(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する放電灯と、
開口部を有し前記放電灯から放射された光を反射させるコールドミラーと、
前記コールドミラーの開口部側に位置し前記コールドミラーにより反射された光を反射させる反射鏡と、
前記反射鏡により反射された光を出射させる光出射口を有する遮蔽部材と、
前記反射鏡及び前記遮蔽部材を前記放電灯の光軸を中心として回転駆動させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による前記反射鏡及び前記遮蔽部材の回転角度を検出する回転角検出手段と、
前記回転角検出手段により検出された回転角度に基づいて前記回転駆動手段による前記反射鏡及び前記遮蔽部材の回転駆動を制御する制御手段とを備え、
前記反射鏡により反射された光を前記遮蔽部材の前記光出射口を介して複数の照射口の何れかに選択的にかつ光量を調整して照射することを特徴とするスポット光源装置。
【請求項２】
前記照射口には前記遮蔽部材の前記光出射口を介して照射される光を導光するライトガイドが接続されることを特徴とする請求項１記載のスポット光源装置。
【請求項３】
前記ライトガイドは光ファイバ束であることを特徴とする請求項２記載のスポット光源装置。
【請求項４】
前記ライトガイドは液体ライトガイドであることを特徴とする請求項２記載のスポット光源装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材を内部に配置するハウジングを更に備え、前記ライトガイドの中心軸と前記反射鏡により反射された前記光の光軸が一致するように前記ハウジングの壁面に前記照射口が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のスポット光源装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は円筒形状を有し前記光出射口を１つ有することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のスポット光源装置。
【請求項７】
前記放電灯の上部に設置された冷却装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のスポット光源装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、光を複数の照射口に対して選択的に照射するスポット光源装置に関するものである。
背景技術
従来、スポット光源装置は、ランプにより放射された光を集光する集光ミラーを備え、この集光ミラーで集光された光を、ファイバ差込口に差し込まれたファイバ束の端部に入射するように構成されている。また、このスポット光源装置は集光ミラーで集光された光がファイバ束の端部に入射するのを遮るシャッター板を備え、このシャッター板により、ファイバ束の端部に入射する光をＯＮ／ＯＦＦさせている。また、従来のスポット光源装置には、特公平５−２２２１２号公報に記載された装置も存在する。
ところで、上述のスポット光源装置においては、シャッター板を駆動させるためにロータリーソレノイドを用いている。このロータリーソレノイドは、磁力を回転運動に変換して動作することから動作音が大きく、また、シャッター板を動作させる際に生じる振動が大きく、この振動によりネジの緩み等が生じやすく長時間の運転による信頼性の低下等の原因となっていた。
また、シャッター板によりランプの放射光をＯＦＦしている間は、この放射光が無駄に消費され放射光の有効活用を図ることができなかった。
更に、ファイバ束の端部に入射する光量を調整する場合には、光路に絞り機構等を特別に設ける必要があり、また、この絞り機構を駆動させるためのモータ等も備える必要があった。
この発明は、放電灯の放射光を有効に活用することができるスポット光源装置を提供することを目的としている。
発明の開示
この発明は、光を放射する放電灯と、開口部を有し前記放電灯から放射された光を反射させるコールドミラーと、前記コールドミラーの開口部側に位置し前記コールドミラーにより反射された光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡により反射された光を出射させる光出射口を有する遮蔽部材と、前記反射鏡及び前記遮蔽部材を前記放電灯の光軸を中心として回転駆動させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段による前記反射鏡及び前記遮蔽部材の回転角度を検出する回転角検出手段と、前記回転角検出手段により検出された回転角度に基づいて前記回転駆動手段による前記反射鏡及び前記遮蔽部材の回転駆動を制御する制御手段とを備え、前記反射鏡により反射された光を前記遮蔽部材の前記光出射口を介して複数の照射口の何れかに選択的に照射することを特徴とする。
この発明によれば、回転駆動手段により遮蔽部材及び反射鏡を放電灯の光軸を中心として、一体として回転駆動させることにより、複数の照射口の中から光を出射する照射口を選択することができる。この場合に、選択された照射口以外の照射口は、遮蔽部材により遮蔽されているため散乱光等が入射することを防止することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかるＵＶスポット光源装置を説明する。図１はＵＶスポット光源装置１の概略構成図である。
図中符号２で示すものは、紫外光を放射する両端封止型の放電灯である。この放電灯２は、図１において右方向に開口部を向けたコールドミラー４の内側に配置され、このコールドミラー４の内面により放電灯２により放射された紫外光を開口部側に反射させる。
また、図中符号６で示すものは、一端が閉じた円筒形状を有する遮蔽ドラムであり、この遮光ドラム（遮蔽部材）６の側壁には紫外光を出射させる１つの光出射口８が設けられている。この遮光ドラム６は開口部側を放電灯２側に位置するように設置されており、遮光ドラム６の円筒の内部には矩形平板形状を有する反射鏡１０が配置されている。この反射鏡１０の裏面には反射鏡取付軸１２の一端が接続されており反射鏡取付軸１２の他端が遮光ドラム６の底部に固定されている。この反射鏡１０は放電灯２の光軸に対して４５度の角度を持って配置されており、コールドミラー４により反射された紫外光を常時、遮光ドラムの６の光出射口８に向けて反射する。
また遮光ドラム６の右側にはステッピングモータ１４が設けられており、このステッピングモータ１４により反射鏡１０及び遮光ドラム６が一体として回転させられる。また、ステッピングモータ１４の駆動軸１６には位置検出板１８が接続されていると共に、この位置検出板１８の回転量を検出する位置検出センサ２０が備えられている。
なお、位置検出板１８は円板状の部材により構成され反射鏡１０の回転方向における原点３２（図２及び図３参照）に対応する位置に位置検出用穴（図示せず）を有する。また位置検出センサ２０は光検出センサにより構成され、位置検出板１８の位置検出用穴を通過する光を検出することにより反射鏡１０が回転方向における原点３２の方向を向いていることを検出する。
上述の放電灯２及びコールドミラー４の周囲には、紫外光を遮光し不要な紫外光が装置外に漏れることを防止するための遮光板２２が配置されている。また放電灯２、コールドミラー４、遮光ドラム６、反射鏡１０、ステッピングモータ１４、位置検出板１８及び位置検出センサ２０等はハウジング２４の内部に収容されている。ハウジング２４の側壁には、２つの照射口（ファイバ差込口）２６，２８が設けられており反射鏡１０を回転させることによりこの２つの照射口２６，２８から紫外光を選択的に照射させることができる（図２、図３参照）。
ここで図２及び図３に示すように照射口２６，２８は、ハウジング２４の側壁に対して傾斜して設けられている。即ち照射口２６，２８は、この照射口２６，２８の中心軸と反射鏡１０により反射された紫外光の光軸が一致するようにハウジング２４の側壁に設けられている。
この照射口２６，２８には図２に示すように、光ファイバ束３４の一方の端部３４ａがそれぞれ差し込まれ、光ファイバ束３４の端部３４ａが反射鏡１０の方向に向けられる。なお、照射口２６，２８に差し込まれる光ファイバ束３４の端部３４ａには、両端封止型の放電灯２の特性から周辺部の光量が大きく中央部の光量が小さい紫外光が入射されることになるが、出射端において均一な紫外光が出射されるように、光ファイバ束３４は入射端と出射端との間で、光ファイバ束３４を構成する各光ファイバを複雑に交差させたものが用いられる。
また、ハウジング２４内の左端部、即ちコールドミラー４の外面側には冷却ファン３０が備えられており、この冷却ファン３０により、ハウジング２４の放電灯２及びコールドミラー４の近傍、ステッピングモータ１４の近傍に設けた空気取入口より取り入れた空気を吸引する。従って、空気取入口より取り入れた空気が遮光板２２とハウジング２４との間を通ってハウジング２４外へ排出されることにより、空気により遮光板２２を冷却して間接的に遮光板２２の内部に配置されている放電灯２の電極及びコールドミラー４等の冷却が行なわれる。
図４はＵＶスポット光源装置１のブロック構成図である。中央処理装置（ＣＰＵ）４０はＵＶスポット光源装置１の全体を制御するものであり、ＣＰＵ４０には操作パネル４２、メモリ４４、モータドライバ４６及びランプ電源制御部４８が接続されている。
操作パネル４２には、ＵＶスポット光源装置１に対して電源を投入するための電源スイッチ４２ａ、放電灯２を点灯させるためのランプスイッチ４２ｂ及び照射口２６，２８から出射される紫外線の光量を設定するための光量スイッチ４２ｃ等が設けられている。また、メモリ４４には、照射口２６，２８から出射される紫外線の光量の設定値等が記憶されている。
なお、照射口２６，２８から出射される紫外線の光量の設定は操作パネル４２の光量スイッチ４２ｃ等の操作により行われる。例えば照射口２６から１００％の光量の紫外光を出射させ、照射口２８から５０％の光量の紫外光を出射させるように設定する場合には、光量スイッチ４２ｃの操作により照射口２６に対して１００％、照射口２８に対して５０％の指定を行うと、ＣＰＵ４０において照射口２６から１００％の光量の紫外光を出射させるために必要なステッピングモータ１４０回転量を演算してメモリ４４に記憶させると共に照射口２８から５０％の光量の紫外光を出射させるために必要なステッピングモータ１４０回転量を演算してメモリ４４に記憶させる。
モータドライバ４６は、ステッピングモータ１４の駆動を制御するものであり、操作パネル４０の電源スイッチ４２ａがＯＮされることによりＡＣ電源（図示せず）に接続されているＤＣ２４Ｖ電源５０よりステッピングモータ１４に対して電力の供給を行いステッピングモータ１４の駆動を開始する。また、ランプ電源制御部４８は、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づき放電灯２に対する電力の供給を制御する。なお、ＤＣ２４Ｖ電源５０は冷却ファン３０に対しても電力の供給を行っている。
次に、ＵＶスポット光源装置１の動作について説明する。まず、操作パネル４０の電源スイッチ４２ａがＯＮされるとモータドライバ４６は、ステッピングモータ１４に対してＤＣ２４Ｖ電源５０より電力の供給を開始する。このステッピングモータ１４の駆動により、反射鏡１０及び遮光ドラム６の回転を行い反射鏡１０の回転方向における原点３２を確認するための処理を行う。
即ちステッピングモータ１４により反射鏡１０及び遮光ドラム６の回転を行い、位置検出センサ２０により位置検出板１８の位置検出用穴を検出した後に（位置検出用穴を通過した後、所定の位置で）、ステッピングモータ１４による反射鏡１０及び遮光ドラム６の回転を停止させる。その後、ステッピングモータ１４を１ステップずつ回転させ位置検出センサ２０により位置検出板１８の位置検出用穴を検出した位置でステッピングモータ１４による反射鏡１０及び遮光ドラム６の回転を停止させる。
なお、この反射鏡１０の回転方向における原点３２を確認するための処理が終了するまで、即ち反射鏡１０がホームポジション（原点）３２の方向を向くまでは、ＣＰＵ４０の制御によりランプスイッチ４２ｂが操作された場合であってもランプ電源制御部４８から放電灯２に対して電力の供給が行われないようにされている。
従って、反射鏡１０の回転方向における原点３２の確認処理が終了した後に操作パネル４２のランプスイッチ４２ｂが操作されるとランプ電源制御部４８の制御の下、ＤＣ２４Ｖ電源５０からの電力が放電灯２に供給され放電灯２が点灯される。
次に、照射口２６に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａへ紫外光を導光する場合には、ＣＰＵ４０の制御によりメモリ４４に記憶されているステッピングモータ１４０回転量に基づいてステッピングモータ１４を照射口２６方向に回転させ、遮光ドラム６の光出射口８を照射口２６の位置と一致させる（図２参照）。これにより反射鏡１０により反射された紫外光は、照射口２６に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａへ導光される。この時点では、照射口２８に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａは、遮光ドラム６により遮光されているため紫外光がこの光ファイバ束３４の端部３４ａに導光されることはない。
次に、照射口２８に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａへ紫外光を導光する場合には、遮光ドラム６及び反射鏡１０を回転させ、遮光ドラム６の光出射口８の位置を照射口２８の位置まで移動される必要がある。即ち、ＣＰＵ４０の制御によりメモリ４４に記憶されているステッピングモータ１４の回転量に基づいてステッピングモータ１４を照射口２８方向に回転させ、遮光ドラム６の光出射口８を照射口２８の位置と一致させる（図３参照）。
なお、この図３においては、照射口２８の中心軸と反射鏡１０により反射された紫外光の光軸をずらし、照射口２８から出射される紫外光を絞った状態を示している。この反射鏡１０の回転により反射鏡１０により反射された紫外光は照射口２８に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａへ導光される。
なお、遮光ドラム６の光出射口８の位置が照射口２８へ移動する途中において、照射口２６と照射口２８との間に位置する時には、照射口２６に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａ及び照射口２８に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａのいずれも遮光ドラム６により遮光された状態となり、紫外光が各光ファイバ束３４の端部３４ａに導光されることはない。
この実施の形態のＵＶスポット光源装置１によれば、反射鏡１０の回転方向における原点３２を確認するための処理が終了するまで放電灯２の点灯が行われないように制御されているため、不要な紫外光が光ファイバ束３４に導光されることが防止でき放電灯２の点灯時における安全性を向上させることができる。
また、遮光ドラム６及び反射鏡１０を一体として回転させることにより、照射口２６又は、照射口２８に差し込まれたファイバ束３４の端部３４ａに紫外光を切り換えて導光することができ、放電灯２から放射される紫外光を有効に利用することができる。また、照射口２６と照射口２８との間、即ちハウジング２４の内壁面に紫外光を照射させた状態においては、照射口２６及び照射口２８に差し込まれた光ファイバ束の端部３４ａのいずれも遮光ドラム６により遮蔽された状態となり、この遮光ドラム６によりシャッター機構を兼ねることができる。
また、この実施の形態にかかるＵＶスポット光源装置１によれば、照射口２６，２８から出射される紫外線の光量の設定を行うことができるため、例えば１台のＵＶスポット光源装置１を２種類の接着用樹脂の硬化に用いることも可能になる。即ち２つの製造ラインにおいて、それぞれ異なる接着用樹脂を用いる場合があるが、この場合には接着用樹脂を硬化させるために、それぞれの接着用樹脂の硬化のために適切な光量の紫外光の照射が必要になる。
従って、照射口２６，２８から出射される紫外線の光量をそれぞれの接着用樹脂の硬化のために適切な光量に設定することにより、ＵＶスポット光源装置１を２種類の接着用樹脂の硬化に用いることができる。また、１つの製造ラインを流れる製品の２つの場所を接着する場合において、それぞれ異なる接着用樹脂を用いる場合にも、このＵＶスポット光源装置１を用いることができる。
また、放電灯２の光量は、経時的に減少することから放電灯２の放電開始当初は遮光ドラム６の光出射口８と照射口２６，２８に差し込まれた光ファイバ束３４の端部３４ａの位置をずらして紫外光を導光し、その後放電灯２の光量の減少に伴い、ずらし量を少なくすることにより常に一定の光量の紫外光をファイバ束３４に導光することができる。
更に、この実施の形態にかかるＵＶスポット光源装置１においては、遮光ドラム６および反射鏡１０をステッピングモータ１４により回転させることにより、紫外光を導光させるファイバ束３４を選択するため、振動及び衝撃を減少させることができ動作音を小さくすることができると共に振動によるネジの緩み等が生じにくくすることができる。
また、上述の実施の形態ににかかるＵＶスポット光源装置１おいては、放電灯２として紫外光を放射する放電灯を用いているが、これに限定されるものではなく青系の可視光等紫外光以外の光を放射する放電灯を用いることも可能である。この場合には接着用樹脂硬化用のスポット光源装置としての用途を多様化することができる。
また、上述の実施の形態にかかるＵＶスポット光源装置１おいては、照射口２６，２８にライトガイドとして光ファイバ束３４を差し込んでいるが、光ファイバ束３４に限定されるものではなく液体ライトガイドを用いることも可能である。ここで液体ライトガイドとは内部を液体で満たしたライトガイドであり、液体の屈折率がこれを囲む固体の屈折率よりも高く構成されているものである。液体ライトガイドは光ファイバ束のように多数のコア、クラッドを有さないため透過率が良く放射光の有効利用を図ることができる。
また、上述の実施の形態にかかるＵＶスポット光源装置１においては、遮光ドラム６の形状を円筒形状としたが、これに限らず、板状の遮光板を用いることも可能である。この場合、板状の遮光板は、ＵＶスポット光源装置のハウジングの外壁に備えられた複数の照射口（ファイバ差込口）を同時に塞ぐことができる幅を有するものであることが必要である。これにより、放電灯２からの散乱光、漏れ光が不必要にファイバ束３４に入射することを防止することができる。
また、上述の実施の形態において、照射口２６と照射口２８との間のハウジング２４の内壁面に光検出センサを設置することにより放電灯２のライフエンドを検知するようにしてもよい。この場合には、反射鏡１０及び遮光ドラム６が回転し、光出射口８が光検出センサの位置に達した際に、光検出センサにより放電灯２の紫外光の強さが検出される。更に、この光センサにより検出した放電灯２の紫外光の強さを光量調節に用いることも可能である。
更に、上述の実施の形態においては、ハウジング２４に照射口（ファイバ差込口）を２個設けているが、これに限定されることなく３個以上の照射口を設けることも可能である。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係るスポット光源装置は、製品の製造ライン等において用いられる接着用樹脂の硬化等に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明に係るＵＶスポット光源装置の概略構成図である。
図２は、この発明に係るＵＶスポット光源装置の反射鏡の回転の状態を説明するための図である。
図３は、この発明に係るＵＶスポット光源装置の反射鏡の回転の状態を説明するための図である。
図４は、この発明に係るＵＶスポット光源装置のブロック構成図である。
【図１】
0003939093.tif 000002
【図２】
0003939093.tif 000003
【図３】
0003939093.tif 000004
【図４】
0003939093.tif 000005