JP2019123215A - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】境目が目立たない高画質の画像を形成すること。【解決手段】インクを複数のノズルから吐出する塗布ヘッドを被対象物に対して往復に走査させ、被対象物にインクの着弾痕を形成する印刷方法であって、複数のノズルを所定数ずつに分けた複数のノズル領域を設定し、往路走査と復路走査とで、複数のノズル領域に対する被対象物の相対位置のずらし方向を逆にし、相対位置のずらし量を異なるようにする。往路走査では、少なくとも、予め定められた数のノズル領域に相当する着弾痕が被対象物に直に形成されるように、所定数のノズル領域からインクを吐出させる。復路走査では、直前の往路走査までに形成された着弾痕の上に新たな着弾痕の全部が積み重なり、かつ、隣接する着弾痕同士の高さに走査２回分以上の段差が生じないように、所定数のノズル領域からインクを吐出させる。【選択図】図７

Description

本発明は、インクを吐出する塗布ヘッドを往復走査させて被対象物に画像を形成する印刷装置および印刷方法に関する。

インクジェット法による画像形成では、塗布ヘッドの製造時のノズルの加工ばらつきによるインクの吐出量や方向の不安定化、インク吐出時におけるノズルの穴つまりなどにより、画像にスジや色むら（濃淡むらともいう。以下同様）が生じる場合がある。このようなノズルの吐出状態の不安定性や不吐出による画像劣化を改善するために、一般的にマルチパス方式が採用されている。

マルチパス方式では、塗布ヘッドにある複数のノズル列を、複数の領域（以下、ノズル領域という）に分割する。分割したノズル領域ごとに、塗布ヘッドを被対象物（記録媒体）に対して走査させるとともに、送り方向（被対象物を走査方向と交差する方向）に搬送しながらインクを繰り返し吐出させて段階的に画像を形成させる。

このように、マルチパス方式では、分割したノズル領域ごとにインクの吐出を繰り返して段階的に画像を形成させる。そのため、特定のノズルの吐出状態が悪く、吐出量や吐出方向のばらつき、インクの不吐出が発生しても、その特性が特定の場所に集中せず分散されるので、画質劣化が抑えられた画像を得ることができる。

しかしながら、マルチパス方式により画像を形成する場合、同一の画像領域に対し複数回のインクを吐出させながら塗布ヘッドの走査をしなければならない。よって、マルチパス方式で画像を形成する場合、印刷時間が長くなる。マルチパス数を多くするほど画像品位は上がるがスループットは低下するため、画像品位とスループットはトレードオフの関係となる。

そこで、マルチパス方式では、スループットを向上させるために、往路走査と復路走査の双方で記録を行う往復印刷が実施されている。しかし、マルチパス方式による往復印刷においては、印刷された画質に対して色むらが発生する問題がある。

一般的に、カラーの印刷を行う場合、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクを吐出するために４つの塗布ヘッドを並べた構成のインクジェット装置を用いる。

図１は、インクジェット装置における塗布ヘッド１の配列の一例を示す模式図である。図１に示したインクジェット装置を用いてマルチパス方式による往復印刷を実施する場合、まず、往路走査（往路印刷）においてＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順でインクが被対象物へ吐出される。そして、分割されたノズル領域１つ分だけ被対象物が送り方向に搬送された後、復路走査（復路印刷）においてＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順でインクが被対象物へ吐出される。よって、塗布ヘッド１から被対象物に吐出されるインクの積み重なりの順が、ノズル領域ごとに往路印刷と復路印刷とで異なり、これが色むらを引き起こす。図２を用いて、以下、具体的に説明する。

図２は、一般的な４パスのマルチパス方式（マルチパス方式の一例）の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合の塗布手順を示す模式図である。

４パスのマルチパス方式の場合、図２に示すように、図１に示した塗布ヘッド１のノズル領域は１／４ずつに分割される（ノズル領域Ａ〜Ｄ）。そして、塗布ヘッド１による往路走査または復路走査と、被対象物の１／４領域分の搬送動作とを交互に繰り返すことにより、被対象物の画像領域には順次画像が形成されていく。

例えば、図２に示した画像１は、以下の順序で形成される。

まず、１パス目（往路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＡによってＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の２パス目（復路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＢによってＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の３パス目（往路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＣによってＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の４パス目（復路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＤによってＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順に被対象物にインクが塗布される。

一方で、例えば、画像１に隣接する画像２は、以下の順序で形成される。画像２は、２パス目から形成が開始される。

まず、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の２パス目（復路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＡによってＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の３パス目（往路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＢによってＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の４パス目（復路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＣによってＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の５パス目（往路走査）では、塗布ヘッド１のノズル領域ＤによってＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に被対象物にインクが塗布される。

このように、画像１と画像２とでは、ノズル領域ごとに往路と復路とで塗布ヘッド１から吐出されるインクの順番が異なるため、往路と復路との間で色むらが発生する。

このような往路印刷における色むらの発生を回避できる技術が特許文献１に開示されている。特許文献１の印刷方法では、往路走査と復路走査とにおいて塗布ヘッドから吐出されるインクの順番を同じにすることで、色むらの無い画像を形成できるとしている。以下、図３を用いて、特許文献１の印刷方法について説明する。

図３は、特許文献１に開示された４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合の塗布手順を示す模式図である。

この特許文献１の方法も、上記図２の説明と同様に、塗布ヘッドのノズル領域が１／４ずつに分割され、塗布ヘッドによる往路走査または復路走査と、被対象物の１／４領域分の搬送動作とを交互に繰り返すことにより、被対象物の画像領域に順次画像を形成する。

ただし、特許文献１の方法では、図３に示すように、１パス目（往路走査）で使用するノズル領域を、ノズル領域Ａおよびノズル領域Ｂとしている。よって、まず、１パス目（往路走査）では、ノズル領域Ａ、ＢによってＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の２パス目（復路走査）では、ノズル領域Ｂ、ＣによってＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順に被対象物にインクが塗布される。

次に、被対象物が１／４のノズル領域分搬送された後の３パス目（往路走査）は、ノズル領域Ａ〜ＤによってＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に被対象物にインクが塗布される。

このように往路走査２回と復路走査１回によって、画像１および画像２の形成が同時に完了する。

上述した特許文献１の塗布方法では、往路走査と復路走査とにおいて、塗布ヘッドから被対象物に吐出されるインクの順番が同じになる。すなわち、往路ではＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順でインクが吐出され、復路ではＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順でインクが吐出される。これにより、形成される画像１〜６において色むらの発生を回避できる。

特開２００８−１５５４７４号公報

しかしながら、特許文献１の印刷方法を用いたマルチパス方式の往復印刷では、インクが浸透しない被対象物であるプラスチックにＵＶインク（紫外線硬化型インク）を塗布した場合、形成された画像に境目が発生し、画質の低下を招くことがある。

以下、マルチパス方式の往復印刷でＵＶインクを用いた画像形成について、図４を用いて説明する。なお、以下では、被対象物に着弾したインクに紫外線を照射させて硬化する処理についての説明は省略する。

図４は、特許文献１に開示された４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合のパス毎の着弾痕（液滴痕）を示す模式図（図３を側面から見た模式図）である。

１パス目（往路走査）では、２つのノズル領域からＵＶインクが吐出され、被対象物上に直接、２つのノズル領域分のインクの着弾痕（以下、第１の着弾痕という）が形成される。

２パス目（復路走査）では、第１の着弾痕が形成された位置と同じ位置に、１パス目と同じ２つのノズル領域からＵＶインクが吐出される。これにより、第１の着弾痕の上に１パス分の着弾痕が積み重なる。このとき、被対象物はプラスチックであるので、塗布ヘッドからプラスチックに着弾されたＵＶインクは被対象物への浸み込みがない。よって、２パス目では、２パス分の着弾痕の厚みＨを有する着弾痕（以下、第２の着弾痕という）が形成される。

３パス目（往路走査）では、４つのノズル領域からＵＶインクが吐出される。このとき、ＵＶインクは、第２の着弾痕が形成された位置と同じ位置と、その位置に隣接する位置とに吐出される。これにより、第２の着弾痕の上には１パス分の着弾痕が積み重なって、第３の着弾痕が形成される。また、第３の着弾痕の隣には、被対象物上に直接、１パス分の着弾痕（以下、第４の着弾痕という）が形成される。

２パス目で形成された第２の着弾痕は厚みＨを有するため、第３の着弾痕と、第４の着弾痕とには、厚みＨ分の段差が生じる。この段差によって連続的にならず境目（境界）Ｘが目立ってしまう。

図２を用いて上述したとおり、一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷の場合、４パスで１つの画像（図２に示した画像１〜５のうちの１つ）が形成されるが、特許文献１の塗布方法においては、３パスで１つの画像が形成される。よって、特許文献１の塗布方法では、１パスにおける着弾痕の厚みが、一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷の場合の４／３倍となり、大きくなる。このため、図４に示した第３の着弾痕と第４の着弾痕との境目Ｘが目立ってしまい、画質の低下を招く。

なお、４パス目（復路走査）では、３パス目で第４の着弾痕のＵＶインクを吐出した２つのノズル領域のみからインクの吐出が行われる。よって、第３の着弾痕の上に１パス分の着弾痕が積み重なることはなく、第４の着弾痕の上に１パス分の着弾痕が積み重なる。

また、詳細な説明は省略するが、５パス目（往路走査）においても、厚みＨ分の段差が形成され、境目Ｘが形成される。また、６パス目（復路走査）では、５パス目で被対象物上に直接形成された１パス分の着弾痕の上に、１パス分の着弾痕が形成される。

本発明の目的は、マルチパス方式による往復印刷において、境目が目立たない高画質の画像を形成できる印刷装置および印刷方法を提供することである。

本発明の一態様に係る印刷装置は、インクを複数のノズルから吐出する塗布ヘッドを被対象物に対して往復に走査させ、前記被対象物に前記インクの着弾痕を形成する印刷装置であって、前記複数のノズルを所定数ずつに分けた複数のノズル領域を設定する設定部と、前記インクの吐出動作および前記被対象物の搬送動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、往路走査と復路走査とで、前記複数のノズル領域に対する前記被対象物の相対位置のずらし方向を逆にするとともに、該相対位置のずらし量を異なるようにし、前記往路走査では、少なくとも、予め定められた数のノズル領域に相当する着弾痕が前記被対象物に直に形成されるように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させ、前記復路走査では、直前の前記往路走査までに形成された着弾痕の上に新たな着弾痕の全部が積み重なり、かつ、隣接する着弾痕同士の高さに走査２回分以上の段差が生じないように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させる。

本発明の一態様に係る印刷方法は、インクを複数のノズルから吐出する塗布ヘッドを被対象物に対して往復に走査させ、前記被対象物に前記インクの着弾痕を形成する印刷方法であって、前記複数のノズルを所定数ずつに分けた複数のノズル領域を設定し、往路走査と復路走査とで、前記複数のノズル領域に対する前記被対象物の相対位置のずらし方向を逆にするとともに、該相対位置のずらし量を異なるようにし、前記往路走査では、少なくとも、予め定められた数のノズル領域に相当する着弾痕が前記被対象物に直に形成されるように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させ、前記復路走査では、直前の前記往路走査までに形成された着弾痕の上に新たな着弾痕の全部が積み重なり、かつ、隣接する着弾痕同士の高さに走査２回分以上の段差が生じないように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させる。

本発明によれば、マルチパス方式による往復印刷において、境目が目立たない高画質の画像を形成できる。

塗布ヘッドの配列の一例を示す模式図 一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合の塗布手順を示す模式図 特許文献１に開示された４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合の塗布手順を示す模式図 特許文献１に開示された４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合のパス毎の着弾痕を示す模式図 本発明の実施の形態に係るインクジェット装置の概要を示す斜視図 本発明の実施の形態に係る塗布ヘッドの構成を示す模式図 本発明の実施の形態に係る４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合の塗布手順を示す模式図 本発明の実施の形態に係る４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合のパス毎の着弾痕を示す模式図 被対象物上に形成された着弾痕の形状の各例を示す模式図 一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷においてパスごとに形成された着弾痕を示す模式図 一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷においてパスごとに形成された着弾痕の形状の違いによって生じる色むらを示す模式図 本発明の実施の形態に係る４パスのマルチパス方式の往復印刷においてパスごとに形成された着弾痕を示す模式図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

＜インクジェット装置１００＞
まず、本発明の実施の形態に係るインクジェット装置１００（本発明の印刷装置の一例）の概要について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態のインクジェット装置１００の概要を示す斜視図である。

インクジェット装置１００は、架台上１０に設置された可動のステージ１１と、可動ステージ１１をまたぐように設置されたガントリー（門柱）１２と、ガントリー１２に設置されたキャリッジ１３と、キャリッジ１３に設置された複数の塗布ヘッド１４と、キャリッジ１３の左右両側に設置された紫外線照射装置１５と、を有する。

架台１０には、剛性が強く、平面度の高い構造の定盤を用いる。架台１０には、ガントリー１２が設置されている。

ガントリー１２は、架台１０と同様に、剛性が強いフレームによって構成されている。ガントリー１２には、キャリッジ１３が設置されている。

キャリッジ１３は、キャリッジ駆動用ボールネジ１７に接続されている。キャリッジ駆動用ボールネジ１７は、走査用モータ（キャリッジ駆動用モータ）１６により駆動される。

走査用モータ１６を駆動させることで、キャリッジ１３は走査方向（ガントリー１２の長手方向）に往復動作することができる。走査用モータ１６は、モータの回転制御を行うための印刷制御装置５０と電気的に接続されており、その制御装置からの指令によって、キャリッジ１３を任意の送り速度で往復走査させることができる。

キャリッジ１３の下部には、塗布ヘッド１４が設置されている。キャリッジ１３を走査させながら、塗布ヘッド１４からはインクの吐出が行われる。

紫外線照射装置１５は、キャリッジ１３の左側と右側に設置されている。紫外線照射装置１５は、ＵＶインク（紫外線硬化型インク）を硬化させるために、ステージ１１に固定された被対象物２０に対して紫外線（紫外光）を照射する。

架台１０上には、キャリッジ１３に設置された塗布ヘッド１４に対して任意の方向（縦方向および横方向）に移動できるステージ１１が設置されている。

ステージ１１には、縦方向の移動および横方向の移動を可能とするために、ステージ駆動用ボールネジ１８が接続されている。

ステージ駆動用ボールネジ１８には、ステージ駆動用モータ１９が接続されている。ステージ駆動用モータ１９は、ステージ駆動用ボールネジ１８を回転させてステージ１１を駆動するためのモータである。

このステージ駆動用モータ１９の回転を制御することにより、ステージ１１を自由に移動させることができる。ステージ駆動用モータ１９は、モータの回転制御を行うための印刷制御装置５０と電気的に接続されており、その印刷制御装置５０からの指令によって、架台１０上の所定の位置に任意の送り速度でステージ１１を移動させることができる。

ステージ１１の表面には細かい小さな穴が形成されており、これらの穴は真空排気させることができる。ステージ１１上に被対象物２０を設置したときに、それらの穴を真空吸引することでステージ１１上に被対象物２０を固定することができる。

また、キャリッジ１３に設置された塗布ヘッド１４とステージ１１との間の距離は、塗布ヘッド１４から被対象物２０へインクを吐出させたときに所定の位置に精度良くインクが着弾できるように、調整されている。

本実施の形態では、塗布ヘッド１４から吐出させるインクとしてＵＶインクを使用する。そのため、インクジェット装置１００全体をできるだけ紫外線から避ける必要がある。そこで、インクジェット装置１００全体は、紫外線を遮断するフィルムおよび金属のカバー（ともに図示略）により覆われている。また、ＵＶインクの着弾痕が形成される被対象物２０は、例えば、ＵＶインクが浸透しない材質で構成されている。

＜塗布ヘッド１４＞
塗布ヘッド１４の構成について、図６を用いて説明する。図６は、塗布ヘッド１４の構成を示す模式図である。

図６に示すように、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のＵＶインクを吐出する各塗布ヘッド１４は、斜めに並んでいる。このように各塗布ヘッド１４を斜めに配置することで、走査方向に対してノズルの配置を高密度にすることができる。よって、高解像度の印刷が可能であり、高画質の画像が得られる。

各塗布ヘッド１４は、ステージ１１（図５参照）と塗布ヘッド１４との距離が一定になるようにヘッドの傾き（平行度）が調整されて設置されている。なお、Ｋのインクを吐出する塗布ヘッド１４の図中左側およびＹのインクを吐出する塗布ヘッド１４の図中右側には、紫外線照射装置１５が設置されている。

各塗布ヘッド１４の内部には、ＵＶインクを吐出する複数個のノズル（図示略）が配列されている。各塗布ヘッド１４は、圧電素子によって各ノズル内の内圧を変動させて各ノズルからＵＶインクを吐出させる。各ノズルにおけるＵＶインクの吐出量を制御する場合、後述の印刷制御装置５０が、各ノズルに設置された圧電素子の電圧を制御する。

図５に示したキャリッジ１３には、ＵＶインクを供給するためのインク供給配管（図示略）が接続されている。これにより、ＵＶインクは、キャリッジ１３から各塗布ヘッド１４へ適宜供給され、各塗布ヘッド１４は、安定したＵＶインクの吐出を行うことができる。

＜印刷制御装置５０＞
キャリッジ１３の内部には、後述の往復印刷工程を実行させる装置として、印刷制御装置５０が設けられている。

図示は省略するが、印刷制御装置５０は、設定部および制御部を有する。設定部は、例えば、後述するノズル領域の設定を行う。制御部は、例えば、キャリッジ１３の移動動作、被対象物２０の搬送動作、塗布ヘッド１４のインク吐出動作（吐出量や吐出タイミング）、後述する紫外線照射装置１５の紫外線照射動作などを制御する。

＜紫外線照射装置１５＞
紫外線照射装置１５は、キャリッジ１３の走査動作と連動して動作する。塗布ヘッド１４から被対象物２０に吐出されたＵＶインクの幅全体に対して紫外線を照射できるように、紫外線照射口（図示略）の幅は、各塗布ヘッド１４の幅Ｌ３（図６参照）と同じとしている。

なお、図６では、紫外線照射装置１５は、斜めに配置された塗布ヘッド１４と平行に配置されていない場合を図示したが、斜めに配置された塗布ヘッド１４と平行となるように、塗布ヘッド１４と同様に斜めに配置することが好ましい。

その理由は、塗布ヘッド１４が斜めに配置された場合、紫外線照射装置１５と塗布ヘッド１４の先端部（前方部分）との間の距離と、紫外線照射装置１５と塗布ヘッド１４の終端部（後方部分）との間の距離とが異なるので、ＵＶインクの着弾から紫外線照射までの時間に若干の時間差が発生してしまうからである。紫外線照射装置１５を、斜めに配置された塗布ヘッド１４と平行となるように、塗布ヘッド１４と同様に斜めに配置することで、時間差による影響を低減することができる。

紫外線照射装置１５と塗布ヘッド１４との間には、遮光板（図示略）が設置されている。これにより、紫外線照射装置１５から紫外線を照射したとき、塗布ヘッド１４に紫外線が当たらないようにしている。

紫外線照射装置１５は、紫外線の照射タイミングや照射強度を制御するための印刷制御装置５０と電気的に接続されており、その印刷制御装置５０からの指令によって、印刷中に適切なタイミングで適切な強度の紫外線を照射することができる。

例えば、制御装置は、予め実施された実験やシミュレーション（例えば、被対象物２０に吐出されたＵＶインクの着弾痕に対する、紫外線の照射強度の調査）等の結果に基づいて、紫外線の照射強度を制御する。また、例えば、制御装置は、ＵＶインクの着弾後に紫外線の照射が行われるように、往路走査と復路走査とで照射タイミングを制御する。

＜往復印刷工程＞
本実施の形態の往復印刷工程（本発明の印刷方法の一例）について説明する。この往復印刷工程は、図５に示したインクジェット装置１００がその印刷制御装置５０によって制御されることで実現される。

まず、印刷制御装置５０の設定部は、塗布ヘッド１４の複数のノズルが複数のノズル領域に分割されるように設定する。

そして、印刷制御装置５０の制御部は、分割されたノズル領域ごとにＵＶインクを塗布ヘッド１４から吐出させ、被対象物２０にＵＶインクを着弾させる。ノズル領域は、被対象物２０上においてＵＶインクが塗布される領域（塗布領域）に対応する。

制御部は、被対象物２０にＵＶインクを着弾させた後、紫外線照射装置１５から被対象物２０に紫外線を照射させ、被対象物２０上に着弾したＵＶインクを硬化させる。

その後、制御部は、被対象物２０を塗布ヘッド１４の走査方向と交差する方向に対して塗布領域単位で搬送し、被対象物２０上において塗布領域単位ごとにＵＶインクの吐出と硬化を行う。この動作を繰り返すことで、被対象物２０上に段階的に画像を形成する。

上述した往復印刷工程について具体的に説明する。往復印刷工程は、以下のステップ１〜５を含む。

（ステップ１）
設定部は、塗布ヘッド１４の複数のノズルを複数のノズル領域に分割する。例えば、ノズル領域の分割数は、偶数である。

（ステップ２）
１パス目の往路走査では、制御部は、塗布ヘッド１４のノズル列先頭の２つのノズル領域からＵＶインクを被対象物２０に吐出させ、紫外線照射装置１５の紫外線照射によりＵＶインクの着弾痕を硬化させる。本ステップで吐出されたＵＶインクは、被対象物２０上に直接着弾する。

（ステップ３）
２パス目の復路走査では、制御部は、被対象物２０を１つのノズル領域分のみ搬送させながら、塗布ヘッド１４のノズル列先頭の１つのノズル領域からＵＶインクを被対象物２０に吐出させる。そして、紫外線照射装置１５の紫外線照射によりＵＶインクの着弾痕を硬化させる。

本ステップにおいて、被対象物２０の搬送方向は、塗布ヘッド１４と交差し、塗布ヘッド１４のノズル列後方側とする。また、本ステップでは、ステップ２の往路走査により着弾したＵＶインクの上にＵＶインクが着弾するため、ＵＶインクは被対象部２０上に直接着弾しない。

（ステップ４）
３パス目の往路走査では、制御部は、被対象物２０をステップ３の復路走査の位置から３つのノズル領域分搬送させながら、塗布ヘッド１４のノズル列先頭から４つのノズル領域からＵＶインクを吐出させる。そして、紫外線照射装置１５の紫外線照射によりＵＶインクの着弾痕を硬化させる。

本ステップにおいて、被対象物２０の搬送方向は、ステップ３の搬送方向の反対方向とする。よって、本ステップでは、塗布ヘッド１４のノズル列先頭の２つのノズル領域から吐出されたＵＶインクは、ステップ２と同様、被対象物２０に直接着弾する。残りの２つのノズル領域から吐出されたＵＶインクは、ステップ２、３で着弾されたＵＶインクの上に着弾する。

（ステップ５）
４パス目の復路走査では、制御部は、被対象物２０をステップ４の復路走査の位置から１つのノズル領域分のみ搬送させながら、塗布ヘッド１４のノズル列先頭の３つのノズル領域からＵＶインクを吐出ＵＶインクを吐出させる。そして、紫外線照射装置１５の紫外線照射によりＵＶインクの着弾痕を硬化させる。

本ステップにおいて、被対象物２０の搬送方向は、ステップ４の搬送方向の反対方向（換言すれば、ステップ３の搬送方向と同じ方向）とする。よって、本ステップ５は、上記往路走査により着弾したＵＶインクの上にＵＶインクが着弾するため、ＵＶインクは被対象部２０上に直接着弾しない。

上記ステップ１〜５を繰り返し行うことにより、被対象物２０上に段階的に画像を形成する。

このように、本実施の形態の往復印刷工程では、走査回数（パス数）をＮとすると、往路走査では、Ｎ＋１のノズル領域単位でＵＶインクを吐出し、復路走査では、Ｎ−１のノズル領域単位でＵＶインクを吐出する。なお、ノズル領域単位が全てのノズル領域を含む場合、全てのノズル領域でＵＶインクの吐出を行う。

また、本実施の形態の往復印刷工程では、復路走査では、被対象物２０を１つのノズル領域分のみ搬送させる。このときの搬送方向は、塗布ヘッド１４と交差し、塗布ヘッド１４のノズル列の後方側へ向かう方向である。一方、往路走査では、被対象物２０を復路走査の位置から３つのノズル領域分搬送させる。このときの搬送方向は、復路走査のときの搬送方向とは逆の方向である。すなわち、その搬送方向は、塗布ヘッド１４と交差し、塗布ヘッド１４のノズル列の前方側へ向かう方向である。

また、本実施の形態の往復印刷工程では、色の濃い順番でＵＶインクが硬化されるように、往路走査では、Ｋ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順に走査が行われ、復路走査では、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順に走査が行われる。

本実施の形態の往復印刷工程では、ノズル領域単位でＵＶインクを吐出させる位置を変えながらパス間でノズル領域が一部重なるようにして画像の形成が行われる。よって、パス間でインクを吐出させる領域は、必ず段差が１回分のパス分のみの着弾痕しか形成されない領域となる。そのためノズル領域ごとにおいて、小さな段差を連続的に積み重ねるようになるため、ノズル領域単位間で境目が目立たない。よって、形成される画像は、境目が目立たない高画質の画像となる。

＜往復印刷工程の具体例＞
以下、本実施の形態の往復印刷工程の具体例について、図７、図８を用いて説明する。

図７は、本実施の形態に係る４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合の塗布手順を示す模式図である。図８は、本実施の形態に係る４パスのマルチパス方式の往復印刷によって被対象物に画像を形成する場合のパス毎の着弾痕を示す模式図である。

本例では、塗布ヘッド１４の複数のノズルを４つのノズル領域に分割する。そして、被対象物２０をノズル領域の１／４分搬送しながら、塗布ヘッド１４をパスごとに往路と復路の双方向に走査させて画像を形成する。なお、以下では、紫外線照射装置１５の紫外線照射によるＵＶインクの硬化の説明については省略する。

１パス目（往路走査）では、図７に示すように、２つのノズル領域Ａ、Ｂから被対象物２０に対してＵＶインクを吐出させる。これにより、被対象物２０上に直接ＵＶインクが着弾し、図８に示すように、２つのノズル領域分の着弾痕が形成される。

２パス目（復路走査）では、１つのノズル領域Ａから被対象物２０に対してＵＶインクを吐出させる。この復路走査では、被対象物２０を１つのノズル領域分後方（終端のノズル領域Ｄ側）に送る。よって、図８に示すように、２パス目の着弾痕は、１パス目の着弾痕の半分（図中の左半分）の上に形成され、被対象物２０上に直接形成されない。

３パス目（往路走査）では、４つのノズル領域Ａ〜Ｄから被対象物２０に対してＵＶインクを吐出させる。この往路走査では、被対象物２０を３つのノズル領域分前方（先端のノイズ領域Ａ側）に送る。よって、図８に示すように、３パス目の着弾痕のうち２つのノズル領域Ａ、Ｂからの着弾痕は、被対象物２０上に直接形成され、３パス目の着弾痕のうち２つのノズル領域Ｃ、Ｄからの着弾痕は、１パス目の着弾痕および２パス目の着弾痕の上に形成される。

図８に示すように、１パス目の着弾痕と２パス目の着弾痕との段差は１パス分（１つのノズル領域分）である。そして、３パス目では、この１パス分の小さな段差を覆うように全てのノズル領域からＵＶインクが吐出される。よって、段差による境目が目立たない。

なお、詳細な説明は省略するが、図８に示すように、４パス目以降においても、１パスごとに、１パス分の小さい段差を覆うようにＵＶインクが吐出される。よって、最終的に、境目が目立たない高画質の画像を形成することができる。

また、上述したように、本実施の形態の往復印刷工程では、往路走査で吐出されたＵＶインクは、その全部（１パス目の場合）または一部（３パス目以降の場合）が被対象物３０上に直接着弾し、復路走査で吐出されたＵＶインクは、その全部がその復路走査の前までの各走査で形成された着弾痕の上に着弾する。

＜色むら発生の原因とその対策＞
以下では、まず、従来の往復印刷工程において形成される画像に色むらが発生する原因について説明し、次に、本実施の形態の往復印刷工程で採用した色むらの発生の対策について説明する。

上述したとおり、被対象物２０に画像を形成する場合では、塗布ヘッド１４からＵＶインクを吐出させ、被対象物２０へ着弾したＵＶインクの着弾痕に紫外線を照射させて硬化させる。図１におけるＫ→Ｙの方向を往路とした場合、往路走査では、被対象物２０に対してＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順でＵＶインクが付与されるが、復路走査では、往路走査とは反対の順番であるＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順でＵＶインクが付与されることになる。各色の塗布ヘッド１４と紫外線照射装置１５との間の距離は、色ごとに異なるため、色ごとの、ＵＶインクが被対象物２０に着弾してから紫外線が照射される（着弾痕が硬化される）までの時間が、往路と復路で異なってくる。

例えば、図６に示した各色の塗布ヘッド１４のうちＫの塗布ヘッド１４に着目すると、Ｋ→Ｙの方向にＫの塗布ヘッド１４が移動する場合におけるＫの塗布ヘッド１４と紫外線照射装置１５との間の距離Ｌ１は、Ｙ→Ｋの方向にＫの塗布ヘッド１４が移動する場合におけるＫの塗布ヘッド１４と紫外線照射装置１５との間の距離Ｌ２よりも短い。

よって、被対象物２０へのインク着弾から紫外線照射（硬化）までの時間は、往路走査ではＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順で長くなり、復路走査ではＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順で長くなる。インク着弾から紫外線照射までの時間の差により、被対象物２０における着弾痕の形状が異なってくる。

図９は、Ｋの塗布ヘッド１４から吐出されたＵＶインクにより被対象物２０上に形成された着弾痕の形状の各例を示している。

上述したとおり、往路走査ではＫ→Ｃ→Ｍ→Ｙの順で被対象物２０にＵＶインクが付与されるため、被対象物２０へのインク着弾から紫外線照射（硬化）までの時間が短くなる。よって、被対象物２０に着弾したＵＶインクが濡れ広がる前にＵＶインクは硬化する。その結果、図９（ａ）に示すように、被対象物２０上に形成される着弾痕３０は、濡れ広がりが小さい凸形状となる。

一方、上述したとおり、復路走査ではＹ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順で被対象物２０に対してＵＶインクが付与されるため、被対象物２０へのインク着弾から紫外線照射（硬化）までの時間が長くなる。よって、被対象物２０に着弾したＵＶインクが濡れ広がった状態でＵＶインクは硬化する。その結果、図９（ｂ）に示すように、被対象物２０上に形成される着弾痕３０は、濡れ広がりが大きい凸形状となる。

往路走査後に復路走査を行った場合、復路走査で吐出されたＵＶインクは、往路走査で形成された着弾痕の形状に沿って濡れ広がっていく。よって、復路走査で形成される着弾痕は、往路走査で形成された着弾痕の形状に倣った形状となり、往路走査で形成された着弾痕の上に積み重なる。

例えば、往路走査で形成された着弾痕が図９（ａ）に示した濡れ広がりが小さい凸形状である場合、その後の復路走査で形成される着弾痕３１は、図９（ｃ）に示すように、濡れ広がりが小さい凸形状となり、往路走査で形成された着弾痕３０の上に積み重なる。

また、例えば、往路走査で形成された着弾痕が図９（ｂ）に示した濡れ広がりが大きい凸形状である場合、その後の復路走査で形成される着弾痕３１は、図９（ｄ）に示すように、濡れ広がりが大きい凸形状となり、往路走査で形成された着弾痕３０の上に積み重なる。

このような着弾痕の形状の差が往路と復路とで発生し、往路と復路とで色むら（濃淡むら）となって現れる。

ここで、例えば、図２を用いて説明した一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷を例に挙げる。図１０は、一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷において、パスごとに形成された着弾痕を示す模式図である。図１０では、着弾状態を分かり易くするために、パスごとに２つの着弾痕のみを示している。

１パス目の往路走査では、画像１において、濡れ広がりが小さい凸形状（図９（ａ）参照）の着弾痕が被対象物上に直接形成される。

２パス目の復路走査では、画像１において、１パス目で形成された着弾痕の上にその着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる（図９（ｃ）参照）。また、画像２において、濡れ広がりが大きい凸形状（図９（ｂ）参照）の着弾痕が被対象物上に直接形成される。

３パス目の往路走査では、画像１において、１パス目および２パス目で形成された着弾痕の上にそれらの着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる。また、画像２において、２パス目で形成された着弾痕の上にその着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる（図９（ｄ）参照）。また、画像３において、濡れ広がりが小さい凸形状（図９（ａ）参照）の着弾痕が被対象物上に直接形成される。

４パス目の復路走査では、画像１において、１〜３パス目で形成された着弾痕の上にそれらの着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる。また、画像２において、２パス目および３パス目で形成された着弾痕の上にそれらの着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる。また、画像３において、３パス目で形成された着弾痕の上にその着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる（図９（ｃ）参照）。また、画像４において、濡れ広がりが大きい凸形状（図９（ｂ）参照）の着弾痕が被対象物上に直接形成される。

５パス目の往路走査では、画像１において、１〜４パス目で形成された着弾痕の上にそれらの着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる。また、画像２において、２〜４パス目で形成された着弾痕の上にそれらの着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる。また、画像３において、３パス目および４パス目で形成された着弾痕の上にそれらの着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる。また、画像４において、４パス目で形成された着弾痕の上にその着弾痕と同じ形状の着弾痕が積み重なる（図９（ｄ）参照）。また、画像５において、濡れ広がりが小さい凸形状（図９（ａ）参照）の着弾痕が被対象物上に直接形成される。

このように、所定の画像と、その所定の画像に隣り合う画像とでは、着弾痕の形状が異なることとなり、色むらができる。

図１１は、図１０で説明した着弾痕の形状の違いによって生じる色むらを示す模式図である。

往路走査（１、３、５パス）に係るインク着弾からインク硬化までの時間が短い領域４１では、着弾痕の形状は、濡れ広がりが小さい凸形状となる。そのため、光の乱反射が多くなり、領域４１は、領域４２に比べて暗く見える。

一方、復路走査（２、４、６パス）に係るインク着弾からインク硬化までの時間が長い領域４２では、着弾痕の形状は、濡れ広がりが大きい凸形状となる。そのため、光の乱反射が少なくなり、領域４２は、領域４１に比べて明るく見える。

このように、従来一般的な４パスのマルチパス方式の往復印刷により画像を形成した場合では、往路走査と復路走査とで形成される各画像に明暗が発生する。この明暗が、最終的に形成された画像全体に色むらが発生する原因となる。

これに対し、本実施の形態の往復印刷工程では、上述した色むらの発生を回避できる。その理由について以下に説明する。

図１２は、本実施の形態の４パスのマルチパス方式の往復印刷において、パスごとに形成された着弾痕を示す模式図である。図１２では、図１０と同じく、着弾状態を分かり易くするために、パスごとに２つの着弾痕のみを示している。

図１２に示すように、往路走査（１、３、５パス）でのみ、被対象物２０に直接着弾痕が形成される。また、１〜５のパスごとに形成される着弾痕の形状は必ず、濡れ広がりが小さい凸形状となる。

このように本実施の形態の往復印刷工程では、往路走査のときだけ、被対象物２０上に直接ＵＶインクが着弾する。よって、被対象物２０上に形成される着弾痕の形状は常に同じ形状となり、往路走査と復路走査とで着弾痕の形状が異なることがないため、色むらが発生しない。

また、一般的に、カラー画像の形成では、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色のＵＶインクを吐出させる必要があるため、塗布ヘッド１４は、図６に示したように各色に対応する４つのヘッドから構成されている。そのため、色ごとに被対象物２０へのＵＶインクの着弾から紫外線照射までの時間が異なる。よって、被対象物２０に形成される着弾痕の形状は、色ごとに異なる。

例えば、図６に示したように、Ｋの塗布ヘッド１４とＹの塗布ヘッド１４とが最も離れて設置されている場合、Ｋの塗布ヘッド１４から吐出される黒色のＵＶインクは、往路走査では濡れ広がりが小さい凸形状の着弾痕を形成し、復路走査では濡れ広がりが大きい凸形状の着弾痕を形成する。

一方、Ｙの塗布ヘッド１４から吐出される黄色のＵＶインクは、往路走査では濡れ広がりが大きい凸形状の着弾痕を形成し、復路走査では濡れ広がりが小さい凸形状の着弾痕を形成する。

画像形成に用いられるインクでは、色の濃いインクが支配的になる。そこで、本実施の形態の往復印刷工程では、塗布ヘッド１４の配列を色の濃い順（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順）に配列し、Ｋ→Ｙの方向に往路走査が行われるようにした。これにより、最初に最も色の濃いＫの着弾痕が硬化される。よって、色ごとの着弾痕の形状は、被対象物２０への着弾から硬化までの時間差による影響を受けない。

また、本実施の形態の往復印刷工程では、パス数を少なく設定する必要がない。例えば、本実施の形態の４パスのマルチパス方式の往復印刷では、４つのパスで１つの画像（例えば、図１２に示した各画像１〜５）が形成される。よって、各ノズルの吐出ばらつきや不吐出の影響を大きく受けることなく、高画質な画像を形成することが可能である。

＜実施例＞
ピエゾ方式の塗布ヘッドを有するインクジェット装置を用いてプラスチック基板（例えばＡＢＳ樹脂製。以下、基板という）上に画像を形成した実施例について、以下に説明する。

塗布ヘッドは、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順で配置されており、各塗布ヘッドには、ノズル間の塗布ピッチが４２μｍとなる６００個のノズルが配置されている。これらの塗布ヘッドから各色のＵＶインクを吐出させ、印刷解像度６００ｄｐｉのカラー画像を形成した。塗布ヘッドに配置されたノズルは、直径が２０μｍのノズルを使用し、基板にＵＶインクを着弾したときに着弾の広がりが塗布ピッチの長さ以下になるようにした。そのため、塗布ヘッドと基板とのギャップを１．５〜２ｍｍ以下、ＵＶインク吐出量８ｐＬ、塗布ヘッドの走査速度を２００ｍｍ／ｓに設定した。

塗布ヘッドから吐出させるＵＶインクとしては、ＫＩＳ−ＬＥＤ（株式会社ＤＮＰファインケミカル社製）を用い、インク粘度は、１２ｍＰａ・ｓに調合して使用した。

また、各塗布ヘッドにおいて、４つのノズル領域（１つのノズル領域のノズル数は１５０個）を設定した。具体的には、ノズル列の先頭のノズルＮｏを１とし、ノズル列の最後尾のノズルＮｏを６００として、ノズルＮｏ１〜１５０をノズル領域Ａに設定し、ノズルＮｏ１５１〜３００をノズル領域Ｂに設定し、ノズルＮｏ３０１〜４５０をノズル領域Ｃに設定し、ノズルＮｏ４５１〜６００をノズル領域Ｄに設定した。

また、塗布ヘッドの両側に設けられた紫外線照射装置から、基板に着弾したＵＶインクに対してＬＥＤ光を照射するようにした。

以上の条件で、４パスのマルチパス方式の往復印刷を行った。

１パス目（往路走査）では、ノズル領域Ａ、Ｂから基板にＵＶインクを吐出させた。このとき、塗布ヘッドはＫ→Ｙの方向に走査するようにした。

基板にＵＶインクを着弾させた後、紫外線照射装置からＬＥＤ光を照射させ、基板上のＵＶインクを固化させた。

２パス目（復路走査）では、基板を、ノズルＮｏ６００側の方向に、１５０ノズル分（１つのノズル領域分）搬送させ、ノズル領域ＡのみからＵＶインクを吐出させ、基板にＵＶインクを着弾させた。そして、ＬＥＤ光の照射により、基板上のＵＶインクを固化させた。

３パス目（往路走査）では、基板を、２パス目の搬送方向とは反対方向に、４５０ノズル分（３つのノズル領域分）搬送させ、ノズル領域Ａ〜ＤからＵＶインクを吐出させ、基板にＵＶインクを着弾させた。そして、ＬＥＤ光の照射により、基板上のＵＶインクを固化させた。

４パス目（復路走査）では、基板を、３パス目の搬送方向とは反対方向に、１５０ノズル分（１つのノズル領域分）搬送させ、ノズル領域Ａ〜ＣからＵＶインクを吐出させ、基板にＵＶインクを着弾させた。そして、ＬＥＤ光の照射により、基板上のＵＶインクを固化させた。

４パス目の終了時点で、図１２に示した画像１が形成された。その後も、上記１〜４パス目と同様の往復印刷を繰り返すことで、基板全体に画像２〜５を形成した。

以上により、本実施例では、境目がなく、色むらのない高画質の画像を得ることができた。

なお、本発明は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本発明の印刷方法は、写真や文字、パターンなどの画像を高品位で高速に印刷できるだけでなく、紫外線硬化型の材料に対して高品位な印刷ができるため、紫外線硬化型の材料により構成されるデバイス作製などに適用することができ、民生用、産業用に広く利用することが可能である。

１、１４ 塗布ヘッド
１０ 架台
１１ ステージ
１２ ガントリー
１３ キャリッジ
１５ 紫外線照射装置
１６ キャリッジ駆動用モータ
１７ キャリッジ駆動用ボールネジ
１８ 駆動用ボールネジ
１９ ステージ駆動用モータ
２０ 被対象物
３０、３１ 着弾痕
４１、４２ 領域

Claims (6)

1. インクを複数のノズルから吐出する塗布ヘッドを被対象物に対して往復に走査させ、前記被対象物に前記インクの着弾痕を形成する印刷装置であって、
   前記複数のノズルを所定数ずつに分けた複数のノズル領域を設定する設定部と、
   前記インクの吐出動作および前記被対象物の搬送動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   往路走査と復路走査とで、前記複数のノズル領域に対する前記被対象物の相対位置のずらし方向を逆にするとともに、該相対位置のずらし量を異なるようにし、
   前記往路走査では、少なくとも、予め定められた数のノズル領域に相当する着弾痕が前記被対象物に直に形成されるように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させ、
   前記復路走査では、直前の前記往路走査までに形成された着弾痕の上に新たな着弾痕の全部が積み重なり、かつ、隣接する着弾痕同士の高さに走査２回分以上の段差が生じないように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させる、
   印刷装置。
2. 前記往路走査のときの前記相対位置のずらし方向は、前記塗布ヘッドの走査方向と交差し、前記塗布ヘッドのノズル列の一端へ向かう方向であり、
   前記復路走査のときの前記相対位置のずらし方向は、前記塗布ヘッドの走査方向と交差し、前記塗布ヘッドのノズル列の他端へ向かう方向である、
   請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記往路走査のときの前記相対位置のずらし量は、前記ノズル領域１つ分であり、
   前記復路走査のときの前記相対位置のずらし量は、前記ノズル領域３つ分である、
   請求項１または２に記載の印刷装置。
4. 前記インクは、紫外線硬化型インクであり、
   前記被対象物は、前記インクが浸透しない材質で構成され、
   前記制御部は、
   前記往路走査毎および前記復路走査毎に、前記被対象物に形成された前記着弾痕に対して紫外線を照射させる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の印刷装置。
5. 前記往路走査では、前記インクを色の濃い順に吐出させる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の印刷装置。
6. インクを複数のノズルから吐出する塗布ヘッドを被対象物に対して往復に走査させ、前記被対象物に前記インクの着弾痕を形成する印刷方法であって、
   前記複数のノズルを所定数ずつに分けた複数のノズル領域を設定し、
   往路走査と復路走査とで、前記複数のノズル領域に対する前記被対象物の相対位置のずらし方向を逆にするとともに、該相対位置のずらし量を異なるようにし、
   前記往路走査では、少なくとも、予め定められた数のノズル領域に相当する着弾痕が前記被対象物に直に形成されるように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させ、
   前記復路走査では、直前の前記往路走査までに形成された着弾痕の上に新たな着弾痕の全部が積み重なり、かつ、隣接する着弾痕同士の高さに走査２回分以上の段差が生じないように、所定数の前記ノズル領域から前記インクを吐出させる、
   印刷方法。