JP2004167873A

JP2004167873A - 画像記録装置及び画像記録方法

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Publication number: JP2004167873A
Application number: JP2002337058A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Takabayashi; 敏行高林
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP4321050B2

Abstract

【課題】小型で画像記録効率が良い上に消費電力が少なく、熱収縮性の材質からなる記録媒体にも良好な画像を記録することができる画像記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】記録媒体４に紫外線照射装置２０により紫外線を照射することでインクを硬化させて、画像を記録する画像記録装置１において、紫外線光源を、発光波長ピークが３９０〜４２０ｎｍであり、かつ記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置及び画像記録方法に係り、特に紫外線を照射することでインクを硬化させて画像を記録する画像記録装置及び画像記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式の画像記録装置として、近年、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化インクを吐出するノズルが設けられた記録ヘッドと、紫外線硬化インクを硬化させるための紫外線を照射する紫外線照射装置とを有する画像記録装置が用いられている。記録ヘッドは、画像記録装置内に設けられた棒状のガイドレールに移動自在に支持されたキャリッジに搭載されており、紫外線照射装置は、キャリッジの両側部に設けられている。これにより、画像記録装置は、キャリッジが駆動することにより記録ヘッドが往復運動するとともに、所定の画像信号に基づいてノズルから所要の色のインクを吐出して記録媒体に着弾させ、その後、記録媒体に紫外線照射装置により紫外線を照射することでインクを硬化させて、画像を記録する。そして、従来の画像記録装置においては、紫外線光源として水銀ランプやメタルハライドランプ等の紫外線ランプを備える紫外線照射装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−１３２７６７号公報（第１頁、第１図等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、紫外線照射装置に用いられる水銀ランプやメタルハライドランプ等は相当の大きさを有する。したがって、従来の画像記録装置（特許文献１）では、紫外線照射装置を保持するキャリッジの重量が重くなるため、キャリッジの移動速度が減速して画像記録効率が低下するという問題があった。また、画像記録装置全体が大型化するという問題もあった。
【０００５】
また、従来の画像記録装置（特許文献１）では、水銀ランプやメタルハライドランプ等により紫外線を照射すると熱が発生するため、例えば食品包装等に用いられる軟包装素材の薄膜フィルムに画像を記録する場合に、薄膜フィルムにカールや波うち等が発生するという問題があった。
【０００６】
さらに、従来の画像記録装置（特許文献１）では、水銀ランプやメタルハライドランプ等を用いるため、消費電力が大きいという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、小型で画像記録効率が良い上に消費電力が少なく、熱収縮性の材質からなる記録媒体にも良好な画像を記録することができる画像記録装置及び画像記録方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明による画像記録装置は、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化インクを吐出するノズルが設けられた記録ヘッドと、紫外線硬化インクを硬化させる紫外線を発生する紫外線光源が設けられた紫外線照射装置とを有し、前記ノズルから吐出した紫外線硬化インクを記録媒体に着弾させた後、この記録媒体に前記紫外線照射装置により紫外線を照射することでインクを硬化させて、画像を記録する画像記録装置において、前記紫外線光源は、発光波長ピークが３９０〜４２０ｎｍであり、かつ記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、紫外線光源は、記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成されているため、小型な紫外線照射装置により高い照度の紫外線が、紫外線硬化インクが着弾した記録媒体に対して照射される。また、紫外線照射装置により記録媒体に対して紫外線を照射しても、紫外線光源が発光ダイオードにより構成されているため、熱せられることがない。
【００１０】
また、請求項２に記載の画像記録装置は、請求項１に記載の画像記録装置において、前記記録ヘッドはシリアルヘッド方式であり、この記録ヘッドの往復移動する方向の前方又は後方の少なくとも一方に前記紫外線照射装置を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、記録ヘッドの往復移動する方向の前方又は後方の少なくとも一方に紫外線照射装置を設けられているため、記録ヘッド及び紫外線照射装置が往復移動することにより、記録ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に着弾した紫外線硬化インクに紫外線が照射される。そして、紫外線光源が発光ダイオードにより構成されており、紫外線照射装置が軽量化されるため、紫外線照射装置及び記録ヘッドが高速度で移動することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の画像記録装置は、請求項２に記載の画像記録装置において、複数の記録ヘッドを有しており、各記録ヘッドの間に前記紫外線照射装置を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、各記録ヘッドの間に紫外線照射装置が設けられており、記録ヘッドと紫外線照射装置との距離が短いため、記録ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に紫外線硬化インクが着弾してから短時間内に紫外線が照射される。
【００１４】
また、請求項４に記載の画像記録装置は、請求項１に記載の画像記録装置において、前記記録ヘッドはラインヘッド方式であり、この記録ヘッドの記録媒体が搬送される方向の後方に前記紫外線照射装置を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、ラインヘッド方式の記録ヘッドの記録媒体が搬送される方向の後方に紫外線照射装置が設けられているため、記録媒体が移動することにより、記録ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に着弾した紫外線硬化インクに紫外線が照射される。
【００１６】
また、請求項５に記載の画像記録装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記紫外線照射装置の総消費電力が１ｋｗ・ｈｒ未満であることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、少ない消費電力で記録媒体に画像が記録される。
【００１８】
また、請求項６に記載の画像記録装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記紫外線硬化インクは、２５℃における粘度が７〜５０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、紫外線硬化インクは、２５℃における粘度が７〜５０ｍＰａ・ｓであるため、ノズルから安定して吐出され、紫外線が照射されると良好に硬化する。
【００２０】
また、請求項７に記載の画像記録装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記紫外線硬化インクは、光重合性モノマーとして、少なくとも１種のオキセタン環を有する化合物を含有することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、インクがカチオン重合型の紫外線硬化インクであるため、比較的低照度の紫外線を照射することで硬化する。
【００２２】
また、請求項８に記載の画像記録装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記紫外線硬化インクは、光重合性モノマーとして、少なくとも１種のオキセタン環を有する化合物６０〜９５質量％、少なくとも１種のオキシラン基を有する化合物５〜４０質量％、少なくとも１種のビニルエーテル化合物０〜４０質量％、を含有することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、インクがカチオン重合型の紫外線硬化インクであるため、比較的低照度の紫外線を照射することで良好に硬化する。
【００２４】
また、請求項９に記載の画像記録装置は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記記録媒体は、前記紫外線硬化インクを吸収しない材質であることを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、紫外線硬化インクを吸収しない材質の記録媒体であっても、インクを吐出させて紫外線により硬化させると、画像が記録される。
【００２６】
また、請求項１０に記載の画像記録方法は、ノズルが設けられた記録ヘッドから紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化インクを吐出させて記録媒体に着弾させた後、この記録媒体に、発光波長ピークが３９０〜４２０ｎｍであり、かつ記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成される紫外線光源から紫外線を照射してインクを硬化させ、画像を記録することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２でとなる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成されている紫外線光源から紫外線を照射するため、高い照度の紫外線によって紫外線硬化インクが硬化する。また、発光ダイオードにより構成されている紫外線光源から記録媒体に対して紫外線を照射するため、記録媒体が熱せられることがない。
【００２８】
また、請求項１１に記載の画像記録方法は、請求項１０記載の画像形成方法において、紫外線硬化インクが記録媒体に着弾した後、０．００１〜２．０秒の間に、前記紫外線照射装置により紫外線を照射することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、紫外線硬化インクが記録媒体上で広がる前に、紫外線が照射される。
【００３０】
また、請求項１２に記載の画像記録方法は、請求項１０又は請求項１１に記載の画像形成方法において、ノズルから吐出するインク液滴量が、１〜１５ｐｌであることを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、高精細な画像が形成される。
【００３２】
また、請求項１３に記載の画像記録方法は、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の画像形成方法において、紫外線を照射して記録媒体に着弾した紫外線硬化インクを硬化させた後の総インク膜厚が、２〜２０μｍであることを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、例えば軟包装素材の薄膜フィルムに紫外線硬化インクを吐出、硬化させても、カールや波うちが発生することがなく、印刷物全体の質感を損ねることもない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図４を参照して説明する。
【００３５】
画像記録装置１は、図示しない棒状のガイドレールを有しており、このガイドレールには、キャリッジ２が支持されている。このキャリッジ２は、図示しない駆動機構によって主走査方向Ａを往復移動するようになっている。また、画像記録装置１には、記録媒体４を主走査方向Ａと直交する副走査方向に送るための搬送機構（図示しない）が設けられている。
【００３６】
キャリッジ２には、図１に示すように、インクを吐出するノズル６を形成してなる記録ヘッド７が搭載されており、この記録ヘッド７は、ホワイト（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、ライトイエロー（Ｌｙ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、ライトシアン（Ｌｃ）、ライトブラック（Ｌｋ）、ホワイト（Ｗ）の各色のインクを有している。
【００３７】
記録ヘッド７は、図２に示すように、基板８を有しており、この基板８には圧電素子１２が設けられている。圧電素子１２には、リード線１０及び電極１１を介して、圧電素子駆動回路９が接続されている。圧電素子１２と対向する位置には流路板１３が設けられており、これら圧電素子１２と流路板１３とによってインク流路１４が形成されている。圧電素子１２は、圧電素子駆動回路９によりパルス状信号電圧が印加されると、上方へ膨張するようになっており、これにより、インク流路１４が圧縮されるようになっている。流路板１３の上面には、伝熱部材１５を介してヒータ１６が設けられており、このヒータ１６にはヒータ電源１７が接続されている。インク流路１４の一端は、ノズル６に連通しており、他端は複数のインク流路１４の共通液室１８を介してインク供給体に連通している。
【００３８】
ノズル６の径は、各ノズル６から吐出させるインクの液滴の１滴の量が、２ｐｌ〜１５ｐｌとなるように、インクとの関係において定められている。
【００３９】
キャリッジ２の両側部には、図１に示すように、蛇腹部材１９を介して紫外線照射装置２０が設けられている。紫外線照射装置２０は、記録媒体４に吐出されたインクに対して照射する紫外線を発生させる紫外線光源２１を有し、紫外線照射装置２０の記録媒体４と対向する面には、特定の波長の紫外線を透過させるフィルター２２が設けられている。また、紫外線照射装置２０には紫外線照射装置電源２３が接続されている。
【００４０】
紫外線光源２１は、発光ダイオードにより構成されており、１回の走査によって記録ヘッドから吐出されたインクが記録媒体に着弾する着弾可能領域を照射できるようになっている。例えば、１ｍｍ^２の発光ダイオードチップを主走査方向Ａに４個、副走査方向に２０個並べて構成される。
【００４１】
発光ダイオードは、記録ヘッド７から吐出されるインクを速やかに硬化させる波長が適宜選択され、３９０〜４２０ｎｍとなるようにされていることが好ましい。また、発光ダイオードは、発光する紫外線の照度が、記録媒体４に紫外線が到達する時点で、８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となるようにされていることが好ましい。
【００４２】
また、画像記録装置１には、図３に示すように、圧電素子駆動回路９、ヒータ電源１７、キャリッジ駆動回路３、搬送機構駆動回路５、及び紫外線照射装置電源２３を制御する制御部２４が設けられている。
【００４３】
制御部２４は、所定の画像信号に基づいて所要の圧電素子１２に電圧を印加させるように圧電素子駆動回路９を制御するようになっている。
【００４４】
また、制御部２４は、ヒータ電源１７を投入又は切断することにより、ヒータ１６の温度を制御するようになっている。なお、インクを吐出させる際には、記録ヘッド７及びインクが３５℃〜１００℃となるように、ヒータ１６を加熱することが、インクの吐出安定性の点で好ましい。また、紫外線硬化インクは、温度変動による粘度変動幅が大きく、粘度変動はそのまま液滴サイズ、液滴射出速度に大きく影響を与えるため、インク温度を上げながらその温度を一定に保つように、ヒータ電源１７を制御することが必要である。インク温度の制御幅としては、設定温度±５℃、好ましくは設定温度±２℃、更に好ましくは設定温度±１℃である。
【００４５】
上記圧電素子駆動回路９及びヒータ電源１７の制御は、インクの性質を考慮して、ノズル６から吐出されるインク液滴量が１〜１５ｐｌとなるように行われる。
【００４６】
また、制御部２４は、キャリッジ駆動回路３を制御するようになっており、このキャリッジ駆動回路３は、制御部２４からの信号に基づいてキャリッジ２の駆動機構を動作させてキャリッジ２を主走査方向Ａに往復移動させる。このとき、制御部２４は、キャリッジ２の主走査方向Ａの長さとの関係において、記録媒体４に紫外線硬化インクが着弾した後０．００１〜２．０秒以内に、より好ましくは０．００１〜１．０秒以内に紫外線硬化インクに紫外線を照射することができる速さで、キャリッジ２に設けられた紫外線照射装置２０を移動させるようになっている。
【００４７】
また、制御部２４は、搬送機構駆動回路５を制御するようになっており、この搬送機構駆動回路５は、制御部２４からの信号に基づいて搬送機構を動作させて記録媒体４を副走査方向に搬送させる。
【００４８】
さらに、制御部２４は、紫外線照射装置電源２３を投入又は切断することにより紫外線光源２１の発光を制御するようになっている。
【００４９】
ここで、本発明の実施形態に用いられるインクについて説明する。インクは、特に、「光硬化技術−樹脂・開始剤の選定と配合条件及び硬化度の測定・評価−（技術協会情報）」に記載の「光硬化システム（第４章）」の「光酸・塩基発生剤を利用する硬化システム（第１節）」、「光誘導型交互共重合（第２節）」等に適合するインクである。このインクは、色材、重合性モノマー、光開始剤等を含んで組成されており、紫外線の照射を受けることで光開始剤が触媒として作用することに伴うモノマーの架橋、重合反応によって硬化する性質を有している。ただし、本実施の形態に用いるインクとして、上記「光誘導型交互共重合（第２節）」に適合するインクを用いる場合には、光開始剤は除外されてもよい。
【００５０】
紫外線硬化性インクは、重合性化合物として、ラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別されるが、その両系のインクが本実施の形態に用いられるインクとしてそれぞれ適用可能であり、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを本実施の形態に用いられるインクとして適用してもよい。しかしながら、酸素による重合反応の阻害が少ない又は無いカチオン重合系インクのほうが機能性・汎用性に優れるため、本実施の形態では、特に、カチオン重合系インクを用いる。
【００５１】
紫外線硬化インクは、特開平８−２４８５６１号公報、特開平９−３４１０６号公報等に記載されている活性光線の照射で発生した酸により、新たに酸を発生する酸増殖剤を含有することが好ましい。また、光重合モノマーとして、少なくとも１種のオキセタン環を有する化合物を含むことが好ましい。また、オキセタン環を１個含有する単官能オキセタン化合物とオキセタン環を２個以上含有する多官能オキセタン化合物とを併用することが、硬化後の膜強度と記録媒体への密着性を向上させる上で好ましい。さらに、硬化性の向上のためには、少なくとも１種のオキシラン環を有する化合物を含有することが好ましい。また、ビニルエーテル化合物を用いてもよい。上記光重合生モノマーの添加量は、少なくとも１種のオキセタン環を有する化合物が６０〜９５質量％、少なくとも１種のオキシラン基を有する化合物が５〜４０質量％、少なくとも１種のビニルエーテル化合物が０〜４０質量％とすることが好ましい。
【００５２】
また、インクは、２５℃における粘度が７〜５０ｍＰａ・ｓであることが、周囲の温度や湿度等の環境に関係なく吐出が安定し、良好な硬化性を得るために好ましい。
【００５３】
次に、本発明の実施形態に用いられる記録媒体４について説明する。記録媒体４は、通常のインクジェット式の画像記録装置に適用される普通紙，再生紙，光沢紙等の各種紙，各種布地，各種不織布，樹脂，金属，ガラス等の材質からなる記録媒体４が適用可能である。また、記録媒体４の形態としては、ロール状、カットシート状、板状等が適用可能である。特に、本実施の形態で用いられる記録媒体４として、軟包装に用いられる透明又は不透明な非吸収性の樹脂製フィルムが適用できる。樹脂製フィルムの具体的な樹脂の種類として、ポリエチレンテレフタレート，ポリエステル，ポリオレフィン，ポリアミド，ポリエステルアミド，ポリエーテル，ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリスチレン，ポリカーボネート，ポリ−ρ−フェニレンスルフィド，ポリエーテルエステル，ポリ塩化ビニル，ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等が適用可能であり、さらには、これら樹脂の共重合体、これら樹脂の混合物、これら樹脂を架橋したもの等も適用可能である。中でも、樹脂製フィルムの樹脂の種類として、延伸したポリエチレンテレフタレート，ポリスチレン，ポリプロピレン，ナイロンのいずれかを選択するのが、樹脂製フィルムの透明性・寸法安定性・剛性・環境負荷・コスト等の面で好ましく、２μｍ以上１００μｍ以下（好ましくは６μｍ以上５０μｍ以下）の厚みを有する樹脂製フィルムを用いるのが好ましい。また、樹脂製フィルムの支持体の表面にコロナ放電処理、易接着処理等の表面処理を施してもよい。さらに、本実施の形態に用いられる記録媒体４として、樹脂により表面を被覆した各種紙，顔料を含むフィルム，発泡フィルム等の不透明な公知の記録媒体４も適用可能である。
【００５４】
次に、本実施形態による画像記録装置１を用いた本発明に係る画像の記録方法について説明する。
【００５５】
所定の画像信号に基づいて制御部２４により圧電素子駆動回路９が制御されることによって、所定の圧電素子１２が選択され、選択された圧電素子１２にリード線１０及び電極１１を介して電圧が印加される。圧電素子１２に電圧が印加されると、圧電素子１２は上方へ膨張し、これにより、インク流路１４が圧縮されてインクがノズル６より吐出される。このとき、制御部２４によりヒータ電源１７が制御されることによって、インクは伝熱部材１５及び流路板１３を介してヒータ１６により所定の温度に加熱されている。これにより、ノズル６からは、液滴量が１〜１５ｐｌとなるインクが吐出される。
【００５６】
このとき、制御部２４によりキャリッジ駆動回路３が制御されることによって、キャリッジ２の駆動機構が作動してキャリッジ２が記録媒体４の上方を主走査方向Ａに往復移動しており、吐出されたインクが順次記録媒体４に着弾する。一方、制御部２４により、キャリッジ２に設けられた紫外線照射装置２０の電源が制御されることによって、発光ダイオードにより構成される紫外線光源２１が発光して、発光波長ピークが３９０〜４２０ｎｍであり、かつ記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生させながら、記録媒体４の上方を主走査方向Ａに往復移動する。これにより、記録媒体４に紫外線硬化インクが着弾した後０．００１〜２．０秒以内に、紫外線照射装置２０により紫外線硬化インクに紫外線が照射され、紫外線硬化インクが硬化する。
【００５７】
そして、制御部２４により搬送機構駆動回路５が制御されることによって、搬送機構が作動して記録媒体４が副走査方向に搬送され、画像が記録媒体４に記録される。
【００５８】
以上より、本発明の実施の形態によれば、紫外線光源２１が発光ダイオードにより構成されているので、紫外線照射装置２０を軽量化することができ、キャリッジ２の移動速度を高めることができ、画像記録効率が向上する。また、紫外線照射装置２０を小型化することができるため、ひいては画像記録装置１全体を小型化することができる。さらに、発光ダイオードは発熱しないため、紫外線硬化インクに紫外線を照射する際に、軟包装素材の薄膜フィルムに画像を記録する場合でも、薄膜フィルムにカールや波うち等が発生することがなく、良好な画像を得ることができる。さらに、発光ダイオードは小さな電力で発光するため、消費電力を抑えることができる。
【００５９】
また、キャリッジ２の両側部に紫外線照射装置２０が設けられており、キャリッジ２を移動させることにより、キャリッジ２に搭載された記録ヘッド７のノズル６から吐出され記録媒体４に着弾した紫外線硬化インクに紫外線が照射されるため、容易かつ確実に紫外線硬化インクを硬化させることができる。
【００６０】
また、紫外線硬化インクは、２５℃における粘度が７〜５０ｍＰａ・ｓであり、ノズルから安定して吐出され、紫外線が照射されると良好に硬化するため、良好な画像を得ることができる。
【００６１】
また、インクがカチオン重合型の紫外線硬化インクであり、比較的低照度の紫外線を照射することで硬化するため、低照度かつ少ない消費電力で良好な画像を得ることができる。
【００６２】
また、紫外線硬化インクが記録媒体４に着弾した後、０．００１〜２．０秒の間に、紫外線照射装置２０により紫外線が照射され、紫外線硬化インクが記録媒体４上で広がる前に硬化するため、高精細な画像を得ることができる。
【００６３】
また、ノズル６から吐出するインク液滴量が、１〜１５ｐｌであるため、高精細な画像を得ることができる。
【００６４】
また、紫外線を照射して紫外線硬化インクを硬化させた後の総インク膜厚が、２〜２０μｍであるため、例えば軟包装素材の薄膜フィルムに紫外線硬化インクを吐出、硬化させても、カールや波うちが発生することがなく、印刷物全体の質感を損ねることもないから、良好な画像を得ることができる。
【００６５】
なお、本発明の実施形態では、紫外線照射装置２０をキャリッジ２の両側部に設けるようにしたが、各記録ヘッド７の間に設けるようにしてもよい。このようにすれば、ノズル６と紫外線照射装置２０との距離が短いため、ノズル６から紫外線硬化インクが吐出され記録媒体４に着弾した後、より短い時間内に紫外線硬化インクに紫外線を照射することができる。
【００６６】
また、本発明の実施形態では、シリアルヘッド方式の記録ヘッド７を設けるようにしたが、ラインヘッド方式の記録ヘッドを設けるようにしてもよい。この場合、図４に示すように、記録ヘッド２５の下流に紫外線照射装置２６を設けるようにすれば、記録媒体４が搬送されることにより、記録ヘッド２５のノズルから吐出され記録媒体４に着弾した紫外線硬化インクに、紫外線照射装置２６により紫外線が照射される。
【００６７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
【００６８】
表１に示すように、紫外線照射光源に発光ダイオードを用いた画像記録装置おいて、記録ヘッドをシリアルヘッド方式とした場合及びラインヘッド方式とした場合のそれぞれについて、２種類のインクを種々の記録媒体に吐出、硬化させて画像の記録を行った。また、比較例として紫外線照射光源にメタルハライドランプを用いた画像記録装置について、同様に画像の記録を行った。
【表１】

発光ダイオードを用いた紫外線照射光源は、日亜化学社製の特注品であり、ピーク波長が３６５ｎｍで記録媒体上の最高照度が１００ｍＷ／ｃｍ^２、消費電力が１ｋＷ・ｈｒ未満である。メタルハライドランプを用いた紫外線照射光源は、日本電池社製のＭＡＬ４００ＮＬであり、ピーク波長が３６５ｎｍで記録媒体上の最高照度が６５０ｍＷ／ｃｍ^２、３ｋＷの電源を要するものである。
【００６９】
インク１〜４は、下記のように作製した。アビシア製「ソルスパース３２００ＧＲ」２０質量％と、表２〜５に示す種類、量の光重合性化合物とを、それぞれステンレスビーカーに入れ、６５℃ホットプレート上で加熱しながら１時間撹拌混合し溶解させた。これに、各表に示す種類・量の色材を、直径１ｍｍのジルコニアビーズ２００ｇと共に容器に入れて密栓し、ペイントシェーカーにて２時間分散処理した後、ジルコニアビーズを取り除き、各表に示す光開始剤、増感剤を加えて撹拌混合した。これをプリンター目詰まり防止のため０．８μｍメンブランフィルターで濾過してＫインク組成物を得た。
【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

記録媒体は、巾６００ｍｍ、長さ５００ｍのＯＰＰ（ＯｒｉｅｎｔｅｄＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥＴ（ＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、シュリンクＯＰＳ（市販のシュリンク用途のＯｒｉｅｎｔｅｄＰｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、キャスコート紙をそれぞれ使用した。ＯＰＰは、表面エネルギーが３８（ｄｙｎ／ｃｍ）、ＰＥＴは５３（ｄｙｎ／ｃｍ）、シュリンクＯＰＳは３９（ｄｙｎ／ｃｍ）のものを用いた。
【００７０】
インク供給系は、インクタンク、供給パイプ、ヘッド直前の前室インクタンク、フィルター付き配管、ピエゾヘッドからなり、前室タンクからヘッド部分まで断熱して５０℃の加温を行った。ピエゾヘッドは、２〜１５ｐｌのマルチサイズドットを７２０×７２０ｄｐｉの解像度で吐出できるよう駆動して、各インクを連続吐出した。ここでｄｐｉとは、２．５４ｃｍ当たりのドット数を表す。インクが記録媒体に着弾した後２秒未満内に、キャリッジ両側部に設けられた紫外線照射装置により、記録媒体に紫外線を照射してインクを硬化させた。硬化したインクの膜厚を測定したところ、２．３〜１３μｍであった。
【００７１】
上記条件で記録した各画像について、記録媒体のカールや波うちの有無、文字品質、色混じり（にじみ）の有無の各評価を行った。その結果を表６に示す。
【表６】

記録媒体のカールや波うちの有無についての評価は、記録媒体を手に取り、紫外線を照射しインクを硬化させることにより、記録媒体にカールや波うちが発生していないかを目視評価することにより行い、カールや波うちがなく良好な状態である場合を○、カールや波うちが発生しているが実用に耐え得る程度である場合を△、カールや波うちが発生し不良な状態である場合を×とした。
【００７２】
文字品質についての評価は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色インクを用いて、目標濃度で６ポイントの明朝体のフォントによる文字を印字し、文字のガサツキをルーペで拡大して行い、ガサツキがない場合を◎、僅かにガサツキが確認される場合を○、ガサツキがあるが文字として判別でき実用に耐え得る程度である場合を△、ガサツキがひどく文字がかすれ実用に適さない場合を×とした。
【００７３】
色混じり（にじみ）の有無についての評価は、７２０ｄｐｉで、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色１ドットが隣り合うように印字し、隣り合う各色ドットをルーペで拡大し、色の混じり具合を目視観察することにより行い、隣り合うドットの形状が真円を保ち色混じりがない場合を◎、隣り合うドットの形状がほぼ真円を保ちほとんど色混じりがない場合を○、隣り合うドットの形状が少しくずれて色混じりが生じているが実用に耐え得る程度である場合を△、隣り合うドットの形状がくずれ色混じりがおり実用に適さない場合を×とした。
【００７４】
記録媒体のカールや波うちの有無については、比較例では、記録媒体が熱収縮性の材質からなる場合、不良な状態であるのに対して、実施例ではほとんど場合において良好な状態であった。また、文字品質については、比較例に対してほとんどの実施例において品質が向上した。色混じりについては、インク２を使用した場合において比較例よりも色混じりが減少した。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、紫外線光源が発光ダイオードにより構成されている。したがって、紫外線照射装置を小型化することができるため、ひいては画像記録装置全体を小型化することができる。さらに、発光ダイオードは発熱しないため、紫外線硬化インクに紫外線を照射する際に、軟包装素材の薄膜フィルムに画像を記録する場合でも、薄膜フィルムにカールや波うち等が発生することがなく、良好な画像を得ることができる。さらに、発光ダイオードは小さな電力で発光するため、消費電力を抑えることができる。
【００７６】
また、請求項２に記載の発明によれば、紫外線光源が発光ダイオードにより構成されているおり、紫外線照射装置を軽量化することができるため、紫外線照射装置及び記録ヘッドの移動速度を高めることができ、画像記録効率が向上する。
【００７７】
請求項３に記載の発明によれば、各記録ヘッドの間に紫外線照射装置が設けられており、記録ヘッドと紫外線照射装置との距離が短いため、記録ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に紫外線硬化インクが着弾してから短時間内に紫外線が照射されるから、高精細な画像を得ることができる。
【００７８】
また、請求項４に記載の発明によれば、ラインヘッド方式の記録ヘッドの記録媒体を搬送する方向の後方に紫外線照射装置が設けられており、記録媒体が移動することにより、記録ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に着弾した紫外線硬化インクに紫外線が照射されるため、容易かつ確実に紫外線硬化インクを硬化させることができる。
【００７９】
また、請求項５に記載の発明によれば、少ない消費電力で記録媒体に画像を記録することができる。
【００８０】
また、請求項６に記載の発明によれば、紫外線硬化インクは、２５℃における粘度が７〜５０ｍＰａ・ｓであり、ノズルから安定して吐出され、紫外線が照射されると良好に硬化するため、良好な画像を得ることができる。
【００８１】
また、請求項７に記載の発明によれば、インクがカチオン重合型の紫外線硬化インクであり、比較的低照度の紫外線を照射することで硬化するため、低照度かつ少ない消費電力で良好な画像を得ることができる。
【００８２】
請求項８に記載の発明によれば、インクがカチオン重合型の紫外線硬化インクであり、比較的低照度の紫外線を照射することで良好に硬化するため、低照度かつ少ない消費電力で良好な画像を得ることができる。
【００８３】
また、請求項９に記載の発明によれば、紫外線硬化インクを吸収しない材質の記録媒体であっても、インクを吐出させて紫外線により硬化させて良好な画像を得ることができる。
【００８４】
また、請求項１０に記載の発明によれば、発光ダイオードにより構成される紫外線光源により紫外線硬化インクに紫外線を照射するが、発光ダイオードは発熱しないため、紫外線硬化インクに紫外線を照射する際に、軟包装素材の薄膜フィルムに画像を記録する場合でも、薄膜フィルムにカールや波うち等が発生することがなく、良好な画像を得ることができる。また、紫外線光源を小型化することができるため、小型な画像記録装置により画像を記録することができる。さらに、発光ダイオードは小さな電力で発光するため、少ない消費電力で画像を記録することができる。
【００８５】
また、請求項１１に記載の発明によれば、紫外線硬化インクが記録媒体に着弾した後、０．００１〜２．０秒の間に、紫外線照射装置により紫外線が照射され、紫外線硬化インクが記録媒体上で広がる前に硬化するため、高精細な画像を得ることができる。
【００８６】
また、請求項１２に記載の発明によれば、ノズルから吐出するインク液滴量が、１〜１５ｐｌであるため、高精細な画像を得ることができる。
【００８７】
また、請求項１３に記載の発明によれば、紫外線を照射して紫外線硬化インクを硬化させた後の総インク膜厚が、２〜２０μｍであるため、例えば軟包装素材の薄膜フィルムに紫外線硬化インクを吐出、硬化させても、カールや波うちが発生することがなく、印刷物全体の質感を損ねることもないから、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像記録装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明による画像記録装置の記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図３】本発明による画像記録装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明による画像記録装置の一実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１画像記録装置
２キャリッジ
４記録媒体
６ノズル
７記録ヘッド
２０紫外線照射装置

Claims

紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化インクを吐出するノズルが設けられた記録ヘッドと、紫外線硬化インクを硬化させる紫外線を発生する紫外線光源が設けられた紫外線照射装置とを有し、前記ノズルから吐出した紫外線硬化インクを記録媒体に着弾させた後、この記録媒体に前記紫外線照射装置により紫外線を照射することでインクを硬化させて、画像を記録する画像記録装置において、前記紫外線光源は、発光波長ピークが３９０〜４２０ｎｍであり、かつ記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成されることを特徴とする画像記録装置。
前記記録ヘッドはシリアルヘッド方式であり、この記録ヘッドの主走査方向における前方又は後方の少なくとも一方に前記紫外線照射装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記記録ヘッドを複数配設し、前記各記録ヘッドの間に前記紫外線照射装置を設けたことを特徴とする請求項２に記載の画像記録装置。
前記記録ヘッドはラインヘッド方式であり、この記録ヘッドの記録媒体が搬送される方向の後方に前記紫外線照射装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記紫外線照射装置の総消費電力が１ｋｗ・ｈｒ未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像記録装置。
前記紫外線硬化インクは、２５℃における粘度が７〜５０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像記録装置。
前記紫外線硬化インクは、光重合性モノマーとして、少なくとも１種のオキセタン環を有する化合物を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像記録装置。
前記紫外線硬化インクは、光重合性モノマーとして、少なくとも１種のオキセタン環を有する化合物６０〜９５質量％、少なくとも１種のオキシラン基を有する化合物５〜４０質量％、少なくとも１種のビニルエーテル化合物０〜４０質量％、を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像記録装置。
前記記録媒体は、前記紫外線硬化インクを吸収しない材質であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像記録装置。
ノズルが設けられた記録ヘッドから紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化インクを吐出させて記録媒体に着弾させた後、この記録媒体に、発光波長ピークが３９０〜４２０ｎｍであり、かつ記録媒体表面での最高照度が８０〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２となる紫外線を発生する発光ダイオードにより構成される紫外線光源から紫外線を照射してインクを硬化させ、画像を記録することを特徴とする画像記録方法。
紫外線硬化インクが記録媒体に着弾した後、０．００１〜２．０秒の間に、前記紫外線照射装置により紫外線を照射することを特徴とする請求項１０記載の画像記録方法。
ノズルから吐出するインク液滴量が、１〜１５ｐｌであることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の画像記録方法。
紫外線を照射して記録媒体に着弾した紫外線硬化インクを硬化させた後の総インク膜厚が、２〜２０μｍであることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の画像記録方法。