立体印刷画像の制作方法
【課題】インクジェットヘッドを用いて、印刷媒体の表面に立体印刷画像を形成することのできる立体印刷画像の制作装置を提案すること。
【解決手段】立体印刷画像の制作装置１のヘッドキャリッジ１０には加熱ランプユニット４０が搭載されており、インクジェットヘッド１１と共に移動する。インクジェットヘッド１１から吐出したレジンインクの液滴が印刷媒体３０に着弾すると、印刷媒体の当該部分が加熱ランプユニット４０によるスポット状の照射熱によって走査され、当該部分が熱溶融しながら当該部分に付着したインク液滴が熱硬化する。インクの濃淡、インクの色に応じて熱吸収率が異なるので、熱吸収率に応じて印刷媒体表面の熱溶融量が変化する。この結果、印刷媒体表面には、印刷の濃淡あるいは印刷色に応じて深さが変化した立体印刷画像が形成される。
【解決手段】立体印刷画像の制作装置１のヘッドキャリッジ１０には加熱ランプユニット４０が搭載されており、インクジェットヘッド１１と共に移動する。インクジェットヘッド１１から吐出したレジンインクの液滴が印刷媒体３０に着弾すると、印刷媒体の当該部分が加熱ランプユニット４０によるスポット状の照射熱によって走査され、当該部分が熱溶融しながら当該部分に付着したインク液滴が熱硬化する。インクの濃淡、インクの色に応じて熱吸収率が異なるので、熱吸収率に応じて印刷媒体表面の熱溶融量が変化する。この結果、印刷媒体表面には、印刷の濃淡あるいは印刷色に応じて深さが変化した立体印刷画像が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを用いて凹凸のある立体的な印刷画像を制作することのできる立体印刷画像の制作方法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凹凸のある立体的な印刷画像を制作する方法は特許文献１に開示されている。ここに開示の方法では、基材の表面にインクジェットプリンタを用いて印刷画像を形成し、印刷画像の表面に下地材を付けて立体状の印刷面を形成し、この立体状の印刷面に再度、インクジェットプリンタにより印刷画像を形成するようにしている。
【特許文献１】ＷＯ２００３／０８０３４４のパンフレット
【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、インクジェットヘッドから吐出したインク液滴が記録媒体の表面に着弾し、そこに吸収されると共に硬化して、当該表面に定着する。効率良く着弾したインク液滴を定着させるためには記録媒体表面を加熱すればよい。特に、水性インクあるいはソルベントインクなどが定着し難い素材からなる記録媒体に印字を行う場合には加熱することが有効である。また、レジンインクなどのような熱硬化形インクを用いて印字を行う場合には記録媒体に着弾したインク液滴を加熱して硬化させる必要があるので、加熱は必須である。
【０００４】
一般的な加熱方法は、インクジェットヘッドの印字位置を規定しているプラテンを加熱しておき、インク液滴が着弾した記録媒体の部分を加熱するというものである。しかしながら、この加熱方法は、紙のような薄い記録媒体には有効であるが、厚い記録媒体の場合にはインクの硬化に適した温度に記録媒体を加熱するために要する時間が長くなるので、有効な方法ではない。
【０００５】
また、インクジェットヘッドはプラテンに対して僅かのギャップで対峙した状態に配置されており、プラテンに沿って移動しながら印字を行う。したがって、プラテンを加熱する方法では、ここに対峙しているインクジェットヘッドも加熱され、そのインクノズル内のインクが増粘・凝固してインクの目詰まりが発生してしまう。場合によっては、インクジェットヘッドが熱破壊する可能性もある。
【０００６】
さらに、プラテンを通過する記録媒体の部分を均一な加熱状態とすることが困難である。このため、印字品質にバラツキができ、印字品質が劣化するおそれもある。
【０００７】
これに加えて、従来では加熱手段としてニクロム線などが使用されているが、従来の加熱手段は常時通電しておく必要があり、電力消費が多く、ランニングコストが高いという問題点もある。
【０００８】
本願出願人は、このような点に鑑みて、特願２００６−１６２３７７（２００６年６月１２日出願）において、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に、定着性良く印字を行うことのできるインクジェットプリンタを提案している。
【０００９】
このインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドによる印字位置を規定しているプラテンと、この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と、このヘッドキャリッジに搭載されており、前記インクジェットヘッドから吐出されて前記プラテン上の記録媒体に着弾したインク液滴を加熱する加熱器と、この加熱器における放熱用開口以外の外周面部分を冷却するための冷却機構とを有し、この冷却機構は、前記加熱器の外側および／または内側において当該加熱器の構成部品に接触状態で配置されたヒートパイプを備えていることを特徴としている。
【００１０】
この構成のインクジェットプリンタでは、ヘッドキャリッジに加熱器が搭載され、インクジェットヘッドと共に移動する。加熱器が、インクジェットヘッドから吐出されて記録媒体に着弾するインク液滴の直近に位置しており、インク液滴を直接に加熱硬化させることができる。よって、効率良くインク液滴を記録媒体に定着させることができる。
【００１１】
また、インクジェットヘッドの直近に加熱器を配置した場合には、加熱器からの放熱によってインクジェットヘッドのノズルの目詰まり、インクジェットヘッド自体の熱破損が発生するおそれがある。しかし、本発明では、冷却機構によって、加熱器を冷却するようにしているのでインクジェットヘッドの加熱を抑制あるいは防止できる。特に、本発明では、冷却機構として熱伝導効率の良いヒートパイプを用いているので、加熱器からの放熱を効率良く外部に放出できる。
【００１２】
本発明は、かかる構成のインクジェットプリンタを用いて各種の素材への印刷を試行している過程において考え出されたものであり、本発明の課題は、インクジェットヘッドを用いて立体的な印刷画像を簡単に制作することのできる立体印刷画像の制作方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の立体印刷画像の制作方法は、
熱溶融性の素材からなる印刷媒体の表面に沿ってインクジェットヘッドを相対的に走査すると共に、インクジェットヘッドの走査方向に直交する方向に印刷媒体を相対的に移動させながら、当該印刷媒体の表面に、インクジェットヘッドから吐出したインク液滴により印刷画像を形成し、
スポット状の照射熱を、前記印刷画像が形成された印刷媒体の表面部分に沿って走査して、当該表面部分を順次に加熱し、
この加熱によって、インク液滴を加熱乾燥して前記印刷画像を印刷媒体の表面部分に定着させると共に、この表面部分を加熱溶融して、印刷画像を形成しているインクの熱吸収率に応じた深さの窪みを形成することを特徴としている。
【００１４】
スポット状の照射熱を印刷画像に沿って走査すると、印刷画像を構成しているインクの熱吸収率の違いに応じて、印刷画像の各部分の加熱状態が変化する。照射熱の熱量を適切に設定しておけば、熱吸収率の高いブラックインクが使用されている部分は印刷媒体が熱溶融するのに十分な温度まで加熱されて溶融し、ブラックインクが使用されている表面部分が溶融して窪んだ状態になる。これに対して、インクが付かずに印刷媒体の表面色、例えば白色がそのまま残っている表面部分は熱吸収率が小さいので、当該部分が溶融する温度まで加熱されることがない。したがって、当該部分は元の状態、例えば平坦面状態のまま残る。この結果、印刷媒体の表面に、印刷画像の構成色あるいは濃淡に応じて深さの異なる立体的な印刷画像を形成できる。
【００１５】
ここで、インクジェットヘッドに追従して、前記印刷媒体の表面に沿ってスポット状の照射熱を走査することが望ましい。印刷媒体の表面部分に付着したインクを加熱乾燥させながら当該表面部分を溶融させると、インク液滴が滲み印刷画像の解像度が低下して印刷品位が劣化してしまうことを防止あるいは抑制できる。
【００１６】
また、本発明の立体印刷画像の制作方法では、前記印刷媒体の表面に前記印刷画像として濃淡のある画像を形成し、印刷画像の濃淡に応じて、前記印刷媒体の表面部分を異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、濃淡に応じて深さが変化している印刷画像を形成することができる。
【００１７】
同様に、異なる色の色インクを吐出する複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを用いてカラー印刷画像を形成すれば、前記印刷媒体の前記表面部分を、当該表面部分に付着した各色インクの熱吸収率に応じて異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、付着色に応じて深さが変化しているカラー印刷画像を形成することができる。
【００１８】
ここで、インクジェットヘッドの走査に先行して、当該インクジェットヘッドの走査ラインに沿って、スポット状の予備照射熱を印刷媒体の表面を走査して、前記印刷画像が形成される直前の前記表面部分の各部を予熱することが望ましい。印刷媒体の表面を予熱しておくことにより、印刷画像を印刷媒体表面に迅速に定着させることができ、また、凹凸を付けるための印刷媒体表面部分の熱溶融を確実に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の立体印刷画像の制作方法では、前記照射熱の熱量を調整することにより、前記印刷媒体の前記表面部分に形成される窪みの深さを増減することができる。照射熱の熱量を下げることにより、印刷媒体表面を熱溶融させずに、単に、印刷画像を印刷媒体表面に定着させることも可能である。
【００２０】
次に、本発明の立体印刷画像の制作方法では、レジンインクなどの熱硬化形インクを用いて印刷を行うことが望ましい。
【００２１】
また、印刷媒体としては熱可塑性樹脂からなる発泡体などの多孔質素材からなるものを用いることができる。発泡体は、熱溶融した部分が大きく窪むので、立体印刷画像の制作に適している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の立体印刷画像の制作方法では、インクジェットヘッドの走査ラインに沿って、スポット状の照射熱を印刷媒体の表面に沿って走査し、印刷媒体の表面に形成された印刷画像を構成している各インクの熱吸収率の差を利用して、選択的に印刷画像が形成されている印刷媒体の表面部分を熱溶融して所定深さの窪みを形成している。したがって、本発明によれば、印刷媒体の表面色、印刷画像の濃淡構成、印刷画像の構成色などに応じて凹凸が付けられた立体印刷画像を簡単に制作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して、本発明の方法により立体印刷画像を制作する立体印刷画像の制作装置を説明する。
【００２４】
（制作装置の構成）
図１は本実施の形態に係る立体印刷画像の制作装置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。立体印刷画像の制作装置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（プラテン）とを有している。
【００２５】
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。
【００２６】
ヘッドキャリッジ１０における移動方向の一方の側面にはハロゲンランプ４１を備えた加熱ランプユニット４０（加熱器）が取り付けられている。加熱ランプユニット４０からの照射光は放熱用開口４２から下向きに照射される。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、後述のように、ヘッドキャリッジ１０の両側に加熱ランプユニットを取り付けても良い。
【００２７】
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に載せた印刷媒体３０の印刷面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。
【００２８】
ここで、印刷媒体３０は発泡スチロール、発泡ポリウレタンなどの熱溶融性の多孔質素材からなる矩形板であり、印刷面３０ａは例えば白色の平坦面である。印刷媒体３０としては、その印刷面３０ａの部分が、熱溶融性を有し、溶融した部分が減容化して窪みが形成される素材であればよい。
【００２９】
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。
【００３０】
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４０によって、上側からインク液滴が着弾した部分がスポット的に加熱される。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４０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。
【００３１】
なお、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。また、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。
【００３２】
図３はヘッドキャリッジ１０に搭載されている加熱ランプユニット４０を示す概略斜視図、およびその概略断面図である。加熱ランプユニット４０は、ハロゲンランプ４１と、このハロゲンランプ４１が取り付けられている反射鏡４３と、この反射鏡４３の射出開口部の側に同軸状態で取り付けられている矩形断面の鏡筒４４とを備えており、鏡筒４４の下端開口が放熱用開口４２となっている。鏡筒４４は矩形断面以外の形状でもよく、例えば円筒状のものであってもよい。ハロゲンランプ４１の発光部からの出射光は、反射鏡４３によって反射されて、媒体載置面４上の記録媒体３０の印字面３０ａに所定の径の光スポット４５を形成し、当該印字面３０ａの部位を加熱する。
【００３３】
この構造の加熱ランプユニット４０には、ヒートパイプからなる冷却機構５０が取り付けられている。本例の冷却機構５０は、鏡筒４４の内周面の四隅に上下方向に延びる４本の内蔵ヒートパイプ５１を備えている。これらの内蔵ヒートパイプ５１の上端は鏡筒４４の上端面から上方に突出している。これらの上端は、それぞれ反射鏡４３の背面に沿って配置した４本の外付けヒートパイプ５２に接続されている。ヒートパイプの本数は４本に限定されるものではなく、１本でもよく、４本以外の複数本であってもよい。また、ヒートパイプは直線状のものであってもよいし、湾曲状のもの、螺旋状に巻いたものであってもよい。
【００３４】
これらの外付けヒートパイプ５２は一つに束ねられて上方に延び、それらの上端には水平に延びる放熱板５３の下面に取り付けられている。放熱板５３は、支持ユニット３の内側に形成されたガイド（図示せず）に沿ってプリンタ幅方向に移動可能な状態で支持されている。放熱板５３の表面には移動方向に延びる複数枚の放熱フィン５３ａが形成されている。加熱ランプユニット４０の発熱量が多くない場合、すなわち、ヒートパイプ５１、５２による放熱作用のみによって、加熱ランプユニット４０を十分に冷却でき、インクジェットヘッド１１に加熱による弊害が発生しない場合には、放熱板を省略することも可能である。
【００３５】
（制作装置の動作）
この構成の立体印刷画像の制作装置１の動作を説明する。テーブル５の媒体載置面４に印刷媒体３０を載せ、油圧駆動機構２１によって印刷媒体３０の印刷面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。
【００３６】
しかる後に、キャリッジモータ１４および送りモータ１７を駆動して、支持ユニット３を図示のホームポジ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印刷媒体３０の印刷面３０ａに吐出しながら所望の印字を行う。
【００３７】
ここで、インクジェットヘッド１１の印刷動作に先立って加熱ランプユニット４０が点灯する。したがって、インクジェットヘッド１１から印刷媒体３０の印刷面３０ａに吐出されてそこに付着したレジンインク液滴３１は、直ちに、スポット状の照射熱によって走査されて加熱され、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、印刷媒体３０の印刷面３０ａを、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、印刷動作と同時にレジンインク液滴が印刷面３０ａに定着していく。このようにして印刷および熱硬化が同時に行われながら、印刷媒体３０の印刷面３０ａに印刷画像が形成される。
【００３８】
また、スポット状の照射熱が当った印刷面３０ａの印刷画像の部分では、印刷画像の構成インクに応じて加熱状態が相違する。ブラックインクが付着している部分が最も熱吸収率が高く、白地のまま印刷面３０ａが残っている部分が最も熱吸収率が低い。例えば、スポット状の照射熱がブラックインクの付着部分に当った場合に、当該部分が瞬間的に印刷媒体３０の熱溶融温度よりも高くなるように、照射熱の熱量を設定しておく。このようにすると、ブラックインクの付着部分においては、ブラックインクが熱硬化すると同時に、当該付着部分が熱溶融して所定深さの窪みが形成され、形成された窪みの表面に熱硬化したブラックインクが定着して、黒色の窪みが得られる。
【００３９】
ブラックインク以外の色インクが付着している印刷画像の部分では、ブラックインクの付着部分に比べて加熱温度が低いので、熱溶融量も少なく、したがって、ブラックインクの付着部分に比べて浅い窪みが形成される。これに対して、白地のまま印刷面３０ａが残っている部分は平坦面のまま残る。
【００４０】
このようにして、印刷画像が形成された印刷媒体３０の印刷面３０ａの部分には、印刷画像の濃淡、あるいは、印刷画像を構成する色インクの熱吸収率に応じた深さの凹凸が形成される。したがって、本例の制作装置１を用いることにより、印刷媒体表面に、印刷の濃淡あるいは印刷色に応じて深さが変化した立体印刷画像を簡単に形成することができる。また、スポット状の照射熱の強さを調節することにより立体印刷画像の凹凸の深さを変えることができ、レジンインクの熱硬化に必要な最小限の強さにしておくことにより、凹凸の無い印刷画面を得ることもできる。さらに、印刷の途中で照射熱の強さを変更することにより、部分的に深い窪みのある立体印刷画像を制作することも可能である。
【００４１】
ここで、本例の加熱ランプユニット４０は、そこに配置されている冷却機構５０によって冷却されている。すなわち、加熱ランプユニット４０で発生した熱は、４本の内蔵ヒートパイプ５１、外付けヒートパイプ５２を介して放熱板５３に放出される。放熱板５３はヘッドキャリッジ１０と共にプリンタ幅方向Ｘに移動するので、ここに集まった熱は放熱板５３の放熱フィン５３ａから効率良く外部に放出される。なお、印刷動作が終了すると、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。
【００４２】
以上説明したように、本例の立体印刷画像の制作装置１では、レジンインクを用いて印刷媒体３０の印刷面３０ａに印刷を行うようにしている。したがって、各種素材の印刷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、印刷を行うことができる。
【００４３】
また、印刷動作と同時に加熱ランプユニット４０によるスポット状の照射熱によってレジンインクを走査している。したがって、印刷面３０ａにレジンインクが着弾すると同時にそれが熱硬化し、同時に、照射熱の走査部分が熱溶融して窪みが形成される。よって、窪みの表面にレジンインクが熱硬化して定着した状態が形成される。印刷面３０ａには印刷画像の濃淡あるいは構成インクに応じた深さの窪みを備えた立体印刷画像が形成される。
【００４４】
さらに、加熱ランプユニット４０には冷却機構５０が取り付けられており、加熱ランプユニット４０で発生した熱が放熱板５３から外部に効率良く放出される。よって、隣接した位置に配置されているインクジェットヘッド１１が加熱ランプユニット４０からの熱によって加熱されて、ノズルの目詰まり、インクジェットヘッド自体の熱破壊などが引き起こされることもない。
【００４５】
これに加えて、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、各種の厚さの印刷媒体の表面に立体印刷画像を形成することができる。
【００４６】
（その他の実施の形態）
図４は冷却機構５０におけるヒートパイプの配置例を示す説明図である。図４（ａ）の例では、加熱ランプユニット４０の鏡筒４４の内周面に沿って螺旋状に１本のヒートパイプ５５が取り付けられている。図４（ｂ）の例では、鏡筒４４の外周面を螺旋状に取り囲む状態で１本のヒートパイプ５６が取り付けられている。図４（ｃ）の例では、加熱ランプユニット４０の反射鏡４３（ランプカバー）の背面に沿って円錐台状に１本のヒートパイプ５７が取り付けられている。
【００４７】
次に、冷却機構５０と断熱材を組み合わせて、インクジェットヘッド１１が加熱されないようにすることもできる。例えば、図５に示すように、加熱ランプユニット４０の鏡筒４４Ａとして円筒状のものを用い、その内周面に等角度間隔で、例えば４本のヒートパイプ５８を鏡筒軸線方向に配置する。これらのヒートパイプ５８の内側に、鏡筒内周面およびヒートパイプ５８を覆うように円筒状の断熱材５９を配置する。このようにすれば、放熱および断熱作用を利用して、インクジェットヘッド１１の加熱を防止できる。
【００４８】
一方、冷却機構５０として、ヒートパイプと共に空冷機構を用いることもできる。例えば、図６に示すように、ヘッドキャリッジ１０の両側に加熱ランプユニット４０を取り付けた場合に、これらに配置した複数本のヒートパイプ６０を一つに纏めて上方に引き出し、その上端部を放熱板６１に接続する。放熱板６１は表面に多数の放熱フィン６１ａを備えている。放熱板６１は、図１における支持ユニット３の内部に形成したプリンタ幅方向に延びるダクト６２内をプリンタ幅方向に移動可能な状態で支持されている。ダクト６２の一方の端には、空冷用の送風機６３が取り付けられており、放熱板６１に向けてプリンタ幅方向に冷却用の風を吹き付けることが可能となっている。
【００４９】
この構成によれば、放熱板６１が空冷されるので冷却効果を高めることができる。また、送風機６３によって外部から空気が導入されるので、これによって冷却効果が高まるという利点もある。
【００５０】
次に、加熱ランプユニット４０に冷却機構５０を取り付けると共に、冷却機構をインクジェットヘッド１１あるいはヘッドキャリッジ１０に取り付けて、これらを直接に冷却することもできる。例えば、図７に示すように、ヘッドキャリッジ１０に搭載されているインクジェットヘッド１１の外周を取り囲む状態でヒートパイプ７１を配置し、この先端をヘッドキャリッジ１０の外側に引き出して、ヘッドキャリッジ１０と一体となってプリンタ幅方向に移動する放熱板７２に接続する。この構成によれば、インクジェットヘッド１１が加熱状態に陥ることを確実に防止できる。
【００５１】
なお、これに代えて、あるいは、これと共に、ヘッドキャリッジ１０および／またはインクジェットヘッド１１を空冷するようにしてもよい。
【００５２】
（加熱器の制御方法）
なお、印刷媒体の材質が異なる場合などにおいては、各印刷媒体の材質に応じて比熱が異なり、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、あるいは、インク液滴が着弾した印刷媒体表面部分を熱溶融させるために適した照射温度も異なる。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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、加熱器による加熱を必要なときにのみ行うように制御することが望ましい。すなわち、インクジェットヘッド１１によって実際に印字が行われるときにのみ、加熱器をオンにして記録媒体の表面を加熱すれば、インクジェットヘッド１１が加熱されることを抑制でき、また、加熱器による消費電力も削減できる。
【００５５】
ここで、加熱ランプユニットのランプとしてハロゲンランプなどの放電ランプを用いる場合には、次のようにハロゲンランプを駆動制御することが望ましい。まず、ハロゲンランプのスイッチがオンになったところで、瞬時に点灯して目標温度まで上げる。また、温度の立ち上がり速度を上げるために、ハロゲンランプの駆動電圧を制御することにより、半点灯状態を形成可能とする。
【００５６】
そして、インクジェットヘッドが印字を行うときにのみ、全点灯状態に切り替え、それ以外の状態では消灯あるいは半点灯状態に保持する。例えば、インクジェットヘッドがそのホームポジションに待機している状態、インクジェットヘッドのクリーニング時には、そのような状態に保持する。さらに、極端な温度上昇を招くことのないように、ランプ駆動制御回路には、サーミスタ、熱電対を使い、温度管理を行う。また、非常時には緊急停止回路を設けて、ランプを強制的にオフに切り替えるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を適用した立体印刷画像の制作装置の概略斜視図である。
【図２】図１の立体印刷画像の制作装置の概略構成図である。
【図３】図１の加熱器および冷却機構を示す概略斜視図および概略断面図である。
【図４】ヒートパイプの配置例を示す説明図である。
【図５】断熱材を備えた加熱器を示す説明図である。
【図６】ヒートパイプおよび送風機を備えた冷却機構の例を示す説明図である。
【図７】インクジェットヘッドの冷却機構の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 立体印刷画像の制作装置
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
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
３０ 印刷媒体
３０ａ 印刷面
４０ 加熱ランプユニット
４１ ハロゲンランプ
４２ 放熱用開口
４３ 反射鏡
４４、４４Ａ 鏡筒
４５ 光スポット
５０ 冷却機構
５１ 内蔵ヒートパイプ
５２ 外付けヒートパイプ
５３、６１、７２ 放熱板
５３ａ、６１ａ 放熱フィン
５５、５６、５７、５８、６０、７１ ヒートパイプ
５９ 断熱材
６２ ダクト
６３ 送風機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを用いて凹凸のある立体的な印刷画像を制作することのできる立体印刷画像の制作方法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凹凸のある立体的な印刷画像を制作する方法は特許文献１に開示されている。ここに開示の方法では、基材の表面にインクジェットプリンタを用いて印刷画像を形成し、印刷画像の表面に下地材を付けて立体状の印刷面を形成し、この立体状の印刷面に再度、インクジェットプリンタにより印刷画像を形成するようにしている。
【特許文献１】ＷＯ２００３／０８０３４４のパンフレット
【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、インクジェットヘッドから吐出したインク液滴が記録媒体の表面に着弾し、そこに吸収されると共に硬化して、当該表面に定着する。効率良く着弾したインク液滴を定着させるためには記録媒体表面を加熱すればよい。特に、水性インクあるいはソルベントインクなどが定着し難い素材からなる記録媒体に印字を行う場合には加熱することが有効である。また、レジンインクなどのような熱硬化形インクを用いて印字を行う場合には記録媒体に着弾したインク液滴を加熱して硬化させる必要があるので、加熱は必須である。
【０００４】
一般的な加熱方法は、インクジェットヘッドの印字位置を規定しているプラテンを加熱しておき、インク液滴が着弾した記録媒体の部分を加熱するというものである。しかしながら、この加熱方法は、紙のような薄い記録媒体には有効であるが、厚い記録媒体の場合にはインクの硬化に適した温度に記録媒体を加熱するために要する時間が長くなるので、有効な方法ではない。
【０００５】
また、インクジェットヘッドはプラテンに対して僅かのギャップで対峙した状態に配置されており、プラテンに沿って移動しながら印字を行う。したがって、プラテンを加熱する方法では、ここに対峙しているインクジェットヘッドも加熱され、そのインクノズル内のインクが増粘・凝固してインクの目詰まりが発生してしまう。場合によっては、インクジェットヘッドが熱破壊する可能性もある。
【０００６】
さらに、プラテンを通過する記録媒体の部分を均一な加熱状態とすることが困難である。このため、印字品質にバラツキができ、印字品質が劣化するおそれもある。
【０００７】
これに加えて、従来では加熱手段としてニクロム線などが使用されているが、従来の加熱手段は常時通電しておく必要があり、電力消費が多く、ランニングコストが高いという問題点もある。
【０００８】
本願出願人は、このような点に鑑みて、特願２００６−１６２３７７（２００６年６月１２日出願）において、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に、定着性良く印字を行うことのできるインクジェットプリンタを提案している。
【０００９】
このインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドによる印字位置を規定しているプラテンと、この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と、このヘッドキャリッジに搭載されており、前記インクジェットヘッドから吐出されて前記プラテン上の記録媒体に着弾したインク液滴を加熱する加熱器と、この加熱器における放熱用開口以外の外周面部分を冷却するための冷却機構とを有し、この冷却機構は、前記加熱器の外側および／または内側において当該加熱器の構成部品に接触状態で配置されたヒートパイプを備えていることを特徴としている。
【００１０】
この構成のインクジェットプリンタでは、ヘッドキャリッジに加熱器が搭載され、インクジェットヘッドと共に移動する。加熱器が、インクジェットヘッドから吐出されて記録媒体に着弾するインク液滴の直近に位置しており、インク液滴を直接に加熱硬化させることができる。よって、効率良くインク液滴を記録媒体に定着させることができる。
【００１１】
また、インクジェットヘッドの直近に加熱器を配置した場合には、加熱器からの放熱によってインクジェットヘッドのノズルの目詰まり、インクジェットヘッド自体の熱破損が発生するおそれがある。しかし、本発明では、冷却機構によって、加熱器を冷却するようにしているのでインクジェットヘッドの加熱を抑制あるいは防止できる。特に、本発明では、冷却機構として熱伝導効率の良いヒートパイプを用いているので、加熱器からの放熱を効率良く外部に放出できる。
【００１２】
本発明は、かかる構成のインクジェットプリンタを用いて各種の素材への印刷を試行している過程において考え出されたものであり、本発明の課題は、インクジェットヘッドを用いて立体的な印刷画像を簡単に制作することのできる立体印刷画像の制作方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の立体印刷画像の制作方法は、
熱溶融性の素材からなる印刷媒体の表面に沿ってインクジェットヘッドを相対的に走査すると共に、インクジェットヘッドの走査方向に直交する方向に印刷媒体を相対的に移動させながら、当該印刷媒体の表面に、インクジェットヘッドから吐出したインク液滴により印刷画像を形成し、
スポット状の照射熱を、前記印刷画像が形成された印刷媒体の表面部分に沿って走査して、当該表面部分を順次に加熱し、
この加熱によって、インク液滴を加熱乾燥して前記印刷画像を印刷媒体の表面部分に定着させると共に、この表面部分を加熱溶融して、印刷画像を形成しているインクの熱吸収率に応じた深さの窪みを形成することを特徴としている。
【００１４】
スポット状の照射熱を印刷画像に沿って走査すると、印刷画像を構成しているインクの熱吸収率の違いに応じて、印刷画像の各部分の加熱状態が変化する。照射熱の熱量を適切に設定しておけば、熱吸収率の高いブラックインクが使用されている部分は印刷媒体が熱溶融するのに十分な温度まで加熱されて溶融し、ブラックインクが使用されている表面部分が溶融して窪んだ状態になる。これに対して、インクが付かずに印刷媒体の表面色、例えば白色がそのまま残っている表面部分は熱吸収率が小さいので、当該部分が溶融する温度まで加熱されることがない。したがって、当該部分は元の状態、例えば平坦面状態のまま残る。この結果、印刷媒体の表面に、印刷画像の構成色あるいは濃淡に応じて深さの異なる立体的な印刷画像を形成できる。
【００１５】
ここで、インクジェットヘッドに追従して、前記印刷媒体の表面に沿ってスポット状の照射熱を走査することが望ましい。印刷媒体の表面部分に付着したインクを加熱乾燥させながら当該表面部分を溶融させると、インク液滴が滲み印刷画像の解像度が低下して印刷品位が劣化してしまうことを防止あるいは抑制できる。
【００１６】
また、本発明の立体印刷画像の制作方法では、前記印刷媒体の表面に前記印刷画像として濃淡のある画像を形成し、印刷画像の濃淡に応じて、前記印刷媒体の表面部分を異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、濃淡に応じて深さが変化している印刷画像を形成することができる。
【００１７】
同様に、異なる色の色インクを吐出する複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを用いてカラー印刷画像を形成すれば、前記印刷媒体の前記表面部分を、当該表面部分に付着した各色インクの熱吸収率に応じて異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、付着色に応じて深さが変化しているカラー印刷画像を形成することができる。
【００１８】
ここで、インクジェットヘッドの走査に先行して、当該インクジェットヘッドの走査ラインに沿って、スポット状の予備照射熱を印刷媒体の表面を走査して、前記印刷画像が形成される直前の前記表面部分の各部を予熱することが望ましい。印刷媒体の表面を予熱しておくことにより、印刷画像を印刷媒体表面に迅速に定着させることができ、また、凹凸を付けるための印刷媒体表面部分の熱溶融を確実に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の立体印刷画像の制作方法では、前記照射熱の熱量を調整することにより、前記印刷媒体の前記表面部分に形成される窪みの深さを増減することができる。照射熱の熱量を下げることにより、印刷媒体表面を熱溶融させずに、単に、印刷画像を印刷媒体表面に定着させることも可能である。
【００２０】
次に、本発明の立体印刷画像の制作方法では、レジンインクなどの熱硬化形インクを用いて印刷を行うことが望ましい。
【００２１】
また、印刷媒体としては熱可塑性樹脂からなる発泡体などの多孔質素材からなるものを用いることができる。発泡体は、熱溶融した部分が大きく窪むので、立体印刷画像の制作に適している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の立体印刷画像の制作方法では、インクジェットヘッドの走査ラインに沿って、スポット状の照射熱を印刷媒体の表面に沿って走査し、印刷媒体の表面に形成された印刷画像を構成している各インクの熱吸収率の差を利用して、選択的に印刷画像が形成されている印刷媒体の表面部分を熱溶融して所定深さの窪みを形成している。したがって、本発明によれば、印刷媒体の表面色、印刷画像の濃淡構成、印刷画像の構成色などに応じて凹凸が付けられた立体印刷画像を簡単に制作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して、本発明の方法により立体印刷画像を制作する立体印刷画像の制作装置を説明する。
【００２４】
（制作装置の構成）
図１は本実施の形態に係る立体印刷画像の制作装置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。立体印刷画像の制作装置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（プラテン）とを有している。
【００２５】
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。
【００２６】
ヘッドキャリッジ１０における移動方向の一方の側面にはハロゲンランプ４１を備えた加熱ランプユニット４０（加熱器）が取り付けられている。加熱ランプユニット４０からの照射光は放熱用開口４２から下向きに照射される。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、後述のように、ヘッドキャリッジ１０の両側に加熱ランプユニットを取り付けても良い。
【００２７】
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に載せた印刷媒体３０の印刷面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。
【００２８】
ここで、印刷媒体３０は発泡スチロール、発泡ポリウレタンなどの熱溶融性の多孔質素材からなる矩形板であり、印刷面３０ａは例えば白色の平坦面である。印刷媒体３０としては、その印刷面３０ａの部分が、熱溶融性を有し、溶融した部分が減容化して窪みが形成される素材であればよい。
【００２９】
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。
【００３０】
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４０によって、上側からインク液滴が着弾した部分がスポット的に加熱される。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４０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。
【００３１】
なお、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。また、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。
【００３２】
図３はヘッドキャリッジ１０に搭載されている加熱ランプユニット４０を示す概略斜視図、およびその概略断面図である。加熱ランプユニット４０は、ハロゲンランプ４１と、このハロゲンランプ４１が取り付けられている反射鏡４３と、この反射鏡４３の射出開口部の側に同軸状態で取り付けられている矩形断面の鏡筒４４とを備えており、鏡筒４４の下端開口が放熱用開口４２となっている。鏡筒４４は矩形断面以外の形状でもよく、例えば円筒状のものであってもよい。ハロゲンランプ４１の発光部からの出射光は、反射鏡４３によって反射されて、媒体載置面４上の記録媒体３０の印字面３０ａに所定の径の光スポット４５を形成し、当該印字面３０ａの部位を加熱する。
【００３３】
この構造の加熱ランプユニット４０には、ヒートパイプからなる冷却機構５０が取り付けられている。本例の冷却機構５０は、鏡筒４４の内周面の四隅に上下方向に延びる４本の内蔵ヒートパイプ５１を備えている。これらの内蔵ヒートパイプ５１の上端は鏡筒４４の上端面から上方に突出している。これらの上端は、それぞれ反射鏡４３の背面に沿って配置した４本の外付けヒートパイプ５２に接続されている。ヒートパイプの本数は４本に限定されるものではなく、１本でもよく、４本以外の複数本であってもよい。また、ヒートパイプは直線状のものであってもよいし、湾曲状のもの、螺旋状に巻いたものであってもよい。
【００３４】
これらの外付けヒートパイプ５２は一つに束ねられて上方に延び、それらの上端には水平に延びる放熱板５３の下面に取り付けられている。放熱板５３は、支持ユニット３の内側に形成されたガイド（図示せず）に沿ってプリンタ幅方向に移動可能な状態で支持されている。放熱板５３の表面には移動方向に延びる複数枚の放熱フィン５３ａが形成されている。加熱ランプユニット４０の発熱量が多くない場合、すなわち、ヒートパイプ５１、５２による放熱作用のみによって、加熱ランプユニット４０を十分に冷却でき、インクジェットヘッド１１に加熱による弊害が発生しない場合には、放熱板を省略することも可能である。
【００３５】
（制作装置の動作）
この構成の立体印刷画像の制作装置１の動作を説明する。テーブル５の媒体載置面４に印刷媒体３０を載せ、油圧駆動機構２１によって印刷媒体３０の印刷面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。
【００３６】
しかる後に、キャリッジモータ１４および送りモータ１７を駆動して、支持ユニット３を図示のホームポジ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印刷媒体３０の印刷面３０ａに吐出しながら所望の印字を行う。
【００３７】
ここで、インクジェットヘッド１１の印刷動作に先立って加熱ランプユニット４０が点灯する。したがって、インクジェットヘッド１１から印刷媒体３０の印刷面３０ａに吐出されてそこに付着したレジンインク液滴３１は、直ちに、スポット状の照射熱によって走査されて加熱され、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、印刷媒体３０の印刷面３０ａを、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、印刷動作と同時にレジンインク液滴が印刷面３０ａに定着していく。このようにして印刷および熱硬化が同時に行われながら、印刷媒体３０の印刷面３０ａに印刷画像が形成される。
【００３８】
また、スポット状の照射熱が当った印刷面３０ａの印刷画像の部分では、印刷画像の構成インクに応じて加熱状態が相違する。ブラックインクが付着している部分が最も熱吸収率が高く、白地のまま印刷面３０ａが残っている部分が最も熱吸収率が低い。例えば、スポット状の照射熱がブラックインクの付着部分に当った場合に、当該部分が瞬間的に印刷媒体３０の熱溶融温度よりも高くなるように、照射熱の熱量を設定しておく。このようにすると、ブラックインクの付着部分においては、ブラックインクが熱硬化すると同時に、当該付着部分が熱溶融して所定深さの窪みが形成され、形成された窪みの表面に熱硬化したブラックインクが定着して、黒色の窪みが得られる。
【００３９】
ブラックインク以外の色インクが付着している印刷画像の部分では、ブラックインクの付着部分に比べて加熱温度が低いので、熱溶融量も少なく、したがって、ブラックインクの付着部分に比べて浅い窪みが形成される。これに対して、白地のまま印刷面３０ａが残っている部分は平坦面のまま残る。
【００４０】
このようにして、印刷画像が形成された印刷媒体３０の印刷面３０ａの部分には、印刷画像の濃淡、あるいは、印刷画像を構成する色インクの熱吸収率に応じた深さの凹凸が形成される。したがって、本例の制作装置１を用いることにより、印刷媒体表面に、印刷の濃淡あるいは印刷色に応じて深さが変化した立体印刷画像を簡単に形成することができる。また、スポット状の照射熱の強さを調節することにより立体印刷画像の凹凸の深さを変えることができ、レジンインクの熱硬化に必要な最小限の強さにしておくことにより、凹凸の無い印刷画面を得ることもできる。さらに、印刷の途中で照射熱の強さを変更することにより、部分的に深い窪みのある立体印刷画像を制作することも可能である。
【００４１】
ここで、本例の加熱ランプユニット４０は、そこに配置されている冷却機構５０によって冷却されている。すなわち、加熱ランプユニット４０で発生した熱は、４本の内蔵ヒートパイプ５１、外付けヒートパイプ５２を介して放熱板５３に放出される。放熱板５３はヘッドキャリッジ１０と共にプリンタ幅方向Ｘに移動するので、ここに集まった熱は放熱板５３の放熱フィン５３ａから効率良く外部に放出される。なお、印刷動作が終了すると、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。
【００４２】
以上説明したように、本例の立体印刷画像の制作装置１では、レジンインクを用いて印刷媒体３０の印刷面３０ａに印刷を行うようにしている。したがって、各種素材の印刷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、印刷を行うことができる。
【００４３】
また、印刷動作と同時に加熱ランプユニット４０によるスポット状の照射熱によってレジンインクを走査している。したがって、印刷面３０ａにレジンインクが着弾すると同時にそれが熱硬化し、同時に、照射熱の走査部分が熱溶融して窪みが形成される。よって、窪みの表面にレジンインクが熱硬化して定着した状態が形成される。印刷面３０ａには印刷画像の濃淡あるいは構成インクに応じた深さの窪みを備えた立体印刷画像が形成される。
【００４４】
さらに、加熱ランプユニット４０には冷却機構５０が取り付けられており、加熱ランプユニット４０で発生した熱が放熱板５３から外部に効率良く放出される。よって、隣接した位置に配置されているインクジェットヘッド１１が加熱ランプユニット４０からの熱によって加熱されて、ノズルの目詰まり、インクジェットヘッド自体の熱破壊などが引き起こされることもない。
【００４５】
これに加えて、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、各種の厚さの印刷媒体の表面に立体印刷画像を形成することができる。
【００４６】
（その他の実施の形態）
図４は冷却機構５０におけるヒートパイプの配置例を示す説明図である。図４（ａ）の例では、加熱ランプユニット４０の鏡筒４４の内周面に沿って螺旋状に１本のヒートパイプ５５が取り付けられている。図４（ｂ）の例では、鏡筒４４の外周面を螺旋状に取り囲む状態で１本のヒートパイプ５６が取り付けられている。図４（ｃ）の例では、加熱ランプユニット４０の反射鏡４３（ランプカバー）の背面に沿って円錐台状に１本のヒートパイプ５７が取り付けられている。
【００４７】
次に、冷却機構５０と断熱材を組み合わせて、インクジェットヘッド１１が加熱されないようにすることもできる。例えば、図５に示すように、加熱ランプユニット４０の鏡筒４４Ａとして円筒状のものを用い、その内周面に等角度間隔で、例えば４本のヒートパイプ５８を鏡筒軸線方向に配置する。これらのヒートパイプ５８の内側に、鏡筒内周面およびヒートパイプ５８を覆うように円筒状の断熱材５９を配置する。このようにすれば、放熱および断熱作用を利用して、インクジェットヘッド１１の加熱を防止できる。
【００４８】
一方、冷却機構５０として、ヒートパイプと共に空冷機構を用いることもできる。例えば、図６に示すように、ヘッドキャリッジ１０の両側に加熱ランプユニット４０を取り付けた場合に、これらに配置した複数本のヒートパイプ６０を一つに纏めて上方に引き出し、その上端部を放熱板６１に接続する。放熱板６１は表面に多数の放熱フィン６１ａを備えている。放熱板６１は、図１における支持ユニット３の内部に形成したプリンタ幅方向に延びるダクト６２内をプリンタ幅方向に移動可能な状態で支持されている。ダクト６２の一方の端には、空冷用の送風機６３が取り付けられており、放熱板６１に向けてプリンタ幅方向に冷却用の風を吹き付けることが可能となっている。
【００４９】
この構成によれば、放熱板６１が空冷されるので冷却効果を高めることができる。また、送風機６３によって外部から空気が導入されるので、これによって冷却効果が高まるという利点もある。
【００５０】
次に、加熱ランプユニット４０に冷却機構５０を取り付けると共に、冷却機構をインクジェットヘッド１１あるいはヘッドキャリッジ１０に取り付けて、これらを直接に冷却することもできる。例えば、図７に示すように、ヘッドキャリッジ１０に搭載されているインクジェットヘッド１１の外周を取り囲む状態でヒートパイプ７１を配置し、この先端をヘッドキャリッジ１０の外側に引き出して、ヘッドキャリッジ１０と一体となってプリンタ幅方向に移動する放熱板７２に接続する。この構成によれば、インクジェットヘッド１１が加熱状態に陥ることを確実に防止できる。
【００５１】
なお、これに代えて、あるいは、これと共に、ヘッドキャリッジ１０および／またはインクジェットヘッド１１を空冷するようにしてもよい。
【００５２】
（加熱器の制御方法）
なお、印刷媒体の材質が異なる場合などにおいては、各印刷媒体の材質に応じて比熱が異なり、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、あるいは、インク液滴が着弾した印刷媒体表面部分を熱溶融させるために適した照射温度も異なる。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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、加熱器による加熱を必要なときにのみ行うように制御することが望ましい。すなわち、インクジェットヘッド１１によって実際に印字が行われるときにのみ、加熱器をオンにして記録媒体の表面を加熱すれば、インクジェットヘッド１１が加熱されることを抑制でき、また、加熱器による消費電力も削減できる。
【００５５】
ここで、加熱ランプユニットのランプとしてハロゲンランプなどの放電ランプを用いる場合には、次のようにハロゲンランプを駆動制御することが望ましい。まず、ハロゲンランプのスイッチがオンになったところで、瞬時に点灯して目標温度まで上げる。また、温度の立ち上がり速度を上げるために、ハロゲンランプの駆動電圧を制御することにより、半点灯状態を形成可能とする。
【００５６】
そして、インクジェットヘッドが印字を行うときにのみ、全点灯状態に切り替え、それ以外の状態では消灯あるいは半点灯状態に保持する。例えば、インクジェットヘッドがそのホームポジションに待機している状態、インクジェットヘッドのクリーニング時には、そのような状態に保持する。さらに、極端な温度上昇を招くことのないように、ランプ駆動制御回路には、サーミスタ、熱電対を使い、温度管理を行う。また、非常時には緊急停止回路を設けて、ランプを強制的にオフに切り替えるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を適用した立体印刷画像の制作装置の概略斜視図である。
【図２】図１の立体印刷画像の制作装置の概略構成図である。
【図３】図１の加熱器および冷却機構を示す概略斜視図および概略断面図である。
【図４】ヒートパイプの配置例を示す説明図である。
【図５】断熱材を備えた加熱器を示す説明図である。
【図６】ヒートパイプおよび送風機を備えた冷却機構の例を示す説明図である。
【図７】インクジェットヘッドの冷却機構の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 立体印刷画像の制作装置
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
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
３０ 印刷媒体
３０ａ 印刷面
４０ 加熱ランプユニット
４１ ハロゲンランプ
４２ 放熱用開口
４３ 反射鏡
４４、４４Ａ 鏡筒
４５ 光スポット
５０ 冷却機構
５１ 内蔵ヒートパイプ
５２ 外付けヒートパイプ
５３、６１、７２ 放熱板
５３ａ、６１ａ 放熱フィン
５５、５６、５７、５８、６０、７１ ヒートパイプ
５９ 断熱材
６２ ダクト
６３ 送風機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱溶融性の素材からなる印刷媒体の表面に沿ってインクジェットヘッドを相対的に走査すると共に、インクジェットヘッドの走査方向に直交する方向に印刷媒体を相対的に移動させながら、当該印刷媒体の表面に、インクジェットヘッドから吐出したインク液滴により印刷画像を形成し、
スポット状の照射熱を、前記印刷画像が形成された印刷媒体の表面部分に沿って走査して、当該表面部分を順次に加熱し、
この加熱によって、インク液滴を加熱乾燥して前記印刷画像を印刷媒体の表面部分に定着させると共に、この表面部分を加熱溶融して、印刷画像を形成しているインクの熱吸収率に応じた深さの窪みを形成することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項２】
請求項１において、
インクジェットヘッドに追従して、前記印刷媒体の表面に沿ってスポット状の照射熱を走査することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記印刷媒体の表面に前記印刷画像として濃淡のある画像を形成し、
印刷画像の濃淡に応じて、前記印刷媒体の表面部分を異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、濃淡に応じて深さが変化している印刷画像を形成することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記インクジェットヘッドとして、異なる色の色インクを吐出する複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを用い、
前記印刷媒体の前記表面部分を、当該表面部分に付着した各色インクの熱吸収率に応じて異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、付着色に応じて深さが変化しているカラー印刷画像を形成することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項５】
請求項１において、
インクジェットヘッドの走査に先行して、当該インクジェットヘッドの走査ラインに沿って、スポット状の予備照射熱を印刷媒体の表面を走査して、前記印刷画像が形成される直前の前記表面部分の各部を予備加熱することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
前記照射熱の熱量を調整することにより、前記印刷媒体の前記表面部分に形成される窪みの深さを増減することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
レジンインクなどの熱硬化形インクを用いて印刷を行うことを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
印刷媒体として、熱可塑性樹脂からなる発泡体などの多孔質素材からなる印刷媒体を用いることを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項１】
熱溶融性の素材からなる印刷媒体の表面に沿ってインクジェットヘッドを相対的に走査すると共に、インクジェットヘッドの走査方向に直交する方向に印刷媒体を相対的に移動させながら、当該印刷媒体の表面に、インクジェットヘッドから吐出したインク液滴により印刷画像を形成し、
スポット状の照射熱を、前記印刷画像が形成された印刷媒体の表面部分に沿って走査して、当該表面部分を順次に加熱し、
この加熱によって、インク液滴を加熱乾燥して前記印刷画像を印刷媒体の表面部分に定着させると共に、この表面部分を加熱溶融して、印刷画像を形成しているインクの熱吸収率に応じた深さの窪みを形成することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項２】
請求項１において、
インクジェットヘッドに追従して、前記印刷媒体の表面に沿ってスポット状の照射熱を走査することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記印刷媒体の表面に前記印刷画像として濃淡のある画像を形成し、
印刷画像の濃淡に応じて、前記印刷媒体の表面部分を異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、濃淡に応じて深さが変化している印刷画像を形成することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記インクジェットヘッドとして、異なる色の色インクを吐出する複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを用い、
前記印刷媒体の前記表面部分を、当該表面部分に付着した各色インクの熱吸収率に応じて異なる深さに加熱溶融して、当該表面部分に、付着色に応じて深さが変化しているカラー印刷画像を形成することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項５】
請求項１において、
インクジェットヘッドの走査に先行して、当該インクジェットヘッドの走査ラインに沿って、スポット状の予備照射熱を印刷媒体の表面を走査して、前記印刷画像が形成される直前の前記表面部分の各部を予備加熱することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
前記照射熱の熱量を調整することにより、前記印刷媒体の前記表面部分に形成される窪みの深さを増減することを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
レジンインクなどの熱硬化形インクを用いて印刷を行うことを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
印刷媒体として、熱可塑性樹脂からなる発泡体などの多孔質素材からなる印刷媒体を用いることを特徴とする立体印刷画像の制作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４９５６０（Ｐ２００８−１４９５６０Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３９８０４（Ｐ２００６−３３９８０４）
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（５９４１０６９１１）株式会社マスターマインド (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（５９４１０６９１１）株式会社マスターマインド (12)
【Ｆターム（参考）】
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