JP2019177551A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低照度の際に安定的な点灯が可能であり、かつ、調光幅をワイドレンジにすることが可能な紫外線照射装置を提供すること。【解決手段】複数のＬＥＤチップが第１の方向に一列に配列された第１のＬＥＤチップ列２４ａと、第１の方向に対して平行に複数のＬＥＤチップが配列された第２のＬＥＤチップ列２４ｂとを有する光源部と、光源部からの光が入射する入射面及び当該光が出射する出射面を有し、第１の方向に対して長手方向が平行となるように配置されたシリンドリカルレンズと、光源部への電力制御を行う電力制御部４０と、を有し、第１のＬＥＤチップ列、及び、第２のＬＥＤチップ列は、第１のＬＥＤチップ列と第２のＬＥＤチップ列とが、列毎に電力制御可能となるように、電力制御部に接続されている紫外線照射装置。【選択図】図５

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

従来、画像形成装置として、紫外線硬化型インクを吐出する吐出装置と、紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えるインクジェット印刷装置が存在する。

紫外線硬化型インクを用いたインクジェット印刷装置においては、印刷品質を向上させるため、紫外線硬化型インクを未完全に硬化させる仮硬化工程と紫外線硬化型インクを完全に硬化させる本硬化工程とを行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、印刷媒体にインクが塗布された後に、当該インクを未完全に硬化させるよう低照度の光照射を行い（仮硬化工程）、これを複数のインクに対して繰り返して行い、その後、全てのインクを完全に硬化させるように比較的高照度の光照射を行う（本硬化工程）ことで、印刷品質を高めることが知られている。

特開２００９−２０８２７６号公報

しかしながら、本硬化工程と比較して仮硬化工程時の光照度は非常に低く（一例として、本硬化に対して１０％を下回る照度）、紫外線照射装置を構成するＬＥＤチップへの電力調整による調光だけでは照度を下げきれない、という問題がある。一般的に、ＬＥＤチップへの電力調整による調光では、最大出力に対して１０％が限界とされており、それ以上に出力を低下しようとすればＬＥＤチップからの光にチラツキが発生する場合や、不点灯となる場合があるといった問題を生じる。そのため、従来では、より低い照度で仮硬化を進めようとする場合は、本硬化工程用の紫外線照射装置と、仮硬化工程用の紫外線照射装置の両方が必要となっていた。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低照度の際に安定的な点灯が可能であり、かつ、調光幅をワイドレンジにすることが可能な紫外線照射装置を提供することにある。

本願発明者等は、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見出して本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係る紫外線照射装置は、
複数のＬＥＤチップが第１の方向に一列に配列された第１のＬＥＤチップ列と、前記第１の方向に対して平行に複数のＬＥＤチップが配列された第２のＬＥＤチップ列とを有する光源部と、
前記光源部からの光が入射する入射面及び当該光が出射する出射面を有し、前記第１の方向に対して長手方向が平行となるように配置されたシリンドリカルレンズと、
前記光源部への電力制御を行う電力制御部と、
を有し、
前記第１のＬＥＤチップ列、及び、前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第１のＬＥＤチップ列と前記第２のＬＥＤチップ列とが、列毎に電力制御可能となるように、前記電力制御部に接続されていることを特徴とする。

前記構成によれば、前記第１のＬＥＤチップ列と前記第２のＬＥＤチップ列とを、列毎に電力制御可能である。光源部の長手方向が印刷媒体の搬送方向に対して直交するように光源部を配置することで、印刷媒体への光の積算方向が一義的に定まるが、この際に前記第１のＬＥＤチップ列と第２のＬＥＤチップ列とを、列毎に電力制御可能とすることで、印刷媒体への光の積算光量をより適切に調節することができる。従って、最大照度とする場合には、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップと前記第２のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップとの全てを点灯させることで制御が可能となる。一方、照度を低くする場合には、例えば、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップのみ点灯させ、前記第２のＬＥＤチップ列は点灯させない状態とし、さらに、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップへの電力量を最小（チラツキや不点灯が発生しない範囲での最小）とすれば、前記最大照度に対して、大幅に照度を低くすることができる。
以上により、低照度の際に安定的な点灯が可能であり、かつ、調光幅をワイドレンジにすることが可能な紫外線照射装置を提供することが可能となる。

前記構成において、さらに、ＬＥＤ基板を有し、
前記第１のＬＥＤチップ列を構成するＬＥＤチップ、及び、前記第２のＬＥＤチップ列を構成するＬＥＤチップは、前記ＬＥＤ基板上に設けられており、
前記ＬＥＤ基板は、前記第１の方向に沿って並設された複数枚の基板で構成されており、
前記第１のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップは、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続されており、
前記第２のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップは、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続されていることが好ましい。

ＬＥＤ基板は、製造上の問題等から大面積のものを得るのが容易ではない場合がある。一方で、印刷媒体の大きさ等に応じて光源部として第１の方向に長尺なものを用いたい場合がある。そこで、前記ＬＥＤ基板が、前記第１の方向に沿って並設された複数枚の基板で構成される構成とした。その上で、前記第１のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップが、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とし、前記第２のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップが、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とした。これにより、第１の方向により長尺な光源部とした場合であっても、前記第１のＬＥＤチップ列と前記第２のＬＥＤチップ列とを、列毎に電力制御することができる。
なお、前記第１のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップを、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とし、かつ、前記第２のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップを、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とすることは、接続箇所が多くなるため、通常は考えない。特に、基板は面積が限られており、ＬＥＤチップと干渉しない位置に接続箇所を設ける必要があるため、回路の引き回しには制約が多い。
しかしながら、本発明では、前記第１のＬＥＤチップ列と前記第２のＬＥＤチップ列とを列毎に電力制御したいために、上記構成を採用することとした。

前記構成において、前記第１のＬＥＤチップ列は、前記第１の方向に直交する第２の方向中央に配置され、
前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第１のＬＥＤチップ列の両側に同数の列ずつ配置されており、
前記第１のＬＥＤチップ列からの光出射軸が、前記シリンドリカルレンズの中心軸と一致するように配置されていることが好ましい。

前記構成によれば、第１のＬＥＤチップ列からの光出射軸が、前記シリンドリカルレンズの中心軸と一致するように配置されているため、第２のＬＥＤチップ列は、光出射軸がシリンドリカルレンズの中心軸に対してズレて配置されることになる。そのため、第１のＬＥＤチップ列から出射される光の照射位置と、第２のＬＥＤチップ列から出射される光の照射位置とを、ズレた状態で重ならせることができる。これにより、最大照度値（ピーク値）が高くなりすぎることを抑制することができる。最大照度値が高いと、紫外線による発熱量が多くなるが、前記構成によれば、印刷媒体が加熱され難くすることができる。
なお、本明細書において、シリンドリカルレンズとは、円柱上の屈折面を有しているレンズをいい、例えば、円柱状のロッドレンズでもよく、入射面と出射面とのいずれかが凸であり、他方が平である平凸レンズであってもよい。

前記構成において、前記第１のＬＥＤチップ列は、前記光源部の第２の方向の中央領域に配置されており、
前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第２の方向の端部領域に配置されており、
前記第２の方向の一番外側の列に配置されている前記第２のＬＥＤチップ列からの出射光は、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップからの出射光と比較して、前記シリンドリカルレンズの前記入射面に取り込まれる光量が小さいことが好ましい。

前記構成によれば、前記第２の方向の一番外側の列に配置されている前記第２のＬＥＤチップ列のみ点灯させれば、前記第１のＬＥＤチップ列のみ点灯させる場合よりもさらに低照度を実現可能となる。
なお、「前記第１のＬＥＤチップ列は、前記光源部の第２の方向の中央領域に配置されており、前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第２の方向の端部領域に配置されており、」とは、第２の方向の両端部にそれぞれ１列以上の第２のＬＥＤチップ列が存在しさえすればよいことを意味し、第１のＬＥＤチップ列と第２のＬＥＤチップ列との合計の列数は、偶数であっても奇数であってもよい。

本発明によれば、低照度の際に安定的な点灯が可能であり、かつ、調光幅をワイドレンジにすることが可能な紫外線照射装置を提供することができる。

本実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す斜視図である。 図１に示した紫外線照射装置の側面断面図である。 図１に示した紫外線照射装置の正面断面図である。 図１に示した紫外線照射装置の光源部を模式的に示す底面図である。 本実施形態に係るＬＥＤ基板の電気回路を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＬＥＤ基板の短手方向の照度分布のシュミレーション結果を示す図である。 本実施形態に係るＬＥＤ基板の長手方向の照度分布のシュミレーション結果を示す図である。 図１に示した紫外線照射装置を適用したインクジェット印刷装置を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る紫外線照射装置について、図面を参照しつつ、以下説明する。

図１は、本実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示した紫外線照射装置の側面断面図である。図３は、図１に示した紫外線照射装置の正面断面図である。図４は、図１に示した紫外線照射装置の光源部を模式的に示す底面図である。

本実施形態に係る紫外線照射装置１０は、筐体１２と、光源部２０と、ロッドレンズ３０とを有する（図１〜図３参照）。ロッドレンズ３０は、本発明のシリンドリカルレンズに相当する。

光源部２０は、ＬＥＤ基板２２と、ＬＥＤ基板２２上に配列されたＬＥＤチップ２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）と、ＬＥＤチップ２４ａの上面に設けられた平凸レンズ２５を有する（図２〜図４参照）。筐体１２内には、ヒートシンク３２が設けられており、ＬＥＤ基板２２は、ヒートシンク３２上に設けられている。

ＬＥＤ基板２２は、第１の方向に沿って並設された３枚の基板２３（２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ）で構成されている（図４参照）。基板２３の材質としては、特に限定されないが、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等のセラミックス基板やガラスエポキシ基板等が挙げられる。なかでも、排熱性の観点からは、窒化アルミニウム基板が好ましい。

ＬＥＤ基板２２上には、複数のＬＥＤチップ２４がＬＥＤ基板２２の長手方向に一列に配列されたＬＥＤチップ列２６ａが形成されている。ＬＥＤチップ列２６ａは、ＬＥＤ基板２２の前記長手方向に直交する方向の中央に形成されている。また、ＬＥＤ基板２２上には、ＬＥＤチップ列２６ａに対して平行かつＬＥＤチップ列２６ａを挟むように、２つのＬＥＤチップ列（ＬＥＤチップ列２６ｂ及びＬＥＤチップ列２６ｃ）が形成されている。つまり、ＬＥＤチップ列２６ａの一方に１列のＬＥＤチップ列が形成され、他方に１列のＬＥＤチップ列が形成されている。
ＬＥＤチップ列２６ａは、本発明の「第１のＬＥＤチップ列」に相当する。また、ＬＥＤチップ列２６ｂ及びＬＥＤチップ列２６ｃは、本発明の「第２のＬＥＤチップ列」に相当する。また、ＬＥＤ基板の長手方向は、本発明の「第１の方向」に相当し、ＬＥＤ基板の長手方向に直交する方向は、本発明の「第２の方向」に相当する。
本実施形態では、第１のＬＥＤ列が１列の場合について説明する。しかしながら、本発明において第１のＬＥＤ列は、複数列であってもよい。また、本実施形態では、第２のＬＥＤチップ列が２列（複数列）の場合について説明する。しかしながら、本発明において第２のＬＥＤチップ列は、１列であってもよい。つまり、本発明において第１のＬＥＤ列は、１列で構成されていてもよく、複数の列から構成されるＬＥＤ列群であってもよい。また、本発明において第２のＬＥＤ列は、１列で構成されていてもよく、複数の列から構成されるＬＥＤ列群であってもよい。

図５は、本実施形態にＬＥＤ基板の電気回路を模式的に示す図である。紫外線照射装置１０は、電力制御部４０を備える。電力制御部４０は、ＬＥＤチップ列２６ａに対する電力制御を行う第１制御部４２ａと、ＬＥＤチップ列２６ｂに対する電力制御を行う第２制御部４２ｂと、ＬＥＤチップ列２６ｃに対する電力制御を行う第３制御部４２ｃとを有する。

ＬＥＤチップ列２６ａを構成する複数のＬＥＤチップ２４ａは、３枚の基板２３（２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ）を跨がって電気的に接続されている。具体的に、基板２３ｘ上のＬＥＤチップ２４ａと基板２３ｙ上のＬＥＤチップ２４ａとは、電気接続部４４ａにより接続され、基板２３ｙ上のＬＥＤチップ２４ａと基板２３ｚ上のＬＥＤチップ２４ａとは、電気接続部４４ｂにより接続されている。

ＬＥＤチップ列２６ｂを構成する複数のＬＥＤチップ２４ｂは、３枚の基板２３（２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ）を跨がって電気的に接続されている。具体的に、基板２３ｘ上のＬＥＤチップ２４ｂと基板２３ｙ上のＬＥＤチップ２４ｂとは、電気接続部４５ａにより接続され、基板２３ｙ上のＬＥＤチップ２４ｂと基板２３ｚ上のＬＥＤチップ２４ｂとは、電気接続部４５ｂにより接続されている。

ＬＥＤチップ列２６ｃを構成する複数のＬＥＤチップ２４ｃは、３枚の基板２３（２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ）を跨がって電気的に接続されている。具体的に、基板２３ｘ上のＬＥＤチップ２４ｃと基板２３ｙ上のＬＥＤチップ２４ｃとは、電気接続部４６ａにより接続され、基板２３ｙ上のＬＥＤチップ２４ｃと基板２３ｚ上のＬＥＤチップ２４ｃとは、電気接続部４６ｂにより接続されている。

次に、光源部２０の点灯動作について説明する。ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、ＬＥＤチップ列２６ｃは、上述した電気的接続により列毎に電力制御可能である。つまり、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、ＬＥＤチップ列２６ｃに対して、独立に、点灯、消灯、調光が可能である。例えば、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃに対して、それぞれ最大の電力を供給すれば、最大照度とすることができる。また、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃに対しては、電力を供給せずに消灯させるとともに、ＬＥＤチップ列２６ａに対して、最小の電力（チラツキや不点灯が発生しない範囲での最小の電力）を供給すれば、前記最大照度に対して、大幅に照度を低くすることができる。また、ＬＥＤチップ列２６ａ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃに対しては、電力を供給せずに消灯させるとともに、ＬＥＤチップ列２６ｂに対して、最小の電力（チラツキや不点灯が発生しない範囲での最小の電力）を供給することによっても、前記最大照度に対して、大幅に照度を低くすることができる。なお、上記は、光源部２０の点灯動作の一例であり、その点灯態様は、各ＬＥＤチップ列を独立に点灯、消灯、調光できる範囲内において、この例に限定されない。

ＬＥＤ基板は、製造上の問題等から大面積のものを得るのが容易ではない場合がある。例えば、窒化アルミニウム基板等のセラミックス基板の場合、強度や反りの観点から大面積のものを得るのが容易ではない。一例として、窒化アルミニウムの場合、基板として切り出す前のワークの寸法として１００ｍｍが標準として採用されている。一方で、印刷媒体の大きさ等に応じて光源部として第１の方向に長尺なものを用いたい場合がある。そこで、本実施形態では、ＬＥＤ基板２２が、長手方向に沿って並設された３枚の基板２３で構成される構成とした。その上で、ＬＥＤチップ列２６ａを構成するＬＥＤチップ２４ａが、３枚の基板２３を跨がって電気的に接続される構成とし、ＬＥＤチップ列２６ｂを構成するＬＥＤチップ２４ｂが、３枚の基板２３を跨がって電気的に接続される構成とし、ＬＥＤチップ列２６ｃを構成するＬＥＤチップ２４ｃが、３枚の基板２３を跨がって電気的に接続される構成とした。これにより、長手方向がより長い長尺な光源部とした場合であっても、ＬＥＤチップ列２６ａと、ＬＥＤチップ列２６ｂと、ＬＥＤチップ列２６ｃとを、列毎に電力制御することができる。
なお、ＬＥＤチップ列２６ａを構成するＬＥＤチップ２４ａを、複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とし、ＬＥＤチップ列２６ｂを構成するＬＥＤチップ２４ｂを、複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とし、かつ、ＬＥＤチップ列２６ｃを構成するＬＥＤチップ２４ｃを、複数枚の基板を跨がって電気的に接続される構成とすることは、接続箇所が多くなるため、通常は考えない。特に、基板（ＬＥＤ基板）は面積が限られており、ＬＥＤチップと干渉しない位置に接続箇所を設ける必要があるため、回路の引き回しには制約が多い。
しかしながら、本実施形態では、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃを列毎に独立して電力制御したいために、上記構成を採用することとした。

図１に示すように、筐体１２は、直方体状の形状を有しており、下面短手方向中央に、長手方向全長にわたる開口１４が形成されている。

開口１４には、ロッドレンズ３０が配置されている。ロッドレンズ３０は、ロッドレンズ３０の長手方向と筐体１２の長手方向とが平行となるように配置されている。ロッドレンズ３０は、筐体１２内において保持部３３により保持されている（図２参照）。保持部３３は、同一の素材で形成された、一対のカンチレバーからなるカンチレバー構造となっている。なお、カンチレバーとは、一端が固定されており、他端に保持部が形成された構造をいう。

光源部２０は、ロッドレンズ３０の上部（ロッドレンズ３０よりも筐体１２内部側）に配置されている。光源部２０は、筐体１２の短手方向中央に、光源部２０の長手方向が筐体１２の長手方向と一致するように配置されている。

ロッドレンズ３０は、光源部２０からの光が入射する入射面３０ａ及び当該光が出射する出射面３０ｂを有しており、光源部２０の短手方向の中心とロッドレンズ３０の中心軸とが略一致するよう配置されている。またＬＥＤチップ列が奇数の場合は、光源部２０の中央に配置されるＬＥＤチップ列２６ａからの光出射軸が、ロッドレンズ３０の中心軸と一致するように配置されている。本実施形態では、ＬＥＤチップ列２６ａからの光出射軸が、ロッドレンズ３０の中心軸と一致するように配置されているため、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃは、光出射軸がロッドレンズ３０の中心軸に対してズレて配置されることになる。そのため、ＬＥＤチップ列２６ａから出射される光の照射位置３４ａ（図２参照）と、ＬＥＤチップ列２６ｂから出射される光の照射位置３４ｂ（図２参照）とを、ズレた状態で重ならせることができる。また、ＬＥＤチップ列２６ａから出射される光の照射位置３４ａと、ＬＥＤチップ列２６ｃから出射される光の照射位置３４ｃ（図２参照）とを、ズレた状態で重ならせることができる。これにより、最大照度値が高くなりすぎることを抑制することができる。最大照度値が高いと、紫外線による発熱量が多くなるが、本実施形態の構成によれば、印刷媒体が加熱され難くすることができる。
この点につき、シュミレーション結果を用いて以下に説明する。

図６は、ＬＥＤ基板の短手方向の照度分布のシュミレーション結果を示す図である。ＬＥＤチップ列間の距離を２ｍｍ、ＬＥＤ基板とロッドレンズの軸との距離を１０．５ｍｍ、ロッドレンズの直径を１５ｍｍ、ロッドレンズの軸と照射面との距離を２２．５ｍｍとしてシュミレーションを行った。
図６中、横軸は、ＬＥＤチップ列２６ａの位置を「０ｍｍ」とした短手方向の位置を示し、縦軸は、照度である。照度は、ＬＥＤチップ列２６ａを最大照度で点灯した場合の横軸「０ｍｍ」の場所における照度を「１」として、各地点の照度の相対値を示した。
図６に示すように、光源部の短手方向における中央領域に配置されたＬＥＤチップ列２６ａのみを最大照度で点灯した場合、横軸「−４〜４ｍｍ」付近が最大照度となり、その照度はおよそ１．１程度である。
ＬＥＤチップ列２６ｃのみを最大照度で点灯した場合、横軸「１〜４ｍｍ」付近が最大照度となり、その照度はおよそ１．１程度である。つまり、ＬＥＤチップ列２６ａから出射される光とＬＥＤチップ列２６ｃから出射される光とは最大照度の位置がずれている。またＬＥＤチップ列ａに対してＬＥＤチップ列ｃの最大照度範囲は狭まっている。これは各ＬＥＤチップ列とロッドレンズとの光学的な位置関係の相違によるものである。なお、ＬＥＤチップ列２６ｂのみを最大照度で点灯した場合、横軸「−１〜−４ｍｍ」付近が最大照度となり、その照度はおよそ１．１程度である。また照度分布はＬＥＤチップ列ｃと対称的になる。
仮に、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃのすべてが横軸「０ｍｍ」付近で最大照度となる場合を考えると、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃの合計の最大照度は、各照度を足し合わせた値としておよそ３．３程度となる。
しかしながら、本実施形態では、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、ＬＥＤチップ列２６ｃの最大照度となる位置は、お互いにずれている。そのため、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃを最大照度で点灯した場合、最大照度となる位置（横軸「０ｍｍ付近」）での照度はおよそ２．５前後となり、最大照度が抑制されていることがわかる。
このことより、本実施形態の配置、すなわち、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、ＬＥＤチップ列２６ｃの最大照度となる位置がお互いにずれている配置とすれば、最大照度値が高くなりすぎることを抑制することができる。最大照度値が高いと、紫外線による発熱量が多くなるが、この構成によれば、印刷媒体が加熱され難くすることができる。
なお、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、ＬＥＤチップ列２６ｃの各々から出射される出射光の照射位置の一部が重なるよう構成されている。図６に示されるように、隣接するＬＥＤチップ列同士の各照度分布が一部重なるよう配置されている。好ましい構成として、各照度分布の積算値の８５％〜６５％の範囲とされている。またより好ましい構成として、８０％〜７０％の範囲とされている。照度分布の積算値の８５％以下で重なり合う構成とした場合、各ＬＥＤチップ列の照射位置のずれをある程度確保することができる。これにより、各ＬＥＤチップ列の照射位置のずれが小さくなり、紫外線による最大照度値が著しく増加してしまうことを抑制できる。また、照度分布の積算値の６５％以上で重なり合う構成とした場合、短手方向における光の照射範囲が大きくなりすぎるという点や、短手方向の配向分布の均一性が悪化することを抑制することができる。

本実施形態では、図２に示すように、光源部２０は、ＬＥＤチップ列２６ｂからの出射光が、ＬＥＤチップ列２６ａからの出射光と比較して、ロッドレンズ３０の入射面３０ａに取り込まれる光量が小さくなるように配置されている。同様に、光源部２０は、ＬＥＤチップ列２６ｃからの出射光が、ＬＥＤチップ列２６ａからの出射光と比較して、ロッドレンズ３０の入射面３０ａに取り込まれる光量が小さくなるように配置されている。本実施形態の構成によれば、ＬＥＤチップ列２６ｂのみ点灯、又は、ＬＥＤチップ列２６ｃのみ点灯させれば、ＬＥＤチップ列２６ａのみ点灯させる場合よりもさらに低照度を実現可能となる。

上述した実施形態では、ＬＥＤチップ列２６ａの一方に１列のＬＥＤチップ列が形成され、他方に１列のＬＥＤチップ列が形成されている場合について説明した。しかしながら、本発明はこの例に限定されず、第１のＬＥＤチップ列の一方に２以上のＬＥＤチップ列が形成され、他方に同数列のＬＥＤチップ列が形成されていてもよい。この場合、調光幅をよりワイドレンジにできる点で優れる。
さらに、この場合、少なくとも第２の方向の一番外側の列に配置されている第２のＬＥＤチップ列からの出射光が、第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップからの出射光と比較してシリンドリカルレンズ（ロッドレンズ）の入射面に取り込まれる光量が小さくなるように配置することが好ましい。第２の方向の一番外側の列に配置されている第２のＬＥＤチップ列のみ点灯させれば、第１のＬＥＤチップ列のみ点灯させる場合よりもさらに低照度を実現可能となるからである。
また、第１のＬＥＤチップ列と、第２のＬＥＤチップ列との合計列数は、奇数であることが好ましい。この場合、第１のＬＥＤチップ列が中央の列であることが好ましい。

ここで、調光幅をワイドレンジとする方法としては、本実施形態のようにＬＥＤチップ列ごとに電力制御するのではなく、１つのＬＥＤチップ列内のＬＥＤチップのうち、点灯させるＬＥＤチップを間引く制御を行う（例えば、１つおきに点灯させる）方法が考えられる。しかしながら、このような方法を採用した場合、間引いたＬＥＤチップ部分の光量が落ち込み、第１の方向（長手方向）に対して均一な光量が得られなくなる。しかしながら、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ列ごとに電力制御するため、第１の方向に対して均一な調光が可能となる。

図７は、本実施形態に係るＬＥＤ基板の長手方向の照度分布のシュミレーション結果を示す図である。図７中、横軸は、ＬＥＤチップ列２６ａの長手方向中央位置を「０ｍｍ」とした長手方向の位置を示し、縦軸は、照度である。照度は、図６と同様、ＬＥＤチップ列２６ａを最大照度で点灯した場合の横軸「０ｍｍ」の場所における照度を「１」として示した。
図７に示すように、ＬＥＤチップ列２６ａのみを最大照度で点灯した場合においても、ＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、及び、ＬＥＤチップ列２６ｃのすべてを最大照度で点灯した場合においても、長手方向に対して光量は均一であり大きな落ち込みは見られない。

以上、紫外線照射装置１０によれば、全てのＬＥＤチップ列（３列）を点灯させることで最大照度を得ることができる。また、照度を低くする場合には、例えば、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップのみ点灯させ、前記第２のＬＥＤチップ列は点灯させない状態とし、照射面への積算照度を１／３に低下させ、さらに、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップへの電力量を最小（チラツキや不点灯が発生しない範囲での最小、例えば、最大出力に対して１０％）とすれば、前記最大照度に対して、大幅に照度を低くすることができる。以上の構成を組み合わせることにより、例えば、最低照度を４％以下（具体的には、１／３×１０％＝約３．４％以下）にまで抑えることができる。
従って、紫外線照射装置１０によれば、低照度の際に安定的な点灯が可能であり、かつ、調光幅をワイドレンジにすることが可能な紫外線照射装置を提供することができる。

上述した実施形態では、ＬＥＤ基板が第１の方向に沿って並設された３枚の基板で構成されている場合について説明した。しかしながら、本発明においてＬＥＤ基板を構成する基板の枚数は、３枚に限定されず、印刷の対象とする印刷媒体の大きさ等に応じて、適宜、設定可能である。
また、ＬＥＤ基板は、１枚の基板で構成されていてもよい。つまり、大面積のＬＥＤ基板を必要としない場合や、大面積のものであっても容易に得られる場合には、１枚の基板で構成されていることが好ましい。１枚の基板で構成される場合、電気回路設計が容易である点で優れる。

上述した実施形態では、ＬＥＤチップ列２６ａ、ＬＥＤチップ列２６ｂ、ＬＥＤチップ列２６ｃをそれぞれ独立に電力制御する場合、すなわち、電力制御が３系統である場合について説明した。つまり、本実施形態では、すべてのＬＥＤチップ列を、列ごとに独立で電力制御する場合について説明した。しかしながら、本発明は、この例に限定されず、少なくとも第１のＬＥＤチップ列と、第２のＬＥＤチップ列とが独立して電力制御できればよい。例えば、ＬＥＤチップ列２６ａ（第１のＬＥＤチップ列に相当）を１つの電力制御の系統とし、ＬＥＤチップ列２６ｂ（第２のＬＥＤチップ列に相当）とＬＥＤチップ列２６ｃ（第２のＬＥＤチップ列に相当）とを直列に接続してこの２列の電力制御を１つの電力制御の系統としてもよい。

上述した実施形態では、光源部２０の中央に配置されるＬＥＤチップ列２６ａからの光出射軸が、ロッドレンズ３０の中心軸と一致するように配置されている場合について説明したが、本発明においてはこの例に限定されない。すなわち、光源部の中央に配置されるＬＥＤチップ列からの光出射軸が、ロッドレンズの中心軸と一致するように配置されていなくてもよい。前記構成であっても、光源部の中央側に配置されるＬＥＤチップ列と比較して、光源部の端側に配置されるＬＥＤチップ列の方がロッドレンズの中心軸に対する光軸のズレ量が大きくなるため、ロッドレンズの入射面に取りこまれる光量を小さくすることができるからである。

上述した実施形態では、本発明のシリンドリカルレンズが、円柱状のロッドレンズである場合について説明した。しかしながら、本発明おけるシリンドリカルレンズは、この例に限定されず、円柱上の屈折面を有していればよく、例えば、入射面と出射面とのいずれかが凸であり、他方が平である平凸レンズであってもよい。

以上、紫外線照射装置の一例について説明した。

次に、本実施形態に係る紫外線照射装置１０を備えるインクジェット印刷装置について説明する。以下では、印刷媒体がボトル（例えば、ペットボトル、ビン）である場合について説明する。

図８は、図１に示した紫外線照射装置を適用したインクジェット印刷装置を模式的に示す平面図である。インクジェット印刷装置５０は、紫外線硬化型インクを吐出する吐出装置５２と、紫外線照射装置１０とを備える。吐出装置５２は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色の紫外線硬化型インクを吐出することができる。

インクジェット印刷装置５０は、図示しない回転プレートを備えており、前記回転プレートに印刷対象となるボトル６０が配置されるとボトル６０を回転させることができる。

インクジェット印刷装置５０において、吐出装置５２と紫外線照射装置１０とは、ボトル６０が配置されるべき位置の周囲に、回転方向に沿って配置されている。

次に、インクジェット印刷装置５０の動作の一例について説明する。インクジェット印刷装置５０は、図示しない印刷制御部（例えば、ＣＰＵ）を備える。前記印刷制御部は、前記回転プレートの動作、吐出装置５２の動作、及び、紫外線照射装置１０の動作を制御可能である。

前記印刷制御部は、まず、前記回転プレートを回転させながら、吐出装置５２を動作させて紫外線硬化型インクを吐出させ、かつ、紫外線照射装置１０を動作させて低照度の紫外線を照射させる処理Ａを行う。例えば処理Ａは、一色ずつ行う。すなわち、まず、４色のうちの１色（例えば、シアン（Ｃ））を吐出させながら低照度の紫外線照射をして当該色（この例では、シアン（Ｃ））を仮硬化させる。以上の工程の間に前記回転プレートは１回転することになる。次に、他の１色（例えば、マゼンタ（Ｍ））を吐出させながら低照度の紫外線照射をして当該色（この例では、マゼンタ（Ｍ））を仮硬化させる。以上の工程の間に前記回転プレートはさらに１回転することになる。その後、同様に、残りの２色を吐出、仮硬化させる。

全ての色の紫外線硬化型インクの吐出、及び、仮硬化が終了した後、前記印刷制御部は、前記回転プレートを回転させながら、紫外線照射装置１０を動作させて高照度の紫外線を照射させる処理Ｂを行う。処理Ｂを行うことにより、すべてのインクを本硬化させる。以上により、１つのボトル６０に対する印刷が完了する。

インクジェット印刷装置５０は、紫外線照射装置１０を備えている。そして、紫外線照射装置１０は、調光幅がワイドレンジである。従って、インクジェット印刷装置５０では、仮硬化用の低照度と本硬化用の高照度との両方を１台の紫外線照射装置１０で実現することができる。なお、上述の実施形態では、ボトルが回転する場合について説明したが、印刷媒体としてのボトルは回転せず、吐出装置、及び、紫外線照射装置がボトルの周りを移動することとしてもよい。

上述した実施形態では、印刷媒体がボトルである場合について説明した。つまり、紫外線照射装置が、ボトル印刷用の紫外線照射装置である場合について説明した。しかしながら、本発明においてはこの例に限定されず、円筒状、円柱状、角柱状等の立体物印刷用の紫外線照射装置であってもよい。

また、本発明の紫外線照射装置は、紙等の平面印刷用の紫外線照射装置であってもよい。なお、本発明の紫外線照射装置を平面印刷用として使用する場合、印刷媒体を回転させる代わりに、印刷媒体上を、印刷媒体に対して相対的に移動させて、紫外線照射を行えばよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。

１０ 紫外線照射装置
２０ 光源部
２２ ＬＥＤ基板
２３（２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ） 基板
２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ） ＬＥＤチップ
２５ 平凸レンズ
２６ａ ＬＥＤチップ列（第１のＬＥＤチップ列に相当）
２６ｂ ＬＥＤチップ列（第２のＬＥＤチップ列に相当）
２６ｃ ＬＥＤチップ列（第２のＬＥＤチップ列に相当）
３０ ロッドレンズ
３０ａ 入射面
３０ｂ 出射面
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 照射位置
４０ 電力制御部
５０ インクジェット印刷装置
５２ 吐出装置
６０ ボトル

Claims (4)

1. 複数のＬＥＤチップが第１の方向に一列に配列された第１のＬＥＤチップ列と、前記第１の方向に対して平行に複数のＬＥＤチップが配列された第２のＬＥＤチップ列とを有する光源部と、
   前記光源部からの光が入射する入射面及び当該光が出射する出射面を有し、前記第１の方向に対して長手方向が平行となるように配置されたシリンドリカルレンズと、
   前記光源部への電力制御を行う電力制御部と、
   を有し、
   前記第１のＬＥＤチップ列、及び、前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第１のＬＥＤチップ列と前記第２のＬＥＤチップ列とが、列毎に電力制御可能となるように、前記電力制御部に接続されていることを特徴とする紫外線照射装置。
2. ＬＥＤ基板を有し、
   前記第１のＬＥＤチップ列を構成するＬＥＤチップ、及び、前記第２のＬＥＤチップ列を構成するＬＥＤチップは、前記ＬＥＤ基板上に設けられており、
   前記ＬＥＤ基板は、前記第１の方向に沿って並設された複数枚の基板で構成されており、
   前記第１のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップは、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続されており、
   前記第２のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップは、前記複数枚の基板を跨がって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記第１のＬＥＤチップ列は、前記第１の方向に直交する第２の方向中央に配置され、
   前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第１のＬＥＤチップ列の両側に同数の列ずつ配置されており、
   前記第１のＬＥＤチップ列からの光出射軸が、前記シリンドリカルレンズの中心軸と一致するように配置されていること特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
4. 前記第１のＬＥＤチップ列は、前記光源部の第２の方向の中央領域に配置されており、
   前記第２のＬＥＤチップ列は、前記第２の方向の端部領域に配置されており、
   前記第２の方向の一番外側の列に配置されている前記第２のＬＥＤチップ列からの出射光は、前記第１のＬＥＤチップ列のＬＥＤチップからの出射光と比較して、前記シリンドリカルレンズの前記入射面に取り込まれる光量が小さいことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。

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