JP4939354B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法としては、活性エネルギーが照射されることで硬化する活性エネルギー線硬化型インクをインクジェットヘッドを用いて被記録媒体上に吐出し、活性エネルギー線を照射して硬化させるインクジェット記録装置がある。活性エネルギー線硬化型インクを用いるインクジェット記録装置は、環境にやさしく、種々の被記録媒体に高速で記録できる、さらには、滲みにくく高精細画像を記録することができる等の種々の利点がある。
このシングルパスインクジェット記録装置でカラー印刷を行う場合には、色数分の固定式ヘッドが記録媒体の搬送方向に配置されるが、特許文献1に記載のインクジェット記録装置のように、各色ヘッドの下流にそれぞれ光照射手段を配置することで、異なる色のインクが混ざり合うことを防止できる。しかしながら、各色ヘッドの下流にそれぞれ光照射手段を配置しても、被記録媒体上又は被記録媒体の搬送方向においてより上流側に設置されたインクジェットヘッドから吐出され硬化されたインク上で隣接ドットが結合する打滴干渉がおこり画質を低下させるという問題がある。
しかしながら、照射強度が高い光照射手段は、高価であるため、装置コストが大きくなるという問題がある。
さらに、生産性向上のために光照射手段(または蛍光ランプ)の照射強度を高く、又はインクの硬化感度を高くすると、インクジェットヘッドのノズルが詰まりやすくなるという問題もある。
さらに、本発明は、前記搬送手段により搬送される前記被記録媒体の搬送方向において前記画像描画手段よりも上流側に配置され、前記被記録媒体に前記活性エネルギー線が照射されることにより硬化する、重合性又は架橋性材料を少なくとも一種含み、重合開始剤を含む下塗り液を付与する下塗り液付与手段と、前記下塗り液付与手段の前記被記録媒体の搬送方向の下流側に配置され、前記光照射ユニットで構成され、前記光照射ユニットから前記被記録媒体に塗布された下塗り液に向けて活性エネルギー線を照射し、前記被記録媒体上に塗布された下塗り液を半硬化させる下塗り液半硬化手段を有することが好ましい。
また、前記下塗り液は、前記色材を含有しないもしくは前記色材の含有量が1質量%未満、又は、前記下塗り液が前記色材として白色顔料を含むものであり、前記下塗り液半硬化手段は、前記下塗り液付与手段によって前記被記録媒体に付与された前記下塗り液を半硬化して、前記被記録媒体上に半硬化の状態の前記下塗り液を形成するものであり、前記画像描画手段は、前記下塗り液半硬化手段によって形成された前記半硬化の状態の前記下塗り液上に前記インクジェットヘッドによって吐出された前記インクによって前記被記録媒体上に画像を形成することが好ましい。
ここで、第1の形態のインクジェット記録装置において、前記反射膜は、透過率が10%以下であることが好ましい。
また、前記光照射ユニットは、さらに、前記蛍光ランプを囲うように配置され、前記被記録媒体側に開口が形成されたハウジングを有することが好ましい。
また、前記インクジェットヘッドは、前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向の長さが、前記被記録媒体の長さよりも長く、前記被記録媒体の、前記被記録媒体の搬送方向と直交する方向の全域に前記インク液滴を吐出することができるフルライン型インクジェットヘッドであることが好ましい。
さらに、前記最終光照射ユニットは、前記光照射ユニットで構成されることが好ましい。
または、前記最終光照射ユニットは、メタルハライドランプまたは高圧水銀ランプであることも好ましい。
また、前記インクジェットヘッドの間に配置された前記照射ユニットは、前記被記録媒体の搬送方向上流側の前記インクジェットヘッドにより形成された前記画像を構成するインクを半硬化させ、前記最終光照射ユニットは、前記被記録媒体上に形成された画像を構成するインクを硬化させることが好ましい。
これにより、高速で被記録媒体を搬送した場合でも画像を所望の状態に硬化することができ、また、インクジェットヘッドに光が到達し、ノズル詰まりが発生することを防止または低減できるため、メンテナンス頻度を少なくすることができる。
以上より、長時間安定して高画質で高品質な画像が形成された印刷物を高速で作製することができる。また、蛍光ランプを用いることにより、光照射ユニットを安価にできるため、装置を安価にすることができる。また、蛍光ランプのバルブ内部に反射膜を設けることにより、蛍光ランプの外周に反射鏡等の反射部材を設置する空間を必要としないため、光照射ユニットを小型にでき、画像硬化手段を小型化できる。
また、被記録媒体に下塗り液を塗布し、さらに半硬化させることで、より高画質で高品質な画像を形成することができる。
尚、以下の各実施形態において、活性光線(活性エネルギー線ともいう)の照射によって硬化する活性光線硬化型インク(活性エネルギー線硬化型インクともいう)のうち紫外線硬化型インクを使用する活性光線硬化型インクジェット記録装置を例に説明するが、本発明は、これに限定されることはなく、各種活性光線硬化型インクを用いるインクジェット記録装置に適用することができる。ここで、本発明においては、活性光線として、紫外線、可視光等が例示される。
また、インクジェット記録装置10の制御部20には、入力装置22が接続されている。入力装置22としては、スキャナ等の画像読取装置や、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置等の画像データを送信する種々の装置を用いることができる。また、入力装置22と制御部20との接続方法は、有線、無線を問わず種々の接続方法を用いることができる。
供給ロール30は、ロール状に巻きつけられている連続紙状の被記録媒体Pを有し、被記録媒体Pを供給する。
搬送ロール32は、被記録媒体Pの搬送方向において、供給ロール30の下流側に配置され、供給ロール30から送り出された被記録媒体Pを、搬送方向下流側に搬送する。
搬送ロール対34は、一対のロール対であり、被記録媒体Pの搬送経路において、搬送ロール32の下流側に配置され、搬送ロール32を通過した被記録媒体Pを挟持して、搬送方向下流側に搬送する。
回収ロール36は、被記録媒体Pの搬送経路の最下流に配置されている。回収ロール36は、供給ロール30から供給され、さらに搬送ロール32,搬送ロール対34により搬送されて後述する下塗部13、下塗り液半硬化部14、画像記録部16、画像定着部18に対向する位置を通過した被記録媒体Pを巻き取る。
ここで、搬送ロール32、搬送ロール対34及び回収ロール36は、図示しない駆動部と接続され、駆動部により回転される。
搬送部12は、このような構成であり、供給ロール30から引き出した被記録媒体Pを、鉛直方向に対して回収ロール36から離れる側に所定角度傾斜させつつ上方、つまり斜め上方向に搬送し、その後、搬送ロール32で搬送方向を変えて、搬送ロール32通過後は、水平方向に回収ロール36に向けて搬送させる。
つまり、被記録媒体Pは、供給ロール30から引き出された後、画像が記録される側の面を下向きにして斜め上方向に移動され、搬送ロール32を通過した後は、画像が記録される面を上向きにして水平方向に移動される。
下塗部13は、被記録媒体Pに下塗り液を塗布する塗布ロール60と、塗布ロール60を回転させる駆動部62と、塗布ロール60に下塗り液を供給する貯留皿64と、塗布ロール60に付着する下塗り液の量を調整する掻き取りロール66と、掻き取りロール66を回転させる掻き取りロール駆動部67(以下単に「駆動部67」という。)と、塗布ロール60に対して被記録媒体Pが所定位置となるように被記録媒体Pを支持する位置決め部68とを有する。
塗布ロール60は、被記録媒体Pの幅よりも長いロールであり、かつ、その表面(外周面)に一定間隔毎に、つまり、均等に凹部が形成されている、いわゆるグラビアロールである。ここで、塗布ロール60に形成する凹部の形状は特に限定されず、丸、矩形、多角形、星型等の種々の形状とすることができる。また、凹部は、塗布ロールの全周に溝状に形成してもよい。なお、塗布ロール表面に保持される下塗り液の量を一定とすることができるため、塗布ロールは、表面に一定間隔毎に凹部を形成した形状とすることが好ましいが、これに限定されず、凹部を形成していないロールも用いることができる。
駆動部62は、図1に矢印で示すように、塗布ロール60を接触位置における被記録媒体Pの搬送方向とは、逆の方向に回転させる(図1中時計周り)。
掻き取りロール66は、貯留皿64に浸漬して塗布ロール60に付着した下塗り液のうち必要以上に付着した下塗り液を掻き落とし、塗布ロール60に付着した下塗り液の付着量を一定量にする。本実施形態では、掻き取りロール66は、塗布ロール60の表面に形成されている凹部に保持された下塗り液を除いて、塗布ロール60の他の部分に付着した下塗り液を掻き落とし、塗布ロール60の被記録媒体Pと接触する部分に保持されている下塗り液を、実質的に凹部に保持されている下塗り液のみとする。
塗布ロール60の表面に付着した余分な下塗り液(余剰液)を掻き取り、塗布ロール60の表面に付着した下塗り液を一定量とすることで、被記録媒体上に下塗り層をより均一に形成することができる。
なお、装置の耐久性を高くできるため、塗布ロール60に付着した余剰液は、本実施形態のように掻き取りロールでかきとることが好ましいが、これに限定されず、例えば、ブレードを用い、ブレードを塗布ロール60に当接させて、余剰液をかきとる方法も用いることができる。
位置決めロール70及び72は、それぞれ被記録媒体Pを介して塗布ロール60とは反対側に、被記録媒体Pの搬送方向において塗布ロール60を挟むように、塗布ロール60の上流側と下流側にそれぞれ配置され、被記録媒体Pの画像が形成される面(下塗り液が塗布される面)とは反対側の面から、被記録媒体Pを支持する。
なお、位置決め機構としては、塗布ロール60、位置決めロール70及び72のそれぞれ支持する部材同士を接触させる構成であればよく、例えば、各部材の軸受け同士を接触させる機構、軸受けを固定する固定部材同士を接触させる機構を用いることができる。
下塗り液半硬化部14は、紫外線照射ユニットで構成され、被記録媒体Pに対向して配置されている。
紫外線照射ユニットは、紫外線を発光する蛍光ランプと、蛍光ランプを囲うように配置され、被記録媒体P側に開口が形成された蛍光ランプから射出された光を反射するハウジングと、ハウジング内に配置され、蛍光ランプに送風し、蛍光ランプを冷却する冷却機構とを有し、被記録媒体Pに向けて紫外線を照射する。この紫外線照射ユニットについては、後ほど画像硬化部で詳細に説明する。
下塗り液半硬化部14は、対向する位置を通過する、表面に下塗り液が塗布された被記録媒体Pの幅方向の全域に紫外線を照射し、被記録媒体Pの表面に塗布された下塗り液を半硬化状態にする。ここで、下塗り液の半硬化については後ほど詳細に説明する。
記録ヘッドユニット46は、記録ヘッド48X、48Y、48C、48M、48K(以下5つの記録ヘッドを一度に示す場合は、単に「各記録ヘッド48」ともいう。)を有する。
各記録ヘッド48は、被記録媒体Pの搬送方向の上流から下流に向かって、記録ヘッド48X、記録ヘッド48Y、記録ヘッド48C、記録ヘッド48M、記録ヘッド48Kの順に配置されている。また、各記録ヘッド48は、それぞれのインク吐出部の先端が被記録媒体Pの搬送経路に対向して、つまり、搬送部12により搬送経路上を搬送される被記録媒体Pに対向して(以下単に「被記録媒体Pに対向して」ともいう。)配置されている。
搬送部12により被記録媒体Pを搬送しつつ、各記録ヘッド48から特色(X)、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラック(K)のそれぞれの色インクを被記録媒体Pに向けて吐出することにより被記録媒体P上にカラー画像を形成することができる。
ここで、記録ヘッド48Xから吐出させる特色インクとしては、白、橙、紫、緑等の種々のインクを用いることができる。なお、記録ヘッド48Xから吐出させるインクは、1色に限定されず、複数色としてもよい。また、各記録ヘッド48の配置順序は、本実施形態に限定されず種々の配置順序とすることができる。
なお、本実施形態の記録ヘッドから吐出されるインクは、紫外線硬化型インクである。
プラテン56は、各記録ヘッドに対向する位置を搬送される被記録媒体Pを、画像が形成されない面側、つまり、被記録媒体Pの記録ヘッドユニット46が配置されている面とは反対側の面から支持する。これにより被記録媒体Pと各記録ヘッドとの距離を一定にすることができ、被記録媒体P上に高画質な画像を形成することができる。
なお、プラテン56の形状は、平板に限定されず、記録ヘッド側に凸の曲面形状としてもよい。この場合、各記録ヘッド48は、プラテンとの距離が一定となるように配置される。
また、各紫外線照射ユニット52は、同様の構成であるので、以下、図1、2(A)及び(B)を用いて、1つの紫外線照射ユニット52について説明する。
図2(A)及び(B)に示すように、蛍光ランプ80は、バルブ86と、電極88と、反射膜90と、蛍光体膜92とを有する。
バルブ86は、ソーダガラスまたは石英ガラス(殺菌ガラス)等を材料として作製された管状部材(もしくは円筒部材)である。ここで、バルブ86としては、長さ500mm〜800mmの長さの管が例示される。また、バルブ86の管径としては、Φ15.5mm、20mm、25.5mm、28mm、32mm、38mm等が例示される。
電極88は、バルブ86で形成される空間内に露出し、電流が流されるフィラメントを有し、バルブ86の両端部に配置されている。
また、バルブ86とバルブ86の両端部に配置された電極88により、バルブ86内部は、真空密閉され、内部には、水銀等が封入されている。
蛍光体膜92は、280〜400nmの紫外線を発光する蛍光体で形成されており、反射膜90及びバルブ86の内壁面に積層されている。
このように、蛍光ランプ80は、外側から中心に向けて、バルブ86、反射膜90、蛍光体膜92が積層されて構成である。
また、図2(B)に示すように、反射膜90及び蛍光体膜92は、被記録媒体P側(図2(B)中下側)にそれぞれ開口94、96が形成されている。
ここで、反射膜90及び蛍光体膜92は、反射膜90の開口の開口角をαとし、蛍光体膜92の開口の開口角をβとしたとき、開口角α及び開口角βが、β<α、60°≦α≦150°かつ30°≦β≦90°を満たす形状である。ここで、開口角とは、蛍光ランプ80の断面(長手方向に直交する面)おいて、断面の中心(つまり、円周上に形成された反射膜90または蛍光体膜92の中心)と一方の開口の端部を結んだ線分と、断面の中心と開口の他方の端部とで結んだ線分とのなす角である。
なお、蛍光ランプ80は、β<αであるため、バルブ86の被記録媒体P側に、反射膜90及び蛍光体膜92の両方が積層されていない領域と、蛍光体膜92のみが積層されている領域がある。つまり、バルブ86に直接蛍光体膜92が形成されている領域がある。
冷却機構84は、さらに、蛍光ランプ80の温度を検出する温度センサを有し、風量、風を送る時間を調整し、冷却量を調整することで、蛍光ランプ80の温度を一定温度に保持する。
なお、ハウジング82には、冷却機構84が蛍光ランプ80に送る空気を吸気するための開口を形成することが好ましい。
紫外線照射ユニット52は、基本的に以上のような構成である。
インクジェット記録装置10は基本的に以上のような構成である。
本発明において、「下塗り液の半硬化」とは、部分的な硬化(partially cured; partial curing)を意味し、下塗り液が部分的に硬化しているが完全に硬化していない状態をいう。なお、被記録媒体(基材)P上に塗布された下塗り液が半硬化している場合、硬化の程度は不均一であってもよく、下塗り液は深さ方向に硬化が進んでいることが好ましい。ここで、本実施形態において、半硬化させる下塗り液は、下塗り層を形成している下塗り液である。
このカチオン重合性の下塗り液を、カチオン重合阻害作用がある湿度条件下で使用して、部分的に光硬化することでも、下塗り液の硬化度は外部よりも内部の方が高くすることができる。
図3は、半硬化された下塗り液上にインク液を打滴した被記録媒体の一例を示す模式的断面図であり、図4(A)及び(B)は、それぞれ未硬化状態の下塗り液上にインク液を打滴した被記録媒体の一例を示す模式的断面図であり、図4(C)は、所望の半硬化状態よりも硬化が進んだ状態から完全に硬化された状態の下塗り液上にインク液を打滴し、ベタを形成した被記録媒体の一例を示す模式的断面図である。
このように、下塗り液にインク液を打滴した時、下塗り液とインク液とが上記の(1)、(2)及び(3)の状態を満たす場合には、下塗り液が半硬化状態であると言える。
下塗り液を半硬化させること、つまり、上記の(1)、(2)及び(3)を満たすように下塗り液を硬化させることで、高密度に打液されたインク液(つまり、インク液滴)が相互に繋がってインク液の膜層(つまり、インク液膜、インク層)を形成し、均一で高い色濃度を与える。
この場合は、高密度にインク液を付与しても、液滴同士が独立するため、色濃度が低下する原因となる。
この場合は、打滴干渉の発生し、均一なインク液の膜層が形成できず、色再現性を高くすることができない(つまり色再現性の低下を招く)。
(mi/30)<Muとすることで打滴干渉の発生を防止でき、さらに、ドットサイズ再現性を高くすることができる。また、Mu<miとすることで、インク液の液層を均一に形成でき、濃度の低下を防止できる。
例えば、インク液の最大吐出量を、600×600dpiの打滴密度で、1画素当たり12ピコリットルとすると、単位面積当たりに吐出するインク液の最大重量miは、0.04g/cm2となる(なお、インク液の密度は、約1.1g/cm3とする。)。従って、この場合は、下塗り液の単位面積当たりの未硬化部の重量Muを、0.0013g/cm2より大きく0.04g/cm2未満とすることが好ましく、0.002g/cm2より大きく0.013g/cm2未満とすることがさらに好ましく、0.004g/cm2より大きく0.008g/cm2とすることが特に好ましい。
図5は、半硬化されたインク液da上にインク液dbを打滴した被記録媒体を示す模式的断面図であり、図6(A)及び(B)は、それぞれ未硬化状態のインク液da上にインク液dbを打滴した被記録媒体の一例を示す模式的断面図であり、図6(C)は、完全に硬化させた状態のインク液上にインク液を打滴した被記録媒体の一例を示す模式的断面図である。
インク液daを打滴した後に、インク液daの上にインク液dbを打滴して2次色を形成する時は、半硬化状態のインク液da上にインク液dbを付与することが好ましい。
ここで、インク液daの半硬化状態とは、上述した下塗り液の半硬化状態と同様であり、図5に示すように、インク液da上にインク液dbを打滴した場合に、(1)インク液dbの一部がインク液daの表面に出ており、(2)インク液dbの一部がインク液daに潜り込み、かつ、(3)インク液dbの下層にはインク液daが存在する状態である。
このようにインク液を半硬化させることで、インク液daの硬化膜(着色膜A)及びインク液dbの硬化膜(着色膜B)を好適に積層させることができ、良好な色再現が可能となる。
(mdb/30)<Mdaとすることで打滴干渉の発生を防止でき、さらに、ドットサイズ再現性を高くすることができる。また、Mda<mdbとすることで、インク液daの膜層を均一に形成ができ、濃度の低下を防止できる。
例えば、インク液dbの最大吐出量を、600×600dpiの打滴密度で、1画素当たり12ピコリットルとすると、単位面積当たりに吐出するインク液dbの最大重量mdbは、0.04g/cm2となる(なお、インク液dbの密度は、約1.1g/cm3とする。)。従って、この場合は、インク液da層の単位面積当たりの未硬化部の重量Mdaを、0.0013g/cm2より大きく0.04g/cm2未満とすることが好ましく、0.002g/cm2より大きく0.013g/cm2未満とすることがさらに好ましく、0.004g/cm2より大きく0.008g/cm2未満とすることが特に好ましい。
例えば、下塗り液および/またはインク液の含有する重合性化合物がアクリレートモノマーもしくはメタクリレートモノマーである場合は、810cm−1付近に重合性基(アクリレート基、メタクリレート基)に基づく吸収ピークが観測でき、該ピークの吸光度で、前記非重合率を定義することが好ましい。また、重合性化合物がオキセタン化合物である場合は、986cm−1付近に重合性基(オキセタン環)に基づく吸収ピークが観測でき、該ピークの吸収光度で、前記非重合率を定義することが好ましい。重合性化合物がエポキシ化合物である場合は、750cm−1付近に重合性基(エポキシ基)に基づく吸収ピークが観測でき、該ピークの吸収光度で、前記非重合率を定義することが好ましい。
また、増粘(粘度上昇)も、活性光の照射、又は加熱によって好適に行なうことができる。
図7(A)〜(D)は、それぞれ被記録媒体上に画像を形成する工程を模式的に示す工程図である。
図7(B)に示すように、下塗り液半硬化部14は、対向する位置を通過する下塗り液が塗布された被記録媒体Pに紫外線を照射し、被記録媒体P上の下塗り層Uを半硬化させる。
記録ヘッド48Xは、吐出口からインク液滴を吐出させ、搬送部12により搬送され対向する位置を通過する被記録媒体P上に画像を形成する。
具体的には、記録ヘッド48Xは、被記録媒体P上に第1のインク液滴d1を吐出させる。記録ヘッド48Xから吐出された第1のインク液滴d1は、図7(C)に示すように、下塗り層Uの表面に着弾する。ここで、下塗り層Uは、半硬化状態であり、表面が硬化していないため、インク液滴d1となじみやすい。
また、図7(D)に示すように、先に打滴した第1のインク液滴d1の着弾位置近傍に、第2のインク液滴d2を打滴する。この時も、下塗り層Uは、半硬化状態であり、表面が硬化していないため、インク液滴d2となじみやすい。
このように記録ヘッド48Xから制御部20による制御に応じて、複数のインク液滴を吐出し、被記録媒体P上に着弾させることにより画像を形成する。
紫外線照射ユニット52は、対向する位置を通過する被記録媒体Pに紫外線を照射し、記録ヘッド48Xにより被記録媒体P上に形成された画像を半硬化、つまり、被記録媒体上に着弾したインク液滴を半硬化させる。
最終硬化用紫外線照射ユニット54は、他の紫外線照射ユニットよりも強度の強い紫外線を被記録媒体P上に照射し、記録ヘッド48Kにより記録された画像を含む各種ヘッドで形成された被記録媒体P上の画像及び下塗り液を硬化させる。
このようにして被記録媒体P上にカラー画像が形成される。
カラー画像が形成された被記録媒体Pは、搬送ロール32及び搬送ロール対34によりさらに搬送され、回収ロール36により巻き取られる。
インクジェット記録装置10は、このようにして被記録媒体P上に画像を形成する。
これにより、記録ヘッドを清掃または交換することが無くなりまたは低減し、メンテナンス性を高くすることができ、長時間安定して画像を形成することができる。
このように、蛍光ランプの光を効率よく利用することができるため、安価な蛍光ランプを用いることができ、インクジェット記録装置を安価にすることができ、更に、蛍光ランプはメタルハライドランプや高圧水銀灯など他の活性エネルギー線照射装置に比べ、消費電力が小さく、インクジェット記録装置の消費電力を少なくすることができる。
さらに、蛍光ランプにより、強度の強い光を被記録媒体P側に選択的に射出できることで、反射部材等による反射等を精密に設計しなくとも、光の強度及び照射領域を調整することが可能となる。
特に、本実施形態のように被記録媒体P上のインクを半硬化させる場合は、照射量が多すぎると硬化が進行しすぎる、又は完全に硬化してしまい、照射量が少ないと未硬化状態となるが、本発明によれば、照射量をより簡単に制御できることで、インクを確実に所望の状態に半硬化させることができ、高画質な画像を記録することができる。
また、蛍光ランプのバルブ内部(具体的にはバルブの内壁面)に反射膜を設けることで、蛍光ランプの外周に反射鏡等の反射部材を設けることなく、被記録媒体側に強度の強い光を射出することができる。これにより、蛍光ランプの外周に反射鏡等の反射部材を配置する空間が必要なくなり、光照射ユニット及び画像硬化部を小型にでき、インクジェット記録装置を小型化できる。
ここで、冷却機構84は、蛍光ランプ80の表面、具体的には被記録媒体P側とは反対側の表面の温度を、30度以上60度以下とし、かつ変動を5度以内とすることが好ましい。温度を上記範囲内に保持することで、蛍光ランプ80から射出される光量を一定とし、かつ高出力とすることができる。
つまり、被記録媒体上に半硬化した下塗り液の層を形成することにより、記録ヘッドから吐出されたインク液滴が被記録媒体上に近接して着弾した場合、例えば、単一色のインク液滴が重なり部分を有して被記録媒体上に着弾した場合や、色違いのインク液滴が重なり部分を有して被記録媒体上に着弾した場合もインク液滴が移動することを防止できる。
これにより、画像の滲み、画像中の細線などの線幅の不均一及び着色面の色ムラの発生を効果的に防止することができ、均一幅で先鋭なライン形成が可能であり、反転文字など打滴密度の高いインクジェット画像の記録を細線等の微細像を再現よく行うことができる。つまり、被記録媒体により高画質な画像を形成することが可能となる。
なお、装置をより小型化、省エネ化、安価にできるため、本実施形態では、最終露光用紫外線ユニット54も紫外線照射ユニット52と同様の構成としたが、最終露光用紫外線照射ユニット54には、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等、種々の紫外線光源を用いるもできる。
ここで、最終露光用紫外線照射ユニット54には、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプを用いることも好ましい。つまり、インクジェット記録装置は、下塗り液及び/またはインクを半硬化させる紫外線照射ユニットとしては、蛍光ランプ80を備える紫外線照射ユニットを用い、最終露光用紫外線照射ユニット54には、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等を用いた構成とすることも好ましい。
最終露光用紫外線照射ユニット54にメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等を用いることで、装置は大型化するが、被記録媒体上の下塗り液及びインクにより強い光を照射することができ、より確実に下塗り液及びインクを完全に硬化させることができる。
さらに、ハウジング82は、上記hが0.5≦h<1.0の場合は、ハウジング82と被記録媒体Pとの最短距離Hが、H=hとなる位置に配置し、上記hが1.0≦hの場合は、L=1.0となる位置に配置することが好ましい。
ハウジング82を上記範囲を満たす位置に配置することで、蛍光ランプ80から射出され、被記録媒体P以外の部分を照射する光の量を低減することができる。
インク液滴の着弾後、数百ミリ秒から5秒の間にインク液滴を半硬化させることで、被記録媒体上のインク液滴の形状が崩れることを防止でき、高画質な画像を形成することができる。
下塗り液の粘度を、10mPa・s以上、より好ましくは、50mPa・s以上とすることで、上述したように、被記録媒体として、液体が付着しにくい被記録媒体にも下塗り液を塗布することが可能となる。
また、下塗り液の粘度を、500mPa・s以下、より好ましくは、300mPa・s以下とすることで、被記録媒体P上に形成する下塗り層の表面粗さをより確実に小さくすることができる。
本実施例では、蛍光ランプ80の反射膜90の開口94の開口角αと、蛍光体膜92の開口96の開口角βを種々の角度として、印刷物の生産性と、記録ヘッドのノズル詰まりの状態とを測定した。
ここで、蛍光ランプ80として、バルブには、直径32mmの直線状の管を用い、蛍光体膜には、中心波長が365nmの光を発光する発光体を用いた。
また、蛍光ランプ80は、蛍光ランプの照射面と被記録媒体Pとの最短距離hが1mmとなる位置に配置し、ハウジング82は、ハウジング82と被記録媒体Pとの最短距離Hが1mmとなる位置に配置した。また、記録ヘッドとしては、600dpiのインクジェットヘッドを用いた。
以上の条件で、反射膜90の開口94の開口角αを210°、180°、170°、150°、120°、90°、60°、30°とし、さらに、それぞれの場合について、蛍光体膜92の開口96の開口角βを180°、120°、90°、60°、30°とした蛍光ランプについて測定した。
被記録媒体P上に形成された厚さ5μmの半硬化状態の下塗層の上に記録ヘッドにより約12plのインク液滴を600×600dpiの間隔で打滴していわゆるベタ画像を形成し、その後、上記の各条件の蛍光ランプを有する紫外線照射ユニットから紫外線を照射する。紫外線照射ユニット通過後、打滴したインク液滴が半硬化されているか否かを検出した。
被記録媒体Pの搬送速度を種々の場合について、インク液滴が半硬化できてるか否かを検出し、半硬化できていると検出された搬送速度の中で、最速の搬送速度を生産性の速度とした。
測定した結果を下記表1に示す。
さらに、反射膜の開口の開口角αと蛍光体膜の開口の開口角βとを、β<α、60°≦α≦150°かつ30°≦β≦90°とすることで、被記録媒体Pを400mm/secの場合でもインク液滴を半硬化することができ、かつノズル詰まりを抑制することができる。これにより、長期間安定して、高画質な画像を高速に製造できることが分かる。
以上より本発明の効果は明らかである。
反射膜の透過率を10%以下とすることで、開口以外の領域から、光が射出されることをより確実に防止することができ、より高い強度の光を被記録媒体Pに照射させることができる。これにより、生産性をより向上させることができる。さらに、記録ヘッドに紫外線が到達することもより確実に防止することができる。
本実施例では、上記の具体的実施例と同様の構成のインクジェット記録装置を用い、蛍光ランプとして、反射膜の透過率を30%、20%、10%、5%した4つの蛍光ランプを用いた場合について、それぞれその印刷物の生産性を測定した。なお、本実施例では、反射体の開口の開口角は、90°とし、蛍光体膜の開口の開口角は、60°とした。
測定した結果を下記表2に示す。
以上より、本発明の効果は、明らかである。
反射膜及び蛍光体膜の開口を蛍光ランプの中心と被記録媒体とを結んだ面を軸として対称な形状とすることで、蛍光ランプから射出された光を最短距離の被記録媒体に照射するうことができ、蛍光ランプから射出されたの照射領域も小さくすることができる。これにより、より強度の高い光を被記録媒体に照射することができる。また、隣接する記録へットに到達することをより確実に防止でき、記録ヘッドでノズル詰まりが発生することをより確実に防止することができる。
ゲッターを封入することで、蛍光ランプとしての寿命を長くすることができる。つまり、蛍光ランプから射出される光の強度を長期間維持することができる。これにより、交換の頻度を低くすることができ、ランニングコストを低くすることができる。
また、ゲッターとして、ジルコニウム系の合金を用いることでより簡易にゲッターのガス吸着反応を起こすことができる。
また、蛍光ランプから射出される光をより安定させることができるため、蛍光ランプを冷却し、蛍光ランプの温度を一定に保持する冷却機構を設けることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、冷却機構を設けなくてもよい。
さらに、記録ヘッドを複数配置することに限定されず、1つの記録ヘッドを用いて被記録媒体上に画像を形成し、その後、紫外線を照射して、単色の画像を形成するインクジェット記録装置としてもよい。
図8は、本発明のインクジェット記録装置を用いたデジタルラベル印刷装置の一例の概略構成を示す正面図であり、図9は、図8に示すデジタルラベル印刷装置に用いるラベル印刷用被記録媒体Pの縦断面図である。
尚、以下の各実施形態においても、活性光線照射によって硬化する活性光線硬化型インクのうち紫外線硬化型インクを使用する活性光線硬化型デジタルラベル印刷装置を例に説明するが、これに限定されることはなく、各種活性光線硬化型インクを用いるデジタルラベル記録装置、さらに、他の任意の形式のデジタルラベル印刷装置に適用することができる。
また、本実施形態の被記録媒体Pは、図9に示すように、裏面に粘着剤180aが塗布された粘着シート180を、台紙である剥離紙182上に重ね合わせた2枚構造である。
ここで、搬送部110は、連続紙状のラベル印刷用被記録媒体P(以下「被記録媒体P」という。)を、一定方向(図8中左から右方向)に搬送するものであり、描画部112、後処理部114は、被記録媒体Pの搬送方向順、つまり上流から下流方向に、下塗部13、下塗り液半硬化部14、描画部112、後処理部114の順に配置されている。また、図8では一部の図示を省略しているが、制御部116は、下塗部13、下塗り液半硬化部14、搬送部110、描画部112、後処理部114と接続しており、各部の動作を制御する。
供給ロール30には、連続紙状のラベル印刷用被記録媒体Pがロール状に巻き取られている。
搬送ロール32及び搬送ロール対126、128、130、132は、被記録媒体Pの搬送経路の上流から下流にこの順に配置されている。搬送ロール32、搬送ロール対126、128、130、132は、被記録媒体Pを供給ロール30から繰り出して、被記録媒体Pを所定方向(本実施形態では、図8中左から右)に搬送する。
また、被記録媒体Pの搬送経路は、上述のインクジェット記録装置10と同様に搬送ロール32で、斜め上方向から水平方向に搬送方向が変わる。
製品巻取部134は、被記録媒体Pの搬送経路、つまり搬送方向の最下流に配置され、搬送ロール32、搬送ロール対126、128、130、132により搬送経路上を搬送され、下塗部13、下塗り液半硬化部14、描画部112、後処理部114を通過した被記録媒体Pを巻き取る。
搬送モータ128a、134aは、それぞれ搬送ロール対128、製品巻取部134に接続しており、搬送ロール対128、製品巻取部134を回転駆動させる。
搬送部110は、搬送モータ128a、134aを駆動させ、搬送ロール対128及び製品巻取部134を回転駆動させる。これにより、被記録媒体Pは、供給ロール30から繰り出され、下塗部13、下塗り液半硬化部14、描画部112、後処理部114を通過し、製品巻取部134に巻き取られる。
搬送バッファを設けることで、描画部112と後処理部114との搬送速度の差によって生じる連続紙状のラベル印刷用被記録媒体Pの弛みを吸収することができ、効率よくラベルを製造することができる。
なお、駆動ロール対とする搬送ロール対は、特に限定されず、例えば、全ての搬送ロール対に搬送モータを設け、全ての搬送ロール対を駆動ロール対としてもよい。
下塗部13の塗布ロール60は、被記録媒体Pに搬送方向とは逆方向に回転されつつ、被記録媒体Pと接触し、被記録媒体Pの表面に下塗り液を塗布する。
これにより被記録媒体Pの表面には、下塗り層が形成される。
下塗り液半硬化部14、搬送部110により搬送されて対向する位置を通過する下塗り液が塗布され、下塗り層が形成された被記録媒体Pに紫外線を照射し、下塗り層を半硬化させる。
画像記録部16と、画像定着部18の各種構成は、図1に示したインクジェット記録装置の、画像記録部16と、画像定着部18と同様であるのでその詳細な説明は省略する。
画像記録部16は、記録ヘッドユニット46の記録ヘッド48X、48Y、48C、48M、48Kを有し、画像定着部18は、4つの紫外線照射ユニット52と最終露光用紫外線照射ユニット52aを有する。
また、記録ヘッド48X、48Y、48C、48M、48Kと紫外線照射ユニット52は、搬送経路の上流から下流に向けて、記録ヘッド48X、紫外線照射ユニット52、記録ヘッド48Y、紫外線照射ユニット52、記録ヘッド48C、紫外線照射ユニット52、記録ヘッド48M、紫外線照射ユニット52、記録ヘッド48K、最終硬化用紫外線照射ユニット52aの順に配置されているのも同様である。
描画部112は、各記録ヘッドからインク液滴を吐出させ、その後、各紫外線照射ユニット52により、紫外線を照射し被記録媒体P上のインク液滴を硬化させ、画像を形成する。
なお、記録ヘッド48Kに対応する紫外線照射ユニット52aとニスコータ162との間には、上述したように搬送バッファが設けられている。
ニスコータ162は、その表面に紫外線硬化型透明液が付着した(含浸された)一対の塗布ロールを有し、被記録媒体Pを挟持しつつ、被記録媒体Pの移動に対応して(同期して)回転することで、箔押しされた被記録媒体Pの表面(画像が形成されている面)に紫外線硬化型透明液を塗布する。
被記録媒体Pの表面に紫外線硬化型透明液を塗布し、硬化することで、被記録媒体Pの画像面に光沢を付与することができ、画像品質を向上することができる。
シリンダカッタ168は、円筒形状のシリンダ168aと、シリンダ168aの円筒面上に巻き付けられ、ラベル状に形成された複数の切抜き刃168bとで構成される。
ダイカッタ166は、シリンダカッタ168と受けロール170とで被記録媒体Pを挟持しつつ、被記録媒体Pの搬送速度に同期して間欠的に揺動回転することにより、切抜き刃168bが被記録媒体Pの粘着シート180のみにラベル形状の切れ目を入れることができ、被記録媒体に効率よくラベルを作製することができる。
不要部分が巻き取られた被記録媒体P、つまり、ラベルLのみが剥離紙182に貼付された状態の被記録媒体Pは、製品巻取部134に巻き取られて製品とされる。
図8に示すように、ロール状に巻かれた供給ロール30から送り出された被記録媒体Pは、搬送部110により搬送され、下塗部13の塗布ロール60により下塗り液が塗布され、下塗り液半硬化部14により下塗り層が半硬化された後、描画部112に搬送される。
つまり、被記録媒体Pは、記録ヘッド48X、48Y、48C、48M、48Kに対向する位置の通過時に、記録ヘッド48X、48Y、48C、48M、48Kから被記録媒体Pに向け、インク液滴が吐出され、その後、紫外線照射ユニット52から紫外線が照射され、インクが硬化される。また、記録ヘッド48Kにより画像が形成された後、最終硬化用紫外線照射ユニット52aから紫外線が照射され、各種インク及び下塗り液が確実に硬化される。これにより、被記録媒体Pの表面に画像が形成される。
紫外線硬化型透明液がコーティングされた被記録媒体Pは、ダイカッタ166に搬送され、シリンダカッタ168と、受けロール170によって粘着シート180にのみラベルLの形状に切れ目1bが入れられる。
このとき、ダイカッタ166は、上述したように、間欠的に揺動しながらラベルLの形状の切れ目180bを入れるので、切れ目180bを連続して形成することができ、被記録媒体Pに無駄になる部分が発生することはない。
以上のようにして、ラベルが作成される。
浸透性の被記録媒体としては、例えば、普通紙、多孔質紙及びその他液を吸収できる被記録媒体が挙げられる。また、非浸透性ないし緩浸透性の被記録媒体としては、例えば、アート紙、合成樹脂、ゴム、樹脂コート紙、ガラス、金属、陶器及び木材等が挙げられる。また本発明においては、機能付加の目的で、これら材質を複数組み合わせて複合化した被記録媒体も使用できる。
また、下塗り液は、重合性又は架橋性材料を少なくとも1種含み、必要に応じて重合開始剤、親油性溶剤、着色剤及び他の成分を用いて構成される液体を用いることができる。また、下塗り液は、インクと組成が異なるように構成することが好ましい。
ここで、重合開始剤は、活性エネルギー線によって重合反応又は架橋反応を開始させ得るものである。これにより、被記録媒体に付与された下塗り液を活性エネルギー線の照射によって硬化させることができる。
また、下塗り液は、ラジカル重合性組成物を含むことが好ましい。ここで、本発明において、ラジカル重合性組成物とは、少なくとも1種のラジカル重合性材料と少なくとも1種のラジカル重合開始剤とを含む組成物である。下塗り液がラジカル重合性組成物を含むことで、下塗り液の硬化反応を高感度に短時間で行うことができる。
また、インクは、着色剤を含有するものであることが好ましい。また、このインクと組み合わせて用いられる下塗り液は、着色剤を含有しないもしくは着色剤の含有量が1質量%未満の構成、又は、下塗り液が着色剤として白色顔料を含む構成のいずれかであることが好ましい。
例えば、本実施形態では、装置をより安価にすることができ、かつ、紫外線硬化型のインク及び下塗液を用いたため、蛍光体膜に紫外線を発光する蛍光体を用いたが、本発明はこれに限定されず、蛍光体としては、インク及び/または下塗液として用いる活性エネルギー硬化型のインク/下塗液を硬化する波長の光を発光する蛍光体を用いればよい。
また、上記実施形態では、より高画質な画像を記録することができるため、下塗部を設け、被記録媒体上に下塗り層を形成した後、画像を形成したが、下塗部を設けず、下塗り層のない被記録媒体上に画像を形成してもよい。
12 搬送部
13 下塗部
14 下塗り液半硬化部
16 画像記録部
18 画像定着部
20 制御部
22 入力装置
30 供給ロール
32 搬送ロール
34 搬送ロール対
36 回収ロール
46 記録ヘッドユニット
48X、48Y、48C、48M、48K 記録ヘッド
50 インクタンク
52、54 紫外線照射ユニット
56 プラテン
60 塗布ロール
62 駆動部
64 貯留皿
66 掻き取りロール
67 (掻き取りロール)駆動部
68 位置決め部
70、72 位置決めロール
80 蛍光ランプ
82 ハウジング
84 冷却機構
86 バルブ
88 電極
90 反射膜
92 蛍光体膜
94、96 開口
100 ラベル印刷機
Claims (11)
- 被記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送され、対向する位置に移動された前記被記録媒体に向けて、画像信号に基づき、少なくとも色材を含み、活性エネルギー線が照射されることで硬化する、重合性又は架橋性材料を少なくとも一種含み、重合開始剤を含むインクを前記被記録媒体上に吐出するインクジェットヘッドを有する画像描画手段と、
活性エネルギー線を射出する蛍光ランプを備える光照射ユニットで構成され、前記光照射ユニットから前記被記録媒体上に形成された画像に向けて活性エネルギー線を照射し、前記被記録媒体上に着弾したインクを硬化する画像硬化手段とを有し、
前記蛍光ランプは、バルブと、前記バルブの内壁に積層され被記録媒体側に開口が形成された反射膜と、前記反射膜及び前記バルブの内壁に積層され被記録媒体側に開口が形成された蛍光体膜とを有し、
前記反射膜の開口の開口角をαとし、前記蛍光体膜の開口の開口角をβとしたとき、前記α及びβが、β<α、60°≦α≦150°かつ30°≦β≦90°を満たすことを特徴とするインクジェット記録装置。 - さらに、前記搬送手段により搬送される前記被記録媒体の搬送方向において前記画像描画手段よりも上流側に配置され、前記被記録媒体に前記活性エネルギー線が照射されることにより硬化する、重合性又は架橋性材料を少なくとも一種含み、重合開始剤を含む下塗り液を付与する下塗り液付与手段と、
前記下塗り液付与手段の前記被記録媒体の搬送方向の下流側に配置され、前記光照射ユニットで構成され、前記光照射ユニットから前記被記録媒体に塗布された下塗り液に向けて活性エネルギー線を照射し、前記被記録媒体上に塗布された下塗り液を半硬化させる下塗り液半硬化手段を有す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。 - 前記下塗り液は、前記色材を含有しないもしくは前記色材の含有量が1質量%未満、又は、前記下塗り液が前記色材として白色顔料を含むものであり、
前記下塗り液半硬化手段は、前記下塗り液付与手段によって前記被記録媒体に付与された前記下塗り液を半硬化して、前記被記録媒体上に半硬化の状態の前記下塗り液を形成するものであり、
前記画像描画手段は、前記下塗り液半硬化手段によって形成された前記半硬化の状態の前記下塗り液上に前記インクジェットヘッドによって吐出された前記インクによって前記被記録媒体上に画像を形成す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。 - 前記反射膜は、透過率が10%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記反射膜の開口及び前記蛍光体膜の開口は、前記蛍光ランプの中心と前記被記録媒体とを結んだ面を軸として、対称であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記光照射ユニットは、さらに、前記蛍光ランプを囲うように配置され、前記被記録媒体側に開口が形成されたハウジングを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクジェットヘッドは、前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向の長さが、前記被記録媒体の長さよりも長く、前記被記録媒体の、前記被記録媒体の搬送方向と直交する方向の全域に前記インク液滴を吐出することができるフルライン型インクジェットヘッドであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記画像描画手段は、異なる色のインクを吐出する少なくとも2つの前記インクジェットヘッドを有し、
前記画像硬化手段は、さらに、前記被記録媒体の搬送方向において、前記インクジェットヘッドの間に配置された少なくとも1つの前記光照射ユニットと、
前記被記録媒体の搬送方向において、最下流の前記インクジェットヘッドの下流に配置され、前記被記録媒体上に形成された画像に向けて活性エネルギー線を照射する最終光照射ユニットとを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット記録装置。 - 前記最終光照射ユニットは、前記光照射ユニットで構成されることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録装置。
- 前記最終光照射ユニットは、メタルハライドランプまたは高圧水銀ランプである請求項8に記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクジェットヘッドの間に配置された前記照射ユニットは、前記被記録媒体の搬送方向上流側の前記インクジェットヘッドにより形成された前記画像を構成するインクを半硬化させ、
前記最終光照射ユニットは、前記被記録媒体上に形成された画像を構成するインクを硬化させることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
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