JP2016135576A - 画像形成装置、画像形成方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで高画質な印刷物を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】被記録媒体２２に対して、入力される画像データに基づいてインク３２を吐出する吐出部と、被記録媒体に対してレーザ３１を照射する照射部１２と、画像データにおいて、所定の色差がある領域を判定する判定部と、判定部によって判定された領域に照射部を照射するように制御する制御部と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ノズルからインクが噴射される画像形成装置、画像形成方法およびプログラムに関する。

インクジェット塗布装置において、ヒータでメディアを加熱することによって濡れ性を制御したり（インクドットを広がり易くする）、インクの乾燥を促進する技術は一般的に知られている。また、そこから発展した技術として赤外線などを用いたランプヒータによる加熱や、レーザ照射を利用した技術が既に知られている。

また、一般的な紙やコート紙だけでなく、透明フィルムやプラスチック、金属、セラミック、建材、硬材など、様々なメディアへのインクジェット塗布が行われるようになってきており、それぞれのメディアに対して、インクジェット塗布方法や加熱・乾燥の方式が実用化されている。

特許文献１には、吸湿度の異なる記録紙を用いたり、環境が変化したりしても、高速、均一画素径の高画質の記録を可能とする目的で、熱線にて記録紙のインク滴付着点をインク滴が付着する前に加熱・乾燥する工程が開示されている。普通紙に対して、環境による湿度の影響を小さくするために、印字前にレーザを照射して加熱し、紙中の水分を除去する。

しかし、従来技術では、金属やセラミック、建材、硬材などの厚物のメディアにインクを定着させようとした場合、裏面からの接触式ヒータは、メディアの熱容量が大きいために、あまり実用的でなく、表面からの温風、ランプによる加熱乾燥が一般的となっている。この場合、熱源からメディアへの伝熱が低いために、特にインク付着量の多い画像領域では画像が滲んでしまうという問題があった。

また、特許文献１に開示された技術では、メディア全体を加熱するため必要以上のエネルギーを消費してしまうという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、低コストで高画質な印刷物を得ることができる画像形成装置を提供することである。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。

本発明に係る画像形成装置は、被記録媒体に対して、入力される画像データに基づいてインクを吐出する吐出部と、前記被記録媒体に対してレーザを照射する照射部と、前記画像データにおいて、所定の色差がある領域を判定する判定部と、前記判定部によって判定された領域に前記照射部を照射するように制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、低コストで高画質な印刷物を得ることができる。

本実施形態に係る画像形成装置の制御部を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るキャリッジとレーザヘッドとメディアとの位置関係を示す斜視図である。 キャリッジとレーザヘッドとメディアとの位置関係を示す上面図である。 キャリッジとレーザヘッドとメディアとの位置関係を示す側面図である。 本実施形態の印刷工程を示す図である。 本実施形態の印刷工程を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るキャリッジとレーザヘッドとメディアとの位置関係を示す斜視図である。

以下、本実施形態について図面により詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の制御部を示すブロック図である。主制御部１４は、この装置全体の制御を司る用紙の搬送動作およびインクジェットヘッドの移動動作に関する制御を司る手段を兼ねたＣＰＵ１と、ＣＰＵ１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）４と、を備えている。

また、主制御部１４は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５と、インクジェットヘッド６を駆動するための駆動波形を生成すると共に、インクジェットヘッド６の圧力発生手段を選択駆動させる画像データおよびそれに伴う各種データをヘッドドライバに出力するヘッド駆動制御部７と、キャリッジ用モータ８を駆動するためのモータ制御部９と、用紙搬送モータ１０を駆動するためのモータ制御部１１と、レーザヘッド１２の点灯および消灯を制御するレーザ制御部１３とを備えている。

ここで、主制御部１４は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホストのプリンタドライバが生成した印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ５で受信する。

そして、主制御部１４のＣＰＵ１は、Ｉ／Ｆ５に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部７に転送し、ヘッド駆動制御部７から所要のタイミングでヘッドドライバに画像データや駆動波形を出力する。

なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えば、ＲＯＭ２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

ヘッド駆動制御部７の駆動波形生成部は、ＲＯＭ２に格納されてＣＰＵ１で読み出される駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び増幅器等で構成され、１つの駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバに対して出力する。

ヘッドドライバは、シリアルに入力される記録ヘッドの１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいてヘッド駆動制御部７の駆動波形生成部から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的にインクジェットヘッド６の圧力発生手段に対して印加することでインクジェットヘッド６を駆動する。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係るキャリッジ２１とレーザヘッド１２とメディア２２との位置関係を示す斜視図である。通常のインクジェットプリンタとの違いは、インクジェットヘッド６を搭載したキャリッジ２１の横にレーザ照射装置が設置されていることである。レーザ照射の直後にインクジェット塗布が可能な構成である。

ここでは、スキャン方向の前方にレーザ装置を備えているが、スキャン方向の後方や前後両方、さらには文字の上下側に備えている構成でもよい。また、キャリッジ２１の中にレーザヘッド２１を有し、インクジェットノズルの数ｍｍ横に設置することも可能である。

レーザは半導体レーザもしくは炭酸ガスレーザである。装置設計が簡易で、焦点距離が広く取れるためである。発振方式はＣＷ光であり、トップハットのプロファイルが望ましい。照射領域に均一な凹凸を形成するためである。スポット径は印刷解像度の１画素と同等のサイズであるとよい。インクジェット塗布にて狙いの画像サイズを得るためである。
メディア２２は金属、セラミック、硬材、建材、プラスチック等であり、熱容量の大きい厚物印刷向けである。

図３〜６に印刷工程を示す。図３は、キャリッジ２１とレーザヘッド１２とメディア２２との位置関係を示す上面図である。例えば、厚い金属板に対して、ベタ画像に囲まれた文字「Ｒ」を印字する場合として説明する。一般的に、ベタ画像は付着量が多いため、文字部にインクが滲んで輪郭がぼやけることがある。

本実施形態では、キャリッジ２１をスキャンさせながら、レーザヘッド１２が「Ｒ」に到達すると、文字上部から順にスキャンさせる。このとき、キャリッジ２１は動いているので、「Ｒ」の縦線の上部と下部では微妙に位置ずれが生じる可能性があるので、キャリッジ２１のスキャン方向にもスポット位置を動かせる構成のレーザが望ましい。

しかし、スキャン速度が１００００ｍｍ／ｓのレーザを用いた場合、例えば、キャリッジ速度を５０ｍｍ／ｓで縦が５ｍｍの文字であれば、そのずれは２５ｕｍとなるため、低速印字かつ狭い照射領域であれば縦方向のみのスキャンレーザでも可能である。

キャリッジ２１がメディア２２上を移動するとき、滲みが生じることのない通常画像領域ではインクジェット塗布のみが行われる。その後、予め認識されている滲み防止領域にレーザヘッド１２が到達すると、その領域に対してレーザ照射を開始する。レーザが照射された領域は表面に小さな凹凸が形成され、インクが濡れ広がりやすい状態となっており、その領域外には漏れにくくなっている。

色差の判定はＣＰＵ１が判定し、出力する画像データのＲＧＢ値の差が所定値以上であるか判定する。また、判定部は印字領域と非印字領域とは所定の色差があると判定してもよい。

図４は、キャリッジ２１とレーザヘッド１２とメディア２２との位置関係を示す側面図である。レーザ３１の照射直後にインク３２が着弾するような構成であれば、レーザ３１の照射によってメディア２２が加熱されているため、その予熱を利用してインク３２の乾燥を促進することもできる。

レーザ３１の照射による温度上昇時間は非常に短いため、１０ｍｓｅｃ以内の数ｍｓｅｃ後にインク３２が着弾するような設計が望ましい。レーザ照射による予備加熱を利用するためである。
ここでは、文字部のみレーザ３１を照射することとしたが、その他の部分の濡れ性も必要とする場合には、色境界の部分のみ残して他の部分を照射してもよい。

図５は、本実施形態の印刷工程を示す図である。図５（ａ）に示すように、インクジェットヘッド６とレーザヘッド１２とはスキャン方向に移動し、予め認識されている滲み防止領域にレーザヘッド１２が到達すると、レーザヘッド１２からレーザ３１がメディア２２に照射される。

図５（ｂ）に示すように、レーザ３１が照射されたメディア２２の領域の表面には小さな凹凸３３が形成され、インクが濡れ広がりやすい状態となっている。インクジェットヘッド６とレーザヘッド１２とはスキャン方向に移動し、インクジェットヘッド６からインク３２が凹凸３３に着弾される。
図５（ｃ）に示すように、凹凸３３に着弾されたインク３２は、メディア２２に形成された凹凸３３に濡れ広がり、乾燥される。

図６は、本実施形態の印刷工程を示すフローチャートである。事前準備として、各印刷モードにおける滲みの許容条件を設定し（ステップＳ１）、条件設定が記録される（ステップＳ２）。ＰＣに出力画像と条件とが入力され（ステップＳ３）、レーザ照射領域が決定される（ステップＳ４）。

レーザ照射領域である場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、プリンタはレーザ照射領域にレーザマーキングをした後（ステップＳ５）、インクジェット塗布を行う（ステップＳ６）。レーザ照射領域でない場合（ステップＳ４、Ｎｏ）、プリンタは非レーザ照射領域にインクジェット塗布を行う（ステップＳ７）。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係るキャリッジ４１とレーザヘッド４２とメディア４３との位置関係を示す斜視図である。第１の実施形態とは異なり、インクジェットキャリッジとは別のレールにレーザヘッド４２が設置されている場合である。

この構成では、レーザ照射直後にインクジェット塗布を行うのは難しく、予備加熱は困難であるが、キャリッジ４１とレーザヘッド４２が個別に動くため、より高速な印刷が可能となる。まず、滲み防止に必要な領域にのみレーザ照射を行う。

このとき、第１の実施形態ではキャリッジ２１をスキャンさせながらレーザ照射を行っていたが、この場合、レーザヘッド４２を照射可能エリアごとにレール上を移動させ、移動→停止→レーザ照射→移動を繰り返すことも可能となる。

照射領域が分散している場合には、効率的にレーザ照射を行うことができ、インクジェット塗布開始までの時間を短縮できる。また、レーザ照射がすべて完了する前に、インクジェット塗布を開始することもできるが、レーザ照射の残り時間を逆算し、インクジェット塗布の工程を全画像にて一定の速度となるようなタイミングで開始するとよい。

本実施形態によれば、付着量が多くなり、色境界に滲みが生じやすいと思われる部分の片方もしくは内側の印字部分にレーザ照射することにより、表面の凹凸が増え、照射領域の濡れ性が変わり、インクが照射領域外に漏れ出すことがなくなるので、色境界部での滲みを防止でき、低コストで高画質な印刷物を得ることができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

６ インクジェットヘッド
７ ヘッド駆動制御部
８ キャリッジ用モータ
９ モータ制御部
１０ 用紙搬送モータ
１２ レーザヘッド
１３ レーザ制御部
１４ 主制御部
２１ キャリッジ
２２ メディア
３１ レーザ
３２ インク
３３ 凹凸

特開２００５−０６７２１４号公報

Claims (10)

1. 被記録媒体に対して、入力される画像データに基づいてインクを吐出する吐出部と、
   前記被記録媒体に対してレーザを照射する照射部と、
   前記画像データにおいて、所定の色差がある領域を判定する判定部と、
   前記判定部によって判定された領域に前記照射部を照射するように制御する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記照射部の光源は、半導体レーザもしくは炭酸ガスレーザであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記照射部の光源の発振方式は、ＣＷレーザであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記照射部の光源のプロファイルは、トップハット形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記照射部の光源のスポット径は、画像形成の１画素と同等のサイズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記照射部は、インクジェットキャリッジと併設もしくは同じキャリッジに組み込まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記照射部のレーザ光が前記被記録媒体に照射された直後の１０ｍｓｅｃ以内に、前記インクが塗布されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記照射部は、インクジェットキャリッジとは別のレールに組み付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 画像データにおいて、所定の色差がある領域を判定するステップと、
   前記判定された領域にレーザを照射するように制御するステップと、
   被記録媒体に対して、入力される前記画像データに基づいてインクを吐出するステップと、
   前記判定された領域に、前記被記録媒体に対してレーザを照射するステップと、
   を有することを特徴とする画像形成方法。
10. 画像データにおいて、所定の色差がある領域を判定する処理と、
    前記判定された領域にレーザを照射するように制御する処理と、
    被記録媒体に対して、入力される前記画像データに基づいてインクを吐出する処理と、
    前記判定された領域に、前記被記録媒体に対してレーザを照射する処理と、
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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