JP2007152740A - 光硬化型インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性エネルギーにより硬化可能なインクを記録媒体に吐出し、その後、紫外光照射しても、記録媒体が湾曲せずに平坦状態を維持できる光硬化型インクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】活性エネルギーにより硬化可能なインクを画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出するインクジェットヘッドと、該記録媒体を該インクジェットヘッドと対向する位置に搬送する記録媒体搬送手段と、該活性エネルギーにより硬化可能なインクを硬化させる活性エネルギー照射手段とを有するインクジェット装置において、少なくとも該記録媒体を該活性エネルギー照射手段により照射する領域において該記録媒体を該活性エネルギー照射手段に対して凸状曲面状態に保持する凸状曲面保持手段を備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線、電子線などの活性エネルギーにより硬化するインクを使用して、インクジェットにより記録媒体上へ画像形成を行う光硬化型インクジェット記録装置に関するもので、特に、露光時に記録媒体保持手段を有する光硬化インクジェット記録装置に関する。

紫外線、電子線などのエネルギーにより硬化するインクをインクジェットヘッドを用いて記録媒体上に吐出しエネルギー照射によりインクを硬化して画像形成を行うインクジェット装置は、環境に優しい、種々の記録媒体に高速で記録できる、滲みにくく高精細画像が得られる、などの特徴を有している。特に、紫外線硬化型インクを用いた装置は光源の扱い易さ、コンパクト化等観点から、開発が進んでいる。

しかし従来装置にあっては、記録媒体が平坦状態に置かれた上に紫外線照射を行っているので、紫外光照射後所定時間経過すると、インクが硬化するにつれて体積収縮するため、記録媒体はインク側に湾曲してしまい、平坦な記録体を得ることが難しい。

図８は光硬化インクジェット記録装置を用いて紫外光照射定着する様子を示す図で、（ａ）は紫外光照射時の状態、（ｂ）は紫外光照射後所定時間経過した状態を示している。
図８において、Ｓは記録媒体、Ｉは記録媒体Ｓの上にインクジェット記録された例えばイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック等のインク、５６は紫外線照射部である。図７の従来装置にあっては、記録媒体Ｓが平坦状態に置かれた上に紫外線照射部を行っている（図ａ）ので、紫外光照射後所定時間経過すると、インクが硬化するにつれて体積収縮するため、図ｂのように、記録媒体ＳはインクＩ側に湾曲してしまった。
このように、従来装置にあっては、インクへの紫外線照射時に、インクの硬化に伴う体積収縮により記録媒体が変形したりすることが問題となった。

これを解決するため、特許文献１記載の発明では、照射条件の異なる２種以上の照射手段を設けて記録媒体の変形を抑える発明が開示されている。
また、特許文献２記載の発明では、記録媒体の種類によって活性光照射条件を変更させる画像形成方法が開示されている。
特開２００３−１９１５９３公報 特開２００３−１９１５９４公報

しかし上記２つの公知発明では、いずれも装置が大型化したり、価格が高くなるため、コンパクトで安価有効な手段とは成り得なかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、記録媒体の変形を抑制でき、コンパクトで安価なインクジェット装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、インクジェット装置に係り、活性エネルギーにより硬化可能なインクを画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出するインクジェットヘッドと、該記録媒体を該インクジェットヘッドと対向する位置に搬送する記録媒体搬送手段と、該活性エネルギーにより硬化可能なインクを硬化させる活性エネルギー照射手段とを有するインクジェット装置において、少なくとも該記録媒体を該活性エネルギー照射手段により照射する領域において該記録媒体を該活性エネルギー照射手段に対して凸状曲面状態に保持する凸状曲面保持手段を備えたことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット装置において、前記凸状曲面保持手段の有する曲率半径が２００ｍｍ〜２ｍｍ以内であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のインクジェット装置において、前記凸状曲面保持手段の有する曲率半径が２００ｍｍ〜２ｍｍ以内で２値以上の曲率面を有しており、前記記録媒体へのインク塗布量に応じて最適な曲率面に自動的に切り替わることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のインクジェット装置のインクジェット装置において、前記凸状曲面保持手段に保持された時の前記記録媒体の張力が０．１ｋｇｆ／ｃｍ以上であることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１記載のインクジェット装置において、前記凸状曲面保持手段が長さ方向の中央部の直径が最大で、両端部にいくにしたがってその直径が短くなっていくクラウンローラであることを特徴としている。

以上のようにすることで、紫外光照射後所定時間経過すると、記録媒体は平坦状態を維持することができるようになる。

〈第１実施例〉
図１は、ベルト搬送式装置に適用した本発明の第１実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の概略図である。
図１において、１００は本発明の第１実施例に係るベルト搬送式の光硬化型インクジェット記録装置である。この光硬化型インクジェット記録装置１００の筐体１２内には、同一サイズのシート状の記録媒体Ｓを複数枚重ねて収納する記録媒体収納部２０と、この収納部２０から記録媒体Ｓを取り出す搬送部３０と、搬送部３０により搬入された記録媒体Ｓを記録位置範囲で保持しつつ走査を行う走査搬送部４０と、走査搬送部４０で保持移送及び走査されている記録媒体Ｓにインクジェット画像記録と紫外光照射定着とを行う画像記録部５０と、画像記録部５０で記録済みとなった記録媒体Ｓが送出されるトレイ９０とが備えられている。

記録媒体収納部２０では、記録媒体Ｓを収納する収納カセット２２が光硬化型インクジェット記録装置１００の筐体１２の下部で着脱自在に配置され、入れ替えにより異なるサイズの記録媒体Ｓを供給することができる。この記録媒体収納部２０は複数カセットを装着する構成とすることもできる。
搬送部３０では、筐体１２にセットされた収納カセット２２内の記録媒体Ｓの挿入方向先端部に当接するフィードローラ３２が備えられ、更に、フィードローラ３２により繰り出された記録媒体Ｓを走査保持部４０へ搬送する搬送ローラ対３４，３６が備えられている。

走査搬送部４０では、３つのベルトローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃに張架駆動される搬送ベルト４２が備えられている。搬送ベルト４２は上流ベルトローラ４４ｂから下流ベルトローラ４４ｃ方向へ駆動され、記録媒体Ｓは上流ベルトローラ４４ｂと下流ベルトローラ４４ｃとの間で搬送ベルト４２上に戴置搬送される。搬送ベルト４２に記録媒体Ｓを密着させるための吸引孔が搬送ベルト４２に多数設けられ、図示しない真空吸引装置で真空引きしている。
上流ベルトローラ４４ｂと下流ベルトローラ４４ｃとのほぼ中間位置が画像記録位置４２Ｐとされている。

画像記録部５０にはヘッドユニット５２が配設されており、このヘッドユニット５２の先端に複数個のインク噴射部（例えば、イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫの４個）が紙面で垂直方向にそれぞれ先端を画像記録位置４２Ｐに向けて配列されている。このヘッドユニット５２からインク各色を各インク噴射部から記録媒体Ｓの所定箇所に画像様に吐出する。
ヘッドユニット５２にはヘッドドライバ５４が接続されてインク各色を各インク噴射部から吐出する吐出量を制御している。これらヘッドユニット５２には各色のインクを供給する供給部７０が接続されている。

また、画像記録位置４２Ｐの直後でヘッドユニット５２の下流側の記録媒体湾曲部には紫外線照射部５６が配置されている。この紫外線照射部５６は記録媒体Ｓ上に吐出されたインクをすぐ硬化させるために、紫外線（活性エネルギー）をインクに与えるものである。紫外線を発する光源としては、例えば、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）を用いることができる。

従来装置では、紫外線照射部５６からの照射は記録媒体Ｓが平坦に維持された状態で行われていたが、本発明では記録媒体Ｓが湾曲にされた状態で紫外線照射行われるところが特徴である。

記録媒体Ｓが搬送ベルト４２から離される位置には記録媒体Ｓの側面部をガイドするガイド（紫外線照射部５６と交錯するので図には表してない）があり、記録媒体Ｓの搬送方向をベルトローラ４４ｃのところで図の下方に変えている。
その後、ガイド４６に案内されてトレイ９０に搬送される。

トレイ９０は搬送ベルト４２から剥離された記録媒体Ｓを順次積層して収容する。トレイ９０は、その先端部側（記録媒体Ｐの搬送方向側）が筐体１２の外部に位置し、その後端部側が筐体１２の内部に位置し、先端部が後端部よりも低くなるように、所定の傾斜角度で配設されている。
また、紫外線照射部５６でのインク硬化用に使用する光による筐体１２内の温度上昇を抑えるため、排気冷却部８０が筐体１２内上部に配置されている。

光硬化型インクジェット記録装置に用いられる紫外線硬化性インクとしては、主成分として、重合性化合物と、重合開始剤と、着色剤とを含むものが用いられる。インクとしては、ラジカル重合系インクと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用いてもよい。

着色剤としては顔料が使用されている。顔料としては、例えば、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、ジオキサンジン系、ジケトピロロピロール系等の各種の有彩色有機顔料、カーボンブラック、チタンホワイト、シリカ、マイカ、酸化亜鉛等の無機顔料等が挙げられる。

次に、図１の光硬化インクジェット記録装置による紫外光照射定着について説明する。図２は図１の光硬化インクジェット記録装置を用いて紫外光照射定着する様子を示す図で、（ａ）は紫外光照射時の状態、（ｂ）は紫外光照射後所定時間経過した状態を示している。

図２において、Ｓは記録媒体、Ｉは記録媒体Ｓの上にインクジェット記録された例えばイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック等のインク、５６は紫外線照射部である。図２の光硬化インクジェット記録装置にあっては、記録媒体ＳがインクＩの塗布側を山側として凸状曲面状態にして紫外線照射部を行っている（図ａ）ので、紫外光照射後所定時間経過すると、インクが硬化するにつれて体積収縮するため、記録媒体ＳはインクＩ側に湾曲することとなり、結果的に図ｂのように記録媒体Ｓは平坦となる。

このように、本発明によれば、インクへの紫外線照射時に、インクの硬化に伴う体積収縮により記録媒体が変形することを見越して、記録媒体ＳがインクＩの塗布側を山側として凸状曲面状態にして紫外線照射部を行なうようにしたので、紫外光照射後所定時間経過すると、記録媒体Ｓは平坦状態を維持することができるようになる。

なお、凸状曲面保持手段は、その曲率半径が２００ｍｍ〜２ｍｍ以内とするのが好ましい。曲率半径が２００ｍｍ以上の場合、インクの硬化収縮によるインク記録面方向への記録媒体の曲がりを完全に防止することは難しく、また曲率半径が２ｍｍ以下とすると、凸状曲面保持手段による保持による逆に記録媒体がインク記録面方向と反対側に曲がってしまう。さらに曲率半径は１５０ｍｍ〜２０ｍｍ以内が好ましく、この場合には記録媒体上に記録されるインク膜厚の変化及び記録媒体の厚さ変化に対し、広い厚さ範囲で曲がりを防止する効果が大きいことが見出された。

また、凸状曲面保持手段に保持された時の記録媒体には、０．１ｋｇｆ／ｃｍ以上の張力が加わるようにすると効果的である。０．１ｋｇｆ／ｃｍ以下の張力では厚めの記録媒体では曲がりが発生してしまう。

〈第２実施例〉
図３は、ローラ搬送式装置に適用した本発明の第２実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の概略図である。
１１０はローラ搬送形の光硬化型インクジェット記録装置で、図１のベルト搬送式光硬化型インクジェット記録装置と同じ構成部分は描画を割愛し、異なる搬送部だけを示している。

図３において、記録媒体Ｓの記録面の反対の非記録面を支持する平板状のプラテン１４０を有しており、プラテン１４０の前後に搬送ローラ１３６、１４２がそれぞれ配設されている。各搬送ローラはプラテン１４０の前後で軸心回りの所定方向にそれぞれ回転するようになっており、各搬送ローラ１３６、１４２の回転に伴い、記録媒体Ｓは搬送ローラ１３６側から搬送ローラ１４２側に搬送される。
プラテン１４０の上方には、ヘッドユニット５２が配設されており、ヘッドユニット５２にはその先端に複数個のインク噴射部（例えば、イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫの４個）が紙面で垂直方向に配列されており、それぞれ先端をプラテン１４０に向けている。このヘッドユニット５２からインク各色を各インク噴射部から記録媒体Ｓの所定箇所に画像様に吐出する。
記録媒体Ｓ上に吐出されたインクは、ヘッドユニット５２の下流に配置された紫外線照射部５６によって紫外線（活性エネルギー）を与えられ、硬化する。

本発明によれば、その紫外線照射部５６の照射時に、記録媒体ＳがインクＩの塗布側を山側として凸状曲面状態に維持させているのが特徴である。そのようにするために、方向転換ローラ１４１をプラテン１４０と搬送ローラ１４２との間に置き、しかも記録媒体Ｓが方向転換ローラ１４１のところでインクＩの塗布側を山側として凸状曲面状態になる向きに（図では下方に）搬送ローラ１４２を配置している。

次に、図３の光硬化インクジェット記録装置による紫外光照射定着について図４を用いて説明する。図４は図３の光硬化インクジェット記録装置を用いて紫外光照射定着する様子を示す図で、（ａ）は紫外光照射時の状態、（ｂ）は紫外光照射後所定時間経過した状態を示している。
図４において、Ｓは記録媒体、Ｉは記録媒体Ｓの上にインクジェット記録された例えばイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック等のインク、５６は紫外線照射部である。図４の光硬化インクジェット記録装置にあっては、記録媒体ＳがインクＩの塗布側を山側として凸状曲面状態にして紫外線照射部を行っている（図ａ）ので、紫外光照射後所定時間経過すると、インクが硬化するにつれて体積収縮するため、記録媒体ＳはインクＩ側に湾曲することとなり、結果的に図ｂのように記録媒体Ｓは平坦となる。
このように、本発明によれば、インクへの紫外線照射時に、インクの硬化に伴う体積収縮により記録媒体が変形することを見越して、記録媒体ＳがインクＩの塗布側を山側として凸状曲面状態にして紫外線照射部を行なうようにしたものである。

〈第３実施例〉
図５は、本発明の第３実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の定着部の概略拡大図である。
図５において、１４１’は方向転換ローラで、このローラは長さ方向に垂直に切った断面で卵形をしている、すなわち、長円の長径両端部における曲率半径Ｃ１と曲率半径Ｃ２が異なっており（Ｃ１＜Ｃ２）、中心Ｏを中心として１８０度回転できるようになっている。

図（ａ）のように、インクＩ１の塗布量が多いときは、湾曲量も大きくなるため、小さい曲率半径Ｃ１の部分を用いて、記録媒体Ｓの曲げ量を大きくしておくのがよく、逆に、図（ｂ）のように、インクＩ２の塗布量が僅かなときは、湾曲量も少なくなるため、大きな曲率半径Ｃ２の部分を用いて、記録媒体Ｓの曲げ量を僅かにしておくのがよい。

このように、本発明の第３実施例によれば、インクジェットで記録されるインク量に応じて曲率半径の異なる部分に切り替わることができるので、記録媒体の正確な平坦化に近づけることができる。

なお、第３実施例の方向転換ローラ１４１’は２値の曲率半径の切替えであったが、曲率半径の連続して変化するカムを用いることによって、さらに記録媒体の正確な平坦化を達成することができる。

曲率半径は２００ｍｍ〜２ｍｍ以内で２値以上の曲率面を備えるようにし、画像記録部５０の各インク噴射部から記録媒体の所定箇所に吐出されるインク塗布量に応じて、方向転換ローラ１４１’又は連続変化カムの曲率面が自動的に切り替わるようにするとよい。

〈第４実施例〉
図６は、本発明の第４実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の定着部の方向転換ローラの正面図で、（ａ）は図３に示した方向転換ローラであり、（ｂ）は本発明の第４実施例に係る方向転換ローラである。
第１実施例〜第３実施例はすべて、記録媒体の搬送方向の湾曲を矯正するものであったのに対して、第４実施例は記録媒体の搬送方向と直角な方向（すなわち、記録媒体の幅方向）の湾曲を矯正するものである。

図ａにおける方向転換ローラ１４１は長さ方向の両端が直径φ１で、長さ方向の中央部が直径φ１で、ともに均一な太さ（すなわち、円筒状）となっているのに対して、図ｂにおけ方向転換ローラ１４１”は長さ方向の中央部が最大直径φ２で、両端部にいくにしたがってその直径が短くなっていき、両端で直径φ１となる、いわゆるクラウンローラ（樽形ローラ）である。
したがって、塗布されたインクの乾燥によりインクが硬化するにつれて体積収縮するため、記録媒体が幅方向の中央部を谷にして幅方向に湾曲しようとしても、クラウンローラ１４１”で記録媒体を逆方向に付勢しているので、結果的に幅方向に平坦となる。

次に、従来の光硬化インクジェット記録装置のうちベルト搬送式の記録装置、の概略図を図７に示す。
図７において、７００はベルト搬送式の光硬化型インクジェット記録装置の全体で、この光硬化型インクジェット記録装置７００は、記録媒体収納部２０と、この収納部２０から記録媒体Ｓを取り出す搬送部３０と、搬送部３０により搬入された記録媒体Ｓを記録位置範囲で保持しつつ走査を行う走査搬送部４０と、走査搬送部４０で保持移送及び走査されている記録媒体Ｓにインクジェット画像記録と紫外光照射定着とを行う画像記録部５０と、画像記録部５０で記録済みとなった記録媒体Ｓが送出されるトレイ９０とが備えられている。

図９は、従来のローラ搬送式光硬化型インクジェット記録装置の概略図である。
２１０はローラ搬送形の光硬化型インクジェット記録装置で、図７のベルト搬送式光硬化型インクジェット記録装置と同じ構成部分は描画を割愛し、異なる搬送部だけを示している。図９において、平板状のプラテン１４０の前後に搬送ローラ１３６、１４２がそれぞれ配設されており、各搬送ローラはプラテン１４０の前後で軸心回りの所定方向にそれぞれ回転するようになっており、各搬送ローラ１３６、１４２の回転に伴い、記録媒体Ｓは搬送ローラ１３６側から搬送ローラ１４２側に搬送される。プラテン１４０の上方には、ヘッドユニット５２が配設されており、ヘッドユニット５２にはその先端に複数個のインク噴射部（例えば、イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫの４個）が紙面で垂直方向に配列されており、それぞれ先端をプラテン１４０に向けている。このヘッドユニット５２からインク各色を各インク噴射部から記録媒体Ｓの所定箇所に画像様に吐出する。
記録媒体Ｓ上に吐出されたインクは、ヘッドユニット５２の下流に配置された紫外線照射部５６によって紫外線（活性エネルギー）を与えられ、硬化する。
図７においても、図９の装置においても、図８で説明したように、紫外光照射後所定時間経過すると、インクが硬化するにつれて体積収縮するため、記録媒体ＳはインクＩ側に湾曲してしまった。

このように、本発明によれば、紫外光照射後所定時間経過すると、インクが硬化するにつれて体積収縮するため、記録媒体は平坦状態を維持することが、簡単な構成でできるようになる。

ベルト搬送式装置に適用した本発明の第１実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の概略図である。 図１の光硬化インクジェット記録装置を用いて紫外光照射定着する様子を示す図で、（ａ）は紫外光照射時の状態、（ｂ）は紫外光照射後所定時間経過した状態を示している。 ローラ搬送式装置に適用した本発明の第２実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の概略図である。 図３の光硬化インクジェット記録装置を用いて紫外光照射定着する様子を示す図で、（ａ）は紫外光照射時の状態、（ｂ）は紫外光照射後所定時間経過した状態を示している。 本発明の第３実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の定着部の概略拡大図である。 本発明の第４実施例に係る光硬化型インクジェット記録装置の定着部の方向転換ローラの正面図で、（ａ）は図３に示した方向転換ローラであり、（ｂ）は本発明の第４実施例に係る方向転換ローラである。 ベルト搬送式の従来の光硬化インクジェット記録装置の概略図である。 図７の光硬化インクジェット記録装置を用いて紫外光照射定着する様子を示す図で、（ａ）は紫外光照射時の状態、（ｂ）は紫外光照射後所定時間経過した状態を示している。 従来のローラ搬送式光硬化型インクジェット記録装置の概略図である。

符号の説明

１００、１１０ 光硬化型インクジェット記録装置
１２ 筐体
２０ 記録媒体収納部
２２ 収納カセット
３０ 搬送部
３２ フィードローラ
３４，３６，４６ 搬送ローラ対
４０ 走査搬送部
４２ 搬送ベルト
４２Ｐ 画像記録位置
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ ベルトローラ
５０ 画像記録部
５２ ヘッドユニット
５４ ヘッドドライバ
５６ 紫外線照射部
７０ インク供給部
８０ 排気冷却部
９０ トレイ
９２ 剥離爪
１３６，１４２ 搬送ローラ
１４０ 平板状プラテン
１４１，１４１’ 方向転換ローラ（円筒ローラ）
１４１” 方向転換ローラ（クラウンローラ）
Ｓ 記録媒体
Ｃ１，Ｃ２ 曲率半径

Claims (5)

1. 活性エネルギーにより硬化可能なインクを画像信号に基づき記録媒体に向けて吐出するインクジェットヘッドと、該記録媒体を該インクジェットヘッドと対向する位置に搬送する記録媒体搬送手段と、該活性エネルギーにより硬化可能なインクを硬化させる活性エネルギー照射手段とを有するインクジェット装置において、少なくとも該記録媒体を該活性エネルギー照射手段により照射する領域において該記録媒体を該活性エネルギー照射手段に対して凸状曲面状態に保持する凸状曲面保持手段を備えたことを特徴とする光硬化型インクジェット装置。
2. 前記凸状曲面保持手段の有する曲率半径が２００ｍｍ〜２ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１記載の光硬化型インクジェット装置。
3. 前記凸状曲面保持手段の有する曲率半径が２００ｍｍ〜２ｍｍ以内で２値以上の曲率面を有しており、前記記録媒体へのインク塗布量に応じて最適な曲率面に自動的に切り替わることを特徴とする請求項２記載の光硬化型インクジェット装置。
4. 前記凸状曲面保持手段に保持された時の前記記録媒体の張力が０．１ｋｇｆ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光硬化型インクジェット装置。
5. 前記凸状曲面保持手段が長さ方向の中央部の直径が最大で、両端部にいくにしたがってその直径が短くなっていくクラウンローラであることを特徴とする請求項１記載の光硬化型インクジェット装置。
   

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