JP2015166701A - 分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置及びそれを使用した印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 分光光度計を紫外線硬化型インクの硬化の測定に利用できるようにするとともに、それを印刷装置に取り付けて硬化の測定と測色にも利用できるようにする。【解決手段】硬化度測定装置を、分光光度計と、これにインターフェイスを介して接続するコンピュータとで構成する。コンピュータを、分光光度計の検出データを受信する入力データ受信手段と、紫外線硬化型インクの硬化度の判定の基準となる基準値を保管する基準値保管手段と、分光光度計で検出した反射光を解析し、反射光全体の反射量及び/又は波長の光の強さを予め測定した基準値と比較しインクの硬化度を推定する判定手段として機能させる。紫外線硬化型インクで印刷媒体に印刷された印字部に分光光度計の光源を照射し、分光光度計の検出データをコンピュータに入力して非接触で印字部のインクの硬化度を測定する。【選択図】 図１

Description

本発明は分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置及びそれを使用した印刷装置に関する。

紫外線硬化型インクを用いたプリンタにおいて、印刷媒体に印字を行ったとき、印字後の印字部分のインクがどの程度硬化しているかを知りたいときは、手で印字部分に触れての触感や擦過試験を行うことでインク硬化度を評価していた。
また、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂から放射される蛍光を検出して、非接触で硬化度を推定する紫外線硬化樹脂の状態推定方法が従来知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４１８５９３９号公報

従来の触感による評価や擦過試験によるインク硬化度の測定方法は、測定結果の信頼性に問題があった。また、紫外線硬化樹脂から放射される蛍光を検出する方法は、特殊なインク硬化度測定に特化した検出器を必要とするという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、分光光度計と、これにインターフェイスを介して接続するコンピュータとから成り、コンピュータを、前記分光光度計の検出データを受信する入力データ受信手段と、紫外線硬化型インクの硬化度の判定の基準となる基準値を保管する基準値保管手段と、分光光度計で検出した反射光を解析し、反射光全体の反射量及び/又は波長の光の強さを予め測定した基準値と比較しインクの硬化度を推定する判定手段として機能させ、紫外線硬化型インクで印刷媒体に印刷された印字部に分光光度計の光源を照射し、分光光度計の検出データを前記コンピュータに入力して非接触で印字部のインクの硬化度を測定するようにしたものである。
また本発明は、前記基準値は、使用する媒体に紫外線硬化型インクを塗布し、該塗布したインクが完全に硬化した後、このインクの反射量を測定したデータであることを特徴とする。
また本発明は、前記基準値は、インクを塗布していない状態の標準とする印刷媒体からの反射光を測定したデータであることを特徴とする。
また本発明は、前記判定手段が、測定した反射光の照度と基準値の照度とを比較し、インクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、前記判定手段が、測定した反射光の吸光度と基準値の吸光度とを比較し、インクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、前記判定手段が、測定した反射光のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルと、基準値のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルとを比較し、インクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、前記判定手段が、測定した反射光のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルの吸光度と、基準値のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルの吸光度とを比較し、インクの硬化を推定するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、前記判定手段が、印刷媒体に塗布された紫外線硬化型インクの初期状態と完全に硬化したインクの反射光を測定するとともに、インク硬化前と硬化途中の反射量も測定し、これら初期状態と完全に硬化したインクの反射光及びインク硬化前と硬化途中の反射量を比較し、測定値が変化しない若しくはごく小さい波長を探し、次に硬化前と硬化後での変化量が大きい波長を探し、変化量の小さい波長を基準とし、変化量の大きな波長における変化量を求め、この変化量からインクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、前記判定手段が、印刷媒体に塗布した紫外線硬化型インクの硬化開始前のスペクトルを測定し、次にインクを硬化させ、この反射スペクトルを測定し、両者を比較し、スペクトル上の変化点を探し、この変化点の波長における反射光の変化量からインクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、印刷媒体に対してインク吐出型印字ヘッドを相対移動させ、印刷媒体にインクにより印刷を行う印字機構を備えた印刷装置であって、該印刷装置に前記印刷媒体の任意の位置に移動可能に分光光度計と紫外線照射装置を取り付け、前記印字機構を制御するコントローラにインターフェイスを介して該コントローラに各種データを供給するコンピュータを接続し、該コンピュータ若しくは前記コントローラを、前記分光光度計の検出データを受信する入力データ受信手段と、紫外線硬化型インクの硬化度の判定の基準となる基準値を保管する基準値保管手段と、分光光度計で検出した反射光を解析し、反射光全体の反射量及び/又は波長ごとの光の強さを予め測定した基準値と比較しインクの硬化度を推定する判定手段として機能させ、紫外線硬化型インクで印刷媒体に印刷された印字部に分光光度計の光源を照射し、分光光度計の検出データを前記コンピュータに入力して非接触で印字部のインクの硬化度を測定することが出来るようにしたものである。
また本発明は、前記コンピュータ若しくはコントローラが、前記分光光度計からの入力データを測色用データに解析する測色用データ作成手段として機能するようにしたことを特徴とする。

本発明は、分光光度計を、インク硬化の測定に利用でき、インク硬化測定に特化した特殊な検出器を用意する必要がない。また、分光光度計を印刷装置に取り付けることで、媒体に印字されたインクの情報を読み込み、データの解析を用途に応じてインク硬化の判断または色の測定に利用するので、専用のプログラムなどを用意するだけで測色に利用することができ、複数の光学装置を用意しておく必要がない。

本発明の全体ブロック説明図である。 本発明の説明図である。 印刷装置の全体外観図である。

以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図３は、インクジェットプリンタから成る印刷装置の全体外観図を示している。印刷装置２は、機体４に用紙などの印刷媒体６を機体４の前後方向（副走査方向）に案内するプラテンなどの搬送路板８と、印字ヘッド１０を横方向（主走査方向）に案内するＹ軸レール１２が取り付けられている。

機体４には、前記Ｙ軸レール１２の前方を遮蔽するためのカバー１４が開閉自在に取り付けられている。カバー１４の内側を図示するため、図３は、カバー１４を開いた状態を示している。前記Ｙ軸レール１２には、キャリッジを介して印字ヘッド１０が移動可能に取り付けられ、印字ヘッド１０には、紫外線照射装置１６と、分光光度計１８が取り付けられている。

機体４側には、駆動ローラとピンチローラが配備され、前記搬送路板８上の印刷媒体６がプリント時、駆動ローラと複数のピンチローラとで挟持され、駆動ローラの回転によって、副走方向に搬送されるように構成されている。印刷装置２のコントローラは、コンピュータ２０と接続し、コンピュータ２０から入出力インターフェースを介して、イメージデータを受信し、印字ヘッド１０を制御し、印字ヘッド１０のノズルから紫外線硬化型インクを吐出して印刷媒体６に印刷処理をする。

コンピュータ２０には、インク硬化度測定プログラム、測色用データ解析プログラムがインストールされている。プリント時、印字ヘッド１０のインク吐出ノズルから紫外線硬化型インク（ＵＶインク）が印刷媒体６に吐出されるとともに、印刷媒体６の印字部分には紫外線照射装置１６から紫外線が照射され、印字部分のＵＶインクが硬化されるように構成されている。

分光光度計１８は、図２に示すように、測定用光源２２と、検出器２４とを備え、測定用光源２２の光を印刷媒体６に塗布されたＵＶインクに照射し、その反射光を検出器２４で検出する。この測定用光源２２は、広いスペクトルを持ったもの、もしくは、異なった波長が得られるよう複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用意するのが望ましい。検出器２４に入光した反射光は、検出器２４によって、被測定物の表面のスペクトル反射率が検出される。尚、図２中、符号１は脚体、１９はメンテナンスボックス、１９ａは制御パネル、２１はメンテナンスボックス、２１ａはカバーである。

次に、印刷装置２によって印刷媒体６に印刷されたインクの硬化度を分光光度計１８を用いて測定する方法について説明する。
第１の測定方法は、まず基準となる反射量の値を得る。これには２種類の方法がある。１つは、使用する印刷媒体にＵＶインクを塗布したものを完全に硬化させ、これからの反射光を分光光度計１８で測定し、基準値とする。他の１つは、ＵＶインクを塗布しない状態の標準とする印刷媒体や標準反射板からの反射光を分光光度計１８で測定し、基準値とする。

上記方法で得た基準値をコンピュータの保管部２６に記憶しておく。次に硬化度を測定したい対象から分光光度計１８を用いて反射光を測定する。次に基準値と測定値とから判定部２８で変化点を判定し、この変化点を硬化しているか否かの基準とする。変化点の判定に関しては（１）反射光の照度を比較する。（２）吸光度を比較する。（３）硬化前後で変化が起こるスペクトルを比較する。（４）硬化前後で変化が起こるスペクトルの吸光度を比較する。
以上の（１）〜（４）の方法が採用される。

第２の方法は、印刷媒体に塗布されたＵＶインクの初期状態と完全に硬化したＵＶインクの反射光を測定する。必要に応じて、硬化前と硬化途中の反射量も測定する。これらを判定部２８で比較し、測定値が変化しないもしくはごく小さい波長を探す。次に、硬化前と硬化後での変化量が大きい波長を探す。そして、変化量の小さい波長を基準とし、変化量の大きな波長における変化量を求める。この変化量から硬化度を測定もしくは推定する。

第３の方法は、まず、分光光度計１８を用いて硬化開始前のＵＶインクの反射光のスペクトルを測定する。次に、ＵＶインクを硬化させ、この反射スペクトルを測定する。判定部２８で両者を比較し、スペクトル上の変化点を探す。この変化点の波長における反射光の変化量から硬化度を測定もしくは推定する。この方法は、上記第２の測定方法とは異なり、変化量だけから硬化度を測定もしくは推定する。本装置は使用するインクに関して事前にデータを取得し基準値としてプログラム内に取り込んであるため、そのインクに対応するデータを基準値として利用して読み込んだデータと比較することで硬化の判断が可能となる。

次に、分光光度計１８を備えた印刷装置２の分光光度計１８の応用例について説明する。
印刷装置２で、ＵＶインクで印字を行い、その印字箇所に、ＵＶ光を１，２，３回とすこしづつ照射回数を増やして照射し、照射するごとに、その場所での硬化の測定を行い、どの時点で硬化するか確認する。これにより、そのＵＶインクが何度のＵＶ光の照射で硬化するかを判断し、以後の印字においては、その回数、ＵＶ光を照射する。ここでいう照射回数はヘッドの横方向の走査において照射される光量を単位としているので、製品の出荷前などに通常の印字において問題が無い回数を測定し装置に設定されている。また、分光光度計１８を印刷装置２のＵＶ照射装置１６の劣化判断にも利用できる。

ＵＶ照射装置１６に用いられるＵＶランプ、ＵＶＬＥＤランプなどは、時間が経つと能力が低下する。ＵＶインクが硬化するには、ある積算照射量が必要になるが、ランプの能力が低下すると、同じ回数照射しても必要となる積算照射量には足りなくなり完全に硬化していない可能性が出てくる。その劣化を判断するために、上記で最初に持っている基準値を保管部２６に保存しておき、ＵＶ照射能力が落ちてくる時間が経過したとき、テスト印字を行い、前回に比べて同じＵＶ照射回数で結果が得られるか比較する。この結果の良否によりＵＶ照射装置１６のランプの交換を喚起させる。また交換しない場合には照射する回数を増やしたり、照射する速度即ち、Ｙ軸レール１２に沿った印字ヘッド１０の移動速度を遅くして１回の照射量を増やしたりするなど装置の印字設定の補正を行って必要となる積算光量が得られるように調整すれば、ランプを交換するまでの間も印字が続行できるので、このような時にも前記の硬化の測定が利用できる。

本実施形態では、コンピュータに硬化測定用のプログラム以外に測色用のプログラムが格納されている。分光光度計１８をＵＶインクの硬化に使用しない場合には、硬化測定用のプログラムにより構成される測色用データ解析部３０を用いて、分光光度計１８を測色用に使用する。測色用のデータの取得は、用意されている色見本をプリンタで印刷し、その印刷した部分に分光光度計を位置決めしながら自動的に読み込む場合や、分光光度計の場所をパネル等の操作で移動させ、その部分を操作者の指示で読み取るなど、従来提供されている技術を用いれば取得することができる。これにより分光光度計１８を、使用する機会が少ないＵＶインクの硬化の測定だけに使用するのではなく、測色用その他の用途にも使用できる。尚、硬化測定用のプログラム及び測色用のプログラム等各種のプログラムは、プリンタのコントローラにインストールした構成としても良い。

２ 印刷装置
４ 機体
６ 印刷媒体
８ 搬送路板
１０ 印字ヘッド
１２ Ｙ軸レール
１４ カバー
１６ 紫外線照射装置
１８ 分光光度計
２０ コンピュータ
２２ 測定用光源
２４ 検出器
２６ 保管部
２８ 判定部
３０ 測色用データ解析部

Claims (11)

1. 分光光度計と、これにインターフェイスを介して接続するコンピュータとから成り、コンピュータを、前記分光光度計の検出データを受信する入力データ受信手段と、紫外線硬化型インクの硬化度の判定の基準となる基準値を保管する基準値保管手段と、分光光度計で検出した反射光を解析し、反射光全体の反射量及び/又は波長の光の強さを予め測定した基準値と比較しインクの硬化度を推定する判定手段として機能させ、紫外線硬化型インクで印刷媒体に印刷された印字部に分光光度計の光源を照射し、分光光度計の検出データを前記コンピュータに入力して非接触で印字部のインクの硬化度を測定するようにした分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
2. 前記基準値は、使用する媒体に紫外線硬化型インクを塗布し、該塗布したインクが完全に硬化した後、このインクの反射量を測定したデータであることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
3. 前記基準値は、インクを塗布していない状態の標準とする印刷媒体からの反射光を測定したデータであることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
4. 前記判定手段が、測定した反射光の照度と基準値の照度とを比較し、インクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
5. 前記判定手段が、測定した反射光の吸光度と基準値の吸光度とを比較し、インクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
6. 前記判定手段が、測定した反射光のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルと、基準値のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルとを比較し、インクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
7. 前記判定手段が、測定した反射光のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルの吸光度と、基準値のインク硬化前後で変化が起こるスペクトルの吸光度とを比較し、インクの硬化を推定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インク硬化度測定装置。
8. 前記判定手段が、印刷媒体に塗布された紫外線硬化型インクの初期状態と完全に硬化したインクの反射光を測定するとともに、インク硬化前と硬化途中の反射量も測定し、これら初期状態と完全に硬化したインクの反射光及びインク硬化前と硬化途中の反射量を比較し、測定値が変化しない若しくはごく小さい波長を探し、次に硬化前と硬化後での変化量が大きい波長を探し、変化量の小さい波長を基準とし、変化量の大きな波長における変化量を求め、この変化量からインクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
9. 前記判定手段が、印刷媒体に塗布した紫外線硬化型インクの硬化開始前のスペクトルを測定し、次にインクを硬化させ、この反射スペクトルを測定し、両者を比較し、スペクトル上の変化点を探し、この変化点の波長における反射光の変化量からインクの硬化度を推定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の分光光度計を使用した紫外線硬化型インクの硬化度測定装置。
10. 印刷媒体に対してインク吐出型印字ヘッドを相対移動させ、印刷媒体にインクにより印刷を行う印字機構を備えた印刷装置であって、該印刷装置に前記印刷媒体の任意の位置に移動可能に分光光度計と紫外線照射装置を取り付け、前記印字機構を制御するコントローラにインターフェイスを介して該コントローラに各種データを供給するコンピュータを接続し、該コンピュータ若しくは前記コントローラを、前記分光光度計の検出データを受信する入力データ受信手段と、紫外線硬化型インクの硬化度の判定の基準となる基準値を保管する基準値保管手段と、分光光度計で検出した反射光を解析し、反射光全体の反射量及び/又は波長ごとの光の強さを予め測定した基準値と比較しインクの硬化度を推定する判定手段として機能させ、紫外線硬化型インクで印刷媒体に印刷された印字部に分光光度計の光源を照射し、分光光度計の検出データを前記コンピュータに入力して非接触で印字部のインクの硬化度を測定することが出来るようにした印刷装置。
11. 前記コンピュータ若しくはコントローラが、前記分光光度計からの入力データを測色用データに解析する測色用データ作成手段として機能するようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の印刷装置。

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