JP2006076062A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドへの反射光入射量を低減させることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】キャリッジ４において、記録ヘッド５と紫外線照射装置８との間に紫外線の反射光を吸収・反射する遮光部材１１、３１を設け、この遮光部材１１、３１は記録ヘッド５の記録幅以上の長さを有するとともに、記録ヘッド５の記録幅に対応する領域より外には弾性素材からなるブラシ部１３、３３を記録媒体Ｐに直接接触するように備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像記録装置に係り、特に、紫外線が照射されることによって硬化可能な紫外線硬化性インクを使用した画像記録装置に関する。

記録ヘッドから、前記記録ヘッドに対向するように配置された記録媒体の上にインクの小滴を吐出し、着弾させることで画像を記録する画像記録装置記録装置においては、インクの吸水性の乏しい記録媒体上に画像を記録する場合に、インクの未硬化・未定着を要因とする引きずり、滲みなどの問題が生じる。

かかる問題を解決するために、紫外線に感度を有する光開始材を含有させた紫外線硬化型インクを用いて、紫外線照射装置により記録媒体上に着弾したインクに紫外線を照射させることで、好適な画像の記録・定着が成される方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、紫外線硬化型インクを用いる場合、紫外線照射装置以外にもヒートプレート等の加熱部材をインクジェットプリンタに配し、加熱部材による熱で記録媒体上のインクを加熱させながら、記録媒体に着弾したインクに紫外線を照射して、インクを十分に硬化させて高精細な画像を記録できる（特許文献２参照）。

さらに、シリアルヘッド方式の画像記録装置の場合、記録ヘッドの記録幅より長尺化された紫外線照射装置を記録ヘッドの横に設け、記録ヘッドの一回の走査でその印字領域とその前の走査時の印字領域との両方に紫外線を照射することにより、印字効率を下げずにインクに紫外線を複数回照射して、インクを十分に硬化させて高精細な画像を記録できる（特許文献３参照）。

ここで、インクを硬化・定着させるに際し、特に画質を大きく左右させる因子は、紫外線硬化型インクの感度、紫外線照射のタイミングおよび光線の波長、強度であり、インク着弾から時間が経つにつれてドット径、滲みなどの問題が顕著となる。インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間が長いと、記録媒体に着弾したインクのドット径が拡大して、にじみや色混じりが生じる等して、画質が低下する。

そこで、インクが記録媒体に着弾してから紫外線を照射するまでの時間を短縮するため、従来のインクジェット記録装置においては、図１０に示すように、紫外線照射装置５１を記録ヘッド５２に近接させて設けている。このインクジェット記録装置においては、光源５３から発せられた紫外線が記録ヘッド５２側に入射してノズル形成面５４に付着しているインクやノズル内のインクが硬化してしまうことを防止するため、紫外線照射装置５１は、光源５３を覆うカバー部材５５を備えている。
特開２００３−１４５７２５号公報 特開２００２−１３７３７５号公報 特開２００４−１３２６号公報

しかし、上記従来の画像記録装置においては、紫外線照射装置５１を記録ヘッド５２に近接させて配置させているので、光源５３から照射された紫外線が紫外線照射装置５１のカバー部材５５の内面や記録媒体等に反射して、カバー部材５５と記録媒体との間を通り抜けて記録ヘッド５２側に入射する虞がある（図１１参照）。このように反射光が入射してしまうと、記録ヘッド５２のノズル形成面５４に付着したインクやノズル内のインクが反応して増粘又は硬化してしまい、インクの吐出不良が生じやすくなるという問題がある。

本発明の課題は、記録媒体に着弾したインクを硬化させるために必用十分な紫外線入射量を確保しつつ、記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量を低減させることで、記録ヘッドからのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる画像記録装置を提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
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、
前記インクが前記記録媒体に着弾した後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、
前記記録ヘッドと前記紫外線照射装置との間に設けられ、紫外線が前記記録ヘッド側に入射するのを遮る遮光部材と、を備える画像記録装置において、
前記遮光部材は、前記記録ヘッドの記録幅より長く形成され、前記記録幅以外の領域には、前記記録幅に対応する領域に対して記録媒体により近接する近接部を備えていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、遮光部材には、記録ヘッドの記録幅以外の領域には、記録媒体により近接する近接部を備えている分、記録ヘッド側へ反射光が入射するのをより遮ることができるので、記録媒体に着弾したインクを硬化させるために必用十分な紫外線入射量を確保しつつ、記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量を低減させることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像記録装置であって、
シリアル方式の前記記録ヘッドを備え、
前記近接部は、前記記録ヘッドの記録幅に対応する領域以外であって、その領域よりさらに前記記録媒体の搬送方向下流側に所定間隙を隔てて備えられていることを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、近接部は、記録ヘッドの記録幅に対応する領域以外であって、その領域よりさらに記録媒体の搬送方向下流側に所定間隙を隔てて備えられているので、記録媒体と記録ヘッドとが相対移動した際に、遮光部材が記録ヘッドより搬送方向下流側の記録媒体上の未硬化状態のインクに接触することを防止できる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像記録装置であって、前記遮光部材は、前記記録ヘッドに対して平行に設けられたことを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、遮光部材は記録ヘッドに対して平行に設置させるので、遮光部材を記録ヘッドに近接させて取り付けることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれか一項記載の画像記録装置であって、近接部は、弾性素材からなるブラシ部とされていることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、遮光部材の近接部は弾性素材からなるブラシ部とされているので、変形自在であり、記録媒体の厚みの変化やジャム等により遮光部材と記録媒体との距離が変化しても、ブラシ部の変形のみで対応できる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明であって、前記ブラシ部は、前記記録媒体に接触するように設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、ブラシ部は記録媒体と直接接触するように取り付けられているので、記録媒体に遮光部材が接触し、記録装置本体に電気的にアースされている状態となり、通電させることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項記載の画像記録装置であって、前記インクは、カチオン重合系インクであることを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、紫外線に対する感度の高いカチオン硬化型のインクを使用した場合でも、記録ヘッドへの反射光の入射量を低減させることができるので、記録ヘッドからのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

請求項１記載の発明によれば、遮光部材により、記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量を低減させることができるので、ノズル形成面においてインクと紫外線との反応によるインクの増粘や硬化を抑制させることができ、記録ヘッドからのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、近接部は、記録ヘッドの記録幅に対応する領域以外であって、その領域よりさらに記録媒体の搬送方向下流側に所定間隙を隔てて備えられているので、記録媒体上の未硬化状態のドット形状を乱さずに記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量を低減させることができる。

請求項３記載の発明によれば、遮光部材は、記録ヘッドに近接させて取り付けることができるので、記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量をより低減させることができる。

請求項４記載の発明によれば、遮光部材の近接部は、変形自在なので、記録媒体との距離を厳密に規定せずに遮光部材を設置でき、記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量を低減させることができる。

請求項５記載の発明によれば、遮光部材は、通電性を有しているので、記録媒体上で静電気が発生しても、接触放電により効果的に除電することができ、かつ記録ヘッドのノズル形成面への反射光入射量を低減させることができる。

請求項６記載の発明によれば、カチオン硬化型のインクを使用した場合でも、記録ヘッドへの反射光の入射量を低減させることができるので、記録ヘッドからのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図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い。

（第一の実施形態）
図１は本実施形態に係るインクジェット記録装置を示したものである。図１に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録装置はシリアルヘッド方式のインクジェット記録装置であり、記録装置本体１と、記録装置本体１を支持する支持台２とを備えている。

記録装置本体１の内部には、棒状のガイドレール３が設けられており、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。このキャリッジ４は、図示しないキャリッジ駆動装置によってガイドレール３に沿って記録媒体Ｐの幅方向である主走査方向Ａに往復移動するようになっている

図２〜図４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５が搭載されている。

各記録ヘッド５の記録媒体Ｐに対向する面には、ノズル形成面６が設けられており、各ノズル形成面６には、記録媒体Ｐに各色のインクを吐出する複数のノズル７が搬送方向Ｂに沿って設けられている。

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。

重合性化合物を含む紫外線硬化性インクとしては、ラジカル重合性化合物を含むラジカル硬化性インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン硬化性インクとに大別され、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る。しかし、カチオン硬化性インクの方が、酸素による重合阻害を受けることが少ない又は無いので、紫外線に対する感度が高く、また、活性種である酸が光エネルギーを蓄積する性質を有しているため、機能性・汎用性に優れている。

また、キャリッジ４の記録ヘッド５の主走査方向Ａにおける両側部には、ノズル７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８が設けられており、その搬送方向Ｂにおける長さは記録ヘッド５の記録幅より長くなるように形成されている。

紫外線照射装置８には、記録媒体Ｐに向かって開口している箱型のカバー部材９が備えられており、カバー部材９の内部には、紫外線を放射状に照射する紫外線光源１０が備えられている。

キャリッジ４の紫外線照射装置８と記録ヘッド５との間には、遮光部材１１が記録媒体Ｐに対して略垂直となるように設置されており、この遮光部材１１は、紫外線照射装置８と略同等の長さ寸法を有している。遮光部材１１の記録ヘッド５の記録幅に対応する部分は、記録媒体Ｐに対して所定間隔を有するように形成されるとともに、遮光部材１１の記録ヘッド５の記録幅以外の部分には、記録幅に対応する部分に対して記録媒体により近接する近接部が備えられている。ここで、本実施形態においては、遮光部材１１の近接部として、先端部が記録媒体Ｐに接触するブラシ部１３が用いられている。

遮光部材１１は紫外線吸収性を有する素材からなり、また、少なくともブラシ部１３は弾性を有する素材からなり、変形自在である。

ここで、紫外線吸収性を有する素材とは、紫外線を吸収する素材のことであり、具体的には、無機物としてカーボンブラック、超微粒子化した酸化チタン・酸化亜鉛・酸化鉄（α−Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄）等の紛体のほか、有機物としては、ベンゾトリアゾール系化合物、芳香族化合物を含む素材等が含まれる。なお、遮光部材１１には上記の素材からなるものの他、表面をアルマイト処理等、各種金属酸化物処理する手法、メッキ処理・蒸着・スパッタリング処理をする手法等、各種の紫外線吸収剤をコーティングする手法を施されたものも含まれる。

なお、上述の遮光部材１１は、導電性も有しており、電気的導通が確保された記録装置本体１に図示しない導電部材等で接続され、かつ記録媒体Ｐにブラシ部１３を介して接触されているので、記録装置本体１に電気的にアースされている状態となり、記録媒体Ｐ上に発生した静電気を接触放電により除電することができるようになっている。

また、キャリッジ４の移動可能範囲の一領域は、記録媒体Ｐに記録を行う記録領域とされており、この記録領域のキャリッジ４の下方には、平板状の部材で構成され記録媒体Ｐを被記録面から支持するプラテン１４が配設されている。

キャリッジ４の移動範囲であって記録領域の外側一端には、記録ヘッド５の中間タンク（図示略）にインクを供給するインクタンク１５が設けられている。

また、キャリッジ４の移動範囲であって記録領域の外側他端には、記録ヘッド５をクリーニングするメンテナンスユニット１６が設けられている。

一方、インクジェット記録装置の本体１には、記録媒体Ｐを搬送方向Ｂに搬送させ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が備えられており、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を搬送方向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ようになっている。

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に所定の画像情報が送られると、記録媒体Ｐをプラテン１４により被記録面を支持された状態でプラテン１４の上部を搬送方向Ｂへと間欠的に搬送させる。

記録媒体Ｐの搬送機構を停止させる毎に、キャリッジ４を作動し記録媒体Ｐの直上を主走査方向Ａへと往復移動させる。これに伴いキャリッジ４に搭載された記録ヘッド５、紫外線照射装置８及び遮光部材１１をキャリッジ４の移動に追従させて記録媒体Ｐの直上を往復移動させ、記録ヘッド５に設けられたノズル７から所要の色のインクを記録媒体Ｐに吐出させ、この着弾したインクに紫外線照射装置８の紫外線光源１０から紫外線を照射させる。これによって、インクが硬化されて画像が形成される。

この際、紫外線光源１０から放射状に照射させた紫外線は、記録媒体Ｐ上のインクを照射する他、カバー部材９の内面や対向する記録媒体Ｐに反射される。この反射光のうち、記録ヘッド５側に反射され、カバー部材９と記録媒体Ｐとの間を通り抜ける反射光の一部は、記録ヘッド５のノズル形成面６に入射する前に遮光部材１１によって遮ることができる。詳しくは、図５に示すように、記録ヘッド５の記録幅に対応する領域では、記録ヘッド５側への反射光は遮光部材１１によりその一部を遮ることができる。一方、記録ヘッド５の記録幅以外の領域では、記録ヘッド５側への反射光は遮光部材１１とそのブラシ部１３とにより完全に遮ることができる。よって、記録ヘッド５のノズル形成面６への反射光入射量を大幅に低減させることができる。

また、遮光部材１１のブラシ部１３は、弾性素材からなり変形自在であるので、記録媒体Ｐの厚みの変化やジャム等が発生してキャリッジ４と記録媒体Ｐとの距離が変化しても、ブラシ部１３が変形して記録媒体Ｐとの距離を調節できる。

さらに、紫外線吸収性を有すると同時に導電性を有する遮光部材１１は、ブラシ部１３を記録媒体Ｐに直接接触させているので、記録媒体Ｐ上に発生した静電気を接触放電により除電できる。

以上により、本実施形態によれば、遮光部材１１により、紫外線光源１０から照射された反射光が、記録ヘッド５のノズル形成面６に入射するのを遮ることができるので、記録媒体Ｐに着弾したインクを硬化させるために必用十分な紫外線量を確保しつつ、記録ヘッド５のノズル形成面６への反射光入射量を低減させることが可能となり、記録ヘッド５からのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

（第二の実施形態）
次に、本発明に係るインクジェット記録装置の第二の実施形態について図６を参照して説明する。ここで、第一の実施形態と略同様の構成については同じ符号を付してある。

本実施形態のインクジェット記録装置においては、キャリッジ４に遮光部材３１が搭載されており、その遮光部材３１には、記録ヘッド５の記録幅に対応する領域以外であって、その領域よりさらに搬送方向Ｂの下流側に所定間隙を隔てるようにブラシ部３３が備えられている。本実施形態においては、遮光部材３１の上述した点以外は第一の実施形態のインクジェット記録装置と略同じ構成であり、第一の実施形態と同様にして画像記録を行うことができる。

本実施形態においては、画像記録時に、記録媒体Ｐの未硬化インクを含む領域を記録ヘッド５の記録幅より搬送方向Ｂの下流側に搬送させたときでも、遮光部材３１にはブラシ部３３が記録ヘッド５の記録幅以外であって、その領域よりさらに搬送方向Ｂの下流側に所定間隙を隔てるように備えられているので、記録媒体Ｐの未硬化インクが遮光部材３１のブラシ部３３に接触することはない。

なお、本実施形態は、いわゆるインターリーブによって画像を記録するインクジェット記録装置においても適用可能である。インターリーブによる画像記録においては、複数回走査により記録媒体Ｐの同一領域の画像記録を完成させるので、記録ヘッド５と記録媒体Ｐの未硬化インクを含む領域とが微小量ずつ相対移動されて、記録を完全に終えた記録媒体Ｐの領域から順次搬送方向Ｂの下流に向けて搬送される。そのため、インクが完全に硬化する前に記録ヘッド５と記録媒体Ｐの未硬化インクを含む領域とが相対移動されるが、上述のように、記録媒体Ｐの未硬化インクが遮光部材３１のブラシ部３３に接触することはない。よって、未硬化インクが遮光部材３１に接触しないので、ドット形状が乱れることなく良好な画像記録を行うことができる。

以上により、本実施形態においては、上述のようなインターリーブによって画像を記録するインクジェット記録装置においても、記録媒体Ｐに着弾したインクを硬化させるために必用十分な紫外線量を確保しつつ、記録ヘッド５のノズル形成面６への反射光入射量を低減させることが可能となり、記録ヘッド５からのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

（第三の実施形態）
次に、本発明に係るインクジェット記録装置の第三の実施形態について図７〜図９を参照して説明する。以下、第一の実施形態と略同様の構成については同じ符号を付した。

本実施形態は、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置の場合を示したものである。ラインヘッド方式のインクジェット記録装置においては、記録ヘッド５、紫外線照射装置８及び遮光部材１１は記録媒体Ｐの幅と略同等に長尺化されており、記録媒体Ｐの幅方向にそれぞれが略平行になるように備えられている。そして、記録媒体Ｐが記録ヘッド５、紫外線照射装置８及び遮光部材１１の直下を搬送されることにより画像が記録されるようになっている。

図７、図８は、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置であって、紫外線照射装置８が各記録ヘッド５より搬送方向Ｂの下流側に一つのみ設けられている場合を示している。この場合、遮光部材１１は記録ヘッド５と紫外線照射装置８との間の一箇所のみに設置されている。

図７、図８のインクジェット記録装置は、記録ヘッド５、紫外線照射装置８及び遮光部材１１を長尺化して用いた点と、上記三つの部材を記録媒体Ｐの幅方向に略平行になるように配置した点以外は第一の実施形態のインクジェット記録装置と略同じ構成である。

上記の構成により、紫外線光源１０から照射された紫外線であって、カバー部材９や記録媒体Ｐに反射され記録ヘッド５側に入射する紫外線反射光の一部は、記録ヘッド５と紫外線照射装置８との間に設けられた遮光部材１１に遮られる。よって、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置であっても、記録ヘッド５のノズル形成面６への反射光入射量を低減させ、記録ヘッド５からのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

図９は、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置であって、各記録ヘッド５の間にそれぞれ紫外線照射装置８が設けられている場合を示している。この場合、遮光部材１１は記録ヘッド５と紫外線照射装置８との間全てに配置されている。

上述のインクジェット記録装置は、記録ヘッド５、紫外線照射装置８及び遮光部材１１の配置関係以外は図７、図８に示される上述の実施形態のインクジェット記録装置と略同じ構成である。

上記の構成により、各紫外線光源１０から照射された紫外線であって各記録ヘッド５側に入射する反射光は、記録ヘッド５と紫外線照射装置８との間に配置された各遮光部材１１にそれぞれ遮られる。よって、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置であって、複数の紫外線照射装置８が設けられていても、各記録ヘッド５のノズル形成面６への反射光入射量を低減させ、記録ヘッド５からのインクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。

本発明に係る画像記録装置の一実施形態を示す斜視図である。 第一の実施形態におけるキャリッジの底面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 第一の実施形態におけるキャリッジの側面図である。 第一の実施形態における紫外線の反射状態を示す説明図である。 第二の実施形態におけるキャリッジの側面図である。 第三の実施形態における画像記録装置の側面図である。 第三の実施形態における画像記録装置の正面図である。 第三の実施形態における画像記録装置の側面図である。 従来のインクジェット記録装置におけるキャリッジの正面図である。 従来のインクジェット記録装置における紫外線の反射状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 記録装置本体
４ キャリッジ
５ 記録ヘッド
７ ノズル
８ 紫外線照射装置
９ カバー部材
１０ 紫外線光源
１１、３１ 遮光部材
１３、３３ ブラシ部
Ａ 主走査方向
Ｂ 搬送方向
Ｐ 記録媒体

Claims (6)

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、
   前記インクが前記記録媒体に着弾した後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、
   前記記録ヘッドと前記紫外線照射装置との間に設けられ、紫外線が前記記録ヘッド側に入射するのを遮る遮光部材と、を備える画像記録装置において、
   前記遮光部材は、前記記録ヘッドの記録幅より長く形成され、前記記録幅以外の領域には、前記記録幅に対応する領域に対して記録媒体により近接する近接部を備えていることを特徴とする画像記録装置。
2. シリアル方式の前記記録ヘッドを備え、
   前記近接部は、前記記録ヘッドの記録幅に対応する領域以外であって、その領域よりさらに前記記録媒体の搬送方向下流側に所定間隙を隔てて備えられていることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
3. 前記遮光部材は、前記記録ヘッドに対して平行に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像記録装置。
4. 前記近接部は、弾性素材からなるブラシ部とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の画像記録装置。
5. 前記ブラシ部は、前記記録媒体に接触するように設けられていることを特徴とする請求項４記載の画像記録装置。
6. 前記インクは、カチオン重合系インクであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の画像記録装置。

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