特許 7043893 液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(54)【発明の名称】液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20220323BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 129

B41J2/01 303

B41J2/01 401

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018039727

(22)【出願日】2018-03-06

(65)【公開番号】P2019151073

(43)【公開日】2019-09-12

【審査請求日】2021-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100090527

【弁理士】

【氏名又は名称】舘野 千惠子

(72)【発明者】

【氏名】松木 佑典

(72)【発明者】

【氏名】矢仲 厚志

(72)【発明者】

【氏名】目▲崎▼ 大輔

【審査官】大浜 登世子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２０６３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８５６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３２７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８５４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８８５１６０９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１２４０１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２０７２２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１ － ２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記記録媒体に吐出された液体に硬化線を照射する照射部と、
前記記録媒体と前記照射部との間に設けられ、前記照射部から照射される硬化線の照射面積を可変させる照射面積可変部と、を備え、
前記記録媒体の搬送方向と垂直な方向を主走査方向とし、前記記録媒体の搬送方向と平行な方向を副走査方向としたとき、前記液体吐出ヘッド、前記照射部及び前記照射面積可変部は主走査方向に走査され、
前記照射面積可変部は、副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御するとともに、前記液体の表面張力の値と、前記記録媒体の表面エネルギーの値の大小に応じて照射面積を可変させることを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項2】

記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記記録媒体に吐出された液体に硬化線を照射する照射部と、
前記記録媒体と前記照射部との間に設けられ、前記照射部から照射される硬化線の照射面積を可変させる照射面積可変部と、を備え、
前記記録媒体の搬送方向と垂直な方向を主走査方向とし、前記記録媒体の搬送方向と平行な方向を副走査方向としたとき、前記液体吐出ヘッド、前記照射部及び前記照射面積可変部は主走査方向に走査され、
前記照射面積可変部は、副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御するとともに、前記記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれるか否かに応じて照射面積を可変させることを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項3】

前記照射面積可変部は、前記記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれる場合、照射面積を拡大し、前記記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれない場合、照射面積を縮小することを特徴とする請求項２に記載の液体を吐出する装置。

【請求項4】

記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記記録媒体に吐出された液体に硬化線を照射する照射部と、
前記記録媒体と前記照射部との間に設けられ、前記照射部から照射される硬化線の照射面積を可変させる照射面積可変部と、を備え、
前記記録媒体の搬送方向と垂直な方向を主走査方向とし、前記記録媒体の搬送方向と平行な方向を副走査方向としたとき、前記液体吐出ヘッド、前記照射部及び前記照射面積可変部は主走査方向に走査され、
前記照射面積可変部は、副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御するとともに、前記液体吐出ヘッドが液体を吐出してから前記照射部が液体に硬化線を照射するまでの時間に応じて照射面積を可変させることを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項5】

液体吐出ヘッドにより記録媒体に液体を吐出する吐出工程と、
前記記録媒体に吐出された液体に照射部により硬化線を照射する照射工程と、
前記記録媒体と前記照射部との間に設けられた照射面積可変部により、前記照射部から照射される硬化線の照射面積を可変させる照射面積可変工程と、を有し、
前記記録媒体の搬送方向と垂直な方向を主走査方向とし、前記記録媒体の搬送方向と平行な方向を副走査方向としたとき、前記液体吐出ヘッド、前記照射部及び前記照射面積可変部を主走査方向に走査させ、
前記照射面積可変部は、副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御するとともに、前記液体の表面張力の値と、前記記録媒体の表面エネルギーの値の大小に応じて照射面積を可変させることを特徴とする液体を吐出する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェット記録装置における作像方式、特にＵＶインクを搭載する装置については、インクの吐出からＵＶ光照射までの時間間隔や光源出力を制御することで記録画像の最表面の形状を制御することが知られている。

【0003】

インク吐出直後に光源から光照射を行い、インクを硬化して記録画像を形成する方法が一般的であるが、インク吐出後に時間間隔を空けてから光照射を行う作像方法もある。例えばコーティングと呼ばれる手法では、記録媒体にインクを吐出して一定時間経過後にＵＶ光を照射させる方法により、硬化したインク表面を平滑にすることで光沢感を付与している。また、インクを吐出してからＵＶ光を照射するまでの時間を調整することで光沢感を制御している。

【0004】

しかし、従来では、ＵＶ光を照射するまでの時間の調整は、光照射のＯＮ／ＯＦＦによるものである。例えば、インク吐出時のスキャン（１回の走査）では光源をＯＦＦにし、次のスキャンでインクを吐出せずにＵＶ光を照射することで前のスキャンで吐出されたインクを硬化させる。この場合、インクがＵＶ光を受けて化学反応する際に、インクの硬化収縮に起因して、硬化部と未硬化部の境界が生じてしまう。このような境界はヘッドの走査方向に沿って帯状に生じることとなり、いわゆる記録画像のバンディングが生じる。

【0005】

バンディングを抑制するためには、記録画像よりも大型かつ長尺の光源を装置に搭載する必要があり、装置の大型化や複雑化になる。また、このような光源を別工程で用意する場合、産業用途としてインライン化することが難しくなる。

【0006】

特許文献１では、光源から照射された光の照射面積を記録ヘッドによるインク吐出に対応するように調整する照射面積調整手段を備える光照射装置が開示されている。しかし、特許文献１では、インク吐出量によりドット径を調整する際に光照射をも調整することにで、正確かつ迅速なドット径の検出を必要とせず装置構成を簡素化することができるが、吐出されたインクに対してピンポイントでの光量制御を必要とするため、光量を大きくした場合は、副走査方向に隣接する１つ前のスキャンで印刷した画像に対して、漏れ光による影響を与えてしまい、バンディングを発生させてしまうという問題がある。

【0007】

特許文献２では、紫外線照射部を、多数の紫外線発光ダイオードのチップをマトリックス状に配置した構成とし、紫外線硬化型インク、紫外線硬化型透明インクの吐出範囲に対応する位置のＬＥＤ体を照射部とし、照射部の各ＬＥＤ体の光量を制御することが開示されている。しかし、特許文献２でも、光量を大きくした場合は、副走査方向に隣接する１つ前のスキャンで印刷した画像に対して、漏れ光による影響を与えてしまい、バンディングを発生させてしまうという問題がある。

【0008】

また、透明なインクは、表面保護の目的の他に光沢感を付与するために用いられることがあり、得られる画像の光沢感を制御するには透明インクの使用有無やインクの種類を変えることで例えば光沢感のある画像とマッド感のある画像を選定していた。しかし、この場合、インクの種類に制限が生じる、工程数が増える等の問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、良好な画像が得られるとともに、吐出する液体が同一であっても光沢感のある画像とマッド感のある画像を簡易に選定できる液体を吐出する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】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の液体を吐出する装置は、記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記記録媒体に吐出された液体に硬化線を照射する照射部と、前記記録媒体と前記照射部との間に設けられ、前記照射部から照射される硬化線の照射面積を可変させる照射面積可変部と、を備え、前記記録媒体の搬送方向と垂直な方向を主走査方向とし、前記記録媒体の搬送方向と平行な方向を副走査方向としたとき、前記液体吐出ヘッド、前記照射部及び前記照射面積可変部は主走査方向に走査され、前記照射面積可変部は、副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御するとともに、前記液体の表面張力の値と、前記記録媒体の表面エネルギーの値の大小に応じて照射面積を可変させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、良好な画像が得られるとともに、吐出する液体が同一であっても光沢感のある画像とマッド感のある画像を簡易に選定できる液体を吐出する装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る液体を吐出する装置の一例における全体構成を示す斜視図である。

【図2】本発明に係る液体を吐出する装置の一例におけるハードウェア構成のブロック図である。

【図3】本発明に係る液体を吐出する装置の一例における正面図である。

【図4】本発明に係る液体を吐出する装置の一例における平面図である。

【図5】主走査方向、副走査方向及び記録媒体の搬送方向を説明するための上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。

【図6】液体の吐出、硬化線の照射、更に液体の吐出を模式的に説明するための側面図（Ａ）～（Ｃ）である。

【図7】本発明に係る液体を吐出する装置の一例における要部を模式的に説明するための上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である（パターン１）。

【図8】本発明に係る液体を吐出する装置の他の例における要部を模式的に説明するための上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である（パターン２）。

【図9】本発明に係る液体を吐出する装置の一例における正面図である。

【図10】本発明に係る液体を吐出する装置の一例における側面図である（パターン１）。

【図11】本発明に係る液体を吐出する装置の他の例における側面図である（パターン２）。

【図12】液体の濡れ広がり方の違いを説明するための断面模式図である。

【図13】本発明によって得られた画像の一例を説明するための断面模式図である。

【図14】本発明によって得られた画像の他の例を説明するための断面模式図である。

【図15】照射ユニットの一例を説明するための模式図である。

【図16】照射ユニットの他の例を説明するための模式図である。

【図17】照射面積を可変する方法の他の例を説明するための模式図である。

【図18】照射面積を可変する方法の他の例を説明するための模式図である。

【図19】照射面積を可変する方法の他の例を説明するための模式図である。

【図20】照射面積を可変する方法の他の例を説明するための模式図である。

【図21】本発明における照射部の他の例を説明するための模式図である。

【図22】本発明における照射部の他の例を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【0014】

（液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法）
まず、本発明に係る液体を吐出する装置の一実施形態について、全体構成を説明する。
図１は、液体吐出装置の一例としてのインクジェット記録装置の全体構成を示す斜視図であって、図１（Ａ）は装置前面側から見た斜視図、図１（Ｂ）は装置背面側から見た斜視図である。

【0015】

このインクジェット記録装置１０は、キャリッジ２００と、記録媒体を載置するステージ１３と、を備える。キャリッジ２００は、複数のノズルが設けられた複数の液体吐出ヘッドを備えたインクジェット方式のキャリッジであり、液体を記録ヘッドのノズルから吐出することによって画像を形成する。ノズルは、ステージ１３との対向面に設けられている。なお、本実施形態では、液体は、一例として、紫外線硬化性を有する。

【0016】

また、キャリッジ２００のステージ１３との対向面には、紫外線を照射する光源である照射ユニット４００が設けられている。照射ユニット４００（照射部の一例）は、ノズルから吐出された液体を硬化させる波長の光を照射する。

【0017】

左右の側板１８ａ，１８ｂにはガイドロッド１９が架け渡されており、ガイドロッド１９は、キャリッジ２００をＸ方向（主走査方向）に移動可能に保持している。また、キャリッジ２００、ガイドロッド１９、及び側板１８ａ，１８ｂは一体となって、ステージ１３の下部に設けられたガイドレール２９に沿ってＹ方向（副走査方向）に移動可能となっている。更に、キャリッジ２００は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能に保持されている。

【0018】

次に、他の実施形態についてハードウェア構成の例を示しつつ説明する。
図２は、本実施形態の液体吐出装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図であり、図３は、本実施形態の液体吐出装置１の正面図の一例を示す模式図であり、図４は、本実施形態の液体吐出装置１の平面図の一例を示す模式図である。

【0019】

図２に示すように、本実施形態の液体吐出装置１は、コントローラユニット３と、検知群４と、搬送部である搬送ユニット１００と、キャリッジ２００と、ヘッドユニット３００（液体吐出ヘッドの一例）と、照射ユニット４００（照射部の一例）と、メンテナンスユニット５００と、を備える。また、コントローラユニット３は、ユニット制御回路３１と、メモリ３２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３と、Ｉ／Ｆ３４と、を備える。なお、硬化装置は、図２の破線で示すように、少なくともコントローラユニット３と照射ユニット４００とを含む装置であればよい。

【0020】

Ｉ／Ｆ３４は、液体吐出装置１を外部のＰＣ（Personal Computer）２と接続するためのインタフェースである。液体吐出装置１とＰＣ２との接続形態はどのようなものであってもよく、例えば、ネットワークを介した接続や通信ケーブルで両者を直接接続する形態などが挙げられる。

【0021】

検知群４は、例えば、図３及び図４に示す高さセンサ４１など液体吐出装置１に備えられている各種センサなどが挙げられる。

【0022】

ＣＰＵ３３は、メモリ３２を作業領域に用いて、液体吐出装置１の各ユニットの動作を、ユニット制御回路３１を介して制御する。具体的には、ＣＰＵ３３は、ＰＣ２から受信する記録データ及び検知群４により検知されたデータに基づいて、各ユニットの動作を制御し、記録媒体１０１（基材などとも称する）上に液体塗布面１０２である画像を形成する。

【0023】

なお、ＰＣ２には、プリンタドライバがインストールされており、このプリンタドライバにより画像データから、液体吐出装置１に送信される記録データが生成される。記録データは、液体吐出装置１の搬送ユニット１００などを動作させるコマンドデータと、画像（液体塗布面１０２）に関する画素データと、を含む。画素データは、画素ごとに２ビットのデータで構成されており、４階調で表現される。

【0024】

搬送ユニット１００は、ステージ１３０及び吸着機構１２０を有する。吸着機構１２０は、ファン１１０及びステージ１３０に設けられた複数の吸着孔１００ａを有する。吸着機構１２０は、ファン１１０を駆動して吸着孔１００ａから記録媒体１０１を吸着することにより、記録媒体１０１を搬送ユニット１００に一時的に固定する。吸着機構１２０は静電吸着を用いて用紙を吸着してもよい。搬送ユニット１００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｙ軸方向（副走査方向）の移動が制御される。

【0025】

搬送ユニット１００は、図４に示すように搬送制御部２１０、ローラ１０５、及びモータ１０４を有する。搬送制御部２１０は、モータ１０４を駆動してローラ１０５を回転することで、記録媒体１０１をＹ軸方向（副走査方向）に移動する。

【0026】

搬送ユニット１００は、記録媒体１０１ではなく、キャリッジ２００をＹ軸方向（副走査方向）に移動してもよい。すなわち、搬送ユニット１００は、記録媒体１０１とキャリッジ２００とをＹ軸方向（副走査方向）に相対的に移動させる。

【0027】

例えば、搬送ユニット１００は、図４の右側に示すように、キャリッジ２００をＸ軸方向（主走査方向）に案内する二本のガイド２０１を支持する側板４０７ｂと、側板４０７ｂを支持する台４０６と、台４０６に固定されたベルト４０４と、ベルト４０４が掛け回された駆動プーリ４０３及び従動プーリ４０２と、駆動プーリ４０３を回転駆動するモータ４０５と、搬送制御部２１０とを有する。

【0028】

更に、搬送ユニット１００は、図４の左側に示すように、キャリッジ２００をＸ軸方向（主走査方向）に案内する二本のガイド２０１を支持する側板４０７ａと、側板４０７ａをスライド移動可能に支持する台４０８と、台４０８に形成され、側板４０７ａを副走査方向に案内する溝４０９と、を有する。

【0029】

搬送ユニット１００は、搬送制御部２１０でモータ４０５を駆動することにより、駆動プーリ４０３を回転させ、ベルト４０４をＹ軸方向（副走査方向）に移動する。キャリッジ２００が支持された台４０６がベルト４０４の移動と共にＹ軸方向（副走査方向）に移動することで、キャリッジ２００をＹ軸方向（副走査方向）に移動することができる。側板４０７ａは台４０６のＹ軸方向（副走査方向）への移動に伴い、台４０８の溝４０９に沿ってＹ軸方向（副走査方向）に移動する。

【0030】

ヘッドユニット３００は、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、ＣＬ、ＷのＵＶ硬化型インク（液体の一例）をそれぞれ吐出するヘッド３００Ｋ、３００Ｃ、３００Ｍ、３００Ｙ、３００ＣＬ、３００Ｗにより構成されており、キャリッジ２００の下面に備えられている。各ヘッドはピエゾを備えており、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）によりピエゾに駆動信号が印加されると、ピエゾは、収縮運動を起こし、収縮運動による圧力変化が生じることにより、ＵＶ硬化型インクを記録媒体１０１上に吐出する。これにより、記録媒体１０１上には、液体塗布面１０２（液体塗布面の一例）が形成される。
なお、ヘッドの個数、配置はこれに限られるものではなく、適宜変更することができる。

【0031】

本実施形態に好適なＵＶ硬化型インクとして、例えば、メタクリレート系モノマーを含むインクを挙げることができる。メタクリレート系モノマーは皮膚感さ性が比較的弱いという利点があるが、一般のインクに比べ硬化収縮の度合いが大きいという特性がある。

【0032】

照射ユニット４００は、キャリッジ２００の側面（Ｘ軸方向の面）に備えられており、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、ＵＶ光を照射する。照射ユニット４００は、主として、ＵＶ光を照射するＵＶ照射ランプにより構成されている。

【0033】

キャリッジ２００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｚ軸方向（高さ方向）及びＸ軸方向（主走査方向）の移動が制御される。

【0034】

キャリッジ２００は、ガイド２０１に沿って主走査方向（Ｘ軸方向）に走査移動する。走査部２０６は、駆動プーリ２０３、従動プーリ２０４、駆動ベルト２０２、及びモータ２０５を有する。キャリッジ２００は、駆動プーリ２０３及び従動プーリ２０４の間に掛け回された駆動ベルト２０２に固定されている。モータ２０５で駆動ベルト２０２を駆動することにより、キャリッジ２００は主走査方向に左右に走査移動する。ガイド２０１は、装置本体の側板２１１Ａ及び２１１Ｂに支持されている。高さ調整部２０７はモータ２０９及びスライダ２０８を有する。高さ調整部２０７は、モータ２０９を駆動してスライ
ダ２０８を上下動させることで、ガイド２０１を上下させる。ガイド２０１が上下移動することによりキャリッジ２００が上下動し、キャリッジ２００の記録媒体１０１に対する高さを調整することができる。

【0035】

以下、液体吐出装置１の画像形成動作について説明する。
まず、搬送ユニット１００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｙ軸方向（副走査方向）に移動し、記録媒体１０１を、画像（液体塗布面１０２）を形成させるための初期位置に位置させる。

【0036】

続いて、キャリッジ２００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、ヘッドユニット３００によるＵＶ硬化型インクの吐出に適した高さ（例えば、ヘッドユニット３００と記録媒体１０１とのヘッド間ギャップが１ｍｍとなる高さ）に移動する。なお、ヘッドユニット３００の高さは、高さセンサ４１により検知されることで、ＣＰＵ３３に把握される。

【0037】

続いて、キャリッジ２００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｘ軸方向（主走査方向）に往復移動し、この往復移動の際に、ヘッドユニット３００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、ＵＶ硬化型インクを吐出する。これにより、記録媒体１０１上には、１走査分の画像（液体塗布面１０２）が形成される。

【0038】

続いて、記録媒体１０１上に１走査分の画像（液体塗布面１０２）が形成されると、搬送ユニット１００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｙ軸方向（副走査方向）に１走査分移動する。

【0039】

以下、画像（液体塗布面１０２）の形成が完了するまで、１走査分の画像（液体塗布面１０２）を形成する動作と搬送ユニット１００をＹ軸方向へ１走査分移動させる動作とが交互に行われる。

【0040】

そして、記録媒体１０１上での画像（液体塗布面１０２）の形成が完了すると、ＵＶ硬化型インクが平滑化される時間（以下、「レベリング時間」と称する場合がある）まで待機され、この後、照射ユニット４００によるＵＶ光の照射が行われる。

【0041】

＜第一の実施形態＞
次に、本実施形態の液体を吐出する装置の詳細を説明する。
本実施形態の画像形成の一例を図５及び図６を用いて説明する。図５は、主走査方向、副走査方向及び記録媒体の搬送方向を説明するための上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。図５（Ａ）では、記録媒体１０１、照射ユニット４００（照射部の一例）が図示されている。照射ユニット４００は主走査方向Ｘに走査され、硬化線４２０を照射する。また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）における側面図であり、照射ユニット４００から硬化線４２０が照射される。なお、硬化線４２０は模式的に図示するものである。

【0042】

図６は、液体の吐出、硬化線の照射、更に液体の吐出の一例を模式的に説明するための側面図（Ａ）～（Ｃ）であり、図６における（Ａ）～（Ｃ）は時間の経過を表している。
図示されるキャリッジ２００は、液体吐出及び光照射を行う部材を備えており、主走査方向Ｘ、すなわち副走査方向Ｙと直交する方向（紙面の奥方向）に走査される。
なお、主走査方向（ａ）の一端から他端へ走査する処理をスキャンとも称する。

【0043】

まず、図６（Ａ）に示されるように、スキャン時に液体６０の吐出のみを行う。この時点では、硬化線を照射しないため、液体６０は硬化せず、表面張力により液滴の表面が平滑になる。この工程をレベリングなどとも称する。

【0044】

次いで、図６（Ｂ）に示されるように、次のスキャンでは硬化線４２０の照射のみを行う。液体の吐出と硬化線の照射をスキャンごとに分けることで、液体の表面形状が平滑になる。一方、液体を吐出しながら硬化線を照射した場合、液体が滴の状態で硬化するため、表面形状が凹凸になる。

【0045】

次いで、図６（Ｃ）に示されるように、上記の硬化線４２０の照射により、硬化膜６２が形成され、次のスキャンでは図６（Ａ）のように液体６０の吐出のみが行われる。

【0046】

従来技術では、画像形成環境、液体や記録媒体の種類等により液体の濡れ広がり具合が変化することに対応できておらず、硬化線を照射させた場合に適切な照射面積にできないことがあり、硬化線を照射する１スキャンの際に硬化部と未硬化部が生じることがある。このように硬化部と未硬化部が生じた場合、硬化部と未硬化部の境界が生じ、記録画像に帯状の不具合いわゆるバンディングが発生するという問題があった。これは液体が硬化線を受けて化学反応する際に、硬化収縮することも要因の一つであると推察されている。

【0047】

また、照射ユニット４００は副走査方向に対してある一定の余分な光（漏れ光）を照射しながら走査する。この漏れ光が例えば液体吐出ヘッドやメンテナンスユニットなどに照射されると、液体が硬化するため各部材の故障につながる。そのため、上述のバンディングを抑制するには、単に照射面積を大きくすればよいというわけにもいかない。なお、従来では、漏れ光制御の開発は主に他の部材への弊害を考慮して開発するケースが多く、バンディング発生の背景にもなっている。

【0048】

本発明者らは詳細を検討し、硬化線の面積を所定の方向に可変させて、副走査方向の漏れ光を制御することで、上記の不具合を抑制できることを見出し、本発明に至った。

【0049】

本発明の液体を吐出する装置は、記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記記録媒体に吐出された液体に硬化線を照射する照射部と、前記記録媒体と前記照射部との間に設けられ、前記照射部から照射される硬化線の照射面積を可変させる照射面積可変部と、を備え、前記記録媒体の搬送方向と垂直な方向を主走査方向とし、前記記録媒体の搬送方向と平行な方向を副走査方向としたとき、前記液体吐出ヘッド、前記照射部及び前記照射面積可変部は主走査方向に走査され、前記照射面積可変部は、副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御することを特徴とする。

【0050】

本発明によれば、バンディングを抑制するために装置が大型化することはなく、簡易な構成でよいという優れた効果がある。本発明ではバンディングが抑制された高品質の画像を得ることができる。
また、本発明では漏れ光を単に遮断するだけではなく、照射面積可変部により副走査方向の硬化線の照射面積を可変させているため、得られる画像の光沢感を制御することができ、吐出する液体が同一であっても光沢感のある画像とマッド感のある画像を簡易に選定できる。

【0051】

次に、図７～図１１を用いて、照射面積可変部が副走査方向の照射面積を可変させ、副走査方向の漏れ光を制御する態様について説明する。

【0052】

図７（Ａ）及び図８（Ａ）は、本実施形態の液体を吐出する装置の要部について模式的に説明するための上面図であり、照射ユニット４００が硬化線４２０を照射している場合の一例が示されている。照射ユニット４００は、図中矢印に示されるように、主走査方向Ｘに走査される。また、記録媒体１０１は副走査方向Ｙの方向に搬送される。

【0053】

図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）は、本実施形態の液体を吐出する装置の要部について模式的に説明するための側面図である。実線で図示される照射ユニット４００及び硬化線４２０は現スキャンを示し、破線で図示される照射ユニット４００’及び硬化線４２０’は前スキャンを示す。

【0054】

図７及び図８において、実線で図示される照射ユニット４００及び硬化線４２０は現スキャンを示し、破線で図示される照射ユニット４００’及び硬化線４２０’は前スキャンを示す。

【0055】

図９は、本実施形態における要部を模式的に説明するための正面図である。図１０及び図１１は、本実施形態における要部を模式的に説明するための側面図であり、それぞれ図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）の別の側面図であり、液体６０をあわせて示している。

【0056】

ここでは、照射面積を縮小させる図７及び図１０をパターン１と称し、照射面積を拡大させる図８及び図１１をパターン２と称して説明する。
なお、本実施形態において照射面積を拡大、縮小とあるのは、照射面積を増加させる方向に可変させた場合を拡大とし、照射面積を減少させる方向に可変させた場合を縮小としている。

【0057】

パターン１とパターン２を比べると、硬化線４２０の副走査方向Ｙに対する照射面積が相違しており、パターン１では小さく、パターン２では大きくなっている。
パターン１では、図１０に示すように、吐出された液体が滴状の形状で硬化線を照射しており、縮小された照射面積で硬化線４２０が照射され、液体を硬化させている。これにより、液体は凹凸形状を有した状態で硬化する。

【0058】

一方、パターン２では、図１１に示すように、吐出された液体が濡れ広がった状態で硬化線を照射しており、拡大された照射面積で硬化線４２０が照射され、液体を硬化させている。これにより、液体は濡れ広がった状態で硬化し、パターン１に比べて表面がより平滑になる。

【0059】

また、パターン１及びパターン２ともに、副走査方向の漏れ光が制御されているので、液体吐出ヘッドやメンテナンスユニットなどに照射されることにより生じる各部材の故障を防止することができる。
吐出された液体の副走査方向の面積よりも大きな面積で硬化線を照射した結果、硬化に寄与しない硬化線が生じる。本実施形態では、この硬化線のことを副走査方向の漏れ光と称する。
また、本実施形態において漏れ光を制御するとは、吐出された液体の副走査方向の面積以上、かつ、硬化に寄与しない硬化線が十分に低減された照射面積の硬化線を照射することを意味する。

【0060】

次に、本実施形態により得られる画像について図１２～図１４を用いて説明する。
図１２は、液体６０が記録媒体上に吐出された場合の断面模式図である。例えば、記録媒体に吐出されてからの時間の経過、液体の表面張力と記録媒体の表面エネルギーとの関係等により、液体６０の形状が滴状、濡れ広がった形状のように違いが生じる。紙面左側の液体６０ａは滴状であり、紙面右側の液体６０ｂは濡れ広がった形状である。

【0061】

図１３は、図７及び図１０に示されるパターン１で得られた画像の一例を模式的に示した断面図である。パターン１では、記録媒体に吐出された液体が濡れ広がる前の滴状で硬化させている。そのため、硬化した液体の形状は図１３に示すように球の状態を維持する。球の状態では光が入り込んだ際に反射光の角度も大きくなるため、肉眼でこの光を捉えた場合に光沢感のない、マッド感のある画像として認識される。

【0062】

一方、図１４は、図８及び図１１に示されるパターン２で得られた画像の一例を模式的に示した断面図である。パターン２では、記録媒体に吐出された液体が濡れ広がった状態で硬化させている。そのため、硬化した液体の形状は図１４に示すように濡れ広がった形状となる。このように液体が記録媒体上で濡れ広がった状態で光照射した場合は、表面形状が平滑な状態で硬化される。このため反射光の角度が小さくなり光沢感のある画像として認識される。

【0063】

本実施形態における照射面積を制御する方法について、図１５及び図１６を用いて説明する。図１５及び図１６は照射ユニット４００を記録媒体１０１側から見た場合の上面図を模式的に示す図である。

【0064】

本実施形態の照射ユニットは内部に光源を有し、記録媒体に対して略垂直に光源から硬化線を照射する。光源は何層かの透明なガラスフィルター等で保護されており、外気と触れる最表面を窓面４１０とする。

【0065】

本実施形態における照射面積可変部はシャッター４１１（遮蔽部）を有している。シャッター４１１を副走査方向Ｙに対して開閉可能にする構成により、硬化線の照射面積を可変させる。

【0066】

図１５は、シャッター４１１が窓面４１０の一部を遮蔽し、照射面積を縮小させている場合の一例である。図１６は、シャッター４１１が窓面４１０を遮蔽せず、照射面積を拡大させている場合の一例である。ここでは、副走査方向における窓面４１０の長さＬを照射面積として表している。
なお、シャッター４１１としては、硬化線を遮蔽できればよく、材質等は適宜変更することができる。

【0067】

次に、本実施形態における他の画像形成について図１７及び図１８を用いて説明する。図１７及び図１８は、図１０及び図１１と同様に、要部を模式的に説明するための側面図である。

【0068】

図１７は、液体の吐出と硬化線の照射を１スキャンで行う場合、又は、液体の吐出を行った次のスキャンで硬化線の照射を行う場合の例である。この場合、副走査方向の硬化線の照射面積を縮小させ、液体を硬化させる。

【0069】

図１８は、液体の吐出を行ったスキャンと同時に又は次のスキャンで、硬化線の照射を行わず、副走査方向に液体吐出ヘッドが移動して液体の吐出を行った後に、硬化線の照射を行う場合の例である。ここでは、２ライン分の液体に対して同時に硬化線を照射している。この場合、副走査方向の硬化線の照射面積を拡大させ、液体を硬化させる。

【0070】

このように、硬化線の照射面積を可変させる機構を有することにより、連続したスキャンで液体の吐出を行い、その後のスキャンで一括して硬化線を照射する等の画像形成方法にも対応することができる。この場合においても、バンディングの発生が抑制された良好な画像を得ることができる。

【0071】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。

【0072】

本実施形態における照射面積可変部は、液体の表面張力の値と、記録媒体の表面エネルギーの値の大小に応じて照射面積を可変させる。

【0073】

液体の表面張力の値と、記録媒体の表面エネルギーの値の大小の違いにより、記録媒体に吐出された液体は図１２のように形状に違いが生じる。液体６０ａの表面張力が記録媒体の表面エネルギーよりも大きい（液体の表面張力＞記録媒体の表面エネルギー）場合は、例えば図１２左側の液体６０ａのようになる。一方、液体６０ｂの表面張力が記録媒体の表面エネルギーよりも小さい（液体の表面張力＜記録媒体の表面エネルギー）場合は、例えば図１２右側の液体６０ｂのようになる。

【0074】

このため、液体の表面張力が記録媒体の表面エネルギーよりも大きい場合は、上述のパターン１（図７、図１０）のように、照射面積を縮小させて硬化線を照射し、液体６０ａを硬化させる。一方、液体の表面張力が記録媒体の表面エネルギーよりも大きい場合は、上述のパターン２（図８、図１１）のように、照射面積を拡大させて硬化線を照射し、液体６０ｂを硬化させる。

【0075】

また、照射面積可変部は、液体の表面張力の値が記録媒体の表面エネルギーの値よりも大きい場合、照射面積を拡大することが好ましい。一方、照射面積可変部は、液体の表面張力の値が記録媒体の表面エネルギーの値よりも小さい場合、照射面積を縮小することが好ましい。
なお、本実施形態において照射面積を拡大するとは、液体の表面張力と記録媒体の表面エネルギーが略等しい場合に比べて照射面積を大きくすることを意味し、照射面積を縮小するとは、液体の表面張力と記録媒体の表面エネルギーが略等しい場合に比べて照射面積を小さくすることを意味する。

【0076】

本実施形態によれば、副走査方向の余分な硬化線をより抑制することができ、副走査方向に対して液体の未硬化部分と硬化部分が生じることを更に抑制することができる。

【0077】

記録媒体の表面エネルギーに関しては特に、記録媒体の凹凸にもよるが仮に無視できるとすると、組成が有機物であるか、無機物であるかに大別される。

【0078】

高分子化合物が含まれる場合は表面エネルギーが大きくなる傾向がある。プラスチックのシートやフィルム、表面処理された金属などがこれに該当する。表面エネルギーが大きい場合は液体が濡れ広がりやすくなるため、上述したように照射面積を拡大させることが好ましい。

【0079】

一方、記録媒体が金属のような無機物の場合は、表面エネルギーが小さくなる傾向にあるため、インクが媒体に着弾した後も濡れ広がりにくく、液体が球形を維持した状態になる。このため、照射幅が大きいと他の画像領域に漏れ光が照射されるリスクがあるため、照射面積を縮小させるよう制御させることが好ましい。

【0080】

上記を考慮し、これに制限されるものではないが、記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれるか否かに応じて照射面積を可変させることが好ましい。
分子量１０００以上の有機物としては、例えば木材等が挙げられる。

【0081】

記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれる場合、図１０（パターン１）に示すように縮小された照射面積で硬化線を照射することが好ましい。記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれない場合、図１１（パターン２）に示すように拡大された照射面積で硬化線を照射することが好ましい。

【0082】

ここで、記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれる場合とは、記録媒体の平均分子量が１０００以上であることを意味する。
また、液体液体の表面張力及び記録媒体の表面エネルギーは、公知の方法や装置により測定でき、例えば表面張力はWilhelmy法（プレート法）、表面エネルギーはiGC-SEA.インバースガスクロマトグラフィーを用いて測定する。

【0083】

また、照射面積可変部は、記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれる場合、照射面積を拡大することが好ましい。一方、記録媒体に分子量１０００以上の有機物が含まれない場合、照射面積を縮小することが好ましい。
この場合、副走査方向の余分な硬化線をより抑制することができ、副走査方向に対して液体の未硬化部分と硬化部分が生じることを更に抑制することができる。
なお、本実施形態において、照射面積を拡大するとは、１０００以上の有機物を含まない場合を基準としたときよりも大きくすることを意味し、照射面積を縮小するとは、１０００以上の有機物を含む場合を基準としたときよりも小さくすることを意味する。

【0084】

＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。

【0085】

本実施形態における照射面積可変部は、液体吐出ヘッドが記録媒体上の同じ位置を走査する回数（印字パス数、パス数とも称する）に応じて照射面積を可変させる。

【0086】

本実施形態について、図１９及び図２０を用いて説明する。図１９及び図２０は、本実施形態における照射面積の可変を模式的に説明するための図である。図１９及び図２０における照射ユニット４００は、記録媒体１０１側から見た場合を模式的に示している。

【0087】

図１９は、印字パス数が２回である場合の例である。印字パス数とは、液体吐出ヘッドが記録媒体上の同じ位置を走査する回数を意味するものであり、主走査方向における記録媒体上の一端から他端へ走査した場合を１パスとする。このとき、他端から一端へ戻る経路については、通常１パスとしてカウントしない。すなわち、主走査方向に対して液体吐出ヘッドが往復走査される場合において、往路のみを１パスとしてカウントする。
ただし、復路においても液体の吐出を行う場合は、復路についても１パスとしてカウントする。

【0088】

本実施形態ではパス数に応じて照射面積を可変させる。図１９に示されるパス数が２回の例では、副走査方向における照射面積を液体吐出ヘッドのノズル面の投影面積以上かつ最大値の１／２以下にすることが好ましい。
なお、図では、照射面積を窓面４１０の長さで表記しており、副走査方向における照射面積の最大値をＬ_Ｍ、照射面積の１／２をＬで表している。

【0089】

印字パス数が多くなると１回の走査時の使用ノズル数が少なくなるため、１パスでの画像面積が小さくなる。これにより、余剰な硬化線を必要とせず、照射面積を制御できる。
なお、パス数が３回である場合も、パス数が２回である場合と同様に照射面積を可変させる。

【0090】

また、パス数が増えるにつれて、照射面積を小さくすることが好ましい。例えば、パス数が４回以上である場合、副走査方向における照射面積を液体吐出ヘッドのノズル面の投影面積以上かつ最大値の１／４以下とすることが好ましい。図２０ではパス数が４回である場合の例が示されており、照射面積を１／４にしている。

【0091】

本実施形態によれば、副走査方向の余分な硬化線をより抑制することができ、副走査方向に対して液体の未硬化部分と硬化部分が生じることを更に抑制することができる。

【0092】

＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。

【0093】

本実施形態における照射部は、複数のＬＥＤ光源を有し、該複数のＬＥＤ光源を部分点灯させることにより、副走査方向の照射面積を可変させる。すなわち、本実施形態では、照射面積可変部が照射面積を可変させることに加えて、照射部が照射面積を可変させている。

【0094】

本実施形態について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１及び図２２は、本実施形態における照射面積の可変を模式的に説明するための図であり、照射ユニット４００は、記録媒体１０１側から見た場合を模式的に示している。

【0095】

図２１は画像形成の一例としてのパターン３を示すものである。パターン３では、１回のスキャンにおいて液体の吐出と硬化線の照射を行う。そのため、液体の吐出の直後に硬化線の照射が行われることとなる。この場合、１スキャンに相当する幅の照射面積となるようにＬＥＤ光源を部分点灯させ、使用しない部分は消灯させる。
パターン３では主に光沢感のない、マッド感のある画像が得られる。

【0096】

図２２は画像形成の一例としてのパターン４を示すものである。図２２（Ａ）は、ある時点のスキャン（第１スキャンと称する）を示し、図２２（Ｂ）は更にその次のスキャン（第２スキャンと称する）を示す。パターン４では、図２２（Ａ）に示されるように、第１スキャンに液体の吐出のみを行い、吐出された液体にすぐに硬化線を照射しない。次いで、液体吐出ヘッド及び照射ユニットが副走査方向に移動し、移動した後で行う第２スキャンのタイミングで硬化線の照射を行う。このとき、図２１と同様に使用ヘッドの幅の分だけＬＥＤ光源を部分点灯させ、液体を硬化させる。パターン４では液体が記録媒体上で濡れ広がった状態で硬化されるので主に光沢感のある画像が得られる。

【0097】

このように、照射面積可変部が照射面積を可変させることに加えて、照射部が照射面積を可変させることで、漏れ光の範囲だけでなく漏れ光の強さ（光量）も正確に調節することができ、光沢感のある画像と、光沢感のないマッドな画像を選定することができるとともに、より高レベルでバンディングの発生を抑制することができる。

【0098】

＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。

【0099】

本実施形態における照射面積可変部は、液体吐出ヘッドが液体を吐出してから照射部が液体に硬化線を照射するまでの時間に応じて照射面積を可変させる。

【0100】

本実施形態では、液体が記録媒体に着弾した後に硬化線を照射するタイミング、すなわち、液体を硬化させるタイミングによって、記録媒体上の液体の形状を制御する。
例えば、上記の第１の実施形態で述べたように、着弾後すぐに穂刈照射してインクを硬化させる方法ではインクが塗れ広がる前に硬化するため、硬化した液体の形状は図１３に示すように球の状態を維持する。一方で、液体が記録媒体上で濡れ広がった状態で光照射した場合は、図１４に示すように液体が平滑な状態で硬化される。

【0101】

従来の技術では、液体を吐出してから硬化線を照射するタイミングを調整するものはあるが、この場合、副走査方向における漏れ光を生じさせながら硬化を行うものとなる、照射面積が足りず、硬化部分と未硬化部分を生じさせるといった不具合が生じる。

【0102】

これに対し、本実施形態によれば、液体が記録媒体上で濡れ広がることを考慮し、照射面積を液体の濡れ広がり方に応じて可変させることで、副走査方向の漏れ光を抑制しつつ、十分な照射面積で液体を硬化させることができる。このため、バンディングの発生を抑えた良好な画像が得られるとともに、同一の液体で得られる画像の光沢感を制御することができる。

【符号の説明】

【0103】

６０ 液体
６２ 硬化膜
１０１ 記録媒体
２００ キャリッジ
３００ 液体吐出ヘッド
４００ 照射ユニット
４１０ 窓面
４１１ シャッター
４１２ａ、４１２ｂ ＬＥＤ光源
４２０ 硬化線

【先行技術文献】

【特許文献】

【0104】

【文献】特開２００６－２２４３３７号公報

【文献】特開２０１４－１１７７９９号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】