JP2012116097A - 製膜装置および製膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止すること。
【解決手段】光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、記録ヘッドに備えられ、液滴を硬化させるための光源と、記録媒体を載置する載置面を有し、光源から照射された光の少なくとも一部をノズルとは異なる方向に反射する凹凸形状が載置面に形成されたステージと、を備える製膜装置とした。
【選択図】 図６
【解決手段】光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、記録ヘッドに備えられ、液滴を硬化させるための光源と、記録媒体を載置する載置面を有し、光源から照射された光の少なくとも一部をノズルとは異なる方向に反射する凹凸形状が載置面に形成されたステージと、を備える製膜装置とした。
【選択図】 図６
Description
本発明は、記録媒体に光硬化型の液滴を吐出して膜を形成する製膜装置および製膜方法に関する。
従来、記録媒体に光硬化型インクを吐出して膜を形成し、画像等を描画する製膜装置が知られている。
このような製膜装置においては、例えば、記録媒体をプラテンに吸着し、その記録媒体上をキャリッジが走査方向に往復運動することにより、記録媒体に光硬化型インクの膜を形成する。
このような製膜装置においては、例えば、記録媒体をプラテンに吸着し、その記録媒体上をキャリッジが走査方向に往復運動することにより、記録媒体に光硬化型インクの膜を形成する。
そして、記録媒体に吐出された光硬化型インクに対し、紫外線等の光を照射することで、光硬化型インクを硬化させる。
光硬化型インクを用いる技術として、例えば、特許文献１に記載されたインクジェット記録方法が挙げられる。
特許文献１に記載された技術では、透明なメディアに光を照射して光硬化型インクを硬化させる際に、プラテンでの反射光も利用することで、紫外線光源の利用効率を高めることとしている。
光硬化型インクを用いる技術として、例えば、特許文献１に記載されたインクジェット記録方法が挙げられる。
特許文献１に記載された技術では、透明なメディアに光を照射して光硬化型インクを硬化させる際に、プラテンでの反射光も利用することで、紫外線光源の利用効率を高めることとしている。
しかしながら、光硬化型インクを用いる製膜装置においては、インクを硬化させるために照射した光が、記録媒体あるいはプラテンによって反射し、ノズルに到達する可能性がある。
ノズルに光が到達した場合、ノズル内の光硬化型インクが硬化し、ノズルが詰まる原因となる。
ノズルに光が到達した場合、ノズル内の光硬化型インクが硬化し、ノズルが詰まる原因となる。
ここで、特許文献１に記載された技術においては、プラテンにおいて反射した光を光硬化型インクの硬化に利用することが記載されているものの、反射光のノズルへの到達を防ぐことについて記載されていない。
このように、従来の技術においては、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが困難であった。
本発明の課題は、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することである。
このように、従来の技術においては、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが困難であった。
本発明の課題は、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することである。
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る製膜装置は、
光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッド（例えば、図１の記録ヘッド１３）と、前記記録ヘッドに備えられ、前記液滴を硬化させるための光源（例えば、図２の紫外線ランプ１３ａ）と、記録媒体を載置する載置面を有し、前記光源から照射された光の少なくとも一部を前記ノズルとは異なる方向に反射する凹凸形状が前記載置面に形成されたステージ（例えば、図１のステージ１０）と、を備えることを特徴とする。
光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッド（例えば、図１の記録ヘッド１３）と、前記記録ヘッドに備えられ、前記液滴を硬化させるための光源（例えば、図２の紫外線ランプ１３ａ）と、記録媒体を載置する載置面を有し、前記光源から照射された光の少なくとも一部を前記ノズルとは異なる方向に反射する凹凸形状が前記載置面に形成されたステージ（例えば、図１のステージ１０）と、を備えることを特徴とする。
このような構成により、記録ヘッドが光を照射しながら記録媒体に液滴を吐出して製膜すると共に、このとき載置面に到達した光をノズル以外の方向に反射して、ノズルに照射される光の量を低減することができる。
したがって、光硬化型の液滴を用いて製膜する際に、載置面で反射した光がノズル内の液滴を硬化させ、ノズルが詰まる事態を抑制することができる。
即ち、本発明によれば、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが可能となる。
したがって、光硬化型の液滴を用いて製膜する際に、載置面で反射した光がノズル内の液滴を硬化させ、ノズルが詰まる事態を抑制することができる。
即ち、本発明によれば、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが可能となる。
また、本発明の一態様は、
前記凹凸形状は、前記載置面で正反射した場合に前記ノズルに到達する入射角を有する光を、前記ノズルとは異なる方向に反射する反射面が連続して形成されていることを特徴とする。
このような構成により、載置面が平滑である場合に正反射する光の量よりもノズルに到達する光の量を低減できるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
前記凹凸形状は、前記載置面で正反射した場合に前記ノズルに到達する入射角を有する光を、前記ノズルとは異なる方向に反射する反射面が連続して形成されていることを特徴とする。
このような構成により、載置面が平滑である場合に正反射する光の量よりもノズルに到達する光の量を低減できるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
また、本発明の一態様は、
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記ノズルより前記走査方向の前方側に反射する反射面および前記ノズルより前記走査方向の後方側に反射する反射面を含むことを特徴とする。
このような構成により、走査方向におけるノズルの前方および後方に反射光を逸らせることができるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記ノズルより前記走査方向の前方側に反射する反射面および前記ノズルより前記走査方向の後方側に反射する反射面を含むことを特徴とする。
このような構成により、走査方向におけるノズルの前方および後方に反射光を逸らせることができるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
また、本発明の一態様は、
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記走査方向の側方側に反射する反射面を含むことを特徴とする。
このような構成により、走査方向に対する側方に反射光を逸らせることができるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記走査方向の側方側に反射する反射面を含むことを特徴とする。
このような構成により、走査方向に対する側方に反射光を逸らせることができるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
また、本発明の一態様は、
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記ノズルより前記走査方向の前方側かつ前記走査方向の側方側に反射する反射面および前記ノズルより前記走査方向の後方側かつ前記走査方向の側方側に反射する反射面を含むことを特徴とする。
このような構成により、走査方向に対する前方かつ側方および後方かつ側方に反射光を逸らせることができるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記ノズルより前記走査方向の前方側かつ前記走査方向の側方側に反射する反射面および前記ノズルより前記走査方向の後方側かつ前記走査方向の側方側に反射する反射面を含むことを特徴とする。
このような構成により、走査方向に対する前方かつ側方および後方かつ側方に反射光を逸らせることができるため、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
また、本発明の一態様は、
前記凹凸形状は、球面の一部を有する凸形状の反射面が連続して形成されていることを特徴とする。
このような構成により、種々の方向に光を散乱させることができ、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
前記凹凸形状は、球面の一部を有する凸形状の反射面が連続して形成されていることを特徴とする。
このような構成により、種々の方向に光を散乱させることができ、より適切にノズルの詰まりを防止することができる。
また、本発明の一態様に係る製膜方法は、
光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに備えられ、前記液滴を硬化させるための光源と、によって、ステージの載置面に載置した記録媒体に光を照射して製膜を行う工程において、前記載置面に形成した凹凸形状によって、前記光源から照射された光の少なくとも一部を前記ノズルとは異なる方向に反射させることを特徴とする。
これにより、記録ヘッドが光を照射しながら記録媒体に液滴を吐出して製膜すると共に、このとき載置面に到達した光をノズル以外の方向に反射して、ノズルに照射される光の量を低減することができる。
光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに備えられ、前記液滴を硬化させるための光源と、によって、ステージの載置面に載置した記録媒体に光を照射して製膜を行う工程において、前記載置面に形成した凹凸形状によって、前記光源から照射された光の少なくとも一部を前記ノズルとは異なる方向に反射させることを特徴とする。
これにより、記録ヘッドが光を照射しながら記録媒体に液滴を吐出して製膜すると共に、このとき載置面に到達した光をノズル以外の方向に反射して、ノズルに照射される光の量を低減することができる。
したがって、光硬化型の液滴を用いて製膜する際に、載置面で反射した光がノズル内の液滴を硬化させ、ノズルが詰まる事態を抑制することができる。
即ち、本発明によれば、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが可能となる。
即ち、本発明によれば、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが可能となる。
以下、図を参照して本発明に係る製膜装置および製膜方法の実施の形態を説明する。
本実施形態では、透明のフィルム等の記録媒体Ｐに対し、印刷対象である画像等を形成するインクジェットプリンター１に本発明を適用した例について説明する。本実施形態のインクジェットプリンター１は、記録媒体Ｐの搬送方向と交差する方向に記録ヘッド１３を移動させて画像の形成等を行うシリアルヘッド型インクジェットプリンターである。
本実施形態では、透明のフィルム等の記録媒体Ｐに対し、印刷対象である画像等を形成するインクジェットプリンター１に本発明を適用した例について説明する。本実施形態のインクジェットプリンター１は、記録媒体Ｐの搬送方向と交差する方向に記録ヘッド１３を移動させて画像の形成等を行うシリアルヘッド型インクジェットプリンターである。
（構成）
図１は、インクジェットプリンター１の概略を模式的に示す図である。図１（ａ）は、インクジェットプリンター１を上方から見た図である。また、図１（ｂ）は、インクジェットプリンター１を側方から見た図である。
図１に示すように、インクジェットプリンター１は、記録媒体Ｐを搬送する搬送機構２、記録媒体Ｐにインクを吐出する印刷機構３、およびインクジェットプリンター１の筐体４を備える。これら搬送機構２、および印刷機構３は制御部５によって動作が制御される。
図１は、インクジェットプリンター１の概略を模式的に示す図である。図１（ａ）は、インクジェットプリンター１を上方から見た図である。また、図１（ｂ）は、インクジェットプリンター１を側方から見た図である。
図１に示すように、インクジェットプリンター１は、記録媒体Ｐを搬送する搬送機構２、記録媒体Ｐにインクを吐出する印刷機構３、およびインクジェットプリンター１の筐体４を備える。これら搬送機構２、および印刷機構３は制御部５によって動作が制御される。
搬送機構２は、副搬送方向ｘの上流側に配された供給ローラー６、および副搬送方向ｘの下流側に配された巻取ローラー７を備える。副搬送方向ｘとは、インクジェットプリンター１における記録媒体Ｐの搬送方向である。また、供給ローラー６の回転軸には、円筒状に巻かれた記録媒体Ｐが保持されている。さらに、巻取ローラー７の回転軸には、供給ローラー６に保持されている記録媒体Ｐの一端が固定されている。そして、搬送機構２は、供給ローラー６および巻取ローラー７のそれぞれを図示しない紙送りモーターで回転させ、供給ローラー６に巻回されている記録媒体Ｐを副搬送方向ｘに送出し、送出される記録媒体Ｐを巻取ローラー７で巻き取る。これにより、記録媒体Ｐを副搬送方向ｘに搬送する。
また、搬送機構２は、供給ローラー６と巻取ローラー７との間の上流側に配された第１ニップローラー８、および下流側に配された第２ニップローラー９を備える。第１ニップローラー８および第２ニップローラー９のそれぞれは、一定距離を隔てて平行に配された上下一対のローラーで構成される。また、第１ニップローラー８および第２ニップローラー９のそれぞれの上下方向の位置は、互いに同じ高さに設定される。そして、搬送機構２は、第１ニップローラー８および第２ニップローラー９のそれぞれに、搬送される記録媒体Ｐを上下一対のローラー間に挟み込ませる。これにより、記録媒体Ｐを第１ニップローラー８および第２ニップローラー９と同じ高さで、かつ水平に搬送する。
さらに、搬送機構２は、第１ニップローラー８と第２ニップローラー９との間の下方に配されたステージ１０を備える。ステージ１０の上面、つまり、副搬送方向ｘに搬送される記録媒体Ｐと対向する面（以下、適宜「プラテンＳ」と称する。）には、記録媒体Ｐを吸着させると共に、後述する紫外線ランプ１３ａが照射した紫外線を正反射させない非正反射面が形成されている（図３参照）。
また、搬送機構２は、第１ニップローラー８、および第２ニップローラー９を昇降する図示しない昇降装置を備える。そして、搬送機構２は、昇降装置に第１ニップローラー８、および第２ニップローラー９を昇降させ、搬送される記録媒体Ｐを昇降させる。これにより、第１ニップローラー８、および第２ニップローラー９を下降させ、ステージ１０の上面に記録媒体Ｐを吸着させる。また、第１ニップローラー８、および第２ニップローラー９を上昇させ、吸着している記録媒体Ｐをステージ１０の上面から離間させる。
印刷機構３は、ステージ１０の上方に配された記録ヘッド（インクジェットヘッド）１３を備える。
印刷機構３は、主搬送方向ｙに沿って摺動可能に記録ヘッド１３を支持するスライドレール１４、および記録ヘッド１３を摺動させる動力を発生する図示しないキャリッジモーターを備える。そして、印刷機構３は、キャリッジモーターを駆動することにより、スライドレール１４に従って記録ヘッド１３を主搬送方向ｙに沿って摺動させ、記録ヘッド１３を主搬送方向ｙに沿って往復移動させる。これにより、印刷機構３は、記録ヘッド１３を主搬送方向ｙに沿って往復移動させながらインクドットを形成し、記録ヘッド１３の副搬送方向ｘ両端のノズル間距離に相当する幅の画像を形成する。
印刷機構３は、主搬送方向ｙに沿って摺動可能に記録ヘッド１３を支持するスライドレール１４、および記録ヘッド１３を摺動させる動力を発生する図示しないキャリッジモーターを備える。そして、印刷機構３は、キャリッジモーターを駆動することにより、スライドレール１４に従って記録ヘッド１３を主搬送方向ｙに沿って摺動させ、記録ヘッド１３を主搬送方向ｙに沿って往復移動させる。これにより、印刷機構３は、記録ヘッド１３を主搬送方向ｙに沿って往復移動させながらインクドットを形成し、記録ヘッド１３の副搬送方向ｘ両端のノズル間距離に相当する幅の画像を形成する。
図２は、記録ヘッド１３の構成を示す図である。
図２において、記録ヘッド１３の下面、つまり、ステージ１０に吸着された記録媒体Ｐの上面と対向する面には、副搬送方向ｘに沿って配列された複数のノズルからなるノズル列が複数列形成されている（以下、複数のノズル列を適宜「ノズルヘッド」と称する。）。そして、記録ヘッド１３は、必要箇所のノズルに必要量のインク滴を吐出させる。これにより、記録媒体Ｐの上面に微小なインクドットを形成する。また、記録ヘッド１３には、紫外線ランプ１３ａが設置されており、記録媒体Ｐに吐出されたインクドットに対して、紫外線ランプ１３ａが紫外線を照射する。紫外線ランプ１３ａは、記録ヘッド１３の走査が開始され、ノズルからインクの吐出が開始されるタイミングに合わせて点灯される。なお、本実施形態においては、紫外線ランプ１３ａは、記録ヘッド１３の一端（主搬送方向ｙの後端位置）に設置されており、記録ヘッド１３が一の搬送方向に移動しながらインク滴を吐出し、ノズル列の下流側に設置されている紫外線ランプ１３ａが点灯するものとする。
図２において、記録ヘッド１３の下面、つまり、ステージ１０に吸着された記録媒体Ｐの上面と対向する面には、副搬送方向ｘに沿って配列された複数のノズルからなるノズル列が複数列形成されている（以下、複数のノズル列を適宜「ノズルヘッド」と称する。）。そして、記録ヘッド１３は、必要箇所のノズルに必要量のインク滴を吐出させる。これにより、記録媒体Ｐの上面に微小なインクドットを形成する。また、記録ヘッド１３には、紫外線ランプ１３ａが設置されており、記録媒体Ｐに吐出されたインクドットに対して、紫外線ランプ１３ａが紫外線を照射する。紫外線ランプ１３ａは、記録ヘッド１３の走査が開始され、ノズルからインクの吐出が開始されるタイミングに合わせて点灯される。なお、本実施形態においては、紫外線ランプ１３ａは、記録ヘッド１３の一端（主搬送方向ｙの後端位置）に設置されており、記録ヘッド１３が一の搬送方向に移動しながらインク滴を吐出し、ノズル列の下流側に設置されている紫外線ランプ１３ａが点灯するものとする。
図３は、ステージ１０の上面（プラテンＳ）の表面形状例を示す図である。
プラテンＳは、正反射に比べて紫外線ランプ１３ａからノズルへの紫外線の到達量が少ない表面形状を有している。即ち、プラテンＳの表面には、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の少なくとも一部をノズルと異なる方向に反射する凹凸形状が形成されている。
図３に示す例では、記録ヘッド１３の移動方向におけるプラテンＳの断面形状が鋸歯状の三角形状が連続する表面形状となっている。
図３に示す表面形状例の場合、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の一部は、ノズルヘッドより紫外線ランプ１３ａに近い方向あるいはノズルヘッドより紫外線ランプ１３ａから遠い方向に反射するように構成されている。
プラテンＳは、正反射に比べて紫外線ランプ１３ａからノズルへの紫外線の到達量が少ない表面形状を有している。即ち、プラテンＳの表面には、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の少なくとも一部をノズルと異なる方向に反射する凹凸形状が形成されている。
図３に示す例では、記録ヘッド１３の移動方向におけるプラテンＳの断面形状が鋸歯状の三角形状が連続する表面形状となっている。
図３に示す表面形状例の場合、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の一部は、ノズルヘッドより紫外線ランプ１３ａに近い方向あるいはノズルヘッドより紫外線ランプ１３ａから遠い方向に反射するように構成されている。
そして、プラテンＳの表面における三角形状の大きさは、記録媒体Ｐの剛性等に鑑み、記録媒体Ｐの吸着を妨げず、吸着された記録媒体Ｐの表面に凹凸が現れない程度の条件に従って決定されている。
なお、プラテンＳの表面形状の条件については後述する。
図１に戻り、制御部５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、インクジェットプリンター１の各部および各機構等の全体を制御する。
制御部５には、記録媒体Ｐを搬送機構２に搬送させる搬送制御部５ａ、および記録媒体Ｐに対し印刷機構３によってインクを吐出させる印刷制御部５ｂが含まれる。
なお、プラテンＳの表面形状の条件については後述する。
図１に戻り、制御部５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、インクジェットプリンター１の各部および各機構等の全体を制御する。
制御部５には、記録媒体Ｐを搬送機構２に搬送させる搬送制御部５ａ、および記録媒体Ｐに対し印刷機構３によってインクを吐出させる印刷制御部５ｂが含まれる。
（プラテンＳの表面形状の条件）
次に、プラテンＳの表面形状の条件について説明する。
以下、（１）プラテンＳが平滑である場合に、反射した紫外線がノズルヘッド（ノズル列）に到達する条件、（２）プラテンＳに形成される鋸歯形状の決定方法、（３）プラテンＳで反射した紫外線のノズルヘッドへの到達量の予測、（４）具体的な設計値の例について説明する。
次に、プラテンＳの表面形状の条件について説明する。
以下、（１）プラテンＳが平滑である場合に、反射した紫外線がノズルヘッド（ノズル列）に到達する条件、（２）プラテンＳに形成される鋸歯形状の決定方法、（３）プラテンＳで反射した紫外線のノズルヘッドへの到達量の予測、（４）具体的な設計値の例について説明する。
（１）紫外線の到達条件
図４は、紫外線ランプ１３ａとノズルヘッドとの関係を示す模式図である。
図４において、ノズルヘッド（ノズル列）／ランプ／プラテンの位置関係が図示される状態の場合、プラテンＳで正反射し、ノズルヘッド（ノズル列）に到達する紫外線の量は以下のように算出される。
なお、各要素は、紙面垂直方向に奥行きを持つ形状であり、プラテンＳ上にＸ軸、プラテンＳに垂直で紫外線ランプ１３ａを通る直線をＹ軸としている。
プラテンＳ上において、角度θの範囲の紫外線（全照射量のθ／２π）がｘ＝ａ１〜ａ２の範囲に照射され、正反射成分がノズルヘッド（ノズル列）に到達する。
このとき、正反射する範囲の境界を示すＸ座標ａ１，ａ２は、
図４は、紫外線ランプ１３ａとノズルヘッドとの関係を示す模式図である。
図４において、ノズルヘッド（ノズル列）／ランプ／プラテンの位置関係が図示される状態の場合、プラテンＳで正反射し、ノズルヘッド（ノズル列）に到達する紫外線の量は以下のように算出される。
なお、各要素は、紙面垂直方向に奥行きを持つ形状であり、プラテンＳ上にＸ軸、プラテンＳに垂直で紫外線ランプ１３ａを通る直線をＹ軸としている。
プラテンＳ上において、角度θの範囲の紫外線（全照射量のθ／２π）がｘ＝ａ１〜ａ２の範囲に照射され、正反射成分がノズルヘッド（ノズル列）に到達する。
このとき、正反射する範囲の境界を示すＸ座標ａ１，ａ２は、
と表される。
なお、上式において、ｇ１はプラテンＳから紫外線ランプ１３ａまでの高さ、ｇ２はプラテンＳからノズルヘッド下面（ノズル位置）までの距離、ｄは紫外線ランプ１３ａからノズルヘッドまでの距離、Ｌはノズルヘッドの幅を示している。
また、ノズルヘッドへの紫外線の照射エネルギーを規定する角度θについては、θ＝α−βと定義され、α、βは以下のように表される。
なお、上式において、ｇ１はプラテンＳから紫外線ランプ１３ａまでの高さ、ｇ２はプラテンＳからノズルヘッド下面（ノズル位置）までの距離、ｄは紫外線ランプ１３ａからノズルヘッドまでの距離、Ｌはノズルヘッドの幅を示している。
また、ノズルヘッドへの紫外線の照射エネルギーを規定する角度θについては、θ＝α−βと定義され、α、βは以下のように表される。
したがって、
（２）鋸歯形状の決定方法
図５は、紫外線の入射方向と鋸歯形状における反射面との関係を示す図である。
図５に示すように、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の光束の代表値を設定し、その光束がプラテンＳの基準となる平面（プラテンＳが平滑である場合の平面）Ｆに入射する入射角をξとする。なお、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の光束の代表値は、例えば、入射角ξ＝（α＋β）／２として定める。
図５は、紫外線の入射方向と鋸歯形状における反射面との関係を示す図である。
図５に示すように、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の光束の代表値を設定し、その光束がプラテンＳの基準となる平面（プラテンＳが平滑である場合の平面）Ｆに入射する入射角をξとする。なお、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の光束の代表値は、例えば、入射角ξ＝（α＋β）／２として定める。
本実施形態において、鋸歯形状の紫外線ランプ１３ａ側の一面として、入射角ξに垂直な面Ｔ１を形成し、紫外線ランプ１３ａからの紫外線を面Ｔ１によって紫外線ランプ１３ａの方向へ反射する。また、鋸歯形状の他の面として、面Ｔ１に垂直な面Ｔ２を形成する。面Ｔ２は、入射角ξと平行であるため、入射角ξの光束は面Ｔ２に入射しない。ただし、面Ｔ２を面Ｔ１と垂直以外の角度に設定することも可能である。
（３）紫外線のノズルヘッドへの到達量の予測
（面Ｔ１での反射紫外線）
図６は、面Ｔ１で反射する紫外線の状態を示す模式図である。
図６に示すように、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線のうち、入射角φが光束の代表値の入射角ξよりも小さい場合、面Ｔ１での反射紫外線がノズルヘッドに到達する可能性がある。一方、入射角φが入射角ξと同一の場合、反射紫外線は紫外線ランプ１３ａの方向に反射され、入射角φが入射角ξより大きい場合、反射紫外線は紫外線ランプ１３ａよりも後方（ノズルヘッドと反対方向）に反射される。
（面Ｔ１での反射紫外線）
図６は、面Ｔ１で反射する紫外線の状態を示す模式図である。
図６に示すように、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線のうち、入射角φが光束の代表値の入射角ξよりも小さい場合、面Ｔ１での反射紫外線がノズルヘッドに到達する可能性がある。一方、入射角φが入射角ξと同一の場合、反射紫外線は紫外線ランプ１３ａの方向に反射され、入射角φが入射角ξより大きい場合、反射紫外線は紫外線ランプ１３ａよりも後方（ノズルヘッドと反対方向）に反射される。
（面Ｔ２での反射紫外線）
図７は、面Ｔ２で反射する紫外線の状態の一例を示す模式図である。
図７に示すように、面Ｔ２に入射する紫外線は、入射角φが入射角ξより大きい場合のみである。このとき、面Ｔ２で反射した紫外線の一部は、隣接する鋸歯形状の面Ｔ１に入射し、その面Ｔ１で反射された結果、入射角φの方向に戻る。即ち、面Ｔ２に入射した紫外線は、ノズルヘッドには到達しない。
図７は、面Ｔ２で反射する紫外線の状態の一例を示す模式図である。
図７に示すように、面Ｔ２に入射する紫外線は、入射角φが入射角ξより大きい場合のみである。このとき、面Ｔ２で反射した紫外線の一部は、隣接する鋸歯形状の面Ｔ１に入射し、その面Ｔ１で反射された結果、入射角φの方向に戻る。即ち、面Ｔ２に入射した紫外線は、ノズルヘッドには到達しない。
（面Ｔ１および面Ｔ２での反射紫外線）
図８は、面Ｔ２で反射する紫外線の状態の他の例を示す模式図である。
図８に示すように、面Ｔ２で反射した紫外線のうち、一部は隣接する鋸歯形状の面Ｔ１に入射することなく、直接ノズルヘッドに到達する。このときの入射角φの条件は、φ−２ξ＞０である。
図９は、上記（３）の検討によって得られた入射角φの条件をまとめた図である。
図９に示すように、入射角φが光束の代表値として設定した入射角ξ（即ち、面Ｔ２の傾角）より小さい場合、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ１に紫外線が到達し、面Ｔ１での反射紫外線は、ノズルヘッドに到達する。また、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ２に紫外線は到達せず、面Ｔ２での反射紫外線がノズルヘッドに到達することもない。
図８は、面Ｔ２で反射する紫外線の状態の他の例を示す模式図である。
図８に示すように、面Ｔ２で反射した紫外線のうち、一部は隣接する鋸歯形状の面Ｔ１に入射することなく、直接ノズルヘッドに到達する。このときの入射角φの条件は、φ−２ξ＞０である。
図９は、上記（３）の検討によって得られた入射角φの条件をまとめた図である。
図９に示すように、入射角φが光束の代表値として設定した入射角ξ（即ち、面Ｔ２の傾角）より小さい場合、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ１に紫外線が到達し、面Ｔ１での反射紫外線は、ノズルヘッドに到達する。また、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ２に紫外線は到達せず、面Ｔ２での反射紫外線がノズルヘッドに到達することもない。
入射角φが光束の代表値として設定した入射角ξ以上、２ξ以下の場合、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ１に紫外線が到達する一方、面Ｔ１での反射紫外線は、ノズルヘッドに到達しない。また、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ２に紫外線が到達する一方、面Ｔ２での反射紫外線はノズルヘッドに到達しない。
入射角φが光束の代表値として設定した入射角ξの２倍（２ξ）より大きい場合、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ１に紫外線が到達する一方、面Ｔ１での反射紫外線は、ノズルヘッドに到達しない。また、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ２に紫外線が到達し、面Ｔ２での反射紫外線はノズルヘッドに到達する。
このように、プラテンＳを本実施形態の表面形状とした場合、プラテンＳが平滑である場合に、ノズルヘッドに到達する反射紫外線のうち、一部はノズルヘッドに到達しないこととなる。
入射角φが光束の代表値として設定した入射角ξの２倍（２ξ）より大きい場合、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ１に紫外線が到達する一方、面Ｔ１での反射紫外線は、ノズルヘッドに到達しない。また、紫外線ランプ１３ａから面Ｔ２に紫外線が到達し、面Ｔ２での反射紫外線はノズルヘッドに到達する。
このように、プラテンＳを本実施形態の表面形状とした場合、プラテンＳが平滑である場合に、ノズルヘッドに到達する反射紫外線のうち、一部はノズルヘッドに到達しないこととなる。
（ノズルヘッドに到達する入射角φの範囲の検証）
図１０は、プラテンＳへの紫外線の入射角φとノズルヘッドとの関係を示す模式図である。
図１０に示すように、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線のプラテンＳに沿う方向の光路ｍ＋ｎが、紫外線ランプ１３ａとノズルヘッドとの距離ｄより大きく、距離ｄにノズルヘッドの幅Ｌを加えた距離より小さい場合に、紫外線がノズルヘッドに到達する。
ここで、
図１０は、プラテンＳへの紫外線の入射角φとノズルヘッドとの関係を示す模式図である。
図１０に示すように、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線のプラテンＳに沿う方向の光路ｍ＋ｎが、紫外線ランプ１３ａとノズルヘッドとの距離ｄより大きく、距離ｄにノズルヘッドの幅Ｌを加えた距離より小さい場合に、紫外線がノズルヘッドに到達する。
ここで、
と表されるため、
となる。
ｍ＋ｎ＝Ｙ、ｔａｎφ＝Ｘ、ｔａｎ２ξ＝Ｋとすると、
ｍ＋ｎ＝Ｙ、ｔａｎφ＝Ｘ、ｔａｎ２ξ＝Ｋとすると、
よって、０＜ｔａｎφ＜ｔａｎ２ξの範囲でＹは単調減少である。
したがって、上式に該当する入射角φを０以上２ξ以下、および、２ξより大きい範囲で求めれば良い。
（４）具体的な設計値の例
図４〜１０に示す構成において、ｄ＝２００ｍｍ、Ｌ＝３００ｍｍ、ｇ１＝３０ｍｍ、ｇ２＝１ｍｍのとき、プラテンＳが平滑であれば、ノズルヘッドに到達する紫外線の照射角度θは、ｔａｎθ＝０．０９２１１であるから、θ＝５．２６°となる。即ち、紫外線ランプ１３ａの全照射量のうち、５．２６／３６０＝１．５％がノズルヘッドに到達することとなる。なお、反射時損失は無視している。
このとき、
ａ１＝１９４ｍｍ
ａ２＝４８４ｍｍ
α＝８．８１°
β＝３．５４°
紫外線ランプ１３ａから照射される紫外線の入射角の代表値ξをαとβの平均６．１７５°とする。
この条件において、上述の方法によりプラテンＳの表面形状を決定する。
Ｋ＝ｔａｎ２ξ＝０．２１９
図４〜１０に示す構成において、ｄ＝２００ｍｍ、Ｌ＝３００ｍｍ、ｇ１＝３０ｍｍ、ｇ２＝１ｍｍのとき、プラテンＳが平滑であれば、ノズルヘッドに到達する紫外線の照射角度θは、ｔａｎθ＝０．０９２１１であるから、θ＝５．２６°となる。即ち、紫外線ランプ１３ａの全照射量のうち、５．２６／３６０＝１．５％がノズルヘッドに到達することとなる。なお、反射時損失は無視している。
このとき、
ａ１＝１９４ｍｍ
ａ２＝４８４ｍｍ
α＝８．８１°
β＝３．５４°
紫外線ランプ１３ａから照射される紫外線の入射角の代表値ξをαとβの平均６．１７５°とする。
この条件において、上述の方法によりプラテンＳの表面形状を決定する。
Ｋ＝ｔａｎ２ξ＝０．２１９
２ξ＝１２．３５であるため、ヘッドに照射される光束は、２回反射分のみである。
また、光束の照射角度θは、０．７であり、全照射量の０．７÷３６０＝０．２％がノズルヘッドに到達する。
プラテンＳ表面の反射率を０．９２とするならば、本発明の構成により、ノズルヘッドへの紫外線照射量は、
０．２÷１．５×０．９２＝０．１２
即ち、プラテンＳの表面が平滑な場合の１２％となり、ノズルに照射される紫外線を低減する効果が認められる。
また、光束の照射角度θは、０．７であり、全照射量の０．７÷３６０＝０．２％がノズルヘッドに到達する。
プラテンＳ表面の反射率を０．９２とするならば、本発明の構成により、ノズルヘッドへの紫外線照射量は、
０．２÷１．５×０．９２＝０．１２
即ち、プラテンＳの表面が平滑な場合の１２％となり、ノズルに照射される紫外線を低減する効果が認められる。
（動作）
次に、動作を説明する。
本実施形態に係るインクジェットプリンター１では、不図示のホストコンピューターから印刷の実行が指示入力されることに対応して印刷処理が開始される。
印刷処理が開始されると、ホストコンピューターから入力された印刷データを基に、制御部５が記録ヘッド１３を駆動し、ノズルヘッド（ノズル列）からインク滴を吐出しながら、透明の記録媒体Ｐに画像を形成する。そして、インク滴の吐出時に、記録ヘッド１３の一端に設置された紫外線ランプ１３ａから紫外線を照射してインクを硬化させる。
このとき、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線は、透明の記録媒体Ｐを透過してプラテンＳの表面に到達する。
次に、動作を説明する。
本実施形態に係るインクジェットプリンター１では、不図示のホストコンピューターから印刷の実行が指示入力されることに対応して印刷処理が開始される。
印刷処理が開始されると、ホストコンピューターから入力された印刷データを基に、制御部５が記録ヘッド１３を駆動し、ノズルヘッド（ノズル列）からインク滴を吐出しながら、透明の記録媒体Ｐに画像を形成する。そして、インク滴の吐出時に、記録ヘッド１３の一端に設置された紫外線ランプ１３ａから紫外線を照射してインクを硬化させる。
このとき、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線は、透明の記録媒体Ｐを透過してプラテンＳの表面に到達する。
本実施形態におけるインクジェットプリンター１は、プラテンＳの表面形状が三角形状（鋸歯形状）となっており、プラテンＳの表面に到達した紫外線のうち、三角形状の面Ｔ１，Ｔ２で反射した紫外線の一部は、特定の方向へ反射される。即ち、プラテンＳが平滑な場合に正反射によってノズルヘッドに到達する紫外線の一部は、本実施形態のプラテンＳの表面では、ノズルヘッド以外の方向に反射される。
そのため、ノズルヘッドのノズルに照射される紫外線の量を低減できるため、ノズルの詰まりを抑制することが可能となる。
そのため、ノズルヘッドのノズルに照射される紫外線の量を低減できるため、ノズルの詰まりを抑制することが可能となる。
このような記録ヘッド１３の制御を繰り返し、記録媒体Ｐに、ホストコンピューターから印刷を指示入力された画像が形成される。
以上のように、本実施形態に係るインクジェットプリンター１は、記録媒体Ｐを吸着するプラテンＳの表面に、正反射に比べて紫外線ランプ１３ａからノズルへの紫外線の到達量が少ない表面形状（鋸歯形状）を有している。
以上のように、本実施形態に係るインクジェットプリンター１は、記録媒体Ｐを吸着するプラテンＳの表面に、正反射に比べて紫外線ランプ１３ａからノズルへの紫外線の到達量が少ない表面形状（鋸歯形状）を有している。
そして、紫外線ランプ１３ａが紫外線を照射しながら記録媒体Ｐにインク滴を吐出して画像を形成すると共に、このとき記録媒体Ｐを透過してプラテンＳに到達した紫外線をノズル以外の方向に反射して、ノズルに照射される紫外線量を低減する。
したがって、紫外線硬化型のインク滴を用いて画像を形成する際に、プラテンＳで反射した紫外線がノズル内のインク滴を硬化させ、ノズルが詰まる事態を抑制することができる。
したがって、紫外線硬化型のインク滴を用いて画像を形成する際に、プラテンＳで反射した紫外線がノズル内のインク滴を硬化させ、ノズルが詰まる事態を抑制することができる。
即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンター１によれば、光硬化型の液滴を用いた製膜装置におけるノズルの詰まりを適切に防止することが可能となる。
なお、本実施形態においては、供給ローラー６から巻取ローラー７に記録媒体Ｐを搬送しながら画像の形成を行う、いわゆるロールトゥロール形式の搬送機構を備えるインクジェットプリンターを例に挙げて説明したが、一葉ずつカットされた記録媒体Ｐをフィードして画像を形成する形式のインクジェットプリンターに適用することも可能である。
なお、本実施形態においては、供給ローラー６から巻取ローラー７に記録媒体Ｐを搬送しながら画像の形成を行う、いわゆるロールトゥロール形式の搬送機構を備えるインクジェットプリンターを例に挙げて説明したが、一葉ずつカットされた記録媒体Ｐをフィードして画像を形成する形式のインクジェットプリンターに適用することも可能である。
また、記録ヘッド１３については、紫外線ランプ１３ａを、記録ヘッド１３の両端（主搬送方向ｙの前端および後端位置）に設置し、記録ヘッド１３の搬送方向に応じて、ノズル列の下流側となる紫外線ランプ１３ａが点灯する構成とすることも可能である。この場合、プラテンＳの表面の三角形状を記録ヘッド１３の搬送方向において線対称な構成としたり、非対象であっても、記録ヘッド１３の搬送方向それぞれから見たときの面Ｔ１，Ｔ２の構成が、上記実施形態で説明した条件に合致するものとなっていれば良い。
さらに、本実施形態においては、記録ヘッド１３が記録媒体Ｐに対して、主搬送方向ｙおよび副搬送方向ｘに相対的に移動して画像を形成するインクジェットプリンター１を例に挙げて説明したが、記録媒体Ｐの幅方向に渡ってノズル列が形成され、記録ヘッド１３が記録媒体Ｐに対して副搬送方向ｘにのみ相対移動するインクジェットプリンター（いわゆるラインヘッド型のプリンター）に本発明を適用することもできる。この場合にも、紫外線ランプとノズルとの位置関係に対し、上述した反射条件を充足するようにプラテンの表面形状を決定すれば良い。
（応用例）
上記実施形態においては、正反射に比べて紫外線ランプ１３ａからノズルへの紫外線の到達量が少ないプラテンＳの表面形状として、鋸歯状の三角形状とした場合を例に挙げて説明したが、プラテンＳの表面形状は、その他の各種形状とすることができる。
図１１は、プラテンＳの表面形状の他の例を示す図である。
図１１に示す例では、ノズルヘッドの幅方向におけるプラテンＳの断面形状が、中央を中心として線対称に鋸歯状の三角形状が連続する表面形状となっている。なお、図１１に示す例の場合、鋸歯状の三角形状の面は、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線が、記録ヘッド１３におけるノズルヘッド幅方向の外方（主搬送方向ｙに対する側方側）にそれぞれ反射される角度に設定されている。
これにより、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の一部は、プラテンＳの表面でノズルヘッド以外の方向に反射することとなるため、ノズル内のインク滴を硬化させることを抑制できる。
上記実施形態においては、正反射に比べて紫外線ランプ１３ａからノズルへの紫外線の到達量が少ないプラテンＳの表面形状として、鋸歯状の三角形状とした場合を例に挙げて説明したが、プラテンＳの表面形状は、その他の各種形状とすることができる。
図１１は、プラテンＳの表面形状の他の例を示す図である。
図１１に示す例では、ノズルヘッドの幅方向におけるプラテンＳの断面形状が、中央を中心として線対称に鋸歯状の三角形状が連続する表面形状となっている。なお、図１１に示す例の場合、鋸歯状の三角形状の面は、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線が、記録ヘッド１３におけるノズルヘッド幅方向の外方（主搬送方向ｙに対する側方側）にそれぞれ反射される角度に設定されている。
これにより、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の一部は、プラテンＳの表面でノズルヘッド以外の方向に反射することとなるため、ノズル内のインク滴を硬化させることを抑制できる。
図１２は、プラテンＳの表面形状の他の例を示す図である。
図１２に示す例では、プラテンＳの表面形状を図３の形状と図１１の形状とを複合した形状としている。
即ち、図１２においては、記録ヘッド１３の移動方向におけるプラテンＳの断面形状が鋸歯状の三角形状が連続する表面形状となり、かつ、ノズルヘッドの幅方向におけるプラテンＳの断面形状が、中央を中心として線対称に台形が連続する表面形状となっている。
図１２に示す例では、プラテンＳの表面形状を図３の形状と図１１の形状とを複合した形状としている。
即ち、図１２においては、記録ヘッド１３の移動方向におけるプラテンＳの断面形状が鋸歯状の三角形状が連続する表面形状となり、かつ、ノズルヘッドの幅方向におけるプラテンＳの断面形状が、中央を中心として線対称に台形が連続する表面形状となっている。
これにより、記録ヘッド１３の移動方向においては、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線がノズルヘッドより紫外線ランプ１３ａに近い方向あるいはノズルヘッドより紫外線ランプ１３ａから遠い方向に反射するものとなり、ノズルヘッドの幅方向においては、記録ヘッド１３におけるノズルヘッド幅方向の外方（主搬送方向ｙに対する側方側）にそれぞれ反射されるものとなる。
したがって、図１２に示す例の場合にも、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の一部は、プラテンＳの表面でノズルヘッド以外の方向に反射することとなるため、ノズル内のインク滴を硬化させることを抑制できる。
したがって、図１２に示す例の場合にも、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線の一部は、プラテンＳの表面でノズルヘッド以外の方向に反射することとなるため、ノズル内のインク滴を硬化させることを抑制できる。
図１３は、プラテンＳの表面形状の他の例を示す図である。
図１３に示す例では、プラテンＳの表面形状を、球面の集合した形状としている。
図１３に示す構成とした場合、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線は、プラテンＳの表面において種々の方向に散乱し、正反射する場合に比べてノズルヘッドに到達する紫外線の量を低減できる。
即ち、図１３に示す例の場合にも、プラテンＳの表面において反射した紫外線がノズル内のインク滴を硬化させることを抑制できる。
図１３に示す例では、プラテンＳの表面形状を、球面の集合した形状としている。
図１３に示す構成とした場合、紫外線ランプ１３ａから照射された紫外線は、プラテンＳの表面において種々の方向に散乱し、正反射する場合に比べてノズルヘッドに到達する紫外線の量を低減できる。
即ち、図１３に示す例の場合にも、プラテンＳの表面において反射した紫外線がノズル内のインク滴を硬化させることを抑制できる。
１ インクジェットプリンター、２ 搬送機構、３ 印刷機構、４ 筐体、５ 制御部、５ａ 搬送制御部、５ｂ 印刷制御部、６ 供給ローラー、７ 巻取ローラー、８ 第１ニップローラー、９ 第２ニップローラー、１０ ステージ、１３ 記録ヘッド、１３ａ 紫外線ランプ、１４ スライドレール
Claims (7)
- 光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに備えられ、前記液滴を硬化させるための光源と、
記録媒体を載置する載置面を有し、前記光源から照射された光の少なくとも一部を前記ノズルとは異なる方向に反射する凹凸形状が前記載置面に形成されたステージと、
を備えることを特徴とする製膜装置。 - 前記凹凸形状は、前記載置面で正反射した場合に前記ノズルに到達する入射角を有する光を、前記ノズルとは異なる方向に反射する反射面が連続して形成されていることを特徴とする請求項１記載の製膜装置。
- 前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、
前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記ノズルより前記走査方向の前方側に反射する反射面および前記ノズルより前記走査方向の後方側に反射する反射面を含むことを特徴とする請求項１または２記載の製膜装置。 - 前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、
前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記走査方向の側方側に反射する反射面を含むことを特徴とする請求項１または２記載の製膜装置。 - 前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対して相対的に走査されながら前記液滴の吐出を行い、前記ノズルに対して該走査方向の後方側に設置された前記光源を有し、
前記凹凸形状は、前記光源から照射された光を前記ノズルより前記走査方向の前方側かつ前記走査方向の側方側に反射する反射面および前記ノズルより前記走査方向の後方側かつ前記走査方向の側方側に反射する反射面を含むことを特徴とする請求項１または２記載の製膜装置。 - 前記凹凸形状は、球面の一部を有する凸形状の反射面が連続して形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の製膜装置。
- 光硬化型の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに備えられ、前記液滴を硬化させるための光源と、によって、ステージの載置面に載置した記録媒体に光を照射して製膜を行う工程において、前記載置面に形成した凹凸形状によって、前記光源から照射された光の少なくとも一部を前記ノズルとは異なる方向に反射させることを特徴とする製膜方法。
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