(57)【要約】【課題】  光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置であり、瞬時ＯＮ／ＯＦＦが可能で、キュアに不要な波長領域の光放射が少なくワークの温度上昇を防止でき、冷却構造が簡単で、光源の寿命が長くてメンテナンス性が良好で、表面硬化を確実なものとできる、光源装置を提供すること。【解決手段】  ワークに被着させた光硬化型インクに紫外線を照射することにより当該インクを硬化させる光源装置であって、誘電体バリア放電を形成する放電ランプを備えた第１の光源部とＬＥＤを備えた第２の光源部とを備え、前記第１の光源部による照射領域と、前記第２の光源部による照射領域とが、前記ワーク面上において重なり合うことを特徴とする。また、前記ワークに近接する側に前記第１の光源部が、該第１の光源部の背後に前記第２の光源部が配置され、前記第２の光源部からの光が該第１の光源部を透過して前記ワークに到達する構成であるのがよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに被着させた光硬化型インクに紫外線を照射することにより当該インクを硬化させる光源装置であって、
誘電体バリア放電を形成する放電ランプを備えた第１の光源部と
ＬＥＤを備えた第２の光源部とを備え、
前記第１の光源部による照射領域と、前記第２の光源部による照射領域とが、前記ワーク面上において重なり合う
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ワークに近接する側に前記第１の光源部が、該第１の光源部の背後に前記第２の光源部が配置され、
前記第２の光源部からの光が該第１の光源部を透過して前記ワークに到達する
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の光源部における光出射部と、前記第２の光源部における光出射部とが互いに平行となるように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
前記放電ランプの発光波長領域は２００〜３５０ｎｍにあり、
前記ＬＥＤの発光波長領域は３５０〜４００ｎｍにある
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に印刷に用いられるインクには光硬化型インクと油性インクがある。このうち光硬化型インクは、インク、モノマー、プレポリマー、重合開始剤、増感剤などからなり、２００ｎｍから４５０ｎｍの波長域である紫外線を照射して重合開始剤を励起させてインクを硬化させるものである。この光硬化型インクは、油性インクと比べて速乾性があり、有機溶剤を含まないことから、比較的低臭気であり、専用紙以外にも速乾性・インク吸収性のない記録媒体にも記録できる点で注目されている。
【０００３】
このような光硬化型インクによるインクジェット方式のプリンタでは、インクを微小な液滴として記録媒体に吐出後、紫外線を照射してこれをキュアしている。紫外線を照射するための光源装置は、インクを液滴として記録媒体に吐出する記録ヘッド近傍に配置されており、画像の記録領域（記録ヘッドによる画像の記録がおこなわれる領域）上で紫外線光源を点灯し、記録媒体に着弾した直後のインクに紫外線を照射してキュアする。
【０００４】
このための紫外線光源としては、通常、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のロングアーク型放電ランプが適用されている。現在、これらのランプ光源には、キュア性能に大きな問題はないものの、潜在的に以下のような問題がある。
（１）瞬時ＯＮ／ＯＦＦが不可能なため、常時点灯する必要があり、効率が悪い。また、常時点灯するため、通常はシャッタ機能を必要とする。
（２）ランプからの放射光には、キュアに不要な波長領域の光を含むため、ワークの温度上昇を招く。
（３）ランプ冷却のため、装置が大型化する。
（４）ランプ寿命が短く、交換等のメンテナンスコストがかさむ。
このような理由により、問題を解消するための新たな光源の開発が期待されている。
【０００５】
新たなキュアに適した紫外線光源に対する期待に応じるように、近時、紫外線を放射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）の開発が進み、各方面において、光硬化型インク用の光源として、ランプからＬＥＤへの置き換えについて、検討が進められている。
【０００６】
しかしながら、ＬＥＤ光源の実用化には、未だ大きな問題がある。以下、この理由について説明する。
現在使用されているラジカル重合光硬化型インクは、硬化する際に酸素と接触すると反応阻害が生じるということが知られている。これは、インク中の開始剤由来のラジカルや重合活性末端のラジカルが空気中の酸素と容易に反応してしまうことに起因し、紫外線硬化インクの活性が低減して、インクの硬化が充分に促進しなくなるからである。
このような、酸素が原因となる重合阻害に対する解決策のうち、インクの組成等にかかわらない、照射側での対策としては、下記方法を考えることができる。
・窒素などの酸素を含まないガス雰囲気下でＵＶ照射を行う方法。
・照射ＵＶ強度を高め、短時間で処理する方法。
・フォトンエネルギーが高く、インク表面での吸収の大きい短波長のＵＶ光を照射する方法。
【０００７】
例えば特表２００８−５１２７１１号公報には、紫外線の波長域別に硬化作用を列挙している。これによると、（１）ＵＶ‐Ａ放射（波長：３２０〜４００ｎｍ）は比較的大きな侵入深度を有し、比較的強い体積作用、すなわち最終画像の層体積全体の重合を引き起こす、（２）ＵＶ−Ｂ放射（波長：２８０〜３２０ｎｍ）は侵入深度が比較的浅いので、最終画像担体内部より材料の表面を強く硬化する、（３）ＵＶ−Ｃ放射（波長：２００から２８０ｎｍ）は表面硬化に使用される。
つまり、以上の内容を要約すると、インクの確実な硬化を実現するには、全体の重合を引き起こす３２０〜４００ｎｍ域に加え、表面硬化に寄与する２００〜３２０ｎｍのＵＶ照射が必要である。
【０００８】
しかしながら、実用的な出力が得られる紫外ＬＥＤとしては、３６５ｎｍ以下のＬＥＤは、実質的な効果を得ることができないという問題がある。具体的には、材料の吸収などの問題から３６５ｎｍ以上のＬＥＤと比較すると、その出力は１／１０〜１／１０００程度となってしまうため、実用的な短波長ＬＥＤは３６５ｎｍが下限となってしまうからである。このため、ＬＥＤを光源として光硬化型インクを硬化させようとしても、酸素によるラジカルの重合が阻害された結果、最終的に表面が乾かないといった事態が生じる。
【０００９】
無論、このようなＬＥＤ側の問題点を解消するため、インクメーカー側ではＵＶ−ＬＥＤ用インクとして、光開始剤の感度波長域を長波長化し、ＬＥＤ波長（≧３６５ｎｍ）でも重合開始が可能なインクの開発が行われている。しかしながら、光開始剤を含めたインクのコストアップ、面の皺など、表面硬化状態に問題を生じたり、耐光性が劣ったりと、未だ多くの課題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００８−５１２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明が解決しようとする課題は、光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置であり、瞬時ＯＮ／ＯＦＦが可能で、キュアに不要な波長領域の光放射が少なくワークの温度上昇を防止でき、冷却構造が簡単で、光源の寿命が長くてメンテナンス性が良好で、表面硬化を確実なものとできる、光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、ワークに被着させた光硬化型インクに紫外線を照射することにより当該インクを硬化させる光源装置であって、
誘電体バリア放電を形成する放電ランプを備えた第１の光源部と
ＬＥＤを備えた第２の光源部とを備え、
前記第１の光源部による照射領域と、前記第２の光源部による照射領域とが、前記ワーク面上において重なり合うことを特徴とする。
また、前記ワークに近接する側に前記第１の光源部が、該第１の光源部の背後に前記第２の光源部が配置され、前記第２の光源部からの光が該第１の光源部を透過して前記ワークに到達する構成を備えるのがよい。
また、前記第１の光源部における光出射部と、前記第２の光源部における光出射部とが互いに平行となるように配置されているのがよい。
また、前記放電ランプの発光波長領域は２００〜３５０ｎｍにあり、前記ＬＥＤの発光波長領域は３５０〜４００ｎｍにあるのがよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、誘電体バリア放電を形成する放電ランプおよびＬＥＤは、何れも瞬時ＯＮ／ＯＦＦが可能な光源であって立ち上がりが速く、インクの硬化が必要な期間のみ点灯すればよいので、光源の交換が少なくて済み、メンテナンス性が良好な光源装置とすることができる。そして、放電ランプはＬＥＤ光源では実用波長にない波長３６５ｎｍ未満の光を放射することができ、ＬＥＤ光源と組合せることで２００〜４００ｎｍ域の紫外線放射を実現することができる。しかも、いずれの光源もキュアに不要な可視光や赤外光の波長領域の光放射が少ないため、ワークの温度上昇を防止でき、キュアを確実なものとすることができる、光硬化型インクを硬化するのに適した紫外線を放射する光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置を搭載したプリンタの機構を説明する概略斜視図である。
【図２】本発明に係る光源装置を副走査方向（ＳＳ）に沿って切断した状態を示す説明用断面である。
【図３】図２に示した光源装置の斜視図である。
【図４】本発明に係る光源装置より形成されるワーク面における照射領域の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる光源装置の構成を示す説明用断面である。
【図６】本発明に係る光源装置の照度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を搭載したプリンタの機構を説明する概略斜視図である。図２は、図１の光源装置を副走査方向（ＳＳ）に沿って切断した状態を示す説明用断面であり、図３は、図２に示した光源装置の斜視図、図４は、この光源装置より形成されるワーク面における照射領域の一例を示す説明図である。
図１において示すプリンタは、インクジェット方式のものであり、たとえば、光硬化型インクを微少粒径にして、ワークである印刷用紙Ｐに付着させる記録ヘッドとしての印刷ヘッド３を備えており、この印刷ヘッド３が不図示のモータに駆動される牽引ベルト３２によって牽引されて、ガイドレール３１に沿って移動する。ここでは図示を省略するが、印刷ヘッド３上には印刷ヘッド３にインクを供給するインクカートリッジが搭載される。なお、使用されるインクは紫外線領域の光により硬化が生じる光硬化型インクである。
【００１６】
印刷用紙Ｐは、走査方向において印刷が終了すると順次副走査方向ＳＳに沿って矢印の方向に送られ、紫外線を放射する光源装置１の照射領域に移動する。
【００１７】
本実施形態にかかる光源装置１は、図２乃至図３に示すように、筐体１Ａの内部に第１の光源部１０と第２の光源部２０とを備えている。これら２つの光源部１０，２０は、印刷用紙Ｐに近接する側に第１の光源部１０が位置され、更にその背後に第２の光源部２０が位置された状態で配置されている。
また第１の光源部１０と第２の光源部２０とは、各光出射部（光出射面）１０Ａ，２０Ａが互いに平行となるように、かつ、各光源部１０，２０による照射領域がワーク面において重なるように配置されており、このような構成を備えることで、２つの光源部１０，２０から、波長域の異なる光が重畳されて印刷用紙Ｐの面において、同時かつ均一に光を照射することができるようになる。
【００１８】
第１の光源部１０は、光源としてエキシマランプからなる放電ランプ１１が具備されている。
この放電ランプ１１の構成について詳細に説明すると、発光管１２は、材質が２００〜４００ｎｍの光に対して透過性を有するガラス、例えば石英ガラスよりなり、扁平な矩形箱状に形成されている。この発光管１２の上面と下面に外部電極１３，１４が配置されている。外部電極１３，１４は、網目状に形成して光透過性を具備させたものや、光透過性を有するよう透明電極（ＩＴＯ）により構成されたものであり、ランプ自身が光透過性を備えるよう構成されている。この放電ランプ１１の発光管１２における長手方向の端部には給電部が設けられており、不図示のランプ電源より高周波高電圧が一対の外部電極に印加され、誘電体の壁からなる発光管１２を介在させた放電、すなわち誘電体バリア放電を形成する。
なお、この放電ランプ１１は、有効発光領域の大きさが、インクジェットプリンタにおける印刷用紙Ｐの副走査方向ＳＳに沿って所定の幅寸法Ｗ２（図２参照）を有し、長さ寸法は、プリンタ２０において取り扱う最大用紙の幅寸法（Ｌ）よりも大きいものとなっている。
【００１９】
発光管１１に封入される放電ガスは、この放電によりエキシマ光を放射するガスが封入される。放電ガスは、例えば波長２００〜４００ｎｍ域、特に必要な波長帯として２００〜３５０ｎｍ域における紫外線を放射するものであり、具体的に表１に示す通りである。このような放電用ガスは単一の組成としても良いし、適宜の組み合わせで用いてもよい。
【００２０】
【表１】
2011079157.tif 000003
【００２１】
またこのようなエキシマ光を取り出す以外にも、誘電体バリア放電を利用するものであれば、この例によらず種々のものを用いることができる。例えば、発光管内に発光波長２００ｎｍ以下のエキシマ光を放射する放電ガスを発光管内部に封入すると共に、発光により得られた紫外線により励起されることで、必要な波長帯（２００〜３５０ｎｍ）の紫外線を放射する蛍光体に照射し、所望の紫外線領域の発光を得るランプを用いてもよい。
【００２２】
いずれの場合でも、誘電体バリア放電を利用する形態の放電ランプは始動性に優れ、電圧印加後の立ち上がりが速く、瞬時点灯が可能であり、プリンタの制御回路から印刷開始した後において、インク吐出時、キュア期間のみ点灯して使用することができる。従って、ランプを常時点灯する必要がなく、電力の使用を抑えられると共に、遮光用のシャッタを用いる必要がなくなるため、光源装置全体の構成を簡素化することができるようになる。
【００２３】
続いて、第２の光源部について説明する。
第２の光源部は紫外線を出射する複数個のＬＥＤ２２と、これらのＬＥＤ２２を支持する回路基板２１と、各ＬＥＤ２２の発光及び消灯を制御する不図示の光源装置駆動回路と、複数のＬＥＤ２２からの放射光を所定領域内において混合して均一化するレンズ２５とを備えている。
回路基板２１は、インクジェットプリンタにおける印刷用紙Ｐの副走査方向ＳＳに沿って所定の幅寸法Ｗ２（図２参照）を有した板状構造を備えており、長さ寸法は、プリンタ２０において取り扱う最大用紙の幅寸法（Ｌ）よりも大きく設定されている。
【００２４】
ＬＥＤ２２は、レンズ体２３にモールドされた構成であり回路基板２１に接続されて支持されている。回路基板２１の裏面には、ＬＥＤ２２からの発熱を放熱するため、熱伝導性の良好な部材がフィン状に形成された放熱部２４が設けられている。
【００２５】
ＬＥＤ光源２２の前方に配置されたレンズ２５は、例えばコンデンサレンズよりなり、第１の光源部が印刷用紙Ｐを照射する照射領域と、その照射領域が重なるよう、各ＬＥＤ２２光源から放射された光を集光して放射する。なお、このようなレンズは、他の光学系によって代替することも可能であり、本発明を実施する上においては必須のものではない。
【００２６】
回路基板２１は、図２にも示すように、放電ランプ１１の発光管１２に対して平行に配置されており、ＬＥＤ光源２２を取り付ける取り付け面２１ａを放電ランプ１１に対向させて、不図示の支持部材により支持されている。
【００２７】
本実施形態の場合、使用されるＬＥＤとしては、所定の波長帯の紫外線を出射するものであり、好ましい波長帯としては、光硬化型インクの全体の重合を開始させるために必要な３２０〜４００ｎｍ域の紫外線である。しかしながら、波長３６５ｎｍ未満の紫外線を放射するＬＥＤは効率が悪く、実用的でない場合には、波長約３５０ｎｍ〜４００ｎｍ域の光を放射するものが好ましい。無論、要求される効率を達成できるものがあれば、３５０ｎｍよりもさらに短波長の紫外線を放射するＬＥＤを用いて構わない。ＬＥＤが放射する光の波長域に合わせて、放電ランプの放電ガスの種類を選択し、結果的に２００〜４００ｎｍの域の波長帯を補完できていればよい。
【００２８】
このようにして、第１の光源部１０からの放射光は直接的に印刷用紙Ｐを照射し、第２の光源部からの放射光は、第１の光源部１０を通過することで第１の光源部からの放射光に重畳して印刷用紙Ｐを照射することになる。この結果、印刷用紙Ｐには、波長２００〜４００ｎｍの紫外線が照射されるようになり、表面硬化と全体の重合処理の両方を完遂させることができるため、インクを確実に硬化させることができる。
【００２９】
図４は、光源装置１より形成されるワーク面（すなわち印刷用紙Ｐ）における照射領域の一例を示す説明図である。
同図において、第１の光源部からの照射領域Ｑ１は、第２の光源部からの照射領域Ｑ２よりも大きな寸法を有するよう形成されており、照射領域Ｑ１，Ｑ２は、ワーク面において重なる部分を有する。ここで各光源部による照射領域Ｑ１，Ｑ２は、同図のように完全に一致する必要はなく、少なくとも光が重畳される部分（同図ではＱ２に一致する部分）において、長さ方向、幅方向に所定の大きさを備えるものであればよい。このように照射領域が重なるように第１と第２の光源部を配置することで、出射波長域の異なる光を同時にワークに対して照射することができるようになる。
【００３０】
以上のように、ＬＥＤと放電ランプとを併用することで、高い効率を実現しつつ、波長２００〜４００ｎｍ域における紫外線照射が可能になり、いずれの光源もキュアに不要な可視光や赤外光の波長領域の光放射が少ないため、ワークの温度上昇を防止でき、キュアを確実なものとすることができる光源装置を提供することができる。しかも、放電ランプ、ＬＥＤ光源ともに瞬時ＯＮ／ＯＦＦが可能であって立ち上がりが速く、キュアが必要な期間のみ点灯すればよいので、シャッタ等の構成が不要になると共に光源の交換をほとんど必要とせず、メンテナンス性が良好な光源装置とすることができる。また、不要な電力を消費しないため、エコでもある。
特に、ＬＥＤにおいては波長帯において３５０〜４００ｎｍの光を放射するものを、放電ランプにおいては、波長２００〜３５０ｎｍ以下の光を放射するものを用いることで、実用に適した、効率の良い光源装置を提供することができる。
【００３１】
以上の本発明においては適宜変更が可能である。例えば、放電ランプに関しては、発光管形状が断面矩形の略箱状の発光管を用いたが、このような例に限定されることなく、円筒状の管を用いたものでもよい。
図５に、このような他の実施形態にかかる光源装置の構成を示す。なお、図５の説明においては、先に図１〜図４において説明した構成と同じ構成については、同じ符号を付して、詳細説明を省略する。
放電ランプ１５は、両端が封止された円筒形の発光管を備えており、各々管軸が平行となるよう、かつ、ワーク（印刷用紙Ｐ）面に対して平行となるよう、並んで配置されている。この放電ランプ１５もまた、誘電体バリア放電を形成するものであり、同図では不図示とするが、一対の電極が発光管で構成された誘電体を介在させて配置されており、高周波高電圧電源に接続されている。
これらの放電ランプ１５により、第１の光源部１０は面状の光源を形成する。この第１の光源部の背後に、第２の光源部が配置されており、第１の光源部による照射領域と、第２の光源部による照射領域と、ワーク（印刷用紙Ｐ）面上で重なるよう構成されている。
【００３２】
このような他の実施形態に係る光源装置においても、光源装置の幅方向において照度分布が一定の領域が得られ、出射波長域の異なる光を、同時に均一に照射することは可能となり、インクの硬化を確実に行うことができる。
【００３３】
図６に、本発明に係る光源装置における副走査方向ＳＳに沿った断面方向における照度分布の一例を示す。
図６は、図２乃至図３で示した構成に基いて光源装置を構成し、波長２５４ｎｍに感度を有する第１の照度計と、波長３６５ｎｍに感度を有する第２の照度計とを用いて、副走査方向に沿って照度を測定した時の照度分布を示す図である。同図において、曲線（ア）は第１の照度計による測定値、曲線（イ）は第２の照度計による測定値である。
この結果から明らかなように、第１の光源部と第２の光源部とを、各々の光出射面が平行となるようにかつ照射領域が重なるように配置することで、光源装置の幅方向（Ｗ１，Ｗ２）において照度分布が一定の領域が得られ、出射波長域の異なる光を、同時に均一に照射することができる。
【００３４】
仮に、第１の光源部の光出射部（面）と第２の光源部の光出射部（面）とが平行状態に位置されていない場合には、ワーク面において照度に高低差が生じ、インクの硬化を充分に促進させることができない場合がある。
これに対し、本発明によれば、第１の光源部と第２の光源部とを、各々の光出射面が平行となるようにかつ照射領域が重なるように配置するため、必要照射領域において照度分布を一定とすることができ、インクの硬化を確実に行えるようになる。
【符号の説明】
【００３５】
１          光源装置
１Ａ        筐体
１０        第１の光源部
１０Ａ      光出射部（面）
１１        放電ランプ
１２        発光管
１３，１４  外部電極
１５        放電ランプ
Ｑ１        第１の光源部による照射領域
２０        第２の光源部
２０Ａ      光出射部（面）
２１        回路基板
２２        ＬＥＤ
２３        レンズ体
２４        放熱部
２５        レンズ
Ｑ２        第２の光源部による照射領域
Ｐ          印刷用紙
【図１】
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【図２】
2011079157.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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