JP4259098B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、記録ヘッドの一面(ノズル面)に備えられたノズルの吐出口から記録媒体に向けてインクを吐出し着弾させ、この記録媒体に画像を記録するものである。
かかるインクジェットプリンタには、樹脂フィルム等のインク吸収性の乏しい記録媒体に画像を記録する方式として、UVインクジェット記録方式のものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
一般的に、上記UVインクジェット記録方式のインクジェットプリンタにおいては、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のインク(以下、「UVインク」という。)を用い、記録媒体に着弾したUVインクに紫外線を照射することで、UVインクを硬化させ記録媒体に定着させる。この場合、UVインクの記録媒体への着弾から紫外線の照射までに時間がかかると、記録媒体に着弾したUVインクのドット径の拡大、ドット間の滲み、記録媒体へのUVインクの浸透などの問題が顕著となるため、UVインク吐出から紫外線照射までの時間は極力短くすることが好ましい。
【0004】
そこで、上記特許文献1等に示す一般的なインクジェットプリンタにおいては、記録媒体に着弾したUVインクに対して紫外線を直ぐに照射可能となるように、紫外線を照射する光源がノズルに近接して配設されている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭60−132767号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1の場合においては、紫外線を照射する光源をノズルに近接して配置すると、光源から発せられた紫外線、若しくは光源から発せられ記録媒体の表面にて反射した紫外線等がノズル面に入射してしまう虞があった。この場合、ノズル面及びその吐出口内のUVインクが紫外線と反応することで、UVインクが増粘したり硬化したりして、ノズルの吐出不良が生じ易くなるといった問題がある。
【0007】
また、UVインクとしては、ラジカル重合系(硬化性)インクや、カチオン重合系(硬化性)インクが知られているが、このうち、カチオン重合系インクは、ラジカル重合系インクのように酸素による重合阻害を受けることがないため、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。そのため、カチオン重合系インクは、ラジカル重合系インクに比べて前記ノズル面にて紫外線の影響を受け易いといった問題がある。
【0008】
本発明の課題は、ノズル面への紫外線入射量を低減でき、結果としてインクの安定吐出を長期にわたって行えるインクジェットプリンタを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、
紫外線が照射されることで硬化するインクをノズルの吐出口から記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、前記記録媒体上に吐出されたインクに対して、少なくとも一つの紫外線光源から紫外線を照射する紫外線照射部とを備え、前記吐出口から記録媒体の平面状の記録面に向けてインクを吐出し、当該記録面に着弾したインクに前記紫外線光源から紫外線を照射して画像記録を行うインクジェットプリンタであって、
前記紫外線照射部は、画像記録状態の前記記録媒体側に向かって開口したカバー部材を備え、前記カバー部材の内側に前記紫外線光源が配設され、
前記記録ヘッドは、前記吐出口が位置するノズル面が前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面に対向するように配置され、
前記記録ヘッドと前記カバー部材との前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面に対して略平行な方向(以下、単に「平行方向」という。)の距離をa、前記紫外線光源と前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面との当該記録面に対して直交する方向(以下、単に「直交方向」という。)の距離をY1、前記カバー部材の前記記録ヘッド側で且つ前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面側の先端部と当該記録面との前記直交方向の距離をY2、前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面と前記ノズル面との前記直交方向の距離をY3、前記カバー部材の前記先端部と当該先端部から最も遠い位置に配置された前記紫外線光源との前記平行方向の距離をXとしたときに、
a≧X(Y2+Y3)/(Y1−Y2)
の式を満たすことを特徴としている。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、
a≧X(Y2+Y3)/(Y1−Y2)
の式を満たすようにカバー部材と記録ヘッドとを離間させて記録ヘッド及び紫外線照射部が配置されている。これにより、紫外線光源から照射されても記録媒体上のインクの硬化に関与せずに画像記録状態の記録媒体の平面状の記録面にて記録ヘッド側に反射する紫外線のうち、記録面とカバー部材の記録面側の先端部との間を通り抜ける紫外線が、記録ヘッドのノズル面に入射することがなくなる。すなわち、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を低減することができる。
よって、ノズル面へ入射した紫外線と、ノズル面及びその吐出口に存するインクとの反応に基づいたノズル面及びその吐出口内のインクの増粘や硬化を防止して、ノズルの吐出不良を生じ難くすることができる。結果として、インクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。
また、上記式に従って設計することにより、ノズルの吐出不良の問題と、ドット径の拡大、ドット間の滲み、記録媒体へのインクの浸透などの問題との両立が図れる最適な寸法のインクジェットプリンタを提供することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記記録ヘッドと前記紫外線照射部との間に、当該紫外線照射部から照射された紫外線を捕捉する光トラップが備えられることを特徴としている。
【0012】
請求項2に記載の発明によれば、光トラップによって、紫外線照射部から照射され、記録面にて記録ヘッド側に反射してくる紫外線を捕捉することで、ノズル面への紫外線の入射量をより一層低減することができる。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記紫外線光源は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管並びに冷陰極管のうちいずれか1つであることを特徴としている。
【0014】
請求項3に記載の発明によれば、紫外線光源は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管並びに冷陰極管のうちいずれか1つである。この場合であっても、上記請求項1に記載の式を満たすように記録ヘッド及び紫外線照射部が配設されることで、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を確実に低減できる。
従って、請求項1又は2に記載の発明と同等の効果を得ることができる。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
インクは、カチオン硬化性を有することを特徴としている。
【0016】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明と同等の効果が得られるのは無論のこと、特に、インクはカチオン硬化性を有している。すなわち、カチオン硬化性のインクは、ラジカル硬化性のインクに比べて、紫外線に対する感度が高く、また活性種である酸が有する光エネルギーを蓄積する性質のため、記録ヘッドのノズル面にて紫外線の影響を受け易くなっているが、このようなカチオン硬化性のインクであっても、上記請求項1に記載の式を満たすように記録ヘッド及び紫外線照射部が配設されることで、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を確実に低減できる。従って、カチオン硬化性のインクがノズル面及びその吐出口内にて増粘したり硬化したりすることを防止できる。
【0017】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4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、
記録方式は、シリアル方式若しくはライン方式であることを特徴としている。
【0018】
ここで、シリアル方式とは、記録ヘッドの走査方向と直交する方向への搬送が停止された記録媒体に対して、記録ヘッドを走査方向に往復移動させつつ前記記録ヘッドからインクを吐出することに基づき画像記録を行う方式のことである。また、ライン方式とは、記録媒体の幅方向(記録媒体の搬送方向と直交する方向)にわたる記録ヘッドを備え、記録媒体の搬送に基づき画像記録を行う方式のことである。
【0019】
請求項5に記載の発明によれば、記録方式が、シリアル方式若しくはライン方式であっても、上記請求項1に記載の式を満たすように記録ヘッド及び紫外線照射部が配設されることで、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を確実に低減できる。
従って、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明と同等の効果を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
図1は、本発明が適用された一実施の形態のインクジェットプリンタの要部構成を示した斜視図である。
【0021】
図1に示すように、インクジェットプリンタ100は、プリンタ本体100Aと、プリンタ本体100Aを支持する支持台100Bとを備えており、プリンタ本体100Aは、記録ヘッド1(図2参照)及び紫外線照射機構(紫外線照射部;図2参照)2を備える第1及び第2画像記録部10A,10Bと、キャリッジ3と、インク供給部4と、メンテナンスユニット5と、プラテン6と、搬送機構(図示略)とを備えて構成されている。
【0022】
ここで、インクジェットプリンタ100は、記録ヘッド1の主走査方向Bと直交する方向C(以下、「副走査方向C」という。)への搬送が停止された記録媒体Pに対して、記録ヘッド1を主走査方向Bに往復移動させつつ記録ヘッド1からインクを吐出することにより画像を形成するシリアル方式にて画像記録を行うものである。
【0023】
搬送機構は、例えば、図示しない搬送モータ及び搬送ローラ等を備えており、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C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3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。
【0024】
ここで、本実施の形態に用いられる「記録媒体P」について説明する。
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プリンタ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記録媒体P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。
【0025】
特に、本実施の形態で用いられる記録媒体Pとして、所謂軟包装に用いられる透明又は不透明な非吸収性の樹脂製フィルムが適用できる。樹脂製フィルムの具体的な樹脂の種類として、ポリエチレンテレフタレート,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,ポリカーボネート,ポリ-ρ-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、ナイロン等が適用可能であり、さらには、これら樹脂の共重合体、これら樹脂の混合物、これら樹脂を架橋したもの等も適用可能である。中でも、樹脂製フィルムの樹脂の種類として、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,ナイロンのいずれかを選択するのが、樹脂製フィルムの透明性・寸法安定性・剛性・環境負荷・コスト等の面で好ましく、2μm(マイクロメートル)以上100μm以下(好ましくは6μm以上50μm以下)の厚さを有する樹脂製フィルムを用いるのが好ましい。また、樹脂製フィルムの支持体の表面にコロナ放電処理、易接着処理等の表面処理を施してもよい。
【0026】
さらに、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Pも適用可能である。
【0027】
プラテン6は、例えば略水平に配置されており、プラテン6の上面で所定範囲の記録媒体Pの下面(記録面の側と反対側となる面)を図示しない吸引手段の駆動により吸引して支持する。
また、プラテン6の上方には、キャリッジ3が設けられている。
【0028】
次に、キャリッジ3について図2を参照して詳細に説明する。
ここで、図2(a)は、キャリッジ3を図1と略同じ方向に見て示した斜視図であり、図2(b)は、キャリッジ3を図1において右下から斜め上向きに見て示した斜視図である。なお、図2においては、キャリッジ3を破線で示し、そのキャリッジ3を透視した状態を図示している。
【0029】
図2に示すように、キャリッジ3は、第1画像記録部10Aと、第2画像記録部10Bとを搭載し、主走査方向Bに沿って延在するキャリッジレール(図1参照)31に案内されながら主走査方向Bに移動可能となっている。
なお、キャリッジ3の移動方向は、駆動源(図示略)の回転方向に従って変更され、これによりキャリッジ3は主走査方向Bに往復移動する。また、画像記録時には、キャリッジ3は、記録媒体Pが停止している際に主走査方向Bに往動、復動又は往復移動する。このとき、第1及び第2画像記録部10A,10Bによって、記録媒体Pに画像を記録する。
【0030】
第1画像記録部10Aは、図2(a)において、キャリッジ3の左奥側に配設されており、キャリッジ3が主走査方向Bに沿って右手前方向に移動する際に画像記録を行うものである。
第2画像記録部10Bは、図2(a)において、キャリッジ3の右手前側に配設されており、キャリッジ3が主走査方向Bに沿って左奥方向に移動する際に画像記録を行うものである。
また、第1及び第2画像記録部10A,10Bの各々は、記録ヘッド1(1a,1b)と、紫外線照射機構2(2a,2b)と、光トラップ7(7a,7b)と、中間タンク42(42a,42b)とを搭載している。
【0031】
記録ヘッド1a、1bは、第1及び第2画像記録部10A,10Bの双方に、インクジェットプリンタ100で使用される4色(イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K))のインクに対応して4つずつ設けられている。
各記録ヘッド1は、外形が略直方体状に形成された部材であり、互いの長手方向が平行となるように主走査方向Bに並んで配置されている。また、各記録ヘッド1は、その下面が画像記録時においてプラテン6上を搬送される記録媒体Pの記録面(上面)に対向するように配置されている。
記録ヘッド1の下面には、複数のノズル(図示略)の吐出口が副走査方向Cに略一列(ノズル列)となって配列されたノズル面12が設けられている。なお、ノズル面12の周囲には天板13が配設されており、これにより記録ヘッド1の下面は略面一となっている。
さらに、各記録ヘッド1は、その内部にピエゾ素子(圧電素子)といった吐出手段(図示略)が設けられており、吐出手段の作動により各吐出口からインク滴を別個に吐出する。
【0032】
また、各記録ヘッド1は、インクが貯蔵されている中間タンク42と、インク供給管41(41a,41b)を介して連通されている。なお、中間タンク42並びにインク供給管41は、各記録ヘッド1に対応させて、第1及び第2画像記録部10A、10Bの双方に4つずつ設けられている。
これにより、各中間タンク42に収納されているインクが各記録ヘッド1に供給されるようになっている。
【0033】
ここで、本実施の形態に用いられる「インク」について説明する。
本実施の形態に用いられるインクとしては、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。
【0034】
具体的に、本実施の形態に用いられるインクは、光としての紫外線の被照射により硬化する性質を具備する紫外線硬化性インクであり、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、光開始剤は除外されてもよい。
【0035】
上記紫外線硬化性インクは、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が、その両系のインクが本実施の形態に用いられるインクとしてそれぞれ適用可能であり、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを本実施の形態に用いられるインクとして適用してもよい。
【0036】
しかしながら、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、カチオン重合系インクを用いている。
【0037】
なお、本実施の形態に用いられるカチオン重合系インクは、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。
【0038】
紫外線照射機構2は、第1及び第2画像記録部10A、10Bの各々に1つずつ備えられ、キャリッジ3の主走査方向Bに沿った両端に配設されている。すなわち、第1画像記録部10Aの紫外線照射機構2aは、第1画像記録部10Aの図2(a)における左奥端に配設され、第2画像記録部10Bの紫外線照射機構2bは、第2画像記録部10Bの図2(a)における右手前端にそれぞれ配設されている。
【0039】
各紫外線照射機構2は、外形が略直方体状に形成され、記録面に対向して配置されている。
また、各紫外線照射機構2は、紫外線光源21と、紫外線光源21を覆うためのカバー部材22と、紫外線光源21から照射された紫外線を反射する反射部材(図3参照)23とを備えている。
【0040】
カバー部材22は、例えば、記録媒体P側に向かって開口するような凹型の部材であり、図3に示すように、記録面に対して略平行に形成された上面部221と、上面部221の記録ヘッド1側の端部から記録面に向けて略垂直に形成された垂直面部222とを備えている。
また、カバー部材22の内面には、反射部材23が配設されている。
【0041】
反射部材23は、紫外線光源21から照射された紫外線、特に記録媒体Pの方に向かわない紫外線を記録媒体Pの方に反射するためのものである。
また、カバー部材22の上面部221に配設された反射部材23に沿うように、複数の紫外線光源21、…が設けられている。
【0042】
紫外線光源21の各々は、副走査方向Cに沿った線状の光源とされており、互いの長手方向が平行となるように主走査方向Bに並んで配置されている。なお、紫外線光源21の長さは、少なくとも記録ヘッド1のノズル列の長さよりも長くなっている。
また、紫外線光源21は、当該紫外線光源21の中心から紫外線を放射方向に照射する光源である。この紫外線光源21としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管並びに冷陰極管のうち、少なくともいずれか一つが適用される。
【0043】
また、紫外線照射機構2と、紫外線照射機構2の各々に隣合う記録ヘッド1との間には、光トラップ7が配設されている。
【0044】
光トラップ7は、紫外線光源21から照射され記録ヘッド1側に入射してくる紫外線を捕捉するためのものである。この光トラップ7は、副走査方向Cに沿って延在する長尺な部材とされており、その長さは少なくとも紫外線照射機構2の副走査方向Cの長さと等しくなっている。また、光トラップ7は、記録媒体P側に向かって開口するような凹型の部材であり、例えば開口した端縁が記録媒体Pと略平行となるように配設されている。
【0045】
光トラップ7の形状は、光トラップ7の内部に紫外線が入射可能で、且つ入射してきた紫外線が光トラップ7の内面にて反射を繰り返すような形状であれば良い。
また、光トラップ7の内面には、紫外線吸収率の高い材料から構成された紫外線吸収部(図示略)が設けられていてもよい。この場合、光トラップ7の内面に入射してくる紫外線を確実に吸収することができる。
【0046】
次に、紫外線照射機構2及び記録ヘッド1のキャリッジ3における配置について、図3を参照して説明する。
ここで、図3(a)は、紫外線照射機構2及び記録ヘッド1の配置を模式的に示した図であり、図3(b)は、紫外線照射機構2から照射された紫外線の記録ヘッド1側への入射範囲を模式的に示した図である。なお、図3においては、光トラップ7の図示を省略している。
【0047】
図3(a)に示すように、紫外線照射機構2と記録ヘッド1とは、記録ヘッド1の左側面とカバー部材22の垂直面部222の厚さ方向(主走査方向Bと同一方向)の中央部とが主走査方向B(記録媒体Pの記録面に対して略平行な方向:平行方向)に沿って、「距離a」を空けて配置されている。なお、垂直面部222の内面に配設されている反射部材23の厚さは無いものとする。
ここで、記録ヘッド1のノズル面12から記録面までの垂直方向F(記録面に対して直交する方向:直交方向)の距離を「距離Y3」とする。
また、カバー部材22の垂直面部222の下端(先端)部から記録面までの垂直方向Fの距離を「距離Y2」とし、紫外線照射機構2の紫外線光源21の中心軸から記録面までの垂直方向Fの距離を「距離Y1」とし、さらに紫外線光源21の中心軸からカバー部材22の垂直面部222の厚さ方向の中央部までの主走査方向Bの距離を「距離X」とする。
【0048】
なお、図3における紫外線光源21は、紫外線照射機構2に備えられた複数の紫外線光源21、…のうち、記録ヘッド1から最も遠い位置に配置された紫外線光源21に対応している。
この紫外線光源21から照射された紫外線のうち、照射角度θの範囲内の紫外線は、図3(b)に示すように、カバー部材22の垂直面部222の下端部と記録面との間隔Y2を通り抜けて、カバー部材22の垂直面部222よりも右側に入射する。ここで、カバー部材22の垂直面部222よりも右側への紫外線の入射範囲を「入射範囲D」とする。
【0049】
上記の場合において、入射範囲D内に記録ヘッド1の下面、特にノズル面12が位置しないような記録ヘッド1の紫外線照射機構2に対する配置を検討する。
先ず、入射範囲D内の紫外線のうち、記録面から所定の高さH(なお、図3において、高さHは距離Y2並びに距離Y3と略等しくなっている)において紫外線光源21の中心から水平方向(主走査方向Bと同一方向)に沿って最も遠くまで届く紫外線は、紫外線光源21から照射されカバー部材22の垂直面部222の下端をかすめて記録面にて反射する紫外線(図3においては、模式的に二点鎖線Aで示す。)である。
従って、記録面から所定の高さHにおいて、紫外線照射機構2に対し二点鎖線Aで示された紫外線よりも記録ヘッド1の左側面の下面側の縁が遠くに位置することで、記録ヘッド1の下面が入射範囲Dの外側に位置することとなる。
【0050】
ここで、仮に、「距離a」を記録ヘッド1の左側面の下面側の縁に二点鎖線Aで示された紫外線が入射する程度の距離であるとした場合、二点鎖線Aで示された紫外線の記録面への入射角R1及び記録面での反射角R2が等しいことから、「距離a」に対する「距離X」の比率は、「距離Y2に距離Y3を加算した値」に対する「距離Y1から距離Y2を減算した値」の比率と近似し、
a:X=(Y2+Y3):(Y1−Y2)
となる。なお、入射角R1及び反射角R2とは、記録面に対し垂直な線分Lに対する紫外線の入射並びに反射の角度のことである。
従って、紫外線照射機構2と記録ヘッド1との水平方向の「距離a」は、
a=X(Y2+Y3)/(Y1−Y2) (1)
となる。
【0051】
つまり、上記式(1)を満たすか、「距離a」が「X(Y2+Y3)/(Y1−Y2)」よりも大きくなること、すなわち、
a≧X(Y2+Y3)/(Y1−Y2) (2)
の式を満たすように紫外線照射機構2と記録ヘッド1とを配置することで、紫外線光源21から照射された紫外線が、カバー部材22の垂直面部222の下端部と記録面との間を通り抜けて記録ヘッド1側に入射してきても、記録ヘッド1の下面(少なくともノズル面12)に入射することがなくなる。
【0052】
なお、インク供給部4は、上述したインク供給管41並びに中間タンク42に加え、インクを収納するインクタンク43と、このインクタンク43と中間タンク42とを連通させるインク供給路44とを備えている。
【0053】
また、メンテナンスユニット5は、主走査方向Bに沿ってインクタンク43とともにプラテン6を挟むように、キャリッジ3の移動範囲の一端に配設されており、記録ヘッド1のメンテナンス作業を行う。
【0054】
以上のように、本実施の形態のインクジェットプリンタ100によれば、記録ヘッド1から最も遠い位置に配置された紫外線光源21に対応するように式(2)を設定することにより、紫外線照射機構2から照射された紫外線の記録ヘッド1の下面、特にノズル面12への入射量を低減できる。
また、光トラップ7によって、紫外線照射機構2から照射され、記録面にて記録ヘッド1側に反射してくる紫外線を捕捉することで、例えば記録ヘッド1や紫外線照射機構2をキャリッジ3に固定するためのフレーム(図示略)等にて反射して記録ヘッド1側に反射する紫外線の量を低減でき、記録ヘッド1の下面への紫外線の入射量を低減することができる。
よって、記録ヘッド1のノズル面12へ入射した紫外線と、ノズル面12及びその吐出口のインクとの反応に基づく、前記インクの増粘や硬化を防止して、ノズルの吐出不良を生じ難くすることができる。
【0055】
また、インクが、紫外線に対する感度が高く、活性種である酸の光エネルギーを蓄積する性質を有するカチオン硬化性のインクであっても、上記式(2)を満たすように記録ヘッド1及び紫外線照射機構2が配設されることで、記録ヘッド1のノズル面12に入射する紫外線量を低減することで、ノズル面12及びその吐出口のカチオン硬化性のインクが増粘したり硬化したりすることを防止できる。
さらに、紫外線光源21が、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管並びに冷陰極管のうちいずれか1つであっても、紫外線照射機構2から照射された紫外線のノズル面12への入射量を確実に低減できる。
このように、ノズル面12及びその吐出口のインクの増粘や硬化を防止して、ノズルの吐出不良を生じ難くできるので、インクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。
【0056】
また、記録ヘッド1の下面に入射する紫外線の量を低減することにより、記録ヘッド1の下面の天板13に入射した紫外線に基づく天板13に存するインクの硬化を防止でき、メンテナンスユニット5による記録ヘッド1のメンテナンス作業を確実に行うこともできる。
【0057】
なお、上記実施の形態において、仮に、例えば「距離Y1」=20mm(ミリメートル)、「距離Y2」=1mm、「距離Y3」=1mm、「距離X」=64mmとした場合には、
「距離a」≧64×(1+1)/(20−1)=6.7(小数点第二位四捨五入)
となる。
この場合、a≧6.7を満たしさえすれば良いが、例えば紫外線の照射タイミングやキャリッジ3の移動速度等から「距離a」の上限を規定しても良い。
すなわち、本実施の形態においては、紫外線の照射タイミングを、インク滴が記録媒体1に着弾してから、0.01〜0.5秒後、好ましくは0.01〜0.3秒後、更に好ましくは0.01〜0.15秒後としても良い。このような条件の照射タイミングを満たすように、「距離a」の上限を規定しても良い。
また、キャリッジ3の移動速度を、1m/sとしても良く、この条件を満たすように「距離a」の上限を規定しても良い。
これにより、ノズルの吐出不良の問題と、記録媒体Pに着弾したインク滴のドット径の拡大、ドット間の滲み、記録媒体へのインクの浸透などの問題との両立が図れる最適な寸法のインクジェットプリンタ100を提供することができる。
【0058】
なお、上記実施の形態では、第1画像記録部10A及び第2画像記録部10Bの双方に紫外線照射機構2を設けるようにしたが、これに限られるものではなく、例えば図2において隣合う、第1画像記録部10Aの記録ヘッド1aと第2画像記録部10Bの記録ヘッド1bとの間に紫外線照射機構2を設けるようにしても良い。この場合にも、上記式(2)を満たすように、記録ヘッド1と紫外線照射機構2とを配設することで、記録ヘッド1の下面への紫外線の入射量を低減できる。
【0059】
さらに、上記実施の形態では、第1及び第2画像記録部10A,10Bにおいて、各々4つの記録ヘッド1,…に対して1つの紫外線照射機構2を設ける構成としたが、これに限られるものではなく、少なくとも記録ヘッド1よりも主走査方向Bの下流側に配置されていれば紫外線照射機構2の個数並びに配設位置は任意である。例えば、1つの記録ヘッド1に対して1つの紫外線照射機構2を設ける構成としても良いし、隣合って配設された2つの記録ヘッド1,1に対して1つの紫外線照射機構2を設ける構成としても良いし、連続して配設された3つの記録ヘッド1,…に対して1つの紫外線照射機構2を設ける構成としても良い。なお、上記各々の場合にあっても、上記式(2)を満たすように、記録ヘッド1と紫外線照射機構2とが配設されることとなる。
【0060】
<インクジェットプリンタの変形例>
以下、インクジェットプリンタの変形例について、図4を参照して説明する。
ここで、図4は、インクジェットプリンタの変形例に備わるヘッド部210を側方から見て模式的に示した図である。
なお、インクジェットプリンタの変形例においては、この変形例に特有の部分以外は上記第1の実施の形態と同様であるので、上記実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0061】
この変形例のインクジェットプリンタは、記録媒体Pの幅方向(記録媒体Pの搬送方向Eと直交する方向)にわたるラインヘッド(記録ヘッド)201を備え、記録媒体Pの搬送に基づき画像を形成するライン方式にて画像記録を行うものである。
すなわち、図4に示すように、インクジェットプリンタは、上記したラインヘッド201と、紫外線照射機構202と、光トラップ207とを備えて構成されたヘッド部210を備えている。
【0062】
ラインヘッド201は、インクジェットプリンタで使用される4色のインクに対応して4つ設けられている。また、ラインヘッド201の各々は、互いの長手方向が平行となるように記録媒体Pの搬送方向Eに沿ってヘッド部210に配設されている。
【0063】
紫外線照射機構202は、各ラインヘッド201に対応して4つ設けられている。すなわち、紫外線照射機構202の各々は、対応するラインヘッド201よりも記録媒体Pの搬送方向Eの下流側に位置するようにヘッド部210に配設されている。
また、紫外線照射機構202とラインヘッド201との搬送方向Eに略平行な方向の距離は、上記実施の形態で例示した式(2)を満たすようになっている。
なお、紫外線照射機構202は、そのラインヘッド201の長手方向と同一方向の長さが少なくともラインヘッド201のノズル列の長さよりも長くなっている。
【0064】
光トラップ207は、紫外線照射機構202とラインヘッド201との全ての間に配設されている。
【0065】
このような構成のインクジェットプリンタであっても、上記実施の形態で例示した式(2)を満たすように紫外線照射機構202とラインヘッド201とを配置することにより、ラインヘッド201の下面、特にノズル面12への紫外線の入射量を低減することができる。
【0066】
なお、上記変形例では、ラインヘッド201の各々に対して紫外線照射機構202を備える構成としたが、これに限られるものではなく、少なくともラインヘッド201よりも記録媒体Pの搬送方向Eの下流側に配置されていれば紫外線照射機構202の個数並びに配設位置は任意である。例えば、連続して配設された4つのラインヘッド201、…に対して1つの紫外線照射機構202を設けるようにしても良いし、連続して配設された3つのラインヘッド201、…に対して1つの紫外線照射機構202を設けるようにしても良いし、連続して配設された2つのラインヘッド201、201に対して1つの紫外線照射機構202を設けるようにしても良い。なお、上記各々の場合にあっても、式(2)を満たすように、記録ヘッド1と紫外線照射機構2とが配設されることとなる。
【0067】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、光トラップ7の内面に紫外線吸収部を設ける方法としては、例えば、紫外線吸収率の高い材料を光トラップ7内面にアルマイト処理などの各種金属酸化物処理する方法や、メッキ処理・蒸着・スパッタリング処理する方法等が挙げられる。また、各種の紫外線吸収率の高い素材をコーティングすることによって、紫外線吸収部を光トラップ7の内面に設けても良い。
なお、紫外線吸収率の高い素材としては、例えば、カーボンブラック、超粒子化した酸化チタン・酸化亜鉛・酸化鉄(α−Fe2O3、Fe3O4)等の粉体などの無機物や、ベンゾトリアゾール系化合物、芳香族化合物などの有機物等が挙げられ、これらの材料により紫外線吸収部が構成されている。
【0068】
また、上記実施の形態の反射部材23としては、例えば、全波長域に亘って紫外線を効率良く反射する高純度のアルミ製の反射板が適用され、好ましくは、アルミを主に含有する金属化合物の薄膜をガラス表面に蒸着させたコールドミラー(ガラス成形板)が適用される。特に、コールドミラーは、紫外線を効率良く反射する一方で、インクの硬化に寄与しない可視光線及び赤外線をミラー後方に透過させることで、光源の発熱による発光効率低下を抑制することができる。
【0069】
さらに、上記実施の形態では、4色のインクに対応するように4つの記録ヘッド1若しくはラインヘッド201を設ける構成としたが、これに限られるものではなく、記録ヘッド1並びにラインヘッド201の個数は任意である。
【0070】
なお、紫外線照射機構2(202)並びに記録ヘッド1(ラインヘッド201)は、ノズル列の両端部が紫外線光源21の長手方向に沿った両端部よりも内側に位置するように配設されるのが好ましい。すなわち、紫外線光源21は、その長手方向に沿った紫外線の照射強度の分布状態が異なっており、照射強度は、紫外線光源21の長手方向に沿った略中央部における位置を中心としたピークをもち、前記略中央部から離れるにしたがって小さくなる。それ故、画像記録において、紫外線光源21の長手方向に沿った両端部の略真下を通過する記録媒体P上のインクに対しては、硬化に十分な照射強度の紫外線が照射されない虞があるためである。
また、記録媒体Pの搬送方向(副走査方向C)の下流側に対応する紫外線光源21の端部は、ノズル列の前記搬送方向の下流側に対応する端部に対して記録媒体Pの搬送方向に沿って十分に下流側に位置するのが好ましい。すなわち、例えばインクがカチオン硬化性を有するインクであり、キャリッジ3の一度の走査において、記録媒体P上の所定領域(「第1所定領域」とする。;図示略)内のインクに対して十分な照射強度の紫外線が照射されない場合であっても、上記のような構成とすることで、前記第1所定領域に搬送方向に沿って隣接し第1所定領域よりも搬送方向の上流側に位置する記録媒体P上の所定領域(「第2所定領域」とする。;図示略)に対する紫外線の照射が行われる際に、第1所定領域の略真上を紫外線光源21の搬送方向の下流側の部分が通過し、紫外線光源21から照射された紫外線が第1所定領域のインクに入射する。これにより、第1所定領域のインクに対してインクの硬化に十分な照射エネルギーを付与可能となる。
【0071】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、紫外線光源から照射されても記録媒体上のインクの硬化に関与せずに画像記録状態の記録媒体の平面状の記録面にて記録ヘッド側に反射する紫外線のうち、記録面とカバー部材の記録面側の先端部との間を通り抜ける紫外線が、記録ヘッドのノズル面に入射することがなくなる。すなわち、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を低減することができる。
よって、ノズル面へ入射した紫外線と、ノズル面及びその吐出口に存するインクとの反応に基づいたノズル面及びその吐出口内のインクの増粘や硬化を防止して、ノズルの吐出不良を生じ難くすることができる。結果として、インクの安定吐出を長期にわたって行うことができる。
また、上記式に従って設計することにより、ノズルの吐出不良の問題と、ドット径の拡大、ドット間の滲み、記録媒体へのインクの浸透などの問題との両立が図れる最適な寸法のインクジェットプリンタを提供することができる。
【0072】
請求項2に記載の発明によれば、光トラップによって、紫外線照射部から照射され、記録面にて記録ヘッド側に反射してくる紫外線を捕捉することで、ノズル面への紫外線の入射量を低減することができる。
【0073】
請求項3に記載の発明によれば、紫外線光源が、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管並びに冷陰極管のうちいずれか1つであっても、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を確実に低減できる。
【0074】
請求項4に記載の発明によれば、カチオン硬化性のインクであっても、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を確実に低減でき、カチオン硬化性のインクがノズル面及びその吐出口内にて増粘したり硬化したりすることを防止できる。
【0075】
請求項5に記載の発明によれば、記録方式が、シリアル方式若しくはライン方式であっても、紫外線照射部から照射された紫外線のノズル面への入射量を確実に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された一実施の形態のインクジェットプリンタの要部構成を示した斜視図である。
【図2】図1のインクジェットプリンタに備わるキャリッジを示した斜視図である。
【図3】図2のキャリッジに備わる紫外線照射機構、記録ヘッドの配置を模式的に示した図である。
【図4】インクジェットプリンタの変形例に備わるヘッド部を側方から見て模式的に示した図である。
【符号の説明】
100 インクジェットプリンタ
1、1a、1b 記録ヘッド
201 ラインヘッド(記録ヘッド)
12 ノズル面
2、2a、2b、202 紫外線照射機構(紫外線照射部)
21 紫外線光源
7、207 光トラップ
P 記録媒体
Claims (5)
- 紫外線が照射されることで硬化するインクをノズルの吐出口から記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、前記記録媒体上に吐出されたインクに対して、少なくとも一つの紫外線光源から紫外線を照射する紫外線照射部とを備え、前記吐出口から記録媒体の平面状の記録面に向けてインクを吐出し、当該記録面に着弾したインクに前記紫外線光源から紫外線を照射して画像記録を行うインクジェットプリンタであって、
前記紫外線照射部は、画像記録状態の前記記録媒体側に向かって開口したカバー部材を備え、前記カバー部材の内側に前記紫外線光源が配設され、
前記記録ヘッドは、前記吐出口が位置するノズル面が前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面に対向するように配置され、
前記記録ヘッドと前記カバー部材との前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面に対して略平行な方向(以下、単に「平行方向」という。)の距離をa、前記紫外線光源と前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面との当該記録面に対して直交する方向(以下、単に「直交方向」という。)の距離をY1、前記カバー部材の前記記録ヘッド側で且つ前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面側の先端部と当該記録面との前記直交方向の距離をY2、前記画像記録状態の前記記録媒体の記録面と前記ノズル面との前記直交方向の距離をY3、前記カバー部材の前記先端部と当該先端部から最も遠い位置に配置された前記紫外線光源との前記平行方向の距離をXとしたときに、
a≧X(Y2+Y3)/(Y1−Y2)
の式を満たすことを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 請求項1に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記記録ヘッドと前記紫外線照射部との間に、当該紫外線照射部から照射された紫外線を捕捉する光トラップが備えられることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 請求項1又は2に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記紫外線光源は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管並びに冷陰極管のうちいずれか1つであることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 請求項1〜3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、
インクは、カチオン硬化性を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 請求項1〜4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、
記録方式は、シリアル方式若しくはライン方式であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
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