JP4603844B2 - パターン形成装置およびパターン形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出してパターン形成を行うパターン形成装置およびパターン形成方法に関し、詳しくはプリント用紙、ＯＨＰ用紙、プリント回路基板、液晶用基板、ガラス基板、立体回路および半導体ウエハ等の基材上に吐出された未定着な第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させながら、文字や画像、回路等のパターンを形成するパターン形成装置およびパターン形成方法に関するものである。

インクジェット記録方式は、記録ヘッドの吐出口から吐出させた微小なインク滴を記録媒体に十〜数十ミクロンの位置精度で着弾・定着させる記録方式である。この記録方式は、高速記録が可能、カラー化が容易、低ランニングコスト、装置の省スペース化が容易、および低騒音などの様々な利点を有している。このため、文字や画像などを用紙に記録するプリンタ用途として端を発したインクジェット記録方式ではあるが、今日ではプリント回路基板の回路パターン形成、カラーフィルタの画素形成、有機ＥＬ素子の発光層や電子源の電子放出素子の形成、およびマイクロレンズ製作等、様々な産業分野でも応用されている。

インクジェット記録装置で使用されるインクは、記録ヘッドからの吐出特性や記録媒体への浸透性等の記録位置精度に関する特性や、光学反射濃度、発色性、にじみ、耐候性等の記録品位に関する特性等を考慮の上、使用目的に応じて選択されている。

また記録媒体は、普通紙、インク受容層にコーティングが施されたインクジェット記録専用紙、ＯＨＰ等の記録用紙などの他、透明フィルムやＣＤ−Ｒ等が、コンシューマー向けのインクジェット記録装置などにおいて使用されている。一方、産業用に使用される記録媒体としては、紙やフィルムなどの他に、金属、プラスチック、ガラス、セラミクスおよび木材等の様々な素材の記録媒体が用いられている。

一般にインクジェット記録装置を用いてカラーの画像を記録する場合には、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック等の複数の種類のインク滴を、記録媒体上の同一位置で重なるように、もしくは近傍位置で密となるように着弾させることで、所望の色のドットを形成することが行われている。また、発色性や耐水性の向上およびインク滴のにじみの低減などを図るために、インクにより記録媒体上に記録する直前あるいは記録した直後に、インクと反応する物質を含む処理液を記録媒体上のインクと同一位置に重ねて着弾させて、記録媒体上でインクと処理液とを混合させ、両者を互いに反応させることによって記録媒体に定着させる記録装置も実用化されている。このように、処理液とインクとを重ねて吐出することによってインクの定着を図る方式では、インク受容層にコーティングなどが施されていない普通紙であっても、色のにじみ、あるいは紙の繊維によるインクのにじみなどを抑えることが可能であり、高品位な記録が可能となるため、その効果は高い。

しかしながら、記録媒体上で処理液とインクとを順次重ねて吐出することによってインクの定着を図る記録方式およびインク同士を重ねて記録する記録方式では、次のような課題が生じている。すなわち、いずれの記録方式にあっても、記録ヘッドの走査時には、記録媒体上に先行して付与されたインクまたは処理液等の液体上に、後続のインク滴または処理液等の液滴が重ねて着弾するため、液滴の着弾時の衝撃によって先に付与された未定着な液体に波紋が発生することがある。この場合、先に記録媒体上に付与された液体、後に着弾した液滴、およびそれらの混合液が、前記波紋の影響を受けて定着位置が着弾位置からずれたり、記録領域の端部から領域外に流されて、画像の形成範囲からインクがはみ出したりすることがあり、画像品位に悪影響を及ぼす虞がある。

このように、記録媒体に先行して付与された液体が未定着な状態にあるときに、後続の液滴が着弾することによって、各液体が記録ヘッドの移動方向へと押し流される現象を、以下の説明において、「はきよせ」現象と称す。

この「はきよせ」現象の発生原因については後に詳述するが、ここでは、まず、図６を用いて「はきよせ」現象が発生することによる記録画像への影響を説明する。

図６は、従来のインクジェット記録装置における処理液およびインクのドット形成領域を概念的に示す図であり、（ａ）は処理液のドット形成領域とインクのドット形成領域とを示す説明図である。図中、Ｅは、記録ヘッドの走査方向（主走査方向（Ｘ方向））と直交する方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つの吐出口によって７カラム分のドットが形成される領域（図では、２８ドット分のドット形成領域）を示している。また、図中、斜線にて示す部分Ｉは、前記ドット形成領域Ｅ内に記録すべき画像の形成領域（記録パターン）を示している。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す記録パターンを記録するのに用いる記録ヘッド２の各ノズル列を拡大した底面図である。図示のように、記録ヘッド２の底面（インク吐出口形成面）２ｆには、主走査方向（Ｘ方向）に沿って５本のノズル列２ａないし２ｅが並設されており、各ノズル列には、主走査方向と直交する方向（Ｙ方向）に複数個の吐出口が配列されている。ここでは、図６（ａ）に示すドット形成領域Ｅに合わせて、各ノズル列２ａないし２eについてそれぞれ４個分の吐出口の配列が拡大して表されている。また、図中、２ａはブラック(Ｂｋ)のインクを吐出するノズル列、２ｂはシアン(Ｃ)のインクを吐出するノズル列、２ｃはマゼンタ(Ｍ)のインクを吐出するノズル列、２ｄはイエロー(Ｙ)のインクを吐出するノズル列、２ｅはインクと反応する物質を含む処理液（ＰＬ）を吐出するノズル列を、それぞれ示している。なお、図６（ｂ）は記録ヘッドの各ノズル列を模式的に示すものであって、実際の各ノズル列の距離間隔Ｌ１ないしＬ４は図示の状態より大きな間隔に設定されている。

この記録ヘッドを用いて、図６（ａ）に示すマゼンタの画像を記録する場合には、記録ヘッド２を主走査方向へと走査させながら、記録媒体上のドット形成領域（ここでは領域Ｅ）の全体に処理液の液滴を着弾させる（図６（ｃ）参照）。なお、この記録状態を“べた記録状態”と称す。この走査において、記録ヘッド２の後続のマゼンタノズル列２ｃからは、図６（ａ）に示す記録パターンＩに従って、マゼンタインク滴が吐出され、先行して記録媒体に着弾された未定着な状態の処理液上に重ねて着弾する。これにより、記録媒体上のドット形成領域Ｅの中間位置では、インク滴の着弾位置に殆どずれは生じないが、画像形成領域Ｉの端部では、前述の「はきよせ」現象の影響を受けて、図６（ｄ）に示すように、処理液とマゼンタインクおよびそれらの混合液が、記録ヘッドの進行方向に押し出され、適正な画像形成領域Ｉを超えて外側にはみ出した部分Ｉａが形成される。このはみ出し部分Ｉａが画像品質の劣化を招く要因となっている。なお、ここで言う液体の未定着とは、記録媒体上に付与された液体が記録媒体に完全に浸透していない状態、すなわち記録媒体上に処理液が残留している状態を意味する。記録媒体上に液体を付与した後より記録媒体に完全に浸透するまでに要する時間は、使用する記録媒体や付与する液体の成分及び付与量等によって大きく変動する。未定着な状態か否かは、記録媒体の液体付与部分の反射率の変化を計測する、あるいは記録媒体の液体付与部分に直接触れる、等によって判断することができる。

次に、図７を用いて「はきよせ」現象の発生の様子を説明する。なお、ここではインクに含まれる色剤の凝集または不溶化を目的として記録媒体に処理液を付与し、その後、未定着な状態にある処理液上に、主走査方向へと移動する記録ヘッドから吐出させたインク滴を重ねて着弾させた際に生じる「はきよせ」現象の発生状態を示している。

インクと処理液との反応を充分に促すには、記録媒体Ｐ上に先行して着弾させた処理液(液体)Ｌ１が、未定着な状態、すなわち、記録媒体Ｐの内部に処理液Ｌ１が完全に浸透しておらず、図７（ａ）に示すように記録媒体Ｐの上面に残留している状態で、図７（ｂ）に示すように、インク(液滴)Ｌ２を処理液Ｌ１上に重ねて着弾させ、インクと処理液とを混合、反応させる必要がある。

しかしながら未定着な処理液Ｌ１上に、インクの液滴Ｌ２を着弾させると、液滴Ｌ２の着弾による衝撃を受けて、処理液Ｌ１には波紋Ｗが発生する。この波紋Ｗの発生は、処理液Ｌ１は勿論のこと、着弾したインクＬ２および、処理液Ｌ１とインクＬ２との混合液にも影響を及ぼすことになる。

また、インクＬ２の吐出は記録ヘッド２の主走査と共に行われるため、吐出したインクＬ２の液滴は、記録ヘッド２の走査方向と同一方向のベクトルを有している。従って着弾時に発生する波紋の中でも、記録ヘッド２の走査方向へ伝播する部分の方が、より大きな振幅に成長する（図７（ｂ））。なお、インクＬ２が着弾して処理液Ｌ１とインクＬ２とが混合した瞬間に、インク中の色剤の凝集または不溶化が界面より進んで行く（図７（ｃ）参照）。

記録すべき画像のドットが主走査方向に連続する場合は、直前のドット形成位置に着弾したインク滴Ｌ２が記録媒体Ｐに定着する前に、次のインク滴Ｌ３（図７（ｄ）参照）が着弾することになる。その結果、後続のインク滴Ｌ３が着弾した際に発生する波紋だけでなく、その直前に着弾したインク滴Ｌ２によって発生した波紋の影響も受ける。すなわち、図７（ｄ）に示すように、主走査方向に連続するドット形成位置にインク滴が着弾すると、先に着弾したインク滴と後続の隣接するインク滴とによって波紋が連続的に発生し、それらの波紋が互いに重なり合って増幅された状態となる（図７（ｅ）参照）。また、記録ヘッド２の走査に従って、波紋は拡大しながら主走査方向に移動して行く（図７(ｆ)参照）。なお、図７は、走査方向に隣接する２ドット分のインク滴が着弾したときに発生する波紋の様子を示しているが、ここでは波紋の発生状況を明らかにするため、波紋の振幅および形状などは実際の状態よりも誇張して描いている。

このようにインク滴が主走査方向に連続して着弾した場合、波紋は連鎖的に発生して成長するため、インクと処理液、およびそれらの混合液は、着弾位置では定着せずに、着弾位置から記録ヘッド２の進行方向に押し流された位置で定着する。また、記録領域端部では、波紋の力を受けてインクと処理液、およびその混合液が記録ヘッドの進行方向に押し流され、画像領域より外側に流されることがある。このように「はきよせ」現象が発生することにより、画像の品質は著しく低下する。特に、記録ヘッド２の走査速度が高まるほど、画像は、はきよせ現象による影響をより強く受けることになる。

この「はきよせ」現象による影響を低減し得るインクジェット記録装置として、特許文献１に記載されたもの（図８参照）が提案されている。このインクジェット記録装置では、図８（ａ）に示すように、ノズル列２ａからインクを吐出すると共に、吐出口列２ｅからインク中に含まれる色剤を凝集または不溶化させる作用を有する物質を含んだ処理液を吐出する記録ヘッド２を用い、インクおよび処理液を記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッドを記録媒体に対して走査させる走査手段と、走査手段による走査の間に吐出される処理液の吐出範囲をインクの吐出範囲に対して当該走査方向においてずらす記録制御手段と、を具えた構成を有している。 この構成によれば、走査方向において処理液の吐出範囲をインクの吐出範囲に対してずらすことができるので、走査方向において上記画像記録領域より狭い範囲に処理液を吐出すれば、インクと処理液とが重なって連続的に吐出されることにより生じるインクの流れ出しを防ぐことができる。
図８（ｂ）は、インクの記録領域Ｉ２を示す説明図である。図８（ｃ），（ｅ），（ｇ）は処理液の付与領域Ｉ１を示す説明図であり、（ｃ）は付与領域Ｉ１がインクの記録領域Ｉ２と同一な「はきよせ」現象に未対策の場合であり、（ｅ）は付与領域Ｉ１がインクの記録領域Ｉ２の端部より３ドット分少ない「はきよせ」現象の対策１の場合であり、（ｇ）は付与領域Ｉ１がインクの記録領域Ｉ２の端部より３ドット分多い「はきよせ」現象の対策２の場合である。また図８（ｄ），（ｆ），（ｈ）は、処理液に重ねてインクを記録した結果を示す説明図であり、（ｄ）は（ｃ）に示す未定着な状態に重ねて（ｂ）に示す領域にインクを記録した結果を、（ｆ）は（ｅ）に示す未定着な状態に重ねて（ｂ）に示す領域にインクを重ねて記録した結果を、（ｈ）は（ｇ）に示す未定着な状態に重ねて（ｂ）に示す領域にインクを重ねて記録した結果をそれぞれ示す。尚、図中のＩａは「はきよせ」現象によってインクと処理液およびその混合液が記録ヘッドの進行方向に押し流されて画像領域より外側に流された領域を示し、Ｉｂは処理液の未付与範囲にインクが付与されている領域を示し、Ｉｃは処理液のみ付与されている領域を示し、Ｉは形成される画像領域を示す。「はきよせ」現象に未対策の場合は、図８（ｄ）に示すように形成される画像領域Ｉがはきよせの影響でインクの記録領域Ｉ２が広がってしまう。図８（ｅ）に示すように処理液をインクの記録領域Ｉ２の端部よりも手前の範囲までに留めて付与すると、端部では処理液とインクドッドとの重なりはなくなる。この結果「はきよせ」現象は発生するものの、その影響によるはみ出しが画像の端部にまで及ぼすことはない。一方、図８（ｇ）に示すように処理液をインクの記録領域Ｉ２の端部よりも外側の範囲まで広げて付与すると、この外側に付与された処理液の層が堤防のような役割を果たす。この結果し、「はきよせ」現象によるはみ出しを低減することができる。

特開平１０−２７８２４２号公報

上記特許文献１に開示されている技術は、画像記録領域の端部に発生する「はきよせ」現象による影響を低減することができるが、次のような問題が発生するため、十分な画像品質を得るには至っていない。

すなわち、図８（ｅ）に示すように、処理液の付与範囲をインクによる画像記録領域よりも狭く設定する記録方法では、べた記録部の端部でインクと処理液とを重ねて記録できない記録領域が存在することになるため、インクと処理液とを混合させることによってインク中の色剤を凝集または不溶化させるという定着機能が部分的に欠落することになる。また図８（ｇ）に示すように、処理液をインクの記録領域の端部よりも外側の範囲まで広げて付与すると、この外側に付与された処理液の層が堤防のような役割を果たすものの、はきよせを完全に防止できるわけでなく、記録領域の端部でははみ出しが生じてしまう。

このように特許文献１に記載の技術では、連続するドットによって形成される画像領域において、その端部に色彩の不均一やインク定着性の低下などが発生する可能性があるため、はきよせ現象に対する最善の対応方法とは言い難いものとなっている。特に、産業分野における回路パターンの形成にインクジェット記録装置を用いる場合、「はきよせ」現象はパターンずれとなって回路に致命的な欠陥を発生させる虞があるため、「はきよせ」現象による影響は最小限に抑えることが求められている。

本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたものであり、液滴を吐出する液体吐出ヘッドを用い、基材上に付与された未定着な第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させてパターンを形成する装置において、パターン品位の低下を招くことなく「はきよせ」現象による影響を低減することが可能なパターン形成装置およびパターン形成方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本願発明は以下の構成を有する。

すなわち、本発明の第１の形態は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと基材とを所定の走査方向に相対的に移動させる走査手段と、前記液体吐出ヘッドにおける液体の吐出動作を吐出データに従って制御する制御手段と、を有し、前記走査手段によって前記基材と前記液体吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液体吐出ヘッドから前記基材上に第１の液体を付与した後、前記基材上に付与された第１の液体が液状で存在している間に前記第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させることによりパターンを形成するパターン形成装置において、前記走査方向において前記第２の液体が連続して付与される連続ドットの数が所定数以下となるように前記第２の液体によって形成すべきパターンの吐出データの一部を間引いて第１の吐出データを生成する吐出データ生成手段を有し、前記吐出データ生成手段は、第１の吐出データ生成手段と、前記第２の液体によって形成すべきパターンの前記吐出データから前記第１の吐出データを除いた第２の吐出データを生成する第２の吐出データ生成手段と、を有する吐出データ生成手段を有し、前記制御手段は、前記第１の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作と、前記第２の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作とを異なる走査において実行させることを特徴とする。

本発明の第２の形態は、基材と液体吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液体吐出ヘッドから前記基材上に第１の液体を付与した後、前記基材上に付与された第１の液体が液状で存在している間に当該第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させることによりパターンを形成するパターン形成方法において、前記走査方向において前記第２の液体が連続して付与される連続ドットの数が一定数以下となるように前記第２の液体によって形成すべきパターンの吐出データの一部を間引いて第１の吐出データを生成すると共に、前記第２の液体によって形成すべきパターンの前記吐出データから前記第１の吐出データを除いた第２の吐出データを生成し、前記第１の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作と、前記第２の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作とを異なる走査において実行することを特徴とする。

本発明によれば、走査方向において連続するドットを有するパターンを形成する場合、「はきよせ」現象が生じない程度の連続ドットとなるように間引いたパターンの形成データを生成し、その形成データに従って間引きを行いながら、第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させるため、未定着な第１の液体の上に重ねて第２の液滴が着弾する場合にも、波紋の発生は断片的に抑えられ、従来のように波紋が連鎖的に発生して成長するのを阻止することができ、「はきよせ」現象による影響を大幅に低減することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図３に基づき説明する。

図１は、この第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の記録ヘッド周辺の構成を概念的に示す斜視図である。

図１において、１はヘッドカートリッジであり、記録ヘッド２を保持すると共にインクタンク３ａ〜３ｅを着脱可能に装着し得るようになっている。記録ヘッド２は、図２に示すように複数のノズルを配列してなるノズル列２ａ〜２ｅを有している。ノズル列２ａはブラック(Ｂｋ)のインクを、ノズル列２ｂはシアン(Ｃ)のインクを、ノズル列２ｃはマゼンタ(Ｍ)のインクを、ノズル列２ｄはイエロー(Ｙ)のインクを、ノズル列２ｅは各インクと反応する物質を含む処理液(ＰＬ)を、それぞれ吐出するようになっている。各インクタンク３ａ〜３ｄには、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクなどのインク（第２の液体）が、インクタンク３ｅには前述の処理液（第１の液体）がそれぞれ充填されている。そして、ヘッドカートリッジ１に装着されたインクタンク３ａ〜３ｅに貯留されているインクおよび処理液は、記録ヘッド２の対応するノズル列へと供給される。なお、本実施形態における処理液は、インクと混合されることでインク中の色剤を凝集または不溶化させる機能を有している。

４は前記ヘッドカートリッジが着脱可能な状態で搭載されるキャリッジである。このキャリッジ４は、図外のプーリ間に張架されたベルトに固定されており、前記プーリをキャリッジモータ６０を用いて正逆両方向へと回転させることにより、２本のガイド軸６ａ，６ｂに案内されつつ主走査方向（Ｘ方向）に往復移動する。

また、７は記録媒体Ｐを前記主走査方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラであり、図外の紙送りモータの駆動によって間欠的に回転する。８はゴム等の弾性材料で形成した吸引キャップである。この吸引キャップ８は、記録ヘッド２のインク吐出口形成面２ｆに対して接離可能に設けられており、非記録時の記録ヘッド２の保護や、吐出口及びそれに連通して設けられている液路に固着したインクあるいは処理液、気泡を除去するため、吸引ポンプ（非図示）による強制的な吸引回復処理を実行し得るものとなっている。本実施形態では、処理液はインク中の色材の凝集または不溶化を目的として用いているため、処理液とインクを混合させると直ちに固着して除去が困難となる。そこでインク及び処理液毎に個々に吸引キャップ８ａ〜８ｅを設けている。

なお、本発明は、上記実施形態に示したようなキャリッジや記録ヘッド等を有する構成に限定されるものではない。例えば、本発明は、２つ以上のヘッドカートリッジを搭載できるキャリッジを用いることも可能であるし、インク１色につき１列の吐出口列を持ったヘッドカートリッジを用いることも可能である。

上記のように構成されたインクジェット記録装置では、記録ヘッド２を主走査方向へと移動させながら、吐出口列２a〜２eの各吐出口からインクおよび処理液を吐出して記録を行うと共に、この記録ヘッド２の主走査に応じて記録媒体を主走査方向と直交する副走査方向へと搬送する。この主走査と副走査とを交互に実行することによって、記録媒体の全域に対し、インクおよび処理液を用いて記録を行うことができる。

次に、本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の制御系の概略構成を図３に基づき説明する。

図中、１０１は記録装置１にインターフェース１１４を介して接続されたホストコンピュータである。このホストコンピュータ１０１には、記録装置１０２によって記録動作を実行させるための画像情報や制御情報などの生成を行うプリンタドライバが格納されており、画像情報生成手段としての機能を有する。

２０１は装置全体の動作を制御する制御手段としての制御部で、マイクロプロセッサなどのＣＰＵ２１０と、このＣＰＵ２１０により実行される制御プログラムやデータを記憶しているＲＯＭ２１１と、ＣＰＵ２１０による各種処理の実行時にワークエリアとして使用され、各種データを一時的に保持するＲＡＭ２１２とを有している。このＲＡＭ２１２には、受信した記録データを一時的に格納する受信バッファ１１５が設けられると共に、この受信バッファ１１５から読み出された記録データを各色のインクＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋおよび処理液ＰＬ毎に格納し、記録ヘッド２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂｋ，２１ＰＬへと供給するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ，ＰＬのプリントバッファが設けられている。

２０２はヘッドドライバで、制御部２０１から出力される各色の記録データに応じて、イエロー用記録ヘッド２１Ｙ，マゼンタ用記録ヘッド２１Ｍ，シアン用記録ヘッド２１Ｃ、ブラック用記録ヘッド２１Ｂｋおよび処理液ＰＬ用記録ヘッドを駆動する。２０３，２０４のそれぞれはモータドライバで、対応するキャリッジモータ６０および紙送り用モータ２０５を駆動するようになっている。

次に、本発明の第１の実施形態による記録動作を図４と共に説明する。

この第１の実施形態においても、前述の従来技術と同様に、記録媒体上に処理液を吐出させた後、未定着な状態にある処理液の上から所定の色のインクを重ねて着弾させることにより、インク中の色剤の凝集または不溶化を行う。但し、この第１の実施形態では、「はきよせ」現象が発生することに起因する画像品質の劣化などを大幅に低減できるものとなっている。

図４は本発明の第１の実施形態における処理液およびインクのドット形成領域を概念的に示す図であり、（ａ）は処理液のドット形成領域とインクのドット形成領域とを示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示すインクのドット形成領域を分割した場合の一方のドット形成領域を概念的に示す説明図、（ｃ）は（ａ）に示すインクのドット形成領域を分割した場合の他方のドット形成領域を概念的に示す説明図である。図中、Ｅは、記録ヘッドの走査方向（主走査方向（Ｘ方向））と直交する方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つの吐出口によって７カラム分のドットが形成される領域（２８ドット分のドット形成領域）を示している。また、図中、斜線にて示す部分Ｉは、前記ドット形成領域Ｅ内に記録すべき画像の形成領域であり、処理液のドット形成領域とインクのドット形成領域とが上下に重なった領域となっている。ここでは、画像記録領域として４ないし７ドットが主走査方向に連続している。

本発明者らは、画像等のパターンにおいて主走査方向に連続するドット数が３ドット以内であれば、前述の「はきよせ」現象が発生しても、そのパターンへの影響はほとんどないことを実験的に把握している。そこで、この第１の実施形態では、着弾時に発生する波紋が断片的にしか発生しないように、パターンに対応した液体吐出データ（ここでは記録データ）を２つのデータに分割するようになっている。

すなわち、ドット形成領域Ｅを、図４（ｂ）に示す奇数カラムＩ１，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ７と、図４（ｃ）に示す偶数カラムＩ２，Ｉ４，Ｉ６とに分割し、奇数カラムにおけるドット（奇数ドット）ｄ１を記録するための記録データ（第１の記録データ）と、偶数カラムにおけるドット（偶数ドット）ｄ２を記録するための記録データ（第２の記録データ）とに分割している。

このように、画像Ｉを記録するための記録データを、偶数ドットの記録データと奇数ドットの記録データとに分解する処理は、例えば、各インクに対応して設けられたプリントバッファに格納されている記録データのうち、各吐出口毎に記録ヘッド主走査方向の１走査分の記録データを求め、その１走査分の記録データと、偶数ドットマスクとのＡＮＤ処理および、奇数ドットマスクとのＡＮＤ処理を施すことで容易に偶数ドットの記録データおよび奇数ドットの記録データを生成することができる。

記録ヘッドは図２に示すように配置されており、記録ヘッドを主走査させると、処理液を吐出するノズル列２ｅがインクドットを吐出するノズル列２ａ〜２ｄより先行して画像領域Ｉに到達する。ノズル列２ｅが画像領域Ｉ内のカラムＩ１の位置に到達したら、ノズル列２ｅから記録媒体上に処理液を吐出する。引き続き行われる主走査によって今度はノズル列２ｅがカラムＩ２の位置に到達したら、再びノズル列２ｅから処理液を吐出する。同様にして、ノズル列２ｅがカラムＩ３〜Ｉ７の位置に到達する度、ノズル列２ｅから記録媒体上に処理液を吐出する。このようにして、１回の主走査中に記録媒体上の計７カラム分（２８ドット分）のドット形成領域Ｅに処理液が吐出される。
一方、今度は主走査する記録ヘッド上のノズル列２ｄに着目する。先述したように記録ヘッドのノズル列２ｄは、ノズル列２ｅの次に画像領域Ｉに到達する。ノズル列２ｄが画像領域Ｉ内の奇数カラム（Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ７）の位置に到達する度に、予め記録されている奇数カラムのイエローインクのドットｄ１記録データに従ってイエロー（Ｙ）インクを吐出させ、記録媒体上の未定着な処理液上に重ねて着弾させる。
同様にして、ノズル列２ｃあるいはノズル列２ｂあるいはノズル列２ａが画像領域Ｉ内の奇数カラム（Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ７）の位置に到達する度に、予め記録されている奇数カラムのマゼンターインクあるいはシアンインクあるいはブラックインクのドットｄ１記録データに従って、マゼンタインクあるいはシアンインクあるいはブラックインクを記録媒体上の未定着な処理液上に重ねて、吐出・着弾させる。

尚、インクが着弾して処理液とインクとが混合した瞬間に、反応は界面より進んでいくが、記録媒体上に定着するにはさらに時間を要するため、定着完了前にインク滴が処理液上に着弾すると、その衝撃によって波紋が発生する。しかし、この第１の実施形態では、１回目の走査において１ドット置きにインク滴の非着弾領域（偶数カラムＩ２，Ｉ４，Ｉ６‥‥などの領域）が存在するため、波紋は各々が分断された状態で発生し、波紋同士の干渉による増幅、成長は抑制される。

奇数ドットの記録データによる走査が終了すると、次に、偶数ドットの記録データ（図４（ｃ）の斜線にて示すドットの記録データ）に従って、同一の走査領域に再度記録走査（２回目の記録走査）を実行する。但し、記録された奇数ドットが記録媒体に充分に浸透、定着するには所定の時間が必要である。このため、この実施形態では前述の定着に要する時間に対応した待機時間が、１回目の記録走査終了から２回目の記録走査開始までの間に設定されており、この待機時間が経過した後に２回目の記録走査が開始される。偶数ドットの記録データは、奇数ドットの記録データと同様に少なくとも１ドット置きには非着弾領域（奇数カラムＩ１，Ｉ３，Ｉ５‥‥等の領域）が存在するため、液滴着弾時に発生する波紋が増幅されて成長することはない。

このように、この第１の実施形態では、画像を形成するための記録データを、奇数ドットの記録データと偶数ドットの記録データとに分解し、分解した各データを２回の主記録走査に分けて記録するようになっている。このため、各主記録走査時において、処理液の上から吐出されるインクの液滴が着弾した際に発生する波紋は、1ドット置きに発生するため、各々は分断された状態となり、波紋が連鎖的に増大することはなくなる。このため、「はきよせ」現象が発生することによって、インクの着弾位置が走査方向に大きくずれたり、記録領域の端部においてインクと処理液、およびその混合液が外部に流れ出すといった問題を最小限に抑えることができ、記録品位は大幅に向上する。

なお、本発明の第１の実施形態では、記録媒体上に付与された未定着な処理液上にインク滴を重ねて着弾させることによって生じる「はきよせ」現象を例に挙げて説明したが、本発明は処理液とインクとを重ねて着弾させる場合に限定されるものではなく、インクドットを重ねて形成する場合にも適用可能である。すなわち、記録媒体に先に着弾した第１のインクが完全に浸透して定着する前に、第２のインクを重ねて着弾させる場合にも「はきよせ」現象は発生するため、この場合にも本発明を適用することで、「はきよせ」現象による影響を低減することができる。なお、第１のインクと第２のインクは同一色のインクであっても、異なる色のインクであっても上記実施形態と同様の効果を期待することができる。

また、本発明の第１の実施形態では、処理液の吐出をドット形成領域Ｅに行っているが、画像領域Ｉのみの限定した吐出や、ドット形成領域Ｅ外まで拡張した吐出を行っても良く、また処理液の吐出は１回の走査中に全て吐出させても、あるいは２回の走査に分割させて吐出しても良い。この場合においても「はきよせ」現象の抑制効果は変わらない。

その上、記録ヘッドと記録媒体との主走査方向における相対位置をキャリッジによって移動させるものとしたが、記録ヘッドの位置を固定し、記録媒体を主走査方向へと移動させるようにしても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

本発明の第２の実施形態においても、記録媒体上に吐出された未定着な処理液上にインク滴を重ねて着弾させることにより、インク中の色材の凝集または不溶化を行うと共に、インク滴の着弾時に生じる「はきよせ」現象による影響をより効率的に低減することができるものとなっている。

すなわち、この第２の実施形態では、前述のように、主走査方向に連続する３ドット以内で有れば「はきよせ」現象の影響はほとんど発生しない、という本発明者らが実験的に把握した結果に着目し、図５（ａ）に示すように、記録すべき画像Ｉの中で４ドット以上のドットが主走査方向に連続する場合には、その画像Ｉの記録データに間引き処理を施し、図５（ｂ）および図５（ｃ）の中の斜線にて示すような分割した２つのインクドット形成領域ＩＡ，ＩＢの記録データをそれぞれ生成している。ここで、図５（ｂ）に示すインクドット形成領域ＩＡの記録データ（第１の記録データ）は、ドット形成領域Ｅにおける画像Ｉ（図５（ａ）参照）を形成するための記録データから、形成すべきドットｄ２を間引いた残りのドットｄ１で構成される第１の記録データの中であり、図５（ｃ）に示すインクドット形成領域ＩＢの記録データは、記録すべき画像Ｉから間引いた記録ドットｄ２で構成される画像の記録データ（第２の記録データ）である。インクドット形成領域ＩＡ及びＩＢの分割は次のように行う。図３に示す受信バッファ１１５に格納された記録すべき画像Ｉは、ＣＰＵにて主走査方向の連続ドット数をカウントされる。主走査方向に４ドット以上の連続ドットが存在する場合、４ドット毎のドットｄ２をインクドット形成領域ＩＢの記録データ（第２の記録データ）として、それ以外のドットｄ１をインクドット形成領域ＩＡの記録データ（第１の記録データ）として、それぞれ生成する。

このように、画像Ｉの記録データを分割した後は、まず、図５（ｂ）に示すインクドット形成領域ＩＡを記録するための第１の記録データに従ってインク滴を吐出させて記録を行う。図示のように、記録データでは、主走査方向に連続するドット数は３ドット以内に抑えられるため、インク滴の着弾時に発生する波紋の伝播も、少なくともインクドット形成領域ＩＢ内のドットｄ２の位置で遮断される。これにより、「はきよせ」現象によって記録画像の品位が低下することは殆どなくなり、処理液とインクとの混合によって良好な定着状態を得ることができる。この後、予め設定した所定の待機時間が経過すると、再び記録ヘッドの走査を開始して、第２の記録データに従ってインク滴の吐出動作を行い、ドットｄ２を記録することによってドット形成領域Ｅの記録画像Ｉは完成する。この第２の記録データは、主走査方向に連続しない単一のドットであるため、「はきよせ」現象によって記録品質に悪影響を及ぼすことはない。尚、もし記録すべき画像Ｉに、主走査方向に４ドット以上の連続ドットが存在しなければ、「はきよせ」現象の影響はほとんど発生しないために全てのドットをインクドット形成領域ＩＡの記録データ（第１の記録データ）とすれば良く、インクドット形成領域ＩＢの記録データ（第２の記録データ）は生成する必要がない。この場合、第１記録データだけしか存在しないため、１パスで記録が可能であって、高速化を期待できる。

このように、この第２の実施形態によれば、記録データＩによる記録画像を「はきよせ」現象による影響を抑えながら、インクを適正に定着させて画像を形成することができる。

なお、この第２の実施形態で説明した第２の記録データは、画像Ｉの記録データの中から４ドット以上のドットが連続しているラスタを分断するために間引いた、孤立したドットｄ２からなる記録データであるため、画像Ｉの中で第２のインクドット記録領域ＩＢの占める割合、すなわち画像Ｉのドット数（ｄ１＋ｄ２）に対するインクドット記録領域ＩＢのドット数（ｄ２）の割合は小さい。このため、第２の記録データは記録せず、第１の記録データのみを記録して、概略的に画像を形成することも可能である。この場合、形成される画像の品位は、第１、第２の両記録データを記録する場合に比べて、当然劣化するが、記録スピードは向上するという利点があり、これらの記録方式は目的に応じて使い分けをすれば良い。さらに、この第２の記録データの記録を行わないようにすれば、シリアルタイプのインクジェット記録装置だけでなく、ラインタイプのインクジェット記録装置にも本発明を適用することができる。

（その他の実施形態）
本発明の各実施形態におけるインクジェット方式を利用したパターン形成技術は、コンシューマー向けのプリンタを例に挙げて説明してきたが、本発明はプリンタ用途に限定されるものではない。すなわち、プリント回路基板の回路パターンの形成、カラーフィルタの画素形成、有機ＥＬ素子の発光層や電子源の電子放出素子の形成、マイクロレンズ製作等の様々な産業分野で使用されている、インクジェット方式を利用したパターン形成技術において、基材上に付与された未定着な液体上に液滴を着弾させることによって液体や液滴およびその混合物が、着弾位置からずれた位置で定着したり、パターン形成領域の端部からパターン形成領域外へと押し流されたりする、「はきよせ」現象の影響を受ける場合は、本発明が有効である。このように本発明は、プリント用紙やＯＨＰ用紙等の記録媒体に対して記録ヘッドからインクを吐出して記録媒体上に画像を記録する形態に限らず、プリント回路基板や液晶用基板、ガラス基板、立体回路、半導体ウエハ等の基材上に液体吐出ヘッドから液体を吐出して、画像や回路等のパターンを形成するパターン形成技術について広く適用可能である。

以上の説明から明らかなように本発明によれば、液滴を吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体上の未定着な第１の液体に重ねて第２の液滴を着弾させ、記録パターンを記録するインクジェット記録装置において、連続吐出が必要となる記録パターン（べた画像または太字のキャラクタ等）の記録を行う際、記録パターンを複数の吐出パターンに分解した吐出パターンに従って記録するようにした。この結果、「はきよせ」現象の影響を防止する、または最小限に抑制することができ、記録品位の向上を図ることができる。また回路パターン形成等、厳しい位置精度が要求されるインクジェット記録において、「はきよせ」現象に伴う致命的な欠陥を回避することができる。

本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の記録ヘッド周辺の構成を概念的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の記録ヘッドに形成されたノズル列の配置を示す説明底面図である。 本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における処理液およびインクのドット形成領域を概念的に示す図であり、（ａ）は処理液のドット形成領域とインクのドット形成領域とを示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示すインクのドット形成領域を分解した場合の一方のドット形成領域を概念的に示す説明図、（ｃ）は（ａ）に示すインクのドット形成領域を分解した場合の他方のドット形成領域を概念的に示す説明図である。 本発明の第２の実施形態における処理液およびインクのドット形成領域を概念的に示す図であり、（ａ）は処理液のドット形成領域とインクのドット形成領域とを示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示すインクのドット形成領域を分解した場合の一方のドット形成領域を概念的に示す説明図、（ｃ）は（ａ）に示すインクのドット形成領域を分解した場合の他方のドット形成領域を概念的に示す説明図である。 従来のインクジェット記録装置における処理液およびインクのドット形成領域を概念的に示す図であり、（ａ）は処理液のドット形成領域とインクのドット形成領域とを示す説明図、（ｂ）は記録ヘッドの各ノズル列を拡大して示す説明底面図、（ｃ）は処理液をべた記録した状態を示す説明図、（ｄ）は「はきよせ」現象によってインクと処理液およびその混合液が記録ヘッドの進行方向に押し流されて画像領域より外側に流された状態を示す説明図である。 「はきよせ」現象の発生を段階的に示す説明縦断側面図である。 従来の「はきよせ」現象による影響を低減させるための記録方法を示す図であり、（ａ）は記録ヘッドに形成されたノズル列の配置を示す説明底面図、（ｂ）はインクの記録領域Ｉを示す説明図、（ｃ）は「はきよせ」現象の対策無しに処理液を付与した状態を示す説明図、（ｄ）は「はきよせ」現象によってインクと処理液およびその混合液が記録ヘッドの進行方向に押し流されて画像領域より外側に流された状態を示す説明図、（ｅ）は従来の「はきよせ」現象による影響を低減させるための記録方法の第１例における処理液の付与領域を示す説明図、（ｆ）は（ｅ）に示す処理液の付与領域に（ｂ）に示すインクの記録領域を記録した状態を示す説明図、（ｇ）は従来の「はきよせ」現象による影響を低減させるための記録方法の第２例における処理液の付与領域を示す説明図、（ｈ）は（ｇ）に示す処理液の付与領域に（ｂ）に示すインクの記録領域を記録した状態を示す説明図である。

符号の説明

１ ヘッドカートリッジ
２ 記録ヘッド
２ａ ブラックノズル列
２ｂ シアンノズル列
２ｃ マゼンタノズル列
２ｄ イエローノズル列
２ｅ 処理液ノズル列
３ インクタンク
３ａ ブラックタンク
３ｂ シアンタンク
３ｃ マゼンタタンク
３ｄ イエロータンク
３ｅ 処理液タンク
４ キャリッジ
１０１ ホストコンピュータ
１０２ 記録装置
２０１ 制御部
１１５ 受信プリントバッファ
２１２ ＲＡＭ
２０２ ヘッドドライバ
Ｐ 記録媒体
Ｉ 画像領域
Ｉａ 「はきよせ」現象の影響を受けて、インクと処理液およびその混合液がはみ出している領域
Ｉｂ 処理液の未付与範囲にインクが付与されている領域
Ｉｃ 処理液のみ付与されている領域
Ｅ ドット形成領域
Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５，Ｉ７ 奇数カラム
Ｉ２，Ｉ４，Ｉ６ 偶数カラム
ＩＡ 第１の記録データのドット形成領域
ＩＢ 第２の記録データのドット形成領域
ｄ１ 第１の記録データにより記録されるドット
ｄ２ 第２の記録データにより記録されるドット

Claims (11)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと基材とを所定の走査方向に相対的に移動させる走査手段と、前記液体吐出ヘッドにおける液体の吐出動作を吐出データに従って制御する制御手段と、を有し、前記走査手段によって前記基材と前記液体吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液体吐出ヘッドから前記基材上に第１の液体を付与した後、前記基材上に付与された第１の液体が液状で存在している間に前記第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させることによりパターンを形成するパターン形成装置において、
   前記走査方向において前記第２の液体が連続して付与される連続ドットの数が所定数以下となるように前記第２の液体によって形成すべきパターンの吐出データの一部を間引いて第１の吐出データを生成する吐出データ生成手段を有し、
   前記吐出データ生成手段は、第１の吐出データ生成手段と、前記第２の液体によって形成すべきパターンの前記吐出データから前記第１の吐出データを除いた第２の吐出データを生成する第２の吐出データ生成手段と、を有する吐出データ生成手段を有し、
   前記制御手段は、前記第１の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作と、前記第２の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作とを異なる走査において実行させることを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の吐出データに従って前記第２の液体を吐出させる走査と、第２の吐出データに従って前記第２の液体を吐出させる走査とを繰り返し実行させることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第１の吐出データに従って前記第２の液体を吐出させる走査と、第２の吐出データに従って前記第２の液体を吐出させる走査とを繰り返し実行させる際、前記第1の吐出データに従って前記第２の液体を吐出させる走査とその次に行われる第２の吐出データに従って前記第２の液体を吐出させる走査との間には所望の時間間隔を空けることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成装置。
4. 前記吐出データ生成手段は、前記第２の液体によって形成すべきパターンの前記走査方向における連続ドット数が前記所定数未満となるように、前記所定数以上の連続ドットの中から１ドット以上のドットを間引いたパターンの吐出データを第１の吐出データとして生成する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パターン形成装置。
5. 前記吐出データ生成手段は、前記第２の液体によって形成すべきパターンの前記走査方向における連続ドット数が所定数以上である場合に、前記パターンの連続ドット数が前記所定数未満となるように１ドット以上のドットを間引いたパターンの吐出データを第１の吐出データとして生成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン形成装置。
6. 前記吐出データ生成手段は、前記形成すべきパターンのドットを走査方向に等間隔に間引くことによって形成されるパターンの吐出データを第１の吐出データとして生成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成装置。
7. 前記吐出データ生成手段は、前記第２の液体によって形成すべきパターンの走査方向における連続ドット数が３ドット以下となるように前記パターンの吐出データの一部を間引いて第１の吐出データを生成する第１の吐出データ生成手段を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のパターン形成装置。
8. 前記データ生成手段は、前記第２の液体によって形成すべきパターンの奇数カラムに属する吐出データを間引く第１のマスクと、前記第２の液体によって形成すべきパターンの偶数カラムに属する吐出データを間引く第２のマスクと、を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のパターン形成装置。
9. 前記第２の液体は、所定の色材を含むインクであり、第１の液体は前記インクと混合した際に、前記インクに含まれる色材を凝集または不溶化させる処理液であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のパターン形成装置。
10. 前記第１の液体と第２の液体は、互いに異なる色材を有するインクであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のパターン形成装置。
11. 基材と液体吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液体吐出ヘッドから前記基材上に第１の液体を付与した後、前記基材上に付与された第１の液体が液状で存在している間に当該第１の液体に重ねて第２の液体を着弾させることによりパターンを形成するパターン形成方法において、
    前記走査方向において前記第２の液体が連続して付与される連続ドットの数が一定数以下となるように前記第２の液体によって形成すべきパターンの吐出データの一部を間引いて第１の吐出データを生成すると共に、前記第２の液体によって形成すべきパターンの前記吐出データから前記第１の吐出データを除いた第２の吐出データを生成し、
    前記第１の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作と、前記第２の吐出データに応じて前記第２の液体を吐出させる吐出動作とを異なる走査において実行することを特徴とするパターン形成方法。

Images