JPWO2003057488A1 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

多くの種類の記録媒体に印刷することができる小型のインクジェットプリンタを安価に提供する。紫外線が照射されることで硬化するＵＶインクを記録媒体に吐出し、記録媒体に紫外線を照射することで印刷を行うインクジェットプリンタである。記録媒体上に吐出されたインクに紫外線を照射可能なＵＶ照射手段を備える。ＵＶ照射手段は、ピーク波長が前記ＵＶインクを硬化させる紫外域内のいずれかの波長を含む光を発光可能な半導体レーザまたはＬＥＤのいずれか一方を備えている。

Description

技術分野
本発明は、インクジェットプリンタに関する。
背景技術
従来、紫外線（ＵＶ）が照射されることにより硬化するＵＶインクを用いて印刷を行うＵＶインクジェットプリンタが知られている。
このＵＶインクジェットプリンタにおいては、先ず、例えばフィルム等の記録媒体に記録ヘッド等からＵＶインクを吐出、着弾させた後、記録媒体にＵＶ照射手段から紫外線を照射して、記録媒体上のＵＶインクを硬化定着させて画像印刷を行うようになっている。
上記従来のＵＶインクジェットプリンタは、ＵＶ照射手段として紫外線の照度が高くインク硬化性の良い高圧紫外線ランプを用いている。前記ＵＶインクジェットプリンタにより、インクを全く吸収しない記録媒体でも印刷を行うことができる。
また、インクを硬化させるための光線としてレーザ光線を照射するエキシマレーザを備えたインクジェットプリンタも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
（特許文献１）
特開２００１−３１０４５４号公報（第４頁、第１図）
しかしながら、高圧紫外線ランプは、印可電力の大部分が熱に変換されるために発熱量が多くなる。そのため、インクの硬化に十分な照度を確保するうえで電源容量を大きくする必要があり、その結果コストが増大してしまうといった問題があった。さらに、排熱のためにダクトを設ける必要があるため、製造コストが増大するのみならずプリンタが大きくなるといった問題もある。なお、上記特許文献１の場合においても同様に、光照射手段としてエキシマレーザを用いるとプリンタが大きくなるといった問題があった。
また、高圧紫外線ランプの発熱により記録媒体の温度が高くなるために、記録媒体として例えば熱により変形するプラスチック基材等を用いると、この記録媒体がカールしたり溶けたりして高精度の印刷を行えないといった問題もあった。特に、熱をかけて収縮させることにより、容器等に密着させるシュリンクフィルムでは、印刷中に収縮してしまい、ＵＶインクジェットプリンタでの印刷が困難であった。
本発明の課題は、多くの種類の記録媒体に印刷することができる小型のインクジェットプリンタを安価に提供することを目的とする。
発明の開示
本発明は、紫外線が照射されることで硬化するＵＶインクを記録媒体に吐出し、前記記録媒体に紫外線を照射することで印刷を行うインクジェットプリンタであって、
前記記録媒体上に吐出されたインクに紫外線を照射可能なＵＶ照射手段を備え、
前記ＵＶ照射手段は、ピーク波長が前記ＵＶインクを硬化させる紫外域内のいずれかの波長を含む光を発光可能な半導体レーザまたはＬＥＤのいずれか一方を備えたものである。
この発明によれば、ＵＶ照射手段は、光源として半導体レーザまたはＬＥＤのいずれか一方を備えているので、紫外線照射の際の発熱量が少なく、ＵＶ照射手段のエネルギー効率が良くなる。よって、インクジェットプリンタの電源容量を小さくできるとともに、排熱のためにダクト等を設ける必要がなくなるため、安価で且つ小型のインクジェットプリンタを提供することができる。
また、ＵＶ照射手段による紫外線照射の際の発熱量が少ないため、発熱のため変形し易い記録媒体であっても変形することがなくなる。従って、多くの種類の記録媒体に印刷することができる。
さらに、光源として半導体レーザを用いた場合は、照射距離が長くなっても減衰量が少ないので記録媒体から半導体を遠ざけて配置することも可能であり、光源の発熱による記録媒体の影響を確実に防止できる。
また、このインクジェットプリンタにおいて、前記記録媒体は、樹脂基材、若しくは、加熱により収縮するシュリンクフィルムであってもよい。
ここで、樹脂基材の構成素材としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等が望ましく、また、これらの共重合体やブレンド物、さらには、架橋したものも適用可能である。特に、延伸したポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロンが透明性、寸法安定性、剛性、環境負荷、コストの面で好ましい。
また、シュリンクフィルム（熱収縮性合成樹脂フィルム）の構成素材としては、一般的にシュリンクラベルに使用されている熱収縮性のポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリスチレンフィルム、塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム等が挙げられる。
この発明によれば、記録媒体が、樹脂基材、若しくは、加熱により収縮するシュリンクフィルムであっても、紫外線照射の際の発熱量が少ないために記録媒体が変形するほど温度上昇しない。
また、上記インクジェットプリンタにおいて、前記記録媒体は、長尺のフィルムであるとともに、印刷される前後ではロール状に巻かれた形態となっていてもよい。
このような発明によれば、記録媒体は、長尺のフィルムであるとともに、印刷される前後ではロール状に巻かれた形態となっているので、記録媒体の占有体積を抑えることができる。よって、インクジェットプリンタを大型化することなく記録媒体を搭載することができる。
また、上記インクジェットプリンタにおいて、前記ＵＶインクは、カチオン重合性を有するものであってもよい。
このような発明によれば、上述の発明と同等の効果が得られるのは無論のこと、特に、ＵＶインクはカチオン重合性を有しており、カチオン重合性のＵＶインクは、ラジカル重合性のＵＶインクに比べて、紫外線に対する感度が高く且つ酸素による重合反応の阻害が少ないので、記録媒体上に吐出されたＵＶインクの硬化に必要な照度を低減させることができる。これにより、高圧紫外線ランプに比べて低照度の光源である半導体レーザやＬＥＤの配設個数の増加に起因するプリンタの大型化を招くことなく、ＵＶインクの硬化に必要な照射エネルギーを十分に付与することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態に係る、紫外線（ＵＶ）照射により硬化する性質を有するＵＶインクを記録媒体Ｍに吐出し、着弾させた後に紫外線照射を行うことで画像印刷を行うＵＶインクジェットプリンタ１を例にとり、図面を適宜参照して説明する。
このＵＶインクジェットプリンタ１は、例えばその外側がケース２に覆われており、その内部に、印刷時に記録媒体Ｍを移動する記録媒体移動部３と、記録媒体ＭにＵＶインクを吐出、着弾させる記録ヘッド（図示略）を搭載したキャリッジ４と、インクが着弾された記録媒体Ｍに紫外線を照射するＵＶＬＥＤ光源（ＵＶ照射手段）５等を備えて構成されている。
記録媒体Ｍは、例えば加熱により収縮する熱収縮性のポリエチレンテレフタレートフィルム（シュリンクフィルム）を長尺に構成したものである。なお、記録媒体Ｍの厚みは、２〜１００μｍであることが好ましい。より好ましくは、６〜５０μｍであり、さらに好ましくは、１０〜３０μｍである。
記録媒体移動部３は、例えばケース２の下部に配置されており、画像印刷前の記録媒体Ｍがロール状に巻かれているサプライ部３１と、画像印刷後の記録媒体Ｍをロール状に巻き取るレシーブ部３２と、サプライ部３１とレシーブ部３２の間で略水平に配置され、上面で記録媒体Ｍの下面を支持可能なプラテン３３とから構成されている。
この記録媒体移動部３は、印刷の際に、記録媒体Ｍの所定範囲に対してのＵＶインクの吐出（詳細後述）が完了する毎に記録媒体Ｍをレシーブ部３２で巻き取ることにより、記録媒体Ｍを図２における矢印Ｘの方向に移動させる。なお、記録媒体Ｍは、その上面が印刷面となっている。
また、プラテン３３の上方には、キャリッジ４とＵＶＬＥＤ光源５とが設けられている。
キャリッジ４は、記録媒体Ｍ上の画像印刷に用いる色の数に応じて記録ヘッドを複数個、図示しない吐出口を下側に配置して収納している。
また、キャリッジ４は、図示しない移動機構によりＵＶインクジェットプリンタ１本体に対して図２における矢印Ｙの方向に往復移動自在となっており、この往復移動を繰り返すことにより、記録ヘッドの走査を行う。
記録ヘッドは、図示しないインク供給手段により供給されたＵＶインクを、内部に複数個備えられた図示しない吐出手段の作動により、複数の吐出口から記録媒体Ｍに向けて吐出する。
ここで、ＵＶインクは、顔料のほかに重合性化合物、光反応開始剤等を含んで組成されており、紫外線照射を受けることで光反応開始剤が触媒として作用することに伴う重合性化合物の架橋、重合反応によって硬化する性質を有する。
以下に、本実施の形態に用いられる「ＵＶインク」について、さらに詳細に説明する。
本実施の形態で用いられるＵＶインクは、特に、「光硬化技術−樹脂・開始剤の選定と配合条件及び硬化度の測定・評価−（技術協会情報）」に記載の「光硬化システム（第４章）」の「光酸・塩基発生剤を利用する硬化システム（第１節）」、「光誘導型交互共重合（第２節）」等に適合するＵＶインクが適用可能であり、通常のラジカル重合により硬化するものであってもよい。
具体的に、本実施の形態に用いられるＵＶインクは、紫外線の被照射により硬化する性質を具備しており、主成分として、少なくとも重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と、光反応開始剤と、色材とを含むものである。ただし、本実施の形態に用いるＵＶインクとして、上記「光誘導型交互共重合（第２節）」に適合するインクを用いる場合には、光反応開始剤は除外されてもよい。
上記ＵＶインクは、重合性化合物として、ラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系のＵＶインクとカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系のＵＶインクとに大別されるが、その両系のＵＶインクが本実施の形態に用いられるＵＶインクとしてそれぞれ適用可能であり、ラジカル重合系のＵＶインクとカチオン重合系のＵＶインクとを複合させたハイブリッド型のＵＶインクを本実施の形態に用いられるＵＶインクとして適用してもよい。
しかしながら、紫外線に対する感度が高く且つ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ＵＶインクのほうが機能性・汎用性に優れるため、本実施の形態では、特に、カチオン重合系のＵＶインクを用いている。
なお、本実施の形態に用いられるカチオン重合系のＵＶインクは、具体的に、少なくともオキセタン化合物，エポキシ化合物，ビニルエーテル化合物等のカチオン重合性化合物と、光カチオン開始剤と、色材とを含む混合物であり、上記の通り、紫外線の被照射により硬化する性質を具備するものである。
また、記録ヘッドは、記録媒体Ｍの一端から図２におけるＹ方向に記録媒体Ｍの多端まで移動するという走査の間に、図示しない制御手段から送信される画像情報に従い、記録媒体Ｍ上の所定範囲に対してＵＶインクをインク滴として吐出し着弾させる。
上記走査を適宜回数行ない、記録媒体Ｍの所定範囲に対してＵＶインクの吐出を行った後、記録媒体移動部３で記録媒体Ｍを図２におけるＸ方向に適宜移動させ、再び記録ヘッドの走査を行ないながら、記録ヘッドにより上記所定範囲に対し、図２におけるＸ方向に隣接した次の所定範囲に対してＵＶインクの吐出を行う。
上記操作を繰り返すことにより、記録媒体Ｍ上にＵＶインク滴の集合体からなる画像が形成される。
ＵＶＬＥＤ光源５は、キャリッジ４よりもレシーブ側３２に設けられており、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を並べて構成されたＬＥＤアレイ（図示略）を備えて構成されている。ＬＥＤは、ピーク波長がＵＶインクを硬化させる紫外域内のいずれかの波長を含む光を安定した照射エネルギーで発光可能となっており、発光部を下側に向けて配置されている。なお、ＬＥＤのピーク波長は、２００〜４２０ｎｍであることが望ましい。
このＵＶＬＥＤ光源５は、記録ヘッドが一回の走査によってＵＶインクを吐出する記録媒体Ｍの所定範囲のうち、ＵＶインクジェットプリンタ１で設定できる最大のものと略等しい形状か、その所定範囲よりも大きな形状を有しており、記録媒体Ｍの所定範囲全体を覆うように設けられている。
なお、ＵＶＬＥＤ光源５で照射される紫外線の波長は、ＬＥＤアレイを交換することで適時変更可能となっている。また、ＵＶＬＥＤ光源５で照射される紫外線の照射エネルギーは、例えば制御手段の制御により適時変更可能となっている。
なお、制御手段は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、インターフェイス等を備えて構成されており、ＵＶインクジェットプリンタ１の各構成要素を制御する。
次に、ＵＶインクジェットプリンタ１による記録媒体Ｍへの画像印刷について説明する。
先ず、画像印刷は、記録ヘッドから記録媒体Ｍに向けてＵＶインクを吐出することで進行する。このとき、上述の様に記録ヘッドはキャリッジ４の駆動により、記録媒体Ｍの所定範囲上を移動しながら、印刷する画像のデータに基づいた制御手段の制御によって記録媒体Ｍに対して吐出を行う。一方、記録媒体Ｍは、その所定範囲に対してのＵＶインクの吐出が完了する毎にレシーブ部３２により巻き取られることで、図２におけるＸ方向に移動する。
さらに、記録媒体Ｍは、図２におけるＸ方向の移動に伴いＵＶＬＥＤ光源５の下方で、記録媒体Ｍの所定範囲に対して紫外線が照射される。紫外線照射を受けた記録媒体Ｍ上のインクは、速やかに硬化して記録媒体Ｍ上に定着される。なお、ＵＶＬＥＤ光源５から照射される紫外線の波長及び照射エネルギーは、記録媒体Ｍの素材や画像印刷に用いるＵＶインクの種類に応じて適宜設定される。
以降、上述の操作を繰り返すことにより、記録媒体Ｍ上に画像を印刷する。
以上のように、この実施の形態のＵＶインクジェットプリンタ１によれば、ＵＶＬＥＤ光源５は、光源としてＬＥＤアレイを備えているので、紫外線照射の際の発熱量が少なく、ＵＶＬＥＤ光源５のエネルギー効率が良くなる。よって、ＵＶインクジェットプリンタ１の電源容量を小さくできるとともに、排熱のためにダクト等を設ける必要がなくなるため、安価で且つ小型のＵＶインクジェットプリンタ１を提供することができる。
また、ＵＶＬＥＤ光源５による紫外線照射の際の発熱量が少ないため、発熱のため変形し易い記録媒体Ｍであっても変形することがなくなる。従って、多くの種類の記録媒体Ｍに印刷することができる。
さらに、記録媒体Ｍが、加熱により収縮する熱収縮性のポリエチレンテレフタレートフィルムであっても、紫外線照射の際の発熱量が少ないために記録媒体Ｍが変形するほど温度上昇しない。
加えて、記録媒体Ｍは、長尺のフィルムであるとともに、画像印刷される前後ではロール状に巻かれた形態となっているので、記録媒体Ｍの占有体積を抑えることができる。よって、ＵＶインクジェットプリンタ１を大型化することなく記録媒体Ｍを搭載することができる。
また、ＵＶインクとしてカチオン重合性のＵＶインクを適用しているので、記録媒体Ｍ上に吐出されたＵＶインクの硬化に必要な照度を低減させることができる。これにより、高圧紫外線ランプに比べて低照度の光源であるＬＥＤの配設個数の増加に起因するＵＶインクジェットプリンタ１の大型化を招くことなく、ＵＶインクの硬化に必要な照射エネルギーを十分に付与することができる。
なお、この実施の形態では、ＵＶ照射手段としてＵＶＬＥＤ光源５を用いるようにしたが、これに限られるものではなく、ピーク波長がＵＶインクを硬化させる紫外域内のいずれかの波長を含む光を照射可能な半導体レーザを用いても良い。すなわち、半導体レーザからの光線（例えば２００〜４２０ｎｍのピーク波長を含む光）をカルバノミラーやポリゴンミラーで走査して記録媒体Ｍ上のインクに照射するようにしても良い。このような構成とした場合に、光源となる半導体を記録媒体Ｍから離すことができ、ＵＶ照射手段の熱による影響を確実に防止できる。
また、この実施の形態では、記録媒体Ｍを熱収縮性のポリエチレンテレフタレートフィルムとしたが、これに限られるものではなく、画像印刷可能な記録媒体であれば如何なる組成のものであっても良い。例えば、樹脂基材であっても良い。
産業上の利用可能性
以上に記載したように、本発明は、多くの種類の記録媒体に印刷することができ、小型化が要求されるインクジェットプリンタとして特に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を適用した実施の形態のＵＶインクジェットプリンタを示す要部側面図、
第２図は、図１のＵＶインクジェットプリンタの要部平面図である。

Claims (4)

1. 紫外線が照射されることで硬化するＵＶインクを記録媒体に吐出し、前記記録媒体に紫外線を照射することで印刷を行うインクジェットプリンタであって、
   前記記録媒体上に吐出されたインクに紫外線を照射可能なＵＶ照射手段を備え、
   前記ＵＶ照射手段は、ピーク波長が前記ＵＶインクを硬化させる紫外域内のいずれかの波長を含む光を発光可能な半導体レーザまたはＬＥＤのいずれか一方を備えていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 請求の範囲第１項記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記記録媒体は、樹脂基材、若しくは、加熱により収縮するシュリンクフィルムであることを特徴とするインクジェットプリンタ。
3. 請求の範囲第１項または第２項記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記記録媒体は、長尺のフィルムであるとともに、印刷される前後ではロール状に巻かれた形態となっていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
4. 請求の範囲第１〜３項のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記ＵＶインクは、カチオン重合性を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。

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