光照射装置的制作方法

本发明涉及一种照射线状照射光的光照射装置。

背景技术：

当前，已知一种印刷机，其将通过紫外光的照射而硬化的墨水转印至纸等印刷对象上而进行印刷。作为这种印刷机，为了使印刷对象上的墨水硬化而具有紫外光照射装置。并且，在这种紫外光照射装置中，根据低消耗电力化或长寿命化的要求，提出了取代当前的放电灯而利用led(lightemittingdiode：发光二极管)作为光源的结构(例如专利文献1)。

专利文献1所述的紫外光照射装置(led单元)具有多个基台模块，该基台模块是将多个led模组(led芯片)沿长边方向(第一方向)隔着一定间隔排列而成的，射出线状的光。各基台模块以从各基台模块射出的线状的光在印刷对象上的规定位置聚光为1条线的方式，以规定的角度倾斜，在短边方向(第二方向)上隔着规定的间隔并列地配置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－146646号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题：

根据专利文献1所述的紫外光照射装置，可以在印刷对象上的规定位置处提高紫外光的照射强度，可以使照射强度分布均匀化。但是，在搭载有紫外光照射装置的印刷机(例如单张纸胶版印刷机)中，多数情况下成为紫外光照射的对象的印刷对象为容易变形的纸，在输送中纸大多会晃动。如果这样，印刷对象变形的话，则各线状的光不会聚光于印刷对象上的规定位置，因此在印刷对象上无法获得期望的照射强度及照射强度分布，存在墨水的干燥状态产生不匀的问题。

本发明鉴于这种情况，其目的在于提供一种光照射装置，其可以在规定的工作距离内，照射具有规定的照射强度及照射强度分布的线状的光。

解决问题的手段：

为了实现上述目的，本发明的光照射装置，其向基准照射面上的规定照射位置，照射沿第一方向延伸且在与第一方向正交的第二方向上具有规定线宽的线状的光，该光照射装置具有多个发光单元，各发光单元分别具有：基板；多个光源，所述光源在基板上沿第一方向每隔规定间隔而排列，在与基板面正交的方向上使光轴的朝向一致而配置；以及多个光学元件，配置于各光源的光路上，将来自于各光源的光整形为具有规定扩散角的光，从第一方向观察时，多个发光单元配置于以照射位置为中心的圆弧上，从多个发光单元射出的光在第二方向的照射宽度，在与照射面垂直方向的规定范围内大致相等。

根据这种结构，由于在与照射面垂直方向的规定范围内，可以使从多个发光单元射出的紫外光的照射强度分布彼此重叠，因此可以在规定的范围内(规定的工作距离内)获得期望的照射强度及照射强度分布。

另外，优选照射宽度比规定线宽宽。

另外，优选从各发光单元射出的光在第二方向的照射强度分布为大致常态分布。

另外，优选从各发光单元射出的光的照射强度分布，在规定范围内彼此重叠。

另外，优选在将从各发光单元射出的光的光路长度设为a，将照射宽度设为b，将各光学元件的有效直径设为c，将扩散角设为±θ时，满足以下的条件式(1)：

tanθ＝(b－c)/2a…(1)

另外，优选扩散角是±10°～±40°的范围。

另外，优选从第一方向观察时，多个发光单元以照射位置处的垂线作为对称轴而线对称地配置。

另外，优选光是对紫外线硬化树脂产生作用的波长的光。

发明的效果：

如以上所述，根据本发明的光照射装置，可以在规定的工作距离内，照射具有规定的照射强度及照射强度分布的线状的光。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的光照射装置的外观图。

图2是对在本发明的实施方式涉及的光照射装置中搭载的led单元的配置进行说明的图。

图3是对在本发明的实施方式涉及的光照射装置中搭载的led单元的结构进行说明的图。

图4是对在本发明的实施方式涉及的光照射装置中搭载的led单元的结构和从led单元射出的紫外光的照射宽度进行说明的光线图。

图5是从在本发明的实施方式涉及的光照射装置中搭载的led单元射出的紫外光的光线图。

图6是表示从本发明的实施方式涉及的光照射装置射出的紫外光的wd100的位置处的照射强度分布的图。

图7是表示从本发明的实施方式涉及的光照射装置射出的紫外光的wd80的位置处的照射强度分布的图。

图8是表示从本发明的实施方式涉及的光照射装置射出的紫外光的wd60的位置处的照射强度分布的图。

标号说明：

1光照射装置

10壳体

10a开口部

20基台模块

100、100a、100b、100c、100d、100eled单元

110led模组

111led元件

113、115透镜

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，对图中相同或相应的部分标注相同的标号，对此省略重复说明。

图1是本发明的实施方式涉及的光照射装置1的外观图。本实施方式的光照射装置1是搭载于印刷机(未图示)的装置，该印刷机将利用紫外光而硬化的墨水向纸等印刷对象转印，该光照射装置1如后所述，与印刷对象相面对地配置，相对于印刷对象射出线状紫外光(图2)。在本说明书中，将从光照射装置1射出的线状紫外光的长边(线长)方向定义为x轴方向(第一方向)，将短边(线宽)方向定义为y轴方向(第二方向)，将与x轴及y轴正交的方向定义为z轴方向而进行说明。图1(a)是从y轴方向观察时的光照射装置1的主视图。图1(b)是从z轴方向观察时(从图1(a)的下侧向上侧观察时)的光照射装置1的仰视图。图1(c)是从x轴方向观察时(从图1(a)的右侧向左侧观察时)的光照射装置1的侧视图。

如图1所示，光照射装置1具有壳体10、基台模块20、5个led单元100a、100b、100c、100d、100e(以下统称为“led单元100”)。壳体10是收容基台模块20及led单元100(发光单元)的壳体(框体)。另外，led单元100a、100b、100c、100d、100e是同时射出与x轴方向平行的线状紫外光的单元(详细后述)。

基台模块20是用于固定led单元100a、100b、100c、100d、100e的支撑部件，由不锈钢等金属制成。如图1(b)及(c)所示，基台模块20是沿x轴方向延伸的大致矩形的板状部件，下面成为沿y轴方向凹陷的部分圆筒面。在基台模块20的下面(即部分圆筒面)，使沿x轴方向延伸的led单元100a、100b、100c、100d、100e沿y轴方向(即沿部分圆筒面)排列而配置，通过螺钉紧固或软钎焊等固接。

壳体10的下面(光照射装置1的下面)具有开口部10a，构成为，通过该开口部10a，来自于led单元100a、100b、100c、100d、100e的紫外光向印刷对象射出。

图2是对在本实施方式涉及的光照射装置1中搭载的led单元100a、100b、100c、100d、100e的配置进行说明的图，表示从x轴方向观察时的led单元100a、100b、100c、100d、100e的配置。如图2所示，在本实施方式的光照射装置1中，5个led单元100a、100b、100c、100d、100e在从x轴方向观察时，沿基台模块20的部分圆筒面以圆弧状配置(详细后述)。在图2中，“r”表示输送印刷对象的基准照射面，点划线表示各led单元100a、100b、100c、100d、100e的光轴ax。另外，“f1”是各光轴ax相交叉的照射面r上的基准照射位置，双点划线是光照射装置1的中心线o(即，照射位置f1处的垂线)，“lw”表示基准照射位置f1处的紫外光的线宽。

本实施方式的各led单元100a、100b、100c、100d、100e仅配置不同，对于结构来说是相同的，因此，以下作为代表，对led单元100c进行说明。图3是对led单元100c的结构进行说明的图，是从z轴方向观察led单元100c时的图。另外，图4是对led单元100c的结构和从led单元100c射出的紫外光的照射宽度进行说明的光线图。此外，在图4中，用点划线仅示出从led单元100c射出的、穿过光轴ax的光线(即扩散角为0°的光线)和扩散角为±17°的光线。

如图3所示，led单元100c具有沿x轴方向延伸的矩形的基板101、以及320个led模组110。led单元100c的led模组110在x轴方向上密集地配置于基板101上，与基板101电性连接。led单元100c的基板101与未图示的印刷机的led驱动电路连接，经由基板101向各led模组110供给来自于led驱动电路的驱动电流。如果向各led模组110供给驱动电流，则从各led模组110射出与驱动电流对应光量的紫外光，从led单元100c射出与x轴平行的线状紫外光。此外，本实施方式的各led模组110，以射出大致相同光量的紫外光的方式，调整向各led模组110供给的驱动电流，从led单元100c射出的线状紫外光，在x轴方向上具有大致均匀的照射强度分布(详细后述)。

如图3及图4所示，led单元100c的各led模组110具有led(lightemittingdiode：发光二极管)元件111(光源)、透镜113及透镜115(光学元件)。

led元件111具有大致正方形的发光面，从未图示的led驱动电路接受驱动电流的供给，射出具有用于硬化墨水的硬化波长(例如365nm、385nm、395nm、405nm)的紫外光。

如图4所示，在led模组110的各led元件111的光轴上，配置有保持在未图示的透镜支架上的透镜113及透镜115。透镜113是由例如光学玻璃或透光性树脂构成的、led元件111侧为平面的平凸透镜，对从led元件111扩散且被入射的紫外光进行聚光，从而向后段的透镜115导光。透镜115是由例如光学玻璃或透光性树脂构成的、透镜113侧为平面的平凸透镜，将从透镜113入射的紫外光整形为具有规定扩散角(例如±17°)的光。即，本实施方式的各led模组110搭载非成像光学系统，构成为在从壳体10的端部向z轴方向偏离100mm的位置(图4中以“wd100”示出)处，照射约80mm(y轴方向)的照射宽度。换言之，本实施方式的led单元100c如图4所示，在将从led模组110射出的紫外光的光路长度(从透镜115的射出面至基准照射位置f1为止的距离)设为a，将照射宽度设为b，将透镜115的有效直径设为c，将从透镜115射出的紫外光的扩散角设为±θ时，构成为满足以下的条件式(1)。

tanθ＝(b－c)/2a…(1)

下面，对led单元100a、100b、100c、100d、100e的配置进行说明。如图2所示，本实施方式的led单元100a、100b、100c、100d、100e在从x轴方向观察时，以各led单元100a、100b、100c、100d、100e的光轴ax穿过基准照射位置f1的方式，分别配置在以基准照射位置f1为中心的半径120mm的圆周的圆弧上的、相对于中心线o为0°的位置、为±8°的位置、为±16°的位置。即，5个led单元100a、100b、100c、100d、100e在从x轴方向观察时，以中心线o为对称轴而线对称地配置。并且，构成为来自于各led单元100a、100b、100c、100d、100e的紫外光，朝向基准照射面r上的基准照射位置f1射出，在基准照射位置f1的线宽lw的范围内获得规定的照射强度。即，线宽lw是在y轴方向的照射强度分布上，具有大于或等于墨水的硬化所需的规定值(例如3.5w/cm²)的照射强度的部分，在本实施方式中，设定为相对于基准照射位置f1为±约15mm的范围(即，作为线宽lw为约30mm)。另外，线长ll是在x轴方向的照射强度分布上，具有大于或等于墨水的硬化所需的规定值(例如3.5w/cm²)的照射强度的部分，在本实施方式中设定为约600mm。

另外，在本实施方式的光照射装置1中构成为，将从壳体10的端部向z轴方向偏离100mm的位置(图2中由“wd100”示出)处的x－y平面设为基准照射面r，将印刷对象由未图示的印刷机的输送装置在基准照射面r上沿y轴方向输送。因此，通过将印刷对象在基准照射面r上依次输送，从而使从led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光在印刷对象上依次移动(扫描)，使印刷对象上的墨水依次硬化(定影)。此外，在本说明书中，将以壳体10的端部为基准的z轴方向的距离称为光照射装置1的工作距离(wd)，以下，例如将工作距离为100mm的位置称为“wd100”。

如上所述，通过使从led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的多个线状紫外光在印刷对象上(即基准照射面r上的基准照射位置f1)聚光，从而可以使印刷对象上的墨水定影。在这里，从为了达到使墨水定影所需的紫外光的照射强度的观点出发，优选使多个线状紫外光在印刷对象上的尽可能窄的范围内聚光。但是，成为紫外光照射的对象的印刷对象为纸的情况也很多，在输送中晃动(即z轴方向的位置变动)的情况也很多。如果这样，印刷对象的位置在z轴方向上变动(即印刷对象不通过基准照射面r上)的话，则各线状紫外光在与规定的工作距离不同的位置向印刷对象上入射，产生无法将规定照射强度的紫外光向印刷对象上照射的问题。并且，如果紫外光的照射强度未达到为了使墨水定影所需的照射强度，则会产生墨水的干燥状态不匀的问题。因此，本发明人经过认真研究，结果发现通过在各led模组110中采用非成像系光学系统，构成为使从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的线状紫外光在y轴方向的照射强度分布为大致常态分布，并且各紫外光照射基准照射面r上的规定照射宽度，使各紫外光的照射强度分布彼此重叠，从而在规定的工作距离间(例如wd60与wd100之间)可以获得期望的紫外线的照射强度及照射强度分布，完成本发明。

图5是从x轴方向观察本实施方式的led单元100a、100b、100c、100d、100e时的紫外光的光线图。此外，在图5中，仅示出从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的、穿过光轴ax的光线(即扩散角为0°的光线)和扩散角为±17°的光线。

如图5所示，本实施方式的led单元100a、100b、100c、100d、100e构成为，从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光在基准照射面r(wd100)上，以基准照射位置f1为中心，照射约80mm(y轴方向)的照射宽度。

图6至图8是表示从本实施方式的光照射装置1射出的紫外光的照射强度分布的图。图6表示在wd100的位置处的紫外光的照射强度分布，图7表示在wd80的位置处的紫外光的照射强度分布，图8表示在wd60的位置处的紫外光的照射强度分布。另外，图6(a)、图7(a)、图8(a)是x－y平面上的中心线o的位置处的x轴方向的照射强度分布，横轴是将光照射装置1的长边方向的中心(即紫外光的线长ll(x轴方向的长度)的1/2的位置)设为“0mm”时的距离，纵轴是每单位面积的紫外光的照射强度(w/cm²)。另外，图6(b)、图7(b)、图8(b)是x－y平面上的光照射装置1的长边方向的中心位置(即紫外光的线长ll(x轴方向的长度)的1/2的位置)处的y轴方向的照射强度分布，横轴是将中心线o设为“0mm”时的距离，纵轴是每单位面积的紫外光的照射强度(w/cm²)。此外，在图6、7、8中，“100a”、“100b”、“100c”、“100d”、“100e”分别表示从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布，“α”表示从5个led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度的总和(即从光照射装置1射出的紫外光的照射强度)。

如图6所示，在wd100的位置处，由于从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光以基准照射位置f1为中心重合(即重叠)(图5)，因此从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布在x轴方向(图6(a))及y轴方向(图6(b))上大致相同。并且，从5个led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度的总和α，在x轴方向(图6(a))的±300mm的范围内大于或等于规定值(3.5w/cm²)，在y轴方向(图6(b))的±15mm的范围内大于或等于规定值(3.5w/cm²)。即，在wd100的位置处，照射线长ll为约600mm、线宽lw为约30mm的线状紫外光。此外，如图6(b)所示，y轴方向上的从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布，在±约40mm的范围内成为大致常态分布，与上述各led模组110的照射宽度(80mm)对应。

如图7所示，在wd80的位置处，各led单元100a、100b、100c、100d、100e的光轴在y轴方向上稍微错位，并自各led单元100a、100b、100c、100d、100e起的距离也稍微不同，因此从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布在x轴方向(图7(a))及y轴方向(图7(b))上也稍微错位。但是，从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布彼此重叠，从5个led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度的总和α，在x轴方向(图7(a))的±约320mm的范围内大于或等于规定值(3.5w/cm²)，在y轴方向(图7(b))的±约13mm的范围内大于或等于规定值(3.5w/cm²)。即，在wd80的位置，照射线长ll为约640mm、线宽lw为约26mm的线状紫外光。此外，如图7(b)所示，y轴方向上的从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布，与wd100时相比峰值强度稍高，但在±约40mm的范围内成为大致常态分布，与上述各led模组110的照射宽度(80mm)对应。

如图8所示，在wd60的位置处，各led单元100a、100b、100c、100d、100e的光轴在y轴方向上进一步错位，并且自各led单元100a、100b、100c、100d、100e起的距离也进一步不同，因此从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布，在x轴方向(图8(a))及y轴方向(图8(b))上进一步错位。但是，从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布彼此重叠，从5个led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度的总和α，在x轴方向(图8(a))的±约320mm的范围内大于或等于规定值(3.5w/cm²)，在y轴方向(图8(b))的±约15mm的范围内大于或等于规定值(3.5w/cm²)。即，在wd60的位置，照射线长ll为约640mm、线宽lw为约30mm的线状紫外光。此外，如图8(b)所示，y轴方向上的从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的紫外光的照射强度分布，与wd80时相比峰值强度进一步提高，但在±约40mm的范围内成为大致常态分布，与上述的各led模组110的照射宽度(80mm)对应。

由此，在本实施方式的光照射装置1中，在各led模组110中采用非成像光学系统，将各led单元100a、100b、100c、100d、100e配置于以基准照射位置f1为中心的圆周的圆弧上。并且，使从各led单元100a、100b、100c、100d、100e射出的线状紫外光的y轴方向的照射强度分布为大致常态分布，并且构成为，各紫外光照射基准照射面r上的规定的照射宽度，使各紫外光的照射强度分布彼此重叠，从而在wd60～wd100的范围内，获得期望的紫外线的照射强度及照射强度分布。即，由于从光照射装置1射出的紫外光的照射强度分布在wd60～wd100的范围内大致恒定，因此即使成为紫外光照射对象的印刷对象(例如纸)在wd60～wd100的范围内晃动，也可以向印刷对象均匀地照射为了使墨水定影所需的照射强度的紫外光，墨水的干燥状态稳定(即不会出现干燥状态不匀)。

以上是本实施方式的说明，但本发明并不限定于上述结构，在本发明的技术思想的范围内可以进行各种变形。

例如，在本实施方式中，将wd100的位置设为基准照射面r，将作为印刷对象的纸的晃动范围假定为wd60～wd100的范围，构成为可以在wd60～wd100的范围内照射均匀的紫外光，但工作距离的范围并不限定于此，可以对应于规格而适当变更。

另外，在本实施方式中，将从透镜115射出的紫外光的扩散角设为±17°，但并不限定于此。从透镜115射出的紫外光的扩散角，可以对应于作为印刷对象的纸的晃动范围(即工作距离的范围)、或为了使墨水定影，可以根据所需的紫外光的照射强度等适当变更，优选是±10°～±40°的范围，更优选是±15°～±30°的范围。此外，如果从透镜115射出的紫外光的扩散角比±10°小，则获得期望的照射强度及照射强度分布的工作距离的范围变狭窄。另外，如果从透镜115射出的紫外光的扩散角比±40°大，则难以获得期望的照射强度及照射强度分布。

此外，本次公开的实施方式的全部内容均是例示，应认为其并不是限制性的。本发明的范围并不是由上述说明示出，而是由权利要求书示出，其包含与权利要求书均等的含义及范围内的全部变更。