを示す図である。

図６は、本発明に係る方法により作成される螺旋状のインク堆積パターンを示す図である。

図６Ａは、マトリックス状に印刷画像を規定する様子を示す図である。

図７は、プリントヘッドの第２の構成を示す図である。

図７Ａは、本発明に係る方法により、図７に示す構成において対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。

図７Ｂは、本発明に係る方法により、図７に示す構成において対象物が軸方向に更に前進した様子を示す図である。

図８は、本発明に係る方法により、第１のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図８Ａは、本発明に係る方法により、第２のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図８Ｂは、本発明に係る方法により、第３のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図８Ｃは、本発明に係る方法により、第４のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。

図８Ｄは、４つのプリントヘッド全ての堆積パターンを合成した図である。

図８Ｅは、２種類の異なるインタレース技術を用いて、第１のプリントヘッドから得られた２つの印刷パターンを示す概略図である。

〔詳細な説明〕
本発明の種々の実施形態およびその効果は図１〜図８Ｅを参照することで最もよく理解される。各図面の各要素は、必ずしも原寸通りに描かれているものではなく、その代わりに、本発明の原理を明確に示すために強調されて示されている。全図面において、種々の図面の同一および対応する部分については同一の符号が用いられている。

本発明は、本明細書で説明される本質的な特徴から逸脱しないその他の特定の形式および形態においても実現可能である。また、上記の実施形態の全ての態様は、あくまでも例示的なものであり、いかなる方法によっても制限されるものではない。また、本発明の範囲は、前述の説明よりも後出の請求項により規定されるものである。

図４は、各プリントヘッド２ａ〜２ｄが備えるノズル４０７の例示的な構成を示している。この例では、各プリントヘッド２ａ〜２ｄは、列状に配置された５００個のノズル４０７有している。該ノズル４０７は０〜４９９の番号が付けられ、一列に並べられている。本明細書の全体において、個々のノズル４０７はその位置番号によって称される。例えば、プリントヘッド２ｃにおける６番目のノズル４０７は、「２ｃ：５」のように称される。

２ａ:０〜２ｄ：０により規定される線は、前進する対象物１に対するノズルアレイの開始端４０２に相当する。同様に、ノズル２ａ:４９９、２ｂ:４９９、２ｃ:４９９および２ｄ:４９９により規定される線は、ノズルアレイの終了端４０４に相当する。プリントヘッドの本来の解像度４０３は、ノズル４０７同士の間隔である。

上述のように、対象物の表面への色の堆積は、淡い色から濃い色の順で、またはイエロー（プリントヘッド２ａ）から黒（プリントヘッド２ｄ）の順で行われる。そのため、対応するノズル（例えば、ノズル２ａ：７、２ｂ：７、２ｃ：７および２ｄ：７）は、対象物１がそれらの下方で回転しているときに、記載された順でインクを吐出する。なお、対象物が進行ラインに沿って前進していない場合は、全てのノズル４０７が噴射する。しかし、対象物１は回転しながら軸方向に前進するため、その結果として得られる堆積パターンは対象物１の表面上で螺旋を描き、また、全てのノズル４０７が噴射するわけではない。この例においては、対象物１が前進および回転しているとき、特定のノズル４０７が使用されないことがわかる。各プリントヘッド２ａ〜２ｄにおける非使用のノズル４０７の数は同じであるが、その位置はプリントヘッド２によって異なる。この例では、プリントヘッド２ａ〜２ｄにおける非使用のノズルの数はいずれも３である。しかし、実際に使用したときの実際の非使用のノズルの数は、プリントヘッド２ａ〜２ｄの下方における対象物１の軸方向運動および回転運動の速度に加え、所望の印刷解像度と、プリントヘッド２ａ〜２ｄの本来の解像度４０３と、噴射頻度とによって決まる。このことは、当業者に理解されるだろう。

このことを、以下で説明する。図４に示すように、対象物１の先端４０１がノズルアレイの開始端４０２を通過すると、まずはノズル２ａ：０が噴射する。この例では、第１のプリントヘッド２ａにおける非使用ノズル２ａ：４９７〜２ａ：４９９は、全部で３個であり、ノズルアレイの終了端４０４の近傍に位置している。第２のプリントヘッド２ｂにおいては、ノズルアレイの開始端４０２に１個の非使用ノズル２ｂ：０があり、ノズルアレイの終了端４０４に２個の非使用ノズル２ｂ：４９８〜２ｂ：４９９がある。第３のプリントヘッド２ｃにおいては、ノズルアレイの開始端４０２に２個の非使用ノズル２ｃ：０〜２ｃ：１があり、ノズルアレイの終了端４０４に１個の非使用ノズル２ｃ：４９９がある。そして、第４のプリントヘッド２ｄにおいては、ノズルアレイの開始端４０２に３個の非使用ノズル２ｄ：０〜２ｄ：２がある。

第１のプリントヘッド２ａの第１のノズル２ａ：０がインクを堆積させることにより、対象物１の表面上にドットが形成される。それに対し、第２のプリントヘッド２ｂの２番目のノズル２ｂ：１、第３のプリントヘッド２ｃの３番目のノズル２ｃ：２、および第４のプリントヘッド２ｄの４番目のノズル２ｄ：３による印刷が重ねられる。印刷の結果物は、斜線４０６ａ上に配置される。つまり、この例では、２ａ：ｘに対して、２ｂ：ｘ＋１、２ｃ：ｘ＋２、２ｄ：ｘ＋３による印刷が重ねられる。しかし、印刷の特性上、特にプロセス印刷の特性上、対象物１の表面上の全位置に全ての色が印刷されないことがある。また、ドットが的確に重ね合わせられず、あるドットがその前のドットからずれることがある。このスキームにおいては、斜線４０６ａとノズルアレイの開始端４０２とにより規定される角度４０８ａ内に位置する各ノズル４０７は、噴射を行わないことがわかる。

図４Ａは、対象物１がプリントヘッド２ａ〜２ｄの下方を軸方向に通過し続け、先端４０１が斜線４０６ａを越えた直後の様子を示している。このとき、プリントヘッド２ａ〜２ｄにおいて、対応するノズル４０７、すなわちノズル２ａ：３〜２ｄ：３が噴射する。

図４Ｂは、対象物１の後端４０５がノズルアレイの終了端４０４に近づく様子を示している。対象物１は、プリントヘッド２ａにおける最後の使用可能ノズル２ａ：４９６が噴射可能になるように、軸方向に十分に前進している。図４Ｃは、ノズルアレイの終了端４０４に到達した対象物１を示している。図４Ｃにおいては、対象物１は、最後のプリントヘッド２ｄにおける最後の使用可能ノズル２ｄ：４９９が噴射可能になるように、軸方向に十分に前進している。後端４０５がノズルアレイの終了端４０４に近づくと、最後の使用可能ノズル２ａ：４９６、２ｂ：４９７、２ｃ：４９８、および２ｄ：４９９は、斜線４０６ｂを規定する。斜線４０６ｂにより規定される角度４０８ｂによって示される部分は、その中に含まれるノズル４０７が使用不可であることを示している。

図５は、図４〜図４Ｃに示す構成の堆積スキームを示している。ドット２ａ：０〜２ｄ：４９９は、当該ドットに対して堆積を行うノズルの位置にそれぞれ対応しており、１つのシーケンスは対象物の１回転に相当する。例えば、第１のプリントヘッド２ａの場合は、第１のシーケンスにおいて、第１のノズル２ａ：０により１番目のドット２ａ：０が印刷される。その次に第１のノズル２ａ：０および第２のノズル２ａ：１による印刷が行われ（第２のシーケンス）、その次に第１のノズル２ａ：０、第２のノズル２ａ：１および第３のノズル２ａ：２による印刷が行われ（第３のシーケンス）、その次に第１のノズル２ａ：０、第２のノズル２ａ：１、第３のノズル２ａ：２および第４のノズル２ａ：３による印刷が行われる（第４のシーケンス）。なお、以降は同様の要領である。対象物１は、プリントヘッド２に対して回転しながら、進行ラインに沿ってスムーズに連続的に前進する。

同様に、第２のプリントヘッド２ｂの場合は、第２のシーケンスになってから、第２のノズル２ｂ：１により１番目のドット２ｂ：１が印刷される。その次に第２のノズル２ｂ：１および第３のノズル２ｂ：２により印刷が行われ（第３のシーケンス）、その次に第２のノズル２ｂ：１、第３のノズル２ｂ：２および第４のノズル２ｂ：３による印刷が行われ（第４のシーケンス）、その次に第２のノズル２ｂ：１、第３のノズル２ｂ：２、第４のノズル２ｂ：３および第５のノズル２ｂ：４（図示せず）による印刷が行われる（第５のシーケンス；図示せず）。以降は同様の要領である。また、第３のプリントヘッド２ｃの場合は、第３のノズル２ｃ：２により１番目のドット２ｃ：２が印刷される（第３のシーケンス）。その次に第３のノズル２ｃ：２および第４のノズル２ｃ：３による印刷が行われ（第４のシーケンス）、その次に第３のノズル２ｃ：２、第４のノズル２ｃ：３および第５のノズル２ｃ：４（図示せず）による印刷が行われ（第５のシーケンス；図示せず）、その次に第３のノズル２ｃ：２、第４のノズル２ｃ：３、第５のノズル２ｃ：４（図示せず）および第６のノズル２ｃ：５（図示せず）による印刷が行われる（第６のシーケンス；図示せず）。以降は同様の要領である。また、第４のプリントヘッド２ｄの場合は、この例においては、第４のノズル２ｄ：３により１番目のドット２ｄ：３が印刷される（第４のシーケンス）。その次に第４のノズル２ｄ：３および第５のノズル２ｄ：４（図示せず）による印刷が行われ（第５のシーケンス；図示せず）、その次に第４のノズル２ｄ：３、第５のノズル２ｄ：４（図示せず）および第６のノズル２ｄ：５（図示せず）による印刷が行われる（第６のシーケンス；図示せず）。以降は同様の要領である。図５Ａは、説明のため、第４のシーケンスにおける全てのプリントヘッド２ａ〜２ｄからのノズル噴射スキームを示す合成図である。

図５Ｂは、第１のプリントヘッド２ａの実現可能なパターン堆積から開始される、軸方向のインタレース式ノズル噴射スキームの概念を示している。この例では、ノズル２ａ：０〜２ａ：４９９のそれぞれを２回連続で噴射させ、２回目に噴射されたドットを、本来の解像度４０３を規定するノズル間隔の約半分の位置に堆積させることにより、プリントヘッド２ａの本来の解像度４０３を軸方向に増加させていく。なお、対象物１は、回転しながら、軸方向にノズルアレイを通って連続的に前進する。このとき、対象物１の軸方向運動と回転運動とのタイミングを適切に合わせる必要がある。これによって、円周方向の印刷解像度が制御される。なお、当業者であれば、２回目の噴射による適切な堆積を確保するために、回転速度を非インタレース式技術の場合より遅くしなければならないことが理解される。プリントヘッドの本来の解像度４０３のみを用いる場合より長い時間が必要となるが、対象物が軸方向に一定の間隔で動きながら前進しないため、上述の従来技術に比べると十分に速い。

図５Ｃは、第２のプリントヘッド２ｂの対応する例示的な堆積パターンを示している。図５Ｄは、第３のプリントヘッド２ｃの対応する実現可能な印刷パターンを示している。図５Ｅは、第４のプリントヘッド２ｄの対応する実現可能な印刷パターンを例示している。図５Ｆは、説明のため、第８のシーケンスにおける全てのプリントヘッド２ａ〜２ｄからのノズル噴射スキームを示す合成図である。なお、シーケンスの数は回転の数に対応しているため、印刷領域の長さによっては、画像を含むインクの堆積を完了するためにはより多くのシーケンスが必要になることが理解される。

図６は、コンピュータメモリに記憶され、複数の画素を含む平面画像６０１にマッピングされたプリントヘッド２ａの堆積パターンを示す。なお、第２のプリントヘッド２ｂの対応する堆積パターンは、第１のプリントヘッド２ａの堆積パターンから右へ画素１つ分シフトしたものであることが理解される。また、第３のプリントヘッド２ｃおよび第４のプリントヘッド２ｄの堆積パターンも同様に、それぞれ右へ画素１つ分ずつシフトしたものである。画像６０１のマッピングは、Ｒ１からＲｎまでの各回転ごとに、＋Ｙ方向に沿って、対象物１がノズル領域を軸方向に前進する距離と同じである距離Ｄを、軸方向に移動している。ドット６０３は、ノズルの噴射により堆積されたドットとそれぞれ対応するようにプロットされる。なお、図６では、１本線のドット６０３のみが示されているが、ノズル列に含まれるノズルのそれぞれが、図中のドット線の上下に同様のドット６０３の行を堆積する。これに応じて、ノズル４０７はマッピングされる。

続いて、画像６０１は、螺旋角度αに沿って印刷される。螺旋角度αは、水平方向（Ｘ）の印刷解像度と軸方向（Ｙ）の解像度とによって規定され、下記の式（１）によって求められる。

式中、Ｃは印刷領域の外周である。また、画素数で測定される画像６０１の移動距離Ｄは、軸方向（Ｙ）における所望の印刷解像度の関数であり、所望の解像度（例えば７２０ｐ）で分割される画像を含む線（図６Ａに示すＬ１〜ＬＮ）の数Ｎにより規定される。

例えば、円柱状体の直径が２．６インチと仮定した場合、Ｃ＝２．６×π＝８．１６８インチとなる。円周方向の密度を略１０００ｄｐｉとすると、１つの線につき８１６８画素となる。ここで、整数倍になるように、８１９２（画素分割：２０（pixel divider of 20））画素を用いてもよい。軸方向運動は、１＋[Ｌ_ｎ÷（Ｐ×Ｉ）]÷７２０により規定されてもよい。この式中、Ｌ_ｎは画像の線の数であり、Ｐは対象物がプリントヘッドの下方を通過する所望の回数であり、Ｉはインタレースの所望の倍数（例えば、２Ｘまたは４Ｘ）である。また、式中の７２０は、軸方向における所望の画素密度である。

図７は、プリントヘッド２ａ〜２ｄのそれぞれが２つのノズル列２：０および２：１を備える別の例示的な実施形態を示している。後述のように、このような構成は、軸方向と円周方向の両方のインタレースに利用できる。なお、さらに多くのノズル列を用いることも可能であることが理解される。さらに、本印刷技術は、１つの色につき２つ以上のプリントヘッドを備えた印刷システムに適用可能である。

図７は、対象物１の先端４０１が、ノズルアレイの開始端４０２へ出発する様子を示している。ここで、プリントヘッド２a〜２ｄのノズルの中で、一列ノズル構成で説明した理由と同様の理由で使用不可となっているノズルを明らかにする。この例では、非使用のノズルは、２ａ：０：４９７、２ａ：０：４９８、２ａ：０：４９９、２ａ：１：４９７、２ａ：１：４９８、２ａ：１：４９９、２ｂ：０：０、２ｂ：１：０、２ｂ：０：４９８、２ｂ：０：４９９、２ｂ：１：４９８、２ｂ：１：４９９、２ｃ：０：０、２ｃ：０：１、２ｃ：１：０、２ｃ：１：１、２ｃ：０：４９９、２ｃ：１：４９９、２ｄ：０：０、２ｄ：０：１、２ｄ：０：２、２ｄ：１：０、２ｄ：１：１、２ｄ：２：２である。各プリントヘッド２ａ〜２ｂにおける非使用のノズルの総数は同じであるが、プリントヘッド２ａ〜２ｂにおける非使用のノズルの場所は異なる。この例の場合、プリントヘッド２ａ〜２ｄのそれぞれにおける非使用のノズルの数は６（各列につき３）である。しかし、実際の使用時における実際の非使用のノズルの数は、所望の印刷解像度や、プリントヘッドの本来の解像度４０３や、噴射頻度や、プリントヘッドのノズルによる軸方向のインタレース（例えば、２回や４回）や、プリントヘッドのノズルによる円周方向のインタレース、プリントヘッド２ａ〜２ｄの下方における対象物１の軸方向運動の速度および回転運動の速度によって決定される。

図７は、上記対象物の先端４０１（または印刷領域の先端）が第１のプリントヘッド２ａにおける第１のノズル２ａ：０：０の下方を通過するときに、ノズルアレイの開始端４０２に位置する該第１のノズル２ａ：０：０が最初に噴射する様子を示す。この例では、各プリントヘッドは１０００個のノズル４０７を有し、第１の列および第２の列はそれぞれ５００個のノズルを有する。この例では、第２のプリントヘッド２ｂには、ノズルアレイの開始端４０２の近傍に２個の非使用ノズル２ｂ：０：０と２ｂ：１：０があり、ノズルアレイの終了端４０４の近傍に４個の非使用ノズル２ｂ：０：４９８〜２ｂ：１：４９９があり、その数は合計で６である。第３のプリントヘッド２ｃには、プリントヘッド２ａ〜２ｄのノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：４９９の先頭に４個の非使用ノズル２ｃ：０：０〜２ｃ：１：１があり、プリントヘッド２ａ〜２ｄのノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：４９９の後端に２個の非使用ノズル２ｃ：０：４９９と２ｃ：１：４９９があり、その数は合計で６である。第４のプリントヘッド２ｄには、プリントヘッド２ａ〜２ｄのノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：４９９の先頭に６個の非使用ノズル２ｄ：０：０〜２ｄ：１：２がある。

図７Ａは、印刷対象物１の先頭が、プリントヘッドのノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：４９９の先頭の下方を通過し続けている様子を示している。図７Ａには、プリントヘッドの全ノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：４９９が噴射可能になるような地点まで、印刷対象物１が軸方向に十分に前進した状態が示されている。この状態は、この例では、第４のプリントヘッド２ｄの第２の列２ｄ：１における第３のノズル２ｄ：１：２において起こる。図７Ｂは、印刷対象物１の後端が、プリントヘッド２ａ〜２ｄのノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：４９９の後端に近づく様子を示している。図７Ｂには、この例における第１のプリントヘッド２ａの最後の使用可能ノズル２ａ：１：４９６が（必要に応じて）噴射可能になるように、印刷対象物１が十分に直進した状態が示されている。

図８は、プリントヘッド２ａの２つのノズル列２ａ：０・２ａ：１に含まれるノズルを使った円周方向のインタレースを利用した場合の、プリントヘッド２ａの噴射シーケンスを示している。なお、図示されているのは２つの列であるが、ノズル列の数や各色に対応するプリントヘッドの数は変更可能である。本実施形態によれば、ノズル列２ａ：０・２ａ：１により、他の全ての画像列（図６Ａ：Ｃ１〜Ｃｎ）を印刷することができるという利点がある。すなわち、ノズル列２ａ：０が奇数番号の列（Ｃ１、Ｃ３など）を印刷し、ノズル列２ａ：１が偶数番号の列（Ｃ２、Ｃ４など）を印刷する。その結果、回転速度を上げることができる。なぜなら、通常、回転速度はノズルの解像度および噴射頻度により制限されているからである。ここでは、第１のプリントヘッド２ａの第１の行２ａ：０における第１のノズル２ａ：０：０により、１番目のドットが印刷され（第１のシーケンス）、その次に、第１のプリントヘッド２ａの第２の行２ａ：１における第１のノズル２ａ：１：０により、２番目のドットが印刷される（第２のシーケンス）。このとき、軸方向における両ドット間の距離は、ノズル列２ａ：０と２ａ：１との間の距離と螺旋角度αとにより規定されるが、画像解像度における１／２画素を超えることはない。なお、該螺旋角度αは印刷処理中において常に一定であるため、軸方向の距離の関係は、画像６０１の全体にわたって常に一定である。次に、プリントヘッドの本来の解像度４０３で、第１のプリントヘッド２ａの第１の行２ａ：０における第１のノズル２ａ：０：０と第２のノズル２ａ：０：１とにより、次の堆積が行われる。なお、以降は同様の要領である。

図８Ａは、第２のプリントヘッド２ｂの第１〜第８のシーケンスを示している。なお、この例では、第１のプリントヘッド２ａの第１のノズル２ａ：０：０からノズル２ｂ：０：１まで軸方向にノズル１個分進んだ第３のシーケンスにおいて、パターンの印刷が開始される。図８Ａに示すように、第８のシーケンスの時点での印刷による堆積は、最初の２行が空白で、残りの行が第１のプリントヘッド２ａからノズル１個分進んだ状態となっている。図８Ｂは、第３のプリントヘッド２ｃの第１〜第８のシーケンスを示している。なお、この例では、第１のプリントヘッド２ａからノズル２個分進んだ第５のシーケンスにおいて、パターンの印刷が開始される。図８Ｂに示すように、第８のシーケンスの時点での印刷による堆積は、最初の４列が空白で、残りの列が第１のプリントヘッド２ａからノズル２個分進んだ状態となっている。図８Ｃは、第４のプリントヘッド２ｄの第１〜第８のシーケンスを示している。なお、この例では、第１のプリントヘッド２ａからノズル３個分進んだ第７のシーケンスにおいて、パターンの印刷が開始される。第８のシーケンスの時点での印刷による堆積は、最初の６列が空白で、残りの列が第１のプリントヘッド２ａからノズル３個分進んだ状態となっている。図８Ｄは、第８のシーケンスで、４つのプリントヘッド２ａ〜２ｄの全てから得られたノズル２ａ：０：０〜２ｄ：１：３の２０個のドットを合成した合成図である。

図８Ｅは、軸方向と円周方向のインタレースの組み合わせにより得られる、第１のプリントヘッド２ａの他の２つの実現可能な堆積パターンを示している。例１では、図５Ｂに示す堆積パターンと同様の堆積パターンを形成するように、１番目の列２ａ：０が軸方向にインタレースされる。このとき、ノズル４０７同士の間の軸方向のスペースは、実際のプリントヘッドの本来の解像度４０３の半分である。そして、２番目の列２ａ：１が同様に軸方向にインタレースされ、１番目の行２ａ：０が円周方向にインタレースされると、列２ａ：０および２ａ：１の本来の解像度４０３の４倍である軸方向の印刷解像度が得られる。例２では、列２ａ：０と２ａ：１の両方の軸方向のインタレースにより格子状のパターンが現れる、他の実現可能な堆積結果を示している。なお、円周方向の印刷解像度は、軸方向運動と回転運動との関係により制御され続ける。各プリントヘッド２が対象物１に印刷を行う方法は、「画像６０１の値／対象物１の進行距離Ｄ」以外は図６に示すものと同じである。そのため、螺旋角度αは、軸方向／円周方向のインタレースパラメータという追加の要素により規定される。

軸方向のインタレースを達成するためには、対象物は奇数番号の線（Ｌ１、Ｌ３など）を前進する必要がある。但し、全ての前進運動は互いに等しくなければならない。これは、螺旋運動特有の制限である。上記で説明および図示した印刷システムにおいてこれを達成するために、軸方向エンコーダ（ａｘｉａｌ ｅｎｃｏｄｅｒ）を回転用エンコーダ（ｒｏｔａｒｙ ｅｎｃｏｄｅｒ）に追従（ｓｌａｖｅｄ）させてもよい。なお、軸方向運動と回転運動とのギア比は、画像の進行距離によって決定される。

予備処理において、デジタル画像をあらかじめシフトさせることにより上記螺旋角度αを補償する必要がある。例えば、各列Ｃｎを、垂直方向に沿って反対方向に、螺旋角度αに対応する程度にシフトさせる。任意の画素（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ）において必要となるＹ方向（図６、図６Ａ）の垂直シフト量は、下記の式（２）で示される。

また、画素密度やドット密度は、１秒あたりの回転数の整数倍、または１回転の細分化数の整数倍でなければならない。

上述したように、また関連図面に示したように、本発明は、円柱状体上に連続的に印刷する方法を含む。特定の実施形態について記載したが、本発明は、特に上述した内容を考慮して当業者によって変更が可能であり、上述した方法に限定されないことが理解されるであろう。したがって、本発明は、本発明の精神および範囲を具体化する特徴や改良点を含むいかなる変更をも包含するように添付の請求項によって理解される。

例示的な印刷システムの斜視図である。 図１に示す例示的な印刷システムの側面図である。 図１に示すシステムの側面図であり、印刷対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。 図１に示すシステムの端面図である。 例示的なプリントヘッドの構成を示す図である。 図４に示す構成において、印刷対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。 図４に示す構成において、印刷対象物が軸方向にさらに前進した様子を示す図である。 図４に示す構成において、印刷対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。 本発明に係る方法により得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により、第１のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により、第２のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により、第３のプリントヘッドから得られる別の印刷パターンの平面図である。 本発明に係る方法により、第４のプリントヘッドから得られる別の印刷パターンの平面図である。 本発明に係る方法により得られる別の印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により作成される螺旋状のインク堆積パターンを示す図である。 マトリックス状に印刷画像を規定する様子を示す図である。 プリントヘッドの第２の構成を示す図である。 本発明に係る方法により、図７に示す構成において対象物が軸方向に前進した様子を示す図である。 本発明に係る方法により、図７に示す構成において対象物が軸方向に更に前進した様子を示す図である。 本発明に係る方法により、第１のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により、第２のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により、第３のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 本発明に係る方法により、第４のプリントヘッドから得られる例示的な印刷パターンを示す図である。 ４つのプリントヘッド全ての堆積パターンを合成した図である。 ２種類の異なるインタレース技術を用いて、第１のプリントヘッドから得られた２つの印刷パターンを示す概略図である。

Claims (13)

1. 長軸を有する対象物の円筒印刷領域に、前記対象物の前記長軸周りに位置するイエロー、シアン、マゼンタおよび黒のプリントヘッドに対応するノズルのアレイを用いる１回の印刷通過で、マルチカラー画像を印刷する画像印刷方法であって、
   前記円筒印刷領域の前記長軸に揃えられた列に、各プリントヘッドのノズルを位置付けるステップであり、前記イエローのプリントヘッドは、２ａ：ｎで示されるイエローのノズルを含み、前記シアンのプリントヘッドは、２ｂ：ｎで示されるシアンのノズルを含み、前記マゼンタのプリントヘッドは、２ｃ：ｎで示されるマゼンタのノズルを含み、前記黒のプリントヘッドは、２ｄ：ｎで示される黒のノズルを含み、ｎは０からＮ−１までの整数であり、Ｎは、各プリントヘッドにおけるノズルの数を示す整数であるステップと、
   前記円筒印刷領域を、前記長軸に沿って前進させ、同時に、前記長軸周りに回転させるステップと、
   前記イエロー、シアン、マゼンタおよび黒のノズルを噴射させるステップであり、前記円筒印刷領域の先端が前記ノズルのアレイに入ったときに開始し、螺旋状の堆積パターンに、イエローから黒の順に対応する淡い色から濃い色の順に、前記マルチカラー画像を完成させるために必要なだけ、イエロー、シアン、マゼンタおよび黒のドットを互いの上に選択的かつ連続的に堆積するステップと、を含み、
   前記イエロー、シアン、マゼンタおよび黒のノズルを噴射させる前記ステップは、一連のシーケンスで実行され、
   イエローのノズル２ａ：ｎによって堆積されたイエローのドットには、前記マルチカラー画像を完成させるために必要なだけ、シアンのノズル２ｂ：ｎ＋ｙによって堆積されたシアンのドット、マゼンタのノズル２ｃ：ｎ＋２ｙによって堆積されたマゼンタのドット、黒のノズル２ｄ：ｎ＋３ｙによって堆積された黒のドットが重ねられ、ｎ＜Ｎ−３ｙであり、
   ３ｙは各プリントヘッドにおける非使用ノズルの数であり、ｙは０より大きい整数であることを特徴とする画像印刷方法。
2. 互いの上に堆積された色の前記ドットは各々、互いに的確に重ね合わされていることを特徴とする請求項１に記載の画像印刷方法。
3. 互いの上に堆積された色の前記ドットは各々、その前のドットからずれている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像印刷方法。
4. 各プリントヘッドの本来の解像度は、前記プリントヘッドノズル同士の間のスペースであり、
   画像解像度は、各プリントヘッドの各ノズルを２回連続で噴射させ、２回目に噴射されたドットを、前記本来の解像度を規定する前記ノズル間隔の間の位置に堆積させることによって、前記軸方向に増加される
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像印刷方法。
5. 前記長軸周りに前記円筒印刷領域が回転する前記ステップは、前記２回目に噴射されたドットの適切な堆積を確保するために、非インタレース技術と比較して遅い
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像印刷方法。
6. 各プリントヘッドは、隣り合うノズルを有する２つの隣り合うノズル列を有し、
   前記隣り合うノズルは、イエロー、シアン、マゼンタおよび黒のドットを連続的に堆積するように、噴射させられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像印刷方法。
7. 交互に隣り合うノズルは、交互に画像列を印刷するように、噴射させられる
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像印刷方法。
8. 各プリントヘッドは、隣り合うノズルを有する複数のノズル列を有し、
   前記隣り合うノズルは、前記列にわたって連続的に噴射させられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像印刷方法。
9. 交互に隣り合うノズルは、交互に画像列を印刷するように、噴射させられる
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像印刷方法。
10. 各プリントヘッドの本来の解像度は、前記ノズル列の前記プリントヘッドノズル同士の間のスペースであり、
    画像解像度は、各プリントヘッド列の各ノズルを２回連続で噴射させ、２回目に噴射されたドットを、前記本来の解像度を規定する前記ノズル間隔の間の位置に堆積させることによって、増加される
    ことを特徴とする請求項６に記載の画像印刷方法。
11. 各プリントヘッドの本来の解像度は、前記ノズル列の前記プリントヘッドノズル同士の間のスペースであり、
    画像解像度は、各プリントヘッド列の各ノズルを２回連続で噴射させ、２回目に噴射されたドットを、前記本来の解像度を規定する前記ノズル間隔の間の位置に堆積させることによって、増加される
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像印刷方法。
12. 各プリントヘッドの本来の解像度は、前記ノズル列の前記プリントヘッドノズル同士の間のスペースであり、
    画像解像度は、各プリントヘッド列の各ノズルを複数回連続で噴射させ、連続的に噴射されたドットを、前記本来の解像度を規定する前記ノズル間隔の間の各位置に堆積させることによって、増加される
    ことを特徴とする請求項６に記載の画像印刷方法。
13. 各プリントヘッドの本来の解像度は、前記ノズル列の前記プリントヘッドノズル同士の間のスペースであり、
    画像解像度は、各プリントヘッド列の各ノズルを複数回連続で噴射させ、連続的に噴射されたドットを、前記本来の解像度を規定する前記ノズル間隔の間の各位置に堆積させることによって、増加される
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像印刷方法。

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