JP5621144B2 - 紫外線硬化装置及びそれを用いた印刷機 - Google Patents

Description

本発明は、所定の波長をカットするカットフィルタを備えた紫外線硬化装置及びそれを用いた印刷機に関する。

従来、枚葉紙などの印刷機等に搭載され、紫外線放電ランプ（例えばメタルハライドランプ、水銀ランプなど）を備える紫外線硬化装置が知られている。この種の装置は、筐体内に紫外線放電ランプの他、反射板、シャッター機構、これらを冷却する冷却機構等を備えるのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、近年は、上記印刷機において、波長３５０〜４２０ｎｍ付近に吸収を有する光重合開始剤を使用する活性エネルギー線硬化型インキを、印刷媒体に転移させると共に、当該インキを、発光ダイオード（ＬＥＤ）により、紫外線硬化させる印刷機が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−０９５４４８号公報 特開２００５−２３８５６２号公報

上記活性エネルギー線硬化型インキは、紫外線放電ランプを備える紫外線硬化装置でも硬化が可能であり、これを使用する場合、紫外線放電ランプからの必要でない波長をカットするカットフィルタを、出射面に設ける必要がある。
しかし、この種のカットフィルタは、一般に、蒸着膜を蒸着して製造されるもので、高温になると、蒸着膜が剥がれる恐れがある。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、カットフィルタの冷却を促進させて、蒸着膜の剥がれを抑制できる紫外線硬化装置及びそれを用いた印刷機を提供することにある。

本発明は、コ字状に曲げたカバーで光源水冷ブロックを一体化して照射器本体の筐体を構成し、この筐体内に紫外線放電ランプと、反射板を構成する一対のブロック部材を有する反射板兼水冷ブロックとを収納し、前記一対のブロック部材が前記筐体に回動自在に支持され、前記筐体が前記一対のブロック部材により開閉される出射面としての開口縁を備え、前記筐体の出射面との間に間隙をあけ、かつ、前記一対のブロック部材の開閉時の干渉を避けるようにして、前記照射器本体の側面に一対の支持板を介して連結された、所定波長のカットフィルタを備え、前記間隙に対向して複数のスリットを備える送風ノズルを、前記照射器本体の側面に取り付けるとともに、この送風ノズルに一体化された接続口に送風ホースを介して送風機を接続し、前記送風ノズルの複数のスリットから前記間隙を通じて空気を供給して前記カットフィルタを空冷することを特徴とする。
この発明では、送風ノズルに供給された空気が冷却風として、複数のスリットから、間隙δを通じてカットフィルタの高温となる面に供給される。紫外線放電ランプは、一般に、紫外線だけでなく、可視光や赤外線等の熱線もある程度放射しており、カットフィルタは高温となる。カットフィルタは、蒸着膜を蒸着して製造され、高温になると、蒸着膜が剥がれる恐れがあるが、この構成では、紫外線照射中に、カットフィルタの面が、冷却風で冷却されるため、蒸着膜の剥がれが抑制される。
従って、紫外線硬化装置に用いられた、カットフィルタの蒸着膜剥がれを抑制し、寿命の長い紫外線硬化装置を実現できる。
また、本発明は、コ字状に曲げたカバーで光源水冷ブロックを一体化して照射器本体の筐体を構成し、この筐体内に紫外線放電ランプと、反射板を構成する一対のブロック部材を有する反射板兼水冷ブロックとを収納し、前記一対のブロック部材が前記筐体に回動自在に支持され、前記筐体が前記一対のブロック部材により開閉される出射面としての開口縁を備え、前記筐体の出射面との間に間隙をあけ、かつ、前記一対のブロック部材の開閉時の干渉を避けるようにして、前記照射器本体の側面に一対の支持板を介して連結された、所定波長のカットフィルタを備え、前記間隙に対向して複数のスリットを備える送風ノズルを、前記照射器本体の側面に取り付けるとともに、この送風ノズルに一体化された接続口に送風ホースを介して真空ポンプを接続し、前記送風ノズルに前記間隙を通じてフィルタ周囲の空気を吸い込むことで前記カットフィルタを空冷することを特徴とする。

この場合において、前記送風ノズルが略箱筒状であり、前記筐体の側面に沿って延び、その略中央部には、送風ホースの接続口を備えてもよい。
この構成では、送風ホースが、送風ノズルの略中央部の接続口に接続されるため、冷却風は、送風ノズルの両サイドに略均等に流れ易く、すべてのスリットから、カットフィルタの面に向けて略均等に吹き出される。
また、前記紫外線放電ランプがオゾンレスランプであってもよい。

本発明は、給紙装置と印刷ユニットと排紙装置とを備え、紫外線硬化型インキを、印刷媒体に転移させると共に、紫外線を含む光を、前記印刷媒体に照射し、前記インキを硬化させて印刷する印刷機において、前記排紙装置には、請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外線硬化装置を備えてもよい。
この場合において、前記紫外線硬化型インキが、波長３５０〜波長４２０ｎｍ付近に吸収を有する光重合開始剤を使用する、活性エネルギー線硬化型インキであってもよい。
前記印刷ユニットに、請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外線硬化装置を備えてもよい。また、前記印刷ユニットに、前記活性エネルギー線硬化型インキを硬化する発光ダイオードを備えてもよい。
一般に、印刷機の排紙装置には、排紙爪（チェーングリッパ）を所定の間隔で複数備えた排紙チェーンが掛けられ、チェーングリッパが邪魔になって、枚葉紙に照射器面を近づけることができず、発光ダイオードを使用できない。
このような場合であっても、本構成の紫外線硬化装置を使用すれば、インキのＵＶ硬化を実現でき、しかも、カットフィルタを必須とした装置において、その蒸着膜を保護し、印刷機の改造無しにＵＶ硬化を実現できる。

本発明によれば、必須構成のカットフィルタの蒸着膜剥がれを抑制して、寿命の長い紫外線硬化装置を実現できる。
また、本発明によれば、排紙装置に、チェーングリッパを複数備えた排紙チェーンが掛けられていたとしても、本構成の紫外線硬化装置を、この排紙装置に使用すれば、チェーングリッパが邪魔にならず、印刷媒体に照射器面を近づけて、紫外線を含む光を照射することができ、カットフィルタの蒸着膜剥がれを抑制して、寿命の長い紫外線硬化装置を実現しつつ、印刷機の改造無しにＵＶ硬化を実現できる。

本発明の一実施の形態を示す系統図である。 Ａは、紫外線硬化装置の正面図、Ｂは、上面図である。 紫外線硬化装置の底面図である。 照射器本体の側面図である。 図２ＡのＶ−Ｖ断面図である。 図５に対応し、シャッターが閉じた状態を示す図である。 ＵＶメタルハライドランプの分光スペクトルを示す図である。 カットフィルタの透過率特性を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なお以下の説明においては、後述する印刷ユニット４０の版胴４４ａ〜４４ｅの直径を基準としたときに、当該版胴４４ａ〜４４ｅの直径と同じ直径をなしている胴を「単胴」、当該版胴４４ａ〜４４ｅの２倍の直径をなしている胴を「二倍胴」という。
この印刷機は、図１に示すように、枚葉紙の給紙装置１０、印刷ユニット４０、コーティングユニット５０及び排紙装置８０を備えている。
この給紙装置１０には、給紙台１１が設けられ、この給紙台１１には、多数枚の枚葉紙１が準備されている。この枚葉紙１は、フィーダボード１２を介して、渡胴２２（単胴）に一枚ずつ送給される。印刷ユニット４０には、第一〜第五オフセット印刷ユニット４０ａ〜４０ｅが配設されている。
第一オフセット印刷ユニット４０ａには、第一インキ供給装置４５ａが配設され、第一インキ供給装置４５ａから版胴４４ａに第一のインキが供給され、当該版胴４４ａに形成された絵柄で当該インキがゴム胴４３ａに転写され、圧胴４２ａに保持した枚葉紙１に当該インキが転写されて印刷が施される。

第二オフセット印刷ユニット４０ｂは、第一オフセット印刷ユニット４０ａと同様に、ゴム胴４３ｂ（単胴）、版胴４４ｂ（単胴）、第二インキ供給装置４５ｂを備える。また、第三オフセット印刷ユニット４０ｃも、第一，二オフセット印刷ユニット４０ａ，４０ｂと同様に、ゴム胴４３ｃ（単胴）、版胴４４ｃ（単胴）、第三インキ供給装置４５ｃを備える。第四オフセット印刷ユニット４０ｄも、第一〜三オフセット印刷ユニット４０ａ〜４０ｃと同様に、ゴム胴４３ｄ（単胴）、版胴４４ｄ（単胴）、第四インキ供給装置４５ｄを備える。第五オフセット印刷ユニット４０ｅも、第一〜四オフセット印刷ユニット４０ａ〜４０ｅと同様に、ゴム胴４３ｅ（単胴）、版胴４４ｅ（単胴）、第五インキ供給装置４５ｅを備える。

第五オフセット印刷ユニット４０ｅの圧胴４２ｅに対向し、紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）４９が配設されている。
発光ダイオード４９は、印刷ユニット４０で枚葉紙１に印刷されたインキ（活性エネルギー線硬化型インキ（ＵＶインキ））を硬化させる。活性エネルギー線硬化型インキは、波長３５０〜４２０ｎｍ付近に吸収を有する光重合開始剤を使用しており、発光ダイオード４９による硬化に好適である。
発光ダイオード４９は熱線が少なく、低温であるため、印刷見当のずれが少なく、しかも、排気ダクトが不要なため、省スペース化が図れると共に、オゾンレスであるため、印刷機が錆びない、臭気が発生しないなど多くの利点がある。ただし、発光ダイオード４９は、枚葉紙１まで１０ｍｍ程度に近づけないと、インキの硬化が不十分であり、照射距離が小さいという欠点がある。

第五オフセット印刷ユニット４０ｅの圧胴４２ｅには、渡胴５１（二倍胴）が対接している。この渡胴５１には、コーティング部であるコーティングユニット５０の搬送胴５２（二倍胴）が対接している。
搬送胴５２の渡胴５１には、ゴム胴５３（単胴）が対接し、ゴム胴５３には、アニロックスローラ５４が対接し、アニロックスローラ５４には、ニス（活性エネルギー線硬化型ニス（ＵＶニス））が入ったコータチャンバ５５が対接している。このコーティングユニット５０は、コータチャンバ５５内のニスをアニロックスローラ５４で引き出し、搬送胴５２に保持した枚葉紙１にゴム胴５３を介して転写する。
コーティングユニット５０の搬送胴５２には、排紙装置８０の排紙胴８１（二倍胴）が対接し、この排紙胴８１には、スプロケット８２が一体回転可能に支持されている。このスプロケット８２には、図示しない排紙爪（チェーングリッパ）を所定の間隔で複数備えた排紙チェーン８４が掛けられ、この排紙チェーン８４は、排紙台８５の上方に位置したスプロケット８３に連結されている。
また、排紙装置８０には、紫外線硬化装置８６が配設され、紫外線硬化装置８６は、スプロケット８２，８３間に位置して、排紙チェーン８４で搬送される枚葉紙１に転写されたニス及びインキを硬化する。

図２Ａは紫外線硬化装置８６の正面図、図２Ｂは上面図、図３は底面図である。紫外線硬化装置８６は矩形箱状であり、図２Ｂに示すように、照射器本体８６Ａを有し、照射器本体８６Ａの側面に沿って送風ノズル８７を配設して構成されている。図４は、照射器本体８６Ａの側面図である。

照射器本体８６Ａは、図５に示すように、メタルハライドランプからなる紫外線放電ランプ３と、反射板兼水冷ブロック４と、光源水冷ブロック５とを備えて構成されている。光源水冷ブロック５のランプ凹部５Ｂに、上記紫外線放電ランプ３が収納されている。光源水冷ブロック５は、コ字状に曲げたカバー６で一体に連結され、４カ所に水路５Ａが形成され、この水路５Ａには冷却水が循環している。この光源水冷ブロック５は、カバー６と一体となって筐体を構成している。
反射板兼水冷ブロック４は、一対のブロック部材４Ａ，４Ｂで構成され、各部材４Ａ，４Ｂは、支持軸７Ａ，７Ｂにより回動自在に支持される。支持軸７Ａ，７Ｂには、図４に示すように、ロータリーアクチュエータ３１が連結され、ロータリーアクチュエータ３１の駆動で、各ブロック部材４Ａ，４Ｂが、図６に示すように、支持軸７回りを回動する。反射板兼水冷ブロック４は、紫外線放電ランプ３の紫外線を遮光するシャッターとして機能し、図６が、シャッターを閉じた位置である。

すなわち、この構成では、図５に示すように、光源水冷ブロック５の開口縁５Ｃに、光の出射面２１が形成され、この出射面２１が、図５，図６に示すように、反射板兼水冷ブロック４Ａ、４Ｂで開閉される。
反射板兼水冷ブロック４Ａ、４Ｂの凹面４Ｃは、紫外線放電ランプ３の光を出射面２１に導く反射鏡として機能している。この凹面は、例えばアルミニウム等の反射性金属の薄膜を付着させればよい。各ブロック４には、各２カ所に水路４Ｄが形成されており、この水路４Ｄには冷却水が循環している。

この実施の形態では、図４に示すように、照射器本体８６Ａの側面８６Ｂに、一対の支持板９，９を介して、短波長のカットフィルタ８が連結されている。
このカットフィルタ８は、照射器本体８６Ａの開口縁５Ｃ（出射面２１）との間に適宜の間隙δをあけて取り付けられており、紫外線放電ランプ３からの光のうち、３００ｎｍ以下の短波長をカットしている。
図７は、ＵＶメタルハライドランプの分光スペクトルを示し、点線は、オゾンレスタイプのメタルハライドランプである。図８は、カットフィルタ８の透過率特性を示す図である。いずれのランプも、２２０〜５００ｎｍの波長域で照射する。
カットフィルタ８は、図８に示すように、短波長３４０ｎｍ以下をカットし、２８０ｎｍ以下をほぼ１００％カットする。カットフィルタ８との組み合わせで、図７に示したランプのいずれにおいても、この実施の形態では不要な短波長３４０ｎｍ以下がカットされ、２８０ｎｍ以下においてはほぼ１００％カットされる。この短波長のカットで、印刷紙表面の光反応が抑えられ、臭気も抑えられる。

照射器本体８６Ａの側面８６Ｂ近傍には、図２及び図５に示すように、略箱筒状の送風ノズル８７が配置され、この送風ノズル８７には、上述した間隙δに対応（対向）し、複数の横長のスリット８７Ａ，８７Ａ…８７Ａが略等間隔で形成されている。この送風ノズル８７の略中央部には、図２Ｂに示すように、接続口８７Ｂが形成され、この接続口８７Ｂには送風ホース８９が接続され、図示を省略した送風機に接続されている。８９Ａは、送風ホース８９の押さえ部材である。

この実施の形態では、送風ホース８９を通じ、送風ノズル８７に例えば２．５ｍ³／ｍｉｎの空気が供給されて、この空気が冷却風として、図５に示すように、複数のスリット８７Ａから、間隙δを通じてカットフィルタ８の高温となる裏面８Ａに供給される。
なお、本構成では、送風ノズル８７から空気を吹き出すことにより、カットフィルタ８を冷却したが、送風ノズル８７に例えば真空ポンプ（不図示）を接続し、送風ノズル８７にフィルタ周囲の空気を吸い込むことで、カットフィルタ８を冷却してもよい。
この冷却風は、カットフィルタ８の裏面８Ａを冷却して、反対側に設けた間隙δから排気される。この送風ホース８９は、送風ノズル８７の略中央部の接続口８７Ｂに接続されるため、冷却風は、送風ノズル８７の両サイドに略均等に流れ易く、すべてのスリット８７Ａから、該裏面８Ａに向けて略均等に吹き出される。
紫外線硬化装置８６は、紫外線を放射するのはもちろんのこと、一般に、紫外線だけでなく、可視光（４００〜７６０ｎｍ）や赤外線（７６０ｎｍ以上）等の熱線もある程度放射しており、カットフィルタ８は高温となる。カットフィルタ８は、例えばガラス板に蒸着膜を蒸着して製造され、高温になると、蒸着膜が剥がれる恐れがあるが、この構成では、紫外線照射中に、カットフィルタ８の高温となる裏面８Ａが、冷却風で、常に冷却されるため、蒸着膜の剥がれが抑制される。

紫外線放電ランプ３は、出力が、例えば１２０ｗ／ｃｍの１灯であり、従来装置の１６０Ｗ／ｃｍの３灯に比べ、ランプ灯数や消費電力を削減でき、紫外線硬化装置８６の小型化が図れ、省スペース化が図れる。
発光ダイオード４９では、インキの硬化時に、照射器面を枚葉紙１に１０ｍｍ程度まで近づける必要があるが、紫外線放電ランプ３は、照射器面を枚葉紙１から１００ｍｍ程度離したとしてもインキの硬化が可能である。図１の印刷機の排紙装置８０には、排紙爪（チェーングリッパ）を所定の間隔で複数備えた排紙チェーン８４が掛けられており、チェーングリッパが邪魔になって、枚葉紙１に照射器面を近づけることができない。このような場合には、発光ダイオード４９を使用できず、本構成の紫外線硬化装置８６を使用することが効果的であり、印刷機の改造無しにＵＶ硬化を実現できる。
この紫外線硬化装置８６では、出力が１２０ｗ／ｃｍの１灯であり、従来の装置に比べ、熱線量が大きく低減されるため、冷却水の循環（例えば、７リットル／ｍｉｎ、０．２〜０．２５Ｍｐａ）により、ランプや反射板が十分に冷却され、排風機による排気が不要になり、排風機の運転音や、ダクト吐出口の騒音を無くすことができる。
紫外線放電ランプ３に、オゾンレスランプを使用することで、印刷機の錆や、臭気の発生などを、発光ダイオード４９と同程度に抑制できる。
上記印刷機においては、第五オフセット印刷ユニット４０ｅに、例えば、特色のインキ供給装置（不図示）を備える場合がある。特色のインキには、発光ダイオード（ＬＥＤ）による照射器では有効に硬化しない場合があり、この場合には、本構成の紫外線硬化装置８６を使用することで、該インキを十分に硬化できる。
また、上記構成では、第五オフセット印刷ユニット４０ｅに、インキを硬化する発光ダイオード４９を配置したが、この発光ダイオード４９は、印刷ユニットのいずれの位置に配置してもよく、複数の箇所に分けて複数個配置してもよい。
また、本構成では、印刷ユニットにおいて、発光ダイオード４９に代えて、本構成の紫外線硬化装置８６を使用することも効果的である。

以上、一実施の形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。上記印刷機は、枚葉紙の給紙装置１０、印刷ユニット４０、コーティングユニット５０及び排紙装置８０を備えるが、これに限定されず、例えばロール紙を使用した印刷機や、印刷ユニット４０の後に、種々の装置を付加した印刷機等でも、排紙装置８０に対し、本構成の紫外線硬化装置８６を適用できる。

３ 紫外線放電ランプ
４ 反射板兼水冷ブロック
４Ａ，４Ｂ ブロック部材
５ 光源水冷ブロック
６ カバー
８ カットフィルタ
１０ 給紙装置
２１ 出射面
４０ 印刷ユニット
５０ コーティングユニット
８０ 排紙装置
８６ 紫外線硬化装置
８６Ａ 照射器本体
８７ 送風ノズル

Claims (8)

1. コ字状に曲げたカバーで光源水冷ブロックを一体化して照射器本体の筐体を構成し、
   この筐体内に紫外線放電ランプと、反射板を構成する一対のブロック部材を有する反射板兼水冷ブロックとを収納し、
   前記一対のブロック部材が前記筐体に回動自在に支持され、
   前記筐体が前記一対のブロック部材により開閉される出射面としての開口縁を備え、
   前記筐体の出射面との間に間隙をあけ、かつ、前記一対のブロック部材の開閉時の干渉を避けるようにして、前記照射器本体の側面に一対の支持板を介して連結された、所定波長のカットフィルタを備え、
   前記間隙に対向して複数のスリットを備える送風ノズルを、前記照射器本体の側面に取り付けるとともに、
   この送風ノズルに一体化された接続口に送風ホースを介して送風機を接続し、
   前記送風ノズルの複数のスリットから前記間隙を通じて空気を供給して前記カットフィルタを空冷することを特徴とする紫外線硬化装置。
2. コ字状に曲げたカバーで光源水冷ブロックを一体化して照射器本体の筐体を構成し、
   この筐体内に紫外線放電ランプと、反射板を構成する一対のブロック部材を有する反射板兼水冷ブロックとを収納し、
   前記一対のブロック部材が前記筐体に回動自在に支持され、
   前記筐体が前記一対のブロック部材により開閉される出射面としての開口縁を備え、
   前記筐体の出射面との間に間隙をあけ、かつ、前記一対のブロック部材の開閉時の干渉を避けるようにして、前記照射器本体の側面に一対の支持板を介して連結された、所定波長のカットフィルタを備え、
   前記間隙に対向して複数のスリットを備える送風ノズルを、前記照射器本体の側面に取り付けるとともに、
   この送風ノズルに一体化された接続口に送風ホースを介して真空ポンプを接続し、
   前記送風ノズルに前記間隙を通じてフィルタ周囲の空気を吸い込むことで前記カットフィルタを空冷することを特徴とする紫外線硬化装置。
3. 前記送風ノズルが略箱筒状であり、前記筐体の側面に沿って延び、その略中央部には、送風ホースの接続口を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線硬化装置。
4. 前記紫外線放電ランプがオゾンレスランプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外線硬化装置。
5. 給紙装置と印刷ユニットと排紙装置とを備え、紫外線硬化型インキを、印刷媒体に転移させると共に、紫外線を含む光を、前記印刷媒体に照射し、前記インキを硬化させて印刷する印刷機において、
   前記排紙装置には、請求項１〜４のいずれか一項に記載の紫外線硬化装置を備えたことを特徴とする印刷機。
6. 前記紫外線硬化型インキが、波長３５０〜波長４２０ｎｍ付近に吸収を有する光重合開始剤を使用する、活性エネルギー線硬化型インキであることを特徴とする請求項５に記載の印刷機。
7. 前記印刷ユニットに、請求項１〜４のいずれか一項に記載の紫外線硬化装置を備えたことを特徴とする請求項５に記載の印刷機。
8. 前記印刷ユニットに、前記活性エネルギー線硬化型インキを硬化する発光ダイオードを備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の印刷機。

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