JPWO2012014518A1 - 紫外線照射装置 - Google Patents
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Abstract
紫外線光源から照射される紫外線を、被印刷物に対して効率的に照射し、インキを効果的に硬化することができる紫外線照射装置を提供する。本発明は、被印刷物のインキに、紫外線を照射する紫外線照射装置であって、被印刷物の搬送方向と直交する印刷幅方向に沿って並ぶ複数の紫外線光源を有する少なくとも1つの光源ユニットと、光源ユニットと被印刷物との間に配置され、各光源ユニットを、前記搬送方向の上流側及び下流側から挟むように配置された一対の反射部材と、を備え、各反射部材は、紫外線光源から被印刷物に向かって延びる第1反射部を有しており、当該第1反射部の全部または少なくとも一部は、紫外線光源から前記被印刷物への入射角が、所定の基準角以上であって、インキ内部の硬化に寄与し難い微弱な紫外線を、入射角が前記基準角より小さくなるように反射する。
Description
本発明は、被印刷物のインキに、紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。
印刷機においては、印刷紙に塗布されたインキをごく短時間で乾燥させなければならない。このような乾燥のために紫外線を照射してインキを硬化させる印刷機が数多く提案されている。例えば、特許文献1に記載の印刷機では、紫外線LEDを用いた紫外線照射装置を用いている。
ところで、上記のような紫外線LEDから発せられる紫外線は、拡散光であるため、LEDの直下では、印刷紙が受ける照度が高いものの、LEDから離れるほど、印刷紙が受ける照度は相対的に低くなっていく。そのため、LEDから離れた位置では、照射される紫外線がインキの硬化に寄与せず、無駄になることがあった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、LEDのような紫外線光源から照射される紫外線を、被印刷物に対して効率的に照射し、インキを効果的に硬化することができる紫外線照射装置を提供することを目的とする。
本発明は、被印刷物のインキに、紫外線を照射する紫外線照射装置であって、前記被印刷物の搬送方向と直交する印刷幅方向に沿って並ぶ複数の紫外線光源を有する少なくとも1つの光源ユニットと、前記光源ユニットと前記被印刷物との間に配置され、前記各光源ユニットを、前記搬送方向の上流側及び下流側から挟むように配置された一対の反射部材と、を備え、前記各反射部材は、前記紫外線光源から前記被印刷物に向かって延びる第1反射部を有しており、当該第1反射部の全部または少なくとも一部は、前記紫外線光源から前記被印刷物への入射角が、所定の基準角以上であって、インキ内部の硬化に寄与し難い微弱な紫外線を、入射角が前記基準角より小さくなるように反射する。
この構成によれば、次の効果を奏する。上記のように、照射される紫外線は、光源から離れるほど、被印刷物への入射角が大きくなり、所定の基準角を越えると、反射量が増加し、インキ内部の硬化に影響を与える被印刷物への照射量が微弱になる。これにより、インキが硬化しがたいおそれがある。これに対して、本発明においては、紫外線光源から被印刷物に向かって延びる第1反射部を有する反射部材を設けている。そして、この第1反射部は、紫外線光源から被印刷物への入射角が基準角以上となって、インキ内部の硬化に影響を与える光量が微弱となる紫外線を、入射角が基準角より小さくなるように反射するように構成されている。これにより、インキの硬化に寄与しない微弱な紫外線が、被印刷物に照射されるのを防止することができ、被印刷物上の紫外線の照度を向上することができる。これにより、インキを効果的に硬化させることができる。なお、ここでいう「基準角」とは、インキの種類などに起因する値であるが、発明者の検討の結果、空気からインキに入射する場合には、30〜60度の範囲にあり、一般的なインキの場合、40〜50度の範囲にあることが多い。そして、紫外線が、このような角度よりも小さい入射角でインキに照射されると、インキを効果的に硬化させることができる。
上記各反射部材は、板材により形成することができ、少なくとも一つの折り目によって、対向する反射部材側に折り曲げることができる。このように板材を折り曲げることによって反射部材を形成しているので、集光することができる。そして、板材を複数の折り目で折り曲げる場合には、反射部材の少なくとも一部に上述したような入射角を基準角よりも小さく反射する部分があればよい。すなわち、そのように反射できる角度の領域があればよい。
特に、光源ユニットを挟んで対向する一対の第1反射部が、光源ユニットを長軸の一端部側の焦点近傍に配置した状態で、断面において近似楕円の一部を構成するように配置することができる。一般的に、反射板を楕円状に形成し、楕円の長軸の一端部側の焦点近傍に光源を配置すると、長軸の他端部側の焦点に集光することが知られている。但し、本発明のように、光源が点光源ではなくある程度の大きさを有している紫外線光源の場合には、焦点の一点に集光するのではなく、焦点の近傍にある程度の幅をもった平行光に近似する紫外線が照射される。これに対して、板材を折り曲げて第1反射部により近似的な楕円を形成すると、反射された紫外線は、上述したような挙動ではなく、入射角を保ったまま、紫外線を搬送方向に分散させることができる。すなわち、被印刷物に照射される紫外線は、平行光よりも概ね分散するため、被印刷物が受ける紫外線の積算光量を増大させることができる。また、板材を折り曲げることで反射部材を形成できるため、製造が容易になる。なお、上述した「焦点近傍」とは、焦点もしくはその付近を意味する。そして、「付近」の範囲は、以下の通りである。まず、光源ユニットが焦点にあれば他の焦点に集光し、光源ユニットが焦点から離れるほど集光範囲が大きくなることが知られている。したがって、「付近」とは、必要とされる被印刷物への照射範囲を越えて、集光範囲が大きくなる位置までの範囲を意味する。
また、各光源ユニットに、搬送方向に沿って2列に並ぶ複数の紫外線光源を設けることもできる。この場合には次のように光源ユニットを配置することができる。すなわち、光源ユニットを挟んで対向する一方の第1反射部が、断面において近似的に楕円の一部を構成し、この光源ユニットのうち、一方の第1反射部の近くに配置されている紫外線光源が、断面において、楕円における一方の焦点近傍に配置することができる。
また、紫外線光源から発せられる紫外線のうち、被印刷物への入射角が上記基準角よりも小さい紫外線も反射するように、第1反射部の位置を設定することができる。このようにすると、紫外線光源の下方付近で被印刷物が受ける紫外線照度を向上することができる。具体的な構成としては、例えば、第1反射部を被印刷物に向けて延ばすことが挙げられる。
また、各反射部材における被印刷物側の端部に、被印刷物と対向する第2反射部を設けることができる。このようにすると、被印刷物から反射された紫外線を、第2反射部により被印刷物側に反射することができる。その結果、被印刷物における紫外線の照度をさらに向上することができる。このとき、各反射部材を板材により形成し、各反射部材を、被印刷物の搬送方向に延びる折り目によって折り曲げることで、第1反射部と第2反射部とを形成することができる。
上記紫外線照射装置においては、複数の光源ユニットを、所定間隔をおいて搬送方向に沿って配置することができる。これにより、被印刷物に照射される紫外線の照度を大きく向上することができる。とくに、隣接する光源ユニット間では、各光源ユニットから照射される紫外線が重ね合わされるため、紫外線の照度をさらに向上することができる。
また、上記紫外線照射装置において、光源ユニットに、搬送方向に沿って2列に並ぶ複数の紫外線光源を設け、これら2列の紫外線光源の間に、各列の紫外線光源からの紫外線を反射する中間反射部材を設けることもできる。このようにすると、次の効果を得ることができる。2列の紫外線光源を設けた場合、光源の搬送方向の長さが長くなるため、例えば、反射部材の高さが低いと、紫外線光源から発せられる紫外線が拡散しやすくなり、被印刷物に対して局所的な照射ができないおそれがある。これに対して、上記のように、2列の紫外線光源の間に中間反射部材を設けると、各列から発せられる紫外線を反射しやすくなり、被印刷物に対する照度をさらに向上することができる。
本発明に係る紫外線照射装置によれば、LEDのような紫外線光源から照射される紫外線を、被印刷物に対して効率的に照射し、インキを効果的に硬化することができる。
以下、本発明に係る紫外線照射装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、この紫外線照射装置が装着される印刷機の概略側面図、図2は図1の平面図である。
まず、本実施形態の紫外線照射装置が装着される印刷機について説明する。この印刷機は、枚葉の被印刷物Pに対して、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、及び仕上げ用透明インキ(OP)をこの順で塗布することでフルカラーの画像を形成するものである。ここで用いられるインキは、紫外線硬化性を有し、ラジカル重合型またはカオチン重合型の紫外線硬化樹脂を含有している。図1及び図2に示すように、この印刷機には、同図の右側から左側に向かって、上述した5つのインキを塗布する印刷ユニット1K,1C,1M,1Y,1Pがそれぞれ配置されている。各印刷ユニット1は、インキを供給するインキ供給装置11を備えており、各インキ供給装置11の下方には、インキが転写される版胴12、ゴム胴13、及び圧胴14が下方に向かってこの順で配置されている。さらに、各圧胴14においてゴム胴13と接触している位置から周方向の下流側には、被印刷物Pに紫外線を照射する紫外線照射装置2が配置されている。
各印刷ユニット1間には、被印刷物Pを受け渡しするための渡し胴15が配置されている。より詳細には、各印刷ユニット1の最下部にある圧胴14の間に渡し胴15がそれぞれ配置されており、各ゴム胴13と圧胴14との間でインキが塗布された被印刷物Pは、渡し胴15により下流側の印刷ユニットの圧胴14に搬送される。なお、インキを配置する順序は、上述したもの以外でも可能である。
次に、紫外線照射装置について、図3〜図5を参照しつつ説明する。図3はこの紫外線照射装置の斜視図、図4は図3の底面図、図5は図3の平面図である。
図3及び図4に示すように、この紫外線照射装置2は、長尺状に延びる箱形の筐体21を有しており、この筐体21の底面から紫外線が照射される。以下では、筐体21の延びる方向を長手方向、それと直交する方向を幅方向、長手方向における図3の右側を第1端部、左側を第2端部と称することとする。但し、被印刷物Pとの関係で説明をする場合には、上記幅方向を「搬送方向」、長手方向を「印刷幅方向」と称する場合がある。筐体21の内部には、紫外線を照射する複数の紫外線発光ダイオード(紫外線LED)、及びこの紫外線LEDの駆動を制御する制御基板などが配置されている。筐体21の長手方向の長さは、被印刷物Pの印刷幅に対応しており、被印刷物Pの幅全体に渡って紫外線を照射できるようになっている。この筐体21は、上側に頂部を有する断面五角形状に形成されており、図5に示すように、上部の一方の面(図5の上側)の両端には、この筐体21を持ち運びするためのハンドル22が取り付けられている。
図5に示すように、筐体21の第1端部には、後述する水冷用の水の供給孔23及び排出孔24が設けられており、図示しないDCインバータチラーに接続されている。また、供給孔23及び排出孔24に近接して電源端子25、及び印刷機から制御信号を受送信する信号端子26が設けられている。また、ハンドル22が設けられている筐体21の上面において第1端部側には、長手方向に平行に延びる複数のスリットが形成されており、これらスリットが空気の吸気口27を構成している。一方、第2端部の端面には、図3に示すように、筐体21内の空気を排出する排気口28が形成されている。
次に、筐体の内部構造について、図6及び図7も参照して説明する。図6は図3の一部透過斜視図、図7は図5のA−A線断面図である。
図7に示すように、筐体21の内部は、下方から上方に向かって概ね3つの領域に分かれており、各領域には、下から紫外線照射部3、冷却部4、及び制御部5が配置されている。
まず、紫外線照射部3から説明する。この紫外線照射部3は、後述する冷却部4の冷却ブロック41の下面413に当接する支持基板31を有し、この支持基板31の下面に複数の紫外線LED(例えば、波長:385nmの近紫外線光源)32が実装されている。複数の紫外線LED32は、長手方向に延びる4列に分けて配置されるとともに、2列を一組とした2つのLEDユニット33で構成されている。両LEDユニット33は幅方向に所定間隔をおいて配置されており、両ユニット33の間には、下方に延びるスペーサ34が配置されている。また、紫外線照射部3の幅方向の端部には、支持ブロック35がそれぞれ配置されており、これら支持ブロック35、及びスペーサ34が所定間隔をおいて配置されることにより、各LEDユニット33の下方に照射空間Sがそれぞれ形成されている。すなわち、スペーサ34の両側には、各LEDユニット33から照射される紫外線が通過する照射空間Sが形成される。なお、各支持ブロック35は、上方に延びる連結部35aによって冷却ブロック41の側面に固定されている。
そして、各LEDユニット33の下方の照射空間Sには、照射された紫外線が下方に向かうように反射するリフレクタが配置されている。本実施形態のリフレクタは、紫外線LED32から拡散する紫外線を下方に向くように反射するものであり、4つの部品から形成されている。すなわち、各支持ブロック35に固定される一対の第1反射部材61と、スペーサ34に固定される一対の第2反射部材62とで構成されている。そして、LEDユニット33から照射される紫外線を幅方向に挟むように各第1及び第2反射部材61,62を配置することで、紫外線が下方に向くように反射される。各反射部材は、例えば、アルミニウムなどの板材の表面に、反射剤をコーティングすることで形成することができる。そのような反射板として、例えば、alanod社のMIRO(商標)を用いることができる。
ここで、図8〜図10も参照して、各反射部材61,62をさらに詳細に説明する。図8は紫外線照射部の概略構造を下側から見た斜視図であり、図9は紫外線照射部の拡大断面図であり、図10は第2反射部材の組立を示す斜視図である。なお、図8では便宜上、スペーサ34と支持ブロック35を省略している。図7〜図10に示すように、各第1反射部材61は、断面略L字型の板材で形成されており、支持ブロック35に沿って照射空間Sを上方に延びる第1反射部611と、この第1反射部611の下端部から支持ブロック35の下面に沿って延びる第2反射部612とで構成されている。一方、各第2反射部材62も断面略L字型の板材で形成されており、支持ブロック35に沿って照射空間Sを上方に延びる第1反射部621と、この第1反射部621の下端部からスペーサ34の下面に沿って延びる第2反射部622とで構成されている。
上述したように、各照射空間Sでは、照射された紫外線を挟むように、第1反射部材61と第2反射部材62が配置されているが、各反射部材61,62の第1反射部611,621は、搬送方向に延びる2つの折り目Hによって、照射空間Sを囲むような円弧状に折り曲げられている。これにより、対向する各反射部材61,62の第1反射部611,621は、図9に示すように、近似的に楕円Eの一部を構成している。したがって、完全な楕円を形成することなく、簡易な加工で紫外線を下方に向けて反射することができる。また、各第2反射部材62には、長手方向の全長に渡って第1反射部621が設けられているのではなく、図10に示すように、所定間隔をおいて設けられている。したがって、対向する2つの第2反射部材62は、第2反射部622が互い違いに噛み合うように配置され、これにより、スペーサ34の下面に沿って、第2反射部622が連続して延びるようになる。
また、各反射部材61,62の第1反射部611,621は、次のように形成されている。図9に示すように、各第1反射部611,621は、搬送方向Gに延びる2つの折り目Hを有することで、近似的な楕円Eの一部を構成している。特に、2列の紫外線LED32からなるLEDユニット33のうち、近接する紫外線LED32を楕円Eの焦点近傍に配置している。そして、この楕円Eの下側の焦点N付近を被印刷物Pが通過するように、紫外線照射装置2と被印刷物Pとの距離が決められている。
続いて、汚れ防止板37について説明する。図7に示すように、紫外線照射部3の最下部、つまり筐体21の底面には、両照射空間Sを覆う汚れ防止板37が設けられている。この汚れ防止板37は、紫外線が透過可能な透明な材料であり、石英ガラス等で形成される。
次に、冷却部4について図11も参照しつつ説明する。図11は、図7のB−B線断面図である。図7に示すように、冷却部4は、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で形成された扁平状の冷却ブロック41を有している。上述したように、冷却ブロック41の下面には、紫外線LED32の支持基板31が取り付けられているが、熱伝導性を高めるため、冷却ブロック41の下面と支持基板31との間には公知の放熱グリスが塗布されている。これにより、冷却ブロック41及び支持基板31の接触部分の凹凸を埋めることができ、熱伝導効果を向上させている。一方、冷却ブロック41の上面411には、水冷用の水が供給されるU字型の溝412が形成されている。より詳細に説明すると、図7及び図11に示すように、この溝412は、筐体21の長手方向に延びる第1通路412a及び第2通路412bが連結された平面視U字型に形成されており、上述した供給孔23から供給された水は、このU字型の溝412を通過して冷却ブロック41を往復し、排出孔24から排出されるようになっている。すなわち、図7の右側に配置された第1通路412aを通過する水は、供給孔23から筐体21の第2端部に向かって(紙面の奥から手前に向かって)流れ、左側の第2通路412bを通過する水は筐体21の排出孔に向かって(紙面の手前から奥に向かって)流れる。各通路412a,bは、断面矩形状に形成されており、各LEDユニット33の上方にそれぞれ配置されている。
また、冷却ブロック41の上面411には、溝412を覆うように矩形状の蓋部材42が配置されており、冷却ブロック41と蓋部材42との接触部分にシート状の断熱材43が配置されている。蓋部材42は、アルミニウム、SUS等の熱伝導性の高い材料で形成され、U字型の溝412全体を覆うように、筐体21の長手方向に延びている。また、断熱材43は、冷却ブロック41の上面において溝412が形成されている以外の部分に配置されており、冷却ブロック41の熱が蓋部材42に伝導するのを防止している。また、断熱材43は、溝412を流れる水が蓋部材42によって密閉されるようにガスケットの役割も果たしている。このような断熱材43としては、例えば、耐熱性・断熱性の高い樹脂4弗化エチレン樹脂で形成された断熱シート材や、シリコンゴムで形成された断熱シート材を用いることができる。なお、ガスケットとしての役割のみを果たすシート材を用いることもでき、その場合には、断熱効果は小さくなるものの冷却ブロック41の上面全体を覆ってもよい。
続いて、制御部5について、図6及び図7を参照しつつ説明する。図7に示すように、制御部5は、蓋部材42から上方に延びる一対の第1熱伝導部材51を有しており、この第1熱伝導部材51に、紫外線LED32の駆動を制御する制御基板52が支持されている。制御基板52は、FET、コイル、ダイオード等の部品から構成される。また、定電流回路が配置されており、電源端子25から供給される電力を設定された電流値で各紫外線LED32に供給する。その他、CPU,印刷機本体のコントロール基板との通信回路、冷却ファンの制御回路、紫外線LED32の累計照射時間等の記録を行う回路などが配置されており、信号端子26を介して印刷機から送信される信号に基づいて紫外線LED32の駆動を制御するようになっている。なお、一対の第1熱伝導部材51は、必ずしも同一形状でなくてもよく、図7に示すように、異なる形状であってもよい。
制御基板52を支持する各第1熱伝導部材51は、アルミニウム、銅などの熱伝導性の高い板材で形成され、蓋部材42上に配置される底部511と、この底部511の一端から上方に延びる延在部512とからなる断面L字型に形成されている。そして、両第1熱伝導部材51の延在部512同士が対向するように合わさることで、逆T字型をなしている。すなわち、合わさった延在部512が、冷却ブロック41の第1及び第2通路412a,bの間に配置されて上方に延びるとともに、各底部511が各通路412a,bをそれぞれ覆うように配置されている。各延在部512には、熱伝導性を有する絶縁材53を介して制御基板52が取り付けられており、各制御基板52が筐体21の両側を向くように配置されている。このような構造により、筐体21の両側の内壁面と、制御基板52との間には、空冷用の空気が流れる空冷空間Fが形成されるようになっている。
また、各第1熱伝導部材51の底部511上には、制御基板52に接触する第2熱伝導部材54がそれぞれ取り付けられている。各第2熱伝導部材54は、第1熱伝導部材51と接触する底部541、制御基板52との間に空間を形成するL字型の段部542、及び制御基板52の下部と接触する接触部543が連結されることで形成されている。したがって、第2伝導部材54も制御基板52の熱を第1伝導部材51を介して蓋部材42に伝導できるようになっている。なお、図示を省略するが、第2熱伝導部材54の接触部543と制御基板52との間にも、上述した絶縁材54と同様のシート材が設けられている。このようなシート材としては、例えば、公知の放熱シリコンシートを使用することができる。
上述したように、制御部5には、空冷空間Fが形成されているが、図6に示すように、筐体21の第2端部には、空冷空間Fに空気を流すための冷却ファン55が取り付けられている。このような冷却ファン55としては、公知の軸流ファンを用いることができ、この冷却ファン55を駆動すると、空冷空間Fの空気が冷却ファン55を介して第2端部の排気口28から排出されるようになっている。
次に、上記のように構成された紫外線照射装置の動作について説明する。まず、印刷機において被印刷物Pが搬送されると、各印刷ユニット1K,1C,1M,1Y,1Pにより被印刷物Pにインキが塗布される。具体的には、図1に示すように、各インキ供給装置11から版胴12に供給されたインキが、ゴム胴13に転写された後、ゴム胴13と圧胴14との間を通過する被印刷物Pに塗布される。その直後、紫外線照射装置2から照射される紫外線により、被印刷物P上のインキは硬化され、渡し胴15によって次の印刷ユニット1に送られる。各印刷ユニット1においても同様にインキの塗布及び硬化が行われながら、インキが重ね合わせられ、フルカラーの画像が形成された後、印刷機の外部に搬送される。
紫外線照射装置においては、印刷の開始に先立って、冷却ブロック41に水が供給される。供給孔23から供給される水の温度を約25℃とすることができ、後述する熱交換によりこれよりも例えば約5〜10℃程度高い温度の水が排出孔24から排出される。また、電源が供給されることにより、紫外線LED32から紫外線が照射されるとともに、印刷機からの信号に応じて、制御基板52により紫外線LEDの照射強度などが調整される。こうして、紫外線照射装置2が駆動している間、紫外線LED32が発する熱は、冷却ブロック41を介して水と熱交換され、紫外線LED32は冷却される。また、制御基板52で発生する熱も、第1及び第2熱伝導部材51,54、蓋部材42を介して、水と熱交換されることで冷却される。このとき、第1及び第2熱伝導部材51,54は、水が流れる溝412の上方に配置されているため、制御基板52で生じた熱を効率的に水に伝導することかできる。特に、第1及び第2熱伝導部材51,54は、制御基板52を挟むように配置されているため、制御基板52の表面及び裏面の双方から熱が伝達される。したがって、冷却効果が高くなっている。さらに、図5に示すように、冷却ファン55の駆動により、筐体21の第1端部に形成された吸気口27から空気Xが流入し、筐体21内の空冷空間Fを長手方向に通過しながら、第2端部の排気口28から排出されていく。この過程において、制御基板52は、冷却ブロック41に加え、流通する空気Xによっても冷却される。
以上のような本実施形態によれば、次の効果を奏する。紫外線LED32から発せられる紫外線は、LED32から離れるほど、被印刷物Pへの入射角が大きくなり、さらに所定の基準角α以上となると、被印刷物Pからの反射量が増加し、インキ内部の硬化に影響を与える被印刷物Pへの照射量が微弱になる。その結果、インキが硬化しがたいおそれがある。これに対して、本実施形態では、図12に示すように、反射部材がなければ紫外線LED32から被印刷物Pへの入射角θが基準角α以上となる紫外線R0を、各第1反射部611,621によって入射角γが基準角αより小さくなるように反射している(符号R1参照)。これにより、インキの硬化に寄与しない微弱な紫外線が、被印刷物Pに照射されるのを防止することができ、被印刷物P上の紫外線の照度を向上することができる。その結果、インキを効果的に硬化させることができる。なお、本実施形態では、各反射部材61,62の上側の折り目Hよりも上側の部分が、紫外線を基準角αよりも小さくなるように反射するような、角度に形成されている。
また、本実施形態では、石英ガラスなどで汚れ防止板37を形成しているため、照射された紫外線が汚れ防止板37に入射すると、汚れ防止板37の下面で全反射を生じ、被印刷物P側に紫外線が照射されない可能性がある。これに対して、光源ユニット33と汚れ防止板37との間に、上記のようなリフレクタを配置すると、汚れ防止板37内での全反射を防止することができ、LEDからの紫外線を被印刷物Pに対して確実に照射することができる。なお、このような効果は、光源と被印刷物との間にレンズを配置した場合でも同様に得ることができる。
また、図12に示すように、第1反射部611,621の位置は、次のよう設定されている。すなわち、第1反射部611,621の下端付近に照射される紫外線は、被印刷物Pに対する入射角βとなっており、基準角αよりも小さくなっている。本実施形態では、第1反射部611,621の下端がLEDユニットから離れるように下方に延ばすことで、このような基準角よりも小さい入射角を有する紫外線も反射するようにしている。こうすることで、LEDユニット33の直下付近に紫外線を照射できるため、ピークの紫外線照度を向上することができる。
次のような効果も得ることができる。一般的に、反射板を楕円状に形成し、楕円の長軸の一端部側の焦点近傍に光源を配置すると、長軸の他端部側の焦点に集光することが知られている。但し、本実施形態のように、光源が点光源ではなくある程度の大きさを有している紫外線LEDの場合には、焦点の一点に集光するのではなく、焦点の近傍にある程度の幅をもった平行光に近似する紫外線が照射される。そのため、楕円状の反射板を用いれば、平行光に近い光が被印刷物に照射されるようになる(例えば、図13の符号V参照)。これに対して、本実施形態のように、板材を折り曲げて第1反射部611,621により近似的な楕円Eの一部を形成すると、上述した入射角を保ったまま、平行光よりもさらに分散した紫外線を照射することができる。これにより、被印刷物Pに照射される紫外線は、平行光よりも概ね分散するため(例えば、図13の符号U参照)、被印刷物Pが受ける積算光量を増大させることができる。
さらに、図14に示すように、各反射部材61,62の下端部に、第2反射部612,622を設けているため、被印刷物Pから反射された紫外線を、第2反射部612,622により被印刷物P側に反射することができる(点線の矢印参照)。その結果、被印刷物Pにおける紫外線の照度をさらに向上することができる。また、本実施形態では、2列のLEDユニット33を、所定間隔をおいて配置しているため、各LEDユニット33から照射される紫外線が、これらの間で重ね合わされる。これにより、LEDユニット33間で、被印刷物Pが受ける紫外線の照度をさらに向上することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、反射部材を、2つ折りで形成しているが、これに限定されるものではなく、折り目を1,または3以上にすることで、楕円に近似させてもよい。また、板材ではなく、例えば、ブロックの一部を切り取って反射面を形成することもできる。また、図15に示すように、第1反射部611,621を傾斜した楕円に沿うように形成することもできる。同図の例では、2つの楕円Eの長軸Yを傾けて、被印刷物P側で交差するようにしている。このような楕円Eに沿って各反射部材61,62の第1反射部611,621を形成すると、各紫外線LED32直下の照度の高い部分が互いに近接して重ね合わされるため、ピーク照度を増大することができる。
さらに、図16(a)に示すように、2列の紫外線LED32を用いた場合、2列の紫外線LED32の間に、中間反射板800を設けることができる。この例では、2列の紫外線LED32の隙間を広げ、この隙間に、2つの反射板を一体的に連結したV字型の中間反射部材800を配置している。この中間反射部材800の高さは、反射部材61の高さよりも低いが、各紫外線LED32の列から照射される紫外線を反射することができる。これにより、各列から発せられる紫外線が搬送方向に各反射部材よりも外側に拡散するのを防止することができ、被印刷物Pに対する照度をさらに向上することができる。例えば、図16(b)に示すシミュレーションの結果によれば、紫外線の拡散を防止できていることが分かる。なお、中間反射部材800の形状は、V字型以外であっても、各列から照射される紫外線を反射できる形状であれば、特には限定されない。例えば、各反射部材に対向する2枚の反射板で構成することもできるし、各反射部材とほぼ並行に延びる1枚の反射板で構成することもできる。
また、上記実施形態では、紫外線LED32を用いているが、紫外線を照射できるものであれば、特には限定されず、例えば、紫外線レーザダイオードや、紫外線を発光するレーザ光源を用いることもできる。
また、本発明の実施例として、図17に示すような形状の紫外線LED,反射部材を有する紫外線照射装置を挙げることかできる。
32 紫外線LED(紫外線光源)
33 LEDユニット(光源ユニット)
61,62 反射部材
611,621 第1反射部
612,622 第2反射部
α 基準角
γ 入射角
E 楕円
33 LEDユニット(光源ユニット)
61,62 反射部材
611,621 第1反射部
612,622 第2反射部
α 基準角
γ 入射角
E 楕円
Claims (9)
- 被印刷物のインキに、紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
前記被印刷物の搬送方向と直交する印刷幅方向に沿って並ぶ複数の紫外線光源を有する少なくとも1つの光源ユニットと、
前記光源ユニットと前記被印刷物との間に配置され、前記各光源ユニットを、前記搬送方向の上流側及び下流側から挟むように配置された一対の反射部材と、を備え、
前記各反射部材は、前記紫外線光源から前記被印刷物に向かって延びる第1反射部を有しており、
当該第1反射部の全部または少なくとも一部は、
前記紫外線光源から前記被印刷物への入射角が所定の基準角以上であって、インキ内部の硬化に寄与し難い微弱な紫外線を、入射角が前記基準角より小さくなるように反射する、紫外線照射装置。 - 前記各反射部材は、板材により形成され、少なくとも一つの折り目によって、対向する前記反射部材側に凹となるように折り曲げられている、請求項1に記載の紫外線照射装置。
- 前記光源ユニットを挟んで対向する少なくとも一方の前記第1反射部は、断面において近似的に楕円の一部を構成しており、
前記光源ユニットが、断面において、前記楕円における一方の焦点近傍に配置されている、請求項1または2に記載の紫外線照射装置。 - 前記光源ユニットは、前記搬送方向に沿って2列に並ぶ複数の前記紫外線光源を有しており、
前記光源ユニットを挟んで対向する一方の前記第1反射部は、断面において近似的に楕円の一部を構成しており、
前記光源ユニットのうち、前記一方の第1反射部の近くに配置されている前記紫外線光源が、断面において、前記楕円における一方の焦点近傍に配置されている、請求項1または2に記載の紫外線照射装置。 - 前記紫外線光源から発せられる紫外線のうち、前記被印刷物への入射角が前記基準角よりも小さい紫外線も反射するように、前記第1反射部の位置が設定されている、請求項1から4のいずれかに記載の紫外線照射装置。
- 前記各反射部材は、前記被印刷物側の端部に、当該被印刷物と対向する第2反射部を有している、請求項1から5のいずれかに記載の紫外線照射装置。
- 前記各反射部材は板材により形成され、当該各反射部材を、前記被印刷物の搬送方向に延びる折り目によって折り曲げることで、前記第1反射部と第2反射部とを形成している、請求項6に記載の紫外線照射装置。
- 複数の前記光源ユニットが、所定間隔をおいて前記搬送方向に沿って配置されている、請求項1から7のいずれかに記載の紫外線照射装置。
- 前記光源ユニットは、前記搬送方向に沿って2列に並ぶ複数の前記紫外線光源を有しており、
前記2列の紫外線光源の間に、各列の紫外線光源からの紫外線を反射する中間反射部材が設けられている、請求項1から8のいずれかに記載の紫外線照射装置。
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