(57)【要約】  印刷装置は、相対的に移動する被印刷体上に小滴を吐出するための複数のノズルを備えた射出アセンブリと、被印刷体に対する射出アセンブリの相対的変位量を増大させる機構と、射出アセンブリに対する被印刷体の表面の所定の寸法の検出により、射出アセンブリの相対的変位量を変更するための機構を作動させるように構成されたセンサとを備えている。
2008522794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動する被印刷体上に小滴を吐出するための複数のノズルを備えた射出アセンブリと、
該射出アセンブリの前記被印刷体に対する相対的変位量を変更するための機構と、
前記射出アセンブリに対する前記被印刷体の表面の所定の寸法の検出により、前記射出アセンブリの相対的変位量を変更するための機構を作動させるように構成されたセンサと、
を備えていることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記機構が、リフト・アクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記機構が、サーボ制御された案内スクリュー・アセンブリをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
コンベアをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記機構が、前記コンベアの速度に基づく速度をもって前記射出アセンブリの変位量を変更することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
取付けラックをさらに備えていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記取付けラックが、該取付けラックを前記コンベアに対して再位置決めするための複数の心合わせ素子を備えていることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記複数の心合わせ素子がＶブロックを含むことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記コンベアが、前記複数の心合わせ素子によって受け入れられるように構成された複数の位置決めピンを備えていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の位置決めピンが球形ピンの形態であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記機構が、前記射出アセンブリの変位量に基づく速度をもって該射出アセンブリの変位量を変更することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記センサが送信機および受信機を含み、該受信機が前記機構を作動させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記コンベアが第１の側部と、反対側の第２の側部とをさらに備え、前記送信機が前記
コンベアの前記第１の側部に取り付けられ、前記受信機が前記反対側の第２の側部に取り付けられていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
被印刷体上に印刷する方法であって、
射出アセンブリをコンベアの上方に位置決めし、
該コンベア上に前記被印刷体を配置し、
該被印刷体の、前記コンベアから所定の距離を超えて突出する部分を検出し、
前記被印刷体の、前記コンベアから所定の距離を超えて突出する部分の検出に応答して、前記射出アセンブリを上昇させる、
各工程を有してなることを特徴とする、被印刷体上に印刷する方法。
【請求項１５】
前記コンベアから所定の距離を超えて突出する前記被印刷体の部分の検出に応答して、該被印刷体を前記コンベアから外す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連特許出願】
【０００１】
米国特許法第１１９条第（ｅ）項（１）に基づき、本願は、２００４年１２月３日付けで提出された「プリントヘッドおよびプリントヘッドを用いるシステム」と題する米国仮特許出願第６０／６３３,１３７号の優先権を主張した出願であり、その内容のすべてが引例として本明細書内に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明はプリントヘッドおよびプリントヘッドを用いるシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
インクジェット・プリンタは一般にインク供給源からノズル通路までのインク通路を備えている。上記ノズル通路は、インク小滴がそこから吐出されるノズル孔内で終端している。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）発生器、または静電的に撓まされる素子のようなアクチュエータを用いてインク通路内のインクを加圧することにより制御される。一般的なプリントヘッドは、インク貯留室と射出アセンブリとを備えている。射出アセンブリは、対応するノズル孔および協働するアクチュエータを伴ったインク通路の配列を備え、各ノズル孔からのインク小滴の吐出が独立的に制御されることが可能である。ドロップ・オン・デマンド（drop-on-demand）方式（圧力制御型）プリントヘッドにおいては、射出アセンブリと被印刷体とが相対的に移動しながら、各アクチュエータが作動されて画像の特定画素位置においてインク小滴を選択的に吐出するように構成されている。高性能の射出アセンブリにおいては、一般に直径５０μｍ以下の、例えば２５μｍ前後の直径を有するノズル孔が４０〜１２０ノズル／ｃｍ（１００〜３００ノズル／インチ）の間隔で配置されており、１００〜３００dpi 以上の解像度を有し、約１〜７０ピコリットル以下のサイズの小滴を吐出する。小滴吐出周波数は１０kHz である。
【０００４】
その内容全体が引例として本明細書に組み入れられる特許文献１には、半導体本体および圧電式アクチュエータを備えた射出アセンブリが記載されている。このアセンブリの本体は、複数のインク室を画成するようにエッチングされたシリコンから形成されている。ノズル孔は、シリコン本体に固定された独立したノズルプレートに画成されている。圧電式アクチュエータは、印加される電圧に応答して形状を変える、または屈曲する圧電材料からなる層を備えている。圧電材料層が屈曲すると、インク通路に沿って配置されたポンピング室内のインクが加圧される。
【０００５】
さらなる射出アセンブリの具体例は、その内容全体が引例として本明細書に組み入れられる、「プリントヘッド」と題して２００２年７月３日付けで提出された米国特許出願明細書（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】米国特許第５,２６５,３１５号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／１８９,９４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
印加された電圧に比例する圧電材料の屈曲量は、圧電材料の厚さに反比例する。その結果、必要な電圧は、圧電材料層の厚さが増大するにつれて高くなる。所定のインク滴のサイズが必要とする電圧を制限するためには、圧電材料の撓み壁の面積を増大させればよい。圧電材料の撓み壁の面積が増大すると、対応して大きなポンピング室も必要になり、これは、高解像度印刷のための狭いオリフィス間隔の維持のような設計態様を複雑にする可能性がある。
【０００７】
一般に、プリントヘッドは１個以上の射出アセンブリを備えることができる。印刷システムは、プリントヘッドに対する被印刷体の１回の、または複数回の相対的通過により印刷することが可能である。プリントヘッドは、例えば、パネルディスプレーのための電子部品（例えば導電材料）またはカラーフィルタに用いられるようなインクおよび／または他の流体を吐出するのに用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの一般的な態様において、印刷装置は、相対的に移動する被印刷体上に小滴を吐出するための複数のノズルを備えた射出アセンブリと、この射出アセンブリの被印刷体に対する相対的変位量を変更するための機構と、上記射出アセンブリに対する上記被印刷体の表面の所定の寸法の検出により、上記射出アセンブリの相対的変位量を変更するための機構を作動させるように構成されたセンサとを備えている。
【０００９】
本発明のこの態様の実施の形態は、下記の特徴の一つ以上を備えている。
【００１０】
上記射出アセンブリの変位量を変更するための機構は、リフト・アクチュエータを備えている。上記射出アセンブリの相対的変位量を変更するための機構は、サーボ制御された案内スクリュー・アセンブリを備えている。この印刷装置はさらにコンベアを備えており、かつ上記射出アセンブリの変位量を変更するための機構が、上記コンベアの速度に基づく速度をもって上記射出アセンブリの変位量を変更する。この印刷装置は取付けラックを備えており、かつこの取付けラックが、該取付けラックを上記コンベアに対して再位置決めするための複数の心合わせ素子を備えている。これら複数の心合わせ素子はＶブロックを含む。上記コンベアは、上記複数の心合わせ素子によって受け入れられるように構成された複数の位置決めピンを備えている。これら複数の位置決めピンは球形ピンの形態をなしている。上記射出アセンブリの変位量を変更するための機構は、上記射出アセンブリの変位量に基づく速度をもって該射出アセンブリの変位量を変更する。上記センサは送信機および受信機を含み、この受信機が上記射出アセンブリの変位量を変更するための機構を作動させるように構成されている。上記送信機および受信機は、上記コンベアの両側に対向して取り付けられている。
【００１１】
本発明の他の一般的な態様において、被印刷体上に印刷する方法は、射出アセンブリをコンベアの上方に位置決めし、このコンベア上に上記被印刷体を配置し、この被印刷体の、上記コンベアから所定の距離を超えて突出する部分を検出し、上記被印刷体の、上記コンベアから所定の距離を超えて突出する部分の検出に応答して、上記射出アセンブリを上昇させることを含む。
【００１２】
本発明のこの態様の実施の形態は、下記の特徴の一つ以上を含む。
【００１３】
被印刷体上に印刷する方法は、上記コンベアから所定の距離を超えて突出する上記被印刷体の部分の検出に応答して、この被印刷体を上記コンベアから外すことをさらに含む。
【００１４】
他の複数の利点の中で、実際の印刷（すなわち、小滴の吐出）が中断されても、被印刷体の処理は、印刷されていない被印刷体を廃棄または再使用のために上記コンベアから外すことによって継続可能である。したがって、工程が休止する時間は最短にされる。巻取り紙状の被印刷体の再取付けおよび被印刷体の動作設定点（例えば被印刷体の厚さおよび一貫性）の再設定を可能にするために生産ラインを停止させなければならないときに停止時間は重要となり得る。さらに、射出アセンブリは、被印刷体と射出アセンブリとの間の接触により惹起される汚れまたは可能性のある損傷から防護される。被印刷体が射出アセンブリに接触することによる汚れは、印刷品質に悪影響を及ぼす。被印刷体に対する射出アセンブリの相対的な変位量を増大させることは、被印刷体が、コンベア上で持ち上がったり（例えば裂け目または繋ぎ目）、予期せぬ方位に位置ずれを生じたり（例えば傾き）する材料の形態をなす用途において特に有利である。
【００１５】
この印刷装置はまた、射出アセンブリ（単独またはプリントヘッド集合体の一部としての）が、上昇せしめられる以前にあった正確な位置に戻されることを保証するための心合わせシステムを備えることができる。この心合わせシステムは、製品搬送システム上のリフト作動システムに関係なく、被印刷体（例えば巻取り紙または個々の製品）に対してプリントヘッド・アセンブリを正確に降下させるように構成されている。
【００１６】
本発明の一つまたは複数の実施の形態が添付図面に説明されかつ以下に記載されている。本発明のその他の特徴、目的および利点は、詳細な説明および図面から、そして請求項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２を参照すると、ここでは４個のプリントヘッド集合体１０が製造工程の一部として用いられ、この工程では、被印刷体１２がプリントヘッド集合体の下方でコンベア１４によって移動せしめられる。本実施の形態においては、コンベア１４が３０〜１２０ｃｍ（１〜４フィート）もの幅を有する被印刷体を支持し、かつ４８０ｍ（１６００フィート）／分もの高速で移動させることができる。各プリントヘッド集合体１０は、１個以上のインク貯留室にそれぞれ接続された射出アセンブリの配列を備えている。複数のプリントヘッド集合体１０は、これらプリントヘッド集合体の下方を被印刷体が通過するにつれて、被印刷体上に文字または画像を印刷する。プリントヘッド集合体１０は、コンベア１４の上方に配置された取付けラック１６の一端に移動可能に支持されている。いくつかの実施の形態においては、取付けラック１６の他端がコンベア１４から高く離れており、例えばプリントヘッド集合体１０が修理される場合に、保守ステーションとして機能する。取付けラック１６は、リフト・アクチュエータ２０を備えた支柱１８に取り付けられている。本実施の形態においては、リフト・アクチュエータ２０は、サーボ制御された案内スクリュー・アセンブリの形態をしている。
【００１８】
センサ２２は、コンベア１４の一側に取り付けられた送信機２４と、コンベア１４の他側に取り付けられた受信機２６とを「光電セル」の配置で備えている。送信機２４および受信機２６は、プリントヘッド集合体１０から所定の間隔（例えば９０〜３００ｃｍ（３〜１０フィート））を隔てて位置決めされている。送信機２４は、コンベア１４の表面の上方の所定の高さ（例えば１ｍｍまたは２ｍｍ、約１０ｍｍまで）の光のビームを放射する。もし、被印刷体１２のいずれかの部分が上記間隔を超える高さとなると、上記光のビームが遮られ、受信機２６はリフト・アクチュエータ２０に信号を送って、取付けラック１６およびプリントヘッド集合体１０を被印刷体１２の上方２５．４ｍｍ（１インチ）以上まで上昇させ、かつプリントヘッド集合体１０に信号を提供して印刷工程を中断させる。例えば、或る用途においては、上記被印刷体が印刷可能なペーパーシートであり、この巻取り紙は、射出アセンブリと、紙が移動するコンベアの表面との間の予め設定された間隔を超えるように紙の表面から突出する裂け目を備えている可能性がある。その場合、射出アセンブリの変位量を増大させないと（例えば、裂け目に対して射出アセンブリを上昇させないと）、紙が射出アセンブリに衝突する筈である。
【００１９】
被印刷体１２の高さの増大した部分は、プリントヘッド集合体１０の下方を通過するのが許容され、かつ処分または再利用に転換される。高さの増大した部分がプリントヘッド集合体１０の下方を通過してしまうと、リフト・アクチュエータ２０は取付けラック１６をそれの印刷位置まで下降させる。この場合、プリントヘッド集合体を備えた取付けラックを下降させるのは、単に被印刷体１２の高さの増大した部分が通過したことをセンサが指示したときの作用のみでなく、センサがプリントヘッド集合体から離れている距離およびコンベア１４の速度である。しかしながら、プリントヘッド集合体を支持するのに用いられる機械的構造は、プリントヘッド集合体が上昇せしめられる以前にあった正確な位置を保証するのには剛性が不十分である。したがって、プリントヘッド集合体１０を備えた取付けラック１６を正確に再位置決めする心合わせシステムが必要になる。
【００２０】
図３および図４を参照すると、取付けラック１６は３個の心合わせ素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃを備えている。心合わせ素子３０ａは十字形で、コンベアに対して取付けラックをＸ軸およびＹ軸に沿って再位置決めするための基準点として機能する。第１の心合わせ素子３０ａから約１ｍ離れた第２の心合わせ素子３０ｂは、Ｙ軸に沿って延び、心合わせ素子３０ａとともにＹ軸に沿った正確な再位置決めを保証する。同様に、第１の心合わせ素子３０ａから約１ｍ離れた第３の心合わせ素子３０ｃは、Ｘ軸に沿って延び、第１の心合わせ素子３０ａとともにＸ軸に沿った正確な再位置決めを保証する。コンベア１４は、心合わせ素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃのうちの対応する一つ内に受け入れられる球形の位置決めピン３２を備えている。心合わせ素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、取付けラック１６がコンベア１４上に降下せしめられたときに、ピン３２に対する案内面として働くテーパーエッジ３４をそれぞれ備えたＶブロックの形状を有する。
【００２１】
以上、本発明の多くの実施の形態について説明がなされたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、種々の変更が可能なことを理解すべきである。例えば上述の実施の形態においては、被印刷体が連続した巻取り紙であり、高さの変化が裂け目または繋ぎ目によって生じる可能性があった。他の実施の形態においては、被印刷体が個々の製品（例えば食品、セラミックタイル）の形態であって、高さの変化が製品の不適当な配向（
例えば、上反り、傾き）によって生じる可能性がある。
【００２２】
上記センサーシステムは、送受信機からなる光電構成を含んでいる。高さの変化を検出するのに用いられる他のセンサは、透過型センサ（例えばＬＥＤ／フォトトランジスタ対）光学カメラ、超音波センサまたはＸ線センサを含む。機械的センサは、上述した光電式センサに代わり得る掛外し装置を備えたものを含む。光学的仕組みおよび機械的仕組みを組み合わせたセンサも同様に使用可能である。例えば、カム装置は被印刷体の厚さを機械的に検出することができる。被印刷体の厚さ（例えば２倍の厚さの繋ぎ目）が機械的にセットされたカムを超えると、カムが回転して光学的センサを始動させるフラグを立ち上げる。
【００２３】
取付けラック１６には４個のプリントヘッド集合体が取付けラック１６上に支持されているものが示されているが、別の実施の形態においては、それよりも少ないまたは多い数のプリントヘッド集合体が取付けラック１６上に配置されることも可能である。
【００２４】
したがって、他の実施の形態も添付の請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】印刷アセンブリの斜視図
【図２】図１の印刷アセンブリの側面図
【図３】複数のプリントヘッド集合体を備えた取付けラックの平面図
【図４】図３の取付けラックとコンベアとの間の心合わせ構造の断面側面図
【符号の説明】
【００２６】
１０    プリントヘッド集合体
１２    被印刷体
１４    コンベア
１６    取付けラック
１８    支柱
２０    リフト・アクチュエータ
２２    センサ
２４    送信機
２６    受信機
３０ａ〜３０ｃ    心合わせ素子
３２    位置決めピン
３４    テーパーエッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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