JP7367003B2 - プライマーを使用したインクジェット印刷の方法 - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、プライマーをメディアシートに印刷するステップと、プライマー上に重ねられた画像を形成するように、メディアシート上にインクで印刷するステップと、を含むインクジェット印刷の方法に関する。ここで、インクを使用して印刷するステップは、数列にずらされたノズルの配列を有するプリントヘッドを使用して実行され、その一方で、列に垂直な輸送方向にプリントヘッドとメディアシートの相対的なスキャン移動を実行する。より具体的には、本発明は、水性インクを用いたシングルパス印刷の方法に関する。

２．関連技術の説明
シングルパス印刷では、プリントヘッドの異なるノズルで形成されたインクドットが完全に融合せず、均一なインク層を形成しないため、印刷画像が筋状になる傾向があることはよく知られている。特に、行の方向（輸送方向に垂直）で高い印刷解像度を得るために必要なノズルの千鳥配置（staggered arrangement）は、印刷された画像の同じピクセルライン内の隣接するピクセルが異なるタイミングで印刷されるという結果をもたらす。ノズルの構成と印刷画像の内容に応じて、メディアシートに当たったばかりのインク滴（又は複数のインクドットによって形成される線）が、隣接するインクドットが印刷される前に、すべての方向に均等に広がるのにかなりの時間がかかる場合がある。隣接するドットは、前のドットに接触し、好ましくは、２つのドットの合体によってその前のドットの方向に延びることができる。その場合、最初に印刷されたドットが隣接するドットと接触して結合する機会はないが、後の印刷されたドットの位置は、前に印刷されたドットの存在によって影響を受ける。これにより、印刷された画像に望ましくないボイドやドット間のギャップ、又はドットの線が発生する可能性がある。ドット形成プロセスの位置精度が悪い場合、この効果はさらに悪化する可能性があり、その結果、インクドットがそれらの目標位置から逸脱する可能性がある。

液体インクがまだ硬化していない限り、液体インクの移動度を低下させることにより、メディアシート上のインクドットを「ピニング(pinning)」するためのプライマーを使用することが知られている。 これにより、インクが広がり合体する傾向を減らすことができる。

従来、プライマーは本質的に均一な層の形で塗布されていた。しかしながら、プライマー層自体は、インク液滴が互いに融合する能力を低下させるので、印刷された画像の縞模様(streakiness)に寄与する可能性がある。

画像の縞模様を減らすための既知の対策は、インク滴のサイズを大きくすることである。ただし、これには、画像の粒状性とインク層の堅牢性の点で大きな欠点があります。例えば、液滴サイズを大きくすると、硬化したインクがメディアシートの表面から剥がれる傾向が高まる。

本発明の目的は、改善された画質を達成することができる上記のタイプの印刷方法を提供することである。

発明の概要
この目的を達成するために、本発明による方法は、プライマーが、プリントヘッドのノズルがずらされたパターンに対応するパターンで不均一にメディアシート上に印刷されることを特徴とする。

メディアシートの表面上のプライマーのそのような不均一な分布は、ドットの合体を局所的に減少させ、同時に、隣接するインクドット間のギャップなどの画像欠陥の発生を回避することが見出された。

本発明のより具体的なオプションの特徴は、従属請求項に示されている。

一実施形態では、プライマーは、隣接するプリントヘッドノズル間に特に大きなオフセットがあるピクセル列に集中することができる。この場合、プライマーのピニング効果により、インクドットの合体が減少し、メディアシートの表面で最初に分離されたドットが、隣接するドットも印刷されるまでの間に広がりすぎないようになる。一方、隣接するドットの印刷時間(printing times)間の遅延が小さい画像の領域では、プライマーの量を減らすことができるため、液体インクの所望の移動度が維持され、画像の全体的な縞模様が減少する。

メディアシートの表面上のプライマーの不均一な分布のパターンは、ディザリングや誤差拡散などのフィルターアルゴリズムを使用することによってさらにぼやけることがある。これは、プライマーの存在が印刷画像の光沢や色の違いを引き起こす可能性があるという事実から生じる可能性のあるアーチファクトを回避するのに役立つ。

図面の簡単な説明
次に、実施形態の例を図面と併せて説明する。
図１は、プライマー層及びインク層を印刷するためにメディアシートの表面を走査するプリントヘッドアセンブリの概略図である。 図２は、図１に示されるプリントヘッドアセンブリ内のプリントヘッドのノズルプレートの図である。 図３は、インクドットのラインが完成している印刷ステップを示している。 図４は、プライマーを使用していない場合の、図３に示したインクドットパターンの拡大詳細である。 図５から図７は、印刷された画像のピクセルラインの断面図であり、アーチファクトの考えられる原因を示している。 図５から図７は、印刷された画像のピクセルラインの断面図であり、アーチファクトの考えられる原因を示している。 図５から図７は、印刷された画像のピクセルラインの断面図であり、アーチファクトの考えられる原因を示している。 図８は、図２に示すノズルプレート内のノズルの千鳥配列に対応するパターンの概略図である。 図９及び１０は、プライマーをメディアシートに印刷するためのパターンの例である。 図９及び１０は、プライマーをメディアシートに印刷するためのパターンの例である。 図１１は、プライマー上に重ねられた印刷されたインクドットのパターンを示す概略図である。

実施の詳細な説明
図１に示されるように、インクジェットプリンタは、メディアシート１２の表面を輸送方向ｘで走査するように配置されたプリントヘッドアセンブリ１１を有する。プリントヘッドアセンブリ１１は、平行に配置され、搬送方向ｘに垂直な線方向ｙ（図２）でメディアシート１２の全幅にわたって延びるプライマープリントヘッド１４及びインクプリントヘッド１６を含む。この場合、図１の図面の平面に垂直に延びるプリントヘッドアセンブリ１１は、メディアシート１２上を輸送されるが、逆に、固定されたプリントヘッドアセンブリの下で輸送されるメディアシートも同様に可能である。したがって、画像は、メディアシートに対するプリントヘッドアセンブリ１１の単一のスキャンパスでメディアシート１２に印刷することができる。

プリントヘッドアセンブリ１１が輸送方向ｘに移動すると、プライマー１８の層が最初に印刷され、インク２０の層が、プライマー層を重ね合わせるように印刷される。プリントヘッド１４と１６との間の間隔は、インク層２０がインクプリントヘッド１６で印刷されるときに、プライマープリントヘッド１４で印刷されたプライマーが十分に乾燥するように選択することができる。

図２は、インクプリントヘッド１６及びプライマープリントヘッド１４のノズルプレートの上面図を示している。インクプリントヘッド１６は、線方向ｙに延びる行２４の数ｎ（この例では１０）に配置されたノズル２２を有する。ノズル２２は、線方向ｙで連続するｎ個のノズルのグループにおいて、各ノズルが列２４の異なる１つに配置されるように互い違いに配置されている。次に、ｎ個のノズルの次のグループに対して、千鳥パターンが繰り返される。互い違いのパターンにより、２つの隣接するノズル間のｙ位置の差を非常に小さくすることができ（オプションでノズルの直径よりもさらに小さく）、線方向ｙで高い印刷解像度を実現できる。ただし、線方向ｙに伸びるインクドットの直線を印刷するためには、ノズル２２は、走査方向ｘにおけるそれらのオフセットに応じて、異なるタイミングで発射されなければならない。

プライマープリントヘッド１４は、同じパターンのノズル２２を有し得るが、後で説明する理由により、いくつかのｙ位置のノズルが欠落している。

図３は、ピクセルライン、すなわち、ライン方向ｙに延びるインクドット２６のラインがちょうど完成している状況を示している。その時点でのインクプリントヘッド１６及びそのノズルの位置は、幻像線で示されている。ｎ個のノズルの各グループのノズルのｙ位置は、１乃至１０として指定されている。インクドット２６の線は、ピクセル位置３にギャップを有し、最後の列のノズル２２は、別のインクドットを埋めることによってギャップを埋めるために、ちょうどそのギャップ上を移動している。図３にすでに存在するインクドット２６は、プリントヘッドの走査移動の過程でそれらの対応するノズルがピクセルラインに到達したときに、より早く印刷されたことが理解されよう。

図３に見られるように、インクドット２６のサイズは非常に大きいので、隣接するインクドットの輪郭が重なり、その結果、インクの連続した黒い線が形成される。簡単にするために、この例のインクジェットプリンタは白黒プリンタであると想定されています。カラープリンタへの本発明の一般化は簡単である。

インクドット２６内の液体インクがまだ硬化又は乾燥されていない限り、凝集力により、インクが合体する傾向が生じ、その結果、インクドットが互いに融合する。典型的には、この合体により、図３のギャップによって分離されたインクラインセグメントの長さが収縮するため、ギャップが大きくなる傾向がある。

複数の連続するインクラインを印刷することによって黒一色の画像領域を形成する場合、合体は隣接するインクラインの合体にもつながる可能性があり、その結果、本質的に均一なインク層が２次元領域に形成される。

プライマー層１８の目的は、特にインクラインのギャップが非常に大きくなりすぎて単一のインクドットで埋めることができなくなるのを防ぐために、インクの合体を制限することである。

比較のために、図４は、メディアシート上にプライマー層１８が形成されなかった場合に得られるであろうインクドット２６の線（ｙ位置１から５にわたって延びる）の詳細を示す。その場合、合体すると、すでに印刷されているドットが線方向に移動する。インクドットの元の輪郭と位置は図４に破線で示され、位置３のギャップが埋められたときのインクドットの領域はハッチングで示されている。図３から推測できるように、このドットは２４行目の２番目のドットに非常に早く印刷されたため、位置２のドットはかなりずれていることがわかる。そのため、合体は比較的長期間にわたって発生する可能性がある。対照的に、位置１と５の（より若い、後で適用される）ドットの変位は大幅に小さくなるが、位置４のドットの変位（５行目２４のノズルによって印刷される；図３を参照）も比較的大きくなる。ただし、位置２のドットほど大きくはない。したがって、位置２と４のドットは、それぞれ位置１と５のドットと結合したときに、位置３からシフトされている。その結果、位置３のギャップが大幅に増加し、その位置にインクドットが印刷されると（破線の円で示される）、ドットは位置４のドットと接触して結合する可能性があるが、ドットは位置２では遠すぎるため、インクラインのギャップを完全に埋めることはできない。これは、印刷された画像に不穏なアーチファクトをもたらす可能性がある。

この効果をさらに説明するために、図５から７は、２つの連続するインクラインセグメント３０、３２の間のギャップが別のインクドット２６によって埋められる、異なるシナリオにおけるピクセルラインの縦断面を示す。図５では、ギャップは、インクドット２６によって埋められるのに十分に小さいので、そのドットのインクは、連続線分３０及び３２と合流する。図６は、ギャップが十分に小さいが、インクドット２６が、ギャップに正確に当たらないように、方向誤差を伴って対応するノズルによって噴射された状況を示している。その結果、ドットは図６の左側の線分３０とのみ結合するが、右側の線分３２からは分離されたままになる。図７は、図４と同様の状況を示しており、セグメント３０と３２との間のギャップが大きすぎてドット２６で埋めることができないため、ドット２６の両側に小さなギャップが残っている。

原則として、図６及び７に示されるシナリオで生成されるアーチファクトは、媒体シート１２の表面にインクを固定するためのプライマー１８を使用することによって回避することができる。しかしながら、プライマー層１８は、液体インクの全方向への広がりを低減し、したがって、別の方法で、印刷された画像の縞模様に寄与する可能性がある。

この矛盾を解決するために、プライマーは、均一な層の形態ではなく、インクプリントヘッド１６内のノズル２２のよろめきのパターンに対応するパターンに従って不均一な分布でメディアシート１２に塗布される。これから、図８から１１に関連して説明する。

図８は、ｙ位置１から１０の同じピクセルラインに印刷されたインクドットの履歴を示すｙ－ｔ図である。時間ｔは、走査速度で割った行２４（図２）間の間隔に対応する単位で縦軸に示されている。図３に示すように、ｙ位置８のノズルは行２４の最初に配置されているため、ｙ＝８のインクドットが最初に印刷され、図８の時間座標ｔが最小になる。同様に、ｙ＝３のインクドットが最後に印刷される。それに応じて、ｙ＝３のインクドットが最後に印刷される。図８の楕円３４で強調表示されているこのインクドットが印刷された時点で、ｙ位置８のインクドットは、インクが合体する可能性があった１０(ten)時間単位ですでに存在している。

ｙ＝３のインクドットは、ｙ位置２と４の隣接するインクドット間のギャップを埋める。これらのインクドットは、位置３での印刷時に、それぞれ９時間単位と６時間単位であるため、図４と同様に、これらのインクドットが縮小して大幅にシフトしている可能性がある。その結果、このピクセル位置ｙ＝３は、特にアーチファクトの影響を受けやすくなる。同様に重要なｙ位置はｙ＝９であり、楕円３６で強調表示されている。ここで、位置８と１０の隣接するインクドットの経過時間は、それぞれ９時間単位と６時間単位である。他のすべてのｙ位置では、インクドットの古さ(age)の違いは大幅に小さいため、図4、6、及び7に示すタイプのアーチファクトのリスクは小さくなる。これが、ここで提案された方法において、プライマー１８が適用される領域が、臨界ｙ位置３及び９の近傍に限定される理由である。これは、図２に示すように、プライマープリントヘッド１４の位置１と５から７にノズルがない理由でもある。もちろん、一般に、プリントヘッド１４は、これらの欠落した位置にノズルを有するが、それらは、臨界位置ほど頻繁には使用されない。

黒く塗りつぶされた領域を印刷するために、10個のノズルすべてが最大速度で発射を続け、その後、ノズルは特定の時点で発射を停止すると仮定することにより、図８に示すｙ－ｔ図は、ｙ－ｘ図に並進移動できる。それまでに、すべてのノズルは、ｘ方向（図８では上向き）に伸び、印刷プロセスが停止したときのノズルのｘ位置であるポイント４０で終わるインクドットのトレース３８を印刷する。

図９は、プライマー１８が印刷されたパターンに対応するｙ－ｘ図を示している。プライマー１８が塗布されたピクセル位置は、陰影で示されている。プライマー１８は、ピクセル列ｙ＝２、ｙ＝３、ｙ＝４（位置３の近傍）及び列ｙ＝８、ｙ＝９、ｙ＝１０（位置９の近傍）にのみ適用されることが分かる。

図９に示す例では、プライマープリントヘッド１４のノズルは、最大速度ではなく、４時間単位ごとにのみ発射され、プライマーが４ピクセルラインごとにのみ適用されるようにする。これは、図８に示すインクトレース３８（ｙｘ図として解釈）を固定し、それによって合体を制限し、ｙ位置３と９のギャップが大きくなりすぎるのを防ぐのに十分である。そのため、これらの重要な位置でアーチファクトが生成されることはない。

一方、プライマー１８はこれらの臨界領域に限定されるため、印刷画像の残りの部分におけるインクの合体が大きくなり、画像の縞模様が低減され得る。

使用するインクとプライマーの組成に応じて、プライマー層の存在は、印刷された画像の光沢及び／又は色域の局所的な変化をもたらす可能性がある。その場合、図９に示す通常のプライマーパターンは、光沢や色の点でアーチファクトを引き起こす可能性がある。しかしながら、プライマー１８が誤差拡散プロセス又はディザリングプロセスに適用されるパターンを適用することによって、そのようなアーチファクトを軽減することは可能である。図１０に例示されているように、プライマー１８が適用されるストライプの境界がぼやけるようになる。

図１１は、図１０に示したものと同様のｙ－ｘ図を示しているが、プライマー１８のパターンにインクのトレース３８が重ねられている。

本発明を開示された特定の形態に限定する意図はないが、それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲内にあるすべての改変、代替構造及び同等物を網羅することを理解されたい。

請求項１
プライマー（１８）をメディアシート（１２）に印刷するステップと、前記プライマー（１８）上に重ねられた画像を形成するために、インク（２０）を用いて前記メディアシート上に印刷するステップと、を含み、前記インクを用いて印刷するステップは、列（２４）に垂直な輸送方向（ｘ）でプリントヘッドとメディアシートとの相対スキャン移動を実行している間、ノズル（２２）のアレイを数列（２４）にずらして有するプリントヘッド（１６）を用いて実行される、インクジェット印刷の方法であって、前記プライマー（１８）が、前記プリントヘッド（１６）の前記ノズル（２２）がずらされたパターンに対応するパターンで不均一に前記メディアシートに印刷されることを特徴とする、方法。
請求項２
前記プライマー（１８）は、隣接するノズル（２２）間の前記輸送方向（ｘ）でのオフセットが所定の値よりも大きいピクセルカラムの近くに集中している、請求項１に記載の方法。
請求項３
プライマー（１８）は、前記隣接するノズルからの前記対応するプリントヘッドノズル（２２）の前記オフセットが前記所定の値よりも大きいピクセルカラムに印刷される、請求項２に記載の方法。
請求項４
前記プライマー（１８）の前記パターンは、前記列（２４）と平行に延在し、且つプライマーで満たされていないピクセル線によって互いに分離されているピクセル線を含む、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
請求項５
前記プライマー（１８）の前記パターンは、前記プライマー（１８）が存在する領域のエッジをぼかすフィルタープロセスにかけられる、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
請求項６
コンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体上のプログラムコードを含むソフトウェア製品であって、前記プログラムコードが、プライマー及びインクで印刷するように構成されたインクジェットプリンタのコント
ローラ上で実行されると、前記プリンタに、前述の請求項のいずれかに記載の方法を実行させる、ソフトウェア製品。

１１ プリントヘッドアセンブリ
１２ メディアシート
１４ プライマープリントヘッド
１６ インクプリントヘッド
１８ プライマー
２０ インク
３８ トレース

Claims (5)

1. プライマーをメディアシートに印刷するステップと、前記プライマー上に重ねられた画像を形成するために、インクを用いて前記メディアシート上に印刷するステップと、を含み、前記インクを用いて印刷するステップは、列に垂直な輸送方向（ｘ）でプリントヘッドとメディアシートとの相対スキャン移動を実行している間、ノズルのアレイを数列にずらして有するプリントヘッドを用いて実行される、インクジェット印刷の方法であって、
   前記プライマーが、前記プリントヘッドの前記ノズルがずらされたパターンに対応するパターンで不均一に前記メディアシートに印刷され、
   前記プライマーは、隣接するノズル間の前記輸送方向（ｘ）でのオフセットが所定の値よりも大きいピクセルカラムの近くに集中している、方法。
2. プライマーは、前記隣接するノズルからの前記対応するプリントヘッドノズルの前記オフセットが前記所定の値よりも大きいピクセルカラムに印刷される、請求項１に記載の方法。
3. 前記プライマーの前記パターンは、前記列と平行に延在し、且つプライマーで満たされていないピクセル線によって互いに分離されているピクセル線を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記プライマーの前記パターンは、前記プライマーが存在する領域のエッジをぼかすためにフィルタアルゴリズムを用いるプロセスにかけられる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. コンピュータで読み取り可能な非一時的な媒体上のプログラムコードを含むソフトウェア製品であって、前記プログラムコードが、プライマー及びインクで印刷するように構成されたインクジェットプリンタのコントローラ上で実行されると、プリンタに、請求項１から４のいずれかに記載の方法を実行させる、ソフトウェア製品。

Images