JP2012152978A - インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 Download PDF

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Abstract

【課題】記録ヘッドと記録媒体の記録面との間のギャップが広くなった場合についても、画像の高速記録と、好適な画像品質の記録とを両立できる、インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】インクの吐出の有無を示す2階調の記録データに従った1回の吐出指令によって、メイン滴と、メイン滴の後方を飛翔するサテライト滴とを含む2つ以上のインク滴を吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録工程を含むインクジェット記録方法である。インクジェット記録工程では、ベタ部を記録する場合、前回の吐出指令におけるサテライト滴と、今回の吐出指令におけるメイン滴とを飛翔中に合体させ、合体させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作が行われ、ハイライト部を記録する場合、メイン滴とサテライト滴とを分離させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作が行われる。
【選択図】図2

Description

本発明は、インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置に関する。
従来から、インク滴を吐出し、記録媒体の記録面に画像を記録するインクジェット記録についての技術が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。特許文献1には、微小ドットを形成できて粒状性を向上したインクジェット記録装置が開示されている。特許文献1のインクジェット記録装置は、微小ドットを形成するときにメインドットと独立したサテライトドットを形成するインク滴を吐出させる駆動制御手段を備える。特許文献1では、サテライトドットがメインドットの着弾位置から1ドットピッチ以上離れた位置に形成されるインク滴を吐出させることが好ましい、とされている。また、淡い色のインクを用いるときにのみサテライトドットが形成されるインク滴を吐出させることが好ましい、とされている。
特許文献2には、付随して飛行する液滴(サテライトインク滴)の着弾ばらつきに起因する不具合を抑制するための液滴吐出装置等が開示されている。特許文献2の液滴吐出装置は、ノズルから液体を吐出させる動作を素子にさせる先行吐出パルス及び後行吐出パルスを生成するパルス生成部を有する。特許文献2において、このパルス生成部は、後行吐出パルスの素子への印加に伴ってノズルから吐出される複数の液滴のうちの1番目に飛行する液滴を、先行吐出パルスの素子への印加に伴ってノズルから吐出される複数の液滴のうちの2番目以降に飛行する液滴と飛行中に合体させるように、パルス間隔を定める、とされている。ここで、後行吐出パルスは、先行吐出パルスよりもノズルから吐出される液滴の量が少なくなるように素子を動作させる、とされている。
特開2001−253098号公報 特開2010−208093号公報
インクジェット記録は、記録用紙以外にも適用可能であって、各種の記録媒体を対象として、画像の記録を行うことができる。具体的に、記録媒体としては、産業資材が例示される。このような産業資材は、記録用紙等と比較すると、インクが飛翔する方向における、厚み及び/又は反り等が大きいものがある。従って、産業資材を対象としたインクジェット記録では、記録ヘッド、詳細には記録ヘッドにおいてインクを吐出するノズルが形成されている吐出面と、産業資材の記録面との間のギャップが、記録用紙等の場合と比較して大きく設定される。例えば、5mm〜10mm程度又は十数mm程度に設定される。この場合、記録ヘッドから吐出されたインクの液滴(インク滴)の体積が小さくなる程、詳細には、インク滴の体積が小さくなり、その質量が軽くなる程、飛翔中の空気抵抗等が原因となり、飛翔しているインク滴の速度が低下し、着弾位置ずれが発生し易くなる。発明者は、インク滴の体積を大きくすると、高速に画像を記録することができると共に、飛翔中のインク滴の速度低下を抑制することが可能となることを見出した。この場合、インクの密度は一定であるため、インク滴の体積を大きくすると、インク滴の質量は重くなる。ただし、このとき、記録された画像のうち、特にインクが連続して吐出されないハイライト部において粒状性が低下してしまうことを見出した。
本発明は、記録ヘッドと記録媒体の記録面との間のギャップが広くなった場合についても、画像の高速記録と、好適な画像品質の記録とを両立できる、インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
上記従来の課題に鑑みなされた本発明の一側面は、搬送部の搬送面に載せ置かれた記録媒体を搬送し、前記搬送面から鉛直方向に離間した位置であって、搬送される記録媒体が通過する状態において、前記搬送面を基準とした記録媒体の記録面の高さのばらつきを許容できる位置に設置された記録ヘッドからインクを吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録方法であって、インクの吐出の有無を示す2階調の記録データに従った1回の吐出指令によって、メイン滴と、メイン滴の後方を飛翔するサテライト滴と、を含む2つ以上のインク滴を吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録工程を含み、前記インクジェット記録工程では、記録される画像のうちインクが連続して吐出されるベタ部を記録する場合、前回の吐出指令におけるサテライト滴と、今回の吐出指令におけるメイン滴と、を飛翔中に合体させ、合体させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作が行われ、記録される画像のうちインクが連続して吐出されないハイライト部を記録する場合、メイン滴とサテライト滴とを分離させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作が行われる、インクジェット記録方法である。
これによれば、ベタ部とハイライト部とを含む画像を、好適に記録することができる。記録ヘッドを記録媒体の記録面の高さのばらつきを許容できる位置に設置した状態で、ベタ部を記録する場合、前回の吐出指令におけるサテライト滴と、今回の吐出指令におけるメイン滴とを飛翔中に合体させて、インク滴の体積を大きくし、その質量を重くさせることができる。これに伴い、飛翔中の空気抵抗に起因したインク滴の減速を抑制し、インク滴の着弾精度を向上させることが可能で、且つ、このようなインク滴で高速な記録を実現することができる。インクジェット記録方法を、例えば、ライン型のインクジェット記録装置を用いて行った場合、記録媒体の形状や大きさ、搬送速度によっては、記録媒体の搬送に伴い風が発生することがある。また、シリアル型のインクジェット記録装置を用いて行った場合、記録ヘッドの走査に伴い風が発生することがある。インク滴の体積を大きくし、その質量を重くさせると、このようにして発生する風の影響による、例えば着弾の位置ずれを低減させることもできる。一方、ハイライト部を記録する場合、分離によってインク滴の体積を小さくさせることができる。分離されたメイン滴とサテライト滴とによれば、例えば分離させない場合と比較し、記録面に、より小さなインクドットを形成でき、粒状性を向上させたハイライト部とすることができる。その際、吐出されるインクの体積を、ベタ部又はハイライト部に分けて変化させるような吐出動作を行う必要がない。多種類のインクドットに応じた、多種類の吐出パターン及び多種類のデータを用いる必要がない。
ここで、インクジェット記録工程における画像の記録は、インクの吐出の有無を示す2階調の記録データ(2階調のバイナリーデータ)に従い行われる。そのため、画像の記録に用いる記録データのデータ量を少なくすることが可能で、少ないデータ量で効率よく画像を記録することができる。この他、2階調の記録データに対応した1種類の吐出パターンのみでの吐出安定性を確立すればよい。そのため、多階調の記録データを用いるインクジェット記録方法のように、高度な技術を要して、多種類の吐出パターンで吐出安定性を確立する必要がない。吐出安定性の確立が容易となり、開発期間を短縮することができる。なお、開発期間の短縮等は、開発コストの縮小につながる。特に、粘度及び/又は表面張力、比重といったインクの物性が、記録ヘッドに適さないインクを用いて画像を記録するような場合に、非常に有効である。すなわち、記録ヘッドから吐出し難いインクで、多種類の吐出パターン全てに対して吐出安定性を確立することは非常に困難である。画像の記録に用いるインクを、変更する際にも同様である。
このインクジェット記録方法は、次のような構成とすることもできる。すなわち、前記インクジェット記録工程では、ハイライト部を記録する場合、さらに、分離させた複数のインク滴のうち、体積の大きな上位2つのインク滴が記録面に着弾して形成される2つのインクドットの間隔が、ベタ部を形成するインクドットの間隔と比較し、広くなるような吐出動作が行われる、ようにしてもよい。これによれば、ハイライト部の粒状性をより好適にすることができる。なお、ベタ部を形成するインクドットの間隔は、インクジェット記録方法で記録される画像の設定解像度ピッチに一致する。
また、前記インクジェット記録工程では、1回の吐出指令において吐出されるインクの総体積は、45ピコリットル以上である、ようにしてもよい。これによれば、サテライト滴とメイン滴とによる合体後のインク滴の体積を、45ピコリットル以上とすることができる。45ピコリットル以上のインク滴によれば、飛翔中に、インク滴が減速することを抑制することができる。そして、記録される画像のうちベタ部において、着弾の位置ずれを防止又は低減し、より好適な画像品質とすることができる。
また、前記インクジェット記録工程では、前記搬送面を基準とした記録面の高さのばらつきを許容できる位置として、前記記録ヘッドが記録面から5mm以上離間する位置に設置された状態で、吐出動作が行われる、ようにしてもよい。これによれば、インクジェット記録工程において、記録ヘッドと記録媒体との接触を確実に防止することができる。そして、記録ヘッドが記録面から5mm以上離間する位置に設置された状態、すなわち、記録ヘッドと記録面とのギャップが5mm以上というように広く設定された場合について、上述した優れた作用・効果を奏することができる。
本発明の他の側面は、搬送部の搬送面に載せ置かれた記録媒体を搬送し、前記搬送面から鉛直方向に離間した位置であって、搬送される記録媒体が通過する状態において、前記搬送面を基準とした記録媒体の記録面の高さのばらつきを許容できる位置に設置された記録ヘッドからインクを吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録装置であって、インクの吐出の有無を示す2階調の記録データに従った1回の吐出指令によって、メイン滴と、メイン滴の後方を飛翔するサテライト滴と、を含む2つ以上のインク滴を吐出し、記録面に画像を記録する制御部を有し、前記制御部は、記録される画像のうちインクが連続して吐出されるベタ部を記録する場合、前回の吐出指令におけるサテライト滴と、今回の吐出指令におけるメイン滴と、を飛翔中に合体させ、合体させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作を制御し、記録される画像のうちインクが連続して吐出されないハイライト部を記録する場合、メイン滴とサテライト滴とを分離させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作を制御する、インクジェット記録装置である。
これによれば、上述した本発明の一側面に係るインクジェット記録方法を実行することができる。このインクジェット記録装置では、記録ヘッドに多量のデータを高速で転送するために多階調の記録データを用いるインクジェット記録装置が有する高速データ転送手段のような特別な構成は必要ではなく、これを省略することができる。なお、このような構成を省略することで、インクジェット記録装置を低コストとすることができる。このインクジェット記録装置は、上述した構成をさらに含むインクジェット記録方法のためのインクジェット記録装置とすることもできる。
本発明によれば、記録ヘッドと記録媒体の記録面との間のギャップが広くなった場合についても、画像の高速記録と、好適な画像品質の記録とを両立できる、インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を得ることができる。
ライン型のインクジェット記録装置の概略を示す図である。(a)は平面図であり、(b)は正面図である。 (a)は、所定のタイミングで吐出されたインクによるインク滴が、吐出面から5mm程度の距離を飛翔する状態を、時間経過に従って説明する図である。(b)は、記録面に形成されたインクドットを説明する図である。 (a)は、記録データから得られる命令信号を説明する図である。(b)は、ピエゾ素子に出力されるパルス信号の一例を説明する図である。(c)は、ピエゾ素子に出力されるパルス信号の他の一例を説明する図である。
本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略し又は他の構成等に置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。
<インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置>
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、図1に示すようなインクジェット記録装置1によって実現される。図1に示すインクジェット記録装置1は、ライン型のインクジェット記録装置である。インクジェット記録装置1は、図1に示すように、搬送部10と、キャリッジ20と、記録部30と、照射部40と、制御部50とを有する。インクジェット記録装置1で画像が記録される記録媒体としては、例えば産業資材70が例示される。産業資材70には、例えば布帛、建築材が含まれる。布帛は、所定の大きさに形成(裁断)されたものの他、ロール状に巻き取られた長尺の場合もある。建築材には、図1に示すようなコンクリートブロックの他、窯業サイディング材(窯業板)等が含まれる。インクジェット記録装置1では、記録媒体としての産業資材70の記録面72に対して、例えばフルカラーの画像が記録(形成)される。つまり、記録面72に対してフルカラーの模様付けがなされる。なお、記録面72は、産業資材70において後述する搬送面12に接する面と反対側の面である。インクジェット記録装置1によるインクジェット記録方法では、例えば活性エネルギー硬化型インクが用いられる。活性エネルギー硬化型インクとしては、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等が例示される。
搬送部10は、コンベア等によって構成される。搬送部10は、搬送面12に載せ置かれた産業資材70を搬送する。搬送部10は、産業資材70を、搬送部10の一端側(図1(a),(b)を正面視したとき左端側)から、キャリッジ20及び照射部40を通過させ、搬送部10の他端側に搬送する(図1(a),(b)を正面視したとき右側に示す記録面72に画像が記録(模様付け)された産業資材70参照)。なお、産業資材70が、ロール状に巻き取られた長尺の布帛である場合、この布帛がセットされた供給部(不図示)から送り出され、搬送部10の一端側に供給された布帛は、搬送面12に貼り付けられる等して他端側に搬送され、巻取部(不図示)で巻き取られる。
キャリッジ20は、記録部30を有する。記録部30は、キャリッジ20に取り付け固定される。記録部30は、例えば記録ヘッドユニット32K,32C,32M,32Yを含む。記録ヘッドユニット32Kは、ブラックのインク(以下、「ブラックインク」ともいう。)を吐出する複数の記録ヘッドによって構成される。記録ヘッドユニット32Cは、シアンのインク(以下、「シアンインク」ともいう。)を吐出する複数の記録ヘッドによって構成される。記録ヘッドユニット32Mは、マゼンタのインク(以下、「マゼンタインク」ともいう。)を吐出する複数の記録ヘッドによって構成される。記録ヘッドユニット32Yは、イエローのインク(以下、「イエローインク」ともいう。)を吐出する複数の記録ヘッドによって構成される。すなわち、記録部30は、複数の記録ヘッドによって構成されている。記録ヘッドユニット32Kを構成する複数の記録ヘッドは、搬送方向に直交する方向(図1(a)の「直交方向」参照)の複数列に整列された状態で、且つ隣接する列同士の記録ヘッドが千鳥状となるように配置されている。記録ヘッドユニット32C,32M,32Yのそれぞれにおける複数の記録ヘッドについても、記録ヘッドユニット32Kと同様に配置されている。なお、各色の記録ヘッドユニット32K,32C,32M,32Yを構成する記録ヘッドは、複数のノズルと、各ノズルに対応した圧力室と、各圧力室に対応したピエゾ素子と、を有する。各色のインクは、後述するようにして供給されて圧力室に収容され、インクジェット記録装置1に入力された記録データに従った吐出指令によって、ピエゾ素子に駆動電圧が印加されることで、圧力室に対応したノズルからそれぞれ吐出される。
キャリッジ20に固定された状態において記録部30(記録ヘッドユニット32K,32C,32M,32Yのそれぞれを構成する記録ヘッド)は、搬送面12から鉛直方向に離間した位置であって、搬送部10によって搬送される産業資材70が記録部30を通過する状態において、搬送面12を基準とした記録面72の高さのばらつきを許容できる位置に設置される。具体的に、記録部30は、搬送面12と対向する記録部30の面、詳細には、記録ヘッドユニット32K,32C,32M,32Yのそれぞれを構成する複数の記録ヘッドにおける吐出面34と、産業資材70の記録面72との間のギャップG(図1(b)参照)が、5mm以上、具体的には5mm〜10mm程度又は十数mm程度離間した状態となる位置に設置される。記録部30がキャリッジ20に取り付けられた状態において、搬送面12に対向するキャリッジ20の面及び吐出面34は、同一の平面内に含まれるように、同一の高さに設定される。なお、各色の記録ヘッドユニット32K,32C,32M,32Yを構成する記録ヘッドから吐出されたインクによるインク滴は、ギャップGの空間を、記録面72に向けて鉛直方向に飛翔する。インク滴の初速は、概ね3m/sec〜16m/secに設定され、好ましくは4m/sec〜12m/sec程度に設定され、より好ましくは6m/sec〜12m/sec程度に設定される。飛翔速度(飛翔平均速度)は、例えば2m/sec以上、好ましくは5m/sec以上に設定される。インク滴の初速とは、記録ヘッドからの吐出時におけるインク滴の速度である。
ところで、産業資材70は、個々に厚みのばらつき及び/又は反り等を有する。産業資材70の中には、記録面72に、凹凸による意匠性が施される場合がある。具体的に、産業資材70としてのコンクリートブロックの厚みには、厚みの基準寸法に対して、例えば±0.5mm程度のばらつきがあり、また、記録面72に、例えば深さ10mm程度の溝が形成されているものがある。窯業サイディング材の厚みには2mm程度のばらつき(最大厚みから最小厚みを減じた値)があり、また、例えば2mm程度の反りがある場合がある。さらに、窯業サイディング材には、記録面72に、例えば深さ7mm程度の溝が形成され、また例えばレンガ調の凹凸が形成されているものがある。従って、産業資材70が記録部30を通過する状態において、搬送面12を基準とした記録面72の高さに、ばらつきが生じる。インクジェット記録装置1では、このばらつきに起因した、記録部30と搬送中の産業資材70との接触が、確実に防止されなければならない。そのため、ギャップGは、上述したような値に設定される。立毛布帛又は毛羽立っている布帛等についても、搬送中における記録部30と接触を確実に防止するため、ギャップGは、上述したような値とし、広くとる必要がある。なお、記録面72に凹凸が形成されている場合のギャップGは、吐出面34と記録面72の凸部との間の寸法である。凹部の深さ(記録面72に形成された凹凸の高低差)は、1mm以上である。具体的に、凹部の深さは、例えば、ギャップGと同様であって、5mm〜10mm程度又は十数mm程度である。
照射部40は、活性エネルギー線を照射する活性エネルギー照射部として機能する。例えば、画像の記録に、紫外線硬化型インクが用いられる場合、照射部40では、活性エネルギー線としての紫外線が照射される。また、電子線硬化型インクが用いられる場合、照射部40では、活性エネルギー線としての電子線が照射される。なお、活性エネルギー硬化型インクが用いられない場合、照射部40は省略される。照射部40は、記録部30に対して搬送方向下流側の所定の位置に設置される。例えば紫外線硬化型インクが用いられる場合、照射部40は、搬送部10の搬送面12に向けて設置された紫外線ランプを有し、搬送面12の方向に紫外線を照射する。照射部40は、紫外線ランプから発せられた紫外線が外部に照射されることを防止可能なシャッタ機構を有し、このシャッタ機構を開閉させることで、紫外線の照射を開始し停止することができる。なお、紫外線の照射の開始及び停止は、照射部40が有する紫外線ランプの点灯及び消灯によって実現する構成としてもよい。この場合、シャッタ機構を省略することができる。
紫外線のような活性エネルギー線の照射は、例えば、記録部30に対して搬送方向下流側で且つ照射部40に対して搬送方向上流側の所定の位置に設置された検知センサ(不図示)で、産業資材70が検知されたことを条件として開始される。活性エネルギー線の照射は、照射部40に対して搬送方向下流側の所定の位置に設置された検知センサ(不図示)で、産業資材70が照射部40を通過したことが検知されたことを条件として停止される。活性エネルギー線の照射の開始後、所定の時間経過したとき、活性エネルギー線の照射を停止するようにしてもよい。
制御部50は、インクジェット記録装置1で実行される各種処理を制御する。制御部50は、例えば、インクジェット記録工程を含むインクジェット記録方法のための処理を制御する。制御部50は、電子部品が搭載された回路基板及び電気配線等を含む。制御部50に含まれる少なくとも一部の構成は、記録部30の上部に設置される。
インクジェット記録装置1は、この他、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのインクをそれぞれ貯留したメインタンク(不図示)を有する。ブラック用のメインタンクに貯留されたブラックインクは、ブラック用のインク供給ライン60を介して記録ヘッドユニット32Kの複数の記録ヘッドにそれぞれ供給される。シアン用のメインタンクに貯留されたシアンインクは、シアン用のインク供給ライン60を介して記録ヘッドユニット32Cの複数の記録ヘッドにそれぞれ供給される。マゼンタ用のメインタンクに貯留されたマゼンタインクは、マゼンタ用のインク供給ライン60を介して記録ヘッドユニット32Mの複数の記録ヘッドにそれぞれ供給される。イエロー用のメインタンクに貯留されたイエローインクは、イエロー用のインク供給ライン60を介して記録ヘッドユニット32Yの複数の記録ヘッドにそれぞれ供給される。なお、図1(a),(b)では、各色用のインク供給ライン60は、簡略化して図示されている。
インクジェット記録装置1は、ネットワークインターフェース等の所定のインターフェース(不図示)を有する。インクジェット記録装置1は、インターフェースを介して、パーソナルコンピュータ等の外部装置と通信可能に接続されている。外部装置は、インクジェット記録装置1に対し、記録面72への画像の記録指令及び記録する画像を示す記録データ等を入力する。ここで、入力される記録データは、例えば、インクの吐出の有無を示す2階調のデータ、すなわち、1画素あたり1bit(ON/OFF)のデータ(バイナリーデータ)である。このような記録データによれば、データ量を少なくすることが可能で、高周波及び/又は多ノズルへの対応が容易となる。また、吐出パターンが1種類となるため、記録ヘッド及び/又はインクの設計、合わせ込みが容易となる。記録指令が入力されたインクジェット記録装置1では、所定の処理が実行され、インクジェット記録方法が実行される。インクジェット記録装置1でインクジェット記録方法が実行されると、入力された記録データによって示される画像が記録面72に記録される。
インクジェット記録方法では、先ず、搬送部10が動作を開始し、搬送面12に載せ置かれた産業資材70の搬送が開始される。次に、記録部30において、入力される記録データに従った吐出指令によって、搬送されてきた産業資材70に対して各色のインクが吐出され、記録面72に着弾する。各色のインクは、対応する色の記録ヘッドユニット32K,32C,32M,32Yそれぞれの記録ヘッドのノズルから、上述したように適宜吐出される。これによって、ブラックインクによるブラックドットと、シアンインクによるシアンドットと、マゼンタインクによるマゼンタドットと、イエローインクによるイエロードットとが、記録面72に形成される。なお、記録ヘッドのノズルから吐出されるインクは、メイン滴とサテライト滴とを含む2つ以上のインク滴に分離した状態となる。これについての説明は、後述する。
その後、さらに搬送部10によって産業資材70が搬送され、照射部40において、記録面72に、活性エネルギー線が照射される。これによって、記録面72に着弾した各色のインク滴によって形成されたブラックドット、シアンドット、マゼンタドット、イエロードットが硬化する。そして、産業資材70は、搬送部10の搬送方向下流側の端部まで搬送され、1つの産業資材70に対する画像の記録が終了する。なお、搬送面12には、産業資材70が所定のタイミングで順次載せ置かれ、これの搬送が開始され、上記処理が連続的に繰り返して実行される。つまり、インクジェット記録装置1では、搬送工程と、インクジェット記録工程とを含むインクジェット記録方法が繰り返して連続的に実行される。画像の記録に、紫外線硬化型インク等のような活性エネルギー硬化型インクが用いられる場合、インクジェット記録方法は、上述したような活性エネルギー線を照射する照射工程を含む。一方、紫外線硬化型インク等のような活性エネルギー硬化型インクが用いられない場合、このような照射工程は省略される。
<インク滴の飛翔状態及びインクドット>
記録部30を構成する記録ヘッドのノズルから吐出されたインクによるインク滴の飛翔状態及び記録面に着弾したインク滴により形成されたインクドットについて、図2(a),(b)を参照して説明する。図2(a)は、次のような条件に基づいて得られた検討結果である。すなわち、図2(a)は、吐出面34から5mm程度までの距離(図1(b)の「ギャップG」を5mm程度に設定)を飛翔する状態を対象としている。図2(a)に示す時間t01〜t23における各時間間隔は、100μsecである。図2(a)において、インクが連続して吐出される際の吐出周期は、100μsecであって、記録ヘッドのノズルから1回の吐出指令によって吐出される1滴のインクの体積(総体積)は、50pl(ピコリットル)である。この1滴のインクは、吐出後、メイン滴とサテライト滴とを含む複数の液滴に分離する。この場合、ノズル吐出面の付近(図1(b)の「吐出面34の付近」参照)では、メイン滴は体積が30pl程度であり、7m/sec程度の速度で飛翔している。サテライト滴は、体積が20pl程度であり、5m/sec程度の速度で飛翔している。なお、図2(a),(b)は、インク滴の飛翔状態及び記録面に着弾したインク滴により形成されたインクドットを説明するためのものであり、例えば、これらそれぞれに示すインク滴及びインクドットの寸法及び/又は寸法比は、実際の場合とは異なる。
記録ヘッドのノズルから吐出されるインクの分離は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、1回の吐出指令によってノズルから吐出されるインクは、ノズルから吐出されている最中に液柱状の形状となる。液柱状のインクは、吐出に伴いこの液柱状のインクに作用する力によって、メイン滴とサテライト滴とを含む2つ以上のインク滴に分離する。このような分離がなされる記録ヘッドでは、吐出直前のインクが収容される1つの圧力室に対して、1つのノズルが形成されている。1つの記録ヘッドにノズルが複数形成される場合、圧力室もこれと同数だけ形成される。吐出動作は、上述した通り、外部装置からインクジェット記録装置1に入力された記録データ(1画素あたり1bitのバイナリーデータ)に従った吐出指令によって、それぞれの圧力室に対応して設けられるピエゾ素子に駆動電圧が印加され、これが駆動される毎に行われる。より詳細に説明すると、制御部50は、外部装置からインクジェット記録装置1に入力された記録データをラスタライズする。そして、ラスタライズの実行によって得られる、図3(a)に示すような命令信号(ラスタライズによって得られた所定のデータに基づいた命令信号)において、吐出指令の信号レベルが「1」であるとき、1つのパルスが生成され、生成された1パルスを基に、吐出周期に対応してセットした図3(b)に示すようなパルス信号が、ピエゾ素子に出力される。これによって、ピエゾ素子に駆動電圧が印加され、インクが吐出される。なお、命令信号において、信号レベルが「1」である吐出指令が連続する場合(図3(a)参照)、吐出が連続される。一方、信号レベルが「0」であるとき、パルスは生成されない。従って、ピエゾ素子に駆動電圧が印加されず、インクは吐出されない。以下では、吐出されたインクは、1つのメイン滴と、1つのサテライト滴とによる2つのインク滴に分離する場合を例に説明する。また、ピエゾ素子には、1回の吐出指令で、ピエゾ素子に1回の駆動電圧が印加されるものとする。
先ず、吐出タイミングTaでノズルから吐出されたインクは、吐出後100μsec経過した時間t01において、メイン滴Tamと、サテライト滴Tasとに分離している。なお、1滴のインクから分離したメイン滴及びサテライト滴に関し、サテライト滴は、メイン滴の後方を飛翔する。換言すれば、メイン滴は、サテライト滴より先行して飛翔する。吐出条件によっては、メイン滴よりも体積が小さく、メイン滴よりも先行して飛翔する、所謂高速サテライトが発生する場合もあるが、本実施形態におけるサテライト滴は、このような高速サテライトを含まない。この高速サテライトは、吐出が連続する場合、前回の吐出指令において吐出されたインクから分離したサテライト滴に合体し、吐出が連続しない場合、そのままメイン滴より先行して飛翔を続ける、若しくは減速してメイン滴に吸収される。ここで、図2(a)に示す例では、吐出タイミングTaの後は吐出が連続せず、吐出タイミングTbまで吐出はされない。例えばハイライト部を記録する場合、吐出周期毎に、インクの吐出は連続して行われない。このようにインクの吐出が連続しない場合、後述するようなサテライト滴とメイン滴との合体は行われない。従って、吐出タイミングTaで吐出されたインクが分離したサテライト滴Tasは、吐出面34と、記録媒体(上述した例に基づけば、産業資材70)の記録面(上述した「記録面72」参照)との間の空間(図1(b)の「ギャップG」参照。)を飛翔中に、吐出タイミングTaの次の吐出タイミングTbで吐出されたインクが分離したメイン滴Tbmと合体しない。吐出されたインクは、空気抵抗等が原因で、吐出後、徐々に減速する。サテライト滴は、メイン滴より体積が小さいため、その質量が軽く、空気抵抗等によって、メイン滴より減速する。従って、吐出タイミングTaにおけるサテライト滴Tasは、メイン滴Tamより減速する。そのため、元は1つのインク滴であった、メイン滴Tamとサテライト滴Tasとが合体することもない。
飛翔距離が5mmとなったとき、メイン滴Tamとサテライト滴Tasとは、その時点で搬送部10によって搬送されている記録媒体の記録面に着弾する。図2(a)に示す例に基づけば、メイン滴Tamは、単独で飛翔し、時間t08経過後、時間t09経過前の所定のタイミングで着弾する。サテライト滴Tasは、単独で飛翔し、おおよそ時間t13のタイミングで着弾する。着弾したメイン滴Tamは、図2(b)に示すように、自身の体積30plに対応した直径φ1のインクドットを形成する。同様に、サテライト滴Tasは、図2(b)に示すように、自身の体積20plに対応した直径φ2(直径φ1>直径φ2)のインクドットを形成する。これらインクドットの直径φ1,φ2は、分離前の総体積50plに対応したインクドットの直径(後述する「直径φ3」参照)と比較して小さくなる。従って、1滴のインクを分離させることによって、粒状性の高い画像(ハイライト部)を好適に記録することができる。
ところで、粒状性の高い画像とするためには、メイン滴とサテライト滴とによって形成される各インクドットの間隔が、後述するベタ部を形成するインクドットの間隔より広くなるような吐出動作が行われるようにするとよい。なお、ベタ部を形成するインクドットの間隔は、インクジェット記録装置1に入力される記録データによって示される画像の設定解像度ピッチである。メイン滴Tamとサテライト滴Tasとを例とし図2(b)を参照して説明すれば、メイン滴Tamによって形成されるインクドット(符号「Tam」参照)と、サテライト滴Tasによって形成されるインクドット(符号「Tas」参照)との間隔K1が、例えば、後述する合体後のインク滴Tbs+Tcm,Tcs+Tdm,Tds+Temそれぞれによって形成されるインクドット(符号「Tbs+Tcm」、「Tcs+Tdm」、「Tds+Tem」参照)それぞれの間隔K2より広くなるように吐出動作が行われるようにするとよい。
この点に関し、メイン滴とサテライト滴とによって形成される各インクドットの間隔(図2(b)の「間隔K1」参照)は、メイン滴とサテライト滴とが記録媒体の記録面に着弾するまでの時間差(以下、「着弾時間差」という。)と、記録媒体の搬送速度とにより決定される。従って、上述したようなインクジェット記録方法のインクジェット記録工程では、着弾時間差と搬送速度とに基づいた記録条件が適宜設定されるようにするとよい。なお、前述の各インクドットの間隔が、設定解像度ピッチより小さくなると、記録媒体の濡れ性によっては、メイン滴によって形成されるインクドットと、サテライト滴によって形成されるインクドットとが、繋がってしまったり、近づいたりする。そのため、見た目に大きなインクドットとなり、粒状性を向上することができなくなってしまう。吐出されたインクが、例えば、1つのメイン滴と、2つ以上のサテライト滴といったように、3つ以上のインク滴に分離するような場合、前述の各インクドットの間隔は、体積の大きな上位2つのインク滴の間隔が対象とされる。そして、体積の大きな上位2つのインク滴の間隔が、ベタ部を形成するドットの間隔(設定解像度ピッチ)より広くなるような吐出動作が行われるようにするとよい。なお、上述の通り、1つのメイン滴と、1つのサテライト滴とに分離する場合、これらは、体積の大きな上位2つのインク滴に対応する。
吐出タイミングTaの次の吐出タイミングTbでノズルから吐出されたインクは、時間t08において、吐出面34の付近を、メイン滴Tbmと、サテライト滴Tbsとに分離した状態で飛翔している。このような状態において、吐出周期100μsecに対応し、前回の吐出タイミングTbから100μsec経過した今回の吐出タイミングTcで連続してインクが吐出されたとする。例えば、ベタ部を記録する場合、吐出周期毎に、インクの吐出が連続して行われる。吐出タイミングTcで吐出されたインクも、上述した場合と同様に、メイン滴Tcmとサテライト滴Tcsとに分離して飛翔する。ここで、メイン滴Tcmは、飛翔中に、先の吐出タイミングTbにおけるサテライト滴Tbsに追いつき、両者は、空間を飛翔中に合体し、これによって、合体後のインク滴Tbs+Tcmが形成される。合体後のインク滴Tbs+Tcmは、体積が50pl(20pl(サテライト滴Tbs)+30pl(メイン滴Tcm))程度である。この時点において、先の吐出タイミングTbにおけるメイン滴Tbmと、今回の吐出タイミングTcにおけるサテライト滴Tcsとは、それぞれ、分離した状態で飛翔している。メイン滴Tbmは、単独で飛翔し続け、図2(a)に示すように、時間t15経過後、時間t16経過前の所定のタイミングで、搬送されている記録媒体の記録面に着弾し、図2(b)に示すように、自身の体積30plに対応した直径φ1のインクドット(符号「Tbm」参照)を形成する。
合体後のインク滴Tbs+Tcmは、合体後、その状態で空間を飛翔し、時間t16経過後、時間t17経過前の所定のタイミングで、搬送されている記録媒体の記録面に着弾する。合体後のインク滴Tbs+Tcmは、図2(b)に示すように、自身の体積50plに対応した直径φ3(直径φ3>直径φ1>直径φ2)のインクドット(符号「Tbs+Tcm」参照)を形成する。ここで、サテライト滴より高速で飛翔するメイン滴と、低速のサテライト滴とが合体したインク滴の速度は、メイン滴より遅くなる。図2(a)を得るための検討では、合体後のインク滴の速度は、6.3m/sec程度であった。ただし、合体後のインク滴は、合体によって体積が増加するため、質量が重くなり、飛翔中の空気抵抗による減速が抑制される。
吐出周期毎にインクが連続して吐出されている場合(例えば、図2(a)に示す時間t08〜時間t11の範囲参照)、上述したサテライト滴Tbsとメイン滴Tcmとのように、前回の吐出指令において吐出されたインクから分離したサテライト滴と、今回の吐出指令において吐出されたインクから分離したメイン滴との合体が、飛翔中に空間で順次行われる。図2(a)に示す例に基づけば、吐出タイミングTcで吐出されたインクから分離したサテライト滴Tcsと、前回の吐出タイミングTcから100μsec後の吐出タイミングTdで吐出されたインクから分離したメイン滴Tdmとが合体し、合体後のインク滴Tcs+Tdmが形成される。合体後のインク滴Tcs+Tdmは、合体後、その状態で空間を飛翔し、時間t17経過後、時間t18経過前の所定のタイミングで、搬送されている記録媒体の記録面に着弾する。合体後のインク滴Tcs+Tdmは、図2(b)に示すように、自身の体積50plに対応した直径φ3のインクドット(符号「Tcs+Tdm」参照)を形成する。
同様に、吐出タイミングTdにおけるサテライト滴Tdsと、前回の吐出タイミングTdから100μsec後の吐出タイミングTeにおけるメイン滴Temとが合体し、合体後のインク滴Tds+Temが形成される。合体後のインク滴Tds+Temは、合体後、その状態で空間を飛翔し、時間t18経過後、時間t19経過前の所定のタイミングで、搬送されている記録媒体の記録面に着弾する。合体後のインク滴Tds+Temは、図2(b)に示すように、自身の体積50plに対応した直径φ3のインクドット(符号「Tds+Tem」参照)を形成する。
合体後のインク滴Tbs+Tcm,Tcs+Tdm,Tds+Temが、それぞれ記録面に着弾する時間間隔は、吐出周期に一致する。なお、図2(a)に示す例では、吐出タイミングTeの後、インクは連続して吐出されない。そのため、吐出タイミングTeで吐出されたインクから分離したサテライト滴Tesは、メイン滴Temと分離した後、単独で飛翔し、おおよそ時間t23のタイミングで、搬送されている記録媒体の記録面に着弾する。サテライト滴Tesは、図2(b)に示すように、自身の体積20plに対応した直径φ2のインクドット(符号「Tes」参照)を形成する。
このように、前回の吐出指令によって吐出されたインクから分離したサテライト滴と、今回の吐出指令によって吐出されたインクから分離したメイン滴とを、合体させると、上述した通り、合体後のインク滴の体積は、分離した状態のメイン滴と比較して大きくなる。そして、飛翔中の減速を抑制することができる。飛翔しているインク滴の減速が抑制されると、インク滴は高速で飛翔し続けるため、インク滴を、記録面の狙った位置(目標位置)に精度よく着弾させることが可能で、意図した正確な位置にインクドットを形成することができる。すなわち、インクジェット記録工程で上述したような吐出動作を実現すると、好適な粒状性が実現されたハイライト部と、位置ずれの少ないベタ部とを含む好適な画像品質の画像を記録することができる。また、上述したような合体後のインク滴の体積50plは、例えばOA用途(パーソナル用途)のインクジェット記録装置等と比較すると、大きい。そのため、写真画像のような、精細な画像品質の画像を記録することは困難であるが、高速な画像の記録を実現することができる。特に、産業資材70を対象とした産業用途では、高速な記録は、生産効率を向上させることが可能で、好適である。
ここで、発明者は、吐出面と記録面とのギャップが5mm以上というように広くした場合、飛翔中のインク滴の体積を45pl程度以上とすると、減速を好適に抑制できることを見出している。具体的に、インク滴の体積を45pl以上とすると、吐出から着弾までのインク滴の速度の変化について、速度維持率(例えば、ギャップ5mmの場合の速度維持率は、5mmを通過するときの速度を、吐出時の初速で除した百分率)を、高めることができる。なお、発明者は、速度維持率は45plで略飽和し一定となることも見出している。従って、1回の吐出指令で吐出されるインクの総体積は、45pl以上とするとよい。これによれば、45plの各インク滴から分離した、サテライト滴とメイン滴とによる合体後のインク滴の体積を、45pl以上とすることができる。
ハイライト部を記録する場合、上述したようなサテライト滴とメイン滴との合体は行われず、従って、飛翔しているサテライト滴及びメイン滴の減速を好適に抑制することができなくなることもある。ただし、ハイライト部における画像品質は、インクドット径が重要な要素であって、減速に伴う着弾の位置ずれは、インクドット径と比較すると重要な要素ではなく、許容され易い。特に、産業資材70を対象とした産業用途では、ハイライト部における着弾位置ずれは、許容される。
なお、1画素あたり1bitのバイナリーデータに従った1回の吐出指令によって吐出されるメイン滴とサテライト滴とは、上述した通り、液柱状をしたインクを分離して形成する構成の他、当初より分離させた状態で吐出されるようにしてもよい。このような吐出は、例えば、次のような手法によって行うことができる。すなわち、上記では、1つの圧力室に1つのノズルが形成された構成を有する記録ヘッドとしたが、1つの圧力室に対して、例えば分離させるインク数に対応した数のノズル、例えば、2つのノズルを形成する。このような記録ヘッドにおいて、各圧力室に対応した1つのピエゾ素子を駆動させると、圧力室に収容されているインクは、複数のノズルそれぞれから吐出される。つまり、1回の吐出指令によって、メイン滴とサテライト滴とを含む複数のインク滴を吐出することができる。このような手法によっても、インクの吐出が連続しない場合、1回の吐出指令によって、同一の圧力室に収容され、この圧力室に形成された異なるノズルからそれぞれ吐出されたインクによるメイン滴とサテライト滴とは、分離した状態で、それぞれ、記録面に着弾する。一方、インクの吐出が連続する場合、前回の吐出指令によって吐出されたサテライト滴と、今回の吐出指令によって、このサテライト滴のためのインクが収容されていた同一の圧力室に形成された別のノズルから吐出されたメイン滴とは、合体し、合体した状態で、記録面に着弾する。そのため、図2(a)に示すような飛翔状態を実現することが可能で、上記同様の優れた作用・効果を得ることができる。
また、1画素あたり1bitのバイナリーデータに従った1回の吐出指令によって吐出されるメイン滴とサテライト滴とは、次のように形成されてもよい。すなわち、上記では、ラスタライズの実行によって得られる命令信号(図3(a)参照)において、吐出指令の信号レベルが「1」であるとき、1つのパルスが生成され、生成された1パルスを基に、吐出周期に対応してセットしたパルス信号(図3(b)参照)が、ピエゾ素子に出力されることとした。この他、吐出指令の信号レベルが「1」であるとき、分離させるインク数に対応した数のパルス、例えば、2つのパルスを生成し、生成された2パルスが、吐出周期に対応し、且つ吐出周期より短い間隔でセットされた、図3(c)に示すようなパルス信号が、ピエゾ素子に出力されるようにしてもよい。この場合も、1回の吐出指令によって、メイン滴とサテライト滴とを含む複数のインク滴を吐出することができる。具体的に、先行するパルスによってメイン滴が吐出され、後のパルスによってサテライト滴が吐出される。このような手法によっても、インクの吐出が連続しない場合、1回の吐出指令によって、同一の圧力室に収容され、この圧力室に形成されたノズルから、吐出周期より短い間隔で連続して吐出されたメイン滴とサテライト滴とは、分離した状態で、それぞれ、記録面に着弾する。一方、インクの吐出が連続する場合、前回の吐出指令によって吐出されたサテライト滴と、今回の吐出指令によって吐出されたメイン滴とは、合体し、合体した状態で、記録面に着弾する。そのため、図2(a)に示すような飛翔状態を実現することが可能で、上記同様の優れた作用・効果を得ることができる。
以上説明した本実施形態の構成は、次のようにすることもできる。すなわち、上記では、インクジェット記録装置1が、ライン型のインクジェット記録装置である場合を例に説明した。この他、本実施形態のインクジェット記録方法が実行されるインクジェット記録装置としては、シリアル型のインクジェット記録装置が採用されてもよい。シリアル型のインクジェット記録装置は、産業資材70の搬送方向に直交する方向に配置された各色用の記録ヘッドによって構成される記録部が固定されたキャリッジを有する。シリアル型のインクジェット記録装置では、記録部が固定されたキャリッジを搬送方向に直交する方向に往復移動させながら、記録部の記録ヘッドから、例えば紫外線硬化型インク等の活性エネルギー硬化型インクが、上述したように吐出される。これによって、シリアル型のインクジェット記録装置が有する上記同様の搬送部によって、上記同様に搬送される産業資材70の記録面72に各色のインクドットが形成され、画像が記録される。
1 インクジェット記録装置
10 搬送部、 12 搬送面
30 記録部
32K 記録ヘッドユニット(ブラック用)
32C 記録ヘッドユニット(シアン用)
32M 記録ヘッドユニット(マゼンタ用)
32Y 記録ヘッドユニット(イエロー用)
34 吐出面
70 産業資材、 72 記録面

Claims (5)

  1. 搬送部の搬送面に載せ置かれた記録媒体を搬送し、前記搬送面から鉛直方向に離間した位置であって、搬送される記録媒体が通過する状態において、前記搬送面を基準とした記録媒体の記録面の高さのばらつきを許容できる位置に設置された記録ヘッドからインクを吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
    インクの吐出の有無を示す2階調の記録データに従った1回の吐出指令によって、メイン滴と、メイン滴の後方を飛翔するサテライト滴と、を含む2つ以上のインク滴を吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録工程を含み、
    前記インクジェット記録工程では、
    記録される画像のうちインクが連続して吐出されるベタ部を記録する場合、前回の吐出指令におけるサテライト滴と、今回の吐出指令におけるメイン滴と、を飛翔中に合体させ、合体させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作が行われ、
    記録される画像のうちインクが連続して吐出されないハイライト部を記録する場合、メイン滴とサテライト滴とを分離させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作が行われる、インクジェット記録方法。
  2. 前記インクジェット記録工程では、ハイライト部を記録する場合、さらに、分離させた複数のインク滴のうち、体積の大きな上位2つのインク滴が記録面に着弾して形成される2つのインクドットの間隔が、ベタ部を形成するインクドットの間隔と比較し、広くなるような吐出動作が行われる、請求項1に記載のインクジェット記録方法。
  3. 前記インクジェット記録工程では、1回の吐出指令において吐出されるインクの総体積は、45ピコリットル以上である、請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録方法。
  4. 前記インクジェット記録工程では、前記搬送面を基準とした記録面の高さのばらつきを許容できる位置として、前記記録ヘッドが記録面から5mm以上離間する位置に設置された状態で、吐出動作が行われる、請求項1から請求項3の何れか1項に記載のインクジェット記録方法。
  5. 搬送部の搬送面に載せ置かれた記録媒体を搬送し、前記搬送面から鉛直方向に離間した位置であって、搬送される記録媒体が通過する状態において、前記搬送面を基準とした記録媒体の記録面の高さのばらつきを許容できる位置に設置された記録ヘッドからインクを吐出し、記録面に画像を記録するインクジェット記録装置であって、
    インクの吐出の有無を示す2階調の記録データに従った1回の吐出指令によって、メイン滴と、メイン滴の後方を飛翔するサテライト滴と、を含む2つ以上のインク滴を吐出し、記録面に画像を記録する制御部を有し、
    前記制御部は、
    記録される画像のうちインクが連続して吐出されるベタ部を記録する場合、前回の吐出指令におけるサテライト滴と、今回の吐出指令におけるメイン滴と、を飛翔中に合体させ、合体させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作を制御し、
    記録される画像のうちインクが連続して吐出されないハイライト部を記録する場合、メイン滴とサテライト滴とを分離させた状態で記録面に着弾させるような吐出動作を制御する、インクジェット記録装置。
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