JP2010244854A - 照射ユニットおよび装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで集光率の高い照射ユニットを提供する。
【解決手段】内面が、第１の焦点１１からの光を第２の焦点１２に集光させる楕円体の一部をなす反射面３１を含む中空の空間３０であって、反射面３１の第２の焦点１２の側の開口端３５を楕円の長軸３８に投影した端位置３４が、長軸３８の中央３７より第２の焦点１２の側に位置する空間３０が内部に形成された柱状の反射ブロック２０と、紫外線発光ランプ１５と、反射ブロック２０の外側を長軸３８に沿って覆い、反射ブロック２０を支持するとともに、反射ブロック２０との間に冷却空気４９が通る第１の冷却経路４５を形成する筒状のハウジング４０と、反射ブロック２０の開口端３５の側を覆い、透光性のガラス５９を含むカバー５０とを備えた照射ユニット１０を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線などの光を照射する装置に関するものである。

特許文献１には、冷却風を循環させて光源部を冷却する光照射装置において、温度が上昇した冷却風により熱くなった部分が外部に露出せず、また、装置が大型化せず、装置が占有する床面積を小さくすることができる紫外線照射装置を提供することが記載されている。そのため、特許文献１の装置は、光透過窓を有する筐体内に、ランプと反射ミラーとを有する光源部と、送風機と、冷却風を冷却する冷却機とが設けられている。送風機から送りだされた冷却風は上記光源部と上記筐体の間に形成された通風路を通って光源部内に導入されランプ、反射ミラーを冷却し、反射ミラーに設けられた冷却風通風孔を介して冷却機に導入される。冷却機で冷却された冷却風は送風機に戻される。反射ミラーは、棒状ランプの長手方向と同じ方向に伸びる、断面が楕円状の樋状ミラーである。

特許文献２のガラス基板端面レジスト残渣除去装置は、低圧ＵＶランプと楕円反射鏡と遮光板とを備えた構成になっており、低圧ＵＶランプからの紫外線は、楕円反射鏡にて一点に集光し、集光高さがガラス基板厚とほぼ同じになるように設定されている。

特開２００７−１０９５０６号公報（段落番号００１１） 特開２００８−１９８７６８号公報

特許文献１に記載されているような照射装置は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電ランプから出射される紫外線を、紫外線に感度を有する接着剤、塗料、インク、レジスト等に照射して、硬化または乾燥させ、また逆に、溶融または軟化させるなどの、さまざまな処理に用いられる。紫外線を照射する装置としては、さらにコンパクトで、効率が高く、また、紫外線の漏れが少ないものが要望されている。

一方の焦点から出た光を他方の焦点に集光する反射面として楕円反射面が知られている。実際に採用されている楕円反射鏡は、特許文献１および２に記載されているように、樋状のように、楕円の短軸まで到達しない程度の半楕円あるいはそれより小さな孤からなる反射面を有するものである。したがって、一方の焦点から出力された光の３０〜４０％は反射面から外れ、外部に漏れ出す。特許文献２のように遮光板を設けることにより紫外線が外部に漏れ出すことは抑制できるが、遮光板で遮られた紫外線は他方の焦点には集光されず熱として浪費される。

本発明の一態様は、内面が、第１の焦点からの光を第２の焦点に集光させる楕円体の一部をなす反射面を含む中空の空間が長軸に沿って延びた、柱状の反射ブロックを有する照射ユニットである。その反射面の第２の焦点の側の開口端を楕円体の長軸に投影した端位置は、長軸の中央より第２の焦点の側に位置する。この照射ユニットは、さらに、第１の焦点を含む領域に配置された発光体と、反射ブロックの外側を長軸に沿って覆い、反射ブロックを支持する筒状のハウジングと、反射ブロックの開口端の側を覆い、長軸の方向が開いたカバーとを有する。

この照射ユニットにおいては、反射ブロックの中空の空間の内面が楕円状の反射面を含み、その反射ブロックを筒状のハウジングで支持する。したがって、反射ブロック自体は、一体型でなくてもよく、たとえば、反射ブロックは長軸に対し垂直または水平な方向に分割された複数のサブユニット（サブブロック）を含むものであってもよい。このため、反射ブロックの内部に、楕円状の反射面を楕円の短軸を超えて、第２の焦点の近傍に達する楕円状の反射面を形成できる。したがって、第１の焦点を含む領域に配置された発光体から出力された光をさらに効率よく第２の焦点に集光でき、照射ユニットから漏れ出る光の量を抑制できる。

この照射ユニットは、反射ブロックをハウジングに挿入すると、反射ブロックとの間に冷却用の気体が通る第１の冷却経路が形成される構成であることが望ましい。さらに、カバーと反射ブロックとの間に第１の冷却経路と反射ブロックの中空の空間とを連通する第２の冷却経路が形成され、カバーは、長軸の方向が開いた開口を塞ぎ、発光体からの光を透過させる透光性の部材を含むことが望ましい。さらに、反射ブロックは、反射面の第１の焦点に近い長軸に沿った部分を貫通する第３の冷却経路を含むことが望ましい。反射ブロック、ハウジング、カバーにより第１、第２および第３の冷却経路を構成でき、これらの冷却経路を通って流れる気体により反射ブロックおよび発光体を冷却できる。

反射ブロックの一形態は角柱状のものであり、それに対するハウジングは反射ブロックが内接する円筒状であることが好ましい。角柱状の反射ブロックを円筒状のハウジングに差し込むことによりハウジングにより反射ブロックを支持でき、さらに、反射ブロックとハウジングとの間に形成される隙間を第１の冷却経路として使用できる。

第２の冷却経路は長軸の方向に向かって螺旋を描くように形成されていることが望ましい。反射ブロックの中空の空間内に渦流または乱流を形成でき、冷却効率を向上できる。

この照射ユニットにおいて、カバーは、ハウジングまたは反射ブロックに着脱可能であり、開口の周囲を規定する内壁であって、長軸に沿い、反射面の開口端から第２の焦点に向かって細くなったテーパー状の内壁を含むことが好ましい。カバーの厚みを変えることにより、反射面で反射されて第２の焦点に向かう光を遮蔽しないようにカバーの開口面積を変更でき、第２の焦点の近傍に形成される光のスポットまたはラインの径を制御できる。

反射面の典型的なものは回転楕円体の一部であり、スポット状の光を第２の焦点の近傍に形成できる。

反射ブロックの中空の空間は第１の方向に長く、第１の方向に垂直な第２の方向の断面の内面が楕円の一部であってもよい。第１の方向に延びるライン状の光を第２の焦点の近傍に形成できる。

発光体の典型的なものは紫外線発光ランプ（ＵＶランプ）である。この照射ユニットにより、第２の焦点近傍まで紫外線を漏らさずに第２の焦点の近傍に集光できるので、紫外線の照射効率を向上できる。それとともに、ユーザあるいは作業員を、漏えいした紫外線から保護しやすい。発光体は可視光や赤外線を照射するものであってもよく、熱硬化性樹脂などの加工に適した照射ユニットを提供できる。

本発明の他の態様の１つは、上記の照射ユニットと、照射ユニットの照射対象物の照射対象領域を第２の焦点近傍に対し移動する装置とを有する照射装置である。紫外線硬化樹脂の硬化、紫外線硬化型のインクにより描画された画像の現像などさまざまな用途に使用できる。

照射装置の概略構成を示す図。 照射ユニットの概略構成を示す長手方向のＩＩ−ＩＩ断面図。 照射ユニットの概略構成を示す長手方向のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 照射ユニットのＩＶ−ＩＶ断面図。 照射ユニットのＶ−Ｖ断面図。 照射ユニットの構成を展開して示す図。 照射ユニットのカバーを交換した状態を示す図。 異なる照射ユニットを示す図。

図１に、本発明の実施形態に係る照射ユニットを備えた照射装置の概要を示している。この照射装置１は、紫外線を照射する照射ユニット１０と、照射ユニット１０の照射対象物であるメディア２と、そのメディア２に紫外線硬化型のインクを塗布するヘッド３と、メディア２を搬送する搬送装置４とを含む。搬送装置４は、紫外線硬化型のインクが塗布されたメディア２を照射ユニット１０の焦点１２の近傍へ搬送（移動）し、照射ユニット１０からメディア２に紫外線を当てるよう保持し、メディア２に塗布されたインクを現像および固定するための装置である。搬送装置４は、メディア２の変わりに照射ユニット１０を所定の場所まで搬送（移動）する装置であってもよい。

照射装置１は、さらに、照射ユニット１０の冷却を行う冷却ユニット５と、照射ユニット１０のＵＶランプ、たとえば、キセノンランプ（キセノンフラッシュランプ）１５に電力線６ａを介して電源を供給するための電源ユニット６とを含む。この例では、冷却ユニット５は、バキュームタイプの吸引ユニットであり、照射ユニット１０とホース５ａにより接続されており、照射ユニット１０を介して大気を吸い込むことにより照射ユニット１０を冷却する。冷却ユニット５は加圧タイプであってもよく、さらに、冷凍サイクルを備え、強制冷却した大気あるいは他の気体を照射ユニット１０に供給したり、循環させることにより照射ユニット１０を冷却するものであってもよい。

図２に、照射ユニット１０の構成を、長手方向の断面を用いて示している。図３に、照射ユニット１０の構成を長手方向の異なる断面を用いて示している。図４および図５に、照射ユニット１０の構成を長手方向と垂直な方向の断面を用いて示している。さらに、図６に、照射ユニット１０の構成を、展開図を用いて示している。

これらの図に示すように、照射ユニット１０は、内部に中空の空間３０を備えた柱状の反射ブロック２０と、反射ブロック２０の外側を覆うハウジング４０と、ハウジング４０の照射側１８の端４２に取り付けられたカバー５０とを有する。反射ブロック２０は、長手方向に３つのサブユニット（サブブロック）２１、２２および２３に分割されている。反射ブロック２０のそれぞれのサブユニット２１〜２２は、アルミニウムの成型品であり、内部空間３０を既定する内面３１は反射率が高く、ランプ１５から出力される光（紫外線）を効率よく反射できる反射面になっている。反射面３１は、さらに反射率を向上するように適当なコーティングが施されていてもよい。また、反射ブロック２０はアルミニウムに限らず、鉄などの他の金属で形成することも可能であり、反射面３１はメッキなどにより反射率を高めることができる。さらに、反射ブロック２０は、ガラスエポキシなどの耐熱性の樹脂により形成することも可能である。

反射面３１は、ランプ１５が配置された第１の焦点１１からの光を、反射ブロック２０の照射側１８の外側に位置する第２の焦点１２に集光させる回転楕円体（回転楕円体状の反射面）の一部をなす反射面である。反射面３１の第２の焦点１２の側の開口端３５は、回転楕円体の長軸３８に投影した端位置３４が、長軸３８の中央（短軸３９との交点）３７より第２の焦点１２の側に位置するように、反射面３１は長軸３８に沿って照射方向１８に延びている。

反射面３１が含まれる回転楕円体の一例は、長軸３８の長さ（長径の２倍）が７０ｍｍ、短軸３９の長さ（短径の２倍）が３６ｍｍ、焦点間距離が６０ｍｍであり、この反射ブロック２０においては、図３に示すように、第１の焦点１１から端位置３４までの距離Ｌ１が４９ｍｍに設定されている。この場合、反射面３１の開口端３５は直径Ｄ１が３０ｍｍの円になり、第１の焦点１１から開口端３５を見込む角度θは３４度になる。

２次元で考えると、反射面３１に当たらずに開口端３５から放出される光は、９．４％（３４／３６０）である。したがって、第１の焦点１１を含む領域に配置されたキセノンランプ１５から全周方向に出力された紫外線の９０％以上を回転楕円体状の反射面３１に当てて、ハウジング４０の外側に位置する第２の焦点１２に集光させることができる。また、開口端３５から第２の焦点１２までの距離は１１ｍｍ程度であり、キセノンランプ１５からメディア２までの距離の１／６程度と非常に短い。したがって、メディア２に照射せれる紫外線１９が見える範囲は狭く、遮光板などを設けなくてもユーザやオペレータの目に対する影響を抑制できる。

ハウジング４０の照射側１８の先端４２に取り付けられるカバー５０とメディア２とのクリアランスが確保できれば、第１の焦点１１から端位置３４までの距離Ｌ１をさらに延ばすことは可能であり、紫外線１９を第２の焦点１２にさらに効率よく集光させることができる。なお、この数値は、本発明に含まれる反射面３１の一例であり、本発明が上記の数値に限定されることはない。

従来、楕円反射鏡は、プレスなどにより成型されており、内型を引き抜くためにお椀状または樋状などの浅い形状であり、深くても短軸３９の近傍までの反射面を備えているだけである。この照射ユニット１０の反射ブロック２０は、反射ブロック２０を長軸３８の方向に複数のサブユニット２１、２２および２３に分割することにより、内型が引き抜ける形状の組み合わせにより回転楕円体の反射面３１を構成できる。したがって、プレスあるいは型成形（モールド）といった量産に適した方法で、短軸３９を超えて第２の焦点１２に近い側まで、さらに第２の焦点１２の近傍まで延びた、お椀状あるいは樋状ではなく、卵型あるいはそれに近い回転楕円体の反射面３１を構成できる。

反射面３１の第２の焦点１２の側の開口端３５を長軸３８に投影した端位置３４と、長軸３８の中央（短軸３９との交点）３７との距離Ｌ２は、長径ＬＬと、長軸３８の中央３７から第２の焦点１２までの距離ＬＦ（ｍｍ）とに対して以下の式（１）を満たすことが望ましい。
ＬＬ／２≦Ｌ２≦（ＬＦ−５）・・・（１）
距離Ｌ２がＬＬ／２より小さくなると、第２の焦点１２への集光率の向上は得られにくい。距離Ｌ２が（ＬＦ−５）より大きくなると、第２の焦点１２とカバー５０とのクリアランスを確保しにくい。クリアランスは５ｍｍに限らず、１０ｍｍ程度あるいはそれ以上であってもよい。

この例では、サブユニット２２および２３を長軸３８の中心、すなわち、短軸３９を含み、長軸３８に沿った方向で回転楕円体の最大径の部分で分割している。さらに、第１の焦点１１の近傍３６でサブユニット２１および２２を分け、第１の焦点１１を含む領域に配置されるキセノンランプ１５をサブユニット２１とともに、他のサブユニット２２および２３、さらにはハウジング４０に対して着脱できるようにしている。

すなわち、最も照射方向１８に位置するサブユニット２３は、アルミニウムの成形品で、中心を通る長軸３８に沿ってサブユニット２３を貫通するように回転楕円状の反射面３１の開放端（開口端）３５から短軸３９に至る部分が形成されている。中間のサブユニット２２もアルミニウムの成形品で、中心を通る長軸３８に沿ってサブユニット２２を貫通するように回転楕円状の反射面３１の短軸３９から第１の焦点１１の近傍の分割点３６に至る部分が形成されている。

反射ブロック２０の反照射方向（基端）側を構成するサブユニット２１もアルミニウムの成形品であり、照射方向１８に回転楕円状の反射面３１の長軸３８に沿った端の部分が形成されている。サブユニット２１の基端側１７は、ダクトあるいはホース５ａを取り付けられるように円筒状に成形された接続部２７となり、反射面３１の照射方向の側と接続部２７とは端壁２６に分離されている。端壁２６には、長軸３８にほぼ沿って１本または２本の貫通孔２５が形成されており、その孔２５を通してＵ字型のキセノンランプ１５が反射面３１に突き出るように取り付けられ、キセノンランプ１５は、接続部２７に適当なフィッティング１６により固定されている。

キセノンランプ１５の発光部１５ａは、反射面３１の第１の焦点１１のほぼ一致あるいは第１の焦点１１を含むように配置され、キセノンランプ１５の発光部１５ａから出力される光を回転楕円状の反射面３１により第２の焦点１２に集光できるようになっている。キセノンランプ１５の端末１５ｂは接続部２７に現れており、電力線６ａを接続できるようになっている。したがって、基端側１７のサブユニット２１をハウジング４０から取り外すことにより、ランプ１５を含めた部分を照射ユニット１０に対して着脱でき、ランプ１５の交換が簡単に行えるようになっている。

さらに、サブユニット２１の端壁２６を貫通する孔２５は、キセノンランプ１５よりも若干大きな径の貫通孔となっており、貫通孔２５が反射面３１により構成される空間３０と接続部２７、さらにはホース（ダクト）５ａを連通する第３の冷却経路となっている。したがって、反射面３１は、貫通孔２５の部分が欠けた状態になる。しかしながら、貫通孔２５は、長軸３８にほぼ沿ってランプ１５の発光部分１５ａの反対側に設けられる。この部分は、貫通孔２５の部分であり、反射される光はランプ１５自身が影となり元来、照射方向１８に向いて出力されにくい。したがって、貫通孔２５を設けることによる紫外線出力の低下はほとんどない。

この照射ユニット１０においては、反射ブロック２０を長軸３８に垂直な方向に複数に分割しているが、長軸３８に沿った方向、すなわち、長軸３８を含む幾つかの面で分割してもよい。すなわち、反射ブロック２０を横割りにする代わりに、縦割りにして、縦割りの複数のサブユニットをハウジング４０に挿入することにより１つの回転楕円状の反射面３１が形成されるようにしてもよい。さらに、反射ブロック２０は、サブブロックに分割されずに、一体のバルク状のものであってもよい。また、反射ブロック２０の反射面３１は、バルクから削りだしなどのＮＣ加工により生成されたものであってもよい。ただし、削りだしなどの加工方法を採用すると多くの場合、製造コストが高くなり、さらに、反射面３１の精度を上げるために研磨、メッキなどの工程を要する。

図４に示すように、反射ブロック２０を構成するサブユニット２１〜２３の外側を覆い、これらのサブユニット２１〜２３を支持するハウジング４０は長軸３８に沿った方向に延びた円筒状であり、内面４３の断面は長軸３８を中心とする円形である。サブユニット２１〜２３の長手方向の断面（長軸３８に垂直な面）は外周２４が正八角形であり、円筒状のハウジング４０の内面４３に内接する形状となっている。したがって、図６に示すように、ハウジング４０にサブユニット２１〜２３を順番に挿入すると、それぞれのサブユニット２１〜２３は外周面２４の頂点（綾線）２４ａがハウジング４０の内面４３に接し、長軸３８に対するそれぞれのサブユニット２１〜２３の位置が決まる。このため、サブユニット２１〜２３をハウジング４０に挿入するだけでサブユニット２１〜２３により回転楕円体の反射面３１を備えた中空の空間３０を、サブユニット２１〜２３からなる反射ブロック２０の内部に形成できる。

さらに、ハウジング４０の内面４３と、反射ブロック２０の外周面２４との間に、ハウジング４０の一方の端４１から他方の端（照射側の端）４２まで繋がった隙間４５が形成される。この隙間４５は、冷却用の空気４９が通過する第１の冷却経路となる。この照射ユニット１０においては、冷却用の空気４９は、ハウジング４０の一方の端４１から吸い込まれ、第１の冷却経路４５を通って反射ブロック２０の外側を冷却しながら照射側の端４２まで達する。そして、後述するカバー５０と反射ブロック２０との隙間５５を第２の冷却経路として反射ブロック２０の空間３０に吸引され、反射ブロック２０の内側を冷却し、さらにキセノンランプ１５を冷却しながら、キセノンランプ１５に沿ってサブユニット２１を貫通する第３の冷却経路２５を通り、接続部２７からダクト５ａに吸い込まれる。

反射ブロック２０の各サブユニット２１〜２３の外周形状は、ハウジング４０の内周面４３に内接する多角形であればよく、正八角形に限定されない。七角形以下の多角形でも、九角形以上の多角形であってもよい。反射面３１となる空間３０の容量を確保するためには外周形状は円に近いことが望ましい。一方、ハウジング４０の内周面４３との間に十分な断面積の第１の冷却経路４５を形成するためには外周形状は三角形に近いことが望ましい。したがって、本例のような正八角形または正六角形の外周形状は、空間３０の容量を確保し、また、第１の冷却経路４５の断面積を確保するために好ましい形状であり、加工も容易な形状でもある。したがって、本発明に好適な形状の１つである。

ハウジング４０の照射側の端４１には、反射ブロック２０の照射側の開口端３５を覆うようにカバー５０が取り付けられる。このカバー５０は、ハウジング４０にねじ止めなどの方法により固定され、サブユニット２１〜２３をハウジング４０に収納する機能も果たす。カバー５０は、長軸３８の方向が、長軸３８を中心に、開口端３５とほぼ同じサイズの円形の開口５１となったリング状であり、開口５１は紫外線を透過する石英ガラス５９により塞がれている。石英ガラス５９は、厚さが１〜２ｍｍ程度の板ガラスであっても、コンデンサレンズとしての機能を備えたものであってもよい。

図５に示すように、カバー５０の反射ブロック２０に面した側にはハウジング４０の内周面４３より内側に突き出るように複数のランド（突出部）５４が形成されており、それぞれのランド５４の間は長軸３８に向かってらせん状の溝５５になっている。したがって、カバー５０をハウジング４０に取り付けると、石英ガラス５９も含めてハウジング４０の内部は密封され、ランド５４が反射ブロック２０のサブユニット２３の照射側１８の端にあたり、反射ブロック２０とカバー５０との間に冷却空気４９が流れる溝（第２の冷却経路）５５が形成される。したがって、第１の冷却経路４５を通った冷却用の空気（外気）４９は、第２の冷却経路５５を通って反射ブロック２０の内部の空間３０に導かれる。第２の冷却経路５５はらせん状に形成されているので、空間３０に導かれた冷却空気４９は渦流あるいは乱流となり、反射ブロック２０の内部を効率良く冷却しながらランプ１５の近傍に達し、ランプ１５を効率よく冷却する。

ランプ１５から出力された紫外線は、石英ガラス５９を通して外界に出力され、第２の焦点１２の位置に効率よく集光される。この照射ユニット１０では集光率が９０％を超えており、メディア２などの照射対象物を第２の焦点１２あるいはその近傍に保持することにより効率よく紫外線を集光できる。したがって、エネルギーロスが少なく、小型で高出力の紫外線照射ユニットを提供できる。

図７に、異なるカバー５０をハウジング４０に取り付けた状態を断面図により示している。カバー５０は、ハウジング４０また反射ブロック２０に着脱可能となっており、照射対象物であるメディア２などに集光させるスポット径を変えるために交換できる。そのため、カバー５０の開口５１の周囲を規定する内壁５２は、長軸３８に沿い、反射面３１の開口端３５から第２の焦点１２に向かって細くなったテーパー状になっている。内壁５２をテーバー状にすることにより、反射面３１により反射され、第２の焦点１２に向かう光を阻害せずに、反射面３１に当たらずに開口端３５から第２の焦点１２に向かう光を絞ることができる。したがって、カバー５０の外側の開口面積を小さくでき、石英ガラス５９のサイズを小さくできるとともに、第２の焦点１２の回りに形成されるスポット径を小さくできる。スポット径は、内壁５２の高さ（厚み）により変えることが可能であり、厚みＬ３の異なるカバー５０をハウジング４０に取り付けることによりスポット径を容易に調整できる。

図８に、異なる照射ユニットの例を示している。この照射ユニット６０は、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、ハウジング８０および反射ブロック７０が、反射ブロック７０の内部の楕円状の空間３０の長軸３８に対して直交する方向（第１の方向、Ｘ方向）に長い直方体状であり、Ｘ方向に伸びたストレート型形状のキセノンランプ（キセノンフラッシュランプ）１５が内蔵されている。したがって、反射ブロック７０の内部に形成される空間３０はＸ方向に長く、図８（ｃ）に示すように、Ｘ方向に垂直な第２の方向（Ｙ方向）の断面の内面（反射面）３１が楕円の一部となっている。

反射ブロック７０は、Ｙ方向に３つのサブユニット（サブブロック）７１、７２および７３に分割されており、それぞれのサブユニット７１〜７３には、上述したサブユニット２１〜２３とそれぞれ同じ範囲の反射面３１が形成されている。ただし、この照射ユニット６０においては、反射ブロック７０に設けられた反射面３１は回転楕円体ではなく、断面が楕円状で、Ｘ方向に延びた反射面である。基端側のサブユニット７１には、キセノンランプ１５が取り付けられており、サブユニット７１を着脱することでキセノンランプ１５を交換できる。また、サブユニット７１の端壁７６には、Ｘ方向に沿って断続的に長軸３８の方向に壁７６を貫通する孔７８が設けられており、第３の冷却経路となっている。

ハウジング８０は、内面８３が方形の角筒状であり、方形の反射ブロック７０の外壁７４には、ハウジング８０の内面８３に接するようにＹ方向に延びた複数のランド（凸部）７５が断続的に形成されている。したがって、ランド７５同士の間が溝あるいは経路８５となり、ハウジング８０の基端８１の側から冷却用の外気を導入し、反射ブロック７０の外側を冷却し、ハウジング８０の照射側の端８２に至る第１の冷却経路８５となっている。また、反射ブロック７０のサブユニット７１〜７３の外壁７４のランド７５がハウジング８０の内面８３に接するようになっているので、サブユニット７１〜７３をハウジング８０に挿入するだけで所定の楕円型の反射面３１が反射ブロック７０の内部に形成される。

ハウジング８０の照射側１８の端８２を覆うカバー９０は、長方形で、スリット状の開口９１を備え、開口９１は紫外線を透過する板ガラス９９またはレンズにより覆われている。カバー９０の内面には複数のランド９４が断続的に形成されており、それらランド９４の間の溝９５が、第１の冷却経路８５と繋がり、冷却用の空気４９を反射ブロック７０の内部の空間３０に導くための第２の冷却経路９５となっている。空間３０から冷却用の空気４９は、壁７６を貫通する孔７８を第３の冷却経路として接続部７７に吸引される。

このＸ方向に延びた照射ユニット６０により、メディア２などの照射対象物にストライプ状のスポットを形成でき、第２の焦点１２の位置に、上記の照射ユニット１０と同様に、集光率が９０％に近いあるいはそれを超えた紫外線を効率よく集光できる。したがって、エネルギーロスが少なく、小型で高出力の紫外線照射ユニットを提供できる。

レンズのみによる集光方法では、大口径の石英レンズが必要となり、そのためのコストが膨大になるのに対し、これらの照射ユニット１０および６０において楕円体の反射面３１を効率よく使うことにより、コンパクトで、集光効率が高く、さらに、カバーを交換することにより紫外線の照射範囲を任意に狭めたり広げたりすることができる照射ユニットを提供できる。したがって、これらの照射ユニット１０および６０、およびそれらの照射ユニットを備えた照射装置１は、紫外線硬化樹脂を用いた種々の処理、たとえば、液晶封止工程、小型レンズの固定、電子部品の固定、さらには紫外線硬化型のインクを用いた印刷装置など多種多様な処理および装置に適用できる。

また、紫外線発光ランプ１５は、キセノンランプに限定されず、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどであってもよい。さらに、ランプ１５は紫外線を照射するランプに限定されることはなく、可視光あるいは赤外線を照射するランプであってもよい。照射ユニット１０および６０、およびそれらの照射ユニットを備えた照射装置１は、熱硬化性の樹脂を用いた種々の処理などにも適用できる。また、ランプ１５の形状はＵ字型に限定されず、ランプ１５の発光部分が多重に屈折された波型（ジグザグ型）、ランプ１５の発光部分が渦巻き状に加工され、照射方向に対する投影面積が増加した渦巻き型などであってもよい。

さらに、ハウジング４０に沿って第１の冷却経路４５を設ける代わりに、メディア２などの照射対象物に対する影響が少なければ、ハウジング４０の照射方向の端４２から外気を吸い込んだり、ハウジング４０の照射方向の端４２から冷却空気を放出したりすることが可能である。さらに、熱照射型の照射ユニットにおいては、カバー５０の石英ガラス５９を省き、冷却空気をカバー５０の開口５１から噴き出して照射対象物を加熱するようにしてもよい。一方、開口５１から熱の放出を抑制する場合は、赤外線カットフィルタ（ＩＲカットフィルタ）を開口５１に装着してもよい。

このように、本発明に係る照射ユニットおよび照射装置は上記の記載に限定されることなく、特許請求の範囲の記載に基づくものである。

１ 照射装置、 １０、６０ 照射ユニット、 ２０、７０ 反射ブロック
３１ 反射面、 ４０、８０ ハウジング、 ５０、９０ カバー

Claims (10)

1. 内面が、第１の焦点からの光を第２の焦点に集光させる楕円体の一部をなす反射面を含む中空の空間であって、前記反射面の前記第２の焦点の側の開口端を前記楕円体の長軸に投影した端位置が、前記長軸の中央より前記第２の焦点の側に位置する空間が内部に形成され、前記長軸に沿って延びた柱状の反射ブロックと、
   前記第１の焦点を含む領域に配置された発光体と、
   前記反射ブロックの外側を前記長軸に沿って覆い、前記反射ブロックを支持する筒状のハウジングと、
   前記反射ブロックの前記開口端の側を覆い、前記長軸の方向が開口となったカバーとを有する照射ユニット。
2. 請求項１において、前記反射ブロックをハウジングに挿入すると、前記反射ブロックとの間に冷却用の気体が通る第１の冷却経路が形成され、
   前記カバーと前記反射ブロックとの間に前記第１の冷却経路と前記反射ブロックの前記中空の空間とを連通する第２の冷却経路が形成され、
   前記カバーは、前記長軸の方向が開いた開口を塞ぎ、前記発光体からの光を透過させる透光性の部材を含み、
   さらに、前記反射ブロックは、前記反射面の前記第１の焦点に近い前記長軸に沿った部分を貫通する第３の冷却経路を含む、照射ユニット。
3. 請求項２において、前記第２の冷却経路は前記長軸の方向に向かって螺旋を描くように形成される、照射ユニット。
4. 請求項２または３において、前記反射ブロックは角柱状であり、前記ハウジングは前記反射ブロックが内接する円筒状である、照射ユニット。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記反射ブロックは前記長軸に対し垂直または水平な方向に分割された複数のサブユニットを含む、照射ユニット。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記カバーは、前記ハウジングまたは前記反射ブロックに着脱可能であり、前記開口の周囲を規定する内壁であって、前記長軸に沿い、前記反射面の開口端から前記第２の焦点に向かって細くなったテーパー状の内壁を含む、照射ユニット。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記反射面は、回転楕円体の一部である、照射ユニット。
8. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記空間は第１の方向に長く、前記第１の方向に垂直な第２の方向の断面の内面が前記楕円体の一部である、照射ユニット。
9. 請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記発光体は、紫外線発光ランプである、照射ユニット。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の照射ユニットと、
    前記照射ユニットの照射対象物の照射対象領域を前記第２の焦点近傍に対し移動する装置とを有する照射装置。

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