JP5713992B2 - インクジェット印字方法および装置 - Google Patents
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Description
その反面、インクジェット方式では、インクの打滴によるドットの集合体を用いて染色を行うために、布、皮革等の染色対象物の表面形状、厚さ変動等に影響を受けて染色ムラが発生するおそれがあった。
図1に、本発明の実施形態1に係るインクジェット印字装置の構成を示す。インクジェット印字装置は、データ入力部1と、打滴量演算部2と、駆動部3と、印字ヘッド4とを有して構成される。
被印字物Pの情報としては、単位色材量を均一に被印字物Pに印字した場合の発色特性、インクあるいは浸透液を被印字物Pに打滴したときの色材分布などに関する情報が含まれる。印字画像の情報には、被印字物Pの各位置における目標発色色度などに関する情報が含まれる。また、これらの情報は、被印字物Pの各位置について、目標発色色度として、CIE L*a*b*、XYZ(三刺激値)等の色座標で入力されても良いし、分光反射率として入力されても良い。
この明細書において、「インク」とは、色材を浸透液に所定濃度で溶解または分散させたものと定義する。さらに、「色材」は、発色を行うものであって、染料、顔料、色素、塗料などを含み、「浸透液」は、色材を溶解または分散させるための溶媒または分散媒とする。
駆動部3は、印字ヘッド4と接続されている。印字ヘッド4は、インクを打滴するためのインクヘッド部と浸透液を打滴するための浸透液ヘッド部とを有し、例えば、圧電素子の伸縮動作を利用してインクおよび浸透液を打滴する、いわゆるインクジェット方式の印字ヘッド4である。駆動部3からの各電圧は、インクヘッド部および浸透液ヘッド部にそれぞれ印加され、打滴量演算部2で演算された量のインクと浸透液が順次被印字物Pに打滴される。
dD/dL=F(D,L) ・・・ (2)
そこで、打滴量演算部2は、(1)式および(2)式において、色材量が被印字物Pの厚さ方向に均一となり、その均一となった色材による分光反射率が発色目標に対応するようなインク打滴量および浸透液打滴量を算出する。
なお、ここで算出される浸透液量は、色材に対する浸透液全体の量を示しており、予めインク内に含有されている浸透液の量をも含むものである。
打滴量演算部2は、続くステップS6で、これらステップS4およびS5で算出された色材量および浸透液量に基づいて、印字ヘッド4のインクヘッド部から打滴すべきインク量および浸透液ヘッド部から打滴すべき浸透液量を画素ごとに演算する。
駆動部3は、打滴量演算部2により演算されたインク量に応じた電圧をインクヘッド部に印加し、被印字物Pの所定の画素位置にインクを打滴する。インクが被印字物Pの表面に打滴されると、図4(A)に示すように、被印字物Pの表側の色材量が多く、裏側の色材量が極端に少ない状態となる。続いて、駆動部3は、打滴量演算部2により演算された浸透液量に応じた電圧を浸透液ヘッド部に印加する。インクの打滴位置(所定の画素位置)に対応する被印字物Pの表面個所に浸透液が打滴されると、図4(B)に示すように、被印字物Pの厚さ方向への浸透液の浸透に伴い色材も浸透していくことで被印字物Pの表側の色材が裏側へと移動し、色材量が被印字物Pの厚さ方向に均一となる。
また、打滴量演算部2は、図5に示すような、位置により厚みの厚い箇所7と薄い箇所8とが混在する被印字物Pの表面の色材量の分布を制御してもよい。例えば、被印字物Pにおける厚みの厚い箇所7と薄い箇所8との平均値に基づいて被印字物Pの所定位置へのインクおよび浸透液の打滴量を算出し、色材が厚みの厚い箇所7と薄い箇所8とを含む浸透領域内に均一に拡散するように浸透液を打滴する(図5における拡散領域R)ことで、厚みが異なる箇所の混在する被印字物Pを均一に発色させることができる。
図6に実施形態2に係るインクジェット印字装置の構成を示す。このインクジェット印字装置では、図1に示した実施形態1のインクジェット印字装置における印字ヘッド4に代えて、それぞれ4種類のインクヘッド部Y、M、C、Kと1つの浸透液ヘッド部Lからなる5つのヘッド部を備えた第1の印字ヘッド9および第2の印字ヘッド10が被印字物Pの表側と裏側にそれぞれ配置されている。これら第1の印字ヘッド9および第2の印字ヘッド10には、それぞれ駆動部11および12が接続され、これら駆動部11および12に打滴量演算部13が接続されている。すなわち、実施形態2に係るインクジェット印字装置は、図1に示した実施形態1の装置において、打滴量演算部2、駆動部3および印字ヘッド4の代わりに、打滴量演算部13、駆動部11、12および印字ヘッド9、10を用いたものである。
続いて、打滴量演算部13は、上記式(1)および下記式(3)に示されるKubelka−Munkの原理に基づき、被印字物Pの各画素位置に順次打滴される2色のインクの混合による発色目標を実現するための各色材量を算出する。
=Jy(K/S)y+Jm(K/S)m+Jc(K/S)c+Jk(K/S)k ・・・ (3)
打滴量演算部13は、これら各色材量および浸透液量に基づいて、ステップS13で、第1の印字ヘッド9および第2の印字ヘッド10の各ヘッド部から打滴すべきインク量および浸透液量を演算する。
実際には、最終的に実現したい発色特性(被印字物の発色、各色材の分布)を目的関数とし、各印字ステップにおける浸透液量、色材量を制御量として、目的値になるよう最適化手法を用いて制御量を求めることが好ましい。最適化計算としては、線形計画法、逐次近似法、遺伝的方法等、公知の方法を用いることができる。
上記方法により目標とする発色特性(被印字物の発色、各色材の分布)を実現する各印字ステップにおける浸透液およびインクの打滴量を求めることができる。また、データ入力部1から入力される印字画像の情報において、代表的な目標発色色度を示すものについては、予め浸透液およびインクの打滴量を求めておくことで計算を省略することもできる。
なお、浸透液量、第1色色材量、および第2色色材量は、各印字ステップにおいて打滴される互いの分量を比較しやすいように、正規化された数字で表したものである。また、第1色分布および第2色分布は、被印字物Pにおける各色材の分布を0〜1までの係数Aで表したものであり、図8に示すように、被印字物Pの表側から裏側にかけて色材が均一な状態をA=0.5、被印字物Pの表側に存在する色材が被印字物P中を浸透して裏面にまで到達した状態をA=1、被印字物Pの裏側に存在する色材が被印字物P中を浸透して表面にまで到達した状態をA=0で表したものである。
実施形態3に係るインクジェット印字装置の構成は、実施形態2に係るインクジェット印字装置と同様の構成である。
このようにして、被印字物Pへの打滴の自由度を増やすことで、被印字物Pにおける色材量の均一化と色材の発色の制御をしやすくすることができる。
図12に実施形態4に係るインクジェット印字装置の構成を示す。
実施形態1〜3のような色材分布の制御には、最大浸漬量(被印字物を浸透液に浸漬し、重力で液だれが無くなるまで放置したときの浸漬量)の10%以上、望ましくは30%以上の浸透液を印字することが必要となる。このため、色材を含まない浸透液の代わりに、浸透液が最大浸漬量の10%以上(望ましくは最大浸漬量の30%以上)の量であって色材が目標発色色度以下となる量を含む低濃度のインクを使用しても、実施形態1〜3と同様の色材分布の制御を行うことができる。この実施形態4は、上記の考えに基づき、色材の濃度が異なるインクを用いて被印字物Pにおける色材の浸透の分布を制御するものである。
なお、同様に、上述した実施形態2および3においても、色材を含まない浸透液の代わりに各色毎に濃インクと淡インクとを用いて、色材量を被印字物の厚み方向に均一にした印字を行うことが可能となる。
図13に実施形態5に係るインクジェット印字装置の構成を示す。この実施形態5は、被印字物Pに印字した後に被印字物Pにおける色材量と色材分布を計測し、その計測結果から目標の色材量と色材分布を実現するように補正して印字するものである。本実施形態に係るインクジェット印字装置は、図6に示した実施形態2のインクジェット印字装置において、被印字物Pの進行方向に対し印字ヘッド9および10の下流側に加熱装置17、還元洗浄装置18、乾燥装置19、および計測装置20,21を順次配置し、計測装置20,21に印字結果計測値入力部22を接続すると共に、この印字結果計測値入力部22を打滴量演算部13に接続したものである。
加熱装置17は、印字が完了した被印字物Pの加熱処理を行うためものである。還元洗浄装置18は、被印字物Pの還元洗浄を行うためのもので、例えば、ハイドロサルファイトなどの還元洗浄助剤が用いられる。乾燥装置19は、被印字物Pを乾燥するためのものである。計測装置20および21は、被印字物Pの表側および裏側からそれぞれ光学特性を計測し、発色量を測定するためのものであり、積分球を有する拡散測色器または拡散測色器で校正した光学センサーなどから構成される。印字結果計測値入力部22は、計測装置20および21において得られた計測値を打滴量演算部13に入力することで、被印字物Pの印字結果をフィードバックするものである。打滴量演算部13は、印字結果計測値入力部22から入力された計測値がデータ入力部1から得られた色材量と色材分布に関する目標値(目標発色色度)となるように補正した打滴すべきインク量および浸透液量を求めるものである。
さらに、打滴量演算部13は、例えば、図15に示されるように、表裏のインク印字のバランスシフトと発色量変化の関係を予め求めておき、この関係に基づき、印字ヘッド9および10の各ヘッド部から打滴すべきインク量および浸透液量を補正して求めることができる。すなわち、打滴量演算部13は、図15のグラフに基づいて、計測装置20および21で計測され且つ印字結果計測値入力部22から入力された発色量に関する計測値がデータ入力部1から入力された目標発色色度の値に一致するように、表裏の印字バランスを補正し、印字ヘッド9および10の各ヘッド部から打滴すべきインク量および浸透液量を求める。なお、図15において、実線は、高濃度域におけるインク印字のバランスシフトと発色量変化の関係を示し、破線は、低濃度域におけるインク印字のバランスシフトと発色量変化の関係を示しており、色材のトータル量に応じて、補正のためのグラフや関係式を選択することが好ましい。
入力された計測値が色材量および表裏印字バランスにおける目標値(目標発色色度)の許容範囲外の場合、打滴量演算部13は、図14および図15に基づいて、被印字結果計測値入力部22から入力された計測値が目標発色色度に一致するように、第1および第2の印字ヘッド9および10の各ヘッド部から打滴すべきインク量および浸透液量を補正して求める。打滴量演算部13により求められたインク量および浸透液量に応じた電圧を駆動部11および12がそれぞれ第1および第2の印字ヘッド9および10の各ヘッド部に印加し、被印字物Pに印字される。なお、1度の補正で色材量および表裏印字バランスにおける目標値の許容範囲内に入らない場合には、許容範囲内に入るまで上記の補正を繰り返すことが好ましい。
なお、実施形態5において、1回目の打滴における各ヘッド部からの打滴インク量および浸透液量は、上述したような、均一分布を考慮した数値を求めなくてもよく、簡便な方法により高速演算することもできる。例えば、打滴量演算部13は、Kubelka−Munkの原理に基づき算出した色材量とその量の色材が良好な色材分布を行うように算出した浸透液量に基づき、その色材量および浸透液量をそれぞれ2等分した量を被印字物Pの表側と裏側からそれぞれ打滴するように駆動部11および12に出力してもよい。被印字物に印字した結果をフィードバックすることにより、色材量および浸透液量は、色材が被印字物Pに均一に分布するような値に補正される。このような高速演算を用いることで、演算の高速化および演算処理の負担軽減を図ることができる。
また、計測装置20および21における計測結果をオンラインで印字結果計測値入力部22に入力する代わりに、計測装置20および21がオフラインで計測し、その計測結果を印字結果計測値入力部22に入力してもよい。さらに、計測装置20および21の計測値は測色値でなくてもよく、例えば、色パッチ等の見本帳を利用し、目標値とのずれ量をランク分けして印字結果計測値入力部22から入力してもよい。
実施形態2に係るインクジェット印字装置において、打滴量演算部13は、被印字物Pに印字する印字画像に使用される複数の色のうち、少なくとも1つの代表色についてのみ打滴すべきインク量および浸透液量を演算し、その他の色については代表色のインク量および浸透液量から補間して求めてもよい。
ステップS14で、打滴量演算部13により演算された打滴量すべきインク量および浸透液量に基づき打滴後、被印字物Pを乾燥させ、発色処理を行う。ステップS15で、被印字物Pにおける色材の発色および浸透の分布を計測後、ステップS16において、その計測値が目標値の許容範囲内であるか否かを判定する。計測値が目標値の許容範囲外であれば、ステップS131に戻り、打滴量演算部13が再度インクおよび浸透液の打滴量を演算し、計測値が目標値の許容範囲内になるまで同様の打滴を繰り返す。
なお、上述した実施形態5においても、被印字物Pに印字後の印字画像を測色した計測値に基づいてインク量および浸透液量を補正する際にも同様に代表色についてのみ測色または演算し、代表色以外の色については補間により求めてもよい。
図18に実施形態7に係るインクジェット印字装置の構成を示す。この実施形態7は、実施形態1に係るインクジェット印字装置において、印字ヘッド4の代わりにインクヘッド部のみからなる印字ヘッド31を設置すると共に新たに浸透液霧化装置32を打滴量演算部2に接続したものである。
浸透液霧化装置32は、浸透液をインクジェット方式ではなく、霧化して被印字物Pに供給するもので、超音波を利用する装置、エアースプレーを利用する装置などが利用できる。また、霧化して供給される浸透液の制御は、霧化発生のパルス幅制御等の公知の方法が利用できる。
なお、第1の印字ヘッド41の上流側および下流側にそれぞれ浸透液霧化装置43および44を配置すると共に第2の印字ヘッド42の上流側および下流側にそれぞれ浸透液霧化装置45および46を配置したが、被印字物Pの厚さ方向における色材分布を制御できるように、被印字物Pの表面側および裏面側においてそれぞれ少なくとも1つ設置すればよい。
なお、本実施形態において、浸透液霧化装置は画素毎に算出された浸透液量を所定の画素位置に霧化して供給しているが、複数の画素を含む供給エリア毎に算出された浸透液量をその供給エリアの位置に霧化して供給してもよい。例えば、各供給エリアに対して、打滴量演算部13により算出された画素毎の浸透液量を供給エリア内において平均化することにより供給エリア毎の浸透液量を算出し、算出された供給エリア毎の浸透液量を浸透液霧化装置で霧化して対応する供給エリアの位置に供給してもよい。
Claims (18)
- 浸透液中に色材を含有するインクに対して浸透性を有する被印字物の表面に前記インクによる打滴を行って前記被印字物を発色させるインクジェット印字方法であって、
前記被印字物の情報および前記被印字物に印字しようとする複数の色を含む印字画像の情報を入力し、
入力された前記被印字物の情報および前記被印字物に印字しようとする印字画像の情報に基づいて前記複数の色のうち少なくとも1つの代表色について目標となる発色と目標となる前記色材の分布を算出し、
算出された目標となる発色と目標となる前記色材の分布に基づいて、前記被印字物の表面から裏面にわたって前記色材が所定の分布で存在するように前記代表色における前記インクの打滴量および色材を含有しない浸透液の供給量をそれぞれ演算し、
前記代表色における前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量に基づいて前記代表色以外の色におけるインクの打滴量および浸透液の供給量を演算し、
演算された前記代表色における前記インクの打滴量で前記代表色の前記インクを前記被印字物の表面にインクジェット法で打滴すると共に演算された前記代表色以外の色における前記インクの打滴量で前記代表色以外の色の前記インクを前記被印字物の表面にインクジェット法で打滴し、
前記インクの打滴位置に対応する前記被印字物の表面箇所に演算された前記代表色における前記浸透液の供給量で前記代表色における前記浸透液のみを供給すると共に演算された前記代表色以外の色における前記浸透液の供給量で前記代表色以外の色における前記浸透液のみを供給することにより、前記浸透液を前記被印字物の厚さ方向に拡散させて、前記インクの打滴に起因して前記被印字物中に供給された前記色材の分布を前記厚さ方向に制御することを特徴とするインクジェット印字方法。 - 前記被印字物の表面と裏面とが互いに同一の発色をするように前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量がそれぞれ演算される請求項1に記載のインクジェット印字方法。
- 算出された目標となる発色は、互いに色材の種類が異なる複数のインクの打滴を必要とし、前記複数のインクの打滴量がそれぞれ演算され、前記複数のインクのうち少なくとも1つのインクが前記被印字物の表面と裏面の双方に打滴される請求項2に記載のインクジェット印字方法。
- 前記インクの打滴および前記浸透液の供給により発色した前記被印字物を測色し、
前記被印字物を測色した結果と前記印字画像の情報とに基づいて、演算された前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量をそれぞれ補正し、
補正された打滴量で前記インクを打滴すると共に補正された供給量で前記浸透液を供給する請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェット印字方法。 - 前記被印字物の測色は、色パッチの見本帳に基づいてオフラインで行われる請求項4に記載のインクジェット印字方法。
- 前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量は、入力された前記印字画像の情報に基づいてそれぞれ画素毎に演算される請求項1〜5のいずれか一項に記載のインクジェット印字方法。
- 前記被印字物を部分的に加熱することにより前記被印字物中において強制的に前記浸透液の流れを形成する請求項1〜6のいずれか一項に記載のインクジェット印字方法。
- 前記浸透液は、インクジェット法により被印字物に打滴供給される請求項1〜7のいずれか一項に記載のインクジェット印字方法。
- 前記浸透液は、霧化されて被印字物に供給される請求項1〜7のいずれか一項に記載のインクジェット印字方法。
- 浸透液中に色材を含有するインクに対して浸透性を有する被印字物の表面に前記インクによる打滴を行って前記被印字物を発色させるインクジェット印字装置であって、
前記インクを打滴するためのインクヘッド部と、
色材を含有しない浸透液のみを供給するための浸透液供給部と、
前記被印字物の情報および前記被印字物に印字しようとする複数の色を含む印字画像の情報を入力するためのデータ入力部と、
前記データ入力部から入力された前記被印字物の情報および前記被印字物に印字しようとする印字画像の情報に基づいて前記複数の色のうち少なくとも1つの代表色について目標となる発色と目標となる前記色材の分布を算出すると共に算出された目標となる発色と目標となる前記色材の分布に基づいて前記被印字物の表面から裏面にわたって前記色材が所定の分布で存在するように前記代表色における前記インクの打滴量および色材を含有しない浸透液の供給量をそれぞれ演算すると共に前記代表色における前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量に基づいて前記代表色以外の色におけるインクの打滴量および浸透液の供給量を演算する演算部と、
前記演算部で演算された前記代表色における前記インクの打滴量で前記代表色の前記インクが打滴され且つ前記演算部で演算された前記代表色以外の色における前記インクの打滴量で前記代表色以外の色の前記インクが打滴されるように前記インクヘッド部を駆動すると共に前記演算部で演算された前記代表色における前記浸透液の供給量で前記代表色における前記浸透液が供給され且つ前記演算部で演算された前記代表色以外の色における前記浸透液の供給量で前記代表色以外の色における前記浸透液が供給されるように前記浸透液ヘッド部を駆動することにより、前記浸透液を前記被印字物の厚さ方向に拡散させて、前記インクの打滴に起因して前記被印字物中に供給された前記色材の分布を前記厚さ方向に制御する駆動部と
を備えたことを特徴とするインクジェット印字装置。 - 前記インクヘッド部および前記浸透液供給部が互いに隣接して配置された少なくとも1つの印字ヘッドを備えた請求項10に記載のインクジェット印字装置。
- 前記インクヘッド部は、直線状に配列されると共に互いに色材の種類が異なる複数のインクをそれぞれ打滴するための複数のインクヘッドを有する請求項10または11に記載のインクジェット印字装置。
- 前記浸透液供給部は、直線状に配列された前記複数のインクヘッドの両端部にそれぞれ配置された一対の浸透液ヘッドを有する請求項12に記載のインクジェット印字装置。
- 前記印字ヘッドは、前記被印字物の表面側と裏面側にそれぞれ配置された請求項10〜13のいずれか一項に記載のインクジェット印字装置。
- 前記制御手段は、
前記インクの打滴および前記浸透液の供給により発色した前記被印字物を測色する計測装置と、
前記計測装置で前記被印字物を測色した結果を前記演算部に入力する計測値入力部とをさらに備え、
前記演算部は、前記被印字物を測色した結果と前記印字画像の情報とに基づいて、演算された前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量をそれぞれ補正し、
前記駆動部は、前記演算部で補正された打滴量で前記インクが打滴されると共に補正された供給量で前記浸透液が供給されるように前記インクヘッド部および前記浸透液供給部を駆動する請求項10〜14のいずれか一項に記載のインクジェット印字装置。 - 前記演算部は、前記印字画像の情報に基づいて前記インクの打滴量および前記浸透液の供給量をそれぞれ画素毎に演算する請求項10〜15のいずれか一項に記載のインクジェット印字装置。
- 前記被印字物を部分的に加熱することにより前記被印字物中において強制的に前記浸透液の流れを形成するためのヒータをさらに備えた請求項10〜16のいずれか一項に記載のインクジェット印字装置。
- 前記浸透液供給部として、浸透液を霧化することにより被印字物に前記浸透液を供給する浸透液霧化装置が用いられる請求項10〜17のいずれか一項に記載のインクジェット印字装置。
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