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JP2017013408A - 被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法 - Google Patents

被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法 Download PDF

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JP2017013408A JP2015133894A JP2015133894A JP2017013408A JP 2017013408 A JP2017013408 A JP 2017013408A JP 2015133894 A JP2015133894 A JP 2015133894A JP 2015133894 A JP2015133894 A JP 2015133894A JP 2017013408 A JP2017013408 A JP 2017013408A
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享 大嶋
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博好 松本
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Abstract

【課題】高品質な印刷を可能にすること。
【解決手段】印刷装置（システム）は、搬送される被処理物を放電によって改質させるプラズマ処理装置と、ハイパースペクトルカメラと、制御部と、インクジェットヘッドとを備える。制御部は、ハイパースペクトルカメラで測定された反射スペクトルの２次元分布に基づいてプラズマ処理装置を制御する。インクジェットヘッドは、プラズマ処理装置により親水化処理された被処理物にインクジェット記録を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法に関する。
従来のインクジェット記録装置では、ヘッドが紙やフィルムに代表される記録媒体の幅方向に往復するシャトル方式が中心であるため、高速印刷によるスループットの向上が困難であった。そこで近年では、高速印刷に対応するために、記録媒体の幅全体を網羅するように複数のヘッドを並べて、一度に記録する１パス方式が提案されている。
しかしながら、１パス方式は高速化には有利ではあるが、隣接ドットを打滴する時間的間隔が短く、先に打滴されたインクが定着する前に隣接ドットが打滴されるため、隣接ドットの合一（以下、打滴干渉と呼ぶ）が起こりやすく、画質が低下しやすいという問題があった。
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高品質な印刷を可能にする被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明にかかる被処理物改質装置は、搬送される被処理物を放電によって改質させる被処理物改質装置であって、前記被処理物を親水化処理する親水化手段と、前記親水化処理された被処理物で反射した光の反射スペクトルの２次元分布を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる被処理物改質システムは、上記の被処理物改質装置と、前記測定手段で測定された前記反射スペクトルの２次元分布に基づいて前記親水化手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる画像形成システムは、上記の被処理物改質システムと、前記親水化手段により前記親水化処理された前記被処理物にインクジェット記録を実行する記録手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる画像形成方法は、インクジェット記録により被処理物に画像を形成する画像形成方法であって、前記被処理物を親水化処理する親水化工程と、前記親水化処理された被処理物で反射した光の反射スペクトルの２次元分布を測定する測定工程と、前記測定工程により測定された前記反射スペクトルの２次元分布に基づいて前記親水化処理の処理条件を調整する調整工程と、前記調整工程により調整された前記処理条件に基づき親水化処理された前記被処理物にインクジェット記録を実行する記録工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、高品質な印刷を可能にする被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法を実現することができる。
図１は、本発明の実施形態にかかる印刷装置（システム）の概略構成例を示す図である。 図２は、ストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電を採用した大気圧非平衡プラズマ処理装置の概略構成例を示す模式図である。 図３は、図１に示す印刷装置（システム）におけるプラズマ処理装置からインクジェット記録装置までの概略構成例を抜粋して示す模式図である。 図４は、実施形態にかかる放電電極を被処理物の搬送経路に３列に並べて処理幅を３分割することで被処理物を部分的にプラズマ処理した場合の処理結果の一例を示す図である。 図５は、実施形態にかかる放電電極１本につきプラズマエネルギーを１Ｊ／ｍ２としたときに図４に示す被処理物で測定された反射スペクトルを示すグラフである。 図６は、図４の処理領域と未処理領域とを１０２０ｎｍの波長の反射スペクトルをもとに画像処理を行うことで得られた可視化画像を示す図である。 図７は、実施形態にかかる被処理物とハイパースペクトルカメラとの間の距離を第１の距離とした場合のハイパースペクトルカメラの視野を例示する図である。 図８は、実施形態にかかる被処理物とハイパースペクトルカメラとの間の距離を第２の距離とした場合のハイパースペクトルカメラの視野を例示する図である。 図９は、実施形態にかかるハイパースペクトルカメラを搬送方向とは垂直な方向にシャトル駆動して撮影を行う方法を説明するための図である。 図１０は、実施形態にかかるハイパースペクトルカメラをシャトル駆動するための機械的構成例を示す図である。 図１１は、実施形態にかかる親水化処理を含む印刷処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態に係る初期設定動作の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
打滴干渉による画質の低下を抑制する技術としては、先塗り剤の塗布やコロナ処理やプラズマ処理などの親水化処理（もしくは酸性化処理）を印刷の前に記録媒体（以下、被処理物ともいう）に行う方法（以下、前処理という）が考えられる。ただし、被処理物に前処理を行う方法では、処理面に対する処理程度の高い均一性が求められる。これは、処理の不均一に起因して発生したドットゲインの変動などが、画像形成の際に濃度ムラを発生させて品質を低下させる場合があるためである。
しかしながら、被処理物に前処理を行う方法は共通して処理面の見かけが変化しないため、処理の均一性を高速に評価することが困難である。例えばフィルム基材では、濡れ試験液を使ってコロナ処理量の適性度合いを評価する方法や溶剤を滴下して接触角を測定することでコロナ処理量の適性度合いを評価する方法などが一般的であるが、これらの方法では処理面全体の均一性を評価することが困難である。そのため、実際には画質確認のための印刷と印刷結果に基づいた処理条件の調整とを繰り返すことで処理条件の最適化を行う必要があり、作業効率が低下してしまうという課題が存在した。また、印刷途中で室内の湿度が変動するなどにより処理条件が変わってしまうとドットゲインが変化して印刷品質が変わってしまうなど、安定性の面でも課題が存在した。
そこで以下の実施形態では、処理の均一性を高めることで高品質な印刷を可能にする被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法を例示的に説明する。
以下の実施形態では、前処理後の被処理物で反射された光のスペクトル（反射スペクトル）を測定し、その測定結果に基づいて処理の均一性を評価する。測定対象の波長は、前処理の前後で反射率が異なる波長または波長帯であればよい。反射スペクトルの測定には、たとえばハイパースペクトルカメラを用いることができる。ハイパースペクトルカメラとは、近年着目される分析手段であり、２次元配列する画素ごとに反射スペクトル情報を持たせることで、反射スペクトルの２次元分布を可視化することを可能にする技術である。このようなハイパースペクトルカメラを評価手段に用いることで、処理の均一性の定量化および可視化が可能である。例えば親水化処理のように、処理前後で被処理物が着色せず、試薬を用いた色の変化でも可視化が困難な処理に対しては、ハイパースペクトルカメラを評価手段に用いることで、処理面全体の均一性を評価することが可能となる。
つづいて、本発明の実施形態にかかる被処理物改質装置、被処理物改質システム、画像形成システムおよび画像形成方法について、図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、被処理物を親水化処理する。親水化する手段としては、プラズマ処理を例示するが、コロナ処理などのその他の親水化処理を用いることも可能である。
実施形態では、被処理物表面の親水性が目標の範囲となるようにプラズマエネルギーをコントロールすることで、インクドット（以下、単にドットという）のゲインを一定にする。これにより、ビーディングやブリードといった画像不良が低減して画像濃度が均一となるため、高品質な画像が形成された印刷物を得ることができる。
実施形態では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の４色の吐出ヘッド（記録ヘッドまたはインクヘッドともいう）を有する画像形成装置を説明するが、これらの吐出ヘッドに限定されない。すなわち、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）及びその他の色に対応する吐出ヘッドを更に有してもよいし、ブラック（Ｋ）のみの吐出ヘッドを有していてもよい。ここで、以後の説明において、Ｋ、Ｃ、Ｍ及びＹは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの夫々に対応するものとする。また、実施形態では、ワンパス印字方式の画像形成装置である印刷装置（システム）を例示するが、これに限定されるものではなく、シャトル方式や転写方式などの画像形成装置であってもよい。
実施形態では、被処理物として、ロール状に巻かれた連続紙（以下、ロール紙という）を用いるが、これに限定されるものではなく、たとえばカット紙など、画像を形成できる記録媒体であればよい。被処理物として紙を用いた場合、その種類は、普通紙、上質紙、再生紙、薄紙、厚紙、コート紙等であってもよい。また、紙以外にも、ＯＨＰシート、合成樹脂フィルム、金属薄膜及びその他表面にインク等で画像を形成することができるものも被処理物として用いることができる。被処理物がコート紙のような非浸透紙や緩浸透紙の場合、実施形態はより効果を発揮し得る。また、実施形態では、インクとして水系のインクを用いるが、これに限定されるものではなく、たとえばＵＶインクや溶剤インクなどでもよい。
図１に示すように、実施形態にかかる印刷装置（システム）１は、被処理物２０（ロール紙）を搬送経路Ｄ１に沿って搬入（搬送）する搬入部３０と、搬入された被処理物２０に対して前処理としてのプラズマ処理を施すプラズマ処理装置１００と、プラズマ処理された被処理物２０の表面に画像を形成する画像形成部４０とを有する。画像形成部４０は、プラズマ処理された被処理物２０にインクジェット処理により画像を形成するインクジェットヘッド１７０を含む。また、画像形成部４０は、画像が形成された被処理物２０を後処理する後処理部１９０を含んでもよい。
さらに、印刷装置（システム）１は、後処理された被処理物２０を乾燥する乾燥部５０と、画像形成された（場合によってはさらに後処理された）被処理物２０を搬出する搬出部６０とを有してもよい。さらにまた、印刷装置（システム）１は、各部の動作を制御する制御部（不図示）を有する。
実施形態では、図１に示す印刷装置（システム）１において、上述したように、インクジェット記録処理の前に、被処理物２０の表面を親水化する処理が実行される。この処理には、たとえば誘電体バリア放電を利用した大気圧非平衡プラズマ処理を採用することができる。大気圧非平衡プラズマによる親水化処理は、電子温度が極めて高く、ガス温度が常温付近であるため、記録媒体などの被処理物に対するプラズマ処理方法として好ましい方法の１つである。
大気圧非平衡プラズマを広範囲に安定して発生させるには、ストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電を採用した大気圧非平衡プラズマ処理を実行するとよい。ストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電は、たとえば誘電体で被覆された電極間に交番する高電圧が印加することで得ることが可能である。図２は、ストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電を採用した大気圧非平衡プラズマ処理装置の概略構成例を示す模式図である。
図２に示すように、大気圧非平衡プラズマ処理装置１０は、放電電極１１と、カウンター電極１４と、これらの電極間に挟まれた誘電体１２と、高周波高圧電源１５とを備える。放電電極１１およびカウンター電極１４は、金属部分が露出した電極であってもよいし、絶縁ゴムやセラミックなどの誘電体または絶縁体で被覆された電極であってもよい。また、放電電極１１とカウンター電極１４との間に配置される誘電体１２は、ポリイミド、シリコン、セラミック等の絶縁体であってよい。なお、プラズマ処理として、コロナ放電を採用した場合、誘電体１２は省略されてもよい。ただし、たとえば誘電体バリア放電を採用した場合など、誘電体１２を設けた方が好ましい場合もある。その場合、誘電体１２の位置は、放電電極１１側に近接または接触するように配置するよりもカウンター電極１４側に近接または接触するように配置した方が沿面放電の領域が広がるため、よりプラズマ処理の効果を高めることが可能である。また、放電電極１１およびカウンター電極１４（もしくは誘電体１２が設けられている側の電極はその誘電体１２）は、２つの電極間を通過する被処理物２０と接触する位置に配置されてもよいし、接触しない位置に配置されてもよい。
なお、大気圧非平衡プラズマを発生させる方法としては、上述したストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電以外にも、種々の方法を用いることができる。たとえば、電極間に誘電体等の絶縁物を挿入する誘電体バリア放電、細い金属ワイヤ等に著しい不平等電界を形成するコロナ放電、短パルス電圧を印加するパルス放電などを適用することが可能である。また、これらの方法を２つ以上組み合わせることも可能である。
つづいて、実施形態で親水化処理の一例として採用されるプラズマ処理の概略を、図面を用いて詳細に説明する。図３は、図１に示す印刷装置（システム）１におけるプラズマ処理装置１００からインクジェットヘッド１７０までの概略構成例を抜粋して示す模式図である。図３に示すように、印刷装置（システム）１は、被処理物２０の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置１００と、プラズマ処理後の被処理物２０を照明する反射光源１８１と、被処理物２０で反射した光の反射スペクトルを測定するハイパースペクトルカメラ１８０と、被処理物２０にインクジェット記録にて画像を形成するインクジェットヘッド１７０と、印刷装置（システム）１全体を制御する制御部１６０とを含む。
高周波高圧電源１５１〜１５６は、それぞれが接続された放電電極１１１〜１１６のいずれかとカウンター電極１４１との間に高周波・高電圧のパルス電圧を印加する。このパルス電圧の電圧値は、たとえば約１０ｋＶ（キロボルト）程度である。また、その周波数は、たとえば約２０ｋＨｚ（キロヘルツ）とすることができる。このような高周波・高電圧のパルス電圧を２つの電極間に供給することで、放電電極１１１と誘電体１２１との間に大気圧非平衡プラズマが発生する。
誘電体１２１は、放電電極１１１〜１１６とカウンター電極１４１との間に配置される。誘電体１２１には、被処理物２０を搬送する用途を兼ねるために、無端のベルトが用いられるとよい。そこで、プラズマ処理装置１００は、誘電体１２１を巡回させて被処理物２０を搬送するための回転ローラ１２２をさらに備える。回転ローラ１２２は、制御部１６０からの指示に基づいて回転駆動することで、誘電体１２１を巡回させる。被処理物２０は、大気圧非平衡プラズマの発生中に放電電極１１１と誘電体１２１との間を通過してプラズマ処理される。その際、被処理物２０表面のバインダ樹脂の鎖が破壊され、さらに気相中の酸素ラジカルやオゾンが高分子と再結合することで、被処理物２０表面に極性官能基が生成される。その結果、被処理物２０表面に親水性および酸性化が付与される。なお、本例ではプラズマ処理を大気中で行っているが、窒素や希ガス等のガス雰囲気中で実施してもよい。
制御部１６０は、高周波高圧電源１５１〜１５６を個別にオン／オフすることが可能である。すなわち、制御部１６０は、高周波高圧電源１５１〜１５６を個別にオン／オフすることで、駆動する放電電極１１１〜１１６の本数（駆動電極本数）を調整することが可能である。また、制御部１６０は、各高周波高圧電源１５１〜１５６が各放電電極１１１〜１１６へ供給するパルス電圧の強度を調整することもできる。
反射光源１８１およびハイパースペクトルカメラ１８０は、プラズマ処理装置１００よりも下流に配置され、プラズマ処理装置１００によるプラズマ処理が施された被処理物２０表面の反射スペクトルを測定する。反射光源１８１およびハイパースペクトルカメラ１８０の詳細については、後述において説明する。
インクジェットヘッド１７０は、被処理物２０の搬送経路Ｄ１上においてプラズマ処理装置１００よりも下流に配置される。インクジェットヘッド１７０は、制御部１６０からの制御のもと、プラズマ処理装置１００によるプラズマ処理が施された被処理物２０に対してインクを吐出することで画像形成を行う。
インクジェットヘッド１７０は、たとえば印刷速度の高速化のために、複数の同色ヘッド（たとえば４色×４ヘッド）を備えてもよい。また、高速で高解像度（たとえば１２００ｄｐｉ）の画像形成を達成するために、各色のヘッドのインク吐出ノズルは、間隔を補正するようにずらして固定されていてもよい。さらに、インクジェットヘッド１７０は、各ノズルから吐出されるインクのドット（液滴）が大／中／小滴と呼ばれる３種類の容量に対応するように、複数の駆動周波数で駆動可能であってもよい。
ここで、複数の放電電極１１１〜１１６を被処理物２０の搬送経路Ｄ１に沿って並べることにより、シーケンシャルなプラズマ処理やプラズマ処理の程度調整（すなわち、被処理物２０に与えるプラズマエネルギーの強度調整）を行うことができる。また、複数の放電電極１１１〜１１６を搬送経路Ｄ１と垂直な方向（被処理物２０の幅方向）に並べる、すなわち被処理物２０の幅方向に並べることにより、被処理物２０を幅方向において部分的にプラズマ処理を行うように構成することも可能である。
図４は、例として放電電極１１１〜１１６を被処理物２０の搬送経路Ｄ１に３列に並べて処理幅を３分割することで被処理物２０を部分的にプラズマ処理した場合の処理結果の一例を示す図である。図４に示すように、放電電極１１１〜１１６のうち一方の端側に位置する放電電極１１１および１１４にパルス電圧を与えて放電させることにより、被処理物２０を幅方向Ｗ１に３分割した領域のうちの一方の端側の領域に処理領域３００および３０３が形成される。なお、処理領域３０３は放電電極１１１において発生したプラズマによって処理された領域であり、処理領域３００は放電電極１１１と放電電極１１４との両方において発生したプラズマによって処理された領域である。同様に、他方の端側に位置する放電電極１１３および１１６にパルス電圧を与えて放電させることにより、被処理物２０を幅方向Ｗ１に３分割した領域のうちの他方の端側の領域に処理領域３０２および３０５ができる。なお、処理領域３０５は放電電極１１３において発生したプラズマによって処理された領域であり、処理領域３０２は放電電極１１３と放電電極１１６との両方において発生したプラズマによって処理された領域である。また、幅方向Ｗ１において中央に位置する放電電極１１２および１１５にパルス電圧を印加しないことにより、プラズマ処理されていない未処理領域３０１ができる。このように、放電電極１１１〜１１６を被処理物２０の幅方向Ｗ１に配列させることにより、処理の強度を幅方向で調節することが可能となる。
図５は、放電電極１本につきプラズマエネルギーを１Ｊ／ｍ２としたときに図４に示す被処理物で測定された反射スペクトルを示すグラフである。図５において、Ｌ１は未処理領域３０１の反射スペクトルを示し、Ｌ２は処理領域３００の反射スペクトルを示し、Ｌ３は処理領域３０２の反射スペクトルを示している。なお、ハイパースペクトルカメラ１８０には、エバジャパン社（登録商標）製のＮＨ−７を用いた。
図５から分かるように、４７５ｎｍ以下の波長帯（たとえば３５０〜４７５ｎｍの波長帯）および１０２０ｎｍ以上の波長帯（たとえば１０２０〜１１００ｎｍの波長帯）では、処理領域３００および３０２の方が未処理領域３０１よりも反射率が小さくなる。また、たとえば４７５ｎｍ以下の波長帯では、プラズマ処理が２回施された処理領域３０２の方がプラズマ処理が１回の処理領域３００よりも反射率が低下している。これは、被処理物２０に与える単位面積当たりのプラズマエネルギーを大きくした方がより反射率を低減できることを示している。
図６は、図４の処理領域３００および３０２と未処理領域３０１とを１０２０ｎｍの波長の反射スペクトルをもとに画像処理を行うことで得られた可視化画像を示す図である。図６に示すように、処理領域３００および３０２は、未処理領域３０１と比較して薄い色となっている。これは、処理領域３００および３０２の方が未処理領域３０１よりも反射率が低いことを示している。また、それぞれの領域の純水に対する接触角を調べたところ、処理領域３００および３０２の純水に対する接触角は３０°であり、未処理領域３０１の純水に対する接触角は７０°であった。これは、処理領域３００および３０２の方が未処理領域３０１よりも親水性が高いことを示している。
このように、プラズマ処理の程度によって反射率が変化する原理を用いて被処理物２０を２次元的に観測する技術を用いることで、被処理物２０の処理面におけるプラズマ処理の程度を高い解像度で確認することが可能である。それにより、たとえば電極の汚れによる放電不良などによってプラズマ処理の程度が部分的に低下した場合でも、その低下した部分や放電不良を起こしている電極などを特定することが可能となる。
また、被処理物２０を２次元的に観測してプラズマ処理の均一性を評価することで、この評価結果に基づいて均一性を補償するように構成することも可能になる。すなわち、処理面に対する位置（たとえば座標）ごとの反射率に関する情報（反射スペクトル）に基づいて高周波高圧電源１５１〜１５６をフィードバック制御またはフィードフォワード制御することで、被処理物２０の処理面全域の反射率を均一にすることが可能である。さらに、それぞれの位置での反射率が所定の値（たとえば４１５ｎｍの波長に対する反射率が０．９３）以下になるように高周波高圧電源１５１〜１５６を制御することで、処理面全域に対するプラズマ処理の強度（プラズマエネルギー）を調節することも可能である。
なお、図６のような可視化画像は、たとえば４７５ｎｍ以下の波長帯に属する光の反射スペクトルをもとに画像処理しても同様に得ることができる。また、たとえば４７５ｎｍ以下の波長帯に属する光と１０２０ｎｍ以上の波長帯に属する光との両方の反射スペクトルをもとに画像処理することで、より高精度にプラズマ処理結果を示す可視化画像を得ることが可能である。このように、プラズマ処理の前後で反射率が変化する波長もしくは波長帯を１つ以上用いて被処理物２０に対するプラズマ処理の均一性を評価することで、被処理物２０に対するプラズマ処理の均一性を補正することが可能である。
ここで、図３に示す反射光源１８１およびハイパースペクトルカメラ１８０の詳細について、以下に説明する。ハイパースペクトルカメラ１８０は、たとえば被処理物２０の表面の反射率を非接触により測定する。反射光源１８１は、制御部１６０から送られた信号をもとに、測定条件に適した光を適切な強度で被処理物２０へ照射する。実施形態では、反射光源１８１としてハロゲンランプを使用したが、蛍光灯、ブラックライト、赤外光など、目的に応じて様々な光源が使用されてよい。
また、被処理物２０とハイパースペクトルカメラ１８０との間の距離Ｇ１を変更することで、目的に応じた反射スペクトルの測定が可能である。たとえば被処理物２０を詳細に検査したい場合には、図７に示すように、ハイパースペクトルカメラ１８０を被処理物２０に近接させて撮影し、逆に全体的な均一性を高速に確認したい場合には、図８に示すように、ハイパースペクトルカメラ１８０を被処理物２０から離して撮影してもよい。
広範囲を高解像度で撮影する他の方法としては、たとえば図９に示すように、ハイパースペクトルカメラ１８０を搬送方向Ｄ１とは垂直な方向（被処理物２０の幅方向Ｗ１）にシャトル駆動して撮影を行う方法が考えられる。幅方向Ｗ１へのシャトル駆動は、たとえば図１０に例示するような機械的構成で実現することができる。図１０に示す構成では、ハイパースペクトルカメラ１８０に設けられたスライダ１８３が、幅方向Ｗ１に沿って平行に延在する２つのガイドレール１８２にスライド可能に係合している。スライダ１８３を用いてハイパースペクトルカメラ１８０をシャトル駆動する動力は、たとえばギア１８５からタイミングベルト１８４に伝えられる。タイミングベルト１８４は１点でスライダ１８３に固定されている。また、タイミングベルト１８４には、ギア１８５とプーリ１８６とに係架されることで、必要十分なテンションがかけられている。そのため、ギア１８５に正回転の動力と逆回転の動力とを交互に与えることで、ハイパースペクトルカメラ１８０をシャトル駆動することが可能である。その際、被処理物２０は、ギア１８５の正回転と逆回転との切り替えタイミングに合わせて、搬送方向Ｄ１に所定長さづつ移動される。これにより、図９の矢印Ｍ１に示すような、被処理物２０に対するハイパースペクトルカメラ１８０の移動が可能となる。
ハイパースペクトルカメラ１８０で測定された反射スペクトルは、制御部１６０に入力される。図９に示すようにハイパースペクトルカメラ１８０をシャトル駆動する場合、ハイパースペクトルカメラ１８０の移動、停止および撮影を繰り返し行い、それにより測定された局所的な領域の反射スペクトルを制御部１６０でマージすることで、ハイパースペクトルカメラ１８０の視野よりも広い範囲（たとえば処理面全域）の反射スペクトルを高解像度に可視化することが可能である。
制御部１６０は、入力された反射スペクトルから反射率の均一性を評価し、その評価結果に基づいて、駆動する放電電極１１１〜１１６の数、および／または、各高周波高圧電源１５１〜１５６から各放電電極１１１〜１１６へ供給するパルス電圧のプラズマエネルギーを調整する。
被処理物２０表面に対するプラズマ処理の程度を増加させる方法の１つとしては、単位面積当たりのプラズマ処理の時間を長くする方法が考えられる。これは、たとえば被処理物２０の搬送速度を遅くすることで実現可能である。ただし、被処理物２０へ高速で画像記録を行う場合には、プラズマ処理の時間を短くすることが望まれる。プラズマ処理時間を短くする方法としては、上述のように、放電電極１１１〜１１６を複数備え、印刷速度および必要な反射率に応じて必要な数の放電電極１１１〜１１６を駆動する方法や、各放電電極１１１〜１１６に与えるプラズマエネルギーの強度を調整する方法などが考えられる。ただし、これらに限定されるものではなく、これらを組み合わせた方法や、その他の方法など、適宜変更することが可能である。
図１１は、実施形態にかかる親水化処理（プラズマ処理）を含む印刷処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１１では、図３に示すプラズマ処理装置１００を備えた印刷装置（システム）１を用いてカット紙（所定の大きさにカットされた記録媒体）を被処理物２０として印刷する場合を例に挙げる。なお、カット紙に限らず、ロール状に巻かれたロール紙に対しても、同様に印刷可能である。
図１１に示すように、印刷処理では、まず、制御部１６０が回転ローラ１２２を駆動して誘電体１２１を巡回させることで、上流側から誘電体１２１上に流れてきた被処理物２０をプラズマ処理装置１００内に搬入する（ステップＳ１０１）。つぎに、制御部１６０が高周波高圧電源１５１〜１５６を駆動して放電電極１１１〜１１６にパルス電圧を供給することで、プラズマ処理を実行する（ステップＳ１０２）。なお、プラズマ処理では、ハイパースペクトルカメラ１８０からの測定結果が入力されていない場合、制御部１６０は、所定強度のプラズマエネルギーを放電電極１１１〜１１６に供給する。一方、ハイパースペクトルカメラ１８０から測定結果が入力されている場合、制御部１６０は、測定された結果に基づいて駆動する高周波高圧電源１５１〜１５６の数を調節する。その際、制御部１６０は、各放電電極１１１〜１１６に与えるプラズマエネルギーを調節してもよい。
つぎに、制御部１６０は、反射光源１８１およびハイパースペクトルカメラ１８０を駆動することで、プラズマ処理された被処理物２０を撮影し（ステップＳ１０３）、得られた反射スペクトルを画像処理して可視化する（ステップＳ１０４）。可視化処理では、ハイパースペクトルカメラ１８０の画素ごとの反射スペクトルの値をグレースケールの階調値に変換することで、可視化された２次元のマッピング画像が得られる。なお、反射スペクトルの値から階調値への換算は、たとえば後述において図１２を用いて説明する初期設定により決定された換算式を用いて行うことができる。つづいて、制御部１６０は、得られた可視化画像を解析することで、プラズマ処理の均一性を評価する（ステップＳ１０５）。均一性の評価では、たとえば画素ごとの階調値のばらつきなどからプラズマ処理の均一性が評価される。
つぎに、制御部１６０は、プラズマ処理の均一性が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。均一性が許容範囲内でない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、制御部１６０は、プラズマ処理の条件変更で調整可能か否かを判断する（ステップＳ１０９）。調整可能であると判断される場合とは、たとえば高周波高圧電源１５１〜１５６の駆動本数、各放電電極１１１〜１１６に与えるプラズマエネルギーの強度、搬送速度（線速）等の調整で均一性を許容範囲内に収めることができると判断できる場合などである。また、調整不可能であると判断される場合とは、たとえば放電電極１１１〜１１６やカウンター電極１４１に付着した異物などで放電が不安定になり、細いスジ状の処理むらなどが出た場合などである。
調整可能であると判断した場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、制御部１６０は、高周波高圧電源１５１〜１５６の駆動本数や各放電電極１１１〜１１６に与えるプラズマエネルギーの強度や搬送速度（線速）等の処理条件の最適化を行い（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０２へリターンする。これにより、被処理物２０に対するプラズマエネルギーの分布が平均化するため、その後にプラズマ処理された被処理物２０表面の均一性が向上する。一方、調整不可能であると判断した場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）、制御部１６０は、印刷処理を停止し（ステップＳ１１１）、ユーザへ印刷処理のエラーを報知した後（ステップＳ１１２）、本動作を終了する。
また、制御部１６０は、ステップＳ１０６においてプラズマ処理の均一性が許容範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、インクジェットヘッド１７０を駆動することでプラズマ処理後の被処理物２０に対するインクジェット記録処理を実行し（ステップＳ１０７）、その後、被処理物２０をインクジェットヘッド１７０より下流側に搬出して（ステップＳ１０８）、本動作を終了する。
なお、ステップＳ１０５で許容範囲内にないと判定した場合、制御部１６０は、被処理物２０を不図示の迂回経路に迂回させることで、再度、同一の被処理物２０にプラズマ処理（ステップＳ１０２）を実行してもよい。これにより、無駄な被処理物２０の発生を回避できる。また、被処理物２０として性状の異なる数種類の記録媒体が混在していても、同様の流れで処理することが可能である。
また、あらかじめ印刷画像のデータに基づき局所的にプラズマ処理を施し、該当領域にプラズマ処理が施されていることをハイパースペクトルカメラ１８０で確認して印刷処理を実行するように構成することも可能である。これにより、不要な領域へのプラズマ処理を省略できるため、消費電力を削減することが可能となる。
つづいて、プラズマ処理の均一性を評価するための初期設定について、図１２を用いて詳細に説明する。図１２に示すように、プラズマ処理の均一性を評価するための初期設定動作では、まず、搬入部３０から搬送経路上に被処理物２０を搬入する（ステップＳ００１）。搬入された被処理物２０は、プラズマ処理されずにそのままプラズマ処理装置１００を通過してハイパースペクトルカメラ１８０の視野範囲内まで移動し、ハイパースペクトルカメラ１８０で反射スペクトルが測定される（ステップＳ００２）。このようにプラズマ処理されていない被処理物２０に対する測定（ブランク測定）で得られた反射スペクトルは、均一性を評価する際の各画素のオフセット（バックグラウンドともいう）として用いられる。
つぎに、制御部１６０は、プラズマ処理装置１００を駆動して被処理物２０をプラズマ処理する（ステップＳ００３）。その際の処理対象となる被処理物２０は、ステップＳ００２でブランク測定された被処理物２０を逆搬送したものであってもよいし、搬入部３０から新たに搬入した被処理物２０であってもよい。また、ステップＳ００３では、最低搬送速度で被処理物２０を搬送するなどして単位面積当たりのプラズマエネルギーが高いサンプルを作成してもよい。その際、放電電極１１１〜１１６のうちの使用電極本数を段階的に変えて領域ごとにプラズマエネルギーが異なるサンプルを作成してもよい。
以上のようにしてプラズマ処理された被処理物２０（サンプル）は、ハイパースペクトルカメラ１８０の視野範囲内まで移動して撮影される（ステップＳ００４）。制御部１６０は、撮影により得られた反射スペクトルを画像処理して可視化する（ステップＳ００５）。可視化処理における階調割り付けの方法としてはさまざまな方法を用いることができる。たとえば、プラズマ処理されていない未処理領域の反射強度を２５５階調とし、処理領域のうち反射強度の最も低い領域を０階調として、反射強度と階調値とを比例配分する方法や、１１００ｎｍの反射強度と９５０ｎｍの反射強度との傾きを求め、傾き０を２５５階調、傾き無限大を０階調として画像処理をする方法など、種々の方法を用いることができる。
その後、制御部１６０は、被処理物２０における領域（または画素）ごとに与えられたプラズマエネルギーと、その領域（または画素）の階調値とから、階調値（反射スペクトルの値）とプラズマエネルギーとの換算式を決定し（ステップＳ００６）、本初期設定動作を終了する。
なお、実施形態では、紙中に含まれる蛍光染料の影響を受けにくいと考えられる１０５０ｎｍの反射スペクトルを基準として可視化処理を実行したが、フィルムなど蛍光染料を含有しないような被処理物に対しては、３５０ｎｍ近傍の近紫外の反射スペクトルも利用可能である。
また、被処理物２０としてロール紙を用いた場合、不図示の給紙装置より導かれたロール紙の先端部分を使って図１２に示す初期設定を実行してもよい。ロール紙を用いた場合では、１つのロールで性状がほとんど変わらないため、先端部分を使ってプラズマエネルギーを調整した後は、そのままの設定で安定して連続印刷が可能となる。ただし、ロール紙を使い切らずに長期間停止した場合、紙の性状が変化する可能性がある。その場合、印刷再開前に同様に先端部分を使って初期設定を行えばよい。また、先端部分を使ってプラズマ処理後の反射スペクトルを測定してプラズマエネルギーを調整した後に、定期的または連続して反射スペクトルを測定してプラズマエネルギーを調整してもよい。これにより、より詳細に安定した制御を行うことが可能となる。
以上のように、実施形態によれば、プラズマ処理された被処理物２０に関して反射スペクトルの２次元分布を取得し、この２次元分布に基づいてプラズマ処理条件を調整することが可能であるため、処理の均一性を高めることが可能となる。その結果、安定した親水化処理を行うことが可能となり、良好な画像記録を安定して実現することが可能となる。
なお、実施形態で例示したハイパースペクトルカメラ１８０の感度域は３５０〜１０５０ｎｍの領域であるとしたが、より感度域の広いハイパースペクトルカメラ１８０を用い且つ適切な波長域の反射光源１８１を選択することで、さらなる高感度化やプレコート紙などへの応用も可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
１ 印刷装置（システム）
１０、１００ プラズマ処理装置
１１、１１１〜１１６ 放電電極
１２、１２１ 誘電体
１３ 大気圧非平衡プラズマ
１４、１４１ カウンター電極
１５、１５１〜１５６ 高周波高圧電源
２０ 被処理物
３０ 搬入部
４０ 画像形成部
５０ 乾燥部
６０ 搬出部
１６０ 制御部
１７０ インクジェットヘッド
１８０ ハイパースペクトルカメラ
１８１ 反射光源
１８２ ガイドレール
１８３ スライダ
１８４ タイミングベルト
１８５ ギア
１８６ プーリ
特開２０１３−１９３２９１号公報 特開２００５−３５０６１５号公報 特開２０１４−１６６１８号公報

Claims (10)

  1. 搬送される被処理物を放電によって改質させる被処理物改質装置であって、
    前記被処理物を親水化処理する親水化手段と、
    前記親水化処理された被処理物で反射した光の反射スペクトルの２次元分布を測定する測定手段と、
    を備えることを特徴とする被処理物改質装置。
  2. 前記測定手段は、４７５ｎｍ以下の波長帯に属する光と１０２０ｎｍ以上の波長帯に属する光とのうち少なくとも１つの波長の光の前記反射スペクトルを測定することを特徴とする請求項１に記載の被処理物改質装置。
  3. 前記測定手段は、ハイパースペクトルカメラであることを特徴とする請求項１に記載の被処理物改質装置。
  4. 前記親水化処理は、コロナ放電によって前記被処理物を改質させるコロナ処理、または、プラズマによって前記被処理物を改質させるプラズマ処理であることを特徴とする請求項１に記載の被処理物改質装置。
  5. 前記親水化処理は、大気圧非平衡プラズマ処理であることを特徴とする請求項１に記載の被処理物改質装置。
  6. 請求項１に記載の被処理物改質装置と、
    前記測定手段で測定された前記反射スペクトルの２次元分布に基づいて前記親水化手段を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする被処理物改質システム。
  7. 前記親水化手段は、前記放電を発生させる複数の電極を含み、
    前記制御手段は、前記反射スペクトルの２次元分布に基づいて前記複数の電極のうちから前記放電を発生させる電極を選択する
    ことを特徴とする請求項６に記載の被処理物改質システム。
  8. 前記制御手段は、前記反射スペクトルの値を階調値に変換することで前記反射スペクトルの２次元分布から可視化画像を生成し、生成した前記可視化画像に基づいて前記被処理物に対する前記親水化処理の均一性を評価し、該評価結果に基づいて前記親水化手段を制御することを特徴とする請求項６に記載の被処理物改質システム。
  9. 請求項６に記載の被処理物改質システムと、
    前記親水化手段により前記親水化処理された前記被処理物にインクジェット記録を実行する記録手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成システム。
  10. インクジェット記録により被処理物に画像を形成する画像形成方法であって、
    前記被処理物を親水化処理する親水化工程と、
    前記親水化処理された被処理物で反射した光の反射スペクトルの２次元分布を測定する測定工程と、
    前記測定工程により測定された前記反射スペクトルの２次元分布に基づいて前記親水化処理の処理条件を調整する調整工程と、
    前記調整工程により調整された前記処理条件に基づき親水化処理された前記被処理物にインクジェット記録を実行する記録工程と、
    を含むことを特徴とする画像形成方法。
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