JP2007090637A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、紫外線照射に起因した輻射熱による部品の温度上昇や、基板からの紫外線の反射を防止する。
【解決手段】記録媒体Ｐが搭載されたテーブル２４を紫外線照射装置１６及び記録ヘッド１３に対して相対的に移動させる走査部２１が、紫外線が照射される画像記録領域Ｒの外側に配置されている。
【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、活性エネルギー線に起因した熱や、反射光による記録装置の破損や、ノズル面におけるインク硬化を防止するインクジェット記録装置に関する。

従来、普通紙を代表とする様々な記録媒体に対して印刷可能な記録装置として、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、記録ヘッドの記録媒体に対向する面に設けられた吐出口（以下、ノズル）から色材であるインクを直接記録媒体に対して吐出して、記録媒体上に着弾、浸透若しくは定着させることで記録媒体上に画像を形成する記録装置であり、工程の単純さ、印刷時における静粛性及び印字、印画品質の点で非常に優れた特徴がある。

近年、インクジェット記録装置を用いて、樹脂や金属等のインク吸収性を有さない種々の材料を記録媒体として画像記録を行う場合があり、このような記録媒体に対してインクを定着させるために、光硬化型インクが用いられていることが多い。通常、この光硬化型インクを用いたインクジェット記録装置には、インクを硬化させるための紫外線照射装置が配設されており、記録媒体に画像を記録する際は、インクを記録媒体に着弾させた直後に、インクの硬化が可能な一定の照射時間及び照射回数の条件下で、紫外線照射装置に具備された光源から紫外線を照射してインクを硬化定着させている。

しかし、記録媒体として耐熱性を有さないＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム等を用いた場合、記録媒体は、紫外線照射装置から発せられる輻射熱等を受けることにより、高温に加熱され、変形してしまう。このため、記録媒体の表面に形成される文字や画像に、ズレや歪み等が生じて、印字、印画品質が大幅に低下するといった問題が生じていた。

そこで、紫外線照射装置に起因した加熱による変形を防止することが可能なインクジェット記録装置として、紫外線照射装置における紫外線照射面側に、紫外線が通過可能な上下２枚のガラス板の間に真空層が介在する３層構造のガラス窓を備えるインクジェット記録装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ソルダーレジストインクによるレジスト印刷面を有するプリント基板に印字又は印画を行う場合、レジスト印刷面に紫外線が照射されると、レジストが変化して、プリント基板の表面でインクが弾かれるといった現象が発生する。このため、プリント基板における紫外線が照射された表面に印字を行うと、インクの定着効率が低下するといった問題が生じていた。

そこで、インクの硬化定着を効率的に確実に行うことが可能なインクジェット記録装置として、紫外線照射装置の照射口に開閉自在なシャッター機構を具備し、記録ヘッドの主走査方向の進行方向に対して前方に位置する紫外線照射装置の照射口を閉じ、後方に位置する照射口を開き、印字直後のインクに紫外線を照射するとともに印字媒体の印字前の部分に紫外線が照射されない構成を有するインクジェット記録装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１６１５６６号公報 特開２００４−３５８６７４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のインクジェット記録装置の場合、３層構造のガラス窓を具備することにより、記録媒体と、紫外線照射装置における光源との間の距離が大きくなることで、記録媒体に照射される紫外線の照射強度及び照射光量が顕著に低下するといった問題が生じている。

また、上述した特許文献２に記載のインクジェット記録装置の場合、具備されたシャッター機構により、記録媒体は紫外線が照射されなくなるが、照射される紫外線に起因した輻射熱の発生量は低減しないため、紫外線光源に負荷がかかるといった問題も生じている。

本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により、紫外線照射に起因した輻射熱による部品の温度上昇や、基板からの紫外線の反射を防止することが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、
記録媒体を所定の方向に搬送する記録媒体支持部材と、
前記記録媒体の一面上にインクを吐出する記録ヘッドと、
開口部を備え、当該開口部から照射される活性エネルギー線によって前記記録媒体の一面上に吐出されたインクを硬化させる活性エネルギー線照射装置と、
前記記録媒体支持部材を前記活性エネルギー線照射装置及び記録ヘッドに対して相対的に移動させる走査部とを具備し、
前記走査部が、前記活性エネルギー線が照射される領域の外側に配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、前記活性エネルギー線照射装置の前記開口部と対向する位置に、前記活性エネルギー線の反射を防止する反射防止部材を具備することを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、前記反射防止部材が、少なくとも前記活性エネルギー線照射装置と対向する部分に前記活性エネルギー線を吸収する活性エネルギー線吸収部を具備することを特徴とする。

請求項４に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、前記活性エネルギー線が、紫外線であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、走査部が、活性エネルギー線が照射される領域の外側に配置されているので、紫外線の照射に伴う紫外線光源からの輻射熱が走査部に直接伝導することを回避し、走査部における熱伝導量の抑制を図ることが可能となる。
そのため、簡易な構成により、紫外線光源からの輻射熱に起因した走査部の温度上昇を防止し、走査部の故障の防止を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、活性エネルギー線照射装置の開口部と対向する位置に、活性エネルギー線の反射を防止する反射防止部材を具備するので、紫外線照射装置の下方に記録媒体が配置されていない場合に、紫外線照射装置から照射された紫外線を記録ヘッドが配置された方向以外の方向に反射させることにより、紫外線が記録ヘッドのノズル面に照射されるのを防止することが可能となる。
そのため、ノズル面に対する紫外線照射に伴うインクの増粘又は硬化を防止して、記録ヘッド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行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、反射防止部材が、少なくとも活性エネルギー線照射装置と対向する部分に活性エネルギー線を吸収する活性エネルギー線吸収部を具備するので、反射防止部材に照射された紫外線を紫外線吸収部によって吸収することで、紫外線が記録ヘッドのノズル面に照射されるのを効果的に防止することが可能となる。
そのため、ノズル面に対する紫外線照射に伴うインクの増粘又は硬化を防止して、記録ヘッド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効率よく行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、活性エネルギー線が、紫外線であるので、エネルギー強度が大きい紫外線を照射することで、記録媒体に吐出されたインクを効率よく硬化及び定着させることが可能となる。
そのため、インク吸収性のない記録媒体に対しても高品質の画像記録を行うことができる。
また、光源の寸法を小さくした場合であっても、変更前と同一の光量及び照度を得ることが可能であるため、光照射装置の小型化、ひいては、インクジェット記録装置の小型化を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１に示すように、本実施形態におけるインクジェット記録装置１は、基板としての上板２と、下板３とを４本の支柱４で連結した形状からなる支持台５を備えている。支持台５における下板３の下面の各角部には、４個のキャスター６がそれぞれ配設され、これらキャスター６の回転動作により、支持台５が移動可能となっている。
一方、上板２の上面には、上板２の長手方向（以下、副走査方向Ｙという。）と直交する方向（以下、主走査方向Ｘという。）に沿って延在する第１支持枠７が設けられ、この第１支持枠７の上面には、略四角柱状の長尺なガイドレール８が取り付けられている。

上述したガイドレール８には、主走査方向Ｘに沿って往復移動自在なキャリッジ９が備えられている。キャリッジ９は、ガイドレール８に支持される支持部１０と、連結部材１１を介して係合部１０の一端側と接合した略直方体状の本体部１２とから構成されている。
このような構成からなるキャリッジ９は、動作態様に応じて主走査方向Ｘに沿って移動するようになっており、例えば、移動画像形成時には、図２に示すように、インクが吐出され、紫外線が照射される画像記録領域Ｒに移動し、停止時又はメンテナンス時には、ノズルに付着したインクを除去するためのメンテナンス領域に移動するようになっている。
また、キャリッジ９は、使用される記録媒体Ｐに応じて上板２の上面と直交する方向（以下、垂直方向Ｚという。）に移動するようになっており、例えば、記録媒体Ｐに肉厚の薄い紙等が用いられた場合には、上板２の上面と離間する方向、すなわち、上方向に移動し、記録媒体Ｐに肉厚の厚い金属やポリカーボネート等の板材が用いられた場合には、上板２の上面と近接する方向、すなわち、下方向に移動するようになっている。

上述したキャリッジ９の本体部１２の内部には、図１に示すように、記録媒体Ｐの記録面に向けてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各プロセスカラーのインクを吐出する計４個の記録ヘッド１３が搭載されている。各記録ヘッド１３は、略直方体状に形成されており、各色の記録ヘッド１３が互いの長手側が略平行となるように副走査方向Ｙに沿って配列されている。
また、各記録ヘッド１３の記録媒体Ｐと対向する面（以下、吐出面）には、インクをインク滴として吐出する多数のノズル（図示せず）が配列されている。これら記録ヘッド１３には、例えば、ピエゾ素子又は加熱素子等により、内部のインクに圧力を付与する素子がノズル毎に設けられ、これら素子が駆動することにより、各ノズルから個別にインクを液滴として吐出するように構成されている。

上述したキャリッジ９の副走査方向Ｙの下流側には、主走査方向Ｘに延在する第２支持枠１４が設けられており、この第２支持枠１４には、主走査方向Ｘに延在する略長方形状の横板１５が架設されている。
横板１５には、記録媒体Ｐに紫外線を照射する紫外線照射装置１６が設けられている。紫外線照射装置１６は、図３及び図４に示すように、下面に開口部１７が形成された略箱状の筐体１８を備え、上板２における画像記録領域Ｒの上方に配置されている。筐体１８の内部には、屈曲形状の紫外線光源１９が配設されており、これら紫外線光源１９から出射された紫外線は、開口部１７を介して記録媒体Ｐに照射され、記録媒体Ｐの上面に吐出されたインクを硬化させるようになっている。

なお、本実施形態における紫外線光源１９には、公知の光源を適用することが可能であって、特に限定されるものではなく、例えば、低圧水銀ランプ、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、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が適用可能である。

紫外線照射装置１６の近傍であって、第２支持枠１４における主走査方向Ｘの一側には、記録媒体Ｐに冷却風を送風する冷却装置２０が設けられている。また、冷却装置２０の内部には、図示しない回転自在な冷却ファンが備えられ、紫外線照射装置１６の下方を通過する記録媒体Ｐに対して効果的に冷却風を送風するように、第２支持枠１４における横板１５の一面に対して所定の角度を形成するように配置されている。

また、上板２の上面であって、紫外線照射装置１６から紫外線が照射される画像記録領域Ｒの外側には、リニアアクチュエータからなる走査部２１が設けられている。このような走査部２１は、図１及び図２に示すように、上板２に固定された長尺な固定部材２２と、この固定部材２２に沿って移動可能な平板状の移動部材２３とを備え、固定部材２２に給電することによって発生する電磁力により、移動部材２３を往復運動させるようになっている。また、上述した移動部材２３の上面には、記録媒体Ｐを平板状のテーブル２４が固定されており、移動部材２３の移動に伴って副走査方向Ｙに往復移動するようになっている。

上述した紫外線照射装置１６と上板２との間には、図５に示すように、副走査方向Ｙに沿ってスライド移動可能な平板状のシャッター２５が設けられている。このシャッター２５は、手動でスライド移動するようになっており、ウォームアップ時や長期間使用しない時に、紫外線照射装置１６の下方に配置することにより、紫外線照射装置１６に付加される不用意な衝撃などから紫外線光源１９を保護し、紫外線光源１９の破損を防止するようになっている。

また、紫外線照射装置１６の下方であって、上板２の上面上には、照射された紫外線の反射を防止する反射防止部材２６が設けられている。反射防止部材２６は、図６に示すように、上面が開口した略直角台形状に成形されており、その内部には、開口した上面（以下、上面開口部２７という。）に対して所定の角度を形成する略平板状の第１傾斜部２８を備え、この第１傾斜部２８と、第１傾斜部２８と対向し反射防止部材２６の一壁面をなす第２傾斜部２９の表面上には、紫外線に対する吸収性を有する紫外線吸収剤を塗装することで紫外線吸収部３０が形成されている。
このような構成からなる反射防止部材２６は、図５に示すように、テーブル２４が紫外線照射装置１６の下方に配置されていない場合に、上面開口部２７を介して矢印Ａ方向から入射した紫外線を、第１傾斜部２８に形成された紫外線吸収部３０において吸収するようになっている。また、第１傾斜部２８で吸収しきれなかった紫外線は、矢印Ｂ方向に反射して第２傾斜部２９に照射されるが、第２傾斜部２９に形成された紫外線吸収部３０において吸収されるようになっている。

なお、本実施形態における紫外線吸収部３０は、紫外線に対する吸収性を有する紫外線吸収剤を塗装することによって形成されているが、紫外線を吸収して、反射を防止することが可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば、黒色のアルマイトや、つや消し又は半光沢処理が施された黒色の塗料を塗装することで形成されていてもよいし、紫外線吸収性を有する他の紫外線吸収剤を塗装することで形成されていてもよい。

また、本実施形態における紫外線吸収部３０の表面は、照射された紫外線又はその反射光を吸収若しくは減衰させるため、凹凸形状に形成されてもよく、例えば、ジャバラ状、断面形状四角状若しくは断面形状三角状を繰り返すような形状又は波型の形状に形成することにより、凹凸形状を実現することができる。このように、紫外線吸収部３０の表面を凹凸形状とすることにより、紫外線吸収部３０からの反射やその後の更なる反射に起因して記録ヘッド１３のノズル面に紫外線が照射されるのを阻止することで、ノズル面におけるインクの硬化を防止することが可能となっている。

さらに、本実施形態における紫外線吸収部３０は、第１傾斜部２８及び第２傾斜部２９の表面上に形成されているが、少なくとも紫外線照射装置１６の開口部と対向する第１傾斜部２８の表面上に形成されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、第２傾斜部２９以外の反射防止部材２６の内壁面上に形成されていてもよい。

本実施形態におけるインクは、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型インクである。
ここで、紫外線硬化型インクとは、重合性化合物としてラジカル重合性化合物を含有するラジカル重合系インクと、カチオン重合性化合物を含有するカチオン重合系インクとのことをいう。

なお、本実施形態に用いられるインクとして、上述した両系のインクをそれぞれ適用可能であるが、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方が、機能性及び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、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も適用可能である。

次に、本実施形態におけるインクジェット記録装置１の作用について説明する。
インクジェット記録装置１に所定の画像情報が送られると、走査部２１が駆動し、走査部２１における移動部材２３及びテーブル２４が副走査方向Ｙの一側へと間欠的に移動する。そして、キャリッジ９の下方にテーブル２４が配置されると、テーブル２４の上面における所定の位置に配置された記録媒体Ｐに対して、記録ヘッド１３のノズルから所要の色のインクが吐出され、記録媒体Ｐの上面に着弾する。さらに、紫外線照射装置１６から着弾後のインクに紫外線が照射され、インクが記録媒体Ｐに固着される。
その後、同様の動作が繰り返され、記録媒体Ｐの上面に所望の画像が形成されて、一連の画像記録動作が完了する。

このとき、走査部２１が、画像記録領域Ｒの外側に配置されているので、紫外線の照射に伴う紫外線照射装置１６からの輻射熱が走査部２１に直接伝導することを回避することで、走査部２１における輻射熱の熱伝導量の抑制を図ることができる。

また、紫外線照射装置１６の開口部と対向する位置に、紫外線の反射を防止する反射防止部材２６を具備するので、紫外線照射装置１６の下方に記録媒体Ｐを搭載したテーブル２４が配置されていない場合に、紫外線照射装置１６から照射された紫外線を記録ヘッド１３が配置された方向以外の方向に反射させることにより、紫外線が記録ヘッド１３のノズル面に照射されるのを防止することができる。

さらに、反射防止部材２６における第１傾斜部２８及び第２傾斜部２９の表面上に、紫外線に対する吸収性を有する紫外線吸収部３０が形成されているので、反射防止部材２６に照射された紫外線を紫外線吸収部３０によって吸収することで、紫外線が記録ヘッド１３のノズル面に照射されるのを効果的に防止することができる。

さらに、紫外線照射装置１６から照射される活性エネルギー線が、エネルギー強度が大きい紫外線であるので、記録媒体Ｐに吐出されたインクを効率よく硬化及び定着させることができる。また、紫外線光源の寸法を小さくした場合であっても、変更前と同一の光量及び照度を得ることができる。

以上より、本実施形態におけるインクジェット記録装置１によれば、簡易な構成により、紫外線光源からの輻射熱に起因した走査部２１の温度上昇を防止し、走査部２１の故障の防止を図ることができる。
また、ノズル面に対する紫外線照射に伴うインクの増粘又は硬化を防止して、記録ヘッド１３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行うことができる。
さらに、インク吸収性のない記録媒体Ｐに対しても高品質の画像記録を行うことができる。併せて、紫外線照射装置１６の小型化、ひいては、インクジェット記録装置１の小型化を図ることができる。

インクジェット記録装置の外観構成を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の主要部の構成を拡大して示す側面図である。 紫外線照射装置の外観構成を示す斜視図である。 紫外線照射装置の内部構成を示す斜視図である。 面Ｖ−Ｖを示す矢視断面図である。 反射防止部材の外観構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
１３ 記録ヘッド
１６ 紫外線照射装置
１９ 紫外線光源
２１ 走査部
２２ 固定部材
２３ 移動部材
２４ テーブル
２６ 反射防止部材
２８ 第１傾斜部
２９ 第２傾斜部
３０ 紫外線吸収部
Ｍ メンテナンス領域
Ｐ 記録媒体
Ｒ 画像記録領域
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向

Claims (4)

1. 記録媒体を所定の方向に搬送する記録媒体支持部材と、
   前記記録媒体の一面上にインクを吐出する記録ヘッドと、
   開口部を備え、当該開口部から照射される活性エネルギー線によって前記記録媒体の一面上に吐出されたインクを硬化させる活性エネルギー線照射装置と、
   前記記録媒体支持部材を前記活性エネルギー線照射装置及び記録ヘッドに対して相対的に移動させる走査部とを具備し、
   前記走査部は、前記活性エネルギー線が照射される領域の外側に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記活性エネルギー線照射装置は、前記開口部と対向する位置に前記活性エネルギー線の反射を防止する反射防止部材を具備す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. 前記反射防止部材は、少なくとも前記活性エネルギー線照射装置と対向する部分に前記活性エネルギー線を吸収する活性エネルギー線吸収部を具備することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記活性エネルギー線は、紫外線である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。

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