JP5863315B2

JP5863315B2 - プリント装置

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Publication number: JP5863315B2
Application number: JP2011166760A
Authority: JP
Inventors: 新田　正樹; 正樹新田; 林　賢志; 賢志林; 横澤　琢; 琢横澤; 白川　宏昭; 宏昭白川; 悠平及川; 洋典石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: US8783811B2; US20130027456A1; JP2013028117A

Description

本発明はシートにインクを吐出して画像をプリントするプリント装置に関する。

特許文献１に開示されるインクジェットプリント装置は、シートに付与されたインクの水分を乾燥させるためにヒータを搭載している。画像記録デューティ（以下、デューティと呼ぶ）、すなわちシートの単位面積あたりのインクの付与量によって、シートの表面温度が最適になるようにヒータを制御する。

デューティが低く乾燥しやすい画像領域と、デューティが高く乾燥しにくい画像領域が混在する場合、低デューティ部に最適な温度制御を実施すると高デューティ部を十分に乾燥することができなくなる。逆に、高デューティ部に最適な温度制御を実施すると低デューティ部が過剰に加熱されて、シートが変形もしくは変質してしまう場合がある。

この問題に対して特許文献１に開示される装置は、分割された領域に複数のヒータを持ち、各々のヒータをデューティに応じて制御することによって、領域毎に温度制御するものである。

特開平３−１５１２３９号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、あるヒータの設定温度と隣接するヒータの設定温度が大きく異なる場合、ヒータの端部付近では隣接するヒータの影響を受けるために所望の温度にすることが困難である。そのため上述の問題は解決し切れていない。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、簡単な構成で最適な乾燥状態を作り出し高品位な画像をプリントすることを目的する。

本発明のプリント装置は、シートにインクを付与して画像をプリントするプリント手段と、プリントの際にシートを加熱する加熱手段と、１バンドのプリント領域の中の複数の領域毎にデューティに関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した情報に基づいて、プリントパス数を決定する決定手段と、前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記加熱手段の加熱量を設定する設定手段と、を有し、前記決定手段で決定されたプリントパス数でマルチパスプリントを行うプリント装置であって、前記デューティに関する情報は、１つのプリントパスに含まれる前記複数の領域のうち最大デューティと最小デューティとの差分であり、前記決定手段は、前記最大デューティと前記最小デューティとの差が閾値未満となるように前記プリントパス数を決定し、前記設定手段は、シートの表面温度が前記最大デューティに応じた温度となるように前記加熱手段の加熱量を設定することを特徴とする。

本発明のプリント装置の別の形態は、シートにインクを付与して画像をプリントするプリント手段と、プリントの際にシートを加熱する加熱手段と、１バンドのプリント領域の中の複数の領域毎にデューティに関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した情報に基づいて、プリントパス数を決定する決定手段と、前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記加熱手段の加熱量を設定する設定手段と、を有し、前記決定手段で決定されたプリントパス数でマルチパスプリントを行うプリント装置であって、前記デューティに関する情報は、１つのプリントパスに含まれる前記複数の領域のうち最大デューティおよび最小デューティであり、前記決定手段は、前記最小デューティが第１閾値未満で且つ前記最大デューティが第２閾値以上とならないように前記プリントパス数を決定し、前記設定手段は、シートの表面温度が前記最大デューティに応じた温度となるように前記加熱手段の加熱量を設定することを特徴とする。

本発明によれば、低デューティ領域と高デューティ領域が混在する画像であっても、簡単なヒータ構成でも最適な乾燥状態を作り出し、高品質な画像形成が可能となる。

インクジェットプリント装置の主要部の構成を示す斜視図インクジェットプリント装置の主要部の構成を示す側面図制御部のシステムブロック図デューティに関する情報の取得方法を説明するための図デューティとシート表面温度低下量との対応関係を表すグラフ図動作シーケンスを示すフローチャート別の形態の動作シーケンスを示すフローチャート

図１は実施形態のインクジェットプリント装置の主要部の構成を示す斜視図であり、図２はその側面図である。装置は大きくプリント部、シート搬送部、乾燥部、制御部からなる。

本実施形態の装置で使用するシートは、水分を弾く塩化ビニール等の受容層を持たないシート（以下、受容層無しシートと呼ぶ）を想定している。また、一般的な受容層有りのシートも使用可能である。使用するインクは、シート上で熱を加えることによってインク中の水分が蒸発し、続いて軟化、そして被膜化するという性質を持つエマルション成分を多く含むものを想定している。シート上でインクが被膜化することによって画像の耐候性、耐水性、耐擦化性を向上させることができる。

プリント部は、プラテン２の上で副走査方向（Ｙ方向）にステップ送りで搬送されるシートに対して、キャリッジ６によってプリントヘッド７を主走査方向（Ｘ方向）に往復走査を繰り返して、いわゆるシリアルプリント方式で画像を形成する。

筐体１の上にプラテン２が搭載されている。筐体１の内部にはシート３をプラテン２に吸着させるための吸引部４が設けられている。筐体１の長手方向に沿って設置されたメインレール５に、主走査方向に往復移動するキャリッジ６が支持されている。キャリッジ６は、インクジェット方式のプリントヘッド７を搭載しており、プリントヘッドのノズルからインクを吐出させるエネルギ発生素子としては、発熱素子、ピエゾ素子、静電素子、ＭＥＭＥ素子など種々の形式があるが、いずれであってもよい。

キャリッジモータ８は、キャリッジ６を主走査方向に移動させるための駆動源であり、その回転駆動力はベルト９でキャリッジ６に伝達される。キャリッジ６の主走査方向における位置は、リニアエンコーダで検出してモニタする。リニアエンコーダは、筐体１に取り付けた直線状のエンコーダパターン１０と、それを光学的、磁気的あるいは機械的に読み取るキャリッジ６に搭載された読取部（不図示）からなる。以上によりプリント部が構成されている。

シート搬送部は、シート供給、プリント部におけるシート搬送、シート回収のシートハンドリングを行う。記録媒体である長尺の連続シートがスプール１８の周りにロール状に巻き取られたロール体２３として供給される。スプール１８はシート３にブレーキ力（バックテンション）を作用させるためのトルクリミッタ１９を有している。ロール体２３から引き出されたシートは、プリント部（筐体１）の下方に装置の前方から後方に向けて供給される。

筐体１の下方に供給されたシート３は、筐体１を取り巻いて、後方から前方に向けてプラテン２の上に供給される。プラテン２の上でシート３は、キャリッジ６の主走査方向と直交する副走査方向（図１の矢印方向）に沿って搬送される。この搬送は、搬送ローラ１１、ピンチローラ１６、ベルト１２、搬送モータ１３からなる駆動機構により行う。搬送ローラ１１の駆動状態（回転量、回転速度）は、ロータリエンコーダで検出してモニタする。ロータリエンコーダは、搬送ローラ１１と共に回転する円周状のエンコーダパターン１４と、それを光学的、磁気的あるいは機械的に読み取る読取部１５からなる。

プリント部のプリントヘッド７により画像がプリントされたシートは、スプール２０に巻き取り回収される。スプール２０の周りにロール状に巻取られたシートは、ロール体２４を形成する。スプール２０は巻取りモータ２１により回転し、シート３に巻取りテンションを作用させるためのトルクリミッタ２２を有する。

乾燥部は、受容層無しシートを用いた場合に、シート上に付与されたインクを短時間に乾燥させるためのエネルギを照射するためのユニットである。乾燥部は、プラテン２の上方（真上）で且つキャリッジ６よりも上方に設けられた第１ヒータ２５と、搬送方向下流においてプラテン２よりも下流で且つキャリッジ６よりも上方に設けられた第２ヒータ２７を有する。第１ヒータ２５は第１ヒータカバー２６に、第２ヒータ２７は第２ヒータカバー２８にそれぞれ覆われている。それぞれのヒータカバーは、ヒータの熱（赤外線〜遠赤外線）をカバー内側の鏡面で反射してシート表面に指向させる機能とともに、ヒータの物理的な保護の役割を担っている。

第１ヒータ２５はプラテン２の直上に位置し、プリントヘッド７が往復移動する領域に対して熱エネルギを照射する。プリントヘッド７から吐出されたインクがプリント面に着弾すると、その直後にキャリッジ６が逃げて、付与されたインクは第１ヒータ２５から照射される熱エネルギに対して露出する。そのため、プリント直後からインクの水分の蒸発乾燥が促進される。

第１ヒータ２５の熱エネルギによって水分が少なくなったインクが付与されたシート領域は、ステップ送りで下流側に搬送されていく。下流側では第２ヒータ２７が熱エネルギを照射する。ここで、第２ヒータ２７は第１ヒータ２５よりも高出力であり、高温の熱エネルギによりインク内の特殊成分が溶解してインクの色材を覆う。こうして、受容層無しシートに対してもインクが強固に定着して、耐候性の高い画像が形成される。

図３はプリント装置の制御を司る制御部のシステムブロック図である。制御部の中核となるのは、ＣＰＵ３０２、ＲＯＭ３０３、ＲＡＭ１０４からなるコンピュータ部分である。入出力インタフェース３０１は、ＣＰＵ３０２と外部のホストコンピュー３００と接続するものであり、所定のプロトコルに基づいて双方向の通信を可能とする。ＣＰＵ３０２の指令により、モータドライバ３０５を介してプリント装置内の各種の駆動用モータ３０６の駆動が制御される。ＣＰＵ３０２の指令により、ヘッドドライバ３０７を介してプリントヘッド７が駆動される。さらに、ＣＰＵ３０２の指令により、ヒータドライバ３０８を介してヒータ２５、２７が制御される。

以下、制御部での制御によりシートに画像をマルチパスプリント方式で形成する動作手順について説明する。

プリント動作を行わない非プリント時には、プリントヘッド７を搭載するキャリッジ６はホームポジション（図１の位置）で待機している。プリント動作を行う場合は動作開始に先立って、ヒータ２５、２７によってシートを加熱し、シート表面が標準温度（６０℃）に達するまで待つ。

使用するインクは、例えば５５℃で被膜化する性質を持つ。これに合わせて、標準温度を６０℃と決め、プリント前のシートの表面温度が６０℃となるようにヒータを制御する。インクがシートに着弾すると気化熱によってシートの表面温度が低下する。そこでインクが着弾したらシートの表面温度が６０℃になるように、低下を見込んでプリント前に予め温度を上げておくことが好ましい。

次いで、キャリッジ６を往方向（ホームポジションから離れる方向）にスキャンさせながら、画像データに従ってプリントヘッド７からシートの表面にインクを付与していき、１バンド分の画像をプリントする（Ｘスキャン）。１バンドはプリントヘッド７に含まれるノズル列のＹ方向の長さと同じ幅を有する。ただし、ノズル列の中の限定された範囲だけを使用するのであれば、使用する範囲のノズル列の幅が１バンドの幅になる。

１バンドの画像のプリントが終了すると、搬送ローラ１１を回転させて、Ｙ方向へステップ送りする（Ｙスキャン）。１回のステップ送りの幅は、マルチパスプリントのプリントパス数によって変化する。プリントパス数が１（１パス）の場合は、プリントヘッドのノズル列の長さと等しい。プリントパス数が２（２パス）の場合はステップ送りの幅はプリントヘッドのノズル列の長さの１／２、４パスの場合にはノズル列の長さの１／４となる。一般化すると、Ｎパス記録でのＹ方向のステップ送りの幅はノズル列の長さの１／Ｎとなり、Ｎが大きくなるほど１回のステップ送りの幅は小さくなる。マルチパスプリントのパス数が変わっても、１バンドの幅は変わらない。

次いで、キャリッジ６を復方向（ホームポジションに向かう方向）にスキャンさせながら、次の１パス分の画像をプリントする（Ｘスキャン）。そして、シートをＹ方向へマルチパスプリントのパス数に応じた送り幅だけステップ送りする。以上のスキャンとステップ送りを繰り返す、いわゆるシリアルプリント方式で１つの画像のプリントを完成させる。なお、マルチパスプリントは、パス数と同じ数だけスキャンを繰り返してからノズル列の長さと等しい距離のステップ送りを行う形態もある。

ここで、図４を用いてデューティに関する情報の取得方法について説明する。同図は、１バンド（斜線で示す領域）とその中の分割領域の例を示している。１バンドは、Ｘ方向はプリントする画像領域幅と同じサイズであり、Ｙ方向はプリントヘッド７のノズル列の長さと同じサイズである。１バンドの中は等間隔で複数の小領域に仮想的に分割されており、この例では１４の小領域に分割されている。１つの分割領域のサイズは例えばＸ方向１インチ、Ｙ方向１インチである。分割領域のＸ方向のサイズは、シートが過剰な加熱により周期的に波打ち形状に変形する場合に予想される周期に概ね合わせている。マルチパスプリントのパス数が変わっても、１バンドの幅と分割数は変わらない。

１バンドに含まれる分割領域のそれぞれについて、全インク色の合計デューティを取得して、最大デューティと最小デューティに関する情報をそれぞれ取得する。そして、取得した情報に基づいて、プリントパス数を決定するとともに、ヒータの加熱量を設定する。

図４の例では、１バンドの中で領域Ａと領域Ｂでは、それぞれに含まれる分割領域のデューティが大きく異なっている。最小デューディを持つ分割領域は領域Ａに含まれており、デューティ２０％である。最大デューティを持つ分割領域は領域Ｂ内に含まれており、デューティ１００％である。なお、この数値は１パスあたりのデューティであるので、２パスでプリントの場合は実際には２倍の画像濃度になる。

図５は、１パスあたりのデューティとシートの表面温度低下量との対応関係を表すグラフ図である。デューティが大きいほど、インク着弾後のシート表面温度の低下量が大きいので、このグラフを参照してその分だけプリント前に表面温度を上げておく。グラフはデータテーブルまたは数式の形で制御部のメモリに記憶させておき、参照できるようにする。

図６は動作のシーケンスを示すフローチャートである。ステップＳ１０では、ヒータをＯＮにする。シート表面が標準温度（６０℃）となるようなヒータ温度を設定する。ステップＳ１１では、次に１バンドのプリント領域の中の複数の分割領域毎に、画像記録のデューティ（画像濃度）に関する情報を取得する。

ステップＳ１２では、１つのプリントパスに含まれる複数の分割領域のうち、最大デューティと最小デューティとの差分を求める。

ステップＳ１３では、求めた差分と、予め決められた所定の閾値（例えば５０％）との大小関係を比較する。比較の結果、求めた差分が閾値未満の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に移行する。差分が閾値以上の場合（ＮＯ）にはステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、画像プリントのパスを分割してプリントパス数を増やす。そしてステップＳ１１元って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ１４では、パス分割して、ある領域の画像を完成させるのに走査を繰り返すプリントパスの回数を増やす。例えば、２パスプリントであるときに、パス分割を行うと４パスプリントとなる。それ以降は、６パスプリント、８パスプリントと増えていく。パス数が増えるほど１バンドプリントするごとのＹ方向のステップ送りの幅が狭くなっていく。１バンドの領域はパス数に関わらず変わらず、１バンドの中を小領域に分割する分割数つまり分割された小領域のサイズはパス数には依存せず一定である。これに対して、１走査での付与するインク量、すなわち１走査で形成する画像濃度はパス数が多くなるほど減少していく。

図４の例では、初期設定では２パスプリントを行うように設定されている。この場合は最大デューティ１００％、最小デューティ２０％でその差８０％なのでプリントパス数を２パスプリントから４パスプリントに増やす。１回の走査での画像濃度が半分になるので、画像濃度を半減すべく画像データにデューティ５０％のマスクデータを掛ける。つまり、２パスを４パスに分割することによって１パスあたりのデューティが半分となり、最大デューティは５０％、最小デューティは１０％に低下する。これらの差分は４０％となり、閾値の５０％未満に収まる。こうして閾値を下回ったら、これ以上のパス分割は行わず、ステップＳ１５に移行する。このように、制御部（決定手段）は、最大デューティと最小デューティとの差が閾値未満となるようプリントパス数を設定する。すなわち、複数の分割領域の画像濃度の最大差が所定以下となるように、プリントパス数を設定する。

ステップＳ１５では、最大デューティに合わせてヒータの温度を調整する。制御部（設定手段）はシートの表面温度が最大デューティに応じた温度となるようにヒータ（加熱手段）の設定温度を設定する。

最大デューティの分割領域でインク着弾後のシート表面温度が６０℃となるように、図５の対応関係を用いてヒータの設定温度を決定する。この例では最大デューティが５０％であるので、シート表面温度の低下分が２０℃となり、ヒータの設定温度をシート表面が８０℃となるように変更する。最大デューティに合わせた加熱ということは最大デューティ以外の領域、とくに最小デューティの領域には６０℃を超える加熱がなされる。しかし、上述したプリントパス数の最適化によって最大と最小のデューティ差は小さくされているので、最小デューティの領域が過熱によってシートの変形や変質することは防がれる。

ステップＳ１６では、設定された最適なプリントパス数に基づいて１バンドの画像プリントを行う。
ステップＳ１７では、１画像を形成するための全てのバンドのプリントが完了したかを判断する。判断の結果がＹＥＳであれば、処理を終了する。判断の結果がＮＯであれば、ステップＳ１１に戻って、次の１バンドについて同様の処理を繰り返す。

なお、以上の手順では、プリントパス数を求めるためにステップＳ１３、Ｓ１４の処理のループを繰り返すものであるが、これに限定されない。最大デューティと最小デューティの差が例えば５０％未満となるようにパス分割数を計算して、いちどの計算でプリントパス数を決定するようにしても良い。また、閾値を５０％としたのは一例であって、装置の種々の特性に合わせて設定した別の値であってもよい。

図７は別の形態の動作シーケンスを示すフローチャートである。図６と相違は、ステップ２２〜２３の判断手法にある。その他のステップＳ２０〜Ｓ２１、Ｓ２４〜Ｓ２７は、図６のステップＳ１０〜Ｓ１１、Ｓ１４〜Ｓ１７と同一の処理を行う。

ステップ２２では、最大デューティと最小デューティをそれぞれ求める。ステップ２３では、最小デューディが第１閾値（５０％）未満で、且つ最大デューティが第２閾値（１００％）以上であるかを判断する。判断がＹＥＳであればステップＳ２４に移行してプリントパス数を増やし、Ｓ２３の判断がＮＯとなるまで処理を繰り返して、最適なプリントパス数を得る。

このように、制御部（決定手段）は、最小デューティが第１閾値未満で且つ前記最大デューティが第２閾値以上とならないようにプリントパス数を設定する。そして、制御部（設定手段）はシートの表面温度が最大デューティに応じた温度となるようにヒータ（加熱手段）の設定温度を設定する。

以上のプリント装置は、プリントの際にシートを加熱する加熱手段を持つ構成を前提として、１バンドのプリント領域の中の複数の領域毎にデューティに関する情報を取得し、取得した情報に基づいてマルチパスプリントのパス数を決定するものである。これにより、低デューティ領域と高デューティ領域が混在する画像であっても、簡単なヒータ構成で最適な乾燥状態を作り出し高品質な画像形成が可能となる
また、プリントの際にシートを加熱する加熱手段を持つ構成を前提として、１バンドのプリント領域に含まれる複数の領域のうち最大デューティを取得し、シートの表面温度が最大デューティに応じた温度となるように加熱手段の加熱量を設定するものである。これにより、低デューティ領域と高デューティ領域が混在する画像であっても、簡単なヒータ構成で最適な乾燥状態を作り出し高品質な画像形成が可能となる

２プラテン
３シート
６キャリッジ
７プリントヘッド
２５第１ヒータ
２７第２ヒータ

Claims

シートにインクを付与して画像をプリントするプリント手段と、
プリントの際にシートを加熱する加熱手段と、
１バンドのプリント領域の中の複数の領域毎にデューティに関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した情報に基づいて、プリントパス数を決定する決定手段と、
前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記加熱手段の加熱量を設定する設定手段と、
を有し、前記決定手段で決定されたプリントパス数でマルチパスプリントを行うプリント装置であって、
前記デューティに関する情報は、１つのプリントパスに含まれる前記複数の領域のうち最大デューティと最小デューティとの差分であり、
前記決定手段は、前記最大デューティと前記最小デューティとの差が閾値未満となるように前記プリントパス数を決定し、
前記設定手段は、シートの表面温度が前記最大デューティに応じた温度となるように前記加熱手段の加熱量を設定する、
ことを特徴とするプリント装置。
シートにインクを付与して画像をプリントするプリント手段と、
プリントの際にシートを加熱する加熱手段と、
１バンドのプリント領域の中の複数の領域毎にデューティに関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した情報に基づいて、プリントパス数を決定する決定手段と、
前記取得手段で取得した情報に基づいて、前記加熱手段の加熱量を設定する設定手段と、
を有し、前記決定手段で決定されたプリントパス数でマルチパスプリントを行うプリント装置であって、
前記デューティに関する情報は、１つのプリントパスに含まれる前記複数の領域のうち最大デューティおよび最小デューティであり、
前記決定手段は、前記最小デューティが第１閾値未満で且つ前記最大デューティが第２閾値以上とならないように前記プリントパス数を決定し、
前記設定手段は、シートの表面温度が前記最大デューティに応じた温度となるように前記加熱手段の加熱量を設定する、
ことを特徴とするプリント装置。
前記加熱手段は、前記プリント手段に含まれるプリントヘッドが往復移動する領域の上方に設置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプリント装置。
前記シートは、インクの受容層を持たない受容層無しシートであり、前記インクはエマルション成分を含むインクであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のプリント装置。