JP5361842B2 - インクジェット記録装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図1は本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録装置の外観斜視図である。このインクジェット記録装置10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。ワイドフォーマットプリンタは、大型ポスターや商業用壁面広告など、広い描画範囲を記録するのに好適な装置である。ここでは、A3ノビ以上に対応するものを「ワイドフォーマット」と呼ぶ。
図2は、インクジェット記録装置10における記録媒体搬送路を模式的に示す説明図である。図2に示すように、プラテン26は逆樋状に形成され、その上面が記録媒体12の支持面(媒体支持面)となる。プラテン26の近傍における記録媒体搬送方向(X方向)の上流側には、記録媒体12を間欠搬送するための記録媒体搬送手段である一対のニップローラ40が配設される。このニップローラ40は記録媒体12をプラテン26上で記録媒体搬送方向へ移動させる。
図3は、キャリッジ30上に配置されるインクジェットヘッド24と仮硬化光源32A,32B及び本硬化光源34A,34Bの配置形態の例を示す平面透視図である。
本例に示すインクジェット記録装置10は、マルチパス方式の描画制御が適用され、印字パス数の変更によって印字解像度を変更することが可能である。例えば、高生産モード、標準モード、高画質モードの3種類の作画モードが用意され、各モードでそれぞれ印字解像度が異なる。印刷目的や用途に応じて作画モードを選択することができる。
本例に示すインクジェット記録装置10は、カラーインク(Y、M、C、K、LC、LMなど)により形成されるカラー画像層(図5に符号82を付して図示)と、クリアインクにより形成される透明層(図9に符号84を付して図示)、又はホワイトインクにより形成される白地層(図5に符号80を付して図示)と、を積層させ、層構造の画像を形成するように構成されている。また、層形成の順番とインクの紫外線吸収特性(インクの硬化特性)に応じて、紫外線照射量が制御される。
図3に示すように、インクジェットヘッド24のキャリッジ移動方向(Y方向)の左右両脇に、仮硬化光源32A,32Bが配置される。さらに、インクジェットヘッド24の記録媒体搬送方向(X方向)の下流側に本硬化光源34A,34Bが配置されている。本硬化光源34A,34Bは、記録媒体搬送方向と反対方向へ移動可能に構成されており、キャリッジ移動方向に沿って、仮硬化光源32A,32B及びインクジェットヘッド24と並ぶように配置を変更することができる。
図4は、本硬化光源34Aの移動機構(光源移動部)35の構成例を示す斜視図である。同図に示す光源移動部35は、ラックアンドピニオン方式の直線移動機構が適用される。すなわち、光源移動部35は、本硬化光源34Aの移動方向である記録媒体搬送方向に沿って固定配置されるシャフト35Aと、本硬化光源34Aのケースに取り付けられ、シャフト35Aに沿って歯状の凹凸が形成されたラック35Bと、回転軸にピニオンギア35Cが取り付けられた駆動モータ35Dと、ラックの端部に形成された検出片35Eを検出するための光学式のポジションセンサ35Fと、を備えている。
本例に示すインクジェット記録装置10に適用される画像形成プロセス(画像形成方法)は、各ノズル列61が記録媒体搬送方向について複数の領域に分割され、分割されたいずれかの領域を用いてカラーインク、クリアインク又はホワイトインクのそれぞれが吐出され、カラー画像層、透明層、白地層が形成される。ノズル列61の分割数は像形成層数Nである。
図5は、第1具体例に係る画像形成プロセスにより形成された画像の層構造を模式的に図示した説明図である。同図に示す画像は、記録媒体12に白地層80が形成され、白地層80の上にカラー画像層82が形成(積層)された層構造を有し、像形成層数は2である。
図7は、第2具体例に係る画像形成プロセスにより形成された画像の層構造を模式的に図示した説明図であり、図8は、図7に示す層構造を有する画像を形成するためのインクジェットヘッド24の構成、及び本硬化光源34A,34Bの配置を模式的に図示した説明図である。以下の説明では、先に説明した部分と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図9は、第3具体例に係る画像形成プロセスにより形成された画像の層構造を模式的に図示した説明図であり、図10は、図9に示す層構造を有する画像を形成するためのインクジェットヘッド24の構成、及び本硬化光源34A,34Bの配置を模式的に図示した説明図である。図9に示す画像は、像形成層数が2であり、記録媒体12にカラー画像層82が形成され、カラー画像層82上に透明層84が形成されている。
図11は、第4具体例に係る画像形成プロセスにより形成された画像の層構造を模式的に図示した説明図であり、図12は、図11に示す層構造を有する画像を形成するためのインクジェットヘッド24の構成、及び本硬化光源34Aの配置を模式的に図示した説明図である。図11に示す画像は、像形成層数が3であり、透明の記録媒体12にカラー画像層82‐1、白地層80、カラー画像層82‐2の順に各層が積層された構造を有している。
図13は、第5具体例に係る画像形成プロセスにより形成された画像の層構造を模式的に図示した説明図であり、図14は、図13に示す層構造を有する画像を形成するためのインクジェットヘッド24の構成、及び本硬化光源34A,34Bの配置を模式的に図示した説明図である。図11に示す画像は、像形成層数が1であり、記録媒体12にカラー画像層82のみが形成される。
図18は、本硬化光源34Aの変形例を模式的に図示した説明図である。同図に示す本硬化光源34Aのユニットモジュールがカセット化され、キャリッジ30(図3参照)に本硬化光源ユニットモジュールが取り付けられるカセット(本硬化光源ユニットモジュール)挿入部160,162,164が設けられている。図18に示す例では、ノズル列61が三分割される場合(第4具体例)に対応して、記録媒体搬送方向上流側から、カセット挿入部160,162,164が設けられている。
図19は、インクジェット記録装置10のインク供給系の構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクカートリッジ36に収容されているインクは、供給ポンプ70によって吸引され、サブタンク72を介してインクジェットヘッド24に送られる。サブタンク72には、内部のインクの圧力を調整するための圧力調整部74が設けられている。
図20はインクジェット記録装置10の構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクジェット記録装置10は、制御手段としての制御装置102が設けられている。制御装置102としては、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102は、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。制御装置102には、記録媒体搬送制御部104、キャリッジ駆動制御部106、光源制御部108、画像処理部110、吐出制御部112が含まれる。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。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下に説明する第2実施形態において、先に説明した第1実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図21は、第2実施形態に係る仮硬化光源232A,232B及び本硬化光源234A,234Bの構成、配置を示す説明図である。同図に示す仮硬化光源232A,232Bは、最大像形成層数Nmaxに対応する数のUV‐LED素子233が記録媒体搬送方向に並べられたUV‐LED素子列を一列以上有している。
図23は、第2実施形態にかかる変形例の説明図である。同図に示す変形例は、本硬化光源234Aと仮硬化光源232Aが兼用されている。すなわち、図21に示す仮硬化光源232Aが省略され、本硬化光源234Aを記録媒体搬送方向へ移動させるとともに、ノズルが形成される面(ノズル面)と平行な面内で回転させて、仮硬化光源232Aの位置(符号234’を付して破線により図示)に配置し、かつ、UV‐LED素子233の配置が同じになるように回転させている。
〔インクジェットヘッド及び仮硬化光源、本硬化光源の配置〕
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図24は、第3実施形態に係るインクジェットヘッド324の構成、配置及び仮硬化光源332A,332B、本硬化光源334の構成、配置を示す説明図である。
図24に図示した構成を用いた画像形成プロセスは、第1実施形態の第1具体例から第5具体例に示した画像形成プロセスと、第2実施形態に示した仮硬化光源及び本硬化光源の発光制御が適用される。例えば、図5に図示した二層から成る画像を形成する場合は、ノズル列361W‐1を用いてホワイトインクを吐出させ、記録媒体12(図1参照)に着弾した直後のホワイトインクに高光量の紫外線が照射されるように仮硬化光源332AのUV‐LED素子333を制御して白地層80を形成し、ノズル列361C,361M,361Y,361Kを用いて白地層80の上にカラーインクを吐出させ、記録媒体12に着弾した直後のカラーインクに低光量の紫外線が照射されるように仮硬化光源332AのUV‐LED素子333を制御してカラー画像層82を形成する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図25は仮硬化光源410の構成例を示す斜視図である。同図に示すように、本例の仮硬化光源410は、略直方体の箱形状を成す。仮硬化光源410は、アルミ製のハウジング(囲い)412の中に、紫外線発光ダイオード(UV‐LED)素子414が納められ、該ハウジング412の底面部に透過型の光拡散板416が配置された構造を有する。UV‐LED素子414が実装された配線基板420は、LED実装面を光拡散板416の方に向けた状態でハウジング412の上部に配置される。
ワイドフォーマット機の作画モードでは、解像度設定ごとに、それぞれシングリング(インターレス)する作画条件が決定されている。具体的には、インクジェットヘッドの吐出ノズル列の幅Lwをパス数(スキャン繰り返し回数)だけ分割してシングリング作画するので、インクジェットヘッドのノズル列幅、並びに、主走査方向及び副走査方向のパス数(インターレースする分割数)によってスワス幅が異なる。なお、マルチパス方式によるシングリング作画の詳細については、例えば、特開2004−306617号公報に説明されている。
既に説明したとおり、シングリング走査でノズル列から打滴しながら、紫外線露光する印字方式の場合、1スワス内に積算露光回数の多いインク滴と少ないインク滴とが存在する。露光回数の違いによる総露光量のばらつきを改善する観点から、仮硬化光源の照度分布を改良し、メディア搬送方向に対して、ノズル列の下流側ほど照度が高くなるような照度分布を付けることが好ましい。図29は、そのような照度分布を実現する仮硬化光源450の構成例である。図29において、先に説明した仮硬化光源410の構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
Claims (26)
- 活性光線の照射によって硬化するインクを吐出させる複数のノズルが並べられたノズル列を具備し、硬化特性が異なる複数のインクに対応して複数のノズル列を具備する画像形成手段と、
前記ノズルから吐出されたインクを付着させる記録媒体と前記ノズル列とを相対的に移動させる相対移動手段と、
前記ノズル列が複数の単位に分割された分割単位ごとにインク吐出を制御して、前記分割単位ごとに吐出されたインクによって前記記録媒体上に層を形成するとともに、異なる分割単位から吐出されたインクによって形成される複数の層を積層させるように前記画像形成手段のインク吐出を制御する吐出制御手段と、
前記記録媒体に吐出させたインクに対して前記活性光線を照射する活性光線照射手段と、
前記記録媒体上の層ごとのインクの硬化特性に合わせて、前記活性光線照射手段からの照射光量を可変させる照射光量可変手段と、
を備え、
前記照射光量可変手段は、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に前記活性光線照射手段の照射範囲が対応するように、前記活性光線照射手段を移動させることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記照射光量可変手段は、前記層に用いられるインク及び前記層の数が決められる層形成モードが切り換えられると、層形成モードに応じて前記活性光線照射手段を自動的に移動させること特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
- 前記相対移動手段は、前記画像形成手段と前記記録媒体とを前記複数のノズル列の配置方向に沿う第1の方向に相対移動させる第1の相対移動手段と、
前記画像形成手段と前記記録媒体とを前記第1の方向と直交する第2の方向に相対移動させる第2の相対移動手段と、を含み、
前記照射光量可変手段は、前記活性光線照射手段を前記ノズル列の前記第1の方向の外側において、前記第2の方向に沿って移動させること特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェット記録装置。 - 前記活性光線照射手段は、前記複数のノズル列の前記第1の方向における外側に設けられ、前記第2の方向について前記ノズル列の前記第2の方向における全長に対応する長さの照射範囲を有し、前記記録媒体に着弾したインクを仮硬化させる仮硬化手段を含むことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
- 前記活性光線照射手段は、前記第2の方向における前記ノズル列を基準とした前記記録媒体の相対移動方向の下流側であり、前記第1の方向の前記ノズル列の両側に設けられ、前記仮硬化手段によって仮硬化させたインクを本硬化させる本硬化手段を含み、
前記ノズル列の両側に設けられた前記本硬化手段のいずれか一方は、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に照射範囲が対応するように移動されることによって前記吐出位置に対して活性光線を照射することを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録装置。 - 前記本硬化手段は、前記第1の方向に所定の長さの照射範囲を有するとともに、当該照射範囲を前記ノズル列の分割単位の前記第2の方向における長さに対応して分割可能に構成され、
前記照射光量可変手段は、前記本硬化手段を第1の方向に沿って移動させるとともに前記ノズルが形成される面と平行な面内で回転させて、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に対して活性光線を照射することを特徴とする請求項5に記載のインクジェット記録装置。 - 活性光線の照射によって硬化するインクを吐出させる複数のノズルが並べられたノズル列を具備し、硬化特性が異なる複数のインクに対応して複数のノズル列を具備する画像形成手段と、
前記ノズルから吐出されたインクを付着させる記録媒体と前記画像形成手段とを前記複数のノズル列の配置方向に沿う第1の方向に相対移動させる第1の相対移動手段、及び前記画像形成手段と前記記録媒体とを前記第1の方向と直交する第2の方向に相対移動させる第2の相対移動手段を含む相対移動手段と、
前記ノズル列が複数の単位に分割された分割単位ごとにインク吐出を制御して、前記分割単位ごとに吐出されたインクによって前記記録媒体上に層を形成するとともに、異なる分割単位から吐出されたインクによって形成される複数の層を積層させるように前記画像形成手段のインク吐出を制御する吐出制御手段と、
前記記録媒体に吐出させたインクに対して前記活性光線を照射する活性光線照射手段と、
前記記録媒体上の層ごとのインクの硬化特性に合わせて、前記活性光線照射手段からの照射光量を可変させる照射光量可変手段と、
を備え、
前記活性光線照射手段は、前記複数のノズル列の配列方向に沿う第1の方向における前記複数のノズル列の外側に設けられ、前記第1の方向と直交する第2の方向の前記ノズル列の全長に対応する長さの照射範囲を有し、前記記録媒体に着弾したインクを仮硬化させる仮硬化手段、及び前記第2の方向における前記ノズル列を基準とした前記記録媒体の相対移動方向の下流側であり、前記第1の方向の前記ノズル列の両側に設けられ、前記仮硬化手段によって仮硬化させたインクを本硬化させる本硬化手段を含み、かつ、前記活性光線照射手段を前記ノズル列の前記第1の方向の外側において、前記第2の方向に沿って移動させ、
前記ノズル列の両側に設けられた前記本硬化手段のいずれか一方は、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に照射範囲が対応するように移動されることによって前記吐出位置に対して活性光線を照射することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記本硬化手段は、前記第1の方向に所定の長さの照射範囲を有するとともに、当該照射範囲を前記ノズル列の分割単位の前記第2の方向における長さに対応して分割可能に構成され、
前記照射光量可変手段は、前記本硬化手段を第1の方向に沿って移動させるとともに前記ノズルが形成される面と平行な面内で回転させて、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に対して活性光線を照射することを特徴とする請求項7に記載のインクジェット記録装置。 - 前記照射光量可変手段は、電流値制御、パルス幅変調制御、オンオフ制御のいずれかにより前記活性光線照射手段から照射される活性光線の照射光量を可変させることを特徴とする請求項7又は8に記載のインクジェット記録装置。
- 前記活性光線照射手段は、前記ノズル列の分割単位に対応して前記第2の方向に複数の紫外LED素子を並べた構造を有し、
前記照射光量可変手段は、前記ノズル列の分割単位から吐出されるインクの前記活性光線に対する感度の違いに応じて、前記紫外LED素子の発光を制御することを特徴とする請求項9に記載のインクジェット記録装置。 - 前記照射光量可変手段は、前記層に用いられるインク及び前記層の数が決められる層形成モードが切り換えられると、層形成モードに応じて相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に前記活性光線照射手段の照射範囲が対応するように、前記紫外LED素子の照射光量を自動的に可変させること特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録装置。
- 前記活性光線照射手段の前記第2の方向における照射範囲の長さは、前記ノズル列の前記第2の方向における全長を前記ノズル列の分割単位の数で除算した値以下であることを特徴とする請求項3から11のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記ノズル列の分割単位の数は、記録媒体上に形成された画像の層の数と等しいことを
特徴とする請求項3から12のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記第2の相対移動手段は、前記ノズル列の分割単位の前記第2の方向における長さを、前記ノズル列を前記第1の方向に1回走査させたときに形成されるドット配置間隔を前記第1の方向における最小ドット間隔で除算した値と、前記第2の方向の前記ノズルの配置ピッチを前記第2の方向の最小ドット間隔で除算した値とを乗算した値として定義されるマルチパス数で除算した長さを一回の搬送における搬送量として、前記画像形成手段と前記記録媒体とを間欠的に一方向に相対搬送することを特徴とする請求項3から13のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記画像形成手段は、カラー画像を形成するカラーインクが吐出されるカラーインクノズル列と、カラーインクに比べて相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いホワイトインクが吐出されるホワイトインクノズル列と、を含み、
前記照射光量可変手段は、ホワイトインクの吐出位置への照射光量をカラーインクの吐出位置への照射光量よりも大きくするように前記活性光線照射手段による前記活性光線の照射を制御することを特徴とする請求項3から14のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記照射光量可変手段は、前記第1の方向への一回の移動あたりのホワイトインクの吐出位置への照射エネルギーが、カラーインクを仮硬化させるときの前記第1の方向への一回の移動あたりのカラーインクの吐出位置への照射エネルギーの2倍以上とするように前記活性光線照射手段による前記活性光線の照射を制御することを特徴とする請求項15に記載のインクジェット記録装置。
- 前記照射光量可変手段は、前記第1の方向への一回の移動あたりのホワイトインクの吐出位置への照射エネルギーがカラーインクを本硬化させるときの前記第1の方向への一回の移動あたりのカラーインクの吐出位置への照射エネルギーと同一になるように前記活性光線照射手段による前記活性光線の照射光量を可変させることを特徴とする請求項15又は16に記載のインクジェット記録装置。
- 吐出制御手段は、記録媒体上にホワイトインクによる白地層を形成し、前記白地層の上にカラーインクによるカラー画像層を形成するように前記画像形成手段によるインク吐出を制御することを特徴とする請求項15から17のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 吐出制御手段は、透明又は半透明の記録媒体上にカラーインクによるカラー画像層を形成し、前記カラー画像層の上にホワイトインクによる白地層を形成するように前記画像形成手段によるインク吐出を制御することを特徴とする請求項15から17のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記吐出制御手段は、記録媒体上にカラーインクによるカラー画像層を形成し、前記カラー画像層の上にホワイトインクによる白地層を形成し、前記白地層の上にカラーインクによるカラー画像層を形成するように前記画像形成手段によるインク吐出を制御することを特徴とする請求項15から17のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記画像形成手段は、クリアインクを吐出させるクリアノズル列を含み、
前記照射光量可変手段は、前記第1の方向への一回の移動あたりのクリアインクの吐出位置への照射エネルギーが、前記第1の方向への一回の移動あたりのカラーインクの吐出位置への照射エネルギーと同一となるように前記活性光線照射手段による前記活性光線の照射光量を可変させることを特徴とする請求項3から20のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。 - 吐出制御手段は、記録媒体上にカラーインクによるカラー画像層を形成し、前記カラー画像層の上にクリアインクによる透明層を形成するように前記画像形成手段によるインク吐出を制御することを特徴とする請求項21に記載のインクジェット記録装置。
- 前記画像形成手段は、硬化特性が異なるインクに対応して複数のノズル列を具備するインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする請求項3から22のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記画像形成手段は、硬化特性が異なるインクに対応するノズル列を具備するインクジェットヘッドをインクごとに備えたことを特徴とする請求項3から22のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 記録媒体と複数のノズルが並べられたノズル列とを相対的に移動させながら、活性光線の照射によって硬化するインクを、前記ノズル列が複数の単位に分割された単位ごとに吐出させるとともに、硬化特性が異なるインクを異なるノズル列から吐出させて、前記ノズル列の分割単位ごとに吐出されたインクによって記録媒体上に層を形成するとともに、異なる分割単位から吐出されたインクによって形成される複数の層を積層させるインク吐出工程と、
前記記録媒体に形成される層を構成するインクの硬化特性に合わせて、前記記録媒体に吐出させたインクに対して前記活性光線を照射する活性光線照射手段からの照射光量を可変させる活性光線照射工程と、
を含み、
前記活性光線照射工程は、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に前記活性光線照射手段の照射範囲が対応するように、前記活性光線照射手段を移動させることを特徴とする画像形成方法。 - 記録媒体と複数のノズルが並べられたノズル列とを前記複数のノズル列の配置方向に沿う第1の方向に相対的に移動させ、かつ、前記記録媒体と前記複数のノズル列とを第1の方向と直交する第2の方向に相対移動させながら、活性光線の照射によって硬化するインクを、前記ノズル列が複数の単位に分割された単位ごとに吐出させるとともに、硬化特性が異なるインクを異なるノズル列から吐出させて、前記ノズル列の分割単位ごとに吐出されたインクによって記録媒体上に層を形成するとともに、異なる分割単位から吐出されたインクによって形成される複数の層を積層させるインク吐出工程と、
前記記録媒体に形成される層を構成するインクの硬化特性に合わせて、前記記録媒体に吐出させたインクに対して前記活性光線を照射する活性光線照射手段からの照射光量を可変させる活性光線照射工程と、
を含み、
前記活性光線照射手段は、前記複数のノズル列の配列方向に沿う第1の方向における前記複数のノズル列の外側に設けられ、前記第1の方向と直交する第2の方向の前記ノズル列の全長に対応する長さの照射範囲を有し、前記記録媒体に着弾したインクを仮硬化させる仮硬化手段、及び前記第2の方向における前記ノズル列を基準とした前記記録媒体の相対移動方向の下流側であり、前記第1の方向の前記ノズル列の両側に設けられ、前記仮硬化手段によって仮硬化させたインクを本硬化させる本硬化手段を含み、
前記活性光線照射工程は、前記活性光線照射手段を前記ノズル列の前記第1の方向の外側において、前記第2の方向に沿って移動させ、前記ノズル列の両側に設けられた前記本硬化手段のいずれか一方から、相対的に前記活性光線に対する感度が低く硬化が遅いインクの吐出位置に照射範囲が対応するように移動されることによって前記吐出位置に対して活性光線を照射することを特徴とする画像形成方法。
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