JP2013159100A - 印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

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透 ▲高▼橋
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Abstract

【課題】媒体の濡れ性のばらつきが大きくても、安定した品質で印刷する。
【解決手段】本発明は、媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を行う前処理ユニットと、前記媒体の表面にインクを吐出して画像を形成するヘッドユニットと、を備える印刷装置を制御する印刷制御装置であって、前記ヘッドユニットから前記インクを吐出させて、前記媒体にテストパターンを印刷させ、画像読み取り装置に前記テストパターンの画像を読み取らせ、前記テストパターンの画像の境界線のがたつき度合いを算出し、前記がたつき度合いに応じて、前記前処理ユニットに行わせる前記前処理を調整することを特徴とする印刷制御装置である。
【選択図】図3

Description

本発明は、印刷装置及び印刷方法に関する。
ノズルからインク等の液体を吐出して媒体上に液滴(インクドット)を着弾させることで画像や文字の記録を行う印刷装置が知られている。
従来、このような印刷装置は、インクジェットプリンターとして家庭用向けに普及していた。但し、近年、工業用途への活用が図られている。
特開2008−213152号公報
家庭用向けのインクジェットプリンターの場合、一般家庭で入手可能な媒体(紙、OHPシートなど)が限られているため、印刷対象となる媒体の特性のばらつきは比較的小さい。これに対し、工業用途の場合、インクジェット専用紙を用いる代わりに、コスト削減のために安価な媒体が用いられることが想定され、印刷対象となる媒体の特性のばらつきが大きい。特に、媒体の表面の塗工処理の差が大きいため、この結果、媒体の濡れ性のばらつきが大きい。
本発明は、媒体の濡れ性のばらつきが大きくても、安定した品質で印刷することを目的とする。
上記目的を達成するための主たる発明は、媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を行う前処理ユニットと、前記媒体の表面にインクを吐出して画像を形成するヘッドユニットと、を備える印刷装置を制御する印刷制御装置であって、前記ヘッドユニットから前記インクを吐出させて、前記媒体にテストパターンを印刷させ、画像読み取り装置に前記テストパターンの画像を読み取らせ、前記テストパターンの画像の境界線のがたつき度合いを算出し、前記がたつき度合いに応じて、前記前処理ユニットに行わせる前記前処理を調整することを特徴とする印刷制御装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
図1は、印刷装置1の概略側面図である。 図2は、印刷装置1のブロック図である。 図3は、前処理の設定条件の決定処理のフロー図である。 図4Aは、256階調の罫線の画像である。図4Bは、2値化後の画像である。図4Cは、がたつき度合いの算出方法の説明図である。 図5は、前処理の設定条件の説明図である。 図6は、第2実施形態の印刷装置1の概略側面図である。 図7Aは、第2実施形態の前処理液の塗布の様子の説明図である。図7Bは、比較例の前処理液の塗布の様子の説明図である。
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を行う前処理ユニットと、前記媒体の表面にインクを吐出して画像を形成するヘッドユニットと、を備える印刷装置を制御する印刷制御装置であって、前記ヘッドユニットから前記インクを吐出させて、前記媒体にテストパターンを印刷させ、画像読み取り装置に前記テストパターンの画像を読み取らせ、前記テストパターンの画像の境界線のがたつき度合いを算出し、前記がたつき度合いに応じて、前記前処理ユニットに行わせる前記前処理を調整することを特徴とする印刷制御装置が明らかとなる。
このような印刷制御装置によれば、媒体の濡れ性のばらつきが大きくても、安定した品質で印刷装置に印刷を行わせることができる。
前記前処理ユニットは、コロナ放電によって前記媒体の表面処理を行うコロナ放電処理装置を有することが望ましい。これにより、コロナ放電によって媒体の表面の濡れ性を改質させることができる。
前記コロナ放電の要否及び放電量を調整することが望ましい。これにより、過剰な前処理や前処理不足を防ぐことができる。
前記前処理ユニットは、前記媒体の表面に前処理液を塗布することが望ましい。これにより、媒体の表面の濡れ性を改質させることができる。
前記媒体の表面への前記前処理液の吐出量を調整することが望ましい。これにより、過剰な前処理や前処理不足を防ぐことができる。
前記処理ユニットは、前記媒体の表面に同じ大きさの前処理液滴を吐出することが望ましい。これにより、媒体の表面の濡れ性が均一になり、画質が向上する。
媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を行う前処理ユニットと、前記媒体の表面にインクを吐出して画像を形成するヘッドユニットと、を用いる印刷方法であって、前記ヘッドユニットから前記インクを吐出して、前記媒体にテストパターンを印刷する工程と、画像読み取り装置に前記テストパターンの画像を読み取らせる工程と、前記テストパターンの画像の境界線のがたつき度合いを算出する工程と、前記がたつき度合いに応じて、前記前処理ユニットに行わせる前記前処理を調整する工程とを有することを特徴とする印刷方法が明らかとなる。
このような印刷方法によれば、媒体の濡れ性のばらつきが大きくても、安定した品質で印刷装置に印刷を行わせることができる。
===第1実施形態===
<印刷装置の概要>
図1は、印刷装置1の概略側面図である。図2は、印刷装置1のブロック図である。
印刷装置1は、搬送ユニット10、前処理ユニット20、ヘッドユニット40、検出器群50、コントローラー60、駆動信号生成回路70、仮硬化ユニット80、本硬化ユニット90を備えている。
搬送ユニット10は、媒体を搬送する機能を有する。以下の説明では、媒体の搬送される方向を搬送方向と呼ぶ。搬送ユニット10は、ドラム11、第1ローラー12、第2ローラー12、第3ローラー13を有する。媒体は、搬送ユニット10の上流側の供給ユニット(不図示)から供給され、搬送ユニット10の下流側の巻き取りローラー(不図示)によって巻き取られる。媒体は第1ローラー12から第3ローラー14までの間において所定の張力にて張られており、ドラム11の表面に密着している。そして、ドラム11が回転することによって、媒体が搬送されることになる。媒体は、紙であることもあるが、透明媒体Sであることもある。
前処理ユニット20は、媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を施す機能を有する。本実施形態の前処理ユニット20は、コロナ放電処理装置21を備えている。コロナ放電処理装置21は、コロナ放電によって媒体の表面処理を行う装置である。媒体にコロナ放電による表面処理を行うと、媒体の表面張力が向上し、媒体の表面(印刷面)の濡れ性が高くなる。コロナ放電処理装置21は、ヘッドユニット40の各ヘッドユニットよりも搬送方向上流側に設けられている。このため、前処理ユニット20は、画像を形成するためのインクを媒体に吐出する前に、媒体の表面処理を行うことになる。
ヘッドユニット40は、搬送方向上流側から順に、第1ホワイトヘッドユニット41W、マゼンタヘッドユニット41M、シアンヘッドユニット41C、イエローヘッドユニット41Y、ブラックヘッドユニット41K及び第2ホワイトヘッドユニット42Wを有する。各ヘッドユニットには、多数のノズルが所定のノズルピッチ(例えば1/360インチ)で媒体の幅方向にわたって並んでいる。各ヘッドユニットが所定のインクを吐出することによって、媒体に画像が印刷される。各ヘッドユニットは、ドラム11の表面に沿って設けられている。また、各ヘッドユニットは、UVインクを吐出する。UVインクは、紫外光が照射されると硬化する性質を有するインクである。
マゼンタヘッドユニット41Mの吐出するマゼンタインクと、シアンヘッドユニット41Cの吐出するシアンインクと、イエローヘッドユニット41Yの吐出するイエローインクとによって、減色法によるカラー画像が印刷される。カラー画像の印刷には、ブラックヘッドユニット41Kから吐出されるブラックインクも用いられる。以下の説明では、マゼンタインク、シアンインク、イエローインク及びブラックインクのことをカラーインクと呼ぶことがある。
第1ホワイトヘッドユニット41W及び第2ホワイトヘッドユニット42Wは、白色のホワイトインクを吐出する。ホワイトインクは、カラー画像の背景となる背景画像を形成に用いられる背景色インクである。例えば、透明媒体にカラー画像を単独で形成するとカラー画像の視認性が良くないため、カラー画像と共に背景画像を形成することによって、カラー画像の遮光性(遮蔽性)を向上させて、カラー画像の視認性を高めている。但し、ホワイトインクは、紙などの不透明な媒体に吐出しても良い。
第1ホワイトヘッドユニット41Wは、背景画像をカラー画像より先に(カラー画像の下に)形成する表刷り印刷で用いられる。第2ホワイトヘッドユニット42Wは、背景画像をカラー画像の後に(カラー画像の上に)形成する裏刷り印刷で用いられる。透明な媒体に裏刷り印刷にてカラー画像を形成した場合には、透明な媒体の側から(透明な媒体越しに)カラー画像を見ることになる。
検出器群50は、印刷装置1の各部の情報を検出する各種の検出器をあらわす。例えば、検出器群50の中には、ドラムの回転角度を検出するエンコーダー(不図示)などが含まれている。検出器群50は、コントローラー60に検出信号を送信する。
コントローラー60は、印刷装置1の制御を行うための制御ユニットである。コントローラー60は、CPU61、メモリ62及びインターフェース部63を有する。CPU61は、印刷装置1の全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリ62は、CPU61の作業領域や、プログラムを格納する領域などを確保するための記憶部である。CPU61は、メモリ62に格納されているプログラムに従って、各ユニットを制御することになる。インターフェース部63は、外部装置であるコンピューター110と印刷装置1との間でデータの送受信を行う。
駆動信号生成回路70は、ヘッドユニット40に含まれているピエゾ素子などの駆動素子を駆動するための駆動信号を生成する回路である。駆動信号が駆動素子に印加されることによって、駆動素子が駆動して、インク滴がノズルから吐出されることになる。
仮硬化ユニット80は、媒体に着弾したUVインク同士が滲まないようにUVインクの表面を硬化(仮硬化)させる程度の強度の紫外光を照射する。仮硬化ユニット80は、搬送方向上流側から順に、第1ホワイト用光源81W、マゼンタ用光源81M、シアン用光源81C、イエロー用光源81Y、ブラック用光源81K、第2ホワイト用光源82W及びクリア用光源81CLを有する。仮硬化用の光源は、ドラム11の表面に沿って設けられている。また、各光源は、対応するヘッドユニットの下流側に設けられている。これにより、UVインクが媒体に着弾してドットが形成された直後に、仮硬化用の光源から紫外光が照射されて、UVインクのドット表面が仮硬化する。仮硬化ユニット80の光源として、LED(発光ダイオード)などが採用される。
本硬化ユニット90は、媒体上のUVインクを本硬化(完全に固化)させることが可能な強度の紫外光を照射する。本硬化ユニット90は、仮硬化用の光源よりも強い紫外光を照射するための本硬化用光源91を有する。本硬化用光源91は、ドラム11の下部に設けられている。また、本硬化用光源91は、媒体Sがドラム11から離れてから第3ローラー13に達するまでの間において、媒体に紫外光を照射する。例えば、本硬化用光源91として、メタルハライドランプなどが採用される。なお、本硬化ユニット90は、本硬化用光源91の紫外光を媒体側に反射させる反射鏡や、排熱のためのフィン、ファン及びダクトなども備えている。
外部装置であるコンピューター110(図2参照)には、プリンタドライバがインストールされている。プリンタドライバは、印刷すべき画像データに基づいて、印刷装置1に印刷動作を行わせるための印刷データをコンピューター110に生成させて、コンピューター110に印刷データを送信させるプログラムである。コンピューター110が印刷装置1に送信する印刷データには、画素データと制御データとが含まれている。印刷装置1は、印刷データの中の画素データに従って、ヘッドユニット40の各ノズルからのインク滴の吐出を制御する。また、印刷装置1は、印刷データの中の制御データに従って、搬送ユニットに媒体を搬送させ、前処理ユニット20の行う前処理を調整し、仮硬化ユニット80や本硬化ユニット90に紫外光を照射させる。このように、コンピューター110は、印刷装置1の各ユニットを制御する印刷制御装置として機能する。
コンピューター110には、画像読み取り装置120が接続されている。画像読み取り装置120は、印刷装置1を用いて印刷された画像を読み取る装置である。
<前処理の設定>
コスト削減のために安価な媒体が用いられることが想定される場合、印刷対象となる媒体の特性のばらつきが比較的大きくなる。特に、媒体の表面の塗工処理の差に起因して、媒体の表面の平滑度や汚染度が大きく異なり、この結果、媒体の濡れ性のばらつきが大きくなる。
媒体の濡れ性が良いと、媒体の表面(印刷面)にインクが着弾したときに、インクが濡れ広がる。これに対し、媒体の濡れ性が悪いと、媒体の表面にインクが着弾したときに、インクが濡れ広がらず、ざらついた画質になってしまう。そこで、本実施形態では、前処理ユニットが媒体の表面に前処理を施すことによって、媒体の特性にばらつきがあっても、安定した画質で印刷することを図っている。
但し、媒体の特性に関わらずに常に前処理ユニットが前処理を行うと、過剰な前処理や前処理不足などの問題が生じてしまう。また、過剰な前処理を削減できれば、コスト削減を図ることも可能である。
そこで、以下に説明するように、媒体にテストパターンを印刷し、テストパターンの画質を測定し、測定結果に基づいて前処理の条件を設定している。
図3は、前処理の設定条件の決定処理のフロー図である。コンピューター110は、プリンタドライバ又は画像読み取り装置120を制御するドライバなどのプログラムに従って、図中の各処理を実行する。なお、画像読み取り装置120としてQEA社製のIAS−1000が用いられ、ISO13660の画質測定規格に従って、各処理が行われる。
まず、コンピューター110は、印刷装置1に、テストパターンを媒体に印刷させる(S001)。ここでは、テストパターンは罫線である。但し、テストパターンは、罫線に限られず、例えば文字画像でも良い。
次に、コンピューター110は、画像読み取り装置120に、テストパターンを読み取らせる(S002)。このとき、画像読み取り装置120は、所定の領域(ROI:注目画像領域)に含まれている罫線の画像を読み取り、その画像データをコンピューター110に送信する。この段階では、画像データは、256階調のグレースケールである。図4Aは、256階調の罫線の画像である。
次に、コンピューター110は、256階調の画像を2値化する(S003)。ここでは、反射率60%を画像エッジしきい値(edge threshold)として、2値化が行われる。図4Bは、2値化後の画像である。
次に、コンピューター110は、2値化後の画像データに基づいて、境界線を抽出する(S004)。境界線は、図4Bに示す2値化後の画像からエッジの位置を抽出することによって、求められる。
次に、コンピューター110は、境界線のがたつき度合いを算出する(S005)。図4Cは、がたつき度合いの算出方法の説明図である。まず、コンピューター110は、図に示すように、境界線の近似直線を算出する。次に、コンピューター110は、近似直線に対する境界線の各点(エッジ位置)の距離d(μm)の標準偏差σを算出する。算出された標準偏差σは、境界線のがたつきの度合い(「ぎざぎざさ(raggedness)」とも呼ばれる。)を示す評価指標になる。標準偏差σが小さいほど、境界線が滑らかであることを示している。
媒体の濡れ性が良ければ、境界線は滑らかになるため、標準偏差σは小さい値になる。媒体の濡れ性が悪ければ、境界線ががたつくため、標準偏差σは大きい値になる。また、媒体の濡れ性が不均一な場合も、境界線ががたつくため、標準偏差σは大きい値になる。
次に、コンピューター110は、がたつきの度合いに従って、前処理の設定条件を決定する(S006)。図5は、前処理の設定条件の説明図である。σが3(μm)よりも小さい場合、コンピューター110は、前処理を行わないことを決定する。また、σが3以上5未満の場合、コンピューター110は、小さい放電量で前処理を行うことを決定する。σが5以上の場合、コンピューター110は、大きい放電量で前処理を行うことを決定する。このように、コンピューター110は、がたつきの度合いに応じて、前処理の要否や前処理の放電量などの前処理の設定条件を決定する。
以上の処理によって、前処理の設定条件が決定される。決定された設定条件は、コンピューター110の記憶手段に記憶され、印刷時に読み出されることになる。
媒体に印刷する際に、コンピューター110は、設定された条件に従って、制御データを生成し、制御データを画素データと共に印刷データとして印刷装置1に送信する。印刷データを受信した印刷装置1は、印刷データの中の制御データに従って、前処理ユニット20の行う前処理を調整する。これにより、テストパターンの境界線のがたつき度合いに応じて、前処理の要否や放電量が調整される。
例えば、テストパターンの境界線が滑らかであれば、前処理ユニットは前処理を行わない。但し、前処理を行わなくても、媒体の表面(印刷面)の濡れ性が良好であるため、ざらついた画質にはならない。また、前処理を行わないことによって、過剰な前処理を削減でき、コスト削減を図ることができる。
テストパターンの境界線ががたついていれば、がたつき度合いに応じた強度にて前処理ユニットが前処理を行う。がたつき度合いが大きいほど、前処理ユニットが放電量を増やして前処理を行うため、媒体の表面(印刷面)の濡れ性は改善され、ざらついた画質になることを防ぐことができる。
===第2実施形態===
第1実施形態では、前処理としてコロナ放電処理が行われていた。但し、媒体の濡れ性を向上させるための前処理は、コロナ放電処理に限られるものではない。第2実施形態では、前処理液を媒体に塗布し、媒体の表面の濡れ性を改善している。
図6は、第2実施形態の印刷装置1の概略側面図である。第2実施形態の印刷装置1の前処理ユニット20は、コロナ放電処理ユニットの代わりに、前処理液を媒体に吐出する前処理用ヘッドユニット22と、乾燥器23とを有する。前処理液は、媒体の表面(印刷面)の濡れ性を改質させるための液体であり、アンカー剤とも呼ばれる。前処理用ヘッドユニット22は、インクを吐出するヘッドユニットと同じ構造であり、媒体の幅方向にわたって並んでいる多数のノズルから前処理液を吐出する。乾燥器23は、媒体に吐出された前処理液を乾燥させるものであり、例えば送風器である。インクが吐出される前に前処理液を乾燥させることによって、インクの滲みを抑制できる。
第2実施形態においても、媒体にテストパターンを印刷し、テストパターンの画質を測定し、測定結果に基づいて前処理の条件を設定する。この処理フローは、第1実施形態(図3参照)と同様なので、説明を省略する。なお、第1実施形態では放電量が設定されていたが(S006参照)、第2実施形態では前処理液の吐出量が設定されることになる。
図7Aは、第2実施形態の前処理液の塗布の様子の説明図である。図7Bは、比較例の前処理液の塗布の様子の説明図である。
前処理液の塗布の目的は、媒体の表面の濡れ性の改質であるため、前処理液を塗布する際には、図7Aに示すように、できるだけ均等に前処理液が塗布されることが望ましい。仮に小ドットが5ngであり大ドットが15ngだとすると、比較例(図7B)の9画素当たりの総吐出量は本実施形態と同じになるが、比較例は不均一に前処理液が塗布されており、媒体の表面の濡れ性が不均一になってしまうため、前処理が行われた印刷面にインクを吐出して画像を印刷しても、ざらついた画質になってしまう。
そこで、本実施形態では、コンピューター110は、テストパターンの境界線のがたつき度合いに応じて、4段階(大ドット、中ドット、小ドット、ドット無し)で前処理液の吐出量を設定する。そして、コンピューター110は、設定された吐出量の前処理液滴が全ての画素に吐出されるように、印刷装置1に前処理を行わせる。これにより、媒体の表面の濡れ性が均一になり、ざらついた画質になることを防ぐことができる。また、過剰な前処理も削減できる。
なお、全ての画素に前処理液を塗布する代わりに、インクが塗布される画素に前処理液を塗布しても良い。これにより、前処理液を節約しつつ、ざらついた画質になることを防ぐことができる。
===その他===
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
<印刷装置について>
前述の実施形態では、印刷装置はUVインクを用いて画像を形成していた。但し、UVインクでなくても良い。この場合、前述の実施形態の仮硬化ユニット80や本硬化ユニット90は不要になる。但し、透明フィルムなどのようにインクを吸収しにくい媒体に印刷を行う場合には、印刷面でドットを硬化させて画像を形成することができるUVインクを用いるのが望ましい。
前述の実施形態の印刷装置は、いわゆるライン型印刷装置(媒体を搬送させながら、固定されたヘッドからインクを吐出して画像を形成する印刷装置)であった。但し、ライン型印刷装置ではなく、いわゆるシリアル型印刷装置(媒体を搬送する動作と、移動するヘッドからインクを吐出してドットを形成する動作とを交互に繰り返す印刷装置)であっても良い。
<テストパターンについて>
前述の実施形態では、テストパターンとして罫線(若しくは文字画像)が印刷されていた。但し、テストパターンは、罫線や文字のような線画像に限られるものではない。テストパターンは、境界線のがたつきを観察できる画像であればよく、例えば矩形の塗り潰しパターンでも良い。
1 印刷装置、
10 搬送ユニット、11 ドラム、
12 第1ローラー、13 第2ローラー、14 第3ローラー、
20 前処理ユニット、21 コロナ放電処理装置、
22 前処理用ヘッドユニット、23 乾燥器、
40 ヘッドユニット、
41W 第1ホワイトヘッドユニット、
41C シアンヘッドユニット、
41M マゼンタヘッドユニット、
41Y イエローヘッドユニット、
41K ブラックヘッドユニット、
42W 第2ホワイトヘッドユニット、
50 検出器群、60 コントローラー、
61 CPU、62 メモリ、63 インターフェース部、
70 駆動信号生成回路、
80 仮硬化ユニット、
81W 第1ホワイト用光源、
81C シアン用光源、
81M マゼンタ用光源、
81Y イエロー用光源、
81K ブラック用光源、
82W 第2ホワイト用光源、
90 本硬化ユニット、91 本硬化用光源、
S 媒体(透明媒体)

Claims (7)

  1. 媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を行う前処理ユニットと、
    前記媒体の表面にインクを吐出して画像を形成するヘッドユニットと、
    を備える印刷装置を制御する印刷制御装置であって、
    前記ヘッドユニットから前記インクを吐出させて、前記媒体にテストパターンを印刷させ、
    画像読み取り装置に前記テストパターンの画像を読み取らせ、
    前記テストパターンの画像の境界線のがたつき度合いを算出し、
    前記がたつき度合いに応じて、前記前処理ユニットに行わせる前記前処理を調整する
    ことを特徴とする印刷制御装置。
  2. 請求項1に記載の印刷制御装置であって、
    前記前処理ユニットは、コロナ放電によって前記媒体の表面処理を行うコロナ放電処理装置を有する
    ことを特徴とする印刷制御装置。
  3. 請求項2に記載の印刷制御装置であって、
    前記コロナ放電の要否及び放電量を調整する
    ことを特徴とする印刷制御装置。
  4. 請求項1に記載の印刷制御装置であって、
    前記前処理ユニットは、前記媒体の表面に前処理液を吐出する
    ことを特徴とする印刷制御装置。
  5. 請求項4に記載の印刷制御装置であって、
    前記媒体の表面への前記前処理液の吐出量を調整する
    ことを特徴とする印刷制御装置。
  6. 請求項5に記載の印刷制御装置であって、
    前記処理ユニットは、前記媒体の表面に同じ大きさの前処理液滴を吐出する
    ことを特徴とする印刷制御装置。
  7. 媒体の表面の濡れ性を改質させる前処理を行う前処理ユニットと、
    前記媒体の表面にインクを吐出して画像を形成するヘッドユニットと、
    を用いる印刷方法であって、
    前記ヘッドユニットから前記インクを吐出して、前記媒体にテストパターンを印刷する工程と、
    画像読み取り装置に前記テストパターンの画像を読み取らせる工程と、
    前記テストパターンの画像の境界線のがたつき度合いを算出する工程と、
    前記がたつき度合いに応じて、前記前処理ユニットに行わせる前記前処理を調整する工程と
    を有することを特徴とする印刷方法。
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