(57)【要約】    【課題】  紫外線照射装置のヘッド部構造について、出射する紫外線の集光効率を向上させる。    【解決手段】  紫外線を出射する光源３０と、互いに光軸Ｃ０が一致して配設された２つの略半球状のレンズからなる集光光学系（４０，６０）とをハウジング２０の内部に収容しており、光源３０から出射された紫外線をハウジング２０の外部の所定位置に配された樹脂部材２００に集光させる構造を有し、曲率半径の小さい第１のレンズ４０（例えば、φ５ｍｍ）は、曲率半径の大きい第２のレンズ６０（例えば、φ１０ｍｍ）よりも、光源３０に近い側に配置されている。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を出射する光源と、互いに光軸が一致して配設された２つの略半球状のレンズからなる集光光学系とをハウジングの内部に収容し、前記２つの略半球状のレンズのうち曲率半径の小さい第１のレンズが、前記２つの略半球状のレンズのうち曲率半径の大きい第２のレンズよりも、前記光源に近い側に配置されて、前記光源から出射された紫外線を前記ハウジングの外部の所定位置に集光させることを特徴とする紫外線照射装置のヘッド部構造。
【請求項２】
前記ハウジングは、一端部に開口が形成されるとともに、その軸方向について該開口に連なる略円柱状の内部空間が形成され、かつ前記略円柱状の内部空間の内周壁面の少なくとも一部には、雌ねじが形成され、
前記光源は、前記略円柱状の軸上に配設されるとともに、該軸に対して略直交する出射面を有し、
外周面が前記略円柱状の内部空間の内周壁面に略摺接し、かつ前記第２のレンズの略平面の端面の半径よりも小さい半径の内周面を有する外周壁と、該外周面と同心であって、前記第１のレンズの曲率半径よりも小さい半径の円形開口とを有するスペーサと、
外周面に、前記雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、かつ内周面の半径が、前記第２のレンズの曲率半径よりも小さく形成されたリングねじとを備え、
前記第１のレンズの略平面の端面が前記光源の出射面に当接し、前記スペーサの円形開口の縁が前記第１のレンズの半球凸面に当接し、前記第２のレンズの前記略平面の端面が前記スペーサの外周壁の端面に当接し、前記リングねじの内周面の縁が前記第１のレンズの半球凸面に当接していることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置のヘッド部構造。
【請求項３】
電源回路およびコントローラ部を有する本体部と、所定の電線によって前記本体部に接続され、前記本体部とは別体に設けられたヘッド部とを備えた紫外線照射装置において、
前記ヘッド部は、請求項１または２に記載のヘッド部構造を有することを特徴とする紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射装置のヘッド部構造およびこの構造のヘッド部を有する紫外線照射装置に関し、詳細には、ヘッド部の内部に収容される集光光学系の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型の樹脂が知られている。この紫外線硬化型の樹脂は、各種製品の製造工程等において、例えば接着剤等としても使用されている。
【０００３】
また、そのような紫外線硬化型の樹脂を硬化させるために、紫外線照射装置が用いられるが、一般的にこの紫外線照射装置は、電源回路やコントローラ部などが備えられた本体部と、使用者が手で把持して自由にとり回すことができるヘッド部とから構成されており、このヘッド部は、電力供給用の電源線等によって、本体部に接続されている。
【０００４】
ヘッド部は、ハウジング内に、紫外線を出射させる光源と、この光源から出射した紫外線をヘッド部の先端部から先の所定位置で集光させる集光光学系とが収容されて構成されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３５８７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された紫外線照射装置は、ヘッド部に備えられた集光光学系として、単一の球状のレンズが用いられている（同文献中の図２，４）。
【０００６】
しかし、集光効率を高めるうえで、このような球状のレンズを用いた集光光学系は適切ではない。
【０００７】
すなわち、球状レンズは、半径方向について光軸から離れた部分（半径が大きい位置）ほど、軸方向に沿っての、光源の出射面からの距離が離れるため、光源から半径方向に拡がって出射する紫外線を球状レンズに入射させるのが難しいからである。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、出射する紫外線の集光効率を向上させることができる紫外線照射装置のヘッド部構造、およびこのヘッド部構造を有するヘッド部を備えた紫外線照射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る紫外線照射装置のヘッド部構造は、集光光学系として、光軸を一致させた２つの略半球状のレンズを適用したものである。
【００１０】
すなわち、本発明に係る紫外線照射装置のヘッド部構造は、紫外線を出射する光源と、互いに光軸が一致して配設された２つの略半球状のレンズからなる集光光学系とをハウジングの内部に収容し、前記２つの略半球状のレンズのうち曲率半径の小さい第１のレンズが、前記２つの略半球状のレンズのうち曲率半径の大きい第２のレンズよりも、前記光源に近い側に配置されて、前記光源から出射された紫外線を前記ハウジングの外部の所定位置に集光させることを特徴とする。
【００１１】
ここで、２つの半球状のレンズはそれぞれ、光源に近い側の面が略平面、光源から遠い側の面が略半球状の凸面となるように配置される。
【００１２】
本発明に係る紫外線照射装置は、電源回路およびコントローラ部を有する本体部と、所定の電線によって前記本体部に接続され、前記本体部とは別体に設けられたヘッド部とを備えた紫外線照射装置において、前記ヘッド部は、本発明に係るヘッド部構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る紫外線照射装置のヘッド部構造によれば、集光光学系として、２つの略半球状のレンズを適用し、曲率半径の小さい第１のレンズが曲率半径の大きい第２のレンズよりも光源に近い側に配置されているため、光源から出射された紫外線の集光効率を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る紫外線照射装置によれば、２つの略半球状のレンズが適用し、曲率半径の小さい第１のレンズが曲率半径の大きい第２のレンズよりも光源に近い側に配置された集光光学系を有する構造のヘッド部を備えているため、光源から出射された紫外線の集光効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る紫外線照射装置のヘッド部構造、およびこのヘッド部構造を有するヘッド部を備えた紫外線照射装置についての最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る紫外線照射装置１００、およびこの紫外線照射装置１００の一部であって、本発明の一実施形態に係るヘッド部構造を有するヘッド部１０を示す図である。
【００１７】
図示の紫外線照射装置１００は、ヘッド部１０から出射される紫外線を、紫外線硬化型の樹脂部材２００に照射して、この樹脂部材２００を硬化させる目的等に用いられる。この樹脂部材２００は、例えば各種部品の接着のため等に用いられる。
【００１８】
この紫外線照射装置１００は、電源回路９２およびコントローラ部９１を有する本体部９０と、電線８０によって本体部９０に接続され、本体部９０とは別体に設けられたヘッド部１０とを備えている。
【００１９】
そして、このヘッド部１０は、図２に示すような概略円筒状のハウジング２０に冷却ファン７０を備えており、また、内部には、同図のＡ−Ａ線に沿った断面図である図３に示すように、紫外線を出射する光源３０と、互いに光軸Ｃ０が一致して配設された２つの略半球状のレンズからなる集光光学系（４０，６０）とをハウジング２０の内部に収容しており、光源３０から出射された紫外線をハウジング２０の外部の所定位置に配された樹脂部材２００に集光させる構造を有している。
【００２０】
上述した２つの半球状のレンズのうち曲率半径の小さい第１のレンズ４０（例えば、φ５ｍｍ）は、曲率半径の大きい第２のレンズ６０（例えば、φ１０ｍｍ）よりも、光源３０に近い側に配置されている。
【００２１】
また、ハウジング２０は、一端部に開口２４が形成されるとともに、その軸方向について開口２４に連なる略円柱状の内部空間２１が形成され、かつ内部空間２１の内周壁面２２の、開口２４近傍部分には、雌ねじ２３が形成されている。
【００２２】
光源３０は、紫外線を出射する本体部分であるＬＥＤ３２が内部空間２１の軸Ｃ０上に配設されるとともに、この軸Ｃ０に対して略直交して、開口２４に向いた出射面３１は平面状に形成されている。
【００２３】
ＬＥＤ３２は、出射面３１の反対側の面に設けられた、放熱効果の高いアルミ材で形成された基板上に固定されている。
【００２４】
なお、２つのレンズ４０，６０は、いずれも紫外線が出射する開口２４側に、その半球凸面４１，６１を向け、略平面を光源３０側に向けて配設されている。
【００２５】
また、この内部空間２１には、外周面５２が内部空間２１の内周壁面２２に略摺接し、かつ第２のレンズ６０の略平面６２の半径よりも小さい半径の内周面５３を有する外周壁５１と、外周面５２と同心であって、第１のレンズ４０の曲率半径よりも小さい半径の円形開口５６とを有するスペーサ５０と、外周面に、雌ねじ２３に螺合する雄ねじ７１が形成され、かつ内周面７２の半径が、第２のレンズ６０の曲率半径よりも小さく形成されたリングねじ７０とを備えられており、開口２４は、透明なカバーレンズ２５によって塞がれている。
【００２６】
そして、第１のレンズ２０の略平面４２は光源３０の出射面３１に当接し、スペーサ５０の円形開口５６の縁５４が第１のレンズ４０の半球凸面４１に当接し、第２のレンズ６０の略平面６２がスペーサ５０の外周壁５１の端面５５に当接し、リングねじ７０の内周面７２の後端縁７３が第１のレンズ６０の半球凸面６１に当接している。
【００２７】
なお、本体部９０に備えられている電源回路９２およびコントローラ部９１は、商用電源から供給された電力を、光源３０から紫外線を出射するのに適した電力に調整するものであり、また、ヘッド部１０のハウジング２０に設けられた冷却ファン７０は、光源３０から発せられる熱を、ハウジング２０の外部に排出するものである。
【００２８】
次に、本実施形態のヘッド部１０および紫外線照射装置１００の作用について、ヘッド部１０の組立て工程から、図４，５，６を用いて説明する。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、ハウジング２０内において、その出射面３１が開口２４に向くように、内部空間２１の軸Ｃ０上に光源３０が配置された後、その開口２４を上側に向けた姿勢で、光源３０の出射面３１上に、第１のレンズ４０が、その略平面４２が光源３０の出射面３１に当接するように配置される。このとき、第１のレンズ４０の光軸Ｃ１は、内部空間２１の軸Ｃ０とは必ずしも一致してはいない。
【００３０】
次いで、同図（ｂ）に示すように、開口２４から、内部空間２１内にスペーサ５０が挿入されると、スペーサ５０は外周面５２がハウジング２０の内部空間２１の内周面２２に略摺接しつつ内部空間２１の奥方向に降下するが、円形開口５６の縁５４が第１のレンズ４０の半球凸面４１に当接すると、スペーサ５０の降下は停止するが、円形開口５６の中心Ｃ２（内部空間の軸Ｃ０と一致している。）と第１のレンズ４０の光軸Ｃ１とが一致していないときは、円形開口５６の縁５４の一部のみが第１のレンズ４０の半球凸面４１に当接する。
【００３１】
そして、この当接したスペーサ５０の円形開口５６の縁５４部分から、第１のレンズ４０の半球凸面４１の当接部に対して、第１のレンズ４０の光軸Ｃ１が円形開口５６の中心Ｃ２に一致するように、第１のレンズ４０を、その光軸Ｃ１に直交する面内で変位させる荷重（主として、スペーサ５０の当接部から作用する荷重の半径方向分力等）が作用し、円形開口５６の縁５４の全周が第１のレンズ４０の半球凸面５１に均一に当接することによって、スペーサ５０の降下は停止する（図４（ｃ））。
【００３２】
よって、スペーサ５０は、第１のレンズ４０の光軸Ｃ１を内部空間２１の軸Ｃ０に自動的に一致させる自動調心作用を奏する。
【００３３】
なお、スペーサ５０の重量が小さいときは、第１のレンズ４０を変位させる（第１のレンズが変位するためには、上記荷重が、静止摩擦力よりも大きいことを要する。）ことはできない。
【００３４】
次に、図５（ａ）に示すように、第２のレンズ６０が、その略平面６２が光源３０に近い側の面となるように、開口２４から挿入されると、第２のレンズ６０は内部空間２１の奥方向に降下するが、略平面６２がスペーサ５０の外周壁５１の端面５５に衝突すると、スペーサ５０の外周壁５１の端面５５上に載置された状態で停止する。
【００３５】
このとき、第１のレンズ４０には、スペーサ５０と第２のレンズ６０との合計重量が作用するため、スペーサ５０だけでは重量不足のために、上述した変位が行われないとしても、第２のレンズ６０がスペーサ５０上に載置された状態においては、重量不足となることは少なく、第１のレンズ４０に対する自動調心作用が促進される。
【００３６】
次に、同図（ｂ）に示すように、リングねじ７０が、ハウジング２０の開口２４から内部空間２１に進入するように、リングねじ７０の外周面に形成された雄ねじ７１が、ハウジング２０の内部空間２１の内周壁面２２に形成された雌ねじ２３に螺合されて、リングねじ７０がねじ込まれると、リングねじ７０は、内部空間２１の奥方向に向けて進行する。
【００３７】
リングねじ７０の内周面７２の縁７３の一部が第２のレンズ６０の半球凸面６１に当接すると、リングねじ７０の進行は停止するが、この内周面７２の中心Ｃ４（内部空間２１の軸Ｃ０と一致している。）と第２のレンズ６０の光軸Ｃ３とが一致していないときは、内周面７２の縁７３の一部のみが第２のレンズ６０の半球凸面６１に当接した状態で、当接したリングねじ７０の内周面７２の縁７３部分から、第２のレンズ６０の半球凸面６１の当接部に対して、第２のレンズ６０の光軸Ｃ３が内周面７２の中心Ｃ４に一致するように、第２のレンズ６０を、その光軸Ｃ３に直交する面内で変位させる荷重（リングねじ７０の当接部から作用する荷重の半径方向分力等）が作用し、内周面７２の縁７３の全周が第２のレンズ６０の半球凸面６１に均一に当接することによって、リングねじ７０の進行は停止する。
【００３８】
よって、リングねじ７０は、第２のレンズ６０の光軸Ｃ３を内部空間２１の軸Ｃ０に自動的に一致させる自動調心作用を奏する。
【００３９】
しかも、調心作用後もさらにリングねじ７０をねじ込むと、リングねじ７０には、第２のレンズ６０の半球凸面６１から、ハウジング２０の開口２４に向けてリングねじ７０を後退させる反作用力が作用する。この結果、リングねじ７０の雄ねじ７１とハウジング２０の雌ねじ２３との螺合面に作用する垂直抗力が大きくなって、螺合面に沿った静止摩擦力が増大し、リングねじ７０の緩みを防止することができる。
【００４０】
このように、リングねじ７０をねじ込むだけで、第１のレンズ４０および第２のレンズ６０の両方を同時にハウジング２０に固定することができ、接着剤等を用いて、個々のレンズ４０，６０を各別に固定する必要がない。
【００４１】
また、第１のレンズ４０および第２のレンズ６０ともに、自動調心されるため、組立作業を容易化することができる。
【００４２】
そして、最後にカバーレンズ２５が開口２４に固定されて、ヘッド部１０の組立て工程が終了する。
【００４３】
このようにして組み立てられた構造を有するヘッド部１０は、集光光学系として、２つの略半球状のレンズ４０，６０を適用したため、従来の球状レンズを用いたものよりも、光源３０から出射された紫外線の効率よく集光させることができる。
【００４４】
球状レンズは、半径方向について軸から離れた部分（半径が大きい位置）ほど、軸方向に沿っての、光源３０の出射面３１からの距離が離れるため、光源３０から半径方向に拡がって出射する紫外線を球状レンズに入射させるのが難しく、集光効率が低下するのに対して、半球状のレンズ４０は、その略平面４２が出射面３１に当接しているため、軸方向に沿っての、光源３０の出射面３１からの距離はゼロであり、光源３０から半径方向に拡がって出射する紫外線をほぼ全て、半球状のレンズ４０に入射させることができるからである。
【００４５】
また、図６に示すように、光源３０から出射した紫外線Ｌ０は、この光源３０の出射面３１に、その略平面４２が密着した、曲率半径Ｒ１が比較的小さい第１のレンズ４０に、その略全てがＬ１として入射し、第１のレンズ４０で屈折して半球凸面４１から出射した紫外線Ｌ１は、続いて第２のレンズ６０に、その略平面６２から入射するが、第２のレンズ６０は、第１のレンズ４０よりも大径であるため、第１のレンズ４０から出射した紫外線の略全てがＬ２として第２のレンズ６０に入射する。
【００４６】
そして、この第２のレンズ６０の半球凸面６１から出射した紫外線Ｌ２が、所定面Ｓ（軸Ｃ０方向に沿って、カバーレンズ２５から、例えば２０ｍｍの位置）において直径ｄ（例えば、φ３ｍｍ）で集光されるが、この集光される紫外線Ｌ２は、光源３０から出射した紫外線Ｌ０の略１００％であるため、従来よりも集光効率が大幅に向上されたものとなる。
【００４７】
また、このヘッド部１０は、大きな曲率半径の球状のレンズをひとつ用いた従来のものと異なり、半球状のレンズを２つ用いているが、これら２つのレンズ４０，６０のうち一つは曲率半径が他方に比べて小さいため、全体としては、軸方向の占有長さを小さくすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００４８】
また、本実施形態の紫外線照射装置１００は、上述した構造のヘッド部１０を有するため、従来の紫外線照射装置よりも高い集光効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る紫外線照射装置、およびこの紫外線照射装置の一部であって、本発明の一実施形態に係るヘッド部構造を有するヘッド部を示す図である。
【図２】図１に示したヘッド部の詳細を示す外観図である。
【図３】図２に示したヘッド部のＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図である。
【図４】ヘッド部の組立て工程における作用を説明する図３相当の断面図（その１）であり、（ａ）は第１のレンズを設置した状態、（ｂ）はスペーサを挿入した状態、（ｃ）はスペーサにより第１のレンズが変位した状態、をそれぞれ示す。
【図５】ヘッド部の組立て工程における作用を説明する図３相当の断面図（その２）であり、（ａ）は第２のレンズを設置した状態、（ｂ）はリングねじをねじ込み始めた状態、（ｃ）はリングねじにより第２のレンズが変位した状態、をそれぞれ示す。
【図６】図１に示したヘッド部および紫外線照射装置の集光作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    ヘッド部
２０    ハウジング
３０    光源
４０    第１のレンズ（半球状のレンズ）
５０    スペーサ
６０    第２のレンズ（半球状のレンズ）
７０    リングねじ
【図１】
2006284424.tif 000003
【図２】
2006284424.tif 000004
【図３】
2006284424.tif 000005
【図４】
2006284424.tif 000006
【図５】
2006284424.tif 000007
【図６】
2006284424.tif 000008