KR20180092871A

KR20180092871A - 광 조사장치

Info

Publication number: KR20180092871A
Application number: KR1020180015509A
Authority: KR
Inventors: 야스오 코구레
Original assignee: 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2018-08-20
Also published as: JP6809928B2; CN108481898A; CN108481898B; TW201829207A; TWI741130B; JP2018126692A

Abstract

조사 대상물의 크기가 변했을 경우에도, 조사 강도나 조사 시간을 변경하지 않고, 조사 대상물의 외주면에 소정 강도의 자외광이 얻어지는 광 조사장치를 제공한다. 본 발명의 광 조사장치는, 제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고 제2 방향으로부터 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치가, 기판 상에 제1 방향을 따라 배치되고, 조사 대상물에 대해 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자, 및 복수의 LED 소자의 광로 중에 배치되고, 각 LED 소자로부터 출사되는 자외광을 굴절 또는 반사시켜, 중심축을 향해 집속광을 출사하는 집광수단을 구비한다.

Description

광 조사장치 {LIGHT IRRADIATING APPARATUS}

본 발명은, LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 이용하여, 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해 자외광을 조사하는 광 조사장치에 관한 것이다.

종래, 맥주나 쥬스 캔·패트병, 샴푸나 화장품 병 등의 용기를 인쇄하기 위한 잉크로서, 자외광의 조사에 의해 경화하는 자외선 경화형 잉크가 이용되고 있다. 그리고, 이러한 자외선 경화형 잉크의 경화에는, 일반적으로, 자외광을 조사하는 자외광 조사장치가 이용된다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 잉크젯 헤드를 이용하여, 캔 본체(조사 대상물)의 외주면에 화상을 형성하는 화상 형성장치가 기재되어 있다. 이 장치는, 캔 본체의 내부에 삽입되어, 캔 본체를 지지하는 지지통(맨드릴), 지지통이 지지하고 있는 캔 본체의 외주면에 대해 자외선 경화형 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드, UV LED 램프 등을 구비하고 있다. 그리고, 특허문헌 1의 장치는, 캔 본체를 회전시키면서 자외선 경화형 잉크를 토출시켜, 캔 본체의 외주면에 화상을 형성하고, 상기 캔 본체의 외주면에 UV LED 램프로부터의 자외광을 조사함으로써, 캔 본체의 외주면에 부착된 자외선 경화형 잉크를 경화시킨다.

일본국 공개특허공보 제2016-013548호

특허문헌 1의 구성에 의하면, 캔 본체의 중심축에 대해 평행하게 배치한 UV LED 램프에 의해, 캔 본체의 외주면에 부착된 자외선 경화형 잉크를 경화시킬 수 있다. 그러나, UV LED 램프는, 지지통(즉, 캔 본체의 외주면)으로부터 소정 거리를 둔 위치에 고정되어 있기 때문에, 캔 본체 크기(직경)가 달라지면, 작동 거리(캔 본체의 외주면과 UV LED 램프간의 거리)가 변하고, 캔 본체의 외주면에 있어서의 자외광의 조사 강도도 변하기 때문에, 제품의 종류가 다양한 캔 본체에 대응하고자 하면, 캔 본체 크기에 따라 자외광의 조사 강도를 변경하거나, 조사 시간을 변경해야 하는 문제가 있다. 또한, 이처럼 자외광의 조사 강도나 조사 시간을 변경하기 위해서는 초기 셋업 시간이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 조사 대상물의 크기가 변했을 경우에도, 조사 강도나 조사 시간을 변경하지 않고, 조사 대상물의 외주면에 소정 강도의 자외광이 얻어지는 광 조사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 조사장치는, 제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고 상기 제2 방향으로부터 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치로서, 기판 상에 제1 방향을 따라 배치되고, 조사 대상물에 대해 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자, 및 복수의 LED 소자의 광로 중에 배치되고, 각 LED 소자로부터 출사되는 자외광을 굴절 또는 반사시켜, 중심축을 향해 집속광을 출사하는 집광수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 입체 조사 대상물은 상기 제 2 방향으로의 크기가 상이할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 조사 대상물의 크기(제2 방향의 크기)가 변했을 경우에도, 자외광이 조사 대상물의 외주면에 확실하게 입사하기 때문에, 조사 대상물의 외주면에는 소정 강도의 자외광이 얻어진다.

또한, 집광수단은, 중심축을 향해 광을 집속시키는 반사면을 구비한 미러인 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 반사면은, 타원 또는 포물면을 포함하는 곡면인 것이 바람직하다.

또한, 집광수단은, 제1 방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈이며, 제1 방향에서부터 봤을 때, 복수의 LED 소자의 광축과 실린드리컬 렌즈의 광축이 조사 대상물의 중심 방향을 향하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 집광수단이, 자외광을 중심축에 집광하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 다른 관점에서, 본 발명의 광 조사장치는, 제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고 상기 제2 방향으로부터 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치로서, 기판과, 기판 상에 제1 방향을 따라 배치되고, 조사 대상물에 대해 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자를 가지는 N개(N은 1 이상의 정수)의 광원 유닛, 및 복수의 LED 소자의 광로 중에 배치되고, 각 LED 소자로부터 출사되는 자외광을 제1 방향에서부터 봤을 때, 소정의 선폭을 가지는 광이 되도록 정형하는 N개의 광학소자를 구비하고, 제1 방향에서부터 봤을 때, 복수의 LED 소자의 광축과 광학소자의 광축이 조사 대상물의 중심 방향을 향하도록 배치되고, 소정의 선폭이, 조사 대상물의 직경보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 이 경우, 제1 방향에서부터 봤을 때, 복수의 LED 소자의 광축과 광학소자의 광축이 중심축을 통하도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 입체 조사 대상물은 상기 제 2 방향으로의 크기가 상이할 수 있다.

또한, 이 경우, N은 2 이상이며, 제1 방향에서부터 봤을 때, N개의 광원 유닛과 N개의 광학소자가, 중심축을 중심으로 하는 원호 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 광학소자가, 제1 방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈인 것이 바람직하다.

또한, 다른 관점에서, 본 발명의 광 조사장치는, 제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고, 상기 제2 방향으로부터 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치로서, 기판 상에 제1 방향을 따라 배치되고, 조사 대상물에 대해 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자, 복수의 LED 소자의 광로를 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로부터 사이에 두도록 배치되고, 조사 대상물에 대해 자외광을 도광하는 1쌍의 도광 미러, 및 복수의 LED 소자와 1쌍의 도광 미러를, 조사 대상물의 직경에 따라 제2 방향을 따라 이동시키는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 입체 조사 대상물은 상기 제 2 방향으로의 크기가 상이할 수 있다.

또한, 이 경우, 제1 방향에서부터 봤을 때, 복수의 LED 소자의 광축이 중심축을 통하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 1쌍의 도광 미러의 간격이, 조사 대상물의 직경보다 작게 설정되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명의 광 조사장치에 의하면, 조사 대상물의 크기가 변했을 경우에도, 조사 강도나 조사 시간을 변경하지 않고, 조사 대상물의 외주면에 소정 강도의 자외광이 얻어진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광 조사장치를 이용한 광 조사 시스템의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광 조사장치가 구비하는 광원 유닛의 구성을 설명하는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광 조사장치로부터 조사 대상물에 조사되는 자외광을 설명하는 광선도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 광 조사장치를 이용한 광 조사 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광 조사장치를 이용한 광 조사 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 광 조사장치를 이용한 광 조사 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면중, 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

(제1 실시형태)

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광 조사장치(10)를 이용한 광 조사 시스템(1)의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 광 조사 시스템(1)은, 조사 대상물(P)의 표면에 도포된 자외선 경화형 잉크를 경화시키는 시스템이며, 조사 대상물(P)의 내부에 삽입되어, 조사 대상물(P)을 지지하는 지지통(맨드릴)(50)과, 조사 대상물(P)의 외주면에 대해 라인 형상의 자외광을 조사하는 광 조사장치(10)로 구성되어 있다. 지지통(50)은, 도시하지 않은 모터에 의해 시계 방향으로 회전하도록 되어 있으며, 지지통(50)의 회전에 따라, 지지통(50)의 선단에 장착된 조사 대상물(P)이 회전하도록 되어 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 설명의 편의상, 조사 대상물(P)은, 대략 원통 형상을 가지는 것으로 하고. 조사 대상물(P)의 회전 중심을 중심축(AX)으로서 설명한다. 또한, 이하, 본 명세서에 있어서는, 광 조사장치(10)로부터 출사되는 라인 형상의 자외광의 길이 방향을 X축 방향, 길이가 짧은 방향을 Y축 방향, X축 및 Y축과 직교하는 방향을 Z축 방향으로 정의하여 설명한다. 또한, 일반적으로, 자외광이란, 파장 400nm 이하의 광을 의미하는 것으로 간주되지만, 본 명세서에 있어서, 자외광이란, 자외선 경화형 잉크를 경화시키는 것이 가능한 파장(예를 들면, 파장 250∼420nm)의 광을 의미하는 것으로 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사장치(10)는, 베이스(11), 광원 유닛(12), 타원 미러(14), 및 베이스(11), 광원 유닛(12) 및 타원 미러(14)를 수용하는 케이스(미도시) 등으로 구성되어 있다.

베이스(11)는, X축 방향 및 Y축 방향에 평행한 금속제의 판 형상 부재이며, 광원 유닛(12)의 기판(12a) 뒷면에 밀착하도록 배치되고, 광원 유닛(12)을 지지하는 동시에, 광원 유닛(12)에서 발생한 열을 방열하는, 이른바 히트 싱크로서 기능하는 부재이다.

도 2는, 광원 유닛(12)의 정면도(Z축의 정방향쪽에서부터 본 도면)이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 광원 유닛(12)은, X축 방향 및 Y축 방향에 평행한 직사각형의 기판(12a), 및 기판(12a) 상에 배치된 복수의 LED 소자(12b)를 구비하고 있다.

기판(12a)은, 열전도율이 높은 재료(예를 들면, 질화 알루미늄)로 형성된 직사각형의 배선 기판이며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 표면에는, 10개의 LED 소자(12b)가, X축 방향을 따라 소정의 피치(예를 들면, 3.0mm)로, COB(Chip On Board) 실장되어 있다. 기판(12a) 상에는, 각 LED 소자(12b)에 전력을 공급하기 위한 애노드 패턴(미도시) 및 캐소드 패턴(미도시)이 형성되어 있으며, 각 LED 소자(12b)는, 애노드 패턴 및 캐소드 패턴에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 기판(12a)은, 도시하지 않은 배선 케이블에 의해 드라이버 회로(미도시)와 전기적으로 접속되어 있으며, 각 LED 소자(12b)에는, 애노드 패턴 및 캐소드 패턴을 매개로, 드라이버 회로로부터 구동 전류가 공급되도록 되어 있다. 각 LED 소자(12b)에 구동 전류가 공급되면, 각 LED 소자(12b)로부터는 구동 전류에 따른 광량의 자외광(예를 들면, 파장 365nm)이 출사되고, 광원 유닛(12)으로부터는 X축 방향에 평행한 라인 형상의 자외광이 출사된다.

광원 유닛(12)에 전력이 공급되고, 각 LED 소자(12b)로부터 자외광이 출사되면, LED 소자(12b)의 자기 발열에 의해 온도가 상승하고, 발광 효율이 현저히 저하되는 문제가 발생하지만, 본 실시형태에 있어서는, 베이스(11)에 의해 광원 유닛(12)이 냉각되기 때문에, 이러한 문제의 발생이 억제된다.

타원 미러(14)는, 광원 유닛(12)으로부터의 자외광을 반사하기 위한 금속제 부재이며, 광원 유닛(12)을 Z축의 정방향쪽에서부터 덮도록 케이스(미도시) 내에 장착되어 있다(도 1). 타원 미러(14)의 광원 유닛(12)에 대향하는 쪽의 표면에는, 금속 박막 등의 광 반사성 재료가 코팅되어 있으며, 반사면(14a)이 형성되어 있다. 본 실시형태의 타원 미러(14)의 반사면(14a)은, X축 방향으로 연장되는 타원면으로 되어 있으며, X축 방향에서부터 봤을 때, 그 제1 초점 위치에 광원 유닛(12)의 각 LED 소자(12b)가 배치되어 있다.

도 3은, 본 실시형태의 광 조사장치(10)로부터 조사 대상물(P)에 조사되는 자외광을 설명하는 광선도이다. 또한, 도 3에 있어서, P1은, 최소 크기(예를 들면, 직경 20mm)의 조사 대상물(P)을 나타내고, P2는, 최대 크기(예를 들면, 직경 60mm)의 조사 대상물(P)을 나타낸다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 타원 미러(14)의 제2 초점 위치에 조사 대상물(P)의 중심축(AX)이 배치되어 있으며, 광원 유닛(12)으로부터 출사된 자외광(각 광선)이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)에 집광되도록 구성되어 있다. 따라서, 조사 대상물(P)의 크기가 작은 경우(P1)에도, 조사 대상물(P)의 크기가 큰 경우(P2)에도, 광원 유닛(12)으로부터 출사된 자외광은, 조사 대상물(P)의 외주면에 확실하게 입사한다. 이에 의해, 조사 대상물(P)의 크기를 변경했을 경우에도, 조사 대상물(P)의 외주면에는 소정 강도의 자외광이 얻어진다. 즉, 본 실시형태의 구성에 의하면, 조사 대상물(P)의 크기를 변경할 때마다 조사 강도나 조사 시간을 변경할 필요가 없다. 다시 말하면, 본 발명은 중심축(AX)을 중심으로 회전하는 조사 대상물(P)의 크기(지름 또는 반경)가 변경되더라도 조사 대상물(P)의 외주면에 소정 강도의 자외광이 조사된다.

이상이 본 실시형태의 설명이지만, 본 발명은, 상기 구성에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

예를 들면, 본 실시형태의 각 LED 소자(12b) 상에 반구 형상 또는 포탄 형상의 봉지(封止) 렌즈를 배치하는 것도 가능하다. 이러한 구성에 의하면, 각 LED 소자(12b)로부터 출사되는 자외광의 확산각을 좁히는 것이 가능해지기 때문에, 타원 미러(14)의 크기를 작게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 타원 미러(14)의 제2 초점 위치에 조사 대상물(P)의 중심축(AX)이 배치되어 있으며, 광원 유닛(12)으로부터 출사된 자외광(각 광선)이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)에 집광되는 것으로서 설명했지만, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 타원 미러(14)는, 중심축(AX)을 향해 광을 집속시키는 반사면을 구비하면 되고, 타원 미러(14) 대신에, 포물면의 반사 미러를 구비한 포물면 미러를 적용하는 것도 가능하다.

(제2 실시형태)

도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 광 조사장치(10A)를 이용한 광 조사 시스템(1A)의 구성을 설명하는 도면이며, 본 실시형태의 광 조사장치(10A)를 X축 방향에서부터 봤을 때의 광선도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사장치(10A)는, 광원 유닛(12)이 아래쪽에(Y축의 마이너스 방향쪽을 향하도록) 장착되고, 타원 미러(14) 대신에, 집광 렌즈(15)를 구비한다는 점에서, 제1 실시형태의 광 조사장치(10)와 상이하다. 또한, 집광 렌즈(15)는, 도시하지 않은 고정 부재에 의해 케이스(미도시) 내에 고정되어 있다.

집광 렌즈(15)는, 광원 유닛(12)으로부터의 자외광을 조사 대상물(P)의 중심축(AX)에 집광하기 위한 광학 부재이며, LED 소자(12b)의 광로 중에 배치되어 있다. 본 실시형태의 집광 렌즈(15)는, X축 방향으로 연장되는, 광학 유리 또는 실리콘제의 양볼록 실린드리컬 렌즈이며, X축 방향에서부터 봤을 때, LED 소자(12b)의 광축과 집광 렌즈(15)의 광축이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 통하도록 배치되고, LED 소자(12b)로부터 출사되는 자외광(각 광선)을 Z축 방향으로 굴절시키고, 조사 대상물(P)의 중심축(AX)에 집광하도록 구성되어 있다. 따라서, 조사 대상물(P)의 크기가 작은 경우(P1)에도, 조사 대상물(P)의 크기가 큰 경우(P2)에도, 광원 유닛(12)으로부터 출사된 자외광은, 조사 대상물(P)의 외주면에 확실하게 입사한다. 이에 의해, 조사 대상물(P)의 크기를 변경했을 경우에도, 조사 대상물(P)의 외주면에는 소정 강도의 자외광이 얻어진다. 즉, 본 실시형태의 구성에 의하면, 조사 대상물(P)의 크기를 변경할 때마다 조사 강도나 조사 시간을 변경할 필요가 없다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, LED 소자(12b)의 광축과 집광 렌즈(15)의 광축이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 통하는 것으로 했지만, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, LED 소자(12b)의 광축과 집광 렌즈(15)의 광축이 조사 대상물(P)의 중심 방향을 향하도록 배치되면 된다.

(제3 실시형태)

도 5는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광 조사장치(10B)를 이용한 광 조사 시스템(1B)의 구성을 설명하는 도면이며, 본 실시형태의 광 조사장치(10B)를 X축 방향에서부터 봤을 때의 광선도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사장치(10B)는, 3개의 광원 유닛(12)과, 3개의 집광 렌즈(15B)를 구비한다는 점, 각 집광 렌즈(15B)로부터 출사되는 자외광이 대략 평행광이 되도록 구성되어 있다는 점에서, 제2 실시형태의 광 조사장치(10A)와 상이하다.

집광 렌즈(15B)는, 광원 유닛(12)으로부터의 자외광을 대략 평행광으로 정형하기 위한 광학 부재이며, 각 광원 유닛(12)의 LED 소자(12b)의 광로 중에 배치되어 있다. 본 실시형태의 집광 렌즈(15B)는, X축 방향으로 연장되는, 광학 유리 또는 실리콘제의 양볼록 실린드리컬 렌즈이며, X축 방향에서부터 봤을 때, LED 소자(12b)의 광축과 집광 렌즈(15B)의 광축이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 통하도록 배치되고, LED 소자(12b)로부터 출사되는 자외광(각 광선)을 Z축 방향으로 굴절시키고, 소정의 선폭을 가지는 대략 평행광이 되도록 정형한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 3개의 광원 유닛(12)과 3개의 집광 렌즈(15B)는, 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 중심으로 하는 원호 상에 배치되어 있으며, 각 광원 유닛(12)으로부터 출사되는 자외광의 주요 광선(확산각 0°인 광선)이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)에 집광되도록 배치되어 있다. 또한, 각 집광 렌즈(15B)로부터 출사되는 자외광의 선폭(d)은, 최소 크기의 조사 대상물(P1)의 직경보다 충분히 작고, 각 광원 유닛(12)으로부터 출사되는 자외광이 조사 대상물(P)의 외주면에 확실하게 입사하도록 구성되어 있다. 즉, 조사 대상물(P)의 크기가 작은 경우(P1)에도, 조사 대상물(P)의 크기가 큰 경우(P2)에도, 각 광원 유닛(12)으로부터 출사된 자외광은, 조사 대상물(P)의 외주면에 확실하게 입사하도록 되어 있다. 이에 의해, 조사 대상물(P)의 크기를 변경했을 경우에도, 조사 대상물(P)의 외주면에는 소정 강도의 자외광이 얻어진다. 즉, 본 실시형태의 구성에 의하면, 조사 대상물(P)의 크기를 변경할 때마다 조사 강도나 조사 시간을 변경할 필요가 없다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 광 조사장치(10B)가, 3개의 광원 유닛(12)과, 3개의 집광 렌즈(15B)를 구비하는 것으로 했지만, 광원 유닛(12)과 집광 렌즈(15B)의 개수는, 이에 한정되지 않으며, 조사 대상물(P)의 외주면에 도포된 자외선 경화형 잉크를 경화시키기 위해 필요한 조사 강도에 따라 적절히 변경하는 것(즉, N개(N은 1 이상의 정수)의 광원 유닛(12)과 집광 렌즈(15B)를 이용한 구성)이 가능하다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, LED 소자(12b)의 광축과 집광 렌즈(15B)의 광축이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 통하는 것으로 했지만, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, LED 소자(12b)의 광축과 집광 렌즈(15B)의 광축이 조사 대상물(P)의 중심 방향을 향하도록 배치되면 된다. 또한, 집광 렌즈(15B)로부터 출사되는 자외광은, 반드시 대략 평행광에 한정되는 것은 아니다.

(제4 실시형태)

도 6은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 광 조사장치(10C)를 이용한 광 조사 시스템(1C)의 구성을 설명하는 도면이며, 본 실시형태의 광 조사장치(10C)를 X축 방향에서부터 봤을 때의 광선도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사 시스템(1C)은, 조사 대상물(P)의 크기(직경)에 따라 광 조사장치(10C)를 오르내리게 하는 승강 기구(20)를 구비한다는 점에서 제1 실시형태의 광 조사 시스템(1)과 상이하고, 도 6(a)는, 광 조사장치(10C)를 최소 크기의 조사 대상물(P1)에 근접 배치한 상태를 나타내고, 도 6(b)는, 광 조사장치(10C)를 최대 크기의 조사 대상물(P2)에 근접 배치한 상태를 나타낸다. 또한, 본 실시형태의 광 조사장치(10C)는, 광원 유닛(12)이 아래쪽에(Y축의 마이너스 방향쪽을 향하도록) 장착되고, 타원 미러(14) 대신에, 1쌍의 도광 미러(17)를 구비한다는 점에서, 제1 실시형태의 광 조사장치(10)와 상이하다. 또한, 승강 기구(20)에는, 슬라이더 등 주지의 기구를 채용할 수 있지만, 도 6에서는, 설명의 편의상, 승강 기구(20)를 단지 블록으로 나타내고 있다.

1쌍의 도광 미러(17)는, 광원 유닛(12)으로부터의 자외광을 조사 대상물(P)의 외주면에 도광하기 위한 광학 부재이며, LED 소자(12b)의 광로를 Z축 방향으로부터 사이에 두도록 배치되어 있다. 본 실시형태의 1쌍의 도광 미러(17)는, Z축 방향으로 간격(p)을 두고 X축 방향으로 평행하게 연장되는 평행 평판 미러이며, 각 도광 미러(17)의 내측의 면(서로 대향하는 면)에는, 반사면이 형성되어 있다.

도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 최소 크기의 조사 대상물(P1)을 조사하는 경우, 광원 유닛(12)은, 조사 대상물(P1)의 외주면에 근접하는 위치로 이동되고, 광원 유닛(12)으로부터 출사되는 자외광의 주요 광선(확산각 0°인 광선)이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 통하도록 배치된다. 또한, 1쌍의 도광 미러(17)의 간격(p)은, 조사 대상물(P1)의 직경보다 충분히 작게 설정되어 있으며, 광원 유닛(12)으로부터 출사되는 자외광이 조사 대상물(P1)의 외주면에 확실하게 입사하도록 구성되어 있다.

또한, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 최대 크기의 조사 대상물(P2)을 조사하는 경우, 광원 유닛(12)은, 조사 대상물(P2)의 외주면에 근접하는 위치로 이동되고, 광원 유닛(12)으로부터 출사되는 자외광의 주요 광선(확산각 0°인 광선)이 조사 대상물(P)의 중심축(AX)을 통하도록 배치된다. 상술한 바와 같이, 1쌍의 도광 미러(17)의 간격(p)은, 조사 대상물(P1)의 직경보다 충분히 작게 설정되어 있기 때문에, 최대 크기의 조사 대상물(P2)을 조사하는 경우에도, 광원 유닛(12)으로부터 출사되는 자외광이 조사 대상물(P2)의 외주면에 확실하게 입사한다.

이처럼, 본 실시형태의 구성에 있어서도, 제1 내지 제3 실시형태와 마찬가지로, 조사 대상물(P)의 크기가 작은 경우(P1)에도, 조사 대상물(P)의 크기가 큰 경우(P2)에도, 광원 유닛(12)으로부터 출사된 자외광은, 조사 대상물(P)의 외주면에 확실하게 입사한다. 이에 의해, 조사 대상물(P)의 크기를 변경했을 경우에도, 조사 대상물(P)의 외주면에는 소정 강도의 자외광이 얻어진다. 즉, 본 실시형태의 구성에 의하면, 조사 대상물(P)의 크기를 변경할 때마다 조사 강도나 조사 시간을 변경할 필요가 없다.

또한, 여기에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시적인 것으로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라, 특허청구범위에 의해 나타내지고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1, 1A, 1B, 1C : 광 조사 시스템
10, 10A, 10B, 10C : 광 조사장치
11 : 베이스
12 : 광원 유닛
12a : 기판
12b : LED 소자
14 : 타원 미러
15, 15B : 집광 렌즈
17 : 도광 미러
20 : 승강 기구
50 : 지지통

Claims

제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고 상기 제2 방향으로부터 상기 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치로서,
기판 상에 상기 제1 방향을 따라 배치되고, 상기 조사 대상물에 대해 상기 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자, 및
상기 복수의 LED 소자의 광로 중에 배치되고, 상기 각 LED 소자로부터 출사되는 상기 자외광을 굴절 또는 반사시켜, 상기 중심축을 향해 집속광을 출사하는 집광수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제1항에 있어서,
상기 집광수단은, 상기 중심축을 향해 광을 집속시키는 반사면을 구비한 미러인 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제2항에 있어서,
상기 반사면은, 타원 또는 포물면을 포함하는 곡면인 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제1항에 있어서,
상기 집광수단은, 상기 제1 방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈이며,
상기 제1 방향에서부터 봤을 때, 상기 복수의 LED 소자의 광축과 상기 실린드리컬 렌즈의 광축이 상기 조사 대상물의 중심 방향을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 집광수단이, 상기 자외광을 상기 중심축에 집광하는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고, 상기 제2 방향으로부터 상기 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치로서,
기판과, 상기 기판 상에 상기 제1 방향을 따라 배치되고, 상기 조사 대상물에 대해 상기 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자를 가지는 N개(N은 1 이상의 정수)의 광원 유닛, 및
상기 복수의 LED 소자의 광로 중에 배치되고, 상기 각 LED 소자로부터 출사되는 상기 자외광을 상기 제1 방향에서부터 봤을 때, 소정의 선폭을 가지는 광이 되도록 정형하는 N개의 광학소자
를 구비하고,
상기 제1 방향에서부터 봤을 때, 상기 복수의 LED 소자의 광축과 상기 광학소자의 광축이 상기 조사 대상물의 중심 방향을 향하도록 배치되고, 상기 소정의 선폭이, 상기 조사 대상물의 직경보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 방향에서부터 봤을 때, 상기 복수의 LED 소자의 광축과 상기 광학소자의 광축이 상기 중심축을 통하는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 N은 2 이상이며,
상기 제1 방향에서부터 봤을 때, 상기 N개의 광원 유닛과 상기 N개의 광학소자가, 상기 중심축을 중심으로 하는 원호 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 광학소자가, 상기 제1 방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제1 방향으로 연장되는 중심축을 중심으로 회전하는 입체 조사 대상물에 대해, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배치되고, 상기 제2 방향으로부터 상기 조사 대상물의 외주면에 자외광을 조사하는 광 조사장치로서,
기판 상에 상기 제1 방향을 따라 배치되고, 상기 조사 대상물에 대해 상기 자외광을 조사하는 복수의 LED 소자,
상기 복수의 LED 소자의 광로를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로부터 사이에 두도록 배치되고, 상기 조사 대상물에 대해 상기 자외광을 도광하는 1쌍의 도광 미러, 및
상기 복수의 LED 소자와 상기 1쌍의 도광 미러를, 상기 조사 대상물의 직경에 따라 상기 제2 방향을 따라 이동시키는 이동 수단
을 구비하는 특징으로 하는 광 조사장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 방향에서부터 봤을 때, 상기 복수의 LED 소자의 광축이 상기 중심축을 통하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 1쌍의 도광 미러의 간격이, 상기 조사 대상물의 직경보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사장치.