以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための画像形成装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体上にタリックインクを吐出するメタリックインク吐出ヘッドと、記録媒体上にカラーインクを吐出するカラーインク吐出ヘッドと、記録媒体上のメタリックインクに光を照射する照射部と、メタリックインク吐出ヘッドと、カラーインク吐出ヘッドと、照射部と、が設けられたキャリッジと、キャリッジを記録媒体に対して主走査方向に相対移動させる主走査移動と、キャリッジを記録媒体に対して主走査方向と直交する副走査方向に相対移動させる副走査移動と、を交互に行う移動部と、を備える。
メタリックインクは例えば紫外線硬化型であり、照射部は紫外線を照射することで、メタリックインクを硬化させる。
また実施形態では、メタリックインク吐出ヘッドは、主走査移動のうち、第1主走査移動において記録媒体の第1領域に液体を吐出し、照射部は、主走査移動のうち、第1主走査移動より後の第2主走査移動において第1領域に光を照射し、カラーインク吐出ヘッドは、前記光が照射された前記第1領域に前記カラーインクを吐出する。これにより、メタリックインクの吐出から硬化開始までの時間を長く確保でき、メタリックカラーのような色彩のある高光沢の画像表現ができる。
ここで、メタリックとは金属的な光沢を有するものの表現である。
以下、用紙に紫外線硬化型のインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置を一例として実施形態を説明する。ここで、インクは液体の一例であり、用紙は記録媒体の一例である。用紙は普通紙又は光沢紙等の各種のものを含む。但し、記録媒体は用紙に限定されるものではなく、プラスチックフイルム、プリプレグ又は銀箔等であってもよい。
また、実施形態の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷は何れも同義語とする。さらに、液体は、液体吐出ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。
より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
また、液体吐出ヘッドとは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータ等を使用するものが含まれる。
以下の説明では、主走査方向をX軸方向とし、主走査方向と略直交する副走査方向をY軸方向とし、X軸方向及びY軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向とする。なお、X軸方向で矢印が向いている方向を+X方向、+X方向の反対方向を-X方向と表記し、Y軸方向で矢印が向いている方向を+Y方向、+Y方向の反対方向を-Y方向と表記し、Z軸方向で矢印が向いている方向を+Z方向、+Z方向の反対方向を-Z方向と表記する。但し、これらは画像形成装置の向きを制限するものではなく、画像形成装置の向きは任意である。
[第1実施形態]
(画像形成装置10の全体構成例)
まず、実施形態に係る画像形成装置10の全体構成を説明する。図1は、画像形成装置10の全体構成の一例を示す斜視図である。図1(a)は装置前面側から視た斜視図、図1(b)は装置背面側から視た斜視図である。
画像形成装置10は、キャリッジ200と、用紙Pを載置する載置台13とを備える。キャリッジ200には、インク吐出ヘッドと、照射ユニットとが設けられている。インク吐出ヘッドは、ノズルからインクを吐出することによって画像を形成する。ノズルは、載置台13に向き合うように設けられている。また照射ユニットも載置台13に向き合うように設けられている。インク吐出ヘッド及び照射ユニットについては、別途図2を参照して詳述する。
左右の側板18a,18bにはガイドロッド19が架け渡されており、ガイドロッド19は、キャリッジ200をX軸方向に移動可能に保持している。キャリッジ200は、ガイドロッド19に沿って、用紙Pに対して主走査方向に相対移動する主走査移動を行う。
また、キャリッジ200、ガイドロッド19、及び側板18a,18bは一体となって、載置台13の下部に設けられたガイドレール29に沿ってY軸方向に移動可能となっている。キャリッジ200は、ガイドレール29に沿って、記録媒体に対して副走査方向に相対移動する副走査移動を行う。
さらに、キャリッジ200は、Z方向(上下方向)に移動可能に保持されている。
画像形成装置10は、+X方向に沿った主走査移動である往路のみで画像を形成する一方向印刷を行う。
(キャリッジ200の構成例)
次に図2を参照して、キャリッジ200の構成を説明する。図2は、キャリッジの構成の一例を示す図である。図2は、図1のキャリッジ200を-Z方向側から視た図である。
キャリッジ200は、-Z方向側が開放された箱状部材である。図2に示すように、キャリッジ200は箱状部材の内部に、メタリックインク吐出ヘッド300と、カラーインク吐出ヘッド301a及び301bと、照射ユニット400a及び400bとを備える。
なお、カラーインク吐出ヘッド301a及び301bは、吐出するインクの色及び配置された位置を除き同じ構成であるため、以下では、特に区別しない場合にはカラーインク吐出ヘッド301と総称する。同様に照射ユニット400a及び400bは、配置された位置を除き同じ構成であるため、以下では、特に区別しない場合には照射ユニット400と総称する。
メタリックインク吐出ヘッド300とカラーインク吐出ヘッド301も、吐出するインクの種類及び配置された位置を除いて同じ構成である。但し、これらは必ずしも同じ構成でなくてもよい。
キャリッジ200は、メタリックインク吐出ヘッド300、カラーインク吐出ヘッド301及び照射ユニット400を、キャリッジ200の-Z方向側に配置される用紙Pに向き合うようにして保持する。
メタリックインク吐出ヘッド300は、用紙P上にメタリックインクを吐出する複数のノズルが副走査方向にノズル列として設けられている液体吐出ヘッドの一例である。
メタリックインク吐出ヘッド300は、圧力発生部としての圧電素子を有し、駆動信号に応じて収縮し、収縮に伴う圧力変化によって、ノズル列300nに含まれる各ノズルを通してメタリックインクを-Z方向側に吐出する。
実施形態に係るメタリックインクは、紫外線硬化型インクであり、少なくともモノマーまたはオリゴマー、光重合開始剤、メタリック粒子を含んで構成されている。紫外線硬化型インクには、例えばメタクリレート系モノマーを含むインク等を使用できる。メタクリレート系モノマーは皮膚感さ性が比較的弱く、また硬化収縮の度合いが大きいという特性がある。
また紫外線硬化型インクは、さらに添加剤を含んでもよい。添加剤は、例えば、増感剤、分散剤、レベル剤、重合禁止剤であり、適宜選択可能である。
また実施形態では、メタリック粒子は、外径5[μm]程度、厚さ0.1[μm]以上で0.2[μm]以下程度のアルミニウム粒子であり、鱗片状又は扁平状の粒子である。但し、これに限定されるものではなく、アルミニウム以外の金属粒子を用いることができ、形状も鱗片状でなくてもよい。
カラーインク吐出ヘッド301は、用紙P上にカラーインクを吐出する複数のノズルが副走査方向にノズル列として設けられている。
カラーインク吐出ヘッド301は、圧力発生部としての圧電素子を有し、駆動信号に応じて収縮し、収縮に伴う圧力変化によって、ノズル列301nに含まれる各ノズルを通してカラーインクを-Z方向側に吐出する。
実施形態に係るカラーインクは、紫外線硬化型インクであり、少なくともモノマーまたはオリゴマー、光重合開始剤、着色粒子を含んで構成されている。着色粒子は染料や顔料等の粒子である。着色粒子の色は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー及びブラック等であるが、これに限定されるものではなく、画像形成装置10の用途に応じて適宜選択できる。
紫外線硬化型インクを構成する材料は、上記に特に制限されるものではなく、画像形成装置10の用途に応じて各種材料を適宜使用できる。インクの粘度、表面張力に関しても同様である。
メタリックインクとカラーインクの少なくとも一方が溶媒を含有すると、揮発性が高くなり、硬化効率又は乾燥効率を向上させる観点で好ましい。またメタリックインクとカラーインクの少なくとも一方が水を含有すると、耐環境性の観点で好ましい。
照射ユニット400は、用紙P上のメタリックインク及びカラーインクに光を照射する照射部の一例である。
実施形態では、照射ユニット400は、紫外線を照射することで、用紙P上のメタリックインク及びカラーインクを硬化させる。硬化されたメタリックインク及びカラーインクは用紙Pに付着して定着する。照射ユニット400として例えばUV(Ultra Violet)ランプを使用できる。
副走査方向における照射ユニット400の長さは、副走査方向におけるメタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301の各長さより長い方が好ましい。こうすることで、メタリックインク吐出ヘッド300又はカラーインク吐出ヘッド301により、1回の主走査移動で用紙P上に吐出されたインクの副走査方向における全体に紫外線を照射できる。
図2に示すように、キャリッジ200では、照射ユニット400a、カラーインク吐出ヘッド301a、カラーインク吐出ヘッド301b、メタリックインク吐出ヘッド300及び照射ユニット400bが、主走査移動における往路の上流側から下流側に向けてこの順で設けられている。カラーインク吐出ヘッド301a及び301bは、主走査方向に沿って並んで設けられている。
メタリックインク吐出ヘッド300は、副走査方向に沿ったカラーインク吐出ヘッド301の下流側(+Y方向側)に、カラーインク吐出ヘッド301が配置された位置から略所定の副走査幅分ずれた位置に設けられている。この副走査幅は、ノズル列300n及び301nの副走査方向に沿った長さに略等しい。また副走査幅は所定幅の一例である。
カラーインク吐出ヘッド301と照射ユニット400は、副走査方向において重なるように設けられ、メタリックインク吐出ヘッド300と照射ユニット400は、副走査方向において重ならないように設けられている。
具体的には、メタリックインク吐出ヘッド300は、副走査方向に沿った照射ユニット400の下流側(+Y方向側)に、照射ユニット400が配置された位置から副走査幅分ずれた位置に設けられている。
(画像形成装置10のハードウェア構成例)
次に図3を参照して、画像形成装置10のハードウェア構成を説明する。図3は、画像形成装置10のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図3に示すように、画像形成装置10は、コントローラユニット3と、検知群4と、搬送ユニット100と、キャリッジ200と、メタリックインク吐出ヘッド300と、カラーインク吐出ヘッド301と、照射ユニット400と、メンテナンスユニット500とを有する。
これらのうち、コントローラユニット3は、ユニット制御回路31と、メモリ32と、CPU(Central Processing Unit)33と、I/F(Interface)34とを有する。
I/F34は、画像形成装置10と外部装置であるPC(Personal Computer)2と接続するためのインタフェースである。画像形成装置10とPC26との接続形態はどのようなものであってもよく、ネットワークを介した接続や通信ケーブルで両者を直接接続する形態等で接続できる。
CPU33は、メモリ32を作業領域に用いて、画像形成装置10の各ユニットを、ユニット制御回路31を介して制御する。具体的には、CPU33は、PC26から受信する画像データ及び検知群4により検知されたデータに基づいて、各ユニットを制御し、用紙P上に画像を形成する。
検知群4は、キャリッジ200の主走査方向の位置を検知するエンコーダセンサ等の画像形成装置10に備えられている各種センサである。
PC26はプリンタドライバがインストールされている。プリンタドライバは、画像形成装置10に送信するための画像データを生成する。画像データは、画像形成装置10のキャリッジ200等を動作させるコマンドデータと、形成対象とする画像に関する画素データとを含んでいる。
搬送ユニット100は、用紙Pを搬送させるための搬送機構を備えるユニットである。また搬送ユニット100は、キャリッジ200を用紙Pに対して主走査方向に相対移動させる主走査移動と、キャリッジ200を用紙Pに対して副走査方向に相対移動させる副走査移動と、を行う移動部の一例である。搬送ユニット100は、ガイドロッド19及びガイドレール29等を含む。
メンテナンスユニット500は、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301の吐出機能の維持回復機構を有する。維持回復機構は、画像形成装置10が画像の形成を行わない期間にノズルを乾燥から保護するためにノズル面を覆うためのキャップを含む。
このキャップは、純粋にノズル面を覆い、乾燥から保護するためだけの機能を備えた保湿キャップと、保湿キャップの機能に加え、吸引ポンプに接続し、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301から増粘したインクを吸引する吸引キャップ等を含む。
(コントローラユニット3の機能構成例)
次に、画像形成装置10が備えるコントローラユニット3の機能構成について説明する。図4は、コントローラユニット3の機能構成の一例を示すブロック図である。図4に示すように、コントローラユニット3は、画像処理部12と、制御部30とを有する。
画像処理部12は、データ受理部121と、データ生成部122と、データ出力部123とを有する。
データ受理部121は、PC26から画像データを受理する。画像データは、形成対象である画像のパターン又は色等の情報を含む。データ生成部122は、データ受理部121で受理した画像データについて、CMYK変換処理や減階調処理、画像変換処理等の所定のデータ処理を行い、画像データに基づき、用紙Pに画像を形成するための記録データを生成する。データ出力部123は、生成された記録データを制御部30に出力する。
制御部30は、吐出制御部14と、印刷モード受理部21と、照射駆動部22と、第1駆動部23と、第2駆動部24と、形成制御部25とを有する。
吐出制御部14は、記録データに基づき、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301にインクを吐出させる。印刷モード受理部21は、印刷モードに関する情報を受理する。印刷モードは、カラー又はモノクロの印刷や用紙Pの片面又は両面の印刷等を示す情報である。
照射駆動部22は、照射ユニット400を駆動させ、紫外線を照射させる。
第1駆動部23は、キャリッジ200を副走査方向へ移動させ、キャリッジ200と用紙Pを副走査方向に相対移動させる。第2駆動部24は、キャリッジ200を主走査方向へ移動させ、キャリッジ200と用紙Pを主走査方向に相対移動させる。
形成制御部25は、画像処理部12から記録データを受け付け、受け付けた記録データに応じて、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301から記録データの各画素に対応するインクを吐出するように、吐出制御部14、照射駆動部22、第1駆動部23及び第2駆動部24を制御する。
<画像形成装置10の動作例>
次に図5を参照して、画像形成装置10の動作を説明する。図5は、画像形成装置10の動作の一例を示すフローチャートである。図5は、画像形成装置10がPC26から画像データを受理し、記録データを形成後、画像の形成制御を開始するタイミングをトリガーにした動作を示している。また図5は、画像形成装置10が3回の主走査移動で画像を形成する場合の動作を示している。
まず、ステップS51において、形成制御部25は、キャリッジ200を副走査方向に移動させ、画像を記録するための初期位置に停止させる。
続いて、ステップS52において、形成制御部25は、昇降機構を駆動させ、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301によるインクの吐出に適した高さにキャリッジ200を移動させる。高さはZ方向に沿う位置を意味する。
この高さは、例えばメタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301と、用紙Pとの間のギャップが1mmになる高さ等である。形成制御部25は、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301の高さを検出する高さセンサの検出信号に基づき、昇降機構を駆動制御すると好適である。
続いて、ステップS53において、形成制御部25は、第1回目の主走査移動として、キャリッジ200を往路に移動させる。
第1回目の主走査移動の際に、ステップS54において、メタリックインク吐出ヘッド300は、用紙Pの第1領域にメタリックインクを吐出する。第1回目の主走査移動が終了後、形成制御部25は、キャリッジ200を停止させ、その後、復路に主走査移動させ、主走査方向における元の位置に戻して停止させる。なお、一方向印刷における復路の主走査移動では、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301はインクの吐出を行わない。この点は、一方向印刷における復路の主走査移動においても同様である。
続いて、ステップS55において、形成制御部25は、キャリッジ200を副走査方向に副走査幅分移動させる。
続いて、ステップS56において、形成制御部25は、第2回目の主走査移動として、キャリッジ200を往路に移動させる。
第2回目の主走査移動の際に、ステップS57において、照射ユニット400bは、用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクに紫外線を照射する。これにより、用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクは硬化して用紙Pに定着する。
なお、照射ユニット400bは、形成制御の開始後、UVランプを常時点灯して紫外線を照射し続けている。用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクに照射ユニット400bが向き合った際にメタリックインクに紫外線が照射される。用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクに照射ユニット400bが向き合うとは、用紙Pを平面視する方向において、第1領域と照射ユニット400bが重なることをいう。
但し、照射ユニット400bは、用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクに照射ユニット400bが向き合った時のみにUVランプを点灯し、それ以外の時にはUVランプを消灯するように制御されてもよい。これらの点は、以降における照射ユニット400a及び400bによる紫外線の照射においても同様である。
ここで、メタリックインク吐出ヘッド300は、照射ユニット400bの+Y方向側に副走査幅分ずれた位置に設けられている。従って、照射ユニット400bは、第1回目の主走査移動の際には、第1回目の主走査移動で用紙Pに吐出されたメタリックインクに向き合わないため、該メタリックインクに紫外線は照射されない。
一方、第2回目の主走査移動の際には、第1回目の主走査移動で用紙Pに吐出されたメタリックインクに向き合うため、該メタリックインクに紫外線が照射される。
換言すると、メタリックインク吐出ヘッド300は、主走査移動のうち、第1回目の主走査移動において、メタリックインクを吐出し、照射ユニット400bは、主走査移動のうち、第1回目の主走査移動より後の第2回目の主走査移動において、紫外線を照射する。
これにより、第1回目の主走査移動で用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクの吐出から硬化開始までの時間が長く確保される。第1回目の主走査移動は第1主走査移動の一例であり、第2回目の主走査移動は第2主走査移動の一例である。
また、第2回目の主走査移動の際に、ステップS58において、メタリックインク吐出ヘッド300は、用紙Pの第2領域にメタリックインクを吐出する。第2領域は、第1領域に対し、副走査方向に沿った下流側(+Y方向側)に副走査幅分ずれた領域である。
また、第2回目の主走査移動の際に、ステップS59において、カラーインク吐出ヘッド301は、用紙Pの第1領域にカラーインクを吐出する。
また、第2回目の主走査移動の際に、ステップS60において、照射ユニット400aは、用紙Pの第1領域に吐出されたカラーインクに紫外線を照射する。これにより、用紙Pの第1領域に吐出されたカラーインクは硬化して用紙Pに定着する。
換言すると、カラーインク吐出ヘッド301は、第1回目の主走査移動においてメタリックインク吐出ヘッド300により用紙Pに付与されたメタリックインクが、第2回目の主走査移動において照射ユニット400bにより紫外線が照射された後、用紙Pにおけるメタリックインクが付与された領域に対してカラーインクを吐出する。
第2回目の主走査移動が終了後、形成制御部25は、キャリッジ200を停止させ、その後、復路に主走査移動させ、主走査方向における元の位置に戻して停止させる。
続いて、ステップS61において、形成制御部25は、キャリッジ200を副走査方向に副走査幅分移動させる。
続いて、ステップS62において、形成制御部25は、第3回目の主走査移動として、キャリッジ200を往路に移動させる。
第3回目の主走査移動の際に、ステップS63において、照射ユニット400bは、用紙Pの第2領域に吐出されたメタリックインクに紫外線を照射する。これにより、用紙Pの第2領域に吐出されたメタリックインクは硬化して用紙Pに定着する。
これにより、第2回目の主走査移動で用紙Pの第2領域に吐出されたメタリックインクの吐出から硬化開始までの時間が長く確保される。第2領域において、第2回目の主走査移動は第1主走査移動の一例であり、第3回目の主走査移動は第2主走査移動の一例である。
なお、第1主走査移動は第1回目の主走査移動である必要はなく、あくまでもメタリックインクを吐出する主走査移動のことである。同様に第2主走査移動は第2回目の主走査移動である必要はなく、あくまでも第1主走査移動より後でメタリックインクに紫外線を照射する主走査移動のことである。
また、第3回目の主走査移動の際に、ステップS64において、カラーインク吐出ヘッド301は、用紙Pの第2領域にカラーインクを吐出する。
また、第3回目の主走査移動の際に、ステップS65において、照射ユニット400aは、用紙Pの第2領域に吐出されたカラーインクに対して紫外線を照射する。これにより、用紙Pの第2領域に吐出されたカラーインクは硬化して用紙Pに定着する。
このようにして、画像形成装置10は、3回の主走査移動により用紙Pの第1領域及び第2領域に画像を形成できる。
図6は、用紙Pへの画像形成の様子を示す図であり、図6(a)乃至図6(c)は第1回目乃至第3目の主走査移動での画像形成の一例を示す図である。
まず、キャリッジ200は、第1回目の主走査移動として往路への主走査移動を行う。この際に、図6(a)に示すように、メタリックインク吐出ヘッド300はメタリックインクを第1領域61に吐出する。
次に、キャリッジ200は副主走査移動を行った後、第2回目の主走査移動として往路への主走査移動を行う。この際に、照射ユニット400bは第1領域61に付与されたメタリックインクに紫外線を照射する。これにより、第1領域61のメタリックインクが硬化する。
また図6(b)に示すように、第2回目の主走査移動において、メタリックインク吐出ヘッド300は、メタリックインクを第2領域62に吐出する。またカラーインク吐出ヘッド301は第1領域61にカラーインクを吐出し、照射ユニット400aは第1領域61に付与されたカラーインクに紫外線を照射する。これにより、第1領域61のカラーインクが硬化する。
なお、カラーインク吐出ヘッド301は、第1領域61内に吐出されたメタリックインク上にカラーインクを吐出してもよいし、第1領域61内でメタリックインクが吐出されていない領域を補完するようにカラーインクを吐出してもよい。
次に、キャリッジ200は、副主走査移動を行った後、第3回目の主走査移動として往路への主走査移動を行う。この際に、照射ユニット400bは第2領域62に付与されたメタリックインクに紫外線を照射する。これにより、第2領域62のメタリックインクが硬化する。
また図6(c)に示すように、第3回目の主走査移動において、カラーインク吐出ヘッド301は、第2領域62にカラーインクを吐出し、照射ユニット400aは第2領域62に付与されたカラーインクに紫外線を照射する。これにより、第2領域62のカラーインクが硬化する。
このようにして、画像形成装置10は、3回の主走査移動により用紙Pの第1領域及び第2領域に画像を形成できる。
なお、図5及び図6では、3回の主走査移動により画像を形成する動作を例示したが、画像形成装置10は、図5におけるステップS56乃至ステップS61の動作を繰り返し行い、主走査移動の回数を増やすこともできる。主走査移動の回数を増やすことで、用紙Pのより大きな領域に画像を形成できる。
(画像形成装置10の作用効果)
次に、画像形成装置10の作用効果について説明する。
金属粒子を含むメタリックインク等のインクを用いて画像形成を行う場合には、メタリックインクの光沢度を向上させることが重要になる。特に、紫外線硬化インクはインクが厚くなりやすく、厚みに応じて光沢性が変化するため、光沢度に改善の余地がある。
このようなメタリックインクの光沢性に関し、発明者の鋭意検討の結果、メタリックインクの吐出から、照射ユニット400による光の照射までの時間を長くすることにより、画像の光沢性が向上することが分かった。その理由は以下のように推定される。
メタリックインクが媒体に着弾してからすぐに光を照射すれば、メタリックインクは用紙Pに着弾した直後の状態で硬化する。一方、メタリックインクが用紙Pに着弾してから光を照射までの時間を長くすると、硬化されるまでにメタリックインクは用紙P上で濡れ拡がる。その結果、インク膜厚が薄くなり、メタリックインクに含まれる多数の金属箔片は媒体と平行に配向しやすくなる。そして、媒体と平行に配向した多数の金属箔片は、光を散乱せずに同じ方向に反射しやすくなるため、画像の光沢感が向上する。
そのため、本実施形態に係る画像形成装置10は、用紙P(記録媒体)上にメタリックインクを吐出する複数のノズルが副走査方向にノズル列として設けられているメタリックインク吐出ヘッド300(液体吐出ヘッド)と、用紙P上のメタリックインクに紫外線(光)を照射する照射ユニット400(照射部)と、メタリックインク吐出ヘッド300と、照射ユニット400と、が設けられたキャリッジ200と、を有する。
また画像形成装置10は、キャリッジ200を用紙Pに対して主走査方向に相対移動させる主走査移動と、キャリッジ200を用紙Pに対して副走査方向に相対移動させる副走査移動と、を交互に行う搬送ユニット100(移動部)を備える。
メタリックインク吐出ヘッド300は、主走査移動のうち、第1回目の主走査移動(第1主走査移動)において、メタリックインクを吐出し、照射ユニット400は、主走査移動のうち、第1回目の主走査移動より後の第2回目の主走査移動(第2主走査移動)において、紫外線を照射する。
メタリックインク吐出ヘッド300は、メタリックインクを吐出した主走査移動より後の主走査移動でメタリックインクに紫外線を照射して硬化させるため、メタリックインクの吐出から硬化開始までの時間を長く確保できる。その結果、メタリックインクを用いて形成した画像の光沢性を向上させることができる。
また本実施形態では、メタリックインクの吐出から硬化開始までの時間を長く確保するためにキャリッジ200の速度を低速にしたり、キャリッジ200を停止させたりしない。そのため、画像の光沢度を上げつつ、画像形成の生産性を高く確保できる。
また本実施形態では、用紙P上にカラーインクを吐出するカラーインク吐出ヘッド301(着色液体吐出ヘッド)をキャリッジ200に有し、カラーインク吐出ヘッド301は、副走査方向に沿ってメタリックインク吐出ヘッド300から副走査幅ずれた位置に設けられている。
これにより、メタリックインクが用紙に吐出された後、メタリックインクに紫外線を照射するまでの時間が長くなり、その後メタリックインクに紫外線が照射された領域にカラーインクが吐出される。その結果、メタリックインクの吐出から硬化開始までの時間を長く確保できるため、メタリックインクを用いて形成した画像の光沢性が向上し、メタリックカラーのような色彩のある高光沢の画像表現ができる。
また、本実施形態では、カラーインクが吐出される主走査移動はメタリックインクに紫外線が照射される主走査移動と同じ、つまり第2主走査移動にしている。そのため、少ない主走査移動数にでき、画像形成の生産性を高くしつつ、高光沢な画像表現が可能である。
なお、本実施形態では、カラーインク吐出ヘッド301が、副走査方向に沿ってメタリックインク吐出ヘッド300から副走査幅分ずれた位置に設けられた構成を例示したが、これに限定されるものではない。カラーインク吐出ヘッド301は、副走査方向に沿ってメタリックインク吐出ヘッド300から副走査幅の整数倍分ずれた位置に設けられていても同様の作用効果が得られる。
また本実施形態では、カラーインク吐出ヘッド301は、第1回目の主走査移動においてメタリックインク吐出ヘッド300により用紙Pに付与されたメタリックインクが、第2回目の主走査移動において照射ユニット400bにより紫外線が照射された後、用紙Pにおけるメタリックインクが付与された領域に対してカラーインクを吐出する。これにより、メタリックインクの吐出から硬化開始までの時間を長く確保できるため、メタリックインクを用いて形成した画像の光沢性が向上し、メタリックカラーのような色彩のある高光沢の画像表現ができる。
(比較例)
ここで、図7は比較例に係るキャリッジ200Xの構成を示す図である。図7において、本実施形態に係るキャリッジ200と同様の機能を有する構成部には、便宜的に同じ部品番号を付している。
図7に示すように、キャリッジ200Xでは、カラーインク吐出ヘッド301と照射ユニット400は、副走査方向において重なるように設けられている。またメタリックインク吐出ヘッド300と照射ユニット400も、副走査方向において重なるように設けられている。
この構成では、メタリックインク吐出ヘッド300がメタリックインクを吐出した主走査移動と同じ主走査移動において、用紙Pに吐出されたメタリックインクに対して照射ユニット400が紫外線を照射する。
本実施形態では、メタリックインク吐出ヘッド300がメタリックインクを吐出した主走査移動より後の主走査移動で紫外線を照射するため、比較例に対して、メタリックインクの吐出から硬化開始までの時間をより長く確保できる。そのため、本実施形態では、比較例に対して、メタリックインクを用いて形成した画像の光沢性をさらに向上させることができる。
また本実施形態では、紫外線硬化型のインクを用いる構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、赤外線等の光エネルギー又は熱エネルギーで硬化するインクを用いてもよいが、硬化効率の観点では紫外線硬化型のインクを用いることが好ましい。
また本実施形態では、キャリッジを主走査方向及び副走査方向の両方に移動させる画像形成装置の動作を例示したが、これに限定されるものではない。例えばキャリッジを主走査方向に移動させ、用紙Pを副走査方向に移動させる構成にすることもできる。
ここで、図8は、このような画像形成装置の構成の他の例を示す斜視図である。図8では画像形成装置を斜め上方向から一部透視して示している。
図8に示すように、画像形成装置10aは、装置本体101と、給送装置102と、巻取装置103とを備える。給送装置102は、装置本体101の下側に配置されたロール状に巻かれたシート状の用紙Pを供給する媒体供給装置である。ロール状に巻かれた用紙Pは、記録媒体の一例である。
給送装置102には、中空軸部115に用紙Pが巻かれたロール体112が保持されている。巻取装置103には、用紙Pを巻き取る中空軸部114が備えられていて、この中空軸部114にロール体112が巻き取られる。なお、給送装置102及び巻取装置103は、装置本体101と別体でなく一体的に構成してもよい。
給送装置102は、用紙Pを装置本体101の内部に供給する。装置本体101の内部には、矢印のB方向で示される搬送方向に供給された用紙Pに対して画像形成する画像形成部104が配置されている。画像形成部104は、両側板にガイド部材であるガイドロッド1及びガイドステー2が掛け渡され、これらのガイドロッド1及びガイドステー2によって、キャリッジ200が矢印のA方向で示される主走査方向へ移動可能に支持される。巻取装置103は、画像形成された用紙Pを巻き取る。
主走査方向の一方側にはキャリッジ200を往復移動させる駆動源である主走査モータ8が配置されている。この主走査モータ8によって回転駆動される駆動プーリ9と主走査方向の他方側に配置された従動プーリ20との間にタイミングベルト11が掛け回されている。このタイミングベルト11にキャリッジ200のベルト保持部が固定され、主走査モータ8を駆動することによってキャリッジ200を主走査方向に往復移動させる。
このような画像形成装置10aの構成でも、図2に示したキャリッジ200を適用することで、上述した画像形成装置10と同様の効果が得られる。
また上述した実施形態では、主走査方向及び副走査方向の両方にキャリッジ200が移動する構成と、主走査方向にキャリッジが移動し、副走査方向に用紙Pが移動する構成とを例示したが、これらに限定されるものではない。用紙Pとキャリッジが相対移動できればよいため、主走査方向及び副走査方向の両方に用紙Pが移動する構成や、主走査方向に用紙Pが移動し、副走査方向にキャリッジが移動する構成であってもよい。
[第2実施形態]
次に第2実施形態に係る画像形成装置10bについて説明する。なお、第1実施形態で重複する説明を適宜省略する。
画像形成装置10bは、+X方向に沿った主走査移動である往路と、-X方向に沿った主走査移動である復路のそれぞれで画像を形成する、いわゆる双方向印刷が可能である。画像形成装置10bの構成には、上述した画像形成装置10又は画像形成装置10aのものを適用できる。
(画像形成装置10bの動作例)
図9を参照して、画像形成装置10bの動作を説明する。図9は、画像形成装置10bの動作の一例を示すフローチャートである。
図9に示す画像形成装置10aの動作は、図5に示した画像形成装置10の動作に対して、第2回目の主走査移動が、往路への主走査移動から復路への主走査移動に入れ替わったものである。
つまり、ステップS96において、形成制御部25は、第2回目の主走査移動として、キャリッジ200を復路に移動させる。
第2回目の主走査移動の際に、ステップS97において、照射ユニット400aは、用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクに紫外線を照射する。これにより、用紙Pの第1領域に吐出されたメタリックインクは硬化して用紙Pに定着する。
また、第2回目の主走査移動の際に、ステップS98において、カラーインク吐出ヘッド301は、用紙Pの第1領域にカラーインクを吐出する。
また、第2回目の主走査移動の際に、ステップS99において、メタリックインク吐出ヘッド300は、用紙Pの第2領域にメタリックインクを吐出する。
また、第2回目の主走査移動の際に、ステップS100において、照射ユニット400bは、用紙Pの第1領域に吐出されたカラーインクに紫外線を照射する。これにより、用紙Pの第1領域に吐出されたカラーインクは硬化して用紙Pに定着する。
このようにして、画像形成装置10bは、主走査移動の復路で画像を形成でき、往路と復路の画像形成を交互に行うことで、双方向印刷により用紙Pに画像を形成できる。
以上説明したように、本実施形態では、照射ユニット400は、照射ユニット400a(第1照射部)と、照射ユニット400b(第2照射部)と、を含み、メタリックインク吐出ヘッド300及びカラーインク吐出ヘッド301は、主走査方向における照射ユニット400aと、照射ユニット400bとの間に設けられ、往路及び復路のそれぞれへの主走査移動において画像を形成する。
往路、すなわち+X方向側への主走査移動では、カラーインク吐出ヘッド301が吐出する前に、メタリックインク吐出ヘッド300により用紙Pに吐出されたメタリックインクに対し、照射ユニット400bが紫外線を照射して硬化させる。これにより、メタリックインクにより形成された画像の領域にカラーインクを吐出し、カラーインクによる画像を形成できる。
また復路、すなわち-X方向側への主走査移動では、カラーインク吐出ヘッド301が吐出する前に、メタリックインク吐出ヘッド300により用紙Pに吐出されたメタリックインクに対し、照射ユニット400aが紫外線を照射して硬化させる。これにより、メタリックインクにより形成された画像の領域にカラーインクを吐出し、カラーインクによる画像を形成できる。
このようにして、双方向印刷が可能になる。なお、これ以外の効果は、第1実施形態で示したものと同様である。
[第3実施形態]
次に第3実施形態に係る画像形成装置10cについて説明する。
本実施形態に係る画像形成装置10cの全体構成には、上述した画像形成装置10又は画像形成装置10aのものを適用できる。画像形成装置10cでは、キャリッジにおけるインク吐出ヘッドの配置が画像形成装置10又は画像形成装置10aとは異なっている。
(キャリッジ200cの構成例)
図10は、画像形成装置10cが備えるキャリッジ200cの構成の一例を示す図である。図10に示すように、キャリッジ200cには、2つの照射ユニット400が設けられており、2つの照射ユニット400の間に、メタリックインク吐出ヘッド300と、カラーインク吐出ヘッド301a及び301bと、が設けられている。メタリックインク吐出ヘッド300にはノズル列n5及びn6が設けられており、カラーインク吐出ヘッド301aにはノズル列n1及びn2が設けられており、カラーインク吐出ヘッド301bにはノズル列n3及びn4が設けられている。
メタリックインク吐出ヘッド300は、第1主走査移動でメタリックインクを第1領域に吐出する。照射ユニット400は、Y方向に並んで設けられた複数の光源L1~L8を有する。照射ユニット400は、第2主走査移動で照射ユニット400の一部、即ち-Y方向側の半分の光源L1~L4を使用し紫外線を照射する。カラーインク吐出ヘッド301a及び301bは、照射ユニット400の光源L1~L4により紫外線が照射された第1領域にカラーインクを吐出する。本実施形態では照射ユニット400は、Y方向すなわち副走査方向において、メタリックインク吐出ヘッド300、カラーインク吐出ヘッド301a及び301bが設けられた領域をすべて含むように設けられている。本実施形態においては、高光沢の画像を出力するためのモードと、高光沢ではない画像を出力するためのモードと、をユーザによって切り替え可能に構成してもよい。制御部30は、選択されたモードに応じて点灯する光源を切り替えるように、照射ユニット400を制御する。高光沢の画像を出力するためのモードでは、照射ユニット400のうちメタリックインク吐出ヘッド300が設けられた副走査方向の領域の光源L5~L8は用いず、カラーインク吐出ヘッド301a及び301bが設けられた副走査方向の領域の光源L1~L4のみを点灯して画像形成をおこなう。一方、高光沢ではない画像を出力するためのモードでは、照射ユニット400に含まれるすべての光源L1~L8を点灯して画像形成をおこなう。本構成によれば、たとえばユーザの希望に応じて、高光沢の画像と高光沢ではない画像とを選択的に出力することができる。
この構成でも、上述した第1及び第2実施形態と同様の作用効果が得られる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
また実施形態は、画像形成方法も含む。例えば、画像形成方法は、記録媒体上にメタリックインクをメタリックインク吐出ヘッドにより吐出する工程と、前記記録媒体上にカラーインクをカラーインク吐出ヘッドにより吐出する工程と、照射部により、前記記録媒体上の前記メタリックインクに光を照射する工程と、前記メタリックインク吐出ヘッドと、前記カラーインク吐出ヘッドと、前記照射部と、が設けられたキャリッジを前記記録媒体に対して副走査方向と直交する主走査方向に相対移動させる主走査移動と、前記キャリッジを前記記録媒体に対して前記副走査方向に相対移動させる副走査移動と、を交互に行う工程と、を含み、前記メタリックインク吐出ヘッドは、前記主走査移動のうち、第1主走査移動において、前記記録媒体の第1領域に前記メタリックインクを吐出し、前記照射部は、前記主走査移動のうち、前記第1主走査移動より後の第2主走査移動において、前記第1領域に前記光を照射し、前記カラーインク吐出ヘッドは、前記光が照射された前記第1領域に前記カラーインクを吐出する。このような画像形成方法により、上述した画像形成装置と同様の効果が得られる。なお、このような画像形成方法は、CPU、LSI等の回路、ICカード又は単体のモジュール等によって、実現されてもよい。
また実施形態は、画像形成プログラムも含む。例えば、画像形成プログラムは、記録媒体上にメタリックインクをメタリックインク吐出ヘッドにより吐出し、前記記録媒体上にカラーインクをカラーインク吐出ヘッドにより吐出し、照射部により、前記記録媒体上の前記メタリックインクに光を照射し、前記メタリックインク吐出ヘッドと、前記カラーインク吐出ヘッドと、前記照射部と、が設けられたキャリッジを前記記録媒体に対して副走査方向と直交する主走査方向に相対移動させる主走査移動と、前記キャリッジを前記記録媒体に対して前記副走査方向に相対移動させる副走査移動と、を交互に行う処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記メタリックインク吐出ヘッドは、前記主走査移動のうち、第1主走査移動において、前記記録媒体の第1領域に前記メタリックインクを吐出し、前記照射部は、前記主走査移動のうち、前記第1主走査移動より後の第2主走査移動において、前記第1領域に前記光を照射し、前記カラーインク吐出ヘッドは、前記光が照射された前記第1領域に前記カラーインクを吐出する。このような画像形成プログラムにより、上述した画像形成装置と同様の効果が得られる。
また、実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
また、機能ブロック図におけるブロックの分割は一例であり、複数のブロックを一つのブロックとして実現する、一つのブロックを複数に分割する、及び/又は、一部の機能を他のブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数のブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(digital signal processor)、FPGA(field programmable gate array)や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。