JP5132424B2 - インクジェットプリントシステム - Google Patents

Description

この発明は、高速乾燥に用いられる紫外線照射装置を備えたインクジェットプリントシステムに関し、特に、低い消費電力で大きな光エネルギーを出力する発光ダイオード(LED)を光源体とし、該発光ダイオードを効果的に駆動制御するようになしたインクジェットプリントシステムに関するものである。

周知のように、発光ダイオードは、半導体技術の飛躍的な発展に伴い、低輝度の従来型汎用製品から脱皮して、高輝度並びに高品質の製品が提供されてきている。高特性の紫外線発光ダイオード(UV-LED)、さらには、照明用にもなる高輝度の白色発光ダイオード(White-LED)の作製が実現化されるにしたがって、その応用価値が非常に拡大するに至っている。

発光ダイオードは、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子であり、その発光原理は、エレクトロルミネセンス(EL)効果を利用しており、その寿命は、白熱電球並びに蛍光灯等に比べて非常に長く、素子そのものは、殆ど半永久的のものともいえる。

上記発光ダイオードの発光時の消費電流は、表示灯程度の用途のものでは、数ｍＡ〜５０ｍＡ程度のものであるが、照明用途のものでは、消費電力が数Ｗ単位の大電力の発光ダイオードも市販されている状況されている状況にある。

なお、この発明に適用される白色発光ダイオードにおいて、白色とは、連続したスペクトルによって実現される色であって、人間の目に白色に見えるという範囲のものである。

この発明は、上記するような発光ダイオードを光源体として、例えば、インクジェットプリントシステム等によって印字された包材面上のインク層を高速乾燥するように構成したものである。

紫外線硬化型のインクによるインクジェットプリントシステムによれば、当該紫外線硬化型のインクを硬化する際、その光源体として、紫外線硬化型発光ダイオード(以下、単にUV-LEDという)を用いるのが極めて効果的である。このUV-LEDを用いて、紫外線硬化型のインクを硬化させる光照射装置では、
(1) 印字速度によって、必要なUV-LEDの個数が増減する。
(2) 印字幅によって必要なUV-LEDの個数が増減する。
(3) 増減するUV-LEDを駆動する回路（基板を含む）の規模もUV-LEDの個数にしたが って増減する。というものである。

特開２００６−４０９４４号公報

そこで、この発明は、上記する従来技術の問題点を解消すべくなしたものであって、インクジェットプリントシステムにおいて、印字用インクとして、紫外線硬化型インクを用いる場合には、その乾燥のための光源体として、UV-LEDを用い、且つ、当該UV-LEDの増減、すなわち、印字速度並びに印字幅に対応して、駆動する発光ダイオードを制御し、包材面上の印字インク層の乾燥を効果的に高速化し、高速印字処理を可能とするインクジェットプリントシステムを提供することにある。

この発明は、上記する目的を達成するにあたって、具体的には、搬送方向に搬送される包材に所望の印字データを紫外線硬化型インクによって印字するインクジェット印字装置と、前記インクジェット印字装置より前記搬送方向の下流側に設けられ、複数の発光ダイオードを光源体として紫外線を前記包材の印字箇所に照射する紫外線照射装置とを備え、前記複数の発光ダイオードが第１〜第ｎの発光ダイオードブロックで構成されたインクジェットプリントシステムであって、
前記紫外線照射装置は、前記各発光ダイオードブロックのそれぞれに対応して設けられ、前記各発光ダイオードブロックを個別に駆動制御する第１〜第ｎの駆動制御手段を備え、
前記各駆動制御手段は、前記発光ダイオードブロックを駆動するための発光ダイオード駆動部と、前記発光ダイオードブロックを制御するためのインタフェース回路とを備え、前記発光ダイオード駆動部と前記インタフェース回路とは互いに絶縁されて別の電源で駆動し、
前記各発光ダイオード駆動部は、それぞれに設けられた第１〜第ｎの駆動部用電源で個別に駆動し、前記各インタフェース回路は、第１〜第ｎの前記電源とは別の共通のインタフェース用電源で駆動することを特徴とするインクジェットプリントシステムを構成するものである。

さらに、この発明において、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリントシステムであって、第１〜第ｎの前記発光ダイオードブロックが少なくとも前記搬送方向に配列されていることを特徴とするものである。

さらにまた、この発明において、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリントシステムであって、第１〜第ｎの前記発光ダイオードブロックが少なくとも前記搬送方向に直交する方向に配列されていることを特徴とするものである。

この発明になる光照射装置における光照射駆動回路は、発光ダイオード駆動部が、インタフェース回路と絶縁されているため、それぞれ別の電源で駆動可能になっており、インタフェース回路は微小な電力で動作するので、共通の電源は少ない容量ですむという作用効果を奏する。

さらに、強力な紫外線照射を必要とする場合でも、汎用で低価格の小型電源装置を複数個用意すればよく、大型の電源を使用する場合に比べて低価格で構成することができる。

さらに、UV-LEDの増減に対応した容量の電源を準備する必要もなく、小型電源を準備するだけで対応可能であるという点においても有効に作用する。

さらにまた、発光ダイオードは、通常、電源や駆動回路より長い寿命があるので、光源体の故障頻度を低減できる点、および個別電源が故障で電源供給されなくても、他の基板の動作に影響を与えない点などにおいても有効に作用する。

以下、この発明になる光照射装置における光照射駆動回路について、図１〜図４に示す具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明になる光照射装置における光照射駆動回路の一実施例を示すブロック回路図であり、図２は、当該光照射駆動回路の他の実施例を示すブロック回路図である。

一方、図３は、光照射装置の具体的実施例を示すものであって、図３Ａは、当該光照射装置の概略的な平面図であり、図３Ｂは、当該装置の概略的な正面図であり、図３Ｃは、当該装置の概略的な底面図である。

図４は、この発明をインクジェットプリントシステムに適用した例を示すものであって、インクジェット印字装置本体の内部構造を示す概略的な斜視図である。

まず、この発明になる光照射装置における光照射駆動回路を適用する好ましい実施例になるインクジェットプリントシステムについて、図４に基づいて説明する。インクジェットプリントシステムは、例えば、包装機に組み込んで、包材Ｈの面上Ｈａに所望のデータを印字するためのものであって、少なくとも一つのプリントヘッド２４を備え、このプリントヘッド２４のノズルからインクを吐出することにより包材Ｈの面上Ｈａに印字を行うインクジェット印字装置２１と、このインクジェット印字装置２１におけるプリントヘッド２４に紫外線硬化型インク２５を供給するインク供給装置２２と、インクジェット印字装置２１の下流側に配置され、包材面上に印字されたインクに光線を照射する光照射装置１とを含むものからなっており、前記光照射装置１における光照射源が、発光ダイオード２によって構成したものからなっている。

前記インクジェット印字装置２１は、包装機に組み込まれたインクジェット印字装置本体２７と、加圧インクタンク２８と、光照射装置１とに対して、図４において矢印Ｙａで示す方向に包材Ｈを搬送して印字を行うものである。前記インクジェット印字装置２１は、多数のノズルを備えたプリントヘッド２４を含むものからなっており、高精細印字可能である。

前記インクジェット印字装置２１は、装着されたノズル数より少ないノズルで印字可能な場合、プリントヘッド２４の移動と、その逆方向への印字データの移動で、異なるノズルを使いながら、ほぼ同じ位置に印字可能に構成されている。適当な時間間隔で異なるノズルからインクを射出することで、インクの変性による印字不良を避けることができるようになっている。

前記インクジェット印字装置２１は、印字頻度の少ないノズルのインク変性による印字不良を避けるためのフラッシングを行う機構を備えており、前記フラッシングを包材Ｈの走行方向に交差する包材切断線上で行うようにしてある。

例えば、前記インク供給装置２２は、加圧インクタンク２８を有し、該加圧インクタンク２８内に収容されるインク容器を含むものからなっている。前記インク容器は、水頭圧を一定に保つべく扁平袋状に形成された可撓性を有するものからなっている。前記インク供給装置２２は、前記インク容器と、このインク容器から該インク容器内のインクをプリントヘッド２４に送るためのインク供給路２９とを有している。前記加圧インクタンク２８は、前記インク容器をプリントヘッド２４の下方位置において水平に寝かせた状態で収容するインク容器収容室を備えており、該加圧インクタンク２８内の圧力は、圧力制御手段によって制御されるようになっている。

前記インク容器は、可撓性を有する素材によって形成されており、平面視が略長方形形状をなした扁平袋状のものからなっている。このインク容器は、インク流出口を有していて、前記インク供給路２９を介して前記プリントヘッド２４に接続されるようになっていて、インク容器内のインクをプリントヘッド２４に供給するようになっている。前記インク容器と前記プリントヘッド２４との間のインク供給路２２中には、図示しない液体弁が接続されている。

一方、前記加圧インクタンク２８は、その内部に、扁平なインク容器を収容するに適したインク容器収容室を規定する筒状部材と、この筒状部材の一方の開口端部を気密的に封閉する封閉部材と、前記筒状部材の他方の開口端部を気密的に封閉し、前記インク容器の出し入れ口を形成する封閉蓋部材とによって構成されている。前記封閉蓋部材は、前記筒状部材に対して、開閉ロック手段によって接続されるようになっており、接続時には、前記筒状部材の開口端部を気密的に封閉するものからなっている。

前記加圧インクタンク２８の圧力を制御する圧力制御手段ＰＭは、インクジェット印字装置本体２７の内部に搭載した、空気ポンプと、大気開放弁および圧力計とを含むものからなっている。前記空気ポンプは、岐流路部材および流路部材を介して加圧インクタンク２８に接続されており、前記大気開放弁は、岐流路部材および流路部材を介して加圧インクタンク２８に接続されており、前記圧力計は、岐流路部材および流路部材を介して加圧インクタンク２８に接続されている。

前記加圧インクタンク２２には、別の流路部材を介して安全弁が接続されている。この安全弁は、前記空気ポンプの駆動回路や圧力計の故障で、前記圧力インクタンク２８内の圧力が上がり過ぎないようにするためのものである。

この発明では、上記する構成になるインク供給装置２２により紫外線硬化型インクをインクジェット印字装置２１におけるプリントヘッド２４に供給して、紫外線硬化型インクによる印字を行う。

次いで、上記装置に適用される光照射装置１について、図１に基づいて詳細に説明する。この発明において、前記光照射装置１は、大電力を必要とする発光ダイオード(LED)２を光源体とするものである。前記発光ダイオード２は、第１〜第ｎの群に分割した発光ダイオードブロック１０を構成し、この第１〜第ｎの発光ダイオードブロック１０に対応して、該第１〜第ｎの発光ダイオードブロック１０をそれぞれ個別に駆動制御する第１〜第ｎの駆動制御手段３を備えている。前記第１〜第ｎの駆動制御手段３は、発光ダイオード駆動部４と、該発光ダイオード駆動部４に対してそれぞれ絶縁されたインタフェース回路５を備えている。

この発明では、前記光照射装置１が、紫外線硬化インキ用照射機によって構成されており、前記光源体が、大電力を必要とする紫外線発光ダイオード(UV-LED)により構成されているもの、さらには、前記光源体が、大電力を必要とする(照明用)白色発光ダイオードにより構成されているものを含むものからなっている。

一例において、前記光照射装置１は、紫外線照射装置により構成されており、前記インクジェット印字装置２１の下流側に配置され、前記包材面上Ｈａに印字された紫外線硬化型インクに紫外線を照射して硬化するものであり、前記紫外線照射装置１における紫外線照射源としてこれをUV-LEDにより構成したものである。好ましい実施例において、前記紫外線照射装置１は、複数個のUV-LEDにより構成されている。将来的に、前記UV-LEDが高出力のものとして開発されたならば、前記UV-LEDは、一つの素子によって構成することもできる。

前記紫外線照射装置１は、複数のUV-LED２により構成されるものであり、前記複数のUV-LED２は、UV-LEDブロック１０に分けて構成することができ、例えば、図３Ｃに示す実施例のように、三つのUV-LEDブロック１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに分けられている。前記紫外線照射装置１は、ヒートシンクボックス１１と、UV-LED制御基板１２と、ファン手段１３とを含むものからなっている。前記UV-LEDブロック１０は、必要に応じて増減可能である。

前記紫外線照射装置１は、例えば、一つの駆動源を含む駆動機構により、包材Ｈの移送方向に沿って移動させることができるようになっている。前記駆動機構は、前記駆動源の回転伝達手段を介して回転する駆動軸と、従動軸と、駆動軸と従動軸との間に張設したベルトとを含むものからなっており、前記ベルトが、前記ヒートシンクボックス１１の側壁に設けた取付部材に固定されており、前記駆動源の駆動により前記紫外線照射装置１を移動させることができるようになっている。このように、印字部分の移動に合わせて、照射部を移動させることによって、少ないUV-LEDを使って、紫外線硬化を行うことができる。

前記UV-LEDブロック１０は、一例において、一つのUV-LED基板９に対して４個×８列構成のUV-LED２を搭載しており、これを包材の幅方向に二分した２×８＝１６個のUV-LED２を一ブロックとして構成する。すなわち、図３Ｃに示す実施例では、１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２からなる６ブロックのブロックを構成する。低速印字の場合は、少ないUV-LEDブロック１０で重合が可能なため、システムの最高印字速度に合わせて、経済的な個数のUV-LEDブロック１０により構成すればよい。多数のUV-LEDブロック１０を搭載しても、低速印字の場合は、少数ブロックのみを点灯させればよいので省電力、UV-LED２の長寿命化などの利点がある。

一方、これに対して、前記第１〜第ｎの発光ダイオードブロック１０に対応して、該第１〜第ｎの発光ダイオードブロック１０をそれぞれ個別に駆動制御する第１〜第ｎの駆動制御手段３について説明する。前記第１〜第ｎの駆動制御手段３は、発光ダイオード駆動部４と、該発光ダイオード駆動部４に対してそれぞれ絶縁されたインタフェース回路５および電源６によって構成されている。

前記電源６は、図１に示すように、前記発光ダイオード駆動部４に対して、それぞれ１個ずつ設けた構成のものであってもよいし、あるいは、複数の発光ダイオード駆動部４に対して、１個の電源６を共有させる構成のものであってもよい。

図３に示す実施例において、前記駆動制御手段３は、６つのブロックに分割されていて、発光ダイオード制御基板１２Ａ１、１２Ａ２、１２Ｂ１、１２Ｂ２、１２Ｃ１および１２Ｃ２にそれぞれ搭載されている。

前記各駆動制御手段３は、図３に示すように、発光ダイオード搭載基板に搭載された６つのブロック１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２に分割された発光ダイオード２に対応する６つのブロックにより構成されており、発光ダイオード駆動部４と、該発光ダイオード駆動部４に対してそれぞれ絶縁されたインタフェース回路５および電源６によって構成されている。

図１および図２に示す実施例において、図１に示す構成のものは、インタフェースの構成を、共通インタフェースにしたものであり、図２に示す構成ものは、分割した小型電源の使用が可能でインタフェース用電源容量がさらに少なくてすむようにしたものである。

図１は、この発明になる光照射装置における光照射駆動回路の一実施例を示すブロック回路図である。 図２は、当該光照射駆動回路の他の実施例を示すブロック回路図である。 図３は、光照射装置の具体的実施例を示すものであって、図３Ａは、当該光照射装置の概略的な平面図であり、図３Ｂは、当該装置の概略的な正面図であり、図３Ｃは、当該装置の概略的な底面図である。 図４は、この発明をインクジェットプリントシステムに適用した例を示すものであって、インクジェット印字装置本体の内部構造を示す概略的な斜視図である。

符号の説明

１ 光照射装置
２ 発光ダイオード
３ 駆動制御手段
４ 発光ダイオード駆動部
５ インタフェース
６ 電源
１０ UV-LEDブロック
１１ ヒートシンクボックス
１２ UV-LED制御基板
１３ ファン手段
２１ インクジェット印字装置
２２ インク供給装置
２３ 紫外線照射装置
２４ プリントヘッド
２５ 紫外線硬化型インク
Ｈ 包材
Ｈａ 包材印字面
２６ 紫外線発光ダイオード（UV-LED）
２７ インクジェット印字装置本体
２８ 加圧インクタンク
２９ インク供給路

Claims (3)

1. 搬送方向（Ｙａ）に搬送される包材（Ｈ）に所望の印字データを紫外線硬化型インクによって印字するインクジェット印字装置（２１）と、前記インクジェット印字装置（２１）より前記搬送方向（Ｙａ）の下流側に設けられ、複数の発光ダイオード（２、２、・・・、２）を光源体として紫外線を前記包材（Ｈ）の印字箇所に照射する紫外線照射装置（１）とを備え、前記複数の発光ダイオード（２、２、・・・、２）が第１〜第ｎの発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）で構成されたインクジェットプリントシステムであって、
   前記紫外線照射装置（１）は、前記各発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）のそれぞれに対応して設けられ、前記各発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）を個別に駆動制御する第１〜第ｎの駆動制御手段（３、３、・・・、３）を備え、
   前記各駆動制御手段（３、３、・・・、３）は、前記発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）を駆動するための発光ダイオード駆動部（４、４、・・・、４）と、前記発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）を制御するためのインタフェース回路（５、５、・・・、５）とを備え、前記発光ダイオード駆動部（４、４、・・・、４）と前記インタフェース回路（５、５、・・・、５）とは互いに絶縁されて別の電源で駆動し、
   前記各発光ダイオード駆動部（４、４、・・・、４）は、それぞれに設けられた第１〜第ｎの駆動部用電源（６、６、・・・、６）で個別に駆動し、前記各インタフェース回路（５、５、・・・、５）は、第１〜第ｎの前記電源（６、６、・・・、６）とは別の共通のインタフェース用電源（７）で駆動することを特徴とするインクジェットプリントシステム。
2. 第１〜第ｎの前記発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）が少なくとも前記搬送方向（Ｙａ）に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントシステム。
3. 第１〜第ｎの前記発光ダイオードブロック（１０、１０、・・・、１０）が少なくとも前記搬送方向（Ｙａ）に直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントシステム。

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