JP2011073328A - 印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線硬化型インクを用いた印刷において印刷の画質を高める。
【解決手段】 紫外線硬化型インクを媒体に吐出するヘッドと、紫外線を発し、紫外線を媒体上の紫外線硬化型インクに照射して、紫外線硬化型インクを仮硬化させる仮硬化用照射部と、仮硬化用照射部により発せられた紫外線を拡散させる拡散部材と、を有することを特徴とする印刷装置である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、印刷装置及び印刷方法に関する。

印刷分野において、紫外線（ＵＶともいう。）の照射によって硬化する紫外線硬化型インク（ＵＶインクともいう。）を用いることは、既によく知られている。このようなＵＶインクを用いた印刷技術としては、例えば、ＵＶインクを、紙、フィルム等の各種媒体に吐出して、印刷を行うインクジェットプリンターが知られている。

また、紫外線硬化型インクを媒体に吐出するヘッドと、紫外線を発し、紫外線を媒体上の紫外線硬化型インクに照射して、紫外線硬化型インクを硬化させる照射部とを有する印刷装置は、既に知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００-１５８７９３号公報

ところで、かかる印刷装置において印刷を行う場合、紫外線の照射により紫外線硬化型インクを硬化させる前に、紫外線硬化型インクの拡がりを抑える程度の紫外線を照射することで紫外線硬化型インクを仮硬化させることが行われる場合がある。かかる際に、印刷された画像に十分な光沢が生じず、所望の画質を得ることができない場合があった。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、望ましい画質が得られる印刷装置及び印刷方法を提供することである。

上記目的を達成するための主たる発明は、
紫外線硬化型インクを媒体に吐出するヘッドと、
紫外線を発し、該紫外線を前記媒体上の前記紫外線硬化型インクに照射して、該紫外線硬化型インクを仮硬化させる仮硬化用照射部と、
該仮硬化用照射部により発せられた前記紫外線を拡散させる拡散部材と、
を有することを特徴とする印刷装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかとなる。

本発明の一実施形態によるプリンターの構成を示すブロック図である。 図１のプリンターのヘッド周辺の概略図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、図１のプリンターの横断面図である。 図２に示すヘッドの構成の説明図である。 本発明による拡散部材の一例を示す図である。 本発明による拡散部材の他の例を示す図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

紫外線硬化型インクを媒体に吐出するヘッドと、
紫外線を発し、前記紫外線を前記媒体上の前記紫外線硬化型インクに照射して、前記紫外線硬化型インクを仮硬化させる仮硬化用照射部と、
前記仮硬化用照射部により発せられた前記紫外線を拡散させる拡散部材と、
を有することを特徴とする印刷装置が明らかとなる。
このような印刷装置によれば、ＵＶインクが拡がって平滑化され（レベリングされ）、印刷画像の光沢が高められ、望ましい画質を得ることができる。

かかる印刷装置において、前記拡散部材は、フレネルレンズであってもよい。

また、かかる印刷装置において、前記拡散部材は、反射板であってもよい。

また、
紫外線硬化型インクを媒体に吐出することと、
紫外線を発することと、
発せられた前記紫外線を拡散させることと、
拡散された前記紫外線を前記媒体上の前記紫外線硬化型インクに照射して、該紫外線硬化型インクを仮硬化させることと、
を有することを特徴とする印刷方法が明らかとなる。
このような印刷方法によれば、ＵＶインクが拡がって平滑化され（レベリングされ）、印刷画像の光沢が高められ、望ましい画質を得ることができる。

以下の実施形態では、印刷装置としてインクジェットプリンター（以下、「プリンター１」ともいう。）を例に挙げて説明する。

＝＝＝一実施形態のプリンターについて＝＝＝
以下、図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照し、本発明による印刷装置の一実施形態としてのプリンター１について説明する。図１は、プリンター１の構成を示すブロック図である。図２は、プリンター１のヘッド周辺の概略図である。図３Ａ及び図３Ｂは、プリンター１の横断面図である。図３Ａは、図２のＡ−Ａ断面に相当し、図３Ｂは、図２のＢ−Ｂ断面に相当する。

本実施形態のプリンター１は、紙、フィルム等の媒体に、紫外線（以下、「ＵＶ」ともいう。）の照射によって硬化する紫外線硬化型インク（以下、「ＵＶインク」ともいう。）を吐出することにより、媒体に画像を印刷する装置である。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。本実施形態のプリンター１では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）の４色のＵＶインクを用いて画像を印刷する。

図１に示すように、プリンター１は、搬送ユニット１０と、キャリッジユニット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とを有する。プリンター１は、外部装置であるコンピューター１１０から印刷データを受信する。また、プリンター１の状態は、検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は、検出結果をコントローラー６０に与える。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と、検出器群５０から与えられた検出結果とに基づいて、各ユニット（搬送ユニット１０、キャリッジユニット２０、ヘッドユニット３０、及び照射ユニット４０）を制御する。

以下、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本実施形態のプリンター１の各要素について説明する。

搬送ユニット１０は、所定の方向（以下、「搬送方向」という。）に媒体を搬送するよう構成されており、給送ローラー１１と、搬送モータ（不図示）と、搬送ローラー１３と、プラテン１４と、排出ローラー１５とを有する。給送ローラー１１は、挿入口に挿入された媒体をプリンター内に給送するためのローラーである。搬送ローラー１３は、給送ローラー１１によって給送された媒体を印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーターによって駆動される。プラテン１４は、印刷中の媒体を支持する。排出ローラー１５は、媒体をプリンターの外部に排出するためのローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。

キャリッジユニット２０は、ヘッドを所定の方向（以下、「移動方向」という。）に移動させるためのものである。このキャリッジユニット２０の移動は、走査とも呼ばれている。図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、キャリッジユニット２０は、キャリッジ２１と、キャリッジモーター（不図示）とを有する。また、キャリッジ２１は、ＵＶインクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。そして、キャリッジ２１は、後述する搬送方向と交差したガイド軸２４に支持された状態で、キャリッジモーターによりガイド軸２４に沿って往復移動する。

ヘッドユニット３０は、媒体にＵＶインクを吐出するよう構成されており、複数のノズルを有するヘッド３１を備える。ヘッド３１はキャリッジ２１に設けられているため、キャリッジ２１が移動方向に移動すると、ヘッド３１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インクを断続的に吐出することによって、移動方向に沿ったラスタラインが媒体に形成される。なお、以下、ヘッド３１の移動において、図２の一端側から他端側に向かって移動する動きを往動と呼び、他端側から一端側に移動する動きを復動と呼ぶ。本実施形態では、往動の期間中にＵＶインクの吐出が行われるが、復動の期間中にはＵＶインクの吐出は行われない。
なお、ヘッド３１の構成については、後述する。

照射ユニット４０は、媒体に吐出されたＵＶインクにＵＶを照射するよう構成されている。媒体上に吐出されたＵＶインクは、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、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂと本硬化用照射部４３とを備えている。なお、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂ及び本硬化用照射部４３の詳細については後述する。

検出器群５０は、リニア式エンコーダー（不図示）と、ロータリー式エンコーダー（不図示）と、媒体検出センサー５３と、光学センサー５４とを含む。リニア式エンコーダーは、キャリッジ２１の移動方向における位置を検出する。ロータリー式エンコーダーは、搬送ローラー１３の回転量を検出する。媒体検出センサー５３は、給送中の媒体の先端の位置を検出する。光学センサー５４は、キャリッジ２１に取付けられている発光部と受光部により、媒体の有無を検出する。そして、光学センサー５４は、キャリッジ３１によって移動しながら媒体の端部の位置を検出し、媒体の幅を検出する。また、光学センサー５４は、状況に応じて、媒体の先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）および後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）を検出することができる。

コントローラー６０は、プリンター１の制御を行うための制御ユニット（制御部）であり、インターフェイス部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、ユニット制御回路６４とを有する。インターフェイス部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ６２は、プリンター１全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子を有する。ＣＰＵ６２は、メモリー６３に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６４を介して各ユニットを制御する。

印刷を行うとき、コントローラー６０は、後述するように移動方向に移動中のヘッド３１からＵＶインクを断続的に吐出させるインク吐出動作と、搬送方向に媒体を搬送する搬送動作とを交互に繰り返し、複数のインク滴から構成される画像を媒体に印刷する。

＜ヘッド３１の構成について＞
図４は、ヘッド３１の構成の一例の説明図であり、ヘッド３１を下方から見たものである。ヘッド３１の下面には、ＵＶインクを吐出するよう構成された複数のノズル３２が設けられている。本実施形態のヘッド３１は、ＣＭＹＫのインク色毎に複数のノズル３２を有する。複数のノズル３２は、一定のノズルピッチで、キャリッジ２１の移動方向と交差する方向（搬送方向）に沿って並んでいる。このようにヘッド３１には、ＣＭＹＫ４色分のノズル列Ｎｃ、Ｎｍ、Ｎｙ、Ｎｋが形成されている。

本実施形態では、各ノズル３２には、各ノズル３２からＵＶインクを吐出させる駆動素子としてピエゾ素子（不図示）が設けられている。ピエゾ素子は、コントローラー６０によって制御される駆動信号により駆動され、各ノズル３２から滴状のＵＶインクを吐出させる。

＜仮硬化及び本硬化について＞
本実施形態では、媒体４６に吐出されたＵＶインクにＵＶを照射することで、ＵＶインクを硬化させる。本実施形態のプリンター１では、照射ユニット４０は、ＵＶを発し、ＵＶを媒体上のＵＶインクに照射して、ＵＶインクを仮硬化させる仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂと、ＵＶを発し、ＵＶを媒体上のＵＶインクに照射して、ＵＶインクを本硬化させる本硬化用照射部４３とを備えており、２段階の硬化を行なう。仮硬化とは、媒体４６上のＵＶインクの流動（拡がり）がある程度抑えられて硬化が行われた状態であり、本硬化とは、媒体４６上のＵＶインクを完全に硬化させた状態である。単位面積当たりに受けるＵＶの照射エネルギー（すなわちＵＶの照射量）は、本硬化の場合の方が仮硬化の場合よりも大きい。このように仮硬化を行わせる程度のＵＶ照射をピニング照射ともいう。

図２及び図３Ｂに示すように、仮硬化用照射部４２ａ及び４２ｂは、キャリッジ２１に搭載されている。仮硬化用照射部４２ａは、キャリッジ２１の移動方向における一端側に設けられ、仮硬化用照射部４２ｂは、キャリッジ２１の移動方向における他端側に設けられる。したがって、キャリッジ２１の移動に伴って、ヘッド３１と仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂとは一体に移動方向に移動する。換言すると、ヘッド３１の各色のノズル列が往復移動する際、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂは、各色のノズル列に対する相対位置を維持しながら往復移動する。この際に、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂは、ＵＶを発し、ＵＶを媒体上のＵＶインクに照射する。具体的には、往動の期間には仮硬化用照射部４２ａがＵＶを発し、復動の期間には仮硬化用照射部４２ｂがＵＶを発する。このように、仮硬化は、ヘッド３１が移動方向に移動する期間、即ちＵＶインクを吐出するのと同じ期間において行なわれる。

本硬化用照射部４３は、ヘッド３１よりも搬送方向下流側に設けられている。キャリッジ２１の移動方向における本硬化用照射部４３の寸法は、印刷対象となる媒体４６の幅よりも大きくなっている。本硬化用照射部４３は、ＵＶを発し、ＵＶを媒体４６上のＵＶインクに照射する。この構成により、インク吐出動作によって形成されたＵＶインクを担持する媒体４６が、搬送動作によって本硬化用照射部４３の下まで搬送されると、本硬化用照射部４３によるＵＶの照射を受けるようになっている。

また、本硬化は、本実施形態によるプリンターにより得られた印刷物を使用する際に必要な程度の硬化を生じさせる照射量以上の照射量で行われればよく、本硬化の照射条件による印刷品質への影響は、少なくとも、仮硬化の照射条件ほど大きくはない。

なお、本実施形態では、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂの光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いている。また、本硬化用照射部４３の光源として、メタルハライドランプ、水銀ランプ等のランプを用いている。

＜拡散部材について＞
図５は、本発明による拡散部材の一例を示す図であり、本実施形態では、拡散部材は、フレネルレンズ４５である。

上述したように、本実施形態によれば、ヘッド３１の各色のノズル列が往復移動する際、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂは、各色のノズル列に対する相対位置を維持しながら往復移動する。この際に、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂは、ＵＶを発し、ＵＶを媒体上のＵＶインクに照射する。

また、本実施形態によるプリンター１では、仮硬化用照射部４２ａにより発せられたＵＶを拡散させる拡散部材として、フレネルレンズ４５を設けている。図５では、仮硬化用照射部４２ａの場合のみを示すが、本実施形態によるプリンター１には、仮硬化用照射部４２ｂから発せられるＵＶを拡散させるフレネルレンズも設けられる。

フレネルレンズは、凹凸レンズと同様の光学的性質を実現するため、レンズを同心円状の領域に分割して厚みを減らした構成の光学部品である。フレネルレンズの形状は、薄い平板状である。また、かかる構成とすることにより、少ない量の材料で、凹凸レンズと同様の光学的性質を実現することができるため、材料にかかる費用を抑えることができるとともに、軽量な光学部品が得られる。

本実施形態のフレネルレンズ４５は、ＵＶを拡散させるよう構成されている。フレネルレンズ４５は、薄い平板状の形状を有しているため、本発明によるプリンター１に容易に設けることができる。また、フレネルレンズ４５は軽量であるため、キャリッジユニット２０と共に移動するようにした場合でも、キャリッジユニット２０を駆動するキャリッジモーターの出力に与える影響は少なくてすむ。

そして、媒体４６の単位面積当たりのＵＶインクへの照射について考えると、ＵＶを拡散させた場合は、低い照度で時間をかけてゆっくりとＵＶインクの仮硬化が行われる。そのため、かかる場合には、ＵＶインクが拡がって平滑化され（レベリングされ）、印刷画像の光沢が高められることとなる。このように、本実施形態のプリンター１においては、仮硬化用照射部４２により発せられるＵＶを拡散させない場合と照射量が同じであっても、光沢の高い印刷画像を実現することができる。

＜印刷手順について＞
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き印刷を行う際、プリンター１の各ユニットに以下の処理を行わせる。

まず、コントローラー６０は、給送ローラー１１を回転させ、印刷すべき媒体４６を搬送ローラー１３まで給送する。次に、コントローラー６０は、搬送モーター（不図示）を駆動させることによって搬送ローラー１３を回転させる。搬送ローラー１３が所定の回転量にて回転すると、媒体４６は所定の搬送量にて搬送される。

媒体４６がヘッド３１の下部まで搬送されると、コントローラー６０は、キャリッジモーター（不図示）を駆動させる。このキャリッジモーターの駆動に応じて、キャリッジ２１が移動方向に移動する。また、キャリッジ２１が移動することによって、キャリッジ２１に設けられたヘッド３１及び仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂも同時に移動方向に移動する。そして、コントローラー６０は、ヘッド３１が移動方向に移動している間（即ち往動している間）に、ヘッド３１から断続的にＵＶインクを吐出させる。このＵＶインクが、媒体４６上に断続的に吐出されることによって、移動方向に複数のインク滴が並ぶラスタラインが形成される。

また、コントローラー６０は、ヘッド３１が往動している間に、仮硬化用照射部４２ａからＵＶが発せられるように、そして、ヘッド３１が復動している間に、仮硬化用照射部４２ｂからＵＶが発せられるように、ヘッドユニット３０を制御する。

また、コントローラー６０は、ヘッド３１が一往復の移動を行う毎に、搬送モーターを駆動させる。搬送モーターは、コントローラー６０により指示される駆動量に応じて回転方向の駆動力を発生する。そして、搬送モーターは、この駆動力を用いて搬送ローラー１３を回転させる。搬送ローラー１３が所定の回転量にて回転することにより、媒体４６は所定の搬送量にて搬送される。つまり、媒体４６の搬送量は、搬送ローラー１３の回転量に応じて定まることになる。このように、ヘッド３１の往復移動と媒体４６の搬送動作とを交互に繰り返して行い、媒体４６上に複数のラスタラインを形成していく。

そして、コントローラー６０は、本硬化用照射部４３からＵＶを発するようにさせ、搬送動作によって本硬化用照射部４３の下を通る媒体４６に向けてＵＶ照射を行なわせる。このＵＶ照射により、媒体４６上のＵＶインクを完全に硬化させて媒体に定着させる。

印刷の終わった媒体４６は、搬送ローラー１３と同期して回転する排出ローラー１５によって、プリンター１から排出される。
こうして媒体４６に画像が印刷される。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
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。

また、上記の実施形態においては、印刷装置をインクジェットプリンターに具体化したが、この限りではなく、本発明は他の印刷装置に適用することもできる。

＜プリンターについて＞
前述の実施形態では、プリンターとしてシリアルプリンターを説明したが、これに限られるものではない。例えば、本発明は、ラインプリンターにおいても実施することができる。

＜ノズルについて＞
前述の実施形態では、圧電素子（ピエゾ素子）を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

＜仮硬化用照射部について＞
上述のシリアルプリンターの場合の実施形態において、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂは、キャリッジ２１の移動方向の両端にそれぞれ設けられていた。しかし、例えばインクがヘッドの往動の期間のみ吐出されるようプリンターが構成されている場合は、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂは、インクを吐出する際にヘッド３１の移動方向の位置よりも後方となる側のみに設けられていてもよい。例えば、本実施形態では仮硬化用照射部４２ａのみであってもよい。また、かかる場合において、往動の期間のみＵＶを照射するようにしてもよいし、往動と復動の両期間においてＵＶを照射するようにしてもよい。

＜拡散部材について＞
前述の実施形態において、仮硬化用照射部４２ａ、４２ｂから発せられるＵＶを拡散させる拡散部材として、フレネルレンズ４５を用いていた。しかし、拡散部材は、フレネルレンズに限られるものではなく、仮硬化用照射部４２ａ，４２ｂが発するＵＶを拡散させるものであればよく、例えば、図６に示すような反射板４７であってもよい。
反射板４７は、ＵＶを反射するよう構成された光学部品である。本実施形態によれば、反射板４７は、ＵＶを反射し、反射されたＵＶが拡散されて媒体上に照射されるようにされている。

１ プリンター、１０ 搬送ユニット、１１ 給送ローラー、
１３ 搬送ローラー、１４ プラテン、１５ 排出ローラー、
２０ キャリッジユニット、２１ キャリッジ、
３０ ヘッドユニット、３１ ヘッド、３２ ノズル、
４０ 照射ユニット、４２ａ,４２ｂ 仮硬化用照射部、
４３ 本硬化用照射部、４５ フレネルレンズ、４６ 媒体、４７ 反射板、
５０ 検出器群、５３ 媒体検出センサー、５４ 光学センサー、
６０ コントローラー、６１ インターフェイス部、６２ ＣＰＵ、
６３ メモリー、６４ ユニット制御回路、
１１０ コンピューター

Claims (4)

1. 紫外線硬化型インクを媒体に吐出するヘッドと、
   紫外線を発し、該紫外線を前記媒体上の前記紫外線硬化型インクに照射して、該紫外線硬化型インクを仮硬化させる仮硬化用照射部と、
   該仮硬化用照射部により発せられた前記紫外線を拡散させる拡散部材と、
   を有することを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置において、
   前記拡散部材は、フレネルレンズであることを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１に記載の印刷装置において、
   前記拡散部材は、反射板であることを特徴とする印刷装置。
4. 紫外線硬化型インクを媒体に吐出することと、
   紫外線を発することと、
   発せられた前記紫外線を拡散させることと、
   拡散された前記紫外線を前記媒体上の前記紫外線硬化型インクに照射して、該紫外線硬化型インクを仮硬化させることと、
   を有することを特徴とする印刷方法。

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