特開 2024-98278 インクジェット印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098278

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】インクジェット印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 305

B41J2/01 401

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001682

(22)【出願日】2023-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】000250502

【氏名又は名称】理想科学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(72)【発明者】

【氏名】飯島 愛璃

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EA06

2C056EA16

2C056EB12

2C056EB35

2C056EC12

2C056EC28

2C056EC38

(57)【要約】

【課題】画像処理によらずに非定常な濃度ムラの抑制を図る。
【解決手段】用紙Ｐに対してインクを吐出して画像を形成するヘッドユニット３０と、用紙Ｐをヘッドユニット３０のある用紙搬送方向Ｘの下流側に所定の搬送速度で搬送する搬送ベルト２０と、ヘッドユニット３０の用紙搬送方向Ｘの上流側に設けられ、ヘッドユニット３０と搬送ベルト２０との間のヘッドギャップ４０に向けて、気流制御用の空気を送る気流流入部５１と、気流流入部５１の開口部での流速を搬送速度と同程度になるように制御する風量制御部５２と、ヘッドギャップ４０の広さに応じて気流流入部５１からヘッドギャップ４０への気流の流入方向を制御する風向制御部５３とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

印刷媒体に対して液体を吐出して画像を形成するインク吐出部と、
前記印刷媒体を前記インク吐出部のある搬送方向の下流側に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、
前記インク吐出部の前記搬送方向の上流側に設けられ、前記インク吐出部と前記搬送部との間の空間に向けて、気流制御用の空気を送る気流流入部と、
前記気流流入部の開口部での流速を前記搬送速度と同程度になるように制御する風量制御部と、
前記空間の広さに応じて前記気流流入部から前記空間への気流の流入方向を制御する風向制御部と、
を備えることを特徴とするインクジェット印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクジェット印刷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ライン型のインクジェット印刷装置は、搬送ベルトにより搬送される用紙に対して、用紙の搬送方向と直交する方向に複数配置されたインクジェットヘッドによりインク液滴を連続吐出することにより印刷を行う。

【0003】

このようなインクジェット印刷装置では、インクジェットヘッドのノズルからインクが連続吐出されると、そのインク液滴は自己気流を伴い吐出される。そして印刷媒体の搬送により発生した気流が、自己気流の壁にぶつかり、複雑に気流が乱れることがある。この乱気流により吐出されたインクの着弾位置が所望の位置からずれてしまうと、木目ムラあるいは風紋ムラと呼ばれる非定常な濃度ムラが印刷画像に生じ、画像の品質を低下させることがあった。

【0004】

特許文献１では、インクを吐出するノズルの間引きまたは印刷データの画像処理により印刷画像の濃度ムラの発生を抑制することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１７８４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

気流の影響で印刷画像に生じる濃度ムラは、木目あるいは風紋のような非定常なムラであるため、画像処理によって濃度ムラの抑制を図るのには限界がある。

【0007】

本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、画像処理によらずに非定常な濃度ムラの抑制を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様によるインクジェット印刷装置は、
印刷媒体に対して液体を吐出して画像を形成するインク吐出部と、
前記印刷媒体を前記インク吐出部のある搬送方向の下流側に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、
前記インク吐出部の前記搬送方向の上流側に設けられ、前記インク吐出部と前記搬送部との間の空間に向けて、気流制御用の空気を送る気流流入部と、
前記気流流入部の開口部での流速を前記搬送速度と同程度になるように制御する風量制御部と、
前記空間の広さに応じて前記気流流入部から前記空間への気流の流入方向を制御する風向制御部と、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、画像処理によらずに非定常な濃度ムラの抑制を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット印刷装置のヘッドギャップ周りの概略構成図である。

【図2A】図２Ａは、図１のヘッドギャップに発生するクエット流れによる搬送気流の流速分布を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、図１のヘッドギャップに発生するインク液滴の自己気流の方向分布を示す図である。

【図3】図３は、図１のヘッドギャップに気流制御用の空気を送る気流流入部と、気流流入部が送る空気の風量及び方向をそれぞれ制御する風量制御部及び風向制御部との概略構成を示す図である。

【図4】図４は、図１のヘッドギャップにおける、ヘッドブロックのノズル面からの距離に対する搬送気流の速度分布を、図３の気流流入部によるヘッドギャップの気流制御の実施前と実施後とについて示すグラフである。

【図5A】図５Ａは、図３の気流流入部によるヘッドギャップの気流制御を実施する前の、ノズルブロックのノズル面に沿った平面における気流の流速分布を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、図３の気流流入部によるヘッドギャップの気流制御を実施した後の、ノズルブロックのノズル面に沿った平面における気流の流速分布を示す図である。

【図6A】図６Ａは、図３の気流流入部によるヘッドギャップの気流制御を実施する前の、ノズル面と直交し用紙搬送方向に沿った平面における気流の流速分布を示す図である。

【図6B】図６Ｂは、図３の気流流入部によるヘッドギャップの気流制御を実施した後の、ノズル面と直交し用紙搬送方向に沿った平面における気流の流速分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0012】

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

図１に示す実施形態のインクジェット印刷装置１０は、搬送ベルト２０により用紙Ｐを用紙搬送方向Ｘに搬送する搬送経路上で、搬送ベルト２０の上方に配置したヘッドユニット３０のノズルから吐出されたインクの液滴により、用紙Ｐに画像を印刷する。用紙Ｐは印刷媒体に当たり、ヘッドユニット３０は、印刷媒体に対して液体を吐出して画像を形成するインク吐出部に当たる。搬送ベルト２０は、印刷媒体をインク吐出部のある搬送方向の下流側に所定の搬送速度で搬送する搬送部に当たる。搬送ベルト２０上の用紙Ｐとヘッドユニット３０とのヘッドギャップ４０では、搬送気流と自己気流とが発生する。ヘッドギャップ４０は、インク吐出部と搬送部との間の空間に当たる。

【0014】

図２Ａは、図１のヘッドギャップ４０に発生するクエット流れによる搬送気流の流速分布を示す図である。クエット流れとは、平行な一対の平板のうち一方が他方と平行に移動することで、一対の平板間の流体に生じる流れ場のことである。インクジェット印刷装置１０では、ヘッドユニット３０の不図示のノズルが開口する固定のノズル面３１に対して、搬送ベルト２０上の用紙Ｐがノズル面３１と平行に移動することで、クエット流れによる用紙搬送方向Ｘの搬送気流がヘッドギャップ４０に生じる。

【0015】

図２Ａに示すように、ヘッドギャップ４０の搬送気流の流速は、ヘッドユニット３０に近いほど低く、搬送ベルト２０に近いほど高い。図２Ａでは、搬送ベルト２０が０．７ｍ／ｓの速度で用紙Ｐを搬送したときの、ヘッドギャップ４０に発生する用紙搬送方向Ｘの気流の流速分布を示している。図２Ａに示す分布では、流速の異なる搬送気流がヘッドユニット３０のノズル面３１と平行な層状に分布している。層状に分布した搬送気流の流速は、ヘッドユニット３０のノズル面３１から搬送ベルト２０側に遠ざかる（用紙Ｐからノズル面３１への距離が増える）のに比例して増加している。

【0016】

図２Ａの矢印Ｙは、搬送ベルト２０上の用紙Ｐからノズル面３１への距離方向を示す。Ｚは、ノズル面３１に複数配置される不図示のノズルの間隔方向を示す。

【0017】

図２Ｂは、図１のヘッドギャップ４０に発生するインク液滴の自己気流の方向分布を示す図である。図２Ｂに示すように、ヘッドギャップ４０の自己気流は、ヘッドユニット３０のノズルから吐出されたインクの液滴によって発生する。ヘッドユニット３０から搬送ベルト２０に鉛直に向かう気流はインクの液滴が自身で起こす気流であり、その周りには、インクの液滴が起こした気流に空気が引き寄せられた周りの空気による気流が発生する。

【0018】

図２Ｂでは、搬送ベルト２０による用紙Ｐの用紙搬送方向Ｘへの搬送を行っていない場合の自己気流の方向分布を示している。用紙Ｐの搬送を行っていない場合、ノズルから吐出されたインクの液滴によって発生した気流は、用紙Ｐの着弾位置の紙面で反射しヘッドギャップの着弾位置の周辺の空間に散乱して、紙面から舞い上がるような気流を誘発させる。

【0019】

搬送ベルト２０により用紙Ｐを搬送しながら画像を印刷する際には、搬送気流と自己気流との相互作用によって、ヘッドギャップ４０に複雑な向きの気流が生じ、ノズルから吐出されたインクの液滴が本来の位置からずれた位置に着弾する原因となる。インクの液滴の着弾位置がずれると、印刷画像に非定常な濃度ムラが生じ、印刷画像の品質が低下する。印刷画像に生じる非定常な濃度ムラは、特に印字率の高いベタ部で顕著に現れ、木目あるいは風紋のような態様であることから、木目ムラ、風紋ムラとも呼ばれる。印刷画像の非定常な濃度ムラは、ヘッドギャップ４０が広がるほど顕著に現れると言われている。また、自己気流により舞い上がったインクのミストが搬送気流に乗って飛散すると、飛散したミストが周辺の機体に付着して機内汚れが発生する。

【0020】

従来技術において説明した画像処理の他、インクの液滴を吐出させるノズルを間引き処理することで濃度ムラの抑制を図る方法も、従来から提案されている。しかし、これらの方法では、印刷画像の印字解像度の低下、あるいは、画像処理に伴うタクトタイムの長時間化による生産性の低下が新たな課題として発生する。

【0021】

本実施形態のインクジェット印刷装置１０では、用紙搬送方向Ｘの上流側からヘッドギャップ４０に空気を送り込む気流流入部を設け、図２Ａ、図２Ｂに示すヘッドギャップ４０の気流を制御する。ヘッドギャップ４０の気流を制御することで、濃度ムラの原因となる気流をヘッドギャップ４０に発生しにくくする。

【0022】

図３は、図１のヘッドギャップ４０に気流制御用の空気を送る気流流入部５１と、気流流入部５１が送風する空気の風量及び方向をそれぞれ制御する風量制御部５２及び風向制御部５３との概略構成を示す図である。

【0023】

気流流入部５１は、ヘッドユニット３０の用紙搬送方向Ｘにおける上流側の端部に設けられている。気流流入部５１は、送風ファンによる風量制御部５２で発生させた気流を、用紙搬送方向Ｘの上流側からヘッドギャップ４０に導くダクトを有している。気流流入部５１は、インク吐出部の搬送方向の上流側に設けられ、インク吐出部と搬送部との間の空間に向けて、気流制御用の空気を送る気流流入部に当たる。

【0024】

風量制御部５２は、送風ファンの回転数の変更により気流の強弱を調整することができる。気流流入部５１が用紙搬送方向Ｘの上流側からヘッドギャップ４０に導く風量制御部５２の気流は、非定常な濃度ムラの原因の１つとされているヘッドギャップ４０内の気流の速度勾配を変化させて、濃度ムラを抑制する。

【0025】

風量制御部５２の送風ファンから気流流入部５１により強制的に空気を送ることで、気流流入部５１の開口部において、搬送ベルト２０による用紙Ｐの搬送速度と同程度の速度の気流を、用紙搬送方向Ｘに発生させることを可能にする。風量制御部５２は、気流流入部の開口部での流速を搬送部による印刷媒体の搬送速度と同程度になるように制御する風量制御部に当たる。

【0026】

なお、ヘッドギャップ４０の気流の速度を測定する測定位置は、ヘッドユニット３０のノズル面３１からヘッドギャップ４０の半値（ｙ／２）だけ搬送ベルト２０側にずれた位置とする。搬送ベルト２０による用紙Ｐの用紙搬送方向Ｘへの搬送速度をｖ１（ｍ／ｓ）としたとき、ヘッドギャップ４０の気流速度の測定位置における気流の速度ｖが、ｖ＞ｖ１／２になるように、気流流入部５１の気流の風量及び風向を制御する。ヘッドギャップ４０が狭い場合（例えば、１ｍｍ以下）は、ヘッドギャップ４０に制御を必要とするほどの気流が生じないので、用紙搬送方向Ｘにおける上流側の端部からヘッドギャップ４０への気流流入部５１による強制的な空気の送り込みは不要である。

【0027】

風向制御部５３は、気流流入部５１の出口付近に配置されたルーバを有している。風向制御部５３は、ルーバの向きの調整により、気流流入部５１が用紙搬送方向Ｘの上流側から導く気流のヘッドギャップ４０に対する流入角度を、ヘッドユニット３０側の向きから搬送ベルト２０側の向きまで上下に調整することができる。ヘッドギャップ４０に導く気流の向きの調節機能を、風向制御部５３として備えることで、ヘッドギャップ４０の中間部～紙面の位置に当たるような気流を発生させて、幅広い寸法のヘッドギャップに対応可能とすることができる。風向制御部５３は、インク吐出部と搬送部との間の空間の広さに応じて気流流入部からインク吐出部と搬送部との間の空間への気流の流入方向を制御する風向制御部に当たる。

【0028】

図４は、図１のヘッドギャップ４０における、ヘッドユニット３０のノズル面３１からの距離に対する搬送気流の速度分布を、図３の気流流入部５１によるヘッドギャップ４０の気流制御の実施前（●）と実施後（■）とについて示すグラフである。図４では、ヘッドギャップ４０が２．０ｍｍ、搬送ベルト２０による用紙Ｐの搬送速度がｖ１（ｍ／ｓ）である場合の搬送気流速度の数値をプロットしている。

【0029】

ヘッドギャップ４０の気流制御の実施前（●）は、ヘッドギャップ４０における用紙搬送方向Ｘの気流は、ヘッドユニット３０のノズル面３１から搬送ベルト２０側に遠ざかるのに比例して、用紙搬送方向Ｘの気流速度が直線的に増加するクエット流れであった。ヘッドギャップ４０の気流制御の実施後（■）は、気流流入部５１がヘッドギャップ４０に上流側から空気を送り込んだことにより、特に、ヘッドギャップ４０の中間域において、用紙搬送方向Ｘの気流の速度が気流制御の実施前（●）よりも増加している。気流制御の実施前（●）に対して気流制御の実施後（■）は、ヘッドギャップ４０における用紙搬送方向Ｘの気流の速度分布が変化したことが確認できる。

【0030】

図５Ａは、気流流入部５１によるヘッドギャップ４０の気流制御を実施する前の、ノズルユニット３０のノズル面３１に沿った平面における気流の流速分布を示す図である。図５Ａでは、ヘッドギャップ４０が２．０ｍｍである場合の速度分布を示している。

【0031】

図５Ａに示すように、ヘッドギャップ４０の気流制御の実施前は、ノズル面３１のノズル配置エリアＮの用紙搬送方向Ｘにおける上流側に、ノズル配置エリアＮに複数配置される不図示のノズルの間隔方向Ｚにおいて気流ムラが発生している。間隔方向Ｚの気流ムラは、詳しくは、ノズルの間隔方向Ｚにおいて、気流の流速が低い（－０．３０～０．００ｍ／ｓ）部分と高い（０．００～０．３０ｍ／ｓ）部分とが交互に分布するというものである。

【0032】

間隔方向Ｚの気流の流速が低い部分では、図中の左から右に向かう向きの気流が発生する。間隔方向Ｚの気流の流速が高い部分では、図中の右から左に向かう向きの気流が発生する。間隔方向Ｚの気流は、気流の流速が低い部分と高い部分との間で、密または疎となる。ノズルから吐出されたインクの液滴の着弾位置は、この気流の影響を受けて本来の位置からずれるため、特にベタ印字時には濃度ムラ（木目ムラ、風紋ムラ）が発生すると考えられる。

【0033】

図５Ｂは、気流流入部５１によるヘッドギャップ４０の気流制御を実施した後の、ノズルユニット３０のノズル面３１に沿った平面における気流の流速分布を示す図である。ヘッドギャップ４０の気流制御の実施後は、ノズル配置エリアＮの用紙搬送方向Ｘの上流側における、ノズルの間隔方向Ｚの気流ムラは、抑制されている。ノズルから吐出されたインクの液滴の着弾位置は、抑制された気流の影響を受けずに本来の位置付近となると考えられる。

【0034】

図６Ａは、気流流入部５１によるヘッドギャップ４０の気流制御を実施する前の、ノズル面３１と直交し用紙搬送方向Ｘに沿った平面における気流の流速分布を示す図である。ヘッドギャップ４０の気流制御の実施前は、ノズルから吐出したインクによる自己気流は、用紙Ｐの紙面で跳ね返り、図中の矢印で示すように、ノズル面３１側に舞い上がっている。さらに、インクの自己気流と紙面で跳ね返った気流とが相互作用してインクの液滴の飛翔方向が変化し、インクの着弾位置がずれることで濃度ムラが発生する。また、紙面で跳ね返って舞い上がったインクのミストが搬送気流に乗って飛散し、飛散したミストが周辺の機体に付着して機内汚れが発生する。

【0035】

図６Ｂは、気流流入部５１によるヘッドギャップ４０の気流制御を実施した後の、ノズル面３１と直交し用紙搬送方向Ｘに沿った平面における気流の流速分布を示す図である。ヘッドギャップ４０の気流制御の実施後は、ヘッドギャップ４０内の気流の速度勾配が変化したことで、紙面で跳ね返って舞い上がる気流を抑制することが可能である。

【0036】

本実施形態のインクジェット印刷装置１０では、気流流入部５１によりヘッドギャップ４０に用紙搬送方向Ｘの上流側から空気を送り込むことで、ヘッドギャップ４０内の気流を制御し、インクの吐出による自己気流の舞い上がりを抑制する。このため、インクを吐出するノズルを間引きすることで印字率を落としたり、画像処理の時間を確保するために用紙Ｐの搬送速度ｖを落とすことなく、印刷画像の濃度ムラ（木目ムラ、風紋ムラ）を低減できる。

【0037】

なお、以上に説明した実施形態は、以下の態様の発明を開示している。

【0038】

開示される第１の態様の発明は、
入力された評価対象画像の画像情報に基づき画像ムラの評価を行う画像評価装置であり、
前記評価対象画像を複数の領域に分割するための画像分割部と、
前記評価対象画像の画像情報から画素の偏差を求める画像偏差算出部と、
前記偏差をもとにムラを検出し数値化するかの判断を行う評価是非判定部と、
前記評価対象画像の画像情報をフーリエ変換して周波数特性を算出するフーリエ変換部と、
複数の特定方向のムラを抽出する帯域フィルタを用いて前記変換部によって算出された空間周波数特性を限定するフィルタ部と、
前記フィルタ部より制限された前記空間周波数特性の情報に基づき、前記評価対象画像の画像ムラの数値を算出する定量化部を備え、
前記フィルタ部は、うねり成分として斜め方向の低周波数領域に限定することと濃淡差としてｕ方向（水平方向）の低周波数領域に限定することとバンディングとしてｖ方向（垂直方向）の周波数領域に限定することの3つのフィルタを最低限もつことと、
前記定量化部は、濃淡差として数値を算出した後、バンディングとして算出された数値をもとに補正処理を行うこと、
を特徴とする、画像評価装置である。

【0039】

開示される第２の態様の発明は、上記した第１の態様の発明において、前記フィルタ部は、さらに視覚特性関数を前記対象画像にかけることを特徴とする画像評価装置である。ここでいう視覚特性関数は、濃淡差数値補正部が行う補正値とすることができる。

【0040】

開示される第３の態様の発明は、上記した第１又は第２の態様の発明において、前記画像分割部は、主走査方向を各ヘッドごとに画像を分割することを特徴とする画像評価装置である。

【0041】

開示される第３の態様の発明は、上記した第１～第３のいずれか１つの態様の発明において、前記評価装置は、さらに定量化部で求めた数値をもとに風紋ムラの原因を判断する原因判断部を備えた画像評価装置である。ここでいう原因判断部は、風紋ムラが濃淡差、うねりのいずれによるものか、あるいは、バンディングによるものかを、風紋ムラの評価結果として出力する場合の、評価数値出力部で構成することができる。

【0042】

そして、本発明は上記の実施形態のままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
［付記］

【0043】

以上に説明した実施形態によって、以下に示す態様の発明が開示される。
印刷媒体に対して液体を吐出して画像を形成するインク吐出部と、
前記印刷媒体を前記インク吐出部のある搬送方向の下流側に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、
前記インク吐出部の前記搬送方向の上流側に設けられ、前記インク吐出部と前記搬送部との間の空間に向けて、気流制御用の空気を送る気流流入部と、
前記気流流入部の開口部での流速を前記搬送速度と同程度になるように制御する風量制御部と、
前記空間の広さに応じて前記気流流入部から前記空間への気流の流入方向を制御する風向制御部と、
を備えることを特徴とするインクジェット印刷装置が開示される。

【0044】

そして、上記態様による発明によれば、画像処理によらずに非定常な濃度ムラの抑制を図ることができる。

【符号の説明】

【0045】

１０ インクジェット印刷装置
２０ 搬送ベルト（搬送部）
３０ ヘッドユニット（インク吐出部）
４０ ヘッドギャップ（インク吐出部と搬送部との間の空間）
５１ 気流流入部
５２ 風量制御部
５３ 風向制御部
Ｐ 用紙（印刷媒体）
Ｘ 用紙搬送方向（搬送方向）

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】