JP2008062433A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水性ＵＶ硬化型インクを用いたインクジェット記録装置において、微小インク液滴インクジェット記録ヘッドを用いた時に発生するインクミストを捕捉して、インクジェット記録装置内への汚染を防ぐ。
【解決手段】 ＵＶ光照射手段からＵＶ光照射手段内で生じさせた風を記録媒体に吹き付け、この録媒体から戻った風に画像形成で生じたミストを乗せて、インクジェット記録ヘッドとＵＶ光照射手段との間に設置したミスト捕捉部へ導くことにより、ミストを捕捉して画像形成装置内に拡散することを防止した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に係わり、特にＵＶ硬化型インクを用いてインクジェット記録装置により記録媒体に記録した後に、ＵＶ光照射手段によりＵＶ光を照射してそのＵＶ硬化型インクを硬化することにより記録媒体に画像を形成させる画像形成方法を用いた画像形成装置に関する。

記録媒体に記録した後に、ＵＶ光照射手段によりＵＶ光を照射させて硬化させるＵＶ硬化型インクとしては下記に記載するような種類がある。

特公平５−６４６６７号公報には、アルコール類を主溶剤とした所謂非水系ＵＶ硬化型インクが開示されている。

また、特開平５−１８６７２５号公報や特開平７−２２４２４１号公報、特開２０００−１８６２４２号公報などには、水が主成分の水性ＵＶ硬化型インクが開示されている。

これらＵＶ硬化型インクの代表的一例は、記録媒体上に記録装置によって記録された後に、ＵＶ光照射手段によりＵＶ光を照射することにより、インク中の光重合開始剤が励起し、この励起エネルギーにより同じくインク中の重合性オオリゴマーがラジカル重合反応を起こしてポリマーに短時間で転換することでインクが高速硬化する。

これにより、記録媒体上でインクを高速定着させることが可能となり、滲みやくすみ等の無い高品位の画像を高速にて得ることが可能となった。
特公平５−６４６６７号公報 特開平５−１８６７２５号公報 特開平７−２２４２４１号公報 特開２０００−１８６２４２号公報

ところで、近年は環境問題に配慮して、上記のＵＶ硬化型インクに用いる光重合開始剤や重合性オリゴマーをインク中に溶解分散させるための溶剤の量を低下させる必要が出てきた。

また、インクジェット記録の場合、吐出特性や記録媒体上でのインクの挙動などを考慮すると低粘度の水性インクが好ましい。

これらを踏まえると、水性ＵＶ硬化型インクは、水が主成分のインクであるためにインクジェット記録の今後の主流となる可能性がある。

その為には、光重合開始剤や重合性オリゴマーは、これらを添加することでインクジェット記録ヘッドのノズルが詰まったり、インク吐出が不安定になったりしないようにしなくてはならないので、インクの主成分である水に溶解し易い、つまり水溶性である必要がある。

これにより、水性インク中の水成分に光重合開始剤や重合性オリゴマーが分散して存在することが可能となるので、インクジェット記録ヘッドのノズル詰まりやインク吐出の不安定を回避することが可能となる。

ところが、高速定着性能を向上させるためにラジカル重合反応によりポリマーに転換する重合性オリゴマーの添加量を多くすると、インクの粘度が上昇してインクジェット記録に用いる水性インクの特徴である低粘度であることが損なわれてしまう。

その結果、インクジェット記録の吐出特性や記録媒体上でのインクの挙動に悪影響を与えてしまう。

しかし、インク粘度を低粘度化するために重合性オリゴマーの添加量を少なくすると、ラジカル重合反応により生成されるポリマーが少なくなるので、高速定着が実現されなくなる。

その為に、低分子量の重合性オリゴマーを用いることによりインク粘度の上昇を抑える手法もあるが、重合性オリゴマーが低分子量になるほど重合性オリゴマー分子と水との結合力が強くなるので、ラジカル重合反応によりインク硬化に必要な大きさの分子量を持つポリマーに転換するためには、より多くの励起エネルギーが必要となる。

よって、光重合開始剤の添加量やＵＶ光の照射量を多くしたりして、ラジカル重合反応に必要な励起エネルギーを高める必要がある。

但し、低分子量の重合性オリゴマーと光重合開始剤との組み合わせにおいて、光重合開始剤の添加量の増量は、低分子量の重合性オリゴマーの量と合わせると、水性ＵＶ硬化型インク中においての占める割合が大きくなり、結果的には溶剤量が多くなってしまうことになる。

そしてこれは、インク粘度の上昇に繋がる事になる。

インクの粘度上昇は、インクジェット液滴を吐出させる際の吐出速度や駆動周波数等の特性を低下させることになる。

よって、低粘度の水性ＵＶ硬化型インクにおいては、ＵＶ光の照射量を多くすることが望ましい選択となる。

一般的に記録媒体上に着弾したインクジェット液滴は、着弾直後は液滴の表面張力により形成されたドット径は小さいが、その後は記録媒体とのヌレ性等の影響により記録媒体に浸透し始めて、徐々にドット径が大きくなる。

その成長速度は、インクや記録媒体の材質とインクジェット液滴体積の大きさ等により変化する。

その際のドット径の形状も、比較的簡単な形状から記録媒体に浸透していくに従って、（記録媒体の材質にも寄るが）複雑な形状へと変化していく。

水性ＵＶ硬化型インクにおいては、記録媒体上に着弾した水性ＵＶ硬化型インクのドットが形成する記録画像に対して、このインク内での全ての重合性オリゴマーがラジカル重合反応に必要な励起エネルギー分の照射量のＵＶ光を照射すると、このドット内では瞬時に多量のポリマーが生成されてインク粘度が上昇して硬化する。

その結果、この水性ＵＶ硬化型インクの記録媒体に対する浸透が少ない（にじみ難い）ため、ドット径が小さくて外周形状がシャープな形状となる。

よって、このドットのエッジが際立って見える（明瞭に見える）ために、このドットで構成された画像はメリハリのある高品位な画像（シャープな画像）となる。

最近では、上記手法で得られた画像を更に高品位、例えば色階調の拡大や画像の高精細化を実現するために、６００ｄｐｉ記録から１２００ｄｐｉ記録の様に、画像を構成している画素の密度を高める、つまり画素の大きさを小さくする手法が採られるようになってきた。

画像を構成している画素の密度を高める手法を採用しても、印字速度を低下させないようにすることが重要である。

そのためには、インクジェット液滴を吐出させるインクジェットノズルの本数を増加させる必要がある。

更には、画素の大きさを小さくするので、インクジェット液滴も小さくする必要がある。

その結果、インクジェット液滴が形成される時に発生するミストと呼ばれる細かい霧状の微小インク液滴が、増加したノズル本数分増加することになる。

このミストを構成している個々の微小インク液滴の重量はとても小さいために、記録媒体上に着弾するインクジェット液滴に付随して、インクジェット液滴近傍の記録媒体上に全てのミストが付着するのでなく、画像形成装置内を浮遊するミストも生じることになる。

ところが、ＵＶ光照射手段内にこの画像形成装置内を浮遊するミストが入って、ＵＶ光照射手段内にあるＵＶランプ表面に付着したり、ＵＶ光照射手段内に付着したりすると、これら本来の機能を損なうことになる。

この画像形成装置内を浮遊するミストが、ＵＶランプ表面やＵＶ光照射手段内等に付着しないようにすることが可能となれば、高精細でシャープな高品位画像を安定して提供し続けることが可能となる。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、水性ＵＶ硬化型インクを用いた画像形成方法、特にインクジェット記録装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成するために、水性ＵＶ硬化型インクを用いた画像形成方法、特にインクジェット記録装置を用いた画像形成方法を以下のように構成して行うことを特徴とするものである。

更には、これら画像形成方法を用いた画像形成装置を用いることで上記課題を達成するものである。

すなわち、インクジェット記録ヘッドを用いて水性ＵＶ硬化型インクを飛翔させる事により記録媒体上に形成された記録画像に、ＵＶ光照射手段によってＵＶ光を照射して記録画像を硬化させる画像形成方法を用いた画像形成装置において、ＵＶ光照射手段からＵＶ光照射手段内で生じさせた風を記録媒体に吹き付け、この記録媒体から戻った風に画像形成で生じたミストを乗せることで、この風をインクジェット記録ヘッドとＵＶ光照射手段との間に設置したミスト捕捉部へ導いてミストを捕捉して、画像形成装置内に拡散することを防止したことを特徴とする。

そしてＵＶ光照射手段内で生じさせる風は、インクジェット記録ヘッドを用いて画像記録を行う場合は常に前記記録媒体上に吹き付けることを特徴とする。

このミスト捕捉部は、ミストを乗せた風を通過させるための流入口と流出口をもち、流入口と流出口との間は凹凸のある表面を持つ吸収体で構成された流路部が形成されていることを特徴とする。

また、ミスト捕捉部の流出口側にはミスト捕捉用のフィルターが設けられていることを特徴とする。

以上に説明したように、本発明によれば、インクジェット記録ヘッドを用いて水性ＵＶ硬化型インクを飛翔させる事により記録媒体上に形成された記録画像に、ＵＶ光照射手段によってＵＶ光を照射して記録画像を硬化させる画像形成方法を用いた画像形成装置において、ＵＶ光照射手段からＵＶ光照射手段内で生じさせた風を記録媒体に吹き付け、この記録媒体から戻った風に画像形成で生じたミストを乗せることで、この風をインクジェット記録ヘッドとＵＶ光照射手段との間に設置したミスト捕捉部へ導いてミストを捕捉して、画像形成装置内に拡散することを防止することが可能となる。

そしてそのミスト捕捉部は、ミストを乗せた風を通過させるための流入口と流出口をもち、流入口と流出口との間は凹凸のある表面を持つ吸収体で構成された流路部が形成されている。

この構成を持った画像形成装置を用いることで、ミストが発生している近傍でこのミストを捕捉することが可能となるため、画像形成装置内を浮遊するミストを激減させてＵＶ光照射手段内にあるＵＶランプ表面やＵＶ光照射手段内部に付着することを防止することが可能となった。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明の思想に沿うものであれば、実施形態は本発明の実施例やその他の具体的形状に限定されるものではない。

例えば、インクジェット記録ヘッドの形態や構成、ＵＶ照射手段の形状や構成、ＵＶ光源の形状や種類、およびインクジェット記録ヘッドとＵＶ照射手段との位置関係などが異なっていることも考えられる。

また、ラジカル重合反応を起こしてポリマーが生成されるのであれば、光重合開始剤と重合性オリゴマーの組み合わせだけでなく、重合性オリゴマーに光重合開始剤的機能を付加した重合性オリゴマーを用いることも考えられる。

インクとしても水性インクについて述べているが、油性インクにおいても同じ現象が得られることも考えられる。

図４は、従来のＵＶ光照射手段を用いた画像形成装置の代表図である。

図５は図４を正面図として左側面から見た図である。

図４において、７はＵＶ照射手段である。

本実施例では無電極ランプシステムを採用している。

この無電極ランプシステムは、電子レンジと同じマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）のエネルギーを用いてＵＶランプバルブ１４内の水銀など発光物質を励起させてプラズマを発光させ、光エネルギーに転換することでＵＶ光を発生させる。

ＵＶ光が発光するとＵＶランプバルブ１４の表面が昇温するので、温度が上がりすぎてＵＶランプバルブ１４のガラス管が融けないように、これを冷却するための冷却ファン１１がある。

ＵＶランプバルブ１４から発光するＵＶ光１５は、リフレクター８によって集光される。

図４では、インクジェット記録ヘッド１から吐出した水性ＵＶ硬化型インク３によって形成された記録媒体５上の記録画像６に、リフレクター８によって集光されたＵＶ光１５の焦点が合うようにＵＶ光照射手段７を配置している。

この様にＵＶ光１５の焦点を記録媒体８上に形成された記録画像６に合わせることにより、単位面積当たりのＵＶ光照射量を最も多く得ることが出来るため、ＵＶエネルギーが効率良く記録媒体８上に形成された記録画像６のインク中の光重合開始剤に伝達させることが可能となる。

図４中のスクリーン９は、マイクロ波が外に漏れ出て電波障害を起こさないようにするために設けたものである。

図示していないが、マイクロ波がＵＶ光照射手段７から漏れ出そうな箇所には、このスクリーン９を配置する必要がある。

また、冷却ファン１１から送り込まれた冷却風１２は、リフレクター８に設けられた開口部１０を通過してＵＶランプバルブ１４の表面の熱を奪い去り、熱風１３となってスクリーン９を通過した後、ＵＶ光照射手段７外に排出される。

図４では、排出された熱風１３は、インクジェット記録ヘッド１から吐出した水性ＵＶ硬化型インク３によって記録媒体５上に形成された記録画像６に吹き付けられる。

ＵＶ光照射手段７は、ＵＶ光照射手段キャリッジ２１によりキャリッジガイド軸４に取り付けられて、インクジェット記録ヘッド１が取り付けられたヘッドキャリッジ２と共にキャリッジガイド軸４上を移動する。

その際、インクジェット記録ヘッド１とＵＶ光照射手段７とは一定の距離を保って、図面上左から右方向（図中の矢印方向）へ移動して記録媒体５上に記録する。

この距離は、使用する水性ＵＶ硬化型インク３と本実施例で用いる画像形成方法の硬化させる手法との関係で決まる。

これにより、記録画像６上にインクジェット液滴で形成されたドットの外周形状がシャープな形状の状態（不図示）で硬化するのに十分なＵＶ光照射量を供給することが可能となり、これらドットによって形成される画像はシャープな画像となる。

図６は、このＵＶ光照射手段７を働かせないで、インクジェット記録ヘッド１から吐出した水性ＵＶ硬化型インク３によって記録媒体５上に記録画像６を形成している。

このＵＶ光照射手段７を働かせない場合は、記録画像６を形成している水性ＵＶ硬化型インク３が硬化しないので、記録媒体５に対する水性ＵＶ硬化型インク３の浸透が大きくなって、記録画像６を形成している各ドットの外周形状が複雑な形状になる。

その結果、記録画像６を形成している各ドットの外周形状が複雑になりドットのエッジが際立って見えないので、これらドットが形成している画像はソフトな画像となる。

この様なソフトな記録画像を得るためにＵＶ光照射手段７を働かせていないので、ＵＶランプバルブ１４の表面を冷却する冷却風が無い。

上記の従来例の様に、インクジェット記録ヘッド１が記録媒体５上に水性ＵＶ硬化型インク３にて記録画像６を形成した後に、ＵＶ光照射手段７にてＵＶ光１５をこの画像に照射してインクを硬化するといった構成の下、本実施例においては、ＵＶ光照射手段７により発生した風を利用することにより、水性ＵＶ硬化型インク３をインクジェット記録ヘッド１から吐出した際に発生するインクミスト１６のＵＶ光照射手段７への付着を防止する。

更に高品位、例えば色階調の拡大や画像の高精細化を実現するためには、画像を構成している画素の密度を高める、つまり画素の大きさを小さくする手法を用いる必要がある。

この形成される画素の大きさを小さくするためにはインクジェット液滴を小さくするので、この小さなインクジェット液滴が形成される時にミストと呼ばれる細かい霧状の微小インク液滴が発生する。

しかも、画像を構成している画素数が増加するので、印字速度を低下させないようにするために、インクジェット液滴を吐出させるインクジェットノズルの本数を増加させる。

その結果、このミストが増大して画像形成装置内を浮遊し、記録媒体上に付着したり画像装置内に付着したりする。

図７は、ミスト１６が増大した記録ヘッド３１を用いて、ＵＶ光照射手段７を動作させないで、水性ＵＶ硬化型インク３を吐出させて記録媒体５上に記録画像６を形成している様子を示している。

ミスト１６は、ＵＶ光照射手段７とインクジェット記録ヘッド１が共にキャリッジガイド軸４上を移動すると画像形成装置内を浮遊する。

一部は、図７に示す様にＵＶ光照射手段７のスクリーン９に付着したり、更にはスクリーン９を通過してやじるで示す様にＵＶ光照射手段７で拡散し、ＵＶランプバルブ１４やリフレクター８に付着したりする。

ミスト１６そのものは水性ＵＶ硬化型インク３から分離したものであるから、ＵＶ光に当たってしまうと硬化してしまう。

一旦硬化してしまうと自ら剥離することは無いので、次にＵＶ光照射手段７を動作させる時に、「冷却風が流れ難くなる」「ＵＶ光の光度が低下する」等の支障を来たす。

そこで本実施例では、ＵＶランプバルブ１４を発光しない画像記録条件下でも、ＵＶ光照射手段７内の冷却ファン１１を稼動させる手段を採用した。

図８は、ソフトな記録画像を得るためにＵＶランプバルブ１４を発光しな条件下で、インクジェット記録ヘッド３１から吐出した水性ＵＶ硬化型インク３によって記録媒体５上に記録画像６を形成している。

ＵＶ光照射手段７内の冷却ファン１１を稼動させることにより生じた冷却風１２を記録媒体５上に吹き付けて、記録媒体５からインクジェット記録ヘッド１側に戻ってきた冷却風１２によりインクジェット記録ヘッド３１から発生したミスト１６を、ＵＶ光照射手段７とインクジェット記録ヘッド３１との隙間領域に流し込むことにより、ＵＶ光照射手段７にミスト１６が付着することを防止する。

図９は、ＵＶ光照射手段７内の冷却ファン１１を稼動させた場合である。

この場合は、冷却風１２がＵＶランプバルブ１４を冷却することで熱風１３に変化して記録媒体５に吹き付けられるが、インクジェット記録ヘッド３１から発生したミスト１６は上記と同様にＵＶ光照射手段７とインクジェット記録ヘッド３１との隙間領域に流し込まれることになるので、上記と同様にＵＶ光照射手段７にミスト１６が付着することを防止する。

図８と図９において、ＵＶ光照射手段７とインクジェット記録ヘッド３１との隙間領域に流し込まれたミスト１６は画像形成装置内に拡散するので、画像形成装置内のあらゆる部分に付着して装置内を汚染することになる。

それを防止するためには、図１に示す様にＵＶ光照射手段７とインクジェット記録ヘッド３１との隙間領域にミスト捕捉部３２を設置して、この隙間領域に流れ込むミスト１６を捕捉する手段を設けた。

このミスト捕捉部３２の大きさは、図２に示す様に幅ｗはＵＶ光照射手段７とインクジェット記録ヘッド３１との隙間間距離内、奥行きｄはインクジェット記録ヘッド３１の印字幅以上あることが必要である。

図３は図２に示すのＡ−Ａ断面である。

ミスト捕捉部３２内部は、上下に開口部を設けてこれらを連通させて、図中の矢印方向に流れるミスト１６を含んだ風の流れ場を通過させる流路部３４とミスト１６を捕捉するミスト捕捉吸収体部３３で構成されている。

ミスト捕捉吸収体部３３は、材質は紙等の微小液滴を捕捉しやすいもの、形状は表面積を多くとることが可能となるような凹凸を持ったもので構成されている。

よって、図１０に示すような形状を持ったミスト捕捉吸収体部３５なども考えられる。

更には、吸収体で捕捉出来なかったミスト１６を図１１に示すようなミスト捕捉フィルター３６を、ミスト捕捉部３２内の流路部３４出口付近に設けることも可能である。

但し、ＵＶ光照射手段７内の冷却ファン１１を稼動させて生じた冷却風１２や熱風１３をが、一度記録媒体５に吹き付けられて戻ってきた風を利用しているので、この流れがミスト捕捉部３２内の流路部３４をスムーズに通過することが重要である。

よって、ミスト捕捉部３２内の流路部３４を複雑して、ミスト１６を含んだ風が流れにくくすると、ミスト捕捉部３２の機能が果たせなくなる。

本実施例により、インクジェット記録ヘッド３１から発生したミスト１６がＵＶ光照射手段７や画像形成装置内に付着することを防止することが可能となった。

更には、ミスト１６はＵＶ光照射手段７だけでなく記録媒体５にも付着することが無いので、記録媒体５上に形成された記録画像６の画像品位を乱すことが無くなった。

なお、本実施例の特徴を損なうものではなければ、ミスト捕捉部３２内の構造は上記実施例に限定されるものではない。

また、水性ＵＶ硬化型インクについて上記実施例を述べたが、ＵＶ硬化型インクであれば水性以外でも本実施例の特徴を損なうものではない。

本発明の実施例に用いられる画像形成装置構成を説明する断面図である。 本発明の実施例に用いられるミスト捕捉部を説明する斜視図である。 本発明の実施例に用いられるミスト捕捉部を説明する断面図である。 従来例に用いられる画像形成装置構成を説明する断面図である。 従来例に用いられる画像形成装置構成を説明する側面図である。 従来例に用いられる画像形成装置構成を説明する断面図である。 従来例に用いられる画像形成装置構成を説明する断面図である。 本発明の実施例の説明に用いられる画像形成装置構成を説明する断面図である。 本発明の実施例の説明に用いられる画像形成装置構成を説明する断面図である。 本発明の実施例に用いられるミスト捕捉部を説明する断面図である。 本発明の実施例に用いられるミスト捕捉部を説明する断面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録ヘッド
２ ヘッドキャリッジ
３ 水性ＵＶ硬化型インク
４ キャリッジガイド軸
５ 記録媒体
６ 記録画像
７ ＵＶ光照射手段
８ リフレクター
９ スクリーン
１０ 開口部
１１ 冷却ファン
１２ 冷却風
１３ 熱風
１４ ＵＶランプバルブ
１５ ＵＶ光
１６ ミスト
２１ ＵＶ光照射手段キャリッジ
３１ インクジェット記録ヘッド
３２ ミスト捕捉部
３３ ミスト捕捉吸収体部
３４ 流路部
３５ ミスト捕捉吸収体部
３６ ミスト捕捉フィルター

Claims (4)

1. インクジェット記録ヘッドを用いて水性ＵＶ硬化型インクを飛翔させる事により記録媒体上に形成された記録画像に、ＵＶ光照射手段によってＵＶ光を照射して該記録画像を硬化させる画像形成方法を用いた画像形成装置において、
   前記ＵＶ光照射手段から該ＵＶ光照射手段内で生じさせた風を前記記録媒体に吹き付け、該記録媒体から戻った風に前記画像形成で生じたミストを乗せて、該風を前記インクジェット記録ヘッドと前記ＵＶ光照射手段との間に設置したミスト捕捉部へ導くことにより、前記ミストを捕捉して画像形成装置内に拡散することを防止したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ＵＶ光照射手段内で生じさせる風は、前記インクジェット記録ヘッドを用いて画像記録を行う場合は常に前記記録媒体上に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ミスト捕捉部は、前記風を通過させるための流入口と流出口をもち、該流入口と該流出口との間は凹凸のある表面を持つ吸収体で構成された流路部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記ミスト捕捉部は、前記風を通過させるための流入口と流出口をもち、該流入口と該流出口との間は凹凸のある表面を持つ吸収体で構成された流路部が形成され、流出口側にはミスト捕捉用のフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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