JP4157336B2

JP4157336B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4157336B2
Application number: JP2002205865A
Authority: JP
Inventors: 高久池田; 敦久保田; 耕一足立
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: JP2004042548A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線を照射すると硬化する紫外線硬化型インクを吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体インクをインクジェット記録ヘッドのノズルから吐出することにより画像を記録するインクジェット記録装置のインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤インクおよび紫外線を照射すると硬化する紫外線硬化型インク等が使用されている。これらの各種インクは、定着メカニズムの違いから、それぞれに適した記録媒体が選ばれ、異なるアプリケーションで用いられている。
【０００３】
水性インクや油性インクは一般的にインクを吸収する吸収性のある記録媒体に用いられ、その定着メカニズムは個々に異なる。水性インクの場合には、溶媒の蒸発と記録媒体への浸透の両方に支配される。また、油性インクの場合には、記録媒体への浸透が支配的である。つまり、水性インクや油性インクでは、インクを吸収しない非吸収性の記録媒体、たとえば、ＯＨＰ等のプラスチックフイルムに対しては、定着性はよくない。
【０００４】
そこで、非吸収性の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が、その定着メカニズムは溶剤の蒸発が支配的であり、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。また、溶剤インクは揮発性が高く、インクジェット記録ヘッドに形成されたノズルで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う必要がある。
【０００５】
また、紫外線硬化型インクの定着メカニズムは光硬化反応、すなわち紫外線硬化反応であって、紫外線によって光重合開始剤が反応性モノマーやオリゴマーと反応し、高分子化されるので非吸収性の記録媒体に対しても確実な定着が得られる。また、これらの反応は、非常に短時間で行われ、揮発性有機溶剤を発生させることもない。さらに、揮発性が非常に低く、溶剤インクで問題となるノズルでの蒸発乾燥による目詰まりも非常に少ない。このように優れた定着メカニズム、低揮発性とインクの低粘度化により非吸収性の記録媒体に対して紫外線硬化型インクを利用したインクジェット方式の記録装置が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、異なるノズルから時間的にタイミングをずらして紫外線硬化型インクを吐出し記録媒体上の隣接するところに記録した場合に問題が生じる。例えば、モノクロのドットを記録する場合に、図６の（ａ）に示すように、先ず、１列目のドットｎ11、ｎ12を記録媒体１に着弾し、続いて、所定時間後に、図６の（ｂ）に示すように、２列目のドットｎ21、ｎ22を記録媒体１に着弾させると、それぞれのドットｎ11、ｎ12、ｎ21、ｎ22は硬化されていないので、図６の（ｃ）に示すように、例えば、上側ではドットｎ11がドットｎ21に引き寄せられ、下側ではドットｎ22がドットｎ12に引き寄せられるというような現象が生じ、最終的に硬化したドットは、図６の（ｄ）に黒丸で示すように、ドットｎ11がドットｎ21に合体したようなドットｎ31と、ドットｎ22がドットｎ12に合体したようなドットｎ32になってしまう。
【０００７】
この結果、ドットにおいて濃淡の差が生じ、モトルと呼ばれる斑模様の記録が行われ画質低下を招くという問題があった。また、カラーのドットを記録する場合に、１列目と２列目とで異なる色のドットを着弾すると、１列目と２列目のドットの境界面でインクが混ざり合う、いわゆるブリードが発生し、画質低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するために為されたもので、紫外線硬化型インクを使用して記録を行うものにおいて、モトルやブリードの発生を防止することで画質低下を防止できるインクジェット記録装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、搬送路に沿って記録媒体を搬送する媒体搬送手段と、色毎にそれぞれ異なる位置に配置され、ノズルから、紫外線を照射すると硬化する該当する色の紫外線硬化型インクを吐出して搬送路を搬送される記録媒体上にドットを記録する複数のインクジェット記録ヘッドと、この各インクジェット記録ヘッドのノズルから記録媒体上に吐出した紫外線硬化型インクのドットに紫外線を照射してプレ硬化させる単一のプレ硬化手段と、プレ硬化手段によりプレ硬化されたドットにさらに紫外線を照射して本硬化させる本硬化手段とを備え、１つのインクジェット記録ヘッドで記録媒体上にドットを記録する毎に媒体搬送手段によりそのドットをプレ硬化手段の位置に移動せしめてプレ硬化させ、その後、媒体搬送手段により記録媒体を戻して次のインクジェット記録ヘッドでドットを記録するという動作を繰り返し行い、記録媒体に対する色毎のインクジェット記録ヘッドによるドット記録及びそのプレ硬化がすべて終了した後、本硬化手段によりプレ硬化されたドットを本硬化させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、インクジェット記録装置を示す概略断面図である。このインクジェット記録装置１１に使用する紫外線硬化型インク１２は、紫外線を照射することにより硬化する特性を有する。
【００１１】
紫外線硬化型インク１２としては、例えば、色材として顔料もしくは染料等を１〜３ｗｔ％、環状構造を有するラジカル重合系のアクリルモノマーを５０〜７０ｗｔ％、ラジカル重合系の脂肪族ウレタンアクリレート系オリゴマーを１０〜２０ｗｔ％、３官能のアクリレート系オリゴマーを１０〜２０ｗｔ％、ラジカル系光重合開始剤を３〜５ｗｔ％、有機高分子分散在を０．５〜３ｗｔ％、混合したものを使用している。
【００１２】
前記インクジェット記録装置１１は、装置内下方に配置した記録媒体１３をセットした給紙部１４と、この給紙部１４から前記記録媒体１３を給送する給送手段１５と、この給送手段１５から給送される記録媒体１３を搬送する媒体搬送手段１６とを設けている。
【００１３】
また、前記インクジェット記録装置１１は、装置内中央部に配置し前記媒体搬送手段１６で搬送された記録媒体１３に紫外線硬化型インク１２を吐出させるカラーインクジェット記録ヘッド機構１７と、このカラーインクジェット記録ヘッド機構１７により記録媒体１３に着弾した紫外線硬化型インク１２に紫外線を照射しプレ硬化させるプレ硬化手段としての紫外線照射装置１８と、この紫外線照射装置１８によりプレ硬化した紫外線硬化型インク１２に対してさらに紫外線を照射して本硬化させる本硬化手段としての紫外線照射装置１９と、この紫外線照射装置１９により本硬化した記録媒体１３を排出する排出部２０とを設けている。
【００１４】
前記給送手段１５は、給紙部１４にセットされた記録媒体１３を分離ローラ２１により最上位から１枚ずつ分離し、２対の給紙ローラ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄで媒体搬送手段１６へと給送するようになっている。
【００１５】
前記媒体搬送手段１６は、ステッピングモータ２３により駆動する駆動ローラ２４と従動ローラ２５とに媒体搬送ベルト２６を掛け渡して搬送路を形成している。前記搬送ベルト２６の内側には、テンションローラ２７を複数設け、搬送ベルト２６の弛みをとるとともに所定の張力を維持するようになっている。
【００１６】
また、前記記録媒体１３を従動ローラ２５と搬送ローラ２８とで挟み込み媒体搬送ベルト２６に吸着させた状態で図中矢印方向に搬送し、前記カラーインクジェット記録ヘッド機構１７の対向位置を通過させ、さらに、前記排出部２０を構成する排出ローラ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって排出紙収容部２０ｆに排出するようになっている。
【００１７】
前記カラーインクジェット記録ヘッド機構１７は、媒体搬送ベルト２６の上方に配置され、記録媒体１３の搬送方向の上流側から下流側へ向かって順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の紫外線硬化型インク１２を収納するインクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを備えている。
【００１８】
このインクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、記録媒体１３の搬送方向と交差する方向に、記録媒体１３の幅全体を充分にカバーできる幅に亙って多数の微細な液体吐出口、すなわち、ノズル２９を配列したライン型ヘッドであり、各色の紫外線硬化型インク１２をノズル２９から吐出するようになっている。前記各インクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄはノズル２９からインク１２を吐出させるのに、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体からなる圧力発生手段を使用している。
【００１９】
前記紫外線照射装置１８は、各インクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄのそばの下流側にそれぞれ前記媒体搬送手段１６に対向して設置され、前記記録媒体１３の幅全体に紫外線を照射して紫外線硬化型インク１２をプレ硬化できるようになっている。前記紫外線照射装置１８は、例えば、高圧水銀灯あるいはエキシマランプ等の紫外線（ＵＶ）ランプを設け、この紫外線ランプにより紫外線を照射するようになっている。
【００２０】
前記紫外線照射装置１８がプレ硬化するための紫外線照射量は、前記各インクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄから記録媒体１３上に吐出されたドットが隣り合った場合（例えば、インクジェット記録ヘッド１７ａからのドットとインクジェット記録ヘッド１７ｂからのドットが隣り合った場合）にドット同士が混ざり合わない程度に増粘させる光量に調整されている。
【００２１】
図２の（ａ）及び（ｂ）は２種類の紫外線硬化型インクに対する、紫外線の積算光量と重合度（インクの固まり具合）との関係を示すグラフで、（ａ）のインクの場合は積算光量が５０ｍＪ／ｃｍ^２のとき重合度が４０％程度になり、（ｂ）のインクの場合は積算光量が５０ｍＪ／ｃｍ^２のとき重合度が６０％程度になっている。この程度の重合度はプレ硬化として適している。従って、前記紫外線照射装置１８がプレ硬化するための紫外線照射量は、例えば、積算光量が５０ｍＪ／ｃｍ^２程度になるように調整される。
【００２２】
前記紫外線照射装置１９は、前記媒体搬送ベルト２６の下流側最後端、すなわち、前記ブラックのインクジェット記録ヘッド１７ｄの下流側に設置された紫外線照射装置１８のさらに下流側に設置され、前記記録媒体１３の幅全体に紫外線を照射して紫外線硬化型インク１２を本硬化できるようになっている。前記紫外線照射装置１９も紫外線照射装置１８と同様に、例えば、高圧水銀灯あるいはエキシマランプ等の紫外線（ＵＶ）ランプを設け、この紫外線ランプにより紫外線を照射するようになっている。
【００２３】
次に、本実施の形態の動作について述べる。
まず、画像処理手段（図示しない）により記録のための画像処理が開始され、記録のためのデータが各インクジェット記録ヘッド１７ａ〜１７ｄに供給される。一方、所定のタイミングで給紙部１４にセットされた記録媒体１３が分離ローラ２１によって１枚ずつ分離され、給紙ローラ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにより媒体搬送手段１６に給送される。そして、記録媒体１３は、従動ローラ２５と搬送ローラ２８とにより媒体搬送ベルト２６上に吸着され、各インクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとの対向位置へ搬送される。
【００２４】
先ず、イエローのインクジェット記録ヘッド１７ａが動作し、ノズル２９から紫外線硬化型インク１２を吐出し記録媒体１３にドットを着弾させる。このドットはすぐ下流側にある紫外線照射装置１８によって紫外線が照射されプレ硬化されて増粘される。
【００２５】
続いて、マゼンタのインクジェット記録ヘッド１７ｂが動作し、ノズル２９から紫外線硬化型インク１２を吐出し記録媒体１３にドットを着弾させる。このドットはすぐ下流側にある紫外線照射装置１８によって紫外線が照射されプレ硬化されて増粘される。
【００２６】
続いて、シアンのインクジェット記録ヘッド１７ｃが動作し、ノズル２９から紫外線硬化型インク１２を吐出し記録媒体１３にドットを着弾させる。このドットはすぐ下流側にある紫外線照射装置１８によって紫外線が照射されプレ硬化されて増粘される。
【００２７】
最後に、ブラック印字があれば、ブラックのインクジェット記録ヘッド１７ｄが動作し、ノズル２９から紫外線硬化型インク１２を吐出し記録媒体１３にドットを着弾させる。このドットはすぐ下流側にある紫外線照射装置１８によって紫外線が照射されプレ硬化されて増粘される。
【００２８】
そして、記録媒体１３に記録されプレ硬化されたドットは最終的には紫外線照射装置１９によって本硬化される。本硬化が終了した記録媒体１３は排出ローラ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって排出紙収容部２０ｆに排出される。
【００２９】
このように、各インクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄから記録媒体１３に吐出された紫外線硬化型インク１２のドットは直ぐに紫外線照射装置１８によってプレ硬化され増粘されるので、例えば、図３の（ａ）に示すように、イエローのインクジェット記録ヘッド１７ａで１列目のドットｎ11，ｎ12を記録し、続いて、図３の（ｂ）に示すように、マゼンタのインクジェット記録ヘッド１７ｂで２列目のドットｎ21，ｎ22を記録したとき、１列目のドットｎ11，ｎ12は図中黒丸として示すようにプレ硬化されているので２列目のドットｎ21，ｎ22に引き寄せられることはない。
【００３０】
従って、図３の（ｃ）に示すように、１列目のイエローのドットｎ11，ｎ12と２列目のマゼンタのドットｎ21，ｎ22はインクが混ざり合うことはない。すなわち、ブリードの発生が防止され画質低下が防止される。そして、紫外線硬化型インクの硬化樹脂が本来持っている耐光性、耐擦過性、耐水性に優れた画像を記録することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
なお、前述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し異なる部分について述べる。図４は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略側面図である。
【００３２】
第１の実施の形態では、紫外線硬化型インク１２をプレ硬化させるプレ硬化手段である紫外線照射装置１８を各インクジェット記録ヘッド１７ａ〜１７ｄに対してそれぞれ設置したのに対し、本実施の形態のインクジェット記録装置４１は、図４に示すように、プレ硬化手段である紫外線照射装置１８をブラックのインクジェット記録ヘッド１７ｄのそばの下流側に１個設け、その紫外線照射装置１８のそばの下流側に本硬化手段である紫外線照射装置１９を配置している。
【００３３】
また、媒体搬送手段１６は正逆回転させる駆動方式とし、ステッピンクモータ２３によって駆動ローラ２５を正逆回転させ、これにより搬送ベルト２６が矢印Ａ方向および反対の矢印Ｂ方向に移動できるようになっている。
【００３４】
本実施の形態について動作を説明する。
まず、イエローのインクジェット記録ヘッド１７ａのノズル２９からイエローの紫外線硬化型インク１２を吐出させて記録媒体１３上にドットを記録する。つぎに、記録したドットをプレ硬化させるため媒体搬送ベルト２６を矢印Ａ方向に搬送させ記録したドットを紫外線照射装置１８の位置に移動し、この紫外線照射装置１８から紫外線を照射させてプレ硬化させる。
【００３５】
つぎに、駆動ローラ２４を逆回転させて、媒体搬送ベルト２６を反対方向の矢印Ｂ方向に移動させ、記録媒体１３を戻してからマゼンタのインクジェット記録ヘッド１７ｂのノズル２９からマゼンタの紫外線硬化型インク１２を吐出させ記録媒体１３にドットを記録する。そして、イエローのときと同様に、Ａ方向に搬送ベルト２６を搬送させマゼンタのドットに紫外線照射装置１８から紫外線を照射させてプレ硬化させる。
【００３６】
これらの動作を繰り返し、記録媒体１３に対するドット記録及びそのプレ硬化がすべて終了すると、最後に記録媒体１３を紫外線照射装置１９まで搬送して紫外線を照射し本硬化させる。
【００３７】
従って、この実施の形態においても、ドット記録とプレ硬化が繰り返されるので、隣接したインクが混ざり合うことはない。すなわち、ブリードの発生が防止され画質低下が防止される。さらに、プレ硬化手段である紫外線照射装置１８が一つになるので、小型に構成することができる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し異なる部分について述べる。図５は、インクジェット記録装置の要部の概略側面図を示す。
【００３９】
図５に示すように、本実施の形態のインクジェット記録装置５１は、前述した実施の形態の媒体搬送手段１６とは異なり、媒体搬送に回転ドラム５２を使用したものである。
【００４０】
すなわち、記録媒体１３を巻き付けた状態で図中矢印方向に回転し搬送する回転ドラム５２を設け、この回転ドラム５２に対向して、記録媒体１３の搬送方向の上流側から下流側に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４本のインクジェット記録ヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを並べて配置している。
【００４１】
そして、最も下流側に配置したブラックのインクジェット記録ヘッド１７ｄのそばの下流側にプレ硬化手段である紫外線照射装置１８を配置し、その紫外線照射装置１８のさらに下流側に本硬化手段である紫外線照射装置１９を配置している。
【００４２】
つぎに本実施の形態の動作を説明する。
回転ドラム５２は記録媒体１３を巻き付けた状態で図中矢印で示す方向に一定速度で回転する。先ず、イエローのインクジェット記録ヘッド１７ａのノズル２９からイエローの紫外線硬化型インク１２を吐出し記録媒体１３にドットを記録する。そして、この記録したドットを紫外線照射装置１８によってプレ硬化させる。
【００４３】
つぎに、マゼンタのインクジェット記録ヘッド１７ｂのノズル２９からマゼンタの紫外線硬化型インク１２を吐出し記録媒体１３にドットを記録する。そして、この記録したドットを紫外線照射装置１８によってプレ硬化させる。同様に、シアンインクによるドット記録とプレ硬化及びブラックインクによるドット記録とプレ硬化を行い、全てのインクによるドット記録とそのプレ硬化が終了すると、紫外線照射装置１９による本硬化を行って印字を終了する。
【００４４】
従って、この実施の形態においても、ドット記録とプレ硬化が繰り返されるので、隣接したインクが混ざり合うことはない。すなわち、ブリードの発生が防止され画質低下が防止される。また、プレ硬化手段である紫外線照射装置１８が一つになるので、小型に構成することができる。さらに、記録媒体１３を回転ドラム５２に密着してドット記録を行うので、記録媒体１３へのインクの着弾位置が安定し精度の高い画像が記録できる。
【００４５】
なお、この回転ドラムを使用したインクジェット記録装置において、例えば、ブラックのインクジェット記録ヘッド１７ｄのみを配置したモノクロのインクジェット記録装置を構成し、回転ドラムが１回転する間にインクジェット記録ヘッド１７ｄを回転ドラムの回転方向と交叉する方向にノズルピッチの１／２ピッチだけずらして同一のラインを印字し、インクジェット記録ヘッド１７ｄのノズルピッチの２倍の解像度で印字を行う方式が知られているが、この方式において前述した実施の形態と同様に紫外線照射装置１８によるプレ硬化を行えば、隣接する同一色のインクが互いに引き合うのを防止することができる。従って、隣接するドットが互いに引き合ってドットにズレが生じ、それが濃淡の差となって表われる、いわゆるモトルと呼ばれる斑模様の記録が行われるのを防止することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、紫外線硬化型インクを使用して記録を行うものにおいて、モトルやブリードの発生を防止することで画質低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示すインクジェット記録装置の概略断面図である。
【図２】同実施の形態における紫外線硬化型インクに紫外線を照射したときの積算光量と重合度の関係を示すグラフである。
【図３】同実施の形態における紫外線硬化型インクによる記録ドットを示す模式図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態を示すインクジェット記録装置の概略側面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態を示すインクジェット記録装置の概略側面図である。
【図６】従来の紫外線硬化型インクによる記録ドットの課題を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１２…紫外線硬化型インク
１３…記録媒体
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ…インクジェット記録ヘッド
１８…紫外線照射装置（プレ硬化手段）
１９…紫外線照射装置（本硬化手段）
２９…ノズル

Claims

搬送路に沿って記録媒体を搬送する媒体搬送手段と、色毎にそれぞれ異なる位置に配置され、ノズルから、紫外線を照射すると硬化する該当する色の紫外線硬化型インクを吐出して前記搬送路を搬送される記録媒体上にドットを記録する複数のインクジェット記録ヘッドと、この各インクジェット記録ヘッドのノズルから前記記録媒体上に吐出した紫外線硬化型インクのドットに紫外線を照射してプレ硬化させる単一のプレ硬化手段と、前記プレ硬化手段によりプレ硬化されたドットにさらに紫外線を照射して本硬化させる本硬化手段とを備え、
１つのインクジェット記録ヘッドで記録媒体上にドットを記録する毎に前記媒体搬送手段によりそのドットをプレ硬化手段の位置に移動せしめてプレ硬化させ、その後、前記媒体搬送手段により前記記録媒体を戻して次のインクジェット記録ヘッドでドットを記録するという動作を繰り返し行い、記録媒体に対する色毎の前記インクジェット記録ヘッドによるドット記録及びそのプレ硬化がすべて終了した後、前記本硬化手段によりプレ硬化されたドットを本硬化させることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記媒体搬送手段は、記録媒体を巻き付けた状態で回転し搬送する回転ドラムであることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
前記搬送路に沿って搬送される記録媒体の搬送方向に対し、最も下流側に位置するインクジェット記録ヘッドより下流側に前記プレ硬化手段を設け、このプレ硬化手段よりさらに下流側に前記本硬化手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。