JP2014065204A - 紫外線照射器 - Google Patents

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Abstract

【課題】紫外線の漏れ光の影響を抑制できる紫外線照射器を提供すること。
【解決手段】紫外線放電ランプ14が放射する紫外線Uを照射する紫外線照射器10において、照射される紫外線Uの漏れ光Uaを遮光する遮光板35と、遮光板35を支持する支持フレーム25とを有する遮光ユニット23を備え、紫外線放電ランプ14からみて遮光板35に隠れた箇所に支持フレーム25を配置している。
【選択図】図2

Description

本発明は、紫外線照射器に関する。
従来、紫外線硬化型のUVインキでシートに印刷する印刷機では、UVインキ塗布後のシートに紫外線を照射し硬化させる紫外線照射器をシート搬送路に面して設けたものが知られている。(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−297690号公報
しかしながら、従来の印刷機においては、紫外線照射器が照射する紫外線が例えばシート搬送路から漏れて印刷前のシートやインキヘッドを照らし、これらを変質させたりする等の問題がある。
また印刷機の紫外線照射器では、一般に高出力の光源が用いられる。このため漏れ光を遮る遮光板を単純に設けただけでは、遮光板が光源の輻射熱により熱変形して遮光範囲が変わってしまい、漏れ光が確実に遮光できなくなるばかりか、照射光の照射範囲にも影響を与える。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、紫外線の漏れ光の影響を抑制できる紫外線照射器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、紫外線光源が放射する紫外線を照射する紫外線照射器において、照射される前記紫外線の漏れ光を遮光する遮光板と、前記遮光板を支持する支持フレームとを有する遮光手段を備え、前記紫外線光源からみて前記遮光板に隠れた箇所に前記支持フレームを配置したことを特徴とする。
また本発明は、上記紫外線照射器において、前記遮光板を、前記紫外線光源の紫外線に曝される側の表面と、その裏面の間での温度差を抑える高熱伝導性材としたことを特徴とする。
また本発明は、上記紫外線照射器において、前記遮光板を、前記紫外線光源の輻射熱を反射する反射性材としたことを特徴とする。
また本発明は、上記紫外線照射器において、前記遮光板を前記支持フレームにピン留めするための複数の孔部を、前記遮光板の変形を許容する方向に延びた長孔にしたことを特徴とする。
また本発明は、上記紫外線照射器において、前記遮光板と前記支持フレームの間に、前記遮光板から前記支持フレームへの熱伝達を遮断する熱遮断手段を備えることを特徴とする。
本発明の紫外線照射器によれば、照射される紫外線の漏れ光を遮光する遮光板を備えるため、紫外線照射を避けるべき部材や部位が漏れ光に曝される事を防止できる。
これに加え、この遮光板を支持する支持フレームを、紫外線光源からみて遮光板に隠れた箇所に配置する構成であるため、支持フレームが紫外線光源の紫外線や輻射熱に曝されることがない。このため、紫外線光源の出力が大きい場合でも、紫外線や輻射熱による支持フレームの熱変形が抑えられる。これにより、支持フレームの熱変形に伴う遮光板の変形や変位が抑えられるから、かかる変形や変位により照射範囲が変化する等を防止できる。
本発明の実施形態に係る紫外線照射器を有する印刷機の構成の一部を示す図である。 図1の遮光ユニット付近を含むA部拡大図である。 紫外線照射器の構成を示す側面図である。 紫外線照射器の底面図である。 遮光ユニットの平面図である。 図5のVI−VI矢視断面図である。 図5のVII−VII矢視断面図である。 遮光ユニットの分解図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本実施形態に係る紫外線照射器10を有する印刷機1の構成の一部を示す図である。
印刷機1は、紫外線硬化型のUVインキをインキヘッド(図示せず)から吐出してシート4に塗布し、これに紫外線Uを照射してUVインキを硬化させることで印刷する。すなわち、印刷機1は、図1に示すように、インキヘッドでUVインキが塗布されたシート4を搬送路5aに沿って搬送する搬送手段5と、シート4に紫外線Uを照射してUVインキを硬化させる一対の紫外線照射器10と、シート4への紫外線照射を窒素雰囲気下で行うための窒素パージボックス6と、を備えている。
印刷機1は、図1に示す部材の他にも、UVインキ塗布前の未印刷のシート4をストックする貯シート部等の通常の印刷機が備える部材を備えている。なお、この図では、シート4として枚葉紙を図示しているが、ロール紙等の連続紙であっても良い。
シート4の搬送路5aは、UVインキが塗布されたシート4を窒素パージボックス6の中に導入し、一対の紫外線照射器10の各々に設定され、各々が紫外線Uをシート4に照射する照射位置Pを経由して当該窒素パージボックス6から排出するように設けられている。
搬送手段5は、この搬送路5aに沿ってシート4を搬送するものであり、搬送路5aに沿って延在する搬送ベルト5bと、当該搬送ベルト5bを移送する複数のスプロケット8a〜8cとを有している。
窒素パージボックス6は、その内部に上記搬送路5aが通されるとともに、当該搬送路5aを照射する紫外線Uを導入する導入開口6aが設けられている。また窒素パージボックス6の内部は、紫外線Uが照射される搬送路5aの周囲を窒素雰囲気とするように構成されており、シート4への紫外線照射が窒素雰囲気下で行われる。これによりUVインキには窒素雰囲気下で紫外線が照射されることとなり、酸素を含む雰囲気下で紫外線照射するよりもUVインキの硬化が促進されUVインキの定着(乾燥)が速やかに行われる。
図2は図1のA部拡大図であり、図3は紫外線照射器10の構成を示す側面図である。また、図4は紫外線照射器10の底面図である。
一対の紫外線照射器10は、それぞれ略同一に構成されており、照射器本体11と、遮光装置20と、を備えている。
照射器本体11は、図3に示すように、シート4のシート幅方向E(搬送方向Dに直交する方向)に長く延びる略箱型の筐体13を備え、この筐体13には、紫外線Uを放射するランプユニット12が内設されている。
ランプユニット12は、線状の紫外線光源である紫外線放電ランプ14、及び反射鏡16を備えている。紫外線放電ランプ14は、1本、又は直線状に配置された複数本の直管型の線状光源を構成するランプであり、シート4の幅の全長に亘ってシート幅方向Eに延在する。反射鏡16は、紫外線放電ランプ14に沿って延び、当該紫外線放電ランプ14を包囲する楕円反射鏡である。
紫外線放電ランプ14は、図2に示すように、その管軸が反射鏡16の第1焦点F1に配置されることで反射鏡16の第2焦点F2で紫外線放電ランプ14の放射光が集光する。この第2焦点F2は、筐体13の内部であって底面13tに設けた照射開口13aの上に位置するように設定されており、第2焦点F2の集光光が照射開口13aから拡がりながら紫外線Uとして照射される。
照射器本体11から上記窒素パージボックス6への紫外線Uの入射時のロスを抑えるために、図2に示すように、照射器本体11は、その照射開口13aと窒素パージボックス6の導入開口6aと隙間αが狭くなるように近づけて対面配置されている。
これにより、照射器本体11から照射された紫外線Uが効率良く窒素パージボックス6に導かれ、搬送路5aをシート幅方向Eの全域に亘り、なおかつ搬送方向Dに沿って広範囲に照射される。
この紫外線照射器10の紫外線放電ランプ14には、UVインキの硬化速度を速めて印刷のスループット向上を図る等のために、高出力タイプのランプ(例えば水銀ランプなど)が用いられており、この高出力な紫外線放電ランプ14を空冷して安定点灯させるために、照射器本体11には空冷機構が設けられている。
具体的には、照射器本体11の筐体13は、図2に示すように、照射開口13aがガラス板17で閉塞されることで気密に構成されるとともに、筐体13の天面には送風ダクト15a、及び排気ダクト15bが接続されている。送風ダクト15aには図示せぬ送風ファンが接続されており、この送風ファンの送風動作によって外部から筐体13の内部に冷却風が送り込まれる。冷却風は筐体13の内部を循環しながら紫外線放電ランプ14,及び反射鏡16を冷却し、排気ダクト15bから排出される。
遮光装置20は、照射器本体11が照射する紫外線Uの漏れ光Uaを遮光するものであり、筐体13の外側から照射開口13aを覆うように設けられている。漏れ光Uaは、所定の照射範囲を外れる光成分であり、この印刷機1では、紫外線Uの照射位置Pに予め設定された照射範囲を外れ、紫外線照射を回避すべき部材が配置された箇所S(図2)に向かう光が漏れ光Uaとなる。紫外線照射を回避すべき部材としては、例えば印刷前又は途中のシート4やインキヘッド(図示せず)等が挙げられる。すなわち、印刷前又は途中のシート4に漏れ光Uaが照射されると、シート4が劣化したり印刷品質が劣化し、またインキヘッドに漏れ光Uaが照射されるとUVインキが硬化してインキ詰まりが発生したりする。
特に、この印刷機1では、紫外線Uを照射位置Pで広範囲に拡げて照射するため、漏れ光Uaが発生し易くなり、また紫外線Uの出力が高いため漏れ光Uaの影響は大きい。
そこで、この印刷機1では、上記の通り、遮光装置20を照射器本体11の照射開口13aに設けることで、かかる漏れ光Uaを遮光することとしている。ただし、印刷機の構成や照射器本体11の配置レイアウト、紫外線Uの出力によっては、漏れ光対策が不要な場合がある。そこで、この遮光装置20は、漏れ光対策の必要性に応じて適宜に設置可能にすべく、照射器本体11の外側に後付けにより取り付けられている。
すなわち、遮光装置20は、図2〜図4に示すように、装置筐体21と、この装置筐体21に内設された遮光ユニット23とを備えている。装置筐体21は、図2に示すように、その上面が開放し、照射器本体11の筐体13の底面13tに嵌め込み固定される箱体である。装置筐体21の底面21tには、図4に示すように、照射器本体11の照射開口13aに対応した位置に、当該照射開口13aを内包する大きさの開口である紫外線通し窓21aが形成されており、照射開口13aから照射された紫外線Uが紫外線通し窓21aを通って印刷機1の照射位置Pに照射される。
この装置筐体21の高さは、照射器本体11と窒素パージボックス6との間の隙間αに収まる高さに制限されており、照射器本体11の配置を変更することなく照射器本体11に後付可能としている。
遮光ユニット23は、照射開口13aと紫外線通し窓21aの間に配置され、照射開口13aから放射された紫外線Uの一部、すなわち漏れ光Uaを遮光する遮光手段である。この印刷機1では、図2に示すように、照射位置Pを外れて搬送方向Dに沿った上流側に向かう紫外線Uが漏れ光Uaとなっている。
遮光ユニット23は、この漏れ光Uaを遮光すべく、紫外線通し窓21aの長手方向(シート幅方向E、すなわち紫外線放電ランプ14の延在方向)の一端24aから他端24bに架け渡した遮光板35を備え、この遮光板35によって漏れ光Uaが遮光される。
ここで、遮光装置20は、図2に示すように、照射器本体11の照射開口13aから更に照射位置Pに接近した位置に配置されることから、遮光板35に多少の位置ズレが生じただけで、照射位置Pの紫外線照射に大きな影響が生じる。
特に、この印刷機1では、内部空冷を要する程に高出力な紫外線放電ランプ14を紫外線光源に用いていることから、遮光ユニット23が紫外線放電ランプ14の紫外線(漏れ光Ua)や輻射熱(遠赤外線等)により熱変形する虞がある。これに加え、遮光装置20は、前掲図3に示したように、遮光ユニット23がシート幅方向Eに長いため、この長手方向の中央部Cに大きな荷重が加わり、熱の影響と相まって下方へ垂れるような変形が起こりやすい。
そこで、本実施形態では、紫外線放電ランプ14の熱影響があっても、照射位置Pでの紫外線照射が影響され難いように遮光ユニット23を構成しており、係る構成について、以下に詳述する。
図5は遮光ユニット23の平面図、図6は図5のVI−VI矢視断面図、図7は図5のVII−VII矢視断面図、図8は遮光ユニット23の分解断面図である。
遮光ユニット23は、上記遮光板35の他に、支持フレーム25と、スペーサ30とを備えている。支持フレーム25は、紫外線通し窓21aの長手方向に沿って遮光板35を支持するための支持材であり、本実施形態では、繋ぎ目が無い1本の柱状部材が用いられている。スペーサ30は、支持フレーム25に長手方向に沿って所定の間隔で固定され、遮光板35を支持フレーム25から離間した位置で支持する。
遮光板35は、上述の通り、遮光装置20の紫外線通し窓21aの一端24aから他端24bにかけて延びる平面視矩形状の板材である。
この遮光板35は、1枚の板材ではなく、図5に示すように、長手方向に複数の矩形状の板片36、37を連結して構成されている。板片36、37は、紫外線放電ランプ14の輻射熱(遠赤外線など)を反射する反射特性を有し、なおかつ、高熱伝導性を有する例えばアルミニウム等の材料で形成されている。板片36、37が輻射熱を反射することで紫外線放電ランプ14の輻射熱による加熱が抑えられている。
また高熱伝導性を有することで、板片36、37の漏れ光Uaや輻射熱に曝される側の表面の温度が上昇して、その裏面の間で温度差が生じ難くなることから、表裏面の温度差に起因した反り等の変形が防止される。
ただし、長時間に亘り紫外線照射が行われた場合、遮光板35の板片36、37に漏れ光Uaや輻射熱による熱が蓄積されて熱変形することがある。この場合、遮光板35の熱変形が紫外線通し窓21aの長手方向(すなわち遮光板35が架け渡される方向)であれば、紫外線通し窓21aにおける遮光板35の遮光範囲は変わらないため、この方向への遮光板35の熱変形は許容できる。そこで、この遮光ユニット23では、遮光板35の熱変形が上記長手方向(すなわち、シート幅方向E)にのみに制限されるように構成されている。
具体的には、遮光板35は、図5に示すように、板片36を一定間隔で配置し、板片36の端部同士の間を板片37で上から覆って重ね、この重なった箇所にピン41を貫通させてピン留めすることで互いに連結される。そして、これら板片36、37は、このピン41を通す孔が、上記長手方向であるシート幅方向Eに長い長孔38で形成されている。
各長孔38の下には上記スペーサ30が配置され、長孔38を貫通したピン41は、図6、及び図7に示すように、スペーサ30の丸孔31に止め輪42で相対移動不能に固定される。
この構成により、板片36、37の熱変形は、ピン41が固定点となって長孔38に沿った方向、すなわち遮光板35の長手方向に制限されることとなる。
これに加え、板片36、37は、図6〜図8に示すように、両縁がL字に折れ曲がって成る側片36a、37bを備えることで、断面略コ字状に形成されている。これにより、上記長手方向に直交する断面内の剛性、すなわち搬送方向D、並びに鉛直方向の剛性が高められ、長手方向以外への変形が更に生じ難くなる。
さらに上述の通り、各板片36、37は高熱伝導性材で構成されることで、表裏面の温度差に起因した反り等の変形が生じ難くなっていることから、これら板片36、37の変形は、より確実に長手方向だけに制限されることとなる。
なお、図6〜図8において、符号43はワッシャであり、このワッシャ43と上記ピン41、及び止め輪42とにより、板片36、37を支持フレーム25(より正確にはスペーサ30)にピン留め固定する固定手段40が構成されている。また、板片36、37の側片36a、37bの端部に設けた折曲片45は遮光範囲の拡張に寄与するものである。
ところで、この遮光板35を支持している支持フレーム25が熱変形により歪んだりすると、この歪みによって遮光板35も歪んでしまい、照射位置Pでの紫外線照射に影響を与えてしまう。
そこで、この遮光ユニット23においては、図7、及び図8に示すように、漏れ光Uaの影になる箇所、すなわち前掲図2に示すように、紫外線放電ランプ14からみて遮光板35に隠れた箇所に支持フレーム25を配置している。
これにより、支持フレーム25が紫外線Uや漏れ光Ua、輻射熱に直接的に曝されることが無いため、これらによる当該支持フレーム25の加熱が抑えられ、熱変形が抑制される。
ただし、この支持フレーム25が支持する遮光板35に熱が蓄熱すると、高熱伝導性材で形成されていることから、遮光板35からの熱伝達によって支持フレーム25が加熱され、結局は熱変形が生じ易くなる。
そこで、この遮光ユニット23においては、上記スペーサ30を支持フレーム25と遮光板35との間に介在させ、このスペーサ30によって遮光板35から支持フレーム25への熱伝達を遮断することとしている。
スペーサ30は、図6〜図8に示すように、矩形板材を断面コ字状に折り曲げて両側に側片32を設けて成る金具である。スペーサ30は、図8に示すように、支持フレーム25を上方から一対の側片32が挟み込み、これら側片32がボルト34、及びナット33で支持フレーム25に締結されて固定される。そして上記遮光板35が、スペーサ30の上方から上面30Aに載置され、上記固定手段40によって固定される。
このとき、上面30Aと遮光板35の接触面積が大きいほど、遮光板35からスペーサ30への熱伝導が大きくなることから、スペーサ30は、図5に示すように、支持フレーム25の長手方向に延在するのではなく、板片36、37の連結部分に対応した位置に点在配置されている。
スペーサ30は、図6、及び図7に示すように、その上面30Aと支持フレーム25との間に隙間βを設けて支持フレーム25に取り付けられる。この隙間βによって、スペーサ30の上面30Aと支持フレーム25との間に、当該上面30Aに載置された遮光板35から支持フレーム25への熱伝達を阻害する空気層が形成される。
また、このスペーサ30は、遮光板35よりも熱伝導性が低い例えばSUSなどの低熱伝導性材料で形成されており、スペーサ30を通じて遮光板35から支持フレーム25に熱が伝達されるのを防止している。
このように、支持フレーム25は、スペーサ30によって遮光板35との間の熱的な結合が遮断されるから、遮光板35の熱的な影響により熱変形することが防止される。
また、支持フレーム25は、上述の通り、押し出し成型等を用いて製造された1本の柱状部材を用いて構成されており、その長手方向に繋ぎ目が無い事から、繋ぎ目が自重によって垂れるといった変形が防止されている。
これに加え、支持フレーム25は、図6〜図8に示すように、その断面構造が、一対の柱状基体26の各々の周囲に外枠片28をアーム27で支持した構造とし、自重によって垂れが生じない程度に剛性を有している。
これにより、紫外線光源が高出力であっても、更には、シート幅方向Eが長い場合であっても、支持フレーム25は、上記の熱による変形、及び自重による変形が抑えられることとなる。そして、このように変形が無い支持フレーム25に上記遮光板35を支持させることで、当該支持フレーム25の変形に起因した遮光板35の変形が抑えられることから、照射位置Pでの紫外線照射に影響を与えることなく、所望の漏れ光Uaを確実に遮光できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
すなわち、本実施形態の紫外線照射器10によれば、遮光ユニット23を有した遮光装置20を備え、この遮光ユニット23が照射器本体11から照射される紫外線Uの漏れ光Uaを遮光する遮光板35を備える構成としたため、紫外線照射を避けるべき箇所Sへの漏れ光Uaの照射を防止できる。
これに加え、本実施形態では、遮光ユニット23が遮光板35を支持する支持フレーム25を備え、この支持フレーム25を紫外線放電ランプ14からみて遮光板35に隠れた箇所に配置する構成とした。
この構成により、支持フレーム25が紫外線放電ランプ14の紫外線U(漏れ光Ua)や輻射熱に直接的に曝されることがないため、紫外線放電ランプ14の出力が空冷を要する程に大きい場合でも、紫外線Uや輻射熱による支持フレーム25の熱変形が抑えられる。これにより、支持フレーム25の熱変形に伴う遮光板35の変形が抑えられ、照射位置Pでの紫外線照射に影響を与えることなく、所望の漏れ光Uaを確実に遮光できる。
また本実施形態によれば、上記遮光板35を、紫外線放電ランプ14の紫外線U(漏れ光Ua)に曝される側の表面と、その裏面の間での温度差を抑える高熱伝導性材から構成した。
これにより、遮光板35の表裏面の温度差に起因した反り等の変形が抑制される。
さらに本実施形態によれば、遮光板35を、紫外線放電ランプ14の輻射熱を反射する反射性材で構成したため、この輻射熱による遮光板35への熱の蓄積が低減され、熱変形が生じ難くなる。
また、本実施形態によれば、遮光板35を支持フレーム25にピン留めするための複数の孔部を、遮光板35の変形を許容する方向(本実施形態ではシート幅方向E)に延びた長孔38で構成した。
これにより、遮光板35に熱変形が生じたとしても、その変形を、予め許容された方向、すなわち照射位置Pでの紫外線照射に影響を与えない方向に制限することができる。
また本実施形態によれば、遮光板35と支持フレーム25の間に、遮光板35から支持フレーム25への熱伝達を遮断する熱遮断手段としてのスペーサ30を備える構成とした。
これにより、支持フレーム25が遮光板35を通じて加熱されることがないため、当該支持フレーム25の熱変形を防止することがき、当該支持フレーム25の変形に伴う遮光板35の変形を防止できる。
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば上記実施形態では、遮光板35として、紫外線通し窓21aの一端24aから他端24bに架け渡された構成を例示したが、これに限らない。
すなわち、遮光板35は、遮光すべき漏れ光Uaに応じた形状、及び大きさで形成され、また、当該漏れ光Uaを遮光可能に紫外線通し窓21aに配置される。このとき、遮光板35は、紫外線通し窓21aを横断するように架け渡され、この架け渡された方向が遮光板35の変形を許容する方向となる。
また例えば、遮光板35の表面に反射膜を形成する等して輻射熱を反射する反射特性を持たせても良い。
また例えば、紫外線照射器10は、シート4に印刷されたUVインキを硬化させる印刷機1に組み込まれるものとして説明したが、他の用途で紫外線を照射する機器に組み込まれても、もちろん本発明を適用可能である。
10 紫外線照射器
11 照射器本体
12 ランプユニット
13a 照射開口
14 紫外線放電ランプ(紫外線光源)
16 反射鏡
20 遮光装置
21a 紫外線通し窓
23 遮光ユニット(遮光手段)
25 支持フレーム
30 スペーサ(熱遮断手段)
35 遮光板
38 長孔
D 搬送方向
E シート幅方向
P 照射位置
U 紫外線
Ua 漏れ光

Claims (5)

  1. 紫外線光源が放射する紫外線を照射する紫外線照射器において、
    照射される前記紫外線の漏れ光を遮光する遮光板と、前記遮光板を支持する支持フレームとを有する遮光手段を備え、
    前記紫外線光源からみて前記遮光板に隠れた箇所に前記支持フレームを配置した
    ことを特徴とする紫外線照射器。
  2. 前記遮光板を、前記紫外線光源の紫外線に曝される側の表面と、その裏面の間での温度差を抑える高熱伝導性材としたことを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射器。
  3. 前記遮光板を、前記紫外線光源の輻射熱を反射する反射性材としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の紫外線照射器。
  4. 前記遮光板を前記支持フレームにピン留めするための複数の孔部を、前記遮光板の変形を許容する方向に延びた長孔にしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の紫外線照射器。
  5. 前記遮光板と前記支持フレームの間に、前記遮光板から前記支持フレームへの熱伝達を遮断する熱遮断手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の紫外線照射器。
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