(57)【要約】【課題】普通紙に紫外線硬化型インクを用いた印刷を行っても、違和感のないＵＶ印刷を、高速で生産性よく行う。【解決手段】本発明に係るインクジェット記録装置１は、記録媒体２０を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送された前記記録媒体に放射線硬化型インク（３０）を吐出する印字ヘッド１０と、記録媒体に着弾した着弾インクの内部を放射線照射により硬化させる第一の放射線照射手段（４０）と、内部が硬化した着弾インクの表面に粗面の形状を転写する粗面化部材５０と、粗面が転写された着弾インク表面を放射線照射により硬化させる第二の紫外線照射手段（６０）と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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た前記記録媒体に放射線硬化型インクを吐出する印字ヘッドと、記録媒体に着弾した着弾インクの内部を放射線照射により硬化させる第一の放射線照射手段と、内部が硬化した着弾インクの表面に粗面の形状を転写する粗面化部材と、粗面が転写された着弾インク表面を放射線照射により硬化させる第二の紫外線照射手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記第二の放射線照射手段を前記記録媒体搬送方向に進退移動可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
記録媒体に吐出された放射線硬化型インクに放射線を照射することにより前記記録媒体上の画像を定着させる放射線硬化型インクジェット記録方法であって、
放射線を照射することにより記録媒体に吐出された放射線硬化型インクの内部を硬化させる第一の放射線照射工程と、
第一の放射線照射手段により内部が硬化した放射線硬化型インクの表面に粗面を転写する粗面化工程と、
粗面を転写された前記放射線硬化型インクの全体を硬化させる第二の紫外線照射工程と、を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項４】
前記記録媒体がインク吸水性であり、前記粗面化部材の表面粗さが前記記録媒体の表面粗さの±３０％以内であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線等の放射線を照射することにより硬化する放射線硬化型インクを用いた放射線硬化型インクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吸収しない非吸収性媒体（例えばコート紙、樹脂、金属、ガラス等）にインクジェットプリントを施す際に用いるインクとして、紫外線硬化型インクが知られている。紫外線の照射によって硬化、定着する紫外線硬化型インクは、揮発性有機溶剤を用いたインクと異なり、インクに含まれる溶剤を蒸発又は揮発させるための電力を必要としない。このため、印刷物の生産性が高く、かつ消費電力を低く抑えられるという特徴を有する。また、硬化後の紫外線硬化型インクは表面に光沢を有するので、コート紙等、表面に光沢のある媒体へ印刷しても印刷部分と非印刷部分との間に違和感の無い画像を形成可能である。
【０００３】
一方、普通紙のように光沢の無い記録媒体へ印刷する際に紫外線硬化型インクを用いると、印刷部分と非印刷部分との光沢差が大きいため、地肌から画像のみが浮いた感じになるという問題がある。そのため光沢の無い記録媒体に対しては、画像形成後に記録媒体の全部又は一部の面をアンダーコート又はオーバーコートして光沢処理する、あるいは白インクで地肌を埋める、等の処理により印刷部分と非印刷部分との光沢差を減少させる必要がある。しかし、上述の処理方法ではインクの使用量が増大し印刷物の生産コストが増大するという問題がある。
画像表面の光沢度を制御するインクジェット記録方法について記載された文献として特許文献１が挙げられる。特許文献１には、記録材料（非吸収性媒体）面に着弾した紫外線硬化型インクに対する紫外線照射を２回に分けて行うと共に、紫外線照射の間隔を調整することにより、記録媒体（基材）に応じた画像表面の光沢度を制御している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたインクジェット記録方法は、第２の照射までに０．５秒〜３分程度要するので生産性が悪く、高速印刷に不適である上、印刷装置の大型化を招くという問題がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、普通紙に紫外線硬化型インクを用いた印刷を行っても、違和感のないＵＶ印刷を、高速で生産性よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、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た前記記録媒体に放射線硬化型インクを吐出する印字ヘッドと、記録媒体に着弾した着弾インクの内部を放射線照射により硬化させる第一の放射線照射手段と、内部が硬化した着弾インクの表面に粗面の形状を転写する粗面化部材と、粗面が転写された着弾インク表面を放射線照射により硬化させる第二の紫外線照射手段と、を備えたインクジェット記録装置を特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記第二の放射線照射手段を前記記録媒体搬送方向に進退移動可能に構成したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、記録媒体に吐出された放射線硬化型インクに放射線を照射することにより前記記録媒体上の画像を定着させる放射線硬化型インクジェット記録方法であって、放射線を照射することにより記録媒体に吐出された放射線硬化型インクの内部を硬化させる第一の放射線照射工程と、第一の放射線照射手段により内部が硬化した放射線硬化型インクの表面に粗面を転写する粗面化工程と、粗面を転写された前記放射線硬化型インクの全体を硬化させる第二の紫外線照射工程と、を有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記記録媒体がインク吸水性であり、前記粗面化部材の表面粗さが前記記録媒体の表面粗さの±３０％以内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、記録媒体上に吐出された放射線硬化型インクの内部のみを第一の放射線照射手段により硬化し、未硬化である放射線硬化型インクの表面に粗面化部材を押圧して粗面を転写して粗面化し、粗面化した放射線硬化型インクを第二の放射線照射手段により硬化するので、画像の光沢性制御を高速で生産性よく行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】インクジェット記録装置の要部を示した模式図である。
【図２】粗面化部材の拡大断面図である。
【図３】粗面化前における着弾インクの拡大断面図である。
【図４】粗面化後における着弾インクの拡大断面図である。
【図５】着弾インク未硬化部分に転写した粗面の算術平均粗さの時間変化の例を示すグラフで示す図ある。
【図６】インクジェット記録装置のインクカートリッジ装填部のカバーを開いた状態の斜視説明図である。
【図７】インクジェット記録装置の全体構成を説明する概略構成図である
【図８】インクジェットヘッド（印字ヘッド）の一例を示す概略拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図１乃至４に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の要部を示した模式図である。図２は、粗面化部材の拡大断面図である。図３は、粗面化前における着弾インクの拡大断面図である。図４は、粗面化後における着弾インクの拡大断面図である。なお、本明細書において放射線とは、広義の放射線、すなわち種々の粒子線及び輻射線の意味で用いる。
紫外線硬化システムによるインクジェット記録装置１は、記録媒体２０の搬送方向上流側から下流側に向けて順に、搬送中の記録媒体２０に向けて紫外線硬化型インクのインクドット３０を吐出する印字ヘッド１０と、記録媒体２０上に着弾した着弾インク３１に紫外線を照射することにより着弾インク３１のインク内部３１ａを硬化させる第一の紫外線照射手段４０（第一の放射線照射手段）と、インク内部３１ａが硬化した着弾インク３１を押圧してインク表面３１ｂに粗面５１の形状を転写するローラ状の粗面化部材５０と、記録媒体２０の搬送経路を挟んで粗面化部材５０と対向配置されたローラ状の対向部材５２と、粗面化部材５０によって粗面化処理された着弾インク３１に紫外線を照射して着弾インク３１のインク表面３１ｂを硬化させる第二の紫外線照射手段６０（第二の放射線照射手段）と、が配置されている。
【０００９】
インクジェット記録装置１に用いるインクは、紫外線等の放射線を照射することにより硬化する紫外線硬化型インク（放射線硬化型インク）である。
印字ヘッド１０には、ピエゾ型、サーマル型、バブルジェット（登録商標）型、電磁バルブ型等を用いることができる。印字ヘッド１０はインクドット３０を吐出し、記録媒体２０に着弾したドット状の着弾インク３１の集合体が画像３２を形成する。
第一の紫外線照射手段４０及び第二の紫外線照射手段６０としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、紫外線レーザー、紫外線ＬＥＤ等を用いることができる。第二の紫外線照射手段６０は、記録媒体搬送方向に進退移動可能に構成されている。
第一の紫外線照射手段４０及び第二の紫外線照射手段６０は、紫外線エネルギーにより、紫外線硬化型インクに含まれた重合開始剤からラジカル（活性種）を発生させる。ラジカルは空気中の酸素と反応すると減少して活性が失われるため、インク表面３１ｂでは重合速度が遅くなる。一方、インク内部３１ａでは空気中の酸素によるラジカルの減少が起こらず、また紫外線強度も充分に強いため、インク表面３１ｂに比べて硬化性が良い。従って、本発明においては、第一の紫外線照射手段４０によりインク内部３１ａを硬化させ、第二の紫外線照射手段６０によりインク表面３１ｂを硬化させる。
【００１０】
粗面化部材５０はＳＵＳからなる基材表面にシリコンラバー層を被覆したローラ形状の部材である。ローラ状に限らずベルト状、平板状等、種々の形状のものを用いることができる。シリコンラバー表面は、記録媒体２０の表面の算術平均粗さ：Ｒａ（表面粗さ）よりもやや大きい算術平均粗さ：Ｒａ（表面粗さ）の粗面５１を有する。硬化前のインクは流動性を有するため、インク表面３１ｂに転写された粗面形状が徐々に平面に復元することを考慮したものである。ここで、記録媒体２０が普通紙等、インクを吸収する吸水性媒体である場合には、照りがなく違和感のない印刷をするべく、粗面化部材の算術平均粗さを記録媒体の算術平均粗さの±３０％以内とすることが望ましい。
なお、本実施例においては、表面粗さのパラメータとして算術平均粗さ（Ｒａ）を用いたが、その他のパラメータ（最大高さ：Ｒｙ、十点平均粗さ：Ｒｚ、等）を用いてもよい。
対向部材５２は、粗面化部材５０との間で形成するニップ部Ｎにて記録媒体２０を所定の圧力にて挟んで加圧するローラ状のＳＵＳからなる部材である。ローラ状以外にもベルト状、平板状等、種々の形状のものを用いることができる。
【００１１】
以上のように構成した記録装置１を用いた記録方法について、実施例に基づいて説明する。
記録装置１は、不図示の搬送装置にて、毎分２１０ｍの速度で記録媒体２０を搬送する。記録媒体２０として算術平均粗さ４μｍの普通紙を用いた。
本実施例における紫外線硬化型インクは、（メタ）アクリレートモノマー（９０ｗｔ％）と重合開始剤（１０ｗｔ％）の無色混合物に、黒色顔料を１００：８（無色混合物：黒色顔料）の配合比で分散することにより得たものである。（メタ）アクリレートモノマーは、複数のモノマーの混合物でもよい。重合開始剤は、複数の重合開始剤の混合物でもよい。（メタ）アクリレートモノマーと重合開始剤との混合比は一例であり、これに限られない。また、無色混合物に適宜、重合促進剤やレベリング剤を添加してもよい。紫外線硬化型インクの顔料は、黒色に限らずイエロー、マゼンタ、シアン、白でもよい。また、無色混合物と顔料との配合比は１００：８でなくてもよい。分散剤を適宜に添加してもよい。
【００１２】
本実施例の印字ヘッド１０にはピエゾ型、ノズル径３０μｍのものを使用し、第一の紫外線照射手段４０と第二の紫外線照射手段６０にメタルハライドランプを使用した。
印字ヘッド１０から記録媒体２０に向けて、７ピコリットル（ｐｌ）のインクドット３０を吐出し、６００ｄｐｉの密度の着弾インク３１の集合体による画像３２を形成し、第一の紫外線照射手段４０により、５０ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、インク内部３１ａを硬化状態にし、インク表面３１ｂのみを未硬化状態にした。
更に、粗面５１を記録媒体表面２１より若干大きい算術平均粗さ（Ｒａ）５μｍに仕上げたシリコンラバー層を被覆した粗面化部材５０と、ＳＵＳからなる対向部材５２とが形成するニップ部Ｎを通過させ、粗面化部材５０の粗面５１の形状をインク表面３１ｂに転写し、更に、第二の紫外線照射手段６０により、５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、インク表面３１ｂを記録媒体表面２１と同等の算術平均粗さ（Ｒａ）４μｍに硬化状態とした。
【００１３】
ここで、粗面化部材５０と第二の紫外線照射手段６０との距離ｄについて図５に基づいて説明する。図５は、ドット未硬化部分に転写した粗面の算術平均粗さの時間変化の例を示すグラフである。記録部材Ｐの算術平均粗さ４μｍと同一の算術平均粗さとなるのは、粗面化部材５０による押圧から２３ｍｓ後である。従って、記録媒体２０の押圧から２３ｍｓ後に第二の紫外線照射手段６０による紫外線照射が行われるように距離ｄを設定する。本実施例の搬送速度は毎分２１０ｍなので、距離ｄを８ｃｍに設定する。
上述のように、第二の紫外線照射手段６０は、記録媒体搬送方向に進退移動可能に構成されている。インクの流動性は温度・硬化度により変化するが、距離ｄを適宜調整することで任意の光沢度を得ることが出来る。また、記録媒体２０よりも光沢度を下げたい場合には、ｄを短く設定し、光沢度を上げたい場合にはｄを長く設定することで、光沢度を制御することができ、記録媒体２０とは異なる光沢度を得ることもできる。
【００１４】
ここで、本発明のインクジェット記録装置により本発明のインクジェット記録方法を実施する一の態様について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略図である。この図６に示すインクジェット記録装置１は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着した用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３と、インクカートリッジ装填部１０４とを有する。インクカートリッジ装填部１０４の上面には、操作キーや表示器などの操作部１０５が配置されている。インクカートリッジ装填部１０４は、インクカートリッジ２０１の脱着を行うための開閉可能な前カバー１１５を有している。
装置本体１０１内には、図７及び図８に示すように、図示を省略している左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ（不図示）によって図８で矢示方向に移動走査する。
【００１５】
キャリッジ１３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個のインクジェットインクジェットヘッド（印字ヘッド）からなるインクジェットヘッド１３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
インクジェットヘッド１３４を構成するインクジェットインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
また、キャリッジ１３３には、インクジェットヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１３５を搭載している。サブタンク１３５には、図示しないインク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部１０４に装填された本発明のインクカートリッジ２０１から、本発明の前記インクメディアセットにおける各インクが供給されて補充される。
【００１６】
一方、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ１４３）、及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。
この給紙部から給紙された用紙１４２をインクジェットヘッド１３４の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１４２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１５１と、給紙部からガイド１４５を介して送られる用紙１４２を搬送ベルト１５１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１５２と、略鉛直上方に送られる用紙１４２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１５１上に倣わせるための搬送ガイド１５３と、押さえ部材１５４で搬送ベルト１５１側に付勢された先端加圧コロ１５５とが備えられ、また、搬送ベルト１５１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６が備えられている。
【００１７】
搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５７とテンションローラ１５８との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。この搬送ベルト１５１は、例えば、抵抗制御を行っていない厚み４０μｍ程度の樹脂材、例えば、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。
搬送ベルト１５１の裏側には、インクジェットヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１６１が配置されている。なお、インクジェットヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１７１と、排紙ローラ１７２及び排紙コロ１７３とが備えられており、排紙ローラ１７２の下方に排紙トレイ１０３が配されている。
装置本体１０１の背面部には、両面給紙ユニット１８１が着脱可能に装着されている。両面給紙ユニット１８１は、搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１５２と搬送ベルト１５１との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット１８１の上面には手差し給紙部１８２が設けられている。
【００１８】
このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２は、ガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１５２との間に挟まれて搬送される。更に、先端を搬送ガイド１５３で案内されて先端加圧コロ１５５で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ１５６によって搬送ベルト１５１が帯電されており、用紙１４２は、搬送ベルト１５１に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ１３３を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。
そして、サブタンク１３５内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ２０１から所要量のインクがサブタンク１３５に補給される。
【００１９】
このインクジェット記録装置においては、本発明のインクカートリッジ２０１中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジ２０１における筐体を分解して内部のインク袋だけを交換することができる。また、インクカートリッジ２０１は、縦置きで前面装填構成としても、安定したインクの供給を行うことができる。したがって、装置本体１０１の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは装置本体１０１の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ２０１の交換を容易に行うことができる。
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型（シャトル型）インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
【００２０】
更に、本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法においては、印刷速度を高めて印刷する場合等に、記録後のインクの乾燥が不十分なために発生するおそれのあるインクによる記録装置の汚れや、記録用メディアへのオフセット汚れを回避するために、プリンタ等の装置内又は外部に乾燥促進手段（乾燥装置とも云う）を併用することができる。乾燥促進手段としては、特別な熱発生源のない送風手段のみのもの、ハロゲンランプやその他のヒーター等の熱発生源のみのもの、熱発生源と送風手段とを組み合わせたもの、マイクロ波乾燥装置等が好ましく適用できる。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１…記録装置、１０…印字ヘッド、２０…記録媒体、２１…記録媒体表面、３０…インクドット、３１…着弾インク、３１ａ…インク内部、３１ｂ…インク表面、３２…画像、４０…第一の紫外線照射手段、５０…粗面化部材、５１…粗面、５２…対向部材、６０…第二の紫外線照射手段、Ｎ…ニップ部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００３−２１１６５１公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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