WO2004028806A1

WO2004028806A1 - 光硬化型インクの定着装置、定着方法、及び印刷装置

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Publication number: WO2004028806A1
Application number: PCT/JP2003/012315
Authority: WO
Inventors: Masakazu Kawano
Original assignee: Riso Kagaku Corporation
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2004-04-08
Also published as: EP1547771A1; EP1547771A4; US20080199230A1; US20060075914A1

Abstract

　光硬化型インクで印刷された記録媒体の記録面に定着用の光を照射する光源と、印刷された前記記録媒体の搬送路に配置され、円柱状に形成され、前記定着用の光を透過可能な定着体と、前記搬送路を挟んで前記定着体と対向して配置された搬送体と、前記定着体と前記搬送体とをニップする加圧手段を有し、前記加圧手段によりニップされた前記定着体と前記搬送体との間に前記記録媒体を搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、前記定着体を透過した前記定着用の光を前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型インクを硬化・定着させる。

Description

明細書光硬化型インクの定着装置、定着方法、及び印刷装置技術分野

本発明は、光硬化型インクを用いて印刷を行うための、光硬化型インクの定着装置、定着方法、及び印刷装置に関する。背景技術

従来、孔版印刷装置やインクジエツト印刷装置などの印刷装置において、光硬化型ィンクを用いた印刷が行われており、光の照射によりインクを硬化させる印刷装置が日本特開 2 0 0 1— 1 7 1 2 2 1号公報に開示されている _c 光硬化型ィンクを用いた印刷装置では、印刷用紙に印刷された直後の光硬化型インクを、光照射により比較的短時間で硬化 ·定着させることができ、例えば、連続印刷時のいわゆる「裏写り」などを防止することができる。

光硬化型インクには、紫外光（以下「U V (Ultra Violet) 光」）の照射により硬化する紫外線硬化型インク（以下「U Vインク」）がある。一般に、 U Vインクを用いた印刷装置では、 U V光を照射する定着装置を印刷部の後段に設置し、 U Vィンクで印刷され印刷部から排出された印刷用紙を定着装置に搬送し、印刷用紙の印刷面に対して U V光を照射して、 U Vインクを硬化 ·定着させる。

しかしながら、このような定着装置は、 U Vランプから発生される熱を強制冷却するための空冷ファンや排気ダクト、必要に応じて定着装置を開閉するためのシャッター機構、 U V光の定着装置外部への漏れを防止するための遮断板など、多くの構成要素を必要とするため、一般に照射面のサイズに対して数倍の大きさとなっている。加えて、 U Vランプや冷却手段用の電源装置も、照射面のサイズが大きくなるにつれて、例えば、 200Vの電源が必要となるなど、定着装置の設置場所や販売先等が限定される要因となる。

また、黒色など光透過性の悪い色のインクは、黄色や青色など光透過性の良い色のインクに比べて、大きな硬化エネルギーを必要とする。従って、定着装置としては、黒色など光透過性の悪い色のインクを硬化 ·定着させるのに十分な硬化エネルギーを標準として照射する必要があり、電源装置や冷却手段等のコスト高ゃ規模の増大化を招いている。発明の開示

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、光硬化型ィンクを用いた印刷処理において、光硬化型ィンクの硬化 ·定着に要する光硬化エネルギーを低減できる、光硬化型インクの定着装置、定着方法、及ぴ印刷装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る光硬化型インクの定着装置は、光硬化型インクで印刷された記録媒体の記録面に定着用の光を照射する光源と、印刷された前記記録媒体の搬送路に配置され、円柱状に形成され前記定着用の光を透過可能な定着体と、前記搬送路を挟んで前記定着体と対向して配置された搬送体と、前記定着体と前記搬送体とをニップする加圧手段を有し、前記加圧手段によりニップされた前記定着体と前記搬送体との間に前記記録媒体を搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、前記定着体を透過した前記定着用の光を前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型インクを硬化 ·定着させることを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る光硬化型インクの定着方法は、印刷された記録媒体の搬送路に配置され円柱状に形成され、光源から照射される定着用の光を透過可能な定着体と、前記搬送路を挟んで前記定着体に対向して配置された搬送体とを加圧手段によりニップしつつ光硬化型ィンクで印刷された記録媒体を前記搬送路に搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、前記定着体を透過した前記定着用の光を、前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型インクを硬化 ·定着させることを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る印刷装置は、記録媒体の記録面に光硬化型ィンクで印刷する印刷部と、前記印刷部で印刷された前記記録媒体の記録面に定着用の光を照射する光源と、印刷された前記記録媒体の搬送路に配置され、円柱状に形成され前記定着用の光を透過可能な定着体と、前記定着体を挟んで前記定着体と対向して配置された搬送体と、前記定着体と前記搬送体とをエップする加圧手段とを有し、前記加圧手段により二ップされた前記定着体と前記搬送体との間に前記記録媒体を搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、前記定着体を透過した前記定着用の光を前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型ィンクを硬化■定着させることを特徴とする。光硬化反応は酸素によって阻害され、そのため光硕化型インクの硬化が妨げられることが一般に知られている力 S、上記のような本発明の構成によれば、光硬化型インクで印刷された記録媒体を加圧手段によりニップされた定着体と搬送体との間に搬送して、定着体と記録媒体の記録面とを密着させている。従って、定着体と記録媒体の記録面との密着部では、定着体を透過した定着用の光は光硬化型インクに直接照射される。即ち、空気（酸素）が遮断されて記録面の光硬化型インクが硬化 ·定着されるため、空気中で光硬化反応させる場合に比べて、硬化 ·定着に要する光硬化エネルギーを低減できる。ここで、「記録媒体」とは、光硬化型インクにより画像が印刷される印刷媒体をいい、印刷用紙に限らず、例えば、布、プラスチック · フィルム . シート、金属板、陶磁器、ガラス、木材等の様々な素材が含まれる。

また、前記定着体と前記搬送体は、その回転軸廻りに回転可能に支持され、前記回転軸が印刷された前記記録媒体の搬送方向に対して直交する方向に配置され、前記回転軸方向の全長が前記記録媒体の搬送方向と直交する方向の幅以上としても良い。このように構成することで、定着体と記録媒体は、記録媒体の記録面の幅方向に沿って線接触する。そして、加圧体により記録媒体を定着体に押圧しつつ搬送させながら、定着用の光を記録面の線接触部分に照射させることで、光硬化反を阻害する酸素を遮断して、効率よく光硬化型インクの硬化 ·定着を行うことができる。

また、前記定着体と前記搬送体は、その周速度が印刷された前記記録媒体の搬送速度と同等とする。

また、前記光源は、前記定着体の外部に配置され、前記定着体に前記定着用の光を前記定着体と前記搬送体とのニップ部の反対側から入射して前記定着体に透過させて、前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射させるようにしても良い。

また、前記光硬化型インクの定着装置は、定着用の光を集光する集光手段を有し、前記集光手段は、前記光源と前記定着体との間に配置され、前記光源から照射される定着用の光を集光して前記定着体に入射させるようにしても良い。

また、前記定着体は、円筒状に形成され、前記光源は、前記定着体の内部に配置され、前記定着用の光を前記定着体の内部から透過させて前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射させるようにしても良い。

また、前記定着体を、紫外線域、可視光線域、赤外線域の各波長帯において高透過性を有する石英ガラスで形成することで、光源からの定着用の光を効率よく透過し、記録媒体の記録面に照射できる。

また、前記光硬化型インクの定着装置は、前記定着体を回転駆動させる駆 W

5 動手段を有し、

前記定着体は、前記駆動手段により回転駆動されることで前記記録媒体を搬送するようにしても良い。

前記光硬化型インクは、例えば、紫外線硬化型ラジカル重合インク（U V インク）であり、その場合、前記定着用の光は紫外光である。図面の簡単な説明

図 1は、図 3に示す孔版印刷装置における印刷部の一部と定着装置の概略側面図である。

図 2は、図 3に示す孔版印刷装置における定着装置の概略斜視図である。図 3は、第 1の実施形態における孔版印刷装置を例示する概略側面図である。

図 4は、一般的な定着装置による U Vインクの硬化 ·定着の様子を例示する説明図である。

図 5は、図 1〜図 3に示した定着装置における定着体の集光及び U Vインクの硬化 ·定着の様子を例示する説明図である。

図 6は、第 2の実施形態における印刷装置の印刷部の一部と定着装置とを例示する概略側面図である。

図 7は、第 3の実施形態における印刷装置の印刷部の一部と定着装置とを例示する概略側面図である。

図 8は、第 4の実施形態における印刷装置の印刷部の一部と定着装置とを例示する概略側面図である。

図 9は、実験例における定着装置を示した概略斜視図である。

図 1 0は、図 9に示した定着装置の概略側面図である。

図 1 1は、図 9に示した定着装置を背面側から示した概略斜視図である。図 1 2 A， 1 2 Bは、実験例 1において、定着体の集光効果を測定する位置関係を模式的に示した概略側面図であり、図 1 2 Aは受光器を定着体の直下に設置した場合を示しており、図 1 2 Bは受光器を定着体の直下に設置した状態で、定着体を除去した場合を示している。

図 1 3は、実験例 1において、定着体による集光効果の測定結果を示す図である。

図 1 4 A， 1 4 Bは、実験例 2において、集光手段の集光効果を測定する位置関係を模式的に示した概略側面図であり、図 1 4 Aは集光手段を設置した場合を示しており、図 1 2 Bは集光手段を除去した場合を示している。図 1 5は、実験例 2において、集光手段による集光効果の測定結果を示す図である。

図 1 6は、実験例 3において、印刷直後のはがき用紙を、定着体とプレスローラとの間を搬送させながら U V光を照射して、印刷面の U Vインクを硬化 ·定着させている様子を示した概略斜視図である。

図 1 7は、実験例 3において、ケース 1のクロックメータによる摩擦実験後の、はがき用紙の印刷面の写真画像である。

図 1 8は、実験例 3において、ケース 2のクロックメータによる摩擦実験後の、はがき用紙の印刷面の写真画像である。

図 1 9は、実験例 3において、ケース 3のクロックメータによる摩擦実験後の、はがき用紙の印刷面の写真画像である。

図 2 0 A, 2 0 Bは、実験例 3において、図 1 7に示したケス 1の摩擦を加えた部分の拡大写真画像である。

図 2 1 A， 2 1 Bは、実験例 3において、図 1 8に示したケース 2の摩擦を加えた部分の拡大写真画像である。

図 2 2 A， 2 2 Bは、実験例 3において、図 1 9に示したケース 3の摩擦を加えた部分の拡大写真画像である。

図 2 3は、ベルト搬送手段を例示する概略側面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図 1〜図 2 3を適宜参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図面を通じて岗一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の参照符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

[第 1の実施形態]

第 1の実施形態に係る光硬化型インクの定着装置 7 0 aは、例えば、図 3 に示すように孔版印刷装置の印刷部 3の後段に配置される。尚、図 1は図 3 に示す孔版印刷装置のうち、定着装置 7 0 aと印刷部 3の一部とを示す概略側面図であり、図 2は定着装置 7 0 aの概略斜視図である。

〔孔版印刷装置の構成〕

図 3に示すように、第 1の実施形態における孔版印刷装置は、主な構成要素として、原稿読み取り部 1、製版部 2、印刷部 3、給紙部 4、排紙部 5、排版部 6などを備え、印刷部 3の後段に定着装置 7 0 aが配置されている。原稿読み取り部 1は、印刷すべき原稿が載置される原稿セット台 1 0、原稿セット台 1 0上の原稿の有無を検出する反射型の原稿センサ 1 1， 1 2、原稿セット台 1 0上の原稿を搬送する一対の原稿搬送ロール 1 3， 1 4、一対の原稿搬送ロール 1 3， 1 4を回転駆動するステッピングモータ 1 5、一対の原稿搬送ロール 1 3， 1 4によって搬送される原稿の画像を光学的に読み取り、読み取った画像データを電気信号に変換する密着型のイメージセンサ 1 6、及び原稿セット台 1 0より排出される原稿を載置する原稿排出トレィ 1 7を有する。そして、原稿セット台 1 0に載置された原稿は、一対の原稿搬送ロール 1 3， 1 4によって搬送され、搬送される原稿の画像をィメージセンサ 1 6が読み取る。

製版部 2は、ロールされた長尺状の孔版原紙 1 8を収容する原稿収納部 1 9、原稿収納部 1 9の搬送下流方向に配置されたサーマルへッド 2 0、サーマルへッド 2 0の対向位置に配置されたプラテンロール 2 1、サーマルへッド 2 0及びプラテンロール 2 1の搬送下流方向に配置された一対の原稿送りロール 2 2、プラテンロール 2 1及び原稿送りロール 2 2を回転駆動するラィトパルスモータ 2 3、及ぴ一対の原稿送りロール 2 2の搬送下流方向に配置された原紙カツタ 2 4を有する。そして、プラテンロール 2 1と原稿送りロール 2 2の回転により長尺状の孔版原紙 1 8を搬送し、イメージセンサ 1 6で読み取った画像データに基づいてサーマルへッド 2 0の各点状発熱体が選択的に発熱動作することにより孔版原紙 1 8を加熱穿孔して製版し、この製版された孔版原紙 1 8を原紙力ッタ 2 4で切断して所定長さの孔版原紙 1 8を作製する。

印刷部 3は、外周部分が多孔構造によるィンク通過性の部材で構成され、メインモータ 2 5の駆動力によって図 3の A矢印方向に回転する版胴 2 6、版胴 2 6の外周面に設けられ、孔版原紙 1 8の先端をクランプする原紙クランプ部 2 7、版胴 2 6の検出片 2 8 aを検出することにより版胴 2 6の外周面に孔版原紙 1 8が卷装されているか否かを検出する原紙確認センサ 2 8、版胴 2 6の検出片 2 9を検出することにより版胴 2 6の基準位置を検出する基準位置検出センサ 3 0、メインモータ 2 5の回転を検出するロータリエンコーダ 3 1を有する。そして、基準位置検出センサ 3 0の検出出力に基づいてロータリエンコーダ 3 1の出力パルスを検出することにより版胴 2 6の回転位置を検出する。

また、印刷部 3は、版胴 2 6の内部に配置されたスキージロール 3 2と、このスキージロール 3 2に近接配置されたドクターロール 3 3を有し、スキージロール 3 2とドクターロール 3 3とで囲まれた外周スペースに、紫外光の照射による化学的変化によつて硬化する紫外光硬化型ラジカル重合ィンク (以下、 U Vインクと称す） 3 4が溜められている。回転するスキージローノレ 3 2の外周に付着する U Vインク 3 4がドクターロール 3 3との隙間を通ることによりスキージロール 3 2には所定膜厚の U Vインク 3 4のみが付着し、この所定膜厚の U Vインク 3 4が版胴 2 6の内周面に供給される。また、スキージロール 3 2の対向位置で、且つ、版胴 2 6の外周位置にはプレス口ール 3 5が設けられ、このプレスロール 3 5はソレノィド装置 3 6の駆動力により版胴 2 6の外周面を押圧する押圧位置と、版胴 2 6の外周面から離間する待機位置との間で変位可能に構成されている。プレスロール 3 5は、給紙部 4からの給紙動作に同期して待機位置から押圧位置に変位し、印刷用紙 3 7が版胴 2 6の下部を通過する際のみ押圧位置に位置し、それ以外の時には待機位置に位置する。

そして、製版部 2から搬送される孔版原紙 1 8の先端を原紙クランプ部 2 7でクランプし、このクランプした状態で版胴 2 6が回転されて孔版原紙 1 8が版胴 2 6の外周面に卷装され、版胴 2 6の回転に同期して給紙部 4より搬送されてくる印刷用紙 3 7をプレスロール 3 5で版胴 2 6の孔版原紙 1 8 に押圧することにより印刷用紙 3 7に孔版原紙 1 8の穿孔から U Vインク 3 4が転写されて画像が印刷される。

給紙部 4は、印刷用紙 3 7が積載される給紙台 3 8、給紙台 3 8から最上位置の印刷用紙 3 7のみを搬送させる 1次給紙ロール 3 9， 4 0、 1次給紙ロール 3 9， 4 0によって搬送された印刷用紙 3 7を版胴 2 6の回転に同期して版胴 2 6とプレスロール 3 5間に搬送する一対の 2次給紙ロール 4 1、この一対の 2次給紙ロール 4 1間に印刷用紙 3 7が搬送されたか否かを検出する給紙センサ 4 2を有する。 1次給紙ロール 3 9， 4 0には、給紙クラッチ 4 3を介してメインモータ 2 5の回転が選択的に伝達されるように構成されている。

印刷部 3にて印刷処理された印刷用紙 3 7は、用紙分離爪 4 4により版胴 2 6から離間され、一対の搬送ロール 7 8により定着装置 7 0 aに搬送される。そして、印刷用紙 3 7に印刷された U Vインク 3 4は、定着装置 7 0 a にて硬化 '定着される。尚、定着装置 7 0 aの詳細な構成は、後述する。定着装置 7 0 aにて印刷面の U Vィンク 3 4が硬化 .定着された印刷用紙 3 7は、搬送通路 4 5から排紙部 5の排紙台 4 6に排紙される。排紙台 4 6 上には、排紙フェンスである、一対のサイドフェンス 5 9， 6 0、及ぴェンドフエンス 6 1が設けられている。

排版部 6は、版胴 2 6より使用済みの孔版原紙 1 8を引き剥がしながら搬送する一対の排版ロール 4 7、排版ロール 4 7を回転駆動する排版モータ 4

8、排版ロール 4 7から搬送された孔版原紙 1 8を収納する排版ボックス 4

9、排版ロール 4 7により孔版原紙 1 8が排版ボックス 4 9に搬送されたか否かを検出する排版センサ 5 0を有する。

〔定着装置の構成〕

図 1〜図 3に示すように、第 1の実施形態による定着装置 7 0 aは、印刷部 3の後段に配置され、 U Vインク（光硬化型インク） 3 4で画像が印刷された印刷用紙（記録媒体） 3 7の印刷面（記録面）に UV光（定着用の光）を照射させる U Vランプ（光源） 7 1と、印刷用紙 3 7の搬送路の上方に配置された U Vランプ 7 1と印刷用紙 3 7の間に配置された U V光を透過可能な定着体 7 4 aと、定着体 7 4 aを回転駆動するモータ 7 7と、印刷用紙 3 7の搬送路を挟んで定着体 7 4 aに対向して配置され搬送路上を搬送される印刷用紙 3 7をソレノイド装置 7 6 (加圧手段）の駆動力により定着体 7 4 aとエップするプレスローラ（搬送体） 7 5とを有し、印刷用紙 3 7をソレノィド装置 7 6の駆動力によりプレスローラ 7 5で定着体 7 4 aと二ップしつつ搬送路上を搬送させながら、 U V光を定着体 7 4 a内に透過させて定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射させることで、印刷用紙 3 7の印刷面に印刷された U Vインク 3 4を硬化■定着させる。

U Vランプ 7 1は、 U V光を発光するランプであり、例えば、キセノンフラッシュランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプなどが用いられる。また、 U Vランプ 7 1は、管状ランプでも良いし、球状ランプでも、その他の形状のランプでも良い。リフレタター 7 3は、 U Vランプ 7 1が発光する U V光を、印刷用紙 3 7の印刷面に向けて効率よく反射させるため、設けることが望ましい。 U Vランプ 7 1は、定着体 7 4 aの外部に配置され、定着体 7 4 aとプレスローラ 7 5のエップ部と反対側から、 U V光を定着体 7 4 a に入射して、定着体 7 4 a内に透過させて、定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射させる。

定着体 7 4 aとプレスローラ 7 5は、図 2に示すように、円柱形状を有しており、その回転軸方向が、印刷用紙 3 7の搬送方向に対して直交する方向に沿って配置され、印刷用紙 3 7の搬送方向の幅と同一、もしくはそれ以上の全長を有する。これにより、定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面は、その全幅方向で線接触で密着する。

また、定着体 7 4 aは、紫外線域、可視光線域、赤外線域の各波長帯、すなわち 200nmないし 1300nmの周波数帯域の光を透過可能な素材により形成される。より好ましくは、定着体 7 4 aは、 200nmないし 500nmの紫外線域を含む周波数帯域の光を透過可能な、例えば、石英ガラスなどで形成される。また、定着体 7 4 aは、その回転軸を中心に回転自在に構成されており、モータ 7 7により印刷用紙 3 7の搬送速度と同等の周速度で回転駆動されて印刷用紙 3 7を搬送する。

以上のように構成された定着装置 7 0 aは、ソレノイド装置 7 6による駆動力により定着体 7 4 aとプレスローラ 7 5とで印刷用紙 3 7をニップしつつ、印刷用紙 3 7を搬送させながら U V光を定着体 7 4 a内に透過させて、定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射させる。これにより、プレスローラ 7 5と定着体 7 4 aによりエップされている部分の印刷用紙 3 7の U Vインク 3 4は定着体 7 4 aと密着するため、密着部分の空気（酸素）が遮断されて U Vインク 3 4に U V光が直接照射されるので、空気（酸素）中で硬化 ·定着する場合に比べて、硬化 ·定着に要する U Vランプ 7 1の U V光照射エネルギーを低減できる。

さらに、図 5に示すように、定着体 7 4 aが集光効果を生じる円柱形状のため、 U Vランプ 7 1から照射され、定着体 7 4 aに入射された U V光は、入射された側と反対側の定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7との接触部付近に集光され、プレスローラ 7 5と定着体 7 4 aによる酸素の遮断効果と相乗して、より効率的に U Vインク 3 4の硬化 '定着が促進される。従って、照射時間を同じにすれば、より照射エネルギーの小さい U Vランプ 7 1を用いても、 U Vインク 3 4の硬化 ·定着が可能となり、従来と同じ照射エネルギーの高いメタルハイドランプなどの U Vランプ 7 1を用いた場合には、従来よりも短時間で U Vインク 3 4の硬化 '定着が可能となる。よって、発光や冷却などに費やしていたコストを従来よりも軽減できる。

さらにまた、図 4に示すように、従来は、印刷用紙 3 7の搬送路の上方に設置された U Vランプ 7 1から U V光を直接、及びリフレタター 7 3により反射させて照射することにより、印刷用紙 3 7の印刷面に印刷された U Vィンク 3 4を硬化■定着させていたが、 U Vィンク 3 4の印刷面上での硬化 . 定着状態は、 U Vインク 3 4の印刷面への転移状況や印刷面の平滑度などに左右され、凹凸等のバラツキが生じる場合があった。

それに対して、本実施の形態による定着装置 7 0 aによれば、図 5に示すように、定着体 7 4 aとプレスローラ 7 5とで印刷用紙 3 7をニップしつつ搬送して、定着体 7 4 aの外部に配置された U Vランプ 7 1から U V光を定着体 7 4 a内に透過させて、定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射することにより、印刷用紙 3 7の印刷面に印刷された U Vインク 3 4を硬化 ·定着させているため、 U Vィンク 3 4の印刷面への転移状況や印刷面の平滑度などに左右されず、 U Vインク 3 4を平滑に硬化 .定着することができる。そのため、印刷物としての視覚的な品質も向上する。 [第 2の実施形態]

図 6に示すように、第 2の実施形態による定着装置 7 0 bは、印刷部 3の後段に配置され、 U Vインク（光硬化型インク） 3 4で画像が印刷された印刷用紙（記録媒体） 3 7の印刷面（記録面）に U V光（定着用の光）を照射させる U Vランプ（光源） 7 1と、印刷用紙 3 7の搬送路上に配置された U V光を透過可能な定着体 7 4 bと、定着体 7 4 bを回転駆動するモータ 7 7 と、印刷用紙 3 7の搬送路を挟んで定着体 7 4 bに対向して配置され、搬送路上を搬送される印刷用紙 3 7をソレノイド装置 7 6 (加圧手段）の駆動力により定着体 7 4 bとニップするプレスローラ（搬送体） 7 5とを有する。更に、 U Vインク 3 4の硬化 .定着前に U V光が印刷用紙 3 7に洩れることを防止する遮蔽板 9 2が設けられている。

定着体 7 4 bは、 U V光を透過可能な、例えば石英ガラスなどにより円筒状に形成され、円筒内部に U Vランプ 7 1を配置するように構成されている。そして、ソレノィド装置 7 6の駆動力によりプレスローラ 7 5で印刷用紙 3 7を定着体 7 4 bとエップしつつ搬送路上を搬送させながら、 U Vランプ 7 1から U V光を定着体 7 4 bに透過させて、定着体 7 4 bと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射させることで、印刷用紙 3 7の印刷面に印刷された U Vィンク 3 4を硬化 .定着させる。

これにより、プレスローラ 7 5と定着体 7 4 bによりニップされている部分の印刷用紙 3 7の U Vインク 3 4は定着体 7 4 bと密着するため、密着部分の空気（酸素）を遮断して U V光が U Vインク 3 4に直接照射されるので、空気（酸素）中で硬化 ·定着する場合に比べて、硬化 *定着に要する U V光照射エネルギーを低減できる。さらに、 U Vランプ 7 1を、定着体 7 4 b內部に配置して U Vランプ 7 1と印刷用紙 3 7との照射距離を小さくできるので、 U Vランプ 7 1の照射エネルギーを小さくできる。

[第 3の実施形態] 第 3の実施形態は、第 1の実施形態をより効率的にするためになされたものであり、定着体 7 4 aに入射される U V光を、定着体 7 4 aの受光面積、即ち直径の範囲以上に拡大し、定着体 7 4 aに入射する U V光の入射角度を大きくして、集光点を定着体 7 4 aのより外周に近い方向に移動させて、定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射される U V光を增大させるものである。

つまり、第 3の実施形態における定着装置 7 0 cは、図 7に示すように第 1の実施形態による定着装置 7 0 aに集光手段 8 0を付加したものである。他は第 1の実施形態による定着装置 7 0 aと同一であり、詳細な説明は省略する。

集光手段 8 0は、 U Vランプ 7 1と定着体 7 4 aとの間に設置され、 U V ランプ 7 1から放射状に照射される U V光を屈折させて集光して、定着体 7 4 aに第 1の実施形態より大きな角度で U V光を入射させる。このように構成することで集光手段 8 0は、定着体 7 4 aに入射される U V光を増加させると共に、定着体 7 4 aに入射する U V光の入射角を大きな角度に変化させるので、集光点（焦点）が定着体 7 4 aのより外周に近い方向に移動して、定着体 7 4 aと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射される U V光は増大する。

また、第 1の実施形態と同様に、プレスローラ 7 5と定着体 7 4 aによりニップされている部分の印刷用紙 3 7の U Vィンク 3 4は定着体 7 4 aと密着するため、密着部分の空気（酸素）が遮断され、さらに第 1の実施形態に比べエネルギー密度の高い U V光が照射されるので、硬化 ·定着に要する U Vランプ 7 1の U V光照射エネルギーをさらに低減できる。

[第 4の実施形態]

図 8は、本発明に係る印刷装置の一実施形態の概略を示す図である。図 8 に示す印刷装置は、 U Vィンク 3 4を吐出するィンクジェットへッド 8 6 ^ 有する印刷部 3と定着装置 7 0 dを備えている。

定着装置 7 0 dはインクジヱットへッド 8 6の後段に配置され、 U Vインク（光硬化型インク） 3 4で画像が外周面に形成される定着体 7 4 dと定着体 7 4 dの外周面に形成された画像が転写される印刷用紙（記録媒体） 3 7 の印刷面（記録面）との密着部に U V光（定着用の光）を照射させる U Vランプ（光源） 7 1と、印刷用紙 3 7の搬送路を挟んで定着体 7 4 dと対向して配置され、搬送路を搬送される印刷用紙 3 7をソレノィド装置（加圧手段） 7 6の駆動力により定着体 7 4 dとニップするプレスローラ（搬送体） 7 5 とを有する。また、 U Vランプ 7 1が発光する U V光を効率よく反射するリフレタター 7 3と、 U Vランプ 7 1から発光された U V光が不要な空間に漏れ出さないように制限するための遮蔽板 9 4を有する。

定着体 7 4 dとプレスローラ 7 5は円柱形状を有しており、その回転軸方向は、印刷用紙 3 7の搬送方向に対して直交する方向に沿って配置され、印刷用紙 3 7の搬送方向の幅と同一、もしくはそれ以上の全長を有し、その回転軸を中心に回転可能に支持されている。

さらに、定着体 7 4 dは、 U V光を透過可能な、例えば、石英ガラスなどにより円柱状に形成され、プレスローラ 7 5との二ップ部上流側の定着体 7 4 dの外周面とインクジエツトへッド 8 6の吐出口は対向する位置に配置されている。

印刷動作を行う際には、定着体 7 4 dはモータ 9 3により図 8に示す矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動され、インクジェットヘッド 8 6から U Vィンク 3 4が定着体 7 4 dの外周面に吐出され、プレスローラ 7 5のニップ部上流側の定着体 7 4 dの外周面に画像（裏表逆転画像）が形成される。この場合、インクジェットヘッド 8 6とモータ 9 3は図示しない制御部に制御され、インクジェットヘッド 8 6の動作に合わせて定着体 7 4 dは回転駆動される。また、インクジェットヘッド 8 6はシリアルヘッドタイプ、ラインへッドタイプの何れでも良く、技術的には公知であるので説明は省略する。そして、ソレノィド装置 7 6に駆動されるプレスローラ 7 5と定着体 7 4 dで印刷用紙 3 7をエップし、定着体 7 4 dと印刷用紙 3 7を密着させることで、定着体 7 4 dの外周面に形成された画像が印刷用紙 3 7に転写される。またこの時、定着体 7 4 dとプレスローラ 7 5とで印刷用紙 3 7をニップしつつモータ _{9 3}で定着体 ₇ 4 dを回転駆動して搬送させながら、定着体 7 4 dとプレスローラ 7 5のニップ部と反対側から U V光を定着体 7 4 dに入射して定着体 7 4 dに透過させて、定着体 7 4 dと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に照射させることで、印刷用紙 3 7の印刷面に転写された U Vインク 3 4を硬化 '定着させる。

尚、定着体 7 4 dの外周面に吐出された U Vインク 3 4のうち、印刷用紙 3 7の印刷面に転写されなかった U Vィンク 3 4は、定着体 7 4 dの外周面に摺接するクリーニング部 9 0によって除去され、図示しない廃インク排出部に排出される。また、 U Vインク 3 4の転写や除去を助長するため、定着体 7 4 dの外周面に、 U V光透過性の防着膜加工を施しても良い。

[実験用定着装置]

ここで、上記各実施の形態による光硬化型インクの定着装置、定着方法、及ぴ印刷装置についての理解をさらに深めるために、本発明者により行われた実験結果を例示する。

図 9〜図 1 1は、実験用に試作した定着装置 7 0 eの構成を示す概略図である。定着装置 7 0 eは、紫外線発生部と光ファイバ一で構成され、紫外線発生部で発生した U V光を光フアイパーの先端から照射する U V発生装置 7 2と、 U V光を透過可能な定着体 7 4 eと、定着体 7 4 eを回転駆動させるモータ 9 6と、定着体 7 4 eに対向して配置され、搬送路上を搬送される印刷用紙をソレノィド装置 9 8の駆動力により定着体 7 4 eとニップするプレスローラ 9 7とを有する。さらに定着装置 7 0 eは、電源装置 8 2、受光器と本体とからなる UVセンサ装置（UV光量計） 81などを有する。

尚、 UVセンサ装置 81は、「紫外線積算光量計 UIT- 150」（ゥシォ電機 (株） )を使用した。また、 U V発生装置 72 ίま、「ACTICUREMODELA4000」 (EFOS Inc.) を使用した。定着体 74 eは、直径 30mmの石英ガラス棒を用い、プレスローラ 97の材質は POM (Polyoxymethylene；ポリアセタール）である。

〔実験例 1〕

定着体 74 eによるプレスローラ 97との接触部での UV光の集光の程度を調べるために、先ず、定着装置 70 eからプレスローラ 97を除去し、図 12 Aに示すように、受光器を、定着体 74 eとプレスローラ 97の-ップ位置に設置した場合、すなわち UV発生装置 72の光ファイバ一の先端から照射され定着体 74 eを透過して定着体 74 eと印刷用紙 37の印刷面との密着部に集光される UV光の照射エネルギーを測定した。

そして、図 12Bに示すように、受光器をそのままの状態に保ち、定着体 74 eを除去した場合、すなわち UV発生装置 72の光ファイバ一の先端から照射され直接照射される U V光の照射エネルギーを測定した。

図 13に測定結果を示すように、定着体 74 eを透過して受光器で受光さ. れる UV光の照射エネルギーは 175.0 J (図 12Aの場合）であるのに対し、定着体 74 eを除去して直接受光器で受光される UV光の照射エネルギ一は 25.5J (図 1 2 Bの場合）であった。

従って、図 5に示したように、円柱形状を有する定着体 74 eによる集光効果によって、 UV発生装置 72の光ファイバ一の先端から照射された UV 光が、定着体 74 eとプレスローラ 97のエップ部に集光されて、照射エネルギ一が一桁違うことが解る。

〔実験例 2〕

集光手段 80の効果を調べるために、実験例 1と同一の定着装置 70 eを使用して、プレスローラ 9 7を除去し、図 1 4 Aに示すように集光手段 8 0 を設置し、受光器を定着体 74 eとプレスローラ 9 7の-ップ位置に設置した場合、即ち、 UV発生装置 7 2の光ファイバ一の先端から照射され集光手段 8 0により集光されて、集光手段 8 0が設置されない場合に定着体 74 e に入射される入射角度よりも大きな角度で入射された UV光が、定着体 7 4 eを透過して定着体 74 eと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に集光される UV光の照射エネルギーを測定した。

そして、図 1 4 Bに示すように、定着装置 7 0 eや受光器をそのままの状態に保ち、集光手段 8 0を除去した場合、即ち UV発生装置 7 2の光フアイパーの先端から照射される UV光が直接定着体 74 eに入射されて、定着体 74 eを透過して、定着体 74 eと印刷用紙 3 7の印刷面との密着部に集光される UV光の照射エネルギーを測定した。

尚、集光手段 8 0は石英ガラスで形成された凸レンズで、焦点距離は 770mm、口径は 4フ.5mm、長さは 210mm である。

図 1 3に測定結果を示すように、集光手段 8 0を設置した場合の受光器で受光される UV光の照射エネルギーは 35.0 J (図 1 4 Aの場合）であるのに対し、集光手段 8 0を除去した場合の受光器で受光される UV光の照射ェネルギ一は 10.2 J (図 1 2 Bの場合）であった。

従って、集光手段 8 0による集光効果によって、 UV発生装置 7 2の光フアイパーの先端から照射される UV光が集光手段 8 0により集光されて、定着体 74 eとプレスローラ 9 7のニップ部に集光されて、照射エネルギーが増大していることが解る。

〔実験例 3〕

先ず、はがき用紙 3 7 a， 3 7 b, 3 7 cに、図 1 7〜図 1 9に示すような印刷画像を UVインク 34を用いて印刷した。印刷に用レ、た印刷装置として、「RISO MEISTER CP150」（理想科学工業（株））を使用した。そして、図 1 6に示すように、定着装置 7 0 eを用いて、印刷直後のはがき用紙 3 7 a， 3 7 b, 3 7 cを、表 1に示す条件でそれぞれ、定着体 74 _eとプレスローラ 9 7との間を搬送させながら、 UV光を照射して、はがき用紙 3 7 a， 3 7 , 3 7 cの印刷面の UVィンク 34を硬化'定着させた。尚、 UV発生装置 7 2の光ファイバ一の先端から定着体 74 eとプレスローラ 7 5の接触部までの距離を 200mm とした（UV発生装置 7 2の光フアイバーの先端から照射された UV光が、定着体 74 eの全長を照射するための距離）。

[表 1 ]

尚、表 1において、「搬送速度」は、モータ 9 6により回転駆動される定着体 74 eが、はがき用紙 3 7 a， 3 7 b, 3 7 cを搬送する速度であり、「UV光の照射エネルギー」は、定着体 74 eとプレスローラ 9 7の接触部近傍（図 1 2 Aに示す受光器を水平方向に 60mm移動した位置）における、 U V発生装置 7 2の光フアイバーの先端から照射され直接受光器で受光される UV光の照射エネルギーである。また、「プレスローラの押圧力」は、プレスローラ 9 7がはがき用紙 3 7 a， 3 7 b, 3 7 cを定着体 74 eとニップする力である。

そして、 UVインク 34の硬化'定着直後の各はがき用紙 37 a , 37 b, 37 cの印刷面を、図示しないクロックメータにて 3往復摩擦し、 UVインク 34の転移や剥離の状況を観察した。尚、クロックメータは、「CROCK METER MODEL CM— 1」 (ATLAS ELECTRIC DEVICE CO.) を使用した。図 20〜図 22は、各はがき用紙 37 a， 37 b, 37 cのクロックメータにて摩擦を加えた部分を拡大した写真画像である。

図 20A， 2 O Bは、ケース 1の拡大写真画像であり、クロックメータの摩擦によって、硬化 '定着していない UVインク 34が、はがき用紙 37 a の印刷部の繊維から剥離し、他の繊維部の両端に転移している様子がわかる。図 21A， 2 I Bは、ケース 2の拡大写真画像であり、クロックメータの摩擦による、はがき用紙 37 bの印刷部の繊維からの UVインク 34の剥離や他の繊維部への転移が殆ど見られず、確実に硬化 ·定着している。

図 22 A， 22 Bは、ケース 3の拡大写真画像であり、ケース 2に比べて、はがき用紙 37 cの印刷部の繊維から剥離や他の繊維部へ転移している UV インク 34が若干見られるものの、ケース 1に比べて剥離 ·転移が少ない。以上のことから、プレスローラ 97と定着体 74 eによりはがき用紙 37 a, 37 b, 37 cをニップする力（プレスローラ 97の押圧力）が強いほど、 UVインク 34の硬化 ·定着が促進されることがわかる。

以上、第 1の実施形態〜第 4の実施形態、及び実験例について詳細に説明したが、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。

例えば、上述の各実施の形態においては、定着装置を印刷装置に組み込んだ構成を示したが、定着装置と印刷装置はそれぞれ独立した構成としても良い。

また、上述の実施形態において、定着体 74 a， 74 b, 74 cと印刷用紙 3 7の印刷面を密着させる加圧手段としてプレスローラ 7 5を駆動するソレノイド装置 7 6で説明したが、逆に、プレスローラ 7 5を固定して、定着体 7 4 a， 7 4 b , 7 4 cを駆動する加圧手段により定着体 7 4 a , 7 4 b , 7 4 cと印刷用紙 3 7の印刷面を密着させても良い。

また、定着体 7 4 a， 7 4 b , 7 4 cと記録媒体の搬送路を挟んで対向する位置に設けられる搬送体としてプレスローラ 7 5の例で説明したが、図 2 3に示すようなプーリー 6 6、ベルト 6 7、支持部 6 8等から構成されるべルト搬送手段 6 5でも良い。

また、印刷用紙 3 7の印刷面に U Vインク 3 4で印刷する印刷部 3として、孔版印刷装置とインクジヱットへッド式の印刷装置を例示したが、 U Vインクで印刷できる印刷装置または印刷方式なら良く、例えば、凹版、凸版、平版などの各印刷装置または印刷方式に適用することができる。

従って、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであつて、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。産業上の利用の可能性

本発明によれば、光硬化型インクを用いた印刷処理において、光硬化型ィンクの硬化や定着に要する光照射エネルギーを低減できる。

Claims

求の範囲

1 . 光硬化型インクで印刷された記録媒体の記録面に定着用の光を照射する光源、と、

印刷された前記記録媒体の搬送路に配置され、円柱状に形成され前記定着用の光を透過可能な定着体と、

前記搬送路を挟んで前記定着体と対向して配置された搬送体と、前記定着体と前記搬送体とをニップする加圧手段を有し、

前記加圧手段によりニップされた前記定着体と前記搬送体との間に前記記録媒体を搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、前記定着体を透過した前記定着用の光を前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型ィンクを硬化■定着させること

を特徴とする光硬化型ィンクの定着装置。

2 . 前記定着体と前記搬送体は、その回転軸廻りに回転可能に支持され、前記回転軸が印刷された前記記録媒体の搬送方向に対して直交する方向に配置され、前記回転軸方向の全長が前記記録媒体の搬送方向と直交する方向の幅以上であること

を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光硬化型インクの定着装置。

3 . 前記定着体と前記搬送体は、その周速度が印刷された前記記録媒体の搬送速度と同等であること

4 . 前記光源は、前記定着体の外部に配置され、前記定着体に前記定着用の光を前記定着体と前記搬送体とのニップ部の反対側から入射して、前記定着体に透過させて、前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射させることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光硬化型インクの定着装置。

5 . 前記光硬化型インクの定着装置は、前記定着用の光を集光する集光手段を有し、

前記集光手段は、前記光源と前記定着体との間に配置され、前記光源から照射される定着用の光を集光して前記定着体に入射させること

6 . 前記定着体は、円筒形に形成され、前記光源は、前記定着体の内部に配置され、前記定着用の光を前記定着体の内部から透過させて前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射させること

7 . 前記定着体は、波長が 200nmないし 1300nmの光を透過可能な材質で形成されること

を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光硬化型ィンクの定着装置。

8 . 前記定着体は、石英ガラスで形成されること

9 . 前記光硬化型インクの定着装置は、前記定着体を回転駆動させる駆動手段を有し、

前記定着体は、前記駆動手段により回転駆動されることで前記記録媒体を搬送すること

1 0 . 前記定着用の光は、紫外光であり、

前記光硬化型ィンクは紫外線硬化型ラジカル重合ィンクであることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光硬化型ィンクの定着装置。

1 1 . 印刷された記録媒体の搬送路に配置され円柱状に形成され、光源から照射される定着用の光を透過可能な定着体と、前記搬送路を挟んで前記定着体に対向して配置された搬送体とを加圧手段によりニップしつつ光透過型ィンクで印刷された記録媒体を前記搬送路に搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、

前記定着体を透過した前記定着用の光を、前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型インクを硬化 ·定着させること

を特徴とする光硬化型ィンクの定着方法。

1 2 . 前記光源を、前記定着体の外部に配置し、前記定着体に前記定着用の光を前記定着体と前記搬送体とのニップ部の反対側から入射して、前記定着体に透過させて、前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射させること

を特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の光硬化型インクの定着方法。

1 3 . 前記定着用の光を集光する集光手段を、前記光源と前記定着体との間に配置し、

前記集光手段は、前記光源から照射される定着用の光を集光して前記定着体に入射させること

を特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の光硬化型ィンクの定着方法。

1 4 . 前記定着用の光を、円筒形状に形成された前記定着体の内部に配置された前記光源から前記定着体に透過させて、前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射させること

1 5 . 記録媒体の記録面に光硬化型ィンクで印刷する印刷部と、

前記印刷部で印刷された前記記録媒体の記録面に定着用の光を照射する光源と、

前記定着体を挟んで前記定着体と対向して配置された搬送体と、前記定着体と前記搬送体とをニップする加圧手段とを有し、

前記加圧手段により二ップされた前記定着体と前記搬送体との間に前記記録媒体を搬送して、前記定着体と前記記録媒体の記録面とを密着させ、前記定着体を透過した前記定着用の光を前記定着体と前記記録媒体の記録面との密着部に照射して、前記記録媒体の記録面に印刷された前記光硬化型ィンクを硬化 ·定着させること

を特徴とする印刷装置。

1 6 . 前記印刷部は、前記定着体の外周面に光硬化型インクで画像を形成し、

前記加圧手段によりニップされ、外周が光硬化型インクで画像形成された前記定着体と前記搬送体との間に前記記録媒体を搬送して、

前記光硬化型ィンクを前記記録媒体の記録面に転写しつつ、前記記録媒体の記録面に転写された前記光硬化型インクを硬化 ·定着させること

を特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の印刷装置。