JP2009125977A - 光照射器 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプの点灯時間が長くなりランプの電極間隔が広がっても、基材に照射される光のピーク照度の低下を少なくすることができる光照射器を提供すること。
【解決手段】インクジェットプリンタの光照射器を、ショートアーク型の放電ランプ１０と、ランプ１０からの光を線状に集光させる光学素子（例えは楕円集光鏡２０とロッドレンズ３０）から構成し、基材５上に線状に集光させる。上記光学素子と光出射口４０の間の、線状に集光される光の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）の両側に２枚の補助ミラー５０を設け、光出射口４０に向かうにしたがって両者が接近するように傾斜させる。ランプ１０の点灯時間が長くなり、電極間隔が広がって発光点が大きくなったとき、補助ミラー５０は、リフレクタ２０の第一焦点から外れリフレクタ２０の第二焦点（線状に集光される位置）に集光されない光の成分を、第二焦点に向って反射させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光硬化型の液体材料を基材に吐出しパターンを形成するプリンタに用いられる光照射器に関し、さらに詳細には、ショートアークランプを使って線状の細長い光照射領域を形成し、被照射物に光を照射する、光照射器に関するものである。

グラビア印刷方式より簡便で安価に画像を作成することができるという理由から、近年ではインクジェット記録方式が写真・各種印刷・マーキング・カラーフィルターといった特殊印刷等の様々な印刷分野に応用されてきている。
特にインクジェット記録方式では、微細なドットを吐出・制御するインクジェット記録方式のインクジェットプリンタと、色再現域・耐久性・吐出適性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、組み合わせることで高い画質を得ることができるようになっている。
上記インクジェットプリンタはインクの種類で分類することができるが、その中に紫外線等の光の照射により硬化する光硬化型インクを用いる光硬化型インクジェット方式がある。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記録できる点で注目されている。

このような光硬化型インクジェット方式のインクジェットプリンタ（以下インクジェットプリンタと呼ぶ）では、インクを微小な液滴として基材（記録媒体）に吐出する記録ヘッドの他にも光を放射する光源がキャリッジに搭載されており、記録媒体上で光源を点灯させたままキャリッジを移動させ、記録媒体に着弾した直後のインクに光を照射して当該インクを硬化させている（例えば特許文献１，２，３参照）。
なお、インクジェットプリンタは最近、上記のような画像の記録印刷だけでなく、電子電気回路のパターンを形成するためにも使用することが試みられている。この場合、インクジェットヘッドから吐出する液体状材料は、光硬化型のレジストインキ等の回路基板形成用材料であり、印刷（すなわちパターンの形成）が行われる基材は例えばプリント基板である。レジストインキによる回路パターンの形成も、画像の記録印刷と同様に、紫外線などの光による乾燥硬化反応を利用しており、インクジェットヘッドから吐出する材料が、レジストかインクかの違いはあるが、インクジェットプリンタの装置構成は同じである。

以下では、インクジェットプリンタとして、光（紫外線）硬化型のインクを用いて基材（記録媒体）に画像を記録する装置を例に説明を行う。
図１０（ａ）は、インクジェットプリンタのヘッド部の概略構成を示す斜視図、図１０（ｂ）は同図（ａ）に示す光照射器６，７をランプの光軸に垂直な平面で切った断面図である。なお、同図（ａ）は後述する説明が容易になるように光照射器の内部が見えるように示している。
インクジェットプリンタ１は、棒状のガイドレール２を有しており、このガイドレール２には、キャリッジ３が支持されている。キャリッジ３は、キャリッジ駆動機構（不図示）によって、基材５上をガイドレール２に沿って往復移動する。以下この方向をＸ方向と呼ぶ。
キャリッジ３には、インクを吐出するノズル（図示しない）が設けられた記録ヘッド４が搭載されている。記録ヘッド４の、キャリッジ３の移動方向に沿った両側には、光照射器６，７が設けられ、光照射器６，７は、記録ヘッド４のノズルから基材５に吐出された液体材料であるインクに対して光（紫外線）を照射する。なお、上記記録ヘッド４、光照射部６，７から構成される部分を以下ヘッド部１ａと呼ぶ。

図１０において、キャリッジ３が同図Ｘ方向手前に移動しながら基材５に印刷が行われているときは、ヘッド部１ａの記録ジェットヘッド４からのインクは、光照射器６からの光により硬化される。また、キャリッジ３が同図Ｘ方向奥に移動しながら基材５に印刷が行われているときは、記録ヘッド４からのインクは、光照射器７からの光により硬化される。
光照射器６，７は、基材５側に向かって開口２０を有する箱型のカバー部材８を有しており、このカバー部材８の内部には、キャリッジ３の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（以下この方向をＹ方向と呼ぶ）に沿った線状の光源であるロングアーク型の放電ランプ９０が配置されている。ランプ９０の発光部の長さは、インクジェットヘッド４のＹ方向における長さとおおむね等しい。
このようなロングアーク型の放電ランプとして、例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどがある。
ランプ９０に対して、開口２０の反対側には、ランプ９０から放射される光（紫外線）を反射する樋状のリフレクタ１１０が設けられる。図１０（ｂ）に示すように、リフレクタ１１０の断面は楕円形状であり、放電ランプ９０は、このリフレクタ１１０の第１焦点に配置され、ランプ９０から放射された光（紫外線）は、リフレクタ１１０の第２焦点に線状に集光されるが、ランプ９０からの直射光も加わって照射される。
基材５は、リフレクタ１１０の第２焦点位置、またはその付近を通過するように配置され、インクが着弾された基材５には、リフレクタ１１０により集光された光が照射される。
特開２００５−２４６９５５号公報 特開２００５−１０３８５２号公報 特開２００５−３０５７４２号公報

本発明者は、先に、光硬化型の液体材料を基材に吐出しパターンを形成するプリンタに用いられる光照射器において、光源としてショートアーク型の放電ランプを用い、ミラーやレンズ等の光学素子を適切に組み合わせることにより、ランプから放射される光を線状に集光する光照射装置を提案している。ショートアーク型の放電ランプを用いることにより、基材に照射する光のピーク照度を高くすることができ、より迅速なインク等の液体材料の光硬化処理が可能となる。
ショートアーク型の放電ランプからの光を線状に伸びるように集光し照射する光照射器として、図１１に示す次のような構成が考えられる。
すなわち、同図に示すように、反射面が回転楕円面状である楕円集光鏡であるリフレクタ２０と、リフレクタ２０の光出射側に、平行に配置した複数のロッドレンズ３０を配置した構成であり、ランプ１０は、発光点がリフレクタ２０の第一焦点に位置するよう設けられる。また、リフレクタ２０の第二焦点は、光が照射される光照射面上にある。

ランプ１０からの光は、楕円反射面を有するリフレクタ２０により反射され、リフレクタ２０の第二焦点に集光される光となって、複数のロッドレンズ３０に入射する。ロッドレンズ３０から出射する光のうち、ロッドレンズの長手方向に直交する方向（Ｙ方向）の光は、ロッドレンズの作用により、リフレクタ ２０の第二焦点よりも手前で集光され、その後広がる。ロッドレンズ３０は、複数平行に配置されているので、各ロッドレンズから出射した光は光照射面で重なり合い、照度分布が均一化される。
一方、ロッドレンズの長手方向（Ｘ方向）に沿った光は、ロッドレンズはこの方向に関してパワーを持たないので、そのままリフレクタ２０の第二焦点に集光される。
したがって、リフレクタ２０の第２焦点においては、ロッドレンズの長手方向に対して直交する方向に伸びる、線状に集光された光が得られる。

ところで、上述した、ショートアーク型の放電ランプからの光を線状に伸びるように集光し照射する光照射器について検討したところ、このような構成の光照射器は、次のような解決すべき問題があることを見出した。
すなわち、ショートアーク型の放電ランプは、点灯時間に伴い電極の摩耗により電極間隔が広がり、電極間の発光点の大きさが大きくなる。
発光点の大きさが大きくなると、リフレクタ２０の第一焦点から外れた光の成分が多くなり、第二焦点に集光される光が少なくなる。したがって、ランプの点灯時間が長くなると、基材に照射される光のピーク照度が低下し、インク等の液体材料の光硬化処理の速度が遅くなる。
図２に、図１１に示した光照射器を用いた場合の、発光点の大きさの変化による光照射面（基材面）におけるピーク照度の変化（同図のグラフ（Ａ），（Ｂ）参照）を示す。
同図の横軸は、光照射面における第二焦点の位置を０ｍｍとし、そこから線状の光に対して直交する方向の距離である。縦軸は相対照度であり、同図のグラフ（Ａ）は初期状態の照度を示し、グラフ（Ｂ）は長時間点灯後の照度を示す。なお、このデータは光学計算を行うソフトウエアを使ったシミュレーションにより求めたものである。

同図のグラフ（Ａ）は、ランプの初期状態の照度を示す。この場合、図３（ａ）に示すように、電極間距離を１ｍｍとし、そこにΦ０．２ｍｍ×約ｌｍｍの円柱状の発光点が形成されていると仮定して、光照射面における照度を計算したものである。
グラフ（Ｂ）は、ランプを長時間使用した後の照度を示す。この場合は、図３（ｂ）に示すように電極間距離が磨耗して２ｍｍとなり、そこにΦ０．４ｍｍ×約２ｍｍの円柱状の発光点が形成されていると仮定して、光照射面における照度を計算したものである。なお、この電極間距離の変化は１５００時間から２０００時間点灯した状態に相当する。
同図に示されるとおり、電極間距離が伸び、発光点が大きくなることにより、照度は、初期状態の約６０％に低下する。
インクジェットプリンタのユーザからは、ランプの交換頻度をできるだけ少なくして、装置の稼働率の低下を防ぎ、また、ランニングコストを抑えるために、ランプの点灯時間１０００時間での照度の低下を３０％以内（初期状態の照度に対して７０％以上）にしたいという要望がある。

以上のように、プリンタに用いられる光照射器の光源としてショートアーク型の放電ランプを用いれば、基材に照射する光のピーク照度を高くすることができ、より迅速なインク等の液体材料の光硬化処理が可能となるが、ショートアーク型の放電ランプを用いた場合、ランプの点灯時間が長くなると、電極間距離が伸び、発光点が大きくなることにより、基材に照射される光のピーク照度が低下し、インク等の液体材料の光硬化処理の速度が遅くなるといった問題が生ずることがわかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、ランプの点灯時間が長くなりランプの電極間隔が広がったとしても、基材に照射される光のピーク照度の低下を少なくすることができる光照射器を提供することである。

本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
基材上に着弾した液体材料に光を照射することにより、液体材料を硬化させてパターンを形成するプリンタで使用される光照射器において、光照射器を、ショートアーク型の放電ランプと、このランプからの光を線状に集光する光学素子とから構成し、この光学素子の光出射側に、上記線状に集光される光の長手方向に沿って線状に集光される光の両側に、反射面を有する平面状の反射部材を、該反射部材の反射面が対向するように、かつ基材に向うにしたがって両者が接近するよう傾斜して設ける。
なお、上記反射部材の傾斜角度は光を集光する光学素子の曲率等に合わせて適宜設計する。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
光学素子の光出射側に設けた反射部材により、第二焦点（線状に集光される位置）に集光されない光の成分を反射し、第二焦点に光を戻すので、ショートアーク型の放電ランプの電極間距離が伸び、発光点が大きくなっても、照度の低下を回復することができる。
したがって、頻繁にランプを交換する必要がなくなり、装置の稼働率の低下を防ぐことができる。

図１に、本発明の光照射器の第１の実施例の構成を示す。同図は、インクジェットプリンタのヘッド部部分の拡大図であり、図１１において示した構成と基本的に同じものである。（ａ）は、Ｙ方向（ヘッド部の移動方向に直交する方向）の断面図、（ｂ）は、Ｘ方向（ヘッド部の移動方向に沿った方向）の断面図である。
同図において、１０は、ショーアークの放電ランプであり、記録ヘッド４から吐出されるインク（液体材料）を硬化させる波長の光を放射する。２０は、ランプ１０からの光を反射して集光するリフレクタであり、回転楕円面状の反射面を有する。
ショートアーク型の放電ランプ１０は、例えば波長３００〜４５０ｎｍの紫外光を効率よく放射する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１０は、一対の電極を結ぶ直線がリフレクタ２０の光軸に沿って伸びるよう配置され、放電ランプ１０の発光部（例えばアークの輝点）は、回転楕円面状の反射面を有するリフレクタ２０の第１焦点に位置する。
３０は、複数のロッドレンズであり、リフレクタ２０の光出射側に、リフレクタ２０により反射された光の光軸に垂直な平面上に、平行に接するように並べて配置する。

ランプ１０から出射した光は、リフレクタ２０の回転楕円面状の反射面に反射され、リフレクタ２０の第２焦点に集光される光となって、複数のロッドレンズ３０に入射する。 複数のロッドレンズ３０から出射する光のうち、長手方向に対して直交する方向（Ｙ方向）の光は、ロッドレンズの作用により、リフレクタ２０の第２焦点よりも手前で集光され、その後広がる。一方、長手方向（Ｘ方向）に沿った光は、ロッドレンズはこの方向に関してパワーを持たないので、そのままリフレクタ２０の第２焦点に集光される。 したがって、リフレクタ２０の第２焦点においては、ロッドレンズ３０の長手方向に直交する方向（Ｙ方向）に伸びる、線状に集光した光が得られ、基材５に照射される。

光照射器６（または７）の光出射側には底板６０を設け、この底板６０に、線状に集光される光の形状に合わせて、Ｘ方向の幅を狭くしたスリット状の光出射口４０を形成する。光出射口４０のＸ方向の幅は、例えば約８ｍｍである。
そして、ロッドレンズ３０と光出射口４０（底板６０）の間であって、線状に集光される光の長手方向に直交する方向（Ｘ方向）の両側に２枚の反射部材（補助ミラー５０）を設ける。２枚の補助ミラー５０は、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有する。２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜させる。

２枚の補助ミラー５０は、ランプ１０の点灯時間が長くなり、電極間隔が広がって発光点が大きくなったとき、発光点からの光のうち、リフレクタ２０の第一焦点から外れリフレクタ２０の第二焦点（線状に集光される位置）に集光されない光の成分を、第二焦点（線状に集光される位置）に向って反射する働きをする。これにより、電極間隔が広がって発光点が大きくなったときの照度の低下を抑制し、第二焦点（線状に集光される位置）の照度が回復する。
なお、図１（ａ）において、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）の両側にも反射ミラー９１が設けられているが、この反射ミラー９１は、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）の広がりを規制するものであり、照度の回復のためのものではない。

図２に、補助ミラー５０の傾斜角度θ（リフレクタ２０の光軸に対する補助ミラー５０の反射面の角度）を変えた場合の、光照射面（基材５の面）におけるピーク照度の変化を示すグラフ（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）を示す。これらのグラフも前述したようにシミュレーションにより求めたものであり、横軸は、光照射面における第二焦点の位置を０ｍｍとし、そこから線状の光に対して直交する方向の距離であり、縦軸は相対照度である。
なお、同図のグラフ（Ａ）は前述したランプの初期状態の照度を示し、グラフ（Ｂ）は長時間点灯後の照度を示す。
グラフ（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は、本実施例の光照射器においてランプを長時間使用した後の照度であり、図３に示すようにΦ０．４ｍｍ×約２ｍｍの円柱状の発光点が形成されていると仮定して計算しているが、それぞれ、図１に示した補助ミラー５０の傾斜角度θが異なる。
グラフ（Ｃ）は補助ミラー５０の傾斜角度θ＝１０°の場合であり、以下、グラフ（Ｄ）はθ＝１２．５°、グラフ（Ｅ）はθ＝１７．５°、グラフ（Ｆ）はθ＝２０°の場合である。
同図に示されるように、発光点が大きくなることにより照度は低下するが、補助ミラー５０を設けることにより、照度の低下を少なくすることができる。

本実施例の場合、グラフ（Ｄ）の補助ミラーの角度θが１２．５°の場合、初期状態の照度に対して７０％以上の照度が維持される。以下、グラフ（Ｃ）の角度θが１０°の場合は約７０％、グラフ（Ｅ）の角度θが１７．５° の場合は約６５％の照度となる。ただし、グラフ（Ｆ）の角度θが２０°の場合は、照度は補助ミラーがない場合（グラフ（Ｂ））と同様の値となり、第二焦点に集光されない光の成分を第二焦点に戻す効果はない。
このように、線状に集光される光の長手方向に沿って両側に２枚の補助ミラーを配置することにより、ランプを長時間（１５００時間〜２０００時間）点灯して、発光点が大きくなっても、照度の低下を初期状態から３０％以内に抑えることができる。
ただし補助ミラーを設ける最適な角度、即ち、照度の低下が最も少なくなる角度は（本実施例においては１２．５°であったが）、リフレクタの曲率によって異なるので、適宜設計する。

光源ランプとしてショートアーク型の放電ランプを用い、このランプからの光を線状に伸びるように集光し照射する光学素子としては、上記実施例に示した以外に次のような構成が考えられる。以下、本発明の他の実施例について説明する。
図４は本発明の第２の実施例を示す図である。
本実施例は、光照射器を、ショートアーク型の放電ランプと、線状に集光させる機能を持つリフレクタと、平面反射ミラーにより構成した本発明の第２の実施例の光照射器の構成を示す図である。
図４（ａ）（ｂ）はリフレクタの光軸ＣをＸ軸、基材５に垂直でＸ軸に直交する軸をＹ軸、Ｘ，Ｙ軸に垂直な軸をＺ軸とする三次元直交座標系を想定したとき、光軸Ｃを通りＸＹ平面に平行な面、および、光軸Ｃを通りＸＺ平面に平行な面で光照射器を切ったときの断面図をそれぞれ示し、図４（ｃ）はリフレクタ２１を光出射側から見た図を示す。

本実施例においては、ショートアーク放電ランプ１０を囲うようにして設けられ、ランプからの光を反射するリフレクタ２１の反射面の形状を以下のように構成する。なお、反射ミラー９２は単なる平面ミラーであり光路を折り返しているに過ぎない。
（ａ）同図（ａ）に示すように、ＸＹ平面で切った断面の反射面２１ａの形状を楕円形状とし、ランプ１０から出た光が、基材５上で集光するように構成する。
（ｂ）同図（ｂ）に示すように、ＸＺ平面で切った断面の反射面２１ｂの形状を放物線形状とし、ランプ１０から出た光が平行光となるよう構成する。
リフレクタ２１をこのような形状とすることにより、ランプ１０から出た光は基材５上で同図の光照射領域ＩＡに示すように線状に集光する。

上記ランプ１０と、リフレクタ２１と、平面反射ミラー９２からなる光源部は光出射口４０が設けられたカバー８内に収納され、平面反射ミラー９２と光出射口４０の間に、２枚の補助ミラー５０が設けられる。
２枚の補助ミラー５０は、第１の実施例と同様、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有し、２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜している。
２枚の補助ミラー５０を設けることにより、第１の実施例と同様、第二焦点（線状に集光される位置）の照度を回復させることができる。

図５は、本発明の第３の実施例の光照射器の構成を示す図である。
ショートアーク型の放電ランプ１０からの光を、まず、ランプ１０を囲むようにして設けた回転放物面状の反射面を有するリフレクタ２２（パラボラミラー）で反射する。次にリフレクタ２２で反射された光を、断面が一軸方向のみ放物線状のシリンドリカルな反射面を有するミラー９３で反射させる。
ランプ１０からの光は、回転放物面状の反射面を有するリフレクタ２２で反射されると平行光になる。平行になった光を断面が一軸方向のみ放物線状の反射面を有するミラー９３で反射すると、光は光照射面上に図６の紙面に垂直な方向に線状に集光される。

上記ランプ１０と、リフレクタ２２と、ミラー９３からなる光源部は、前述したように光出射口４０が設けられたカバー８内に収納され、ミラー９３と光出射口４０の間に、２枚の補助ミラー５０が設けられる。
２枚の補助ミラー５０は、第１の実施例と同様、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有し、２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜している。
２枚の補助ミラー５０を設けることにより、第１の実施例と同様、第二焦点（線状に集光される位置）の照度を回復させることができる。

図６は本発明の第４の実施例の光照射器の構成を示す図である。
ショートアーク型の放電ランプ１０からの光を、回転楕円面状の反射面を有する楕円集光鏡として機能するリフレクタ２０で反射する。次に、リフレクタ２０で反射された光を、断面が一軸方向のみ楕円状のシリンドリカルな反射面を有するミラー９４で反射させる。
ランプ１０からの光は、回転楕円面状の反射面を有するリフレクタ２０で反射されて集光し、集光後に広がる光は断面が一軸方向のみ楕円状の反射面を有するミラー９４で反射させる。ミラー９４で反射した光は、図６の紙面に垂直な方向に光は光照射面上に線状に集光する。

上記ランプ１０と、リフレクタ２０と、ミラー９４からなる光源部は、前述したように光出射口４０が設けられたカバー８内に収納され、ミラー９４と光出射口４０の間に、２枚の補助ミラー５０が設けられる。
２枚の補助ミラー５０は、第１の実施例と同様、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有し、２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜している。
２枚の補助ミラー５０を設けることにより、第１の実施例と同様、第二焦点（線状に集光される位置）の照度を回復させることができる。

図７は本発明の第５の実施例の光照射器の構成を示す図であり、（ａ）はヘッド部の移動方向に沿う平面で切った断面図、（ｂ）はヘッド部の移動方向に直交する平面で切った断面図である。
ショートアーク型の放電ランプ１０からの光を回転放物面状の反射面を有するリフレクタ２２で反射し、次に、一軸方向のみ集光するシリンドリカルレンズ３１により線状に集光させる。
放電ランプ１０から放射された光が、回転放物面状の反射面を有するリフレクタ２２（パラボラミラー）によって反射されることにより、平行光とされてシリンドリカルレンズ３１に向かって照射され、シリンドリカルレンズ３１に入射された平行光は、シリンドリカルレンズ３１の軸方向には平行光のまま集光されることなく、シリンドリカルレンズ３１の軸方向に直交する方向にのみ集光されながら光出射口４０を介して出射される。そして、シリンドリカルレンズ３１の焦点位置においてシリンドリカルレンズ１７の軸方向に線状に伸びる光照射領域ＩＡが形成される。

上記ランプ１０と、リフレクタ２２と、シリンドリカルレンズ３１からなる光源部は、前述したように光出射口４０が設けられたカバー８内に収納され、シリンドリカルレンズ３１と光出射口４０の間に、２枚の補助ミラー５０が設けられる。
２枚の補助ミラー５０は、第１の実施例と同様、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有し、２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜している。
２枚の補助ミラー５０を設けることにより、第１の実施例と同様、第二焦点（線状に集光される位置）の照度を回復させることができる。

図８は本発明の第６の実施例の光照射器の構成を示す図であり、（ａ）はヘッド部の移動方向に沿う平面で切った断面図、（ｂ）はヘッド部の移動方向に直交する平面で切った断面図である。
ショートアーク型の放電ランプ１０からの光を回転楕円面状の反射面を有する楕円集光鏡として機能するリフレクタ２０で反射し、次に、一軸方向のみ集光するシリンドリカルレンズ３１により線状に集光させる。
放電ランプ１０から放射された光が回転楕円面状の反射面を有するリフレクタ２０によって反射され、リフレクタ２０の回転楕円面状の反射面の第２焦点に集光される。集光された光は、広がりながらシリンドリカルレンズ３１に入射する。
シリンドリカルレンズ３１に入射した光は、シリンドリカルレンズ３１の軸方向には集光されることなく広がり、一方、シリンドリカルレンズ３１の軸方向に直交する方向には集光されながら、光出射口４０を介して出射され、そして、光照射面上のシリンドリカルレンズ１７の集光点に位置においてシリンドリカルレンズ３１の軸方向に線状に伸びる光照射領域ＩＡが形成される。

上記ランプ１０と、リフレクタ２３と、ミラー９４からなる光源部は、前述したように光出射口４０が設けられたカバー８内に収納され、シリンドリカルレンズ３１と光出射口４０の間に、２枚の補助ミラー５０が設けられる。
２枚の補助ミラー５０は、第１の実施例と同様、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有し、２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜している。
２枚の補助ミラー５０を設けることにより、第１の実施例と同様、第二焦点（線状に集光される位置）の照度を回復させることができる。

図９は本発明の第７の実施例の光照射器の構成を示す図である。同図（ａ）はヘッド部の移動方向に沿う平面で切った断面図、（ｂ）はヘッド部の移動方向に直交する平面で切った断面図であり、同図ではカバー８は省略されている。
ショートアーク型の放電ランプ１０からの光を回転放物面状の反射面を有するリフレクタ２２（パラボラミラー）で反射し、凸レンズ３２と、平行に配置した複数のロッドレンズ３０で線状に集光させる。
放電ランプ１０からの光は、リフレクタ２２で反射して平行光となり、この光は凸レンズ３２に入射して、その焦点位置に集光される光となりロッドレンズ３０に入射する。
ロッドレンズ３０は、前述したように、その軸方向に対して直交する方向の光は集光した後広げる作用があるが、軸方向に沿って入射する光に対してはパワーを持たないので、ロッドレンズ３０に入射する光のうち、軸方向に沿った光は、ロッドレンズ３０による影響を受けず、凸レンズ３２の焦点に集光される。
一方、ロッドレンズ３０に入射する光のうち、軸方向に直交する光は、ロッドレンズ３０により集光された後広がって、光照射面に照射される。このため、光照射面においては、ロッドレンズ３０の軸方向に直交する方向に伸びる、線状に集光した光が得られる。

上記ランプ１０と、リフレクタ２２と、凸レンズ３２、ロッドレンズ３０からなる光源部は、図示しないが前述したように光出射口４０が設けられたカバー内に収納され、ロッドレンズ３０と光出射口４０の間に、２枚の補助ミラー５０が設けられる。
２枚の補助ミラー５０は、第１の実施例と同様、線状に集光される光の長手方向（Ｙ方向）に沿って伸びる反射面を有し、２枚の補助ミラー５０は、基材５（光出射口４０）に向かうにしたがって、両者が接近するように傾斜している。
２枚の補助ミラー５０を設けることにより、第１の実施例と同様、第二焦点（線状に集光される位置）の照度を回復させることができる。

なお、上記第３，５，７の実施例ではリフレクタとして、パラボラミラーを用いているが、リフレクタがパラボラミラーであっても、ランプの発光点が大きくなると、光照射面でのピーク照度低くなる。これは、発光点が大きくなるとパラボラミラーの第一焦点から外れ、理想的な光路から外れた光の成分が多くなるからである。
また、リフレクタがパラボラミラーの場合、光を集光する光学素子はミラーやレンズになるので、補助ミラーの角度は、このミラーやレンズの曲率に応じて設計する。

本発明の光照射器の第１の実施例の構成を示す図である。 補助ミラーを設けない場合と、補助ミラーを設け傾斜角度θを変えた場合のピーク照度の変化を示す図である。 図２の照度を計算する際に仮定したランプの発光点の形状を示す図である。 本発明の第２の実施例を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。 本発明の第４の実施例を示す図である。 本発明の第５の実施例を示す図である。 本発明の第６の実施例を示す図である。 本発明の第７の実施例を示す図である。 従来のインクジェットプリンタのヘッド部の概略構成を示す図である。 ショートアーク型の放電ランプからの光を線状に伸びるように集光し照射する光照射器の構成例を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
２ ガイドレール
４ 記録ヘッド
５ 基材
６，７ 光照射器
８ カバー
１０ 放電ランプ
２０ リフレクタ（楕円集光鏡）
２１ リフレクタ
２２ リフレクタ（パラボラミラー）
３０ ロッドレンズ
３１ シリンドリカルレンズ
３２ 凸レンズ
４０ 光出射口
５０ 補助ミラー
６０ 底板
９１ 反射ミラー
９２ 平面ミラー
９３ 一軸方向のみ放物線状ミラー
９４ 一軸方向のみ楕円状ミラー

Claims (1)

1. 光硬化型の液体材料を基材に吐出する記録ヘッドと、前記基材に吐出され着弾された液体材料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、ヘッド部と基材とを相対的に移動させながら、記録ヘッドから基材に液体材料を吐出し、
   光照射器によって基材上に着弾した液体材料に光を照射することにより、液体材料を硬化させてパターンを形成するプリンタにおいて使用される光照射器であって、
   上記光照射器は、
   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、上記ランプからの光を線状に集光する光学素子とを備え、
   上記光学素子の光出射側には、上記線状に集光される光の長手方向に直交する方向の両側に、該光の長手方向に沿って伸びる反射面を有する平面状の反射部材が、基材に向かうにしたがって両者が接近するよう傾斜して設けられている
   ことを特徴とする光照射器。

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