JP7379707B2 - 印刷装置 - Google Patents
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Description
(印刷装置の全体構成)
図1は、本開示の第1実施形態に係る印刷装置1の側面図である。図2は、印刷装置1の平面図である。
被印刷物101は、例えば、長尺状かつシート状とされている。被印刷物101は、印刷前においては、供給ローラ3Aに巻き取られた状態になっている。被印刷物101は、供給ローラ3Aから送り出され、インク吐出装置7の下側を通り、回収ローラ3Bに巻き取られて回収される。被印刷物101の材料、幅、長さ及び厚さ等の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、被印刷物101の材料は、紙、樹脂又は布とされてよい。被印刷物101としての樹脂(例えばPET:polyethylene terephthalate)フィルムの厚さは適宜に設定されてよい。当該厚さの範囲の一例を挙げると、5μm以上20μm以下である。以下の説明では、被印刷物101のうち、インクが付着される面を表面(おもてめん)といい、その反対側の面を裏面ということがある。
インク吐出装置7によって吐出される前のインクは、例えば、媒質(溶媒及び/又は分散媒)と、着色剤と、1種以上のポリマーとを含んでいる。1種以上のポリマーは、少なくとも定着剤ポリマーを含む。インクが吐出されて被印刷物101に着弾した後、インク内の媒質は蒸発する。また、定着剤ポリマーは、加熱されることによって溶融し(例えばガラス状態となり)、その後、固化する。このような作用によって、着色剤が被印刷物101に定着する。
搬送装置5は、例えば、被印刷物101の搬送経路に沿って複数のローラ(例えば、3A、3B、17A、17B、19A~19D)を有している。各ローラは、円筒状又は円柱状の部材であり、軸方向が被印刷物101の搬送方向に直交するように配置され、外周面を被印刷物101の表面又は裏面に被印刷物101の全幅に亘って当接させる。そして、回収ローラ3Bを含む少なくとも1つのローラがモータによって軸回りに回転されることによって、被印刷物101が搬送される。なお、本実施形態では、ローラがモータによって回転される態様を例に取るが、ローラは、他の駆動源又は人力によって回転されても構わない。
インク吐出装置7は、被印刷物101に対向してインクの吐出を直接的に担う少なくとも1つ(図示の例では20個)のヘッド21を有している。
印刷装置1は、既述のように、インク吐出装置7によって吐出されて被印刷物101に着弾したインクの被印刷物101に対する定着を促進する複数の装置を有している。当該複数の装置は、例えば、乾燥装置9、溶融装置11及び補助溶融装置13を含んでいる。これらの装置は、概して言えば、インクを加熱することによってインクの定着を促進する。ただし、これらの装置は、具体的な構成、加熱量及び/又は位置等が相違している。ひいては、これらの装置は、インクに対して互いに異なる作用を及ぼしたり、及び/又は互いの作用に関して相互に影響したりしている。
乾燥装置9は、例えば、被印刷物101を加熱することによってインクの媒質の蒸発を促進する。乾燥装置9による被印刷物101の加熱は、インクの被印刷物101に対する付着前に行われてもよいし、付着後に行われてもよいし、双方において行われてもよい。乾燥装置9は、インクの付着後に被印刷物101を加熱する場合、裏面側から被印刷物101を加熱してもよいし(直接的にインクを加熱しなくてもよいし)、表面側から被印刷物101を加熱してもよいし(被印刷物101と共に直接的にインクを加熱してもよいし)、裏面側及び表面側の双方から被印刷物101を加熱してもよい。
溶融装置11は、被印刷物101に付着したインクにUVを照射してインクを加熱する。この加熱により、既述のように、インク内の定着剤ポリマー(別の観点ではガラス成分)が溶融する。その後、溶融した定着剤ポリマーが固化することによって、インク内の着色剤が被印刷物101に定着する。なお、UVは、インクの非配置位置において被印刷物101に照射されてよく、また、一部がインクを透過して被印刷物101に照射されてよい。被印刷物101の材質は、UVを実質的に透過させる材質であってもよいし、少なくとも一部を吸収して発熱する材質であってもよい。
補助溶融装置13は、被印刷物101に対して溶融装置11とは反対側に位置し、被印刷物101の裏面を加熱することによって定着剤ポリマーの溶融を補助する。補助溶融装置13は、定着剤ポリマーの溶融を補助するものであるから、被印刷物101の搬送方向における位置については、溶融装置11の位置の説明が援用されてよい。例えば、補助溶融装置13は、インク吐出装置7及び乾燥装置9に対して下流側に配置されてよい。
インク吐出装置7のヘッド21の基本的な構成は、公知の構成又はこれを応用した構成等の種々の構成とされてよい。また、本実施形態においては、ヘッド21は、吐出前のインクを加熱するためのヒータを有していてもよい。吐出前のインクを加熱しておくことにより、例えば、吐出後のインクにおける媒質の蒸発及び/又は定着剤ポリマーの溶融に要する時間を低減することができる。ヘッド21が有するヒータの構成は、適宜なものとされてよい。以下に、ヘッド21に設けられるヒータの例を示す。
制御装置15(図1)は、例えば、特に図示しないが、CPU(central processing unit)、ROM(read only memory)、RAM(random access memory)及び外部記憶装置を含んで構成されている。換言すれば、制御装置15は、例えば、コンピュータを含んで構成されている。CPUがROM及び/又は外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって、後述する各種の機能部が構築される。また、制御装置15は、一定の動作のみを行う論理回路を含んでいてもよいし、各種の要素に電力を供給するドライバを含んで概念されてもよい。
図4は、印刷装置1の信号処理系の構成を示すブロック図である。
ヘッド制御部35は、例えば、画像(文字も画像の一種である。)の情報を含むデータに基づいて、所定の周期で到来する吐出時期に各ノズル21bが吐出すべき液滴の大きさに応じた情報を生成し、ヘッド21の不図示のドライバに出力する。不図示のドライバは、入力された情報に応じた電圧をノズル21b毎の駆動素子(例えば圧電アクチュエータ)に入力する。なお、ヘッド制御部35は、ドライバを含んで概念されても構わない。吐出周期は、印刷装置1の製造者によって設定された不変の値であってもよいし、所定の情報に基づいてヘッド制御部35が設定した値であってもよい。上記の所定の情報は、例えば、製造者又はユーザによって設定された被印刷物101の搬送方向における解像度、及び/又は製造者又はユーザによって設定された被印刷物101の搬送速度である。例えば、速度100m/minで搬送される被印刷物101に1200dpiのヘッド21を用いて印字する場合、駆動周波数78.74kHzで動作させ、インクを吐出させるように制御することができる。
搬送速度制御部37は、例えば、被印刷物101の搬送速度が目標値に維持されるように搬送装置5を制御する。目標値は、例えば、印刷装置1の稼働中(別の観点では印刷中。以下、同様。)において基本的に一定である。また、目標値は、印刷装置1の製造者によって設定された不変の値であってもよいし、ユーザによって設定された値であってもよいし、所定の情報に基づいて搬送速度制御部37が設定した値であってもよい。上記の所定の情報は、例えば、製造者又はユーザによって設定された被印刷物101の搬送方向における解像度、及び/又は製造者又はユーザによって設定された液滴の吐出周期である。
第1温度制御部39は、例えば、被印刷物101の所定の部位の温度が目標値に維持されるように乾燥装置9を制御する。所定の部位は、例えば、被印刷物101のうち乾燥装置9によって加熱されている領域の温度である。ただし、所定の部位は、被印刷物101のうちの他の領域であって、乾燥装置9による加熱が温度変化に支配的な領域であってもよい。例えば、所定の部位は、乾燥装置9によって加熱される領域の下流側の領域であって、他の装置によって加熱されない領域(例えば、図1の例ではインク吐出装置7と対向する領域)であってもよい。
ヘッド温度制御部41は、例えば、ヘッド21の所定の部位に保持されているインクの温度が目標値に維持されるようにヘッドヒータ33を制御する。所定の部位は、例えば、ヘッド本体27及び背面部材29のいずれであってもよく、また、これらの部材内のいずれの部位(換言すればいずれの流路)であってもよい。ただし、所定の部位がノズル21b内又はノズル21bに近い位置であれば、インク103の被印刷物101に対する定着の制御の精度が向上する。
第2温度制御部43は、例えば、被印刷物101の所定の部位の温度が目標値に維持されるように補助溶融装置13を制御する。所定の部位は、例えば、被印刷物101のうち補助溶融装置13によって加熱されている領域の温度である。
UV制御部45は、例えば、溶融装置11から被印刷物101までの距離(WD:working distance)が一定であるときに被印刷物101に照射されるUVの強度が目標値に維持されるように溶融装置11を制御する。
図5は、印刷装置1におけるインクの被印刷物101への定着の作用を説明する概念図である。
ヘッド21は、例えば、既述のように、第1状態S1のインク103の温度を所定の目標温度に維持するヘッドヒータ33を有してよい。また、第1状態S1(成分比率及び成分の状態)は、基本的に(粘度等は除いて)、常温(例えば20℃)におけるインク103の状態と同様とされてよい。従って、例えば、ヘッドヒータ33の目標温度は、常温においてガラス状態となることが意図されていない、任意の種類又は全ての種類のポリマーのTgよりも、低い温度に設定されてよい。逆の観点では、インク103は、上記任意の種類又は全ての種類のポリマーのTgがヘッドヒータ33の目標温度よりも高くなるように構成されてよい。上記のように目標温度及び/又はTgが設定されることにより、例えば、溶融したポリマーがノズル21bの内面等に付着する蓋然性が低減される。
乾燥装置9は、既述のように、被印刷物101の温度を目標温度に維持してよい。被印刷物101の温度と、第3状態S3のインク103の温度とは概ね同等とみなされてよい。乾燥装置9の目標温度(別の観点では第3状態S3のインク103の温度。本段落及び次段落において同様。)は、定着剤ポリマー109のTgよりも低くされてよい。逆の観点では、インク103は、定着剤ポリマー109のTgが乾燥装置9の目標温度よりも高くなるように構成されてよい。このように目標温度及び/又はTgが設定されることにより、例えば、既述のように、溶融した定着剤ポリマー109の被膜によって媒質105の蒸発が抑制される蓋然性が低減される。
補助溶融装置13は、既述のように、被印刷物101の温度を目標温度に維持してよい。既述のように、補助溶融装置13は、被印刷物101の温度を定着剤ポリマー109のTg未満の所定の温度まで上昇させる動作が意図されてよく、溶融装置11の加熱が被印刷物101の温度に及ぼす影響が大きい場合は、ここでの目標温度は、被印刷物101自体の温度ではなく、補助溶融装置13の所定の部位の温度の目標値とされてよい。
上記のように、被印刷物101が溶融装置11の直前に到達したときの被印刷物101(別の観点ではインク103)の温度、及び/又は補助溶融装置13によって昇温された被印刷物101(別の観点ではインク103)の温度は適宜に設定されてよい。そして、溶融装置11によって照射されるUVの強度及び照射時間(別の観点ではD1方向における照射長さ)等は、定着剤ポリマー109がそのTg以上となるように適宜に設定されてよい。
印刷装置1の各種の寸法、その内部の各種の装置の各種の寸法、及び装置同士の相対位置(距離)は適宜に設定されてよい。本実施形態では、効率的にインク103を乾燥させて被印刷物101に定着させることから、被印刷物101の全長(特にインク吐出装置7から回収ローラ3Bまでの長さ)を短くすることが容易である。以下に寸法の範囲の例を示す。以下に示す範囲は、あくまで例であって、各種の寸法は、以下に示す範囲外の大きさであっても構わない。
図9は、第2実施形態に係る印刷装置201の構成を示す側面図であり、第1実施形態の図1に対応している。
図10は、第3実施形態に係る印刷装置301の構成を示す側面図であり、第1実施形態の図1に対応している。
図11は、第4実施形態に係る印刷装置401の構成を示す側面図であり、第1実施形態の図1に対応している。
以下に説明する変形例に係るインクセットは、互いに異なる色のインク103を含み、互いに異なる色のインク103に互いに同一の波長のUVが照射されることが想定されている。すなわち、変形例に係るインクセットは、1以上の全ての溶融装置11(別の観点では1以上の全ての光源11a)が放射するUVの波長が同一であるカラープリンタに適用されることが想定されている。ただし、変形例に係るインクセットは、互いに異なる波長のUVを放射可能なカラープリンタに適用されても構わない。
Claims (17)
- 媒質、定着剤ポリマー及び該定着剤ポリマーとは別の第1ポリマーを含むインクを被印刷物に付着させるインク吐出装置と、
前記被印刷物を加熱することにより前記媒質の蒸発を促進させる乾燥装置と、
前記被印刷物に付着した前記インクに紫外線を照射して前記インクを加熱することにより前記定着剤ポリマーを溶融させて前記インクを前記被印刷物に定着させる溶融装置と、
を有しており、
前記乾燥装置は、前記被印刷物を、前記第1ポリマーのガラス転移温度以上前記定着剤ポリマーのガラス転移温度未満の温度まで加熱し、
前記溶融装置は、前記被印刷物に付着したインクを、前記定着剤ポリマーのガラス転移温度以上の温度に加熱する
印刷装置。 - 前記溶融装置は、前記被印刷物の搬送方向において、前記乾燥装置よりも下流側に位置している
請求項1に記載の印刷装置。 - 前記溶融装置は、前記乾燥装置が前記媒質を蒸発させた後に前記定着剤ポリマーを溶融させる
請求項1又は2に記載の印刷装置。 - 前記乾燥装置による前記被印刷物の加熱量、前記乾燥装置と前記溶融装置との相対位置及び前記被印刷物の搬送速度が、前記溶融装置による前記定着剤ポリマーの溶融が始まる前に前記乾燥装置による前記媒質の蒸発が完了するように定められている
請求項1~3のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記被印刷物に対して前記溶融装置とは反対側に位置し、前記被印刷物の前記インクが付着した面の裏面から前記被印刷物を加熱して前記定着剤ポリマーの溶融を補助する補助溶融装置を有する
請求項1~4のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記補助溶融装置は、所定の温度を維持するように制御されつつ前記被印刷物の前記裏面に接触する加熱面を有し、
前記溶融装置は、前記被印刷物に付着したインクを前記所定の温度より高い温度に加熱する
請求項5に記載の印刷装置。 - 前記乾燥装置は、前記被印刷物の搬送方向において、前記インク吐出装置よりも上流側に配置された第1乾燥装置と、前記インク吐出装置よりも下流側に配置された第2乾燥装置と、を有し、
前記溶融装置は、前記第2乾燥装置よりも下流側に位置している
請求項1~6のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記インクが付着した面が凸になるように前記被印刷物の少なくとも一部を湾曲させつつ前記被印刷物を搬送する搬送装置を有し、
前記溶融装置は、前記被印刷物のうち前記搬送装置によって湾曲されている部分に紫外線を照射する
請求項1~7のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 1以上の前記溶融装置を構成している、互いに異なる波長の紫外線を照射する複数の光源を有する
請求項1~8のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記乾燥装置は、前記被印刷物を加熱する第1部分及び第2部分を交互に繰り返し前記被印刷物に接触させる
請求項1~9のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記乾燥装置は、前記被印刷物の搬送方向において、前記インク吐出装置よりも上流側に位置する第1乾燥装置を含み、
前記被印刷物の前記インク吐出装置と対向する直前の部分の温度が、前記第1ポリマーのガラス転移温度以上前記定着剤ポリマーのガラス転移温度未満の温度となるように、前記第1乾燥装置による加熱量、前記第1乾燥装置と前記インク吐出装置との相対位置、及び前記被印刷物の搬送速度が定められている
請求項1~10のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記乾燥装置は、前記被印刷物の搬送方向において、前記溶融装置よりも上流側に位置し、
前記乾燥装置の直後から前記溶融装置と対向する部分の直前までの領域において、前記被印刷物の温度が、前記第1ポリマーのガラス転移温度以上前記定着剤ポリマーのガラス転移温度未満の温度となるように、前記乾燥装置による加熱量、前記乾燥装置と前記溶融装置との相対位置、及び前記被印刷物の搬送速度が定められている
請求項1~11のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記第1ポリマーは、分散剤ポリマーである
請求項1~12のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記インクに含まれるポリマーの中で前記定着剤ポリマーのガラス転移温度が最も高い
請求項1~13のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記インク吐出装置は、含有する着色剤が互いに異なる少なくとも2種類の前記インクを吐出し、
前記2種類のインクは、前記着色剤とは別の紫外線吸収剤の含有率が互いに異なっている
請求項1~14のいずれか1項に記載の印刷装置。 - 前記2種類のインクにおいて、一方のインクが含有する前記着色剤は、他方のインクが含有する前記着色剤と比較して、前記溶融装置からの紫外線の吸収率が低く、かつ前記一方のインクは、前記他方のインクと比較して、前記紫外線吸収剤の含有率が大きい
請求項15に記載の印刷装置。 - 前記2種類のインクにおいて、一方のインクは、他方のインクに比較して、前記溶融装置からの紫外線に対する前記着色剤による吸収率が低く、かつ他方のインクに比較して、前記紫外線吸収剤の含有率が大きい
請求項15に記載の印刷装置。
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