KR101909995B1 - 광 조사 유닛 - Google Patents

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호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] LED의 집적도가 높고, 또한 라인 방향 및 라인 방향과 직교하는 방향으로 연결 가능한 광 조사 유닛을 제공한다.
[해결 수단] 조사면 위에, 제 1 방향으로 뻗고, 또한 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 소정의 선폭을 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 유닛이, 기판과, 기판 위에 제 1 방향을 따라 소정 간격마다 나열되어 배치된 N개의 광원과, 각 광원의 광로 위에 배치된 N개의 렌즈와, 각 렌즈의 제 1 면측의 가장자리부 주변과 맞닿고, 각 렌즈를 제 1 방향과 제 2 방향으로 규정되는 소정의 평면 상에서 지지하는 렌즈 지지부와, N개의 렌즈를 제 2 방향에서 끼우도록 대향하여 배치된 적어도 한 쌍의 판 형상의 렌즈 홀딩부와, 렌즈 홀딩부의 선단부로부터 각 렌즈의 제 2 면 위로 돌출하고, 제 2 면측의 가장자리부 주변을 탄성적으로 눌러, 각 렌즈를 렌즈 지지부에 가압함과 아울러, 각 렌즈를 제 1 방향 및 제 2 방향으로 위치 결정하는 복수의 설편부를 구비한다.

Description

광 조사 유닛{LIGHT ILLUMINATING UNIT}
본 발명은 복수의 LED(Light Emitting Diode)가 라인 형상으로 배치되고, 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 유닛에 관한 것이다.
종래, 옵셋 낱장 인쇄용의 잉크로서 자외광의 조사에 의해 경화되는 자외선 경화형 잉크가 사용되고 있다. 또한 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등, FPD(Flat Panel Display) 주위의 접착제로서 자외선 경화 수지가 사용되고 있다. 이러한 자외선 경화형 잉크나 자외선 경화 수지의 경화에는, 일반적으로 자외광을 조사하는 자외광 조사 장치가 사용되는데, 특히 옵셋 낱장 인쇄나 FPD의 용도에서는, 폭이 넓은 조사 영역을 조사할 필요가 있기 때문에, 라인 형상의 조사광을 조사하는 자외광 조사 장치가 사용된다.
자외광 조사 장치로서는 종래부터 고압 수은 램프나 수은 크세논 램프 등을 광원으로 하는 램프형 조사 장치가 알려져 있지만, 최근 소비전력의 삭감, 장기 수명화, 장치 사이즈의 컴팩트화의 요청으로, 종래의 방전램프 대신에, LED(Light Emitting Diode)를 광원으로서 이용한 자외광 조사 장치가 개발되었다. 이러한 자외광 조사 장치는, 예를 들면, 특허문헌 1, 2에 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 자외광 조사 장치(라인 조사형 자외선 조사 장치)는 소정 간격을 두고 직선 형상으로 배열된 복수의 UV-LED와, 각 UV-LED의 광로 중에 배치된 조사 슬릿과, 조사 슬릿을 통과한 자외선을 라인 형상으로 확산시키는 확산판을 구비하고 있다. 그리고, 확산판에 의해, 각 UV-LED로부터 출사되는 자외선을 UV-LED의 배열 방향을 장경으로 하는 타원형으로 확산함으로써 대략 평탄한 조사 강도의 라인광을 얻고 있다.
특허문헌 2에 기재된 자외광 조사 장치(조사 모듈)는 LED와, LED의 광로 중에 배열 설치된 실린드리컬 렌즈를 갖는 본체 유닛을 복수 구비하고 있다. 각 본체 유닛은 LED로부터 출사되는 자외광을 실린드리컬 렌즈에 의해 라인 형상으로 집광하도록 구성되어 있고, 복수의 본체 유닛을 소정 간격으로 일렬로 나열함으로써, 자외광 조사 장치로부터는 긴 라인 형상의 조명광이 출사된다.
또한 조사 강도를 높이기 위하여, 라인 방향과 직교하는 방향으로 LED를 복수열로 나열하고, 복수열로 나열된 LED로부터 출사되는 복수의 라인 형상의 조사광을 중첩시키는 구성의 광 조사 장치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3).
일본 실용신안등록 제3151132호 공보 일본 특개 2013-210422호 공보 일본 특개 2003-202294호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
특허문헌 1, 2, 3에 기재된 자외광 조사 장치에 의하면, 직선 형상으로 배치된 LED의 수에 따른 길이의 라인 형상의 조명광이 얻어진다. 그렇지만, 옵셋 낱장 인쇄에서는 여러 사이즈의 용지가 사용되고, 또한 FPD에서는 여러 사이즈의 것이 존재하기 때문에, 요구되는 조명광의 길이도 여러 가지이며, 요구되는 사양에 따라 LED의 수를 변경하고, 그 때마다, 최적의 설계를 다시 하지 않으면 안 된다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 옵셋 낱장 인쇄나 FPD의 용도에서는, 요구되는 사양에 따라, 적당히 라인 방향으로 연결(즉, 확장) 가능한 광 조사 유닛이 요구되고 있다.
또한 옵셋 낱장 인쇄나 FPD의 용도에서는, 사용되는 자외선 경화형 잉크나 자외선 경화 수지에 따라, 필요로 되는 자외광의 피크 조사 강도가 상이하다. 이 때문에, 사용되는 자외선 경화형 잉크나 자외선 경화 수지(즉, 사양)에 따라서도 LED의 수를 변경하고 싶다고 하는 요청이 있다.
피크 조사 강도를 높이기 위해서는, LED를 가능한 한 밀접하여 배치하는(단, 집적도를 높이는) 것이 유효하지만, 특허문헌 1, 2, 3에 기재된 구성과 같이, 일반적으로, 각 LED의 광로 중에 확산판이나 실린드리컬 렌즈 등의 광학 소자가 배치되고, 또 이들 부품을 고정하기 위한 고정 부재(예를 들면, 경통이나 렌즈 홀드부 등)도 필요하게 되기 때문에, LED의 간격은 고정 부재의 사이즈에 의해 규제된다고 하는 문제가 있다.
또한 피크 조사 강도를 높이기 위하여, 특허문헌 3의 구성과 같이, 라인 방향과 직교하는 방향으로 LED를 복수열로 나열하는 구성으로 하는 것도 유효하지만, 이러한 구성의 경우이어도, 사용되는 자외선 경화형 잉크나 자외선 경화 수지에 따라 필요하게 되는 LED의 열 수(즉, LED의 수)가 상이하기 때문에, 요구되는 사양에 따라, 적당히 라인 방향과 직교하는 방향으로 연결(즉, 확장) 가능한 광 조사 유닛이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 사정을 고려하여 이루어진 것으로, LED의 집적도가 높고, 또한 라인 방향 및 라인 방향과 직교하는 방향으로 연결 가능한 광 조사 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광 조사 유닛은, 조사면 위에, 제 1 방향으로 뻗고, 또한 이 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 소정의 선폭을 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 유닛으로서, 기판과, 제 1 방향 및 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향으로 광축의 방향을 맞추고, 기판 위에 제 1 방향을 따라 소정 간격마다 나열되어 배치된 N개(N은 2 이상의 정수)의 광원과, 각 광원의 광로 위에 배치된 N개의 렌즈와, 각 렌즈의 제 1 면측의 가장자리부 주변과 맞닿고, 각 렌즈를 제 1 방향과 제 2 방향으로 규정되는 소정의 평면 상에서 지지하는 렌즈 지지부와, N개의 렌즈를 제 2 방향에서 사이에 끼도록 대향하여 배치된 적어도 한 쌍의 판 형상의 렌즈 홀딩부와, 렌즈 홀딩부의 선단부로부터 각 렌즈의 제 2 면 위로 돌출하고, 이 제 2 면측의 가장자리부 주변을 탄성적으로 눌러, 각 렌즈를 렌즈 지지부에 가압함과 아울러, 각 렌즈를 제 1 방향 및 제 2 방향으로 위치 결정하는 복수의 설편부를 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 렌즈의 고정 부재의 사이즈를 작게 할 수 있어, 광 조사 유닛을 제 1 방향 및 제 2 방향으로 임의로 연결하는 것이 가능하게 된다. 또한 각 광원을 밀접해서 연결할 수 있고, 그 결과, 광원의 집적도를 높게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 복수의 설편부는, 제 3 방향에서 보았을 때, 각 렌즈의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점을 누르도록 설치되어도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 렌즈를 안정하게 고정 및 위치 결정하는 것이 가능하게 된다.
또한 각 설편부는, 제 3 방향에서 보았을 때, 직사각형 형상으로 돌출하여, 각 설편부의 선단의 일각(一角)이 각 렌즈의 제 2 면을 누르는 것이어도 된다.
또한 각 설편부는, 제 3 방향에서 보았을 때, 직사각형 형상으로 돌출하고, 제 1 방향에 인접하는 2개의 렌즈 사이에 걸치도록 배치되고, 각 설편부의 선단의 일각이 이 2개의 렌즈의 일방을 누르고, 각 설편부의 선단의 다른 일각이 이 2개의 렌즈의 타방을 누르는 것이어도 된다.
또한 렌즈 홀딩부는, 각 설편부 사이에, 제 3 방향을 따라 뻗는 절결부를 갖는 것이어도 된다.
또한 각 렌즈의 제 2 면측에는, 적어도 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있어도 된다. 상세하게는 각 렌즈의 제 2 면은 실린드리컬 면, 토로이달 면 또는 구면이어도 된다.
또한 각 렌즈는, 제 3 방향에서 보았을 때, 원형의 형상을 보이는 것이어도 된다. 또는, 각 렌즈는, 제 3 방향에서 보았을 때, 직사각형의 형상을 보이는 것이어도 되고, 제 1 방향을 따라 연결되어 있는 것이어도 된다.
또한 렌즈 홀딩부는 제 3 방향을 따라 이동 가능하게 렌즈 지지부와 연결되어 있고, 렌즈 지지부에 고정될 때, 소정의 평면과 각 설편부 사이의 거리가 줄어들도록 이동하는 것이어도 된다.
또한 각 렌즈의 제 1 면은 오목면, 볼록면 또는 평면 중 어느 것이어도 된다. 또한 광원은 적어도 1개 이상의 LED 소자로 구성되어 있어도 된다. 또한 광이 자외선 경화형 수지에 작용하는 파장을 포함하는 광이어도 된다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, LED의 집적도가 높고, 또한 라인 방향 및 라인 방향과 직교하는 방향으로 연결 가능한 광 조사 유닛이 실현된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 UV 조사 유닛의 (a) 평면도, (b) 측면도 및 (c) 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 LED 유닛의 (a) 평면도, (b) 단면도 및 (c) 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 렌즈 유닛의 (a) 평면도, (b) 측면도 및 (c) 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 렌즈 유닛으로부터 토로이달 렌즈 및 토로이달 렌즈 홀딩부를 제거한 상태의 (a) 평면도 및 (b) 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 렌즈 유닛의 토로이달 렌즈 홀딩부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시형태의 UV 조사 유닛을 사용한 UV 조사 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 변형예에 따른 토로이달 렌즈 홀딩부의 확대 사시도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 UV 조사 유닛(1)의 구성을 설명하는 도면으로, 도 1(a)는 본 발명의 실시형태에 따른 UV 조사 유닛(1)의 평면도이다. 또한 도 1(b)는 도 1(a)의 UV 조사 유닛(1)을 Y축 방향에서 본 측면도이며, 도 1(c)는 도 1(a)의 UV 조사 유닛(1)을 X축 방향에서 본 정면도이다. 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)은 옵셋 낱장 인쇄용의 잉크로서 사용되는 자외선 경화형 잉크나, FPD(Flat Panel Display) 등에서 접착제로서 사용되는 자외선 경화 수지를 경화시키는 광원 장치에 탑재되는 장치로서, 조사 대상물의 상방에 배치되어, 조사 대상물에 대하여 라인 형상의 자외광을 출사한다. 또한, 본 명세서에서는, 도 1(a)의 좌표에 나타내는 바와 같이, 후술하는 LED(Light Emitting Diode) 소자(20)의 배열 방향을 Y축 방향, LED 소자(20)가 자외광을 출사하는 방향을 Z축 방향 및 Y축 방향 및 Z축 방향에 수직한 방향을 X축 방향으로 정의하여 설명한다.
도 1(a)로부터 (c)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)은 복수의 LED 소자(20)(도 2)가 배치된 LED 유닛(100) 및 복수의 구면 렌즈(30) 및 토로이달 렌즈(40)가 배치되고, LED 유닛(100)의 광로 위에 부착된 렌즈 유닛(200)으로 이루어진다.
도 2는 LED 유닛(100)의 구성을 설명하는 도면이다. 도 2(a)는 LED 유닛(100)의 평면도이다. 또한 도 2(b)는 도 2(a)의 LED 유닛(100)을 A-A선으로 절단한 단면도이며, 도 2(c)는 도 2(a)의 LED 유닛(100)을 X축 방향에서 본 정면도이다. 도 2(a)∼(c)에 도시하는 바와 같이, LED 유닛(100)은 LED 지지부(10)와, 10개의 LED 기판(15)과, 각 LED 기판(15) 위에 배치된 복수의 LED 소자(20)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 각 LED 기판(15)에는, 4개의 LED 소자(20)가, Z축 방향으로 광축이 맞추어진 상태에서, Y축 방향으로 일렬로 소정의 간격을 두고 배치되고, 각 LED 기판(15)과 전기적으로 접속되어 있다. LED 기판(15)은, 도시하지 않은 LED 구동 회로에 접속되어 있고, 각 LED 소자(20)에는, LED 기판(15)을 통하여 LED 구동 회로로부터의 구동 전류가 공급되게 되어 있다. 각 LED 소자(20)에 구동 전류가 공급되면, 각 LED 소자(20)로부터는 구동 전류에 따른 광량의 자외광이 출사되고, LED 유닛(100)으로부터는 Y축 방향에 평행한 라인 형상의 자외광이 출사된다. 또한, 본 실시형태의 각 LED 소자(20)는 대략 동일한 광량의 자외광을 출사하도록 각 LED 소자(20)에 공급되는 구동 전류가 조정되어 있고, LED 유닛(100)으로부터 출사되는 라인 형상의 자외광은 Y축 방향에서 대략 균일한 광량 분포를 가지고 있다. 또한, 본 실시형태의 각 LED 소자(20)는 대략 정방형의 발광면을 구비하고 있고, LED 구동 회로로부터 구동 전류의 공급을 받아, 파장 365nm의 자외광을 출사한다.
도 3은 렌즈 유닛(200)의 구성을 설명하는 도면이다. 도 3(a)는 렌즈 유닛(200)의 평면도이다. 또한 도 3(b)는 도 3(a)의 렌즈 유닛(200)을 Y축 방향에서 본 측면도이며, 도 3(c)는 도 3(a)의 렌즈 유닛(200)을 X축 방향에서 본 정면도이다. 렌즈 유닛(200)은 LED 소자(20)로부터 출사된 자외광을 Y축 방향으로 뻗고, X축 방향으로 소정의 선폭을 갖는 1개의 라인 형상의 자외광으로 성형하는 부재이며, 도 3(a)∼(c)에 도시하는 바와 같이, 구면 렌즈(30), 렌즈 수용부(31), 렌즈 홀딩 프레임(32)(도 4), 토로이달 렌즈(40), 토로이달 렌즈 홀딩부(41), 고정 나사(45) 및 부착 나사(50)를 구비하고 있다. 또한, 렌즈 유닛(200)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이는 LED 유닛(100)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이와 대략 동일하게 되어 있다.
여기에서, 우선, 도 4를 참조하여, 구면 렌즈(30) 및 구면 렌즈(30)의 고정 기구에 대하여 설명한다. 도 4(a)는 렌즈 유닛(200)으로부터 토로이달 렌즈(40) 및 토로이달 렌즈 홀딩부(41)를 제거한 평면도이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 렌즈 유닛(200)을 Y축 방향에서 본 측면도이다.
도 4(a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 구면 렌즈(30)는 평면의 제 1 면(30a)과 구면의 제 2 면(30b)을 갖는 원형의 평볼록 렌즈이다. 렌즈 유닛(200)은 LED 기판(15)과 동수(즉 10개)의 구면 렌즈(30)를 구비하고 있고, 각 구면 렌즈(30)는 각각 동일한 형상 및 광학 특성을 가지고 있고, 대응하는 LED 소자(20)의 광로 위에 배치된다.
LED 소자(20)로부터 출사되는 자외광은 구면 렌즈(30)의 제 1 면(30a)에 입사되고, 제 2 면(30b)으로부터 출사된다. 이와 같이 LED 소자(20)로부터 출사되는 자외광이 구면 렌즈(30)를 통과하면, 소정의 퍼짐각의 자외광으로 성형된다.
구면 렌즈(30)는 렌즈 수용부(31)에 수용된다. 렌즈 수용부(31)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이는 LED 지지부(10)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이와 대략 동일하다. 렌즈 수용부(31)는 구면 렌즈(30)의 제 1 면(30a)을 지지하는 구면 렌즈 지지부(310)와, 구면 렌즈 지지부(310)로부터 Z축 방향으로 돌출하여 형성되는 한 쌍의 토로이달 렌즈 지지부(320)와, 렌즈 수용부(31)를 LED 지지부(10)에 고정하기 위한 고정부(330)를 갖는다. 구면 렌즈 지지부(310)에는, LED 소자(20)와 대향하는 위치에 개구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 구면 렌즈(30)는 개구가 형성되는 위치에 배치되고, 렌즈 홀딩 프레임(32)에 의해 Z축 방향으로 가압됨으로써 렌즈 수용부(31)에 고정된다. 한 쌍의 토로이달 렌즈 지지부(320)는 Y-Z축 방향으로 뻗는 박판이며, 구면 렌즈(30)를 사이에 끼고 X축 방향에 대향하여 형성된다. 토로이달 렌즈 지지부(320)의 선단에는 평면부(P)가 형성된다. 렌즈 수용부(31)는 부착 나사(50)에 의해, 고정부(330)를 LED 유닛(100)의 LED 지지부(10)에 고정함으로써 LED 지지부(10)와 연결된다.
계속해서, 도 3으로 되돌아와, 토로이달 렌즈(40) 및 토로이달 렌즈(40)의 고정 부재에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 5개의 토로이달 렌즈(40)를 Y축 방향을 따라 연결한 5연 몰드 토로이달 렌즈가 사용된다. 토로이달 렌즈(40)는 평면의 제 1 면(40a)과 토로이달 면의 제 2 면(40b)을 갖는, 평면으로 보아 직사각형의 평볼록 렌즈이다. 본 실시형태의 렌즈 유닛(200)에서는, 5연의 토로이달 렌즈(40)가 Y축 방향으로 2개 줄지어 배치된다. 즉, 렌즈 유닛(200)은 10개의 토로이달 렌즈(40)를 구비하고 있다.
토로이달 렌즈(40)는 Y축 방향과 X축 방향에서 각각 상이한 굴절력을 갖는 렌즈이다. 그 때문에 LED 소자(20)로부터 출사되고, 구면 렌즈(30)를 투과한 자외광은 토로이달 렌즈(40)의 제 1 면(40a)에 입사되고, X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 집광되고, 제 2 면(40b)으로부터 출사된다. 그리고, 각 토로이달 렌즈(40)로부터 출사된 자외광은 인접하는 토로이달 렌즈(40)로부터 출사된 자외광과 Y축 방향에서 중첩되고, UV 조사 유닛(1)으로부터는, Y축 방향으로 뻗고, X축 방향으로 소정의 선폭을 갖는 1개의 라인 형상의 자외광이 출사된다.
도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 토로이달 렌즈(40)는, 우선, 렌즈 수용부(31)에 형성되는 한 쌍의 토로이달 렌즈 지지부(320)에 배치된다. 구체적으로는, 토로이달 렌즈(40)는 토로이달 렌즈 지지부(320)의 선단에 형성된 평면부(P) 위에 배치된다. 그리고, 토로이달 렌즈(40)가 평면부(P) 위에 배치된 상태에서, 토로이달 렌즈 지지부(320)의 Y축 방향의 단부와 토로이달 렌즈(40)의 Y축 방향의 단부가 일치하도록, 토로이달 렌즈(40)의 Y축 방향의 위치 결정이 행해진다. 또한 본 실시형태에서는, 한 쌍의 토로이달 렌즈 지지부(320)의 X축 방향의 거리(일방의 토로이달 렌즈 지지부(320)의 외측의 면으로부터 타방의 토로이달 렌즈 지지부(320)의 외측의 면까지의 거리)는 토로이달 렌즈(40)의 X축 방향의 크기와 대략 동일하게 되도록 구성되어 있고, 이 상태에서, 토로이달 렌즈(40)의 제 1 면(40a)의 X축 방향의 가장자리부 주변이 토로이달 렌즈 지지부(320)에 의해 Y축 및 X축에서 규정되는 평면(즉, 평면 P) 상에서 지지된다.
계속해서, 한 쌍의 토로이달 렌즈 홀딩부(41)에 의해, 토로이달 렌즈(40)의 X축 방향의 양측을 끼우도록 고정된다. 토로이달 렌즈 홀딩부(41)는 금속의 박판에 의해 형성되는, Y-Z축 방향으로 뻗는 부재이다. 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 소정의 위치에는, 위치 결정용의 절결부(43)가 형성되어 있다. 또한 렌즈 수용부(31)의 소정의 위치에는, 위치 결정 핀(33)이 설치되어 있다. 그리고, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 절결부(43)를 렌즈 수용부(31)의 위치 결정 핀(33)에 끼우도록 배치함으로써 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 Y축 방향의 위치 결정이 이루어진다. 또한 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 소정의 위치에는, 부착 나사(50)를 피하기 위한 절결부(44)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)는 토로이달 렌즈 지지부(320)에 대하여 X축 방향에서 밀접하여 부착된다.
도 5는 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 구성을 설명하는 도면으로, 도 5(a)는 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 일부를 확대한 사시도이다. 또한 도 5(b)는 도 3(a)의 일부 확대도이며, 도 5(c)는 Y축 방향에서 보았을 때의 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 단면도이다. 도 5(a)∼(c)에 도시하는 바와 같이, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 Z축 방향의 선단부에는, X축 방향으로 돌출하는 복수의 설편부(410)가 형성된다. 설편부(410)는 Y축 방향을 장변으로 하는 대략 직사각형의 형상을 가지고 있고, Y축 방향으로 소정의 간격을 두고 형성된다. 구체적으로는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 설편부(410)는, 토로이달 렌즈(40)의 제 2 면(40b) 상에서, Y축 방향에 인접하는 2개의 토로이달 렌즈(40) 사이에 걸치도록 배치된다. 또한, Y축 방향의 양단에서의 설편부(410)는 양단의 토로이달 렌즈(40)의 단부에 배치된다(도 3(a)). 또한 도 3(c) 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 복수의 설편부(410) 사이에는, 각각 절결부(420)가 형성되어 있다.
토로이달 렌즈 홀딩부(41)는 접시 나사로 이루어지는 고정 나사(45)에 의해 렌즈 수용부(31)에 X축 방향에서 고정된다. 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 고정 나사(45)가 조여 있지 않을 때, 설편부(410)의 선단이 토로이달 렌즈(40)의 제 2 면(40b)과 맞닿은 상태가 되지만, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)가 Z축 방향으로 약간 뜬 상태로 되어 있고, 또한 고정 나사(45)와 토로이달 렌즈 홀딩부(41)에 형성되는 나사 구멍(430)과의 사이의 공간에 의해, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)는 Z축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 이 상태로부터 고정 나사(45)를 단단히 조여 가면, 나사 구멍(430)과 고정 나사(45)의 접시 부분이 맞닿는다. 그리고, 고정 나사(45)를 더욱 조여 가면, 고정 나사(45)의 접시 부분으로 나사 구멍(430)(즉, 토로이달 렌즈 홀딩부(41))을 Z축 방향 부측으로 밀어 내린다. 그 결과, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)가 렌즈 수용부(31) 쪽으로 이동하여, 각 설편부(410)와, 토로이달 렌즈(40)의 제 1 면(40a)이 지지되는 렌즈 지지부(320)의 평면부(P) 사이의 거리가 좁혀진다(즉, 토로이달 렌즈(40)가 렌즈 지지부(320)의 평면부(P)에 가압된다).
이와 같이, 설편부(410)는 토로이달 렌즈(40)의 제 2 면(40b)의 X축 방향의 양측의 가장자리부 주변을 누른다. 보다 구체적으로는, 각 설편부(410)의 선단의 일각(도 5에 나타내는 모서리(角)(A1))이 Y축 방향에 인접하는 2개의 토로이달 렌즈(40)의 일방을 누르고, 다른 일각(도 5에 도시하는 모서리(A2))이 이 인접하는 2개의 토로이달 렌즈(40)의 타방을 누른다. 이것에 의해, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 각 토로이달 렌즈(40)의 제 2 면(40b)에서의 4점이 X축 방향에 대향하여 돌출하는 복수의 설편부(410)의 선단의 모서리에 의해 눌려진다. 즉, 본 실시형태에서는, 각 설편부(410)는 평면으로 볼 때에 각 렌즈의 광축(AX)을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점을 누르도록 배치된다. 이것에 의해, 토로이달 렌즈(40)가 토로이달 렌즈 지지부(320)에 가압됨과 아울러, 토로이달 렌즈(40)의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치 결정이 이루어진다. 또한, 본 실시형태에서는, 각 설편부(410)가 토로이달 렌즈(40)를 누를 때에, 렌즈의 변형 및 파손을 막기 위하여, 각 설편부(410)의 사이에 절결부(420)를 형성하고, 설편부(410)가 X축 방향으로 탄성을 갖도록 구성하고 있다. 또한, 다른 실시형태로서는 설편부(410)를 수지나 고무로 형성해도 좋다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)에서는, 박판으로 형성되는 토로이달 렌즈 홀딩부(41)의 설편부(410)에 의해 토로이달 렌즈(40)를 X축 방향으로 사이에 끼움과 아울러 Z축 방향으로 누름으로써 토로이달 렌즈(40)의 위치 결정 및 고정이 행해진다. 그 때문에 UV 조사 유닛(1)의 Y축 방향의 단부에는, 토로이달 렌즈(40)를 고정하기 위한 고정 부재(고정 프레임이나 나사 결합을 위한 고정부)를 설치할 필요가 없어, UV 조사 유닛(1)의 Y축 방향의 사이즈가 최소화되어 있다. 즉, 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)의 Y축 방향의 단부는 토로이달 렌즈 지지부(320)의 Y축 방향의 단부 및 토로이달 렌즈(40)의 Y축 방향의 단부와 동일하게, 복수의 UV 조사 유닛(1)을 Y축 방향을 따라 연결하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한 UV 조사 유닛(1)의 X축 방향의 사이즈도 작게 억제되어 있기 때문에, 복수의 UV 조사 유닛(1)을 X축 방향을 따라 연결할 수도 있다.
도 6은 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 연결하여 배치한 UV 조사 장치(1000)의 1 예를 도시하는 평면도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, UV 조사 장치(1000)는 UV 조사 유닛(1)을 3개(Y축 방향)×3열(X축 방향)의 태양으로 히트싱크(도시하지 않음) 위에 연결하여 배치한 것이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)은, Y축 방향으로 돌출하는 부재가 없기 때문에, 복수의 UV 조사 유닛(1)을 Y축 방향으로 간극 없이 나열할 수 있다. 또한 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)은, X축 방향의 사이즈도 작게 억제되어 있기 때문에, UV 조사 장치(1000)과 같이, X축 방향으로도 복수의 UV 조사 유닛(1)을 밀접하여 배치할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 UV 조사 유닛(1)은, X축 방향 및 Y축 방향으로 복수 나열하여 연결하는 것이 가능하기 때문에, 사용하는(즉, 연결하는) UV 조사 유닛(1)의 수, 배치를 변경함으로써, 여러 조사 강도, 조사 에리어, 조사 라인 길이의 UV 조사 장치를 구성할 수 있다.
이상이 본 발명의 실시형태의 일례의 설명이지만, 본 발명은 상기의 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위의 기재에 의해 표현된 기술적 사상의 범위 내에서 여러 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기의 실시형태는 자외선의 조사광을 발생하는 장치에 본 발명을 적용한 예이지만, 다른 파장 영역의 조사광(예를 들면, 백색광 등의 가시광선, 적외광 등)을 발생하는 조사 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 구면 렌즈(30) 및 토로이달 렌즈(40)의 제 1 면을 평면으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 오목면 또는 볼록면이어도 된다. 또한 토로이달 렌즈(40)는 5연 몰드 토로이달 렌즈에 한정되는 것은 아니고, 개별적으로 성형된 평면으로 보아 원형의 토로이달 렌즈를 10개 사용해도 된다. 이 경우에는, 1개씩 위치 결정을 하면서 고정한다. 또한 토로이달 렌즈(40) 이외에도, 실린드리컬 렌즈나 구면 렌즈를 사용해도 되고, 게다가, 제 2 면(40b)을 오목면으로 해도 된다. 이 경우도, 각 렌즈의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점이 토로이달 렌즈 홀딩부(41)에 의해 눌려진다.
또한, 토로이달 렌즈 홀딩부(41)에서의 설편부(410)의 형상은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각 토로이달 렌즈(40)의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점을 홀딩하는 것이 가능하다면, 여러 변형이 가능하다. 도 7(a)부터 (d)는 변형예에 따른 토로이달 렌즈 홀딩부를 나타내는 사시도이다. 또한, 설명의 편의를 위해, 도 7(a)부터 (d)에서는 Y축 방향을 따라 4점을 홀딩하는 2개(또는 4개)의 설편부의 주변의 구성만 확대하여 나타내고 있다. 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 변형예에서의 토로이달 렌즈 홀딩부(41a)는, 설편부(410a)의 사이에 절결부(420)가 형성되지 않는 점에서, 상기 실시형태의 토로이달 렌즈 홀딩부(41)와는 상이하다. 본 변형예의 설편부(410a)의 형상은 상기 실시형태에서의 설편부(410)와는 상이하다. 본 변형예에서도, 각 토로이달 렌즈(40)의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점이 각 설편부(410a)의 선단의 일각에 의해 눌려진다. 이것에 이해, 토로이달 렌즈(40)의 고정 및 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치 결정이 이루어진다.
또한 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 제 2 변형예에서의 토로이달 렌즈 홀딩부(41b)는 설편부(410b)의 사이에 절결부(420)가 형성되지 않는 점 및 설편부(410b)의 형상이 삼각 형상이며, 인접하는 2개의 토로이달 렌즈(40) 사이에 걸치지 않고, 각 토로이달 렌즈(40)를 Y축 방향을 따라 2개소씩 누르도록 배치되어 있는 점에서, 상기 실시형태의 토로이달 렌즈 홀딩부(41)와는 상이하다. 본 변형예에서도, 삼각 형상의 4개의 설편부(410b)의 선단의 모서리에 의해, 각 토로이달 렌즈(40)의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점이 각각 눌려진다. 이것에 의해, 토로이달 렌즈(40)의 고정 및 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 위치 결정이 이루어진다.
또한 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 제 3 변형예에서의 토로이달 렌즈 홀딩부(41c)는, Y축 방향으로 둘로 분할된 설편부(410c)를 구비하는 점에서, 상기 실시형태의 토로이달 렌즈 홀딩부(41)와는 상이하다. 본 변형예에 의해서도, 4개의 설편부(410c)의 선단의 모서리에 의해, 각 토로이달 렌즈(40)의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점이 홀딩된다.
또한 도 7(d)에 도시하는 바와 같이, 제 4 변형예에서의 토로이달 렌즈 홀딩부(41d)는, 도 7(a)에 도시하는 설편부(410a)를 Y축 방향으로 둘로 분할한 설편부(410d)를 구비하는 점에서, 제 1 변형예의 토로이달 렌즈 홀딩부(41a)와는 상이하다. 본 변형예에 의해서도, 4개의 설편부(410d)의 선단의 모서리에 의해, 각 토로이달 렌즈(40)의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점이 홀딩된다. 또한, 설편부(410)는 박판 형상뿐만 아니라, 봉 형상(환, 각)이나, 구(반구) 형상으로 하는 것도 가능하다.
또한 상기 실시형태에서는, Y축 방향으로 뻗는 2개의 토로이달 렌즈 홀딩부(41)를 X축 방향으로 대향 배치하는 구성으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, Y축 방향으로 복수로 분할된 토로이달 렌즈 홀딩부(41)를 X축 방향으로 대향 배치하는 구성으로 해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서의 UV 조사 유닛(1)은 4개의 LED 소자(20)를 구비하는 LED 기판(15), 구면 렌즈(30) 및 토로이달 렌즈(40)를 각각 10개씩 구비하는 구성으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 임의의 수의 LED 소자(20), 구면 렌즈(30) 및 토로이달 렌즈(40)를 구비하는 구성으로 해도 된다. 이와 같이, 복수 종류의 UV 조사 유닛을 조합함으로써, 여러 사이즈에 대응한 UV 조사 장치를 구성하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 여러 사이즈의 워크에 대응하는 UV 조사 장치를 용이한 구성으로 실현하는 것이 가능하게 된다.
1 UV 조사 유닛 100 LED 유닛
10 LED 지지부 15 LED 기판
20 LED 소자 200 렌즈 유닛
30 구면 렌즈 31 렌즈 수용부
310 구면 렌즈 지지부 320 토로이달 렌즈 지지부
330 고정부 32 렌즈 홀딩 프레임
33 위치 결정 핀 40 토로이달 렌즈
41 토로이달 렌즈 홀딩부 410 설편부
420 절결부 430 나사 구멍
43, 44 절결부 45 고정 나사
50 부착 나사

Claims (21)

  1. 조사면 위에, 제 1 방향으로 뻗고, 또한 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 정해진 선폭을 갖는 라인 형상의 광을 조사하는 광 조사 유닛으로서,
    기판과,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향으로 광축의 방향을 맞추고, 상기 기판 위에 상기 제 1 방향을 따라 정해진 간격마다 나열되어 배치된 N개(N은 2 이상의 정수)의 광원과,
    상기 각 광원의 광로 위에 배치된 N개의 렌즈와,
    상기 각 렌즈의 제 1 면측의 가장자리부 주변과 맞닿고, 상기 각 렌즈를 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향으로 규정되는 정해진 평면 상에서 지지하는 렌즈 지지부와,
    상기 N개의 렌즈를 상기 제 2 방향에서 사이에 끼우도록 대향하여 배치된 적어도 한 쌍의 판 형상의 렌즈 홀딩부와,
    상기 렌즈 홀딩부의 선단부로부터 상기 각 렌즈의 제 2 면 위로 돌출하는 복수의 설편부를 구비하고,
    상기 렌즈 홀딩부는 상기 제 3 방향을 따라 이동 가능하게 상기 렌즈 지지부와 연결되어 있고, 상기 렌즈 지지부에 고정될 때, 상기 미리 정해진 평면과 상기 각 설편부와의 사이의 거리가 줄어들도록 이동하고, 상기 복수의 설편부가 상기 각 렌즈의 제 2 면측의 가장자리부 주변을 탄성적으로 누르고, 상기 각 렌즈를 상기 렌즈 지지부에 가압함과 아울러, 상기 각 렌즈를 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로 위치 결정하는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 설편부는, 상기 제 3 방향에서 보았을 때, 상기 각 렌즈의 광축을 중심으로 하여 점대칭 위치에 있는 4점을 누르도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 설편부는, 상기 제 3 방향에서 보았을 때, 직사각형 형상으로 돌출하고, 상기 각 설편부의 선단의 일각이 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면을 누르는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 설편부는, 상기 제 3 방향에서 보았을 때, 직사각형 형상으로 돌출하고, 상기 제 1 방향에 인접하는 2개의 렌즈 사이에 걸치도록 배치되고, 상기 각 설편부의 선단의 일각이 이 2개의 렌즈의 일방을 누르고, 상기 각 설편부의 선단의 다른 일각이 이 2개의 렌즈의 타방을 누르는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈 홀딩부는 상기 각 설편부의 사이에 상기 제 3 방향을 따라 뻗는 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈 홀딩부는 상기 각 설편부의 사이에 상기 제 3 방향을 따라 뻗는 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 렌즈 홀딩부는 상기 각 설편부의 사이에 상기 제 3 방향을 따라 뻗는 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면측에는 적어도 상기 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면측에는 적어도 상기 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면측에는 적어도 상기 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면측에는 적어도 상기 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면측에는 적어도 상기 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 각 렌즈의 상기 제 2 면측에는 적어도 상기 제 2 방향으로 정의 굴절력을 갖는 볼록면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 각 렌즈의 상기 제 2 면은 실린드리컬 면, 토로이달 면 또는 구면인 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 렌즈는 상기 제 3 방향에서 보았을 때 원형의 형상을 보이는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 렌즈는 상기 제 3 방향에서 보았을 때 직사각형의 형상을 보이는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 각 렌즈는 상기 제 1 방향을 따라 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  18. 삭제
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 렌즈의 상기 제 1 면은 오목면, 볼록면 또는 평면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광원이 적어도 1개 이상의 LED(Light Emitting Diode) 소자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광이 자외선 경화형 수지에 작용하는 파장을 포함하는 광인 것을 특징으로 하는 광 조사 유닛.
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