JP4457622B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に紫外線を照射することにより、反応・硬化を可能とする紫外線硬化性インクをインクジェット方式により画像を形成、定着する画像形成方法に関する。

従来、インクジェット記録装置として、インク吸収性の乏しい基材に対しても画像を形成することができるものとして、紫外線硬化型インクジェット記録装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。一般的には、紫外線に感度のある光開始剤をインクに含有させた紫外線硬化性インクを用い、紫外線を着弾インクに照射させる。

このようなインクジェット記録装置では、紫外線の照射により、記録媒体にインクが硬化・定着されるまで、ドット径の拡大、ドット間のにじみ、機材へのインクの浸透などによりドット径が変化して記録画像が乱れてしまうという問題があり、記録媒体への着弾から紫外線の照射までの時間を等しくすることが好ましい。

これに対して、特許文献２では、複数の記録ヘッドを副走査方向に直列に配置し、紫外線光源を記録ヘッドの主走査方向の両端に配置させることで、インク着弾から紫外線の照射までの時間を等しくしてドット径を安定させ、高精彩な画像を得ようとしていた。

特開２００１−３１０４５４号公報 特開２００２−２９２９０７号公報

しかし、特許文献２のように、記録ヘッドを直列に配置することで、記録ヘッド本体はノズル列に対して大きくなってしまうため、キャリッジが副走査方向に大きくなり、インクジェット記録装置自体が大型化および大型化に伴うコストアップが生じた。また、インクジェット記録装置の大型化に伴い、紫外線光源の大型化および光源容量の増大に伴い、光源から発生する熱、オゾン、臭気も増大するという新たな問題が生じた。

そこで、本発明においては、キャリッジを副走査方向に小型化することができ、装置全体の小型化をはかることができる紫外線硬化性インクを使用したインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上述する課題を解決するため、請求項１に記載に係る発明のインクジェット記録装置は、
記録媒体に対向する面に、紫外線により硬化するインクを前記記録媒体上に吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、前記記録ヘッドに対応付けて設けられるとともに、対応する前記記録ヘッドのノズルから吐出されたインクが前記記録媒体に着弾した後に紫外線を照射して当該インクを硬化させる紫外線光源と、前記記録ヘッドと前記紫外線光源とをそれぞれ複数個搭載し、主走査方向に移動するキャリッジとを有するインクジェット記録装置において、
前記複数個の記録ヘッドは、前記主走査方向と直交する副走査方向に沿って配列された複数のノズルをそれぞれ有するとともに、前記副走査方向に沿って千鳥状に配列され、
前記複数個の紫外線光源は、
対応する前記記録ヘッドまでの前記主走査方向の距離がそれぞれ等しくなるように、前記副走査方向に沿って千鳥状に配列されているとともに、
対応する前記記録ヘッドが有する複数のノズルと同等以上の前記副走査方向の長さにそれぞれ形成されたＬＥＤであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複数個の記録ヘッドを主走査方向に直交する副走査方向に千鳥状に配列し、複数個の紫外線光源は対応する記録ヘッドまでの主走査方向の距離がそれぞれ等しくなるように副走査方向に千鳥状に配列されているので、記録ヘッドから記録媒体上に吐出されたインクが紫外線光源により硬化するまでの時間を等しくさせてドット径を安定させつつ、紫外線光源の容量を少なくし、キャリッジの副走査方向への長さを短くさせる。

請求項２に記載に係る発明のインクジェット記録装置は、
請求項１において、
前記紫外線光源は、対応する前記記録ヘッドを挟んで前記主走査方向の両側に配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、紫外線光源は、対応する記録ヘッドを挟んで主走査方向の両側に配置されているので、主走査方向の双方向で印字可能にさせる。

請求項３に記載に係る発明のインクジェット記録装置は、
請求項１又は２において、
前記各記録ヘッドのノズルは、主走査方向に重ならないように配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、記録ヘッドのノズルは、主走査方向に重ならないように配置されているため、インクが硬化する前にインクが混ざり合うことによる色の不鮮明を生じさせることもない。

請求項４に記載に係る発明のインクジェット記録装置は、
請求項１から３のいずれか一項において、
前記インクに、カチオン硬化型インクを使用したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、インクに、カチオン硬化型のインクを使用しているため、比較的低照度の紫外線を照射することで記録媒体上のインクを硬化させる。

請求項１に記載の発明によれば、複数個の記録ヘッドを副走査方向に千鳥状に配列し、かつ、複数個の紫外線光源を対応する記録ヘッドに対して主走査方向の距離がそれぞれ等しくなるように副走査方向に千鳥状に配列することにより、記録ヘッドから記録媒体上に吐出されたインクが、紫外線光源により硬化されるまでの時間を等しくさせてドット径を安定させつつ、紫外線光源の容量やキャリッジの副走査方向への長さを短縮させることができる。したがって、高精彩な記録画像を保ちつつ、紫外線光源の大型化に伴う熱、オゾン、臭気の発生といった弊害を低減し、かつ、インクジェット記録装置の小型化をはかることができる。

請求項２に記載の発明によれば、前記紫外線光源は、対応する記録ヘッドを挟んで主走査方向の両側に配置されており、主走査方向の双方向で印字可能になる。したがって、より短時間で、高精彩な記録画像を得るとともに、インクジェット記録装置の小型化をはかることができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記記録ヘッドのノズルを副走査方向に重ならないように配置しているため、インクが硬化する前にインクが混ざり合うことによる色の不鮮明を生じさせることがない。したがって、さらに高精彩な記録画像を得るとともに、インクジェット記録装置の小型化をはかることができる。

請求項４に記載の発明によれば、カチオン硬化型のインクを使用し、比較的低照度の紫外線を照射することで記録媒体上のインクを硬化させることができるので、さらに高精彩な記録画像を得ることができる。

以下に、本発明のインクジェットプリンタに係る実施の形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ることは勿論である。

[第一実施形態]
本発明のインクジェット記録装置１は、シリアル型の紫外線硬化型インクジェット記録装置であり、図１に示すように、インクジェット記録装置１の本体２には棒状のガイドレール３が設けられている。このガイドレール３には、キャリッジ４が支持されている。キャリッジ４は、図示しない駆動機構によって主走査方向Aのガイドレール２に沿って往復移動するようになっている。

図２に示すように、キャリッジ４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを吐出する記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kが搭載されており、これら各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kには、記録媒体に向かってインクを吐出するための多数のノズル６が副走査方向Bに所定の間隔をもって配列されている。

本実施形態においては、イエローのインクを吐出する記録ヘッド５Yおよびシアンのインクを吐出する記録ヘッド５Cは、副走査方向Bに沿って直線状に配列されており、マゼンダのインクを吐出する記録ヘッド５Mおよびブラックのインクを吐出する記録ヘッド５Kも、副走査方向Bに沿って、直線状に配列されている。また、記録ヘッド５Yおよび記録ヘッド５Cと、記録ヘッド５Mおよび記録ヘッド５Kとは、互いに主走査方向Aに位置をずらして配置されるとともに、記録ヘッド５Y、記録ヘッド５C、記録ヘッド５M、および記録ヘッド５Kは、そのノズル６が主走査方向Aにおいて互いに重ならないように位置をずらして配置されており、これにより、各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kは、千鳥状に配置されるようになっている。なお、各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kのノズル６の端と他の記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kのノズル６の端は、重ならないように配置させつつも、できるだけ近接して配置させることが望ましい。

また、キャリッジ４には、記録媒体に着弾したインクに紫外線を照射して硬化し、定着させるための紫外線照射装置７Y,７M,７C,７Kが、各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kに対して両側に、各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kと主走査方向Aの距離が等しくなるように備えられており、その結果、記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kと同様、千鳥状に配置されている。

紫外線照射装置７Y,７M,７C,７Kの内部には、紫外線光源８Y,８M,８C,８Kが備えられている。紫外線光源８Y,８M,８C,８Kは、少なくとも、記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kのノズルの副走査方向Bの長さと同等か、それ以上の長さを有し、記録媒体Pに吐出されたインクに充分に硬化されるだけの紫外線が同じ光量ずつ照射されるようになっていればよい。なお、紫外線光源８Y,８M,８C,８Kとして、本実施形態では、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が望ましい。

キャリッジ４の移動可能範囲の中央の部分は、記録媒体Pに記録を行う記録領域とされている。キャリッジ４の移動可能範囲であって記録領域の外側一端には、図示しないインク供給路を介した、キャリッジに搭載されている中間タンク（図示せず）にインクを供給するインク供給部９が設けられている。また、キャリッジ４の移動可能範囲内であって記録領域の外側他端には、記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kをクリーニングするためのメンテナンスユニット１０が設けられている。

また、インクジェット記録装置１の本体２には、記録媒体を副走査方向Bに送るための図示しない搬送機構が設けられている。搬送機構には、例えば、図示しない搬送モータ、及び搬送ローラなどを備えており搬送モータの駆動により搬送ローラを回転させることで記録媒体Pを副走査方向Bに搬送するようになっている。また、搬送機構は、画像記録時において、キャリッジ４の動作に合わせて、記録媒体Pの搬送と停止とを繰り返し記録媒体Pを間欠的に搬送する。

また、キャリッジ４の下方の記録領域には、記録媒体Pを被記録面から支持するプラテン１１が設けられている。このプラテン１１は平板状の部材で構成されている。

なお、本実施形態で使用されるインクとしては、紫外線硬化型インクが好ましい。
紫外線硬化型インクは、重合性モノマーや光重合開始剤等として、ラジカル重合化合物を含むラジカル重合系インクと、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別される。そのうち、ラジカル重合系インクには、ラジカル重合反応が空気中の酸素によって阻害され易いという問題がある。

その点、カチオン重合系インクはそうした酸素による阻害を受け難い。こうしたカチオン重合系インクとラジカル重合系インクの違いは、紫外線硬化型インクのみならず、一般に光硬化型インクに見られる傾向である。そのため、本発明のインクジェットプリンタ１のように、記録ヘッド２から吐出され記録媒体Ｐに着弾したインクが空気に触れ易い装置では、酸素による重合反応の阻害が少ない又は無いカチオン重合系の光硬化型インクのほうが機能性・汎用性に優れる。そこで、本発明では、特に、カチオン重合化合物を含むカチオン重合系の紫外線硬化型インクを用いるのが好ましい。

また、本実施の形態に用いられる記録媒体Pとしては、通常のインクジェット記録装置に適用される普通紙，再生紙，光沢紙等の各種紙，各種布地，各種不織布，樹脂，金属，ガラス等の材質からなるものが適用可能である。また、記録媒体Pの形態としては、ロール状、カットシート状、板状等が適用可能である。

更に、本実施の形態に用いられる記録媒体Pとして、樹脂により表面を被覆した各種紙，顔料を含むフィルム，発泡フィルム等の不透明な公知の記録媒体も適用可能である。

次に、本実施形態の作用について説明する。

インクジェット記録装置１が記録媒体Pに画像を記録する際には、搬送モータが作動して、記録媒体Pを副走査方向Bに沿って搬送させる。それに伴い、キャリッジ４を、記録媒体Pの直上を主走査方向Aに沿って往復移動させる。

キャリッジ４は移動しながら、所定の画像情報に基づき、記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kのノズル６から記録媒体Pに向けて所定の色のインクを吐出させる。吐出されたインクは順次記録媒体Pに着弾する。この記録媒体Pに着弾したインクに対して、紫外線照射装置７Y,７M,７C,７Kにより、紫外線が順次照射され、インクが記録媒体P上で硬化し、定着する。例えば、図３においてキャリッジ４が走査方向Aに沿って左から右に移動するときには、記録ヘッド５Kによって吐出されたインク滴は、左にある紫外線照射装置７Kの紫外線光源８Kが発した紫外線によって硬化される。一方、キャリッジが走査方向に沿って右から左に移動するときには、記録ヘッド５Kによって吐出されたインク滴は、図３において右にある紫外線照射装置７Kの紫外線光源８Kが発した紫外線によって硬化される。つまり、キャリッジの移動方向の記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kよりも後ろ側にある紫外線光源７Y,７M,７C,７Kが照射した紫外線により、各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kから吐出されたインクは速やかに硬化され、記録媒体上Pに定着される。その後、搬送機構が作動して記録媒体Pが副走査方向Bに搬送されることにより、画像が記録媒体Pに形成される。なお、ノズル６面にインクが付着した場合などには、記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kは、適宜、メンテナンスユニット１０によりクリーニングされる。

以上により、本実施形態によれば、キャリッジ４に搭載された複数の記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kは副走査方向Bに千鳥状に配列されているため、キャリッジ４の副走査方向Bの長さを短くさせることができ、インクジェット記録装置１を小型化させることができる。

そして、各色のノズル６の端と他の色のノズル６の端は、重ならないように配置させつつも、できるだけ近接して配置させることで、さらに、キャリッジ４の副走査方向Bの長さを短くさせることができ、インクジェット記録装置1をさらに小型化させることができる。

また、紫外線照射装置７Y,７M,７C,７Kを各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kに対して主走査方向Aの両端に等距離になるように配置されているため、キャリッジ４の往動と復動において各記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kから記録媒体P上に吐出されたインクが紫外線光源８Y,８M,８C,８Kにより硬化するまでの時間を等しくさせ、ドット径を安定させる、とともに、紫外線照射装置７Y,７M,７C,７Kも千鳥状に配置されるため、紫外線照射装置７Y,７M,７C,７Kを小型化させ、紫外線光源８Y,８M,８C,８Kの容量を少なくさせる。これにより、高精彩な画像を得つつも、紫外線光源８Y,８M,８C,８Kの大型化に伴う熱、オゾン、臭気の発生を低減させることができ、インクジェット記録装置１を小型化させることができる。

なお、本実施形態では、紫外線光源８Y,８M,８C,８Kが記録ヘッドの両側に２つ設けた場合を説明したが、紫外線光源８Y,８M,８C,８Kを記録ヘッド５Y,５M,５C,５Kに対して一側に設けるようにしても、同様の効果を得ることができ、インクジェット記録装置１を小型化させることができる。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置を説明するための概略斜視図である。 図２は、本実施形態のインクジェット記録装置のキャッリジの平面図である。 図３は、本実施形態のインクジェット記録装置のキャッリジの正面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
４ キャリッジ
５Y、５M、５C、５K 記録ヘッド
７Y、７M、７C、７K 紫外線照射装置
８Y、８M、８C、８K 紫外線光源
Ｐ 記録媒体

Claims (4)

1. 記録媒体に対向する面に、紫外線により硬化するインクを前記記録媒体上に吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、前記記録ヘッドに対応付けて設けられるとともに、対応する前記記録ヘッドのノズルから吐出されたインクが前記記録媒体に着弾した後に紫外線を照射して当該インクを硬化させる紫外線光源と、前記記録ヘッドと前記紫外線光源とをそれぞれ複数個搭載し、主走査方向に移動するキャリッジとを有するインクジェット記録装置において、
   前記複数個の記録ヘッドは、前記主走査方向と直交する副走査方向に沿って配列された複数のノズルをそれぞれ有するとともに、前記副走査方向に沿って千鳥状に配列され、
   前記複数個の紫外線光源は、
   対応する前記記録ヘッドまでの前記主走査方向の距離がそれぞれ等しくなるように、前記副走査方向に沿って千鳥状に配列されているとともに、
   対応する前記記録ヘッドが有する複数のノズルと同等以上の前記副走査方向の長さにそれぞれ形成されたＬＥＤであることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記紫外線光源は、対応する前記記録ヘッドを挟んで前記主走査方向の両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記各記録ヘッドの前記ノズルは、主走査方向に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクに、カチオン硬化型インクを使用したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。

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