(57)【要約】【課題】  複数のＬＥＤをライン方向に列設した場合においても、照射領域において均一な照度分布を得ることができ、また、紫外線の照射効率を向上させることが可能な紫外線照射装置を提供する。【解決手段】  紫外線照射装置は、照射面１に沿ったライン方向に列設された紫外線を射出するＬＥＤ２と、この複数個のＬＥＤ２の前方においてライン方向に沿って配設され、ライン方向と直交する方向にのみパワーを有するシリンダーレンズ３と、その光軸が各ＬＥＤ２の光軸５と一致する状態で複数個のＬＥＤ２に各々対応して列設され、その光軸の全周方向にパワーを有することにより、ＬＥＤ２より射出された紫外線の光束を狭角とするためのメニスカスレンズ４とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射面を紫外線によりライン状に照射する紫外線照射装置であって、
前記ライン方向に複数個列設され、紫外線を射出するＬＥＤと、
前記複数個のＬＥＤの前方において前記ライン方向に沿って配設され、前記ライン方向と直交する方向にのみパワーを有するシリンダーレンズと、
前記複数個のＬＥＤと前記シリンダーレンズとの間において、その光軸が前記各ＬＥＤの光軸と一致する状態で前記複数個のＬＥＤに各々対応して列設され、その光軸の全周方向にパワーを有することにより、前記ＬＥＤより射出された紫外線の光束を狭角とするためのメニスカスレンズと、
を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の紫外線照射装置において、
前記複数のＬＥＤのうちの一つのＬＥＤから射出され、前記メニスカスレンズおよび前記シリンダーレンズを通過した紫外線の前記ライン方向の配光全角の端縁が、前記照射面において、そのＬＥＤと隣接するＬＥＤの光軸と略一致する紫外線照射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の紫外線照射装置において、
前記ライン方向と直交する方向においては、前記複数のＬＥＤから射出され、前記メニスカスレンズおよび前記シリンダーレンズを通過した紫外線のビームウエストの位置が、前記照射面とほぼ一致する紫外線照射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の紫外線照射装置において、
前記複数のメニスカスレンズは、連結部を介して接続された状態で一体成型される紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照射面を紫外線を射出するＬＥＤを用いてライン状に照射する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような紫外線照射装置は、ＵＶ（紫外線）硬化型樹脂のキュアー、ＵＶ接着剤の乾燥、ＵＶインクの乾燥等に使用される。
【０００３】
このような紫外線照射装置としては、照明を行うべきライン方向に複数個列設されたＬＥＤと、このＬＥＤの前方においてライン方向に沿って配設されたシリンダーレンズとを有するものが知られている。このような紫外線照射装置においては、シリンダーレンズとしてライン方向と直交する方向にのみパワーを有するものを使用し、このシリンダーレンズの作用によりＬＥＤから射出された紫外線を照射すべきライン方向と直交する方向にのみ集光するようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５８２７４号公報参照
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような紫外線照射装置においては、照射面における照度分布の均一さが要求される。しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、ＬＥＤから、例えば１２０度程度の配光角で射出される紫外線を、ライン方向と直交する方向にのみパワーを有するシリンダーレンズを利用して集光するものであることから、ライン方向の照度分布については考慮されていなかった。
【０００６】
すなわち、シリンダーレンズでは、ＬＥＤから射出された紫外線について、ライン方向には光束の制御を行わないことから、ライン状の照射領域の中央付近では照度が高く、また、照射領域の両端付近では照度が低くなるという問題がある。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、複数のＬＥＤをライン方向に列設した場合においても、照射領域において均一な照度分布を得ることができ、また、紫外線の照射効率を向上させることが可能な紫外線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】
請求項１に記載の発明は、照射面を紫外線によりライン状に照射する紫外線照射装置であって、前記ライン方向に複数個列設され、紫外線を射出するＬＥＤと、前記複数個のＬＥＤの前方において前記ライン方向に沿って配設され、前記ライン方向と直交する方向にのみパワーを有するシリンダーレンズと、前記複数個のＬＥＤと前記シリンダーレンズとの間において、その光軸が前記各ＬＥＤの光軸と一致する状態で前記複数個のＬＥＤに各々対応して列設され、その光軸の全周方向にパワーを有することにより、前記ＬＥＤより射出された紫外線の光束を狭角とするためのメニスカスレンズとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数のＬＥＤのうちの一つのＬＥＤから射出され、前記メニスカスレンズおよび前記シリンダーレンズを通過した紫外線のライン方向の配光全角の端縁が、そのＬＥＤと隣接するＬＥＤの光軸と略一致する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ライン方向と直交する方向においては、前記複数のＬＥＤから射出され、前記メニスカスレンズおよび前記シリンダーレンズを通過した紫外線のビームウエストの位置が、前記照射面とほぼ一致する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記複数のメニスカスレンズは、連結部を介して接続された状態で一体成型される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、各ＬＥＤに各々対応して列設され、ＬＥＤより射出された紫外線の光束を狭角とするメニスカスレンズの作用により、複数のＬＥＤをライン方向に列設した場合においても、照射領域において均一な照度分布を得ることが可能となる。また、メニスカスレンズの作用により、各ＬＥＤとメニスカスレンズのＬＥＤ側の表面との距離を略一定とすることができることから、各メニスカスレンズより射出された光束を略均一に配光分布することができ、シリンダーレンズを通過後照射面の照度分布をより均一にすることが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、紫外線のライン方向の配光全角の端縁が隣接するＬＥＤの光軸と一致することから、照射面のライン方向の全領域においてより均一な照度分布を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、紫外線のビームウエストの位置が照射面とほぼ一致することから、照射面の照度を向上させることが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、前記複数のメニスカスレンズが連結部を介して接続された状態で一体成型されることから、複数のメニスカスレンズの位置決めと装着とを容易に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る紫外線照射装置のライン方向の側面図である。
【図２】この発明に係る紫外線照射装置のライン方向と直交する方向の側面図である。
【図３】ＬＥＤ２とメニスカスレンズ４との配置関係を示す説明図である。
【図４】照射面１上の照度分布を示すグラフである。
【図５】この発明の他の実施形態に係るメニスカスレンズの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る紫外線照射装置のライン方向の側面図であり、図２はそのライン方向と直交する方向の側面図である。
【００１８】
この紫外線照射装置は、照射面１を紫外線によりライン状に照射するためのものであり、照射面１に沿ったライン方向（図１における左右方向、図２における紙面に垂直な方向）に複数個（この実施形態においては９個）列設された紫外線を射出するＬＥＤ２と、この複数個のＬＥＤ２の前方においてライン方向に沿って配設され、ライン方向と直交する方向（図１における紙面に垂直な方向、図２における左右方向）にのみパワーを有するシリンダーレンズ３と、複数個のＬＥＤ２とシリンダーレンズ３との間において、その光軸が各ＬＥＤ２の光軸５と一致する状態で複数個のＬＥＤ２に各々対応して列設され、その光軸の全周方向にパワーを有することにより、ＬＥＤ２より射出された紫外線の光束を狭角とするための軸対称のメニスカスレンズ４とを備える。
【００１９】
図３は、ＬＥＤ２とメニスカスレンズ４との配置関係を示す説明図である。
【００２０】
片面が凸で片面が凹であるメニスカスレンズ４は、図３に示すように、その凹面の表面とＬＥＤ２の出射部との距離がほぼ一定となるような形状を有する。こうすることで、ＬＥＤ２から角度を持って射出配光される紫外線の光束を、メニスカスレンズ４の凹面にほぼ垂直に（凹面の法線方向から）入射させることができる。このため、図３に示すように、ＬＥＤ２から略均一な配光で射出した紫外線を、略均一性を崩すことなく配光分布することができ、シリンダーレンズ３を通過後照射面の照度分布をより均一にすることが可能となる。
【００２１】
図１に示すように、各ＬＥＤ２から射出され、メニスカスレンズ４およびシリンダーレンズ３を通過した紫外線は、その配光全角の端縁６が、照射面１において、そのＬＥＤ２の隣に配置されたＬＥＤ２の光軸５とほぼ一致するように配置されている。すなわち、図１に示すように、紫外線の配光全角の最も外側の部分６が、照射面１において、ＬＥＤ２の光軸５上に位置するように、ＬＥＤ２、メニスカスレンズ４およびシリンダーレンズ３が配置、設計されている。このような構成を採用することにより、照射面のライン方向の照度は、２個のＬＥＤの配光が互いに重なることになり、これにより全領域にわたって隣接するＬＥＤ２の配光が重ね合わされて、均一な照度分布が得られる。このため、照射面１すなわち照射領域において、均一な照度分布を得ることが可能となる。
【００２２】
また、図２に示すように、ライン方向と直交する方向においては、各ＬＥＤ２から射出され、メニスカスレンズ４およびシリンダーレンズ３を通過した紫外線のビームウエストＷの位置が、照射面１の位置とほぼ一致している。このように、シリンダーレンズ３の焦点距離等を設定することにより、ＬＥＤ２から射出された紫外線を照射面１上で集光させることができ、照射面積が小さくなることで照射面の照度を向上させることが可能となる。
【００２３】
なお、この実施形態においては、ＬＥＤ２として、特に、高出力の紫外線を射出するパワーＬＥＤを採用している。このようなパワーＬＥＤは、そのパワー（光束）は大きいが、配光角も広いという特徴を有する。このため、紫外線の広がりにともなってその照射面も広くなり、照度が低くなるという問題を生ずる。これに対して、上述した構成を採用することにより、複数のパワーＬＥＤをライン方向に列設した場合においても、照射面の照度を向上させながら、照射領域において均一な照度分布を得ることが可能となる。
【００２４】
図４は、上述した紫外線照射装置による照射面１上の照度分布を示すグラフである。この図において、図４（ａ）は上述したライン方向の照度分布を示しており、図４（ｂ）はライン方向と直交する方向の照度分布を示している。なお、これらの図において横軸は照射面上の位置を、また、縦軸は（放射）照度を示している。
【００２５】
この発明によれば、ライン方向に関しては、ＬＥＤ２から広い角度で配光される略均一な分布を有する紫外線を、メニスカスレンズ４によりその均一性を崩すことなく、その配光角を狭角として照射面１に導いている。そして、そのときに隣接するＬＥＤ２の配光を重ね合わせ、より具体的には、２個のＬＥＤ２の配光が全領域で重ねあわされる構成を採用することにより、最終的にライン方向の照度の均一性と、照度の向上とを図っている。
【００２６】
一方、ライン方向と直交する方向に対しては、メニスカスレンズ４により上記と同様の効果を得るとともに、シリンダーレンズ３によって紫外線を集光させることで、照度の均一性と、照度の向上とを図っている。
【００２７】
従って、この図に示すように、ライン方向においては、個々のＬＥＤ２とメニスカスレンズ４とで均一な配光分布を達成させ、シリンダーレンズ３を通過後照射面では、隣接するＬＥＤ２から配光を重ね合わせることになり、ほぼ均一な照度分布を得ることができ、また、ライン方向と直交する方向においては、強いピークを有する集光された照度分布を得ることが可能となる。
【００２８】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図５は、この発明の他の実施形態に係るメニスカスレンズユニットの説明図である。
【００２９】
このメニスカスレンズユニットは、上述した実施形態と同位置の複数のメニスカスレンズ４を、連結部９により連結した構成を有する。このメニスカスレンズユニットは、メニスカスレンズ４と連結部９とを連結した状態で一体成型されたものである。
【００３０】
このような構成を採用することにより、複数のメニスカスレンズ４の位置決めと装着とを容易に実行することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１      照射面
２      ＬＥＤ
３      シリンダーレンズ
４      メニスカスレンズ
５      光軸
６      紫外線の配光全角の端縁
９      連結部
Ｗ      ビームウエスト
【図１】
2011060798.tif 000003
【図２】
2011060798.tif 000004
【図３】
2011060798.tif 000005
【図４】
2011060798.tif 000006
【図５】
2011060798.tif 000007