CN1841124A - 紫外线照射装置的头部结构及具备其的紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的紫外线照射装置的头部结构，能提高射出的紫外线的聚光效率。该头部结构将射出紫外线的光源(30)和由光轴(C0)相互一致配置的2个略半球状的透镜构成的聚光光学系统(40、60)收纳在护罩(20)的内部，具有使光源(30)射出的紫外线在配置在护罩(20)外部的规定位置的树脂部件(200)上聚光的结构，曲率半径小的第1透镜(40)(例如，φ5mm)配置在比曲率半径大的第2透镜(60)(例如，φ10mm)更靠近光源(30)侧。

Description

紫外线照射装置的头部结构及具备其的紫外线照射装置

技术领域

本发明涉及紫外线照射装置的头部结构及具有该结构的头部的紫外线照射装置，尤其涉及收纳在头部内部的聚光光学系统的改进。

背景技术

一直以来，通过紫外线的照射硬化的紫外线硬化型树脂是众所周知的。该紫外线硬化型树脂，在各种制品的制造工序等中，例如也作为粘结剂等使用。

另外，为了使这种紫外线硬化型树脂硬化，使用紫外线照射装置，但一般这种紫外线照射装置由具备电源回路和控制器等的本体部和使用者用手把持能自由地旋转的头部构成，该头部通过电力供给用的电源线等连接在本体部上。

头部在护罩内收纳有射出紫外线的光源和使从该光源射出的紫外线从头部的前端部开始在前方规定位置上聚光的聚光光学系统而构成(专利文献1-特开2004-358770号公报)。

然而，专利文献1公开的紫外线照射装置，作为头部所备有的聚光光学系统，使用单个的球状透镜(该文献中的图2，4)。

可是，在提高聚光效率之后，使用这种球状透镜的聚光光学系统不适合。

即，球状透镜在半径方向偏离光轴的部分(半径较大的位置)，由于沿轴向偏离光源的射出面，所以难以使从光源向半径方向扩散射出的紫外线入射到球状透镜上。

发明内容

本发明是鉴于上述事实而提出的，目的在于提供能提高射出的紫外线的聚光效率的紫外线照射装置的头部结构及具有该头部结构的紫外线照射装置。

本发明的紫外线照射装置的头部结构，作为聚光光学系统，适于使用光轴一致的2个略半球状的透镜。

即，本发明的紫外线照射装置的头部结构，其特征在于，将射出紫外线的光源和由光轴相互一致配置的2个略半球状的透镜构成的聚光光学系统收纳在护罩内部，上述2个略半球状透镜中曲率半径小的第1透镜比上述2个略半球状透镜中曲率半径大的第2透镜更靠近上述光源侧配置，使上述光源射出的紫外线在上述护罩外部的规定位置上聚光。

这里，2个半球状的透镜分别使靠近光源侧的面为略平面、远离光源侧的面为略半球状的凸面地配置。

本发明的紫外线照射装置，具备：具有电源回路及控制器的本体部；通过规定的电线连接在上述本体部上，与上述本体部分开设置的头部，其特征在于，上述头部具有本发明的头部结构。

根据本发明的紫外线照射装置的头部结构，作为聚光光学系统，适于使用2个略半球状的透镜，由于曲率半径小的第1透镜比曲率半径大的第2透镜更靠近光源侧配置，所以能提高光源射出的紫外线的聚光效率。

另外，根据本发明的紫外线照射装置，由于适于使用2个略半球状的透镜，配备具有曲率半径小的第1透镜比曲率半径大的第2透镜更靠近光源侧配置的聚光光学系统的结构的头部，所以能提高光源射出的紫外线的聚光效率。

附图说明

图1是本发明一实施方式的紫外线照射装置及该紫外线照射装置的一部分，表示具有本发明一实施方式的头部结构的头部的图。

图2是表示图1所示的头部详细的外观图。

图3是表示沿图2所示的头部的A-A剖开的剖面图。

图4是说明头部在组装工序中的作用的与图3相当的剖面图(其1)，(a)表示设置第1透镜的状态，(b)表示插入间隔垫的状态，(c)表示通过间隔垫第1透镜变位的状态。

图5是说明头部在组装工序中的作用的与图3相当的剖面图(其2)，(a)表示设置第2透镜的状态，(b)表示开始拧进环形螺栓的状态，(c)表示通过环形螺栓第2透镜变位的状态。

图6是说明图1所示的头部及紫外线照射装置的聚光作用的图。

图中：

10-头部，20-护罩，30-光源，40-第1透镜(半球状透镜)，50-间隔垫，60-第2透镜(半球状透镜)，71-环形螺栓。

具体实施方式

以下，关于本发明的紫外线照射装置的头部结构及具有该头部结构的紫外线照射装置的优选实施方式，参照附图说明。

图1是本发明一实施方式的紫外线照射装置100及该紫外线照射装置100的一部分，表示具有本发明一实施方式的头部结构的头部10的图。

图示的紫外线照射装置100将头部10射出的紫外线向紫外线硬化型树脂部件200照射，用于使该树脂部件200硬化的目的等。该树脂部件200用于例如各种部件的粘结等。

该紫外线照射装置100具备：具有电源回路92及控制器91的本体部90，和通过电线80连接在本体部90上、与本体部90分开设置的头部10。

并且，该头部10在如图2所示的大概圆筒状的护罩20内具备冷却风扇70，另外，如沿该图的A-A线的剖面图即图3所示，在内部具有以下结构：将射出紫外线的光源30和与光轴C0相互一致配置的由2个略半球状的透镜构成的聚光光学系统(40，60)收纳在护罩20内部，使从光源30射出的紫外线在配置在护罩20外部的规定位置的树脂部件200上聚光。

上述的2个半球状透镜中曲率半径小的第1透镜40(例如，φ5mm)配置在比曲率半径大的第2透镜60(例如，φ10mm)更靠近光源30侧。

另外，护罩20一端部形成开口24的同时，在其轴向形成与开口24相连的略圆柱状的内部空间21，且在内部空间21的内周壁面22的邻近开口24的部分形成有内螺纹23。

光源30，其射出紫外线的本体部分即LED32配置在内部空间21的轴C0上的同时，与该轴C0略垂直相交、朝向开口24的射出面31形成平面状。

LED32设置在射出面31的背面侧，固定在由散热效果好的铝材料做成的基板上。

再者，2个透镜40、60全都是半球凸面41、61朝向射出紫外线的开口24侧、略平面侧朝向光源30侧配置。

另外，在该内部空间21内具备间隔垫50和环形螺栓70，其中，间隔垫50具有：外周面52略滑动接触在内部空间21的内周壁面22上且具有比第2透镜60的略平面62的半径小的半径的内周面53的外周壁51、与外周面52同心、半径比第1透镜40的曲率半径小的圆形开口56；环形螺栓70，其在外周面形成有与内螺纹23螺纹连接的外螺纹71，且内周面72的半径比第2透镜60的曲率半径小地形成，开口24用透明的护罩镜片25封闭。

并且，第1透镜20的略平面42与光源30的射出面31接触，间隔垫50的圆形开口56的缘54与第1透镜40的半球凸面41接触，第2透镜60的略平面62与间隔垫50的外周壁51的端面55接触，环形螺栓70的内周面72的后端缘73与第1透镜60的半球凸面61接触。

再者，本体部90上设置的电源回路92及控制器91是将工业电源供给的电力调整为适合于光源30射出紫外线的电力的部件，另外，头部10的护罩20上设置的冷却风扇70是将光源30发出的热量向护罩20外部排出的部件。

接着，关于本实施方式的头部10及紫外线照射装置100的作用，从头部10的组装工序开始用图4，5，6说明。

首先，如图4(a)所示，在护罩20内，使其射出面31朝向开口24在内部空间21的轴C0上配置光源30后，以将其开口24朝向上侧的姿态，在光源30的射出面31上以使其略平面42与光源30的射出面31接触的方式配置第1透镜40。此时，第1透镜40的光轴C1与内部空间21的轴C0未必一致。

其次，如图(b)所示，当从开口24向内部空间21内插入间隔垫50时，间隔垫50的外周面52与护罩20的内部空间21的内周面22滑动接触，同时向内部空间21里部下降，当圆形开口56的缘54与第1透镜40的半球凸面41接触时，间隔垫50的下降停止，在圆形开口56的中心C2(与内部空间轴C0一致)与第1透镜40的光轴C1不一致时，只圆形开口56的缘54的一部分与第1透镜40的半球凸面41接触。

然后，从该接触的间隔垫50的圆形开口56的缘54部分，相对第1透镜40的半球凸面41的接触部，为使第1透镜40的光轴C1与圆形开口56的中心C2一致，作用使第1透镜40在与其光轴C1垂直相交的面内变位的载荷(主要是从间隔垫50的接触部作用的载荷的半径方向分力等)，圆形开口56的缘54的全周由于均匀地与第1透镜40的半球凸面41接触，所以间隔垫50停止下降(图4(c))。

因而，间隔垫50起到使第1透镜40的光轴C1与内部空间21的轴C0自动一致的自动调心作用。

再者，间隔垫50的重量较小时，不能使第1透镜40变位(为了使第1透镜变位，上述载荷需要比静摩擦力大)。

接着，如图5(a)所示，使第2透镜60的略平面62成为靠近光源30侧的面，当从开口24插入时，第2透镜60向内部空间21里部下降，但当略平面62与间隔垫50的外周壁51的端面55相碰时，就以装载在间隔垫50的外周壁51的端面55上的状态停止。

此时，在第1透镜40上，由于间隔垫50与第2透镜60的合计重量发挥作用，即使仅因为间隔垫50重量不足不进行上述的变位，而在第2透镜60装载在间隔垫50上的状态，重量不足的情况减少，也促进相对第1透镜40的自动调心作用。

接着，如图5(b)所示，使环形螺栓70从护罩20的开口24进入内部空间21，在环形螺栓70的外周面形成的外螺纹71螺纹连接在在护罩20的内部空间21的内周壁面22上形成的内螺纹23上，当环形螺栓70拧进时，环形螺栓70就向内部空间21的里部前进。

当环形螺栓70内周面72的缘73的一部分与第2透镜60的半球凸面61接触时，环形螺栓70就停止前进，但在该内周面72的中心C4(与内部空间21的轴C0一致)与第2透镜60的光轴C3不一致时，以只内周面72的缘73的一部分与第2透镜60的半球凸面61接触的状态，从接触的环形螺栓70的内周面72的缘73部分，相对第2透镜60的半球凸面61的接触部，为使第2透镜60的光轴C3与内周面72的中心C4一致，作用使第2透镜60在与其光轴C3垂直相交的面内变位的载荷(从环形螺栓70的接触部发挥作用的载荷的半径方向分力等)，由于内周面72的缘73的全周均匀与第2透镜60的半球凸面61接触，所以环形螺栓70停止前进。

因而，环形螺栓70起到使第2透镜60的光轴C3与内部空间21的轴C0自动一致的自动调心作用。

并且，当自动调心后环形螺栓70进一步拧进时，在环形螺栓70上作用使环形螺栓70从第2透镜60的半球凸面61向护罩20的开口24后退的反作用力。其结果，作用在环形螺栓70的外螺纹71与护罩20的内螺纹23的螺纹连接面上的垂直抵抗力变大，沿螺纹连接面的静摩擦力增大，能防止环形螺栓70的松弛。

这样，只环形螺栓70拧进，第1透镜40及第2透镜60两者能同时固定在护罩20上，没有必要使用粘结剂等分别固定各透镜40、60。

另外，由于第1透镜40及第2透镜60都被自动调心，所以能很容易地进行组装作业。

并且，最后护罩镜片25固定在开口24上，头部10的组装工序完成。

这样，具有组装结构的头部10的聚光光学系统，由于适于使用2个略半球状的透镜40、60，所以比使用现有的球状透镜，更能使光源30射出的紫外线高效率地聚光。

球状透镜在半径方向偏离轴的部分(半径较大的位置)，由于沿轴向偏离光源30的射出面31，所以难以使从光源30向半径方向扩散射出的紫外线入射到球状透镜上，聚光效率低下，对此，半球状透镜40由于其略平面42与射出面31接触，所以沿轴向距离光源30的射出面31的距离为0，能使从光源30向半径方向扩散射出的紫外线大体全部入射半球状透镜40。

另外，如图6所示，从光源30射出的紫外线L0，其略平面42贴紧在该光源30的射出面31上，其大体全部作为L1入射到曲率半径R1比较小的第1透镜40内，被第1透镜40折射而从半球凸面41射出的紫外线L1，继续从该略平面62入射到第2透镜60，但由于第2透镜60比第1透镜40直径大，所以从第1透镜40射出的紫外线大体全部作为L2入射到第2透镜60。

并且，从该第2透镜60的半球凸面61射出的紫外线L2，在规定面S(沿轴C0方向，距离护罩镜片25例如20mm的位置)上以直径d聚光(例如，φ3mm)。由于该聚光的紫外线L2大概100％是从光源30射出的紫外线L0，所以比起现有技术聚光效率大幅度地提高。

另外，该头部10与使用一个很大曲率半径的球状透镜的现有技术不同，使用2个半球状的透镜，但由于2个透镜40、60之一曲率半径比另一个小，所以整体能将轴向占有长度变小，从而能够实现小型化。

另外，本实施方式的紫外线照射装置100，由于具有上述结构的头部10，所以能实现比现有技术的紫外线照射装置高的聚光效率。

Claims (3)

1.一种紫外线照射装置的头部结构，其特征在于：

将射出紫外线的光源和由光轴相互一致配置的2个略半球状的透镜构成的聚光光学系统收纳在护罩内部，上述2个略半球状透镜中曲率半径小的第1透镜比上述2个略半球状透镜中曲率半径大的第2透镜更靠近上述光源侧配置，使上述光源射出的紫外线在上述护罩外部的规定位置上聚光。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置的头部结构，其特征在于：

上述护罩一端部形成开口的同时，在其轴向形成与该开口相连的略圆柱状的内部空间，且上述略圆柱状的内部空间的内周壁面的至少一部分上形成内螺纹，

上述光源配置在上述略圆柱状的轴上的同时，具有相对该轴略垂直相交的射出面，

具备：间隔垫，其外周面与上述略圆柱状的内部空间的内周壁面略滑动接触，并且具有比上述第2透镜略平面的端面的半径小的半径的内周面的外周壁、与该外周面同心且半径比上述第1透镜的曲率半径小的圆形开口；环形螺栓，其在外周面形成与上述内螺纹螺纹连接的外螺纹，并且内周面的半径比上述第2透镜的曲率半径小，

上述第1透镜略平面的端面与上述光源的射出面接触，上述间隔垫的圆形开口的缘与上述第1透镜的半球凸面接触，上述第2透镜的上述略平面的端面与上述间隔垫的外周壁的端面接触，上述环形螺栓的内周面的缘与上述第1透镜的半球凸面接触。

3.一种紫外线照射装置，具备：具有电源回路及控制部的本体部；通过规定的电线连接在上述本体部上、与上述本体部分开设置的头部，其特征在于：

上述头部具有权利要求1或2所述的头部结构。

Images