JP3987970B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェット記録装置に係り、特にインクの滲みを防止する技術に関する。

従来から紫外線硬化型インクを使用して被印画物に印刷を行い、被印画物への着弾後のインクに紫外線を照射してインクを硬化させ、インクの滲みを防止する技術が知られている（特許文献１〜１０）。

特許文献１には、インクを吐出するヘッドと一体に、ヘッド進行方向に紫外線（ＵＶ）光源を設け、このＵＶ光源から前回の走査時に記録された記録部のインクにＵＶ光を照射してインクを硬化させる記載がある。

特許文献２には、インクを１回吐出すると、次のインクを吐出する前にＵＶ光を照射して硬化させ、ブリードや記録ムラを防止する記載がある。

特許文献３には、インクが記録媒体（記録紙）に浸透する前に硬化させた方がよいという記載がある（特許文献３の段落「０１０４」参照）。

特許文献４には、インクジェットノズル近傍に仮硬化用定着光を照射するライトガイドを設け、このライトガイドからの仮硬化用定着光によりインクを仮定着させた後、別の光源で最終定着させる記載がある。

特許文献５には、ヘッドが走査する範囲をカバーする大きさの固定されたＵＶ光源の記載がある。

特許文献６には、インクを吐出してからＵＶ照射までの時間を規定する記載がある。また、被印画物の最大幅に対応する長さを有するライン型ヘッドの記載がある。

特許文献７には、被印画物の種類、インクの種類、粘度等に応じて光の照射時間、照射強度、照射面積、入射角度などを含む様々な照射条件を変える記載がある。

特許文献８、９には、ヘッドと一体にＵＶ光源が設けられている記載がある。

特許文献１０には、ヘッド外から光ファイバやミラーでヘッド部分まで光を導き、ヘッドユニットの移動とともに照射する記載がある。

上記特許文献１〜１０に記載の発明は、インクを硬化させるためのＵＶ光源が、
１．インクジェット記録装置に固定され、照射対象が移動して全体に光を当てる。

２．ヘッドに固定され、ヘッドの走査とともに照射対象に光を当てる。

３．ヘッド外から何らかの手段でヘッドまで光を導き、ヘッドの走査とともに照射対象に光を当てる。

に分類される。いずれの発明も被印画物全体に光を当てるという考え方は同じであり、滲みを防止するために、より印字直後に照射すべく考案されている。
特開２００３−１１３３４号公報 特開２００３−１１３４３号公報 特開２００２−１８７９１８号公報 特開２００３−８９１９８号公報 特開２００３−１４５７４１号公報 特開２００３−１９２９４３号公報 特開２００３−１９１５９４号公報 特開昭６０−１３２７６７号公報 米国特許第６０９２８９０号明細書 米国特許第６１４５９７９号明細書

特許文献１〜１０に記載の従来のインクジェット記録装置は、インクを被印画物に吐出した直後にＵＶ光を照射し、滲みを防止しているが、次のような問題がある。

１．インクを吐出した直後にＵＶ光を照射するには、ヘッドの近くに光源、又はＵＶ光を導く部材が必要であるが、印字全域にＵＶ光を照射し、更にインクを硬化させようとすると、高いエネルギが必要になり、光源部が大型化する。

２．被印画物にＵＶ光を照射すると、照射位置で乱反射したＵＶ光が周辺に到達するが、滲みを抑えるためにＵＶ光の照射位置と印字位置とを近づけると、この反射したＵＶ光がヘッドの吐出前のインクを硬化させ、ヘッド詰まりを引き起こす危険がある。

３．インクジェット記録装置の省エネルギのために発光効率のよいレーザダイオードを使おうとすると、他の放電管等に比べて発光量が少ないので、印字幅全体を硬化させるにはエネルギが足りない（被印画物の搬送速度にもよる）。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、少ない光量（総光量）でインクの滲みを効率的に防止することができ、これにより光源部の小型化やヘッド詰まりの防止を図ることができ、また、インクの硬化に使用する光学系と共通の光学系を使用してインクの吐出検出やヘッドから吐出されたインクを検出することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

即ち、インクの滲みが目立ちやすい部分に集中的に光を照射することで、インクの滲みを効率的に防止し、かつ被印画物に照射する総光量を少なくできるようにしている。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、光硬化型インクを被印画物に吐出することにより印刷を行い、該被印画物への着弾後の前記インクに光を照射して該インクを硬化させるインクジェット記録装置において、前記インクを吐出するヘッドの下流側に配設され、被印画物への着弾直後のインクに光を照射する光照射手段と、前記被印画物上でのベタ印画部の辺縁、線部の辺縁、孤立ドット、又はコントラスト若しくは色の変化の大きい部分である前記インクの滲みが目立ちやすい部分に他の部分よりも光の照射量が多くなるように前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、前記光照射手段は、前記被印画物の幅方向に所定のビーム幅の光を走査する走査手段を有し、前記制御手段は、前記光照射手段から一定の光量の光を照射させるとともに、前記インクの滲みが目立ちやすい部分の走査速度を他の部分の走査速度よりも遅くなるように前記走査手段を制御することを特徴としている。

即ち、前記光照射手段は、被印画物の幅方向に所定のビーム幅の光を走査する走査手段を有し、この走査手段による走査速度を等速にせずに、インクの滲みが目立ちやすい部分の走査速度を遅くし、その他の部分の走査速度を速くし、これによりインクの滲みが目立ちやすい部分に集中的に光を照射する。

請求項２に係る発明は、光硬化型インクを被印画物に吐出することにより印刷を行い、該被印画物への着弾後の前記インクに光を照射して該インクを硬化させるインクジェット記録装置において、前記インクを吐出するヘッドの下流側に配設され、被印画物への着弾直後のインクに光を照射する光照射手段と、前記被印画物上でのベタ印画部の辺縁、線部の辺縁、孤立ドット、又はコントラスト若しくは色の変化の大きい部分である前記インクの滲みが目立ちやすい部分に他の部分よりも光の照射量が多くなるように前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、前記光照射手段は、前記被印画物の幅方向及び給送方向に所定のビーム幅の光を２次元走査する走査手段を有し、前記制御手段は、前記光照射手段から一定の光量の光を照射させるとともに、前記インクの滲みが目立ちやすい部分の走査速度を他の部分の走査速度よりも遅く、又は前記インクの滲みが目立ちやすい部分を複数回走査するように前記走査手段を制御することを特徴としている。

インクの滲みが目立ちやすい部分が被印画物の幅方向に長い場合、この部分の走査速度を遅くすると、１走査に要する時間が長くなり、ビームの大きさや被印画物の搬送速度にもよるが、照射抜けが生じる。この場合には、走査速度を大幅に低下させずに、１走査毎にビームの傾きを変えて同じ箇所を複数回走査し、これにより光を集中的に照射する。

即ち、走査手段による光の走査速度を一定にし、光源から出射される光量を変化（インクの滲みが目立ちやすい部分への光量が多くなるように光量を変化）させる。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記光照射手段は、光を出射する光源と、走査ミラーを含み前記光源から出射された光を前記走査ミラーを介して被印画物上で集光させる光学系と、前記走査ミラーを駆動するミラー駆動手段とからなる走査手段を有することを特徴としている。

請求項４に示すように請求項３に記載のインクジェット記録装置において、前記ヘッドは、被印画物の最大幅に対応する長さを有するライン型ヘッドであり、前記光照射手段は、前記走査手段が前記ライン型ヘッドの長手方向に複数配列されてなることを特徴としている。

走査手段の数は、各走査手段の走査可能な幅と、ライン型ヘッドの長さとによって決まる。

請求項５に示すように請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置において、前記光照射手段の光学系の光源と走査ミラーとの間の光路上に設けられ、前記被印画物上の集光点で反射し前記光学系を戻ってきた反射光を分岐させる分岐手段と、前記分岐手段で分岐された反射光を検出する光センサと、前記光センサからの検出出力に基づいて前記被印画物上のインクのドットの有無を判別する判別手段とからなる印字検出手段を更に備えたことを特徴としている。

即ち、前記光照射手段の光学系を利用し、各ドットに光を照射したときの反射光を、前記光学系上の分岐手段によって分岐させて光センサに導き、この光センサの検出出力によりドットが着弾しているか否かを判別するようにしている。ここで、反射光とは、鏡面反射と乱反射の双方を意味するものとする。

請求項６に示すように請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置において、前記光照射手段の光学系の光路上に設けられた第１の分岐手段であって、前記ヘッドと前記被印画物との隙間を前記光が通過するように光を分岐させ、前記ヘッドから吐出され前記被印画物に着弾する前のインクを照射させる第１の分岐手段と、前記光照射手段の光学系の光源と走査ミラーとの間の光路上に設けられた第２の分岐手段であって、前記着弾前のインクで反射し前記光学系を介して戻ってきた反射光を分岐させる第２の分岐手段と、前記第２の分岐手段で分岐された反射光を検出する光センサと、前記光センサからの検出出力に基づいて前記ヘッドの各ノズルからインクが吐出されたか否かを判別する判別手段とからなるインク吐出検出手段を更に備えたことを特徴としている。

即ち、前記光照射手段の光学系を利用し、この光学系の光路上に設けた第１の分岐手段によりヘッドと被印画物との隙間を光が通過するように光を分岐させ、ヘッドから吐出された着弾前のインクに光を当てる。インクに当たった光の反射光は、同じ光学系を通って戻り、第２の分岐手段で分岐され、光センサに導かれる。この光センサの検出出力によりヘッドの各ノズルからインクが吐出されたか否かを判別するようにしている。
請求項７に示すように請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記光照射手段を制御する制御手段は、画像データを元に求めた前記インクの滲みが目立ちやすい部分に対し、前記制御をすることを特徴としている。
請求項８に示すように請求項７に記載のインクジェット記録装置において、前記制御手段は、画像データを元にフイルター処理計算をして前記インクの滲みが目立ちやすい部分を算出することを特徴としている。
請求項９に示すように請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記光照射手段の前記被印画物上での光照射位置よりも前記ヘッドの下流側に配置され、前記被印画物上の全幅に対し前記光硬化型インクを硬化させる光を照射する第２の光照射手段を有することを特徴としている。

上記構成の本発明によれば、ベタ印画部の辺縁、線部の辺縁、孤立ドット、又はコントラスト若しくは色の変化の大きい部分等のインクの滲みが目立ちやすい部分に集中的に光を照射するようにしたため、被印画物に照射する光の総光量を少なくすることができ、かつインクの滲みを効率的に防止することができる。また、総光量を抑制することにより、光源部の小型化やヘッド詰まりを防止することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るインクジェット記録装置の好ましい実施の形態について詳説する。

まず、本発明に係るインクジェット記録装置の概要について説明する。図１は本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」という）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の送り方向（以下、紙搬送方向という。）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのラインセンサを含み、該ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物はカッター２８によって所定のサイズに切断された後、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。

図２はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。

インクジェット記録装置１０は、紫外線（ＵＶ）レーザスキャナ６０、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

ＵＶレーザスキャナ６０は、インクの滲みを防止するために記録紙上に打滴されたインクドットにＵＶ光を照射し、ＵＶ硬化型インクを硬化させるものである。このＵＶレーザスキャナ６０の詳細については後述する。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字部１２のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

また、プリント制御部８０は、後述するようにＵＶレーザスキャナ６０を制御し、インクの滲みを防止するとともに、ＵＶレーザスキャナ６０から入力する検出信号により、印字やインク吐出を検出する機能を有する。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。

尚、図２において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して一つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのアクチュエータを駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したようにラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字部１２に対する各種補正を行う。

次に、ＵＶレーザスキャナ６０について説明する。

まず、インク貯蔵／装填部１４の黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインクは、ＵＶ光によって硬化するＵＶ硬化型インクが使用される。これらの各色のインクを吐出するヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、それぞれＵＶレーザスキャナ６０が配設される。

図３はヘッド１２Ｋと、このヘッド１２Ｋに一体的に設けられたＵＶレーザスキャナ６０の斜視図である。

同図に示すように、ＵＶレーザスキャナ６０は、３つのスキャナ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃから構成されている。尚、各ヘッドに設けられるＵＶレーザスキャナ６０を構成するスキャナの数は３個に限らず、ヘッド幅、１つのスキャナの走査幅によって決定することができる。

記録紙（被印画物）１６は、ヘッド１２によって印刷することができる最大幅のもので、ＵＶレーザスキャナ６０は、この記録紙１６の全幅をＵＶ光によって走査することができるようになっている。

尚、図３上で、１３Ａは、ヘッド１２Ｋの各ノズルごとアクチュエータを駆動制御するためのフレキシブル配線板であり、１３Ｂは、黒（Ｋ）のインクをヘッド１２Ｋに供給するための配管である。また、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、各スキャナ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを動作・制御するための信号を各スキャナに出力したり、スキャナ内の後述する光センサから検出信号を入力するためのフレキシブル配線板である。更に、１７は、矢印Ａ方向に給送される記録紙１６の下流側の所定の位置に固定して設けられ、記録紙１６の全幅にわたってＵＶ光を同時に照射することができるＵＶランプである。

図４はＵＶレーザスキャナ６０の各スキャナ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの内部構成を示す図であり、スキャナ６０Ａに関して示している。

同図に示すように、スキャナ６０Ａは、主としてＵＶレーザ光源（ＵＶレーザダイオード）６１と、コリメータレンズ６２と、シリンドリカルレンズ６３と、走査ミラー６７と、集光ミラー６９とから構成されている。また、シリンドリカルレンズ６３と走査ミラー６７との間の光路上には、ハーフミラー（又は偏光ミラー）６４が配設され、このハーフミラー６４で分岐された光を集光する集光レンズ６５と、集光レンズ６５で集光された光を検出するフォトダイオード等の光センサ６６が設けられている。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は前記スキャナ６０Ａの光学系をそれぞれｘｚ平面及びｙｚ平面上に模式的に表した図である。尚、図４に示すように、ｘ方向はヘッド１２Ｋの長手方向（ＵＶ光の走査方向）を示し、ｚ方向はスキャナ６０Ａの光学系の光軸方向を示し、ｙ方向はｘ，ｚ方向にそれぞれ直交する方向を示す。

ＵＶレーザ光源６１から出射したＵＶ光は、コリメータレンズ６２により平行光に変換され、シリンドリカルレンズ６３に入射する。シリンドリカルレンズ６３に入射した平行光は、ここでｙ方向に集光させられ、ハーフミラー６４、走査ミラー６７及び集光ミラー６９に入射し、集光ミラー６９に入射したＵＶレーザ光は、ここでｘ，ｙ方向に集光させられる。そして、上記光学系により、ＵＶレーザ光源６１から出射したＵＶ光は、記録紙１６上で所定の大きさのＵＶ光として集光させられる。上記スキャナ６０Ａの光学系により、ＵＶレーザ光源６１の発光点と記録紙１６上の集光点とは共役の関係になる。

尚、記録紙１６上に集光するＵＶ光の大きさは、少なくともインクの１ドットの印字の大きさ（例えば、φ25μｍ）よりも大きくする必要があるが、どの程度の大きさにすべきかは、インクと被印画物の特性によって異なる。即ち、非常に滲みが起きやすいインクと被印画物との組み合わせでは、より幅広くＵＶ光を照射することが望ましく、一般に用いられる普通紙とインク程度の物性であれば、0.1 ｍｍ〜0.5 ｍｍ程度の幅のＵＶ光を照射すればよい。また、集光ミラー６９は、ｆθ性や sinθ性を有していても有していなくてもよく、また、走査線は直線でなくてもよい。

走査ミラー６７は、図４に示すようにｙ方向の軸周り方向に回動可能に設けられており、静電力や電磁力等で駆動されるミラー駆動源６８によって任意の角度に駆動される。プリント制御部８０からの指令により走査ミラー６７の角度を制御することにより、記録紙１６に集光するＵＶ光を、ｘ方向（記録紙１６の幅方向）に走査させることができる。この際、画像を描画するわけではないので、一般のレーザプリンタのような高精度（位置精度）の走査は必要なく、照射するＵＶ光の大きさと、被印画物の搬送速度、１走査に要する時間から求められる被印画物の移動量から、照射すべきインクのドットに対する照射抜けが発生しない程度の精度でよい。

次に、本発明におけるインクの滲みの防止方法について説明する。

図６はＵＶレーザスキャナ６０によりＵＶ光を照射した後の記録紙１６を示しており、同図上で太線部分は、ＵＶ光が照射された部分を示している。

即ち、本発明では、ＵＶレーザスキャナ６０により記録紙１６上でインクの滲みが目立ちやすい部分（即ち、ベタ印画部１６Ａの辺縁、線部１６Ｂの辺縁、及び孤立ドット１６Ｃ）に印字直後にＵＶ光を集中して照射し、その後、図３に示すようにＵＶランプ１７で記録紙１６の全域にＵＶ光を照射してインクを硬化させる。

次に、記録紙１６上でインクの滲みが目立ちやすい部分にＵＶ光を集中して照射する方法について説明する。

図７（Ａ）に示すように、ＵＶレーザスキャナ６０によりベタ印画部１６Ａの印画中にその辺縁にＵＶ光を集中して照射する場合、同図（Ｂ）に示すようにＵＶ光のｘ方向（記録紙１６の幅方向）の走査速度を走査位置に応じて変化させ、ベタ印画部１６Ａの辺縁を走査するときのみ走査速度を低速にする。尚、このとき、ＵＶレーザ光源６１から出射されるＵＶ光の光量は一定である。

また、図７（Ｃ）に示すようにＵＶレーザ光源６１から出射されるＵＶ光の光量を可変にし、ベタ印画部１６Ａの辺縁を走査するときの光量を最大にし、それ以外の走査中はバイアス程度の光量に低下させる。尚、このときのＵＶレーザスキャナ６０による走査速度は一定にする。また、この実施の形態では、辺縁以外では、バイアス程度の光量に低下させたが、消光させてもよい。

図４に示したスキャナ６０Ａは、ＵＶ光を１次元走査するものであるが、走査ミラー６７をｘ方向の軸周り方向にも回転可能にし、２次元走査できるように構成してもよい。

次に、２次元走査できるスキャナによるＵＶ光の走査方法について説明する。

図８（Ａ）に示すように、記録紙１６上に印刷される印画部１６Ｄ、１６Ｅは、ｘ方向に対して直交する方向に長い辺縁を有し、印画部１６Ｆは、ｘ方向と同方向に長い辺縁を有している。

これらの印画部１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆの辺縁に集中してＵＶ光を照射する場合には、印画部１６Ｄ、１６Ｅのｘ方向と交差する辺縁にＵＶ光を照射する場合には、図８（Ｂ）に示すように走査速度を低速にする。

一方、印画部１６Ｆのｘ方向と平行な辺縁にＵＶ光を照射する場合には、ＵＶ光の走査速度を速めにする。尚、図８（Ｂ）に示す例では、最大の走査速度よりも遅く、前記低速走査時の速度よりも速くなるように走査しているが、最大の走査速度であってもよい。

また、印画部１６Ｆのｘ方向と平行な辺縁に対しては、上記のように走査速度の速いＵＶ光を照射するが、複数回の走査によりＵＶ光を複数回照射する。複数回の走査期間に記録紙１６は搬送されて移動するが、この記録紙１６の移動に応じてＵＶ光の照射方向を変え（即ち、走査ミラー６７のｘ方向の軸周り方向の角度を変え）、同じ辺縁にＵＶ光を照射するようにする。

これにより、ｘ方向と平行な辺縁に対してＵＶ光を集中的に照射することができるとともに、ｘ方向と平行な長い辺縁にＵＶ光を照射する場合でも、ｘ方向の１走査に要する時間が長くならないようにすることができる。

このようにＵＶレーザスキャナは、２次元走査できた方が滲みが目立ちやすい部分にＵＶ光を効率的に照射することができる。

ところで、インクの滲みが目立ちやすい印画部の辺縁では、記録紙上に着弾したインクの１ドット単位で確実に硬化させる必要があるが、そのインクドットにＵＶ光を集中的に照射するタイミングについて更に詳述する。

図９（Ａ）は、画像データに基づくドットの配置を示す図であり、同図に示す例では、ドット間隔は、2400ドット／インチ(dpi) である。尚、2400dpi のドット間隔は、10.6μｍである。

図９（Ｂ）は、同図（Ａ）に示したドットにインクドットを配置（打滴）した状態を示している。このインクドット径はφ25μｍであり、画像データに基づく隙間のないドットよりも大きく、隣り合うインクドットは一部が重なっている。

図９（Ｃ）は、同図（Ｂ）に示したインクドットを硬化させるために必要なＵＶ光の照射領域を示している。

図９（Ｄ）は、同図（Ｃ）に示した照射領域にＵＶ光を集中的に照射する場合の走査速度を示している。

即ち、図９（Ｄ）に示すように前記照射領域に入る直前のタイミングでＵＶ光の走査速度を低速にし、照射領域を出るタイミングでＵＶ光の走査速度を高速にしている。これにより、印画部の辺縁のインクドットを確実に硬化させることができる。

尚、図４に示したスキャナ６０Ａでは、ＵＶレーザ光源６１は１つであるが、複数のＵＶレーザ光源を使用し、１つのスキャナで走査するＵＶ光を複数にしてもよい。また、スキャナの光軸は、記録紙に対して垂直に入射するようにしてもよいし、傾いて入射するようにしてもよい。垂直の場合には、後述の印字検出の場合に、より多い光量（信号）を得ることができる。傾ける場合には、特にヘッドへの反射（乱反射）光が弱くなるように、光軸がヘッドから離れる方向に傾けると、ヘッドでのインクの硬化によるトラブルをより減少させることができる。

次に、図４及び図５に示したスキャナの走査光学系を利用した印字検出方法について説明する。

前述したように記録紙１６上に打滴されたインクドットに対して該インクドットを硬化させるためのＵＶ光を照射するが、このＵＶ光は、記録紙１６上の集光点で反射（乱反射）し、その反射光はスキャナの光学系を介して照射時とは逆方向に戻る。

図４及び図５に示したハーフミラー６４は、スキャナの走査光学系を介して戻った反射光を分岐させ、集光レンズ６５に入射させる。集光レンズ６５は、入射する反射光を光センサ６６の受光面上に集光させる。

光センサ６６は入射する光量に応じた電気信号（検出信号）をプリント制御部８０に出力する。記録紙１６の表面と記録紙１６上に印字されたインクドットの表面とは反射率が異なるため、ＵＶ光がインクドットを照射した場合の反射光とインクドットを照射しない場合の反射光とは光量が異なり、その結果、光センサ６６によって検出される検出信号の信号レベルも異なる。

これにより、プリント制御部８０は、光センサ６６から得られる検出信号に基づいてインクドットの有無を検出することができ、特にＵＶ光の走査位置に同期して光センサ６６から検出信号を取り込むことにより、記録紙１６の全幅方向におけるインクドットの打滴結果を検出することができる。

尚、この実施の形態のインクジェット記録装置１０は、ラインセンサを含む印字検出部２４を有しているが、この印字検出部２４の代わりに上記スキャナの走査光学系を利用した印字検出手段を使用することができる。

次に、図４及び図５に示したスキャナの走査光学系を利用したインク吐出検出方法について説明する。

図１０はヘッド近傍の側面図である。このインク吐出検出方法を実現するために、前記スキャナ６０Ａの集光ミラー６９と記録紙１６上の集光点との間の光路上にハーフミラー（又は偏光ミラー）７１を配設する。

このハーフミラー７１を透過するＵＶ光は、記録紙１６上に着弾したインクを照射し、ハーフミラー７１で反射したＵＶ光は、記録紙１６と平行になるように曲げられ、ヘッド１２Ｋから吐出され記録紙１６上に着弾する前のインク７３を照射することができるようになっている。

ヘッド１２Ｋのノズルからインクが吐出され、飛んでいるインク７３にＵＶ光が照射されると、このインク７３で反射した反射光は、ハーフミラー７１及びスキャナの光学系を介して照射時とは逆方向に戻る。

スキャナの走査光学系を介して戻ってきたインク７３での反射光は、前述した印字検出と同様に光センサ６６によって検出することができ、プリント制御部８０は、光センサ６６からの検出信号に基づいてヘッドの各ノズルからインクが吐出されたか否かをノズル毎に検出することができる。

このインク吐出検出方法によれば、記録紙への印字を行わずに、ノズルの目詰まり等のチェックを行うことができる。

尚、この実施の形態では、ライン型ヘッドを有するインクジェット記録装置について説明したが、これに限らず、本発明は、ヘッドが記録紙の送り方向と直交する方向に往復移動するシャトル型のヘッドを有するインクジェット記録装置にも適用できる。

図１１はシャトル型のヘッド９０に一体的に設けられたＵＶレーザスキャナ９２を示している。

このＵＶレーザスキャナ９２から照射されるＵＶ光は、ヘッド９０の移動に連動して照射位置が移動するが、インクの滲みが目立ちやすい印画部の辺縁にＵＶ光を集中的に照射する場合には、図１１（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようにヘッド９０の移動に伴ってＵＶレーザスキャナ９２から出射するＵＶ光の照射位置を変え、印画部の辺縁でＵＶ光を一時停止又は移動速度（走査速度）を低下させる。尚、ＵＶレーザスキャナ９２は、図４に示したものと同様に構成することができる。更に、シャトル型ヘッドに複数のノズルがある場合には、各ノズルの吐出位置をカバーするように２次元にＵＶ光をスキャンするように構成すればよい。

尚、この実施の形態では、紫外線硬化型インクにＵＶ光を照射してインクを硬化させる場合について説明したが、これに限らず、ＵＶ光以外の光（例えば、赤外光や可視光）で硬化するインクを使用する場合には、そのインクを硬化させる光を照射する必要がある。

また、インクの滲みが目立ちやすい部分としては、ベタ印画部１６Ａの辺縁、線部１６Ｂの辺縁、及び孤立ドット１６Ｃに限らず、コントラスト若しくは色の変化の大きい部分も該当する。

ここで言う、コントラスト若しくは色の変化の大きい部分とは、まず、画像をＲ，Ｇ，Ｂデータ、又はＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋデータ、又はＬ^* , ａ^* , ｂ^* データなど一般に用いられている色の表示方法で２次元のデータとして表し、次に、この２次元データにPrewitt,Sobel,Roberts マトリックスなどのエッジ検出マトリックスのいずれかを掛け合わせてフイルター処理し、フイルター処理計算結果で求まった値の大きい部分がエッジ部分であり、コントラスト若しくは色の変化の大きい部分となる。

特にコントラストに注目する場合は、Ｌ^* のデータを用い、色に注目する場合は、ａ^* , ｂ^* のデータを用いることが望ましいが、これに限定するものでなく、どのような色表現方法のデータを用いてもよい。

尚、エッジ検出にマトリックスを用いる方法だけでなく、隣接画素との濃度差、色差の絶対値を求め、この値がより大きい部分をコントラスト若しくは色の変化のより大きい部分としてもよい。例えば、２点の濃度差には各点のＬ^* のデータの差の絶対値を用いればよく、２点の色差には各点のａ^* , ｂ^* データ同士の差の２乗の和の平方根を用いればよい。

また、実際に集中的に着弾後のインクに光を照射するのは、このエッジ部分の画素であり、かつ、画像濃度、例えばＬ^* が、インクと記録媒体の特性により定まる滲みやすさから求まる滲みやすい閾値より濃い部分の画素及びその隣接画素である。

つまり、１回の走査で着弾後のインクに光を照射する範囲の画素に対し、上記のフイルター処理を行い、各画素に対するフイルター処理値を求め、更にこの値のヒストグラムを求める。このヒストグラムを用いて、各画素のフイルター処理値の最大値から１回の走査で照射可能な画素数になるまで、より大きなフイルター処理値の画素であり、かつ、画像濃度がインクと記録媒体の特性により定まる滲みやすさから求まる滲みやすい閾値以上の濃度の画素を対象画素とし、この画素及びその隣接画素の部分の着弾後のインクに集中的に光を照射する。

更に、より簡単には、１回の走査で着弾後のインクに光を照射する範囲の画素に対し、上記のフイルター処理を行い、各画素に対するフイルター処理値を求め、更にこの値のヒストグラムを求め、このヒストグラムを用いて各画素のフイルター処理値の最大値から１回の走査で照射可能な画素数になるまでのフイルター処理値の画素の部分及びその隣接画素の着弾後のインクに集中的に光を照射するようにしてもよい。

尚、「Ｌ^* ａ^* ｂ^* 」の定義は、例えば次のものによる。

日本規格協会 ＪＩＳハンドブック「光学」
色の表示方法−Ｌ^* ａ^* ｂ^* 表示系及びＬ^* ｕ^* ｖ^* 表示系
規格番号 ＪＩＳ Ｚ８７２９：１９９４
また、図１２（Ａ）乃至（Ｃ）は、それぞれPrewitt,Sobel,Roberts の各マトリックスを示している。同図に示すマトリックスと、これらのマトリックスを９０度回転させたマトリックスによって縦方向、及び横方向のエッジを検出する。

実際の計算は、一般的な画像処理マトリックス演算と同様であるが、注目する画素及びその周辺の画素と、いずれか採用するマトリックスの対応する成分との積の合計の絶対値を求め、縦、横の計算結果の値の大きい方を注目画素のフイルター処理値として採用すればよい。

本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成図 インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 ＵＶレーザスキャナが一体的に設けられた印字部の斜視図 ＵＶレーザスキャナの内部構成を示す図 ＵＶレーザスキャナの光学系を模式的に表した図 ＵＶ光の照射部を説明するために用いた図 記録紙上でインクの滲みが目立ちやすい部分にＵＶ光を集中して照射する方法を説明するために用いた図 記録紙上でインクの滲みが目立ちやすい部分にＵＶ光を集中して照射する他の方法を説明するために用いた図 ＵＶ光の走査速度を切り替えるタイミングの詳細を説明するために用いた図 ＵＶレーザスキャナの走査光学系を利用してインクの吐出検出を行う方法を説明するために用いたヘッド近傍の側面図 シャトル型のヘッドに一体的に設けられたＵＶレーザスキャナを示す図 Prewitt,Sobel,Roberts の各エッジ検出マトリックスを示す図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、９０…ヘッド、１６…記録紙、１６Ａ…ベタ印画部、１６Ｂ線部、１６Ｃ…孤立ドット、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ…印画部、１７…ＵＶランプ、６０、９２…ＵＶレーザスキャナ、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…スキャナ、６１…ＵＶレーザ光源（ＵＶレーザダイオード）、６２…コリメータレンズ、６３…シリンドリカルレンズ、６４、７１…ハーフミラー、６５…集光レンズ、６６…光センサ、６７…走査ミラー、６８…ミラー駆動源、６９…集光ミラー、７２…システムコントローラ、８０…プリント制御部

Claims (9)

1. 光硬化型インクを被印画物に吐出することにより印刷を行い、該被印画物への着弾後の前記インクに光を照射して該インクを硬化させるインクジェット記録装置において、
   前記インクを吐出するヘッドの下流側に配設され、被印画物への着弾直後のインクに光を照射する光照射手段と、
   前記被印画物上でのベタ印画部の辺縁、線部の辺縁、孤立ドット、又はコントラスト若しくは色の変化の大きい部分である前記インクの滲みが目立ちやすい部分に他の部分よりも光の照射量が多くなるように前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記光照射手段は、前記被印画物の幅方向に所定のビーム幅の光を走査する走査手段を有し、
   前記制御手段は、前記光照射手段から一定の光量の光を照射させるとともに、前記インクの滲みが目立ちやすい部分の走査速度を他の部分の走査速度よりも遅くなるように前記走査手段を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 光硬化型インクを被印画物に吐出することにより印刷を行い、該被印画物への着弾後の前記インクに光を照射して該インクを硬化させるインクジェット記録装置において、
   前記インクを吐出するヘッドの下流側に配設され、被印画物への着弾直後のインクに光を照射する光照射手段と、
   前記被印画物上でのベタ印画部の辺縁、線部の辺縁、孤立ドット、又はコントラスト若しくは色の変化の大きい部分である前記インクの滲みが目立ちやすい部分に他の部分よりも光の照射量が多くなるように前記光照射手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記光照射手段は、前記被印画物の幅方向及び給送方向に所定のビーム幅の光を２次元走査する走査手段を有し、
   前記制御手段は、前記光照射手段から一定の光量の光を照射させるとともに、前記インクの滲みが目立ちやすい部分の走査速度を他の部分の走査速度よりも遅く、又は前記インクの滲みが目立ちやすい部分を複数回走査するように前記走査手段を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記光照射手段は、光を出射する光源と、走査ミラーを含み前記光源から出射された光を前記走査ミラーを介して被印画物上で集光させる光学系と、前記走査ミラーを駆動するミラー駆動手段とからなる走査手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記ヘッドは、被印画物の最大幅に対応する長さを有するライン型ヘッドであり、前記光照射手段は、前記走査手段が前記ライン型ヘッドの長手方向に複数配列されてなることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記光照射手段の光学系の光源と走査ミラーとの間の光路上に設けられ、前記被印画物上の集光点で反射し前記光学系を戻ってきた反射光を分岐させる分岐手段と、前記分岐手段で分岐された反射光を検出する光センサと、前記光センサからの検出出力に基づいて前記被印画物上のインクのドットの有無を判別する判別手段とからなる印字検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記光照射手段の光学系の光路上に設けられた第１の分岐手段であって、前記ヘッドと前記被印画物との隙間を前記光が通過するように光を分岐させ、前記ヘッドから吐出され前記被印画物に着弾する前のインクを照射させる第１の分岐手段と、前記光照射手段の光学系の光源と走査ミラーとの間の光路上に設けられた第２の分岐手段であって、前記着弾前のインクで反射し前記光学系を介して戻ってきた反射光を分岐させる第２の分岐手段と、前記第２の分岐手段で分岐された反射光を検出する光センサと、前記光センサからの検出出力に基づいて前記ヘッドの各ノズルからインクが吐出されたか否かを判別する判別手段とからなるインク吐出検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記光照射手段を制御する制御手段は、画像データを元に求めた前記インクの滲みが目立ちやすい部分に対し、前記制御をすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. 前記制御手段は、画像データを元にフイルター処理計算をして前記インクの滲みが目立ちやすい部分を算出することを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記光照射手段の前記被印画物上での光照射位置よりも前記ヘッドの下流側に配置され、前記被印画物上の全幅に対し前記光硬化型インクを硬化させる光を照射する第２の光照射手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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