JP5896008B2 - Light irradiation apparatus and photocuring material processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えばインクジェットプリンタや3Dプリンタなどに搭載される光照射装置およびこの光照射装置を備えた光硬化材料処理装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus mounted on, for example, an ink jet printer or a 3D printer, and a photocuring material processing apparatus including the light irradiation apparatus.
従来、印刷分野や電子工業分野などにおいては、処理対象物、例えば保護膜、接着剤、塗料、インク、フォトレジスト、樹脂、配向膜等に対して、硬化処理、乾燥処理、溶融処理、軟化処理、或いは改質処理などを行うために、特定の波長の光を放射する光照射装置が多用されている。 Conventionally, in the printing field and the electronics industry field, for example, a protective film, an adhesive, a paint, an ink, a photoresist, a resin, and an alignment film are cured, dried, melted, and softened. Or in order to perform a modification | reformation process etc., the light irradiation apparatus which radiates | emits the light of a specific wavelength is used abundantly.
例えば、特許文献1には、紫外線硬化型のインクを用いたインクジェットプリンタが開示されている。このインクジェットプリンタには、インクを射出するヘッド部と、このヘッド部に隣接して設置された光照射装置とが搭載されている。このようなインクジェットプリンタにおいては、ヘッド部には複数の吐出部が設けられている。そして、これらの吐出部から種々のインク(光硬化材料)が記録媒体に射出される。その後、記録媒体に射出されたインクに対して、光照射装置によって光が照射される。
For example,
しかしながら、上記のインクジェットプリンタにおいては、長期間使用すると、吐出部からのインクの射出量が不安定になることがある。このような現象が生じる一因は、ヘッド部に隣接して配置された光照射装置からの光が、当該ヘッド部における吐出部に直接ないし間接的に照射されることにより、吐出部においてインクが硬化し その硬化物によって吐出部からのインクの射出が阻害されるためである。
特に、3Dプリンタを代表とする光造形装置においては、被照射面に立体構造物が形成される。そのため、得られる立体構造物によって光照射装置からの光が反射されることにより、その反射光が、ヘッド部における吐出部に照射されやすくなる。その結果、吐出部からの光硬化性材料の射出量が不安定になる現象が生じやすい、という問題がある。
However, in the above-described ink jet printer, when used for a long time, the amount of ink ejected from the ejection unit may become unstable. One cause of this phenomenon is that light from a light irradiation device disposed adjacent to the head unit is directly or indirectly irradiated onto the discharge unit of the head unit, so that ink is discharged from the discharge unit. This is because the cured product obstructs the ejection of ink from the ejection part.
In particular, in an optical modeling apparatus typified by a 3D printer, a three-dimensional structure is formed on an irradiated surface. Therefore, when the light from a light irradiation apparatus is reflected by the obtained three-dimensional structure, the reflected light becomes easy to be irradiated to the discharge part in a head part. As a result, there is a problem that a phenomenon that the injection amount of the photocurable material from the discharge portion becomes unstable is likely to occur.
このような問題を解決するため、特許文献2には、光照射装置を、ヘッド部から距離Lだけ離間させると共に、当該光照射装置を傾斜させて配置することにより、光照射装置からの光が、当該ヘッド部における吐出部に照射されることを抑制するインクジェットプリンタが開示されている。
しかしながら、このインクジェットプリンタにおいては、光照射装置をヘッド部から相当に大きく離間させると共に傾斜して配置するため、装置全体が大型のものとなる、という問題がある。
In order to solve such a problem,
However, in this inkjet printer, there is a problem that the entire apparatus becomes large because the light irradiating device is considerably separated from the head portion and inclined.
そこで、本発明の目的は、隣接する他の部位に光が照射されることを防止または抑制することができ、しかも、装置全体の小型化を図ることができる光照射装置およびこの光照射装置を備えた光硬化材料処理装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light irradiation apparatus and a light irradiation apparatus that can prevent or suppress light from being irradiated to other adjacent parts and that can reduce the size of the entire apparatus. It is providing the photocuring material processing apparatus provided.
本発明の光照射装置は、互いに直交する3つの方向をx方向、y方向およびz方向としたとき、
複数の発光素子がx方向に並んだ状態で配置されてなる長尺な光源部と、
前記光源部に沿ってx方向に伸びる長尺な形状を有し、その長手方向の周面に、前記光源部からの光を受光する受光面および受光した光を出射する出射面を有する柱状レンズと、
第1の保持具および第2の保持具よりなり、前記第1の保持具および前記第2の保持具の間に前記柱状レンズを挟持するレンズ保持機構とを備えてなり、
前記柱状レンズの出射面からの光を、x方向およびy方向に伸びる被照射面に照射する光照射装置であって、
前記柱状レンズの中心軸を含む、x方向およびz方向に伸びる平面を基準面としたとき、
前記第1の保持具は、前記柱状レンズにおける前記基準面の一側に位置する周面領域に対接するよう設けられ、前記第2の保持具は、前記柱状レンズにおける前記基準面の他側に位置する周面領域に対接するよう設けられており、
前記柱状レンズの長手方向に垂直な断面において、
前記柱状レンズの中心軸の位置を位置Q、前記柱状レンズにおける前記第1の保持具が対接する周面領域のうち、前記被照射面に最も接近した位置を位置T1、前記柱状レンズにおける前記第2の保持具が対接する周面領域のうち、前記被照射面に最も接近した位置を位置T2としたとき、
前記第1の保持具は、基準面Sに対する位置Qおよび位置T1を結ぶ直線のなす角αが、基準面Sに対する位置Qおよび位置T2を結ぶ直線のなす角βより大きくなるよう配置されていることを特徴とする。
The light irradiation device of the present invention has three directions orthogonal to each other as an x direction, a y direction, and a z direction.
A long light source unit in which a plurality of light emitting elements are arranged in the x direction;
A columnar lens having a long shape extending in the x direction along the light source unit, and having a light receiving surface for receiving light from the light source unit and an output surface for emitting the received light on the circumferential surface in the longitudinal direction When,
A first holding tool and a second holding tool, and a lens holding mechanism for holding the columnar lens between the first holding tool and the second holding tool,
A light irradiation device that irradiates light to be irradiated extending in the x direction and the y direction with light from the exit surface of the columnar lens,
When a plane including the central axis of the columnar lens and extending in the x direction and the z direction is a reference plane,
The first holder is provided so as to be in contact with a peripheral surface region located on one side of the reference surface of the columnar lens, and the second holder is provided on the other side of the reference surface of the columnar lens. It is provided so as to be in contact with the surrounding surface area,
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the columnar lens,
The position of the central axis of the columnar lens is the position Q, and the position closest to the irradiated surface is the position T1 in the peripheral surface area of the columnar lens that the first holder contacts, and the position of the columnar lens is the first position of the columnar lens. When the position closest to the irradiated surface is the position T2 in the peripheral surface area where the holder of 2 comes into contact,
The first holder is arranged such that an angle α formed by a straight line connecting the position Q and the position T1 with respect to the reference plane S is larger than an angle β formed by a straight line connecting the position Q and the position T2 with respect to the reference plane S. It is characterized by that.
本発明の光照射装置においては、前記光源部における前記発光素子の発光面の中心が、前記基準面よりも他側に配置されていることが好ましい。
また、前記柱状レンズにおける前記基準面の他側には、前記光源部よりの光を受け、前記柱状レンズを介して、前記基準面の一側に反射する反射鏡が、前記柱状レンズの長手方向に沿って設けられていることが好ましい。
また、前記第1の保持具は、前記柱状レンズの長手方向の端部において対接していることが好ましい。
また、前記第1の保持具および前記第2の保持具の各々は、前記柱状レンズに対接する挟持部と、前記挟持部に連結された、x方向に伸びる被支持部とを備えてなり、前記被支持部の一端部において支持されるカンチレバー構造を有することが好ましい。
In the light irradiation apparatus of this invention, it is preferable that the center of the light emission surface of the said light emitting element in the said light source part is arrange | positioned in the other side rather than the said reference plane.
Further, on the other side of the reference surface of the columnar lens, a reflecting mirror that receives light from the light source unit and reflects the light to one side of the reference surface via the columnar lens is a longitudinal direction of the columnar lens. It is preferable that it is provided along.
Moreover, it is preferable that the first holder is in contact with an end portion in a longitudinal direction of the columnar lens.
Each of the first holding tool and the second holding tool includes a holding part that contacts the columnar lens, and a supported part that is connected to the holding part and extends in the x direction. It is preferable to have a cantilever structure supported at one end of the supported portion.
本発明の光硬化材料処理装置は、光硬化材料を吐出する吐出部を備えたヘッド部と、前記ヘッド部に隣接して設けられた、上記の光照射装置とを備えてなり、
前記光照射装置は、前記柱状レンズの出射面からの光が前記ヘッド部から離間する位置に照射されるよう配置されていることを特徴とする。
A photocuring material processing apparatus of the present invention comprises a head unit having a discharge unit for discharging a photocuring material, and the light irradiation device provided adjacent to the head unit,
The light irradiation device is arranged so that light from an emission surface of the columnar lens is irradiated to a position separated from the head portion.
本発明の光照射装置によれば、柱状レンズの出射面から、基準面の他側から一側に向かう方向に光が出射され、第2の保持具によって基準面の他側から一側に向かって進む光以外の光の全部または大部分が遮光される。そのため、基準面の他側に隣接する他の部位に光が照射されることを防止または抑制することができる。しかも、隣接する他の部位に対して、光照射装置を離間して配置することが不要であるため、装置全体の小型化を図ることができる。 According to the light irradiation device of the present invention, light is emitted from the exit surface of the columnar lens in the direction from the other side of the reference surface to one side, and is directed from the other side of the reference surface to the one side by the second holder. All or most of the light other than the traveling light is blocked. For this reason, it is possible to prevent or suppress light from being irradiated to other parts adjacent to the other side of the reference surface. In addition, since it is not necessary to dispose the light irradiation device separately from other adjacent parts, the overall size of the device can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光照射装置の外観を示す斜視図であり、図2は、図1に示す光照射装置の筐体内部の構成を示す説明図である。図において、それぞれ矢印で示すx方向、y方向およびz方向は、互いに直交する3つの方向である。
この光照射装置1の筐体2は、上面がx方向(図2において紙面に垂直な方向)およびy方向に伸びる平面とされ、4つの側面のうち互いに対向する2つの側面がx方向およびz方向に伸びる平面、その他の互いに対向する2つの側面がy方向およびz方向に伸びる平面とされている。筐体2の下面には、後述する柱状レンズ30の照射面を露出させる開口が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the light irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration inside the housing of the light irradiation apparatus shown in FIG. . In the figure, an x direction, a y direction, and a z direction indicated by arrows are three directions orthogonal to each other.
The
筐体2の内部には、x方向に伸びる長尺な光源部20が設けられている。光源部20の斜め下方には、光源部20に沿って伸びる長尺な形状を有する柱状レンズ30が設けられている。光源部20の上面には、例えばアルミニウムよりなるヒートシンク40が設けられている。このヒートシンク40には、図3に示すように、それぞれ上方に突出する複数のフィン41が形成されている。ヒートシンク40の上方には、冷却ファン(図示省略)が設けられている。ヒートシンク40の下面には、柱状レンズ30を挟持するレンズ保持機構10が設けられている。
A long
光源部20は、長尺な矩形の基板21を有する。この基板21は、x方向およびy方向に伸びる平面に沿って、当該x方向に伸びる姿勢で配置されている。基板21の表面(図2において下面)には、矩形の板状の複数の発光素子25が、当該基板21の表面すなわちx方向およびy方向に伸びる平面に沿ってx方向に並んだ状態で配置されている。発光素子25の各々には、当該発光素子25の発光面を覆う半球形状の封止レンズ22が、基板21の表面から突出するよう設けられている。そして、光源部20は、各発光素子25の発光面が下方を向く姿勢で配置されている。
The
光源部20において、基板21を構成する材料としては、窒化アルミニウム、アルミナセラミックス等のセラミックス材料、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂等の複合樹脂材料などを用いることができる。
また、封止レンズ22を構成する材料としては、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス材料、あるいは、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの透光性樹脂材料などを用いることができる。
また、発光素子25としては、所要の光例えば紫外線を出射する発光ダイオードを用いることができる。
In the
Moreover, as a material which comprises the sealing
Further, as the
この例の柱状レンズ30は、長手方向に垂直な断面が円形のものである。柱状レンズ30は、その長手方向(x方向)の周面における光源部20に対向する領域に、当該光源部20からの光を受光する受光面31を有し、当該周面における受光面31と反対側の領域に、受光された光を出射する出射面32を有する。図示の柱状レンズ30においては、後述する第1の保持具11および第2の保持具15から上方に露出する領域が受光面31とされ、第1の保持具11および第2の保持具15から下方に露出する領域が出射面32とされている。そして、柱状レンズ30は、出射面32がx方向およびy方向に伸びる被照射面Wに臨むよう配置されている。
柱状レンズ30を構成する材料としては、石英ガラスやホウ珪酸ガラスなどのガラス材料を用いることができる。
The
As a material constituting the
レンズ保持機構10は、第1の保持具11と第2の保持具15とにより構成されている。柱状レンズ30の中心軸を含む、x方向およびz方向に伸びる平面を基準面Sとしたとき、第1の保持具11は、柱状レンズ30における基準面Sの一側(図2において右側)に位置する周面領域に対接するよう設けられている。一方、第2の保持具15は、柱状レンズ30における基準面Sの他側(図2において左側)に位置する周面領域に対接するよう設けられている。
The
図4に示すように、第1の保持具11および第2の保持具15の各々は、柱状レンズ30に沿ってx方向(図4において紙面に垂直な方向)に伸びる、柱状レンズ30に対接する挟持部12,16を有する。挟持部12,16の各々には、x方向に伸びる被支持部13,17が連結されている。そして、第1の保持具11および第2の保持具15の各々は、被支持部13,17の一端においてヒートシンク40に支持されるカンチレバー構造を有する。図示の例では、第1の保持具11および第2の保持具15の被支持部13,17は、その一端において、ボルト19a,19bによって固定されている。
As shown in FIG. 4, each of the
また、第1の保持具11および第2の保持具15の挟持部12,16における柱状レンズ30に対接する面(以下、「対接面」という。)には、x方向に伸びる溝14,18が形成されている。第1の保持具11の挟持部12においては、溝14の中央位置から被照射面に離間する方向の厚みd1が、溝14の底部の中央位置から被照射面に接近する方向の厚みd2よりも大きいものとされている。一方、第2の保持具15の挟持部16においては、溝18の底部の中央位置から被照射面に離間する方向の厚みd3が、溝18の中央位置から被照射面に接近する方向の厚みd4よりも小さいものとされている。
In addition,
第2の保持具15は、光源部20からの光のうち、基準面Sの他側から基準面Sの一側に向かって進む光以外の光を遮光するよう配置されている。具体的に説明すると、光源部20は、発光素子25の発光面の中心Pを含む、x方向およびz方向に伸びる平面Fが、基準面Sからその他側に離間した平面に位置するよう配置されている。そして、柱状レンズ30の長手方向(x方向)に垂直な断面(以下、「yz断面」ともいう。)において、柱状レンズ30における第2の保持具15が対接する周面領域のうち、被照射面Wに最も接近した位置を位置T2としたとき、第2の保持具15は、位置T2が平面Fまたは平面Fより基準面Sに接近した平面上に位置するよう配置されている。これにより、光源部20から放射される光のうち、平面Fに沿って進む光および基準面Sから離間する方向に進む光が、第2の保持具15によって遮光される。
The
以上において、平面Fと基準面Sとの離間距離は、柱状レンズ30および第2の保持具15などの形状や寸法に応じて適宜設定されるが、y方向における柱状レンズ30の中心軸Qから他側の周面までの距離(図示の例では柱状レンズ30の半径)の0.3〜1.5倍であることが好ましい。
また、基準面Sに対する発光素子25の発光面の中心Pと柱状レンズ30の中心軸Qとを最短で結ぶ直線のなす角は、例えば10〜60°である。
また、第1の保持具11および第2の保持具15の対接面は、その全面にわたって柱状レンズ30に対接する必要はなく、例えばyz断面において、それぞれ例えば2点以上で対接していればよい。
In the above, the separation distance between the plane F and the reference plane S is appropriately set according to the shapes and dimensions of the
In addition, an angle formed by a straight line connecting the center P of the light emitting surface of the
Further, the contact surfaces of the
また、第1の保持具11は、yz断面において、基準面Sに対する位置Qおよび位置T1を結ぶ直線のなす角αが、基準面Sに対する位置Qおよび位置T2を結ぶ直線のなす角βより大きくなるよう配置されている。ここで、位置Qは、柱状レンズ30の中心軸の位置であり、位置T1は、柱状レンズ30における第1の保持具11が対接する周面領域のうち、被照射面Wに最も接近した位置であり、位置T2は、柱状レンズ30における第2の保持具15が対接する周面領域のうち、被照射面Wに最も接近した位置である。
Further, in the
図示の例の第1の保持具11および第2の保持具15においては、挟持部12,16のz方向における厚みが同等であり、第1の保持具11の被支持部13におけるz方向のサイズが、第2の保持具15の被支持部17におけるz方向のサイズより小さいものとされている。このため、第1の保持具11の挟持部12が、第2の保持具15の挟持部16よりも被照射面Wからz方向に離間した位置に配置されている。これにより、第1の保持具11は、なす角αがなす角βより大きくなるよう配置されている。
以上において、なす角αは、70〜90°であることが好ましい。また、なす角αとなす角βとの差は、25〜80°であることが好ましい。
In the
In the above, the angle α formed is preferably 70 to 90 °. Further, the difference between the formed angle α and the formed angle β is preferably 25 to 80 °.
このような光照射装置1によれば、第1の保持具11が、なす角αがなす角βより大きくなるよう配置されていることにより、柱状レンズ30の出射面32から、基準面Sの他側から一側に向かう方向に光が出射され、第2の保持具15によって基準面Sの他側から一側に向かって進む光以外の光の全部または大部分が遮光される。そのため、基準面Sの他側に隣接する他の部位に光が照射されることを防止または抑制することができる。しかも、隣接する他の部位に対して、光照射装置1を離間して配置することが不要であるため、装置全体の小型化を図ることができる。
According to such a
また、光源部20から放射される光のうち、第1の保持具11によって遮光される光の量を小さくすることができるため、光の利用効率の向上を図ることができる。
Moreover, since the quantity of the light shielded by the
また、第1の保持具11および第2の保持具15が、被支持部13,17の一端において支持されるカンチレバー構造を有することにより、第1の保持具12および第2の保持具16の各々の自由端で柱状レンズ30を保持することとなる。このため、被支持部13,17の撓み量を調整することができる。従って、柱状レンズ30の中心軸の位置ずれが生じても、これを容易に調整することができる。
具体的に説明すると、第1の保持具11および第2の保持具15の端部の位置は、これをヒートシンク40に固定する部材、例えばボルト19a,19bの回転数、締め具合等によって調整することができる。そのため、第1の保持具11および第2の保持具15の端部の位置を調整することにより、柱状レンズ30の位置を調整することができる。
また、挟持部16に設けられた溝18の上側および下側で柱状レンズ30を挟み込んで片側二接線で保持することにより、柱状レンズ30の中心軸の位置ずれをさらに抑制することができる。
In addition, since the
More specifically, the positions of the end portions of the
Further, by sandwiching the
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る光照射装置の内部の構成を示す説明図であり、図6は、図5に示す光照射装置のA−A断面図である。この光照射装置のレンズ保持機構10において、第1の保持具11は、柱状レンズ30をその長手方向(x方向)の両端部において挟持する2つの保持部材11a,11bにより構成されている。一方の保持部材11aは、柱状レンズ30の一端部において対接する挟持部12aと、この挟持部12aに連結された被支持部13aとにより構成されている。また、他方の保持部材11bは、柱状レンズ30の他端部において対接する挟持部12bと、この挟持部12bに連結された被支持部13bとにより構成されている。一方の保持部材11aの挟持部12aにおける対接面には、x方向に伸びる溝(図示省略)が形成されている。他方の保持部材11bの挟持部12bにおける対接面には、x方向に伸びる溝14bが形成されている。被支持部13a,13bは、ボルト19c,19dによってヒートシンク40に固定されている。この光照射装置におけるその他の構成は、図1および図2に示す光照射装置と同様である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an internal configuration of the light irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of the light irradiation apparatus shown in FIG. In the
このような光照射装置によれば、図1および図2に示す光照射装置と同様の効果が得られる。
また、第1の保持具11が、柱状レンズ30の長手方向の両端部において対接する構成であることにより、光源部20から放射される光のうち、第1の保持具11によって遮光される光の量を小さくすることができる。そのため、光の利用効率の向上を図ることができる。
According to such a light irradiation apparatus, the same effect as the light irradiation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.
In addition, since the
図7は、本発明の第3の実施の形態に係る光照射装置の内部の構成を示す説明図である。この光照射装置の光源部20においては、各発光素子25の各々に設けられた封止レンズ22の各々は、その中心軸Lが平面Fから基準面S側に並進した平面内に位置されるよう形成されている。すなわち、封止レンズ22の各々の中心軸Lは、それぞれ対応する発光素子25に係る平面Fと位置が異なるように、基準面S側に離れている。この光照射装置におけるその他の構成は、図1および図2に示す光照射装置と同様である。
封止レンズ22の中心軸Lと平面Fとの離間距離は、発光素子25および封止レンズ22の寸法に応じて適宜設定されるが、封止レンズ22の半径の0.3〜0.7倍であることが好ましい。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an internal configuration of the light irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the
The separation distance between the central axis L of the sealing
このような光照射装置によれば、図1および図2に示す光照射装置と同様の効果が得られる。
また、この光照射装置おいては、封止レンズ22の中心軸Lが、平面Fよりも基準面Sに接近した平面内に位置されている。そのため、発光素子25から平面Fに沿って進む光および平面Fに対して基準面Sから離間する方向に進む光の一部が、封止レンズ22の表面において、平面Fから基準面Sに接近する方向に屈折する。これにより、光源部20から放射される光のうち、第2の保持具15によって遮光される光の量を小さくすることができる。そのため、光の利用効率の向上を図ることができる。
According to such a light irradiation apparatus, the same effect as the light irradiation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.
Further, in this light irradiation apparatus, the central axis L of the sealing
図8は、本発明の第4の実施の形態に係る光照射装置の内部の構成を示す説明図である。この光照射装置においては、柱状レンズ30における基準面Sの他側に、x方向(図8において紙面に垂直な方向)に伸びる反射鏡35が、柱状レンズ30の長手方向に沿って設けられている。この反射鏡35は、光源部20よりの光を受けて柱状レンズ30を介して基準面Sの一側に反射するよう、反射面35aが柱状レンズ30に対向して配置されている。
具体的に説明すると、第2の保持具15における光源部20に対向する面には、x方向に伸びる、断面が略台形の柱状の支持台36が、第2の保持具15の長手方向に沿って配置されている。この支持台36における柱状レンズ30に対向する面は、反射鏡35を支持する支持面36aとされている。この支持面36aは、光源部20側から第2の保持部15の挟持部16側に向かうに従って基準面Sに接近するよう、基準面Sに対して傾斜した状態に形成されている。そして、反射鏡35は、その裏面が支持台36における支持面36aに接した状態で支持されている。これにより、反射鏡35の反射面35aは、光源部20側から第2の保持部15の挟持部16側に向かうに従って基準面Sに接近するよう、基準面Sに対して傾斜した状態で、柱状レンズ30に対向して配置されている。図示の例では、反射鏡35は、反射面35aにおけるx方向に伸びる一側縁が柱状レンズ30の外周面に当接した状態で配置されている。
反射鏡35としては、アルミニウムよりなる基板の表面に、蒸着等によって金属多層膜が形成されてなるものを用いることができる。
この光照射装置におけるその他の構成は、図1および図2に示す光照射装置と同様である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an internal configuration of the light irradiation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In this light irradiation device, a reflecting
Specifically, on the surface of the
As the reflecting
The other structure in this light irradiation apparatus is the same as that of the light irradiation apparatus shown in FIG.1 and FIG.2.
このような光照射装置によれば、図1および図2に示す光照射装置と同様の効果が得られる。
また、この光照射装置おいては、発光素子25から平面Fに対して基準面Sから離間する方向に進む光が、反射鏡35によって、柱状レンズ30を介して基準面Sの一側に反射する。これにより、光源部20から放射される光のうち、第2の保持具15によって遮光される光の量を小さくすることができる。そのため、光の利用効率の向上を図ることができる。
また、光源部20から放射される光が第2の保持具15に照射されることを抑制することができるので、光源部20からの光によって光照射装置の内部の温度が上昇することを抑制することができる。
According to such a light irradiation apparatus, the same effect as the light irradiation apparatus shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.
Further, in this light irradiation device, light traveling in a direction away from the reference surface S with respect to the plane F from the
Moreover, since it can suppress that the light radiated | emitted from the
図9は、本発明の光硬化材料処理装置の一例における構成の概略を示す説明図である。この光硬化材料処理装置は、インクジェットプリンタとして構成されたものであって、光硬化材料である紫外線硬化性のインクを記録媒体Mに吐出する複数の吐出部(図示省略)を備えた直方体状のヘッド部50を有する。このヘッド部50の両側の各々には、記録媒体Mに吐出された光硬化材料に対して紫外線を照射する光照射装置1が、当該ヘッド部50に隣接して配置されている。この光照射装置1は、図1および図2に示す構成のものである。また、図2を参照して説明すると、光照射装置1の各々は、柱状レンズ30の出射面32からの光がヘッド部50から離間する位置に照射されるよう配置されている。具体的には、光照射装置1の各々は、筐体2における基準面S(図2参照)の他側に位置する側面がヘッド部50に接近した姿勢で配置されている。また、ヘッド部50および光照射装置1の各々は、y方向に伸びるガイドレール55にy方向に移動自在に支持されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of the photocuring material processing apparatus of the present invention. This photocuring material processing apparatus is configured as an ink jet printer, and has a rectangular parallelepiped shape including a plurality of ejection units (not shown) that eject ultraviolet curable ink, which is a photocuring material, onto a recording medium M.
この光硬化材料処理装置においては、記録媒体Mが、適宜の搬送手段(図示省略)によってx方向に間欠的に搬送される。そして、ヘッド部50をy方向に移動させながら、搬送された記録媒体Mに向かって、当該ヘッド部50の吐出部からインクを吐出させる。これにより、記録媒体Mにはインクが付着する。その後、記録媒体Mに付着したインクに、光照射装置1によって光が照射されることにより、当該インクが硬化して記録媒体Mに定着する。
In this photocuring material processing apparatus, the recording medium M is intermittently conveyed in the x direction by an appropriate conveying means (not shown). Then, while moving the
このような光硬化材料処理装置によれば、光照射装置1の各々における柱状レンズ30の出射面32からの光がヘッド部50から離間する位置に照射されるため、ヘッド部50の吐出部に光が照射されることを防止または抑制することができる。しかも、光照射装置1の各々をヘッド部50に対して離間して配置することが不要であるため、光硬化材料処理装置全体の小型化を図ることができる。
According to such a photo-curing material processing apparatus, light from the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、以下のような種々の変更を加えることが可能である。
(1)柱状レンズ30は、断面が円形のものに限られず、種々の形状のものを用いることができる。但し、柱状レンズ30としては、受光面31および出射面32において、光が平面Fから離間する方向に屈折するものが好ましい。
(2)光源部20は、それぞれx方向に伸びる2つの基板21を有し、これらの基板21の各々の表面に、複数の発光素子25が、当該基板21の表面に沿ってx方向に並んだ状態で配置されてなるものであってもよい。
(3)第1の保持具11および第2の保持具15の具体的な形態は、図4に示すものに限定されず、例えば図10に示す形態のものであってもよい。図10に示す第1の保持具11および第2の保持具15は、挟持部12,16が互いに非対称な形状を有する。具体的には、第1の保持具11の挟持部12は、z方向の厚みD1が第2の保持具15の挟持部16のz方向の厚みD2より小さいものとされている。また、第1の保持具11および第2の保持具15の挟持部12,16の対接面には、z方向の中央位置に、x方向(図10において紙面に垂直な方向)に伸びる溝14,18が形成されている。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following various modifications can be added.
(1) The
(2) The
(3) Specific forms of the
〈実施例1〉
図4に示す構成に従って封止レンズを形成したこと以外は、図1および図2に示す構成に従い、下記の仕様の光照射装置を作製した。
光源部における基板は、材質が窒化アルミウニム、寸法が105mm×20mm×1.0mmである。発光素子は、ピーク波長が395nmの発光ダイオードであり、出力が700mW、寸法が1.0mm×1.0mm×0.1mmである。発光素子の数は25個であり、配置ピッチが4.0mmである。封止レンズは、材質がシリコーン樹脂、半径が1.1mmであり、中心軸Lと第一の平面Fとの離間距離が0.5mmとなるよう形成されている。
柱状レンズは、材質が石英ガラス、全長が110mm、直径が10mmである。
第1の保持具および第2の保持具は、材質がアルミニウム、全長が108mm、各挟持部のz方向の厚みは4mmである。各挟持部の対接面には、断面が半円状の溝が形成されており、その半径は0.5mmである。第1の保持具において、溝の中央位置から被照射面に離間する方向の厚み(d1)は3mm、溝の底部の中央位置から被照射面に接近する方向の厚み(d2)は1mmである。第2の保持具において、溝の中央位置から被照射面に離間する方向の厚み(d3)は1mm、溝の底部の中央位置から被照射面に接近する方向の厚み(d4)は3mmである。
<Example 1>
Except that the sealing lens was formed according to the configuration shown in FIG. 4, a light irradiation device having the following specifications was produced according to the configuration shown in FIGS. 1 and 2.
The substrate in the light source unit is made of aluminum nitride and has dimensions of 105 mm × 20 mm × 1.0 mm. The light emitting element is a light emitting diode having a peak wavelength of 395 nm, an output of 700 mW, and a size of 1.0 mm × 1.0 mm × 0.1 mm. The number of light emitting elements is 25, and the arrangement pitch is 4.0 mm. The sealing lens is made of silicone resin and has a radius of 1.1 mm, and is formed so that the distance between the central axis L and the first plane F is 0.5 mm.
The columnar lens is made of quartz glass, has a total length of 110 mm, and a diameter of 10 mm.
The first holder and the second holder are made of aluminum, the total length is 108 mm, and the thickness in the z direction of each clamping portion is 4 mm. A groove having a semicircular cross section is formed on the contact surface of each clamping portion, and the radius thereof is 0.5 mm. In the first holder, the thickness (d1) in the direction away from the central position of the groove to the irradiated surface is 3 mm, and the thickness (d2) in the direction of approaching the irradiated surface from the central position of the bottom of the groove is 1 mm. . In the second holder, the thickness (d3) in the direction away from the central position of the groove to the irradiated surface is 1 mm, and the thickness (d4) in the direction approaching the irradiated surface from the central position of the bottom of the groove is 3 mm. .
また、光源部、柱状レンズおよびレンズ保持機構は、下記の条件を満たす位置関係で配置されている。
平面Fと基準面Sとの離間距離が5mmである。基準面Sに対する発光素子の発光面の中心Pと柱状レンズの中心軸Qとを最短で結ぶ直線のなす角は45°である。
第2の保持具は、位置T2が平面F上に位置するよう配置されている。
基準面Sに対する位置Qおよび位置T1を結ぶ直線のなす角αは85°、基準面Sに対する位置Qおよび位置T2を結ぶ直線のなす角βは50°である。
The light source unit, the columnar lens, and the lens holding mechanism are arranged in a positional relationship that satisfies the following conditions.
The separation distance between the plane F and the reference plane S is 5 mm. The angle formed by the straight line connecting the center P of the light emitting surface of the light emitting element with respect to the reference surface S and the center axis Q of the columnar lens is 45 °.
The second holder is disposed so that the position T2 is located on the plane F.
An angle α formed by a straight line connecting the position Q and the position T1 with respect to the reference plane S is 85 °, and an angle β formed by a straight line connecting the position Q and the position T2 with respect to the reference plane S is 50 °.
〈実施例2〉
図8に示す構成に従って反射鏡を設けたこと以外は、実施例1と同様の仕様の光照射装置を作製した。
この光照射装置における反射鏡は、アルミニウムよりなる基板の表面に、蒸着等によって金属多層膜が形成されてなるものである。反射鏡の寸法は108mm×3.5mm×0.5mmである。また、反射鏡は、反射面におけるx方向に伸びる一側縁が柱状レンズの外周面に当接した状態で、基準面Sに対する反射面の傾斜角度が12.5°となるよう配置されている。
<Example 2>
A light irradiation device having the same specifications as in Example 1 was produced except that a reflecting mirror was provided according to the configuration shown in FIG.
The reflecting mirror in this light irradiation apparatus is formed by forming a metal multilayer film on the surface of a substrate made of aluminum by vapor deposition or the like. The size of the reflecting mirror is 108 mm × 3.5 mm × 0.5 mm. The reflecting mirror is arranged so that the angle of inclination of the reflecting surface with respect to the reference surface S is 12.5 ° in a state where one side edge extending in the x direction on the reflecting surface is in contact with the outer peripheral surface of the columnar lens. .
〈比較例1〉
第1の保持具を、基準面Sに対して第2の保持具と対称な形態のものに変更したこと以外は、実施例1と同様の仕様の光照射装置を作製した。
<Comparative example 1>
A light irradiation apparatus having the same specifications as in Example 1 was produced, except that the first holder was changed to a form symmetrical to the second holder with respect to the reference plane S.
[試験1]
実施例1〜2および比較例1に係る光照射装置によって、柱状レンズからz方向に5mm離間した、x方向およびy方向に伸びる被照射面に光を照射した。そして、被照射面のy方向における照度分布を測定した。結果を図11に示す。
図11において、縦軸は、比較例1に係る光照射装置による照度ピーク値を1とする相対照度である。また、横軸は、被照射面と基準面Sとが交差する基準線からのy方向の距離であり、基準面Sからその一側に離間する方向を正の値とし、基準面Sからその他側に離間する方向を負の値として示している。
[Test 1]
With the light irradiation apparatus according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, light was irradiated to the irradiated surface extending in the x direction and the y direction, which was separated from the columnar lens by 5 mm in the z direction. And the illuminance distribution in the y direction of the irradiated surface was measured. The results are shown in FIG.
In FIG. 11, the vertical axis represents relative illuminance where the illuminance peak value by the light irradiation apparatus according to Comparative Example 1 is 1. The horizontal axis is the distance in the y direction from the reference line where the irradiated surface and the reference surface S intersect, and the direction away from the reference surface S to one side thereof is a positive value. The direction away from the side is shown as a negative value.
図11に示す結果から明らかなように、実施例1〜2に係る光照射装置によれば、被照射面のy方向において、基準面Sからその一側に15mm離間した位置に照度ピークを有する照射領域が形成される。また、被照射面のy方向において、基準面Sより他側の領域の照度が実質的に0であることが確認された。
以上のことから、実施例1〜2に係る光照射装置によれば、基準面Sの他側に隣接する他の部位に光が直接乃至間接的に照射されることを防止または抑制することができる。
As is clear from the results shown in FIG. 11, according to the light irradiation apparatuses according to Examples 1 and 2, the illumination direction has an illuminance peak at a
From the above, according to the light irradiation device according to the first and second embodiments, it is possible to prevent or suppress light from being directly or indirectly irradiated to other portions adjacent to the other side of the reference surface S. it can.
また、実施例2に係る光照射装置によれば、比較例1に係る光照射装置に比較して、被照射面のy方向において、基準面Sからその一側に離間した照明領域において高い照度が得られることが確認された。
また、実施例1に係る光照射装置による最大照度の値は、比較例1に係る光照射装置による最大照度の値の1.1倍であり、実施例2に係る光照射装置による最大照度の値は、比較例1に係る光照射装置による積算光量の値の1.26倍であった。
Moreover, according to the light irradiation apparatus which concerns on Example 2, compared with the light irradiation apparatus which concerns on the comparative example 1, in the y direction of a to-be-irradiated surface, it is high illumination intensity in the illumination area spaced apart from the reference plane S to the one side It was confirmed that
Moreover, the value of the maximum illuminance by the light irradiation apparatus according to Example 1 is 1.1 times the value of the maximum illuminance by the light irradiation apparatus according to Comparative Example 1, and the maximum illuminance value by the light irradiation apparatus according to Example 2 is The value was 1.26 times the value of the integrated light amount by the light irradiation apparatus according to Comparative Example 1.
[試験2]
実施例1〜2および比較例1に係る光照射装置について以下の試験を行った。
光照射装置と、当該光照射装置から5mm離間した、x方向およびy方向に伸びる被照射面との位置関係を、100mm/secの速度でy方向に相対的に変化させながら、当該光照射装置からの光を被照射面に照射した。そして、各光照射装置による、被照射面における積算光量を測定した。
その結果、実施例1に係る光照射装置による積算光量の値は、比較例1に係る光照射装置による積算光量の値の1.156倍であり、実施例2に係る光照射装置による積算光量の値は、比較例1に係る光照射装置による積算光量の値の1.51倍であった。
以上のことから、実施例1に係る光照射装置は、比較例1に係る光照射装置に比較して光の利用効率が高いものであり、更に、実施例2に係る光照射装置は、実施例1に係る光照射装置に比較して光の利用効率が高いものであることが確認された。
[Test 2]
The following tests were performed on the light irradiation apparatuses according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
While changing the positional relationship between the light irradiation device and the irradiated surface that is 5 mm away from the light irradiation device and extends in the x direction and the y direction, the light irradiation device is relatively changed in the y direction at a speed of 100 mm / sec. The irradiated surface was irradiated with light from. And the integrated light quantity in the to-be-irradiated surface by each light irradiation apparatus was measured.
As a result, the value of the integrated light amount by the light irradiation apparatus according to Example 1 is 1.156 times the value of the integrated light quantity by the light irradiation apparatus according to Comparative Example 1, and the integrated light amount by the light irradiation apparatus according to Example 2 is obtained. The value was 1.51 times the value of the integrated light quantity by the light irradiation apparatus according to Comparative Example 1.
From the above, the light irradiation apparatus according to Example 1 has higher light use efficiency than the light irradiation apparatus according to Comparative Example 1, and the light irradiation apparatus according to Example 2 is implemented. It was confirmed that the light use efficiency was higher than that of the light irradiation apparatus according to Example 1.
1 光照射装置
2 筐体
10 レンズ保持機構
11 第1の保持具
11a,11b 保持部材
12,12a,12b 挟持部
13,13a,13b 被支持部
14,14b 溝
15 第2の保持具
16 挟持部
17 被支持部
18 溝
19a,19b,19c,19d ボルト
20 光源部
21 基板
22 封止レンズ
25 発光素子
30 柱状レンズ
31 受光面
32 出射面
35 反射鏡
35a 反射面
36 支持台
36a 支持面
40 ヒートシンク
41 フィン
50 ヘッド部
55 ガイドレール
F 平面
L 封止レンズの中心軸
M 記録媒体
P 発光素子の発光面の中心
Q 柱状レンズの中心軸
S 基準面
W 被照射面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の発光素子がx方向に並んだ状態で配置されてなる長尺な光源部と、
前記光源部に沿ってx方向に伸びる長尺な形状を有し、その長手方向の周面に、前記光源部からの光を受光する受光面および受光した光を出射する出射面を有する柱状レンズと、
第1の保持具および第2の保持具よりなり、前記第1の保持具および前記第2の保持具の間に前記柱状レンズを挟持するレンズ保持機構とを備えてなり、
前記柱状レンズの出射面からの光を、x方向およびy方向に伸びる被照射面に照射する光照射装置であって、
前記柱状レンズの中心軸を含む、x方向およびz方向に伸びる平面を基準面としたとき、
前記第1の保持具は、前記柱状レンズにおける前記基準面の一側に位置する周面領域に対接するよう設けられ、前記第2の保持具は、前記柱状レンズにおける前記基準面の他側に位置する周面領域に対接するよう設けられており、
前記柱状レンズの長手方向に垂直な断面において、
前記柱状レンズの中心軸の位置を位置Q、前記柱状レンズにおける前記第1の保持具が対接する周面領域のうち、前記被照射面に最も接近した位置を位置T1、前記柱状レンズにおける前記第2の保持具が対接する周面領域のうち、前記被照射面に最も接近した位置を位置T2としたとき、
前記第1の保持具は、基準面Sに対する位置Qおよび位置T1を結ぶ直線のなす角αが、基準面Sに対する位置Qおよび位置T2を結ぶ直線のなす角βより大きくなるよう配置されていることを特徴とする光照射装置。 When three directions orthogonal to each other are defined as an x direction, a y direction, and a z direction,
A long light source unit in which a plurality of light emitting elements are arranged in the x direction;
A columnar lens having a long shape extending in the x direction along the light source unit, and having a light receiving surface for receiving light from the light source unit and an output surface for emitting the received light on the circumferential surface in the longitudinal direction When,
A first holding tool and a second holding tool, and a lens holding mechanism for holding the columnar lens between the first holding tool and the second holding tool,
A light irradiation device that irradiates light to be irradiated extending in the x direction and the y direction with light from the exit surface of the columnar lens,
When a plane including the central axis of the columnar lens and extending in the x direction and the z direction is a reference plane,
The first holder is provided so as to be in contact with a peripheral surface region located on one side of the reference surface of the columnar lens, and the second holder is provided on the other side of the reference surface of the columnar lens. It is provided so as to be in contact with the surrounding surface area,
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the columnar lens,
The position of the central axis of the columnar lens is the position Q, and the position closest to the irradiated surface is the position T1 in the peripheral surface area of the columnar lens that the first holder contacts, and the position of the columnar lens is the first position of the columnar lens. When the position closest to the irradiated surface is the position T2 in the peripheral surface area where the holder of 2 comes into contact,
The first holder is arranged such that an angle α formed by a straight line connecting the position Q and the position T1 with respect to the reference plane S is larger than an angle β formed by a straight line connecting the position Q and the position T2 with respect to the reference plane S. The light irradiation apparatus characterized by the above-mentioned.
前記光照射装置は、前記柱状レンズの出射面からの光が前記ヘッド部から離間する位置に照射されるよう配置されていることを特徴とする光硬化材料処理装置。 A head unit including a discharge unit that discharges a photocurable material, and the light irradiation device according to any one of claims 1 to 5 provided adjacent to the head unit,
The light irradiating apparatus is disposed so that light from an emission surface of the columnar lens is irradiated to a position separated from the head portion.
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