JP7043442B2 - 光照射装置 - Google Patents
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Description
本発明は、搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置に関する。
従来、紫外光の照射によって硬化するＵＶインクを用いて印刷を行なう印刷装置が知られている。このような印刷装置では、ヘッドのノズルから媒体にインクを吐出した後、媒体に形成されたドットに紫外光を照射する。紫外光の照射により、ドットが硬化して媒体に定着するので、液体を吸収しにくい媒体に対しても良好な印刷を行うことができる。
このような印刷装置に用いられる紫外光照射装置においては、近年、消費電力の削減、長寿命化、装置サイズのコンパクト化の要請から、従来の放電ランプに替えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を光源として利用したものが実用に供されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の光照射装置は、筐体内にワーク配置空間を有し、ワーク配置空間を通過するワークに対して、複数のＬＥＤ素子からの紫外線を照射し、ワーク上の紫外線硬化樹脂を硬化させる。
特許文献１の構成によれば、ワーク配置空間（つまり、筐体内の空間）を通過するワークに対して、紫外光を照射するため、ワーク配置空間の外側に紫外線が漏れ出ることが一応防止される。しかしながら、ワーク配置空間という閉空間内で紫外線を照射すると、ワーク配置空間内の筐体部やワーク自体等、様々な箇所で紫外線が反射するため、ワーク配置空間の外側に紫外線が漏れ出ることを完全に防止するのは困難である。また、ワーク配置空間内の筐体部に紫外線があたると、筐体が発熱し、筐体を触れなくなるといった問題も発生する。
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、光照射装置の外側に紫外線が漏れ出るのを確実に防止するとともに、筐体の発熱をも防止する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、第１方向に沿って搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置であって、複数のＬＥＤ素子を有し、第１方向と直交する第２方向から照射対象物に光を照射する光源ユニットと、照射対象物の搬送路を挟んで光源ユニットと対向して配置され、光源ユニットから照射された光が外部に漏れないように遮光する遮光ユニットと、を備え、遮光ユニットは、光源ユニットから照射された光を吸収する光吸収部材と、光吸収部材の少なくとも一部を収容して、支持する筐体と、筐体と光吸収部材との間に形成され、冷却風が流れる風洞と、を有し、筐体は、搬送路側に開口を有する箱形の形状を呈し、該開口の少なくとも一部に、外部から風洞内に空気を導入する第１の吸気口が形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、遮光ユニットは、光吸収部材によって光源ユニットから照射された光を吸収するため、光照射装置の外側に紫外線が漏れ出るのが防止される。また、筐体と光吸収部材との間を冷却風が流れるため、遮光ユニットの発熱も防止される。
また、筐体は、第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向の一端部に、外部から前記風洞内に空気を導入する第２の吸気口を有することが望ましい。
また、筐体は、第１方向及び第２方向と直交する第３方向の他端部に、風洞内の空気を外部に排気する排気ファンを有するように構成することができる。
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、第１方向に沿って搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置であって、複数のＬＥＤ素子を有し、第１方向と直交する第２方向から照射対象物に光を照射する光源ユニットと、照射対象物の搬送路を挟んで光源ユニットと対向して配置され、光源ユニットから照射された光が外部に漏れないように遮光する遮光ユニットと、を備え、遮光ユニットは、光源ユニットから照射された光を吸収する光吸収部材と、光吸収部材の少なくとも一部を収容して、支持する筐体と、筐体と光吸収部材との間に形成され、冷却風が流れる風洞と、を有し、光吸収部材は、搬送路側に開口を有する箱形の形状を呈し、筐体との間に所定の間隔を空けて筐体に取り付けられていることを特徴とする。また、この場合、光吸収部材は、内面に黒色の無電解ニッケルめっき、又はクロムめっきを有することが望ましい。
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、第１方向に沿って搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置であって、複数のＬＥＤ素子を有し、第１方向と直交する第２方向から照射対象物に光を照射する光源ユニットと、照射対象物の搬送路を挟んで光源ユニットと対向して配置され、光源ユニットから照射された光が外部に漏れないように遮光する遮光ユニットと、を備え、遮光ユニットは、光源ユニットから照射された光を吸収する光吸収部材と、光吸収部材の少なくとも一部を収容して、支持する筐体と、筐体と光吸収部材との間に形成され、冷却風が流れる風洞と、を有し、光源ユニットと遮光ユニットの一端部が、ヒンジを介して接続されていることを特徴とする。
また、光源ユニットから出射される光が紫外光であることが望ましい。
以上のように、本発明によれば、光照射装置の外側に紫外線が漏れ出るのを確実に防止するとともに、筐体の発熱をも防止する光照射装置が実現される。
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の構成を示す図であり、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は正面図である。また、図２は、図１（ｂ）のＢ－Ｂ線断面図であり、図３は、図１（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図１から図３に示すように、光照射装置１は、搬送される照射対象物Ｐ（例えば、記録媒体等）の表面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる装置であり、照射対象物Ｐの上方に配置される光源ユニット１０と、照射対象物Ｐの搬送路４０を挟んで光源ユニット１０と対向して配置される遮光ユニット２０と、から構成されている。なお、本明細書においては、光源ユニット１０から出射されるライン状の紫外光の長手方向をＸ軸方向、照射対象物Ｐの搬送方向をＹ軸方向、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２、図３に示すように、光源ユニット１０は、Ｘ軸方向に沿ってライン状の紫外光を出射する装置であり、基板１３と、基板１３上に配置された複数のＬＥＤ素子１４と、冷却装置１５と、これらを収容するケース１１等から構成されている。
ケース１１は、底面（図１乃至３において下側の面）に開口を有する金属製の箱形筐体であり、底面の開口にはガラス製の窓部材１２が嵌め込まれている（図２、３）。また、本実施形態のケース１１の底面には、窓部材１２を挟むように、一対の遮光板１７が配置されている。各遮光板１７は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で規定される矩形板状の金属製の部材であり、ケース１１からＹ軸方向及びＹ軸方向と相反する方向にそれぞれ突出するように取り付けられている。各遮光板１７の遮光ユニット２０と対向する面（つまり、Ｚ軸方向側の面）は、黒色の無電解ニッケルめっきやクロムめっきなどが施されており、光源ユニット１０からの紫外光が照射対象物Ｐにあたって反射したとしても、各遮光板１７で該反射光を吸収し、光照射装置１の外部に漏れないように構成している。
基板１３は、熱伝導率の高い材料（例えば、窒化アルミニウム）で形成された、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で規定される矩形状の配線基板である。図２、３に示すように、基板１３の表面には、複数のＬＥＤ素子１４が、例えば、１５０個（Ｘ軸方向）×４列（Ｙ軸方向）の態様で並び、ＣＯＢ（Chip On Board）実装されている。基板１３上には、各ＬＥＤ素子１４に電力を供給するためのアノードパターン（不図示）及びカソードパターン（不図示）が形成されており、各ＬＥＤ素子１４は、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれ電気的に接続されている。また、基板１３は、不図示の配線ケーブルによってドライバ回路（不図示）と電気的に接続されており、各ＬＥＤ素子１４には、アノードパターン及びカソードパターンを介して、ドライバ回路から駆動電流が供給されるようになっている。各ＬＥＤ素子１４に駆動電流が供給されると、各ＬＥＤ素子１４からは駆動電流に応じた光量の紫外光（例えば、波長３６５ｎｍ）が出射され、光源ユニット１０からはＸ軸方向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素子１４は、略一様な光量の紫外光を出射するように各ＬＥＤ素子１４に供給される駆動電流が調整されており、光源ユニット１０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光量分布を有している。
冷却装置１５は、基板１３の裏面に密着するように配置され、各ＬＥＤ素子１４で発生した熱を放熱する、いわゆる空冷ヒートシンクである。冷却装置１５は、アルミニウムや銅等の熱伝導性の良好な材料からなる複数の放熱フィン１６と、冷却ファン（不図示）等を備え、冷却ファンによって生成される気流によって、複数の放熱フィン１６が一様に冷却されるようになっている。
光源ユニット１０に電力が供給され、各ＬＥＤ素子１４から紫外光が出射されると、ＬＥＤ素子１４の自己発熱により温度が上昇し、発光効率が著しく低下するといった問題が発生するが、本実施形態においては、冷却装置１５によって各ＬＥＤ素子１４が一様に冷却されるため、かかる問題の発生が抑制される。
図４、図５は、本実施形態の遮光ユニット２０の構成を説明する図であり、図４は図１（ｂ）のＣ－Ｃ線断面図であり、図５は分解斜視図である。なお、図５においては、説明の便宜のため、遮光板２７を省略して示している。図２、図３に示すように、遮光ユニット２０は、搬送路４０を挟んで光源ユニット１０と対向して配置され、光源ユニット１０から出射された紫外光が外部に漏れないように遮光する装置である。また、図３に示すように、遮光ユニット２０と光源ユニット１０は、Ｘ軸方向一端部に設けられたヒンジ５０によって接続されており、遮光ユニット２０のＸ軸方向他端部は、一端部を中心として回転方向に移動可能に構成されている。このように、本実施形態においては、遮光ユニット２０が回転方向に移動することによって、遮光ユニット２０と光源ユニット１０の間が開いた状態となるため、連続紙等の照射対象物Ｐを搬送路４０に容易に設置することが可能となる。
図２乃至図５に示すように、遮光ユニット２０は、光吸収部材２２と、光吸収部材２２を収容して支持するケース２１（筐体）とを有している。ケース２１は、搬送路４０側に開口２１ｅを有する箱形の金属製の部材であり、Ｙ軸方向に対向するケース２１の側板２１ａ、２１ｂには、光吸収部材２２を固定する複数の貫通孔２１ｇが形成され、ケース２１のＸ軸方向の側板２１ｃには外部から空気を導入する吸気口２１ｆが形成され、側板２１ｃと対向する側板２１ｄにはケース２１内の空気を外部に排気する排気ファン３０が配置されている。また、図２、図４に示すように、本実施形態のケース２１の側板２１ａ、２１ｂには、一対の遮光板２７が設けられている。各遮光板２７は、ＹＺ平面における断面が略Ｌ字の金属製の棒状の部材であり、遮光板２７の平面部２７ａが遮光板１７と対向するように、側板２１ａ、２１ｂの上側（Ｚ軸方向と相反する側）に取り付けられている。各遮光板２７の平面部２７ａの遮光板１７と対向する面（つまり、Ｚ軸方向と相反する側の面）は、黒色の無電解ニッケルめっきやクロムめっきなどが施されており、光源ユニット１０からの紫外光が遮光ユニット２０内で反射したとしても、各遮光板２７で該反射光を吸収し、光照射装置１の外部に漏れないように構成している。
また、光吸収部材２２は、搬送路４０側に開口２２ｅを有する箱形の金属製の部材であり、Ｙ軸方向に対向する光吸収部材２２の側板２２ａ、２２ｂには複数の円柱状のボス材２３が取り付けられている。また、Ｘ軸方向に対向する光吸収部材２２の側板２２ｃ、２２ｄの上側（Ｚ軸方向と相反する側）は、側板２２ａ、２２ｂよりも上側に突出しており、該突出部は下側よりも拡幅しており、それぞれ、段差部２２ｆ、２２ｇが形成されている。図５に示すように、本実施形態の光吸収部材２２は、ケース２１の開口２１ｅに挿入されて取り付けられる。光吸収部材２２が、ケース２１の開口２１ｅに挿入されると、側板２２ｃ、２２ｄの段差部２２ｆ、２２ｇが、ケース２１の側板２１ａ、２１ｂの上側（Ｚ軸方向と相反する側）端面に当接し、Ｚ軸方向に位置決めされる。そして、このときに各ボス材２３の位置と各貫通孔２１ｇの位置が一致し、各貫通孔２１ｇに挿通される固定ネジ（不図示）によってケース２１に固定される（図４、図５）。光吸収部材２２がケース２１内に固定されると、光吸収部材２２とケース２１との間（つまり、側板２１ａと側板２２ａの間、側板２１ｂと側板２２ｂの間、底板２１ｈと底板２２ｈの間）には空間Ｓが形成されるようになっている（図２）。
本実施形態の光吸収部材２２の内側表面には、光源ユニット１０からの紫外光を吸収する黒色の無電解ニッケルめっきやクロムめっきなどが施されており、図２の点線の矢印で示すように、ＬＥＤ素子１４からの紫外光が、側板２２ａと側板２２ｂの間に入射するようになっている。従って、仮に照射対象物Ｐが途切れた場合であっても、光源ユニット１０からの紫外光が光吸収部材２２あたって吸収され、光照射装置１の外部に漏れることはない。また、図３の点線の矢印で示すように、本実施形態においては、照射対象物Ｐを均一に照射するため、光源ユニット１０のＸ軸方向の照射幅が照射対象物ＰのＸ軸方向の幅よりも長くなるように構成されているが、照射対象物Ｐにあたらない紫外光も、光吸収部材２２あたって吸収され、光照射装置１の外部に漏れないようになっている。
このように、本実施形態においては、遮光ユニット２０が搬送路４０を挟んで光源ユニット１０と対向して配置され、光源ユニット１０から出射された紫外光が外部に漏れないように構成されている。しかしながら、このように光源ユニット１０からの紫外光が遮光ユニット２０に照射されると、遮光ユニット２０自体の温度が上昇してしまうといった問題がある。そこで、本実施形態においては、かかる問題を解決するため、光吸収部材２２とケース２１との間に空間Ｓを形成し、空間Ｓに冷却風が流れるように構成している。より具体的には、ケース２１の側板２１ｃに外部から空間Ｓ内に空気を導入する吸気口２１ｆを形成し、ケース２１の側板２１ｄに空間Ｓ内の空気を外部に排気する排気ファン３０を配置し、空間Ｓに冷却風が流れるように構成している。つまり、空間Ｓは一種の風洞として機能するようになっている。
つまり、排気ファン３０が回転し空間Ｓの空気が外部に排気されると、空間Ｓ内が負圧となり、光吸収部材２２とケース２１との間の隙間（第１の吸気口）を通して空間Ｓ内に空気が取り込まれ（図２の実線矢印参照）、空間Ｓ内をＸ軸方向に流れて排気ファン３０から排気される。また、排気ファン３０が回転し空間Ｓの空気が外部に排気されると、吸気口２１ｆ（第２の吸気口）からも空間Ｓ内に空気が取り込まれ（図３の実線矢印参照）、空間Ｓ内をＸ軸方向に流れて排気ファン３０から排気される。このように、本実施形態の遮光ユニット２０においては、光吸収部材２２とケース２１との間に風洞を形成することによって、熱源となる光吸収部材２２を集中的に冷却している。また、熱源となる光吸収部材２２とケース２１との間に風洞を形成することにより（つまり、光吸収部材２２を、ボス材２３を介してケース２１に固定することにより）、光吸収部材２２とケース２１との間の熱抵抗を高くし、光吸収部材２２の熱がケース２１に伝わらないように構成している。
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内において様々な変形が可能である。
例えば、本実施形態の遮光ユニット２０と光源ユニット１０は、Ｘ軸方向一端部に設けられたヒンジ５０によって接続されており、遮光ユニット２０のＸ軸方向他端部が、一端部を中心として回転方向に移動可能に構成されているとしたが、このような構成に限定されるものではない。遮光ユニット２０と光源ユニット１０は、一体化の構成することもでき、また遮光ユニット２０と光源ユニット１０がＺ軸方向に沿って離間するように構成することもできる。
また、本実施形態の遮光ユニット２０の内側表面には、光源ユニット１０からの紫外光を吸収する黒色の無電解ニッケルめっきやクロムめっきなどが施されているものとしたが、例えば、箱形の遮光ユニット２０の内側表面に、紫外光を吸収する部材を貼り付けてもよい。
また、本実施形態の光吸収部材２２は、ボス材２３を介して、ケース２１に固定されるものとしたが、このような固定方法に限定されるものではない。光吸収部材２２は、光吸収部材２２とケース２１との間に冷却風が流れる風洞を形成するように固定されればよく、任意の他の方法を適用することができる。
（変形例）
図６は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の変形例を示す図である。本変形例に係る光照射装置１Ａは、遮光ユニット２０Ａに収容される、光吸収部材２２Ａの形状が異なる点で、本実施形態の光照射装置１の構成と異なる。
図６は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の変形例を示す図である。本変形例に係る光照射装置１Ａは、遮光ユニット２０Ａに収容される、光吸収部材２２Ａの形状が異なる点で、本実施形態の光照射装置１の構成と異なる。
より具体的には、図６に示すように、本変形例の光吸収部材２２Ａは、側板２２ａ、２２ｂの上端部が外側（つまり、Ｙ軸方向及びＹ軸方向と相反する方向）にそれぞれ折り返され、遮光板１７と対向するように一対の平面部２２ｚが形成されている。そして、平面部２２ｚの遮光板１７と対向する面は、黒色の無電解ニッケルめっきやクロムめっきなどが施されており、光源ユニット１０からの紫外光が遮光ユニット２０内で反射したとしても、平面部２２ｚで該反射光を吸収し、光照射装置１Ａの外部に漏れないように構成している。
つまり、本変形例の光吸収部材２２Ａにおいては、本実施形態の遮光板２７の平面部２７ａ（図２）に相当する構成（つまり、一対の平面部２２ｚ）が一体的に形成されており、光吸収部材２２Ａは、一対の平面部２２ｚが遮光板１７と対向するようにケース２１に収容されて、支持されている。このため、本変形例によれば、遮光板２７を別途設ける必要がなく、組み立て工程が簡素化される点で本実施形態の構成よりも優れる。
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
１Ａ ：光照射装置
１０ ：光源ユニット
１１ ：ケース
１２ ：窓部材
１３ ：基板
１４ ：ＬＥＤ素子
１５ ：冷却装置
１６ ：放熱フィン
１７ ：遮光板
２０ ：遮光ユニット
２０Ａ ：遮光ユニット
２１ ：ケース
２１ａ ：側板
２１ｂ ：側板
２１ｃ ：側板
２１ｄ ：側板
２１ｅ ：開口
２１ｆ ：吸気口
２１ｇ ：貫通孔
２１ｈ ：底板
２２ ：光吸収部材
２２Ａ ：光吸収部材
２２ａ ：側板
２２ｂ ：側板
２２ｃ ：側板
２２ｄ ：側板
２２ｅ ：開口
２２ｆ ：段差部
２２ｇ ：段差部
２２ｈ ：底板
２２ｚ ：平面部
２３ ：ボス材
２７ ：遮光板
２７ａ ：平面部
３０ ：排気ファン
４０ ：搬送路
５０ ：ヒンジ
Ｐ ：照射対象物
Ｓ ：空間
１Ａ ：光照射装置
１０ ：光源ユニット
１１ ：ケース
１２ ：窓部材
１３ ：基板
１４ ：ＬＥＤ素子
１５ ：冷却装置
１６ ：放熱フィン
１７ ：遮光板
２０ ：遮光ユニット
２０Ａ ：遮光ユニット
２１ ：ケース
２１ａ ：側板
２１ｂ ：側板
２１ｃ ：側板
２１ｄ ：側板
２１ｅ ：開口
２１ｆ ：吸気口
２１ｇ ：貫通孔
２１ｈ ：底板
２２ ：光吸収部材
２２Ａ ：光吸収部材
２２ａ ：側板
２２ｂ ：側板
２２ｃ ：側板
２２ｄ ：側板
２２ｅ ：開口
２２ｆ ：段差部
２２ｇ ：段差部
２２ｈ ：底板
２２ｚ ：平面部
２３ ：ボス材
２７ ：遮光板
２７ａ ：平面部
３０ ：排気ファン
４０ ：搬送路
５０ ：ヒンジ
Ｐ ：照射対象物
Ｓ ：空間
Claims (7)
- 第１方向に沿って搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置であって、
複数のＬＥＤ素子を有し、前記第１方向と直交する第２方向から前記照射対象物に光を照射する光源ユニットと、
前記照射対象物の搬送路を挟んで前記光源ユニットと対向して配置され、前記光源ユニットから照射された光が外部に漏れないように遮光する遮光ユニットと、
を備え、
前記遮光ユニットは、
前記光源ユニットから照射された光を吸収する光吸収部材と、
前記光吸収部材の少なくとも一部を収容して、支持する筐体と、
前記筐体と前記光吸収部材との間に形成され、冷却風が流れる風洞と、
を有し、
前記筐体は、前記搬送路側に開口を有する箱形の形状を呈し、該開口の少なくとも一部に、外部から前記風洞内に空気を導入する第１の吸気口が形成されている
ことを特徴とする光照射装置。 - 前記筐体は、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向の一端部に、外部から前記風洞内に空気を導入する第２の吸気口を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記筐体は、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向の他端部に、前記風洞内の空気を外部に排気する排気ファンを有す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。
- 第１方向に沿って搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置であって、
複数のＬＥＤ素子を有し、前記第１方向と直交する第２方向から前記照射対象物に光を照射する光源ユニットと、
前記照射対象物の搬送路を挟んで前記光源ユニットと対向して配置され、前記光源ユニットから照射された光が外部に漏れないように遮光する遮光ユニットと、
を備え、
前記遮光ユニットは、
前記光源ユニットから照射された光を吸収する光吸収部材と、
前記光吸収部材の少なくとも一部を収容して、支持する筐体と、
前記筐体と前記光吸収部材との間に形成され、冷却風が流れる風洞と、
を有し、
前記光吸収部材は、前記搬送路側に開口を有する箱形の形状を呈し、前記筐体との間に所定の間隔を空けて前記筐体に取り付けられていることを特徴とする光照射装置。 - 前記光吸収部材は、内面に黒色の無電解ニッケルめっき、又はクロムめっきを有することを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
- 第１方向に沿って搬送される照射対象物に対して光を照射する光照射装置であって、
複数のＬＥＤ素子を有し、前記第１方向と直交する第２方向から前記照射対象物に光を照射する光源ユニットと、
前記照射対象物の搬送路を挟んで前記光源ユニットと対向して配置され、前記光源ユニットから照射された光が外部に漏れないように遮光する遮光ユニットと、
を備え、
前記遮光ユニットは、
前記光源ユニットから照射された光を吸収する光吸収部材と、
前記光吸収部材の少なくとも一部を収容して、支持する筐体と、
前記筐体と前記光吸収部材との間に形成され、冷却風が流れる風洞と、
を有し、
前記光源ユニットと前記遮光ユニットの一端部が、ヒンジを介して接続されていることを特徴とする光照射装置。 - 前記光源ユニットから出射される光が紫外光であ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。
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