JP2005103852A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】紫外線照射装置６の光源９と記録媒体５との間に、光源９から発せられた光を記録ヘッド４に沿った線状の線状光に集光するシリンドリカルレンズ１０を、記録ヘッド４側が反対側よりも光源９に近接するように傾斜を与えて設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、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形成するインクジェット記録装置に関する。

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インクジェット記録装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

紫外線により硬化するインクとしては、ラジカル重合系インクや、カチオン重合系インクが知られているが、特に、ラジカル重合系インクを硬化させるためには、ある程度以上の照度の紫外線を照射させる必要があるため、紫外線を発生させる光源として、従来、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が用いられている。また、低照度で長時間照射すれば硬化するカチオン重合系インクであっても、高照度で短時間照射した方が、ドット径の制御が容易となりかつ良好に硬化することが、本発明者の研究によりわかっている。
特開昭６０−１３２７６７号公報

しかし、従来のインクジェット記録装置では、紫外線の光源として、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等の高価で消費電力が大きい光源が用いられているため、コストがかかるという問題があった。

また、インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間が長いと、記録媒体に着弾したインクのドット径が拡大して、にじみや色混じりが生じる等して、画質が低下するため、従来、紫外線照射装置を記録ヘッドの近傍に配置することが行われているが、これでは、インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間の短縮に限界があった。

そこで、本発明は、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明によるインクジェット記録装置は、光を照射することにより硬化するインクを吐出する記録ヘッドと、前記インクを硬化させる光を発生する光源が設けられた紫外線照射装置とを有し、前記記録ヘッドから吐出され前記記録媒体に着弾した前記インクに、前記光照射装置により光を照射することでインクを硬化させて、画像を記録するインクジェット記録装置において、前記光源と前記記録媒体との間に、前記光源から発せられた光を前記記録ヘッドに沿った線状の線状光に集光するシリンドリカルレンズを設けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光源から発せられた光は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記光源は、光が一定範囲を有する面状に発せられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、光源から発せられる光は低照度であっても、面状に発せられた光がシリンドリカルレンズにより線状に集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置において、前記光照射装置は、線状の光源を前記記録媒体と平行に複数本配置してなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、線状の光源が記録媒体と平行して複数本配置されていることから、光が一定範囲を有する面状に発せられるが、面状に発せられた光は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより線状に集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドは、前記記録媒体の上方を前記記録媒体の幅方向に往復移動しながら前記記録媒体に前記インクを吐出することにより画像を記録するシリアル記録方式であり、前記光照射装置は、前記記録ヘッドの移動方向における側部近傍に、前記記録ヘッドとともに往復移動するように設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、記録ヘッド及び光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インクに光が照射される。このとき、光源から発せられた光は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増した状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドは、前記記録媒体の全幅にわたって前記記録媒体の上方に設けられており、搬送されてくる前記記録媒体に対して前記インクを吐出することにより画像を記録するライン記録方式であり、前記光照射装置は、前記記録ヘッドの側方近傍であって前記記録媒体の搬送方向下流側に設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、記録媒体が移動することにより、記録ヘッドから吐出され記録媒体に着弾したインクに光が照射される。このとき、光源から発せられた光は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増した状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッド側が反対側よりも前記光源に近接するように傾斜を与えて配置されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、シリンドリカルレンズにより集光された線状光が、シリンドリカルレンズを水平に配置させた場合よりも、記録ヘッド側に照射されるため、インクが記録媒体に着弾してから光を照射するまでの時間の短縮される。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、前記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り、前記光照射装置は、紫外線を発光する紫外線照射装置であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、光源から発せられた紫外線は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾した紫外線硬化型のインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記光源は、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）のいずれか１つであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤから発せられた低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズにより集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェット記録装置において、前記インクは、ラジカル重合系のインクであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズにより集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾したインクに対して照射されるため、低照度の紫外線では硬化しないラジカル重合系のインクが良好に硬化する。

請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェット記録装置において、前記インクは、カチオン重合系のインクであることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズにより集光されるためピーク照度が増し、この状態で記録媒体に着弾したカチオン重合系のインクに対して照射されるため、ドット径の制御が容易となりかつ良好に硬化する。

請求項１に記載の発明によれば、光源から発せられた光は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、光源から発せられる光は低照度であっても、面状に発せられた光がシリンドリカルレンズにより線状に集光され、ピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、線状の光源が記録媒体と平行して複数本配置されていることから、光が一定範囲を有する面状に発せられるが、面状に発せられた光は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより線状に集光されて、ピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、記録方式がシリアル記録方式である場合において、光源から発せられた光が、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、記録方式がライン記録方式である場合において、光源から発せられた光が、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項６に記載の発明によれば、シリンドリカルレンズにより集光された線状光が、記録ヘッド側に照射され、インクが記録媒体に着弾してから光を照射するまでの時間の短縮されるため、ドット径の拡大が防止され、にじみや色混じりが低減されて、より画質の高い画像を得ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、光源から発せられた紫外線は、低照度であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項８に記載の発明によれば、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤから発せられた低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズにより集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

請求項９に記載の発明によれば、低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズにより集光されてピーク照度が増すことから、低照度の紫外線では硬化しないラジカル重合系のインクが良好に硬化するため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、画質の高い画像を得ることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズにより集光されるためピーク照度が増すことから、記録媒体に着弾したカチオン重合系インクのドット径の制御が容易となりかつ良好に硬化するため、安価で消費電力が小さい光源を用いて、低コストで、画質の高い画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図１から図４を参照して説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の実施の一形態を示したもので、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置１である。インクジェット記録装置１は、図１に示すように、棒状のガイドレール２を有しており、このガイドレール２には、キャリッジ３が支持されている。このキャリッジ３は、キャリッジ駆動機構（図示しない）によって主走査方向Ｘをガイドレール２に沿って往復移動するようになっている。

キャリッジ３には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを吐出するノズル（図示しない）が設けられた記録ヘッド４が搭載されている。

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としては、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、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インク、及び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が適用可能である。なお、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、例えば電子線、Ｘ線、赤外線等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。

キャリッジ３の主走査方向Ｘにおける両側部には、ノズルから記録媒体５に吐出されたインクに対して紫外線を照射する光照射装置としての紫外線照射装置６が、断熱材７を介して設けられている。

紫外線照射装置６は、記録媒体５側に向かって開口する箱型のカバー部材８を有しており、このカバー部材８の内部には、主走査方向Ｘと直行する副走査方向Ｙに沿った線状の光源９が、主走査方向Ｘに複数本配置されている。この光源９は、記録ヘッド４の副走査方向Ｙにおける長さと等しい長さを有する。光源９としては、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が適用可能である。

カバー部材８の内部であって、光源９と記録媒体５との間には、光源９の長さと等しい長さ及び主走査方向Ｘに配置された光源９の光源列にわたる幅を有し、光源９から発せられる光を記録ヘッド４に沿った線状の線状光に集光するシリンドリカルレンズ１０が設けられている。このシリンドリカルレンズ１０は、記録ヘッド４側が反対側よりも光源９に近接するように傾斜を与えられて配置されており、図１及び図２に示すように、集光された線状光が、主走査方向Ｘに配置された光源列の中線Ｃよりも記録ヘッド４に近接する側に照射されるようになっている。

キャリッジ３の移動可能範囲の中央部分は、図１に示すように、記録媒体５に記録を行う記録領域とされており、この記録領域には、記録媒体５を非記録面から水平に支持するプラテン１１が設けられている。

また、インクジェット記録装置１には、副走査方向Ｙに記録媒体５を送るための搬送機構（図示しない）が設けられている。搬送機構は、画像記録時において、キャリッジ３の動作に合わせて、記録媒体５の搬送と停止とを繰り返して記録媒体５を間欠的に搬送する。

次に、本実施形態の作用について説明する。

記録媒体５に画像を記録する際には、キャリッジ３の駆動機構が作動してキャリッジ３が記録媒体５の上方を主走査方向Ｘに往復移動するとともに、所定の画像情報に基づいて記録ヘッド４から所定の色のインクが吐出される。吐出されたインクは順次記録媒体５に着弾する。この記録媒体５に着弾したインクに対して、キャリッジ３とともに往復移動する紫外線照射装置６により紫外線が順次照射され、インクが記録媒体５上で硬化する。

このとき、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤ等の低電圧で紫外線を発光する光源９からは低照度の紫外線が発光されているが、この低照度の紫外線は、シリンドリカルレンズ１０により線状の線状光に集光された状態で、記録媒体５に着弾したインクに対して照射される。

ここで、図３に、シリンドリカルレンズ１０を設けた場合と設けない場合の照度分布を示す。図３は、紫外線照射装置６の往復移動を停止させた状態で、紫外線を照射させた照射面のそれぞれの位置における照度を測定した結果をグラフに表したものである。なお、シリンドリカルレンズ１０は、照射面に対して平行に設けた。図３に示すように、シリンドリカルレンズ１０を設けた場合は、線状光が照射される位置において、照度のピークが発生しており、このピーク照度は、シリンドリカルレンズ１０を設けない場合のピーク照度に比べて、著しく増加している。

したがって、本実施形態において、光源９から発せられた低照度の紫外線は、シリンドリカルレンズ１０で集光されることにより、ピーク照度が増し、この状態で記録媒体５に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

なお、図４に示すように、シリンドリカルレンズ１０を設けた場合、主走査方向Ｘに配置される光源９の本数が多いほど、ピーク照度が、シリンドリカルレンズ１０を設けない場合のピーク照度と比べて大幅に増加するため、主走査方向Ｘに配置する光源９の本数を調整することにより、インクを良好に硬化させるために適当な照度を得ることができる。

また、シリンドリカルレンズ１０により集光された線状光が、主走査方向Ｘに配置された光源列の中線Ｃよりも、記録ヘッド４側に照射されるため、インクが記録媒体５に着弾してから紫外線を照射するまでの時間の短縮される。

以上より、本実施形態によれば、低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズ１０により集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい低照度の光源９を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

また、シリンドリカルレンズ１０により集光された線状光が、記録ヘッド４側に照射され、インクが記録媒体５に着弾してから光を照射するまでの時間の短縮されるため、ドット径の拡大が防止され、にじみや色混じりが低減されることからも、画質の高い画像を得ることができる。

次に、本発明によるインクジェット記録装置の第２実施形態について、図５を参照して、説明する。

本実施形態によるインクジェット記録装置２０は、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置２０であり、記録装置本体（図示しない）内の所定位置には、平板状の支持部材２１が固定されており、この支持部材２１には、図５に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の紫外線により硬化するインクを吐出するノズル（図示しない）を形成してなる記録ヘッド２２が搭載されている。これらの記録ヘッド２２は、記録媒体２３の略全幅にわたる長さを有し、記録媒体２３の搬送方向Ｚに直交するように設けられている。

これら記録ヘッド２２の搬送方向Ｚにおける最下流側には、記録ヘッド２２から記録媒体２３に吐出されたインクに対して紫外線を照射する紫外線照射装置２４が設けられている。この紫外線照射装置２４は、記録媒体２３側に向かって開口する箱型のカバー部材２５を有しており、このカバー部材２５の内部には、搬送方向Ｚと直交する方向に沿った線状の光源２６が、搬送方向Ｚに複数本配置されている。この光源２６は、記録ヘッド２２の搬送方向Ｚと直交する方向における長さと等しい長さを有する。光源２６としては、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が適用可能である。なお、紫外線照射装置２４は、各記録ヘッド２２の搬送方向Ｚにおける下流側に、それぞれ設けるようにしてもよい。

カバー部材２５の内部であって、光源２６と記録媒体２３との間には、光源２６の長さと等しい長さ及び搬送方向Ｚに配置された光源２６の光源列にわたる幅を有し、光源２６から発せられる光を記録ヘッド２２に沿った線状の線状光に集光するシリンドリカルレンズ２７が設けられている。このシリンドリカルレンズ２７は、記録ヘッド２２側が反対側よりも光源９から離隔するように傾斜を与えられて配置されており、集光された線状光が、搬送方向Ｚに配置された光源列の中線よりも記録ヘッド２２に近接する側に照射されるようになっている。

この支持部材２１の下方には、平板状の部材で構成され記録媒体２３を非記録面から支持するプラテン（図示しない）が設けられている。また、記録装置本体内には、プラテンに対して記録媒体２３を搬送するとともに、プラテン上で画像が形成された記録媒体２３をプラテンから搬出する搬送機構（図示しない）が設けられている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

搬送機構が作動して記録媒体２３が搬送されるとともに、所定の画像情報に基づいて支持部材２１に搭載された記録ヘッド２２から所定の色のインクが吐出される。吐出されたインクは順次記録媒体２３に着弾する。この記録媒体２３に着弾したインクに対して、支持部材２１に設けられた紫外線照射装置２４により、紫外線が順次照射され、インクが記録媒体２３上で硬化する。

このとき、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤ等の低電圧で発光する光源２６からは、低照度の紫外線が発せられているが、この紫外線は、シリンドリカルレンズ２７により線状の線状光に集光されピーク照度が増した状態で、記録媒体２３に着弾したインクに対して照射されるため、インクが良好に硬化する。

また、シリンドリカルレンズ２７により集光された線状光が、搬送方向Ｚに配置された光源列の中線よりも、記録ヘッド２２側に照射されるため、インクが記録媒体２３に着弾してから紫外線を照射するまでの時間の短縮される。

以上より、本実施形態によれば、低照度の紫外線であっても、シリンドリカルレンズ２７により集光されピーク照度が増すため、安価で消費電力が小さい低照度の光源２６を用いて、低コストで、インクを良好に硬化させ、画質の高い画像を得ることができる。

また、シリンドリカルレンズ２７により集光された線状光が、記録ヘッド２２側に照射され、インクが記録媒体２３に着弾してから光を照射するまでの時間の短縮されるため、ドット径の拡大が防止され、にじみや色混じりが低減されることからも、画質の高い画像を得ることができる。

本発明によるインクジェット記録装置の一実施形態の構成を示す図である。 本実施形態における紫外線照射装置から紫外線が照射される様子を示す図である。 紫外線照射装置から照射される紫外線の照度分布を示す図である。 光源の本数と紫外線のピーク照度との関係を示す図である。 本発明によるインクジェット記録装置の第２の実施形態の構成を示す図である。

符号の説明

１，２０ インクジェット記録装置
４，２２ 記録ヘッド
５，２３ 記録媒体
６，２４ 紫外線照射装置（光照射装置）
９，２６ 光源
１０，２７ シリンドリカルレンズ

Claims (10)

1. 光を照射することにより硬化するインクを吐出する記録ヘッドと、前記インクを硬化させる光を発生する光源が設けられた紫外線照射装置とを有し、前記記録ヘッドから吐出され前記記録媒体に着弾した前記インクに、前記光照射装置により光を照射することでインクを硬化させて、画像を記録するインクジェット記録装置において、前記光源と前記記録媒体との間に、前記光源から発せられた光を前記記録ヘッドに沿った線状の線状光に集光するシリンドリカルレンズを設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記光源は、光が一定範囲を有する面状に発せられることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記光照射装置は、線状の光源を前記記録媒体と平行に複数本配置してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録ヘッドは、前記記録媒体の上方を前記記録媒体の幅方向に往復移動しながら前記記録媒体に前記インクを吐出することにより画像を記録するシリアル記録方式であり、前記光照射装置は、前記記録ヘッドの移動方向における側部近傍に、前記記録ヘッドとともに往復移動するように設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドは、前記記録媒体の全幅にわたって前記記録媒体の上方に設けられており、搬送されてくる前記記録媒体に対して前記インクを吐出することにより画像を記録するライン記録方式であり、前記光照射装置は、前記記録ヘッドの側方近傍であって前記記録媒体の搬送方向下流側に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記シリンドリカルレンズは、前記記録ヘッド側が反対側よりも前記光源に近接するように傾斜を与えて配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記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り、前記光照射装置は、紫外線を発光する紫外線照射装置であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記光源は、低圧水銀灯、ブラックライト、冷陰極管、及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）のいずれか１つであることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンタ。
9. 前記インクは、ラジカル重合系のインクであることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記インクは、カチオン重合系のインクであることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。

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