CN104482427A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光照射装置，其能将峰强度一致的多个波长的紫外光照射于鼓的外周面。该光照射装置将光照射于沿着圆柱状的鼓的外周面的一部分附着并移动的片状照射对象物，具有由在基板上沿着第1方向和第2方向配置的多个发光元件构成的光源部，和以从第2方向隔着多个发光元件的光轴的方式配置的矩形的一对反射镜；具备多个通过一对反射镜将来自光源部的光导出，并相对于鼓射出规定发散角以及光量的光的光学单元，多个光学单元射出由N种(N为2以上的整数)不同波长的光的N×M个(M为1以上的整数)的光学单元构成，多个个光学单元的各射出面配置于规定的基准平面，各光学元件的一对反射镜间的距离根据光轴的基准平面到鼓的外周面距离设定。
Description
技术领域
本发明为一种对沿着圆柱状的鼓的外周面的一部分附着并移动的条状的照射对象物进行光照射的光照射装置，特别涉及一种可照射多种不同波长的光的光照射装置。
背景技术
以往，为了在玻璃基板、塑料基板以及膜基板上形成规定图案和微细结构，广泛使用紫外线硬化树脂。这种紫外线硬化树脂被设计为例如根据波长为365nm左右的紫外光的照射来进行硬化。在紫外线硬化树脂的硬化中，使用照射紫外光的光照射装置，即所谓的紫外线照射装置，来实现。
纳米压印法是一种普遍的在基板上形成微细结构的技术。纳米压印法应用在基板表面生成纳米尺寸的微细结构图案的方面上非常优秀，特别从量产性以及脱模性的角度来看，为了转印复制微细结构图案，提出了一种使用辊状模具的构造。这种构造的图案形成装置在例如专利文献1中有所记载。
专利文献1中所述的图案形成装置将在表面涂布有紫外线硬化树脂的膜缠绕于在外周面上形成有微细结构图案的辊状模具，由光照射装置对模具的外周面照射紫外光并使树脂硬化后，从模具中剥开，由此，在膜上连续(反复)转印微细结构图案。
通过这种方法获得的微细结构图案的转印质量取决于根据紫外光的树脂硬化工序，所以为了提高转印质量(也就是，为了得到准确的微细结构图案)，要求在膜附着于模具的状态下确实地使树脂硬化。因此，为更确实地使树脂硬化，还提出了一种能够照射多个波长的紫外光的构造，例如，专利文献2。
专利文献2中所述的图案形成装置为一种将紫外线硬化树脂线状涂布于基板，并通过紫外光使其硬化的装置，首先照射短波长的紫外光只使树脂的表面部分硬化，接着，将容易浸透的长波长的紫外光照射至树脂内部并使树脂内部硬化，由此，确实地使线状涂布的树脂硬化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-086388号公报
专利文献2：日本特开2012-143691号公报
现有技术中存在的问题是：
如专利文献1中所述的图案形成装置，通过辊状模具(也就是鼓)生成微细结构图案时，需要根据所期望的微细结构图案和使用的膜，适当交换模具自身。从而，为使各种各样外径的模具可安装，并且确保模具交换工作的空间，获取相对于模具外周面的光射出面为扁平状的光照射装置。
从而，在专利文献1中所述的图案形成装置中使用专利文献2中所述的构造(也就是能够照射多个波长的紫外光的构造)的情况下，优选将射出不同波长的紫外光的光学单元相对于模具的外周面扁平状排列。
然而，若将不同波长的光学单元相对于模具的外周面扁平状排列，则从各光学单元到模具的距离也分别不同，针对每个波长峰强度不同的紫外光入射至模具上的树脂。由此，针对每个波长峰强度不同的紫外光入射至树脂时，存在树脂的硬化受到峰强度低的紫外光的影响，不能精度良好地转印微细结构图案，转印品质以及产品的可靠性显著降低的问题。此外，通过配合峰强度低的紫外光，使转印速度慢，积分光量提高的方式，可提高转印质量，但这种方法存在生产效率明显降低的问题。
发明内容
本发明根据背景技术中的所要解决的技术问题，其目的在于提供一种采用相对于模具(也就是鼓)的外周面扁平状排列射出不同波长的紫外光的光学单元的构造，且可在各波长间射出峰强度一致的紫外光的光照射装置。
本发明解决其技术问题的方法是：
本发明的光照射装置为一种将光照射于沿着圆柱状的鼓的外周面的一部分附着并移动的片状照射对象物的光照射装置，其特征在于，具备多个光学单元，所述多个光学单元具备光源部和一对反射镜，通过所述一对反射镜将来自所述光源部的光导出，并针对所述鼓的外周面的一部分射出规定发散角以及光量的光，所述光源部由多个发光元件构成，所述多个发光元件在基板上沿着与所述鼓的中心轴平行的第1方向隔着第1规定间隔排列n个，沿着与所述第1方向直交的第2方向隔着第2规定间隔排列m列，并且在与所述基板直交的第3方向上对齐光轴的方向配置，其中n为2以上的整数，m为1以上的整数；所述一对反射镜以从所述第2方向夹持所述多个发光元件的光轴的方式在所述第1方向以及所述第3方向上延伸，并以反射面相对的方式配置，所述多个光学单元由射出N种(N为2以上的整数)的不同波长光的N×M个(M为1以上的整数)的光学单元构成，所述N×M个光学单元的各射出面配置于根据所述第1方向和所述第2方向规定的规定基准平面上，所述各个光学单元的所述一对反射镜之间的距离是基于从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设定的。
根据这种构造，成为相对于鼓的外周面扁平状排列N×M个光学单元的构造，但各光学单元的一对反射镜间的距离是基于从光轴的基准平面到鼓的外周面的距离而分别设定的，所以可在N种各波长间射出峰强度一致的紫外光。
此外，在N×M个光学单元中，将从光轴的基准平面到鼓的外周面的距离最长的光学单元作为第1号光学单元，在沿着第2方向顺次设定从第1号到第N×M号光学单元时，将第i号(i为1以上，N×M以下的整数)的光学单元的所述一对反射镜之间的距离设为ai，将从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为bi，将所述光源部的所述第2方向的尺寸设为c，将位于第2方向两端的反射镜间的距离设为d，将所述鼓的直径设为e，此时，优选满足以下公式(1)、(2)以及(3)。
ai＞c......(1)
ai×bi＝k(k为规定的定数)……(2)
d＜e……(3)
此外，所述的光照射装置，具备一对延长镜，所述一对延长镜在将所述N×M个光学单元中从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离最长的光学单元作为第1号的光学单元，沿着所述第2方向顺次设定从第1号到第N×M号的光学单元时，在从位于所述第2方向的两端的各反射镜的前端部到所述鼓的外周面的附近大致平行地延伸，并分别反射从第1号以及第N×M号的光学单元射出的光，将所述第1号光学单元的所述一对反射镜间的距离设为a1，将所述第1号光学单元的所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为b1，将所述第N×M号光学单元的所述一对反射镜间的距离设为a(N× M)，将所述第N×M号光学单元的所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为b(N×M)，将第i号(i为2以上，(N×M-1)以下的整数)光学单元的所述一对反射镜间的距离设为ai，将所述第i号光学单元的所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为bi，将所述光源部的所述第2方向的尺寸设为c，将位于第2方向的两端的反射镜间的距离设为d，将所述鼓的直径设为e，此时，优选满足以下公式(4)、(5)以及(6)。
a1、a(N×M)、ai＞c......(4)
a1×b1/2＝a(N×M)×b(N×M)/2＝ai×bi＝k(k为规定的定数)……(5)d≤e……(6)
此外，优选N×M个光学单元的各射出面沿着第2方向等间距配置。
此外，优选N×M个光学单元以照射对象物随着该照射对象物的移动来顺次接收从短波长到长波长的光的方式，针对每个波长分组配置。根据这种构造，在照射对象物的表面涂布紫外线硬化树脂时，使该紫外线硬化树脂的表面硬化后，能够使其内部硬化。
此外，优选多个发光元件为具有大致正方形的发光面的LED(Light Emitting Diode)，且被配置为该发光面的2边与所述第1方向平行。
此外，优选多个发光元件为具有大致正方形的发光面的LED，且被配置为该发光面的一侧的对角线与所述第1方向平行。根据这种构造，由LED射出的光与由与LED邻接的LED射出的光在第1方向以及第2方向上相互搭接，因此能够在照射对象物上进一步得到均匀的光量分布。
此外，优选m为2以上，在多个发光元件中，第2方向的第v列(v为1以上，(m-1)以下的整数)的发光元件被配置为相对于第(v+1)列的发光元件，只偏移第1方向第1规定间隔的1/2的距离。根据这种构造，第v列的各线状的光与第(v+1)列的各线状的光相互抵消光量分布降低的部分，因此，能够在照射对象物上在第1方向上进一步得到大体均匀的光量分布。
此外，优选发光元件为具有至少1个以上的LED芯片的构造。
此外，优选N种不同波长的光为包含作用于涂布于所述照射对象物表面的紫外线硬化型树脂的波长的光。
此外，优选从所述第2方向看时，所述一对反射镜分别具有矩形的形状。
本发明所取得的效果是：
如上所述，根据本发明的光照装置，为一种将射出不同波长的紫外光的光学单元相对于鼓的外周面扁平状排列的构造，还可在各波长间相对于鼓射出峰强度一致的紫外光。
附图说明
图1为表示涉及本发明的第1实施方式的光照射装置的主视图。
图2为表示涉及本发明的第1实施方式的光照射装置的左侧视图。
图3为图1A所示区域的放大图。
图4为说明从涉及本发明的第1实施方式的光照射装置射出的紫外光与鼓的照射区域的关系的图。
图5为表示从涉及本发明的第1实施方式的光照射装置射出的紫外光在鼓上的强度分布的曲线图。
图6为说明从涉及本发明的第1实施方式的光照射装置射出的紫外光与鼓的照射区域的关系的图。
图7为表示从涉及本发明的第1实施方式的光照射装置射出的紫外光在鼓上的强度分布的曲线图。
图8为说明涉及本发明的第2实施方式的光照射装置的构造的左侧视图。
图9为表示从涉及本发明的第2实施方式的光照射装置射出的紫外光的在鼓上的强度分布的曲线图。
图10为说明涉及本发明的第3实施方式的光照射装置中具备的第1LED单元、第2LED单元以及第3LED单元的构造的图。
图11为说明涉及本发明的第4实施方式的光照射装置中具备的第1LED单元、第2LED单元以及第3LED单元的构造的图。
图中：
100、200、300、400 光照射装置
101 基板
105 护罩玻璃
110、110A、110B、 第1LED单元
112、122、132 光源部
113、123、133 LED元件
113a 发光面
113b LED芯片
114a、114b、124a、124b、134a、134b 反射镜
120、120A、120B 第2LED单元
130、130A、130B 第3LED单元
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式加以详细说明。再者，对图中相同或者相当的部分标记相同的符号，不再反复进行说明。
第1实施方式
图1为表示涉及本发明的第1实施方式的光照射装置的主视图。图2为表示涉及本发明的第1实施方式的光照射装置的左侧视图。此外，图3为图1中的A所示区域的放大图。本实施方式的光照装置100为一种例如组装于图案形成装置(以下称为“主体装置”)，并使涂布于照射对照物表面的紫外线硬化树脂硬化的装置，对沿着配置于主体装置的鼓的外周面的一部分附着并移动的片状照射对象物照射光。配置于主体装置的鼓根据所期望的微细结构图案和使用的膜的特性和/或规格，可更换地构造。如图2所示，本实施方式的光照射装置100对沿着大直径鼓D1附着并移动的片状照射对象物P1和沿着小直径鼓D2附着并移动的片状照射对象物P2照射光。如图2所示，在本实施方式中，照射对象物P1、P2作为在大直径鼓D1、D2上在箭头方向(即逆时针方向)上以一定速度移动的部件在以下进行说明。此外，在本说明书中，将大直径鼓D1以及小直径鼓D2统称为“鼓”，将照射对象物P1以及P2统称为“照射对象物”。
如图1～3所示，光照射装置100具备沿着大直径鼓D1的中心轴O1(在图1中未示出)以及小直径鼓D2的中心轴O2平行延伸的矩形基板101；在该基板101上等间隔并排配置，并分别射出线状紫外光的第1LED(Light Emitting Diode)单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130；和护罩玻璃105等。再者，在实际的光照射装置100中，基板101、第1LED单元110、第2LED单元120、第3LED单元130以及护罩玻璃105被收纳于壳体(未示出)并被固定，但在图1～图3中，为容易看附图而省略表示壳体。再者，在本说明书中，将光照射装置100的基板101的长度方向设为X轴方向(第1方向)，将宽度方向设为Y轴方向(第2方向)，将与X轴以及Y轴直交的方向(也就是垂直于基板101的表面的方向)设为Z轴方向并加以定义说明。
此外，本实施方式的第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130(以下，有将其统称为“LED单元”的情况)虽然各LED单元射出的紫外光的波长与各LED单元所具有的一对反射镜的间隔不同，但对于其他的构造来说是共通的，所以，以下作为代表主要对第1LED单元110的构造加以说明。
第1LED单元110具备配置于在X轴方向上延伸的基板101的光源部112，和从Y轴方向隔着光源部112配置，并在X轴方向上伸长延伸的一对反射镜114a、114b。
如图1以及图3所示，本实施方式的第1LED单元110的光源部112由在中心部具有正方形的发光面113a的6.8mm(X轴方向长度)×6.8mm(Y轴方向长度)的矩形的多个LED元件(发光元件)113构成。本实施方式的LED元件113其朝向为2边平行于X轴方向，以2列(Y轴方向)×85个(X轴方向)的2次元正方形网状配置于基板101，与基板101电气连接。基板101为由玻璃环氧树脂、陶瓷等形成的电子回路基板，连接于未示出的LED驱动回路，并且由基板101将来自LED驱动回路的驱动电流供给至各LED元件113。
如图3所示，本实施方式的LED元件113具备在其内部正方形网状配置的4个LED芯片113b。若驱动电流被供给至各LED元件113，则各LED元件113b通过响应于驱动电流的光量发光，从各LED元件113射出规定光量的紫外光。在本实施方式中，各LED芯片113b被构造成接受来自LED驱动回路的驱动电流的控制，并射出波长为365nm的紫外光即能够从各LED元件113以规定光量射出波长为365nm的紫外光。
本实施方式的各LED元件113能够以射出大概同样光量的紫外光的方式调整供给至各LED元件113的驱动电流，从第1LED单元射出的线状紫外光具有在X轴方向上大概均匀的光量分布。此外，如图3所示，在本实施方式中，各LED模块110的X轴方向的节距PH，以及Y轴方向的节距PV一同被设定为8mm左右。
一对反射镜114a、114b分别配置于X-Z平面，为导出从光源部112射出的紫外光的镜，以将反射面朝向内侧(也就是说反射镜向内相对设置)，从Y轴方向隔着光源部112的方式，隔着间隔a1平行设置(如图3)。此外，如图2所示，从X轴方向看，一对反射镜114a、114b的基端侧与光源部112相邻配置，前端部与护罩玻璃105相邻配置，从光源部112射出的紫外光通过一对反射镜114a、114b进行导光，从护罩玻璃105开始(也就是从第1单元110)，在Z轴方向上具有规定的发散角，在X轴上射出平行的线状紫外光。再者，如上所述，本实施方式的一对反射镜114a、114b平行配置于X轴方向，因此，从护罩玻璃105射出的紫外光的Z轴方向的发散角与从LED元件113射出的紫外光的Z轴方向的发散角大概相同。在本实施方式中，将Z轴方向设为0°，射出±50°的发散角的紫外光。再者，图2的AX1表示第1LED单元110的光轴(也就是，从第1LED单元110射出的紫外光的光路中心)。此外，虽在后续有详细说明，但第1LED单元110的一对反射镜114a、114b的间隔a1被设定为比第2LED单元120的一对反射镜124a、124b的间隔a2窄(图3)。
如上所述，第2LED单元120为与第1LED单元110相同的构造，从第1LED单元110在Y轴方向上隔着规定距离配置。第2LED单元120具备配置于基板101的光源部122，和从Y轴方向隔着光源部122配置，并在X轴方向上伸长延伸的一对反射镜124a、124b。光源部122虽然与光源部112相同，由2列(Y轴方向)×85个(X轴方向)的LED元件123构成，但从以从各LED元件123(也就是，光源部122)射出波长为405nm的紫外光的方式构造的方面来看，却与光源部112不同。从光源部122射出的波长为405nm的紫外光通过一对反射镜124a、124b进行导光，从护罩玻璃105(也就是，从第2LED单元120)开始，在Z轴方向上具有±50°的发散角，射出平行于X轴的线状紫外光。再者，图2的AX2表示第2LED单元120的光轴(也就是，从第2LED单元120射出的紫外光的光路中心)。此外，虽在后续有详细说明，但第2LED单元110的一对反射镜124a、124b的间隔a2被设定为比第1LED单元110的一对反射镜114a、114b的间隔a1，以及第3LED单元130的一对反射镜134a、134b的间隔a3宽(图3)。此外，一般来说，紫外光指的是波长在360～400nm之间的光，但在本说明书中指的紫外光也包含波长为405nm的光，即波长可以是360-405nm的光，都是可以应用。
此外，第3LED单元130也为与第1LED单元110以及第2LED单元120相同的构造，从第2LED单元120在Y轴方向上隔着规定距离配置。第3LED单元130具备配置于基板101的光源部132，和从Y轴方向隔着光源部132配置，并在X轴方向上伸长延伸的一对反射镜134a、134b。光源部132虽然与光源部112、122相同，由2列(Y轴方向)×85个(X轴方向)的LED元件133构成，但从以从各LED元件133(也就是，光源部132)射出波长为385nm的紫外光的方式构造的方面来看，却与光源部112、122不同。也就是，从光源部132射出的波长为385nm的紫外光通过一对反射镜134a、144b进行导光，从护罩玻璃105(也就是，从第3LED单元130)开始，在Z轴方向上具有±50°的发散角，射出平行于X轴的线状紫外光。再者，图2的AX3表示第3LED单元130的光轴(也就是，从第3LED单元130射出的紫外光的光路中心)。此外，虽在后续有详细说明，但第3LED单元130的一对反射镜134a、134b的间隔a3被设定为比第2LED单元120的一对反射镜124a、124b的间隔a2窄，与第1LED单元110的一对反射镜114a、114b的间隔a1大概相等(图3)。
由此，本实施方式的第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130被构造成沿着Y轴方向等间隔配置，并沿着Z轴方向分别平行射出不同波长的紫外光。从而，对沿着配置于第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130的光路的鼓的外周面附着并移动的片状照射对象物顺次照射不同波长的紫外光。因此，涂布于照射对象物表面的紫外线硬化树脂从其表面到内部确实地硬化。
此外，本实施方式的第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130的各射出面沿着X-Y平面(也就是，护罩玻璃105)扁平状配置。因此，能够对应于外径不同的各种鼓，此外充分确保更换鼓时的工作空间。
然而，如本实施方式所述，若沿着Y轴方向配置第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130，则从各LED到照射对象物的距离变得不定，所以即使从各LED单元射出的紫外光的强度一致，也会对照射对象物射入针对波长峰强度不同的紫外光。在本实施方式中，基于各LED单元与照射对象物(也就是鼓)之间的距离因素，通过调整各LED单元的一对反射镜的间隔，解决产生的问题。
图4为说明产生的问题的附图，为相同间隔设定第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130的一对反射镜时的光照射装置100的左侧视图。再者，在图4中，为方便说明，省略基板101以及照射对象物P1。此外，在图4中，将通过第1LED单元110照射的大直径鼓D1的外周面区域设为区域E1(粗实线表示的部分)，将通过第2LED单元120照射的大直径鼓D1的外周面区域设为区域E2(粗虚线表示的部分)，将通过第3LED单元照射的大直径鼓D3的外周面区域设为区域E3(粗实线表示的部分)并加以示意表示。
在图4中，第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130在Y轴方向上间隔32mm配置。此外，一对反射镜114a与114b、124a与124b、134a与134b的间隔分别设定为23mm。此外，大直径鼓D1的直径为∮400mm，第2LED单元120的光轴AX2被配置为与大直径鼓D1的外周面的法线大概一致。此外，第2LED单元120的光轴AX2的射出面(也就是，护罩玻璃105的前端面)到大直径鼓D1的外周面的距离(以下，将各光轴AX1、AX2、AX3的护罩玻璃105的前端面到大直径鼓D1的外周面的距离称为“工作距离WD”)设定为5.0mm，第1LED单元110以及第3LED单元130的工作距离WD为7.6mm。
图4中，如点线的箭头所示，若第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130将在Z轴方向上具有±50°的发散角的紫外光分别朝着大直径鼓D1的外周面射出，通过第1LED单元110照射大直径鼓D1外周面区域E1，通过第2LED单元120照射大直径鼓D1的外周面区域E2，通过第3LED单元130照射大直径鼓D1的外周面区域E3。如上所述，第2LED单元120的工作距离WD最短，因此，区域E2的周方向的长度比区域E1以及E3的周方向长度短。从而，从第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130射出相同强度的紫外光时，每单位面积的紫外光强度在区域E2中变得最高，同时，峰强度也在区域E2中变得最高。也就是说，从第2LED单元120射出的波长为405nm的紫外光的峰强度比从第1LED单元110射出的波长为365nm的紫外光的峰强度以及第3LED单元130射出的波长为385nm的紫外光的峰强度都高。
图5为通过模拟求得图4的大直径鼓D1中的紫外光的强度分布的结果。图5(a)为各波长的紫外光的X轴方向上的强度分布，横轴表示大直径鼓D1上的X轴方向的位置(将600mm的长度的大直径鼓D1的中心位置设为0mm时的位置)，纵轴表示紫外光的强度(mW/cm2)。此外，图5(b)为大直径鼓D1的周方向上的强度分布，横轴为表示大直径鼓D1的外周面的周方向的位置(将第2LED单元120的光轴AX2与大直径鼓D1相交的位置设为0mm时的位置)，纵轴表示紫外光的强度(m W/cm2)。如图5(a)以及图5(b)所示，可知从第2LED单元120射出的波长为405nm的紫外光的峰强度比从第1LED单元110射出的波长为365nm的紫外光的峰强度以及第3LED单元130射出的波长为385nm的紫外光的峰强度都高。
由此，对鼓照射针对每个波长峰强度不同的紫外光，入射于附着于鼓配置的照射对象物(在图4中未示出)的表面的紫外线硬化树脂时，树脂的硬化受峰强度低的紫外光的影响，产生微细结构图案不能精度良好地转印，转印质量以及产品的可靠性显著降低的问题。此外，响应于峰强度低的紫外光，转印速度变慢，通过提高积分光量，可提高转印质量，但利用该方法会产生生产效率显著降低的问题。于是，在本实施方式中，为解决产生的问题，基于各LED单元与照射对象物(也就是，鼓)之间的距离，调整各LED单元的一对反射镜间的距离。具体来说，调整为区域E1以及区域E3的每单位面积的紫外光的强度大概与区域E2的每单位面积的紫外光的强度相等，一对反射镜114a、114b的间隔a1与一对反射镜134a、134b的间隔a3缩窄，区域E1以及区域E3的周方向的长度与区域E2的周方向的长度大致相等。
在此，若研究用于使区域E1以及区域E3的周方向的长度与区域E2的周方向的长度大致相等的条件，首先，从各LED单元的光源部射出的紫外光全部需要进入一对反射镜之间，所以，将第1LED单元110、第2LED单元120、第3LED单元130的各一对反射镜的间隔分别设为a1、a2、a3，将光源部的Y方向的尺寸(也就是，第1列LED元件的上端到第2列LED元件的下端的距离)设为c，可导出以下公式(7)。
a1、a2、a3＞c……(7)
此外，从各LED单元平行于Z轴方向地射出具有相同发散角的紫外光，因此，各区域E1～E3的周方向的长度与各LED单元的工作距离WD成比例，且与各反射镜的间隔(也就是，a1～a3)成比例。从而，若将第1LED单元110、第2LED单元120、第3LED130分别设为b1、b2、b3，则可导出以下公式(8)。
a1×b1＝a2×b2＝a3×b3＝k(k为规定的定数)……(8)
此外，从各LED单元射出的紫外光需要全部射入鼓，因此，若将位于Y轴方向的两端的反射镜间的距离(也就是，第1LED单元110的反射镜114a与第3LED单元130的反射镜134b之间的距离)设为d，将鼓的直径设为e，则可导出以下公式(9)。
d＜e……(9)
也就是，满足公式(7)、(8)以及(9)时，从第1LED单元110射出的波长为365nm的紫外光的峰强度、以及从第3LED单元130射出的波长为385nm的紫外光的峰强度与从第2LED单元120射出的波长为405nm的紫外光的峰强度大概相等。
图6为在图4的构造中，调整第1LED单元110的一对反射镜114a、114b的间隔a1、以及第3LED单元130的一对反射镜134a、134b的间隔a3时的光照装置100的左侧视图，从第1LED单元110的一对反射镜114a、114b的间隔a1、以及第3LED单元130的一对反射镜134a、134b的间隔a3基于上述公式(7)、(8)以及(9)被设定为15mm的方面来看，与图4的构造不同。也就是，在图4的构造中，调整一对反射镜114a、114b的间隔a1以及第3LED单元130的一对反射镜134a、134b的间隔a3，使区域E1以及区域E3的每单位面积的紫外光的强度与区域E2的每单位面积的紫外光的强度大概相等(也就是，使区域E1以及区域E3的周方向的长度与区域E2的周方向长度大概相等)。
图7为通过模拟求得图6的大直径鼓D1上的紫外光的强度分布的结果。图7(a)为各波长的紫外光的X轴方向上的强度分布，横轴为表示大直径鼓D1上的X轴方向的位置(将600nm的长度的大直径鼓D1的中心位置设为0mm时的位置)，纵轴表示紫外光的强度(mW/cm2)。此外，图7(b)为大直径鼓D1的周方向上的强度分布，横轴为表示大直径鼓D1的外周面的周方向的位置(将第2LED单元120的光轴AX2与大直径鼓D1相交的位置设为0mm时的位置)，纵轴表示紫外光的强度(m W/cm2)。如图7(a)以及图7(b)所示，可知从本实施方式的第1LED单元110射出的波长为365nm的紫外光的峰强度、以及从第3LED单元130射出的波长为385nm的紫外光的峰强度与从第2LED单元120射出的波长为405nm的紫外光的峰强度大概相等。
由此，本实施方式的光照射装置100被配置为，将第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130沿着Y轴方向扁平状配置，且通过调整第1LED单元110的一对反射镜114a、114b的间隔a1以及第3LED单元130的一对反射镜134a、134b的间隔a3，使各LED单元射出的紫外光的峰强度在照射对照物上大概相等。从而，若将本实施方式的光照射装置100适用于图案形成装置，则不存在生产效率降低的问题，能够精度良好地转印微细结构图案。
以上虽为本实施方式的说明，但本发明并不局限于上述构造，在本发明的技术思想范围内可进行各种各样的变形。
在本实施方式中，第1LED单元110的光源部112、第2LED单元120的光源部122以及第3LED单元的光源部132为分别具有2列(Y轴方向)×85个(X轴方向)的LED元件113、123、133的构造，但并不局限于这种构造，可构造成沿着X轴方向隔着规定间隔排列n个(n为2以上的整数)、沿着Y方向隔着规定间隔排列n个m列(m为1以上的整数)。
在本实施方式中，作为照射3各不同波长的紫外光的构造，但并不局限于这种构造，本发明可适用于照射N种(N为2以上的整数)不同波长的紫外光的光照射装置100。此外，在本实施方式中，为1个第1LED单元110的射出波长为365nm的紫外光，1个第2LED单元120射出波长为405nm的紫外光，1个第3LED单元130射出波长为389nm的紫外光的构造，但并不局限于这种构造，可构造成多个射出各波长的紫外光的LED单元。也就是，本实施方式的光照射装置100能够作为具有射出N种(N为2以上的整数)不同波长的光的N×M个(M为1以上的整数)的LED单元的构造。此外，在这种情况下，N×M个LED单元沿着Y轴方向排列，只要满足上述公式(7)、(8)以及(9)，则产生于本实施方式相同的效果，不需要特别等间隔排列。也就是，上述公式(7)、(8)以及(9)可一般化为以下公式(10)、(11)以及(12)。
ai＞c……(10)
ai×bi＝k(k为规定的定数)……(11)
d＜e……(12)
在此，ai为在N×M个光学单元中，将工作距离WD最长的光学单元(也就是，位于Y轴方向的两端的光学单元的任意一个)作为第1号光学单元，沿着Y轴方向顺次设定第1号到第N×M号光学单元时，第i号(i为1以上，N×M以下的整数)LED单元的一对反射镜的间隔。此外，bi为第1号LED单元的工作距离WD(也就是，LED单元的光轴的射出面到鼓的外周面的距离)，c为光源部的Y轴方向的尺寸。此外，d为位于Y轴方向的两端的反射镜间的距离，e为鼓的直径。
此外，本实施方式被构造成，沿着Y轴方向顺次配置第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130，照射对象物作为随着移动顺次接受波长为365nm的紫外光、波长为405nm的紫外光、波长为385nm的紫外光的构造，最好能确实地硬化涂布于照射对象物的紫外线硬化树脂，但并不局限于这种顺序。此外，在搭载有本实施方式的光照射装置100的图案形成装置中，使紫外线硬化树脂的表面硬化后再使其内部硬化，能形成高精度的图案，所以，优选以照射对象物顺次接受从短波长到长波长的光的方式配置各LED单元，在使用上述N×M个LED单元的情况下，优选针对每个波长(也就是N个种类)分组配置。
此外，本实施方式的LED元件113具备正方形网状配置的4个LED芯片113a，但并不限定于这种构造，最好具备至少具备1个以上LED芯片。
第2实施方式
图8为说明涉及本发明的第2实施方式的光照射装置200的构造的左侧视图。本实施方式的光照射装置200为对小直径鼓D2照射紫外光的装置，具有从护罩玻璃105向小直径鼓D2的外周面延伸的一对延长镜210、230，从第2LED单元120的一对反射镜124a、124b的间隔被设定为25mm方面来看，与第1实施方式的光照射装置100不同。本实施方式中，小直径鼓D2的直径为∮100mm，第2LED单元120的工作距离WD为5.0mm，第1LED单元110以及第3LED单元130的工作距离WD为16.6mm。再者，图8中，与图6相同，为方便说明，省略基板101以及照射对象物P1。此外，图8中，与图4相同，将通过第1LED单元110照射的小直径鼓D2的外周面的区域设为区域E1(粗实线表示的部分)，将通过第2LED单元照射的小直径鼓D2的外周面的区域设为区域E2(粗虚线表示的部分)，将通过第3LED单元照射的小直径鼓D2的外周面的区域E3(粗实线表示的部分)并加以示意表示。
从第1LED单元110、第2LED单元120以及第3LED单元130射出的紫外光具有规定的发散角，因此，如本实施方式所述，小直径鼓D2的直径细，若使第2LED单元120的工作距离WD2与第1LED单元110以及第3LED单元130的工作距离WD1、WD3之间的差变大，则从第1LED单元110以及第3LED单元射出的紫外光的一部分被照射在小直径鼓D2的外侧。于是，在本实施方式中，以将Y轴方向上位于最外侧的第1LED单元110的反射镜114a与第3LED单元130的反射镜134b隔着护罩玻璃105分别延长的方式设有一对延长反射镜210、230。
延长镜210为在X轴方向上伸长延伸的矩形反射镜，将反射面面向第1LED单元110的光轴AX1，与反射镜114a配置于相同平面上。从X轴方向看时，延长镜210的基端部与护罩玻璃105相邻配置，前端部配置于小直径鼓D2的外周面附近。从而，如上所述，从第1LED单元110射出的紫外光沿着Z轴方向以规定的发散角扩张，但要在反射镜114a侧(也就是，图8的上侧)扩张的紫外光通过延长镜210反射于小直径鼓D2的外周面(图8：R1)，照射区域E1。由此，来自第1LED单元110的直接光与来自延长镜210的反射光射入区域E1。在此，从第1LED单元110射出的紫外光通过一对反射镜114a、114b被混合，并变成均匀的强度，因此，来自第1LED单元110的直接光与来自延长镜210的反射光的强度相同。因此，若来自第1LED单元110的直接光与来自延长镜210的反射光射入区域E1，则其峰强度变成2倍左右。也就是，射入本实施方式的区域E1的紫外光的峰强度变为射入第1实施方式的区域E1的紫外光的峰强度的大约2倍。
延长镜230也与反射镜210相同，为在X轴方向上伸长延伸的矩形反射镜，将反射面面向第3LED单元130的光轴AX3，与反射镜134b配置于相同平面上。从X轴方向看时，延长镜230的基端部与护罩玻璃105相邻配置，前端部配置于小直径鼓D2的外周面附近。从而，如上所述，从第3LED单元130射出的紫外光沿着Z轴方向以规定的发散角扩张，但要在反射镜134b侧(也就是，图8的下侧)扩张的紫外光通过延长镜230反射于小直径鼓D2的外周面(图8：R3)，照射区域E3。由此，来自第1LED单元110的直接光与来自延长镜210的反射光射入区域E3。从而，与上述的区域E1相同，射入本实施方式的区域E3的紫外光的峰强度变为射入第1实施方式的区域E3的紫外光的峰强度的大约2倍。
由此，从本实施方式的第1LED单元110以及第3LED单元130射出的紫外光的小直径鼓D2的外周面上的峰强度与第1实施方式相比，大约为其2倍。因此，在本实施方式中，将上述公式(7)以及(8)变更为以下公式(13)以及(14)，通过基于公式(13)以及(14)设定第2LED单元120的一对反射镜124a、124b的间隔a2，使各LED单元射出的紫外光的峰强度大概相等。
a1、a2、a3＞c......(13)
a1×b1/2＝a2×b2＝a3×b3/2＝k(k为规定的定数)……(14)
此外，根据本实施方式的光照射装置200，通过一对延长镜210、230，本来照射于小直径鼓D2的外侧的紫外光被折射回小直径鼓D2侧，因此，可将鼓直径变细，直至一对延长镜210、230的间隔。也就是，若将一对延长镜210、230的间隔(也就是，第1LED单元110的反射镜114a与第3LED单元130的反射镜134b之间的距离)设为d，将鼓的直径设为e，则可导出以下公式。
d≤e……(15)
由此，在本实施方式中，满足公式(13)、(14)以及(15)时，从第1LED单元110射出的波长为365nm的紫外光的峰强度、从第2LED单元120射出的波长为405nm的紫外光的峰强度、以及从第3LED单元130射出的波长为385nm的紫外光的峰强度分别大概相等。
图9为通过模拟求得图8的小直径鼓D2上的紫外光的强度分布的结果。图9(a)为各波长的紫外光的X轴方向上的强度分布，横轴为表示小直径鼓D2上的X轴方向的位置(将600nm的长度的小直径鼓D2的中心位置设为0mm时的位置)，纵轴表示紫外光的强度(mW/cm2)。此外，图9(b)为小直径鼓D2的周方向上的强度分布，横轴为表示小直径鼓D2的外周面的周方向的位置(将第2LED单元120的光轴AX2与小直径鼓D2相交的位置设为0mm时的位置)，纵轴表示紫外光的强度(m W/cm2)。如图9(a)以及图9(b)所示，与第1实施方式相同，可知从本实施方式的第1LED单元110射出的波长为365nm的紫外光的峰强度、从第2LED单元120射出的波长为405nm的紫外光的峰强度、以及从第3LED单元130射出的波长为385nm的紫外光的峰强度分别大概相等。
由此，在本实施方式的光照射装置200中，与第1实施方式相同，被构造成从各LED单元射出的紫外光的峰强度在照射对象物上大概相等。从而，若将本实施方式的光照射装置200适用于图案形成装置，则不存在生产效率降低的问题，能够精度良好地转印微细结构图案。
再者，本实施方式的光照射装置200具备一对延长镜210、230，从第2LED单元120的一对反射镜124a、124b的间隔不同的方面来看，不同于第1实施方式的光照射装置100。从而，若将一对延长镜210、230构造为可拆卸，且将第2LED单元120的一对反射镜124a、124b构造成可调整，根据所使用的鼓的外径，可切换使用本实施方式的光照射装置200与第1实施方式的光照射装置100。
再者，本实施方式的光照射装置200也与第1实施方式的光照射装置100相同，可作为具备射出N种(N为2以上的整数)不同波长的光的N×M个(M为1以上的整数)LED单元的构造。从而，仿形第1实施方式，若将上述公式(13)、(14)以及(15)一般化，则得到如下公式。
a1、a(N×M)、ai＞c......(16)
a1×b1/2＝a(N×M)×b(N×M)/2＝ai×bi＝k(k为规定的定数)……(17)
d≤e……(18)
在此，a1为在N×M个光学单元中，将工作距离WD最长的光学单元作为第1号光学单元，沿着Y轴方向顺次设定第1号到第N×M号光学单元时的第1号LED单元的一对反射镜的间隔。此外，b1为第1号LED单元的工作距离WD(也就是，LED单元的光轴的射出面到鼓的外周面的距离)。此外，a(N×M)为第N×M号LED单元的工作距离WD，b(N×M)为第N×M号LED单元的工作距离WD。此外ai为第i号(i为2以上，(N×M-1)以下的整数)LED单元的一对反射镜间的间隔，bi为第i号LED单元的工作距离WD。此外，d为位于Y轴方向的两端的反射镜间的距离，e为鼓的直径。
第3实施方式
图10为说明涉及本发明的第3实施方式的光照射装置300中具备的第1LED单元110A、第2LED单元120A、以及第3LED单元130A的构造的图。在本实施方式的第1LED单元110A、第2LED单元120A、以及第3LED单元130A中，从配置于各LED单元的LED元件113、123、133交错状(也就是，第1列的85个LED元件相对于第2列的85个LED元件只偏移间隔PH的1/2的距离地相互错开)配置的方面来看，与第1实施方式的光照射装置100不同。
若如此配置LED元件113、123、133，则从第1LED单元110A、第2LED单元120A、以及第3LED单元130A射出的2列线状紫外光相对于X轴方向分别只偏移LED元件113、123、133的间隔PH的1/2。从而，各线状紫外光相互抵消光量分布变低的部分，所以，可以在照射对象物上在X轴方向上获得大概均匀的光量分布。
第4实施方式
图11为说明涉及本发明的第4实施方式的光照射装置400中具备的第1LED单元110B、第2LED单元120B、以及第3LED单元130B的构造的图。在本实施方式的第1LED单元110B、第2LED单元120B、以及第3LED单元130B中，从配置于各LED单元的LED元件113、123、133以其一个的对角线与X轴方向平行的方式配置的方面来看，与第1实施方式的光照射装置100不同。
若如此配置LED元件113、123、133，则从各LED元件射出的紫外光与与各LED元件邻接的LED元件射出的紫外光在X轴方向以及Y轴方向上相互搭接，所以，进而可以在照射对象物上得到均匀的光量分布。
再者，此次公开的实施方式为所有方面的示例，应该认为并不局限于此。本发明的范围并不是上述说明，根据权利要求所示，可以期望包含与权利要求等效以及范围内的全部变更。
Claims (11)
1.一种光照射装置，其对沿着圆柱状的鼓的外周面的一部分附着并移动的片状的照射对象物进行光照射，其特征在于，
具备多个光学单元，
所述多个光学单元具备光源部和一对反射镜，通过所述一对反射镜将来自所述光源部的光导出，并针对所述鼓的外周面的一部分射出规定发散角以及光量的光，
所述光源部由多个发光元件构成，所述多个发光元件在基板上沿着与所述鼓的中心轴平行的第1方向隔着第1规定间隔排列n个，沿着与所述第1方向直交的第2方向隔着第2规定间隔排列m列，并且在与所述基板直交的第3方向上对齐光轴的方向配置，其中n为2以上的整数，m为1以上的整数；
所述一对反射镜以从所述第2方向夹持所述多个发光元件的光轴的方式在所述第1方向以及所述第3方向上延伸，并以反射面相对的方式配置，
所述多个光学单元由射出N种的不同波长光的N×M个的光学单元构成，
所述N×M个光学单元的各射出面配置于根据所述第1方向和所述第2方向规定的规定基准平面上，
所述各个光学单元的所述一对反射镜之间的距离是基于从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设定的；
其中，N为2以上的整数，M为1以上的整数。
2.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
在所述N×M个光学单元中，将从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离最长的光学单元作为第1号光学单元，沿着第2方向顺次设定第1号到第N×M号光学单元时，将第i号的光学单元的所述一对反射镜之间的距离设为ai，将从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为bi，将所述光源部的所述第2方向的尺寸设为c，将位于第2方向两端的反射镜间的距离设为d，将所述鼓的直径设为e，此时，满足以下公式(1)、(2)以及(3)：
ai＞c……(1)；
ai×bi＝k……(2)；
d＜e……(3)；
其中，i为1以上，N×M以下的整数，k为规定的定数。
3.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
具备一对延长镜，所述一对延长镜在将所述N×M个光学单元中从所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离最长的光学单元作为第1号的光学单元，沿着所述第2方向顺次设定从第1号到第N×M号的光学单元时，在从位于所述第2方向的两端的各反射镜的前端部到所述鼓的外周面的附近大致平行地延伸，并分别反射从第1号以及第N×M号的光学单元射出的光，将所述第1号光学单元的所述一对反射镜间的距离设为a1，将所述第1号光学单元的所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为b1，将所述第N×M号光学单元的所述一对反射镜间的距离设为a(N×M)，将所述第N×M号光学单元的所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为b(N× M)，将第i号光学单元的所述一对反射镜间的距离设为ai，将所述第i号光学单元的所述光轴的所述基准平面到所述鼓的外周面的距离设为bi，将所述光源部的所述第2方向的尺寸设为c，将位于第2方向的两端的反射镜间的距离设为d，将所述鼓的直径设为e，此时，满足以下公式(4)、(5)以及(6)：
a1、a(N×M)、ai＞c……(4)；
a1×b1/2＝a(N×M)×b(N×M)/2＝ai×bi＝k……(5)；
d≤e……(6)；
其中，i为2以上，N×M-1以下的整数，k为规定的定数。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述N×M个光学单元的各射出面沿着所述第2方向等间隔配置。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述第N×M个光学单元，根据每个波长分组配置，所述的每个波长分组是指所述照射对象物随着该照射对象物的移动来顺次接收从短波长到长波长的光的分组。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述多个发光元件为具有大致正方形的发光面的LED，且被配置为该发光面的2边与所述第1方向平行。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述多个发光元件为具有大致正方形的发光面的LED，且被配置为该发光面的一侧的对角线与所述第1方向平行。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述m为2以上，
在所述多个发光元件中，所述第2方向的第v列的发光元件相对于第(v+1)列的发光元件，被配置为只偏移所述第1方向所述第1规定间隔的1/2的距离，v为1以上，m-1以下的整数。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述发光元件具有至少1个以上的LED芯片。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述N种不同波长的光为包含作用于涂布于所述照射对象物表面的紫外线硬化型树脂的波长的光。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的光照射装置，其特征在于，
所述一对反射镜，在从所述第2方向看时分别具有矩形的形状。
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