KR20160037073A - 광조사 장치 및 광경화 재료 처리 장치 - Google Patents

광조사 장치 및 광경화 재료 처리 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 인접하는 다른 부위로의 광의 조사가 방지 또는 억제되고, 장치 전체의 소형화가 가능한 광조사 장치 및 이 광조사 장치를 구비한 광경화 재료 처리 장치를 제공한다.
[해결 수단] 연직 방향으로 연장되는 축을 Z축으로 하는 XYZ 삼차원 직교 좌표계를 상정했을 때, 광원부는, 복수의 발광 소자가, 동일 평면 상에 있어서, 발광면의 중심이 X축 상에 위치되도록, 나란히 배치되어 구성되어 있으며, 복수의 발광 소자의 발광면의 중심을 포함하는 XZ 평면을 기준면으로 하고, 기준면에 대해 Y축 음방향측의 위치에, 광원부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시킴과 더불어 Y축 음방향으로 지향하는 광을 차단하는 기능을 가지는 제1 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있음과 더불어, 기준면에 대해 Y축 양방향측의 위치에, 광원부로부터의 광 및 제1 반사부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시키도록 반사하는 기능을 가지는 제2 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있다.

Description

광조사 장치 및 광경화 재료 처리 장치{LIGHT IRRADIATION APPARATUS AND LIGHT CURABLE MATERIAL PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 잉크젯 프린터나 3D 프린터 등에 탑재되는 광조사 장치 및 이 광조사 장치를 구비한 광경화 재료 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 인쇄 분야나 전자 공업 분야 등에 있어서는, 처리 대상물, 예를 들어 보호막, 접착제, 도료, 잉크, 포토레지스트, 수지, 배향막 등에 대해, 경화 처리, 건조 처리, 용융 처리, 연화 처리, 혹은 개질 처리 등을 행하기 위해, 특정 파장의 광을 방사하는 광조사 장치가 다용되고 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는, 자외선 경화형의 잉크를 이용한 잉크젯 프린터가 개시되어 있다. 이 잉크젯 프린터에는, 잉크를 사출하는 헤드부와, 이 헤드부에 인접하여 설치된 광조사 장치가 탑재되어 있다. 이러한 잉크젯 프린터에 있어서는, 헤드부에는 복수의 토출부가 설치되어 있다. 그리고, 이들 토출부로부터 여러 가지의 잉크(광경화 재료)가 기록 매체에 사출된다. 그 후, 기록 매체에 사출된 잉크에 대해, 광조사 장치에 의해 광이 조사된다.
그러나, 상기의 잉크젯 프린터에 있어서는, 장기간 사용하면, 토출부로부터의 잉크의 사출량이 불안정하게 되는 경우가 있다. 이러한 현상이 발생하는 한 요인은, 헤드부에 인접하여 배치된 광조사 장치로부터의 광이, 상기 헤드부에 있어서의 토출부에 직접 내지 간접적으로 조사됨으로써, 토출부에 있어서 잉크가 경화하여 그 경화물에 의해 토출부로부터의 잉크의 사출이 저해되기 때문이다.
특히, 3D 프린터를 대표로 하는 광조형 장치에 있어서는, 피조사면에 입체 구조물이 형성된다. 그로 인해, 얻어지는 입체 구조물에 의해 광조사 장치로부터의 광이 반사됨으로써, 그 반사광이, 헤드부에 있어서의 토출부에 조사되기 쉬워진다. 그 결과, 토출부로부터의 광경화성 재료의 사출량이 불안정하게 되는 현상이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 특허 문헌 2에는, 광조사 장치를, 헤드부로부터 거리L 만큼 이격시킴과 더불어, 상기 광조사 장치를 경사지게 배치함으로써, 광조사 장치로부터의 광이, 상기 헤드부에 있어서의 토출부에 조사되는 것을 억제하는 잉크젯 프린터가 개시되어 있다.
그러나, 이 잉크젯 프린터에 있어서는, 광조사 장치를 헤드부로부터 상당히 크게 이격시키지 않으면 안 된다. 또, 기록 매체에서의 반사광을 고려하면, 단지 광조사 장치를 경사지게 하는 것 만으로는, 헤드부의 토출부로 조사되는 광을 충분히 억제하는 것이 어려웠다.
일본국 특허 공개 2004-358769호 공보 일본국 특허 공개 2009-226692호 공보
그래서, 본 발명의 목적은, 인접하는 다른 부위에 광이 조사되는 것을 방지 또는 억제할 수 있고, 게다가, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있는 광조사 장치 및 이 광조사 장치를 구비한 광경화 재료 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 광조사 장치는, 복수의 발광 소자를 가지는 광원부를 구비한 것에 있어서,
연직 방향으로 연장되는 축을 Z축으로 하는 XYZ 삼차원 직교 좌표계를 상정했을 때, 상기 광원부는, 상기 복수의 발광 소자가, 동일 평면 상에 있어서, 발광면의 중심이 X축 상에 위치되도록, 나란히 배치되어 구성되어 있으며,
상기 복수의 발광 소자의 발광면의 중심을 포함하는 XZ 평면을 기준면으로 하고, 상기 기준면에 대해 Y축 음방향측의 위치에, 상기 광원부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시킴과 더불어 Y축 음방향으로 지향하는 광을 차단하는 기능을 가지는 제1 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있음과 더불어, 상기 기준면에 대해 Y축 양방향측의 위치에, 상기 광원부로부터의 광 및 상기 제1 반사부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시키도록 반사하는 기능을 가지는 제2 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광조사 장치에 있어서는, 상기 제1 반사부의 반사면 및 제2 반사부의 반사면은, 모두 상기 광원부로부터 이격하는 방향인 Z축 음방향을 향함에 따라 Y축 양방향으로 변위하도록, 경사져 있고,
상기 제1 반사부의 반사면의, 상기 기준면에 대한 경사 각도를 α, 상기 제2 반사부의 반사면의, 상기 기준면에 대한 경사 각도를 β, 상기 복수의 발광 소자의 각각에 있어서의 최대 출사 각도를 θmax로 했을 때,
(식 1) β≥α＋θmax/2
(식 2) 45о≤β≤90о
의 관계를 만족하는 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.
여기에, 본 명세서에 있어서 「Y축 양방향」이란, Z축 방향(Y=0인 방향)을 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 광경화 재료 처리 장치는, 상기의 광조사 장치를 구비하여 이루어지고,
상기 광조사 장치는, 상기 제1 반사부가 상기 헤드부측에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광조사 장치에 의하면, 광원부로부터 Y축 음방향을 향해 출사된 광을, 제1 반사부에 의해 반사하고 차단할 수 있음과 더불어, 제2 반사부에 의한 반사광을, Y축 음방향으로 지향되는 광성분을 포함하지 않는 것으로 할 수 있으므로, 인접하는 다른 부위에 광이 조사되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 게다가, 인접하는 다른 부위에 대해, 광조사 장치를 이격하여 배치하는 것이 불필요하기 때문에, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
이러한 광조사 장치를 구비한 본 발명의 광경화 재료 처리 장치에 의하면, 광조사 장치로부터 조사되는 광은 Y축 음방향으로 지향하는 광성분을 포함하지 않는 것이며, 광원부로부터의 광이 헤드부로부터 이격하는 위치에 조사되기 때문에, 헤드부의 토출부에 광이 조사되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 게다가, 광조사 장치를 헤드부에 대해 이격하여 배치하는 것이 불필요하기 때문에, 광경화 재료 처리 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광조사 장치의 일례에 있어서의 구성의 개략을 도시하는, X축에 수직인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 광조사 장치의 일부를 도시하는 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 광조사 장치에 있어서의 광원부의 일례에 있어서의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 광조사 장치의 다른 예에 있어서의 주요부의 구성을 도시하는, X축에 수직인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 광경화 재료 처리 장치의 일례에 있어서의 주요부의 구성을 개략적으로 도시하는 설명도이다.
본 발명의 광조사 장치는, 복수의 발광 소자가 한 방향으로 나란히 배치되어 이루어지는 상기 한 방향으로 장척인 광원부를 구비하고 있다. 이하, 본 명세서에 있어서는, 상기 한 방향에 있어서 중앙에 위치되는 발광 소자의 발광면의 중심에 원점을 잡고, 상기 원점을 통과하는 연직 방향으로 연장되는 축을 Z축으로 하는 XYZ 삼차원 직교 좌표계를 정의하며, 이 좌표계를 이용하여, 광조사 장치의 구체적인 구성에 대해 설명한다.
도 1은, 본 발명의 광조사 장치의 일례에 있어서의 구성의 개략을 도시하는, X축에 수직인 단면도이다. 도 2는, 도 1에 도시하는 광조사 장치의 일부를 도시하는 부분 확대도이다. 도 3은, 도 1에 도시하는 광조사 장치에 있어서의 광원부의 일례에 있어서의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 3은, 편의상, 상하를 반대로 하여 도시하고 있다.
이 광조사 장치(1)는, Z축 방향(연직 방향)으로 장척인 직방체 형상의 연직부(11a)와, 이 연직부(11a)의 하단에 연속하는 편평한 상자 형상의 수평부(11b)를 가지는, 전체가 L자형의 하우징(10)을 구비하고 있다. 수평부(11b)는, 연직부(11a)의 Y축에 수직인 한 쌍의 주벽 중 한쪽의 주벽의 외면으로부터 Y축 양방향으로 돌출하여 연장되도록 형성되어 있다. 연직부(11a)의 내부 공간 및 수평부(11b)의 내부 공간은 연속하고 있으며, 수평부(11b)의 하면은 Z축 음방향(도 1에 있어서의 아래 방향)으로 개구하고 있다.
하우징(10)의 연직부(11a) 내부에 있어서의 상방 위치에는, 전장부(13)가 배치되어 있으며, 전장부(13)에 대향하는 연직부(11a)의 주벽에는, 냉각풍을 하우징(10) 내부로 받아들이는 흡기구(12)가 형성되어 있다.
하우징(10)의 연직부(11a) 내부에 있어서의 하단 위치에는, 상방 및 하방이 개구하는 직사각형 틀 형상의 유지 부재(15)가, 그 하단면이 수평부(11b)의 천판의 내면이 위치되는 평면 상에 위치되는 상태로, 배치되어 있다. 이 유지 부재(15)에 있어서의 Y축에 수직인 서로 대향하는 한 쌍의 주벽의 각각의 내면에는, 하단 가장자리보다 연직 방향 상방측의 위치에 있어서, 판 형상의 돌출부(16)가 X축 방향에 수평으로 연장되도록 형성되어 있고, 이것에 의해, 평판 형상의 창 부재(18)가 수용되고 유지되는 창 부재 유지부가 형성되어 있다. 창 부재(18)는, 예를 들어 내열 유리에 의해 구성되어 있다. 또, 창 부재(18)의 두께는, 예를 들어 0.5~2mm이다.
하우징(10)에 있어서의 연직부(11a)의 내부에는, 복수의 발광 소자(25)가 동일 평면 상에 배치된 X축 방향으로 연장되는 장척인 광원부(20)가 설치되어 있다.
광원부(20)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 장척인 평판 형상의 기판(21)을 가진다. 이 기판(21)은, 유지 부재(15)의 상단면 상에 있어서 X축 방향에 수평으로 연장되는 자세로 배치되어 있다. 기판(21)의 표면(도 1에 있어서는 하면)에는, 직사각형의 판 형상의 복수의 발광 소자(25)가, 각 발광 소자(25)의 발광면(25a)이 Z축 음방향(도 1에 있어서는 아래 방향)을 향하는 자세로, X축을 따라 나란히 배치되어 있다. 발광 소자(25)의 각각에는, 상기 발광 소자(25)의 발광면(25a)을 덮는 반구 형상의 실링 렌즈(22)가, 기판(21)의 표면으로부터 돌출되도록 설치되어 있다. 이 예에 있어서는, 발광 소자(25)의 발광면(25a)의 중심을 통과하는 연직 방향으로 연장되는 중심축(이하에 있어서는, 「발광 소자의 광축」이라고도 말한다)(L)과, 실링 렌즈(22)의 중심축(C)이 일치하고 있으며, 각 발광 소자(25)의 발광면(25a)의 중심은 X축 상에 위치되어 있다.
광원부(20)에 있어서, 기판(21)을 구성하는 재료로서는, 질화알루미늄, 알루미나 세라믹스 등의 세라믹스 재료, 유리 섬유 보강형 에폭시 수지 등의 복합 수지 재료 등을 이용할 수 있다.
또, 실링 렌즈(22)를 구성하는 재료로서는, 석영 유리, 붕규산 유리 등의 유리 재료, 혹은, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 투광성 수지 재료 등을 이용할 수 있다.
또, 발광 소자(25)로서는, 필요한 광 예를 들어 자외선을 출사하는 발광 다이오드를 이용할 수 있다.
광원부(20)를 구성하는 기판(21)의 이면(도 1에 있어서 상면)에는, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 히트 싱크(40)가 설치되어 있다. 이 히트 싱크(40)에는, 각각 상방으로 돌출하는 복수의 핀(41)이 형성되어 있다. 또, 히트 싱크(40)의 상방에는, 냉각팬(45)이 설치되어 있다.
그런데, 상기의 광조사 장치(1)에 있어서는, 복수의 발광 소자(25)의 각각의 발광면(25a)의 중심(이 예에서는, 발광 소자(25)의 광축(L))을 포함하는 XZ 평면을 기준면(N)으로 했을 때, 기준면(N)에 대해 Y축 음방향측의 위치에, 제1 반사부가 X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있음과 더불어, 기준면(N)에 대해 Y축 양방향측의 위치에, 제2 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 제1 반사부는, 광원부(20)로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시킴과 더불어, Y축 음방향으로 지향하는 광을 차단하는 기능을 가진다. 제2 반사부는, 광원부(20)로부터의 광 및 제1 반사부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시키도록 반사하는 기능을 가진다.
제1 반사부는, X축에 수직인 단면 형상이 사다리꼴 형상인 제1 반사 부재(30)에 의해 구성되어 있고, 이 제1 반사 부재(30)는, 광원부(20)로부터 이격하는 방향인 Z축 음방향을 향함에 따라 Y축 양방향(도 1에 있어서 오른쪽 방향)으로 변위하도록 경사지는, 평탄면으로 이루어지는 반사면(31)을 가진다.
제1 반사 부재(30)는, 반사면(31)의 상단 가장자리가, 유지 부재(15)에 있어서의 Y축에 수직인 한쪽 주벽의 하단면에 있어서의 내단 가장자리에 일치하는 상태로, 상면이 유지 부재(15)의 하면에 대접되어 배치되어 있다. 제1 반사 부재(30)의 하면은, 하우징(10)에 있어서의 수평부(11b)의 개구 단면이 위치되는 평면 상에 위치되어 있으며, 반사면(31)의 하단 가장자리는, 기준면(N)으로부터 Y축 양방향으로 돌출되어 있다.
제1 반사 부재(30)는, 예를 들어 입사하는 광에 대해 높은 반사율을 가지는 알루미늄 등으로 이루어지는 반사판이 기재에 붙여짐으로써 구성되어 있다.
제2 반사부는, X축에 수직인 단면 형상이 사다리꼴 형상인 제2 반사 부재(35)에 의해 구성되어 있고, 이 제2 반사 부재(35)는, Z축 음방향을 향함에 따라 Y축 양방향으로 변위하도록 경사지는, 평탄면으로 이루어지는 반사면(36)을 가진다.
제2 반사 부재(35)는, 반사면(36)의 상단 가장자리가 유지 부재(15)에 있어서의 Y축에 수직인 주벽의 하단면에 있어서의 내단 가장자리에 일치하는 상태로, 상면이 유지 부재(15)의 하면 및 수평부(12)의 천판 내면에 대접되어 배치되어 있다. 제2 반사 부재(35)의 하면은, 하우징(10)에 있어서의 수평부(11b)의 개구 단면이 위치되는 평면 상에 위치되어 있다.
제2 반사 부재(35)는, 예를 들어 입사하는 광에 대해 높은 반사율을 가지는 알루미늄 등으로 이루어지는 반사판이 기재에 붙여짐으로써 구성되어 있다.
제1 반사 부재(30)의 반사면(31)의, 기준면(N)에 대한 경사 각도 α, 및, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)의, 기준면(N)에 대한 경사 각도 β는, 발광 소자(25)로부터 창 부재(18)를 통해 출사되는 광의 출사각 θ의 최대값 즉 최대 출사각을 θmax로 했을 때, 하기 (식 1) 및 (식 2)의 관계를 만족하는 크기로 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 되어 있음으로써, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향하는 광성분을 포함하지 않는 것이 되며, 피조사면(W)에 대한 입사각 γ을 양의 입사각(0о를 포함한다)으로 할 수 있다.
(식 1) β≥α＋θmax/2
(식 2) 45о≤β≤90о
제1 반사 부재(30)의 반사면(31)의, 기준면(N)에 대한 경사 각도 α는, 0о＜α≤(90о－θmax)이다.
이러한 광조사 장치(1)에 있어서는, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 기준면(N)에 대해 Y축 음방향을 향해 출사되는 광성분, 및, Z축을 따라 Z축 음방향으로 출사되는 광성분은, 제1 반사 부재(30)의 반사면(31)에 의해 반사되어 Y축 양방향으로 지향된다. 즉, 광원부(20)로부터 Y축 음방향으로 지향하는 광은, 제1 반사 부재(30)에 의해 차단(차광)된다.
또, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 기준면(N)에 대해 Y축 양방향을 향해 출사되는 광성분은, 그 일부가 직접적으로 피조사면(W)에 조사됨과 더불어 다른 전부가 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)에 의해 반사된다. 또, 제1 반사 부재(30)에 의한 반사광은, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)에 의해 반사된다. 여기에, 광원부(20)로부터 직접적으로 피조사면(W)에 조사되는 광성분의, 피처리면(W)에 대한 입사각 γ은 양의 입사각이며, Y축 음방향으로 지향하는 광성분을 포함하지 않는 것이다. 또, 광원부(20)로부터 Y축 양방향에 출사되는 광 및 제1 반사 부재(30)에 의한 반사광이 제2 반사 부재(35)에 의해 반사된 반사광의, 피처리면(W)에 대한 입사각 γ은 양의 입사각이 되며, 상기 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향하는 광성분을 포함하지 않는 것이다.
이와 같이, 상기 구성의 광조사 장치(1)에 의하면, 광원부(20)로부터 Y축 음방향을 향해 출사된 광을, 제1 반사 부재(30)에 의해 반사하고 차단할 수 있음과 더불어, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광을, Y축 음방향으로 지향되는 광성분을 포함하지 않는 것으로 할 수 있으므로, 인접하는 다른 부위에 광이 조사되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 게다가, 인접하는 다른 부위에 대해, 광조사 장치(1)를 이격하여 배치하는 것이 불필요하기 때문에, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되지 않고, 이하와 같은 여러 가지의 변경을 추가하는 것이 가능하다.
(1) 도 4에 도시하는 바와 같이, 창 부재(18)는, 하우징(10)의 수평부(11b)에 설치된 구성으로 되어 있어도 된다. 이 광조사 장치에 있어서는, 하우징(10)의 수평부(11b)에 있어서의 Y축에 수직인 서로 대향하는 한 쌍의 주벽의 각각의 내면에, 하단 가장자리보다 연직 방향 상방측의 위치에 있어서, 판 형상의 돌출부(17)가 X축 방향에 수평으로 연장되도록 형성되어 있으며, 이것에 의해, 평판 형상의 창 부재(18)가 수용되고 유지되는 창 부재 유지부가 형성되어 있다.
제1 반사 부재(30) 및 제2 반사 부재(35)는, 하면이 돌출부(17)의 상면에 대접되어 배치되어 있다. 제2 반사 부재(35)의 상면은, 연직부(11a)의 주벽의 내면으로부터 Y축 음방향으로 돌출되어 있다.
광원부(20)에 있어서의 기판(21)은, 연직부(11a)의 하단 위치에 있어서, 표면(발광 소자(25)의 배치면)의 양측 가장자리부가 제1 반사 부재(30)의 상면 및 제2 반사 부재(35)의 상면에 의해 지지되어 배치되어 있다.
이러한 구성의 것에 있어서도, 상기의 실시 형태에 따른 광조사 장치와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(2) 제1 반사 부재 및 제2 반사 부재의 반사면은, 오목면으로 되어 있어도 된다. 이 경우에 있어서의 반사면의 경사 각도는, 예를 들어, X축에 수직인 단면에 있어서, 반사면 상측 정점과 하측 정점을 이은 가상 직선의, 기준면에 대한 경사 각도로 나타내진다.
(3) 발광 소자의 광축은, 연직 방향(Z축 방향)에 대해 Y축 양방향으로 경사져 있어도 된다. 또, 실링 렌즈는, 그 중심축이 발광 소자의 발광면의 중심축에 대해 Y축 양방향으로 변위하여 위치되도록 형성되어 있어도 된다.
(4) 광원부는, 각각 X축 방향으로 연장되는 2개의 기판을 가지고, 이들 기판의 각각의 표면에, 복수의 발광 소자(25)가, X축을 따라 나란한 상태로 배치되어 이루어지는 것이어도 된다. 이러한 구성의 광원부를 이용하는 경우에는, Y축 음방향에 있어서의 최외측에 위치되는 기판에 배치된 복수의 발광 소자의 각각의 발광면의 중심을 포함하는 XZ 평면을 기준면으로서 설정하면 된다.
도 5는, 본 발명의 광경화 재료 처리 장치의 일례에 있어서의 주요부의 구성을 개략적으로 도시하는 설명도이다. 이 광경화 재료 처리 장치는, 잉크젯 프린터로서 구성된 것이며, 광경화 재료인 자외선 경화성의 잉크를 기록 매체(M)에 토출하는 복수의 토출부(도시 생략)를 구비한 직방체 형상의 헤드부(2)를 가진다. 이 헤드부(2)의 Y축 방향 양측의 각각에는, 기록 매체(M)에 토출된 광경화 재료에 대해 자외선을 조사하는 광조사 장치(1)가, 상기 헤드부(2)에 인접하여 배치되어 있다. 이 광조사 장치(1)는, 예를 들어 도 1 내지 도 3에 도시하는 구성의 것이다. 광조사 장치(1)의 각각은, 제1 반사부가 헤드부(2)측에 인접하여 배치되어 있다.
또, 헤드부(2) 및 광조사 장치(1)의 각각은, Y축 방향으로 연장되는 가이드 레일(5)에 Y축 방향으로 이동 자유롭게 지지되어 있다.
이 광경화 재료 처리 장치에 있어서는, 기록 매체(M)가, 적당한 반송 수단(도시 생략)에 의해 X축 방향으로 간헐적으로 반송된다. 그리고, 헤드부(2)를 Y축 방향으로 이동시키면서, 반송된 기록 매체(M)를 향해, 상기 헤드부(2)의 토출부로부터 잉크를 토출시킨다. 이것에 의해, 기록 매체(M)에는 잉크가 부착된다. 그 후, 기록 매체(M)에 부착된 잉크에, 광조사 장치(1)에 의해 광이 조사됨으로써, 상기 잉크가 경화하여 기록 매체(M)에 정착한다.
이러한 광경화 재료 처리 장치에 의하면, 광조사 장치(1)로부터 조사되는 광은 Y축 음방향으로 지향하는 광성분을 포함하지 않는 것이며, 광원부(10)로부터의 광이 헤드부(2)로부터 이격하는 위치에 조사되기 때문에, 헤드부(2)의 토출부에 광이 조사되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 게다가, 광조사 장치(1)를 헤드부(2)에 대해 이격하여 배치하는 것이 불필요하기 때문에, 광경화 재료 처리 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
실시예
[실시예 1]
도 1 및 도 2에 도시하는 구성에 따라, 하기의 사양의 광조사 장치(1)를 제작했다.
광원부(20)에 있어서의 기판(21)은, 재질이 질화알루미늄, 치수(X×Y×Z)가 105mm×20mm×1.0mm이다. 발광 소자(25)는, 피크 파장이 395nm인 발광 다이오드이며, 출력이 700mW, 치수(X×Y×Z)가 1.0mm×1.0mm×0.1mm이다. 발광 소자(25)의 수는 25개이며, 배치 피치가 4.0mm이다. 실링 렌즈(22)는, 재질이 실리콘 수지, 반경이 1.1mm이다.
창 부재(18)는, 재질이 내열 유리, 치수(X×Y×Z)가 104mm×15mm×2.0mm이다. 창 부재(18)의 광입사면과 발광 소자(25)의 발광면(25a)의 Z축 방향의 이격 거리는 2.9mm이다.
제1 반사 부재(30)에 있어서의 반사면(31)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(α)는 10о이다. X축에 수직인 단면에 있어서, 반사면(31)의 상단 가장자리 위치는, 기준면(N)에 대해 Y축 음방향 3.8mm의 위치이며, 하단 가장자리 위치는 기준면(N)에 대해 Y축 양방향 1.5mm의 위치이다.
제2 반사 부재(35)에 있어서의 반사면(36)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(β)는 50о(≥α＋θmax/2)이다. X축에 수직인 단면에 있어서, 반사면(36)의 상단 가장자리 위치는, 기준면(N)에 대해 Y축 양방향 11.2mm의 위치이며, 하단 가장자리 위치는 기준면(N)에 대해 Y축 양방향 35.8mm의 위치이다.
이 광조사 장치(1)에 있어서의 발광 소자(25)의 최대 출사 각도(θmax)는 80о이다.
하우징(10)의 수평부(11b)에 있어서의 하단면으로부터 Z축 음방향으로 10mm이격한 위치에, 수평으로 연장되는 피조사면(W)을 설정하고, 이 광조사 장치(1)에 있어서의, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 Y축 음방향으로 최대 출사각(θmax)으로 출사되는 광성분의, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)을 조사한 결과, γ=0о가 되는 것이 확인되었다. 즉, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향된 광성분을 포함하지 않는 것인 것이 확인되었다. 또한, 상기 광성분의 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)이 양의 입사각(γ=0о를 포함한다)이면, 광원부(20)로부터의 다른 광성분은, 모두, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)이 양의 입사각이 된다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(β)를 45о(＜α＋θmax/2)로 한 것 외는, 실시예 1과 동일한 구성을 가지는 광조사 장치를 제작했다.
이 광조사 장치에 있어서의, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 Y축 음방향으로 최대 출사각(θmax)으로 출사되는 광성분의, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)을 조사한 결과, γ=－10о인 것이 확인되었다. 즉, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광이, Y축 음방향으로 지향된 광성분을 포함하는 것인 것이 확인되었다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서, 제1 반사 부재(30)의 반사면(31)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(α)를 45о로 하고, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(β)를 70о(≥α＋θmax/2)로 한 것 외는, 실시예 1과 동일한 구성을 가지는 광조사 장치를 제작했다. 이 광조사 장치에 있어서의 발광 소자(25)의 최대 출사 각도(θmax)는 45о이다.
이 광조사 장치에 있어서의, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 Y축 음방향으로 최대 출사각(θmax)으로 출사되는 광성분의, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)을 조사한 결과, γ=＋5о인 것이 확인되었다. 즉, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향된 광성분을 포함하지 않는 것인 것이 확인되었다.
[비교예 2]
실시예 2에 있어서, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(β)를 60о(＜α＋θmax/2)로 한 것 외는, 실시예 2와 동일한 구성을 가지는 광조사 장치를 제작했다.
이 광조사 장치에 있어서의, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 Y축 음방향으로 최대 출사각(θmax)으로 출사되는 광성분의, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)을 조사한 결과, γ=－15о인 것이 확인되었다. 즉, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향된 광성분을 포함하는 것인 것이 확인되었다.
[실시예 3]
실시예 1에 있어서, 제1 반사 부재(30)의 반사면(31)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(α)를 80о로 하고, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(β)를 85о(≥α＋θmax/2)로 한 것 외는, 실시예 1과 동일한 구성을 가지는 광조사 장치를 제작했다. 이 광조사 장치에 있어서의 발광 소자(25)의 최대 출사 각도(θmax)는 10о이다.
이 광조사 장치에 있어서의, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 Y축 음방향으로 최대 출사각(θmax)으로 출사되는 광성분의, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)을 조사한 결과, γ=0о인 것이 확인되었다. 즉, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향된 광성분을 포함하지 않는 것인 것이 확인되었다.
[비교예 3]
실시예 3에 있어서, 제2 반사 부재(35)의 반사면(36)의 기준면(N)에 대한 경사 각도(β)를 80о(＜α＋θmax/2)로 한 것 외는, 실시예 3과 동일한 구성을 가지는 광조사 장치를 제작했다.
이 광조사 장치에 있어서의, 광원부(20)로부터 창 부재(18)를 통해 Y축 음방향으로 최대 출사각(θmax)으로 출사되는 광성분의, 피조사면(W)에 대한 입사각(γ)을 조사한 결과, γ=－10о인 것이 확인되었다. 즉, 제2 반사 부재(35)에 의한 반사광은, Y축 음방향으로 지향된 광성분을 포함하는 것인 것이 확인되었다.
1 광조사 장치
2 헤드부
5 가이드 레일
10 하우징
11a 연직부
11b 수평부
12 흡기구
13 전장부
15 유지 부재
16 돌출부
17 돌출부
18 창 부재
20 광원부
21 기판
22 실링 렌즈
25 발광 소자
25a 발광면
30 제1 반사 부재
31 반사면
35 제2 반사 부재
36 반사면
40 히트 싱크
41 핀
45 냉각팬
C 실링 렌즈의 중심축
L 발광 소자의 발광면의 중심축(발광 소자의 광축)
M 기록 매체
N 기준면
W 피조사면

Claims (3)

  1. 복수의 발광 소자를 가지는 광원부를 구비한 광조사 장치에 있어서,
    연직 방향으로 연장되는 축을 Z축으로 하는 XYZ 삼차원 직교 좌표계를 상정했을 때, 상기 광원부는, 상기 복수의 발광 소자가, 동일 평면 상에 있어서, 발광면의 중심이 X축 상에 위치되도록, 나란히 배치되어 구성되어 있으며,
    상기 복수의 발광 소자의 발광면의 중심을 포함하는 XZ 평면을 기준면으로 하고, 상기 기준면에 대해 Y축 음방향측의 위치에, 상기 광원부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시킴과 더불어 Y축 음방향으로 지향하는 광을 차단하는 기능을 가지는 제1 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있음과 더불어, 상기 기준면에 대해 Y축 양방향측의 위치에, 상기 광원부로부터의 광 및 상기 제1 반사부로부터의 광을 Y축 양방향으로 지향시키도록 반사하는 기능을 가지는 제2 반사부가, X축 방향으로 연장되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광조사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 반사부의 반사면 및 제2 반사부의 반사면은, 모두 상기 광원부로부터 이격하는 방향인 Z축 음방향을 향함에 따라 Y축 양방향으로 변위하도록, 경사져 있고,
    상기 제1 반사부의 반사면의, 상기 기준면에 대한 경사 각도를 α, 상기 제2 반사부의 반사면의, 상기 기준면에 대한 경사 각도를 β, 상기 복수의 발광 소자의 각각에 있어서의 최대 출사 각도를 θmax로 했을 때,
    (식 1) β≥α＋θmax/2
    (식 2) 45о≤β≤90о
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광조사 장치.
  3. 광경화 재료를 토출하는 토출부를 구비한 헤드부와, 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 기재된 광조사 장치를 구비하여 이루어지고,
    상기 광조사 장치는, 상기 제1 반사부가 상기 헤드부측에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광경화 재료 처리 장치.
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