JP2009231392A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基材上に形成された紫外線硬化部材に対して紫外線を照射して硬化させる紫外線照射装置に関し、ＬＥＤ配置の基板の大きさに依存せずに紫外線照射量の増加を図り、これに伴う紫外線硬化部材への効率的な熱印加とＬＥＤの冷却とを図ることを目的とする。
【解決手段】紫外線硬化部材５２に対向し、所定数のＬＥＤ３１が単一ＬＥＤの配置領域より狭領域の間隔で行列状に配置されて少なくとも異なる行及び列のＬＥＤとの間の領域に所定数の孔部３２が形成された対向ＬＥＤ基板２１に後段ＬＥＤ基板２２が重ね配置されるもので、当該後段ＬＥＤ基板２２に所定数のＬＥＤ４１を少なくとも当該対向ＬＥＤ基板２１に形成された孔部３２より紫外線硬化部材５２に対向される位置に配置させる構成とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、基材上に形成された紫外線硬化部材に対して紫外線を照射して硬化させる紫外線照射装置に関する。

近年、紫外線硬化インキや紫外線硬化接着剤等の紫外線硬化部材が多用され、利用分野も印刷業界や回路基板作製の電子業界など多岐に亘っている。紫外線硬化部材を硬化させる紫外線の照射は専ら紫外線ランプが使用されてきており、小型化の要請から紫外線ＬＥＤが代用されるようになってきているが、ＬＥＤは未だ出力不足であることから、使用個数によって補っているのが現状である。そのため、小型化を維持しつつ充分な紫外線出力を確保する必要がある。また、紫外線硬化部材の硬化は、主に紫外線によるものであるが、熱によって硬化が促進されることから、効果的な熱印加も好ましい。

従来、紫外線硬化部材に対してＬＥＤによる紫外線照射する手法が下記特許文献等で提案されている。この特許文献は、配線基板を冷却することを目的として、紫外線ＬＥＤがマトリクス状に配置された配線基板の背面部全体に、通風孔及び冷却板体を有する冷却体を配置し、当該冷却体の背面部に送風機を配置して、配線基板の端部より中央に向かって冷却効果を増加させて当該配線基板の温度分布のバランスをとる構成が開示されている。

特開２００７−３３５５６１号公報

上記特許文献における配線基板は紫外線ＬＥＤをマトリクス状に配置したものであるが、定められた大きさの配線基板に配置する紫外線ＬＥＤは、大きさに制限されて配置する紫外線ＬＥＤの個数に限界があることが否めず、全体の紫外線照射量の増加を図ることができないという問題がある。また、上記特許文献では、配線基板自体を冷却して当該配線基板の温度分布のバランスをとっているが、紫外線ＬＥＤを冷却の必要性と紫外線照射対象の紫外線硬化部材への熱印加による硬化促進とが両立しないという問題もある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ＬＥＤ配置の基板の大きさに依存せずに紫外線照射量の増加を図り、これに伴う紫外線硬化部材への効率的な熱印加とＬＥＤの冷却とを図る紫外線照射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、紫外線を照射するＬＥＤを用いて紫外線硬化部材に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射装置であって、前記紫外線硬化部材に対向し、所定数のＬＥＤが単一ＬＥＤの配置領域より狭領域の間隔で行列状に配置され、少なくとも異なる行及び列のＬＥＤとの間の領域に所定数の孔部が形成された対向ＬＥＤ基板と、前記対向ＬＥＤ基板と所定数重ね配置され、所定数のＬＥＤが、少なくとも当該対向ＬＥＤ基板に形成された孔部より前記紫外線硬化部材に対向される位置に配置された後段ＬＥＤ基板と、を有する構成とする。

請求項２、３の発明では、「前記対向ＬＥＤ基板及び重ね配置された所定数の後段ＬＥＤ基板に、前記紫外線硬化部材との間を保熱領域とする保熱壁を形成させる」構成であり、
「前記後段ＬＥＤ基板の各ＬＥＤの隙間に所定数の孔部が形成され、前記対向ＬＥＤ基板及び重ね配置された所定数の後段ＬＥＤ基板側から前記紫外線硬化部材に送風する送風手段を備える」構成である。

請求項１の発明によれば、紫外線硬化部材に対向し、所定数のＬＥＤが単一ＬＥＤの配置領域より狭領域の間隔で行列状に配置されて少なくとも異なる行及び列のＬＥＤとの間の領域に所定数の孔部が形成された対向ＬＥＤ基板に所定数の後段ＬＥＤ基板が重ね配置されるもので、当該後段ＬＥＤ基板に所定数のＬＥＤを少なくとも当該対向ＬＥＤ基板に形成された孔部より紫外線硬化部材に対向される位置に配置させる構成とすることにより、ＬＥＤ配置の基板の定められた大きさ内に１枚では収まりきらない個数のＬＥＤを配置させることが可能となり、ＬＥＤ配置基板の大きさに依存せずに紫外線照射量の増加を図ることができるものである。

請求項２の発明では、向ＬＥＤ基板及び重ね配置された所定数の後段ＬＥＤ基板に、前記紫外線硬化部材との間を保熱領域とする保熱壁を形成させることにより、多数のＬＥＤからの発熱による紫外線硬化部材への効率的な熱印加を行わせることができる。

請求項３の発明では、後段ＬＥＤ基板の各ＬＥＤの隙間に所定数の孔部が形成され、対向ＬＥＤ基板及び重ね配置された所定数の後段ＬＥＤ基板側から紫外線硬化部材に送風する送風手段を設けることにより、送風によるＬＥＤの冷却と紫外線硬化部材への効率的な熱印加との両立を図ることができるものである。

以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。
図１に本発明に係る紫外線照射装置の第１実施形態の構成図を示すと共に、図２に図１の紫外線照射装置の平面及び断面概念の説明図を示す。図１（Ａ）は紫外線照射装置の構成概念図、図１（Ｂ）は多段ＬＥＤ基板の構成図、図１（Ｃ）は対向ＬＥＤ基板の平面図、図２（Ａ）は紫外線照射装置の紫外線硬化部材側からの平面図、図２（Ｂ）は断面概念図である。図２（Ｂ）の断面概念図は、２つの断面を合わせた図としている。

図１（Ａ）において、紫外線照射装置１１は、少なくとも紫外線硬化部材に対向する側を開口させた筐体１２内に多段ＬＥＤ基板１３が設けられたものである。上記多段ＬＥＤ基板１３は、対向ＬＥＤ基板２１に後段ＬＥＤ基板２２が重ね配置されて構成される。

なお、本実施形態では、対向ＬＥＤ基板２１に対して一の後段ＬＥＤ基板２２を重ね配置させた場合として説明するが、後段ＬＥＤ基板２２を複数（例えば２枚）としてもよく、この場合には、後段より前の後段ＬＥＤ基板２２及び対向ＬＥＤ基板２１に、後ろのＬＥＤが紫外線硬化部材に照射可能な後述するような孔部を形成させればよい。

上記対向ＬＥＤ基板２１は、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、筐体１２の開口より、後述の図３で示す紫外線硬化部材（５２）に対向し、所定数のＬＥＤ３１が当該単一ＬＥＤ（３１）の配置領域より狭領域の間隔で行列状に配置され、少なくとも異なる行及び列のＬＥＤ３１との間の領域に所定数の孔部３２が形成される。

換言すれば、図１（Ｃ）に示すように、各斜め同士のＬＥＤ３１間の領域に孔部３２を形成したもので、同行及び同列のＬＥＤ３１間が単一のＬＥＤ３１を配置することができない間隔であっても、上記のように各斜め同士の領域に後段ＬＥＤ基板２２のＬＥＤ（４１）の少なくとも頭部が視認できる孔部３２を形成するものである。

ＬＥＤ３１は、例えば、３６５ｎｍ又は３７５ｎｍの紫外線を１〜５Ｗで出力する従前のものが適用可能であり、対向ＬＥＤ基板２１上に例えば１行９個の５行（９列）で４５個配置される。すなわち、ＬＥＤ３１の基板への配置領域の大きさは種々あり、使用されるＬＥＤの大きさによって同一基板の大きさ内で個数や孔部３２の穿孔径が適宜設定されるものである。孔部３２は、図では円形状としたが、その形状を問うものではない。

なお、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、形成する孔部３２を異なる行及び列のＬＥＤ３１との間とさせる他に、行列状の各ＬＥＤ３１の周囲に、同じ規則的な孔部を設けてもよい。図では、行列状の各ＬＥＤ３１の１辺の外側に同じ規則的な孔部３２を設けた場合として示している。

一方、後段ＬＥＤ基板２２は、使用されるＬＥＤ４１は対向ＬＥＤ基板２１のＬＥＤ３１と同様のもので、例えば上記の例に合わせて４０個のＬＥＤが、少なくとも対向ＬＥＤ基板２１に形成された孔部３２より紫外線硬化部材に対向される位置に配置されたものである。

上記対向ＬＥＤ基板２１に後段ＬＥＤ基板２２が重ね配置されると、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、紫外線硬化部材側から見た状態で、対向ＬＥＤ基板２１の孔部３２のそれぞれに後段ＬＥＤ基板２２のＬＥＤ４１が表出されることとなるものである。

そこで、図３に、図１における紫外線照射装置の紫外線照射の概念説明図を示す。図３において、紙類やフィルム等の基材５１上に、紫外線硬化インキや紫外線硬化接着剤等の紫外線硬化部材５２が形成され、当該紫外線硬化部材５２に紫外線照射装置１１の対向ＬＥＤ基板２１のＬＥＤ３１及び後段ＬＥＤ基板２２のＬＥＤ４１が対向するように配置される。

上記紫外線硬化部材５２は、従前のものが使用可能であり、紫外線に対して硬化開始剤が含有されたものである。この紫外線硬化部材５２としては、含有される硬化開始剤がカチオン系、ラジカル系、アニオン系に大別され、何れに対しても適用可能である。

そして、紫外線硬化部材５２に対してＬＥＤ３１，４１の総てから紫外線を照射させることによって、これらＬＥＤ３１，４１の個数に応じた照射紫外線量で当該紫外線硬化部材５２を硬化させるものである。

このように、ＬＥＤ配置の基板の定められた大きさ内に１枚では収まりきらない個数のＬＥＤを配置することが可能となり、ＬＥＤ配置基板の大きさに依存せずに紫外線照射量の増加を図ることができるものである。

次に、図４に、本発明に係る紫外線照射装置の第２実施形態の構成図を示す。図４（Ａ）は、紫外線照射装置１１の構成斜視図、図４（Ｂ）は断面概念図、図４（Ｃ）は紫外線硬化部材に対する熱印加の説明図である。図４（Ａ）、（Ｂ）において、上記多段ＬＥＤ基板１３（対向ＬＥＤ基板２１及び後段ＬＥＤ基板２２）を内接する筐体１２の四方に保熱壁１２Ａ〜１２Ｄを設けた構成としている。この各保熱壁１２Ａ〜１２Ｄは、紫外線硬化部材５２との間を保熱領域６１とするためのものである。

すなわち、上述の紫外線硬化部材５２は、紫外線の他に、熱印加によって硬化が促進されるもので、図４（Ｃ）に示すように、対向ＬＥＤ基板２１及び後段ＬＥＤ基板２２の各ＬＥＤ３１，４１から発せられる熱が保熱壁１２Ａ〜１２Ｄで形成される保熱領域６１で保留され、当該紫外線硬化部材５２に対して熱印加させる。

このように、多数のＬＥＤからの発熱による紫外線硬化部材５２への効率的な熱印加を行わせることができ、効果促進を図ることができるものである。

次に、図５に本発明に係る紫外線照射装置の第３実施形態の構成図を示すと共に、図６に図５における紫外線照射装置の紫外線照射の概念説明図を示す。まず、図５（Ａ）、（Ｂ）において、紫外線照射装置１１の筐体１２は、図４に示すような保熱壁１２Ａ〜１２Ｄが形成され、当該筐体１２の紫外線硬化部材５２側の開口部の対向面に送風開口部１２Ｅが形成される。そして、上記筐体１２の送風開口部１２Ｅに送風手段である送風ファン１４が設けられる。

一方、後段ＬＥＤ基板２２には、図５（Ｃ）及び図６（Ａ）に示すように、各ＬＥＤ４１間に孔部４２が所定数形成される。例えば、対向ＬＥＤ基板２１と同様に、所定数のＬＥＤ４１が当該単一ＬＥＤ（４１）の配置領域より狭領域の間隔で行列状に配置され、少なくとも異なる行及び列のＬＥＤ４１との間の領域に所定数の孔部４２が形成される。

なお、形成する孔部４２を異なる行及び列のＬＥＤ４１との間とさせる他に、行列状の各ＬＥＤ４１の周囲に、同じ規則的な孔部を設けてもよいことは、図１（Ａ）〜（Ｃ）と同様である（図では、行列状の各ＬＥＤ４１の１辺の外側に同じ規則的な孔部４２を設けた場合として示している）。

上記図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示す紫外線照射装置１１は、図６（Ｂ）に示すように、まず、筐体１２に形成された保熱壁１２Ａ〜１２Ｄによって保熱領域６１が形成され、紫外線硬化部材５２に対する印加熱が確保される。そして、送風ファン１４により、送風が行われると、後段ＬＥＤ基板２２の孔部４２及び対向ＬＥＤ基板２１の孔部３２を通して、保熱領域６１内の熱が紫外線硬化部材５２に対して均一に吹き付けられることとなる。また、一方で各ＬＥＤ３１，４１を冷却する硬化も奏するものである。

このように、送風による各ＬＥＤ３１，４１の冷却と、紫外線硬化部材５２への効率的な熱印加による硬化促進との両立を図ることができるものである。

本発明の紫外線照射装置は、紫外線硬化インキや紫外線硬化接着剤等の紫外線硬化部材を硬化させる産業に利用可能である。

本発明に係る紫外線照射装置の第１実施形態の構成図である。 図１の紫外線照射装置の平面及び断面概念の説明図である。 図１における紫外線照射装置の紫外線照射の概念説明図である。 本発明に係る紫外線照射装置の第２実施形態の構成図である。 本発明に係る紫外線照射装置の第３実施形態の構成図である。 図５における紫外線照射装置の紫外線照射の概念説明図である。

符号の説明

１１ 紫外線照射装置
１２ 筐体
１２Ａ〜１２Ｄ 保熱壁
１３ 多段ＬＥＤ基板
１４ 送風手段
２１ 対向ＬＥＤ基板
２２ 後段ＬＥＤ基板
３１，４１ 紫外線照射ＬＥＤ
３２，４２ 孔部
５２ 紫外線硬化部材
６１ 保熱領域

Claims (3)

1. 紫外線を照射するＬＥＤを用いて紫外線硬化部材に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射装置であって、
   前記紫外線硬化部材に対向し、所定数のＬＥＤが単一ＬＥＤの配置領域より狭領域の間隔で行列状に配置され、少なくとも異なる行及び列のＬＥＤとの間の領域に所定数の孔部が形成された対向ＬＥＤ基板と、
   前記対向ＬＥＤ基板と所定数重ね配置され、所定数のＬＥＤが、少なくとも当該対向ＬＥＤ基板に形成された孔部より前記紫外線硬化部材に対向される位置に配置された後段ＬＥＤ基板と、
   を有することを特徴とする紫外線照射装置。
2. 請求項１記載の紫外線照射装置であって、前記対向ＬＥＤ基板及び重ね配置された所定数の後段ＬＥＤ基板に、前記紫外線硬化部材との間を保熱領域とする保熱壁を形成させることを特徴とする紫外線照射装置。
3. 請求項１又は２記載の紫外線照射装置であって、前記後段ＬＥＤ基板の各ＬＥＤの隙間に所定数の孔部が形成され、前記対向ＬＥＤ基板及び重ね配置された所定数の後段ＬＥＤ基板側から前記紫外線硬化部材に送風する送風手段を備えることを特徴とする紫外線照射装置。

Images