(57)【要約】【課題】ＵＶ−ＬＥＤ素子１の数が少なく低コストで対象物に効率的にＵＶ照射する。【解決手段】ＵＶ−ＬＥＤユニット４３は、有効照射範囲径ｒであり、第２方向に沿って所定間隔Ｌで配置された複数のＵＶ−ＬＥＤ素子１を備え、第２方向と直交する第１方向に搬送速度Ｖで搬送される媒体ＭにＵＶを照射しつつ、ユニットを第２方向に沿って所定の移動速度ｖで往復して移動させる。条件式Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）が成立するように搬送速度Ｖと移動速度ｖの少なくとも一方を制御部が制御することにより、第１方向に対してジグザグ状の軌跡で媒体の表面に照射されたＵＶには照射が届かない空白のエリアは生じず、全面にＵＶが照射される。【選択図】図９
2016068525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＶインクの画像が形成されて第１方向に沿って搬送速度Ｖで搬送される媒体に紫外線を照射するＵＶ照射装置であって、
前記第１方向と交差する第２方向に沿って所定間隔で配置された複数の発光素子を有する発光部と、
前記発光部を第２方向に沿って所定の移動速度ｖで往復して移動させる駆動部と、
前記発光素子の点灯を制御するとともに、前記発光素子が媒体に照射する光の有効照射範囲の半径をｒ、隣接する前記発光素子の間隔をＬとした場合に、条件式Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）が成立するように前記搬送速度Ｖと前記移動速度ｖの少なくとも一方を制御する制御部と、
を具備することを特徴とするＵＶ照射装置。
【請求項２】
第２方向に関する前記発光部の有効照射範囲の長さをＷ１、第２方向に関する前記媒体の長さをＷ２、前記発光部が第２方向に沿って往復して移動する際の一方向についての移動距離をａとすると、条件式Ｗ２≧ａ＋Ｗ１が成立していることを特徴とする請求項１記載のＵＶ照射装置。
【請求項３】
ＵＶインクの画像が形成されて第１方向に沿って所定の搬送速度で搬送される媒体に対し、前記第１方向と交差する第２方向に沿って所定間隔で配置された複数の発光素子を有する発光部を往復して移動させながら前記発光素子を発光させて紫外線を照射するＵＶ照射装置の駆動方法において、
前記発光素子が媒体に照射する光の有効照射範囲の半径をｒ、隣接する前記発光素子の間隔をＬ、媒体の前記搬送速度をＶ、前記発光素子の前記移動速度をｖとした場合に、条件式Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）が成立するように、前記搬送速度Ｖと前記移動速度ｖの少なくとも一方を制御することを特徴とするＵＶ照射装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線（以下、ＵＶ又はＵＶ光と呼ぶ）を照射するＵＶ照射装置及びＵＶ照射装置の駆動方法に関するものである。本発明のＵＶ照射装置及びその駆動方法は、ＵＶの照射によって硬化するＵＶ硬化インクで画像を形成する画像形成装置に応用可能であり、比較的少ない数の発光素子からなる光源であっても、これを適切に駆動することにより、ＵＶ硬化インクで画像が形成された印刷媒体（メディア）にＵＶを効率的に照射してＵＶ硬化インクを確実に硬化させることができる。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１及び２に例示するように、紫外線で硬化するＵＶ硬化インクを用いて画像形成を行なう画像形成装置が知られている。このようなＵＶ硬化インクを用いる画像形成装置には、メディアに形成したＵＶ硬化インクの画像にＵＶを照射するため、ＵＶ光源として、ＵＶを発生するＬＥＤ素子（以下、ＵＶ−ＬＥＤ素子と呼ぶ）を備えたＵＶ照射装置が設けられている。
【０００３】
このＵＶ−ＬＥＤ素子は指向性が高く、有効照射エリアが狭いため、メディア上に形成されたＵＶインクによる印刷領域にＵＶを隈なく均一に照射するためには、ＵＶ−ＬＥＤ素子を幾列にも並べて高密度に配置する必要があると一般に考えられてきた。図１１は、このような従来の考え方に基づくＵＶ照射装置の一例を示す模式図であり、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の配列例を示している。
【０００４】
図１１において、メディアは、図中上下方向に平行な搬送方向（副走査方向）に沿って搬送される。ＵＶ照射装置は、搬送方向と直交する方向、すなわち図中左右方向に平行なメディアの幅方向（主走査方向）を長手方向としており、搬送されるメディアの印刷面にＵＶを照射するようになっている。すなわち、このＵＶ照射装置は、主走査方向に沿って所定間隔で配置された複数個のＵＶ−ＬＥＤ素子１からなる素子列を３列有しており、これらの素子列は、副走査方向について所定間隔をおいて配置されるとともに、隣接する列間ではＵＶ−ＬＥＤ素子の主走査方向の位置をずらして配置することにより、各列の各ＵＶ−ＬＥＤ素子を千鳥状の配置としている。また、ＵＶ−ＬＥＤ素子が配置された主走査方向の範囲はメディアの幅よりも長く設定されており、印刷面の全体をカバーしている。以上の構成において、印刷されたメディアの全面にＵＶを照射するため、メディアを搬送方向に沿って搬送するとともに、ＵＶ照射装置の各ＵＶ−ＬＥＤ素子を点灯してメディアの印刷面にＵＶを照射する。
【０００５】
しかしながら、指向性が高く有効照射エリアが狭いというＵＶ−ＬＥＤ素子の問題点をカバーするため、上述のようにＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度かつ多列に配置する構成を採用すると、製造コストが上昇して高価になり、重量が重くなり、消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
また、ＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度かつ多列に配置する構成を採用した場合、ＵＶ−ＬＥＤ素子の有効照射エリアを適切に考慮しないと、図１２に示すように、各ＵＶ−ＬＥＤ素子毎の照射範囲が重複することによる過剰な照射強度（図中「照射が重複し、強度が強いエリア」）や、照射範囲外の照射強度不足（図中「照射が届かず、強度が弱いエリア」）が発生してしまう場合がある。また、ミクロ的な微小領域では光の干渉が起きるため、これによって照射強度の強弱が生じてしまう。
【０００７】
そこで、図１２に示したようなＵＶが照射されない領域が生じないようにするため、図１３に示すように、ＵＶ−ＬＥＤ素子をさらに高密度に配置することも考えられる。しかし、その場合には、ＵＶが照射されない領域はなくなるが、照射が２重となり強度が強いエリアと、照射が３重となり強度が非常に強いエリアと、照射が４重となり強度が特に強いエリアとが生じてしまい、ＵＶの照射状態に多段階のムラが生じてしまうという別の問題が生じてしまう。
【０００８】
このように指向性が高く有効照射エリアが狭いＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度に配置したことによる多段階の照射ムラという課題を解決するための手段としては、下記特許文献３乃至６に開示されているような技術を利用することが考えられる。
すなわち、特許文献３は、ＵＶ光をＵＶ散乱板で散乱させる技術を開示している。また特許文献４は、ライン状に並べた複数個のＵＶ−ＬＥＤ素子からのＵＶ光を透明な導光体に透過させることにより、分布が均一でライン幅方向の指向性成分を少なくする技術を開示している。また特許文献５は、ＵＶ−ＬＥＤ素子の断面形状を多角形状として隙間なく並べて均一なＵＶ照射を行なう技術を開示している。また特許文献６は、特にＵＶ−ＬＥＤ素子に限定した内容ではないが、光源からの光をフレネルレンズを透過させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−５７８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７６９６９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７１３６６号公報
【特許文献４】特開２００１−２２９７２２号公報
【特許文献５】特開２００５−２５４５６０号公報
【特許文献６】特開平１０−３９３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上説明したように、画像形成装置等においてメディアに形成したＵＶインクの印刷画像にＵＶを隈なく均一に照射するために、ＵＶ−ＬＥＤ素子を幾列にも並べて高密度に配置するという手段を採用するとすれば、製造コストが上昇して高価になり、重量が重くなり、消費電力が大きくなるという問題が避けられない。また、このような高密度配置を採用した場合には、ＵＶ−ＬＥＤ素子の有効照射エリアを適切に考慮しないと、照射範囲外の照射強度不足や、過剰な照射強度等が発生して均一な照射ができないという照射ムラの問題も起きる可能性がある。さらに、ＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度配置した場合の照射ムラの問題を解決するため、複数のＵＶ−ＬＥＤ素子から照射されるＵＶ光を均一にする手段として導光体やフレネルレンズを用い、又はＵＶ−ＬＥＤ素子を特殊な断面形状として隙間なく並べる技術を用いることも考えられるが、そのために余分なコストが発生してしまうし、そもそもＵＶ−ＬＥＤ素子の高密度配置に起因する製造コストの上昇、重量増大、そして消費電力の増大という問題は解決されない。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術及びその課題に鑑みてなされたものであり、対象物にＵＶを均一に照射するため、単にＵＶ−ＬＥＤ素子の個数を増やして高密度配置するのではなく、なるべく少ない個数のＵＶ−ＬＥＤ素子を用い、しかも均一化のために前記導光体のような特殊な部品を用いて余分のコストをかけることなく、なるべく簡易な手段で対象物に対して効率的にムラなくＵＶ照射を行なえるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載されたＵＶ照射装置は、
ＵＶインクの画像が形成されて第１方向に沿って所定の搬送速度で搬送される媒体に紫外線を照射するＵＶ照射装置であって、
前記第１方向と交差する第２方向に沿って所定間隔で配置された複数の発光素子を有する発光部と、
前記発光部を第２方向に沿って所定の移動速度ｖで往復して移動させる駆動部と、
前記発光素子の点灯を制御するとともに、前記発光素子が媒体に照射する光の有効照射範囲の半径をｒ、隣接する前記発光素子の間隔をＬとした場合に、条件式Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）が成立するように前記搬送速度Ｖと前記移動速度ｖの少なくとも一方を制御する制御部と、
を具備することを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載されたＵＶ照射装置は、請求項１記載のＵＶ照射装置において、
第２方向に関する前記発光部の有効照射範囲の長さをＷ１、第２方向に関する前記媒体の長さをＷ２、前記発光部が第２方向に沿って往復して移動する際の一方向についての移動距離をａとすると、条件式Ｗ２≧ａ＋Ｗ１が成立していることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載されたＵＶ照射装置の駆動方法は、
ＵＶインクの画像が形成されて第１方向に沿って所定の搬送速度で搬送される媒体に対し、前記第１方向と交差する第２方向に沿って所定間隔で配置された複数の発光素子を有する発光部を往復して移動させながら前記発光素子を発光させて紫外線を照射するＵＶ照射装置の駆動方法において、
前記発光素子が媒体に照射する光の有効照射範囲の半径をｒ、隣接する前記発光素子の間隔をＬ、媒体の前記搬送速度をＶ、前記発光素子の前記移動速度をｖとした場合に、条件式Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）が成立するように、前記搬送速度Ｖと前記移動速度ｖの少なくとも一方を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載されたＵＶ照射装置及び請求項３に記載されたＵＶ照射装置の駆動方法によれば、ＵＶインクの画像が形成され、第１方向に搬送速度Ｖで搬送される媒体に対し、発光素子を点灯させた発光部が第２方向に移動速度ｖで往復しながらＵＶを照射する。その際、制御部は、条件式Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）（ここで発光素子が媒体に照射する光の有効照射範囲の半径をｒ、隣接する発光素子の間隔をＬとする。）が成立するように、媒体の搬送速度Ｖと発光部の移動速度ｖの少なくとも一方を制御する。これにより、第２方向に沿って配列された複数の各発光素子から照射されたＵＶは、第１方向に対してジグザグ状の照射軌跡を媒体の表面に形成するが、これら各軌跡の間には隙間がなく、媒体の表面のうち、ＵＶ照射範囲内においては照射が届かない空白のエリアは生じず、全面にＵＶが照射される。
【００１６】
例えば、このＵＶ照射装置を、ＵＶ硬化インクで画像を形成する画像形成装置にＵＶ硬化インク硬化手段として設けた場合には、ＵＶ照射装置の制御部は、画像形成装置側にある媒体の搬送部、又はＵＶ照射装置の構成として設けられた媒体の搬送部を制御して媒体の搬送速度Ｖを制御し、又はＵＶ照射装置の駆動部を制御して発光部が第２方向に往復する移動速度ｖを制御し、又は搬送速度Ｖと移動速度ｖの両方を制御して前記条件式が満足されるようにＵＶの照射を行なう。媒体のＵＶ照射範囲内では照射が届かない空白のエリアは生じないので、同範囲内にあるＵＶ硬化インクはＵＶの照射を受けて確実に硬化する。
【００１７】
請求項２に記載されたＵＶ照射装置によれば、上記条件式を満足する制御を行なう際に、他の条件式Ｗ２≧ａ＋Ｗ１（第２方向に関する発光部の有効照射範囲の長さをＷ１、第２方向に関する媒体の長さをＷ２、発光部が第２方向に沿って往復して移動する際の一方向についての移動距離をａとする。）が成立するように発光部の駆動を制御する。これにより、第１方向に沿って搬送される媒体に対して、発光部を第２方向に往復させながらＵＶを照射しても、発光部の各発光素子から照射されるＵＶは、媒体の第２方向に関する寸法、すなわち媒体の幅の全体を覆うことができ、媒体の全面にＵＶを照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の画像形成装置の概略構成を示す側面側から見た模式的断面図である。
【図２】実施形態の画像形成装置に設けられたＵＶ照射装置の側面図である。
【図３】実施形態の画像形成装置に設けられたＵＶ照射装置の正面図である。
【図４】実施形態の画像形成装置に設けられたＵＶ照射装置の底面図である。
【図５】実施形態の画像形成装置のＵＶ照射装置に設けられたＵＶ−ＬＥＤ（単体）の有効照射エリアを示す図である。
【図６】実施形態の画像形成装置の機能ブロック図である。
【図７】実施形態の画像形成装置におけるメディア（媒体）とＵＶ照射装置と発光部の配置と、両者の移動方向の関係を示す平面図である。
【図８】実施形態の画像形成装置において、第２方向（主走査方向）に関するメディア（媒体）の長さＷ１及びＵＶ照射装置の発光部の長さＷ２と、第２方向（主走査方向）に関する発光部のメディアに対する突出長さａを示すとともに、メディアと発光部の連続的な動作の態様を複数の分図で示す平面図である。
【図９】実施形態の画像形成装置において、メディア上に形成されたＵＶ照射の軌跡が隙間なく並ぶための条件を検討するために、メディア上に形成されるＵＶ照射の軌跡の各部の寸法を示す図である。
【図１０】実施形態の画像形成装置においてメディア上に形成されたＵＶ照射の軌跡を示す図である。
【図１１】ＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度に３列で千鳥配置したＵＶ照射装置の一例を示す模式図である。
【図１２】ＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度に配置した図１１のようなＵＶ照射装置によるＵＶ照射パターンにおいて、ＵＶ照射の空白領域が生じた例を示す図である。
【図１３】ＵＶ−ＬＥＤ素子を高密度に配置した図１１のようなＵＶ照射装置によるＵＶ照射パターンにおいて、ＵＶ照射の空白領域が生じないようにＵＶ−ＬＥＤ素子をさらに高密度に配置した他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。
本実施形態は、ＵＶ硬化インクでメディアに任意の画像を形成し、これに対して装置内のＵＶ照射装置でＵＶを照射してＵＶ硬化インクを硬化させて画像を定着させることができる画像形成装置に関するものである。なお、ここでメディアとは、材質及び形態を問わず、ＵＶ硬化インクによる印刷の対象となる媒体を意味し、具体的には印刷用紙や樹脂シート等を挙げることができる。ＵＶ硬化インクを採用した場合、画像形成後、ＵＶを照射することで画像を速やかに乾燥させることができ、また適用可能なメディアの種類に限定がなく、さらに一般的に発色が良好なため、商品包装用又はラベル用のフィルム印刷に適しているという効果が得られる。
【００２０】
１．画像形成装置の全体構成（図１）
図１に示すように、この画像形成装置２の筐体３内には、メディアＭを案内するための搬送経路４が設定されている。この搬送経路４は、記録媒体であるメディアＭに画像形成を行うための水平な下側経路５と、表面に画像形成されたメディアＭを反転させて下側経路５に再び戻すための水平な上側経路６と、下側経路５と上側経路６の各両端を接続する２つの接続経路７から構成される閉ループ状の循環路８を有している。メディアＭは、この循環路８を図示反時計回り方向に搬送される途中で画像形成される。
【００２１】
図１に示すように、搬送経路４の下側経路５の上流側には、メディアＭを供給する給紙部９が接続されており、昇降自在の給紙台に載置されたメディアＭの中から、最上部のメディアＭを下側経路５内に送り込めるように構成されている。また、搬送経路４の下側経路５の中央部分の下側には、搬送手段であるベルト搬送機構１０が配置されている。ベルト搬送機構１０は、図示しない多数の孔が形成されて循環駆動されるベルト１１と、上側を移動するベルト１１の孔からエアを下方に吸引してメディアＭをベルト１１の上面に吸着する吸引手段１２とを備えており、メディアＭをベルト１１の上面に吸着した状態で下側経路５に沿って搬送することができる。
【００２２】
ベルト搬送機構１０の上流側及び下流側に当たる下側経路５の両端部、上側経路６、そして２つの接続経路７，７には、メディアＭの搬送手段である搬送ローラ２０が所定間隔で配置されており、メディアＭをこれら各経路５，６，７に沿って搬送することができるようになっている。なお、搬送ローラ２０は、このように循環路８に沿って配置されている他、後述するように循環路８に分岐して設けられた排紙路１４やスイッチバック路１５にも配置されている。
【００２３】
下側経路５のベルト搬送機構１０の上方には、画像形成手段として、Ｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の４色のインクを吐出する４基のインクジェットヘッド３０（以下ＩＪヘッド３０と略称する。）がメディアＭの搬送方向に沿って並設されている。これらＩＪヘッド３０はベルト搬送機構１０によって送られるメディアＭの上面にインクを吐出し、所望のカラー画像を形成することができる。なお、この実施形態では、各ＩＪヘッド３０が吐出するインクは、各色のＵＶ硬化インクとなっている。
【００２４】
循環路８の上側経路６の下流側には、搬送ローラ２０が設けられた排紙路１４が斜め上方に向けて分岐しており、その終端は筐体３に設けられた第１排紙トレイ１６に連続している。ＩＪヘッド３０によって上面に画像が形成されたメディアＭをそのまま循環路８外に送り出せば、上面を下に向けた（フェイスダウン）状態でメディアＭを第１排紙トレイ１６上に排出することができる。
【００２５】
循環路８の下側経路５の下流側には、搬送ローラ２０が設けられた排出経路１７が水平方向に向けて分岐しており、その先には第２排紙トレイ１８が設けられている。ＩＪヘッド３０によって上面に画像が形成されたメディアＭを、そのまま排出経路１７から循環路８外に送り出せば、上面を上に向けた（フェイスアップ）状態でメディアＭを第２排紙トレイ１８上に排出することができる。
【００２６】
循環路８において、上側経路６の下流側と下側経路５の上流側を結ぶ一方の接続経路７の中途であって、前述した排紙路１４の分岐点のやや下流側には、スイッチバック路１５が分岐して設けられている。スイッチバック路１５は行き止まり構造であり、詳細は図示しないがその経路の途中には搬送ローラ２０が設けられている。この構造によれば、循環路８からスイッチバック路１５に導いた印刷済みのメディアＭをスイッチバック路１５で往復させて循環路８に戻すことにより、循環路８中にあるメディアＭの表裏を反転させることができる。従って、この構造によれば、連続した一連の動作によって一枚のメディアＭの両面に印刷を施すことができる。すなわち、メディアＭを循環路８の下側経路５に沿って搬送しながら一方の面にＩＪヘッド３０で画像を形成し、その後、このメディアＭを上側経路６からスイッチバック路１５に送り込み、これを逆行させてスイッチバック路１５から再度循環路８に送り込んで上下を反転させ、再び下側経路５に沿って搬送してＩＪヘッド３０の近傍を通過させ、他方の面に画像を形成することができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置２によれば、給紙部９からメディアＭを循環路８の下側経路５に送り込んで搬送し、ＩＪヘッド３０でメディアＭの表面に画像を形成して第１排紙トレイ１６へ排出すれば、画像形成面を下にした状態で排紙することができる。これはメディアＭの一方の面のみに画像を形成した片面印刷である。また、この片面に画像を形成したメディアＭを第１排紙トレイ１６から排紙せず、同メディアＭをスイッチバック路１５に導き、スイッチバック路１５で往復させることによってメディアＭの表裏を反転させ循環路８に戻し、再び循環路８に沿って搬送しながらＩＪヘッド３０でメディアＭの裏面に画像を形成すれば、両面印刷を行なうことができる。これを、第１排紙トレイ１６上に排出すれば、先に印刷された表面を上側にした状態で排出できるし、裏面の画像形成後に第２排紙トレイ１８に排出すれば、後に印刷された裏面を上側にした状態で排出できる。
【００２８】
２．ＵＶ照射装置の構成（図２〜図６）
この画像形成装置２は、下側経路５のベルト搬送機構１０の下流に、ＵＶ照射装置４０を備えている。ＵＶ照射装置４０は、その上流に配置されたＩＪヘッド３０がメディアＭに形成したＵＶインクの画像にＵＶを照射し、これを画像として定着させる機能を備えている。
【００２９】
図１〜図４に示すように、このＵＶ照射装置４０によれば、下側経路５の上方に、下側経路５の搬送方向と直交する２本の水平なガイド軸４１が設けられている。このガイド軸４１には、所定間隔をおいて２個の軸受４２が摺動自在に取り付けられており、２個の軸受４２の各下面側には、ＵＶ光を照射する発光部としてのＵＶ−ＬＥＤユニット４３が取り付けられている。ＵＶ−ＬＥＤユニット４３は、ガイド軸４１の軸線方向を長手方向とする箱体である。このＵＶ−ＬＥＤユニット４３の下面側には、発光素子である複数個のＵＶ−ＬＥＤ素子１が、ガイド軸４１の軸線方向に沿って所定間隔で一列に配置されている。以上の構造によれば、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３は、メディアＭの搬送方向と直交するＵＶ−ＬＥＤ素子１の並び方向に沿って左右任意の方向に移動することができる。
【００３０】
なお、ここで下側経路５におけるメディアＭの搬送方向を便宜上第１方向と称し、これと直交する水平面内の方向、すなわちＵＶ−ＬＥＤ素子１が配列されているガイド軸４１の軸線方向と平行な方向を第２方向と称するものとする。なお、この画像形成装置２によれば、第１方向に搬送されるメディアＭの第１方向における各位置において、ＩＪヘッド３０が第２方向の各位置で必要なインク吐出を行なって画像を形成する。このようにメディアＭの印刷面の必要位置にインクを吐出するＩＪヘッドの走査において、メディアＭの幅方向に相当する方向を主走査方向と称するが、これが前記第２方向であり、メディアＭの幅方向と直交する搬送方向に相当する方向を副走査方向と称するが、これが前記第１方向である。
【００３１】
図５は、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３に搭載されたＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射エリアの一例を示す図である。この図は、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の先端部を中心としてＵＶが照射される側に半円を描き、この半円の半径方向の長さを照射距離（ｍｍ）とし、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の先端部から前方に引いたラインを基準線として左右両方に測定した角度をもって照射角度（°）として表したものである。この図が示す照射距離と照射角度の座標系では、照射距離（ｍｍ）としては０．５ｍｍと１ｍｍが距離の目安として示されており、また、照射角度（°）としては基準線から左右方向に１５°間隔でそれぞれ９０°までの角度が目安として示されている。
【００３２】
図５において、照射距離と照射角度の座標系に重ねて示した斜線の範囲が、このＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射エリアである。このＵＶ−ＬＥＤ素子１によれば、この有効照射エリア内には所定の値以上のエネルギを到達させることができ、この値以下のエネルギで硬化するＵＶ硬化インクであれば、このＵＶ−ＬＥＤ素子１によって、この有効照射エリア内で、適切な状態に硬化させることができる。この例によれば、有効照射エリアは閉曲線で表され、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の先端から前方に向けて広がり始め、照射距離が約０．７ｍｍの位置からは集束し始め、照射距離が約１ｍｍの位置を先端としている。従って、メディア上に最も広い範囲で有効なエネルギのＵＶを照射するためには、メディアとＵＶ−ＬＥＤ素子１の間隔を約０．７ｍｍ前後とし、照射距離を約０．７ｍｍ前後に設定すればよい。
【００３３】
なお、前述したように、図５はＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射エリアの一例であって、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の性能や対象とするＵＶ硬化インクが異なれば、有効照射エリアの状態が変わることはもちろんである。なお、この図は平面的に描かれているが、実際の有効照射エリアは、照射距離と照射角度の座標系を示す前記半円を前記基準線を中心として３６０°回転させた立体的な形状である。
【００３４】
図２〜図４には示していないが、図６に示すように、このＵＶ照射装置４０のＵＶ−ＬＥＤユニット４３は、画像形成装置２の機構部５０に設けられた駆動部としてのＵＶ−ＬＥＤユニット駆動部５１により、ガイド軸４１に沿って往復して移動できるように構成されている。このＵＶ−ＬＥＤユニット駆動部５１は、原理や機構を問わず、要するにＵＶ−ＬＥＤユニット４３をガイド軸４１に沿って必要なストロークで往復して移動させることができる手段であればよく、例えば公知のモータその他のアクチュエータと公知の駆動力伝達機構で構成することができる。ＵＶ−ＬＥＤユニット駆動部５１は、画像形成装置２の機構部５０に設けられた制御部としての機構制御部５２により制御される。そして、この機構制御部５２は後述する制御部としての主制御部５８及び制御部としての画像形成制御部５３によって制御される。
【００３５】
図２〜図４には示していないが、図６に示すように、このＵＶ−ＬＥＤユニット４３のＵＶ−ＬＥＤ素子１は、制御部としての画像形成制御部５３に設けられた電源制御部５４によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるように構成されている。
【００３６】
３．画像形成装置２の制御システムについて（図６）
図６に示すように、この画像形成装置２は、使用者の指示に従って各部に制御信号を送る操作部５５と、ＵＶ硬化インクでメディアＭに画像を形成し、この画像にＵＶを照射して硬化・定着させる画像形成部５６と、画像形成部５６を駆動する機構部５０と、印刷時に画像データの処理を行なうとともに各部の制御を実行する制御部としての画像形成制御部５３を備えている。
【００３７】
図６に示すように、操作部５５は、使用者が指示を入力するための入力手段及び必要な情報の表示手段として、タッチパネル方式の操作パネル５７を有している。また、操作部５５には、操作パネル５７から入力された指示に従い、後述する各部を統括的に制御するための制御信号を生成・出力する制御部である主制御部５８が設けられている。
【００３８】
図６に示すように、画像形成部５６は、前述したＩＪヘッド３０とＵＶ−ＬＥＤユニット４３を備えている。
【００３９】
図６に示すように、機構部５０は、画像形成部５６のＩＪヘッド３０を駆動するＩＪ駆動部５９と、前述したＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向（メディアが搬送される第１方向と直交するメディアの幅方向）に沿って往復して移動させるＵＶ−ＬＥＤユニット駆動部５１を備えている。機構部５０のＩＪ駆動部５９とＵＶ−ＬＥＤユニット駆動部５１は、それぞれに設けられた制御部としての機構制御部６０，５２により制御される。これら各機構制御部６０，５２は、後述する制御部としての画像形成制御部５３から供給される画像データに基づき、主制御部５８の制御によって制御される。
【００４０】
図６に示すように、画像形成制御部５３には、印刷しようとする画像データを１フレームごとにビットマップ形式で格納するフレームメモリである画像メモリ部６１が設けられている。画像メモリ部６１にデータを供給する供給源としては、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から画像データが入力されるＩ／Ｆ入力処理部６２が設けられている。Ｉ／Ｆ入力処理部６２から入力された画像データは、ラスターイメージプロセシング（ＲＩＰ）６３を経て画像メモリ部６１に格納される。Ｉ／Ｆ入力処理部６２から入力された画像データがビットマップ形式のデータである場合は、そのまま画像メモリ部６１に格納されるが、コマンドデータである場合には、ラスターイメージプロセシング（ＲＩＰ）６３でビットマップ画像に変換されて画像メモリ部６１に格納される。画像メモリ部６１に格納されたビットマップ形式の画像データは、出力画像処理部６４によって出力画像データに変換され、画像形成部５６のＩＪヘッド３０に与えられてこれを駆動する。また、画像形成制御部５３には、前述した画像形成部５６のＵＶ−ＬＥＤユニット４３の点灯、非点灯を制御する電源制御部５４が設けられている。また、画像形成制御部５３には、装置の各部に配置されたセンサ等から入力された検知信号により装置の各部の状態（例えば使用すべき用紙のサイズ、給紙部９におけるメディアの有無等）を把握し、データとして保持するメモリ６５が設けられており、このデータはメディアに対する画像形成等に使用される。
【００４１】
４．ＵＶ−ＬＥＤ素子１の配置及び移動制御等について（図７〜図１０）
以上説明した画像形成装置２において、ＩＪヘッド３０によってＵＶインクで画像を形成されたメディアＭを搬送しながら、これにＵＶを照射し、画像を定着させる工程を行なう際のＵＶ−ＬＥＤユニット４３の制御等について説明する。
【００４２】
前述したように、本実施形態のＵＶ−ＬＥＤユニット４３のＵＶ−ＬＥＤ素子１は、第２方向に沿って所定間隔で一列に配置されている。従って、各ＵＶ−ＬＥＤ素子１を必要な輝度で発光させてメディアにＵＶを照射しながら、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向に移動させることなく、単にメディアを第１方向に移動させただけでは、ＵＶ−ＬＥＤ素子１のメディアＭ上の有効照射範囲が重なっていない設定の場合には、メディアＭの表面にＵＶが照射されない範囲が第１方向に沿って縞状に生じてしまう。ＵＶ−ＬＥＤ素子１の間隔を狭くして隣接するＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射範囲がメディアＭ上で重なるようしておけば、このような問題は生じないが、これでは多数のＵＶ−ＬＥＤ素子１を密集して配置する構成となってしまい、［背景技術］や［発明が解決しようとする課題］で説明した課題が解決できない。
【００４３】
本実施形態では、そのような課題を解決するべく、前述したようにＵＶ−ＬＥＤ素子１を一列に配置するとともに、メディアＭ上の有効照射範囲が重ならないようにＵＶ−ＬＥＤ素子１の間隔も広くし、使用するＵＶ−ＬＥＤ素子１の数を可及的に減少させることとした。そして、このような条件下でも、メディアＭ上の連続した所定の範囲内又はメディアＭの全面に隈なくＵＶを照射できるようにするため、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３等を以下に説明するように制御するものとした。
【００４４】
図７に示すように、ＩＪヘッド３０によってＵＶインクで画像を形成されたメディアＭを第１方向に沿って搬送速度Ｖで搬送する。これに対し、メディアＭの上方にあるＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向に沿って移動速度ｖで往復して移動させながらメディアＭに対してＵＶを照射する。
【００４５】
図８は、メディアＭに対してＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向（図中左右方向）に沿って往復して移動させる動作を連続的に示したものである。ここで、メディアＭの第２方向についての長さ（幅）をＷ１とし、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の有効照射範囲の第２方向についての長さ（概ね、第２方向の両端にある２個のＵＶ−ＬＥＤ素子１の間隔に相当する。）をＷ２とする。なお、図８では、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の装置としての幅がＷ２であるように表示されているが、これは図示上の便宜であり、要するにＵＶ−ＬＥＤユニット４３の発光幅がＷ２であることを意味している。
【００４６】
図８（１）に示すように、第１方向（図中上下方向）に沿って搬送されてくるメディアＭの第２方向の中央位置と、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の第２方向の中央位置が合致するようなＵＶ−ＬＥＤユニット４３の位置を、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の初期位置（ホームポジション）と称する。
【００４７】
図８（１）、（２）に示すように、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３が初期位置にある状態でメディアＭが第１方向に沿って搬送速度Ｖで送られてくると、ＵＶ−ＬＥＤ素子１を点灯したＵＶ−ＬＥＤユニット４３が、第２方向の例えば右方向に移動速度ｖで移動を始める。
【００４８】
図８（３）に示すように、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の有効照射範囲の右端が長さａだけメディアＭの右側外縁から外側に突出し、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の有効照射範囲の左端がメディアＭの左側外縁に接した状態となったところで、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３は右方向への移動を停止し、図８（４）、（５）に示すように、速やかに左方向へと向きを変えて速度ｖで移動していく。
【００４９】
図８（６）に示すように、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の有効照射範囲の左端が長さａだけメディアＭの左側外縁から外側に突出し、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の有効照射範囲の右端がメディアＭの右側外縁に接した状態となったところで、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３は右方向への移動を停止し、速やかに左方向へと向きを変えて移動していく。以下、同様の動作を繰り返して左右に往復しながら、メディアＭの表面にＵＶを照射していく。
【００５０】
このように、第１方向に搬送される幅Ｗ１のメディアＭに対して、有効照射範囲の幅がＷ２であるＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向に往復移動させてメディアＭの両端でそれぞれ寸法ａずつ外方に突出するように動作させた場合、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の有効照射範囲でメディアＭの全表面をカバーする条件として、下記の式を満足する必要がある。
Ｗ２≧ａ＋Ｗ１  …条件式（１）
【００５１】
なお、図８を参照して示した照射態様の例では、メディアＭの全面にＵＶを照射するものとしたが、画像形成条件によっては、必ずしもメディアＭの全面にＵＶ硬化インクが塗布されるとは限らない。例えば、メディアＭの幅方向（第２方向）の両縁に画像非形成領域（マージン）を設けるような場合には、実質的な画像形成領域の幅を想定して上記条件式（１）が満たされるようにすればよい。
【００５２】
以上、図７及び図８参照して説明したように、メディアＭを第１方向に搬送しながら、発光駆動しているＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向に沿って往復移動させ、メディアＭの第２方向の両縁で寸法ａずつ突出するような動作を行なうと、メディアＭの表面における各ＵＶ−ＬＥＤ素子１の各有効照射範囲は、第１方向に沿ってジグザグ状のパターンを描く。これを単純化して示したのが図９である。
【００５３】
図９において、ｒは、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射範囲Ｅの半径であり、Ｌは、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３において隣接するＵＶ−ＬＥＤ素子１とＵＶ−ＬＥＤ素子１の第２方向の間隔であり、θは、メディアＭ上に描かれるＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射範囲のパターンがジグザグ状に折り返す際の角度であり、ｘは、各ＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射範囲のパターンがジグザグ状に折り返す角部分における第２方向の寸法である。ここで、θは、メディアＭの第１方向の搬送速度Ｖと、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の第２方向の移動速度ｖとに依存する量であり、ｔａｎθ＝Ｖ／ｖである。
【００５４】
図９に示すように、隣接する２個のＵＶ−ＬＥＤ素子１がメディアＭ上にそれぞれ有効照射範囲のパターンを描いた場合、条件によっては、図中斜線で示すように有効照射範囲が重ならない未照射領域Ｓが生じてしまう。このような未照射領域Ｓが生じないようにするための条件は、図中に各符合で示した前記各寸法の関係から分かるように、次の式（Ａ）で表される。
Ｌ≦ｒ＋ｘ  …  式（Ａ）
【００５５】
ここで、図９から分かるようにｘ＝ｒ／ｔａｎθであり、上述したようにｔａｎθ＝Ｖ／ｖであるから、ｘ＝ｒ×（ｖ／Ｖ）となる。この式を式（Ａ）に代入して整理すると、次に示す条件式（２）が得られる。
Ｌ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）  …条件式（２）
【００５６】
条件式（２）が満たされれば、第１方向に搬送されるメディアＭに対してＵＶ−ＬＥＤユニット４３を第２方向に往復移動させながらＵＶを照射した場合、照射範囲内には未照射領域Ｓは生じない。
【００５７】
画像形成装置２に設けられたＵＶ−ＬＥＤユニット４３の寸法Ｌやｒは通常は固定値であり容易には変更できない場合が多いので、条件式（２）を満たすためには、メディアＭの搬送速度ＶとＵＶ−ＬＥＤユニット４３の移動速度ｖの少なくとも一方を、操作部の操作パネルからの指定等により、主制御部５８及び画像形成制御部５３等の制御により、適宜に設定すればよい。一般に、メディアＭの搬送速度Ｖは、形成しようとする画像の解像度に応じて決められており、例えば解像度が６００ｄｐｉの場合は搬送速度が６００ｍｍ／ｓｅｃ、解像度が３００ｄｐｉの場合は搬送速度が３００ｍｍ／ｓｅｃ等といったように２〜３種類の搬送速度が選択できるようになっている。従って、このような選択肢の中から必要な解像度を考慮して適当な搬送速度を選択するとともに、条件式（２）を満足するようなＵＶ−ＬＥＤユニット４３の移動速度ｖを選択、設定すればよい。
【００５８】
なお、メディアＭの搬送速度Ｖ及びＵＶ−ＬＥＤユニット４３の移動速度ｖを一定にしておき、画像形成装置２に設けたＵＶ−ＬＥＤユニット４３を取り替えることにより、その寸法Ｌや寸法ｒを変更して条件式（２）を満たすようにすることも可能である。また、メディアＭの搬送速度Ｖ及びＵＶ−ＬＥＤユニット４３の移動速度ｖの少なくとも一方と、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３の寸法Ｌ及び寸法ｒの少なくとも一方を適宜に設定することで、条件式（２）を満たすようにすることも可能である。
【００５９】
図１０は、実施形態の画像形成装置２においてメディアＭ上に形成されたＵＶ照射の軌跡を示す図である。このように、メディアＭ上をジグザグ状に移動する各ＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射範囲は互いに重なり合い、未照射領域Ｓは生じていない。
【００６０】
なお、以上説明した通り、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３は第２方向に沿って速度ｖで左右に往復移動するので、実際にはＵＶ−ＬＥＤユニット４３が移動範囲の両端部において方向転換のために停止する際及び移動し始める際には、その運動は正又は負の加速度運動となり、一貫した等速度運動にはなっていない。従って、厳密には、ＵＶ−ＬＥＤ素子１の有効照射範囲は、図９に示したようにメディアＭ上で鋭角的に屈曲したパターンを描くことはなく、曲線的な軌跡となる。しかしながら、このような正又は負の加速度が作用するのは、全体の動作に対して微小な時間であるから、等速度運動として取り扱っても実質的に問題は生じない。
【００６１】
なお、以上説明した実施形態では、ＵＶ−ＬＥＤユニット４３のＵＶ−ＬＥＤ素子１は第２方向に沿って一列に配列されていたが、第２方向に平行なＵＶ−ＬＥＤ素子１の列を、各ＵＶ−ＬＥＤ素子１の第２方向の位置が同一になるように、第１方向に所定間隔をおいて複数列並べるものとしてもよい。
【００６２】
５．実施形態の効果
以上説明した画像形成装置２のＵＶ照射装置４０及びその駆動方法によれば、ＵＶインクの画像が形成され、第１方向に搬送速度Ｖで搬送されるメディアＭに対し、ＵＶ−ＬＥＤ素子１を点灯させたＵＶ−ＬＥＤユニット４３が第２方向に移動速度ｖで往復しながらＵＶを照射するが、その際、メディアＭの搬送速度やＵＶ−ＬＥＤユニット４３各部の寸法及び速度の設定等は条件式（１）、すなわちＬ≦ｒ（１＋ｖ／Ｖ）が成立するように定められている。このため、各ＵＶ−ＬＥＤ素子１からメディアＭに照射されたＵＶは、第１方向に対してジグザグ状で、隙間のない照射軌跡をメディアＭ上に形成するため、メディアＭ上のＵＶ照射範囲内においては照射が届かない空白のエリアは生じず、必要な範囲の全面にＵＶが照射される。
【００６３】
また、上記条件式（１）を満足する制御を行なう際に、他の条件式（２）、すなわちＷ２≧ａ＋Ｗ１が成立するようにＵＶ−ＬＥＤユニット４３の駆動を制御すれば、幅方向の必要領域にＵＶを照射でき、メディアＭの全面に照射することもできる。
【００６４】
このように、本実施形態のＵＶ照射装置４０及びその駆動方法によれば、ＵＶの照射によって硬化するＵＶ硬化インクで画像形成を行なう画像形成装置２に応用可能であり、比較的少ない個数のＵＶ−ＬＥＤ素子１を低密度に配置した低コストの光源ユニットであっても、これを適切に駆動することにより、照射するＵＶをメディアＭ上に隙間なく効率的に到達させ、ＵＶ硬化インクを確実に硬化させることができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００６５】
１…発光素子としてのＵＶ−ＬＥＤ素子
２…画像形成装置
３０…インクジェットヘッド（ＩＪヘッド）
４０…ＵＶ照射装置
４３…発光部としてのＵＶ−ＬＥＤユニット
５１…駆動部としてのＵＶ−ＬＥＤユニット駆動部
５２…制御部としての機構制御部
５３…制御部としての画像形成制御部
５８…制御部としての主制御部
Ｍ…メディア（媒体）
Ｖ…メディアの搬送速度
ｖ…ＵＶ−ＬＥＤユニットの移動速度
【図１】
2016068525.tif 000003
【図２】
2016068525.tif 000004
【図３】
2016068525.tif 000005
【図４】
2016068525.tif 000006
【図５】
2016068525.tif 000007
【図６】
2016068525.tif 000008
【図７】
2016068525.tif 000009
【図８】
2016068525.tif 000010
【図９】
2016068525.tif 000011
【図１１】
2016068525.tif 000012
【図１０】
2016068525.tif 000013
【図１２】
2016068525.tif 000014
【図１３】
2016068525.tif 000015