JP2017183554A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】所定のワーキングディスタンス内において、所定の照射強度及び照射強度分布を有するライン状の光を照射可能な光照射装置を提供すること。【解決手段】基準の照射面上の所定の照射位置に、第１方向に延び、且つ、第１方向と直交する第２方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置が、基板と、基板上に第１方向に沿って所定間隔毎に並べられ、基板面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の光源と、各光源の光路上に配置され、各光源からの光を所定の拡がり角の光となるように整形する複数の光学素子と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットを備え、複数の発光ユニットは、第１方向から見たときに、照射位置を中心とした円弧上に配置され、複数の発光ユニットから出射される光の第２方向の照射幅が、照射面に対して垂直な方向の所定の範囲内において略等しくなるように構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、ライン状の照射光を照射する光照射装置に関する。
従来、紫外光の照射により硬化するインクを紙などの印刷対象物に転写させて印刷する印刷機が知られている。このような印刷機は、印刷対象物上のインクを硬化させるために紫外光照射装置を備えている。そして、このような紫外光照射装置においては、低消費電力化や長寿命化の要求から、従来の放電ランプに替えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源として利用した構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の紫外光照射装置（ＬＥＤユニット）は、複数のＬＥＤモジュール（ＬＥＤチップ）が長手方向（第１の方向）に一定間隔に並べられ、ライン状の光を出射する基台ブロックを複数備えている。各基台ブロックは、各基台ブロックから出射されるライン状の光が、印刷対象物上の所定位置で１ラインに集光するように所定の角度で傾斜しており、短手方向（第２の方向）に所定の間隔をおいて並べて配置されている。
特開２０１１−１４６６４６号公報
特許文献１に記載の紫外光照射装置によれば、印刷対象物上の所定位置で紫外光の照射強度を向上させることができ、照射強度分布を均一化させることができる。しかしながら、紫外光照射装置が搭載される印刷機（例えば、オフセット枚葉印刷機）においては、紫外光照射の対象となる印刷対象物が変形しやすい紙である場合が多く、搬送中に紙がばたつくことも多い。このように印刷対象物が変形すると、各ライン状の光が印刷対象物上の所定位置に集光しないため、印刷対象物上で所望の照射強度及び照射強度分布が得られず、インクの乾燥状態にむらができるといった問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定のワーキングディスタンス内において、所定の照射強度及び照射強度分布を有するライン状の光を照射可能な光照射装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、基準の照射面上の所定の照射位置に、第１方向に延び、且つ、前記第１方向と直交する第２方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、基板と、基板上に第１方向に沿って所定間隔毎に並べられ、基板面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の光源と、各光源の光路上に配置され、各光源からの光を所定の拡がり角の光となるように整形する複数の光学素子と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットを備え、複数の発光ユニットは、第１方向から見たときに、照射位置を中心とした円弧上に配置され、複数の発光ユニットから出射される光の第２方向の照射幅が、照射面に対して垂直な方向の所定の範囲内において略等しいことを特徴とする。
このような構成によれば、照射面に対して垂直な方向の所定の範囲内において、複数の発光ユニットから出射される紫外光の照射強度分布を互いにオーバーラップさせることができるため、所定の範囲内（所定のワーキングディスタンス内）において所望する照射強度及び照射強度分布が得られる。
また、照射幅が、所定の線幅よりも広いことが望ましい。
また、各発光ユニットから出射される光の第２方向の照射強度分布が、略正規分布であることが望ましい。
また、各発光ユニットから出射される光の照射強度分布が、所定の範囲内において互いにオーバーラップしていることが望ましい。
また、各発光ユニットから出射される光の光路長をａとし、照射幅をｂとし、各光学素子の有効径をｃとし、拡がり角を±θとしたときに、以下の条件式（１）を満足するように構成することができる。
ｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／２ａ ・・・ （１）
また、拡がり角が、±１０°〜±４０°の範囲であることが望ましい。
また、複数の発光ユニットは、第１方向から見たときに、照射位置における垂線を対称軸として、線対称に配置されることが望ましい。
また、光が、紫外線硬化樹脂に作用する波長の光であることが望ましい。
以上のように、本発明の光照射装置によれば、所定のワーキングディスタンス内において、所定の照射強度及び照射強度分布を有するライン状の光を照射することが可能となる。
本発明の実施形態に係る光照射装置の外観図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置に搭載されるＬＥＤユニットの配置を説明する図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置に搭載されるＬＥＤユニットの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置に搭載されるＬＥＤユニットの構成と、ＬＥＤユニットから出射される紫外光の照射幅を説明する光線図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置に搭載されるＬＥＤユニットから出射される紫外光の光線図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光のＷＤ１００の位置での照射強度分布を示す図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光のＷＤ８０の位置での照射強度分布を示す図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光のＷＤ６０の位置での照射強度分布を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
図１は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の外観図である。本実施形態の光照射装置１は、紫外光により硬化するインクを紙などの印刷対象物に転写させて印刷する印刷機（不図示）に搭載される装置であり、後述するように印刷対象物に対向して配置され、印刷対象物に対してライン状の紫外光を出射する（図２）。本明細書においては、光照射装置１から出射されるライン状の紫外光の長手（線長）方向をＸ軸方向（第１方向）、短手（線幅）方向をＹ軸方向（第２方向）、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸方向と定義して説明する。図１（ａ）は、Ｙ軸方向から見たときの光照射装置１の正面図である。図１（ｂ）は、Ｚ軸方向から見たとき（図１（ａ）の下側から上側に見たとき）の光照射装置１の底面図である。図１（ｃ）は、Ｘ軸方向から見たとき（図１（ａ）の右側から左側に見たとき）の光照射装置１の側面図である。
図１に示すように、光照射装置１は、ケース１０、基台ブロック２０、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ（以下、総称して「ＬＥＤユニット１００」ともいう。）を備えている。ケース１０は、基台ブロック２０、及びＬＥＤユニット１００（発光ユニット）を収容するケース（筐体）である。また、ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、共にＸ軸方向に平行なライン状の紫外光を出射するユニットである（詳細は後述）。
基台ブロック２０は、ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅを固定するための支持部材であり、ステンレス鋼等の金属によって形成されている。図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、基台ブロック２０は、Ｘ軸方向に延びる略矩形の板状の部材であり、下面はＹ軸方向に沿って凹む部分円筒面となっている。基台ブロック２０の下面（すなわち、部分円筒面）には、Ｘ軸方向に延びるＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅがＹ軸方向に沿って（すなわち、部分円筒面に沿って）並んで配置され、ネジ止めやハンダ付け等によって固着されている。
ケース１０の下面（光照射装置１の下面）は開口部１０ａを有しており、この開口部１０ａを通って、ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅからの紫外光が印刷対象物に向かって出射するように構成されている。
図２は、本実施形態に係る光照射装置１に搭載されるＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの配置を説明する図であり、Ｘ軸方向から見たときのＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの配置を示している。図２に示すように、本実施形態の光照射装置１においては、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅが、Ｘ軸方向から見たときに、基台ブロック２０の部分円筒面に沿って、円弧状に配置される（詳細は後述）。図２において、「Ｒ」は印刷対象物が搬送される基準の照射面を示し、一点鎖線は、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの光軸ＡＸを示している。また、「Ｆ１」は、各光軸ＡＸが交差する照射面Ｒ上の基準の照射位置であり、二点鎖線は、光照射装置１の中心線Ｏ（つまり、照射位置Ｆ１における垂線）であり、「ＬＷ」は、基準の照射位置Ｆ１における紫外光の線幅を示している。
本実施形態の各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、配置のみが異なり、構成については共通するため、以下、代表して、ＬＥＤユニット１００ｃについて説明する。図３は、ＬＥＤユニット１００ｃの構成を説明する図であり、ＬＥＤユニット１００ｃをＺ軸方向から見たときの図である。また、図４は、ＬＥＤユニット１００ｃの構成と、ＬＥＤユニット１００ｃから出射される紫外光の照射幅を説明する光線図である。なお、図４においては、ＬＥＤユニット１００ｃから出射される、光軸ＡＸを通る光線（つまり、拡がり角０°の光線）と、拡がり角±１７°の光線のみを一点鎖線で示している。
図３に示すように、ＬＥＤユニット１００ｃは、Ｘ軸方向に延びる矩形状の基板１０１と、３２０個のＬＥＤモジュール１１０を備えている。ＬＥＤユニット１００ｃのＬＥＤモジュール１１０は、Ｘ軸方向に稠密に基板１０１上に配置され、基板１０１と電気的に接続されている。ＬＥＤユニット１００ｃの基板１０１は、不図示の印刷機のＬＥＤ駆動回路に接続されており、各ＬＥＤモジュール１１０には、基板１０１を介してＬＥＤ駆動回路からの駆動電流が供給されるようになっている。各ＬＥＤモジュール１１０に駆動電流が供給されると、各ＬＥＤモジュール１１０からは駆動電流に応じた光量の紫外光が出射され、ＬＥＤユニット１００ｃからはＸ軸に平行なライン状の紫外光が出射される。なお、本実施形態の各ＬＥＤモジュール１１０は、略一様な光量の紫外光を出射するように各ＬＥＤモジュール１１０に供給される駆動電流が調整されており、ＬＥＤユニット１００ｃから出射されるライン状の紫外光は、Ｘ軸方向において略均一な照射強度分布を有している（詳細は後述）。
図３及び図４に示すように、ＬＥＤユニット１００ｃの各ＬＥＤモジュール１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子１１１（光源）、レンズ１１３及びレンズ１１５（光学素子）を備えている。
ＬＥＤ素子１１１は、略正方形の発光面を備え、不図示のＬＥＤ駆動回路から駆動電流の供給を受けて、インクの硬化波長（例えば、３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍ、４０５ｎｍ）の紫外光を出射する。
図４に示すように、ＬＥＤモジュール１１０の各ＬＥＤ素子１１１の光軸上には、不図示のレンズホルダに保持されたレンズ１１３及びレンズ１１５が配置されている。レンズ１１３は、例えば光学ガラスや光透過性樹脂からなる、ＬＥＤ素子１１１側が平面の平凸レンズであり、ＬＥＤ素子１１１から拡散しながら入射される紫外光を集光して後段のレンズ１１５に導光する。レンズ１１５は、例えば光学ガラスや光透過性樹脂からなる、レンズ１１３側が平面の平凸レンズであり、レンズ１１３から入射される紫外光を所定の拡がり角（例えば、±１７°）の光に整形する。つまり、本実施形態の各ＬＥＤモジュール１１０は、非結像系の光学系を搭載しており、ケース１０の端からＺ軸方向に１００ｍｍ離れた位置（図４中、「ＷＤ１００」と示す）において、約８０ｍｍ（Ｙ軸方向）の照射幅を照射するように構成されている。換言すると、本実施形態のＬＥＤユニット１００ｃは、図４に示すように、ＬＥＤモジュール１１０から出射される紫外光の光路長（レンズ１１５の出射面から基準の照射位置Ｆ１までの距離）をａとし、照射幅をｂとし、レンズ１１５の有効径をｃとし、レンズ１１５から出射される紫外光の拡がり角を±θとしたときに、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
ｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／２ａ ・・・ （１）
次に、ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの配置について説明する。図２に示すように、本実施形態のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、Ｘ軸方向から見たときに、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの光軸ＡＸが、基準の照射位置Ｆ１を通るように、基準の照射位置Ｆ１を中心とする半径１２０ｍｍの円周の円弧上の、中心線Ｏに対して０°の位置、±８°の位置、±１６°の位置にそれぞれ配置される。つまり、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、Ｘ軸方向から見たときに、中心線Ｏを対称軸として線対称に配置されている。そして、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅからの紫外光が、基準の照射面Ｒ上の基準の照射位置Ｆ１に向かって出射され、基準の照射位置Ｆ１の線幅ＬＷの範囲において所定の照射強度が得られるように構成されている。つまり、線幅ＬＷは、Ｙ軸方向の照射強度分布において、インクの硬化に必要な所定値（例えば、３．５Ｗ／ｃｍ２）以上の照射強度を有する部分であり、本実施形態においては、基準の照射位置Ｆ１に対して±約１５ｍｍの範囲（つまり、線幅ＬＷとしては約３０ｍｍ）に設定されている。また、線長ＬＬは、Ｘ軸方向の照射強度分布において、インクの硬化に必要な所定値（例えば、３．５Ｗ／ｃｍ２）以上の照射強度を有する部分であり、本実施形態においては、約６００ｍｍに設定されている。
また、本実施形態の光照射装置１においては、ケース１０の端からＺ軸方向に１００ｍｍ離れた位置（図２中、「ＷＤ１００」と示す）におけるＸ−Ｙ平面を基準の照射面Ｒとし、印刷対象物は、不図示の印刷機の搬送装置によって基準の照射面Ｒ上をＹ軸方向に沿って搬送されるように構成されている。従って、印刷対象物が基準の照射面Ｒ上を順次搬送されることにより、ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光が印刷対象物上を順次移動（走査）し、印刷対象物上のインクを順次硬化（定着）させる。なお、本明細書においては、ケース１０の端を基準としたＺ軸方向の距離を光照射装置１のワーキングディスタンス（ＷＤ）といい、以下、例えば、ワーキングディスタンス１００ｍｍの位置を「ＷＤ１００」という。
上述したように、ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される複数のライン状の紫外光を印刷対象物上（すなわち、基準の照射面Ｒ上の基準の照射位置Ｆ１）に集光させることによって印刷対象物上のインクを定着させることができる。ここで、インクを定着させるために必要な紫外光の照射強度の観点からは、複数のライン状の紫外光を印刷対象物上のできる限り狭小な範囲内に集光させることが望ましい。しかし、紫外光照射の対象となる印刷対象物は、紙である場合も多く、搬送中にばたつく（すなわち、Ｚ軸方向の位置が変動する）ことも多い。このように印刷対象物の位置がＺ軸方向に変動すると（すなわち、印刷対象物が基準の照射面Ｒ上を通過しないと）、各ライン状の紫外光が所定のワーキングディスタンスとは異なる位置で印刷対象物上に入射することとなり、所定の照射強度の紫外光を印刷対象物上に照射できなくなるといった問題が生じる。そして、紫外光の照射強度が、インクを定着させるために必要な照射強度に達しないと、インクの乾燥状態にむらができるといった問題が発生する。そこで、本発明者は鋭意検討した結果、各ＬＥＤモジュール１１０において非結像系の光学系を採用し、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射されるライン状の紫外光のＹ軸方向の照射強度分布を略正規分布とすると共に、各紫外光が基準の照射面Ｒ上の所定の照射幅を照射するように構成し、各紫外光の照射強度分布を互いにオーバーラップさせることによって、所定のワーキングディスタンス間で（例えば、ＷＤ６０とＷＤ１００との間で）所望する紫外線の照射強度及び照射強度分布が得られることを見出し、本発明を完成させた。
図５は、本実施形態のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅをＸ軸方向から見たときの紫外光の光線図である。なお、図５においては、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される、光軸ＡＸを通る光線（つまり、拡がり角０°の光線）と、拡がり角±１７°の光線のみを示している。
図５に示すように、本実施形態のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光が、基準の照射面Ｒ（ＷＤ１００）上において、基準の照射位置Ｆ１を中心として、約８０ｍｍ（Ｙ軸方向）の照射幅を照射するように構成されている。
図６乃至図８は、本実施形態の光照射装置１から出射される紫外光の照射強度分布を示した図である。図６はＷＤ１００の位置での紫外光の照射強度分布を示し、図７はＷＤ８０の位置での紫外光の照射強度分布を示し、図８はＷＤ６０の位置での紫外光の照射強度分布を示している。また、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）は、Ｘ−Ｙ平面上の、中心線Ｏの位置でのＸ軸方向の照射強度分布であり、横軸は光照射装置１の長手方向の中心（すなわち、紫外光の線長ＬＬ（Ｘ軸方向の長さ）の１／２の位置）を「０ｍｍ」としたときの距離であり、縦軸は単位面積当たりの紫外光の照射強度（Ｗ／ｃｍ２）である。また、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）は、Ｘ−Ｙ平面上の、光照射装置１の長手方向の中心位置（すなわち、紫外光の線長ＬＬ（Ｘ軸方向の長さ）の１／２の位置）でのＹ軸方向の照射強度分布であり、横軸は中心線Ｏを「０ｍｍ」としたときの距離であり、縦軸は単位面積当たりの紫外光の照射強度（Ｗ／ｃｍ２）である。なお、図６、７、８において、「１００ａ」、「１００ｂ」、「１００ｃ」、「１００ｄ」、「１００ｅ」は、それぞれ、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布を示し、「α」は、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度の総和（つまり、光照射装置１から出射される紫外光の照射強度）を示している。
図６に示すように、ＷＤ１００の位置では、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光が基準の照射位置Ｆ１を中心として重なる（つまり、オーバーラップする）ため（図５）、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、Ｘ軸方向（図６（ａ））及びＹ軸方向（図６（ｂ））において、略同一となる。そして、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度の総和αは、Ｘ軸方向（図６（ａ））の±３００ｍｍの範囲において、所定値（３．５Ｗ／ｃｍ２）以上となり、Ｙ軸方向（図６（ｂ））の±１５ｍｍの範囲において、所定値（３．５Ｗ／ｃｍ２）以上となっている。つまり、ＷＤ１００の位置において、線長ＬＬが約６００ｍｍ、線幅ＬＷが約３０ｍｍのライン状の紫外光が照射される。なお、図６（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向における各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、±約４０ｍｍの範囲内において略正規分布となっており、上述した、各ＬＥＤモジュール１１０の照射幅（８０ｍｍ）に対応したものとなっている。
図７に示すように、ＷＤ８０の位置では、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの光軸がＹ軸方向に若干ずれ、また各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅからの距離も若干異なるため、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、Ｘ軸方向（図７（ａ））及びＹ軸方向（図７（ｂ））に若干ずれたものとなる。しかしながら、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、互いにオーバーラップしており、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度の総和αは、Ｘ軸方向（図７（ａ））の±約３２０ｍｍの範囲において、所定値（３．５Ｗ／ｃｍ２）以上となり、Ｙ軸方向（図７（ｂ））の±約１３ｍｍの範囲において、所定値（３．５Ｗ／ｃｍ２）以上となっている。つまり、ＷＤ８０の位置において、線長ＬＬが約６４０ｍｍ、線幅ＬＷが約２６ｍｍのライン状の紫外光が照射される。なお、図７（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向における各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、ＷＤ１００のときよりも若干ピーク強度が高いものとなるが、±約４０ｍｍの範囲内において略正規分布となっており、上述した、各ＬＥＤモジュール１１０の照射幅（８０ｍｍ）に対応したものとなっている。
図８に示すように、ＷＤ６０の位置では、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの光軸がＹ軸方向にさらにずれ、また各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅからの距離もさらに異なるため、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、Ｘ軸方向（図８（ａ））及びＹ軸方向（図８（ｂ））にさらにずれたものとなる。しかしながら、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、互いにオーバーラップしており、５個のＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度の総和αは、Ｘ軸方向（図８（ａ））の±約３２０ｍｍの範囲において、所定値（３．５Ｗ／ｃｍ２）以上となり、Ｙ軸方向（図８（ｂ））の±約１５ｍｍの範囲において、所定値（３．５Ｗ／ｃｍ２）以上となっている。つまり、ＷＤ６０の位置において、線長ＬＬが約６４０ｍｍ、線幅ＬＷが約３０ｍｍのライン状の紫外光が照射される。なお、図８（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向における各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射される紫外光の照射強度分布は、ＷＤ８０のときよりもさらにピーク強度が高いものとなるが、±約４０ｍｍの範囲内において略正規分布となっており、上述した、各ＬＥＤモジュール１１０の照射幅（８０ｍｍ）に対応したものとなっている。
このように、本実施形態の光照射装置１においては、各ＬＥＤモジュール１１０において非結像系の光学系を採用し、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅを、基準の照射位置Ｆ１を中心とする円周の円弧上に配置している。そして、各ＬＥＤユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅから出射されるライン状の紫外光のＹ軸方向の照射強度分布を略正規分布とすると共に、各紫外光が基準の照射面Ｒ上の所定の照射幅を照射するように構成し、各紫外光の照射強度分布を互いにオーバーラップさせることによって、ＷＤ６０〜ＷＤ１００の範囲内で、所望する紫外線の照射強度及び照射強度分布を得ている。つまり、光照射装置１から出射される紫外光の照射強度分布は、ＷＤ６０〜ＷＤ１００の範囲において、略一定となるため、紫外光照射の対象となる印刷対象物（例えば、紙）がＷＤ６０〜ＷＤ１００の範囲でばたついたとしても、インクを定着させるために必要な照射強度の紫外光を印刷対象物に対して均一に照射することができ、インクの乾燥状態は安定する（つまり、乾燥状態にむらができることはない）。
以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。
例えば、本実施形態においては、ＷＤ１００の位置を基準の照射面Ｒとし、印刷対象物である紙のばたつき範囲をＷＤ６０〜ＷＤ１００の範囲と想定し、ＷＤ６０〜ＷＤ１００の範囲で均一な紫外光を照射できるように構成したが、ワークディスタンスの範囲は、これに限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更することができる。
また、本実施形態においては、レンズ１１５から出射される紫外光の拡がり角を±１７°としたが、これに限定されるものではない。レンズ１１５から出射される紫外光の拡がり角は、印刷対象物である紙のばたつき範囲（つまり、ワーキングディスタンスの範囲）やインクを定着させるために必要な紫外光の照射強度等に応じて適宜変更することができ、好ましくは±１０°〜±４０°の範囲であり、さらに好ましくは±１５°〜±３０°の範囲である。なお、レンズ１１５から出射される紫外光の拡がり角が±１０°よりも小さくなると、所望の照射強度及び照射強度分布が得られるワークディスタンスの範囲が狭くなる。また、レンズ１１５から出射される紫外光の拡がり角が±４０°よりも大きくなると、所望の照射強度及び照射強度分布を得るのが困難となる。
なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１ 光照射装置
１０ ケース
１０ａ 開口部
２０ 基台ブロック
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ ＬＥＤユニット
１１０ ＬＥＤモジュール
１１１ ＬＥＤ素子
１１３、１１５ レンズ

Claims (8)

  1. 基準の照射面上の所定の照射位置に、第１方向に延び、且つ、前記第１方向と直交する第２方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、
    基板と、前記基板上に前記第１方向に沿って所定間隔毎に並べられ、前記基板面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の光源と、前記各光源の光路上に配置され、前記各光源からの光を所定の拡がり角の光となるように整形する複数の光学素子と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットを備え、
    前記複数の発光ユニットは、前記第１方向から見たときに、前記照射位置を中心とした円弧上に配置され、
    前記複数の発光ユニットから出射される光の前記第２方向の照射幅が、前記照射面に対して垂直な方向の所定の範囲内において略等しい
    ことを特徴とする光照射装置。
  2. 前記照射幅が、前記所定の線幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
  3. 前記各発光ユニットから出射される光の前記第２方向の照射強度分布が、略正規分布であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
  4. 前記各発光ユニットから出射される光の照射強度分布が、前記所定の範囲内において互いにオーバーラップしていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光照射装置。
  5. 前記各発光ユニットから出射される光の光路長をａとし、前記照射幅をｂとし、前記各光学素子の有効径をｃとし、前記拡がり角を±θとしたときに、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光照射装置。
    ｔａｎθ＝（ｂ−ｃ）／２ａ ・・・ （１）
  6. 前記拡がり角が、±１０°〜±４０°の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。
  7. 前記複数の発光ユニットは、前記第１方向から見たときに、前記照射位置における垂線を対称軸として、線対称に配置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。
  8. 前記光が、紫外線硬化樹脂に作用する波長の光であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光照射装置。
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