JP2011079157A - Lighting system - Google Patents

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Hiroshige Haneda
博成 羽田
Takafumi Mizojiri
貴文 溝尻
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system in a simple cooling structure which radiates ultraviolet rays suitable for curing a photo-curable ink, can be instantaneously turned ON/OFF, can prevent the temperature rise of a work with less radiation of light of a wavelength region unnecessary for curing, has a long service life of a light source, has a good maintainability, and can secure surface-hardening. <P>SOLUTION: The lighting system which cures the photo-curable ink by irradiating the ink applied on the work with ultraviolet rays includes a first light source equipped with a discharge lamp which forms dielectric barrier discharge, and a second light source equipped with an LED. An irradiation region by the first light source and an irradiation region by the second light source overlap with each other on the work surface. The first light source is arranged on the side proximate to the work, and the second light source is arranged behind the first light source. It is preferable for the system to be constituted so that the light from the second light source penetrates the first light source and reaches the work. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置に関する。   The present invention relates to a light source device that emits ultraviolet light suitable for curing a photocurable ink.

一般に印刷に用いられるインクには光硬化型インクと油性インクがある。このうち光硬化型インクは、インク、モノマー、プレポリマー、重合開始剤、増感剤などからなり、200nmから450nmの波長域である紫外線を照射して重合開始剤を励起させてインクを硬化させるものである。この光硬化型インクは、油性インクと比べて速乾性があり、有機溶剤を含まないことから、比較的低臭気であり、専用紙以外にも速乾性・インク吸収性のない記録媒体にも記録できる点で注目されている。   Generally, ink used for printing includes photocurable ink and oil-based ink. Among these, the photocurable ink is composed of an ink, a monomer, a prepolymer, a polymerization initiator, a sensitizer, and the like, and irradiates ultraviolet rays having a wavelength range of 200 nm to 450 nm to excite the polymerization initiator to cure the ink. Is. This photo-curable ink is quick-drying compared to oil-based inks and does not contain organic solvents, so it has a relatively low odor and can be recorded on recording media that are not fast-drying and ink-absorbing as well as special paper. It attracts attention because it can be done.

このような光硬化型インクによるインクジェット方式のプリンタでは、インクを微小な液滴として記録媒体に吐出後、紫外線を照射してこれをキュアしている。紫外線を照射するための光源装置は、インクを液滴として記録媒体に吐出する記録ヘッド近傍に配置されており、画像の記録領域(記録ヘッドによる画像の記録がおこなわれる領域)上で紫外線光源を点灯し、記録媒体に着弾した直後のインクに紫外線を照射してキュアする。   In such an ink jet printer using photo-curable ink, the ink is discharged as a fine droplet onto a recording medium and then cured by irradiating with ultraviolet rays. A light source device for irradiating ultraviolet rays is disposed in the vicinity of a recording head that discharges ink as droplets onto a recording medium, and an ultraviolet light source is provided on an image recording area (an area where an image is recorded by the recording head). Lights up and cures by irradiating ultraviolet rays onto the ink immediately after landing on the recording medium.

このための紫外線光源としては、通常、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のロングアーク型放電ランプが適用されている。現在、これらのランプ光源には、キュア性能に大きな問題はないものの、潜在的に以下のような問題がある。
(1)瞬時ON/OFFが不可能なため、常時点灯する必要があり、効率が悪い。また、常時点灯するため、通常はシャッタ機能を必要とする。
(2)ランプからの放射光には、キュアに不要な波長領域の光を含むため、ワークの温度上昇を招く。
(3)ランプ冷却のため、装置が大型化する。
(4)ランプ寿命が短く、交換等のメンテナンスコストがかさむ。
このような理由により、問題を解消するための新たな光源の開発が期待されている。
As an ultraviolet light source for this purpose, a long arc type discharge lamp such as a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, or a metal halide lamp is usually applied. Currently, these lamp light sources have no major problems in curing performance, but potentially have the following problems.
(1) Since it cannot be instantaneously turned on / off, it is necessary to always light up, which is inefficient. Moreover, since it always lights, a shutter function is usually required.
(2) Since the light emitted from the lamp includes light in a wavelength region that is not necessary for curing, the temperature of the workpiece is increased.
(3) The apparatus becomes larger due to lamp cooling.
(4) The lamp life is short, and maintenance costs such as replacement are increased.
For these reasons, development of a new light source for solving the problem is expected.

新たなキュアに適した紫外線光源に対する期待に応じるように、近時、紫外線を放射するLED(Light−Emitting Diode;発光ダイオード)の開発が進み、各方面において、光硬化型インク用の光源として、ランプからLEDへの置き換えについて、検討が進められている。   Recently, in order to meet expectations for ultraviolet light sources suitable for new cures, LEDs (Light-Emitting Diodes) that emit ultraviolet light have been developed, and in various directions, as light sources for photo-curable inks, Studies are underway on the replacement of lamps with LEDs.

しかしながら、LED光源の実用化には、未だ大きな問題がある。以下、この理由について説明する。
現在使用されているラジカル重合光硬化型インクは、硬化する際に酸素と接触すると反応阻害が生じるということが知られている。これは、インク中の開始剤由来のラジカルや重合活性末端のラジカルが空気中の酸素と容易に反応してしまうことに起因し、紫外線硬化インクの活性が低減して、インクの硬化が充分に促進しなくなるからである。
このような、酸素が原因となる重合阻害に対する解決策のうち、インクの組成等にかかわらない、照射側での対策としては、下記方法を考えることができる。
・窒素などの酸素を含まないガス雰囲気下でUV照射を行う方法。
・照射UV強度を高め、短時間で処理する方法。
・フォトンエネルギーが高く、インク表面での吸収の大きい短波長のUV光を照射する方法。
However, the practical use of LED light sources still has major problems. Hereinafter, this reason will be described.
It is known that currently used radical polymerization photocurable inks cause reaction inhibition when they come into contact with oxygen during curing. This is because the radical derived from the initiator in the ink or the radical at the polymerization active end easily reacts with oxygen in the air, and the activity of the UV curable ink is reduced, and the ink is sufficiently cured. Because it will not promote.
Of the solutions to the polymerization inhibition caused by oxygen, the following method can be considered as a countermeasure on the irradiation side irrespective of the ink composition or the like.
A method of performing UV irradiation in a gas atmosphere that does not contain oxygen such as nitrogen.
A method of increasing the irradiation UV intensity and processing in a short time.
A method of irradiating short-wave UV light having high photon energy and large absorption on the ink surface.

例えば特表2008−512711号公報には、紫外線の波長域別に硬化作用を列挙している。これによると、(1)UV‐A放射(波長:320〜400nm)は比較的大きな侵入深度を有し、比較的強い体積作用、すなわち最終画像の層体積全体の重合を引き起こす、(2)UV−B放射(波長:280〜320nm)は侵入深度が比較的浅いので、最終画像担体内部より材料の表面を強く硬化する、(3)UV−C放射(波長:200から280nm)は表面硬化に使用される。
つまり、以上の内容を要約すると、インクの確実な硬化を実現するには、全体の重合を引き起こす320〜400nm域に加え、表面硬化に寄与する200〜320nmのUV照射が必要である。
For example, Japanese translations of PCT publication No. 2008-512711 list hardening effects for each wavelength region of ultraviolet rays. According to this, (1) UV-A radiation (wavelength: 320-400 nm) has a relatively large penetration depth and causes a relatively strong volume effect, ie polymerization of the entire layer volume of the final image, (2) UV -B radiation (wavelength: 280 to 320 nm) has a relatively shallow penetration depth, so the surface of the material is harder than inside the final image carrier. (3) UV-C radiation (wavelength: 200 to 280 nm) used.
That is, to summarize the above contents, in order to realize reliable curing of the ink, UV irradiation of 200 to 320 nm contributing to surface curing is required in addition to the 320 to 400 nm region causing the entire polymerization.

しかしながら、実用的な出力が得られる紫外LEDとしては、365nm以下のLEDは、実質的な効果を得ることができないという問題がある。具体的には、材料の吸収などの問題から365nm以上のLEDと比較すると、その出力は1/10〜1/1000程度となってしまうため、実用的な短波長LEDは365nmが下限となってしまうからである。このため、LEDを光源として光硬化型インクを硬化させようとしても、酸素によるラジカルの重合が阻害された結果、最終的に表面が乾かないといった事態が生じる。   However, as an ultraviolet LED capable of obtaining a practical output, an LED of 365 nm or less has a problem that a substantial effect cannot be obtained. Specifically, when compared with LEDs of 365 nm or more due to problems such as material absorption, the output is about 1/10 to 1/1000, so the practical short wavelength LED has a lower limit of 365 nm. Because it ends up. For this reason, even if it is going to harden photocurable ink using LED as a light source, the situation where the surface does not dry finally arises as a result of inhibition of radical polymerization by oxygen.

無論、このようなLED側の問題点を解消するため、インクメーカー側ではUV−LED用インクとして、光開始剤の感度波長域を長波長化し、LED波長(≧365nm)でも重合開始が可能なインクの開発が行われている。しかしながら、光開始剤を含めたインクのコストアップ、面の皺など、表面硬化状態に問題を生じたり、耐光性が劣ったりと、未だ多くの課題が存在する。   Of course, in order to eliminate such problems on the LED side, the ink manufacturer can increase the sensitivity wavelength range of the photoinitiator as UV-LED ink, and polymerization can be started even at the LED wavelength (≧ 365 nm). Ink is being developed. However, there are still many problems such as an increase in the cost of ink containing a photoinitiator, surface wrinkles, and other problems such as problems in the surface cured state and poor light resistance.

特表2008−512711号公報Special table 2008-512711 gazette

そこで本発明が解決しようとする課題は、光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置であり、瞬時ON/OFFが可能で、キュアに不要な波長領域の光放射が少なくワークの温度上昇を防止でき、冷却構造が簡単で、光源の寿命が長くてメンテナンス性が良好で、表面硬化を確実なものとできる、光源装置を提供することである。   Accordingly, the problem to be solved by the present invention is a light source device that emits ultraviolet light suitable for curing a photocurable ink, can be instantaneously turned on and off, and emits light in a wavelength region unnecessary for curing. An object of the present invention is to provide a light source device that can prevent a temperature rise of a workpiece, has a simple cooling structure, has a long light source life, has good maintainability, and can ensure surface hardening.

上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、ワークに被着させた光硬化型インクに紫外線を照射することにより当該インクを硬化させる光源装置であって、
誘電体バリア放電を形成する放電ランプを備えた第1の光源部と
LEDを備えた第2の光源部とを備え、
前記第1の光源部による照射領域と、前記第2の光源部による照射領域とが、前記ワーク面上において重なり合うことを特徴とする。
また、前記ワークに近接する側に前記第1の光源部が、該第1の光源部の背後に前記第2の光源部が配置され、前記第2の光源部からの光が該第1の光源部を透過して前記ワークに到達する構成を備えるのがよい。
また、前記第1の光源部における光出射部と、前記第2の光源部における光出射部とが互いに平行となるように配置されているのがよい。
また、前記放電ランプの発光波長領域は200〜350nmにあり、前記LEDの発光波長領域は350〜400nmにあるのがよい。
In order to solve the above problems, a light source device according to the present invention is a light source device that cures the ink by irradiating the photocurable ink deposited on the workpiece with ultraviolet rays,
A first light source unit including a discharge lamp for forming a dielectric barrier discharge and a second light source unit including an LED;
The irradiation area by the first light source unit and the irradiation area by the second light source unit overlap on the work surface.
In addition, the first light source unit is disposed on the side close to the workpiece, the second light source unit is disposed behind the first light source unit, and light from the second light source unit is transmitted to the first light source unit. It is good to provide the structure which permeate | transmits a light source part and arrives at the said workpiece | work.
Moreover, it is preferable that the light emitting part in the first light source part and the light emitting part in the second light source part are arranged so as to be parallel to each other.
The emission wavelength region of the discharge lamp may be 200 to 350 nm, and the emission wavelength region of the LED may be 350 to 400 nm.

本発明によれば、誘電体バリア放電を形成する放電ランプおよびLEDは、何れも瞬時ON/OFFが可能な光源であって立ち上がりが速く、インクの硬化が必要な期間のみ点灯すればよいので、光源の交換が少なくて済み、メンテナンス性が良好な光源装置とすることができる。そして、放電ランプはLED光源では実用波長にない波長365nm未満の光を放射することができ、LED光源と組合せることで200〜400nm域の紫外線放射を実現することができる。しかも、いずれの光源もキュアに不要な可視光や赤外光の波長領域の光放射が少ないため、ワークの温度上昇を防止でき、キュアを確実なものとすることができる、光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置を提供することができる。   According to the present invention, the discharge lamp and the LED that form the dielectric barrier discharge are both light sources that can be instantaneously turned on and off, have a fast rise, and need only be lit during a period that requires ink curing. It is possible to provide a light source device that requires less replacement of the light source and has good maintainability. And a discharge lamp can radiate | emit light with a wavelength less than 365 nm which is not in a practical wavelength with an LED light source, and it can implement | achieve ultraviolet radiation of 200-400 nm region by combining with a LED light source. In addition, since neither light source emits light in the wavelength region of visible light or infrared light that is unnecessary for curing, it is possible to prevent the temperature of the workpiece from being increased, and to provide a photocurable ink that can ensure curing. A light source device that emits ultraviolet rays suitable for curing can be provided.

本発明の第1実施形態に係る光源装置を搭載したプリンタの機構を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the mechanism of the printer carrying the light source device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明に係る光源装置を副走査方向(SS)に沿って切断した状態を示す説明用断面である。It is a section for explanation showing the state where the light source device concerning the present invention was cut along the sub-scanning direction (SS). 図2に示した光源装置の斜視図である。It is a perspective view of the light source device shown in FIG. 本発明に係る光源装置より形成されるワーク面における照射領域の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the irradiation area | region in the workpiece | work surface formed from the light source device which concerns on this invention. 本発明の他の実施形態にかかる光源装置の構成を示す説明用断面である。It is a section for explanation showing the composition of the light source device concerning other embodiments of the present invention. 本発明に係る光源装置の照度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the illumination intensity distribution of the light source device which concerns on this invention.

本発明の第1の実施形態を、図1乃至図4を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る光源装置を搭載したプリンタの機構を説明する概略斜視図である。図2は、図1の光源装置を副走査方向(SS)に沿って切断した状態を示す説明用断面であり、図3は、図2に示した光源装置の斜視図、図4は、この光源装置より形成されるワーク面における照射領域の一例を示す説明図である。
図1において示すプリンタは、インクジェット方式のものであり、たとえば、光硬化型インクを微少粒径にして、ワークである印刷用紙Pに付着させる記録ヘッドとしての印刷ヘッド3を備えており、この印刷ヘッド3が不図示のモータに駆動される牽引ベルト32によって牽引されて、ガイドレール31に沿って移動する。ここでは図示を省略するが、印刷ヘッド3上には印刷ヘッド3にインクを供給するインクカートリッジが搭載される。なお、使用されるインクは紫外線領域の光により硬化が生じる光硬化型インクである。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a mechanism of a printer equipped with a light source device according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view illustrating the light source device of FIG. 1 cut along the sub-scanning direction (SS), FIG. 3 is a perspective view of the light source device shown in FIG. 2, and FIG. It is explanatory drawing which shows an example of the irradiation area | region in the workpiece | work surface formed from a light source device.
The printer shown in FIG. 1 is of an ink jet type, and includes, for example, a printing head 3 as a recording head that makes photocurable ink have a fine particle diameter and adheres to a printing paper P that is a work. The head 3 is pulled by a pulling belt 32 driven by a motor (not shown) and moves along the guide rail 31. Although not shown here, an ink cartridge for supplying ink to the print head 3 is mounted on the print head 3. The ink used is a photocurable ink that is cured by light in the ultraviolet region.

印刷用紙Pは、走査方向において印刷が終了すると順次副走査方向SSに沿って矢印の方向に送られ、紫外線を放射する光源装置1の照射領域に移動する。   When printing is completed in the scanning direction, the printing paper P is sequentially sent in the direction of the arrow along the sub-scanning direction SS and moves to the irradiation region of the light source device 1 that emits ultraviolet rays.

本実施形態にかかる光源装置1は、図2乃至図3に示すように、筐体1Aの内部に第1の光源部10と第2の光源部20とを備えている。これら2つの光源部10,20は、印刷用紙Pに近接する側に第1の光源部10が位置され、更にその背後に第2の光源部20が位置された状態で配置されている。
また第1の光源部10と第2の光源部20とは、各光出射部(光出射面)10A,20Aが互いに平行となるように、かつ、各光源部10,20による照射領域がワーク面において重なるように配置されており、このような構成を備えることで、2つの光源部10,20から、波長域の異なる光が重畳されて印刷用紙Pの面において、同時かつ均一に光を照射することができるようになる。
As illustrated in FIGS. 2 to 3, the light source device 1 according to the present embodiment includes a first light source unit 10 and a second light source unit 20 inside a housing 1 </ b> A. These two light source units 10 and 20 are arranged in a state in which the first light source unit 10 is positioned on the side close to the printing paper P and the second light source unit 20 is positioned behind the first light source unit 10.
Further, the first light source unit 10 and the second light source unit 20 are configured so that the light emitting units (light emitting surfaces) 10A and 20A are parallel to each other, and the irradiation areas of the light source units 10 and 20 are workpieces. By arranging such a configuration, light having different wavelength ranges is superimposed from the two light source units 10 and 20 to simultaneously and uniformly emit light on the surface of the printing paper P. It becomes possible to irradiate.

第1の光源部10は、光源としてエキシマランプからなる放電ランプ11が具備されている。
この放電ランプ11の構成について詳細に説明すると、発光管12は、材質が200〜400nmの光に対して透過性を有するガラス、例えば石英ガラスよりなり、扁平な矩形箱状に形成されている。この発光管12の上面と下面に外部電極13,14が配置されている。外部電極13,14は、網目状に形成して光透過性を具備させたものや、光透過性を有するよう透明電極(ITO)により構成されたものであり、ランプ自身が光透過性を備えるよう構成されている。この放電ランプ11の発光管12における長手方向の端部には給電部が設けられており、不図示のランプ電源より高周波高電圧が一対の外部電極に印加され、誘電体の壁からなる発光管12を介在させた放電、すなわち誘電体バリア放電を形成する。
なお、この放電ランプ11は、有効発光領域の大きさが、インクジェットプリンタにおける印刷用紙Pの副走査方向SSに沿って所定の幅寸法W2(図2参照)を有し、長さ寸法は、プリンタ20において取り扱う最大用紙の幅寸法(L)よりも大きいものとなっている。
The first light source unit 10 includes a discharge lamp 11 made of an excimer lamp as a light source.
The configuration of the discharge lamp 11 will be described in detail. The arc tube 12 is made of glass having a material transmissive to light having a wavelength of 200 to 400 nm, for example, quartz glass, and is formed in a flat rectangular box shape. External electrodes 13 and 14 are disposed on the upper and lower surfaces of the arc tube 12. The external electrodes 13 and 14 are formed in a mesh shape so as to have optical transparency, or are configured by a transparent electrode (ITO) so as to have optical transparency, and the lamp itself has optical transparency. It is configured as follows. A power feeding portion is provided at the longitudinal end of the arc tube 12 of the discharge lamp 11, and a high frequency high voltage is applied to a pair of external electrodes from a lamp power source (not shown), and the arc tube is made of a dielectric wall. 12, that is, a dielectric barrier discharge is formed.
The discharge lamp 11 has an effective light emitting area having a predetermined width dimension W2 (see FIG. 2) along the sub-scanning direction SS of the printing paper P in the inkjet printer. 20 is larger than the maximum width (L) of the maximum paper handled.

発光管11に封入される放電ガスは、この放電によりエキシマ光を放射するガスが封入される。放電ガスは、例えば波長200〜400nm域、特に必要な波長帯として200〜350nm域における紫外線を放射するものであり、具体的に表1に示す通りである。このような放電用ガスは単一の組成としても良いし、適宜の組み合わせで用いてもよい。   The discharge gas sealed in the arc tube 11 is filled with a gas that emits excimer light by this discharge. The discharge gas emits ultraviolet rays in a wavelength range of 200 to 400 nm, particularly in a necessary wavelength range of 200 to 350 nm, and is specifically as shown in Table 1. Such a discharge gas may have a single composition or may be used in an appropriate combination.

Figure 2011079157
Figure 2011079157

またこのようなエキシマ光を取り出す以外にも、誘電体バリア放電を利用するものであれば、この例によらず種々のものを用いることができる。例えば、発光管内に発光波長200nm以下のエキシマ光を放射する放電ガスを発光管内部に封入すると共に、発光により得られた紫外線により励起されることで、必要な波長帯(200〜350nm)の紫外線を放射する蛍光体に照射し、所望の紫外線領域の発光を得るランプを用いてもよい。   In addition to taking out such excimer light, various types can be used regardless of this example as long as dielectric barrier discharge is used. For example, a discharge gas that emits excimer light having an emission wavelength of 200 nm or less is enclosed in the arc tube, and is excited by ultraviolet rays obtained by light emission, so that ultraviolet rays in a necessary wavelength band (200 to 350 nm) are obtained. A lamp that emits light in a desired ultraviolet region by irradiating a fluorescent material that emits light may be used.

いずれの場合でも、誘電体バリア放電を利用する形態の放電ランプは始動性に優れ、電圧印加後の立ち上がりが速く、瞬時点灯が可能であり、プリンタの制御回路から印刷開始した後において、インク吐出時、キュア期間のみ点灯して使用することができる。従って、ランプを常時点灯する必要がなく、電力の使用を抑えられると共に、遮光用のシャッタを用いる必要がなくなるため、光源装置全体の構成を簡素化することができるようになる。   In any case, a discharge lamp using a dielectric barrier discharge has excellent startability, has a fast start-up after voltage application, can be turned on instantaneously, and discharges ink after starting printing from the printer control circuit. It can be used by lighting only during the curing period. Therefore, it is not necessary to always turn on the lamp, the use of electric power can be suppressed, and it is not necessary to use a light shielding shutter, so that the configuration of the entire light source device can be simplified.

続いて、第2の光源部について説明する。
第2の光源部は紫外線を出射する複数個のLED22と、これらのLED22を支持する回路基板21と、各LED22の発光及び消灯を制御する不図示の光源装置駆動回路と、複数のLED22からの放射光を所定領域内において混合して均一化するレンズ25とを備えている。
回路基板21は、インクジェットプリンタにおける印刷用紙Pの副走査方向SSに沿って所定の幅寸法W2(図2参照)を有した板状構造を備えており、長さ寸法は、プリンタ20において取り扱う最大用紙の幅寸法(L)よりも大きく設定されている。
Next, the second light source unit will be described.
The second light source unit includes a plurality of LEDs 22 that emit ultraviolet rays, a circuit board 21 that supports these LEDs 22, a light source device drive circuit (not shown) that controls light emission and extinction of each LED 22, and a plurality of LEDs 22. And a lens 25 for mixing and uniformizing the radiated light within a predetermined region.
The circuit board 21 has a plate-like structure having a predetermined width dimension W2 (see FIG. 2) along the sub-scanning direction SS of the printing paper P in the ink jet printer, and the length dimension is the maximum that the printer 20 can handle. It is set larger than the width dimension (L) of the paper.

LED22は、レンズ体23にモールドされた構成であり回路基板21に接続されて支持されている。回路基板21の裏面には、LED22からの発熱を放熱するため、熱伝導性の良好な部材がフィン状に形成された放熱部24が設けられている。   The LED 22 has a configuration molded on the lens body 23 and is connected to and supported by the circuit board 21. On the back surface of the circuit board 21, in order to dissipate heat generated from the LEDs 22, a heat dissipating part 24 in which a member having good heat conductivity is formed in a fin shape is provided.

LED光源22の前方に配置されたレンズ25は、例えばコンデンサレンズよりなり、第1の光源部が印刷用紙Pを照射する照射領域と、その照射領域が重なるよう、各LED22光源から放射された光を集光して放射する。なお、このようなレンズは、他の光学系によって代替することも可能であり、本発明を実施する上においては必須のものではない。   The lens 25 arranged in front of the LED light source 22 is made of, for example, a condenser lens, and light emitted from each LED 22 light source so that the irradiation region overlaps the irradiation region where the first light source unit irradiates the printing paper P. Is collected and emitted. Such a lens can be replaced by another optical system, and is not essential for carrying out the present invention.

回路基板21は、図2にも示すように、放電ランプ11の発光管12に対して平行に配置されており、LED光源22を取り付ける取り付け面21aを放電ランプ11に対向させて、不図示の支持部材により支持されている。   As shown in FIG. 2, the circuit board 21 is arranged in parallel to the arc tube 12 of the discharge lamp 11, and the mounting surface 21 a to which the LED light source 22 is attached is opposed to the discharge lamp 11 and is not shown. It is supported by the support member.

本実施形態の場合、使用されるLEDとしては、所定の波長帯の紫外線を出射するものであり、好ましい波長帯としては、光硬化型インクの全体の重合を開始させるために必要な320〜400nm域の紫外線である。しかしながら、波長365nm未満の紫外線を放射するLEDは効率が悪く、実用的でない場合には、波長約350nm〜400nm域の光を放射するものが好ましい。無論、要求される効率を達成できるものがあれば、350nmよりもさらに短波長の紫外線を放射するLEDを用いて構わない。LEDが放射する光の波長域に合わせて、放電ランプの放電ガスの種類を選択し、結果的に200〜400nmの域の波長帯を補完できていればよい。   In the case of the present embodiment, the LED used is one that emits ultraviolet rays of a predetermined wavelength band, and a preferable wavelength band is 320 to 400 nm necessary for initiating polymerization of the entire photocurable ink. Ultraviolet rays in the region. However, an LED that emits ultraviolet light having a wavelength of less than 365 nm has low efficiency, and when it is not practical, an LED that emits light having a wavelength of about 350 nm to 400 nm is preferable. Of course, an LED that emits ultraviolet light having a wavelength shorter than 350 nm may be used as long as it can achieve the required efficiency. It is only necessary that the type of discharge gas of the discharge lamp is selected in accordance with the wavelength range of light emitted from the LED, and as a result, the wavelength range of 200 to 400 nm can be complemented.

このようにして、第1の光源部10からの放射光は直接的に印刷用紙Pを照射し、第2の光源部からの放射光は、第1の光源部10を通過することで第1の光源部からの放射光に重畳して印刷用紙Pを照射することになる。この結果、印刷用紙Pには、波長200〜400nmの紫外線が照射されるようになり、表面硬化と全体の重合処理の両方を完遂させることができるため、インクを確実に硬化させることができる。   In this way, the emitted light from the first light source unit 10 directly irradiates the printing paper P, and the emitted light from the second light source unit passes through the first light source unit 10 to be the first. The print paper P is irradiated with the light emitted from the light source unit. As a result, the printing paper P is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 400 nm, and both the surface curing and the entire polymerization treatment can be completed, so that the ink can be reliably cured.

図4は、光源装置1より形成されるワーク面(すなわち印刷用紙P)における照射領域の一例を示す説明図である。
同図において、第1の光源部からの照射領域Q1は、第2の光源部からの照射領域Q2よりも大きな寸法を有するよう形成されており、照射領域Q1,Q2は、ワーク面において重なる部分を有する。ここで各光源部による照射領域Q1,Q2は、同図のように完全に一致する必要はなく、少なくとも光が重畳される部分(同図ではQ2に一致する部分)において、長さ方向、幅方向に所定の大きさを備えるものであればよい。このように照射領域が重なるように第1と第2の光源部を配置することで、出射波長域の異なる光を同時にワークに対して照射することができるようになる。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of an irradiation area on the work surface (that is, the printing paper P) formed by the light source device 1.
In the figure, the irradiation area Q1 from the first light source section is formed to have a larger dimension than the irradiation area Q2 from the second light source section, and the irradiation areas Q1 and Q2 are portions that overlap on the work surface. Have Here, the irradiation regions Q1 and Q2 by each light source unit do not have to be completely coincident as shown in the figure, and at least in the portion where light is superimposed (the portion coincident with Q2 in the figure), the length direction and width Any device having a predetermined size in the direction may be used. By disposing the first and second light source units so that the irradiation regions overlap in this way, it becomes possible to simultaneously irradiate the workpiece with light having different emission wavelength ranges.

以上のように、LEDと放電ランプとを併用することで、高い効率を実現しつつ、波長200〜400nm域における紫外線照射が可能になり、いずれの光源もキュアに不要な可視光や赤外光の波長領域の光放射が少ないため、ワークの温度上昇を防止でき、キュアを確実なものとすることができる光源装置を提供することができる。しかも、放電ランプ、LED光源ともに瞬時ON/OFFが可能であって立ち上がりが速く、キュアが必要な期間のみ点灯すればよいので、シャッタ等の構成が不要になると共に光源の交換をほとんど必要とせず、メンテナンス性が良好な光源装置とすることができる。また、不要な電力を消費しないため、エコでもある。
特に、LEDにおいては波長帯において350〜400nmの光を放射するものを、放電ランプにおいては、波長200〜350nm以下の光を放射するものを用いることで、実用に適した、効率の良い光源装置を提供することができる。
As described above, by using the LED and the discharge lamp in combination, it is possible to irradiate ultraviolet rays in a wavelength range of 200 to 400 nm while realizing high efficiency, and any light source that is unnecessary for curing is visible light or infrared light. Therefore, it is possible to provide a light source device that can prevent the temperature of the workpiece from being increased and ensure the curing. In addition, since both the discharge lamp and the LED light source can be turned on and off instantaneously, the start-up is fast, and it is only necessary to turn on only during a period where curing is necessary. Thus, a light source device with good maintainability can be obtained. It is also eco-friendly because it does not consume unnecessary power.
In particular, an LED that emits light having a wavelength of 350 to 400 nm in the wavelength band and a discharge lamp that emits light having a wavelength of 200 to 350 nm or less are used. Can be provided.

以上の本発明においては適宜変更が可能である。例えば、放電ランプに関しては、発光管形状が断面矩形の略箱状の発光管を用いたが、このような例に限定されることなく、円筒状の管を用いたものでもよい。
図5に、このような他の実施形態にかかる光源装置の構成を示す。なお、図5の説明においては、先に図1〜図4において説明した構成と同じ構成については、同じ符号を付して、詳細説明を省略する。
放電ランプ15は、両端が封止された円筒形の発光管を備えており、各々管軸が平行となるよう、かつ、ワーク(印刷用紙P)面に対して平行となるよう、並んで配置されている。この放電ランプ15もまた、誘電体バリア放電を形成するものであり、同図では不図示とするが、一対の電極が発光管で構成された誘電体を介在させて配置されており、高周波高電圧電源に接続されている。
これらの放電ランプ15により、第1の光源部10は面状の光源を形成する。この第1の光源部の背後に、第2の光源部が配置されており、第1の光源部による照射領域と、第2の光源部による照射領域と、ワーク(印刷用紙P)面上で重なるよう構成されている。
In the above-mentioned present invention, it can change suitably. For example, regarding the discharge lamp, a light emitting tube having a substantially box shape with a rectangular cross section is used. However, the present invention is not limited to such an example, and a cylindrical tube may be used.
FIG. 5 shows a configuration of a light source device according to such another embodiment. In the description of FIG. 5, the same components as those previously described in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
The discharge lamp 15 includes cylindrical arc tubes sealed at both ends, and is arranged side by side so that the tube axes are parallel to each other and parallel to the workpiece (printing paper P) surface. Has been. The discharge lamp 15 also forms a dielectric barrier discharge. Although not shown in the figure, a pair of electrodes are arranged with a dielectric composed of an arc tube interposed therebetween, so Connected to voltage power source.
With these discharge lamps 15, the first light source unit 10 forms a planar light source. A second light source unit is disposed behind the first light source unit. The irradiation region by the first light source unit, the irradiation region by the second light source unit, and the work (printing paper P) surface. It is configured to overlap.

このような他の実施形態に係る光源装置においても、光源装置の幅方向において照度分布が一定の領域が得られ、出射波長域の異なる光を、同時に均一に照射することは可能となり、インクの硬化を確実に行うことができる。   Even in such a light source device according to another embodiment, a region having a constant illuminance distribution in the width direction of the light source device can be obtained, and it becomes possible to simultaneously irradiate light having different emission wavelength ranges. Curing can be performed reliably.

図6に、本発明に係る光源装置における副走査方向SSに沿った断面方向における照度分布の一例を示す。
図6は、図2乃至図3で示した構成に基いて光源装置を構成し、波長254nmに感度を有する第1の照度計と、波長365nmに感度を有する第2の照度計とを用いて、副走査方向に沿って照度を測定した時の照度分布を示す図である。同図において、曲線(ア)は第1の照度計による測定値、曲線(イ)は第2の照度計による測定値である。
この結果から明らかなように、第1の光源部と第2の光源部とを、各々の光出射面が平行となるようにかつ照射領域が重なるように配置することで、光源装置の幅方向(W1,W2)において照度分布が一定の領域が得られ、出射波長域の異なる光を、同時に均一に照射することができる。
FIG. 6 shows an example of the illuminance distribution in the cross-sectional direction along the sub-scanning direction SS in the light source device according to the present invention.
FIG. 6 shows a light source device based on the configuration shown in FIG. 2 to FIG. 3, using a first illuminometer having sensitivity at a wavelength of 254 nm and a second illuminometer having sensitivity at a wavelength of 365 nm. It is a figure which shows illuminance distribution when illuminance is measured along a subscanning direction. In the figure, a curve (A) is a measured value by a first illuminometer, and a curve (A) is a measured value by a second illuminometer.
As is clear from this result, the first light source unit and the second light source unit are arranged so that the respective light emission surfaces are parallel to each other and the irradiation regions are overlapped, so that the width direction of the light source device is obtained. In (W1, W2), a region with a constant illuminance distribution is obtained, and light having different emission wavelength ranges can be irradiated uniformly at the same time.

仮に、第1の光源部の光出射部(面)と第2の光源部の光出射部(面)とが平行状態に位置されていない場合には、ワーク面において照度に高低差が生じ、インクの硬化を充分に促進させることができない場合がある。
これに対し、本発明によれば、第1の光源部と第2の光源部とを、各々の光出射面が平行となるようにかつ照射領域が重なるように配置するため、必要照射領域において照度分布を一定とすることができ、インクの硬化を確実に行えるようになる。
If the light emission part (surface) of the first light source part and the light emission part (surface) of the second light source part are not positioned in a parallel state, a difference in illuminance occurs on the work surface, There are cases where the curing of the ink cannot be sufficiently promoted.
On the other hand, according to the present invention, the first light source unit and the second light source unit are arranged so that the respective light emission surfaces are parallel to each other and the irradiation regions are overlapped. The illuminance distribution can be made constant, and the ink can be reliably cured.

1 光源装置
1A 筐体
10 第1の光源部
10A 光出射部(面)
11 放電ランプ
12 発光管
13,14 外部電極
15 放電ランプ
Q1 第1の光源部による照射領域
20 第2の光源部
20A 光出射部(面)
21 回路基板
22 LED
23 レンズ体
24 放熱部
25 レンズ
Q2 第2の光源部による照射領域
P 印刷用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source device 1A Case 10 1st light source part 10A Light emission part (surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Discharge lamp 12 Light-emitting tube 13, 14 External electrode 15 Discharge lamp Q1 Irradiation area 20 by 1st light source part 2nd light source part 20A Light-emitting part (surface)
21 Circuit board 22 LED
23 Lens body 24 Heat radiation part 25 Lens Q2 Irradiation area P by the second light source part Printing paper

Claims (4)

ワークに被着させた光硬化型インクに紫外線を照射することにより当該インクを硬化させる光源装置であって、
誘電体バリア放電を形成する放電ランプを備えた第1の光源部と
LEDを備えた第2の光源部とを備え、
前記第1の光源部による照射領域と、前記第2の光源部による照射領域とが、前記ワーク面上において重なり合う
ことを特徴とする光源装置。
A light source device that cures the ink by irradiating the photocurable ink applied to the workpiece with ultraviolet rays,
A first light source unit including a discharge lamp for forming a dielectric barrier discharge and a second light source unit including an LED;
The light source device characterized in that an irradiation region by the first light source unit and an irradiation region by the second light source unit overlap on the work surface.
前記ワークに近接する側に前記第1の光源部が、該第1の光源部の背後に前記第2の光源部が配置され、
前記第2の光源部からの光が該第1の光源部を透過して前記ワークに到達する
ことを特徴とする請求項1記載の光源装置。
The first light source unit is disposed on the side close to the workpiece, and the second light source unit is disposed behind the first light source unit,
The light source device according to claim 1, wherein the light from the second light source unit passes through the first light source unit and reaches the workpiece.
前記第1の光源部における光出射部と、前記第2の光源部における光出射部とが互いに平行となるように配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の光源装置。
2. The light source device according to claim 1, wherein the light emitting unit in the first light source unit and the light emitting unit in the second light source unit are arranged in parallel to each other.
前記放電ランプの発光波長領域は200〜350nmにあり、
前記LEDの発光波長領域は350〜400nmにある
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光源装置。
The emission wavelength region of the discharge lamp is 200 to 350 nm,
4. The light source device according to claim 1, wherein an emission wavelength region of the LED is in a range of 350 to 400 nm.
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