JP6435816B2 - 印刷装置、印刷方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は印刷装置、印刷方法、プログラムに関する。

印刷装置として、紫外線硬化型インクなどの活性エネルギー線硬化型液体を使用して画像を印刷するものがある。そして、このような装置には、印刷した画像に対する光沢感の付与、媒体の耐光性などの機能向上、画像の保護を目的として、カラー画像に透明液体のコート層を形成するものがある。

従来、単位面積当たりのカラーインク量に応じてコート用の透明インクの吐出量を変化させ、少ない透明インク量で平滑なコート層を形成するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特開２００５−１９９６０２号公報

ところで、活性エネルギー線照射型液体を吐出する液体吐出手段を走査して画像を印刷する装置では、同一領域に対して液体吐出手段の複数回の走査を行って画像を印刷するマルチパス印刷を行うと、液体吐出手段の走査回数（パス数）によって画像の凸凹が変化する。例えば、パス数が少なくなると、隣り合う滴と合一化することが多くなって、画像の凸凹が大きくなる。

そのため、画像を印刷するときのパス数によってはコート層で画像の凸凹を十分に埋めることができないことが生じるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、パス数が変化してもコート層の平坦化と画像の密着性の両方を確保できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る印刷装置は、
活性エネルギー線硬化型の有色液体を吐出する第１の液体吐出手段と、
活性エネルギー線硬化型の透明液体を吐出する第２の液体吐出手段と、
前記活性エネルギー線を照射する硬化手段と、
印刷動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記第１の液体吐出手段を複数回走査し、前記第１の液体吐出手段から媒体上に前記有色液体を吐出させ、走査毎に、前記硬化手段で前記媒体上の前記有色液体を硬化させて、前記媒体上に前記有色液体による画像を印刷し、
前記第２の液体吐出手段から前記有色液体による画像上に前記透明液体を吐出させて、前記硬化手段で前記透明液体を硬化させ、前記有色液体による画像上に透明層を形成させる印刷動作を制御し、
前記有色液体による画像を印刷するときの前記第１の液体吐出手段の走査回数に応じて前記透明層の厚さを制御する
構成とした。

本発明によれば、パス数が変化してもコート層の平坦化と画像の密着性の両方を確保できる。

本発明に係る印刷装置の一例のブロック説明図である。 同印刷装置の機構部の側面説明図である。 同じく平面説明図である。 液体吐出ヘッドからの吐出量制御の説明に供する説明図である。 マルチパル印刷の異なる例の説明に供する説明図である。 カラー液体のパス数のみを変えたときの画像の表面状態の一例を示す説明図である。 実施例１ないし４におけるクリア層の凸凹の官能評価結果の一例を示す説明図である。 同じく全カラー画像の上でクリア層が平滑化するのに必要な膜厚量の一例の説明図である。 クリア層によるコーティングを行うときのクリア液体の吐出条件（クリア層の厚さ）を決定する処理の説明に供するフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る印刷装置の一例について図１を参照して説明する。図１は同印刷装置のブロック説明図である。

この印刷装置１は、活性エネルギー線硬化型液体としてＵＶ硬化型液体を使用する印刷装置である。

印刷装置１は、外部制御装置としてのコンピュータ（ＰＣ）２と通信可能に接続されている。コンピュータ２には、プリンタドライバを有し、画像データを印刷装置１で印刷可能な記録データ（印刷データ）にして印刷装置１に送信する。記録データには、印刷装置１の搬送ユニット１００などを動作させるコマンドデータと、画像に関する画素データが含まれる。画素データは、例えば、画素毎に２ビットのデータで構成されており、４階調で表現される。

印刷装置１は、搬送ユニット１００、キャリッジユニット２００、ヘッドユニット３００、照射ユニット４００、メンテナンスユニット５００、検知群４、コントローラユニット３などを有している。

コントローラユニット３は、本発明における制御手段を兼ね、ＣＰＵ３３、メモリ３２、インターフェース（Ｉ／Ｆ）３４、ユニット制御回路３１を含んでいる。メモリ３２には本発明に係るプログラムが格納保持されている。

このコントローラユニット３は、コンピュータ２から受信した記録データと、検知群４の検知信号に基づいて、搬送ユニット１００、キャリッジユニット２００、ヘッドユニット３００、照射ユニット４００を制御して印刷動作の制御を行う。メモリ３２に格納されたプログラムは、ＣＰＵ３３に印刷動作を制御する処理を行わせるためのプログラムである。

また、コントローラユニット３は、メンテナンスユニット５００を制御してヘッドユニット３００のメンテナンスを行う。

次に、この印刷装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。図２は同機構部の側面説明図、図３は同じく平面説明図である。

搬送ユニット１００は、媒体１０１を固定する搬送装置１０２を備えている。搬送装置１０２は吸着機構が有し、媒体１０１を吸着することで固定する。

キャリッジユニット２００には、ＵＶ硬化型液体を吐出する液体吐出手段であるヘッドユニット３００を構成する液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ，３０１ＣＬ、３０１Ｗが搭載されている。

キャリッジユニット２００が矢印方向に往復移動されることで、ヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ，３０１ＣＬ、３０１Ｗ（以下、区別しないときは「ヘッド３０１」という。その他の部材も同じである。）が媒体１０１に対して走査される。

ヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗは、第１の液体吐出手段であり、それぞれ、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ），ホワイト（Ｗ）のＵＶ硬化型有色液体を吐出する。ヘッドＷは白色液体の吐出手段でもある。なお、有色液体の色の種類について、上記の構成に限定されるものではない。

ヘッド３０１ＣＬは、第２の液体吐出手段であり、ＵＶ硬化型透明液体（クリア液体）を吐出する。

また、キャリッジユニット２００には、活性エネルギー線として紫外線光（ＵＶ光）を照射する硬化手段としての照射ユニット４００が搭載されている。

また、キャリッジユニット２００は、搬送装置１０２の面に対して昇降可能に配置されるとともに、高さセンサ４１を備えている。そして、高さセンサ４１によって媒体１０１から高さを測定して、ヘッドユニット３００と媒体１０１とのギャップが所定量になる位置まで前記キャリッジ２００を昇降させる制御がコントローラユニット３によって行われる。

また、搬送ユニット１００の両側には、メンテナンスユニット５００を構成するキャップ５０２と、ワイパ５０１とが配置されている。キャップ５０２はヘッド３０１の吐出面をキャッピングし、またワイパ５０１はヘッド３０１の吐出面を払拭して清浄化する。

なお、ヘッド３０１のメンテナンスを行うときには、ヘッド３０１に液体を加圧供給してノズルから排出させた後ワイパ５０１で払拭清浄化し、また、待機時などにはヘッド３０１をキャップ５０２にキャッピングして保湿状態を維持する。

次に、コントローラによる印刷動作の制御について説明する。

搬送ユニット１００の搬送装置１０２上に媒体１０１がセットされた後、キャリッジユニット２００が所定の高さまで下降する。

その後、キャリッジユニット２００を往復移動させてヘッド３０１を走査しながら、ヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗから所要の有色液体を吐出させる。これにより、ヘッド３０１の幅（走査方向と直交する方向の幅）分の画像が形成される。

そして、キャリッジユニット２００が往復移動するときに、ヘッド３０１から媒体１０１上に吐出された有色液体は、照射ユニット４００から照射されるＵＶ光によって硬化される。

そして、各走査終了毎に、搬送装置１０２が走査方向（パス方向）と直交する方向に所定量移動して、媒体１０１上に有色液体による画像が印刷される。

このとき、隣り合う走査で吐出された有色液体が合一化しないように硬化させている。つまり、照射ユニット４００は、隣り合う走査で吐出された有色液体が合一化しない程度に硬化する照射量のＵＶ光を照射する。

次いで、ヘッド３０１ＣＬから媒体１０１上の有色液体の画像に対してクリア液体（透明液体）を吐出させる。クリア液体を必要部分の全面に塗布した後、クリア液体が平滑化する時間（レベリング時間）が経過するまで待機する。そして、レベリング時間経過後、照射ユニット４００からＵＶ光を照射して、クリア液体を硬化させてコート層としても透明層（以下、「クリア層」ともいう。）を形成する。

すなわち、この印刷装置では、制御手段であるコントローラユニット３は、印刷動作を制御する。

この印刷動作では、キャリッジユニット２００を往復移動させることで、第１の液体吐出手段であるヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗを複数回走査する。そして、ヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗから媒体１０１上にＫ，Ｃ，Ｍ、Ｙ、Ｗの所要の有色液体を吐出させる。そして、走査毎に、硬化手段である照射ユニット４００で媒体１０１上の有色液体を硬化させて、媒体１０１上に有色液体による画像を印刷する。

その後、第２の液体吐出手段であるヘッド３０１ＣＬから有色液体による画像上に透明液体を吐出させて、硬化手段である照射ユニット４００で透明液体を硬化させ、有色液体による画像上に透明層を形成させる。

言い換えれば、印刷方法としては、キャリッジユニット２００を往復移動させることで、第１の液体吐出手段であるヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗを複数回走査し、ヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗから媒体１０１上にＫ，Ｃ，Ｍ、Ｙ、Ｗの所要の有色液体を吐出させ、走査毎に、硬化手段である照射ユニット４００で媒体１０１上の有色液体を硬化させて、媒体１０１上に有色液体による画像を印刷する工程を行う。

その後、第２の液体吐出手段であるヘッド３０１ＣＬから有色液体による画像上に透明液体を吐出させて、硬化手段である照射ユニット４００で透明液体を硬化させ、有色液体による画像上に透明層を形成させる工程を行う。

また、この印刷装置１は、印刷装置１を制御するコンピュータに印刷動作を制御する処理を行わせるためのプログラムを有している。ここで、印刷動作を制御する処理は、キャリッジユニット２００を往復移動させることで、第１の液体吐出手段であるヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗを複数回走査し、ヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗから媒体１０１上にＫ，Ｃ，Ｍ、Ｙ、Ｗの所要の有色液体を吐出させ、走査毎に、硬化手段である照射ユニット４００で媒体１０１上の有色液体を硬化させて、媒体１０１上に有色液体による画像を印刷する処理と、その後、第２の液体吐出手段であるヘッド３０１ＣＬから有色液体による画像上に透明液体を吐出させて、硬化手段である照射ユニット４００で透明液体を硬化させ、有色液体による画像上に透明層を形成させる処理を含んでいる。

次に、液体吐出ヘッドからの吐出量制御について図４も参照して説明する。図４は同液体吐出ヘッドを駆動する駆動信号と駆動信号に含まれる駆動パルスを選択する選択信号を説明する説明図である。

本実施形態では、ヘッド３０１として圧電型アクチュエータを圧力発生手段とするものを使用している。

そして、図４（ａ）に示すように、１駆動周期（１印刷周期内）で駆動パルスＰ１ないしＰ４を含む駆動信号を生成出力する。そして、形成するドットサイズに応じて、図４（ｂ）ないし（ｅ）に示す選択信号（マスク信号：ＯＮで選択）を与えることで、所要の大きさの液滴を吐出させる。

図４（ｂ）に示す選択信号を与えたときには、駆動パルスＰ１ないしＰ４はいずれも選択されないので、ヘッド３０１から液体が吐出されない。

図４（ｃ）に示す選択信号を与えたときには、駆動パルスＰ１、Ｐ２が選択され、小ドットを形成する小滴が吐出される。なお、駆動パルスＰ１、Ｐ３で吐出される液滴を飛翔中に合体して媒体上に着弾する（以下、同じである）。

図４（ｄ）に示す選択信号を与えたときには、駆動パルスＰ１〜Ｐ３が選択され、中ドットを形成する中滴が吐出される。

図４（ｅ）に示す選択信号を与えたときには、駆動パルスＰ１〜Ｐ４が選択され、大ドットを形成する大滴が吐出される。

したがって、画素の階調によって、選択信号が選択され、これにより吐出量が決定される。

次に、マルチパル印刷について図５を参照して説明する。図５はマルチパス印刷の異なる例の説明に供する説明図である。

図５（ａ）は４パス印刷（高速モード）を行うときのドット配置順を示している。４パス印刷では、画像を２×２の領域に分割し、４回のパス（走査）で１つの領域を埋める。

図５（ｂ）は８パス印刷（通常モード）を行うときのドット配置順を示している。８パス印刷では、画像を２×４の領域に分割し、８回のパス（走査）で１つの領域を埋める。

図５（ｃ）は１６パス印刷（高画質モード）を行うときのドット配置順を示している。１６パス印刷では、画像を４×４の領域に分割し、１６回のパス（走査）で１つの領域を埋める。

なお、図５の丸付数字は、キャリッジユニット２００の走査毎に液滴が着弾される順番となる。走査回数が少ないと、同じ順番同士が近くなり、液滴の合一化が生じやすくなる。

また、図６（ａ）〜（ｃ）には、カラー液体のパス数のみを変えたときのイエローの液体を使用した画像の表面状態の一例を示している。

パス数が多くなることによって、ドットの合一化が少なくなる。ドットの合一化が少なくなることで、パス数によって、カラー画像の表面の凸凹が平滑化する。

次に、カラー液体（有色液体）を使用してパス数を変化させて画像を形成し、当該カラー画像上にクリア液体を吐出硬化させてクリア層（透明液体層）を形成し、膜厚を変化させたときのクリア層の凸凹の官能評価結果を図７に示している。

ここで、実施例１は、白色液体による画像（下地白なし）を形成しないで、単色（１色）の有色液体（カラー液体）による画像を形成し、当該有色液体による画像上にクリア層（透明液体層）を形成したものである。

実施例２は、白色液体による画像（下地白あり）上に、単色の有色液体（カラー液体）による画像を形成し、当該有色液体による画像上にクリア層（透明液体層）を形成したものである。

実施例３は、白色液体による画像（下地白なし）を形成しないで、２次色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を形成する複数色の有色液体（カラー液体）による画像を形成し、当該有色液体による画像上にクリア層（透明液体層）を形成したものである。

実施例４は、白色液体による画像（下地白あり）上に、２次色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を形成する複数色の有色液体（カラー液体）による画像を形成し、当該有色液体による画像上にクリア層（透明液体層）を形成したものである。

また、評価結果における「○」は完全にクリア層が平滑化している状態であることを、「△」は見た目上大きな問題は無いがザラツキがあることを、「×」は有色液体による画像の凸凹が全然埋まっていないことを示している。

この結果から次のことが分かる。

すなわち、１６パス印刷ではクリア層の膜厚が４０μｍあれば全部平滑化される。８パス印刷ではクリア層の膜厚が６０μｍあれば全部平滑化される。４パス印刷でいずれの場合でも平滑化されるにはクリア層の膜厚を６０μｍ以上にする必要がある。

このように、パス数が増加すれば、平滑化するためにクリア層の膜厚を小さく（薄く）することができる。つまり、パス数が多い場合には、クリア層の膜厚を薄くすることができるため、媒体と有色液体による画像の密着性を向上させることができる。

ここで、実施例１と２、実施例３と４をそれぞれ比較すると、白色液体による画像上に有色液体による画像を形成すると、クリア層の膜厚６０μｍでは全てのパス数で平滑化されている。８パス、１６パスではクリア層の膜厚２０μｍでは平滑化されている。

つまり、白色液体による画像上に有色液体による画像を形成することで、凸凹が小さくなり、平滑化するクリア液体の量を少なくすることができる。

言い換えれば、第１の液体吐出手段は、白色液体を吐出する手段（ヘッド３０１Ｗ）を含み、媒体１０１上に白色液体で画像を印刷した後、白色液体による画像上に、有色液体で画像を印刷し、白色液体による画像を印刷したときの透明層の厚さを、白色液体による画像を形成しないで、有色液体で画像を印刷したときの透明層の厚さよりも薄くする構成とできる。

これにより、平滑化するクリア液体の量を少なくすることができる。

また、実施例１と３を比較すると、実施例１に比べて、実施例３は全然埋まらない結果が多い。二次色は液体を硬化する前に合一する確率が大きくなるため、凸凹が大きくなってしまうのである。二次色の大きな凸凹を埋めるには、クリア液体の量を多くしなければならない。

言い換えれば、第１の液体吐出手段は、複数色の有色液体を吐出する手段（ヘッド３０１Ｋ、３０１Ｃ，３０１Ｍ、３０１Ｍ，３０１Ｗ）を含み、１色の有色液体で画像を印刷したときの透明層の厚さを、複数色の有色液体で画像を印刷したときの透明層の厚さよりも薄くする構成とできる。

これにより、１色の有色液体で画像を印刷するときのクリア液体の使用量を低減できる。

次に、本実施形態における単色、二次色において、全カラー画像の上でクリア層が平滑化するのに必要な膜厚量を図８に示している。厳密なコーティングでなければ、単色と二次色で平滑化するのに必要な膜厚量は同じに設定することもできる。

次に、クリア層によるコーティングを行うときのクリア液体の吐出条件（クリア層の厚さ）を決定する処理について図９のフロー図を参照して説明する。

コントローラユニット３のメモリ３２には、白色液体による画像の印刷を行う白地工程の有無と、有色液体による画像を印刷するときのパス数と、クリア液体の吐出条件（クリア層の厚さ）に関係をテーブル化して格納保持している。

そこで、まず、下地白なし（白地工程なし）か否かを判別する。

このとき、下地なしであれば、４パス印刷か否かを判別する。

ここで、４パス印刷であれば、クリア液体の中滴を吐出させて中ドットでクリア層を形成し、このクリア層を２層分印刷して膜厚を８０μｍとするように吐出条件を決定する。

また、４パス印刷でなければ、８パス印刷か否かを判別する。

ここで、８パス印刷であれば、クリア液体の大滴を吐出させて大ドットでクリア層を形成し、このクリア層の膜厚を６０μｍとするように吐出条件を決定する。

また、８パス印刷でなければ、つまり、１６パス印刷であれば、クリア液体の中滴を吐出させて中ドットでクリア層を形成し、このクリア層の膜厚を４０μｍとするように吐出条件を決定する。

一方、下地なしでなければ、４パス印刷か否かを判別する。

ここで、４パス印刷であれば、クリア液体の中滴を吐出させて中ドットでクリア層を形成し、このクリア層の膜厚を４０μｍとするように吐出条件を決定する。

また、４パス印刷でなければ、クリア液体の小滴を吐出させて小ドットでクリア層を形成し、このクリア層の膜厚を２０μｍとするように吐出条件を決定する。

このように、印刷動作を行うとき、有色液体による画像を印刷するときの第１の液体吐出手段であるヘッド３０１Ｋ，３０１Ｃ、３０１Ｍ，３０１Ｙ、３０１Ｗの走査回数（マルチパス印刷におけるパス数）に応じて透明層の厚さを制御する（ないし制御する処理を含んでいる。）

これにより、トレードオフの関係にあるコート層（透明層、クリア層）の平坦化と画像の密着性の両者を確保することができる

なお、活性エネルギー線硬化型液体としては、ＵＶ硬化型液体に限るものではなく、本発明は、電子線（ＥＢ）硬化型液体などを使用する場合でも適用できる。

１ 印刷装置
２ コンピュータ
３ コントローラユニット（制御手段）
１００ 搬送ユニット
２００ キャリッジユニット
３００ ヘッドユニット
３０１Ｋ、３０１Ｃ，３０１Ｍ、３０１Ｙ、３０１Ｗ ヘッド（第１の液体吐出手段）
３０１ＣＬ 第２の液体吐出手段
４００ 照射ユニット（硬化手段）

Claims (6)

1. 活性エネルギー線硬化型の有色液体を吐出する第１の液体吐出手段と、
   活性エネルギー線硬化型の透明液体を吐出する第２の液体吐出手段と、
   前記活性エネルギー線を照射する硬化手段と、
   印刷動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１の液体吐出手段を複数回走査し、前記第１の液体吐出手段から媒体上に前記有色液体を吐出させ、走査毎に、前記硬化手段で前記媒体上の前記有色液体を硬化させて、前記媒体上に前記有色液体による画像を印刷し、
   前記第２の液体吐出手段から前記有色液体による画像上に前記透明液体を吐出させて、前記硬化手段で前記透明液体を硬化させ、前記有色液体による画像上に透明層を形成させる印刷動作を制御し、
   前記有色液体による画像を印刷するときの前記第１の液体吐出手段の走査回数に応じて前記透明層の厚さを制御する
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 前記第１の液体吐出手段は、白色液体を吐出する手段を含み、
   前記媒体上に前記白色液体で前記画像を印刷した後、前記白色液体による画像上に、前記有色液体で前記画像を印刷し、
   前記白色液体による画像を印刷したときの前記透明層の厚さを、前記白色液体による画像を形成しないで、前記有色液体で前記画像を印刷したときの前記透明層の厚さよりも薄くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記第１の液体吐出手段は、複数色の有色液体を吐出する手段を含み、
   １色の前記有色液体で画像を印刷したときの前記透明層の厚さを、複数色の前記有色液体で前記画像を印刷したときの前記透明層の厚さよりも薄くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
4. 前記硬化手段によって前記有色液体が硬化されたとき、隣り合う走査で前記有色液体が合一化しない
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷装置。
5. 第１の液体吐出手段を複数回走査し、前記第１の液体吐出手段から媒体上に活性エネルギー線硬化型の有色液体を吐出させ、走査毎に、前記媒体上の前記有色液体に対し活性エネルギー線を照射して硬化させて、前記媒体上に前記有色液体による画像を印刷する工程と、
   第２の液体吐出手段で前記有色液体による画像上に活性エネルギー線硬化型の透明液体を吐出させて、前記透明液体に対して活性エネルギー線を照射して硬化させ、前記有色液体による画像上に透明層を形成する工程と、を行い、
   前記有色液体による画像を印刷するときの前記第１の液体吐出手段の走査回数に応じて前記透明層の厚さを制御する
   ことを特徴とする印刷方法。
6. 印刷装置を制御するコンピュータに、印刷動作を制御する処理を行わせるためのプログラムであって、
   前記印刷動作を制御する処理は、
   第１の液体吐出手段を複数回走査し、前記第１の液体吐出手段から媒体上に活性エネルギー線硬化型の有色液体を吐出させ、走査毎に、前記媒体上の前記有色液体に対し活性エネルギー線を照射して硬化させて、前記媒体上に前記有色液体による画像を印刷する処理と、
   第２の液体吐出手段で前記有色液体による画像上に活性エネルギー線硬化型の透明液体を吐出させて、前記透明液体に対して活性エネルギー線を照射して硬化させ、前記有色液体による画像上に透明層を形成する処理であり、
   前記有色液体による画像を印刷するときの前記第１の液体吐出手段又は前記媒体の走査回数に応じて前記透明層の厚さを制御する処理を含んでいる
   ことを特徴とするプログラム。

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