JP2006027236A - 紫外線照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 記録媒体P上に付着させた紫外線硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射装置90において、紫外線を出射する複数の半導体発光素子94,95,96,97と、これらの半導体発光素子94,95,96,97相互を、その光軸を略平行にして行列状に支持する素子支持手段91とを備え、素子支持手段91上の半導体発光素子の行又は列を、波長帯の異なる2種以上の半導体発光素子を適宜順番で並べた構成とする。
【選択図】 図2
Description
紫外線硬化型インクが通常の水性インクや油性インクと異なる点は、記録媒体(例えば印刷用紙等)等に付着させた後、適量の紫外線を照射すれば速やかに硬化して、インク浸透性等の記録媒体の物性に左右されずに、安定した印刷品質を維持できる点である。
このような紫外線硬化型インクを使用するインクジェットプリンタでは、紫外線硬化型インクを微粒のインク滴として噴射して記録媒体に付着する記録ヘッドの周辺に、記録媒体上に付着させたインクに紫外線を照射する紫外線照射装置を装備することが必要となる。
従来の紫外線照射装置では、紫外線を出射する光源として、水銀ランプやメタルハライドランプ等の紫外線ランプを採用したものが各種提案されている(例えば、特許文献1参照)。
そして、有害な赤外光の除去のために、バンドパスフィルターを装備すると、装置構成が複雑化したり、コストアップを招くという問題があった。
更に、紫外線ランプは消費電力が大きく、紫外線照射装置の省エネルギー化が難しいという問題があった。
また、紫外線ランプ自体が大きいため、装置型の小型化や軽量化が難しいという問題もあった。
そのため、半導体発光素子の出射する紫外線の波長域が、インクに含まれている二酸化チタン等の色材の吸収波長域に重なっていると、半導体発光素子の照射した紫外線が二酸化チタン等の色材による吸収によって消費されて、インクの硬化への効力が半減し、更に、長時間の照射が必要となる。
従って、光源としては、二酸化チタン等の色材のような紫外線吸収物質の吸収波長と異なる波長域の半導体発光素子を採用することが望ましいが、半導体発光素子の場合は照射可能な波長帯が狭い範囲に限られているため、各種の紫外線吸収物質の吸収波長を避けた波長域で十分な紫外線照射強度を確保することが難しいというのが実情であった。
即ち、紫外線を出射する光源として、ピーク波長の低い半導体発光素子を使用した場合には、紫外線硬化型インクの付着厚が薄い場合は、短時間で効率よく硬化させることができるが、付着厚が厚い場合は、内奥部での紫外線硬化が遅れてしまうため、安定した硬化を得ることができないという問題が生じる。逆に、ピーク波長の高い半導体発光素子を使用した場合には、紫外線硬化型インクの付着厚が厚い場合でも、内奥部まで紫外線が到達して、安定して硬化させることができるが、硬化までの所要時間が長く、硬化処理の遅延を招くという問題が生じる。
(1)記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線を出射する複数の半導体発光素子と、これらの半導体発光素子を支持する素子支持手段とを備え、
前記素子支持手段は、複数の半導体発光素子相互の照射域が略隣接状態に集合して広域の照射域を形成するように、複数個の半導体発光素子相互を、その光軸を略平行に揃えた状態で行列状に支持し、
前記素子支持手段によって支持された半導体発光素子の行又は列は、出射する紫外線の波長帯が異なる2種以上の半導体発光素子が適宜順番で並ぶ構成としたことを特徴とする紫外線照射装置。
(3)前記半導体発光素子が、半導体レーザであることを特徴とする前記(1)の紫外線照射装置。
(4)前記複数の半導体発光素子を支持した素子支持手段が、紫外線硬化型インクを使用するインクジェットプリンタの記録ヘッドの近辺に装備されたことを特徴とする前記(1)〜(3)の紫外線照射装置。
また、光源としての半導体発光素子は、従来の紫外線ランプと比較して、電力消費が少なく、且つ小型・軽量であるため、省エネルギー化を図れ、装置の小型軽量化を図ることもできる。
即ち、透過力は弱いがエネルギーが高く、付着させたインクの表面を短時間で硬化可能な低い波長域の紫外線と、透過力は強くて付着させたインクの内奥部の硬化に有効な高い波長域の紫外線とがそれぞれ照射されることによって、記録媒体上に付着させたインクは、付着厚に関係なく、内外で良好に紫外線硬化を進行し、速やかに、安定した硬化を得ることができる。
また、出射する紫外線の波長帯が異なる2種以上の半導体発光素子の内、少なくとも一種は、記録媒体に付着させる紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質による吸収波長と異なる波長帯のものに選定しておけば、照射した紫外線の一部は紫外線吸収物質による吸収を受けずに、インクの硬化に有効に寄与し、インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用に拘わらず、記録媒体に付着させたインクを速やかに硬化させることもできる。
従って、記録媒体に付着させた紫外線硬化型インクを、その付着厚やインク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用に関係なく、速やかに硬化させることができる。
また、上記(4)に記載の紫外線照射装置では、インクジェットプリンタの記録ヘッドによって記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクに対して、インクが硬化するまでの所要時間を短縮して、印刷処理速度の向上を図ることができる。
図1は本発明に係る紫外線照射装置を搭載したインクジェットプリンタ20の一実施例の主要な構成を示す概略斜視図である。
各カートリッジ54,56に収容されているインク組成物は、所謂紫外線硬化型インクである。
この素子支持手段91は、4種の半導体発光素子94,95,96,97を行列状に取り付ける取り付け面を印刷用紙Pの表面に対向させて、ブラケット92,93によって、プリンタ20の筐体に固定されている。
また、素子支持手段91の装備位置は、印刷ヘッド52から前方(副走査方向SS)へ一定距離だけ離れた位置になっている。
ブラケット92,93は、素子支持手段91の端部をプリンタ20の筐体にねじ止め、又は凹凸嵌合によって固定する。
本実施の形態における複数個の半導体発光素子94,95,96,97の行列は、主走査方向MSに沿って並ぶ配列が「行」で、略副走査方向SSに沿って並ぶ配列が「列」(図2では、線分C1,C2,C3…に沿う配列)で、4行多列の配列になっている。
本実施の形態の場合、4種の半導体発光素子94,95,96,97には、紫外線硬化型インクの硬化特性を考慮して、ピーク波長が320nmのもの、365nmのもの、380nmのもの、420nmのものを採用している。
ピーク波長が380nm及び420nmの半導体発光素子96,97は、白色インク等に色材として含有される二酸化チタンの吸収波長200〜375nmに該当せず、色材として二酸化チタンを含有する白色インクの硬化に有効である。
ピーク波長が320nmの半導体発光素子94は、比較的に波長帯が低いため、波長帯の高い紫外線と比較して吸収されやすく、印刷用紙P上に付着させたインク膜の表面付近を短時間で硬化するのに有効である。
本実施の形態の場合、素子支持手段91によって支持された半導体発光素子の行及び列は、何れも、図2に示すように、出射する紫外線の波長帯が異なる4種の半導体発光素子94,95,96,97が順番に規則的に並ぶ構成となっている。
プリンタ20は、主制御回路102と、CPU104と、主制御回路102およびCPU104にバスを介して接続された各種のメモリ(ROM110、RAM112、EEPROM114)とを備えている。
主制御回路102には、パーソナルコンピュータなどの外部装置との間で信号の送受信を行うインターフェース回路120と、紙送りモータ駆動回路130と、ヘッド駆動回路140と、CRモータ駆動回路150と、紫外線照射装置90の動作を制御する紫外線照射装置駆動回路160が接続されている。
キャリッジ50の底面には、複数のノズル(図示せず)を有する印刷ヘッド52が設けられている。各ノズルは、ヘッド駆動回路140によって駆動されて、紙、布、フィルム等の記録媒体に向けて、各カートリッジ54,56から供給される紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。
具体的には、印刷ヘッド52が駆動されて印刷が開始される時、或いは、印刷動作が開始されて、印刷用紙P上の紫外線硬化型インクの付着面が紫外線照射装置90による紫外線照射域に到達する時に、素子支持手段91上に装備した全半導体発光素子94,95,96,97を発光状態にし、印刷用紙P上の紫外線硬化型インクの付着面が紫外線照射装置90による紫外線照射域を通過し終わるまで、各半導体発光素子94,95,96,97の発光状態を維持する。
但し、紫外線照射装置駆動回路160は、予め紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質による吸収波長が判別している場合、その吸収波長に該当しない波長帯の半導体発光素子のみを選択的に発光させるような発光制御をすることも可能である。
また、光源としての半導体発光素子94,95,96,97は、従来の紫外線ランプと比較して、電力消費が少なく、且つ小型・軽量であるため、省エネルギー化を図れ、装置の小型軽量化を図ることもできる。
即ち、透過力は弱いがエネルギーが高く、付着させたインクの表面を短時間で硬化可能な低い波長域の紫外線と、透過力は強くて付着させたインクの内奥部の硬化に有効な高い波長域の紫外線とがそれぞれ照射されることによって、記録媒体である印刷用紙P上に付着させたインクは、付着厚に関係なく、内外で良好に紫外線硬化を進行し、速やかに、安定した硬化を得ることができる。
従って、記録媒体である印刷用紙Pに付着させた紫外線硬化型インクを、その付着厚やインク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用に関係なく、速やかに硬化させることができる。
また、本発明の紫外線照射装置を装備する機器は、インクジェットプリンタに限らない。紫外線硬化型インクの付着を行う各種の機器に搭載可能である。
また、本発明の紫外線照射装置によって紫外線を照射する記録媒体の材質も、紙、フィルム、布、金属薄板等の各種のものが考えられる。
例えば、素子支持手段91に装備する半導体発光素子の行列は、図4及び図5に示すように、2行多列の配列にしてもよく、また、図6に示すように3行多列の配列にしても良く、図示はしていないが5行以上の配列形態にしても良い。
更に、波長帯の異なる半導体発光素子相互の配列順も、図4に示すように、同一行の半導体発光素子は同一波長帯の半導体発光素子に統一し、行毎に波長帯を変える配列形態や、図5及び図6に示すように、同一行でも異種の波長帯が交互に並ぶような配列形態にするなど、各種の配列を採用することができる。
例えば、記録媒体に厚く付着させた紫外線硬化型インクの硬化が主な目的となる場合等では、素子支持手段91での各種の半導体発光素子の装備数は、高い波長域の半導体発光素子の方が低い波長域の半導体発光素子よりも多数になる装備形態としておくことで、付着されたインクの内奥部への紫外線透過が増えて、内部での硬化不良の発生を確実に防止できるようになる。
Claims (4)
- 記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線を出射する複数の半導体発光素子と、これらの半導体発光素子を支持する素子支持手段とを備え、
前記素子支持手段は、複数の半導体発光素子相互の照射域が略隣接状態に集合して広域の照射域を形成するように、複数個の半導体発光素子相互を、その光軸を略平行に揃えた状態で行列状に支持し、
前記素子支持手段によって支持された半導体発光素子の行又は列は、出射する紫外線の波長帯が異なる2種以上の半導体発光素子が適宜順番で並ぶ構成としたことを特徴とする紫外線照射装置。 - 前記半導体発光素子が、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。
- 前記半導体発光素子が、半導体レーザであることを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。
- 前記複数の半導体発光素子を支持した素子支持手段が、紫外線硬化型インクを使用するインクジェットプリンタの記録ヘッドの近辺に装備されたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
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