JP2005096376A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 待機中に光照射装置の点灯を継続させても被照射体に与える熱による影響を低減することを可能にする。
【解決手段】 記録媒体を支持、搬送する搬送手段と、前記搬送手段に支持された前記記録媒体に向けて光硬化性インクを吐出するノズルが形成された複数の記録ヘッド１１１を備えたキャリッジ１３０と、キャリッジ１３０の近傍に配置され、前記記録媒体に着弾したインクに対して光を照射して前記インクを硬化させる光照射装置１１２と、キャリッジ１３０および光照射装置１１２を、前記搬送手段による搬送方向に対して垂直な主走査方向に走査させる走査手段と、光照射装置１１２の待機位置であって、光照射装置１１２と対向する位置に設けられた被照射体２１とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像記録装置に関し、シリアル型のインクジェット方式の記録ヘッドを備えた画像記録装置に関する。

近年、グラビア印刷方式やフレキソ印刷方式などの製版を必要とする方式に比較して、簡便にかつ安価に画像を形成することができるという理由から、インクジェット記録方式による画像記録装置が多く用いられるようになってきている。

また、このようなインクジェット方式による画像記録装置を用いて商品や商品の包装に画像記録を行う分野では、商品や商品の包装に、樹脂や金属などのインク吸収性のない材料を用いることが多い。そして、このようなインク吸収性のない材料を記録媒体として用い、この記録媒体に対してインクを定着させるために、光硬化性インクを用い、このインクを記録媒体に吐出した後、例えば、紫外線などの光を照射してインクを硬化定着させる光硬化式の画像記録装置が知られている。

この光照射に際して、記録媒体に着弾したインクは時間が経つとドット径、滲みなどの問題が顕著となるため、インク射出から光照射までの時間を極力短くすることが望まれている。

特許文献１，２には、インクジェットヘッドのすぐ横に光照射装置を配置することが記載されている。
特開昭６０−１３２７６７号公報 米国特許第６１４５９７９号明細書

ところで、光照射の時間を短縮して効率を高めるために、光照射装置の光源には紫外線の出力の高いものが多く用いられ、このような高出力の光源は、紫外線のほかに赤外線も出力されることから、照射される対象物（以下「被照射体」という）に与える熱量は非常に大きいものとなる。

そこで、記録媒体に着弾したインクを硬化させない待機中にあっては消灯することが望まれるが、例えば高出力光源である高圧水銀灯やメタルハライドランプなどは点灯開始から照度安定までに一定の時間を要すること、および光源の寿命は通常点灯消灯の切り替え回数に依存することから、一定時間以内の待機状態であるならば点灯を継続させることが望まれる。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、待機中に光照射装置の点灯を継続させても被照射体に与える熱による影響を低減することを可能にする構成を備えた画像記録装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明に係る画像記録装置は、記録媒体を支持、搬送する搬送手段と、
前記搬送手段に支持された前記記録媒体に向けて光硬化性インクを吐出するノズルが形成された複数の記録ヘッドを備えたキャリッジと、
前記キャリッジの近傍に配置され、前記記録媒体に着弾したインクに対して光を照射して前記インクを硬化させる光照射装置と、
前記キャリッジおよび前記光照射装置を、前記搬送手段による搬送方向に対して垂直な主走査方向に走査させる走査手段と、
前記光照射装置の待機位置であって、当該光照射装置と対向する位置に設けられた被照射体とを備えている。

請求項１に記載の発明によれば、キャリッジを走査手段により記録媒体上で主走査方向に走査させる一方で、搬送手段により当該記録媒体を主走査方向とは垂直な方向（以下「副走査方向」という）に搬送させながら、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して、着弾したインクに光照射装置から所定の波長の光を照射させることで硬化させて画像記録が行われる。

画像記録が行われない、すなわち記録媒体に着弾したインクへの光照射が行われないときには、光照射装置は記録媒体から離れた待機位置へ搬送され、所定の位置に配置された被照射体に対して光照射が行われる。これにより、待機中に光照射装置の点灯を継続させても被照射体に与える熱による影響を低減することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記被照射体を冷却する冷却手段をさらに備える。

請求項２に記載の発明によれば、被照射体を冷却手段にて積極的に冷却することで、光照射装置からの光により発生する熱による影響を効率よく低減することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却手段は、前記被照射体の被照射面の裏側に設けられた複数のフィンから構成されることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、被照射体の被照射面の裏側に複数のフィンを設けておくことで、被照射面に受けた光による熱が、当該フィンから放熱される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記冷却手段は、前記フィンを冷却するための空気流を発生させる冷却ファンをさらに備えたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、前記フィンを冷却する冷却ファンをさらに備えることで、当該フィンからの放熱をさらに効率よく行うことができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記被照射体の被照射面に光を吸収する材料をコーティングしたことを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、被照射体の被照射面に入射した光照射装置からの光は光吸収材料により吸収され、被照射面上での反射光が生じる虞がなくなり、この反射光により生じる悪影響、例えば記録ヘッドへの当該反射光の入射などを抑えることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記被照射体および前記光照射装置との間隙を、前記記録ヘッドに近い方を小さく、遠い方を大きくしたことを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、被照射体の被照射面に入射した光照射装置からの光は被照射面にて記録ヘッドとは異なる方向へと反射されることにより、この反射光により生じる悪影響、例えば記録ヘッドへの当該反射光の入射などを抑えることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光照射装置が、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかであることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、光照射装置として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかを用いることで、記録媒体に着弾したインクを硬化させることができるだけの紫外線出力を発揮することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記記録ヘッドより吐出されるインクがカチオン硬化型インクであることを特徴としている。

請求項８に記載の発明によれば、カチオン硬化型インクを用いることにより、光照射装置の光照射による硬化が効率よく行われる。

請求項１に記載の発明によれば、待機中に光照射装置の点灯を継続させても被照射体に与える熱による影響を低減することが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、被照射体を冷却手段にて積極的に冷却することで、光照射装置からの光により発生する熱による影響を効率よく低減することができるようになる。

請求項３に記載の発明によれば、被照射体の被照射面の裏側に複数のフィンを設けておくことで、被照射面に受けた光による熱が、当該フィンから放熱されるため、光照射装置からの光により発生する熱による影響を効率よく低減することができるようになる

請求項４に記載の発明によれば、前記フィンを冷却する冷却ファンをさらに備えることで、当該フィンからの放熱をさらに効率よく行うことができるようになる。

請求項５に記載の発明によれば、被照射体の被照射面に入射した光照射装置からの光は光吸収材料により吸収され、被照射面上での反射光が生じる虞がなくなり、この反射光により生じる悪影響、例えば記録ヘッドへの当該反射光の入射などを抑えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、被照射体の被照射面に入射した光照射装置からの光は被照射面にて記録ヘッドとは異なる方向へと反射されることにより、この反射光により生じる悪影響、例えば記録ヘッドへの当該反射光の入射などを抑えることができる。

請求項７に記載の発明によれば、光照射装置として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかを用いることで、記録媒体に着弾したインクを硬化させることができるだけの紫外線出力を発揮することができる。

請求項８に記載の発明によれば、カチオン硬化型インクを用いることにより、光照射装置の光照射による硬化が効率よく行われる。

以下、本発明の実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の一形態であるインクジェットプリンタを示したもので、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、複数のインク吐出口が配設されたインクジェット方式の記録ヘッド１１１、紫外線を発する光源を有する光照射装置１１２、および記録ヘッド１１１およびこの記録ヘッド１１１を挟むようにして二つの光照射装置１１２を載置してキャリッジレール１３１により本体の長手方向に移動自在に支持されるキャリッジ１３０を備える画像記録部１１０と、記録領域を提供するプラテン１６０と、記録媒体をプラテン１６０にて搬送させる搬送機構（図６参照）とを備えて構成されている。

ここで、インクジェットプリンタ１００は、記録ヘッド１１１がキャリッジ１３０の走査により移動する方向（すなわち、前記長手方向）である主走査方向Ｘと直交する方向（以下、「副走査方向Ｙ」または「搬送方向Ｙ」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１１１を主走査方向Ｘに往復移動させつつ記録ヘッド１１１からインクを吐出して、光照射装置１１２からの紫外線を当てることによりインクを硬化させて記録（印刷）を行うシリアル方式にて画像記録を行うものである。

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Ｙ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１３０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、インクジェットプリンタ１００の要部である画像記録部１１０について説明する。
図２は画像記録部１１０を模式的に示す図であり、キャリッジ１３０には複数色に対応したブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインクを記録媒体２に対して吐出するノズル（図示しない）が設けられた記録ヘッド１１１が設けられている。

なお、本実施の形態で使用するインクは、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型のインクである。紫外線硬化型のインクは、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形態に用いられるインクとして適用してもよい。しかしながら、酸素による重合反応の阻害作用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、特に、カチオン重合系インクを用いることが好ましい。

キャリッジ１３０の主走査方向Ｘ側の両側面に隣接して、光照射装置１１２が設けられており、走査機構２０（図６参照）によりキャリッジ１３０を主走査方向に走査させながら記録ヘッド１１１から吐出され記録媒体Ｐに着弾したインクに光照射を行って固化させるようになっている。この光照射装置に用いられる光源としては、記録媒体Ｐに着弾したインクを硬化させることができるものであれば、どのような光源を用いても差し支えないが、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、冷陰極管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の紫外線を発生させるものが好ましい。

また、インクジェットプリンタ１００には、キャリッジ１３０および光照射装置１１２を非記録時に待機させる待機位置が設けられており（図示せず）、この待機位置には、図２に示したように、光照射装置１１２からの光を受ける被照射体２１が設けられている。

なお、光照射装置１１２は、この待機位置においては記録時と比較して出力を下げたスタンバイモードにて点灯させることが、電力消費を抑える観点から好ましい。

この被照射体２１は、光を受ける被照射面に光を吸収する材料がコーティングされている。この材料としては、紫外線吸収率の高い無機物または有機物の材料を用いることが好ましく、具体的には、無機物ではカーボンブラック、および超微粒子化された酸化チタン、酸化亜鉛および酸化鉄（α−Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄）などの紛体など、有機物ではベンゾトリアゾール系化合物、芳香族化合物を含むものを用いることができる。また、被照射面の紫外線吸収率を高くするために、アルマイト処理などの各種金属酸化物処理をする方法、めっき処理、蒸着、スパッタリング処理を行うようにしてもよい。特に、日本塗料工業会色見本帳のＮｏ．Ｂｎ−１０塗装の仕上げ半つや処理を鉄あるいはアルミニウムなどの種種の金属に行うことで表面での紫外線を９９．９％以上吸収することが可能になる。

また、被照射体２１の被照射面は平面であり、この面と光照射装置１１２の下端との間の間隙は５ｍｍ以内であることが好ましい。図２に示したように被照射面と光照射装置１１２とを平行になるようにしてもよいし、図３に示したように被照射面と光照射装置１１２との間の間隙を記録ヘッド１１に近い方、すなわち図中のヘッド配置方向に近い側を小さくして、遠い方を大きくすることが好ましい。

このように被照射面の紫外線吸収率を高めたり、被照射面を記録ヘッドに近い側を狭くするように傾斜させることで、光照射装置１１２からの光が被照射面で反射することにより生じる反射光が、記録ヘッド１１１側に入射することを防ぎ、記録ヘッド１１１のノズルに待機するインクを固化させるなどの悪影響を低減することができるようになる。

また、図２に示したように、被照射面の裏側には何本ものフィン２２が設けられており、被照射面に照射された光により発生する熱をフィン２２より放熱するようになっている。

図４，図５は、被照射体２１を示す図であり、この被照射体２１にはフィン２２を冷却するための冷却ファン２３がフィン２２の長手方向に対して垂直な方向から空気流を起こすように設けられている。

図６は本実施形態におけるインクジェットプリンタ１００を制御するための制御装置を示したものであり、この制御装置は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）からなり、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行する制御部１８を有している。

この制御部１８は、前述の処理プログラムに従い、前記各搬送ローラを動作させる搬送機構１９、キャリッジ１３０の主走査方向への移動を制御する走査機構２０の動作状況、記録ヘッド１１１のインク吐出動作状況、および光照射装置１１２および冷却ファン２３の動作状況等のステータスに基づいて各構成の動作を制御する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
記録される画像データが制御部１８に送られると、制御部１８からこの画像データに基づいて、記録ヘッドにインク吐出にかかる制御信号が記録ヘッド１１１に送られるとともに、記録媒体Ｐの搬送およびキャリッジ１３０の走査が、この記録に際して最適になるように行われるよう搬送機構１９および走査機構２０に制御信号が送られる。

搬送機構１９は、この制御信号にしたがって記録媒体Ｐをプラテン１６０上で副走査方向に搬送させるよう搬送ローラなどを動作させる。一方で、走査機構２０は、この制御信号にしたがってキャリッジ１３０を主走査方向に走査させる。

記録ヘッド１１１では、制御部１８よりインク吐出にかかる制御信号が送られると、この制御信号に基づいて対応するノズルより記録媒体Ｐに向けてインク吐出がなされ、着弾したインクに光照射装置１１２から光が照射されて固化が行われて、画像記録が行われる。

また、非記録時にあっては、キャリッジ１３０および光照射装置１１２は、走査手段２０からの制御により、インクジェットプリンタ１００内の所定の待機位置に走査されて、次の記録時まで待機する。

待機時に、光照射装置１１２はスタンバイモードにて点灯動作を継続する一方で、被照射体２１では光照射装置１１２からの光を受ける。ここで発生する熱は、フィン２１を通じて放熱される。一方で、フィン２１は冷却ファン２３による冷却動作により冷却される。これにより、光照射装置１１２を待機時に消灯させる必要がなくなり、また被照射対２１に照射される光で発生する熱を効率よく逃がすことができる。

また、被照射面からの反射光は極力抑えられ、反射光は発生しても記録ヘッド１１１側には入射しないため、記録ヘッド１１１のノズルには光が入らない。したがって、待機時に光照射装置１１２からの光が被照射体２１の被照射面で反射したとしても、この反射光による記録ヘッド１１１に対する悪影響を低減することができる。

以上より、本実施形態によれば、画像記録が行われない、すなわち記録媒体Ｐに着弾したインクへの光照射が行われないときには、光照射装置１１２は記録媒体Ｐから離れた待機位置へ搬送され、所定の位置に配置された被照射体２１に対して光照射が行われる。これにより、待機中に光照射装置１１２の点灯を継続させても被照射体２１に与える熱による影響を低減することが可能になる。

また、被照射体２１をフィン２１および冷却ファン２３などで構成される冷却手段にて積極的に冷却することで、光照射装置１１２からの光により発生する熱による影響を効率よく低減することができるようになる。

また、被照射体２１の被照射面に入射した光照射装置１１２からの光は光吸収材料により吸収され、被照射面上での反射光が生じる虞がなくなり、この反射光により生じる悪影響、例えば記録ヘッド１１１への当該反射光の入射などを抑えることができる。

また、被照射体２１の被照射面に入射した光照射装置１１２からの光は被照射面にて記録ヘッドとは異なる方向へと反射されることにより、この反射光により生じる悪影響、例えば記録ヘッド１１１への当該反射光の入射などを抑えることができる。

また、光照射装置１１２として高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかを用いることで、記録媒体に着弾したインクを硬化させることができるだけの紫外線出力を発揮することができる。

また、インクとしてカチオン硬化型インクを用いることにより、光照射装置１１２の光照射による硬化が効率よく行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

例えば、本実施形態では紫外線の照射により硬化するインクを用いたが、必ずしもこれには限定されるものではなく、紫外線以外の光の照射により硬化するものであってもよい。ここでいう「光」とは、広義の光であって、紫外線、電子線、Ｘ線、可視光線、赤外線等の電磁波を含むものである。すなわち、インクには、紫外線以外の光で重合して硬化する重合性化合物と、紫外線以外の光で重合性化合物同士の重合反応を開始させる光開始剤とが適用されてもよい。紫外線以外の光で硬化する光硬化型のインクを用いる場合は、紫外線照射装置に代えて、その光を発光する光源を備える光照射装置を用いる。

本発明の実施形態であるインクジェットプリンタを示す図である。 前記インクジェットプリンタの要部の一例を示す図である。 前記インクジェットプリンタの要部の他の一例を示す図である。 前記インクジェットプリンタの要部の一部をさらに詳細に示す図である。 前記インクジェットプリンタの要部の一部をさらに詳細に示す図である。 前記インクジェットプリンタの各構成を制御する制御装置を説明するブロックである。

符号の説明

１９ 搬送機構
２０ 走査機構
２１ 被照射体
２２ フィン
２３ 冷却ファン
１００ インクジェットプリンタ
１１１ 記録ヘッド
１１２ 光照射装置
１３０ キャリッジ

Claims (8)

1. 記録媒体を支持、搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に支持された前記記録媒体に向けて光硬化性インクを吐出するノズルが形成された複数の記録ヘッドを備えたキャリッジと、
   前記キャリッジの近傍に配置され、前記記録媒体に着弾したインクに対して光を照射して前記インクを硬化させる光照射装置と、
   前記キャリッジおよび前記光照射装置を、前記搬送手段による搬送方向に対して垂直な主走査方向に走査させる走査手段と、
   前記光照射装置の待機位置であって、当該光照射装置と対向する位置に設けられた被照射体とを備えた画像記録装置。
2. 前記被照射体を冷却する冷却手段をさらに備えた請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記冷却手段は、前記被照射体の被照射面の裏側に設けられた複数のフィンから構成されることを特徴とする請求項２に記載の画像記録装置。
4. 前記冷却手段は、前記フィンを冷却するための空気流を発生させる冷却ファンをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の画像記録装置。
5. 前記被照射体の被照射面に光を吸収する材料をコーティングしたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
6. 前記被照射体および前記光照射装置との間隙を、前記記録ヘッドに近い方を小さく、遠い方を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
7. 前記光照射装置が、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、発光ダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
8. 前記記録ヘッドより吐出されるインクがカチオン硬化型インクであることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。

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