JP2007290233A - 光照射器およびインクジェットプリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光照射器は、ショートアーク型の放電ランプおよびこの放電ランプからの光を反射する反射部材とを備えてなり、放電ランプからの光が、反射部材によって、光照射面において線状に伸びるよう集光された状態で、照射される。インクジェットプリンタは、上記光照射器を備えたヘッド部を備え、光照射器から照射される光によって記録媒体に着弾された光硬化型インクを硬化させる。
【選択図】図1
Description
このようなインクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタにおいては、微細なドットを吐出・制御する記録ヘッドと、色再現域・耐久性・吐出適正等を改善したインクと、インク吸収性・色材発色性・表面光沢等を飛躍的に向上させた専用紙とを適宜に組み合わせることにより、高い画質の画像を形成することができる。
光硬化型インクジェット方式は、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利用することができるなどの利点がある。
ヘッド部70は、記録媒体Rに沿って伸びるよう設けられた棒状のガイドレール75に支持されており、図示しない駆動機構(図示しない)によって、記録媒体Rの上方位置をガイドレール75に沿って往復移動可能とされている。
放電ランプ82としては、例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプが用いられており、発光部の長さが、例えばヘッド部70の移動方向における記録媒体Rの寸法(幅寸法)より大きい光照射領域IAを形成する大きさとされている。
紫外線硬化型インクの硬化処理(紫外線硬化型インクに対する紫外線照射処理)について具体的に説明すると、図13において、ヘッド部70が例えば右方向に移動されながら記録媒体Rに印刷が行われているときには、記録媒体Rに着弾した紫外線硬化型インクは、ヘッド部70の移動方向後方側に位置される一方の光照射器80Aからの照射光により硬化され、一方、ヘッド部70が同図13において左方向に移動されながら記録媒体Rに印刷が行われているときには、記録媒体Rに着弾した紫外線硬化型インクは、ヘッド部70の移動方向後方側に位置される他方の光照射器80Bからの照射光により硬化される。
すなわち、上記非特許文献1に示されているように、例えばラジカル重合系インクは、酸素の存在によりラジカルの濃度が低下する性質を有するため、インクが大気にさらされる時間が長いほど硬化速度が遅くなってインクの硬化に長時間を要する。また、インクジェットプリンタにおいて用いられるインクは、記録ヘッドのノズルからスムーズに吐出されるよう、ある程度低粘度であることが必要とされることから、インクが記録媒体に着弾された後、インクが直ちに硬化(光重合)されない場合には、着弾後のインクのドット形状が変化しやすく、品質の高い画像を得ることができなくなるためである。
このような要請に対して、例えば光照射器から照射される光のピーク照度を高くすることにより、重合反応を速やかに進行させることが考えられる。
また、上記特許文献2には、シリンドリカルレンズを光源ランプと記録媒体との間に配置し、光源ランプからの光を集光して記録媒体に照射することにより、記録媒体に照射される光のピーク照度を高くする技術が示されている。
また、マイクロウェーブUVランプを用いる場合であっても同様であって、上記要請に応えることのできる程度に十分に高い照度を得るためには、マイクロウェーブUVランプそれ自体の輝度を高くすることが必要とされるが、発光部の大きなロングアーク型のランプやマイクロウェーブUVランプの輝度をこれ以上高くすることは、技術的に困難であるのが実情である。
記録媒体Rとしては、例えば紙、樹脂、フィルムなどの熱により変形しやすいものが用いられる場合が多いことから、紫外線硬化型インクの硬化処理を高い効率で行うために高いピーク照度が得られる放電ランプを用いた場合には、可視域から赤外域にかけての不要な光や放電ランプの輻射熱による記録媒体Rに対する熱の影響の程度が大きくなり、記録媒体Rの温度が一層高い状態となる結果、変形等が生じやすくなり、高い画質の画像を形成することが困難になる、という問題がある。
しかしながら、このような反射ミラーを配置した場合には、放電ランプから記録媒体に至るまでの光路長が長くなり、これにより、例えばロングアーク型の放電ランプの場合には、放電ランプの長手方向に対しては集光することができないため、光が照射される面積(光照射領域)が広がり、光の利用効率が低下すると共に、光照射面において十分に高い照度を得ることができなくなる。
また、本発明の他の目的は、上記光照射器を備え、インクの硬化処理を高い効率で行うことができ、従って、画質の高い画像を確実に形成することができ、しかも、記録媒体に対する熱の影響の程度が小さいインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
すなわち、本発明の光照射器は、放電容器内に一対の電極が対向配置されてなるショートアーク型の放電ランプと、当該放電ランプからの光を反射する反射部材とを備えてなり、
前記反射部材は、前記放電ランプからの光を線状に伸びるように集光して光照射領域を形成することを特徴とする。
このような構造の具体例としては、
(1)リフレクタとして、その光軸を中心とする回転放物面状の反射面を有するものを用い、反射ミラーとして、断面が放物線状の反射面を有するものを用いた構造、
(2)リフレクタとして、その光軸を中心とする回転楕円面状の反射面を有するものを用い、反射ミラーとして、断面が楕円状の反射面を有するものを用いた構造
を例示することができる。
当該光源部が、互いに隣接する光源部に係る光照射領域の少なくとも一部が光照射面において重ね合わせられるよう、並んで配置された構成とすることができる。
光照射器として、上記の光照射器が用いられていることを特徴とする。
さらに、光源ランプからの光を反射部材によって反射して出射する構造とされていることにより、例えば紫外域の光を出射する構成とされている場合には、放電ランプから放射される光に含まれる可視域から赤外域にかけての光および放電ランプの点灯に伴う輻射熱が直接的に光照射対象物に入射されることがなく、光照射対象物に対する熱の影響の程度を小さく低減することができる。
また、本発明によれば、光照射器(灯具)を、ロングアーク型の放電ランプを備えたものに比して、小型、軽量化が図られたものとして構成することができるので、インクジェットプリンタ全体の軽量化を図ることができると共にインクの硬化処理効率の向上による印刷速度の高速化を図ることができる。
本発明の第1実施形態に係る光照射器は、ショートアーク型の放電ランプおよびこの放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる少なくとも一の光源部と、光源部から照射される光を反射して出射する反射ミラーとを備えてなり、リフレクタおよび反射ミラーにより構成される特定の反射部材によって、放電ランプからの光を被照射面において線状に伸びる光照射領域を形成するよう集光して照射するものである。
この光照射器10は、一方(図1においては下方)に開口する光出射口11Aを有する例えば全体が箱型形状の外装カバー11を備えてなり、この外装カバー11内には、ショートアーク型の放電ランプ12およびこの放電ランプ12を囲むよう設けられ、放電ランプ12からの光を反射するリフレクタ13を備えてなる光源部15が配置されると共に、光源部15からの光を反射して光出射口11Aを介して外部に出射するための反射ミラー17が配置されている。
光源部15を構成する放電ランプ12は、例えば波長300〜450nmの紫外光を効率よく放射する超超高圧水銀ランプよりなり、放電容器内に、一対の電極が電極間距離が例えば0.5〜2.0mmとなる状態で対向配置されると共に、発光物質である水銀および始動補助用のバッファガスである希ガス並びにハロゲンがそれぞれ所定の封入量で封入されて、構成されている。ここに、水銀の封入量は、例えば0.08〜0.30mg/mm3 である。
この放電ランプ12は、発光部(例えばアークの輝点)がリフレクタ11の焦点Frに位置する状態で、一対の電極を結ぶ直線がリフレクタ11の光軸Cに沿って伸びるよう配置されている。
本発明の第2実施形態に係る光照射器は、ショートアーク型の放電ランプおよびこの放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる少なくとも一の光源部を備えてなり、少なくともリフレクタにより構成される特定の反射部材によって、放電ランプからの光を被照射面において線状に伸びる光照射領域を形成するよう集光して照射するものである。
この光照射器20は、上記第1実施形態に係る光照射器10と基本的な構成は同一であって、一方(図2においては下方)に開口する光出射口11Aを有する外装カバー11内に、ショートアーク型の放電ランプ12およびこの放電ランプ12を囲むよう設けられ、放電ランプ12からの光を反射するリフレクタ22を備えてなる光源部21が配置されると共に、光源部21からの光を反射して光出射口11Aを介して外部に出射するための一の反射ミラー26が配置されて、構成されている。
リフレクタ22は、その光照射口22Cが光照射器20における光出射口11Aと異なる方向、例えば図2においては右方向(X方向)に開口するよう、光軸Cが光照射面Wと平行に伸びる姿勢で、配置されている。
このリフレクタ22は、楕円状の反射面22Aの第1焦点Fr1および放物線状の反射面22Bの焦点Fr0が互いに一致する状態で、光軸C上に位置されている。
光源部21を構成する放電ランプ12は、第1実施形態に係るものと同一の構成を有するものであり、発光部(例えばアークの輝点)がリフレクタ22における楕円状の反射面22Aの第1焦点Fr1に位置された状態で、一対の電極を結ぶ直線がリフレクタ22の光軸Cに沿って伸びるよう配置されている。
これにより、図中Z軸方向には平行光で、X軸方向のみに集光され、光照射面Wにおいてリフレクタの光軸Cに直交する方向(Z方向)に線状に伸びる光照射領域IAが形成されるよう、放電ランプ12からの光が照射される。
本発明の第3実施形態に係る光照射器は、ショートアーク型の放電ランプおよびこの放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる少なくとも一の光源部と、光源部から照射される光を反射して出射する反射ミラーとを備えてなり、リフレクタおよび反射ミラーにより構成される特定の反射部材によって、放電ランプからの光を被照射面において線状に伸びる光照射領域を形成するよう集光して照射するものである。
この光照射器30は、上記第1実施形態に係る光照射器10と基本的な構成は同一であって、一方(図5においては下方)に開口する光出射口11Aを有する外装カバー11内に、ショートアーク型の放電ランプ12およびこの放電ランプ12を囲むよう設けられ、放電ランプ12からの光を反射するリフレクタ32を備えてなる光源部31が配置されると共に、光源部31からの光を反射して光出射口11Aを介して外部に出射するための一の反射ミラー36が配置されて、構成されている。
光源部31を構成する放電ランプ12は、第1実施形態に係るものと同一の構成を有するものであり、発光部(例えばアークの輝点)がリフレクタ32における回転楕円面状の反射面32Aの第1焦点Fr1に位置された状態で、一対の電極を結ぶ直線がリフレクタ32の光軸Cに沿って伸びるよう配置されている。
このように、リフレクタ32の第2焦点Fr2と、反射ミラー36の第1焦点Fm1とを一致させることにより、反射ミラー36の第2焦点Fm2に放電ランプ12からの輝度の高い光を線状に集光することができる。
反射ミラー36に入射される光は、反射ミラー36の、断面が楕円状のシリンドリカルな反射面36Aによって反射されることにより反射ミラー36の長手方向(図5においては紙面に垂直な方向)には集光されることなく広がりながら、しかし、リフレクタ32の光軸方向(図5においては左右方向)のみには集光されながら光出射口11Aを介して出射され、これにより、反射ミラー36の第2焦点Fm2に位置される光照射面Wにおいてリフレクタ32の光軸Cに直交する方向に線状に伸びる光照射領域IAが形成されるよう、放電ランプ12からの光が照射される。
リフレクタ32の第2焦点Fr2において一旦集光された後の光の広がり角度は、リフレクタ32の曲率に基づいて設定することができ、また、反射ミラー36によって反射される光の集光位置(焦点距離の大きさ)は、反射ミラー36の曲率に基づいて設定することができることから、リフレクタ32の曲率および反射ミラー36の曲率を調整することにより、線状に伸びるよう形成される光照射領域IAの長さを目的に応じて適宜に調整することができる。
この光照射器40は、一方(図6においては下方)に開口する光出射口11Aを有する外装カバー11を備え、この外装カバー11内に、各々ショートアーク型の放電ランプ12およびこの放電ランプ12を囲むよう設けられた、放電ランプ12からの光を反射するリフレクタ13を備えてなる二の光源部151,152が配置されると共に、各々の光源部151,152からの光を反射して光出射口11Aを介して外部に出射するための一の反射ミラー17が配置されて、構成されている。
各々の光源部151,152は、光照射面Wに対して互いに同一のレベル位置において、一方の光源部151の光軸C1および他方の光源部152の光軸C2が共に光照射面Wと平行に伸び、各々の光源部151,152に係る光照射領域がとぎれることがないよう周辺部で重なるように、反射ミラー17の反射面17Aに対して互いに交差する方向に伸びる姿勢で、並んで配置されている。
〔本発明に係る光照射器の具体的仕様〕
図6および図7に示す構成に従って本発明に係る光照射器(40)を作製した。
各々の光源部(151,152)における放電ランプ(12)は、電極間距離が1.2mm、定格電力が210Wである超超高圧水銀ランプであり、リフレクタ(13)は、ミラーとしての光照射口(13B)の有効エリアサイズが約44mm×48mm、焦点距離が6mmであるパラボラミラーである。
反射ミラー(17)は、焦点距離が60mmのシリンドリカル・パラボラミラーを用いた。
各々の光源部(151,152)に係る光照射領域が例えば50mmであり、その周辺部領域の一部を互いに重ねあわせることにより光照射領域全体における照度が十分に高い有効領域の長さが65mmとなる状態で、各々の光源部(151,152)を反射ミラー(17)の反射面(17A)に対して交差する方向に傾斜させて配置した。光出射口(11A)から光照射面(W)までの距離は22mmである。
定格電力が1500W、発光長125mmのメタルハライドランプを光源ランプとして備え、光照射方向に対してメタルハライドランプの後方側の位置に、焦点距離が約120mmである楕円コールドミラーが配置されてなる灯具「UVH−1500M/XJ1」 (ウシオ電機株式会社製)を用意した(図13に示す光照射器参照)。
特に、第3実施形態に係る光照射器においては、リフレクタの曲率と、反射ミラーの曲率を目的に応じて適宜に設定することにより、隣り合う光源部に係る光照射領域の長さを調整し、互いに重なり合う領域の大きさを調整して例えば中央部に比して照度の低い周辺部の照度を相補することができるので、光照射領域の長手方向における照度分布を均一な状態とすることが容易になると共に、例えば二つの光源部を、それらの光軸を反射ミラーに対して斜めに傾斜させて配置しなくても、隣り合う光源部に係る光照射領域の周辺部を重ね合わせることができるので、装置構造設計が容易になる。
光源部31を構成する放電ランプ12は、上記第1実施形態に係るものと同一の構成を有するものであり、発光部(例えばアークの輝点)がリフレクタ32における回転楕円面状の反射面32Aの第1焦点Fr1に位置された状態で、リフレクタ32の光軸Cに沿って伸びるよう配置されている。
第1の反射ミラー52は、光源部31の光照射方向におけるリフレクタ32の反射面32Aの第2焦点Fr2より手前側の位置において、反射面52Aが斜め上方を向くようリフレクタ32の光軸Cに対して傾斜した状態で、光照射面Wに沿って(図9においては紙面に垂直な方向に)伸びるよう配置されている。
第2の反射ミラー53は、その第1焦点Fm1が、リフレクタ32の第2焦点Fr2の、第1の反射ミラー52による鏡像の位置に一致する状態で、光照射面Wに沿って(図9においては紙面に垂直な方向に)伸びるよう配置されている。
第2の反射ミラー53に入射される光は、その断面が楕円状のシリンドリカルな反射面53Aによって反射されることにより、第2の反射ミラー53の長手方向(図9においては紙面に垂直な方向)には集光されることなく広がりながら、しかし、第2の反射ミラー53の長手方向に直交する方向(図9においては左右方向)に対してのみ集光されながら光出射口11Aを介して出射され、これにより、第2の反射ミラー53の第2焦点Fm2に位置される光照射面Wにおいて、第2の反射ミラー53の長手方向に線状に伸びる光照射領域IAが形成されるよう、放電ランプ12からの光が照射される。
例えば第1の実施形態に係る光照射器においては、反射ミラーとして、一軸方向のみ円弧状の反射面を有する樋状のシリンドリカルミラーを用いることができる。このような反射ミラーを用いた場合には、球面収差によって集光性能が放物線状の反射面によるものより多少低下するものの、実用上、十分な効果を得ることができる。
さらに、ショートアーク型の放電ランプとしては、超超高圧水銀ランプに限定されるものではなく、例えばメタルハライド型のショートアーク放電灯を使用することができ、特に、例えば鉄(Fe)のハロゲン化合物が封入されたものによれば、例えば350〜450nm付近の波長範囲の光の発光効率が高くなるため、光照射面(光照射対象物)におけるトータル放射束が増えるため、例えば光硬化型インクの硬化処理の処理効率を向上させることができる。
このインクジェットプリンタは、光硬化型のインク例えば紫外線硬化型のインクを微小な液滴として記録媒体Rに吐出するノズル(図示しない)が設けられた記録ヘッド61と、この記録ヘッド61の例えば両側の位置に設けられた、記録媒体Rに着弾したインクに対して所定の波長域の光例えば紫外線を照射することによりこれを硬化させる二つの光照射器62A,62Bとがキャリッジ63に搭載されてなるヘッド部60を備えている。
ヘッド部60は、記録媒体Rに沿って伸びるよう設けられた棒状のガイドレール65に支持されており、図示しない駆動機構(図示しない)によって、記録媒体Rの上方位置をガイドレール65に沿って往復移動可能とされている。
記録媒体Rとしては、例えば紙、樹脂、フィルムなどを用いることができる。
一方の光源部151は、光軸C1を中心とする回転放物面状の反射面13Aを有する、パラボラミラーにより構成されたリフレクタ13を備え、放電ランプ12が、その発光部(例えばアークの輝点)がリフレクタ13における回転放物面状の反射面13Aの焦点Frに位置された状態で、リフレクタ13の光軸C1に沿って伸びるよう配置されて、構成されている。他方の光源部152も同一の構成を有する。
反射ミラー17は、一軸方向のみ放物線状の反射面17Aを有する樋状のシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されている。
また、他方の光照射器62Bについても、二の光源部151,152および反射ミラー17の配置位置が、一方の光照射器62Aに係る配置位置と対称とされていること以外は、一方の光照射器62Aと同一の構成を有する。
しかも、光照射器62A,62Bが放電ランプ12からの光を反射して記録媒体Rに照射する構造であることにより、放電ランプ12から放射される光に含まれる、紫外線硬化型インクの硬化に不要な赤外域から可視域にかけての光および放電ランプ12の点灯に伴う輻射熱が、記録媒体Rに直接的に入射されることがないので、記録媒体Rに対する熱影響の程度を小さく低減することができ、熱により変形しやすい記録媒体が用いられる場合であっても、記録媒体が変形することを確実に防止することができ、従って、使用可能な記録媒体Rについての制約がなくなる。
また、本発明によれば、光照射器(灯具)を、ロングアーク型の放電ランプを備えたものに比して、小型、軽量化が図られたのものとして構成することができるので、インクジェットプリンタ全体の軽量化を図ることができると共にインクの硬化処理効率の向上による印刷速度の高速化を図ることができる。
11A 光出射口
11 外装カバー
12 放電ランプ
13 リフレクタ
13A 反射面
13B 光照射口
15 光源部
17 反射ミラー
17A 反射面
C 光軸
W 光照射面
Fr リフレクタの焦点
Fm 反射ミラーの焦点
IA 光照射領域
20 光照射器
21 光源部
22 リフレクタ
22A 楕円状の反射面
22B 放物線状の反射面
22C 光照射口
Fr0 放物線状の反射面の焦点
Fr1 楕円状の反射面の第1焦点
Fr2 楕円状の反射面の第2焦点
26 反射ミラー
26A 反射面
30 光照射器
31 光源部
32 リフレクタ
32A 反射面
32B 光照射口
36 反射ミラー
36A 反射面
Fm1 反射ミラーの第1焦点
Fm2 反射ミラーの第2焦点
40 光照射器
151,152 光源部
C1,C2 光軸
IA1,IA2 光照射領域
IA0 有効領域
50 光照射器
52 第1の反射ミラー
52A 反射面
53 第2の反射ミラー
53A 反射面
60 ヘッド部
61 記録ヘッド
62A,62B 光照射器
63 キャリッジ
65 ガイドレール
70 ヘッド部
71 記録ヘッド
72 キャリッジ
75 ガイドレール
R 記録媒体
80A,80B 光照射器
81 カバー部材
81A 光出射口
82 放電ランプ
83 リフレクタ
83A 反射面
83B 光照射口
Claims (7)
- 放電容器内に一対の電極が対向配置されてなるショートアーク型の放電ランプと、当該放電ランプからの光を反射する反射部材とを備えてなり、
前記反射部材は、前記放電ランプからの光を線状に伸びるように集光して光照射領域を形成することを特徴とする光照射器。 - 前記反射部材は、前記放電ランプを取り囲むように配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタにより構成されており、
当該リフレクタは、その光軸をX軸とする三次元直交座標系を想定したとき、XY平面による断面における反射面が楕円状であり、かつ、XZ平面による断面における反射面が放物線状であることを特徴とする請求項1に記載の光照射器。 - 前記反射部材は、前記放電ランプを取り囲むように配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタと、当該リフレクタにより反射された光を反射して一軸方向のみに集光するシリンドリカルな反射面を有する反射ミラーとにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光照射器。
- 前記リフレクタは、その光軸を中心とする回転放物面状の反射面を有し、
前記反射ミラーは、断面が放物線状の反射面を有するものであることを特徴とする請求項3に記載の光照射器。 - 前記リフレクタは、その光軸を中心とする回転楕円面状の反射面を有し、
前記反射ミラーは、断面が楕円状の反射面を有するものであることを特徴とする請求項3に記載の光照射器。 - 放電容器内に一対の電極が対向配置されてなるショートアーク型の放電ランプおよびこの放電ランプを取り囲むように配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源部を複数備え、
当該光源部が、互いに隣接する光源部に係る光照射領域の少なくとも一部が光照射面において重ね合わせられるよう、並んで配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光照射器。 - 光硬化型のインクを記録媒体に吐出する記録ヘッドおよび前記記録媒体に吐出され着弾されたインクを硬化させるための光を照射する光照射器を有するヘッド部を備えてなり、当該ヘッド部と記録媒体とを相対的に移動させながら、記録ヘッドから記録媒体に前記インクを吐出し、光照射器によって当該記録媒体上に着弾したインクに光を照射することにより、インクを硬化させて画像を記録するインクジェットプリンタにおいて、
前記光照射器は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の光照射器であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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