JP2011235567A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】にじみや色混じりが生じる等の画質の低下を抑制しつつ、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることで、所望の印刷品質を得ることが可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】ノズルから紫外線硬化型インクを透光性記録媒体Ｐに向けて吐出する走査型の液滴吐出ヘッド９と、紫外線を透過する材料により形成された、透光性記録媒体Ｐを載置するステージ６と、ステージ６を挟んで液滴吐出ヘッド９が配置された側と反対の側に移動可能に配置された、液滴吐出ヘッド９により吐出されて透光性記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インク５０に対して紫外線を照射して硬化させる紫外線照射部４０と、ステージ６と紫外線照射部４０との間に移動可能に配置されて、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域に照射されないように紫外線を遮断する遮光部４１と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出装置に関するものである。

近年、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化型インクを用いて記録媒体に画像またはパターンを形成する液滴吐出装置が注目されている。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、硬化にあたって溶剤を揮発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。

さらに、紫外線硬化型インクは、ビヒクルの組成により種々の記録媒体に高い付着性を発揮する。また、硬化した後は化学的に安定で、接着性、耐薬剤性、耐候性、耐摩擦性等が高く、屋外環境にも耐える等、優れた特性を有する。このため、紙、樹脂フィルム、金属箔等の薄いシート状の記録媒体の他、記録媒体のレーベル面、テキスタイル製品等、ある程度立体的な表面形状を有するものに対しても画像を形成できる。

ところで、紫外線硬化型インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間が長いと、記録媒体に着弾したインクのドット径が拡大してしまい、これにより、にじみや色混じりが生じる等して、画質を低下させるおそれがある。

このような問題点を解決するための技術が各種検討されており、例えば特許文献1では、紫外線光源を覆うカバー部材を備える紫外線照射装置を液滴吐出ヘッドに近接して設けることで、インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間を短縮している。
特許文献２では、液滴吐出ヘッドが配置された側と反対の側に配置された活性光線照射手段が照射する活性光線のうち記録媒体を透過した透過光線を、液滴吐出ヘッドから吐出される飛翔インク液滴が記録媒体上に着弾する位置のうち少なくともいずれかに照射させる透過光反射部材を液滴吐出ヘッドが配置された側に配置している。この構成によれば、飛翔インク液滴に活性光線の反射光線が照射され、飛翔インク液滴の外表面に薄い硬化開始層が形成された状態で記録媒体に着弾する。これにより、着弾後の液滴が時間の経過とともに濡れ広がることを抑制している。

特開２００４−１８８９２３号公報 特開２００６−３１５２８９号公報

特許文献１及び２の技術にあっては、記録媒体に着弾したインクのドッド径が拡大することを抑え、にじみや色混じりが生じる等の画質の低下を抑制することができると考えられるが、以下のように問題点もある。
特許文献１では、カバー部材の内面であって紫外線光源から照射される紫外線を液滴吐出ヘッドに対して反射させる面の紫外線反射率がその他の面の紫外線反射率よりも低くすることで、液滴吐出ヘッドのノズル形成面に到達する紫外線を抑制している。
しかしながら、紫外線光源から照射された光の一部がカバー部材の内面や記録媒体の表面で少なからず反射されるため、液滴吐出ヘッドのノズル形成面に到達する紫外線を抑制するにも限界がある。このように、ノズル形成面に紫外線が照射されると、ノズル形成面に付着しているインクやノズル内のインクが増粘し、さらにはインクが硬化する等してしまい、インクの吐出不良が生じてしまう。
また、液滴吐出ヘッドに近接した位置から記録媒体の表面に向けて紫外線が照射されるため、紫外線照射装置自体を移動させた後に紫外線を照射するといった動作が必要となる。このため、紫外線硬化型インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでに時間差が生じることとなり、インクの硬化を迅速に開始させることが困難である。
一方、特許文献２においても、活性光線照射手段が液滴吐出ヘッドが配置された側と反対の側に配置されているものの、活性光線照射手段からの活性光線が液滴吐出ヘッドのノズル形成面に到達し、上述したようなインクの吐出不良が生じるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、記録媒体に着弾したインクのドッド径が拡大することを抑え、にじみや色混じりが生じる等の画質の低下を抑制しつつ、ノズル形成領域に紫外線が照射されることを抑え、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることで、所望の印刷品質を得ることが可能な液滴吐出装置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、本発明の液滴吐出装置は、ノズルから紫外線硬化型インクを透光性記録媒体に向けて吐出する走査型の液滴吐出ヘッドと、紫外線を透過する材料により形成された、前記透光性記録媒体を載置するステージと、前記ステージを挟んで前記液滴吐出ヘッドが配置された側と反対の側に移動可能に配置された、前記液滴吐出ヘッドにより吐出されて前記透光性記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射して硬化させる紫外線照射部と、前記ステージと前記紫外線照射部との間に移動可能に配置されて、前記紫外線照射部からの紫外線が少なくとも前記液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に照射されないように前記紫外線照射部からの紫外線を遮断する遮光部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、紫外線照射部がステージを挟んで液滴吐出ヘッドが配置された側と反対の側に移動可能に配置されている。また、紫外線照射部からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に照射されないように遮断する遮光部がステージと紫外線照射部との間に移動可能に配置されている。このため、紫外線照射部からの紫外線のうち液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に向かう紫外線は遮光部によって遮断される。したがって、確実にインクの増粘や硬化を抑制することができる。また、透光性記録媒体の裏面から紫外線が照射されるため、紫外線照射部自体を移動させた後に紫外線を照射する等の動作に起因して、紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでに時間差が生じることを抑えることができる。つまり、紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾した直後から紫外線を照射することができ、インクの硬化を迅速に開始させることができる。したがって、記録媒体に着弾したインクのドッド径が拡大することを抑え、にじみや色混じりが生じる等の画質の低下を抑制しつつ、ノズル形成領域に紫外線が照射されることを抑え、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることで、所望の印刷品質を得ることが可能となる。

また、この液滴吐出装置においては、前記遮光部は、前記紫外線照射部から出射した紫外線を選択的に透過させる透過部を有していてもよい。

この構成によれば、透光性記録媒体の画像形成領域に対応する位置に選択的に紫外線を照射することが容易になる。このため、画像の高精細化を図りたい領域については透過部を位置させることで紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾した直後から紫外線を照射することができる。その一方で、単色でベタ塗りをしたい領域については非透過部を位置させることで紫外線の照射を遅らせることもできる。つまり、透過部を移動制御することで、紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間を自由に設定することができる。したがって、透光性記録媒体に形成される画像の種類に応じて、紫外線硬化型インクの硬化開始時間を調整することができ、所望の印刷品質を容易に得ることが可能となる。

また、この液滴吐出装置においては、前記遮光部は、前記紫外線照射部からの紫外線を前記液滴吐出ヘッド全体に照射させないようになっていてもよい。

この構成によれば、液滴吐出ヘッド全体に紫外線が当たらないようになっているので、紫外線の熱による影響で液滴吐出ヘッドが加熱されることを抑制することができる。これにより、透光性記録媒体が液滴吐出ヘッドの熱の影響を受けて熱膨張することが抑えられ、透光性記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクが歪んだりする等、印刷品質が低下することを抑制できる。また、紫外線照射部からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に照射されないように遮断する遮光部を移動制御するに当たり、安全率を見込んで行うことが可能となる。

また、この液滴吐出装置においては、前記紫外線照射部からの紫外線を前記液滴吐出ヘッドが走査移動した直後の位置に照射させるように、前記液滴吐出ヘッドと前記紫外線照射部と前記遮光部との移動の制御を行う制御部を備えていてもよい。

この構成によれば、紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾してから紫外線が照射されるまでの間の時間を短縮することができる。したがって、紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾した直後から紫外線を照射することができ、インクの硬化を迅速に開始させることができる。

また、この液滴吐出装置においては、前記遮光部は、前記液滴吐出ヘッドのみを選択的に覆い隠してもよい。

この構成によれば、遮光部のサイズを小さくできるので、遮光部の移動制御を容易に行うことができる。また、遮光部の構成が簡易なものとなり、装置の低コスト化を図ることができる。また、透光性記録媒体の画像形成領域を単色でベタ塗りをしたい場合において有効な構成となる。

また、この液滴吐出装置においては、前記紫外線照射部は、前記液滴吐出ヘッドの走査移動に同期して移動するように構成されていてもよい。

この構成によれば、紫外線照射部が液滴吐出ヘッドの走査移動に同期して移動するので、例えば、紫外線照射部を複数設けることなく１つだけ設けることによっても透光性記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射して硬化させることができる。このため、紫外線照射部の配置数を少なくできるので、紫外線照射部の移動制御を容易に行うことができる。また、紫外線照射部の構成が簡易なものとなり、装置の低コスト化を図ることができる。

また、この液滴吐出装置においては、前記遮光部は、前記ステージに接して配置されていてもよい。

この構成によれば、遮光部がステージに離間して配置される場合に比べて、遮光部と液滴吐出ヘッドとの間の距離が短くなる。このため、紫外線照射部からの紫外線を透光性記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクに照射する際の照射精度を向上できる。また、紫外線照射部からの紫外線が透光性記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクに照射されるまでの間にステージと遮光部との間に入り込み、空気等の媒体の影響で紫外線の進行方向が曲がることが抑制される。すなわち、遮光部がステージから離間して配置される場合に比べて、ノズル形成領域に紫外線が照射されることが抑えられ、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることが可能となる。

本発明に係る第１実施形態の液滴吐出装置の概略構成を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの配置構成を示す平面図である。 液滴吐出ヘッドのノズル形成面におけるノズルの配列状態を示す図である。 液滴吐出ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。 本発明に係る第１実施形態の液滴吐出装置の要部を示す模式図である。 本発明に係る第２実施形態の液滴吐出装置の要部を示す模式図である。 液滴吐出装置の変形例を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージ６に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がステージ６に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の液滴吐出装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、液滴吐出ヘッド９の配置構成を示す平面図である。液滴吐出装置１は、例えば透明なプラスチックフィルム等の記録媒体（透光性記録媒体）Ｐ上に紫外線硬化型インクを吐出し、記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線照射を行って該紫外線硬化型インクを硬化させ、記録媒体Ｐ上に画像や各種の模様等のパターンを描画するものである。なお、以下「紫外線硬化型インク」について説明するときは、便宜上、単に「インク」ということがある。

この液滴吐出装置１は、記録媒体Ｐを載置する基台２と、基台２上の記録媒体Ｐを図１中のＸ方向に搬送する搬送装置３と、紫外線硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９を複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４をＹ方向に移動させるキャリッジ移動装置５と、各種構成部品の制御を行う制御部８と、を具備して構成されている。搬送装置３及びキャリッジ移動装置５により、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを、Ｘ方向とＹ方向とにそれぞれ相対移動させる移動装置が構成されている。

搬送装置３は、基台２上に設けられたステージ６及びステージ移動装置７を備えて構成されたものである。ステージ６は、ステージ移動装置７によって基台２上をＸ方向に移動可能に設けられたもので、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送される記録媒体Ｐを、例えば真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。このステージ６は、紫外線を透過する材料により形成されている。例えば、ステージ６の形成材料としては、紫外線による劣化がなく、紫外線透過率の高い石英等を用いることができる。

また、図示はしないが、ステージ６を挟んで液滴吐出ヘッド９が配置された側と反対の側には、紫外線照射部４０（図４参照）が移動可能に配置されている。また、ステージ６と紫外線照射部４０との間には、遮光部４１（図４参照）が移動可能に配置されている。なお、紫外線照射部４０及び遮光部４１については後述する。

ステージ移動装置７は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御部８から入力される、ステージ６のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。

キャリッジ４は、キャリッジ移動装置５に移動可能に取り付けられた矩形板状のもので、その底面側に複数の液滴吐出ヘッド９を、Ｙ方向に沿って配列させた状態で保持したものである（図２参照）。これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、後述するように複数のノズル１７を備えたもので、制御部８から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、紫外線硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した紫外線硬化型インクをそれぞれ吐出するもので、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図１に示すようにキャリッジ４を介してチューブ（配管）１０が連結されている。

そして、Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクを充填・貯蔵した第１タンク（インク貯留室）１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この第１タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクを充填した第２タンク１１Ｃが接続され、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクを充填した第３タンク１１Ｍが接続され、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の紫外線硬化型インクを充填した第４タンク１１Ｋが接続されている。このような構成によって液滴吐出ヘッド９Ｃには、第２タンク１１ＣからＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｍには、第３タンク１１ＭからＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｋには、第４タンク１１ＫからＫ（黒）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。

ここで、紫外線硬化型インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような紫外線硬化型インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。

例えば、紫外線硬化型インクは、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合される。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。したがって、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。

ビヒクルとしては、単官能あるいは多官能の重合性化合物が使用できる。より具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマー（プレポリマー）を例示でき、インクとしての粘度を調整する反応性希釈剤もこれらの材料を用いることができる。

光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系が広く用いられる。より具体的には、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｎｅａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、２−ｈｙｄｒｏｘｙ ３−（４−ｂｅｎｚｏｙｌ−ｐｈｅｎｏｘｙ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ １−ｐｒｏｐａｎｅ ａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｎ−［２−（１−ｏｘｏ−２−ｐｒｏｐｅｎｙｌｏｘｙ） ｅｔｈｙｌ］ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ等、第４級アンモニウム塩型の水溶性有機物等を用いることができる。この種の光重合開始剤は、その組成に応じて、紫外線吸収特性、反応開始効率、黄変性等が異なるので、インクとしての色等に応じて使い分けられる。

重合禁止剤としては、ラジカル捕捉能力を有してラジカル重合を阻害する化合物であれば何れも使用できる。ただし、液滴吐出装置１における吐出適性等を配慮すると、ハイドロキノン類、カテコール類、ヒンダードアミン類、フェノール類、フェノチアジン類、縮合芳香族環のキノン類から選択された少なくとも１種類以上の化合物が好ましい。

ハイドロキノン類としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、１−ｏ−２，３，５−トリメチルハイドロキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン等を例示できる。カテコール類としては、カテコール、４−メチルカテコール、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール等を例示できる。ヒンダードアミン類としては、テトラメチルピペリジニル基を有する化合物等を例示できる。

また、フェノール類としては、フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸アルキルエステル等を例示できる。フェノチアジン類としては、フェノチアジン等を例示できる。前記縮合芳香族環のキノン類としては、ナフトキノン等を例示できる。

更に、重合禁止剤は、カーボンブラックまたは表面に重合防止官能基を導入した無機・有機微粒子であってもよい。重合防止官能基としては、例えば、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、テトラメチルピペリジニル基、縮合芳香族環等を例示できる。

ここで、図３及び図４を参照して液滴吐出ヘッド９の構成について説明する。図３は、液滴吐出ヘッド９のノズル形成面２１Ａにおけるノズル１７の配列状態を示す図である。図４は、液滴吐出ヘッド９の内部構成を示す部分断面図である。なお、図３において、符号Ｓはノズル形成領域である。

図３に示すように、ノズル１７はノズル形成面２１Ａにおいて記録媒体Ｐの搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数設けられ、ノズル列１６を形成している。このノズル列１６は、液滴吐出ヘッド９の走査方向（Ｙ方向）に沿って計５列設けられている。なお、液滴吐出ヘッド９に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能である。また、液滴吐出ヘッド９どうしをノズル１７間のピッチの半分だけ左右方向にずらして配置してもよい。これにより、記録媒体Ｐに対して印字する解像度を向上させることができる。

ノズル形成面２１には、液滴吐出ヘッド９の側端部から所定の間隔を空けて、複数のノズル１７が形成されたノズル形成領域Ｓが設けられている。このノズル形成領域ＳのＸ方向の距離は、例えば３０ｍｍ程度になっている。また、ノズル形成領域Ｓの外周部（ノズル形成領域Ｓのうち最外部に配置されたノズル１７）と液滴吐出ヘッド９の側端部との間の距離は、例えば５ｍｍ程度になっている。

図４に示すように、液滴吐出ヘッド９は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備える。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えるとともに、共通インク室２９と、インク供給口３０と、圧力室３１とを形成する。さらに、流路形成ユニット２２は、ダイヤフラム部として機能する島部３２と、共通インク室２９内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部３３とを備える。ヘッド本体１８には、固定部材２６とともに駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、インクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成される。

上記構成の液滴吐出ヘッド９によれば、ケーブル２７を介して駆動ユニット２４に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９が圧力室３１に接近する方向（−Ｚ方向）及び圧力室３１から離れる方向（＋Ｚ方向）に変形（移動）する。このため、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル１７からインクが噴射される。

図１に戻り、キャリッジ４を移動させるキャリッジ移動装置５は、例えば基台２を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向及びＸＹ平面に直交するＺ方向に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとにキャリッジ移動装置５は、制御部８から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向にも移動させるようになっている。

制御部８は、ステージ移動装置７にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御部８は、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ステージ６の移動による記録媒体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、記録媒体Ｐ上の所定の位置に紫外線硬化型インクの液滴を配するようになっている。また、この制御部８は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、紫外線照射部４０に光照射動作を行わせるようになっている。そして、この制御部８は、紫外線照射部４０の移動制御及び遮光部４１の移動制御を行わせるようにもなっている。

ところで、従来の液滴吐出装置においては、カバー部材の内面であって紫外線光源から照射される紫外線を液滴吐出ヘッドに対して反射させる面の紫外線反射率がその他の面の紫外線反射率よりも低くする構成となっているものの、紫外線光源から照射された光の一部がカバー部材の内面や記録媒体の表面で少なからず反射されるため、液滴吐出ヘッドのノズル形成面に到達する紫外線を抑制するにも限界があった。このように、ノズル形成面に紫外線が照射されると、ノズル形成面に付着しているインクやノズル内のインクが増粘し、さらにはインクが硬化する等してしまい、インクの吐出不良が生じることがあった。
また、液滴吐出ヘッドに近接した位置から記録媒体の表面に向けて紫外線が照射されるため、紫外線照射装置自体を移動させた後に紫外線を照射するといった動作が必要であった。このため、紫外線硬化型インクが透光性記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでに時間差が生じることとなり、インクの硬化を迅速に開始させることが困難であった。
一方、活性光線照射手段が液滴吐出ヘッドが配置された側と反対の側に配置されている構成もあるものの、活性光線照射手段からの活性光線が液滴吐出ヘッドのノズル形成面に到達し、上述したようなインクの吐出不良が生じるおそれがあった。

そこで、本発明に係る液滴吐出装置１では、紫外線照射部４０をステージ６を挟んで液滴吐出ヘッド９が配置された側と反対の側に移動可能に配置し、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに照射されないように紫外線照射部４０からの紫外線を遮断する遮光部４１をステージ６と紫外線照射部４０との間に移動可能に配置することによって、記録媒体Ｐに着弾したインクのドッド径が拡大することを抑え、にじみや色混じりが生じる等の画質の低下を抑制しつつ、ノズル形成領域Ｓに紫外線が照射されることを抑え、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることで、所望の印刷品質を得ることが可能にしている。以下、図５を用いて液滴吐出装置１における液滴吐出ヘッド９、記録媒体Ｐ、ステージ６、遮光部４１及び紫外線照射部４０の配置構成について説明する。

図５は、液滴吐出装置１の要部を示す模式図である。なお、図５においては、便宜上、キャリッジ４、チューブ１０、タンク１１Ｙ〜１１Ｋ及び制御部８などの図示を省略している。

図５に示すように、液滴吐出装置１は、走査型の液滴吐出ヘッド９と、紫外線を透過する材料により形成された、記録媒体Ｐを載置するステージ６と、ステージ６を挟んで液滴吐出ヘッド９が配置された側と反対の側に移動可能に配置された、液滴吐出ヘッド９により吐出されて記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インク５０に対して紫外線を照射して硬化させる紫外線照射部４０と、ステージ６と紫外線照射部４０との間に移動可能に配置されて、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に照射されないように紫外線照射部４０からの紫外線を遮断する遮光部４１と、を備えている。

紫外線照射部４０は、記録媒体Ｐに吐出された紫外線硬化型インク５０を硬化させるためのもので、本実施形態では水銀灯ランプからなっている。この紫外線照射部４０は、紫外線を記録媒体Ｐの配置された側に向けて放射状に出射させるように構成されている。例えば、紫外線照射部４０はリフレクター（図示略）を備えて構成されている。ただし、本発明では、水銀灯ランプに限定されることなく、これ以外にも例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を紫外線照射部として用いることができる。また、紫外線照射部としては、ＬＥＤやレーザーダイオード（ＬＤ）を用いることも可能である。

本実施形態では紫外線照射部４０が水銀灯ランプからなっているため、紫外線照射部がＬＥＤである場合に比べて電源のＯＮ、ＯＦＦが難しい。このため、紫外線照射部４０が水銀灯ランプである場合には、電源をＯＮにした状態で、紫外線照射部４０から出射される紫外線が記録媒体Ｐに着弾したインクに照射されるタイミングを制御できることが望ましい。本実施形態では、制御部８からの制御信号により、紫外線照射部４０及び遮光部４１が移動可能になっている。これにより、紫外線照射部４０の電源をＯＮにしたまま紫外線の照射タイミングを切換できるようになっている。

遮光部４１は、紫外線照射部４０から出射した紫外線を選択的に透過させる透過部４１ａを有している。遮光部４１は、例えば板状になっており、そのサイズは紫外線照射部４０から出射される紫外線の記録媒体Ｐ裏面に対する投影面積よりも大きくなっている。透過部４１ａは、例えば、開口部または紫外線を透過する材料（紫外線による劣化がなく、紫外線透過率の高い石英等）により形成された窓である。

このため、制御部８（図１参照）による遮光部４１の移動制御により、記録媒体Ｐの画像形成領域に対応する位置に選択的に紫外線を照射することが容易になる。例えば、画像の高精細化を図りたい領域については透過部４１ａを位置させることでインクが記録媒体Ｐに着弾した直後から紫外線を照射することができるし、その一方で、単色でベタ塗りをしたい領域（単色に均一に塗膜を形成したい領域）については非透過部（透過部４１ａの形成されていない部分、つまり遮光部４１本体）を位置させることで紫外線の照射を遅らせることもできる。このように、透過部４１ａを移動制御することで、インクが記録媒体Ｐに着弾してから紫外線を照射するまでの時間を自由に設定することができる。

また、遮光部４１は、紫外線照射部４０から出射した紫外線を液滴吐出ヘッド９全体に照射させないようになっている。具体的には、制御部８による遮光部４１の移動制御により、紫外線照射部４０から出射されて透過部４１ａを透過した紫外線は、少なくとも液滴吐出ヘッド９には当たらないようになっている。

これにより、紫外線の熱による影響で液滴吐出ヘッド９が加熱されることを抑制することができる。このため、記録媒体Ｐが加熱された液滴吐出ヘッド９の熱の影響を受けて熱膨張することが抑えられ、記録媒体Ｐに着弾したインクが歪んだりする等、印刷品質が低下することを抑制できる。また、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに照射されないように遮断する遮光部４１を移動制御するに当たり、安全率を見込んで行うことが可能となる。

制御部８（図１参照）は、紫外線照射部４０からの紫外線を液滴吐出ヘッド９が走査移動した直後の位置に照射させるように、液滴吐出ヘッド９と紫外線照射部４０と遮光部４１との移動の制御を行う。例えば、制御部８は、液滴吐出ヘッド９と紫外線照射部４０と遮光部４１とを互いに同期させて移動制御を行う。具体的には、制御部８からの制御信号により、液滴吐出ヘッド９が＋Ｙ方向に沿って走査移動する場合、紫外線照射部４０及び遮光部４１は液滴吐出ヘッド９の走査移動に従って＋Ｙ方向に沿って移動するようになっている。すると、紫外線照射部４０から出射されて透過部４１ａを透過した紫外線は、液滴吐出ヘッド９から吐出されて記録媒体Ｐに着弾した直後のインクに照射される。

これにより、紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾してから紫外線が照射されるまでの間の時間を短縮することができる。

また、紫外線照射部４０は、液滴吐出ヘッド９の走査移動に同期して移動するように構成されている。具体的には、制御部８からの制御信号により、液滴吐出ヘッド９が走査移動する場合、紫外線照射部４０は液滴吐出ヘッド９の走査移動に従って移動するようになっている。

これにより、例えば、紫外線照射部４０を複数設けることなく１つだけ設けることによっても記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射して硬化させることができる。このため、紫外線照射部４０の配置数を少なくできる。また、紫外線照射部４０の構成を簡易なものとすることができる。

ここで、紫外線照射部４０を１つだけ設けた場合を考える。紫外線照射部４０から照射される紫外線は、液滴吐出ヘッド９から吐出される紫外線硬化型インクの最適硬化波長に対応した波長に設定される。ところで、前述したように各紫外線硬化型インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なっている。このため、各液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）からそれぞれ異なる色の紫外線硬化型インクが吐出される場合、紫外線照射部４０から照射される紫外線の波長がある色（例えばイエロー（Ｙ））の紫外線硬化型インクの最適硬化波長に設定されると、その他の色（例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒））の紫外線硬化型インクの最適硬化波長とずれることとなる。つまり、紫外線硬化型インクの色毎に紫外線が照射されてから硬化するまでの時間のバラツキが生じることとなる。

また、各液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）からそれぞれ異なる色の紫外線硬化型インクが吐出される場合、図２に示すように、各液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、キャリッジ４の走査方向（Ｙ方向）に沿って計４つ設けられている。つまり、各色のインクに対応した各液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、Ｙ方向に所定の間隔だけ離間して配置されており、それぞれキャリッジ４の側端部（＋Ｙ方向側の端部）からの距離が異なっている。このため、各液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）から吐出される各色のインク毎に紫外線が照射されてから硬化するまでの時間のバラツキが生じることとなる。

しかしながら、本実施形態の液滴吐出装置１によれば、制御部８からの制御信号により、液滴吐出ヘッド９の走査制御と紫外線照射部４０の移動制御と遮光部４１の移動制御が行われるので、各液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）から吐出される各色のインク毎に硬化時間のバラツキが生じることを解消することができる。つまり、複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）からそれぞれ異なる色の紫外線硬化型インクを吐出する場合であっても、各紫外線硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するように複数の紫外線照射部を設ける必要がない。

また、遮光部４１は、ステージ６に接して配置されている。具体的には、遮光部４１の上面（＋Ｚ方向側の面）及びステージ６の下面（−Ｚ方向側の面）は平滑面になっており、遮光部４１はステージ６に接した状態であってもスムーズに移動可能になっている。

これにより、遮光部４１がステージ６に離間して配置される場合に比べて、遮光部４１と液滴吐出ヘッド９との間の距離が短くなる。このため、紫外線照射部４０からの紫外線を記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インク５０に照射する際の照射精度を向上できる。また、紫外線照射部４０からの紫外線が記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インク５０に照射されるまでの間にステージ６と遮光部４１との間に入り込み、空気等の媒体の影響で紫外線の進行方向が曲がることが抑制される。すなわち、遮光部４１がステージ６から離間して配置される場合に比べて、ノズル形成領域Ｓに紫外線が照射されることを抑えることができる。

このように、本実施形態では、インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間を短縮するための手段として特許文献１のように紫外線光源を覆うカバー部材を備える紫外線照射装置を液滴吐出ヘッドに近接して設ける構成とはなっていない。このため、紫外線光源から照射された光の一部がカバー部材の内面や記録媒体の表面で反射されることがない。また、紫外線照射装置自体を移動させた後に紫外線を照射するといった動作が不要となる。したがって、液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに紫外線が到達することを抑制するとともに、記録媒体Ｐに着弾したインクを迅速に硬化させることができる。

本実施形態の液滴吐出装置１によれば、紫外線照射部４０がステージ６を挟んで液滴吐出ヘッド９が配置された側と反対の側に移動可能に配置されている。また、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに照射されないように遮断する遮光部４１がステージ６と紫外線照射部４０との間に移動可能に配置されている。このため、紫外線照射部４０からの紫外線のうち液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに向かう紫外線は遮光部４１によって遮断される。したがって、確実にインクの増粘や硬化を抑制することができる。また、記録媒体Ｐの裏面から紫外線が照射されるため、紫外線照射部４０自体を移動させた後に紫外線を照射する等の動作に起因して、紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾してから紫外線を照射するまでに時間差が生じることを抑えることができる。つまり、紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾した直後から紫外線を照射することができ、インクの硬化を迅速に開始させることができる。したがって、記録媒体Ｐに着弾したインクのドッド径が拡大することを抑え、にじみや色混じりが生じる等の画質の低下を抑制しつつ、ノズル形成領域Ｓに紫外線が照射されることを抑え、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることで、所望の印刷品質を得ることが可能となる。

この構成によれば、遮光部４１が紫外線を選択的に透過させる透過部４１ａを有するので、記録媒体Ｐの画像形成領域に対応する位置に選択的に紫外線を照射することが容易になる。このため、画像の高精細化を図りたい領域については透過部４１ａを位置させることで紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾した直後から紫外線を照射することができる。その一方で、単色でベタ塗りをしたい領域については非透過部（透過部４１ａの形成されていない部分、つまり遮光部４１本体）を位置させることで紫外線の照射を遅らせることもできる。つまり、透過部４１ａを移動制御することで、紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾してから紫外線を照射するまでの時間を自由に設定することができる。したがって、記録媒体Ｐに形成される画像の種類に応じて、紫外線硬化型インクの硬化開始時間を調整することができ、所望の印刷品質を容易に得ることが可能となる。

この構成によれば、液滴吐出ヘッド９全体に紫外線が当たらないようになっているので、紫外線の熱による影響で液滴吐出ヘッド９が加熱されることを抑制することができる。これにより、記録媒体Ｐが加熱された液滴吐出ヘッド９の熱の影響を受けて熱膨張することが抑えられ、記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクが歪んだりする等、印刷品質が低下することを抑制できる。また、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに照射されないように遮断する遮光部４１を移動制御するに当たり、安全率を見込んで行うことが可能となる。

この構成によれば、液滴吐出ヘッド９の走査制御と紫外線照射部４０の移動制御と遮光部４１との移動の制御が行われるので、紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾してから紫外線が照射されるまでの間の時間を短縮することができる。したがって、紫外線硬化型インクが記録媒体Ｐに着弾した直後から紫外線を照射することができ、インクの硬化を迅速に開始させることができる。

この構成によれば、紫外線照射部４０が液滴吐出ヘッド９の走査移動に同期して移動するように構成されるので、例えば、紫外線照射部４０を複数設けることなく１つだけ設けることによっても記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射して硬化させることができる。このため、紫外線照射部４０の配置数を少なくできるので、紫外線照射部４０の移動制御を容易に行うことができる。また、紫外線照射部４０の構成が簡易なものとなり、装置の低コスト化を図ることができる。

この構成によれば、遮光部４１がステージ６に接して配置されるので、遮光部４１がステージ６に離間して配置される場合に比べて、遮光部４１と液滴吐出ヘッド９との間の距離が短くなる。このため、紫外線照射部４０からの紫外線を記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに照射する際の照射精度を向上できる。また、紫外線照射部４０からの紫外線が記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに照射されるまでの間にステージ６と遮光部４１との間に入り込み、空気等の媒体の影響で紫外線の進行方向が曲がることが抑制される。すなわち、遮光部４１がステージ６から離間して配置される場合に比べて、ノズル形成領域Ｓに紫外線が照射されることが抑えられ、インクの増粘や硬化を抑制してインクを安定して吐出させることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出装置１Ａの構成について、図６を用いて説明する。図６は、図５に対応した、本実施形態に係る液滴吐出装置１Ａの要部を示す模式図である。なお、図６においては、便宜上、キャリッジ４、チューブ１０、タンク１１Ｙ〜１１Ｋ及び制御部８などの図示を省略している。図６に示すように、本実施形態の液滴吐出装置１Ａは、遮光部４２が液滴吐出ヘッド９のみを覆い隠す構成になっている点で、上述の第１実施形態で説明した液滴吐出装置１と異なる。図６において、図５と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態の液滴吐出装置１Ａは、液滴吐出ヘッド９と、ステージ６と、紫外線照射部４０と、ステージ６と紫外線照射部４０との間に移動可能に配置されて、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域Ｓに照射されないように遮断する遮光部４２と、を備えている。

遮光部４２は、液滴吐出ヘッド９のみを選択的に覆い隠すようになっている。具体的には、遮光部４２は、紫外線照射部４０から出射した紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッド９に当たらないようなサイズに設定されている。遮光部４２は、例えば板状になっており、そのサイズは紫外線照射部４０から出射される紫外線の記録媒体Ｐ裏面に対する投影面積よりも小さくなっている。なお、本実施形態では、遮光部４２のサイズは、液滴吐出ヘッド９のサイズよりも小さくなっている。

本実施形態の液滴吐出装置１Ａによれば、遮光部４２のサイズを小さくできるので、遮光部４２の移動制御を容易に行うことができる。また、遮光部４２の構成が簡易なものとなり、装置の低コスト化を図ることができる。また、記録媒体Ｐの画像形成領域を単色でベタ塗りをしたい場合において有効な構成となる。

なお、上記実施形態においては、液滴吐出ヘッド９が配置された側に、紫外線照射部４０から出射されて記録媒体Ｐを透過した後の紫外線を吸収する紫外線吸収部が設けられていてもよい。これにより、記録媒体Ｐを透過した後の紫外線が図示しない装置や壁等に当たって反射して液滴吐出ヘッド９のノズル形成領域に到達することを抑制することができる。

なお、上記第１実施形態では、遮光部４１に１つの透過部４１ａが設けられている場合を例に挙げて説明したが、これに限らない。以下、上記第１実施形態とは異なる形態の遮光部を有する液滴吐出装置について、図７を用いて説明する。

（変形例１）
図７は、図５に対応した、上記第１実施形態とは異なる形態の液滴吐出装置１Ｂの要部を示す模式図である。なお、図７においては、便宜上、キャリッジ４、チューブ１０、タンク１１Ｙ〜１１Ｋ及び制御部８などの図示を省略している。図７に示すように、本変形例の液滴吐出装置１Ｂは、遮光部１４１に複数の透過部１４１ａ，１４１ｂが設けられている点で、上述の第１実施形態で説明した液滴吐出装置１と異なる。図７において、図５と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本変形例の液滴吐出装置１Ｂは、液滴吐出ヘッド９と、ステージ６と、紫外線照射部４０と、ステージ６と紫外線照射部４０との間に移動可能に配置されて、紫外線照射部４０からの紫外線が少なくとも液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に照射されないように遮断する遮光部１４２と、を備えている。

遮光部１４２は、紫外線照射部４０から出射した紫外線を選択的に透過させる透過部１４１ａ，１４１ｂを有している。遮光部１４１は、例えば板状になっており、そのサイズは紫外線照射部４０から出射される紫外線の記録媒体Ｐ裏面に対する投影面積よりも大きくなっている。透過部１４１ａ，１４１ｂは、例えば、開口部または紫外線を透過する材料（紫外線による劣化がなく、紫外線透過率の高い石英等）により形成された窓である。

第２の透過部１４１ｂは、第１の透過部１４１ａに比べて大きくなっている。このため紫外線照射部４０から出射した紫外線が第２の透過部１４１ｂを透過する光量は、第１の透過部１４１ａを透過する光量に比べて多くなる。例えば、記録媒体Ｐの画像形成領域のうち単色でベタ塗りをしたい領域については透過光量が相対的に多い第２の透過部１４１ｂを対応させ、画像の高精細化を図りたい領域については透過光量が相対的に少ない第１の透過部１４１ａを対応させることができる。

本変形例の液滴吐出装置１Ｂによれば、画像の高精細化を図りたい領域に着弾したインクと、ベタ塗りをしたい領域に着弾したインクに対して同時に紫外線を照射させることができる。

１，１Ａ，１Ｂ…液滴吐出装置、６…ステージ、８…制御部、９，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ…液滴吐出ヘッド、４０…紫外線照射部、４１，４２，１４１…遮光部、４１ａ，１４１ａ，１４１ｂ…透過部、Ｐ…記録媒体（透光性記録媒体）

Claims (7)

1. ノズルから紫外線硬化型インクを透光性記録媒体に向けて吐出する走査型の液滴吐出ヘッドと、
   紫外線を透過する材料により形成された、前記透光性記録媒体を載置するステージと、
   前記ステージを挟んで前記液滴吐出ヘッドが配置された側と反対の側に移動可能に配置された、前記液滴吐出ヘッドにより吐出されて前記透光性記録媒体に着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射して硬化させる紫外線照射部と、
   前記ステージと前記紫外線照射部との間に移動可能に配置されて、前記紫外線照射部からの紫外線が少なくとも前記液滴吐出ヘッドのノズル形成領域に照射されないように前記紫外線照射部からの紫外線を遮断する遮光部と、
   を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記遮光部は、前記紫外線照射部から出射した紫外線を選択的に透過させる透過部を有することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記遮光部は、前記紫外線照射部からの紫外線を前記液滴吐出ヘッド全体に照射させないようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記紫外線照射部からの紫外線を前記液滴吐出ヘッドが走査移動した直後の位置に照射させるように、前記液滴吐出ヘッドと前記紫外線照射部と前記遮光部との移動の制御を行う制御部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
5. 前記遮光部は、前記液滴吐出ヘッドのみを選択的に覆い隠すことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
6. 前記紫外線照射部は、前記液滴吐出ヘッドの走査移動に同期して移動するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
7. 前記遮光部は、前記ステージに接して配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
   
   
   

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