JP4798722B2

JP4798722B2 - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP4798722B2
Application number: JP2008275906A
Authority: JP
Inventors: 剛司乾; 秀夫門戸
Original assignee: Panasonic Electric Works SUNX Co Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2028-10-27
Also published as: JP2009279576A

Description

本発明は、紫外線を照射する紫外線照射装置に関するものである。

従来、紫外線硬化樹脂や塗料などの被照射部に紫外線を照射して上記被照射部を硬化させるための紫外線照射装置が種々開発され市販されている（例えば、特許文献１参照）。このような紫外線照射装置は、例えば、光ディスク基板を貼り合わせるための紫外線硬化樹脂を硬化させたり、印刷用紙に塗布された印刷インクを定着させたりするために用いられる。

従来の紫外線照射装置の光源としては、電力供給されると紫外線を放射する複数の直管型の紫外線ランプがよく用いられている。このような紫外線照射装置では、軸方向が所定方向になるように複数の直管型の紫外線ランプを並べて設置されており、上記所定方向において長い範囲に紫外線を照射することができる。

また、従来の紫外線照射装置は、光量補正テーブルを用いて、紫外線ランプの光量を紫外線ランプの点灯時間に関係なく略一定に保つように制御している。
特開２００４−３５１６５４号公報

しかしながら、従来の紫外線照射装置には、光源として紫外線ランプが用いられているため、紫外線を放射するために必要な消費電力が大きいという問題があった。

また、従来の紫外線照射装置では、所定の設定値に適した光量補正データを用いて紫外線ランプの光量を略一定に保つように制御しているため、上記所定の設定値とは異なる光量の紫外線を照射したい場合に、設定値を上記所定の設定値から異なる値に変更すると上記光量補正データを用いることができず、その結果、紫外線ランプの光量を略一定にすることができないという問題もあった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、紫外線を放射するために必要な消費電力を小さくすることができるとともに、出力設定値を変更しても累積放射時間に関わらず紫外線出力を一定に保つことができる紫外線照射装置を提供することにある。

請求項１の発明は、複数のＬＥＤチップから構成され電流供給されると紫外線を放射するＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットの放射時間を計測する計測手段と、前記ＬＥＤユニットの出力設定値を複数の候補値の中から設定する設定手段と、前記放射時間の累積値を累積放射時間とし、各ＬＥＤチップの出力低下を補正するために前記ＬＥＤユニットへの供給電力の設定に用いられる補正値を前記累積放射時間ごとに対応付けた補正テーブルを、前記設定手段で設定可能な候補値ごとに予め記憶する記憶手段と、前記設定手段で設定された出力設定値の補正テーブルを用いて前記累積放射時間の補正値を求め、求めた補正値を用いて前記ＬＥＤユニットへの供給電力を設定する放射制御手段とを備え、前記放射制御手段は、前記設定手段で前記出力設定値が変更された場合、変更前の出力設定値の補正テーブルを用いて変更時の累積放射時間に対応する補正値を抽出し、変更後の出力設定値の補正テーブルを用いて、抽出した補正値に対応する累積放射時間を抽出し、抽出した累積放射時間を変更後の新しい累積放射時間とし、変更後における前記ＬＥＤユニットの出力が許容範囲内に保たれるように当該新しい累積放射時間ごとに前記補正値を求め、求めた補正値を用いて前記供給電力を設定することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記放射制御手段は、前記累積放射時間に対する前記ＬＥＤユニットの相対光出力を示す相対光出力特性において予め設定された出力低下が発生するごとに当該出力低下の発生する累積点灯時間を予め定め、前記出力設定値が一定である期間において、予め定めた累積放射時間に達すると、当該予め定めた累積放射時間に対応付けられた前記補正値を、前記補正テーブルを用いて求め、求めた補正値を用いて前記供給電力を設定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ＬＥＤユニットの出力に対する継続要求時間を入力するための入力手段を備え、前記設定手段は、前記入力手段で入力された継続要求時間まで前記ＬＥＤユニットが放射するように前記出力設定値を設定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、前記ＬＥＤユニットを複数備えるとともに、各ＬＥＤユニットから放射された紫外線量を各別に検出する検出手段を備え、前記放射制御手段は、前記検出手段の検出値を用いて各ＬＥＤユニットから放射された紫外線量の平均値を算出し、ＬＥＤユニットごとに、前記検出手段の検出値が平均値になるように、前記補正値を用いて設定した前記供給電力の大きさを調整するフィードバック制御を行うことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、前記放射制御手段は、各ＬＥＤユニットに電流供給される供給期間と電流供給が停止される停止期間とを繰り返すように制御することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、前記設定手段で前記出力設定値が設定されたときに前記ＬＥＤユニットの寿命時間を報知する報知手段を備えることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、前記ＬＥＤユニットの残り寿命時間を報知する報知手段を備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、前記ＬＥＤユニットが寿命に到達したことを報知する報知手段を備えることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１乃至５の何れか１項の発明において、前記ＬＥＤユニットが寿命に到達した後に予め設定された出力低下が発生すると報知する報知手段を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、紫外線を放射するものとしてＬＥＤユニットを用いることによって、紫外線ランプを用いる場合に比べて、紫外線を放射するために必要な消費電力を小さくすることができる。

また、請求項１の発明によれば、放射制御手段が補正テーブルを用いて累積放射時間の補正値を抽出し、抽出した補正値を用いてＬＥＤユニットへの供給電力を設定することによって、累積放射時間に関わらずＬＥＤユニットの出力を一定に保つことができる。

さらに、請求項１の発明によれば、ＬＥＤユニットの出力設定値を用途に応じて複数の候補値の中から選択して設定することができ、また、一度設定した出力設定値を新しい出力設定値に途中で変更することができる。さらに、請求項１の発明によれば、ＬＥＤユニットの出力設定値が変更されたときに、出力設定値の変更前の補正値と変更後の補正値とを同じにして、変更後の新しい累積放射時間を設定することができるので、変更後においても、変更前のＬＥＤユニットの出力低下（出力劣化）を考慮した制御を行うことができる。

請求項２の発明によれば、ＬＥＤユニットの出力が一定量低下するごとに低下分を補正することによって、一定時間ごとに補正する場合に比べて、ＬＥＤユニットの出力誤差を少なくすることができる。

請求項３の発明によれば、ＬＥＤユニットを使用させたい時間（継続要求時間）が決まっている場合、ＬＥＤユニットの寿命時間を優先させる制御を行うことができる。例えば印刷機に用いられる場合、印刷速度が比較的遅くてもよいときに、ＬＥＤユニットからの出力を小さくして、ＬＥＤユニットの寿命時間を長くさせることができる。

請求項４の発明によれば、検出手段が、各ＬＥＤユニットから放射された紫外線量を各別に検出し、放射制御手段が、検出手段で検出された各ＬＥＤユニットから放射された紫外線量の平均値を算出し、ＬＥＤユニットごとに、検出手段の検出値が平均値になるように、補正値を用いて設定された供給電力の大きさを調整するフィードバック制御を行うことによって、ＬＥＤユニット間での紫外線量のばらつきを低減することができるので、広い照射範囲で紫外線量の均一性を高めることができる。

請求項５の発明によれば、放射制御手段がＬＥＤユニットへの電流供給を供給期間と停止期間で繰り返すように制御することによって、ＬＥＤユニットが放射期間と停止期間を繰り返すので、紫外線の放射によって高温になったＬＥＤユニットを停止期間で冷却することができ、その結果、ＬＥＤユニットの温度上昇を抑えることができる。これにより、ＬＥＤユニットの温度依存性の影響を低減することができるので、ＬＥＤユニットから放射された紫外線を安定にすることができる。

また、請求項５の発明によれば、放射制御手段が供給期間のみＬＥＤユニットに電流供給することによって、ＬＥＤユニットへの供給電流を例えば定格電流以上にすることができるので、強い紫外線をＬＥＤユニットから応答性よく一定時間だけ放射することができる。

請求項６の発明によれば、設定手段で設定された出力設定値の出力を行う場合におけるＬＥＤユニットの寿命時間を報知手段が報知することによって、出力設定値ごとに変わるＬＥＤユニットの寿命時間をユーザに知らせることができる。

請求項７の発明によれば、ＬＥＤユニットの残り寿命時間を報知手段が報知することによって、ＬＥＤユニットの残り寿命時間をユーザに知らせることができる。

請求項８の発明によれば、ＬＥＤユニットが寿命に到達したことを報知手段が報知することによって、ＬＥＤユニットの交換をユーザに促すことができる。

請求項９の発明によれば、ＬＥＤユニットが寿命に到達した後の出力低下を報知手段が報知することによって、ＬＥＤユニットの出力低下という異常をユーザに知らせることができる。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る紫外線照射装置の構成について説明する。図１は、本実施形態の紫外線照射装置の構成を示している。本実施形態の紫外線照射装置は、図１に示すように、紫外線を放射する複数のＬＥＤユニット２，２・・・を含むＬＥＤヘッド１と、各ＬＥＤユニット２に直流電力を供給する複数の直流電源４，４・・・と、各直流電源４を制御して各ＬＥＤユニット２への供給電力を制御するＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）５とを備えている。また、ＰＬＣ５には、記憶部（記憶手段）６と報知部（報知手段）５２、操作部５３が接続されている。

各ＬＥＤユニット２は、図３に示すように、複数のＬＥＤモジュール７，７・・・を長手方向に並べて備えている。全てのＬＥＤモジュール７，７・・・は、電気的に直列接続されている。各ＬＥＤモジュール７は、複数（図３では４×４＝１６個）のＬＥＤチップ８，８・・・を備えている。同一のＬＥＤモジュール７に設けられた全てのＬＥＤチップ８，８・・・は、電気的に直列接続されている。各ＬＥＤチップ８は、電流が供給されると紫外線を放射する。

図１に示す各直流電源４は、ノイズフィルタ４０を介して交流電源ＡＣから交流電力（単相ＡＣ２００Ｖ）を受け取り、受け取った交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は、ＰＬＣ５による制御に基づいて各直流電源４から各ＬＥＤユニット２に供給される。直流電源４ａはＬＥＤユニット２ａに電力供給し、直流電源４ｂはＬＥＤユニット２ｂに電力供給し、直流電源４ｃはＬＥＤユニット２ｃに電力供給し、直流電源４ｄはＬＥＤユニット２ｄに電力供給する。上記より、各ＬＥＤユニット２は、他のＬＥＤユニット２とは独立して電力供給される。

操作部５３は、例えば後述の操作パネル９３などに設けられ、各ＬＥＤユニット２の出力設定値（紫外線量）を複数の候補値の中から設定するためのものである。つまり、操作部５３は、本発明の設定手段に相当する。操作部５３で設定された出力設定値の情報は、ＰＬＣ５に出力される。本実施形態において、操作部５３で設定可能な出力設定値の候補値は、全点灯（１００％点灯）、７０％調光、５０％調光の３種類である。なお、操作部５３で設定可能な出力設定値の候補値は、上記に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設定される。

記憶部６には、操作部５３で設定可能な候補値ごとに補正テーブルが予め記憶されている。本実施形態において、記憶部６に記憶されている補正テーブルは、全点灯（１００％点灯）、７０％調光、５０％調光の３種類である。また、記憶部６には、ＬＥＤユニット２の放射時間の累積値である累積放射時間がＰＬＣ５による制御によって記憶される。

各補正テーブルは、各ＬＥＤチップ８の出力低下（出力劣化）を補正するために、各ＬＥＤユニット２への供給電力の設定に用いられる補正値を累積放射時間ごとに対応付けたものである。各補正テーブルは、図２（ａ）に示すような、累積放射時間に対するＬＥＤユニット２の相対光出力を示す相対光出力特性から求められる。相対光出力とは、ＬＥＤユニット２の使用開始時の光出力に対する光出力の比を示す。各補正テーブルは、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す。

続いて、図１に示すＰＬＣ５について説明する。ＰＬＣ５は、ＬＥＤユニット２の放射時間を計測し、さらに、累積放射時間を計測する計測機能を有している。つまり、ＰＬＣ５は、本発明の計測手段に相当する。

また、ＰＬＣ５は、操作部５３で設定された出力設定値の情報を上記操作部５３から取得し、取得した出力設定値の補正テーブル（記憶部６に記憶）を用いて、上記補正テーブルで対応付けられた累積放射時間ごとに、各ＬＥＤユニット２の出力が許容範囲内に保たれるように累積放射時間の補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定する放射制御機能を有している。つまり、ＰＬＣ５は、一定間隔の累積放射時間ごとに補正値を抽出する。ＰＬＣ５は、本発明の放射制御手段に相当する。

さらに、ＰＬＣ５は、操作部５３で出力設定値が変更された場合、つまり、変更後の出力設定値の情報を操作部５３から取得した場合、変更前の出力設定値の補正テーブル及び変更後の出力設定値の補正テーブルを用いて、変更後における各ＬＥＤユニット２の出力が許容範囲内に保たれるように累積放射時間ごとに補正値を求め、求めた補正値を用いて供給電力を設定する。

上記の動作を行うＰＬＣ５は、直流２４Ｖの電圧を生成する電源５０からの電力供給によって動作する。電源５０には、交流電源ＡＣからノイズフィルタ４０を介して交流電力が供給される。交流電力が供給された電源５０は、上記交流電力から直流電力を生成する。また、ＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２を冷却するための液体（純水）を温度制御するチラー５１を制御する。チラー５１は交流電源ＡＣからの交流電力（３相ＡＣ２００Ｖ）によって動作する。

報知部５２は、表示画面５２０と、スピーカ５２１とを備えている。報知部５２は、ＰＬＣ５による制御によって、以下の報知を行う。報知部５２は、操作部５３で出力設定値が設定された場合に、各ＬＥＤユニット２の寿命時間を報知する。また、報知部５２は、予め設定されたタイミングで、各ＬＥＤユニット２の残り寿命時間を報知する。さらに、報知部５２は、各ＬＥＤユニット２が寿命に到達したことを報知する。また、報知部５２は、各ＬＥＤユニット２が寿命に到達した後に予め設定された出力低下が発生すると報知する。報知方法としては、表示画面５２０に報知内容を表示する方法と、スピーカ５２１から報知内容を音声出力する方法とがある。

次に、本実施形態に係るＬＥＤヘッド１の構造について図３，４を用いて説明する。ＬＥＤヘッド１は、図４に示すように、複数のＬＥＤユニット２，２・・・を備えているとともに、各ＬＥＤユニット２が一列に設置されるベース１０と、ベース１０の前方を覆うカバー１１とを備えている。図示していないが、ベース１０には、各ＬＥＤユニット２を冷却するための冷却水の流路が確保されている。

各ＬＥＤユニット２の各ＬＥＤモジュール７は、図３に示すように、複数のＬＥＤチップ８，８・・・を備えているとともに、各ＬＥＤチップ８を収納する導電性の基台７０及びカバー７１を備えている。基台７０とカバー７１は電気的に絶縁されて設けられ、それぞれ各ＬＥＤチップ８の電極となる。

隣接するＬＥＤモジュール７，７間では、一方のＬＥＤモジュール７の基台７０と他方のＬＥＤモジュール７のカバー７１とが導電性の接続片７２によって電気的に接続されている。これにより、同一のＬＥＤユニット２に設けられた複数のＬＥＤモジュール７，７・・・は、電気的に直列接続される。なお、接続片７２は、一方のＬＥＤモジュール７の基台７０に取り付けられる下面７２０と、下面７２０の一辺から上方に延設された延設面７２１と、延設面７２１の上辺から延設され他方のＬＥＤモジュール７のカバー７１に取り付けられる上面７２２とが一体に設けられたものである。基台７０と接続片７２、及びカバー７１と接続片７２は、それぞれねじ止めによって固定されている。

次に、本実施形態に係る紫外線照射装置の動作について図１を用いて説明する。記憶部６には、ＬＥＤユニット２の出力設定値の候補値ごとに補正テーブルが記憶されている。各ＬＥＤユニット２から初めて紫外線を放射させる場合、操作部５３において出力設定値が設定される。操作部５３で設定された出力設定値の情報は、操作部５３からＰＬＣ５に出力される。ＰＬＣ５は、操作部５３から出力設定値の情報を取得すると、各ＬＥＤユニット２への供給電流が初期電流になるように各直流電源４を制御する。各ＬＥＤユニット２は供給電流に基づいて紫外線を放射する。

一方、これまでに各ＬＥＤユニット２から紫外線を放射させたことがある場合、操作部５３で出力設定値が設定されると、ＰＬＣ５は、前回の放射までの累積放射時間を記憶部６から取り出して、この累積放射時間に対応する補正値を出力設定値の補正テーブルから取得する。その後、ＰＬＣ５は、取得した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力の大きさを設定する。各ＬＥＤユニット２は、ＰＬＣ５で設定された供給電力によって流れる供給電流に基づいて紫外線を放射する。

ここで、操作部５３において前回の出力設定値とは異なる出力設定値が設定された場合、ＰＬＣ５は、記憶部６から取り出した累積放射時間に対応する補正値を、新しい出力設定値の補正テーブルから取得する。続いて、ＰＬＣ５は、新しい出力設定値の補正テーブルを用いて、これまでの累積放射時間から開始して補正値を求めていき、各ＬＥＤユニット２への供給電力の大きさを設定する。

また、ＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２の放射時間を計測する。予め決められた放射時間が経過すると、ＰＬＣ５は累積放射時間を算出し、算出した累積放射時間に対応する補正値を用いて、各ＬＥＤユニット２への供給電力の大きさを調整する。

その後、各ＬＥＤユニット２の紫外線放射を終了させる場合、ＰＬＣ５は、今回の放射時間と前回の放射までの累積放射時間との和を新たな累積放射時間として記憶部６に記憶させる。

次に、紫外線照射装置が収納された印刷機９について図１を用いて説明する。図１に示す印刷機９は、印刷用紙の上の印刷インクを紫外線によって定着させるために、紫外線照射装置を用いる。この印刷機９は、印刷工程を行う印刷機本体９０と、制御盤ラック９１とを備えている。印刷機本体９０には、印刷機本体９０の動作を制御する印刷機制御回路が設けられた印刷機制御基盤９２と、作業者が印刷機９の動作を設定するための操作パネル９３とが設けられている。

印刷機９において、紫外線照射装置のＬＥＤヘッド１は、印刷インクが付着した印刷用紙に紫外線を照射できるように取り付けられている。また、報知部５２や操作部５３は、操作パネル９３に取り付けられている。一方、各直流電源４やノイズフィルタ４０、ＰＬＣ５、電源５０、記憶部６は、制御盤ラック９１に収納されている。各ＬＥＤユニット２と各直流電源４は、印刷機本体９０及び制御盤ラック９１の両方に設けられたコネクタ９４によって、電気的に接続される。ＰＬＣ５は、印刷機制御基盤９２及び操作パネル９３に接続され、操作パネル９３で設定された内容に基づいて印刷機制御基盤９２の印刷機制御回路を制御することができる。

以上、本実施形態によれば、紫外線を放射するものとしてＬＥＤユニット２を用いることによって、紫外線ランプを用いる場合に比べて、紫外線を放射するために必要な消費電力を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、ＰＬＣ５が補正テーブルを用いて累積放射時間の補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定することによって、累積放射時間に関わらずＬＥＤユニット２の出力を一定に保つことができる。これにより、本実施形態のように紫外線照射装置を印刷機９に用いた場合、ＬＥＤチップ８（図３参照）の累積放射時間に関係なく、印刷用紙の印刷インクを安定して定着させることができる。

さらに、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２の出力設定値を用途に応じて複数の候補値の中から選択して設定することができ、また、一度設定した出力設定値を新しい出力設定値に途中で変更することができる。これにより、紫外線照射装置を印刷機９に用いた場合、印刷インクの種類が変わったり、印刷用紙の面積が変わったりしたときに、ＬＥＤユニット２の出力を変えることができるとともに安定に保つことができる。

上記効果に加えて、本実施形態によれば、操作部５３で設定された出力設定値の出力を行う場合におけるＬＥＤユニット２の寿命時間を報知部５２が報知することによって、出力設定値ごとに変わるＬＥＤユニット２の寿命時間をユーザに知らせることができる。

また、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２の残り寿命時間を報知部５２が報知することによって、ＬＥＤユニット２の残り寿命時間をユーザに知らせることができる。

さらに、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２が寿命に到達したことを報知部５２が報知することによって、ＬＥＤユニット２の交換をユーザに促すことができる。

また、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２が寿命に到達した後の出力低下を報知部５２が報知することによって、ＬＥＤユニット２の出力低下という異常をユーザに知らせることができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る紫外線照射装置は、一定間隔の累積放射時間ごとに補正値を抽出するのではなく、予め設定された出力低下が発生するごとに補正値を抽出する点で、実施形態１に係る紫外線照射装置と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のＰＬＣ５は、累積放射時間に対するＬＥＤユニット２の相対光出力を示す光出力特性において予め設定された出力低下が発生するごとに、補正テーブルを用いて補正値を抽出し、抽出した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定する。以下、詳細に説明する。

本実施形態では、出力設定値の候補値ごとに補正テーブルを作成する際に、図５（ａ）に示すように、出力設定値の候補値ごとに、累積放射時間の平方根に対するＬＥＤユニット２の相対光出力を示す相対光出力特性を用いる。なお、図５（ａ）には、累積放射時間ではなく、累積放射時間の平方根に対するＬＥＤユニット２の相対光出力を示しているが、累積放射時間に対するＬＥＤユニット２の相対光出力を示すものとして用いても何ら問題がない。

続いて、本実施形態における補正テーブルの作成方法について説明する。まず、図５（ａ）に示す相対光出力特性を用いて、相対光出力が０．０１（１％）ずつ下がったときの累積放射時間を抽出する。そして、０．０１ずつ小さくなっていく相対光出力と累積放射時間とを対応付けて図６に示すような補正テーブルを作成する。図６（ａ）と図６（ｂ）は、異なる出力設定値の候補値（例えば図６（ａ）は５０％調光、図６（ｂ）は７０％調光）の補正テーブルである。つまり、図６に示すような補正テーブルを出力設定値の候補値ごとに作成する。各補正テーブルは、記憶部６に記憶される。なお、図６（ａ）（ｂ）のＡ１〜Ａ１９、Ｂ１〜Ｂ１９には、出力設定値の候補値に応じて異なる数値が当てはまる。

図１に示す本実施形態のＰＬＣ５は、操作部５３で設定された出力設定値の情報を上記操作部５３から取得し、取得した出力設定値の補正テーブル（記憶部６に記憶）を用いて、上記補正テーブルで対応付けられた累積放射時間ごとに、各ＬＥＤユニット２の出力が開始時と同じになるように累積放射時間の補正値を抽出する。つまり、ＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２の出力が許容範囲内に保たれるように累積放射時間の補正値を抽出する。上記ＰＬＣ５は、抽出した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定する。上記ＰＬＣ５は、一定間隔の累積放射時間ごとに補正値を抽出するのではなく、ＬＥＤユニット２の出力が０．０１低下するごとに補正値を抽出する。

以上、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２の出力が一定量低下するごとに低下分を補正することによって、一定時間ごとに補正する場合に比べて、ＬＥＤユニット２の出力誤差を小さくすることができる。

なお、実施形態２において、操作部５３で設定可能な出力設定値の候補値を増やす場合、まず、図５（ａ）に示す相対光出力特性から図５（ｂ）に示すように図５（ａ）の特性の傾き特性を求める。続いて、図５（ｂ）の傾き特性から出力設定値の候補値ごとに傾きを抽出し、相対光出力特性を作成する。その後、相対光出力特性を用いて、出力設定値の候補値ごとに補正テーブルを作成する。

（実施形態３）
実施形態３に係る紫外線照射装置は、ＬＥＤユニット２の出力設定値が変更された場合、変更時の補正値を変更後の出力設定値の補正テーブルに適応する点で、実施形態２に係る紫外線照射装置と相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１に示す本実施形態のＰＬＣ５は、操作部５３で出力設定値が変更された場合、変更前の出力設定値の補正テーブルを用いて変更時の累積放射時間に対応する補正値を抽出する。補正値を抽出したＰＬＣ５は、変更後の出力設定値の補正テーブルを用いて、抽出した補正値に対応する累積放射時間を抽出し、抽出した累積放射時間を変更後の新しい累積放射時間とする。続いて、ＰＬＣ５は、新しい累積放射時間ごとに補正値を求め、求めた補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定する。

以上、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２の出力設定値が変更されたときに、出力設定値の変更前の補正値と変更後の補正値とを同じにして、変更後の新しい累積放射時間を設定することができるので、変更後においても、変更前のＬＥＤユニット２の出力低下（出力劣化）を考慮した制御を行うことができる。

（実施形態４）
実施形態４に係る紫外線照射装置は、ＬＥＤユニット２の出力に対する継続要求時間までＬＥＤユニット２が放射するように出力設定値を設定する点で、実施形態１に係る紫外線照射装置と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の記憶部６には、図７に示す相対光出力特性から求められた補正テーブルが出力設定値の候補値ごとに記憶されている。

図１に示す本実施形態の操作部５３は、ＬＥＤユニット２の出力に対する継続要求時間を入力するためのものである。入力された継続要求時間の情報は、ＰＬＣ５に出力される。本実施形態において、操作部５３は、本発明の入力手段に相当する。

本実施形態のＰＬＣ５は、操作部５３で入力された継続要求時間の情報を上記操作部５３から取得し、記憶部６に記憶されている複数の補正テーブルを用いて、取得した継続要求時間までＬＥＤユニット２が出力できるように出力設定値を設定する。

以上、本実施形態によれば、ＬＥＤユニット２を使用させたい時間（継続要求時間）が決まっている場合、ＬＥＤユニット２の寿命時間を優先させる制御を行うことができる。例えば印刷速度が比較的遅くてもよいときに、ＬＥＤユニット２からの出力を小さくして、ＬＥＤユニット２の寿命時間を長くさせることができる。

（実施形態５）
まず、実施形態５に係る紫外線照射装置の構成について説明する。図８は、本実施形態の紫外線照射装置の構成を示している。本実施形態の紫外線照射装置は、図８に示すように、紫外線を放射する複数のＬＥＤユニット２，２・・・を含むＬＥＤヘッド１と、ＬＥＤヘッド１から放射された紫外線をＬＥＤユニット２ごとに検出する検出部（検出手段）３と、各ＬＥＤユニット２に直流電力を供給する複数の直流電源４，４・・・と、各直流電源４を制御して各ＬＥＤユニット２への供給電力を制御するＰＬＣ５とを備えている。また、ＰＬＣ５には、記憶部６が接続されている。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。各ＬＥＤユニット２、各直流電源４、電源５０、チラー５１は、実施形態１の各ＬＥＤユニット２、各直流電源４、電源５０、チラー５１（図１参照）と同様である。

検出部３は、ＬＥＤユニット２ａから放射された紫外線量を検出する検出素子３１と、ＬＥＤユニット２ｂから放射された紫外線量を検出する検出素子３２と、ＬＥＤユニット２ｃから放射された紫外線量を検出する検出素子３３と、ＬＥＤユニット２ｄから放射された紫外線量を検出する検出素子３４とを備えている。

記憶部６には、累積放射時間に対するＬＥＤチップ８（図３参照）の劣化を補正するために各ＬＥＤユニット２への供給電力の設定に用いられる補正値を示す補正テーブル（図２（ｂ）〜（ｄ）参照）が予め記憶されている。上記補正テーブルは、ＰＬＣ５で設定可能な出力設定値ごとに記憶されている。各補正テーブルは、図２（ａ）に示す相対光出力特性から求められたものである。

図８に示す本実施形態のＰＬＣ５は、実施形態１のＰＬＣ５（図１参照）と同様に、各ＬＥＤユニット２における放射開始からの放射時間の累積値である累積放射時間を計測する計測機能を有している。

また、ＰＬＣ５は、計測機能を用いて計測した累積放射時間に対応する補正値を記憶部６の記憶内容から選択し、選択した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定する。

さらに、ＰＬＣ５は、検出部３の各検出素子３１〜３４で検出された各ＬＥＤユニット２ａ〜２ｄから放射された紫外線量の平均値を算出する。上記平均値を算出したＰＬＣ５は、ＬＥＤユニット２ａ〜２ｄごとに、各検出素子３１〜３４の検出値が平均値になるように、累積放射時間に関する補正値を用いて設定した供給電力の大きさをさらに調整するフィードバック制御を行う。

次に、本実施形態に係る紫外線照射装置の動作について図８を用いて説明する。記憶部６には、累積放射時間に対する補正値の関係を示す補正テーブルが記憶されている。各ＬＥＤユニット２から初めて紫外線を放射させる場合、各ＬＥＤユニット２への供給電流が初期電流になるようにＰＬＣ５が各直流電源４を制御し、各ＬＥＤユニット２が供給電流に基づいて紫外線を放射する。

一方、これまでに各ＬＥＤユニット２から紫外線を放射させたことがある場合、ＰＬＣ５は、前回の放射までの累積放射時間を記憶部６から取り出して、この累積放射時間に対応する補正値を補正テーブルから取得する。補正値を取得したＰＬＣ５は、取得した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電流の大きさを設定する。各ＬＥＤユニット２は、ＰＬＣ５で設定された供給電流に基づいて紫外線を放射する。

また、ＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２の放射時間を計測する。予め決められた放射時間が経過すると、ＰＬＣ５は累積放射時間を算出し、算出した累積放射時間に対応する補正値を用いて、各ＬＥＤユニット２への供給電流の大きさを調整する。

一方、検出部３は、各検出素子３１〜３４によって、各ＬＥＤユニット２から放射された紫外線量を各別に検出する。ＰＬＣ５は、各検出素子３１〜３４で検出された検出値の平均値を算出する。その後、ＰＬＣ５は、ＬＥＤユニット２ごとに、各検出素子３１〜３４の検出値が平均値になるように供給電流の大きさを調整する。

次に、紫外線照射装置が収納された印刷機９について図８を用いて説明する。上記印刷機９において、検出部３は、各ＬＥＤユニット２から放射される紫外線を検出できる位置に設けられている。上記以外の構成については、実施形態１の印刷機９（図１参照）と同様である。

なお、本実施形態に係るＬＥＤヘッド１は、実施形態１に係るＬＥＤヘッド１（図３，４参照）と同様の構造である。

以上、本実施形態によれば、紫外線を放射するものとして複数のＬＥＤユニット２，２・・・を用いることによって、紫外線ランプを用いる場合に比べて、紫外線を放射するために必要な消費電力を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、ＰＬＣ５が各ＬＥＤユニット２の累積放射時間を計測し、計測した累積放射時間に対応する補正値を記憶部６の記憶内容から選択し、選択した補正値を用いて各ＬＥＤユニット２への供給電力を設定することによって、累積放射時間に関わらず紫外線量を一定に保つことができる。これにより、本実施形態のように紫外線照射装置を印刷機９に用いた場合、ＬＥＤチップ８（図３参照）の累積放射時間に関係なく、印刷用紙の印刷インクを安定して定着させることができる。

さらに、本実施形態によれば、検出部３が、検出素子３１〜３４によって、各ＬＥＤユニット２から放射された紫外線量を各別に検出し、ＰＬＣ５が、各検出素子３１〜３４で検出された各ＬＥＤユニット２から放射された紫外線量の平均値を算出し、ＬＥＤユニット２ごとに、検出素子３１〜３４の検出値が平均値になるように、補正値を用いて設定された供給電流の大きさを調整するフィードバック制御を行うことによって、ＬＥＤユニット２間での紫外線量のばらつきを低減することができるので、広い照射範囲で紫外線量の均一性を高めることができる。これにより、本実施形態のように紫外線照射装置を印刷機９に用いたときに、印刷インクが塗布された印刷用紙が大きい場合であっても、印刷用紙の全範囲において、印刷インクをむらなく確実に定着させることができる。

（実施形態６）
ところで、実施形態５に係る紫外線照射装置では、図８に示す各ＬＥＤユニット２への供給電流が大きい場合に、各ＬＥＤユニット２が連続放射し続けると、各ＬＥＤユニット２の温度が上昇していき、各ＬＥＤユニット２の発光特性が劣化する場合がある。このため、各ＬＥＤユニット２への供給電流の大きさによって、各ＬＥＤユニット２から放射された紫外線を安定にすることができない場合がある。

そこで、実施形態６では、図８に示す各ＬＥＤユニット２の温度上昇を抑えて各ＬＥＤユニット２から放射された紫外線を安定にする紫外線照射装置について説明する。実施形態６に係る紫外線照射装置は、図８に示すＰＬＣ５が、各ＬＥＤユニット２に電流供給される供給期間と電流供給が停止される停止期間とを繰り返すように制御する点で、実施形態５の紫外線照射装置と相違する。なお、実施形態５と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の各ＬＥＤユニット２は、ＰＬＣ５の制御によって紫外線を放射する放射期間と紫外線の放射を停止する停止期間とを繰り返す。つまり、各ＬＥＤユニット２はパルス照射する。各ＬＥＤユニット２の動作としては、例えば３秒間を１周期とし、そのうち１秒間だけ紫外線を放射し、残りの２秒間を停止状態とする動作がある。１周期の長さや放射時間は上記に限定されず、用途に応じて適宜設定されるものである。

上記のように放射期間と停止期間が設けられると、各ＬＥＤユニット２は、放射期間で温度上昇しても停止期間で冷却されて元の温度に戻るため、各ＬＥＤユニット２の温度が上昇し続ける確率を低減することができる。

また、本実施形態のＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２から初めて紫外線を放射させる場合、各ＬＥＤユニット２への供給電流を各ＬＥＤユニット２の定格電流に設定するように各直流電源４を制御することができる。このとき、各ＬＥＤユニット２は定格電流に基づいて紫外線を放射する。

各ＬＥＤユニット２の放射開始時に各ＬＥＤユニット２への供給電流を各ＬＥＤユニット２の定格電流にすることによって、各ＬＥＤユニット２の累積放射時間の長さに関わらず各ＬＥＤユニット２への供給電流を常に上記定格電流以上にすることができるので、短時間にできるだけ強い紫外線を各ＬＥＤユニット２から放射させることができる。なお、各ＬＥＤユニット２は定格電流以上の供給電流で連続放射すると早期に劣化するが、定格電流以上の供給電流であってもパルス的に放射したときは劣化が小さくてすむ。

次に、紫外線照射装置が収納された印刷機９について、実施形態５と異なる点について説明する。実施形態５と同様にして印刷機９に収納されたＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２の停止期間の長さと印刷用紙の移動速度とを連動させるような制御を行う。つまり、ＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２の停止期間の長さに応じて印刷用紙の移動速度を変更するように印刷機制御基盤９２の印刷機制御回路を制御する。具体的には、ＰＬＣ５は、各ＬＥＤユニット２の停止期間が長くなるにつれて、印刷用紙の移動速度を遅くするように印刷機制御回路を制御し、上記停止期間が短くなるにつれて、印刷用紙の移動速度を速くするように印刷機制御回路を制御する。

以上、本実施形態によれば、ＰＬＣ５が各ＬＥＤユニット２への電流供給を供給期間と停止期間で繰り返すように制御することによって、各ＬＥＤユニット２が放射期間と停止期間を繰り返すので、紫外線の放射によって高温になった各ＬＥＤユニット２を停止期間で冷却することができ、その結果、各ＬＥＤユニット２の温度上昇を抑えることができる。これにより、各ＬＥＤユニット２の温度依存性の影響を低減することができるので、各ＬＥＤユニット２から放射された紫外線を安定にすることができる。

また、本実施形態によれば、ＰＬＣ５が供給期間のみ各ＬＥＤユニット２に電流供給することによって、各ＬＥＤユニット２への供給電流を定格電流以上にすることができるので、強い紫外線を各ＬＥＤユニット２から応答性よく一定時間だけ放射することができる。

なお、実施形態５，６の紫外線照射装置は、報知部５２（図１参照）を備えていないが、上記紫外線照射装置の変形例として、実施形態１と同様の報知部５２を備えていてもよい。報知部５２を備えている場合、実施形態１と同様に、ＬＥＤユニット２の寿命時間、ＬＥＤユニット２の寿命時間の残り時間を報知することができる。また、ＬＥＤユニット２が寿命に到達したこと、ＬＥＤユニット２が寿命に到達した後の出力低下も報知することができる。

また、実施形態５，６の紫外線照射装置は、操作部５３（図１参照）を備えていないが、上記紫外線照射装置の変形例として、実施形態１と同様の操作部５３を備えていてもよい。

実施形態１の回路図である。同上に係る紫外線照射装置の相対光出力特性を説明する図である。紫外線照射装置の要部を示す斜視図である。紫外線照射装置の外観斜視図である。実施形態２に係る紫外線照射装置の相対光出力特性を説明する図である。同上に係る紫外線照射装置の補正テーブルを示す図である。実施形態４に係る紫外線照射装置の相対光出力特性を示す図である。実施形態５の回路図である。

符号の説明

１ＬＥＤヘッド
２（２ａ〜２ｄ）ＬＥＤユニット
３検出部（検出手段）
４（４ａ〜４ｄ）直流電源
５ＰＬＣ（計測手段、設定手段、放射制御手段）
５２報知部（報知手段）
５３操作部（入力手段）
６記憶部（記憶手段）
８ＬＥＤチップ

Claims

複数のＬＥＤチップから構成され電流供給されると紫外線を放射するＬＥＤユニットと、
前記ＬＥＤユニットの放射時間を計測する計測手段と、
前記ＬＥＤユニットの出力設定値を複数の候補値の中から設定する設定手段と、
前記放射時間の累積値を累積放射時間とし、各ＬＥＤチップの出力低下を補正するために前記ＬＥＤユニットへの供給電力の設定に用いられる補正値を前記累積放射時間ごとに対応付けた補正テーブルを、前記設定手段で設定可能な候補値ごとに予め記憶する記憶手段と、
前記設定手段で設定された出力設定値の補正テーブルを用いて前記累積放射時間の補正値を求め、求めた補正値を用いて前記ＬＥＤユニットへの供給電力を設定する放射制御手段とを備え、
前記放射制御手段は、前記設定手段で前記出力設定値が変更された場合、変更前の出力設定値の補正テーブルを用いて変更時の累積放射時間に対応する補正値を抽出し、変更後の出力設定値の補正テーブルを用いて、抽出した補正値に対応する累積放射時間を抽出し、抽出した累積放射時間を変更後の新しい累積放射時間とし、変更後における前記ＬＥＤユニットの出力が許容範囲内に保たれるように当該新しい累積放射時間ごとに前記補正値を求め、求めた補正値を用いて前記供給電力を設定する
ことを特徴とする紫外線照射装置。
前記放射制御手段は、前記累積放射時間に対する前記ＬＥＤユニットの相対光出力を示す相対光出力特性において予め設定された出力低下が発生するごとに当該出力低下の発生する累積点灯時間を予め定め、前記出力設定値が一定である期間において、予め定めた累積放射時間に達すると、当該予め定めた累積放射時間に対応付けられた前記補正値を、前記補正テーブルを用いて求め、求めた補正値を用いて前記供給電力を設定することを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
前記ＬＥＤユニットの出力に対する継続要求時間を入力するための入力手段を備え、
前記設定手段は、前記入力手段で入力された継続要求時間まで前記ＬＥＤユニットが放射するように前記出力設定値を設定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の紫外線照射装置。
前記ＬＥＤユニットを複数備えるとともに、
各ＬＥＤユニットから放射された紫外線量を各別に検出する検出手段を備え、
前記放射制御手段は、前記検出手段の検出値を用いて各ＬＥＤユニットから放射された紫外線量の平均値を算出し、ＬＥＤユニットごとに、前記検出手段の検出値が平均値になるように、前記補正値を用いて設定した前記供給電力の大きさを調整するフィードバック制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記放射制御手段は、各ＬＥＤユニットに電流供給される供給期間と電流供給が停止される停止期間とを繰り返すように制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記設定手段で前記出力設定値が設定されたときに前記ＬＥＤユニットの寿命時間を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記ＬＥＤユニットの残り寿命時間を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記ＬＥＤユニットが寿命に到達したことを報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記ＬＥＤユニットが寿命に到達した後に予め設定された出力低下が発生すると報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。