JP6787219B2 - 照射ユニット、及び照射装置 - Google Patents
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Description
また、列状に配列された複数のLEDと、これらのLEDの光を所定焦点に向けて反射する反射部材と、これらのLEDの直射光成分を反射部材の所定焦点に集光するロッドレンズと、を備え、所定焦点で集光する線状光を照射対象物に照射する照射装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
これらの照射装置は、印刷装置やフィルム製造装置といった各種の装置に幅広く用いられている。
また、特許文献2の照射装置では、LEDの配列数を増やし難く、特許文献1に比べてピーク照度を上げ難い。さらに、LEDの配置密度を高めてピーク照度を上げる構成においては、LEDの冷却性能も高める必要が生じ、照射装置の大型化を招く。
図1は、本実施形態に係る紫外線照射装置1の構成を示す側面図である。
紫外線照射装置1は、紫外線硬化性インキを用いたオフセット印刷装置にインターデッキUV乾燥装置として組み込まれ、印刷物の印刷面W(図5)に塗布された紫外線硬化インキを紫外線照射により硬化させる。
図1に示すように、本実施形態の紫外線照射装置1は、筐体2と、電力供給機構4と、吸気ファン6と、排気ファン8と、を備えている。
筐体2は、ケース本体10と、天面板12と、底面板14と、を備えている。
ケース本体10は、天面側が開放した直方体形状の箱体であり、両側の側面2C、及び2Bにはファン取付孔15が形成され、それぞれのファン取付孔15には、上記吸気ファン6、及び排気ファン8が取り付けられている。
図2、及び図3に示すように、筐体2には、複数(図示例では3個)の照射ユニット30と、これら照射ユニット30が取り付けられる取付部材32と、が収められている。
取付部材32は、照射ユニット30のそれぞれを筐体2の長手方向Aに連接状態で保持する部材である。具体的には、取付部材32は、筐体2の側面2B、2Cに対面配置される一対の側板34B、34Cと、これら側板34B、34Cの間に延びる一対の支柱36、36と、取付板62と、を備え、当該取付板62に照射ユニット30が固定されている。
具体的には、支柱36、36は、照射ユニット30の底面の側に配置され、照射ユニット30のそれぞれに亘って延在した中空管体であり、支柱36、36が接続された側板34Bには、吸気ファン6によって導入された外気を、支柱36、36の内部に導入する導入口38が設けられている。また支柱36、36には、照射ユニット30との対向面36Aに、多数の吹出孔40が形成されており、導入口38から導入された冷却風が、対向面36Aに対向した照射ユニット30に向かって吹出孔40から吹き出され、各照射ユニット30が冷却風によって空冷される。
さらに、本実施形態では、放熱フィン42の各々の板面42Bが、冷却風の吹出方向B(筐体2の底面2Dから天面2Aに向かう方向)に平行に設けられており、それぞれの吹出孔40から吹き出した冷却風同士の混合が、放熱フィン42を抜けるまで抑えられている。これにより、照射ユニット30ごとの冷却風の熱的な独立性が高められる。
また、支柱36、36の各吹出孔40からの風量を略均一にするように、吸気ファン6、及び排気ファン8の回転数(吸気能力、排気能力)のバランスが調整されている。
これにより、各照射ユニット30が、互いに熱的に独立した冷却風で、なおかつ、略均等な風量で空冷されることとなる。
照射ユニット30は、図4、及び図5に示すように、一対のベース体50と、発光部60が設けられた一対の実装基板52と、発光部60に対向する一対の第1反射面55が形成された第1反射体54と、を備え、これらが照射ユニット30の光軸であるユニット光軸Kについて線対称に配置されている。また、照射ユニット30は、一対のベース体50の各々に、発光部60に対向する後述の第2反射面57が設けられている。そして、発光部60のそれぞれの紫外線は、対向位置の第1反射面55、及び第2反射面57によって配光制御され、ユニット光軸Kの上の所定照射位置Tに向けて、ユニット光軸Kに垂直な方向に延びた線状に照射される。
実装基板52は、長く延びた矩形状の基板であり、その実装面58には、図4に示すように、発光部60が設けられている。発光部60は、実装基板52が延びる方向に沿って列状に配置された多数の紫外線LEDを有し、各紫外線LEDの発光によって紫外線を線状に放射する。発光部60の光軸である発光部光軸Pは、図5に示すように、実装面58に対して略垂直である。一対の実装基板52は、ユニット光軸Kを挟んで、発光部60を対向させ、なおかつ互いの実装面58が平行に配置されており、実装基板52のそれぞれの発光部光軸Pが、ユニット光軸Kに垂直であり、かつ互いに同一軸線M1に位置するようになっている。
本実施形態では、ベース体50は、アルミニウム等の高熱伝導性材料から成り、上述の基板取付面56、第2反射面57、及び多数の放熱フィン42を有した一体成型物である。これにより、例えば放熱フィン42を別部材で形成した場合に比べ、基板取付面56、及び第2反射面57と、放熱フィン42との間の熱抵抗が抑えられるので、高い放熱性能が得られている。
取付板62は、一対のベース体50の間の上記通風空間39に配置され、筐体2の長手方向Aに延びる矩形状の板材であり、前掲図2に示すように、取付部材32の側板34B、34Cに支持されている。また、取付板62は、第1反射体54が取り付けられた面と反対側の面に、照射ユニット30ごとに端子台64が設けられており、各端子台64には、給電ケーブル20が電気的に接続される。なお、取付板62を、取付部材32ではなく、一対のベース体50に保持させてもよい。
同図に示すように、実装基板52の発光部60は、発光部光軸Pを中心とした所定の放射角θを有し、照射ユニット30では、この放射角θの範囲内の略全ての紫外線が、発光部60の対向位置にある第1反射面55、及び第2反射面57で配光制御される。
具体的には、放射角θのうちの第1範囲α1の紫外線が第1反射面55に入射して配光制御され、残りの第2範囲α2の紫外線が第2反射面57に入射して配光制御される。
係る配光制御を実現するために、第1範囲α1と第2範囲α2を分ける直線M2の上に、第1反射面55の下端部55Aと、第2反射面57の上端部57Aが位置し、放射角θの全ての紫外線が第1反射面55、及び第2反射面57のいずれかに入射するようになっている。
そして、この構成においては、それぞれの実装基板52から放射された第2範囲α2の紫外線が、その実装基板52と同じ側に配置されている第2反射面57に遮蔽されることなく空間Qを通って、その実装基板52の対向位置にある第2反射面57に入射し、配光制御されることとなる。
また本実施形態では、図5に示すように、一対の第2反射面57のそれぞれは、一対の実装基板52の離間距離Lに合わせ、当該離間距離Lと概ね同じ距離で離間配置されているので、第1反射面55から第2反射面57を離間しても、照射ユニット30の幅の増大が抑えられる。
さらに、一対の実装基板52は、互いに平行に配置されているので、両者が傾斜して配置されているに比べ、照射ユニット30の幅が狭められる。
具体的には、第1反射面55、及び第2反射面57は、第1焦点f1が発光部60に設定され、第2焦点f2が所定照射位置Tに設定された楕円反射面に形成されている。これにより、図6に示すように、第1反射面55、及び第2反射面57の各々に入射して反射した紫外線Ia、Ibは、いずれも第2焦点f2である所定照射位置Tに集光される。
また、この所定照射位置Tには、一対の実装基板52の各々の発光部60の紫外線が重ねて照射されるので、発光部60が1つの場合よりも、所定照射位置Tでの光量を倍増させることができる。
これにより、互いに連続した第1反射面55、及び第2反射面57を、発光部60の各々の対向位置に配置して配光制御する構成に比べ、照射ユニット30の幅(実装基板52の離間方向の距離)が狭められ、紫外線照射装置1のコンパクト化が可能になる。
また、一対の発光部60の各々の紫外線が所定照射位置Tに照射されるので、発光部60が1つの構成に比べ、所定照射位置Tでのピーク照度が高められる。
これにより、照射ユニット30のそれぞれを個別に冷却風で冷却できる。
上述した実施形態では、照射ユニット30の第1反射面55、及び第2反射面57がいずれも、対向位置の発光部60の光を所定照射位置Tに集光する楕円反射面である場合を例示した。しかしながら、これに限らず、第2反射面57は、平面や、第1反射面55とは異なる曲面であってもよい。また、第1反射面55の集光位置が所定照射位置Tと異なってもよい。
照射ユニット130は、ユニット光軸Kを中心とした所定幅Rの紫外線を、線状に出射する。
具体的には、第1反射面155は、発光部60を第1焦点f1とし、照射ユニット130の内部に第2焦点f2を有する楕円反射面に形成されており、発光部60の紫外線Iaを所定照射位置Tに向かって、幅方向(一対の実装基板52の離間方向)に拡げて出射する。第2反射面157は平面反射面であり、当該第2反射面157もまた発光部60の紫外線Ibを所定照射位置Tに向かって、幅方向に拡げて出射する。
これら第1反射面155、及び第2反射面157の反射による配光制御により、所定照射位置Tには、幅方向に所定幅Rに拡がった紫外線が線状に照射される。
図8は、本変形例に係る照射ユニット230の構成を示す図である。
図8に示すように、照射ユニット230の放熱フィン242が、この長手方向Aに延び、それぞれの放熱フィン242が筐体2の長手方向Aに流れる冷却風に曝される構成であってもよい。
本変形例の照射ユニット230では、放熱フィン242が一体形成された放熱フィンユニット243が、ベース体250と別体に形成されている。
図9は、本変形例に係る照射ユニット330の構成を示す図である。
図9に示すように、照射ユニット330が、放熱フィンに代えて、冷却水等の冷媒が流通する複数の冷却管370を冷却手段として備え、当該冷媒によって冷却されてもよい。照射ユニット330では、ベース体350は、実装基板52の裏側に、分離可能なパーツ351を備え、当該パーツ351とベース体350とで冷却管370が挟持され、当該ベース体350の内部に収められる。これにより、冷却管370の冷媒が実装基板52の近くを流れるので、実装基板52の発光部60の熱が効率良く冷媒に回収される。
また、紫外線照射装置1は、印刷装置の他にも、例えばフィルム製造装置などの任意の装置に組み込んで使用できる。
2 筐体
6 吸気ファン
8 排気ファン
30、130、230、330 照射ユニット
32 取付部材
36 支柱(管体)
39 通風空間
40 吹出孔
42、242 放熱フィン
50、250、350 ベース体
52 実装基板
54 第1反射体
55、155 第1反射面
56 基板取付面
57、157 第2反射面
60 発光部
243 放熱フィンユニット
370 冷却管
A 長手方向
B 吹出方向
K ユニット光軸
L 離間距離
P 発光部光軸
Q 空間
T 所定照射位置
f1 第1焦点
f2 第2焦点
θ 放射角
Claims (11)
- 所定照射位置に光を照射する照射ユニットにおいて、
それぞれが発光素子を含み、所定の放射角で光を放射する発光部を有し、それぞれの前記発光部を互いに対向させて配置された一対の実装基板と、
前記実装基板の発光部の各々の対向位置のそれぞれに設けられ、対向位置の前記発光部の光を配光制御する第1反射面、及び第2反射面と、
を備え、
前記第1反射面のそれぞれには、
対向位置の前記発光部から前記所定の放射角のうちの第1範囲の光が入射し、
前記第2反射面のそれぞれは、
前記第1反射面よりも前記所定照射位置の側に位置し、
対向位置の前記発光部から他方の前記発光部の側に前記第1反射面から離間することで前記第1反射面との間に空間をあけて配置され、なおかつ、前記第1範囲と、当該第1範囲を除く残りの範囲である第2範囲とに前記所定の放射角を分ける線分上に、前記第1反射面に近い側の端部が位置し、
前記発光部の各々から前記第2範囲の光が前記空間を通って対向位置の前記第2反射面に入射し配光制御される
ことを特徴とする照射ユニット。 - 一対の前記第2反射面は、前記一対の実装基板の離間距離に合わせて離間配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の照射ユニット。
- 前記一対の実装基板は、互いに平行に配置されている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の照射ユニット。
- 前記発光部の所定の放射角の範囲の光は全て、前記第1反射面、及び前記第2反射面のいずれかに入射する、ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の照射ユニット。
- 前記発光部には、複数の前記発光素子が列状に配列され、
前記所定照射位置に向けて線状に光を照射する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の照射ユニット。 - 前記第1反射面、及び前記第2反射面は、対向位置の前記発光部の光を前記所定照射位置に集光する楕円反射面である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の照射ユニット。 - 前記第1反射面は、対向位置の前記発光部を前記所定照射位置に集光する楕円反射面であり、
前記第2反射面は、平面、或いは、前記第1反射面とは異なる曲面である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の照射ユニット。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の複数の照射ユニットと、
前記照射ユニットのそれぞれを冷却する冷却手段と、を備え、
前記照射ユニットのそれぞれは、連接配置され、
前記冷却手段は、前記照射ユニットのそれぞれに冷却風を吹き付けて空冷し、又は、前記照射ユニットのそれぞれの内部に冷媒を通して冷却する
ことを特徴とする照射装置。 - 前記冷却手段は、
前記照射ユニットの各々に亘って延在し、外気が導入さる管体を備え、
前記管体には、前記外気を吹き付ける吹出孔が前記照射ユニットごとに設けられている
ことを特徴とする請求項8に記載の照射装置。 - 前記照射ユニットのそれぞれは、前記実装基板が取り付けられるベース体を備え、
前記ベース体は、前記冷却風が吹き付けられる放熱フィンを備えた一体成型物である、
ことを特徴とする請求項9に記載の照射装置。 - 前記放熱フィンは、前記冷却風の吹出方向に平行に設けられている、ことを特徴とする請求項10に記載の照射装置。
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