JP5894052B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

この発明は、活性光線の照射によって硬化するインクを用いて画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

近時、インクジェット技術の飛躍的進歩に伴い、インクジェット方式の画像形成装置による高速・高画質を両立したカラー大判印刷が可能になりつつある。この装置は、特にサイン・ディスプレイ用途において幅広い分野で用いられ、例えば、店頭ＰＯＰ（Point Of Purchase）や壁面ポスター、屋外広告・看板等の印刷にも適用可能である。インクジェット方式では、記録媒体上にインクの液滴を吐出して多数のドットを形成することで、印刷物を得ることができる。すなわち、サイズ又は色が異なるドットを種々組み合わせることで、記録媒体上で無数の色を再現可能である。

ところで、印刷物の品質を決定する１つの因子として光沢性が挙げられる。この光沢性は、デザインの重要度が高まった昨今、画像の質感を高めるために重要な特性である。そこで、インクジェット方式で形成された画像の光沢性に関する技術が種々提案されている。

特許文献１には、放射線のエネルギー量を変更することで、画像の光沢度を調整する方法及び装置が記載されている。

特開２００３−２１１６５１号公報（段落［００２１］、［００２２］）

ところで、顔料を包含するインクを用いた場合、染料と比べて粒子径が相対的に大きいため、顔料等の含有物が記録面上に残存し易い傾向がある。特に、グラデーション画像上において光沢の不均一性が発生し、その結果、画像の見栄え（品位）が低下する問題があった。これは、ドットの配置規則の離散性・不連続性により、同一の画像上であっても凹凸形状が生じるためである。

しかしながら、特許文献１に開示された方法及び装置はそもそも、特定の画像領域内における光沢度を全体的に調整することを想定しており、きめ細やかな調整が困難であった。また、この方法では、上記した相対的な不均一性がなおも残存するという問題があった。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、画像の光沢性をきめ細やかに調整可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、活性光線の照射によって硬化するインクの液滴を、画像を表す画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドから吐出された前記液滴が付着することで前記記録媒体上に形成される前記画像に対して前記活性光線を照射する硬化光源と、前記硬化光源からの前記活性光線の照射光量を前記画像の配色に応じて決定する光量決定部とを備え、前記光量決定部は、前記画像の光沢性の指標である光沢評価値が、予め設定された前記光沢評価値の目標値を含む所定の範囲内に収まるように前記照射光量を決定し、前記光沢評価値は、表面傾斜分布に基づいて算出した評価値であることを特徴とする。

このように、硬化光源からの活性光線の照射光量を画像の配色に応じて決定する光量決定部を設けたので、画像の光沢性をきめ細やかに調整できる。

また、画像全体の光沢性のばらつきが所定の範囲内に抑えられるので、画像の質感が向上する。

更に、前記光量決定部は、所定の色領域内で前記光沢評価値が前記目標値に等しくなるように前記照射光量を決定することが好ましい。これにより、画像全体の光沢性が略均質になるので、画像の質感が飛躍的に向上する。

更に、前記光量決定部は、前記画像上の各画素での前記配色を示す前記画像信号に基づき前記照射光量を決定することが好ましい。これにより、画像上の各画素に対して適切な照射光量を決定できる。

更に、前記画像信号の色信号値、前記光沢評価値、及び前記照射光量の対応関係を示す対応付け情報を記憶する情報記憶部を更に備え、前記光量決定部は、前記情報記憶部から読み出した前記対応付け情報、及び前記目標値を参照しながら、前記画像信号に基づき前記照射光量を決定することが好ましい。このように、画像信号の色信号値、光沢評価値、及び照射光量の対応関係を示す対応付け情報を記憶し、適時参照することで、所望の光沢性を簡便且つ確実に再現できる。

更に、前記硬化光源は、マトリクス状に配列された発光素子アレイを備えており、且つ、前記記録ヘッドと一体となって走査可能に設けられていることが好ましい。

本発明に係る画像形成方法は、活性光線の照射によって硬化するインクの液滴を、画像を表す画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドから吐出された前記液滴が付着することで前記記録媒体上に形成される前記画像に対して前記活性光線を照射する硬化光源とを備える装置を用いた方法であって、前記硬化光源からの前記活性光線の照射光量を前記画像の配色に応じて決定する決定ステップを備え、前記決定ステップでは、前記画像の光沢性の指標である光沢評価値が、予め設定された前記光沢評価値の目標値を含む所定の範囲内に収まるように前記照射光量を決定し、前記光沢評価値は、表面傾斜分布に基づいて算出した評価値であることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法によれば、硬化光源からの活性光線の照射光量を画像の配色に応じて決定するので、画像の光沢性をきめ細やかに調整できる。

この実施形態に係る画像形成方法を実現するための主要な構成を示す概略ブロック図である。 紫外線の照射光量と、画像の光沢度との間の典型的な関係を表すグラフである。 図３Ａ及び図３Ｂは、図１の光量変換テーブルのデータ形式の一例を示す模式図である。 図１に示す光量決定部の動作説明に供されるフローチャートである。 目標値の決定方法を表す概略説明図である。 図６Ａ〜図６Ｃは、硬化光源を用いた紫外線の照射方法の一形態を示す概略説明図である。 図７Ａ〜図７Ｃは、光沢評価値の算出方法の一例を示す模式図である。 この実施形態に係る画像形成装置の外観斜視図である。 図８の画像形成装置における記録媒体の搬送路を模式的に示す説明図である。 図８のキャリッジ上に配置される記録ヘッド、硬化光源、及び本硬化光源の配置形態の例を示す平面透視図である。 画像形成装置のインク供給系の構成を示すブロック図である。 画像形成装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る画像形成方法についてそれを実施する画像形成装置との関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書において、画像を形成することを「印刷」又は「印字」という場合がある。

［光量決定部１０の構成］
＜概略ブロック図＞
図１は、この実施形態に係る画像形成方法を実現するための主要な構成を示す概略ブロック図である。本発明の中核をなす光量決定部１０は、記録媒体１２上の画像に対して照射しようとする紫外線１４（活性光線）の照射光量を決定する。本図には、画像形成装置１００（図８参照）の構成の一部である、紫外線１４の照射によって硬化するＵＶ硬化インク（単に、インクともいう）の液滴１６を記録媒体１２に向けて吐出する記録ヘッド１８と、記録媒体１２上に形成される画像に対して紫外線１４を照射する２つの硬化光源２０ａ、２０ｂが表記されている。

光量決定部１０は、情報記憶部２２から各種データを読み出すと共に、光源駆動回路２４に対して照射制御に供される信号（以下、照射制御信号）を供給する。また、光量決定部１０は、外部装置から入力された画像信号（以下、入力画像信号）の画像解像度を変換する解像度変換部２６と、変換された画像信号から照射制御信号に変換するデータ変換部２８と、後述する光沢評価値の目標値を設定する目標値設定部３０とを備える。

情報記憶部２２は、本画像形成方法の実行に必要な各種データを記憶する。本図例では、データ変換部２８による変換処理に供される光量変換テーブル３２（対応付け情報）が格納されている。

光源駆動回路２４は、光量決定部１０から供給された照射制御信号に基づいて２つの硬化光源２０ａ、２０ｂを駆動制御し、紫外線１４を適切なタイミングで照射させる駆動回路である。

一方、本図上方には、上記した入力画像信号から液滴１６の吐出に供される信号（以下、吐出制御信号）を生成する画像処理部３４と、生成された吐出制御信号に基づいて記録ヘッド１８の吐出制御を実行するヘッド駆動回路３６とが表記されている。

なお、記録ヘッド１８を矢印Ｙ方向に往復走査させながら、矢印Ｘ方向に記録媒体１２を搬送させるシャトル方式（或いはマルチパス方式）を図示している。そして、ヘッド駆動回路３６及び光源駆動回路２４を同期制御させることで、適切なタイミングでの、液滴１６の吐出及び紫外線１４の照射が実行可能である。

＜光量変換テーブル３２の説明＞
図２は、紫外線１４の照射光量と、画像の光沢度との間の典型的な関係を表すグラフである。グラフの横軸は照射光量（単位：ｍＪ）であり、縦軸は光沢度である。なお、「光沢度」は、ＪＩＳ−Ｚ−８１０５：２０００で規定された指標であり、光沢性の指標（以下、光沢評価値）の一種である。

本グラフから理解されるように、光沢性（光沢度）は、照射光量が増加するにつれて低下する傾向がみられる。この現象は、インクを硬化させる紫外線１４の照射光量が少ない場合、インクが十分に硬化されずに液滴１６の移送がなおも発生し、その結果、画像の表面が平滑化されるためである。ところが、光沢性が高くなる反面、粒状性・鮮鋭性の悪化や、混色が発生する点に留意する。

もし、上記した関係を予め把握していれば、紫外線１４の照射光量を適切に制御することで画像の光沢性を自在に調整可能である。そこで、画像の色値、光沢評価値、及び照射光量の対応関係を実験的に求めておく。例えば、色が異なる多数のカラーパッチを備える図示しないカラーチャートを形成し、光沢度計等の測定機器を用いて、各カラーパッチの光沢評価値をそれぞれ測定する。ここで、液滴１６の吐出条件を一定にしつつ、硬化光源２０ａ、２０ｂの照射光量を種々変更したカラーチャートを形成し、それぞれ測定する。このようにして、光量変換テーブル３２（図１参照）を得ることができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、図１の光量変換テーブル３２のデータ形式の一例を示す模式図である。より詳細には、図３Ａは各カラーチャートを形成するための画像形成条件に相当し、ＣＭＹＫ色値及び照射光量の関係が示されている。また、図３Ｂは各カラーチャートにおける光沢評価値の測定結果に相当し、光沢評価値及び照射光量の関係が示されている。これらの光量変換テーブル３２を結合することで、３つのパラメータ、すなわち、画像の色値、光沢評価値、及び照射光量を対応付けることが可能である。

なお、図３Ａ等の例では、画像の色値として、入力画像信号と直接的に対応付け可能な色値（入力画像信号における色信号値）を採用したが、間接的に対応付け可能な色値であってもよい。例えば、Ｌ^*ａ^*ｂ^*の色値である場合、カラープロファイルを参照することでＣＭＹＫの色信号値に換算できる。また、３つのパラメータを対応付ける情報として、図３Ａ等に例示したテーブルに限られず、関数、学習モデルを含む種々の形態を採り得る。

［光量決定部１０の動作］
続いて、図１に示す光量決定部１０の動作について、図４のフローチャート及び他の図面を適宜参照しながら詳細に説明する。

ステップＳ１において、光量決定部１０は、形成しようとする画像を表す画像信号を入力する。入力画像信号は、画像の配色を示す複数のカラーチャンネルからなる連続調画像信号であり、例えば、８ビット（１画素当り２５６階調）ＲＧＢのＴＩＦＦ形式データであってもよい。ここでは、プロセスカラーと称されるＣＭＹＫ色信号を取得したとする。

ステップＳ２において、解像度変換部２６は、ステップＳ１で取得された入力画像信号が表す画像の解像度を変換する。解像度変換部２６は、具体的には、公知の画像拡縮処理等を用いて、後述するＵＶ−ＬＥＤ素子４０（図６Ａ等参照）の配置間隔に応じた解像度（以下、照射解像度という）に合わせる。なお、照射解像度は、記録ヘッド１８による記録解像度と異なる概念である点に留意する。

ステップＳ３において、光量決定部１０は、情報記憶部２２から光量変換テーブル３２（図１、図３Ａ及び図３Ｂ参照）を読み出す。例えば、記録媒体１２及びインクの組み合わせに応じて、複数種類の中から１種類の光量変換テーブル３２を選択する構成を採ってもよい。

ステップＳ４において、目標値設定部３０は、画像における光沢評価値の目標値を設定する。この目標値は、画像全体に対して均一な光沢性を付与するための基準に相当する。例えば、ユーザの入力操作又は画像のコンテンツ等に応じて目標値を設定してもよい。以下、光量変換テーブル３２の内容から適切な目標値を自動的に設定する方法について説明する。

図５に示すように、異なる色毎（本図例では３色）に、図２例と同様のグラフを作成する。これらのグラフは、図３Ｂに示す光量変換テーブル３２の各データを抽出することで作成可能である。

その一方、光沢性、粒状性、鮮鋭性、色の再現性（混色の有無）を含む画像の品位・画質を総合的に勘案し、照射光量の運用範囲を予め決定しておく。そして、目標値設定部３０は、その運用範囲内で採り得る光沢度の最大値を色毎にそれぞれ求め、これらの最小値を「各色に共通の目標値」として設定する。このように設定することで、総合的な品位・画質を保証しつつも、光沢度が均一で且つ高い画像を得ることができる。

なお、目標値設定部３０は、光沢評価値の典型値（大まかな目標値）を含む許容範囲内に収まるように、異なる目標値を色毎に設定してもよい。これにより、画像の光沢性を所定の範囲内に抑えることができる。

また、目標値設定部３０は、この目標値を採用する色領域を併せて設定してもよい。この色領域は、画像形成装置１００（図８参照）のガマット全範囲であってもよいし、この部分領域である任意の色領域（例えば、ＣＩＥＬＡＢ色空間における１＜Ｌ^*＜９５）であってもよい。レリーフ感が特に目立ち易く、且つ、意識され易い画像中の部位、例えば、人間の顔領域を表現する色群を少なくとも含めることが好ましい。例えば、黄色人種の顔の色の典型値は、Ｌ^*＝９２、ａ^*＝９、ｂ^*＝２０である。

ステップＳ５において、データ変換部２８は、ステップＳ２で解像度が変換された画像信号を画素毎に順次変換することで、画像の配色（すなわち、画像上の各位置での色）に応じた照射光量を決定する。この処理に際し、データ変換部２８は、ステップＳ３で読み出した光量変換テーブル３２、及びステップＳ４で設定された光沢評価値の目標値をそれぞれ参照する。これにより、３つのパラメータ（色値、光沢評価値、及び照射光量）のうち、２つのパラメータ（色値及び光沢評価値）が指定されるので、残りの１つのパラメータ（照射光量）が一意に決定される。その後、データ変換部２８は、照射光量に相当する照射制御信号を所定のデータ量単位で、光源駆動回路２４側に順次供給する。

ところで、ステップＳ１〜Ｓ５の実行と並行して、画像の形成に関する動作が実行される。先ず、画像処理部３４は、入力画像信号に対し、解像度変換処理、分版処理（色変換処理）、ハーフトーン処理等を順次実行することで、インクの液滴１６の吐出制御に供される吐出制御信号を生成する。その後、ヘッド駆動回路３６は、画像処理部３４側から取得した吐出制御信号に基づき記録ヘッド１８を吐出制御し、液滴１６を記録媒体１２に向けて順次吐出させる。これにより、記録媒体１２上に液滴１６が付着され、未定着状態の画像が形成される。

ステップＳ６において、硬化光源２０ａ、２０ｂは、未定着の画像に対して紫外線１４を照射する。光源駆動回路２４は、光量決定部１０側から取得した照射制御信号に基づき硬化光源２０ａ、２０ｂを照射制御し、紫外線１４を記録媒体１２上の画像部位に対して順次照射させる。

図６Ａ〜図６Ｃは、硬化光源２０ａを用いた紫外線１４の照射方法の一形態を示す概略説明図である。各図は、矢印Ｙ１方向に沿って、記録ヘッド１８及び硬化光源２０ａを一体的に走査駆動させる場合の時系列を表す。

硬化光源２０ａは、マトリクス状に配された複数の紫外線発光ダイオード素子（以下、ＵＶ−ＬＥＤ素子４０）を備える。図６Ａ〜図６Ｃ例では、各ＵＶ−ＬＥＤ素子４０は、行方向及び列方向に対して等間隔に配置されている。なお、ＵＶ−ＬＥＤ素子４０の各位置の特定を容易にするため、５行・５列の各セルを区画する補助線を破線で表記している。また、各セル内において、ＵＶ−ＬＥＤ素子４０の点灯・消灯状態を、塗り潰しの有無によって模式的に表す。具体的には、塗り潰しのない丸印は点灯状態（オン状態）を表すと共に、塗り潰された丸印は消灯状態（オフ状態）を表す。

図６Ａにおいて、所定のタイミングで、すべてのＵＶ−ＬＥＤ素子４０を略同時に点灯し、記録媒体１２に向けて紫外線１４を照射させる。このとき、硬化光源２０ａの左端部４２は記録媒体１２の辺縁部近傍に位置すると共に、硬化光源２０ａの右端部４４は位置４６に存在している。

硬化光源２０ａの投影領域に相当する画像領域内で、各位置での画像の色に応じた紫外線１４の照射が行われる。そして、照射光量に応じてインク（液滴１６）の硬化・定着が促進され、その結果、光沢評価値が均一（一定値）である画像が形成される。

図６Ｂにおいて、位置４６が、左端部４２及び右端部４４の中間に存在する場合、すべてのＵＶ−ＬＥＤ素子４０を消灯し、記録媒体１２に向けた紫外線１４の照射を停止させる。

図６Ｃにおいて、硬化光源２０ａの左端部４２が位置４６に到達したタイミングで、すべてのＵＶ−ＬＥＤ素子４０を再度点灯し、記録媒体１２に向けて紫外線１４を照射させる。図６Ａで既に照射された画像領域に隣接する別の画像領域内で、各位置での画像の色に応じた紫外線１４の照射が行われる。そして、照射光量に応じたインク（液滴１６）の硬化・定着が促進され、その結果、光沢評価値が均一（一定値）である画像が形成される。

以下、記録ヘッド１８、硬化光源２０ａ及び記録媒体１２を相対的に順次移動させることで、記録媒体１２上の記録可能領域に対して、所望の画像が形成・定着される。ヘッド駆動回路３６及び光源駆動回路２４を同期制御させることで、画像の配色に応じた照射光量を照射可能であり、記録媒体１２上の任意の領域内、或いは任意の色領域内において画像の光沢性を均一化・均質化できる。

なお、「配色に応じた照射制御」として、例えば、記録解像度単位、照射解像度単位、ブロック単位、又はライン単位を含む、任意の画像領域単位において照射制御を実行可能である。また、図示しない撮像装置を用いて、記録媒体１２上に形成された画像を即時に撮像し、得られた撮像画像から各位置の色を計測してもよい。この場合、画像の形成に実際に使用された画像信号を用いることなく、上記と同様の照射制御を行うことができる。

［硬化光源２０ａ等の別形態］
硬化光源２０ａ、２０ｂの構成及び駆動方法は、上記した例（図１、図６Ａ〜図６Ｃ参照）に限定されず、「配色に応じた照射制御」が可能である範囲内で種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（１）ＵＶ−ＬＥＤ素子４０の配置は、上記した四角形格子状の他、三角形、六角形状等のマトリクス状、ライン状であってもよいし、ＵＶ−ＬＥＤ素子４０の配設個数も種々変更できる。

（２）硬化光源としての発光素子は、上記したＬＥＤの他、無機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子、有機ＥＬ素子、ランプを含む自発光型の発光素子であってもよいし、バックライトから透過される光量を制御自在な発光モジュール（例えば、液晶パネル）であってもよい。

（３）硬化光源として、紫外線レーザ光源と、少なくとも１つの回転多面反射体を備え、回転駆動される当該回転多面反射体に向けて照射・反射された紫外線レーザ光を、記録媒体１２に向けてそれぞれ走査しつつ照射する光学系を採用してもよい。

（４）硬化光源２０ａ、２０ｂは、隣接する液滴１６同士が合一化しない程度にインクを仮硬化させる、ピニング露光のための光源であってもよい。この場合、仮硬化後に追加露光を行い、最終的にインクを完全に硬化（本硬化）させるための本硬化光源を別途設ける必要がある。

（５）紫外線１４の照射回数は、各画像部位に対して１回の場合（１重露光）に限られず、２回以上の場合（多重露光）であってもよい。例えば、記録ヘッド１８の往路で硬化光源２０ａを用いると共に、その復路で硬化光源２０ｂを用いてもよい。なお、多重露光を適用する際、照射光量の累積値を照射タイミング毎に適切に配分することで、各画像部位に対して目論見通りの光量を照射できる。

（６）液滴１６の着弾から硬化までの時間間隔を併せて変更することで、画像の光沢性を調整してもよい。例えば、矢印Ｘ方向下流側（矢の先端側）のＵＶ−ＬＥＤ素子４０を用いることで上記した時間間隔が長くなり、その結果、画像の光沢性を向上させることができる。

［この画像形成方法による効果］
画像形成装置１００（図８参照）は、紫外線１４の照射によって硬化するインクの液滴１６を、画像を表す画像信号に基づき記録媒体１２に向けて吐出する記録ヘッド１８と、記録ヘッド１８から吐出された液滴１６が付着することで記録媒体１２上に形成される画像に対して紫外線１４を照射する硬化光源２０ａ、２０ｂとを備える。そして、光量決定部１０（図１参照）は、硬化光源２０ａ、２０ｂからの紫外線１４の照射光量を画像の配色に応じて決定するようにしたので、画像の光沢性をきめ細やかに調整できる。

また、光量決定部１０は、画像の光沢性の指標である光沢評価値が、予め設定された前記光沢評価値の目標値を含む所定の範囲内に収まるように照射光量を決定してもよい。これにより、画像全体の光沢性のばらつきが所定の範囲内に抑えられるので、画像の質感が向上する。

更に、光量決定部１０は、所定の色領域内で光沢評価値が目標値に近づく（一層好ましくは、等しくなる）ように照射光量を決定することが好ましい。これにより、画像全体の光沢性が略均質になるので、画像の質感が飛躍的に向上する。

［光沢評価値の具体例］
続いて、画像の光沢性の指標である光沢評価値の具体例を説明する。光沢評価値として、表面傾斜分布、偏角光度、鏡面光沢度（国際標準規格「ＩＳＯ ２８１３」参照）、表面粗さ（例えば、ＩＳＯ １３０２：２０００で定義される「算術平均粗さ」や、平均二乗偏差等）等を用いることができる。以下、観察者の視覚特性に合致した光沢評価値の算出方法について、図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。

図７Ａは、同一の装置で形成した画像上の各色における表面傾斜分布を示す。グラフの横軸は傾斜角度（単位：ｄｅｇ）であり、縦軸は正規化された反射光強度である。すなわち、傾斜角度に関する反射光強度の積分値は１に等しい。本グラフから理解されるように、いずれの分布も概ね対称性（等方性）を有する一方、色の違い（第１〜第３色）によって広がりの程度が異なっている。

図７Ｂは、画像の典型的な表面傾斜分布８０を示す。本グラフは、各傾斜角度において色毎の反射光強度の統計値（例えば、平均値）を算出して得た表面傾斜分布である。

図７Ｃは、図７Ｂに示す表面傾斜分布８０から光沢評価値を算出する方法を説明する概略図である。ここでは、表面傾斜分布８０のＡＡＤ（Average of Absolute Difference）の逆数を、光沢評価値として定義する。この場合、ＡＡＤは、表面傾斜分布８０と平均線８２とで囲まれた３つの残差領域８４、８５、８６の総和を、傾斜角度の有効範囲で除算した値に相当する。なお、破線で図示する平均線８２は、表面傾斜分布８０の傾斜角度にわたった平均値を示す。

この光沢評価値によれば、値が大きいほど光沢の角度依存性が小さくなり、値が小さいほど光沢の角度依存性が大きくなる。なお、この光沢評価値を採用することで、観察者が知覚する画像の光沢感と概ね合致することを確認した。

また、光量変換テーブル３２（図３Ｂ参照）として、表面傾斜分布に基づいて算出した光沢評価値を適用することで、観察者にとって均一な光沢感が得られる画像を形成可能である。偏角光度分布に基づいて算出した光沢評価値を適用しても、上記と同様の作用効果が得られる。

［画像形成装置１００の全体構成］
図８は、この実施形態に係る画像形成装置１００の外観斜視図である。この画像形成装置１００は、紫外線硬化型インク（ＵＶ硬化インク）を用いて記録媒体１２上にカラー画像を形成するワイドフォーマットプリンタである。ここで、「ワイドフォーマット」プリンタとは、Ａ３ノビ以上に対応する装置を意味する。

画像形成装置１００は、装置本体１０２と、この装置本体１０２を支持する支持脚１０４とを備えている。装置本体１０２には、記録媒体１２に向けてインクの液滴１６（図１参照）を吐出するドロップオンデマンド型の記録ヘッド１８（同図参照）と、記録媒体１２を支持するプラテン１０６と、ヘッド移動手段（走査手段）としてのガイド機構１０８及びキャリッジ１１０とが設けられている。

ガイド機構１０８は、プラテン１０６の上方において、記録媒体１２の搬送方向（Ｘ方向）に直交し且つプラテン１０６の媒体支持面（記録媒体１２の支持面）と平行な走査方向（Ｙ方向）に沿って延在するように配置されている。キャリッジ１１０は、ガイド機構１０８に沿ってＹ方向に往復移動可能に支持されている。キャリッジ１１０には、記録ヘッド１８が搭載されると共に、記録媒体１２上のインクに紫外線１４を照射する硬化光源２０ａ、２０ｂ（図１参照）と、本硬化光源１１２ａ、１１２ｂとが搭載されている。

硬化光源２０ａ、２０ｂは、記録ヘッド１８から吐出された液滴１６が記録媒体１２に着弾した後、隣接する液滴１６同士が合一化しない程度にインクを仮硬化させるための紫外線１４（図１参照）を照射する光源である。本硬化光源１１２ａ、１１２ｂは、仮硬化後に追加露光を行い、最終的にインクを完全に硬化（本硬化）させるための紫外線１４を照射する光源である。

キャリッジ１１０上に配置された記録ヘッド１８、硬化光源２０ａ、２０ｂ及び本硬化光源１１２ａ、１１２ｂは、ガイド機構１０８に沿ってキャリッジ１１０と共に一体的に移動する。以下、キャリッジ１１０の往復移動方向を「主走査方向」、記録媒体１２の搬送方向（単に「搬送方向」ともいう）を「副走査方向」と呼ぶ場合がある。

記録媒体１２には、紙、不織布、塩化ビニル、合成化学繊維、ポリエチレン、ポリエステル、ターポリン等、材質を問わず、また、浸透性媒体、非浸透性媒体を問わず、様々な媒体を用いることができる。記録媒体１２は、装置の背面側からロール紙状態（図９参照）で給紙され、印字後は装置正面側の巻き取りロール１２８（同図参照）で巻き取られる。プラテン１０６上に搬送された記録媒体１２に対して、記録ヘッド１８からインクの液滴１６が吐出され、記録媒体１２上に付着した液滴１６に対して硬化光源２０ａ、２０ｂ、本硬化光源１１２ａ、１１２ｂから紫外線１４がそれぞれ照射される。

装置本体１０２の正面に向かって左側前面に、インクカートリッジ１１４の取り付け部１１６が設けられている。インクカートリッジ１１４は、紫外線硬化型インクを貯留する交換自在なインク供給源である。このインクカートリッジ１１４は、本図例の画像形成装置１００で使用される各色インクに対応して設けられている。色別の各インクカートリッジ１１４は、それぞれ独立に形成された図示しないインク供給経路によって記録ヘッド１８に接続される。

［記録媒体１２の搬送路］
図９は、画像形成装置１００における記録媒体１２の搬送路を模式的に示す説明図である。本図に示すように、プラテン１０６は逆樋状に形成され、その上面が記録媒体１２の支持面となる。プラテン１０６の近傍であってそのＸ方向上流側には、記録媒体１２を間欠搬送するための搬送手段である一対のニップローラ１２２が配設される。このニップローラ１２２は記録媒体１２をプラテン１０６上でＸ方向へ移動させる。

ロール・ツー・ロール方式の搬送手段を構成する供給側のロール（送り出し供給ロール１２４）から送り出された記録媒体１２は、印字部１２６の入り口に設けられた一対のニップローラ１２２によって、Ｘ方向に間欠搬送される。記録ヘッド１８の直下の印字部１２６に到達した記録媒体１２は、記録ヘッド１８により印字が実行され、印字後に巻き取りロール１２８に巻き取られる。印字部１２６に対するＸ方向下流側には、記録媒体１２を案内するガイド部材１３０が設けられている。

印字部１２６において記録ヘッド１８と対向する位置にあるプラテン１０６の裏面（記録媒体１２を支持する面と反対側の面）には、印字中の記録媒体１２の温度を調整するための温調部１３２が設けられている。印字時の記録媒体１２が所定の温度となるように調整されると、記録媒体１２に着弾したインク滴の粘度や、表面張力等の物性値が所望の値になり、所望のドット径を得ることが可能となる。なお、必要に応じて、温調部１３２に対するＸ方向上流側にプレ温調部１３４を設けてもよいし、温調部１３２に対するＸ方向下流側にアフター温調部１３６を設けてもよい。

［記録ヘッド１８の説明］
図１０は、キャリッジ１１０上に配置される記録ヘッド１８、硬化光源２０ａ、２０ｂ及び本硬化光源１１２ａ、１１２ｂの配置形態の例を示す平面透視図である。

記録ヘッド１８には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）、ライトシアン（ＬＣ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、透明インク（ＣＬ）、白（Ｗ）の各色のインク毎に、それぞれ色のインクを吐出するためのノズル列１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋ、１４０Ｌｃ、１４０Ｌｍ、１４０ＣＬ、１４０Ｗが設けられている。本図においてノズル列を点線によりそれぞれ図示し、ノズルの個別の図示は省略されている。また、以下の説明では、ノズル列１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋ、１４０Ｌｃ、１４０Ｌｍ、１４０ＣＬ、１４０Ｗを、ノズル列１４０と総称することがある。

インク色の種類（色数）や色の組合せについては本実施形態に限定されない。例えば、ＬＣ、ＬＭのノズル列１４０を省略する形態、ＣＬやＷのノズル列１４０を省略する形態、特別色のインクを吐出するノズル列１４０を追加する形態等が可能である。また、色別のノズル列１４０の配置順序も特に限定はない。

色別のノズル列１４０毎にヘッドモジュールを構成し、これらを並べることによって、カラー画像又はモノクロ画像を形成可能な記録ヘッド１８を構成することができる。例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、ＬＣ、ＬＭ、ＣＬ、Ｗの各色のインクを吐出するノズル列１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋ、１４０Ｌｃ、１４０Ｌｍ、１４０ＣＬ、１４０Ｗをそれぞれ有する各ヘッドモジュール２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、２０Ｌｃ、２０Ｌｍ、２０ＣＬ、２０Ｗを、キャリッジ１１０の往復移動方向（Ｙ方向）に沿って並ぶように等間隔に配置する態様も可能である。色別のヘッドモジュール（例えば、ヘッドモジュール２０Ｙ）をそれぞれ「記録ヘッド」と解釈することも可能である。あるいは、１つの記録ヘッド１８の内部で色別にインク流路を分けて形成し、１ヘッドで複数色のインクを吐出するノズル列を備える構成も可能である。

各ノズル列１４０は、複数個のノズルが一定の間隔でＹ方向に沿って１列に配置されてなる。本図例の記録ヘッド１８は、各ノズル列１４０を構成するノズルの配置ピッチが２５４μｍ、１列のノズル列１４０を構成するノズルの数は２５６ノズル、ノズル列１４０の全長Ｌｗは約６５ｍｍ（２５４μｍ×２５５＝６４．８ｍｍ）である。また、吐出周波数は１５ｋＨｚであり、駆動波形の変更によって１０ｐｌ、２０ｐｌ、３０ｐｌの３種類の吐出量を打ち分けることができる。

記録ヘッド１８のインク吐出方式としては、圧電素子（ピエゾアクチュエータ）の変形によって液滴１６を飛ばす方式（ピエゾジェット方式）が採用されている。吐出エネルギー発生素子として、静電アクチュエータを用いる形態（静電アクチュエータ方式）の他、ヒータ等の発熱体（加熱素子）を用いてインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力で液滴１６を飛ばす形態（サーマルジェット方式）を採用することも可能である。

［紫外線照射装置の説明］
図１０に示すように、記録ヘッド１８の走査方向（Ｙ方向）の左右両脇に、硬化光源２０ａ、２０ｂが配置される。更に、記録ヘッド１８の搬送方向（Ｘ方向）下流側に、本硬化光源１１２ａ、１１２ｂが配置される。

記録ヘッド１８のノズルから吐出され、記録媒体１２上に着弾した液滴１６は、その直後にその上を通過する硬化光源２０ａ、２０ｂによって仮硬化のための紫外線１４が照射される。また、記録媒体１２の間欠搬送に伴って印字部１２６（図９参照）を通過した記録媒体１２上の液滴１６は、本硬化光源１１２ａ、１１２ｂにより本硬化のための紫外線１４が照射される。

硬化光源２０ａ、２０ｂは、それぞれ複数個のＵＶ−ＬＥＤ素子４０がマトリクス状に配置された発光素子アレイ１４２を有している。２つの硬化光源２０ａ、２０ｂは、共通の構成である。この発光素子アレイ１４２は、記録ヘッド１８のノズル列の全長Ｌｗと同じ幅の領域に対して一度にＵＶ照射を行うことができるように並べられている。

本硬化光源１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ複数個のＵＶ−ＬＥＤ素子１４４が並べられた構造を有している。２つの本硬化光源１１２ａ、１１２ｂは、共通の構成である。これらの本硬化光源１１２ａ、１１２ｂは、Ｙ方向に６個、Ｘ方向に２個のＵＶ−ＬＥＤ素子１４４がマトリクス状に配置されている。なお、硬化光源２０ａ、２０ｂ（又は、本硬化光源１１２ａ、１１２ｂ）におけるＬＥＤ素子数及びその配列形態は、本図例に限定されない。

このように、硬化光源２０ａ、２０ｂは、マトリクス状に配列された発光素子アレイ１４２、１４２を備えており、且つ、記録ヘッド１８と一体となって走査可能に設けられているので、画像の配色に応じた紫外線１４の照射制御が容易になると共に、照射位置の精度も向上する。

［インク供給系の説明］
図１１は、画像形成装置１００のインク供給系の構成を示すブロック図である。本図に示すように、インクカートリッジ１１４に収容されているインクは、供給ポンプ１４６によって吸引され、サブタンク１４８を介して記録ヘッド１８に送られる。サブタンク１４８には、内部のインクの圧力を調整するための圧力調整部１５０が設けられている。

圧力調整部１５０は、バルブ１５２と、バルブ１５２を介してサブタンク１４８と連通される加減圧用ポンプ１５４と、バルブ１５２と加減圧用ポンプ１５４との間に設けられる圧力計１５６とを備える。

通常の印字時は、加減圧用ポンプ１５４がサブタンク１４８内のインクを吸引する方向に動作する。これにより、サブタンク１４８の内部圧力及び記録ヘッド１８の内部圧力が負圧に維持される。

一方、記録ヘッド１８のメンテナンス時は、加減圧用ポンプ１５４がサブタンク１４８内のインクを加圧する方向に動作する。これにより、サブタンク１４８の内部及び記録ヘッド１８の内部が強制的に加圧され、記録ヘッド１８内のインクが各ノズル列１４０（図１０参照）を介して排出される。

［画像形成装置１００の制御系の説明］
図１２は、画像形成装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、画像形成装置１００は、制御手段としての制御装置１６０を備えている。制御装置１６０として、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えたコンピュータ等を用いることができる。制御装置１６０は、読み出したプログラムに従って画像形成装置１００の全体を制御する制御装置として機能すると共に、各種演算を行う演算装置として機能する。

制御装置１６０は、記録媒体搬送制御部１６２、キャリッジ駆動制御部１６４、光源制御部１６６、画像処理部３４（図１参照）、及び吐出制御部１６８を有する。これらの各部は、ハードウエア回路又はソフトウエア、若しくはこれらの組合せによって実現される。

記録媒体搬送制御部１６２は、記録媒体１２（図９参照）の搬送を行うための搬送駆動部１７０（搬送手段）を制御する。搬送駆動部１７０は、一対のニップローラ１２２（同図参照）を駆動する駆動用モータ、及びその駆動回路が含まれる。プラテン１０６（同図参照）上に搬送された記録媒体１２は、記録ヘッド１８による主走査方向の往復走査（印刷パスの動き）に合わせて、スワス幅単位で副走査方向へ間欠送りされる。

キャリッジ駆動制御部１６４は、キャリッジ１１０（同図参照）を主走査方向に移動させるための主走査駆動部１７２（搬送手段）を制御する。主走査駆動部１７２は、キャリッジ１１０の移動機構に連結される駆動用モータ、及びその制御回路が含まれる。

なお、エンコーダ１７４は、主走査駆動部１７２の駆動用モータ、及び搬送駆動部１７０の駆動用モータに取り付けられており、該駆動用モータの回転量及び回転速度に応じたパルス信号を出力し、該パルス信号は制御装置１６０に送られる。エンコーダ１７４から出力されたパルス信号に基づいて、キャリッジ１１０の位置、及び記録媒体１２の位置が把握される。

光源制御部１６６は、光源駆動回路２４を介して硬化光源２０ａ、２０ｂ（ＵＶ−ＬＥＤ素子４０）の発光量を調整すると共に、光源駆動回路１７８を介して本硬化光源１１２ａ、１１２ｂ（ＵＶ−ＬＥＤ素子１４４）の発光量を調整する制御手段である。光源制御部１６６は、光量決定部１０（図１参照）の機能を有しており、画像の配色に応じた照射光量を決定する。

光源駆動回路２４、１７８は、光源制御部１６６からの指令に応じた電圧値の電圧を出力して、ＵＶ−ＬＥＤ素子４０、１４４の発光量を調整する。発光量の調整は、電圧を変更するのではなく、駆動波形のデューティ比や周波数を変更することによって行ってもよい。

制御装置１６０には、操作パネル等の入力装置１８０、表示装置１８２がそれぞれ接続されている。入力装置１８０は、手動による外部操作信号を制御装置１６０へ入力する手段であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、操作ボタン等各種形態を採用し得る。表示装置１８２には、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ等、各種形態を採用し得る。オペレータは、入力装置１８０を操作することにより、印刷条件の入力や付属情報の入力・編集等を行うことができる。また、オペレータは、表示装置１８２の表示を通じて、入力内容や検索結果等の各種情報を確認することができる。

また、画像形成装置１００には、各種情報を格納しておく情報記憶部２２と、入力画像信号を取り込むための画像入力Ｉ／Ｆ１８６とが設けられている。画像入力Ｉ／Ｆ１８６には、シリアルインターフェースを適用してもよいし、パラレルインターフェースを適用してもよい。この部分には、通信を高速化するための図示しないバッファメモリを搭載してもよい。

情報記憶部２２には、制御装置１６０が備える図示しないＣＰＵが実行するプログラム、及び制御に必要な各種データが格納されている。情報記憶部２２に格納されるデータとして、例えば、図１に示す光量変換テーブル３２等が挙げられる。

画像処理部３４は、画像入力Ｉ／Ｆ１８６を介して取得した入力画像信号に対して所望の画像処理を施すことで、液滴１６の吐出制御に供される制御信号を生成する。所望の画像処理として、例えば、解像度変換処理、分版処理（色変換処理）、ハーフトーン処理等が挙げられる。

分版処理とは、入力画像信号の色版（例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）を、画像形成装置１００で使用する色版（例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、ＬＣ、ＬＭ）に変換する処理である。

ハーフトーン処理は、連続調の画像信号を２値又は多値の制御信号に変換する処理である。ハーフトーン処理の手段としては、誤差拡散法、ディザ法、閾値マトリクス法、濃度パターン法等、各種公知の手段を適用できる。こうして得られた制御信号は、各ノズルの駆動（オン）／非駆動（オフ）、液滴量（ドットサイズ）を制御するインク吐出データとして利用される。

吐出制御部１６８は、画像処理部３４から取得した制御信号に基づいて、ヘッド駆動回路３６に対して吐出制御信号を生成する。ヘッド駆動回路３６を介して記録ヘッド１８の各吐出エネルギー発生素子に対して、共通の駆動電圧信号が印加され、各ノズルの吐出タイミングに応じて各エネルギー発生素子の個別電極に接続された図示しないスイッチ素子のオン・オフを切り換えることで、ノズル列１４０（図１０参照）のうちの対応ノズルからインクの液滴１６が吐出される。

なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

上述の実施形態では、紫外線硬化型インクを用いて画像を形成したが、紫外線１４以外の活性光線により硬化するインクを用いる形態も採り得る。この場合、（仮）硬化光源及び本硬化光源として、当該活性光線を照射可能な光源を用いればよい。

上述の実施形態では、ワイドフォーマット印刷装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。ワイドフォーマット以外の画像形成装置への適用も可能である。また、本発明は、グラフィックアート（印刷）用途に限らず、電子回路基板の配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体（「インク」に相当）として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、微細構造物形成装置等、画像パターンを形成し得る画像形成装置に種々適用できる。

１０…光量決定部 １２…記録媒体
１４…紫外線 １６…液滴
１８…記録ヘッド ２０ａ、２０ｂ…硬化光源
２２…情報記憶部 ２６…解像度変換部
２８…データ変換部 ３０…目標値設定部
３２…光量変換テーブル ４０、１４４…ＵＶ−ＬＥＤ
１００…画像形成装置 １１０…キャリッジ
１１２ａ、１１２ｂ…本硬化光源 １４２…ＬＥＤアレイ
１６０…制御装置 １６６…光源制御部
１７０…搬送駆動部 １７２…主走査駆動部

Claims (6)

1. 活性光線の照射によって硬化するインクの液滴を、画像を表す画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドから吐出された前記液滴が付着することで前記記録媒体上に形成される前記画像に対して前記活性光線を照射する硬化光源と、
   前記硬化光源からの前記活性光線の照射光量を前記画像の配色に応じて決定する光量決定部と
   を備え、
   前記光量決定部は、前記画像の光沢性の指標である光沢評価値が、予め設定された前記光沢評価値の目標値を含む所定の範囲内に収まるように前記照射光量を決定し、
   前記光沢評価値は、表面傾斜分布に基づいて算出した評価値であることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記光量決定部は、所定の色領域内で前記光沢評価値が前記目標値に等しくなるように前記照射光量を決定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、
   前記光量決定部は、前記画像上の各画素での前記配色を示す前記画像信号に基づき前記照射光量を決定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記画像信号の色信号値、前記光沢評価値、及び前記照射光量の対応関係を示す対応付け情報を記憶する情報記憶部を更に備え、
   前記光量決定部は、前記情報記憶部から読み出した前記対応付け情報、及び前記目標値を参照しながら、前記画像信号に基づき前記照射光量を決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
   前記硬化光源は、マトリクス状に配列された発光素子アレイを備えており、且つ、前記記録ヘッドと一体となって走査可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
6. 活性光線の照射によって硬化するインクの液滴を、画像を表す画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドから吐出された前記液滴が付着することで前記記録媒体上に形成される前記画像に対して前記活性光線を照射する硬化光源とを備える装置を用いた画像形成方法であって、
   前記硬化光源からの前記活性光線の照射光量を前記画像の配色に応じて決定する決定ステップを備え、
   前記決定ステップでは、前記画像の光沢性の指標である光沢評価値が、予め設定された前記光沢評価値の目標値を含む所定の範囲内に収まるように前記照射光量を決定し、
   前記光沢評価値は、表面傾斜分布に基づいて算出した評価値であることを特徴とする画像形成方法。

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