JP2009090609A - 記録装置および液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電管を備えたインクジェット式記録装置における照射した紫外線の強度を均一にする。
【解決手段】記録用紙の表面に紫外線硬化型インクによる画像を形成するインクジェット式記録装置であって、記録用紙の搬送方向と交差する往復移動方向Ｍに移動しつつ記録用紙に向かって紫外線硬化型インクを吐出する記録ヘッド３１０と、往復移動方向Ｍに沿って記録ヘッド３１０に隣接して配され、記録ヘッド３１０に追従して移動しつつ、記録ヘッド３１０が記録用紙に付着させたインクに向かって紫外線を照射する紫外線照射ヘッド３２０、３３０とを備え、紫外線照射ヘッド３２０、３３０は、長手方向が往復移動方向Ｍに平行に装着された放電管３２２を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録装置および液体噴射装置に関する。より詳細には、紫外線硬化型インクを用いて画像を形成する記録装置と、紫外線硬化性樹脂を含む液体を用いてパターンを形成する液体噴射装置に関する。

紫外線硬化型インクを用いて被記録媒体に画像を形成する記録装置または液体噴射装置がある。紫外線硬化型インクは、紫外線を照射するまでは硬化が非常に遅く、紫外線を照射すると急速に硬化するという、印刷インクとして好ましい特性を有する。また、硬化の過程で溶剤を揮発、放散させることがないので環境負荷が小さいという利点もある。

更に、紫外線硬化型インクは、適切なビヒクルの組成により高い付着性を発揮するので、樹脂フィルム、金属箔等を記録媒体とすることができる。また、隠蔽性の高いインクを用いて背景層または下地層を形成することにより、透明あるいは濃色の被記録媒体に対しても鮮明な画像を形成できる。また更に、カラーインクにより画像を形成した後に、背景色または透明なインクにより表面を被覆することにより表面性状を平滑にし、且つ、画像を保護することもできる。なお、紫外線硬化型インクを被記録媒体に付着させる方法としては、塗布、印刷等もあるが、刷版なしに任意の画像またはパターンを精度よく形成できるインクジェット方式の利用が期待されている。

下記の特許文献１には、紫外線硬化型インクにより画像を形成するインクジェット記録装置が記載されている。この記録装置は、紫外線硬化型インクを吐出する記録ヘッドに隣接して、紫外線光源としての低圧水銀ランプを備えている。これにより、記録ヘッドから吐出された直後の紫外線硬化型インクに紫外線を照射して硬化させる。
特開２００６−１４２７０６号公報

インクジェット方式の記録ヘッドは、複数のノズルを有して、ある幅の領域に対して一括して紫外線硬化型インクを付着させる。このため、紫外線硬化型インクを硬化させる目的で照射される紫外線も、付着した紫外線硬化型インク全体を照らす照射範囲が求められる。更に、付着した紫外線硬化型インクを等しく硬化させるためには、照射される紫外線の強度が均一であることが望ましい。しかしながら、紫外光源として放電管を用いた記録装置では、照射した紫外線の強度にムラが生じる場合がある。

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、被記録媒体の表面に紫外線硬化型インクによる画像を形成する記録装置であって、被記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動しつつ被記録媒体に向かって紫外線硬化型インクを吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドの移動方向に沿って記録ヘッドに隣接して配され、記録ヘッドに追従して移動しつつ、記録ヘッドが被記録媒体に付着させたインクに向かって紫外線を照射する紫外線照射ヘッドとを備え、紫外線照射ヘッドは、長手方向が記録ヘッドの移動方向に平行に装着された放電管を含む記録装置が提供される。これにより、放電管の長手方向に沿って生じる紫外線照度分布の影響を受けることなく紫外線硬化型インクを均一に硬化させることができる。また、搬送方向について記録装置を小型化できると共に、記録ヘッドおよび放電管を往復移動方向に直線状に配置できるので、紫外線照射効率を向上させることができる。

また、上記記録装置において、記録ヘッドは、搬送方向に沿って配列され、各々がインクを吐出する複数のノズルを含むノズル列を有し、ノズル列が記録ヘッドの移動方向に移動しつつインクを吐出した場合に、被記録媒体の表面に画像が形成される領域は、被記録媒体の表面において放電管が紫外線を照射する領域よりも、搬送方向について狭くてもよい。これにより、記録ヘッドから吐出された紫外線硬化型インクに対して遍く紫外線が照射される。

更に、上記記録装置において、紫外線照射ヘッドは、搬送方向について放電管よりも下流側に、放電管の発生する熱を放散する冷却装置を有してもよい。これにより、記録ヘッド回りの構造を変更することなく、放電管から発生する熱を効率よく放散させることができる。

また、本発明の第２の形態として、被噴射媒体の表面に紫外線硬化性樹脂を含む液体によりパターンを形成する液体噴射装置であって、被噴射媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動しつつ被噴射媒体に向かって液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドの移動方向に沿って液体噴射ヘッドに隣接して配され、液体噴射ヘッドに追従して移動しつつ、液体噴射ヘッドが被噴射媒体に付着させた液体に向かって紫外線を照射する紫外線照射ヘッドとを備え、紫外線照射ヘッドは、長手方向が液体噴射ヘッドの移動方向に平行に装着された放電管を含む液体噴射装置が提供される。これにより、液体噴射装置においても上記の効果を享受できる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係るインクジェット式記録装置１００の外観を示す斜視図である。なお、このインクジェット式記録装置１００は、例えばＪＩＳ規格のＡ０判、ＪＩＳ規格のＢ０判といった大判の単票、同単票と同じ用紙幅を有するロール紙にインクを吐出することより記録をする。被記録媒体としては、紙の他に、樹脂フィルム等を用いることもできる。

同図に示すように、インクジェット式記録装置１００は、互いに積層された上部筐体１１２および下部筐体１１４と、下部筐体１１４の下に吊り下げられた小型筐体１１６とを含む筐体１１０を有する。筐体１１０は、下方から脚部１２０により持ち上げられて支持される。これにより、筐体１１０の下方に、記録済みの記録用紙１５０を排出するスペースが形成される。

また、上部筐体１１２には、このインクジェット式記録装置１００をスタンドアロンで操作する場合に使用する操作パネル１３０が設けられる。操作パネル１３０には、インクジェット式記録装置１００の動作状態を示す表示パネル、表示ランプ等が設けられる場合もある。一方、下部筐体１１４には、インクを収容したインクカートリッジ２４０を装填するカートリッジホルダ１４０が設けられる。

このインクジェット式記録装置１００において、画像を記録された記録用紙１５０は、上部筐体１１２および下部筐体１１４の間から前方に送り出される。送り出された記録用紙１５０は、自重により下方に垂れ下がる。このため、上部筐体１１２および下部筐体１１４の間隙に見える吸引プラテン２５０の前端には、記録用紙１５０を円滑に案内する滑らかな案内面２５２が形成される。

図２は、インクジェット式記録装置１００を背面から見た様子を示す斜視図である。同図に示すように、インクジェット式記録装置１００の背面において、下部筐体１１４の後部には、水平に掛け渡されたスピンドル１６０と、スピンドル１６０を挿通されて水平に支持されたロール１５２とが装着される。ロール１５２は、長尺の記録用紙１５０を巻き重ねて形成される。図１に示した記録用紙１５０は、ロール１５２から引き出されて、筐体１１０の内部を通過した後に前面に引き出された記録用紙１５０の前端に相当する。

図３は、インクジェット式記録装置１００の内部機構２００を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、内部機構２００は、ガイド軸２７０、記録ヘッド組立体２３０および吸引プラテン２５０を含む。

ガイド軸２７０は、インクジェット式記録装置１００において往復移動方向Ｍに平行に、且つ、水平に延在する。記録ヘッド組立体２３０はガイド軸２７０に支持され、ガイド軸２７０に沿って往復移動方向Ｍに往復移動する。

記録ヘッド組立体２３０は、記録ヘッド３１０と、ガイド軸２７０の延在方向に記録ヘッド３１０を挟む一対の紫外線照射ヘッド３２０、３３０とを含む。これら記録ヘッド３１０および紫外線照射ヘッド３２０、３３０は、ガイド軸２７０に沿って一体的に移動する。

また、ガイド軸２７０の後方には、一対のプーリ２６０に掛けわたされたタイミングベルト２２０が配置される。プーリ２６０の一方は、キャリッジモータ２２２により回転駆動される。これにより、プーリ２６０の間で、タイミングベルト２２０はガイド軸２７０に対して平行に走行する。

タイミングベルト２２０の一部は、記録ヘッド組立体２３０に結合される。これにより、キャリッジモータ２２２に供給する駆動信号に応じて記録ヘッド組立体２３０を移動させることができる。

更に、往復移動方向Ｍに対して平行に、リニアスケール２１４が配される。リニアスケール２１４は、透明な本体と、本体の往復移動方向Ｍについて一定の周期で形成された遮光帯とを有する。一方、記録ヘッド組立体２３０は、遮光帯を検出して計数する検知部を備える。これにより、記録ヘッド組立体２３０の移動量を正確に検知できる。なお、これらガイド軸２７０、記録ヘッド組立体２３０、タイミングベルト２２０およびリニアスケール２１４は、インクジェット式記録装置１００の上部筐体１１２に収容されている。

記録ヘッド組立体２３０の移動範囲の下方には、記録用紙１５０の搬送方向Ｓに沿って、搬送駆動ローラ２１２を含む搬送部と吸引プラテン２５０とがこの順で配置される。これら搬送駆動ローラ２１２および吸引プラテン２５０は、下部筐体１１４に収容されている。

搬送駆動ローラ２１２は搬送モータにより回転駆動され、図示を省略した搬送従動ローラにより記録用紙１５０を押し付けられつつ回転する。これにより、記録用紙１５０をロール１５２から引き出して、吸引プラテン２５０上に送り出す。

吸引プラテン２５０は、搬送部から送り込まれた記録用紙１５０を、平坦な表面において下方から支持する。また、吸引プラテン２５０は、吸引ファン等の減圧源に連通した多数の吸引孔を表面に有して、支持した記録用紙１５０を吸着する。これにより、吸引プラテン２５０は、巻き癖等のついた記録用紙１５０を、記録ヘッド３１０の下方で平坦に保持する。

一方、記録ヘッド組立体２３０の移動方向について吸引プラテン２５０の外側には、フラッシング部２９０およびキャップ２８０が順次配置される。フラッシング部２９０は、記録ヘッド３１０から大量のインクを吐出させるフラッシングが実行された場合に、吐出されたインクを吸収する。このようなフラッシングにより、増粘したインクを記録ヘッド３１０から除去することができる。また、キャップ２８０は、インクジェット式記録装置１００が休止している期間に、記録ヘッド３１０の下面を気密に封止して、記録ヘッド３１０においてインクが増粘または固化することを防止する。

上記のような構造を有するインクジェット式記録装置１００は、下記のように記録動作を実行する。まず、搬送駆動ローラ２１２が吸引プラテン２５０上に記録用紙１５０を送り込み、吸引プラテン２５０は搬送された記録用紙１５０を平坦に保持する。記録ヘッド３１０は、吸引プラテン２５０上に支持された記録用紙１５０上を往復移動方向Ｍに移動しながら、記録用紙１５０の表面に向けてインクを吐出する。以下、搬送部２１０が記録用紙１５０を搬送方向Ｓに搬送する動作と、記録ヘッド３１０が記録用紙１５０上を往復移動方向Ｍに往復移動する動作とを交互に繰り返して、記録用紙１５０表面の任意の領域にインクを付着させて画像を形成する。

図４は、上記インクジェット式記録装置１００の記録ヘッド組立体２３０を抜き出して示す部分拡大図である。同図に示すように、記録ヘッド組立体２３０は、記録ヘッド３１０と、往復移動方向Ｍに記録ヘッド３１０を挟んで配置された一対の紫外線照射ヘッド３２０、３３０とを含む。記録ヘッド３１０の下面には、紫外線硬化型インクを吐出する多数のノズルが設けられる。

紫外線照射ヘッド３２０、３３０の各々は、紫外線光源としての放電管３２２と、放電管３２２の出射光を下方に向かって誘導する反射鏡３２４とを備える。また、放電管３２２の出射光に含まれる熱線（赤外線）を遮断する赤外線フィルタ３２６も備える。

放電管３２２としては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等の紫外線ランプを用いることができる。この種の光源は、放電雰囲気を封止する石英ガラス管と、その内部に放電電圧を印加する電極とを備える。また、放電管３２２は、点灯時の高電圧を保つ大型絶縁部材を介して紫外線照射ヘッド３２０、３３０に装着される。

反射鏡３２４は、アルミ板等を成形加工して形成され、二次曲線状の断面形状を有する。これにより、放電管３２２、３３２から放射された紫外線を効率よく反射して、紫外線硬化型インクの付着した記録用紙１５０にむかって無駄なく照射できる。

ここで、放電管３２２は、その長手方向が、往復移動方向Ｍに対して平行になるように配置されている。従って、インクジェット式記録装置１００の記録動作において、記録ヘッド３１０が記録用紙１５０上に吐出した紫外線硬化型インクを、放電管３２２は長手方向に走査しつつ紫外線を照射する。

放電管３２２は、放電路に沿って定在縞、移動縞等が生じる場合がある。また、放電路を形成する石英管の両端は、電極を装着するために変形している。これらの理由により、放電管３２２が放射する紫外線には、放電管３２２の長手方向に強度分布を生じる。しかしながら、上記のように、このインクジェット式記録装置１００においては、ひとつの照射領域を放電管が長手方向に走査するので、長手方向の発光強度分布が照射強度分布に影響を与えることがない。従って、記録用紙１５０に付着した紫外線硬化型インクを均一に硬化させることができる。

図５は、図４に示した記録ヘッド組立体２３０を下方から見上げた様子を示す図である。同図に示すように、記録ヘッド３１０は、搬送方向Ｓについてその後端でガイド軸２７０に結合される。また、記録ヘッド３１０は、マトリックス状に配列された多数のノズルを有するノズルプレート３１２を下面に有する。ノズルプレート３１２に形成されたノズルの各々は紫外線硬化型インクを吐出する。

紫外線照射ヘッド３２０、３３０は、搬送方向Ｓについてその後端でガイド軸２７０に結合される。また、紫外線照射ヘッド３２０、３３０は、反射鏡３２４、３３４の下端が下面に開口して、その内部に放電管３２２、３３２が見える。

反射鏡３２４、３３４の開口部は、搬送方向Ｓについて、記録用紙１５０に対する照射範囲と略同じ幅Ｗを有する。これに対して、ノズルプレート３１２は、搬送方向Ｓについて、照射範囲の幅Ｗの内側に納まっている。従って、全てのノズルから吐出された紫外線硬化型インクが、紫外線照射ヘッド３２０、３３０から紫外線を照射される。

更に、放電管３２２、３３２をガイド軸２７０と平行に配置したので、ノズルプレート３１２および放電管３２２、３３２を、中心をそろえて直線上に配列できる。これにより、放電管３２２、３３２の照射領域とノズルの形成されたノズルプレートとが往復移動方向Ｍについて重なる位置に配置され、放電管３２２、３３２から放射された紫外線が、ノズルプレート３１２から吐出された紫外線硬化型インクに効率よく照射される。

なお、放電管３２２、３３２から放射された紫外線は、ノズルプレート３１２に含まれる全てのノズルから吐出された紫外線硬化型インクを硬化させることができるように、各種の紫外線硬化型インクを硬化させ得る帯域をすべて含む紫外線を発生する。

また、放電管３２２、３３２を含む紫外線照射ヘッド３２０、３３０は、搬送方向Ｓについて寸法が小さいので、上記のような位置関係を保ったまま、ノズルプレート３１２をガイド軸２７０に接近させることができる。これにより、ガイド軸２７０に対するガタに起因する記録ヘッド３１０のぶれが抑制され、記録画像の精度を向上させることができる。更に、紫外線照射ヘッド３２０、３３０の搬送方向Ｓについて下流側は大きく開放されているので、この部分に冷却フィン３２８、３３８等の冷却装置を設けることにより、紫外線照射ヘッド３２０、３３０の昇温を抑制できる。

なお、図中に点線で示すように、放電管３２１、３３１を搬送方向Ｓに対して平行に配置した場合は、ノズルプレート３１２をガイド軸２７０から遠ざけない限り、照射領域とノズルプレート３１２の中心をそろえることができない。ノズルプレート３１２からガイド軸２７０までの間隔が大きくなった場合は、ガイド軸２７０に対するガタに起因する記録ヘッド３１０のぶれが大きくなる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

インクジェット式記録装置１００を前面から見た外観を示す斜視図である。 インクジェット式記録装置１００を背面から見た外観を示す斜視図である。 インクジェット式記録装置１００の内部機構２００を示す斜視図である。 記録ヘッド組立体２３０を取り出した部分拡大図である。 記録ヘッド組立体２３０を下から見上げた様子を示す図である。

符号の説明

１００ インクジェット式記録装置、１１０ 筐体、１１２ 上部筐体、１１４ 下部筐体、１１６ 小型筐体、１２０ 脚部、１３０ 操作パネル、１４０ カートリッジホルダ、１５０ 記録用紙、１５２ ロール、１６０ スピンドル、２００ 内部機構、２１０ 搬送部、２１２ 搬送駆動ローラ、２２０ タイミングベルト、２２２ キャリッジモータ、２３０ 記録ヘッド組立体、２４０ インクカートリッジ、２５０ 吸引プラテン、２５２ 案内面、２６０ プーリ、２７０ ガイド軸、２８０ キャップ、２９０ フラッシング部、３１０ 記録ヘッド、３１２ ノズルプレート、３２０、３３０ 紫外線照射ヘッド、３２１、３２２、３３１、３３２ 放電管

Claims (4)

1. 被記録媒体の表面に紫外線硬化型インクによる画像を形成する記録装置であって、
   被記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動しつつ前記被記録媒体に向かって紫外線硬化型インクを吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドの移動方向に沿って前記記録ヘッドに隣接して配され、前記記録ヘッドに追従して移動しつつ、前記記録ヘッドが前記被記録媒体に付着させたインクに向かって紫外線を照射する紫外線照射ヘッドと
   を備え、
   前記紫外線照射ヘッドは、長手方向が前記記録ヘッドの移動方向に平行に装着された放電管を含む記録装置。
2. 前記記録ヘッドは、前記搬送方向に沿って配列され、各々がインクを吐出する複数のノズルを含むノズル列を有し、
   前記ノズル列が前記記録ヘッドの移動方向に移動しつつインクを吐出した場合に、前記被記録媒体の表面に画像が形成される領域は、前記被記録媒体の表面において前記放電管が紫外線を照射する領域よりも、前記搬送方向について狭い請求項１に記載の記録装置。
3. 前記紫外線照射ヘッドは、前記搬送方向について前記放電管よりも下流側に、前記放電管の発生する熱を放散する冷却装置を有する請求項１に記載の記録装置。
4. 被噴射媒体の表面に紫外線硬化性樹脂を含む液体によりパターンを形成する液体噴射装置であって、
   被噴射媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動しつつ前記被噴射媒体に向かって前記液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドの移動方向に沿って前記液体噴射ヘッドに隣接して配され、前記液体噴射ヘッドに追従して移動しつつ、前記液体噴射ヘッドが前記被噴射媒体に付着させた前記液体に向かって紫外線を照射する紫外線照射ヘッドと
   を備え、
   前記紫外線照射ヘッドは、長手方向が前記液体噴射ヘッドの移動方向に平行に装着された放電管を含む液体噴射装置。

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