(57)【要約】【課題】集光点での光強度を十分に確保しつつ、小型化が可能な照射ユニットを得ることを目的とする。【解決手段】照射ユニット１３は、光源３２と、対向配置され、光源３２の光を反射して照射面の集光点に集光させる一対の反射部材３５Ａと、光源３２の直接光を透過して集光点Ｆに集光させるレンズ３６とを有する中央光源ユニット３０Ａを備えるとともに、中央光源ユニット３０Ａの対向配置される一対の反射部材３５Ａの両側に、光源３２と、この光源３２に対面して配置され、当該光源３２の光を反射して集光点Ｆに集光させる反射部材３５Ｂと、を有する側方光源ユニット３０Ｂを、備える構成とする。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、対向配置され、前記光源の光を反射して照射面の集光点に集光させる一対の反射部材と、前記光源の直接光を透過して前記集光点に集光させるレンズとを有する中央光源ユニットを備えるとともに、
前記中央光源ユニットの対向配置される一対の前記反射部材の両側に、
光源と、この光源に対面して配置され、当該光源の光を反射して前記集光点に集光させる反射部材と、を有する側方光源ユニットを、
備えたことを特徴とする照射ユニット。
【請求項２】
前記中央光源ユニットの前記光源は、対向配置される一対の反射部材の開口に向けて配置し、
前記側方光源ユニットの前記光源は、当該側方光源ユニットの前記反射部材に対面して配置したことを特徴とする請求項１に記載の照射ユニット。
【請求項３】
前記側方光源ユニットの前記光源を複数列に配置し、
前記側方光源ユニットの前記反射部材は、前記光源の列毎に対応する反射面を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の照射ユニット。
【請求項４】
前記反射部材の基端から先端にかけて、列毎に対応する前記反射面を交互に配置したことを特徴とする請求項３に記載の照射ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源及びこの光源の光を集光させる反射部材を備えた照射ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長手方向の全域に亘って楕円反射面を有する反射部材を対向させて配置し、各楕円反射面の焦点に発光点たるＬＥＤ発光素子を各反射部材に対面配置させて構成される光源ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。この光源ユニットでは、各反射部材に対面して配置されるＬＥＤのうち、同列位置にある一つのＬＥＤから放射されて反射部材で反射された光の光軸を、照射面の同一の集光点に集光させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、集光点での光強度を増強するためには、対面する反射部材の両側に、光源及びこの光源の光を反射して集光点に集光させる反射部材を有する別の光源ユニットを配置して、照射ユニットを構成することが考えられる。
しかしながら、単に楕円反射面を有する反射部材を並べて配置したのでは、照射ユニットが大型化してしまう。
【０００５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、集光点での光強度を十分に確保しつつ、小型化が可能な照射ユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明の照射ユニットは、光源と、対向配置され、前記光源の光を反射して照射面の集光点に集光させる一対の反射部材と、前記光源の直接光を透過して前記集光点に集光させるレンズとを有する中央光源ユニットを備えるとともに、前記中央光源ユニットの対向配置される一対の前記反射部材の両側に、光源と、この光源に対面して配置され、当該光源の光を反射して前記集光点に集光させる反射部材と、を有する側方光源ユニットを、備えたことを特徴とする。
【０００７】
上述の構成において、前記中央光源ユニットの前記光源は、対向配置される一対の反射部材の開口に向けて配置し、前記側方光源ユニットの前記光源は、当該側方光源ユニットの前記反射部材に対面して配置してもよい。
【０００８】
上述の構成において、前記側方光源ユニットの前記光源を複数列に配置し、前記側方光源ユニットの前記反射部材は、前記光源の列毎に対応する反射面を備えてもよい。
【０００９】
上述の構成において、前記反射部材の基端から先端にかけて、列毎に対応する前記反射面を交互に配置されてもよい。
【００１０】
上述の構成において、前記反射部材の反射面は、当該反射面に対応する焦点位置に配置される前記光源が含む各発光点の放射光の各々の光軸を、照射面の同一の集光点に集光させる曲率を有してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、中央光源ユニットにレンズを備えたため、対向する反射部材を寄せて配置できるとともに、反射部材の高さを抑えることができ、その結果、照射ユニットを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置を有する紫外線硬化装置を備える枚葉印刷機１の模式図である。
【図２】紫外線硬化装置を背面側から示す斜視図である。
【図３】紫外線硬化装置を前面側から示す斜視図である。
【図４】紫外線硬化装置を示す分解斜視図である。
【図５】紫外線硬化装置を示す縦断面図である。
【図６】紫外線硬化装置を示す横断面図である。
【図７】照射ユニットを背面側から示す斜視図である。
【図８】照射ユニットを前面側から示す斜視図である。
【図９】照射ユニットを示す分解斜視図である。
【図１０】光源装置を前面側から示す斜視図である。
【図１１】複数の光源チップの支持基部への取り付け状態を示す要部正面図である。
【図１２】冷却ジャケット及びパイプを示す分解斜視図である。
【図１３】冷却ジャケット本体を示す平面図である。
【図１４】光源装置の集光について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る光源装置を有する紫外線硬化装置１０を備える枚葉印刷機１の模式図である。
本実施形態では、光源から紫外線を照射する光照射装置としての紫外線照射装置を、枚葉印刷機１に利用される紫外線硬化装置１０として用いた例について説明する。
枚葉印刷機１は、図１に示されるように、給紙装置２、印刷ユニット５、コーティングユニット６、及び排紙装置７により構成される。
当該枚葉印刷機１の基本構成は、特開２０１１−５０９０９号公報に記載されているものと同様の構成であるので、詳細には説明しないが、給紙装置２は、給紙台３に準備された枚葉紙４を給紙し、印刷ユニット５では、所望の絵柄でインキ（活性化エネルギー線硬化型インキ）が枚葉紙４に印刷され、さらに、コーティングユニット６で、枚葉紙４にニス（活性化エネルギー線硬化型ニス）が印刷される。インキ及びニスを印刷された枚葉紙４は、コーティングユニット６から排紙装置７に送られる。
【００１４】
排紙装置７は、排紙台８と、コーティングユニット６から送られてきた枚葉紙４を排紙台８まで搬送する搬送手段９と、排紙台８への搬送経路の所定箇所を通過する枚葉紙４に紫外線を照射して、枚葉紙４に印刷されているインキ及びニスを硬化させる紫外線硬化装置（紫外線照射装置）１０とを備えている。
搬送手段９は、排紙台８の上部に設けられるスプロケット９ａと、コーティングユニット６の枚葉紙４の送り口に対応する位置に設けられるスプロケット９ｂと、スプロケット９ａ，９ｂに巻きかけられてスプロケット９ａ，９ｂの回転に連動して循環する排紙チェーン９ｃとを備え、排紙チェーン９ｃの循環により、コーティングユニット６から送られてきた枚葉紙４が、排紙台８に搬送されるようになっている。
【００１５】
排紙チェーン９ｃの循環経路は、一方のスプロケット９ａから他方のスプロケット９ｂに向かって枚葉紙４を移動させる往路と、往路の下方に、往路との間に等間隔を保って延在する復路と、往路から復路または復路から往路に、スプロケット９ａ，９ｂの部位で反転される反転路とを有している。
排紙チェーン９ｃの循環経路は、一部の区間で往路及び復路が水平方向に対して傾斜され、他の区間で、往路及び復路が水平方向に延在されている。
枚葉紙４を咥えて、排紙チェーン９ｃの走行に連動させて枚葉紙４を搬送させるグリッパ９ｄが、排紙チェーン９ｃの循環経路に沿って設けられている。枚葉紙４は、インキ及びニスが印刷された面を循環経路の内側に向けて搬送される。
【００１６】
紫外線硬化装置１０は、排紙チェーン９ｃの循環経路の内側に配置され、循環経路の往路のうち、水平方向に対して傾斜する部位を移動する枚葉紙４のインキ及びニスの印刷面（照射面）に紫外線の照射口を向けて配置される。上方から、枚葉紙４の状態を監視する際、直接紫外線が監視者に照射されないので、監視者は、眩しさを感じずに、枚葉紙４の状況を監視しやすくなる。照射口からの紫外線が枚葉紙４に当てられることで、ニス及びインキが硬化される。また、グリッパ９ｄを設けるためのスペースが必要となることから、紫外線硬化装置１０の照射口と枚葉紙４の照射面の間の照射距離が、比較的長い距離に設定されている。
なお、紫外線硬化装置１０は、排紙チェーン９ｃの循環移動に連動して搬送される枚葉紙４に紫外線を照射するものとして説明したが、印刷ユニット５やコーティングユニット６を経由した直後の枚葉紙４に紫外線を照射する位置に設けてもよい。
【００１７】
図２は紫外線硬化装置１０を背面側から示す斜視図、図３は紫外線硬化装置１０を前面側から示す斜視図である。図４は、紫外線硬化装置１０を示す分解斜視図である。図５は紫外線硬化装置１０を示す縦断面図、図６は紫外線硬化装置１０を示す横断面図である。
図２〜図６において、紫外線硬化装置１０は、ライン状の紫外線を照射するライン光源装置として用いられ、ライン光源本体１１と、ライン光源本体１１の側部に設けられる中継ユニット６０とを備えている。
ライン光源本体１１は、一列に連結される複数（ここでは、１１つ）の照射ユニット１３からなる連結照射ユニット１２と、連結照射ユニット１２の周囲を囲んで、連結照射ユニット１２を支持する支持枠１４と、支持枠１４の一端側の開口縁部に取り付けられる枠状の前面枠１５と、支持枠１４の他端の開口を覆うように取り付けられる背面カバー１６とを備えている。
【００１８】
各照射ユニット１３は、その前面に光の照射口を有し、前面の外縁部を、支持枠１４の一端側の開口側に支持されて、支持枠１４内に収納される。
ガラス板１７が、前面枠１５に嵌められている。ガラス板１７が支持枠１４の開口を覆うように、前面枠１５が、支持枠１４の一端側の開口縁部に取り付けられている。
また、概略断面コ字状の背面カバー１６が、連結照射ユニット１２の背面を覆うように、その先端側を支持枠１４の他端側に固定して設けられている。背面カバー１６と連結照射ユニット１２との間には、スペース１８が形成されている。
【００１９】
中継ユニット６０は、支持枠１４と一体に形成された筐体６１、複数（ここでは９つ）の電源端子６２、冷却媒体入口ポート６３及び冷却媒体出口ポート６４を備えている。
また、各照射ユニット１３は、電気的に内外を接続するための端子台５０を有している。
中継ユニット６０は、ライン光源本体１１の長手方向の一端に設けられている。なお、ライン光源本体１１の長手方向は、光源装置２０の配列方向に一致するものとする。
そして、電線（図示せず）が、中継ユニット６０の電源端子６２から延び、各照射ユニット１３の端子台５０に接続され、電源端子６２から端子台５０に電力を供給可能になっている。
【００２０】
また、ライン光源本体１１には、図４に示すように、複数の照射ユニット１３の列の一端部１２ａから他端部１１ｂに亘って延在する２本のパイプ６５，６６が列状に配置した照射ユニット１３を挟むように設けられている。パイプ６５，６６は、略角筒状に形成されるとともに、外側に支持枠１４に沿って延在する固定面７０，７１が取り付けられており、固定面７０，７１が支持枠１４の内側に固定されることで支持される。一方のパイプ６５の一端部１２ａ側には流入口６５ａが形成されてこの流入口６５ａに冷却媒体入口ポート６３が接続され、他方のパイプ６６の一端部１２ａ側には排出口６６ａが形成されてこの排出口６５ｂに冷却媒体出口ポート６４が接続されている。これにより、冷却媒体入口ポート６３に供給される冷却媒体（例えば、水）は、各照射ユニット１３を経由して冷却媒体出口ポート６４に戻るようになっている。これらの電線やパイプ６５，６６は、紫外線硬化装置１０の外部に露出されることがないので、紫外線硬化装置１０の意匠性が向上する。
【００２１】
さらに、中継ユニット６０は、気体導入ポート６７を備えている。気体導入ポート６７から気体（例えば、空気）を入れることで、ライン光源本体１１の内圧が高まり、ライン光源本体１１の隙間、例えば、支持枠１４と前面枠１５及び背面カバー１６との隙間や、前面枠１５とガラス板１７との隙間から空気が排出される。これにより、パウダーやインキ、ニス、ゴミ等の異物がライン光源本体１１内に侵入することが防止され、ガラス板１７や、後述する照射ユニット１３が備える光源３２及び反射部材３５Ａ等、ライン光源本体１１内の汚れを防止できる。また、本実施形態では、照射ユニット１３毎にチューブを設けずにパイプ６５，６６を用いているため、ライン光源本体１１内の空気が流れやすく、ライン光源本体１１全体に亘って隙間から空気が排出されることとなり、異物の侵入を確実に防止できる。
【００２２】
複数の照射ユニット１３は、パイプ６５，６６上に載置されて、パイプ６５，６６に固定されている。このように、パイプ６５，６６に照射ユニット１３を支持したため、照射ユニット１３を組み付けする自由度を向上できる。また、閉断面の比較的剛性の高いパイプ６５，６６に照射ユニット１３を支持するので、照射ユニット１３を堅固に固定できる。例えば、支持枠１４に照射ユニット１３を固定する場合に比べ、支持枠１４を薄く形成できるので、紫外線硬化装置１０を軽量化できる。さらに、照射ユニット１３をパイプ６５，６６上に載置して固定する構成とすることで、照射ユニット１３を容易に組み付けすることができるとともに、照射ユニット１３の自重により、照射ユニット１３とパイプ６５，６６との密着性を向上させることができる。
【００２３】
また、パイプ６５，６６は、例えばアルミ等の金属材によって、少なくとも複数の照射ユニット１３の列の一端部１２ａから他端部１２ｂに亘る長さに、本実施形態では、ライン光源本体１１の長手方向に亘る長さに形成されて支持枠１４に固定されている。したがって、パイプ６５，６６は、ライン光源本体１１のフレームとしても機能しており、ライン光源本体１１の剛性を向上させることができる。このように、冷却媒体入口ポート６３及び冷却媒体出口ポート６４と照射ユニット１３とをパイプ６５，６６で連結することにより、例えば照射ユニット１３毎にチューブを設ける必要がなくなるので、紫外線硬化装置１０を小型化することができる。
【００２４】
支持枠１４には、支持枠１４の長手方向に亘ってレール１９が設けられている。このレール１９を図１に示す枚葉印刷機１に設けた枠（不図示）に挿入することで、紫外線硬化装置１０が枚葉印刷機１に支持される。枚葉印刷機１においては、枚葉紙４の搬送経路の内側はスペースが限られているが、紫外線硬化装置１０は、枚葉印刷機１に支持されると、中継ユニット６０が枚葉紙４の搬送経路の外側に位置するように構成されている。上述したように、電源端子６２、冷却媒体入口ポート６３、冷却媒体出口ポート６４及び気体導入ポート６７を中継ユニット６０に設けることで、枚葉紙４の搬送経路の内側にライン光源本体１１のスペースを十分に確保することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、図５に示すように、電源端子６２が筐体６１の背面６０ｂ（筐体６１の背面開口を覆うカバー６１Ａ）に、冷却媒体入口ポート６３、冷却媒体出口ポート６４及び気体導入ポート６７が筐体６１の前面６０ａに設けられており、気体導入ポート６７は電源端子６２に対面する位置に配置されている。しかしながら、これら電源端子６２、冷却媒体入口ポート６３、冷却媒体出口ポート６４及び気体導入ポート６７の配置は、これに限定されるものではなく、任意に変更可能である。
【００２６】
図７は照射ユニット１３を背面側から示す斜視図、図８は照射ユニット１３を前面側から示す斜視図、図９は照射ユニット１３を示す分解斜視図である。図１０は、光源装置２０を前面側から示す斜視図である。図１１は、複数の光源チップ３４の支持基部２２Ａへの取り付け状態を示す要部正面図である。
図７〜図９において、照射ユニット１３のそれぞれは、第１〜第３光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃからなる光源装置２０と、光源装置２０を冷却する冷却ジャケット４０と、冷却ジャケット４０に取り付けられて、光源装置２０への電源入力部となる前述の端子台５０とを備えている。また、各照射ユニット１３は、ライン光源本体１１（図４）の長手方向の両側にアルミを材料とする補助反射板５５を備えている。
【００２７】
図８〜図１１において、第１光源ユニット３０Ａは、後述する冷却ジャケット４０の受熱面４１ａに設けられる支持基部２２Ａと、支持基部２２Ａにアルミ基板（デバイス基板）３１を介して取り付けられ、それぞれ複数のＬＥＤ発光素子（発光点）３３ａ，３３ｂを含む光源３２を有する光源チップ３４（発光素子デバイス）と、光源チップ３４を挟んで対向する一対の反射部材３５Ａと、光源チップ３４に対面し、反射部材３５Ａに挟まれて配置されるレンズ３６と、を備えている。
支持基部２２Ａは、例えば、熱伝導性に優れる金属により作製される。支持基部２２Ａは、受熱面４１ａに押し付けられる放熱面２３ａ、及び放熱面２３ａに対面する取付面２４ａを有している。
【００２８】
また、光源チップ３４は、ここでは、２行２列で配置された４つのＬＥＤ発光素子を有している。図１１に示されるように、４つのＬＥＤ発光素子のうち、一行目に配置される２つのＬＥＤ発光素子をＬＥＤ発光素子３３ａとし、２行目に配置される２つのＬＥＤ発光素子をＬＥＤ発光素子３３ｂとする。各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂは、光源３２の発光点をそれぞれ構成している。また、隣接するＬＥＤ発光素子３３ａとＬＥＤ発光素子３３ｂの間のピッチ間距離Ｐａは例えば、０．７５ｍｍとなっている。さらに、光源チップ３４間の距離Ｐｂは、７．５ｍｍに設定されている。各光源３２は、複数のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂから放射される光を、一つの放射面から放出されていると見なせるものをいう。
【００２９】
反射部材３５Ａは、図１０に示すように、所定の長さ及び所定の高さを有している。反射部材３５Ａの高さ方向の一端面は、冷却ジャケット４０の受熱面４１ａに支持される底面を構成し、反射部材３５Ａには、高さ方向の他端（先端）から略底面に至る反射面３７が、長手方向の全域に亘って形成されている。そして、光源３２は、反射部材３５Ａの高さ方向に直交する面に向けて、すなわち、対向配置される一対の反射部材３５Ａの先端が形成する開口３８に向けて配置されている。
反射面３７は、後述するように、光源３２に含まれる複数のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとに、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂからの光を同一の集光点に集光させるための曲率を有している。すなわち、ＬＥＤ発光素子３３ａ側の反射部材３５Ａは反射面３７がＬＥＤ発光素子３３ａの光を集光点Ｆに集光する位置に配置され、ＬＥＤ発光素子３３ｂ側の反射部材３５Ａは反射面３７がＬＥＤ発光素子３３ｂの光を集光点Ｆに集光する位置に配置され、それぞれが、同一の曲率半径を有している。
【００３０】
レンズ３６は、円柱状の光学素子の両側を斜めにカットして形成されており、両側に傾斜面であるカット面３６ａを有している。レンズ３６の入射面３９ａは反射部材３５Ａの先端に入射しない光を透過する大きさに形成され、レンズ３６の出射面３９ｂは入射面３９ａから入射した光を出射させる大きさに形成されている。本実施形態では、レンズ３６は、その両端が補助反射板５５に形成したレンズ支持孔５５ａに嵌め合わされて支持される。但し、レンズ３６の補助反射板５５への固定はこれに限定されるものではない。
【００３１】
第２光源ユニット３０Ｂは、支持基部２２Ｂ、支持基部２２Ｂに取り付けられる光源３２、及び反射部材３５Ｂを備えている。
支持基部２２Ｂは、支持基部２２Ａと同じ長さの長尺体であり、冷却ジャケット４０に支持される放熱面２３ｂ、放熱面２３ｂとの間に所定の角度を形成する取付面２４ｂを有している。支持基部２２Ｂは、断面直角台形状に形成され、斜辺により表される面が取付面２４ｂとなっている以外は、支持基部２２Ａと同様に構成されている。
反射部材３５Ｂの反射面３７は、ＬＥＤ発光素子３３ａの光を集光する第１反射面３７ａと、ＬＥＤ発光素子３３ｂの光を集光する第２反射面３７ｂとを備え、それぞれが、異なる曲率半径を有している。第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂは、反射部材３５Ｂの基端から先端にかけて交互に配置されている。反射部材３５Ｂは、反射面３７に形成される２つの第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの曲率が、反射部材３５Ａの反射面３７の曲率と異なる点を除いて、反射部材３５Ａと同様の構成を有している。
また、第３光源ユニット３０Ｃの構成は、第２光源ユニット３０Ｂの構成と同様である。
【００３２】
第１〜第３光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃの支持基部２２Ａ，２２Ｂは一体に形成されて放熱器２２を構成しており、放熱器２２は第１〜第３光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃの光源３２の熱を冷却ジャケット４０に伝達する。本実施形態では、放熱器２２を熱伝導性に優れ、かつ、軽量である金属（例えば、アルミ）で形成しており、照射ユニット１３の軽量化を図っている。
【００３３】
次いで、冷却ジャケット４０について説明する。
図１２は、冷却ジャケット４０及びパイプ６５，６６を示す分解斜視図である。図１３は、冷却ジャケット本体４１を示す平面図である。
図１２及び図１３において、冷却ジャケット４０は、熱伝導性に優れる金属を材料として作製されている。冷却ジャケット４０は、冷却ジャケット本体４１と、冷却ジャケット本体４１を塞口する蓋部４５とを備えている。冷却ジャケット本体４１は、矩形形状の外形で、かつ所定の厚みの板形状を有している。厚み方向の一面側が、上述の支持基部２２Ａ，２２Ｂ（図１０）を支持する受熱面４１ａとして構成されている。冷却ジャケット本体４１の厚み方向の他面側には、長手方向の両端のそれぞれに、短手方向に延びる中継凹部４２が形成されている。また、一対の中継凹部４２の間を接続する複数の溝４３が、冷却ジャケット本体４１の長手方向に平行に形成されている。これらの中継凹部４２及び溝４３が照射ユニット１３の流路を形成している。一方の中継凹部４２には、少なくとも１つ（本実施形態では、２つ）供給孔４４ａが設けられている。また、他方の中継凹部４２には、少なくとも１つ（本実施形態では、２つ）排出孔４４ｂが設けられている。
供給孔４４ａの断面積は、複数の溝４３と蓋部４５とにより構成される複数の流路の断面積を足した値に等しくなっている。排出孔４４ｂの断面積は、供給孔４４ａの断面積と同じに設定されているが、排出孔４４ｂの断面積は、供給孔４４ａの断面積以上に設定されていればよい。
【００３４】
蓋部４５は、中継凹部４２及び溝４３の開口を閉塞するように、冷却ジャケット本体４１に一体化される。溝４３と蓋部４５により、一方の中継凹部４２から他方の中継凹部４２に至る直線状の流路が複数形成される。冷却ジャケット本体４１の縁部には、防水用溝４６が形成されており、この溝４６に不図示の防水パッキン（例えば、シリコン製のシール部材）が配置される。防水パッキンは、蓋部４５が冷却ジャケット本体４１に固定される際に、下面が平面に形成された蓋部４５によって押圧変形されて冷却ジャケット本体４１と蓋部４５との間を水密にシールし、これにより、照射ユニット１３の流路が防水される。
【００３５】
一方のパイプ６５には、図１２に示すように、供給孔４４ａに対応する位置に供給孔４４ａを接続する接続口６８が設けられている。同様に、パイプ６６にも、排出孔４４ｂに対応する位置に排出孔４４ｂを接続する接続口６９が設けられている。
図６に示すように、照射ユニット１３がパイプ６５，６６に載置されると、冷却ジャケット４０の供給孔４４ａ及び排出孔４４ｂがパイプ６５の接続口６８，６９に接続される。これにより、加圧された冷却媒体を、冷却媒体入口ポート６３に供給することで、冷却媒体が、パイプ６５から冷却ジャケット４０に供給され、パイプ６５を通って、冷却媒体出口ポート６４から排水されるように、冷却媒体を循環させることが可能になっている。供給孔４４ａ及び排出孔４４ｂと接続口６８，６９とはＯ−リングを介して水密に接続されている。冷却媒体が冷却ジャケット４０を経由しつつ循環することで、冷却媒体とＬＥＤ発光素子３３ａとの間で熱交換が行われて、光源３２が冷却される。
【００３６】
上述したように、供給孔４４ａの断面積は、複数の溝４３と蓋部４５とにより構成される複数の水路（流路）の断面積を足した値に等しくなっている。ここで、複数の流路の断面積を足した値が、小さすぎると流路を流れる水の量が少なくなって冷却効果が下がり、複数の流路の断面積を足した値が、大きすぎると、流路を流れる水の速度が遅くなって冷却効果が下がる。冷却媒体の流路の断面積を本願のように設定することで、効果的に光源３２の熱を放熱できる。
【００３７】
ここで、複数の照射ユニット１３においては、冷却媒体入口ポート６３から照射ユニット１３までの冷却媒体の流路長が異なることから、冷却媒体の流量が異なるので、そのままでは複数の照射ユニット１３を均一に冷却することができない。
そこで、接続口６８，６９の径の大きさを、一端部１２ａの冷却媒体入口ポート６３から遠くなるほど大きくすることで、複数の照射ユニット１３において流路抵抗を略同一にする構成としている。したがって、複数の照射ユニット１３の流量を略均一できるので、複数の照射ユニット１３を略均一に冷却できる。これにより、紫外線硬化装置１０全体の冷却効率を向上できるので、冷却ジャケット４０を熱伝導率が比較的低い材料で形成しても照射ユニット１３を十分に冷却できる。すなわち、冷却ジャケット４０を軽量の材料（例えば、プラスチック）で形成できるので、照射ユニット１３をさらに軽量化できる。
【００３８】
本実施形態では、大きさの異なる接続口６８，６９をパイプ６５，６６に設けたため、照射ユニット１３を共通化することができるので、照射ユニット１３のコストを削減できる。また、共通化によって照射ユニット１３の種類を１つにすることができるので、照射ユニット１３の取り扱い性が向上するとともに、照射ユニット１３を容易に組み立てできる。
しかも、複数の照射ユニット１３の流路の大きさを略同一に形成したため、照射ユニット１３を共通化することができるので、照射ユニット１３のコストを削減できる。また、共通化によって照射ユニット１３の種類を１つにすることができるので、照射ユニット１３の取り扱い性が向上するとともに、照射ユニット１３を容易に組み立てできる。
【００３９】
なお、接続口６８，６９の径の大きさは、徐々に大きくしてもよいし、段階的に大きくしてもよい。また、例えば、照射ユニット１３の数が少ない場合等により、冷却媒体入口ポート６３から各照射ユニット１３までの冷却媒体の流路長の差による流量抵抗が無視できるようであれば、各照射ユニット１３の接続口６８，６９を同一の大きさに形成してもよい。
また、本実施形態では、冷却媒体入口ポート６３から最遠の照射ユニット１３において、接続口６８，６９の径の大きさを、供給孔４４ａと同じ大きさになるように、接続口６８，６９の径の大きさが設定されているが、これに限定されない。
また、本実施形態では、入口側のパイプ６５と出口側のパイプ６６において接続口６８，６９の径の大きさを等しくしている。これにより、接続口６８，６９の部品を共通化できるので、紫外線硬化装置１０の組み立てが容易になるとともに、紫外線硬化装置１０のコストを削減できる。接続口６８，６９の径の大きさは異なっていてもよい。また、出口側のパイプ６５の接続口６８，６９の径の大きさを冷却媒体入口ポート６３から遠くなるほど大きくするようにしてもよい。
【００４０】
次いで、ライン光源本体１１の組み立て構造について説明する。
第１光源ユニット３０Ａについて説明する。図９において、第１光源ユニット３０Ａの支持基部２２Ａが、冷却ジャケット本体４１の受熱面４１ａに、放熱面２３ａを接触させ、冷却ジャケット４０の短手方向に延在するように冷却ジャケット４０に取り付けられている。なお、支持基部２２Ａには、冷却ジャケット４０の長手方向に、受熱面４１ａに沿って延びるフランジ部が、一体に設けられている。
取付面２４ａには、アルミ基板３１が設けられ、図１１に示されるように、アルミ基板３１には、光源チップ３４が、支持基部２２Ａの長手方向に連なるように設けられている。
各光源３２では、１行目の２つのＬＥＤ発光素子３３ａが、支持基部２２Ａの長手方向に並べられ、また、２行目のＬＥＤ発光素子３３ｂも、支持基部２２Ａの長手方向に並べられている。また、複数の光源チップ３４は、支持基部２２Ａの長手方向に連なるので、各光源３２のＬＥＤ発光素子３３ａは、ライン状に配置される。また、各光源３２のＬＥＤ発光素子３３ｂも同様にライン状に配置される。
【００４１】
また、図９に示すように、一対の反射部材３５Ａが、その長手方向を支持基部２２Ａの長手方向に一致させるとともに、それぞれの反射面３７が対向するように、底面を受熱面４１ａに固定されている。
【００４２】
さらに、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃが、第１及び第２光源ユニット３０Ａ，３０Ｂを介して互いに対面するように、冷却ジャケット４０の受熱面４１ａ上に設けられている。
ここでは、第２光源ユニット３０Ｂの反射部材３５Ｂが、第１光源ユニット３０Ａの反射部材３５Ａと前後に配置されている。なお、第２光源ユニット３０Ｂの反射部材３５Ｂと第１光源ユニット３０Ａの反射部材３５Ａとが前後に配置されるとは、第２光源ユニット３０Ｂの反射部材３５Ｂの反射面３７と、第１光源ユニット３０Ａの反射部材３５Ａの反射面３７とが同じ方向を臨むように配置されるものをいう。このとき、反射部材３５Ａ，３５Ｂの反射面３７の先端は、同じ高さ位置にあり、後ろに配置される第２光源ユニット３０Ｂの反射面３７からの反射光が、前に配置される第１光源ユニット３０Ａの反射部材３５Ａに遮られない位置関係にある。
【００４３】
具体的には、第２光源ユニット３０Ｂは、支持基部２２Ｂを支持基部２２Ａに平行に配置される。取付面２４ｂには、アルミ基板３１が設けられ、アルミ基板３１には、第１光源ユニット３０Ａのものと同様に、光源チップ３４が、支持基部２２Ｂの長手方向に連なるように設けられている。ここで取付面２４ｂは放熱面２３ｂに対して傾斜して設けられているため、２行目のＬＥＤ発光素子３３ｂは１行目のＬＥＤ発光素子３３ａより支持基部２２Ａの基端側に位置する。
また、反射部材３５Ｂが、反射面３７を光源３２に対面させて立設され、その底面を、支持基部２２Ｂから延びるフランジ部を介して受熱面４１ａに固定されている。このとき、光源３２から照射される光は、ほとんどが反射部材３５Ｂで反射されるように、反射部材３５Ｂと光源３２の位置関係が設定されている。
以上のように複数の光源チップ３４、及び反射部材３５Ｂを配置することで、第２光源ユニット３０Ｂでも、複数の光源チップ３４の光源３２が、ライン状に配列される。
【００４４】
さらに、第３光源ユニット３０Ｃが、第１光源ユニット３０Ａとの位置関係が、第２光源ユニット３０Ｂと第１光源ユニット３０Ａの位置関係に対応するように、第１光源ユニット３０Ａと前後に配置されている。これにより、第３光源ユニット３０Ｃでも、光源３２がライン状に配列される。
第１光源ユニット３０Ａのレンズ３６は、対向する反射部材３５Ａに挟まれるように、補助反射板５５に支持され、補助反射板５５は反射部材３５Ａ，３５Ｂに固定される。
【００４５】
また、光源装置２０が受熱面４１ａに取り付けられた冷却ジャケット４０には、蓋部４５の一面の中央部に、端子台５０（図示せず）が設けられている。蓋部４５の他面が、溝４３を形成する冷却ジャケット本体４１の壁の端面に支持される。
以上のように、各照射ユニット１３が組み立てられる。
また、図４に示されるように、照射ユニット１３を、支持枠１４に固定したパイプ６５に支持し、ガラス板１７及び前面枠１５を支持枠１４の一端に取り付け、背面カバー１６を支持枠１４の他端に取り付けることで、ライン光源本体１１が得られる。
さらに、ライン光源本体１１の側部に中継ユニット６０を設けるとともにライン光源本体１１にレール１９を取り付けることで、紫外線硬化装置１０が得られる。
【００４６】
以下、光源ユニット３０Ａによる集光について説明する。
図１４は、光源装置２０の集光について説明する図である。
図１４において、第１光源ユニット３０Ａの各光源３２から放射される光のうち、反射部材３５Ａで反射されない光が、ほとんどレンズ３６を透過するように、レンズ３６が対向する反射部材３５Ａ間に配置されている。一対の反射部材３５Ａの反射面３７は同一の曲率の楕円反射面であり、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂからの光を集光点Ｆに向けて反射する曲率を有する。なお、集光点Ｆは、反射部材３５の高さ方向に関し、反射部材３５Ａの先端との間に所定の照射距離ＷＤだけ離れた位置に設定されている。
即ち、ＬＥＤ発光素子３３ａ側の反射面３７の第１焦点にＬＥＤ発光素子３３ａが配置され、ＬＥＤ発光素子３３ａ側の反射面３７の第２焦点が集光点Ｆとなる。また、ＬＥＤ発光素子３３ｂ側の反射面３７の第１焦点にＬＥＤ発光素子３３ｂが配置され、ＬＥＤ発光素子３３ｂ側の反射面３７の第２焦点が、反射面３７の第２焦点と共通に設定されて、集光点Ｆとなる。
【００４７】
第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの第１反射面３７ａ及び第２反射面３７ｂは、それぞれ異なる曲率の楕円反射面であり、第１反射面３７ａが、各光源３２の１列目のＬＥＤ発光素子３３ａからの光を集光点Ｆに向けて反射する曲率を有し、第２反射面３７ｂが各光源３２の２列目のＬＥＤ発光素子３３ｂからの光を集光点Ｆに向けて反射する曲率を有する。
即ち、第１反射面３７ａの第１焦点にＬＥＤ発光素子３３ａが配置され、第１反射面３７ａの第２焦点が集光点Ｆとなる。また、第２反射面３７ｂの第１焦点にＬＥＤ発光素子３３ｂが配置され、第２反射面３７ｂの第２焦点が、第１反射面３７ａの第２焦点と共通に設定されて、集光点Ｆとなる。
【００４８】
ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂのピッチ間距離がある場合、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとの光を、同じ曲率の反射面で反射させても同一の集光点に集光されない。そこで、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとの放射光を同一の集光点Ｆに集光させるように、第１反射面３７ａと第２反射面３７ｂの曲率が、異なる値にそれぞれ設定されている。
各光源３２のＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂのピッチ間距離Ｐａに応じて、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの曲率を設定しているものの、光源３２から第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの所定部位までの距離は、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂの位置によって異なる。
反射面３７の先端から基端に向かって、反射面３７の位置を連続して移動させた場合の、反射面３７と光源３２との間の距離は、連続して変化する。このため、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂのそれぞれにより反射された光束は、照射面Ｄでは、所定の広がりを有し、また、照射面Ｄにおける照度（分布）は一律とならず連続して変化する。なお、照射面Ｄは、集光点Ｆを含み、反射部材３５Ａの高さ方向に直交する面である。
そこで、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂごとの放射光を同一の集光点Ｆに集光させるとは、次のものをいう。即ち、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光が、対応する第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂで反射された後、放射光の各々の光軸が、照射面Ｄの同一の集光点Ｆで交わるように、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を集光させるものをいう。つまり、各ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂから直接放射される光は、互いの光軸を略平行にして反射面３７に向かうことになるが、第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂは、対応するＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂの放射光を、光軸が照射面Ｄの同一の集光点Ｆに集まるように反射させて集光させる曲率を有している。
従って、光源装置２０では、集光点Ｆでの光のピーク強度が効果的に増大される。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１光源ユニット３０Ａが、光源３２と、対向配置され、光源３２の光を反射して照射面の集光点Ｆに集光させる一対の反射部材３５Ａと、光源３２の直接光を透過して集光点Ｆに集光させるレンズ３６とを有する構成とした。この構成により、反射部材３５Ａで反射されずに照射面に向かう光が、レンズ３６によって集光されるので、集光点Ｆでの光強度を増強させることができる。したがって、例えば、反射部材３５Ａ及び第１光源ユニット３０Ａの両側に配置する第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの反射部材３５Ｂの大きさ（例えば、高さ）を小さくしたり、光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃの間の配列間隔を短くしたりすることも可能となる。
また、レンズ３６を用いることにより、反射部材３５Ａの高さを抑えることができる。したがって、反射部材３５Ｂを反射部材３５Ａに寄せて配置しても、反射部材３５Ｂからの反射光が反射部材３５Ａに遮られることがない。各光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃからの光を最大限に集光点Ｆに集めることができる。
このように、反射部材３５Ａ，３５Ｂの高さ、及び反射部材３５Ａ，３５Ｂの配列間隔を短くできるので、照射ユニット１３を小型化でき、ひいては、紫外線硬化装置１０を小型化できる。また、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの設置幅を抑えることで、余裕のできた設置スペースに、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃと同種の光源ユニットを追加配置し、集光点Ｆでの光の強度（照度、光量）を更に増大させることができる。
また、紫外線硬化型の枚葉印刷機１において、本願のコンパクトで集光力の高い紫外線硬化装置１０を用いることで、枚葉印刷機１の限りある設置スペースの中に紫外線硬化装置１０を効果的に設置でき、枚葉紙４に印刷されたニス及びインキを硬化するのに必要な紫外線の十分な強度を確保できる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、第１光源ユニット３０Ａの光源３２は、対向配置される一対の反射部材３５Ａの開口３８に向けて配置する構成とした。この構成により、レンズ３６を透過する光が多くなるので、例えば第１光源ユニット３０Ａの光源３２を反射部材３５Ａに対面して配置する場合に比べ、反射部材３５Ａの高さを低くできる。また、第１光源ユニット３０Ａの支持基部２２Ａを、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの支持基部２２Ｂのように台形ではなく、板状に形成すればいいので、放熱器２２を軽量化でき、部材コストを削減できる。
また、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの光源３２は、当該第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの反射部材３５Ｂに対面して配置する構成とした。この構成により、例えば、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの光源３２を反射部材３５Ｂの高さ方向に直交させて配置する場合に比べ、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの幅を小さくできる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの光源３２を複数列に配置し、第２及び第３光源ユニット３０Ｂ，３０Ｃの反射部材３５Ｂは、光源３２の列毎に対応する第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂを備える構成とした。この構成により、集光点Ｆに向けて有効に反射される光が多くなり、集光点Ｆでの光強度を増強できる。また、集光点Ｆでの光強度の増強により、光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃの間の配列間隔を短くすることができ、照射ユニット１３を小型化できる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、反射部材３５Ｂの基端から先端にかけて、列毎に対応する第１及び第２反射面３７ａ，３７ｂを交互に配置する構成とした。この構成により、比較的光量が多い、反射部材３５Ｂの基端部で反射される光を集光点Ｆに集光できるので、集光点Ｆでの光強度を増強できる。
【００５３】
但し、上述の実施形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上述した実施形態では、光源３２は、２行２列に配列された４つのＬＥＤ発光素子３３ａを含むものとして説明したが、光源３２はこのものによらず、発光点としてのＬＥＤ発光素子３３ａを複数含むものであればよい。この場合でも、反射部材３５Ａ，３５Ｂの反射面３７を、同列位置に配置されるＬＥＤ発光素子３３ａごとに、ＬＥＤ発光素子３３ａからの光を所定の集光点Ｆに集光させる曲率を有するものを用いればよい。
【００５４】
また、上述した実施形態では、ＬＥＤ発光素子３３ａは、紫外線を放射するものとして説明したが、このものに限定されず、赤外光や可視光を放射するものでもよい。
例えば、ＬＥＤ発光素子から赤外光を照射させるものは、例えば、フィルム製造の分野に用いることができる。
ここで、フィルム製造の分野では、フィルムの表面に赤外光を照射して、フィルムを加熱する集光型のハロゲンヒータを用いることが知られている。ハロゲンヒータは、ハロゲンランプと、ハロゲンランプからの光を反射させて、楕円面鏡における赤外光の照射口から所定の照射距離だけ離れた焦点に集光させる楕円面鏡とを備えている。例えば、ハロゲンヒータは、巻胴から引き出されるフィルムの表面に、楕円面鏡の焦点位置を合わせて配置されて、焦点に集光させた赤外光によりフィルムを加熱するものである。
本実施形態の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃや、光源ユニット３０Ａ〜３０Ｃを有する光源装置２０において、紫外線を放射するＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂに代え、赤外光を放射するものを用いたものを、上記のハロゲンヒータに代えて利用することができる。
【００５５】
また、上述した実施形態では、発光素子の一例として、ＬＥＤ発光素子３３ａ，３３ｂを例示したが、これに限らず、任意の発光素子を光源に用いることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１３  照射ユニット
３０Ａ  光源ユニット（中央光源ユニット）
３０Ｂ，３０Ｃ  （側方光源ユニット）
３２  光源
３５Ａ，３５Ｂ  反射部材
３６  レンズ
３７  反射面
３７ａ  第１反射面（反射面）
３７ｂ  第２反射面（反射面）
３８  開口
Ｄ  照射面
Ｆ  集光点
【図１】
2015060744.tif 000003
【図２】
2015060744.tif 000004
【図３】
2015060744.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015060744.tif 000007
【図６】
2015060744.tif 000008
【図７】
2015060744.tif 000009
【図８】
2015060744.tif 000010
【図９】
2015060744.tif 000011
【図１０】
2015060744.tif 000012
【図１１】
2015060744.tif 000013
【図１２】
2015060744.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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