JP6020007B2 - 光源ユニット - Google Patents
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Description
しかしながら、印刷に用いられる紫外線LEDは、例えば可視光用の一般的なLEDよりも消費電力が大きいため、従来のLEDユニットでは、その全長が長くなり、かつ、紫外線LEDの実装数が増えた場合に、紫外線LEDの全てに安定的に大電流を与えることができず点灯が不安定になる、といった問題があった。
図1は本実施形態に係る光源ユニット1の構成を示す斜視図であり、図1(A)は上方斜視図、図1(B)は下方斜視図である。図2は光源ユニット1の構成を示す図であり、図2(A)は平面図、図2(B)は正面図、図2(C)は底面図、図2(D)は側面図である。図3は、光源ユニット1の分解斜視図である。
この光源ユニット1は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化性インクを、インクジェットヘッドを用いて記録シートの印刷面に吐出して画像を形成するインクジェット記録装置に組み込まれて実施されるものである。具体的には、光源ユニット1は、インクジェット記録装置のシート搬送経路において、インクジェットヘッドよりも下流側に記録シートの搬送面に面して配設され、紫外線硬化性インクが塗布された記録シートの印刷面にライン状の紫外線を照射することで、紫外線硬化性インクを速やかに光硬化させて印刷面に定着させる。
ユニット本体3は、少なくとも記録シートの幅(搬送方向に直交する方向の長さ)よりも全長L(図2(C)参照)が長い概略四角柱状に形成され、図3に示すように、紫外線光源としての紫外線LED30を内蔵している。このユニット本体3の底面3Aには、図2(C)に示すように、記録シートの幅よりも長く延びる略矩形の照射口4が開口し、この照射口4からライン状の紫外線が照射される。この照射口4には、搬送面で実現すべき配光に応じて照射光の配光を制御する光学部品としての異形ロッドレンズ6が設けられている。この異形ロッドレンズ6は、例えば石英ガラス等の耐紫外線材料から形成され、照射口4を閉塞し、塵や埃、インキ等の浸入を防止する。
取付金具14は、ユニット本体3をインクジェット記録装置に取り付けるための金具である。
図4はユニット本体3の断面の説明図であり、図4(A)はユニット本体3の断面図、図4(B)は1個の紫外線LED30に対応する照射パターンの模式図である。
このユニット本体3は、図3、及び図4に示すように、光源基板20と、紫外線LED30と、ブスバー23と、レンズホルダ24と、レンズ押さえ板26と、上述した異形ロッドレンズ6とを備えている。
光源基板20は、所定の長さを有する矩形板状の回路基板であり、例えばアルミニウム材等の高熱伝導率材を基材とし、実装面20A(図4)に絶縁膜や回路パターンを形成して構成されている。このユニット本体3は、図3に示すように、2枚の光源基板20を備え、これらの光源基板20を長さ方向に一列に連接配置して、全体として上記長さLの基板を構成している。このように光源基板20を列状に連接することで、記録シートが大判であっても、それに合わせた長さLが容易に得られる。
この図に示すように、光源基板20には、上記紫外線LED30、及びブスバー23が実装されている。
紫外線LED30は、紫外線硬化性インクの硬化に必要な波長の紫外線(ピーク波長385nm)を放射するものである。紫外線LED30には、平面視矩形に構成された表面実装型のLEDデバイスが用いられており、発光素子たるLEDチップ60(図4参照)や反射面61を備えている。
光源基板20の各々の実装面20Aには、図5に示すように、所定個数(図示例では18個)の紫外線LED30が、光源基板20の長手方向に一定間隔で実装され、ライン状のラインLED光源22を構成している。
ブスバー23は、光源基板20の各々に大電流を与える例えば銅ブスバーであり、光源基板20の各々を電気的に直列に接続する電気配線部材(導電部材)である。
詳述すると、図6(A)に示すように、光源基板20の各々の実装面20Aには、アノード電極63A、及びカソード電極63Kが設けられている。所定個数の紫外線LED30は、それぞれのアノード60Aがアノード電極63Aに接続され、カソード60Kがカソード電極63Kに接続され、これにより、アノード電極63A、及びカソード電極63Kの間で電気的に並列接続される。この光源基板20では、所定個数の紫外線LED30が更に2等分され、紫外線LED30の各組みごとに、アノード電極63A、及びカソード電極63Kを設けて紫外線LED30を並列に接続している。
このように、1つの光源基板20の中で紫外線LED30を複数の組みに分けて、各組みごとにアノード電極63A、及びカソード電極63Kを設けて接続することで、光源基板20が長手方向に長くなり、また多数の紫外線LED30を並列接続する必要がある場合でも、各紫外線LED30での電流の偏りが抑えられている。
ブスバー23は、これらアノード電極63A同士、及びカソード電極63K同士を同電位に接続するものであり、図6(B)に示すように、アノード電極63A同士を接続するカソード用ブスバー50と、カソード電極同士を接続するアノード用ブスバー51とを備えている。すなわち、1つの光源基板20では、図6(B)に示すように、これらカソード用ブスバー50と、アノード用ブスバー51とが所定個数の紫外線LED30の並びの両側に沿って延在し、図6(C)に示すように、これらカソード用ブスバー50と、アノード用ブスバー51とに各紫外線LED30が並列に接続されるため、これら紫外線LED30の各々に安定的に電流が供給されることとなる。
また図4(B)に示すように、1個の紫外線LED30、及び異形ロッドレンズ6によって、搬送面Hには、略円形であって略均一な光量分布の照射パターンP1が形成される。そして、光源ユニット1では、ライン状に配列した紫外線LED30に沿って異形ロッドレンズ6が配置されることで、隣り合う照射パターンP1同士がオーバーラップしながらライン状に繋がった照射パターンが得られることとなる。
具体的には、レンズホルダ24は、連結された光源基板20の実装面20Aを覆う大きさの概略矩形板状に形成され、その面内にレンズ収納開口46が設けられている。レンズ収納開口46は、図3に示すように、配列された紫外線LED30の配列長よりも長く延在し、図4に示すように、その内側にラインLED光源22、及びブスバー23が収められる。
具体的には、異形ロッドレンズ6には、図4(A)に示すように、両側から支持板40の縁部を突出させて、異形ロッドレンズ6の両側に長手方向の全長に亘って延びる支持片44が形成されている。一方、レンズホルダ24には、レンズ収納開口46の先端側(レンズ押さえ板26が取り付けられる側)の縁部24Bに、異形ロッドレンズ6の両側の支持片44に対応して、各支持片44を受ける段部48が形成されており、この段部48で支持片44を受けて異形ロッドレンズ6がレンズ収納開口46に収められる。レンズ押さえ板26は、面内に上記照射口4が形成され、照射口4の縁部49がレンズ収納開口46に収められた異形ロッドレンズ6の支持片44をレンズホルダ24の間で挟み込むことで、当該異形ロッドレンズ6を落下不能に保持する。
なお、この光源ユニット1では、図3に示すように、光源基板20ごとに異形ロッドレンズ6を備え、これらが直線状に連結されてレンズホルダ24とレンズ押さえ板26の間に収められている。
また、またレンズ収納開口46の内側面では、紫外線が遮蔽されることで、紫外線による劣化が低減され、製品寿命が高められる。
冷却ユニット8は、その内部に冷媒の一例たる冷却水が流れ、この冷却水によって取付金具14を通じて光源基板20が冷却される。これにより光源基板20に実装された紫外線LED30の各々が冷却され、これら紫外線LED30の光源温度が安定点灯に要する適切な温度に維持される。
すなわち、流路形成ベース板32は、光源基板20の裏面と略同一寸法の平面視形状に形成された金属製(高熱伝導性であれば金属材に限らない)の板材であり、その表面32Aには凹溝によって上記冷却水が流れる流路溝36が設けられている。流路溝36は、流路形成ベース板32の長手方向の一端から他端の間に亘って設けられている。
流路形成ベース板32の流路溝36の両端部には、蓋板33を貫通して継ぎ手12が接続され、一端の継ぎ手12から冷却水を導入し、流路溝36を流れて他端の継ぎ手12から排出可能に構成されている。流路形成ベース板32の裏面が上記冷却ユニット8の底面8Aを構成し、この底面8Aが冷却水によって冷却状態に維持される。そして、この底面8Aを光源基板20に密着させることで、光源基板20が長手方向に亘って全体的に冷却されることとなる。
なお、冷却ユニット8の流路溝36には、冷却水に限らず、冷却空気等の任意の冷媒を流して冷却することができる。
ただし、この光源ユニット1は、上述の通り、複数の光源基板20が連接されることで非常に長い長さLを有することから、長手方向の固定位置によってはバランスが崩れ易く、記録シートの印刷面に対し平行ではなく傾斜する虞がある。そこで、この光源ユニット1は、固定後に長手方向のバランスが崩れて傾きが生じないように、上記取付片14Aが前掲図2、及び図3に示すように、この光源ユニット1の全長の長さLに亘って延在し、その両端部の比較的近くに、中央から同じ距離だけ離して上記取付孔15が設けられている。
これにより、光源ユニット1が長手方向の両端部の近傍で固定されることから、固定後のバランス崩れが抑えられる。
そこで、取付金具14は、図4に示すように、光源ユニット1の全長の長さLの板材を断面L字状に折り曲げて形成されることで剛性が高められ、その一側面が上記取付片14Aに用いられることで、上記の自重による撓みが防止されている。さらに、この光源ユニット1では、取付金具14のL字状の他側面が、その表裏に複数の光源基板20、及び複数の冷却ユニット8を取付固定する取付ベース14Bに用いられている。
また、この光源ユニット1では、その長手方向に上記ブスバー23が各光源基板20に亘って延在することで、長手方向の剛性が更に高められている。
なお、取付ベース14Bの両端部には、その裏面に配置されたユニット本体3に上記電気配線28A、28Kを引き込む電線引込孔13が形成されている。
すなわち、本実施形態によれば、光源基板20を列状に連結したため、ライン状光源の長さを簡単に長くできる。これに加え、大電流を供給可能なカソード用ブスバー50、及びアノード用ブスバー51を紫外線LED30の並びの両側に延在させたため、これらカソード用ブスバー50、及びアノード用ブスバー51の間に接続された各紫外線LED30に電流を安定的に供給できる。
すなわち、紫外線LED30の高パワー化に伴い、各々の紫外線LED30に供給すべき駆動電流が増大するため、何ら対策を施さなければ、電流供給用の配線に割かなければならないスペースや配線材が増加して光源基板20が大型化する。
これに対して、ブスバー23(カソード用ブスバー50、及び、アノード用ブスバー51)の導電板52を実装面20Aに対して略垂直に立てて配置したため、光源基板20を大型化させることなく、大きな駆動電流が供給可能になる。
また、ブスバー23は、導電板52と接点片53とを一体に備える断面略L字状に構成したため、ブスバー23の断面積の増加(電気抵抗の抑制)が図られる。
また、ブスバー23が板状の導電板52を備える構成を例示したが、これに限らず、導電板52が光源基板20の幅方向(実装面20Aに平行な方向)に、ある程度の厚みを有してもよく、いわゆる中実断面を有する柱状の導電体であっても良い。
また本発明に係る光源ユニットは、紫外線硬化インクの硬化用光源の他にも、広く応用が可能であることは勿論である。
3 ユニット本体
20 光源基板(発光素子基板)
20A 実装面
22 ラインLED光源
23 ブスバー
24 レンズホルダ(ホルダ)
30 紫外線LED(発光素子)
30A 発光面
46 レンズ収納開口
50 カソード用ブスバー
51 アノード用ブスバー
52 導電板(垂直面)
53 接点片
54 連結部
55 バー部材
60 LEDチップ
60A アノード
60K カソード
61 反射面
63A アノード電極
63K カソード電極
Claims (3)
- 複数の発光素子が列状に配列され、列状に連結された複数の発光素子基板と、
前記発光素子基板のそれぞれに設けられ、前記発光素子の並びの両側に延在し、各発光素子を電気的に並列に接続するアノード用ブスバー、及びカソード用ブスバーと、
を備え、
前記発光素子基板のそれぞれは、一方の発光素子基板の前記アノード用ブスバーと、他方の発光素子基板の前記カソード用ブスバーとが連結部を介して電気的に直列に接続され、
前記連結部を介して接続される側の前記アノード用ブスバー、及び前記カソード用ブスバーが前記連結部とともに繋ぎ目が無い1本のバー部材で構成されている
ことを特徴とする光源ユニット。 - 前記アノード用ブスバー、前記カソード用ブスバー、及び前記連結部は、前記発光素子基板の実装面に対して略垂直に延びた垂直面を有することを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
- 前記発光素子と前記アノード用ブスバーと、前記カソード用ブスバーと、前記連結部とを囲み、記発光素子の放射光を制御する光学素子を支持するホルダを備え、
前記発光素子を囲む前記ホルダの面に入射する前記発光素子の光を、前記発光素子の発光面よりも高い位置まで延ばした前記アノード用ブスバー、前記カソード用ブスバー、及び前記連結部の垂直面が遮ることを特徴とする請求項2に記載の光源ユニット。
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| JP2012216296A JP6020007B2 (ja) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 光源ユニット |
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