紫外线照射装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种紫外线照射装置。


背景技术：

[0002]
以往，已知一种使多个发光元件点灯而照射紫外线的紫外线照射装置。紫外线照射装置在液晶面板的制造、或者油墨(ink)或粘合材的固化等各种工业领域中使用。
[0003]
[现有技术文献]
[0004]
[专利文献]
[0005]
[专利文献1]日本专利特开2009-61702号公报


技术实现要素：

[0006]
[实用新型所要解决的问题]
[0007]
在如上所述的紫外线照射装置中，期望照射效率的进一步提高。
[0008]
本实用新型所要解决的问题在于提供一种可提高照射效率的紫外线照射装置。
[0009]
[解决问题的技术手段]
[0010]
实施方式的紫外线照射装置包括多个基板及冷却块。基板中，在前表面排列多个发光元件。冷却块配置于基板的背面，且在内部具有供流体流通的流路。多个基板分别以如下方式配置：被照射体的被照射面与和多个发光元件的排列方向交叉的基板的宽度方向所成的角度θ1[
°
]为60[
°
]以下，并且被照射体与多个发光元件的距离大致相等。
[0011]
另一实施方式的紫外线照射装置包括多个基板及冷却块，且对被照射体照射紫外线。基板中，在前表面排列多个发光元件。冷却块配置于基板的背面，且在内部具有供流体流通的流路。紫外线照射装置分别以如下方式配置：从被照射体的被照射面垂直地向紫外线照射装置侧延伸的垂线、与从被照射体的被照射面向排列于最外的基板的发光元件延伸的线所成的角度θ2[
°
]为60[
°
]以下，并且被照射体与多个发光元件的距离大致相等。
[0012]
[实用新型的效果]
[0013]
根据本实用新型，可提高照射效率。
附图说明
[0014]
图1是表示第一实施方式的紫外线照射装置的正面图。
[0015]
图2是表示紫外线照射单元的正面图。
[0016]
图3是图2所示的紫外线照射单元的侧面图。
[0017]
图4是用于说明发光元件的排列的图。
[0018]
图5是表示设置半径为r[mm]、照射距离d[mm]、宽度w[mm]、角度θ1、角度θ2与设置角度θp[
°
]的关系的图。
[0019]
图6是表示第二实施方式的紫外线照射装置的正面图。
[0020]
[符号的说明]
[0021]
1：紫外线照射单元
[0022]
1-1～1-6：照射单元
[0023]
10、10a：冷却块
[0024]
10a、11a：前表面
[0025]
10b：端部
[0026]
10d、11b：背面
[0027]
11、11a：基板
[0028]
12：发光元件
[0029]
13：光源部
[0030]
14～16、14a：流路
[0031]
17a、17aa、17ab、17b：连接构件
[0032]
18、19：密封构件
[0033]
30、30a：光学构件
[0034]
31：保持构件
[0035]
60：被照射体
[0036]
60a：被照射面
[0037]
100、100a：紫外线照射装置
[0038]
110：窗材
[0039]
a：间隔
[0040]
b：尺寸
[0041]
d：照射距离
[0042]
h：垂线
[0043]
r：设置半径
[0044]
w：宽度
[0045]
θ1、θ2：角度
[0046]
θp：设置角度。
具体实施方式
[0047]
以下说明的实施方式的紫外线照射装置100、紫外线照射装置100a包括多个基板11、11a及冷却块10、冷却块10a。基板11、基板11a中，在前表面11a排列多个发光元件12。冷却块10配置于基板11、基板11a的背面11b，且在内部具有供流体流通的流路14、流路14a。多个基板11、11a分别以如下方式配置：被照射体60的被照射面60a与和多个发光元件12的排列方向交叉的基板11、基板11a的宽度方向所成的角度θ1为60[
°
]以下，并且被照射体60与多个发光元件12的距离大致相等。
[0048]
另外，以下说明的实施方式的紫外线照射装置100、紫外线照射装置100a包括多个基板11、11a及冷却块10、冷却块10a，且对被照射体60照射紫外线。基板11、基板11a中，在前表面11a排列多个发光元件12。冷却块10配置于基板11、基板11a的背面11b，且在内部具有供流体流通的流路14、流路14a。紫外线照射装置100、紫外线照射装置100a分别以如下方式配置：从被照射体60的被照射面60a垂直地向紫外线照射装置100侧延伸的垂线h与从被照
射体60的被照射面60a向排列于最外的基板11、基板11a的发光元件12延伸的线所成的角度θ2为60[
°
]以下，并且被照射体60与多个发光元件12的距离大致相等。
[0049]
另外，以下说明的实施方式的冷却块10、冷却块10a具有流入流路及排出流路，所述流入流路及排出流路连通至冷却块10、冷却块10a的与前表面10a为相反侧的背面10d。
[0050]
另外，在以下说明的实施方式中，从位于基板11的端部的发光元件12的端部直至冷却块10的端部10b为止的尺寸b[mm]在将相邻的发光元件12彼此的间隔设为a[mm]时，为a/2≦b≦6。
[0051]
以下，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。另外，以下所示的实施方式并不限定本实用新型所公开的技术。
[0052]
[第一实施方式]
[0053]
图1是表示第一实施方式的紫外线照射装置的正面图。图1所示的紫外线照射装置100包括多个照射单元1-1～1-6。照射单元1-1～照射单元1-6是紫外线照射单元，分别具有通过点亮而发出紫外线的多个发光元件12。通过如上所述那样使用多个照射单元1-1～1-6，可提高照射至被照射体60的紫外线的光量。
[0054]
再者，为了容易理解说明，在图1中图示了包含将照射方向(图1所示的箭头方向)作为正方向的z轴的三维正交坐标系。所述正交坐标系在后文的说明中所使用的图5、图6中也同样地示出。
[0055]
另外，照射单元1-1～照射单元1-6分别所具有的发光元件12与以被照射体60的被照射面60a为中心的假想上的圆弧(以两点划线图示)一致。即，照射单元1-1～照射单元1-6分别以作为照射对象的被照射体60的被照射面60a与发光元件12的距离大致相等的方式配置。由此，可使照射至被照射体60的整体的紫外线的光量均等。再者，此处所述的“被照射体的被照射面与多个发光元件的距离”是在与x轴延伸的方向垂直的剖面上观察时，在被照射体60的被照射面60a上，以将多个照射单元1-1～1-6的光轴、更具体而言是从搭载于照射单元1-1～照射单元1-6的发光元件12的中心朝向被照射体60而设置的多条假想线在被照射面60a上相交的部位作为中心的点为基准，直至安装有多个发光元件12、具体而言是搭载有多个发光元件12的基板11的多个发光元件12所安装的一侧的面(前表面)为止的距离。另外，“分别以被照射体与多个发光元件的距离大致相等的方式配置”不仅是指被照射体60与多个发光元件12的距离完全一致地相等，而且是以被照射体60与多个发光元件12的距离的平均值为基准，容许至
±
5[mm]的程度。另外，“从被照射体的被照射面垂直地向紫外线照射装置侧延伸的垂线”是在被照射体60的被照射面60a上，在以下部位与被照射面60a垂直地向紫外线照射装置100侧延伸的垂线，所述部位是从多个照射单元1-1～1-6的光轴、更具体而言是从搭载于照射单元1-1～照射单元1-6的发光元件12的中心朝向被照射体60而设置的多条假想线在被照射面60a上相交的部位。另外，“向最外的照射单元的发光元件延伸的线”是向多个照射单元1-1～1-6之中位于最外侧的照射单元1-1、照射单元1-6的光轴、更具体而言是向搭载于照射单元1-1、照射单元1-6的发光元件12的中心延伸的线。
[0056]
此处，使用图2、图3进一步对构成紫外线照射装置100的照射单元1-1～照射单元1-6进行说明。图2是表示紫外线照射单元的正面图。图3是图2所示的紫外线照射单元的侧面图。
[0057]
图2、图3所示的紫外线照射单元1具有光源部13及冷却块10。紫外线照射单元1可
用作图1所示的照射单元1-1～照射单元1-6。再者，在图2、图3中，省略图1所示的一部分的构件的图示。
[0058]
光源部13具有基板11及多个发光元件12。基板11是在例如由陶瓷形成的长条状的基材设置例如由银等形成为所期望的图案状的未图示的印刷配线而成。在基板11的前表面11a，与印刷配线电连接地设置有多个发光元件12。多个发光元件12沿着基板11的长边方向(x轴方向)而排列成一列。
[0059]
另外，虽然未图示，但在基板11中，对于除了连接发光元件12的连接端子及从电源装置供给电力的电源端子以外的区域，为了确保绝缘性并防止腐蚀，而由包覆膜予以覆盖。包覆膜例如由以玻璃材等为主成分的无机材料所形成。再者，根据需要，基板11也可由具有相对较高的反射率的白色的氧化铝所形成，以提高对发光元件12发出的光进行反射的反射性。另外，基板11也可由具有相对较高的导热性的氮化铝所形成，以确保高导热性。
[0060]
对于发光元件12，使用发出紫外线的发光二极管(light emitting diode，led)或半导体激光器(激光二极管(laser diode，ld))。发光元件12例如发出将波长300nm～400nm左右作为主波长且峰值(peak)波长为365nm的紫外线。
[0061]
再者，实施方式中所述的“紫外线”是指波长450nm以下的波长的光，具体而言是发光元件12发出的波长365nm的光，但也容许其他波长的光。另外，发光元件12并不限定于放射波长450nm以下的光的led或ld，例如也可为不仅放射波长450nm以下的光，而且放射较波长450nm而言为长波长侧的光的led或ld。即，只要是放射波长450nm以下的光的led或ld，则其发光形式不受限定。
[0062]
冷却块10形成为大致长方体状，且配置于基板11的背面11b。对于冷却块10，例如使用铝、铝合金、不锈钢等。
[0063]
冷却块10具有流路14～流路16。冷却块10通过使流体在流路14～流路16中流通，从而作为所谓的液冷块发挥功能，能够使经由基板11而从发光元件12传递的热迅速散发。再者，流体例如为水。另外，作为流体，例如也可使用液氮或防冻液等液体、或者干燥空气或氮等气体。
[0064]
流路14是在图1的x轴方向上贯穿冷却块10的贯穿孔。流路14配置于基板11的背面11b侧，且以在俯视时与发光元件12的排列重合的方式配置。另外，流路15、流路16是以一端在冷却块10的与前表面10a为相反侧的背面10d开口，另一端连通于流路14的方式形成。流路15是偏靠冷却块10的图1的x轴负方向而配置，流路16是偏靠冷却块10的图1的x轴正方向而配置。
[0065]
另外，在流路14的两端，插入有密封构件18、密封构件19，对流体朝向流路14两端的泄漏进行密封。由此，流路15、流路16之中，其中一者作为使流体流入流路14的流入流路，另一者作为将在流路14中流通的流体排出至冷却块10外部的排出流路，流路15、流路14、流路16形成依序连通的一连串流路。通过如上所述那样配设流路14～流路16，容易将多个紫外线照射单元1予以靠近地配置。再者，在冷却块10的背面10d开口的流路15、流路16，也可设置连接构件17a、连接构件17b，所述连接构件17a、连接构件17b用于使此处未图示的配管与流路15、流路16的连接变得容易。另外，设置流路14、流路15、流路16时的形态例如构成为，从冷却块10的流路14的两端通过切削加工而以贯穿冷却块10的方式设置流路14后，利用密封构件18、密封构件19予以密封，但并不限定于此。例如，也可通过切削加工来使流路
14、流路15、流路16由连续且一体的配管构成的流路块的半体合体而构成，还可为下述结构，即，即使流路14、流路15、流路16为连续且一体的配管，也可在构成流路14的配管配置基板11。
[0066]
再者，虽然未图示，但紫外线照射装置100也可在被照射体60侧具有窗材。窗材在紫外线照射装置100对被照射体60照射了紫外线时，抑制被照射体60发出的不纯气体或污染物质等副产物附着于照射单元1-1～照射单元1-6的光学构件30或发光元件12。窗材例如为使照射单元1-1～照射单元1-6的发光元件12发出的紫外线透过的物质。窗材例如为石英玻璃。再者，窗材不限定于石英玻璃，例如也可为硬质玻璃或紫外线透过树脂等，只要使发光元件12发出的紫外线透过则为任何材料。
[0067]
接着，使用将图3所示的紫外线照射单元1局部放大的图4，对发光元件12相对于冷却块10的排列进行说明。图4是用于说明发光元件的排列的图。从位于基板11端部的发光元件12的端部直至冷却块10的端部10b为止的尺寸b[mm]在将相邻的发光元件12彼此的间隔设为a[mm]时，为a/2≦b≦6。通过使发光元件12如上所述那样排列，例如可将在紫外线照射单元1的旁边排列配置有其他紫外线照射单元1时的各紫外线照射单元1间的照度下降抑制为最低限度，可将长边方向的光量均匀度抑制为规定值以下例如15[％]以下。
[0068]
返回图1的说明来进一步进行说明。照射单元1-1～照射单元1-6分别以被照射体60与基板11的宽度方向所成的角度θ1为60[
°
]以下的方式配置。此处，“被照射体60与基板11的宽度方向所成的角度”表示沿着基板11的前表面11a的方向相对于被照射体60的被照射面60a倾斜何种程度。在被照射体60与多个发光元件12以被照射面60a与前表面11a平行的方式相向的情况下，角度θ1成为0[
°
]。再者，不优选以被照射体60与基板11的宽度方向所成的角度θ1超过60[
°
]的方式配置的理由如下。即，光量依存于角度θ，若将角度θ＝0[
°
]时的照射至被照射体60的被照射面60a的紫外线的光量设为1，则在某角度θ下的光量根据朗伯(lambertian)余弦定律由cosθ表示。由此，在角度θ为60[
°
]时，对被照射体60的被照射面60a照射的紫外线的光量成为cos60
°
＝0.5，与角度θ为0[
°
]时的光量相比成为一半。因此，当角度θ超过60[
°
]时，与角度θ为0[
°
]时的光量相比小于一半，因此即使设置很多照射单元，对被照射体60照射的光量也难以增加，因此不优选。根据如上所述内容，照射单元1-1～照射单元1-6优选的是设为被照射体60与基板11的宽度方向所成的角度θ1为60[
°
]以下。
[0069]
另外，关于表示从被照射体60的被照射面60a垂直地向紫外线照射装置100侧延伸的垂线h、与从被照射体60的被照射面60a向照射单元1-6的发光元件12延伸的线所成的角度的角度θ2[
°
]，因与角度θ1[
°
]同样的理由，也理想的是设为60[
°
]以下。
[0070]
通过使用配置有多个照射单元1-1～1-6的紫外线照射装置100，可提高照射至被照射体60的紫外线的光量。另外，通过使用将多个照射单元1-1～1-6相对于被照射体60的角度θ1设为60[
°
]以下的紫外线照射装置100，可效率良好地对被照射体60的被照射面60a照射从最外的照射单元1-1、照射单元1-6照射的紫外线。再者，紫外线照射装置100所具有的紫外线照射单元1的数量不限于图示的数量，也可为2个～5个或7个以上。
[0071]
另外，照射单元1-1～照射单元1-6也可还具有由保持构件31保持的光学构件30。光学构件30相对于照射单元1-1～照射单元1-6所具有的多个发光元件12而设置间隔地配置于基板11的前表面11a(参照图2、图3)侧。对于光学构件30，例如使用丙烯酸树脂或硅酮树脂、石英玻璃等紫外线透过性材料。光学构件30例如是入射侧及出射侧均为凸的双凸柱
透镜(cylindrical lens)，使从发光元件12放射的紫外线聚光，并朝向被照射体60出射。再者，光学构件30的数量可为多个。另外，光学构件30的形状可设为与所出射的紫外线的用途相应的形状，例如也可为平凸透镜。另外，光学构件30不限定于柱透镜，例如也可为与照射单元1-1～照射单元1-6分别所具有的多个发光元件12各自的光轴对应地形成的复眼透镜(fly eye lens)。
[0072]
图5是表示设置半径r[mm]、照射距离d[mm]、宽度w[mm]、角度θ1[
°
]、角度θ2[
°
]与设置角度θp[
°
]的关系的图。在图5中，作为照射单元1-1～照射单元1-6，仅图示了冷却块10、及具有基板11与发光元件12的光源部13，省略了其他结构。此处，设置半径r[mm]是以将多个照射单元1-1～1-6的光轴、更具体而言是从搭载于照射单元1-1～照射单元1-6的发光元件12的中心朝向被照射体60而设置的多条假想线在被照射面60a上相交的部位作为中心的点为基准，直至安装被照射体60的被照射面60a及发光元件12的一侧的面(前表面)为止的距离，在本实施方式中r＝100[mm]。另外，照射距离d[mm]是窗材110与被照射体60的被照射面60a的距离，所述窗材110设置于紫外线照射装置100的设置发光元件12的一侧与被照射体60的被照射面60a相对的位置，在本实施方式中，d＝30[mm]。另外，宽度w[mm]是照射单元1-1～照射单元1-6所具有的冷却块10的与图1中的x轴方向垂直的剖面上的宽度，在本实施方式中，w＝40[mm]。再者，宽度w[mm]与光源部13所具有的基板11的、与图1中的x轴方向垂直的剖面上的宽度大致一致。另外，设置角度θp[
°
]是照射单元1-1～照射单元1-6之中相邻的照射单元彼此所成的角度，在本实施方式中，θp＝24[
°
]。再者，从被照射体60的被照射面60a垂直地向紫外线照射装置100侧延伸的垂线h、与从被照射体60的被照射面60a向照射单元1-6的发光元件12延伸的线所成的角度为θ2[
°
]。
[0073]
如上所述，若在设置半径r＝100[mm]、照射距离d＝30[mm]、宽度w＝40[mm]的条件下配置多个紫外线照射单元1，则可在角度θ1＝60[
°
]以下配置六个照射单元1-1～1-6。另外，若在设置半径r＝100[mm]、照射距离d＝30[mm]、宽度w＝40[mm]的条件下配置多个紫外线照射单元1，则可在角度θ2＝60[
°
]下配置六个照射单元1-1～1-6。通过设为此种结构，可确保照射距离d＝30[mm]。通过设为照射距离d＝30[mm]，即使在紫外线照射装置100的被照射体60侧的面上搬送移动的被照射体60因搬送而变形，窗材110与被照射体60接近，也可抑制涂布于被照射体60的、作为紫外线照射对象的油墨等附着于窗材110。另外，通过设为照射距离d＝30[mm]，即使在被照射体60是有厚度的片材(sheet)或立体物的情况下，紫外线照射装置100也可对被照射体60照射紫外线。另外，通过设为照射距离d＝30[mm]，即使在紫外线照射装置100无法靠近被照射体60配置，即在被照射体60的被照射面60a的附近设置搬送机构等的情况下，也可通过将紫外线照射装置100设置在远离的场所来对被照射体60照射紫外线。
[0074]
[第二实施方式]
[0075]
图6是表示第二实施方式的紫外线照射装置的正面图。图6所示的紫外线照射装置100a具有将图1所示的照射单元1-1～照射单元1-6一体化而成的结构。
[0076]
即，紫外线照射装置100a在安装多个发光元件12的基板11a的背面侧，包括与将图1所示的冷却块10一体化而成的结构对应的冷却块10a。冷却块10a包括与多个发光元件12所排列的位置对应的多个流路14a。另外，流路14a分别具有从长边方向的两端向与发光元件12为相反侧的冷却块10a的背面侧延伸，并经由连接构件17aa、连接构件17ab与外部连通
的未图示的流入流路及排出流路。流路14a及连接构件17aa、连接构件17ab分别对应于第一实施方式的流路14及连接构件17a、连接构件17b。另外，在基板11a的前表面侧设置有光学构件30a，所述光学构件30a具有将图1所示的多个光学构件30一体化而成的结构。
[0077]
通过具有如上所述那样将照射单元1-1～照射单元1-6一体化而成的紫外线照射装置100a，与各别地配置多个照射单元1-1～1-6的情况相比，发光元件12的安装精度提高，可使照射至被照射体60的被照射面60a的整体的紫外线的光量均等，从而可抑制照度值或照度分布的偏差。
[0078]
另外，在紫外线照射装置100a中，将照射单元1-1～照射单元1-6一体化，因此，使用具有多个照射单元1-1～1-6的紫外线照射装置100来规定的角度θ2可如以下方式那样一般化。即，角度θ2[
°
]是从被照射体60的被照射面60a垂直地向紫外线照射装置100a侧延伸的垂线h、与从被照射体60的被照射面60a向排列于最外的基板11a的发光元件12延伸的线所成的角度。
[0079]
如上所述，实施方式的紫外线照射装置100、紫外线照射装置100a包括多个基板11、11a及冷却块10、冷却块10a。基板11、基板11a中，在前表面11a排列多个发光元件12。冷却块10配置于基板11、基板11a的背面11b，且在内部具有供流体流通的流路14、流路14a。多个基板11、11a分别以如下方式配置：被照射体60的被照射面60a与和多个发光元件12的排列方向交叉的基板11、基板11a的宽度方向所成的角度θ1为60[
°
]以下，并且被照射体60与多个发光元件12的距离大致相等。由此，可提高照射效率。
[0080]
另外，实施方式的紫外线照射装置100、紫外线照射装置100a包括多个基板11、11a及冷却块10、冷却块10a，且对被照射体60照射紫外线。在基板11、基板11a中，在前表面11a排列多个发光元件12。冷却块10配置于基板11、基板11a的背面11b，且在内部具有供流体流通的流路14、流路14a。紫外线照射装置100、紫外线照射装置100a分别以如下方式配置：从被照射体60的被照射面60a垂直地向紫外线照射装置100侧延伸的垂线h、与从被照射体60的被照射面60a向排列于最外的基板11、基板11a的发光元件12延伸的线所成的角度θ2为60[
°
]以下，并且被照射体60与多个发光元件12的距离大致相等。由此，可提高照射效率。
[0081]
另外，实施方式的冷却块10、冷却块10a具有流入流路及排出流路，所述流入流路及排出流路连通至冷却块10、冷却块10a的与前表面10a为相反侧的背面10d。由此，容易将多个紫外线照射单元1予以靠近地配置。
[0082]
另外，在实施方式中，从位于基板11的端部的发光元件12的端部直至冷却块10的端部10b为止的尺寸b[mm]在将相邻的发光元件12彼此的间隔设为a[mm]时，为a/2≦b≦6。由此，可将排列配置有多个紫外线照射单元时的各紫外线照射单元间的照度下降抑制为最低限度。由此，可将排列配置有多个紫外线照射单元1时的各紫外线照射单元1间的照度下降抑制为最低限度。
[0083]
再者，在所述各实施方式中，对发光元件12沿着基板11的长边方向排列成一列的情况进行了说明，但不限于此，例如也可设为沿着排列方向，使位置朝与排列方向交叉的方向交替地错开的、所谓的锯齿状排列。
[0084]
另外，在所述第二实施方式的紫外线照射装置100a中，基板11a分别以与多个发光元件12的列对应的方式各别地配置，但不限于此，也可使与多个发光元件12的多列对应的一个或多个基板11a配置于冷却块10a。在所述情况下，作为角度θ1的基准的基板11a的宽度
方向可规定为在安装有多个发光元件12的位置、沿着与发光元件12的排列方向交叉的基板11a的前表面的方向。
[0085]
对本实用新型的若干个实施方式进行了说明，但这些实施方式仅为例示，并不意图限定实用新型的范围。这些实施方式能够以其他各种形态来实施，可在不脱离实用新型主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在实用新型的范围或主旨中，同样地包含在权利要求所记载的实用新型及其均等的范围内。