JP2005313445A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低出力タイプの紫外線照射装置を使用した場合でもインク硬化に十分な紫外線光量が得られるようにし、かつインクジェット記録装置全体を小型化する。
【解決手段】紫外線硬化性インクを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、前記インクが着弾した後に前記記録媒体に紫外線を照射して前記インクを硬化させる紫外線光源を備えた紫外線照射装置と、前記複数個の記録ヘッド及び前記紫外線照射装置を搭載して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、紫外線照射装置をキャリッジの記録ヘッドに対して両側に配置すると共に、キャリッジのうち記録媒体の搬送方向下流側にも配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、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に関する。

従来、簡易かつ安価に画像を記録できる画像記録手段として、インクジェット方式を用いた画像記録装置が数多く用いられている。インクジェット記録装置は、例えばピエゾ素子などの圧電素子やヒータなどを用いて、記録ヘッドのノズルからインクを微小な液滴として記録媒体に向けて吐出し、記録媒体にインクを浸透若しくは定着させながら記録ヘッドを記録媒体上で移動させることにより記録媒体上に画像記録を行うものである。

さらに近年は、樹脂フィルムなどインク吸収性の乏しい記録媒体に対しても画像を形成することのできる手段として、紫外線硬化型のインクジェット記録装置が知られている。これは、紫外線に対して所定の感度を有する光開始剤が含有された紫外線硬化性インクを用い、記録媒体上に着弾したインクに紫外線を照射することで、インクを硬化させ記録媒体上に定着させるものであり、透明又は不透明の包装材に対しても簡易に印刷を行うことが可能である。

このような紫外線硬化型のインクジェット記録に用いられるインクジェット記録装置においては通常、図４に示すように、インクを硬化させるための紫外線光源がキャリッジの記録ヘッドの主走査方向における両側部に配設されており、記録媒体に画像を記録する際には、インクを記録媒体に着弾させた直後に紫外線光源から紫外線を照射してインクを硬化させる構成となっていた。

そこで、紫外線光源から十分な光量を得て、インクを容易かつ確実に硬化させてインクが滲むのを防止するため、紫外線光源の副走査方向の長さ寸法を記録ヘッドの２倍以上とし、紫外線を複数回照射させることによってインクを硬化させるインクジェット記録装置が知られている（特許文献１）。

ここで、紫外線硬化性インクのうちカチオン重合性インクは、高感度を有し、一度紫外線照射を受けると反応が進むことから、低出力タイプの紫外線照射装置を用いた場合でも、紫外線照射を複数回行ったり、あるいは紫外線照射時間を延ばすことにより、インクを硬化させることができるという特性を有する。そのため、カチオン重合性インクを使用すれば、特許文献１のように、紫外線の照射回数を増やすことによって、低出力タイプの紫外線照射装置を用いた場合でも、確実にインクを硬化させることができるものである。
特開２００４−１３２６号公報

しかし、従来のインクジェット記録装置では、紫外線光源の副走査方向の長さ寸法を記録ヘッドの２倍以上としているため、紫外線の照射回数は増えるが、キャリッジの副走査方向の長さ寸法が大型化するという問題があった。

そこで、キャリッジの副走査方向の長さ寸法の大型化を抑えつつ、インク硬化に十分な紫外線光量を確保するため、図５に示すように、紫外線照射装置の幅を主走査方向に広げることにより、紫外線の照射時間を延ばしたインクジェット記録装置が知られている。しかし、この場合においてはキャリッジの主走査方向の幅が大型化するため、やはりキャリッジ全体の小型化・軽量化をはかることができない。

一方、記録媒体の搬送方向下流側に二次露光を設ける場合は、記録媒体の幅分の紫外線光源を必要とし、記録媒体の幅が小さい場合には非効率的であると同時に、インクジェット記録装置の大型化を招いてしまう。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、低出力タイプの紫外線照射装置を使用した場合でも、紫外線の照射回数を増やしてインク硬化に十分な紫外線光量を得ることができ、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インクジェット記録装置を提供することを課題とする。

上述する課題を解決するため、請求項１に係るインクジェット記録装置は、紫外線硬化性インクを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、前記インクが着弾した後に前記記録媒体に紫外線を照射して前記インクを硬化させる紫外線光源と、前記複数個の記録ヘッド及び前記紫外線光源を搭載したキャリッジとを有し、前記紫外線光源は前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の両側に配置されていると共に、前記キャリッジの記録媒体の搬送方向下流側に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、キャリッジの記録ヘッドに対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の両側に配置された紫外線光源から紫外線が照射された後に、前記キャリッジのうち記録媒体の搬送方向下流側に配置された紫外線光源から紫外線が照射されることによって、紫外線照射回数が増えるため、記録媒体に吐出されたインクの硬化に十分な紫外線光量を得ることができる。また、わずかな紫外線光量であっても複数回の照射により蓄積してインクを硬化させるカチオン重合性インクの特徴を生かして、低出力タイプの紫外線光源を使用した場合であっても、十分な紫外線光量を得ることができる。
また、紫外線光源はキャリッジのうち記録媒体の搬送方向下流側のスペースを生かして配置されるので、キャリッジの幅が主走査方向に広がることはない。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の両側に配置されている紫外線光源と前記キャリッジの記録媒体の搬送方向下流側に配置されている紫外線光源とが一体となって形成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、紫外線光源である低圧水銀ランプなどの本数を低減できると共に、紫外線光源を単一化することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、前記紫外線光源の形状はコ字状と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、キャリッジの記録ヘッドに対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の両側及びキャリッジの記録媒体の搬送方向下流側のスペースを効率的に利用して、紫外線光源を配置するスペースを確保することができる。

請求項４に係る発明は、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であって、前記インクは、カチオン重合性インクであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、高感度を有し、低出力タイプの紫外線照射装置を使用することができるカチオン重合性インクを使用しながら、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と同様の作用を得ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、キャリッジ周辺に紫外線光源のスペースを効率的に確保することにより、低出力タイプの紫外線照射装置であってもインク硬化に十分な紫外線光量を得ながら、キャリッジの大型化を最小限に止めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、紫外線光源である低圧水銀ランプなどの本数を低減すると共に電源の数を減らすことによって、製造コストを低減し、配線の断線などによる動作不良の頻度を低減することができる。

請求項３に記載の発明によれば、紫外線光源を配置するスペースを効率的に確保することによって、低出力タイプの紫外線照射装置であってもインク硬化に十分な紫外線光量を得ながら、キャリッジの大型化を最小限に止めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、高感度を有し、低出力タイプの紫外線照射装置を使用することができるカチオン重合性インクを使用しながら、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と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の具体的な実施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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
（第１の実施形態）

本実施形態のインクジェット記録装置には、図１に示すように、記録媒体Ｐを下方から支持するプラテン５が設けられている。プラテン５における記録媒体Ｐの搬送方向（以下、副走査方向Ｙという。）の上流及び下流には、記録媒体Ｐを搬送するローラ等の搬送装置６が、プラテン５を挟むようにして配置されている。また、プラテン５の上方には、副走査方向Ｙに直交する方向（以下、主走査方向Ｘという。）に延在する一対のガイドレール７が設けられている。このガイドレール７には、キャリッジ１が主走査方向Ｘに往復移動自在に支持されている。

図１に示すように、キャリッジ１には、記録媒体Ｐに対して、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２が搭載されている。なお、インクジェット記録装置で使用されるインクの色はこれに限定されず、例えば、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）などの色を使用することもできる。
また、記録ヘッド２には、インクを吐出する複数のノズル（図示せず）が副走査方向Ｙに沿って配列されている。

ここで、本実施形態に用いられるインクについて説明する。インクを硬化させる際、インクに含まれる重合性化合物を重合反応させるが、本実施形態においてはインクに重合性化合物として活性化エネルギー線硬化性化合物を含んでおり、重合反応を開始させる活性化エネルギーとして紫外線を使用した紫外線硬化性インクである。

紫外線硬化性インクは、ラジカル重合性インクとカチオン重合性インクとに大別されるが、どちらのインクも本実施形態に用いられるインクとして適用可能であり、ラジカル重合性インクとカチオン重合性インクとを複合させたハイブリッド型インクを適用してもよい。

しかしながら、カチオン重合性インクは高感度を有し、低出力タイプの紫外線照射装置を使用することができるインクとして注目されている。また、カチオン重合性インクには光エネルギーを蓄積させるという特徴があることから、わずかな紫外線光量であっても時間の経過と共に蓄積し、最終的にはインクを硬化させることから、さらに低出力タイプの紫外線照射装置に適している。
さらに、カチオン重合性インクは酸素による重合反応の阻害が極めて少なく、機能性・汎用性に優れている。

そこで本実施形態では、特にカチオン重合性インクを使用している。カチオン重合性インクは、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などのカチオン重合性化合物と、光カチオン開始材と、色材とを含む混合物であり、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。

次に、図１に示すように、キャリッジ１の記録ヘッド２の主走査方向Ｘの両端部には、前記ノズルから記録媒体Ｐに吐出されたインクに対して紫外線を照射してインクを硬化させる紫外線照射装置３ａが設けられている。また、前記キャリッジ１の副走査方向Ｙの下流側には、主走査方向Ｘと平行に紫外線照射装置３ｂが配置されており、紫外線照射装置３ａの副走査方向Ｙの下流側端部を覆う位置まで延在している。

紫外線照射装置３ａ，３ｂにはカバー部材が備えられており、その内部に備えられた紫外線光源４ａ，４ｂにより紫外線が放射状に照射されるようになっている。
紫外線光源４ａ，４ｂとしては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどの高出力タイプ、低圧水銀ランプ、冷陰極管、ＬＥＤなどの低出力タイプのいずれを使用することも可能であるが、本実施形態においては低出力タイプの紫外線光源４ａ，４ｂが好適に使用される。

なお、本実施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、光沢紙などの各種紙、各種布地、各種不織布、樹脂、金属、ガラスなど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、板状などが適用可能である。さらに、樹脂により表面を被覆した各種紙、顔料を含むフィルム、発泡フィルムなどの不透明な公知の記録媒体Ｐも適用可能である。

次に、本実施形態におけるインクジェット記録装置の作用について説明する。

本実施形態のインクジェット記録装置では、キャリッジ１がキャリッジレール（図示せず）に沿って主走査方向Ｘに往復移動しながら、キャリッジ１に搭載された記録ヘッド２のノズルから各色のカチオン重合性インクが吐出される。そして、記録媒体Ｐに着弾したインクに対して、キャリッジ１の移動と共に着弾したインクの上方に移動してきた紫外線照射装置３ａ，３ｂの紫外線光源４ａ，４ｂから紫外線を照射することにより、インクが硬化して記録媒体Ｐに画像が定着する。

ここで前述のように、本実施形態においては、キャリッジの記録ヘッドの主走査方向Ｘの両側に配置された紫外線光源から紫外線が照射された後に、前記キャリッジのうち副走査方向Ｙの下流側に配置された紫外線光源から紫外線が照射されることによって、紫外線照射回数が増えるため、記録媒体に吐出されたインクの硬化に十分な紫外線光量を得ることができる。また、わずかな紫外線光量であっても複数回の照射により蓄積してインクを硬化させるカチオン重合性インクの特徴を生かして、低出力タイプの紫外線光源を使用した場合であっても、十分な紫外線光量を得ることができる。

また、紫外線照射装置３ａ，３ｂは記録ヘッド２を搭載したキャリッジ１の側面に配置されるため、紫外線照射装置３ａ，３ｂの大きさは、キャリッジのサイズに大きな影響を与えるが、本実施形態においては紫外線照射装置３ａに加えて、キャリッジ１のうち副走査方向Ｙの下流側の周辺のスペースを生かして紫外線照射装置３ｂが配置されるので、キャリッジ１の幅が主走査方向Ｘに広がることはなく、紫外線光量を確保しながらキャリッジ１の大型化を最小限に止めることができる。
（第２の実施形態）

次に、本発明の第２の実施形態について図２を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

図２に示すように、本実施形態においては、キャリッジ１の記録ヘッド２の主走査方向Ｘの両側に配置されている紫外線光源４ａとキャリッジ１の副走査方向Ｙの下流側に配置されている紫外線光源４ｂとが一体となって単一の紫外線光源４ｃとして形成され、記録ヘッド２を囲むようにして配置されている。
本実施形態における紫外線光源４ｃとしては、特に加工変形を自在に行うことができる低圧水銀ランプなどが好適に使用され、図２に示すように低圧水銀ランプがコ字状に加工変形され、記録ヘッド２を囲むように配置されている。
また、図３に示すように、低圧水銀ランプをキャリッジ１の記録ヘッド２に対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の片側において２回折り曲げた後に、キャリッジ１のうち記録媒体Ｐの搬送方向下流側を通ってキャリッジ１の反対側においても２回折り曲げて、記録ヘッド２を囲むように配置することもできる。

上記のような構成により、第１の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、低圧水銀ランプなどの本数を低減することができる。また、紫外線光源４ａ，４ｂが紫外線光源４ｃとして単一化されることにより、電源の数を低減することができる。

以上述べたように本発明のインクジェット記録装置によれば、キャリッジ１の周辺に紫外線照射装置３のスペースを効率的に確保することにより、紫外線照射時間を延ばし、低出力タイプの紫外線光源を使用する場合であってもインク硬化に十分な紫外線光量を得ることができると共に、キャリッジ１の小型化により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。
また、紫外線光源である低圧水銀ランプなどの本数を低減できると共に、紫外線光源の単一化によって電源の数を減らすことにより、配線の数を減らして製造コストを低減するとともに、配線の断線などによる動作不良の頻度を低減することができる。

図１は、第１の実施形態におけるキャッリジ及び紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。 図２は、第２の実施形態におけるキャッリジ及び紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。 図３は、第３の実施形態におけるキャッリジ及び紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。 図４は、従来のインクジェット記録装置におけるキャッリジ及び紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。 図５は、従来の他のインクジェット記録装置におけるキャッリジ及び紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１ キャリッジ
２ 記録ヘッド
３ａ，３ｂ，３ｃ 紫外線照射装置
４ａ，４ｂ，４ｃ 紫外線光源
５ ガイドレール
６ 搬送機構
７ プラテン
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向

Claims (4)

1. 紫外線硬化性インクを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、
   前記インクが着弾した後に前記記録媒体に紫外線を照射して前記インクを硬化させる紫外線光源と、
   前記複数個の記録ヘッド及び前記紫外線光源を搭載したキャリッジとを有し、
   前記紫外線光源は前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の両側に配置されていると共に、前記キャリッジの記録媒体の搬送方向下流側に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記キャリッジの前記記録ヘッドに対して記録媒体の搬送方向に直行する方向の両側に配置されている紫外線光源と前記キャリッジの記録媒体の搬送方向下流側に配置されている紫外線光源とが一体となって形成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. 前記紫外線光源の形状はコ字状とされていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクは、カチオン重合性インクである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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