JP2017535049A - Ｌｅｄによる直接ｕｖ照射のための装置 - Google Patents

Abstract

例えばUVを用いる、LEDによる直接照射のための装置は、複数の個々のLED単位を備えるLEDパッケージを有し、該LEDパッケージがヒートシンクに取り付けられている。ヒートシンクは、熱をLED単位から冷却液に移動させ、該冷却液は循環して、使用中のLEDから離れる。LEDパッケージから放射される放射線は、該LEDパッケージ及びヒートシンクを収容するハウジング構造によって画定されたギャップを通過する。【選択図】 図1

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第119条（e）の下に、引用により本明細書中に組み込まれる2014年8月21日出願の米国仮特許出願第62/040,226号の優先権を主張するものである。

（発明の背景）
（1．発明の分野）
本発明は、プリント基板の硬化に関し、詳細には、本発明は、基板にプリントされたUV感受性インクの硬化に関する。

（2．背景）
現在、UV感受性インクは、基板にプリントされ、次いでUV照射されて該インクが硬化され、これによりプリント作業の残りの作業でのひずみが防止される。発光ダイオード（LED）は、放射線を生成するより効率的な手段を可能にするが、使用中に相当な量の熱を発生させる。この発生する熱は、LEDの劣化及びプリント製品の反りやひずみを防止するために該LEDから効率的かつ効果的に除去しなければならない。

（概要）
本発明は、LEDが発生させる熱を効率的かつ効果的に除去する、LEDによる直接UV照射のための装置を提供することによって、産業界の上述の要望を実質的に満たす。この装置は、例えば基板上のプリントされたインクを硬化させるために、電磁エネルギーを生成する複数のLED（アレイ）を備えることができる。このLEDは、該LEDを冷却することができるヒートシンクに取り付けることができる。サイドカバー又は光ガイドを設けることができる。光ガイドとして、サイドカバーは、表面、例えば、硬化させるべき基板に光線を直接誘導することができる。このような誘導される光線は、基板表面に向けられる2次元の実質的に均一な大量の放射線であり得る。本装置は、モジュール式の電気相互接続装置を備えることができる。本装置は、LEDの除去又は追加並びにカバー及びヒートシンクの残りの部分の短縮又は伸長によって短縮又は伸長することができる。

従って、電磁エネルギーを生成して基板に誘導するための装置が提供され、該装置は、ヒートシンク、該ヒートシンクに取り付けられた、複数のLED単位を有するLEDアレイを備え、該ヒートシング及び該LEDアレイがハウジング内に配設され、電力が該LED単位に供給され、電磁エネルギーが該基板に誘導されるときに冷却液が供給されて該ヒートシンク内で循環する。

電磁エネルギーを生成して基板に誘導するための装置を製造する方法も提供され、該方法は、LEDアレイに取り付けられたヒートシンクをハウジング内に収容するステップであって、該LEDアレイが、複数のLED単位を有し、かつ該ヒートシンクに取り付けられ、これにより電力が該LED単位に供給され、かつ電磁エネルギーが該基板に誘導されるときに冷却液が該ヒートシンク内で循環される、該ステップを含む。

基板にプリントされたインクを硬化させる方法もさらに提供され、該方法は、LEDアレイに電力を供給するステップであって、該LEDアレイが、ヒートシンクに取り付けられ、かつハウジング内に収容され、該LEDアレイ、該ヒートシンク、及び該ハウジングが印刷機に取り付けられ、該ヒートシンクが、冷却液を循環させて、該LEDアレイを、例えば所望の温度範囲内に維持する、該ステップを含む。

本発明のこれら及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面の参照により、以下の説明から明らかになるであろう。

（図面の簡単な説明）
図1は、本発明のLEDによる直接照射用の装置の一実施態様である。 図2は、図1の装置の横断面図である。 図3は、図1の装置の縦断面図である。

上記説明した図面は、本発明の単なる例示であり、本発明の範囲を限定することを企図するものではないことを理解されたい。

（詳細な説明）
下面などのような相対語のいかなる言及も、説明の便宜のためであり、本発明又はその構成要素をいずれか1つの位置的又は空間的定位に限定することを意図するものではない。添付の図面における構成要素の全ての寸法は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の一実施態様の潜在的なデザイン及び意図する用途によって異なり得る。

本明細書に開示されるさらなる特徴及び方法はそれぞれ、本発明の改善された装置並びに該装置を製造及び使用するための方法を提供するために他の特徴及び方法と別個に又は共に利用することができる。本明細書に開示される詳細な説明は、本教示の好ましい態様を実施するためのさらなる詳細を当業者に単に教示することが目的であり、本発明の範囲を限定するものではない。従って、以下の詳細な説明で開示される特徴及び方法の特定の組み合わせは、広義で本発明を実施するために必須というわけではなく、このような組み合わせはむしろ、特に本発明の代表的な好ましい実施態様を説明するために単に教示される。

当業者であれば、本発明の様々な実施態様で示される個々の構成要素が、ある程度互換可能であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施態様に追加できる又は他の実施態様と交換できることを容易に理解されよう。

本発明のLEDによる直接UV照射のための装置の一実施態様は、図面に100で示され、この場合はヒートシンク106の下面104に取り付けられたLEDアレイ又はLEDパッケージ102を備える。LEDパッケージ102は、所望の放射線を生成して放射する1つ以上の個々のLED（単位）108を含み得る。LEDパッケージ102及びヒートシンク106は、ハウジング110内に配設されている。そして、ハウジング110は、1つ以上のサイドカバー、例えば112、114、接続キャップ116、及び水戻りキャップ又はエンドキャップ118を備えることができる。図1に最も良く示されているように、ギャップ又は開口120が、サイドカバー112、114の下面123間に画定されている。図示されている実施態様では、LED単位108から放射される放射線は、ギャップ120を通過して基板に衝当し、そして、例えば、該基板にプリントされたUV感受性インクを硬化させる。図示されている実施態様では、ギャップ120の幅122は、所望の像のサイズに適応するように調整することができる。この調整は、製造中に行うことができ、かつ永久的な機能にすることができる、又は当業者であれば、本装置の使用中に所望の像のサイズを形成するためにギャップ幅122の大きさを調整するための構造を容易に形成するであろう。ギャップ120を覆うためにレンズを設けることができ、該レンズは、あらゆる所望の様々な電磁波長の通過を許容する。取り付けスロット124、126は、それぞれのサイドカバー112、114に画定される。

複数、例えば2つの流路130、132を、例えば長手方向に、ヒートシンク106に画定することができる。一方又は両方の流路130、132は、該流路内を循環する流体に接触する表面積を増加させるために冷却フィン134を備えることができ、これによりヒートシンク106から循環中の流体への熱の移動が最大となる。例示的な冷却フィンは、引用により本明細書中に組み込まれている放棄された米国特許出願第12/177,624号に記載されている。

接続キャップ116は、図示されている実施態様では、電源接続部140を有する又は該電源接続部140に取り付け可能であり、かつそれぞれの流入及び流出冷却液（例えば、水）接続部142、144を有する。電源接続部140は、LED単位108及び他の電動機構に電力を供給するためのコネクタを備える。流入及び流出接続部142、144は、流路130、132に流体を供給し、かつ該流路130、132から流体を受け取る。例えば、流入コネクタ142は、流路132に冷却液を供給することができ、かつ流出コネクタ144は、流路134から冷却液を受け取ることができる。流路130、132の一方から冷却液を受け取り、受け取った冷却液を該流路132、130の他方に送達する流路（不図示）が、水戻り/エンドキャップ118内に画定されている。

図2に最も良く示されているように、電気タブコネクタ148、150は、個々のLED単位108から延ばすことができる。例えば、隣接電気タブ148、150は、直列に接続するために互いに反対の極性にすることができる。あるいは、引用により本明細書中に組み込まれている放棄された米国特許出願第14/809,176号に開示され記載されているようなコネクタを、電気タブコネクタ148、150の代わりに使用することができる。

本装置は、取り付けスロット124、126のそれぞれにレール（不図示）を配置するように該装置をスライドさせることによって、例えばUV活性化インクを用いる印刷機に装着される。次いで、装置は、取り付けねじ154、156、158を用いて、又は他の手段によって所定の位置に固定される。LEDパッケージ102は、放射線、例えば任意の所望の1つ又は複数のピークを有するUVスペクトル電磁放射線を放射するために、所望に応じてエネルギーが供給される。このように装着されたら、開口120のギャップ幅122が、特定の用途のため所望の像のサイズを形成するために調整される。流体が流路130、132に供給され、そして該流体が該流路130、132から受け取られ、これによりLEDパッケージ102を所望の動作可能な温度範囲に維持するべく、例えば流入及び流出流体接続部142、144によって循環される冷却液を供給するために外部ポンプ（不図示）を設けることができる。

ヒートシンク106は、任意の適切な温度伝導性材料、例えば、限定されるものではないが、押出しアルミニウム又は銅、又は当業者に公知の熱伝導性ポリマーから形成することができる。適切な非限定のLEDとしては、Nichia NCSU276A及びSemiLEDs EV-U80T-Uが挙げられる。

本発明の装置は、LEDの除去又は追加並びにカバー及びヒートシンクの残りの部分の短縮又は伸長によって短縮又は伸長することができる。硬化される表面は、任意の所望の距離、例えば5mm〜200mmとすることができる。ガラスカバー、レンズ、又は他の光学系が存在する場合は、これらは、個々のLED単位108、他の電気的及び機能的機構を保護し、かつ他の所望の光学的特徴を提供するであろう。

発明の様々な変更が、本発明の精神から逸脱することなく可能であるため、本発明の範囲は、例示及び説明された実施態様に限定されるものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって決まる。

Claims (20)

1. 電磁エネルギーを生成して基板に誘導するための装置であって：
   ヒートシンク；
   該ヒートシンクに取り付けられた、複数のLED単位を有するLEDアレイを備え；
   該ヒートシンク及び該LEDアレイが、電力が該LED単位に供給され、かつ該LEDアレイから放射される電磁エネルギーが該基板に誘導されるときに冷却液が該ヒートシンク内で循環するようにハウジング内に配設されている、前記装置。
2. 複数の流路が前記ヒートシンク内に画定されている、請求項1記載の装置。
3. 冷却液が、前記流路内で循環する、請求項2記載の装置。
4. 前記流路の1つが、冷却フィンを画定する、請求項2記載の装置。
5. 前記LED単位が、反対の電気極性の隣接タブコネクタを接続する一対の電気タブコネクタを備える、請求項1記載の装置。
6. 前記ハウジングが、1つ以上のサイドカバー、接続キャップ、及びエンドキャップを備える、請求項1記載の装置。
7. 電力が、前記接続キャップによって前記LEDアレイに供給される、請求項6記載の装置。
8. 前記接続キャップが、電力接続部、流入接続部、及び流出接続部を備え、電力が、該電力接続部から前記LEDアレイに供給され、冷却液が、該流入接続部及び該流出接続部によって前記ヒートシンクに供給され、かつ該ヒートシンクから受け取られる、請求項6記載の装置。
9. 前記LED単位から放射されて前記基板に誘導される電磁放射線がギャップを通過するように、前記ギャップが、前記1つ以上のサイドカバー内に画定されている、請求項6記載の装置。
10. 前記ギャップが、前記放射線を所望のパターンで基板に誘導するように像のサイズを提供する寸法である、請求項9記載の装置。
11. 電磁エネルギーを生成して基板に誘導するための装置を製造する方法であって、LEDアレイに取り付けられたヒートシンクをハウジング内に収容するステップであって、該LEDアレイが、複数のLED単位を有し、かつ該ヒートシンクに取り付けられ、これにより電力が該LED単位に供給され、かつ電磁エネルギーが該基板に誘導されるときに冷却液が該ヒートシンク内で循環される、該ステップを含む、前記方法。
12. 前記収容されたヒートシンクが、複数の流路を画定し、冷却液が、該流路内を循環する、請求項11記載の方法。
13. 前記流路の1つが、冷却フィンを画定する、請求項12記載の方法。
14. 前記LED単位のそれぞれが、一対の電気タブコネクタを備え、各電気タブコネクタが、該LED単位の反対の極に電気的に接続されており、反対の極性の隣接電気タブコネクタを直列に電気的に接続するステップを含む、請求項11記載の方法。
15. 前記ハウジングが、ギャップを画定し、前記LEDアレイによって生成される電磁エネルギーが、該ギャップを通過して前記基板に誘導される、請求項11記載の方法。
16. 基板にプリントされたインクを硬化させる方法であって、LEDアレイに電力を供給するステップであって、該LEDアレイが、ヒートシンクに取り付けられ、かつハウジング内に収容され、該LEDアレイ、該ヒートシンク、及び該ハウジングが印刷機に取り付けられ、該ヒートシンクが、冷却液を循環させて該LEDアレイから熱を除去する、該ステップを含む、前記方法。
17. 冷却液が、前記ヒートシンク内に画定された一対の流路内で循環される、請求項16記載の方法。
18. 前記LEDアレイによって生成されるUV光が、前記ハウジング内に画定されたギャップを通過して前記基板に誘導される、請求項16記載の方法。
19. 前記ギャップが、前記基板上に像のサイズを形成する寸法である、請求項18記載の方法。
20. 冷却液を循環させて前記LEDアレイから前記ヒートシンクに熱を移動させ、そして該移動させた熱を該循環冷却液に移動させるステップをさらに含む、請求項16記載の方法。

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