JP3976736B2 - 紫外線硬化樹脂のコーティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法、並びに、この塗布・硬化方法を用いるコーティング装置に関する。

近年、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂が知られている。この種の紫外線硬化樹脂は、インク、コーティング剤、接着剤、チップ封止材などに利用されており、また、紫外線硬化樹脂の塗布や硬化を行う塗布・硬化装置も種々提案されている。

従来、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線の光源としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＹＵＧレーザなどが使用されている。
しかしながら、これらの光源は、発熱量や消費電力が多く、冷却装置や大型の電源装置を必要とするため、塗布・硬化装置を大型化させるという問題がある。
また、上記の光源は、長い待機時間を必要とするため、使い勝手にも劣るという問題がある。

そこで、紫外線の光源として、発熱や消費電力が少なく、かつ待機時間も不要な紫外線ＬＥＤ（紫外線発光ダイオード）を使用することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
例えば、特許文献１では、紫外線ＬＥＤチップを紫外線硬化樹脂で封止し、これを紫外線ＬＥＤチップの発光で硬化させる方法が提案されている。
また、特許文献２では、光ファイバを紫外線硬化樹脂で被覆し、これを紫外線ＬＥＤの発光で硬化させる装置が提案されている。
更に、特許文献３では、基材に光硬化型コーティング剤を塗布後、これを移動可能なエネルギー線照射装置（紫外線ＬＥＤを含む。）で硬化させる方法が提案されている。
特開２００２−２３２０１８号公報 特開２００３−８９５５５号公報 特開２００３−１７５３６１号公報

しかしながら、紫外線ＬＥＤは、従来の紫外線光源に比べて照射範囲が狭いため、広い範囲に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる場合には、多数の紫外線ＬＥＤを配列し、これらを同時に発光駆動させなければならず、装置の小型化やコストダウンの障害となっていた。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、広い範囲に塗布された紫外線硬化樹脂であっても、数少ない紫外線ＬＥＤで効率的に硬化させることを可能にし、装置の小型化やコストダウンを図ることができる紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法と、この塗布・硬化方法を用いるコーティング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明のコーティング装置は、物体の表面に、紫外線硬化樹脂が含まれるコーティング剤を塗布するとともに、このコーティング剤を紫外線の照射により硬化させるコーティング装置であって、移動しながら、前記物体の表面に前記コーティング剤を塗布するノズルと、前記ノズルと一体的に移動しながら、前記物体の表面に紫外線を照射する紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）とを備える構成としてある。

このようにすると、移動するノズルによって、物体の広い範囲に塗布されるコーティング剤を、ノズルと一体的に移動する紫外線ＬＥＤによって、効率的に硬化させることが可能になる。
これにより、紫外線ＬＥＤの必要個数を削減し、コーティング装置の小型化が可能になるだけでなく、大幅なコストダウンを図ることができる。

また、本発明のコーティング装置は、前記物体の表面に前記コーティング剤を塗布する前記ノズルと、前記物体の表面に紫外線を照射する前記紫外線ＬＥＤと、前記ノズル及び前記紫外線ＬＥＤを一体的に支持する支持部材と、前記支持部材を介して、前記ノズル及び前記紫外線ＬＥＤを移動させるノズル移動機構とを備え、前記紫外線ＬＥＤが、前記ノズルの移動方向下流側に配置される構成としてある。
このようにすると、物体に塗布されたコーティング剤を直ちに硬化させることができるので、コーティング剤の液垂れを防止して、コーティングの品質を高めることができる。

また、本発明のコーティング装置は、前記ノズル及び前記紫外線ＬＥＤが、前記物体の内部に入り込み、移動しながら、前記物体の内部表面に前記コーティング剤を塗布し、このコーティング剤に紫外線を照射する構成としてある。
このようにすると、立体的な物体の内部表面を、液垂れを生じることなく、コーティングすることが可能になる。

以上のように、本発明によれば、移動自在なノズルによって物体の広い範囲に塗布された紫外線硬化樹脂を、ノズルと一体的に移動する紫外線ＬＥＤによって効率的に硬化させることにより、紫外線ＬＥＤの必要個数を削減し、装置の小型化やコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法］
まず、本発明に係るコーティング装置で用いられる紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法の実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法を示す説明図である。

この図に示すように、本発明に係る紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法は、物体１の表面に紫外線硬化樹脂２を塗布するとともに、物体１に塗布された紫外線硬化樹脂２を紫外線の照射により硬化させるための方法であって、物体１の表面に紫外線硬化樹脂２を塗布するノズル３と、物体１の表面に紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ４とが用いられる。
なお、紫外線硬化樹脂２としては、公知のものを用いることができ、成分などに制限はない。

紫外線ＬＥＤ４は、発熱や消費電力が少なく、かつ待機時間も不要であり、紫外線硬化樹脂２の硬化に好適に用いることができる。その反面、紫外線ＬＥＤ４は、従来の紫外線光源に比べて照射範囲が狭いため、広い範囲に塗布された紫外線硬化樹脂２を硬化させる場合には、多数の紫外線ＬＥＤ４を配列し、これらを同時に発光駆動させることが求められていた。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、広い範囲に塗布される紫外線硬化樹脂２を、数少ない紫外線ＬＥＤ４で効率的に硬化させることを可能にする。

具体的に説明すると、ノズル３と紫外線ＬＥＤ４は、物体１の表面に沿って一体的に移動できるようにしてある。このとき紫外線ＬＥＤ４は、ノズル３の移動方向下流側に配置することが好ましい。
そして、紫外線硬化樹脂２の塗布及び硬化を行う場合は、移動するノズル３から物体１の表面に向けて紫外線硬化樹脂２を噴出して、物体１の表面に紫外線硬化樹脂２を塗布するとともに、ノズル３と一体的に移動する紫外線ＬＥＤ４から物体１の表面に向けて紫外線を照射して、物体１の表面に塗布された紫外線硬化樹脂２を硬化させる。

このような紫外線硬化樹脂２の塗布・硬化方法によれば、移動するノズル３によって物体１の広い範囲に塗布される紫外線硬化樹脂２を、ノズル３と一体的に移動する紫外線ＬＥＤ４によって効率的に硬化させることができる。
これにより、紫外線ＬＥＤ４の必要個数を削減し、装置の小型化やコストダウンを図ることが可能になる。
なお、ノズル３と紫外線ＬＥＤ４は、別個に移動するようにしてもよい。この場合、ノズル３と紫外線ＬＥＤ４は、同期及び／又は非同期で移動させることができる。

［プリンタ］
つぎに、上記の塗布・硬化方法を用いるプリンタの実施形態について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、プリンタの実施形態を示す内部側面図、図３は、プリンタの実施形態を示す内部平面図である。

これらの図に示されるプリンタ１０は、インクジェット方式のラベルプリンタであり、ラベル用紙（記録媒体）１１を搬送する複数の送りローラ対１２、１３と、用紙搬送経路に沿って配置される記録ヘッド１４とを備えている。
送りローラ対１２、１３は、上下のローラ間でラベル用紙１１を挟み、上下いずれか一方のローラ駆動によりラベル用紙１１の搬送を行う。

記録ヘッド１４は、用紙搬送経路の直交方向に移動するようにガイド部材１５で支持されるとともに、図示しないヘッド移動用モータの駆動により移動制御される。記録ヘッド１４には、ラベル用紙１１の表面に向けてインク１６を噴出するノズル１７が設けられ、このノズル１７が、ラベル用紙１１の紙送り及び記録ヘッド１４の移動にタイミングを合せてインク１６の噴出を行うことにより、ラベル用紙１１の表面に所望の文字や画像が描かれる。

ノズル１７が噴出するインク１６は、紫外線硬化樹脂を含むものであり、紫外線の照射により硬化し、ラベル用紙１１に定着される。紫外線の光源には、紫外線ＬＥＤ１８が用いられる。紫外線ＬＥＤ１８は、記録ヘッド１４に設けられ、ノズル１７と共に移動しながら、ラベル用紙１１の表面に紫外線を照射させる。記録ヘッド１４における紫外線ＬＥＤ１８の配置は、ラベル用紙１１の表面に紫外線を照射可能であれば制限はないが、ノズル１７に対して、記録ヘッド１４の移動方向下流側（例えば、記録ヘッド１４の左右両側部）やラベル用紙１１の搬送方向下流側（例えば、記録ヘッド１４の正面部又は背面部）が好ましい。

つぎに、プリンタ１０の動作について説明する。
プリンタ１０がプリントデータを受信すると、まず、送りローラ対１２、１３の駆動により、ラベル用紙１１のプリント開始位置を記録ヘッド１４のノズル位置まで搬送する。
つぎに、記録ヘッド１４を移動制御しながら、プリントデータに応じてノズル１７を噴出駆動し、ラベル用紙１１の表面にインク１６を塗布する。この動作は、ラベル用紙１１を所定ピッチずつ搬送しながら繰り返される。

記録ヘッド１４に設けられた紫外線ＬＥＤ１８は、記録ヘッド１４が移動しているとき、常に発光駆動されている。つまり、紫外線ＬＥＤ１８は、ノズル１７と一体的に移動しながら、ラベル用紙１１の表面に紫外線を照射し、ラベル用紙１１上のインク１６を硬化させる。
そして、プリントデータに応じたノズル１７の噴出駆動が終わり、ラベル用紙１１上のインク１６を全て硬化させたら、送りローラ対１２、１３の駆動によりラベル用紙１１を排出し、プリント動作が終了する。

以上のように構成されたプリンタ１０によれば、移動しながら、ラベル用紙１１の表面にインク１６を塗布するノズル１７と、ノズル１７と一体的に移動しながら、ラベル用紙１１の表面に紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ１８とを備えるので、ラベル用紙１１の広い範囲に塗布されるインク１６を、数少ない紫外線ＬＥＤ１８で効率的に硬化させることが可能になる。
これにより、紫外線ＬＥＤ１８の必要個数を削減し、プリンタ１０の小型化が可能になるだけでなく、大幅なコストダウンを図ることができる。

また、紫外線ＬＥＤ１８は、ノズル１７に対して、記録ヘッド１４の移動方向下流側及び／又は用紙搬送方向下流側に配置されるので、ラベル用紙１１に塗布されたインク１６を直ちに硬化させることができる。これにより、インク１６の流動や滲みを防止して、プリント品質を高めることが可能になる。

［コーティング装置］
つぎに、上記の塗布・硬化方法を用いる本発明に係るコーティング装置の実施形態について、図４を参照して説明する。
図４は、コーティング装置の実施形態を示す説明図である。

この図に示されるコーティング装置２０は、立体的な物体２１の内部表面をコーティングするためのものであって、物体２１の内部表面にコーティング剤２２を塗布するノズル２３と、物体１の内部表面に紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ２４と、ノズル２３及び紫外線ＬＥＤ２４を一体的に支持する支持部材２５と、支持部材２５を介して、ノズル２３及び紫外線ＬＥＤ２４を移動させるノズル移動機構２６と、タンクＴに貯溜されたコーティング剤２２をノズル２３に送るポンプ２７と、紫外線ＬＥＤ２４、ノズル移動機構２６及びポンプ２７を制御するコンピュータ２８とを備えている。

支持部材２５は、パイプなどの立体的な物体２１の内部に入り込むことが可能であり、その先端部でノズル２３及び紫外線ＬＥＤ２４を一体的に支持している。
ノズル移動機構２６は、例えば、支持部材２５をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動又は回転自在に支持するとともに、支持部材２５を各方向に移動又は回転させる四つのアクチュエータを備えて構成されている。

ノズル２３は、支持部材２５の移動制御により、物体２１の内部表面に沿って移動しながら、コーティング剤２２の噴出を行う。ノズル２３が噴出するコーティング剤２２は、紫外線硬化樹脂を含むものであり、紫外線の照射により硬化される。
紫外線ＬＥＤ１８は、ノズル２３と共に移動しながら、物体２１の内部表面に向けて紫外線の照射を行う。紫外線ＬＥＤ１８の取り付け位置は、コーティング工程におけるノズル２３の移動方向下流側が好ましい。本実施形態では、支持部材２５の先端に紫外線ＬＥＤ１８を配置し、その後方近傍にノズル２３を配置している。

つぎに、コーティング装置２０の動作について説明する。
コンピュータ２８は、まず、支持部材２５の移動制御により、物体２１の内部にノズル２３及び紫外線ＬＥＤ２４を進入させ、ノズル２３をコーティング開始位置にセットする。
つぎに、ノズル２３を物体２１の内部表面に沿って移動させながら、ポンプ２７を駆動し、ノズル２３から物体２１の内部表面に向けてコーティング剤２２を噴出させる。この動作を続けることにより、物体２１の内部表面全体にコーティング剤２２が塗布される。

紫外線ＬＥＤ２４は、ノズル２３が移動しているとき、常に発光駆動されている。つまり、紫外線ＬＥＤ２４は、ノズル２３と一体的に移動しながら、物体２１の内部表面に紫外線を照射し、物体２１の内部表面に塗布されたコーティング剤２２を硬化させる。
そして、物体２１の内部表面全体にコーティング剤２２を塗布し、塗布されたコーティング剤２２の全てに紫外線を照射すると、物体２１の内部コーティング作業が終了する。

以上のように構成されたコーティング装置２０によれば、移動しながら、物体２１の表面にコーティング剤２２を塗布するノズル２３と、ノズル２３と一体的に移動しながら、物体の表面に紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ２４とを備えるので、物体２１の広い範囲に塗布されるコーティング剤２２を、数少ない紫外線ＬＥＤ２４によって効率的に硬化させることができる。
これにより、紫外線ＬＥＤ２４の必要個数を削減し、コーティング装置２０の小型化やコストダウンを図ることが可能になる。

また、紫外線ＬＥＤ２４をノズル２３の移動方向下流側に配置すれば、物体２１に塗布されたコーティング剤２２を直ちに硬化させることができるので、コーティング剤２２の液垂れを防止して、コーティングの品質を高めることができる。

また、本実施形態のコーティング装置２０は、ノズル２３及び紫外線ＬＥＤ２４が、物体２１の内部に入り込み、移動しながら、物体２１の内部表面にコーティング剤２２を塗布し、このコーティング剤２２に紫外線を照射するように構成されるので、立体的な物体２１の内部表面を、液垂れを生じることなく、コーティングすることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されないことは勿論である。例えば、本発明に係る紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法は、プリンタやコーティング装置に限らず、様々な装置に適用できることは言うまでもない。

本発明は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法に関し、プリンタやコーティング装置に限らず、紫外線硬化樹脂を使用する様々な装置に適用することができる。

紫外線硬化樹脂の塗布・硬化方法を示す説明図である。 プリンタの実施形態を示す内部側面図である。 プリンタの実施形態を示す内部平面図である。 コーティング装置の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１ 物体
２ 紫外線硬化樹脂
３ ノズル
４ 紫外線ＬＥＤ
１０ プリンタ
１１ ラベル用紙
１２，１３ 送りローラ対
１４ 記録ヘッド
１５ ガイド部材
１６ インク
１７ ノズル
１８ 紫外線ＬＥＤ
２０ コーティング装置
２１ 物体
２２ コーティング剤
２３ ノズル
２４ 紫外線ＬＥＤ
２５ 支持部材
２６ ノズル移動機構
２７ ポンプ
２８ コンピュータ
Ｔ タンク

Claims (2)

1. 物体の表面に、紫外線硬化樹脂が含まれたコーティング剤を塗布するとともに、このコーティング剤を紫外線の照射により硬化させるコーティング装置であって、
   移動しながら、前記物体の表面に前記コーティング剤を塗布するノズルと、
   前記ノズルと一体的に移動しながら、前記物体の表面に紫外線を照射する紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）とを備え、
   前記ノズル及び前記紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動又は回転自在に支持され、
   当該ノズル及び前記紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）が、前記物体の内部に入り込み、移動しながら、前記物体の内部表面に前記コーティング剤を塗布し、このコーティング剤に紫外線を照射することを特徴とするコーティング装置。
2. 前記物体の表面に前記コーティング剤を塗布する前記ノズルと、
   前記物体の表面に紫外線を照射する前記紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）と、
   前記ノズル及び前記紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）を一体的に支持する支持部材と、
   前記支持部材をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動又は回転自在に支持し、当該支持部材を介して、前記ノズル及び前記紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）を移動させるノズル移動機構とを備え、
   前記紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）が、前記ノズルの移動方向下流側に配置される
   ことを特徴とする請求項１記載のコーティング装置。

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