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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】紫外線照射装置
(51)【国際特許分類】
B01J 19/12 20060101AFI20241113BHJP
【ＦＩ】
B01J19/12 C
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020077969
(22)【出願日】2020-04-27
(65)【公開番号】P2021171712
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2023-02-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000003757
【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100146592
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 浩
(74)【代理人】
【氏名又は名称】白井 達哲
(74)【代理人】
【識別番号】100176751
【弁理士】
【氏名又は名称】星野 耕平
(72)【発明者】
【氏名】原 拓也
【審査官】宮部 裕一
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５３３９２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－００５７２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０２５１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１８９３１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８８８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２５１６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｊ １９／１２
Ｂ２９Ｃ ３５／０８
Ｂ２９Ｃ ７１／０４
Ｂ４１Ｊ ２／０１
Ｂ２９Ｃ ３５／０８
Ｂ２９Ｃ ７１／０４
Ｂ４１Ｍ ７／００
Ｃ０８Ｆ ２／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動する対象物に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、第１のピーク波長を有する紫外線を照射可能な第１の発光素子を有する光源を複数備えた第１の照射ユニットと；
前記第１のピーク波長よりも短い第２のピーク波長を有する紫外線を照射可能な第２の発光素子を有する少なくとも１つの第２の照射ユニットと；
を具備し、
前記複数の光源のそれぞれに設けられた前記第１の発光素子から照射された前記第１のピーク波長を有する紫外線は、前記対象物における略同じ照射位置に同時に照射され、
前記複数の光源のそれぞれに設けられた前記第１の発光素子の出射面の中心と、前記対象物における前記照射位置と、の間の距離は略同一であり、
前記第２の発光素子の出射面の中心と、前記対象物における、前記第２の発光素子から照射された紫外線の照射位置と、の間の距離は、前記第１の発光素子の出射面の中心と、前記対象物における、前記第１の発光素子から照射された紫外線の照射位置と、の間の距離よりも小さく、
前記第１のピーク波長は、３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であり、
前記第１のピーク波長を有する紫外線の積算光量は、１０００ｍＪ／ｃｍ２以上であり、
前記第２のピーク波長は、３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ未満であり、
前記第２のピーク波長を有する紫外線の積算光量は、３．５ｍＪ／ｃｍ２以上である紫外線照射装置。
【請求項2】
前記対象物の移動方向において、前記第１の照射ユニットの上流側および下流側の少なくともいずれかに、少なくとも１つの前記第２の照射ユニットが設けられている請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項3】
前記複数の光源の１つは、前記第１の照射ユニットの中心軸上に設けられている請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
【請求項4】
前記複数の光源は、前記第１の照射ユニットの中心軸に対して対称となる位置に設けられている請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
紫外線硬化樹脂の硬化、表面改質、殺菌などのために、対象物に紫外線を照射する紫外線照射装置がある。紫外線を発生させる光源としては、水銀アークランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの放電ランプが用いられている。近年においては、省エネルギー化や長寿命化などの観点から、放電ランプに代えて、紫外線発光ダイオード（Ultraviolet Light Emitting Diode）が用いられるようになってきている。
【0003】
ところが、紫外線発光ダイオードから照射される紫外線は、放電ランプから照射される紫外線に比べて、ナローバンド（狭波長域）となる。そのため、紫外線照射の対象物の成分などによっては、処理に要する時間（例えば、紫外線硬化樹脂が硬化するまでの時間）が長くなる場合がある。
そこで、処理に要する時間を短縮することができる紫外線照射装置の開発が望まれていた。
そこで、処理に要する時間を短縮することができる紫外線照射装置の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１１－２５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、処理に要する時間を短縮することができる紫外線照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態に係る紫外線照射装置は、移動する対象物に紫外線を照射する。紫外線照射装置は、第１のピーク波長を有する紫外線を照射可能な第１の発光素子を有する光源を複数備えた第１の照射ユニットと；前記第１のピーク波長よりも短い第２のピーク波長を有する紫外線を照射可能な第２の発光素子を有する少なくとも１つの第２の照射ユニットと；を具備している。前記複数の光源のそれぞれに設けられた前記第１の発光素子から照射された前記第１のピーク波長を有する紫外線は、前記対象物における略同じ照射位置に同時に照射され、前記複数の光源のそれぞれに設けられた前記第１の発光素子の出射面の中心と、前記対象物における前記照射位置と、の間の距離は略同一である。前記第２の発光素子の出射面の中心と、前記対象物における、前記第２の発光素子から照射された紫外線の照射位置と、の間の距離は、前記第１の発光素子の出射面の中心と、前記対象物における、前記第１の発光素子から照射された紫外線の照射位置と、の間の距離よりも小さい。前記第１のピーク波長は、３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下であり、前記第１のピーク波長を有する紫外線の積算光量は、１０００ｍＪ／ｃｍ２以上である。前記第２のピーク波長は、３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ未満であり、前記第２のピーク波長を有する紫外線の積算光量は、３．５ｍＪ／ｃｍ２以上である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施形態によれば、処理に要する時間を短縮することができる紫外線照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施の形態に係る紫外線照射装置を例示するための模式斜視図である。
【図2】第１の照射ユニットを例示するための模式側面図である。
【図3】第１の照射ユニットを例示するための模式斜視図である。
【図6】第２の照射ユニットを例示するための模式側面図である。
【図7】第２の照射ユニットを例示するための模式斜視図である。
【図8】第２の照射ユニットの模式断面図である。
【図10】他の実施形態に係るベースを例示するための模式側面図である。
【図11】紫外線照射装置の効果を例示するための表である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の形態に係る紫外線照射装置１００は、移動する対象物２００に紫外線を照射することができる。対象物２００の移動方法には特に限定がなく、例えば、コンベアやＸＹテーブルなどを用いて対象物２００を移動させてもよいし、回転ローラなどを用いて対象物２００を移動させてもよい。
本実施の形態に係る紫外線照射装置１００は、移動する対象物２００に紫外線を照射することができる。対象物２００の移動方法には特に限定がなく、例えば、コンベアやＸＹテーブルなどを用いて対象物２００を移動させてもよいし、回転ローラなどを用いて対象物２００を移動させてもよい。
【0010】
また、紫外線照射装置１００の用途には特に限定はないが、対象物２００を硬化させる用途に用いることが好ましい。例えば、紫外線照射装置１００は、紫外線硬化樹脂を含むインキ、接着剤、塗料などの硬化に用いることができる。
そのため、以下においては、一例として、紫外線照射装置１００が、紫外線硬化樹脂を含む対象物２００を硬化させるものである場合を説明する。
そのため、以下においては、一例として、紫外線照射装置１００が、紫外線硬化樹脂を含む対象物２００を硬化させるものである場合を説明する。
【0011】
図１は、本実施の形態に係る紫外線照射装置１００を例示するための模式斜視図である。
なお、図１においては、煩雑となるのを避けるために、レンズユニット３の保持部３ａを省いて描いている。
図１に示すように、紫外線照射装置１００には、第１の照射ユニット１、第２の照射ユニット１０、ブラケット２０、電源３０、およびコントローラ４０を設けることができる。
なお、図１においては、煩雑となるのを避けるために、レンズユニット３の保持部３ａを省いて描いている。
図１に示すように、紫外線照射装置１００には、第１の照射ユニット１、第２の照射ユニット１０、ブラケット２０、電源３０、およびコントローラ４０を設けることができる。
【0012】
ここで、一般的には、紫外線硬化樹脂には、モノマー、オリゴマー（プレポリマー）、光重合開始剤、および添加剤が含まれている。紫外線が、紫外線硬化樹脂に照射されると、光重合開始剤がイオンを発生し、そのイオンがモノマーやオリゴマーと重合する（結合して鎖状や網状になる）。この様な反応は光重合反応と呼ばれ、光重合反応により紫外線硬化樹脂が硬化する。
【0013】
この場合、一般的には、光重合開始剤の反応感度は、照射される紫外線の波長が短くなるほど高くなる。そのため、より短いピーク波長の紫外線を照射する発光素子を用いれば、紫外線硬化樹脂の硬化時間（処理に要する時間）を短縮することが可能となる。
ただし、照射される紫外線の波長が長くなれば、対象物２００の内部にまで到達する紫外線の量が多くなると考えられる。そのため、対象物２００には、ピーク波長の異なる紫外線が照射されるようにすることが好ましい。
ただし、照射される紫外線の波長が長くなれば、対象物２００の内部にまで到達する紫外線の量が多くなると考えられる。そのため、対象物２００には、ピーク波長の異なる紫外線が照射されるようにすることが好ましい。
【0014】
また、発光素子の発光効率は、発生する紫外線のピーク波長によって変化する。一般的には、発光素子の発光効率は、発生する紫外線のピーク波長が短くなるほど低くなる。また、一般的には、発光素子の価格は、発生する紫外線のピーク波長が短くなるほど高くなる。
【0015】
そのため、紫外線照射装置１００に設けられる発光素子の全てを、よりピーク波長の短い発光素子にすると、発光効率が低く価格の高い発光素子が多数必要となるので、製造コストの増大や紫外線照射装置１００の大型化を招くことになる。また、前述したように、発光素子の発光効率は、発生する紫外線のピーク波長が短くなるほど低くなるので、ピーク波長が長い発光素子と、ピーク波長が短い発光素子とを同じ基板に実装すると、ピーク波長が短い紫外線の照度が不足したり、基板ひいては紫外線照射装置１００が大型化したりするおそれがある。
【0016】
そこで、紫外線照射装置１００には、第１の照射ユニット１と第２の照射ユニット１０とが設けられている。例えば、第１の照射ユニット１は、ピーク波長（第１のピーク波長の一例に相当する）が３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の紫外線を対象物２００に照射するものとすることができる。第２の照射ユニット１０は、ピーク波長（第２のピーク波長の一例に相当する）が３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ未満、好ましくは、ピーク波長が３００ｎｍ以上、３３０ｎｍ以下の紫外線を照射するものとすることができる。
【0017】
（第１の照射ユニット１）
図２は、第１の照射ユニット１を例示するための模式側面図である。
図３は、第１の照射ユニット１を例示するための模式斜視図である。
図４は、図２におけるＡ部の模式断面図である。
図５は、図４における第１の照射ユニット１のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
図２および図３に示すように、第１の照射ユニット１には、光源２、レンズユニット３、およびベース４を設けることができる。
図２は、第１の照射ユニット１を例示するための模式側面図である。
図３は、第１の照射ユニット１を例示するための模式斜視図である。
図４は、図２におけるＡ部の模式断面図である。
図５は、図４における第１の照射ユニット１のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
図２および図３に示すように、第１の照射ユニット１には、光源２、レンズユニット３、およびベース４を設けることができる。
【0018】
光源２は、複数設けることができる。例えば、図２に示すように、第１の照射ユニット１の中心軸１ａの両側に少なくとも１つの光源２を設けることができる。例えば、中心軸１ａ上に光源２を１つ設け、中心軸１ａの両側に少なくとも１つの光源２を設けることもできる。複数の光源２は、基板２ａが延びる方向と交差する方向に、並べて設けることができる。
【0019】
図３に示すように、光源２は、基板２ａ、および複数の発光素子２ｂ（第１の発光素子の一例に相当する）を有することができる。
基板２ａは、板状を呈し、一方の方向に延びた形状を有している。基板２ａの平面形状は、例えば、長方形とすることができる。基板２ａは、例えば、ネジなどの締結部材を用いてベース４の面４ａに取り付けることができる。なお、ベース４の面４ａに凹部を設け、凹部の内部に基板２ａを設けることもできる。この様にすれば、ベース４と光源２の位置合わせ、ひいては、光源２とレンズユニット３の位置合わせを容易とすることができる。
基板２ａは、板状を呈し、一方の方向に延びた形状を有している。基板２ａの平面形状は、例えば、長方形とすることができる。基板２ａは、例えば、ネジなどの締結部材を用いてベース４の面４ａに取り付けることができる。なお、ベース４の面４ａに凹部を設け、凹部の内部に基板２ａを設けることもできる。この様にすれば、ベース４と光源２の位置合わせ、ひいては、光源２とレンズユニット３の位置合わせを容易とすることができる。
【0020】
基板２ａの一方の面には、配線パターンを設けることができる。配線パターンには、複数の発光素子２ｂを実装することができる。複数の発光素子２ｂは、配線パターンにより直列接続することができる。配線パターンには、一対の接続端子２ａ１を設けることができる。一対の接続端子２ａ１は、配線を介して、第１の照射ユニット１の外部に設けられた電源３０と電気的に接続される。
【0021】
また、配線パターンを覆う保護膜を設けることができる。この場合、白色の保護膜（例えば、白レジスト）や、酸化チタンなど光散乱粒子が混合された保護膜などとすることで反射膜の機能を有する保護膜とすることもできる。
【0022】
基板２ａの材料は、紫外線に対する耐性を有し、熱伝導率が高いものとすることが好ましい。基板２ａの材料は、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックスとすることができる。基板２ａは、金属板の表面を無機材料で覆ったもの（メタルコア基板）とすることもできる。基板２ａの材料がセラミックスなどであったり、基板２ａがメタルコア基板であったりすれば、紫外線に対する耐性と高い放熱性を得ることができる。
【0023】
複数の発光素子２ｂは、基板２ａの面に設けることができる。複数の発光素子２ｂは、基板２ａが延びる方向に並べて設けることができる。なお、図３に例示をした光源２においては、複数の発光素子２ｂが一列に並べられているが、複数の発光素子２ｂが複数列に並べられていてもよい。複数の発光素子２ｂのピッチ寸法（発光素子２ｂ同士の間隔）は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
【0024】
複数の発光素子２ｂのピッチ寸法が一定であれば、照射ムラが生じるのを抑制することができる。
一方、紫外線照射装置１００の用途などによっては、複数の発光素子２ｂのピッチ寸法が異なる様にした方が好ましい場合もある。例えば、光源２の中央領域から照射される紫外線の照度を周縁領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。また、これとは逆に、光源２の周縁領域から照射される紫外線の照度を中央領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。この様な場合には、照射される紫外線の照度を大きくする領域に設けられる発光素子２ｂの数を多くし、発光素子２ｂのピッチ寸法を短くすることができる。
一方、紫外線照射装置１００の用途などによっては、複数の発光素子２ｂのピッチ寸法が異なる様にした方が好ましい場合もある。例えば、光源２の中央領域から照射される紫外線の照度を周縁領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。また、これとは逆に、光源２の周縁領域から照射される紫外線の照度を中央領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。この様な場合には、照射される紫外線の照度を大きくする領域に設けられる発光素子２ｂの数を多くし、発光素子２ｂのピッチ寸法を短くすることができる。
【0025】
発光素子２ｂは、紫外線を照射可能な素子であれば特に限定はない。発光素子２ｂは、例えば、紫外線を照射可能な発光ダイオードやレーザダイオードなどとすることができる。
例えば、発光素子２ｂは、ピーク波長が３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の紫外線を照射するものとすることができる。
例えば、発光素子２ｂは、ピーク波長が３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の紫外線を照射するものとすることができる。
【0026】
発光素子２ｂは、例えば、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）型などの表面実装型の発光素子とすることができる。なお、発光素子２ｂは、例えば、砲弾型などのリード線を有する発光素子とすることもできる。図３に例示をした発光素子２ｂは、表面実装型の発光素子である。
【0027】
また、発光素子２ｂは、ＣＯＢ（Chip On Board）により実装されるものとすることもできる。ＣＯＢにより実装される発光素子２ｂとする場合には、チップ状の発光素子２ｂと、発光素子２ｂと配線パターンとを電気的に接続する配線と、発光素子２ｂと配線を囲む枠状の部材と、枠状の部材の内部に設けられた封止部などを基板２ａの上に設けることができる。この場合、枠状の部材は、封止部の形成範囲を規定する機能と、リフレクタの機能とを有することができる。なお、枠状の部材を設けずに封止部のみを設けることもできる。封止部のみを設ける場合には、ドーム状の封止部が基板２ａの上に設けられる。封止部は、例えば、シリコーン樹脂などから形成することができる。
【0028】
【0029】
保持部３ａは、板状を呈し、一対設けることができる。一対の保持部３ａは、基板２ａが延びる方向において、ベース４の面４ａの外側に設けることができる。一対の保持部３ａは、基板２ａが延びる方向において対峙している。一対の保持部３ａは、例えば、ネジなどの締結部材を用いてベース４に取り付けることができる。一対の保持部３ａは、例えば、アルミニウムなどの金属から形成することができる。
【0030】
レンズ３ｂは、一対の保持部３ａ同士の間に設けることができる。基板２ａが延びる方向におけるレンズ３ｂの端部は、保持部３ａに固定することができる。レンズ３ｂは、複数の光源２に対して１つずつ設けることができる。レンズ３ｂは、光源２から照射された紫外線を照射位置に集光させる。
【0031】
レンズ３ｂは、例えば、基板２ａが延びる方向に延びるシリンドリカルレンズとすることができる。なお、レンズ３ｂが、複数の光源２に対して１つずつ設けられる場合を例示したが、複数のレンズ３ｂが一体化されていてもよい。また、レンズ３ｂの形状は、紫外線照射装置１００の用途などに応じて適宜変更することができる。例えば、図２に例示をしたレンズ３ｂは、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）であるが、平凸レンズや両凸レンズなどであってもよい。
【0032】
また、レンズ３ｂは、フライアレイレンズとすることもできる。レンズ３ｂがフライアレイレンズの場合には、光源２に設けられた複数の発光素子２ｂごとにレンズを設けることができる。
【0033】
レンズ３ｂの材料は、紫外線を透過させることができ、且つ、紫外線に対する耐性を有するものであればよい。レンズ３ｂの材料は、例えば、石英ガラス、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などとすることができる。
【0034】
ベース４は、複数の光源２を保持する機能と、複数の光源２を冷却する機能とを有することができる。ベース４は、ブロック状を呈し、熱伝導率の高い金属から形成することができる。ベース４は、例えば、アルミニウムなどの金属から形成することができる。
【0035】
図４および図５に示すように、ベース４の内部には、水などの冷媒を流す流路４ｂを設けることができる。流路４ｂは、例えば、複数の光源２ごとに設けることができる。この場合、発光素子２ｂの光軸の延長線上に、対応する流路４ｂの中心を設けることができる。この様にすれば、発光素子２ｂと流路４ｂとの間の距離を短くすることができるので、発光素子２ｂを冷却するのが容易となる。
【0036】
また、流路４ｂは、複数の発光素子２ｂの列と同じ方向に延びる形状を有することができる。この様にすれば、複数の発光素子２ｂに冷却むらが生じるのを抑制することができる。
【0037】
流路４ｂと隣接する流路４ｂとは、ベース４の内部において接続することもできるし、図２、図４、および図５に示すように、配管継ぎ手４ｃと配管を介して接続することもできる。また、流路４ｂには、冷媒を供給するための配管継ぎ手４ｃ１と、供給された冷媒を排出するための配管継ぎ手４ｃ２を接続することができる。
また、ベース４には放熱フィンなどを設けることもできる。
また、ベース４には放熱フィンなどを設けることもできる。
【0038】
ベース４は、１つの基板２ａが設けられる面４ａを複数有している。図２に示すように、基板２ａが延びる方向からベース４を見た場合に、複数の面４ａの中心は、設置円５の円周上に設けることができる。設置円５は、複数の光源２（発光素子２ｂ）の光軸が交わる点を中心とした仮想円とすることができる。より具体的には、設置円５は、一の光源２に設けられた発光素子２ｂの出射面の中心と紫外線の照射位置２００ａとを結ぶ線分と、他の光源２に設けられた発光素子２ｂの出射面の中心と紫外線の照射位置２００ａとを結ぶ線分と、が交わる点を中心とした仮想円とすることができる。
【0039】
なお、設置円５の半径は、紫外線照射装置１００の用途、大きさ、発光素子２ｂから照射される紫外線の照度などに応じて適宜変更することができる。
【0040】
また、前述した光軸同士の間の角度（前述した線分同士の間の角度）を設置角度θｐとした場合、設置角度θｐが同じとなるようにすることもできるし、異なる様にすることもできる。図２に例示をした第１の照射ユニット１の場合には、設置角度θｐを同じにしている。
【0041】
対象物２００の面２００ｂに対して垂直な方向から、紫外線が入射すれば、対象物２００の面２００ｂにおいて反射される紫外線を少なくすることができる。この場合、設置角度θｐを小さくすれば、第１の照射ユニット１の中心軸１ａと、最も外側に設けられた光源２の光軸との間の角度θ１を小さくすることができる。そのため、最も外側に設けられた光源２から照射された紫外線が対象物２００の面２００ｂにおいて反射されるのを抑制することができる。
例えば、設置角度θｐを２４°程度、角度θ１を６０°程度とすることができる。なお、設置角度θｐおよび角度θ１は、光源２の大きさ、数などに応じて適宜変更することができる。
例えば、設置角度θｐを２４°程度、角度θ１を６０°程度とすることができる。なお、設置角度θｐおよび角度θ１は、光源２の大きさ、数などに応じて適宜変更することができる。
【0042】
また、第１の照射ユニット１の中心軸１ａと、光源２の光軸との間の角度が小さくなるほど、照射された紫外線が対象物２００の面２００ｂにおいて反射されにくくなる。そのため、光源２（発光素子２ｂ）を中心軸１ａ上、または、中心軸１ａの近傍に設けることが好ましい。
【0043】
（第２の照射ユニット１０）
第２の照射ユニット１０は、少なくとも１つ設けることができる。例えば、図１に示すように、対象物２００の移動方向において、第１の照射ユニット１の上流側に少なくとも１つの第２の照射ユニット１０を設けることができる。なお、対象物２００の移動方向において、第１の照射ユニット１の下流側、または、第１の照射ユニット１の上流側および下流側に、少なくとも１つの第２の照射ユニット１０を設けることもできる。すなわち、対象物２００の移動方向において、第１の照射ユニット１の上流側および下流側の少なくともいずれかに、少なくとも１つの第２の照射ユニット１０を設けることができる。
第２の照射ユニット１０は、少なくとも１つ設けることができる。例えば、図１に示すように、対象物２００の移動方向において、第１の照射ユニット１の上流側に少なくとも１つの第２の照射ユニット１０を設けることができる。なお、対象物２００の移動方向において、第１の照射ユニット１の下流側、または、第１の照射ユニット１の上流側および下流側に、少なくとも１つの第２の照射ユニット１０を設けることもできる。すなわち、対象物２００の移動方向において、第１の照射ユニット１の上流側および下流側の少なくともいずれかに、少なくとも１つの第２の照射ユニット１０を設けることができる。
【0044】
図６は、第２の照射ユニット１０を例示するための模式側面図である。
図７は、第２の照射ユニット１０を例示するための模式斜視図である。
図８は、第２の照射ユニット１０の模式断面図である。
図９は、図８における第２の照射ユニット１０のＣ－Ｃ線方向の模式断面図である。 図６および図７に示すように、第２の照射ユニット１０には、光源１２、およびベース１４を設けることができる。
図７は、第２の照射ユニット１０を例示するための模式斜視図である。
図８は、第２の照射ユニット１０の模式断面図である。
図９は、図８における第２の照射ユニット１０のＣ－Ｃ線方向の模式断面図である。 図６および図７に示すように、第２の照射ユニット１０には、光源１２、およびベース１４を設けることができる。
【0045】
図７に示すように、光源１２は、基板１２ａ、および複数の発光素子１２ｂ（第２の発光素子の一例に相当する）を有することができる。
基板１２ａは、板状を呈し、一方の方向に延びた形状を有している。基板１２ａの平面形状は、例えば、長方形とすることができる。基板１２ａは、例えば、ネジなどの締結部材を用いてベース１４の面１４ａに取り付けることができる。なお、ベース１４の面１４ａに凹部を設け、凹部の内部に基板１２ａを設けることもできる。この様にすれば、ベース１４と光源１２の位置合わせを容易に行うことができる。
基板１２ａは、板状を呈し、一方の方向に延びた形状を有している。基板１２ａの平面形状は、例えば、長方形とすることができる。基板１２ａは、例えば、ネジなどの締結部材を用いてベース１４の面１４ａに取り付けることができる。なお、ベース１４の面１４ａに凹部を設け、凹部の内部に基板１２ａを設けることもできる。この様にすれば、ベース１４と光源１２の位置合わせを容易に行うことができる。
【0046】
基板１２ａの一方の面には、配線パターンを設けることができる。配線パターンには、複数の発光素子１２ｂを実装することができる。複数の発光素子１２ｂは、配線パターンにより直列接続することができる。配線パターンには、一対の接続端子１２ａ１を設けることができる。一対の接続端子１２ａ１は、配線を介して、第２の照射ユニット１０の外部に設けられた電源３０と電気的に接続される。
【0047】
また、配線パターンを覆う保護膜を設けることができる。この場合、白色の保護膜（例えば、白レジスト）や、酸化チタンなど光散乱粒子が混合された保護膜などとすることで反射膜の機能を有する保護膜とすることもできる。
【0048】
基板１２ａの材料は、紫外線に対する耐性を有し、熱伝導率が高いものとすることが好ましい。基板１２ａの材料は、例えば、前述した基板２ａの材料と同じとすることができる。
【0049】
複数の発光素子１２ｂは、基板１２ａの面に設けることができる。複数の発光素子１２ｂは、基板１２ａが延びる方向に並べて設けることができる。なお、図７に例示をした光源１２においては、複数の発光素子１２ｂが一列に並べられているが、複数の発光素子１２ｂが複数列に並べられていてもよい。複数の発光素子１２ｂのピッチ寸法（発光素子１２ｂ同士の間隔）は、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
【0050】
複数の発光素子１２ｂのピッチ寸法が一定であれば、照射ムラが生じるのを抑制することができる。
一方、紫外線照射装置１００の用途などによっては、複数の発光素子１２ｂのピッチ寸法が異なる様にした方が好ましい場合もある。例えば、光源１２の中央領域から照射される紫外線の照度を周縁領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。また、これとは逆に、光源１２の周縁領域から照射される紫外線の照度を中央領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。この様な場合には、照射される紫外線の照度を大きくする領域に設けられる発光素子１２ｂの数を多くし、発光素子１２ｂのピッチ寸法を短くすることができる。
一方、紫外線照射装置１００の用途などによっては、複数の発光素子１２ｂのピッチ寸法が異なる様にした方が好ましい場合もある。例えば、光源１２の中央領域から照射される紫外線の照度を周縁領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。また、これとは逆に、光源１２の周縁領域から照射される紫外線の照度を中央領域から照射される紫外線の照度よりも大きくした方が好ましい場合がある。この様な場合には、照射される紫外線の照度を大きくする領域に設けられる発光素子１２ｂの数を多くし、発光素子１２ｂのピッチ寸法を短くすることができる。
【0051】
発光素子１２ｂは、紫外線を照射可能な素子であれば特に限定はない。発光素子１２ｂは、例えば、紫外線を照射可能な発光ダイオードやレーザダイオードなどとすることができる。
発光素子１２ｂは、ピーク波長が３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ未満、好ましくは、ピーク波長が３００ｎｍ以上、３３０ｎｍ以下の紫外線を照射するものとすることができる。
発光素子１２ｂは、ピーク波長が３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ未満、好ましくは、ピーク波長が３００ｎｍ以上、３３０ｎｍ以下の紫外線を照射するものとすることができる。
【0052】
前述した発光素子２ｂの場合と同様に、発光素子１２ｂは、表面実装型の発光素子とすることもできるし、砲弾型などのリード線を有する発光素子とすることもできるし、ＣＯＢにより実装されるチップ状の発光素子とすることもできる。チップ状の発光素子とする場合には、発光素子１２ｂと配線パターンとを電気的に接続する配線と、発光素子１２ｂと配線を囲む枠状の部材と、枠状の部材の内部に設けられた封止部などを適宜設けることができる。
【0053】
ベース１４は、光源１２を保持する機能と、光源２を冷却する機能とを有することができる。ベース１４は、ブロック状を呈し、熱伝導率の高い金属から形成することができる。ベース１４は、例えば、アルミニウムなどの金属から形成することができる。
【0054】
図８および図９に示すように、ベース１４の内部には、水などの冷媒を流す流路１４ｂを設けることができる。この場合、発光素子１２ｂの光軸の延長線上に、流路１４ｂの中心を設けることができる。この様にすれば、発光素子１２ｂと流路１４ｂとの間の距離を短くすることができるので、発光素子１２ｂを冷却するのが容易となる。
【0055】
また、流路１４ｂは、複数の発光素子１２ｂの列と同じ方向に延びる形状を有することができる。この様にすれば、複数の発光素子１２ｂに冷却むらが生じるのを抑制することができる。
また、流路１４ｂには、冷媒を供給するための配管継ぎ手１４ｃ１と、供給された冷媒を排出するための配管継ぎ手１４ｃ２を接続することができる。
また、ベース１４には放熱フィンなどを設けることもできる。
また、流路１４ｂには、冷媒を供給するための配管継ぎ手１４ｃ１と、供給された冷媒を排出するための配管継ぎ手１４ｃ２を接続することができる。
また、ベース１４には放熱フィンなどを設けることもできる。
【0056】
図１０は、他の実施形態に係るベース１４ｄを例示するための模式側面図である。
紫外線照射装置１００の設置スペースが狭い場合などには、第１の照射ユニット１と第２の照射ユニット１０との間の距離を小さくした方が好ましい。この様な場合には、図１０に示すように、ベース４と一体化されたベース１４ｄとすることができる。ベース４と一体化されたベース１４ｄとすれば、紫外線照射装置１００の小型化を図ることができるので、狭い設置スペースであっても紫外線照射装置１００を設けることができる。
紫外線照射装置１００の設置スペースが狭い場合などには、第１の照射ユニット１と第２の照射ユニット１０との間の距離を小さくした方が好ましい。この様な場合には、図１０に示すように、ベース４と一体化されたベース１４ｄとすることができる。ベース４と一体化されたベース１４ｄとすれば、紫外線照射装置１００の小型化を図ることができるので、狭い設置スペースであっても紫外線照射装置１００を設けることができる。
【0057】
ここで、対象物２００の面２００ｂに対して垂直な方向から、紫外線が入射すれば、対象物２００の面２００ｂにおいて反射される紫外線を少なくすることができる。そのため、ベース１４の、光源１２が設けられる面１４ａは、対象物２００の面２００ｂに略平行となるようにすることが好ましい。
【0058】
前述したように、発光素子の発光効率は、発生する紫外線のピーク波長が短くなるほど低くなる。そのため、発光素子１２ｂの発光効率は、発光素子２ｂの発光効率よりも低くなる。この場合、必要となる照度を得るために、価格の高い発光素子１２ｂの数を多くすると、光源１２の大型化や製造コストの増大を招くことになる。
【0059】
紫外線照射装置１００には、発光素子２ｂを有する第１の照射ユニット１と、発光素子２ｂよりもピーク波長が短い紫外線を照射する発光素子１２ｂを有する第２の照射ユニット１０と、が設けられている。そのため、発光素子１２ｂの出射面の中心と、対象物２００における、発光素子１２ｂから照射された紫外線の照射位置と、の間の距離が、発光素子２ｂの出射面の中心と、対象物２００における、発光素子２ｂから照射された紫外線の照射位置と、の間の距離よりも小さくすることが容易となる。すなわち、発光素子１２ｂの出射面と対象物２００との間の距離が小さくなるので、発光素子１２ｂから照射された紫外線の照度を大きくすることができる。そのため、発光素子１２ｂの発光効率が発光素子２ｂの発光効率よりも低い場合であっても、必要となる照度を得ることが容易となる。
【0060】
例えば、発光素子１２ｂの出射面の中心と紫外線の照射位置２００ａとの間の距離を１０ｍｍ以下とすることができる。例えば、発光素子２ｂの出射面の中心と紫外線の照射位置２００ａとの間の距離を８０ｍｍ以下とすることができる。
【0061】
また、対象物２００を移動させるための回転ローラなどが第２の照射ユニット１０の近傍に設けられている場合がある。この様な場合には、前述した第１の照射ユニット１の場合と同様に、レンズユニットをさらに設けることもできる。レンズユニットが設けられていれば、照射された紫外線を集光させることができるので、発光素子１２ｂの出射面と対象物２００の面２００ｂとの間の距離を大きくすることができる。そのため、第２の照射ユニット１０の設置が容易となる。ただし、発光素子１２ｂの出射面と対象物２００の面２００ｂとの間の距離を小さくしてレンズユニットを省けば、製造コストの低減を図ることができる。
【0062】
（ブラケット２０）
ブラケット２０には、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０を設けることができる。この場合、図１に示すように、１つのブラケット２０に第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０を設けることもできるし、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０のそれぞれに対してブラケットを設けることもできる。１つのブラケット２０に第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０を設ければ、小型化や製造コストの低減を図ることができる。第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０のそれぞれに対してブラケットを設ければ、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０の設置に関する自由度を大きくすることができる。
ブラケット２０には、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０を設けることができる。この場合、図１に示すように、１つのブラケット２０に第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０を設けることもできるし、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０のそれぞれに対してブラケットを設けることもできる。１つのブラケット２０に第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０を設ければ、小型化や製造コストの低減を図ることができる。第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０のそれぞれに対してブラケットを設ければ、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０の設置に関する自由度を大きくすることができる。
【0063】
ブラケット２０の材料、形状、大きさなどは、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０の数、形状、大きさ、配置などに応じて適宜変更することができる。
ブラケット２０は、例えば、対象物２００を移動させるための装置の筐体などに取り付けることができる。なお、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０が、対象物２００を移動させるための装置の筐体などに取り付けられる場合には、ブラケット２０を省くことができる。
ブラケット２０は、例えば、対象物２００を移動させるための装置の筐体などに取り付けることができる。なお、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０が、対象物２００を移動させるための装置の筐体などに取り付けられる場合には、ブラケット２０を省くことができる。
【0064】
（電源３０）
電源３０は、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０に電気的に接続することができる。電源３０は、第１の照射ユニット１の光源２（発光素子２ｂ）および第２の照射ユニット１０の光源１２（発光素子１２ｂ）に所定の電力を供給する。電源３０は、例えば、直流電源とすることができる。直流電源には、整流回路、コンバータ、およびスイッチなどを設けることができる。整流回路は、交流電源と電気的に接続される。整流回路は、例えば、交流電源により印加された交流電圧を全波整流することができる。整流回路は、例えば、ダイオードブリッジなどを有することができる。コンバータは、整流回路により全波整流された電圧を、所定の直流電圧に変換する。コンバータは、例えば、スイッチング回路を有することができる。スイッチは、光源２（発光素子２ｂ）および光源１２（発光素子１２ｂ）への電力の印加と、電力の印加の停止とを切り替えることができる。
電源３０は、第１の照射ユニット１および第２の照射ユニット１０に電気的に接続することができる。電源３０は、第１の照射ユニット１の光源２（発光素子２ｂ）および第２の照射ユニット１０の光源１２（発光素子１２ｂ）に所定の電力を供給する。電源３０は、例えば、直流電源とすることができる。直流電源には、整流回路、コンバータ、およびスイッチなどを設けることができる。整流回路は、交流電源と電気的に接続される。整流回路は、例えば、交流電源により印加された交流電圧を全波整流することができる。整流回路は、例えば、ダイオードブリッジなどを有することができる。コンバータは、整流回路により全波整流された電圧を、所定の直流電圧に変換する。コンバータは、例えば、スイッチング回路を有することができる。スイッチは、光源２（発光素子２ｂ）および光源１２（発光素子１２ｂ）への電力の印加と、電力の印加の停止とを切り替えることができる。
【0065】
（コントローラ４０）
コントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。コントローラ４０は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、紫外線照射装置１００に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラムを格納することができる。演算素子は、記憶素子に格納されている制御プログラムや、操作者により入力されたデータなどを用いて、紫外線照射装置１００に設けられた各要素の動作を制御することができる。
コントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。コントローラ４０は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、紫外線照射装置１００に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラムを格納することができる。演算素子は、記憶素子に格納されている制御プログラムや、操作者により入力されたデータなどを用いて、紫外線照射装置１００に設けられた各要素の動作を制御することができる。
【0066】
例えば、コントローラ４０は、電源３０を制御して、第１の照射ユニット１の光源２および第２の照射ユニット１０の光源１２から同時に紫外線を照射させることができる。光源２と光源１２との間の距離が離れている場合には、上流側にある光源から紫外線を照射させ、その後、下流側にある光源から紫外線を照射させることもできる。この場合、照射タイミングは、光源２と光源１２との間の距離と、対象物２００の移動速度などに基づいて適宜決定することができる。
【0067】
図１１は、紫外線照射装置１００の効果を例示するための表である。
なお、比較例は、第１の照射ユニット１のみが設けられた場合である。この場合、照射される紫外線のピーク波長は３８５ｎｍ、積算光量は１６００ｍＪ／ｃｍ２としている。
なお、比較例は、第１の照射ユニット１のみが設けられた場合である。この場合、照射される紫外線のピーク波長は３８５ｎｍ、積算光量は１６００ｍＪ／ｃｍ２としている。
【0068】
紫外線照射装置１００に設けられた第１の照射ユニット１から照射される紫外線のピーク波長は３８５ｎｍ、積算光量は１６００ｍＪ／ｃｍ２としている。紫外線照射装置１００に設けられた第２の照射ユニット１０から照射される紫外線のピーク波長は３１０ｎｍ、積算光量は４．７ｍＪ／ｃｍ２としている。
【0069】
図１１から分かるように、紫外線照射装置１００とすれば、比較例の場合に比べて、対象物２００の移動速度を３３％程度速くしても、対象物２００を硬化させることができる。このことは、処理に要する時間を３３％程度短縮することができることを意味する。
【0070】
本発明者の得た知見によれば、第１の照射ユニット１から照射される紫外線のピーク波長を３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下とした場合に、積算光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２以上となるようにすることが好ましい。第２の照射ユニット１０から照射される紫外線のピーク波長を３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ未満（好ましくは、３００ｎｍ以上、３３０ｎｍ以下）とした場合に、積算光量が３．５ｍＪ／ｃｍ２以上となるようにすることが好ましい。
【0071】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【0072】
１ 第１の照射ユニット、１ａ 中心軸、２ 光源、２ａ 基板、２ｂ 発光素子、３ レンズユニット、４ ベース、１０ 第２の照射ユニット、１２ 光源、１２ａ 基板、１２ｂ 発光素子、１４ ベース、４０ コントローラ、１００ 紫外線照射装置、２００ 対象物、２００ａ 照射位置、２００ｂ 面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】