JP2008100493A - インクジェットプリンタおよびインクジェットプリンタにおける印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷面の仕上がり状態を滑らか、即ち、印刷面をグロス状に仕上げることができるようにするとともに、ランプ熱による紙のダメージを回避する。
【解決手段】搬送される媒体に対してインクヘッドから紫外線硬化インクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタにおいて、インクヘッドの近傍に配置されるとともに、上記インクヘッドから媒体上に吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射する第１の紫外線照射手段と、上記第１の紫外線照射手段に対して上記媒体の搬送方向における下流側に位置し、上記媒体上の紫外線硬化インクに上記第１の紫外線照射手段よりも強度の高い紫外線を照射する第２の紫外線照射手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェットプリンタおよびインクジェットプリンタにおける印刷方法に関し、さらに詳細には、印刷対象物たる記録紙などの媒体上に、インクジェット方式により紫外線を照射すると硬化するインク（本明細書においては、「紫外線を照射すると硬化するインク」を単に「紫外線硬化インク」と適宜に称する。）を吐出して印刷を行うインクジェットプリンタおよびインクジェットプリンタにおける印刷方法に関する。

なお、本明細書において「媒体」とは、普通紙などの紙類よりなる各種の記録媒体は勿論のこと、ＰＶＣ、ポリエステルなどの樹脂材料やアルミ、鉄、木材のような材料などの各種の材料が含まれるものとする。

また、本明細書においてインクジェット方式とは、二値偏向方式あるいは連続偏向方式などの各種の連続方式や、サーマル方式あるいは圧電素子方式などの各種のオンデマンド方式を含む、従来より公知の各種の手法によるインクジェット技術による印刷方式を意味するものとする。

従来より、媒体に吐出するインクとして紫外線を照射すると硬化する紫外線硬化インクを用い、内部に搭載された紫外線照射ランプから媒体上に吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射して、媒体上に吐出された紫外線硬化インクを硬化するようにしたインクジェットプリンタが知られている。

即ち、紫外線硬化インクを用いた従来のインクジェットプリンタは、インクヘッドから印刷対象物である媒体に対して紫外線硬化インクを吐出して印刷を行うが、紫外線照射ランプを用いて紫外線硬化インクを吐出された媒体の印刷面に対して紫外線を照射することにより、媒体に吐出された紫外線硬化インクを硬化させて印刷面の固定化を図るようになされている。

こうした紫外線硬化インクを用いた従来のインクジェットプリンタによれば、紙以外の各種の媒体への印刷も可能であるという利点があり、紫外線硬化インクを用いたインクジェットプリンタは現在広く使われている。

しかしながら、紫外線硬化インクを用いた従来のインクジェットプリンタにおいては、印刷対象物たる媒体に紫外線硬化インクを吐出した直後に、紫外線照射ランプにより当該紫外線硬化インクを硬化するのに十分な強度を有する紫外線を照射するようにしていたため、媒体上に吐出された紫外線硬化インクが均一に広がる前に硬化してしまい、印刷面に紫外線硬化インクの凹凸が残ったままの状態で当該紫外線硬化インクが硬化するようになって、筋が現れたり粒子感があるなどの状態（本明細書においては、「印刷面に筋が現れたり粒子感があるなどの状態」を「マット」と適宜に称する。）で印刷面が仕上がってしまい、印刷面が滑らかな状態（本明細書においては、「印刷面が滑らかな状態」を「グロス」と適宜に称する。）に仕上がらないという問題点があった。

また、紫外線照射ランプは、高温となり、その熱が媒体に当たると、媒体が凹凸に変形して印刷ヘッドに接触するという問題が発生する恐れがあった。

なお、紫外線硬化インクを用いた従来のインクジェットプリンタとしては、例えば、特許文献１として提示する特開２００５−９９４９２号公報に開示されたものがある。

特開２００５−９９４９２号公報

本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、印刷面の仕上がり状態を滑らか、即ち、印刷面をグロス状に仕上げることができるようにしたインクジェットプリンタおよびインクジェットプリンタにおける印刷方法を提供しようとするものである。

また、本発明の目的とするところは、ランプ熱による媒体のダメージを回避することができるようにしたインクジェットプリンタおよびインクジェットプリンタにおける印刷方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、インクジェットプリンタにおけるインクヘッドの側面に第１の紫外線照射手段を設けるとともに、インクジェットプリンタにおける印刷対象物たる媒体の搬出口付近に第２の紫外線照射手段を設けるようにしたものであり、第１の紫外線照射手段の紫外線照射強度は低く、第２の紫外線照射手段の紫外線照射強度は高くなるように設定されている。

即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、搬送される媒体に対してインクヘッドから紫外線硬化インクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタにおいて、インクヘッドの近傍に配置されるとともに、上記インクヘッドから媒体上に吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射する第１の紫外線照射手段と、上記第１の紫外線照射手段に対して上記媒体の搬送方向における下流側に位置し、上記媒体上の紫外線硬化インクに上記第１の紫外線照射手段よりも強度の高い紫外線を照射する第２の紫外線照射手段とを有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記第１の紫外線照射手段を紫外線発光ダイオードとし、上記第２の紫外線照射手段を紫外線照射ランプとしたものである。

また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、搬送される媒体に対してインクヘッドから紫外線硬化インクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタにおける印刷方法において、インクヘッドから媒体上に吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射する第１の紫外線照射処理と、上記第１の紫外線照射処理により上記紫外線硬化インクに紫外線を照射した後に、上記第１の紫外線照射処理における紫外線よりも強度の高い紫外線を上記紫外線硬化インクに照射する第２の紫外線照射処理とを有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、上記第１の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、３６０ｎｍ乃至４２０ｎｍであり、上記第２の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、２４０ｎｍ乃至２８０ｎｍとしたものである。

また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、上記第１の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、３６０ｎｍ乃至４２０ｎｍであり、上記第２の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、２４０ｎｍ乃至２８０ｎｍとしたものである。

なお、紫外線硬化インクについては、上記第１の紫外線照射手段にて内部を硬化させるようにし、第２の紫外線照射手段にて外部を硬化させるようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、印刷面の仕上がり状態を滑らか、即ち、印刷面をグロス状に仕上げることができるという優れた効果を奏する。

また、本発明は、以上説明したように構成されているので、ランプ熱による媒体のダメージを回避することができるという優れた効果を奏する。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるインクジェットプリンタおよびインクジェットプリンタにおける印刷方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

なお、本実施の形態においては、紫外線硬化インクとして光重合開始剤が全体の１乃至５％程度含有されているものを用いた。

ここで、図１には、本発明によるインクジェットプリンタの実施の形態の一例の概略構成斜視説明図が示されている。

このインクジェットプリンタ１０は、所謂、ペーパームーブタイプのインクジェットプリンタであり、基台部材１２に支持され主走査方向に延長して配置された固定系のベース部材１４と、ベース部材１４の左右両端でベース部材１４に直交して配設された側方部材１６Ｌ、１６Ｒと、側方部材１６Ｒ側に配設された側方ユニット１８と、左右２つの側方部材１６Ｌ、１６Ｒを連結する中央壁２０と、中央壁２０の壁面に主走査方向に延長して配設されたガイドレール２２と、中央壁２０の壁面に平行して主走査方向に移動自在に配設されたワイヤー２４と、ワイヤー２４に固定的に配設されるとともにガイドレール２２に摺動自在に装着されたホルダー２６と、ベース部材１４上の記録紙２８と対向するようにしてホルダー２６に配設されるとともに媒体たる記録紙２８上に紫外線硬化インクを吐出するインクヘッド３０とを有して構成されている。

即ち、このインクジェットプリンタ１０においては、インクヘッド３０から吐出される紫外線硬化インクにより印刷される媒体として記録紙２８を用いるものとする。この記録紙２８は、給紙装置（図示せず）によってベース部材１４上に供給され、幅方向たる主走査方向において所定の長さを有するとともに、主走査方向と直交する方向即ち、記録紙の方向の長手方向に搬送されるようになされている。なお、主走査方向と直交する方向（即ち、記録紙の搬送方向かつ記録紙２８の長手方向）を、以下、「副走査方向」と称する。

そして、インクジェットプリンタ１０に配設されたインクヘッド３０の近傍、具体的には、インクヘッド３０の主走査方向における両側面には、記録紙２８の印刷面に対して紫外線を照射可能な第１の紫外線照射手段として紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）３０ａ、３０ｂが搭載されている。この紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂの紫外線は、熱エネルギーをもたない。

また、このインクジェットプリンタ１０においては、副走査方向（図２を参照する。）における記録紙２８の搬送方向に沿って、印刷を終了した記録紙２８が搬出される搬出口３４が設けられている。

こうした搬出口３４上部には、主走査方向において搬出口３４と同程度の幅を有し、搬出口３４から搬出された記録紙２８の印刷面に対して紫外線を照射可能な第２の紫外線照射手段として紫外線照射ランプ３６が配設されている。即ち、紫外線照射ランプ３６は、紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂに対して、記録紙２８の搬送方向における下流側に配置されている。

ここで、紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂの紫外線照射強度は低く、紫外線照射ランプ３６の紫外線照射強度は高い。

また、波長に関しては、例えば、発光ダイオード３０ａ、３０ｂは紫外光の波長が３６０乃至４２０ｎｍの範囲にピークを有し、紫外線強度が１乃至２Ｗ／ｃｍ^２のものを用いることができ、紫外線照射ランプ３６としては、複数の波長を有するが、本実施例においては、２４０乃至２８０ｎｍと３６０ｎｍ乃至４２０ｎｍであるものを用いることができる。

なお、こうした紫外線波長が２４０乃至２８０ｎｍおよび３６０ｎｍ乃至４２０ｎｍの範囲にピークを有する紫外線の一例としては、１００Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプなどがあげられる。

なお、この紫外光照射ランプ３６は、搬出口３４の一方の端部と紫外光照射ランプ３６の一方の端部とを連結する支持部３４ａおよび搬出口３４の他方の端部と紫外光照射ランプ３６の他方の端部とを連結する支持部３４ｂを介して、ベース部材１４に対して固定的に配置されている。

さらに、搬出口３４下部には、搬出口３４より搬出された後の記録紙２８の搬送経路となるガイド３８が配設されている。

こうしたインクジェットプリンタ１０全体の動作は、マイクロコンピューター３２によって制御されており、マイクロコンピューター３２の制御に従って記録紙２８上に印刷が行われる。

即ち、ワイヤー２４の巻き取りによりワイヤー２４が移動すると、このワイヤー２４の移動に伴って、ホルダー２６に搭載されたインクヘッド３０が、給紙装置によってベース部材１４上に供給された記録紙２８上を主走査方向における行き方向（往路）および帰り方向（復路）に一体的に往復移動し、記録紙２８上に印刷が行われる。

なお、この実施の形態においては、上記したインクヘッド３０の往復運動に伴い、往路と復路との双方向でインクヘッド３０から紫外線硬化インクを記録紙２８へ向けて吐出する双方向印刷と、上記したインクヘッド３０の往復運動に伴い、往路と復路とのいずれか一方のみでインクヘッド３０から紫外線硬化インクを記録紙２８へ向けて吐出する単向印刷とを、任意に選択することができるようになされている。

以上の構成において、図３および図４を参照しながら、上記したインクジェットプリンタ１０における双方向印刷および単方向印刷の動作について説明する。

なお、この実施の形態で用いる紫外線硬化インクは、光重合開始剤を含むものであり、光重合開始剤としては２４０乃至２８０ｎｍおよび３６０乃至４２０ｎｍ付近の紫外線照射に対して感度が高いものを用いるものとした。

まず、双方向印刷を行う場合には、はじめに、２つの紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂおよび紫外線照射ランプ３６をいずれも点灯させた状態にしておく。

そして、印刷が開始されると、インクヘッド３０は、側方部１６Ｒ側端部に設置されているインクヘッド３０の待機位置（図示せず。）より主走査方向の行き方向へ移動するとともに、吐出口より紫外線硬化インクの吐出を開始し、記録紙２８上に印刷を行う。

このとき、紫外線発光ダイオード３０ａは点灯状態であるため、記録紙２８上に吐出された紫外線硬化インクに対して紫外線発光ダイオード３０ａから紫外線が照射される。

そして、インクヘッド３０が側方部１６Ｌ側の端部まで到達すると、主走査方向の帰り方向への移動を開始し、往路で行われた動作と同様に、インクヘッド３０より記録紙２８上に紫外線硬化インクが吐出され、当該紫外線硬化インクに対して紫外線発光ダイオード３０ｂより紫外線が照射されることになる。

上記した往路および復路における一連の動作が、双方向印刷における紫外線照射の第１段階の処理となる。

こうした双方向印刷が進むにつれて、記録紙２８は当該記録紙２８の搬送方向（図２を参照する。）へ徐々に搬送されて行く。そして、印刷が終了して搬出口３４より搬出された記録紙２８は、搬出口３４上部に設置された紫外線照射ランプ３６の下部を通過する際に、紫外線を照射されながらガイド３８上を搬送されていくものである。

上記した紫外線照射ランプ３６による紫外線の照射が、双方向印刷における紫外線照射の第２段階の処理となる。

次に、往路においてのみ印刷を行う単方向印刷の場合について説明すると、はじめに、２つの紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂのうち紫外線発光ダイオード３０ａのみを点灯させるとともに、紫外光照射ランプ３６を点灯させた状態にしておく。即ち、紫外線発光ダイオード３０ｂは消灯状態にしておく。

そして、印刷が開始されると、インクヘッド３０は、側方部１６Ｒ側端部に設置されているインクヘッド３０の待機位置（図示せず。）より主走査方向の行き方向へ移動するとともに、吐出口より紫外線硬化インクの吐出を開始し、記録紙２８上に印刷を行う。

このとき、紫外線発光ダイオード３０ａは点灯状態であるため、記録紙２８上に吐出された紫外線硬化インクに対して紫外線発光ダイオード３０ａから紫外線が照射される。

そして、インクヘッド３０が側方部１６Ｌ側の端部まで到達すると、主走査方向の帰り方向への移動が開始されるが、復路では印刷は行われない。

上記した往路および復路における一連の動作が、単方向印刷における紫外線照射の第１段階の処理となる。

なお、単方向印刷における紫外線照射の第２段階の処理は、双方向印刷における紫外線照射の第２段階の処理と同一である。

即ち、搬出口３４より搬出された記録紙２８が搬出口３４上部に設置された紫外線照射ランプ３６の下部を通過する際に、紫外線照射ランプ３６から記録紙２８に対して紫外線の照射が行われることになる。

以上において説明したように、本発明によるインクジェットプリンタ１０を用いて印刷を行う場合には、２段階の紫外線照射を行うため、紫外線硬化インクの状態は図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示すような変化を見せる。

ここで、図４（ａ）（ｂ）はインクヘッドのＢ矢視説明図であり、紫外線照射の第１段階の処理を図２におけるＢ矢印方向から見た状態を示している。また、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示した紫外線硬化インクの状態を説明する拡大図を示している。さらに、図４（ｄ）（ｅ）は図１におけるＩＶ−ＩＶ線における断面説明図であり、紫外線照射の第２段階の処理を示している。

ここで、インクヘッド３０の両側面に配置された紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂは、紫外線照射ランプ３６が有する紫外線照射強度よりも小さな紫外線照射強度の紫外線を照射するため、記録紙２８上に吐出された紫外線硬化インクは、紫外線照射の第１段階の処理では、増粘するのみで、全体が完全に硬化されることはない。即ち、紫外線照射の第１段階の処理においては、記録紙２８上に吐出された紫外線硬化インクは、増粘の状態で多少の流動性を残したまま搬送されることになる（図４（ａ）（ｂ）を参照する。）。

より詳細には、図４（ｂ）に示した増粘の状態のインクの内部は、図４（ｃ）に図示したような状態であり、インクの内層と外層とでは状態が異なるものである。

さらに詳細に説明すると、吐出された紫外線硬化インクは、発光ダイオード３０ａ、３０ｂにより紫外線照射されることにより、波長３６０乃至４２０ｎｍの紫外線に反応する光重合開始剤によりインクの内側から徐々に硬化していく。そして、紫外線硬化インクの内層のみが外層よりも先に記録紙２８と固着するものである。即ち、光重合開始剤によりインク成分の重合が内層より始まるが、外層は完全に固化しておらず、増粘の状態のままである。こうした増粘状態のままの外層は流動性を残しているため、外層の表面は徐々に均一に広がり、平らになるものである。

そして、記録紙２８上の増粘の状態で流動性を残したままの紫外線硬化インクは、紫外線照射の第２段階の処理により紫外線照射ランプ３６の下部を通過することにより、紫外線照射ランプ３６からは紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂよりも大きな強度で、波長が２４０乃至２８０ｎｍおよび３６０乃至４２０ｎｍである紫外線が照射されるため、記録紙２８上の増粘状態の紫外線硬化インクは、ここで完全に硬化されることとなる（図４（ｄ）（ｅ）を参照する。）。

従って、紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂと紫外線照射ランプ３６という紫外線照射強度の異なる２種類の紫外線照射手段を用いて２段階の紫外線照射処理を行うことにより、記録紙２８は滑らかなグロス状の印刷面を有するものになる。

なお、紫外線照射の第１段階の処理において、紫外線硬化インクが増粘されることになるので、紫外線硬化インクのにじみが防止され、ムラの無い印刷を提供することもできるようになる。

ただし、紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂの周波数域にて内部を半硬化させ、その後、紫外線ランプ３６にて外部を完全硬化させると同時に紫外線ランプの３６０乃至４２０ｎｍにて内部を完全硬化させることも可能である。

また、インクヘッド３０に搭載する紫外線照射手段を発光ダイオードである紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂにすることにより、インクヘッド３０の重量増加を抑制することができ、インクヘッド３０への負荷を軽減することができる。

また、インクヘッド３０直下に対向している記録紙２８表面の領域は、紫外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂにより３６０乃至４２０ｎｍの比較的強度の小さな紫外線のみが照射されるため、記録紙２８表面に熱が当たらず記録紙２８が凹凸に変形し、インクヘッドに接触することはない。

そして、紫外線照射ランプ３６により、紫外線を照射される記録紙２８表面の領域は、図４（ｄ）（ｅ）に示すように、インクヘッド３０の直下ではないため、たとえコックリングをおこしたとしてもインクヘッド３０と接触することはない。

さらにまた、上記したように、吐出された紫外線硬化インクの内層のみが先に増粘し、外層が均一に広がって表面が平らになった後に、内層、外層ともに硬化するので、表面をなめらかにすることができ、光沢のある印刷が実現できるものである。

なお、上記した実施の形態においては、本発明をペーパームーブタイプのインクジェットプリンタに実施した場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、本発明は、所謂、フラットベッドタイプのインクジェットプリンタに実施するようにしてもよい。

本発明は、紫外光硬化インクを用いて媒体に対して印刷を行う際に利用することができるものである。

図１は、本発明によるインクジェットプリンタの実施の形態の一例の概略構成斜視説明図である。 図２は、図１におけるＡ矢印方向から見たインクジェットプリンタのＡ矢視構成説明図である。 図３は、図１に示すインクジェットプリンタのインクヘッド周辺の要部概略構成説明図である。 図４（ａ）（ｂ）はインクヘッドのＢ矢視説明図であり、紫外線照射の第１段階の処理を図２におけるＢ矢印方向から見た状態を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示した紫外線硬化インクの状態を説明する拡大図を示し、また、図４（ｄ）（ｅ）は図１におけるＩＶ−ＩＶ線における断面説明図であり、紫外線照射の第２段階の処理を示す。

符号の説明

１０ インクジェットプリンタ
１２ 基台部材
１４ ベース部材
１６Ｌ、１６Ｒ 側方部材
１８ 側方ユニット
２０ 中央壁
２２ ガイドレール
２４ ワイヤー
２６ ホルダー
２８ 記録紙
３０ インクヘッド
３０ａ、３０ｂ 紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）
３２ マイクロコンピューター
３４ 搬出口
３４ａ、３４ｂ 支持部
３６ 紫外線照射ランプ
３８ ガイド

Claims (5)

1. 搬送される媒体に対してインクヘッドから紫外線硬化インクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタにおいて、
   インクヘッドの近傍に配置されるとともに、前記インクヘッドから媒体上に吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射する第１の紫外線照射手段と、
   前記第１の紫外線照射手段に対して前記媒体の搬送方向における下流側に位置し、前記媒体上の紫外線硬化インクに前記第１の紫外線照射手段よりも強度の高い紫外線を照射する第２の紫外線照射手段と
   を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記第１の紫外線照射手段は、紫外線発光ダイオードであり、
   前記第２の紫外線照射手段は、紫外線照射ランプである
   ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
3. 搬送される媒体に対してインクヘッドから紫外線硬化インクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタにおける印刷方法において、
   インクヘッドから媒体上に吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射する第１の紫外線照射処理と、
   前記第１の紫外線照射処理により前記紫外線硬化インクに紫外線を照射した後に、前記第１の紫外線照射処理における紫外線よりも強度の高い紫外線を前記紫外線硬化インクに照射する第２の紫外線照射処理と
   を有することを特徴とするインクジェットプリンタにおける印刷方法。
4. 請求項１または２のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記第１の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、３６０ｎｍ乃至４２０ｎｍであり、
   前記第２の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、２４０ｎｍ乃至２８０ｎｍである
   ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
5. 請求項３に記載のインクジェットプリンタにおける印刷方法において、
   前記第１の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、３６０ｎｍ乃至４２０ｎｍであり、
   前記第２の紫外線照射手段から照射される紫外線の波長は、２４０ｎｍ乃至２８０ｎｍである
   ことを特徴とするインクジェットプリンタにおける印刷方法。

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