TW201422453A - 光照射裝置 - Google Patents

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Abstract

〔課題〕提供可線狀照射光量分布略相等之複數波長的光線的光照射裝置。〔解決手段〕對照射面上的所定照射位置，照射延伸於第1方向，且於第2方向具有所定線寬之線狀的光線的光照射裝置，具備有複數個光學單元；該光學單元，係具有於基板上沿著第1方向以所定間隔並排的複數光源，與將來自各光源的光線以成為略平行光之方式整形的複數光學元件，且對於照射面，射出平行於第1方向之線狀的光線；複數光學單元，係由射出N種類(N為2以上的整數)之不同波長的光線之N×M個(M為1以上的整數)的光學單元所成；N×M個光學單元，係以從第1方向觀察時，N種類之不同波長的光線的光路徑於以照射位置為中心的圓周方向以所定順序並排，且從N×M個光學單元射出之各波長的光線，照射至第2方向的範圍分別為所定線寬內之方式配置。

Description

光照射裝置
本發明係關於照射線狀之照射光的光照射裝置，尤其關於線狀照射混合複數波長之光線的照明光的光照射裝置。
先前，作為平板印刷用的油墨，使用藉由紫外光的照射而硬化之紫外線硬化型油墨。又，作為液晶面板或有機EL(Electro Luminescence)面板等，FPD(Flat Panel Display)周圍的接著劑，使用紫外線硬化樹脂。於此種紫外線硬化型油墨或紫外線硬化型樹脂的硬化，一般來說，使用照射紫外光的紫外光照射裝置，尤其於平板印刷及FPD的用途中，因需要照射寬廣的照射區域，使用照射線狀之照射光的紫外光照射裝置。
作為紫外光照射裝置，從先前公知有以高壓水銀燈或水銀氙燈等作為光源的燈管型照射裝置，近來，根據消費電力的削減、長壽命化、裝置大小的簡潔化的要求，有進行作為光源利用LED(Light Emitting Diode)來代替先前之放電燈的紫外光照射裝置的開發(例如，專利 文獻1)。
專利文獻1所記載的紫外光照射裝置(LED單元)係具備複數個複數LED模組(LED晶片)以一定間隔被並排於長邊方向(第1方向)，射出線狀之光線的基台區塊。各基台區塊係以從各基台區塊射出之線狀的光線在所定照射位置中聚光成1線之方式以所定角度傾斜，於短邊方向(第2方向)隔著所定間隔來配置。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2011-146646號公報
於平板印刷中，因油墨的種類(例如顏色)而吸收(亦即，硬化)之紫外光的尖峰波長不同，故要求可照射混合複數波長之紫外光的紫外光照射裝置。
又，即使於FPD中，根據機種所使用的接著劑也不同，故要求可對應各種接著劑，可照射混合複數波長之紫外光的紫外光照射裝置。
專利文獻1所記載之紫外光照射裝置，係具備射出365nm之波長的線狀光線的兩個基台區塊，與射出385nm之波長的線狀光線的兩個基台區塊，利用以使從該等射出光線在所定照射位置中聚光成1線之方式構 成，來混合2波長的光線，藉此解決相關問題。
但是，專利文獻1所記載之紫外光照射裝置，係採用將射出365nm之波長的線狀光線的兩個基台區塊靠LED單元的中央來並排設置，於其外側(亦即，以挾持365nm之波長的基台區塊之方式)配置射出385nm之波長的線狀光線的兩個基台區塊的構造，故照射位置之365nm的光線的射入角與385nm的光線的射入角大幅不同。如此，照射位置之光線的射入角不同的話，照射位置之光束徑也不同，結果，會有照射位置之365nm之光線的光量分布(光束剖面)與385nm之光線的光量分布不同的問題。於照射位置中，365nm之光線的光量分布與385nm之光線的光量分布不同的話，因應波長，光線的線寬(線狀之光線的短邊方向的長度)及照射強度(能量)會改變，而發生油墨的乾燥狀態產生不均，無法獲得目標之接著劑的硬化的問題。
本發明係有鑒於此種情況所發明者，其目的係提供可線狀照射光量分布略相等之複數波長的光線的光照射裝置。
為了達成前述目的，本發明的光照射裝置，係對照射面上的所定照射位置，照射延伸於第1方向，且於與第1方向正交的第2方向具有所定線寬之線狀的光線的光照射裝置，其特徵為：具備複數個光學單元；該光學 單元，係具有於基板上沿著第1方向以所定間隔並排，使光軸的朝向對準與基板面正交的方向所配置的複數光源，與被配置於各光源的光路徑上，將來自各光源的光線以成為略平行光之方式整形的複數光學元件，且對於照射面，射出平行於第1方向之線狀的光線；複數光學單元，係由射出N種類(N為2以上的整數)之不同波長的光線之N×M個(M為1以上的整數)的光學單元所成；N×M個光學單元，係以從第1方向觀察時，N種類之不同波長的光線的光路徑於以照射位置為中心的圓周方向以所定順序並排，且從N×M個光學單元射出之各波長的光線，照射至第2方向的範圍分別為所定線寬內之方式配置。
依據此種構造，從N×M個光學單元射出之各波長的光線的光量分布在照射面上略一致，故可使硬化波長不同之各種紫外線硬化型油墨及紫外線硬化樹脂穩定(硬化狀態不產生不均)硬化。
又，M為2以上；N×M個光學單元，係以從第1方向觀察時，N種類之不同波長的光線中，任一波長之光線的光路徑以照射位置之垂線作為對稱軸，成為線對稱之方式配置為佳。此時，任一波長的光線，係N種類之不同波長的光線中波長最短的光線為佳。依據此種構造，可抑制效率(亦即，相對於消費電力的發光強度)差之光源的消費電力，且抑制發熱。
又，N×M個光學單元，係以任一波長的光線照射至第2方向之範圍的總和，與其他波長的光線照射至 第2方向之範圍的總和的差成為所定值以下之方式配置為佳。此時，能以將任一波長的光線對於照射面的各射入角設為θi(i為1至M為止的整數)，將任一波長的光線照射至第2方向之範圍的總和設為α0，將其他波長的光線對於照射面的各射入角設為θk(k為1至M為止的整數)，將其他波長的光線照射至第2方向之範圍的總和設為α1，將第2範圍設為β時，滿足以下的條件式之方式構成。
又，各光學單元，係以在從第1方向觀察時，以照射位置之垂線作為對稱軸，成為線對稱之方式配置為佳。此時，各光學單元，係在從第1方向觀察時，配置於以照射位置為中心的圓弧上為佳。
又，M為偶數；N×M個光學單元中，射出N種類之不同波長的光線的M/2個光學單元，係對於其他M/2個光學單元，僅往第1方向偏離所定間隔的1/2距離來配置為佳。依據此種構造，從光照射裝置射出之光線的第1方向的照射強度分布成為略均勻。
又，複數光源，係能以於基板上，區分為兩列而配置於與第1方向正交的方向，並以從第1方向觀察時，從一方之列的光源射出的光線與從另一方之列的光源射出的光線在照射位置中聚光之方式，使各光學元件的光軸與各光源的光軸偏離之方式構成。
又，可設為一方之列的光源對於另一方之列的光源，僅往第1方向偏離所定間隔的1/2距離來配置的構造。依據此種構造，從光照射裝置射出之光線的第1方向的照射強度分布會成為略均勻，且簡略化各光學單元的安裝位置調整等。
又，複數光源，係具有略正方形狀之發光面的面發光LED，以該發光面之一方的對角線與第1方向成為平行之方式配置為佳。
又，N種類之不同波長的光線，係依每一波長而設定不同強度為佳。
如上所述，依據本發明的光照射裝置，可線狀照射光量分布略相等之複數波長的光線，故可使硬化波長不同之各種紫外線硬化型油墨及紫外線硬化樹脂穩定硬化。
1，2，3‧‧‧光照射裝置
10‧‧‧殼體
10a‧‧‧開口部
20，20M‧‧‧基台區塊
20Ma，20Mb，20Mc，20Md，20Me，20Mf‧‧‧安裝傾斜面
50‧‧‧LED單元
100a，100b，100aA，100bA‧‧‧第1LED單元
101‧‧‧基板
110，210，310‧‧‧LED模組
111，211，311‧‧‧LED元件
113，115‧‧‧透鏡
200a，200b，200aA，200bA‧‧‧第2LED單元
300a，300b，300aA，300bA‧‧‧第3LED單元
CL1‧‧‧中心線
VL1‧‧‧垂線
LL‧‧‧線長
LW‧‧‧線寬
P‧‧‧間隔
F1‧‧‧聚光位置
〔圖1〕本發明的第1實施形態之光照射裝置的外觀圖。
〔圖2〕說明本發明的第1實施形態之光照射裝置所搭載的LED單元的構造及配置的放大圖。
〔圖3〕說明圖2(a)所示之LED單元的構造的放大圖。
〔圖4〕說明圖3所示之LED單元的內部構造的圖。
〔圖5〕說明從本發明的第1實施形態之光照射裝置所搭載的LED單元射出之紫外光的光路徑圖。
〔圖6〕說明從本發明的第1實施形態之光照射裝置所搭載的LED單元射出之紫外光的光量分布的圖。
〔圖7〕說明本發明的第1實施形態之光照射裝置所搭載的LED單元的配置與光量分布的關係的圖。
〔圖8〕將本發明的第1實施形態之第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置在對於中心線O±35°之位置時的光量分布的圖。
〔圖9〕將本發明的第1實施形態之第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置在對於中心線O±40°之位置時的光量分布的圖。
〔圖10〕將本發明的第1實施形態之第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置在對於中心線O±45°之位置時的光量分布的圖。
〔圖11〕將本發明的第1實施形態之第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置在對於中心線O±50° 之位置時的光量分布的圖。
〔圖12〕將本發明的第1實施形態之第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置在對於中心線O±55°之位置時的光量分布的圖。
〔圖13〕將本發明的第1實施形態之第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置在對於中心線O±60°之位置時的光量分布的圖。
〔圖14〕揭示圖6、圖8~圖13所示之各波長的光量分布的一致度γ，與根據LED單元的配置所訂定之線寬LW的變動寬β的關係的圖表。
〔圖15〕說明本發明的第2實施形態之光照射裝置所具備之LED單元的構造的圖。
〔圖16〕說明本發明的第3實施形態之光照射裝置所具備之LED單元的安裝構造的圖。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖面來詳細說明。再者，對於圖中相同或相當部分，附加相同符號，不重複其說明。
(第1實施形態)
圖1係本發明的第1實施形態之光照射裝置1的外觀圖。本實施形態的光照射裝置1，係使作為平版印刷用的油墨所使用之紫外線硬化型油墨及在FPD(Flat Panel Display)中作為接著劑所使用之紫外線硬化樹脂硬化的光源裝置所搭載的裝置，如後述般，配置於照射對象物的上方，對於照射對象物射出線狀的紫外光(圖2(b))。於本說明書中，將從光照射裝置1射出之線狀的紫外光的長邊(線長)方向界定為X軸方向(第1方向)，將短邊(線寬)方向界定為Y軸方向(第2方向)，將與X軸及Y軸正交的方向(亦即，垂直方向)界定為Z軸方向來進行說明。圖1(a)係從Y軸方向觀察時之光照射裝置1的前視圖。圖1(b)係從Z軸方向觀察時(從圖1(a)的下側觀察上側時)之光照射裝置1的仰視圖。圖1(c)係從X軸方向觀察時(從圖1(a)的右側觀察左側時)之光照射裝置1的側視圖。
如圖1所示，光照射裝置1係具備殼體10、基台區塊20、及由兩個第1LED單元100a、100b、兩個第2LED單元200a、200b、兩個第3LED單元300a、300b所構成的LED單元50。殼體10係收容基台區塊20、LED單元50的殼體。又，第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b都為射出平行於X軸之線狀的紫外光的單元(於後詳述)。
基台區塊20係用以固定LED單元50的支持構件，藉由不銹鋼等的金屬所形成。如圖1(b)及(c)所示，基台區塊20係延伸於X軸方向之略矩形的板狀構件，下面係沿著Y軸方向而成為凹陷部分圓筒面。於基台區塊20的下面(亦即，部分圓筒面)，延伸於X軸方向 的第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b沿著Y軸方向(亦即，沿著部分圓筒面)並排配置，藉由螺固或焊接等來固接。
殼體10的下面(光照射裝置1的下面)具有開口部10a，以透過該開口部10a，來自第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的紫外光朝向照射對象物射出之方式構成。
圖2係說明本實施形態之光照射裝置1所搭載的LED單元50的構造及配置的放大圖。圖2(a)係圖1(b)的放大圖，為了說明便利，省略基台區塊20，使圖1(b)所示之LED單元50旋轉90°，並且將基台區塊20的部分圓筒面平面展開(亦即，往左右延展)來進行揭示。又，圖2(b)係圖1(c)的放大剖面圖，揭示從X軸方向觀察時的第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的配置。
圖3係說明圖2(a)所示之第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的構造的放大圖。又，圖4係說明圖3所示之第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的內部構造的圖，圖3的A-A’剖面圖。再者，本實施形態的第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b，係因為僅各LED單元射出之紫外光的波長不同，其他構造共通，所以以下，針對代表之射出相同波長之紫 外光的第1LED單元100a、100b進行說明。
圖2(a)係如圖3所示，第1LED單元100a、100b分別具備延伸於X軸方向之矩形狀的基板101，與複數LED模組110。再者，於本實施形態的第1LED單元100a、100b，分別搭載40個LED模組110，但是，於圖2(a)及圖3中，為了方便看圖，省略揭示一部分。
第1LED單元100a、100b的LED模組110係中間隔著延伸於X軸方向之基板101的中心線CL1，稠密地於基板101上配置成2列(Y軸方向)×20個(X軸方向)的2維正方格子狀，並與基板101電性連接。第1LED單元100a、100b的基板101係連接於未圖示之LED驅動電路，對於各LED模組110，透過基板101，供給來自LED驅動電路的驅動電流。對各LED模組110供給驅動電流的話，從各LED模組110會射出因應驅動電流之光量的紫外光，分別從第1LED單元100a、100b射出平行於X軸之線狀的紫外光。再者，本實施形態的各LED模組110係以射出略相同之光量的紫外光之方式來調整被供給給各LED模組110的驅動電流，分別從第1LED單元100a、100b射出之線狀的紫外光係具有於X軸方向中略均勻的光量分布。再者，如圖2(a)、圖3所示，本實施形態的各LED模組110的間隔P係設定為約12mm。
如圖3、圖4所示，第1LED單元100a、100b的各LED模組110係具備LED(Light Emitting Diode) 元件111(光源)、透鏡113及透鏡115(光學元件)。
LED元件111係具備略正方形的發光面，從LED驅動電路接受驅動電流的供給，射出波長365nm的紫外光。LED元件111係以發光面的兩條對角線分別朝向X軸方向及Y軸方向之方式傾斜45°，安裝於基板101上。因此，鄰接之LED模組110的各LED元件111係相較於以發光面的各邊朝向X軸方向或Y軸方向之方式(亦即，不傾斜45°)配置之狀況，彼此接近配置，來自鄰接之LED模組110的紫外光也在彼此接近之狀態下射出。
於LED模組110之各LED元件111的光軸上，配置有被未圖示之透鏡保持部所保持之透鏡113及透鏡115(圖4)。透鏡113係藉由例如矽氧烷樹脂的射出成形所形成，LED元件111側為平面的平凸透鏡，對一邊從LED元件111擴散一邊射入的紫外光進行聚光，並導光至後段的透鏡115。透鏡115係藉由例如矽氧烷樹脂的射出成形，射入面及射出面都是凸面的雙凸透鏡，將從透鏡113射入的紫外光整形成略平行光。所以，從透鏡115(亦即，各LED模組110)會射出具有所定光束徑之略平行的紫外光。再者，本實施形態的透鏡113及透鏡115係以射出之紫外光的X軸方向光束徑為約18mm(半寬度)，Y軸方向光束徑為約12mm(半寬度)之之方式設計。
如上所述，本實施形態的LED模組110係以 於基板101上，稠密地配置成2列(Y軸方向)×20個(X軸方向)的2維正方格子狀，來自鄰接之各LED模組110的紫外光在接近之狀態下被射出之方式構成。因此，從各第1LED單元100a、100b，延伸於X軸方向之線狀的紫外光會往Y軸方向兩列並排射出。
再者，如圖4所示，於本實施形態中，透鏡113與透鏡115的光軸一致，且透鏡113與透鏡115的光軸相對於LED元件111的光軸(通過發光面中心的中心軸)，往Y軸方向偏置來配置。亦即，各LED模組110的透鏡113與透鏡115的光軸，係偏向基板101的中心(中心線CL1)，僅偏置所定距離。因此，從LED元件111射出之紫外光的光路徑，係藉由透鏡113及透鏡115，往內側(中心線CL1側)曲折。如後述般，本實施形態的第1LED單元100a、100b係以通過基板101之中心線CL1的基板101之垂線VL1(虛擬線)會通過聚光位置F1之方式配置(圖2(b)、圖4)，從第1LED單元100a、100b射出之兩列之線狀的紫外光，係以隨著離開第1LED單元100a、100b而逐漸接近垂線VL1，在聚光位置F1交叉之方式構成。
如上所述，本實施形態的第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b，係僅射出之紫外光的波長不同之處，與第1LED單元100a、100b不同。具體來說，第2LED單元200a、200b係具備具有射出波長385nm之紫外光的LED元件211的LED模組 210，與第1LED單元100a、100b相同，從各第2LED單元200a、200b，延伸於X軸方向之線狀的紫外光並排兩列射出至Y軸方向。然後，從第2LED單元200a、200b射出之兩列的線狀的紫外光，係以在聚光位置F1交叉之方式構成。又，第3LED單元300a、300b係具備具有射出波長405nm之紫外光的LED元件311的LED模組310，與第1LED單元100a、100b相同，從各第3LED單元300a、300b，延伸於X軸方向之線狀的紫外光並排兩列射出至Y軸方向。然後，從各第3LED單元300a、300b射出之兩列的線狀的紫外光，係以在聚光位置F1交叉之方式構成。亦即，於本實施形態中，以從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之3個不同波長的紫外光在聚光位置F1聚光之方式構成，故在聚光位置F1上，形成混合3個波長的1條線狀光線。再者，依據JIS Z8120，波長405nm的光線係界定為可視光，但是，於本實施形態中，為了方便說明，作為紫外光來進行說明。
接著，針對上述之第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的配置進行說明。如圖2(b)所示，於本實施形態的光照射裝置1中，第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b、第3LED單元300a、300b在從X軸方向觀察時，沿著基台區塊20的下面(亦即，部分圓筒面)，配置成圓弧狀。然後，來自第1LED單元100a、 100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的紫外光，以朝向基準之照射面R上的聚光位置F1射出，於基準的照射面R上照射以聚光位置F1為中心之線寬LW的範圍之方式構成。再者，於本實施形態中，紫外光的線寬LW係相對於聚光位置F1設定為±約20mm，線長LL(X軸方向的長度)設定為約200mm。
又，於本實施形態的光照射裝置1中，以將從殼體10的下端往下方(Z軸方向)離開90mm的位置(亦即，工作距離90mm的位置(圖2(b)中，表示為「WD90」))之X-Y平面設為基準的照射面R，照射對象物藉由未圖示的搬送裝置，沿著Y軸方向從右往左搬送於基準的照射面R上之方式構成。所以，照射對象物被從右往左依序搬送於基準的照射面R上，從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出的紫外光依序移動(掃描)照射對象物上，使照射對象物上的紫外線硬化型油墨或紫外線硬化樹脂依序硬化(定著)。再者，於圖2(b)中，為了方便說明，將通過聚光位置F1的基準之照射面R的垂線，揭示為從光照射裝置1射出之紫外光的光路徑的中心線O。
又，如圖2(a)所示，從Z軸方向觀察本實施形態的光照射裝置1時，第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b是從右側往左側(亦即，沿著Y軸)，以第3LED單元300a、第1LED單元100a、第2LED單元200a、第3LED 單元300b、第1LED單元100b、第2LED單元200b的順序來配置。然後，配置為從右側起第2個的第1LED單元100a，係對於配置為從右側起第5個的第1LED單元100b，僅於X軸方向偏置P/2(亦即，LED模組110的間隔P的1/2)的距離來配置。
如上所述，各第1LED單元100a、100b的LED模組110係於X軸方向稠密地並排20個，但是，從各LED模組110射出之紫外光為略平行光，故從鄰接之LED模組110射出之紫外光於X軸方向中不會重疊，而成為梳狀的光量分布。因此，於本實施形態中，利用將配置為從右側起第2個的第1LED單元100a，相對於配置為右側起第5個的第1LED單元100b，僅偏離P/2的距離來配置，抵消光量分布變低的部分，使來自各第1LED單元100a、100b的紫外光被照射至照射對象物上時於X軸方向中成為略均勻的光量分布。
同樣地，配置為從右側起第3個的第2LED單元200a，係相對於配置為從右側起第6個的第2LED單元200b，僅於X軸方向偏置P/2的距離來配置，來自第2LED單元200a、200b的紫外光被照射至照射對象物上時，於X軸方向中成為略均勻的光量分布。又，配置於最右側的第3LED單元300a，係相對於配置為從右側起第4個的第3LED單元300b，僅於X軸方向偏置P/2的距離來配置，來自各第3LED單元300a、300b的紫外光被照射至照射對象物上時，於X軸方向中成為略均勻的光量分 布。
如此，本實施形態的光照射裝置1，係藉由從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之3個波長的線狀的紫外光以所定順序並排於以聚光位置F1為中心的圓周方向，而照射至照射對象物上(亦即，基準的照射面R上的聚光位置F1)，使照射對象物上的紫外線硬化型油墨或紫外線硬化樹脂硬化(定著)。例如，平版印刷的用途所用時，根據油墨的種類(例如顏色)所吸收(亦即，硬化)之紫外光的尖峰波長不同，但是，依據如此混合3個波長的紫外光，可對應各種種類(至少3種類以上)的油墨，又，即使是層積複數油墨的照射對象物，也可藉由1次的曝光(照射)來使其定著。又，於用於FPD之接著用途時，也可對應硬化波長不同的各種接著劑，因應使用的接著劑，區分使用光源及光照射裝置，不需要交換。
在此，對於為了使硬化波長不同之各種紫外線硬化型油墨或紫外線硬化樹脂穩定(亦即，硬化狀態不會產生不均)硬化來說，盡可能使波長不同之複數線狀的紫外光以在照射對象物上成為相同的光量分布之方式聚光為佳。因此，於本實施形態中，從Z軸方向觀察第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b時，從右側到左側(亦即，沿著Y軸)以並排為第3LED單元300a、第1LED單元100a、第2LED單元200a、第3LED單元300b、第1LED單元 100b、第2LED單元200b的順序之方式配置，且以第1LED單元100a、100b的配置作為基準，決定第2LED單元200a、200b的配置及第3LED單元300a、300b的配置(後述)。
圖5係從本實施形態的第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之紫外光的光路徑圖。圖5(a)係揭示從第1LED單元100a、100b射出之紫外光的光路徑圖，圖5(b)係揭示從第2LED單元200a、200b射出之紫外光的光路徑圖，圖5(c)係揭示從第3LED單元300a、300b射出之紫外光的光路徑圖。再者，如圖4所示，從本實施形態的第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之紫外光，係嚴格來說以在聚光位置F1聚光之方式構成，但是，工作距離相對於紫外光的Y軸方向光束徑具有充分長度，射入至基準的照射面R時可類似略平行光，故於圖5中，從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之紫外光揭示為平行光。
如圖5(a)所示，本實施形態的第1LED單元100a、100b係在從X軸方向觀察時，分別配置於以聚光位置F1為中心的半徑125mm之圓周的圓弧上相對於中心線O，±18°(對於中心線O順時針方向設為+，逆時針方向設為-)的位置。亦即，第1LED單元100a、100b係在從X軸方向觀察時，以中心線O為對稱軸，配置成線 對稱。
又，如上所述，從第1LED單元100a、100b射出之兩列的線狀的紫外光，係以在從X軸方向觀察時，在聚光位置F1交叉(聚光)之方式構成，故藉由從第1LED單元100a、100b射出之合計4條(4列)線狀的紫外光，照射基準的照射面R上(亦即，照射對象物上)的線寬LW的範圍內。再者，於本實施形態中，從第1LED單元100a、100b射出之紫外光對基準之照射面R的射入角都為18°，故從第1LED單元100a、100b射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW都相等，於本實施形態中為12.55mm。
如圖5(b)所示，本實施形態的第2LED單元200a、200b係在從X軸方向觀察時，分別配置於以聚光位置F1為中心的半徑125mm之圓周的圓弧上相對於中心線O，+6°、-30°的位置。又，如上所述，從第2LED單元200a、200b射出之兩列的線狀的紫外光，係以在從X軸方向觀察時，在聚光位置F1交叉(聚光)之方式構成，故藉由從第2LED單元200a、200b射出之合計4條(4列)線狀的紫外光，照射基準的照射面R上(亦即，照射對象物上)的線寬LW的範圍內。再者，於本實施形態中，從第2LED單元200a、200b射出之紫外光對基準之照射面R的射入角，為6°及30°而不同，故從第2LED單元200a、200b射出之紫外光之基準的照射面R上之線寬LW也不同。於本實施形態中，從配置於對於中心線 O，+6°的位置之第2LED單元200a射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW為12.01mm，從配置於對於中心線O，-30°的位置之第2LED單元200b射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW為13.79mm。
如圖5(c)所示，本實施形態的第3LED單元300a、300b係在從X軸方向觀察時，分別配置於以聚光位置F1為中心的半徑125mm之圓周的圓弧上相對於中心線O，+30°、-6°的位置。又，如上所述，從第3LED單元300a、300b射出之兩列的線狀的紫外光，係以在從X軸方向觀察時，在聚光位置F1交叉(聚光)之方式構成，故藉由從第3LED單元300a、300b射出之合計4條(4列)線狀的紫外光，照射基準的照射面R上(亦即，照射對象物上)的線寬LW的範圍內。再者，於本實施形態中，從第3LED單元300a、300b射出之紫外光對基準之照射面R的射入角，為30°及6°而不同，故從第3LED單元300a、300b射出之紫外光之基準的照射面R上之線寬LW也不同。於本實施形態中，從配置於對於中心線O，+30°的位置之第3LED單元300a射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW為13.79mm，從配置於對於中心線O，-6°的位置之第3LED單元300b射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW為12.01mm。
圖6係從本實施形態的光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布(光束剖面)的模擬實驗結果。亦即，圖6係揭示X-Y平面上在光照射裝置1的長 邊方向的中心位置(亦即，紫外光之線長LL(X軸方向的長度)的1/2位置)之Y軸方向的光量分布，各分布(波長)係分別揭示從第1LED單元100a、100b射出之波長365nm的紫外光的光量分布、從第2LED單元200a、200b射出之波長385nm的紫外光的光量分布、從第3LED單元300a、300b射出之波長405nm的紫外光的光量分布。再者，於圖6中，以各波長之紫外光的尖峰強度成為1，而易於比較各波長的光量分布之方式規格化，將縱軸作為相對強度來揭示。
如圖6所示，將第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b如圖5所示般配置時，雖然從第2LED單元200a、200b射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW不同，又，從第3LED單元300a、300b射出之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW不同，但是，各波長的光量分布(亦即，波長385nm及405nm的光量分布)係與波長365nm的光量分布略一致。
如此，於本實施形態中，利用將第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b，於以聚光位置F1為中心的圓周方向以所定順序，且以所定角度配置，以使基準的照射面R上之各波長的紫外光的線寬LW收斂於所定範圍內，波長不同之3個線狀的紫外光在照射對象物上成為略相同的光量分布之方式構成。所以，依據本實施形態的光照射裝置1，可使 硬化波長不同之各種紫外線硬化型油墨或紫外線硬化樹脂穩定(亦即，硬化狀態不會產生不均)硬化。
再者，於本實施形態中，將第1LED單元100a、100b之間的角度、第2LED單元200a、200b之間的角度、第3LED單元300a、300b之間的角度分別對齊，以任一皆成為36°之方式構成，但是並不限定於此構造，在波長不同之3個線狀的紫外光在照射對象物上成為略相同的光量分布的範圍內，可變更第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的配置。針對波長不同之3個線狀的紫外光在照射對象物上成為略相同之光量分布的範圍(亦即條件)，可藉由模擬實驗第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的配置與光量分布的關係來求出。圖7~圖14係說明發明者所進行之光量分布的模擬實驗的圖。
圖7係說明第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的配置及光量分布的關係的圖。圖7(a)係揭示從第1LED單元100a、100b射出之紫外光的光路徑圖，圖7(b)係揭示從第2LED單元200a、200b射出之紫外光的光路徑圖，圖7(c)係揭示從第3LED單元300a、300b射出之紫外光的光路徑圖。再者，於圖7中，與圖5相同，為了方便說明，將從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之紫外光揭 示為平行光。
如圖7(a)~(c)所示，於本模擬實驗中，將第1LED單元100a、100b，分別配置於以聚光位置F1為中心之半徑125mm的圓周的圓弧上相對於中心線O，±18°的位置(圖7(a))，將第2LED單元200a及第3LED單元300b，分別配置於相對於中心線O，+6°、-6°的位置，將第2LED單元200b及第3LED單元300a，分別配置於相對於中心線O，-A°、+A°(A為變數)的位置時的光量分布。
圖8係將第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置於相對於中心線O，±35°的位置時，從光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布，與圖6相同，揭示X-Y平面上在光照射裝置1的長邊方向的中心位置(亦即，紫外光的線長LL(X軸方向的長度)的1/2位置)之Y軸方向的光量分布。同樣地，圖9係將第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置於相對於中心線O，±40°的位置時，從光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布。圖10係將第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置於相對於中心線O，±45°的位置時，從光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布。圖11係將第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置於相對於中心線O，±50°的位置時，從光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布。圖12係將第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置於相對於 中心線O，±55°的位置時，從光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布。圖13係將第2LED單元200b及第3LED單元300a分別配置於相對於中心線O，±60°的位置時，從光照射裝置1射出之紫外光的每一波長的光量分布。再者，於圖8~圖13中，與圖6相同，以各波長之紫外光的尖峰強度成為1，而易於比較各波長的光量分布之方式規格化，將縱軸作為相對強度來揭示。
如圖8~圖13所示，將第2LED單元200b及第3LED單元300a的配置角度相對於中心線O逐漸加大的話(亦即，將對於基準之照射面R的射入角度逐漸加大的話)，基準的照射面R上之線寬LW會變粗，又，與從第1LED單元100a、100b射出之紫外光的射入角度的差會變大。因此，波長385nm及405nm的光量分布，係尤其在將第2LED單元200b及第3LED單元300a配置於相對於中心線O，±45°以上的位置時，在分布的下擺部分(約±10mm的位置)中成為從波長365nm的光量分布偏離者(圖10~圖13)。於本實施形態中，因為波長365nm的光量分布係為從第1LED單元100a、100b射出之紫外光的和，波長385nm的光量分布係為從第2LED單元200a、200b射出之紫外光的和，波長405nm的光量分布係為從第3LED單元300a、300b射出之紫外光的和，根據第1LED單元100a、100b之基準的照射面R上之線寬LW的和，決定波長365nm的光量分布，根據第2LED單元200a、200b之基準的照射面R上之線寬LW的和， 決定波長385nm的光量分布，根據第3LED單元300a、300b之基準的照射面R上之線寬LW的和，決定波長405nm的光量分布。亦即，對於為了使各波長之紫外光的光量分布成為略相等來說，條件是各波長之紫外光的基準的照射面R上之線寬LW(亦即，光束徑)的總和分別在所定範圍。
因此，將各波長之紫外光的基準的照射面R上之線寬LW的總和作為一種的比較參數，來檢討本模擬實驗的結果。將從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之紫外光的光束徑(亦即，射入角0°時之Y軸方向的光束徑)設為「1」，將從第1LED單元100a、100b射出之紫外光對於基準之照射面R的射入角分別設為θ1a、θ1b的話，波長365nm之紫外光之基準的照射面R上之線寬LW的和α0可以以下計算式來表示。
又，將從第2LED單元200a、200b(或第3LED單元300a、300b)射出之紫外光對於基準之照射面R的射入角分別設為θ2a、θ2b的話，波長385nm(或波長405nm)之紫外光的基準的照射面R上之線寬LW的和α1可以以下計算式表示。
然後，將波長365nm之紫外光的基準的照射面R上之線寬LW的和α0，與波長385nm(或波長405nm)之紫外光的基準的照射面R上之線寬LW的和α1的差設為β，可如以下的計算式來界定。亦即，β係表示根據第1LED單元100a.、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的配置來訂定，線寬LW之變動幅度的指標。
【數4】β=α 0-α 1
表1係揭示圖6、圖8~圖13所示之光量分布與β的關係的表。表1中，角度A係揭示第2LED單元200b及第3LED單元300a的配置角度，角度A=30°係對應圖6，角度A=35°~60°係分別對應圖8~圖13。又，表1中，γ係在±30mm(橫軸)的範圍求出各圖之波長365nm的分布與波長385nm的分布的差，該均方根之值(表1的「385nm」)，在±30mm(橫軸)的範圍求出各圖之波長365nm的分布與波長405nm的分布的差，該均方根之值(表1的「405nm」)。亦即，γ係表示相對於波長365nm之分布的波長385nm之分布，及波長405nm之分布的一致程度的指標。又，β係根據各圖的第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED 單元300a、300b的配置，所求出之前述β之值。又，表1中的「判定」係根據紫外線硬化型油墨及紫外線硬化樹脂之特性的關點，來評估各圖之各波長的紫外光之光量分布是否可稱為略相等的結果。「○」係表示可稱為光量分布略相等之狀況，「×」係表示無法稱為光量分布略相等之狀況，「△」係表示可稱為光量分布略相等的界限。
圖14係將表1之β與γ的關係圖表化的圖表。由表1及圖14可知，隨著β之值變大，γ之值也會變大。然後，可知以γ約0.03時(亦即，角度A=40°時)為界線，各波長之紫外光的光量分布的相同性明顯惡化。亦即，作為用以使各波長之紫外光的光量分布成為略相等的條件，至少需要β之值為0.21以下(亦即，角度A≦40°)，以下計算式成立。
再者，如表1所示，β之值為0.12以下(亦即，角度A≦35°)的話更理想。
以上是本實施形態的說明，但是，本發明並不限定於前述的構造，於本發明的技術思想範圍內可作各種變形。
於本實施形態中，將第1LED單元100a、100b分別配置於相對於中心線O，±18°的位置，將第2LED單元200a、200b分別配置於相對於中心線O，+6°、-30°的位置，將第3LED單元300a、300b分別配置於相對於中心線O，+30°、-6°的位置，但是，第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b彼此交換配置亦可。再者，一般來說，越是射出短波長之光線的LED，效率(亦即，相對於消費電力的發光強度)越差，故對於為了抑制消費電力，且抑制發熱來說，必須將第1LED單元100a、100b的輸出盡可能抑制為較低。所以，如本實施形態，以將具備發出波長最短之光線的LED的第1LED單元100a、100b，以中心線O作為對稱軸，均衡地配置成線對稱，讓基準的照射面R上之線寬LW盡可能不擴張之方式(亦即，每一單位面積的光量不降低之方式)配置為佳。
又，於本實施形態中，設為照射3個不同波長之紫外光的構造，但是，並不是限定為此種構造者，本發明也可適用於照射N種類(N為2以上的整數)之不同波長的紫外光的光照射裝置。又，於本實施形態中，設為兩個第1LED單元100a、100b射出波長365nm的紫外光，兩個第2LED單元200a、200b射出波長385nm的紫 外光，兩個第3LED單元300a、300b射出波長405nm的紫外光的構造，但是，射出各波長之紫外光的LED單元作為1個亦可，又，以3個以上構成亦可。亦即，LED單元50係能以N×M個(M為1以上的整數)LED單元構成。
再者，此時，對於為了讓各波長之紫外光的光量分布略相等來說，條件是一般化數2及數3，滿足以下的條件式。亦即，將N種類(N為2以上的整數)之不同波長的紫外光中，任一波長的紫外光對於基準的照射面R的各射入角設為θi(i為1至M為止的整數)，將任一波長之光線在基準的照射面R上之線寬LW的總和射為α0，將其他波長之紫外光對於基準的照射面R的各射入角設為θk(k為1至M為止的整數)，將其他波長之紫外光在基準的照射面R上之線寬LW的總和設為α1，將α0與α1的差設為β時，必須滿足以下的條件式。
又，於本實施形態中，以使各波長之紫外光的尖峰強度成為1，易於比較各波長的光量分布之方式進 行規格化來說明，但是，各波長之紫外光的尖峰強度係以因應照射對象物的感度分別不同之方式構成亦可。
(第2實施形態)
圖15係說明本發明的第2實施形態之光照射裝置2所具備之第1LED單元100aA、100bA、第2LED單元200aA、200bA及第3LED單元300aA、300bA的構造的圖。於本實施形態的第1LED單元100aA、100bA、第2LED單元200aA、200bA及第3LED單元300aA、300bA中，在LED模組110稠密地配置成鋸齒狀(亦即，1列×20個之一方的LED模組110相對於1列×20個之另一方的LED模組110，僅偏置間隔P的1/2距離而彼此錯開)之處，與第1實施形態的光照射裝置1不同。
將LED模組110如此配置的話，從第1LED單元100aA、100bA、第2LED單元200aA、200bA及第3LED單元300aA、300bA射出之兩列的線狀的紫外光會分別僅往X軸方向相對地偏置LED模組110的間隔P的1/2距離。所以，與第1實施形態相同，各線狀的紫外光係彼此抵消光量分布變低的部分，在照射對象物上於X軸方向成為略均勻的光量分布。依據本實施形態的構造，如第1實施形態的光照射裝置1，不需要將第1LED單元100a、第2LED單元200a及第3LED單元300a對於第1LED單元100b、第2LED單元200b及第3LED單元300b來偏置配置，故可簡略化對於該等基台區塊20的安 裝位置調整等。
(第3實施形態)
圖16係說明本發明的第3實施形態之光照射裝置3所具備之第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的安裝構造的圖。本實施形態的光照射裝置3係在於下面具備用以固定第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的安裝傾斜面20Ma~20Mf的基台區塊20M，來代替於下面具備部分圓筒面之第1實施形態的基台區塊20之處，與第1實施形態的光照射裝置1不同。本實施形態的安裝傾斜面20Ma~20Mf係以從第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b射出之紫外光以與第1實施形態相同的射入角，射入至基準的照射面R上之方式構成。亦即，固定本實施形態的第1LED單元100a、100b的20Mb、20Me，係以從第1LED單元100a、100b射出之紫外光以±18°的射入角，射入至基準之照射面R上的聚光位置F1之方式構成。又，固定本實施形態的第2LED單元200a、200b的20Ma、20Md，係以從第2LED單元200a、200b射出之紫外光以+6°、-30°的射入角，射入至基準之照射面R上的聚光位置F1之方式構成。又，固定本實施形態的第3LED單元300a、300b的20Mc、20Mf，係以從第3LED單元300a、300b射出之紫外光以+30°、-6°的射入角，射入至 基準之照射面R上的聚光位置F1之方式構成。
如此，於基台區塊20M形成用以固定第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b的安裝傾斜面20Ma~20Mf的話，可將第1LED單元100a、100b、第2LED單元200a、200b及第3LED單元300a、300b對於基台區塊20M精確地安裝，又，不需要該等安裝角度的調整。
再者，本次所揭示的實施形態全部為例示，並不是對本發明有所限制者。本發明的範圍係不限前述的說明，藉由申請專利範圍所揭示，包含與申請專利範圍均等的意圖及範圍內之所有變更。
10‧‧‧殼體
50‧‧‧LED單元
100a，100b‧‧‧第1LED單元
101‧‧‧基板
110，210，310‧‧‧LED模組
111，211，311‧‧‧LED元件
113，115‧‧‧透鏡
200a，200b‧‧‧第2LED單元
300a，300b‧‧‧第3LED單元
CL1‧‧‧中心線
LW‧‧‧線寬
P‧‧‧間隔
F1‧‧‧聚光位置

Claims (12)

  1. 一種光照射裝置，係對照射面上的所定照射位置，照射延伸於第1方向，且於與前述第1方向正交的第2方向具有所定線寬之線狀的光線的光照射裝置，其特徵為：具備複數個光學單元；該光學單元，係具有於基板上沿著前述第1方向以所定間隔並排，使光軸的朝向對準與前述基板面正交的方向所配置的複數光源，與被配置於前述各光源的光路徑上，將來自前述各光源的光線以成為略平行光之方式整形的複數光學元件，且對於前述照射面，射出平行於前述第1方向之線狀的光線；前述複數光學單元，係由射出N種類(N為2以上的整數)之不同波長的光線之N×M個(M為1以上的整數)的光學單元所成；前述N×M個光學單元，係以從前述第1方向觀察時，前述N種類之不同波長的光線的光路徑於以前述照射位置為中心的圓周方向以所定順序並排，且從前述N×M個光學單元射出之各波長的光線，照射至前述第2方向的範圍分別為前述所定之線寬內之方式配置。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之光照射裝置，其中，前述M為2以上；前述N×M個光學單元，係以從前述第1方向觀察時，前述N種類之不同波長的光線中，任一波長之光線的 光路徑以前述照射位置之垂線作為對稱軸，成為線對稱之方式配置。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之光照射裝置，其中，前述任一波長的光線，係前述N種類之不同波長的光線中波長最短的光線。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所記載之光照射裝置，其中，前述N×M個光學單元，係以前述任一波長的光線照射至前述第2方向之範圍的總和，與其他波長的光線照射至前述第2方向之範圍的總和的差成為所定值以下之方式配置。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之光照射裝置，其中，將前述任一波長的光線對於前述照射面的各射入角設為θi(i為1至M為止的整數)，將前述任一波長的光線照射至前述第2方向之範圍的總和設為α0，將前述其他波長的光線對於前述照射面的各射入角設為θk(k為1至M為止的整數)，將前述其他波長的光線照射至前述第2方向之範圍的總和設為α1，將前述所定值設為β時，滿足以下的條件式，
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所記載之光照射裝置，其中，前述各光學單元，係以從前述第1方向觀察時，以前述照射位置之垂線作為對稱軸，成為線對稱之方式配置。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之光照射裝置，其中，前述各光學單元，係在從前述第1方向觀察時，被配置於以前述照射位置為中心的圓弧上。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所記載之光照射裝置，其中，前述M為偶數；前述N×M個光學單元中，射出前述N種類之不同波長的光線的M/2個光學單元，係對於其他M/2個光學單元，僅往前述第1方向偏離前述所定間隔的1/2距離來配置。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所記載之光照射裝置，其中， 前述複數光源，係於前述基板上，區分為兩列而配置於與前述第1方向正交的方向，並以從前述第1方向觀察時，從一方之列的光源射出的光線與從另一方之列的光源射出的光線在前述照射位置聚光之方式，使前述各光學元件的光軸與各光源的光軸偏離。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之光照射裝置，其中，前述一方之列的光源，係對於前述另一方之列的光源，僅往前述第1方向偏離前述所定間隔的1/2距離來配置。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所記載之光照射裝置，其中，前述複數光源，係具有略正方形狀之發光面的面發光LED，以該發光面之一方的對角線與前述第1方向成為平行之方式配置。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所記載之光照射裝置，其中，前述N種類之不同波長的光線，係依每一波長而設定不同強度。
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