(57)【要約】【課題】インクジェット方式によって画像記録を行う際に、記録媒体の種類やインク硬化の行われる環境条件に関わらず高画質の画像を得ることのできる画像記録装置を提供する。【解決手段】記録媒体Ｐ上にカチオン重合系の紫外線硬化インクを吐出する記録ヘッド８，８…を備え、記録媒体Ｐを一定方向に搬送しながら画像記録を行う画像記録装置１において、記録ヘッド８，８…よりも記録媒体Ｐの搬送方向Ｘ上流側に、記録媒体Ｐを加熱するヒータ１１を設け、ヒータ１１は、記録ヘッド８，８…からインクが吐出される際に、記録媒体Ｐのインクが吐出される面の温度がインク硬化に適した温度以上となるように記録媒体Ｐを加熱する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を照射することによって硬化するカチオン重合系の紫外線硬化インクを記録媒体上に吐出する記録ヘッドと、紫外線硬化インクに紫外線を照射する紫外線照射装置と、前記記録媒体を搬送する搬送ローラとを備え、前記記録媒体を一定方向に搬送しながら画像記録を行う画像記録装置において、
前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に、前記記録媒体を加熱する加熱機構を設け、前記加熱機構は、前記記録ヘッドからインクが吐出される際に、前記記録媒体のインクが吐出される面の温度がインク硬化に適した温度以上となるように記録媒体を加熱することを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記搬送ローラは、前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に位置し、前記加熱機構を前記記録ヘッドと前記搬送ローラとの間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記搬送ローラは、前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に位置し、前記加熱機構を前記記録ヘッド及び前記搬送ローラよりも記録媒体の搬送方向の上流側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置に係り、特に、インクジェット方式により画像記録を行なう画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、少量多品種の需要に対して臨機応変に対応できる画像記録装置として、従来よりインクジェット方式の画像記録装置が知られている。インクジェット方式の画像記録装置は、記録ヘッドの記録媒体に対向する面に設けられたノズルからインクを吐出して記録媒体上に着弾、定着させることにより記録媒体に画像を記録するものであり、従来のグラビア印刷方式やフレキソ印刷方式による画像記録手段と異なって製版工程を必要としないため少量の需要にも簡易かつ迅速に対応することができるという特徴を有している。また、騒音が少なく多色のインクを用いることによってカラーでの画像記録も容易に行うことができるという長所がある。
【０００３】
さらに近時は、様々な記録媒体に対応可能な画像記録装置として、紫外線硬化インクを用いたインクジェット画像記録装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、紫外線に対して所定の感度を有する光開始剤が含有された紫外線硬化インクを用い、記録媒体上に着弾したインクに紫外線を照射することで、インクを硬化させ記録媒体上に定着させるものである。このような紫外線硬化インクを用いたインクジェット画像記録装置は、インク着弾後、紫外線を照射することによりインクが瞬時に硬化するため、記録媒体へのインクの浸透や滲みが少なく、普通紙はもとより、インク吸収性の全くないプラスチックや金属等の記録媒体に対しても画像記録を行うことが可能である。
【０００４】
しかし、紫外線硬化インクは、種々の環境条件によってインク硬化の度合いが変化するという性質がある。特にカチオン重合系の紫外線硬化インクの場合には、重合反応の性質上外気の温度や湿度によってインクの硬化反応が影響を受けやすく、高湿度又は低温の条件下では硬化し難いという特徴を有する。そこで、従来は、外気の環境条件に左右されずに安定した画像記録動作を行うために、インクが記録媒体上に吐出された後にヒートプレート等によりインクを加熱したり、記録媒体上に吐出されたインクに温風を吹きかける等の方法によってインクが硬化に適した温度になるようにインクの温度を上昇させる画像記録装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３１４５２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３７３７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェット方式による画像記録装置の利点の一つは、前述した通り多種多様な記録媒体に対して画像記録が可能である点にある。そして、記録媒体の中には熱伝導率の低いものや厚みのあるものがあり、この場合にはインクが記録媒体上に吐出された後にヒートプレート等によって加熱するのみでは表面まで熱が十分に伝わらず、インク硬化に必要な温度まで記録媒体の表面温度が上がらないことがある。そこで、インクを安定して硬化させ高精細な画像記録を行うためには、インクが記録媒体上に吐出される前に記録媒体をインクの硬化に適した温度まで加熱しておくことが考えられる。
【０００７】
しかし、このようにインクが記録媒体上に着弾する前に加熱を行った場合には、加熱を行った地点からインクが吐出される位置まで記録媒体が搬送されていく過程において、時間の経過に伴って記録媒体の温度が低下するという問題がある。さらに、加熱機構を搬送ローラよりも記録媒体搬送方向の上流側に配置した場合には、記録媒体が搬送ローラに接触することによっても記録媒体の温度の低下が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は以上のような課題を解決すべくなされたものであり、インクジェット方式によって画像記録を行う際に、記録媒体の種類やインク硬化の行われる環境条件に関わらず高画質の画像を得ることのできる画像記録装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、紫外線を照射することによって硬化するカチオン重合系の紫外線硬化インクを記録媒体上に吐出する記録ヘッドと、紫外線硬化インクに紫外線を照射する紫外線照射装置と、前記記録媒体を搬送する搬送ローラとを備え、前記記録媒体を一定方向に搬送しながら画像記録を行う画像記録装置において、
前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に、前記記録媒体を加熱する加熱機構を設け、前記加熱機構は、前記記録ヘッドからインクが吐出される際に、前記記録媒体の温度がインク硬化に適した温度以上となるように記録媒体を加熱することを特徴としている。
【００１０】
このような構成を有する請求項１に記載の発明においては、加熱機構は記録ヘッドからインクが吐出される前に記録媒体の加熱を行うので、熱伝導性の低い記録媒体や厚みのある熱の伝わり難い記録媒体に対して画像記録を行う場合であっても記録媒体を十分に加熱することが可能となる。このため、インクが着弾後速やかに硬化し、高画質な画像形成を行うことができる。
【００１１】
また、加熱機構は、インク吐出時点における記録媒体の温度がインク硬化に適した温度になるように加熱を行うので、記録媒体の温度が搬送途中で低下する場合でも、この温度低下分を考慮した適切な加熱を行うことができ、記録媒体は常にインク硬化に適した温度に加熱された状態でインクの吐出位置まで搬送される。このため、インクを確実に硬化させることができ、安定した画像記録を行うことができる点で優れている。
【００１２】
さらに、請求項１に記載の発明は、温度や湿度によって硬化反応に差異があるカチオン重合系の紫外線硬化インクを用いた場合に、記録媒体の温度をインク硬化に適した温度に加熱することによって、安定してインクを硬化させることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置において、前記搬送ローラは、前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に位置し、前記加熱機構を前記記録ヘッドと前記搬送ローラとの間に配置したことを特徴としている。
【００１４】
このように、請求項２に記載の発明は、記録ヘッドよりも上流側に加熱機構を設けているので、記録ヘッドからインクが吐出されるまでに記録媒体を十分に加熱することができ、かつ加熱機構は記録ヘッドと搬送ローラとの間に設けられているので、加熱機構によって加熱された記録媒体が搬送ローラと接触することによって温度が低下することもない。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置において、前記搬送ローラは、前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に位置し、前記加熱機構を前記記録ヘッド及び前記搬送ローラよりも前記記録媒体の搬送方向の上流側に配置したことを特徴としている。
【００１６】
このように、請求項３に記載の発明は、このような構成をとる場合でも、記録媒体が搬送ローラに接触することによって生じる温度の低下を考慮して予め高めに記録媒体を加熱するため、インク着弾時における記録媒体の表面温度がインクの硬化に必要な温度以下に下がることがなく、常に高画質な画像記録を行うことが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
まず、図１に示すように、本実施の形態において、画像記録装置１は、シリアルプリント方式の画像記録装置１であり、箱型の本体２を有している。
【００１８】
本体２の上面であってほぼ中央部には、記録媒体Ｐを非記録面から支持するプラテン３が本体２の上面に沿ってほぼ水平に配置されている。本体２の内部一方には、所定幅を有する長尺な記録媒体Ｐが巻回された元巻きローラ４が回転自在に配設されており、本体２の内部他方側には、記録媒体Ｐを巻き取るための巻き取りローラ５が配設されている。
【００１９】
プラテン３よりも記録媒体搬送方向Ｘの上流側には、元巻きローラ４から送られる記録媒体Ｐを案内するための一対の搬送ローラ６，６が記録媒体Ｐを上面及び下面から挟持するように配設されている。また、プラテン３よりも搬送方向Ｘの下流側には元巻きローラ４から送られる記録媒体Ｐを一定の張力を付与しつつ案内するためのガイドローラ７が配設されている。搬送ローラ６，６及びガイドローラ７は、回転自在に設けられており、記録媒体Ｐは搬送ローラ６，６及びガイドローラ７によってプラテン３とほぼ同一の高さに水平に支持されつつ搬送方向Ｘに沿って搬送されるようになっている。
【００２０】
元巻きローラ４及び巻き取りローラ５は、ローラ駆動機構１３（図２参照）によって回転駆動自在となっており、記録媒体Ｐは、ローラ駆動機構１３によって元巻きローラ４及び巻き取りローラ５が回転することにより、搬送ローラ６，６及びガイドローラ７に案内されてプラテン３とほぼ同じ高さを維持しつつプラテン３の上面に沿って搬送方向Ｘに搬送され、巻き取りローラ５に巻き取られるようになっている。
【００２１】
プラテン３の上方には、記録媒体搬送方向Ｘに直交する方向に延在する棒状のガイドレール（図示せず）が設けられており、このガイドレールには複数の記録ヘッド８，８…を搭載したキャリッジ（図示せず）が支持されている。キャリッジは、キャリッジ駆動機構１２（図３参照）によって搬送方向Ｘに直交する方向にガイドレールに沿って往復移動するようになっている。
【００２２】
記録ヘッド８，８…は、本実施形態において使用される各色（例えば、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ））ごとに設けられており、各々の記録ヘッド８，８…はこれら各色のインクを吐出するようになっている。
【００２３】
また、キャリッジには、紫外線照射装置１０，１０が、記録ヘッド８，８…のうち両側に配置された記録ヘッド８，８の側面に接するように搭載されている。紫外線照射装置１０，１０は、記録媒体Ｐの上に吐出され着弾したインクを硬化定着させる紫外線を照射する紫外線光源９，９を有している。この紫外線光源９，９としては、例えば高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、熱陰極管、冷陰極管、ＬＥＤ等のいずれかが用いられる。
【００２４】
さらに、記録ヘッド８，８…から吐出されるインクの着弾位置と搬送ローラ６，６の設けられた位置との間には、加熱機構としてのヒータ１１が、記録媒体Ｐの上方に記録媒体Ｐのインク着弾面に対向するように設けられている。ヒータ１１は記録媒体Ｐの幅寸法とほぼ等しい長さ寸法を有し記録媒体Ｐの幅方向に延在するように配置されている。
【００２５】
ヒータ１１は、内部に図示しない発熱体と空気を送風するためのファンを備えており、発熱体が発熱することによって内部の空気が加熱され、この加熱された空気がファンによって記録媒体Ｐに対して送風されるようになっている。なお、ヒータ１１としては、輻射型ヒータ等の非接触型のヒータ１１を用いてもよい。輻射型ヒータとしては、例えばコイルヒータ、ハロゲンヒータ等を用いてもよいし、記録媒体Ｐのインク着弾面側の上方に金属板を配置して、電磁誘導加熱により金属板を加熱することで発熱させるような構成のものを用いてもよい。記録媒体Ｐを加熱する機構として輻射型のヒータ１１を用いた場合には、画像記録動作を阻害することなく記録媒体のインク着弾面を加熱することが可能である。また、ヒータ１１は記録媒体Ｐのインク着弾面側ではなく、非記録面側に設けてもよい。この場合、記録媒体Ｐの非記録面に接するようにヒートプレート等を設け、記録媒体Ｐに熱を直接伝導させて加熱するようにしてもよい。さらに、ヒータ１１を記録媒体Ｐのインク着弾面側及び非記録面側の両方にそれぞれ設けるようにしてもよい。この場合にはより効率的に記録媒体Ｐを加熱することが可能となる。
【００２６】
本実施形態に用いられるインクは、光としての紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する光硬化型インクであり、主成分として、少なくとも重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と、光開始剤と、色材とを含むものである。上記光硬化型インクは、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、本実施形態においては、特に湿度及び温度によって硬化反応に差異を生じるカチオン重合系の紫外線硬化インクが用いられる。本実施形態に用いられるカチオン重合系インクは、少なくともオキセタン化合物，エポキシ化合物，ビニルエーテル化合物等のカチオン重合性化合物と、光カチオン開始剤と、色材とを含む混合物である。
【００２７】
次に、図２を参照しつつ、本実施形態における画像記録装置１の制御構成について説明する。
画像記録装置１は、使用者が記録媒体Ｐの種類や画像記録条件等を入力する入力部１４を有しており、入力部１４から入力された情報は、制御部１５に送られるようになっている。入力部１４は、例えばキーボードや操作パネルであり、画像記録に使用される記録媒体Ｐの種類や解像度等を選択できるようになっている。
【００２８】
制御部１５は、ヒータ１１を制御してヒータ１１のＯＮ、ＯＦＦの切替えを行わせるようになっている。また、制御部１５は、ヒータ１１によって加熱される記録媒体Ｐの温度を一定に保つことができるようにヒータ１１の加熱温度を一定に制御するようになっている。
【００２９】
この点、インクの硬化に適した温度は４０℃〜５０℃であるため、インクを速やかに硬化させ高画質な画像形成を行うためには、記録媒体Ｐがインクの吐出される位置に到達した時点で４０℃〜５０℃に加熱されていることが必要である。しかし、加熱された記録媒体Ｐの表面温度は時間の経過に伴って徐々に低下していくため、記録媒体Ｐをインク着弾前に予め加熱しておく場合には記録媒体Ｐの加熱温度はこの温度低下分を考慮した上で決定される必要がある。例えば、図３に示すように、記録媒体Ｐを約１５秒間８０℃まで加熱した場合には、加熱を停止した後１５秒ほど経過すると記録媒体Ｐの温度は約２０℃低下し、その後緩やかに温度が低下してほぼ６０秒が経過するとインクの硬化に適した温度である４０℃を下回ることとなる。そして、ヒータ１１をインクの吐出される位置と搬送ローラ６，６の設けられた位置との間に設置した場合、ヒータ１１の設置位置からインクの吐出される位置まで記録媒体Ｐが搬送されるまでに約１０秒〜１５秒が経過する。このため、時間の経過による温度低下分を考慮すると、記録媒体Ｐの加熱温度はインク硬化に適した温度よりも１０℃ほど高い６０℃程度に設定されることが望ましい。したがって、制御部１５は記録媒体Ｐの表面温度がこの設定された温度まで加熱されるようにヒータ１１を制御するようになっている。
【００３０】
また、制御部１５は、キャリッジ駆動機構１２を制御してキャリッジを記録媒体搬送方向Ｘに直交する方向に往復移動させるとともに、キャリッジ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を間欠的に搬送方向Ｘに搬送させるように、ローラ駆動機構１３の動作を制御するようになっている。
【００３１】
また、制御部１５は、紫外線光源９，９から紫外線を照射させるように紫外線照射装置１０，１０を制御するようになっている。
【００３２】
さらに、制御部１５は、入力部１４から入力された画像情報についての信号に基づき記録ヘッド８，８…を動作させて記録媒体Ｐ上にインクを吐出させ、所定の画像を形成させるようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
入力部１４から画像記録を開始する信号、記録媒体Ｐの種類及び画像記録条件等が入力されると、制御部１５は、紫外線照射装置１０，１０及び記録ヘッド８，８…に信号を送り、画像記録動作の準備が開始される。これと同時に制御部１５はヒータ１１をＯＮとして予め設定された加熱温度まで記録媒体Ｐの温度を上昇させるように記録媒体Ｐの加熱を行う。
【００３４】
記録媒体Ｐが十分に加熱され画像記録条件が整備されると、制御部１５は、紫外線照射装置１０，１０の紫外線光源９，９を点灯させる。また、制御部１５は、ローラ駆動機構１３を制御することにより、元巻きローラ４及び巻き取りローラ５を回転させて、記録媒体Ｐをガイドローラ７及び搬送ローラ６，６に支持させながら、搬送方向Ｘの上流側から下流側に搬送させる。なお、記録媒体Ｐの搬送が開始された後もヒータ１１による記録媒体Ｐの加熱は継続して行われ、記録媒体Ｐは加熱された状態でインクの吐出される位置まで順次搬送される。
【００３５】
記録媒体Ｐの搬送が開始されると、制御部１５は、記録ヘッド８，８…を動作させて、所定の記録ヘッド８，８…からインクを記録媒体Ｐの上に吐出させる。そして、記録媒体Ｐの上に着弾したインクに対して紫外線光源９，９から紫外線が照射されることによりインクが硬化定着して記録媒体Ｐに画像が記録される。
【００３６】
なお、本実施形態において、ヒータ１１は、インクの吐出される位置と搬送ローラ６，６の設けられた位置との間に設けられるとしたが、ヒータ１１の設置位置はこれに限られず、例えば、図４に示すように、記録媒体Ｐの上方であって搬送ローラ６，６の設けられている位置よりも記録媒体搬送方向Ｘの上流に設けることとしてもよい。この場合には、記録媒体Ｐがインクの吐出位置まで搬送されるまでの時間経過による温度低下のみならず、記録媒体Ｐが搬送ローラに接触することによる温度低下をも生じることから、ヒータ１１の記録媒体Ｐの加熱温度の設定は、これらの温度低下分を考慮した上で決定される必要がある。
【００３７】
また、本実施形態においては、画像記録装置１は、記録媒体Ｐを搬送方向Ｘに搬送させるとともに、キャリッジに搭載された記録ヘッド８，８…を記録媒体Ｐの搬送方向Ｘに直交する方向に往復移動させながら、記録ヘッド８，８…からインクを吐出させて、画像を形成するシリアルプリント方式の画像記録装置１としたが、画像記録装置１はこの方式に限定されるものではなく、図５に示すように、画像記録装置の本体に固定された記録ヘッド８，８…からインクを吐出させるとともに、記録媒体Ｐを搬送させて、画像を形成するラインプリント方式の画像記録装置としてもよい。
【００３８】
本実施形態においては、記録媒体Ｐがヒータ１１の設置位置からインクの吐出位置まで搬送される間の温度の低下等を考慮した上で、記録媒体Ｐがインクの吐出位置に到達した時点でインク硬化に適した温度になるように記録媒体Ｐを加熱するので、記録媒体Ｐがいかなる搬送経路を介して搬送された場合であっても常にインクはインクの硬化に適した温度に加熱された記録媒体Ｐ上に吐出されることとなる。このため、インクは記録媒体Ｐに着弾した後速やかに硬化定着し、安定して高画質な画像形成を行うことが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、加熱機構は記録ヘッドからインクが吐出される前に記録媒体の加熱を行うので、熱伝導性の低い記録媒体や厚みのある熱の伝わり難い記録媒体に対して画像記録を行う場合であっても記録媒体を十分に加熱することが可能となる。このため、インクが記録媒体に着弾した後速やかに硬化し、高画質な画像形成を行うことができるという効果を奏する。
【００４０】
また、加熱機構はインク着弾時点における記録媒体の温度がインク硬化に適した温度となるように加熱を行うので、記録媒体の温度が搬送途中で時間の経過等に伴って低下する場合でも、この温度低下分を考慮した適切な加熱を行うことができ、記録媒体は常にインク硬化に適した温度に加熱された状態でインクの吐出位置まで搬送される。このため、インクを確実に硬化させることができ、安定した画像記録を行うことができるという効果を奏する。
【００４１】
さらに、紫外線を照射することによって硬化するカチオン重合系の紫外線硬化型インクはインクの硬化について高湿度又は低温の条件下ではインクが硬化し難いという湿度依存性、温度依存性を有するが、請求項１に記載された発明によれば、インクが吐出される前に予め記録媒体の加熱を行うので、このようなカチオン重合系の紫外線硬化型インクを画像記録に用いた場合にも適切にインクを硬化させることができる。
【００４２】
なお、紫外線硬化インクを用いて画像記録を行った場合には、インク吐出後に紫外線を照射することによりインクが硬化するので、長期間にわたって記録画像の画質を維持することができる。
さらに、紫外線硬化インクを画像記録に用いることにより、記録媒体が紙などのインク吸収性のよい記録媒体である場合のみならず、インク吸収性の低い記録媒体、あるいはインク吸収性のない記録媒体であっても高精細な画像記録を行うことができるという効果を奏する。
【００４３】
請求項２に記載された発明によれば、加熱機構を記録ヘッドよりも記録媒体搬送方向の上流側に設けているので、記録ヘッドからインクが吐出されるまでに記録媒体を十分に加熱することができ、かつ加熱機構は記録ヘッドと搬送ローラとの間に設けられているので、加熱機構によって加熱された記録媒体が搬送ローラと接触することによって温度が低下することもない。したがって、インクが記録媒体に着弾した時点において記録媒体の温度は常にインク硬化に適した温度となっており、インクは記録媒体に着弾した後速やかに硬化するため高画質な画像形成を行うことができるという効果を奏する。
【００４４】
次に、請求項３に記載された発明によれば、加熱機構を搬送ローラよりも記録媒体搬送方向上流側に配置した場合であっても、記録媒体が搬送ローラに接触することによって生じる温度の低下を考慮して予め高めに記録媒体を加熱するため、インク着弾時における記録媒体の表面温度がインクの硬化に必要な温度以下に下がることがなく、常に高画質な画像記録を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像記録装置を模式的に示す側面図である。
【図２】本実施の形態に係る制御装置の概略を示した要部ブロック図である。
【図３】記録媒体の温度の低下と経過時間との関係を示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係る画像記録装置の一変形例を模式的に示す側面図である。
【図５】本実施の形態に係る画像記録装置の一変形例を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１  画像記録装置
４  元巻きローラ
５  巻き取りローラ
６  搬送ローラ
８  記録ヘッド
１１  ヒータ
１５  制御部
【図１】
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【図２】
2004338113.tif 000004
【図３】
2004338113.tif 000005
【図４】
2004338113.tif 000006
【図５】
2004338113.tif 000007