JP2010284885A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】臭気の問題を解決しつつ、適切な画像形成が可能である画像形成方法および画像形成装置を提供する。
【解決手段】印刷媒体Ｐにラジカル重合性紫外線硬化インクである画像形成用インクで画像１００を形成し、紫外線を照射して画像１００を形成した画像形成用インクを硬化させる工程と画像にカチオン重合性紫外線硬化インクであるコーティング用インクによりコーティング層１０１を形成し、紫外線を照射してコーティング層１０１を形成したコーティング用インクを硬化させる工程とを備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、紫外線硬化インクである画像形成用インクで画像を形成し、紫外線を照射して前記画像を硬化させる画像形成方法及び画像形成装置に関する。

紫外線硬化インクを用いた画像形成技術は、適用可能な印刷媒体の多様性、速乾性などの点で優れており、近年注目されている。紫外線硬化インクを用いた画像形成技術として、例えば、特許文献１に示すように、ラジカル重合開始剤とラジカル重合性化合物を含有したラジカル重合性紫外線硬化インクを用いたものが有る。ラジカル重合性紫外線硬化インクにより画像を形成した後に紫外線を照射することにより、ラジカル重合開始剤がラジカル化し、ラジカル重合性化合物に対してアタックすることにより、ラジカル重合が開始されラジカル重合性化合物がポリマー化して、ラジカル重合性紫外線硬化インクが硬化（乾燥）される。このラジカル重合性紫外線硬化インクは、色材などの素材の選択性が広く設計の容易性とコスト面で有利であり、広く適用されている。

特開２００３−１５９７９１号公報

上述のラジカル重合性紫外線硬化インクは、一般的に、重合開始剤として芳香族ケトンなどの臭気の強い化合物を用いており、印刷物からの臭気が問題となる場合があった。さらに、ラジカル重合の場合には、一般的に反応種の寿命が短く、印刷終了後に未反応のラジカル重合性化合物が存在する場合があり、この場合には、さらに未反応のラジカル重合性化合物の臭気が問題となる。

上述のラジカル重合性紫外線硬化インクの臭気の問題を解決する方法として、カチオン重合性の紫外線硬化インクがある。このカチオン重合性紫外線硬化インクは、ラジカル重合性紫外線硬化インクと比較して臭気が少ない。また、カチオン重合の場合にはラジカル重合の場合と比較して、一般的に反応種の寿命が長く後硬化性があり、たとえ、印刷終了時に未反応のカチオン重合性化合物が存在したとしても紫外線照射後も硬化が進むことで臭気をほとんど発しない。

しかしながら、カチオン重合性紫外線硬化インクは、色材などの素材の選択性が狭く必ずしも適切な画像形成ができない場合があり、またコスト面でもラジカル重合性紫外線硬化インクと比べて不利であるという問題がある。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、上述の臭気の問題を解決しつつ、適切な画像形成が可能である画像形成方法および画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成方法は、印刷媒体にラジカル重合性紫外線硬化インクである画像形成用インクで画像を形成し、紫外線を照射して前記画像を形成した画像形成用インクを硬化させる工程と、前記画像にカチオン重合性紫外線硬化インクであるコーティング用インクによりコーティング層を形成し、紫外線を照射して前記コーティング層を形成したコーティング用インクを硬化させる工程とを備えた点にある。

上述の構成によれば、画像形成用インクとしてラジカル重合性紫外線硬化インクを用いるので、色材などの素材の選択性が広く適切に画像を形成することができる。また、形成された画像に、カチオン重合性紫外線硬化インクであるコーティング用インクを硬化させてコーティング層を形成する。このカチオン重合性紫外線硬化インクは、ラジカル重合性紫外線硬化インクと比較して臭気が少ない。また、カチオン重合の場合にはラジカル重合の場合と比較して、一般的に反応種の寿命が長く後硬化性があり、たとえ、未反応のカチオン重合性化合物が存在したとしても紫外線照射後も硬化が進むことで臭気をほとんど発しない。このように、ラジカル重合性紫外線硬化インクで形成された画像が、ほとんど臭気を発しないカチオン重合性紫外線硬化インクで形成されたコーティング層で覆われることとなる。このため、コーティング層が、ラジカル重合性紫外線硬化インクの臭気が外部に拡散するのを防止する防臭層として機能して、上述のラジカル重合性紫外線硬化インクの臭気の問題を解決することができる。
上述の結果、臭気の問題を解決しつつ、適切な画像形成が可能である画像形成方法を提供することができる。

上述の画像形成方法において、少なくとも画像が形成された領域にコーティング層を形成すれば良い。しかしながら、前記コーティング層が、前記画像が形成された領域よりも広い領域に対して形成されると好適である。

上述の構成により、ラジカル重合性紫外線硬化インクにより形成された画像がコーティング層により、確実に覆われることなり、防臭効果を一層高めることができる。

また、本発明にかかる画像形成装置は、ノズル部からラジカル重合性紫外線硬化インクである画像形成用インクを吐出して画像を形成する画像形成部と、ノズル部からカチオン重合性紫外線硬化インクであるコーティング用インクを吐出してコーティング層を形成するコーティング層形成部と、前記画像及び前記コーティング層に紫外線を照射する紫外線照射部とを備えた点にある。

この画像形成装置によれば、上述の画像形成方法を適切に実施することができる。

プリント装置の主要構成を示す縦断側面図 プリントヘッドの作動系を示す平面図 キャリッジ・プリントヘッドの斜視図 キャリッジ・プリントヘッドの側面図 センサユニットを示す斜視図 本発明に係る画像形成方法を説明する断面図 本発明に係る画像形成方法を説明する上面図

以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔画像形成装置〕
図１に示す画像形成装置の一例としてのインクジェットプリンタは、記録媒体としてのロール状のプリントペーパＲＰから引き出したプリントペーパＰを搬送機構Ａによってプリント部Ｂに供給して、画像情報をプリントし、プリントされた画像に紫外線を照射して硬化させる。画像が形成されたプリントペーパＰをコーティング層形成部Ｃに供給して、画像上にコーティング層を形成し、形成されたコーティング層に紫外線を照射して硬化させる。搬送機構Ａによってこのインクジェットプリンタは、プリントを完了したプリントペーパＰの部位を切り離す切断部Ｄ、巻癖を矯正するデカール部Ｅを経て、筐体１の外部の排出トレイ２に排出する搬送系を備える。筐体１の内部には他に制御ユニットＦとインク貯留部Ｇなどを備えている。

搬送機構Ａは、搬送方向でプリント部Ｂの上流側と下流側とに配置された圧着型の搬送ローラ４、５を備えている。この搬送機構Ａは筐体１の外部の手差しトレイ６にセットしたカットペーパを圧着型の供給ローラ７によって取込んでプリント部Ｂに供給することもできる。
プリント部Ｂは、図１〜図４に示すように、主走査方向（Ｘ軸方向）に往復作動するプリントヘッドＨと、プリントペーパＰの搬送経路を挟んで対向する位置に配置した吸引ユニット状のペーパガイド１２とを備えている。

プリントヘッドＨは、キャリッジ１０と、このキャリッジ１０に連結されプリントペーパＰに画像形成用インクを吐出して画像を形成するインク吐出ユニット１１とを有すると共に、キャリッジ１０の上方を覆うキャリッジカバー１６を有している。また、吸引ユニット状のペーパガイド１２は、ケース状のユニット上面に形成された多数の開口から空気を吸引し、下方に送り出す電動ファン（図示せず）を内蔵している。また、プリントヘッドＨの吐出ユニット１１よりもプリントペーパＰの搬送方向下流側には、紫外線照射部５０ａが、プリントヘッドＨと一体的に設けられている。

コーティング層形成部Ｃについても、プリント部Ｂと同様に、図１〜図４に示すように、主走査方向（Ｘ軸方向）に往復作動するプリントヘッドＨと、プリントペーパＰの搬送経路を挟んで対向する位置に配置した吸引ユニット状のペーパガイド１２とを備えている。プリントヘッドＨは、プリントペーパＰにコーティング用インクを吐出して画像上にコーティング層を形成するインク吐出ユニット１１を有する。また、プリントヘッドＨの吐出ユニット１１よりもプリントペーパＰの搬送方向下流側には、紫外線照射部５０ｂが、プリントヘッドＨと一体的に設けられている。

切断部Ｄは、プリントペーパＰを圧着状態で搬送する搬送ローラ２１と、プリントペーパＰを切断する円盤状カッター２２と、この円盤状カッターを主走査方向Ｘに往復移動させる作動機構２３とを備えている。

デカール部ＥはプリントペーパＰの巻癖を矯正するために、プリントペーパＰを、ロール状のプリントペーパＲＰの巻方向と逆方向に湾曲させて搬送するように１つの搬送ローラ２５と、この搬送ローラ２５に対向する位置に配置された１つの矯正ローラ２６と、複数のガイド板２７とを備えている。図面には示していないが、このデカール部Ｅは搬送ローラ２５を駆動する電動モータを備え、搬送ローラ２５と矯正ローラ２６とでプリントペーパＰを圧着して搬送する際に巻癖を矯正する。

インク貯留部Ｇには、画像形成用インクとして、例えば、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラック・ホワイトのラジカル重合性紫外線硬化インクのインクカートリッジ（図示せず）がセットされる。このインク貯留部Ｇから送られる画像形成用インクはチューブを介してプリント部ＢのプリントヘッドＨに供給される。
また、インク貯留部Ｇには、コーティング用インクとして、透明性を有するカチオン重合性紫外線硬化インクのカートリッジがセットされる。このインク貯留部Ｇから送られるコーティング用インクはチューブを介してコーティング層形成部ＣのプリントヘッドＨに供給される。

制御ユニットＦは、プリントを行う画像や文字等の情報を取得し、搬送機構Ａを制御し、リニアエンコーダＬＥからの信号に基づいて駆動モータＭを制御し、この駆動モータＭの駆動と同期してインク吐出ユニット１１に内蔵された駆動機構を制御することによりノズル面の吐出ノズルからインクを吐出して情報がプリントされる。

また、このプリント時にはプリントヘッドＨがホームポジションＨＰを基準にしたリニアエンコーダＬＥからの情報によってプリントヘッドＨの主走査方向での位置が特定される。更に、この制御ユニットＦは、切断部Ｄの作動機構２３を制御し、デカール部Ｅを制御する。

〔プリント部及びコーティング層形成部の詳細〕
プリント部Ｂ及びコーティング層形成部Ｃには、断面が円形の一対のガイドロッド１３が主走査方向に平行姿勢で配置されている。この一対のガイドロッド１３に対してスライド移動自在にキャリッジ１０が支持され、このキャリッジ１０の下面側にインク吐出ユニット１１が連結されている。インク吐出ユニット１１の下面には多数の吐出ノズルが形成されたノズル面を備えている。

プリント部Ｂのキャリッジ１０の下面側でインク吐出ユニット１１よりもプリントペーパＰの搬送方向下流側の部分に紫外線照射部５０ａが連結されている。紫外線照射部５０ａは、ＵＶランプやＬＥＤなどの紫外線照射ユニットを備える。紫外線照射部５０ａから照射する紫外線の波長は、画像形成用インクの種類によって異なるが、概ね２５０〜３７０ｎｍ程度である。

また、コーティング層形成部のキャリッジ１０の下面側でインク吐出ユニット１１よりもプリントペーパＰの搬送方向下流側の部分に紫外線照射部５０ｂが連結されている。紫外線照射部５０ｂは、ＵＶランプやＬＥＤなどの紫外線照射ユニットを備える。紫外線照射部５０ａから照射する紫外線の波長は、コーティング用インクの種類によって異なるが、概ね２００ｎｍ程度である。

キャリッジ１０の副走査方向での一方の側面には一方のガイドロッド１３に外嵌するように円形の孔部が形成された一対のスライドガイド１４を備え、他方の側面には他方のガイドロッド１３に係合する凹部が形成されたスライドブロック１５を備えている。また、このキャリッジ１０は上部にキャリッジカバー１６を備えている。

駆動プーリ１７とアイドルプーリ１８とに巻回するタイミングベルト型の駆動ベルト１９がキャリッジの側部で主走査方向に沿って配置されている。この駆動ベルト１９とキャリッジ１０が連結し、駆動プーリ１７には駆動モータＭから回転駆動力が伝えられる。

主走査方向でのプリントヘッドＨの位置を取得するリニアエンコーダＬＥとして、主走査方向と平行姿勢でプリントヘッドＨの近傍位置に帯状のリニアストリップ３１が筐体１に固設され、このリニアストリップ３１のスケール情報を光学的に取得するセンサユニット３２が基板３３を介してプリントヘッドＨのキャリッジ１０に支持されている。

図５に示すように、リニアストリップ３１は帯状で透明の樹脂等の部材に対して所定間隔でバーコード状のスケール情報３１ａがプリントされた構造を有している。基板３３にはリニアストリップ３１に対して厚み方向（副走査方向と一致する）の表裏両面に近接するように突設した一対の壁体３４を備え、この壁体３４の部位にセンサユニット３２が固定されている。センサユニット３２は、光源モジュール３２ａとフォトセンサモジュール３２ｂとを対向する位置に配置したフォトインタラプタ型に構成されている。

リニアエンコーダＬＥは、プリントヘッドＨの移動時にスケール情報３１ａをカウントすることによりプリントヘッドＨの主走査方向での位置を特定するインクリメンタル型に構成されている。また、駆動プーリ１７、アイドルプーリ１８、駆動ベルト１９、駆動モータＭなどによってプリントヘッドＨの移動機構が構成されている。

〔プリント処理形態〕
プリントを行う場合には、搬送機構ＡによってプリントペーパＰの先端部をプリント部Ｂの下部位置に送り込んで停止する。この状態で吸引ユニット状のペーパガイド１２からの負圧をプリントペーパＰの裏面側に作用させることで、ペーパガイド１２の上面にプリントペーパＰを吸着して平滑な状態に維持する。このような状態においてプリントヘッドＨを主走査方向（Ｘ軸方向）に往復作動させながらインク吐出ユニット１１からプリントペーパＰに画像形成用インクを吐出して画像１００（図６を参照）を形成する。

具体的に説明すると、プリントヘッドＨをホームポジションＨＰから折り返し点ＴＰに向かって主走査方向Ｘに移動させながら、インク吐出ユニット１１からインクを吐出してプリントを行う。プリントヘッドＨが折り返し点ＴＰに達すると、搬送機構ＡによりプリントペーパＰを副走査方向（Ｙ軸方向）に所定量だけ搬送する。この搬送の後に、プリントヘッドＨを主走査方向の他方に（折り返し点ＴＰからホームポジションＨＰに）移動させ、インク吐出ユニット１１から画像形成用インクを吐出しながらプリントペーパＰに画像１００を形成することになる。また、紫外線照射部５０ａから画像１００を形成した画像形成用インクに紫外線が照射され、画像形成用インクが硬化される（図６（ａ）を参照）。

画像１００が形成され硬化されたプリントペーパＰが、コーティング層形成部Ｃに搬送された場合、ペーパガイド１２の上面にプリントペーパＰを吸着して平滑な状態に維持する。このような状態においてコーティング層形成部ＣのプリントヘッドＨを主走査方向（Ｘ軸方向）に往復作動させながらインク吐出ユニット１１からプリントペーパＰにコーティング用インクを吐出してコーティング層１０１を形成することになる。また、紫外線照射部５０ｂから紫外線が照射され、コーティング層１０１を形成したーティング層用インクが硬化される（図６（ｂ）を参照）。この際、図７に示すように、プリントペーパＰの画像１００を形成した領域よりも広い領域に対してコーティング層１０１が形成される。

その後、プリントペーパＰが、切断部Ｄに搬送された場合、このプリントペーパＰの切断位置が円盤状カッター２２の切断位置に達した時点で搬送を停止する。この停止状態において作動機構２３が円盤状カッター２２を主走査方向に移動させることによりプリントペーパＰがプリントサイズに切断される。

〔画像形成用インク及びコーティング用インク〕
画像形成用インクとしては、ラジカル重合性化合物、ラジカル重合開始剤を含有したラジカル重合性紫外線硬化インクが用いられる。また、画像形成用インクは、例えば、シアン・マゼンタ・イエロー・白・黒などインクの色に応じた色材を含有する。
ラジカル重合性化合物としては、特に限定はされないが、例えばイソボルニルアクリレート、フェノキシアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ウレタンアクリレートなどのアクリル化合物を用いることができる。重合開始剤としては、特に限定はされないが、ベンゾフェノン、フェニルフォスフィンオキシドなどの芳香族ケトン類を用いることができる。

コーティング用インクとしては、カチオン重合性化合物、カチオン重合開始剤を含有したカチオン重合性紫外線硬化インクが用いられる。
カチオン重合性化合物としては、重合時に透明性を有するものであれば特に限定はされないが、例えばエポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタノン化合物などを用いることができる。また、カチオン重合開始剤としては、トリアリルスルフォニウム塩、ヨードニウム塩などを用いることができる。

〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態においては、紫外線照射部５０ａ，５０ｂをプリントヘッドＨと一体に設ける場合を例に説明したが、紫外線照射部５０ａ，５０ｂとプリントヘッドＨとを別体で設けてもよい。この場合、紫外線照射部５０ａ，５０ｂは、プリントヘッドＨと同様に、主走査方向（Ｘ軸方向）に往復作動可能に設けてもよいし、プリントペーパＰの主走査方向（Ｘ軸方向）における全印刷領域に紫外線を照射可能な紫外線照射部５０ａ，５０ｂを固定的に設けてもよい。

（２）また、上述の実施形態では、プリントペーパＰの画像１００を形成した領域よりも広い領域に対してコーティング層１０１を形成する例を示したが、プリントペーパＰの画像１００を形成した領域と同じ領域にコーティング層１０１を形成しても良い。

本発明は、本発明は、紫外線硬化インクである画像形成用インクで画像を形成し、紫外線を照射して前記画像を硬化させる画像形成方法及び画像形成装置に適用可能である。

５０ａ 紫外線照射部
５０ｂ 紫外線照射部
１００ 画像
１０１ コーティング層
Ｂ プリント部
Ｃ コーティング層形成部

Claims (3)

1. 印刷媒体にラジカル重合性紫外線硬化インクである画像形成用インクで画像を形成し、紫外線を照射して前記画像を形成した画像形成用インクを硬化させる工程と、
   前記画像にカチオン重合性紫外線硬化インクであるコーティング用インクによりコーティング層を形成し、紫外線を照射して前記コーティング層を形成したコーティング用インクを硬化させる工程とを備えた画像形成方法。
2. 前記コーティング層が、前記画像が形成された領域よりも広い領域に対して形成される請求項１に記載の画像形成方法。
3. ノズル部からラジカル重合性紫外線硬化インクである画像形成用インクを吐出して画像を形成する画像形成部と、ノズル部からカチオン重合性紫外線硬化透明インクであるコーティング用インクを吐出してコーティング層を形成するコーティング層形成部と、前記画像及び前記コーティング層に紫外線を照射する紫外線照射部とを備えた画像形成装置。

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