JP2020102558A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＬＥＤを均一に冷却することが可能な構成を有する、小型の光照射装置を提供すること。【解決手段】ライン状の光を照射する光照射装置が、基板の表面に第１方向に沿って並べて配置された複数の光源を有する光源部と、第１方向に沿って形成された複数の放熱フィンを有し基板の裏面側に熱的に結合された放熱部と、放熱部を収容すると共に、放熱フィンを冷却する冷却風が流れる風洞を形成する筐体と、風洞内に第１方向に流れる冷却風を生成する第１の冷却ファンと、を備え、筐体の第２方向に対向する側面の少なくとも一方は、冷却風が複数の放熱フィン間を通って外部に排気される、又は外部から複数の放熱フィン間を通って吸気されるように形成された通気口を有し、風洞は、冷却風によって正圧又は負圧状態となる圧力室として機能する。【選択図】図４

Description

この発明は、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備え、ライン状の光を照射する光照射装置に関し、特に、ＬＥＤから発せられる熱を放出する放熱部材を備えた光照射装置に関する。

従来、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の容器を印刷するためのインキとして、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。そして、このような紫外線硬化型インキの硬化には、一般に、紫外光を照射する光照射装置が用いられる。

例えば、特許文献１には、インクジェットヘッドを用いて、缶体（照射対象物）の外周面に画像を形成する画像形成装置が記載されている。この装置は、缶体の内部に挿入され、缶体を支持する支持筒（マンドレル）、支持筒が支持している缶体の外周面に対して紫外線硬化型インクを吐出するインクジェットヘッド、ＵＶＬＥＤランプ（光照射装置）等を備えている。そして、缶体を回転させながら紫外線硬化型インクを吐出させ、缶体の外周面に画像を形成し、該缶体の外周面にＵＶＬＥＤランプからの紫外光を照射することによって、缶体の外周面に付着した紫外線硬化型インクを硬化させている。

また、特許文献２には、印刷媒体を搬送する搬送ユニットと、搬送方向に並び、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック、オレンジ、グリーンのカラーインクをそれぞれ吐出する６つのヘッドと、各ヘッド間の搬送方向下流側に配置され、各ヘッドから印刷媒体上に吐出されたドットインクを仮硬化（ピニング）させる６つの仮硬化用照射部（光照射装置）と、ドットインクを本硬化させて印刷媒体に定着させる本硬化用照射部とを備えた印刷装置が記載されている。そして、仮硬化用照射部には、印刷装置自体の軽量化、及びコンパクト化の要請から、光源としてＬＥＤが用いられており、印刷媒体の幅方向に沿って複数のＬＥＤが並んで配置されている。

特開２０１６−０１３５４８号公報 特開２０１３−２５２７２０号公報

特許文献１、２に記載の光照射装置のように、光源としてＬＥＤを用いる場合、投入した電力の大半が熱となることから、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発生する。また、ＬＥＤの発熱によって、光照射装置自身（つまり、筐体）も熱くなるため、光照射装置の周辺の部品を近接して配置することができず、装置全体が大型化してしまうといった問題もある。

かかる問題は、特許文献２の光照射装置のように、複数のＬＥＤが搭載された装置の場合、熱源となるＬＥＤが増えることから、さらに深刻なものとなる。また、特許文献１、２の光照射装置のように、光源としてＵＶＬＥＤを用いる場合にも、ＬＥＤ自身の発熱量が大きくなるため、同様に深刻なものとなる。このため、ＬＥＤを光源として用いる光照射装置においては、一般に、ヒートシンク等の放熱部材を用い、ＬＥＤの発熱を抑える構成を採っている。

このように、ＬＥＤの発熱を抑えるためには、ヒートシンク等の放熱部材を用いるのが効果的である。しかしながら、特許文献２の光照射装置のように、複数のＬＥＤが並んで配置される構成においては、各ＬＥＤを均一に冷却しないと（つまり、温度を略均一にしないと）、各ＬＥＤ間の温度差によって光量にばらつきが生じ、照射対象物上の紫外線硬化型インクの硬化にもばらつきが発生することとなる。本明細書において温度が略均一である状態とは、本発明の光照射装置の実使用上の問題が生じない程度の温度差が存在する状態をいい、例えば温度差が１０℃以下である状態をいう。

本発明は、上記の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、筐体の発熱を抑えつつも、複数のＬＥＤを均一に冷却することが可能な構成を有する、小型の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、第１方向に延びる基板と、基板の表面に第１方向に沿って並べて配置された複数の光源と、を有する光源部と、第１方向に沿って所定の間隔をおいて立設された複数の放熱フィンを有し、基板の裏面側に熱的に結合された放熱部と、放熱部を収容すると共に、放熱フィンを冷却する冷却風が流れる風洞を形成する筐体と、風洞内に、第１方向に流れる冷却風を生成する第１の冷却ファンと、を備え、筐体の第２方向に対向する側面の少なくとも一方は、冷却風が複数の放熱フィン間を通って外部に排気される、又は外部から複数の放熱フィン間を通って吸気されるように形成された通気口を有し、風洞は、冷却風によって正圧又は負圧状態となる圧力室として機能することを特徴とする。

このような構成によれば、各放熱フィンの間を通って流れる空気の量が略等しくなるため、放熱部が均一に冷却される。従って、複数の光源の温度も略等しくなり、光量のばらつきが抑制される。

また、筐体の第２方向に対向する側面の少なくとも一方は、複数の放熱フィンに当接していることが望ましい。

また、通気口は、複数の放熱フィンの基端部が外部に露出するように形成されていることが望ましい。

また、風洞の第２方向の断面積と通気口の開口面積の比が、１：０．７〜１：１．４に設定されていることが望ましい。また、この場合、通気口の第２方向の長さをＬ１、各放熱フィンの第２方向の長さをｈとしたときに、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
０．１・ｈ≦Ｌ１≦０．５・ｈ ・・・（１）

また、筐体は、風洞と、複数の放熱フィンが配置される領域とを仕切る仕切板を有し、仕切板は、風洞と複数の放熱フィンが配置される領域とを連通するように形成された連通口を有し、風洞の第２方向の断面積と連通口の開口面積の比が、１：０．７〜１：１．４に設定されていることが望ましい。また、この場合、通気口の開口面積が、連通口の開口面積よりも大きいことが望ましい。

また、冷却ファンが、筐体の第１方向の一端面に設けられていることが望ましい。また、この場合、筐体の第１方向の他端面に設けられ、第１方向と相反する方向に流れる冷却風を生成する第２の冷却ファンを備えることができる。

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、筐体の発熱を抑えつつも、複数のＬＥＤを均一に冷却することが可能な小型の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の外観図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる光源ユニットと放熱部材の構成を説明する概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る光照射装置に備わる放熱部材と筐体内に発生する気流との関係を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する図である。 本発明の第３の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係る光照射装置の内部構成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。

（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１の外観図であり、図１（ａ）は、光照射装置１の正面図である。また、図１（ｂ）は、光照射装置１の上面図であり、図１（ｃ）は、光照射装置１の底面図であり、図１（ｄ）は、光照射装置１の右側面図である。本実施形態の光照射装置１は、印刷装置等に搭載されて、紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂を硬化させる光源装置であり、例えば、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。なお、本明細書においては、図１の座標に示すように、後述するＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２１０が紫外光を出射する方向をＺ軸方向、ＬＥＤ素子２１０の配列方向をＸ軸方向、ならびにＺ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向と定義して説明する。

図１に示すように、本実施形態の光照射装置１は、内部に光源ユニット２００や放熱部材４００等を収容するＸ軸方向に長い箱形の筐体１００を備えている。筐体１００は、正面に紫外光が出射されるガラス製の窓部１０５を備えている。また、筐体１００のＹ軸方向に対向する側面（つまり、上面及び底面）には、筐体１００内の空気を排気する通気口１０１が形成され、右側面には、筐体１００内に空気を供給する冷却ファン１０３が配置されている。また、筐体１００の背面には、光照射装置１に電源を供給するためのコネクタ（不図示）が設けられており、コネクタ（不図示）と電源装置（不図示）とが電気的に接続され、光照射装置１に電源が供給されるようになっている。

図２は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の内部構成を説明する図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面の端面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図２においては、図面を見易くするために、光照射装置１の内部の配線ケーブル等、一部構成を省略して示している。

図２に示すように、本実施形態の光照射装置１は、Ｘ軸方向に並べて配置された４つの光源ユニット２００と、Ｘ軸方向に並べて配置された４つの放熱部材４００と、ＬＥＤ駆動回路（図２において不図示）等を筐体１００内部に備えている。なお、各光源ユニット２００、各放熱部材４００は、それぞれ全く同一の構成となっている。なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形態においては、光源ユニット２００と放熱部材４００は、筐体１００内において、Ｘ軸方向と相反する方向側に寄せて配置されている。

図３は、本実施形態の光源ユニット２００と放熱部材４００の構成を説明する概略図であり、図３（ａ）は、Ｚ軸方向から見た正面図であり、図３（ｂ）はＹ軸方向から見た平面図である。図３に示すように、光源ユニット２００は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な矩形板状の基板２０５と、同じ特性を有する複数（例えば、１０個）のＬＥＤ素子２１０とを備えており、放熱部材４００の放熱板４１０の一端面（Ｚ軸方向の端面）上に固定されている。

複数のＬＥＤ素子２１０は、Ｚ軸方向に光軸が揃えられた状態で、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて基板２０５の表面に一列に配置され、基板２０５と電気的に接続されている。また、基板２０５は、ＬＥＤ駆動回路（不図示）から延びる配線ケーブル（不図示）によって互いに電気的に接続されており、各ＬＥＤ素子２１０には、ＬＥＤ駆動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２１０に駆動電流が供給されると、各ＬＥＤ素子２１０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、光源ユニット２００からはＸ軸方向に延び、かつ、Ｘ軸方向と直行するＹ軸方向に所定の線幅を有するライン状の紫外光が出射される。図３に示すように、本実施形態においては、４つの光源ユニット２００がＸ軸方向に並べて配置されており、各光源ユニット２００から出射されたライン状の紫外光は、Ｘ軸方向に連続するようになっている。

放熱部材４００は、光源ユニット２００から発せられた熱を放熱する部材である。本実施形態の放熱部材４００は、矩形板状の金属製（例えば、銅、アルミニウム）の放熱板４１０と、放熱板４１０の他端面（光源ユニット２００が載置される面とは反対側の面）にロウ付けされた複数の放熱フィン４２０とで構成されている（図２（ａ）、図３（ｂ））。放熱フィン４２０は、放熱板４１０からＺ軸方向と相反する方向に突出するように立設し、放熱板４１０に伝わった熱を空気中に放熱する、矩形板状の金属（例えば、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属やこれらを含む合金等）の部材である。なお、詳細は後述するが、本実施形態においては、冷却ファン１０３によって筐体１００内に外部から空気が取り込まれ、取り込まれた空気が冷却風として各放熱フィン４２０の表面を流れ、放熱フィン４２０によって加熱された空気が、通気口１０１を通って速やかに排気されるようになっている。

なお、図２（ａ）に示すように、本実施形態の光源ユニット２００と放熱部材４００は、筐体１００内において、前側に（Ｚ軸方向側に）配置されて固定されるようになっている。そして、光源ユニット２００と放熱部材４００が筐体１００内に固定されたとき、各ＬＥＤ素子２１０が窓部１０５と対向する位置に配置され、各放熱フィン４２０が筐体１００のＹ軸方向に対向する側面（つまり、上面及び底面）に当接し、各放熱フィン４２０の基端部が通気口１０１から外部に露出するようになっている。また、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、放熱部材４００の後側（Ｚ軸方向と相反する方向）には、放熱フィン４２０を冷却するための冷却風が流れる風洞αが形成されている。

本実施形態の各ＬＥＤ素子２１０は、略一様な光量の紫外光を出射するように各ＬＥＤ素子２１０に供給される駆動電流が調整されており、光源ユニット２００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。

各ＬＥＤ素子２１０に駆動電流が流れ、各ＬＥＤ素子２１０から紫外光が出射されると、ＬＥＤ素子２１０の自己発熱により温度が上昇するが、各ＬＥＤ素子２１０で発生した熱は、基板２０５及び放熱板４１０を介して、放熱フィン４２０に速やかに伝導（移動）し、各放熱フィン４２０から周辺の空気中に放熱される。そして、放熱フィン４２０によって加熱された空気は、各放熱フィン４２０の表面を流れる冷却風によって通気口１０１を通って速やかに排気されるようになっている。

ここで、本実施形態の構成においては、４つの光源ユニット２００と放熱部材４００がＸ軸方向に並べて配置されているところ、各光源ユニット２００のＬＥＤ素子２１０の温度が異なると、光量にばらつきが生じてしまうため、光量を均一にするためには、冷却ファン１０３からの距離が異なる４つの放熱部材４００を均一に冷却しなければならないという課題があった。そこで、かかる課題を解決するため、本実施形態においては、放熱部材４００が配置される風洞αが一種の圧力室として機能し、放熱部材４００が配置される領域の空気の圧力が略一定となるように構成した。そして、これによって各放熱フィン４２０間を流れる空気の量を略等しくし、４つの放熱部材４００の均一な冷却を可能にしている。

以下、本発明の特徴部分である、放熱部材４００の冷却作用について説明する。図４は、放熱部材４００と筐体１００内に発生する気流との関係を説明する模式図である。なお、図４（ａ）は、図２（ａ）に気流の向きを示す矢印を追加した図であり、図４（ｂ）は、図２（ｂ）に気流の向きを示す矢印を追加した図である。

図４（ｂ）に示すように、本実施形態の光照射装置１は、筐体１００の右側面に冷却ファン１０３を備え、筐体１００の上面及び底面には、通気口１０１が形成されている。従って、冷却ファン１０３が回ると、筐体１００の外側の空気が冷却ファン１０３から取り込まれて、筐体１００内は正圧となるため、通気口１０１からは筐体１００の内部の空気が排気される。より具体的には、筐体１００内には、図４（ｂ）中、実線の矢印で示す気流が発生し、冷却ファン１０３から筐体１００内に取り込まれた空気は、風洞α内をＸ軸方向と相反する方向に流れるが、筐体１００の左側面（図４（ｂ）において左側の端面）は開口していないので、風洞αが正圧状態となる。また、風洞αの空気は、各放熱フィン４２０間に流入しようとするが、気流の向きが９０度曲がることとなるため、風洞α内の空気圧は高められると共に、風速は小さくなる。このため、風洞αから各放熱フィン４２０間に流入する空気の量は、略均一となり、各放熱部材４００の放熱フィン４２０の表面にはそれぞれ、略均一な量の空気が流れて、通気口１０１から排出される。このため、各放熱部材４００が略均一に冷却されることとなる。

このように、本実施形態においては、冷却ファン１０３によって生成される冷却風の向き（Ｘ軸方向と相反する方向）と放熱フィン４２０の延設方向（Ｚ軸方向と相反する方向）とが９０度異なり、また放熱フィン４２０の延設方向と通気口１０１の配置方向（Ｙ軸方向）とが９０度異なり、風洞αが一種の圧力室として機能するようになっている。そして、放熱フィン４２０が配置される領域の空気の圧力が略一定となるように、風洞αのＹＺ平面における断面積、及び通気口１０１の開口面積が設定されている。具体的には、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する通気口１０１の開口面積の比は、１：０．７〜１：１．４に設定されている。なお、本明細書においては、通気口１０１から露出する放熱フィン４２０の隙間（開口）の面積の総和（つまり、放熱フィン４２０の厚みを考慮した実質的な開口面積）を、「通気口１０１の開口面積」と表現している。また、風洞α内の圧力を高めるためには、通気口１０１のＺ軸方向の長さを、放熱フィン４２０のＺ軸方向の長さに対して小さく設定する（つまり、通気口１０１の開口面積を小さくする）のが好ましいが、通気口１０１を小さくし過ぎると、冷却風の流れが悪くなり、放熱フィン４２０の温度が上昇するため、本実施形態においては、通気口１０１のＺ軸方向の長さをＬ１、放熱フィン４２０のＺ軸方向の長さをｈとしたときに、以下の条件式（１）を満たすように構成している（図２（ａ））。
０．１・ｈ≦Ｌ１≦０．５・ｈ ・・・（１）

表１は、風洞αのＹＺ平面における断面積と通気口１０１の開口面積の関係について、放熱部材４００の温度の観点から、シミュレーションした結果を説明する表である。

表１は、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する通気口１０１の開口面積の比を、実施例１〜実施例５および比較例１、２のように変更しながら、シミュレーションしたものである。なお、表１において、「最大温度（℃）」は、４つの放熱部材４００の温度の最大値を示し、「平均温度（℃）」は、４つの放熱部材４００の温度の平均値を示し、「最小温度（℃）」は、４つの放熱部材４００の温度の最小値を示し、「温度差（℃）」は、最大温度（℃）と最小温度（℃）の差を示している。また、実施例１、３、５、比較例１、２においては、筐体１００のＹ軸方向に対向する側面（つまり、上面及び底面）に通気口１０１が形成されるものとし、実施例２、４においては、筐体１００のＹ軸方向に対向する側面のいずれか一方（つまり、上面又は底面）に通気口１０１が形成されるものとし、発熱量は２５０Ｗとしてシミュレーションを行った。

その結果、表１に示すように、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する通気口１０１の開口面積の比を、１：０．７〜１：１．４に設定し、かつ上記の条件式（１）を満たすように構成すると、放熱部材４００の温度差が、１０℃以内になる（つまり、実使用上の問題が生じ得ないように、複数のＬＥＤ素子２１０を冷却することができる）ことが分かった。

なお、本実施形態においては、各放熱フィン４２０は筐体１００のＹ軸方向に対向する側面（つまり、上面及び底面）に当接するように設計されており、図４（ａ）に示されるように、Ｙ軸方向において筐体１００とフィン４２０の間に隙間がなくなっている。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示されているように、フィン４２０の先端部側（Ｚ軸方向と相反する方向の端部側）からのフィン４２０間への空気の流入を効果的に実現する事ができる。

なお、上述したように、本実施形態においては、放熱部材４００に伝導された光源ユニット２００からの熱が、筐体１００内を通って供給される冷却風によって冷却されるため、筐体１００自体は熱くならない。従って、光照射装置１の周辺に他の部品を近接して配置することができるため、光照射装置１が組み込まれる装置全体を小型化することが可能となる。

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、本実施形態の光照射装置１は、紫外光を照射する装置としたが、このような構成に限定されるものではなく、他の波長域の照射光（例えば白色光などの可視光、赤外光等）を照射する装置にも本発明を適用することができる。

また、本実施形態においては、各放熱フィン４２０と筐体１００とは当接するものとしたが、放熱フィン４２０の先端部側（Ｚ軸方向と相反する方向の端部側）から放熱フィン４２０間へ確実に空気が流入すればよい。例えば、Ｙ軸方向における筐体１００と放熱フィン４２０との間の隙間をＡとし、放熱フィン４２０のＸ軸方向の間隔をＢとしたときに、Ａ＜Ｂとなるように設定すればよく、好ましくはＡ：Ｂ＝０．５：１．０であり、より好ましくは、０．１：１．０である。

また、本実施形態においては、各放熱フィン４２０の基端部が通気口１０１から外部に露出するものとしたが、各放熱フィン４２０が確実に冷却されれば、放熱フィン４２０のどの部分が外部に露出してもよい。

また、本実施形態においては、冷却ファン１０３が吸気ファンであり、筐体１００内が正圧となり、通気口１０１からは筐体１００の内部の空気が排気されるとしたが、このような構成に限定されるものではなく、冷却ファン１０３が排気ファンであってもよい。この場合、通気口１０１から外部の空気が取り込まれ、筐体１００内が負圧となるが、各放熱フィン４２０間に流入する空気の量は、略均一となり、各放熱部材４００が略均一に冷却される。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る光照射装置２の内部構成を説明する断面図である。図５に示すように、本実施形態の光照射装置２は、筐体１００の内部に、風洞αと放熱フィン４２０が配置される空間βとを仕切る、仕切板１５０を備えている点で、第１の実施形態の光照射装置１と異なる。そして、仕切板１５０には、風洞αと空間βとを連通する複数の連通口１５１が形成されており、図５において矢印で示すように、各放熱フィン４２０間に流入する冷却風が、風洞αから連通口１５１を通って供給されるようになっている。

具体的には、冷却ファン１０３が回り、筐体１００の外側の空気が冷却ファン１０３から取り込まれると、筐体１００内に取り込まれた空気は、風洞α内をＸ軸方向と相反する方向に流れるが、筐体１００の左側面（図５（ｂ）において左側の端面）は開口していないので、風洞αが正圧状態となる。風洞αの空気は、連通口１５１を通って各放熱フィン４２０間に流入しようとするが、気流の向きが９０度曲がることとなるため、風洞α内の空気圧は高められると共に、風速は小さくなる。このため、風洞αから連通口１５１（つまり、各放熱フィン４２０間）に流入する空気の量は、略均一となり、各放熱部材４００の放熱フィン４２０の表面にはそれぞれ、略均一な量の空気が流れて、通気口１０１から排出される。このため、各放熱部材４００が略均一に冷却されることとなる。

このように、本実施形態においては、冷却ファン１０３によって生成される冷却風の向き（Ｘ軸方向と相反する方向）と連通口１５１の開口方向（Ｚ軸方向）とが９０度異なり、また放熱フィン４２０の延設方向（Ｚ軸方向と相反する方向）と通気口１０１の配置方向（Ｙ軸方向）とが９０度異なり、風洞αが一種の圧力室として機能するようになっている。そして、連通口１５１が配置される領域の空気の圧力が略一定となるように、風洞αのＹＺ平面における断面積、及び連通口１５１の開口面積が設定されている。具体的には、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する連通口１５１の開口面積の比は、１：０．７〜１：１．４に設定されており、通気口１０１の開口面積をＳ１、連通口１５１の開口面積をＳ２としたときに、以下の条件式（２）を満たすように構成している。
Ｓ１≦Ｓ２ ・・・ （２）
なお、本明細書においては、連通口１５１から露出する放熱フィン４２０の隙間（開口）の面積の総和（つまり、放熱フィン４２０の厚みを考慮した実質的な開口面積）を、「連通口１５１の開口面積」と表現している。

表２は、風洞αのＹＺ平面における断面積と連通口１５１の開口面積の関係について、放熱部材４００の温度の観点から、シミュレーションした結果を説明する表である。

表２は、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する連通口１５１の開口面積の比を、実施例６〜実施例９のように変更しながらシミュレーションしたものである。なお、表２において、「最大温度（℃）」は、４つの放熱部材４００の温度の最大値を示し、「平均温度（℃）」は、４つの放熱部材４００の温度の平均値を示し、「最小温度（℃）」は、４つの放熱部材４００の温度の最小値を示し、「温度差（℃）」は、最大温度（℃）と最小温度（℃）の差を示している。また、実施例６〜９においては、筐体１００のＹ軸方向に対向する側面（つまり、上面及び底面）に通気口１０１が形成されるものとし、発熱量は２５０Ｗとしてシミュレーションを行った。

シミュレーションの結果、表２に示すように、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する連通口１５１の開口面積の比を、１：０．７〜１：１．４に設定し、かつ上記の条件式（２）を満たすように構成すると、放熱部材４００の温度差が、１０℃以内になる（つまり、実使用上の問題が生じ得ないように、複数のＬＥＤ素子２１０を冷却することができる）ことが分かった。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る光照射装置３の内部構成を説明する断面図である。図６に示すように、本実施形態の光照射装置３は、冷却ファン１０３に加えて、筐体１００の左側面に冷却ファン１０４を備えている点で、第１の実施形態の光照射装置１と異なる。そして、図５において矢印で示すように、風洞αには、冷却ファン１０３によって生成されるＸ軸方向と相反する方向の冷却風と、冷却ファン１０４によって生成されるＸ軸方向の冷却風が流れるように構成されている。なお、本実施形態においては、冷却ファン１０３と冷却ファン１０４は同一のものである。

冷却ファン１０３、１０４が回り、筐体１００の外側の空気が冷却ファン１０３、１０４から取り込まれると、Ｘ軸方向と相反する方向の冷却風と、Ｘ軸方向の冷却風が風洞α内を流れるが、筐体１００の略中央部で両者が衝突して、風洞αが正圧状態となる。風洞αの空気は、各放熱フィン４２０間に流入しようとするが、気流の向きが９０度曲がることとなるため、風洞α内の空気圧は高められると共に、風速は小さくなる。このため、風洞αから各放熱フィン４２０間に流入する空気の量は、略均一となり、各放熱部材４００の放熱フィン４２０の表面にはそれぞれ、略均一な量の空気が流れて、通気口１０１から排出される。このため、各放熱部材４００が略均一に冷却されることとなる。

このように、本実施形態においては、冷却ファン１０３によって生成される冷却風の向き（Ｘ軸方向と相反する方向）及び冷却ファン１０４によって生成される冷却風の向き（Ｘ軸方向）と放熱フィン４２０の延設方向（Ｚ軸方向と相反する方向）とが９０度異なり、また放熱フィン４２０の延設方向と通気口１０１の配置方向（Ｙ軸方向）とが９０度異なり、風洞αが一種の圧力室として機能するようになっている。そして、放熱フィン４２０が配置される領域の空気の圧力が略一定となるように、風洞αのＹＺ平面における断面積、及び通気口１０１の開口面積が設定されている。具体的には、第１の実施形態と同様、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する通気口１０１の開口面積の比は、１：０．７〜１：１．４に設定されており、通気口１０１のＺ軸方向の長さをＬ１、放熱フィン４２０のＺ軸方向の長さをｈとしたときに、上記条件式（１）を満たすように構成している。

表３は、風洞αのＹＺ平面における断面積と通気口１０１の開口面積の関係について、放熱部材４００の温度の観点から、シミュレーションした結果を説明する表である。

表３に示すように、シミュレーションの結果、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する通気口１０１の開口面積の比を、１：０．７〜１：１．４に設定し、かつ上記の条件式（１）を満たすように構成すると、放熱部材４００の温度差が、１０℃以内になる（つまり、実使用上の問題が生じ得ないように、複数のＬＥＤ素子２１０を冷却することができる）ことが分かった。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る光照射装置４の内部構成を説明する断面図である。図７に示すように、本実施形態の光照射装置４は、第３の実施形態と同様、冷却ファン１０３に加えて、筐体１００の左側面に冷却ファン１０４を備えている点で、第２の実施形態の光照射装置２と異なる。そして、図７において矢印で示すように、風洞αには、冷却ファン１０３によって生成されるＸ軸方向と相反する方向の冷却風と、冷却ファン１０４によって生成されるＸ軸方向の冷却風が流れるように構成されている。なお、本実施形態においても、冷却ファン１０３と冷却ファン１０４は同一のものである。

冷却ファン１０３、１０４が回り、筐体１００の外側の空気が冷却ファン１０３、１０４から取り込まれると、Ｘ軸方向と相反する方向の冷却風と、Ｘ軸方向の冷却風が風洞α内を流れるが、筐体１００の略中央部で両者が衝突して、風洞αが正圧状態となる。風洞αの空気は、連通口１５１を通って各放熱フィン４２０間に流入しようとするが、気流の向きが９０度曲がることとなるため、風洞α内の空気圧は高められると共に、風速は小さくなる。このため、風洞αから連通口１５１（つまり、各放熱フィン４２０間）に流入する空気の量は、略均一となり、各放熱部材４００の放熱フィン４２０の表面にはそれぞれ、略均一な量の空気が流れて、通気口１０１から排出される。このため、各放熱部材４００が略均一に冷却されることとなる。

このように、本実施形態においては、冷却ファン１０３によって生成される冷却風の向き（Ｘ軸方向と相反する方向）及び冷却ファン１０４によって生成される冷却風の向き（Ｘ軸方向）と連通口１５１の開口方向（Ｚ軸方向）とが９０度異なり、また放熱フィン４２０の延設方向と通気口１０１の配置方向（Ｙ軸方向）とが９０度異なり、風洞αが一種の圧力室として機能するようになっている。そして、連通口１５１が配置される領域の空気の圧力が略一定となるように、風洞αのＹＺ平面における断面積、及び通気口１０１の開口面積が設定されている。具体的には、第２の実施形態と同様、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する連通口１５１の開口面積の比は、１：０．７〜１：１．４に設定されており、通気口１０１の開口面積をＳ１、連通口１５１の開口面積をＳ２としたときに、上記の条件式（２）を満たすように構成している。

表４は、風洞αのＹＺ平面における断面積と連通口１５１の開口面積の関係について、放熱部材４００の温度の観点から、シミュレーションした結果を説明する表である。

表４に示すように、シミュレーションの結果、風洞αのＹＺ平面における断面積に対する連通口１５１の開口面積の比を、１：０．７〜１：１．４に設定し、かつ上記の条件式（２）を満たすように構成すると、放熱部材４００の温度差が、１０℃以内になる（つまり、実使用上の問題が生じ得ないように、複数のＬＥＤ素子２１０を冷却することができる）ことが分かった。

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、２、３、４ 光照射装置
１００ 筐体
１０１ 通気口
１０３、１０４ 冷却ファン
１０５ 窓部
１５０ 仕切板
１５１ 連通口
２００ 光源ユニット
２０５ 基板
２１０ ＬＥＤ素子
４００ 放熱部材
４１０ 放熱板
４２０ 放熱フィン

Claims (10)

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、
   前記第１方向に延びる基板と、前記基板の表面に前記第１方向に沿って並べて配置された複数の光源と、を有する光源部と、
   前記第１方向に沿って所定の間隔をおいて立設された複数の放熱フィンを有し、前記基板の裏面側に熱的に結合された放熱部と、
   前記放熱部を収容すると共に、前記放熱フィンを冷却する冷却風が流れる風洞を形成する筐体と、
   前記風洞内に、前記第１方向に流れる前記冷却風を生成する第１の冷却ファンと、
   を備え、
   前記筐体の前記第２方向に対向する側面の少なくとも一方は、前記冷却風が前記複数の放熱フィン間を通って外部に排気される、又は外部から前記複数の放熱フィン間を通って吸気されるように形成された通気口を有し、
   前記風洞は、正圧又は負圧状態となる圧力室として機能する
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 前記筐体の前記第２方向に対向する側面の少なくとも一方は、前記複数の放熱フィンに当接している、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記通気口は、前記複数の放熱フィンの基端部が外部に露出するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記風洞の前記第２方向の断面積と前記通気口の開口面積の比が、１：０．７〜１：１．４に設定されてい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. 前記通気口の前記第２方向の長さをＬ１、前記各放熱フィンの前記第２方向の長さをｈとしたときに、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
   ０．１・ｈ≦Ｌ１≦０．５・ｈ ・・・（１）
6. 前記筐体は、前記風洞と、前記複数の放熱フィンが配置される領域とを仕切る仕切板を有し、
   前記仕切板は、前記風洞と前記複数の放熱フィンが配置される領域とを連通するように形成された連通口を有し、
   前記風洞の前記第２方向の断面積と前記連通口の開口面積の比が、１：０．７〜１：１．４に設定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。
7. 前記通気口の開口面積が、前記連通口の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。
8. 前記第１の冷却ファンが、前記筐体の前記第１方向の一端面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光照射装置。
9. 前記筐体の前記第１方向の他端面に設けられ、前記第１方向と相反する方向に流れる前記冷却風を生成する第２の冷却ファンを備え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９のいずれか一項に記載の光照射装置。

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