JP2010042542A - 印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷装置において、環境温度やその変化の影響を適切に抑える。
【解決手段】紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷装置１０であって、インクのインク滴を媒体５０に対して吐出する印刷ヘッドであるインクジェットヘッド１２と、媒体５０を加温する媒体加温手段であるヒータ２４と、媒体５０上のインクへ紫外線を照射するＵＶＬＥＤ１０２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷装置及び印刷方法に関する。

従来、紫外線硬化型のインクを用いる印刷装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような印刷装置においては、例えば、インクジェットヘッドと一体に設けられたＵＶ照射手段により、紫外線の照射を行う。また、紫外線の光源としては、例えばＵＶＬＥＤが用いられる。
特開２００４−３５８７６９号公報

可視光や赤外光と共に紫外線を照射する紫外線ランプ等と異なり、ＵＶＬＥＤは、紫外領域のみの光を発生する。そのため、紫外線の光源としてＵＶＬＥＤを用いる場合、余分な熱の発生がなく、高いエネルギー効率で紫外線を照射することができる。また、媒体（メディア）が熱の影響を受けることもない。

そこで、本願の発明者は、ＵＶＬＥＤを用いる構成について鋭意研究を行った。そして、紫外線の光源としてＵＶＬＥＤを用いる場合には、ＵＶＬＥＤが熱を発生しないことにより問題が発生する場合もあることを見出した。例えば、ＵＶＬＥＤを用いる場合、ＵＶＬＥＤを発光させても、媒体やインクの硬化被膜は加熱されない。そのため、この場合、インクの硬化（重合）の反応速度が、環境温度やその変化に依存されやすくなるおそれがあることを見出した。また、反応速度の環境温度等への依存により、環境温度によっては、印刷の品質に影響が生じ得ることを見出した。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる印刷装置及び印刷方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷装置であって、インクのインク滴を媒体に対して吐出する印刷ヘッドと、媒体を加温する媒体加温手段と、媒体上のインクへ紫外線を照射するＵＶＬＥＤとを備える。ＵＶＬＥＤは、例えば、紫外線を発生する発光ダイオードのモジュールである。

このように構成すれば、例えば、熱源とならないＵＶＬＥＤを紫外線の光源として用いる場合にも、媒体及びインクの硬化被膜を適切に加温できる。これにより、例えば、紫外線硬化型インクの硬化を適切に促進させることができる。また、例えば、環境温度の違いによる硬化性の変化を適切に抑制できる。そのため、このように構成すれば、環境温度やその変化の影響を適切に抑えることができる。

また、環境温度等の影響を抑えてインクを適切に硬化させることにより、安定してインクを硬化させることができる。これにより、例えばマルチパス方式で印刷を行う場合に、パス毎の縞の発生を適切に抑えることができる。また、例えば加温環境下でインクを硬化させることにより、小さなドット径で適切にインクを硬化させることが可能になる。また、硬化後の皮膜強度を適切に向上させ、例えば硬化性や、光沢度等を適切に向上させることができる。更には、硬化性を高めることにより、例えば擦過性能等を適切に向上させることができる。また、熱を発生する紫外線ランプ等を用いる場合と異なり、適切に温度を制御した加温を行うことが可能となるため、熱変形等の熱ダメージを媒体が受けることを適切に防ぐことができる。

尚、媒体加温手段としては、印刷媒体を保持するプラテンを加熱するプラテンヒータを用いることが好適である。更に、必要に応じて印刷前の媒体を加熱するプレヒータや、印刷後の媒体を加熱するアフターヒータを併用してもよい。加熱方法は、放射加熱、熱伝導加熱、マイクロ波加熱等の方法を適宜使用できる。また、例えば媒体加温手段の他に、印刷ヘッドの加熱を行う場合、媒体加温手段は、媒体を、例えば、室温と印刷ヘッドの加熱温度との間の温度に加温することが好ましい。

（構成２）媒体加温手段は、媒体を、３５℃以上に加温する。このように構成すれば、例えば、媒体及びインクの硬化被膜を適切な温度に加温できる。

（構成３）加温手段は、媒体を挟んで印刷ヘッドと対向する位置に設けられる。このように構成すれば、例えば、媒体及びインクの硬化被膜を効率よく適切に加温できる。

（構成４）紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷方法であって、媒体を加温し、インクのインク滴を媒体に対して吐出し、ＵＶＬＥＤにより、媒体上のインクへ紫外線を照射する。このようにすれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷装置において、環境温度等の影響を適切に抑えることができる。更には、硬化性を高めることにより、例えば、擦過性能を向上させることができる。また、更には、例えば、画像の光沢度を高め、高品位の画像を得ることができる。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る印刷装置１０の構成の一例を示す。図１（ａ）は、印刷装置１０の上面図である。図１（ｂ）は、印刷装置１０における紫外線照射部２０の側面図であり、媒体５０の搬送方向の下流側から見た紫外線照射部２０を、インクジェットヘッド１２と共に示す。また、図３（ｃ）は、紫外線照射部２０の構成の変形例を、インクジェットヘッド１２と共に示す。

印刷装置１０は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行うインクジェット方式の印刷装置（インクジェットプリンタ）である。また、本例において、印刷装置１０は、媒体５０を搬送しつつ印刷を行う縦型のインクジェットプリンタであり、制御部２２、インクジェットヘッド１２、ガイドレール１８、プラテン１４、プレヒータ１６、紫外線照射部２０、及びヒータ２４を備える。また、図示は省略したが、印刷装置１０は、例えば、媒体５０を搬送するローラ等を更に備える。尚、本実施形態の変形例において、印刷装置１０は、例えばフラットベッド型のインクジェットプリンタであってもよい。この場合、印刷装置１０は、例えば、縦型のインクジェットプリンタ特有の構成に代えて、フラットベッド型のインクジェットプリンタに必要な構成を適宜備える。

制御部２２は、例えば印刷装置１０のＣＰＵであり、印刷装置１０の各部の動作を制御する。インクジェットヘッド１２は、媒体５０に対してインク滴を吐出する印刷ヘッドである。本例において、インクジェットヘッド１２は、ガイドレール１８に沿って主走査方向（Ｙ方向）へ移動しつつ、媒体５０に対してインク滴を吐出する。

尚、インクジェットヘッド１２は、主走査方向と直交する副走査方向（Ｘ方向）へ複数のノズルが並ぶノズル列を有しており、ノズル列の各ノズルから、インク滴を吐出する。インクジェットヘッド１２は、例えば、Ｙ方向に並ぶ複数のノズル列を有してよい。また、例えば印刷装置１０がカラープリントを行う印刷装置である場合、印刷装置１０は、複数のインクジェットヘッド１２を備えてもよい。印刷装置１０は、例えば４色〜８色、あるいはそれ以上の色数に対応するインクジェットヘッド１２を備えてよい。

ガイドレール１８は、主走査方向へのインクジェットヘッド１２及び紫外線照射部２０の移動をガイドするレールであり、主走査方向へ、インクジェットヘッド１２及び紫外線照射部２０を走査させる。プラテン１４は、インク滴が着弾する媒体５０を支持する台であり、媒体５０を挟んでインクジェットヘッド１２と対向する。

プレヒータ１６は、媒体５０を予備加熱する加温機構である。本例において、プレヒータ１６としては、放射ヒータ、熱伝導ヒータ、マイクロ波ヒータ等、公知の加熱手段を広く用いることができる。

紫外線照射部２０は、インク滴が着弾した媒体５０に紫外線を照射する光源部である。本例において、印刷装置１０は、複数の紫外線照射部２０を備える。複数の紫外線照射部２０は、主走査方向においてインクジェットヘッド１２を挟むように、インクジェットヘッド１２と一体に設けられる。

また、それぞれの紫外線照射部２０は、紫外線を発生する発光ダイオードのモジュールであるＵＶＬＥＤ１０２を有し、媒体５０上のインクへ紫外線を照射する。この構成により、紫外線照射部２０は、媒体５０に着弾したインクを硬化させる。このように構成すれば、例えば、主走査方向へインクジェットヘッド１２を往復させつつ印刷を行う場合に、往路及び復路のそれぞれにおいて、適切に紫外線を照射することができる。また、これにより、紫外線硬化型のインクを用いた印刷動作を適切に行うことができる

更に、必要に応じて、例えば図１（ｃ）に示すように、紫外線照射部２０は、集光光学系１０４を有してもよい。この場合、紫外線照射部２０は、集光光学系１０４を介して、媒体５０上のインクへ紫外線を照射する。集光光学系１０４は、例えばレンズ等を有する光学系であり、ＵＶＬＥＤ１０２からの光を集光する。集光光学系１０４は、例えば複数のレンズを有してもよいし、例えばプリズム等を有してもよい。

尚、それぞれの紫外線照射部２０は、例えば、複数のＵＶＬＥＤ１０２を有してよい。この場合、複数のＵＶＬＥＤ１０２は、例えば、紫外線照射部２０内においてＸ方向へ並び、ＵＶＬＥＤ列を構成する。紫外線照射部２０は、複数のＵＶＬＥＤ列を有してもよい。

また、紫外線照射部２０を設ける位置は、例えば上記と異なる位置であってもよい。例えば、紫外線照射部２０は、媒体５０の搬送方向においてインクジェットヘッド１２よりも下流側に設けられてもよい。この場合、紫外線照射部２０は、例えば、ガイドレール１８と平行に設けられた紫外線照射部２０用のガイドレールに沿って、インクジェットヘッド１２とは独立に、主走査方向へ移動する。このように構成した場合も、媒体５０上のインクに適切に紫外線を照射することができる。また、これにより、紫外線硬化型のインクを用いた印刷動作を適切に行うことができる。

ヒータ２４は、媒体を加温する媒体加温手段の一例である。本例において、ヒータ２４は、プラテンヒータであり、媒体５０を挟んでインクジェットヘッド１２と対向する位置に設けられ、プラテン１４上の媒体５０を、３５℃以上に加温する。媒体加温手段としては、熱伝導ヒータ、マイクロ波加熱ヒータ、又は放射ヒータ等を用いることができる。

尚、加温された媒体５０の温度は、例えば３５℃以上、好ましくは、例えば、４５℃以上とすることが望ましい。このように構成すれば、例えば、環境温度等の影響を適切に抑えつつ、インクを適切に硬化させることができる。また、例えば媒体５０の耐熱性等を考慮すると、最も温度が高くなる箇所において、媒体５０の温度は、例えば６０℃以下とすることが好ましい。そのため、媒体５０の温度は、例えば３５〜６０℃、好ましくは４５〜６０℃とすることが望ましい。

以上のように構成すれば、例えば、熱源とならないＵＶＬＥＤ１０２を紫外線の光源として用いる場合にも、媒体５０及びインクの硬化被膜を適切な温度に加温できる。これにより、例えば、紫外線硬化型インクの硬化（重合）を適切に促進させることができる。また、例えば、環境温度の違いによる硬化性の変化を適切に抑制できる。そのため、本例によれば、環境温度やその変化の影響を適切に抑えることができる。

また、環境温度等の影響を抑えてインクを適切に硬化させることにより、安定してインクを硬化させることができる。これにより、例えばマルチパス方式で印刷を行う場合に、パス毎の縞の発生を適切に抑えることができる。また、例えば加温環境下でインクを硬化させることにより、小さなドット径で適切にインクを硬化させることが可能になる。また、硬化後の皮膜強度を適切に向上させ、例えば硬化性や、光沢度等を適切に向上させることができる。更には、硬化性を高めることにより、例えば擦過性能等を適切に向上させることができる。また、熱を発生する紫外線ランプ等を用いる場合と異なり、適切に温度を制御した加温を行うことが可能となるため、熱変形等の熱ダメージを媒体５０が受けることを適切に防ぐことができる。

以下、実施例により、本発明について、更に詳しく説明する。
（実施例１）
図１を用いて説明した構成の印刷装置１０により、インクとして、公知の紫外線硬化型のインク（例えば、Ｍｉｍａｋｉ製ＵＶ硬化型インク）を用い、実施例１に係る印刷を行った。また、実施例１において、媒体５０としては、３Ｍ製ＩＪ１８０ー１０を用いた。

実施例１において、ヒータ２４の設定温度は４０℃とした。これにより、ヒータ２４の直上において、媒体５０の温度は３７℃となった。また、印刷の設定（印字条件）は、解像度６００ｄｐｉ、８パス（パス８回）とする第１の設定、及び解像度１２００ｄｐｉ、８パス（パス８回）とする第２の設定を用いた。そして、第１の設定により、縦横の格子状のテストパターンであるラーメンパターンの印刷を行った。また、第２の設定により、黒色インク（Ｋインク）による最大濃度でのベタ状の印刷（ベタ１００％の印刷）を行った。

（実施例２）
ヒータ２４の設定温度を５０℃とした以外は実施例１と同様にして、実施例２に係る印刷を行った。この場合、ヒータ２４の直上において、媒体５０は４５℃となった。

（比較例１）
ヒータ２４による加温を行わなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１に係る印刷を行った。この場合、媒体５０の温度は、室温（２５℃）であった。

（評価）
実施例１、２、及び比較例１に係る印刷結果に対し、以下の評価を行った。図２は、実施例１、２及び比較例１に対する評価結果を示す図である。先ず、上記の第１の設定により印刷した結果に対し、硬化後のインクのドット径の測定を行った。

図２（ａ）は、実施例１、２、及び比較例１のそれぞれのドット径を示す写真である。測定の結果、平均のドット径は、実施例１において１０８μｍ、実施例２において１０６μｍ、比較例１において１１３μｍであった。

この結果から、媒体５０に対する加温を行った実施例１、２において、加温を行わなかった比較例１と比べ、硬化後のインクのドット径が小さくなっていることがわかる。また、より高い温度に加温した実施例２において、よりドット径が小さくなっていることがわかる。また、インクの硬化状態の違いを確認するために、黒色インク（Ｋインク）を用いて第１の設定により印刷した結果に対し、更に、ＪＩＳ Ｋ５４００テープ剥離試験を行った。その結果、比較例１では、インクの塗膜の表面に剥がれが見られた。これに対し、実施例１、２において、剥がれは見られなかった。

これらの結果から、例えば、媒体５０へのインクの着弾直後、紫外線照射部２０の下において、温度によってインクの硬化性に違いが生じていると考えられる。また、高い温度に加温した場合に、インクの硬化性が向上していると考えられる。

尚、インクの硬化性の違いは、例えば、各種の濃度に調整したエタノール水溶液を用いて印刷画像をこすり、画像の劣化を生じさせない最大のエタノール濃度を求めるアルコール耐性（Ａｌｃｏｈｏｌ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）試験による擦過性能の評価でも確認できる。このような試験を行った場合にも、例えば、加温の温度を上げることにより、より高濃度のエタノールで擦過しても画像の劣化が生じないことから、擦過性能が向上することが確認できる。

次に、上記の第２の設定により印刷した結果に対し、光沢度の評価を行った。光沢度の測定は、インクジェットヘッド１２のスキャン方向（Ｙ方向）、及び媒体５０の搬送方向であるフィード方向（Ｘ方向）のそれぞれの方向から行った。

図２（ｂ）は、光沢度の評価結果を示すグラフである。グラフからわかるように、スキャン方向及びフィード方向のいずれにおいても、媒体５０に対する加温を行った実施例１、２において、加温を行わなかった比較例１と比べ、光沢度が向上していることがわかる。また、より高い温度に加温した実施例２において、より光沢度が向上していることがわかる。

図３は、光沢度について更に詳しく説明する図である。図３（ａ）は、印刷後の媒体５０の表面（印字面）のＳＥＭ写真である。写真からわかるように、実施例１、２においては、フィード方向の凹凸が、比較例１と比べて小さくなっている。また、より高温に加温した実施例２において、フィード方向の凹凸が、実施例１と比べて小さくなっている。

このように、フィード方向の凹凸が小さくなり印字面の平滑性が向上することは、フィード方向のみではなく、スキャン方向の光沢度にも影響を与えると考えられる。そのため、より高い温度で加温することで光沢度がより向上することの理由としては、例えばこのような、フィード方向の凹凸がより小さくなっていることの影響が考えられる。

ここで、より高い温度で加温することにより印字面の平滑度は向上する理由について考える。図３（ｂ）は、加温により平滑度が向上する理由の一例を示す図である。

マルチパス方式で印刷を行う場合、インクジェットヘッド１２は、前回のスキャン動作において媒体５０に着弾したインクと一部が重なるように、次のインクを媒体５０に着弾させる。そのため、媒体５０の上には、複数層のインクが重なるインク層が形成される。

この場合、例えば実施例１、２のように、媒体５０の温度が高い場合、前のスキャン時に着弾したインクの層に対し、直後に落としたインクが、紫外線により硬化する前に滲みやすくなっていると考えられる。また、その結果、印字面の表面が平滑になると考えられる。

一方、例えば比較例１のように、媒体５０の温度が低い場合、例えば、前のスキャン時に着弾したインクの層に対し、直後に落としたインクが十分に滲まないうちに、紫外線による硬化が起こっていると考えられる。また、その結果、印字面の表面が、フィード方向に対して凹凸になると考えられる。

尚、このような印字面の平滑性は、例えば、複数層のインクが重なるインク層を形成する状況において得られるものである。インクの層の上では、通常、媒体５０の直接の表面と比べ、インクの濡れ性が高くなる。そのため、例えば媒体５０上に直接インクを着弾させる場合とは、インクの滲み方等が様々に異なる場合がある。

以上、本発明を実施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形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又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。

本発明は、例えば印刷装置に好適に利用できる。

本発明の一実施形態に係る印刷装置１０の構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、印刷装置１０の上面図である。図１（ｂ）は、印刷装置１０における紫外線照射部２０の側面図である。図３（ｃ）は、紫外線照射部２０の構成の変形例を、インクジェットヘッド１２と共に示す。 実施例１、２及び比較例１に対する評価結果を示す図である。図２（ａ）は、実施例１、２、及び比較例１のそれぞれのドット径を示す写真である。図２（ｂ）は、光沢度の評価結果を示すグラフである。 光沢度について更に詳しく説明する図である。図３（ａ）は、印刷後の媒体５０の表面（印字面）のＳＥＭ写真である。図３（ｂ）は、加温により平滑度が向上する理由の一例を示す図である。

符号の説明

１０・・・印刷装置、１２・・・インクジェットヘッド（印刷ヘッド）、１４・・・プラテン、１６・・・プレヒータ、１８・・・ガイドレール、２０・・・紫外線照射部、２２・・・制御部、２４・・・ヒータ（媒体加温手段）、５０・・・媒体、１０２・・・ＵＶＬＥＤ、１０４・・・集光光学系

Claims (4)

1. 紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷装置であって、
   前記インクのインク滴を前記媒体に対して吐出する印刷ヘッドと、
   前記媒体を加温する媒体加温手段と、
   前記媒体上の前記インクへ紫外線を照射するＵＶＬＥＤと
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 前記媒体加温手段は、前記媒体を、３５℃以上に加温することを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記加温手段は、前記媒体を挟んで前記印刷ヘッドと対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷装置。
4. 紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いて印刷を行う印刷方法であって、
   媒体を加温し、
   前記インクのインク滴を前記媒体に対して吐出し、
   ＵＶＬＥＤにより、前記媒体上の前記インクへ紫外線を照射する
   ことを特徴とする印刷方法。