JP4947201B2 - Printing device - Google Patents
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Description
本発明は、記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射装置に関し、特に、前記記録媒体に熱ダメージを与えずに、前記記録媒体に付着させた紫外線硬化型インクの速やかな硬化処理を実現するための改良に関するものである。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation apparatus for irradiating ultraviolet rays to an ultraviolet curable ink attached on a recording medium, and more particularly, to an ultraviolet curable ink attached to the recording medium without causing thermal damage to the recording medium. The present invention relates to an improvement for realizing a rapid curing process.
近年、インクジェットプリンタ等で使用するインクとして、紫外線硬化型インクが注目されている。
紫外線硬化型インクが通常の水性インクや油性インクと異なる点は、記録媒体(例えば印刷用紙等)に付着させた後、適量の紫外線を照射すれば速やかに硬化して、インク浸透性等の記録媒体の物性に左右されずに、安定した印刷品質を維持できる点である。
このような紫外線硬化型インクを使用するインクジェットプリンタでは、紫外線硬化型インクを微粒のインク滴として噴射して記録媒体に付着させる記録ヘッドの周辺に、記録媒体上に付着させたインクに紫外線を照射する紫外線照射装置を装備することが必要となる。
In recent years, ultraviolet curable inks have attracted attention as inks used in inkjet printers and the like.
UV curable ink differs from normal water-based ink or oil-based ink in that it adheres to a recording medium (for example, printing paper) and then quickly cures when irradiated with an appropriate amount of ultraviolet light to record ink permeability. A stable print quality can be maintained regardless of the physical properties of the medium.
In an ink jet printer using such an ultraviolet curable ink, ultraviolet rays are irradiated to the ink deposited on the recording medium around the recording head which ejects the ultraviolet curable ink as fine droplets of ink and adheres to the recording medium. It is necessary to equip with an ultraviolet irradiation device.
従来の紫外線照射装置では、紫外線を出射する光源として、水銀ランプやメタルハライドランプ等の紫外線ランプを採用したものが各種提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Various conventional ultraviolet irradiation devices that employ ultraviolet lamps such as mercury lamps and metal halide lamps as light sources that emit ultraviolet rays have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、紫外線ランプの出射する光は、広範囲な波長域に渡る連続スペクトルで、波長域が異なる複数の紫外光の他に、可視光や赤外光が含まれ、連続スペクトル中の赤外光が記録媒体に熱ダメージを与えるという問題があった。
そして、有害な赤外光の除去のために、バンドパスフィルターを装備すると、装置構成が複雑化したり、コストアップを招くという問題があった。
更に、紫外線ランプは消費電力が大きく、紫外線照射装置の省エネルギー化が難しいという問題があった。
また、紫外線ランプ自体が大きいため、装置型の小型化や軽量化が難しいという問題もあった。
However, the light emitted from the ultraviolet lamp has a continuous spectrum over a wide wavelength range, and includes visible light and infrared light in addition to a plurality of ultraviolet lights with different wavelength ranges. There was a problem of causing heat damage to the recording medium.
If a band-pass filter is provided for removing harmful infrared light, there is a problem that the device configuration becomes complicated and the cost is increased.
Furthermore, the ultraviolet lamp has a problem that power consumption is large and it is difficult to save energy of the ultraviolet irradiation device.
Further, since the ultraviolet lamp itself is large, there is a problem that it is difficult to reduce the size and weight of the device.
そこで、最近は、赤外光を含まず、特定波長域の紫外光のみの出射が可能で、消費電力が小さくて済む紫外線発光ダイオード(紫外線LED)等の半導体発光素子が開発されたことに伴い、これらの半導体発光素子を光源として採用することで、赤外光の含有に起因した記録媒体への熱ダメージの付与を解消する一方、省エネルギー化や小型・軽量化を図った紫外線照射装置が研究されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, recently, with the development of semiconductor light emitting devices such as ultraviolet light emitting diodes (ultraviolet LEDs) that can emit only ultraviolet light in a specific wavelength range without including infrared light, and that consume less power. By adopting these semiconductor light-emitting elements as light sources, while eliminating thermal damage to the recording medium due to the inclusion of infrared light, research has been conducted on ultraviolet irradiation devices designed to save energy and reduce size and weight. (For example, refer to Patent Document 2).
ところが、半導体発光素子は、従来より光源として使用されて来た紫外線ランプと比較すると、出射する紫外線の照射強度が小さく、そのために、記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクが完全に硬化するまでに、長時間の照射が必要となって、例えばインクジェットプリンタにおける印刷処理速度の向上を妨げるという問題があった。 However, the semiconductor light emitting element has a lower irradiation intensity of the emitted ultraviolet light than the ultraviolet lamp conventionally used as a light source, and therefore the ultraviolet curable ink deposited on the recording medium is completely cured. Up to now, it has been necessary to irradiate for a long time, and for example, there has been a problem that the improvement of the printing processing speed in an inkjet printer is hindered.
また、有色のカラー紫外線硬化型インクには各色の色材(顔料または染料等)が含まれている。例えば、白色の紫外線硬化型インクには白色材として二酸化チタンが含まれている。この二酸化チタンは200〜375nmの波長の紫外線を吸収する物性を有している。
そのため、半導体発光素子の出射する紫外線の波長域が、インクに含まれている二酸化チタン等の色材の吸収波長域に重なっていると、半導体発光素子の照射した紫外線が二酸化チタン等の色材による吸収によって消費されて、インクの硬化への効力が半減し、更に、長時間の照射が必要となる。
従って、光源としては、二酸化チタン等の色材のような紫外線吸収物質の吸収波長と異なる波長域の半導体発光素子を採用することが望ましいが、半導体発光素子の場合は照射可能な波長帯が狭い範囲に限られているため、各種の紫外線吸収物質の吸収波長を避けた波長域で十分な紫外線照射強度を確保することが難しいというのが実情であった。
Further, the colored color ultraviolet curable ink contains color materials (pigments or dyes) of the respective colors. For example, white ultraviolet curable ink contains titanium dioxide as a white material. This titanium dioxide has a physical property of absorbing ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 375 nm.
Therefore, if the wavelength range of the ultraviolet light emitted from the semiconductor light emitting element overlaps the absorption wavelength range of the color material such as titanium dioxide contained in the ink, the ultraviolet light irradiated by the semiconductor light emitting element is the color material such as titanium dioxide. Is consumed by absorption by the ink, and the effect on curing of the ink is halved. Further, irradiation for a long time is required.
Therefore, it is desirable to use a semiconductor light emitting device having a wavelength range different from the absorption wavelength of an ultraviolet absorbing material such as a colorant such as titanium dioxide as the light source, but in the case of a semiconductor light emitting device, the irradiable wavelength band is narrow. Since it is limited to the range, it has been difficult to secure sufficient ultraviolet irradiation intensity in a wavelength range that avoids the absorption wavelength of various ultraviolet absorbing materials.
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、紫外線を発光する光源として、記録媒体に熱ダメージを与えずに済む半導体発光素子を用いた紫外線照射装置であって、紫外線の照射強度が高く、インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用に拘わらず、記録媒体に付着させた紫外線硬化型インクを速やかに硬化させることのできる紫外線照射装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and is an ultraviolet irradiation apparatus using a semiconductor light emitting element that does not cause thermal damage to a recording medium as a light source that emits ultraviolet light. It is an object of the present invention to provide an ultraviolet irradiation device capable of quickly curing an ultraviolet curable ink adhered to a recording medium regardless of the ultraviolet absorbing action of an ultraviolet absorbing substance in the ink.
上記目的は下記構成により達成される。
(1)記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線を出射する複数の半導体発光素子と、これらの半導体発光素子を支持する素子支持手段とを備え、
複数の半導体発光素子から出射された紫外線の記録媒体上での照射域が重なるように、前記素子支持手段には、複数の半導体発光素子相互を、それぞれの素子の光軸が相互に傾いた位置関係に支持させたことを特徴とする紫外線照射装置。
The above object is achieved by the following configuration.
(1) An ultraviolet irradiation device for irradiating ultraviolet curable ink deposited on a recording medium with ultraviolet rays,
A plurality of semiconductor light emitting elements that emit ultraviolet light, and an element support means for supporting these semiconductor light emitting elements,
The element support means includes a plurality of semiconductor light emitting elements arranged at positions where the optical axes of the respective elements are inclined with respect to each other so that the irradiation areas on the recording medium of ultraviolet rays emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements overlap. An ultraviolet irradiation device characterized by supporting the relationship.
(2)前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子は、出射する紫外線の波長帯が同一なものを使用したことを特徴とする前記(1)の紫外線照射装置。
(3)前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子は、出射する紫外線の波長帯が互いに異なるものを使用したことを特徴とする前記(1)の紫外線照射装置。
(4)前記素子支持手段は、前記記録媒体上での照射域が重なる複数の半導体発光素子の取り付け面が、前記記録媒体上での照射域付近に曲率中心を持ち、前記記録媒体の搬送方向に沿って湾曲した円弧面に形成されたことを特徴とする前記(1)〜(3)の紫外線照射装置。
(2) The ultraviolet irradiation apparatus according to (1), wherein a plurality of semiconductor light emitting elements having overlapping irradiation regions on the recording medium have the same wavelength band of emitted ultraviolet rays.
(3) The ultraviolet irradiation apparatus according to (1), wherein the plurality of semiconductor light emitting elements having overlapping irradiation areas on the recording medium are different in wavelength band of emitted ultraviolet light.
(4) In the element support means, the mounting surface of the plurality of semiconductor light-emitting elements that overlap the irradiation areas on the recording medium has a center of curvature near the irradiation area on the recording medium, and the transport direction of the recording medium The ultraviolet irradiation device according to any one of (1) to (3), wherein the ultraviolet irradiation device is formed on a circular arc surface curved along the line.
(5)前記複数の半導体発光素子を支持した素子支持手段が、紫外線硬化型インクを使用するインクジェットプリンタの記録ヘッドの近辺に装備されたことを特徴とする前記(1)〜(4)の紫外線照射装置。
(6)前記半導体発光素子が、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする前記(1)〜(5)の紫外線照射装置。
(7)前記半導体発光素子が、半導体レーザであることを特徴とする前記(1)〜(5)の紫外線照射装置。
(5) The ultraviolet rays according to (1) to (4) above, wherein the element supporting means for supporting the plurality of semiconductor light emitting elements is provided in the vicinity of a recording head of an ink jet printer using ultraviolet curable ink. Irradiation device.
(6) The ultraviolet irradiation device according to any one of (1) to (5), wherein the semiconductor light emitting element is an ultraviolet light emitting diode.
(7) The ultraviolet irradiation device according to any one of (1) to (5), wherein the semiconductor light emitting element is a semiconductor laser.
上記(1)に記載の紫外線照射装置では、紫外線を発光する光源として、出射光の波長域が狭く、出射光中に赤外光を含むことのない半導体発光素子を使用しているため、紫外線の照射に際して記録媒体に熱ダメージを与えずに済む。
また、光源としての半導体発光素子は、従来の紫外線ランプと比較して、電力消費が少なく、且つ小型・軽量であるため、省エネルギー化を図れ、装置の小型軽量化を図ることもできる。
In the ultraviolet irradiation device described in the above (1), since the wavelength range of the emitted light is narrow and a semiconductor light emitting element that does not contain infrared light in the emitted light is used as the light source that emits ultraviolet rays, It is not necessary to heat damage the recording medium during the irradiation.
In addition, a semiconductor light emitting element as a light source consumes less power and is smaller and lighter than a conventional ultraviolet lamp, so that energy saving can be achieved and the apparatus can be reduced in size and weight.
そして、複数個の半導体発光素子から出射された紫外線の照射域が記録媒体上で重なるため、照射域が重なる複数個の半導体発光素子相互を、例えば、上記(2)に記載のように、出射する紫外線の波長域が共通のものとしておけば、単一の半導体発光素子で紫外線照射を行う場合と比較して、単位面積当たりの紫外線の照射光量(照射強度)が複数倍になり、半導体発光素子一つ当たりの紫外線エネルギーは小さくても、記録媒体上の紫外線硬化型インクの付着面に対しては強い紫外線エネルギーを付与することができ、記録媒体に付着させた紫外線硬化型インクを速やかに硬化させることができる。 Then, since the irradiation areas of the ultraviolet rays emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements overlap on the recording medium, the plurality of semiconductor light emitting elements having the overlapping irradiation areas are emitted from each other as described in (2) above, for example. If the wavelength range of the ultraviolet rays to be used is the same, the amount of ultraviolet irradiation light (irradiation intensity) per unit area will be several times that of a single semiconductor light emitting device, and semiconductor light emission Even if the UV energy per element is small, strong UV energy can be applied to the surface of the UV curable ink adhering to the recording medium, and the UV curable ink adhering to the recording medium can be quickly removed. It can be cured.
また、照射域が重なる複数個の半導体発光素子相互を、例えば、上記(3)に記載のように、出射する紫外線の波長域が互いに異なるものとしておけば、単一の半導体発光素子で紫外線照射を行う場合と比較して、複数個の発光ピークを持つ広波長域の紫外線照射が可能になる。そのため、記録媒体に付着させた紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用によって、一部の波長域の紫外線が吸収されたとしても、他の波長域の紫外線は、紫外線吸収物質による吸収を受けずに、インクの硬化に寄与することができ、インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用に拘わらず、記録媒体に付着させたインクを速やかに硬化させることができる。 In addition, if a plurality of semiconductor light emitting elements with overlapping irradiation areas are made different from each other in the wavelength range of the emitted ultraviolet light as described in (3) above, the single semiconductor light emitting element is irradiated with ultraviolet light. Compared with the case of performing UV irradiation, it is possible to irradiate ultraviolet rays in a wide wavelength region having a plurality of emission peaks. Therefore, even if ultraviolet rays in some wavelength regions are absorbed by the ultraviolet absorbing material in the ultraviolet curable ink attached to the recording medium, ultraviolet rays in other wavelength regions are absorbed by the ultraviolet absorbing material. In this case, it is possible to contribute to the curing of the ink, and the ink adhered to the recording medium can be cured quickly regardless of the ultraviolet absorbing action of the ultraviolet absorbing substance in the ink.
また、上記(4)に記載の紫外線照射装置では、半導体発光素子を取り付ける素子支持手段の取り付け面が円弧面であるため、複数個の半導体発光素子相互は、同一周上で取り付け面に垂直に取り付ければ、それらの半導体発光素子の光軸は円弧面の曲率中心に向かい、照射域が重なる状態が簡単に得られる。 In the ultraviolet irradiation device described in (4) above, since the mounting surface of the element supporting means for mounting the semiconductor light emitting element is an arc surface, the plurality of semiconductor light emitting elements are perpendicular to the mounting surface on the same circumference. If attached, the optical axis of these semiconductor light emitting elements faces the center of curvature of the circular arc surface, and a state where the irradiation areas overlap can be easily obtained.
また、上記(5)に記載の紫外線照射装置では、インクジェットプリンタの記録ヘッドによって記録媒体上に付着させた紫外線硬化型インクに対して、インクが硬化するまでの所要時間を短縮して、印刷処理速度の向上を図ることができる。
なお、上記(1)〜(5)に記載の紫外線照射装置における半導体発光素子としては、(6)に示した紫外線発光ダイオードや、(3)に示した半導体レーザが有用である。
Further, in the ultraviolet irradiation device described in (5) above, it is possible to reduce the time required for the ink to cure with respect to the ultraviolet curable ink deposited on the recording medium by the recording head of the ink jet printer, thereby performing a printing process. The speed can be improved.
In addition, as a semiconductor light emitting element in the ultraviolet irradiation apparatus as described in said (1)-(5), the ultraviolet light emitting diode shown in (6) and the semiconductor laser shown in (3) are useful.
以下、本発明に係る紫外線照射装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る紫外線照射装置を搭載したインクジェットプリンタ20の一実施例の主要な構成を示す概略斜視図である。
このプリンタ20は、記録媒体である印刷用紙Pを副走査方向SSに送る紙送りモータ30と、プラテン40と、紫外線硬化型インクを微少粒径にして印刷用紙Pに噴射して付着させる記録ヘッドとしての印刷ヘッド52と、この印刷ヘッド52を搭載したキャリッジ50と、キャリッジ50を主走査方向MSに移動させるキャリッジモータ60と、印刷ヘッド52によって紫外線硬化型インクを付着させた印刷用紙P上のインク付着面に紫外線を照射する紫外線照射装置90とを備えている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an ultraviolet irradiation apparatus according to the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main configuration of an embodiment of an
The
キャリッジ50は、キャリッジモータ60に駆動される牽引ベルト62によって牽引され、ガイドレール64に沿って移動する。キャリッジ50には、印刷ヘッド52の他に、印刷ヘッド52に供給される黒色インクを収容したブラックインク容器としてのブラックカートリッジ54と、印刷ヘッド52に供給されるカラーインクを収容したカラーインク容器としてのカラーインクカートリッジ56とが搭載されている。
各カートリッジ54,56に収容されているインクは、所謂紫外線硬化型インクである。
The
The ink stored in each
キャリッジ50のホームポジション(図1の右側の位置)には、停止時に印刷ヘッド52のノズル面を密閉するためのキャッピング装置80が設けられている。印刷ジョブが終了してキャリッジ50がこのキャッピング装置80の上まで到達すると、図示しない機構によってキャッピング装置80が自動的に上昇して、印刷ヘッド52のノズル面を密閉する。このキャッピングにより、ノズル内のインクの乾燥が防止される。キャリッジ50の位置決め制御は、例えば、このキャッピング装置80の位置にキャリッジ50を正確に位置決めするために行われる。
A capping
紫外線照射装置90は、図1及び図2に示すように、紫外線を出射する複数の半導体発光素子95,96,97と、これらの半導体発光素子95,96,97を支持する素子支持手段91と、素子支持手段91をプリンタ20の筐体に固定するブラケット92,93と、各半導体発光素子95,96,97の発光及び消灯を制御する紫外線照射装置駆動回路160(図4参照)とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
素子支持手段91は、プリンタ20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W(図2参照)を有すると共に、主走査方向MSに沿って所定の長さ寸法L(図1参照)を有した板状構造材である。長さ寸法Lは、プリンタ20において取り扱う最大用紙の幅寸法よりも大きく設定されている。
この素子支持手段91は、半導体発光素子95,96,97を取り付ける取り付け面91aを印刷用紙Pの表面に対向させて、ブラケット92,93によって、プリンタ20の筐体に固定されている。
本実施の形態の場合、取り付け面91aは、図3(a)にも示すように、印刷用紙P上での紫外線の照射域付近に曲率中心Oを持ち、印刷用紙Pの搬送方向(即ち、副走査方向SS)に沿って湾曲した円弧面に形成されている。
また、素子支持手段91の装備位置は、印刷ヘッド52から前方(副走査方向SS)へ一定距離だけ離れた位置になっている。
ブラケット92,93は、素子支持手段91の端部をプリンタ20の筐体にねじ止め、又は凹凸嵌合によって固定する。
The element support means 91 has a predetermined width dimension W (see FIG. 2) along the sub-scanning direction SS of the printing paper P in the
This element support means 91 is fixed to the casing of the
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the
Further, the element support means 91 is installed at a position away from the
The
本実施の形態の場合、半導体発光素子95,96,97は、出射する紫外線の波長帯が同一の紫外線発光ダイオードである。
これらの半導体発光素子95,96,97に使用する紫外線発光ダイオードは、出射する紫外線の拡散を防ぐために、紫外線出射部に集光用のレンズが装備されたメタルパッケージのものが好ましく、例えば、日亜化学社製の型名:NSHU590B等のLEDが好適である。
半導体発光素子95,96,97の出射する紫外線の波長域は、例えば、紫外線硬化型インクの硬化特性を考慮して、ピーク波長が365nmのもの、375nmのもの、400nmのものなどを選択することができる。但し、半導体発光素子の選択の際には、半導体素子が出力する紫外線のピーク波長が、紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質の吸収波長に一致しないものを選ぶと良い。
In the case of the present embodiment, the semiconductor
The ultraviolet light-emitting diodes used for these semiconductor light-emitting
The wavelength range of the ultraviolet light emitted from the semiconductor
図2に示したように、半導体発光素子95は、取り付け面91aの手前側に、主走査方向MSに沿って一定間隔で配置されて、素子列を作っている。また、半導体発光素子97は、取り付け面91aの奥側に、主走査方向MSに沿って一定間隔で配置されて、素子列を作っている。半導体発光素子96は、半導体発光素子95の素子列と半導体発光素子97の素子列との間に、主走査方向MSに沿って一定間隔で配置されて、素子列を作っている。
As shown in FIG. 2, the semiconductor
各素子列の半導体発光素子95,96,97は、主走査方向MSに沿う装備位置が揃えられている。従って、副走査方向SSには、半導体発光素子95と半導体発光素子96と半導体発光素子97とが、一列に並ぶ配置になっている。
そして、図3(a)にも示したように、各半導体発光素子95,96,97は、それぞれの光軸b1,b2,b3が取り付け面91aに直交するように、素子支持手段91に取り付けられている。
従って、取り付け面91a上で副走査方向SS方向に並ぶ3つの半導体発光素子95,96,97は、それぞれの光軸b1,b2,b3が相互に傾いた位置関係で並び、それぞれの光軸b1,b2,b3が取り付け面91aの曲率中心Oで交差するため、印刷用紙P上での照射域が互いに重なる。
The semiconductor
As shown in FIG. 3A, each of the semiconductor
Accordingly, the three semiconductor
取り付け面91a上で副走査方向SS方向に並ぶ3つの半導体発光素子95,96,97の照射域は、いずれか一つの半導体発光素子における照射域と同じ大きさで、本実施の形態では、図2に示すように、円形である。
但し、主走査方向MSに対しては、隣接する円形の照射域相互が一部を重ねて並ぶため、図2に示すように、主走査方向MSに沿ってライン状に形成される照射域98は、半導体発光素子95,96,97の照射域が重なった基本の照射強度の照射域98aと、照射域98a同士が重なって形成される強い照射強度の照射域98bとが交互に並ぶ形態になる。
The irradiation area of the three semiconductor
However, since the adjacent circular irradiation areas are partially overlapped with each other in the main scanning direction MS, the
次に、図4を参照しつつ、プリンタ20の電気的な構成について説明する。図4は、プリンタ20の電気的な構成を示すブロック図である。
プリンタ20は、主制御回路102と、CPU104と、主制御回路102およびCPU104にバスを介して接続された各種のメモリ(ROM110、RAM112、EEPROM114)とを備えている。
主制御回路102には、パーソナルコンピュータなどの外部装置との間で信号の送受信を行うインターフェース回路120と、紙送りモータ駆動回路130と、ヘッド駆動回路140と、CRモータ駆動回路150と、紫外線照射装置90の動作を制御する紫外線照射装置駆動回路160が接続されている。
Next, the electrical configuration of the
The
The
紙送りモータ30は、紙送りモータ駆動回路130によって駆動されて紙送りローラ34を回転させ、これによって印刷用紙Pを副走査方向に移動させる。紙送りモータ30にはロータリエンコーダ32が設けられており、ロータリエンコーダ32の出力信号は主制御回路102に入力されている。
The
キャリッジ50の底面には、複数のノズル(図示せず)を有する印刷ヘッド52が設けられている。各ノズルは、ヘッド駆動回路140によって駆動されて、紙、布、フィルム等の記録媒体に向けて、各カートリッジ54,56から供給される紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。
A
キャリッジモータ60は、CRモータ駆動回路150によって駆動される。このプリンタ20は、キャリッジ50の主走査方向に沿った位置と速度を検出するためのリニアエンコーダ70を備えている。このリニアエンコーダ70は、主走査方向に平行に設けられた直線状の符号板72と、キャリッジ50に設けられたフォトセンサ74とによって構成されている。リニアエンコーダ70の出力信号は、主制御回路102に入力されている。
The
紫外線照射装置駆動回路160は、主制御回路102から送出される制御信号に基づいて、装備している各半導体発光素子95,96,97の発光及び消灯を制御する。
具体的には、印刷ヘッド52が駆動されて印刷が開始される時、或いは、印刷動作が開始されて、印刷用紙P上の紫外線硬化型インクの付着面が紫外線照射装置90による紫外線照射域に到達する時に、素子支持手段91上に装備した全半導体発光素子95,96,97を発光状態にし、印刷用紙P上の紫外線硬化型インクの付着面が紫外線照射装置90による紫外線照射域を通過し終わるまで、各半導体発光素子95,96,97の発光状態を維持する。
The ultraviolet irradiation
Specifically, when the
なお、主制御回路102は、4つの駆動回路130、140、150、160に制御信号をそれぞれ供給する機能を有しており、また、インターフェース回路120で受信した各種の印刷コマンドの解読や、印刷データの調整に関する制御、各種のセンサの監視などを実行する機能も有している。一方、CPU104は、主制御回路102を補助するための各種の機能を有しており、例えば各種のメモリの制御などを実行する。
The
以上に説明した紫外線照射装置90では、紫外線を発光する光源として、出射光の波長域が狭く、出射光中に赤外光を含むことのない半導体発光素子95,96,97を使用しているため、紫外線の照射に際して記録媒体である印刷用紙Pに熱ダメージを与えずに済む。
また、光源としての半導体発光素子95,96,97は、従来の紫外線ランプと比較して、電力消費が少なく、且つ小型・軽量であるため、省エネルギー化を図れ、装置の小型軽量化を図ることもできる。
In the
In addition, the semiconductor
そして、副走査方向SSに一列に並ぶ複数個の半導体発光素子95,96,97は、出射する紫外線の波長域が共通で、出射された紫外線の照射域が印刷用紙P上で重なるため、図3(b)に示すように単一の半導体発光素子96のみで紫外線照射を行う場合と比較して、単位面積当たりの紫外線の照射光量(照射強度)が複数倍になり、各半導体発光素子95,96,97の一つ当たりの紫外線エネルギーは小さくても、印刷用紙P上の紫外線硬化型インクの付着面に対しては強い紫外線エネルギーを付与することができ、印刷用紙Pに付着させた紫外線硬化型インクを速やかに硬化させることができる。
The plurality of semiconductor
また、本実施の形態の紫外線照射装置90では、半導体発光素子95,96,97を取り付ける素子支持手段91の取り付け面91aが円弧面であるため、複数個の半導体発光素子95,96,97相互は、副走査方向SSに沿う同一周上で取り付け面91aに垂直に取り付ければ、それらの半導体発光素子95,96,97の光軸b1,b2,b3は円弧面の曲率中心Oに向かい、照射域が重なる状態が簡単に得られる。
Moreover, in the
そして、印刷ヘッド52の近辺に紫外線照射装置90を装備した上記プリンタ20では、インクが硬化するまでの所要時間を短縮して、印刷処理速度の向上を図ることができる。
In the
なお、印刷用紙P上での照射域が重なるように配置する半導体発光素子の数量は上記実施の形態のものに限らない。
使用する紫外線発光ダイオードにおける紫外線の出射強度や、紫外線硬化型インクの特性に応じて、副走査方向SSに沿って並ぶ2個の紫外線発光ダイオードの照射域が重なる構成としたり、或いは、副走査方向SSに沿って並ぶ4個の紫外線発光ダイオードの照射域が重なる構成とすることも考えられる。
Note that the number of semiconductor light emitting elements arranged so that the irradiation areas on the printing paper P overlap is not limited to that in the above embodiment.
Depending on the emission intensity of ultraviolet rays in the ultraviolet light emitting diodes used and the characteristics of the ultraviolet curable ink, the irradiation areas of the two ultraviolet light emitting diodes arranged along the sub scanning direction SS overlap, or the sub scanning direction It is also conceivable that the irradiation areas of the four ultraviolet light emitting diodes arranged along the SS overlap.
また、紫外線を出射する光源として使用する半導体発光素子は、上記実施の形態で示した紫外線発光ダイオードに限らない。レーザ光を発光する素子等も利用可能である。 Further, the semiconductor light-emitting element used as a light source that emits ultraviolet light is not limited to the ultraviolet light-emitting diode shown in the above embodiment. An element that emits laser light can also be used.
また、上記実施の形態では、印刷用紙P上で照射域が重なる半導体発光素子95,96,97は、同一波長帯のものに揃えた。
しかし、印刷用紙P上で照射域が重なる半導体発光素子95,96,97に、出射する紫外線の波長帯が互いに異なるものを使用した構成とすることも考えられる。
その場合には、単一の半導体発光素子で紫外線照射を行う場合と比較して、複数個の発光ピークを持つ広波長域の紫外線照射が可能になる。そのため、記録媒体に付着させた紫外線硬化型インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用によって、一部の波長域の紫外線が吸収されたとしても、他の波長域の紫外線は、紫外線吸収物質による吸収を受けずに、インクの硬化に寄与することができ、インク中の紫外線吸収物質による紫外線吸収作用に拘わらず、記録媒体に付着させたインクを速やかに硬化させることができる。
Further, in the above embodiment, the semiconductor
However, it is also conceivable that the semiconductor
In that case, it is possible to irradiate ultraviolet rays in a wide wavelength region having a plurality of emission peaks, as compared with the case of irradiating ultraviolet rays with a single semiconductor light emitting element. Therefore, even if ultraviolet rays in some wavelength regions are absorbed by the ultraviolet absorbing material in the ultraviolet curable ink attached to the recording medium, ultraviolet rays in other wavelength regions are absorbed by the ultraviolet absorbing material. In this case, it is possible to contribute to the curing of the ink, and the ink adhered to the recording medium can be cured quickly regardless of the ultraviolet absorbing action of the ultraviolet absorbing substance in the ink.
また、印刷用紙P上で照射域が重なる半導体発光素子95,96,97に、出射する紫外線の波長帯が互いに異なるものを使用した場合に、使用する紫外線硬化型インクの成分組成等に応じて、発光させる半導体発光素子を選択することで、無駄な発光を省いて、省エネルギー化を図ることができる。
Further, when semiconductor
例えば、半導体発光素子95には出力する紫外線のピーク波長が365nmの紫外線LEDを使用し、半導体発光素子96には出力する紫外線のピーク波長が375nmの紫外線LEDを使用し、半導体発光素子97には出力する紫外線のピーク波長が400nmの紫外線LEDを使用した場合、紫外線硬化型インクの成分組成に応じて、各半導体発光素子を同波長の素子列単位で紫外線照射装置駆動回路160によりON,OFF制御させて、紫外線硬化型インクの硬化の進行を確認した。
紫外線硬化型インクが透明インクの場合、ピーク波長が365nmの半導体発光素子95の素子列を発光させることで、問題なく硬化させることができた。
一方、紫外線硬化型インクが白色水性インクの場合、該インクに含有される二酸化チタンの吸収波長が200〜375nmにあるため、ピーク波長が400nmの半導体発光素子97の素子列を発光させることで、問題なく硬化させることができた。
For example, an ultraviolet LED having a peak wavelength of output ultraviolet light of 365 nm is used for the semiconductor
When the ultraviolet curable ink was a transparent ink, it could be cured without problems by emitting light from the element array of the semiconductor
On the other hand, when the ultraviolet curable ink is a white water-based ink, since the absorption wavelength of titanium dioxide contained in the ink is 200 to 375 nm, by emitting light from the element array of the semiconductor
なお、本発明の紫外線照射装置を装備する機器は、インクジェットプリンタに限らない。紫外線硬化型インクの付着を行う各種の機器に搭載可能である。
また、本発明の紫外線照射装置によって紫外線を照射する記録媒体の材質も、紙、フィルム、布、金属薄板等の各種のものが考えられる。
In addition, the apparatus equipped with the ultraviolet irradiation device of the present invention is not limited to an ink jet printer. It can be mounted on various devices for attaching ultraviolet curable ink.
Various materials such as paper, film, cloth, and thin metal plate can be considered as the material of the recording medium irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation apparatus of the present invention.
また、本発明の紫外線照射装置によって、硬化させることができる紫外線硬化型インクとしては、特に限定されず、例えば、特開平3−216379号公報、特開平5−186725号公報、特公平5−54667号公報、特開平6−200204号公報、特開平7−224241号公報、特開平8−48922号公報、特開平8−218016号公報、特開平10−7956号公報、特開平10−250052号公報、特開平10−324836号公報、特開2000−44857号公報、特開2000−119574号公報、特開2000−158793号公報、特開2000−186242号公報、特開2000−186243号公報、特開2000−336295号公報、特表2000−504778号公報、特表2001−512777号公報、特開2001−220526号公報、特開2002−80767号公報、特開2003−191593号公報、特開2003−191594号公報、特開2003−313476号公報、特開2004−27154号公報、米国特許第5623001号明細書等の公知公用のもの等が挙げられる。 In addition, the ultraviolet curable ink that can be cured by the ultraviolet irradiation device of the present invention is not particularly limited. For example, JP-A-3-216379, JP-A-5-186725, JP-B-5-54667. No. 6, JP-A-6-200204, JP-A-7-224241, JP-A-8-48922, JP-A-8-218016, JP-A-10-7956, JP-A-10-250052. JP-A-10-324836, JP-A-2000-44857, JP-A-2000-119574, JP-A-2000-158793, JP-A-2000-186242, JP-A-2000-186243, JP 2000-336295, JP 2000-504778, 2001-512 No. 77, JP-A No. 2001-220526, JP-A No. 2002-80767, JP-A No. 2003-191593, JP-A No. 2003-191594, JP-A No. 2003-31476, JP-A No. 2004-27154 And publicly known ones such as US Pat. No. 5,562,001.
20:インクジェットプリンタ、30:紙送りモータ、32:ロータリエンコーダ、34:紙送りローラ、40:プラテン、50:キャリッジ、52:印刷ヘッド(記録ヘッド)、54:ブラックカートリッジ、56:カラーインクカートリッジ、60:キャリッジモータ、62:牽引ベルト、64:ガイドレール、70:リニアエンコーダ、72:符号板、74:フォトセンサ、80:キャッピング装置、90:紫外線照射装置、91:素子支持手段、91a:取り付け面、92:ブラケット、93:ブラケット、95:半導体発光素子、96:半導体発光素子、97:半導体発光素子、102:主制御回路、104:CPU、110:ROM、112:RAM、114:EEPROM、120:インターフェース回路、130:紙送りモータ駆動回路、140:ヘッド駆動回路、150:CRモータ駆動回路、160:紫外線照射装置駆動回路、P:印刷用紙(記録媒体)、SS:副走査方向、MS:主走査方向。 20: inkjet printer, 30: paper feed motor, 32: rotary encoder, 34: paper feed roller, 40: platen, 50: carriage, 52: print head (recording head), 54: black cartridge, 56: color ink cartridge, 60: Carriage motor, 62: Traction belt, 64: Guide rail, 70: Linear encoder, 72: Code plate, 74: Photo sensor, 80: Capping device, 90: Ultraviolet irradiation device, 91: Element support means, 91a: Mounting Surface, 92: bracket, 93: bracket, 95: semiconductor light emitting element, 96: semiconductor light emitting element, 97: semiconductor light emitting element, 102: main control circuit, 104: CPU, 110: ROM, 112: RAM, 114: EEPROM, 120: Interface circuit, 130: Paper feed mode Motor drive circuit, 140: a head drive circuit, 0.99: CR motor driving circuit, 160: ultraviolet irradiation device driving circuit, P: printing paper (recording medium), SS: sub-scanning direction, MS: main scanning direction.
Claims (3)
前記紫外線照射手段は、
出射する紫外線の拡散が抑制されるように紫外線出射部に集光用のレンズが装備された複数の紫外線発光ダイオードを含む複数の半導体発光素子と、
当該複数の半導体発光素子を支持する素子支持手段と、
を備え、
前記素子支持手段は、以下の条件(1)及び(2)のいずれも満たすこと、
を特徴とする印刷装置。
条件(1):前記複数の半導体発光素子から出射された紫外線の照射域が、記録媒体上で重なること
条件(2):前記複数の半導体発光素子の取り付け面の断面が、前記記録媒体上での照射域付近に曲率中心を持つ円弧状に湾曲した面に形成されること A printing apparatus comprising ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet rays to ultraviolet curable ink adhered on a recording medium,
The ultraviolet irradiation means includes
A plurality of semiconductor light-emitting elements including a plurality of ultraviolet light-emitting diodes equipped with a condensing lens in the ultraviolet light emission part so that diffusion of the emitted ultraviolet light is suppressed;
Element support means for supporting the plurality of semiconductor light emitting elements ;
With
The element support means satisfies both of the following conditions (1) and (2):
A printing apparatus characterized by the above.
Condition (1): Irradiation areas of ultraviolet rays emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements overlap on the recording medium.
Condition (2): A cross section of the mounting surface of the plurality of semiconductor light emitting elements is formed in an arcuate curved surface having a center of curvature in the vicinity of an irradiation area on the recording medium.
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