JP7663003B2

JP7663003B2 - 紫外線照射装置およびそれを備える画像記録装置

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Publication number: JP7663003B2
Application number: JP2021042204A
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Inventors: 真裕野田; 敦伊藤
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Description

本発明は、紫外線照射装置および当該紫外線照射装置を備える画像記録装置に関する。

近年、例えば特許文献１に示されるように、インクジェットプリンタ等の画像記録装置に用いられ、紫外線により硬化する紫外線硬化型のインクに対して紫外線を照射する紫外線照射装置（特許文献１では紫外線光源と記載）が知られている。この文献に開示される紫外線照射装置は、被印刷物に着弾されたインク液滴に向けて紫外線を照射することで、当該インクを硬化させて被印刷物に定着させる。このように紫外線硬化型のインクを用いれば、例えば用紙以外の樹脂や金属等にも印刷を行うことが可能となると共に光沢感のある被印刷物が得られる。

上記文献の紫外線照射装置には複数の発光ダイオードチップが支持基板上に設けられている。この発光ダイオードチップは、支持基板の長手方向と短手方向とに沿ってマトリクス状に配置される。支持基板の長手方向における発光ダイオードチップの配列ピッチは、支持基板の短手方向における発光ダイオードチップの配列ピッチよりも大きく設定される。このような構成において、配列ピッチの小さい方向に被印刷物を搬送しつつ紫外線を被印刷物に連続的に照射することで、紫外線硬化型のインクに含有されるモノマーが酸素に結合されてしまうという酸素阻害の現象が生じ難くなるとのことである。

特開２００８－２８８４５７号公報

ところで、紫外線照射装置を備える画像記録装置では、吐出ヘッドと被印刷物とを相対移動させながら印刷を行う場合に、吐出ヘッドのノズルから被印刷物上のインク滴の着弾位置までの距離が変化するような立体的な形状を有する被印刷物に対して印刷することが求められている。このような立体的な形状を有する被印刷物に対しては、ノズルからの距離が小さい部分へのインク滴吐出による印刷（ローギャップ印刷）と、ノズルから距離が大きい部分へのインク滴吐出による印刷（ハイギャップ印刷）と、が行われる。この後、発光ダイオードチップと被印刷物とを相対移動させながら、被印刷物に対しては紫外線が照射されるが、ローギャップ印刷により印刷された部分は、発光ダイオードチップの紫外線照射面との距離も小さくなり、ハイギャップ印刷により印刷された部分は、発光ダイオードチップの紫外線照射面との距離も大きくなる。ローギャップ印刷された部分へ紫外線照射を行う場合、被印刷物における紫外線照射による温度上昇を抑制する必要がある。これに対して、ハイギャップ印刷された部分へ紫外線照射を行う場合には、インクを十分に硬化させるために一定以上の積算エネルギー（紫外線照度×照射時間）を有する紫外線を照射する必要がある。しかしながら、上記従来の紫外線照射装置によれば、酸素阻害を抑制することができるとされてはいるものの、ローギャップ印刷された部分での被印刷物の温度上昇の抑制およびハイギャップ印刷された部分におけるインク硬化性の向上について言及はされていない。

そこで、本発明は、ローギャップ印刷された部分における被印刷物の温度上昇を抑制できると共に、ハイギャップ印刷された部分におけるインク硬化性を向上することができる紫外線照射装置およびそれを備える画像記録装置を提供することを目的とする。

本発明の紫外線照射装置は、主走査方向に移動する吐出ヘッドにより被印刷物に吐出される紫外線硬化型のインクを硬化させる紫外線照射装置であって、前記主走査方向に第１ピッチで並んで配置され、かつ前記主走査方向に直交する方向である副走査方向に前記第１ピッチよりも小さい第２ピッチで並んで配置された、紫外線を発光する複数の発光ダイオードチップを備えるものである。

本発明に従えば、第１ピッチを第２ピッチよりも大きくすることによって、ローギャップ印刷された部分において、複数の発光ダイオードチップの最高照度を一定値以下に確保しつつ、積算光量（吐出ヘッドの１パス時に得られる複数の発光ダイオードチップによる紫外線の積算光量）を増大することができる。それにより、最高照度を必要以上に増大させることなく被印刷物の温度上昇を抑制することができる。また、第１ピッチを第２ピッチよりも大きくすることによって、つまり吐出ヘッドの移動方向である主走査方向における配列ピッチを比較的大きくすることによって、各発光ダイオードチップによる照射時間（紫外線照射装置をキャリッジに搭載した場合の当該キャリッジの移動速度を一定としたときの照射時間）を長く確保することができる。これによって、ハイギャップ印刷された部分においてインクを十分に硬化させることができるという効果が奏される。以上によって、ローギャップ印刷された部分における温度上昇を抑制できると共に、ハイギャップ印刷された部分におけるインク硬化性を向上することができる。

本発明によれば、ローギャップ印刷された部分における被印刷物の温度上昇を抑制できると共に、ハイギャップ印刷された部分におけるインク硬化性を向上することができる紫外線照射装置およびそれを備える画像記録装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像記録装置を示す斜視図である。図１のキャリッジに搭載された吐出ヘッドおよび紫外線照射装置の配置例を示す平面図である。図１の画像記録装置の構成を示すブロック図である。図１の吐出ヘッドにおけるノズル列および紫外線照射装置における発光ダイオードチップの配置例を示す底面図である。第１ピッチと第２ピッチとの関係が基礎付くシミュレーションによるグラフである。ハイギャップおよびローギャップを示す図である。紫外線照射装置の内部構成を概略的に示す図である。変形例の画像記録装置の構成を示すブロック図である。

本願の発明者は、紫外線硬化型のインクを硬化させるための紫外線を照射する紫外線照射装置における複数の発光ダイオードチップの配置について、紫外線の照射過多（照度が高くなり過ぎること）に基づく被印刷物の温度上昇を抑制するという観点と、紫外線の照射不足（積算光量が少なくなり過ぎること）に基づくインク硬化性の不足を抑制するという観点とに立って鋭意研究を行った。従来の構成によれば、配列ピッチの小さい方向に被印刷物を搬送しつつ紫外線を被印刷物に連続的に照射することができる。これにより酸素阻害の現象が生じ難くなるとのことである。しかしながら、従来の構成の紫外線照射装置は発光ダイオードチップの紫外線照射面との距離がローギャップとなる被印刷物の部位への印刷、および上記距離がハイギャップとなる被印刷物の部位への印刷を行う場合に紫外線照射装置において発光ダイオードチップを如何に配置するかについては開示されていない。詳細には、ローギャップ印刷された部分に紫外線照射を行う場合、紫外線照射面と被印刷物との距離が短くなるため、当該被印刷物に対する紫外線の照射過多（照度が高くなり過ぎること）による温度上昇を抑制する必要がある。しかしながら、上記従来の構成では支持基板の短手方向（被印刷物の搬送方向）の配列ピッチが比較的小さく設定されているため、ローギャップ印刷された部分での紫外線の照度が高くなり過ぎて、発熱により被印刷物に損傷が生じる恐れがある。一方、紫外線照射面との距離がハイギャップとなる被印刷物の部位に印刷を行う場合には、一定以上の積算エネルギーを有する紫外線を照射しなければインクが十分に硬化しないところ、上記従来の構成では支持基板の長手方向の配列ピッチが比較的大きく設定されているため、１回の相対移動において紫外線の照射時間が短くなりハイギャップ印刷された部分への紫外線の照射量が不足する恐れがあり、それ故インクが十分に硬化しない可能性がある。本発明者は、このようなローギャップ印刷された部分における熱影響による損傷の防止およびハイギャップ印刷された部分におけるインクの硬化性を向上する効果を得るため、研究を更に進めた結果、以下に説明する本構成を発明することに至った。

以下、本発明の実施形態に係る紫外線照射装置およびそれを備える画像記録装置について図面を参照して説明する。以下に説明する紫外線照射装置および画像記録装置は本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除および変更が可能である。

図１は本発明の一実施形態に係る画像記録装置１を示す斜視図である。図１において、互いに直交する方向を、上下方向、左右方向、および前後方向とする。なお、左右方向が後述の主走査方向Ｄｓであり、前後方向が後述の副走査方向Ｄｆである。この画像記録装置１は、印刷用紙等の被印刷物Ｗへの印刷のみならず、例えば各種グッズ等である樹脂等の被印刷物Ｗ（図６）に印刷するグッズプリントをも行うものである。なお、被印刷物Ｗは３Ｄプリンタにより形成された造形物であってもよい。

図１に示すように、本実施形態の画像記録装置１は、筐体２と、キャリッジ３と、操作キー４と、表示部５と、プラテン６と、上部カバー７とを備える。また、画像記録装置１は図３の制御ユニット１９を備える。

筐体２は箱状に形成されている。筐体２は前面に開口部２ａを有すると共に背面に図略の開口部を有している。筐体２の右側前方の位置には操作キー４が設けられている。また、操作キー４の後方の位置には表示部５が設けられている。操作キー４はユーザによる操作入力を受け付ける。表示部５は例えばタッチパネルで構成され、所定情報を表示する。表示部５の一部は所定のタイミングで操作キーとしても機能する。制御ユニット１９は、操作キー４からの入力又は図略の通信インタフェースを介する外部入力に基づき印刷機能を実現すると共に表示部５の表示を制御する。

キャリッジ３は主走査方向Ｄｓに沿って往復動可能に構成されている。図２に示すように、キャリッジ３には、２つの吐出ヘッド１０（１０Ａ，１０Ｂ）および２つの紫外線照射装置４０（４０Ａ，４０Ｂ）が搭載されている。吐出ヘッド１０としては、例えば紫外線硬化型のインクを吐出するインクジェットヘッドを用いることができる。また、紫外線照射装置４０は、紫外線を発光する複数の発光ダイオードチップＤＴ（図４）を有し、吐出ヘッド１０により吐出された上記インクを硬化させるための紫外線を照射する。吐出ヘッド１０Ａおよび吐出ヘッド１０Ｂは副走査方向Ｄｆに沿って並んで配置されている。吐出ヘッド１０Ｂは吐出ヘッド１０Ａの前方に配置されている。また、紫外線照射装置４０Ａおよび紫外線照射装置４０Ｂは副走査方向Ｄｆに沿って並んで配置されている。紫外線照射装置４０Ｂは紫外線照射装置４０Ａの前方に配置されている。さらに、吐出ヘッド１０Ａおよび紫外線照射装置４０Ａは主走査方向Ｄｓに沿って並んで配置されている。紫外線照射装置４０Ａは吐出ヘッド１０Ａの右方に配置されている。また、吐出ヘッド１０Ｂおよび紫外線照射装置４０Ｂは主走査方向Ｄｓに沿って並んで配置されている。紫外線照射装置４０Ｂは吐出ヘッド１０Ｂの右方に配置されている。

ここで、図２において、印刷処理における１パス時にはキャリッジ３は主走査方向Ｄｓの左方に移動する。これにより、印刷処理時において吐出ヘッド１０および紫外線照射装置４０は左方に移動する。この場合、吐出ヘッド１０は主走査方向Ｄｓの左方に移動しつつ被印刷物Ｗにインクを吐出し、紫外線照射装置４０は主走査方向Ｄｓの左方に移動しつつ被印刷物Ｗに着弾したインクに紫外線を照射する。これによって、印刷処理時のキャリッジ３の移動方向において吐出ヘッド１０よりも後方側に紫外線照射装置４０が位置されるので、被印刷物Ｗに着弾した直後のインクに対して紫外線を照射することができる。

また、印刷処理の１パスが終了すると、キャリッジ３は主走査方向Ｄｓの右方に移動して主走査方向Ｄｓの所定位置に戻る。これにより、吐出ヘッド１０および紫外線照射装置４０は主走査方向Ｄｓの右方に移動する。この場合、吐出ヘッド１０はインクを吐出することなく主走査方向Ｄｓの右方に移動し、紫外線照射装置４０は主走査方向Ｄｓの右方に移動しつつ、印刷処理時に吐出されたインクに対して紫外線を照射する。本実施形態では、１パス時に得られる複数の発光ダイオードチップＤＴによる積算光量は例えば８５ｍＪ／ｃｍ^２以上である。以上によって、インクに対して紫外線を十分に照射することができ、当該インクの硬化性を向上することができる。なお、「１パス時の積算光量」、「１パスにおける積算光量」とは、紫外線照射装置（又はキャリッジ）が主走査方向Ｄｓの一端から他端まで移動する期間に得られる積算光量を意味する。

本実施形態において、吐出ヘッド１０Ａは、カラーインクと総称されることがあるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各色のインクを吐出する。吐出ヘッド１０Ａにはこれらの各インクを吐出するノズル列ＮＬが副走査方向Ｄｆに沿ってそれぞれ延在して設けられる。各ノズル列ＮＬは主走査方向Ｄｓに沿って一定間隔で設けられる。なお、各ノズル列ＮＬの主走査方向Ｄｓにおける配置順序は、図２に示すような左側からイエロー（Ｙ）色のインクを吐出するノズル列ＮＬ、マゼンタ（Ｍ）色のインクを吐出するノズル列ＮＬ、シアン（Ｃ）色のインクを吐出するノズル列ＮＬ、およびブラック（Ｋ）色のインクを吐出するノズル列ＮＬの順に限定されるものではなく、適宜設定することができる。

一方、吐出ヘッド１０Ｂは、ホワイト（Ｗ）のインクおよびクリア（Ｃｒ）のインクを吐出する。吐出ヘッド１０Ｂにはこれらの各インクを吐出するノズル列ＮＬが副走査方向Ｄｆに沿ってそれぞれ延在して設けられる。各ノズル列ＮＬは主走査方向Ｄｓに沿って一定間隔で設けられる。吐出ヘッド１０Ｂにおける各ノズル列ＮＬの主走査方向Ｄｓにおける間隔は、吐出ヘッド１０Ａにおける各ノズル列ＮＬの主走査方向Ｄｓにおける間隔と異なってもよいし（図２の例）、同じにしてもよい。なお、各ノズル列ＮＬの主走査方向Ｄｓにおける配置順序は、図２に示すような左側からホワイト（Ｗ）色のインクを吐出するノズル列ＮＬ、およびクリア（Ｃr）色のインクを吐出するノズル列ＮＬの順に限定されるものではなく、逆に配置することもできる。以上の６色のインクが被印刷物Ｗに吐出されることで当該被印刷物Ｗにカラー画像が印刷される。具体的に、被印刷物Ｗとしての布帛にカラー画像を印刷する際には、当該布帛の色や布帛の材質への影響を低減するために、下地インクとして白インクが先に吐出され、当該白インクの上にカラーインクが吐出される。なお、クリアインクは光沢を付与する場合や印刷部分の保護を行う場合に吐出される。

プラテン６は被印刷物Ｗを載置可能に構成されている。プラテン６は所定の厚みを有し、例えば副走査方向Ｄｆを長手方向とする矩形状の板材により構成される。プラテン６は図略のプラテン支持台により、取り外し可能に支持されている。上記のプラテン支持台は被印刷物Ｗへの印刷を実行する印刷位置と被印刷物Ｗをプラテン６から取り外す着脱位置との間で移動可能に構成されている。印刷位置とはプラテン６が吐出ヘッド１０に対向する位置であり、着脱位置とは上記のプラテン支持台が筐体２の外側に配置される位置であって被印刷物Ｗをプラテン６上に載置可能な位置である。印刷時には、プラテン６が副走査方向Ｄｆに移動するので、プラテン６上に載置された被印刷物Ｗは副走査方向Ｄｆに搬送される。

上部カバー７は、その前部を持ち上げると、回動可能に構成された基端を支点として上方へ回動するように構成されている。これにより、筐体２の内部が露出するようになっている。

次に、本実施形態の画像記録装置１の各構成の機能についてブロック図を参照しつつ説明する。図３に示すように、本実施形態の画像記録装置１は、上述の構成要素の他、モータドライバＩＣ３０，３１、ヘッドドライバＩＣ３２，３６、搬送モータ３３、キャリッジモータ３４、照射装置ドライバＩＣ３７，３８、内部電源１５、および受電部１６を備えている。なお、画像記録装置１は吐出ヘッド１０に供給するためのインクを貯留する図略のインクタンクを備える。

制御ユニット１９は、ＣＰＵ２０、記憶部（ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ＥＥＰＲＯＭ２３、ＨＤＤ２４）およびＡＳＩＣ２５を有している。ＣＰＵ２０は、画像記録装置１の制御部であり、上記記憶部に接続されていると共に各ドライバＩＣ３０～３２，３６～３８および表示部５を制御する。また、ＣＰＵ２０はその機能的構成として後述の電流供給部２０ａを有する。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１に記憶された所定のプログラムを実行することにより、種々の機能を実行する。ＣＰＵ２０は、制御ユニット１９に１つのプロセッサとして実装されていてもよいし、互いに協働する複数のプロセッサとして実装されていてもよい。

ＲＯＭ２１には、ＣＰＵ２０が印刷処理を実行させるための印刷制御プログラムが記憶されている。ＲＡＭ２２にはＣＰＵ２０の演算結果が記憶される。ＥＥＰＲＯＭ２３にはユーザが入力した各種の初期設定情報が格納されている。ＨＤＤ２４には特定情報などが記憶される。この特定情報は、外部漏洩が好ましくない機密性の高い情報であり、例えばユーザに関する情報、画像記録装置１が外部から受信し且つ送信元を特定するユーザＩＤを含むジョブデータ、ジョブデータ中のユーザＩＤを含むユーザ使用履歴情報、パスワードとセキュアジョブに関するデータとを含むセキュアジョブデータ、印刷履歴、およびクラウド設定データ等が含まれる。ユーザに関する情報には、例えば、電話帳情報、Ｅメールアドレス情報、画像記録装置１の管理者（セキュリティ管理者）情報、およびネットワーク設定情報等が含まれる。ＣＰＵ２０は、画像記録装置１がジョブデータを受信した場合、当該ジョブデータ中のユーザＩＤを含むユーザ使用履歴情報をＨＤＤ２４に記憶させる。

ＡＳＩＣ２５には、モータドライバＩＣ３０，３１と、ヘッドドライバＩＣ３２，３６と、照射装置ドライバＩＣ３７，３８とが接続されている。ＣＰＵ２０は、ユーザから印刷ジョブを受け付けると、印刷制御プログラムに基づいて、印刷指令をＡＳＩＣ２５へ出力する。ＡＳＩＣ２５は、印刷指令に基づいて各ドライバＩＣ３０～３２，３６～３８を駆動する。ＣＰＵ２０は、モータドライバＩＣ３０により搬送モータ３３を駆動することでプラテン６を副走査方向Ｄｆに移動させ、被印刷物Ｗを搬送させる。また、ＣＰＵ２０は、モータドライバＩＣ３１によりキャリッジモータ３４を駆動してキャリッジ３を移動させる。また、ＣＰＵ２０は、ヘッドドライバＩＣ３２，３６により移動するキャリッジ３に搭載された吐出ヘッド１０からインクを吐出させ、搬送される被印刷物Ｗに画像データを印刷させる。さらに、ＣＰＵ２０は、照射装置ドライバＩＣ３７，３８により紫外線照射装置４０Ａ，４０Ｂからインクを硬化させるための紫外線を照射させる。このような流れで印刷処理が行われる。なお、制御ユニット１９は紫外線照射装置４０Ａ、４０Ｂの制御も行うため、制御ユニット１９を本実施形態の紫外線照射装置の一部と捉えてもよい。制御ユニット１９、及び制御ユニット１９の内部のＣＰＵ２０はそれぞれ「制御部」の一例である。

内部電源１５は筐体２内の所定位置に設けられている。内部電源１５は画像記録装置１の本体電源スイッチがＯＦＦ状態にあるときに制御ユニット１９を動作可能にする。内部電源１５は、例えば二次電池である。また、受電部１６は筐体２から外部に露出するように設けられ、外部電源から電力の供給を受ける。本体電源スイッチがＯＮ状態にあるときには、外部からの電力が受電部１６を介して画像記録装置１の各部へ供給される。本体電源スイッチの状態によらずに内部電源１５には外部からの電力が受電部１６を介して供給され、内部電源１５はこの電力により充電される。

続いて、本実施形態の紫外線照射装置４０における複数の発光ダイオードチップＤＴの配置について説明する。本実施形態において、発光ダイオードチップＤＴは紫外線を発生させる半導体素子である。なお、以下では紫外線照射装置４０Ａおよび吐出ヘッド１０Ａについて代表的に説明するが、紫外線照射装置４０Ｂおよび吐出ヘッド１０Ｂについても紫外線照射装置４０Ａおよび吐出ヘッド１０Ａと同様に構成することができる。

図４に示すように、紫外線照射装置４０Ａは平面視において例えば矩形状に形成された支持基板４１を備えている。各発光ダイオードチップＤＴは支持基板４１上に配置される。

各発光ダイオードチップＤＴは、インクに紫外線を照射する。これにより、当該インクに含まれる光重合開始剤が反応し、当該インクに含まれるモノマーが重合し、当該インクが被印刷物Ｗに定着される。各発光ダイオードチップＤＴはマトリクス状に配置される。各発光ダイオードチップＤＴは、例えば、支持基板４１の長手方向および短手方向に沿った辺を有する矩形状の単位格子の中心を基準として配置される。これにより、各発光ダイオードチップＤＴは、主走査方向Ｄｓに沿って一定間隔で配置されると共に、副走査方向Ｄｆに沿って一定間隔で配置されている。したがって、各発光ダイオードチップＤＴは、主走査方向Ｄｓと平行な行方向および副走査方向Ｄｆと平行な列方向に沿って配置される。図４においては、左右方向に並ぶ発光ダイオードチップＤＴが１１行あり、前後方向に並ぶ発光ダイオードチップＤＴが５列ある例が示されている。副走査方向Ｄｆに沿って一定間隔で並んで配置された複数の発光ダイオードチップＤＴの群をチップ列ＤＬとする。したがって、図４には５つのチップ列ＤＬが配置された例が示されている。なお、支持基板４１に配置される発光ダイオードチップＤＴの数、チップ列ＤＬの数、チップ行の数は上記に限定されるものではなく、１パス時の積算光量や消費電力等に基づいて決定される。

吐出ヘッド１０Ａには、上述の通り４つのノズル列ＮＬが設けられている。各ノズル列ＮＬは、副走査方向Ｄｆに沿って一定間隔で並んで配置された複数のノズルＮｚを含む。インクはノズルＮｚから吐出される。各ノズル列ＮＬにおいて副走査方向Ｄｆの前端に位置するノズルＮｚから副走査方向Ｄｆの後端に位置するノズルＮｚまでの距離をノズル長Ｌｈとする。なお、図４にはブラック（Ｋ）インクを吐出するノズル列ＮＬのみ図示しており、その他の３つのノズル列については省略されている。

紫外線照射装置４０Ａの各発光ダイオードチップＤＴは、当該発光ダイオードチップＤＴによる紫外線の発光領域が副走査方向Ｄｆにおいてノズル列ＮＬよりも大きくなるように配置される。これによって、各チップ列ＤＬの副走査方向Ｄｆにおける長さ、すなわち、各チップ列ＤＬにおいて副走査方向Ｄｆの前端に位置する発光ダイオードチップＤＴ（発光ダイオードチップＤＴの前端）から副走査方向Ｄｆの後端に位置する発光ダイオードチップＤＴ（発光ダイオードチップＤＴの後端）までの距離を発光長Ｌｄとするとき、この発光長Ｌｄをノズル長Ｌｈよりも大きくすることができる。したがって、ノズル列ＮＬの前端および後端に位置するノズルＮｚから吐出されたインク滴に対しても紫外線を良好に照射することができる。換言すれば、紫外線照射装置４０と吐出ヘッド１０とがキャリッジ３に取り付けられた状態においては、ノズル列Ｎｚとチップ列ＤＬとは互いに平行であり、且つ主走査方向Ｄｓに離間している。副走査方向Ｄｆにおいてチップ列ＤＬの前端（一端）はノズル列Ｎｚの前端（一端）より前側（外側）にあり、チップ列ＤＬの後端（他端）はノズル列Ｎｚの後端（他端）より後側（外側）にある。

各発光ダイオードチップＤＴは、主走査方向Ｄｓに第１ピッチｘで並んで配置されている。また、各発光ダイオードチップＤＴは、副走査方向Ｄｆに第２ピッチｙで並んで配置されている。第１ピッチｘは第２ピッチｙよりも大きい。具体的には、１．４ｙ≦ｘ≦１．９ｙが成り立つように第１ピッチｘおよび第２ピッチｙが決定される。「ピッチ」とは、互いに隣接する発光ダイオードチップＤＴの光軸間の距離を意味する。

制御ユニット１９は、複数の発光ダイオードチップＤＴにより発せられた紫外線の照度の制御を、例えば、複数の発光ダイオードチップＤＴへの供給電流を変化させ、複数の発光ダイオードチップＤＴの輝度を変化させることにより行う。複数の発光ダイオードチップＤＴの輝度は互いに同一であってよい。制御ユニット１９は複数の発光ダイオードチップＤＴの輝度を、これらが互いに同一である状態を保ったまま変化させてもよい。

制御ユニット１９は、発光ダイオードチップＤＴの紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの間の距離に関する情報（距離情報ＤＩ）を取得して、当該情報に基づいて複数の発光ダイオードチップＤＴにより発せられた紫外線の照度を制御してもよい。被印刷物Ｗの低部Ｔ１のインクの硬化に必要な最低照度（本実施形態では１．１Ｗ／ｃｍ^２）や最低積算光量（本実施形態では８５ｍＪ／ｃｍ^２）を実現するために必要な発光ダイオードチップＤＴの輝度は、ハイギャップＧＨの大きさによって異なる。即ち、ハイギャップＧＨが大きくなるほど、印刷物Ｗの低部Ｔ１のインクの硬化に必要な最低照度や最低積算光量を実現するために必要な発光ダイオードチップＤＴの輝度も大きくなる。したがって例えば、発光ダイオードチップＤＴの紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの間の距離に基づいて複数の発光ダイオードチップＤＴの輝度を制御することで、紫外線照射の効率を高め、印刷品質を向上させることができる。

制御ユニット１９は、距離情報ＤＩをジョブデータの一部として外部装置から取得し得る。この場合、距離情報ＤＩは外部装置（例えばＰＣ）において、画像処理ソフトウェアやプリンタドライバ等により被印刷物Ｗの表面の座標（位置データ、配置データ）を把握することにより生成される。

図１０に示すように、本実施形態の画像記録装置１は、発光ダイオードチップＤＴの紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの間の距離を検出する距離検出器５０を備えてもよい。この場合、制御ユニット１９は、距離検出器５０の検出値に基づいて距離情報ＤＩを生成してもよい。

距離検出器５０は、カメラ（撮像素子、ステレオカメラ）、光学センサ等の、距離の検出が可能な任意のデバイスであってよい。距離検出器５０は例えば、キャリッジ３の下面に設けられてもよい。距離検出器５０を本実施形態の紫外線照射装置の一部とみなすこともできる。

ここで、本実施形態において、第１ピッチｘおよび第２ピッチｙを決定する際に１．４ｙ≦ｘ≦１．９ｙとした理由について説明する。図５において、第２ピッチｙに対する第１ピッチｘの比率を横軸に取り、紫外線照射装置４０により１パス当たりに照射される紫外線の積算光量（ｍＪ／ｃｍ^２）を左側縦軸に取ると共に各発光ダイオードチップＤＴに供給する電流値（Ａ）を右側縦軸に取る。図５に示すように、第２ピッチｙに対する第１ピッチｘの比率と上記積算光量との関係を実線により示し、当該比率と上記電流値との関係を一点鎖線により示す。

図５の実線のグラフは具体的には、発光ダイオードチップＤＴの紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの距離がローギャップＧＬ（例えば２ｍｍ）となる被印刷物Ｗの高部Ｔ２に対する最高照度が４．５Ｗ／ｃｍ^２以下となるように紫外線の照射を行った場合に得られる１パス当たりの積算光量を示す。図５の実線が示すように、第２ピッチｙを一定値に保ちながら第１ピッチｘを小さくすると、発光ダイオードチップＤＬが主走査方向Ｄｓにおいてより密に配置されるため、高部Ｔ２の最高照度を４．５Ｗ／ｃｍ^２以下とするためには、各発光ダイオードチップＤＬの輝度を下げる必要がある。したがって１パス当たりの積算光量は小さくなる。反対に、第２ピッチｙを一定値に保ちながら第１ピッチｘを大きくすると、各発光ダイオードチップＤＬの輝度を上げることができるので、１パス当たりの積算光量は大きくなる。

図５の一点鎖線のグラフは具体的には、被印刷物Ｗの高部Ｔ２に対する最高照度が４．５Ｗ／ｃｍ^２となるように紫外線の照射を行う場合に、各発光ダイオードチップＤＬに供給される電流値を示す。一点鎖線のグラフが示すように、第２ピッチｙを一定値に保ちながら第１ピッチｘを小さくすると、発光ダイオードチップＤＬが主走査方向Ｄｓにおいてより密に配置されるため、より小さい電流値で最高照度は４．５Ｗ／ｃｍ^２となる。反対に、第２ピッチｙを一定値に保ちながら第１ピッチｘを大きくすると、より大きい電流値で最高照度は４．５Ｗ／ｃｍ^２となる。

まず、図６に示すように、発光ダイオードチップＤＴの紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの距離がローギャップＧＬ（例えば２ｍｍ）となる被印刷物Ｗの一部分である高部Ｔ２へ印刷を行う場合、被印刷物Ｗの熱影響に対する保護性の観点から、紫外線の最高照度を４．５Ｗ／ｃｍ^２以下にすることが好ましい。また、現実的には発光ダイオードチップＤＴの定格による制限があり、当該定格に基づけば、発光ダイオードチップＤＴに入力できる電流の最大値は例えば１Ａ（アンペア）となる。図５の一点鎖線のグラフによれば、第１ピッチｘが１．９ｙよりも大きくなると発光ダイオードチップＤＴへの供給電流の電流値を１Ａとしても高部Ｔ２における最高照度が４．５Ｗ／ｃｍ^２とならない。この場合、低部Ｔ１（後述）においては照度不足となり得る。したがって、図５から、ｘ≦１．９ｙが導かれる。

また、発光ダイオードチップＤＴの紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの距離がハイギャップＧＨ（例えば１８ｍｍ）となる被印刷物Ｗの一部分である低部Ｔ１へ印刷を行う場合、インクの硬化性を十分に確保するのに必要な、１パス時の積算光量は８５（ｍＪ／ｃｍ^２）以上である。つまり、被印刷物Ｗの低部Ｔ１における、吐出ヘッド１０の１パス時に得られる複数の発光ダイオードチップＤＴによる積算光量は８５ｍＪ／ｃｍ^２以上である。したがって、図５から１．４ｙ≦ｘが導かれる。以上によって、１．４ｙ≦ｘ≦１．９ｙを得ることができる。この時、第２ピッチｙの値は１ｍｍ～１０ｍｍであってよく、２ｍｍ～７ｍｍであってよく、４ｍｍ～５ｍｍであってもよい。また各発光ダイオードチップＤＬの放射束は例えば１Ｗ程度であってよく、各発光ダイオードチップＤＬのパッケージサイズは例えば３．５ｍｍ角程度であってもよい。本実施形態では、ハイギャップ印刷された部分における最低積算光量が８５（ｍＪ／ｃｍ^２）となるように第１ピッチｘが調整される。また、ローギャップＧＬの下限である２ｍｍ離れた被印刷物Ｗの高部Ｔ２における最高照度が４．５Ｗ／ｃｍ^２以下となるように第２ピッチｙが調整される。このローギャップＧＬの下限（２ｍｍ）は、組付け精度のばらつきを考慮して被印刷物Ｗと吐出ヘッド１０や発光ダイオードチップＤＴとが擦過しないように設定される値である。さらに、ハイギャップＧＨの上限である１８ｍｍ離れた被印刷物Ｗの低部Ｔ１において、ノズル列の端部に対応する位置の照度が１．１Ｗ／ｃｍ^２となるように発光ダイオードチップＤＴに供給する電流値が設定される。このハイギャップＧＨの上限（１８ｍｍ）は、インク滴の着弾ずれが所定範囲におさまり、きれいな画像を印刷し得る距離として設定される値である。

次いで、紫外線照射装置４０の放熱構造について説明する。図７は紫外線照射装置４０の内部構成を概略的に示す図である。図７に示すように、紫外線照射装置４０は、複数の発光ダイオードチップＤＴを支持する上述の支持基板４１と、支持基板４１の面のうち複数の発光ダイオードチップＤＴが設けられた面（下面）と反対側の面（上面）に設けられた板状のヒートシンク４２とを備える。このヒートシンク４２は、支持基板４１上に配置された元部４２ａと、当該元部４２ａ上において上方向に延在する複数の放熱板（フィン）４２ｂとを備えている。各放熱板４２ｂは等間隔で配置されている。また、支持基板４１の下面には図略の電子部品が設けられており、これらの電子部品には各発光ダイオードチップＤＴに対応して複数の電極４５が設けられる。各電極４５には各発光ダイオードチップＤＴが電気的に接続される。各電極４５の一部を露出させた状態で支持基板４１の下面は絶縁膜４４で覆われている。このような構成において、各発光ダイオードチップＤＴにより生じた熱がヒートシンク４２を介して上方に放熱されるようになっている。

以上のように、本実施形態の紫外線照射装置４０によれば、第１ピッチｘを第２ピッチｙよりも大きくすることによって、ローギャップ印刷された部分において、複数の発光ダイオードチップＤＴの最高照度を一定値以下に確保しつつ、積算光量（吐出ヘッドの１パス時に得られる複数の発光ダイオードチップＤＴによる紫外線の積算光量）を増大することができる。それにより、最高照度を必要以上に増大させることがなくなり、被印刷物Ｗの温度上昇を抑制することができる。また、第１ピッチｘを第２ピッチｙよりも大きくすることによって、つまり吐出ヘッド１０の移動方向である主走査方向Ｄｓにおける配列ピッチを比較的大きくすることによって、発光ダイオードチップＤＴによる照射時間（紫外線照射装置４０をキャリッジ３に搭載した場合の当該キャリッジ３の移動速度を一定としたときの照射時間）を、例えば第１ピッチｘと第２ピッチｙとが同一である場合等と比較して長く確保することができる。これによって、ハイギャップ印刷された部分においてインクを十分に硬化させることができるという効果が奏される。このように、主走査方向Ｄｓの第１ピッチｘを大きくして、紫外線を、より低い照度でより長い時間照射することにより、ローギャップ印刷された部分において最高照度の上昇を抑制しつつ、ハイギャップ印刷された部分において積算光量の低下を抑制できる。以上によって、ローギャップ印刷された部分における被印刷物Ｗの温度上昇を抑制できると共に、ハイギャップ印刷された部分におけるインク硬化性を向上することができる。

また、本実施形態では、第１ピッチｘと第２ピッチｙとの関係において、１．４ｙ≦ｘが成り立っていることにより、ハイギャップ印刷された部分においてもインクの硬化性を確実に確保することができる。

また、本実施形態では、第１ピッチｘと第２ピッチｙとの関係において、ｘ≦１．９ｙが成り立っていることにより、被印刷物Ｗに対する熱損傷を抑制または防止することができる。これにより、被印刷物Ｗの保護性を確保することができる。

また、本実施形態では、ハイギャップ印刷された部分における、吐出ヘッド１０の１パス時に得られる複数の発光ダイオードチップＤＴによる積算光量を、吐出されたインクが硬化するのに必要とされる最低積算光量（８５ｍＪ／ｃｍ^２）以上とすることによって、インクに対して紫外線を十分に照射することができ、当該インクの硬化性を向上することができる。

また、本実施形態では、ハイギャップＧＨが７ｍｍ以上である状態でハイギャップ印刷された部分においても積算光量を８５ｍＪ／ｃｍ^２以上とすることができるため、インク硬化性を向上することができる。

また、本実施形態では、ハイギャップＧＨが１８ｍｍ以下である状態でハイギャップ印刷された部分において、ノズル列の端部に対応する位置の照度が１．１Ｗ／ｃｍ^２となるように発光ダイオードチップＤＴに供給する電流値が設定される。これにより、ノズル列の端部に対応する部分に吐出されたインクの硬化性を向上することができる。

また、本実施形態では、ローギャップＧＨが２ｍｍ以上である状態でローギャップ印刷された部分においても、最高照度を必要以上に増大させることなく被印刷物Ｗの温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態では、ハイギャップＧＨとローギャップＧＬとの差が５ｍｍ以上である状態でハイギャップ印刷された部分においても積算光量を８５ｍＪ／ｃｍ^２以上とすることができるため、インク硬化性を向上することができる。

また、本実施形態では、紫外線照射面ＴＳと被印刷物Ｗとの距離がローギャップＧＬであるときに、吐出ヘッド１０の１パス時に得られる複数の発光ダイオードチップＤＴによる紫外線の最高照度（４．５Ｗ／ｃｍ^２）に基づき決定される所定値として１Ａ以下の電流が電流供給部２０ａにより供給される。これにより、最高照度を４．５Ｗ／ｃｍ^２以下にして被印刷物Ｗを保護することができる。

さらに、上述した紫外線照射装置４０を画像記録装置１に設けることで、画像記録装置１においてローギャップ印刷された部分における被印刷物Ｗの温度上昇を抑制できると共にハイギャップ印刷された部分におけるインク硬化性を向上することができる。

（変形例）
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば以下の通りである。

上記実施形態では、第１ピッチｘおよび第２ピッチｙを決定する際にｘ≦１．９ｙとすることとしたが、これに限定されるものではなく、被印刷物Ｗの熱影響に対する保護性をより確実に確保するために、例えばｘ≦１．８ｙとしてもよい。

また、上記実施形態では、第１ピッチｘおよび第２ピッチｙを決定する際に１．４ｙ≦ｘとすることとしたが、これに限定されるものではなく、インク硬化性をより確実に確保するために、例えば１．５ｙ≦ｘとしてもよい。

また、上記実施形態では、ハイギャップＧＨを１８ｍｍとし、ローギャップＧＬを２ｍｍとしたが、ハイギャップＧＨおよびローギャップＧＬは上記の値に限定されるものではなく、ローギャップＧＬがハイギャップＧＨよりも小さければよい。例えば、ハイギャップＧＨは７ｍｍ以上であり、ハイギャップＧＨとローギャップＧＬとの差は５ｍｍ以上である。

さらに、上記実施形態では、キャリッジ３に２つの吐出ヘッド１０（１０Ａ，１０Ｂ）および２つの紫外線照射装置４０（４０Ａ，４０Ｂ）を搭載することとしたが、これに限らず、吐出ヘッド１０Ａおよび紫外線照射装置４０Ａのみを搭載してもよい。

１画像記録装置
３キャリッジ
１０，１０Ａ，１０Ｂ吐出ヘッド
２０ａ電流供給部
４０，４０Ａ，４０Ｂ紫外線照射装置
Ｄｆ副走査方向
Ｄｓ主走査方向
ＤＴ発光ダイオードチップ
Ｔ１被印刷物の低部
Ｔ２被印刷物の高部
ＴＳ紫外線照射面
Ｗ被印刷物
ｘ第１ピッチ
ｙ第２ピッチ

Claims

主走査方向に移動する吐出ヘッドにより被印刷物に吐出される紫外線硬化型のインクを硬化させる紫外線照射装置であって、
前記主走査方向に第１ピッチで並んで配置され、かつ前記主走査方向に直交する方向である副走査方向に前記第１ピッチよりも小さい第２ピッチで並んで配置された、紫外線を発光する複数の発光ダイオードチップを備え、
前記第１ピッチをｘとし、前記第２ピッチをｙとすると、ｘ≦１．９ｙが成り立っている、紫外線照射装置。
前記第１ピッチをｘとし、前記第２ピッチをｙとすると、１．４ｙ≦ｘが成り立っている、請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記被印刷物は、各前記発光ダイオードチップの紫外線照射面との距離がハイギャップとなる低部、および前記紫外線照射面との距離が前記ハイギャップよりも小さいローギャップとなる高部を含み、
前記低部における、前記吐出ヘッドの１パス時に得られる前記複数の発光ダイオードチップによる積算光量は吐出された前記インクが硬化するのに必要とされる最低積算光量以上である、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
前記吐出されたインクが硬化するのに必要とされる最低積算光量は８５ｍＪ／ｃｍ^２以上である、請求項３に記載の紫外線照射装置。
前記ハイギャップは７ｍｍ以上である、請求項３又は４に記載の紫外線照射装置。
前記ハイギャップは１８ｍｍ以下である、請求項３乃至５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記ローギャップは２ｍｍ以上である、請求項３乃至６の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記ハイギャップと前記ローギャップとの差は５ｍｍ以上である、請求項３乃至７の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記高部における前記複数の発光ダイオードチップによる紫外線の最高照度に基づき決定される所定値以下の電流を当該複数の発光ダイオードチップに供給する電流供給部をさらに備える、請求項３乃至８の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
前記最高照度は、４．５Ｗ／ｃｍ^２である、請求項９に記載の紫外線照射装置。
前記電流供給部は前記所定値以下の電流として１アンペア以下の電流を供給する、請求項９又は１０に記載の紫外線照射装置。
前記低部における、前記吐出ヘッドが前記主走査方向に移動する１パス時に得られる前記複数の発光ダイオードチップによる前記紫外線の前記積算光量が吐出された前記インクが硬化するのに必要とされる前記最低積算光量以上となるように前記複数の発光ダイオードチップを制御する制御部を更に備える、請求項３に記載の紫外線照射装置。
前記制御部は、前記紫外線照射面から前記被印刷物までの前記距離に関する情報に基づいて、前記低部における前記積算光量が前記最低積算光量以上となるように前記複数の発光ダイオードチップを制御する、請求項１２に記載の紫外線照射装置。
前記紫外線照射面から前記被印刷物までの前記距離を検出する距離検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記低部における前記積算光量が前記最低積算光量以上となるように、前記距離検出器により検出された前記距離に基づいて前記複数の発光ダイオードチップを制御する、請求項１２又は１３に記載の紫外線照射装置。
前記紫外線照射装置は、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの輝度が互いに等しい状態において、前記低部における、前記吐出ヘッドの前記１パス時に得られる前記複数の発光ダイオードチップによる前記紫外線の前記積算光量が吐出された前記インクが硬化するのに必要とされる前記最低積算光量以上となるように前記被印刷物に前記紫外線を照射する、請求項３に記載された紫外線照射装置。
前記紫外線照射装置は、前記複数の発光ダイオードチップのそれぞれの輝度が互いに等しい状態で前記被印刷物に前記紫外線を照射する請求項１に記載された紫外線照射装置。
請求項１乃至１６の何れか１項に記載の紫外線照射装置および前記吐出ヘッドが設けられたキャリッジを備える、画像記録装置。
主走査方向に移動する吐出ヘッドにより被印刷物に吐出される紫外線硬化型のインクを硬化させる紫外線照射装置であって、
前記主走査方向に第１ピッチで並んで配置され、かつ前記主走査方向に直交する方向である副走査方向に前記第１ピッチよりも小さい第２ピッチで並んで配置された、紫外線を発光する複数の発光ダイオードチップを備え、
前記第１ピッチをｘとし、前記第２ピッチをｙとすると、１．４ｙ≦ｘが成り立っている、紫外線照射装置。