JP2011042061A - Ultraviolet irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紫外線を照射する光源として、紫外線LEDを備えた紫外線照射装置に関するものである。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation device having an ultraviolet LED as a light source for irradiating ultraviolet rays.
近年、版に付けられ紫外線の照射により硬化するインクを、紙などの印刷対象物に転写させた後、印刷機における印刷対象物の搬送路上に設置した紫外線照射装置から印刷対象物上のインクに紫外線を照射してインクを硬化させる印刷機が知られている(たとえば、特許文献1参照。)。この種の印刷機に用いられる紫外線照射装置は、通常、紫外線を照射する光源として、メタルハライドランプや水銀ランプを利用している。 In recent years, ink that has been applied to a plate and cured by irradiation with ultraviolet rays is transferred to a printing object such as paper, and then transferred from the ultraviolet irradiation device installed on the printing object conveyance path to the ink on the printing object. A printing machine that cures ink by irradiating ultraviolet rays is known (for example, see Patent Document 1). The ultraviolet irradiation device used for this type of printing machine normally uses a metal halide lamp or a mercury lamp as a light source for irradiating ultraviolet rays.
また、紫外線を照射する光源として、紫外線を高出力に発光可能な紫外線発光ダイオード(以下、紫外線LEDという)が開発実用化されてきており、印刷機用に複数個の紫外線LEDを並べて該紫外線LEDからの紫外線を出射するライン状の光出射面を備えた紫外線照射装置も開発されている(たとえば、非特許文献1参照。)。 In addition, as a light source for irradiating ultraviolet rays, ultraviolet light emitting diodes (hereinafter referred to as ultraviolet LEDs) capable of emitting ultraviolet rays with high output have been developed and put into practical use. An ultraviolet irradiation device having a line-shaped light emitting surface that emits ultraviolet rays from the light source has also been developed (see, for example, Non-Patent Document 1).
紫外線LEDを光源として用いた紫外線照射装置は、光源としてメタルハライドランプなどを用いた紫外線照射装置と比較して、光源の寿命が長く消費電力を抑制することができる。また、紫外線LEDの発光スペクトルは、メタルハライドランプなどのようにインクの硬化に不要な短波長の紫外線(たとえば、200nm以下の発光スペクトル)が含まれていない。そのため、紫外線照射装置の紫外線LEDから印刷対象物上のインクへの紫外線の照射にともないオゾンが発生することもなく、オゾンを排気する排気装置を印刷機に設ける必要もない。さらに、紫外線LEDは、オンオフ制御が容易で、瞬時に点灯・消灯することができるため、メタルハライドランプなどのように発光を安定化させるウォームアップやクールダウンの待ち時間が必要でなく、印刷機の準備時間を短縮し印刷効率を高めることもできる。 An ultraviolet irradiation device using an ultraviolet LED as a light source has a long light source life and can suppress power consumption as compared with an ultraviolet irradiation device using a metal halide lamp as a light source. Further, the emission spectrum of the ultraviolet LED does not include ultraviolet rays having a short wavelength (for example, an emission spectrum of 200 nm or less) unnecessary for ink curing unlike a metal halide lamp. Therefore, ozone is not generated by the irradiation of ultraviolet rays from the ultraviolet LED of the ultraviolet irradiation device to the ink on the printing object, and it is not necessary to provide an exhaust device for exhausting ozone in the printing press. In addition, UV LEDs are easy to turn on and off, and can be turned on and off instantly, so there is no need for warm-up or cool-down waiting times to stabilize light emission, such as metal halide lamps. Preparation time can be shortened and printing efficiency can be increased.
ところで、紫外線照射装置は、光源から出射した紫外線を効率よく印刷対象物上のインクに照射させるため、印刷対象物とできるだけ近接するように配置される傾向にある。この場合、印刷機が未硬化のインクが付着した印刷対象物を搬送する際に、紫外線照射装置の光出射面に、印刷対象物のインクの一部が付着する場合がある。 By the way, the ultraviolet irradiation device tends to be disposed as close as possible to the printing object in order to efficiently irradiate the ink on the printing object with the ultraviolet light emitted from the light source. In this case, when the printing machine conveys the printing object to which uncured ink is adhered, a part of the ink of the printing object may adhere to the light emitting surface of the ultraviolet irradiation device.
ここで、紫外線LEDは、半導体発光素子からなる点光源であり、メタルハライドランプなどと比較して紫外線の照射エリアが狭い。そのため、紫外線LEDを備えた紫外線照射装置は、複数個の紫外線LEDを並べて光出射面をライン状にしているが、メタルハライドランプなどを備えた紫外線照射装置の光出射面と比較して光出射面が小さく、光出射面に付着したインクの影響を受け易い傾向にある。すなわち、光源として紫外線LEDを備えた紫外線照射装置では、ライン状の光出射面にインクが付着すると、単なる光出射面の汚れだけでなく、付着硬化したインクが紫外線を遮光して印刷対象物上へのインクの硬化を十分に行うことができない恐れがある。 Here, the ultraviolet LED is a point light source composed of a semiconductor light emitting element, and has a narrow ultraviolet irradiation area as compared with a metal halide lamp or the like. Therefore, an ultraviolet irradiation device equipped with an ultraviolet LED has a plurality of ultraviolet LEDs arranged to form a light emission surface, but the light emission surface is compared with the light emission surface of an ultraviolet irradiation device equipped with a metal halide lamp or the like. , And tends to be easily affected by ink adhering to the light exit surface. That is, in an ultraviolet irradiation device equipped with an ultraviolet LED as a light source, when ink adheres to the line-shaped light emitting surface, not only the dirt on the light emitting surface but also the adhered and cured ink shields the ultraviolet rays and blocks the print object. The ink may not be sufficiently cured.
このような、インクの硬化が不十分な印刷対象物上に次の印刷対象物が載せられると、重なっている印刷対象物の裏面に未硬化のインクが付いて汚れるインクの裏移りが生ずるなどの印刷品質の低下が生ずる場合がある。さらに、未硬化のインクにより印刷対象物同士が引っ付く場合もある。 When the next printing object is placed on such a printing object that is insufficiently cured, there is a back-off of the ink that is stained with uncured ink on the back surface of the overlapping printing object. The print quality may be degraded. Furthermore, the print objects may be attracted to each other by uncured ink.
そのため、紫外線LEDを備えた紫外線照射装置は、紫外線照射装置のライン状の光出射面を清掃するメンテナンスがより重要となる。ここでメンテナンスにあたっては、印刷機のオペレータが、紫外線LEDを備えた紫外線照射装置を印刷機の内部から印刷機の外部に取り出し、紫外線照射装置のライン状の光出射面を清掃することになる。しかしながら、オペレータが清掃毎に印刷機から紫外線照射装置を取り出すため不便で時間的ロスが多い。また、紫外線照射装置のライン状の光出射面にインクの付着がいつ起こるかを予期することは難しく、紫外線照射装置の清掃頻度を多くすると印刷効率が低下し、清掃頻度を少なくすると印刷品質の低下をきたすというトレードオフの関係にある。特に、紫外線照射装置は、外部に紫外線が漏洩しないように印刷機の内部に配置される場合が多いことから、メンテナンスしにくく紫外線照射装置のライン状の光出射面を頻繁に清掃するのは容易ではなかった。 Therefore, for the ultraviolet irradiation device provided with the ultraviolet LED, maintenance for cleaning the line-shaped light emitting surface of the ultraviolet irradiation device becomes more important. In the maintenance, the operator of the printing press takes out the ultraviolet irradiation device provided with the ultraviolet LED from the inside of the printing press to the outside of the printing press, and cleans the line-shaped light emission surface of the ultraviolet irradiation device. However, since the operator takes out the ultraviolet irradiation device from the printing machine every cleaning, it is inconvenient and time-consuming. In addition, it is difficult to predict when ink adheres to the line-shaped light exit surface of the UV irradiation device. Increasing the cleaning frequency of the UV irradiation device decreases printing efficiency, and decreasing the cleaning frequency reduces the printing quality. There is a trade-off relationship that causes a decline. In particular, the ultraviolet irradiation device is often placed inside the printing press so that ultraviolet rays do not leak to the outside, so that it is difficult to maintain and it is easy to frequently clean the line-shaped light emitting surface of the ultraviolet irradiation device. It wasn't.
本発明は、上述の事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数個の紫外線LEDを並べて該紫外線LEDからの紫外線を出射するライン状の光出射面へ付着したインクなどを自動的に清掃が可能な紫外線照射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the object thereof is to automatically arrange a plurality of ultraviolet LEDs, and automatically apply ink or the like adhering to a linear light emitting surface that emits ultraviolet rays from the ultraviolet LEDs. It is providing the ultraviolet irradiation device which can be cleaned automatically.
請求項1の発明は、印刷対象物に紫外線を照射することで前記印刷対象物上のインクを硬化させる複数個の紫外線LEDを有し、該複数個の前記紫外線LEDを並べて該紫外線LEDからの紫外線を出射させるライン状の光出射面を備えた紫外線照射装置であって、
前記光出射面を清掃する掃除ヘッドと、該掃除ヘッドを前記ライン状の前記光出射面に沿って移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
The invention of
A cleaning head for cleaning the light emitting surface, and a moving means for moving the cleaning head along the line-shaped light emitting surface.
この発明によれば、紫外線を出射するライン状の光出射面を、移動手段により前記光出射面に沿って移動する掃除ヘッドで清掃することにより、前記ライン状の前記光出射面を自動的に清掃することができる。そのため、紫外線照射装置の前記光出射面におけるインクなどの付着に起因する印刷不良を抑制し、より品質の高い印刷を行うことができる。また、前記ライン状の前記光出射面を清掃する前記掃除ヘッドを前記移動手段により移動させる構成とすることで、前記掃除ヘッドを前記光出射面の全体に設けたものと比較して、前記掃除ヘッドを小型化させることもできる。 According to the present invention, the line-shaped light emitting surface for emitting ultraviolet rays is automatically cleaned by the cleaning head that moves along the light emitting surface by the moving means. Can be cleaned. Therefore, it is possible to suppress printing defects due to adhesion of ink or the like on the light emitting surface of the ultraviolet irradiation device, and to perform higher quality printing. Further, the cleaning head for cleaning the line-shaped light emitting surface is moved by the moving means, so that the cleaning head is compared with the cleaning head provided on the entire light emitting surface. The head can also be reduced in size.
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、前記掃除ヘッドは、回転ブラシと、該回転ブラシにより清掃される前記光出射面の塵埃を吸引する吸引ノズルと、を備えてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the cleaning head includes a rotating brush and a suction nozzle that sucks dust on the light emitting surface cleaned by the rotating brush. It is characterized by.
この発明によれば、前記ライン状の前記光出射面を前記掃除ヘッドの回転ブラシで清掃すると共に前記ライン状の前記光出射面からの塵埃を吸引ノズルで吸引することで、塵埃を印刷機の外部などに排出させることができる。そのため、前記ライン状の前記光出射面の清掃に伴って、不要な塵埃が紫外線照射装置の周辺に散乱することもない。 According to the present invention, the line-shaped light emitting surface is cleaned with a rotating brush of the cleaning head, and the dust from the line-shaped light emitting surface is sucked by the suction nozzle, whereby dust is removed from the printing press. It can be discharged outside. Therefore, unnecessary dust is not scattered around the ultraviolet irradiation device in accordance with the cleaning of the line-shaped light emitting surface.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記移動手段は、前記ライン状の前記光出射面に沿ってネジ軸が設けられた単軸ロボットを少なくとも備えてなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the moving means includes at least a single-axis robot provided with a screw shaft along the line-shaped light emitting surface. It is characterized by that.
この発明によれば、前記移動手段が前記ライン状の前記光出射面に沿ってネジ軸が設けられた単軸ロボットであることにより、前記光出射面における前記各紫外線LEDに対応する位置ごとに前記掃除ヘッドを移動させ清掃などを行うことができる。 According to this invention, the moving means is a single-axis robot provided with a screw shaft along the line-shaped light emitting surface, so that each position corresponding to each ultraviolet LED on the light emitting surface is provided. Cleaning can be performed by moving the cleaning head.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発明において、前記掃除ヘッドは、前記紫外線LEDからの紫外線の照度を測定する紫外線センサを備えてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the cleaning head includes an ultraviolet sensor that measures the illuminance of ultraviolet rays from the ultraviolet LED. And
この発明によれば、前記掃除ヘッドに紫外線センサを備えることで、複数個の前記紫外線LEDが並べられた該紫外線LEDから出射される紫外線の照度を測定することができる。 According to this invention, by providing the cleaning head with an ultraviolet sensor, it is possible to measure the illuminance of ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED in which a plurality of the ultraviolet LEDs are arranged.
請求項5の発明は、請求項4に記載の発明において、前記移動手段によって移動した前記掃除ヘッドの前記紫外線センサが測定する前記紫外線LEDの前記ライン状の前記光出射面における位置データと、前記紫外線LEDの点灯と同期して前記紫外線センサにより前記紫外線LEDからの紫外線の照度を測定した照度データとに基づいて、複数個の前記紫外線LEDそれぞれの良否を検査するLED検査部を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the position data on the line-shaped light exit surface of the ultraviolet LED measured by the ultraviolet sensor of the cleaning head moved by the moving means, An LED inspection unit that inspects the quality of each of the plurality of ultraviolet LEDs based on illuminance data obtained by measuring the illuminance of ultraviolet rays from the ultraviolet LEDs by the ultraviolet sensor in synchronization with the lighting of the ultraviolet LEDs. And
この発明によれば、前記ライン状の前記光出射面における位置データと、前記紫外線LEDの各照度データにより、LED検査部が複数個の前記紫外線LEDそれぞれの良否を検査することができる。これにより、不具合のある前記紫外線LEDだけを交換したり、照度の低い前記紫外線LEDの出力を上げるように調整したりすることが可能となる。 According to this invention, the LED inspection unit can inspect the quality of each of the plurality of ultraviolet LEDs based on the position data on the line-shaped light emission surface and the illuminance data of the ultraviolet LEDs. Thereby, it becomes possible to replace only the defective ultraviolet LED or to adjust the output of the ultraviolet LED having low illuminance.
請求項6の発明は、請求項4または請求項5に記載の発明において、前記紫外線LEDからの紫外線の照度を測定した照度データを、予め記憶手段に記憶させた紫外線LEDの寿命特性の照度データと比較することで予測される前記紫外線LEDが使用可能な残寿命を演算する演算部と、該演算部からの出力に基づき前記残寿命を表示する表示部と、を有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention, the illuminance data of the life characteristics of the ultraviolet LED in which the illuminance data obtained by measuring the illuminance of the ultraviolet light from the ultraviolet LED is stored in the storage means in advance. It has a calculating part which calculates the remaining life which can be used by the ultraviolet LED predicted by comparing with, and a display part which displays the remaining life based on an output from the calculating part.
この発明によれば、前記紫外線LEDの使用可能な残寿命を判断することができ、適切な時期に前記紫外線LEDを交換することができる。 According to the present invention, the usable remaining life of the ultraviolet LED can be determined, and the ultraviolet LED can be replaced at an appropriate time.
請求項1の発明では、複数個の紫外線LEDを並べて該紫外線LEDからの紫外線を出射させるライン状の光出射面を清掃する掃除ヘッドと、該掃除ヘッドを前記ライン状の前記光出射面に沿って移動させる移動手段と、を有することにより、前記ライン状の前記光出射面へ付着したインクなどを自動的に清掃することが可能な紫外線照射装置を提供することができる。
In the invention of
(実施形態1)
以下、図2に基づいて紫外線照射装置1を備えた印刷機20を説明した後、本実施形態の紫外線照射装置1について図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, after describing the printing machine 20 including the
本実施形態の紫外線照射装置1が備えられた図2に示す印刷機20は、印刷対象物(たとえば、普通紙)10を供給するための給紙部21と、印刷対象物10に紫外線で硬化するインクを付着させる印刷部22と、印刷対象物10の印刷面を保護したり、艶を出したり、あるいは艶を消したりするためにコーティング剤(たとえば、紫外線の照射で硬化するニス)を付着させる表面処理部23と、印刷および表面処理が施された印刷対象物10を排紙するための排紙部24を備えている。
The printing press 20 shown in FIG. 2 provided with the
給紙部21は、印刷対象物10を収納する収容部21a及び印刷対象物10を印刷部22側に供給する供給部21bを備えている。収容部21aは、枚葉の印刷対象物10を複数枚収容することができるものであり、供給部21bは、収容部21aに収容された枚葉の印刷対象物10を1枚ずつ引き出し、引き出された印刷対象物10を図2中の矢印Aの向きに沿って印刷部22側に搬送する。
The
印刷部22は、紫外線で硬化する4色のインク、たとえば、ブラック(BK)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のインクごとにそれぞれ印刷ユニット25,26,27,28を印刷対象物10の搬送経路に沿って順に備えている。各印刷ユニット25,26,27,28は、それぞれ矢印Mの向きに回転する円筒状の版胴25a,26a,27a,28a、該版胴25a,26a,27a,28aのインクを転写させる中間転写体であり、矢印Nの向きに回転する円筒状のゴム胴25b,26b,27b,28b及びゴム胴25b,26b,27b,28bと印刷対象物10を介して接し、それぞれ矢印C,Gの向きに回転する円筒状の圧胴30,31を一体に備えている。なお、印刷機20に備えられたそれぞれ矢印B,D,E,F,H,I,Jの向きに回転する円筒状の渡し胴33a,33b,33c,33d,33e,33f,33gは、印刷対象物10を各印刷ユニット25,26,27,28および表面処理部23の表面処理ユニット29に順次搬送する。
The
各印刷ユニット25,26,27,28において、版胴25a,26a,27a,28aの表面に印刷用の版(図示せず)が設けられており、該版にインクが供給され前記版に従ってインクがゴム胴25b,26b,27b,28bに転写される。ゴム胴25b,26b,27b,28bに転写されたインクは、ゴム胴25b,26b,27b,28b及び圧胴30,31に挟持され搬送される印刷対象物10に転写される。印刷対象物10は、それぞれの前記版が転写されインクを付着させた後、渡し胴33e,33f,33gによって印刷部22側から表面処理部23側に搬送される。
In each
表面処理ユニット29には、表面にクレータ状のセル(図示せず)が設けられ、該セルの大きさと深さに応じて塗布物の転移量を正確にコントロールできる円筒状のアニロックスローラー29a、矢印Oの向きに回転するアニロックスローラ29aから表面処理用のコーティング剤となるニスを転写させ矢印Pの向きに回転する円筒状のニス胴29b及びニス胴29bと印刷対象物10を介して接し、矢印Kの向きに回転する円筒状の圧胴32を備えている。
The
表面処理ユニット29では、アニックスローラー29aにニスが供給され、ローラー29aの表面に供給されたニスがニス胴29bに転写される。さらに、ニス胴29bに転写されたニスが、ニス胴29b及び圧胴32に挟持されて搬送される印刷対象物10に塗布される。
In the
本実施形態では、インクやコーティング剤が塗布された印刷対象物10に紫外線を照射して印刷対象物10上のインクやコーティング剤を硬化させる紫外線照射装置1を、印刷機20の表面処理ユニット29の圧胴32に対向させて配置させている。紫外線照射装置1は、回転する印刷対象物10に略均一に紫外線が照射できるように、光源として複数個の紫外線LED2(図1(a)を参照)を印刷対象物10の搬送方向と略垂直な圧胴32の幅に沿って並べたライン状の光出射面1a(図1(a)を参照)を備えている。紫外線照射装置1は、表面処理部23の圧胴32側に、紫外線照射装置1の紫外線LED2からの紫外線を、印刷部22にて各インクおよび表面処理部23にてニスを付着させた印刷対象物10に照射することにより、各インクやニスを硬化させる。紫外線が照射された印刷対象物10は、圧胴32の回転によって排紙部24側に搬送される。
In the present embodiment, the
排紙部24は、表面処理部23側からの印刷対象物10を矢印Lの向きに搬送する搬送部24a及び各印刷対象物10を収納する収容部24bを備えている。これにより、排紙部24は、表面処理部23の圧胴32にて搬送されてくる印刷対象物10を搬送部24aで受け取り搬送させて、収容部24bに収納する。また、印刷機20の排紙部24には、搬送部24aの印刷対象物10を搬送する搬送面に対向して配置され、印刷対象物10に赤外線を照射させて乾燥させる赤外線ランプなどからなるドライヤ部34a,34bを備えている。
The
印刷機20は、給紙部21から供給される印刷対象物10に対して各版に対応してそれぞれ印刷部22によりインクの付着および表面処理部23にてニスの付着を行った後、紫外線照射装置1によりインクおよびニスの硬化を行い排紙部24から取り出すことができる。
The printing machine 20 applies the ink to the
なお、紫外線照射装置1は、表面処理ユニット29内の圧胴32に対向して配置するものだけに限らず、印刷部22の各印刷ユニット25,26,27,28内に複数個設けてもよい。複数個の紫外線照射装置1は、各印刷ユニット25,26,27,28内において、各インクを印刷対象物10に付着後、各インクをそれぞれ硬化できればよい。また、印刷ユニット25,26,27,28の圧胴30,31や渡し胴33b,33c,33d,33e,33f,33gなどに紫外線照射装置1を設置し、表面処理部23自体を設けないものでもよい。
The
さらに、印刷部22において片面を印刷させた後、印刷対象物10を反転させる反転装置(図示せず)により反転させ、その後に、別途に設けた印刷部(図示せず)により、印刷対象物10のもう片面を印刷させることで両面印刷を行うこともできる。また、印刷機20の印刷部22は、たとえば、ブラック(BK)を印刷する印刷ユニット25だけで構成してもよい。
Furthermore, after printing one side in the
本実施形態に用いられるインクは、紫外線の照射より硬化する性質を有する。このようなインクの主成分として、たとえば、ラジカル重合性化合物やカチオン重合性化合物などの重合性化合物と、光重合開始剤と、染料や顔料などの色材とを含むものを用いればよい。 The ink used in this embodiment has a property of being cured by irradiation with ultraviolet rays. As the main component of such an ink, for example, an ink containing a polymerizable compound such as a radical polymerizable compound or a cationic polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and a coloring material such as a dye or a pigment may be used.
同様に、表面処理用のコーティング剤となるニスは、紫外線の照射より硬化する性質を有する。ニスの主成分として、たとえば、ラジカル重合性化合物やカチオン重合性化合物などの重合性化合物と、光重合開始剤と、を含む樹脂組成物とすることができる。 Similarly, a varnish serving as a coating agent for surface treatment has a property of being cured by irradiation with ultraviolet rays. As the main component of the varnish, for example, a resin composition containing a polymerizable compound such as a radical polymerizable compound or a cationic polymerizable compound and a photopolymerization initiator can be used.
次に、本実施形態の紫外線照射装置1について説明する。図1(a)は、紫外線照射装置1の模式的斜視図を示し、図1(b)は、紫外線照射装置1の光出射面1aと当接する側の掃除ヘッド4の模式的斜視図を示している。また、図1(c)は、掃除ヘッド4の動作説明図である。
Next, the
紫外線照射装置1は、上述するように印刷機20の表面処理部23の内部において、圧胴32と対向して配置されている。図1(a)に示す紫外線照射装置1は、複数個(ここでは、14個)の紫外線LED2を一直線状に並べ紫外線LED2からの紫外線を出射させるライン状の光出射面1aを備えている。また、紫外線照射装置1には、ライン状の光出射面1aに付着したインクやニスなどを取り除く掃除ユニット3が設けられている。掃除ユニット3には、ライン状の光出射面1aを清掃する掃除ヘッド4と、該掃除ヘッド4をライン状の光出射面1aの表面に沿って移動させる移動手段たる単軸ロボット5と、を備えている。
As described above, the
また、掃除ユニット3には、掃除ヘッド4と接続された吸引ホース7と、吸引ホース7と接続され塵芥を印刷機20の外部のダストボックス(図示せず)へと排出する吸引排気装置8と、吸引排気装置8から前記ダストボックスと接続される排気ホース9と、を備えている。
The cleaning unit 3 includes a
ここで、掃除ヘッド4には、図1(b),(c)で示すように少なくとも紫外線照射装置1の光出射面1aの表面に付着硬化したインクやニスを落とす回転ブラシ4aと、回転ブラシ4aで落とした塵芥を吸引する吸引ノズル4bを備えている。
Here, as shown in FIGS. 1B and 1C, the cleaning
紫外線照射装置1の光出射面1aを清掃させる場合、上述の印刷機20は、最初に紫外線照射装置1の紫外線LED2を点灯させる。紫外線照射装置1の光出射面1aに未硬化のインクが付着している場合、紫外線照射装置1は、紫外線LED2の点灯により光出射面1a上のインクを硬化させることができる。
When cleaning the
続いて、吸引排気装置8を稼働させて掃除ヘッド4の吸引ノズル4bから負気圧を発生させた状態で、掃除ヘッド4の回転ブラシ4aを回転させながら回転ブラシ4aを光出射面1aに当接させる。この状態の掃除ヘッド4をライン状の光出射面1aに沿って、単軸ロボット5により移動させる。紫外線照射装置1は、上述の光出射面1a上に硬化したインクを取り除くことができる。
Subsequently, the
以下、本実施形態の紫外線照射装置1に用いられる各構成について詳述する。
Hereinafter, each component used for the
本実施形態の紫外線照射装置1は、印刷対象物10が搬送される圧胴32を覆うように、印刷対象物10の搬送方向と略垂直方向に長尺で、内部が空洞な略直方体の金属(たとえば、ステンレス)製のカバー部材1bを備えている。紫外線照射装置1は、カバー部材1bの印刷対象物10と対向する一端面側に複数個の紫外線LED2を長尺の長手方向に沿って並べて配置させている。紫外線照射装置1の前記一端面側には、各紫外線LED2を保護し、各紫外線LED2からの紫外線を透過する石英ガラスなどからなる紫外線透過部材1cが設けられており、紫外線透過部材1cの表面が、紫外線LED2からの紫外線を出射させるライン状の光出射面1aとなる。
The
紫外線照射装置1の内部では、紫外線LED2の紫外線を照射する一表面と対向する他表面側に冷媒を循環させるパイプ(図示せず)を配置させ、紫外線LED2と前記パイプとを熱接続させることにより紫外線LED2を冷却できるように構成している。
Inside the
なお、紫外線照射装置1は、紫外線LED2の冷却効率を高める方法として、強制水冷方式のほか、ファンモータなどの空冷ファンにより空冷させてもよい。また、紫外線LED2は、冷却効率を高めるため、前記他表面側に冷却フィンを備えてもよい。
The
ここで、紫外線照射装置1における光出射面1aのライン状とは、必ずしも、連続した一直線状でなくともよく複数個の紫外線LED2に対応して、飛び飛びに線状に複数個の光出射面1aを備えたものでもよい。また、複数個の紫外線LED2は、必ずしも紫外線LED2を同一直線上に配置させたものだけに限らず、たとえば、千鳥足状に配置させたものでもよい。いずれにしろ、紫外線照射装置1は、紫外線照射装置1と印刷対象物10とを相対的に移動させることにより、印刷対象物10に紫外線が照射できればよい。
Here, the line shape of the
また、紫外線透過部材1cの表面は、複数個の紫外線LED2から照射された紫外線が印刷対象物10上で均一に照射されるようにレンズ効果を備えた凸形状や凹形状に形成させてもよし、単に平滑な平面とすることもできる。
Further, the surface of the
紫外線LED2は、たとえば、サファイア基板上に窒化ガリウムからなるバッファ層、n型窒化ガリウム層、発光層およびp型窒化ガリウム層をMOCVD法などにより積層させ、発光層がピーク波長として約385nmにある紫外線を発光可能なInAlGaNなどからなる窒化物半導体発光素子を用いることができる。
The
本実施形態に用いられる紫外線LED2は、金属製のキャンパッケージで前記窒化物半導体素子を保護したものを用いているが、実装基板上に複数個の前記窒化物半導体発光素子のベアチップを実装させたものでもよい。また、紫外線LED2は、前記窒化物半導体発光素子が発光する紫外線を集光させたり、拡散させたりする目的で、紫外線LED2の前記一表面側に凸レンズや凹レンズを備えてもよい。
The
紫外線照射装置1は、複数個の紫外線LED2における各紫外線LED2を個別に制御して紫外線の照度を調整してもよいし、複数個同時に紫外線の照度の増減を制御してもよい。たとえば、ライン状の光出射面1aを備えた紫外線照射装置1において、ライン状の両端部側に配置される紫外線LED2の照度を、ライン状のより中央部側に配置される紫外線LED2の照度よりも大きくすることでライン状に均一な照度を得ることができる。
The
本実施形態の掃除ヘッド4は、紫外線照射装置1のライン状の光出射面1aを清掃するものであり、光出射面1aと当たる回転ブラシ4aにより清掃される光出射面1aの塵埃を吸引する吸引ノズル4bを備えている。掃除ヘッド4の回転ブラシ4aは、たとえば、図1(b)に示す平板の薄板を捻った捻り形状をしており、回転ブラシ4aの長手方向の両端部に歯車(図示せず)が設けられている。前記歯車の軸は、掃除ヘッド4の軸受け4cで回転可能に保持されており、掃除ヘッド4に内蔵したモータ(図示せず)の回転が伝達される。なお、回転ブラシ4aは、回転軸を偏芯させてもよい。回転軸が偏芯した回転ブラシ4aは、光出射面1aに当たる回転ブラシ4aの力を強弱させて振動を与え、インクなどを落としやすくすることもできる。また、回転ブラシ4aの形状は、捻り形状だけでなく撚り線を用いたブラシ形状など適宜構成すれば良い。同様に、吸引ノズル4bの開口部の形状も矩形のほか、三角形状や楕円形状など適宜の形状とすればよい。
The cleaning
移動手段は、少なくとも掃除ヘッド4をライン状の光出射面図1aに沿って移動できればよく、1個の単軸ロボット5だけでなく、複数個の単軸ロボット5を直交して組み合わせた2軸ロボットや3軸ロボットで構成しても良い。したがって、本願での単軸ロボット5は、2軸ロボットや3軸ロボットなど多軸ロボットの一部を構成するものも含めた広義に解釈する。図1(a)に示す移動手段たる単軸ロボット5は、サーボモータ5dを備え、紫外線照射装置1のライン状の光出射面1aに沿ってネジ軸5aが設けられている。単軸ロボット5のサーボモータ5dは、ライン状の光出射面1aに沿って掃除ヘッド4を往復移動可能なもので、掃除ヘッド4を往復移動させつつ途中で制御性よく停止させることもできる。ここで、単軸ロボット5のモータは、サーボモータ5dだけに限らず、ステッピングモータなど各種モータを用いて構成してもよい。このような単軸ロボット5は、たとえば、光出射面1aと平行に設けたネジ軸5aと、ネジ軸5aの外周に取り付けられたナット(図示せず)の間にボールを配置させ該ボールの回転を利用して、前記ナットをネジ軸5aに沿って動かすボールネジと、回転検出器(図示せず)が組み込まれ該回転検出器からのデータに基づき回転をフィードバック制御するサーボモータ5dと、前記ナットに固定されたスライダ5cを支持し、光出射面1aと平行に設けられたレールによりスライダ5cとの間で循環するボールの転がりを利用して直線運動を行うリニアガイド5bと、を備えて構成することができる。掃除ヘッド4は、単軸ロボット5のスライダ5cに取り付けて固定している。
The moving means only needs to be able to move at least the cleaning
単軸ロボット5のネジ軸5aをサーボモータ5dで回転させ、回転数、回転速度などを制御することで、スライダ5cに取り付けられた掃除ヘッド4の停止する位置や、動く速度を自由に調整することができる。本実施形態の紫外線照射装置1では、サーボモータ5dとして、商用電源の交流周波数に同期して定速を保つシンクロナスモータを用いている。
The
紫外線照射装置1に取り付けられた掃除ヘッド4は、たとえば、印刷機20に接続されたコンピュータなどからなる制御装置のカレンダ機能により予め毎日あるいは、予め定めた週一回、印刷機20の起動時、あるいは印刷終了後に紫外線照射装置1のライン状の光出射面1aに沿って掃除ヘッド4を単軸ロボット5により往復自動動作させることで、光出射面1aへ付着したインクなどを掃除することができる。
The cleaning
すなわち、印刷機20の起動時、あるいは印刷終了後、掃除ユニット3の吸引排気装置8を運転開始し、紫外線照射装置1の前記一端面側の長手方向の一端部に位置していた掃除ヘッド4は、単軸ロボット5のサーボモータ5dによってスライダ5cごとライン状の光出射面1aに沿って移動させる。掃除ヘッド4は、少なくとも光出射面1aに付着硬化したインクを回転ブラシ4aにより掻き取りながら吸引ノズル4bから吸い取り、光出射面1aに付着していたインクなどを塵埃として吸引ホース7から吸引排気装置8によって吸引させる。また、吸引された塵埃は、吸引排気装置8を介して排気ホース9から印刷機20の外部に設置した前記ダストボックスに排出される。
That is, when the printing press 20 is started up or after printing is finished, the suction /
ここで、掃除ユニット3の掃除ヘッド4は、紫外線照射装置1の長手方向における前記一端部側から対向する他端部側まで単軸ロボット5のスライダ5cにより保持レール6に沿って保持されて移動し、リミットスイッチ6aに当たると単軸ロボット5のサーボモータ5dを停止する。次に、サーボモータ5dを逆回転させスライダ5cに固定された掃除ヘッド4がもう一方のリミットスイッチ6bに当たるまで単軸ロボット5のサーボモータ5dを駆動させることにより、単軸ロボット5は、掃除ヘッド4を初期の位置に戻すことができる。これにより、掃除ユニット3は、紫外線照射装置1の光出射面1aを自動的に清掃することが可能となる。なお、紫外線照射装置1の光出射面1aの清掃は、自動的に清掃するだけでなく、掃除ユニット3を前記制御装置を操作して手動操作で任意に行ってもよい。
Here, the cleaning
保持レール6は、掃除ヘッド4の脱落防止と掃除ヘッド4の移動を安定させることができる。また、掃除ヘッド4の回転ブラシ4aを光出射面1aに密着させることにより、光出射面1aに付着したインクを掻き取ることができる。なお、掃除ヘッド4において光出射面1aを清掃するには、回転ブラシ4aだけでなく、インクを溶融させる溶液を含んだスポンジなどを光出射面1aに当接させてインクを拭き取ってもよい。
The holding
また、紫外線照射装置1の光出射面1aに付着した未硬化のインクを完全に硬化させるために、掃除ヘッド4側から紫外線照射装置1の光出射面1a側に紫外線を照射させてもよい。この場合は、掃除ヘッド4側にインクを硬化する紫外線が照射できる紫外線LEDを別途備えればよい。
Further, in order to completely cure the uncured ink attached to the
図1(a)において、掃除ユニット3の吸引排気装置8は、紫外線照射装置1の光出射面1aと平行に設けているが、印刷機20の構造によっては、紫外線照射装置1の光出射面1aと対向する他端面側に備えてもよいし、印刷機20の外部に備えてもよい。
In FIG. 1A, the suction /
また、紫外線照射装置1は、紫外線照射装置1の光出射面1aが印刷対象物10とできるだけ近づけた方が紫外線を効率よく照射させることができる。しかしながら、紫外線照射装置1の光出射面1aと、印刷対象物10との間隔が狭すぎれば、紫外線照射装置1の光出射面1aと、印刷対象物10との間に掃除ヘッド4を移動させることが難しくなる。そのため、掃除ユニット3の掃除ヘッド4による清掃時においては、印刷対象物10を搬送する圧胴32の表面に対して、紫外線照射装置1の光出射面1aと印刷対象物10との間隔が広がるように紫外線照射装置1全体を傾けてから、掃除ヘッド4を単軸ロボット5により移動させることもできる。この場合、紫外線照射装置1の光出射面1aの清掃時に、紫外線照射装置1を圧胴32に対して傾斜して離間させる離間機構(図示せず)を備えればよい。
Further, the
なお、紫外線照射装置1に備えられた掃除ユニット3は、紫外線照射装置1と着脱自在に構成させても良い。この場合、掃除ユニット3に備えた位置決めピン(図示せず)を紫外線照射装置1の凹部(図示せず)に嵌合させ、たとえば、紫外線照射装置1の長手方向に設けた2本の螺子(図示せず)により螺子止めすることで比較的簡単に固定設置できる構造としてもよい。これにより、複数個の印刷機20がある場合や1台の印刷機20に複数個の紫外線照射装置1がある場合、印刷機20の紫外線照射装置1に掃除ユニット3を固定設置させることもできるし、清掃したい印刷機20の紫外線照射装置1に掃除ユニット3を簡単に移設して取り付けすることもできる。
The cleaning unit 3 provided in the
なお、本実施形態の紫外線照射装置1は、版につけられたインクを転写する印刷機20に使用されるだけに限らず、インクヘッドからのインクを吐出させるインクジェット方式の印刷機20においても使用することができる(図示せず)。たとえば、紫外線照射装置1は、搬送される印刷対象物10を覆うように、印刷対象物10の搬送方向と略垂直な方向にインクを吐出することが可能な長尺状のインクヘッドを設け、紫外線で硬化するインクを前記インクヘッドのノズルの先端から印刷対象物10に吐出する。また、前記インクヘッドには、印刷対象物10の搬送方向に対して下流側に印刷対象物10に吐出されたインクを硬化させる紫外線を照射させる紫外線照射装置1を隣接して固定配置させればよい。
The
特に、表面張力の小さいインクを用いたインクジェット方式の印刷機20の場合、前記インクヘッドから吐出されるインクの一部が霧状のインク粒となって飛散する場合がある。このような霧状のインク粒は、前記インクヘッドから直接吐出されるインクと異なり、空気中を浮遊するため、浮遊している霧状のインク粒が紫外線照射装置1の光出射面1aに付着し易い傾向にある。そのため、インクジェット方式の印刷機20における紫外線照射装置1においても、紫外線照射装置1の光出射面1aを定期的に清掃するメンテナンスが必要であり、本実施形態の掃除ユニット3を備えた紫外線照射装置1を好適に利用することができる。
In particular, in the case of the ink jet printer 20 using an ink having a low surface tension, a part of the ink ejected from the ink head may be scattered as mist-like ink particles. Unlike the ink ejected directly from the ink head, such mist-like ink particles float in the air, so that the floating mist-like ink particles adhere to the
(実施形態2)
本実施形態の紫外線照射装置1の基本構成は、実施形態1と共通であるので、特徴となる部分について図3に基づいて説明する。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
Since the basic configuration of the
本実施形態の紫外線照射装置1は、実施形態1の紫外線照射装置1に備えられた掃除ヘッド4に、各紫外線LED2からの紫外線の照度を個別に測定する紫外線センサ4dを備えた点が相違する。
The
紫外線照射装置1の掃除ヘッド4は、紫外線照射装置1を制御する制御装置12から制御線12dを介して送信した移動制御信号に基づいて、図3の二点鎖線の方向に上述した移動手段たる単軸ロボット5によって移動させられる。制御装置12は、制御線12cを介して送信された点灯制御信号により、紫外線照射装置1の複数個の紫外線LED2の点灯を制御している。また、掃除ヘッド4の紫外線センサ4dは、制御装置12により紫外線LED2の点灯と同期させて各紫外線LED2の照度を測定する。紫外線センサ4dは、測定した紫外線LED2からの紫外線の照度データを制御線12dを介して制御装置12側に送信する。
The cleaning
ここで、制御装置12は、紫外線LED2の点灯と同期して紫外線センサ4dが測定した照度データにより、各紫外線LED2から出射された紫外線が、インクなどを硬化させるのに十分であるかを検査するLED検査部12aを備えている。LED検査部12aは、単軸ロボット5により移動した掃除ヘッド4の紫外線センサ4dが測定する紫外線LED2のライン状の光出射面1aにおける位置データと、複数個の紫外線LED2それぞれの前記照度データとに基づいて、複数個の紫外線LED2それぞれの良否を検査し、不具合のある紫外線LED2があれば、制御装置12の表示部12bに表示する。
Here, the
すなわち、制御装置12のLED検査部12aは、紫外線LED2の照度がインクなどを硬化するには不十分であると判断すると、制御装置12のモニターとなる表示部12bに不十分な紫外線LED2を特定して表示させる。
That is, if the
なお、紫外線照射装置1は、紫外線LED2の紫外線を照射する一表面と対向する他表面側に冷媒を循環させるパイプ(図示せず)を配置させ、紫外線LED2と前記パイプとを熱接続させている。前記冷媒は、紫外線照射装置1の外部にパイプ11aを通して取り出され、印刷機20の外部に設けられた冷媒循環装置11によって冷却して再び別のパイプ11bを通して紫外線照射装置1の紫外線LED2における前記他表面側を冷却している。
In addition, the
本実施形態の紫外線センサ4dとしては、たとえば、Si材料やGaAsP材料、ZnO材料や窒化ガリウム材料を用いた光導電型、pn接合型やショットキー接触型で形成させた紫外線センサ4dを用いればよい。
As the
また、制御装置12は、適宜のソフトが導入されたコンピュータなどにより構成することができる。制御装置12の表示部12bは、前記コンピュータのモニターでもよいし、別途の可視光を発光するLEDを用いた表示灯で構成させても良い。
Moreover, the
本実施形態の紫外線照射装置1では、不具合のある紫外線LED2だけを個別に紫外線照射装置1から取り出して交換することができる。また、照度の低い紫外線LED2の出力を上げるように制御装置12によって調整することも可能となる。
In the
次に、本実施形態の他の紫外線照射装置1として、制御装置12に紫外線LED2の累積点灯時間に対する照度を寿命特性の照度データとして記憶させた記憶手段(図示せず)と、前記照度データと前記寿命特性の照度データとを比較し紫外線LED2が使用可能な残寿命を演算する演算部(図示せず)と、を更に備えた紫外線照射装置1について説明する。
Next, as another
紫外線照射装置1は、制御装置12の前記演算部が、掃除ヘッド4の紫外線センサ4dが検出した前記照度データと、制御装置12の前記記憶手段に予め記憶させた紫外線LED2の前記寿命特性の照度データとを比較し、予測される紫外線LED2が使用可能な残寿命を演算する。また、制御装置12の表示部12bは、前記演算部からの出力に基づき予測される前記残寿命を表示する。
In the
紫外線照射装置1の光源となる紫外線LED2は、半導体発光素子であるため、水銀ランプのごとくフィラメントの断線により不灯になることはない。しかしながら、紫外線LED2は、点灯時間の経過(累積点灯時間)に伴い徐々に照度が低下する寿命特性(経時変化)を有しており、所定の照度が得られなければ、インクやコーティング剤を硬化することができなくなる。また、累積点灯時間に対する紫外線LED2の照度は、紫外線LED2を駆動させる電流値によっても変わる傾向にある。
Since the
たとえば、複数個の紫外線LED2を並べライン状の光出射面1aを備えた紫外線照射装置1においては、ライン状の両端部に配置させた紫外線LED2の電流量を多くし、ライン状のより中央部側の紫外線LED2の電流量を相対的に少なくすることにより、紫外線照射装置1の光出射面1aから出射される紫外線をライン状に均一に照射させる場合がある。紫外線照射装置1は、印刷対象物10に印刷されたインクの硬化ムラを抑制することが可能となるが、紫外線照射装置1における複数個の紫外線LED2の寿命は、それぞれ異なる傾向にある。
For example, in the
このような場合、制御装置12は、前記記憶手段に紫外線LED2を駆動させる電流値に応じた複数個の寿命特性の照度データを記憶させておいてもよいし、前記記憶手段に記憶させた前記寿命特性の照度データに対して適宜の補正係数を積算させて補正してもよい。
In such a case, the
ここで、本実施形態における紫外線LED2の寿命とは、紫外線LED2が出射する紫外線の照度が初期値に対して70%に低下するまでの時間を寿命として設定しているが、インクなどの硬化特性によっては、初期値に対して50%など適宜設定した値まで低下するまでの時間を寿命として規定すればよい。
Here, the lifetime of the
なお、制御装置12の前記記憶手段は、予め紫外線LED2の前記寿命特性のデータをEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性メモリを用いればよい。
Note that the storage means of the
また、制御装置12の前記演算部は、適宜のソフトを導入した前記コンピュータで構成させても良いし、紫外線センサ4dで測定した前記照度データと前記寿命特性の照度データを比較するコンパレータなどからなる比較回路などで構成することもできる。
In addition, the calculation unit of the
紫外線照射装置1が個別の各紫外線LED2の残寿命を判断して表示するので、印刷機20のオペレータは、紫外線LED2を紫外線照射装置1から取り出して適切な時期に交換してもよいし、寿命が先にくる紫外線LED2に合わせて紫外線照射装置1全体の寿命として判断して紫外線照射装置1自体を交換することもできる。
Since the
1 紫外線照射装置
1a 光出射面
2 紫外線LED
4 掃除ヘッド
4a 回転ブラシ
4b 吸引ノズル
4d 紫外線センサ
5 単軸ロボット(移動手段)
5a ネジ軸
10 印刷対象物
12a LED検査部
12b 表示部
DESCRIPTION OF
4
Claims (6)
前記光出射面を清掃する掃除ヘッドと、該掃除ヘッドを前記ライン状の前記光出射面に沿って移動させる移動手段と、を有することを特徴とする紫外線照射装置。 It has a plurality of ultraviolet LEDs that cure the ink on the printing object by irradiating the printing object with ultraviolet rays, and arranges the plurality of ultraviolet LEDs to emit ultraviolet rays from the ultraviolet LEDs. An ultraviolet irradiation device having a light exit surface,
An ultraviolet irradiation apparatus comprising: a cleaning head that cleans the light emitting surface; and a moving unit that moves the cleaning head along the light emitting surface in the line shape.
The remaining lifetime that can be used by the ultraviolet LED is calculated by comparing the illuminance data obtained by measuring the illuminance of the ultraviolet ray from the ultraviolet LED with the illuminance data of the lifetime characteristic of the ultraviolet LED stored in the storage unit in advance. The ultraviolet irradiation apparatus according to claim 4, further comprising: a calculation unit; and a display unit that displays the remaining life predicted based on an output from the calculation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2009
- 2009-08-19 JP JP2009190378A patent/JP2011042061A/en not_active Withdrawn
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