JP2005096374A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 待機中に光照射装置の点灯を継続させても記録媒体に与える熱による悪影響を低減することを可能にする。
【解決手段】 記録媒体Ｐを支持、搬送する搬送機構と、前記搬送機構に支持された前記記録媒体Ｐに向けて光硬化性インクを吐出するノズルが形成された記録ヘッド１３，１４，１５，１６と、前記記録ヘッドの近傍であって当該記録ヘッドよりも前記搬送機構による搬送方向の下流側に配置され、記録媒体Ｐに着弾したインクに対して光を照射して前記インクを硬化させる光照射装置８と、前記記録ヘッドに対向する位置に設けられるとともに記録領域を提供する記録用プラテン１７と、光照射装置８と対向する位置に設けられた被照射プラテン１８と、被照射プラテン１８を冷却するフィン２０および冷却ファン２１とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像記録装置に関し、ライン型のインクジェット方式の記録ヘッドを備えた画像記録装置に関する。

近年、グラビア印刷方式やフレキソ印刷方式などの製版を必要とする方式に比較して、簡便にかつ安価に画像を形成することができるという理由から、インクジェット記録方式による画像記録装置が多く用いられるようになってきている。

また、このようなインクジェット方式による画像記録装置を用いて商品や商品の包装に画像記録を行う分野では、商品や商品の包装に、樹脂や金属などのインク吸収性のない材料を用いることが多い。そして、このようなインク吸収性のない材料を記録媒体として用い、この記録媒体に対してインクを定着させるために、光硬化性インクを用い、このインクを記録媒体に吐出した後、例えば、紫外線などの光を照射してインクを硬化定着させる光硬化式の画像記録装置が知られている。

この光照射に際して、記録媒体に着弾したインクは時間が経つとドット径、滲みなどの問題が顕著となるため、インク射出から光照射までの時間を極力短くすることが望まれている。

特許文献１，２には、インクジェットヘッドのすぐ横に光照射装置を配置することが記載されている。
特開昭６０−１３２７６７号公報 米国特許第６１４５９７９号明細書

ところで、光照射の時間を短縮して効率を高めるために、光照射装置の光源には紫外線の出力の高いものが多く用いられ、このような高出力の光源は、紫外線のほかに赤外線も出力されることから、照射される対象物、特に記録媒体に与える熱量は非常に大きいものとなる。

また、ライン式の画像記録装置においては、一般に記録ヘッドと光照射装置とは固定される。記録媒体が搬送される間は問題ないが、画像データの入力待ちなどの待機状態にあっては、光照射装置を点灯し続けると、記録媒体に過度の光が照射されることになり、記録媒体の変形、焼きつきなどが生じて問題となる。

そこで、記録媒体に着弾したインクを硬化させない待機中にあっては消灯することが望まれるが、例えば高出力光源である高圧水銀灯やメタルハライドランプなどは点灯開始から照度安定までに一定の時間を要すること、および光源の寿命は通常点灯消灯の切り替え回数に依存することから、一定時間以内の待機状態であるならば点灯を継続させることが望まれる。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、待機中に光照射装置の点灯を継続させても記録媒体に与える熱による悪影響を低減することを可能にする構成を備えた画像記録装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明に係る画像記録装置は、記録媒体を支持、搬送する搬送機構と、
前記搬送機構に支持された前記記録媒体に向けて光硬化性インクを吐出するノズルが形成された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの近傍であって当該記録ヘッドよりも前記搬送機構による搬送方向の下流側に配置され、前記記録媒体に着弾したインクに対して光を照射して前記インクを硬化させる光照射装置と、
前記記録ヘッドに対向する位置に設けられるとともに記録領域を提供する記録用プラテンと
前記光照射装置と対向する位置に設けられた被照射プラテンと
前記被照射プラテンを冷却する冷却手段とを備えている。

請求項１に記載の発明によれば、搬送機構に支持された記録媒体が、当該搬送機構の搬送動作に伴って記録ヘッドの位置まで送られると、記録媒体に対して、記録ヘッドのノズルからインクを吐出させ、着弾したインクに光照射装置から所定の波長の光を照射させることで硬化させて画像記録が行われる。

この光照射は、被照射プラテン上に搬送された記録媒体に行われる一方で、当該記録媒体は被照射プラテンに接しており、接触面は冷却手段により積極的に冷却されていることから、記録媒体は冷却される。

したがって、画像記録時および非記録時のいずれにおいても光照射装置の点灯を継続させることができ、このとき記録媒体は冷却手段により冷却されているため、特に非記録時である待機中に光照射装置の点灯を継続させても光照射により与えられる熱による悪影響を低減することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却手段は、前記被照射プラテンの被照射面の裏側に設けられた複数のフィンから構成されることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、被照射プラテンの被照射面の裏側に複数のフィンを設けておくことで、被照射面に受けた光による熱が、当該フィンから放熱される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却手段は、前記フィンを冷却するための空気流を発生させる冷却ファンをさらに備えたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、前記フィンを冷却する冷却ファンをさらに備えることで、当該フィンからの放熱をさらに効率よく行うことができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記記録用プラテンに、前記記録媒体を吸着させるための吸引手段が設けられたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、記録用プラテンに設けられた吸引手段により記録媒体が記録用プラテンに吸着し、記録ヘッドからのインクが着弾するときに記録媒体は記録用プラテン上で固定されるため、記録ずれなどの不具合が生じる虞が低減する。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明のおいて、前記記録ヘッドは複数色に対応して複数設けられており、
前記光照射装置は当該各記録ヘッドに対応して設けられており、各光照射装置はそれぞれ対応する各記録ヘッドに隣接して当該各記録ヘッドよりも前記搬送機構による搬送方向の下流側に配置されることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、複数設けた記録ヘッドごとに対応する光照射装置を各記録ヘッドの記録媒体の搬送方向に対して下流側に設けることで、各光照射装置を各色のインクを硬化させるのに最適な波長の光を発生させるように調節することができるようになり、記録媒体に着弾したインクの硬化を効率よく行うことができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記記録用プラテンと、前記被照射プラテンとは別部品で構成されることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、記録用プラテンと被照射プラテンとを別部品で構成することで、高い平面精度が要求される記録領域でのみ高精度とすればよく、すなわち記録用プラテンでのみ平面精度を上げればよく、部品組み立てが簡易的になり、安価に装置を構成することが可能になる。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光照射装置が、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかであることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、光照射装置として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかを用いることで、記録媒体に着弾したインクを硬化させることができるだけの紫外線出力を発揮することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記記録ヘッドより吐出されるインクがカチオン硬化型インクであることを特徴としている。

請求項８に記載の発明によれば、カチオン硬化型インクを用いることにより、光照射装置の光照射による硬化が効率よく行われる。

請求項１に記載の発明によれば、画像記録時および非記録時のいずれにおいても光照射装置の点灯を継続させることができ、このとき記録媒体は冷却手段により冷却されているため、特に非記録時である待機中に光照射装置の点灯を継続させても光照射により与えられる熱による悪影響を低減することが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、被照射プラテンの被照射面の裏側に複数のフィンを設けておくことで、被照射面に受けた光による熱が、当該フィンから放熱されるため、光照射装置からの光により発生する熱による影響を効率よく低減することができるようになる。

請求項３に記載の発明によれば、前記フィンを冷却する冷却ファンをさらに備えることで、当該フィンからの放熱をさらに効率よく行うことができるようになる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、記録用プラテンに設けられた吸引手段により記録媒体が記録用プラテンに吸着し、記録ヘッドからのインクが着弾するときに記録媒体は記録用プラテン上で固定されるため、記録ずれなどの不具合が生じる虞が低減する。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、複数設けた記録ヘッドごとに対応する光照射装置を各記録ヘッドの記録媒体の搬送方向に対して下流側に設けることで、各光照射装置を各色のインクを硬化させるのに最適な波長の光を発生させるように調節することができるようになり、記録媒体に着弾したインクの硬化を効率よく行うことができるようになる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、記録用プラテンと被照射プラテンとを別部品で構成することで、高い平面精度が要求される記録領域でのみ高精度とすればよく、すなわち記録用プラテンでのみ平面精度を上げればよく、部品組み立てが簡易的になり、安価に装置を構成することが可能になる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、光照射装置として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかを用いることで、記録媒体に着弾したインクを硬化させることができるだけの紫外線出力を発揮することができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、カチオン硬化型インクを用いることにより、光照射装置の光照射による硬化が効率よく行われる。

以下、本発明の実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の一形態であるインクジェットプリンタを示したもので、このインクジェットプリンタはラインプリント方式のインクジェットプリンタであり、インクを吐出する記録ヘッドを備えた画像記録部１を備える。

画像記録部２の下方には、記録媒体Ｐを非記録面から支持するプラテン部２が配置され、プラテン部２よりも記録媒体搬送方向Ｘの上流側には、所定幅を有する長尺な記録媒体Ｐが巻回された元巻きローラ４が回転自在に配設されている。また、このプラテン部２よりも搬送方向Ｘの下流側には、元巻きローラ４から送られる記録媒体Ｐを巻き取るための巻き取りローラ５がモータ等の駆動源（図示せず）によって回転駆動自在に配設されており、この駆動源は、巻き取りローラ５を回転させることにより記録媒体Ｐを搬送方向に搬送するようになっている。

元巻きローラ４とプラテン部２との間には、元巻きローラ４から送られる記録媒体Ｐを案内するための４つの従動ローラ１２が回転自在に配設されている。これら従動ローラ１２のうち、元巻きローラ４から搬送方向Ｘの下流側に向かって配設された１番目、２番目、４番目の従動ローラ１２は記録媒体Ｐをプラテン部２とほぼ同一の高さに水平に支持しており、３番目に配設された従動ローラ１２は記録媒体Ｐを下方に案内してこの記録媒体Ｐに一定の張力を付与するようになっている。

また、プラテン部２と巻き取りローラ５との間にも、同様に記録媒体Ｐを案内するための４つの従動ローラ１２が回転自在に配設されている。これら従動ローラ１２のうち、プラテン部２から搬送方向Ｘの下流側に向かって配設された１番目、３番目、４番目の従動ローラ１２は記録媒体Ｐをプラテン部２とほぼ同一の高さに水平に支持しており、２番目に配設された従動ローラ１２は記録媒体Ｐを下方に案内してこの記録媒体Ｐに一定の張力を付与するようになっている。なお、元巻きローラ４，巻き取りローラ５およびその駆動原、および従動ローラ１２により搬送機構７（図３参照）が構成される。

図２はこのインクジェットプリンタの要部を示す図である。
この画像記録部１は、図示はしないが記録媒体Ｐの幅寸法より大きな幅寸法を有するように形成されていて、図２に示したように、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインクを吐出するそれぞれの記録ヘッド１３，１４，１５，１６を搭載して、これら記録ヘッド１３，１４，１５，１６はこの順序で記録媒体搬送方向Ｘに延在して設けられている。各記録ヘッド８は外形が略直方体状に形成された部材であり、記録媒体Ｐの幅方向に延在するとともに、互いの長手方向が平行となるように所定間隔をあけて配設されている。また、各記録ヘッド１３，１４，１５，１６の記録媒体Ｐに対向する面には、記録媒体Ｐに向かって紫外線硬化インクを吐出する複数のノズルが各記録ヘッド１３，１４，１５，１６の長手方向に平行な列状に形成されている。

また、画像記録部１では、記録ヘッド１６のさらに記録媒体搬送方向Ｘの下流側には、光照射装置８が設けられており、記録ヘッド１３，１４，１５，１６から吐出され記録媒体Ｐに着弾したインクに光照射を行って固化させるようになっている。この光照射装置８に用いられる光源としては、記録媒体Ｐに着弾したインクを硬化させることができるものであれば、どのような光源を用いても差し支えないが、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、冷陰極管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の紫外線を発生させるものが好ましい。

なお、光照射装置８は複数設けた記録ヘッド１３，１４，１５，１６ごとに対応して設けてもよく、すなわち各記録ヘッド１３，１４，１５，１６に対応して各光照射装置を各記録ヘッド１３，１４，１５，１６の記録媒体Ｐの搬送方向Ｘに対して下流側に設けるようにしてもよい。このようにすることで、当該各光照射装置を各色のインクを硬化させるのに最適な波長の光を発生させるように調節することができるようになり、記録媒体Ｐに着弾したインクの硬化を効率よく行うことができるようになる。

また、本実施の形態で使用するインクは、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型のインクである。紫外線硬化型のインクは、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作用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、特に、カチオン重合系インクを用いることが好ましい。

また、プラテン部２には、記録媒体を保持するとともに記録ヘッド１３，１４，１５，１６によるインク吐出が行われる記録領域に配置された記録用プラテン１７と、光照射が行われる光照射領域に配置された被照射プラテン２０とが、それぞれ別部品として設けられている。このように別物品とすることで、高い平面精度が要求される記録領域でのみ高精度とすればよく、すなわち記録用プラテン１７でのみ平面精度を上げればよく、部品組み立てが簡易的になり、安価に装置を構成することが可能になる。

記録用プラテン１７では、記録媒体Ｐを表面に吸着させるための吸引手段として、記録媒体を搬送する表面に複数の孔２２が設けられ、記録用プラテン１７内部を陰圧にするための吸引ファン１９がそれぞれ設けられている。

一方、被照射プラテン１８は、インクが着弾した記録媒体に光照射装置８からの光が照射される際にこの記録媒体を冷却するようになっており、記録媒体と接する面を熱伝導率の高い物質、例えばアルミニウムで形成することが好ましい。また、アルミニウムで構成された面の表面には、アルマイト処理を施した黒色塗装を行うことがさらに好ましく、冷却効果がさらに向上するようになるとともに、光、特に紫外線を吸収する性質を有することから紫外線の乱反射を防止することができるようになる。

なお、インク吐出され、当該着弾したインクが光照射を受けて硬化された記録媒体を、当該光照射後に加温することが好ましい。カチオン硬化型インクは、湿度が高い場合に硬化状態が悪くなるため、この加温により記録媒体Ｐからインクの硬化反応の妨げとなる水分を蒸発させることができるようになる。

また、図２に示したように、記録媒体と接する面の裏側には何本ものフィン２０が設けられており、記録媒体に照射された光により発生する熱をフィン２０より放熱するようになっている。なお、このフィン２０も熱伝導率の高い物質、例えばアルミニウムで形成されることが好ましい。

図３，図４は、被照射プラテン１８を示す図であり、この被照射プラテン１８にはフィン２０を冷却するための冷却ファン２１がフィン２０の長手方向に対して垂直な方向から空気流を起こすように設けられている。

図５は本実施形態におけるインクジェットプリンタを制御するための制御装置を示したものであり、この制御装置は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）からなり、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行する制御部６を有している。

この制御部６は、前述の処理プログラムに従い、前記搬送機構７、記録ヘッド１３，１４，１５，１６のインク吐出動作、光照射装置８および冷却ファン２１の動作状況等のステータスに基づいて各構成の動作を制御する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
記録される画像データが制御部６に送られると、制御部６からこの画像データに基づいて、記録ヘッドにインク吐出にかかる制御信号が記録ヘッド１３，１４，１５，１６に送られるとともに、記録媒体Ｐの搬送が、この記録に際して最適になるように行われるよう搬送機構７に制御信号が送られる。

搬送機構７は、この制御信号にしたがって記録媒体Ｐをプラテン部２上で搬送方向Ｘにて搬送させるよう巻き取りローラ５を駆動させる。

記録ヘッド１３，１４，１５，１６では、制御部６よりインク吐出にかかる制御信号が送られると、記録媒体Ｐをこの制御信号に基づいて対応するノズルより記録媒体Ｐに向けてインク吐出がなされ、記録媒体Ｐ着弾したインクに光照射装置８から光が照射されて固化が行われて、画像記録が行われる。また、非記録時にあっては、記録媒体Ｐの搬送動作は停止し、待機状態となる。

画像記録時、待機時にかかわらず、光照射装置１１２は点灯動作を継続する一方で、被照射プラテン１８上で記録媒体Ｐは光照射装置８からの光を受ける。ここで発生する熱は、熱伝導率の高い表面から放熱されるほか、裏側のフィン２０を通じて放熱される。一方で、フィン２０は冷却ファン２１による冷却動作により冷却される。これにより、光照射装置８を特に待機時に消灯させる必要がなくなり、また被照射プラテン１８に位置する記録媒体Ｐに照射される光で発生する熱を効率よく逃がすことができる。

以上より、本実施形態によれば、画像記録時および非記録時のいずれにおいても光照射装置８の点灯を継続させることができ、このとき記録媒体Ｐは冷却手段であるフィン２０および冷却ファン２１により冷却されているため、特に非記録時である待機中に光照射装置８の点灯を継続させても光照射により与えられる熱による悪影響を低減することが可能になる。

また、記録用プラテン１７に設けられた吸引手段により記録媒体Ｐを記録用プラテン１７に吸着させることで、記録ヘッド１３，１４，１５，１６からのインクが着弾するときに記録媒体Ｐは記録用プラテン１７上で固定されるため、記録ずれなどの不具合の発生を低減させることができる。

また、複数設けた記録ヘッドごとに対応する光照射装置を各記録ヘッドの記録媒体の搬送方向に対して下流側に設けるようにすることで、各光照射装置を各色のインクを硬化させるのに最適な波長の光を発生させるように調節することができるようになり、記録媒体に着弾したインクの硬化を効率よく行うことができるようになる。

また、記録用プラテン１７と被照射プラテン１８とを別部品で構成することで、高い平面精度が要求される記録領域でのみ高精度とすればよく、すなわち記録用プラテン１７でのみ平面精度を上げればよく、部品組み立てが簡易的になり、安価に装置を構成することが可能になる。

また、光照射装置８として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかを用いることで、記録媒体Ｐに着弾したインクを硬化させることができるだけの紫外線出力を発揮することができる。

また、カチオン硬化型インクを用いることにより、光照射装置の光照射による硬化が効率よく行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

例えば、温度センサ９にて記録用プラテン１７の表面温度を測定し、および／または湿度センサ１０にて記録ヘッド１３，１４，１５，１６および記録用プラテン１７の周囲の湿度を測定し、これらの測定結果に基づいてヒータ１１を動作制御させる例を示したが、これらのセンサなしで手動にてヒータ１１を制御するようにしてもよい。また、このヒータ１１は任意の構成であり、記録媒体上に吐出されたインクが着弾後に十分に安定するときには不要の構成となる。

また例えば、本実施形態では紫外線の照射により硬化するインクを用いたが、必ずしもこれには限定されるものではなく、紫外線以外の光の照射により硬化するものであってもよい。ここでいう「光」とは、広義の光であって、紫外線、電子線、Ｘ線、可視光線、赤外線等の電磁波を含むものである。すなわち、インクには、紫外線以外の光で重合して硬化する重合性化合物と、紫外線以外の光で重合性化合物同士の重合反応を開始させる光開始剤とが適用されてもよい。紫外線以外の光で硬化する光硬化型のインクを用いる場合は、紫外線照射装置に代えて、その光を発光する光源を備える光照射装置を用いる。

本発明の実施形態であるインクジェットプリンタを示す図である。 前記インクジェットプリンタの要部の一例を示す図である。 前記インクジェットプリンタの要部の冷却手段の一例を示す図である。 前記冷却手段を他の方向から示す図である。 前記インクジェットプリンタの各構成を制御する制御装置を説明するブロックである。

符号の説明

１ 画像記録部
２ プラテン部
４ 元巻きローラ
５ 巻き取りローラ
６ 制御部
７ 搬送機構
８ 光照射装置
１３，１４，１５，１６ 記録ヘッド
１７ 記録用プラテン
１８ 被照射プラテン
１９ 吸引ファン
２０ フィン
２１ 冷却ファン

Claims (8)

1. 記録媒体を支持、搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構に支持された前記記録媒体に向けて光硬化性インクを吐出するノズルが形成された記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドの近傍であって当該記録ヘッドよりも前記搬送機構による搬送方向の下流側に配置され、前記記録媒体に着弾したインクに対して光を照射して前記インクを硬化させる光照射装置と、
   前記記録ヘッドに対向する位置に設けられるとともに記録領域を提供する記録用プラテンと
   前記光照射装置と対向する位置に設けられた被照射プラテンと
   前記被照射プラテンを冷却する冷却手段とを備えた画像記録装置。
2. 前記冷却手段は、前記被照射プラテンの被照射面の裏側に設けられた複数のフィンから構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記冷却手段は、前記フィンを冷却するための空気流を発生させる冷却ファンをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像記録装置。
4. 前記記録用プラテンに、前記記録媒体を吸着させるための吸引手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
5. 前記記録ヘッドは複数色に対応して複数設けられており、
   前記光照射装置は当該各記録ヘッドに対応して設けられており、各光照射装置はそれぞれ対応する各記録ヘッドに隣接して当該各記録ヘッドよりも前記搬送機構による搬送方向の下流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
6. 前記記録用プラテンと、前記被照射プラテンとは別部品で構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
7. 前記光照射装置が、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
8. 前記記録ヘッドより吐出されるインクがカチオン硬化型インクであることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。

Images