JP6423301B2 - 光照射装置および印刷装置 - Google Patents
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Description
図1に示す光照射装置1は、例えば、紫外線硬化型インクを使用するオフセット印刷装置やインクジェット印刷装置等の印刷装置に組み込まれて、対象物(記録媒体)に紫外線硬化型インクを被着した後に紫外線を照射することで、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線発生光源として機能する。
光照射モジュール2は、複数の発光素子20を基板10の一方主面11aに配置した光照射デバイス3と、光照射デバイス3を第1主面5aに配置した放熱用部材5と、放熱用部材5の第1主面5aの反対側に位置する第2主面5bに接続された、放熱用部材5の内部に設けられた流路5cに冷媒を供給するための供給用冷却配管6aおよび流路5cから冷媒を排出するための排出用冷却配管6bと、光照射デバイス3に接続された、光照射デバイス3に電力を供給するための電気配線7と、第2主面5bに対向して配置されたカバー8とを有する。さらに、光照射モジュール2は、光照射デバイス3(発光素子20)からの発光、言い換えれば光照射デバイス3(発光素子20)による照射を制御する制御部60を備えている。制御部60の詳細については後述する。
光照射デバイス3は、複数の発光素子20を有しており、紫外線などの発生光源として機能する。光照射デバイス3の詳細については後述する。
放熱用部材5は、光照射デバイス3の支持体として、また光照射デバイス3が発する熱を外部へ放熱する放熱体として機能する。この放熱用部材5の形成材料としては、熱伝導率の大きい材料が好ましく、例えば種々の金属材料、セラミックスおよび樹脂材料が挙げられる。本例の放熱用部材5は、銅によって形成されている。
放熱用部材5の第2主面5bに設けられた供給口5dおよび排出口5eには、それぞれ供給用冷却配管6aおよび排出用冷却配管6bが接続されている。
カバー8は、第2主面5bに対向して配置されており、第2主面5bに接続された供給用冷却配管6aおよび排出用冷却配管6bならびに電気配線7が貫通した貫通孔8aを有している。なお、電気配線7は、貫通孔8aを貫通した電気配線用端子を介してカバー8の両側に設けられていてもよい。カバー8は、後に説明する筐体4に当接されることによって、光照射デバイス3、放熱用部材5、供給用冷却配管6aおよび排出用冷却配管6bの一部、電気配線7の一部を光照射装置1の外部環境から保護する機能を有する。
図3および図4に示す光照射デバイス3は、一方主面11aに複数の開口部12を有する基板10と、各開口部12内に設けられた複数の接続パッド13と、基板10の各開口部12内に配置され、接続パッド13に電気的に接続された複数の発光素子20と、各開口部12内に充填され、発光素子20を被覆する封止材30と、各開口部12に対応した光学レンズ16とを備えている。
基板10は、第1の絶縁層41および第2の絶縁層42が積層されてなる積層体40と、発光素子20同士を接続する電極配線50とを備え、一方主面11a側から平面視して矩形状であり、この一方主面11aに設けられた開口部12内で発光素子20を支持している。
接続パッド13は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)および銅(Cu)などの金属材料からなる金属層によって形成されている。なお、必要に応じて、金属層上に、ニッケル(Ni)層、パラジウム(Pd)層および金(Au)層などをさらに積層してもよい。かかる接続パッド13は、はんだ、金(Au)線、アルミ(Al)線などの接合材15によって発光素子20に接続される。
また、発光素子20は、例えば、ガリウム砒素(GaAs)や窒化ガリウム(GaN)などの半導体材料からなるp型半導体層およびn型半導体層をサファイア基板などの素子基板21上に積層してなる発光ダイオードや、半導体層が有機材料からなる有機EL素子などによって構成されている。
そして、かかる発光素子20は、上述した封止材30によって封止されている。
そして、光学レンズ16は、封止材30上にレンズ接着剤17を介して発光素子20を覆うように配設される。本例の光照射デバイス3では、光学レンズ16に平凸レンズを用いている。つまり、本例の光学レンズ16は一方主面が凸状に、他方主面が平面状になっており、他方主面から一方主面に向かって断面積は小さくなっている。
制御部60は、上述の通り、光照射デバイス3(発光素子20)からの発光、言い換えれば光照射デバイス3(発光素子20)による照射を制御する。制御部60は、発光素子20による照射条件、すなわち波長分布特性、および発光強度(各波長域の発光強度)などを制御することができる。また、複数の発光素子20に入力する駆動電流の大きさを調整することもできる。
ぞれの光照射デバイス3が有する複数の発光素子20は、図7(a)および図9(a)に示すように、搬送方向である第1方向D1と直交する第2方向D2に沿って配列している。
御で駆動する場合は、ハイレベルの電圧がVrefになるようなパルス信号を誤差増幅器に入力する。パルス信号がローレベルのときは、MOSFETのドレインD−ソースS間に電流は流れず、発光素子は消灯し、パルス信号がハイレベルのときはMOSFETのドレインD−ソースS間に電流が流れ、発光素子は点灯する。
Ton B=Toff A+Tf+Tr
本実施形態の光照射装置1において、制御部60による制御は、例えば図8に示すように行なうことができる。すなわち、制御部60によって光照射デバイス3の照射を制御することによって、第1光照射デバイス3Aおよび第2光照射デバイス3Bは交互に照射していない時間を有するとともに、第1光照射デバイス3Aおよび第2光照射デバイス3Bは同時に照射している時間を有するようにすることができる。また、第1光照射デバイス3Aおよび第2光照射デバイス3Bは、照射しない時間と照射する時間とを交互に有する。
B=450+50+50=550μsec、Toff B=350μsecとなる。すなわちIBのDutyは60%となる。
AとVref Bの入力のタイミングを適宜調整することによって、IAのON時間Ton AとIBのON時間Ton Bとが連続的に出力されるように制御することができる。これにより、被照射媒体への照射において、連続的に定格電流以上の状態を維持することが可能となる。しかも、発光素子をPWM制御で駆動し、且つ、被照射媒体が高速で搬送される場合においても、高い駆動電流を連続的に出力することができ、被照射媒体に照射ムラが発生することを効果的に抑制することが可能となる。
と第4光照射デバイス3Dによる照射光の第4波長とが同じであり、第1波長と第3波長とが異なる。
筐体4は、このように配列した複数の光照射モジュール2の一部を少なくとも収容する。本例において一部とは、具体的には、光照射デバイス3とカバー8とを含む領域である。つまり、カバー8を貫通してカバー8の光照射デバイス3と反対側に位置する供給用冷却配管6aおよび排出用冷却配管6bならびに電気配線7は、筐体4に収容されず、筐体4の外部に配置されることになる。
本発明の印刷装置の実施の形態の一例として、図5および図6に示した印刷装置200を例に挙げて説明する。図6(b)は、図6(a)の光照射装置1を含む部分を拡大した図である。
搬送部210は、記録媒体250を印刷部220、光照射装置1の順に通過するように搬送するためのものであり、載置台211と、互いに対向配置され、回転可能に支持された一対の搬送ローラ212とを含んで構成されている。この搬送部210は、載置台211によって支持された記録媒体250を一対の搬送ローラ212の間に送り込み、この搬送ローラ212を回転させることにより、記録媒体250を搬送方向(第1方向)D1へ送り出すためのものである。
印刷部220は、搬送部210を介して搬送される記録媒体250に対して、感光性材料を付着させる機能を有している。この印刷部220は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体250に向けて吐出し、記録媒体250に被着させるように構成されている。本例では、感光性材料として紫外線硬化型インクを採用している。この感光性材料としては、紫外線硬化型インクの他に、例えば感光性レジストあるいは光硬化型樹脂などが挙げられ
る。
印刷装置200において、光照射装置1は、搬送部210を介して搬送される記録媒体250に付着した感光性材料を感光させる機能を担っている。この光照射装置1は、印刷部220に対して搬送方向D1の下流側に設けられている。また、印刷装置200において、発光素子20は、記録媒体250に付着した感光性材料を露光する機能を担っている。
制御機構230は、光照射装置1の発光を制御する機能を担っており、上述の制御部60を有する。この制御機構230のメモリには、印刷部220から吐出されるインク滴を硬化するのが比較的良好になるような光の特徴を示す情報が格納されている。この格納情報の具体例を挙げると、吐出するインク滴を硬化するのに適した波長分布特性、および発光強度(各波長域の発光強度)を表す数値が挙げられる。本例の印刷装置200では、この制御機構230を有することによって、制御機構230の格納情報に基づいて、複数の発光素子20に入力する駆動電流の大きさを調整することもできる。このことから、本例の印刷装置200によれば、使用するインクの特性に応じた適正な紫外線照射エネルギーで光を照射することができ、比較的低エネルギーの光でインク滴を硬化させることができる。
2 光照射モジュール
3 光照射デバイス
3A 第1光照射デバイス
3B 第2光照射デバイス
3C 第3光照射デバイス
3D 第4光照射デバイス
4 筐体
4a サイドカバー(サイド部材)
4b アンダーカバー
4c 第1開口
4d トップカバー
4f 第2開口
5 放熱用部材
5a 第1主面
5b 第2主面
5c 流路
5d 供給口
5e 排出口
5f 端面
6a 供給用冷却配管
6b 排出用冷却配管
7 電気配線
8 カバー
8a 貫通孔
9 保護部材
10 基板
11a 一方主面
11b 他方主面
12 開口部
13 接続パッド
14 内周面
15 接合材
16 光学レンズ
17 レンズ接着剤
20 発光素子
20a 第1発光素子
20b 第2発光素子
21 素子基板
22 半導体層
23,24 素子電極
30 封止材
40 積層体
41 第1の絶縁層
42 第2の絶縁層
50 電極配線
60 制御部
200 印刷装置
210 搬送部
211 載置台
212 搬送ローラ
220 印刷部
220a 吐出孔
230 制御機構
250 記録媒体(被照射媒体)
D1 第1方向(搬送方向)
D2 第2方向
Claims (11)
- 第1方向に進行する被照射媒体の前記第1方向に配列し、前記被照射媒体に対して光を照射する、複数の光照射デバイスと、
前記複数の光照射デバイスのそれぞれによる照射を制御する、制御部と、を備え、
前記複数の光照射デバイスは、第1光照射デバイスおよび第2光照射デバイスを有し、
前記第1光照射デバイスおよび前記第2光照射デバイスは、交互に照射強度が大きい時間と照射強度が小さい時間とを有し、
前記第1光照射デバイスおよび前記第2光照射デバイスは同時に照射している時間を有する、光照射装置。 - 前記第1光照射デバイスの前記照射強度が大きい時間と前記第2光照射デバイスの前記照射強度が小さい時間とが重なる、請求項1に記載の光照射装置。
- 前記第1光照射デバイスの前記照射強度が小さい時間と前記第2光照射デバイスの前記照射強度が大きい時間とが重なる、請求項1に記載の光照射装置。
- 前記複数の光照射デバイスは、前記被照射媒体に対してそれぞれが照射している時間が交互に繰り返される、請求項1〜3のいずれかに記載の光照射装置。
- 前記複数の光照射デバイスは、前記被照射媒体に対してそれぞれが照射している時間が互いにずれている、請求項1〜4のいずれかに記載の光照射装置。
- 前記複数の光照射デバイスはそれぞれ、前記第1方向と直交する第2方向に配列した複数の発光素子を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の光照射装置。
- 前記第1光照射デバイスに含まれる前記複数の発光素子は、第1発光素子と第2発光素子とを有し、
前記第1発光素子による照射光の波長と前記第2発光素子による照射光の波長とが異なる、請求項6に記載の光照射装置。 - 前記第2光照射デバイスに含まれる前記複数の発光素子は、前記第1発光素子と前記第2発光素子とを有する、請求項7に記載の光照射装置。
- 前記第1光照射デバイスの前記被照射媒体に対する第1照射領域と、前記第2光照射デ
バイスの前記被照射媒体に対する第2照射領域とは重複する、請求項1〜8のいずれかに記載の光照射装置。 - 前記複数の光照射デバイスは、第3光照射デバイスおよび第4光照射デバイスをさらに有し、
前記第1光照射デバイスによる照射光の第1波長と前記第2光照射デバイスによる照射光の第2波長とが同じであり、
前記第3光照射デバイスによる照射光の第3波長と前記第4光照射デバイスによる照射光の第4波長とが同じであり、
前記第1波長と前記第3波長とが異なる、請求項1〜9のいずれかに記載の光照射装置。 - 記録媒体に対して印刷を行なう印刷部と、
印刷された前記記録媒体に対して光を照射する請求項1〜10のいずれかに記載の光照射装置と、を備える、印刷装置。
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