CN105026823A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光照射装置，对照射面上的规定照射位置照射延伸于第1方向，且在第2方向上具有规定线宽的线形的光线的光照射装置具备多个光学单元，该光学单元具有在基板上沿着第1方向排列的多个光源、和以使来自各光源的光线成为大致平行光的方式整形的多个光学元件，且对照射面射出平行于第1方向的线形光线。多个光学单元由射出N种(N为2以上的整数)不同波长光线的N×M个(M为1以上的整数)光学单元构成，N×M个光学单元从第1方向观察时，N种不同波长光线的光路在以照射位置为中心的圆周方向上以规定顺序排列，且从N×M个光学单元射出的各波长光线被配置为照射至第2方向的范围均在规定线宽内。

Description

光照射装置
技术领域
本发明涉及一种照射线形照射光的光照射装置，特别涉及一种线形照射混合有多个波长光线的照明光的光照射装置。
背景技术
以往，作为单张纸胶印印刷用的油墨，使用通过紫外光的照射而硬化的紫外线硬化型油墨。此外，作为液晶面板或有机EL(Electro Luminescence)面板等、FPD(Flat Panel Display)周边的粘着剂，使用紫外线硬化树脂。对于这种紫外线硬化型油墨或紫外线硬化型树脂的硬化，一般来说，使用照射紫外光的紫外光照射装置，特别是在单张纸胶印印刷及FPD的用途中，需要照射宽幅的照射区域，所以使用照射线形照射光的紫外光照射装置。
作为紫外光照射装置，一直以来，众所周知的是以高压水银灯或水银氙灯等作为光源的灯管型照射装置，近年来，根据降低消费电力、长寿命化、装置尺寸紧凑化的要求，开发了一种代替现有放电灯，将LED(Light Emitting Diode)作为光源利用的紫外光照射装置(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)具备多个LED模块(LED芯片)以一定间隔排列于长边方向(第1方向)，并射出线形光线的基台块。各基台块以从各基台块射出的线形光线在规定照射位置中聚光成1条直线的方式以规定角度倾斜，并在短边方向(第2方向)隔着规定间隔排列并配置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-146646号公报
发明内容
发明所要解决的课题：
在单张纸胶印印刷中，因油墨的种类(例如颜色)的不同，所吸收(即，硬化)的紫外光的峰波长也不同，所以谋求一种可照射混合有多个波长的紫外光的紫外光照射装置。
此外，即使在FPD中，根据机种的不同，所使用的粘着剂也不同，因而谋求一种可对应各种粘着剂，并可照射混合有多个波长的紫外光的紫外光照射装置。
专利文献1中所述的紫外光照射装置，具备射出365nm波长的线形光线的两个基台块，和射出385nm波长的线形光线的两个基台块，通过以将从这些射出的光线在规定照射位置中聚光成1条直线的方式构成，混合2个波长的光线，来解决相关问题。
然而，专利文献1中所述的紫外光照射装置采用将射出365nm波长的线形光线的两个基台块靠近LED单元的中央来排列设置，在其外侧(即，以挟持365nm波长的基台块的方式)配置射出385nm波长的线形光线的两个基台块的构造，因此照射位置上的365nm的光线的入射角与385nm的光线的入射角有很大不同。由此，若照射位置上的光线的入射角不同，照射位置的光束直径也不同，结果，存在照射位置上的365nm的光线的光量分布(光束直径轮廓)与385nm的光线的光量分布不同的问题。在照射位置，若365nm的光线的光量分布与385nm的光线的光量分布不同，按照波长，光线的线宽(线形光线的短边方向的长度)及照射强度(能量)发生改变，继而产生油墨干燥状态不均，无法获得期望的粘着剂硬化的问题。
本发明是鉴于以上情况而提出的，其目的在于提供一种可线形照射光量分布大致相等的多个波长光线的光照射装置。
用于解决课题的手段：
为达成上述目的，本发明为一种对照射面上的规定照射位置，照射在第1方向上延伸，且在与第1方向正交的第2方向上具有规定线宽的线形光线的光照射装置，其具备多个光学单元，该光学单元具有在基板上沿着第1方向每隔规定间隔排列，在与基板面正交的方向上将光轴的朝向对齐并配置的多个光源和被配置于各光源的光路，将来自各光源的光线整形成为大致平行光的多个光学元件，且对照射面射出平行于第1方向的线形光线，多个光学单元由射出N种(N为2以上的整数)不同波长的光线的N×M个(M为1以上的整数)光学单元构成，N×M个光学单元被配置成在从第1方向观察时，N种不同波长的光线的光路在以照射位置为中心的圆周方向上以规定顺序排列，且从N×M个光学单元射出的各波长的光线照射至第2方向的范围分别在规定线宽内。
根据这种构造，从N×M个光学单元射出的各波长的光线的光量分布在照射面上大致一致，因而可使硬化波长不同的各种紫外线硬化型油墨及紫外线硬化树脂稳定(不产生硬化状态不均)硬化。
此外，优选M为2以上，N×M个光学单元以从第1方向观察时，N种不同波长的光线中，任意一个波长光线的光路以照射位置上的垂线作为对称轴成线对称的方式配置。此时，任意一个波长光线优选N种不同波长光线中波长最短的光线。根据这种构造，能够抑制效率(即，相对于消费电力的发光强度)差的光源的消费电力，并且抑制发热。
此外，优选N×M个光学单元以任意一个波长的光线照射至第2方向的范围的总和与其他波长光线照射至第2方向的范围的总和的差为规定值以下的方式配置。此时，能够以如下方式构成：将任意一个波长光线的相对于照射面的各入射角设为θi(i为从1到M的整数)，将任意一个波长光线的照射至第2方向的范围的总和设为α0，将其他波长光线的相对于照射面的各入射角设为θk(k为从1到M的整数)，将其他波长的光线的照射至第2方向的范围的总和设为α1，将第2范围设为β时，满足以下的条件式。
α 0 = Σ i = 1 M 1 cos θ i
α 1 = Σ k = 1 M 1 cos θ k
β=α0-α1≤0.21
此外，优选各光学单元以在从第1方向观察时，将照射位置上的垂线作为对称轴成线对称的方式配置。此时，优选各光学单元在从第1方向观察时被配置在以照射位置为中心的圆弧上。
此外，优选M为偶数，在N×M个光学单元中，射出N种不同波长光线的M/2个光学单元被配置成对于其他M/2个光学单元，仅向第1方向偏离规定间隔的1/2距离。根据这种构造，从光照射装置射出的光线的第1方向的照射强度分布大致均匀。
此外，多个光源能够以如下方式构成：在基板上，分两列配置于与第1方向正交的方向，以从第1方向观察时，从一列光源射出的光线与从另一列光源射出的光线在照射位置中聚光的方式，使各光学元件的光轴与各光源的光轴偏离。
此外，能够构成为一列光源相对于另一列光源，仅向第1方向偏离规定间隔的1/2距离。根据这种构造，从光照射装置射出的光线的第1方向的照射强度分布大致均匀，且简化各光学单元的安装位置调整等。
此外，优选多个光源为具有大致正方形的发光面的发光LED，以该发光面的一个对角线与第1方向平行的方式配置。
此外，优选N种不同波长的光线对每个波长设定不同强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
如上所述，根据本发明的光照射装置，可线形照射光量分布大致相等的多个波长的光线，所以可使硬化波长不同的各种紫外线硬化型油墨及紫外线硬化树脂稳定硬化。
附图说明
图1为涉及本发明的第1实施方式的光照射装置的外观图。
图2为说明涉及本发明的第1实施方式的光照射装置所搭载的LED单元的构造及配置的放大图。
图3为说明图2(a)所示的LED单元的构造的放大图。
图4为说明图3所示的LED单元的内部构造的图。
图5为从本发明的第1实施方式的光照射装置所搭载的LED单元射出的紫外光的光路图。
图6为表示从本发明的第1实施方式的光照射装置所搭载的LED单元射出的紫外光的光量分布的图。
图7为说明本发明的第1实施方式的光照射装置所搭载的LED单元的配置与光量分布的关系的图。
图8为表示将本发明的第1实施方式的第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置在相对于中心线O±35°的位置时的光量分布的图。
图9为表示将本发明的第1实施方式的第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置在相对于中心线O±40°的位置时的光量分布的图。
图10为表示将本发明的第1实施方式的第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置在相对于中心线O±45°的位置时的光量分布的图。
图11为表示将本发明的第1实施方式的第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置在相对于中心线O±50°的位置时的光量分布的图。
图12为表示将本发明的第1实施方式的第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置在相对于中心线O±55°的位置时的光量分布的图。
图13为表示将本发明的第1实施方式的第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置在相对于中心线O±60°的位置时的光量分布的图。
图14为表示图6、图8～图13所示的各波长的光量分布的一致度γ，与通过LED单元的配置而定的线宽LW的变动幅度β的关系的图表。
图15为说明涉及本发明的第2实施方式的光照射装置所具备的LED单元的构造的图。
图16为说明涉及本发明的第3实施方式的光照射装置所具备的LED单元的安装构造的图。
图中编号：
10：壳体
50：LED单元
100a，100b：第1LED单元
101：基板
110，210，310：LED模块
111，211，311：LED元件
113，115：透镜
200a，200b：第2LED单元
300a，300b：第3LED单元
CL1：中心线
LW：线宽
P：间隔
F1：聚光位置
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，对于附图中相同或相当的部分附加相同符号，在此不重复说明。
第1实施方式
图1为涉及本发明的第1实施方式的光照射装置1的外观图。本实施方式的光照射装置1为一种使作为单张纸胶印印刷用的油墨所使用的紫外线硬化型油墨以及在FPD(Flat PanelDisplay)等中作为粘着剂所使用的紫外线硬化树脂硬化的光源装置所搭载的装置，如后续所述，其配置于照射对象物的上方，对照射对象物射出线形紫外光(图2(b))。在本说明书中，将从光照射装置1射出的线形紫外光的长边(线长)方向设为X轴方向(第1方向)，将短边(线宽)方向设为Y轴方向(第2方向)，将与X轴及Y轴正交的方向(即，垂直方向)设为Z轴方向来进行说明。图1(a)为从Y轴方向观察时的光照射装置1的主视图。图1(b)为从Z轴方向观察时(从图1(a)的下侧观察上侧时)的光照射装置1的底面图。图1(c)为从X轴方向观察时(从图1(a)的右侧观察左侧时)的光照射装置1的立体图。
如图1所示，光照射装置1具备壳体10、基台块20、以及由两个第1LED单元100a、100b、两个第2LED单元200a、200b、两个第3LED单元300a、300b所构成的LED单元50。壳体10收容基台块20、LED单元50的壳体。此外，第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b都为射出平行于X轴的线形紫外光的单元(后续详述)。
基台块20为用于固定LED单元50的支持部件，由不锈钢等金属构成。如图1(b)及(c)所示，基台块20为延伸于X轴方向的大致矩形的板状部件，下面沿着Y轴方向凹陷成为部分圆筒面。在基台块20的下面(即，部分圆筒面)，延伸于X轴方向的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b沿着Y轴方向(即，沿着部分圆筒面)排列并配置，由螺固或焊接等固接。
壳体10的下面(光照射装置1的下面)具有开口部10a，其构成为透过该开口部10a，来自第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的紫外光朝照射对象物射出。
图2为说明本实施方式所涉及的光照射装置1所搭载的LED单元50的构造及配置的放大图。图2(a)为图1(b)的放大图，为说明便利，省略基台块20，在将图1(b)所示的LED单元50旋转90°的基础上，将基台块20的部分圆筒面平面展开(即，往左右延展)来进行展示。此外，图2(b)为图1(c)的放大剖面图，揭示了从X轴方向观察时的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置。
图3为说明图2(a)所示的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的构造的放大图。此外，图4为说明图3所示的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的内部构造的图，为图3的A-A’剖面图。再者，本实施方式的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b，因为仅各LED单元射出的紫外光的波长不同，其他构造相同，因此，以下，对代表的射出相同波长的紫外光的第1LED单元100a、100b加以说明。
如图2(a)、图3所示，第1LED单元100a、100b分别具备延伸于X轴方向的矩形基板101，与多个LED模块110。再者，在本实施方式的第1LED单元100a、100b中分别搭载40个LED模块110，但是，在图2(a)及图3中，为了方便看图，省略表示一部分。
第1LED单元100a、100b的LED模块110中间隔着延伸于X轴方向的基板101的中心线CL1，在基板101上密集地配置成2列(Y轴方向)×20个(X轴方向)的2维正方格子状，并与基板101电性连接。第1LED单元100a、100b的基板101连接于未图示的LED驱动电路，介由基板101对各LED模块110供给来自LED驱动电路的驱动电流。若对各LED模块110供给驱动电流，则会从各LED模块110射出对应于驱动电流的光量的紫外光，并从第1LED单元100a、100b射出平行于X轴的线形紫外光。再者，本实施方式的各LED模块110以射出大致相同光量的紫外光的方式来调整被供给至各LED模块110的驱动电流，从第1LED单元100a、100b射出的线形紫外光具有在X轴方向上大致均匀的光量分布。再者，如图2(a)、图3所示，本实施方式的各LED模块110的间隔P被设为约12mm。
如图3、图4所示，第1LED单元100a、100b的各LED模块110具备LED(Light EmittingDiode)元件111(光源)、透镜113及透镜115(光学元件)。
LED元件111具备大致正方形的发光面，从LED驱动电路接受驱动电流的供给，射出波长为365nm的紫外光。LED元件111以发光面的两条对角线分别朝向X轴方向及Y轴方向的方式倾斜45°安装在基板101上。因此，邻接的LED模块110的各LED元件111与以发光面的各边朝向X轴方向或Y轴方向的方式配置(即，不倾斜45°)的情况相比，相互接近配置，来自邻接的LED模块110的紫外光也在相互接近的状态下射出。
在LED模块110的各LED元件111的光轴上，配置有未图示的透镜保持部所保持的透镜113及透镜115(图4)。透镜113为通过例如硅氧烷树脂的注塑成型而形成的LED元件111侧为平面的平凸透镜，对一边从LED元件111扩散一边射入的紫外光进行聚光，并导光至后段的透镜115。透镜115通过例如硅氧烷树脂的注塑成型而形成，入射面及出射面都是凸面的双凸透镜，将从透镜113射入的紫外光整形成大致平行光。从而，从透镜115(即，各LED模块110)射出具有规定光束直径的大致平行的紫外光。再者，本实施方式的透镜113及透镜115设计成射出的紫外光的X轴方向光束直径为约18mm(半峰宽)，Y轴方向光束直径为约12mm(半峰宽)。
如上所述，本实施方式的LED模块110以如下方式构成：在基板101上，密集地配置成2列(Y轴方向)×20个(X轴方向)2维正方格子状，来自邻接的各LED模块110的紫外光在接近的状态下射出。因此，从各第1LED单元100a、100b向Y轴方向并排两列射出延伸于X轴方向的线形紫外光。
再者，如图4所示，在本实施方式中，透镜113与透镜115的光轴一致，且透镜113与透镜115的光轴相对于LED元件111的光轴(通过发光面中心的中心轴)，向Y轴方向偏置配置。即，各LED模块110的透镜113与透镜115的光轴，偏向基板101的中心(中心线CL1)，仅偏置规定距离。因此，从LED元件111射出的紫外光的光路，通过透镜113及透镜115向内侧(中心线CL1侧)曲折。如后续所述，本实施方式的第1LED单元100a、100b以通过基板101的中心线CL1的基板101的垂线VL1(虚线)通过聚光位置F1的方式配置(图2(b)、图4)，从第1LED单元100a、100b射出的两列线形紫外光以随着离开第1LED单元100a、100b而逐渐接近垂线VL1，并在聚光位置F1交叉的方式构造。
如上所述，本实施方式的第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b，仅在射出的紫外光的波长不同这一点，与第1LED单元100a、100b不同。具体来说，第2LED单元200a、200b具备具有射出波长为385nm的紫外光的LED元件211的LED模块210，与第1LED单元100a、100b相同，从各第2LED单元200a、200b向Y轴方向并排2列射出延伸于X轴方向的线形紫外光。然后，从第2LED单元200a、200b射出的两列线形紫外光以在聚光位置F1交叉的方式构成。此外，第3LED单元300a、300b具备具有射出波长为405nm的紫外光的LED元件311的LED模块310，与第1LED单元100a、100b相同，从各第3LED单元300a、300b向Y轴方向并排2列射出延伸于X轴方向的线形的紫外光。然后，从各第3LED单元300a、300b射出的两列线形紫外光以在聚光位置F1交叉的方式构成。即，在本实施方式中，被构成为以从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的3个不同波长的紫外光在聚光位置F1聚光，因此，在聚光位置F1上形成混合了3个波长的1条线形光线。再者，根据JIS Z8120，波长405nm的光线虽被定义为可视光，但是，在本实施方式中，为了方便说明，将其作为紫外光来进行说明。
接着，对上述第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置加以说明。如图2(b)所示，在本实施方式的光照射装置1中，第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b、第3LED单元300a、300b在从X轴方向观察时，沿着基台块20的下面(即，部分圆筒面)，被配置成圆弧状。然后，来自第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的紫外光被构成为朝向基准的照射面R上的聚光位置F1射出，在基准的照射面R上照射以聚光位置F1为中心的线宽LW的范围。再者，在本实施方式中，紫外光的线宽LW相对于聚光位置F1被设定为±约20mm，线长LL(X轴方向的长度)被设定为约200mm。
此外，本实施方式的光照射装置1以如下方式构成：将从壳体10的下端向下方(Z轴方向)离开90mm的位置(即，工作距离90mm的位置(图2(b)中，表示为「WD90」))的X-Y平面设为基准的照射面R，照射对象物以通过未图示的运送装置，沿着Y轴方向从右往左在基准的照射面R上运送的方式构成。所以，照射对象物被从右往左依次在基准的照射面R上运送，从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光依次移动(扫描)照射对象物上，使照射对象物上的紫外线硬化型油墨或紫外线硬化树脂依次硬化(定影)。再者，在图2(b)中，为方便说明，将通过聚光位置F1的基准的照射面R的垂线作为从光照射装置1射出的紫外光的光路的中心线O来表示。
此外，如图2(a)所示，从Z轴方向观察本实施方式的光照射装置1时，第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b是从右侧往左侧(即，沿着Y轴)，按照第3LED单元300a、第1LED单元100a、第2LED单元200a、第3LED单元300b、第1LED单元100b、第2LED单元200b的顺序来配置。然后，从配置成右侧起第2个的第1LED单元100a相对于配置成从右侧起第5个的第1LED单元100b，仅在X轴方向偏置P/2(即，LED模块110的间隔P的1/2)的距离并配置。如上所述，各第1LED单元100a、100b的LED模块110在X轴方向上密集地排列20个，但是，从各LED模块110射出的紫外光为大致平行光，所以从邻接的LED模块110射出的紫外光在X轴方向上不会重叠，进而形成梳状的光量分布。因此，在本实施方式中，通过对配置成从右侧起第2个的第1LED单元100a，相对于配置成右侧起第5个的第1LED单元100b，仅偏离P/2的距离进行配置，来抵消光量分布变低的部分，使来自各第1LED单元100a、100b的紫外光被照射至照射对象物上时在X轴方向上成为大致均匀的光量分布。
同样地，配置成从右侧起第3个的第2LED单元200a相对于配置成从右侧起第6个的第2LED单元200b，仅在X轴方向上偏置P/2的距离并配置，来自第2LED单元200a、200b的紫外光被照射至照射对象物上时，在X轴方向中上成为大致均匀的光量分布。此外，配置于最右侧的第3LED单元300a相对于配置成从右侧起第4个的第3LED单元300b，仅在X轴方向偏置P/2的距离并配置，来自各第3LED单元300a、300b的紫外光被照射至照射对象物上时，在X轴方向上成为大致均匀的光量分布。
如此，本实施方式的光照射装置1通过从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的3个波长的线形紫外光以规定顺序排列于以聚光位置F1为中心的圆周方向，并照射至照射对象物(即，基准的照射面R上的聚光位置F1)，来使照射对象物上的紫外线硬化型油墨或紫外线硬化树脂硬化(定影)。例如，在用于单张纸胶印印刷的用途时，根据油墨的种类(例如颜色)的不同所吸收(亦即，硬化)的紫外光的峰波长也不同，但是，通过这样混合了3个波长的紫外光，能够应对各种(至少3种以上)油墨，此外，即使是层叠有多个油墨的照射对象物，也可通过1次曝光(照射)来使其定影。此外，在用于FPD的粘结用途时，也可应对硬化波长不同的各种粘着剂，根据所使用的粘着剂，不需要区分使用光源及光照射装置，或交换。
在此，为了使硬化波长不同的各种紫外线硬化型油墨或紫外线硬化树脂稳定(即，不会产生硬化状态不均)硬化，优选尽可能使波长不同的多个线形紫外光以在照射对象物上成为相同的光量分布的方式聚光。因此，在本实施方式中，从Z轴方向观察第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b时，从右侧到左侧(即，沿着Y轴)以第3LED单元300a、第1LED单元100a、第2LED单元200a、第3LED单元300b、第1LED单元100b、第2LED单元200b的顺序排列进行配置，并且以第1LED单元100a、100b的配置为基准，决定第2LED单元200a、200b的配置及第3LED单元300a、300b的配置(如后述)。
图5为从本实施方式的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光的光路图。图5(a)表示从第1LED单元100a、100b射出的紫外光的光路图，图5(b)表示从第2LED单元200a、200b射出的紫外光的光路图，图5(c)表示从第3LED单元300a、300b射出的紫外光的光路图。再者，如图4所示，从本实施方式的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光，严格来说，被构成为在聚光位置F1聚光，但是，工作距离相对于紫外光的Y轴方向光束直径十分长，射入至基准的照射面R时可近似大致平行光，所以在图5中，将从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光作为平行光来表示。
如图5(a)所示，本实施方式的第1LED单元100a、100b在从X轴方向观察时，分别配置于以聚光位置F1为中心的半径为125mm的圆周的圆弧上的相对于中心线O±18°(对于中心线O顺时针方向设为+，逆时针方向设为-)的位置。即，第1LED单元100a、100b在从X轴方向观察时，以中心线O为对称轴，被配置成线对称。此外，如上所述，从第1LED单元100a、100b射出的两列线形紫外光在从X轴方向观察时，以在聚光位置F1交叉(聚光)的方式构成，所以，通过从第1LED单元100a、100b射出的合计4条(4列)线形紫外光，照射基准的照射面R上(即，照射对象物上)的线宽LW的范围。再者，在本实施方式中，从第1LED单元100a、100b射出的紫外光对基准的照射面R的入射角都为18°，所以，从第1LED单元100a、100b射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW都相等，在本实施方式中为12.55mm。
如图5(b)所示，本实施方式的第2LED单元200a、200b在从X轴方向观察时，分别配置于以聚光位置F1为中心的半径为125mm的圆周的圆弧上的相对于中心线O+6°、-30°的位置。此外，如上所述，从第2LED单元200a、200b射出的两列线形紫外光在从X轴方向观察时，以在聚光位置F1交叉(聚光)的方式构成，所以，通过从第2LED单元200a、200b射出的合计4条(4列)线形的紫外光，照射基准的照射面R上(即，照射对象物上)的线宽LW的范围。再者，在本实施方式中，从第2LED单元200a、200b射出的紫外光对基准的照射面R的入射角为6°及30°，所以从第2LED单元200a、200b射出的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW也不同。在本实施方式中，从配置于相对于中心线O+6°的位置的第2LED单元200a射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW为12.01mm，从配置于相对于中心线O-30°的位置的第2LED单元200b射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW为13.79mm。
如图5(c)所示，本实施方式的第3LED单元300a、300b在从X轴方向观察时，分别配置于以聚光位置F1为中心的半径为125mm的圆周的圆弧上相对于中心线O+30°、-6°的位置。此外，如上所述，从第3LED单元300a、300b射出的两列线形紫外光在从X轴方向观察时，以在聚光位置F1交叉(聚光)的方式构成，所以通过从第3LED单元300a、300b射出的合计4条(4列)线形的紫外光，照射基准的照射面R上(即，照射对象物上)的线宽LW的范围。再者，在本实施方式中，从第3LED单元300a、300b射出的紫外光对基准照射面R的入射角为30°及6°，所以从第3LED单元300a、300b射出的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW也不同。在本实施方式中，从配置于相对于中心线O+30°的位置的第3LED单元300a射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW为13.79mm，从配置于相对于中心线O-6°的位置的第3LED单元300b射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW为12.01mm。
图6为从本实施方式的光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布(光束轮廓剖面)的模拟实验结果。亦即，图6表示X-Y平面上的在光照射装置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位置)上的Y轴方向的光量分布，各分布(波长)分别表示从第1LED单元100a、100b射出的波长为365nm的紫外光的光量分布、从第2LED单元200a、200b射出的波长为385nm的紫外光的光量分布、从第3LED单元300a、300b射出的波长为405nm的紫外光的光量分布。再者，图6中，为方便比较各波长的光量分布，将各波长的紫外光的峰强度设为1来进行规格化，将纵轴作为相对强度来表示。
如图6所示，对第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b如图5所示进行配置时，从第2LED单元200a、200b射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW不同，此外，从第3LED单元300a、300b射出的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW不同，但是，各波长的光量分布(即，波长为385nm及405nm的光量分布)与波长为365nm的光量分布大致一致。
如此，在本实施方式中，将第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b，在以聚光位置F1为中心的圆周方向上以规定顺序，且以规定角度配置，以使基准的照射面R上的各波长的紫外光的线宽LW收敛于规定范围内，波长不同的3个线形紫外光在照射对象物上成为大致相同的光量分布的方式构成。所以，根据本实施方式的光照射装置1，可使硬化波长不同的各种紫外线硬化型油墨或紫外线硬化树脂稳定(即，不会产生硬化状态不均)硬化。
再者，在本实施方式中，将第1LED单元100a、100b间的角度、第2LED单元200a、200b间的角度、第3LED单元300a、300b间的角度分别对齐，以任意一个都成为36°的方式构成，但并不限定于这种构造，在波长不同的3个线形紫外光在照射对象物上成为大致相同的光量分布的范围内，可变更第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置。对于波长不同的3个线形紫外光在照射对象物上成为大致相同的光量分布的范围(即条件)，可通过模拟第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置与光量分布的关系求出。图7～图14为说明发明者所进行的光量分布的模拟的图。
图7为说明第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置及光量分布的关系的图。图7(a)表示从第1LED单元100a、100b射出的紫外光的光路图，图7(b)表示从第2LED单元200a、200b射出的紫外光的光路图，图7(c)表示从第3LED单元300a、300b射出的紫外光的光路图。再者，在图7中，与图5相同，为方便说明，将从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光作为平行光来表示。
如图7(a)～(c)所示，在本模拟实验中，求出将第1LED单元100a、100b，分别配置于以聚光位置F1为中心的半径为125mm的圆周的圆弧上的相对于中心线O±18°的位置(图7(a))、将第2LED单元200a及第3LED单元300b，分别配置于相对于中心线O+6°、-6°的位置、将第2LED单元200b及第3LED单元300a，分别配置于相对于中心线O-A°、+A°(A为变量)的位置时的光量分布。
图8为将第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置于相对于中心线O±35°的位置时，从光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布，与图6相同，表示X-Y平面上的在光照射装置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位置)的Y轴方向的光量分布。同样地，图9为将第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置于相对于中心线O±40°的位置时，从光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布。图10为将第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置于相对于中心线O±45°的位置时，从光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布。图11为将第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置于相对于中心线O±50°的位置时，从光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布。图12为将第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置于相对于中心线O±55°的位置时，从光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布。图13为将第2LED单元200b及第3LED单元300a分别配置于相对于中心线O±60°的位置时，从光照射装置1射出的紫外光的每一波长的光量分布。再者，在图8～图13中，与图6相同，为方便比较各波长的光量分布，将各波长的紫外光的峰强度设为1来规格化，将纵轴作为相对强度来表示。
如图8～图13所示，若将第2LED单元200b及第3LED单元300a的配置角度相对于中心线O逐渐增大(即，将对于基准的照射面R的入射角度逐渐增大)，基准的照射面R上的线宽LW会变粗，此外，与从第1LED单元100a、100b射出的紫外光的入射角度的差也会变大。因此，波长为385nm及405nm的光量分布尤其在将第2LED单元200b及第3LED单元300a配置于相对于中心线O±45°以上的位置时，在分布的下摆部分(约±10mm的位置)偏离波长为365nm的光量分布(图10～图13)。在本实施方式中，因为波长为365nm的光量分布为从第1LED单元100a、100b射出的紫外光的和，波长为385nm的光量分布为从第2LED单元200a、200b射出的紫外光的和，波长为405nm的光量分布为从第3LED单元300a、300b射出的紫外光的和，所以根据第1LED单元100a、100b的基准的照射面R上的线宽LW的和，决定波长为365nm的光量分布，根据第2LED单元200a、200b的基准的照射面R上的线宽LW的和，决定波长为385nm的光量分布，根据第3LED单元300a、300b的基准的照射面R上的线宽LW的和，决定波长为405nm的光量分布。即，对为了使各波长的紫外光的光量分布成为大致相等，其条件是各波长的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW(即，光束直径)的总和分别在规定范围。
因此，将各波长的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW的总和作为一种比较参数，来研究本模拟实验的结果。若将从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光的光束直径(即，入射角为0°时的Y轴方向的光束直径)设为“1”，将从第1LED单元100a、100b射出的紫外光相对于基准的照射面R的入射角分别设为θ1a、θ1b，则波长为365nm的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW的和α0可以按照以下公式来表示。
【公式2】
α 0 = 1 cos θ 1 a + 1 cos θ 1 b
此外，若将从第2LED单元200a、200b(或第3LED单元300a、300b)射出的紫外光对于基准的照射面R的入射角分别设为θ2a、θ2b，波长为385nm(或波长为405nm)的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW的和α1可以按照以下公式表示。
【公式3】
α 1 = 1 cos θ 2 a + 1 cos θ 2 b
然后，若将波长为365nm的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW的和α0，与为波长385nm(或波长405nm)的紫外光的基准的照射面R上的线宽LW的和α1的差设为β，可如以下的计算式来界定以按照以下公式界定。即，β为表示根据第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置来决定的线宽LW的变动幅度的指标。
【公式4】
β=α0-α1
表1表示图6、图8～图13所示的光量分布与β的关系。表1中，角度A表示第2LED单元200b及第3LED单元300a的配置角度，角度A＝30°对应图6，角度A＝35°～60°分别对应图8～图13。此外，表1中，γ为在±30mm(横轴)的范围内求出各图的波长为365nm的分布与波长为385nm的分布的差，该均方根的值(表1的“385nm”)，在±30mm(横轴)的范围内求出各图的波长365nm的分布与波长405nm的分布的差，为该均方根的值(表1的“405nm”)。即，γ表示相对于波长365nm的分布的波长为385nm的分布，及相对于波长为405nm的分布的一致度的指标。此外，β为根据各图的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的配置所求出的上述β的值。此外，表1中的“判定”为从紫外线硬化型油墨及紫外线硬化树脂的特性的观点来评估各图的各波长的紫外光的光量分布是否可称为大致相等的结果。“○”表示可称为光量分布大致相等的情况，“×”表示不能称为光量分布大致相等的情况况，“△”表示可称为光量分布大致相等的界限。
【表1】
图14将表1的β与γ的关系图表化的图表。从表1及图14可知，随着β值的变大，γ的值也会变大。然后，可知将γ约为0.03时(即，角度A＝40°时)作为界线，各波长的紫外光的光量分布的相同性明显恶化。即，作为用于使各波长的紫外光的光量分布成为大致相等的条件，至少需要β的值为0.21以下(即，角度A≦40°)，以下公式成立。
【公式5】
β=α0-α1≤0.21
再者，如表1所示，更为优选β的值为0.12以下(即，角度A≦35°)。
以上为本实施方式的说明，但是，本发明并不限定于上述构造，在本发明的技术思想范围内可进行各种变形。
在本实施方式中，将第1LED单元100a、100b分别配置于相对于中心线O±18°的位置，将第2LED单元200a、200b分别配置于相对于中心线O+6°、-30°的位置，将第3LED单元300a、300b分别配置于相对于中心线O+30°、-6°的位置，但第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b相互交换配置亦可。再者，一般来说，越是射出短波长的光线的LED，效率(即，相对于消费电力的发光强度)越差，所以为了抑制消费电力，并且抑制发热，必须尽可能将第1LED单元100a、100b的输出抑制为较低。所以，如本实施方式所示，优选以将具备发出最短波长光线的LED的第1LED单元100a、100b以中心线O为对称轴均衡地配置成线对称，使基准的照射面R上的线宽LW尽可能不扩张的方式(即，不降低每一单位面积的光量的方式)配置。
此外，本实施方式虽然作为照射3个不同波长的紫外光的构造，但并不限定为这种构造，本发明也可适用于照射N种(N为2以上的整数)不同波长的紫外光的光照射装置。此外，本实施方式虽然作为两个第1LED单元100a、100b射出波长365nm的紫外光，两个第2LED单元200a、200b射出波长385nm的紫外光，两个第3LED单元300a、300b射出波长405nm的紫外光的构造，但射出各波长的紫外光的LED单元可有1个，或者可有3个以上。即，LED单元50可以由N×M个(M为1以上的整数)LED单元构成。
再者，此时，为了让各波长的紫外光的光量分布大致相等，条件是将公式2及公式3一般化，以满足以下的公式。即，在将N种(N为2以上的整数)不同波长的紫外光中任意一个波长的紫外光的相对于基准的照射面R的各入射角设为θi(i为从1到M的整数)，将任意一个波长的光线在基准的照射面R上的线宽LW的总和设为α0，将其他波长的紫外光的相对于基准的照射面R的各入射角设为θk(k为从1到M的整数)，将其他波长的紫外光在基准的照射面R上的线宽LW的总和设为α1，将α0与α1的差设为β时，需要满足以下的公式。
【公式6】
α 0 = Σ i = 1 M 1 cos θ i
α 1 = Σ k = 1 M 1 cos θ k
β=α0-α1≤0.21
此外，在本实施方式中，为了方便比较各波长的光量分布，以使各波长的紫外光的峰强度为1的方式规格化并加以说明，但是，各波长的紫外光的峰强度也可构成为根据照射对象物的感度分别不同。
第2实施方式
图15为说明本发明所涉及的第2实施方式的光照射装置2所具备的第1LED单元100aA、100bA、第2LED单元200aA、200bA及第3LED单元300aA、300bA的构造的图。在本实施方式的第1LED单元100aA、100bA、第2LED单元200aA、200bA及第3LED单元300aA、300bA中，从LED模块110被密集地配置成交错状(即，1列×20个中的一个LED模块110相对于1列×20个中另一个LED模块110，仅偏置间隔P的1/2距离并相互错开)这点来看，与第1实施方式的光照射装置1不同。
若这样配置LED模块110，则从第1LED单元100aA、100bA、第2LED单元200aA、200bA及第3LED单元300aA、300bA射出的两列线形紫外光会分别仅向X轴方向相对偏置LED模块110的间隔P的1/2距离。从而，与第1实施方式相同，各线形紫外光相互抵消光量分布变低的部分，在照射对象物上，在X轴方向成为大致均匀的光量分布。根据本实施方式的构造，如第1实施方式的光照射装置1，无须将第1LED单元100a、第2LED单元200a及第3LED单元300a相对于第1LED单元100b、第2LED单元200b及第3LED单元300b来偏置配置，所以可简略化对该等基台块20的安装位置调整等。
第3实施方式
图16为说明本发明所涉及的第3实施方式的光照射装置3所具备的第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的安装构造的图。本实施方式的光照射装置3从代替在下面具有部分圆筒面的第1实施方式的基台块20，具备在下面具有用来固定第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的安装倾斜面20Ma～20Mf的基台块20M这一点来看，与第1实施方式的光照射装置1不同。本实施方式的安装倾斜面20Ma～20Mf构成为从第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b射出的紫外光以与第1实施方式相同的入射角射入基准的照射面R。即，固定本实施方式的第1LED单元100a、100b的20Mb、20Me构成为从第1LED单元100a、100b射出的紫外光以±18°的入射角射入基准的照射面R上的聚光位置F1。此外，固定本实施方式的第2LED单元200a、200b的20Ma、20Md构成为从第2LED单元200a、200b射出的紫外光以+6°、-30°的入射角射入基准的照射面R上的聚光位置F1。此外，固定本实施方式的第3LED单元300a、300b的20Mc、20Mf构成为从第3LED单元300a、300b射出的紫外光以+30°、-6°的入射角射入基准的照射面R上的聚光位置F1。
如此，若在基台块20M上形成用来固定第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b的安装倾斜面20Ma～20Mf，则可相对于基台块20M精确地安装第1LED单元100a、100b、第2LED单元200a、200b及第3LED单元300a、300b，另外，不需要对这些安装角度进行调整。
再者，本次所公开实施方式应该全部认为为示例，而非对本发明的限制。本发明的范围并不限于上述说明，意味着通过申请权利要求范围公开，并包含与权利要求范围均等的含义以及范围内的所有变更。

Claims (12)

1.一种光照射装置，其对照射面上的规定照射位置照射延伸于第1方向，且在与所述第1方向正交的第2方向上具有规定线宽的线形光线，其特征在于：具备多个光学单元，该光学单元具有在基板上沿着所述第1方向每隔规定间隔排列，在所述基板面正交的方向上对齐光轴的朝向所配置的多个光源，与配置于所述各光源的光路，并以将来自所述各光源的光线成为大致平行光的方式整形的多个光学元件，并且对所述照射面射出平行于所述第1方向的线形光线，
所述多个光学单元由射出N种(N为2以上的整数)不同波长光线的N×M个(M为1以上的整数)光学单元构成，
所述N×M个光学单元配置成在从所述第1方向观察时，所述N种不同波长光线的光路在以所述照射位置为中心的圆周方向上以规定顺序排列，且从所述N×M个光学单元射出的各波长的光线照射至所述第2方向的范围分别在所述规定线宽内。
2.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于：所述M为2以上，所述N×M个光学单元配置成在从所述第1方向观察时，所述N种类的不同波长的光线中，任意一个波长的光线的光路以所述照射位置的垂线为对称轴，成为线对称。
3.根据权利要求2所述的光照射装置，其特征在于：所述任意一个波长的光线为所述N种不同波长的光线中波长最短的光线。
4.根据权利要求2或3所述的光照射装置，其特征在于：所述N×M个光学单元配置成所述任意一个波长的光线照射至所述第2方向的范围的总和，与其他波长的光线照射至所述第2方向的范围的总和的差为规定值以下。
5.根据权利要求4所述的光照射装置，其特征在于：将所述任意一个波长的光线的相对于所述照射面的各入射角设为θi(i为从1到M的整数)，将所述任意一个波长的光线照射至所述第2方向的范围的总和设为α0，将所述其他波长的光线的相对于所述照射面的各入射角设为θk(k为从1到M的整数)，将所述其他波长的光线照射至所述第2方向的范围的总和设为α1，将所述规定值设为β时，满足以下的公式：
【公式】
α 0 = Σ i = 1 M 1 cos θ i
α 1 = Σ k = 1 M 1 cos θ k
β＝α0-α1≤0.21
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光照射装置，其特征在于：所述各光学单元配置成在从所述第1方向观察时，以所述照射位置的垂线为对称轴，成线对称。
7.根据权利要求6所述的光照射装置，其特征在于：所述各光学单元在从所述第1方向观察时，被配置在以所述照射位置为中心的圆弧上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光照射装置，其特征在于：所述M为偶数，所述N×M个光学单元中，射出所述N种不同波长的光线的M/2个光学单元配置成相对于其他M/2个光学单元，仅向所述第1方向偏离所述规定间隔的1/2距离。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的光照射装置，其特征在于：所述多个光源在所述基板上区分为两列而配置在与所述第1方向正交的方向上，并在从所述第1方向观察时，以从一列光源射出的光线与从另列光源射出的光线在所述照射位置聚光的方式，使所述各光学元件的光轴与各光源的光轴偏离。
10.根据权利要求9所述的光照射装置，其特征在于：所述一列光源配置成相对于所述另一列光源，仅向所述第1方向偏离所述规定间隔的1/2距离。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的光照射装置，其特征在于：所述多个光源为具有大致正方形发光面的面发光LED，以该发光面的一个对角线与所述第1方向平行的方式配置。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的光照射装置，其特征在于：所述N种不同波长的光线设定为每一波长都不同的强度。
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