JP2007141696A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ランプが破裂してもその破片が装置内部に飛散せず、しかも、冷却効率を向上させてランプ寿命を延ばす。
【解決手段】
ランプ（２）の照射光を正面に向かって反射する反射鏡（３）をケーシング（４）に内蔵したカートリッジ（Ｃ）に、その正面開口部（７）を塞ぐ耐圧透光素子（８）と反射鏡（３）との間に空冷スペース（１４）が確保され、空冷スペース（１４）の周面に形成されたメッシュ状の通風開口部（１５）から空冷スペース（１４）を通り背面側開口部（１０）へ抜ける空気流路（１７）が成され、該カートリッジ（Ｃ）を装置本体（６）に装着した状態で、装置本体（６）に形成された吸気口（３１）からカートリッジ（Ｃ）の空気流路（１７）を通って装置本体（６）の排気口（３２）へ至る空冷流路（３６）を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプと、その照射光を正面に向かって反射する反射鏡がケーシングに内蔵されて成るカートリッジを、光出射口が形成されたハウジングに着脱可能に装着して成る光源装置に関する。

工場の生産ラインでは、製品に光を照射して加工処理したり、照明光を照射してその画像に基づき製品検査をするなど、加工から検査に至るまで可視光、紫外光、赤外光など任意の光を照射する光源装置が用いられており、ラインの稼動中、連続して点灯使用している。
例えば、デジタルカメラのレンズ接着に用いられる紫外線硬化樹脂を硬化させる際に用いられる紫外線照射用光源装置は、紫外線を含む光を照射する高圧水銀放電ランプなどをライン稼動中は連続点灯させておき、その光を反射鏡で集光させながら波長選択フィルタにより紫外線のみを透過させ、光出射口に接続されたライトガイドを介して所定の照射位置まで導き、その先端からワークに照射できるように構成されている。

この場合に、光源装置のハウジング内には、ランプを装着した反射鏡が、その正面を光出射口に向けて固定され、ランプ及び点灯回路で生ずるハウジング内の熱を外部に逃がすため装置内に外気を取り込み、これをランプ背面に形成された排気口からファンなどにより強制排気するように成されている。

ところで、ライン稼動中にランプが破裂したりランプ切れを起したときは、その間、ラインが停止されてしまうので、逸早くランプ交換を行う必要があり、そのため従来より、ランプをカートリッジに収容して、そのカートリッジごとランプを簡単に交換できるようにしたものが提案されている。
特開２００４−３１９７１４

この光源装置によれば、背後に取り付けられたファンにより供給される冷却用空気がカートリッジの外部周面に沿って流れるので、カートリッジを空冷することによりランプの熱を排熱することができる。
しかしながら、カートリッジはランプ正面に光を出射する開口部が形成されているもののランプの上下左右を囲む周面及び背面が塞がれているので、冷却用空気でランプを直接冷却させることができず、冷却効率が低いという問題があった。
しかも、ランプが破裂したときにその破片が開口部から装置内部に飛散してしまうと、ランプ交換時に装置内部の破片を回収しなければならず、そのための作業時間がかかる。
これを有効に防止するために、開口部を所定の強度を有するガラス板などで塞ぐことも考えられるが、開口部を塞ぐと熱がカートリッジ内にこもるため、ランプが過熱されて破裂し易くなり、ランプ寿命も短くなるという問題が生じる。

そこで本発明は、ランプが破裂してもその破片が装置内部に飛散せず、しかも、冷却効率を向上させてランプ寿命を延ばすことを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、ランプと、その照射光を正面に向かって反射する反射鏡をケーシングに内蔵して成るカートリッジを、光出射口が形成された装置本体に着脱可能に装着して成る光源装置において、前記カートリッジは、点灯中にランプが破裂したときの飛散破片により破損しない程度の強度を有する耐圧透光素子でその正面開口部が塞がれ、該耐圧透光素子と前記反射鏡との間に空冷スペースが確保されると共に、該空冷スペースの周面に形成されたメッシュ状の通風開口部から空冷スペースを通り背面側開口部へ抜ける空気流路が形成され、前記装置本体には、そのハウジングに冷却用空気を導入する吸気口及び排気口が形成され、前記吸気口及び排気口から強制吸排するファンが設けられると共に、前記カートリッジを装着した状態で、吸気口からカートリッジの空気流路を通って排気口へ至る空冷流路が形成されたことを特徴としている。

本発明に係る光源装置によれば、カートリッジを装着した状態で、吸気口からカートリッジの空気流路を通って排気口へ至る空冷流路が形成されているので、吸気口から装置本体内に吸い込まれた外気が、カートリッジの周面に形成されたメッシュ状の通風開口部から耐圧透光素子と反射鏡の間に空冷スペースを通り、その背面開口部から排気口へ通り抜ける。
したがって、カートリッジに冷却空気が導入されて、正面開口部を塞ぐ耐圧透光素子と反射鏡との間の空冷スペースを通過する際に反射鏡に装着されたランプが直接空冷されるので、冷却効率が向上し、ランプが過熱され難くなるため、破裂が防止され、ランプ寿命が延びるという効果がある。

また、ランプは反射鏡に装着された状態でカートリッジ内に収容され、正面側開口部が耐圧透光素子で塞がれると共に、通風開口部がメッシュ状に形成されているので、万一ランプが破裂してもその破片がカートリッジ外部に飛散することがなく、カートリジの交換を行うと同時に破片の回収を行うことができるという効果がある。

本例では、ランプが破裂してもその破片が装置内部に飛散せず、しかも、冷却効率を向上させてランプ寿命を延ばすという目的を達成するために、正面開口部を塞ぐ耐圧透光素子と反射鏡との間に空冷スペースを確保し、空冷スペースの周面に形成されたメッシュ状の通風開口部から空冷スペースを通り背面側開口部へ抜ける空気流路を形成したカートリッジを装置本体に装着した状態で、装置本体に形成された吸気口からカートリッジの空気流路を通って装置本体の排気口へ至る空冷流路を形成した。

図１は本発明に係る光源装置を示す説明図、図２はその内部構造を示す側面図、図３はカートリッジの装着状態を示す説明図、図４はカートリッジの正面側を示す分解図、図５はカートリッジの背面側を示す分解図、図６はカートリッジ収容部の内部構造を示す断面図である。

本例の光源装置１は、紫外線硬化樹脂用の紫外線スポット照射用光源装置であって、紫外線を含む光を出力する高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどのランプ２と、その照射光を正面に向かって反射する反射鏡３をケーシング４に内蔵して成るカートリッジＣが、光出射口５を形成した装置本体６に着脱可能に装着され、その光出射口５にバンドルファイバからなるライトガイドＦが接続されている。

カートリッジＣのケーシング４は、投光用の正面開口部７が形成されると共に、背面が開放された略角筒状に形成され、前記正面開口部７が、点灯中にランプ２が破裂したときの飛散破片により破損しない程度の強度を有する耐圧透光素子８で塞がれている。
この耐圧透光素子８は、縦×横×板厚＝５０×５０×３（ｍｍ）の略正方形状のテンパックス製ガラスに３１０〜４００ｎｍの紫外光が透過するような波長選択膜を蒸着させ、波長選択フィルタと破裂時の破片飛散防止壁を兼用し、ネジでケーシング４に固定されるフレーム４Ａに取り付けられ、必要に応じて交換できるようになされている。

反射鏡３は、一次焦点距離７ｍｍ、二次焦点距離１４０ｍｍの回転楕円面に形成され、正面側開口部が５０×５０ｍｍの略正方形状に形成され、反射鏡フレーム９に取り付けられて、ケーシング４の背面開口部１０からスライドされて、ケーシング４に着脱可能に装着される。
反射鏡フレーム９は、ケーシング４の底面の一部を構成するスライドベース９ａの先端側に、反射鏡取付部９ｂが立設されてアングル状に形成され、スライドベース９ａの左右両側には、装置本体６の底面左右両側から内向き形成されたスライドガイド１１と係合する案内溝１２が形成されるている。

ケーシング４は、その先端側に、底面の一部を構成するストッパ１３が取り付けられ、反射鏡フレーム９を装着したときに、反射鏡取付部９ｂがストッパ１３に当接されて、反射鏡取付部９ｂに取り付けられた反射鏡３と耐圧透光素子８の間に空冷スペース１４が確保されるようになされている。

また、空冷スペース１４の周面となるケーシング４の左側面にはメッシュ状の通風開口部１５が形成され、反射鏡取付部９ｂの高さがケーシング４よりも低く形成されて反射鏡取付部９ｂの上端縁９ｃとケーシング４との間に所定のクリアランス１６が形成されており、これにより、通風開口部１５から空冷スペース１４を通り背面側開口部１０へ抜ける空気流路１７が形成されている。

装置本体６のハウジング２１内には、その上段にカートリッジ収容部２２が形成され、その下段にランプ点灯回路２３が配され、カートリッジ収容部２２の上方にカートリッジＣを交換するための蓋体２４が配されている。
カートリッジ収容部２２は、その上面が開放されると共に、カートリッジＣを載置固定するベースプレート２５がハウジング２１の上段と下段を仕切るように配され、ベースプレート２５には、カートリッジＣの左右側面に摺接されて左右方向の位置ずれを規制するガイド板２６Ｒ及び２６Ｌと、カートリッジＣの正面に摺接される正面開口板２７と、前後方向の位置ずれを規制する背面ガイド２８が形成されている。
また、ベースプレート２５には、反射鏡フレーム９を正確に位置決めする位置決め手段が形成されており、本例では、反射鏡フレーム９の底面に突出形成された位置決め突起９ｄと係合される凹溝２５ａが形成されている。
これらを互いに係合させることにより、カートリッジ収容部２２内でカートリッジＣがガタつくことがなく、装置本体６に形成された光出射口５の光軸Ｘ_Ｆと反射鏡３の光軸Ｘ_Ｍが同軸的に位置決めされ、且つ、反射光がライトガイドＦの光入射端に向って集光されて正確に入射するようにその照射方向及び焦点位置が固定される。
なお、この位置決め手段は、反射鏡フレーム９を位置ずれなく係合し得る形状であれば任意の構成のものを採用でき、例えば、突起と凹部から形成される場合は、突起及び凹部がベースプレート２５及び反射鏡フレーム９のいずれに形成されていてもよい。
さらに、左ガイド板２６Ｌとハウジング２１の間に所定のクリアランス２９が設けられ、カートリッジＣの通風開口部１５と対応する位置に通気孔３０が形成されている。

また、ハウジング２１には、その下面に冷却用空気となる外気を導入する吸気口３１が形成されると共に、上段背面のカートリッジ収容部２２の背面側に排気口３２が形成されて、吸気口３１及び排気口３２に強制吸排気用のファン３３及び３４が設けられ、ハウジング２１を上段と下段に仕切るベースプレート２５には下段から前記クリアランス２９へ抜ける通気孔３５が開口されている。

これにより、カートリッジＣを装着した状態でファン３３及び３４を起動すると、吸気口３１からハウジング２１の下段に導入された外気が、ハウジング２１を上段と下段に仕切るベースプレート２５に形成された通気孔３５から、カートリッジ収容部２２の左側に形成されたクリアランス２９内に導入され、左ガイド板２６Ｌに形成された通気孔３０から、カートリッジＣに形成された空気通路１７を通り、ハウジング２１の背面に形成された排気口３２から外部に排気され、この吸排気ルートが空冷流路３６となっている。

なお、反射鏡フレーム９のスライドベース９ａ及びカートリッジ収容部２２のベースプレート２５には、カートリッジＣを上方から装着したときに互いに接続される給電コネクタ３７及び３８が設けられている。

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
未使用のランプ２が装着された反射鏡フレーム９を図５に示すようにケーシング４の背面開口部１０からスライドさせて挿入しケーシング４と係合させてカートリッジＣを組み立て、蓋体２４を開いたハウジング２１の上方から、そのカートリッジＣをカートリッジ収容部２２に装着する。
このとき、カートリッジＣは、左右両側がガイド板２６Ｒ及び２６Ｌに摺接され、正面側が正面開口板２７に摺接され、背面側が背面ガイド２８に案内されて、反射鏡３の光軸Ｘ_Ｍが光出射口５の光軸Ｘ_Ｆと同軸に位置するように位置決めされると同時に、給電コネクタ３７及び３８が接続される。

ここで、ランプ２の点灯スイッチ（図示せず）をオンすると、ファン３３及び３４が起動されてランプ２が点灯される。
ランプ２から照射された光は反射鏡３で反射され、収束されながら耐圧透光素子８を透過して、波長３１０〜４００ｎｍの紫外線が光出射口５に接続されたライトガイドＦに入射される。
この場合に、例えばデジタルカメラ生産ラインのレンズ接着工程で用いられている場合は、光のオンオフは図示しないシャッターなどにより行なわれ、ライン稼動中はランプ２は連続点灯されている。

この間、ファン３３により吸気口３１から吸い込まれた冷却用空気（外気）は、空冷流路３６を通って内部を冷却し、ファン３４により排気口３２から外部に排気される。
この空冷流路３６に沿って流れる空気は、まず、吸気口３１からハウジング２１の下段に導入されてランプ点灯回路２３を冷却し、ハウジング２１を上段と下段に仕切るベースプレート２５に形成された通気孔３５を通り、カートリッジ収容部２２の左側に形成されたクリアランス２９に至る。

さらに、その空気は、左ガイド板２６Ｌに形成された通気孔３０からケーシング４の左側面に形成された通風開口部１５を通り、カートリッジＣの空気通路１７に導入される。
カートリッジＣ内では、反射鏡３と耐圧透光素子８の間に形成される空冷スペース１４の側面から導入された空気がその上端側に形成されたクリアランス１６を通って排出されるので、空気が反射鏡３の前を流れる際にその一部が反射鏡３内に流入して、ランプ２が直接冷却された後、クリアランス１６及び背面開口部１０を通り、ハウジング２１の排気口３２から外部に排熱される。
このように、空冷スペース１４に導入された空気によってランプ２が直接冷却されるので冷却効率が高く、ランプ寿命も延びるので交換頻度を減少させることができる。

また、点灯中にランプ２が破裂して、その破片が飛び散ることがあっても、正面開口部７には耐圧透光素子８で塞がれ、左側面の通風開口部１５にはメッシュが取り付けられ、それ以外の部分はケーシング４で覆われているので、カートリッジＣから装置本体６内に飛散することがない。
したがって、カートリッジＣを交換すれば、ランプ２の破片を全て回収することができ、装置本体６の内部清掃の手間が一切不要となる。

そして、ランプ交換の際は、予備のカートリッジＣを用意しておけば、カートリッジＣを交換するだけで足りるので交換時間は極めて短縮される。
また、予備のカートリッジＣがなくても、未使用のランプ２を装着した予備の反射鏡フレーム９を用意しておけば、取り出したカートリッジＣから使用済みの反射鏡フレーム９を外して、内部に破片がある場合はカートリッジＣの背面開口部１０を下向きにしてその破片を捨てた後、予備の反射鏡フレーム９を装着すればよく、この場合も、従来に比して交換時間を短縮することができる。
さらに必要がある場合は、フレーム４Ａを外して、耐圧透光素子８を交換することもできる。

なお、上述の実施例の説明では、紫外線照射用光源装置について説明したが、可視光、赤外光など任意の光を照射する光源装置に適用することができる。

以上述べたように、本発明は、生産ラインなどで連続して点灯使用される光照射用の光源装置の用途に用いることができる。

本発明に係る光源装置を示す説明図。 その内部構造を示す側面図。 カートリッジの装着状態を示す説明図。 カートリッジの正面側を示す分解図。 カートリッジの背面側を示す分解図。 カートリッジ収容部の内部構造を示す断面図。

符号の説明

１ 光源装置
２ ランプ
３ 反射鏡
４ ケーシング
Ｃ カートリッジ
５ 光出射口
６ 装置本体
７ 正面開口部
８ 耐圧透光素子
９ 反射鏡フレーム
１０ 背面開口部
１４ 空冷スペース
１５ 通風開口部
１７ 空気流路
２１ ハウジング
３１ 吸気口
３２ 排気口
３３、３４ ファン
３６ 空冷流路

Claims (4)

1. ランプと、その照射光を正面に向かって反射する反射鏡をケーシングに内蔵して成るカートリッジを、光出射口が形成された装置本体に着脱可能に装着して成る光源装置において、
   前記カートリッジは、点灯中にランプが破裂したときの飛散破片により破損しない程度の強度を有する耐圧透光素子でその正面開口部が塞がれ、該耐圧透光素子と前記反射鏡との間に空冷スペースが確保されると共に、該空冷スペースの周面に形成されたメッシュ状の通風開口部から空冷スペースを通り背面側開口部へ抜ける空気流路が形成され、
   前記装置本体には、そのハウジングに冷却用空気を導入する吸気口及び排気口が形成され、前記吸気口及び排気口から強制吸排するファンが設けられると共に、前記カートリッジを装着した状態で、吸気口からカートリッジの空気流路を通って排気口へ至る空冷流路が形成されたことを特徴とする光源装置。
2. 前記カートリッジは、ケーシングに反射鏡フレームが着脱可能に装着され、該フレームには、ランプを装着した反射鏡が取り付けられて成る請求項１記載の光源装置。
3. 前記通風開口部がカートリッジのケーシングの側面部に形成され、前記反射鏡フレームの上端縁とケーシングとの間に空気流路となるクリアランスが設けられた請求項１記載の光源装置。
4. 前記耐圧透光素子が、カートリッジのケーシングに着脱可能に装着される正面フレームに取り付けられてなる請求項１記載の光源装置。
   
   
   
   

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