JP6093749B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、照射面上の所定の照射領域に光を照射する光照射装置に関し、特に、複数の発光素子を有する光源モジュールがヒートシンク上にマトリックス状に並べて配置された構成の光照射装置に関する。

従来、オフセット枚葉印刷、インクジェット枚葉印刷、オフセット輪転印刷等のインキとして、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）のシール剤として、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、特に印刷やＦＰＤの用途においては、幅広な矩形形状の照射領域に高い照射強度の紫外光を照射する必要があるため、多数の発光素子を基板上に並べ、照射領域に対向して配置した光照射装置が用いられる。

このような多数の発光素子を用いる光照射装置においては、発光素子の発熱が無視できず、基板が反ったり、発光素子の寿命が低下するといった問題が発生する。そこで、多数の発光素子を複数の矩形状の基板に分散して配置することで基板の反りを抑制し、また熱伝導率の高い窒化アルミニウム等のセラミックス基板とヒートシンクとを用いることで放熱効果を高める方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の光照射モジュール（光照射装置）は、基板上に複数の発光素子を有する複数の光照射デバイスと、複数の光照射デバイスが載置される放熱部材（ヒートシンク）とを備えている。放熱部材は、複数の光照射デバイスのそれぞれに対応した第１の放熱部材を有しており、各光照射デバイスを各第１の放熱部材上に固定することにより、基板の反りを抑えつつ、複数の光照射デバイスを２次元に配列している。

特開２０１２−２０５９８４号公報

特許文献１の光照射モジュールによれば、複数の光照射デバイスが放熱部材上に２次元に配列されることにより、所望する照射エリアに所定の光量の紫外光を照射することができる。しかしながら、特許文献１の構成は、各光照射デバイス間に隙間を設ける構成であるため、各光照射デバイス間において（つまり、各光照射デバイスの継ぎ目部において）、照射強度が低下してしまうといった問題が生じる。

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、各光照射デバイス（各光源モジュール）の基板の変形を抑えると共に、略均一な照射強度分布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、互いに直交する第１方向と第２方向とによって規定される平面に平行な表面を有する板状のヒートシンクと、第１方向に平行な二辺を有する矩形状の基板と、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実装される複数の発光素子と、をそれぞれ有し、ヒートシンクの表面上に第１方向に沿ってＭ列（Ｍは、１以上の整数）に並び、第２方向に沿ってＮ行（Ｎは、２以上の整数）に並ぶＭ×Ｎ個の光源モジュールと、第１方向と第３方向とによって規定される平面に平行な薄板状の形状を呈し、各列の第ｎ行目（ｎは、１以上Ｎ−１以下の整数）の光源モジュールと第ｎ＋１行目の光源モジュールとの間に挟まれるように配置される本体部を有し、第ｎ行目の光源モジュールと第ｎ＋１行目の光源モジュールとをヒートシンクに対して押圧して固定する複数の第１押圧部材と、を備え、ヒートシンクは、本体部を収容する収容部を有し、第ｎ行目の光源モジュールの基板と第ｎ＋１行目の光源モジュールの基板は、互いに対向する二辺に沿って細長く形成された、発光素子が実装されていない非実装部を有し、各第１押圧部材は、第１方向に沿って非実装部を押圧することを特徴とする。

このような構成によれば、第ｎ行目の光源モジュールと第ｎ＋１行目の光源モジュールとが第１押圧部材によって連結して固定されるため、基板サイズを大きくする必要がなく、熱による基板の変形を抑制することができる。また、第１押圧部材が、基板縁部に細長く形成された非実装部を押圧する構成であるため、第ｎ行目の光源モジュールと第ｎ＋１行目の光源モジュールとの間の隙間を小さくし、延いては第ｎ行目の光源モジュールの発光素子群と第ｎ＋１行目の光源モジュールの発光素子群との隙間を小さくすることができるため、継ぎ目部分における照度の低下が抑制される。

また、各第１押圧部材は、本体部の先端部から第２方向に突出し、第ｎ行目の光源モジュールの非実装部を押圧する第１の爪部と、本体部の先端部から第２方向に突出し、第ｎ＋１行目の光源モジュールの非実装部を押圧する第２の爪部と、を有する構成とすることができる。

また、本体部の基端部は、ネジ止め用の台座部を有し、本体部が台座部に挿通されるネジによってヒートシンクに固定されることが望ましい。また、この場合、本体部の板厚が、ネジの頭部の直径よりも小さいことが望ましい。

また、収容部の底部に配置され、本体部の基端部を第３方向に押し上げるように付勢する圧縮バネを備えることが望ましい。このような構成によれば、第１押圧部材が収容部に落下することがないため、光源モジュールの取り付け、取り外し作業が容易になる。

また、基板は、非実装部の第１方向の少なくとも一方端側に、ネジを回転させるための工具が通る切欠部を有することが望ましい。このような構成によれば、第ｎ行目の光源モジュールと第ｎ＋１行目の光源モジュールとの間の隙間をより小さくすることができる。

また、基板は、発光素子のそれぞれに電力を供給する一対の電極板を有し、第１行目の光源モジュールの一対の電極板は、第２行目の光源モジュールが位置する方向とは反対の方向に突出し、第Ｎ行目の光源モジュールの一対の電極板は、第Ｎ−１行目の光源モジュールが位置する方向とは反対の方向に突出することが望ましい。また、この場合、電極板が、柔軟性を有することが望ましい。

また、第１行目の光源モジュールの一対の電極板と、第Ｎ行目の光源モジュールの一対の電極板を覆うように設けられ、第１行目の光源モジュールと第Ｎ行目の光源モジュールをヒートシンクに対して弾性的に押圧して固定する第２押圧部材を備えることが望ましい。また、この場合、第２押圧部材は、金属製の板バネであることが望ましい。

また、光源モジュールとヒートシンクとの間に放熱グリスが塗布されていることが望ましい。

また、ヒートシンクは、基板との当接面に、基板の外周に沿うように形成された凹溝部を備え、凹溝部は、光源モジュールがヒートシンクに取り付けられたときに、放熱グリスの余剰分を収容することが望ましい。

以上のように、本発明によれば、各光源モジュールの基板の変形が抑えられると共に、略均一な照射強度分布の光を出射可能な光照射装置が提供される。

本発明の実施の形態に係る光照射装置の概略図（平面図）である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置の構成を説明する拡大図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置に搭載される光源モジュールの構成を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置に搭載される固定板の構成を説明する拡大図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置に搭載される固定板と電極板とが電極板固定ネジによって電極棒に共締めされている状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置に搭載される基板押えの外形を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置に搭載される圧縮バネの作用を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置の照射強度分布を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る光照射装置に搭載されるヒートシンクの上面に形成された凹溝を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る光照射装置の変形例の構成を説明する拡大図である。

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は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の平面図である。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（Flat Panel Display）等でシール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、不図示の照射対象物に対向して配置され、照射対象物の所定のエリアに紫外光を出射する。

図１に示すように、光照射装置１は、ヒートシンク１０と、端子台２０、３０と、５６個の光源モジュール１００と、各光源モジュール１００をヒートシンク１０に固定する固定部材２００等を備えている。各光源モジュール１００は、矩形状の紫外光を出射するユニットであり、本実施形態においては、ヒートシンク１０上に２８列×２行の態様で稠密に並べて配置され、光照射装置１からはライン状の紫外光が出射されるように構成されている。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、短手（線幅）方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向（すなわち、鉛直方向）をＺ軸方向と定義して説明する。

図２は、本実施形態の光照射装置１を説明する拡大図である。図２（ａ）は、図１のＳ部（点線部）を拡大した拡大図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。

ヒートシンク１０は、各光源モジュール１００を固定するとともに、各光源モジュール１００で発生した熱を放熱するための部材であり、熱伝導率の高い銅等の金属によって形成されている。図１及び図２に示すように、ヒートシンク１０は、Ｘ軸方向に延びる略矩形の板状の部材であり、上面１０ａ（図２（ｂ））は、光源モジュール１００の載置面となっている。また、ヒートシンク１０のＸ軸方向に沿って延びる２つの側面１０ｂ、１０ｃには、端子台２０及び３０が、それぞれ複数の固定ネジ２１及び３１によって取り付けられている。

端子台２０は、アノード端子２２ａとカソード端子２２ｂより成る一対の電極端子２２をＸ軸方向に沿って複数支持する樹脂製の部材である。一対の電極端子２２（つまり、アノード端子２２ａとカソード端子２２ｂ）は、各光源モジュール１００に電力を供給するための端子であり、本実施形態においては、端子台２０側に配置される２８個の光源モジュール１００に電力を供給できるように、２８個のアノード端子２２ａと２８個のカソード端子２２ｂがＸ軸方向に沿って交互に設けられている。

端子台３０は、端子台２０と同様、アノード端子３２ａとカソード端子３２ｂより成る一対の電極端子３２をＸ軸方向に沿って複数支持する樹脂製の部材である。一対の電極端子３２（つまり、アノード端子３２ａとカソード端子３２ｂ）は、各光源モジュール１００に電力を供給するための端子であり、本実施形態においては、端子台３０側に配置される２８個の光源モジュール１００に電力を供給できるように、２８個のアノード端子３２ａと２８個のカソード端子３２ｂがＸ軸方向に沿って交互に設けられている。

次に、本実施形態のアノード端子２２ａ、３２ａ、カソード端子２２ｂ、３２ｂの構造を説明する。本実施形態のアノード端子２２ａ、３２ａ、カソード端子２２ｂ、３２ｂ、それぞれ同一の構造を有しているため、以下、代表してアノード端子２２ａの構造を、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら説明する。

アノード端子２２ａは、円柱状の電極棒２２ａａと、電極棒２２ａａの上側（ヒートシンク１０の上面１０ａ側）から電極棒２２ａａに螺入される電極板固定ネジ２２ａｂと、電極棒２２ａａの下側（ヒートシンク１０の上面１０ａと対向する面側）から電極棒２２ａａに螺入される圧着端子固定ネジ２２ａｃと、圧着端子２２aｄとから構成されている。

圧着端子２２ａｄは、銅板を折り曲げて形成した端子である。圧着端子２２aｄの基端部には圧着端子固定ネジ２２ａｃが挿通される貫通孔２２ａｄ１が形成され、先端部には不図示のＬＥＤ駆動回路から引き出されたケーブルが接続される接続部２２ａｄ２が形成されている。圧着端子２２ａｄは、圧着端子固定ネジ２２ａｃが貫通孔２２ａｄ１に挿通され電極棒２２ａａに螺入されることによって電極棒２２ａａに圧縮狭持される。圧着端子２２ａｄの接続部２２ａｄ２に、ケーブルを介してＬＥＤ駆動回路からの駆動電圧が印加されると駆動電流（アノード電流）が供給され、電極棒２２ａａにアノード電流が流れる。

電極板固定ネジ２２ａｂは、後述する固定板２００と電極板１５０とを電極棒２２ａａに共締めするための締結部材である。電極板固定ネジ２２ａｂが電極棒２２ａａに螺入されることによって固定板２００と電極板１５０とが電極棒２２ａａに圧縮狭持され、電極棒２２ａａに供給されたアノード電流が電極板１５０に流れる。

上述したように、アノード端子３２ａは、アノード端子２２ａと同一の構造を有しており、接続された電極板１５０にＬＥＤ駆動回路から供給されるアノード電流を供給する。また、カソード端子２２ｂ、３２ｂもアノード端子２２ａと同一の構造を有しており、接続された電極板１５０にＬＥＤ駆動回路から供給されるカソード電流（つまり、アノード電流と極性の異なる電流）を供給する。

図３は、本実施形態の光源モジュール１００の構成を説明する図であり、図３（ａ）は平面図（Ｚ軸方向から見たときの図）であり、図３（ｂ）は側面図（Ｘ軸方向から見たときの図）である。光源モジュール１００は、例えば熱伝導率の高い窒化アルミニウムで形成された矩形状のセラミックス基板１１０と、セラミックス基板１１０上に正方格子状にダイボンディングされて配置された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）ダイ１２０と、セラミックス基板１１０上に形成されたアノードパターン１３０及びカソードパターン１４０にそれぞれハンダ付け等（例えば、導電性接着剤(銀ペースト)、ロウ材、溶接・溶着、拡散接合等）で電気的に接続された矩形状の一対の電極板１５０とを備えている。

図３に示すように、各光源モジュール１００には、Ｘ軸方向に１０個、Ｙ軸方向に１６個のＬＥＤダイ１２０がセラミックス基板１１０の表面と直交する方向（つまり、Ｚ軸方向）に光軸の向きを揃えてセラミックス基板１１０の表面に正方格子状に並べて配置されている。Ｘ軸方向に並ぶ各１０個のＬＥＤダイ１２０は、不図示のボンディングワイヤによって直列に接続されており、アノードパターン１３０より（図３中、最も左側）に配置された光源モジュール１００のアノードがアノードパターン１３０に電気的に接続され、カソードパターン１４０より（図３中、最も右側）に配置された光源モジュール１００のカソードがカソードパターン１４０に電気的に接続されている。つまり、本実施形態においては、Ｘ軸方向に並ぶ各１０個のＬＥＤダイ１２０を一組として、Ｙ軸方向に１６組のＬＥＤダイ１２０が並列に接続されている。そして、アノードパターン１３０に接続された電極板１５０に駆動電流（つまり、アノード電流）が供給されると、各光源モジュール１００に搭載された全てのＬＥＤダイ１２０に駆動電流が流れ、各ＬＥＤダイ１２０からは駆動電流に応じた光量の紫外光が出射されるようになっている。なお、本実施形態の各ＬＥＤダイ１２０は、略等しい電気的特性を有しており、各ＬＥＤダイ１２０からは、略等しい照射強度分布の紫外光が出射されるように構成されている。各ＬＥＤダイ１２０を流れた駆動電流は、カソードパターン１４０を通り、カソードパターン１４０に接続された電極板１５０からはリターン電流（つまり、カソード電流）がリターンされる。

各ＬＥＤダイ１２０が発光すると熱が発生するため、ヒートシンク１０に効率よく熱を伝導することが極めて重要となるが、セラミックス基板１１０のサイズが大きくなると、熱によるセラミックス基板１１０の変形（例えば、反り）量も大きくなり、セラミックス基板１１０が熱による変形によってヒートシンク１０から浮いてしまうと、放熱効率が著しく低下してしまうといった問題がある。そこで、本実施形態の光源モジュール１００においては、セラミックス基板１１０が熱による変形によってヒートシンク１０から浮いてしまうことがないように、セラミックス基板１１０（つまり、光源モジュール１００）のサイズを抑え、複数の光源モジュール１００を二次元に並べて配列することで、所定の照射エリアに対応した紫外光を照射している。

しかしながら、複数の光源モジュール１００を二次元に配列すると、各光源モジュール１００間の継ぎ目部分において、ＬＥＤダイ１２０が配置されない部分ができ、この部分の照射強度が低下してしまう（つまり、照射強度分布の均一性が損なわれる）といった問題が発生する。そこで、本実施形態の光源モジュール１００においては、少なくとも直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００間において、極力隙間が生じないように両者を基板押え３００を用いて固定する構成を採っている（詳細は後述）。このため、図３に示すように、本実施形態のセラミックス基板１１０においては、一対の電極板１５０が設けられている一辺と対向する一辺（つまり、図３における上側の一辺）に沿って、後述する基板押え３００の第１爪部３１３又は第２爪部３１４が当接し、押圧する非実装部１１２が細長に形成されている。図２に示すように、本実施形態においては、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００の非実装部１１２が基板押え３００を挟んで向き合うように配置され、基板押え３００によって両者を連結して固定している。

また、セラミックス基板１１０の非実装部１１２の左右両側には、基板押え３００を固定する固定ネジ３３０を回転させるための工具（例えば、六角レンチ）を挿通できるように、切欠部１１３、１１４が形成されている。このように、本実施形態においては、セラミックス基板１１０に切欠部１１３、１１４を形成することにより、工具の挿通を可能にしつつも、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００間の隙間が最小となるように構成している。つまり、本実施形態においては、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００において、互いに向き合う一方の切欠部１１３と他方の切欠部１１４の間隔、および他方の切欠部１１３と一方の切欠部１１４の間隔が、固定ネジ３３０の頭部の直径よりも小さくなるように構成されている。

本実施形態の電極板１５０は、銅、又は黄銅、リン青銅、ベリリウム銅などの銅合金によって形成された、導電率が高く、柔軟性を有する板状の部材である。上述したように、電極板１５０の先端部は、セラミックス基板１１０の表面の一辺（図３における下側の一辺）の端部近傍において、ハンダ付け等によってアノードパターン１３０又はカソードパターン１４０に電気的に接続されており、基端部は、セラミックス基板１１０の外側に突出するように引き出され、アノード端子２２ａ（又は３２ａ）又はカソード端子２２ｂ（又は３２ｂ）と電気的に接続するための貫通孔１５０ａが形成されている。電極板固定ネジ２２ａｂが貫通孔１５０ａに挿通され電極棒２２ａａに螺入されることによって電極板１５０がアノード端子２２ａ（又は３２ａ）又はカソード端子２２ｂ（又は３２ｂ）の電極棒２２ａａに電気的に接続される（図２）。

このように、本実施形態においては、カソードパターン１４０とカソード端子２２ｂ（又は３２ｂ）とを電極板１５０を介して直接的、かつ強固に接続し、アノードパターン１３０とアノード端子２２ａ（又は３２ａ）とを電極板１５０を介して直接的、かつ強固に接続することにより、カソードパターン１４０とカソード端子２２ｂ（又は３２ｂ）間の接触抵抗及びアノードパターン１３０とアノード端子２２ａ（又は３２ａ）間の接触抵抗を低く維持している。従って、１６０個のＬＥＤダイ１２０が一斉に点灯し、各光源モジュール１００に大電流が流れたとしても、各光源モジュール１００に印加される駆動電圧の低下は最小限に抑えられ、全てのＬＥＤダイ１２０を安定して点灯させることができる（つまり、全てのＬＥＤダイ１２０に安定した電力を供給することができる）。

上述したように、本実施形態の電極板１５０には、１６０個のＬＥＤダイ１２０を駆動するための大電流が流れる。このため、電極板１５０による電圧降下を抑える観点からは、電極板１５０の断面積（つまり、厚さ）を極力大きくして、電極板１５０自体の電気抵抗を下げることが望ましい。しかし、一方で、電極板１５０を厚くすると、柔軟性が乏しくなり、セラミックス基板１１０の設置の自由度が制限されたり、セラミックス基板１１０に応力が加わり、セラミックス基板１１０が破壊するリスクが高まる。そこで、本実施形態においては、電極板１５０の厚さを０．０５〜０．７５ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍに設定し、所定の柔軟性を維持しながらも電気抵抗が低く抑えられた構成としている。なお、別の実施形態としては、電極板１５０の表面を、金、ニッケル又は錫の少なくともいずれか１つを含む金属薄膜によって被覆（例えば、メッキ）してもよい。このような構成によれば、電極板１５０の表面の導電率が高くなる（つまり、電気抵抗が低くなる）と共に、耐腐食性が向上するため、カソードパターン１４０とカソード端子２２ｂ（又は３２ｂ）間の接触抵抗及びアノードパターン１３０とアノード端子２２ａ（又は３２ａ）間の接触抵抗をさらに低くすることができる。

また、上述したように、本実施形態の各光源モジュール１００には、１６０個のＬＥＤダイ１２０が搭載される。このため、各光源モジュール１００で発生する熱を無視することはできず、効率よくヒートシンク１０に伝導することが極めて重要である。各光源モジュール１００の放熱効果を高めるためには、セラミックス基板１１０とヒートシンク１０とを密着させる必要があるところ、セラミックス基板１１０は非常に脆く、荷重をかけ過ぎると破損してしまうといった問題がある。そこで、本実施形態においては、弾性力を備えた一対の固定板２００を、一対の電極板１５０を覆うように配置し、固定板２００によってセラミックス基板１１０をヒートシンク１０に付勢して固定している（図２）。また、ヒートシンク１０上に不図示の放熱グリスを塗布した上でセラミックス基板１１０をヒートシンク１０上に載置することで、セラミックス基板１１０の裏面とヒートシンク１０との間に放熱グリスを挟み込み、セラミックス基板１１０とヒートシンク１０との密着性を高めている。

図４は、固定板２００の拡大図である。図４（ａ）は固定板２００の底面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ´断面図である。図４に示すように、本実施形態の固定板２００は、銅やステンレス鋼によって形成された金属の板状の部材（押圧部材）であり、電極板固定ネジ２２ａｂによって電極棒２２ａａに取り付けられ、セラミックス基板１１０をヒートシンク１０に付勢する部材である。固定板２００の一端部（図４上側）は他端部（図４下側）に向かって折り曲げられており、セラミックス基板１１０の表面に当接し押圧する押圧部２００ａが形成されている。また、固定板２００の他端部側には、電極板固定ネジ２２ａｂが挿通される貫通孔２００ｂが形成されている。固定板２００は、各電極板１５０を覆うように配置され、電極板固定ネジ２２ａｂによって電極板１５０と共に電極棒２２ａａに共締めされる。そして、固定板２００が電極棒２２ａａに固定されたとき、押圧部２００ａがセラミックス基板１１０の表面に当接し、所定の荷重をセラミックス基板１１０に付与するように構成されている。なお、所定の荷重とは、セラミックス基板１１０が移動、脱落せず、また破壊しない程度の荷重をいい、本実施形態においては０．１〜３０ｋｇ、好ましくは０．２〜２０ｋｇの荷重が付与されるように構成されている。図５は、固定板２００と電極板１５０とが電極板固定ネジ２２ａｂによって電極棒２２ａａに共締めされている状態を示す図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態においては、端子台２０側に配置される２８個の光源モジュール１００が、各電極板１５０の基端部が端子台２０側に突出するように並べられている。また、端子台３０側に配置される２８個の光源モジュール１００が、各電極板１５０の基端部が端子台３０側に突出するように並べられている。そして、各固定板２００が、各電極板１５０を覆うように配置され、各電極板固定ネジ２２ａｂによって各電極板１５０と共に各電極棒２２ａａ（つまり、各アノード端子２２ａ、３２ａ及びカソード端子２２ｂ、３２ｂ）に共締めされる。なお、本実施形態においては、各セラミックス基板１１０の電極板１５０が配置されていない側の一辺（つまり、電極板１５０が配置されている一辺と対向する一辺）は、ヒートシンク１０のＹ軸方向中心を通りＸ軸方向に延びる直線Ｏに沿って配置される複数の基板押え３００によって固定されている（図２）。

図６は、基板押え３００の外形を説明する図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ平面図（Ｚ軸方向から見たときの図）、正面図（Ｙ軸方向から見たときの図）、側面図（Ｘ軸方向から見たときの図）である。基板押え３００は、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００（セラミックス基板１１０）の直線Ｏ側の一辺に挟まれるように配置される薄板状の基板押え部３１０と、基板押え３００をヒートシンク１０に固定する一対の固定部３２０とを備えた、金属製（例えば、ステンレス製）の部材である。基板押え３００は、直線Ｏに沿ってヒートシンク１０の上面１０ａに形成された凹溝１０ｄ１に収容されて固定されることにより、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００をヒートシンク１０に対して押圧して固定する（図２）。

図６に示すように、基板押え部３１０は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とによって規定される平面に平行な略矩形の薄板状の形状を呈し、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００（セラミックス基板１１０）の直線Ｏ側の一辺に挟まれるように配置される本体部３１２と、本体部３１２の先端部（Ｚ軸方向正側）からＹ軸方向正側に所定量（例えば、１ｍｍ）突出し、端子台３０側に配置される光源モジュール１００の電極板１５０が配置されていない側の一辺に沿って延びる第１爪部３１３と、本体部３１２の先端部（Ｚ軸方向正側）からＹ軸方向負側に所定量（例えば、１ｍｍ）突出し、端子台２０側に配置される光源モジュール１００の電極板１５０が配置されていない側の一辺に沿って延びる第２爪部３１４と、を備えている。基板押え３００が、凹溝１０ｄ１に収容されて固定されると、第１爪部３１３が端子台３０側に配置される光源モジュール１００の非実装部１１２を押圧し、第２爪部３１４が端子台２０側に配置される光源モジュール１００の非実装部１１２を押圧するため、本体部３１２を挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００が同時に押圧されて固定される（図２）。なお、本実施形態においては、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００間の隙間は、本体部３１２の厚みによって規定されることになるが、この隙間が大きくなると、この部分での照射強度が著しく低下してしまうため、本体部３１２の厚みは極力薄くすることが好ましい。このため、本実施形態においては、本体部３１２の板厚を０．５ｍｍに設定し、固定ネジ３３０の頭部の直径よりも十分に小さくなるように構成している。また、照射強度分布を均一にする観点からは、ＬＥＤダイ１２０が配置されない部分（つまり、非実装部分）を極力薄くすることが好ましいため、第１爪部３１３及び第２爪部３１４の突出量は、各光源モジュール１００のセラミックス基板１１０を押圧することができる範囲で最小のものとされている。

図６に示すように、一対の固定部３２０は、本体部３１２の基端部（Ｚ軸方向負側）からＸ軸方向に沿って両側に張り出す、ネジ止め用の台座（台座部）であり、各固定部３２０には固定ネジ３３０が挿通される貫通孔３２０ａがＺ軸方向に沿って形成されている。図２（ｃ）に示すように、基板押え３００は、光源モジュール１００をヒートシンク１０に載置する前に、固定ネジ３３０を固定部３２０に形成された貫通孔３２０ａに挿通し、ヒートシンク１０の凹溝１０ｄ１の底部に形成されたネジ穴１０ｅにねじ込むことによってヒートシンク１０に取り付けられる。また、図２（ｃ）に示すように、本実施形態の基板押え３００は、圧縮バネ３５０によって、Ｚ軸方向正側に付勢されており、これによって、光源モジュール１００の取り付け作業を容易にしている。

図７は、圧縮バネ３５０の作用を説明する図であり、図７（ａ）は、固定ネジ３３０が緩んだ状態を示し、図７（ｂ）は、固定ネジ３３０をネジ穴１０ｅにねじ込んだ後の状態を示している。なお、図７においては、説明の便宜のため、光源モジュール１００等を省略して示している。

図７（ａ）に示すように、本実施形態の圧縮バネ３５０は、ヒートシンク１０の凹溝１０ｄ１の底部に形成された凹部１０ｆに収容され、基板押え３００の本体部３１２の基端部をＺ軸方向正側に付勢している。このため、固定ネジ３３０が緩んだ状態であっても、基板押え３００が凹溝１０ｄ１内に落下してしまうことがない。従って、固定ネジ３３０が緩んだ状態で光源モジュール１００を適切な位置に配置し（つまり、本体部３１２を挟んで２つの光源モジュール１００を並べ）、切欠部１１３、１１４の隙間から工具を挿入して固定ネジ３３０をネジ穴１０ｅにねじ込んでいくと、基板押え３００の位置（つまり、第１爪部３１３及び第２爪部３１４の位置）が徐々に低下し、圧縮バネ３５０が圧縮された状態で基板押え３００がヒートシンク１０に固定される（図７（ｂ））。そして、このとき、第１爪部３１３が端子台３０側に配置される光源モジュール１００の非実装部１１２を押圧し、第２爪部３１４が端子台２０側に配置される光源モジュール１００の非実装部１１２を押圧するため、本体部３１２を挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００が同時に押圧されて固定される。なお、ＬＥＤダイ１２０の故障等により、光源モジュール１００を交換する場合には、切欠部１１３、１１４の隙間から工具を挿入して固定ネジ３３０を緩めることになるが、本実施形態においては、固定ネジ３３０を十分に緩めたときに、固定ネジ３３０の頭部の高さが光源モジュール１００の装着位置よりも高くなるように構成されているため（図７（ａ））、固定ネジ３３０を緩めていくと、固定ネジ３３０の頭部によって光源モジュール１００が押し上げられる。従って、光源モジュール１００を交換する際の光源モジュール１００の取り外し作業も容易になる。

基板押え３００をヒートシンク１０に取り付けた後、電極板固定ネジ２２ａｂによって電極板１５０と固定板２００とを電極棒２２ａａ（つまり、各アノード端子２２ａ、３２ａ及びカソード端子２２ｂ、３２ｂ）に共締めすることにより、各光源モジュール１００がヒートシンク１０上に固定される。

上述のように、本実施形態においては、直線Ｏを挟んでＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００を薄板状の基板押え３００によって連結して固定することで、両者間の隙間を極力無くし、継ぎ目部分における照射強度の低下を抑制している。図８は、本実施形態の光照射装置１の照射強度分布を示すグラフであり、図８（ａ）は、ワークディスタンス（つまり、光照射装置１の出射面からの距離）＝３ｍｍのときの、Ｘ軸方向の照射光度分布を示し、図８（ｂ）はワークディスタンス＝３ｍｍのときの、Ｙ軸方向の照射光度分布を示している。なお、図８（ａ）において、縦軸は照射光度（Ｗ／ｃｍ^２）であり、横軸は光照射装置１のＸ軸方向の中心を０とする照射位置である。また、図８（ｂ）において、縦軸は照射光度（Ｗ／ｃｍ^２）であり、横軸は光照射装置１のＹ軸方向の中心を０とする照射位置である。

図８（ａ）に示すように、光照射装置１のＸ軸方向の照射光度分布は、略均一なものとなっている。

また、図８（ｂ）に示すように、光照射装置１のＹ軸方向の照射光度分布も、略均一なものとなっており、直線Ｏに沿って配置される基板押え３００の影響、つまりＹ軸方向に並ぶ２つの光源モジュール１００の継ぎ目部分における照射強度の低下は認められない。

なお、上述のように、本実施形態においては、各光源モジュール１００の直線Ｏ側の端部（つまり、非実装部１１２）が基板押え部３１０によって固定される。このため、各光源モジュール１００の電極板１５０が配置されている一辺を固定板２００によって押圧したとしても、直線Ｏ側の一辺側が浮き上がることはなく、各光源モジュール１００（セラミックス基板１１０）がヒートシンク１０上に安定して固定される。また、各光源モジュール１００は固定板２００の付勢力によって固定されるため、各光源モジュール１００のセラミックス基板１１０に過大なストレスが加わることもない。また、各固定板２００が各電極板１５０を覆うように配置されるため、セラミックス基板１１０上に固定板２００が当接する（押圧する）部分と電極板１５０が接続される部分とを別個に設ける必要がなく、セラミックス基板１１０を小型化できる。このため、セラミックス基板１１０の反りを抑制することも可能となる。

光源モジュール１００をヒートシンク１０上に固定すると、固定板２００の付勢力によって光源モジュール１００がヒートシンク１０に密着するため、セラミックス基板１１０の裏面とヒートシンク１０との間に挟み込まれた放熱グリスがセラミックス基板１１０と平行な方向（つまり、Ｘ−Ｙ平面上）に拡がり、セラミックス基板１１０の外周縁部から余剰な放熱グリスが流出する。本実施形態においては、余剰な放熱グリスが、セラミックス基板１１０の表面に回り込み、放熱グリスによる電気的なショート等を引き起こすことがないように、ヒートシンク１０の上面１０ａのセラミックス基板１１０の外周縁部が位置する部分に所定の深さの凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３を設け、グリス溜まりを形成している。なお、上述したように、本実施形態の凹溝１０ｄ１は、基板押え３００を収容する機能を併せ持つものである。

図９は、ヒートシンク１０の上面１０ａに形成された凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３を説明する図である。図９（ａ）は、平面図（Ｚ軸方向から見たときの図）であり、図面を見やすくするために、端子台２０側に配置される光源モジュール１００を削除し、端子台３０側に配置される光源モジュール１００を破線で示し、ヒートシンク１０の上面１０ａに形成された凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３をハッチングして示している。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ´断面図である。図９（ｃ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ´断面図である。なお、図９（ｂ）及び図９（ｃ）においては、光源モジュール１００は示されていない。

図２及び図９に示すように、各セラミックス基板１１０の外周縁部に沿うように、ヒートシンク１０の上面１０ａに格子状に所定の深さの凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３が形成されている。なお、本実施形態の凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３は、余剰な放熱グリスが、セラミックス基板１１０の表面に回り込むことを確実に防止するため、凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３で囲まれるセラミックス基板１１０の基板載置エリアＥがセラミックス基板１１０の外径よりも若干小さくなるようにしている。つまり、光源モジュール１００がヒートシンク１０上の基板載置エリアＥに載置されたとき、セラミックス基板１１０の周縁端部が凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３の方向（つまり、図９の上下左右方向）に若干突出するように構成されている。なお、凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３が形成されている部分ではヒートシンク１０とセラミックス基板１１０が接触しないため、放熱効果が低下する。このため、セラミックス基板１１０の凹溝１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３にかからない部分（つまり、基板載置エリアＥに相当する部分）に収まるようにＬＥＤダイ１２０を配置することが望ましい。

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、２８列×２行の光源モジュール１００を正方格子状に配置したが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、光源モジュールをＭ列（Ｍは、１以上の整数）×Ｎ行（Ｎは、２以上の整数）の態様で配置することも可能である。図１０は、本発明の実施形態に係る光照射装置１の変形例の構成を説明する拡大図である。本変形例に係る光照射装置１Ｍは、光源モジュールをＭ列（Ｍは、１以上の整数）×Ｎ行（Ｎは、２以上の整数）の態様で配置した構成の代表例として、２列×４行（つまり、Ｍ＝２、Ｎ＝４の場合）の光源モジュール１００Ｍを備えている。本変形例においては、基板押え３００は、各列の第ｎ行目（ｎは、１以上Ｎ−１以下の整数）の光源モジュール１００Ｍと第ｎ＋１行目の光源モジュール１００Ｍとの間に配置されている。また、第１行目及び第Ｎ行目（つまり、第４行目）の光源モジュール１００Ｍに対しては、本実施形態と同様、光源モジュール１００Ｍの外側に突出する電極板１５０によって電力を供給しており、第１行目及び第Ｎ行目（つまり、第４行目）以外の光源モジュール１００Ｍに対しては、ヒートシンク１０を貫通するように設けられた電極板（図１０において不図示）によって、光源モジュール１００Ｍの裏側から電力を供給する構成としている。

また、本実施形態においては、光源モジュール１００のセラミックス基板１１０の一辺（つまり、一対の電極板１５０が設けられている一辺と対向する一辺）を１個の基板押え３００で押える構成としたが、このような構成に限定されるものではなく、光源モジュール１００のセラミックス基板１１０の一辺を複数個の基板押え３００で押える構成としてもよい。なお、この場合、基板押え３００を固定する固定ネジ３３０が増えるため、セラミックス基板１１０の切欠部１１３、１１４も、固定ネジ３３０の位置に応じて増やせばよい。

また、本実施形態においては、１６０個のＬＥＤダイ１２０をセラミックス基板１１０の表面に正方格子状に配置した構成を示したが、このような構成に限定されるものではなく、セラミックス基板１１０の表面に１つ以上のＬＥＤダイ１２０が配置されていればよく、また複数のＬＥＤダイ１２０はセラミックス基板１１０の表面に六方格子状に配置されてもよい。

また、本実施形態の固定板２００は、一端部が他端部に向かって折り曲げられたものとして説明したが、このような構成に限定されるものではなく、セラミックス基板１１０の表面に当接し押圧するものであればよく、例えば、単に一端部を屈曲させて形成した一般的な板バネを適用することもできる。

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、１Ｍ 光照射装置
１０ ヒートシンク
１０ａ 上面
１０ｂ、１０ｃ 側面
１０ｄ１、１０ｄ２、１０ｄ３ 凹溝
１０ｅ ネジ穴
１０ｆ 凹部
２０、３０ 端子台
２１、３１ 固定ネジ
２２ 電極端子
２２ａ、３２ａ アノード端子
２２ｂ、３２ｂ カソード端子
２２ａａ 電極棒
２２ａｂ 電極板固定ネジ
２２ａｃ 圧着端子固定ネジ
２２ａｄ 圧着端子
１００、１００Ｍ 光源モジュール
１１０ セラミックス基板
１１２ 非実装部
１１３、１１４ 切欠部
１２０ ＬＥＤダイ
１３０ アノードパターン
１４０ カソードパターン
１５０ 電極板
１５０ａ 貫通孔
２００ 固定板
２００ａ 押圧部
２００ｂ 貫通孔
３００ 基板押え
３１０ 基板押え部
３１２ 本体部
３１３ 第１爪部
３１４ 第２爪部３２０ 固定部
３２０ａ 貫通孔３３０ 固定ネジ
３５０ 圧縮バネ

Claims (12)

1. 互いに直交する第１方向と第２方向とによって規定される平面に平行な表面を有する板状のヒートシンクと、
   前記第１方向に平行な二辺を有する矩形状の基板と、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実装される複数の発光素子と、をそれぞれ有し、前記ヒートシンクの表面上に前記第１方向に沿ってＭ列（Ｍは、１以上の整数）に並び、前記第２方向に沿ってＮ行（Ｎは、２以上の整数）に並ぶＭ×Ｎ個の光源モジュールと、
   前記第１方向と前記第３方向とによって規定される平面に平行な薄板状の形状を呈し、各列の第ｎ行目（ｎは、１以上Ｎ−１以下の整数）の光源モジュールと第ｎ＋１行目の光源モジュールとの間に挟まれるように配置される本体部を有し、前記第ｎ行目の光源モジュールと前記第ｎ＋１行目の光源モジュールとを前記ヒートシンクに対して押圧して固定する複数の第１押圧部材と、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、前記本体部を収容する収容部を有し、
   前記第ｎ行目の光源モジュールの前記基板と前記第ｎ＋１行目の光源モジュールの前記基板は、互いに対向する二辺に沿って細長く形成された、前記発光素子が実装されていない非実装部を有し、
   前記各第１押圧部材は、前記第１方向に沿って前記非実装部を押圧する
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 前記各第１押圧部材は、前記本体部の先端部から前記第２方向に突出し、前記第ｎ行目の光源モジュールの前記非実装部を押圧する第１の爪部と、前記本体部の先端部から前記第２方向に突出し、前記第ｎ＋１行目の光源モジュールの前記非実装部を押圧する第２の爪部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記本体部の基端部は、ネジ止め用の台座部を有し、前記本体部が前記台座部に挿通されるネジによって前記ヒートシンクに固定されることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記本体部の板厚が、前記ネジの頭部の直径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
5. 前記収容部の底部に配置され、前記本体部の基端部を前記第３方向に押し上げるように付勢する圧縮バネを備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光照射装置。
6. 前記基板は、前記非実装部の前記第１方向の少なくとも一方端側に、前記ネジを回転させるための工具が通る切欠部を有することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。
7. 前記基板は、前記発光素子のそれぞれに電力を供給する一対の電極板を有し、
   第１行目の光源モジュールの前記一対の電極板は、第２行目の光源モジュールが位置する方向とは反対の方向に突出し、第Ｎ行目の光源モジュールの前記一対の電極板は、第Ｎ−１行目の光源モジュールが位置する方向とは反対の方向に突出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光照射装置。
8. 前記電極板が、柔軟性を有することを特徴とする請求項７に記載の光照射装置。
9. 前記第１行目の光源モジュールの前記一対の電極板と、前記第Ｎ行目の光源モジュールの前記一対の電極板を覆うように設けられ、前記第１行目の光源モジュールと前記第Ｎ行目の光源モジュールを前記ヒートシンクに対して弾性的に押圧して固定する第２押圧部材を備えることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光照射装置。
10. 前記第２押圧部材は、金属製の板バネであることを特徴とする請求項９に記載の光照射装置。
11. 前記光源モジュールと前記ヒートシンクとの間に放熱グリスが塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光照射装置。
12. 前記ヒートシンクは、前記基板との当接面に、前記基板の外周に沿うように形成された凹溝部を備え、前記凹溝部は、前記光源モジュールが前記ヒートシンクに取り付けられたときに、前記放熱グリスの余剰分を収容することを特徴とする請求項１１に記載の光照射装置。

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