JP2012217873A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図った紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】紫外線照射装置１は、被照射物に対して紫外光を照射する紫外光照射部２と、紫外光照射部２からの紫外光の照射領域に窒素ガスを噴き出すガス噴出部３とを備える。紫外線照射装置１の装置本体１０は、紫外光照射部２が設けられた光源部本体１１と、光源部本体１１と一体に設けられて、下面に窒素ガスのガス噴出口１２ａを有するフード１２とで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線照射装置に関するものである。

従来、紫外線硬化樹脂を混ぜた印刷インクを塗布した印刷用紙に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させることによって印刷インクを印刷用紙に定着させる印刷用乾燥装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この印刷用乾燥装置では、搬送部によって搬送されてくる印刷用紙に印刷インクを塗布した後、ＵＶランプから紫外線を照射させることで、印刷インクを硬化させ、印刷用紙に定着させるようになっている。

特開２００４−３５１６５４号公報

上述のような印刷用乾燥装置では、印刷インクに混ぜられた紫外線硬化樹脂が紫外線の照射を受けて硬化する際に、紫外線硬化樹脂が酸素と接触すると反応阻害が起こることが知られている。このような反応阻害を低減するために、窒素雰囲気中で紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することが検討され、紫外線の照射部位に対して窒素を噴き出すための装置を備えることが検討されている。紫外線の照射部位に十分な量の窒素を送り込むためには、紫外線を照射する紫外線照射装置の近傍に、窒素を噴き出すための装置を設ける必要があるが、この装置を支持するための機構も別途必要になるため、全体として装置が大型化するという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、小型化を図った紫外線照射装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本願の紫外線照射装置は、被照射物に対して紫外光を照射する紫外光照射部と、紫外光照射部と一体に設けられ、紫外光照射部からの紫外光の照射領域に窒素ガスを噴き出すガス噴出部とを備えることを特徴とする。

この紫外線照射装置において、紫外光照射部からの紫外光の照射方向に対して窒素ガスの噴出方向を調整する方向調整部を備えることも好ましい。

この紫外線照射装置において、紫外光照射部に対して、ガス噴出部と反対側に、ガス噴出部から噴き出された窒素ガスが照射領域の外側に流出するのを遮る第１仕切り部材が設けられることも好ましい。

この紫外線照射装置において、ガス噴出部に対して、紫外光照射部と反対側に、ガス噴出部から噴き出された窒素ガスが照射領域の外側に流出するのを遮る第２仕切り部材が設けられることも好ましい。

この紫外線照射装置において、各仕切り部材は、紫外光照射部及びガス噴出部の何れかと一体に設けられ、各仕切り部材と被照射物との間にできる隙間の量を調整する調整手段が設けられることも好ましい。

この紫外線照射装置において、各仕切り部材には、気体を通過させる孔が部分的に設けられることも好ましい。

この紫外線照射装置において、ガス噴出部は、被照射物が相対的に移動する方向に向かって窒素ガスを噴き出す向きに取り付けられることも好ましい。

本発明によれば、紫外光照射部とガス噴出部とが一体に設けられているので、ガス噴出部を支持するための機構が不要になり、紫外線照射装置全体として小型化を図ることができる。

本実施形態の紫外線照射装置の使用状態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 同上の使用状態を模式的に示した側面図である。 同上を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図である。 同上を示し、（ａ）は上側から見た斜視図、（ｂ）は下側から見た斜視図である。 同上の側面図である。

本実施形態の紫外線照射装置を図１〜図５に基づいて説明する。尚、以下の説明では特に断りがないかぎり、図３（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、図３（ｂ）における上側を前側、下側を後側として説明を行うこととする。但し、ここで定義した方向は説明のための便宜上のものであり、実際の使用形態における取付方向を限定する趣旨のものではない。

この紫外線照射装置１は例えば印刷用途に使用され、印刷インク（紫外線硬化樹脂を混ぜたインク）が塗布された印刷媒体（例えば紙やフィルムなど）に紫外線を照射することで、印刷インクを印刷用紙に定着させるために用いられる。尚、紫外線照射装置１の用途は印刷用途に限定される趣旨のものではなく、対象物に塗布した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、硬化させることで対象物を接着する用途にも使用可能である。

図２は紫外線照射装置１を用いた印刷機３０の要部を示し、印刷機３０の要部を示し、ロール状の紙やフィルムからなる印刷媒体４０を搬送するためのローラ３１，３２を備え、後段のローラ３２には、その周面に対向させて紫外線照射装置１が配置されている。ローラ３１，３２が、図中に示す矢印の方向に回転すると、印刷媒体４０がローラ３１，３２の回転に応じて搬送される。印刷媒体４０には、紫外線照射装置１のところへ搬送されるまでの間に、インク着ローラ（図示せず）によって印刷インクが塗布される。そして、紫外線照射装置１から印刷媒体４０の表面に紫外線が照射されると、光重合反応により印刷インクに混ぜられた紫外線硬化樹脂が硬化して、印刷インクが印刷媒体４０に定着する。

この紫外線照射装置１は、図３〜図５に示すように、被照射物に対して紫外光を照射する紫外光照射部２と、この紫外光照射部２と一体に設けられ、紫外光照射部２からの紫外光の照射領域（図１の斜線部Ａ１）に窒素ガスを噴き出すガス噴出部３を備えている。

紫外線照射装置１の装置本体１０は、細長い直方体状の光源部本体１１と、光源部本体１１の前側部に光源部本体１１と一体に設けられた略直方体状のフード１２とで構成される。

光源部本体１１の下面には、紫外光を発光する複数個の発光ダイオード２０が長手方向（左右方向に）に沿って配列されている。光源部本体１０の内部には、複数個の発光ダイオード２０を点灯させる点灯回路や、複数個の発光ダイオード２０を冷却する水冷式の冷却機構が収納されている。ここで、発光ダイオード２０や、発光ダイオード２０が取り付けられた光源部本体１１などから、紫外光照射部２が構成される。尚、本実施形態では光源として紫外光を発光する発光ダイオード２０を用いているが、紫外線を発光する蛍光ランプでもよく、紫外光を発光するものであればよい。

フード１２は、光源部本体１１の前側部から、光源部本体１１の下面に対してやや斜め下向きに張り出す形で設けられており、フード１２下面の略全体には、窒素ガスを噴き出すための噴出口１２ａが開口している。光源部本体１１には、窒素ガスが充填されたタンク及び送風ファンよりなる送風装置（図示せず）からのゴムホースが接続されており、ゴムホースを通して送られてきた窒素ガスはフード１２に送られ、フード１２下面の噴出口１２ａから外部に噴出される。ここで、窒素ガスを噴出する噴出口１２ａが設けられたフード１２によりガス噴出部３が構成されている。

本実施形態の紫外線照射装置１は紫外光照射部２とガス噴出部３とを備え、ガス噴出部３は紫外光照射部２に対して前側に配置されている。この紫外線照射装置１は印刷機３０に取り付けられて使用され、印刷媒体４０は装置本体１０の下側を前方から後方へと搬送されていく。すなわち印刷媒体４０はガス噴出部３の下方を通過した後、紫外光照射部２の下方を通過することになり、紫外光照射部２からの紫外線が照射される照射領域Ａ１はガス噴出部３の後方に位置することになる。そのため、ガス噴出部３は、被照射物である印刷媒体４０がガス噴出部３に対して相対的に移動する方向（本実施形態では後側）に向かって窒素ガスを噴き出す向きで、紫外光照射部２に取り付けられている。

噴出口１２ａの内側には、紫外光照射部２からの紫外光の照射方向に対して、窒素ガスの噴出方向を調整するためのルーバ１６が、左右方向に延びる回転軸を中心として回転自在に支持されている。例えば作業者がルーバ１６の向きを手動で調整することで、窒素ガスの噴出方向が調整され、紫外光の照射方向に対する窒素ガスの噴出方向が調整されるようになっている。尚、窒素ガスの噴出角度を調整する方向調整部はルーバ１６に限定されるものではなく、光源部本体１１に対するフード１２の取付角度を調整自在とし、フード１２そのものの取付角度を調整することで、窒素ガスの噴出方向を調整してもよい。

光源部本体１１においてガス噴出部３と反対側（後側）の側縁からは、矩形板状の第１仕切り板１３（第１仕切り部材）が、斜め下向きに（すなわち印刷媒体４０側に向かって）突出する。また、フード１２において紫外光照射部２と反対側（前側）の側縁からは、矩形板状の第２仕切り板１４（第２仕切り部材）が、斜め下向きに（すなわち印刷媒体４０側に向かって）突出している。ここで、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４は、それぞれ、窒素ガスが充填される照射領域Ａ１の前側及び後側に配置されているので、照射領域Ａ１に充填された窒素ガスが、照射領域Ａ１の外側に拡散しにくくなる。したがって、第１及び第２仕切り板１３，１４が設けられていない場合に比べて、照射領域Ａ１における酸素濃度を効率良く低減でき、紫外線硬化樹脂が硬化する際に酸素による反応阻害がさらに低減されて、紫外線硬化樹脂の硬化性をさらに向上できる。

尚、本実施形態では、紫外光照射部２に対してガス噴出部３と反対側（後側）に第１仕切り板１３が設けられ、ガス噴出部３に対して紫外光照射部２と反対側（前側）に第２仕切り板１４が設けられているが、第１及び第２仕切り板１３，１４を両方共に備える必要はない。例えば図２に示すように紫外光照射部２に対してガス噴出部３と反対側（後側）のみに第１仕切り板１３が設けられていてもよい。この場合でも、ガス噴出部３から噴き出された窒素ガスは第１仕切り板１３にあたって照射領域Ａ１に滞留すると考えられるので、照射領域Ａ１における酸素濃度を低下させて、紫外線照射時に酸素による反応阻害を低減することができる。また、ガス噴出部３に対して紫外光照射部２と反対側（前側）のみに第２仕切り板１４が設けられていてもよい。この場合でも、第２仕切り板１４と光源部本体１１と印刷媒体４０とで照射領域Ａ１の周囲が部分的に囲まれるので、ガス噴出部３から噴き出された窒素ガスは、仕切り板１３，１４が両方共に無い場合に比べて拡散しにくくなる。その結果、照射領域Ａ１における酸素濃度が低減され、紫外線照射時の酸素による反応阻害が低減されるから、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。

また本実施形態では、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４にそれぞれ通気用の孔１５が設けられており、孔１５の大きさや数や配置を使用条件に応じて適宜設定することで、照射領域Ａ１における窒素ガスの流れや窒素ガスの濃度を調整することができる。

また、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４はそれぞれ装置本体１０に固定的に設けられているが、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４がヒンジ（図示せず）を介して装置本体１０に取り付けられ、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４の取付角度θ１，θ２（図５参照）を調整できるようにしてもよい。ガス噴出部３から噴出された窒素ガスは第１仕切り板１３や第２仕切り板１４に当たると、窒素ガスの流れが乱れ、照射領域Ａ１における窒素ガスの濃度が不均一になり、その結果、酸素の反応阻害を抑制する効果にムラが生じる可能性がある。ここで、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４の取付角度θ１，θ２を調整可能とし、印刷媒体４０と第１仕切り板１３，第２仕切り板１４との間にできる隙間の量を調整できるようにすれば、窒素ガスの流れが均一になるように隙間を調整することができる。そして、窒素ガスの流れが均一にできれば、照射領域Ａ１における窒素ガスの濃度が均一になり、それによって照射領域Ａ１において酸素濃度を一様に低減できるから、紫外線照射時に酸素による反応阻害を抑制する効果が照射領域Ａ１の全体で得られ、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、第１及び第２仕切り板１３，１４と被照射物（印刷媒体４０）との間にできる隙間の量を調整する調整手段が、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４の取付角度θ１，θ２を調整する手段（例えばヒンジなど）で構成されているが、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４が伸縮自在に構成され、第１仕切り板１３及び第２仕切り板１４の長さ寸法Ｌ１，Ｌ２を調整することで、隙間の量を調整するようにしてもよい。

また、各仕切り板１３，１４は、左右方向の長さ寸法を印刷媒体４０の幅寸法に合わせて調整可能とすることも好ましく、印刷媒体の幅に合わせて窒素ガスが噴き出される範囲を調整することができる。

以上説明したように本実施形態の紫外線照射装置１では、被照射物（印刷媒体４０）に対して紫外光を照射する紫外光照射部２と、紫外光照射部２からの紫外光の照射領域Ａ１に窒素ガスを噴き出すガス噴出部３とが一体に設けられている。

これにより、窒素ガスの雰囲気中で印刷インクに紫外光を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。したがって、紫外線硬化樹脂に紫外光が照射される際に、雰囲気中の酸素濃度が低減されるから、酸素による反応阻害が低減され、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。しかも、ガス噴出部３が紫外光照射部２と一体に設けられているので、ガス噴出部３を支持するための機構を別途設ける必要が無く、全体として装置の小型化を図ることができる。また、紫外光照射部２への電気配線やガス噴出部３へのガス配管などを纏めて配設できるから、これらの電気配線やガス配管の取り回しが良好になり、配線や配管のためのスペースをコンパクトに纏めることで、装置全体の小型化が図られる。

また、本実施形態では紫外光照射部２からの紫外光の照射方向に対して窒素ガスの噴出方向を調整する方向調整部（本実施形態では例えばルーバ１６）を備えている。

これにより、方向調整部で窒素ガスの噴射方向を調整できるから、被照射物である印刷媒体４０までの距離や窒素ガスの送風量などの条件に合わせて、噴射方向を適宜調整することで、照射領域Ａ１における窒素ガスの濃度や流れを調整することが可能になる。

また、本実施形態では、紫外光照射部２に対して、ガス噴出部３と反対側に、ガス噴出部３から噴き出された窒素ガスが照射領域Ａ１の外側に流出するのを遮る第１仕切り部材（上記の第１仕切り板１３）が設けられている。

これにより、ガス噴出部３から噴出された窒素ガスは第１仕切り部材に当たって照射領域内に滞留することになり、照射領域から外側に窒素ガスが拡散しにくくなって、照射領域における窒素ガス濃度を高めることができる。したがって、第１仕切り部材が設けられていない場合に比べて、照射領域における酸素濃度を効率良く低減でき、紫外線硬化樹脂が硬化する際に酸素による反応阻害がさらに低減されて、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。

また、ガス噴出部３に対して、紫外光照射部２と反対側に、ガス噴出部３から噴き出された窒素ガスが照射領域の外側に流出するのを遮る第２仕切り部材（上記の第２仕切り板１４）が設けられることも好ましい。

これにより、ガス噴出部３から噴出された窒素ガスは第２仕切り部材に当たって照射領域内に滞留することになり、照射領域から外側に窒素ガスが拡散しにくくなって、照射領域における窒素ガス濃度を高めることができる。したがって、第２仕切り部材が設けられていない場合に比べて、照射領域における酸素濃度を効率良く低減でき、紫外線硬化樹脂が硬化する際に酸素による反応阻害がさらに低減されて、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。

また本実施形態では、各仕切り部材（上述の第１仕切り板１３、第２仕切り板１４）が、紫外光照射部２及びガス噴出部３の何れかと一体に設けられ、各仕切り部材と被照射物（印刷媒体４０）との間にできる隙間の量を調整する調整手段が設けられている。

これにより、各仕切り部材と被照射物との間の隙間を通って照射領域の外側に出て行く窒素ガスの量を調整できるから、使用条件に応じて照射領域における窒素ガスの濃度を調整することができる。

また本実施形態では、各仕切り部材（上述の第１仕切り板１３、第２仕切り板１４）に、気体を通過させる孔１５が部分的に設けられている。

これにより、照射領域Ａ１に充填された窒素ガスを、各仕切り部材の孔を通して照射領域の外側に逃がすことができ、照射領域において窒素ガスの流れに乱れが生じるのを抑制でき、照射領域における窒素ガスの濃度を均一にできる。したがって、照射領域において酸素による反応阻害が発生するのを抑制でき、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。

また本実施形態では、ガス噴出部３は、被照射物（印刷物４０）が相対的に移動する方向に向かって窒素ガスを噴き出す向きに取り付けられている。

ガス噴出部３が、被照射物の移動する方向に逆流して窒素ガスを噴き出す場合は、被照射物の移動によって窒素ガスの流れに乱れが生じる可能性があるが、ガス噴出部３が、被照射物の移動する方向に沿って、窒素ガスを噴出することで、窒素ガスの流れを良くすることができる。したがって、窒素ガスの流れに乱れが生じにくくなり、照射領域における窒素ガスの濃度が均一になるから、照射領域において酸素による反応阻害が発生しにくくなり、紫外線硬化樹脂の硬化性を向上させることができる。

１ 紫外線照射装置
２ 紫外光照射部
３ ガス噴出部
１０ 装置本体
１１ 光源部本体
１２ フード
１２ａ 噴出口

Claims (7)

1. 被照射物に対して紫外光を照射する紫外光照射部と、
   前記紫外光照射部と一体に設けられ、前記紫外光照射部からの紫外光の照射領域に窒素ガスを噴き出すガス噴出部とを備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記紫外光照射部からの紫外光の照射方向に対して窒素ガスの噴出方向を調整する方向調整部を備えたことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
3. 前記紫外光照射部に対して、前記ガス噴出部と反対側に、前記ガス噴出部から噴き出された窒素ガスが前記照射領域の外側に流出するのを遮る第１仕切り部材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の紫外線照射装置。
4. 前記ガス噴出部に対して、前記紫外光照射部と反対側に、前記ガス噴出部から噴き出された窒素ガスが前記照射領域の外側に流出するのを遮る第２仕切り部材が設けられたことを特徴とする請求項３記載の紫外線照射装置。
5. 前記各仕切り部材は、前記紫外光照射部及び前記ガス噴出部の何れかと一体に設けられ、前記各仕切り部材と前記被照射物との間にできる隙間の量を調整する調整手段が設けられたことを特徴とする請求項３又は４の何れかに記載の紫外線照射装置。
6. 前記各仕切り部材には、気体を通過させる孔が部分的に設けられたことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
7. 前記ガス噴出部は、前記被照射物が相対的に移動する方向に向かって窒素ガスを噴き出す向きに取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の紫外線照射装置。

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