JP5891603B2 - 液体噴出装置及び液体噴出方法 - Google Patents
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Description
このような液体噴出装置によれば、紫外線硬化型インクを用いて画像を形成する際に、十分に高精細なマット調の画像を形成することができる。
このような液体噴出装置によれば、クリアインクドットが確実に下地層の上に形成されるようになり、画像をマット調にすることができる。また、該クリアインクドットが着弾する位置(画素)によってマット調に差が生じないようにすることができる。
このような液体噴出装置によれば、(UVの)照射エネルギーが小さな場合であっても、良好なマット調画像を効率よく形成することができる。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(1)
(式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表される成分を含有することが望ましい。
このような液体噴出装置によれば、下地層を硬化させやすくなるので、より高精細なマット調画像を形成することができる。
このような液体噴出装置によれば、より高精細なマット調画像を形成することができる。
このような液体噴出装置によれば、画素毎に光沢度の差が生じにくい均一なマット調画像を形成することができる。
を有する液体噴出方法が明らかとなる。
第1実施形態では、発明を実施するための液体噴出装置の形態として、ラインプリンター(プリンター1)を例に挙げて説明する。
プリンター1は、紙、布、フィルムシート等の媒体に向けて、インク等の液体を噴出することで画像を記録する液体噴出装置である。本実施形態では、紫外線(以下、UV)を照射することによって硬化する紫外線硬化型インク(以下、UVインク)を噴出することにより、媒体に画像を記録する。UVインクは、紫外線硬化樹脂を含むインクであり、UVの照射を受けると紫外線硬化樹脂において光重合反応が起こることにより硬化する。UVインクの詳細については後で説明する。なお、本実施形態のプリンター1は、UVインクとして、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、及びイエロー(Y)の4色のカラーインク、及び、無色透明なクリアインク(CL)を用いて画像の記録を行う。
プリンター1は、外部装置であるコンピューター110と通信可能に接続されている。コンピューター110にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクFDやCD−ROMなどの記録媒体(コンピューターが読み取り可能な記録媒体)に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター110にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。
図2に、本実施形態のプリンター1の構成を表した概略側面図を示す。
ヘッドユニット30は、媒体にUVインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット30は搬送中の媒体に対してカラー(KCMY)及びクリア(CL)の各色インクを噴出することによってドットを形成し、媒体上に画像を記録する。本実施形態のプリンター1はラインプリンターであり、ヘッドユニット30の各ヘッドは媒体幅分のドットを一度に形成することができる。
照射ユニット40は、媒体に着弾したUVインクドットに向けてUVを照射するものである。媒体上に形成されたドットは、照射ユニット40からのUVの照射を受けることにより、硬化する。本実施形態の照射ユニット40は、第1照射部41、及び第2照射部45を備えている。
クリアインク用ヘッド35、及び、第2照射部45を合わせて、クリアインクドット形成部とも呼ぶ(図2参照)。
検出器群50には、ロータリー式エンコーダー(不図示)や、媒体検出センサー(不図示)などが含まれる。ロータリー式エンコーダーは上流側搬送ローラー23Aや下流側搬送ローラー23Bの回転量を検出する。ロータリー式エンコーダーの検出結果に基づいて媒体の搬送量を検出することができる。媒体検出センサーは媒体供給中の媒体の先端の位置を検出する。
コントローラー60は、プリンターの制御を行うための制御ユニット(制御部)である。コントローラー60は、インターフェース部61と、CPU62と、メモリ63と、ユニット制御回路64とを有する。
プリンター1による画像記録動作について簡単に説明する。図4A〜図4Cに、プリンター1を用いた画像記録動作の概念を説明する図を示す。
最後に、コントローラー60は、画像の印刷が終了した媒体を媒体排出する。
本実施形態において下地層を形成するドットやクリアドットを形成するのに用いられる、光の照射を受けることによって硬化する液体について説明する。液体は、例えばUVインクである。液体は、重合性化合物を含み、さらに光重合開始剤、及びその他の添加物を含んでいてもよい。液体は、300mJ/cm2以下の照射エネルギーで硬化することが好ましく、より好ましくは250mJ/cm2以下の照射エネルギーで硬化することが好ましい。その際、照射光源としては、360〜420nmにピーク波長を有するLEDを使用することができ、照射強度は500〜2000mW/cm2とすることができる。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(1)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
本実施形態では、ドットによって形成された画像(下地層)の上にクリアインクを重ねて噴出して、画像表面に多数のクリアドットを形成させることで画像をマット調(低光沢度)にする。その際、画像表面に形成されるクリアドットのサイズ(直径)によって画像の光沢度が変化する。
<UVインクの組成>
表1に、本実施形態の説明で使用される4種類のUVインクの組成成分を示す。インク1、2、4はクリアインクであり、インク3のみがカラーインクである。表のクリアインクとカラーインクの違いは顔料成分(表1ではシアン)を含むか否かであり、UV照射時のインク硬化性は他の含有成分によって影響される。
・DEGDA:ジエチレングリコールジアクリレート(大阪有機化学工業社製)
・TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製)
・IBXA:イソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業社製)
・819:IRGACURE 819(BASF社製)
・TPO:DAROCUR TPO(BASF社製)
・DETX−S:KAYACURE DETX−S(日本化薬社製)
・顔料:PIGMENT BLUE 15:4(DIC社製)
・レベリング剤:BYK−UV3500(BYK社製)
・重合禁止剤:MEHQ(関東化学社製)
UVインクドットの硬化は、硬化率を測定することにより把握することができる。硬化率とは、そのインクが完全硬化した状態の重合の度合い(重合度)を100としたときの、重合度の割合を示す物であり、例えば赤外分光スペクトルの解析で求めることができる。すなわち、重合反応によって変化する特定のピークについて、未反応状態と十分なエネルギーと時間を与えて定常状態に到達せしめた時点との吸光度の差(最大変化量)をはかり、所定のタイミングにおける吸光度の変化量の最大変化量に対する割合として求める。硬化率は、例えば、サーモ・ニコレー社製NEXUS470のような、リアルタイム測定可能な赤外分光光度計を用いて、所定の光量を与えた後の経時変化を計測することにより測定することができる。なお、ここでインクの完全硬化とは、例えば、ある時点における吸光度の変化が、その後の10秒間で0.1以内となるような時点をいう。
PETフィルム(パナソニック社製 ルミラー125E20)にインクを720×720dpiのベタパターンを最高膜厚10μmで塗布し、395nmにピーク波長を有するLEDで800mW/cm2の照射強度で照射を行い、上記の完全硬化に達するのに必要な照射エネルギーを評価する。評価基準は以下である。評価結果を表1に記載する。
A:250mJ/cm2以下
B:250超300以下mJ/cm2以下
C:300mJ/cm2超
画像のマット性の評価は当該画像の光沢度を測定することによって行なう。なお、「光沢度」は光沢の強さの程度を表す指標であり光沢度計を用いて測定することができる。一般的な光沢度計では光源から測定面に向けて所定の角度(入射角)で光を照射し、測定面で反射された光(反射光)を正反射方向に設置された受光部で検出することにより、光沢度を測定する。
はじめに、基準例として、下地層がない状態でクリアインク1、2及び4によってクリアドットを形成させた場合の例を示す。すなわち、媒体上に直接クリアドットを形成させる場合のマット性評価について説明する。なお、以下の例では、媒体としてPETフィルム(パナソニック社製 ルミラー125E20)を使用している。
第1実施形態では、媒体上に下地層(画像)を形成させてから、該下地層の上にクリアドットを形成させる。そして、下地層の形成条件の違いによって、マット性評価にどのような影響が生じるかについて説明する。クリアドットを形成するためのインク噴出量は基準例と同じである。
次に、下地層及びクリアドットを形成するUVインクを変更した場合の例について説明する。表4に、使用するインクを変更した場合(実施例6〜10)におけるマット性評価のデータを示す。
一方、実施例10では実施例9とは逆に、インク1を用いて下地層を形成し、その上にインク2を用いてクリアドットを形成している。下地層をインク1で形成した場合である実施例2と比較すると、下地層硬化率は共に73%、クリアドット直径は26μmと25μmであり、両者は同等の結果となり、マット性評価はAである。
つまり、下地層の硬化率が70%以上にすることができれば、組成の異なるUVインクを組み合わせることも可能である。
以上の実施例から、硬化性の良いUVインクを下地層に用いることが、少ない照射エネルギーで効率のよい硬化ができるため好ましい。例えば、前述の硬化に必要な照射エネルギーの評価がAまたはBとなるようなインクを用いることが好ましい。具体的には、硬化に必要な照射エネルギーが300mJ/cm2以下であるUVインクを用いることが好ましく、硬化に必要な照射エネルギーが250mJ/cm2以下であるUVインクを用いることがさらに好ましい。また、硬化性の良いUVインクとして、特に、重合性化合物として式(1)で表されるモノマーAを用いることが好ましい。モノマーAのインク中における含有量は特に限られないが、10質量%以上が好ましく、10〜70質量%がより好ましく、10〜60質量%がさらに好ましい。なお、モノマーAの含有量をさらに増やすことも可能であるが、硬化後の膜品質などを他の点を考慮する場合は上記範囲が好ましい。また、硬化性のよいUVインクであればよく、使用する重合性化合物としてモノマーAには限られない。
第2実施形態では、発明を実施する液体噴出装置として、ヘッド部30を媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動させつつUVインクを噴出することで画像の記録を行うシリアルプリンター(プリンター2)を用いて高精細なマット調画像を形成する。画像を形成するために使用するUVインクは第1実施形態と同一である。
図8は、プリンター2の全体構成を示すブロック図である。
プリンター2は、搬送ユニット20と、ヘッドユニット30と、照射ユニット40と、検出器群50と、コントローラー60と、キャリッジユニット70と、を有する。また、プリンター2は、第1実施形態と同様のコンピューター110と通信可能に接続されている。そして、コントローラー60は、コンピューター110から受信した印刷データに基づいて搬送ユニット20やキャリッジユニット70等の各ユニットを制御し、媒体に画像を記録する。
図9Aは本実施形態のプリンター2の構成を表した鳥瞰図であり、図9Bはプリンター2の構成を表した側面図である。
ヘッドユニット30は、媒体にUVインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット30は、複数のノズルを有するヘッド38を備える。このヘッド38はキャリッジ71に設けられ、キャリッジ71が移動方向に移動すると、ヘッド38も移動方向に移動する。そして、ヘッド31が移動方向に移動中にUVインクを断続的に噴出することによって、移動方向に沿ったドットライン(ラスタライン)が媒体上に形成される。
本実施形態の照射ユニット40は、照射部48a、及び48bを有する。照射部48a、及び48bは、走査方向に並べられたKCMY及びCLの各ノズル列の両端外側に隣接するように、それぞれキャリッジ71に設けられている(図10参照)。これにより、後述するキャリッジ71が、一端側から他端側へ、または、他端側から一端側へのいずれの方向に移動しつつ噴出したインクであっても、UVを照射することができるように構成されている。
照射ユニット40に使用する光源や、UV波長については第1実施形態の照射ユニット40と同様とする。
検出器群50は、プリンター2の状況を監視するためのものである。検出器群50には、リニア式エンコーダ51、ロータリー式エンコーダ52、媒体検出センサ53、及び光学センサ54等が含まれる(図9A及び図9B)。
コントローラー60は、第1実施形態と同様に、インターフェース部61と、CPU62と、メモリ63と、ユニット制御回路64とを有する。ただし、本実施形態では、画像形成字におけるキャリッジユニット70の制御や、ヘッドユニット30からのUVインクの噴出方法、照射ユニット40からのUV照射の方法が第1実施形態とは異なる。
キャリッジユニット70は、ヘッドユニット30が取り付けられたキャリッジ71を所定の方向(以下、移動方向という)に移動(「走査」とも呼ばれる)させるためのものである。キャリッジユニット70は、キャリッジ71と、キャリッジモーター72(CRモータともいう)とを有する(図9A及び図9B)。
本実施形態でも第1実施形態と同様に、初めにカラーインク及びクリアインクを用いて下地層(画像)を形成し、UV照射を行なって下地層の硬化率を70%以上にした後に、該下地層の上にクリアインクの小ドットを形成させる。
第2実施形態では、シリアルプリンターを用いて、第1実施形態と同様に、下地層(ドット)の上に多数のクリアドットを形成させることで、高精細なマット調の画像を得ることができる。
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
前述の各実施形態では、液体噴出装置の一例としてプリンターが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造型機、液体気化装置、有機EL製造装置(特に高分子EL製造装置)、ディスプレイ製造装置、成膜装置、DNAチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体噴出装置に、本実施形態と同様の技術を適用してもよい。
前述の実施形態では、紫外線(UV)の照射を受けることによって硬化するインク(UVインク)をノズルから吐出していた。しかし、噴射する液体は、このようなインクに限られるものではなく、UV以外の他の電磁波の照射を受けることによって硬化するものであってもよい。
前述の実施形態では、KCMYの4色、及び、クリアインクを使用して画像(下地層)を形成する例が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト等、KCMY、及びCL以外の色のインクを用いて画像の記録を行ってもよい。
前述の各実施形態では、液体を噴出させるための動作を行う素子としてピエゾ素子PZTを例示したが、他の素子であってもよい。例えば、発熱素子や静電アクチュエーターを用いてもよい。
前述の各実施形態では、プリンタードライバーの処理はコンピューター110(PC)によって行うと説明したが、プリンタードライバーをコントローラー60にインストールして、プリンター自体でプリンタードライバーの処理を行ってもよい。
縦方向の記録解像度と横方向の記録解像度が異なることにより画素の形が長方形の場合は、クリア液により形成するドットの画素の辺の長さに対する大きさについては、画素の短辺の長さに対するものとし、下地層を形成する液体により形成するドットの画素の辺の長さに対する大きさについては、画素の長辺の長さに対するものとする。
20 搬送ユニット、23A 上流側搬送ローラー、23B 下流側搬送ローラー、
24 ベルト、25 媒体供給ローラー、26 搬送モーター、27 搬送ローラー、
28 プラテン、29 媒体排出ローラー、
30 ヘッドユニット、31 カラーインク用ヘッド、32 クリアインク用ヘッド、
35 クリアインク用ヘッド、38 ヘッド、
40 照射ユニット、41 第1照射部、45 第2照射部、
48a 照射部、48b 照射部、
50 検出器群、51 リニア式エンコーダ、52 ロータリー式エンコーダ、
53 媒体検出センサ、54 光学センサ、
60 コントローラー、61 インターフェース部、62 CPU、63 メモリー、
64 ユニット制御回路、
70 キャリッジユニット、71 キャリッジ、72 キャリッジモーター、
110 コンピューター
Claims (9)
- (A)液体をノズルから噴出するヘッド部と、
(B)光を照射する照射部と、
(C)前記液体の噴出及び前記光の照射を制御する制御部、とを備え、
前記制御部は、ヘッド部から媒体の所定の領域の各画素に対して、光の照射を受けることによって硬化する液体を噴出させて、照射部から前記噴出された液体へ光を照射して、硬化率が70%以上であって、かつ、前記画素の対角線の長さ以上の直径を有するドットを形成して下地層とし、
ヘッド部から前記下地層に対して、光の照射を受けることによって硬化するクリア液体を噴出させて、照射部から前記噴出されたクリア液体へ光を照射し、前記下地層の上に前記画素の辺の長さよりも小さな直径を有するクリアドットを形成する、
液体噴出装置。 - 請求項1に記載の液体噴出装置であって、
前記ドットを形成する液体は、硬化に必要な照射エネルギーが300mJ/cm2以下の液体である、液体噴出装置。 - 請求項1または2に記載の液体噴出装置であって、
前記下地層を形成する液体は、
下記、一般式(1)
CH 2 =CR 1 −COOR 2 −O−CH=CH−R 3 ・・・(1)
(式中、R 1 は水素原子またはメチル基であり、R 2 は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R 3 は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表される成分を含有する、液体噴出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体噴出装置であって、
前記クリア液体は、
下記、一般式(1)
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(1)
(式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表される成分を含有する、液体噴出装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の液体噴出装置であって、
前記クリアドットの直径は、
前記画素の辺の長さの80%よりも小さい、液体噴出装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の液体噴出装置であって、
前記制御部は、
前記ドットが形成される領域の各画素に、前記クリアドットを形成させる、液体噴出装置。 - 光の照射を受けることによって硬化する液体をノズルから媒体の所定の領域の各画素に対して噴出し、噴出した前記液体に照射部から光を照射して、硬化率が70%以上であって、かつ、前記画素の対角線の長さ以上の直径を有するドットを形成して下地層とすることと、
光の照射を受けることによって硬化するクリア液体をノズルから前記下地層に対して噴出し、噴出した前記クリア液体に照射部から光を照射して、前記下地層の上に前記画素の辺の長さよりも小さな直径を有するクリアドットを形成することと、
を有する液体噴出方法。 - 請求項7に記載の液体噴出方法であって、
前記下地層を形成する液体は、
下記、一般式(1)
CH 2 =CR 1 −COOR 2 −O−CH=CH−R 3 ・・・(1)
(式中、R 1 は水素原子またはメチル基であり、R 2 は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R 3 は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表される成分を含有する、液体噴出方法。 - 請求項7または8に記載の液体噴出方法であって、
前記クリア液体は、
下記、一般式(1)
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(1)
(式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表される成分を含有する、液体噴出方法。
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