JP2012091123A - 光照射装置、光照射モジュール、および印刷装置 - Google Patents

光照射装置、光照射モジュール、および印刷装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
比較的、長寿命、省エネルギーおよびオゾン発生の抑制が可能であり、かつ、被処理物に対して適切に紫外線照射を行うことができる光照射装置、光照射モジュール、および印刷装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射装置によれば、複数の発光素子を配列してなる発光手段と、前記対象物の有無を検出するための検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、紫外線硬化型樹脂や塗料の硬化に使用される光照射装置、光照射モジュールおよび印刷装置に関する。
従来、紫外線照射装置は、医療やバイオ分野での蛍光反応観察、殺菌用途、電子部品の接着や紫外線硬化型樹脂およびインクの硬化などを目的に広く利用されている。特に電子部品の分野などで小型部品の接着等に使われる紫外線硬化型樹脂の硬化や、印刷の分野で使われる紫外線硬化型インキの硬化などに用いられる紫外線照射装置のランプ光源には高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどが使用されている。
近年、世界規模で地球環境負荷の軽減が望まれていることから、比較的長寿命、省エネルギーおよびオゾン発生を抑制することができる紫外線発光素子をランプ光源に採用する動きが活発になってきている。
さらに、長寿命、省エネルギー等を目的として、例えば特許文献１に記載されているように、被処理物の搬送方向両端位置算出手段により算出された被処理物の搬送方向始端と搬送方向終端の位置情報に基づいて、光照射デバイスの発光を制御することが可能な装置が提案されている。
しかしながら、このような装置では、被処理物の搬送方向始端と搬送方向終端の位置算出が、あらかじめ用意されたデータによる間接的なものであり、例えば被処理物が搬送途中で何らかの不具合により搬送が行なわれなくなった場合や、搬送に遅れが生じた場合に、被処理物が光照射デバイスの位置まで搬送されていないにもかかわらず光照射デバイスを発光させたり、被処理物が光照射デバイス位置にあるにもかかわらず光照射デバイスを発光させなかったりするという問題があった。
特開２０１０−８９３４１号公報
本願発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、比較的、長寿命、省エネルギーおよびオゾン発生の抑制が可能であり、かつ、被処理物に対して適切に紫外線照射を行うことができる光照射装置、光照射モジュール、および印刷装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光照射装置は、相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射装置であって、複数の発光素子を配列してなる発光手段と、前記対象物の有無を検出するための検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えており、前記検出手段は、前記発光素子とは独立して制御される少なくとも１つの副発光素子と、該副発光素子に対応して設けられ、該副発光素子からの光の前記対象物での反射光を受光することで前記対象物の有無を検出するための少なくとも１つの受光素子とを有し、前記制御手段は、前記受光素子における前記反射光の受光状況に応じて、前記発光素子の発光を制御することを特徴とする。
また、前記検出手段は、前記発光手段の光照射可能領域に前記対象物が入るタイミングおよび前記発光手段の光照射可能領域から前記対象物が出るタイミングを検出することを特徴とする。
さらに、前記副発光素子および前記受光素子は、前記発光素子の列よりも前記対象物の前記発光手段に対する移動方向の上流側または前記発光素子の列の上流側端部、および前記発光素子の列よりも前記移動方向の下流側または前記発光素子の列の下流側端部に、それぞれ少なくとも１つずつ配置されていることを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記発光手段の光照射可能領域に前記対象物が入ったときは前記発光素子を発光させるとともに、前記発光手段の光照射可能領域から前記対象物が出たときは前記発光素子を発光させないことを特徴とする。
さらに、前記検出手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向と直交する方向に沿った前記対象物の長さを検出することを特徴とする。
また、前記副発光素子および前記受光素子は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向と直交する方向に沿ってそれぞれ複数配列されていることを特徴とする。
さらに、前記制御手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向と直交する方向に沿った前記対象物の長さに応じて複数の前記発光素子を選択的に発光させることを特徴とする。
また、前記検出手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向に沿った前記対象物の長さを検出することを特徴とする。
さらに、前記副発光素子および前記受光素子は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向に沿ってそれぞれ複数配列されていることを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向に沿った前記対象物の長さに応じて複数の前記発光素子を選択的に発光させることを特徴とする。
さらに、前記発光素子からの光の波長と前記副発光素子からの光の波長とが同じであることを特徴とする。
また、前記発光素子からの光の波長は、前記副発光素子からの光の波長よりも長いことを特徴とする。
さらに、本発明は、放熱用部材に光照射装置が複数載置されていることを特徴とする光照射モジュールを提供する。
また、対象物に対して印刷を行なう印刷手段と、印刷された前記対象物に対して光を照射する光照射モジュールとを有することを特徴とする印刷装置を併せて提供する。
本発明の光照射装置は、相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射装置であって、複数の発光素子を配列してなる発光手段と、前記対象物の有無を検出するための検出手段とを備えており、前記検出手段は、前記発光素子とは独立して制御される少なくとも１つの副発光素子と、該副発光素子に対応して設けられ、該副発光素子からの光の前記対象物での反射光を受光することで前記対象物の有無を検出する少なくとも１つの受光素子とを有し、前記受光素子における前記反射光の受光状況に応じて、前記発光素子の発光
が制御されることを特徴とする。
本発明の相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射装置によれば、複数の発光素子を配列してなる発光手段と、前記対象物の有無を検出するための検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えており、前記検出手段は、前記発光素子とは独立して制御される少なくとも１つの副発光素子と、該副発光素子に対応して設けられ、該副発光素子からの光の前記対象物での反射光を受光することで前記対象物の有無を検出するための少なくとも１つの受光素子とを有し、前記制御手段は、前記受光素子における前記反射光の受光状況に応じて、前記発光素子の発光を制御することを特徴とすることから、対象物の相対的な移動方向の始端と終端を直接的に検知することができる。その結果、比較的、長寿命、省エネルギーおよびオゾン発生の抑制が可能であり、かつ、被処理物に対して適切に紫外線照射を行うことができる光照射装置が実現される。
図１は、本発明の一実施形態に係る光照射装置の平面図である。 図２（ａ）は、図１に示した光照射装置における１Ｉ−１Ｉ線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図１に示した光照射装置における１ＩＩ−１ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１の配置を説明する図である。 図４は、図１の光照射装置の制御機能を説明するブロック図である。 図５は、図１の光照射装置を用いた光照射モジュールの平面図である。 図６は、図５に示した光照射モジュールの５Ｉ−５Ｉ線に沿った断面図である。 図７は、図５に示した光照射モジュールを用いた印刷装置の上面図である。 図８は、図７に示した印刷装置の側面図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係る光照射装置の光照射デバイス２の構成を説明する図である。 図１０は、図９に示した光照射デバイスの発光素子群を説明する図である。 図１１は、本発明の他の実施形態に係る光照射装置の光照射デバイスの構成を説明する図である。
以下、本発明の光照射装置、光照射モジュール、および印刷装置について、図面を参照しつつ説明する。
（光照射装置の実施形態）
図１や図２に示す光照射装置１は、紫外線硬化型インクを使用するオフセット印刷装置やインクジェット印刷装置等の印刷装置に組み込まれ、記録媒体に紫外線硬化型インクを被着した後に紫外線を照射することで紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線照射モジュールの紫外線発生光源として機能する。
光照射装置１は、光照射デバイス２と該光照射デバイス２を制御する制御部３により構成されている。光照射デバイス２は、制御部３からの信号に基づいて紫外線を照射する発光手段２ａと、記録媒体を検出する検出手段２ｂとから構成されており、それぞれ記録媒体に紫外線を照射する機能と、記録媒体（以下、対象物とも表現する）の有無を検出する機能を有している。制御部３は、検出手段２ｂからの信号に基づいて発光手段２ａからの
紫外線の照射等を制御する機能を有する。
まず、光照射デバイス２の構成を説明し、その後、制御部３によって光照射装置１がどのように制御されるかを説明する。
（光照射デバイスの構成）
光照射デバイス２は、第１主面１１ａに複数の開口部１２を有する基体１０と、各開口部１２内に設けられた複数の接続パッド１３と、接続パッド１３に電気的に接続された複数の発光素子２０ａと、該発光素子２０ａと独立して制御される複数の副発光素子２０ｂと、該副発光素子２０ｂに対応して設けられる受光素子２１と、を備えており、前記各開口部１２内に発光素子２１ａ、副発光素子２０ｂ、受光素子２１のいずれかが配置されるように構成されている。
また、光照射デバイス２は、各開口部１２内に充填され、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を個別に被覆する複数の封止材３０と、各開口部１２に対応して発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を覆うように配設された複数の光学レンズ１６とを更に備えている。
基体１０は、第１の絶縁層４１および第２の絶縁層４２が積層されてなる積層体４０と、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂもしくは受光素子２１同士または制御部３とを電気的に接続する電気配線６０と、を備え、第１主面１１ａ側から平面視して略矩形状を成しており、該第１主面１１ａに設けられた開口部１２内で発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を支持している。
第１の絶縁層４１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、およびガラスセラミックスなどのセラミックス、ならびにエポキシ樹脂、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂、などによって形成される。
電気配線６０は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）等の導電性材料により所定のパターンに形成されており、発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂへの電流、もしくは発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂからの電流を供給するための給電配線、または受光素子２１で受光した光を電気信号として制御部３へと送出する信号配線として機能する。
次に、第１の絶縁層４１上に積層された第２の絶縁層４２には、該第２の絶縁層４２を貫通する開口部１２が形成されている。
開口部１２は、各々の形状が発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂ、受光素子２１の載置面よりも基体１０の第１主面１１ａ側で開口面積が広くなるように、その内周面１４が傾斜しており、平面視すると、例えば、略円形の形状を成している。なお、開口形状は円形に限られるものではなく、略矩形の形状でもよい。
このような開口部１２は、その内周面１４で発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂの発する光を上方に反射し、光の取り出し効率を向上させる機能を有する。
光の取り出し効率を向上させるため、第２の絶縁層４２の材料として、紫外線領域の光に対して、比較的良好な反射性を有する多孔質のセラミック材料、例えば酸化アルミニウム質焼結体、酸化ジルコニウム質焼結体、および窒化アルミニウム質焼結体により形成することが好ましい。また、光の取り出し効率を向上させるという観点では、開口部１２の内周面１４に金属製の反射膜を設けてもよい。
このような開口部１２は、基体１０の第１主面１１ａの全体に渡って縦横の並びに配列されている。例えば、千鳥格子状に配列し、このような配列にすることによって発光素子２０をより高密度に配置することが可能となり、単位面積当たりの照度を高くすることが可能となる。ここで、千鳥格子状に配列するとは、斜め格子の格子点に配置することと同義である。
なお、単位面積当たりの照度が十分確保できる場合には、正格子状等に配列してもよく、配列形状に制限を設ける必要はない。
以上のような、第１の絶縁層４１および第２の絶縁層４２からなる積層体４０を備えた基体１０は、第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２がセラミックスなどから成る場合、次のような工程を経て製造される。まず、従来周知の方法により製作された複数のセラミックグリーンシートを準備する。開口部１２に相当するセラミックグリーンシートには開口部に対応する穴をパンチング等の方法により形成する。次に、内部配線６０となる金属ペーストをグリーンシート上に印刷（不図示）した上で、該印刷された金属ペーストがグリーンシートの間に位置するようにグリーンシートを積層する。この内部配線６０となる金属ペーストとしては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、および銅（Ｃｕ）などの金属を含有させたものが挙げられる。次に、上記積層体を焼成することにより、グリーンシートおよび金属ペーストを併せて焼成することによって、内部配線６０および開口部１２を有する基体１０を形成することができる。
また、第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２が樹脂から成る場合、基体１０の製造方法は、例えば、次のような方法が考えられる。まず、熱硬化型樹脂の前駆体シートを準備する。次に、内部配線６０となる金属材料からなるリード端子を前駆体シート間に配置させ、かつリード端子を前駆体シートに埋設させるように複数の前駆体シートを積層する。このリード端子の形成材料としては、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｌ、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、およびＦｅ−Ｎｉ合金などの金属材料が挙げられる。そして、前駆体シートに開口部１２に対応する穴をレーザー加工やエッチング等の方法により形成した後、これを熱硬化させることにより、基体１０が完成する。
一方、基体１０の開口部１２内には、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１に電気的に接続された接続パッド１３と、該接続パッド１３に半田、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線等の接合材１５により接続された発光素子２０ａと副発光素子２０ｂおよび受光素子２１、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を封止する封止材３０とが設けられている。
接続パッド１３は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、および銅（Ｃｕ）などの金属材料から成る金属層により形成されている。なお、必要に応じて、金属層上に、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、および金（Ａｕ）層などを更に積層しても良い。かかる接続パッド１３は、半田、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線等の接合材１５により発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂまたは受光素子２１のいずれかに接続される。
また、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１は、例えば、ＧａＡｓやＧａＮ等の半導体材料からなるｐ型半導体層およびｎ型半導体層等をサファイア基板等の素子基板２２上に積層してなる発光ダイオードまたはフォトダイオードや、半導体層が有機材料からなる有機ＥＬ素子等により構成されている。
この発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂまたは受光素子２１は、発光層または受光層を有する半導体層２３と、基体１０上に配置された接続パッド１３に半田、金（Ａｕ）線、
アルミ（Ａｌ）線等の接合材１５を介して接続されたＡｇ等の金属材料から成る素子電極２４、２５とを備えており、基体１０に対してワイヤボンディング接続されている。そして、発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂは、素子電極２４、２５間に流れる電流に応じて所定の波長をもった光を所定の輝度で発し、その光を素子基板２２を介して外部へ出射する。なお、素子基板２２は、省略することが可能なのは周知の通りである。また、発光素子２０の素子電極２４、２５と接続パッド１３との接続は、接合材１５に半田等を使用して、従来周知のフリップチップ接続技術により行なってもよい。
本実施形態では、発光素子２０ａが発する光のスペクトルのピーク位置における波長が、例えば４００〜８００〔ｎｍ〕の可視光を発するＬＥＤを採用しており、副発光素子２０ｂが発する光のスペクトルのピーク位置における波長が、例えば２５０〜３９５〔ｎｍ〕の範囲内であるＵＶ光を発するＬＥＤを採用している。つまり、本実施形態では、副発光素子２０ｂとしてＵＶ−ＬＥＤ素子を採用している。なお、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１は、従来周知の薄膜形成技術により形成される。また、副発光素子２０ｂは薄膜形成技術により形成されるものでなく、可視光を発する一般的な照明装置であってもよい。
副発光素子２０ｂに可視光を発するものを使用してもよく、この場合には、紫外光などに比べ光の散乱が少なく、検出精度が比較的高くできるとともに、受光素子２１を比較的安価に製造できるといった利点がある。
そして、本実施形態の基体１０は発光素子２０ａの搭載面から平面視して略矩形状となっており、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１は図３に示すように、それぞれ基体１０の四隅部に配設される。
なお、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１は、発光素子２０ａの搭載領域よりも、相対的に移動する記録媒体に対して移動方向の上流側および下流側に配置してもよい。
発光素子２０ａは、記録媒体に被着された紫外線硬化型インクの硬化のための紫外線を照射する機能を有し、発光素子２０ｂは、記録媒体の有無を検出するための光を照射する機能を有する。また、受光素子２１は、発光素子２０ｂより照射された光が記録媒体により反射された反射光を受光することにより、記録媒体の有無を検出する検出器としての機能を有する。
かかる発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１は、上述した封止材３０によって封止されている。
封止材３０は、光透過性の樹脂材料等の絶縁材料より形成されており、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を良好に封止することにより、外部からの水分の浸入を防止したり、あるいは、外部からの衝撃を吸収し、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を保護する。
また、封止材３０は、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を構成する素子基板２２の屈折率（サファイアの場合：１．７）と空気の屈折率（約１．０）の間の屈折率を有する材料、例えばシリコーン樹脂（屈折率：約１．４）等より形成されることで、発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂの光の取り出し効率または受光素子２１の光の受光率を向上させることができる。
かかる封止材３０は、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を基体１０上に実装した後、シリコーン樹脂等の前駆体を開口部１２に充填し、これを硬化させる
ことで形成される。
そして、光学レンズ１６は、上述の封止材３０上に第１の接着剤５０を介して発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂおよび受光素子２１を覆うように配設される。本実施形態の光照射デバイスでは、光学レンズ１６に平凸レンズを用いている。つまり、本実施形態の光学レンズ１６は一方主面が凸状に、他方主面が平面状を成しており、他方主面から一方主面に向かって断面積は小さくなる。
光学レンズ１６は、例えばシリコーン樹脂などによって形成され、発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂから照射される光を集光し、受光素子２１に入射する光を集光する機能を有する。なお、光学レンズの材質としては、上に述べたシリコーン樹脂以外にウレタン、エポキシなどの熱硬化性樹脂、またはポリカーボネート、アクリルなどの熱可塑性樹脂などのプラスチック並びにサファイア並びに無機ガラスなどが挙げられる。
なお、本実施形態では、光学レンズ１６の材質にシリコーン樹脂を採用し、曲率半径が０．８〜１．２ｍｍのレンズを用いている。
また、光学レンズ１６を配設しない場合でも、光照射デバイス２として機能する。しかし、光学レンズ１６を使用すると集光性が上がり、発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂの照度と受光素子２１の受光率を比較的高くすることができる。よって、光学レンズ１６を使用する方が好ましい。
制御部３は光照射デバイス２と電気的に接続されており、光照射デバイス２を構成する検出手段２ｂからの記録媒体の有無を検出した情報等に基づいて、発光素子２０ａおよび副発光素子２０ｂの発光を制御する機能を有する。
（光照射装置の制御）
次に、本実施形態の光照射装置１が制御部３によりどのように制御されるかを説明する。
図４に、本実施形態の光照射装置１の制御機能を説明するブロック図である。
光照射デバイス１は、発光手段２ａおよび検出手段２ｂより構成され、制御部３は、点灯制御手段３ａ、副点灯制御手段３ｂおよび演算手段３ｃより構成される。
まず、印刷装置を構成する電源装置または搬送機構の駆動装置（いずれも不図示）の電源入力情報等に基づき、制御部３の副点灯制御手段３ｂより発光手段２ａに対して副発光素子２０ｂを発光させる信号を送出する。この信号に基づき副発光素子２０ｂは発光する。
副発光素子２０ｂの照射した光は、記録媒体や搬送機構を構成する部材等で反射され、この反射光は受光素子２１に入射する。入射した光は受光素子２１により電気信号に変換され、制御部３を構成する演算手段３ｃに送出される。演算手段３ｃに入力された電気信号に基づいて記録媒体の有無を判断する。
なお、副発光素子２０ｂは、記録媒体の検出を常に行なうために、通常、発光素子２０ａの発光、非発光に関わらず発光させておく。
ここで記録媒体の有無の判断は、例えば次のように行なう。
あらかじめ様々な記録媒体や搬送機構を構成する部材等からの反射光を受光素子２１に入射させ、この入射した光を電気信号に変換する。この電気信号が演算手段３で例えば電圧に変換され、様々な反射光に対応する電圧値のデータベースが得られる。このデータベースに基づいて、記録媒体の有無を判断する電圧値の閾値を決定し、該閾値データを図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶手段３ｄに格納する。
演算手段３ｃは、受光素子２１で受光した光の変換された電圧値と、記憶手段３ｄに格納された電圧値の閾値とを比較し、変換した電圧値が閾値以上となった場合に記録媒体が「有」と判断し、それ以外を「無」と判断する。
演算手段３ｃで記録媒体が「有」と判断された場合には、点灯制御手段３ａに電気信号が送られ、点灯制御手段３ａは発光手段を構成する発光素子２０ａを発光させる。
本実施形態の光照射デバイス２は、上述のとおり基体１０の四隅部に副発光素子２０ｂおよび受光素子２１がそれぞれ配置されている。受光素子２１のいずれかが近傍の副発光素子２０ｂからの反射光を受光し、演算手段３で変換された電圧値が、あらかじめ設定した電圧値の閾値以上となった場合に発光素子２０ａを全て発光させる。
つまり、光照射デバイス２の光照射可能領域に記録媒体が入るタイミングを検出して、発光素子２０ａを発光させることにより記録媒体に被着した紫外線硬化型インクを硬化させる。
そして、受光素子２１から送出される全ての電気信号が、演算手段３で電圧値の閾値未満の場合に発光素子２０ａの全てを発光させない。つまり、光照射デバイス２の光照射可能領域から記録媒体が全て出るタイミングを検出して、発光素子２０ａを発光させないようにする。
したがって、光照射デバイス２の光照射可能領域に記録媒体が入っている場合にのみ発光素子２０ａを照射させることが可能となり、発光素子２０ａからの光照射が記録媒体上に被着した紫外線硬化型インクの硬化に寄与しないときには発光素子２０ａの発光時間を比較的短くすることができ、結果として、光照射装置１の長寿命化、省エネルギー化およびオゾン発生を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態では副発光素子２０ｂおよび受光素子２１は基体１０の四隅部にそれぞれ配置されていることから、オフセット印刷装置のように一定方向に記録媒体が搬送される装置に組み込まれる場合も、インクジェット印刷装置のように記録媒体に対して光照射装置１が双方向に往復運動するような装置に組み込まれる場合でも、光照射可能領域に記録媒体が入るタイミングや出るタイミングを検出することが可能となっている。
具体的には、オフセット印刷装置に組み込まれる場合には、光照射装置１の上流側に配設された副発光素子２０ｂおよび受光素子２１が記録媒体の入るタイミングを検出し、光照射装置１の下流側に配設された副発光素子２０ｂおよび受光素子２１が記録媒体の出るタイミングを検出する。
一方、インクジェット印刷装置に組み込まれる場合には、記録媒体に対して光照射装置１の上流側と下流側は、往復運動の往路と復路で逆転することから、光照射装置１に組み込まれた副発光素子２０ｂと受光素子２１の役割も往路と復路で入れ替わることになる。つまり、往路で光照射装置１が相対的に記録媒体に入るタイミングを検出した副発光素子２０ｂと受光素子２１は、復路では記録媒体から出るタイミングを検出し、往路で記録媒体から出るタイミングを検出した副発光素子２０ｂと受光素子２１は、復路で記録媒体に
入るタイミングを検出することとなる。
（光照射モジュールの実施形態）
図５および図６に示す光照射モジュール１００は、放熱用部材１１０と、該放熱用部材１１０に配列された複数の光照射デバイス２と、制御部３とを備えている。このような光照射モジュール１００は、紫外線硬化型インクを使用するオフセット印刷装置やインクジェット印刷装置等の印刷装置に組み込まれ、記録媒体に紫外線硬化型インクを被着した後に紫外線を照射することで紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線照射装置として機能する。
放熱用部材１１０は、複数の光照射デバイス２の支持体として機能する。この放熱用部材１１０の形成材料としては、熱伝導率の大きい材料が好ましく、例えば種々の金属材料、セラミックス、樹脂材料が挙げられる。本実施形態の放熱用部材１１０は、銅によって形成されている。
一方、光照射デバイス２は、放熱用部材１１０に対してシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの第２の接着剤７０を介して接着され、放熱用部材１１０上に縦横の並びに配列されている。
光照射モジュール１００の面内の照度分布を均一にするためには、隣接する光照射デバイス１同士が密接していることが好ましい。
このように放熱用部材１１０に複数の光照射デバイス２が配列された光照射モジュール１００は、比較的高い紫外線照射エネルギーを記録媒体に照射することができる。
また、本実施形態の光照射モジュール１００は、光照射デバイス２の有する効果を享受することができる。本実施形態の光照射モジュール１００は、放熱用部材１１０上に縦横の並びに配列されおり、発光素子２０ａの発光の制御は光照射デバイス２ごとに行なうため、発光素子２０ａからの光照射が記録媒体上に被着した紫外線硬化型インクの硬化に寄与しないときには発光素子２０ａの発光をせず、発光時間を比較的短くすることができ、結果として、光照射モジュール１００の長寿命化、省エネルギー化およびオゾン発生を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態の光照射モジュールでは光照射デバイス２にそれぞれ設けられた制御部３の機能を集約して一つの制御部３とする構成としている。制御部３は光照射デバイス２ごとに設ける構成としてもよいし、複数の光照射デバイス２を制御する制御部３を複数設ける構成としてもよい。
（印刷装置の実施形態）
本発明の印刷装置の実施形態として、図７および図８に示した印刷装置２００を例に挙げて説明する。この印刷装置２００は、記録媒体２５０を搬送するための搬送機構２１０と、搬送された記録媒体２５０に印刷を行うための印刷機構としてのインクジェットヘッド２２０と、印刷後の記録媒体２５０に対して紫外光を照射する、上述した光照射モジュール１００と、該光照射モジュール１００の発光を制御する制御機構２３０と、を備えている。
搬送機構２１０は、記録媒体２５０をインクジェットヘッド２２０、光照射モジュール１００の順に通過するように搬送するためのものであり、載置台２１１と、互いに対向配置され、回転可能に支持された一対の搬送ローラ２１２とを含んで構成されている。この載置台２１１によって支持された記録媒体２５０を一対の搬送ローラ２１２の間に送り込
み、該搬送ローラ２１２を回転させることにより、記録媒体２５０を搬送方向へ送り出すためのものである。
インクジェットヘッド２２０は、搬送機構２１０を介して搬送される記録媒体２５０に対して、感光性材料を付着させる機能を有している。このインクジェットヘッド２２０は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体２５０に向けて吐出し、記録媒体２５０に被着させるように構成されている。本実施形態では、感光性材料として紫外線硬化型インクを採用している。この感光性材料としては、紫外線硬化型インクの他に、例えば感光性レジスト、光硬化型樹脂などが挙げられる。
本実施形態では、インクジェットヘッド２２０としてライン型のインクジェットヘッドを採用している。このインクジェットヘッド２２０は、ライン状に配列された複数の吐出孔２２０ａを有しており、この吐出孔２２０ａから紫外線硬化型インクを吐出するように構成されている。インクジェットヘッド２２０は、吐出孔２２０ａの配列に対して直交する方向に搬送される記録媒体２５０に対して、吐出孔２２０ａよりインクを吐出させ、記録媒体にインクを被着させることにより、記録媒体に対して印刷を行う。
なお、本実施形態では、印刷機構として、ライン型のインクジェットヘッドを例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば、シリアル型のインクジェットヘッドを採用していてもよいし、ライン型又はシリアル型の噴霧ヘッドを採用してもよい。さらに、印刷機構として、記録媒体２５０の静電気を蓄え、かかる静電気で感光性材料を付着させる静電式ヘッドを採用してもよいし、記録媒体２５０を液状の感光性材料に浸して、かかる感光性材料を付着させる浸液装置を採用してもよい。さらに、印刷機構として刷毛、ブラシ、およびローラを採用してもよい。
印刷装置２００において光照射モジュール１００は、搬送機構２１０を介して搬送される記録媒体２５０に付着した感光性材料を感光させる機能を担っている。この光照射モジュール１００は、インクジェットヘッド２２０に対して搬送方向の下流側に設けられている。また、印刷装置２００において発光素子２０ａは、記録媒体２５０に付着した感光性材料を露光する機能を担っている。
制御機構２３０は、光照射モジュール１００の発光を制御する機能を担っており、光照射モジュール１００を構成する制御部３の機能も制御機構２３０に含めることができる。この制御機構２３０のメモリには、インクジェットヘッド２２０から吐出されるインク滴を硬化するのが比較的良好になるような光の特徴を示す情報が格納されている。この格納情報の具体例を挙げると、吐出するインク滴を硬化するのに適した波長分布特性、および発光強度（各波長域の発光強度）を表す数値が挙げられる。本実施形態の印刷装置２００では、この制御機構２３０を有することによって、制御機構２３０の格納情報に基づいて、複数の発光素子２０ａに入力する駆動電流の大きさを調整することもできる。このことから、印刷装置２００によれば、使用するインクの特性に応じた適正な光量で光を照射することができ、比較的低エネルギーの光で、インク滴を硬化させることができる。
この印刷装置２００では、搬送機構２１０が記録媒体２５０を搬送方向に搬送している。インクジェットヘッド２２０は、搬送されている記録媒体２５０に対して紫外線硬化型インクを吐出して、記録媒体２５０の表面に紫外線硬化型インクを付着させる。このとき、記録媒体２５０に付着させる紫外線硬化型インクは、全面付着であっても、部分付着であっても、所望パターンでの付着であってもよい。この印刷装置２００では、記録媒体２５０に付着した紫外線硬化型インクに光照射モジュール１００の発する紫外線を照射して、紫外線硬化型インクを硬化させている。
本実施形態の印刷装置２００は、光照射モジュール１００の有する効果を享受することができる。本実施形態の印刷装置２００では、発光素子２０ａの発光の制御は光照射デバイス２ごとに行なうため、記録媒体２５０が光照射モジュール１００を通過するときにのみ発光素子２０ａを点灯させることができることから、発光素子２０ａからの光照射が記録媒体上に被着した紫外線硬化型インクの硬化に寄与しないときには発光素子２０ａを発光させず、発光時間を比較的短くすることができ、結果として、光照射モジュール１００の長寿命化、省エネルギー化およびオゾン発生を抑制することが可能となる。
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態の光照射デバイス２の副発光素子２０ｂおよび受光素子２１の配置は、基体１０の四隅部であるが、図９に示すように互いに平行な複数の発光素子列１７のうち、発光素子列１７と直交する方向の両端に位置する発光素子列１７ｓ、１７ｅに副発光素子２０ｂと受光素子２１をそれぞれ配置してもよい。
そして、図１０に示すように、発光素子列１７ｓ、１７ｅに配設した副発光素子２０ｂと受光素子２１を少なくとも一つずつ含む複数の発光素子群１８を形成し、発光素子群１８ごとに発光素子群１８に属する発光素子２０ａの発光を制御部３により制御する。
このような構成、制御とすることにより、光照射デバイス２の発光素子列に平行な方向に沿って、記録媒体の長さを検出することが可能となり、記録媒体の長さにあわせて発光素子２０ａを選択的に発光することができる。よって、光照射デバイス２に属する発光素子２０ａのより細かな発光制御が可能であることから、さらに光照射装置１の長寿命化、省エネルギー化およびオゾン発生を抑制することが可能となる。
また、図１１に示すように発光素子列１７を形成し、発光素子列１７の両端部に受光素子２１および副発光素子２０ｂを配設してもよい。
そして、発光素子列１７ごとに発光素子２０ａの発光を制御部３により制御する。
このような構成、制御とすることにより、光照射デバイス２の発光素子列に直交する方向に沿って記録媒体の長さを検出することが可能となり、記録媒体の長さにあわせて発光素子２０ａを選択的に発光することができる。よって、光照射デバイス２に属する発光素子２０ａのより細かな発光制御が可能であることから、さらに光照射装置１の長寿命化、省エネルギー化およびオゾン発生を抑制することが可能となる。
さらに、副発光素子２０ｂから発する光の波長を発光素子２０ａから発する光の波長と同じＵＶ−ＬＥＤとしてもよい。副発光素子２０ｂをＵＶ−ＬＥＤとすることで、記録媒体の紫外線硬化に寄与する発光素子の数量を増やすことが可能となり、より強い紫外線を照射することができる。
ここで、発光素子列１７および発光素子群１８は、上記変形例に限らず自由に設計してよい。
また、本実施形態の光照射装置１を構成する光照射デバイス２の開口部１２には、発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂまたは受光素子２１のいずれかが一つ収容されているが、開口部１２に複数の発光素子２０ａ、副発光素子２０ｂまたは受光素子２１を収容してもよい。
当然、上の光照射装置１の変形例は、光照射モジュール１００を構成する光照射装置１にも適用可能であり、光照射装置１の効果を享受することができる。
また、印刷装置２００の実施形態は、以上の実施形態に限定されない。例えば、軸支されたローラを回転させ、このローラ表面に沿って記録媒体を搬送する、いわゆるオフセット印刷型のプリンタであってもよく、同様の効果を奏する。
本実施形態では、インクジェットヘッド２２０を用いた印刷装置２００に光照射モジュール１００を適用した例を示しているが、この光照射モジュール１００は、例えば対象体表面にスピンコートした光硬化樹脂を硬化させる専用装置など、各種類の光硬化樹脂の硬化にも適用することができる。また、光照射モジュール１００を、例えば、露光装置における照射光源などに用いてもよい。
１ 光照射装置
２ 光照射デバイス
２ａ 発光手段
２ｂ 検出手段
３ 制御部
３ａ 点灯制御手段
３ｂ 副点灯制御手段
３ｃ 演算手段
３ｄ 記憶手段
１０ 基体
１１ａ 第１主面
１２ 開口部
１３ 接続パッド
１４ 内周面
１５ 接合材
１６ 光学レンズ
１７ 発光素子列
１８ 発光素子群
２０ａ 発光素子
２０ｂ 副発光素子
２１ 受光素子
２２ 素子基板
２３ 半導体層
２４、２５ 素子電極
３０ 封止材
４０ 積層体
４１ 第１の絶縁層
４２ 第２の絶縁層
５０ 第１の接着剤
６０ 内部配線
７０ 第２の接着剤
１１０ 放熱用部材
２００ 印刷装置
２１０ 搬送機構
２１１ 載置台
２１２ 搬送ローラ
２２０ インクジェットヘッド
２３０ 制御機構
２２０ａ 吐出孔
２５０ 記録媒体

Claims (15)

  1. 相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射装置であって、
    複数の発光素子を配列してなる発光手段と、前記対象物の有無を検出するための検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えており、
    前記検出手段は、前記発光素子とは独立して制御される少なくとも１つの副発光素子と、該副発光素子に対応して設けられ、該副発光素子からの光の前記対象物での反射光を受光することで前記対象物の有無を検出するための少なくとも１つの受光素子とを有し、
    前記制御手段は、前記受光素子における前記反射光の受光状況に応じて、前記発光素子の発光を制御することを特徴とする光照射装置。
  2. 前記検出手段は、前記発光手段の光照射可能領域に前記対象物が入るタイミングおよび前記発光手段の光照射可能領域から前記対象物が出るタイミングを検出することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
  3. 前記副発光素子および前記受光素子は、前記発光素子の列よりも前記対象物の前記発光手段に対する移動方向の上流側または前記発光素子の列の上流側端部、および前記発光素子の列よりも前記移動方向の下流側または前記発光素子の列の下流側端部に、それぞれ少なくとも１つずつ配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光照射装置。
  4. 前記制御手段は、前記発光手段の光照射可能領域に前記対象物が入ったときは前記発光素子を発光させるとともに、前記発光手段の光照射可能領域から前記対象物が出たときは前記発光素子を発光させないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光照射装置。
  5. 前記検出手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向と直交する方向に沿った前記対象物の長さを検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光照射装置。
  6. 前記副発光素子および前記受光素子は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向と直交する方向に沿ってそれぞれ複数配列されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光照射装置。
  7. 前記制御手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向と直交する方向に沿った前記対象物の長さに応じて複数の前記発光素子を選択的に発光させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光照射装置。
  8. 前記検出手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向に沿った前記対象物の長さを検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光照射装置。
  9. 前記副発光素子および前記受光素子は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向に沿ってそれぞれ複数配列されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光照射装置。
  10. 前記制御手段は、前記対象物の前記発光手段に対する移動方向に沿った前記対象物の長さに応じて複数の前記発光素子を選択的に発光させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光照射装置。
  11. 前記発光素子からの光の波長と前記副発光素子からの光の波長とが同じであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光照射装置。
  12. 前記発光素子からの光の波長は、前記副発光素子からの光の波長よりも長いことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光照射装置。
  13. 放熱用部材に請求項１乃至１２のいずれかに記載の光照射装置が複数載置されていることを特徴とする光照射モジュール。
  14. 対象物に対して印刷を行なう印刷手段と、
    印刷された前記対象物に対して光を照射する請求項１３に記載の光照射モジュールとを有することを特徴とする印刷装置。
  15. 相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射装置であって、
    複数の発光素子を配列してなる発光手段と、前記対象物の有無を検出するための検出手段とを備えており、
    前記検出手段は、前記発光素子とは独立して制御される少なくとも１つの副発光素子と、該副発光素子に対応して設けられ、該副発光素子からの光の前記対象物での反射光を受光することで前記対象物の有無を検出する少なくとも１つの受光素子とを有し、
    前記受光素子における前記反射光の受光状況に応じて、前記発光素子の発光が制御されることを特徴とする光照射装置。
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