JP6852553B2 - 印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置に関する。

特許文献１には、帯電した液体を用いて印刷媒体にインクジェット印刷を行うシステムが開示されている。この印刷システムは、ある極性に帯電した定着剤組成物（定着剤を含んだ液体）を吐出する第１印刷ヘッドと、定着剤組成物とは逆の極性に帯電した印刷インクを吐出する第２印刷ヘッドと、を備える。その上で、定着剤組成物が先に吐出されて印刷媒体に着弾し、続いて、印刷インクが吐出される。

特開２００５−２９７５６７号公報

吐出された印刷インクは、気流によって飛翔軌跡が曲げられたり、空気抵抗によって減速したりして、着弾位置が目標位置からずれるおそれがある。この問題を解決するため、例えば、特許文献１のように、印刷インクの吐出に先立って、ある極性に帯電した液体を印刷媒体に着弾させ、その後、逆の極性に帯電した印刷インクを印刷媒体に対して吐出することが考えられる。つまり、着弾した液体と吐出された印刷インクとの間にクーロン力が生じる。これを利用して印刷インクを誘導することで、印刷インクの着弾精度を上げることが考えられる。しかしながら、この液体自体の着弾がずれると、その後に吐出される印刷インクの着弾もずれてしまう。

本発明の目的は、処理インク自体の着弾ずれを抑えることにより、その後に吐出される印刷インクの着弾精度の一層の向上を図ることである。

本発明の印刷装置は、ある極性に帯電した印刷インクが吐出される印刷ノズルと、所定方向に沿って前記印刷ノズルと並び、前記印刷インクとは逆の極性に帯電した第１の処理インクを吐出する第１処理ノズルと、を有するインク吐出装置と、印刷媒体と前記インク吐出装置とを、前記所定方向に相対移動させる移動装置と、吐出される前記第１の処理インクを帯電させる第１処理インク帯電装置と、前記インク吐出装置と前記移動装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インク吐出装置と前記移動装置を制御して、前記印刷媒体の前記第１の処理インクが着弾する着弾位置に前記第１の処理インクに比べて小さい液滴サイズで前記印刷インクを着弾させることを特徴とするものである。

インク吐出装置の印刷ノズルと第１処理ノズルとは、所定方向に並んでいる。制御部は、インク吐出装置と印刷媒体とを所定方向に相対移動させながら、第１処理ノズルから第１の処理インクを印刷媒体に向けて吐出した後、その着弾位置へ印刷ノズルから印刷インクを吐出させる。ここで、印刷インクは、ある極性に帯電しており、第１の処理インクは、第１処理インク帯電装置によって、印刷インクとは逆の極性に帯電させられる。これにより、印刷媒体上の第１の処理インクと、吐出された印刷インクとの間にクーロン力が発生する。印刷インクは、対応する第１の処理インクの着弾位置へ誘導される。さらに、本発明では、第１の処理インクの着弾位置において、印刷インクの液滴サイズは、第１の処理インクの液滴サイズに比べて小さい。このため、第１の処理インクは、印刷インクを確実にその着弾位置に導くことができる。したがって、第１の処理インク自体の着弾ずれを抑え、その後に吐出される印刷インクの着弾精度の一層の向上を図ることができる。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 印刷インクジェットヘッド及び処理インクジェットヘッドの平面図である。 （ａ）は、図２（ａ）のIII(a)-III(a)断面図であり、（ｂ）は、図２（ｂ）のIII(b)-III(b)断面図である。 プリンタの電気的構成を示す図である。 処理インク及び印刷インクの吐出を示す模式図である。 印刷用紙に記録されたパターンの一例を示す説明図である。 （ａ）は、処理インク及び印刷インクの吐出を示す模式図であり、（ｂ）は、変形例に係るインクの着弾パターンを示す説明図である。 別の変形例に係る、印刷用紙に記録されるパターンを示す説明図である。 さらに別の変形例に係る、印刷用紙に記録されるパターンを示す説明図である。 さらに別の変形例に係る、処理インクと印刷インクの液滴サイズを比較する概念図である。 （ａ）は、さらに別の変形例に係るプリンタの電気的構成を示す図であり、（ｂ）は、処理インクと印刷インクの液滴サイズを比較する概念図である。 さらに別の変形例に係る処理インクの吐出を示す模式図である。 さらに別の変形例に係るプリンタの概略的な平面図である。 さらに別の変形例に係るプリンタの概略的な平面図である。 （ａ）は、インクジェットヘッドの平面図であり、（ｂ）は、図１５（ａ）のXV(b)-XV(b)断面図である。 処理インクの着弾領域を示す説明図である。 さらに別の変形例に係るプリンタの概略的な平面図である。 プリンタの電気的構成を示す図である。 （ａ）は、処理インク及び印刷インクの吐出を示す模式図であり、（ｂ）は、処理インク及び印刷インクの着弾領域を示す説明図である。 さらに別の変形例に係るプリンタの概略的な平面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１において印刷用紙１００（本発明の印刷媒体）が搬送される搬送方向を、プリンタ１（本発明の印刷装置）の前後方向（本発明の所定方向）と定義する。印刷用紙１００の用紙幅方向をプリンタ１の左右方向と定義する。前後方向及び左右方向と直交する、図１の紙面垂直方向をプリンタ１の上下方向と定義する。

（プリンタの概略構成）
図１に示すように、プリンタ１は、筐体２内に収容されたプラテン３と、インク吐出装置４と、搬送部５（本発明の移動装置）と、カートリッジホルダ８、９と、制御部１０等を備えている。

プラテン３の上面には、印刷用紙１００が載置される。搬送部５は、搬送ローラ６、７及び搬送モータ１９、２０を有する。搬送ローラ６、７は、プラテン３の後方（本発明の上流側）と前方にそれぞれ配置されている。搬送ローラ６、７は、搬送モータ１９、２０によってそれぞれ駆動され、プラテン３上の印刷用紙１００を前方へ搬送する。

インク吐出装置４は、４つの印刷インクジェットヘッド１１（以下、「印刷ヘッド１１」）と、１つの処理インクジェットヘッド１２(以下、「処理ヘッド１２」)とを備える。印刷ヘッド１１は、印刷インク２１２（図５参照）を吐出して、画像を印刷用紙１００上に形成する。処理ヘッド１２は、処理インク２１１（本発明の第１の処理インク。図５参照）を吐出して、印刷インク２１２の印刷用紙１００表面に対する定着性を増す。

各ヘッド１１、１２は、左右方向が長手方向のラインヘッドである。左右方向について、５つのヘッド１１、１２は、プラテン３の上方で、前後方向に沿って配置されている。最後方は、処理ヘッド１２である。続く４つの印刷ヘッド１１は、後方から順に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの印刷インク２１２を吐出する。

各ヘッド１１、１２の下面は、ノズル面４６（後述）であって、複数のノズル１３、１５が列状に形成されている。複数のノズル１３（本発明の印刷ノズル）は、左右方向に沿って並び、１つのノズル列１４を構成する。ノズル１３から、印刷インク２１２が吐出される。複数のノズル１５（本発明の第１処理ノズル）は、同様にして、１つのノズル列１６を構成している。ノズル１５から、処理インク２１１が吐出される。各ノズル列１４、１６の全長は、印刷用紙１００の全幅に及ぶ。

インク吐出装置４は、２つのカートリッジホルダ８、９を備える。カートリッジホルダ８は、印刷インク用のホルダであって、４つのインクカートリッジ１７が着脱可能に装着される。４つのインクカートリッジ１７には、右から順に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのインクが収容されている。カートリッジホルダ９は、処理インク用のホルダであって、１つの大型のインクカートリッジ１８が着脱可能に装着される。各インクカートリッジ１７、１８は、チューブ(不図示)を介して、対応するヘッド１１、１２と接続されている。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備える。さらに、制御部１０は、各種制御パラメータを書き換え可能に記憶する、不揮発性のメモリを備えている。また、制御部１０は、ＰＣ等の外部装置２００とデータ通信可能に接続されており、外部装置２００から送られた画像データに基づいて、インク吐出装置４や不図示の搬送モータ、及び後述する帯電装置２５や帯電装置２６（本発明の第１処理インク帯電装置）等の、プリンタ１の各部を制御する（図４参照）。より具体的には、制御部１０は、搬送モータ１９、２０を制御して、搬送ローラ６、７に印刷用紙１００を搬送方向に搬送させる。また、この用紙搬送とともに、制御部１０は、インク吐出装置４を制御して印刷用紙１００に向けて処理インク２１１及び印刷インク２１２を吐出させる。これにより、印刷用紙１００に画像が印刷される。

（印刷ヘッド及び処理ヘッドの構成）
印刷ヘッド１１及び処理ヘッド１２の構成について、図２〜図４を用いて説明する。まず、印刷ヘッド１１は、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを有する。

流路ユニット２１は、４枚のプレート３１〜３４が上下に積層されている。上側の３枚のプレート３１〜３３は、例えば、シリコンなどの非金属材料である。最も下側のプレート３４は、ポリイミドなどの合成樹脂材料である。プレート３１には、複数の圧力室用貫通孔が形成されている。貫通孔は、前後方向を長手方向とし、平面視で略楕円形状である。貫通孔は、流路ユニット２１において、圧力室４０を構成する。複数の圧力室４０は、左右方向に並んで、１つの圧力室列を構成している。プレート３２には、圧力室４０の後端部と重なる部分に、略円形の貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２は、一種の絞りであり、流路抵抗を調整する。また、圧力室４０の前端部と重なる部分には、略円形の貫通孔４３が形成されている。

プレート３３には、１つの共通流路用貫通孔と複数の略円形の貫通孔４４が形成されている。共通流路用貫通孔は、細長いスリット状であり、左右方向に長い。この共通流路用貫通孔は、複数の圧力室４０に跨がる。平面視で、この共通流路用貫通孔は、圧力室４０の後半部と重なり、流路ユニット２１において共通流路４１を構成する。貫通孔４４は、上下に貫通孔４３と重なる。プレート３４には、複数のノズル用貫通孔が形成されている。このノズル用貫通孔は、ノズル面４６に向かって先細りのテーパ状であり、ノズル１３となる。ノズル１３は、貫通孔４４と上下に重なる。複数のノズル１３が、左右方向に並んで、ノズル列１４を構成している。

流路ユニット２１の右端部には、１つのインク供給口３８があり、２つのプレート３１、３２を貫通している。インク供給口３８は、共通流路４１と連通する。流路ユニット２１に供給されるインクは、インク供給口３８から共通流路４１に流入する。共通流路４１内のインクは、その出口（貫通孔４２相当）で個別に分配され、圧力室４０に至る。圧力室４０のインクは、２つの貫通孔４３、４４を介して、ノズル１３から吐出されることになる。

また、共通流路４１の底面には、電極４７が設けられている。詳細は後述する。

圧電アクチュエータ２２は、流路ユニット２１の上面に配置され、圧力室列全体を覆う。圧電アクチュエータ２２は、流路ユニット２１側から順に、振動板５１、共通電極５３、圧電層５２、個別電極５４が重なる積層体である。振動板５１は、プレート３１の上面に固定され、圧力室４０の壁面を構成する。共通電極５３は、圧電層５２の下面全体を覆い、常にグランド電位にある。圧電層５２は、シート状圧電材料からなり、全ての圧力室４０に跨っている。個別電極５４は、圧電層５２の上面に形成され、圧力室４０毎に配置されている。各個別電極５４は、ドライバＩＣ６２（図４参照）の出力端子と個別に接続され、駆動信号が供給される。圧力室４０と重なる部分は、単位アクチュエータ５０であり、個別に変位する。圧電アクチュエータ２２は、圧力室４０の数だけ、単位アクチュエータ５０を含む。

ドライバＩＣ６２は、制御部１０と電気的に接続されている。制御部１０からの印刷制御信号に対応して、ドライバＩＣ６２は、３つの異なる駆動信号を出力できる。各駆動信号は、互いに波形が異なり、吐出される液滴のサイズ（例えば、大玉、中玉、小玉）も異なる。

印刷インク２１２の吐出に際し、単位アクチュエータ５０は、圧力室４０の容積を小さくする。具体的には、駆動信号が印加されると、圧電層５２が面方向に変形し、単位アクチュエータ５０は圧力室４０側に撓む。このとき、圧力室４０内の圧力が高くなり、ノズル１３から印刷インクが吐出される。

次に、処理ヘッド１２について説明する。処理ヘッド１２の構成のうち、印刷ヘッド１１と同一のものについては説明を省略する。図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、処理ヘッド１２は、流路ユニット２３と圧電アクチュエータ２２とを有する。流路ユニット２３のプレート３４の下面には、複数のノズル１５が開口している。複数の個別電極５４は、ドライバＩＣ６３（図４参照）の出力端子と個別に接続されている。ドライバＩＣ６３は、制御部１０と接続されており、制御部１０から処理制御信号を受けて、単位アクチュエータ５０に駆動信号を出力する。このときの駆動信号は、極大サイズの液滴を指示しており、処理インク２１１は最も大きい液滴で吐出される。液滴のサイズは、印刷インク用の大玉よりも大きい。

また、処理ヘッド１２においても、共通流路４１の底面には、電極４８が設けられている。詳細は後述する。

また、印刷ヘッド１１及び処理ヘッド１２の周辺には、図３及び図４に示すように、帯電装置２５、２６が設けられている。以下、帯電装置２５、２６について説明する。

（帯電装置の詳細）
帯電装置２５は、印刷インク２１２を帯電させるためのものである。図３（ａ）及び図４に示すように、帯電装置２５は、帯電回路６４と、電極４７とを有する。一定電圧を生成し、電極４７に出力する。帯電回路６４は、降圧コンバータ回路等を有する一種のＤＣ／ＤＣコンバータ回路である。降圧コンバータ回路は、直流電源装置の電圧（例えば、３０Ｖ）を変換して、より低い直流電圧（例えば、１０Ｖ）を出力する。なお、図示は省略しているが、帯電回路６４は、４つの印刷ヘッド１１に対し共通である。

電極４７は、プレート３４の上面に形成される。プレート３４の一部は、共通流路４１の壁面を構成している。この壁面部分が、電極４７の主な配設領域である。なお、壁面部分のうち、貫通孔４２と上下方向に重なる部分は、配設領域ではない。この部分に電極４７があると、貫通孔４２を介して、帯電した印刷インクが共通電極５３側に引き寄せられ、その生成効率が下がるためである。電極４７は、共通流路４１に沿って延び、全てのノズル１３に対して共通する。本実施の形態では、左右方向について、プレート３４の左端部が、他のプレート３１〜３３から露出している。電極４７は、この露出部の上面まで引き出され、帯電回路６４と接続されている。帯電回路６４から上記電位が出力されると、電極４７の近傍で印刷インク２１２がプラスに帯電する。なお、図３（ａ）においては、帯電した印刷インク２１２を可視化して示し、電荷を「＋」の記号で示している。

帯電装置２６は、処理インク２１１を、印刷インク２１２とは逆の極性に帯電させる。図３（ｂ）及び図４に示すように、帯電装置２６は、帯電回路６５と、電極４８とを有する。帯電回路６５は、例えば負電圧コンバータ回路等を有し、上記電源装置から所定の一定電位（例えば−１０Ｖ）を生成して出力する。電極４８は、電極４７と同様の配置形態を有し、帯電回路６５に接続されている。帯電回路６５から上記電位が出力されると、電極４８の近傍で処理インク２１１がマイナスに帯電する。ここで、電極４７と電極４８は、電位の絶対値が等しい。印刷インク２１２の単位体積あたりのプラスの帯電量と、処理インク２１１の単位体積あたりのマイナスの帯電量も、ほぼ等しくなる。なお、図３（ｂ）においては、帯電した処理インク２１１を可視化して示し、電荷を「−」の記号で示している。

（印刷インク及び処理インク）
次に、印刷インク２１２及び処理インク２１１について説明する。本実施形態では、印刷インク２１２は、水、水溶性有機溶剤等の溶媒にそれぞれブラック、マゼンタ、シアン、イエローの色材が分散した顔料インクである。水は、イオン交換水または純水である。水溶性有機溶剤としては、湿潤剤、浸透剤が含まれる。このうち、湿潤剤は、アルキレングリコール、グリセリン等の多価アルコールが好ましい。浸透剤は、例えば、グリコールエーテルがあげられる。色材としての顔料は、例えば、カーボンブラック、無機顔料および有機顔料等が使用できる。その他の顔料であっても、水相に分散可能なものであれば使用できる。特に、顔料として、自己分散型顔料を含むことが好ましい。この自己分散型顔料は、例えば、顔料粒子の表面に、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン基等の親水性官能基およびそれらの塩の少なくとも一種が導入されている。そのため、分散剤を使用しなくても水に分散可能である。

処理インク２１１は、印刷インクの溶媒と同じ水、水溶性有機溶剤等に、印刷インク２１２の色材の凝集を促進する凝集剤、及び、色材の定着を促進する定着剤が溶けたものである。凝集剤は、２つの成分を含む。第１の成分として、コハク酸および酢酸の少なくとも一方である。その配合量は、例えば、１重量％〜１０重量％であり、好ましくは、１重量％〜５重量％である。第２の成分は、アルカリ金属ハロゲン化物に代表され、アルカリ金属として、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、セシウム等である。また、そのハロゲン化物として、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物等があり、塩化物、ヨウ化物であることが好ましい。その配合量は、例えば、１重量％〜１０重量％であり、好ましくは、１重量％〜５重量％である。凝集剤の作用により、印刷インク２１２中の顔料が、印刷用紙１００表面で効率良く凝集する。この結果、印刷物の光学濃度が向上する。さらに、定着剤は、ヒドロキシアルキルセルロースに代表され、例えば、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシメチルセルロース（ＨＭＣ）、これらのカチオン化物等が挙げられる。他に、ポリオレフィン系樹脂粒子を含有させてもよい。これにより、画像の耐擦性が高まる。

（印刷インク及び処理インクの吐出）
次に、プリンタ１における印刷インク２１２及び処理インク２１１の吐出について説明する。

まず、帯電装置２５、２６によって、印刷インク２１２はプラスに、処理インク２１１はマイナスに、それぞれ帯電している。この状態で、制御部１０は、搬送部５を制御して印刷用紙１００を搬送しながら、インク吐出装置４を制御して処理インク２１１及び印刷インク２１２を吐出させる。印刷用紙１００上では、処理インク２１１の全ての着弾位置に、いずれかの印刷インク２１２が着弾される。着弾位置に関して、処理インク２１１及び印刷インク２１２には、１対１の関係がある。

具体的には、制御部１０は、画像データに基づいて、印刷ドットデータを生成し、これから処理ドットデータを生成する。印刷ドットデータは、印刷インク２１２について、その着弾位置と液滴サイズ（大玉、中玉、小玉）を指示する。このデータは、インク色毎に生成される。処理ドットデータは、処理インク２１１について、その着弾位置と液滴サイズを指定する。この着弾位置には、少なくとも１色の印刷インク滴が着弾する。この液滴サイズは、常に極大であり、印刷インク２１２の液滴サイズと無関係である。

続いて、制御部１０は、処理ドットデータから処理制御信号を生成し、ドライバＩＣ６３に出力する。同様にして、印刷ドットデータから印刷制御信号が生成され、ドライバＩＣ６２に出力される。これにより、ノズル１５（処理ヘッド１２）からは、極大サイズの処理インク滴が吐出される。処理インク滴は、印刷用紙１００上の所定位置に着弾される。ノズル１３(印刷ヘッド１１)からは、大玉以下の印刷インク滴が吐出される。印刷インク滴は、先の処理インク滴と同じ位置に着弾されることになる。ノズル１３、１５からの吐出は、印刷用紙１００の搬送に同期して行われる。

図５は、印刷ヘッド１１及び処理ヘッド１２について、その吐出動作を示す模式図である。ここでは、説明を簡単にするために、各インク滴の着弾位置は、印刷用紙１００上の位置３００のみとする。また、画像形成の背景としては、人の毛髪のように、微妙な黒色を再現する場合を想定する。

まず、制御部１０は、図５（ａ）に示すように、処理ヘッド１２が位置３００と所定の位置関係をとると、ノズル１５から処理インク滴を吐出させる。処理インク滴は、マイナスに帯電している。そのサイズは、極大で重い。処理インク滴は、気流で飛翔経路が曲がることなく、所望の位置３００に着弾できる。位置３００には、マイナス帯電領域（この場合、処理ドット）が形成される。

次に、制御部１０は、ブラック用の印刷ヘッド１１ｋを制御する。図５（ｂ）に示すように、印刷ヘッド１１ｋが位置３００と所定の位置関係をとると、ノズル１３から、ブラックの印刷インク滴２１２ｋが吐出される。印刷インク滴２１２ｋは、プラスに帯電している。そのサイズは、処理インク滴より小さい。このとき、マイナス帯電領域と飛翔中の印刷インク滴２１２ｋとの間で、クーロン力が働く。ここで、処理インク滴と印刷インク滴とで、帯電密度（単位体積当たりの帯電量）はほぼ等しいが、液滴サイズの違いから、マイナス帯電領域の帯電量が大きい。印刷インク滴２１２ｋは、マイナス帯電領域に確実に誘導される。

さらに、制御部１０は、マゼンタ用の印刷ヘッド１１ｍを制御する。図５（ｃ）に示すように、印刷ヘッド１１ｍが位置３００と所定の位置関係をとると、ノズル１３から、マゼンタの印刷インク滴２１２ｍが吐出される。印刷インク滴２１２ｍも、プラスに帯電しており、クーロン力によって誘導され、位置３００に確実に着弾する。また、図示は省略するが、シアンの印刷ヘッド１１ｃや、イエローの印刷ヘッド１１ｙについても、吐出される印刷インク２１２は、同様にして、位置３００に着弾する。

図６には、インク種による着弾領域の違いが示されている。着弾領域２２１は処理インク２１１に対応し、着弾領域２２２は印刷インク２１２に対応する。処理インク滴は印刷インク滴よりも大きいので、着弾領域２２２は、着弾領域２２１の内側に形成される。

以上のように、印刷インク２１２は、ある極性に帯電している。処理インク２１１は、帯電装置２６によって、印刷インク２１２とは逆の極性に帯電させられる。これにより、印刷用紙１００上の処理インク２１１と、吐出された印刷インク２１２との間にクーロン力が生じる。印刷インク２１２は、着弾した処理インク２１１に誘導される。さらに、処理インク２１１の液滴サイズが、極大であり、最も大きい。このため、処理インク２１１は、気流によって飛翔経路が曲げられにくく、また、空気抵抗によって減速しにくい。つまり、処理インク２１１自体の着弾精度が高い。その後に吐出される印刷インク２１２の着弾精度も、一層向上する。

また、処理インク２１１の液滴サイズが大きいと、処理インク２１１の帯電量も多くなる。したがって、飛翔中の印刷インク２１２を強いクーロン力によって誘導できる。

また、印刷インク２１２の減速を抑えることで、印刷インク２１２が空気中に浮遊してミストになることを抑制することができる。

また、処理インク２１１の液滴の帯電量が、印刷インク２１２の液滴の帯電量よりも多い。そのため、処理インク２１１が着弾してから印刷インク２１２が着弾するまで、処理インク２１１によるクーロン力を強く保つことができる。

また、制御部１０は、印刷用紙１００の、印刷インク２１２が着弾する着弾位置にのみ処理インク２１１を着弾させるため、処理インク２１１の消費量を必要最小限に抑えることができる。

また、凝集剤によって、印刷インク２１２に含まれる色材が凝集するので、画質が向上する。また、定着剤によって、凝集した色材が印刷媒体の表面に定着するので、さらに画質が向上する。

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

（１）印刷インク２１２の着弾領域が広くなる場合、対応する処理インク２１１の着弾領域を細分化しても良い。以下、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、インク吐出を示す概略側面図である。説明の便宜上、印刷ヘッド１１は１つである。印刷用紙１００上では、マイナス帯電領域のマイナス電荷が、印刷インク滴の着弾と共に減少していく。このとき、印刷インク２１２の着弾領域にマイナス電荷が再分布して、全体として、マイナス電荷の帯電密度が下がる。飛翔中の印刷インク滴に対しては、クーロン力が弱くなる。画像形成が進むにつれ、印刷インク滴の着弾精度が低下していき、低下した画質の顕在化が懸念される。そこで、印刷領域（例えば、図７（ｂ）のハッチング領域２２５）が所定面積以上の場合、制御部１０は、以下のような制御を行っても良い。

まず、制御部１０は、画像データから、印刷領域のうち連続する（連続的に広がる）部分の面積を算出する。次に、制御部１０は、算出した画像面積を、予め記憶された分割基準面積と比較する。分割基準面積は、マイナス電荷が再分布する１つの印刷領域において、生じた画質変化を識別不能な最大面積である。例えば、図７（ｂ）において、印刷領域２２９は、分割基準面積よりも狭い。画質変化が顕在化する前に、印刷インク滴の着弾が完了する。そのため、着弾位置に関して、処理インク２１１と印刷インク２１２とは、１対１の位置関係でよい。処理ドットデータも、このように生成される。処理インク２１１の着弾領域２３０が、印刷領域２２９と同形状で、これを内包する。

一方、印刷領域２２５は、分割基準面積よりも広い。制御部１０は、対応する処理インク２１１の着弾領域を複数の部分領域に分割する。分割の境界は、隙間とされ、部分領域同士は分離される。隙間の幅は、領域間の電気的絶縁性が保たれる最小幅である。部分領域の面積は、分割基準面積以下である。ここでは、２つの部分領域２２６、２２７と１つの隙間２２８が形成される。印刷領域２２５は、これら部分領域２２６、２２７及び隙間２２８に跨がる。部分領域２２６、２２７は、隙間２２８を介して互いに絶縁されるため、部分領域間で処理インク２１１の電荷が流動することを確実に抑制できる。なお、部分領域の数は、２つに限定されない。また、部分領域同士は、必ずしも隙間を介して絶縁されていなくても良い。例えば、制御部１０は、部分領域間で電荷が流動しにくいように、複数の部分領域が一部のみつながるように処理ドットデータを生成しても良い。

（２）ドライバＩＣ６３が、処理インク２１１の液滴サイズを変更可能であっても良い。このとき、制御部１０は、印刷インク２１２の液滴サイズに応じて、処理インク２１１の液滴サイズを変更するように、処理ドットデータを生成しても良い。印刷結果は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、印刷ドット２４１のサイズが小さいほど、同じ着弾位置を共有する処理ドット２４２のサイズが大きくなる。このとき、処理インクの１滴あたりの電荷量は増えていく。これにより、液滴サイズが小さい場合でも、印刷インク滴に対して強いクーロン力を作用させることができる。

（３）帯電回路が、電圧の大きさを変更可能であっても良い。帯電装置２６ａ（図９（ａ）参照）によって、処理インク２１１の帯電密度を変更することができる。すなわち、制御部１０は、帯電回路６５ａを制御して出力電圧を切り換える。図９（ｂ）〜（ｄ）に示すように、処理ドット２４４のサイズは、印刷ドット２４３のサイズに係わらず、一定（極大）である。しかし、印刷ドット２４３のサイズが小さいほど、対応する処理ドット２４４の帯電密度を大きくする。これにより、印刷インク２１２の液滴が小さいほど、処理ドット２４４から強いクーロン力を受けることになる。

（４）制御部１０は、必ずしも、印刷インクと処理インクとで、互いの着弾位置を完全一致させる必要はない。以下、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、印刷結果（処理インク２１１の着弾領域２４５及び印刷インク２１２の着弾領域２４６）を示す平面図である。図１０（ｂ）は、その一部の拡大図である。制御部１０は、例えば、処理ドット２４７のサイズを印刷ドット２４８のサイズの２倍以上に大きくし、処理ドットデータを約半分に間引く。図１０（ｂ）において、印刷ドット２４８の数２５個に対し、処理ドット２４７の数は１３個と少ない。このとき、上述したサイズの関係を実現するために、ノズル１５の開口をノズル１３の開口よりも大きくしても良い。

（５）印刷される画像の縁部において、処理インク２１１の液滴サイズを変更しても良い。具体的には、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、印刷インク２１２の着弾領域２５１と、処理インク２１１の着弾領域２５２を示す図である。図１１（ｂ）は、二点鎖線で囲まれた領域２５３の拡大図である。

まず、制御部１０は、画像データに基づいて、印刷領域を構成する各印刷ドットを、縁部２５４のものと、縁部２５４よりも内側の非縁部２５５のものとに分類する。制御部１０は、この分類結果に基づいて、縁部２５４と非縁部２５５とで液滴サイズの異なる処理ドットデータを生成する。図１１（ｂ）は、印刷ドット及び処理ドットの配置形態を示している。塗りつぶされた円（印刷ドット２５６）は縁部２５４の画像ドットを示し、斜線でハッチングされた円（印刷ドット２５８）は非縁部２５５の画像ドットを示す。各印刷ドット２５６、２５８は、印刷の解像度に対応したピッチで配置され、画像を構成している。このとき、処理ドット２５７は、印刷ドット２５６と着弾位置を共有し、処理ドット２５９は、印刷ドット２５８と着弾位置を共有する。そして、処理ドット２５７のサイズは、処理ドット２５９のそれよりも大きい。制御部１０は、これに対応した処理ドットデータを生成する。これにより、縁部２５４に印刷インク滴を確実に着弾させ、縁部２５４を高いコントラストで強調できる。

（６）印刷用紙１００以外の印刷媒体、例えば凹凸を有するタイル等に画像を印刷しても良い。この場合、図１２に示すように、プリンタ７１は以下の構成を備える。すなわち、プリンタ７１は、タイル等の印刷媒体１００ａを搬送可能な搬送部（不図示）と、センサ７２等を備える。センサ７２は、例えば光学センサであり、印刷ヘッド１１及び処理ヘッド１２よりも後方に配置されている。センサ７２は、印刷媒体１００ａの上面とセンサ７２との間のギャップを検出可能に構成されている。

図１２（ａ）に示すように、センサ７２は、ギャップ４００を検出する。制御部１０は、センサ７２の検出結果から、印刷媒体１００ａとノズル１３との離隔距離を算出する。そして、制御部１０は、離隔距離が大きいほど、処理インク２１１の液滴サイズを大きくする。例えば、図１２に示すように、点３０２は点３０３に比べて、ギャップ４００が大きい。そこで、制御部１０は、点３０３よりも点３０２に対して、吐出時の処理インク２１１の液滴サイズを大きくする。これにより、ノズル１３と印刷媒体１００ａとのギャップ４００が大きい場合でも、処理インク２１１を所定の着弾位置に着弾させることができるとともに、飛翔する印刷インク２１２に対して強いクーロン力を作用させることができる。なお、制御部１０は、処理インク２１１の液滴サイズを変えるとともに、又は液滴サイズの変更に代えて、上記ギャップが大きいほど、処理インク２１１の帯電密度を大きくしても良い。

なお、印刷用紙１００に画像を印刷する場合でも、ノズル１３と印刷用紙１００との間のギャップの情報に基づいて、処理インク２１１の液滴サイズや帯電密度を変更しても良い。例えば、特開２０１３−２１２５８５号公報に開示されているように、印刷用紙１００に凹凸を意図的に生じさせる波形状生成機構を備える場合、制御部１０に凹凸の情報を予め記憶させ、その情報に基づいて処理インク２１１の液滴サイズや帯電密度を変更しても良い。この場合、センサ７２は無くても良い。

（７）図１３に示すように、プリンタ７３は、印刷用紙１００等を除電する除電ブラシ７４（本発明の除電部）を備えていても良い。除電ブラシ７４は、印刷ヘッド１１及び処理ヘッド１２（すなわち、ノズル１３及びノズル１５）よりも後方に配置されており、印刷用紙１００等を除電する。これにより、印刷前に印刷用紙１００等が除電されるので、処理インク２１１等によって、印刷用紙１００等を狙い通りに帯電させることができる。

（８）プリンタは、ヘッドと印刷用紙１００間の距離を一定に保つため、押さえ部材を備えることがある。押さえ部材は、搬送中の印刷用紙１００を部分的に押さえて、その浮き上がりを防ぐ。しかし、押さえ部材が、導電性を有すると、処理インク２１１が作るマイナス帯電領域から電荷を逃がすことになる。そこで、プリンタが、以下のような構成を備えていても良い。

図１４に示すように、プリンタ７５のインク吐出装置７６は、４つの印刷ヘッド７７と、１つの処理ヘッド７８と、筐体２に固定される拍車ユニット７９と、を備える。図１４及び図１５（ａ）に示すように、印刷ヘッド７７は、ラインヘッドであり、４つのノズルチップ８１を備える。ノズルチップ８１は、１つのノズル列を有し、複数のノズル８３が並ぶ。４つのノズルチップ８１は、左右方向に沿って、２列の千鳥状に配置されている。処理ヘッド７８も、これと同様の形態を有し、４つのノズルチップ８２と複数のノズル８４を有する。印刷ヘッド７７及び処理ヘッド７８には、ノズルチップ８１、８２を避けて、４つの収容部８５が形成されている。収容部８５には、後述の拍車８８（本発明の押さえ部材）が収容される。

図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、拍車ユニット７９は、フレーム８６と、フレーム８６に形成された４つの開口部８７を有する。各開口部８７には、４つの拍車８８と４つの支持部８９が備えられている。支持部８９は、拍車８８を回転可能に支持する。なお、図１５（ａ）は、１つの印刷ヘッド７７とその周辺構成について示したものであるが、他の印刷ヘッド７７及び処理ヘッド７８についても同様である。印刷ヘッド７７が、拍車ユニット７９に上方から固定され、１つの収容部８５には、１組の拍車８８と支持部８９が収容されている。拍車８８は、略円板状の部材である。拍車８８は、本体部９０と、本体部９０の径方向外側に設けられた針部９１（本発明の先端部）とを有する。針部９１により、印刷用紙１００が押さえられ、その浮き上がりが抑制される。ここで、本体部９０と針部９１とが導電部材の場合、帯電したマイナス帯電領域から、電荷が拍車８８を通って外部に逃げる。そのため、処理ドットによるクーロン力の効力が期待できなくなるおそれがある。そこで、制御部１０は、以下のような制御を行っても良い。

図１６（ａ）は、処理ヘッド７８と、４つのノズルチップ８２と、４つの拍車８８の位置関係を示す平面図である。印刷用紙１００が搬送される際、図１６（ｂ）に示すように、印刷用紙１００は、拍車８８と４つの領域２７１〜２７４（搬送方向に沿った筋状の領域）で接触する。制御部１０は、これらの領域２７１〜２７４に処理インク２１１を吐出しないように、処理ドットデータを生成する。拍車８８の位置情報については、例えば、制御部１０のＲＯＭ等に予め記録させておけば良い。これにより、処理インク２１１の無駄な消費を抑えることができる。なお、拍車８８の数は４つに限られない。

なお、拍車８８の本体部９０が、絶縁部材であっても良い。この場合、針部９１が、電気的に絶縁されるため、印刷用紙１００からの電荷の散逸を防ぐことができる。したがって、拍車８８と接触する領域にも、処理インク２１１を着弾させることができる。

（９）印刷インク２１２を着弾させたくない領域には、印刷インク２１２が着弾することを抑制するために、以下のような構成を備えていても良い。

図１７及び図１８に示すように、プリンタ９２は、インク吐出装置９３と、帯電装置９６（本発明の第２処理インク帯電装置）とを備える。インク吐出装置９３は、４つの印刷ヘッド１１と、１つの処理ヘッド１２に加えて、さらに後方に処理ヘッド９４が配置されている。処理ヘッド９４は、複数のノズル９７（本発明の第２処理ノズル）を有し、処理インク２８０（本発明の第２の処理インク。図１９（ａ）参照）が吐出される。処理ヘッド９４は、処理ヘッド１２と概ね同様の構成を有するが、以下の点で処理ヘッド１２と異なる。図１８に示すように、処理ヘッド９４の電極９５（処理ヘッド１２の電極４８に対応）は、印刷ヘッド１１の電極４７（図４参照）と同様に、帯電回路６４に接続される。このため、処理インク２８０は、印刷インク２１２と同じ極性に帯電する。なお、処理インク２８０を構成する物質は、処理インク２１１と同じで良い。したがって、処理インク２８０は、処理インク２１１を貯蔵するインクカートリッジ１８から処理ヘッド９４に供給されても良く、別の不図示のカートリッジから供給されても良い。

印刷用紙１００上には、印刷インク２１２の着弾領域２８１（本発明の第１領域）に対応して、処理インク２１１の着弾領域２８２が配置される。さらに、その周囲には、処理インク２８０の着弾領域２８４（本発明の第２領域）が配置される。そのため、制御部１０は、２つの処理ドットデータ（具体的には、第１処理ドットデータと第２処理ドットデータ）を生成する。処理ヘッド１２からは、第１処理ドットデータに従い、処理インク２１１が吐出される。これにより、着弾領域２８２が形成される。処理ヘッド９４からは、第２処理ドットデータに従い、処理インク２８０が吐出される。これにより、着弾領域２８４が形成される。

このとき、着弾領域２８２は、自身の外縁部を残して、着弾領域２８１と重なる。一方、着弾領域２８４は、隙間２８３を介して、着弾領域２８２と外側から隣接する。また、隙間２８３は、２つの着弾領域２８２、２８４間で、最小限の絶縁性が保たれる幅を持つ。これにより、印刷用紙１００上の処理インク２８０の電荷と、吐出された印刷インク２１２の電荷とが反発し合う。印刷インク２１２を着弾させたくない領域には、印刷インク２１２が着弾しない。

（１０）プリンタ１等は、印刷中にその位置が固定されている、いわゆるラインタイプのプリンタである。これに対して、ヘッドが左右方向に移動しながらインクを吐出する、いわゆるシリアルタイプのプリンタにも本発明を適用可能である。図２０に示すように、プリンタ１０１は、プラテン１５２と、搬送ローラ１５８、１５９と、キャリッジ１５４と、インク吐出装置１５５と、キャリッジ駆動モータ１５７と、制御部１５６等を備える。搬送ローラ１５８、１５９は、不図示の搬送モータによって駆動されて、プラテン１５２上の印刷用紙１００を前方に搬送する。キャリッジ１５４は、プラテン１５２の上方にあって、ガイドレール１６０、１６１に沿って移動可能である。インク吐出装置１５５はキャリッジ１５４に搭載され、キャリッジ１５４とともに走査方向（左右方向）に移動する。インク吐出装置１５５は、４色の印刷インク２１２を吐出するノズル１７３を有する印刷ヘッド１７１と、処理インク２１１を吐出するノズル１７７を有する２つの処理ヘッド１７２を備えている。２つの処理ヘッド１７２は、印刷ヘッド１７１に対して左右両側に配置されている。インク吐出装置１５５は、走査方向に移動しながら、プラテン１５２上の印刷用紙１００に向けて処理インク２１１と印刷インク２１２を吐出する。制御部１５６は、キャリッジ駆動モータ１５７、インク吐出装置１５５、搬送モータ等を制御して、印刷用紙１００に往復で画像を印刷させる。なお、左右方向が、本発明の所定方向に相当する。ノズル１７３が、本発明の印刷ノズルに相当する。ノズル１７７が、本発明の処理ノズルに相当する。ガイドレール１６０、１６１及びキャリッジ駆動モータ１５７が、本発明の移動装置に相当する。

（１１）帯電装置２５、２６は、必ずしも帯電回路及び電極によって構成されていなくても良い。例えば、処理インクがインクカートリッジ１８から処理ヘッド１２に供給されてノズル１５から吐出されるまでの間に、処理インクを各部材と接触させることで接触帯電させる構成等であっても良い。

（１２）プリンタ１等は、帯電装置２５を必ずしも備えていなくても良い。すなわち、印刷インク２１２は、インクカートリッジ１７から印刷ヘッド１１に供給されてノズル１３から吐出されるまでの間に、インク流路を形成する各部材と接触することで接触帯電する。これにより、印刷インク２１２は、吐出される時点で一方の極性に帯電している。したがって、帯電装置２６によって、処理インク２１１を逆の極性に帯電させれば良い。

（１３）上述までの実施例において、処理インク２１１の液滴サイズが変更可能であれば、所定の着弾位置について、印刷インク２１２の液滴サイズに基づいて、対応する処理インク２１１の液滴サイズを設定してもよい。このとき、この液滴サイズは、印刷インク２１２の液滴サイズより大きければよい。例えば、サイズは、印刷インク２１２の液滴サイズの１ランク上としてもよい。各液滴の帯電密度が同じであれば、処理インク２１１の大きな帯電量により、飛翔中の印刷インク２１２は適切な着弾位置へと誘導される。印刷インク２１２の液滴サイズが小さいほど、処理インク２１１の帯電密度を大きくすれば、この効果はさらに増す。

（１４）制御部１０は、必ずしも、印刷インク２１２が着弾する着弾位置に対してのみ処理インク２１１を着弾させなくても良い。例えば、印刷用紙１００の全面に処理インク２１１を着弾させる等しても良い。

１ プリンタ
４ インク吐出装置
５ 搬送部
１０ 制御部
１３ ノズル
１５ ノズル
２６ 帯電装置
７４ 除電ブラシ
８８ 拍車
９０ 本体部
９１ 針部
９６ 帯電装置
９７ ノズル
１００ 印刷用紙
２１１ 処理インク
２１２ 印刷インク
２２６ 部分領域
２２７ 部分領域
２２８ 隙間
２５２ 着弾領域
２５４ 縁部
２５５ 非縁部
２８０ 処理インク
２８１ 着弾領域
２８３ 隙間
２８４ 着弾領域

Claims (15)

1. ある極性に帯電した印刷インクが吐出される印刷ノズルと、所定方向に沿って前記印刷ノズルと並び、前記印刷インクとは逆の極性に帯電した第１の処理インクを吐出する第１処理ノズルと、を有するインク吐出装置と、
   印刷媒体と前記インク吐出装置とを、前記所定方向に相対移動させる移動装置と、
   吐出される前記第１の処理インクを帯電させる第１処理インク帯電装置と、
   前記インク吐出装置と前記移動装置を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記インク吐出装置と前記移動装置を制御して、前記印刷媒体の前記第１の処理インクが着弾する着弾位置に前記第１の処理インクに比べて小さい液滴サイズで前記印刷インクを着弾させることを特徴とする印刷装置。
2. 前記第１処理インク帯電装置は、前記第１の処理インクの液滴の帯電量を、前記印刷インクの液滴の帯電量よりも多くすることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記制御部は、前記印刷インクの液滴サイズが小さいほど、前記印刷インクの着弾位置を共有する前記第１の処理インクの液滴サイズを大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷装置。
4. 前記第１処理インク帯電装置は、前記第１の処理インクの単位体積当たりの帯電量を変更可能に構成され、
   前記制御部は、前記印刷インクの液滴サイズが小さいほど、前記印刷インクの着弾位置を共有する前記第１の処理インクの単位体積当たりの帯電量を多くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の印刷装置。
5. 前記制御部は、前記印刷媒体と前記印刷ノズルとの間のギャップが大きいほど、前記印刷インクの着弾位置を共有する前記第１の処理インクの液滴サイズを大きくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の印刷装置。
6. 前記第１処理インク帯電装置は、前記第１の処理インクの単位体積当たりの帯電量を変更可能に構成され、
   前記制御部は、前記印刷媒体と前記印刷ノズルとの間のギャップが大きいほど、前記印刷インクの着弾位置を共有する前記第１の処理インクの単位体積当たりの帯電量を多くすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の印刷装置。
7. 前記制御部は、
   前記インク吐出装置を制御して、前記印刷媒体の前記印刷インクが着弾する着弾位置に対してのみ前記第１の処理インクを着弾させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の印刷装置。
8. 前記制御部は、
   前記印刷インクにより前記印刷媒体上に連続的に広がる所定の面積以上の印刷領域が形成されるとき、前記印刷領域に対応する前記第１の処理インクの着弾領域を複数の部分領域に分離し、前記部分領域毎に前記第１の処理インクを着弾させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の印刷装置。
9. 前記部分領域は、隙間を介して互いに絶縁されていることを特徴とする請求項８に記載の印刷装置。
10. 前記印刷ノズルと前記所定方向に並び、第２の処理インクが吐出される第２処理ノズルと、
    吐出される前記第２の処理インクを、前記印刷インクと同じ極性に帯電させる第２処理インク帯電装置と、を備え、
    前記制御部は、前記インク吐出装置を制御して、前記印刷インクが着弾する第１領域に前記第１の処理インクを吐出させ、前記第１領域とは隙間を空けて離れ、且つ、前記印刷インクが着弾しない第２領域に、前記第２の処理インクを吐出させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の印刷装置。
11. 前記制御部は、前記印刷インクにより形成される印刷領域に対応し、前記第１の処理インクが着弾する着弾領域について、前記着弾領域の縁部を形成する前記第１の処理インクの液滴サイズを、前記縁部よりも内側の非縁部を形成する前記第１の処理インクの液滴サイズに比べて大きくすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の印刷装置。
12. 前記印刷媒体が搬送される搬送方向において前記第１処理ノズル及び前記印刷ノズルよりも上流側に配置され、前記印刷媒体を除電する除電部を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の印刷装置。
13. 搬送される前記印刷媒体を部分的に押さえる押さえ部材を備え、
    前記押さえ部材は、前記印刷媒体と接触する先端部が導電部材で形成され、
    前記制御部は、前記押さえ部材と接触する前記印刷媒体の領域に対しては、前記第１の処理インクを吐出しないことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の印刷装置。
14. 絶縁部材製の本体部と、前記本体部に設けられ、且つ、前記印刷媒体と接触する導電部材製の先端部とを有し、搬送される前記印刷媒体を部分的に押さえる押さえ部材を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の印刷装置。
15. 前記第１の処理インクは、前記印刷インクに含まれる色材の凝集を促進する凝集剤と、前記印刷インクに含まれる色材の前記印刷媒体の表面への定着を促進する定着剤の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の印刷装置。

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