(57)【要約】【課題】ＵＶ−ＬＥＤを使用して照射強度を均一に保つことのできるライン照射型紫外線照射装置を提供することを目的とする。【解決手段】長尺のフレームの下面側に複数のＵＶ−ＬＥＤを所定間隔の直線状に配列し、この直線状に配列されたＵＶ−ＬＥＤに臨ませて照射スリットを設け、この照射スリットにＵＶ−ＬＥＤからの点光源の紫外線をライン状照射に拡散させる拡散板を設け、この拡散板は、紫外線をＵＶ−ＬＥＤの配列方向を長径とする楕円形に拡散するＬＳＤからなる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
細長のフレームの一端側に複数のＵＶ−ＬＥＤを所定間隔で直線状に配列し、この直線状に配列されたＵＶ−ＬＥＤの照射側に臨ませて、ＵＶ−ＬＥＤからの点光源の紫外線をライン状照射に拡散させる拡散板を具備した拡散板ユニットを設けたことを特徴とするライン照射型紫外線照射装置。
【請求項２】
拡散板は、紫外線をＵＶ−ＬＥＤの配列方向を長径とする楕円形に拡散するＬＳＤからなり、各ＵＶ−ＬＥＤによる照射強度を略平坦としたことを特徴とする請求項１記載のライン照射型紫外線照射装置。
【請求項３】
細長のフレームにユニットスタンドを設け、このユニットスタンドにより回動、固定自在に支持したことを特徴とする請求項１又は２記載のライン照射型紫外線照射装置。
【請求項４】
フレームにＵＶ−ＬＥＤが発生した熱を排出する冷却ユニットを設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のライン照射型紫外線照射装置。
【請求項５】
冷却ユニットは、電子冷凍素子、放熱器、冷却ファンを具備してからなることを特徴とする請求項４記載のライン照射型紫外線照射装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、紫外線硬化型の樹脂の硬化、印刷インクの定着等に使用される紫外線照射装置に関するものであり、詳しくは、複数の紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を直線状に配列してライン状に照射する紫外線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から紫外線発光ダイオード（以下、ＵＶ−ＬＥＤ）を採用した紫外線照射装置が存在し、紫外線硬化型の樹脂を硬化させる目的に用いられたり、印刷インクの定着に用いられたり、医療や食品の分野において殺菌処理に用いられたり、その他様々な分野で使用されている。このＵＶ−ＬＥＤは、蛍光灯型のブラックライトに比べて長寿命であるともに消費電力が少ないという優れた特性を持っており、また、素子自体が小型であるため、紫外線照射装置の小型化が実現可能であるという効果もある。
【０００３】
このようなＵＶ−ＬＥＤを採用した紫外線照射装置として、例えば、特許文献１が既に提案されている。この特許文献１に記載の紫外線照射装置は、片手で保持した状態で使用可能なように細長いペン形状をしており、その先端部分にＵＶ−ＬＥＤを配置して、先端から紫外線を照射可能としたものである。
【特許文献１】特開２００５−１０３７８２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ＵＶ−ＬＥＤによる紫外線照射装置は、一般にＵＶ−ＬＥＤ素子が略点光源であるため、ライン状に照射するためには複数のＵＶ−ＬＥＤ素子を並列に配置したＬＥＤアレイの形をとることが考えられるが、このようなＬＥＤアレイとする場合、隣り合うＵＶ−ＬＥＤ素子から発する互いの紫外線パターンの重なり方により強度が波状となり、全体的に均一な照射強度を保つことが難しいという問題があった。樹脂の硬化や印刷インクの定着等では紫外線のムラが品質に直結し、これらのような用途に実用的に使用できる程度に照射強度が均一なＵＶ−ＬＥＤを使用したライン照射型紫外線照射装置はなかった。
【０００５】
本考案は、ＵＶ−ＬＥＤを使用してライン状に紫外線を照射する紫外線照射装置において、照射強度を均一に保つことのできるライン照射型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】
【０００６】
請求項１記載の考案は、細長のフレームの一端側に複数のＵＶ−ＬＥＤを所定間隔で直線状に配列し、この直線状に配列されたＵＶ−ＬＥＤの照射側に臨ませて、ＵＶ−ＬＥＤからの点光源の紫外線をライン状照射に拡散させる拡散板を具備した拡散板ユニットを設けたことを特徴とするライン照射型紫外線照射装置である。
【０００７】
請求項２記載の考案は、請求項１に加えて、拡散板は、紫外線をＵＶ−ＬＥＤの配列方向を長径とする楕円形に拡散するＬＳＤからなり、各ＵＶ−ＬＥＤによる照射強度を略平坦としたことを特徴とするライン照射型紫外線照射装置である。
【０００８】
請求項３記載の考案は、請求項１又は２に加えて、細長のフレームにユニットスタンドを設け、このユニットスタンドにより回動、固定自在に支持したことを特徴とするライン照射型紫外線照射装置である。
【０００９】
請求項４は、請求項１、２又は３に加えて、フレームに、ＵＶ−ＬＥＤが発生した熱を排出する冷却ユニットを設けたことを特徴とする
ライン照射型紫外線照射装置である。
【００１０】
請求項５は、冷却ユニットは、電子冷凍素子、放熱器、冷却ファンを具備してからなることを特徴とするライン照射型紫外線照射装置である。
【考案の効果】
【００１１】
請求項１記載の考案によれば、細長のフレームの一端側に複数のＵＶ−ＬＥＤを所定間隔で直線状に配列し、この直線状に配列されたＵＶ−ＬＥＤの照射側に臨ませて、ＵＶ−ＬＥＤからの点光源の紫外線をライン状照射に拡散させる拡散板を具備した拡散板ユニットを設けたので、ＵＶ−ＬＥＤから放射された紫外線がＵＶ−ＬＥＤの中心位置近くに集中せず、ＵＶ−ＬＥＤの中心位置と、隣合うＵＶ−ＬＥＤとＵＶ−ＬＥＤの間の紫外線照射強度を略均一に照射して、樹脂の硬化や印刷インクの定着をムラなく行うことができ、安定した品質を維持することができる。
【００１２】
請求項２記載の考案によれば、拡散板は、紫外線をＵＶ−ＬＥＤの配列方向を長径とする楕円形に拡散するＬＳＤからなり、各ＵＶ−ＬＥＤによる照射強度を略平坦としたので、ＵＶ−ＬＥＤから放射される紫外線をライン上に集中することができ、短径方向に拡散させず、長径方向にのみ拡散させてより効率的に紫外線のラインを形成することができる。
【００１３】
請求項３記載の考案によれば、細長のフレームにユニットスタンドを設け、このユニットスタンドにより回動、固定自在に支持したので、各種の装置に組み込み固定後に、必要に応じてその向きを変えて照射方向を変えることができる。
【００１４】
請求項４記載の考案によれば、フレームにＵＶ−ＬＥＤが発生した熱を排出する冷却ユニットを設けたので、ＵＶ−ＬＥＤから発生した熱を照射ユニット外に排出することができ、連続使用時におけるＵＶ−ＬＥＤの温度上昇を抑えて紫外線照射強度の低下を抑えることができる。
【００１５】
請求項５記載の考案によれば、冷却ユニットは、電子冷凍素子、放熱器、冷却ファンを具備してからなるので、高効率でＵＶ−ＬＥＤから発生した熱を照射ユニット外に排出することができ、連続使用時におけるＵＶ−ＬＥＤの温度上昇をさらに抑えて紫外線照射強度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案によるライン照射型紫外線照射装置を示すもので、（ａ）は一部断面した正面図、（ｂ）楕円形の照射パターンＰがライン状に照射した状態を示す説明図、（ｃ）はＵＶ−ＬＥＤの照射強度の特性図である。
【図２】本考案によるライン照射型紫外線照射装置を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】本考案によるライン照射型紫外線照射装置の拡散板ユニットを示す拡大部分断面図である。
【図４】本考案によるライン照射型紫外線照射装置の電気回路を示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
細長のフレームの一端側に複数のＵＶ−ＬＥＤを所定間隔で直線状に配列し、この直線状に配列されたＵＶ−ＬＥＤの照射側に臨ませて、ＵＶ−ＬＥＤからの点光源の紫外線をライン状照射に拡散させる拡散板を具備した拡散板ユニットを設け、前記拡散板は、紫外線をＵＶ−ＬＥＤの配列方向を長径とする楕円形に拡散するＬＳＤからなり、各ＵＶ−ＬＥＤによる照射強度を略平坦とする。
【実施例１】
【００１８】
本考案によるライン照射型紫外線照射装置の構成を図面に基づいて説明する。図１（ａ）及び図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、フレーム１１の上面側に４台の冷却ユニット１３が配置され、各冷却ユニット１３に隣接してそれぞれの電子冷凍素子４６の冷却電源部５１と冷却制御部５２が設けられてライン照射型紫外線照射装置の照射ユニット１０を構成している。
【００１９】
フレーム１１の下面側には１２個のＵＶ−ＬＥＤ光源ユニット１２がフレーム１１の長手方向に並列に、例えば２５ｍｍの一定間隔をもって配置され、前記光源ユニット１２の下面（紫外線の照射方向）には、拡散板ユニット３７が設けられている。
【００２０】
前記フレーム１１は、例えば幅が約３６０ｍｍ、上面側の奥行きが約４５ｍｍ、照射スリット３９側の奥行き約２０ｍｍの略逆台形のムクのアルミニウムで形成されている。各光源ユニット１２に対応する位置には、上側からフレーム１１の高さの２／３ほどの深さの孔１５が穿設され、また、光源ユニット１２へ接続されるリード線３１を挿通する透孔２６が設けられている。フレーム１１の正面の両端の光源ユニット１２の設置位置には均一な照射強度の範囲を示す照射位置マーカー４２が表示され、中心には中心位置を示す照射位置マーカー４３が表示されている。
【００２１】
前記ＵＶ−ＬＥＤ光源ユニット１２は、図３に示すように、２つのレンズ１８、２２とＵＶ−ＬＥＤ２４を固定するための複数の部材からなり、これらは熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウムで構成されている。光源ユニット１２を組み立てるには、先ず、フレーム１１の底面側にＬＥＤホルダ２５によりＵＶ−ＬＥＤ２４を固定する。
【００２２】
ホルダ２３はレンズ２２を固定するためのものでありフレーム１１の下面に螺合され、このホルダ２３にレンズ２２を挟んでレンズ固定部材２１が螺合されている。
ホルダ１７には、レンズ１８を挟んでレンズ固定部材１９が螺合され、さらにこのホルダ１７がスペーサ２０を挟んでホルダ２３が螺合されている。
【００２３】
ＵＶ−ＬＥＤ２４のリード線３１は、透孔２６に挿通されてフレーム１１の上面側に導出され、さらにケーブル３２によって制御ユニット５８に接続される。
【００２４】
前記拡散板ユニット３７は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、光源ユニット１２とフレーム１１の下面全体を覆うように設けられ、図３に示すように、ケース３８の下面には細幅の照射スリット３９が設けられ、この照射スリット３９に臨ませて拡散板４０が配置され押え板４１で固定されている。拡散板４０は、ＵＶ透過アクリルからなるＬＳＤ（Light Shaping Diffuser）で形成されている。
また、ＬＳＤには、拡散方向によって、全方向に同じように拡散する円形拡散型と特定の方向に大きく拡散する楕円拡散型とがあり、本実施例では、短径方向にはほとんど拡散せず、長径方向にのみ拡散するような楕円拡散型のＬＳＤを用い、図１（ｂ）に示すように、光源ユニット１２の配列方向に長径となるように配置される。
【００２５】
また、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、略コ字型のユニットスタンド５９が回動自在に設けられ、フレーム１１の一方の側面に螺合された角度調整ノブ６０によって固定されている。このスタンドユニット５９は、図２（ｃ）に示すように、樹脂の硬化装置等の壁面７０等に固定されて照射ユニット１０を支持する。
【００２６】
前記冷却ユニット１３は、図４に示すように、ＵＶ−ＬＥＤ２４側から熱伝導金具４４、ペルチェ素子などの電子冷凍素子４６、放熱器４７及び冷却ファン４８が積層されて形成されている。熱伝導素子４４には、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタからなる温度センサ４９が設置され、放熱器４７には、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタからなる温度センサ５０が設置されている。さらに、冷却制御部５２には、ケース５３の雰囲気温度を検出するＮＴＣサーミスタからなる雰囲気温度センサ７２が設置されている。
【００２７】
これらの冷却ユニット１３と冷却電源部５１、冷却制御部５２を覆うようにケース５３が設けられ、このケース５３の上面側には把手５４が設けられている。
ケース５３の前記放熱器４７の位置にはフィルター５５が設置された吸気口５６が設けられ、図２（ｂ）に示すように、上面側の前記冷却ファン４８の位置に臨ませて排気口５７設けられ、冷却ファン１３との間をファンダクト４５で連結されている。
【００２８】
次に、図４のブロック図に基づいて制御回路について説明する。
制御ユニット５８には、商用電源６６をＡＣ／ＤＣ変換する電源部６１が設けられ、電源供給のために制御部６２及び、照射ユニット１０の冷却電源部５１を介して冷却制御部５２に接続されている。商用電源６６と電源部６１の間には電源スイッチ６７が設けられている。
前記制御部６２は、操作部６８の照射スイッチ６９に接続されるとともに、ＬＥＤ駆動部６３に接続されている。このＬＥＤ駆動部６３は４個のＬＥＤ駆動回路６４からなり、各ＬＥＤ駆動回路６４は、それぞれ３個のＵＶ−ＬＥＤ２４に接続されている。
また、制御部６２は、冷却制御部５２に接続されている。この冷却制御部５２には、前記温度センサ４９、５０、７２、電子冷凍素子４６、冷却ファン４８が接続されている。
さらに、制御部６２には、非常停止信号の入力端子６５に接続されている。この非常停止信号の入力端子６５は、例えば外部の印刷インクを紫外線で定着させる装置からの非常信号出力に接続される。
【００２９】
以上のような構成における本考案の作用を説明する。
本考案の紫外線照射装置を使用するには、照射ユニット１０と制御ユニット５８とをケーブル３２、３３により接続する。
電源スイッチ６７をオンし、照射スイッチ６８をオンすることでＵＶ−ＬＥＤ２４を発光させるとレンズ２２とレンズ１８によって予め設定した照射距離で紫外線の照射が行われる。このとき、光源ユニット１２から放射された紫外線は、図１（ｂ）に示すように、拡散板４０によって光源ユニット１２の配列方向を長径とした楕円形に拡散し、隣接する光源ユニット１２からの紫外線と互いに重なり合って、例えばベルトコンベア７１上の対象物に照射される。
【００３０】
個々の光源ユニット１２からの紫外線の照射強度は、ＵＶ−ＬＥＤ２４の中心位置を頂部とした山形をなしているが、図１（ｃ）に示すＡのように拡散板４０により拡散されてその傾斜は緩やかになっている。照射ユニット１０のパターンPは照射全体として、図１（ｃ）に示すＢのように略均一の照射強度となる。
【００３１】
照射が始まるとＵＶ−ＬＥＤ２４が発熱してその温度が上昇する。熱はフレーム１１を介して冷却ユニット１３に伝達される。熱の一部はフレーム１１に穿設された孔１５内の対流によっても伝達される。
冷却ユニット１３に達した熱は、熱伝導金具４４を介して電子冷凍素子４６に到達する。冷凍制御部５２は、温度センサ４９と雰囲気温度センサ７２からの検出温度を比較し、温度センサ４９からの検出温度が高い場合に電子冷凍素子４６を作動させて熱伝導金具４４側から吸熱し、放熱器４７側へ放出するとともに冷却ファン４８を作動させる。すると、放熱器４７側に伝達された熱が冷却ファン４８により排気口５７からケース５３の外へ排出される。放熱器４７の温度センサ５０が所定値を超える高温度を検知すると電子冷凍素子４６を保護するために電子冷凍素子４６の作動を停止させる。
ここで、温度センサ４９より雰囲気温度センサ７２からの検出温度が高い場合に電子冷凍素子４６を作動させないのは、熱伝導金具４４が、フレーム１１、光源ユニット１２が過冷却となって結露することを防止するためである。
【００３２】
このように、ＵＶ−ＬＥＤ２４からフレーム１１を介して冷却ユニット１３へ熱を伝達し、冷却ファン４８でケース５３の外部へ放出することによって、ＵＶ−ＬＥＤ２４の温度上昇を抑え、継続的に使用してもＵＶ−ＬＥＤ２４の出力が低下することがなく、安定したライン出力で紫外線の照射を行う。
【００３３】
前記実施例では、ＬＳＤに紫外線透過アクリルを使用したが、本考案はこれに限られるものではなく、照射目的の紫外線の波長によって、その紫外線波長領域に高い透過特性を有する素材であれば、例えばポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、石英ガラスなどであってもよい。
【００３４】
前記実施例では、フレーム１１に穿設した孔１５には、常温程度で液体となる揮発性液体を封入したヒートパイプを孔１５に挿入すれば、より効果的に冷却できる。
また、積層された冷却ユニット１３の各部及びフレーム１１との間には熱伝ペーストを介在することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ＵＶ−ＬＥＤを利用したライン照射型の紫外線照射装置とし、従来の蛍光灯型の紫外線照射装置に比べて小型であるので、各種の装置に組み込んで使用することも、手持ちの照射装置としても使用することもできる。また、従来の蛍光灯型の紫外線照射装置では大きすぎて組み込めないような装置にも組み込みができ、応用範囲を広げることができる。従来は蛍光灯型の紫外線照射装置を使用していた装置では、それらの装置小型化することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…紫外線照射装置、１１…フレーム、１２…光源ユニット、１３…冷却ユニット、１５…孔、１７…Ｇ２ホルダ、１８…Ｇ２レンズ、１９…Ｇ２レンズ固定部材、２０…スペーサ、２１…Ｇ１レンズ固定部材、２２…Ｇ１レンズ、２３…Ｇ１ホルダ、２４…ＵＶ−ＬＥＤ、２５…ＵＶ−ＬＥＤホルダ、２６…透孔、３１…リード線、３７…拡散板ユニット、３８…ケース、３９…照射スリット、４０…拡散板、４１…押え板、４２、４３…照射位置マーカー、４４…熱伝導金具、４５…ファンダクト、４６…電子冷凍素子、４７…放熱器、４８…冷却ファン、４９、５０…温度センサ、５１…冷却電源部、５２…冷却制御部、５３…ケース、５４…把手、５５…フィルター、５６…吸気口、５７…排気口、５８…制御ユニット、５９…ユニットスタンド、６０…角度調整ノブ、６１…電源部、６２…制御部、６３…ＬＥＤ駆動部、６４…ＬＥＤ駆動回路、６５…非常停止信号入力端子、６６…商用電源、６７…電源スイッチ、６８…操作部、６９…照射スイッチ、７０…壁、７１…ベルトコンベア、７２…雰囲気温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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