(57)【要約】      （修正有）【課題】光硬化タイプのインクを使用したインクジェット画像記録装置において、発生したインクミストの付着による硬化光源及びその光学系への汚れを抑制し、且つ記録媒体に照射されるＵＶ光の光量ロスを防止する画像記録装置を提供する。【解決手段】光を照射する開口部以外を遮蔽する筐体部１１内に発光素子１４と集光レンズ１５を収納して、開口部の入射側手前に共役像を位置させることにより、筐体部１１内へのインクミストを含む浮遊物の侵入を抑制し、入り込んだインクミストは共役像又はその近傍の光路を通過させてインクミストを硬化し定着性を減じる硬化用光照射部５を備える画像記録装置１。【選択図】図１
2012020481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を記録する画像記録部と、
前記画像に対して光を照射して、該画像を前記記録媒体に定着させる光照射部と、
を有する画像記録装置において、
前記光照射部は、
光を発する光源と、
前記光源から発せられる光を集束させる集光部材と、
前記光源及び前記集光部材を内包し、前記集光部材から出射された光が通過する開口部が前記記録媒体面に対向して形成された筐体部と、
を具備し、
前記集光部材は、前記光源から発せられた光を前記開口部の手前位置に集光させた共役像を形成した後、該開口部を通過させることを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記集光部材は、前記共役像を前記開口部内に形成するように、前記筐体部内に配置保持されることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記筐体部の開口部は、前記共役像を通過した前記光の広がりに応じて、前記開口部の開口面積が入射側から出射側に徐々に広がるテーパー形状に形成されることを特徴とする請求項２記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記記録媒体を搬送する搬送部を、さらに有し、
前記画像記録部は、前記搬送部によって搬送される前記記録媒体に対して、画像を記録し、
前記筐体部の開口部は、前記記録媒体の搬送方向に対して鋭角の迎え角を有するように傾斜して形成されることを特徴とする請求項２記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記筐体部の開口部は、該開口部の中心軸の傾きが、前記集光部材から出射された光束の光軸と交差するように形成されることを特徴とする請求項２記載の画像記録装置。
【請求項６】
前記光照射部は、前記光源及び集光部材からなる組を複数有し、
各組の前記集光部材からそれぞれに出射する複数の光束が前記筐体部に形成された１つの開口部を通過するように、前記複数の集光部材が筐体部内に保持されることを特徴とする特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項７】
前記筐体部の開口部は、当該開口部を通過する光の径よりも大きく、且つ前記記録媒体に光を照射した際の照射領域よりも小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項８】
前記筐体部の開口部は、当該開口部を通過する光の径よりも大きく、且つ前記集光部材よりも小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に着弾したインクに光等を照射して硬化し、定着した画像を形成する画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インク滴を記録媒体上に着弾させて、種々の文字や画像を記録するインクジェット技術は、比較的簡易な構造で実現できるため、様々な分野に用いられている。記録媒体としては、記録紙のみならず、樹脂、金属及びガラス等の材料からなる媒体にも適用され、連続且つ、大量な画像記録が可能となっている。
【０００３】
上述した多様な材質の記録媒体に適用するインク材料としては、光硬化タイプがある。光硬化タイプのインクは、インクを吸収しない記録媒体であっても着弾したインク層に対して、紫外光が照射されると硬化するため、その記録媒体に画像を定着することができる。つまり、光硬化タイプのインクは、記録媒体に要求される制約が軽減され、多様な材質や形状からなる媒体に適用することができる。
【０００４】
また、成型部品、その他、凹凸形状を有する媒体についても記録が可能となる。さらに光硬化タイプであることから、揮発性の溶剤等を用いた硬化反応に比較すると、刺激臭等の問題が少ない。このような利点から、近年、光硬化タイプのインクを用いたインクジェットプリンタ技術が注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５３５７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のインクジェットプリンタ技術においては、連続且つ、大量の記録を実行すると、記録ヘッドから着弾したインクの他に発生する微小なインク粒の浮遊、所謂インクミストが生じる。このインクミストにより引き起こされる課題は、例えば、特許文献１では、紫外硬化型インク（以下、ＵＶインクと称する）を採用した際に、紫外光（以下、ＵＶ光と称する）の照射により硬化にいたるまでは、インクが液体の状態を維持しているため、発生したインクミストが液状のまま装置内部を浮遊して移動し、構成部位に付着して装置の内部を汚す虞があることを指摘している。
【０００７】
特に、硬化光源及びそれを含む光学系（反射ミラーや集光レンズなどを含む）は、記録ヘッドよりも記録媒体の搬送方向における下流側に配置されている。従って、記録媒体の搬送に伴い、発生したインクミストも下流側に流されると、硬化光源及びそれを含む光学系に付着してインク汚れを生じさせる。
【０００８】
光学系が汚れてしまうと、記録媒体に到達するＵＶ光の強度が弱まってインクの硬化が不十分となり、画像品質の低下を引き起こすだけでなく、ベタ画像等の着弾したインク量が多い画像の場合には、液状のインクが一部残った状態で排出されるため、搬送機構及び排出機構に付着し、後続する記録媒体への汚れも生じさせることとなる。
【０００９】
これらの不具合の発生は、装置内に設けられる記録ヘッド数やノズル数が多い場合、又は、単位時間当たりのインク吐出数が多い場合において、より顕著に見受けられる。  
そこで本発明は、発生したインクミストの付着による硬化光源及びその光学系への汚れを抑制し、且つ記録媒体に照射されるＵＶ光の光量ロスを防止する画像記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に従う実施形態は、記録媒体に対して画像を記録する画像記録部と、記録媒体に記録された画像に対して光を照射して画像の定着を促進する光照射部と、を有する画像記録装置において、前記光照射部は、光を発する光源と、前記光源から発せられる光を集束させる集光部材と、前記光源及び集光部材を囲うようにそれらを内方に保持すると共に、前記集光部材から出射された光が通過する開口が記録媒体面に対向して形成された筐体とを有し、前記集光部材は、前記光を集束させた共役像（集光点）を前記筐体における開口先端よりも内方に形成するように前記筐体の内方に保持される画像記録装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発生したインクミストの付着による硬化光源及びその光学系への汚れを抑制し、且つ記録媒体に照射されるＵＶ光の光量ロスを防止する画像記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＵＶ光照射装置を搭載する画像記録装置の概念的な構成を示す図である。
【図２】図２は、インクミストの発生と浮遊について説明するための概念図である。
【図３】図３は、ＵＶ光照射部における筐体部を斜め上から見下ろした外観構成を示す図である。
【図４】図４は、ＵＶ光照射部における筐体部を記録媒体側の斜め下から見上げた外観構成を示す図である。
【図５】図５は、筐体部内に入り込むインクミストについて説明するための図である。
【図６】図６は、ＵＶ光を照射している状態の時に筐体部内に入り込むインクミストについて説明するための図である。
【図７】図７は、筐体部内に入り込んだインクミストの浮遊方向について説明するための図である。
【図８】図８は、第２の実施形態のＵＶ光照射部の概念的な構成を示す断面図である。
【図９】図９は、ＵＶ光の照射側から見たＵＶ光照射部の外観構成を示す図である。
【図１０】図１０は、ＵＶ光を照射している照射状態を示す図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態におけるＵＶ光照射部の概念的な構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態のＵＶ光照射部の概念的な構成を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態の変形例のＵＶ光照射部の概念的な構成を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第１の例となる照射光における共役像（集光点）の位置を示す図である。
【図１５】図１５は、第１の例の共役像の位置を開口部の下方より見た図である。
【図１６】図１６は、共役像の位置を開口部内に設定した状態を示す図である。
【図１７】図１７は、共役像の位置を開口部の手前に設定し、開口部を広がりのあるテーパー形状に形成した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１を参照して、本発明に係る第１の実施形態の画像記録装置について説明する。図１は、ＵＶ光照射装置を搭載する画像記録装置、例えば、紫外硬化型インクジェットプリンタの概念的な構成を示す図である。尚、本実施形態及び以下に説明する実施形態においては、ＵＶ光で硬化するインクを挙げているため、照射する光としてＵＶ光を例として説明しているが、実際には、光（light）は、電磁波に属しており、ＵＶ光のみならず可視光や赤外光等も含むものとする。
【００１４】
本実施形態の画像記録装置１は、巻回された長尺な記録媒体３と、記録媒体３を搬送する搬送機構７と、給送される記録媒体３を平坦に搬送するプラテン４と、プラテン４上の記録媒体３にＵＶインク滴９を吐出する画像記録部２と、記録媒体３に着弾したＵＶインクにＵＶ光を照射するＵＶ光照射部５と、画像が記録された記録媒体３をカット部１６でカットして収容する加工収容部６と、画像処理及び装置全体を制御する制御部１０とで構成される。
【００１５】
制御部１０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１８が直接又はネットワーク経由で接続され、画像データ及び記録条件等が入力される。尚、本実施形態の画像記録装置は、図示していないが、その他にも、キーボードやタッチパネル等からなる入力操作部、記録される画像や記録条件を表示する表示パネル及び、各機構を駆動するためのモータやアクチュエータ等の駆動源を備えている。
【００１６】
これらの構成のうち、制御部１０は、図示していないが、入出力インターフェース部、ＣＰＵ等からなる演算処理部、及び画像処理用制御プログラムや入力された画像データ及びその記録条件を記憶するメモリ部等を備えている。制御部１０は、外部機器１８又は、入力操作部からの指示により、装置全体を制御する。
【００１７】
本実施形態では、記録媒体（移動媒体）３は、ロール紙の形態を例としているが、これに限定されるものではなく、媒体供給機構や搬送機構を変更することにより、カット紙であっても容易に適用できる。また、記録媒体は、後述する材料により形成されてもよい。
【００１８】
搬送機構７は、制動可能な支持回転軸に回転可能に記録媒体３を嵌合保持し、複数のローラにより記録媒体３を引き出して、プラテン４上を搬送し、加工収容部６に収容させる。画像記録部２とＵＶ光照射部は、プラテン４上方に配置され、プラテン上を通過するように搬送される記録媒体３にＵＶインク滴を吐出して、直後にＵＶ光を照射して、ＵＶインクを硬化している。本実施形態では、搬送機構７の搬送速度が例えば、５００ｍｍ／ｓに設定され、高速記録に対応可能である。尚、プラテン４においては、図示していないが、ファン等による吸引負圧による吸着又は、静電吸着により、搬送される記録媒体３を吸着させた状態で記録ヘッドとの距離（ギャップ）を一定に維持している。
【００１９】
画像記録部２は、複数のノズルが列状に配置されたノズル列を形成されているインクジェットタイプの記録ヘッド８と、制御部１０の指示に従い記録ヘッド８を駆動する記録ヘッド駆動部（図示せず）を有している。図１には、代表的に１個の記録ヘッド８を記載しているが、限定されるものではなく、カラー画像を記録するためには、少なくとも４色のＵＶインクを吐出する４個の記録ヘッドを備えている。即ち、シアン：Ｃ、マゼンタ：Ｍ、イエロー：Ｙ、ブラック：Ｋの４色のインク滴を夫々に吐出して記録媒体に画像を形成する。記録ヘッドは、例えば、６００ｄｐｉの性能を有している。
【００２０】
加工収容部６は、画像が記録された記録媒体３をカットするカット部１６と、カットされた記録媒体を収容するスタッカ部により構成される。この加工収容部６において、記録媒体３は、所定の寸法に切断され、指定された１つ又は複数のトレイ上に積み重ねて収容される。収容された記録媒体は、ユーザにより取り出される。
【００２１】
本実施形態が採用するＵＶインクについて説明する。  
本実施形態では、例えば、顔料等の微小物体を含有するカチオン系の紫外硬化型のインクを用いる。そのインクの顔料としては、C. I. Pigment Blue、C. I. Pigment Red、C. I. Pigment Yellow、C. I. Pigment Black、酸化チタン等を用いることができる。このＵＶインクは、図示しないタンクに予め充填されており、記録ヘッド８に随時適量が供給されている。記録ヘッド８は、着弾媒体の幅よりも広い記録幅（記録領域）を有し、前述したと同等のＵＶインクに対応し、少なくとも８階調のモノクロ及びカラー記録を行うことができる。また、硬化エネルギーは、２００ｍＪ／ｃｍ２以下程度となっているが、５００ｍＪ／ｃｍ２程度のラジカルインクを充填して用いてもよい。
【００２２】
次に、図２を参照して、インクミストの発生について説明する。  
通常、インクミストとは、記録ヘッド８から所望のインク滴を記録媒体３に向けて直接吐出した時に、機構上、意図しないインクの微小な液滴が発生し、記録媒体３に定着せずに装置内部等を浮遊する、意図しない微小な液滴を指す。所謂、サテライト等として知られているインク滴があるが、インクミストはこのサテライト以下程度の寸法の液滴である。具体的には、記録媒体３に定着するインク滴の直径は、通常、数１０μｍ程度の寸法であるのに対し、液滴の生成において、数μｍ以下程度等となっている。
【００２３】
このインクミストは、体積（インク量）が小さいもの程、自重に比較して空気抵抗による力が支配的となるため、装置内の雰囲気中の浮遊時間が長くなる。この環境下で、記録媒体等の物体が移動すると、その物体の動きに起因した近傍の気流に伴ってインクミストも移動する。
【００２４】
本実施形態において、記録ヘッド８は、記録媒体３に対して重力方向上側に配置されている。この記録ヘッド８から生じるインクミストが落下する方向、即ち鉛直方向下方には、記録媒体が高速で搬送されている。この搬送される記録媒体の表面近くでは気流が生じ、特に、前述したように５００ｍｍ／ｓ程度の高速搬送で移動すると、乱流が生じることがある。このため、インクミストは、記録ヘッド８から発生して、下方に落下しようとしても、この気流又は、乱流に乗って巻き上げられながら記録媒体３と共に、ＵＶ光照射部５が配置された搬送方向下流へ移動する。
【００２５】
次に図１、図３及び図４を参照して、ＵＶ光照射部５における構成及び作用について詳細に説明する。図３は、ＵＶ光照射部における筐体部を斜め上から見下ろした外観構成を示している。図４は、ＵＶ光照射部における筐体部を記録媒体側の斜め下から見上げた外観構成を示している。
【００２６】
ＵＶ光照射部５は、紫外光を出射する複数個の紫外ＬＥＤ素子からなる光源としての発光素子１４と、出射された紫外光を集光して記録媒体３の上にＵＶ光を照射する集光レンズ１５とで照射光学系が構成される。この照射光学系は、ＵＶ光を遮光する筐体部１１（遮光板）内に、ＵＶ光の光軸が記録媒体３に向かうように設けられている。さらに、筐体部１１内には、発光素子１４を駆動するための駆動用回路基板（図示せず）が設けられており、また、紫外ＬＥＤ素子は、例えば、基板面上に間隔を空けて実装されている。
【００２７】
さらに、本実施形態における照射光学系の構成は、簡易な構成として説明するため、発光素子１４と集光レンズ１５のみの構成により直線的な光軸でＵＶ光を照射する一例を示しているが、この配置に限定されるものではない。例えば、発光素子１４と集光レンズ１５の光軸上に反射鏡等の公知の光学系部材（フィルタ等を含む）を配置して、屈曲した光軸でＵＶ光を照射する構成であってもよい。つまり、本実施形態では、記録媒体の幅以上の長さを有するＵＶ光の照射幅を有するように構成しているが、画像記録装置の構成上又は温度管理上の制約がある場合には、記録ヘッド下流直後に発光素子１４を配置せずに、離間した位置で発光されたＵＶ光を伝送する構成であってもよい。また、ＵＶ光を走査させて照射する光学機器を設けてもよい。尚、このような構成であっても、記録ヘッド下流直後にレンズや出射窓等の光学系部材が配置されているため、インクミストによる課題は同様に発生する。
【００２８】
このＵＶ光照射部５により、記録媒体３に着弾した画像を形成するＵＶインク層はＵＶ光が照射されることで定着及び硬化する。尚、通常、ＵＶ光照射部５は、記録ヘッド３に対となるように複数個が配置されているが、図１においては、説明するために１つのみを示している。ＵＶ光照射部５は、複数の記録ヘッド３毎の下流側（搬送方向）直後にインクの定着を目的とするものを設けて、記録ヘッド群の最下流に、大光量のＵＶ光を照射して最終的にインク層を硬化するものを増設する配置構成であってもよい。
【００２９】
筐体部１１は、ＵＶ光を遮光する部材、例えば金属により構成される。図３及び図４に示す構成において、筐体部１１の下部には、記録媒体の幅方向の両端を覆い、且つ記録媒体の搬送方向に延伸する平面状の遮光用カバー部１１ａが設けられている。このカバー部１１ａにより、目の有害光としても作用するＵＶ光が水平方向から極力漏れ出ないように遮光されている。カバー部１１ａは、５００ｍｍ×４００ｍｍ、厚さ２ｍｍ程度のアルミニウム部材により形成される。
【００３０】
さらに、記録媒体３と対向する筐体部１１の照射面には、着脱による交換可能で透明部材からなるガイド部材１２が嵌め込まれている。ガイド部材１２は、透明部材として、ガラス例えば、石英ガラス又は、樹脂（耐ＵＶ光）等を用いることができる。尚、ガイド部材１２は、遮光用カバー部１１ａと同じ金属材料により形成する場合には、遮光用カバー部１１ａに直接にスリット１２ａを形成しても同様な作用となる。
【００３１】
ガイド部材１２を交換可能にガラスで形成した場合には、発光素子１４から出射され、筐体部内の壁面で乱反射して、スリット１２ａを通り抜けできなかったＵＶ光であっても、ガイド部材１２のガラスを透過して記録媒体に到達させ、出射した照射パワーを効率よく外部に照射させることができる。このような場合には、筐体部１１の内面に研磨処理やメッキ処理等の鏡面化処理を施して、反射効率を上げると共に、浮遊物を付着し難くしてもよい。
【００３２】
ガイド部材１２には、記録ヘッド８における幅方向（主走査方向）の記憶領域（又は、ＵＶインクの着弾領域）に相当する長さの開口部となるスリット１２ａが形成されている。スリット１２ａは、少なくとも集光レンズ１５で集光されたＵＶ光が通り抜けられるスリット幅を有している。スリット幅は、搬送方向において、５ｍｍ程度であり、前述したカバー部１１ａの全面積に比較して、数％の開口面積である。
【００３３】
このような筐体部１１の構成により、スリット１２ａ以外は、外部と遮蔽及び遮光されており、発光素子１４からのＵＶ光がスリット１２ａ以外から照射されることを防止すると共に、インクミストを含む浮遊物が外から筐体部内に侵入し難くしている。
【００３４】
本実施形態の集光レンズ１５は、波長λ＝３６５ｎｍ〜４０５ｎｍ近傍において屈折率が１．４６〜１．４８の硝材により形成されている。具体的には、合成石英や天然石英等を使用できる。図１において、レンズの形状は、シリンドリカル型を示しているが、他にもロッド型レンズを用いることもでき、特に限定されるものでない。  
集光レンズ１５は、発光素子１４から入射されたＵＶ光をスリット１２ａに向かって出射すると共に、出射光を集光させる。
【００３５】
図６に示すように、集光レンズ１５は、集光させたＵＶ光がスリット１２ａよりも内側の筐体部内に集光点（光源の共役像）が設定されるように、レンズ特性を設計する、又は発光素子１４や集光レンズ１５などの光学系部材の位置を調整する。また、ＵＶ光の照射光の光軸に垂直な方向について、スリット１２ａの開口幅は、集光レンズ１５の幅よりも小さい光束径のＵＶ光が通過し、且つ光源の共役像（集光点）が筐体部内に位置するように調整される。尚、スリット１２ａの開口幅は、通過する光束径と同等程度でもある。このような調整により、共役像側のレンズ１５の有効面の面積に比較して、スリット１２ａの開口面積のほうが小さくなる。これにより、筐体部１１内へのインクミストの侵入を抑制できる。
【００３６】
またＵＶ光照射部５は、スリット１２ａの近傍で、５００〜１０００ｍＷ／ｃｍ２程度の放射強度のＵＶ光を照射する。従って、０．１５〜０．５ｓｅｃ程度の照射により、記録媒体３に着弾したインクは定着及び硬化する。本実施形態におけるＵＶ光のピーク波長は、３８５ｎｍであるが、一部、可視光も含んでもよい。
【００３７】
図５に示すような構成において、記録媒体３の搬送に伴って生じる気流に乗って流れてくるインクミスト９ａを含む微小な浮遊物１７が、スリット１２ａ付近を流れても、大半のインクミスト９ａは記録媒体３と共に通過するか、記録媒体３若しくはカバー部１１ａに付着して、スリット１２ａから筐体部１１内への侵入を抑制することができる。尚、浮遊物１７は、例えば、雰囲気中のホコリ、ダスト又は、紙粉だけではなく、これらにインクミストが付着したものも含まれる。
【００３８】
このカバー部１１ａと記録媒体３は、共に平板形状を成し、平行な関係であるため、流れているインクミストを含む浮遊物の移動速度及び進行方向が規制される。これは、一般に、ニュートンの粘性法則として知られているように、移動する平板間には、気体の粘性に起因する速度分布が生じる。具体的には、記録媒体３表面近傍に生じる気流の流速は、５００ｍｍ／ｓの記録媒体３の搬送速度と同等、即ち、５００ｍｍ／ｓ程度となる。反面、固定されている遮蔽板表面近傍の速度は０ｍｍ／ｓ程度となる。これらの中間の領域における雰囲気の速度は、平行平板からの距離に概略比例するように分布する。
【００３９】
また、ＵＶ光照射部５の内部は、スリット１２ａを除いて、光源周囲の気流及びＵＶ光を遮蔽する構造になっている。即ち、スリット１２ａにおける気流の定常的な入り込みが生じないように構成されている。さらには、高速で搬送される記録媒体３の表面近傍では圧力が下がり、筐体部１１内は相対的に正圧となるため、スリット１２ａを通過してインクミスト９を含む浮遊物１７の侵入を抑制する。
【００４０】
しかしながら、スリット１２ａは、開口しているため、僅かではあるが、インクミスト９が筐体部１１内に入り込む場合が想定される。以下、インクミスト９が筐体部１１内に入り込んだ事態について説明する。  
スリット１２ａから筐体部１１内に侵入したインクミスト９ｂは、遮光用カバー部１１ａとガイド部材１２で略遮蔽されているため、記録媒体３の搬送により発生する気流の影響をあまり受けない。このため、図７に示すように、筐体部１１内に入り込んだインクミストの速度は、略０ｍｍ／ｓとなり、極低速でランダムな方向に筐体部１１内を浮遊することになる。
【００４１】
筐体部１１内には、集光レンズ１５からスリット１２ａに向かって、ＵＶ光の光路が形成されているため、その光路内に侵入したインクミスト９ｂは硬化する。さらに、本実施形態の場合、開口部に入射する手前（筐体部１１内）に共役像、即ち集光点を設けている。この共役像では、硬化エネルギーが非常に高く、スリット１２ａ付近におけるＵＶ光に対して、硬化効率が格段に高くなっている。具体的には、スリット１２ａ内における光束径が１０ｍｍ程度、共役像における光束径が１ｍｍ程度とすれば、共役像における光強度は、スリット１２ａに対して１０倍程度である。
【００４２】
従って、スリット１２ａから筐体部１１内に侵入したインクミスト９ｂは、集光レンズ１５に向かう過程において、ＵＶ光の共役像若しくは共役像近傍の光路を通り抜ける可能性が高く、より強い照射エネルギーが与えられて素早く硬化することとなる。硬化したインクミストは、粒状化して粘性が失われ定着性が低下するので、集光レンズ１５には付着せず、レンズ汚れは防止される。また、インクがカチオン系、ラジカル系で構成されていた場合には、インクミスト９ｂが焦点を通過する際に、１秒程度の照射時間があれば硬化される。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１に、ＵＶ光照射部５は、筐体部１１内に、複数の発光素子１４及び集光レンズ１５を含む光学系部材が収納されて、レンズ開口よりも小さい狭幅のスリット以外が遮蔽された構造であるため、インクミストを含む浮遊物の外部からの侵入を抑制できる。
【００４４】
第２に、筐体部１１内に侵入したインクミストは、記録媒体３の搬送によって発生する気流にはあまり影響されず、低速移動となり光学系部材に到達するまでに長い時間を要すこととなり、付着による汚れの進行を遅らせることができる。
【００４５】
第３に、筐体部１１内に侵入したインクミストは、放射強度が最大となるＵＶ光の共役像（集光点）を開口部の入射側手前（筐体部内）に設定したことにより、共役像又はその近傍の光路を通過した際に、インクミストを素早く硬化させて、筐体部１１内や光学系部材への定着性（粘性）を大きく失わせることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。  
図８は、第２の実施形態のＵＶ光照射部５の概念的な構成を示す断面図である。図９は、ＵＶ光の被照射側（記録媒体側）から見たＵＶ光照射部５の外観構成を示す図である。図１０は、図９における外観構成で、ＵＶ光を照射している照射状態を示す図である。前述した第１の実施形態では、開口部が１つのスリットで構成された例であったが、本実施形態は、複数の円形の開口部を開口して、それぞれの箇所から照射範囲に重なりを持つように、ＵＶ光を照射する構成である。本実施形態の画像記録装置においては、ＵＶ光照射部５以外は、前述した第１の実施形態と同等であり、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。
【００４７】
図８に示すように、本実施形態のＵＶ光照射部５の筐体部１１のカバー部３１には、均等な間隔で複数の分割ＵＶ光照射部３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…）が配置されている。それぞれの分割ＵＶ光照射部３０は、筐体部１１内に紫外ＬＥＤ素子からなる発光素子１４と、ＵＶ光を照射する集光レンズ１５とが配置され、カバー部３１に設けられた開口部３２から集光したＵＶ光を照射する構成である。
【００４８】
この配置において、例えば、図９に示すように、筐体部１１のカバー部３１には、均等な配置でガイド部材３２が着脱可能に嵌め込まれている。カバー部３１は、金属等の遮光部材により形成される。ガイド部材３２は、ガラスや樹脂（耐ＵＶ光）等の透明部材又は、金属等の遮光部材で構成され、その中央には、円形開口部３２ａが開口されている。ガイド部材３２がカバー部３１と同じ金属材料で形成する場合には、カバー部３１自体に円形開口部３２ａを開口した構成であってもよい。尚、ガイド部材３２は、カバー部３１と同じ金属材料により形成されても同様な作用となる。
【００４９】
図８及び図９に示すように、それぞれの発光素子１４及び集光レンズ１５からなる出射光学系に対応して、均等な配置となるように開口部３２ａが設けられている。この開口部３２ａから照射される光は、後述する図１４に示すようにスポット状となるが、開口部３２ａから距離が離れるに従い、照射エリアは広がっている。従って、照射エリアの１点については、複数の開口部からのＵＶ光が照射されることになる。従って、照射光は印刷媒体面において略均一となって、なおかつ、照射光の入射角も複数とすることができ、インクジェットプリント面のような平面状の媒体に照射するのに好適となる。
【００５０】
図１０に示すように、それぞれの分割ＵＶ光照射部３０による照射エリア３３が互いに同じ重複となる配置により、インクが着弾した記録媒体３に対して、略均一な光強度でＵＶ光を照射することができる。  
尚、開口部の配置は、図１０に示す配置に限定されるものではなく、照射されるＵＶ光が均一な強度で分布するのであれば、どのような配置であってもよい。同様に、開口部の開口面の形状においても、円形に限定されるものではなく、開口面の形状は、矩形や楕円など他の形状であってもよい。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態のＵＶ光照射部５によれば、前述した第１の実施形態の効果に加えて、ＵＶ光を照射する開口部を、複数の円形開口部を面に展開して配置しているため、搬送されている記録媒体への照射時間を長くすることができる。また、ＵＶ光の集光点が開口部の手前近傍に設定されているため、円形開口が小径となり、開口部以外が遮蔽された構造であるため、インクミストを含む浮遊物の外部からの侵入を抑制できる。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。  
図１１は、本実施形態におけるＵＶ光照射部５が記録媒体の搬送方向に対して、鋭角となる迎え角を持つように斜め方向に開口された開口部１２ｂを示している。即ち、本実施形態は、前述した第１の実施形態における記録媒体の搬送方向と直交する方向に設けた開口の中心軸方向と、光軸の向きを傾斜させて、非平行に開口する開口部１２ｂを設けた構成である。図１１に示すように、この開口方向に沿ってＵＶ光が照射されるように、発光部１４と集光レンズ１５を斜め方向に配置する。
【００５３】
前述したように、インクミスト９ａを含む浮遊物１７は、図１１に示すように、遮光用カバー部１１ａにより規制されて記録媒体３の搬送方向に沿って流れている。この流れる方向に対して、開口方向に迎え角を持たせることにより、開口部１２ｂからインクミスト９ｂが入り込み難くなっている。また、インクミスト９ｂが開口部１２ｂから入り込んだとしても、その進行方向には集光レンズ等の光学系部材が配置されていないため、インクミスト付着による光学系部材を汚す問題がより改善される。さらに、開口部１２ｂから入り込んだ際に、インクミスト９ｂは、開口部１２ｂの入射側手前（筐体部内側）に設定された紫外光の共役像を通り抜けるため、少なくともインクミストの表面は、硬化されて付着による定着性が失われ、筐体部１１内への汚れ発生は格段に改善されることとなる。
【００５４】
以上のように本実施形態によれば、前述した第１の実施形態の効果に加えて、発生したインクミストが記録媒体の搬送方向に浮遊した際に、開口部１２ａを鋭角の迎え角を持つ方向に開口することにより、インクミストの入り込みをより抑制することができる。さらに、搬送方向下流へ移動する浮遊物が存在しても定着を防止して、光学系部材への汚れ等の問題を格段に改善することができる。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。  
図１２は、本実施形態におけるＵＶ光照射部５が１個の開口部１２ａを通過するように、異なる方向からそれぞれにＵＶ光を出射する発光素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃと集光レンズ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの３組の照射光学系を筐体部４１内に配置した構成例を示している。
【００５６】
この例では、３組の照射光学系は、記録媒体３の幅方向に広がるように配置され、中央位置に配置される発光素子１４ａと集光レンズ１５ａの組が、記録媒体の中央部分にＵＶ光を照射する。他の発光素子１４ｂと集光レンズ１５ｂの組と、発光素子１４ｃと集光レンズ１５ｃの組がそれぞれの記録媒体の異なる端側部分を斜め方向からＵＶ光を照射している。また、共役像（集光点）は、共に筐体部４１内で開口部の手前の一致しない個々の位置に配置される。
【００５７】
本実施形態によれば、３つの開口部を形成する工数が１つの開口部の形成する工数で実現できるため、開口部数減少による加工コストを減少させることができる。また、開口部の個数を減少させたことで、筐体部内に入り込むインクミストの個数や機会を抑制することができる。
【００５８】
また、図１３は、第４の実施形態の変形例を示す図であり、各組の照射光学系が共役像（集光点）を共に筐体部４１内で開口部の手前の同じ位置で一致するように配置される構成例を示している。この変形例は、前述した第４の実施形態と同等の効果が得られ、さらに、各共役像が一致しているため、ＵＶ光による硬化のための照射エネルギーを強化させることができる。
【００５９】
以上説明した第１乃至第４の実施形態に係る共役像の位置は、図１４乃至図１７に示す位置に設定してもよい。  
図１４は、光源から出射されたＵＶ光の共役像の位置を開口部１２ｂ内に設定した第１の例である。図１５は、光学系が図１４と同じ配置であり、ＵＶ光の共役像の位置を開口部１２ａの下方より見た図である。尚、ここでは、開口部１２ａは、図４に示したスリット及び図８に示した円形開口部３２ａを共に含まれるものとする。
【００６０】
このように共役像（集光点）の位置を開口部１２ａ内の範囲内に設定すると、図１６に示す光路のように、照射光の損失することなく、開口面積を最小化することができる。即ち、光学部材、例えば集光レンズ１５の有効面（ＵＶ光が通過する領域）面積に比較して開口部の面積を格段に小さくすることができ、微小な液滴の入り込みを最小化することができる。
【００６１】
次の例としては、図１７に示すように、光源から出射されたＵＶ光の共役像（集光点）の位置を開口部１２ａより手前の筐体部１１内部に設定した第２の例である。共役像を通過したＵＶ光は、広がり角を持っているので、厚みのある開口部１２ａの場合には、図１６の開口形状では、開口壁面による制限や乱反射による光路の曲がり等を発生するため、開口部に広がりの傾斜を設けてもよい。すなわち、開口部１２ａの壁面傾斜をＵＶ光の広がり角と同等以上となるように設計する。
【００６２】
このように開口部１２ａに拡がりの傾斜を持たせる、即ちテーパー形状に形成することにより、入射側の開口面積を加工公差の限界となる程度にまで最小化することができる。また、このテーパー形状により、開口部１２ａは外側の開口面積よりも内側の開口面積が小さくなるため、インクミスト等が筐体部内に入りにくくなり、且つ、共役像の位置を開口部の照射側の面より内部とすることで、筐体部内に入り込もうとする微小なインクミストが共役像近傍の光路上を通過又は浮遊することになって、少なくともインクミストの表面の硬化が促進され、定着性を低くさせることができる。
【００６３】
［画像記録装置］
前述した各実施形態の画像記録装置は、必ずしも画像記録装置、即ちプリンタ装置に限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、３元形状形成装置、印刷機、分注装置、精密医療機器、硬化装置、接着装置、塗膜形成装置、ラピッドモデル形成装置、生産装置等に使用することができる。また、モバイル式のインクジェットプリンタとバーコードリーダを組み合わせて、屋外や航空機内等で使用するための受発注システムを構成することができる。定着性等が改善されることから、ＯＣＲ(Optical Character Reader)装置として、文字認識システムを構成してもよい。また、前記の実施例では、紫外光を照射することから、パッケージの印刷時に紫外消毒を行う医療機器用の殺菌装置を構成してもよい。
【００６４】
また３元形状形成装置は、インクジェットヘッドから、粉体等に接着剤を着弾させて硬化させ、その後、粉体を除去して３次元形状を形成する。よって、任意の面に液滴を着弾させて硬化させるものであればよい。
【００６５】
［記録媒体］  
前述した各実施形態では、長尺なロール紙を記録媒体として記載しているが、各実施形態に採用できる記録媒体は、限定されるものではなく、紫外インクを着弾させて硬化が可能であれば、媒体材料の選択は比較的自由である。例えば、記録媒体として、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、ＡＢＳ、ポリアセタール、ゴム等を使用することができる。また、フィルムを使用することもできる。例えば、ＰＥＴフィルム、ＴＡＣフィルム等を使用することができる。他にも、金属、ガラス、樹脂、木材、紙、コート紙、普通紙又は、ダンボール等を使用することができる。
【００６６】
［光照射部における光源波長・インク種類］  
前述した各実施形態では、インク及び硬化光源の組み合わせとして、紫外光硬化用インクを例に挙げて、ＵＶ光照射部の組み合わせを例としたが、必ずしもこれに限らない。例えば、水性インク及び、放射熱による蒸発反応により硬化させる硬化光源との組み合わせであってもよい。この組み合わせの場合には、硬化光源は、赤外光以上の波長を使用すると好適である。即ち、必ずしも、紫外光に限らず、赤外光・可視光・マイクロ波等の電磁波一般を用いることができる。
【００６７】
［共役像（集光点）］
前述した各実施形態では、筐体部内部の空間で開口部の手前に共役像の位置を設定することにより、開口部から筐体部内に侵入する可能性がある浮遊物（インクミスト含む）に対して、選択的に放射強度が最大となる電磁波を照射できる。
【００６８】
さらに、すでに筐体部内に入り込んで浮遊している浮遊物に対して、選択的に放射強度が最大となる電磁波を照射できる。従って、開口部と略対向する位置に設けられている光学系部品の位置に浮遊物が到達するまでに、強く硬化が促されることになって、定着性を強く失わせることができる。
【００６９】
浮遊物が照射光の光路内を通過するとき、開口部の寸法が数ｍｍ程度であるのに対し、浮遊物の寸法は数μｍ程度の寸法であって、なおかつ、浮遊物は一定箇所に止まっていることはないため、移動媒体上の光照射には、実質上、影響しない。
【００７０】
従って、本発明は、移動媒体を照射するための硬化光源に好適である。また、浮遊物が光路内に存在しない場合は、何らの遮蔽もなく、全ての電磁波は移動媒体に照射されることになって、照射効率が損なわれることがない。従って、本発明の硬化光源は、高速で移動する媒体を照射するのに好適する。
【００７１】
以上説明した各実施形態では、以下の要旨を含んでいる。  
（１）記録媒体を搬送する搬送機構と、搬送される記録媒体に向かってＵＶ硬化型インクを噴射し、記録媒体上に画像を形成するインクジェットプリンタと、ＵＶ光を発する光源と、前記光源から発せられるＵＶ光を集束させて、前記光源の共役像(焦点)を形成する集光部材と、前記光源及び集光部材を囲うようにその内方に保持すると共に、前記集光部材から出射されたＵＶ光が通過する開口が記録媒体面に対向して形成された筐体と、を有し、記録媒体に対してＵＶ光を照射し、記録媒体上のＵＶ硬化型インクを硬化させるインクジェットプリンタにおいて、前記集光部材は、前記光源からのＵＶ光の共役像(焦点)を前記筐体における開口先端よりも内方に形成するように、前記筐体の内方に保持されることを特徴とするインクジェットプリンタ。(効果)筐体部内に侵入したインクミストを、最も硬化効率の高い焦点に照射させる確率が高くなることで、集光部材に付着する前に硬化させることができる。
【００７２】
（２）前記集光部材は、前記光源の共役像を前記筐体における開口部内に形成するように、前記筐体の内方に保持されることを特徴とする前記（１）項に記載のインクジェットプリンタ。この構成により、開口部内に共役像を設定させることで、開口部内における光束径が小さくなる。よって開口面積を小さくすることができる。この結果、開口部から侵入するインクミスト量を低減できる。
【００７３】
（３）前記開口部は、外方から内方に向かうに従い開口面積が小さくなるように、テーパ状(コーン状)に形成されていることを特徴とする前記（１）項に記載のインクジェットプリンタ。この構成により、インクミストの侵入抑制、硬化確率アップが図れる
（４）記録媒体にインク層からなる画像を記録する画像記録部と、
前記インク層に対して硬化用光束を照射する光照射部と、
を有する画像記録装置において、
前記光照射部は、
硬化用光束を出射する光源と、
前記光源から出射された光束を集光する集光部材と、
前記集光部材から出射された光束を通過させる、該光束の幅又は径の大きさに形成される開口部と、前記記録媒体の記録面に対向して形成され、該開口部以外を外部と遮蔽されるように前記光源及び集光部材を内包する筐体部と、
を有し、
前記集光部材は、前記光源から出射された光を前記開口部の手前位置に共役像を形成した後、該開口部を通過させて、前記インク層に硬化用光束を照射することを特徴とする画像記録装置。
【符号の説明】
【００７４】
１…画像記録装置、２…画像記録部、３…記録媒体、４…プラテン、５…ＵＶ光照射部、６…加工収容部、７…搬送機構、８…記録ヘッド、９…ＵＶインク滴、９ａ，９ｂ…インクミスト、１０…制御部、１１…筐体部、１１ａ…カバー部、１２…ガイド部材、１２ａ…スリット又は開口部１３…、１４…発光素子、１５…集光レンズ、１６…カット部、１７…浮遊物、１８…外部機器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012020481.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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