JP2015058392A - 発光モジュールおよび紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発生したガスや微粒子により光強度が低下することを抑制する光モジュールおよび画像形成装置を提供する。【解決手段】実施形態の発光モジュール１は、発光部１１と、放熱部１２と、通気口１３とを具備する。発光部１１は、被照射物Ｐに光を照射する発光素子１１ｂを有する。放熱部１２は、発光部１１と接触し、発光部１１から熱を放出させる。通気口１３は、放熱部１２から発光部１１の被照射物Ｐと対向する対向面Ｓまで形成される。また、通気口１３は、気流形成装置（送風装置２、排気装置３，４）により形成された気流が通過する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光モジュールおよび紫外線照射装置に関する。

従来、樹脂やインクの乾燥、硬化用途として、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の紫外線を照射する光源を使用した発光モジュールがある。近年、ＬＥＤ、ＬＤなどの発光素子を光源とした光源モジュールが代替機として投入されてきている。紫外線を照射する発光素子は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプと比較して、被照射物に与える赤外線の量が大幅に少ないために被照射物と近接して使用することができるという利点がある。

特開２０１１−０３７０２５号公報

しかしながら、被照射物と近接した位置で乾燥、硬化用途として発光素子を光源とする発光モジュールを使用すると、被照射物である材料の飛散や、乾燥・硬化に伴い発生するガスなどにより、被照射物と発光部との間にガスや微粒子が発生する。特に、発光素子、または発光素子を保護するための前面ガラスがある場合、前面ガラスにガスや微粒子が付着することで、光強度が低下するという問題がある。

本発明は、発生したガスや微粒子により光強度が低下することを抑制する光モジュールおよび紫外線照射装置を提供することを目的とする。

実施形態の発光モジュールは、発光部と、放熱部と、通気口とを具備する。発光部は、被照射物に光を照射する発光素子を有する。放熱部は、発光部と接触し、発光部から熱を放出する。通気口は、放熱部から発光部の被照射物と対向する対向面まで形成される。また、通気口は、気流形成装置により形成された気流が通過する。

本発明によれば、発生したガスや微粒子の付着を抑制し、光強度が低下することを抑制することができる。

図１は、実施形態の発光モジュールを具備する紫外線照射装置を示す図である。 図２は、実施形態の発光モジュールの示す斜視図である。 図３は、発光部を示す平面図である。 図４は、発光素子を示す模式図である。 図５は、実施形態の発光モジュールの変形例を示す模式図である。 図６は、実施形態の発光モジュールの変形例を示す模式図である。

以下で説明する実施形態に係る発光モジュール１は、発光部１１と、放熱部１２と、通気口１３とを具備する。発光部１１は、被照射物Ｐに光を照射する発光素子１１ｂを有する。放熱部１２は、発光部１１と接触し、発光部１１から熱を放出させる。通気口１３は、放熱部１２から発光部１１の被照射物Ｐと対向する対向面Ｓまで形成される。また、通気口１３は、気流形成装置（送風装置２、排気装置３，４）により形成された気流が通過する。

また、以下に説明する実施形態に係る紫外線照射装置１００は、上記発光モジュール１と、気流形成装置（送風装置２、排気装置３，４）とを具備する。気流形成装置（送風装置２、排気装置３，４）は、通気口１３を通過する気流を生成する。

また、以下に説明する実施形態に係る紫外線照射装置１００において、気流形成装置は、通気口１３の放熱部１２側から対向面Ｓに向かって気体を送風する送風装置２である。

また、以下に説明する実施形態に係る紫外線照射装置１００において、気流形成装置は、発光部１１の対向面Ｓ側における気体を吸引排気する排気装置３，４である。

また、以下に説明する実施形態に係る紫外線照射装置１００において、通気口１３を通過する気流の流量を検出する流量検出手段（風量センサ２３）を具備する。

〔実施形態〕
図１〜図４を参照して、実施形態を説明する。図１は、実施形態の発光モジュールを具備する紫外線照射装置を示す図である。図２は、実施形態の発光モジュールの示す斜視図である。図３は、発光部を示す平面図である。なお、図３は、発光部を被照射物側から見た図である。図４は、発光部１１の厚さ方向（基板１１において通気口１３が延びる方向）を含む断面図である。

本実施形態の発光モジュールは、被照射物に光を照射するものであり、一例として、被照射物Ｐに紫外線を照射する場合について説明する。紫外線照射装置１００は、図１に示すように、発光モジュール１と、送風装置２と、排気装置３，４と、制御装置５とを含んで構成されている。

発光モジュール１は、被照射物Ｐを例えば露光するものであり、発光部１１と、放熱部１２と、通気口１３とを含んで構成される。

発光部１１は、被照射物Ｐに紫外線を照射するものであり、基板１１ａに実装された発光素子１１ｂを有する。基板１１ａは、熱伝導率の高い金属やセラミックスなど発光素子１１ｂから発生する熱の移動が容易な材料で形成されている絶縁基板である。発光素子１１ｂは、紫外線を照射する半導体素子であり、１個以上、基板１１ａに実装されている。本実施形態では、図３に示すように、基板１１ａのうち、被照射物Ｐと対向する面である対向面Ｓに、発光素子１１ｂが複数個、被照射物Ｐに向けて紫外線を照射可能に、基板１１ａに実装されている。それぞれの発光素子１１ｂは、対向面Ｓにおいて、等間隔あるいはランダムに配列されている。ここで、発光素子１１ｂは、図４に示すように、ワイヤＷを介して基板１１ａと電気的に接続されている。発光素子１１ｂは、発光素子１１ｂからの光を反射するリフレクタＲが発光素子１１ｂを囲うように設けられている。リフレクタＲは、内周面が基板１１ａ側から被照射物Ｐに向かって広がる傾斜面である。また、発光素子１１ｂの損傷およびワイヤＷの切断の防止を目的として、リフレクタＲによりできた空間部に透過性を有する樹脂を充填することで、発光素子１１ｂが樹脂封止されている。なお、リフレクタＲで囲まれる発光素子１１ｂは１個に限られず複数個であってもよい。また、発光素子１１ｂは、基板１１ａに形成された配線パターンを介して、基板１１ａと電気的に接続されていてもよい。

発光部１１は、図１に示すように、制御装置５と電気的に接続されており、それぞれの発光素子１１ｂの点灯・消灯および光強度などが制御される。ここで、基板１１ａは、放熱部１２に接触している。また、それぞれの発光素子１１ｂの電気的な接続は、並列あるいは直列のいずれであってもよい。また、発光部１１は、係止つめなどの係止機構やネジなどの固定手段により、放熱部１２に対して着脱可能に固定されている。

放熱部１２は、発光部１１と接触し、発光部１１から熱を放出させるものであり、空冷式あるいは水冷式の少なくともいずれか一方である。放熱部１２が空冷式の場合は、熱伝導率の高い金属を材料として形成されており、図示しない複数のフィンが形成されたヒートシンクであり、外部の空気と熱交換することで、放熱性を確保している。一方、放熱部１２が水冷式の場合は、熱伝導率の高い金属を材料として形成されており、内部に図示しない水冷経路が形成され、図示しない外部のポンプにより供給される冷却媒体との間で熱交換することで、放熱性を確保している。放熱部１２は、発光部１１と対向する面が発光部１１の基板１１ａと接触しており、発光部１１の熱が放熱部１２を介して外部に放熱されることとなる。

通気口１３は、発光部１１および放熱部１２を貫通する穴であり、放熱部１２のうち、発光部１１が接触する面とは反対側から、発光部１１の被照射物Ｐと対向する面である対向面Ｓまで形成される。通気口１３は、図２に示すように、発光部１１側に設けられた発光部側貫通孔１１ｃと、放熱部１２側に設けられた放熱部側貫通孔１２ａとを含んで構成され、対向面Ｓおよび放熱部１２の発光部１１とは反対側の面における形状が円形状に、複数箇所形成されている。発光部側貫通孔１１ｃは、基板１１ａの対向面Ｓから放熱部１２の基板１１ａと対向する面まで貫通して、基板１１ａに対して複数箇所形成されている。発光部１１側貫通孔１１ｃは、図３に示すように、対向面Ｓから見た際に、複数の発光素子１１ｂの間に形成された隙間に、それぞれの発光素子１１ｂと干渉しないように、等間隔あるいはランダムに形成されている。放熱部側貫通孔１２ａは、発光部１１と対向する面から通気口１３を送風装置２と接続できる箇所（例えば、放熱部１２のうち送風装置２と対向する面）まで貫通して、複数箇所形成されている。放熱部側貫通孔１２ａは、放熱部１２に発光部１１が固定された状態で、発光部側貫通孔１１ｃとそれぞれ連通するように形成されている。つまり、通気口１３は、送風装置２と、発光部１１と被照射物Ｐとの間とを接続する。

送風装置２は、気流形成装置であり、図１に示すように、通気口１３を通過させる気流を生成、すなわち、放熱部１２のうち、発光部１１の反対側から対向面Ｓに向かって気体を送風する。送風装置２は、送風ファン２１と、送風用配管２２と、連通管２２ａと、風量センサ２３とを含んで構成されている。本実施形態で、送風装置２は、発光モジュール１の上側（発光モジュール１の被照射物Ｐと対向する側と反対側）に配置されている。

送風ファン２１は、送風装置２の外部から気体、例えばエアーを吸引し、送風用配管２２を介してそれぞれの通気口１３にエアーを供給する。送風ファン２１は、制御装置５と電気的に接続されており、制御装置５により駆動制御が行われる。

送風用配管２２は、送風ファン２１と、それぞれの通気口１３とを連通する。送風用配管２２は、一方の端部が送風ファン２１のエアーの吐出側に連通し、他方の端部がそれぞれの通気口１３の放熱部１２側端部と連通している。送風用配管２２は、送風ファン２１側が送風ファン２１からのエアーを集めるようにテーパー状に形成され、通気口１３側がそれぞれの通気口１３とそれぞれ連通する複数の連通管２２ａとして形成されている。送風ファン２１からのエアーは、一度送風用配管２２内で集められたのち、それぞれの通気口１３に供給され、それぞれの通気口１３を通気口１３の放熱部１２側から対向面Ｓに向かって送風される。ここで、送風ファン２１からのエアーは、一度送風用配管２２内で集められたのち、それぞれの連通管２２ａを通ってそれぞれの通気口１３に供給されるので、それぞれの通気口１３を通過するエアーを均一な風量とすることができる。

風量センサ２３は、流量検出手段であり、通気口１３を通過する気流の流量、例えばエアーの風量を検出する。風量センサ２３は、送風ファン２１から対向面Ｓまでの間のいずれの位置に設けられていてもよく、本実施形態では、エアーが集まる部分に設けられているが、上記連通管２２ａや、通気口１３に設けられていてもよい。風量センサ２３は、制御装置５と電気的に接続されており、検出された送風装置２が発生する風量が制御装置５に入力される。

排気装置３，４は、気流形成装置であり、図１に示すように、通気口１３を通過させる気流を生成、すなわち、発光部１１の対向面Ｓ側における気体を吸引排気する。排気装置３，４は、排気ファン３１，４１と、排気用配管３２，４２とを含んで構成されている。本実施形態で、排気装置３，４は、発光モジュール１を挟んで隣接してそれぞれ配置されている。つまり、排気装置３，４は、発光モジュール１の近傍に配置されている。

それぞれの排気ファン３１，４１は、排気用配管３２，４２の気体、すなわちエアーを吸引し、排気装置３，４の外部に吐出する。排気ファン３１，４１は、制御装置５と電気的に接続されており、制御装置５により駆動制御が行われる。

それぞれの排気用配管３２，４２は、排気ファン３１，４１と、発光部１１の対向面Ｓと被照射物Ｐとの間に形成される空間部Ｋとを連通する。排気用配管３２，４２は、一方の端部が排気ファン３１，４１のエアーの吸入側に連通し、他方の端部３２ａ，４２ａが空間部Ｋに開口し、空間部Ｋと連通している。従って、空間部Ｋのエアーは、端部３２ａ，４２ａから排気用配管３２，４２に吸引され、排気ファン３１，４１を介して吐出される。ここで、送風装置２が駆動されていない場合においては、排気装置３，４により空間部Ｋの空気を吸引することで、空間部Ｋに負圧が発生するので、それぞれの通気口１３の放熱部１２側から対向面Ｓに向かってエアーの流れが発生することとなる。

次に、紫外線照射装置１００の動作、特に、発光モジュール１の動作について説明する。制御装置５は、図１に示すように、被照射物Ｐに向けて紫外線を照射する。このとき、制御装置５は、少なくとも被照射物Ｐに紫外線照射が行われている間、発光モジュール１、送風装置２および排気装置３，４を制御し、発光モジュール１の発光素子１１ｂに電力を供給して発光させ、送風ファン２１、排気ファン３１，４１を駆動する。

被照射物Ｐに対して紫外線照射が行われている間は、送風ファン２１、排気ファン３１，４１を駆動されているので、送風装置２によりそれぞれの通気口１３を介して、同図矢印Ａに示すように、エアーが空間部Ｋに供給されるとともに、排気装置３，４により空間部Ｋのエアーが同図矢印Ｂに示すように、排気装置３，４に吸引され、外部に排気される。つまり、空間部Ｋは、送風装置２により外部から空間部Ｋにエアーが供給され、排気装置３，４により空間部Ｋからエアーが外部に排気されるので、気体が滞留することなく、常に入れ替わっていることとなる。これにより、被照射物Ｐを構成する材料の飛散や、被照射物Ｐの乾燥・硬化に伴い発生するガスなどにより、空間部Ｋの気体にガスや微粉末が混入していても、空間部Ｋの気体がそれぞれの通気口１３を通過する気流により、空間部Ｋから移動するので、発生したガスや微粉末の発光モジュール１への付着を抑制し、発光モジュール１の光強度が低下することを抑制することができる。

また、放熱部１２に形成されたそれぞれの通気口１３を、送風装置２、排気装置３，４の駆動によりエアーが通過するので、それぞれの通気口１３を通過するエアーが放熱部１２の熱を奪うことができる。さらに、熱を奪ったエアーは、空間部Ｋに供給されるが、排気装置３，４により外部に排気されるので、空間部Ｋの温度が上昇することを抑制できるとともに、放熱部１２の冷却を行うことができる。

また、制御装置５は、風量センサ２３により検出された風量が異常、例えば、予め設定されている所定風量よりも少ない場合は、異常と判断し、例えば、紫外線照射装置１００の運転を停止した上で、図示しない報知手段により、オペレータに報知する。これにより、送風装置２，排気装置３，４の故障や、それぞれの通気口１３のつまりなどを検出することができ、紫外線照射装置１００の故障などを検出することができる。また、放熱部１２に発光部側貫通孔１１ｃが形成されていない発光部１１が装着された場合においても、風量が所定風量よりも少なくなるので、放熱部１２に装着が想定されていない発光部１１の誤装着を抑制することができる。

なお、上記実施形態で、通気口１３は、対向面Ｓにおける形状が円形状に形成されているがこれに限定されるものではない。図５は、実施形態の発光モジュールの変形例を示す模式図である。図６は、実施形態の発光モジュールの変形例を示す模式図である。通気口１３は、対向面Ｓにおける形状が楕円形状であってもよい。また、図５に示すように、発光部側貫通孔１１ｄの対向面Ｓにおける形状をスリット状に形成することで、通気口１３をスリット状に形成してもよい。また、図６に示すように、発光部側貫通孔１１ｅの対向面Ｓにおける形状を十字状に形成することで、通気口１３を十字状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、１つの発光モジュール１を設けているがこれに限定されるものではない。例えば、発光モジュール１は、被照射物Ｐの幅に合わせて、複数設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、空間部Ｋの気体を積極的に入れ替えるために、送風装置２および排気装置３，４を設けたが、これに限定されるものではない。送風装置２および排気装置３，４のどちらか一方が設けられていれば、空間部Ｋの気体が滞留することを抑制できる。また、送風装置２と、排気装置３，４との配置を入れ替えてもよい。つまり、送風装置２により、通気口１３を介さずに、空間部Ｋに外部からのエアーを供給し、排気装置３（４）により、通気口１３を介して、空間部Ｋのエアーを外部に排気してもよい。

また、上記実施形態では、発光モジュール１を紫外線照射装置１００に適用する場合について説明したが、その用途は限定されない。例えば、液晶パネル製造において、液晶パネルの周辺に設けられた紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して貼り合わせる、貼り合わせ工程、被照射物Ｐに紫外線を照射する露光工程、被照射物を光洗浄する光洗浄工程などに、紫外線照射装置１００を用いることができる。また、半導体製造工程において、被照射物を光洗浄する光洗浄工程などに、紫外線照射装置１００を用いることができる。さらに、インクジェットプリンタにおいて、被照射物Ｐである媒体に噴射したインクを硬化乾燥させる工程などに、紫外線照射装置１００を用いることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 発光モジュール
２ 送風装置
２３ 風量センサ
３，４ 排気装置
５ 制御装置

Claims (5)

1. 被照射物に光を照射する発光素子を有する発光部と；
   前記発光部と接触し、前記発光部から熱を放出させる放熱部と；
   前記放熱部から前記発光部の前記被照射物と対向する対向面まで形成される通気口と；
   を具備し、
   前記通気口は、気流形成装置により形成された気流が通過する発光モジュール。
2. 請求項１に記載の発光モジュールと；
   前記通気口を通過する気流を生成する気流形成装置と；
   を具備する紫外線照射装置。
3. 請求項１に記載の発光モジュールにおいて、
   前記気流形成装置は、前記通気口の前記放熱部側から前記対向面に向かって気体を送風する送風装置を備える紫外線照射装置。
4. 請求項１に記載の発光モジュールにおいて、
   前記気流形成装置は、前記発光部の対向面側における気体を吸引排気する排気装置を備え紫外線照射装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の紫外線照射装置において、
   さらに、前記通気口を通過する気流の流量を検出する流量検出手段と；
   を具備する紫外線照射装置。

Images