KR102207297B1 - 광 조사 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 소정의 워킹 디스턴스 내에 있어서, 소정의 조사 강도 및 조사 강도 분포를 갖는 라인 형상의 광을 조사 가능한 광 조사 장치를 제공하는 것.
[해결 수단] 기준의 조사면 상의 소정의 조사 위치에, 제1 방향으로 연장되고, 또한, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 소정의 선폭을 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 장치가 기판과, 기판 상에 제1 방향을 따라 소정 간격마다 나열되고, 기판면과 직교하는 방향에 광축의 방향을 맞추어 배치된 복수의 광원과, 각 광원의 광로 상에 배치되고, 각 광원으로부터의 광을 소정의 퍼짐각의 광이 되도록 정형하는 복수의 광학 소자를 각각 갖는 복수의 발광 유닛을 구비하고, 복수의 발광 유닛은, 제1 방향에서 보았을 때, 조사 위치를 중심으로 한 원호 상에 배치되고, 복수의 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 제2 방향의 조사폭이 조사면에 대하여 수직한 방향의 소정의 범위 내에서 대략 동일하게 되도록 구성된다.

Description

광 조사 장치{LIGHT ILLUMINATING APPARATUS}
본 발명은 라인 형상의 조사광을 조사하는 광 조사 장치에 관한 것이다.
종래, 자외광의 조사에 의해 경화하는 잉크를 종이 등의 인쇄 대상물에 전사 시켜 인쇄하는 인쇄기가 알려져 있다. 이러한 인쇄기는 인쇄 대상물 상의 잉크를 경화시키기 위해 자외광 조사 장치를 구비하고 있다. 그리고, 이러한 자외광 조사 장치에서는, 저소비전력화나 장기 수명화의 요구로부터, 종래의 방전램프 대신, LED(Light Emitting Diode)를 광원으로서 이용한 구성이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
특허문헌 1에 기재된 자외광 조사 장치(LED 유닛)는 복수의 LED 모듈(LED칩)이 길이 방향(제1 방향)으로 일정한 간격으로 나열되고, 라인 형상의 광을 출사하는 베이스 블록을 복수 구비하고 있다. 각 베이스 블록은 각 베이스 블록으로부터 출사되는 라인 형상의 광이 인쇄 대상물 상의 소정 위치에서 1라인에 집광하도록 소정의 각도로 경사져 있고, 폭 방향(제2 방향)으로 소정의 간격을 두고 나열되어 배치되어 있다.
일본 특개 2011-146646호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
특허문헌 1에 기재된 자외광 조사 장치에 의하면, 인쇄 대상물 상의 소정 위치에서 자외광의 조사 강도를 향상시킬 수 있고, 조사 강도 분포를 균일화시킬 수 있다. 그러나, 자외광 조사 장치가 탑재되는 인쇄기(예를 들면, 옵셋 낱장 인쇄기)에서는, 자외광 조사의 대상이 되는 인쇄 대상물이 변형되기 쉬운 종이인 경우가 많아, 반송 중에 종이가 펄럭이는 경우도 많다. 이와 같이 인쇄 대상물이 변형되면, 각 라인 형상의 광이 인쇄 대상물 상의 소정 위치에 집광되지 않기 때문에, 인쇄 대상물 상에서 원하는 조사 강도 및 조사 강도 분포가 얻어지지 않아, 잉크의 건조 상태에 불균일이 생긴다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 소정의 워킹 디스턴스 내에서, 소정의 조사 강도 및 조사 강도 분포를 갖는 라인 형상의 광을 조사 가능한 광 조사 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 조사 장치는, 기준의 조사면 상의 소정의 조사 위치에, 제1 방향으로 연장되고, 또한, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 소정의 선폭을 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 장치로서, 기판과, 기판 상에 제1 방향을 따라 소정 간격마다 나열되고, 기판면과 직교하는 방향에 광축의 방향을 맞추어 배치된 복수의 광원과, 각 광원의 광로 상에 배치되고, 각 광원으로부터의 광을 소정의 퍼짐각의 광이 되도록 정형하는 복수의 광학 소자를 각각 갖는 복수의 발광 유닛을 구비하고, 복수의 발광 유닛은, 제1 방향에서 보았을 때, 조사 위치를 중심으로 한 원호 상에 배치되고, 복수의 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 제2 방향의 조사폭이 조사면에 대하여 수직한 방향의 소정의 범위 내에서 대략 동일한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 조사면에 대하여 수직한 방향의 소정의 범위 내에서, 복수의 발광 유닛으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포를 서로 오버랩시킬 수 있기 때문에, 소정의 범위 내(소정의 워킹 디스턴스 내)에서 원하는 조사 강도 및 조사 강도 분포가 얻어진다.
또한 조사폭이 소정의 선폭보다도 넓은 것이 바람직하다.
또한 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 제2 방향의 조사 강도 분포가 대략 정규 분포인 것이 바람직하다.
또한 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 조사 강도 분포가 소정의 범위 내에서 서로 오버랩되어 있는 것이 바람직하다.
또한 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 광로 길이를 a로 하고, 조사폭을 b로 하고, 각 광학 소자의 유효 직경을 c로 하고, 퍼짐각을 ±θ로 했을 때, 이하의 조건식 (1)을 만족하도록 구성할 수 있다.
tanθ=(b-c)/2a ···（1)
또한 퍼짐각이 ±10°∼±40°의 범위인 것이 바람직하다.
또한 복수의 발광 유닛은, 제1 방향에서 보았을 때, 조사 위치에서의 수선을 대칭축으로 하여, 선대칭으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한 광이 자외선 경화 수지에 작용하는 파장의 광인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 광 조사 장치에 의하면, 소정의 워킹 디스턴스 내에 있어서, 소정의 조사 강도 및 조사 강도 분포를 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 외관도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치에 탑재되는 LED 유닛의 배치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치에 탑재되는 LED 유닛의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치에 탑재되는 LED 유닛의 구성과, LED 유닛으로부터 출사되는 자외광의 조사폭을 설명하는 광선도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치에 탑재되는 LED 유닛으로부터 출사되는 자외광의 광선도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치로부터 출사되는 자외광의 WD100의 위치에서의 조사 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치로부터 출사되는 자외광의 WD80의 위치에서의 조사 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치로부터 출사되는 자외광의 WD60의 위치에서의 조사 강도 분포를 도시하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치(1)의 외관도이다. 본 실시형태의 광 조사 장치(1)는 자외광에 의해 경화되는 잉크를 종이 등의 인쇄 대상물에 전사시켜 인쇄하는 인쇄기(도시하지 않음)에 탑재되는 장치이며, 후술하는 바와 같이, 인쇄 대상물에 대향하여 배치되고, 인쇄 대상물에 대하여 라인 형상의 자외광을 출사한다(도 2). 본 명세서에서는, 광 조사 장치(1)로부터 출사되는 라인 형상의 자외광의 길이(선 길이) 방향을 X축 방향(제1 방향), 폭(선폭) 방향을 Y축 방향(제2 방향), X축 및 Y축과 직교하는 방향을 Z축 방향으로 정의하여 설명한다. 도 1(a)는 Y축 방향에서 보았을 때의 광 조사 장치(1)의 정면도이다. 도 1(b)는 Z축 방향에서 보았을 때(도 1(a)의 하측으로부터 상측으로 보았을 때)의 광 조사 장치(1)의 저면도이다. 도 1(c)는 X축 방향에서 보았을 때(도 1(a)의 우측으로부터 좌측으로 보았을 때)의 광 조사 장치(1)의 측면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 광 조사 장치(1)는 케이스(10), 베이스 블록(20), 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)(이하, 총칭하여 「LED 유닛(100)」이라고도 한다.)을 구비하고 있다. 케이스(10)는 베이스 블록(20) 및 LED 유닛(100)(발광 유닛)을 수용하는 케이스(하우징)이다. 또한 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)은 모두 X축 방향에 평행한 라인 형상의 자외광을 출사하는 유닛이다(상세한 것은 후술).
베이스 블록(20)은 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)을 고정하기 위한 지지 부재이며, 스테인리스강 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 도 1(b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 베이스 블록(20)은 X축 방향으로 연장되는 대략 직사각형의 판 형상의 부재이며, 하면은 Y축 방향을 따라 움푹 들어가는 부분 원통면으로 되어 있다. 베이스 블록(20)의 하면(즉, 부분 원통면)에는, X축 방향으로 연장되는 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)이 Y축 방향을 따라(즉, 부분 원통면을 따라) 나열되어 배치되고, 나사 고정이나 납땜 등에 의해 고착되어 있다.
케이스(10)의 하면(광 조사 장치(1)의 하면)은 개구부(10a)를 가지고 있고, 이 개구부(10a)를 통과하여 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터의 자외광이 인쇄 대상물을 향하여 출사되도록 구성되어 있다.
도 2는 본 실시형태에 따른 광 조사 장치(1)에 탑재되는 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 배치를 설명하는 도면이며, X축 방향에서 보았을 때의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 배치를 나타내고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사 장치(1)에서는, 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)이, X축 방향에서 보았을 때, 베이스 블록(20)의 부분 원통면을 따라, 원호 형상으로 배치된다(상세한 것은 후술). 도 2에 있어서, 「R」은 인쇄 대상물이 반송되는 기준의 조사면을 나타내고, 1점쇄선은 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 광축(AX)을 나타내고 있다. 또한 「F1」은 각 광축(AX)이 교차하는 조사면(R) 상의 기준의 조사 위치이며, 2점쇄선은 광 조사 장치(1)의 중심선(O)(즉, 조사 위치(F1)에서의 수선)이며, 「LW」는 기준의 조사 위치(F1)에서의 자외광의 선폭을 나타내고 있다.
본 실시형태의 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)은 배치만이 상이하고, 구성에 대해서는 공통되기 때문에, 이하, 대표하여, LED 유닛(100c)에 대하여 설명한다. 도 3은 LED 유닛(100c)의 구성을 설명하는 도면이며, LED 유닛(100c)을 Z축 방향에서 보았을 때의 도면이다. 또한 도 4는 LED 유닛(100c)의 구성과, LED 유닛(100c)으로부터 출사되는 자외광의 조사폭을 설명하는 광선도이다. 또한, 도 4에서는, LED 유닛(100c)으로부터 출사되는, 광축(AX)을 통과하는 광선(즉, 퍼짐각 0°의 광선)과, 퍼짐각 ±17°의 광선만을 1점쇄선으로 나타내고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, LED 유닛(100c)은 X축 방향으로 연장되는 직사각형 형상의 기판(101)과, 320개의 LED 모듈(110)을 구비하고 있다. LED 유닛(100c)의 LED 모듈(110)은 X축 방향으로 조밀하게 기판(101) 상에 배치되고, 기판(101)과 전기적으로 접속되어 있다. LED 유닛(100c)의 기판(101)은, 도시하지 않은 인쇄기의 LED 구동 회로에 접속되어 있고, 각 LED 모듈(110)에는, 기판(101)을 통하여 LED 구동 회로로부터의 구동 전류가 공급되게 되어 있다. 각 LED 모듈(110)에 구동 전류가 공급되면, 각 LED 모듈(110)로부터는 구동 전류에 따른 광량의 자외광이 출사되고, LED 유닛(100c)으로부터는 X축에 평행한 라인 형상의 자외광이 출사된다. 또한, 본 실시형태의 각 LED 모듈(110)은 대략 동일한 광량의 자외광을 출사하도록 각 LED 모듈(110)에 공급되는 구동 전류가 조정되어 있고, LED 유닛(100c)으로부터 출사되는 라인 형상의 자외광은 X축 방향에서 대략 균일한 조사 강도 분포를 가지고 있다(상세한 것은 후술).
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, LED 유닛(100c)의 각 LED 모듈(110)은 LED(Light Emitting Diode) 소자(111)(광원), 렌즈(113) 및 렌즈(115)(광학 소자)를 구비하고 있다.
LED 소자(111)는 대략 정방형의 발광면을 구비하고, 도시하지 않은 LED 구동 회로로부터 구동 전류의 공급을 받아, 잉크의 경화 파장(예를 들면, 365nm, 385nm, 395nm, 405nm)의 자외광을 출사한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, LED 모듈(110)의 각 LED 소자(111)의 광축 상에는, 도시하지 않은 렌즈 홀더에 유지된 렌즈(113) 및 렌즈(115)가 배치되어 있다. 렌즈(113)는, 예를 들면, 광학 유리나 광 투과성 수지로 이루어지는, LED 소자(111)측이 평면의 평볼록 렌즈이며, LED 소자(111)로부터 확산하면서 입사되는 자외광을 집광하여 후단의 렌즈(115)에 도광한다. 렌즈(115)는, 예를 들면, 광학 유리나 광 투과성 수지로 이루어지는, 렌즈(113)측이 평면의 평볼록 렌즈이며, 렌즈(113)로부터 입사되는 자외광을 소정의 퍼짐각(예를 들면, ±17°)의 광으로 정형한다. 즉, 본 실시형태의 각 LED 모듈(110)은 비결상계의 광학계를 탑재하고 있으며, 케이스(10)의 끝으로부터 Z축 방향으로 100mm 떨어진 위치(도 4 중, 「WD100」으로 나타냄)에서, 약 80mm(Y축 방향)의 조사폭을 조사하도록 구성되어 있다. 환언하면, 본 실시형태의 LED 유닛(100c)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, LED 모듈(110)로부터 출사되는 자외광의 광로 길이(렌즈(115)의 출사면으로부터 기준의 조사 위치(F1)까지의 거리)를 a로 하고, 조사폭을 b로 하고, 렌즈(115)의 유효 직경을 c로 하고, 렌즈(115)로부터 출사되는 자외광의 퍼짐각을 ±θ로 했을 때, 이하의 조건식 (1)을 만족하도록 구성되어 있다.
tanθ=(b-c)/2a ···（1)
다음에 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 배치에 대해 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)은, X축 방향에서 보았을 때, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 광축(AX)이 기준의 조사 위치(F1)를 통과하도록, 기준의 조사 위치(F1)를 중심으로 하는 반경 120mm의 원주의 원호 상의 중심선(O)에 대하여 0°의 위치, ±8°의 위치, ±16°의 위치에 각각 배치된다. 즉, 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)은, X축 방향에서 보았을 때, 중심선(O)을 대칭축으로 하여 선대칭으로 배치되어 있다. 그리고, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터의 자외광이 기준의 조사면(R) 상의 기준의 조사 위치(F1)를 향하여 출사되고, 기준의 조사 위치(F1)의 선폭(LW)의 범위에서 소정의 조사 강도가 얻어지도록 구성되어 있다. 즉, 선폭(LW)은, Y축 방향의 조사 강도 분포에 있어서, 잉크의 경화에 필요한 소정 값(예를 들면, 3.5W/cm2) 이상의 조사 강도를 갖는 부분이며, 본 실시형태에서는, 기준의 조사 위치(F1)에 대하여 ±약 15mm의 범위(즉, 선폭(LW)으로서는 약 30mm)로 설정되어 있다. 또한 선 길이(LL)는, X축 방향의 조사 강도 분포에 있어서, 잉크의 경화에 필요한 소정 값(예를 들면, 3.5W/cm2) 이상의 조사 강도를 갖는 부분이며, 본 실시형태에서는, 약 600mm로 설정되어 있다.
또한 본 실시형태의 광 조사 장치(1)에서는, 케이스(10)의 끝으로부터 Z축 방향으로 100mm 떨어진 위치(도 2 중, 「WD100」으로 나타냄)에서의 X-Y 평면을 기준의 조사면(R)으로 하고, 인쇄 대상물은 도시하지 않은 인쇄기의 반송 장치에 의해 기준의 조사면(R) 위를 Y축 방향을 따라 반송되도록 구성되어 있다. 따라서, 인쇄 대상물이 기준의 조사면(R) 위를 순차 반송됨으로써, LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광이 인쇄 대상물 위를 순차 이동(주사)하여, 인쇄 대상물 상의 잉크를 순차 경화(정착)시킨다. 또한, 본 명세서에서는, 케이스(10)의 끝을 기준으로 한 Z축 방향의 거리를 광 조사 장치(1)의 워킹 디스턴스(WD)라고 하고, 이하, 예를 들면, 워킹 디스턴스 100mm의 위치를 「WD100」이라고 한다.
상기한 바와 같이, LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 복수의 라인 형상의 자외광을 인쇄 대상물 상(즉, 기준의 조사면(R) 상의 기준의 조사 위치(F1))에 집광시킴으로써 인쇄 대상물 상의 잉크를 정착시킬 수 있다. 여기에서, 잉크를 정착시키기 위해 필요한 자외광의 조사 강도의 관점에서는, 복수의 라인 형상의 자외광을 인쇄 대상물 상의 가능한 한 협소한 범위 내에 집광하는 것이 바람직하다. 그러나, 자외광 조사의 대상이 되는 인쇄 대상물은 종이인 경우도 많아, 반송 중에 펄럭이는(즉, Z축 방향의 위치가 변동되는) 경우도 많다. 이와 같이, 인쇄 대상물의 위치가 Z축 방향으로 변동하면(즉, 인쇄 대상물이 기준의 조사면(R) 상을 통과하지 않으면), 각 라인 형상의 자외광이 소정의 워킹 디스턴스와는 상이한 위치에서 인쇄 대상물 상에 입사하게 되어, 소정의 조사 강도의 자외광을 인쇄 대상물 상에 조사할 수 없게 된다고 하는 문제가 발생한다. 그리고, 자외광의 조사 강도가, 잉크를 정착시키기 위해 필요한 조사 강도에 도달하지 않으면, 잉크의 건조 상태에 불균일이 생긴다고 하는 문제가 발생한다. 그래서, 본 발명자는 예의 검토한 결과, 각 LED 모듈(110)에서 비결상계의 광학계를 채용하고, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 라인 형상의 자외광의 Y축 방향의 조사 강도 분포를 대략 정규 분포로 함과 아울러, 각 자외광이 기준의 조사면(R) 상의 소정의 조사폭을 조사하도록 구성하고, 각 자외광의 조사 강도 분포를 서로 오버랩시킴으로써 소정의 워킹 디스턴스 사이에서(예를 들면, WD60과 WD100 사이에서) 원하는 자외선의 조사 강도 및 조사 강도 분포가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
도 5는 본 실시형태의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)을 X축 방향에서 보았을 때의 자외광의 광선도이다. 또한, 도 5에서는, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는, 광축(AX)을 통과하는 광선(즉, 퍼짐각 0°의 광선)과, 퍼짐각 ±17°의 광선만을 나타내고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)은 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광이 기준의 조사면(R)(WD100) 상에 있어서, 기준의 조사 위치(F1)를 중심으로 하여, 약 80mm(Y축 방향)의 조사폭을 조사하도록 구성되어 있다.
도 6 내지 도 8은 본 실시형태의 광 조사 장치(1)로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포를 나타낸 도면이다. 도 6은 WD100의 위치에서의 자외광의 조사 강도 분포를 나타내고, 도 7은 WD80의 위치에서의 자외광의 조사 강도 분포를 나타내고, 도 8은 WD60의 위치에서의 자외광의 조사 강도 분포를 나타내고 있다. 또한 도 6(a), 도 7(a), 도 8(a)는 X-Y 평면 상의 중심선(O)의 위치에서의 X축 방향의 조사 강도 분포이며, 가로축은 광 조사 장치(1)의 길이 방향의 중심(즉, 자외광의 선 길이(LL)(X축 방향의 길이)의 1/2의 위치)을 「0mm」로 했을 때의 거리이고, 세로축은 단위면적당의 자외광의 조사 강도(W/cm2)이다. 또한 도 6(b), 도 7(b), 도 8(b)는 X-Y 평면 상의 광 조사 장치(1)의 길이 방향의 중심 위치(즉, 자외광의 선 길이(LL)(X축 방향의 길이)의 1/2의 위치)에서의 Y축 방향의 조사 강도 분포이며, 가로축은 중심선(O)을 「0mm」로 했을 때의 거리이고, 세로축은 단위면적당의 자외광의 조사 강도(W/cm2)이다. 또한, 도 6, 7, 8에 있어서, 「100a」, 「100b」, 「100c」, 「100d」, 「100e」는 각각 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포를 나타내고, 「α」는 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도의 총합(즉, 광 조사 장치(1)로부터 출사되는 자외광의 조사 강도)을 나타내고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, WD100의 위치에서는, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광이 기준의 조사 위치(F1)를 중심으로 하여 겹치기(즉 오버랩하기) 때문에(도 5), 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는, X축 방향(도6 (a)) 및 Y축 방향(도 6(b))에 있어서, 대략 동일하게 된다. 그리고, 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도의 총합(α)은 X축 방향(도 6(a))의 ±300mm의 범위에서 소정 값(3.5W/cm2) 이상으로 되고, Y축 방향(도 6(b))의 ±15mm의 범위에서 소정 값(3.5W/cm2) 이상으로 되어 있다. 즉, WD100의 위치에서, 선 길이(LL)가 약 600mm, 선폭(LW)이 약 30mm의 라인 형상의 자외광이 조사된다. 또한, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, Y축 방향에 있어서의 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 ±약 40mm의 범위 내에서 대략 정규 분포로 되어 있어, 상술한 각 LED 모듈(110)의 조사폭(80mm)에 대응한 것으로 되어 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, WD80의 위치에서는, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 광축이 Y축 방향으로 약간 벗어나고, 또한 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터의 거리도 약간 상이하기 때문에, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 X축 방향(도 7 (a)) 및 Y축 방향(도 7(b))으로 약간 벗어난 것으로 된다. 그러나, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 서로 오버랩되어 있어, 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도의 총합(α)은, X축 방향(도 7 (a))의 ±약 320mm의 범위에서, 소정 값(3.5W/cm2) 이상이 되고, Y축 방향(도 7(b))의 ±약 13mm의 범위에서, 소정 값(3.5W/cm2) 이상으로 되어 있다. 즉, WD80의 위치에서, 선 길이(LL)가 약 640mm, 선폭(LW)이 약 26mm의 라인 형상의 자외광이 조사된다. 또한, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, Y축 방향에서의 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 WD100일 때보다도 약간 피크 강도가 높은 것이 되지만, ±약 40mm의 범위 내에서 대략 정규 분포로 되어 있어, 상술한 각 LED 모듈(110)의 조사폭(80mm)에 대응한 것으로 되어 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, WD60의 위치에서는, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)의 광축이 Y축 방향으로 더 벗어나고, 또한 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터의 거리도 더욱 상이하기 때문에, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 X축 방향(도 8 (a)) 및 Y축 방향(도 8(b))으로 더욱 벗어나게 된다. 그러나, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 서로 오버랩되어 있고, 5개의 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도의 총합(α)은, X축 방향(도 8 (a))의 ±약 320mm의 범위에서, 소정 값(3.5W/cm2) 이상으로 되고, Y축 방향(도 8(b))의 ±약 15mm의 범위에서, 소정 값(3.5W/cm2) 이상으로 되어 있다. 즉, WD60의 위치에서, 선 길이(LL)가 약 640mm, 선폭(LW)이 약 30mm의 라인 형상의 자외광이 조사된다. 또한, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, Y축 방향에서의 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는 WD80일 때보다도 더욱 피크 강도가 높은 것이 되지만, ±약 40mm의 범위 내에서 대략 정규 분포로 되어 있어, 상술한 각 LED 모듈(110)의 조사폭(80mm)에 대응한 것으로 되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 광 조사 장치(1)에서는, 각 LED 모듈(110)에서 비결상계의 광학계를 채용하여, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)을 기준의 조사 위치(F1)를 중심으로 하는 원주의 원호 상에 배치하고 있다. 그리고, 각 LED 유닛(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)으로부터 출사되는 라인 형상의 자외광의 Y축 방향의 조사 강도 분포를 대략 정규 분포로 함과 아울러, 각 자외광이 기준의 조사면(R) 상의 소정의 조사폭을 조사하도록 구성하여, 각 자외광의 조사 강도 분포를 서로 오버랩시킴으로써 WD60∼WD100의 범위 내에서, 원하는 자외선의 조사 강도 및 조사 강도 분포를 얻고 있다. 즉, 광 조사 장치(1)로부터 출사되는 자외광의 조사 강도 분포는, WD60∼WD100의 범위에 있어서, 대략 일정하게 되기 때문에, 자외광 조사의 대상이 되는 인쇄 대상물(예를 들면, 종이)이 WD60∼WD100의 범위에서 펄럭였다고 해도, 잉크를 정착시키기 위해 필요한 조사 강도의 자외광을 인쇄 대상물에 대해 균일하게 조사할 수 있어, 잉크의 건조 상태는 안정된다(즉, 건조 상태에 불균일이 생기지 않음).
이상이 본 실시형태의 설명이지만, 본 발명은 상기의 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 여러 변형이 가능하다.
예를 들면, 본 실시형태에서는, WD100의 위치를 기준의 조사면(R)으로 하고, 인쇄 대상물인 종이의 펄럭임 범위를 WD60∼WD100의 범위로 상정하고, WD60∼WD100의 범위에서 균일한 자외광을 조사할 수 있게 구성했지만, 워크 디스턴스의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 사양에 따라 적당히 변경할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 렌즈(115)로부터 출사되는 자외광의 퍼짐각을 ±17°로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 렌즈(115)로부터 출사되는 자외광의 퍼짐각은 인쇄 대상물인 종이의 펄럭임 범위(즉, 워킹 디스턴스의 범위)나 잉크를 정착시키기 위해 필요한 자외광의 조사 강도 등에 따라 적당히 변경할 수 있고, 바람직하게는 ±10°∼±40°의 범위이며, 더욱 바람직하게는 ±15°∼±30°의 범위이다. 또한, 렌즈(115)로부터 출사되는 자외광의 퍼짐각이 ±10°보다도 작아지면, 원하는 조사 강도 및 조사 강도 분포가 얻어지는 워크 디스턴스의 범위가 좁아진다. 또한 렌즈(115)로부터 출사되는 자외광의 퍼짐각이 ±40°보다도 커지면, 원하는 조사 강도 및 조사 강도 분포를 얻는 것이 곤란하게 된다.
또한, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고, 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함될 수 있다.
1 광 조사 장치
10 케이스
10a 개구부
20 베이스 블록
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e LED 유닛
110 LED 모듈
111 LED 소자
113, 115 렌즈

Claims (8)

  1. 기준의 조사면 상의 미리 정해진 조사 위치에, 제1 방향으로 연장되고, 또한, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 미리 정해진 선폭을 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 장치로서,
    기판과, 상기 기판 상에 상기 제1 방향을 따라 미리 정해진 간격마다 나열되고, 상기 기판면과 직교하는 방향에 광축의 방향을 맞추어 배치된 복수의 광원과, 상기 각 광원의 광로 상에 배치되고, 상기 각 광원으로부터의 광을 미리 정해진 퍼짐각의 광이 되도록 정형하는 복수의 광학 소자를 각각 갖는 복수의 발광 유닛을 구비하고,
    상기 복수의 발광 유닛은, 상기 제1 방향에서 보았을 때, 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 광로 중심이 상기 조사 위치에 있어서 교차하도록, 상기 조사 위치를 중심으로 한 원호 상에 배치되고,
    상기 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광은, 상기 조사면상에서, 상기 미리 정해진 선폭보다 넓은 소정의 조사폭을 가지고,
    상기 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 상기 제2 방향의 조사 강도 분포는 정규 분포이고, 상기 조사면에 대하여 수직한 방향의 미리 정해진 범위 내에서 서로 오버랩되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 발광 유닛으로부터 출사되는 광의 광로 길이를 a로 하고, 상기 조사폭을 b로 하고, 상기 각 광학 소자의 유효 직경을 c로 하고, 상기 퍼짐각을 ±θ로 했을 때, 이하의 조건식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
    tanθ=(b-c)/2a ···（1)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 퍼짐각이 ±10°∼±40°의 범위인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 유닛은, 상기 제1 방향에서 보았을 때, 상기 조사 위치에서의 수선을 대칭축으로 하여, 선대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광이 자외선 경화 수지에 작용하는 파장의 광인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.

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