JPH1110930A - 印刷方法および印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射エネルギー硬化性インクを使用する印刷
方法および装置を提供する。 【解決手段】 放射硬化インクを使用し、中間基板（１
０、７）上に画像（Ｘ）を形成し、その後で印刷媒体
（Ａ）に転写するという二段階プロセスにより、高速で
高い解像度の印刷を行う印刷方法および装置。この方法
および装置により、印刷画像（Ｚ）の両面を、放射エネ
ルギーで照射することができ、また、印刷媒体（Ａ）に
転写する前に、印刷画像を熱と放射エネルギーとの両方
で照射することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射エネルギーに
より硬化することができるインクを使用する印刷方法お
よび装置に関する。上記方法および装置は、インク・ジ
ェット・プリント・ヘッドおよび熱転写印刷プリント・
ヘッドと一緒に使用することができる。

【０００２】

【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】放
射エネルギーにより硬化することができるインクを使用
する、従来の印刷プロセスおよび装置、特にインク・ジ
ェット・プリント・ヘッド、および熱転写プリント・ヘ
ッドを使用する従来の印刷プロセスおよび装置の場合に
は、光または他の放射エネルギーを、カラー・インク層
に浸透させるのが困難である。顔料および染料は、放射
エネルギーを阻止または吸収して、重合化を開始させる
のに使用できるエネルギーを減少させ、多くの場合表面
で硬化を起こさせてしまう。硬化の程度は、インク層内
での深さが深くなれば深くなるほど少なくなる。上記顔
料および染料と一緒に使用した場合に、放射硬化インク
をもっと完全に硬化する方法および装置を提供すること
が望ましい。

【０００３】印刷速度が速く、コストが安いので、技術
が進歩するにつれて、インク・ジェット・プリンタはま
すます広く使用されるようになってきている。通常のイ
ンク・ジェット・プリンタは、関連する複数のノズルを
通して、インクの粒子を押し出すための、複数のアクチ
ュエータ素子を使用することによって動作する。米国特
許第４，５１６，１４０号は、通常のインク・ヘッド・
アクチュエータを開示している。各アクチュエータ素子
は、通常、タンクから供給されるインクで満たされてい
る室内に位置している。各アクチュエータ素子は、上記
室の一部を形成しているノズルと関連する。特定のアク
チュエータ素子にエネルギーを供給すると、インクの粒
子が圧力または気化により、ノズルから印刷媒体の方向
に押し出される。静電界によりノズルを通してインクを
引き出す、アクチュエータ素子も周知である。ほとんど
の構成の場合、ノズルを含むプリント・ヘッドは、ガイ
ド・レール上の印刷媒体上を横方向に反復して移動す
る。各移動が終了した後、印刷媒体は、次の行を印刷す
るために、印刷幅だけ前進する。大型プリンタのよう
な、ある種の構成の場合、プリント・ヘッドは、印刷媒
体の幅全体を端から端までカバーする。指定の数の増分
のところで、各ノズルは、インクを噴出したり、インク
の噴出を抑えたりする。印刷媒体上を移動することによ
って、コラム状に配置されたノズルの数の幅にほぼ匹敵
する幅を印刷することができる。

【０００４】上記の従来のインク・ジェット印刷方法お
よび装置は、種々の欠点を持つ。このような印刷方法
は、多くの場合解像力および品質に問題があり、ある場
合には、使用するインクの粘度が低くなければならない
ために、印刷速度が低いという欠点がある。インクの粘
度が低くなければならないのは、プリント・ヘッドから
インクを、噴出させる必要があるからである。そのた
め、多くの場合、溶媒の量を多くする必要がある。溶媒
の量が多い場合、急速に乾燥することができるようにす
るためには、印刷媒体にインクを染み込ませる必要があ
る。このようなインクが印刷媒体に染み込むと、縁部の
印刷が不鮮明になりがちである。吸収性の印刷媒体に染
み込んだ場合には、いくつかの色のインクが相互に混合
する場合がでてくる。透明フィルムのように、印刷媒体
のインクの吸収速度が遅い場合には、インクは、表面張
力により凝集しがちである。さらに、印刷速度が遅くな
る。何故なら、非吸収性の基板上においては、インクが
乾燥するのに長い時間が掛かるからである。インク・ジ
ェット印刷の場合のもう一つの問題は、紙のシワであ
る。紙にシワがあると、インクが染み込むと、印刷媒体
が膨張し、紙が反る（すなわち、シワがよる）。印刷の
品質および印刷速度が、インクが含む大量の溶媒によっ
て影響を受けない、インク・ジェット印刷方法および装
置を供給する必要がある。

【０００５】熱転写印刷の場合には、薄いフィルム抵抗
体を持つ印刷リボンの、非常に正確な領域を加熱するこ
とによって、印刷対象の基板上に画像が形成される。こ
の局部的な加熱により、インクまたは他の感熱剤が、リ
ボンから、印刷対象の基板へと転写される。上記感熱剤
は、通常、顔料または染料である。これらの技術は、印
刷対象の基板内に浸透する必要がない高粘度のインクを
使用するインク・ジェット法より、優れた解像度と品質
を持つ画像を提供する。印刷速度は、インクの浸透によ
り遅くなることはない。しかし、紫外線硬化性インクお
よび可視光線硬化性インクは、表面で硬化を起こす。何
故なら、放射エネルギーの浸透に限界があるからであ
る。

【０００６】本発明の一つの目的は、放射エネルギー硬
化性インクを使用する印刷方法および装置を提供するこ
とである。

【０００７】第一の観点から見た場合、本発明は、 ａ）インクが、放射エネルギー硬化性インクであり、画
像が、上面と下面とを持つ場合に、インク源から、中間
基板の表面上にある画像を形成するために、インクを塗
布するステップと、 ｂ）インク画像を少なくとも部分的に硬化させるため
に、上記中間基板上のインク画像の少なくとも上面を放
射エネルギーに露出するステップと、 ｃ）印刷対象の基板上に転写インク画像を形成する際
に、インク画像の上面および下面が反転するように、上
記中間基板上の露出インク画像を、印刷対象の基板に転
写するステップとを特徴とする印刷方法である。その
後、さらにインクを硬化させるために、印刷対象の基板
上の転写されたインク画像に対して、放射エネルギーが
照射される。

【０００８】一つの好適な実施形態の場合には、インク
・ジェット・プリント・ヘッドにより、中間基板上にイ
ンクが塗布されるが、しかし、熱転写印刷のような他の
印刷技術も同様に使用することができる。放射エネルギ
ーは、好適には、紫外線であることが好ましいが、可視
光線または赤外線も同様に使用することができる。転写
の前または後でインクを硬化させる場合には、インクの
両面を硬化させ、よりよく放射エネルギーを浸透させ、
一方の面だけで硬化させないようにすることができる。

【０００９】本発明の他の実施形態の場合には、中間基
板の表面上に形成されたインク画像は、周囲温度より高
い温度に加熱し、転写画像を周囲温度まで冷却させる。
その後での印刷対象の基板上の転写インク画像への放射
エネルギーの照射は、してもしなくてもよい。

【００１０】他の観点から見ると、本発明は、印刷対象
の基板上に画像を印刷するための装置であって、 ａ）放射エネルギー硬化性インクを使用して、基板上に
画像を形成することができるプリント・ヘッドを備え、 ｂ）その表面上に、プリント・ヘッドにより形成された
インク画像を、印刷できるように配置されている中間基
板と、 ｃ）プリント・ヘッドに対して、インク画像が印刷され
る中間基板の面を、移動させるためのに前進手段と、 ｄ）上記中間基板の表面上のインク画像に、放射エネル
ギーを照射するように配置されている放射エネルギー硬
源と、 ｅ）インク画像が印刷対象の基板上に転写されるような
方法で、印刷対象の基板が、中間印刷対象の基板上のイ
ンク画像に接触し、重なるように、印刷対象の基板を移
動させることができる送り手段とを特徴とする装置であ
る。

【００１１】さらにインクを硬化させるために、転写し
たインク画像に放射エネルギーを照射するために、第二
の放射エネルギー源を設置することもできる。

【００１２】プリント・ヘッドは、インク・ジェット・
プリント・ヘッドでも、熱転写プリント・ヘッドでもよ
い。本発明の一つの実施形態の場合には、中間基板上の
インク画像を、周囲温度以上に加熱するための加熱手段
が設置されている。さらにインクを硬化させるために、
第二の放射エネルギー源を使用してもよいし、しなくて
もよい。

【００１３】本発明のいくつかの例示としての実施形態
を、添付の図面を参照しながら説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、通常は、プリント・ヘ
ッドである、画像を形成するための手段から独立してい
る、印刷方法およびプリンタに関する。放射エネルギー
硬化性インクで、画像を形成することができるものな
ら、プリント・ヘッドに関しては特に制限はない。適当
なプリント・ヘッドは、インク・ジェット・プリント・
ヘッドおよび熱転写プリント・ヘッドを含む。適当なイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドとしては、圧電クリ
スタルまたは静電界により、熱的に作動するプリント・
ヘッドがある。本明細書に記載するいくつかの実施形態
においては、、上記プリント・ヘッドを、インク・ジェ
ット・プリント・ヘッドと呼ぶが、本発明はそれに限定
されない。

【００１５】本発明の印刷プロセスおよびプリンタは、
放射エネルギー硬化性インク、および放射エネルギー硬
化性インクにより、インク画像がその上に形成される中
間基板を使用する。中間基板を使用することにより多く
の利点が得られる。すなわち、１）放射エネルギー硬化
性インクに対する二段階硬化により、より完全により迅
速に硬化させるために、インク画像の両面に、放射エネ
ルギーを照射することができる。また、２）溶媒の浸透
が、最終印刷媒体上で起こらない硬化を行うことができ
る等の利点が得られる。

【００１６】図１は、本発明のプリンタ２００であり、
主として本発明の印刷方法の一例を示す。プリンタ２０
０は、画像形成部材５５として、二つのインク・ジェッ
ト・プリント・ヘッド５０を使用する。しかし、本発明
のプリンタおよびプロセスは、ａ）単一のインク・ジェ
ット・プリント・ヘッドと、 ｂ）二つまたはそれ以上のインク・ジェット・プリント
・ヘッドと、 ｃ）熱転写プリント・ヘッド、および画像形成部材とし
て、インクを塗布するための他の手段を含む。プリンタ
２００内で使用する中間基板は、転写ローラ１０であ
る。インク・ジェット・プリント・ヘッド５０は、イン
クＢを表面１１上の塗布することにより、転写ローラ１
０上にインク画像を形成する。転写ローラ１０の表面１
１は、画像形成部材５５に対して移動するので、その上
にインクＢをさらに塗布することができる。前進機構
が、上記移動を行う。圧力ローラ５２は、プリンタ２０
０に対して、前進機構の働きをする。圧力ローラ５２
は、印刷対象の基板Ａを、ローラ５２と転写ローラ１０
との間で移動させながら、その軸５３を中心にして、転
写ローラ１０を回転させる。前進機構の構造は種々様々
に変えることができるが、転写ローラ１０を、軸５３を
中心に回転するための簡単な駆動手段を含む。

【００１７】放射エネルギー５１が、転写ローラ１０の
表面１１のインク画像Ｘを照射する。インク画像は、こ
の放射エネルギー照射により、少なくとも部分的に硬化
する。上記の照射されたインク画像は、その後、印刷対
象の基板Ａに転写される。この転写は、印刷対象の基板
が、中間基板上のインク画像と接触し、重なるように、
印刷対象の基板を移動することができる送り機構により
行われる。プリンタ２００においては、圧力ローラ５２
は、印刷対象の基板が、転写ローラ１０の表面上インク
画像Ｘに接触し、重なるように、印刷対象の基板Ａを移
動する送り機構の働きをする。ローラ５２の圧力によ
り、インク画像Ｚを形成するために、印刷対象の基板Ａ
にインク画像Ｘが転写される。上記送り機構の構造およ
び動作は種々様々である。中間基板上の露出インク画像
Ｘの印刷対象の基板への転写は、転写された画像Ｚを形
成する際に、インク画像Ｘの上面Ｔおよび下面Ｌを反転
することにより行われる。プリンタ２００においては、
第二の放射エネルギー源５６が、転写インク画像Ｚを放
射エネルギーで照射する。上記第二の放射エネルギー源
は、本発明のいくつかの実施形態の場合には、オプショ
ンとしての機構であり、その場合、放射エネルギー源５
１は、インク画像を不完全にしか硬化しない。

【００１８】図２は、放射エネルギー源を、一つしか使
用しないプリンタの一実施形態である。プリンタ２０１
は、転写ローラ１０の表面１１上に、インクＢを塗布す
る画像形成部材６５として、インク・ジェット・プリン
ト・ヘッド６０を備える。図１のプリンタ２００で使用
されている前進機構が、プリンタ２０１で使用されてい
る。圧力ローラ５２は、インク・ジェット・プリンタ・
ヘッド６０に対して、表面１１を移動させるために、回
転転写ローラ１０で前進機構としての働きをする。電球
１５０、すなわち、放射エネルギー源１５１は、転写ロ
ーラ１０の表面１１上のインク画像Ｘを、放射エネルギ
ーで照射し、インク画像Ｘを完全に硬化することができ
る。プリンタ２０１は、さらに、インク画像Ｘを、周囲
温度以上に加熱するための手段を含む。電球１５０は、
また、インク画像Ｘを、周囲温度以上の温度に、加熱す
るための手段として働く。他の実施形態の場合には、転
写ローラ１０を予熱するが、この予熱は、熱抵抗ヒータ
３１により行うことができる。これら部材は、乾燥状態
のトナーを溶解する従来のレーザ・プリンタ、および写
真複写機で使用される転写ローラと、同様の方法で構成
することができる。その後、露出され、加熱されたイン
ク画像Ｘは、図１のプリンタ２００のところで説明した
方法で、圧力ローラ５２により、印刷対象の基板Ａ転写
される。インクが完全に硬化している場合には、転写し
たインク画像Ｚを第二の放射エネルギー源により照射す
る必要はない。しかし、硬化させ、粘り気を少なくする
ために、転写したインク画像を、周囲温度まで冷却する
ことができる。

【００１９】粘り気を増すために、中間基板上にインク
を、図２のプリンタ２０１の放射エネルギー源、圧力ロ
ーラ５２からの熱の移動、抵抗ヒータまたは熱風（図示
せず）等のような多くの方法で加熱することができる。

【００２０】いくつかの装置を組み合わせたものを、イ
ンク画像を加熱するために使用することができる。この
ような加熱手段を、図１のプリンタ２００のように、二
つの放射エネルギー源を持つプリンタと一緒に、オプシ
ョンとして使用することができる。

【００２１】プリンタ２００および２０１は、それぞれ
バリヤ２５を含む。このバリヤは、画像形成部材５０お
よび６０を、放射エネルギーから隔離する働きをする。
上記バリヤはオプションであり、放射エネルギー源およ
び画像形成部材の位置により、なくてもすむ。プリンタ
２００および２０１は、また、それぞれ、オプションと
しての清掃バー３０を含む。上記清掃バーは、中間基板
から印刷対象の基板へ転写しなかった、すべての残りの
インクを除去する。

【００２２】放射エネルギー源が放射する放射エネルギ
ーは、好適には、紫外線、可視光線、赤外線またはこれ
ら光線を組み合わせたものが好ましい。選択した放射エ
ネルギー源は、使用するインクに対する硬化機構によっ
て違ってくる。紫外線によって硬化したインクは、普通
のインクであり、上記の放射エネルギー源を使用するこ
とが好ましい。

【００２３】本発明のプロセスおよび装置は、放射エネ
ルギーによる完全に硬化するのが難しい場合に、中間基
板から、印刷対象の基板へインク画像を転写する場合
に、反転することにより、上面および下面の両方に、放
射エネルギーを照射することができるという利点を持
つ。インクは、印刷対象の基板に転写した場合に、完全
に硬化するように調製することができる。単一の放射エ
ネルギー源により完全硬化するように調製されたインク
は、また、中間基板を使用することにより、さらに有利
になる。すなわち、上記プリント・ヘッドからのインク
画像の塗布と形成を助けるために必要な溶媒内にインク
・ジェット・プリント・ヘッドにより塗布されたもの
が、インク画像を加熱することにより除去され、それに
より、上記溶媒の紙のような印刷対象の基板上への衝撃
が、少なくなる。中間基板上のインク画像を加熱するこ
とにより、反応速度が速くなる。インク画像を柔らかく
し、印刷対象の基板に転写し、その上でインク画像が室
温で粘り気のない固体にするためには、完全に硬化した
インク画像を、周囲温度以上に加熱する必要がある。

【００２４】すでに説明したように、本発明のプリンタ
で使用される画像形成部材の構造は、インク・ジェット
・プリント・ヘッドから、熱転写プリント・ヘッドまで
種々様々に変化させることができる。上記プリント・ヘ
ッドは、従来のプリント・ヘッドをそのまま使用するこ
とができる。熱式のものであれ、静電式のものであれ、
圧電クリスタルにより作動すタイプのものであれ、上記
プリント・ヘッドは、好適には、種々の色を内蔵するた
めに複数のノズルを持つことが好ましい。熱転写プリン
ト・ヘッドは、塗布したインクが周囲温度では固体であ
り、最終的にインク画像を、中間基板から印刷対象の基
板に、転写することができるようにするためには、イン
クを加熱する必要があるので、人気の点で劣る。

【００２５】画像形成部材は、プリント・ヘッドが、上
記前進機構の移動方向に垂直な方向に、中間基板面を横
切ることができるように、ガイド・レールまたは他の機
構を含むことができる。図３は、四つのノズル３０２を
持つ、インク・ジェット・プリント・ヘッド３０１を備
える画像形成部材３００の上記実施形態である。プリン
ト・ヘッド３０１は、ガイド・レール３０５上に装着さ
れ、駆動ネジ３０６は、プリント・ヘッド３０１を通し
てネジ込まれ、その結果、駆動ネジ３０６をネジ回し３
０９により、時計方向および反時計方向に回転すると、
プリント・ヘッド３０１は、ガイド・レール３０５に沿
ってスライドする。画像形成部材は、転写媒体の幅全体
または図６に示すその実質的な部分をカバーする、プリ
ント・ヘッドを備えることができ、この場合、画像形成
部材４００は、ガイド・レール４０５上に装着された複
数のノズル４０２を持つプリント・ヘッド４０１を備え
る。

【００２６】中間基板は、好適には、図１および図２に
示すように、ドラムまたはローラであることが好まし
い。しかし、必要に応じて、中間基板の寸法および形状
をかなり変化することができる。例えば、中間基板は、
個々のプレートまたは連続したベルトまたはリボンを備
えることができる。

【００２７】図４は、中間基板が連続したベルトまたは
リボンである、本発明の一実施形態である。図４は、中
間基板として連続ベルト７を使用する本発明のプリンタ
５００を示す。熱転写印刷リボン６と熱転写プリント・
ヘッド４とを組み合わると、画像形成部材２を作ること
ができる。リボン６のインク９は、インク画像Ｘの形
で、連続ベルト７に転写される。連続ベルト７は、一連
の駆動ローラ１５およびガイド・ローラ２２により、画
像形成部材２に対して移動する。放射エネルギー源３
は、連続ベルト７上の画像Ｘを照射する。送り機構３
が、印刷対象の基板Ａを移動させ、その結果、印刷対象
の基板は、連続ベルト７上のインク画像Ｘと接触し、重
なり、インク画像Ｘを印刷対象の基板Ａに転写する。送
り機構３は、印刷対象の基板Ａを圧力ローラ１２へ送
り、この圧力ローラは、インク画像Ｘを転写するため
に、印刷対象の基板Ａを連続ベルト７に押しつけるドラ
イブ・ローラ１０を備える。必要な場合には、印刷対象
の基板上の転写インク画像Ｚに対して、第二の放射エネ
ルギー源３８から照射が行われる。粘り気を高め、印刷
対象の基板への転写を改善するために、インク画像Ｘが
加熱される。プリンタ５００においては、放射エネルギ
ー源３７により、圧力ローラ１２を通して、インク画像
Ｘに熱が加えられる。

【００２８】図５は、他の実施形態であるプリンタ５０
１である。このプリンタは、画像形成部材６５として、
インク・ジェット・プリント・ヘッド６０を使用し、画
像Ｘを加熱するために、図４のプリント・ヘッド４類似
の熱転写プリント・ヘッド１を使用する。プリント・ヘ
ッド１は、放射エネルギーで照射した後で、連続リボン
７から印刷対象の基板Ａに、インク画像を転写する。中
間基板は、ベルトそれ自身でなくてもよく、またベルト
上に位置する平らな基板または三次元基板であってもよ
い。上記実施形態の場合には、インクを、瓶、ジャーお
よび箱のような三次元の基板上に塗布することができ
る。

【００２９】最も普通の印刷対象の基板は、ストリップ
紙、アート紙、カラー紙および連続ロールを含む紙のシ
ートである。しかし、本発明の方法および装置は、印刷
対象の基板としての、プラスチック・シート、プラスチ
ック・フィルム、およびプラスチック瓶またはボール紙
の箱のような、三次元の対象物と一緒に使用するのにも
適している。

【００３０】前進機構および送り機構の構成および構造
を、種々様々に変化させることができることは明らかで
ある。中間基板を前進させるために、モータ、プーリ、
チェーン、空気圧装置のような駆動手段を使用すること
ができる。インク画像を転写させるため、平らな印刷対
象の基板を前進させる目的で、種々の圧力ローラおよび
送り構成を使用することができる。瓶または箱のような
三次元の基板用には、もっと複雑な組立を必要とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】中間基板として転写ローラを使用する、本発明
のプリンタの一実施形態の略図である。

【図２】中間基板として転写ローラを使用する、本発明
のプリンタの他の実施形態の略図である。

【図３】本発明内で使用するのに適する、インク・ジェ
ット・プリント・ヘッド用のカートリッジの略図であ
る。

【図４】中間基板として連続ベルトまたはリボンを使用
する、本発明のプリンタの一実施形態の略図である。

【図５】中間基板として連続ベルトまたはリボンを使用
する、本発明のプリンタの他の実施形態の略図である。

【図６】全幅インク・ジェット・プリント・ヘッドの略
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷方法であって、 ａ）インクが、放射エネルギー硬化性インクであり、画
   像（Ｘ）が、上面（Ｔ）と下面（Ｌ）とを持つ場合に、
   インク源（５０、６０、３０１、４０１、４）から、中
   間基板（１０、７）の表面（１１）上にある画像を形成
   するために、インクを塗布するステップと、 ｂ）インク画像（Ｘ）を少なくとも部分的に硬化させる
   ために、上記中間基板（１０、７）上のインク画像
   （Ｘ）の少なくとも上面（Ｔ）を、放射エネルギーで照
   射するステップと、 ｃ）印刷対象の基板（Ａ）上に、転写インク画像（Ｚ）
   を形成する際に、インク画像（Ｘ）の上面（Ｔ）および
   下面（Ｌ）が反転するように、上記中間基板（１０、
   ７）上の露出インク画像（Ｘ）を、印刷対象の基板
   （Ａ）に転写するステップとを特徴とする印刷方法。
2. 【請求項２】 印刷対象の基板（Ａ）上に画像を印刷す
   るための装置であって、 ａ）放射エネルギー硬化性インクを使用して、基板上に
   画像を形成することができるプリント・ヘッド（５０、
   ６０、３０１、４０１、９）を備え、 ｂ）その表面（１１）上に、プリント・ヘッド（５０、
   ６０、３０１、４０１、９）により形成されたインク画
   像（Ｘ）を、印刷できるように配置されている中間基板
   （１０、７）と、 ｃ）プリント・ヘッド（５０、６０、３０１、４０１、
   ９）に対して、インク画像が印刷される中間基板（１
   ０、７）の面（１１）を移動させるための前進手段（５
   ２）と、 ｄ）上記中間基板上（１０、７）の表面（１１）上のイ
   ンク画像（Ｘ）に、放射エネルギーを照射するように配
   置されている、放射エネルギー源（５１、１５１、３
   ７）と、 ｅ）インク画像（Ｘ）を、印刷対象の基板（Ａ）上に転
   写し、その上に転写インク画像（Ｚ）を形成するような
   方法で、印刷対象の基板（Ａ）が、中間印刷対象の基板
   （１０、７）上のインク画像に接触し、重なるように、
   印刷対象の基板（Ａ）を移動させることができる送り手
   段（５２、３）とを特徴とする印刷装置。