(57)【要約】      （修正有）【課題】装置サイズの増大を抑えて、効率良くＵＶ照射を行うことができる活性エネルギー線照射装置を提供する。【解決手段】ＵＶ照射装置１００は、活性エネルギー線の照射によって硬化する材料が供給された基材の表面の第１の境界層を剥離する境界層剥離部１０２と、境界層剥離部の搬送方向下流に配置され、第１の境界層を剥離した後の基材に対して窒素を供給して、基材の表面に第２の境界層を形成する窒素供給部１０３と、窒素供給部の搬送方向下流に配置され、第２の境界層が形成された基材に対して活性エネルギー線を照射する照射部１０４と、を具備し、境界層剥離部は、搬送路内の基材から剥離された空気を含む境界層内外の空気を排気する排気流路１２１を備え、排気流路は、基材に対向して開口した吸い込み口１２２において、搬送路に対向する面に沿って境界層内外の空気を排気流路へ流れさせる曲線部１２３を有する。【選択図】図２
2018143985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を搬送する搬送路に対向して配置される活性エネルギー線照射装置であって、
活性エネルギー線の照射によって硬化する材料が供給された基材の表面の第１の境界層を剥離する境界層剥離部と、
前記境界層剥離部の搬送方向下流に配置され、前記第１の境界層を剥離した後の前記基材に対して窒素を供給して、前記基材の表面に第２の境界層を形成する窒素供給部と、
前記窒素供給部の搬送方向下流に配置され、前記第２の境界層が形成された前記基材に対して活性エネルギー線を照射する照射部と、
を具備し、
前記境界層剥離部は、
前記搬送路内の前記基材から剥離された空気を含む境界層内外の空気を排気する排気流路を備え、
前記排気流路は、前記基材に対向して開口した吸い込み口において、前記搬送路に対向する面に沿って前記境界層内外の空気を前記排気流路へ流れさせる曲線部を有する、
活性エネルギー線照射装置。
【請求項２】
前記境界層剥離部の搬送方向上流に配置され、前記活性エネルギー線照射装置の外部からの空気の流入を防ぐように、前記基材に向かって気体を噴射する遮断部、をさらに具備する、
請求項１に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項３】
前記遮断部は、前記気体の周辺の空気をコアンダ効果によって巻き込むように、前記基材に向かって前記気体を噴射する、
請求項２に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項４】
前記排気流路の幅は、前記搬送路に対向する前記活性エネルギー線照射装置の面と前記材料が供給された前記基材の面との間の空隙以下の長さである、
請求項１から３の何れか一項に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項５】
前記排気流路において空気が排気される速度は、前記基材の搬送速度以上である、
請求項１から４の何れか一項に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項６】
前記窒素供給部において窒素が前記基材に噴出される速度は、前記基材の搬送速度以上である、
請求項１から５の何れか一項に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項７】
前記窒素供給部は、搬送方向上流側へ傾斜した角度で、前記基材に窒素を噴出する、
請求項１から６の何れか一項に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項８】
前記搬送路に対向する前記活性エネルギー線照射装置の面と前記材料が供給された前記基材の面との間の空隙は、１．６ｍｍ以上である、
請求項１から７の何れか一項に記載の活性エネルギー線照射装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一項に記載の活性エネルギー線照射装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性エネルギー線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置は、インク滴を基材（用紙等）に塗布することにより、基材表面に画像を形成する。インクジェット方式の画像形成装置において用いられるインク（材料）には、例えば、紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）の照射により硬化するＵＶ硬化性インクがある。
【０００３】
画像形成装置において、ＵＶを基材に照射するＵＶ照射装置では、基材表面に存在する空気（境界層）中の酸素による硬化阻害が発生してしまう問題がある。
【０００４】
この硬化阻害を改善するために、特許文献１には、ＵＶ硬化性インクの硬化阻害物質である酸素を含む空気を排除するガス（例えば、窒素ガス）を、ＵＶ硬化性インクが塗布された基材に供給する方法が提案されている。具体的には、特許文献１に開示されたＵＶ照射装置は、基材搬送時に形成される基材表面上の境界層の流れを整えて、気流を安定させる区間と、気流が安定した境界層を吸い込むことにより、境界層を基材から剥離する排気流路と、境界層が剥離した基材に窒素ガスを供給し、基材表面に窒素による境界層を形成する窒素供給部とを含む構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７２６６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたＵＶ照射装置の構成では、基材表面の境界層を剥離する際に、境界層の気流を安定させるための区間を設ける必要があるため、ＵＶ照射装置のサイズが大きくなってしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、装置サイズの増大を抑えて、効率良くＵＶ（活性エネルギー線）照射を行うことができる活性エネルギー線照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る活性エネルギー線照射装置は、
基材を搬送する搬送路に対向して配置される活性エネルギー線照射装置であって、
活性エネルギー線の照射によって硬化する材料が供給された基材の表面の第１の境界層を剥離する境界層剥離部と、
前記境界層剥離部の搬送方向下流に配置され、前記第１の境界層を剥離した後の前記基材に対して窒素を供給して、前記基材の表面に第２の境界層を形成する窒素供給部と、
前記窒素供給部の搬送方向下流に配置され、前記第２の境界層が形成された前記基材に対して活性エネルギー線を照射する照射部と、
を具備し、
前記境界層剥離部は、
前記搬送路内の前記基材から剥離された空気を含む境界層内外の空気を排気する排気流路を備え、
前記排気流路は、前記基材に対向して開口した吸い込み口において、前記搬送路に対向する面に沿って前記境界層内外の空気を前記排気流路へ流れさせる曲線部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、装置サイズの増大を抑えて、効率良くＵＶ照射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施の形態に係るＵＶ照射装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施の形態の変形例に係るＵＶ照射装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】本実施の形態の変形例に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図５Ａ】本実施の形態に係る画像形成装置の他の構成を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】本実施の形態に係る画像形成装置の他の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図１に示す画像形成装置１は、インクジェット方式の画像形成装置である。画像形成装置１は、ＵＶ照射装置１００と、搬送部２００と、画像形成部３００とを具備する。
【００１３】
なお、本発明は、ＵＶを照射する場合に限定されず、ＵＶ以外の他の活性エネルギー線を照射する装置（つまり、活性エネルギー線照射装置）であってもよい。
【００１４】
搬送部２００は、例えば、搬送ベルト２０１で構成され、少なくとも、ローラー２０２、２０３にループ状に張架される。例えば、ローラー２０２、２０３の少なくとも一方は駆動ローラーで構成され、搬送ベルト２０１は、反時計回りに駆動され、搬送ベルト２０１上に保持された基材Ｐは、図１に示す右側（上流側）から左側（下流側）へ搬送される。なお、搬送部２００は、ベルトに限らず、ドラムによって構成されてもよい。
【００１５】
画像形成部３００は、インクジェットヘッド３０１Ｙ、３０１Ｍ、３０１Ｃ、３０１Ｋを備え、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のＵＶ硬化性インクを、搬送部２００によって搬送されてくる基材Ｐの表面に供給（付与）する。
【００１６】
ＵＶ照射装置１００は、画像形成部３００によってＵＶ硬化性インクが供給された基材Ｐに対してＵＶを照射して、ＵＶ硬化性インクを硬化させる。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態に係るＵＶ照射装置１００の構成を概略的に示す図である。
【００１８】
図２において、ＵＶ照射対象である基材Ｐは、搬送部２００に保持され、図１の右側（搬送方向上流側）から左側（搬送方向下流側）に向かって搬送される。また、基材Ｐには、搬送方向上流側（図１の右側）に設けられた画像形成部３００（図１を参照）においてＵＶ硬化性インクが供給されている。
【００１９】
ＵＶ照射装置１００は、基材Ｐを搬送する搬送部２００の搬送路と対向して配置される。すなわち、ＵＶ照射装置１００は、搬送される基材ＰのＵＶ硬化性インクが供給された面（図２では上面）と対向する位置に配置される。ＵＶ照射装置１００は、ＵＶ照射装置１００の下を通過する基材Ｐに対してＵＶを照射することにより、基材Ｐに供給されているＵＶ硬化性インクを硬化させる。
【００２０】
ＵＶ照射装置１００は、基材Ｐの搬送方向上流側（図２の右側）から順に、遮断部１０１、境界層剥離部１０２、窒素供給部１０３、照射部１０４、層流確保部１０５を備える。
【００２１】
遮断部１０１は、ＵＶ照射装置１００の外部からの空気の流入を防ぐように、搬送されてくる基材Ｐに向かって気体（例えば、空気）を噴射する。すなわち、遮断部１０１は、ＵＶ照射装置１００の外部から流入される空気を遮断するエアカーテンの機能を有する。
【００２２】
具体的には、遮断部１０１には、流体供給路１１１が設けられる。流体供給路１１１の一端は、図示しない配管を介して空気の供給源に接続されている供給口１１２である。流体供給路１１１の他端は、供給口１１２を介して供給された空気を基材Ｐの表面に向けて噴射する噴射口１１３である。噴射口１１３から基材Ｐの表面に向けて吹き出される空気により、ＵＶ照射装置１００の外部（図２では右側）からの空気の流入を抑えることができる。
【００２３】
なお、遮断部１０１の噴射口１１３には、ＵＶ照射装置１００の外側から内側に向かって下方向に傾斜する傾斜部１１４が形成されている。傾斜部１１４を設けることにより、遮断部１０１は、物体の表面に沿って流体（ここでは空気）が移動する性質（コアンダ効果）を利用することができる。すなわち、流体供給路１１１を介して流体（ここでは、空気とする）Ａが供給されると、空気Ａの周辺の空気Ｂも、傾斜部１１４に沿って空気Ａの流れに巻き込まれて、基材Ｐの表面に向かって流れていく。なお、流体としては、空気に限定されず、他の流体でもよい。
【００２４】
つまり、遮断部１０１は、傾斜部１１４を形成することによって、空気Ａの周辺の空気Ｂをコアンダ効果によって巻き込むように、基材Ｐに向かって空気を噴射する。換言すると、遮断部１０１は、傾斜部１１４によって、基材Ｐの表面に噴射される空気量を増幅させる。これにより、遮断部１０１は、空気Ａの供給量よりも多くの量の空気を基材Ｐの表面に噴射することができるので、ＵＶ照射装置１００の外側からの空気の流入を効率良く遮断することが可能となる。
【００２５】
境界層剥離部１０２は、ＵＶ硬化性インクが供給された基材Ｐの表面に形成された境界層（第１の境界層に相当する）を剥離（破壊）する。
【００２６】
具体的には、境界層剥離部１０２には、排気流路１２１が設けられる。排気流路１２１は、基材Ｐの搬送路（搬送ベルト２０１（又は基材Ｐの表面）とＵＶ照射装置１００の搬送ベルト２０１に対向する面との間の空間）内の基材Ｐから剥離された空気を含む境界層内外の空気を排気する。排気流路１２１の一端は、基材Ｐの表面に対向して開口した吸い込み口１２２である。排気流路１２１の他端は、例えば、排気ポンプ又は排気ファン（図示せず）に接続される排気口１２４である。
【００２７】
本実施の形態では、境界層剥離部１０２は、吸い込み口１２２（上流側、下流側、又は何れか一方）において、ＵＶ照射装置１００の基材Ｐの搬送路に対向する面に沿って境界層内外の空気を排気流路１２１へ流れさせる曲線部１２３を有する。つまり、図２に示すように、ＵＶ照射装置１００の基材Ｐの搬送路に対向する面と、排気流路１２１とのなす角部にＲを持たせる。
【００２８】
ここで、搬送路内のＵＶ照射装置１００と基材Ｐとの間の空間に存在する空気Ｃは、境界層剥離部１０２による排気によって、ＵＶ照射装置１００の境界層剥離部１０２の基材Ｐに対向する壁面に沿って排気流路１２１に流れていく（空気Ｄ）。つまり、境界層剥離部１０２の基材Ｐに対向する壁面に沿って層流が発生する。このとき、図２に示すように、吸い込み口１２２において曲線部１２３を形成することにより、ＵＶ照射装置１００と基材Ｐとの間の空間から排気流路１２１に向かって、曲線部１２３に沿って空気Ｃを滑らかに流すことができる。
【００２９】
また、吸い込み口１２２において曲線部１２３を設けることにより、吸い込み口１２２の面積が増加するので、ＵＶ照射装置１００と基材Ｐとの間の空間からの空気Ｃの吸い込み量が増え、境界層剥離の効率を向上させることができる。
【００３０】
窒素供給部１０３は、境界層剥離部１０２において境界層を剥離した後の基材Ｐに対して窒素（Ｎ２）を供給して、基材Ｐの表面に境界層（以下、「窒素境界層」と呼ぶ。第２の境界層に相当する）を形成する。
【００３１】
具体的には、窒素供給部１０３には、窒素供給路１３１が設けられている。窒素供給路１３１の一端は、窒素の供給源となる窒素発生器（図示せず）に接続されている供給口１３２である。窒素供給路１３１の他端は、基材Ｐの表面に対向して開口し、窒素を基材Ｐの表面に噴射する噴射口１３３である。
【００３２】
また、窒素供給部１０３は、窒素境界層の形成時に窒素を基材Ｐの表面に向かって噴射することにより、遮断部１０１と同様、基材Ｐの周辺に残存する空気の照射部１０４への流入を防ぐエアカーテンとして機能する。
【００３３】
また、窒素供給部１０３には、基材Ｐの表面上に形成される窒素境界層を安定させるための層流確保部１３４が設けられている。
【００３４】
照射部１０４は、搬送される基材Ｐ（窒素境界層が形成された基材Ｐ）の表面にＵＶを照射し、基材Ｐに供給されたＵＶ硬化性インクを硬化させる。照射部１０４は、例えば、ＵＶＬＥＤ（Ultra Violet Light Emitting Diode）によって構成されてもよい。
【００３５】
層流確保部１０５は、基材Ｐの表面上に形成される窒素境界層を安定させるために設けられる。すなわち、ＵＶ照射装置１００において、照射部１０４の上流側および下流側に層流確保部１３４、１０５を設けることにより、照射部１０４のＵＶ照射区間における窒素境界層を安定させることができる。これにより、照射部１０４は、硬化阻害物質である空気（酸素）を排除した状態でＵＶ照射することができるので、照射部１０４におけるＵＶ照射の効率を向上させることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態によれば、ＵＶ照射装置１００は、基材Ｐの表面に形成された境界層を剥離し、境界層剥離後の基材Ｐの表面に窒素境界層を形成し、窒素境界層が形成された基材Ｐに対してＵＶを照射する。
【００３７】
本実施の形態に係るＵＶ照射装置１００では、境界層を剥離する際、排気流路１２１の吸い込み口１２２に曲線部１２３を設けることにより、基材Ｐの搬送路に存在する空気を排気流路１２１に流れやすくすることができる。本実施の形態では、吸い込み口１２２に曲線部１２３を設けることで、空気を効率良く排気することができる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態では、特許文献１のように基材の搬送路に存在する空気を排気流路へ排気するために、境界層を安定させるための区間を設けることなく、基材Ｐ上の境界層を剥離することができる。よって、例えば、ＵＶ照射装置１００において、ＵＶ照射装置１００に基材Ｐが進入する入口部分から、排気流路１２１までの区間を、特許文献１の構成と比較して短くすることができる。つまり、本実施の形態では、ＵＶ照射装置１００の装置サイズの増大を抑えることができる。
【００３９】
また、ＵＶ照射装置１００では、基材Ｐの搬送方向上流において遮断部１０１を配置し、ＵＶ照射装置１００の外部の空気の流入を遮断する。これにより、ＵＶ照射装置１００に対向する位置に搬送される基材Ｐにおける境界層を低減させることができる。
【００４０】
また、ＵＶ照射装置１００では、窒素供給部１０３による窒素の噴出によって、基材Ｐの表面に形成された境界層を剥離しつつ、基材Ｐの表面に窒素境界層を形成することができる。
【００４１】
すなわち、ＵＶ照射装置１００では、遮断部１０１、境界層剥離部１０２および窒素供給部１０３によって、基材Ｐの表面の空気（酸素）を除去し、照射部１０４のＵＶ照射区間における硬化阻害の発生を防止することができる。これにより、ＵＶ照射装置１００は、基材Ｐに供給されたＵＶ硬化性インクを効率良く硬化させることができる。
【００４２】
以上より、本実施の形態によれば、ＵＶ照射装置１００の装置サイズの増大を抑えて、効率良くＵＶ照射を行うことができる。
【００４３】
＜変形例１＞
境界層剥離部１０２において、排気流路１２１の幅（スリット幅）は、基材Ｐの搬送路に対向するＵＶ照射装置１００の面と、ＵＶ硬化性インクが供給された基材Ｐの面との間の空隙（ギャップ）以下の長さとしてもよい。
【００４４】
例えば、排気流路１２１の幅がギャップよりも広い場合には、排気流路１２１には、ギャップに存在する空気以外の他の空気も流れ込むため、境界層剥離の効率が低下してしまう。そこで、排気流路１２１の幅は、ギャップに存在する空気が主に排気されるように、ギャップの容積に応じて決定されればよい。
【００４５】
＜変形例２＞
境界層剥離部１０２の排気流路１２１において空気が排気される速度（排気速度）は、基材Ｐの搬送速度以上としてもよい。すなわち、排気流路１２１の排気速度を基材Ｐの搬送速度以上とすることにより、基材Ｐとともに搬送され、剥離された境界層を排気し、基材ＰとＵＶ照射装置１００との間に空気が残存することを防ぐことができる。すなわち、基材Ｐ表面において、境界層が剥離された状態を維持することができる。
【００４６】
＜変形例３＞
窒素供給部１０３において窒素が基材Ｐに噴出される速度（噴射速度）は、基材Ｐの搬送速度以上としてもよい。すなわち、窒素の噴射速度を基材Ｐの搬送速度以上とすることにより、窒素の噴射によって基材Ｐから剥離された境界層を排気し、基材ＰとＵＶ照射装置１００との間に空気が残存することを防ぐことができる。すなわち、基材Ｐ表面において、境界層が剥離された状態を維持することができる。
【００４７】
＜変形例４＞
【００４８】
図３は、変形例４に係るＵＶ照射装置１００の概略的な構成を示す図である。なお、図３において、図２と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３では、窒素供給部１０３の窒素供給路１３１ａの構成が、図２の窒素供給路１３１の構成と異なる。
【００４９】
具体的には、図２では、窒素供給部１０３の窒素供給路１３１において窒素が噴射される角度が、基材Ｐの搬送方向に対して垂直になる場合について説明した。これに対して、変形例４では、窒素供給部１０３ａは、搬送方向上流側へ傾斜した角度で、基材Ｐに窒素を噴出する。
【００５０】
こうすることで、窒素は、基材Ｐが搬送されてくる方向（搬送方向上流）に向けて噴射されるので、基材Ｐ上の境界層を剥離しやすくなるとともに、照射部１０４への空気の流入を防ぎやすくなる。
【００５１】
＜変形例５＞
基材Ｐの搬送路に対向するＵＶ照射装置１００の面と、ＵＶ硬化性インクが供給された基材Ｐの面との間の空隙（ギャップ）を１．６ｍｍ以上としてもよい。これにより、基材ＰとＵＶ照射装置１００の対向面とのクリアランスを確保し、基材ＰがＵＶ照射装置１００に接触することを防ぐことができる。
【００５２】
＜変形例６＞
図４は、変形例６に係る画像形成装置１の概略的な構成を示す図である。なお、図４において、図１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４では、搬送部２００の搬送ベルト２０１ａの構成が、図１の搬送ベルト２０１の構成と異なる。
【００５３】
具体的には、図４に示す搬送ベルト２０１ａは、基材Ｐを吸着しながら保持する。例えば、搬送ベルト２０１ａの表面には、複数の吸着穴が（例えば、メッシュ状に）形成されている。また、搬送部２００は、搬送ベルト２０１ａの背面（基材Ｐを保持する面の反対の面）側に吸引ファン２０４を備える。吸引ファン２０４は、駆動することにより、搬送ベルト２０１ａの表面の空気を吸引し、搬送ベルト２０１ａを搬送される基材Ｐ（図示せず）を搬送ベルト２０１ａに吸着させる。
【００５４】
こうすることで、搬送部２００は、搬送路において基材Ｐを安定した状態で搬送することができる。なお、ＵＶ照射装置１００は、遮断部１０１を備えることで、上述したように外部から搬送路への空気の流入を防いでいる。よって、吸引ファンによって空気の吸入を行ったとしても、遮断部１０１によって、搬送路に空気が大量に流れ込むことを防ぎつつ、搬送部２００によって、基材Ｐを安定した状態で搬送することができる。
【００５５】
＜変形例７＞
上記実施の形態では、遮断部１０１は、空気を噴射するエアカーテンによって外部の空気を遮断する場合について説明したが、遮断部１０１の構成はこれに限定されない。例えば、遮断部１０１は、基材ＰがＵＶ照射装置１００に搬送される際、基材Ｐの表面に形成された境界層を除去するように開閉するシャッターを設けてもよい。例えば、遮断部１０１は、基材Ｐの厚みに応じてシャッターの開閉を制御してもよい。
【００５６】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００５７】
＜変形例８＞
上記実施の形態では、図２に示す境界層剥離部１０２の曲線部１２３が、吸い込み口１２２の上流側及び下流側の双方に設けられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、境界層剥離部１０２は、吸い込み口１２２の上流側（図５Ａを参照）又は下流側（図５Ｂ）の何れか一方に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  画像形成装置
１００  ＵＶ照射装置
１０１  遮断部
１０２  境界層剥離部
１０３  窒素供給部
１０４  照射部
１０５，１３４  層流確保部
１１１  流体供給路
１１２，１３２  供給口
１１３，１３３  噴射口
１１４  傾斜部
１２１  排気流路
１２２  吸い込み口
１２３  曲線部
１２４  排気口
１３１  窒素供給路
２００  搬送部
２０１  搬送ベルト
２０２，２０３  ローラー
２０４  吸引ファン
３００  画像形成部
３０１  インクジェットヘッド
【図１】
2018143985.tif 000003
【図２】
2018143985.tif 000004
【図３】
2018143985.tif 000005
【図４】
2018143985.tif 000006
【図５Ａ】
2018143985.tif 000007
【図５Ｂ】
2018143985.tif 000008