JP5131197B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、光硬化型インクに光照射して基材上で硬化、定着させるインクジェット記録装置に関する。

紙や布帛等の通常の基材のみならず、樹脂フィルム等のインク吸収性の乏しい基材に対しても画像を記録することができる画像記録装置として、記録ヘッドの一端面に設けられたノズルからインクを吐出して基材上に着弾させるインクジェット記録装置が開発され、現在、その技術は種々の技術分野で応用されている。中でも、基材上に着弾したインクに対して紫外線等の光を照射して硬化させて定着させる光硬化型のインクジェット記録装置は、高精細な画像を簡易に得ることができる記録装置として盛んに開発が進められている。

このような光硬化型のインクジェット記録装置では、インクの扱い易さや良好な記録品質が得られることなどから、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクが用いられることが多い。

そして、紫外線硬化型のインクを硬化させる光源としては、従来から、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が用いられてきたが、近年、光源の寿命が長く、瞬時に点灯する等の利点を有する光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源が注目されており、それを紫外線光源として用いたインクジェット記録装置が種々開発されている（例えば特許文献１、２等参照）。
特開２００５−２４６９５５号公報 特開２００５−２５４５６０号公報

ところで、ＬＥＤ光源は、ＬＥＤの単光源を複数配列して構成されることが多い。この場合、ＬＥＤの照射強度のばらつきにより、照射強度の小さいＬＥＤの位置での基材表面上の位置で照度が相対的に小さくなり、基材上に着弾した紫外線硬化型インクが硬化し難くなる。特許文献１では個々のＬＥＤの照度の変更可能にして基材表面上の位置での照度の均一化を図っている。しかし、紫外線を放出するＬＥＤには大電流を流す必要があるため、個々のＬＥＤの照度を個別に変更するためには、ＬＥＤを並列に接続し（図１０）、ＬＥＤ毎に駆動電流の制御回路と、ＬＥＤ個数分の太いケーブルが必要になり装置が複雑になる。
また、隣接するＬＥＤ間の距離が遠いと、基材の表面（記録面）における隣接する２つのＬＥＤの中間位置、すなわち隣接する２つのＬＥＤの中間位置に対向する基材表面上の位置での照度が相対的に小さくなり、基材上に着弾した紫外線硬化型インクが硬化し難くなる。

そこで、２つのＬＥＤの中間位置で相対的に小さくなる基材表面での照度を、例えば基材上に着弾したインクの硬化に必要な最小の照度となるように調整すると、その位置ではインクは硬化する。一方、ＬＥＤの直下では照度が相対的に大きくなり、その部分では基材に着弾したインクの表面エネルギが高くなってインク表面の平滑性や濡れ性が向上し、次にそのインクの上に着弾したインクがその表面上で広がり易くなる。そのため、先にインクの上に着弾したインクが広がってその部分の光沢が増す。

このようにして、例えば紫外線硬化型インクをインクジェット記録装置の全ノズルから基材上に吐出するいわゆるべた打ちを行ってインクを硬化させた場合、ＬＥＤの直下の基材の記録部分では光沢があり濃度も濃くなるが、隣接するＬＥＤの中間位置に対応する基材の記録部分では直下の部分よりインクの光沢が低下し濃度も薄くなる。そのため、基材表面の光沢や濃度に筋状のムラに現れてしまう。

このような問題を解消するため、ＬＥＤ光源を構成するＬＥＤ同士を接近させ、基材上での照度分布をできるだけ均一化させることが考えられる。しかし、現状のＬＥＤ光源では発光に伴うＬＥＤからの発熱量が大きいため、ＬＥＤ同士を近づけ過ぎると、熱によりＬＥＤ自体の寿命が短くなる。また、照射装置が高温となり危険であり、装置にも悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、このようなＬＥＤ光源を用いたインクジェット記録装置において、光沢ムラや濃度ムラを生じることがなく、しかもＬＥＤの発光により発生する熱の悪影響を受けることのないインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
紫外線の照射により硬化するインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドと、
基材上に着弾したインクに紫外線を照射するＬＥＤを前記記録ヘッドのノズル列方向に複数個配列し、電気的に直列に接続している、ＬＥＤ光源とを備えるインクジェット記録装置であって、
前記ＬＥＤ光源は、前記基材の表面における隣接する２つの前記ＬＥＤの照度の和が、前記２つのＬＥＤの間の区間全域でインクの硬化に必要な最小照度以上であり、かつ、前記区間における前記和の最大値が最小値の２倍以下の照度になるように設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
紫外線の照射により硬化するインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドと、
基材上に着弾したインクに紫外線を照射するＬＥＤを前記記録ヘッドのノズル列方向に複数個配列し、電気的に直列に接続している、ＬＥＤ光源とを備えるインクジェット記録装置であって、
前記ＬＥＤ光源は、前記基材の表面における隣接する２つの前記ＬＥＤの中間位置での照度がインクの硬化に必要な最小照度以上の照度になるように設定され、かつ、前記基材の表面における各ＬＥＤの位置における照度が前記隣接する２つのＬＥＤの中間位置での照度の２倍以下の照度になるように設定されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、
紫外線の照射により硬化するインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドと、
基材上に着弾したインクに紫外線を照射するＬＥＤを前記記録ヘッドのノズル列方向に複数個配列し、電気的に直列に接続している、ＬＥＤ光源とを備えるインクジェット記録装置であって、
前記ＬＥＤ光源は、その紫外線を照射する範囲が、前記記録ヘッドのノズル列による前記基材上の記録幅以上となるように配設され、前記基材の表面における照度が、前記記録幅の範囲の全域でインクの硬化に必要な最小照度以上の照度になるように設定され、かつ、前記記録幅の範囲における照度の最大値が、最小値の２倍以下の照度になるように設定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、電気的に直列に接続されている複数のＬＥＤからなるＬＥＤ光源を有するインクジェット記録装置に於いて、隣接する２つのＬＥＤの間の領域全体において、２つのＬＥＤの照度の和が最低でもインクの硬化に必要な最小照度以上となるように紫外線が照射されるため、インクの硬化を十分に行うことが可能となる。また、２つのＬＥＤの間の区間での照度の最大値がその最小値の２倍以下の照度に抑えられ、最大値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度と、最小値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度との間にほとんど差がなくなるため、光沢ムラや濃度ムラがなく或いは少なくとも光沢ムラや濃度ムラが目立たない良好な記録画像を得ることができる。

また、その際、後述する実施例に示されるように、請求項１の条件を満たし、隣接する２つのＬＥＤの中間位置における紫外線の照度を最小照度以上の適度な照度に抑えることで、ＬＥＤの発光により発生する熱の悪影響も生じず、作業者等が触れても火傷等を生じない程度にＬＥＤ光源の温度上昇を抑えることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、電気的に直列に接続されている複数のＬＥＤからなるＬＥＤ光源を有するインクジェット記録装置に於いて、紫外線の照度が最も小さくなるＬＥＤ光源の２つの隣接するＬＥＤの中間位置においても、インクの硬化を十分に行うことが可能となる。また、紫外線の照度が最も強くなるＬＥＤ直下の位置におけるインクの光沢や濃度と、前記中間位置におけるインクの光沢や濃度との間にほとんど差がなくなるため、前記請求項１に記載の発明の効果が的確に発揮されるとともに、ＬＥＤやＬＥＤ光源の温度上昇を有効に抑制することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、電気的に直列に接続されている複数のＬＥＤからなるＬＥＤ光源を有するインクジェット記録装置に於いて、前記ＬＥＤ光源は、その紫外線を照射する範囲が、前記記録ヘッドのノズル列による前記基材上の記録幅以上となるように配設され、前記基材の表面における照度が、前記記録幅の範囲の全域で、最低でもインクの硬化に必要な最小照度以上となるように紫外線が照射されるため、インクの硬化を十分に行うことが可能となる。また、前記記録幅の範囲における照度の最大値がその最小値の２倍以下の照度に抑えられ、最大値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度と、最小値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度との間にほとんど差がなくなるため、光沢ムラや濃度ムラがなく或いは少なくとも光沢ムラや濃度ムラが目立たない良好な記録画像を得ることができる。

本実施形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す図である。 インクジェット記録装置のキャリッジの構成を示す上面図である。 キャリッジを下方から見た斜視図であり、記録ヘッドのノズルを示す図である。 下方から見たＬＥＤ光源の構成を示す斜視図である。 ＬＥＤの単光源の照度分布関数を表すグラフである。 隣接する２つのＬＥＤの照度分布関数を表すグラフである。 ＬＥＤの間隔とインクのドット間隔との大きさの違いを説明する概念図である。 下方から見たＬＥＤチップの構成を示す斜視図である。 ラインヘッド方式のインクジェット記録装置の構成を示す図である。 ＬＥＤを並列に接続した回路を示す図である。 ＬＥＤを直列に接続した回路を示す図である。 隣接する３つのＬＥＤの出力が同じの場合の照度分布を表すグラフである。 隣接する３つのＬＥＤの出力が異なる場合の照度分布を表すグラフである。 隣接する３つのＬＥＤの出力が異なる場合に、ＬＥＤの配置を変化させた時の照度分布を表わすグラフである。 （ａ）はＬＥＤチップを並列に接続した回路を示す図であり、（ｂ）はＬＥＤチップを直列に接続した回路を示す図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
１０ 記録ヘッド
１２ ＬＥＤ光源
１３、１３ａ、１３ｂ、１６、１６ａ ＬＥＤ
１７ ＬＥＤチップ
Ｆmin インクの硬化に必要な最小照度
ｆmin ＬＥＤの照度の和の最小値
ｆmax ＬＥＤの照度の和の最大値
Ｉ インク
ｍ ｘ軸上でのＬＥＤの位置
Ｎ ノズル
Ｓ 基材
α 間隔

以下、本発明に係るインクジェット記録装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、本実施形態では、インクジェット記録装置がシリアルヘッド方式である場合について述べるが、後述するように本発明はラインヘッド方式のインクジェット記録装置にも適用される。

本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、図１に示すように、支持台２に支持されたプリンタ本体３を備えている。プリンタ本体３には、記録用紙等の基材Ｓを非記録面側から支持する平板状のプラテン４が略水平に配設されている。プラテン４の図中矢印Ｘで示される副走査方向上流側および下流側には、基材Ｓを副走査方向Ｘに搬送する図示しない搬送ローラと従動ローラがそれぞれ配設されている。

搬送ローラは図示しない搬送モータにより所定量ずつ間欠的に回転駆動されるようになっており、この搬送ローラの回転により基材Ｓが移動と停止とを繰り返しながら間欠的に副走査方向Ｘに搬送されるようになっている。なお、例えば搬送ローラおよび従動ローラの間に例えば図示しない無端の搬送ベルトを掛け渡して、プラテン４の上面側では基材Ｓを搬送ベルトに載置した状態で搬送するように構成することも可能である。

プラテン４の上方には、棒状のガイドレール５が設けられており、このガイドレール５には、略筐形のキャリッジ６が支持されている。このキャリッジ６は、図示しない駆動機構によってガイドレール５に沿って図中矢印Ｙで示される主走査方向に往復移動するようになっている。

プラテン４の主走査方向Ｙの一端側には、後述する記録ヘッド１０から吐出される各色インクを貯蔵するインクタンク７が格納されており、インクタンク７からフレキシブルチューブ８を介して記録ヘッド１０にインクが供給されるようになっている。また、プラテン４の主走査方向Ｙの他端側には、記録ヘッド１０をクリーニングするためのメンテナンスユニット９が設けられている。

キャリッジ６には、図２の上面図に示すように、複数の記録ヘッド１０が主走査方向Ｙに並設されるように搭載されており、各記録ヘッド１０は、ガイドレール５に沿ったキャリッジ６の主走査方向Ｙの往復移動にあわせて基材Ｓの上方を走査するようになっている。なお、図２には、記録ヘッド１０および後述するＬＥＤ光源１２が最も単純に配置されている場合を示しているが、これ以外の配置とすることも可能である。

図３に示すように、複数の記録ヘッド１０の下面すなわち基材Ｓに対向する面には、複数のノズルＮが設けられており、複数のノズルＮは副走査方向Ｘに延びるノズル列を形成している。

記録ヘッド１０には、各ノズルＮに対応して図示しない圧電素子が配設されており、圧電素子が印加される波形に応じて電歪効果により変形し、ノズルＮの背後に形成されたインク室の内部を加圧することで各ノズルＮからそれぞれインクを吐出するように構成されている。本実施形態で用いられる圧電素子は、印加される波形に応じて変形度を調整することができるものであり、印加する波形を変化させることによりノズルＮから吐出されるインクの吐出量、すなわちインクの１滴あたりの液適量を変化させることができるようになっている。

なお、圧電素子の代わりに、例えば発熱素子を用いることも可能であり、この場合、発熱素子に印加する波形を変化させることで、発熱素子の加熱によりインク中で発生、成長する気泡の成長度を変化させてノズルから吐出されるインクの吐出量を変化させることができる。また、記録ヘッドとしていわゆるマルチドロップ方式の記録ヘッドを用い、ノズルから吐出されるインクのドロップ数を変更することで、ノズルから吐出されるインクの吐出量を変化させるように構成することも可能である。

本実施形態では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色インクを貯留する各インクタンク７から対応する記録ヘッド１０に各色インクがそれぞれ供給されるようになっており、１本の記録ヘッド１０に属する各ノズルＮからは同色のインクがそれぞれ吐出されるようになっている。なお、上記のプロセスカラーを吐出するだけでなく、ホワイトインクやクリアインク等の非プロセスカラーインクやオレンジ、バイオレット等の特色インク等を吐出するように構成することも可能である。

記録ヘッド１０のノズルから吐出されるインクは、前述したように紫外線を照射されると硬化する紫外線硬化型インクであり、主成分として、公知の重合性化合物を含む重合性化合物と、光開始剤と、色材とを少なくとも含む。色材としては耐候性等の観点から顔料が好ましく用いられる。なお、インクの組成によっては光開始剤が用いられない場合もある。

また、紫外線硬化型インクは、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が好ましく用いられ、また、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用いることも可能である。なお、カチオン重合系インクであれば、酸素による重合反応の阻害作用が少なくまたは阻害作用が無く、機能性、汎用性に優れる。具体的には、本実施形態に用いられるカチオン重合系インクは、例えば、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、顔料とを少なくとも含む混合物であり、紫外線の照射により硬化する性質を具備している。

キャリッジ６の主走査方向Ｙの両端部には、それぞれ基材Ｓ側が開口した筐型のカバー部材１１を有する紫外線照射装置としてのＬＥＤ光源１２が設けられており、ＬＥＤ光源１２の内部には、紫外線を発光するＬＥＤが副走査方向Ｘに複数個配列されている。

具体的には、ＬＥＤ光源１２は、図４に示すように、紫外線が外部に漏れないように遮蔽するカバー部材１１を備え、カバー部材１１の開口部の内側には、基材Ｓ上に着弾したインクに紫外線を照射する紫外線光源として複数のＬＥＤ１３が副走査方向Ｘに沿って列状に配列されている。なお、図４では、ＬＥＤ１３が主走査方向Ｙに沿って複数列配置されているが、ＬＥＤ１３の配置はこれに限定されず、例えば、副走査方向Ｘに沿って１列配置される構成としてもよい。また、図４では、各ＬＥＤ１３が、ＬＥＤ光源１２の大きさに比べて実際よりも大きく表現されている。

また、カバー部材１１の開口部と反対の面には、光源から発生する熱を放熱するためのヒートシンク１４が設けられている。また、ヒートシンク１４のカバー部材１１と接している側と反対側には、ヒートシンク１４によって放射された熱を外部に強制的に放出するための冷却ファン１５が設けられている。なお、ヒートシンク１４や冷却ファン１５の代わりに水冷機構等の液体を循環させることで放熱させる機構や、ペルチェ素子等を用いた冷却機構を設けてもよい。

ここで、ＬＥＤ光源１２の構成についてさらに説明する。

ＬＥＤ光源１２の各ＬＥＤ１３から基材Ｓに照射される紫外線の基材Ｓ上での照度を測定すると、図５に示すようにその分布は正規分布型となる。

より詳しく言えば、前述したように副走査方向Ｘすなわち記録ヘッド１０のノズル列方向に平行に配列されるＬＥＤ光源１２の各ＬＥＤ１３の下方の基材Ｓの表面上に、副走査方向Ｘに平行にｘ軸をとった場合、ＬＥＤ１３の単光源１３ａのｘ軸方向の照度分布は、図５に示すように、ｘ＝ｍすなわちｘ軸上での単光源のＬＥＤ１３ａの位置ｍで最大値ｆ(ｍ)をとる正規分布型の照度分布関数ｆ(ｘ)で表される。

なお、ＬＥＤ１３には、それに流れる電流の値に応じてこのピーク照度ｆ(ｍ)を可変なＬＥＤが用いられている。

また、図６に示すように、このＬＥＤ１３ａに対して副走査方向Ｘに間隔αをあけて隣接するＬＥＤ１３ｂが存在する場合、ＬＥＤ１３ｂのｘ軸上の位置はｍ＋αで表され、ＬＥＤ１３ｂの照度分布関数は、ＬＥＤ１３ａの照度分布関数ｆ(ｘ)をｘ軸方向にαだけ平行移動させた関数すなわちｆ(ｘ−α)で表すことができる。

そして、これらの２つの隣接するＬＥＤ１３ａ、１３ｂの間の基材Ｓ上の領域すなわち
ｍ≦ｘ≦ｍ＋αの領域では、他のＬＥＤからの照度の影響はほとんど無視でき、照度は各ＬＥＤ１３ａ、１３ｂからの照度の和として算出できる。従って、その領域における照度分布は、図６に示すように、前述した２つのＬＥＤ１３ａの照度分布ｆ(ｘ)およびＬＥＤ１３ｂの照度分布ｆ(ｘ−α)を足し合わせたｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)で表すことができる。

本実施形態では、ＬＥＤ光源１２は、図６に示すように、基材Ｓの表面における隣接する２つのＬＥＤ１３ａ、１３ｂの照度の和ｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)が、２つのＬＥＤ１３ａ、１３ｂの間の区間ｍ≦ｘ≦ｍ＋αの全域でインクの硬化に必要な最小照度Ｆmin以上となるように設定されている。すなわち、照度の和ｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)の最小値ｆminがインクの硬化に必要な最小照度Ｆmin以上となるように設定される。この調整は、各ＬＥＤ１３ごとの紫外線の照度および隣接する各ＬＥＤ１３間の副走査方向Ｘの間隔αを調整することによって行われる。

ここで、インクの硬化に必要な最小照度Ｆminは、本実施形態に係るインクジェット記録装置１により画像が記録された基材Ｓの用途にもよるが、ラジカル重合系インクであれば、紫外線の照射直後に完全に硬化する程度の最小照度とすることが好ましい。また、カチオン重合系インクであれば、紫外線照射後、最低でも１日経過後に完全に硬化する程度の最小照度が必要であり、照射後１時間程度で完全に硬化する程度の最小照度であれば好ましく、紫外線の照射直後に完全に硬化する程度の最小照度であればより好ましい。

なお、インクが完全に硬化するとは、ＪＩＳＫ５６００−５−４に基づく硬度測定方法に基づいてＨＢの鉛筆の芯を基材Ｓの塗膜面に押し付けて動かした結果、塗膜面に傷跡が付かない程度にインクが硬化することをいう。

ＬＥＤ光源１２は、同時に、区間ｍ≦ｘ≦ｍ＋αにおける照度の和ｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)の最大値ｆmaxが最小値ｆminの２倍以下の照度になるように設定されている。この調整は、隣接する各ＬＥＤ１３間の副走査方向Ｘの間隔αを調整することによって行われる。

図６から分かるように、２つの隣接するＬＥＤ１３ａ、１３ｂの照度分布の和ｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)はＬＥＤ１３ａ、１３ｂの中間位置ｘ＝ｍ＋α／２で極小値をとる。そのため、本実施形態では、ＬＥＤ光源１２の隣接する２つのＬＥＤ１３の中間位置に対応する基材Ｓの表面における照度がインクの硬化に必要な最小照度Ｆmin以上の照度になるように設定され、かつ、照度の和ｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)が最大値ｆmaxをとる基材Ｓの表面における各ＬＥＤの直下の位置すなわちｘ＝ｍやｘ＝ｍ＋αの位置における照度が前記隣接する２つのＬＥＤ１３ａ、１３ｂの中間位置での照度の２倍以下の照度になるように設定されている。

なお、後述する実施例によれば、このようにｍ≦ｘ≦ｍ＋αの領域での照度分布の和ｆ(ｘ)＋ｆ(ｘ−α)の最大値ｆmaxが最小値ｆminの２倍以下となるように構成されていればよく、最大値ｆmaxが最小値ｆminの１．５倍以下となるように構成されていればより好ましい。

以上２つの隣接するＬＥＤの照度分布の例を開示したが、基材上で照射強度の分布全体で判断する方がより好ましい。本実施形態では、図１１で示しているようにＬＥＤを電気的に直列に接続している。ＬＥＤを電気的に直列に接続すると、ＬＥＤの駆動電流の制御回路やＬＥＤへの配線を簡略化ができる。しかし、ＬＥＤのばらつきにより照射出力がばらつく。隣接する３つのＬＥＤの出力が同じ場合は、各ＬＥＤの照度を合成した照度分布でのピークとボトムでの差は小さいが（図１２）隣接する３つのＬＥＤのうち、例えば中央のＬＥＤの出力が低い場合は、合成した照度分布は、出力が一定である場合よりもピークとボトムでの差が大きい（図１３）。すなわち、照度の均一性が低下してしまう。そこで、ＬＥＤの出力に応じて、配置を変更することで、合成した照度分布におけるピークとボトムの差を小さくできる（図１４）。そして基材上ＬＥＤ照射域全体での、最大値ｆmaxが最小値ｆminの２倍以下となるように構成されていればよく、最大値ｆmaxが最小値ｆminの１．５倍以下となるように構成されていればより好ましい。
なお、本実施形態では、照度の和の最大値ｆmaxと最小値ｆminの差を小さくするために、ＬＥＤの配置を変化させているが、ＬＥＤと基材までの照射距離を変更してもよい。

ここで、ＬＥＤ光源１２として、図４に示したようなＬＥＤ光源１２を必要に応じて副走査方向Ｘに複数配設して構成してもよい。本実施形態では、図２に示したように、ＬＥＤ光源１２が紫外線を照射する範囲が、記録ヘッド１０のノズル列による基材Ｓ上の記録幅以上となるように配設されるようになっている。

この場合、前記基材の表面における照度が、前記記録幅の範囲の全域で、最低でもインクの硬化に必要な最小照度以上となるように紫外線を照射することにより、インクの硬化を十分に行うことが可能となる。また、前記記録幅の範囲における照度の最大値がその最小値の２倍以下の照度に抑えることにより、最大値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度と、最小値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度との間にほとんど差がなくなるため、光沢ムラや濃度ムラがなく或いは少なくとも光沢ムラや濃度ムラが目立たない良好な記録画像を得ることができる。

前述のように、隣接する２つのＬＥＤの配置ピッチを変更するか、あるいは、ＬＥＤの基材上への照射距離を変更することにより、前記記録幅の範囲における照度の最大値が、最小値の２倍以下の照度になるように設定すればよい。

また、本実施形態のようにＬＥＤ光源１２をキャリッジ６の主走査方向Ｙの両端部に設ける代わりに片側にのみ設けることも可能である。さらに、ＬＥＤ光源１２をキャリッジ６の主走査方向Ｙの両端部や片側に設ける代わりに、或いはそれらとともに、ＬＥＤ光源１２を記録ヘッド１０の間に設けるように構成することも可能である。また、記録ヘッド１０とＬＥＤ光源１２との間に基材Ｓで反射した紫外線をトラップするための光トラップを配設することも可能であり、適宜設けられる。

次に、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の作用について説明する。

画像記録時には、キャリッジ６は、プラテン４上で停止した基材Ｓの上方を主走査方向Ｙに往復移動の往動作または復動作を行い、それにあわせて記録ヘッド１０が基材Ｓ上を走査して、ノズルから適宜インクが吐出され、基材Ｓに記録ヘッド１０のノズル列に相当する記録幅分の画像が記録される。

そして、記録ヘッド１０が主走査方向Ｙの一方向に走査して記録を終えると、搬送ローラが回転して基材Ｓをプラテン４上で副走査方向Ｘに所定量だけ搬送して停止させ、記録ヘッド１０が主走査方向Ｙの反対方向に走査して記録すると、搬送ローラが再度基材Ｓを副走査方向Ｘに所定量だけ搬送して停止させる。このようにして、記録ヘッド１０の主走査方向Ｙの走査と搬送ローラによる基材Ｓの副走査方向Ｘへの間欠搬送とが連動されて、基材Ｓ上に所定の画像が記録される。

ここで、前記記録ヘッド１０の主走査方向Ｙの一方向への走査中に、ノズルからインクが吐出されると、静止した基材Ｓの上方をキャリッジ６が移動して基材Ｓに着弾したインクの上方にＬＥＤ光源１２が到達する。その際、図７に示すように、通常、ＬＥＤ光源１２を構成する各ＬＥＤ１３の間隔αに比べて、基材Ｓ上に着弾したインクＩのドット間隔βは非常に小さい。

インクＩには、その上方に到達したＬＥＤ光源１２の各ＬＥＤ１３から前記の条件を満たす照度の紫外線が照射され、それを受けてインクＩが硬化して基材Ｓに定着する。

すなわち、少なくともＬＥＤ光源１２の隣接する２つのＬＥＤ１３の中間位置に対応する基材Ｓの表面においてインクの硬化に必要な最小照度Ｆmin以上の照度の紫外線が照射され、かつ、各ＬＥＤの直下の位置において前記隣接する２つのＬＥＤ１３の中間位置での照度の２倍以下の照度の紫外線が照射される。このような紫外線の照射を受けてインクＩが基材Ｓ上で硬化し、後述する実施例に示すように、光沢ムラや濃度ムラを生じることがなく或いは生じても微少な良好な記録画像が得られる。

以上のように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１によれば、ＬＥＤ光源１２の隣接するＬＥＤ１３ａ、１３ｂの間隔αを調整して前記の条件を満たすように構成すれば、紫外線の照度が最小値ｆminとなるＬＥＤ光源の２つの隣接するＬＥＤの中間位置においても、インクの硬化を十分に行うことが可能となる。また、紫外線の照度が最大値ｆmaxとなるＬＥＤ直下の位置におけるインクの光沢や濃度と、前記中間位置におけるインクの光沢や濃度との間にほとんど差がなくなるため、光沢ムラや濃度ムラがなく或いは少なくとも光沢ムラや濃度ムラが目立たない良好な記録画像を得ることができる。

また、その際、後述する実施例に示すように、前記の条件を満たし、紫外線の照度が最小値ｆminとなる隣接する２つのＬＥＤ１３の中間位置における紫外線の照度をインクの硬化に必要な最小照度Ｆmin以上の適度な照度に抑えることで、ＬＥＤ１３の発光により発生する熱の悪影響も生じず、作業者等が触れても火傷等を生じない程度にＬＥＤ光源１２の温度上昇を抑えることが可能となる。

なお、本実施形態では、図４に示したように、ＬＥＤ光源１２のＬＥＤ１３がそれぞれ単光源である場合について述べたが、この他にも、例えば図８に示すように、ＬＥＤ光源を構成するＬＥＤを、それぞれ複数のＬＥＤ１６が配置されたＬＥＤチップ１７で構成することも可能である。

この場合にも本発明が適用される。なお、この場合、前記（１）式における各ＬＥＤの位置ｍは、各ＬＥＤチップ１７の中央の位置、すなわち図８のＬＥＤチップ１７では中央のＬＥＤ１６ａの位置として表される。
また、図１５（ｂ）に示すように各ＬＥＤチップ１７を電気的に直列に接続するとともに、ＬＥＤチップ１７を構成する各ＬＥＤ１６を並列に接続することにより、図１５（ａ）に示すように各ＬＥＤチップ１７を電気的に並列に接続するとともに、ＬＥＤチップ１７を構成する各ＬＥＤ１６を並列に接続する場合に比較して、ＬＥＤの駆動電流を大幅に低減できるため、ＬＥＤの駆動電流の制御回路やＬＥＤへの配線を簡略化ができる。

また、前述したように、本発明は、インクジェット記録装置がシリアルヘッド方式である場合だけでなくラインヘッド方式のインクジェット記録装置にも適用される。

インクジェット記録装置がラインヘッド方式の場合、図９に示すように、基材Ｓは記録ヘッド１０の下方を相対的に記録ヘッド１０のノズル列方向に直交する図中矢印Ｚで示される搬送方向に搬送され、記録ヘッド１０の搬送方向Ｚ下流側にＬＥＤ光源１２が配される。

この場合も、図９では図示を省略するＬＥＤ光源１２の複数のＬＥＤは記録ヘッド１０のノズル列方向と平行に列状に配列され、ＬＥＤの列方向にｘ軸をとった場合に、前記（１）式を満たすように各ＬＥＤを配置することで、前記シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置１の場合と同様の効果を得ることができる。

［実験内容］
前記シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置１において、少なくとも２つのＬＥＤ１３を備え、２つのＬＥＤ間の間隔αを種々変化させたＬＥＤ光源１２を用意し、ＬＥＤ光源１２を付け替えながら、副走査方向Ｘに隣接する２つのＬＥＤ１３のみを点灯させて基材Ｓ上に着弾したインクを硬化させ、インクの光沢ムラおよび濃度ムラを調べる実験を行った。
［実験条件］
基材ＳにはＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）の平板を用い、その基材Ｓ上に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色インクを２５％ずつ計１００％吐出してべた打ちしたインクに対して、２つのＬＥＤ１３からそれぞれ波長約３６５ｎｍにピークを有する紫外線（半値幅約１７ｎｍ）を照射した。
（実験に用いたインク）
実画像用インクと背景画像用インクには、増感剤として、いわゆるＵＶ−Ａ波の波長領域を含む３００ｎｍ以上の比較的長い波長領域にピーク波長を有する紫外線に対する感度を向上させるために長波増感剤であるアントラセンやアントラセン誘導体が添加されている。

アントラセン誘導体としては、例えば、９，１０−ジエトキシアントラセンや９，１０−ジブトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジエトキシアントラセン、２−tertブチル−９，１０−ジブトシキアントラセン、２−エチル−９，１０−ビス（２エチルヘキシロキシ）アントラセン等を挙げることができる。

実画像用インクの組成としては、上記のような化合物等を含んで構成される。例えばブラック（Ｋ）のプロセスカラーでは、
分散液 １２．５質量％
各種の重合性化合物 計７８．７質量％
変性シリコーンオイル ０．２質量％
塩基性化合物 ０．１質量％
光開始剤プロピレンカーボネート５０％液 ６．０質量％
アントラセン誘導体 １．５質量％
ナフタレン誘導体 １．０質量％
の溶液に適量の顔料が添加されて形成される。

２つのＬＥＤ１３の間隔αは、隣接するＬＥＤ１３の中間位置における照度の和すなわち照度の最小値ｆmin（図６参照）に対する各ＬＥＤ１３の直下の位置における照度の和
すなわち照度の和の最大値ｆmaxの相対値が０．２５刻みで変化するように調整した。

また、各ＬＥＤ１３の照度は、照度の和の最小値ｆminが、用いられるインクの硬化に必要な最小照度Ｆminに一致するように調整した。
［判定基準］
光沢ムラおよび濃度ムラについての実験結果の判定は目視により行った。また、各項目における判定基準は以下のとおりである。
（ａ）光沢ムラ判定基準
◎ 近距離から見ても光沢ムラがなく記録品質が良好。
○ 近距離から見ると光沢ムラが視認されるが、遠距離から見ると光沢ムラが視認されず良好。
△ 近距離から見ると明らかに光沢ムラが確認されるが、遠距離から見ると光沢ムラが視認される程度。
× 遠距離から見ても明らかに光沢ムラが確認される。
（ｂ）濃度ムラ判定基準
◎ 近距離から見ても濃度ムラがなく記録品質が良好。
○ 近距離から見ると濃度ムラが視認されるが、遠距離から見ると濃度ムラが視認されず
良好。
△ 近距離から見ると明らかに濃度ムラが確認されるが、遠距離から見ると濃度ムラが視
認される程度。
× 遠距離から見ても明らかに濃度ムラが確認される。
［結果］
実験結果を下記の表１に示す。

［評価］
表１に示されるように、２つのＬＥＤの照度の和の最小値ｆminに対する最大値ｆmaxの相対値を上げていくと、実施例１、２に示されるように、照度の和の最大値ｆmaxが最小値ｆminの１．５倍以下で最小値ｆminと最大値ｆmaxとの間にそれほど大きな差がない場合には、光沢ムラも濃度ムラもともに視認されず、非常に良好な結果が得られる。また、実施例３、４に示されるように、照度の和の最大値ｆmaxが最小値ｆminの２．０倍以下であれば光沢ムラの点でも濃度ムラの点でも十分に実用に耐える。

それに対し、比較例１、２に示されるように照度の和の最大値ｆmaxが最小値ｆminの２．０倍を超えてしまうと、近距離から見ても明らかに光沢ムラや濃度ムラが視認されるようになり、実用に耐えないという結果が得られることが分かった。

なお、表１中の実施例１〜４および比較例１、２の各条件の下で、より多数（例えば１０個以上）のＬＥＤ１３を点灯させて通常の記録動作を模した実験を行い、ＬＥＤ光源１２の発熱状況やＬＥＤ１３自体の寿命の低下を調べる実験も行った。その結果、いずれの条件においてもＬＥＤ自体の熱による寿命の低下は確認されず、また、ＬＥＤ光源１２は比較的高温にはなるものの作業者等が触れても火傷等を生じない程度の温度までしか上昇しないことが分かった。

なお、実施例１〜比較例２の条件において、各ＬＥＤ１３の照度を上げていくと、それぞれのＬＥＤの温度が高温となり、熱によるＬＥＤの寿命が低下することは明らかであるから、各ＬＥＤ１３の照度を上げる実験は行わなかった。

本願に記載の発明によれば、電気的に直列に接続されている複数のＬＥＤからなるＬＥＤ光源を有するインクジェット記録装置に於いて、隣接する２つのＬＥＤの間の領域全体において、２つのＬＥＤの照度の和が最低でもインクの硬化に必要な最小照度以上となるように紫外線が照射されるため、インクの硬化を十分に行うことが可能となる。また、２つのＬＥＤの間の区間での照度の最大値がその最小値の２倍以下の照度に抑えられ、最大値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度と、最小値の照度の紫外線の照射を受けたインクの光沢や濃度との間にほとんど差がなくなるため、光沢ムラや濃度ムラがなく或いは少なくとも光沢ムラや濃度ムラが目立たない良好な記録画像を得ることができる。

また、その際、実施例に示されるように、隣接する２つのＬＥＤの中間位置における紫外線の照度を最小照度以上の適度な照度に抑えることで、ＬＥＤの発光により発生する熱の悪影響も生じず、作業者等が触れても火傷等を生じない程度にＬＥＤ光源の温度上昇を抑えることが可能となる。

Claims (10)

1. 紫外線の照射により硬化するインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドと、
   基材上に着弾したインクに紫外線を照射するＬＥＤを前記記録ヘッドのノズル列方向に複数個配列し、電気的に直列に接続している、ＬＥＤ光源とを備えるインクジェット記録装置であって、
   前記ＬＥＤ光源は、前記基材の表面における隣接する２つの前記ＬＥＤの照度の和が、前記２つのＬＥＤの間の区間全域でインクの硬化に必要な最小照度以上であり、かつ、前記区間における前記和の最大値が最小値の２倍以下の照度になるように設定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. 紫外線の照射により硬化するインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドと、
   基材上に着弾したインクに紫外線を照射するＬＥＤを前記記録ヘッドのノズル列方向に複数個配列し、電気的に直列に接続している、ＬＥＤ光源とを備えるインクジェット記録装置であって、
   前記ＬＥＤ光源は、前記基材の表面における隣接する２つの前記ＬＥＤの中間位置での照度がインクの硬化に必要な最小照度以上の照度になるように設定され、かつ、前記基材の表面における各ＬＥＤの位置における照度が前記隣接する２つのＬＥＤの中間位置での照度の２倍以下の照度になるように設定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記隣接する２つのＬＥＤの配置ピッチを変更して、前記照度の和の前記最大値が前記照度の和の前記最小値の２倍以下になるように設定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。
4. 前記ＬＥＤの基材上への照射距離を変更して、前記照度の和の前記最大値が前記照度の和の前記最小値の２倍以下になるように設定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。
5. 前記ＬＥＤ光源は、その紫外線を照射する範囲が、前記記録ヘッドのノズル列による前記基材上の記録幅以上となるように配設されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤが配置されたＬＥＤチップが複数配設されて構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 紫外線の照射により硬化するインクを吐出するノズル列を備えた記録ヘッドと、
   基材上に着弾したインクに紫外線を照射するＬＥＤを前記記録ヘッドのノズル列方向に複数個配列し、電気的に直列に接続している、ＬＥＤ光源とを備えるインクジェット記録装置であって、
   前記ＬＥＤ光源は、その紫外線を照射する範囲が、前記記録ヘッドのノズル列による前記基材上の記録幅以上となるように配設され、前記基材の表面における照度が、前記記録幅の範囲の全域でインクの硬化に必要な最小照度以上の照度になるように設定され、かつ、前記記録幅の範囲における照度の最大値が、最小値の２倍以下の照度になるように設定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 隣接する２つのＬＥＤの配置ピッチを変更して、前記最大値が、前記最小値の２倍以下の照度になるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記ＬＥＤの基材上への照射距離を変更して、前記最大値が、前記最小値の２倍以下の照度になるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤが配置されたＬＥＤチップが複数配設されて構成されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。