JP2016025165A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で略均一な照射強度のライン状の光を出射可能な光照射装置を提供する。【解決手段】照射面上に、第１方向Ｘに延び、かつ、第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙに所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置１が、基板と、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと直交する第３方向Ｚに光軸の向きを揃えて、基板の表面に第１方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて並べて配置された複数の光源と、内部に第１方向Ｘに沿って冷媒が流れる流路１２３が形成され、基板の裏面に当接するように設けられたヒートシンク１２０と、をそれぞれ有する複数の光照射ユニットを備え、複数の光照射ユニットは、冷媒が流路１２３内を第１方向Ｘに流れるＮ（Ｎは自然数）個の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、冷媒が流路１２３内を第１方向Ｘとは反対の方向に流れるＮ又はＮ＋１個の第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂと、から成る。【選択図】図１

Description

本発明は、ライン状の光を照射する光照射装置に関し、特に、複数の光源がライン状に配置された光照射ユニットを複数備えた光照射装置に関する。

従来、オフセット枚葉印刷用のインキとして、紫外光の照射により硬化する紫外線硬化型インキが用いられている。また、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等、ＦＰＤ（Flat Panel Display）回りの接着剤として、紫外線硬化樹脂が用いられている。このような紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂の硬化には、一般に、紫外光を照射する紫外光照射装置が用いられるが、特にオフセット枚葉印刷やＦＰＤの用途においては、幅広の照射領域を照射する必要があるため、ライン状の照射光を照射する紫外光照射装置が用いられる。

紫外光照射装置としては、従来から高圧水銀ランプや水銀キセノンランプ等を光源とするランプ型照射装置が知られているが、近年、消費電力の削減、長寿命化、装置サイズのコンパクト化の要請から、従来の放電ランプに替えて、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を１つの基板や基台上に直線状に並べて搭載し、光源として利用した紫外光照射装置が開発されている。

しかしながら、光源としてＬＥＤを用いると、投入した電力の大半が熱となるため、ＬＥＤ自身が発熱する熱によって発光効率と寿命が低下するといった問題があり、熱の処理が問題となる。このため、ＬＥＤを光源として利用した紫外光照射装置においては、ＬＥＤで発生する熱を強制的に放熱する構成が採られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の紫外光照射装置（光源ユニット）は、基台（ヘッダ）と、基台上に直線状に並べて配置された複数のＬＥＤとを備えている。基台には、冷却水を流すための流路がＬＥＤの並び方向に沿って複数形成されており、この流路に冷却水を流すことで、各ＬＥＤが冷却されるようになっている。また、冷却水をＬＥＤの並び方向に沿って、一方向にのみ流すと、冷却水の上流側と下流側とで温度差ができ、ＬＥＤ間にも温度差が発生し、ＬＥＤの照射強度にバラツキが生じるため、特許文献１に記載の紫外光照射装置においては、１８０度向きの異なる２方向に冷却水を流し、ＬＥＤ間の温度差を低減させている。

特開２００９−０６４９８７号公報

このように、特許文献１の構成によれば、１８０度向きの異なる（つまり、温度の異なる）２方向の冷却水が基台内を流れるため、異なる方向に流れる冷却水の間で熱交換が行われ、基台の温度が平均化される。このため、各ＬＥＤの温度も略等しくなり、ＬＥＤの温度特性に起因する照射強度のバラツキが抑えられ、略均一な照射強度のライン状の光が得られる。

しかしながら、特許文献１の紫外光照射装置のように、基台に複数の流路を形成し、各流路を流れる冷却水の熱交換によって基台の温度を（つまり、ＬＥＤの温度）を平均化する構成の場合、冷却水の熱交換が十分に行われるように、各流路をできる限り近接して配置する必要がある。このため、各流路の断面積や曲げ半径などが制限され、冷却水の圧力損失が増大して所定の流量が得られなくなり、効率の良い冷却ができなくなるといった問題が発生する。また、基台に複数の流路を形成するためには、精密な加工を要し、また加工時間も長くなるため、コストアップにつながるし、また大面積の基台、長尺の基台、又は曲面状の基台の場合、その内部に複数の流路を形成するのは極めて困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で略均一な照射強度のライン状の光を出射可能な光照射装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、照射面上に、第１方向に延び、かつ、第１方向と直交する第２方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、基板と、第１方向及び第２方向と直交する第３方向に光軸の向きを揃えて、基板の表面に第１方向に沿って所定の間隔をおいて並べて配置された複数の光源と、内部に第１方向に沿って冷媒が流れる流路が形成され、基板の裏面に当接するように設けられたヒートシンクと、をそれぞれ有する複数の光照射ユニットを備え、複数の光照射ユニットは、冷媒が流路内を第１方向に流れるＮ（Ｎは自然数）個の第１光照射ユニットと、冷媒が流路内を第１方向とは反対の方向に流れるＮ又はＮ＋１個の第２光照射ユニットと、から成ることを特徴とする。

このような構成によれば、第１光照射ユニットの流路内を流れる冷媒の向きと、第２光照射ユニットの流路内を流れる冷媒の向きとが１８０度異なり、２種類の照射強度分布の紫外光が照射面上に照射される。そして、照射面上においては、２種類の照射強度分布の紫外光が平均化されるため、第１方向に略均一な照射強度のライン状の光が得られる。

また、第１光照射ユニット及び第２光照射ユニットは、第３方向から見たときに、第２方向に沿って交互に配置されていることが望ましい。また、この場合、第２方向に沿って交互に配置された第１光照射ユニット及び第２光照射ユニットの流路が、第２方向の配置順に直列に接続されていることが望ましい。

また、第１光照射ユニット及び第２光照射ユニットのそれぞれは、各光源の光路上に配置され、各光源からの光を略平行光となるように整形する複数の光学素子をさらに有し、第１光照射ユニット及び第２光照射ユニットは、第１方向から見たときに、第１光照射ユニット及び第２光照射ユニットから出射される出射光が照射面上の所定の集光位置に集光するように、所定の集光位置を中心とする円弧上に配置される構成とすることができる。

また、光源が、少なくとも１つ以上のＬＥＤ素子より構成されていることが望ましい。

また、光が、紫外線硬化型樹脂に作用する波長を含む光であることが望ましい。

以上のように、本発明によれば、簡単な構成を採りつつも、略均一な照射強度のライン状の光を出射可能な光照射装置が実現される。

本発明の実施形態に係る光照射装置の構成を説明する外観図である。 図１の光照射装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置に備わるＬＥＤモジュールの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置のＬＥＤモジュールに備わるヒートシンクの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置に備わる第１光照射ユニット及び第２光照射ユニットの各ヒートシンク内を流れる冷媒の向きを説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置から出射されるライン状の紫外光のＸ軸方向の照射強度分布である。 本発明の実施形態に係る光照射装置のＬＥＤモジュールに備わるヒートシンクの変形例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の構成を説明する外観図である。本実施形態の光照射装置１は、オフセット枚葉印刷用のインキとして用いられる紫外線硬化型インキや、ＦＰＤ等で接着剤として用いられる紫外線硬化樹脂を硬化させる光源装置に搭載される装置であり、後述するように照射対象物の上方に配置され、照射対象物に対してライン状の紫外光を出射する。本明細書においては、光照射装置１から出射されるライン状の紫外光の長手（線長）方向をＸ軸方向（第１方向）、短手（線幅）方向をＹ軸方向（第２方向）、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸方向（第３方向）と定義して説明する。図１（ａ）は、Ｚ軸方向から見たときの光照射装置１の上面図であり、図１（ｂ）は、Ｙ軸方向から見たとき（図１（ａ）の下側から上側に見たとき）の光照射装置１の正面図であり、図１（ｃ）は、Ｚ軸方向から見たとき（図１（ｂ）の下側から上側に見たとき）の光照射装置１の底面図である。また、図２は、Ｘ軸方向から見たとき、（図１（ｃ）の左側から右側に見たとき）の光照射装置１の側面図である。

図１及び図２に示すように、光照射装置１は、３個の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、２個の第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂと、３個の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び２個の第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂをＹ軸方向に連結する５個の連結アーム３０１と、を備え、不図示のケースに収容されている。第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂは、共にＸ軸方向に平行なライン状の紫外光を出射するユニットである。図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、本実施形態の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂは、第１光照射ユニット１００ａ、第２光照射ユニット２００ａ、第１光照射ユニット１００ｂ、第２光照射ユニット２００ｂ、第１光照射ユニット１００ｃの順に、Ｙ軸方向に沿って交互に配置され、それぞれ樹脂製のパイプ４０１を介して直列に接続されている。

また、図２に示すように、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂは、Ｘ軸方向から見たときに、円弧状に配置されており、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光は、照射対象物が配置される基準面Ｒ上の集光位置Ｆ１で交差するように構成されている。そして、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂからの紫外光が、基準面Ｒ上の集光位置Ｆ１に向かって出射されたとき、集光位置Ｆ１を中心とする線幅ＬＷの範囲が照射されるように構成されている。

次に、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂの構成について説明する。図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、本実施形態の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂのそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って連結された８個のＬＥＤモジュール１１０と、８個のＬＥＤモジュール１１０を冷却するヒートシンク１２０と、を備えている。なお、本実施形態の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂとは、ヒートシンク１２０の中を流れる冷媒の方向のみが異なり、その他の構成については共通するため、以下、代表して第１光照射ユニット１００ａについて説明する。

図３は、ＬＥＤモジュール１１０の構成を説明する図である。図３（ａ）は、本実施形態のＬＥＤモジュール１１０をＹ軸方向から見た平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＬＥＤモジュール１１０をＸ軸方向から見た側面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＬＥＤモジュール１１０をＹ軸方向から見た正面図である。なお、図３（ａ）から図３（ｃ）においては、説明の便宜のため、図面上見えない構成（例えば、ＬＥＤ素子１１３、球面レンズ１１５等）を点線で示している。

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、本実施形態のＬＥＤモジュール１１０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な矩形状の基板１１１と、基板１１１上に配置された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子１１３（光源）と、各ＬＥＤ素子１１３の光路上に配置された複数の球面レンズ１１５及びトロイダルレンズ１１７と、球面レンズ１１５及びトロイダルレンズ１１７を支持するレンズ押え１１９と、を備えている。

基板１１１は、熱伝導率の高い材料（例えば、窒化アルミニウム）で形成された矩形状配線基板であり、その表面には、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を空けて、１０個のＬＥＤ素子１１３が搭載されている。また、基板１１１上には、各ＬＥＤ素子１１３に電力を供給するためのアノードパターン（不図示）及びカソードパターン（不図示）が形成されており、各ＬＥＤ素子１１３は、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれハンダ付けされ、電気的に接続されている。アノードパターン及びカソードパターンは、不図示のＬＥＤ駆動回路と電気的に接続されており、各ＬＥＤ素子１１３には、アノードパターン及びカソードパターンを介してＬＥＤ駆動回路からの駆動電流が供給されるようになっている。

ＬＥＤ素子１１３は、略正方形の発光面を備えたＬＥＤチップ（不図示）を備え、ＬＥＤ駆動回路から駆動電流の供給を受けて、波長３８５ｎｍの紫外光を出射する半導体素子である。各ＬＥＤ素子１１３に駆動電流が供給されると、各ＬＥＤ素子１１３からは駆動電流に応じた光量の紫外光が出射される。そして、各ＬＥＤ素子１１３から出射された紫外光は、各ＬＥＤ素子１１３の光路上に配置された球面レンズ１１５に入射する。

球面レンズ１１５は、レンズ押え１１９の底部（ＬＥＤ素子１１３側の端部）に収容された円形のガラスレンズであり、ＬＥＤ素子１１３から出射された紫外光を所定の拡がり角の紫外光に成形する。そして、各球面レンズ１１５を通った紫外光は、同じく各ＬＥＤ素子１１３の光路上に配置されたトロイダルレンズ１１７に入射する。

トロイダルレンズ１１７は、レンズ押え１１９の先端部に収容された、平面視矩形の平凸ガラスレンズであり、Ｘ軸方向とＹ軸方向とでそれぞれ異なる屈折力を有するレンズである。そのため、ＬＥＤ素子１１３から出射され、球面レンズ１１５を透過した紫外光が、トロイダルレンズ１１７を通ると、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ集光されて出射される。そして、各トロイダルレンズ１１７から出射された紫外光は、隣接するトロイダルレンズ１１７から出射された紫外光とＸ軸方向において重なり合い、ＬＥＤモジュール１１０からは、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向に所定の線幅を有する一本のライン状の紫外光が出射される。

上述したように、本実施形態の第１光照射ユニット１００ａにおいては、８個のＬＥＤモジュール１１０がＸ軸方向に沿って連結されているため（図１（ｂ）、図１（ｃ））、各ＬＥＤモジュール１１０から出射されるライン状の紫外光は、Ｘ軸方向に沿ってつながり、第１光照射ユニット１００ａからは、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向に所定の線幅を有する一本のライン状の紫外光が出射される。そして、上述したように、本実施形態においては、第１光照射ユニット１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂも第１光照射ユニット１００ａと同じ構成になっており、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂからの紫外光が、基準面Ｒ上の集光位置Ｆ１に集光するように構成されている（図２）。

図４は、本実施形態のヒートシンク１２０の構成を説明する図である。図４（ａ）は、図１（ｂ）のＡ部拡大図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線で切断したヒートシンク１２０の断面図である。なお、図４（ａ）においては、説明の便宜のため、図面上見えない構成（例えば、ＬＥＤ素子１１３、球面レンズ１１５、冷媒管１２３等）を点線で示している。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ヒートシンク１２０は、ＬＥＤモジュール１１０の基板１１１の裏面（ＬＥＤ素子１１３が搭載される面と反対側の面）に密着するように配置され、各ＬＥＤ素子１１３で発生した熱を放熱する、いわゆる水冷ヒートシンクである。本実施形態のヒートシンク１２０は、基板１１１の裏面に密着する基台１２１と、内部に冷媒が流れる流路１２３ａが形成された冷媒管１２３とで構成されている。各ＬＥＤ素子１１３に駆動電流が流れ、各ＬＥＤ素子１１３から紫外光が出射されると、ＬＥＤ素子１１３の自己発熱により温度が上昇し、発光効率が著しく低下するといった問題が発生するため、本実施形態においては、基板１１１の裏面に密着するようにヒートシンク１２０を設け、ＬＥＤ素子１１３で発生する熱を、基板１１１を介してヒートシンク１２０に伝導し、強制的に放熱している。なお、ヒートシンク１２０の材料としては、アルミニウム合金や銅合金等の合金を使用してもよいし、金属以外にも、セラミックス（例えば窒化アルミニウムや窒化ケイ素）や樹脂（例えば金属粉末等の熱伝導性フィラーを添加したＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide））を使用してもよい。

基台１２１は、アルミニウムや銅等の熱伝導性の良好な材料からなる矩形棒状の部材であり、その上面側（連結アーム３０１の載置面側）には冷媒管１２３を収容する断面Ｕ字状の溝部１２１ａが形成されている（図４（ｂ））。また、基台１２１の下面（基板１１１の裏面と対向する面）は、例えば放熱グリスや熱伝導性の高い接着剤を介して、基板１１１の裏面に密着した状態で取り付けられている。従って、ＬＥＤ素子１１３から発せられる熱は、速やかに基台１２１に伝導される。

冷媒管１２３は、内部に、冷媒が流れる流路１２３ａ（貫通孔）が形成された、断面略円形の金属製（例えば、銅、ステンレス鋼）の筒状部材である。冷媒管１２３は、基台１２１の溝部１２１ａに収容され、例えば放熱グリスや熱伝導性の高い接着剤を介して、基台１２１に密着した状態で取り付けられている。従って、基台１２１に伝導された熱は、速やかに冷媒管１２３に伝導される。図１、図２及び図４に示すように、冷媒管１２３のＸ軸方向両端には、パイプ４０１が接続されるコネクタ１２５が設けられており、冷媒は、一方のコネクタ１２５に接続されたパイプ４０１を通して流路１２３ａ内に供給され、他方のコネクタ１２５に接続されたパイプ４０１を通して排出されるようになっている。なお、冷媒としては、水や、不凍液（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、またはそれらと水との混合物）を用いることができ、また水や不凍液には、モリブデン酸ナトリウム水和物や炭素水等の防食剤を添加したものを使用してもよい。

上述したように、本実施形態においては、冷媒管１２３は、基台１２１と密着しているため、基台１２１に伝導された熱は速やかに冷媒管１２３に伝導される。そして、冷媒が流路１２３ａを流れることにより、冷媒管１２３に伝導された熱が、冷媒中に放熱されるようになっている。しかしながら、本実施形態においては、冷媒が冷媒管１２３の流路１２３ａ内を一方向に流れる構成であるため、流路１２３ａの上流側（つまり、冷媒が供給される側）で冷媒の温度が低く、下流側（つまり、冷媒が排出される側）で冷媒の温度が高くなり、ヒートシンク１２０にＸ軸方向の温度勾配が発生するといった問題がある。そして、ヒートシンク１２０にＸ軸方向の温度勾配が発生すると、Ｘ軸方向に沿って並ぶ各ＬＥＤ素子１１３の温度も異なることとなる。一般に、ＬＥＤ素子１１３の照射強度は、負の温度特性を有するため、ヒートシンク１２０にＸ軸方向の温度勾配が発生すると、流路１２３ａの上流側（つまり、冷媒が供給される側）で照射強度が高くなり、下流側（つまり、冷媒が排出される側）で照射強度が低くなり、強度勾配が発生する。そこで、かかる問題を解決するため、本実施形態においては、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂをＹ軸方向に沿って交互に配置し、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃの冷媒管１２３内を流れる冷媒の向きと、第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂの冷媒管１２３内を流れる冷媒の向きとが１８０度異なるように構成している。

図５は、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂの各冷媒管１２３内を流れる冷媒の向きを説明する模式図である。なお、図５においては、図面を見易くするために、冷媒管１２３を省略し、冷媒管１２３内を流れる冷媒の向きを矢印で示している。

図５に示すように、本実施形態においては、第１光照射ユニット１００ａの冷媒管１２３、第２光照射ユニット２００ａの冷媒管１２３、第１光照射ユニット１００ｂの冷媒管１２３、第２光照射ユニット２００ｂの冷媒管１２３、第１光照射ユニット１００ｃの冷媒管１２３が、パイプ４０１を介して直列に接続されている。従って、第１光照射ユニット１００ａの一方（図５中、左側）のコネクタ１２５に接続されたパイプ４０１から冷媒を供給すると、冷媒は、第１光照射ユニット１００ａの冷媒管１２３内をＸ軸方向正側に流れ、第１光照射ユニット１００ａの他方（図５中、右側）のコネクタ１２５に接続されたパイプ４０１から排出される。そして、第１光照射ユニット１００ａの冷媒管１２３から排出された冷媒は、第２光照射ユニット２００ａの冷媒管１２３に供給され、第２光照射ユニット２００ａの冷媒管１２３内をＸ軸方向負側に流れる。そして、同様にして、第２光照射ユニット２００ａの冷媒管１２３から排出された冷媒は、第１光照射ユニット１００ｂの冷媒管１２３、第２光照射ユニット２００ｂの冷媒管１２３、第１光照射ユニット１００ｃの冷媒管１２３を流れ、第１光照射ユニット１００ｃの他方（図５中、右側）のコネクタ１２５に接続されたパイプ４０１から排出される。

このように、本実施形態においては、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃのヒートシンク１２０（つまり、冷媒管１２３）内を流れる冷媒の向きと、第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂのヒートシンク１２０内を流れる冷媒の向きとが１８０度異なり、冷媒は、第１光照射ユニット１００ａの冷媒管１２３、第２光照射ユニット２００ａの冷媒管１２３、第１光照射ユニット１００ｂの冷媒管１２３、第２光照射ユニット２００ｂの冷媒管１２３、第１光照射ユニット１００ｃの冷媒管１２３を順番に、蛇行するように流れる。従って、冷媒の温度は、第１光照射ユニット１００ａ、第２光照射ユニット２００ａ、第１光照射ユニット１００ｂ、第２光照射ユニット２００ｂ、第１光照射ユニット１００ｃの順に徐々に高温となる。また、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃのヒートシンク１２０の温度は、Ｘ軸方向正側（つまり、図５の右側）ほど高くなり、一方、第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂのヒートシンク１２０の温度は、Ｘ軸方向負側（つまり、図５の左側）ほど高くなる。このため、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃから出射される紫外光の照射強度は、Ｘ軸方向正側（つまり、図５の右側）ほど低くなり、第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光の照射強度は、Ｘ軸方向負側（つまり、図５の左側）ほど低くなる。そこで、本実施形態においては、このように照射強度分布の異なる（つまり、強度勾配の異なる）第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃからの紫外光と、第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂからの紫外光とを、基準面Ｒ上の集光位置Ｆ１に集光させることで、照射強度分布の差をキャンセルさせ（つまり、平均化し）、基準面Ｒ上において、略均一な照射強度のライン状の光が得られるように構成している。

図６は、本実施形態の光照射装置１から出射されるライン状の紫外光を、光照射装置１の不図示のケース（光出射窓）から１０ｍｍの距離をおいて配置された照射対象物上に照射したときの、Ｘ軸方向の照射強度分布である。図６の横軸は、光照射装置１から出射されるライン状の紫外光の長手方向（Ｘ軸方向）中心を０（ｍｍ）としたときの照射位置（ｍｍ）であり、縦軸は、照射対象物上における紫外光の照射強度（ｍＷ／ｃｍ^２）である。図６に示すように、本実施形態の構成によれば、光照射装置１からは、Ｘ軸方向に長さ約１０００ｍｍの略均一な照射強度（約１００００（ｍＷ／ｃｍ^２））のライン状の紫外光が出射されていることがわかる。

以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。

例えば、本実施形態の各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂにおいては、１０個のＬＥＤ素子１１３を有するＬＥＤモジュール１１０が８個連結され、Ｘ軸方向に沿って８０個のＬＥＤ素子１１３が並ぶ構成として説明したが、ＬＥＤ素子１１３の個数（つまり、ＬＥＤモジュール１１０に搭載されるＬＥＤ素子１１３の個数及びＬＥＤモジュール１１０の個数）は、求められる仕様に応じて適宜増減することができる。また、各ＬＥＤ素子１１３が、その内部に複数のＬＥＤチップ（ダイ）を有する構成とすることもできる。

また、本実施形態の光照射装置１は、３個の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、２個の第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂを有するものとして説明したが、基準面Ｒ上において照射強度分布の差が平均化され略一様な照射強度となればよく、第１光照射ユニットと第２光照射ユニットは、ともにＮ個（Ｎは自然数）のユニットで構成してもよく、また、いずれか一方をＮ個のユニットで構成し、いずれか他方をＮ＋１個のユニットで構成してもよい。なお、この場合、Ｎは、必要とされる紫外光の照射強度に応じて適宜設定される。

また、本実施形態の第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂは、Ｘ軸方向から見たときに、円弧状に配置されており、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光が、基準面Ｒ上の集光位置Ｆ１で交差するように構成されているとしたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態の光照射装置１が、オフセット枚葉印刷用のインキとして用いられる紫外線硬化型インキを硬化させる用途に使用される場合、Ｙ軸方向に沿って流れる照射対象物に対して、所定のエネルギー（つまり、積算光量）の紫外光を照射すればよいため、必ずしも各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光が、同じ位置に照射される必要はなく、例えば、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光が、照射対象物上において、Ｙ軸方向の異なる位置にそれぞれ入射するように構成してもよい。このような構成によれば、照射強度分布の異なる（つまり、強度勾配の異なる）第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂからの紫外光が、照射対象物上の異なる位置に照射されることとなるが、照射対象物が紫外光に対して相対的に移動するため、照射対象物のＸ軸方向における積算光量としては、略均一となる。

また、本実施形態の各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂは、複数の球面レンズ１１５及びトロイダルレンズ１１７を有し、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂからは、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向に所定の線幅を有する一本のライン状の紫外光が出射されるものとして説明したが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。例えば、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂが、球面レンズ１１５及びトロイダルレンズ１１７を有さず、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定の拡がり角で拡がる構成とすることもできる。この場合、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂから出射される紫外光が、それぞれ重なり合う照射エリアにおいては、Ｘ軸方向において強度勾配の異なる紫外光が重なり合うことにより照射強度分布（強度勾配）の差をキャンセルさせ（つまり、平均化し）、結果としてＸ軸方向に略均一な照射強度のエリア状照射分布が得られる。

また、本実施形態においては、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂをＹ軸方向に沿って交互に配置し、パイプ４０１を介して直列に接続する構成としたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、各第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと各第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂを独立して配置し、それぞれに対して個別に冷媒を流す構成とすることもできる。なお、この場合、第１光照射ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと第２光照射ユニット２００ａ、２００ｂは、必ずしもＹ軸方向に沿って交互に配置される必要はない。

また、本実施形態のＬＥＤ素子１１３は、波長３８５ｎｍの紫外光を出射するものとして説明したが、他の波長の紫外光を出射するものであってもよく、また可視光や赤外光を出射するものであってもよい。また、光照射装置１の用途は、紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂を硬化させるものに限定されるものでもない。

また、本実施形態のヒートシンク１２０の冷媒管１２３は、断面略円形の筒状部材として説明したが、冷媒を流すことができればよく、例えば、断面略矩形の筒状部材とすることもできる。なお、この場合、基台１２１の溝部１２１ａの断面形状を、冷媒管１２３を収容できるような形状とすればよい。また、冷媒管１２３は必ずしも必要ではなく、基台１２１自体を筒状に構成し、その内部に流路を形成することもできる。

図７は、本実施形態のヒートシンク１２０の変形例を説明する図である。図７（ａ）は、第１の変形例のヒートシンク１２０Ａを示す断面図であり、図７（ｂ）は、第２の変形例のヒートシンク１２０Ｂを示す断面図である。

図７（ａ）に示すように、ヒートシンク１２０Ａは、基台１２１Ａの内部に断面矩形状の流路１２３ａＡが形成されている点で本実施形態のヒートシンク１２０とは異なる。また、図７（ｂ）に示すように、ヒートシンク１２０Ｂは、基台１２１Ｂの内部に断面円形状の流路１２３ａＢが形成されている点で本実施形態のヒートシンク１２０とは異なる。ヒートシンク１２０Ａ、１２０Ｂのように、基台１２１Ａ、１２１Ｂの内部に流路１２３ａＡ、１２３ａｂを形成すると、冷媒管１２３が不要になると共に、基台１２１Ａ、１２１Ｂと冷媒との間の熱抵抗が低くなるため、冷却能力が高くなる。

なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 光照射装置
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 第１光照射ユニット
１１０ ＬＥＤモジュール
１１１ 基板
１１３ ＬＥＤ素子
１１５ 球面レンズ
１１７ トロイダルレンズ
１１９ レンズ押え
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ ヒートシンク
１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ 基台
１２３ 冷媒管
１２３ａ、１２３ａＡ、１２３ａＢ 流路
１２５ コネクタ
２００ａ、２００ｂ 第２光照射ユニット
３０１ 連結アーム
４０１ パイプ

Claims (6)

1. 照射面上に、第１方向に延び、かつ、前記第１方向と直交する第２方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、
   基板と、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に光軸の向きを揃えて、前記基板の表面に前記第１方向に沿って所定の間隔をおいて並べて配置された複数の光源と、内部に前記第１方向に沿って冷媒が流れる流路が形成され、前記基板の裏面に当接するように設けられたヒートシンクと、をそれぞれ有する複数の光照射ユニットを備え、
   前記複数の光照射ユニットは、
   前記冷媒が前記流路内を前記第１方向に流れるＮ（Ｎは自然数）個の第１光照射ユニットと、
   前記冷媒が前記流路内を前記第１方向とは反対の方向に流れるＮ又はＮ＋１個の第２光照射ユニットと、
   から成ることを特徴とする光照射装置。
2. 前記第１光照射ユニット及び前記第２光照射ユニットは、前記第３方向から見たときに、前記第２方向に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記第２方向に沿って交互に配置された前記第１光照射ユニット及び前記第２光照射ユニットの前記流路が、前記第２方向の配置順に直列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記第１光照射ユニット及び前記第２光照射ユニットのそれぞれは、前記各光源の光路上に配置され、前記各光源からの光を略平行光となるように整形する複数の光学素子をさらに有し、
   前記第１光照射ユニット及び前記第２光照射ユニットは、前記第１方向から見たときに、前記第１光照射ユニット及び前記第２光照射ユニットから出射される出射光が前記照射面上の所定の集光位置に集光するように、前記所定の集光位置を中心とする円弧上に配置される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光照射装置。
5. 前記光源が、少なくとも１つ以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子より構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光照射装置。
6. 前記光が、紫外線硬化型樹脂に作用する波長を含む光であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。

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