(57)【要約】【課題】照射対象に対してＬＥＤを放射状に密集させて設け、高出力のＬＥＤからの熱を十分に放熱できる放熱部材を設けたとしても、光の射出点を照射対象の近傍とすることができるとともに、十分な数のＬＥＤを設置することができ、高出力の光を照射することができる光照射装置を提供する。【解決手段】ライン光照射ユニット１０が放射状に設けられた光照射装置１００であって、前記ライン光照射ユニット１０が、基端面１１から入射した光が対向する先端面１２から射出される矩形状をなす導光手段１と、射出した光が前記基端面１１に入射するように一直線上に設けられたＬＥＤ２と、前記導光手段１の基端面側に設けられ、第１放熱フィン３３が形成された放熱部材３と、前記放熱部材３から前記導光手段１を挟持する導光手段挟持部材４と、を備え、前記導光手段挟持部材４が、その先端部４１にて前記導光手段１の面板部１３の先端から基端までを挟持するとともに、その基端部４２を前記放熱部材３に一体的に接続した。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン光を照射する複数のライン光照射ユニットが、照射対象上においてそれらの各光軸面が一直線上で交差するよう放射状に設けられた光照射装置であって、
前記ライン光照射ユニットが、基端面から入射した光が前記基端面と対向する先端面から射出される矩形板状をなす導光手段と、
射出した光が前記基端面に入射するように一直線上に設けられたＬＥＤと、
前記導光手段の基端面側に設けられ、第１放熱フィンが形成された放熱部材と、
前記放熱部材から前記導光手段を挟持する導光手段挟持部材と、を備え、
前記導光手段挟持部材が、その先端部にて前記導光手段の面板部の先端から基端までを挟持するとともに、その基端部が前記放熱部材に一体的に接続されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤと前記基端面との間に設けられ、前記ＬＥＤから射出された光を集光するロッドレンズを更に備え、前記ロッドレンズが前記導光手段挟持部材に挟持されている請求項１記載の光照射装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤが前記放熱部材に取り付けられている請求項１又は２記載の光照射装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤが紫外線ＬＥＤである請求項１、２又は３記載の光照射装置。
【請求項５】
前記導光手段が、透明な中実の導光板である請求項１、２、３又は４記載の光照射装置。
【請求項６】
前記導光手段挟持部材の先端部に、第２放熱フィンが形成されている請求項１、２、３、４又は５記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力の光を照射対象に照射するための光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光硬化性樹脂を硬化させるために、従来はハロゲンランプ等によって紫外光を光硬化性樹脂に照射することが行われてきた。近年、ハロゲンランプ等に比べて、高効率で長寿命であるＬＥＤを光硬化性樹脂の硬化のために用いることが検討されている。
【０００３】
光硬化性樹脂を硬化させるためには、紫外線光を照射することができる高出力のＬＥＤをできる限り照射対象である光硬化性樹脂に対して近づけてもうける必要がある。例えば、図５に示すように放射状にＬＥＤ２Ａを密集させて配置して照射対象Ｗの近傍から一点に紫外線を集中することにより光硬化性樹脂を硬化させることが考えられる。
【０００４】
しかしながら、紫外線を照射することができる高出力のＬＥＤ２Ａは大電流が流れるため、その分発熱も大きくなってしまうので、故障を防ぎ、長寿命を保つことができるようにするためには、例えば、特許文献１に示されるように通常より大きな放熱フィン等を有した放熱部材３ＡをＬＥＤ２Ａの取り付け板等に設ける必要がある。
【０００５】
すると、ＬＥＤ２Ａと比較して占有体積の大きい放熱部材３Ａ同士が干渉してしまうので、図６に示すように、照射対象ＷからＬＥＤ２Ａと放熱部材３Ａを離して設けなくてはならない。このため、ＬＥＤ２Ａから射出される光は照射対象Ｗに辿り着くまでに広がってしまい、当初の目的であったできる限りＬＥＤ２Ａを照射対象Ｗに近づけて設けておき、高出力の光を一点に照射するという目的を達成することができなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９９６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、照射対象に対してＬＥＤを放射状に設け、高出力のＬＥＤからの熱を十分に放熱できる放熱部材を設けたとしても、光の射出点を照射対象の近傍とすることができるとともに、十分な数のＬＥＤを設置することができ、高出力の光を照射することができる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の光照射装置は、ライン光を照射する複数のライン光照射ユニットが、照射対象上においてそれらの各光軸面が一直線上で交差するよう放射状に設けられた光照射装置であって、前記ライン光照射ユニットが、基端面から入射した光が前記基端面と対向する先端面から射出される矩形状をなす導光手段と、射出した光が前記基端面に入射するように一直線上に設けられたＬＥＤと、前記導光手段の基端面側に設けられ、第１放熱フィンが形成された放熱部材と、前記放熱部材から前記導光手段を挟持する導光手段挟持部材と、を備え、前記導光手段挟持部材が、その先端部にて前記導光手段の面板部の先端から基端までを挟持するとともに、その基端部が前記放熱部材に一体的に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、前記ＬＥＤから射出された光は前記導光手段を介して照射対象に照射されるので、光の射出点を照射対象にできる限り近づけることができ、光が広がってしまう前に照射対象に光を照射することができる。つまり、ＬＥＤが照射対象から離れていたとしても、照射対象の一直線上に集中した光を照射することができる。
【００１０】
さらに、前記導光手段挟持部材によって、その先端部にて本来全体を挟持する必要のない前記導光手段の面板部の先端から基端までを挟持されているので、ＬＥＤで発生した熱を前記導光手段から前記導光手段挟持部材を介して放熱する事ができる。しかも、前記導光手段挟持部材の基端部が前記放熱部材に一体的に接続されているので、前記導光手段挟持部材の熱を前記放熱部材から効率よく放熱することができる。従って、放熱部材単独でＬＥＤの放熱を行っていた場合に比べて、より小さい放熱部材でも十分に放熱することができるので、ライン光照射ユニットを小型化することができる。
【００１１】
また、ＬＥＤが高出力であっても上記構成により放熱部材を小さくすることができ、ライン光照射ユニット単体も小型化することができるので、前記照射対象に対して当該ライン光照射ユニットを放射状に並べた場合、従来よりも多くのライン光照射ユニットを密集させて設けることができる。つまり、照射対象に対して配置できるライン光照射ユニットの数を多くすることができるので、照射対象上においてライン光が集められている一直線上について、その光の強度を高めることができる。
【００１２】
以上より、本発明の光照射装置によれば、前記導光手段により光の射出点をできる限り照射対象に近づけることができることから、光の広がりによる損失を防ぐとともに、放熱部材を小さく形成することができることから、より多くのライン光照射ユニットを放射状に設けることができるので、照射する光の強度を大幅に向上させることができる。
【００１３】
加えて、光の射出点を照射対象の近くに置きながらＬＥＤを照射対象から離れた位置に配置することができるので、周方向に大きなスペースを確保することができ、ＬＥＤの配線が形成される基板等も大きなものを使用することができる。従って、基板上に形成される配線も太く形成することができるので、断線等の問題が起こりにくい信頼性の高いものとすることができ、高出力のＬＥＤを用いるのに適している。
【００１４】
ＬＥＤから射出された光を無駄なく照射対象に照射できるようにするとともに、ＬＥＤからの発熱を効率よく放熱できるようにするには、前記ＬＥＤと前記基端面との間に設けられ、前記ＬＥＤから射出された光を集光するロッドレンズを更に備え、前記ロッドレンズが前記導光手段挟持部材に挟持されているものであればよい。
【００１５】
前記ＬＥＤからの発熱を好適に放熱するための具体的な態様としては、前記ＬＥＤが前記放熱部材に取り付けられているものであればよい。
【００１６】
光硬化性樹脂を効率よく硬化させるためには前記ＬＥＤが紫外線ＬＥＤであればよい。
【００１７】
また、前記導光手段の具体的な態様としては、前記導光手段が、透明な中実の導光板であるものが挙げられる。
【００１８】
放射状に設けられたライン光照射ユニット同士によって形成される空隙をより有効に使い、放熱効率をさらに向上させて、設置することができるライン光照射ユニットの数を増やすことができるようにし、光の強度をさらに向上させるには、前記導光手段挟持部材の先端部に、第２放熱フィンが形成されているものであればよい。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明によれば、前記導光手段を用いることにより光の射出点を照射対象にできる限り近づけて、光の広がりを防ぐことができる。さらに、前記導光手段挟持部材により先端部で前記導光手段の全体を挟持し、基端部を前記放熱部材に一体的に接続して放熱効率を従来よりも改善することによってより多くの前記ライン光照射ユニットを放射状に設けることができる。上述した２つの相乗効果により照射対象に照射される光の強度を大幅に向上させることができるので、例えば、光硬化性樹脂を硬化させるといった高強度の光が必要な用途にも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る光照射装置の模式図。
【図２】同実施形態における光照射装置の模式的分解図。
【図３】同実施形態おけるライン光照射ユニットの模式的拡大図。
【図４】本発明の別の実施形態に係る光照射装置の模式図。
【図５】従来において放熱を考慮していない場合の光照射装置を示す概念図。
【図６】従来において放熱を考慮した場合の光照射装置を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図１、図２、図３を参照して説明する。なお、説明の簡単のために本実施形態ではライン光の延びる方向を直線方向として定義する。また、後述するライン光照射ユニット１０が光を射出する側を先端側、その反対側を基端側とよぶこととする。
【００２２】
本実施形態の光照射装置１００は、光硬化性樹脂に対して紫外線光を照射することにより、光硬化性樹脂を硬化させるために用いられるものである。
【００２３】
前記光照射装置１００は、図１に示すようにライン光を照射する複数のライン光照射ユニット１０が、図示しない固定部材によって照射対象Ｗである液状の光硬化樹脂上においてそれらの各光軸面が一直線上で交差するよう放射状に等間隔で設けてある。ここで、照射対象Ｗである液状の光硬化樹脂は、図１に示すように例えば、枠体Ｃに囲われて動かないようにしてある。
【００２４】
前記ライン光照射ユニット１０は、図１、図２、図３に示すように基端面１１から入射した光が前記基端面１１と対向する先端面１２から射出される透明な中実の矩形板状をなす導光手段である導光板１と、射出した光が前記基端面１１に入射するように一直線上に設けられたＬＥＤ２と、前記導光板１の基端面１１側に設けられ、第１放熱フィン３２が形成された放熱部材３と、前記放熱部材３から前記導光板１を挟持する導光手段挟持部材である導光板挟持部材４と、前記導光板１、前記放熱部材３、前記導光板挟持部材４の側面部を覆うためのカバー６と、を備えたものである。図１に示すように、ライン光照射ユニット１０は、紙面奥行き方向である直線方向を長辺とし、先端側ほど細く、基端側に厚みがでるようにした立体形状にしてあり、放射状に並べたときにライン光照射ユニット１０同士が干渉しないようにしてある。なお、図１及び図３では、図２に示してあるカバー６を外した状態で図示してある。
【００２５】
各部について説明する。
【００２６】
前記導光板１は、前記ＬＥＤ２から射出され、前記基端面１１から入射した光がその面板部１３で全反射を繰り返しながら前記先端面１２から射出するように構成してある。前記基端面１１には近接又は密接してロッドレンズ５が設けてあり、このロッドレンズ５により、前記ＬＥＤ２からの光を集光して、大部分の光が前記先端面１２に入射するように構成してある。前記先端面１２は、できる限り照射対象Ｗの近くに配置するとともに、隣接するライン光照射ユニット１０の導光板１と接触しないように配置してある。
【００２７】
前記ＬＥＤ２は、紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ２であり、基板２１上に一直線上に設けてあり、前記基板２１のＬＥＤ２が設けてある面とは反対の面が前記放熱部材３と一体となるように取り付けてある。すなわち、前記ＬＥＤ２で発生した熱が前記放熱部材３に伝導しやすいようにしてある。
【００２８】
前記放熱部材３は、前記基板２１が取り付けられる基幹部３１と、基幹部３１から前記ライン光照射ユニット１０の基端側へと突出する第１放熱フィン３２と、から構成してある。前記基幹部３１は、概略直方体形状のブロックの側面に、後述する導光板挟持部材４の基端部４２が係合する溝３１１が直線方向に延伸して形成してある。前記第１放熱フィン３２には、２箇所に送風ファン３３が設けてあり、前記第１放熱フィン３２の隙間に空気を通らせることによって、より放熱が好適に行われるようにしてある。
【００２９】
前記導光板挟持部材４は、概略逆凸の字型のもので、左右対称な２つの挟持板から構成してあり、その先端部４１にて前記導光板１の面板部１３の先端から基端までを隙間なく挟持するとともに、その基端部４２が前記放熱部材３に一体的に接続されている。ここで、一体的に接続されているとは、部材間が密接して係合しており、熱的に一体のものであるように略見なせることを言う。また、前記導光板挟持部材４は、前記ロッドレンズ５も挟持するように構成してある。前記先端部４１は薄板状をしており、前記面板部１３の全面を覆うようにしてあり、前記基端部４２は、前記放熱部材３の基幹部３１と係合するように概略コの字状に形成してあり、前記先端部４１に比べて放射状に並ぶ半径方向に膨らませてある。
【００３０】
このように構成した本実施形態の光照射装置１００によれば、従来であれば、ハイパワーのライン光照射ユニット１０を放射状に並べて設ける場合には、放熱部材３が大きくなり干渉する等の問題のために照射対象Ｗから離れた位置に光の射出点を設けるしかなかったものが、前記導光板１によって照射対象Ｗの近傍で射出させることができる。
【００３１】
さらに、前記導光板挟持部材４の先端部４１が本来全体を挟持する必要のない前記導光板１の面板部１３を先端から基端まで挟持するようにしてあるので、ＬＥＤ２で発生した熱を導光板挟持部材４を介して放熱することができる。しかも、前記導光板挟持部材４は前記放熱部材３に一体的に接続してあるので、前記導光板挟持部材４からの熱伝導も効率よく行うことができる。従って、放熱部材３単独でＬＥＤ２の放熱を行っていた場合に比べて第１放熱フィン３２の体積、面積を小さくしたとしても、十分に放熱することができ、ハイパワーの紫外線ＬＥＤ２を用いながらもライン光照射ユニット１０を小型化することができる。
【００３２】
また、前記ライン光照射ユニット１０を小型化することができるので、照射対象Ｗに対して放射状に並べて設ける場合において、従来よりも多くのライン光照射ユニット１０を密集させて設けることができている。つまり、光照射対象Ｗに対して従来よりも多くのライン光照射ユニット１０を配置することができるので、照射対象Ｗである光硬化樹脂に高強度の光を照射して速やかに硬化させることができる。
【００３３】
すなわち、導光板１により光の射出点を照射対象Ｗにできる限り近づけられることから、ＬＥＤ２からの紫外線光を拡散してしまうのを防ぐことができるとともに、前記導光板挟持部材４によって放熱部材３を小さく構成することができることから、放射状に配置できるライン光照射ユニット１０の数も増加させることができるので、従来に比べて紫外線光の強度を大幅に向上させることができる。
【００３４】
その他の実施形態について図面を参照しながら説明する。前記実施形態と対応する部材には同じ符号を付すこととする。
【００３５】
図４に示すように例えば、前記導光板挟持部材４の先端部４１に第２放熱フィン４１１を設けても構わない。前記第２放熱フィン４１１は面板部１３に対して起立させて設けてあり、隣接するライン光照射ユニット１０とで形成される空隙に突出させてある。また、先端部４１に行くほどその高さが低くなるように構成してあるので、隣接するライン光照射ユニット１０の第２放熱フィンと干渉しないようにしつつ、さらに放熱効率を向上させることができる。従って、放熱効率を向上させることができることから、さらにライン光照射ユニット１０の設置数を増加させることも可能となるので、さらなる光の強度の向上を図ることもできる。
【００３６】
前記実施形態では導光手段は透明中実の導光板であったが、導光手段は矩形状であって、基端面と先端面が開口しており、面板部及びその他の側面の内側がミラーで形成されているミラーユニットであっても構わない。このようなものであっても、ＬＥＤを照射対象から離したとしても、光の射出点は照射対象に近づけるとともに、前記導光手段挟持部材を介して放熱することができる。従って、放熱部材を小さくでき、ライン光照射ユニットも小型にすることができるので、より多くのライン光照射ユニットを密集させて放射状に設けることができるので、照射対象に照射する光の強度を向上させることができる。
【００３７】
前記実施形態では６つのライン光照射ユニットが放射状に並べられていたが、更に多くてもよいし、２以上であれば少なくしても構わない。必要とされる紫外線の強度や放熱の度合いに応じてその数を調整しても構わない。
【００３８】
前記実施形態では、前記導光板と前記導光板挟持部材は隙間なく全面に接触していたが、導光板からの熱が導光板挟持部材へと伝導させるよう接触するものであれば構わない。例えば、導光板を前記導光板挟持部材で覆うとともに、面板部の基端と先端のみで接触させてあるものであっても構わない。
【００３９】
前記実施形態ではロッドレンズを用いたが、シリンドリカルレンズやフレネルレンズ等であっても構わない。
【００４０】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００４１】
１００・・・光照射装置
１０・・・ライン光照射ユニット
１・・・導光手段
１１・・・基端面
１２・・・先端面
１３・・・面板部
２・・・ＬＥＤ
３・・・放熱部材
３２・・・第２放熱フィン
４・・・導光板挟持部材
５・・・ロッドレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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