(57)【要約】  支持領域に対して長手方向に基板を送給するシステムと基板送給の方向に平行な印字ヘッドを移動させるシステムとを使用する装置(30、40、50)及びインクジェット印刷方法が開示される。印字ヘッド(20)の長手方向に直角な走査列間の割り出しは最初は基板送給システム(16)によって実行される。実際の送給距離はエンコーダである他の基板位置測定装置(26)を使用して測定される。制御装置(25)は、実際の送給距離と所望の送給距離との間に生じる何れかの誤差の量を決定する。制御装置(25)は次いで信号を送信して印字ヘッド(20)を移動させて送給システムの送りにおける何れの誤差も補償する。補償調節はそれから次の引き続く基板割り出し段階になされる。印字ヘッドは自身の次の補正と共にホーム位置である零位置に向けて後ろへ戻る傾向がありかつ累積運動の結果としてこのホーム位置から離れて立ち去らない。
2007521989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ヘッドの印刷時の長手方向に直角な方向の走査の間に該印字ヘッドに対して基板を割り出す方法であって、
前記基板を割り出して該基板を増分した距離だけ長手方向に移動させる段階と；
前記割り出しの間に、前記基板が移動した実際の距離を測定し、かつ、前記測定から、前記基板が移動した前記実際の距離と前記増分した距離との差を決定する段階と、
前記差に応じて、前記印字ヘッドの長手方向の位置を調節する段階と、を備える方法。
【請求項２】
前記基板の割り出しは、送給要素を予め定めた量だけ駆動して前記基板を印刷ステーションを通じて前記増分した距離だけ長手方向に移動させることによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
調節された前記長手方向の位置で前記印字ヘッドによって長手方向に直角な方向に走査する段階を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
調節された前記長手方向の位置で前記印字ヘッドによって長手方向に直角な方向に走査する段階と、
次いで、前記印字ヘッドの長手方向位置が調節された量だけ変更された前記増分した距離だけ前記基板を長手方向に更に割り出す段階と、を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基板が移動した前記実際の距離を測定する前記段階が、印刷機械の固定フレームに対する距離を測定することを含むことを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板が移動した前記実際の距離を測定する前記段階が、前記印字ヘッドの長手方向位置に対する距離を測定することを含むことを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
インクジェット印刷方法であって：
印刷ステーションで静止している基板を横切って長手方向に直角に第１の画像の列を、前記印刷ステーションでの印字ヘッドによってインクジェット印刷し、；
その後、所与の送給距離を表す制御装置からの送給信号に応じて前記印刷ステーションを通じて前記基板を長手方向に送給し、及び、このように送給されたときに前記基板が長手方向に移動する実際の距離を測定する段階と；
その後、前記所与の送給距離と測定された前記実際の距離との差を、補正距離として、計算する段階と；
それから、前記印字ヘッドを前記補正距離だけ長手方向に移動させる段階と；
それから、印刷ステーションで静止している前記基板と共に、該基板を横切って長手方向に直角な方向に更なる前記画像の列をインクジェット印刷する段階と；を備える方法。
【請求項８】
前記制御装置からの送給信号に応じて前記印刷ステーションを通じて前記基板を長手方向に更に送給する段階を更に備え、
前記送給信号は前記計算された補正距離未満の所与の送給距離を表すものである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記画像の更なる列を印刷後、前記印字ヘッドを長手方向に移動させて該印字ヘッドを参照位置に持って来る段階と；
前記計算された補正距離未満及び調節された距離未満の所与の送給距離を表すものである、前記制御装置からの送給信号に応じて前記印刷ステーションを通じて前記基板を長手方向に更に送給する段階を更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記調節する段階は、前記増分した距離が前記実際の距離より大きいときに割り出しの方向において長手方向に前記印字ヘッドを移動させ、前記増分した距離が前記実際の距離未満のときに前記割り出しの方向とは反対の方向に移動させる段階を含む、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記インクジェット印刷は前記ブリッジを横切って長手方向に直角な方向に移動する前記印字ヘッドによって実行され、
前記印字ヘッドは、固定されたフレームに対して前記ブリッジを移動させることによって長手方向に移動される、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記インクジェット印刷は前記ブリッジを横切って長手方向に直角な方向に移動する前記印字ヘッドによって実行され、
前記印字ヘッドは、前記ブリッジに対して前記印字ヘッドを移動させることによって長手方向に移動される、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
インクジェット印刷装置であって、
フレームと；
前記フレームを横切って長手方向に直角な方向に延在し、かつ印刷ステーションを画定するブリッジと；
前記フレームに対して長手方向に前記印字ヘッドを移動させるように形状構成された運動システムと；
前記印刷ステーションを通じて長手方向に基板を進めるように形状構成された送給システムと；
前記印刷ステーションで前記基板を横切って前記画像の列を印刷するように前記ブリッジを横切って長手方向に直角な方向に移動可能である印字ヘッドと；
作動して前記送給システムを作動させて前記印刷ステーションを通じて長手方向に前記基板の割り出し運動を行う制御装置と；
作動して前記基板が移動した実際の距離を測定し、かつ該実際の距離に対応する信号を前記制御装置に送信するウェブ位置測定装置と；を備え、
前記制御装置は作動して前記運動システムを作動させて、前記割り出し運動の間に前記基板が移動した実際の距離と予め定められた距離との差異に対応する距離だけ長手方向に前記印字ヘッドを移動させるインクジェット印刷装置。
【請求項１４】
前記ブリッジは前記運動によって前記フレームに対して長手方向に移動可能であり、
前記制御装置は作動して前記運動システムを作動させて前記ブリッジを前記フレームに対して長手方向に移動させ、これにより、前記割り出し運動の間に前記基板が移動した実際の距離と予め定められた距離との差に対応する距離だけ長手方向に前記印字ヘッドを移動させる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記運動システムは、
前記フレームに固定された長手方向に延在するステータを具備するリニアサーボモータと、
前記ブリッジに固定され、かつ、前記制御装置に応答する、アーマチュアと、を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記印字ヘッドは前記運動によって前記ブリッジに対して長手方向に移動可能であり、
前記制御装置は作動して前記運動システムを作動させて前記印字ヘッドを前記ブリッジに対して長手方向に移動させ、これにより、前記割り出し運動の間に前記基板が移動した実際の距離と予め定められた距離との差に対応する距離だけ長手方向に前記印字ヘッドを移動させる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記ウェブ位置測定装置は、該装置に対する前記基板の運動に応答するエンコーダを含む、請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記ウェブ位置測定装置は前記フレームに固定される、請求項１３から請求項１７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記ウェブ位置測定装置はブリッジに固定される、請求項１３から請求項１７までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参考文献として本願明細書に特に援用される、２００４年１月３０日に出願された米国仮出願第６０／５４０，９３３号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明はインクジェット印刷、及び、より詳細には、印字ヘッドの横方向である長手方向に直角な方向の走査間で、基板に対する印字ヘッドの長手方向の割り出しに関する。
【背景技術】
【０００３】
幅広フォーマット用途(wide format applications)のインクジェット印刷の使用は拡大しつつある。幅広フォーマットインクジェット印刷では、基板は、堅固なパネルである柔軟なロールからロールまでのウェブからインクジェット印字ヘッドに対して支持される。印字ヘッドは、通常、基板上の画像の列を印刷するように基板が支持される印刷ステーションで該基板に対して長手方向に直角に移動することによって印刷する。印字ヘッドは、印刷ステーションにおいて基板を横切るように長手方向に直角な方向に延在し、ブリッジ上で移動可能なキャリッジ上に印字ヘッドを担持する、ブリッジ上で該基板を横切って移動する。こうした画像の列は、通常、印字ヘッド上の対応する複数のノズルから噴射される複数のドット線から構成される。完全な画像は、基板に対して長手方向に印字ヘッドを割り出しすることによって、走査運動において相並んだ複数のこうした列を印刷することによって形成される。慣用的に、画像列を印字するときに基板上の印字ヘッドの長手方向に直角な運動の間に印字ヘッドと基板との間に何等の相対回転はなかった。しかしながら、各画像列の印刷の間に、印字ヘッドに対する基板の長手方向の割り出しが実行される。この割り出しは基板をこの基板自体の支持部上で長手方向に移動させることによって、あるいは、基板に対してブリッジを移動させることによって、達成し得る。長手方向運動の両タイプをする印刷システムは本願明細書に参考文献として援用される従来技術文献に開示される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第６，０１２，４０３号明細書
【０００４】
長手方向における印字ヘッドと基板との間の相対運動、すなわち、印字ヘッドの長手方向に直角な列印刷運動に直角な相対運動は、隣接する列を構成するドットの長手方向に直角な線の印刷の間の割り出し段階の長さの許容差によって生じる印刷画像の視認し得る間違いの結果(artifacts)を避けるには十分な精度で割り出し距離が達成されることを要する。要求される精度の程度は、特別の用途の解像度要求に加えて、噴射されるインクの性質及び基板の物理的特性に依存する。例えば、多くの幅広フォーマット印刷は、ロールからロールまで、あるいはロールからシートまでの処理の何れかによって、ビニル基板ウェブ上に印刷された、ポスター、バナー、及びサインのためである。慣用的に、これらの基板には、乾燥以前にビニル基板上で幾分拡がるドットを構成する溶剤に基づくインクが印刷されていた。こうしたドット拡散は１インチの千分の幾つかの送給誤差を許容する傾向がある。しかしながら、このドット拡散は、画像が印刷される解像度及び該画像の全体的な品質を制限する。
【０００５】
幅広フォ−マットインクジェット印刷の利点は、紫外線に晒されることによって硬化するインクの使用から生じる。これらのＵＶ硬化可能なインクは多くの用途で優れた画像を形成し得るものであり、かつ他のインクを印刷することができない幾つかの基板に印刷し得る。さらにまた、ＵＶ硬化可能なインクは、幾つかの他のインクの占有的且つ環境上の不利点の幾つかを有さない。例えば、ＵＶインクによるインクジェット印刷の例示は、本願明細書に参考文献として特に援用された６つの従来技術文献に記載される（例えば、特許文献２乃至７参照）。
【特許文献２】米国特許第６，３１２，１２３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４６７，８９８号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５２３，９２１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７０２，４３８号明細書
【特許文献６】ＰＣＴ国際公開第０２／０７８９５８号パンフレット
【特許文献７】ＰＣＴ国際公開第０２／１８１４８号パンフレット
【０００６】
溶剤性及び他のインクに対するＵＶインクの利点は、例えば、ドット拡散が少ないこと、特にビニルのような基板上におけるドット拡散の少なさを含む。こうしたＵＶインクの特性は高解像度を与え得る。しかしながら、高解像度は、印字ヘッドの走査列間の送給すなわち割り出し許容差によって引き起こされるような間違いの結果を示すことができる。
例えば、人間の眼は、１ミル未満（すなわち、０．００１インチ未満）の欠陥を検出することができる。これは、ドット拡散が最小であるときに生じ得る、ロール送給基板、特に滑らかであり、低吸収性基板に関する問題を創出してきた。
【０００７】
ウェブ送給プリンタは、特に、制御し難い長手方向誤差を起こしがちである。駆動リンケージ、ローラー上の基板の潜在的な滑り、及び、他の機械的制限は、ウェブ、特に高柔軟性材料からなるウェブに長手方向の割り出しを試みる場合に、予測し難い誤作動を起こしてきた。印字ヘッドと基板との間の割り出しを改善する試みは送給制御に着目されている。例えば、印字ヘッドブリッジに対する基板の実際の送給を測定するためのエンコーダの使用が試みられた。基板送給駆動の閉ループ制御におけるエンコーダの使用は、この閉ループにおける”剛性(stiffness）”を制御できないために適度に上手くいくものである。割り出し段階の結果を判読し、かつ引き続く補正をするためにこの結果を送り返すエンコーダの使用は他の問題を提起する。
【０００８】
エンコーダからの誤差信号が引き続いて長手方向送給段階をする送給システム制御装置によって受信されるとき、送給後の補正信号を作るには時間が掛かり、長手方向に直角な印字ヘッドの走査を遅らせる。さらにまた、補正送給段階は、さらにまた、補正運動を必要とし得る、誤差を生じ易くもある。加えて、この誤差は、反対の補正段階、あるいはウェブの後向き運動を要するような、基板が遥か遠くに送給されることを示し得る。全ての機械が基板ウェブの逆行運動を実施できる訳ではないし、基板送給を逆行し得る機械の多くは正確又は効果的に基板を逆行させることができるものではない。結果として、ウェブ送給をしながらの配送が試みられてきた。補正が必要とされ、かつなされなければならない全体的な類似した多くの補正を増大させる。これらの困難さの結果として、滑らかな基板上へのＵＶインクの高品質インクジェット印刷は上述した問題が提示される大抵の用途には実現されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、印刷ヘッドと、基板、特にビニルのような平滑基板、と、の間の相対的な長手方向の送給、及び、特にＵＶインクで印刷する場合における精度を高める方法が必要である。
【００１０】
本発明の主目的は、インクジェット印字ヘッドを横切る経路に対して基板に相対運動を与えるときに高精度を与えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の原理によれば、複合送給システムは、インクジェット印字ヘッドの横方向経路に対する基板の相対運動を与える。
【００１２】
本発明のこれら及び他の目的並びに利点は、以下の詳細な説明からより容易に明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１には、従来技術のインクジェット印刷装置１０が例示されている。この装置１０は、自身上に亘って基板１５が支持される基板支持平面１２を有するフレーム１１を含む。
基板１５は、フレーム１１に回転するように取り付けた１組以上の送給ロール１４によって、フレーム１１に沿って且つ支持平面１２上に亘って、自身のロール供給源１３から長手方向に送給されるウェブとして例示されている。サーボモータとし得る、駆動モータ１６は、基板１５を進行させて、フレーム１１に固定されたブリッジ１７を通過させる。このブリッジ１８上には、送給方向に直角な方向にブリッジ１７を移動するキャリッジ１８が取り付けられる。キャリッジ１８は自身上に１つ以上のインクジェット印字ヘッド２０が装着される。このキャリッジは、フレーム１１を横切って該フレームに直角な状態のインクジェット印字ヘッドを担持する。キャリッジ１８は、ブリッジ１７によって担持されるリニアサーボモータ１９によってブリッジ１７を横切って移動する。印字ヘッド２０は、平面１２内に支持するときにインクを基板１５上に噴射するように、キャリッジ１８から支持平面１２に向かって指向されたノズル(図示せず)を含む。制御装置２５は、プログラムされたパターンに従って画像を形成するために、基板上へのインクの噴射を該基板に対する印字ヘッドの位置に同期させるように該印字ヘッドを作動させる。制御装置２５は、基板１５をフレーム１１に対して長手方向に移動させるモータ１６と、ブリッジ１７を横切って該ブリッジに直角に移動させるモータ２１と、をも制御する。
【００１４】
装置１０にもエンコーダ２６が設けられ、このエンコーダは静止しているブリッジ１７の近くの点でフレーム１１に取り付けられ、かつ基板に係合してブリッジ１７に対する基板１５の運動に応じて測定信号を生成する約６インチの直径をしたセンサホイール２７を具備する。この計測信号は制御装置２５に送信される。この制御装置は基板送給測定信号に応じてモータ１６に信号を送信する。モータ１６は基板１５への送給調節をする。従来技術では、こうした調節は送給誤差の間違いの結果を削除することであり、完全に満足のいくものではなかった。
【００１５】
図２では、本発明の実施形態による印刷装置３０を例示する。装置２０はは図１の装置１０の要素と同一な或る要素を具備する。これらの要素には同様に参照符号が付される。
さらに、装置３０は、米国特許第６，０１２，４０３号明細書に記載の特徴を有する送給システムを含む。ブリッジ１７はフレーム１１上で長手方向に移動するように取り付けられる。この移動は、ブリッジ１７及びフレーム１１によって担持されたリニアサーボモータ３１によって与えられる。上述した装置１０の制御装置２５を説明するために記載した機能を有する、制御装置３５が設けられる。この制御装置は、フレーム１１に対してブリッジ１７を長手方向に移動させる能力を更なる機能として含む。このように、制御装置３５は、フレーム１１に対して静止しているブリッジ１７を保持し、かつフレーム１１に対して基板１５を長手方向に移動させることによって、あるいは、フレーム１１に対して静止している基板１５を保持し、かつフレーム１１に対してブリッジ１７を長手方向に移動させることによって、あるいは、フレーム１１に対するブリッジ１７及び基板１５の運動の組合せによって、印字ヘッド２０に対して長手方向に基板１５を割り出しし得る。従って、モータ１６及び３１は別様に、あるいは制御装置３５と組み合わせて励磁し得る。
【００１６】
モータ３１によってフレーム１１上のブリッジ１７の運動と共になされる基板１５に対する印字ヘッド２０の長手方向の割り出しはモータ１６によってフレーム１１に対する基板１５の運動と共になされる割り出しより極めてより正確なものとし得ることは経験が示してきた。しかしながら、モータ１６の作動によってフレーム１１上を横切って基板１５を送給することが、特に、大きな画像が連続するウェブに印刷する点で有利であるような用途がある。
【００１７】
本発明によれば、エンコーダ２６又は他の位置測定及びフィードバック装置は、制御装置２５からの割り出し指令信号に応じるモータ１６の作動に応じてウェブ１５が送給される実際の距離を正確に測定するような態様で装置３０に取り付けられる。図２の実施形態では、位置測定装置は、エンコーダ又はリゾルバ２６の形態をしており、かつ装置３０のブリッジ１７の通常の静止場所の近くのフレーム１１の固定点に取り付けられる。エンコーダ２６は精密に作られるか、あるいは、さもなければ、所望される所望割り出し精度に対応する精度で実際の送給距離を測定するには十分精密である。例えば、１インチの２０００分の１の割り出し精度が印字誤差を回避するために所望される場合に、位置測定装置は少なくとも１インチの２０００分の１までの実際の送給距離を判読するように形状構成すべきである。
【００１８】
制御装置３５は、基板１５がモータ１６の作動によって送給されるとき、基板１５の運動がエンコーダ２６によって測定され、制御装置３５がエンコーダ２６からの測定信号を受信し、送給誤差の何れかを計算し、及びモータ３１に補正信号を送信するようにプログラムされる。このように、モータ３１は、モータ１６によって基板１５の送給における何れの誤差をも補償する印字ヘッド２０ａを長手方向に所定距離だけ移動させるためにブリッジ１７を移動させる。モータ３１によるブリッジ１７のこうした移動は、通常、＋／−５ミクロンのオーダーの精度で実行し得る。結果として、基板１５上の画像列の印刷に帰する印字ヘッド走査間に基板１５の側から離れる方向に印字ヘッドキャリッジが逆転する間に、送給補正は正確且つ迅速に行い得る。
【００１９】
さらに、本発明によれば、モータ３１によるブリッジ１７の移動によってなされる何れの誤差補正も、モータ１６に対する制御装置３５によって発せられた次の割り出し運動から差し引かれる。例えば、前方長手方向に帰着する補正Ｘがブリッジ１７を移動させることによってなされる場合、基板１５の次の送給距離はこの量Ｘだけ減じられる。逆の長手方向に補正がなされた場合、その時、Ｘは基板１５の次の送給距離に加えられる。これは、ブリッジ１７がフレーム１１に沿って長手方向に前進移動し、最終的に移動の終端に到達しないように抑止する。
【００２０】
図３は、ブリッジ１７がフレーム１１上で静止している本発明の別の実施形態によるインクジェット印刷装置４０を例示する。装置４０では、印字ヘッド２０はキャリッジ１８上の長手方向における少量の移動能力を備えている。この移動能力は１インチの千分の幾つかのみであることが必要である。少量の長手方向の印字ヘッドの移動を与える、キャリッジ１８上の印字ヘッド２０のための摺動可能な量を与えることによって実施し得る。カム４２は、サーボモータ４３によって駆動されるこの取付台上で印字ヘッドを移動させるように設け得る。作動時には、制御装置３５は、上述した実施形態３０におけるサーボ３１に補正信号を送信する。この実施形態は、固定ブリッジを具備する既存のウェブ印刷機械に容易に適合させることができる。
【００２１】
図４は、本発明の別の実施形態によるインクジェット印刷装置５０を例示する。この実施形態では、エンコーダであるリゾルバ２６はフレーム１１に対して静止しているというよりはむしろブリッジ１７と共に移動するように該ブリッジ１７に固定される。位置測定装置のこの配置はブリッジ１７の位置に拘わらず印字ヘッドを過ぎるウェブ１５の実際の運動を正確に測定するのにより適している。装置５０では、位置測定装置の出力は印字ヘッド２０の最終位置に対してウェブによって移動された実際の距離である。印字ヘッド（２０）がその上に担持される機械フレーム（１１）に対してブリッジ（１７）を移動可能にするプリンタに対しては、印刷運動は、例えば、リニアサーボモータシステム（３１）を作動させることによって、ブリッジを移動させることによって達成される。固定されたブリッジのロールツーロールプリンタに対しては、印字ヘッド（２０）はブリッジ（１７）上で長手方向に移動せしめて補正運動をさせ得る。
【００２２】
例示では、位置測定及びフィードバック装置はエンコーダ又はリゾルバとして線図で示されているが、当業者であれば、ウェブ１２が移動した距離を正確に測定するのに他の装置を使用し得ることが分かるはずである。
【００２３】
本発明は例示的な実施形態の内容に関して説明してきた。当業者であれば、本願明細書に記載した特徴に対する付加、削除及び変更が本発明の原理から逸脱せずに行い得ることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術のインクジェット印刷システムの斜視図である。
【図２】本発明の原理を実施するインクジェット印刷システムの変形実施形態を例示する、図２に類似する斜視図である。
【図３】本発明の原理を実施するインクジェット印刷システムの変形実施形態を例示する、図２に類似する斜視図である。
【図４】本発明の原理を実施するインクジェット印刷システムの別の他の実施例を例示する、図２に類似する斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  インクジェット印刷装置
１１  機械フレーム
１２  基板支持平面
１３  ロール供給源
１４  送給ロール
１５  基板
１６  基板送給システム
１７  ブリッジ
１８  キャリッジ
２０  印字ヘッド
２１  モータ
２５  制御装置
２６  エンコーダ
３０、４０、５０  装置
３１  リニアサーボモータシステム
３５  制御装置
４２  カム
４３  サーボモータ
【図１】
2007521989.tif 000003
【図２】
2007521989.tif 000004
【図３】
2007521989.tif 000005
【図４】
2007521989.tif 000006
【国際調査報告】
2007521989.tif 000007