JP6294898B2 - 光照射装置 - Google Patents

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Description

この発明は、光源としてLED(Light Emitting Diode)を備え、ライン状の光を照射する光照射装置に関し、特に、LEDから発せられる熱を放熱する放熱部材を備えた光照射装置に関する。
従来、紫外光の照射によって硬化するUVインクを用いて印刷を行なう印刷装置が知られている。このような印刷装置では、ヘッドのノズルから媒体にインクを吐出した後、媒体に形成されたドットに紫外光を照射する。紫外光の照射により、ドットが硬化して媒体に定着するので、液体を吸収しにくい媒体に対しても良好な印刷を行うことができる。このような印刷装置は、例えば、特許文献1に記載されている。
特許文献1には、印刷媒体を搬送する搬送ユニットと、搬送方向に並び、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック、オレンジ、グリーンのカラーインクをそれぞれ吐出する6つのヘッドと、各ヘッド間の搬送方向下流側に配置され、各ヘッドから印刷媒体上に吐出されたドットインクを仮硬化(ピニング)させる6つの仮硬化用照射部と、ドットインクを本硬化させて印刷媒体に定着させる本硬化用照射部とを備えた印刷装置が記載されている。特許文献1に記載の印刷装置は、ドットインクを仮硬化、本硬化の2段階で硬化させることにより、カラーインク間の滲みやドットの広がりを抑制している。
特許文献1に記載の仮硬化用照射部は、印刷媒体の上方に配置されて印刷媒体に紫外光を照射する、いわゆる紫外光照射装置であり、印刷媒体の幅方向にライン状の紫外光を照射する。仮硬化用照射部には、印刷装置自体の軽量化、及びコンパクト化の要請から、光源としてLEDが用いられており、印刷媒体の幅方向沿って複数のLEDが並んで配置されている。
特開2013−252720号公報
特許文献1に記載の仮硬化用照射部のように、光源としてLEDを用いる場合、投入した電力の大半が熱となることから、LED自身が発熱する熱によって発光効率と寿命が低下するといった問題が発生する。また、かかる問題は、仮硬化用照射部のように、複数のLEDが搭載された装置の場合、熱源となるLEDが増えることから、さらに深刻なものとなる。このため、LEDを光源として用いる光照射装置においては、一般に、ヒートシンク等の放熱部材を用い、LEDの発熱を抑える構成を採っている。
LEDの発熱を抑えるためには、ヒートシンク等の放熱部材を用いるのが効果的である。しかしながら、LEDの熱を効率よく放熱するためには、放熱部材の表面積をできるだけ大きくする必要があり、放熱部材を大きくすると、装置全体が大型化してしまうといった問題がある。特に、特許文献1の仮硬化用照射部のように、各ヘッド間に配置される光照射装置においては、大型の放熱部材を適用すると、各ヘッド間の距離を大きくしなければならず、印刷装置自体の重量化、及び大型化を招くため、薄型のものが求められていた。
また、LEDを発光させるためには、LEDに電力を供給するドライバ回路が必要となるが、特許文献1に記載の仮硬化用照射部のように、複数のLEDを発光させる場合、ドライバ回路の発熱も顕著なものとなるため、LEDのみならずドライバ回路の熱も効率よく放熱する必要がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、LEDとドライバ回路を効率よく放熱可能な構成を備えつつも、薄型の光照射装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、照射面上に、第1方向に延び、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、第1方向及び第2方向に略平行な基板と、基板の表面上に第1方向に沿って所定の間隔毎に配置され、基板の表面と直交する第3方向に光を出射する複数のLED(Light Emitting Diode)光源と、基板の裏面に少なくとも一部分が当接し、基板から第3方向と相反する方向に延出し、LED光源から発生した熱を第3方向と相反する方向に輸送する熱輸送手段と、熱輸送手段に取付けられて、熱輸送手段の熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、を有する冷却手段と、複数のLED光源を駆動するLED駆動回路と、第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、冷却手段及びLED駆動回路を収容すると共に、冷却手段及びLED駆動回路が配置されている領域に風洞を形成する筐体と、冷却手段の第3方向と相反する側に設けられ、外気を風洞に導き、風洞内に気流を生成するファンと、を備え、冷却手段は、一方面に沿うように配置され、LED駆動回路は、一方面と対向する他方面に沿うように配置され、複数の放熱フィンは、第3方向に沿って所定の間隔を空けて配置された平行平板型フィン又は第3方向に沿ってつづら折り状に形成されたコルゲートフィンであり、開口は、複数の放熱フィンが開口から露出するように、筐体の一方面の複数の放熱フィンが面する領域に形成されており、ファンは、複数の放熱フィンの間を第2方向と相反する方向に流れ、LED駆動回路が配置されている領域を第3方向と相反する方向に流れる気流、又はLED駆動回路が配置されている領域を第3方向に流れ、複数の放熱フィンの間を第2方向に流れる気流のいずれかを生成することを特徴とする。
このような構成により、LEDとドライバ回路を同時に冷却することが可能となる。また、第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、第3方向と相反する方向に外気を排気又は吸気するため(つまり、気流が第2方向から第3方向に、又は第3方向から第2方向に折り曲げられるため)、第2方向に薄い筐体を用いることが可能となる。
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、照射面上に、第1方向に延び、かつ、第1方向と直交する第2方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、第1方向及び第2方向に略平行な基板と、基板の表面上に第1方向に沿って所定の間隔毎に配置され、基板の表面と直交する第3方向に光を出射する複数のLED(Light Emitting Diode)光源と、基板の裏面に少なくとも一部分が当接し、基板から第3方向と相反する方向に延出し、LED光源から発生した熱を第3方向と相反する方向に輸送する熱輸送手段と、熱輸送手段に取付けられて、熱輸送手段の熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンとを有する冷却手段と、複数のLED光源を駆動するLED駆動回路と、第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、冷却手段及びLED駆動回路を収容すると共に、冷却手段及びLED駆動回路が配置されている領域に風洞を形成する筐体と、冷却手段の第3方向と相反する側に設けられ、外気を風洞に導き、風洞内に気流を生成するファンと、を備え、冷却手段は、一方面に沿うように配置され、LED駆動回路は、一方面と対向する他方面に沿うように配置され、複数の放熱フィンは、第3方向に沿って所定の間隔を空けて配置された平行平板型フィン又は第3方向に沿ってつづら折り状に形成されたコルゲートフィンであり、開口は、複数の放熱フィンの基板側の一部が開口から露出するように、筐体の一方面の複数の放熱フィンが面する領域の一部に形成されており、ファンは、開口から露出する複数の放熱フィンの間を第2方向と相反する方向に流れ、LED駆動回路が配置されている領域を第3方向と相反する方向に流れる気流、又はLED駆動回路が配置されている領域を第3方向に流れ、開口から露出する複数の放熱フィンの間を第2方向に流れる気流のいずれかを生成することを特徴とする
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、照射面上に、第1方向に延び、かつ、第1方向と直交する第2方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、第1方向及び第2方向に略平行な基板と、基板の表面上に第1方向に沿って所定の間隔毎に配置され、基板の表面と直交する第3方向に光を出射する複数のLED(Light Emitting Diode)光源と、基板の裏面に少なくとも一部分が当接し、基板から第3方向と相反する方向に延出し、LED光源から発生した熱を第3方向と相反する方向に輸送する熱輸送手段と、熱輸送手段に取付けられて、熱輸送手段の熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンとを有する冷却手段と、複数のLED光源を駆動するLED駆動回路と、第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、冷却手段及びLED駆動回路を収容すると共に、冷却手段及びLED駆動回路が配置されている領域に風洞を形成する筐体と、冷却手段の第3方向と相反する側に設けられ、外気を風洞に導き、風洞内に気流を生成するファンと、を備え、冷却手段は、一方面に沿うように配置され、LED駆動回路は、一方面と対向する他方面に沿うように配置され、複数の放熱フィンは、第3方向に沿って所定の間隔を空けて配置された平行平板型フィン又は第3方向に沿ってつづら折り状に形成されたコルゲートフィンであり、開口は、複数の放熱フィンが開口から露出しないように、筐体の一方面の複数の放熱フィンが面する領域よりも第3方向下流側に形成されており、ファンは、開口から第2方向と相反する方向に流れ、LED駆動回路が配置されている領域を第3方向と相反する方向に流れる気流、又はLED駆動回路が配置されている領域を第3方向に流れ、開口に向かって第2方向に流れる気流のいずれかを生成することを特徴とする
また、複数の放熱フィンが、平行平板型フィンである場合、平行平板型フィンは、気流が通る複数の貫通孔を有することができる。
また、熱輸送手段は、少なくとも1つのヒートパイプ、又は、内部に冷却体を有する少なくとも1つの冷却体流路であることが望ましい。また、熱輸送手段が、複数のヒートパイプである場合、各ヒートパイプが、第1方向に沿って隣接するヒートパイプに対して第2方向にオフセットしていることが望ましい。
また、冷却手段の第2方向の長さをL1、放熱フィンの第2方向の長さをL2としたとき、以下の条件式(1)を満たすように構成することができる。
L2<L1 ・・・(1)
また、光は、紫外線波長域の光であることが望ましい。
以上のように、本発明によれば、LEDとドライバ回路を効率よく放熱可能な構成を備えつつも、薄型の光照射装置が実現される。
本発明の第1の実施形態に係る光照射装置の外観斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る光照射装置の正面図である。 図2のA−A線に沿った断面図である。 図3のB−B線に沿った断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る光照射装置において、上面パネルを外したときの様子を示す図である。 本発明の第1の実施形態に係る光照射装置の変形例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する断面図である。 図7のB−B線に沿った断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る光照射装置において、上面パネルを外したときの様子を示す図である。 本発明の第3の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する断面図である。 図10のB−B線に沿った断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る光照射装置において、上面パネルを外したときの様子を示す図である。 本発明の第4の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する断面図である。 図13のB−B線に沿った断面図である。 本発明の第5の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する断面図である。 本発明の第5の実施形態に係る光照射装置の外観斜視図である。 本発明の第5の実施形態に係る光照射装置の変形例を説明する断面図である。 本発明の第6の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する断面図である。 本発明の第7の実施形態に係る光照射装置の内部構成を説明する断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光照射装置1の外観斜視図である。また、図2は、光照射装置1の正面図であり、図3は、図2のA−A線に沿った断面図(Y−Z平面の断面図)であり、図4は、図3のB−B線に沿った断面図である。また、図5は、光照射装置1の上面パネル102を取り外した時の様子を示す図であり、図5(a)は、上面図であり、図5(b)は、図5(a)のC部拡大図である。本実施形態の光照射装置1は、印刷装置等に搭載されて、紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂を硬化させる光源装置であり、例えば、照射対象物の上方に配置され、照射対象物に対してライン状の紫外光を出射する。なお、本明細書においては、図1の座標に示すように、後述するLED(Light Emitting Diode)素子206が紫外光を出射する方向をZ軸方向、LED素子206の配列方向をX軸方向、ならびにZ軸方向及びX軸方向に直交する方向をY軸方向と定義して説明する。
図1に示すように、本実施形態の光照射装置1は、内部に光源ユニット200A、200B等を収容する薄い箱形のケース100(筐体)を備えている。ケース100は、正面に紫外光が出射されるガラス製の窓部105を備えている。また、ケース100の上面パネル102(後述する冷却装置210が近接して配置される側の一面)には、外部からケース100内に空気を取り込む複数の吸気口102a(開口)が形成され、下面パネル103の内側にはドライバ回路300A、300Bが取付けられている(図3、図4)。また、ケース100の背面側(Z軸方向と相反する方向の端面側)には、外部からケース100内に空気を取り込み、ケース100内に気流を生成すると共に、ケース100内の空気を排気するファン400A、400Bが取付けられている。
図2、図4及び図5に示すように、本実施形態の光照射装置1は、2つの光源ユニット200A、200Bと、2つのドライバ回路300A、300Bとをケース100内部に備えている。2つの光源ユニット200Aと200Bは、X軸方向に並ぶ同一構成の装置であり、ドライバ回路300A、300Bは、光源ユニット200A、200Bをそれぞれ駆動する電子回路である。
図2及び図3に示すように、光源ユニット200A、200Bは、それぞれ、X軸方向及びY軸方向に平行な矩形状の基板204と、該基板204上に2列×10個の態様で配置された20個のLED素子206と、冷却装置210を備えている。上述したように、本実施形態においては、光源ユニット200Aと200Bの構成は同一であるため、以下、代表して光源ユニット200Aの構成について詳述する。
光源ユニット200Aの20個のLED素子206は、Z軸方向に光軸が揃えられた状態で、基板204の表面に配置されている(図2)。基板204上には、各LED素子206に電力を供給するためのアノードパターン(不図示)及びカソードパターン(不図示)が形成されており、各LED素子206は、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれハンダ付けされ、電気的に接続されている。また、基板204は、不図示の配線ケーブルによってドライバ回路300Aと電気的に接続されており、各LED素子206には、アノードパターン及びカソードパターンを介して、ドライバ回路300Aから駆動電流が供給されるようになっている。各LED素子206に駆動電流が供給されると、各LED素子206からは駆動電流に応じた光量の紫外光(例えば、波長365nm)が出射され、光源ユニット200AからはX軸方向に平行なライン状の紫外光が出射される。そして、本実施形態においては、光源ユニット200Aからのライン状の紫外光と、光源ユニット200Bからのライン状の紫外光とがX軸方向に連続するように構成されている。なお、本実施形態の各LED素子206は、略一様な光量の紫外光を出射するように各LED素子206に供給される駆動電流が調整されており、光源ユニット200A、200Bから出射されるライン状の紫外光は、X軸方向において略均一な光量分布を有している。
冷却装置210は、光源ユニット200Aから発せられた熱を放熱し、LED素子206を冷却する部材である。図1、図3〜図5に示すように、本実施形態の冷却装置210は、ケース100内をX軸方向に延び、一端面(ケース100の正面側に向いた面)上に基板204が載置される金属製(例えば、銅、アルミニウム)の支持プレート211と、一端部が支持プレート211の他端面(基板204が載置される側とは反対側の面)に密着して固定され、各LED素子206で発せられた熱を輸送する8本のヒートパイプ212(熱輸送手段)と、各ヒートパイプ212に密着して固定された複数の放熱フィン214と、で構成されている。各LED素子206に駆動電流が流れ、各LED素子206から紫外光が出射されると、LED素子206の自己発熱により温度が上昇し、発光効率が著しく低下するといった問題が発生するため、本実施形態においては、基板204の裏面に密着するように冷却装置210を設け、LED素子206で発生する熱を、基板204を介して冷却装置210に伝導し、強制的に放熱している。なお、本実施形態においては、冷却装置210の放熱フィン214は、ケース100の上面パネル102に沿って配置されており、外部から複数の吸気口102aに取り込まれた空気によって、放熱フィン214が冷却され、さらに下面パネル103に配置されたドライバ回路300Aが冷却されるようになっている(詳細は後述)。
ヒートパイプ212は、作動液(例えば、水、アルコール、アンモニア等)が減圧封入された、断面略円形の中空の金属(例えば、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属やこれらを含む合金等)の密閉管である。図3に示すように、本実施形態の各ヒートパイプ212は、X軸方向から見たときに、略L字状の形状を有しており、支持プレート211の裏面と密着する屈曲部212aと、屈曲部212aからZ軸方向負側(つまり、紫外光の出射方向とは反対の方向)に突出するアーム部212bとから構成されており、屈曲部212aは、固定具220によって、支持プレート211の他端面と密着した状態で固定され、基板204と熱的に結合している。本実施形態の光源ユニット200A、200Bは、それぞれ、X軸方向に並ぶ8個のヒートパイプ212を備えており(図5)、Z軸方向から見たときに、8個のヒートパイプ212のアーム部212bが、上下2段に分かれてオフセットされて、千鳥状に配置されており(図4)、X軸方向に隣接するヒートパイプ212のアーム部212b間に、Y軸方向の隙間ができるように構成している(つまり、ジグザグに配置されている)。このように、本実施形態においては、各ヒートパイプ212のアーム部212b間に、X軸方向及びY軸方向の隙間を設けることにより、各ヒートパイプ212のアーム部212b間を、空気が流れやすくしている(詳細は後述)。
放熱フィン214は、矩形板状の金属(例えば、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属やこれらを含む合金等)の部材である。図3〜図5に示すように、本実施形態の各放熱フィン214には、各ヒートパイプ212のアーム部212bが挿入される8個の貫通孔214cが形成されている。本実施形態においては、各ヒートパイプ212のアーム部212bが、70枚の放熱フィン214に順に挿入され、放熱フィン214は、Z軸方向に沿って(つまり、基板204と平行に)所定の間隔を空けて配置されている(図3、図5)。なお、各放熱フィン214は、各貫通孔214cにおいて、各アーム部212bと溶接、はんだ付けや圧入等によって機械的及び熱的に結合している。なお、図5(b)に示すように、本実施形態の放熱フィン214は、Y軸方向から見たときに、X軸方向及びY軸方向に平行な平面部214aと、平面部214aのX軸方向両端部においてZ軸方向負側に折り返された折返し部214bとから構成されている。そして、各折返し部214bが隣接する放熱フィン214の平面部214aと接するように構成されている。このような折返し部214bを設けることにより、光源ユニット200A及び200Bにそれぞれ取り込まれる外部の空気が、X軸方向に干渉することがないため(つまり、X軸方向に漏れることがないため)、光源ユニット200Aと200Bとを近接して配置することができる。つまり、換言すると、光源ユニット200Aと200Bとを近接して配置したとしても、光源ユニット200Aの吸い込む空気と光源ユニット200Bの吸い込む空気が互いに干渉することはない。
また、図3に示すように、本実施形態の放熱フィン214のY軸方向の長さL2は、支持プレート211のY軸方向の長さL1よりも短く設定されており(つまり、L2<L1の関係を満たし)、冷却装置210よりも下側(図3において、Y軸方向と相反する側)に、ドライバ回路300Aが配置されている。
各LED素子206に駆動電流が流れ、各LED素子206から紫外光が出射されると、LED素子206の自己発熱により温度が上昇するが、各LED素子206で発生した熱は、基板204及び支持プレート211を介して各ヒートパイプ212の屈曲部212aに速やかに伝導(移動)する。そして、各ヒートパイプ212の屈曲部212aに熱が移動すると、各ヒートパイプ212内の作動液が熱を吸収して蒸発し、作動液の蒸気がアーム部212b内の空洞を通って移動するため、屈曲部212aの熱はアーム部212bに移動する。そして、アーム部212bに移動した熱は、さらにアーム部212bに結合している複数の放熱フィン214に移動し、各放熱フィン214から空気中に放熱される。各放熱フィン214から放熱されると、アーム部212bの温度も低下するため、アーム部212b内の作動液の蒸気も冷却されて液体に戻り、屈曲部212aに移動する。そして、屈曲部212aに移動した作動液は、新たに基板204及び支持プレート211を介して伝導される熱を吸収するために用いられる。
このように、本実施形態においては、各ヒートパイプ212内の作動液が屈曲部212aとアーム部212bとの間を循環することにより、各LED素子206で発生した熱が速やかに放熱フィン214に移動し、放熱フィン214から空気中に効率よく放熱されるようになっている。このため、LED素子206の温度が過度に上昇することはなく、発光効率が著しく低下するといった問題も発生しないようになっている。
ファン400A、400Bは、それぞれ、外部から光源ユニット200A、200Bに空気を取り込むと共に、ケース100内に気流を発生させ、ケース100内の空気を外部に排気する装置である。図1及び図3に示すように、本実施形態においては、吸気口102aは、放熱フィン214が吸気口102から露出するように、上面パネル102の放熱フィン214が面する領域に複数形成されている。そして、図3中の矢印(空気の流れ)によって示されるように、ファン400A、400Bが回ると、外部の空気が複数の吸気口102aから取り込まれ、光源ユニット200A及び200Bの放熱フィン214の間を通ることにより、放熱フィン214の熱が空気中に効率よく放熱される。また、放熱フィン214間を通った空気は、冷却装置210よりも下側(図3において、Y軸方向と相反する側)に配置されたドライバ回路300Aにもあたるため、放熱フィン214のみならず、ドライバ回路300Aも冷却される。
このように、本実施形態においては、ケース100内に一種の風洞を形成し、光源ユニット200A及び200Bの冷却装置210とドライバ回路300A、300BとをY軸方向に沿って配置し、Y軸方向と相反する方向に空気を取り込む構成とすることで、光源ユニット200A及び200Bの冷却装置210とドライバ回路300A、300Bとを同時に、かつ効率よく冷却するように構成している。また、本実施形態においては、複数の吸気口102aの開口方向をY軸方向とし、ファン400A、400Bの排気方向をZ軸方向と相反する方向とすることによって、Y軸方向に薄い光照射装置1を実現している。
なお、冷却装置210の冷却能力は、ヒートパイプ212の熱輸送量と、放熱フィン214の放熱量によって決定されるため、冷却能力の観点からは、ヒートパイプ212及び放熱フィン214の数が多い方が好ましいが、所要の冷却性能に応じて決定される。しかしながら、X軸方向に沿ってヒートパイプ212の数を増やすと、隣接するヒートパイプ212間の隙間が狭くなり、空気の流れが悪くなるといった問題が発生する。そこで、かかる問題を解決するため、本実施形態においては、Z軸方向から見たときに、8個のヒートパイプ212のアーム部212bが、上下2段に分かれてオフセットされ、千鳥状に配置されるように構成し(図4)、X軸方向に隣接するヒートパイプ212のアーム部212b間に、Y軸方向の隙間ができるように構成している。
以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。
例えば、本実施形態においては、基板204の熱を支持プレート211が受熱し、該支持プレート211の熱をヒートパイプ212及び放熱フィン214によって放熱する構成としたが、支持プレート211は必ずしも必要ではなく、基板204とヒートパイプ212とを直接接合する構成としてもよい。
また、本実施形態においては、ヒートパイプ212は断面略円形のものとして説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、ヒートパイプ212は断面矩形のものであってもよく、平板状のものを適用してもよい。また、本実施形態においては、ヒートパイプ212の端部が支持プレート211上に密着するものとして説明したが、例えば、ヒートパイプ212の端部を、支持プレート211内に挿入し、熱的に結合することもできる。
また、本実施形態の冷却装置210は、70枚の放熱フィン214を有するものとして説明したが、放熱フィン214の枚数は、放熱すべき熱量に応じて適宜変更される。
また、本実施形態の光照射装置1は、紫外光を照射する装置としたが、このような構成に限定されるものではなく、他の波長域の照射光(例えば白色光などの可視光、赤外光等)を照射する装置にも本発明を適用することができる。
また、本実施形態においては、光源ユニット200A及び200Bの基板204上に20個のLED素子206が並べられた構成を示したが、LED素子206の個数は仕様に応じて適宜変更可能であり、また、LED素子206をY軸方向に沿ってN列(Nは2以上の整数)に並べることも可能である。
また、本実施形態においては、ファン400A、400Bは、ケース100内の空気を外部に排気する排気ファンであるとして説明したが、例えば、吸気ファンとして構成することもできる。この場合、吸気口102a(つまり、上面パネル102に形成された開口)は、排気口となる。
(第1の実施形態の変形例)
図6は、本発明の第1の実施形態に係る光照射装置1に備わる、放熱フィン214の変形例を示す図である。本変形例の放熱フィン214´は、複数の貫通孔214dを備える点で、第1の実施形態の放熱フィン214とは異なる。
このように、放熱フィン214´に複数の貫通孔214dを形成すると、ケース100内に発生する気流が貫通孔214dも通るようになるため、各放熱フィン214´間を通る風量が増加し、各放熱フィン214´は効率よく冷却される。
(第2の実施形態)
図7〜図9は、本発明の第2の実施形態に係る光照射装置1Aの内部構成を説明する図であり、図7は、Y−Z平面の断面図であり、図8は、図7のB−B線に沿った断面図であり、図9は、光照射装置1Aの上面パネル102を取り外した時の上面図である。
図7〜図9に示すように、本実施形態の光照射装置1Aは、光源ユニット200AA及び200BAの冷却装置210Aが、それぞれ、3個のヒートパイプ212Aと、各ヒートパイプ212A間に形成されたコルゲートフィン214Aと、3個のヒートパイプ212Aの先端部を接続する接続ユニット230Aと、を備え、各ヒートパイプ212Aの屈曲部212Aaが支持プレート211Aの内部に一体的に形成されている点で、第1の実施形態の光照射装置1と異なる。
各ヒートパイプ212Aは、第1の実施形態のヒートパイプ212と同様の機能を有しており、各ヒートパイプ212Aの屈曲部212Aaとアーム部212Abとの間で作動液が移動することにより、支持プレート211Aの熱がアーム部212Abに移動し、さらにアーム部212Abからつづら折り状に形成されたコルゲートフィン214Aに移動し、コルゲートフィン214Aから空気中に放熱される。
なお、図9に示すように、本実施形態においては、各ヒートパイプ212Aの屈曲部212Aaが、支持プレート211Aの内部においてX軸方向に連通し、また、各ヒートパイプ212Aの先端部が、接続ユニット220Aの内部においてX軸方向に連通しているため、各ヒートパイプ212Aの作動液は、支持プレート211Aと接続ユニット230Aを介して各ヒートパイプ212A間においても移動する。
本実施形態のように、各ヒートパイプ212Aの屈曲部212Aaと支持プレート211Aとを一体的に形成すると、各ヒートパイプ212Aと支持プレート211A間の熱抵抗を低下させることができる。なお、本実施形態においては、冷却装置210Aが、独立した3個のヒートパイプ212Aと3個のヒートパイプ212Aの先端部を接続する接続ユニット230Aを備える構成としたが、これらが一体化した循環型のヒートパイプを適用することもできる。また、ヒートパイプ212Aは、必ずしも3個である必要はなく、例えば、冷却装置210Aは、1個のヒートパイプ212Aにコルゲートフィン214Aを溶接やはんだ付け等によって接合することもできる。
(第3の実施形態)
図10〜図12は、本発明の第3の実施形態に係る光照射装置1Bの内部構成を説明する図であり、図10は、Y−Z平面の断面図であり、図11は、図10のB−B線に沿った断面図であり、図12は、光照射装置1Bの上面パネル102を取り外した時の上面図である。
図10〜図12に示すように、本実施形態の光照射装置1Bは、光源ユニット200AB及び200BBの冷却装置210Bが、それぞれ、一対の冷却体流路212Bと、冷却体流路212B間に形成されたコルゲートフィン214Bと、一対の冷却体流路212Bの先端部に接続され、一対の冷却体流路212B内に充填されている冷却体(例えば、水、不凍液等)を循環させるポンプユニット240Bと、を備えている点で、第2の実施形態の光照射装置1Aと異なる。
各冷却体流路212Bは、金属製のパイプから形成され、内部の冷却体が移動することにより、冷却体の熱をコルゲートフィン214Bに移動させる。つまり、冷却体流路212B内の冷却体がポンプユニット240Bによって循環すると、支持プレート211Bの熱が冷却体流路212Bに移動し、さらに冷却体流路212Bからつづら折り状に形成されたコルゲートフィン214Bに移動する。
このように、第2の実施形態のヒートパイプ212Aを、冷却体が充填された冷却体流路212Bに置き換え、冷却体流路212B内の冷却体をポンプユニット240Bによって循環させてもよい。なお、本実施形態においては、冷却体流路212B内の冷却体をポンプユニット240Bによって循環させる構成としたが、周知の沸騰冷却の技術を適用することもでき、この場合、ポンプユニット240Bが不要となる。
(第4の実施形態)
図13及び図14は、本発明の第4の実施形態に係る光照射装置1Cの内部構成を説明する図であり、図13は、Y−Z平面の断面図であり、図14は、図13のB−B線に沿った断面図である。
図13及び図14に示すように、本実施形態の光照射装置1Cは、光源ユニット200AC及び200BCの冷却装置210Cが、矩形板状の放熱フィン214に代えて、略円筒状の放熱部材214Cを備え、ケース100の上面パネル102の基板204側にのみ吸気口102aが形成されており、吸気口102aから放熱部材214Cが露出しない点で、第1の実施形態の光照射装置1と異なる。
放熱部材214Cは、各ヒートパイプ212のアーム部212bに取付けられる(挿通される)金属製の部材であり、放熱部材214Cの外周面には、Z軸方向から見たときに、放射状に突出する複数のフィン214Ca(放射型フィン)が形成されており、この複数のフィン214Caによって各ヒートパイプ212のアーム部212bの熱を空気中に放出するように構成されている。
このように、本実施形態においては、各ヒートパイプ212のアーム部212bに複数のフィン214Caを有する放熱部材214Cが取付けられているため、フィン214Caの表面を効率よく空気が流れるように、吸気口102aをケース100の上面パネル102の基板204側にのみ形成し、吸気口102aから放熱部材214Cが露出しないように構成している。つまり、吸気口102aは、フィン214Caが吸気口102aから露出しないように、上面パネル102のフィン214Caが面する領域よりもZ軸方向側に形成されている。そして、ファン400A、400Bが回ると、外部の空気が吸気口102aから取り込まれ、光源ユニット200A及び200Bの各放熱部材214Cのフィン214Caの間を通ることにより、フィン214Caの熱が空気中に効率よく放熱される。また、図13に示すように、吸気口102aから取り込まれた空気は、冷却装置210Cよりも下側(図13において、Y軸方向と相反する側)に配置されたドライバ回路300Aにもあたるため、本実施形態の構成によっても、第1の実施形態と同様、フィン214Caのみならず、ドライバ回路300Aも冷却される。
(第5の実施形態)
図15は、本発明の第5の実施形態に係る光照射装置1Dの内部構成を説明する図であり、図15(a)は、Y−Z平面の断面図であり、図15(b)は、図15(a)のD部における空気の流れを説明する図である。また、図16は、光照射装置1Dの外観斜視図である。
図15及び図16に示すように、本実施形態の光照射装置1Dは、ケース100の上面パネル102の基板204側にのみ吸気口102aが形成されている点で、第1の実施形態の光照射装置1と異なる。つまり、本実施形態の吸気口102aは、フィン214の基板204側の一部が吸気口102aから露出するように、上面パネル102のフィン214が面する領域の一部に形成されている。
本実施形態のファン400A、400Bが回ると、吸気口102aから外部の空気がケース100内に取り込まれる。そして、吸気口102aから取り込まれた空気は、冷却装置210よりも下側(図15において、Y軸方向と相反する側)に配置されたドライバ回路300Aにもあたるため、本実施形態の構成によっても、第1の実施形態と同様、放熱フィン214のみならず、ドライバ回路300Aも冷却される。
なお、本実施形態において、吸気口102aに面していない放熱フィン214からは、外部の空気が取り込まれることはない。しかしながら、図15(b)に示すように、放熱フィン214の下側にZ軸方向と相反する方向の気流が発生すると、各放熱フィン214の間に巻き込み風が発生するため、これによって各放熱フィン214が冷却される。
なお、本実施形態の変形例として、図17に示すように、放熱フィン214が吸気口102aに露出しないように構成することもできる。つまり、第4の実施形態のように、吸気口102aは、フィン214が吸気口102aから露出しないように、上面パネル102のフィン214が面する領域よりもZ軸方向下流側に形成することができる。なお、この場合、放熱フィン214が吸気口102aに面していないため、各放熱フィン214の間から外部の空気が取り込まれることはないが、本実施形態(第5の実施形態)と同様、各放熱フィン214間に発生する巻き込み風によって各放熱フィン214が冷却される。
(第6の実施形態)
図18は、本発明の第6の実施形態に係る光照射装置1Eの内部構成を説明する図であり、図18(a)は、Y−Z平面の断面図であり、図18(b)は、図18(a)のE部における空気の流れを説明する図である。
図18に示すように、本実施形態の光照射装置1Eは、ケース100の下面パネル103の基板204側に吸気口103aが形成されている点で、第5の実施形態の光照射装置1Dと異なる。
本実施形態の構成において、ファン400Aが回ると、吸気口103aから外部の空気がケース100内に取り込まれる。そして、吸気口103aから取り込まれた空気は、ケース内をZ軸方向と相反する方向に流れ、外部に排気される。本実施形態の構成においても、吸気口103aから取り込まれた空気が冷却装置210よりも下側(図18において、Y軸方向と相反する側)に配置されたドライバ回路300Aにもあたるため、第5の実施形態と同様、ドライバ回路300Aも冷却される。
なお、本実施形態においては、放熱フィン214が吸気口103aに面していないため、各放熱フィン214の間から外部の空気が取り込まれることはない。しかしながら、第5及び第6の実施形態と同様、図18(b)に示すように、各放熱フィン214間に巻き込み風が発生するため、これによって各放熱フィン214が冷却される。
(第7の実施形態)
図19は、本発明の第7の実施形態に係る光照射装置1Fの内部構成を説明する図であり、図19(a)は、Y−Z平面の断面図であり、図19(b)は、図19(a)のF部における空気の流れを説明する図である。
図19に示すように、本実施形態の光照射装置1Fは、吸気口103aと放熱フィン214との間にファン400Fが配置されている点で、第6の実施形態の光照射装置1Eと異なる。
本実施形態の構成において、ファン400Fが回ると、吸気口103aから外部の空気がケース100内に取り込まれる。そして、吸気口103aから取り込まれた空気は、ケース内をZ軸方向と相反する方向に流れ、背面パネル104に形成された排気口104aから外部に排気される。本実施形態の構成においても、吸気口103aから取り込まれた空気が冷却装置210よりも下側(図19において、Y軸方向と相反する側)に配置されたドライバ回路300Aにもあたるため、第6の実施形態と同様、ドライバ回路300Aも冷却される。
なお、図19(b)に示すように、本実施形態においても、第5乃至第7の実施形態と同様、放熱フィン214の下側にZ軸方向と相反する方向の気流が発生すると、各放熱フィン214間に巻き込み風が発生するため、これによって各放熱フィン214が冷却される。
なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 光照射装置
100 ケース
102 上面パネル
102a 吸気口
103 下面パネル
103a 吸気口
104 背面パネル
104a 排気口
105 窓部
200A、200B、200AA、200BA、200AB、200BB、200AC、200BC 光源ユニット
204 基板
206 LED素子
210 冷却装置
211、211A 支持プレート
212、212A ヒートパイプ
212B 冷却体流路
212a、212Aa 屈曲部
212b、212Ab アーム部
214 放熱フィン
214A、214B コルゲートフィン
214C 放熱部材
214Ca フィン
214a 平面部
214b 折返し部
214c 貫通孔
220 固定具
230A 接続ユニット
240B ポンプユニット
300A、300B ドライバ回路
400A、400B、400F ファン

Claims (8)

  1. 照射面上に、第1方向に延び、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、
    前記第1方向及び前記第2方向に略平行な基板と、
    前記基板の表面上に前記第1方向に沿って所定の間隔毎に配置され、前記基板の表面と直交する第3方向に前記光を出射する複数のLED(Light Emitting Diode)光源と、
    前記基板の裏面に少なくとも一部分が当接し、前記基板から前記第3方向と相反する方向に延出し、前記LED光源から発生した熱を前記第3方向と相反する方向に輸送する熱輸送手段と、前記熱輸送手段に取付けられて、前記熱輸送手段の熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、を有する冷却手段と、
    前記複数のLED光源を駆動するLED駆動回路と、
    前記第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、前記冷却手段及び前記LED駆動回路を収容すると共に、前記冷却手段及び前記LED駆動回路が配置されている領域に風洞を形成する筐体と、
    前記冷却手段の前記第3方向と相反する側に設けられ、前記外気を前記風洞に導き、前記風洞内に気流を生成するファンと、
    を備え、
    前記冷却手段は、前記一方面に沿うように配置され、
    前記LED駆動回路は、前記一方面と対向する他方面に沿うように配置され
    前記複数の放熱フィンは、前記第3方向に沿って所定の間隔を空けて配置された平行平板型フィン又は前記第3方向に沿ってつづら折り状に形成されたコルゲートフィンであり、
    前記開口は、前記複数の放熱フィンが前記開口から露出するように、前記筐体の一方面の前記複数の放熱フィンが面する領域に形成されており、
    前記ファンは、前記複数の放熱フィンの間を前記第2方向と相反する方向に流れ、前記LED駆動回路が配置されている領域を前記第3方向と相反する方向に流れる気流、又は前記LED駆動回路が配置されている領域を前記第3方向に流れ、前記複数の放熱フィンの間を前記第2方向に流れる気流のいずれかを生成する
    ことを特徴とする光照射装置。
  2. 照射面上に、第1方向に延び、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、
    前記第1方向及び前記第2方向に略平行な基板と、
    前記基板の表面上に前記第1方向に沿って所定の間隔毎に配置され、前記基板の表面と直交する第3方向に前記光を出射する複数のLED(Light Emitting Diode)光源と、
    前記基板の裏面に少なくとも一部分が当接し、前記基板から前記第3方向と相反する方向に延出し、前記LED光源から発生した熱を前記第3方向と相反する方向に輸送する熱輸送手段と、前記熱輸送手段に取付けられて、前記熱輸送手段の熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、を有する冷却手段と、
    前記複数のLED光源を駆動するLED駆動回路と、
    前記第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、前記冷却手段及び前記LED駆動回路を収容すると共に、前記冷却手段及び前記LED駆動回路が配置されている領域に風洞を形成する筐体と、
    前記冷却手段の前記第3方向と相反する側に設けられ、前記外気を前記風洞に導き、前記風洞内に気流を生成するファンと、
    を備え、
    前記冷却手段は、前記一方面に沿うように配置され、
    前記LED駆動回路は、前記一方面と対向する他方面に沿うように配置され、
    前記複数の放熱フィンは、前記第3方向に沿って所定の間隔を空けて配置された平行平板型フィン又は前記第3方向に沿ってつづら折り状に形成されたコルゲートフィンであり、
    前記開口は、前記複数の放熱フィンの前記基板側の一部が前記開口から露出するように、前記筐体の一方面の前記複数の放熱フィンが面する領域の一部に形成されており、
    前記ファンは、前記開口から露出する前記複数の放熱フィンの間を前記第2方向と相反する方向に流れ、前記LED駆動回路が配置されている領域を前記第3方向と相反する方向に流れる気流、又は前記LED駆動回路が配置されている領域を前記第3方向に流れ、前記開口から露出する前記複数の放熱フィンの間を前記第2方向に流れる気流のいずれかを生成する
    ことを特徴とする光照射装置。
  3. 照射面上に、第1方向に延び、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に所定の線幅を有するライン状の光を照射する光照射装置であって、
    前記第1方向及び前記第2方向に略平行な基板と、
    前記基板の表面上に前記第1方向に沿って所定の間隔毎に配置され、前記基板の表面と直交する第3方向に前記光を出射する複数のLED(Light Emitting Diode)光源と、
    前記基板の裏面に少なくとも一部分が当接し、前記基板から前記第3方向と相反する方向に延出し、前記LED光源から発生した熱を前記第3方向と相反する方向に輸送する熱輸送手段と、前記熱輸送手段に取付けられて、前記熱輸送手段の熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、を有する冷却手段と、
    前記複数のLED光源を駆動するLED駆動回路と、
    前記第2方向の一方面に外気を吸気又は排気する開口を有し、前記冷却手段及び前記LED駆動回路を収容すると共に、前記冷却手段及び前記LED駆動回路が配置されている領域に風洞を形成する筐体と、
    前記冷却手段の前記第3方向と相反する側に設けられ、前記外気を前記風洞に導き、前記風洞内に気流を生成するファンと、
    を備え、
    前記冷却手段は、前記一方面に沿うように配置され、
    前記LED駆動回路は、前記一方面と対向する他方面に沿うように配置され、
    前記複数の放熱フィンは、前記第3方向に沿って所定の間隔を空けて配置された平行平板型フィン又は前記第3方向に沿ってつづら折り状に形成されたコルゲートフィンであり、
    前記開口は、前記複数の放熱フィンが前記開口から露出しないように、前記筐体の一方面の前記複数の放熱フィンが面する領域よりも前記第3方向下流側に形成されており、
    前記ファンは、前記開口から前記第2方向と相反する方向に流れ、前記LED駆動回路が配置されている領域を前記第3方向と相反する方向に流れる気流、又は前記LED駆動回路が配置されている領域を前記第3方向に流れ、前記開口に向かって前記第2方向に流れる気流のいずれかを生成する
    ことを特徴とする光照射装置。
  4. 前記複数の放熱フィンは、前記平行平板型フィンであり、
    前記平行平板型フィンは、前記気流が通る複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光照射装置。
  5. 前記熱輸送手段は、少なくとも1つのヒートパイプ、又は、内部に冷却体を有する少なくとも1つの冷却体流路であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の光照射装置。
  6. 前記熱輸送手段は、複数のヒートパイプであり、
    前記各ヒートパイプが、前記第1方向に沿って隣接するヒートパイプに対して前記第2方向にオフセットしていることを特徴とする請求項に記載の光照射装置。
  7. 前記冷却手段の前記第2方向の長さをL1、前記放熱フィンの前記第2方向の長さをL2としたとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の光照射装置。
    L2<L1 ・・・(1)
  8. 前記光は、紫外線波長域の光であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の光照射装置。
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