(57)【要約】【課題】  インク吐出部と被印刷物保持部間のインクの吐出方向誤差や被印刷物の送り誤差が存在する印刷装置においても、従来と同等回数の印字回数で印刷斑の少ないインクジェット印刷が可能である。【解決手段】  インク吐出部２に対し被印刷物１０の保持部３を一方向に相対的に移動させながらＵＶインクを吐出し、ＵＶを照射して印刷する動作と、該一方向に対し直角に１ピッチ移動する動作とを交互に繰返し被印刷物表面に印刷する第１の印刷工程と、該保持部を第１の印刷工程と平行にならない角度とする方向変換工程と、被印刷物を、方向変換された角度に対して一方向に移動させながらインクを吐出しＵＶを照射して印刷する動作と、方向変換された該一方向に対して直角に１ピッチ移動する動作とを交互に繰返し被印刷物表面に印刷する第２の印刷工程とを含んでいる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、インクを吐出するインク吐出部と、被印刷物を保持する保持部と、被印刷物表面に紫外線を照射する紫外線照射部とからなるインクジェット印刷装置を使用して、紫外線硬化型のインクを被印刷物に吐出してインクジェット印刷を行い、その後紫外線を照射することで被印刷物上に前記インクを硬化定着させるインクジェット印刷方法において、
前記インク吐出部に対し前記保持部を一方向に相対的に移動させながら紫外線硬化型のインクを吐出し、紫外線を照射して印刷する動作と、前記一方向に対して直角に１ピッチ移動する動作とを交互に繰り返し被印刷物表面に印刷する第１の印刷工程と、
前記保持部を前記第１の印刷工程と平行にならない角度とする方向変換工程と、
前記被印刷物を、方向変換された角度に対して一方向に移動させながら前記インクを吐出し紫外線を照射して印刷する動作と、方向変換された前記一方向に対して直角に１ピッチ移動する動作とを交互に繰り返し前記被印刷物表面に印刷する第２の印刷工程と、
からなることを特徴とするインクジェット印刷方法。
【請求項２】
前記第１の印刷工程で基準位置を印刷し、前記第２の印刷工程では、前記基準位置を計測して位置決めすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項３】
前記第１の印刷工程で基準位置を印刷し、前記基準位置を計測して位置決めし、前記第２の印刷工程では、基準位置に対して被印刷物の印字情報を任意の角度に変換した情報により印刷することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項４】
前記第１の印刷工程と、前記第２の印刷工程の印字情報原点が一致し、
前記第２の印刷工程の印字情報原点から任意の位置に設定した回転基準点と、前記保持部の回転中心点を一致させ、
前記第２の印刷工程の印字情報の前記回転基準点を中心とした任意の回転角度と、前記保持部の前記回転中心点を中心とした回転角度を一致させて印刷することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項５】
前記被印刷物は、透光性の樹脂基材であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項６】
被印刷物表面に、前記第１の印刷工程と、前記第２の印刷工程それぞれの、紫外線照射部から受ける各単位面積あたりの積算光量を、３０００mJ／cm2以下で印刷することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項７】
前記保持部を温度制御することで、印刷過程における前記被印刷物の温度変化ΔＴが１０℃以下で印刷することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項８】
前記印字情報を、同印刷工程で発生する前記被印刷物の熱歪みによる印字情報の印刷変形量を補正した情報により印刷することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項９】
前記第１の印刷工程と、前記第２の印刷工程において、同じ印刷領域端部を印刷する場合、前記第１の印刷工程における印字情報の印刷端部に対し、前記第２の印刷工程における印字情報の印刷端部を印刷領域側へずらして印刷することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット印刷方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法を実施するためのインクジェット印刷装置が、
インク吐出部と紫外線照射部とを直線移動させる第１の駆動部と、
被印刷物を保持する保持部を、前記インク吐出部及び前記紫外線照射部の移動方向に対して直交する方向に直線移動させる第２の駆動部との外に、
前記保持部を回転させる回転駆動部を有していることを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項１１】
前記保持部が更に温度制御機構を有していることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線硬化型のインク（ＵＶインク）を使用したインクジェット印刷方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＵＶインクを使用したインクジェット印刷は、所定の色のインクを粒子にして印刷面に順に付着させて、付着したインクを紫外線（ＵＶ）照射により硬化させて印刷していた。
この際、図６（ａ）に示すようにインクの吐出方向誤差や被印刷物の送り誤差などにより、微細な色濃度差が見えて印刷斑（むら）が発生するという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、図７に示される従来のインクジェット印刷装置を使用した印刷方法においては、誤差分散方法が採用されていた。即ち、従来のインクジェット印刷装置１では、ＵＶインクの吐出部２とＵＶ照射部４とが第１の駆動部５により、一方向に直線往復移動される一方で、被印刷物１０を保持する保持部３は、この一方向に対して直角方向に第２の駆動部６によって直線往復移動されるように構成されていた。そのため、従来の上記誤差分散方法に基づく印刷方法では、図８に示されるように、インクの吐出部２又は被印刷物１０の保持部３を一方向に対して直角方向に所定距離移動させ、同一画像を同一のインク吐出部にて完成させず、所定の回数、一方向への印字、一方向と直角方向への移動を繰り返すことにより画像を重ね合わせて画像を完成させていた。
【０００４】
しかしながら、上記従来のインクジェット印刷方法では、図６（ｂ），（ｃ）に示すように反射光で被印刷物１０の印刷面を見ている場合は、問題無く見えていたが、透過光で印刷面を見ると、なお印刷斑が見えるという問題がある。
【０００５】
この印刷斑を抑制するためには、前記印刷工程の繰り返し回数を潤沢に行い、誤差分散を十分に実施することで印刷斑を低減できるということは知られている。
しかし、この場合、ＵＶ照射部４よりＵＶ照射を行う際に発生するエネルギをも潤沢に供給する必要があるため、インク自体の異常硬化やヒビ・割れ・変形など、被印刷物の特性を妨げるため現実的ではなかった。
また、潤沢に印刷工程を繰り返すことによる被印刷物の生産性の低下も問題であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インク吐出部と被印刷物の保持部間のインクの吐出方向誤差や被印刷物の送り誤差が存在する印刷装置においても、従来と同等回数の印字回数で印刷斑の少ないインクジェット印刷が可能なインクジェット印刷方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のインクジェット印刷方法及び装置を提供する。
請求項１に記載のインクジェット印刷方法は、インク吐出部に対し被印刷物の保持部を一方向に相対的に移動させながら紫外線硬化型のインクを吐出し、紫外線を照射して印刷する動作と、この一方向に対して直角に１ピッチ移動する動作とを交互に繰り返し被印刷物表面に印刷する第１の印刷工程と、該保持部を該第１の印刷工程と平行にならない角度とする方向変換工程と、被印刷物を、方向変換された角度に対して一方向に移動させながら該インクを吐出し紫外線を照射して印刷する動作と、方向変換された該一方向に対して直角に１ピッチ移動する動作とを交互に繰り返し被印刷物表面に印刷する第２の印刷工程とからなっている。これにより、一度印刷した面の角度を変えた方向から再度印刷することにより、印刷装置の左右の位置決め精度誤差が平均化され、高速でしかも印刷斑の影響の少ないインクジェット印刷が可能となる。
【０００８】
請求項２の該印刷方法は、第１の印刷工程で基準位置を印刷し、第２の印刷工程では、この基準位置を計測して位置決めするようにしたものであり、これにより、第１の印刷工程で第２の印刷工程時に基準となる開始位置、終了位置を印刷することにより、第１の印刷工程と第２の印刷工程の印刷画像とを高精度に重ね合わせることができるようになる。
請求項３の該印刷方法は、第１の印刷工程で基準位置を印刷し、この基準位置を計測して位置決めし、第２の印刷工程では基準位置に対して被印刷物の印字情報を任意の角度に変換した情報により印刷するようにしたものであり、これにより、第１の印刷工程で印刷された基準位置に対して任意の角度を被印刷物の画像情報に対して情報変換することにより、第２の印刷工程においては、第１の印刷工程と異なるインク吐出位置を与え、印刷斑を低減できるようになる。
【０００９】
請求項４の該印刷方法は、第２の印刷工程の印字情報を、回転を含めて事前に情報変換させておき、実際にその回転基準位置や回転角度と同じとした動作をした上で第２の印刷工程を実施することであり、これにより、第１の印刷工程で印刷した基準位置を読み込んで、請求項２の第２の印刷工程で位置決めすることや、請求項３の第２工程の印字情報を回転も含めた位置情報にその場で変換させることなく、位置精度を確保し、かつ第１の印刷工程と第２の印刷工程間の位置合わせ時間を短縮させて生産性を上げることが出来る。
請求項５の該印刷方法は、被印刷物として透光性の樹脂基材を用いるものであり、これにより、印刷斑（ムラ）がより強く認識される透過光で印刷面を見る用途である透光性の樹脂基材を用いた印刷に特に有効である。
【００１０】
請求項６の該印刷方法は、紫外線ランプから基材の受ける積算光量と基材の温度上昇に相関関係があることに着目した印刷方法であり、基材の受ける積算光量を低減させ、印刷画像の収縮を抑制することで、印刷間の印刷画像ズレを問題とならない程度まで抑制することが可能となる。具体的には、例えば紫外線ランプの出力を下げることや、例えば印刷速度を上げることで、基材の受ける積算光量を抑制する方法が挙げられる。
また、前述の温度上昇を抑制するのではなく、印刷開始から印刷終了までの基材の各部位間の温度差を低減することも有効である。
請求項７の該印刷方法は、基材を保持する前記保持部の温度を制御し、基材各部位間の温度差１０℃以下となるように印刷する方法であり、温度差を抑制することで、印刷間の印刷画像ズレを問題ない程度まで抑制することができる。
【００１１】
請求項８の該印刷方法は、各部位の印刷画像の収縮量分だけ、事前に印字情報上で各部位を拡張するなど補正しておく方法であり、これにより、所定の印刷画像を得ることが出来、印刷間の印刷ズレを問題ない程度まで抑制することが出来る。基材のサイズや厚みや印刷情報が同一であれば、基材の各部位の温度上昇はほぼ一定であり、印刷画像の収縮量も繰り返し再現性があるため、量産時においても、生産性を低下させることもなく印刷ズレを抑制することが出来る。
請求項９の該印刷方法は、第２の印刷工程における印字情報の印字端部を印刷領域側へずらして逃がし（トラッピング）を入れておく方法であり、これにより、角度を変換して印刷することによる印刷ズレに対し、印刷端部からのはみ出しを抑制することができる。
【００１２】
請求項１０のインクジェット印刷装置は、前記したインクジェット印刷方法を実施するための装置であって、インク吐出部と紫外線照射部とを直線移動させる第１の駆動部と、被印刷物を保持する保持部を、インク吐出部と紫外線照射部の移動方向に対して直交する方向に直線移動させる第２の駆動部との外に、該保持部を回転させる回転駆動部を有しているものである。この請求項１０のインクジェット印刷装置は、前記したインクジェット印刷方法と実質的に同様の作用効果を奏するものである。
請求項１１のインクジェット印刷装置は、保持部に温度制御機構を設けたものであり、これにより、被印刷物が樹脂基材である場合に、基材各部位間の温度差を抑制し、印刷画像ズレを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のインクジェット印刷方法及び装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態のインクジェット印刷方法を実施するためのインクジェット印刷装置の概略の全体構成を示す斜視図である。本発明のインクジェット印刷装置１は、それぞれ異なる色インクを吐出する複数のノズル列（図示せず）を有するインク吐出部２を備えている。ノズル列から吐出される複数のインク色としては、例えばマゼンタ（赤）Ｍ、シアン（青）Ｃ、イエロー（黄）Ｙ、およびブラック（黒）Ｂの４色あるいはそれらから選ばれた複数色とすることができる。さらに、上記基本色に加えて、あるいはいずれかに代えて、他の特別に用意された別色を採用することもできる。インク吐出部２には各色インクで満たされたインクタンクが着脱可能に並列に配置されている。このインク吐出部２は、キャリッジ２１に固定されている。なお、これらの各色インクは、紫外線硬化型のインク（ＵＶインク）である。
【００１４】
インク吐出部２に並んで配置されている、紫外線（ＵＶ）を照射する紫外線照射部４もまたキャリッジ２１に固定されている。更にこのキャリッジ２１は、第１の駆動部５によって、図１に矢印Ａで示すように直線往復移動可能に構成されている。従って、インク吐出部２及びＵＶ照射部４は、矢印Ａで示す方向に直線往復移動し、インク吐出部２により被印刷物１０表面に塗布されたインクは、インク吐出部２の移動方向の後方に配置されたＵＶ照射部４からのＵＶによりインクが硬化される。
【００１５】
被印刷物１０は、保持部３上に載置されて保持される。この保持部３は、一種のテープルであり、第２の駆動部６によってインク吐出部２及びＵＶ照射部４が移動する方向Ａに対して図１に矢印Ｂで示すように直交する方向に直線往復移動可能に構成されると同時に、回転駆動部７によって図１に矢印Ｃで示すように回転可能に構成されている。即ち、第２の駆動部６上に回転駆動部７が取り付けられ、更にこの回転駆動部７上に保持部３が設けられている。これらの直線往復移動機構及び回転機構は、公知の機構を適宜採用することができる。
【００１６】
また保持部３は、図示されない温度制御機構が設けられている。温度制御機構としては、例えばヒータを保持部３の内部に設置したり、或いは保持部３の内部に水の循環路を設置することで、保持部３の温度を制御し、被印刷物１０の温度変化を抑制して印刷工程間の印刷ズレを抑制することができる。
【００１７】
即ち、紫外線照射部４として紫外線ランプを用いたインクジェット印刷では、紫外線ランプが発する熱により、被印刷物１０の温度が上昇する。紫外線硬化型のインクを吐出し紫外線を照射して印刷する動作を繰り返すうちに、次第に被印刷物１０へ熱が蓄積され、温度が次第に上昇する。被印刷物１０が樹脂基材である場合、温度上昇に伴い熱膨脹係数に見合った分だけ膨張するため、その状態で印刷された場合、印刷が終わった後に基材の温度が下がり、基材が収縮し、その結果、印刷物の印刷画像は、設定した画像より縮小してしまう。後に詳述する第１の印刷工程と第２の印刷工程を、角度を変換しないで印刷した場合、基材の各部位での温度上昇はほぼ同等となるため、印刷画像間の印刷ズレは発生しないが、角度を変換させて印刷した場合、基材が受ける熱履歴が異なるため、印刷画像間の印刷ズレが発生するといった問題が発生する。そこで、基材の温度上昇を抑制することが、角度を変換させて印刷する方法において印刷ズレを抑制する上で、非常に重要なポイントとなる。
【００１８】
被印刷物１０の温度上昇を抑制する方法としては、ＵＶ照射部４において、例えば紫外線ランプの出力を下げることや、また例えばインク吐出部２及びＵＶ照射部４が、図１の矢印Ａで示す方向に直線往復移動する際の移動速度を上げることで、被印刷物１０の受ける積算光量が３０００mJ／cm2以下で、更に好適には２０００mJ／cm2以下で印刷することで、被印刷物１０の熱膨張による印刷工程間の印刷ズレを抑制することができる。
また、ＵＶ照射部４は、そもそも熱を多く発しない紫外線発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）を用いて、被印刷物１０の温度上昇を抑制してもよい。
【００１９】
更に、上述の温度上昇を抑制するのではなく、印刷開始から印刷終了までの被印刷物１０の温度差を低減する（例えば１０℃以下になる）ようにしてもよい。具体的には、例えば保持部３を熱伝導の良いアルミや銅板で形成し、ヒータ等の温度制御機構を内蔵させておく。保持部３の温度を４５℃程度で設定しておき、被印刷物１０である樹脂基材をセットし、印刷開始直後の基材温度を予め高くしておくことで、印刷開始から印刷終了までの基材温度差を抑制することが可能である。また、例えば保持部３内に、ヒータではなく、水冷や空冷機構を付与してもよい。これによって、印刷プロセスでの基材の熱を保持部３を伝って逃がすことで、温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
符号８は、被印刷物１０の印刷情報を任意角度変換するための情報変換部であり、回転駆動部７によって任意の角度回転された保持部３上の被印刷物１０の印刷情報を角度変換する。印刷情報は、吐出インクの色の種類、インク吐出部２の移動距離等である。
また、符号９は、基準位置を計測して位置決めするための計測部であり、基準となる印刷開始位置、終了位置を位置決めする。計測部９は、後述する第１の印刷工程前に基準位置（印刷開始位置）を位置決めすると共に、第２の印刷工程前にも再度基準位置の位置決めを行う。これは、保持部３を回動することによって基準位置がずれるためである。
【００２１】
上記構成よりなる本発明のインクジェット印刷装置の作動（インクジェット印刷方法）について説明する。図２は、本発明の実施形態のインクジェット印刷方法（手順）を説明する図である。まず、被印刷物１０を保持部３上に取り付ける。
次に、インク吐出部２から所定の色のインクを吐出し、被印刷物１０にインクを付着させ、そのインクにＵＶ照射部４から紫外線を照射しながらインク吐出部２とＵＶ照射部４とを被印刷物１０の幅方向（図２の矢印Ａで示される方向）に第１の駆動部５によって移動させる。
【００２２】
次いで、インク吐出部２を基準位置である初期位置に戻すと同時に、保持部３を被印刷物１０の高さ方向（図２の矢印Ａに直交する方向Ｂ）に所定量（１ピッチ）移動させる。その後、上述したようにインク吐出部２とＵＶ照射部４とを被印刷物１０の幅方向に移動しながら、インクを被印刷物１０に付着させる。
なお、インク吐出部２を初期位置に戻す最中に、保持部３を被印刷物１０の高さ方向に所定量移動させ、インク吐出部２から被印刷物１０にインクを付着させながらインク吐出部２を初期位置に戻す印字を行ってもよい。しかしこの場合は、インク吐出部２の両側にＵＶ照射部４を設ける必要がある。
このように、第１の駆動部５によるインク吐出部２とＵＶ照射部４の移動と第２の駆動部６による保持部３の移動とを交互に繰り返しながら、被印刷物１０の表面に印刷する第１の印刷工程を行う。
【００２３】
次に被印刷物１０の保持部３を印刷開始時点の初期位置に戻しながら、再度第１の印刷工程を終えた被印刷物１０を計測部９にて基準位置を計測し位置決めし、保持部３を任意の角度に回転駆動部７にて回動させる。この保持部３の回動に伴って回動した被印刷物１０の印刷情報をこの任意の角度に情報変換部８にて変換する。
【００２４】
次に、再び第１の駆動部５によるインク吐出部２とＵＶ照射部４との直線移動と、第２の駆動部６による保持部３の直線移動とを交互に繰り返しながら、再度、被印刷物１０の表面に印刷する第２の印刷工程を行う。
このように、本実施形態では、被印刷物１０に第１の印刷工程と第２の印刷工程とを任意の角度を与えて印刷を行うことにより、印刷装置の位置決め精度不足による印刷画像の印刷斑を無くすことができるようになる。
【００２５】
また、本発明の実施形態では、第１印刷工程及び第２印刷工程に印字情報を指示する印字情報指示部１１を有している。図３，４，５は、印字情報指示部１１の機能を説明する図である。
即ち、図３に示すように印字情報指示部１１において、第１印刷工程の印字情報を指示し、上述したように第１の印刷工程を行う。次に保持部３の回転中心点と印字情報の回転基準点を一致させた状態で、印字情報を回転させた第２の印刷工程の印字情報を指示し、保持部３が印字情報と同じ動作で回転した後、第２の印刷工程を行う。これにより、第１の印刷工程と第２の印刷工程との間に、位置情報の読み込みや位置合わせ工程を要することなく、印刷工程間の印刷ズレを無くすことができる。
【００２６】
また、図４に示すように、印字情報指示部１１においては、各印刷工程で印刷した後、被印刷物１０の熱膨張によって収縮した寸法の分だけ、事前に印字情報を拡大するなどの補正をすることで、所定の印刷画像を得ることができるため、印刷工程間の印刷ズレを無くすことができる。
【００２７】
また、図５に示すように印字情報指示部１１において、第２の印刷工程の印字情報の印刷端部を、第１の印刷工程の印字情報の端部より印刷領域側へずらすことで、印刷工程間の印刷ズレによる端部はみ出しを無くすことができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、第１の駆動部５にキャリッジ２１を介してインク吐出部２及びＵＶ照射部４を取り付ける構成としているが、インク吐出部２及びＵＶ照射部４とを固定とし、第１の駆動部５を第２の駆動部６に取り付ける構成としてもよい。この場合は、被印刷物１０を保持する保持部３が、図１の直線移動のＢ方向及び回転移動のＣ方向の外に、更にこのＢ方向に直交する直線方向であるＡ方向にも移動することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明では、一度印刷した面を角度を変更して印字すること、第１の印刷工程で第２の印刷工程時に基準となる開始位置、終了位置を印刷すること及び被印刷物の印刷情報を情報変換部により角度変換することにより、インク吐出部と保持部間のインクの吐出方向誤差や被印刷物の送り誤差が存在する印刷装置においても、従来と同等回数の印字回数で印刷斑の無いインクジェット印刷が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態のインクジェット印刷装置の概略の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のインクジェット印刷方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態にインクジェット印刷方法において、印刷工程間の印刷ズレを無くす方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態のインクジェット印刷方法において、熱の影響による印刷工程間の印刷ズレを無くす方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態のインクジェット印刷方法において、印刷工程間の印刷ズレによる端部はみ出しを無くす方法を説明する図である。
【図６】従来のインクジェット印刷方法の問題点を説明する図（ａ），（ｂ），（ｃ）である。
【図７】従来のインクジェット印刷装置の概略の全体構成を示す斜視図である。
【図８】従来のインクジェット印刷方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    インクジェット印刷装置
２    インク吐出部
２１    キャリッジ
３    保持部
４    紫外線（ＵＶ）照射部
５    第１の駆動部
６    第２の駆動部
７    回転駆動部
８    情報変換部
９    計測部
１０    被印刷物（樹脂基材）
１１    印字情報指示部
【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】
2006130906.tif 000009
【図８】
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