(57)【要約】【課題】紫外線硬化型インクに最適な照射条件で紫外線を照射できる紫外線硬化型インクの紫外線照射方法、照射データ作成装置、画像形成システム、紫外線硬化型インクジェットプリンタ、紫外線照射装置および印刷装置を提供する。【解決手段】この紫外線照射方法によれば、ＵＶインクに紫外線を照射する照射条件として、積算光量および照射強度を設定する。そのＵＶインクに対して、積算光量一定で照射強度と照射時間とを変えながらＵＶインクの反応熱量と反応時間とを測定する。次いで、照射強度に対する反応熱量の変化を示す第１近似式と、照射強度に対する９０％反応時間の変化を示す第２近似式とを算出する。ここで第１近似式に極大値を有し、第２近似式に極小値があるか否かを判断する。この条件を満たす積算光量で照射すれば、ＵＶインクの塗膜を短時間で良好に硬化させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型インクの紫外線照射方法であって、
積算光量一定で照射強度と照射時間とを変化させて、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射すると共に、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを、予め設定された複数の前記積算光量毎に測定する測定工程と、
当該測定工程での測定結果より、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とを算出する近似式算出工程と、
当該近似式算出工程で算出した前記第１近似式及び前記第２近似式において、前記照射強度を変化させた所定範囲内で、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有するか否かを判断する極大値・極小値判断工程と、
当該極大値・極小値判断工程で、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有すると判断した条件の前記積算光量を設定する積算光量設定工程と、
当該積算光量設定工程で設定された前記積算光量で前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射する照射工程と
から構成されたことを特徴とする紫外線硬化型インクの紫外線照射方法。
【請求項２】
前記積算光量設定工程では、前記極大値・極小値判断工程で、前記極大値及び前記極小値があると判断された条件の前記積算光量が複数有る場合、前記反応時間が最も短い条件の前記積算光量を設定することを特徴とする請求項１に記載の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法。
【請求項３】
前記積算光量設定工程の後で、前記第１近似曲線の前記極大値に対応する第１照射強度と、前記第２近似曲線の前記極小値に対応する第２照射強度との間で、前記積算光量設定工程で設定された積算光量下での照射強度を設定する照射強度設定工程を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法。
【請求項４】
前記反応時間は、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの時間の９０％に相当する９０％反応時間であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法。
【請求項５】
紫外線硬化型インクを印刷媒体に吐出すると共に紫外線を照射して硬化させる印刷装置の紫外線照射装置に使用される照射データを作成する照射データ作成装置であって、
前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを測定する熱量測定手段によって、予め設定された複数の積算光量毎に、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射した場合に測定される前記反応熱量と前記反応時間とに基づき、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とを算出する近似式算出手段と、
当該近似式算出手段によって算出した前記第１近似式及び前記第２近似式において、前記照射強度を変化させた所定範囲内で、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有するか否かを判断する極大値・極小値判断手段と、
当該極大値・極小値判断手段によって、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有すると判断された条件の積算光量を前記照射データとして設定するデータ設定手段と
を備えたことを特徴とする照射データ作成装置。
【請求項６】
前記データ設定手段は、前記積算光量設定処理によって設定された前記積算光量が複数有る場合、前記反応時間が最も短い条件の前記積算光量を設定することを特徴とする請求項５に記載の照射データ作成装置。
【請求項７】
前記データ設定手段は、
前記第１近似曲線の前記極大値に対応する第１照射強度と、前記第２近似曲線の前記極小値に対応する第２照射強度との間で、前記紫外線硬化型インクに照射する際の照射強度を前記照射データとして設定することを特徴とする請求項５又は６に記載の照射データ作成装置。
【請求項８】
前記反応時間は、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの時間の９０％に相当する９０％反応時間であることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の照射データ作成装置。
【請求項９】
請求項５乃至８の何れかに記載の照射データ作成装置と、
前記印刷装置と
を備えたことを特徴とする画像形成システム。
【請求項１０】
前記熱量測定手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成システム。
【請求項１１】
紫外線硬化型インクと、当該紫外線硬化型インクに固有の最適な紫外線照射方法によって紫外線を照射できる紫外線照射装置とを搭載する紫外線硬化型インクジェットプリンタであって、
前記紫外線照射装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の紫外線照射方法によって、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射することを特徴とする紫外線硬化型インクジェットプリンタ。
【請求項１２】
紫外線硬化型インクに対して、紫外線を積算光量一定で照射する紫外線照射方法であって、
積算光量一定で、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射しつつ、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを各々測定した場合に、
前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、
前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量で、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射することを特徴とする紫外線硬化型インクの紫外線照射方法。
【請求項１３】
紫外線硬化型インクに対して、紫外線を積算光量一定で照射する紫外線照射装置であって、
積算光量一定で、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射しつつ、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを各々測定した場合に、
前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、
前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量で、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項１４】
紫外線硬化型インクを印刷媒体に吐出すると共に、紫外線を積算光量一定で照射して硬化させる印刷装置であって、
前記積算光量は、
照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射しつつ、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを各々測定した場合に、
前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、
前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量であることを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型インクの紫外線照射方法、照射データ作成装置、画像形成システム、紫外線硬化型インクジェットプリンタ、紫外線照射装置および印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型インクを用いたインクジェットプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットプリンタでは、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドによって、光カチオン重合型の紫外線硬化型インクが記録媒体上に噴射される。そして、その記録媒体上に噴射されたインクの塗膜に対して、紫外線照射手段から紫外線が照射され、インクが光重合反応を起こして硬化する。これにより、記録媒体上にインクを定着させることができる。
【０００３】
このようなインクジェットプリンタでは、紫外線の照射条件によって、硬化した後のインクの物理的性状等が異なる。例えば、照射条件が使用するインクに合わないと、インクが十分に硬化しない場合がある。この場合、記録媒体上にインクが良好に定着せず、硬化した後のインクの塗膜表面がべたついてしまう。また、紫外線の照射強度を強くすればインクは速やかに硬化するが、紫外線照射手段の消費電力が高くなるので好ましくない。従って、紫外線の照射条件は、使用するインクの種類毎に最適なものを設定する必要がある。
【０００４】
一般的に、紫外線の照射条件は、照射強度と積算光量とで決定される。積算光量は、照射の全エネルギーであり、照射強度に照射時間を乗じることで求められる。照射強度は、インクに含有される重合開始剤の種類によって最適値がある。その最適値で照射することによって、インクが硬化するまでの時間が短縮されるため、積算光量を最小に抑えることができ、且つ消費電力を抑えることができる。このような最適な照射条件を設定するために、例えば、使用するインクで印字物や塗膜を形成し、様々な照射条件で硬化させた後で、得られた印字物や塗膜の硬度を測定することで、最適な照射条件を求めていた。
【特許文献１】特開２００４−１３６５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の方法では、インクを様々な照射条件で硬化させなければならず、さらに硬化させて得られた印字物や塗膜の硬度を１つずつ測定しなければならないため、非常に手間であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、紫外線硬化型インクに最適な照射条件で紫外線を照射できる紫外線硬化型インクの紫外線照射方法、照射データ作成装置、画像形成システム、紫外線硬化型インクジェットプリンタ、紫外線照射装置および印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法は、紫外線硬化型インクの紫外線照射方法であって、積算光量一定で照射強度と照射時間とを変化させて、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射すると共に、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを、予め設定された複数の前記積算光量毎に測定する測定工程と、当該測定工程での測定結果より、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とを算出する近似式算出工程と、当該近似式算出工程で算出した前記第１近似式及び前記第２近似式において、前記照射強度を変化させた所定範囲内で、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有するか否かを判断する極大値・極小値判断工程と、当該極大値・極小値判断工程で、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有すると判断した条件の前記積算光量を設定する積算光量設定工程と、当該積算光量設定工程で設定された前記積算光量で前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射する照射工程とから構成されている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記積算光量設定工程では、前記極大値・極小値判断工程で、前記極大値及び前記極小値があると判断された条件の前記積算光量が複数有る場合、前記反応時間が最も短い条件の前記積算光量を設定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記積算光量設定工程の後で、前記第１近似曲線の前記極大値に対応する第１照射強度と、前記第２近似曲線の前記極小値に対応する第２照射強度との間で、前記積算光量設定工程で設定された積算光量下での照射強度を設定する照射強度設定工程を備えている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の構成に加え、前記反応時間は、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの時間の９０％に相当する９０％反応時間であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の照射データ作成装置は、紫外線硬化型インクを印刷媒体に吐出すると共に紫外線を照射して硬化させる印刷装置の紫外線照射装置に使用される照射データを作成する照射データ作成装置であって、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを測定する熱量測定手段によって、予め設定された複数の積算光量毎に、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射した場合に測定される前記反応熱量と前記反応時間とに基づき、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とを算出する近似式算出手段と、当該近似式算出手段によって算出した前記第１近似式及び前記第２近似式において、前記照射強度を変化させた所定範囲内で、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有するか否かを判断する極大値・極小値判断手段と、当該極大値・極小値判断手段によって、前記第１近似式に極大値を有し、かつ前記第２近似式に極小値を有すると判断された条件の積算光量を前記照射データとして設定するデータ設定手段とを備えている。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の照射データ作成装置は、請求項５に記載の発明の構成に加え、前記データ設定手段は、前記積算光量設定処理によって設定された前記積算光量が複数有る場合、前記反応時間が最も短い条件の前記積算光量を設定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の照射データ作成装置は、請求項５又は６の何れかに記載の発明の構成に加え、前記データ設定手段は、前記第１近似曲線の前記極大値に対応する第１照射強度と、前記第２近似曲線の前記極小値に対応する第２照射強度との間で、前記紫外線硬化型インクに照射する際の照射強度を前記照射データとして設定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明の照射データ作成装置は、請求項５乃至７の何れかに記載の発明の構成に加え、前記反応時間は、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの時間の９０％に相当する９０％反応時間であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明の画像形成システムは、請求項５乃至８の何れかに記載の照射データ作成装置と、前記印刷装置とを備えている。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明の画像形成システムは、請求項９に記載の発明の構成に加え、前記熱量測定手段を備えている。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明の紫外線硬化型インクジェットプリンタは、紫外線硬化型インクと、当該紫外線硬化型インクに固有の最適な紫外線照射方法によって紫外線を照射できる紫外線照射装置とを搭載する紫外線硬化型インクジェットプリンタであって、前記紫外線照射装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の紫外線照射方法によって、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法は、紫外線硬化型インクに対して、紫外線を積算光量一定で照射する紫外線照射方法であって、積算光量一定で、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射しつつ、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを各々測定した場合に、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量で、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明の紫外線照射装置は、紫外線硬化型インクに対して、紫外線を積算光量一定で照射する紫外線照射装置であって、積算光量一定で、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射しつつ、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを各々測定した場合に、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量で、前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４に係る発明の印刷装置は、紫外線硬化型インクを印刷媒体に吐出すると共に、紫外線を積算光量一定で照射して硬化させる印刷装置であって、前記積算光量は、照射強度と照射時間とを変化させながら前記紫外線硬化型インクに紫外線を照射しつつ、前記紫外線硬化型インクの反応熱量と、前記紫外線硬化型インクが硬化するまでの反応時間とを各々測定した場合に、前記照射強度の変化に対する前記反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、前記照射強度の変化に対する前記反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、前記照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法では、まず、測定工程において、複数の積算光量を先に設定する。そして、各積算光量の条件下で照射強度と照射時間とを変化させて、紫外線硬化型インクに紫外線を照射する。すると、紫外線硬化型インクは重合反応によって硬化するので、その際の反応熱量と反応時間とを積算光量毎に各々測定する。次いで、近似式算出工程において、その測定工程における測定結果より、照射強度の変化に対する反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、照射強度の変化に対する反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とを、積算光量毎に作成する。続いて、極大値・極小値判断工程において、第１近似式及び第２近似式の両方で、照射強度を変化させた所定範囲内に、第１近似式に極大値を有し、かつ第２近似式に極小値を有するか否かを判断する。
【００２２】
次いで、積算光量設定工程において、前記条件を満たすと判断した場合に、その条件を満たした積算光量を設定する。そして、照射工程において、積算光量設定工程で設定した積算光量で、紫外線硬化型インクに紫外線を照射する。この条件の積算光量で照射することで、紫外線硬化型インクの反応熱量を高くできると共に、反応時間を短くすることができる。即ち、紫外線硬化型インクの最適な積算光量を簡便な方法で見い出すことができ、その積算光量で紫外線硬化型インクを照射できる。そして、紫外線硬化型インクを速やかに硬化させることができると共に、良好な硬度を有する紫外線硬化型インクの塗膜を形成できる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法では、請求項１に記載の発明の効果に加え、極大値・極小値判断工程で判断された条件の積算光量が複数有る場合、積算光量設定工程において、その複数の積算光量の中から、反応時間が最も短い照射条件の積算光量を設定する。これにより、照射時間を短縮できるので、紫外線硬化型インクを速やかに硬化させることができ、照射にかかる消費電力を節約できる。
【００２４】
また、請求項３に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、積算光量設定工程の後、測定工程の前に、照射強度設定工程を実行する。照射強度設定工程では、第１近似曲線の極大値に対応する第１照射強度と、第２近似曲線の極小値に対応する第２照射強度との間で、積算光量設定工程で設定された積算光量下での照射強度を設定する。これにより、紫外線硬化型インクに適切な積算光量と照射強度とで紫外線を照射できる。
【００２５】
また、請求項４に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、１００％反応時間は測定誤差が大きく求めづらいが、９０％反応時間を求めることによって、測定誤差が小さく信頼性の高いデータを求めることができる。
【００２６】
また、請求項５に係る発明の照射データ作成装置では、予め設定された複数の積算光量毎に、熱量測定手段によって測定された紫外線硬化型インクの反応熱量と反応時間とを利用して、近似式算出手段が、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とを各々算出する。次いで、極大値・極小値判断手段が、それら第１近似式及び前記第２近似式の両方について、照射強度を変化させた所定範囲内において、第１近似式に極大値を有し、かつ第２近似式に極小値を有するか否かを判断する。ここで、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があると判断した場合、データ設定手段が、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があると判断した条件の積算光量を照射データとして設定する。従って、紫外線硬化型インクに最適な照射データを簡便に作成できる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明の照射データ作成装置では、請求項５に記載の発明の効果に加え、極大値・極小値判断手段によって判断された条件の積算光量が複数有る場合、データ設定手段は、その複数の積算光量の中から、反応時間が最も短い照射条件の積算光量を設定する。これにより、照射時間を短縮できるので、紫外線硬化型インクを速やかに硬化させることができ、照射にかかる消費電力を節約できる。
【００２８】
また、請求項７に係る発明の照射データ作成装置では、請求項５又は６に記載の発明の効果に加え、データ設定手段によって積算光量が設定されたら、照射強度設定手段が、第１近似曲線の極大値に対応する第１照射強度と、第２近似曲線の極小値に対応する第２照射強度との間で、紫外線硬化型インクに照射する際の照射強度を照射データとして設定する。これにより、紫外線硬化型インクに最適な照射データとして、積算光量および照射強度を設定できる。
【００２９】
また、請求項８に係る発明の照射データ作成装置では、請求項５乃至７の何れかに記載の発明の効果に加え、１００％反応時間は測定誤差が大きく求めづらいが、９０％反応時間を求めることによって、測定誤差が小さく信頼性の高いデータを求めることができる。
【００３０】
また、請求項９に係る発明の画像形成システムでは、紫外線硬化型インクの反応熱量と反応時間との測定データから、照射データ作成装置が紫外線硬化型インクに最適な照射データを作成する。その照射データの条件に基づいて、印刷装置の紫外線照射装置から紫外線が照射される。これにより、紫外線硬化型インクを速やかにかつ良好に硬化させることができる。よって、印刷媒体上にインク画像を良好に定着させることができる。さらに、紫外線硬化型インクが良好に硬化するので、インク塗膜の表面がべたつくこともない。
【００３１】
また、請求項１０に係る発明の画像形成システムでは、請求項９に記載の発明の効果に加え、熱量測定手段を用いることによって、紫外線硬化型インクの反応熱量と反応時間とを測定できる。これにより、照射データ作成装置は、紫外線硬化型インクに最適な照射データを作成できる。
【００３２】
また、請求項１１に係る発明の紫外線硬化型インクジェットプリンタでは、紫外線照射装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の紫外線照射方法によって、紫外線硬化型インクに紫外線を照射するので、紫外線硬化型インクに固有の最適な紫外線照射方法で紫外線を照射できる。よって、紫外線硬化型インクで形成したインク画像を良好に硬化させることができる。
【００３３】
また、請求項１２に係る発明の紫外線硬化型インクの紫外線照射方法では、紫外線硬化型インクに対して積算光量一定で紫外線を照射する。そして、この積算光量は、照射強度と照射時間とを変化させて紫外線硬化型インクに紫外線を照射し、その際の紫外線硬化型インクの反応熱量と反応時間とを各々測定した場合に、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量となっている。ここで、極大値および極小値を有する積算光量とは、紫外線硬化型インクの反応熱量を速やかに上昇させ、反応時間を短縮できる積算光量であることを意味する。つまり、このような積算光量一定で紫外線を照射するので、紫外線硬化型インクの重合反応を十分且つ速やかに進行させることができる。従って、紫外線硬化型インクを良好に硬化させることができる。
【００３４】
また、請求項１３に係る発明の紫外線照射装置では、紫外線硬化型インクに対して、紫外線を積算光量一定で照射する。そして、この積算光量は、照射強度と照射時間とを変化させて紫外線硬化型インクに紫外線を照射し、その際の紫外線硬化型インクの反応熱量と反応時間とを各々測定した場合に、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量となっている。ここで、極大値および極小値を有する積算光量とは、紫外線硬化型インクの反応熱量を速やかに上昇させ、反応時間を短縮できる積算光量であることを意味する。つまり、このような積算光量一定で紫外線を照射するので、紫外線硬化型インクの重合反応を十分且つ速やかに進行させることができる。従って、紫外線硬化型インクを良好に硬化させることができる。
【００３５】
また、請求項１４に係る発明の印刷装置では、紫外線硬化型インクを印刷媒体に吐出し、その印刷媒体に吐出されたインク画像に対して、紫外線を積算光量一定で照射する。これにより、印刷媒体上のインク画像が硬化して定着する。ここで、紫外線を照射する際の積算光量は、照射強度と照射時間とを変化させて紫外線硬化型インクに紫外線を照射し、その際の紫外線硬化型インクの反応熱量と反応時間とを各々測定した場合に、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式において、照射強度を変化させた範囲内で極大値を有し、反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式において、照射強度を変化させた範囲内で極小値を有する積算光量となっている。ここで、極大値および極小値を有する積算光量とは、紫外線硬化型インクの反応熱量を速やかに上昇させ、反応時間を短縮できる積算光量であることを意味する。つまり、このような積算光量一定で紫外線を照射するので、紫外線硬化型インクの重合反応を十分且つ速やかに進行させることができる。従って、紫外線硬化型インクによって形成されたインク画像を印刷媒体上で良好に硬化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態である紫外線硬化型インクの紫外線照射方法、照射データ作成装置１０、ＵＶインクジェットプリンタ２０および画像形成システム１００について、図面を参照して説明する。
【００３７】
まず、紫外線硬化型インクについて説明する。紫外線硬化型インク（以下、ＵＶインクと呼ぶ）とは、紫外線の照射を受けることによって硬化する機能性インクの一種である。ＵＶインクには、重合性モノマーとオリゴマーの少なくとも何れか一方と、光重合開始剤と、色材（顔料又は染料）とがそれぞれ配合されている。ＵＶインクは、ラジカルを活性種とするラジカル重合型インクと、プロトン酸を活性種とするカチオン重合型インクとに大別される。これら２タイプのインクは、本実施形態に用いられるインクとして何れも適用可能である。さらに、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを本実施形態に用いられるインクとして適用できる。
【００３８】
なお、本実施形態では、酸素による重合反応の阻害作用が少なく、硬化性にも優れたカチオン重合系インクを用いることが好ましい。カチオン重合系インクは、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モノマーとオリゴマーの少なくとも何れか一方と、光カチオン開始剤（例えば、芳香族オニウム塩等）と、色材とを含む混合物である。以上のようなＵＶインクに紫外線を照射することによって光重合開始剤の光分解が起こる。その際に発生するプロトン酸が重合性モノマー及びオリゴマーを重合させることによってＵＶインクが硬化する。
【００３９】
次に、ＵＶインクを硬化させる紫外線の照射条件について説明する。上記したように、ＵＶインクは、光重合開始剤が紫外線で分解されることによって生じる酸がモノマー及びオリゴマーを重合させることによって硬化する。よって、紫外線の照射条件によっては、光重合開始剤の分解反応が進まず、モノマー及びオリゴマーの重合反応が進まないために、ＵＶインクが十分に硬化しないことがある。つまり、紫外線の照射条件は、紫外線照射後のＵＶインクの性状に大きな影響を与える。その化学的根拠は以下のように推測される。
【００４０】
例えば、紫外線の照射強度が低い場合、光重合開始剤の反応率が低く、活性化された光重合開始剤はすぐに消化されてしまう。さらに、立体障害が少ないため、反応は時間をかけて進行するが、重合末端が不活化してしまうと光重合開始剤がすでに消化されているため反応できなくなる。この場合、９０％反応時間は長くなり、かつ反応熱量は低くなる。一方、高い照射強度の場合、光重合開始剤の分解率が高く、活性化された光重合開始剤は長く存在する。よって、重合末端が不活性化した後でも、その活性化した光重合開始剤が反応するため、再び重合が開始されて高分子を形成できる。この場合、９０％反応時間は短くなり、かつ反応熱量は高くなる。
【００４１】
ところが、照射強度が高すぎると、重合末端が不活化した後に、活性化した重合開始剤が存在していた場合でも、立体障害が弊害となってなかなか重合できず、ついには立体障害で重合ができなくなる。この場合、９０％反応時間は長くなり、反応熱量は低くなる。
【００４２】
また、照射強度が低いと、分子量が大きい高分子が得られる。これは、光重合開始剤の反応開始率が低く、成長する分子数が少ないため、結果的に分子量が大きくなるからである。一方、照射強度が高いと、分子量が小さい高分子が得られる。これは、光重合開始剤の反応開始率が高く、成長する分子数が多くなるため、結果的に分子量が小さくなるからである。そして、分子量が大きい塗膜は一般的に硬い塗膜となるが、分子量が小さい塗膜は一般的に柔らかめの塗膜となる。また、紫外線の照射時間が長過ぎると、ＵＶランプの消費電力の増大を招くので、エネルギー効率的にも好ましくない。
【００４３】
このように、反応を十分に、かつ早く進行させ、良好なＵＶインクの塗膜を得るためには、活性化した光重合開始剤の寿命と、立体障害の弊害がない状態とのバランスが良好に保たれるのが重要といえる。そのためには、硬化前のＵＶインクに適した紫外線の照射条件を求め、その照射条件で照射しなければならない。
【００４４】
そこで、本実施形態では、紫外線の照射条件として、照射強度（ｍＷ／ｃｍ２）と、積算光量（ｍＪ／ｃｍ２）とをそれぞれ設定した。積算光量は、照射強度に照射時間（秒）を乗じることによって算出する。そして、後述する本発明の紫外線照射方法を用いることで、そのＵＶインクに最適な照射条件を簡便に見い出すことができると共に、その照射条件で紫外線を照射することができる。
【００４５】
次に、本発明の特徴である紫外線照射処理工程について、図１を参照して説明する。図１は、紫外線照射処理工程の流れを示すフローチャートである。本発明の紫外線照射処理工程は、予め設定された紫外線の積算光量下一定で、照射強度及び照射時間を変えながらＵＶインクに紫外線を照射し、照射時間に対する反応熱量と９０％反応時間とを各々測定する「測定工程」（Ｓ１０）と、該測定工程で測定された測定データをグラフにプロットして作成した反応熱量の変化を示す反応曲線（後述する第１近似曲線）と、９０％反応時間の変化を示す反応曲線（後述する第２近似曲線）とから第１近似式及び第２近似式を各々算出する「近似式算出工程」（Ｓ１１）と、該近似式算出工程で算出された各近似式について、照射強度を変化させた所定範囲内で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があるか否かを判断する「極大値・極小値判断工程」（Ｓ１２）と、該極大値・極小値判断工程で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があると判断された条件の積算光量を設定する「積算光量設定工程」（Ｓ１３）と、該積算光量設定工程で設定された積算光量一定で紫外線を照射する「照射工程」（Ｓ１４）とから構成されている。
【００４６】
以下、本発明の紫外線照射処理工程を用いて、ＵＶインクに紫外線を照射した場合の実施例について、図１乃至図１０を参照して説明する。図２は、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。図３は、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。図４は、積算光量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。図５は、積算光量＝６００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。図６は、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。図７は、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。図８は、積算光量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。図９は、積算光量＝６００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。なお、本実施例では、カチオン硬化型ブラックジェットインク（東亜合成株式会社製）を使用した。
【００４７】
まず、測定工程（Ｓ１０）を行う。測定工程では、加熱した際の熱分析ができる示差走査熱量計（「ＤＳＣ」：ティー・エイ・インスツルメント社製）に、照射強度、時間を変えて光を照射できる光照射装置（「ＰＣＡ」：ティー・エイ・インスツルメント社製）を組み合わせた熱量分析装置を用いた。この熱量分析装置では、紫外線を試料サンプル（ＵＶインク）に照射したときの照射時間に対する熱量の変化を分析できる。本実施例では、試料サンプルに照射する紫外線の積算光量を４種類（２００，３００，３５０，６００ｍＪ／ｃｍ２）設定した。そして、これら４種類の積算光量に対応する４つの試験区を設け、各試験区において積算光量一定で照射強度と照射時間とを変えながら、反応熱量の変化と９０％反応時間とを各々測定する。
【００４８】
なお、９０％反応時間は以下の方法で算出した。まず、熱量分析装置によって反応熱量の変化を測定する。反応熱量は、反応開始から反応終了までにおいて山なりの変化を示す。そして、熱量分析装置では、反応開始時を０％、反応終了時を１００％とし、その反応熱量の山を積分したデータが得られる。このデータの９０％時点での時間を９０％反応時間として算出する。９０％反応時間は、１００％反応時間に比べて測定誤差が少なく、信頼性が高い利点がある。
【００４９】
また、試験区とは、Ａ試験区（積算光量＝２００ｍＪ／ｃｍ２）、Ｂ試験区（積算光量＝３００ｍＪ／ｃｍ２）、Ｃ試験区（積算光量＝３５０ｍＪ／ｃｍ２）、Ｄ試験区（積算光量＝６００ｍＪ／ｃｍ２）の４つである。さらに、これら各試験区において、各試験区に設定された積算光量に基づき、照射強度と照射時間とを変えた複数の照射条件をそれぞれ設定し、これらの条件を検討するための試料サンプルを用意した。具体的には、Ａ試験区では、４つの照射条件を検討するため、Ａ−１〜４までの試料サンプル（図２参照）を用意した。Ｂ試験区では、５つの照射条件を検討するため、Ｂ−１〜５までの試料サンプル（図３参照）を用意した。Ｃ試験区では、５つの照射条件を検討するため、Ｃ−１〜５までの試料サンプル（図４参照）を用意した。Ｄ試験区では、７つの照射条件を検討するため、Ｄ−１〜７までの試料サンプル（図５参照）を用意した。
【００５０】
こうして、各試験区に設定された積算光量一定で照射強度と照射時間とを変えた各照射条件に従って、反応熱量の変化と９０％反応時間とを各々測定し、図２〜図５に示す測定結果を得ることができた。
【００５１】
次に、近似式算出工程（Ｓ１１）を行う。測定工程において、４つの積算光量下で照射された場合の測定データ（図２〜図５参照）が得られた。この近似式算出工程では、まず、各積算光量毎に得られた測定データから、照射強度の変化を示す軸に対して、反応熱量の測定データと、９０％反応時間の測定データとをそれぞれプロットする。そして、反応熱量の測定データのプロットから近似をとった第１近似曲線の第１近似式を算出する。他方、９０％反応時間の測定データのプロットから近似をとった第２近似曲線の第２近似式を算出する。結果は以下の通りである。
【００５２】
図２，図６に示すように、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）では、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、９０％反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とは、以下の様になった。
・第１近似式：ｙ＝０．０００６ｘ２−０．２８３１ｘ＋１２６．３２・・・（１）
Ｒ２＝０．７６５５
・第２近似式：ｙ＝−０．０００３ｘ２＋０．１６５８ｘ＋９９．２７４・・・（２）
Ｒ２＝０．９０９１
【００５３】
図３，図７に示すように、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）では、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、９０％反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とは、以下の様になった。
・第１近似式：ｙ＝−０．０００７ｘ２＋０．３６７９ｘ＋１３６．８２・・・（３）
Ｒ２＝０．９２２１
・第２近似式：ｙ＝０．０００５ｘ２−０．３３７１ｘ＋１３５．９６・・・（４）
Ｒ２＝０．８５０３
【００５４】
図４，図８に示すように、積算光量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２）では、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、９０％反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とは、以下の様になった。
・第１近似式：ｙ＝−８Ｅ−０５ｘ２−０．００５４ｘ＋１６４．２９・・・（５）
Ｒ２＝０．９０３９
・第２近似式：ｙ＝８Ｅ−０５ｘ２＋０．０４８５ｘ＋１１０．５１・・・（６）
Ｒ２＝０．９６１２
【００５５】
図５，図９に示すように、積算光量＝６００（ｍＪ／ｃｍ２）では、反応熱量の変化を示す第１近似曲線の第１近似式と、９０％反応時間の変化を示す第２近似曲線の第２近似式とは、以下の様になった。
・第１近似式：ｙ＝１Ｅ−０５ｘ２−０．０１２７ｘ＋２０３．６５・・・（７）
Ｒ２＝０．９６７７
・第２近似式：ｙ＝０．０００８ｘ２−０．５０２６ｘ＋１５１．６・・・（８）
Ｒ２＝０．６９
【００５６】
次に、極大値・極小値判断工程（Ｓ１２）について説明する。極大値・極小値判断工程では、近似式算出工程で算出された各積算光量毎の第１近似式及び第２近似式について、照射強度を変化させた範囲内で、第１近似式に極大値を有し、かつ第２近似式に極小値を有するか否かを各々判断する。この理由は以下の通りである。まず、第１近似式は、照射強度に対する反応熱量の変化を示す式である。従って、反応熱量は高ければ高いほど、重合反応が進んでいることを意味し、より確実に硬化させることができる。つまり、照射強度を変化させた所定範囲内で、反応熱量の極大値が有れば、ＵＶインクを硬化させる照射条件として適切である。
【００５７】
他方、第２近似式は、照射強度に対する９０％反応時間の変化を示す式である。従って、９０％反応必要時間が短ければ短いほど、硬化に要する時間は短縮され、ＵＶランプの消費電力を節約できる。また、９０％反応時間が短いということは、重合する反応速度が速いのであるから、より確実に硬化させることができる。つまり、照射強度を変化させた範囲内で９０％反応時間の極小値が有れば、ＵＶインクを硬化させる照射条件として適切である。従って、照射強度を変化させた所定範囲内で、第１近似式に極大値を有し、第２近似式に極小値を有する条件の積算光量が最適な積算光量である。
【００５８】
ここで、極大値・極小値を近似曲線から求める方法について説明する。例えば、極値を有するとは、得られたデータの近似曲線の２次関数ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃを微分して得られた式をｙ’＝ｄｘ’＋ｅとした場合、ｙ’＝０としたときに得られるｘ’＝αで極大値又は極小値になっている。つまり、測定した照射強度の範囲内にαがあれば、極大値又は極小値を有していることになる。そして、その極値が極大か極小かを判断するには、α−１の数値を微分した式ｙ’＝ｄｘ’＋ｅに代入して得られるｙ’の値がマイナスであって、α＋１の数値を代入して得られれるｙ’値がプラスであった場合は極小値であると分かる。その逆の場合は極大値であると分かる。このような方法から、各積算光量において極大値・極小値が有るか否かを判断した。各積算光量における極大値・極小値の判断結果は以下の通りである。
【００５９】
まず、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）では、照射強度を変化させた８４〜３３６（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内において、（１）式である第１近似式と、（２）式である第２近似式とについては何れにも極大値、極小値は得られなかった。
【００６０】
また、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）では、照射強度を変化させた８４〜５０４（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内において、（３）式である第１近似式と、（４）式である第２近似式とについて以下の極大値、極小値が得られた。
・第１近似式・・・照射強度＝２６２．８、反応熱＝１８５．２
・第２近似式・・・照射強度＝２８０．９、反応時間＝８８．６
【００６１】
また、積算光量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２）では、照射強度を変化させた９８〜５８８（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内において、（６）式である第２近似式については以下の極小値が得られたが、（５）式である第１近似式については、照射強度の範囲外に極大値が得られた。
・第１近似式・・・照射強度＝３３．７５、反応熱＝１５５．３（照射強度の範囲外）
・第２近似式・・・照射強度＝３０３．１、反応時間＝１０３．２
【００６２】
また、積算光量＝６００（ｍＪ／ｃｍ２）では、照射強度を変化させた３６〜５０４（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内において、（８）式である第２近似式については以下の極小値が得られたが、（７）式である第１近似式については極大値は得られなかった。
・第２近似式・・・照射強度＝３１４．１、反応時間＝７２．８
【００６３】
以上の結果から、照射強度を変化させた範囲内で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値を有すると判断された条件の積算光量は、３００（ｍＪ／ｃｍ２）のみであった。
【００６４】
次に、積算光量設定工程（Ｓ１３）を行う。上記したように、極大値・極小値判断工程では、第１近似式に極大値を有し、且つ第２近似式に極小値を有する条件の積算光量は、照射強度を変化させた範囲内で、３００（ｍＪ／ｃｍ２）のみであった。ここで、これらの条件を満たす積算光量が複数有る場合、例えば、９０％反応時間が短い方を選択するのが好ましい。例えば、紫外線を照射してから反応が収束する時間が早いほど、（９０％反応時間が短いほど）、塗膜表面のべた付き（タック感）が低減することが知られている。さらに、良好な積算光量の中でも、照射時間を短くして生産性を上げるためには、できるだけ反応時間を短くしたい。これらの理由から、９０％反応時間が短い方を選択する。
【００６５】
さらに、照射強度については、極大値に対応する照射強度と、極小値に対応する照射強度との間で決定する。ここで、第１近似式の極大値に対応する照射強度は、２６２．８（ｍＷ／ｃｍ２）であり、第２近似式の極小値に対応する照射強度は、２８０．９（ｍＷ／ｃｍ２）である。従って、紫外線の照射条件として、照射強度を２６２．８〜２８０．９（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内で設定するのが好ましい。
【００６６】
次に、照射工程（Ｓ１４）を行う。照射工程では、積算光量設定工程で設定された照射条件、即ち、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）、照射強度＝２６２．８〜２８０．９（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内で紫外線をＵＶインクの塗膜に向けて照射する。これにより、ＵＶインクの塗膜を短時間で良好に硬化させることができる。
【００６７】
次に、紫外線照射処理工程によって紫外線を照射されたＵＶインクの塗膜強度を評価するための強度試験を行った。ここでは、比較例として、積算光量が２００（ｍＪ／ｃｍ２）で、照射強度を２パターンで変えて紫外線を照射した２つのサンプル（Ｎｏ１，２）と、本実施例として、積算光量が３００（ｍＪ／ｃｍ２）で照射強度を３パターン変えて紫外線を照射した３つのサンプル（Ｎｏ３〜５）とをそれぞれ用意した。
【００６８】
具体的には、サンプルＮｏ１は、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）、照射強度＝９０（ｍＷ／ｃｍ２）の照射条件で照射した塗膜であり、サンプルＮｏ２は、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）、照射強度＝１６５（ｍＷ／ｃｍ２）の照射条件で照射した塗膜であり、サンプルＮｏ３は、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）、照射強度＝１６５（ｍＷ／ｃｍ２）の照射条件で照射した塗膜であり、サンプルＮｏ４は、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）、照射強度＝２６５（ｍＷ／ｃｍ２）の照射条件で照射した塗膜であり、サンプルＮｏ５は、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）、照射強度＝４０５（ｍＷ／ｃｍ２）の照射条件で照射した塗膜である。これら５つのサンプルについて塗膜の強度試験を行った。強度試験は、ＪＩＳ  Ｋ５６００−５−４（ＩＳＯ／ＤＩＮ  １５１８４）に準じて行い、鉛筆硬度がＨＢ以上で塗膜に抵抗性があったものを「○」、抵抗性が認められなかったものを「×」としてそれぞれ評価した。
【００６９】
次に、硬度試験の結果について、図１０を参照して説明する。図１０は、ＵＶインクの塗膜の強度試験の結果を示す表である。まず、積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）であるサンプルＮｏ１，２は、何れも塗膜強度が「×」であった。これは積算光量が低すぎて、光重合開始剤の分解速度が遅く、モノマー及びオリゴマーの重合が進まなかったものと推測される。一方、積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）であるサンプルＮｏ３，４は、塗膜強度が「○」であった。ここで、サンプルＮｏ４の照射強度は、照射強度の範囲である２６２．８〜２８０．９（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲内であるので、塗膜強度には何ら問題なかった。なお、サンプルＮｏ３の照射強度は、積算光量設定工程で設定された照射強度の範囲である２６２．８〜２８０．９（ｍＷ／ｃｍ２）の範囲から外れているが、塗膜強度には問題なかった。
【００７０】
ところが、サンプルＮｏ５は、積算光量が３００（ｍＪ／ｃｍ２）であるものの、塗膜強度が「×」であった。これは照射強度が４０５（ｍＷ／ｃｍ２）と高すぎたために、光重合開始剤の反応開始率が高く、成長する分子数が多くなったため、結果的に分子量が小さくなったからと推測される。分子量が小さい塗膜は、一般的に柔らかめの塗膜となるため、塗膜強度が得られなかったと思われる。従って、紫外線照射処理工程によって紫外線を照射されたＵＶインクの塗膜は良好な塗膜強度を得られることが証明された。即ち、本発明の紫外線照射処理工程によれば、ＵＶインクの種類に応じて適正な積算光量を簡便に見い出すことができると共に、その積算光量で紫外線を照射できるので、ＵＶインクを短時間で確実に硬化させることができる。よって、ＵＶインクの良好な塗膜品質を簡単に得ることができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態の紫外線照射方法によれば、ＵＶインクに紫外線を照射する照射条件として、積算光量および照射強度を設定する。そして、使用するＵＶインクに対して、積算光量一定で照射強度と照射時間とを変えながらＵＶインクの反応熱量と９０％反応時間とを測定する。次いで、照射強度に対する反応熱量の変化を示す第１近似式と、照射強度に対する９０％反応時間の変化を示す第２近似式とを算出する。ここで、第１近似式に極大値があって、第２近似式に極小値があるか否かを判断する。この条件を何れも満たす場合は、照射強度を変化させた範囲内で、ＵＶインクにおける重合反応を十分に、かつ早く進行させることができる。従って、ＵＶインクの塗膜を短時間で良好に硬化させることができる。
【００７２】
次に、上記した紫外線照射処理方法を利用すると共に、ＵＶインクジェットプリンタで印刷媒体に吐出したインク画像に最適な照射条件で紫外線を照射できる画像形成システム１００について、図１１を参照して説明する。図１１は、画像形成システム１００の電気的構成を示すブロック図である。
【００７３】
図１１に示すように、画像形成システム１００は、ＵＶインクジェットプリンタ２０と、該ＵＶインクジェットプリンタ２０で使用するＵＶインクの最適な照射条件を求めるために、積算光量毎の反応熱量等を測定するための熱量分析装置５と、該熱量分析装置５の測定データを用いて、そのＵＶインクの最適な照射条件を求め、その照射条件にかかる照射データを作成し、ＵＶインクジェットプリンタ２０に出力する照射データ作成装置１０とから構成されている。なお、熱量分析装置５は、上記した紫外線照射処理工程で使用される熱量分析装置と同じであるので説明を省略する。
【００７４】
まず、ＵＶインクジェットプリンタ２０について説明する。図１１に示すように、ＵＶインクジェットプリンタ２０は、ＵＶインクジェットプリンタ２０の全体の制御を司るＣＰＵ２１が設けられている。このＣＰＵ２１には、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、フラッシュメモリ２４、ＵＶランプ４０を駆動させるＵＶ駆動回路３０、インクジェットヘッド４１を駆動させるヘッド駆動回路３１と、印刷媒体を搬送するための搬送機構４２を駆動させる搬送駆動回路３２とがバス４５を介して接続されている。さらに、バス４５には、ＵＳＢインタフェース３５が接続され、そのＵＳＢインタフェース３５には、照射データ作成装置１０が接続されている。
【００７５】
なお、ＲＯＭ２２には、ＵＶインクジェットプリンタ２０の動作を制御するための制御プログラムや、印刷処理を実行するための印刷実行プログラム等を記憶したプログラム記憶エリアと、プログラムの実行に必要な設定や初期値、データ等の情報を記憶したプログラム関係情報記憶エリアと、その他各種記憶エリア等が設けられている。さらに、ＲＡＭ６２には、照射データ作成装置１０から受信した照射データを記憶する照射データ記憶エリアや、その他各種記憶エリアが設けられている。また、フラッシュメモリ２４には、外部からの入力画像に基づいて作成された画像データ等が記憶されている。
【００７６】
次に、照射データ作成装置１０について説明する。図１２は、照射データ作成装置１０の電気的構成を示すブロック図である。照射データ作成装置１０は、例えばＵＳＢ等の規格に基づく通信ケーブルによって、熱量分析装置５と、ＵＶインクジェットプリンタ２０とにそれぞれ接続される。そして、照射データ作成装置１０では、熱量分析装置５から出力された測定データに基づいて、ＵＶインクに最適な照射データが作成される。さらに、この照射データがＵＶインクジェットプリンタ２０に送信されて、その照射データに基づいて、ＵＶランプ４０による紫外線の照射が行われる。
【００７７】
図１２に示すように、照射データ作成装置１０には、その制御を司るＣＰＵ１１０が設けられている。そして、ＣＰＵ１１０には、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５、ハードディスク１１６（以下、ＨＤＤ１１６と略す）、表示制御部１２６、入力検知部１２７、及びＵＳＢインタフェース１２９，１３０がバス１１４を介して各々接続されている。
【００７８】
そして、ＲＯＭ１１１には、ＣＰＵ１１０が実行するＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５には記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１３１が挿入され、このＣＤ−ＲＯＭ１３１に記録されているデータがＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５によって読み出される。ＣＤ−ＲＯＭ１３１には、本発明に係る照射データ作成プログラムや、このプログラムの実行時に使用されるデータが記憶されている。そして、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１５によって読み出されたデータは、ＨＤＤ１１６に設けられた各種記憶エリアに記憶される。
【００７９】
さらに、表示制御部１２６は、操作画面を表示するためのモニタ１３３に接続され、このモニタ１３３の表示を制御する。また、入力検知部１２７は、ユーザが操作の入力を行うためのキーボード１３５やマウス１３６に接続され、これらの入力の検知を行う。そして、ＵＳＢインタフェース１２９によって、外部機器であるＵＶインクジェットプリンタ２０に接続され、データの送受信が可能となる。さらに、ＵＳＢインタフェース１３０によって、外部機器である照射データ作成装置１０に接続され、データの送受信が可能となる。
【００８０】
次に、ＵＶインクジェットプリンタ２０の動作について概略的に説明する。図１１に示すように、ＵＶインクジェットプリンタ２０では、ＣＰＵ２１によって、フラッシュメモリ２４に記憶された画像データが読み込まれ、インクジェットヘッド４１の駆動が制御される。これによって、印刷媒体上にＵＶインクが吐出され、画像データに対応するインク画像が形成される。印刷媒体は、搬送機構４２によってインクジェットヘッド４１から搬送経路に沿って搬送され、ＵＶランプ４０から紫外線が照射されることによって、インク画像が印刷媒体上に定着するようになっている。なお、搬送機構４２およびＵＶランプ４０の駆動はＣＰＵ２１によって制御される。そして、ＵＶランプ４０の照射条件（照射時間、照射強度）は、後述する照射データ作成装置１０から受信した照射データに基づいて制御される。
【００８１】
次に、ＣＰＵ１１０による照射データ作成処理について、図１３を参照して説明する。図１３は、ＣＰＵ１１０による照射データ作成処理のフローチャートである。この照射データ作成処理は、上記した紫外線照射処理工程の一部をＣＰＵ１１０が処理するものであって、そこで作成された照射データをＵＶインクジェットプリンタ２０に送信するものである。よって、以下の説明では、紫外線照射処理工程の各工程と同じ内容を処理するステップについては、上記説明を援用する。
【００８２】
まず、熱量分析装置５に硬化前のＵＶインクの複数のサンプルがセットされる。そして、測定スイッチを押下することによって、予め設定された複数の積算光量毎に、反応熱量および反応時間の測定が順に開始される。これら積算光量毎の測定データは、熱量分析装置５に設けられた記憶手段に随時記憶される。そして、出力ボタン（図示外）をオンすることで、この記憶手段に記憶された全測定データが、照射データ作成装置１０に向かって出力される。なお、熱量分析装置５で測定された測定データは、出力の指示が無くとも、照射データ作成装置１０に随時出力するようにしてもよい。
【００８３】
一方、照射データ作成装置１０のＣＰＵ１１０では、熱量分析装置５から積算光量毎の測定データを受信したか否かが判断される（Ｓ２１）。測定データを受信しない場合は（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ２１に戻り、測定データを受信するまで引き続き監視を継続する。そして、ＵＳＢインタフェース１３０を介して、熱量分析装置５から測定データを受信した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、それらの測定データがＲＡＭ１１２の測定データ記憶エリア（図示外）に記憶される（Ｓ２２）。なお、測定データ記憶エリアに記憶された測定データの反応時間は１００％反応時間であるため、ここで９０％反応時間が算出された上で新たに記憶される。
【００８４】
次いで、近似式算出処理がなされる（Ｓ２３）。この近似式算出処理では、ＲＡＭ１１２の測定データ記憶エリアに記憶された測定データ（反応熱量、９０％反応時間）を用いて、上記した紫外線照射処理工程の近似式算出工程（図１に示すＳ１１参照）の内容が実行される。即ち、反応熱量の変化を示す反応曲線の第１近似曲線と、９０％反応時間の変化を示す反応曲線の第２近似曲線とから、第１近似式及び第２近似式が各々算出される。なお、これら第１近似式及び第２近似式は、ＲＡＭ１１２の近似式記憶エリア（図示外）に記憶される。
【００８５】
次いで、極大値・極小値判断処理がなされる（Ｓ２４）。この極大値・極小値判断処理では、近似式算出処理で算出された第１近似式及び第２近似式について、上記した紫外線照射処理工程の極大値・極小値判断工程（図１に示すＳ１２参照）の内容が実行される。即ち、照射強度を変化させた所定範囲内で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があるか否かが積算光量毎にそれぞれ判断される。
【００８６】
次いで、照射データ設定処理がなされる（Ｓ２５）。この照射データ設定処理では、極大値・極小値判断処理で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があると判断された条件の積算光量が選択され、その積算光量を照射データとしてＨＤＤ１１６に記憶する（Ｓ２６）。なお、極大値・極小値判断処理で所定条件を満たす積算光量が複数あった場合、積算光量設定処理では、例えば、９０％反応時間が短い方が選択される。また、照射強度については、極大値に対応する照射強度と、極小値に対応する照射強度との間で自動的に決定される。次いで、ＨＤＤ１１６に記憶された照射データが、ＵＳＢインタフェース１２９を介してＵＶインクジェットプリンタ２０に向かって出力される（Ｓ２６）。こうして、照射データ作成処理の一連の流れが終了する。
【００８７】
そして、照射データ作成装置１０から出力された照射データは、ＵＶインクジェットプリンタ２０のＵＳＢインタフェース３５からバス４５を介してフラッシュメモリ２４に記憶される。そして、ＵＶインクジェットプリンタ２０のＣＰＵ２１は、フラッシュメモリ２４に記憶された照射データに基づいて、ＵＶランプ４０の照射条件（照射時間、照射強度）を設定する。従って、印刷媒体上に吐出されたＵＶインクに対して最適な照射条件で紫外線を照射できるので、ＵＶインクにおける重合反応を十分に、かつ早く進行させることができる。そして、印刷媒体上に形成されたインク画像を短時間でより確実に定着させることができる。
【００８８】
なお、以上の説明において、図１１に示すＵＶインクジェットプリンタ２０が本発明の「印刷装置」、「紫外線硬化型インクジェットプリンタ」に相当し、熱量分析装置５が本発明の「熱量測定手段」に相当する。また、図１３に示すＳ２３の処理を実行するＣＰＵ１１０が本発明の「近似式算出手段」に相当し、Ｓ２４の処理を実行するＣＰＵ１１０が本発明の「極大値・極小値判断手段」に相当し、Ｓ２５，Ｓ２６の処理を実行するＣＰＵ１１０が本発明の「データ設定手段」に相当する。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態の画像形成システム１００は、ＵＶインクを印刷媒体上に吐出して、紫外線を照射して硬化させるＵＶインクジェットプリンタ２０を備えている。このシステムでは、熱量分析装置５によってＵＶインクの積算光量毎の反応熱量等が測定され、それらの測定データが照射データ作成装置１０に入力される。照射データ作成装置１０では、まず、受信した測定データを用いて、反応熱量の変化を示す反応曲線の第１近似曲線と、９０％反応時間の変化を示す反応曲線の第２近似曲線とから、第１近似式及び第２近似式が各々算出される（Ｓ２３）。次いで、近似式算出処理で算出された第１近似式及び第２近似式について、照射強度を変化させた所定範囲内で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があるか否かが積算光量毎にそれぞれ判断される（Ｓ２４）。
【００９０】
さらに、極大値・極小値判断処理で、第１近似式に極大値、第２近似式に極小値があると判断された条件の積算光量を選択し、その積算光量を照射データとして決定し（Ｓ２５）、ＨＤＤ１１６に記憶される（Ｓ２６）。ＨＤＤ１１６に記憶された照射データは、ＵＶインクジェットプリンタ２０に向かって出力される（Ｓ２７）。ＵＶインクジェットプリンタ２０では、照射データ作成装置１０から受信した照射データがフラッシュメモリ２４に記憶され、その照射データに基づいて、ＵＶランプ４０の照射条件（照射時間、照射強度）が設定される。従って、印刷媒体上に吐出されたＵＶインクに対して最適な照射条件で紫外線を照射できるので、ＵＶインクにおける重合反応を十分に、かつ早く進行させることができる。そして、印刷媒体上に形成されたインク画像を短時間でより確実に定着させることができる。
【００９１】
なお、本発明の紫外線照射方法、照射データ作成装置および画像形成システム１００は、上記実施形態に限らず、各種の変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態では、照射データ作成装置１０が熱量分析装置５の測定データを用いて、ＵＶインクジェットプリンタ２０で使用するＵＶインクの最適な照射条件を求めているが、ＵＶインクジェットプリンタ２０のＣＰＵ２１に上記した照射データ作成処理をさせてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、ＵＶランプ４０、ＵＶ駆動回路３０を備えたＵＶインクジェットプリンタ２０を一例として説明したが、例えば、これらのＵＶ照射機構を備え、紫外線を照射する紫外線照射装置に置き換えることも可能である。この場合、紫外線照射装置では、照射データ作成装置１０から受信した照射データに基づいて、ＵＶランプで紫外線を照射することができる。
【００９３】
さらに、上記実施形態で説明した画像形成システム１００は、熱量分析装置５を備えているが、照射データ作成装置１０とＵＶインクジェットプリンタ２０とからなる画像形成システムでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の紫外線照射方法は、印刷装置に限らず、ＵＶインクに紫外線を照射して硬化させる装置であれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】紫外線照射処理工程の流れを示すフローチャートである。
【図２】積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。
【図３】積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。
【図４】積算光量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。
【図５】積算光量＝６００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定結果を示す表である。
【図６】積算光量＝２００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。
【図７】積算光量＝３００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。
【図８】積算光量＝３５０（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。
【図９】積算光量＝６００（ｍＪ／ｃｍ２）の測定データをプロットしたグラフである。
【図１０】ＵＶインクの塗膜の強度試験の結果を示す表である。
【図１１】画像形成システム１００の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】照射データ作成装置１０の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】ＣＰＵ１１０による照射データ作成処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
５    熱量分析装置
１０    照射データ作成装置
２０    ＵＶインクジェットプリンタ
３０    ＵＶ駆動回路
３１    ヘッド駆動回路
３２    搬送駆動回路
４０    ＵＶランプ
４１    インクジェットヘッド
１００    画像形成システム
１１０    ＣＰＵ
１１１    ＲＯＭ
１１２    ＲＡＭ
【図１】
2009234156.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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