(57)【要約】【課題】発光ダイオードを冷却すると同時にアウトガスにより生じた異物の付着による光量低下を防止する。【解決手段】本体１０は、レンズホルダ１１並びにレセプタクルホルダ１２で構成される。管継手１４を介して冷却用の気体がレセプタクルホルダ１２に設けた導入部１３より本体１０内に導入される。冷却用の気体は第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂや第２のスペーサ４Ｂとレンズホルダ１１との隙間を通り、レンズホルダ１１先端の開口から流出する。故に、発光ダイオード２の光で硬化する際に光硬化性樹脂のアウトガスにより生じた異物を流出させた気体で吹き飛ばして第２のレンズ３Ｂへの異物の付着を防ぎ、第２のレンズ３Ｂの汚れによる光量低下を防止することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性樹脂に対して硬化用の光を照射する光照射装置であって、１乃至複数個の発光ダイオードを光源として光を放射する発光部と、筒状に形成され内部の先端近傍に発光部が収納された本体とを備え、本体は、冷却用の気体を内部に導入する導入部と、導入部より導入した冷却用の気体を発光部まで流す流路と、流路に流れた気体を本体先端から露出する発光部の表面又はその前方領域に向けて流出させる流出手段とを有することを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
発光部は、発光ダイオードの光を集光する１乃至複数のレンズを有することを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
【請求項３】
熱の良導体からなり先端部に発光ダイオードが固定されるとともに本体の流路内に配設される支持部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光照射装置。
【請求項４】
本体は、流路に流れた気体の一部を発光部の表面及びその前方領域以外に向けて流出させる第２の流出手段を有することを特徴とする請求項１又は２又は３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、発光ダイオードを光源とする光照射装置に関し、特に光硬化性樹脂を硬化させるために紫外線を照射する紫外線硬化装置に用いるのに好適な光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光硬化性樹脂に紫外線などの光を照射して硬化させる紫外線硬化装置においては、放電ランプやレーザ発振器を光源とする光照射装置が用いられていたが、近年では発光ダイオードを光源とする光照射装置が普及しつつある。光源に発光ダイオードを用いる際に最も問題となるのが発光ダイオードからの発熱である。すなわち、発光ダイオードは低温の方が発光効率が良く、高温になるほど発光効率が低下し、照射する光のエネルギも減少してしまう。
【０００３】
これに対して本出願人は、基板に実装された複数の発光ダイオードを、透光性を有する材料からなる容器内に密封し、容器内に充填した水又はアルコールのような液体で発光ダイオードを冷却することで発光効率の低下を抑制した光照射装置（照明装置）を既に提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１６３４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光硬化性樹脂が硬化する際、光硬化性樹脂に含まれる液状成分が揮発する現象、いわゆるアウトガスが発生することがあり、アウトガスにより揮発した物質が光照射装置の露出した部位（発光ダイオードや集光用のレンズなど）に付着して光量の低下などの不具合を招いていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光ダイオードを冷却すると同時にアウトガスにより生じた異物の付着による光量低下が防止できる光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光硬化性樹脂に対して硬化用の光を照射する光照射装置であって、１乃至複数個の発光ダイオードを光源として光を放射する発光部と、筒状に形成され内部の先端近傍に発光部が収納された本体とを備え、本体は、冷却用の気体を内部に導入する導入部と、導入部より導入した冷却用の気体を発光部まで流す流路と、流路に流れた気体を本体先端から露出する発光部の表面又はその前方領域に向けて流出させる流出手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、外部から本体内に導入した気体で発光ダイオードを冷却すると同時に、その冷却用の気体を流出手段により発光部の表面又はその前方領域に向けて流出することにより、アウトガスにより生じた異物が発光部の表面に付着するのを防いで光量低下を防止することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、発光部は、発光ダイオードの光を集光する１乃至複数のレンズを有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、発光部がレンズを有する場合においては、流出手段から流出する気体によってレンズへの異物の付着を防いで光量低下を防止することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、熱の良導体からなり先端部に発光ダイオードが固定されるとともに本体の流路内に配設される支持部材を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、発光ダイオードを支持する支持部材を熱の良導体で構成したことにより、発光ダイオードが発する熱の放熱を促進することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又２又は３の発明において、本体は、流路に流れた気体の一部を発光部の表面及びその前方領域以外に向けて流出させる第２の流出手段を有することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、第２の流出手段から流出させる気体の流量に応じて流出手段から流出する気体の流量を調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外部から本体内に導入した気体で発光ダイオードを冷却すると同時に、その冷却用の気体を流出手段により発光部の表面又はその前方領域に向けて流出することにより、アウトガスにより生じた異物が発光部の表面に付着するのを防いで光量低下を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本実施形態の光照射装置を示す断面図である。この光照射装置は、１個の発光ダイオード２を光源として光を放射する発光部１と、筒状に形成され内部の先端近傍に発光部１が収納された本体１０とを備える。
【００１７】
発光部１は、表面実装型の発光ダイオード２の他に、第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂと、第１及び第２のスペーサ４Ａ，４Ｂとを有している。第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂは同一のものであって、図２に示すような平凸レンズからなる。第１のスペーサ４Ａは、図３に示すように金属材料によって円筒形に形成され、軸方向の一端面を後述するＬＥＤホルダ５の先端面に当接させ、軸方向の他端面を第１のレンズ３Ａの平面に当接するように配置されて発光ダイオード２と第１のレンズ３Ａの距離を一定に保つ役割を担っている。また第２のスペーサ４Ｂは、図４に示すように金属材料によって円筒形に形成され、その軸方向の長さが第１のスペーサ４Ａに比べて短いものであって、軸方向の一端面を第１のレンズ３Ａの球面に当接させるとともに、軸方向の他端面を第２のレンズ３Ｂの球面に当接するように配置されて、互いの球面を対向させた状態で第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂ間の距離を一定に保つ役割を担っている。
【００１８】
一方、本体１０は、レンズホルダ１１並びにレセプタクルホルダ１２で構成される。レンズホルダ１１は、図５に示すように金属材料によって両端が開口する円筒形に形成され、先端側の開口に内鍔１１ａが設けられるとともに、後端側の内周面には雌ねじ１１ｂが設けられている。レセプタクルホルダ１２は、図６に示すように外周面に雄ねじが形成され外径がレンズホルダ１１の内径に略等しい円筒形のねじ部１２ａと、ねじ部１２ａと同心の円筒形であって外径がレンズホルダ１１の外径に略等しい胴部１２ｂと、ねじ部１２ａ並びに胴部１２ｂと同心の円筒形であって外径が胴部１２ｂの外径よりも大きい大径部１２ｃとが金属材料によって一体に形成されたものである。但し、ねじ部１２ａ、胴部１２ｂ並びに大径部１２ｃの内径は同一である。
【００１９】
大径部１２ｃの後端側内周面には雌ねじ１２ｄが形成されており、この雌ねじ１２ｄにレセプタクル２１（例えば、ヒロセ電機製ＨＲ１０Ａ−７Ｒ−４Ｐ）の雄ねじ部２１ａを螺合させることにより、大径部１２ｃの後端にレセプタクル２１が着脱自在に取り付けられる。レセプタクル２１の雄ねじ部２１ａの後端側に設けられている端子（図示せず）には、発光ダイオード２のアノード及びカソードに各々一端が接続された２本のリード線３０の他端が半田接合により接続される。このレセプタクル２１にはプラグ２２（例えば、ヒロセ電機製ＨＲ１０Ａ−７Ｐ−４Ｓ）が着脱自在に装着され、プラグ２２とレセプタクル２１からなるコネクタ２０を介して発光ダイオード２に直流電源が供給される。
【００２０】
また大径部１２ｃには、径方向において内外に貫通した孔からなり、その内周面に雌ねじが形成された導入部１３が設けてあり、管継手１４を介して冷却用の気体が導入部１３よりレセプタクルホルダ１２の内部に導入される。管継手１４は外部から流入させる気体の流量を調節する調節機構（所謂「スピードコントローラ」）を具備した従来周知のもの（例えば、ＳＭＣ株式会社製  ワンタッチ管継手付きスピードコントローラAS1211F-M3-04S）であって、流出側に設けられた雄ねじ部１４ａを大径部１２ｃの導入部１３に螺合することでレセプタクルホルダ１２に装着される。
【００２１】
図７及び図８に示すように、支持部材たるＬＥＤホルダ５は熱の良導体である金属（例えば、アルミ）によって全体が円柱状に形成され、発光ダイオード２を嵌め込むための凹所５ａが軸方向の一端側底面に設けられる。また凹所５ａの底面には発光ダイオード２のアノード及びカソードの各端子に対向する位置にそれぞれ横溝５ｂ，５ｃが設けられ、さらにＬＥＤホルダ５の周面には軸方向に沿って他端側の底面に達する縦溝５ｄ，５ｅが中心軸を挟んで対称となる位置に設けられるとともに、横溝５ｂと縦溝５ｄ並びに横溝５ｃと縦溝５ｅがそれぞれ連通させてある。すなわち、発光ダイオード２の背面側に設けられたアノード及びカソードの各端子に半田付けされたリード線３０がそれぞれ横溝５ｂと縦溝５ｄ並びに横溝５ｃと縦溝５ｅに各々収納されることになる（図１参照）。
【００２２】
而して、本実施形態の光照射装置は以下の手順で組み立てられる。まず、第２のレンズ３Ｂ、第２のスペーサ４Ｂ、第１のレンズ３Ａ、第１のスペーサ４Ａの順に発光部１をレンズホルダ１１の内部に挿入し、さらにリード線３０が接続された発光ダイオード２を凹所５ａに嵌め込んだＬＥＤホルダ５を、凹所５ａ側の底面が第１のスペーサ４Ａに当接する向きに挿入する。次に、図９に示すように外周面に雄ねじが設けられた円筒形の固定ねじ６をレンズホルダ１１の雌ねじ１１ｂに螺合させ、固定ねじ６の周縁に形成された一対の嵌合溝６ａに工具を嵌合させ、この工具を用いて固定ねじ６をレンズホルダ１１の先端側へ螺進させることにより、レンズホルダ１１の内鍔１１ａと固定ねじ６との間で発光部１を狭持して固定する（図１参照）。続いて、２本のリード線３０をレセプタクルホルダ１２に挿通し、ねじ部１２ａをレンズホルダ１１の雌ねじ１１ｂに螺合させてレセプタクルホルダ１２をレンズホルダ１１と結合する。それから、レセプタクル２１の端子にリード線３０の他端を半田付けし、このレセプタクル２１の雄ねじ部２１ａをレセプタクルホルダ１２の雌ねじ１２ｄに螺合させて両者を結合する。最後に、レセプタクルホルダ１２の導入部１３に管継手１４の雄ねじ部１４ａを螺合させて結合すれば、光照射装置が完成する。尚、実際の使用時にはレセプタクル２１にプラグ２２を接続して発光ダイオード２に直流電流を流すとともに、管継手１４に接続した配管を通して冷却用の気体を本体１０内に導入させる。
【００２３】
通電により発光ダイオード２から発生した熱はＬＥＤホルダ５に伝わり、さらにＬＥＤホルダ５から、アルミなどの金属材料で形成されたレンズホルダ１１に伝わって本体１０の外に放熱される。そして、管継手１４を介して本体１０内に冷却用の気体が導入され、ＬＥＤホルダ５の周面に形成されている縦溝５ｄ，５ｅやＬＥＤホルダ５の周面とレンズホルダ１１の内周面の間に生じる隙間が流路となり、冷却用の気体が発光部１まで到達し、発光ダイオード２、ＬＥＤホルダ５並びにレンズホルダ１１が気体によって冷却されることになるから、ＬＥＤホルダ５及びレンズホルダ１１を介した放熱が促進される。
【００２４】
ここで、上記流路を通った冷却用の気体は第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂや第２のスペーサ４Ｂとレンズホルダ１１との隙間を通り、レンズホルダ１１先端の開口から流出することになる。このとき、レンズホルダ１１に設けた内鍔１１ａにより気体が発光部１の表面又はその前方領域に向けて流出されるようにしている。すなわち、第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂや第２のスペーサ４Ｂとレンズホルダ１１との隙間並びにレンズホルダ１１に設けた内鍔１１ａが冷却用の気体を発光部１の前面又はその前方領域に向けて流出させる流出手段となる。尚、流路に流れる気体の流量や流出手段から流出させる気体の量は管継手１４の流量調節機構によって調整可能である。
【００２５】
而して本実施形態においては、外部から本体１０内に導入した気体で発光ダイオード２を冷却すると同時に、その冷却用の気体を流出手段により発光部１の前面又はその前方領域に向けて流出することにより、発光ダイオード２の光で硬化する際に光硬化性樹脂のアウトガスにより生じた異物を流出させた気体で吹き飛ばして第２のレンズ３Ｂへの異物の付着を防ぎ、第２のレンズ３Ｂの汚れによる光量低下を防止することができるものである。尚、流出手段から流出する気体を本体１０の先端開口から外部に露出する発光部１（第２のレンズ３Ｂ）の表面に直接吹き付けても良いし、あるいは第２のレンズ３Ｂの前方領域に流出させて所謂エアーカーテンを形成するようにしても良く、何れの方向に流出させるかは例えば内鍔１１ａの形状によって設定可能である。ここで、本体１０内に導入する冷却用の気体は、圧縮された空気や室温に比べて十分に低温とした空気でも良いし、あるいは除電ブロアなどで生成された空気イオンを含む空気を用いれば、光の照射対象物を除電して静電気によるごみや埃の付着を防ぐことができるという利点もある。
【００２６】
尚、光が照射される対象物に気体を強く吹き付けることが望ましくない場合、図１０に示すようにレンズホルダ１１における第１のスペーサ４Ａと対向する周壁に複数の貫通孔１１ｃを設け、流路に流れた気体の一部を発光部１の表面及びその前方領域以外（図示例では本体１０の側方）に向けて流出させれば、貫通孔１１ｃからなる第２の流出手段より流出させる気体の流量に応じて流出手段から流出する気体の流量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態の断面図である。
【図２】同上における第１及び第２のレンズを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。
【図３】同上における第１のスペーサを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左断面図である。
【図４】同上における第２のスペーサを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左断面図である。
【図５】同上におけるレンズホルダを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右断面図である。
【図６】同上におけるレセプタクルホルダを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右断面図、（ｃ）は背面図である。
【図７】同上におけるＬＥＤホルダを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図である。
【図８】同上におけるＬＥＤホルダの斜視図である。
【図９】同上における固定ねじを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。
【図１０】同上におけるレンズホルダの他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  発光部
２  発光ダイオード
３  レンズ
５  ＬＥＤホルダ
１０  本体
１１  レンズホルダ
１２  レセプタクルホルダ
１２ｃ  大径部
１３  導入部
１４  管継手
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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