(57)【要約】【課題】放電管３２２を備えた紫外線照射ヘッド３２０。【解決手段】直線状の放電軌跡を有して放電に伴い紫外線を発生する放電管３２２と、放電軌跡と交差または一致した焦線を有して二次曲面をなす反射面を有する反射鏡３２４と、反射鏡３２４の少なくとも一部を反射面の光軸面と平行に周期的に変位させるアクチュエータ３２１とを備える。アクチュエータ３２１は、反射鏡３２４の一部を直線的に変位させるリニアアクチュエータであってもよい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状の放電軌跡を有して放電に伴い紫外線を発生する放電管と、
前記放電軌跡と交差または一致した焦線を有して二次曲面をなす反射面を有する反射鏡と、
前記反射鏡の少なくとも一部を前記反射面の光軸面と平行に周期的に変位させることにより、前記光軸面に直交する軸の回りに前記反射鏡を揺動させる振動部と
を備える紫外線照射装置。
【請求項２】
前記振動部は、一部を軸支された前記反射鏡の他の部分を直線的に変位させるリニアアクチュエータを含む請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記反射鏡は、鏡面仕上げされた表面を有するアルミニウム板を含む請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記反射鏡は、前記反射鏡の重心を通過する直線を軸として軸支され、
前記振動部は、前記軸に関して前記反射鏡を揺動させる
請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
被記録媒体に向かって紫外線硬化型インクを吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドが吐出して前記媒体に付着した紫外線硬化型に紫外線を照射する紫外線照射ヘッドとを備えた記録装置であって、
前記紫外線照射ヘッドは、
直線状の放電軌跡を有して放電に伴い紫外線を発生する放電管と、
前記放電軌跡と交差または一致した焦線を有して二次曲面をなす反射面を有する反射鏡と、
前記反射鏡の少なくとも一部を前記反射面の光軸面と平行に周期的に変位させることにより、前記光軸面に直交する軸の回りに前記反射鏡を揺動させる振動部と
を有する記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射装置および記録装置に関する。より詳細には、紫外線硬化型インクを用いる記録装置をはじめとする紫外線硬化性樹脂を硬化させる装置または設備において、紫外線硬化性樹脂に照射する紫外線を発生する紫外線照射装置と、それを備えた記録装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線硬化性樹脂は光重合開始剤を含み、照射された紫外線により生じたラジカルが連鎖的に重合性二重結合を形成して硬化する。紫外線硬化性樹脂は、光造形材、接着材等の他、塗料、インク等の基材としての使用も多い。紫外線硬化型インクを被記録媒体に付着させる方法としては、塗布、印刷等もあるが、刷版なしに任意の画像またはパターンを精度よく形成できるインクジェット方式の利用が期待されている。
【０００３】
紫外線硬化型インクは、紫外線を照射するまでは硬化が非常に遅く、紫外線を照射すると急速に硬化するという、印刷インクとして好ましい特性を有する。また、硬化の過程で溶剤を揮発、放散させることがないので環境負荷が小さいという利点もある。
【０００４】
ところで、紫外線硬化性樹脂は、照射された紫外線の強度に応じて硬化速度が変化する。このため、紫外線硬化性樹脂を硬化させる目的で使用される紫外線照射装置は、その照射範囲において照射強度が均一であることが求められる。しかしながら、紫外線光源として放電管を用いた場合は、放電に生じる定在縞、移動縞等に起因する強度ムラが生じる場合がある。
【０００５】
また、放電管において放電雰囲気を封止する石英ガラス管は、口金を装着するために両端で不可避に変形する。このため、石英ガラス管の変形に因っても紫外線の照射強度に分布が生じる。
【０００６】
下記の特許文献１には、紫外線の照射光路上に、紫外線の透過光量を制御するコントロール体を配置して、照射強度分布を均一にする構造が記載される。また、下記の特許文献２には、多数のスリットを有して振動する入射角規制装置を介して紫外線を照射することにより、紫外線照射量を均一にすることが記載される。
【特許文献１】特開平０６−１９８１６２号公報
【特許文献２】特開平１０−０７３７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いずれの特許文献に記載された構造も、紫外線光源から放射された紫外線の一部を遮断することにより照射強度の均一化を図っている。このため、紫外線光源から放射された紫外線の一部が無駄になり、紫外線照射装置のエネルギー効率を低下させていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、直線状の放電軌跡を有して放電に伴い紫外線を発生する放電管と、放電軌跡と交差または一致した焦線を有して二次曲面をなす反射面を有する反射鏡と、反射鏡の少なくとも一部を反射面の光軸面と平行に周期的に変位させることにより、光軸面に直交する軸の回りに反射鏡を揺動させる振動部とを備える紫外線照射装置が提供される。これにより、放電管により生じる紫外線の照射強度分布を拡散させ、強度の均一な紫外線を照射できる。
【０００９】
上記紫外線照射装置において、振動部は、一部を軸支された反射鏡の他の部分を直線的に変位させるリニアアクチュエータを含んでもよい。これにより、簡単な構造で照射強度分布を均一にすることができる。
【００１０】
また、上記紫外線照射装置において、反射鏡は、鏡面仕上げされた表面を有するアルミニウム板を含んでもよい。これにより、廉価でありながら、紫外線を効率よく反射して照射対象に照射することができる。
【００１１】
更に、上記紫外線照射装置において、反射鏡は、反射鏡の重心を通過する直線を軸として軸支され、振動部は、軸に関して反射鏡を揺動させてもよい。これにより、揺動した場合も反射鏡の重心が移動しないので、反射鏡の揺動により生じる振動が抑制される。また、アクチュエータに求められる駆動力も大きくならない。
【００１２】
また、本発明の第２の形態として、被記録媒体に向かって紫外線硬化型インクを吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドが吐出して媒体に付着した紫外線硬化型に紫外線を照射する紫外線照射ヘッドとを備えた記録装置であって、紫外線照射ヘッドは、直線状の放電軌跡を有して放電に伴い紫外線を発生する放電管と、放電軌跡と交差または一致した焦線を有して二次曲面をなす反射面を有する反射鏡と、反射鏡の少なくとも一部を反射面の光軸面と平行に周期的に変位させることにより、光軸面に直交する軸の回りに反射鏡を揺動させる振動部とを有する記録装置が提供される。これにより、記録装置において上記の効果を享受することができる。
【００１３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、一実施形態に係るインクジェット式記録装置１００の外観を示す斜視図である。なお、このインクジェット式記録装置１００は、例えばＪＩＳ規格のＡ０判、ＪＩＳ規格のＢ０判といった大判の単票、同単票と同じ用紙幅を有するロール紙にインクを吐出することより記録をする。被記録媒体としては、紙の他に、樹脂フィルム等を用いることもできる。
【００１６】
同図に示すように、インクジェット式記録装置１００は、互いに積層された上部筐体１１２および下部筐体１１４と、下部筐体１１４の下に吊り下げられた小型筐体１１６とを含む筐体１１０を有する。筐体１１０は、下方から脚部１２０により持ち上げられて支持される。これにより、筐体１１０の下方に、記録済みの記録用紙１５０を排出するスペースが形成される。
【００１７】
また、上部筐体１１２には、このインクジェット式記録装置１００をスタンドアロンで操作する場合に使用する操作パネル１３０が設けられる。操作パネル１３０には、インクジェット式記録装置１００の動作状態を示す表示パネル、表示ランプ等が設けられる場合もある。一方、下部筐体１１４には、インクを収容したインクカートリッジ２４０を装填するカートリッジホルダ１４０が設けられる。
【００１８】
このインクジェット式記録装置１００において、画像を記録された記録用紙１５０は、上部筐体１１２および下部筐体１１４の間から前方に送り出される。送り出された記録用紙１５０は、自重により下方に垂れ下がる。このため、上部筐体１１２および下部筐体１１４の間隙に見える吸引プラテン２５０の前端には、記録用紙１５０を円滑に案内する滑らかな案内面２５２が形成される。
【００１９】
図２は、インクジェット式記録装置１００を背面から見た様子を示す斜視図である。同図に示すように、インクジェット式記録装置１００の背面において、下部筐体１１４の後部には、水平に掛け渡されたスピンドル１６０と、スピンドル１６０を挿通されて水平に支持されたロール１５２とが装着される。ロール１５２は、長尺の記録用紙１５０を巻き重ねて形成される。図１に示した記録用紙１５０は、ロール１５２から引き出されて、筐体１１０の内部を通過した後に前面に引き出された記録用紙１５０の前端に相当する。
【００２０】
図３は、インクジェット式記録装置１００の内部機構２００を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、内部機構２００は、ガイド軸２７０、記録ヘッド組立体２３０および吸引プラテン２５０を含む。
【００２１】
ガイド軸２７０は、インクジェット式記録装置１００において往復移動方向Ｍに平行に、且つ、水平に延在する。記録ヘッド組立体２３０はガイド軸２７０に支持され、ガイド軸２７０に沿って往復移動方向Ｍに往復移動する。
【００２２】
記録ヘッド組立体２３０は、記録ヘッド３１０と、ガイド軸２７０の延在方向に記録ヘッド３１０を挟む一対の紫外線照射ヘッド３２０とを含む。これら記録ヘッド３１０および紫外線照射ヘッド３２０は、ガイド軸２７０に沿って一体的に移動する。
【００２３】
また、ガイド軸２７０の後方には、一対のプーリ２６０に掛けわたされたタイミングベルト２２０が配置される。プーリ２６０の一方は、キャリッジモータ２２２により回転駆動される。これにより、プーリ２６０の間で、タイミングベルト２２０はガイド軸２７０に対して平行に走行する。
【００２４】
タイミングベルト２２０の一部は、記録ヘッド組立体２３０に結合される。これにより、キャリッジモータ２２２に供給する駆動信号に応じて記録ヘッド組立体２３０を移動させることができる。
【００２５】
更に、往復移動方向Ｍに対して平行に、リニアスケール２１４が配される。リニアスケール２１４は、透明な本体と、本体の往復移動方向Ｍについて一定の周期で形成された遮光帯とを有する。一方、記録ヘッド組立体２３０は、遮光帯を検出して計数する検知部を備える。これにより、記録ヘッド組立体２３０の移動量を正確に検知できる。なお、これらガイド軸２７０、記録ヘッド組立体２３０、タイミングベルト２２０およびリニアスケール２１４は、インクジェット式記録装置１００の上部筐体１１２に収容されている。
【００２６】
記録ヘッド組立体２３０の移動範囲の下方には、記録用紙１５０の搬送方向Ｓに沿って、搬送駆動ローラ２１２を含む搬送部と吸引プラテン２５０とがこの順で配置される。これら搬送駆動ローラ２１２および吸引プラテン２５０は、下部筐体１１４に収容されている。
【００２７】
搬送駆動ローラ２１２は搬送モータにより回転駆動され、図示を省略した搬送従動ローラにより記録用紙１５０を押し付けられつつ回転する。これにより、記録用紙１５０をロール１５２から引き出して、吸引プラテン２５０上に送り出す。
【００２８】
吸引プラテン２５０は、搬送部から送り込まれた記録用紙１５０を、平坦な表面において下方から支持する。また、吸引プラテン２５０は、吸引ファン等の減圧源に連通した多数の吸引孔を表面に有して、支持した記録用紙１５０を吸着する。これにより、吸引プラテン２５０は、巻き癖等のついた記録用紙１５０を、記録ヘッド３１０の下方で平坦に保持する。
【００２９】
一方、記録ヘッド組立体２３０の移動方向について吸引プラテン２５０の外側には、フラッシング部２９０およびキャップ２８０が順次配置される。フラッシング部２９０は、記録ヘッド３１０から大量のインクを吐出させるフラッシングが実行された場合に、吐出されたインクを吸収する。このようなフラッシングにより、増粘したインクを記録ヘッド３１０から除去することができる。
【００３０】
また、キャップ２８０は、インクジェット式記録装置１００が休止している期間に、記録ヘッド３１０の下面を気密に封止する。これにより、記録ヘッド３１０においてインクが増粘または固化することを防止する。
【００３１】
図４は、上記インクジェット式記録装置１００の紫外線照射ヘッド３２０を抜き出して示す部分拡大図である。同図に示すように、記録ヘッド組立体２３０は、記録ヘッド３１０と、往復移動方向Ｍに記録ヘッド３１０を挟んで配置された一対の紫外線照射ヘッド３２０とを含む。記録ヘッド３１０の下面には、紫外線硬化型インクを吐出するノズルが設けられる。
【００３２】
紫外線照射ヘッド３２０の各々は、紫外線光源としての放電管３２２と、放電管３２２の出射光を下方に向かって誘導する反射鏡３２４とを備える。また、放電管３２２の出射光に含まれる長波長の光線を遮断する赤外線フィルタ３２６も備える。これにより、記録用紙１５０の昇温が低減される。
【００３３】
放電管３２２としては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等の紫外線ランプを用いることができる。この種の光源は、放電雰囲気を封止する石英ガラス管と、その内部に放電電圧を印加する電極とを備える。また、放電管３２２は、点灯時の高電圧を保つ絶縁部材３２７を介して紫外線照射ヘッド３２０に装着される。
【００３４】
反射鏡３２４は、アルミ板等を成形加工して形成され、二次曲線状の断面形状を有して、その焦点上に放電管３２２の発光部が位置するように配置される。これにより、放電管３２２から放射された紫外線を効率よく反射して、紫外線硬化型インクの付着した記録用紙１５０にむかって無駄なく照射できる。
【００３５】
ここで、放電管３２２は、その長手方向が、搬送方向Ｓに対して平行になるように配置されている。従って、紫外線照射ヘッド３２０は、記録ヘッド３１０の直近において、吐出された直後の紫外線硬化型インクに紫外線を照射する。
【００３６】
以上のような構造を有するインクジェット式記録装置１００は、以下のように記録動作を実行する。まず、搬送駆動ローラ２１２が吸引プラテン２５０上に記録用紙１５０を送り込み、吸引プラテン２５０は搬送された記録用紙１５０を平坦に保持する。
【００３７】
記録ヘッド３１０は、吸引プラテン２５０上に支持された記録用紙１５０上を往復移動方向Ｍに移動しながら、記録用紙１５０の表面に向けてインクを吐出する。以下、搬送部２１０が記録用紙１５０を搬送方向Ｓに搬送する動作と、記録ヘッド３１０が記録用紙１５０上を往復移動方向Ｍに往復移動する動作とを交互に繰り返して、記録用紙１５０表面の任意の領域にインクを付着させて画像を形成する。
【００３８】
記録用紙１５０に付着した紫外線硬化型インクに対しては、そのときどきの記録ヘッド組立体２３０の移動方向について、記録ヘッド３１０に追従する側の紫外線照射ヘッド３２０から照射された紫外線が、記録用紙１５０に付着した直後に照射される。これにより、紫外線硬化型インクが順次硬化されて、記録用紙１５０の表面に画像が固定される。
【００３９】
なお、放電管３２２から放射された紫外線は、記録ヘッド３１０から吐出された全ての種類の紫外線硬化型インクを硬化させることができる帯域をすべて含む紫外線を発生する。
【００４０】
図５は、紫外線照射ヘッド３２０の詳細な構造を模式的に示す図である。同図に示すように、紫外線照射ヘッド３２０において、放電管３２２は、絶縁部材３２７を介して筐体３２８に固定された電極３２９から支持される。従って、放電管３２２は、筐体３２８に対して固定される。電極３２９は、放電電源３４０に対して電気的に結合されている。
【００４１】
これに対して、反射鏡３２４は、図中の幅方向中央において、軸支部３２３により筐体３２８から軸支される。これにより、反射鏡３２４は、軸支部３２３を軸として、筐体３２８に対して揺動する。
【００４２】
更に、反射鏡３２４の上縁部において、一端に弾性部材３２５が、他端にアクチュエータ３２１の一端がそれぞれ結合される。弾性部材３２５の他端とアクチュエータ３２１の他端とは、それぞれ筐体３２８に対して結合される。また、アクチュエータ３２１は、アクチュエータ駆動電源３５０に対して電気的に結合される。
【００４３】
アクチュエータ３２１は、アクチュエータ駆動電源３５０から周期的に変動する駆動電力を供給されて周期的に伸縮する。これにより、反射鏡３２４は、軸支部３２３を軸として周期的に揺動する。なお、アクチュエータ３２１としては、ソレノイドの他、圧電素子を利用したものを使用することもできる。
【００４４】
弾性部材３２５は、揺動する反射鏡３２４の残留振動を抑制する効果がある。また、反射鏡３２４を特定の方向に付勢することにより、軸支部３２３のトレランスを解消する効果もある。
【００４５】
放電管３２２は、放電電源３４０から電圧を印加されて紫外線を放出する。放電管３２２から放射された紫外線の大部分は、反射鏡３２４に反射された後に、図中の下方に向かって照射される。従って、反射鏡３２４が揺動している場合は、反射光の照射方向も変化する。
【００４６】
放電管３２２は、放電路に沿って定在縞、移動縞等が生じる場合がある。また、放電路を形成する石英管の両端は口金を装着するために変形している。これらの原因により、放電管３２２が放射する紫外線には、放電管３２２の長手方向に強度分布を生じる。しかしながら、上記のように、反射鏡３２４が周期的に揺動している場合、反射光の照射方向も放電管３２２の長手方向に変位する。これにより、照射強度分布は拡散され、記録用紙１５０に対しては均一な強度を有する紫外線が照射される。
【００４７】
なお、反射鏡３２４の振動周期は、例えば、放電電源３４０の電源周波数と同程度、具体的には、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ以上あればよい。また、振動の振幅は、反射鏡３２４の反射面において数ｍｍ程度、より具体的には４ｍｍ以上あれば、照射強度分布を十分に均一化できる。
【００４８】
図６は、紫外線照射ヘッド３２０の他の構造を模式的に示す図である。なお、以下に説明する部分を除く構造は、図５に示した紫外線照射ヘッド３２０と共通なので、同じ構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４９】
同図に示すように、この紫外線照射ヘッド３２０は、図５に示した紫外線照射ヘッド３２０に比較すると、軸支部３２３および弾性部材３２５の位置が入れ替わっている。これにより、軸支部３２３およびアクチュエータ３２１の間隔が大きくなり、出力の小さなアクチュエータ３２１で反射鏡３２４を揺動させることができる。
【００５０】
図７は、紫外線照射ヘッド３２０の更に他の構造を模式的に示す図である。以下に説明する部分を除く構造は、図５および図６に示した紫外線照射ヘッド３２０と共通なので、同じ構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００５１】
同図に示すように、この紫外線照射ヘッド３２０は、反射鏡３２４の上縁部両端を一対のアクチュエータ３２１に結合される。また、反射鏡３２４は、アクチュエータ３２１から吊り下げられて支持され、軸支部３２３は省かれる。弾性部材３２５の配置は、図６に示した紫外線照射ヘッド３２０と変わらない。
【００５２】
ここで、一対のアクチュエータ３２１は、互いに極性が反転している。従って、アクチュエータ駆動電源３５０から共通の駆動電力を供給された場合、一方が伸張するときに他方が収縮する。このような構造により、反射鏡３２４の揺動の軸は、反射鏡３２４の内部に仮想的に形成される。
【００５３】
そこで、この仮想の揺動軸と反射鏡３２４の重心Ｇとを一致させることにより、揺動に伴う反射鏡３２４の重心の変位を解消できる。これにより、アクチュエータ３２１の負荷を低減すると共に、反射鏡３２４の揺動に伴って発生する振動を抑制することができる。
【００５４】
このように、紫外線照射ヘッド３２０においては、反射鏡３２４を振動させることにより照射強度分布が平坦化される。従って、紫外線硬化型インクを用いる記録装置にこの紫外線照射ヘッド３２０を実装した場合は、紫外線硬化型インクを均一に硬化させて記録品質を向上させることができる。また、投入された放電電源電力を無駄なく硬化に寄与させることができるので、記録装置の消費電力を節減できる効果もある。
【００５５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】インクジェット式記録装置１００を前面から見た外観を示す斜視図である。
【図２】インクジェット式記録装置１００を背面から見た外観を示す斜視図である。
【図３】インクジェット式記録装置１００の内部機構２００を示す斜視図である。
【図４】記録ヘッド組立体２３０を取り出した部分拡大図である。
【図５】紫外線照射ヘッド３２０の構造を模式的に示す図である。
【図６】紫外線照射ヘッド３２０の他の構造を模式的に示す図である。
【図７】紫外線照射ヘッド３２０の更に他の構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００  インクジェット式記録装置、１１０、３２８  筐体、１１２  上部筐体、１１４  下部筐体、１１６  小型筐体、１２０  脚部、１３０  操作パネル、１４０  カートリッジホルダ、１５０  記録用紙、１５２  ロール、１６０  スピンドル、２００  内部機構、２１０  搬送部、２１２  搬送駆動ローラ、２２０  タイミングベルト、２２２  キャリッジモータ、２３０  記録ヘッド組立体、２４０  インクカートリッジ、２５０  吸引プラテン、２５２  案内面、２６０  プーリ、２７０  ガイド軸、２８０  キャップ、２９０  フラッシング部、３１０  記録ヘッド、３２０  紫外線照射ヘッド、３２１  アクチュエータ、３２２  放電管、３２３  軸支部、３２４  反射鏡、３２５  弾性部材、３２７  絶縁部材、３２９  電極、３４０  放電電源、３５０  アクチュエータ駆動電源
【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】
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