JP2002137375A - インクジェットプリンタ及び該プリンタのインク硬化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多湿環境下においてもカチオン重合型紫外線
硬化型インクを使用して良好な印刷ができるインクジェ
ットプリンタを提供する。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッド５よりカチオ
ン重合型の紫外線硬化型インクを印刷用紙３に噴射して
印刷用紙３に印刷を行うインクジェットプリンタ１にお
いて、インクジェット記録ヘッド５より噴射され、印刷
用紙３に着弾した紫外線硬化型インクに紫外線を照射す
る紫外線照射装置Ａと、印刷用紙３に着弾した紫外線硬
化型インクを加熱するヒートプレート９とを設け、紫外
線照射装置Ａは紫外線を発生させる紫外線発生部１０
と、紫外線発生部１０より発生した紫外線をインクジェ
ット記録ヘッド５の近傍位置まで導く光ファイバー１１
ａ，１１ｂとから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッドで紫外線硬化型インクを噴射して印刷を行うイ
ンクジェットプリンタ及び該プリンタのインク硬化方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、インクジェ
ット記録ヘッドよりインクを印刷媒体に噴射させて印刷
を行うため、インクとしては水性インクを用いることが
多いが乾燥性・耐水性・定着性が悪いため、特に浸透性
の悪い印刷媒体に対して紫外線硬化型インクを使用する
ことが知られている。この紫外線硬化型インクとして
は、アクリル系組成物を中心としたラジカル重合型紫外
線硬化型インクとカチオン重合型紫外線硬化型インクが
ある。

【０００３】ラジカル重合型紫外線硬化型インクは、そ
の重合メカニズム上、酸素が介在した環境では酸素阻害
作用を受けるため硬化性が落ちる。そして、インクジェ
ットプリンタの印刷物は膜厚が薄いため、酸素阻害作用
の影響が出やすい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、カチオン
重合型紫外線硬化型インクは、酸素阻害作用をうけるこ
とがないが、重合反応の性質上、分子レベルの水分（湿
度）の影響を受けやすい。そのため、環境湿度が高い状
況下では硬化しにくく、又は、硬化しないため、使用環
境が制限されるという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、前記した課題を解決す
べくなされたものであり、多湿環境下においてもカチオ
ン重合型紫外線硬化型インクを使用して良好な印刷がで
きるインクジェットプリンタ及び該プリンタのインク硬
化方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イン
クジェット記録ヘッドよりカチオン重合型の紫外線硬化
型インクを印刷媒体に噴射して印刷媒体に印刷を行うイ
ンクジェットプリンタにおいて、前記インクジェット記
録ヘッドより噴射され、前記印刷媒体に着弾した紫外線
硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射装置と、前
記印刷媒体に着弾した紫外線硬化型インクを加熱する加
熱手段とを設けたことを特徴とするインクジェットプリ
ンタである。

【０００７】このインクジェットプリンタでは、インク
ジェット記録ヘッドよりカチオン重合型の紫外線硬化型
インクが印刷媒体に噴射されると、その着弾した紫外線
硬化型インクが加熱されるとともに紫外線が照射されて
硬化反応が活性化されることにより紫外線硬化型インク
が多湿環境下でも硬化する。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載のインク
ジェットプリンタであって、前記紫外線照射装置は、紫
外線を発生させる紫外線発生部と、この紫外線発生部よ
り発生した紫外線を前記インクジェット記録ヘッドの近
傍位置まで導く光ファイバーとを有し、この光ファイバ
ーの先端より紫外線を照射することを特徴とするインク
ジェットプリンタである。

【０００９】このインクジェットプリンタでは、請求項
１の発明の作用に加え、印刷媒体に対して近距離でイン
ク着弾位置にスポット的に紫外線を照射することから、
弱い紫外線によって十分に所定量の紫外線量を照射でき
る。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載のインク
ジェットプリンタであって、前記加熱手段は、前記印刷
媒体の搬送をガイドし、発熱するヒートプレートである
ことを特徴とするインクジェットプリンタである。

【００１１】このインクジェットプリンタでは、請求項
１の発明の作用に加え、印刷媒体を搬送ガイドするヒー
トプレートより印刷媒体に熱が伝達され、この熱によっ
て着弾した紫外線硬化型インクが加熱される。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１記載のインク
ジェットプリンタであって、前記加熱手段は、前記印刷
媒体に着弾した紫外線硬化型インクに熱風を吹き付ける
熱風吹き付け手段であることを特徴とするインクジェッ
トプリンタである。

【００１３】このインクジェットプリンタでは、請求項
１の発明の作用に加え、着弾した紫外線硬化型インクに
熱風吹き付け手段より熱風が吹き付けられて紫外線硬化
型インクが加熱される。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１記載のインク
ジェットプリンタであって、前記加熱手段は、前記印刷
媒体に着弾した前記紫外線硬化型インクを摂氏４０度以
上に加熱することを特徴とするインクジェットプリンタ
である。

【００１５】このインクジェットプリンタでは、請求項
１の発明の作用に加え、着弾した紫外線硬化型インクが
十分に加熱される。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１記載のインク
ジェットプリンタであって、印刷環境の湿度を検知する
湿度検知手段を設け、この湿度検知手段が５０パーセン
ト以上の湿度を検知した場合に前記加熱手段で加熱する
ことを特徴とするインクジェットプリンタである。

【００１７】このインクジェットプリンタでは、請求項
１の発明の作用に加え、湿度が５０パーセント以上の時
のみ加熱手段が動作される。

【００１８】請求項７の発明は、インクジェット記録ヘ
ッドよりカチオン重合型の紫外線硬化型インクを印刷媒
体に噴射し、この印刷媒体に紫外線硬化型インクが着弾
した直後に紫外線照射装置より紫外線を着弾位置に照射
すると共に着弾した紫外線硬化型インクを加熱手段によ
り加熱することにより紫外線硬化型インクを硬化させた
ことを特徴とするインクジェットプリンタのインク硬化
方法である。

【００１９】このインクジェットプリンタのインク硬化
方法では、インクジェット記録ヘッドよりカチオン重合
型の紫外線硬化型インクが印刷媒体に噴射されると、そ
の着弾した紫外線硬化型インクが加熱されると共に、紫
外線が照射されて硬化反応が活性化されることにより紫
外線硬化型インクが多湿環境下でも硬化する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２１】図１〜図５は本発明の一実施形態を示し、
図１はインクジェットプリンタ１の全体の斜視図、図２
はインクジェット記録ヘッド５と光ファイバー１１ａ，
１１ｂの先端との位置関係及びヒートプレート９との位
置関係を示す概略平面図、図３はインクジェット記録ヘ
ッド５と光ファイバー１１ａ，１１ｂの先端との位置関
係及びヒートプレート９との位置関係を示す概略正面
図、図４はインクジェット記録ヘッド５と光ファイバー
１１ａ，１１ｂの先端との位置関係及びヒートプレート
９との位置関係を示す概略断面図、図５は各種環境変化
における紫外線硬化型インクの硬化評価を示す図であ
る。

【００２２】図１に示すように、インクジェットプリン
タ１は、プリンタ本体２の上方位置に配置され、印刷媒
体である印刷用紙３をセットする給紙部４と、この給紙
部４にセットされた印刷用紙３をインクジェット記録ヘ
ッド５の副走査方向（用紙搬送方向と同一方向）に所定
速度で搬送する図示しない用紙搬送手段と、この用紙搬
送手段により搬送される印刷用紙３に印刷を施すインク
ジェット記録ヘッド５と、このインクジェット記録ヘッ
ド５の噴射するカチオン重合型の紫外線硬化型インクの
着弾位置に紫外線を照射する紫外線照射装置Ａと、着弾
した紫外線硬化型インクを加熱する加熱手段であるヒー
トプレート９と、インクジェット記録ヘッド５により印
刷された印刷用紙３を排紙する排紙部７とを有する。

【００２３】インクジェット記録ヘッド５は、シリアル
タイプオンデマンド型であり、ヘッド移動手段６のガイ
ドロッド６ａに沿って図２の実線位置と図２の仮想線位
置との間を主走査方向（用紙搬送方向の直交方向）に移
動自在に設けられている。図２の実線位置では左側の光
ファイバー１１ｂが、図２の仮想線位置では右側の光フ
ァイバー１１ａがそれぞれ印刷用紙３の印刷領域端の少
なくとも外側に位置するように移動範囲が設定されてい
る。インクジェット記録ヘッド５は、インクジェット式
の４つのノズルヘッド部８ａ〜８ｄを有し、この４つの
ノズルヘッド部８ａ〜８ｄは、イエロー、マゼンタ、シ
アン、ブラックの各色のカチオン重合型の紫外線硬化型
インクを印刷用紙３に対してそれぞれ噴射可能に設けら
れている。各ノズルヘッド部８ａ〜８ｄは噴射データに
基づいて噴射タイミングを制御される。

【００２４】又、カチオン重合型の紫外線硬化型インク
は、カチオン重合型樹脂が使用され、具体的にはオキセ
タン類、脂環式エポキシ類、ビニルエーテル類、環状ラ
クトン類、環状カーボナート類、スピロオルトエステル
類、スピロオルトカーボナート類等を用いることができ
る。光開始剤としては、カチオン重合型光開始剤が使用
され、具体的にはスルホニウム塩・ヨードニウム塩・ホ
スホニウム塩等を用いることができる。着色剤として
は、紫外線硬化インク型で使用される染料、顔料を使用
できる。本実施形態で使用したカチオン重合型インクの
処方は、例えば、オキセタンＯＸＴ−１２１（東亜合成
株式会社製）を９０部、脂環式エポキシＵＶＲ−６１０
５（ユニオン・カーバイド日本株式会社製）を１０部、
ＵＶＩ−６９９０（ユニオン・カーバイド日本株式会社
製）を３部、Ｏｉｌ ＢｌａｃｋＨＢＢ（オリエント化
学社製）を０.５部である。

【００２５】紫外線照射装置Ａは、図示しない紫外線ラ
ンプを内蔵し、紫外線を発生する紫外線発生部１０と、
この紫外線発生部１０より発生した紫外線を導く２系統
の光ファイバー１１ａ，１１ｂとを有し、この２系統の
光ファイバー１１ａ，１１ｂの先端はインクジェット記
録ヘッド５の主走査方向の両側位置に固定されている。
光ファイバー１１ａ，１１ｂは柔軟で可撓性を有し、イ
ンクジェット記録ヘッド５の移動に対応して撓み状態を
可変することによってインクジェット記録ヘッド５と共
に主走査方向に光ファイバー１１ａ，１１ｂの先端が移
動される。

【００２６】インクジェット記録ヘッド５から噴射され
た紫外線硬化型インクの印刷用紙３への着弾位置と光フ
ァイバー１１ａ，１１ｂの紫外線の照射位置との関係を
説明する。図３に示すように、インクジェット記録ヘッ
ド５が右から左方向に移動する場合には、右側の光ファ
イバー１１ａが着弾直後の着弾位置をスキャンし、イン
クジェット記録ヘッド５が左から右方向に移動する場合
には、左側の光ファイバー１１ｂが着弾直後の着弾位置
をスキャンするように設けられている。つまり、２系統
の光ファイバー１１ａ，１１ｂのそれぞれにインクジェ
ット記録ヘッド５の各走査方向の照射を担当させるよう
に配置されている。

【００２７】ヒートプレート９は、給紙部４の印刷用紙
３を印刷箇所を介して排紙部７に搬送ガイドするガイド
プレートの一部として構成され、インクジェット記録ヘ
ッド５の噴射ポイントから搬送下流に亘って配置されて
いる。ヒートプレート９は内部に発熱体を有し、密着す
る印刷用紙３に熱を直接伝導させて着弾した紫外線硬化
型インクを加熱する。

【００２８】上記構成において、インクジェット記録ヘ
ッド５よりカチオン重合型の紫外線硬化型インクが印刷
用紙３に噴射されると、その着弾直後（１０秒以内）に
紫外線硬化型インクに紫外線が追従して照射される。
又、着弾した紫外線硬化型インクがヒートプレート９の
熱によって加熱される。以上より、着弾した紫外線硬化
型インクが所定の温度以上で紫外線を受けるため、硬化
反応が活性化されることにより紫外線硬化型インクが多
湿環境下でも順次硬化する。従って、多湿環境下におい
てもカチオン重合型紫外線硬化型インクを使用して良好
な印刷ができる。又、インクが滲み易い印刷用紙３を使
用した場合にもインク滲みが生じず、擦れに強い印刷物
が得られる。

【００２９】この実施形態では、紫外線照射装置Ａは、
紫外線を発生させる紫外線発生部１０と、この紫外線発
生部１０より発生した紫外線をインクジェット型ヘッド
５の近傍位置まで導く光ファイバー１１ａ，１１ｂとを
有し、この光ファイバー１１ａ、１１ｂの先端より紫外
線を照射するので、印刷用紙３に対して近距離でインク
着弾位置にスポット的に紫外線を照射することから、弱
い紫外線によって十分に所定量の紫外線量を照射できる
ため、紫外線照射装置Ａが小型で、且つ、低コストなも
ので足りる。又、紫外線ランプは印刷幅に応じたものを
用意する必要がなく、又、紫外線ランプ自体を移動させ
る必要もないため、安全性、耐久性等の点でも優れてい
る。

【００３０】この実施形態では、光ファイバー１１ａ，
１１ｂの先端をインクジェット記録ヘッド５に固定した
ので、インクジェット記録ヘッド５の印刷速度に連動
し、紫外線硬化型インクの着弾直後に着弾位置を照射す
るように主走査方向に移動できる。従って、紫外線発生
部１０を移動させる必要がなく、単に光ファイバー１１
ａ，１１ｂの先端のみを移動させれば良いため、紫外線
の追従照射が容易にできる。又、光ファイバー１１ａ，
１１ｂの先端を移動させるのに特別にファイバー移動手
段を設ける必要がないため、部品点数の増加防止や制御
の容易性等に寄与する。

【００３１】この実施形態では、光ファイバー１１ａ，
１１ｂを２系統設け、この２系統の光ファイバー１１
ａ，１１ｂの各先端をインクジェット記録ヘッド５の主
走査方向の両側位置に配置し、２系統の光ファイバー１
１ａ，１１ｂのそれぞれにインクジェット記録ヘッド５
の各走査方向の照射を担当させるように配置したので、
インクジェット記録ヘッド５がどの方向に走査する場合
にもインク着弾直後に有効に紫外線を照射できる。従っ
て、光ファイバー１１ａ，１１ｂの先端から照射する紫
外線の照射位置を変えることなく紫外線硬化型インクを
硬化させることができる。

【００３２】この実施形態の変形例として光ファイバー
を１系統のみ設けても良い。但し、主走査方向の双方向
で印刷動作を行うインクジェット記録ヘッド５に対応さ
せる場合には、インクジェット記録ヘッド５がどの方向
に走査する場合にもインク着弾直後に有効に紫外線を照
射できるように、光ファイバーの先端から照射する紫外
線の照射位置を変える必要がある。尚、主走査方向の一
方向でのみ印刷動作を行うインクジェット記録ヘッド５
の場合には光ファイバーの先端から照射する紫外線の照
射位置をもちろん変える必要がない。

【００３３】又、インクジェット記録ヘッドをラインタ
イプオンデマンド型としても良く、この場合には光ファ
イバーを主走査方向に移動する移動手段が必要である。

【００３４】又、この実施形態では、加熱手段はヒート
プレート９にて構成したが、印刷用紙３に着弾した紫外
線硬化型インクに熱風を吹き付ける熱風吹き付け手段と
して構成しても良い。このように構成すれば、着弾した
紫外線硬化型インクに熱風吹き付け手段より熱風が吹き
付けられて紫外線硬化型インクが加熱される。ここで、
熱風吹き付け手段は、紫外線発生部１０から発する熱を
チューブ等でインクジェット記録ヘッド５の近傍まで導
くことにより構成すれば、別途に熱風発生部を設ける必
要がなく、部品点数の削減、コンパクト化、コスト安等
になり、好ましい。

【００３５】又、加熱手段は、印刷用紙３に着弾した紫
外線硬化型インクを摂氏４０度以上に加熱するよう構成
することが好ましい。つまり、図５に示すように、種々
の環境湿度において加熱しなかった場合（室温が摂氏２
３度）、環境湿度が９０パーセントにおいて加熱した場
合を実験し、印刷用紙（ポリエステルフィルム）３に噴
射した紫外線硬化型インクの硬化状態を印刷直後に評価
した。

【００３６】硬化評価は、○：指で全くインクを拭き取
れなかった（硬化）、△：指で触ってべた付いた感じが
した（やや硬化）、×：指で触ってインクが拭き取られ
た（硬化しない）、とした。図５に示すように、湿度が
最悪条件の９０パーセントの場合にあって、摂氏３０度
でインクがやや硬化し、摂氏４０度で完全に硬化した。
従って、摂氏４０度以上に加熱すれば、どのような環境
湿度でも紫外線硬化型インクを確実に硬化させることが
できる。

【００３７】又、前記実施形態の変形例として、印刷環
境の湿度を検知する湿度検知手段を設け、この湿度検知
手段が５０パーセント以上の湿度を検知した場合に前記
加熱手段で加熱するように構成しても良い。つまり、図
５に示すように、湿度７０パーセントでは加熱しなかっ
た場合に紫外線硬化型インクが硬化しなかったが、湿度
５０パーセントであれば加熱しなくても紫外線硬化型イ
ンクが硬化した。従って、湿度が５０パーセント以上の
時のみ加熱手段を動作させるようにすれば、省電力化を
図ることができる。

【００３８】尚、前記実施形態では、インクジェット記
録ヘッド５が複数のノズルヘッド部８ａ〜８ｄを有する
カラー対応のヘッドであったが、単一のノズルヘッドを
有する単一色のものでも本発明を適用できることは勿論
である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
インクジェットプリンタによれば、インクジェット記録
ヘッドよりカチオン重合型の紫外線硬化型インクが印刷
媒体に噴射されると、その着弾した紫外線硬化型インク
が加熱されるとともに紫外線が照射されて硬化反応が活
性化されることにより紫外線硬化型インクが多湿環境下
でも硬化するため、多湿環境下においてもカチオン重合
型紫外線硬化型インクを使用して良好な印刷ができる。

【００４０】請求項２の発明のインクジェットプリンタ
によれば、印刷媒体に対して近距離でインク着弾位置に
スポット的に紫外線を照射することから、弱い紫外線に
よって十分に所定量の紫外線量を照射できるため、紫外
線照射装置が小型で、且つ、低コストなもので足りる。

【００４１】請求項３の発明のインクジェットプリンタ
によれば、加熱手段は、印刷媒体の搬送をガイドし、発
熱するヒートプレートであるので、印刷媒体を搬送ガイ
ドするヒートプレートより印刷媒体に熱が伝達され、こ
の熱によって着弾した紫外線硬化型インクが加熱され
る。

【００４２】請求項４の発明のインクジェットプリンタ
によれば、加熱手段は、印刷媒体に着弾した紫外線硬化
型インクに熱風を吹き付ける熱風吹き付け手段であるの
で、着弾した紫外線硬化型インクに熱風吹き付け手段よ
り熱風が吹き付けられて紫外線硬化型インクが加熱され
る。

【００４３】請求項５の発明のインクジェットプリンタ
によれば、加熱手段は、印刷媒体に着弾した紫外線硬化
型インクを摂氏４０度以上に加熱するので、着弾した紫
外線硬化型インクが十分に加熱されるため、確実に硬化
する。

【００４４】請求項６の発明のインクジェットプリンタ
によれば、印刷環境の湿度を検知する湿度検知手段を設
け、この湿度検知手段が５０パーセント以上の湿度を検
知した場合に前記加熱手段で加熱するので、湿度が５０
パーセント以上の時のみ加熱手段が動作されるため、省
電力化になる。

【００４５】請求項７の発明のインクジェットプリンタ
のインク硬化方法によれば、インクジェット記録ヘッド
よりカチオン重合型の紫外線硬化型インクが印刷媒体に
噴射されると、その着弾した紫外線硬化型インクが加熱
されると共に、紫外線が照射されて硬化反応が活性化さ
れることにより紫外線硬化型インクが多湿環境下でも硬
化するため、多湿環境下においてもカチオン重合型紫外
線硬化型インクを使用して良好な印刷ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示し、インクジェットプ
リンタの全体の斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示し、インクジェット記
録ヘッドと光ファイバーの先端との位置関係及びヒート
プレートとの位置関係を示す概略平面図である。

【図３】本発明の一実施形態を示し、インクジェット記
録ヘッドと光ファイバーの先端との位置関係及びヒート
プレートとの位置関係を示す概略正面図である。

【図４】本発明の一実施形態を示し、インクジェット記
録ヘッドと光ファイバーの先端との位置関係及びヒート
プレートとの位置関係を示す概略断面図である。

【図５】本発明の一実施形態を示し、各種環境変化にお
ける紫外線硬化型インクの硬化評価を示す図である。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ３ 印刷用紙（印刷媒体） ５ インクジェット記録ヘッド ８ａ〜８ｄ ノズルヘッド部 ９ ヒートプレート（加熱手段） １０ 紫外線発生部 １１，１１ａ，１１ｂ 光ファイバー Ａ 紫外線照射装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録ヘッドよりカチオン
   重合型の紫外線硬化型インクを印刷媒体に噴射して該印
   刷媒体に印刷を行うインクジェットプリンタにおいて、 前記インクジェット記録ヘッドより噴射され、前記印刷
   媒体に着弾した前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射
   する紫外線照射装置と、前記印刷媒体に着弾した前記紫
   外線硬化型インクを加熱する加熱手段とを設けたことを
   特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   であって、 前記紫外線照射装置は、紫外線を発生させる紫外線発生
   部と、この紫外線発生部より発生した紫外線を前記イン
   クジェット記録ヘッドの近傍位置まで導く光ファイバー
   とを有し、この光ファイバーの先端より前記紫外線を照
   射することを特徴とするインクジェットプリンタ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   であって、 前記加熱手段は、前記印刷媒体の搬送をガイドし、発熱
   するヒートプレートであることを特徴とするインクジェ
   ットプリンタ。
4. 【請求項４】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   であって、 前記加熱手段は、前記印刷媒体に着弾した前記紫外線硬
   化型インクに熱風を吹き付ける熱風吹き付け手段である
   ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
5. 【請求項５】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   であって、 前記加熱手段は、前記印刷媒体に着弾した前記紫外線硬
   化型インクを摂氏４０度以上に加熱することを特徴とす
   るインクジェットプリンタ。
6. 【請求項６】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   であって、 印刷環境の湿度を検知する湿度検知手段を設け、この湿
   度検知手段が５０パーセント以上の湿度を検知した場合
   に前記加熱手段で加熱することを特徴とするインクジェ
   ットプリンタ。
7. 【請求項７】 インクジェット記録ヘッドよりカチオン
   重合型の紫外線硬化型インクを印刷媒体に噴射し、この
   印刷媒体に前記紫外線硬化型インクが着弾した直後に紫
   外線照射装置より発生した紫外線を着弾位置に照射する
   と共に、着弾した前記紫外線硬化型インクを加熱手段に
   より加熱することにより前記紫外線硬化型インクを硬化
   させることを特徴とするインクジェットプリンタのイン
   ク硬化方法。