JP2016198891A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線発光素子の照射効率にばらつきがあったとしても、照度分布が、前後一方に偏ってしまうのを防止することができる印刷装置を提供する。【解決手段】紙送り方向に並んで配設され、ＵＶインクを吐出する複数のヘッドユニットと、複数のヘッドユニットの間に配設され、複数のＬＥＤ素子６２により紫外線を照射する照射ユニット４１ａ〜４１ｆと、複数のＬＥＤ素子６２を紙送り方向にブロック分けし、当該ブロック毎に各ＬＥＤ素子６２を駆動する駆動回路５２と、駆動回路５２を制御し、紙送り方向の照度分布が、その中央を対称軸とする線対称となるように、ブロック毎に各ＬＥＤ素子６２を駆動させる制御部１５と、を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線硬化インクを用いて印刷処理を行う印刷装置に関するものである。

従来、この種の印刷装置として、搬送ドラムの周面に沿って記録媒体を送る搬送ユニットと、搬送ドラムに対向するように紙送り方向（搬送方向）に並んで配設された複数のヘッドユニット（インクヘッド）と、各ヘッドユニットの紙送り方向下流側に配設された複数の仮硬化用照射部と、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。各ヘッドユニットは、搬送ユニットにより搬送されていく記録媒体に対し紫外線硬化インクを吐出して印刷処理を行い、各仮硬化用照射部は、各ヘッドユニットにより吐出された紫外線硬化インクに紫外線を照射して、紫外線硬化インクを仮硬化する。この印刷装置では、ヘッドユニットと仮硬化用照射部とが交互に複数並んで配設されており、最下流の仮硬化用照射部を除き、各仮硬化用照射部の紙送り方向前後には、ヘッドユニットが配設された状態となっている。

特開２０１３−２４０９８０号公報

ところで、この種の印刷装置では、仮硬化用照射部として、基板上に複数のＬＥＤ素子をマトリクス状に実装したＬＥＤ素子アレイと、複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路と、を有したものと用いることが一般的である。この駆動回路は、複数のＬＥＤ素子を共通の印加電流値で駆動する。
しかしながら、かかる構成では、各ＬＥＤ素子の照射効率にばらつき（個体差）があると、図４（ａ）に示すように、紙送り方向における照度分布が、上流側または下流側のいずれかに偏ってしまうという問題があった。すなわち、各ＬＥＤ素子の照度効率が同一であれば、図４（ｂ）に示すように、照度分布が、紙送り方向において対称となるのに対し、各ＬＥＤ素子の照度効率にばらつきがあると、図４（ａ）に示すように、照度分布が紙送り方向における上流側または下流側のいずれか一方に偏ってしまう。
このように、照度分布が紙送り方向における上流側または下流側のいずれか一方に偏ってしまうと、紫外線を照射したときに生じる紫外線の漏れ光の量（漏れ光レベル）にも、紙送り方向における上流側または下流側のいずれか一方に偏りが生じてしまう。すなわち、仮硬化用照射部の紙送り方向における上流側または下流側の一方側に生じる漏れ光の量が、仮硬化用照射部の紙送り方向における上流側または下流側の他方側に生じる漏れ光の量より多くなってしまう。その結果、仮硬化用照射部の紙送り方向における上流側および下流側に配設された各ヘッドユニットへの漏れ光による影響に、バラツキが生じてしまうという問題が生じる。例えば、漏れ光による影響で、吐出ノズルが目詰まりを起こす頻度に紙送り方向における上流側と下流側とでバラツキが生じてしまい、印刷作業が安定しなくなってしまう。このような問題は、仮硬化用照射部に限らず、紙送り方向において本硬化用照射部を挟んで上流側と下流側にヘッドユニットを備える構成においても同様に生じる。

本発明は、紫外線発光素子の照射効率にばらつきがあったとしても、照度分布が、複数のヘッドユニットの並び方向である第１の方向における上流側と下流側との一方に偏ってしまうのを防止することができる印刷装置を提供することを課題としている。

本発明の印刷装置は、第１の方向に並んで配設され、紫外線硬化インクを吐出する複数のヘッドユニットと、複数のヘッドユニットの間に配設されると共に、マトリクス状に配置された複数の紫外線発光素子により紫外線を照射する照射ユニットと、複数の紫外線発光素子を少なくとも第１の方向にブロック分けし、当該ブロック毎に各紫外線発光素子を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御部と、を備え、制御部は、駆動回路を制御して、照射ユニットにおける第１の方向の照度分布が、その第１の方向中央を対称軸とする線対称となるように、ブロック毎に各紫外線発光素子を駆動させることを特徴とする。

この場合、紫外線発光素子は、ＬＥＤ素子で構成されていることが好ましい。

また、複数の紫外線発光素子は、環境温度が２５℃で且つ印加電流値が３５０ｍＡであるときの照度を基準に、２０ｍＷ刻みでランク分けされており、各ブロックには、ブロック毎に、同一ランクの紫外線発光素子が割り当てられていることが好ましい。

これらの構成によれば、紫外線発光素子を第１の方向にブロック分けし、照度分布が、第１の方向中央を対称軸として線対称となるように、ブロック毎の各紫外線発光素子を駆動させる。これにより、各紫外線発光素子の照射効率にバラツキがあったとしても、照度分布を、第１の方向で前後対称にすることができる。そのため、各紫外線発光素子の照射効率にバラツキがあったとしても、照度分布が、前後一方（第１の方向における上流側と下流側との一方）に偏ってしまうのを防止することができる。これによって、前後の各ヘッドユニットへの漏れ光による影響を均一化することができる。ひいては、各ヘッドユニットの周辺部材（電力系やインク供給系等）への漏れ光による影響も均一化することができる。なお、別の言い方をすれば、当該構成によって、バラツキのある紫外線発光素子を利用可能になる、とも言える。

この場合、制御部は、照度分布における照度のピーク位置が、第１の方向中央となるように、ブロック毎に各紫外線発光素子を駆動させることが好ましい。

この構成によれば、照度のピーク位置を、前後の各ヘッドユニットから極力離間させることができる。これによって、各ヘッドユニットへの漏れ光による影響を極力少なくすることができる。ひいては、各ヘッドユニットの周辺部材への漏れ光による影響も極力少なくすることができる。

一方、駆動回路は、複数の紫外線発光素子を、第１の方向および、第１の方向に直交する第２方向にブロック分けし、当該ブロック毎に前記各紫外線発光素子を駆動することが好ましい。

この構成によれば、複数の紫外線発光素子が、第１方向に直交する方向にもブロック分けされるため、第１方向に直交する方向において照度を均一化することができる。

本発明の一実施形態に係る印刷装置を示した模式図である。 （ａ）は、照射ユニットを示した正面模式図であり、（ｂ）は、受光素子アレイを示した裏面模式図である。 制御部による各ＬＥＤ素子の制御方法を示した説明図である。 （ａ）は、各ＬＥＤ素子の照射効率にばらつきがある場合の照度分布を示した図であり、（ｂ）は、各ＬＥＤ素子の照射効率が同一である場合の照度分布を示した図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る印刷装置について説明する。この印刷装置は、セットされた印刷媒体をロール・ツー・ロール方式で送ると共に、送られていく印刷媒体にインクジェット方式で紫外線硬化インク（以下、「ＵＶインク」）を吐出して印刷を行うものである。

図１に示すように、印刷装置１は、連続紙である印刷媒体Ｐをロール・ツー・ロール方式で送る媒体送り部１１と、送られていく印刷媒体Ｐに対しインクジェット方式でＵＶインクを吐出（印刷）するインク吐出部１２と、印刷媒体Ｐに塗着したＵＶインクを紫外線照射により硬化させる紫外線照射部１３と、これら構成装置を収容する安全カバー１４と、これら構成装置を統括制御する制御部１５と、を備えている。そして、この媒体送り部１１、インク吐出部１２、紫外線照射部１３等により、印刷装置１の主体をなす装置本体１６が構成されている。なお、印刷媒体Ｐの材質としては、特に限定されるものではなく、紙系、フィルム系など、さまざまなものが用いられる。

媒体送り部１１は、ロール状に巻回した印刷媒体Ｐを繰り出す繰出しリール２１と、繰り出された印刷媒体Ｐを保持しながら送る回転ドラム２２と、回転ドラム２２から送り出された印刷媒体Ｐをロール状に巻き取る巻取りリール２３と、回転ドラム２２を中心に印刷媒体Ｐの送り経路を規制する複数のローラー２４と、を備えている。

印刷媒体Ｐは、回転ドラム２２の外周面に摩擦力により保持され、回転ドラム２２の回転によって、回転ドラム２２の外周面に沿って送られる。これに対し、回転ドラム２２の外周面の一部には、インク吐出部１２が対峙しており、送られていく印刷媒体ＰにＵＶインクを吐出する。すなわち、回転ドラム２２は、印刷媒体Ｐを支持すると共に、インク吐出部１２（後述の各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆ）に対し、印刷媒体Ｐを挟んで対向するプラテンとして機能している。

インク吐出部１２は、回転ドラム２２の外周面に沿って並んだ６個のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆを備えている。すなわち、６個のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆは、回転ドラム２２による印刷媒体Ｐの送り方向（以下、紙送り方向）（第１の方向）に沿って並んでいる。また、６個のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆは、それぞれ、プラテンギャップを介して回転ドラム２２の外周面に対向するように配設されている。６個のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆは、それぞれ異なる色のインクに対応し、対応した色のインクを吐出する。具体的には、６個のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆは、紙送り方向の上流側から、ホワイト、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック、クリア（透明）のインクにそれぞれ対応して、これを吐出可能な構成となっている。イエロー、シアン、マゼンダおよびブラックのインクは、カラー画像を形成するためのものである。一方、ホワイトのインクは、下地として印刷されるものである。例えば、透明の印刷媒体Ｐを用いた場合に、印刷媒体Ｐの全面にホワイトのインクが印刷された後、当該ホワイトのインクの上に重ねて、イエロー、シアン、マゼンダおよびブラックのインクが印刷され、カラー画像が形成される。一方、クリアのインクは、形成したカラー画像を覆い、カラー画像に光沢感やマット感等を生じさせるためのものである。すなわち、クリアのインクは、カラー画像を覆うように、カラー画像の上から印刷媒体Ｐの全面に印刷される。

各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆは、印刷媒体Ｐの全幅に対応する印刷ラインを構成すべく、紙送り方向に対し直交する方向（以下、紙幅方向）（第２の方向）に千鳥状に並んだ複数のインクジェットヘッド（図示省略）を有している。各インクジェットヘッドは、紙幅方向に列設した複数の吐出ノズルから成るノズル列を有し、当該各吐出ノズルからＵＶインクを吐出することができるようになっている。そして、各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆの複数のインクジェットヘッドは、回転ドラム２２の外周面に支持され送られていく印刷媒体Ｐに対して、各吐出ノズルからＵＶインクを選択的に吐出する。これにより、印刷媒体Ｐに対し各色の印刷処理が施される。

紫外線照射部１３は、６個のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆに対応する６個の照射ユニット４１ａ〜４１ｂを備えている。各照射ユニット４１ａ〜４１ｆは、対応する各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆの紙送り方向下流側に配設されており、結果、複数のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆと、複数の照射ユニット４１ａ〜４１ｆとが、紙送り方向に交互に並んで配設されている。そのため、最下流の照射ユニット４１ｆを除く各照射ユニット４１ａ〜４１ｅは、複数のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆの間に配設され、当該各照射ユニット４１ａ〜４１ｅの前後には、ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆが配設された構成となっている。

６個の照射ユニット４１ａ〜４１ｆのうち、イエロー、シアンおよびマゼンダのヘッドユニット３１ｂ〜３１ｄに対応する３個の照射ユニット４１ｂ〜４１ｄは、仮硬化用の照射ユニットである。一方、６個の照射ユニット４１ａ〜４１ｆのうち、ホワイト、ブラックおよびクリアのヘッドユニット３１ａ、３１ｅ、３１ｆに対応する３個の照射ユニット４１ａ、４１ｅ、４１ｆは、本硬化用の照射ユニットである。仮硬化用の照射ユニット４１ｂ〜４１ｄは、印刷媒体Ｐに着弾されたＵＶインク（着弾ドット）の濡れ広がりの状態が所定の状態となるように、ＵＶインクを仮硬化する。一方、本硬化用の照射ユニット４１ａ、４１ｅ、４１ｆは、仮硬化用の照射ユニット４１ｂ〜４１ｄより大きい積算光量の紫外線を照射して、印刷媒体Ｐに着弾されたＵＶインクを完全に硬化（本硬化）する。

ここで図２を参照して、各照射ユニット４１ａ〜４１ｆの詳細について説明する。なお、仮硬化用の照射ユニット４１ｂ〜４１ｄと、本硬化用の照射ユニット４１ａ、４１ｅ、４１ｆとは、照射する紫外線の積算光量を除き、同一であるため、仮硬化用の照射ユニット４１ｂ〜４１ｄと、本硬化用の照射ユニット４１ａ、４１ｅ、４１ｆとを一緒に説明する。

図２に示すように、各照射ユニット４１ａ〜４１ｆは、紫外線を面状照射するＬＥＤ素子アレイ５１と、ＬＥＤ素子アレイ５１を制御する駆動回路５２と、を有している。

ＬＥＤ素子アレイ５１は、プリント基板６１と、プリント基板６１上に実装された複数のＬＥＤ素子６２（紫外線発光素子）と、を備えている。複数のＬＥＤ素子６２は、プリント基板６１上において、紙送り方向および紙幅方向にマトリクス状に配置されている。各ＬＥＤ素子６２は、ＬＥＤチップ７１およびＬＥＤレンズ７２を有し、紫外線を照射する。ＬＥＤ素子アレイ５１は、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ素子６２から紫外線を照射することで、印刷媒体Ｐに対し紫外線を面状照射する。

駆動回路５２は、複数のＬＥＤ素子６２を、紙送り方向および紙幅方向に２×５の１０ブロックにブロック分けし（図２（ｂ）参照）、各ＬＥＤ素子６２をブロック毎に駆動する。より言えば、駆動回路５２は、ブロック毎の印加電流値で各ＬＥＤ素子６２を駆動可能に構成されている。また、図２（ａ）に示すように、駆動回路５２は、制御部１５に接続されている。制御部１５は、当該ブロック毎の印加電流値を制御可能になっており、駆動回路５２を制御し、ブロック毎に各ＬＥＤ素子６２を駆動させる。すなわち、制御部１５は、ブロック毎の印加電流値を制御して、駆動回路５２を介し、各ＬＥＤ素子６２をブロック単位で制御する。

ここで図３を参照して、制御部１５による複数のＬＥＤ素子６２の制御方法について説明する。制御部１５は、上記したように、ブロック毎の印加電流値を制御して、駆動回路５２を介し、各ＬＥＤ素子６２をブロック単位で制御する。このとき、制御部１５は、照射ユニット４１ａ〜４１ｆにおける紙送り方向の照度分布が、その紙送り方向中央を対称軸として線対称となるように、且つ照度のピーク位置が紙送り方向中央となるように、ブロック毎の印加電流値を制御する。本実施形態では、紙送り方向に並んだ２つのブロックについて、両ブロックの、ブロック毎のピーク照度が同一の目標照度となるように、両ブロックの印加電流値を制御することで、上記したような照度分布を得る構成となっている。

具体的には、図３に示すように、まず、紙送り方向に並んだ両ブロックの各ＬＥＤ素子６２を所定の印加電流値（図例では５００ｍＡ）で駆動して、両ブロックの、ブロック毎の紙送り方向の照度分布を検出する。そして、検出した各照度分布から、両ブロックの、ブロック毎のピーク照度を取得する（図３（ａ）参照）。両ブロックのピーク照度を取得したら、取得した各ピーク照度に基づき、両ブロックのピーク照度が同一の目標照度となる適正印加電流値を、ブロック毎に取得する（図３（ｂ）参照）。そして、制御部１５は、取得したブロック毎の適正印加電流値を印加電流値として、ブロック毎に各ＬＥＤ素子６２を制御する。このように、制御部１５は、取得したブロック毎の適正印加電流値を印加電流値として、ブロック毎に各ＬＥＤ素子６２を制御することで、両ブロックの、ブロック毎のピーク照度が同一の目標照度となるように制御している。その結果、両ブロックを合わせた照度分布が、図３（ｃ）に示すように、その紙送り方向中央を対称軸として線対称となり、且つ照度のピーク位置が紙送り方向中央となる。このように、制御部１５は、紙送り方向の照度分布が、その紙送り方向中央を対称軸として線対称となるように、且つ照度のピーク位置が紙送り方向中央になるように、ブロック毎の駆動電流値を制御し、各ＬＥＤ素子６２を制御する。

なお、上記した適正印加電流値を取得するまでの工程（照度分布の検出、ピーク照度の取得および適正印加電流値の取得）は、印刷装置１上で行う構成であっても良いが、照射ユニット４１ａ〜４１ｆを印刷装置１に組み付ける前に、別装置（ユニット検査装置等）で行うことが好ましい。また、適正印加電流値を取得する際、単に、ピーク照度と目標照度との差に基づいて、適正印加電流値を算出する構成であっても良いし、算出した適正印加電流値で再度照度分布の検出およびピーク照度の取得を行い、適正印加電流値の算出、照度分布の検出およびピーク照度の取得を、ピーク照度が目標照度となるまで繰り返して、適正印加電流値を取得する構成であっても良い。

以上のような構成によれば、ＬＥＤ素子６２を紙送り方向にブロック分けし、照度分布が、その紙送り方向中央を対称軸として線対称となるように、ブロック毎に各ＬＥＤ素子６２を駆動させる構成であるため、各ＬＥＤ素子６２の照射効率にバラツキがあったとしても、照射ユニット４１ａ〜４１ｆの紙送り方向の照度分布を前後対称にすることができる。そのため、各ＬＥＤ素子６２の照射効率にバラツキがあったとしても、照度分布が前後一方に偏ってしまうのを防止することができる。これによって、照射ユニット４１ａ〜４１ｅの前後に位置する各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆへの漏れ光による影響を均一化することができる。ひいては、各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆの周辺部材（電力系やインク供給系等）への漏れ光による影響も均一化することができる。

また、紙送り方向の照度分布において、照度のピーク位置が紙送り方向中央になるように、ブロック毎の各ＬＥＤ素子６２を駆動させる構成であるため、照度のピーク位置を、前後の各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆから極力離間させることができる。これによって、各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆへの漏れ光による影響を極力少なくすることができる。ひいては、各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆの周辺部材への漏れ光による影響も極力少なくすることができる。また、各ＬＥＤ素子６２の照射効率にバラツキがあったとしても、照度のピーク位置を常に、紙送り方向中央にすることができるため、着弾されたＵＶインクが当該ピーク位置に到達するまでの時間にズレが生じるのを避けることができる。これによって、印刷ムラを防止することができる。

さらに、複数のＬＥＤ素子６２を紙幅方向にもブロック分けする構成であるため、紙幅方向において照度を均一化することができる。

なお、上記実施形態においては、各ブロックに、どのようなＬＥＤ素子６２を割り当てるかについて言及していないが、実装候補となる複数のＬＥＤ素子６２を、環境温度が２５℃で且つ印加電流値が３５０ｍＡであるときの照度を基準に、２０ｍＷ刻みでランク分けしたとき、各ブロックには、ブロック毎に、同一ランクのＬＥＤ素子６２が割り当てられていることが好ましい。

なお、上記実施形態においては、ブロック毎の印加電流値を制御して、図４（ａ）に示すような照度分布を得る構成であったが、これに限るものではない。例えば、ブロック毎の駆動ディーティ比を制御して、当該照度分布を得る構成であっても良い。

また、上記実施形態においては、プリント基板６１に実装された複数のＬＥＤ素子６２を、紙送り方向に２ブロックにブロック分けする構成であったが、３ブロック以上にブロック分けする構成であっても良い。

さらに、上記実施形態においては、照射ユニット４１ａ〜４１ｆにおける紙送り方向の照度分布が紙送り方向で前後対称となるように、各ブロックの印加電流値を制御する構成であったが、これをあえて前後一方に偏らせる構成であっても良い。例えば、前後の各ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆについて、前後一方のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆより前後他方のヘッドユニット３１ａ〜３１ｆの方が、漏れ光の影響を受けやすいような場合に、照度分布を、意図的に、漏れ光の影響を受けにくいヘッドユニット側に偏らせることが考えられる。

またさらに、上記実施形態においては、紙送り方向の照度分布において、照度のピーク位置が中央１箇所となるように、ブロック毎の印加電流値を制御する構成であったが、複数のＬＥＤ素子６２を、紙送り方向に３ブロック以上にブロック分けし、照度のピーク位置が２箇所以上となるように、ブロック毎の印加電流値を制御する構成であっても良い。

なお、上記実施形態においては、ヘッドユニット３１ａ〜３１ｆに対し印刷媒体Ｐを移動して印刷処理を行う印刷装置１に、本発明を適用したが、印刷媒体Ｐに対しヘッドユニット３１ａ〜３１ｆを移動して印刷処理を行う印刷装置１に、本発明を適用しても良い。

また、上記実施形態においては、連続紙に対して印刷処理を行う印刷装置１に、本発明を適用したが、枚葉紙に対して印刷処理を行う印刷装置１に、本発明を適用しても良い。

１：印刷装置、 １５：制御部、 ３１ａ〜３１ｆ：ヘッドユニット、 ４１ａ〜４１ｆ：照射ユニット、 ５２：駆動回路、 ６２：ＬＥＤ素子、 Ｐ：印刷媒体。

Claims (5)

1. 第１の方向に並んで配設され、紫外線硬化インクを吐出する複数のヘッドユニットと、
   前記複数のヘッドユニットの間に配設されると共に、マトリクス状に配置された複数の紫外線発光素子により紫外線を照射する照射ユニットと、
   前記複数の紫外線発光素子を少なくとも前記第１の方向にブロック分けし、当該ブロック毎に前記各紫外線発光素子を駆動する駆動回路と、
   前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記駆動回路を制御して、前記照射ユニットにおける前記第１の方向の照度分布が、その前記第１の方向中央を対称軸とする線対称となるように、前記ブロック毎に前記各紫外線発光素子を駆動させることを特徴とする印刷装置。
2. 前記紫外線発光素子は、ＬＥＤ素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記複数の紫外線発光素子は、環境温度が２５℃で且つ印加電流値が３５０ｍＡであるときの照度を基準に、２０ｍＷ刻みでランク分けされており、
   前記各ブロックには、前記ブロック毎に、同一ランクの前記紫外線発光素子が割り当てられていることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
4. 前記制御部は、前記照度分布における照度のピーク位置が、前記第１の方向中央となるように、前記ブロック毎に前記各紫外線発光素子を駆動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の印刷装置。
5. 前記駆動回路は、前記複数の紫外線発光素子を、前記第１の方向および、前記第１の方向に直交する第２方向にブロック分けし、当該ブロック毎に前記各紫外線発光素子を駆動することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の印刷装置。

Images