JP3549159B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を選択的に飛翔させて記録媒体に文字や画像を記録するようにしたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置に用いられるインクには、水性インク、油性インク、溶剤インク等がある。このような各種のインクは、それらのインクを付着させて記録する記録媒体の種類やインクジェット記録装置における定着メカニズムの種類等を考慮して適宜選択される。
【０００３】
水性インクや油性インクは、一般的に、水分を吸収する記録媒体に用いられる点で共通する。その反面、水性インクと油性インクとは、その定着メカニズムがそれぞれ異なる。定着時、水性インクの方は、溶媒の蒸発と記録媒体への浸透との両方の作用によって定着がなされるのに対して、油性インクの方は、専ら記録媒体への浸透によって定着がなされる傾向が支配的である。もっとも、いずれの種類のインクも、記録媒体への浸透によって定着がなされる点では共通しているために、水性インクと油性インクとのいずれもが、水分を吸収しにくい記録媒体に対する定着が非常に困難である。
【０００４】
そこで、従来、水分を吸収しにくい記録媒体に対しては、これまで溶剤インクが多く用いられてきた。しかしながら、溶剤インクは、溶剤の蒸発に伴い定着が行なわれることから、溶剤の蒸発に伴い発生した揮発性有機化合物を回収するシステムが必要となる。
【０００５】
しかも、溶剤インクは揮発性が高く、オリフィスプレートに形成されたインクノズルにおいて溶剤の蒸発乾燥による目詰まりの発生頻度が高く、しばしば不吐出が発生し、スピットやパージといったメンテナンスを頻繁に行なう必要がある。
【０００６】
このようなことから、近年、ＵＶインク（紫外線硬化型インク）に代表されるような電磁輻射線硬化型のインクの使用が注目されている。一例としてＵＶインクについて説明すると、ＵＶインクは、光重合性オリゴマー、光重合成モノマー、光重合開始剤、有機又は無機の顔料からなる色材等を主要な組成とする。このようなＵＶインクは、紫外線照射によって光重合開始剤からラジカルが発生し、反応性モノマーやオリゴマーを攻撃し活性化させる。その後、活性化した反応性モノマーやオリゴマー同士が反応し高分子化され、これによって記録媒体に定着される。このため、水分を吸収しにくい記録媒体に対しても、確実な定着が得られる。
【０００７】
また、紫外線照射によるＵＶインクの反応は、非常に短時間で行われ、揮発性有機化合物を発生させることもない。
【０００８】
さらには、揮発性が非常に低く、溶剤インクで問題となるオリフィスプレートに形成されたインクノズルでの蒸発乾燥による目詰まりも非常に少ない。
【０００９】
このようなＵＶインクの優れた定着メカニズム、低揮発性、インクの低粘度化が評価され、近年においては、水分を吸収しにくい記録媒体に対してＵＶインクを使ったインクジェット記録方式の需要が高まっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＵＶインクは、水性インクや油性インクとは異なり、インクジエット記録ヘッドから吐出されたインクが記録媒体に付着後、所定のタイミングで紫外線を照射することにより、インクを増粘または硬化させて記録媒体への浸透や横への広がりを制御することが可能であり、所望の定着条件（画像品質）を実現できる特性を有している。
【００１１】
しかしながら、画像濃度、インクの記録媒体への定着性、残留未硬化インクの低減化（臭気の低減）を満足するための所定条件、つまりインクを記録媒体に着弾させてから紫外線を照射してインクを硬化・定着させるためのタイミング設定は、インク物性（粘度、表面張力等）や記録媒体の種類（特性）によって変動幅が大きく、所望の条件設定を確実に行なうことが困難であるという問題がある。
【００１２】
このため、電磁輻射線硬化型のインク、例えばＵＶインクに電磁輻射線である紫外線を照射して硬化させて記録媒体に画像形成を行なう場合には、所望の画像濃度が得られない、定着性が悪く剥離し易い、画像形成後の記録媒体から臭気が発生する、というような各種の不都合が発生し易く、その管理が極めて困難である。
【００１３】
本発明の目的は、インクを記録媒体に着弾させてから紫外線を照射してインクを硬化・定着させるためのタイミング設定を容易にすることである。
【００１４】
本発明の目的は、電磁輻射線硬化型のインク、例えばＵＶインクを用いて記録媒体に画像形成を行なった場合に、所望の画像濃度を得ることである。
【００１５】
本発明の目的は、電磁輻射線硬化型のインク、例えばＵＶインクを用いて記録媒体に画像形成を行なった場合に、記録媒体に対するインクの定着性を良好にすることである。
【００１６】
本発明の目的は、電磁輻射線硬化型のインク、例えばＵＶインクを用いて記録媒体に画像形成を行なった場合に、画像形成後の記録媒体から臭気が発生しないようにすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、インク滴を選択的に飛翔させるインクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体に付着した電磁輻射線硬化型のインクに電磁輻射線を照射してインクを硬化させる電磁輻射線照射部と、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体にインクが付着してからこのインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を、前記記録媒体にインクが浸透する最適な浸透量Ｖｘについて、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．７Ｖｍａｘ
但し、
Ｖｒ：ブリストー法で定義されている粗さ指数
Ｖｘ：媒体表面凹凸充填インク量と記録媒体への浸透量とを加算した量
Ｖｍａｘ：記録媒体に付着したインク滴の量
の関係を満たすように可変調節する電磁輻射線照射時間制御手段と、を具備する。ここで、Ｖｒである「ブリストー法で定義されている粗さ指数」は、インクが記録媒体を濡らすまでの間に記録媒体表面の凹凸に入り込むインク量であって、ブリストー法によって測定された量を意味する。このような用語の解釈は、本明細書の全体を通じて共通である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、インク滴を選択的に飛翔させるインクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体に付着した電磁輻射線硬化型のインクに電磁輻射線を照射してインクを硬化させる電磁輻射線照射部と、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体にインクが付着してからこのインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を、前記記録媒体にインクが浸透する最適な浸透量Ｖｘについて、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．３Ｖｍａｘ
但し、
Ｖｒ：ブリストー法で定義されている粗さ指数
Ｖｘ：媒体表面凹凸充填インク量と記録媒体への浸透量とを加算した量
Ｖｍａｘ：記録媒体に付着したインク滴の量
の関係を満たすように可変調節する電磁輻射線照射時間制御手段と、を具備する。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、電磁輻射線照射時間制御手段は、インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体との相対的な移動方向に前記インクジェット記録ヘッドと前記電磁輻射線照射部とを相対的に移動させる移動機構を含み、この移動機構によって前記インクジェット記録ヘッドと前記電磁輻射線照射部との間の相対的距離を調整する。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置において、前記記録媒体を搬送して前記インクジェット記録ヘッド及び前記電磁輻射線照射部と前記記録媒体とを相対的に移動させる記録媒体移動機構を備え、電磁輻射線照射時間制御手段は、前記記録媒体移動機構による前記電磁輻射線照射部に対する前記記録媒体の移動速度を可変させてインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を可変するようにした。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のインクジェット記録装置において、前記電磁輻射線硬化型のインクは、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型のインクである。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１、２、３、４又は５記載のインクジェット記録装置において、前記電磁輻射線硬化型のインクは、粘度を下げる成分を含有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
ここでは、まず、本実施の形態における発明の原理について説明した後、実施の形態の詳細を説明する。
【００２５】
１．発明の原理
この出願の発明者は、電磁輻射線硬化型のインク、例えばＵＶインクに電磁輻射線である紫外線を照射して硬化させて記録媒体に画像形成を行なう場合、所望の画像濃度が得られないことがあったり、定着性が劣化したり、画像形成後の記録媒体から臭気が発生したりすることがあるという問題に対して、その解決に向けて各種のアプローチを試みた。
【００２６】
図１は、図示しないインクジェット記録ヘッドから吐出されたインク滴が記録媒体に向けて飛翔した後、記録媒体に着弾し、記録媒体に浸透する様子を時間の流れで示す模式図である。
【００２７】
図１に示すように、記録媒体１に向けて飛翔したインク滴ＩＫＤは、記録媒体１に着弾後、徐々に浸透し、最終的にその全てが記録媒体１に浸透する。このような過程で、インクＩＫとして電磁輻射線硬化型のインク、例えばＵＶインク（紫外線硬化型のインク）が用いられるとすると、そのインクＩＫは、記録媒体１に着弾した後、紫外線照射されることで硬化し、記録媒体１に定着される。
【００２８】
本出願の発明者は、図１中、インクＩＫが記録媒体１に着弾した後、記録媒体１に１００％浸透する間のどのタイミングで紫外線照射をすればよい結果が得られるかを知るために、ブリストー法を用いた液体吸湿法試験を試みた。
【００２９】
＜ブリストー法について＞
図２は、ブリストー法による液体吸収性試験の方法を説明するための模式図、図３は、ブリストー法による液体吸収性試験ヘッドボックスを説明するための模式図である。
【００３０】
ブリストー法というのは、紙パルプ技術協会の規格であるＪ．ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．５１−８１の紙及び板紙の液体吸収性試験方法のことである。ブリストー法による測定は、図２に示すように、ヘッドボックス１１に予め決められた液体、この場合にはインクＩＫを収容し、収容されたインクＩＫを回転可能なドラム１２の周囲に貼り付けた記録媒体１に転移させ、その転移量を求めることによって行なう。発明者が実施したブリストー法では、ドラム１２の回転速度を変化させることで、接触時間０．００４〜２秒の間の記録媒体１に対するインクＩＫの転移量を測定することが可能となっている。
【００３１】
ヘッドボックス１１は、図３に示すように、１ｍｍ幅のスリット１３が１５ｍｍの長さで形成された構造のものである。ヘッドボックス１１に収容されたインクＩＫは、そのスリット１３を通って外部に流出し、ドラム１２の周囲に貼り付けられた記録媒体１に転移する。
【００３２】
図４は、ブリストー法による液体吸収性試験における記録媒体に対するインクの接触時間と記録媒体に対するインクの転移量（浸透量、吸収量）との関係を示すグラフである。このグラフは、一般的に、吸収曲線と称されており、横軸は接触時間を表わし、スケールを時間の平方根で表わしている。そして、吸収曲線であるグラフの傾きは吸収係数（Ｋａ）となる。また、接触時間０秒時のインク転移量を粗さ指数（Ｖｒ）と呼び、これは紙表面の凹凸に入るインクの量を表わしている。すなわち、この紙表面の凹凸に入るインクの量というのは、図１（濡れ詳細図）を参照してインク滴ＩＫＤが記録媒体１に着弾することを考えた場合、インクＩＫが記録媒体１の表面に着弾し濡れるまでの間、図１（濡れ詳細図）に示すような記録媒体１の表面の僅かな凹凸に入るインクＩＫの量に相当することになる。ブリストー法を実施すると、記録媒体１に対するインクＩＫの接触初期には、記録媒体１に対してインクＩＫの吸収が発生しない時間（Ｔｗ）があり、この部分をインク濡れ時間と呼んでいる。これは、記録媒体１がインクＩＫによって濡れるのに要する時間である。
【００３３】
ここで、図４のグラフは、
Ｖ＝Ｖｒ＋Ｋａ√（Ｔ−Ｔｗ）
で表わされる。ここに、
Ｖ：転移量
Ｖｒ：粗さ指数
Ｋａ：吸収係数
Ｔ：吸収時間
Ｔｗ：濡れ時間
をそれぞれ示している。インク吸収係数（Ｋａ）は記録媒体１表面の状態、インクＩＫの物性、インクＩＫ及び記録媒体１の濡れ性によって決定され、Ｋａが大きいほど記録媒体１に対するインクＩＫの浸透速度が速く、小さいほど浸透速度が遅いと判断される。
【００３４】
＜画像濃度について＞
図５は、インクＩＫの記録媒体１への浸透量と記録媒体１に形成された画像の画像濃度との関係を示すグラフである。浸透量は、ブリストー法にいう転移量を意味する。
【００３５】
本出願の発明者は、１０％〜１００％までの間における１０％間隔での記録媒体１への浸透状態を示す未硬化のインクＩＫに紫外線を照射して硬化させ、そのインク濃度を調べた。その結果、図５のグラフから明らかなように、記録媒体１に対するインクＩＫの浸透量が７０％以下である場合には画像濃度が１００％の状態が維持される反面、浸透量が７０％を超えると画像濃度が低下し、浸透量が１００％では画像濃度が４０％程度まで低下してしまうことが判明した。
【００３６】
したがって、図５に示す結果から、良好な画像濃度を維持する上では、記録媒体１に対するインクＩＫの浸透量を７０％以下とする必要があることが分る。
【００３７】
＜定着性について＞
図６は、ＪＩＳが規定するクロスカット法による剥離評価基準を説明するための模式図、図７は、インクＩＫの記録媒体１への浸透量と記録媒体１に形成された画像の定着性との関係を示すグラフである。
【００３８】
インク硬化膜の定着性については、ＪＩＳが規定するクロスカット法（ＪＩＳＫ ５６００−５−６）による塗膜の機械的性質である付着性試験を参考に評価を行った。つまり、記録媒体１上に塗布されて硬化したインク硬化膜に対して、インク硬化膜のみ傷つくよう、カッターナイフを用いて約１ｍｍ間隔で碁盤目状にスクラッチを入れる。このとき、スクラッチが記録媒体１まで達しないようにする。そして、粘着テープを対象物に密着するように貼り付け、その後、貼り付けた粘着テープをゆっくりと対象物面に対して約４５°の方向に引っ張りながら剥離し、粘着テープ側及び記録媒体１側の双方の状態を評価した。この際、粘着テープとしては、３Ｍ製ＳｃｏｔｃｈクリアテープＣＰ−１８を用いた。このようなクロスカット法では、図６に例示するように、０〜５までの６段階評価を行なう。
【００３９】
本出願の発明者は、１０％〜７０％までの間における１０％間隔での記録媒体１への浸透状態を示す未硬化のインクＩＫに紫外線を照射して硬化させ、その定着性をクロスカット法によって評価した。その結果は、図７に示すように、浸透量が１０％〜４０％の場合には定着性評価が２、つまり、クロスカット法にいう分類２に相当し、浸透量が５０％〜７０％の場合には定着性評価が１、つまり、クロスカット法にいう分類１に相当することが分った。
【００４０】
ここで、図６に示すように、定着性評価（クロスカット法分類）１、２共、実用上問題がないレベルであることから、浸透量が１０％〜７０％の範囲で不都合がない密着性が得られることが分る。
【００４１】
＜臭気について＞
表１は、インクの記録媒体への浸透量と画像が形成された記録媒体の臭気に関する官能臭気判定の結果との関係を示している。
【００４２】
【表１】

【００４３】
本出願の発明者は、０％〜１００％までの間における１０％間隔での記録媒体１への浸透状態を示す未硬化のインクＩＫに紫外線を照射して硬化させ、記録媒体１の臭気を評価した。評価方法としては、インクＩＫを硬化させて定着させた記録媒体１を２４時間放置した後の匂いを複数人に嗅いでもらい、
○：臭気が気にならない
△：臭気がやや気になる
×：臭気が気になる
の三段階で評価する、という臭気官能評価による。
【００４４】
ここで、図１に示すように、インクＩＫがＵＶインク等のような電磁輻射線硬化型インクである場合には、記録媒体１に浸透するインクＩＫに対して紫外線（電磁輻射線）を照射すると、インクＩＫの表面だけが硬化し、インクＩＫの記録媒体１に浸透した領域まで硬化させることは困難である。このため、記録媒体１に対する浸透量が増加するほど、インクＩＫ中の未硬化残存領域が多くなってしまう。そこで、このようなインクＩＫ中の未硬化残存領域では、インクＩＫに含まれているモノマーが臭気を発する。
【００４５】
このような理由から、記録媒体１に対するインクＩＫの浸透量が３０％以下であると、臭気が気にならない（○）という評価が得られる反面、浸透量が４０％になると臭気がやや気になる（△）という評価となり、浸透量が５０％を超えると臭気が気になる（×）という評価となってしまう。
【００４６】
したがって、表１に示す結果から、記録済みの記録媒体１において臭気を抑制するためには、記録媒体１に対するインクＩＫの浸透量を３０％以下とする必要があることが分る。
【００４７】
＜吸収係数Ｋａについて＞
図８は、吸収係数と円形度係数との関係を示すグラフである。
【００４８】
本出願の発明者は、前述したブリストー法における吸収曲線であるグラフの傾き吸収係数Ｋａについて、吸収係数ＫａとインクＩＫにより形成されるドットの真円度との関係を調べてみた。
【００４９】
そのために、発明者は、任意に抽出したサンプル２０種類の組み合わせでフェザリングの試験を行なった。まず、フェザリングを調べるために、記録媒体１にドット画像を作成した。この画像は、暫定的にインクが記録媒体１に若干浸透する程度のタイミング、具体的には、インクＩＫが記録媒体１に着弾してから紫外線を照射してインクＩＫを硬化させるまでの時間を２秒に設定して実験した。そして、こうして作成したドット画像を王子計測機械社製のドットアナライザー（画像評価装置）で測定し、円形度係数を求めた。測定は、１０個のドットを測定して平均をとり、円形度係数をフェザリングの良否判定のための数値として用いた。
【００５０】
ここで、円形度係数というのは、ドットの面積と周囲長との値から導かれる数値であり、
円形度係数＝４π×ドット面積／（ドットの周囲長）^２
を意味し、この円形度係数が１に近いほど真円性が高く、１より小さくなるほど真円性に欠け、フェザリングによって円の変形度合が大きいと判断することができる。このような結果に基づく良否の判断基準としては、０．７以上でフェザリングが少ないと評価し得る。そこで、図８にグラフより、０．７以上は吸収係数Ｋａが０〜１．０（ｍｌ／ｍ^２ ）√（ｍｓ）の範囲に相当することが分る。
【００５１】
したがって、図８に示す結果から、吸収係数Ｋａが０〜１．０（ｍ／ｍ^２ ）√ｍｓの範囲となるような記録媒体１及びインクＩＫの組み合わせを選定することが望ましいことが分る。
【００５２】
＜記録媒体１にインクＩＫが浸透する最適な浸透量＞
本出願の発明者は、以上の実験結果より、記録媒体１にインクＩＫが浸透する最適な浸透量を想定した。この最適な浸透量をＶｘとすると、最適な浸透量Ｖｘは、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．７Ｖｍａｘ …（１）
あるいは、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．３Ｖｍａｘ …（２）
の関係を満たす値であることが望ましい（図４のグラフ参照）。
【００５３】
上記（１）式及び（２）式中、Ｖｒは、図１（濡れ詳細図）を参照してインク滴ＩＫＤが記録媒体１に着弾することを考えた場合、インクＩＫが記録媒体１の表面に着弾し濡れるまでの間、図１（濡れ詳細図）に示すような記録媒体１の表面の凹凸に入るインクＩＫの量（粗さ指数）を意味する。ブリストー法では、記録媒体１に対するインクＩＫの接触初期には、記録媒体１に対してインクＩＫの吸収が発生しない時間（Ｔｗ）があり、これは、記録媒体１がインクＩＫによって濡れるのに要する時間である。この部分はインク濡れ時間と呼ばれている。上記（１）式及び（２）式では、この触れ時間の間、記録媒体１の表面の凹凸に入り込んだインクＩＫの量を粗さ指数として定義している。
【００５４】
上記（１）式及び（２）式中、Ｖｍａｘは、記録媒体１に付着したインク滴ＩＫＤの量を定義している。つまり、インク滴ＩＫＤが全て記録媒体１に浸透した場合の単位面積当りの浸透量である。ここで、
Ｘ：解像度（Ｘｄｐｉ）
ｖ：インク液ＩＫＤの量（ｖ ｐｌ）
とした場合の単位面積当りのインク量Ｖ（ｍｌ／ｍ^２ ）は、
Ｖ＝ｖ×１０^−９／｛（２５４００／Ｘ）×１０^−６｝^２
となり、例えば、ｖ＝１４ｐｌの場合、Ｖは約７．８ｍｌ／ｍ^２ となる。したがって、この場合のＶｍａｘも、約７．８ｍｌ／ｍ^２ となる。
【００５５】
ここで、上記（１）式は、画像濃度の問題を解決し得る最適な浸透量Ｖｘを定義し、上記（２）式は、画像濃度だけでなく、臭気の問題をも解決し得る最適な浸透量Ｖｘを定義する。
【００５６】
２．実施の形態
図９は、インクジェット記録装置の側面図、図１０は、その斜視図である。
【００５７】
記録媒体１０１を搬送する搬送ベルト構造の媒体搬送部１０２が設けられ、この媒体搬送部１０２に記録媒体１０１を供給する媒体供給部１０３が設けられている。そして、媒体搬送部１０２が記録媒体１０１を搬送する媒体搬送路１０４には、媒体供給部１０３に近い方から順に、インクジェット記録ヘッド１０５、電磁輻射線照射部としての紫外線照射装置１０６が配置されている。
【００５８】
媒体搬送部１０２は、記録媒体移動機構を構成し、駆動ローラ１０７と従動ローラ１０８との間に搬送ベルト１０９が掛け渡され、図示しない駆動原から動力を得て回転駆動される駆動ローラ１０７の回転によって搬送ベルト１０９を転動させ、これによって搬送ベルト１０９上に位置する記録媒体１０１を搬送する構造のものである。
【００５９】
媒体供給部１０３は、複数枚の記録媒体１０１を積層して収納し、最上位に位置する記録媒体１を媒体搬送部１０に向けてピックアップ給送する構造のものである。
【００６０】
インクジェット記録ヘッド１０５は、直線上に配列された図示しない複数個のノズルから選択的に紫外線硬化型のインクによるインク滴を吐出させて飛翔させる構造のライン型のヘッドである。本実施の形態においては、インクを吐出して飛翔させるためのメカニズムに関しては、その種類を問わない。このようなインクジェット記録ヘッド１０５は、そのインク吐出側の端部を媒体搬送路１０４に対面させて配置されている。
【００６１】
紫外線照射装置１０６は、水銀ランプやメタルハライドランプ等のような紫外線ランプによるバルブ１１０からの発光光を直接的及び反射板１１１で反射して媒体搬送路１０４上を搬送される記録媒体１０１に照射する構造のものである。紫外線照射装置１０６は、電磁輻射線照射部の一態様であり、本実施の形態において紫外線を照射する紫外線照射装置１０６を電磁輻射線照射部として用いているのは、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１０５がインクとして紫外線硬化型のインクを用い、これを記録媒体１０１に向けて吐出するからである。
【００６２】
また、図１０に示すように、紫外線照射装置１０６では、バルブ１１０及び反射板１１１の部分が紫外線照射ユニット１１２として構築され、この紫外線照射ユニット１１２は、記録媒体１０１の媒体搬送路１０４に沿わせて配置された一対のレール１１３にスライド自在に保持されている。そして、紫外線照射装置１０６には、紫外線照射ユニット１１２に駆動力を付与してスライドさせる図示しないアクチュエータが設けられている。ここに、移動機構が構成されている。
【００６３】
ここで、インクジェット記録ヘッド１０５から吐出させるインクについて説明する。このインクとしては、通常、印刷インクとして用いられている印刷インク（１０００〜１００００ｍＰａ・ｓ）に比較し、大幅にインク粘度を下げる必要がある（３０ｍＰａ・ｓ以下：２５℃における粘度）。そこで、粘度を下げるために、所定の要求性能、例えば、
ａ）希釈性が良好であること
ｂ）密着性、硬化性を阻害しないこと
ｃ）臭気が少ないこと
ｄ）沸点や引火点が高いこと
ｅ）安全性が高いこと
等の性能を持ったモノマーなどを溶剤として入れる。インクに求められる各種の要求性能を満たしつつ粘度を下げることができる添加剤として、本実施の形態では、以下の１種又は２種のモノマーを所定量添加して粘度を下げている。
【００６４】
エトキシジエチレングリコールアクリレート
ヘキサンジオールジアクリレート
フェノキシジエチレングリコールアクリレート
ネオペンチルグリコールジアクリレート
等
また、これらのモノマーと併用して、オリゴマー類、例えば、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が用いられる。
【００６５】
図１１は、インクジェット記録装置のハードウエア構造を示すブロック図である。
【００６６】
本実施の形態のインクジェット記録装置は、前述した媒体搬送部１０２、媒体供給部１０３、インクジェット記録ヘッド１０５及び紫外線照射装置１０６を主要な構成要件として備えているが、これらの各部は、基本的にはマイクロプロセッサの制御によって駆動制御される。したがって、インクジェット記録装置は、マイクロプロセッサであるＣＰＵ、ＣＰＵにバス接続されてマイクロコンピュータを構築するＲＯＭ及びＲＡＭ（全て図示せず）を備えており、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納された動作プログラムに従い各部が駆動制御される。このような駆動制御の下で、媒体搬送部１０２、媒体供給部１０３、インクジェット記録ヘッド１０５及び紫外線照射装置１０６は、次のように動作する。
【００６７】
まず、印字データは、記録装置コントローラ２０１に転送され、この記録装置コントローラ２０１によって印字データ転送回路２０２に印字データが送られ、ヘッド駆動回路２０３に印字のための駆動信号が送られる。ヘッド駆動回路２０３は、インクジェット記録ヘッド１０５を駆動し、インクジェット記録ヘッド１０５は、印字データ転送回路２０２に転送されてきた印字データに応じて図示しないノズルからインクをインク滴として吐出する。
【００６８】
この際、記録装置コントローラ２０１は、記録媒体搬送制御部２０４及び紫外線照射装置制御部２０５にも駆動信号を送信する。これにより、駆動ローラ１０７が駆動されて搬送ベルト１０９が転動し、搬送ベルト１０９上に位置する記録媒体１０１が搬送されると共に、紫外線照射装置１０６においてバルブ１１０が付勢されて点灯する。そこで、このような記録媒体１０１の搬送による副走査方向への移動と、図示しないノズルが主操作方向にライン上に配列されたインクジェット記録ヘッド１０５からの選択的なインクの吐出との組み合わせによって記録媒体１０１上に印字データに応じた画像が形成される。形成された画像、つまりインクは、紫外線照射装置１０６の位置まで搬送されるとバルブ１１０からの照射光によって紫外線照射され、硬化して記録媒体１０１に定着する。
【００６９】
ここで、本実施の形態では、紫外線照射装置制御部２０５によって、紫外線照射装置１０６における紫外線照射ユニット１１２が駆動され、インクジェット記録ヘッド１０５と紫外線照射装置１０６との間の距離の最適化が図られている。ここに、電磁輻射線照射時間制御手段の機能が実行される。
【００７０】
つまり、本実施の形態では、画像品質（画像濃度、定着性、残留未硬化インクによる臭気低減）を確保するため、紫外線照射によるインクの硬化タイミングの設定（単位面積あたりの浸透量の設定）を、インクの特性（粘度、表面張力など）や記録媒体の特性（表面濡れ性、表面空隙率など）によるインクの浸透量の変動に対処しながら実行している。これを実現するために、本実施の形態では、ブリストー法で測定して求めたインクと記録媒体１０１との組み合わせによるインクの記録媒体１０１への浸透特性（吸収曲線）と画像濃度、定着性、臭気をそれそれ評価し、最適な紫外線照射タイミング（単位面積あたりの最適浸透量の設定）となるように、インクジェット記録ヘッド１０５と紫外線照射装置１０６との間の距離を最適化している。この場合、本実施の形態では、インクの記録媒体１０１に対する最適な浸透量Ｖｘとして、前述した（１）式又は（２）式、つまり、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．７Ｖｍａｘ …（１）
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．３Ｖｍａｘ …（２）
の関係を満たす値となるようにしている。もっとも、本実施の形態では、より範囲が狭い上記（２）式を満たす浸透量Ｖｘが設定されるよう、インクジェット記録ヘッド１０５と紫外線照射装置１０６との間の距離を最適化している。
【００７１】
ここで、上述したようにインクジェット記録ヘッド１０５と紫外線照射装置１０６との間の距離を設定するために、本実施の形態では、紫外線照射ユニット１１２を駆動して移動させ、インクジェット記録ヘッド１０５と紫外線照射ユニット１１２との間の距離を設定している。その移動量の根拠として、マイクロコンピュータの図示しないＲＡＭには、各インクと記録媒体１０１との組み合わせについて、上記（２）式を求めた結果によって算出される紫外線照射ユニット１１２の位置情報を記憶している。そこで、各インクと記録媒体１０１との組み合わせ情報が入力されると、そのＲＡＭが記憶する紫外線照射ユニット１１２の位置情報に応じて紫外線照射装置制御部２０５の駆動制御によって紫外線照射装置１０６を移動させる。
【００７２】
別の実施の形態として、紫外線照射ユニット１１２は位置不動としながら、記録媒体搬送駆動部２０７による記録媒体１０１の搬送速度を制御して上記（２）式を満たす浸透量Ｖｘを設定するようにしても良い。
【００７３】
さらに別の実施の形態として、紫外線照射ユニット１１２の移動と記録媒体搬送駆動部２０７による記録媒体１０１の搬送速度の変更とを組み合わせて上記（２）式を満たす浸透量Ｖｘを設定するようにしても良い。
【００７４】
図１２は、各種のバルブにおける発光波長と相対出力との関係を示すグラフ、図１３は、紫外線照射装置の照度プロファイルを例示するグラフである。
【００７５】
図１２より明らかなように、一概にバルブ１１０といっても、その発光波長と相対出力との関係やその照度プロファイルについては、各製造メーカや各製品間で異なる。このため、図１３に例示する照度プロファイルは、各バルブ１１０について異なる。そこで、インクジェット記録ヘッド１０５によって記録された画像のインクが紫外線照射装置１０６における紫外線照射位置に達するまでの距離や時間という概念中、インクが紫外線照射位置に達した位置とはどの位置なのかが問題となる。本実施の形態では、この位置、つまり、インクが紫外線照射位置に達した位置を、バルブ１１０の照度プロファイルの達した位置であると想定している。この場合のバルブ１１０の照度プロファイルというのは、バルブのピーク照度、つまり、ある照度プロファイルにおける頂点照度から１／ｅ^２ の位置である。
【００７６】
【実施例】
本出願の発明者は、上記実施の形態を実際に実施した。その結果、良好な結果が得られた。実施例の条件は、次の通りである。
・インク：紫外線硬化型インク（インクジェット用ＵＶインク）
・記録媒体：印刷用コート紙（坪量１０４．７ｇ／ｍ^２）
・搬送速度：２５ｍ／ｍｉｎ
・紫外線照射用のバルブ：“Ｄ”バルブ（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン株式会社製）
・ピーク照度：約２５００ｍＷ／ｃｍ^２
・積算光量：約５００ｍＪ／ｃｍ^２
・最適な記録媒体にインク付着からＵＶ照射までの時間：０．２〜２秒
【００７７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、インク滴を選択的に飛翔させるインクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体に付着した電磁輻射線硬化型のインクに電磁輻射線を照射してインクを硬化させる電磁輻射線照射部と、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体にインクが付着してからこのインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を、前記記録媒体にインクが浸透する最適な浸透量Ｖｘについて、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．７Ｖｍａｘ
但し、
Ｖｒ：ブリストー法で定義されている粗さ指数
Ｖｘ：媒体表面凹凸充填インク量と記録媒体への浸透量とを加算した量
Ｖｍａｘ：記録媒体に付着したインク滴の量
の関係を満たすように可変調節する電磁輻射線照射時間制御手段と、を具備するので、記録媒体に付着させたインクによって形成された画像について、所望の画像濃度を得ることができる。
【００７８】
請求項２記載の発明は、インク滴を選択的に飛翔させるインクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体に付着した電磁輻射線硬化型のインクに電磁輻射線を照射してインクを硬化させる電磁輻射線照射部と、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体にインクが付着してからこのインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を、前記記録媒体にインクが浸透する最適な浸透量Ｖｘについて、
Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．３Ｖｍａｘ
但し、
Ｖｒ：ブリストー法で定義されている粗さ指数
Ｖｘ：媒体表面凹凸充填インク量と記録媒体への浸透量とを加算した量
Ｖｍａｘ：記録媒体に付着したインク滴の量
の関係を満たすように可変調節する電磁輻射線照射時間制御手段と、を具備するので、記録媒体に付着させたインクによって形成された画像について、所望の画像濃度を得ることができる上に、記録媒体に対するインクの定着性を良好にすることができ、さらに、画像形成後の記録媒体から発生することがある臭気を抑制することもできる。
【００７９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、電磁輻射線照射時間制御手段は、インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体との相対的な移動方向に前記インクジェット記録ヘッドと前記電磁輻射線照射部とを相対的に移動させる移動機構を含み、この移動機構によって前記インクジェット記録ヘッドと前記電磁輻射線照射部との間の相対的距離を調整するので、記録媒体にインクが付着してからインクに電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を容易に可変することができる。また、記録媒体にインクが付着してからインクに電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間の可変を、記録媒体の移動速度を変化させることなく実現することができるため、インクジェット記録ヘッドと記録媒体移動機構との間での印字タイミング制御等の変更が不要であり、制御の複雑化を回避することができる。
【００８０】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置において、前記記録媒体を搬送して前記インクジェット記録ヘッド及び前記電磁輻射線照射部と前記記録媒体とを相対的に移動させる記録媒体移動機構を備え、電磁輻射線照射時間制御手段は、前記記録媒体移動機構による前記電磁輻射線照射部に対する前記記録媒体の移動速度を可変させてインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を可変するようにしたので、記録媒体にインクが付着してからインクに電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を容易に可変することができる。また、記録媒体にインクが付着してからインクに電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間の可変を、特別な機構を用いることなく実現することができるため、装置の小型か簡略化を図ることができる。
【００８１】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のインクジェット記録装置において、前記電磁輻射線硬化型のインクは、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型のインクであるので、紫外線の照射によって容易に硬化させることができ、インクを硬化させる構造の単純化することができる。
【００８２】
請求項６記載の発明は、請求項１、２、３、４又は５記載のインクジェット記録装置において、前記電磁輻射線硬化型のインクは、粘度を下げる成分を含有するので、インクジェット記録ヘッドから容易にインクを吐出させることができ、また、インク吐出口でのインクの目詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図示しないインクジェット記録ヘッドから吐出されたインク滴が記録媒体に向けて飛翔した後、記録媒体に着弾し、記録媒体に浸透する様子を時間の流れで示す模式図である。
【図２】ブリストー法による液体吸収性試験の方法を説明するための模式図である。
【図３】ブリストー法による液体吸収性試験ヘッドボックスを説明するための模式図である。
【図４】ブリストー法による液体吸収性試験における記録媒体に対するインクの接触時間と記録媒体に対するインクの転移量（吸収量）との関係を示すグラフである。
【図５】インクの記録媒体への浸透量と記録媒体に形成された画像の画像濃度との関係を示すグラフである。
【図６】ＪＩＳが規定するクロスカット法による剥離評価基準を説明するための模式図である。
【図７】インクの記録媒体への浸透量と記録媒体に形成された画像の定着性との関係を示すグラフである。
【図８】吸収係数と円形度係数との関係を示すグラフである。
【図９】インクジェット記録装置の側面図である。
【図１０】その斜視図である。
【図１１】インクジェット記録装置のハードウエア構造を示す機能ブロック図である。
【図１２】各種のバルブにおける発光波長と相対出力との関係を示すグラフである。
【図１３】紫外線照射装置の照度プロファイルを例示するグラフである。
【符号の説明】
１０１ 記録媒体
１０２ 記録媒体移動機構（媒体搬送部）
１０５ インクジェット記録ヘッド
１０６ 電磁輻射線照射部（紫外線照射装置）
ＩＫ 紫外線硬化型のインク

Claims (6)

1. インク滴を選択的に飛翔させるインクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるインクジェット記録装置において、
   前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体に付着した電磁輻射線硬化型のインクに電磁輻射線を照射してインクを硬化させる電磁輻射線照射部と、
   前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体にインクが付着してからこのインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を、前記記録媒体にインクが浸透する最適な浸透量Ｖｘについて、
   Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．７Ｖｍａｘ
   但し、
   Ｖｒ：ブリストー法で定義されている粗さ指数
   Ｖｘ：媒体表面凹凸充填インク量と記録媒体への浸透量とを加算した量
   Ｖｍａｘ：記録媒体に付着したインク滴の量
   の関係を満たすように可変調節する電磁輻射線照射時間制御手段と、
   を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インク滴を選択的に飛翔させるインクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させるインクジェット記録装置において、
   前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体に付着した電磁輻射線硬化型のインクに電磁輻射線を照射してインクを硬化させる電磁輻射線照射部と、
   前記インクジェット記録ヘッドから吐出されて前記記録媒体にインクが付着してからこのインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を、前記記録媒体にインクが浸透する最適な浸透量Ｖｘについて、
   Ｖｒ≦Ｖｘ≦０．３Ｖｍａｘ
   但し、
   Ｖｒ：ブリストー法で定義されている粗さ指数
   Ｖｘ：媒体表面凹凸充填インク量と記録媒体への浸透量とを加算した量
   Ｖｍａｘ：記録媒体に付着したインク滴の量
   の関係を満たすように可変調節する電磁輻射線照射時間制御手段と、
   を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 電磁輻射線照射時間制御手段は、インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体との相対的な移動方向に前記インクジェット記録ヘッドと前記電磁輻射線照射部とを相対的に移動させる移動機構を含み、この移動機構によって前記インクジェット記録ヘッドと前記電磁輻射線照射部との間の相対的距離を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録媒体を搬送して前記インクジェット記録ヘッド及び前記電磁輻射線照射部と前記記録媒体とを相対的に移動させる記録媒体移動機構を備え、電磁輻射線照射時間制御手段は、前記記録媒体移動機構による前記電磁輻射線照射部に対する前記記録媒体の移動速度を可変させてインクに前記電磁輻射線照射部によって電磁輻射線を照射するまでの時間を可変するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記電磁輻射線硬化型のインクは、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型のインクであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のインクジェット記録装置。
6. 前記電磁輻射線硬化型のインクは、粘度を下げる成分を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のインクジェット記録装置。

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