JP2005262629A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドのノズル吐出口周辺に光トラップを設けることによって、インクジェット記録装置の小型化をはかる。
【解決手段】紫外線硬化性インクを記録媒体上に吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、前記インクが着弾した後に前記記録媒体に紫外線を照射して前記インクを硬化させる紫外線光源を備えた紫外線照射装置と、前記記録ヘッドと前記紫外線照射装置とを複数個搭載し、主走査方向に移動するキャリッジとを有するインクジェット記録装置において、前記紫外線光源を前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して両側に配置し、前記モジュールベースのうち前記記録ヘッドのノズル吐出口周辺に光トラップを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、紫外線硬化性インクを使用したインクジェット記録装置に関する。

近年、グラビア印刷方式より簡便・安価に画像を作成することができることから、インクジェット記録方式が、写真・各種印刷・マーキング・カラーフィルターといった特殊印刷等の様々な印刷分野に応用されてきている。特に、インクジェット記録方式では、微細なドットを吐出・制御するインクジェット記録方式のインクジェット記録装置と、色再現域・耐久性・吐出適性等を改善したインクと、インク吸収性・色材発色性・表面光沢等を飛躍的に向上させた専用紙とを組み合わせることで、銀塩写真に匹敵する画質を得ることも可能となっている。

今日のインクジェット記録方式には、室温で固形のワックスインクを用いる相変化インクジェット方式、速乾性の有機溶剤を主体としたインクを用いるソルベント系インクジェット方式、紫外線の被照射により硬化する光硬化型インクを用いる光硬化型インクジェット方式等があり、中でも、光硬化型インクジェット方式は他の記録方式に比べ比較的低臭気であり、専用紙以外にも速乾性・インク吸収性の無い記録媒体に記録できる点で注目されている。

このような光硬化型インクジェット方式に用いられるインクジェット記録装置においては通常、インクを硬化させるための紫外線光源が配設されており、記録媒体に画像を記録する際には、インクを記録媒体に着弾させた直後に紫外線光源から紫外線を照射してインクを硬化させている。

上述のような紫外線照射型のインクジェット記録装置のうち、記録媒体の裏面から紫外線を照射してインクを硬化させるプリンタにおいては、従来、記録媒体と紫外線照射装置との間に遮光板を設ける方法が知られていた（例えば、特許文献１参照）。

このような構成によれば、紫外線照射装置の光源から照射された紫外線を必要に応じて遮光板が遮光し、ヘッドのインク硬化を防止してノズル面に付着したインクや、印字中のインクが硬化して射出不良になることを防ぐことができる。
特開２００３−２００５６４号公報

しかし、特許文献１に記載のインクジェット記録装置では、記録ヘッドと紫外線照射装置との間に距離があるため、記録ヘッドのノズルからインクが吐出され、記録媒体に着弾してから紫外線が照射されるまでに時間がかかる。

そこで、容易かつ確実に紫外線硬化性インクを硬化させるため、紫外線照射装置をキャリッジの両側に設けるインクジェット記録装置が知られている。このようなインクジェット記録装置においては、通常、記録ヘッドと紫外線照射装置との間に紫外線を吸収もしくは減衰させるための光トラップが設けられる。

しかし、記録ヘッドと紫外線照射装置との間に光トラップが設けられた場合、光トラップを広くすると、キャリッジの小型化をはかることができない。一方、キャリッジの小型化をはかるため、光トラップを狭くすると、紫外線又はその反射光の低減を十分にはかることができない。

そこで、本発明は、キャリッジの記録媒体に対向する面であって、記録ヘッドの吐出面以外の部分に凹状の光トラップを設けることで、キャリッジを小型化し、装置全体の小型化をはか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。
特に、記録ヘッドを複数個設ける場合は、記録ヘッド吐出口側のキャリッジに、記録ヘッドの吐出面以外のデットスペースが多くできるため、このスペースを利用して装置全体の小型化を効率的にはかることができる。

上述する課題を解決するため、請求項１に係るインクジェット記録装置は、紫外線硬化性インクを記録媒体上に吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、前記インクが着弾した後に前記記録媒体に紫外線を照射して前記インクを硬化させる紫外線光源を備えた紫外線照射装置と、前記複数個の記録ヘッド及び前記紫外線照射装置を搭載し、主走査方向に移動するキャリッジと、前記キャリッジの前記記録媒体に対向する面であって、前記記録ヘッドの吐出面以外の部分に形成された凹状の光トラップと、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、記録ヘッド吐出口側のキャリッジのうち、記録ヘッドの吐出面以外の部分に凹状の光トラップが設けられるため、紫外線照射装置と記録ヘッドとの間の部分を広く確保しなくても、キャリッジ上のデットスペースを利用して光トラップを効率よく確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、複数の前記記録ヘッドをモジュールベースに搭載してなるモジュールユニットが備えられ、前記モジュールユニットは前記モジュールベースが前記キャリッジの一部を構成するように前記キャリッジに搭載され、前記光トラップは、前記モジュールベースの前記記録媒体に対向する面であって、前記記録ヘッドの吐出面以外の部分に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、モジュールベースの前記記録媒体に対向する面であって、前記記録ヘッドの吐出面以外の部分に光トラップを設けることで、モジュール単位で光トラップを効率よく確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置であって、前記紫外線光源が前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して両側に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、記録ヘッドのノズルから紫外線硬化性インクが吐出された後、該インクが着弾した記録媒体に速やかに紫外線が照射され、インクが硬化する。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置であって、前記光トラップの内面に紫外線吸収処理が施されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、光トラップの内面に紫外線吸収処理が施されているため、光トラップに到達した紫外線が効率良く吸収される。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置であって、前記記録ヘッドが主走査方向に直交する副走査方向に千鳥状に配列されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、インク吐出口の配列密度を高め、印字品質を向上させることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置であって、前記インクの粘度が２５℃において１０〜５０ｍＰａ・ｓであり、表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、前記インクは、２３℃の粘度が、１０〜５０ｍＰａ・ｓで、表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍであり、このように粘性が高いため、着弾後に不用意にインク滴が広がることはないため、どのようなメディアにおいても滲みなど無く高画質を得ることができる。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置であって、前記インクが紫外線を活性エネルギーとする活性エネルギー線硬化性化合物を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、活性化エネルギー線硬化性化合物を含んでおり、活性化エネルギーが紫外線であるので、紫外線を照射することで、インクを効率よく硬化させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、光トラップを効率よく確保して、キャリッジの小型化により、装置全体の小型化をはかることができる。
特に、記録ヘッドを複数個設ける場合は、記録ヘッド吐出口側のキャリッジに、記録ヘッドの吐出面以外のデットスペースが多くできるが、この部分を凹状の光トラップとすることで、このデッドスペースを有効利用して装置の小型化をはかることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果に加えて、モジュール単位で光トラップを効率的に確保し、紫外線又はその反射光の低減をはかることができる。
特に、一色あたり記録ヘッドを複数個配置したモジュールベースには、記録ヘッドの吐出面以外の部分が多く存在するため、この部分を光トラップとすることで、装置の小型化をはかることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２と同様の効果に加えて、インクの吐出及び紫外線の照射による硬化が速やかに行われる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３と同様の効果に加えて、紫外線が吸収されてヘッドノズル付近に付着したインクの硬化を防ぐことができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４と同様の効果に加えて、千鳥状に配列された記録ヘッド周辺に光トラップを効率的に確保することで、キャリッジの小型化をはかることができる。特に、副走査方向に隣接する記録ヘッドと記録ヘッドの間の空間も、光トラップとして効率的に利用し、装置全体の小型化をはかることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５と同様の効果に加えて、着弾後に不用意にインク滴が広がることがないため、どのようなメディアにおいても滲みなど無く高画質を得ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６と同様の効果に加えて、前記インクは紫外線を照射することで効率よく硬化させることができるので、記録媒体を問わず、樹脂フィルム等のインク吸収性の乏しい記録媒体においても高精細な画像を得ることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本実施形態のインクジェット記録装置本体の内部には棒状のガイドレール（図示せず）が設けられ、このガイドレールにキャッリジ１１が支持されている。キャリッジ１１は、キャリッジモータ（図示せず）によってガイドレールに沿って主走査方向に往復移動するようになっている。

図１及び図２に示すように、キャリッジ１１の記録ヘッド２１の主走査方向における両側部には、ノズル２２から記録媒体に吐出されるインクに紫外線を照射する、紫外線照射装置３１が設けられている。紫外線照射装置１１には、記録媒体に向かって開口している箱型等のカバー部材が備えられている。

カバー部材の内部には、紫外線を照射する紫外線光源３２が備えられている。紫外線光源３２は、紫外線を放射状に照射するものであり、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管、冷陰極管、ＬＥＤのうち、少なくともいずれか一つが適用される。また、単一光源で構成すること及び複数の光源で構成することのいずれも可能である。

また、紫外線照射装置のカバー部材の内部には、紫外線光源３２から照射される紫外線を記録媒体上に向けて反射する反射板３３が設けられている。

また、本実施形態においては、キャリッジ１１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４つのモジュールユニットがそれぞれ搭載されており、これら各モジュールユニットは、平板状のモジュールベース１２を有している。このモジュールベース１２には、複数（本実施形態においては３つ）の記録ヘッド２１が千鳥状に配列されるように搭載されており、各記録ヘッド２１のインク吐出面には、記録媒体に向かって各色のインクを吐出するための多数のノズル２２が副走査方向に沿って配列されている。モジュールベース１２には、各記録ヘッド２１のインク吐出面を露出させるための取付用開口１３が形成されており、各記録ヘッド２１は、各ノズル列の配列方向や記録ヘッド２１毎のノズルピッチなどについて位置調整された状態で、モジュールベース１２に取り付けられるようになっている。さらに、各モジュールユニットに搭載された記録ヘッド２１には、各色のインクを貯留するインクタンクが接続されるようになっており、インクタンクから供給されるインクを各モジュールユニットの各記録ヘッド２１のノズル２２から吐出させることができるようになっている。

各モジュールベース１２の記録媒体に対向する面であって取付用開口１３が形成されている部分以外の部分には、凹状の光トラップ４１が形成されている。この光トラップ４１の深さ寸法は、モジュールベース１２の厚さ寸法より小さい寸法とされており、例えば、モジュールベース１２の厚さ寸法が８ｍｍ〜１０ｍｍである場合、２ｍｍ〜５ｍｍ程度の深さ寸法に形成されるようになっている。

このように、モジュール化されたモジュールベース１２ごとに光トラップ４１が設けられることから、モジュールベース１２単位で光トラップ４１が確保される。特に、一色あたり記録ヘッド２１を複数個配置したキャリッジ１１については、記録ヘッド吐出口側のモジュールベース１２に、記録ヘッド２１の吐出面以外の部分が多く存在するため、この部分を光トラップ４１とすることで、光トラップ４１を効率的に設けることができる。

また、図３に示すように、キャリッジ１１の記録媒体に対向する面であってモジュールベース１２が備えられた部分以外の部分にも、凹状の光トラップ４１が形成される。本実施形態においては、四つのモジュールベースを囲むようにして、キャリッジ１１の記録媒体に対向する面のうち主走査方向に二箇所と副走査方向に二箇所、合計四箇所に凹状の光トラップ４１が設けられている。このように、キャリッジ１１の記録媒体に対向する面であってモジュールベース１２が備えられていないデッドスペースを光トラップ４１として利用することで、光トラップ４１をさらに効率的に設けることができる。

光トラップ４１の内面には、紫外線吸収処理が施されている。その方法としては、例えば、紫外線吸収率の高い材料をアルマイト処理などの各種金属酸化物処理する方法、メッキ処理・蒸着・スパッタリング処理する方法、各種の紫外線吸収剤をコーティングする方法などが挙げられる。紫外線吸収率の高い素材としては、カーボンブラック、超粒子化した酸化チタン・酸化亜鉛・酸化鉄（α−Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄）等の粉体などの無機物や、ベンゾトリアゾール系化合物、芳香族化合物などの有機物等が挙げられる。このように、光トラップ４１が紫外線吸収性を有することにより、反射光やその後の更なる反射によって記録ヘッド１１のインク吐出面（下面）或いは着弾前のインクに活性光線が照射されて不本意なインクの硬化を更に低減することができる。

紫外線等の活性光線の遮蔽部材として、上記の他に、例えば、テレンプ等の遮光布や黒色のパイル織布等の材料を貼着してもよく、また、上述のように光トラップ４１の内面を凹凸にした上でそれらを貼着してもよい。また更に、例えば、カーボンブラック等を混入した樹脂にて光トラップ４１を形成しても良い。

更に、光トラップ４１の内面に社団法人日本塗料工業会色見本帳Ｎｏ．Ｂｎ−１０塗装の仕上げ半つや処理がなされていると、光トラップ４１の内面の紫外線吸収効率は、９９．９％以上と非常に高いものとなる。そのため、光トラップ４１の内面に入り込んだ紫外線は、ほとんど全てが光トラップ４１で吸収され、記録ヘッド２１のノズル２２に到達することが阻止される。

光トラップ４１の内面は、凹凸に形成されてもよい。例えば、光トラップ４１の内面をジャバラ状に形成したり、断面形状四角状又は断面形状三角状を繰り返すように形成したり、波型に形成したりすることによって、凹凸形状とすることができる。このように、光トラップ４１を、そこに入射される紫外線又は反射光を吸収もしくは減衰させる凹凸形状とすることにより、その反射光やその後の更なる反射によって記録ヘッド２１のインク吐出面（下面）或いは着弾前のインクに活性光線が照射されて不本意なインクの硬化が発生するのを更に低減することができる。

なお、本実施形態に用いられるインクは紫外線硬化性インクである。紫外線硬化性インクには、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硬化性インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン硬化性インクとに大別されるが、どちらのインクも本実施形態に用いられるインクとして適用可能であり、ラジカル硬化性インクとカチオン硬化性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が少ない又は無いカチオン硬化性インクのほうが機能性・汎用性に優れるため、本実施形態では、特に、カチオン硬化性インクを用いている。本実施形態に用いられるカチオン硬化性インクは、具体的に、少なくともオキセタン化合物，エポキシ化合物，ビニルエーテル化合物などのカチオン重合性化合物と、光カチオン開始剤と、色材とを含む混合物であり、上記の紫外線の被照射により硬化する性質を具備するものである。

また、本実施形態に用いられる記録媒体としては、通常のインクジェット記録装置に適用される普通紙，再生紙，光沢紙などの各種紙，各種布地，各種不織布，樹脂，金属，ガラスなどの材質からなるものが適用可能である。また、記録媒体の形態としては、ロール状、カットシート状、板状などが適用可能である。

更に、本実施形態に用いられる記録媒体として、樹脂により表面を被覆した各種紙，顔料を含むフィルム，発泡フィルムなどの不透明な公知の記録媒体も適用可能である。

次に、本発明のインクジェット記録装置の作用について説明する。

本実施形態のインクジェット記録装置では、キャリッジ１１がキャリッジレール（図示せず）に沿って主走査方向に往復移動しながら、キャリッジ１１に搭載された記録ヘッド２１のノズル２２から各色の紫外線硬化型インクを吐出し、記録媒体に着弾したインクに対して、キャリッジ１１の移動にあわせてこの着弾したインクの上方に移動してきた紫外線光源３２から紫外線を照射し、インクを硬化させて記録媒体に画像を定着させる。

上述のように、キャリッジ１１の記録媒体に対向する面であって、記録ヘッド２１の吐出面以外の部分に光トラップ４１が設けられるため、例えば、紫外線光源３２から照射された紫外線は、反射板３３により記録ヘッド２１に向かう方向に反射されるが、記録媒体上で反射された後、光トラップ４１に到達し、光トラップ４１で反射を繰り返すうちに光トラップ４１の壁面で吸収もしくは減衰される。

本実施形態では、モジュールベース１２のうち記録ヘッド２１が設けられていないデッドスペースに光トラップ４１が設けられるため、光トラップ４１を効率よく確保することができる。この構成によれば、記録ヘッド２１が複数ある場合でも紫外線を効率よく吸収もしくは減衰するため、各記録ヘッド２１のノズル２２に付着するインクの硬化を的確に防止することができる。

また、光トラップ４１がモジュールベース１２ごとに設けられているため、各モジュールのノズル２２についてインクの硬化を的確に防止することができる。

さらに、光トラップ４１はキャリッジ１１の記録媒体に対向する面であってモジュールベース１２が備えられていないデッドスペースにも設けられるため、光トラップ４１を効率よく確保し、各記録ヘッド２１のノズル２２に付着するインクの硬化を的確に防止することができる。

以上のように、本発明のインクジェット記録装置によれば、キャリッジ１１の記録ヘッド吐出口側のモジュールベース１２のうち、記録ヘッド吐出口面以外の部分に形成される光トラップ４１によって効率よく紫外線をトラップするため、記録ヘッド２１のノズル面１２に紫外線が到達することを的確に阻止できる。
このため、記録ヘッド２１のノズル面１２のノズル口付近での紫外線吸収によるインクの増粘や硬化を防止することができ、記録ヘッド２１の長期にわたるインクの安定射出及び着弾精度の高い画像形成を達成することができる。

特に、記録ヘッド１１が複数個設けられている場合は、記録ヘッド吐出口側のモジュールベース１２のうち、記録ヘッド吐出口面以外のデッドスペースが多くなる。また、記録ヘッド１１が千鳥状に配置されている場合はさらにデッドスペースが多い。このため、このデッドスペースに凹状の光トラップ４１を設けることで、キャリッジにおけるスペースを有効利用することができ、これによってキャリッジ１１全体の小型化をはかることができる。

また、モジュールベース１２ごとに光トラップ４１を設けることから、該モジュールベース１２単位で光トラップ４１を効率的に確保し、紫外線又はその反射光の吸収もしくは減衰をはかることができる。
特に、一色あたり記録ヘッド２１を複数個配置したキャリッジ１１については、記録ヘッド吐出口側のモジュールベース１２に、記録ヘッドの吐出面以外の部分が多く存在するため、この部分を光トラップ４１とすることで、装置の小型化をはかることができる。

また、キャリッジ１１の記録媒体に対向する面であってモジュールベース１２が備えられていないデッドスペースにも光トラップを設けることで、さらに装置の小型化をはかることができる。

なお、以上述べてきたように、本実施形態ではキャリッジ１１の一部を構成するモジュールベース１２に光トラップが設けられているが、本発明においては、キャリッジ１１の記録媒体に対向する面であって、前記記録ヘッドの吐出面以外の部分に、直接光トラップ１１を設けることも可能である。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置のキャリッジ１１周辺部分の分解斜視図である。 図２は、本実施形態のインクジェット記録装置のキャリッジ１１周辺部分を走査方向Ａに平行な面で破断して示した図である。 図３は、本実施形態のインクジェット記録装置のキャッリジ１１の平面図である。 図４は、本実施形態のモジュール単位のキャッリジベース１２の平面図である。

符号の説明

１１ キャリッジ
１２ モジュールベース
１３ 取付用開口
２１ 記録ヘッド
２２ ノズル
３１ 紫外線照射装置
３２ 紫外線光源
３３ 反射板
４１ 光トラップ

Claims (7)

1. 紫外線硬化性インクを記録媒体上に吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、
   前記インクが着弾した後に前記記録媒体に紫外線を照射して前記インクを硬化させる紫外線光源を備えた紫外線照射装置と、
   前記複数個の記録ヘッド及び前記紫外線照射装置を搭載し、主走査方向に移動するキャリッジと、
   前記キャリッジの前記記録媒体に対向する面であって、前記記録ヘッドの吐出面以外の部分に形成された凹状の光トラップと、
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 複数の前記記録ヘッドをモジュールベースに搭載してなるモジュールユニットが備えられ、
   前記モジュールユニットは前記モジュールベースが前記キャリッジの一部を構成するように前記キャリッジに搭載され、
   前記光トラップは、前記モジュールベースの前記記録媒体に対向する面であって、前記記録ヘッドの吐出面以外の部分に形成されてい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. 前記紫外線光源が前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して両側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記光トラップの内面に紫外線吸収処理が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドが主走査方向に直交する副走査方向に千鳥状に配列されてい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インクジェット記録装置。
6. 前記インクの粘度が２５℃において１０〜５０ｍＰａ・ｓであり、表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍ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インクジェット記録装置。
7. 前記インクが紫外線を活性エネルギーとする活性エネルギー線硬化性化合物を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。

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