JP5958017B2 - 光源ユニット及び光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の発光点を有する光源から照射した光を所定の集光点に集光させる光源ユニット及び光源装置に関する。

それぞれ所定の曲率を長手方向の全域に亘って有する楕円面鏡を対面させて配置し、各楕円面鏡の焦点に発光点たるＬＥＤを、各楕円面鏡に対面配置させて構成される従来の光源ユニットが知られている。
各楕円面鏡に対面して配置されるＬＥＤのうち、同列位置にある一つのＬＥＤから放射されて楕円面鏡で反射された光の光軸を、照射面の同一の集光点に集光させていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１１０９３８号公報

従来の光源ユニットでは、同一の集光点には、各楕円面鏡に対して対応する一つずつのＬＥＤから放射される光を集光して、集光点での光強度を増強できるものの、２つのＬＥＤからの光を同一の集光点に集光させるのに、楕円面鏡を並べて配置することから装置が大型化してしまう。

この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、集光点での光強度を十分に確保しつつ、装置の小型化を実現できる光源ユニット及びそれを備える光源装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光源ユニットは、上下に配置された発光点を含む光源と、前記光源に対面し前記光源の光を反射させる反射部材と、を備え、前記反射部材の反射面には、前記上下に配置された発光点ごとに楕円反射面が上下に連ねて設けられており、前記楕円反射面の各々は、対応する発光点を第１焦点とし、照射面の同一の集光点を第２焦点とする曲率であり、かつ当該集光点で光軸が交わることを特徴とする。

また、本発明の光源装置は、上記の光源ユニットが対面配置され、及び／又は、前記反射面が同じ方向を向く姿勢で前後に配置され、それぞれの前記光源ユニットは、前記集光点を共通にすることを特徴とする。

また、本発明は、前記光源装置において、対面配置された前記光源ユニットのそれぞれは、前記光源を含み、かつ支持基部に取り付けられた発光素子デバイスを備え、前記支持基部は、前記光源の熱を放熱するための放熱面と、それぞれが前記放熱面に対して傾斜し、対面配置された前記光源ユニットの一対の反射面に対面して配置される一対の取付面と、を有し、前記発光素子デバイスが、前記反射面に光源を向けて各取付面に取り付けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記光源装置において、前後に配置される前記光源ユニットの前記反射部材の前記反射面の先端の高さが同一とされ、前後に配置される前記光源ユニットは、後ろに配置される前記光源ユニットの前記反射面からの反射光が、前に配置される前記光源ユニットの前記反射部材に遮られない位置関係にあることを特徴とする。

本発明の光源ユニットは、複数の発光点を有する光源に対面させて配置した一つの反射部材を配置するだけで、複数の発光点からの光の光軸が、照射面の同一の集光点に集光されるので、集光点での光強度（照度、光量）を確保しつつ装置の小型化を実現できる。

本発明の実施形態に係る光源装置を有する紫外線硬化装置を備える印刷機の模式図である。 紫外線硬化装置の斜視図である。 紫外線硬化装置の上面図及び断面図である。 連結照射ユニットを前面側から見た斜視図である。 連結照射ユニットの背面図である。 照射ユニットの分解斜視図である。 照射ユニットの側面図である。 複数の光源チップの支持基部への取り付け状態を示す要部正面図である。 水冷ジャケットの分解斜視図である。 光源装置を構成し、相対配設される光源ユニットのそれぞれの集光について説明する図である。 二種の光源ユニットを組み合わせて相対配設した光源装置の光学特性について説明する図である。 紫外線硬化装置のシステム構成図である。 本願の光源ユニットの効果を、比較例の光源ユニットと対比して説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光源装置を有する紫外線硬化装置１０を備える枚葉印刷機１の模式図である。
本実施形態では、光源から紫外線を照射する光照射装置としての紫外線照射装置を、枚葉印刷機１に利用される紫外線硬化装置１０として用いた例について説明する。
枚葉印刷機１は、図１に示されるように、給紙装置２、印刷ユニット５、コーティングユニット６、及び排紙装置７により構成される。
当該枚葉印刷機１の基本構成は、特開２０１１−５０９０９号公報に記載されているものと同様の構成であるので、詳細には説明しないが、給紙装置２は、給紙台３に準備された枚葉紙４を給紙し、印刷ユニット５では、所望の絵柄でインキ（活性化エネルギー線硬化型インキ）が枚葉紙４に印刷され、さらに、コーティングユニット６で、枚葉紙４にニス（活性化エネルギー線硬化型ニス）が印刷される。インキ及びニスを印刷された枚葉紙４は、コーティングユニット６から排紙装置７に送られる。

排紙装置７は、排紙台８と、コーティングユニット６から送られてきた枚葉紙４を排紙台８まで搬送する搬送手段９と、排紙台８への搬送経路の所定箇所を通過する枚葉紙４に紫外線を照射して、枚葉紙４に印刷されているインキ及びニスを硬化させる紫外線硬化装置（紫外線照射装置）１０とを備えている。
搬送手段９は、排紙台８の上部に設けられるスプロケット９ａと、コーティングユニット６の枚葉紙４の送り口に対応する位置に設けられるスプロケット９ｂと、スプロケット９ａ，９ｂに巻きかけられてスプロケット９ａ，９ｂの回転に連動して循環する排紙チェーン９ｃとを備え、排紙チェーン９ｃの循環により、コーティングユニット６から送られてきた枚葉紙４が、排紙台８に搬送されるようになっている。

排紙チェーン９ｃの循環経路は、一方のスプロケット９ａから他方のスプロケット９ｂに向かって枚葉紙４を移動させる往路と、往路の下方に、往路との間に等間隔を保って延在する復路と、往路から復路または復路から往路に、スプロケット９ａ，９ｂの部位で反転される反転路とを有している。
排紙チェーン９ｃの循環経路は、一部の区間で往路及び復路が水平方向に対して傾斜され、他の区間で、往路及び復路が水平方向に延在されている。
枚葉紙４を咥えて、排紙チェーン９ｃの走行に連動させて枚葉紙４を搬送させるグリッパ９ｄが、排紙チェーン９ｃの循環経路に沿って設けられている。枚葉紙４は、インキ及びニスが印刷された面を循環経路の内側に向けて搬送される。

紫外線硬化装置１０は、排紙チェーン９ｃの循環経路の内側に配置され、循環経路の往路のうち、水平方向に対して傾斜する部位を移動する枚葉紙４のインキ及びニスの印刷面（照射面）に紫外線の照射口を向けて配置される。上方から、枚葉紙４の状態を監視する際、直接紫外線が監視者に照射されないので、監視者は、眩しさを感じずに、枚葉紙４の状況を監視しやすくなる。照射口からの紫外線が枚葉紙４に当てられることで、ニス及びインキが硬化される。また、グリッパ９ｄを設けるためのスペースが必要となることから、紫外線硬化装置１０の照射口と枚葉紙４の照射面の間の照射距離が、比較的長い距離に設定されている。
なお、紫外線硬化装置１０は、排紙チェーン９ｃの循環移動に連動して搬送される枚葉紙４に紫外線を照射するものとして説明したが、印刷ユニット５やコーティングユニット６を経由した直後の枚葉紙４に紫外線を照射する位置に設けてもよい。

図２は紫外線硬化装置１０の斜視図であり、図２の（ａ）に外観斜視図を示し、図２の（ｂ）に分解斜視図を示している。図３は紫外線硬化装置１０の上面図及び断面図であり、図３の（ａ）に上面図を示し、図３の（ｂ）に断面図を示している。図２及び図３において、紫外線硬化装置１０は、ライン状の紫外線を照射するライン光源装置として用いられ、ライン光源本体１１と、ライン光源本体１１の側部に連結される中継ユニット６０とを備えている。
ライン光源本体１１は、一列に連結される複数（ここでは、８つ）の照射ユニット１３からなる連結照射ユニット１２と、連結照射ユニット１２の周囲を囲んで、連結照射ユニット１２を支持する支持枠１４と、支持枠１４の一端側の開口縁部に取り付けられる枠状のフレーム１５と、支持枠１４の他端の開口を覆うように取り付けられる背面カバー１６とを備えている。

各照射ユニット１３は、その前面に光の照射口を有し、前面の外縁部を、支持枠１４の一端側の開口側に支持されて、支持枠１４内に収納される。
ガラス板１７が、フレーム１５に嵌められている。ガラス板１７が支持枠１４の開口を覆うように、フレーム１５が、支持枠１４の一端側の開口縁部に取り付けられている。
また、概略断面コ字状の背面カバー１６が、連結照射ユニット１２の背面を覆うように、その先端側を支持枠１４の他端側に固定して設けられている。背面カバー１６と連結照射ユニット１２との間には、スペース１８が形成されている。

中継ユニット６０は、図２及び図３に示されるように、筐体６１、複数（ここでは８つ）の電源端子６２、及び一対の冷却水入力ポート６３及び一対の冷却水出力ポート６４を備えている。
また、各照射ユニット１３は、図３の（ｂ）に示されるように、冷却水を内部に供給して循環させるための給水継手４７及び排水継手４８を有している。さらに、各照射ユニット１３は、電気的に内外を接続するための端子台５０を有している。
中継ユニット６０は、ライン光源本体１１の長手方向の一端に連結されている。なお、ライン光源本体１１の長手方向は、光源装置２０の配列方向に一致するものとする。ライン光源本体１１と中継ユニット６０は、背面間の高さ位置が異なるように、互いの間に段部６６を有している。これにより、ライン光源本体１１と中継ユニット６０の背面間には、段差Ｃが生じている。
段差Ｃは、中継ユニット６０を、遊嵌状態に固定された枠（図示せず）に挿入して支持させた状態で紫外線硬化装置１０を設置するような場合、中継ユニット６０の位置を、高さ方向に移動させてライン光源本体１１の照射口の高さ位置を調整するための調整代として用いることができる。また、図２の（ｂ）に示されるように、段部６６には、中継ユニット６０の筐体６１内と、背面カバー１６と連結照射ユニット１２との間のスペースを連通するための連通穴６６ａが形成されている。

そして、電線（図示せず）が、中継ユニット６０の電源端子６２から延び、連通穴６６ａに通されて、各照射ユニット１３の端子台５０に接続され、電源端子６２から端子台５０に電力を供給可能になっている。
また、各照射ユニット１３において、給水継手４７が、冷却水入力ポート６３のいずれかに連通穴６６ａに通されたチューブ６５を介して接続され、排水継手４８が、冷却水出力ポート６４のいずれかに連通穴６６ａに通されたチューブ６５を介して接続されている。これにより、冷却水入力ポート６３に供給される冷却水は、各照射ユニット１３を経由して冷却水出力ポート６４に戻るようになっている。電線やチューブ６５は、段部６６に設けた連通穴６６ａに通されて、紫外線硬化装置１０の外部に露出されることがないので、紫外線硬化装置１０の意匠性が向上する。

図４は連結照射ユニット１２を前面側から見た斜視図、図５は連結照射ユニット１２の背面図、図６は照射ユニット１３の分解斜視図、図７は照射ユニット１３の側面図、図８は複数の光源チップ３４の支持基部２２Ａへの取り付け状態を示す要部正面図である。
なお、上述では、連結照射ユニット１２は、８つの照射ユニット１３を有するものとして説明したが、説明の便宜上、以下では、連結照射ユニット１２は、３つの照射ユニット１３を有するものとして説明する。
図４及び図５において、連結照射ユニット１２は、アルミを材料とする仕切り反射板５５を隔てて３つの照射ユニット１３を連結して構成されている。照射ユニット１３のそれぞれは、第１〜第４光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄからなる光源装置２０と、光源装置２０を冷却する水冷ジャケット４０と、水冷ジャケット４０に取り付けられて、光源装置２０への電源入力部となる前述の端子台５０とを備えている。また、水冷ジャケット４０への冷却水の供給部及び排水部となる給水継手４７及び排水継手４８が、水冷ジャケット４０に設けられている。

図６〜図８において、第１光源ユニット３０Ａは、後述する水冷ジャケット４０の受熱面４１ａに設けられる支持基部２２Ａと、支持基部２２Ａにアルミ基板３１を介して取り付けられ、それぞれ複数のＬＥＤ発光素子（発光点）３３ａ，３３ｂを含む光源３２を有する光源チップ３４（発光素子デバイス）と、光源３２に対面させて配置される反射部材３５Ａとを備えている。
支持基部２２Ａは、例えば、銅などの熱伝導性に優れる金属により作製される。支持基部２２Ａは、受熱面４１ａに押し付けられる放熱面２３ａ、及び放熱面２３ａとの間に所定の角度で傾斜する一対の取付面２４ａを有している。なお、支持基部２２Ａは、後述するように、第２光源ユニット３０Ｂの支持基部を兼ねる。
また、光源チップ３４は、ここでは、２行２列で配置された４つのＬＥＤ発光素子を有している。図８に示されるように、４つのＬＥＤ発光素子のうち、一行目に配置される２つのＬＥＤ発光素子をＬＥＤ発光素子３３ａとし、２行目に配置される２つのＬＥＤ発光素子をＬＥＤ発光素子３３ｂとする。各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂは、光源３２の発光点をそれぞれ構成している。また、隣接するＬＥＤ発光素子３３ａとＬＥＤ発光素子３３ｂの間のピッチ間距離Ｐａは例えば、０．７５ｍｍとなっている。さらに、光源チップ３４間の距離Ｐｂは、７．５ｍｍに設定されている。各光源３２は、複数のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂから放射される光を、一つの放射面から放出されていると見なせるものをいう。

反射部材３５Ａは、所定の長さ及び所定の高さを有している。反射部材３５Ａの高さ方向の一端面は、水冷ジャケット４０の受熱面４１ａに支持される底面を構成し、反射部材３５Ａには、高さ方向の他端（先端）から略底面に至る反射面３７が、長手方向の全域に亘って形成されている。
反射面３７は、後述するように、光源３２に含まれる複数のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとに、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂからの光を同一の集光点に集光させるための曲率を有している。ここでは、反射面３７は、図７に示されるように、反射部材３５Ａの先端から基端に向かって所定の高さ範囲Ｍ１内に位置する第１反射面３７ａと、残りの高さ範囲Ｍ２に位置する第２反射面３７ｂとを備え、それぞれが、異なる曲率半径を有している。

第２光源ユニット３０Ｂも、第１光源ユニット３０Ａの構成と同様の構成を有し、取付面２４ｂを有する支持基部、支持基部に取り付けられる光源３２を有する光源チップ３４、及び反射部材３５Ａを備えている。第２光源ユニット３０Ｂの支持基部は、上述したように、第１光源ユニット３０Ａの支持基部２２Ａと共通に用いられる。即ち、取付面２４ａと異なる支持基部２２Ａの箇所に、第２光源ユニット３０Ｂの光源３２を取り付ける取付面２４ｂが形成され、共通の支持基部２２Ａに、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂの光源３２が取り付けられる。ここでは、支持基部２２Ａは、断面等脚台形状に構成され、等脚台形の一対の斜辺により表される面が、取付面２４ａと取付面２４ｂとなっている。

第３光源ユニット３０Ｃも、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂと同様に構成され、支持基部２２Ｂ、支持基部２２Ｂに取り付けられる光源３２、及び反射部材３５Ｂを備えている。
支持基部２２Ｂは、支持基部２２Ａと同じ長さの長尺体であり、水冷ジャケット４０に支持される放熱面２３ｂ、放熱面２３ｂとの間に所定の角度を形成する取付面２４ｃを有している。反射部材３５Ｂは、反射面３７に形成される２つの第１及び第２反射面３７ｃ，３７ｄの曲率が、反射部材３５Ａの第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの曲率と異なる点を除いて、反射部材３５Ａと同様の構成を有している。
また、第４光源ユニット３０Ｄの構成は、第３光源ユニット３０Ｃの構成と同様である。

次いで、水冷ジャケット４０について説明する。
図９は水冷ジャケット４０の分解斜視図である。
図９において、水冷ジャケット４０は、熱伝導性に優れる金属を材料として作製されている。水冷ジャケット４０は、水冷ジャケット本体４１と、水冷ジャケット本体４１を塞口する蓋部４５とを備えている。水冷ジャケット本体４１は、矩形形状の外形で、かつ所定の厚みの板形状を有している。厚み方向の一面側が、上述の支持基部２２Ａ〜２２Ｃを支持する受熱面４１ａとして構成されている。水冷ジャケット本体４１の厚み方向の他面側には、長手方向の両端のそれぞれに、短手方向に延びる中継凹部４２が形成されている。また、一対の中継凹部４２の間を接続する複数の溝４３が、水冷ジャケット本体４１の長手方向に平行に形成されている。

蓋部４５は、中継凹部４２及び溝４３の開口を閉塞するように、水冷ジャケット本体４１に一体化される。溝４３と蓋部４５により、一方の中継凹部４２から他方の中継凹部４２に至る直線状の流路が複数形成される。一方の中継凹部４２に対応する蓋部４５の部位には、給水穴４５ａが設けられている。また、他方の中継凹部４２に対応する蓋部４５の部位には、排水穴４５ｂが設けられている。
給水穴４５ａの断面積は、複数の溝４３と蓋部４５とにより構成される複数の流路の断面積を足した値に等しくなっている。排水穴４５ｂの断面積は、給水穴４５ａの断面積と同じに設定されているが、排水穴４５ｂの断面積は、給水穴４５ａの断面積以上に設定されていればよい。

次いで、ライン光源本体１１の組み立て構造について説明する。
第１光源ユニット３０Ａについて説明する。図６及び図７において、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂに共通の支持基部２２Ａが、水冷ジャケット本体４１の受熱面４１ａに、放熱面２３ａを接触させ、水冷ジャケット４０の短手方向に延在するように水冷ジャケット４０に取り付けられている。なお、支持基部２２Ａには、水冷ジャケット４０の長手方向に、受熱面４１ａに沿って延びるフランジ部が、一体に設けられている。
取付面２４ａには、アルミ基板３１が設けられ、図８に示されるように、アルミ基板３１には、光源チップ３４が、支持基部２２Ａの長手方向に連なるように設けられている。
各光源３２では、１行目の２つのＬＥＤ発光素子３３ａが、支持基部２２Ａの長手方向に並べられ、また、２行目のＬＥＤ発光素子３３ｂは、１行目のＬＥＤ発光素子３３ａより下方（支持基部２２Ａの基端側）に位置するように、支持基部２２Ａの長手方向に並べられている。また、複数の光源チップ３４は、支持基部２２Ａの長手方向に連なるので、各光源３２のＬＥＤ発光素子３３ａは、ライン状に配置される。また、各光源３２のＬＥＤ発光素子３３ｂも同様にライン状に配置される。

また、反射部材３５Ａが、その長手方向を支持基部２２Ａの長手方向に一致させるとともに、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂと複数の光源チップ３４の光源３２とを対面させて、底面を受熱面４１ａに固定されている。

以下、光源ユニット３０Ａによる集光について説明する。
図１０は光源装置２０を構成し、相対配設される光源ユニット３０Ａ，３０Ｃ（または光源ユニット３０Ｂ，３０Ｄ）のそれぞれの集光について説明する図である。
図１０において、第１光源ユニット３０Ａの各光源３２から放射される光は、ほとんど反射部材３５Ａで反射されるように、反射部材３５Ａと光源３２とが対面している。
第１反射面３７ａ及び第２反射面３７ｂは、それぞれ異なる曲率の楕円反射面であり、第１反射面３７ａが、各光源３２の１列目のＬＥＤ発光素子３３ａからの光を集光点Ｆに向けて反射する曲率を有し、第２反射面３７ｂが各光源３２の２列目のＬＥＤ発光素子３３ｂからの光を集光点Ｆに向けて反射する曲率を有する。なお、集光点Ｆは、反射部材３５の高さ方向に関し、反射部材３５Ａの先端との間に所定の照射距離ＷＤだけ離れた位置に設定されている。
即ち、第１反射面３７ａの第１焦点にＬＥＤ発光素子３３ａが配置され、第１反射面３７ａの第２焦点が集光点Ｆとなる。また、第２反射面３７ｂの第１焦点にＬＥＤ発光素子３３ｂが配置され、第２反射面３７ｂの第２焦点が、第１反射面３７ａの第２焦点と共通に設定されて、集光点Ｆとなる。

ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂのピッチ間距離がある場合、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとの光を、同じ曲率の反射面で反射させても同一の集光点に集光されない。そこで、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとの放射光を同一の集光点Ｆに集光させるように、第１反射面３７ａと第２反射面３７ｂの曲率が、異なる値にそれぞれ設定されている。
各光源３２のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂのピッチ間距離Ｐａに応じて、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの曲率を設定しているものの、光源３２から第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの所定部位までの距離は、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの位置によって異なる。
反射面３７の先端から基端に向かって、反射面３７の位置を連続して移動させた場合の、反射面３７と光源３２との間の距離は、連続して変化する。このため、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂのそれぞれにより反射された光束は、照射面Ｄでは、所定の広がりを有し、また、照射面Ｄにおける照度（分布）は一律とならず連続して変化する。なお、照射面Ｄは、集光点Ｆを含み、反射部材３５Ａの高さ方向に直交する面である。
そこで、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとの放射光を同一の集光点Ｆに集光させるとは、次のものをいう。即ち、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光が、対応する第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂで反射された後、放射光の各々の光軸が、照射面Ｄの同一の集光点Ｆで交わるように、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を集光させるものをいう。つまり、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂから直接放射される光は、互いの光軸を略平行にして反射面３７に向かうことになるが、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂは、対応するＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を、光軸が照射面Ｄの同一の集光点Ｆに集まるように反射させて集光させる曲率を有している。

第２光源ユニット３０Ｂは、第１光源ユニット２１Ａに平行に、第１光源ユニット２１Ａの一側に隣接して設けられている。
具体的には、第２光源ユニット３０Ｂの複数の光源チップ３４が、支持基部２２Ａの長手方向に連なるように、取付面２４ｂにアルミ基板３１を介して固定されている。また、反射部材３５Ａが、反射面３７を、各光源チップ３４の光源３２に対面させて、受熱面４１ａ上に支持基部２２Ａから延びるフランジ部を介して立設される。これにより、第２光源ユニット３０Ｂでも、光源３２がライン状に配列される。
以上のように設けられた第１光源ユニット３０Ａと第２光源ユニット３０Ｂは、互いを対面させて配置される。なお、光源ユニット３０が対面するとは、それぞれの反射部材３５Ａ，３５Ｂの反射面３７を対面させて配置されるものをいう。
即ち、支持基部２２Ａの一対の取付面２４ａ，２４ｂは、対面配置された第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂの一対の反射面３７に対面して配置される。第２光源ユニット３０Ｂでも、第１光源ユニット３０Ａと同様に、集光点Ｆに各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光が、集光点Ｆに集光される。そして、第１及び第２光源ユニット３０Ｂは、それぞれのＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を、同一の集光点Ｆに集光させるように対面配置させている。

さらに、第３及び第４光源ユニット３０Ｃ，３０Ｄが、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを介して互いに対面するように、水冷ジャケット４０の受熱面４１ａ上に設けられている。
ここでは、第３光源ユニット３０Ｃが、第１光源ユニット３０Ａと前後に配置されている。なお、第１及び第３光源ユニット３０Ａ，３０Ｃが前後に配置されるとは、第３光源ユニット３０Ｃの反射部材３５Ｂの反射面３７と、第１光源ユニット３０Ａの反射部材３５Ａの反射面３７とが同じ方向を臨むように配置されるものをいう。このとき、反射部材３５Ａ，３５Ｂの反射面３７の先端は、同じ高さ位置にあり、後ろに配置される第３光源ユニット３０Ｃの反射面３７からの反射光が、前に配置される第１光源ユニット３０Ａの反射部材３５Ａに遮られない位置関係にある。

具体的には、第３光源ユニット３０Ｃは、支持基部２２Ｂを支持基部２２Ａに平行に、かつ、取付面２４ｃの向きを支持基部２２Ａの取付面２４ａと同じ方向に向けて配置される。取付面２４ｃには、アルミ基板３１が設けられ、アルミ基板３１には、第１光源ユニット３０Ａのものと同様に、光源チップ３４が、支持基部２２Ｂの長手方向に連なるように設けられている。
また、反射部材３５Ｂが、反射面３７を光源３２に対面させて立設され、その底面を、支持基部２２Ｂから延びるフランジ部を介して受熱面４１ａに固定されている。このとき、光源３２から照射される光は、ほとんどが反射部材３５Ｂで反射されるように、反射部材３５Ｂと光源３２の位置関係が設定されている。
以上のように複数の光源チップ３４、及び反射部材３５Ｂを配置することで、第３光源ユニット３０Ｃでも、複数の光源チップ３４の光源３２が、ライン状に配列される。このとき、第１及び第２反射面３７ｃ，３７ｄの焦点位置のそれぞれに、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂのそれぞれが設けられている。

さらに、第４光源ユニット３０Ｄが、第２光源ユニット３０Ｂとの位置関係が、第３光源ユニット３０Ｃと第１光源ユニット３０Ａの位置関係に対応するように、第２光源ユニット３０Ｂと前後に配置されている。これにより、第４光源ユニット３０Ｄでも、光源３２がライン状に配列される。
図１０に示されるように、第３及び第４光源ユニット３０Ｃ，３０Ｄでも、第１及び第４光源ユニット３０Ａ，３０Ｂと同様、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂからの放射光を第１及び第２反射面３７ｃ，３７ｄに反射させて同一の集光点Ｆに集光させるように、第１及び第２反射面３７ｃ，３７ｄの曲率が設定されている。
そして、第３及び第４光源ユニット３０Ｃ，３０Ｄは、それぞれの集光点Ｆを、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂの集光点Ｆに一致させる位置に設けられ、第１〜第４光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれのＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を、同一の集光点Ｆに集光させるようになっている。
従って、以上のように組み立てられた光源装置２０では、集光点Ｆでの光のピーク強度が効果的に増大される。

次いで、光源装置２０の光学特性について説明する。
図１１は二種の光源ユニット３０Ａ（３０Ｂ）及び３０Ｃ（３０Ｄ）を組み合わせて相対配設した光源装置２０の光学特性について説明する図であり、図１１の（ａ）は照射面Ｄに到達された光源装置２０からの放射光の様子を、集光点Ｆに沿った方向の照射強度とともに示し、図１１の（ｂ）は集光点Ｆを中心とする所定範囲での照射面Ｄでの照射強度を示し、図１１の（ｃ）は各光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄからの放射光が集光点Ｆに至る様子を示している。
図１１において、各光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄの各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂから放射される光は、広がりを有する。このため、ＬＥＤ発光素子３３ａから放射される光は、第１反射面３７ａ（３７ｃ）に反射されるだけでなく、一部は、第２反射面３７ｂ（３７ｄ）でも反射される。同様に、ＬＥＤ発光素子３３ｂか放射される光は、第２反射面３７ｂ（３７ｄ）に反射されるものだけでなく、一部は、第１反射面３７ａ（３７ｃ）に反射される。
各光源３２において、ＬＥＤ発光素子３３ａから放射されて、第１反射面３７ａ（３７ｃ）で反射される光と、ＬＥＤ発光素子３３ｂから放射されて、第２反射面３７ｂ（３７ｄ）で反射される光が照射面Ｄに到達したときには、おおよそ集光点Ｆを中心とする狭い幅Ｗｂの範囲（図１１の（ａ）に示される破線の楕円内の領域）に集光される。なお、照射面Ｄでの幅方向は、ＬＥＤ発光素子３３ａの配列方向（光源３２のライン方向）に直交する方向である。
また、ＬＥＤ発光素子３３ａから放射されて、第２反射面３７ｂで反射される光と、ＬＥＤ発光素子３３ｂから放射されて、第１反射面３７ａで反射される光は、照射面Ｄに到達したときには、幅Ｗｂの外側の領域Ｓａ，Ｓｂを照射することになる。
ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂからなる光源３２が、ライン状に配置されるので、照射面Ｄに到達される光は、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ライン方向に連なる集光点Ｆにピーク強度Ｐ１を有し、集光点Ｆから離れるにつれて、急激に光強度が減少する。

また、光源装置２０が受熱面４１ａに取り付けられた水冷ジャケット４０には、蓋部４５の一面の中央部に、端子台５０（図示せず）が設けられている。このとき、端子台５０は、蓋部４５に形成された給水穴４５ａ及び排水穴４５ｂの間に配置される。なお、蓋部４５の他面が、溝４３を形成する水冷ジャケット本体４１の壁の端面に支持される。
また、図７に示されるように、環状の給水継手４７が、その開口を蓋部４５に形成された給水穴４５ａ（図６、図９参照）に合わせて蓋部４５に一体に突設され、環状の排水継手４８が、その開口を蓋部４５に形成された排水穴４５ｂ（図９参照）に合わせて蓋部４５に一体に突設されている。以上のように、各照射ユニット１３が組み立てられる。

そして、連結照射ユニット１２が、図４に示されるように、３つの照射ユニット１３を仕切り反射板５５を介して結合して得られる。この際、３つの照射ユニット１３は、第１〜第４光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄが、光源３２のライン方向に連なるように、仕切り反射板５５を介して結合されている。さらに、配列方向の一端及び他端に配置される照射ユニット１３の端面にも、他の仕切り反射板５５が設けられている。
また、図２及び図３に示されるように、連結照射ユニット１２を、支持枠１４に支持し、ガラス板１７及びフレーム１５を支持枠１４の一端に取り付け、背面カバー１６を支持枠１４の他端に取り付けることで、ライン光源本体１１が得られる。
さらに、ライン光源本体１１の側部に中継ユニット６０を連結することで、紫外線硬化装置１０が得られる。

次いで、紫外線硬化装置１０のシステム構成について説明する。
図１２は紫外線硬化装置１０のシステム構成図である。
中継ユニット６０は、各連結照射ユニット１２に含まれる３つの照射ユニット（図示せず）の端子台５０に電気的に接続され、電源端子６２に入力された電力を、ＬＥＤ発光素子３３ａに供給可能になっている。各光源３２に電力が供給されると、ＬＥＤ発光素子３３ａからは、紫外線が放射される。

また、詳細には図示しないが、前述したように、給水継手４７と中継ユニット６０に設けた冷却水入力ポート６３とが、チューブ６５により接続され、排水継手４８と中継ユニット６０に設けた冷却水出力ポート６４とが、それぞれチューブ６５により接続されている。これにより、加圧された冷却水を、冷却水入力ポート６３に供給することで、冷却水が、水冷ジャケット４０を経由して、冷却水出力ポート６４から排水されるように、冷却水を循環させることが可能になっている。冷却水が水冷ジャケット４０を経由しつつ循環することで、冷却水とＬＥＤ発光素子３３ａとの間で熱交換が行われて、光源３２が冷却される。
上述したように、給水穴４５ａの断面積は、複数の溝４３と蓋部４５とにより構成される複数の水路（流路）の断面積を足した値に等しくなっている。ここで、複数の流路の断面積を足した値が、小さすぎると流路を流れる水の量が少なくなって冷却効果が下がり、複数の流路の断面積を足した値が、大きすぎると、流路を流れる水の速度が遅くなって冷却効果が下がる。冷却水の流路の断面積を本願のように設定することで、効果的に光源３２の熱を放熱できる。

次いで、本願の効果を明確にするため、本願の光源ユニット３０Ａ，３０Ｂと楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂを用いた比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂにおける集光についてそれぞれ説明する。
図１３は光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを用いる効果を、比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂと対比して説明する図である。
図１３に示されるように、比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂのそれぞれは、支持基部２２Ａに代え、光源チップ７４がアルミ基板３１を介して取り付けられる支持基部７２を有し、反射部材３５Ａ，３５Ｂに代え、反射部材としての楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂを有する他は、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂと同様の構成を有する。なお、光源チップ７４は、光源チップ３４と同様の構成であり、発光点たる４つのＬＥＤ発光素子を有する光源７５を有している。

光源ユニット７０Ａ，７０Ｂは、互いに間隔をあけて対面配置される。即ち、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂを互いに対面させて配置されている。また、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂの間に、光源ユニット７０Ａ，７０Ｂの支持基部７２が、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂの離間方向に並べて配置されている。各支持基部７２の取付面７２ａは、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂに対面させずに、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂの高さ方向に直交させて配置されている。また、各光源ユニット７０Ａ，７０Ｂの光源チップ７４は、アルミ基板を介して支持基部７２に取り付けられている。
光源ユニット７０Ａ，７０Ｂでは、図１３に示されるように、光源７５毎に、複数のＬＥＤ発光素子から放射される光の主要部を、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂで反射させて、集光させている。

一方、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを用いたものでは、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂごとに、光源３２の前方に反射部材３５Ａが位置するように光源３２を傾けて配置し、反射部材３５Ａの反射面３７を、光源３２に含まれるＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとに異なる曲率の第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂにわけて構成している。なお、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂと比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂは、照射距離ＷＤを同じ値に設定され、また、反射部材３５Ａの高さと楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂの高さも同じ高さＨに設定されている。
第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂでは、複数のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂから放射される光のほとんどを、反射面３７で反射させることで、集光点Ｆに向かって効果的にＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂからの光を集光させている。このため、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを対面配置した場合では、図１３に示す左右方向の設置スペースＢを、比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂの設置スペースＡよりも狭く構成でき、装置の小型化が可能である。

また、光源ユニット７０Ａ，７０Ｂでは、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂと対面させずに配置された光源７５に含まれる複数のＬＥＤ発光素子のそれぞれの光を反射するのに、それぞれ所定の曲率を有する楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂを対面配置させている。このため、光源７５を構成する複数のＬＥＤ発素子からの光は、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂに向かう他、直接照射面Ｄに照射されるものの割合が高くなり、集光点Ｆに光を集光させにくくなる。また、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂの反射面の基端部側は、図１３に示されるように、各光源７５に含まれる複数のＬＥＤ発光素子から放射される光を反射するのに利用できず、比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂによる集光では、効率の面でも問題がある。また、楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂの代わりに放物面鏡を用い、集光させる方法も考えられるが、前述の楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂを対面配置した場合と同様な問題が生じる。

この発明の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれは、発光点たる複数のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂを含む光源３２と、光源３２に対面し、光源３２の光を反射し集光させる反射部材３５Ａ（３５Ｂ）と、を備え、反射部材３５Ａ（３５Ｂ）の反射面３７は、当該反射面３７に対応する焦点位置（集光点Ｆ）に配置される光源３２が含む各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を反射させ、反射後の放射光の各々の光軸が、照射面Ｄの同一の集光点に集光させる曲率を有している。
従って、この発明の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄによれば、略同一方向に光を放射する複数のＬＥＤ発光素子３３ａ（発光点）を有する光源３２と対面する側だけに、反射部材３５Ａ（３５Ｂ）を配置させるだけでよい。このため、光源ユニット３０は、複数のＬＥＤ発光素子のそれぞれの光を反射するのに、それぞれ所定の曲率を有する楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂを対面配置した比較例の光源ユニット７０に比べて、コンパクトに構成できる。
また、光源７５が反射部材としての楕円面鏡７３Ａ，７３Ｂと対面しない比較例の光源ユニット７０Ａ，７０Ｂでは、前述のように設置スペースＡが広くなるうえ、焦点（集光点Ｆ）に複数のＬＥＤ発光素子３３ａから照射される光を集光させにくくなる。
従って、本発明の光源ユニット３０Ａ，３０Ｂは、設置スペースが同じであれば、比較例の光源ユニット７０Ａ（７０Ｂ）に比べて、同列位置に配置された複数のＬＥＤ発光素子３３ａから放射された光が、共通の集光点に密に集光されるので、装置を大型化させることなく、集光点Ｆでの光の強度（照度、光量）を増大させることができる。
また、光源ユニット３０Ａ，３０Ｂによれば、光源ユニット７０Ａ，７０Ｂに比較して、設置幅が抑えられるため、余裕のできた設置スペースに、光源ユニット３０Ａ，３０Ｂと同種の光源ユニットを追加配置し、集光点Ｆでの光の強度（照度、光量）を更に増大させることができる。

本発明の光源装置２０では、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを対面配置し、さらに、第３及び第４光源ユニット３０Ｃ，３０Ｄを第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂに対して前後に配置されている。
即ち、光源装置２０では、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂが対面配置されるとともに、対面配置した第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂに対して、さらに、第３及び第４光源ユニット３０Ｃ，３０Ｄが前後に配置されている。
これにより、集光点Ｆでの光強度を一層増大させることができる。
また、第１〜第４光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれでは、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂ（３７ｃ，３７ｄ）により有効に反射される光の設定範囲が広くなる。これにより、例えば、受熱面４１ａに対して、第１及び第２反射面３７ｃ，３７ｄに反射された光の光軸がとる角度が大きくなるように、適宜第１及び第２反射面３７ｃ，３７ｄの曲率を設定することで以下の効果が得られる。
即ち、集光点Ｆでの光強度の増強のため、複数の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄを用いる場合、互いの光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄの間の配列間隔を短くすることができる。
また、紫外線硬化型の枚葉印刷機１において、本願のコンパクトで集光力の高い紫外線硬化装置１０を用いることで、枚葉印刷機１の限りある設置スペースの中に紫外線硬化装置１０を効果的に設置でき、枚葉紙４に印刷されたニス及びインキを硬化するのに必要な紫外線の十分な強度を確保できる。

また、共通の支持基部２２Ａに形成された一対の取付面２４ａ，２４ｂに、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを構成する光源チップ３４を取り付けているので、支持基部２２Ａの部材コストを削減できるとともに、光源装置２０の組み立て作業の労力を削減できる。
また、前後に配置される光源ユニット３０Ａ，３０Ｃ（３０Ｂ，３０Ｄ）では、後ろに配置される光源ユニット３０Ｃ（３０Ｄ）の反射面３７からの反射光が、前に配置される光源ユニット３０Ａ（３０Ｂ）の反射部材３５Ａに遮られない位置関係にあるので、各光源ユニット３０Ｃ，３０Ｄからの光を最大限に集光点Ｆに集めることができる。

なお、光源装置２０は、光源ユニット３０が対面配置されるとともに、対面配置した光源ユニット３０に対してさらに、光源ユニット３０が、前後に配置されるものとして説明したが、例えば、光源ユニット３０を対面配置しなくても、光源ユニット３０を同じ方向に向けて前後に配置するだけのものでもよい。
また、光源３２は、２行２列に配列された４つのＬＥＤ発光素子３３ａを含むものとして説明したが、光源３２はこのものによらず、発光点としてのＬＥＤ発光素子３３ａを複数含むものであればよい。この場合でも、反射部材３５Ａ，３５Ｂの反射面３７を、同列位置に配置されるＬＥＤ発光素子３３ａごとに、ＬＥＤ発光素子３３ａからの光を所定の集光点Ｆに集光させる曲率を有するものを用いればよい。

また、ＬＥＤ発光素子３３ａは、紫外線を放射するものとして説明したが、このものに限定されず、赤外光や可視光を放射するものでもよい。
例えば、ＬＥＤ発光素子から赤外光を照射させるものは、例えば、フィルム製造の分野に用いることができる。
ここで、フィルム製造の分野では、フィルムの表面に赤外光を照射して、フィルムを加熱する集光型のハロゲンヒータを用いることが知られている。ハロゲンヒータは、ハロゲンランプと、ハロゲンランプからの光を反射させて、楕円面鏡における赤外光の照射口から所定の照射距離だけ離れた焦点に集光させる楕円面鏡とを備えている。例えば、ハロゲンヒータは、巻胴から引き出されるフィルムの表面に、楕円面鏡の焦点位置を合わせて配置されて、焦点に集光させた赤外光によりフィルムを加熱するものである。
本実施形態の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄや、光源ユニット３０Ａ〜３０Ｄを有する光源装置２０において、紫外線を放射するＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂに代え、赤外光を放射するものを用いたものを、上記のハロゲンヒータに代えて利用することができる。

２０ 光源装置
２２Ａ 支持基部
２３ａ 放熱面
２４ａ，２４ｂ 取付面
３０Ａ〜３０Ｄ 光源ユニット
３２ 光源
３３ａ，３３ｂ ＬＥＤ発光素子（発光点）
３４ 光源チップ（発光素子デバイス）
３５Ａ，３５Ｂ 反射部材
３７，３７ａ，３７ｂ 反射面
Ｄ 照射面
Ｆ 集光点

Claims (4)

1. 上下に配置された発光点を含む光源と、
   前記光源に対面し前記光源の光を反射させる反射部材と、を備え、
   前記反射部材の反射面には、
   前記上下に配置された発光点ごとに楕円反射面が上下に連ねて設けられており、
   前記楕円反射面の各々は、対応する発光点を第１焦点とし、照射面の同一の集光点を第２焦点とする曲率であり、かつ当該集光点で光軸が交わることを特徴とする光源ユニット。
2. 請求項１に記載の光源ユニットが対面配置され、及び／又は、前記反射面が同じ方向を向く姿勢で前後に配置され、
   それぞれの前記光源ユニットは、前記集光点を共通にすることを特徴とする光源装置。
3. 対面配置された前記光源ユニットのそれぞれは、前記光源を含み、かつ支持基部に取り付けられた発光素子デバイスを備え、
   前記支持基部は、
   前記光源の熱を放熱するための放熱面と、
   それぞれが前記放熱面に対して傾斜し、対面配置された前記光源ユニットの一対の反射面に対面して配置される一対の取付面と、を有し、
   前記発光素子デバイスが、前記反射面に光源を向けて各取付面に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前後に配置される前記光源ユニットの前記反射部材の前記反射面の先端の高さが同一とされ、前後に配置される前記光源ユニットは、後ろに配置される前記光源ユニットの前記反射面からの反射光が、前に配置される前記光源ユニットの前記反射部材に遮られない位置関係にあることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光源装置。

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