(57)【要約】【課題】紫外線ランプの寿命末期まで出射部から出射する紫外線の紫外線強度を一定にすることが可能な紫外線照射装置を提供する。【解決手段】紫外線ランプ１と、紫外線ランプ１からの紫外線を出射する出射部２と、紫外線ランプ１と出射部２との間の光路に配置され出射部２から出射する紫外線の紫外線量を調整可能な第１シャッター４と、紫外線ランプ１と第１シャッター４との間に配置され紫外線ランプ１から放射された紫外線の紫外線強度を検出する紫外線センサ６と、紫外線ランプ１と紫外線センサ６との間で紫外線ランプ１と第１シャッター４との間の光路に配置され紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線量を調整し紫外線の紫外線強度を変更可能な第２シャッター９と、紫外線センサ６で検出された紫外線の紫外線強度に基づいて紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線強度が一定になるように第２シャッター９を制御する制御部７とを備える。【選択図】図１
2012245424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線ランプと、前記紫外線ランプからの紫外線を出射する出射部と、前記紫外線ランプと前記出射部との間の光路に配置され、前記出射部から出射する紫外線の紫外線量を調整可能な第１シャッターと、前記紫外線ランプと前記第１シャッターとの間に配置され、前記紫外線ランプから放射された紫外線の紫外線強度を検出する紫外線センサと、前記紫外線ランプと前記紫外線センサとの間で前記紫外線ランプと前記第１シャッターとの間の光路に配置され、前記紫外線ランプから前記出射部へ向う紫外線の紫外線量を調整して紫外線の紫外線強度を変更可能な第２シャッターと、前記紫外線センサで検出された紫外線の紫外線強度に基づいて前記紫外線ランプから前記出射部へ向う紫外線の紫外線強度が一定になるように前記第２シャッターを制御する制御部とを備えてな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、紫外線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外線硬化樹脂や紫外線硬化インクなどの紫外線硬化材料を硬化させるための紫外線を照射する紫外線照射装置や紫外線照射器が知られている。
【０００３】
また、従来から、紫外線の照射強度を一定にすることができる紫外線照射装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に開示された紫外線照射装置は、紫外線を発光するための光源ランプと、光源ランプに接続された可変電圧源と、光源ランプから発光された紫外線の照射強度を検知する第１の照度計と、可変電圧源を制御することによって光源ランプからの紫外線の照射強度を制御する照射強度制御装置とを有している。なお、照射強度制御装置は、第１の照度計に接続されている。
【０００５】
ここで、照射強度制御装置は、光源ランプから発光された紫外線の照射強度を第１の照度計で検知して照射強度制御装置に設定された所定の照射強度と比較を行い、光源ランプから発光された紫外線の照射強度が上記所定の照射強度になるように可変電圧源を制御して紫外線の照射強度を一定にする。
【０００６】
また、従来から、紫外線硬化樹脂などの被照射部に照射される紫外線量を精度良く制御することのできる紫外線照射器が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
特許文献２に開示された紫外線照射器は、図５に示すように、紫外線ランプ５１と、紫外線ランプ５１から照射された紫外光を出射口５３に集光させる反射鏡５２と、紫外線ランプ５１から出射口５３を介して入射された紫外光を被照射部（図示せず）に導くための光ファイバーからなるライトガイド５６とを有している。また、この紫外線照射器は、紫外線ランプ５１に電力を供給するランプ電源５４と、紫外線ランプ５１に高電圧を印加して紫外線ランプ５１を始動させる高圧スタータ５５とを有している。
【０００８】
ライトガイド５６は、紫外光を被照射部に導くためのメインファイバー５６ａと、出射口５３から出射された紫外光の一部を分岐するためのモニタ用ファイバー５６ｂとを有している。
【０００９】
また、図５に示した構成の紫外線照射器は、紫外線ランプ５１と出射口５３との間の光路に配置された出射シャッター５７と、出射シャッター５７と出射口５３との間の光路に配置された調光シャッター６１と、マイクロコンピュータからなる制御部６０とを有している。さらに、この紫外線照射器は、制御部６０からの制御信号に応じて出射シャッター５７を開閉させるモータ６２と、制御部６０からの制御信号に応じて調光シャッター６１を所望の回転角だけ回転させるモータ６３とを有している。
【００１０】
出射シャッター５７は、紫外線ランプ５１からの紫外光を出射口５３に全て入射させる位置と紫外光を全て遮光する位置との間で開閉自在になるように設けられている。
【００１１】
調光シャッター６１は、紫外線ランプ５１からの紫外光を出射口５３に全て入射させる位置と紫外光を全て遮光する位置との間で移動自在になるように設けられている。また、調光シャッター６１は、遮光する紫外線量を変化させることによって被照射部への照射量を調光する。
【００１２】
制御部６０は、操作パネル５８の操作や外部制御端子５９から入力される外部制御信号に応じてランプ電源５４の出力や出射シャッター５７の開閉状態を制御する。
【００１３】
また、図５に示した構成の紫外線照射器は、モニタ用ファイバー５６ｂから入射口６４を介して入射された分岐光の紫外線量（ＵＶ強度）を検出するＵＶセンサ６５と、入射口６４とＵＶセンサ６５との間の光路に設けられた入射シャッター６７とを有している。
【００１４】
入射シャッター６７は、制御部６０からの制御信号に応じて入射口６４からの紫外光（分岐光）をＵＶセンサ６５に全て入射させる位置と紫外光（分岐光）を全て遮光する位置との間で開閉自在となっている。
【００１５】
ここで、ＵＶセンサ６５は、モニタ用ファイバー５６ｂから入射口６４を介して入射された分岐光のＵＶ強度を検出し、このＵＶ強度に応じた電圧信号を検出信号として制御部６０に出力する。制御部６０は、ＵＶセンサ６５からの検出信号に基づいて被照射部に照射される紫外光の照射量を推定し、予め設定された照射量と推定された照射量との間に偏差があれば、この偏差をなくすように調光シャッター６１を回転させ被照射部に照射される紫外線量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平９−３２６３４６号公報
【特許文献２】特開２００１−１４１８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、特許文献１に開示された紫外線照射装置では、照射強度制御装置が、光源ランプから発光された紫外線の照射強度（紫外線の紫外線強度）を第１の照度計で検知して、この照射強度が照射強度制御装置に設定された所定の照射強度になるように可変電圧源を制御するので、光源ランプの累積点灯時間にかかわらず紫外線の照射強度を一定にすることが可能となる。
【００１８】
しかしながら、特許文献１に開示された紫外線照射装置では、光源ランプの累積点灯時間にかかわらず光源ランプから発光される紫外線の照射強度を調整するので、光源ランプを一定電圧で発光させる場合に比べて、光源ランプが早く寿命を迎える可能性があった。
【００１９】
また、特許文献２に開示された紫外線照射器では、遮光する紫外線量を変化させることが可能な調光シャッター６１を有しているので、ライトガイド５６から出射される紫外線量（紫外線の紫外線強度）を任意に変更することが可能となる。
【００２０】
しかしながら、特許文献２に開示された紫外線照射器では、紫外線ランプ５１を一定電圧で点灯させた場合、紫外線ランプ５１の経年劣化にともない出射口５３（出射部）から出射する紫外線の紫外線量が少しずつ低下するので、紫外線ランプ５１の寿命末期まで出射口５３から出射する紫外線の紫外線強度を一定にすることが難しい。また、特許文献２に開示された紫外線照射器では、紫外線ランプ５１におけるランプ特性のばらつきを考慮すると、出射口５３から出射する紫外線の紫外線強度を一定にすることはより難しくなる。
【００２１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、紫外線ランプの寿命末期まで出射部から出射する紫外線の紫外線強度を一定にすることが可能な紫外線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】
【００２２】
本発明の紫外線照射装置は、紫外線ランプと、前記紫外線ランプからの紫外線を出射する出射部と、前記紫外線ランプと前記出射部との間の光路に配置され、前記出射部から出射する紫外線の紫外線量を調整可能な第１シャッターと、前記紫外線ランプと前記第１シャッターとの間に配置され、前記紫外線ランプから放射された紫外線の紫外線強度を検出する紫外線センサと、前記紫外線ランプと前記紫外線センサとの間で前記紫外線ランプと前記第１シャッターとの間の光路に配置され、前記紫外線ランプから前記出射部へ向う紫外線の紫外線量を調整して紫外線の紫外線強度を変更可能な第２シャッターと、前記紫外線センサで検出された紫外線の紫外線強度に基づいて前記紫外線ランプから前記出射部へ向う紫外線の紫外線強度が一定になるように前記第２シャッターを制御する制御部とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の紫外線照射装置においては、紫外線ランプの寿命末期まで出射部から出射する紫外線の紫外線強度を一定にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の紫外線照射装置に関し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は第１シャッターの概略平面図である。
【図２】同上の紫外線照射装置の概略分解斜視図である。
【図３】同上の紫外線照射装置における第２シャッターの動作説明図である。
【図４】同上の紫外線照射装置における第２シャッターの動作説明図である。
【図５】従来例の紫外線照射器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本実施形態の紫外線照射装置について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２６】
本実施形態の紫外線照射装置は、紫外線を照射するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂または紫外線硬化インクなどの紫外線硬化材料を硬化させる用途に用いることができる。
【００２７】
紫外線照射装置は、紫外線を放射する紫外線ランプ１と、紫外線ランプ１からの紫外線を出射する出射部２と、出射部２から出射された紫外線を伝搬するライトガイド５とを備えている。なお、紫外線ランプ１には、この紫外線ランプ１を点灯させる点灯装置（図示せず）が電気的に接続されている。また、この点灯装置は、商用電源を電源とするが、電源は必ずしも商用電源でなくてもよい。
【００２８】
紫外線ランプ１は、管状のランプ本体１ａ（図２参照）と、このランプ本体１ａの一端部１ｂおよび他端部１ｃの内部に配置された一対の電極（図示せず）とを有している。ランプ本体１ａの一端部１ｂは、紫外線ランプ１を保持するためのランプ保持部１０に取り付けられている。ランプ本体１ａ内には、例えば、キセノンガスが封入されている。一対の電極は、上記点灯装置と電気的に接続されている。これにより、紫外線ランプ１は、上記点灯装置により点灯されると、紫外線を放射する。なお、本実施形態の紫外線照射装置では、紫外線ランプ１としてランプ本体１ａ内にキセノンガスが封入されたキセノンランプを採用しているが、これに限らず、例えば、メタルハライドランプ、水銀ランプなどを採用してもよい。また、本実施形態の紫外線照射装置では、紫外線を放射する光源として紫外線ランプ１を用いているが、これに限らず、例えば、紫外線ランプとして紫外線ＬＥＤランプを用いてもよい。この紫外線ＬＥＤランプは、発光波長が紫外線領域である発光ダイオードを有する。
【００２９】
ライトガイド５は、透光性材料（例えば、石英ガラスなど）からなる光ファイバーにより構成されている。また、ライトガイド５は、出射部２から出射された紫外線を入射する入射面（図示せず）と、入射面から入射された紫外線を出射する出射面５ｂとを有する。
【００３０】
また、上述の紫外線照射装置は、紫外線ランプ１から放射された紫外線を反射して出射部２に集光するための反射鏡３と、紫外線ランプ１と出射部２との間の光路に配置され、出射部２から出射する紫外線の紫外線量を調整可能な第１シャッター４とを備えている。
【００３１】
反射鏡３は、紫外線ランプ１から放射された紫外線を反射することで、反射した紫外線を出射部２に集光するように椀状に形成されている。また、反射鏡３は、紫外線ランプ１の側部を覆う形で配置されている。なお、図１（ａ）中に示した一点鎖線の矢印は、反射鏡３にて反射した紫外線をあらわしている。
【００３２】
ここにおいて、出射部２には、紫外線ランプ１から放射された紫外線および反射鏡３にて反射した紫外線を集光する集光レンズ（図示せず）が設けられている。また、ライトガイド５の入射面は、出射部２の集光レンズと光結合されている。また、ライトガイド５は、出射部２と機械的に結合されている。これにより、本実施形態の紫外線照射装置は、ライトガイド５の出射面５ｂから出射される紫外線を上記紫外線硬化材料に照射することによって、上記紫外線硬化材料を硬化させることが可能となる。
【００３３】
第１シャッター４は、例えば、非透光性材料（例えば、白色不透明の樹脂や金属板など）により略扇形に形成されている。なお、本実施形態の紫外線照射装置では、第１シャッター４の形状を略扇形に形成しているが、この形状を特に限定するものではない。
【００３４】
また、上述の紫外線照射装置は、第１シャッター４を駆動する第１の駆動モータ１１と、第１の駆動モータ１１を保持する第１の保持板１２（図２参照）と、紫外線ランプ１と第１シャッター４との間に配置され、紫外線ランプ１から放射された紫外線の紫外線強度を検出する紫外線センサ６とを備えている。
【００３５】
第１の駆動モータ１１としては、例えば、パルスモータまたはＤＣモータを採用すればよい。ここにおいて、第１シャッター４には、第１の駆動モータ１１の第１の回動軸（図示せず）を挿通可能な軸受け孔４ａが形成されている（図１（ｂ）参照）。また、第１シャッター４は、第１の駆動モータ１１の第１の回動軸を軸受け孔４ａに挿通する形で第１の駆動モータ１１に取り付けられている。
【００３６】
また、第１の駆動モータ１１は、第１の回動軸を中心として第１シャッター４を回動させる。
【００３７】
第１の保持板１２は、例えば、非透光性材料により矩形板状に形成されている。また、第１の保持板１２には、円形状の開口穴１２ａ（図２参照）が設けられている。ここにおいて、第１の駆動モータ１１は、第１シャッター４が開口穴１２ａを閉塞する第１位置と開口穴１２ａを開口する第２位置との間で開閉自在となるように第１の保持板１２にて保持されている。要するに、第１シャッター４は、紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線を遮断する第１位置と紫外線を通過させる第２位置との間で開閉自在となっている。
【００３８】
紫外線センサ６は、紫外線ランプ１から放射された紫外線の一部を検出するように、紫外線ランプ１と第１シャッター４との間に配置されている。
【００３９】
また、上述の紫外線照射装置は、紫外線ランプ１と紫外線センサ６との間で紫外線ランプ１と第１シャッター４との間の光路に配置され、紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線量を調整して紫外線の紫外線強度を変更可能な第２シャッター９と、第２シャッター９を駆動する第２の駆動モータ８とを備えている。さらに、上述の紫外線照射装置は、第２の駆動モータ８を保持する第２の保持板１３（図２参照）と、紫外線センサ６で検出された紫外線の紫外線強度に基づいて紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線強度が一定になるように第２シャッター９を制御する制御部７とを備えている。
【００４０】
第２シャッター９は、例えば、非透光性材料により略扇形に形成されている。なお、本実施形態の紫外線照射装置では、第２シャッター９の形状を略扇形に形成しているが、この形状を特に限定するものではない。
【００４１】
第２の駆動モータ８としては、例えば、パルスモータまたはＤＣモータを採用すればよい。ここにおいて、第２シャッター９には、第２の駆動モータ８の第２の回動軸（図示せず）を挿通可能な軸受け孔９ａが形成されている（図３および図４参照）。また、第２シャッター９は、第２の駆動モータ８の第２の回動軸を軸受け孔９ａに挿通する形で第２の駆動モータ８に取り付けられている。
【００４２】
また、第２の駆動モータ８は、第２の回動軸を中心として第２シャッター９を回動させる。
【００４３】
第２の保持板１３は、例えば、非透光性材料により矩形板状に形成されている。また、第２の保持板１３には、円形状の開口穴１３ａ（図２参照）が設けられている。ここにおいて、第２の駆動モータ８は、第２シャッター９が開口穴１３ａを閉塞する第３位置と開口穴１３ａを開口する第４位置との間で開閉自在となるように第２の保持板１３にて保持されている。要するに、第２シャッター９は、紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線を遮断する第３位置と紫外線を通過させる第４位置との間で開閉自在となっている（図３および図４参照）。
【００４４】
制御部７は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成することができる。また、制御部７は、紫外線センサ６で検出された紫外線の紫外線強度と制御部７に予め設定された所定の紫外線強度とを比較して、紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線（第１シャッター４と第２シャッター９との間の光路を通過する紫外線）の紫外線強度が上記所定の紫外線強度になるように第２シャッター９を制御する。具体的に説明すると、制御部７は、紫外線センサ６で検出された紫外線の紫外線強度が上記所定の紫外線強度になるように第２シャッター９を制御するための第１の制御信号Ｓ１を第２の駆動モータ８に出力する。なお、図１（ａ）中に示した実線の矢印は、第１シャッター４と第２シャッター９との間の光路を通過する紫外線をあらわしている。
【００４５】
ここで、第２の駆動モータ８は、制御部７から出力された第１の制御信号Ｓ１に基づいて第２シャッター９を回動させる。具体的に説明すると、第２の駆動モータ８は、第２シャッター９が第２の保持板１３の開口穴１３ａを開口もしくは閉塞するために、制御部７から出力された第１の制御信号Ｓ１に基づいて第２シャッター９の開閉度を制御する。
【００４６】
したがって、本実施形態の紫外線照射装置では、制御部７から出力された第１の制御信号Ｓ１に基づいて第２シャッター９の開閉度を制御することによって、紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線量を調整することが可能となる。言い換えれば、本実施形態の紫外線照射装置では、制御部７から出力された第１の制御信号Ｓ１に基づいて第２シャッター９の開閉度を制御することによって、紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線強度をほぼ一定にすることが可能となる。要するに、本実施形態の紫外線照射装置では、制御部７から出力された第１の制御信号Ｓ１に基づいて第２シャッター９の開閉度を制御することによって、出射部２から出射する紫外線の紫外線強度をほぼ一定にすることが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態の紫外線照射装置では、出射部２から出射する紫外線の紫外線強度をほぼ一定にすることができるので、紫外線ランプ１の寿命末期まで出射部２から出射する紫外線の紫外線強度をほぼ一定にすることが可能となる。また、本実施形態の紫外線照射装置では、出射部２から出射する紫外線の紫外線強度をほぼ一定にすることができるので、紫外線ランプ１にランプ特性のばらつきがあったとしても、紫外線ランプ１の寿命末期まで出射部２から出射する紫外線の紫外線強度をほぼ一定にすることが可能となる。
【００４８】
また、制御部７は、図示しない操作部による操作に応じて第１シャッター４を回動させるための第２の制御信号を第１の駆動モータ１１に出力する。第１の駆動モータ１１は、制御部７から出力された第２の制御信号に基づいて第１シャッター４を回動させる。具体的に説明すると、第１の駆動モータ１１は、第１シャッター４が第１の保持板１２の開口穴１２ａを開口もしくは閉塞するために、制御部７から出力された第２の制御信号に基づいて第１シャッター４の開閉度を制御する。
【００４９】
したがって、本実施形態の紫外線照射装置では、制御部７から出力された第２の制御信号に基づいて第１シャッター４の開閉度を制御することによって、ライトガイド５の出射面５ｂから紫外線を出射もしくは遮断することが可能となり、また、ライトガイド５の出射面５ｂから出射された紫外線の紫外線量を調整することが可能となる。
【００５０】
本実施形態の紫外線照射装置は、紫外線ランプ１、反射鏡３、第１シャッター４、第１の駆動モータ１１、第１の保持板１２、紫外線センサ６、第２シャッター９、第２の駆動モータ８、第２の保持板１３および制御部７を矩形箱状の筐体１４（図２参照）に収納配置している。
【００５１】
筐体１４は、制御部７が収納配置される矩形箱状の収納部１４ａと、反射鏡３を収納配置した反射部３０、第１の保持部１２および第２の保持部１３の周部を覆う蓋部１４ｂとで構成されている。蓋部１４ｂは、長方形状の上面１４ｂａと、この上面１４ｂａの短手方向の両端縁から下方に延設された側面１４ｂｂとで構成されている。なお、収納部１４ａの上面には、反射部３０、第１の保持部１２および第２の保持部１３が設置されている。
【００５２】
ここで、出射部２は、筐体１４において上面１４ｂａの長手方向の一端側に配置されている。紫外線ランプ１は、ランプ本体１ａの中心軸が出射部２の集光レンズに光結合されたライトガイド５の入射面の中心軸と一致するように、反射部３０の内部に配置されている。また、第１の保持部１２は、この第１の保持部１２の開口穴１２ａの中心がライトガイド５の入射面の中心軸と一致するように、収納部１４ａの上面に配置されている。また、第２の保持部１３は、この第２の保持部１３の開口穴１３ａの中心がライトガイド５の入射面の中心軸と第１の保持部１２の開口穴１２ａの中心とに一致するように、収納部１４ａの上面に配置されている。
【００５３】
しかして、本実施形態の紫外線照射装置では、紫外線センサ６で検出された紫外線の紫外線強度に基づいて紫外線ランプ１から出射部２へ向う紫外線の紫外線強度が一定になるように第２シャッター９を制御することによって、紫外線ランプ１の寿命末期まで出射部２から出射する紫外線の紫外線強度を一定にすることが可能となる。
【符号の説明】
【００５４】
１  紫外線ランプ
２  出射部
４  第１シャッター
６  紫外線センサ
７  制御部
９  第２シャッター
【図１】
2012245424.tif 000003
【図２】
2012245424.tif 000004
【図３】
2012245424.tif 000005
【図４】
2012245424.tif 000006
【図５】
2012245424.tif 000007