JP7081219B2 - 液体吐出装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置、及びプログラムに関する。

液体吐出方式のプリンタ等の液体吐出装置は、記録媒体上にインク等の液体を吐出して画像等を形成する。このような液体吐出装置として、搬送される記録媒体の同一の画像領域に対して液体吐出手段の相対走査を複数回行い、相対走査に応じて分割された画像データに基づき、液体を吐出する所謂マルチ走査方式が知られている。

マルチ走査方式の液体吐出装置には、記録媒体に着弾させる液体のサイズや濃度に応じて、画像データの分割に用いるマスクのパターンを適切にし、記録媒体の搬送誤差に起因する粒状性の悪化、及び濃度ムラの画像弊害を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、紫外線（ＵＶ；ultraviolet）等の活性エネルギー線硬化型の液体を、金属、樹脂等の非浸透性の記録媒体に吐出し、着弾した液体に活性エネルギー線を照射して硬化させ、記録媒体上に画像を形成する活性エネルギー線硬化型液体吐装置が知られている。

非浸透性記録媒体は、紙等の浸透性記録媒体と比較して、着弾した液体が浸透し難く、活性エネルギー線硬化型の液体を着弾させた時に液体が濡れ広がったり、移動したりしやすい、又液体が３次元のドーム形状になる等の特有の性質がある。

このような性質に起因して、活性エネルギー線硬化型の液体吐出装置にマルチ走査方式を適用すると、粒状性の悪化や光沢ムラ等の画像弊害を生じさせる場合があった。特許文献１では、活性エネルギー線硬化型の液体による非浸透性記録媒体への画像形成は開示されておらず、このような問題は解決されていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、活性エネルギー線硬化型の液体による非浸透性記録媒体への画像形成において、粒状性の悪化や光沢ムラ等の画像弊害を抑制することを課題とする。

開示の技術の一態様に係る液体吐出装置は、活性エネルギー線硬化型の液体を吐出する液体吐出手段と、前記液体を硬化させる硬化手段とを有し、画像データに基づいて、非浸透性の記録媒体の所定の領域に、前記液体の吐出量を変化させて形成した画素を含む画像を形成する液体吐出装置であって、前記液体吐出手段を前記記録媒体に対し、交差する２方向にそれぞれ複数回相対走査して、前記画像を形成するマルチ走査手段と、形成を許容する前記画素が配列されたマスクを用い、前記２方向のうちの所定方向への前記相対走査毎に、同一の前記領域に前記画像を形成するための間引き画像データを生成するマスク処理手段と、を有し、第１の前記吐出量に対する前記マスクの前記配列の空間周波数は、前記２方向のうちの他の方向への前記相対走査において均一であり、第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど低くなり、第１の前記吐出量に対する前記マスクは、前記形成を許容する前記画素がランダムに配列されたランダムパターンを有し、第２の前記吐出量に対する前記マスクは、前記形成を許容する前記画素が規則的に配列された単純パターンを有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、活性エネルギー線硬化型の液体による非浸透性記録媒体への画像形成において、粒状性の悪化や光沢ムラ等の画像弊害を抑制することができる。

第１の実施形態の画像形成装置の一例の外観図である。 第１の実施形態の画像形成装置の一例の平面図である。 第１の実施形態の画像形成装置の一例の側面図である。 第１の実施形態の画像形成装置の一例の正面図である。 第１の実施形態の画像形成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態の画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 マルチ走査の動作の一例を説明する図である。 第１マスクと第２マスクを説明する図である。 画像データを説明する図である。 第１マスクによる大滴のための間引き画像データを説明する図である。 第２マスクによる小滴のための間引き画像データを説明する図である。 大滴と小滴の間引き画像データを結合した画像データを説明する図である。 第１の実施形態の第１マスクと第２マスクの一例を説明する図である。 第１の実施形態の第２マスクの別の例を説明する図である。 第２の実施形態の第２マスクの一例を説明する図である。 第３の実施形態のマスクの画素の配列パターンを説明する図である。 第４の実施形態の第２マスクの一例を説明する図である。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

本実施形態では、液体を吐出する装置が画像形成装置である場合を例に説明する。また液体が、活性エネルギー線硬化型の液体のひとつのＵＶ硬化インクである場合を例に説明する。なおＵＶ硬化インクは、単にインクと称する場合がある。

第１の実施形態の画像形成装置について図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態の画像形成装置の外観図である。画像形成装置５０は、インクジェット方式の画像形成装置である。画像形成装置５０は、形成する画像データに基づいて走査ステージ５９５上の記録媒体ＰにインクＩを吐出するインク吐出ユニット５７０を備えている。更に、インク吐出ユニット５７０は、記録媒体Ｐに吐出されたインクＩに光を照射して硬化させ、画像を形成する硬化手段５７２を有する。

インクＩは、画像形成装置５０によって吐出可能であり、かつ形状安定性が得られ、硬化手段５７２の照射する光によって硬化する材料が用いられる。硬化手段５７２は、ＵＶ光照射装置である。記録媒体Ｐとしては、吐出されたインクＩが定着する任意の材料が用いられる。記録媒体Ｐは、シート等のプラスチックや金属板等の非浸透性記録媒体である。

図２、図３、及び図４は、本実施形態の画像形成装置５０の平面図、側面図、及び正面図である。内部構造を表すため、図２において画像形成装置５０の筐体の上面が、図３において筐体の側面が、図４において筐体の正面が記載されていない。

画像形成装置５０の筐体の両側の側面５９０には、ガイド部材５９１が保持されている。ガイド部材５９１には、キャリッジ５９３が移動可能に保持されている。キャリッジ５９３は、モータによってプーリ及びベルトを介して図２、及び図４の矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。Ｙ、Ｚについても同様とする。）に往復搬送される。なお、Ｘ方向を、主走査方向と表す。

キャリッジ５９３には、インク吐出ユニット５７０がモータによって図３、及び図４のＺ方向に移動可能に保持されている。インク吐出ユニット５７０には、４種のインクのそれぞれを吐出する４つのインク吐出ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、及び５７１ｄがＸ方向に順に配置されている。以下、インク吐出ヘッドを単に「ヘッド」と表す。また、ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、及び５７１ｄのうち任意のヘッドをヘッド５７１と表す。ヘッド５７１は４つに限られず、インクの色の数に応じて１以上の任意の数だけ配置される。インク吐出ヘッド５７１ａ～５７１ｄは、それぞれ「液体吐出手段」の一例である。

画像形成装置５０には、タンク装着部５６０が設けられている。タンク装着部５６０には、第１～４のインクの各々を収容した複数のタンク５６１が装着されている。各インクは、４つの供給チューブ５６２を介して各ヘッド５７１に供給される。各ヘッド５７１は、ノズル又はノズル列を有しており、タンク５６１から供給されたインクを吐出する。本実施形態において、ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、及び５７１ｄは、ノズルから、それぞれシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出する。

インク吐出ユニット５７０における、４つのヘッド５７１の両側にはそれぞれ硬化手段５７２が配置されている。硬化手段５７２は、ヘッド５７１から記録媒体Ｐへ吐出されたインクＩを硬化する。硬化手段５７２としては、インクを硬化させることが可能であれば特に限定されないが、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線照射ランプ等のランプが挙げられる。ランプの種類としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド等が挙げられる。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＵＶランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため有効である。メタルハライドには、インクに含まれる光開始剤の吸収スペクトルに応じてＰｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられる。硬化手段５７２には、紫外線等の照射により発生するオゾンを除去する機構が具備されていることが好ましい。なお、硬化手段５７２の数は２つに限られず、例えば、インク吐出ユニット５７０を往復させて画像形成するか等に応じて、任意の数設けられる。また、２つの硬化手段５７２のうち１つだけ稼働させても良い。

画像形成装置５０においてＸ方向の一方側には、ヘッド５７１の維持回復を行うメンテナンス機構５８０が配置されている。メンテナンス機構５８０は、キャップ５８２、及びワイパ５８３を有する。キャップ５８２は、ヘッド５７１のノズル面（ノズルが形成された面）に密着する。この状態で、メンテナンス機構５８０がノズル内のインクを吸引することで、ノズルに詰まった高粘度化したインクが排出される。その後、ノズルのメニスカス形成のため、ノズル面をワイパ５８３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構５８０は、インクの吐出が行われない場合に、ヘッド５７１のノズル面をキャップ５８２で覆い、インクが乾燥することを防止する。

走査ステージ５９５は、２つのガイド部材５９２に移動可能に保持されたスライダ部を有する。これにより、走査ステージ５９５は、モータによってプーリ及びベルトを介してＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復搬送される。

本実施形態において、上記の第１のインクはブラックのＵＶ硬化インク（Ｋ）、第２のインクはシアンのＵＶ硬化インク（Ｃ）、第３のインクはマゼンタのＵＶ硬化インク（Ｍ）、第４のインクはイエローのＵＶ硬化インク（Ｙ）である。なお、インクは４つに限られず、画像再現上、必要な色の種類に応じて１以上の任意の数であれば良い。なお、インクの数が７以上である場合、画像形成装置５０に追加のヘッド５７１を設けても良く、インクの数が５以下である場合、いずれかのヘッド５７１を稼働させないか、設けなくても良い。

次に、図５を用いて画像形成装置５０の制御に関するハードウェア構成について説明する。図５は画像形成装置５０のハードウェア構成図である。

画像形成装置５０は、画像形成装置５０の処理、及び動作を制御するための制御部５００を有する。制御部５００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）５０４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５０５、Ｉ／Ｆ（Interface）５０６、Ｉ／Ｏ（Input/Output）５０７を有する。

ＣＰＵ５０１は、画像形成装置５０の処理、及び動作の全体を制御する。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１に画像形成動作を制御するためのプログラム、その他の固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、画像データ等を一時格納する。ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、及びＲＡＭ５０３によって、上記プログラムに従った処理を実行する主制御部５００Ａが構築される。

ＮＶＲＡＭ５０４は、画像形成装置５０の電源が遮断されている間もデータを保持する。ＡＳＩＣ５０５は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他、画像形成装置５０全体を制御するための入出力信号を処理する。

Ｉ／Ｆ５０６は、外部のコンピュータ等に接続され、コンピュータ等との間でデータ及び信号を送受信する。コンピュータ等から送られてくるデータには、画像データが含まれる。Ｉ／Ｆ５０６は外部のコンピュータ等に直接接続されるのでなくインターネットやイントラネット等のネットワークに接続されても良い。

Ｉ／Ｏ５０７は、各種のセンサ５２５に接続され、センサ５２５から検知信号を入力する。また、制御部５００には、画像形成装置５０に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２４が接続されている。

更に、制御部５００は、ＣＰＵ５０１又はＡＳＩＣ５０５の命令によって動作するヘッド駆動部５１１、モータ駆動部５１２、メンテナンス駆動部５１３、及び硬化手段駆動部５１４を有する。

ヘッド駆動部５１１は、インク吐出ユニット５７０のヘッド５７１へ画像信号と駆動電圧を出力することにより、ヘッド５７１によるインクの吐出を制御する。この場合、ヘッド駆動部５１１は、例えば、ヘッド５７１内でインクを貯留するサブタンクの負圧を形成する機構、及び押圧を制御する機構へ駆動電圧を出力する。なお、ヘッド５７１にも、基板が搭載されており、この基板で画像信号等により駆動電圧をマスクすることで駆動信号を生成しても良い。

モータ駆動部５１２は、インク吐出ユニット５７０のキャリッジ５９３をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５９６のモータへ駆動信号を出力することにより、モータを駆動する。また、モータ駆動部５１２は、走査ステージ５９５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５９７のモータへ駆動電圧を出力することにより、該モータを駆動する。更に、モータ駆動部５１２は、インク吐出ユニット５７０をＺ方向に移動させるＺ方向走査機構５９８のモータへ駆動電圧を出力することにより、該モータを駆動する。

メンテナンス駆動部５１３は、メンテナンス機構５８０へ駆動信号を出力することにより、メンテナンス機構５８０を駆動する。

硬化手段駆動部５１４は、硬化手段５７２へ駆動信号を出力することにより、硬化手段５７２による光の照射を点灯、又は消灯を制御する。

上記各部は、アドレスバスやデータバス等により相互に電気的に接続されている。

本実施形態のインク、すなわち硬化型組成物を硬化させる手段としては、加熱硬化または活性エネルギー線による硬化が挙げられ、これらの中でも活性エネルギー線による硬化が好ましい。

本実施形態のインクを硬化させるために用いる活性エネルギー線としては、紫外線の他、電子線、α線、β線、γ線、Ｘ線等の、組成物中の重合性成分の重合反応を進める上で必要なエネルギーを付与できるものであればよく、特に限定されない。特に高エネルギーな光源を使用する場合には、重合開始剤を使用しなくても重合反応を進めることができる。また、紫外線照射の場合、環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、ＧａＮ系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード（ＵＶ－ＬＥＤ；Ultraviolet Light Emitting Diode）及び紫外線レーザダイオード（ＵＶ－ＬＤ；Ultraviolet Laser Diode）は小型、高寿命、高効率、低コストであり、紫外線光源として好ましい。

なお、ＣＰＵ３０１で行う制御処理の一部、又は全部を、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ等の電子回路で実現してもよい。またＡＳＩＣ５０５で行う制御処理の一部、又は全部をＣＰＵで実現してもよい。

ＣＰＵ等の命令、及び図５に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

図６は、本実施形態の画像形成装置５０の機能構成の一例を示すブロック図である。

画像形成装置５０は、制御部５００と、マルチ走査画像形成部５５０とを有している。制御部５００は、外部のコンピュータ等から画像データを受信し、画像形成用のデータに変換し、マルチ走査画像形成部５５０に出力する。マルチ走査画像形成部５５０は、インク吐出ユニット５７０を記録媒体Ｐに対し、主走査方向、及び副走査方向それぞれに複数回相対走査しながらインクを吐出して、記録媒体Ｐに画像を形成する。マルチ走査画像形成部５５０は、例えばインク吐出ユニット５７０、Ｘ方向走査機構５９６、Ｙ方向走査機構５９７等により実現することができる。なお、マルチ走査画像形成部５５０は、「マルチ走査手段」の一例である。また主走査方向、及び副走査方向は、「交差する２方向」の一例である。主走査方向は、「２方向のうちの所定方向」の一例であり、副走査方向は、「２方向のうちの他の方向」の一例である。

制御部５００は、画像データ受信部５３１と、ＣＭＹＫ変換処理部５３２と、減階調処理部５３３と、マスク処理部５４０とを有している。

画像データ受信部５３１は、Ｉ／Ｆ５０６を介して、外部のコンピュータ等から画像形成するための赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）を有する所謂ＲＧＢカラーの画像データを受信し、ＣＭＹＫ変換処理部５３２に出力する。

ＣＭＹＫ変換処理部５３２は、入力されたＲＧＢカラーの画像データを、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の所謂ＣＭＹＫカラー画像に変換する。例えば、ＲＧＢカラーの２４ｂｉｔ画像を、ＬＵＴ（Look Up Table）等を用いて各色８ｂｉｔのＣＭＹＫカラー画像に変換する。変換された画像は、減階調処理部５３３に出力される。

減階調処理部５３３は、入力された画像データの階調を減らす処理を実行する。本実施形態では、画像を構成する各画素を４種類のインク滴の体積で表現する。インク滴の体積は、小滴、中滴、大滴、及び滴無の４種類である。小滴は最も体積が小さいインク滴であり、中滴は２滴の小滴を結合させて形成したインク滴であり、大滴は３滴の小滴を結合させて形成した最も体積が大きいインク滴である。これらに、インク滴を吐出させない滴無を加えた４種類、すなわち２ｂｉｔで各画素を表現する。つまり減階調処理部５３３は、各色８ｂｉｔのＣＭＹＫカラー画像を、各色２ｂｉｔのＣＭＹＫカラー画像に変換する。

マスク処理部５４０は、各色の減階調処理後の画像にマスク処理を実行する。

ここで、マルチ走査について、図７を参照して説明する。図７では、インク吐出ユニット５７０がＸ、Ｙ方向に走査され、記録媒体Ｐに画像Ｉｍが形成される様子が模式的に示されている。簡略化のため、図７では、インク吐出ユニット５７０の有するヘッド５７１ａのみを例示しているが、以下に説明する内容は、他のヘッド５７１ｂ～５７１ｄにおいても同様である。

ヘッド５７１ａは、Ｙ方向に配列するように複数のノズルが形成されている。またヘッド５７１ａは、Ｙ方向への走査回数に応じた数で領域が分割されている。図７では、Ｙ方向への走査回数を９回とし、ヘッド５７１ａは、５７１ａ_１～５７１ａ_１０の１０個のノズル領域に分割されている。例えばヘッド５７１ａにおいて、Ｙ方向に配列されたノズルの数が１００個の場合、１つのノズル領域には１０個のノズルが含まれる。

（ａ）において、ヘッド５７１ａはＸ方向に走査され、ノズル領域５７１ａ_１の１０個のノズルにより画像Ｉｍ_１が形成されている。（ａ）の状態から、ヘッド５７１ａは、１個のノズル領域のＹ方向の長さに該当する距離だけ、Ｙ方向に走査される。（ｂ）は、Ｙ方向への走査後の状態である。

（ｂ）において、ヘッド５７１ａはＸ方向に走査され、ノズル領域５７１ａ_１の１０個のノズルにより画像Ｉｍ_２が形成されている。またノズル領域５７１ａ_２の１０個のノズルにより画像Ｉｍ_１が形成されている。（ｂ）の状態から、ヘッド５７１ａは、１個のノズル領域のＹ方向の長さに該当する距離だけ、Ｙ方向に走査される。同様に、走査後の状態で、ノズル領域５７１ａ_１～５７１ａ_３により画像Ｉｍ_１～Ｉｍ_３が形成される。

（ｃ）は、上記の動作が繰り返され、画像Ｉｍ全体が形成された後の状態を示している。

上記のように領域分割された画像Ｉｍ_ｎ（ｎ＝１～９）は、Ｘ方向への１０回の走査で各ノズル領域により少しずつ形成される。従って画像Ｉｍ_ｎを形成するための画像データは、Ｘ方向への１０回の走査で画像形成が完成するように、走査毎の画像データに分割されている。このように分割された画像データを間引き画像データと称する。元の画像データから間引き画像データを生成する処理をマスク処理と称する。

なお、上記では、ヘッドのノズル領域を１０個に分割し、１０回の走査で画像が形成される例を示したが、ノズル領域の分割数、及び走査回数はこれに限定されず、使用するヘッド、及び形成する画像に応じて任意に変更可能である。

上記では、記録媒体を固定し、ヘッドを主走査方向、及び副走査方向に走査する例を示したが、これに限定されない。ヘッドを固定し、記録媒体を主走査方向、及び副走査方向に走査しても構わない。またヘッドを主走査方向に走査し、記録媒体を副走査方向に走査する等の組合せであってもよい。

また上記では、Ｘ方向への走査が、図７の＋Ｘ方向への片方向走査である例を示したが、＋Ｘ方向、及び－Ｘ方向への双方向走査であってもよい。つまり（ａ）の状態では、インク吐出ヘッド５７１ａを＋Ｘ方向に走査して画像形成を行い、次の（ｂ）の状態では、インク吐出ヘッド５７１ａを－Ｘ方向に走査して画像形成を行う。このように＋Ｘ方向と－Ｘ方向への走査を交互に行いながら画像形成を行うことを、双方向走査と称する。

図６に戻り、本実施形態のマスク処理部５４０は、インク滴の種類毎に異なるマスクを用いて、マスク処理を実行する。第１マスク５４１は、大滴で形成する画像の画像データに適用するマスクであり、第２マスク５４２は、小滴で形成する画像の画像データに適用するマスクである。なお、第１マスク５４１、及び第２マスク５４２のデータは、ＲＯＭ５０２、又はＲＡＭ５０３に保存されている。あるいは、Ｉ／Ｆ５０６を介して外部のコンピュータやネットワーク等から読み込んでもよい。マスク処理部５４０は、「マスク処理手段」の一例である。

図８は、第１マスク５４１と第２マスク５４２の一例を示している。図８に示した４×４のマトリックスは、４×４画素の画像領域に適用するマスクである。形成する画像の画像データ全体に適用するマスクのうちの一部を示している。黒く表示した画素は画像形成を許容する画素で、白く表示した画素は画像形成を許容しない画素である。図示されているように、大滴用の第１マスクと小滴用の第２マスクで、画像形成を許容する画素が異なっている。

図９は、４×４画素で形成する減階調処理後の画像データの一例を示している。形成する画像の画像データのうちの一部を示している。黒く表示した画素が大滴のインクを吐出して、記録媒体Ｐに付着させ、画像を形成する画素である。灰色で表示した画素は、小滴のインクを吐出して、記録媒体Ｐに付着させ、画像を形成する画素である。白色で表示した画素は、滴無、すなわち記録媒体Ｐにインクを付着させない画素である。

図１０は、図９の画像データに第１マスクを適用した一例を示している。画像データにおいて黒色で表示した画素が大滴で画像形成する画素である。また第１マスクにおいて、黒色で表示した画素が大滴での画像形成が許容される画素である。両者の論理積により、大滴用の間引き画像データが得られる。１回のＸ方向走査で大滴により形成される画素は、黒色で表示した１つの画素のみとなる。

図１１は、図９の画像データに第２マスクを適用した一例を示している。画像データにおいて黒色で表示した画素が小滴で画像形成する画素である。また第２マスクにおいて、黒色で表示した画素が小滴での画像形成が許容される画素である。両者の論理積により、小滴用の間引き画像データが得られる。１回のＸ方向走査で小滴により形成される画素は、灰色で表示した１つの画素のみとなる。

図１２は、大滴用の間引き画像データと小滴用の間引き画像データの論理和を示した例である。（ａ）は大滴用の間引き画像データで、（ｂ）は小滴用の間引き画像データである。（ｃ）が（ａ）と（ｂ）の論理和であり、１回の走査で大滴と小滴により形成される画像の画像データを示している。

Ｘ方向走査毎にマスクは異なり、各マスクで画像形成が許容される画素は、相互に補完関係となる。複数回のＸ方向走査で、所定の画像領域での画像形成が完成する。複数回のＸ方向走査のうちの早い回数での走査を、Ｙ方向への走査における上流と称し、遅い回数での走査を、Ｙ方向への走査における下流と称する。複数回のＸ方向走査のうち、走査の回数が早いほど上流であり、遅いほど下流である。

ここで、ＵＶ硬化インクにより非浸透性の記録媒体に画像を形成する場合の特有の性質と、これに起因する特有の画像弊害について説明する。特有の性質としては、（１）着弾したインク滴の直径が巨大化しやすい、（２）インク滴の着弾位置精度が低い、（３）光沢ムラが生じる、点等がある。（１）は、非浸透性記録媒体にはインクが浸透し難く、濡れ広がりやすいこと等に起因する。（２）は、金属や樹脂素材等の非浸透性記録媒体は帯電しやすく、着弾したインク滴が帯電で生じる静電気力により移動しやすいこと等に起因する。（３）は、着弾後に、記録媒体上でドーム形状になったＵＶインクを硬化させるため、ドームの形状や位置のばらつきにより光沢度が変化すること等に起因する。これらの性質により、ＵＶ硬化インクによる非浸透性記録媒体への画像形成では、粒状性の悪化や光沢ムラ等の画像弊害を生じさせる場合がある。

図１３は、本実施形態において、形成する画像の画像データ全体に適用するマスクの一例を示している。（ａ）は、大滴で形成する画像の画像データに適用する第１マスクである。（ｂ）は、小滴で形成する画像の画像データに適用する第２マスクである。図１３において、Ｘ方向は主走査方向を表し、Ｙ方向は副走査方向を表している。

図８と同様に、黒く表示した画素は画像形成を許容する画素である。但し図８と比較して、１画素のサイズが縮小されているため、図１３において、より黒く観察される領域は、画像形成を許容する画素が多い、すなわち密な領域であり、より白く観察される領域は、画像形成を許容する画素が少ない、すなわち疎な領域である。更に言い換えると、「画像形成を許容する画素が多い領域」は、形成を許容する画素の配列の空間周波数が高い領域であり、「画像形成を許容する画素が少ない領域」は、形成を許容する画素の配列の空間周波数が低い領域である。

（ａ）の第１マスクでは、全体的に均一な灰色に観察される。これは、Ｙ方向への走査における上流から下流に亘って、形成を許容する画素の配列の空間周波数は均一であることを示している。このように空間周波数が均一なマスクは、領域に依らず均一な確率で、画素が形成される。吐出されたインクは、一定の間隔を確保して、記録媒体に着弾することができるため、着弾後のインク滴が合一化することを抑制することができる。

ここでインク滴の合一とは、記録媒体に着弾した複数のインク滴が合わさって一つになることをいう。着弾後のインク滴の間隔が短いと合一化しやすい。また着弾後のインク滴におけるインクの量が多いと、インク滴が濡れ広がり、隣接するインク滴と合一化しやすくなる。

本実施形態では、インク滴におけるインク量が多い大滴で形成する画像の画像パターンに、空間周波数が均一なマスクを適用することで、着弾後のインク滴の合一化を抑制している。インク滴の合一の抑制により、形成される画像の粒状性を良好にすることができる。大滴は、「第１の吐出量」の一例であり、第１マスクは、「第１の吐出量に対するマスク」の一例である。

一方（ｂ）の第２マスクでは、－Ｙ方向、すなわちＹ方向への走査における上流ほど黒く、＋Ｙ方向、すなわち下流ほど白く観察される。これは、Ｙ方向への走査における下流ほど、形成を許容する画素の配列の空間周波数が段階的に低くなっていることを示している。言い換えると、Ｙ方向への走査における下流ほど、形成を許容する画素の配列の空間周波数が、徐々に低くなっている。

下流ほど空間周波数が低いことは、画像形成の終盤ほど、着弾させるインクの滴数が少なくなることを示している。着弾させるインクの滴数が少ないと、狙った位置にインク滴を着弾させられる確率が高くなり、インク滴の着弾ばらつきを抑制することができる。これにより、形成される画像の濃度ムラや光沢ムラを抑制することができる。特に、Ｘ方向における双方向の走査で、インクを吐出して画像形成を行う双方向走査方式において、濃度ムラや光沢ムラの抑制の効果は顕著となる。

本実施形態では、小滴で形成する画像の画像パターンに、Ｙ方向への走査における下流ほど形成を許容する画素の配列の空間周波数が段階的に低くなるマスクを適用する。これにより、インク滴の着弾ばらつきが生じやすい小滴の着弾精度を向上させ、形成される画像の濃度ムラや光沢ムラを抑制している。小滴は、「第２の吐出量」の一例であり、第２マスクは、「第２の吐出量に対するマスク」の一例である。

以上説明したように、本実施形態では、第１の吐出量、すなわち大滴に対するマスクの空間周波数を、Ｙ方向への相対走査において均一にし、第２の吐出量、すなわち小滴に対するマスクの空間周波数を、Ｙ方向への相対走査における下流ほど低くしている。これにより、大滴の着弾後の巨大化を抑えて、合一化による粒状性の悪化を防ぐとともに、小滴の着弾位置精度を向上させ、光沢ムラを抑制することができる。すなわち、ＵＶ硬化インクによる非浸透性記録媒体への画像形成において、着弾したインク滴の直径が巨大化しやすい、着弾位置精度が低い、光沢ムラが生じる等の特有の性質に起因する粒状性の悪化や光沢ムラ等の画像弊害を抑制することができる。

なお、（ｂ）の第２マスクにおけるＹ方向へのグラデーション、すなわち空間周波数の変化は、着弾したインク滴の合一等の副作用がある場合がある。そのため、狙いの画像特性への作用と副作用を考慮しながら、空間周波数を段階的に低くする変化のさせ方を適正に設計することが望ましい。

例えば図１４は、空間周波数を段階的に低くする変化のさせ方が異なる第２マスクの一例を示している。図１３と同様に、Ｘ方向は主走査方向を表し、Ｙ方向は副走査方向を表している。

（ａ）は、Ｙ方向への走査の１／２まで空間周波数を下流に向けて段階的に低くしていき、Ｙ方向への走査の１／２までに、画像形成を完成させるようにしている。一方、（ｂ）は、Ｙ方向への走査の全体を通じて空間周波数を下流に向けて段階的に低くしていき、Ｙ方向への走査の全体を使って画像形成を完成させるようにしている。このように、空間周波数を下流に向けて段階的に低くする変化のさせ方を、狙いの画像特性に応じて設計することができる。

また図１３では、大滴にはＹ方向への走査における空間周波数が均一な第１マスクを用い、小滴にはＹ方向への走査における空間周波数を下流に向けて段階的に低くしたマスクを用いる例を示したが、これに限定されない。狙いの画像特性によっては、小滴にはＹ方向への走査における空間周波数が均一なマスクを用い、大滴にはＹ方向への走査における空間周波数を下流に向けて段階的に低くしたマスクを用いてもよい。

また、上記では大滴と小滴にマスクを使用する例を示したが、中滴等の他のインク滴の種類にもマスクを使用してもよい。例えば、大滴にＹ方向への走査における空間周波数が均一なマスクを用い、小滴と中滴にＹ方向への走査における空間周波数を下流に向けて段階的に低くしたマスクを用いる等である。この場合、小滴と中滴で、マスクの空間周波数の変化のさせ方を異ならせてもよい。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態の画像形成装置について説明する。なお、第１の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

第１の実施形態では、図１３（ｂ）、及び図１４（ａ）（ｂ）、に示したように、副走査方向の下流に向けて段階的に空間周波数が変化するグラデーション型の第２マスクを示した。これに対して本実施形態では、副走査方向の下流に向けてステップ状に空間周波数が変化するステップ型の第２マスクを用いている。

図１５は、本実施形態のステップ型のマスクを例示している。図１３等と同様に、Ｘ方向は主走査方向を表し、Ｙ方向は副走査方向を表している。

（ａ）は、１つのステップで２通りの空間周波数を有するマスクの一例である。（ｂ）は、３つのステップで４通りの空間周波数を有するマスクの一例である。マスクの空間周波数の切り替えは、Ｘ方向への走査の切り替えを起点に行っている。従って１回のＸ方向への走査では、マスクの空間周波数は均一である。

図７に示したノズルを一例とすると、（ａ）の場合、ノズル領域５７１ａ_１～５７１ａ_５の吐出で形成する画像の画像データに適用するマスクは、空間周波数の高い共通のマスクである。ノズル領域５７１ａ_６～５７１ａ_１０の吐出で形成する画像の画像データに適用するマスクは、空間周波数の低い共通のマスクである。

同様に（ｂ）の場合、ノズル領域５７１ａ_１～５７１ａ_３の吐出で形成する画像の画像データに適用するマスクは、空間周波数の高い共通のマスクである。ノズル領域５７１ａ_４～５７１ａ_５の吐出で形成する画像の画像データに適用するマスクは、ノズル領域５７１ａ_１～５７１ａ_３に対するマスクと比較して空間周波数の低い共通のマスクである。ノズル領域５７１ａ_６～５７１ａ_８の吐出で形成する画像の画像データに適用するマスクは、ノズル領域５７１ａ_４～５７１ａ_５に対するマスクと比較して空間周波数の低い共通のマスクである。ノズル領域５７１ａ_９～５７１ａ_１０の吐出で形成する画像の画像データに適用するマスクは、ノズル領域５７１ａ_６～５７１ａ_８に対するマスクと比較して空間周波数の低い共通のマスクである。

ステップ状に空間周波数を変化させることで、例えば、隣接画素間の濃度の平均化が抑制され、画像のコントラストを上げることができる。これにより輪郭やエッジ等がよりはっきりとした画像を形成することができる。

なお、上記以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の画像形成装置について説明する。なお、第１～２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

本実施形態では、マスクにおける形成を許容する画素の配列パターンを、大滴で形成する画像の画像データに用いるマスクではランダムパターンとし、小滴で形成する画像の画像データに用いるマスクでは単純パターンとしている。ここで、ランダムパターンとは、形成を許容する画素がランダム、すなわち規則性がなく配列されたパターンである。ランダムパターンの空間周波数特性は、特定の周波数、もしくは周波数帯域でピークを有さない、所謂ホワイトノイズ状の特性である。単純パターンとは、形成を許容する画素が規則的に配列されたパターンである。単純パターンの空間周波数特性は、特定の周波数、もしくは周波数帯域でピークを有する特性となる。

図１６は、マスクにおける形成を許容する画素の配列パターンの一例を示している。（ａ）は、ランダムパターンの一例で、（ｂ）は単純パターンの一例である。

ランダムパターンを有するマスクを用いると、例えば形成される画像の画素濃度を平均化する作用が得られ、主走査、及び副走査方向の相対走査誤差に起因する画像の濃度ムラ、及び光沢ムラを抑制することができる。なお、相対走査誤差とは、インク吐出ユニットを移動させる場合は、キャリッジの移動速度や移動量の誤差等である。記録媒体Ｐを移動させる場合は、記録媒体Ｐの移動速度や移動量の誤差等である。本実施形態では、大滴により形成する画像の画像データに用いるマスクをランダムパターンで構成することで、大滴で形成する画像の濃度ムラ、及び光沢ムラを抑制している。

一方、単純パターンを有するマスクを用いると、例えば、インク滴の着弾位置精度を向上させ、また着弾後のインク滴の合一を抑制することができ、これにより画像の粒状性が良好にすることができる。本実施形態では、小滴で形成する画像の画像データに用いるマスクを単純パターンで構成することで、小滴で形成する画像における粒状性を良好にしている。

なお、第１～２の実施形態で説明した「空間周波数を副走査方向への相対走査における下流ほど低くしたマスク」は、ランダムパターンによっても単純パターンによっても構成可能である。この場合、ランダムパターン、及び単純パターンの空間周波数が、副走査方向への相対走査の下流ほど低くなる。同様に、第１～２の実施形態で説明した「空間周波数を副走査方向への相対走査において均一にしたマスク」は、ランダムパターンによっても単純パターンによっても構成可能である。この場合、ランダムパターン、及び単純パターンの空間周波数が、副走査方向への相対走査において均一となる。

本実施形態で説明した以外の効果は、第１～２の実施形態で説明したものと同様である。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態の画像形成装置について説明する。なお、第１～３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

本実施形態では、マスクの空間周波数を、副走査方向への相対走査の上流ほど段階的に低くなるようにしている。図１７は、このようなマスクの一例を示している。図１７では、図１３等と同様に、Ｘ方向は主走査方向を表し、Ｙ方向は副走査方向を表している。

図１７のマスクの上端部付近が、上端に向かうほど白くなっている。これは副走査方向への相対走査の上流ほど、マスクの空間周波数が段階的に低くなっていることを示している。

このようにすることで、Ｙ方向の改行量誤差に起因する濃度ムラ、及び光沢ムラ等を低減できる。Ｙ方向の改行量誤差とは、インク吐出ユニット５７０をＸ方向に１行分走査した後、所定の移動量だけインク吐出ユニット５７０を移動させてＹ方向に走査し、再度、Ｘ方向に１行分走査する場合に、Ｙ方向への移動量に生じる誤差をいう。Ｙ方向の改行量誤差により、形成される画像に濃度ムラ、及び光沢ムラ等が生じる。

副走査方向への相対走査の上流ほど、空間周波数が段階的に低くなるマスクを用いることで、例えば画像形成の開始し始めにおいて、隣接画素間の濃度の平均化作用により、Ｙ方向の改行量誤差に起因する濃度ムラ、及び光沢ムラ等を抑制することができる。これにより画像のバンディング、すなわち濃淡縞を低減することができる。

本実施形態は、第１～２の実施形態で示した「空間周波数を副走査方向への相対走査における下流ほど低くしたマスク」にも、「空間周波数を副走査方向への相対走査において均一にしたマスク」にも適用することができる。

なお、上記以外の効果は、第１～３の実施形態で説明したものと同様である。

以上、実施形態に係る液体吐出装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

５０ 画像形成装置（液体吐出装置の一例）
５００ 制御部
５１１ ヘッド駆動部
５１２ モータ駆動部
５１３ メンテナンス駆動部
５３１ 画像データ受信部
５３２ ＣＭＹＫ変換処理部
５３３ 減階調処理部
５４０ マスク処理部（マスク処理手段の一例）
５４１ 第１マスク
５４２ 第２マスク
５５０ マルチ走査画像形成部（マルチ走査手段の一例）
５７０ インク吐出ユニット
５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ インク吐出ヘッド（液体吐出手段の一例）
５７２ 硬化手段（硬化手段の一例）
５９６ Ｘ方向走査機構
５９７ Ｙ方向走査機構
Ｐ 記録媒体（記録媒体の一例）
Ｉ インク

特許５５９５０２３号公報

Claims (7)

1. 活性エネルギー線硬化型の液体を吐出する液体吐出手段と、前記液体を硬化させる硬化手段とを有し、画像データに基づいて、非浸透性の記録媒体の所定の領域に、前記液体の吐出量を変化させて形成した画素を含む画像を形成する液体吐出装置であって、
   前記液体吐出手段を前記記録媒体に対し、交差する２方向にそれぞれ複数回相対走査をして、前記画像を形成するマルチ走査手段と、
   形成を許容する前記画素が配列されたマスクを用い、前記２方向のうちの所定方向への前記相対走査毎に、同一の前記領域に前記画像を形成するための間引き画像データを生成するマスク処理手段と、を有し、
   第１の前記吐出量に対する前記マスクの配列の空間周波数は、前記２方向のうちの他の方向への前記相対走査において均一であり、
   第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど低くなり、
   第１の前記吐出量に対する前記マスクは、前記形成を許容する前記画素がランダムに配列されたランダムパターンを有し、
   第２の前記吐出量に対する前記マスクは、前記形成を許容する前記画素が規則的に配列された単純パターンを有する
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 活性エネルギー線硬化型の液体を吐出する液体吐出手段と、前記液体を硬化させる硬化手段とを有し、画像データに基づいて、非浸透性の記録媒体の所定の領域に、前記液体の吐出量を変化させて形成した画素を含む画像を形成する液体吐出装置であって、
   前記液体吐出手段を前記記録媒体に対し、交差する２方向にそれぞれ複数回相対走査をして、前記画像を形成するマルチ走査手段と、
   形成を許容する前記画素が配列されたマスクを用い、前記２方向のうちの所定方向への前記相対走査毎に、同一の前記領域に前記画像を形成するための間引き画像データを生成するマスク処理手段と、を有し、
   第１の前記吐出量に対する前記マスクの配列の空間周波数は、前記２方向のうちの他の方向への前記相対走査において均一であり、
   第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど低くなり、
   第２の前記吐出量は、第１の前記吐出量よりも少ない
   ことを特徴とする液体吐出装置。
3. 第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど、徐々に低くなる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど、ステップ状に低くなる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
5. 第１の前記吐出量に対する前記マスクと、第２の前記吐出量に対する前記マスクの少なくとも１つは、前記相対走査における上流側端部に向かって前記空間周波数が徐々に低くなる部分を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体吐出装置。
6. 活性エネルギー線硬化型の液体を吐出する液体吐出手段と、前記液体を硬化させる硬化手段とを有し、画像データに基づいて、非浸透性の記録媒体の所定の領域に、前記液体の吐出量を変化させて形成した画素を含む画像を形成する液体吐出装置で実行されるプログラムであって、
   前記液体吐出手段を前記記録媒体に対し、交差する２方向にそれぞれ複数回相対走査をして、前記画像を形成するマルチ走査ステップと、
   形成を許容する前記画素が配列されたマスクを用い、前記２方向のうちの所定方向への前記相対走査毎に、同一の前記領域に前記画像を形成するための間引画像データを生成するマスク処理ステップと、を有し、
   第１の前記吐出量に対する前記マスクの配列の空間周波数は、前記２方向のうちの他の方向への前記相対走査において均一であり、
   第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど低くなり、
   第１の前記吐出量に対する前記マスクは、前記形成を許容する前記画素がランダムに配列されたランダムパターンを有し、
   第２の前記吐出量に対する前記マスクは、前記形成を許容する前記画素が規則的に配列された単純パターンを有する
   ことを特徴とするプログラム。
7. 活性エネルギー線硬化型の液体を吐出する液体吐出手段と、前記液体を硬化させる硬化手段とを有し、画像データに基づいて、非浸透性の記録媒体の所定の領域に、前記液体の吐出量を変化させて形成した画素を含む画像を形成する液体吐出装置で実行されるプログラムであって、
   前記液体吐出手段を前記記録媒体に対し、交差する２方向にそれぞれ複数回相対走査をして、前記画像を形成するマルチ走査ステップと、
   形成を許容する前記画素が配列されたマスクを用い、前記２方向のうちの所定方向への前記相対走査毎に、同一の前記領域に前記画像を形成するための間引画像データを生成するマスク処理ステップと、を有し、
   第１の前記吐出量に対する前記マスクの配列の空間周波数は、前記２方向のうちの他の方向への前記相対走査において均一であり、
   第２の前記吐出量に対する前記マスクの前記空間周波数は、前記他の方向への前記相対走査における下流ほど低くなり、
   第２の前記吐出量は、第１の前記吐出量よりも少ない
   ことを特徴とするプログラム。

Images