紫外线照射装置的制作方法

1.本实用新型的实施方式涉及一种紫外线照射装置。


背景技术：

2.存在为了进行紫外线硬化树脂的硬化、表面改质、杀菌等而照射紫外线的紫外线照射装置。作为产生紫外线的光源，可使用水银弧灯、金属卤化物灯、氙灯等放电灯。近年来，从节能化或长寿命化等观点来看，逐渐使用紫外线发光二极管(ultraviolet light emitting diode)代替放电灯。
3.但是，与从放电灯照射的紫外线相比，从紫外线发光二极管照射的紫外线成为窄带(narrow band)(窄波长范围)。因此，例如若紫外线照射的对象物的材料改变或成分变动，则有时无法进行适当的处理。
4.因此，期望开发出可实现通用性的提高的紫外线照射装置。
5.[现有技术文献]
[0006]
[专利文献]
[0007]
[专利文献1]日本专利特开2011
‑
25170号公报


技术实现要素：

[0008]
[实用新型所要解决的问题]
[0009]
本实用新型所要解决的问题在于提供一种可实现通用性的提高的紫外线照射装置。
[0010]
[解决问题的技术手段]
[0011]
实施方式的紫外线照射装置包括：第一基板，沿第一方向延伸；多个第一发光元件，沿所述第一方向排列设置于所述第一基板的一面，可照射具有第一波峰波长的紫外线；第二基板，沿所述第一方向延伸；以及多个第二发光元件，沿所述第一方向排列设置于所述第二基板的一面，可与所述第一发光元件同时照射具有与第一波峰波长不同的第二波峰波长的紫外线。
[0012]
在更优选的实施方式中，所述第一波峰波长为300nm以上且330nm以下，所述第二波峰波长为350nm以上且410nm以下，在从所述第一方向观看的情况下，从所述第一发光元件照射的紫外线、与从所述第二发光元件照射的紫外线在对象物的一面重叠，垂直于所述对象物的一面且穿过所述紫外线重叠的位置的线段、与所述第一发光元件的光轴之间的角度，较穿过所述紫外线重叠的位置的线段、与所述第二发光元件的光轴之间的角度更小。
[0013]
在更优选的实施方式中，还包括：第一透镜，沿所述第一方向延伸，且从所述多个第一发光元件照射的紫外线能够入射；以及第二透镜，沿所述第一方向延伸，且从所述多个第二发光元件照射的紫外线能够入射。
[0014]
在更优选的实施方式中，还包括：基座，供设置所述第一基板及所述第二基板，具有能够流通冷媒的流路。
[0015]
[实用新型的效果]
[0016]
根据本实用新型的实施方式，可提供一种可实现通用性的提高的紫外线照射装置。
附图说明
[0017]
图1为用于例示本实施方式的紫外线照射装置的示意侧面图。
[0018]
图2为用于例示第一光源及第二光源的示意立体图。
[0019]
图3为图1的a部的示意放大图。
[0020]
图4为图3的紫外线照射装置的b
‑
b线方向的示意截面图。
[0021]
符号的说明
[0022]
1：紫外线照射装置
[0023]
1a：中心轴
[0024]
2：第一光源
[0025]
3：第二光源
[0026]
4：透镜单元
[0027]
5：基座
[0028]
6：设置圆
[0029]
21、31：基板
[0030]
21a、31a：连接端子
[0031]
22、32：发光元件
[0032]
41：保持部
[0033]
42：透镜
[0034]
51、100b：面
[0035]
52：流路
[0036]
53a、53b、53c：配管接头
[0037]
100：对象物
[0038]
100a：照射位置
[0039]
θ1：角度
[0040]
θp：设置角度
具体实施方式
[0041]
以下，一方面参照附图，一方面对实施方式进行例示。此外，各附图中，对同样的结构元件标注相同符号，适当省略详细的说明。
[0042]
紫外线照射的对象物100例如可包含紫外线硬化树脂。对象物100例如可设为包含紫外线硬化树脂的墨水(ink)、粘接剂、涂料等。但是，对象物100的材料或紫外线照射装置1的用途不限定于例示。对象物100例如也可通过紫外线而发生硬化，或通过紫外线而进行表面的改质，或通过紫外线而进行表面的杀菌等。
[0043]
图1为用于例示本实施方式的紫外线照射装置1的示意侧面图。
[0044]
图2为用于例示第一光源2及第二光源3的示意立体图。
carrier，plcc)型等表面贴装型的发光元件。此外，发光元件22例如也可设为炮弹型等的具有引线的发光元件。图2所例示的发光元件22为表面贴装型的发光元件。
[0060]
而且，发光元件22也可设为通过板上芯片(chip on board，cob)而贴装。在设为通过cob而贴装的发光元件22的情况下，可在基板21上设置芯片状的发光元件22、将发光元件22与配线图案电连接的配线、包围发光元件22及配线的框状的构件、以及设于框状的构件的内部的密封部等。此时，框状的构件可具有规定密封部的形成范围的功能、及反射器(reflector)的功能。此外，也可不设置框状的构件而仅设置密封部。在仅设置密封部的情况下，在基板21上设有圆顶状的密封部。密封部例如可由硅酮树脂等形成。
[0061]
如图1及图2所示，第二光源3可在与基板21延伸的方向交叉的方向，设于较基座5的中央区域更靠外侧的区域。第二光源3可在与基板21延伸的方向交叉的方向，与第一光源2排列设置。第二光源3可设置至少一个。例如，第二光源3既可在第一光源2的单侧设置一个，也可设置多个。例如，第二光源3既可在第一光源2的两侧各设置一个，也可设置多个。
[0062]
第二光源3可具有基板31(第二基板)及多个发光元件32(第二发光元件)。
[0063]
本实施方式的紫外线照射装置1中，第二光源3(发光元件32)与第一光源2(发光元件22)同时照射具有与第一光源2(发光元件22)照射的紫外线的波峰波长不同的波峰波长的紫外线。
[0064]
基板31呈板状，具有沿一个方向延伸的形状。基板31的平面形状可设为长方形。基板31例如可使用螺杆等紧固构件而安装于基座5的面51。此外，也可在基座5的端面设置凹部，在凹部的内部设置基板31。此种情况下，凹部的底面成为面51。例如，基板31可与基板21平行地设置。
[0065]
可在基板31的其中一个面设置配线图案。可在配线图案贴装多个发光元件32。多个发光元件32可通过配线图案而串联。可在配线图案设置一对连接端子31a。一对连接端子31a经由配线而与设于紫外线照射装置1的外部的点灯电路等电连接。
[0066]
而且，可设置覆盖配线图案的保护膜。而且，也可通过设为白色的保护膜(例如白色抗蚀剂)、或混合了氧化钛等光散射粒子的保护膜等，从而设为具有反射膜的功能的保护膜。
[0067]
基板31的材料优选具有对紫外线的耐受性，且导热率高。基板31的材料例如可设为氧化铝等陶瓷。基板31也可设为金属板的表面经无机材料覆盖的基板(金属芯基板)。若基板31的材料为陶瓷等，或基板31为金属芯基板，则可获得对紫外线的耐受性及高散热性。
[0068]
多个发光元件32可设于基板31的一面。多个发光元件32可在基板31延伸的方向排列设置。此外，图2所例示的第二光源3中，将多个发光元件32排列成一列，但也可将多个发光元件32排列成多列。多个发光元件32的间距尺寸(发光元件32彼此的间隔)既可为一定，也可不同。
[0069]
若多个发光元件32的间距尺寸为一定，则可抑制产生照射不均。
[0070]
另一方面，视紫外线照射装置1的用途等而定，也有时优选使多个发光元件32的间距尺寸不同。例如，有时优选使从第二光源3的中央区域照射的紫外线的光束较从周缘区域照射的紫外线的光束更多。而且，有时与此相反地，优选使从第二光源3的周缘区域照射的紫外线的光束较从中央区域照射的紫外线的光束更多。此种情况下，可增多设于使所照射的紫外线的光束增多的区域的、发光元件32的个数，缩短发光元件32的间距尺寸。
[0071]
发光元件32只要为可照射紫外线的元件，则并无特别限定。发光元件32例如可设为可照射紫外线的发光二极管或激光二极管等。例如，发光元件32可设为照射波峰波长(第二波峰波长)为350nm以上且410nm以下的紫外线。
[0072]
而且，发光元件32例如可设为plcc型等表面贴装型的发光元件。此外，发光元件32例如也可设为炮弹型等的具有引线的发光元件。图2所例示的发光元件32为表面贴装型的发光元件。
[0073]
而且，发光元件32也可设为通过cob而贴装。在设为通过cob而贴装的发光元件32的情况下，可在基板31上设置芯片状的发光元件32、将发光元件32与配线图案电连接的配线、包围发光元件32及配线的框状的构件、以及设于框状的构件的内部的密封部等。此时，框状的构件可具有规定密封部的形成范围的功能、及反射器的功能。此外，也可不设置框状的构件而仅设置密封部。在仅设置密封部的情况下，在基板31上设有圆顶状的密封部。密封部例如可由硅酮树脂等形成。
[0074]
此处，视所照射的紫外线的波峰波长而定，有时发光元件的发光效率降低。一般来说，所照射的紫外线的波峰波长越变短，则发光元件的发光效率越降低。因此，有时使所照射的紫外线的波峰波长短的发光元件22的个数较发光元件32的个数更多。
[0075]
另一方面，一般来说所照射的紫外线的波峰波长越变短，则发光元件的价格越变高。因此，视紫外线照射装置1的用途等而定，也有时使所照射的紫外线的波峰波长短的发光元件22的个数较发光元件32的个数更少。
[0076]
而且，有时若所照射的紫外线的波峰波长不同，则发光元件的放热量不同。
[0077]
因此，基板31的形状、尺寸、材料及配线图案也可设为与基板21的形状、尺寸、材料及配线图案不同。
[0078]
此外，若基板31的形状、尺寸、材料及配线图案与基板21的形状、尺寸、材料及配线图案相同，则可实现生产性的提高或制造成本的降低。因此，从提高生产性或降低制造成本等观点来看，优选发光元件22、发光元件32的个数或配置(例如间距尺寸等)等以及基板21、基板31的形状、尺寸、材料及配线图案相同。
[0079]
此处，视紫外线照射装置1的用途或对象物100的材料等而定，有时优选变更紫外线的光谱。例如，在进行紫外线硬化树脂的硬化的情况下，为了缩短硬化时间，优选从发光元件照射的紫外线的光谱、与紫外线硬化树脂的吸收光谱范围一致或重叠。例如，在进行表面的改质的情况下，优选从发光元件照射的紫外线的光谱、与进行改质的材料的吸收光谱范围一致或重叠。
[0080]
本实施方式的紫外线照射装置1中，设有所照射的紫外线的光谱不同的第一光源2(发光元件22)与第二光源3(发光元件32)，因而即便对象物100的材料改变或成分比变动，也可进行适当的处理。
[0081]
即，若设为本实施方式的紫外线照射装置1，则可实现通用性的提高。
[0082]
此外，例示了设有第一光源2及第二光源3的情况，但也可还设置所照射的紫外线的光谱与这些光源不同的光源。若如此设定，则可实现通用性的进一步提高。
[0083]
透镜单元4可设于基座5的设有第一光源2及第二光源3的一侧。
[0084]
透镜单元4可具有保持部41及透镜42。
[0085]
保持部41呈板状，可设置一对。一对保持部41可在基板21延伸的方向，设于基座5
的面51的外侧。一对保持部41在基板21延伸的方向相向。一对保持部41例如可使用螺杆等紧固构件而安装于基座5。一对保持部41例如可由铝等金属形成。
[0086]
透镜42可设于一对保持部41彼此之间。基板21延伸的方向的、透镜42的端部可固定于保持部41。透镜42可针对第一光源2及第二光源3各设置一个。透镜42使从第一光源2及第二光源3照射的紫外线在照射位置聚光。
[0087]
透镜42例如可设为沿基板21延伸的方向延伸的圆柱透镜。此外，例示了针对第一光源2及第二光源3各设有一个透镜42的情况，但也可使多个透镜42一体化。而且，透镜42的形状可根据紫外线照射装置1的用途等而适当变更。例如，图1所例示的透镜42为凹凸透镜(meniscus lens)，但也可为平凸透镜或两凸透镜等。
[0088]
即，可设置沿基板21延伸的方向延伸且从多个发光元件22照射的紫外线可入射的第一透镜、及沿基板21延伸的方向延伸且从多个发光元件32照射的紫外线可入射的第二透镜。
[0089]
而且，透镜42也可设为蝇眼透镜(fly's eye lens)。在透镜42为蝇眼透镜的情况下，可针对设于第一光源2的多个发光元件22各自、及设于第二光源3的多个发光元件32各自设置透镜。
[0090]
透镜42的材料只要可使紫外线透过且具有对紫外线的耐受性即可。透镜42的材料例如可设为石英玻璃、硅酮树脂、亚克力树脂等。
[0091]
基座5可具有保持第一光源2及第二光源3的功能、以及将第一光源2(发光元件22)及第二光源3(发光元件32)冷却的功能。
[0092]
基座5呈块状，可由导热率高的金属形成。基座5例如可由铝等金属形成。
[0093]
如图3及图4所示，可在基座5的内部设置流动水等冷媒的流路52。流路52例如可针对每个第一光源2及每个第二光源3设置。此时，可在第一光源2的光轴的延长线上，设置对应的流路52的中心。可在第二光源3的光轴的延长线上，设置对应的流路52的中心。若如此设置，则可缩短发光元件22、发光元件32与流路52之间的距离，因而容易将发光元件22、发光元件32冷却。
[0094]
而且，流路52可具有沿与多个发光元件22、32的列相同的方向延伸的形状。若如此设置，则可抑制多个发光元件22、32产生冷却不均。
[0095]
流路52与邻接的流路52既可在基座5的内部连接，也可如图1、图3及图4所示，经由配管接头53a及配管而连接。而且，可对流路52连接用于供给冷媒的配管接头53b、及用于将所供给的冷媒排出的配管接头53c。
[0096]
而且，也可在基座5设置散热鳍片等。
[0097]
基座5具有多个供设置基板21、基板31的面51。如图1所示，在从基板21延伸的方向观看基座5的情况下，多个面51的中心可设于设置圆6的圆周上。设置圆6可设为以第一光源2(发光元件22)的光轴、与第二光源3(发光元件32)的光轴相交的点作为中心的假想圆。更具体来说，设置圆6可设为以如下的点作为中心的假想圆，即：将发光元件22的照射面的中心与紫外线的照射位置100a连结的线段、和将发光元件32的照射面的中心与紫外线的照射位置100a连结的线段相交的点。
[0098]
例如，设置圆6的半径可设为100mm左右。此外，设置圆6的半径可根据紫外线照射装置1的用途、大小、从发光元件22及发光元件32照射的紫外线的光束等而适当变更。
[0099]
而且，在将上文所述的光轴彼此之间的角度(上文所述的线段彼此之间的角度)设为设置角度θp的情况下，既可使设置角度θp相同，也可不同。图1所例示的紫外线照射装置1的情况下，使设置角度θp相同。
[0100]
若紫外线从相对于对象物100的面100b而垂直的方向入射，则可减少在对象物100的面100b发生反射的紫外线。此时，若尽量减小设置角度θp，则可减小紫外线照射装置1的中心轴1a、与设于最外侧的第二光源3的光轴之间的角度θ1。因此，可抑制从设于最外侧的第二光源3照射的紫外线在对象物100的面100b发生反射。
[0101]
例如，可将设置角度θp设为24
°
左右，将角度θ1设为60
°
左右。此外，设置角度θp及角度θ1可根据第一光源2及第二光源3的大小、个数等而适当变更。
[0102]
而且，紫外线照射装置1的中心轴1a、与光源的光轴之间的角度越变小，则所照射的紫外线越不易在对象物100的面100b发生反射。如上文所述，视紫外线照射装置1的用途或对象物100的材料等而定，存在优选的紫外线的光谱。因此，优选将照射具有优选光谱的紫外线的光源设置于中心轴1a上、或中心轴1a的附近。
[0103]
例如，紫外线硬化树脂中包含单体、寡聚物(预聚物)、光聚合引发剂及添加剂。若紫外线照射于紫外线硬化树脂，则光聚合引发剂产生离子，此离子与单体或寡聚物聚合(键合而成为链状或网状)。此种反应被称为光聚合反应，通过光聚合反应而紫外线硬化树脂硬化。
[0104]
一般来说，所照射的紫外线的波长越变短，则光聚合引发剂的反应灵敏度越变高。因此，例如在进行紫外线硬化树脂的硬化的情况下，优选如图1及图2所例示那样，将设有发光元件22的第一光源2设置于中心轴1a上、或中心轴1a的附近，所述发光元件22照射较发光元件32更短的波长的紫外线。
[0105]
例如，如图1所示，在从基板21延伸的方向观看的情况下，可使从发光元件22照射的紫外线、与从发光元件32照射的紫外线在对象物100的面100b重叠。垂直于对象物100的面100b且穿过紫外线重叠的位置(照射位置100a)的线段、与发光元件22的光轴之间的角度，可较穿过紫外线重叠的位置的线段、与发光元件32的光轴之间的角度更小。
[0106]
若如此设置，则可实现紫外线硬化树脂的硬化时间的缩短，而且可实现生产性的提高、制造成本的降低等。
[0107]
以上，对本实用新型的若干实施方式进行了例示，但这些实施方式是作为示例而提示，并非意在限定实用新型的范围。这些新颖的实施方式能以其他各种实施方式来实施，可在不偏离实用新型的主旨的范围内，进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式或其变形例包含于实用新型的范围或主旨，并且包含于权利要求所记载的实用新型及其均等范围。而且，上文所述的各实施方式可相互组合而实施。