JP5597331B2 - パターン形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は以上の点を鑑み、メディアの表面改質用の紫外光を照射する手段を備えていても動作を最小限に抑えることができ、同時に省スペース化を達成することが可能なパターン形成装置を提供しようとするものである。
(特徴1)被パターン形成体の表面改質用の紫外光を被パターン形成体に照射する紫外光照射手段と、被パターン形成体に対し液体を吐出させてパターン形成を行う液体吐出手段と、液体吐出手段および紫外光照射手段の双方を支持する一体支持部とを備えたこと。
ここでいう「被パターン形成体の表面」とは、パターンを形成する対象物の表面のパターンを形成する領域、あるいはパターンを形成する対象物の表面全体のことである。また、一度あるいは数度にわたり、液体によってパターンを形成済みの被パターン形成体において、さらにパターンを形成したい領域あるいは全体の表面をも含むものとする。
(特徴2)特徴1のパターン形成装置において、液体をインクとし、液体吐出手段をインクジェットヘッドとすること。
(特徴3)特徴2の場合、インクジェットヘッドは、ライン状に配置されたインクを吐出するノズルを備えたライン状のインクジェットヘッドとすること。
(特徴4)特徴2または3において、一体支持部は被パターン形成体の上側を移動動作し、この移動動作中に、紫外光照射手段が被パターン形成体に紫外光を照射し、かつインクジェットヘッドが被パターン形成体にパターン形成を行うようにすること。
(特徴5)特徴2または3において、被パターン形成体が一体支持部の下側を移動動作し、その移動動作中に紫外光照射手段が被パターン形成体に紫外光を照射し、かつインクジェットヘッドが被パターン形成体にパターン形成を行うこと。
また、本発明のパターン形成装置は、後述する発明の実施の形態で詳細に説明する通り、以下の特徴6から特徴18をさらに兼ね備えることもできる。
(特徴6)インクジェットヘッドを複数個並列に配置する。
(特徴7)紫外光照射手段は、長さの異なる複数の紫外光源ランプと、被パターン形成体に形成されるパターンの形状に応じた範囲に紫外光を照射するように、紫外光源ランプの点灯を制御する紫外光制御部とを備える。
(特徴8)紫外光制御部は、紫外光源ランプの発光量または発光時間の少なくとも一方を制御する。
(特徴9)紫外光照射手段から紫外光が照射される側に、紫外光の遮蔽をする可とう性部材を備える。
(特徴10)紫外光照射手段は300nm以下の波長の光を発光する低圧水銀ランプであること。
(特徴11)紫外光照射手段は200nm以下の波長の光を発光するエキシマランプであること。
(特徴12)インクは紫外線硬化型インクであり、インクジェットヘッド近傍にインクを硬化させるための300nm以上の波長の光を発光する光源を備えたこと。
(特徴13)被パターン形成体を保持し搬送するエンドレスベルトを備えたこと。
(特徴14)紫外線の照射およびパターン形成の前に被パターン形成体を溶剤に接触させる浸漬処理部を備えたこと。
(特徴15)特徴14の場合、溶剤に接触させる前に被パターン形成体を予熱する加温処理部を備えたこと。
(特徴16)被パターン形成体に対し、紫外光の照射と前記パターン形成とを同時に行うこと。
(特徴17)被パターン形成体に対し、紫外光の照射を行った後にパターン形成を行うこと。
(特徴18)被パターン形成体に対し、パターン形成を行った後に紫外線の照射を行うこと。
パターン形成後の紫外光の照射は、次の工程の準備としてのパターン形成面の改質を行う為のものである。
図1において、10はインクジェットプリンタ(パターン形成装置;以下、単にプリンタともいう。)、11はライン状のインクジェットヘッド(液体吐出手段;以下、ラインヘッドまたは単にヘッドともいう。)、13は一体支持部、13aはガイド部材、15はUVランプユニット(紫外光照射手段)、20はメディア(被パターン形成体)である。また、21はメディア保持部、23は搬送ベルト23aとプーリ23bとで構成される搬送手段である。図中の矢印XRはラインヘッド11がメディアを走査する方向を示している。また、矢印Yはラインヘッド11に設けられている、インクを吐出するノズル(図示せず)の並び方向を示している。
UVランプユニット15は、その内部に紫外光を発光するランプを備えている。後述する第3の実施の形態では、長さの異なる複数の紫外光源ランプを用いている。用いるランプは、メディア20の表面改質用に適した185〜254nm程度の波長の紫外光を発光するものとする。メディア20が一般的なインクジェットプリント用の樹脂製の被パターン形成体である場合、上述の185〜254nm程度の波長の紫外光をメディアに対し照射することにより、紫外光でメディア自体の表面あるいは表面に付着した有機物のC−C結合が切断分解され、さらに紫外光により発生したオゾン(O3)による酸化が起きる。このようにして改質されたメディア表面は、インクの濡れ性が向上するという効果が得られる。また、メディア20表面上の有機物を洗浄する効果も得られる。ここでは300nm以下の波長の紫外光を発光する低圧水銀ランプや、200nm以下の波長の紫外光を発光するエキシマランプ等を用いるものとする。
メディア20は、メディア保持部21上に載置されている。メディア保持部21の内部には図示しないエアー吸引手段が備えられており、このエアー吸引手段によってメディア20は吸引され、メディア保持部21上に動かない状態で保持される。
次に、プリンタ10の動作の例につき説明する。
中央制御部1が搬送駆動部5に信号を送信し、搬送駆動モータ6を駆動することにより、搬送手段23のプーリ23bが動作し、搬送ベルト23aをXR方向とその逆の方向に送り出す。このとき搬送ベルト23a上に設置された一体支持部13は、ラインヘッド11およびUVランプユニット15の双方を一体的に支持した状態で、メディア20の上側をガイド部材13aに沿って往復動作する。
この往復動作中、中央制御部1からの信号を受けたヘッド駆動部2が、ヘッド11からインクを吐出させてメディア20上に所望のパターンを形成する。図2にはインクジェットヘッド(1、2…n)と示されているが、後述する図5の例のようにヘッド11を複数個並列に配置させた場合は、ヘッド駆動部2は中央制御部1からの信号を受けて個々のヘッド11(1、2…n)を駆動する。また、中央制御部1からの信号を受けた紫外光制御部7はUVランプユニット15内のランプの点灯を制御し、メディア20に対し300nm以下の波長の紫外光を好適な条件で照射することにより、メディア20の表面を改質させる。ここでも、図2にはランプ(1、2…n)と示されているが、後述する第3の実施の形態のように、複数個のランプを配置してUVランプユニット15を構成した場合、紫外光制御部7は個々のランプ(1、2…n)を制御する。紫外光の照射は、メディア20により好適な時間行うものとする。
また、紫外光照射後にパターン形成を行うこともできる。その場合、最初に一体支持部13をXR方向とその逆の方向に往復動作させながら、往路でメディア20に向けて所定の時間紫外光の照射を行った後、復路でラインヘッド11からインクを吐出させてメディア20上に所望のパターンを形成する。これにより、紫外光の照射時間がパターンの形成時間よりも長く必要なメディアの場合に、作業を効率よく行うことができ、さらなる省エネルギー化を図ることができる。
また、パターン形成後に紫外光の照射を行うこともできる。その場合、最初に一体支持部13をXR方向とその逆の方向に往復動作させながら、往路でラインヘッド11からインクを吐出させてメディア20上に所望のパターンを形成した後、復路でメディア20に向けて所定の時間紫外光の照射を行う。これにより、パターンを形成した後にメディア20表面の改質を行いたい場合に効率よく作業を行うことができる。
図3において、10aはプリンタである。21aはメディア保持部21を支持する部材である。図中の矢印XLはメディア保持部21が搬送される方向を示す。一体支持部13は第2の参考の形態では固定されている。また、部材21aは搬送手段23の搬送ベルト23a上に設置されている。その他の構成は第1の参考の形態と同様である。
中央制御部1が搬送駆動部5に信号を送信し、搬送駆動モータ6を駆動することにより、搬送手段23のプーリ23bが動作し、搬送ベルト23aをXL方向とその逆の方向に送り出す。このとき搬送ベルト23a上に設置された部材21aは、保持部21と共にメディア20を載置した状態で、一体支持部13とこれに支持されたヘッド11およびUVランプユニット15との下側を往復動作する。
この往復動作中、中央制御部1からの信号を受けたヘッド駆動部2が、ヘッド11(図2ではインクジェットヘッド1、2…n)からインクを吐出させてメディア20上に所望のパターンを形成する。また、中央制御部1からの信号を受けた紫外光制御部7はUVランプユニット15内のランプ(図2ではランプ1、2…n)の点灯を制御し、メディア20に対し300nm以下の波長の紫外光を好適な条件で照射することにより、メディア20の表面を改質させる。
パターン形成および紫外光照射の順番等については、第1の参考の形態同様に適宜選択することができる。
図4において、10abはプリンタである。22は保持部兼搬送手段であり、22aはエンドレスベルト、22bは搬送プーリ、22cはエアー吸引ユニットである。図中の矢印XLはメディア20が搬送される方向を示す。メディア20は、保持部兼搬送手段22のエンドレスベルト22a上に載置されている。エンドレスベルト22aの内側にはエアー吸引ユニット22cが備えられており、メディア20を吸引した状態でエンドレスベルト22a上に保持している。その他の構成は第2の参考の形態のプリンタ10aと同様である。また、動作についてもプリンタ10aと同様であるが、変形例のプリンタ10abにおいてはエンドレスベルト22cを用いたことにより、メディア20の搬送と保持とを一つの構成で機能させており、装置構成を少なくすることができるため、装置のさらなる小型化、省スペース化を図ることができる。
プリンタ10、10a、10abにおいて、ラインヘッド11は、複数個並列に配置しても良い。図5はラインヘッド11を3列備えた場合の配置を、一体支持部13とこれに支持される3列のラインヘッド11の、インク吐出面側からの概略的な平面図で示したものである。11aはヘッド11からインクを吐出する、ライン状に配置されたノズルである。このように、複数個並列にインクジェットヘッド11を配置することにより、複数種類のインクを吐出させることができ、カラー画像の形成や、機能の異なる複数の多層パターンの形成にも対応可能である。
図6において、10bはプリンタ(パターン形成装置)である。12はインクジェットヘッド(液体吐出手段;以下、単にヘッドともいう。)である。インクジェットヘッド12は、メディア20のY方向における幅と同程度か、またはやや長い程度の長さを有する角柱状の一体支持部13の側面の一部に、この一体支持部13に沿ってY方向に往復動作可能に支持されている。また、一体支持部13の他方の側面には、UVランプユニット15が密着して支持されており、これらヘッド12、一体支持部13、UVランプユニット15はメディア20の上側に配置されている。メディア20はメディア保持部21上に載置されている。
中央制御部1が搬送駆動部5に信号を送信し、搬送駆動モータ6を駆動することにより、図示しない好適な搬送手段が動作し、一体支持部13は、ヘッド12およびUVランプユニット15の双方を一体的に支持した状態で、メディア20の上側をXR方向とその逆の方向に往復動作する。この往復動作中、中央制御部1からの信号を受けたヘッド走査部3が走査駆動モータ4を駆動することにより、ヘッド12は必要に応じて一体支持部13に沿ってY方向にも往復動作する。以上の、一体支持部13およびヘッド12による二つの往復動作中に、中央制御部1からの信号を受けたヘッド駆動部2が、ヘッド12からインクを吐出させてメディア20上に所望のパターンを形成する。また、中央制御部1からの信号を受けた紫外光制御部7はUVランプユニット15内のランプ(図2ではランプ1、2…n)の点灯を制御し、メディア20に対し300nm以下の波長の紫外光を好適な条件で照射することにより、メディア20の表面を改質させる。
パターン形成および紫外光照射の順番等については、第1の参考の形態同様に適宜選択することができる。
中央制御部1が搬送駆動部5に信号を送信し、搬送駆動モータ6を駆動することにより、図示しない好適な搬送手段が駆動し、保持部21がメディア20を載置した状態で、一体支持部13とこれに支持されたヘッド12およびUVランプユニット15との下側を往復動作する。この往復動作中、中央制御部1がヘッド走査部3に信号を送信し、走査駆動モータ4を駆動することにより、ヘッド12が必要に応じて一体支持部13に沿ってY方向にも往復動作する。以上の、一体支持部13およびヘッド12による二つの往復動作中に、中央制御部1からの信号を受けたヘッド駆動部2が、ヘッド12(図2ではインクジェットヘッド1、2…n)からインクを吐出させてメディア20上に所望のパターンを形成する。また、中央制御部1からの信号を受けた紫外光制御部7はUVランプユニット15内のランプ(図2ではランプ1、2…n)の点灯を制御し、メディア20に対し300nm以下の波長の紫外光を好適な条件で照射することにより、メディア20の表面を改質させる。
パターン形成および紫外光照射の順番等については、第1の参考の形態同様に適宜選択することができる。
図8の左図は、UVランプユニット15の内部を紫外光の照射面側から見た平面図であり、右図は左図をC−C線で切って矢印の方向に見たときの主要部分の断面図である。図において、15aは小ランプ(紫外光源ランプ)、15bは大ランプ(紫外光源ランプ)である。ここでは、縦横2列ずつの小ランプ15aと、縦1列横2列の大ランプ15bとを互い違いに配置させている。図中のWはメディア20の最大幅を示し、ランプ15aおよび15bはこの最大幅Wの範囲内に配置されるようにする。15cは紫外光を反射する反射板であり、15dはUVランプユニット15内で発生したオゾンを排気する排気口である。また、24はシート状の可とう性部材であり、UVランプユニット15からの漏れ光を遮断する目的で備えたものである。操作者の眼への照射を防ぐとともに、インクが紫外線硬化型のインクの場合には、ヘッドのノズル面でインクが硬化してしまうのを防止する効果がある。可とう性部材としたことにより、メディア20に接触することがあっても表面を傷つけるおそれが少ない。図中の矢印XRはメディアを走査する方向を示す。
紫外光の照射については、図2で述べた紫外光制御部7が小ランプ15aおよび大ランプ15bの点灯を制御することにより行う。
紫外光制御部7は、中央制御部1からの信号を受けて、UVランプユニット15内の小ランプ15aおよび大ランプ15bの個々のランプ(図2中の1、2…n)を、必要に応じて点灯させる。中央制御部1は、メディアの所望のパターンの形状により、それに応じたランプの位置および数を決定し、その情報を紫外光制御部7に送信する。そして、たとえばメディアの形状に応じて小ランプ15aを2列点灯させたり、小ランプ15a一列と大ランプ15b一列を点灯させたり、大ランプ15bのみを点灯させたりすることができる。
なお、紫外光制御部7は、メディア20表面の改質に最適な紫外光の照射光量と搬送走査速度から、上述のUVランプユニット15における紫外光の発光量か発光時間の少なくとも一方を制御することができる。この場合も、中央制御部1は、使用するメディアやインク、あるいはその組み合わせにより予め設定された、好適な照射光量および搬送走査速度の情報を紫外光制御部7に送信することにより、紫外光制御部7はUVランプユニット15の発光量か発光時間、またはその双方を制御する。したがって、メディアに対する好適な条件で紫外光の照射を行うことができる。
中央制御部1からの信号を受けたヘッド走査部3が走査駆動モータ4を駆動することにより、キャリッジ30は一体支持部13内の走査機構部14における、走査プーリ14bから送り出される走査ベルト14aにより、一体支持部13の側面に沿ってY方向に往復動作する。このとき、中央制御部1からの信号を受けたヘッド駆動部2が個々のインクジェットヘッド12aのノズル12bから異なる種類のインクを吐出させて、メディアにパターンを形成する。その後、LEDランプユニット16からは300nm以上の波長の紫外光を照射し、吐出されたインクを硬化させる。インクを硬化させるのに好適な紫外光の波長は、具体的には360〜390nm程度であるため、この範囲内とするのが良い。
以上のことからもわかるように、紫外光で硬化させるタイプのインクを用いる場合も、本発明のパターン形成装置に適用することが可能である。
図10において、40は加温処理部であり、41はヒーター部材である。50は浸漬処理部であり、51は溶剤槽、53は乾燥および待機槽である。また、60は紫外光照射およびパターン形成部であり、ここではプリンタ10abを適用した例を示してある。また、図中の矢印はメディアが搬送される流れの向きを示し、Lはメディアが搬送されるラインを示す。
また、メディアも上述した形態のものに限定されず、電子回路基板、電子部品、フラットディスプレイパネル、カラーフィルタ、保護膜等、硬質または軟質のシート面や板面、あるいは凹凸を有する面にも適用可能である。また、用いるインクとしては、各メディアに適した顔料や染料を含む色インク、有機半導体材料や導電材料等の電子材料インク、耐湿性素材や耐光素材による保護膜等の各種の機能性インクとすることができ、メディアの材質としては、記録紙、フィルム、布帛、金属、ガラス、樹脂、その他種々の好適なものとすることができる。
さらに、本発明のパターン形成装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々のものに変更することができる。例えば、一体支持部13の形状は、液体吐出手段と紫外光照射手段を一体的に支持できれば、図示例以外の形状であっても良い。また、第3の実施の形態では長さの異なる複数の紫外光源ランプを、互い違いに並列配置して示してあるが、他の配置であっても良い。また、一体支持部13およびメディア20の移動動作は、ここでは往復動作をするものとしたが、本発明に係る動作が可能であれば、他の動作形態を採用しても良い。
5 搬送駆動部、6 搬送駆動モータ、7 紫外光源制御部、
10 プリンタ(パターン形成装置)、
11 ライン状のインクジェットヘッド(液体吐出手段)、11a ノズル、
12、12a インクジェットヘッド(液体吐出手段)、12b ノズル、
13 一体支持部、13a ガイド部材、
14 走査機構部、14a 走査ベルト、14b 走査プーリ、
15 UVランプユニットユニット(紫外光を照射する紫外光照射手段)、
15a 小ランプ、15b 大ランプ、
16 LEDランプユニット(光源)、17 反射板、19 排気口、
20 メディア、21、21a メディア保持部、
22メディア保持部兼搬送手段、22a エンドレスベルト、22b 搬送プーリ、
22c エアー吸引ユニット、
23 搬送手段、23a 搬送ベルト、23b プーリ、24 可とう性部材、
30 キャリッジ、
40 加温処理部、41 ヒーター部材、
50 浸漬処理部、51 溶剤槽、60 乾燥および待機槽
60 紫外光照射およびパターン形成部、
XR、XL 搬送方向、Y ヘッドのノズル並び方向、
L メディアが搬送されるライン。
Claims (2)
- 被パターン形成体を保持する保持部と、
前記被パターン形成体に対し液体を吐出させてパターン形成を行う液体吐出手段と、
前記被パターン形成体の表面改質用の紫外光を前記被パターン形成体に照射する紫外光照射手段と、
前記液体吐出手段および前記紫外光照射手段の双方を支持する一体支持部とを備え、
前記保持部および前記一体支持部の一方に対して他方を第1の方向に移動させることによって前記液体吐出手段および前記紫外光照射手段に対して前記被パターン形成体を前記第1の方向に移動させ、
前記第1の方向に直交する第2の方向に前記一体支持部に対して前記液体吐出手段を移動させることによって前記被パターン形成体に対して前記液体吐出手段を前記第2の方向に移動させ、
前記紫外光照射手段は、前記第2の方向における長さが前記第2の方向における前記液体吐出手段のパターン形成の範囲の幅以上であり、
前記液体吐出手段は、前記紫外光照射手段によって前記被パターン形成体のうち特定の箇所に紫外光が照射された後、前記被パターン形成体が前記保持部に保持されたまま前記保持部および前記一体支持部の一方に対して他方が前記第1の方向に移動させられることによって、前記箇所にパターン形成を行い、
前記一体支持部は、前記保持部に対する移動方向において前記紫外光照射手段を前記液体吐出手段より前方側に支持し、
前記紫外光照射手段による前記被パターン形成体への紫外光の照射と、前記液体吐出手段による前記被パターン形成体へのパターン形成とを同時に行うことを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項1に記載のパターン形成装置において、前記液体はインクであり、前記液体吐出手段はインクジェットヘッドであることを特徴とするパターン形成装置。
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