(57)【要約】【課題】紫外線硬化ニスを硬化させるＵＶＢを発生し効率的に照射させる。【解決手段】増感剤と重合開始剤を含む紫外線硬化ニスに紫外線を照射させて硬化させる放電管を備えた紫外線硬化ニスの紫外線照射装置である。紫外線照射装置１０は、ＵＶＢ波長域（２８０ｎｍ〜３１５ｎｍの波長域）の紫外線を発生させて紫外線硬化ニスに照射させて硬化させる低圧放電管１２を備えている。低圧放電管１２は管内にセリウムを塗布している。また低圧放電管１２は、前記紫外線硬化ニスに近接配置してある。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増感剤と重合開始剤を含む紫外線硬化ニスに紫外線を照射させて硬化させる放電管を備えた紫外線硬化ニスの紫外線照射装置であって、
前記放電管は前記紫外線硬化ニスを硬化させるＵＶＢ波長域の紫外線を発生する低圧放電管であることを特徴とする紫外線硬化ニスの紫外線照射装置。
【請求項２】
前記低圧放電管は、管内にセリウムを塗布してあることを特徴とする請求項１記載の紫外線硬化ニスの紫外線照射装置。
【請求項３】
前記低圧放電管は、前記紫外線硬化ニスに近接配置してあることを特徴とする請求項１または２記載の紫外線硬化ニスの紫外線照射装置。
【請求項４】
前記低圧放電管を印刷物搬送路上に設けた印刷機の前後に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の紫外線硬化ニスの紫外線照射装置。
【請求項５】
低圧放電管からＵＶＢ波長域の紫外線を発生させて、増感剤と重合開始剤を含む紫外線硬化ニスに照射して硬化させることを特徴とする紫外線硬化ニスの紫外線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に紫外線硬化ニスの硬化に用いる紫外線硬化ニスの紫外線照射装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インキ、接着剤等の分野において紫外線（ＵＶ）硬化により硬化・密着させる技術が知られている。このうち印刷分野で一般に用いられている紫外線硬化インキは、インキ（顔料）、重合開始剤、増感剤からなり、２００ｎｍから４００ｎｍ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キを硬化させている。紫外線硬化インキは水性インキと比べ速乾性があり、有機溶剤を含まないことから印刷分野で多用されている。従来紫外線硬化インキを硬化させるための放電管には例えば３６５ｎｍの波長を発生させる高圧放電管を用いている。
【０００３】
このほか紫外線硬化インキを硬化させる放電管として、特許文献１には安価で消費電量の小さい低圧放電管を用いて紫外線硬化インキを硬化させるインクジェット記録装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１４２６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の紫外線硬化インキの硬化性および密着性に用いられている高圧放電管は、以下に示すような問題がある。
【０００５】
＜１＞紫外線照射時に放電管が発熱する。
高圧放電管は消費電力が大きく、発熱するため、紫外線硬化インキを塗布した塗布対象物から離間させて配置している。また高圧放電管の発熱を除冷するために冷却手段が必要となる。さらに発熱のため電極の金属疲労が大きく放電管の寿命が短い。
＜２＞放電管の紫外線照射時の吸収効率が悪い。
高圧放電管の波長域は２００ｎｍ〜１５００ｎｍであり、赤外線の波長域まで広範囲にわたり種々の波長を発生している。しかしながら紫外線硬化インキを硬化させる波長は３６５ｎｍであり、この波長の高圧放電管の照射率は全照射率のわずか１４％程度である。
＜３＞放電管の消費電力が高い。
高圧放電管による紫外線照射によって紫外線硬化ニスは瞬時に硬化するが、紫外線硬化インキを塗布した印刷物の硬化処理量が多くなるとＵＶ照射時間が長期化することになる。高圧放電管は、出力電力が１ｋＷ〜３０ｋＷとなり、電力消費量が多くなる。したがって電力のランニングコストの低減と省エネルギー化が望まれている。
【０００６】
一方、特許文献１の光源に用いられている低圧放電管は、照射される波長域が１８５ｎｍ〜２５４ｎｍである。そうすると低圧放電管により硬化できる波長域は、紫外線波長域２００ｎｍ〜４００ｎｍのうち、わずかな波長域（２００ｎｍ〜２５４ｎｍ）しかない。よって、従来の低圧放電管では、紫外線硬化インキを硬化可能な紫外線波長域が制限されてしまうという問題がある。
【０００７】
また低圧放電管にはブラックライトと呼ばれる波長３５１ｎｍの放電管がある。上述の低圧放電管と比べ高波長であるが、ブラックライトを用いた照射では硬化性インキを硬化させる波長にヒットしていないため硬化性インキを硬化させることができない。
【０００８】
そこで上記従来の問題点を改善するため、本発明は紫外線硬化インキと同様に紫外線を照射することによって硬化する性質を備えた紫外線硬化ニスに紫外線を効率的に照射させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の紫外線硬化ニスの紫外線照射装置は、増感剤と重合開始剤を含む紫外線硬化ニスに紫外線を照射させて硬化させる放電管を備えた紫外線硬化ニスの紫外線照射装置であって、前記放電管は前記紫外線硬化ニスを硬化させるＵＶＢ波長域の紫外線を発生する低圧放電管であることを特徴としている。
この場合において、前記低圧放電管は、管内にセリウムを塗布してあると良い。
【００１０】
また前記低圧放電管は、前記紫外線硬化ニスに近接配置してあるとよい。さらに前記低圧放電管を印刷物搬送路上に設けた印刷機の前後に配置すると良い。
本発明の紫外線硬化ニスの紫外線照射方法は、低圧放電管からＵＶＢ波長域の紫外線を発生させて増感剤と重合開始剤を含む紫外線硬化ニスに照射して硬化させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は中波長域紫外線ＵＶＢ（２８０ｎｍ〜３１５ｎｍの波長域の紫外線）を硬化性ニスに照射させることによりニスが硬化するという知見に基づいて、ＵＶＢを発生する低圧放電管を用いて紫外線硬化ニスを硬化させている。このとき低圧放電管は高圧放電管に比べ発熱量が少ないため、高圧放電管の除冷のために用いていた冷却手段を設置する必要がない。また放電管を塗布対象物に近接配置できる。よって、放電管と塗布対象物の距離が短くなり、紫外線の吸収効率が高くなるとともに、硬化の速乾性も高くなる。
【００１２】
低圧放電管のＵＶＢの照射率は全紫外線照射率の約９０％である。このため高圧放電管に比べて紫外線硬化ニスを硬化させるための紫外線の照射効率が高い。このため紫外線の吸収効率が高くインクを効率的に硬化させることができる。
【００１３】
本発明は低圧放電管を用いているため、高圧放電管に比べ紫外線照射のための消費電力を大幅に低減化することができる。例えばこれまで高圧放電管を用いていた場合には、１ｋＷ〜３０ｋＷの消費電力であったのに対し、本発明の低圧放電管を用いた場合には４０ｗであり、大幅に消費電力を低減できる。またエネルギー量は低圧放電管のため高圧放電管に比べ少ないが、硬化させる波長がヒットしているため、紫外線硬化ニスを硬化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の紫外線硬化ニスの紫外線照射装置およびその方法を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る紫外線硬化ニスの紫外線照射装置の構成概略を示す図である。図示のように紫外線硬化ニスの紫外線照射装置１０は、低圧放電管１２を塗布対象物の搬送路上に配置した構成としている。
【００１６】
低圧放電管１２は、長円筒状のランプ（蛍光灯）であって管内に蛍光物質を含んでいる。蛍光物質として本発明ではセリウムを用いている。低圧放電管１２の製法の一例を以下に示す。粉末状のセリウムは酢酸ブチルまたはニトロエステートなどのバインダー（結合剤）と混合した混合溶液とする。ついでこの混合溶液をスプレー噴霧によってランプの内壁に塗布している。塗布したセリウム被膜を乾燥した後、ランプ内に電極を挿入してランプを封止している。
【００１７】
このような低圧放電管１２は、図示のように塗布対象物１４となる塗布した紫外線硬化ニスと近接して配置してある。また、低圧放電管１２の搬送面と反対側には反対面に照射された紫外線を搬送面に反射させる反射板１６を取り付けている。
【００１８】
図２は本発明に係る低圧放電管の紫外線波長域の説明図である。図２の縦軸は相対強度（％）を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示している。従来一般に用いられている低圧放電管の用途としては光洗浄、殺菌などであり、その主な波長は１８５ｎｍ、２５４ｎｍである。本発明の低圧放電管１２は、図示のように３０９ｎｍ、３１３ｎｍの波長を発生している。この波長域はＵＶＢの波長域（２８０ｎｍ〜３１５ｎｍ）に相当し、従来の低圧放電管の波長よりも高くなっている。これは本発明の低圧放電管１２は、蛍光物質としてセリウムを管内に塗布しており、原子を構成する電子が励起してランプの内壁を通過するときに、セリウム膜によって通過する電子の波長を変換している。このため低圧放電管１２は３０９ｎｍ、３１３ｎｍの波長が発生する。
【００１９】
また本発明の低圧放電管１２は波長３０９ｎｍを中心波長とし、放物線状に拡大しており、２８０ｎｍ〜３１５ｎｍの波長が全照射率の約９０％を占めている。一方、高圧水銀灯の波長域は２００ｎｍ〜１５００ｎｍであり、赤外線の波長域まで発生している。しかし紫外線硬化インキを硬化させる波長は３６５ｎｍであり、この波長の高圧放電管の照射率は全照射率のわずか１４％〜２７％程度である。したがって低圧放電管１２は高圧放電管に比べ照射率が高く、例えば４０ｗの低圧放電管であれば、９０％の照射となる３６ｗが紫外線硬化のために用いる紫外線を発生させていることになる。
【００２０】
本発明に係る紫外線硬化ニスは増感剤と重合開始剤を混合した混合溶液である。紫外線硬化ニスは、例えばベニヤ板、床材、壁材に塗布してコーティングし光沢をだすために用いている。また増感剤と重合開始剤は紫外線の照射によって光重合反応を開始して液状のニスを固体へ硬化させる働きをしている。一般に紫外線硬化インキに用いられている重合開始剤は光開裂型、水素引き抜き型、イオン反応型（ラジカル）がある。図３は重合開始剤の特性を示す説明図である。図３の縦軸はモル吸光係数（ｌ／ｍｏｌ×ｃｍ）を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示し、汎用の重合開始剤Ａ〜Ｄの吸収特性を比較したものである。重合開始剤Ａ，Ｂはインキに用いるものであり、重合開始剤Ｃ，Ｄはニスに用いるものである。ここでモル吸光係数は１ｍｏｌ／ｌの溶液１ｃｍを透過するときの吸光度を示す。図示のように重合開始剤Ａ，Ｂは３００〜３３０ｎｍ付近にモル吸光係数のピーク波長があり、重合開始剤Ｃ，Ｄは波長の増加とともにモル吸光係数が減少している。
【００２１】
図３に示すように従来の高圧放電管による紫外線照射によりインキを硬化させる波長域は３６５ｎｍ（図中点線）であり、重合開始剤Ａ〜Ｄのいずれも開始剤のモル吸光係数はピーク値よりも下方領域である。本発明の低圧放電管による紫外線の波長は３０９ｎｍ、３１８ｎｍであり、図３に示す重合開始剤Ａ，Ｂはモル吸光係数のピーク値と重なる。また重合開始剤Ｃ，Ｄのモル吸光係数は高圧放電管による波長３６５ｎｍ照射時のモル吸光係数よりも高い値を示している。よって本発明の低圧放電管により発生するＵＶＢは高圧放電管による紫外線照射に比べ紫外線硬化ニスを硬化させる波長にヒットしていると考えられる。
【００２２】
上記構成による紫外線硬化ニスの紫外線照射方法について以下に説明する。ＵＶＢを照射する紫外線硬化ニスは、ニスのほか増感剤、重合開始剤を含んでいる。
【００２３】
ＵＶＢを照射する低圧放電管１２は紫外線硬化ニスを塗布した塗布対象物１４の表面に近接させて配置している。低圧放電管１２よりＵＶＢ波長域の紫外線を発生させて、紫外線硬化ニスへ照射させている。紫外線硬化ニスは、増感剤および重合開始剤の光重合反応により液体から固体に変化して硬化する。このとき低圧放電管１２は塗布対象物１４の反対側に反射板１６を設置しているので塗布対象物１４に効率良くＵＶＢを照射させることができる。また低圧放電管１２は例えば４０Ｗと消費電力が小さく、発熱も僅かであり、ほとんど常温であるため紫外線硬化ニスを塗布した塗布対象物１４に近接させることができる。本発明では、低圧放電管が塗布対象物に接触しない距離、例えば紫外線硬化ニスから１．５ｍｍの距離をおいて低圧放電管１２を配置している。
【００２４】
また前記紫外線硬化ニスの中にインク（顔料）を混合すれば印刷物にも適用できる。紫外線硬化インキを塗布する印刷物の搬送路上に印刷機を取り付け、紫外線照射装置１０を印刷機の後段に取り付けている。この構成により印刷機で印刷物に紫外線硬化インキが印刷された後、後段に配置した紫外線照射装置により低圧放電管からＵＶＢを照射させてインキを硬化させる。このときインキはただちに硬化するため、通常の枚葉印刷機の印刷速度で搬送される印刷物であっても十分に硬化させることができる。
【００２５】
印刷物は紙のほかにもフィルムに印刷する場合もある。フィルムは熱により容易に変形してしまうため、従来の高圧放電管による紫外線照射では、放電管から生じる熱のため、フィルムが変形しないように所定の距離、例えば１８０ｍｍ〜３００ｍｍをおいて放電管を配置していた。そうすると紫外線の吸収率は照射距離に比例するため、距離が離れれば離れるほど紫外線の吸収率は低下する傾向にあり、フィルムの硬化性及び密着性が悪くなる。
【００２６】
本発明の低圧放電管は、発熱が少なくフィルムが変形しないため、印刷物から１．５ｍｍの距離をおいて取り付けることができる。よって、紫外線の照射効率も良くなる。
【００２７】
ところで、紫外線硬化インキをフィルムに印刷する場合にフィルム表面にインキを保持するアンカーをコーティングすることがある。これはアンカーの上にインキを印刷することによりフィルムに対するインキの密着性を高めるためである。本発明の紫外線照射装置によりアンカーを硬化させることができる。したがって前述の紫外線照射装置の低圧放電管は印刷物の搬送路上に設置した印刷機の後方に取り付けるほか、印刷機の前方に配置して、アンカーを硬化させる構成としても良い。
【００２８】
以上紫外線硬化ニスの塗布対象物として木工、紙、フィルムを用いて説明したが、このほかの塗布対象物としては例えば、プラスチック樹脂等の成形品にも適用することができる。
【００２９】
このような紫外線照射装置およびその方法によればＵＶＢ照射のためのエネルギー量は低圧放電管のため高圧放電管に比べ少ないが、ニスを硬化させる波長がヒットしているため、ニスを効果的に硬化させることができる。また放電管からの発熱が高圧放電管と比べて少なく電極の熱疲労も起こり難いため、放電管の寿命が約１万時間となり、放電管の耐久性が良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】紫外線硬化ニスの紫外線照射装置の構成概略を示す図である。
【図２】低圧放電管の紫外線波長域を示す図である。
【図３】重合開始剤の特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０………紫外線硬化ニスの紫外線照射装置、１２………低圧放電管、１４………塗布対象物、１６………反射板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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