JP2007125886A - インクジェット印刷の方法およびプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】光硬化性インクを用いたインクジェット印刷プロセスでインクを硬化させるのに使用されるランプに必要な電力を軽減する。
【解決手段】光硬化性インクを用いたインクジェット印刷の方法であって、
ある色の第１インクドット（３０）を印刷する工程と、
第１インクドット（３０）に光を照射する工程と、
同じ色の第２インクドット（３２）を、第１インクドットに少なくとも部分的に重なるように印刷する工程と、
第２インクドット（３２）に光を照射する工程と、を備える方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、光硬化性インクを用いたインクジェット印刷の方法と、この方法を実施するプリンタとに関する。

インクジェットプリンタは一般に、記録媒体、例えば１枚の紙にわたって主走査方向に往復移動可能なキャリッジを備える。キャリッジは、各色に少なくとも１つ、多数のプリントヘッドを搭載し、それによって液体インクのドットが紙の表面に放出され、キャリッジが１回通過するごとに画像のストライプまたはスワスが印刷されるようになる。次いで紙が副走査方向に前進されて、次のスワスが印刷されるようになる。

紙に付着されたインクは硬化されるべきであり、即ち比較的迅速に凝固されて、画像が後続の取扱工程または加工工程で損傷を受けないようにされるべきである。溶媒系インクは、溶媒をインクから蒸発させることによって硬化させることができる。ホットメルトインクジェットプリンタは、室温で固体である、プリントヘッドで融解されるインクを使用しており、インクを冷却させることによって硬化が達成される。光硬化性インクを使用する印刷プロセスでは、インクの凝固化は、印刷されたインクドットに光、好ましくは紫外線を照射することによって誘発される。これは、硬化プロセスを加速化させ、硬化時間を細かく制御し、それによって印刷されるインクドットが紙に流出する量を制御することができるという利点を有する。

しかし、インクドットに照射するために使用する光線は、インクの体積内を貫通するのに十分なほど強力でなければならない。この要件は、一部のインクの着色剤、即ち染料および／または色素が光線に対して透明度が低い場合があることを考えると、特に困難である。透明度の低い着色剤を備えたインクの例としては、黒の着色剤が光線に対して吸収性が高い場合があることから黒インクが、また白の着色剤が光線に対して反射率が高い場合があることから白インクが挙げられる。光の照射を、単にインクドットを「ピン固定する」するために、即ちドットの表面および縁部の特定インク層のみを凝固するために使用するときも、光はインク内にある程度貫通しなければならない。したがって、インクを硬化するのに使用する紫外線ランプの電力は、印刷速度が上昇するほど、またインクの透明度が低下するほど増大する。その結果、特に黒インクと白インクの低い透明度によって、比較的強力で高価な紫外線ランプを使用することが必要となる。

本発明の目的は、光硬化性インクを用いたインクジェット印刷プロセスでインクを硬化させるのに使用されるランプに必要な電力を軽減することである。

本発明によると、この目的は、個々のピクセルを印刷する以下の一連の工程、即ち色の第１インクドットを印刷する工程、第１インクドットに光を照射する工程、第１インクドットに少なくとも部分的に重なるように同じ色の第２インクドットを印刷し、第２インクドットに光を照射する工程とを備える方法によって達成される。

この方法は、各ピクセルそれぞれが、厚みの小さい複数のインク層であって、比較的強度の低い光線でもこのインク層を貫通し、同じ色の次の層が付着される前にそれを硬化させまたはピン固定するのに十分であるインク層から構成されるという利点を有する。したがって、比較的小さな電力しか有さない安価な照射ランプを使用することが可能である。

本発明の有用な詳細を従属請求項に記載する。

光硬化性インクを用いた双方向印刷用に構成された従来型インクジェットプリンタでは、キャリッジは、プリントヘッド列の両端に配置される２つの紫外線ランプを担持することができ、それらのランプは、キャリッジの前進通過と戻り通過で交互に作動されて、インクドットが印刷された直後に必ず硬化されるようになる。あるいは、両方のランプが、キャリッジの前進通過と戻り通過の両方で作動される。本発明の好ましい実施形態では、キャリッジは低透明度インクに対して少なくとも２つのプリントヘッドを有し、第３の照射ランプがこれら２つのプリントヘッドの間に配置される。したがって、プリントヘッドの走行方向に関わらず、１つのプリントヘッドによって印刷された低透明度インクの第１ドットは、間に配置されたランプによって硬化され、第１ドットの上に印刷された同じ低透明度インクの第２ドットが、２つの外側ランプの一方によって硬化される。この場合、ランプが２つだけでなく３つ必要であるという事実は、ランプの電力を軽減することによって達成されるコスト節約によって過剰に補償される。

上述の概念は、必要に応じて、黒と白などの低透明度のインク色以外のインク色に対しても使用することができることが理解されるであろう。

同様に、この印刷と硬化の二重の連続を、異なった色のドットを他の色のドットの上に印刷する用途で使用することもできる。

プリンタが多重通過モードで作動されるとき、第１ドットをキャリッジの第１の通過で印刷し、第１ドットの上の第２ドットを、キャリッジの後の通過で印刷することができる。そうすれば１つの色に対して１つのプリントヘッドしか使用しなくてすみ、双方向印刷を行うのに２つのランプですむ。

他の実施形態では、同じ色に対して２つのプリントヘッドを使用して第１ドットと第２ドットを印刷するが、これらのプリントヘッドは副走査方向で相互に対してオフセットされ、２つの照射ランプが２つのプリントヘッド両方の上に拡がるように配置されて、本発明による方法を高速二重通過印刷モードで実行することができるようになる。

本発明の好ましい実施形態を次に図面と併せて記述する。

図１に示すように、インクジェットプリンタは、主走査方向Ｘに案内レール１２に沿って、段階的に副走査方向Ｙに進行する記録媒体１４にわたって、前後に移動可能なキャリッジ１０を備える。記録媒体は用紙または織物であることができる。キャリッジ１０は２つのプリントヘッドセット１６、１８と、２つのプリントヘッドセットを取り囲む２つの外側照射ランプ２０、２２と、２つのセット１６、１８の間に配置される第３中央照射ランプ２４とを備える。プリントヘッドの各セットは、黒インク用の２つのプリントヘッド２６と、さらにシアン、マゼンタ、イエロー用の３つのプリントヘッド２８とを備える。黒インク用のプリントヘッド２６は、中央照射ランプ２４に隣接して配置される。

各セットそれぞれに対して、黒インク用に２つのプリントヘッド２６を設ける理由は、使用者が白黒の画像を望む場合が多く、黒インクが色付インクよりも急激に消費されるという事実を考慮して、プリントヘッドにより大量の黒インクを収容できるようにするということにある。他の利点は、各セットの２つのプリントヘッド２６を、黒の画像をより高い解像度で印刷可能となるように互い違いにできることである。しかし、プリントヘッド２６は常に、セット１６の一方のプリントヘッド２６が、他方のセット１８のプリントヘッド２６の一方によって印刷されたドットの真上にインクドットを印刷することが可能であり、その反対も可能であるように配置される。同様に、両セットのプリントヘッド２８は、同一のピクセル位置にインクドットを印刷するように配置され、２つのセット１６と１８の色の連なりは鏡面対称である。

当技術分野で知られているように、各プリントヘッド２６、２８は、複数のピクセルラインをキャリッジ１０の一回の通過で印刷することができるように、記録媒体１４に面するずらりと並んだノズルを備える。照射ランプ２０、２２、および２４は、記録媒体１４に面するように配置されて、印刷されたばかりのインクドットに紫外線を照射して、インクを硬化し、またはピン固定できるようにする。セット１６のプリントヘッドの一方によって印刷されたインクドットは、キャリッジ１０の走行方向に応じて、ランプ２０またはランプ２４のいずれかによって硬化されるであろう。同様に、セット１８のプリントヘッドの一方によって印刷されたインクドットは、ランプ２２またはランプ２４のいずれかによって硬化されるであろう。

図１に示すプリンタの動作を、図２および図３と併せてより詳しく説明するが、図２および図３は、２つのセット１６、１８それぞれが黒インク（Ｋ）用の単一のプリントヘッド２６しか有さない、簡略化した実施形態を示す。プリントヘッド２８に割り当てられる色は、Ｙ、Ｍ、およびＣで示す。

図２では、キャリッジ１０は＋Ｘ方向、即ち図面の右側に移動する。この状態で動作中のプリントヘッドおよびランプは、太線によって強調してある。これらはセット１６の４つのプリントヘッドと、セット１８の黒のプリントヘッド２６と、ランプ２２および２４とである。キャリッジの走行中、セット１６のプリントヘッド２６は、後続のピクセル位置に第１ドット３０を印刷している。ドット３０のうちの１つがまさに印刷されているところであり、別のドットはランプ２４の下で硬化されているところであり（斜線で示す）、第３のドットは既に硬化され、ここで第２セット１８のプリントヘッド２６の下の位置にあり、このプリントヘッドを使用して、第１ドットの上に第２の黒ドット３２を印刷する。第２ドット３２は、他の対、ドット３０、３２によって示されているように、ランプ２２によって硬化される。したがって、黒のピクセルは、後続の硬化工程で硬化される、比較的小さな厚みしか有さない２つのドットから構成される。その結果、所与の印刷速度に対して、インクを十分に硬化させるのに必要なランプ２２、２４の電力を著しく縮小することができる。

図３は、キャリッジ１０が−Ｘ方向に移動する状態を示す。ここで第１ドット３０は、第２セット１８のプリントヘッド２６によって印刷され、第２ドットは、セット１６のプリントヘッド２６によって印刷され、ランプ２４および２０が硬化に使用される。

ランプ２０、２２、および２４は、水銀ランプ、キセノン閃光ランプであってよく、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードも、比較的低い電力を考慮すれば考えられる。

図２および図３で黒インクについてここに示した印刷方法は、必要に応じて、他の色のインクに、あるいは異なった色のインクの組み合わせに同等に適用することができる。

図４は、キャリッジ１０上のプリントヘッド２６、２８とランプ２０、２２との修正された構成を示す。ここでは、本発明による方法を黒インクにしか適用することができないように、黒インク用のプリントヘッド２６だけが二重に設けられている。色付インク用のプリントヘッド２８は、プリントヘッド２６のノズル３４から放出される黒インクの液滴の体積の２倍分の液滴を放出するように構成される。

プリントヘッド２６は、副走査方向Ｙで相互に対してオフセットされる。黒インクの第１ドット３０が、プリントヘッド２８と位置合わせされたプリントヘッド２６によって印刷され、ランプ２０またはランプ２２のいずれかによって硬化される。次いで記録媒体１４がｄの分量だけ前進されて、第２ドット３２が第１ドットの上に他のプリントヘッド２６によって印刷される。第２ドット３２は、両プリントヘッド２６の上に拡がるほど十分に大きな長さを有するランプ２０またはランプ２２のいずれかによって硬化される。

２つのプリントヘッド２６を設けるのではなく、プリントヘッド２８の２倍の長さを有する単一のプリントヘッドを設けることも可能である。

図４に示す実施形態では、第１ドットと第２ドットは、キャリッジ１０の後続の２回の通過で印刷される。代替形態として、第２ドットがキャリッジの後の通過で印刷されるように、第２の黒プリントヘッド２６を、整数ｄ倍分、第１の黒プリントヘッドから離隔させることもできる。次いで、第２ドット３２を硬化させる分離ランプを設けることが好ましい。

図４に示す構成では、２つのランプ２０および２２で十分である。図５に示す実施形態でも同じことが言える。図５では、図２および図３と同様に、１つの色に対して２つのプリントヘッド２８が鏡面対称の構成で設けられる。

インクジェットプリンタの主要部分の概略斜視図である。 本発明による印刷プロセスを示す図である。 本発明による印刷プロセスを示す図である。 本発明の他の実施形態によるプリントヘッドおよび照射ランプの構成を示す図である。 本発明の他の実施形態によるプリントヘッドおよび照射ランプの構成を示す図である。

符号の説明

１０ キャリッジ
１２ 案内レール
１４ 記録媒体
１６、１８ プリントヘッドのセット
２０、２２、２４ 照射ランプ
２６、２８ プリントヘッド
３０、３２ インクドット
３４ プリントノズル

Claims (10)

1. 光硬化性インクを用いたインクジェット印刷の方法であって、
   ある色の第１インクドット（３０）を印刷する工程と、
   第１インクドット（３０）に光を照射する工程と、
   同じ色の第２インクドット（３２）を、第１インクドットに少なくとも部分的に重なるように印刷する工程と、
   第２インクドット（３２）に光を照射する工程と
   を特徴とする、方法。
2. 前記色が黒または白である、請求項１に記載の方法。
3. 第１インクドット（３０）と第２インクドット（３２）が、少なくとも２つの分離したプリントヘッド（２６）によって印刷される、請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも２つのプリントヘッド（２６）と少なくとも２つの照射ランプ（２０、２２、２４）とがキャリッジ（１０）に取り付けられ、キャリッジが、記録媒体（１４）に対して主走査方向（Ｘ）で前後に移動される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 第１インクドット（３０）と第２インクドット（３２）がキャリッジ（１０）の同じ１回の通過で印刷される、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１インクドット（３０）と前記第２インクドット（３２）がキャリッジ（１０）の異なる通過で印刷される、請求項４に記載の方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施するプリンタにおいて、記録媒体（１４）に対して前後に移動するように構成され、同じ色に対して少なくとも２つのプリントヘッド（２６）を担持するキャリッジ（１０）を備え、前記プリントヘッド（２６）が２つの照射ランプ（２０、２２）の間に配置される、プリンタであって、前記２つのプリントヘッド（２６）の間に配置される第３の照射ランプ（２４）を特徴とする、プリンタ。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施するプリンタにおいて、記録媒体（１４）に対して主走査方向（Ｘ）で前後に移動するように構成され、同じ色に対して少なくとも２つのプリントノズル（３４）を担持するキャリッジ（１０）を備え、前記ノズルが、前記主走査方向（Ｘ）に対して垂直の副走査方向（Ｙ）で相互に対してオフセットされ、前記ノズル（３４）のそれぞれが２つの照射ランプ（２０、２２）の間に配置される、プリンタであって、前記少なくとも２つのノズル（３４）が、キャリッジ（１０）の後続の通過で同一のピクセル位置にインクドット（３０、３２）を印刷するように配置されることを特徴とする、プリンタ。
9. 異なる色に対して少なくとも１つの追加のプリントヘッド（２８）を備えることと、同じ色に対する前記少なくとも２つのプリントヘッド（２６）がドット（３０、３２）を印刷するように構成され、そのドットのインクの体積が、追加のプリントヘッド（２８）によって印刷されたドットのインクの体積よりも小さいことを特徴とする、請求項７または８に記載のプリンタ。
10. 少なくとも１つの追加の色に対して少なくとも２つの追加のプリントヘッド（２８）を備えることと、様々な色に対するプリントヘッド（２６、２８）がキャリッジ（１０）に鏡面対称に配置されることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載のプリンタ。

Images