JP2017170616A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】一方向に移動する立体の照射対象物に対して、搬送方向側方側のみならず、前方側及び後方側からも紫外光を照射可能な光照射装置を提供する。
【解決手段】第１の方向に沿って相対的に移動する立体の照射対象物に対して紫外光を照射し、照射対象物の表面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる光照射装置が、基板上に第１の方向に沿って配置され、照射対象物に対して紫外光を照射する複数のＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子の光路中に配置され、各ＬＥＤ素子から出射される紫外光の拡がり角が狭くなるように整形する複数の集光手段と、を備え、集光手段を通過して照射対象物に向う紫外光が、第１の方向と直交する第２の方向を中心として、第１の方向の上流側に第１の角度で傾いた第１の配光ピークと、第１の方向の下流側に第２の角度で傾いた第２の配光ピークとを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、一方向に相対的に移動する立体の照射対象物に対して紫外光を照射する光照射装置であって、特に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源として用い、照射対象物の表面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる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、近年、金属やプラスチックなど、紙以外の乾きにくい材料に印刷する場合にも、乾燥を早め、時間あたりの生産性を上げるために、紫外線硬化型インキが用いられている。このような紫外線硬化型インキの硬化には、一般に、紫外光を照射する紫外光照射装置が用いられる。
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おり、例えば、特許文献１には、搬送ベルトによって搬送されるワークをランプ型照射装置によって照射し、ワーク表面の紫外線硬化型インキを硬化させる構成が記載されている。
また、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、ＬＥＤを光源として利用した紫外光照射装置も開発されている。このような、ＬＥＤを光源として利用した紫外光照射装置は、例えば、特許文献２に記載されており、複数の発光素子（ＬＥＤ）が載置された基板を直線状に複数個並べることによって、ライン状の紫外光を得ている。
特開平８−１７４５６７号公報 特開２０１５−１５３７７１号公報
特許文献１の構成のように、紫外線硬化型インキがワークの上面のみに塗布されているような場合には、ワーク上面に対向するように紫外線照射装置を配置し、一方向から紫外光を照射することにより紫外線硬化型インキを硬化させることができる。しかしながら、ビールやジュースの缶・ペットボトル、シャンプーや化粧品のボトル等、立体的な形状を有するワーク（照射対象物）の場合には、紫外線硬化型インキが塗布された表面の形状に合わせて複数の方向（例えば、搬送方向前方、後方、右方、左方）から紫外光を照射するか、またはワークを回転させながら紫外光を照射する必要がある。
ワークに対して複数の方向から紫外光を照射する構成としては、ワークを囲むように複数の紫外線照射装置を配置する構成が考えられるが、この場合、ワークの搬送方向前方及び後方に紫外線照射装置を配置するとワークを搬送することができなくなる。従って、ワークの搬送方向前方側及び後方側にも紫外光を照射するためには、複数の紫外線照射装置に囲まれた空間内にワークを停止した状態で紫外光を照射することとなるが、ワークを停止すると、生産効率が悪くなるといった問題がある。
また、ワークを回転させながら紫外光を照射する構成の場合、ワークを支持しながら回転させる装置が必要とるため、装置全体が複雑になり、また大型化するといった問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一方向に移動する立体の照射対象物に対して、搬送方向側方側のみならず、前方側及び後方側からも紫外光を照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、第１の方向に沿って相対的に移動する立体の照射対象物に対して紫外光を照射し、該照射対象物の表面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる光照射装置であって、基板上に第１の方向に沿って配置され、照射対象物に対して紫外光を照射する複数のＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子の光路中に配置され、各ＬＥＤ素子から出射される紫外光の拡がり角が狭くなるように整形する複数の集光手段と、を備え、複数の集光手段を通過して照射対象物に向う紫外光が、第１の方向と直交する第２の方向を中心として、第１の方向の上流側に第１の角度で傾いた第１の配光ピークと、第１の方向の下流側に第２の角度で傾いた第２の配光ピークとを有することを特徴とする。
このような構成によれば、照射対象物に照射される紫外光が、第２の方向に対して傾いた第１の配光ピークと第２の配光ピークを有するため、照射対象物に対して、搬送方向側方側のみならず、前方側及び後方側からも紫外光が照射される。
また、複数のＬＥＤ素子と複数の集光手段が、第２の方向に平行な共通の光軸を有し、光軸に対して第１の方向の上流側に傾斜する第１の入射面と、第１の方向の下流側に傾斜する第２の入射面とを備え、複数の集光手段から出射された紫外光を第１の角度及び第２の角度で屈折させて出射する配光制御手段をさらに備えることができる。また、この場合、第１の入射面及び第２の入射面は、第１の方向に沿って交互に形成されていることが望ましい。また、この場合、複数のＬＥＤ素子は、第１の方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、第１の入射面及び第２の入射面は、各ＬＥＤ素子に対応するように、所定の間隔で交互に形成されていることが望ましい。
また、複数のＬＥＤ素子は、第１の方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、第１の入射面及び第２の入射面は、所定の間隔よりも狭い間隔で形成されてもよい。
また、複数のＬＥＤ素子は、第１の方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、第１の入射面及び第２の入射面は、所定の間隔よりも広い間隔で形成されてもよい。
また、配光制御手段が、プリズムであることが望ましい。
各ＬＥＤ素子と各集光手段が、ＬＥＤモジュールを構成し、ＬＥＤモジュールが、第２の方向に対して第１の角度で傾いた光軸を有する第１ＬＥＤモジュールと、第２の方向に対して第２の角度で傾いた光軸を有する第２ＬＥＤモジュールとからなるように構成することができる。
各ＬＥＤ素子と各集光手段が、共通の光軸を有し、第１のＬＥＤモジュール及び第２のＬＥＤモジュールの取付面が、第２の方向に対して傾斜していることが望ましい。
また、各ＬＥＤ素子と各集光手段が、それぞれ異なる光軸を有し、第１のＬＥＤモジュール及び第２のＬＥＤモジュールの取付面が、第２の方向に対して垂直な平面であることが望ましい。
また、集光手段が、各ＬＥＤ素子から出射される紫外光を第１の角度の光と第２の角度の光に分離するように構成することができる。
また、集光手段が、集光レンズ又は集光ミラーであることが望ましい。
以上のように、本発明によれば、一方向に移動する立体の照射対象物に対して、搬送方向側方側のみならず、前方側及び後方側からも紫外光を照射可能な光照射装置が実現される。
本発明の第１の実施形態に係る光照射装置を用いた光照射システムの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置のＸ-Ｙ平面の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる光照射ユニットの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる光照射ユニットから出射される紫外光の様子を説明する側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる封止レンズから出射される紫外光の配光特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光の配光特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置によって照射される照射対象物の様子を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光の配光特性の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光の配光特性の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第８の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。
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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１０Ａ、１０Ｂを用いた光照射システム１の構成を示す斜視図である。図１に示すように、光照射システム１は、照射対象物Ｐの表面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させるシステムであり、照射対象物Ｐを載せて所定の方向（図１の矢印の方向）に移動させる搬送ベルト２０と、搬送ベルト２０を挟んで対向して配置され、照射対象物Ｐに対して二方向からライン状の紫外光を照射する一対の光照射装置１０Ａ、１０Ｂとから構成されている。本実施形態の一対の光照射装置１０Ａと１０Ｂは、配置される位置及び向きが異なるものの、装置構成自体は同一であるため、以下、代表して光照射装置１０Ａについて説明する。なお、以下、本明細書においては、光照射装置１０Ａ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、短手方向（つまり、図１の上下方向）をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸方向と定義して説明する。また、図１に示すように、本実施形態においては、説明の便宜のため、照射対象物Ｐは、前面を搬送方向（Ｘ軸方向）に向けた直方体であるものとして説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１０ＡのＸ−Ｙ平面の断面図である。図２に示すように、光照射装置１０Ａは、ライン状の紫外光を出射する光照射ユニット１００と、プリズム（配光制御手段）２００と、光照射ユニット１００及びプリズム２００を収容するケース３００とから構成されている。
ケース３００は、図２に示すように、前面に開口３１０ａを有するアルミ製のケース本体部３１０と、開口３１０ａに嵌め込まれたガラス製の窓部３２０とから構成されている。
図２に示すように、本実施形態の光照射ユニット１００は、複数のＬＥＤユニット１１０と、水冷ヒートシンクユニット１５０等を備えている。
水冷ヒートシンクユニット１５０は、ＬＥＤユニット１１０の基板１１２の裏面に密着するように配置され、各ＬＥＤユニット１１０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。水冷ヒートシンクユニット１５０は、アルミニウムや銅等の熱伝導性の良好な材料からなり、Ｘ軸方向に延びる薄板状の部材である。水冷ヒートシンクユニット１５０の内部には冷媒が流れる冷媒管（流路）１５２が形成されており、冷媒管１５２のＸ軸方向の一端部から他端部に向かって冷媒（不図示）が流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。
図３は、光照射ユニット１００の平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。また、図４は、ＬＥＤユニット１１０から出射される紫外光の様子を説明する側面図（Ｙ軸方向から見た図）である。なお、説明の便宜のため、図４においては、ＬＥＤユニット１１０とプリズム２００のみを示し、その他の構成は省略している。また、図４において、各矢印は、各ＬＥＤ素子１１４から出射される紫外光の光路の中心を示している。
図３に示すように、本実施形態のＬＥＤユニット１１０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な矩形状の基板１１２と、基板１１２上に配置された複数のＬＥＤ素子１１４と、各ＬＥＤ素子１１４を封止するように光路上に配置された複数の封止レンズ１１６（集光手段）と、を備えており、複数のＬＥＤユニット１１０が水冷ヒートシンクユニット１５０の表面上にＸ軸方向に並べて配置されている。
各ＬＥＤユニット１１０の基板１１２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、図３に示すように、その表面のＹ軸方向略中央には、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を空けて、１２個のＬＥＤ素子１１４がＣＯＢ（Chip On Board）実装されている。基板１１２上には、各ＬＥＤ素子１１４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１１４は、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれ電気的に接続されている。また、基板１１２は、不図示の配線ケーブルによってドライバ回路（不図示）と電気的に接続されており、各ＬＥＤ素子１１４には、アノードパターン及びカソードパターンを介して、ドライバ回路から駆動電流が供給されるようになっている。各ＬＥＤ素子１１４に駆動電流が供給されると、各ＬＥＤ素子１１４からは駆動電流に応じた光量の紫外光（例えば、波長３６５ｎｍ）が出射され、ＬＥＤユニット１１０からはＸ軸方向に平行なライン状の紫外光が出射される。なお、本実施形態においては、複数の（例えば、１０個の）ＬＥＤユニット１１０がＸ軸方向に並べて配置されており、各ＬＥＤユニット１１０から出射されるライン状の紫外光がＸ軸方向に連続するように構成されている。また、本実施形態の各ＬＥＤ素子１１４は、略一様な光量の紫外光を出射するように各ＬＥＤ素子１１４に供給される駆動電流が調整されており、複数のＬＥＤユニット１１０から出射されるライン状の紫外光は、Ｘ軸方向において略均一な光量分布を有している。
ＬＥＤユニット１１０に電力が供給され、各ＬＥＤ素子１１４から紫外光が出射されると、ＬＥＤ素子１１４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が、本実施形態においては、水冷ヒートシンクユニット１５０によって各ＬＥＤユニット１１０が一様に冷却されるため、かかる問題の発生が抑制される。
封止レンズ１１６は、ＬＥＤ素子１１４と共通の光軸を有する樹脂（例えば、シリコーン）製の砲弾型レンズであり、ＬＥＤ素子１１４を封止すると共に、ＬＥＤ素子１１４から出射された紫外光を所定の拡がり角の紫外光に整形するレンズとして機能する部材である。図５は、本実施形態の封止レンズ１１６から出射される紫外光の配光特性を示す図である。図５に示すように、ＬＥＤ素子１１４から出射された紫外光が封止レンズ１１６を通ると、Ｚ軸方向に拡がり角（±１５°）の狭い（つまり、指向性の強い）紫外光に整形される。なお、図４に示すように、本実施形態においては、各封止レンズ１１６から出射される紫外光の光路上に、プリズム２００の入射面２００ａ、２００ｂが配置されており、各封止レンズ１１６から出射される紫外光はプリズム２００を通って出射されるようになっている。
プリズム２００は、窓部３２０と光照射ユニット１００との間に配置され（図２）、各封止レンズ１１６から出射される紫外光をＸ軸方向に所定の角度で屈折させる、ガラス又は樹脂（例えば、シリコーン）製の光学素子である。図４に示すように、本実施形態のプリズム２００は、Ｘ軸方向に延びる薄板状の形状を呈しており、プリズム２００の光照射ユニット１００側（Ｚ軸方向上流側）は鋸歯状になっており、複数の入射面２００ａ、２００ｂが形成されている。また、プリズム２００の窓部３２０側（Ｚ軸方向下流側）には、平面状の出射面２００ｃが形成されている。
図４に示すように、入射面２００ａは、Ｚ軸方向に対して、反時計回りに（つまり、Ｘ軸方向上流側に）所定の傾斜角度（例えば、−３０°）で傾斜しており、入射面２００ｂは、Ｚ軸方向に対して、時計回りに（つまり、Ｘ軸方向下流側に）所定の傾斜角度（例えば、＋３０°）で傾斜しており、各入射面２００ａ及び２００ｂが、各ＬＥＤ素子１１４に対応して、Ｘ軸方向に交互に（順に）形成されている。図４に示すように、封止レンズ１１６から出射された紫外光が入射面２００ａに入射すると、紫外光はプリズム２００によって屈折し、Ｚ軸方向に対して所定の第１の出射角度δ１（例えば、Ｘ軸方向の下流側に＋４０°）で出射される。また、封止レンズ１１６から出射された紫外光が入射面２００ｂに入射すると、紫外光はプリズム２００によって屈折し、Ｚ軸方向に対して所定の第２の出射角度δ２（例えば、Ｘ軸方向の上流側に−４０°）で出射される。このように、本実施形態においては、各封止レンズ１１６から出射される紫外光がプリズム２００を通ることによって、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向に出射される。従って、ＬＥＤユニット１１０全体（つまり、光照射装置１０Ａ）から出射される紫外光の配光特性は、図６に示すように、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２つの配光ピーク（つまり、第１の配光ピークＤ１と第２の配光ピークＤ２）を有するものとなる。
図７は、本発明の効果を説明する図であり、本実施形態の光照射装置１０Ａ及び１０Ｂによって照射される照射対象物Ｐの様子を示している。上述したように、本実施形態の光照射装置１０Ａ及び１０Ｂは、搬送ベルト２０を挟んで互いに対向するように配置され、照射対象物Ｐの側面（Ｚ軸方向に直交する２面）に対して二方向からライン状の紫外光を照射する。ここで、上述したように、光照射装置１０Ａ及び１０Ｂの各ＬＥＤ素子１１４から出射される紫外光は、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向（図７中、実線の矢印及び一点鎖線の矢印で示す２方向）に出射されるため、照射対象物Ｐの間を通り、照射対象物Ｐの側面（Ｚ軸方向に直交する２面）のみならず、照射対象物Ｐの前面（Ｘ軸方向下流側の面）及び後面（Ｘ軸方向上流側の面）も照射される。つまり、本実施形態の構成によれば、光照射装置１０Ａと１０Ｂの配置方向と直交する面（つまり、照射対象物Ｐの側面）のみならず、光照射装置１０Ａと１０Ｂの配置方向と平行な面（つまり、照射対象物Ｐの前面及び後面）までもが一度に照射される。従って、光照射装置１０Ａと１０Ｂの配置方向と平行な面（つまり、照射対象物Ｐの前面及び後面）に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させるための光照射装置を別途設ける必要がない。
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、本実施形態においては、光照射装置１０Ａ及び１０Ｂから出射される紫外光が、図６に示す配光特性を有する（つまり、拡がり角（±１５°）の紫外光が、±４０°の出射角度で出射される）ものとして説明したが、配光特性は、封止レンズ１１６の形状を変更することにより適宜変更可能であり、例えば、図８に示すように、２方向に出射される紫外光がそれぞれ±３０°程度の拡がり角を有し、±４５°の出射角度で出射するように設定することも可能である。
また、本実施形態においては、光照射装置１０Ａ及び１０Ｂから出射される紫外光が、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２つの配光ピーク（つまり、第１の配光ピークＤ１と第２の配光ピークＤ２）を有するものとして説明したが、プリズム２００の入射面２００ａ、２００ｂの傾斜角度を変更したり、さらに入射面２００ａ、２００ｂとは異なる傾斜角度の入射面を追加することにより、例えば、図９に示すようにＺ軸方向（０°の方向）にある程度の強度を有する配光特性とすることも可能である。
また、本実施形態においては、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２（つまり、第１の配光ピークＤ１と第２の配光ピークＤ２）が＋４０°及び−４０°であるものとして説明したが、搬送ベルト２０によって搬送される照射対象物Ｐの配置間隔によっては、隣接する照射対象物Ｐの影になり、照射対象物Ｐの正面及び背面に紫外光が入射しない場合がある。このため、プリズム２００の入射面２００ａ及び２００ｂの傾斜角度を調整し、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２（つまり、第１の配光ピークＤ１と第２の配光ピークＤ２）を、照射対象物Ｐの配置間隔に応じて変更してもよい。また、配光特性は、Ｘ軸方向の下流側及び上流側に傾いた少なくとも２つ配光ピークを有するものであればよく、３つ以上の配光ピークを有するものでもよい。
また、本実施形態においては、各封止レンズ１１６から出射される紫外光をＸ軸方向に所定の角度で屈折させる光学素子としてプリズム２００を用いたが、プリズム２００に代えて回折縞を適用することもできる。
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る光照射装置１１Ａの構成を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１０においては、ＬＥＤユニット１１０とプリズム２０１のみを示し、その他の構成は省略している。
図１０に示すように、本実施形態の光照射装置１１Ａは、プリズム２０１の各入射面２０１ａ及び２０１ｂが、各ＬＥＤ素子１１４の間隔よりも狭いピッチで形成されている点で、第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なる。このように、各入射面２０１ａ及び２０１ｂを、各ＬＥＤ素子１１４の間隔よりも狭いピッチで形成しても、各入射面２０１ａ及び２０１ｂが、それぞれＺ軸方向に対して、所定の傾斜角度（例えば、±３０°）で傾斜している限り、各封止レンズ１１６から出射される紫外光がプリズム２０１を通ることによって、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向に出射される。従って、本実施形態の光照射装置１１Ａから出射される紫外光の配光特性も、第１の実施形態の配光特性のような二つの配光ピークを持つものとなる。
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る光照射装置１２Ａの構成を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１１においては、ＬＥＤユニット１１０とプリズム２０２のみを示し、その他の構成は省略している。
図１１に示すように、本実施形態の光照射装置１２Ａは、プリズム２０２の各入射面２０２ａ及び２０２ｂが、各ＬＥＤ素子１１４の間隔よりも広いピッチで形成されており、各入射面２０２ａ及び２０２ｂに、それぞれ６個のＬＥＤ素子１１４からの紫外光が入射するように構成されている点で、第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なる。このように、各入射面２０２ａ及び２０２ｂを、各ＬＥＤ素子１１４の間隔よりも広いピッチで形成しても、各入射面２０２ａ及び２０２ｂが、それぞれＺ軸方向に対して、所定の傾斜角度（例えば、±３０°）で傾斜している限り、各封止レンズ１１６から出射される紫外光がプリズム２０２を通ることによって、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向に出射される。従って、本実施形態の光照射装置１２Ａから出射される紫外光の配光特性も、第１の実施形態の配光特性のような二つの配光ピークを持つものとなる。
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る光照射装置１３Ａの構成を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１２においては、ＬＥＤユニット１１０Ａのみを示し、その他の構成は省略している。
図１２に示すように、本実施形態の光照射装置１３Ａは、プリズム２００を備えず、ＬＥＤユニット１１０Ａの基板１１２Ａの表面が鋸歯状に形成され、複数の傾斜面１１２Ａａ、１１２Ａｂが形成されている点で第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なる。本実施形態の複数の傾斜面１１２Ａａは、Ｚ軸方向に対して、時計回りに所定の傾斜角度（例えば、＋４０°）で傾斜しており、傾斜面１１２Ａｂは、Ｚ軸方向に対して、反時計回りに所定の傾斜角度（例えば、−４０°）で傾斜しており、各傾斜面１１２Ａａ及び１１２Ａｂが、Ｘ軸方向に交互に（順に）形成されている。そして、各傾斜面１１２Ａａ及び１１２Ａｂには、ＬＥＤ素子１１４と封止レンズ１１６が搭載されている。つまり、本実施形態においては、傾斜面１１２Ａａに搭載されるＬＥＤ素子１１４及び封止レンズ１１６の光軸が第２の出射角度δ２と一致するように傾いており、傾斜面１１２Ａｂに搭載されるＬＥＤ素子１１４及び封止レンズ１１６の光軸が第１の出射角度δ１と一致するように傾いている。従って、このような構成によっても、各封止レンズ１１６から出射される紫外光が各傾斜面１１２Ａａ及び１１２Ａｂに応じた２方向（つまり、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向）に出射される。従って、本実施形態の光照射装置１３Ａから出射される紫外光の配光特性も、第１の実施形態の配光特性のような二つの配光ピークを持つものとなる。
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る光照射装置１４Ａの構成を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１３においては、ＬＥＤユニット１１０Ｂのみを示し、その他の構成は省略している。
図１３に示すように、本実施形態の光照射装置１４Ａは、プリズム２００を備えず、ＬＥＤユニット１１０Ｂの複数のＬＥＤ素子１１４Ｂが、封止レンズ１１６の光軸に対して、Ｘ軸方向上流側及び下流側に（つまり、２方向に）僅かにずれて配置されている点で第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なる。このように、複数のＬＥＤ素子１１４Ｂが、封止レンズ１１６の光軸に対して、Ｘ軸方向上流側及び下流側に（つまり、２方向に）僅かにずれて配置されると、各ＬＥＤ素子１１４Ｂから出射される紫外光が、Ｘ軸方向上流側及び下流側に（つまり、２方向に）僅かに屈折する。つまり、本実施形態の構成によっても、封止レンズ１１６の光軸に対するＬＥＤ素子１１４Ｂのずれ量に応じて、各封止レンズ１１６から出射される紫外光が２方向（つまり、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向）に出射される。従って、本実施形態の光照射装置１４Ａから出射される紫外光の配光特性も、第１の実施形態の配光特性のような二つの配光ピークを持つものとなる。
（第６の実施形態）
図１４は、本発明の第６の実施形態に係る光照射装置１５Ａの構成を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１４においては、ＬＥＤユニット１１０Ｃのみを示し、その他の構成は省略している。
図１４に示すように、本実施形態の光照射装置１５Ａは、プリズム２００を備えず、ＬＥＤユニット１１０Ｃの各封止レンズ１１６Ｃが、２つの砲弾型レンズをＸ軸方向に結合した形状を呈し、２つの光軸を備えている点で第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なる。このように、各封止レンズ１１６Ｃが２つの光軸を備えると、各封止レンズ１１６Ｃの中央部に配置された各ＬＥＤ素子１１４から出射される紫外光は、Ｘ軸方向上流側及び下流側に（つまり、２方向に）分割されて出射される。つまり、本実施形態の構成によっても、封止レンズ１１６Ｃの２つの光軸に対するＬＥＤ素子１１４のずれ量に応じて、各封止レンズ１１６Ｃから２方向（つまり、第１の出射角度δ１及び第２の出射角度δ２に応じた２方向）に紫外光が出射される。従って、本実施形態の光照射装置１５Ａから出射される紫外光の配光特性も、第１の実施形態の配光特性のような二つの配光ピークを持つものとなる。
（第７の実施形態）
図１５は、本発明の第７の実施形態に係る光照射装置１６Ａの構成を示す図である。図１５に示すように、本実施形態の光照射装置１６Ａは、ＬＥＤユニット１１０Ｄが、封止レンズ１１６に代えて、支持部材（不図示）で支持された集光レンズ（例えば、平凸レンズ）１１６Ｄを備える点で第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なっている。なお、説明の便宜のため、図１５においては、ＬＥＤユニット１１０Ｄとプリズム２００のみを示し、その他の構成は省略している。
このように、一般的な集光レンズ１１６Ｄによっても、第１の実施形態の封止レンズ１１６と略等しい配光特性を実現でき（つまり、ＬＥＤ素子１１４から出射される紫外光を拡がり角の狭いものに整形することができ）、集光レンズ１１６Ｄから出射される紫外光は、プリズム２００を通過することにより、第１の実施形態の配光特性のように二つの配光ピークを持つものとなる。
（第８の実施形態）
図１６は、本発明の第８の実施形態に係る光照射装置１７Ａの構成を示す図である。図１６に示すように、本実施形態の光照射装置１７Ａは、ＬＥＤユニット１１０Ｅが、封止レンズ１１６に代えて、支持部材（不図示）で支持された集光ミラー１１６Ｅを備える点で第１の実施形態の光照射装置１０Ａと異なっている。なお、図１６（ａ）は、本実施形態のＬＥＤユニット１１０Ｅとプリズム２００の構成を示す概略図であり、図１６（ｂ）は、本実施形態のＬＥＤユニット１１０Ｅに搭載される集光ミラー１１６Ｅから出射される紫外光の様子を説明する拡大図である。
図１６（ｂ）に示すように、集光ミラー１１６Ｅは、中空略円筒状の部材であり、ＬＥＤ素子１１４と共通の光軸を有するように配置され、ＬＥＤ素子１１４から出射された拡がり角の大きい光（図１６（ｂ）の破線矢印）をＺ軸方向にほぼ平行な光束となるように反射する反射面１１６Ｅａを備えている。このように、集光ミラー１１６Ｅを用いると、集光ミラー１１６Ｅから出射される紫外光は、拡がり角の極めて狭い（指向性の強い）ものに整形されるが、プリズム２００を通過することにより、第１の実施形態の配光特性のように二つの配光ピークを持つものとなる。なお、反射面１１６Ｅａとしては、周知の放物面や楕円面を適用することができる。また、集光ミラー１１６Ｅは、中空状のものに限定されるものではなく、例えば、ガラスや樹脂で形成された中実状のものとすることができる。
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 光照射システム
１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ 光照射装置
２０ 搬送ベルト
１００ 光照射ユニット
１１０、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ ＬＥＤユニット
１１２、１１２Ａ 基板
１１２Ａａ、１１２Ａｂ
１１４、１１４Ｂ ＬＥＤ素子
１１６、１１６Ｃ 封止レンズ
１１６Ｄ 集光レンズ
１１６Ｅ 集光ミラー
１１６Ｅａ 反射面
１５０ 水冷ヒートシンクユニット
１５２ 冷媒管
２００、２０１、２０２ プリズム
２００ａ、２００ｂ、２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ 入射面
２００ｃ 出射面
３００ ケース
３１０ ケース本体部
３１０ａ 開口
３２０ 窓部
特開平８−１７４５６７号公報 特開２０１５−１５３７７１号公報
１ 光照射システム
１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ 光照射装置
２０ 搬送ベルト
１００ 光照射ユニット
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ ＬＥＤユニット
１１２、１１２Ａ 基板
１１２Ａａ、１１２Ａｂ 傾斜面
１１４、１１４Ｂ ＬＥＤ素子
１１６、１１６Ｃ 封止レンズ
１１６Ｄ 集光レンズ
１１６Ｅ 集光ミラー
１１６Ｅａ 反射面
１５０ 水冷ヒートシンクユニット
１５２ 冷媒管
２００、２０１、２０２ プリズム
２００ａ、２００ｂ、２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ 入射面
２００ｃ 出射面
３００ ケース
３１０ ケース本体部
３１０ａ 開口
３２０ 窓部
本発明の第１の実施形態に係る光照射装置を用いた光照射システムの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置のＹ−Ｚ平面の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる光照射ユニットの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる光照射ユニットから出射される紫外光の様子を説明する側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる封止レンズから出射される紫外光の配光特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光の配光特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置によって照射される照射対象物の様子を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光の配光特性の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置から出射される紫外光の配光特性の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 本発明の第８の実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光照射装置１０ＡのＹ−Ｚ平面の断面図である。図２に示すように、光照射装置１０Ａは、ライン状の紫外光を出射する光照射ユニット１００と、プリズム（配光制御手段）２００と、光照射ユニット１００及びプリズム２００を収容するケース３００とから構成されている。

Claims (12)

  1. 第１の方向に沿って相対的に移動する立体の照射対象物に対して紫外光を照射し、該照射対象物の表面に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させる光照射装置であって、
    基板上に前記第１の方向に沿って配置され、前記照射対象物に対して前記紫外光を照射する複数のＬＥＤ素子と、
    前記各ＬＥＤ素子の光路中に配置され、前記各ＬＥＤ素子から出射される前記紫外光の拡がり角が狭くなるように整形する複数の集光手段と、
    を備え、
    前記集光手段を通過して前記照射対象物に向う前記紫外光が、前記第１の方向と直交する第２の方向を中心として、前記第１の方向の上流側に第１の角度で傾いた第１の配光ピークと、前記第１の方向の下流側に第２の角度で傾いた第２の配光ピークとを有する
    ことを特徴とする光照射装置。
  2. 前記複数のＬＥＤ素子と前記複数の集光手段が、前記第２の方向に平行な共通の光軸を有し、
    前記光軸に対して前記第１の方向の上流側に傾斜する第１の入射面と、前記第１の方向の下流側に傾斜する第２の入射面とを備え、前記複数の集光手段から出射された前記紫外光を前記第１の角度及び前記第２の角度で屈折させて出射する配光制御手段をさらに備え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１の入射面及び前記第２の入射面は、前記第１の方向に沿って交互に形成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. 前記複数のＬＥＤ素子は、前記第１の方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、
    前記第１の入射面及び前記第２の入射面は、前記各ＬＥＤ素子に対応するように、前記所定の間隔で交互に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
  5. 前記複数のＬＥＤ素子は、前記第１の方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、
    前記第１の入射面及び前記第２の入射面は、前記所定の間隔よりも狭い間隔で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
  6. 前記複数のＬＥＤ素子は、前記第１の方向に沿って所定の間隔をおいて配置され、
    前記第１の入射面及び前記第２の入射面は、前記所定の間隔よりも広い間隔で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
  7. 前記配光制御手段が、プリズムであることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。
  8. 前記各ＬＥＤ素子と前記各集光手段が、ＬＥＤモジュールを構成し、
    前記ＬＥＤモジュールが、前記第２の方向に対して前記第１の角度で傾いた光軸を有する第１のＬＥＤモジュールと、前記第２の方向に対して前記第２の角度で傾いた光軸を有する第２のＬＥＤモジュールとからなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
  9. 前記各ＬＥＤ素子と前記各集光手段が、共通の光軸を有し、
    前記第１のＬＥＤモジュール及び前記第２のＬＥＤモジュールの取付面が、前記第２の方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
  10. 前記各ＬＥＤ素子と前記各集光手段が、それぞれ異なる光軸を有し、
    前記第１のＬＥＤモジュール及び前記第２のＬＥＤモジュールの取付面が、前記第２の方向に対して垂直な平面であることを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
  11. 前記集光手段が、前記各ＬＥＤ素子から出射される前記紫外光を前記第１の角度の光と前記第２の角度の光に分離することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
  12. 前記集光手段が、集光レンズ又は集光ミラーであることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光照射装置。
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