(57)【要約】【課題】事前に下地処理を施すことなく、ガラス板、金属板、樹脂板、木質板などの各種素材の記録媒体の表面に印字を行うことのできるプリンタを提案すること。【解決手段】プリンタ１は、記録媒体３０を載せる媒体載置面４を備えたテーブル５と、レジンインクにより印字を行うインクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッドを担持しているヘッドキャリッジ１０を媒体載置面４に平行な方向に往復移動させるキャリッジ駆動機構と、ヘッドキャリッジ１０に固定されている断熱ブロック１２と、媒体載置面４を照射する状態で断熱ブロック１２に固定され、ヘッドキャリッジ１０と共に移動するレジンインク硬化用の加熱ランプユニット１３とを有している。レジンインクを記録媒体表面に定着させるための加熱工程を印字工程と同時に行うことができる。よって、各種素材の記録媒体の表面に効率良く印字を行うことが可能になる。【選択図】図２
2009119602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を載せる媒体載置面を備えたテーブルと、
レジンインクなどの熱硬化形インクにより印字を行うインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを担持しているヘッドキャリッジを前記媒体載置面に平行な方向に往復移動させるキャリッジ駆動機構と、
前記ヘッドキャリッジに固定されている断熱部材と、
前記媒体載置面を照射する状態で前記断熱部材に固定され、前記ヘッドキャリッジと共に移動する熱硬化形インク硬化用の加熱手段と、
を有していることを特徴とするプリンタ。
【請求項２】
請求項１において、
前記媒体載置面を加熱する加熱機構を有していることを特徴とするプリンタ。
【請求項３】
請求項１において、
前記加熱手段による加熱状態を制御するための温度制御機構を有していることを特徴とするプリンタ。
【請求項４】
請求項１において、
前記加熱手段は加熱ランプであることを特徴とするプリンタ。
【請求項５】
請求項４において、
前記加熱ランプはハロゲンランプなどのアークランプであることを特徴とするプリンタ。
【請求項６】
請求項１において、
前記ヘッドキャリッジにおける移動方向の両側に、前記断熱部材が取り付けられており、
前記加熱手段は、各断熱部材に固定した第１加熱手段および第２加熱手段を備えていることを特徴とするプリンタ。
【請求項７】
請求項６において、
前記加熱手段による加熱状態を制御する温度制御機構を有しており、
当該温度制御機構は、前記加熱手段のうち、前記ヘッドキャリッジの移動方向の後側に位置している加熱手段を駆動することを特徴とするプリンタ。
【請求項８】
請求項１において、
前記キャリッジ駆動機構が搭載されている支持ユニットと、
当該支持ユニットを前記ヘッドキャリッジの移動方向とは直交する方向に往復移動させる送り機構とを有していることを特徴とするプリンタ。
【請求項９】
請求項８において、
前記送り機構は、前記支持ユニットの移動方向に沿って一定の間隔で平行に延びる左右の水平ガイド枠を備え、
前記テーブルは、左右の前記水平ガイド枠の間に出し入れ可能な移動式のテーブルであることを特徴とするプリンタ。
【請求項１０】
請求項１において、
前記テーブルを昇降させるテーブル昇降機構を有していることを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙、布、フィルム、ガラス板、金属板、樹脂板、木質板などの各種素材の記録媒体の表面に印字を行うのに適したプリンタに関するものである。更に詳しくは、水性インクを用いて樹脂板などに印字を行う場合とは異なり、印字に先立って記録媒体の表面に下地処理を施す必要のない汎用性の高いプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタを用いて、厚さ、大きさの異なる各種の記録媒体に印字を行うことのできるプリンタが提案されている。本願人も、特許文献１において、木製の板材、丸材などのような厚い記録媒体の表面に印字を行うのに適したインクジェット式の大型プリンタを提案している。この大型プリンタでは、記録媒体を担持した媒体搬送トレーを印字ヘッドによる印字位置を経由して搬送することにより印字を行うように構成されている。また、媒体搬送トレーの搬送機構を昇降することにより、印字ヘッドと記録媒体のギャップ調整を行うように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−１９０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、インクジェット式のプリンタでは一般に水性インクが使用されている。水性インクを使用する場合には、樹脂板、金属板などのようにインク定着性の悪い記録媒体に印字を行う際に、下地処理を施してインク吸収層を形成して、インクを定着させることができるようにする必要がある。ソルベントインクを用いれば塩化ビニル製の記録媒体の表面に直接に印字を行うことが可能であるが、それ以外の樹脂、金属などの素材からなる記録媒体への定着性が悪く、やはり下地処理が必要である。
【０００４】
本発明の課題は、この点に鑑みて、事前に下地処理を施すことなく、ガラス板、金属板、樹脂板、木質板などの各種素材の記録媒体の表面に印字を行うことのできるインクジェット方式のプリンタを提案することにある。
【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、本発明のプリンタは、記録媒体を載せる媒体載置面を備えたテーブルと、レジンインクなどの熱硬化形インクにより印字を行うインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを担持しているヘッドキャリッジを前記媒体載置面に平行な方向に往復移動させるキャリッジ駆動機構と、前記ヘッドキャリッジに固定されている断熱部材と、前記媒体載置面を照射する状態で前記断熱部材に固定され、前記ヘッドキャリッジと共に移動する熱硬化形インク硬化用の加熱手段とを有していることを特徴としている。
【０００６】
テーブルの媒体載置面に記録媒体を載せ、キャリッジ駆動機構によってヘッドキャリッジを往復移動させながら、そこに搭載されているインクジェットヘッドにより記録媒体の表面に印字を行う。インクジェットヘッドの隣には断熱部材を挟み加熱手段が取り付けられている。インクジェットヘッドによる印字位置は加熱手段によって加熱されるので、記録媒体の表面に付着した熱硬化形インク液滴が熱硬化してその表面に定着する。したがって、熱硬化形インクを記録媒体表面に定着させるための加熱工程を、印字工程と同時に行うことができる。よって、各種素材の記録媒体の表面に効率良く印字を行うことが可能になる。
【０００７】
ここで、本発明のプリンタは、前記媒体載置面を加熱する加熱機構を有していることを特徴としている。媒体載置面を加熱しておけば、そこに載せた記録媒体が加熱され、加熱状態で印字が行われる。この結果、記録媒体の表面に付着した熱硬化形インク液滴の熱硬化を短時間で行うことができるので、印字速度を高めることが可能になる。また、インクジェットヘッドの下側に加熱手段が配置されていると、インクジェットヘッドのノズル面が加熱されて、各ノズルのインクが熱によって硬化してノズルが詰まるなどの弊害が発生する。本発明ではこのような弊害の発生を回避できる。
【０００８】
また、本発明のプリンタは、前記加熱手段による加熱状態を制御するための温度制御機構を有していることを特徴としている。記録媒体の素材に応じて最適な状態で熱硬化形インクの液滴を熱硬化させることができる。
【０００９】
ここで、本発明では、前記加熱手段は加熱ランプであることを特徴としている。加熱ランプとしては、ハロゲンランプなどの放電ランプを用いることができる。このようなランプは放熱量が多く、また、温度上昇が早いので、点灯時点から直ちに高熱が発生する。さらに、電圧制御によって加熱対象の記録媒体表面の温度制御も容易である。
【００１０】
また、本発明では、前記ヘッドキャリッジにおける移動方向の両側に、前記断熱部材が取り付けられており、前記加熱手段は、各断熱部材に固定した第１加熱手段および第２加熱手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
この場合、前記加熱手段による加熱状態を制御する温度制御機構を有しており、当該温度制御機構は、前記加熱手段のうち、前記ヘッドキャリッジの移動方向の後側に位置している加熱手段を駆動することが望ましい。場合によっては、両側の加熱手段を同時に駆動するようにしてもよい。
【００１２】
インクジェットヘッドの両側に加熱手段を配置しておけば、往復移動しながら印字を行う場合に、いずれの方向に移動する場合であってもインク液滴を硬化させることができる。
【００１３】
次に、本発明のプリンタは、前記キャリッジ駆動機構が搭載されている支持ユニットと、当該支持ユニットを前記ヘッドキャリッジの移動方向とは直交する方向に往復移動させる送り機構とを有していることを特徴としている。重量のある記録媒体の場合には、それを載せたトレーを搬送するよりも、インクジェットヘッドの側をその移動方向とは直交する方向に移動させて印字を行うことが望ましい。
【００１４】
この場合、前記送り機構は、前記支持ユニットの移動方向に沿って一定の間隔で平行に延びる左右の水平ガイド枠を備え、前記テーブルは、左右の前記水平ガイド枠の間に出し入れ可能な移動式のテーブルであることを特徴としている。このようにすれば、テーブルを作業台車と同様に取り扱うことができる。例えば、別の場所においてテーブルに記録媒体を載せ、その状態でテーブルを移動して左右の水平ガイド枠の間に入れて位置決めすれば、記録媒体がプリンタに設置された状態を形成できる。よって、重量物への印字などにおいては極めて便利である。
【００１５】
次に、本発明のプリンタは前記テーブルを昇降させるテーブル昇降機構を有していることを特徴としている。厚さの異なる記録媒体に印字を行う場合に、テーブルを昇降させることによりプラテンギャップを調整できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のプリンタでは、テーブルの媒体載置面に記録媒体を載せ、キャリッジ駆動機構によってヘッドキャリッジを往復移動させながら、そこに搭載されているインクジェットヘッドにより記録媒体の表面にレジンインクなどの熱硬化形インクによる印字が行われる。インクジェットヘッドの隣には断熱部材を挟み加熱ランプなどの加熱手段が取り付けられており、インクジェットヘッドによる印字位置は加熱手段によって加熱されるので、記録媒体の表面に付着したレジンインクなどの熱硬化形インクの液滴が熱硬化してその表面に定着する。したがって、熱硬化形インクを記録媒体表面に定着させるための加熱工程を印字工程と同時に行うことができる。よって、本発明のプリンタによれば、インク定着用の下地処理を必要とすることなく、各種素材の記録媒体の表面に効率良く印字を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して本発明を適用したインクジェット方式のプリンタを説明する。
【００１８】
図１は本例のプリンタを示す概略斜視図であり、図２はその制御系も含めて示す概略構成図である。本例のプリンタ１は、縦長の矩形枠状の架台２と、この架台２に搭載されている門型の支持ユニット３と、架台２の内側に設置された水平な長方形の媒体載置面４を備えたテーブル５とを有している。
【００１９】
支持ユニット３は、左右の垂直枠６、７と、これらの間に架け渡した水平枠８とを備えている。水平枠８は左右の垂直枠６、７の間に水平に架け渡したキャリッジガイド９を備えており、このキャリッジガイド９に沿って、ヘッドキャリッジ１０がプリンタ幅方向に往復移動可能である。ヘッドキャリッジ１０にはインクジェットヘッド１１が下向きに担持されている。ヘッドキャリッジ１０はキャリッジモータ１４を含むキャリッジ駆動機構によってプリンタ幅方向Ｘに往復移動する。
【００２０】
ヘッドキャリッジ１０における移動方向の一方の端面には所定厚さの断熱ブロック１２が固定されている。断熱ブロック１２の反対側の端面にはハロゲンランプからなる加熱ランプユニット１３が照射方向が下向きとなるように固定されている。したがって、加熱ランプユニット１３はヘッドキャリッジ１０と一緒にプリンタ幅方向に往復移動する。
【００２１】
なお、ハロゲンランプ以外の加熱ランプを用いることもできる。また、加熱ランプ以外の加熱手段を用いることもできる。さらに、ヘッドキャリッジ１０の両端面に断熱ブロックを取り付け、各断熱ブロックに加熱ランプユニットなどの加熱手段を固定してもよい。この場合には、ヘッドキャリッジ１０の移動方向の後側に位置する加熱手段によって吐出されたレジンインクを加熱して硬化させればよい。
【００２２】
インクジェットヘッド１１には不図示のインクタンクからレジンインクが供給され、レジンインクを用いて、媒体載置面４に載せた記録媒体３０の印字面３０ａに印字が行われる。レジンインク以外の熱硬化形インクを用いることもできる。
【００２３】
次に、ヘッドキャリッジ１０などが搭載されている支持ユニット３は、架台２の左右のガイド枠１５、１６に沿ってプリンタ前後方向Ｙに移動可能な状態で支持されている。支持ユニット３は、送りモータ１７を含む送り機構によってプリンタ前後方向Ｙに移動する。
【００２４】
次に、テーブル５には媒体載置面４を加熱するための加熱機構１８が備わっている。媒体載置面４に載せた記録媒体３０は、加熱機構１８によって裏面側から加熱される。また、ヘッドキャリッジ１０と一緒に移動する加熱ランプユニット１３によって上側から加熱される。本例では、加熱機構１８には温度制御機能が組み込まれており、加熱ランプユニット１３にはトランスなどからなる電圧制御回路１９を介して駆動電流が供給され、加熱温度を制御可能となっている。
【００２５】
さらに、テーブル５は、例えば油圧式の昇降式テーブルであり、油圧駆動機構２１によって高さ調整を行うことが可能となっている。
【００２６】
なお、各部の制御はマイクロコンピュータなどを中心に構成されているプリンタ制御盤２２によって行われるようになっている。
【００２７】
この構成のプリンタ１の動作を説明する。テーブル５の媒体載置面４に記録媒体３０を載せ、油圧駆動機構２１によって記録媒体３０の印字面３０ａとインクジェットヘッド１１のギャップ調整を行う。これに先立って、あるいは、このギャップ調整の後に、加熱機構１８を駆動して媒体載置面４を加熱する。
【００２８】
しかる後に、キャリッジモータ１４（キャリッジ駆動機構）および送りモータ１７（送り機構）を駆動して、支持ユニット３を図示のホームポジンションからプリンタ前後方向Ｙに移動させると共に、そこに搭載されているヘッドキャリッジ１０をプリンタ幅方向Ｘに移動させる。これに同期させて、ヘッドドライバ２３を介してインクジェットヘッド１１を駆動して、レジンインク液滴を記録媒体３０の印字面３０ａに吐出しながら所望の印字を行う。
【００２９】
ここで、インクジェットヘッド１１の印字動作に先立って加熱ランプユニット１３が点灯する。したがって、インクジェットヘッド１１から記録媒体３０の印字面３０ａに吐出されてそこに付着したレジンインク液滴３１には直ちに熱線が照射され、熱硬化を開始する。本例では、媒体載置面４も加熱されているので、記録媒体３０の印字面３０ａが、レジンインクが熱硬化するのに適した最適な加熱状態に保持できる。よって、印字動作と同時にレジンインク液滴が印字面３０ａに定着していく。このようにして印字および熱硬化が同時に行われながら、記録媒体３０の印字面３０ａに印字が行われる。印字動作が終了すると、支持ユニット３は再び図示のホームポジションに復帰する。
【００３０】
以上説明したように、本例のプリンタ１では、レジンインクを用いて記録媒体３０の印字面に印字を行うようにしている。したがって、各種素材の記録媒体に対してインク受像面を形成するための下地処理を前もって行うことなく、印字を行うことができる。
【００３１】
また、印字動作と同時に加熱ランプユニット１３によってレジンインクの熱硬化も行われるので、印字動作の終了と同時にインクが定着した状態の印字後の記録媒体が得られる。これに加えて、加熱機構１８によって媒体載置面４も加熱されているので、効率良くレジンインクを熱硬化させることができ、したがって、レジンインクを用いて効率の良い印字動作を実現できる。
【００３２】
さらに、本例ではテーブル５を昇降させることにより、プラテンギャップを調整できるので、薄い布、フィルムなどから、厚い樹脂板、金属板、あるいは木製板などまで、各種の厚さの記録媒体に対して、印字品位を低下させることなく印字を行うことができる。
【００３３】
次に、本例の架台２は矩形枠状のものであるが、その左右のガイド枠１５、１６の間に架け渡されている前枠２５を取り外した構成のものを用いることもできる。この場合には、左右のガイド枠１５、１６の間に配置されているテーブル５に車輪などを取付けておくことにより、左右のガイド枠１５、１６の間に位置する設置位置から引き出すことができる。テーブル５を引き出して、別の場所において記録媒体を載せ、記録媒体が載ったテーブルを左右のガイド枠１５、１６の間に入れて位置決めすれば、記録媒体が設置された状態を形成できる。これにより記録媒体の交換作業を簡単かつ効率良く行うことができる。特に、重量のある大型の記録媒体に印字を行う場合に有利である。
【００３４】
なお、上記の例は大型のプリンタに本発明を適用した例である。本発明は、紙、フィルム、布などに印字を行う小型のプリンタに対しても同様に適用できることは勿論である。
【００３５】
（その他の実施の形態）
印字対象の記録媒体の材質が異なる場合などにおいては、各記録媒体の比熱が異なり、そこに着弾したインク液滴を硬化させるために適した照射温度を変える必要がある。照射温度を変える方法としては、加熱手段、例えば加熱ランプの駆動電圧、駆動電流を制御すればよい。また、照射光の照射経路上に遮光フィルタを出し入れして、照射光量を増減して照射温度を変えることができる。
【００３６】
照射温度の切替制御は、例えば、手動式の選択スイッチを配置しておき、これを操作することにより多段階に切り替えるようにすることができる。また、プリンタドライバ内に照射温度制御用のプログラムを搭載しておき、周囲温度、選択された記録媒体の素材の種類などに応じて自動的に照射温度を制御するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図３（ａ）に示すように、インクジェットヘッド３１またはインクジェットヘッド３１が搭載されているヘッドキャリッジ３２に、ランプ取付具３３、３４を取り付け、これらのランプ取付具３３、３４にランプユニット３５、３６を取り付けた構成を採用することもできる。各ランプユニット３５、３６は、図３（ｂ）に断面を示すように、内面に断熱材を貼った断熱・遮光筒３７を備えている。この断熱・遮光筒３７の内部に、加熱ランプ３８が配置され、加熱ランプ３８から射出される照射光が当該断熱・遮光筒３７の内部に取り付けた集光レンズ３９を介して記録媒体４０の表面に集光されるようになっている。集光レンズを用いて照射光を所定の径のスポットで記録媒体上に収束させることにより、加熱ランプの位置をインクジェットヘッドから離すことができ、インクジェットヘッドの加熱を抑制できる。また、照射光を収束させることにより、ランプ発光点と同様な温度状態で記録媒体表面を加熱できる。
【００３８】
次に、断熱・遮光筒３７の背面（上面）には冷却ファン４１が取り付けられており、加熱ランプ３８で発生した熱を外部に放出して温度上昇を抑制するようになっている。
【００３９】
なお、冷却ファンは、インクジェットヘッド３１に同期させて移動させる代わりに、所定の位置に固定してもよい。
【００４０】
次に、インクジェットヘッドあるいはインクジェットヘッドが搭載されているヘッドキャリッジに放熱機構を取り付けて、加熱ランプによる温度上昇を抑制するようにしてもよい。例えば、インクジェットヘッドにヒートパイプを巻き、あるいはヒートシンクを取り付け、これらを介して放出される熱を放熱フィンが形成されている放熱板から放出するようにしてもよい。放熱フィンを備えた放熱板をインクジェットヘッドと共に移動させることにより、効率良く放熱を行わせることができる。
【００４１】
次に、加熱ランプの点灯は、インクジェットヘッドによる印字動作時にのみ行うようにして、インクジェットヘッドの加熱を抑制することが望ましい。
【００４２】
なお、加熱ランプの照射光を記録媒体に導くための導光手段としては、集光レンズを用いたレンズ光学系を用いる代わりに、図４（ａ）に示すように、光源５１からの光を、反射ミラー５２、５３、５４およびレンズ５５、５６からなる光学系を経由させて記録媒体５７の表面上に導くようにしてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ６１からなる導波路を用いて光源６０からの光を記録媒体６２の表面に導くこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用したプリンタの概略斜視図である。
【図２】図１のプリンタの概略構成図である。
【図３】加熱手段の例を示す説明図である。
【図４】加熱手段の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    プリンタ
２    架台
３    支持ユニット
４    媒体載置面
５    テーブル
６、７  垂直枠
８    水平枠
９    キャリッジガイド
１０  ヘッドキャリッジ
１１  インクジェットヘッド
１２  断熱ブロック
１３  加熱ランプユニット
１４  キャリッジモータ
１５、１６  ガイド枠
１７  送りモータ
１８  加熱機構
１９  電圧制御回路
２１  油圧駆動機構
２２  プリンタ制御盤
２３  ヘッドドライバ
２５  前枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009119602.tif 000006