JP2011152760A - Printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印刷装置に関する。 The present invention relates to a printing apparatus.
近年、印刷媒体の多様化、環境に対する配慮、印刷スピードの高速化などの理由から、紫外線硬化型インク(UVインク)を用いた印刷手法が産業用途において注目されている。UVインクを用いた印刷では、UVインクを印刷媒体に付着させ、付着したインクに紫外光(UV光)を照射して、このUVインクを短時間で硬化させている。 In recent years, printing methods using ultraviolet curable ink (UV ink) have attracted attention in industrial applications for reasons such as diversification of printing media, consideration for the environment, and increase in printing speed. In printing using UV ink, the UV ink is attached to a print medium, and the attached ink is irradiated with ultraviolet light (UV light) to cure the UV ink in a short time.
従来、かかる紫外線硬化型インクを硬化するための紫外線照射ヘッドの光源としては、一般に高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプなどの蛍光ランプが使用されてきた。近年、例えば特許文献1に記載されたインクジェット式記録装置のように、UV光を発するUV−LED素子が基体の一方主面に複数配列されたUV−LEDアレイを照射光源として用いた印刷装置が提案されている。 Conventionally, fluorescent lamps such as a high-pressure mercury lamp and a low-pressure mercury lamp have been used as a light source of an ultraviolet irradiation head for curing such ultraviolet-curable ink. 2. Description of the Related Art Recently, for example, an ink jet recording apparatus described in Patent Document 1 is a printing apparatus using, as an irradiation light source, a UV-LED array in which a plurality of UV-LED elements that emit UV light are arranged on one main surface of a substrate. Proposed.
このUV−LEDアレイを照射光源として用いた印刷装置では、UVインクに対してUV光が照射されないと、UVインクが硬化せずに残ってしまう場合がある。よって、UV−LEDアレイの一部が発光しなくなった場合、印刷装置を停止させて交換する必要があった。産業用途において、印刷装置の停止が生じると生産効率が著しく低下してしまう。 In a printing apparatus using this UV-LED array as an irradiation light source, if the UV ink is not irradiated with UV light, the UV ink may remain without being cured. Therefore, when a part of the UV-LED array stops emitting light, it is necessary to stop and replace the printing apparatus. In industrial applications, when the printing apparatus is stopped, the production efficiency is significantly reduced.
本発明は、このような従来の技術における課題に鑑みて案出されたものである。本発明の目的は、信頼性の高い印刷装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art. An object of the present invention is to provide a printing apparatus with high reliability.
本発明の印刷装置は、記録媒体を第1方向に搬送する搬送機構と、前記記録媒体に感光性材料を付着させる付着機構と、前記感光性材料を感光させる光を発する複数の発光素子が設けられている光照射ヘッドと、を備えており、前記複数の発光素子は、複数の発光素子群に分かれており、該複数の発光素子群は、前記第1方向に沿って配列されており、前記発光素子群の各発光素子は、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配列されている。 The printing apparatus of the present invention includes a transport mechanism that transports a recording medium in a first direction, an attachment mechanism that attaches a photosensitive material to the recording medium, and a plurality of light emitting elements that emit light that sensitizes the photosensitive material. The plurality of light emitting elements are divided into a plurality of light emitting element groups, and the plurality of light emitting element groups are arranged along the first direction, Each light emitting element of the light emitting element group is arranged along a second direction intersecting the first direction.
本発明によれば、信頼性の高い印刷装置を提供することができる。 According to the present invention, a highly reliable printing apparatus can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施の形態は、例示するものであって、これらの実施の形態に本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are illustrative, and the present invention is not limited to these embodiments.
<印刷装置>
図1,2に示した印刷装置10は、搬送機構20と、付着機構としてのインクジェットヘッド30と、光照射ヘッド40と、制御機構50とを備えている。
<Printing device>
The
搬送機構20は、記録媒体90を第1方向D1,D2に搬送する機能を担っている。この搬送機構20は、インクジェットヘッド30、光照射ヘッド40の順で記録媒体90が通過するように構成されている。この搬送機構20は、載置台21と、搬送ローラ22とを含んで構成されている。この載置台21は、記録媒体90を載置するものであり、この搬送ローラ22は、記録媒体90を第1方向D1,D2に移動させるものである。
The
インクジェットヘッド30は、搬送機構20を介して搬送される記録媒体90に対して、感光性材料を付着させる機能を有している。このインクジェットヘッド30は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体90に向けて吐出し、記録媒体90に被着させるように構成されている。本実施形態では、感光性材料として紫外線硬化型インク(UVインク)を採用している。この感光性材料としては、UVインクの他に、例えば感光性レジスト、光硬化型樹脂などが挙げられる。
The
本実施形態では、インクジェットヘッド30としてライン型のインクジェットヘッドを採用している。このインクジェットヘッド30は、第1方向D1,D2に交差する第2方向D3,D4において、記録媒体90よりも長くなっており、記録媒体90の第1主面の全体にUVインクを付着させるように構成されている。本実施形態では、第1方向D1,D2と第2方向D3,D4とが直交している。また、この第2方向は、記録媒体90の第1主面が広がる方向に沿っている。言い換えると、記録媒体90の第1主面は、第1方向D1,D2と第2方向D3,D4とで構成される面方向に広がっている。
In the present embodiment, a line-type inkjet head is employed as the
このインクジェットヘッド30は、複数の吐出孔30aを有しており、この吐出孔30aからUVインクを吐出するように構成されている。インクジェットヘッド30は、記録媒体90の第1主面に付着したUVインクが、第2方向D3,D4において間隔を空けないような間隔で、複数の吐出孔30aが設けられている。
The
なお、本実施形態では、付着機構としてインクジェットヘッド30を例に挙げたが、これに限られるものではない。例えば、付着機構として、シリアル型のインクジェットヘッドを採用していてもよい。また、付着機構として、ライン型またはシリアル型の噴霧ヘッドを採用してもよい。さらに、付着機構として、記録媒体90の静電気を蓄え、かかる静電気で感光性材料を付着させる静電式ヘッドを採用してもよい。さらに、付着機構として、記録媒体90を液状の感光性材料に浸して、かかる感光性材料を付着させる浸液装置を採用してもよい。さらに、付着機構として刷毛、ブラシ、およびローラを採用してもよい。
In the present embodiment, the
図3〜6に示した光照射ヘッド40は、搬送機構20を介して搬送される、感光性材料が付着した記録媒体90を感光させる機能を担っている。この光照射ヘッド40は、第1方向D1,D2において、インクジェットヘッド30の下流側に設けられている。この光照射ヘッド40は、支持基体41と、複数の支持基板42と、複数の発光素子43と、配線導体44と、封止材45とを含んで構成されている。
The
支持基体41は、複数の支持基板42を支持する機能を担っている。この支持基体41の上には、複数の支持基板42が配列されている。この支持基体41の形成材料としては、例えば種々の金属材料、セラミックス、樹脂材料が挙げられる。この支持基体41としては、熱伝導率の大きい材料が好ましい。本実施形態の支持基体41は、銅によって形成されている。
The
支持基板42は、複数の発光素子43を支持する機能を担っている。この支持基板42は、支持基体41の上に複数設けられており、第1方向D1,D2に沿って配列されている。この支持基板42の上面には、複数の凹部42aが設けられている。この凹部42aは、第2方向D3,D4に配列されている。
The
本実施形態の支持基板42は、第1基板421と、第2基板422とを含んで構成されている。この第2基板422は、第1基板421の上に設けられている。この第2基板422は、貫通孔422aを有している。この貫通孔422aの開口の一方が第1基板421で塞がれている。支持基板42の凹部42aは、第2基板の貫通孔422aと、当該貫通孔422aの開口の一方を塞いでいる第1基板421とで形成されている。
The
支持基板42は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、およびガラスセラミックスなどのセラミックス、ならびにエポキシ樹脂、および液晶ポリマー(LCP)などの樹脂、などによって形成される。
The
支持基板42がセラミックスなどから成る場合の当該支持基板42の製造方法では、まず、焼成することで支持基板42となる複数のグリーンシートを準備する。次に、発光素子43と入力端子との電気的な接続を介する配線導体44となる金属ペーストをグリーンシートの間に配置する。この配線導体44となる金属ペーストとしては、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、および銅(Cu)などの金属を含有させたものが挙げられる。次に、支持基板42を焼成するのと同時に、金属ペーストを併せて焼成することによって、配線導体44を有する支持基板42を形成することができる。このような配線導体44は、上記周知のメタライズ法、メッキ法などを用いて形成すればよい。
In the manufacturing method of the
また、支持基板42が樹脂から成る絶縁体の場合の当該支持基板42の製造方法では、まず、硬化することで支持基板42となる樹脂の前駆体を準備する。次に、発光素子43と入力端子との電気的な接続を介する配線導体44となるリード端子を支持基板42となる樹脂の前駆体の中に埋設する。この前駆体の中に埋設する際に、リード端子の一端を発光素子43の側に搭載部に導出して、他端を支持基板42の側面、下面から露出させることによって、他の素子と電気的に接続することができる。このリード端子の形成材料としては、例えばCu、Ag、Al、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金、およびFe−Ni合金などの金属材料が挙げられる。
In the manufacturing method of the
発光素子43は、記録媒体に付着した感光性材料を露光する機能を担っている。この発光素子43は、支持基板42の上に複数設けられており、凹部42aの中に設けられている。つまり、この発光素子43は、第1方向D1,D2と交差する第2方向D3,D4に配列されている。
The
発光素子43は、素子基板431の第1主面の上に発光層432が設けられて構成されている。この素子基板431としては、例えばサファイアなどが挙げられる。この発光層432としては、例えばGaNなどの化合物半導体からなる公知のものが挙げられる。本実施形態では、発光素子43をフリップチップ接続すべく、素子基板431の2つの主面のうち、第1基板421の上面と対向している側の主面の上に発光層432が設けられている。
The
本実施形態では、発光層432が発する光の波長のピークスペクトルが380〔nm〕以下のUV光を発するものを採用している。つまり、本実施形態では、発光素子43としてUV−LED素子を採用している。発光層432は、素子基板431の第1主面に複数の半導体層が積層されている(なお、この半導体層は、個別に図示していない)。より具体的には、発光層432は、例えば、素子基板431の第1主面から、n型およびp型のうちの一方の導電型の第1の半導体層と、第1のコンタクト層と、第1半導体層と逆の型の第2の導電型の半導体層と、第2のコンタクト層と、がこの記載の順番で積層されて形成されている。
In the present embodiment, the
また、発光層432の第1基板421と対向する側の表面には、例えばAgを主成分とする素子電極433,434が設けられている。発光層432の表面に設けられた、これらの素子電極433,434が、支持基板42に設けられた配線導体44に接続されている。本実施形態の発光素子43は、第1基板421の一方主面にフリップチップされた状態で配置されている。発光層432は、素子電極433,434間に流れる電流の量に応じた光量の光を発する。本実施形態の素子基板431は、サファイアによって形成されており、発光層432の発する光に対して比較的良好な透明性を有する。なお、本実施形態では、発光素子43を電流の量で制御しているが、電圧の大きさで制御してもよい。
In addition,
本実施形態では、例えば発光層432が平面視において約0.6〔mm〕×0.6〔mm〕の大きさの発光素子43が、第1基板421の第1主面に、約2.6〔mm〕と比較的小さな実装間隔で縦横に配列されている。
In the present embodiment, for example, the
光照射ヘッド40では、発光素子43から放射される光のうち第2基板422の貫通孔422aの内周面に向かう光が、貫通孔422aの内周面で上方に反射されて、図中の上方に向けて効率的に照射されるように構成されている。本実施形態の第2基板422は、白色光源の下で白色に視認される、多孔質のセラミックスからなる。このセラミックスは、例えば紫外線領域の光に対して、比較的良好な反射性を有するように選択される。この第2基板422として採用されるセラミックスとしては、例えば酸化アルミニウム質焼結体、酸化ジルコニウム質焼結体、および窒化アルミニウム質焼結体などが挙げられる。また、第2基板422は、エポキシ樹脂、および液晶ポリマー(LCP)などの樹脂で構成されてもよい。また、所望の反射性を達成するために、第2基板422の材質、発光素子43から発する光の波長などに応じて、第2基板422の貫通孔422aの内周面に金属性の反射膜が設けられていてもよい。このような金属製の反射膜は、例えば金属メッキ、蒸着などによって形成することができる。
In the
配線導体44は、複数の発光素子43の電気的な接続を担っている。本実施形態の配線導体44は、凹部42aの底面に配線電極44aが設けられている。この配線電極44aは、発光素子43の素子電極433,434に電気的に接続されている。
The
本実施形態の配線導体44は、複数の発光素子43を電気的に並列に接続して発光素子群43aを構成している。この発光素子群43aの各発光素子43は、第2方向D3,D4に配列されている。つまり、本実施形態では、1つの発光素子群43aを構成している各発光素子43が電気的に並列に接続されているので、配線導体44の一部が電気的に断線したり、短絡したりしても発光素子43の一部を発光させ続けることができる。そのため、本実施形態の印刷装置10は、性能低下を最小に抑えたまま連続運転を可能とし、信頼性を高めることができる。
The
また、発光素子群43aは、複数構成されている。この複数の発光素子群43aは電気的に直列に接続されている。さらに、本実施形態の光照射ヘッド40では、1つの支持基板42のうえに設けられている発光素子43が2つの発光素子群43aとして構成されている。この2つの発光素子群43aは、電気的に直列に接続されている。このように、本実施形態の光照射ヘッド40は、互いが電気的に並列に接続されている複数の発光素子43からなる発光素子群43aを電気的に直列に接続したとしても、配線導体44の一部が電気的に断線したり、短絡したりしても発光素子43の残りを発光させ続けることができるとともに、回路構成を簡素に維持することができる。そのため、本実施形態の印刷装置10は、性能低下を最小に抑えたまま連続運転を可能とし、信頼性を高めることができる。
Further, a plurality of light emitting
封止材45は、発光素子43が発する光を良好に透過する材料が選択される。この封止材45としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。また、封止材45の屈折率は、空気の屈折率である約1.0と比較して、素子基板431の屈折率により近い材料が選択される。本実施形態の封止材45は、屈折率が約1.4のシリコーン樹脂で形成されており、屈折率が約1.0の空気に比べて、屈折率が1.7のサファイアで形成されている素子基板431に近い値となっている。
As the sealing
制御機構50は、光照射ヘッド40の発光を制御する機能を担っている。この制御機構50のメモリには、インクジェットヘッド40から吐出されるインク滴を硬化するのが比較的良好になるような光の特徴を示す情報が格納されている。この格納情報の具体例を挙げると、吐出するインク滴を硬化するのに適した波長分布特性、および発光強度(各波長域の発光強度)を表す数値が挙げられる。本実施形態の印刷装置10では、この制御機構50を有することによって、制御機構50の格納情報に基づいて、複数の発光層432に入力する駆動電流の大きさを調整することもできる。このことから、印刷装置10によれば、使用するインクの特性に応じた適正な光量で光を照射することができ、比較的低エネルギーの光で、インク滴を硬化させることができる。
The
さらに、本実施形態の制御機構50は、電力を供給できる発光素子43の数が少なくなると、発光素子1つ当たりの発光強度を強くするように構成されている。本実施形態では、本実施形態の印刷装置10は、このように構成することで、UVインクを硬化するのに必要な光量が足りなくなるのを抑えている。そのため、本実施形態の印刷装置10は、性能低下を最小に抑えたまま連続運転を可能とし、信頼性を高めることができる。このような、電力を供給できる発光素子43の数の検出は、例えば供給している電力から抵抗値の変動を測定することで可能である。また、電力を供給できる発光素子43の数が少なったときに、記録媒体90の搬送速度90を遅くすることによっても、UVインクを硬化するのに必要な光量が足りなくなるのを抑えることができる。
Furthermore, the
本実施形態の印刷装置10は、記録媒体90を第1方向D1,D2に搬送する搬送機構20と、感光性材料としてのUVインクを記録媒体90に付着させる付着機構としてのインクジェットヘッド30と、UVインクを感光させる光を発する複数の発光素子43が設けられている光照射ヘッド40と、を備えている。この複数の発光素子43は、複数の発光素子群43aに分かれて、該発光素子群43aごとに電力が供給されている。当該複数の発光素子群43aは、第1方向D1,D2に沿って配列されている。発光素子群43aの各発光素子43は、第1方向D1,D2と交差する第2方向D3,D4に沿って配列されている。
The
この印刷装置10では、搬送機構20が記録媒体90を第1方向D1,D2に搬送している。インクジェットヘッド30は、搬送されている記録媒体90に対してUVインクを吐出して、記録媒体90の表面にUVインクを付着させる。このとき、記録媒体90に付着させるUVインクは、全面付着であっても、部分付着であっても、所望パターンでの付着であってもよい。この印刷装置10では、記録媒体90に付着したUVインクに光照射ヘッド40の発するUV光を照射して、UVインクを硬化させている。
In the
本実施形態の印刷装置10は、記録媒体90の搬送方向である第1方向D1,D2と、発光素子群43aの各発光素子43の配列方向である第2方向D3,D4とが交差している。そのため、この印刷装置10において記録媒体90は、少なくともいずれかの発光素子群43aの発する光を照射されて搬送されることとなる。よって、この印刷装置10では、いずれかの発光素子群43aが発光しなくなった場合でも感光性材料であるUVインクを感光させて硬化させることができる。
In the
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 While specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本実施形態では、インクジェットヘッド30を用いた印刷装置10に光照射ヘッドを適用した例を示している。この光照射ヘッド40は、例えば対象体表面にスピンコートした光硬化樹脂を硬化させる専用装置など、各種類の光硬化樹脂の硬化に適用することができる。また、例えば、露光装置における照射光源などに用いてもよい、また、複数の発光素子からの発光を各々独立して制御し、例えば感光性材料の表面に選択的に光を照射し、照射した光に応じた画像を形成する画像形成装置にも用いることもできる。
In this embodiment, the example which applied the light irradiation head to the
また、印刷装置10の実施形態は、以上の実施形態に限定されない。例えば、軸支されたローラを回転させ、このローラ表面に沿って記録媒体を搬送する、いわゆるオフセット印刷型のプリンタであってもよく、同様の効果を奏する。
Further, the embodiment of the
本実施形態の光照射ヘッド40では、支持基体41の上に支持基板42が第1方向D1,D2に沿って一列に設けられているが、このような構成に限られず、2列以上であってもよい。
In the
本実施形態の光照射ヘッド40では、1つの支持基板42の上に設けられている発光素子43の複数(2つ)の発光素子群43aを構成しているが、このように構成に限られない。例えば、図7,8に示したように、1つの支持基板42の上に設けられている複数の発光素子43の全てが1つの発光素子群を構成していても良いし、複数の支持基板42の上に設けられている発光素子43が1つの発光素子群を構成していても良い。
In the
本実施形態の光照射ヘッド40では、1つの発光素子群43aを構成している発光素子43の全てが電気的に並列に接続されているが、電気的に直列に接続されていてもよく、直列と並列が混在していてもよい。本発明の印刷装置では、発光素子群の各発光素子が第1方向と交差する第2方向に沿って配列されるので、電気的に直列に接続されている発光素子が存在する場合において、極めて優れた効果を奏する。
In the
10・・・印刷装置
20・・・搬送機構
21・・・載置台
22・・・搬送ローラ
30・・・インクジェットヘッド
30a・・・吐出孔
40・・・光照射ヘッド
41・・・支持基体
42・・・支持基板
42a・・・凹部
421・・・第1基板
422・・・第2基板
422a・・・貫通孔
43・・・発光素子
43a・・・発光素子群
431・・・素子基板
432・・・発光層
433,434・・・素子電極
44・・・配線導体
44a・・・配線電極
45・・・封止材
50・・・制御機構
90・・・記録媒体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数の発光素子は、複数の発光素子群に分かれて、該発光素子群ごとに電力が供給されており、
当該複数の発光素子群は、前記第1方向に沿って配列されており、
前記発光素子群の各発光素子は、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配列されている、印刷装置。 A transport mechanism that transports the recording medium in the first direction; an attachment mechanism that attaches a photosensitive material to the recording medium; and a light irradiation head that includes a plurality of light emitting elements that emit light that sensitizes the photosensitive material; , And
The plurality of light emitting elements are divided into a plurality of light emitting element groups, and power is supplied to each of the light emitting element groups.
The plurality of light emitting element groups are arranged along the first direction,
Each light emitting element of the said light emitting element group is a printing apparatus arranged along the 2nd direction which cross | intersects the said 1st direction.
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