JP2015136822A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱された媒体に液滴を吐出して双方向印刷で画像を形成するときに光沢ムラが生じる。【解決手段】液滴を吐出する記録ヘッド１１が搭載され、媒体搬送方向と交差する方向に往復移動されるキャリッジ１２と、記録ヘッド１１による印字領域に対応して印刷媒体２を加熱するプリントヒータ４１とを備え、プリントヒータ４１は媒体搬送方向と交差する幅方向における加熱温度の温度分布を制御可能であり、印刷媒体２の表面温度が、印刷媒体２の幅方向における中央部側が端部側が低くなるように、プリントヒータ４１の加熱温度を制御する。【選択図】図８

Description

本発明は画像形成装置及び画像形成方法に関する。

液滴を吐出する液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いた液体吐出記録方式の画像形成装置として、例えば、サイングラフィックス市場において使用される非浸透メディア（媒体）への印刷が可能な装置が開発されてきている。

このような装置では、印字前後、印字中にメディア（媒体）を加熱することで、媒体上に着弾させた液滴を乾燥定着させるようにしている。

従来、媒体の表面温度を均一にするため、媒体搬送方向及び媒体搬送方向と交わる方向で、ヒータを備えるプラテンを複数のブロックに分割し、ブロック単位でヒータの出力を制御するものが知られている（特許文献１）。

特開２００８−２３０２３０号公報

ところで、画像形成装置において、往路及び復路で印字を行う双方向印刷を行う場合、媒体幅方向で別スキャンによって媒体上で液滴が重ねられる部分の重ねるまでの時間間隔差が異なることになる。

非浸透媒体はサイングラフィックで用いられることが多く、サイングラフィック分野では幅広の媒体を用いることが多く、媒体幅が大きくなるに従って、キャリッジが往復する時間が長くなり、時間間隔差は長くなる。その時間間隔差によって光沢ムラ、濃度ムラなどが生じるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、双方向印刷を行うときの光沢ムラを低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドが搭載され、往復移動されるキャリッジと、
前記媒体を加熱する加熱手段と、を備え、
前記加熱手段は、前記媒体搬送方向と交差する幅方向における加熱温度の温度分布を制御可能であり、
前記媒体の表面温度が、前記媒体の前記幅方向における中央部側が端部側が低くなるように、前記加熱手段の加熱温度を制御する
構成とした。

本発明によれば、双方向印刷を行うときの光沢ムラを低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を説明する側面説明図である。 同装置の要部正面説明図である。 インターレス印字の例を示す説明図である。 インターレス・マルチパス印字の例を示す説明図である。 双方向印刷における先行滴の乾燥度合いと後行滴の合一化の説明に供する説明図である。 同じく先行滴と後行滴の合一化と表面（光沢）の関係の説明に供する説明図である。 媒体の表面温度と画像の光沢との関係の説明に供する説明図である。 本発明の実施形態におけるプリントヒータ温度の温度分布制御の説明に供する説明図である。 印刷制御における温度分布制御処理の一例の説明に供するフロー図である。 本発明に係る画像形成装置の他の例を説明する側面説明図である。 同じく平面説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。図１は同画像形成装置の側面説明図、図２は同装置の要部正面説明図である。

この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、印刷媒体２に画像を形成する画像形成部１０１、印刷媒体２を搬送する搬送部１０２、印刷媒体２を収容する給紙部１０３などを備えている。

ここでは、メディアとして印刷媒体２をロール状に巻き回したロール体１を使用する。ロール体１は給紙部１０３に収納される。

画像形成部１０１は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド１１がキャリッジ１２に搭載され、キャリッジ１２は主走査方向（図１では紙面垂直方向）に往復移動する。記録ヘッド１１は、例えば、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の液体（インク）の滴（液滴）を吐出する１又は複数の液体吐出ヘッドで構成されている。

キャリッジ１２には、印刷媒体２の幅を検知する幅検知手段１３も搭載されている。

搬送部１０２は、画像形成部１０１の媒体搬送方向（矢印Ａ方向）上流側に搬送ローラ２１及び対向ローラ２２が、媒体搬送方向下流側に排出ローラ２３及び対向ローラ２４が配置され、印刷媒体２を挟んで搬送する。

また、画像形成部１０１に対向して印刷媒体２を案内するプラテン部材２５が配置されている。

そして、印刷媒体２の搬送方向に沿ってプリヒータ４０、プリントヒータ４１、ポストヒータ４２をそれぞれ配置している。

プリヒータ４０は、画像形成部１０１による印字領域の手前で印刷媒体２を加熱するヒータである。

プリントヒータ４１は、画像形成部１０１による印字領域で印刷媒体２を加熱する加熱手段としてのヒータである。

ポストヒータ４２は、画像形成部１０１による印字領域の直後に印刷媒体２を加熱するヒータである

これらの各ヒータ４０〜４２は、媒体搬送方向と交差する方向である媒体幅方向の全域にわたって配置されている。また、各ヒータ４０〜４２はセラミックやニクロム線を用いた電熱ヒータで構成されている。

ここでは、加熱手段であるプリントヒータ４１は、媒体搬送方向と交差する方向である媒体幅方向における加熱温度の温度分布を制御可能に構成している。例えば、媒体幅方向で複数のブロック（加熱領域）に分割して、各ブロック単位で加熱温度を制御できるようにしている。

ポストヒータ４２の媒体搬送方向下流側には乾燥ファンヒータ４３を配置して、画像が形成された印刷媒体２に温風を当てることで、確実に乾燥させることができるようにしている。

給紙部１０３に収納されたロール体１から引き出された印刷媒体２は、搬送ローラ対３１によって送り出され、ガイド部材２６を経て搬送部１０２の搬送ローラ２１と対向ローラ２２との間に送り込まれる。

そして、画像形成部１０１によって画像が形成された印刷媒体２は、排出ローラ２３と対向ローラ２４によって下流側に送り出され、巻取りロール３９にて巻き取られる。

この画像形成装置では、加熱手段（乾燥手段）を搭載していることで、塩化ビニル、ＰＥＴ、アクリルなどのインクがしみこまない非浸透媒体（非浸透メディア）にも印刷が可能になる。非浸透のメディアに対しては、溶剤系のインクあるいは、樹脂成分の多い水性レジンインクなどが定着性に優れている。

次に、インターレス印字の異なる例について図３及び図４を参照して説明する。図３はインターレス印字の例を、図４はインターレス・マルチパス印字の例を示している。

図３（ａ）に示す１／２インターレス印字では、ノズル密度×２＝出力画像密度の関係にある。ノズル密度に対して出力画像密度が２倍となっており、２回のスキャンと１／２ノズル分ずらす媒体送りを行って画像を形成する。

図３（ｂ）に示す１／２インターレス２パス印字では、１／２、１／２、１／２、３／２ノズル分の媒体送りを繰り返し、４回のスキャンによって画像を形成する。

次に、双方向印刷における光沢ムラの発生について図５及び図６も参照して説明する。図５は先行滴の乾燥度合いと後行滴の合一化の説明に供する説明図、図６は先行滴と後行滴の合一化と表面（光沢）の関係の説明に供する説明図である。

キャリッジ１２の往路及び復路の双方で印刷を行う双方向印刷の場合、先行するスキャン（キャリッジ１２の走査）で着弾したインク滴（先行滴）に隣接して後行のスキャンで吐出されるインク滴（後行滴）が着弾するまでに時間差が生じる。

この先行滴に隣接して後行滴が着弾するまでの時間差は、印刷媒体２の幅方向における中央部と端部とで比較すると、中央部の方が大きい（長くなる）。

特に、サイングラフィック分野では、幅広メディアが使用されることが多いが、印字幅が大きくなるに伴って、印刷媒体２の中央部と端部とでは、別のスキャンで着弾する互いに隣接するインク滴の着弾の時間差が大きくなる。

ここで、前述したように、印刷を行うとき、印刷媒体２はプリヒータ４０及びプリントヒータ４１によって加熱され温度が上がった状態にある。これにより、印刷媒体２上に着弾したインク滴は、着弾直後から印刷媒体２から熱を得て、温度が上昇し、乾燥が加速される。

このとき、印刷媒体２の幅方向における中央部では、先行して着弾したインク滴に対して別スキャンで隣接インク滴が着弾するまで時間差が大きいので、先行して着弾したインク滴の乾燥が進んだ後に、隣接インク滴である後行滴が着弾することになる。

一方、印刷媒体２の幅方向における端部では、先行して着弾したインク滴の乾燥が進まないうちに、隣接インク滴である後行滴が着弾することになる。

前述したように、インターレス印字或いはマルチパス印字では、印刷媒体２上で異なるスキャンによって前のスキャンによって形成されたドットと近接した位置に新たにドットが形成される。

ここで、図５（ａ）に示すように、印刷媒体２上に先行して着弾したインク滴５０の乾燥が進んだ後に、隣接インク滴５１が着弾した場合は、先行して着弾したインク滴５０は粘度が高くなった状態、あるいは、半硬化した状態となっており、その近傍に隣接インク５１が着弾しても、インクドットどうしが混ざり合わない（合一しない）。

これに対し、図５（ｂ）に示すように、先行して着弾したインク滴５０の乾燥が進まないうちに、隣接インク滴５１が着弾した場合には、先行して着弾したインク滴５０の粘度が低い状態にあることから、その近傍に隣接インク滴５１が着弾すると、インクドット同士が混ざり合う（合一する）。

そして、インクドット同士が混ざり合わない場合には、インクドット表面にインクドットの形状が残り、更にインクドットを打ち込み埋め尽くした場合には、図６（ａ）に示すように、インク層表面にインクドットの形状により凹凸が形成される。

インクドット同士が混ざり合う場合には、図６（ｂ）に示すように、インクドット表面にインクドットの形状が残らず、インクドットを埋め尽くした場合には、インク層表面は滑らかになる。

ここで、画像光沢と画像（インク層）表面性は大きな相関関係があり、画像表面性が滑らかであれば光沢は高くなり、画像表面に凹凸が生じていれば光沢は低くなる。

このように、印刷媒体２の中央部側と端部側とでは、画像の光沢に差が生じることになり、特に、幅の広いサイングラフィック用の印刷では顕著になる。

次に、媒体の表面温度と画像の光沢との関係について図７も参照して説明する。

プリントヒータ４１によって加熱された印刷媒体２の表面温度と画像の光沢の関係は、図７に示すように、印刷媒体２の表面温度が高いと光沢が低くなり、表面温度が低いと光沢が高くなる。

これは、印刷媒体２の表面温度が高いと、印刷媒体２の表面に着弾したインク滴（先行滴）は早く乾燥し、別のスキャンでその近傍に時間差を置いてインク滴（後行滴）が着弾した場合、インクドット同士が混ざり合わない（合一しない）。

一方、印刷媒体２の表面温度が低いと、先行して着弾したインク滴の乾燥が進まないうちに、隣接インク滴が着弾し、インクドット同士が混ざり合う（合一する）ことになる。

このように、画像の光沢は印刷媒体２の表面温度に相関し、印刷媒体２の表面温度はプリントヒータ４１の加熱温度（プリントヒータ温度）によって制御することができる。

次に、本発明の実施形態におけるプリントヒータ温度の温度分布制御について図８も参照して説明する。

上述したように、印刷媒体２の幅方向における中央部では先行滴が着弾した後に隣接する後行滴が着弾するまでの時間差が大きくなるので、印刷媒体２の幅方向における端部よりも先行して着弾したインク滴の乾燥が進むことになる。

そこで、図８に示すように、印刷媒体２の表面温度が、幅方向における中央部側が端部側よりも低くなるように、プリントヒータ４１による加熱温度（プリントヒータ温度）の温度分布を制御する。

これによって、印刷媒体２の幅方向における中央部での先行滴の乾燥の進行を抑制して端部における先行滴の乾燥の度合いと同様にすることができ、光沢ムラ（中央部と端部間の光沢差）を低減できる。

この場合、印刷媒体２の表面がインク滴で埋め尽くされないいわゆるハーフトーン画像部分については、インクの載っていない媒体表面が存在し、媒体表面の光沢性が画像の光沢性に対して支配的になり、光沢ムラとしてはほとんど認識されない。

光沢ムラが発生するのは、媒体表面がインクドットで埋め尽くされたベタ画像部分で、インク塗膜表面の凹凸の度合いが場所によって異なることにより発生する。

サイングラフィック分野では、幅１ｍ〜３ｍ程度の大きな印刷媒体（記録メディア）に、大きな文字や、写真、グラフィック画像などを印刷され、視認性を良くするためそれらのオブジェクトはインクで塗りつぶし、濃度を高くすることが多い。このようにインクで塗りつぶされたベタ部分で光沢ムラが生じると、画像として目立つことになる。

したがって、印刷媒体上のインクで塗りつぶされた領域の光沢ムラを低減することが画像全体の光沢ムラを低減することにつながる。画像によってはハーフトーン部分が含まれたものが存在することがあるが、ベタ部分に合わせてプリントヒータ温度の温度分布を設定することで、画像全体の光沢ムラを低減することができる。

次に、プリントヒータ４１による加熱温度の温度分布の制御について説明する。

上述したように印刷媒体２の表面温度を制御するためにプリントヒータ４１のプリントヒータ温度の温度分布を制御する。プリントヒータ温度の温度分布情報は、プロファイルとして保持することができる。

プロファイルは、各記録装置（画像形成装置）、各印刷媒体の種類（メディア種）に対して、予め準備されているデータであり、装置、記録モード、メディア種、インク種などに対して、どのようなインク量をどのようなインク色混合比で印字すると色変換などを最適に行って印字するためのデータを保持している。

このプロファイルの中に、各メディア種に対して、プリントヒータ温度の温度分布情報保持することにより、メディア種、メディア厚さに応じたプリントヒータ温度の温度分布を設定することができるようになる。

つまり、加熱ヒータをある温度に設定しても、印刷媒体表面の表面温度は、媒体の材料や厚さによって異なる。

そこで、プロファイルは印刷媒体の種類ごとに準備し、印刷媒体の表面温度を所望の温度分布にするための加熱ヒータの加熱温度の温度分布データをプロファイルとして格納する。

また、汎用の印刷媒体や装置に既存の印刷媒体については、それぞれに対応する温度分布のプロファイルを準備できるが、すべての印刷媒体に対してプロファイルを準備することは困難である。

そこで、キャリッジ１２を主走査方向に移動走査して、温度検出手段１３によって印刷媒体２の幅方向における表面温度を検出する。そして、印刷媒体２の表面温度が前述したように中央部側が端部側より低くなるようにプリントヒータ４１の加熱温度の温度分布を制御する。

この場合、印刷媒体２の中央部を端部より２℃〜５℃程度低めになるようにプリントヒータ４１の加熱温度を制御することが好ましい。これにより、プロファイルの提供されていない印刷媒体に関しても印刷媒体の表面温度を所望の温度分布に制御することが可能となる。

なお、温度検出手段１３としては放射型温度センサなどの非接触型温度センサを使用することが好ましい。非接触で温度検出できることで印刷媒体を汚すことがない。

また、温度検出手段１３はキャリッジ１２に搭載する代わりに主走査方向に往復移動する第２キャリッジを備えて、この第２キャリッジ１３に搭載することもできる。

次に、印刷制御における温度分布制御処理について図９のフロー図を参照して説明する。

印字前準備として、プロファイルの読み込みを行う。プロファイルは、パーソナルコンピュータなどのホスト装置に記憶しておくことが好ましいが、画像形成装置本体側に記憶保持してもよい。

プロファイルデータは、印刷媒体の種類ごとに準備されている。プロファイルには、当該印刷媒体における各色のインクの打ち込み量や、総打ち込み量に加え、プレヒータ４０、プリントヒータ４１、ポストヒータ４２、温風ヒータ４３の加熱温度条件も含まれている。各ヒータ４０〜４１の加熱温度条件は、印刷媒体の種類や厚さに応じて、印刷媒体２の表面温度が所望の温度になるように設定されている。

その後、セットされている印刷媒体２の幅を検知する。検知された印刷媒体２の幅情報はホスト装置に送られる。

ホスト装置では、加熱温度条件と印刷媒体２の幅よりプリントヒータ４１の加熱温度の温度分布を算出する。

そして、ホスト装置から画像形成装置へ送られた設定温度分布に基づき、画像形成装置のプリントヒータ４１の加熱温度を制御する。

ここでは、プリントヒータ４１の幅方向に複数の温度検出手段を備え、複数の温度検出手段でプリントヒータ４１による加熱温度分布を検出する。そして、検出した温度分布が設定温度分布になっているか否かを判別し、設定温度分布になっていない場合は、ヒータ加熱を継続し、設定温度分布になったときに印字を開始する処理に移行する。

なお、前述したように、プリントヒータ４１は、幅方向に複数に分割されており、分割されたそれぞれを制御することにより、幅方向の温度分布を形成することができる。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の例について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は同画像形成装置の他の例の側面説明図、図１１は同じく平面説明図である。

本実施形態の画像形成装置は、印刷媒体２をロール状に巻き回したロール体１を保持する給紙部１０３と、給紙部１０３からＸ方向に繰り出されて間欠的に停止する印刷媒体２に印刷を施す画像形成部１０１と、画像形成部１０１から印刷後の印刷媒体２を排出すべく巻き取る巻取りロール３９とを備えている。

画像形成部１０１は、図１０及び図１１に示すように、キャリッジ１２と、キャリッジ１２の下部に支持された記録ヘッド１１とを有しており、キャリッジ１２は両ガイドレール１１０に案内されつつ走査方向Ｘに往復移動する。

記録ヘッド１１は、キャリッジ１２に対して媒体幅方向Ｙにスライド可能に支持され、プラテン部材２５に対して走査方向Ｘと媒体幅方向Ｙとの２方向に相対移動可能となっている。

この画像形成装置においては、印刷はプラテン部材２５上に印刷媒体２を停止させた状態で行われ、１回分の搬送長さの印刷媒体２が予め繰り出される。

そして、記録ヘッド１１は走査方向Ｘに移動しながら、各タンク又はインクカートリッジから供給されたインクを停止中の印刷媒体２に向かって噴射することで記録を行う。

Ｘ方向往路の印刷の後、Ｙ方向に記録ヘッド１１を移動し、Ｘ方向復路の印刷を行う。

この動作を規定回数行うことで１回の印刷が終了する。

そして、１回の印刷が終了して巻取りロール３９による巻取りが開始されると、これに連動して、予め繰り出されていた１回分の搬送長さの印刷媒体２が画像形成部１０１に向けて搬送される。

また、この画像形成装置においても、前述した、ポストヒータ４２、乾燥ファンヒータ４３を有し、印刷が終了した画像を加熱する。

本実施形態においては、Ｘ方向に図８で示したように、印刷媒体２の表面温度が、中央部側が端部側よりも低くなるように、プリントヒータ４１による加熱温度（プリントヒータ温度）の温度分布を制御することにより、光沢ムラを低減することができる。

なお、本願において、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。また、「画像形成装置」は媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

１ ロール体
２ 印刷媒体（媒体）
１１ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１２ キャリッジ
４１ プリントヒータ（加熱手段）

Claims (6)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドが搭載され、往復移動されるキャリッジと、
   前記媒体を加熱する加熱手段と、を備え、
   前記加熱手段は、前記媒体搬送方向と交差する幅方向における加熱温度の温度分布を制御可能であり、
   前記媒体の表面温度が、前記媒体の前記幅方向における中央部側が端部側が低くなるように、前記加熱手段の加熱温度を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記媒体の幅を検出する幅検出手段を有し、
   前記幅検出手段によって検出された前記媒体の幅に応じて前記加熱手段の加熱温度を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記媒体の表面温度を検出する温度検出手段を有し、
   前記温度検出手段で検出された前記媒体の表面温度に応じて前記加熱手段の加熱温度を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記温度検出手段は、非接触型温度センサである
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記キャリッジの往路及び復路で画像を形成する双方向印刷を行うときに、前記媒体の前記幅方向における前記加熱手段の前記複数の加熱領域の制御する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 液滴を吐出する記録ヘッドが搭載されたキャリッジを往復移動して、前記媒体に画像を形成する画像形成方法であって、
   前記媒体搬送方向と交差する幅方向における加熱温度の温度分布を制御可能な加熱手段を使用し、
   前記媒体の表面温度が、前記媒体の前記幅方向における中央部側が端部側より低くなるように、前記加熱手段の加熱温度を制御する
   ことを特徴とする画像形成方法。

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