(57)【要約】  【課題】  信頼性の高い印刷装置を提供する。  【解決手段】  印刷装置１０は、記録媒体９０を第１方向Ｄ１，Ｄ２に搬送する搬送機構２０と、感光性材料としてのＵＶインクを記録媒体９０に付着させる付着機構としてのインクジェットヘッド３０と、ＵＶインクを感光させる光を発する複数の発光素子４３が設けられている光照射ヘッド４０と、を備えている。この複数の発光素子４３は、複数の発光素子群４３ａに分かれて、該発光素子群４３ａごとに電力が供給されている。当該複数の発光素子群４３ａは、第１方向Ｄ１，Ｄ２に沿って配列されている。発光素子群４３ａの各発光素子４３は、第１方向Ｄ１，Ｄ２と交差する第２方向Ｄ３，Ｄ４に沿って配列されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を第１方向に搬送する搬送機構と、前記記録媒体に感光性材料を付着させる付着機構と、前記感光性材料を感光させる光を発する複数の発光素子が設けられている光照射ヘッドと、を備えており、
前記複数の発光素子は、複数の発光素子群に分かれて、該発光素子群ごとに電力が供給されており、
当該複数の発光素子群は、前記第１方向に沿って配列されており、
前記発光素子群の各発光素子は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配列されている、印刷装置。
【請求項２】
１つの前記発光素子群の各発光素子は、電気的に並列に接続されている、請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記搬送機構は、電力を供給している前記発光素子群の数が少なくなると、前記記録媒体の搬送速度を遅くするように構成されている、請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記光照射ヘッドは、電力を供給している前記発光素子群の数が少なくなると、前記複数の発光素子の発光強度を強くするように構成されている、請求項１から３のいずれかに記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷媒体の多様化、環境に対する配慮、印刷スピードの高速化などの理由から、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いた印刷手法が産業用途において注目されている。ＵＶインクを用いた印刷では、ＵＶインクを印刷媒体に付着させ、付着したインクに紫外光（ＵＶ光）を照射して、このＵＶインクを短時間で硬化させている。
【０００３】
従来、かかる紫外線硬化型インクを硬化するための紫外線照射ヘッドの光源としては、一般に高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプなどの蛍光ランプが使用されてきた。近年、例えば特許文献１に記載されたインクジェット式記録装置のように、ＵＶ光を発するＵＶ−ＬＥＤ素子が基体の一方主面に複数配列されたＵＶ−ＬＥＤアレイを照射光源として用いた印刷装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このＵＶ−ＬＥＤアレイを照射光源として用いた印刷装置では、ＵＶインクに対してＵＶ光が照射されないと、ＵＶインクが硬化せずに残ってしまう場合がある。よって、ＵＶ−ＬＥＤアレイの一部が発光しなくなった場合、印刷装置を停止させて交換する必要があった。産業用途において、印刷装置の停止が生じると生産効率が著しく低下してしまう。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術における課題に鑑みて案出されたものである。本発明の目的は、信頼性の高い印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の印刷装置は、記録媒体を第１方向に搬送する搬送機構と、前記記録媒体に感光性材料を付着させる付着機構と、前記感光性材料を感光させる光を発する複数の発光素子が設けられている光照射ヘッドと、を備えており、前記複数の発光素子は、複数の発光素子群に分かれており、該複数の発光素子群は、前記第１方向に沿って配列されており、前記発光素子群の各発光素子は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って配列されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、信頼性の高い印刷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の印刷装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した印刷装置の側面図である。
【図３】図１に示した印刷装置が備える光照射ヘッドの概略構成図である。
【図４】図３に示した光照射ヘッドの要部拡大図である。
【図５】図４に示したＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図３に示した光照射ヘッドの電気回路図である。
【図７】図３に示した光照射ヘッドの変形例を示す概略構成図である。
【図８】図７に示した光照射ヘッドの要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施の形態は、例示するものであって、これらの実施の形態に本発明が限定されるものではない。
【００１１】
＜印刷装置＞
図１，２に示した印刷装置１０は、搬送機構２０と、付着機構としてのインクジェットヘッド３０と、光照射ヘッド４０と、制御機構５０とを備えている。
【００１２】
搬送機構２０は、記録媒体９０を第１方向Ｄ１，Ｄ２に搬送する機能を担っている。この搬送機構２０は、インクジェットヘッド３０、光照射ヘッド４０の順で記録媒体９０が通過するように構成されている。この搬送機構２０は、載置台２１と、搬送ローラ２２とを含んで構成されている。この載置台２１は、記録媒体９０を載置するものであり、この搬送ローラ２２は、記録媒体９０を第１方向Ｄ１，Ｄ２に移動させるものである。
【００１３】
インクジェットヘッド３０は、搬送機構２０を介して搬送される記録媒体９０に対して、感光性材料を付着させる機能を有している。このインクジェットヘッド３０は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体９０に向けて吐出し、記録媒体９０に被着させるように構成されている。本実施形態では、感光性材料として紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を採用している。この感光性材料としては、ＵＶインクの他に、例えば感光性レジスト、光硬化型樹脂などが挙げられる。
【００１４】
本実施形態では、インクジェットヘッド３０としてライン型のインクジェットヘッドを採用している。このインクジェットヘッド３０は、第１方向Ｄ１，Ｄ２に交差する第２方向Ｄ３，Ｄ４において、記録媒体９０よりも長くなっており、記録媒体９０の第１主面の全体にＵＶインクを付着させるように構成されている。本実施形態では、第１方向Ｄ１，Ｄ２と第２方向Ｄ３，Ｄ４とが直交している。また、この第２方向は、記録媒体９０の第１主面が広がる方向に沿っている。言い換えると、記録媒体９０の第１主面は、第１方向Ｄ１，Ｄ２と第２方向Ｄ３，Ｄ４とで構成される面方向に広がっている。
【００１５】
このインクジェットヘッド３０は、複数の吐出孔３０ａを有しており、この吐出孔３０ａからＵＶインクを吐出するように構成されている。インクジェットヘッド３０は、記録媒体９０の第１主面に付着したＵＶインクが、第２方向Ｄ３，Ｄ４において間隔を空けないような間隔で、複数の吐出孔３０ａが設けられている。
【００１６】
なお、本実施形態では、付着機構としてインクジェットヘッド３０を例に挙げたが、これに限られるものではない。例えば、付着機構として、シリアル型のインクジェットヘッドを採用していてもよい。また、付着機構として、ライン型またはシリアル型の噴霧ヘッドを採用してもよい。さらに、付着機構として、記録媒体９０の静電気を蓄え、かかる静電気で感光性材料を付着させる静電式ヘッドを採用してもよい。さらに、付着機構として、記録媒体９０を液状の感光性材料に浸して、かかる感光性材料を付着させる浸液装置を採用してもよい。さらに、付着機構として刷毛、ブラシ、およびローラを採用してもよい。
【００１７】
図３〜６に示した光照射ヘッド４０は、搬送機構２０を介して搬送される、感光性材料が付着した記録媒体９０を感光させる機能を担っている。この光照射ヘッド４０は、第１方向Ｄ１，Ｄ２において、インクジェットヘッド３０の下流側に設けられている。この光照射ヘッド４０は、支持基体４１と、複数の支持基板４２と、複数の発光素子４３と、配線導体４４と、封止材４５とを含んで構成されている。
【００１８】
支持基体４１は、複数の支持基板４２を支持する機能を担っている。この支持基体４１の上には、複数の支持基板４２が配列されている。この支持基体４１の形成材料としては、例えば種々の金属材料、セラミックス、樹脂材料が挙げられる。この支持基体４１としては、熱伝導率の大きい材料が好ましい。本実施形態の支持基体４１は、銅によって形成されている。
【００１９】
支持基板４２は、複数の発光素子４３を支持する機能を担っている。この支持基板４２は、支持基体４１の上に複数設けられており、第１方向Ｄ１，Ｄ２に沿って配列されている。この支持基板４２の上面には、複数の凹部４２ａが設けられている。この凹部４２ａは、第２方向Ｄ３，Ｄ４に配列されている。
【００２０】
本実施形態の支持基板４２は、第１基板４２１と、第２基板４２２とを含んで構成されている。この第２基板４２２は、第１基板４２１の上に設けられている。この第２基板４２２は、貫通孔４２２ａを有している。この貫通孔４２２ａの開口の一方が第１基板４２１で塞がれている。支持基板４２の凹部４２ａは、第２基板の貫通孔４２２ａと、当該貫通孔４２２ａの開口の一方を塞いでいる第１基板４２１とで形成されている。
【００２１】
支持基板４２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、およびガラスセラミックスなどのセラミックス、ならびにエポキシ樹脂、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂、などによって形成される。
【００２２】
支持基板４２がセラミックスなどから成る場合の当該支持基板４２の製造方法では、まず、焼成することで支持基板４２となる複数のグリーンシートを準備する。次に、発光素子４３と入力端子との電気的な接続を介する配線導体４４となる金属ペーストをグリーンシートの間に配置する。この配線導体４４となる金属ペーストとしては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、および銅（Ｃｕ）などの金属を含有させたものが挙げられる。次に、支持基板４２を焼成するのと同時に、金属ペーストを併せて焼成することによって、配線導体４４を有する支持基板４２を形成することができる。このような配線導体４４は、上記周知のメタライズ法、メッキ法などを用いて形成すればよい。
【００２３】
また、支持基板４２が樹脂から成る絶縁体の場合の当該支持基板４２の製造方法では、まず、硬化することで支持基板４２となる樹脂の前駆体を準備する。次に、発光素子４３と入力端子との電気的な接続を介する配線導体４４となるリード端子を支持基板４２となる樹脂の前駆体の中に埋設する。この前駆体の中に埋設する際に、リード端子の一端を発光素子４３の側に搭載部に導出して、他端を支持基板４２の側面、下面から露出させることによって、他の素子と電気的に接続することができる。このリード端子の形成材料としては、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｌ、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、およびＦｅ−Ｎｉ合金などの金属材料が挙げられる。
【００２４】
発光素子４３は、記録媒体に付着した感光性材料を露光する機能を担っている。この発光素子４３は、支持基板４２の上に複数設けられており、凹部４２ａの中に設けられている。つまり、この発光素子４３は、第１方向Ｄ１，Ｄ２と交差する第２方向Ｄ３，Ｄ４に配列されている。
【００２５】
発光素子４３は、素子基板４３１の第１主面の上に発光層４３２が設けられて構成されている。この素子基板４３１としては、例えばサファイアなどが挙げられる。この発光層４３２としては、例えばＧａＮなどの化合物半導体からなる公知のものが挙げられる。本実施形態では、発光素子４３をフリップチップ接続すべく、素子基板４３１の２つの主面のうち、第１基板４２１の上面と対向している側の主面の上に発光層４３２が設けられている。
【００２６】
本実施形態では、発光層４３２が発する光の波長のピークスペクトルが３８０〔ｎｍ〕以下のＵＶ光を発するものを採用している。つまり、本実施形態では、発光素子４３としてＵＶ−ＬＥＤ素子を採用している。発光層４３２は、素子基板４３１の第１主面に複数の半導体層が積層されている（なお、この半導体層は、個別に図示していない）。より具体的には、発光層４３２は、例えば、素子基板４３１の第１主面から、ｎ型およびｐ型のうちの一方の導電型の第１の半導体層と、第１のコンタクト層と、第１半導体層と逆の型の第２の導電型の半導体層と、第２のコンタクト層と、がこの記載の順番で積層されて形成されている。
【００２７】
また、発光層４３２の第１基板４２１と対向する側の表面には、例えばＡｇを主成分とする素子電極４３３，４３４が設けられている。発光層４３２の表面に設けられた、これらの素子電極４３３，４３４が、支持基板４２に設けられた配線導体４４に接続されている。本実施形態の発光素子４３は、第１基板４２１の一方主面にフリップチップされた状態で配置されている。発光層４３２は、素子電極４３３，４３４間に流れる電流の量に応じた光量の光を発する。本実施形態の素子基板４３１は、サファイアによって形成されており、発光層４３２の発する光に対して比較的良好な透明性を有する。なお、本実施形態では、発光素子４３を電流の量で制御しているが、電圧の大きさで制御してもよい。
【００２８】
本実施形態では、例えば発光層４３２が平面視において約０．６〔ｍｍ〕×０．６〔ｍｍ〕の大きさの発光素子４３が、第１基板４２１の第１主面に、約２．６〔ｍｍ〕と比較的小さな実装間隔で縦横に配列されている。
【００２９】
光照射ヘッド４０では、発光素子４３から放射される光のうち第２基板４２２の貫通孔４２２ａの内周面に向かう光が、貫通孔４２２ａの内周面で上方に反射されて、図中の上方に向けて効率的に照射されるように構成されている。本実施形態の第２基板４２２は、白色光源の下で白色に視認される、多孔質のセラミックスからなる。このセラミックスは、例えば紫外線領域の光に対して、比較的良好な反射性を有するように選択される。この第２基板４２２として採用されるセラミックスとしては、例えば酸化アルミニウム質焼結体、酸化ジルコニウム質焼結体、および窒化アルミニウム質焼結体などが挙げられる。また、第２基板４２２は、エポキシ樹脂、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂で構成されてもよい。また、所望の反射性を達成するために、第２基板４２２の材質、発光素子４３から発する光の波長などに応じて、第２基板４２２の貫通孔４２２ａの内周面に金属性の反射膜が設けられていてもよい。このような金属製の反射膜は、例えば金属メッキ、蒸着などによって形成することができる。
【００３０】
配線導体４４は、複数の発光素子４３の電気的な接続を担っている。本実施形態の配線導体４４は、凹部４２ａの底面に配線電極４４ａが設けられている。この配線電極４４ａは、発光素子４３の素子電極４３３，４３４に電気的に接続されている。
【００３１】
本実施形態の配線導体４４は、複数の発光素子４３を電気的に並列に接続して発光素子群４３ａを構成している。この発光素子群４３ａの各発光素子４３は、第２方向Ｄ３，Ｄ４に配列されている。つまり、本実施形態では、１つの発光素子群４３ａを構成している各発光素子４３が電気的に並列に接続されているので、配線導体４４の一部が電気的に断線したり、短絡したりしても発光素子４３の一部を発光させ続けることができる。そのため、本実施形態の印刷装置１０は、性能低下を最小に抑えたまま連続運転を可能とし、信頼性を高めることができる。
【００３２】
また、発光素子群４３ａは、複数構成されている。この複数の発光素子群４３ａは電気的に直列に接続されている。さらに、本実施形態の光照射ヘッド４０では、１つの支持基板４２のうえに設けられている発光素子４３が２つの発光素子群４３ａとして構成されている。この２つの発光素子群４３ａは、電気的に直列に接続されている。このように、本実施形態の光照射ヘッド４０は、互いが電気的に並列に接続されている複数の発光素子４３からなる発光素子群４３ａを電気的に直列に接続したとしても、配線導体４４の一部が電気的に断線したり、短絡したりしても発光素子４３の残りを発光させ続けることができるとともに、回路構成を簡素に維持することができる。そのため、本実施形態の印刷装置１０は、性能低下を最小に抑えたまま連続運転を可能とし、信頼性を高めることができる。
【００３３】
封止材４５は、発光素子４３が発する光を良好に透過する材料が選択される。この封止材４５としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。また、封止材４５の屈折率は、空気の屈折率である約１．０と比較して、素子基板４３１の屈折率により近い材料が選択される。本実施形態の封止材４５は、屈折率が約１．４のシリコーン樹脂で形成されており、屈折率が約１．０の空気に比べて、屈折率が１．７のサファイアで形成されている素子基板４３１に近い値となっている。
【００３４】
制御機構５０は、光照射ヘッド４０の発光を制御する機能を担っている。この制御機構５０のメモリには、インクジェットヘッド４０から吐出されるインク滴を硬化するのが比較的良好になるような光の特徴を示す情報が格納されている。この格納情報の具体例を挙げると、吐出するインク滴を硬化するのに適した波長分布特性、および発光強度（各波長域の発光強度）を表す数値が挙げられる。本実施形態の印刷装置１０では、この制御機構５０を有することによって、制御機構５０の格納情報に基づいて、複数の発光層４３２に入力する駆動電流の大きさを調整することもできる。このことから、印刷装置１０によれば、使用するインクの特性に応じた適正な光量で光を照射することができ、比較的低エネルギーの光で、インク滴を硬化させることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態の制御機構５０は、電力を供給できる発光素子４３の数が少なくなると、発光素子１つ当たりの発光強度を強くするように構成されている。本実施形態では、本実施形態の印刷装置１０は、このように構成することで、ＵＶインクを硬化するのに必要な光量が足りなくなるのを抑えている。そのため、本実施形態の印刷装置１０は、性能低下を最小に抑えたまま連続運転を可能とし、信頼性を高めることができる。このような、電力を供給できる発光素子４３の数の検出は、例えば供給している電力から抵抗値の変動を測定することで可能である。また、電力を供給できる発光素子４３の数が少なったときに、記録媒体９０の搬送速度９０を遅くすることによっても、ＵＶインクを硬化するのに必要な光量が足りなくなるのを抑えることができる。
【００３６】
本実施形態の印刷装置１０は、記録媒体９０を第１方向Ｄ１，Ｄ２に搬送する搬送機構２０と、感光性材料としてのＵＶインクを記録媒体９０に付着させる付着機構としてのインクジェットヘッド３０と、ＵＶインクを感光させる光を発する複数の発光素子４３が設けられている光照射ヘッド４０と、を備えている。この複数の発光素子４３は、複数の発光素子群４３ａに分かれて、該発光素子群４３ａごとに電力が供給されている。当該複数の発光素子群４３ａは、第１方向Ｄ１，Ｄ２に沿って配列されている。発光素子群４３ａの各発光素子４３は、第１方向Ｄ１，Ｄ２と交差する第２方向Ｄ３，Ｄ４に沿って配列されている。
【００３７】
この印刷装置１０では、搬送機構２０が記録媒体９０を第１方向Ｄ１，Ｄ２に搬送している。インクジェットヘッド３０は、搬送されている記録媒体９０に対してＵＶインクを吐出して、記録媒体９０の表面にＵＶインクを付着させる。このとき、記録媒体９０に付着させるＵＶインクは、全面付着であっても、部分付着であっても、所望パターンでの付着であってもよい。この印刷装置１０では、記録媒体９０に付着したＵＶインクに光照射ヘッド４０の発するＵＶ光を照射して、ＵＶインクを硬化させている。
【００３８】
本実施形態の印刷装置１０は、記録媒体９０の搬送方向である第１方向Ｄ１，Ｄ２と、発光素子群４３ａの各発光素子４３の配列方向である第２方向Ｄ３，Ｄ４とが交差している。そのため、この印刷装置１０において記録媒体９０は、少なくともいずれかの発光素子群４３ａの発する光を照射されて搬送されることとなる。よって、この印刷装置１０では、いずれかの発光素子群４３ａが発光しなくなった場合でも感光性材料であるＵＶインクを感光させて硬化させることができる。
【００３９】
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００４０】
本実施形態では、インクジェットヘッド３０を用いた印刷装置１０に光照射ヘッドを適用した例を示している。この光照射ヘッド４０は、例えば対象体表面にスピンコートした光硬化樹脂を硬化させる専用装置など、各種類の光硬化樹脂の硬化に適用することができる。また、例えば、露光装置における照射光源などに用いてもよい、また、複数の発光素子からの発光を各々独立して制御し、例えば感光性材料の表面に選択的に光を照射し、照射した光に応じた画像を形成する画像形成装置にも用いることもできる。
【００４１】
また、印刷装置１０の実施形態は、以上の実施形態に限定されない。例えば、軸支されたローラを回転させ、このローラ表面に沿って記録媒体を搬送する、いわゆるオフセット印刷型のプリンタであってもよく、同様の効果を奏する。
【００４２】
本実施形態の光照射ヘッド４０では、支持基体４１の上に支持基板４２が第１方向Ｄ１，Ｄ２に沿って一列に設けられているが、このような構成に限られず、２列以上であってもよい。
【００４３】
本実施形態の光照射ヘッド４０では、１つの支持基板４２の上に設けられている発光素子４３の複数（２つ）の発光素子群４３ａを構成しているが、このように構成に限られない。例えば、図７，８に示したように、１つの支持基板４２の上に設けられている複数の発光素子４３の全てが１つの発光素子群を構成していても良いし、複数の支持基板４２の上に設けられている発光素子４３が１つの発光素子群を構成していても良い。
【００４４】
本実施形態の光照射ヘッド４０では、１つの発光素子群４３ａを構成している発光素子４３の全てが電気的に並列に接続されているが、電気的に直列に接続されていてもよく、直列と並列が混在していてもよい。本発明の印刷装置では、発光素子群の各発光素子が第１方向と交差する第２方向に沿って配列されるので、電気的に直列に接続されている発光素子が存在する場合において、極めて優れた効果を奏する。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・印刷装置
２０・・・搬送機構
２１・・・載置台
２２・・・搬送ローラ
３０・・・インクジェットヘッド
３０ａ・・・吐出孔
４０・・・光照射ヘッド
４１・・・支持基体
４２・・・支持基板
４２ａ・・・凹部
４２１・・・第１基板
４２２・・・第２基板
４２２ａ・・・貫通孔
４３・・・発光素子
４３ａ・・・発光素子群
４３１・・・素子基板
４３２・・・発光層
４３３，４３４・・・素子電極
４４・・・配線導体
４４ａ・・・配線電極
４５・・・封止材
５０・・・制御機構
９０・・・記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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