JP2010280226A - 印刷装置 - 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95,96,97と、これらの半導体発光素子95,96,97を支持する素子支持手段91とを備えると共に、素子支持手段91には、複数の半導体発光素子95,96,97から出射された紫外線の記録媒体P上での照射域が重なるように、複数の半導体発光素子95,96,97相互を、それぞれの素子の光軸b1,b2,b3が相互に傾いた位置関係に支持させた構成。
【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)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させ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。
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。
(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、
複数の半導体発光素子から出射された紫外線の記録媒体上での照射域が重なるように、前記素子支持手段には、複数の半導体発光素子相互を、それぞれの素子の光軸が相互に傾いた位置関係に支持させたことを特徴とする紫外線照射装置。
(3)前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子は、出射する紫外線の波長帯が互いに異なるものを使用したことを特徴とする前記(1)の紫外線照射装置。
(4)前記素子支持手段は、前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子の取り付け面が、前記記録媒体上での照射域付近に曲率中心を持ち、前記記録媒体の搬送方向に沿って湾曲した円弧面に形成されたことを特徴とする前記(1)〜(3)の紫外線照射装置。
(6)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前記(1)〜(5)の紫外線照射装置。
(7)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)〜(5)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。
なお、上記(1)〜(5)に記載の紫外線照射装置における半導体発光素子としては、(6)に示した紫外線発光ダイオードや、(3)に示した半導体レーザが有用である。
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。
このプリンタ20は、記録媒体である印刷用紙Pを副走査方向SSに送る紙送りモータ30と、プラテン40と、紫外線硬化型インクを微少粒径にして印刷用紙Pに噴射して付着させる記録ヘッドとしての印刷ヘッド52と、この印刷ヘッド52を搭載したキャリッジ50と、キャリッジ50を主走査方向MSに移動させるキャリッジモータ60と、印刷ヘッド52によって紫外線硬化型インクを付着させた印刷用紙P上のインク付着面に紫外線を照射する紫外線照射装置90とを備えている。
各カートリッジ54,56に収容されているインクは、所謂紫外線硬化型インクである。
この素子支持手段91は、半導体発光素子95,96,97を取り付ける取り付け面91a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。
本実施の形態の場合、取り付け面91aは、図3(a)にも示すように、印刷用紙P上での紫外線の照射域付近に曲率中心Oを持ち、印刷用紙Pの搬送方向(即ち、副走査方向SS)に沿って湾曲した円弧面に形成されている。
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。
これらの半導体発光素子95,96,97に使用する紫外線発光ダイオードは、出射する紫外線の拡散を防ぐために、紫外線出射部に集光用のレンズが装備されたメタルパッケージのものが好ましく、例えば、日亜化学社製の型名:NSHU590B等のLEDが好適である。
半導体発光素子95,96,97の出射する紫外線の波長域は、例えば、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365nmのもの、375nmのもの、400nmのものなどを選択することができる。但し、半導体発光素子の選択の際には、半導体素子が出力する紫外線のピーク波長が、紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質の吸収波長に一致しないものを選ぶと良い。
そして、図3(a)にも示したように、各半導体発光素子95,96,97は、それぞれの光軸b1,b2,b3が取り付け面91aに直交するように、素子支持手段91に取り付けられている。
従って、取り付け面91a上で副走査方向SS方向に並ぶ3つの半導体発光素子95,96,97は、それぞれの光軸b1,b2,b3が相互に傾いた位置関係で並び、それぞれの光軸b1,b2,b3が取り付け面91aの曲率中心Oで交差するため、印刷用紙P上での照射域が互いに重なる。
但し、主走査方向MSに対しては、隣接する円形の照射域相互が一部を重ねて並ぶため、図2に示すように、主走査方向MSに沿ってライン状に形成される照射域98は、半導体発光素子95,96,97の照射域が重なった基本の照射強度の照射域98aと、照射域98a同士が重なって形成される強い照射強度の照射域98bとが交互に並ぶ形態になる。
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。
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95,96,97の発光状態を維持する。
また、光源としての半導体発光素子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。
使用する紫外線発光ダイオードにおける紫外線の出射強度や、紫外線硬化型インクの特性に応じて、副走査方向SSに沿って並ぶ2個の紫外線発光ダイオードの照射域が重なる構成としたり、或いは、副走査方向SSに沿って並ぶ4個の紫外線発光ダイオードの照射域が重なる構成とすることも考えられる。
しかし、印刷用紙P上で照射域が重なる半導体発光素子95,96,97に、出射する紫外線の波長帯が互いに異なるものを使用した構成とすることも考えられる。
その場合には、単一の半導体発光素子で紫外線照射を行う場合と比較して、複数個の発光ピークを持つ広波長域の紫外線照射が可能になる。そのため、記録媒体に付着させた紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用によって、一部の波長域の紫外線が吸収されたとしても、他の波長域の紫外線は、紫外線吸収物質による吸収を受けずに、インクの硬化に寄与することができ、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ができる。
紫外線硬化型インクが透明インクの場合、ピーク波長が365nmの半導体発光素子95の素子列を発光させることで、問題なく硬化させることができた。
一方、紫外線硬化型インクが白色水性インクの場合、該インクに含有される二酸化チタンの吸収波長が200〜375nmにあるため、ピーク波長が400nmの半導体発光素子97の素子列を発光させることで、問題なく硬化させることができた。
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。
Claims (7)
- 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、
複数の半導体発光素子から出射された紫外線の記録媒体上での照射域が重なるように、前記素子支持手段には、複数の半導体発光素子相互を、それぞれの素子の光軸が相互に傾いた位置関係に支持させたことを特徴とする紫外線照射装置。 - 前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子は、出射する紫外線の波長帯が同一なものを使用したことを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。
- 前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子は、出射する紫外線の波長帯が互いに異なるものを使用したことを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。
- 前記素子支持手段は、前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子の取り付け面が、前記記録媒体上での照射域付近に曲率中心を持ち、前記記録媒体の搬送方向に沿って湾曲した円弧面に形成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。
- 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4のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
- 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乃至請求項5のいずれか一項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乃至請求項5のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
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