(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく、液体の乾燥或いは硬化を早めて印刷媒体のカールを防止するとともに、高画質な液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体を噴射するためのノズルを液体噴射ヘッド２に形成し、その液体噴射ヘッド２のノズルから印刷媒体１に向けて液体を噴射するにあたり、液体噴射ヘッド２から印刷媒体１に向けて噴射された飛翔中の液体に光を照射して当該液体の乾燥又は硬化を早める光照射装置１２を配設することで、印刷媒体１に到達する以前に飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まるため、装置を大型化することなく、印刷媒体のカールも防止することができる。また、インクなどの液体から水分などの溶媒が乾燥すると液滴の大きさが小さくなるので、より小さなドットを印刷媒体１に形成することができ、より微細な画質表現が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射ヘッドのノズルから印刷媒体に液体を噴射する液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドから噴射された飛翔中の液体に光を照射して当該液体の乾燥又は硬化を早める光照射装置を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記光照射装置から照射される光をコリメート光又はレーザ光としたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記印刷媒体の端部に向けて噴射される液体よりも当該印刷媒体の中央部に向けて噴射される液体に照射される前記光の単位時間当たりの照射強度を大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な液体を複数のノズルから噴射して、その微粒子（ドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像等を印刷するようにした液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような液体噴射装置の１つである液体噴射型印刷装置は、一般に安価で且つ高品質なカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
このような液体噴射型印刷装置のうち、液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッドをキャリッジと呼ばれる移動体に載せて印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるものを一般に「マルチパス型印刷装置」と呼んでいる。これに対し、印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺な液体噴射ヘッドを配置して、所謂１パスでの印刷が可能なものを一般に「ラインヘッド型印刷装置」と呼んでいる。
【０００３】
ところで、この種の液体噴射型印刷装置では、印刷媒体に噴射された液体の乾燥が遅いと、色が混じったり滲んだりして画質に影響を与えたり、連続印刷で印刷媒体を重ねたときに色移りして高速印刷が困難になったりするという問題が生じる。そこで、下記特許文献１では、液体が噴射された、所謂印刷済の印刷媒体を赤外線で乾燥するようにしている。また、下記特許文献２では、乾燥による湾曲変形した、所謂カールした印刷媒体を矯正する機構が設けられている。また、下記特許文献３では、カールが発生しないように液体の成分を変え、更に印刷済の印刷媒体を赤外線で乾燥するようにしている。
【特許文献１】特開昭６３−２５２７７２号公報
【特許文献２】特開２００１−３０１１５１号公報
【特許文献３】特開２００７−１５２７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１では、赤外線乾燥によって印刷媒体にカールが発生してしまうという問題がある。また、前記特許文献２では、カールをなくすことができるが、装置が大型化するという問題がある。また、前記特許文献３では、カールもなくなり、装置も大型化しないが、液体が特殊になる。一般に、液体の水分を減らすことで乾燥を早くすることができるが、液体の粘度が高くなって液体の噴射エネルギーが多く必要になる。勿論、液体の粘度を下げると噴射エネルギーを低減できるが、乾燥に時間がかかってしまう。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、装置を大型化することなく、液体の乾燥或いは硬化を早めて印刷媒体のカールを防止するとともに、高画質な液体噴射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記諸問題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッドのノズルから印刷媒体に液体を噴射する液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドから噴射された飛翔中の液体に光を照射して当該液体の乾燥又は硬化を早める光照射装置を備えたことを特徴とするものである。
液体の硬化とは、例えば紫外線硬化性液体が紫外線の照射によって硬化するような場合を示している。
【０００６】
而して、本発明の液体噴射装置によれば、印刷媒体に到達する以前に飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まるため、装置を大型化することなく、印刷媒体のカールを防止することができる。また、印刷媒体に到達する以前に飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まるため、印刷媒体に到達後に液体の色が混じったり滲んだりしにくい。さらに、インクなどの液体から水分などの溶媒が乾燥すると液滴の大きさが小さくなることや、飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まることで印刷媒体に到達後に液体が広がりにくくなることで、より小さなドットを印刷媒体に形成することができ、より微細な画質表現が可能となる。
【０００７】
また、本発明の液体噴射装置は、前記光照射装置から照射される光をコリメート光又はレーザ光としたことを特徴とするものである。
本発明の液体噴射装置によれば、光照射装置の近くと遠くで、飛翔中の液体に照射される光の照射強度を均一又はほぼ均一にすることができ、これにより飛翔中の液体の乾燥状態又は硬化状態を均一又はほぼ均一にすることができる。特に、レーザ光の場合、波長帯域が狭いので、液体の光吸収特性に合わせて乾燥や硬化を効率よく行うことが可能となる。
【０００８】
また、本発明の液体噴射装置は、前記印刷媒体の端部に向けて噴射される液体よりも当該印刷媒体の中央部に向けて噴射される液体に照射される前記光の単位時間当たりの照射強度を大きくすることを特徴とするものである。
本発明の液体噴射装置によれば、印刷媒体の端部に向けて噴射される液体に比べて、印刷媒体上での乾燥が遅くなり易い印刷媒体の中央部に噴射される液体の乾燥を早めることができ、これにより飛翔中の液体の乾燥状態を均一又はほぼ均一にして印刷媒体のカールを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の印刷装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の印刷装置の概略構成図であり、印刷媒体１は、図の左から右に向けて搬送され、その搬送途中の印字領域で印字されるラインヘッド型印刷装置である。
図１中の符号２は、印刷媒体１の搬送ライン上方に設けられた７つの液体噴射ヘッドであり、印刷媒体搬送方向に２列になるように配設されて、夫々、ヘッド固定プレート１１に固定されている。これらの液体噴射ヘッド２は、例えば図２ａに示すように、千鳥配列されている。これらの液体噴射ヘッド２のうち、図２ａの内側の四角形の内側にだけノズルが形成されている。従って、千鳥配列された全ての液体噴射ヘッド２によって、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向の幅全長に及ぶラインヘッドが形成されている。
【００１０】
液体噴射ヘッド２には、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクなどの液体が、図示しない各色の液体タンクから液体供給チューブを介して供給される。各液体噴射ヘッド２には、印刷媒体１の搬送方向と直交する方向に、複数のノズルが形成されており（即ちノズル列方向）、それらのノズルから同時に必要箇所に必要量の液体を噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを形成する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、所謂１パスによる印刷を行うことができる。
【００１１】
液体噴射ヘッドの各ノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、ノズルアクチュエータであるピエゾ素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液体がノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで液体の噴射量を調整することが可能となる。なお、本発明は、ピエゾ方式以外の液体噴射方法にも、同様に適用可能である。
【００１２】
液体噴射ヘッド２の下方には、印刷媒体１を搬送方向に搬送するための搬送部４が設けられている。搬送部４は、駆動ローラ８及び従動ローラ９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラ８には図示しない電動モータが接続されている。また、搬送ベルト６の内側には、当該搬送ベルト６の表面に印刷媒体１を吸着するための図示しない吸着装置が設けられている。この吸着装置には、例えば負圧によって印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する空気吸引装置や、静電気力で印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する静電吸着装置などが用いられる。従って、給紙ローラ５によって給紙部３から印刷媒体１を一枚だけ搬送ベルト６上に送給し、電動モータによって駆動ローラ８を回転駆動すると、搬送ベルト６が印刷媒体搬送方向に回転され、吸着装置によって搬送ベルト６に印刷媒体１が吸着されて搬送される。この印刷媒体１の搬送中に、液体噴射ヘッド２から液体を噴射して印刷を行う。印刷の終了した印刷媒体１は、搬送方向下流側の排紙部１０に排紙される。
【００１３】
図２ａは、液体噴射ヘッド２付近の平面図、図２ｂは、図２ａの左側面図である。各液体噴射ヘッド２の最下面に多数のノズルが形成されており、この面がノズル面と呼ばれている。印刷媒体１は、このノズル面の下方を通過するときに、ノズル面に形成されている多数のノズルから液体が噴射され、印刷が行われる。本実施形態では、この液体噴射ヘッド２のノズル面下方を通過する印刷媒体１の上方で、液体噴射ヘッド２から噴射される飛翔中の液体に光を照射する光照射装置１２を備える。光照射装置１２は、図２ａの印刷媒体搬送方向左方に配設された２つの光照射ヘッド１３からなり、それら光照射ヘッド１３は支持台２１に取付けられている。一方、図２ａの印刷媒体搬送方向右方には、前記光照射装置１２の光照射ヘッド１３から照射される光を吸収する光吸収体１４が配設され、当該光吸収体１４は支持台２２に取付けられている。
【００１４】
本実施形態の光照射装置１２の光照射ヘッド１３から照射される光は、波長帯域の狭い赤外レーザ光である。また、コリメート（平行）光でもある。液体噴射ヘッド２から噴射される液体には、水系で、赤外域の光吸収率の高いものを用いた。そして、各光照射ヘッド１３からは、複数本の光軸の赤外レーザ光を照射する。これら赤外レーザ光の光軸は、印刷媒体搬送方向に対して直角でなく、少し斜めにしてある。液体噴射ヘッド２のノズル面には、図２ａに点で描かれているように、ノズルが印刷媒体搬送方向と直交する方向に列状に形成されている。従って、ノズルから噴射される液体も印刷媒体搬送方向と直交する方向に列状に噴射される。この印刷媒体搬送方向と直交する方向に列状に噴射される液体に対して、印刷媒体搬送方向と直交する光軸の赤外レーザ光を照射すると、光照射装置１２の光照射ヘッド１３に近い液体で光エネルギーが消費され、光照射ヘッド１３から遠い液体の乾燥を促進することができない。そこで、本実施形態では、１つの光軸の赤外レーザ光が遠くまで及んで液体の乾燥を早めることが可能になるように、それらの光軸を印刷媒体搬送方向直交方向から少し斜めにしてある。
【００１５】
なお、光の強度としては、飛翔中の液体が完全に乾燥しない程度とし、例えば赤外レーザ光では飛翔中の液体が完全に乾燥してしまうような場合には、可視光などの波長を意図的に選択しても良い。また、レーザ光に限らず、例えばハロゲンランプからの光を光学系に導光して使用しても良いが、この場合、光学系によりコリメート光にすることが望ましい。また、液体が紫外線硬化性液体であるような場合には、紫外光を使用して、液体の硬化を早めるようにしても良い。
【００１６】
このように本実施形態の液体噴射装置によれば、液体を噴射するためのノズルを液体噴射ヘッド２に形成し、その液体噴射ヘッド２のノズルから印刷媒体１に向けて液体を噴射するにあたり、液体噴射ヘッド２から印刷媒体１に向けて噴射された飛翔中の液体に光を照射して当該液体の乾燥又は硬化を早める光照射装置１２を備えたことにより、印刷媒体１に到達する以前に飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まるため、装置を大型化することなく、印刷媒体のカールを防止することができる。また、印刷媒体１に到達する以前に飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まるため、印刷媒体に液体の乾燥又は硬化をさせるよりも、印刷媒体１に到達後に液体の色が混じったり滲んだりしにくい。さらに、インクなどの液体から水分などの溶媒が乾燥すると液滴の大きさが小さくなることや、飛翔中の液体の乾燥又は硬化が始まることで印刷媒体１に到達後に液体が広がりにくくなることで、より小さなドットを印刷媒体１に形成することができ、より微細な画質表現が可能となる。
【００１７】
また、光照射装置１２から照射される光をコリメート光又はレーザ光としたことにより、光照射装置１２の近くと遠くで、飛翔中の液体に照射される光の照射強度を均一又はほぼ均一にすることができ、これにより飛翔中の液体の乾燥状態又は硬化状態を均一又はほぼ均一にすることができる。特に、レーザ光の場合、波長帯域が狭いので、液体の光吸収特性に合わせて乾燥や硬化を効率よく行うことが可能となる。
【００１８】
次に、本発明の液体噴射装置の第２実施形態について、図３を用いて説明する。第２実施形態の液体噴射装置の概略構成は、前記第１実施形態の図１と同様であるので、その詳細な説明を省略する。第２実施形態では、光照射装置１２を１つの光照射ヘッド１３で構成し、その光照射ヘッド１３からも１本の光軸の赤外レーザ光しか照射しない。光照射ヘッド１３は、印刷媒体搬送方向の手前側に配設されている。なお、赤外レーザ光の光軸は、第１実施形態と同様に、印刷媒体搬送方向直交方向に対して少し斜めにしてある。
【００１９】
そして、第２実施形態では、液体噴射ヘッド２の列の印刷媒体搬送方向と直交方向の両側に反射板１５を配設し、図示しない支持台に取付ける。光照射装置１２の光照射ヘッド１３から照射される赤外レーザ光の光軸は、印刷媒体搬送方向直交方向に対して少し斜めに設定され、且つ液体噴射ヘッド２の列の印刷媒体搬送方向直交方向両側に反射板１５が配設されているので、照射される赤外レーザ光は、２つの反射板１５の間で反射を繰り返しながら次第に印刷媒体搬送方向先方に進行する。このように２つの反射板１５の間で反射しながら印刷媒体搬送方向先方に進行した赤外レーザ光は、その光路の終端部に設けられた光吸収体１４で吸収される。
このような構成の第２実施形態の液体噴射装置では、光照射装置１２の構成を簡潔にして、装置の小型化、コストの低廉化を可能とする。そして、第２実施形態の液体噴射装置では、光路が長いので、光が拡散して消失してしまわないように、特に光照射装置１２から照射される光のコリメート性が重要になる。
【００２０】
次に、本発明の液体噴射装置の第３実施形態について、図４を用いて説明する。第３実施形態の液体噴射装置の概略構成は、前記第１実施形態の図１と同様であるので、その詳細な説明を省略する。第３実施形態でも、前記第２実施形態と同様に、光照射装置１２を１つの光照射ヘッド１３で構成し、その光照射ヘッド１３からも１本の光軸の赤外レーザ光しか照射しない。しかしながら、第３実施形態の光照射ヘッド１３では、ガルバノミラーやポリゴンミラーにより赤外レーザ光を印刷媒体搬送ラインの上方で水平方向に走査し、液体噴射ヘッド２のノズル面から噴射される液体全域に赤外レーザ光が照射されるようにしてある。なお、赤外レーザ光の照射方向先方には、長尺な光吸収体１４が配設されている。
【００２１】
また、第３実施形態では、例えば印刷媒体１の端部を通過する赤外レーザ光の走査速度を印刷媒体１の中央部を通過する赤外レーザ光の走査速度より速くするといったように、赤外レーザ光の走査速度を調整することにより、印刷媒体１の端部に向けて噴射される液体よりも当該印刷媒体１の中央部に向けて噴射される液体に照射される赤外レーザ光の単位時間当たりの照射強度を大きくしている。一般に、印刷媒体の端部に向けて噴射される液体に比べて、印刷媒体の中央部に噴射される液体は乾燥が遅い。第３実施形態では、印刷媒体１の端部に向けて噴射される液体よりも当該印刷媒体１の中央部に向けて噴射される液体に照射される赤外レーザ光の単位時間当たりの照射強度を大きくしたことにより、印刷媒体１の中央部に向けて噴射される液体の乾燥を早めることができ、これにより飛翔中の液体の乾燥状態を均一又はほぼ均一にして印刷媒体１のカールを防止することができる。なお、光の照射強度の調整は、出射される光自体の強度を調整することによっても可能である。
【００２２】
また、第３実施形態の液体噴射装置では、赤外レーザ光を走査する際、多数のノズルの一つ一つを選択して赤外レーザ光のオンオフを行うことにより、例えば液体を噴射するノズルに対して赤外レーザ光をオンして乾燥を早め、液体を噴射しないノズルに対しては赤外レーザ光をオフしてエネルギー損を低減することができる。
なお、走査する赤外レーザ光がノズルから噴射される複数の液体に照射され、その結果、液体の乾燥に必要な照射強度が得られない場合には、光照射ヘッド１３を２以上配設しても良い。
【００２３】
このように第３実施形態の液体噴射装置によれば、前記第１、第２実施形態の液体噴射装置の効果に加えて、印刷媒体１の端部に向けて噴射される液体よりも当該印刷媒体１の中央部に向けて噴射される液体に照射される赤外レーザ光の単位時間当たりの照射強度を大きくすることにより、印刷媒体１の端部に向けて噴射される液体に比べて、印刷媒体上での乾燥が遅くなり易い印刷媒体１の中央部に噴射される液体の乾燥を早めることができ、これにより飛翔中の液体の乾燥状態を均一又はほぼ均一にして印刷媒体１のカールを防止することができる。
なお、前記第１〜第３実施形態では、本発明の液体噴射装置をラインヘッド型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の液体噴射装置は、マルチパス型印刷装置にも同様に適用可能である。
【００２４】
また、前記第１〜第３実施形態では、本発明の液体噴射装置をインクジェット式印刷装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射したり吐出したりする液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の液体噴射装置を用いた印刷装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の液体噴射装置に用いられる液体噴射ヘッド近傍の第１実施形態を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図である。
【図３】図１の液体噴射装置に用いられる液体噴射ヘッド近傍の第２実施形態を示す平面図である。
【図４】図１の液体噴射装置に用いられる液体噴射ヘッド近傍の第３実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１は印刷媒体、２は液体噴射ヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は給紙ローラ、６は搬送ベルト、８は駆動ローラ、９は従動ローラ、１０は排紙部、１１は固定プレート、１２は光照射装置、１３は光照射ヘッド、１４は光吸収体、１５は反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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