JP2016159238A

JP2016159238A - 紫外線照射装置

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Publication number: JP2016159238A
Application number: JP2015040743A
Authority: JP
Inventors: 飯田　史朗; Shiro Iida; 史朗飯田; 板谷　賢二; Kenji Itaya; 賢二板谷
Original assignee: Iida Shomei Co Ltd
Current assignee: Iida Shomei Co Ltd
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP6558523B2

Abstract

【課題】産業用に使用される紫外線硬化樹脂の硬化手段に適用でき、しかも、屋外での紫外線硬化樹脂の硬化にも適用できる紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】紫外線照射装置１は、棒状のハンドル部３と、ハンドル部３の一端に設けられ且つ開口窓２９を有する筐体部５と、筐体部５内に配され且つ開口窓２９から紫外線を出射する照射部５と、筐体部５内に配され且つ照射部５の紫外線照射中に発生する熱を放出する放熱部と、ハンドル部３の他端の設けられた電源部９と、電源部９から受電して照射部５を駆動させる駆動回路とを備え、照射部７は、複数個のＬＥＤ１３から構成され、電源部９は、充放電可能な充電池又は交換可能な電池を電源とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤから出射される紫外線を利用して、紫外線硬化樹脂の硬化を促進させる携帯型の紫外線照射装置に関する。

省エネルギの観点からＬＥＤが多くの分野で利用されており、その一つに、紫外線照射により硬化する紫外線硬化型樹脂の硬化手段として、紫外線を照射するＬＥＤ（以下、紫外線ＬＥＤとする。）が利用されつつある（例えば特許文献１）。
特許文献１に記載の紫外線照射装置は、爪装飾などに利用される特殊樹脂（紫外線硬化樹脂）を硬化する際に使用されるものであり、携帯性を有している。

特開２００５−１１８２０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の紫外線照射装置は、被照射体が爪装飾に使用される特殊樹脂を硬化させるものであり、産業用に使用される紫外線硬化樹脂の硬化手段に適用することはできない。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、産業用に使用される紫外線硬化樹脂の硬化手段に適用でき、しかも、屋外での紫外線硬化樹脂の硬化にも適用できる紫外線照射装置を提供することである。

本発明に係る紫外線照射装置は、棒状のハンドル部と、前記ハンドル部の一端に設けられ且つ開口窓を有する筐体部と、前記筐体部内に配され且つ前記開口窓から紫外線を出射する照射部と、前記筐体部内に配され且つ前記照射部の紫外線照射中に発生する熱を放出する放熱部と、前記ハンドル部の他端の設けられた電源部と、前記電源部から受電して前記照射部を駆動させる駆動回路とを備え、前記照射部は、複数個のＬＥＤから構成され、前記電源部は、充放電可能な充電池又は交換可能な電池を電源とする。
また、紫外線照射装置は、前記照射部から出射された紫外線を前方へと反射させる反射部が前記筐体部に設けられているとしてもよい。

本発明に係る紫外線照射装置は、照射部は複数個のＬＥＤから構成されているので産業用としても適用でき、しかも、電源部は充放電可能な蓄電池であるので屋外での使用にも適用できる。

第１の実施形態に係る紫外線照射装置の正面図である。第１の実施形態に係る紫外線照射装置の側面図である。第１の実施形態に係る紫外線照射装置の分解斜視図である。第２の実施形態に係る紫外線照射装置の斜視図である。反射部の効果を示す実験結果である。

以下、本発明の一態様に係る紫外線照射装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
１．紫外線照射装置概略
紫外線照射装置１は、図１に示すように、作業者が把持するハンドル部３と、ハンドル部３の一端に設けられた筐体部５と、筐体部５内に配され且つ紫外線を出射する照射部７と、ハンドル部３の他端の設けられた電源部９と、電源部９から受電して照射部７を駆動させる駆動回路１１（図３参照）とを有する。
ここでは、照射部７から紫外線が出射される方向（主出射方向である。）を前側とし、照射部７の裏側を後側とする。
また、照射部７はＬＥＤ１３により構成される。紫外線照射装置１は、ハンドル部３、筐体部５、照射部７、電源部９、駆動回路１１以外に、照射中の照射部７の熱を放出する放熱部１５を筐体部５の内部に有する。

２．各部構成
（１）ハンドル部３
ハンドル部３は中空の棒状（筒状）をしている。内部空間には電源部９と駆動回路１１とを接続するケーブル（図示省略）が配されている。ハンドル部３の横断面形状は、図１及び図２に示すように、前後方向に長い形状をしている。横断面形状は、ここでは、角が丸くなった矩形状をしている。ハンドル部３の後面にはＬＥＤ１３の発光駆動を操作するスイッチ２０が設けられている。

スイッチ２０を「オン」するとＬＥＤ１３から紫外線が照射される。なお、スイッチは、スライドタイプ、ボタンタイプ等を利用できる。
ハンドル部３の一端は筐体部５の装着領域２１となっている。装着領域２１は、ハンドル部３を前方から見たときに、左右の側面が平行に構成されている。装着領域２１の各側面は固定凹部を中央部に有している。固定凹部は凹入方向と直交する断面が円形状となっている。

ハンドル部３の一端部（装着領域２１）には、筐体部５の姿勢（向き）を変化自在とする角度調整手段の一部を構成するハンドル側調整手段が設けられている。ハンドル側調整手段は、固定凹部の中心から離れて形成されている凹み内に出没自在に設けられた出没体と、出没体を出状態に維持する維持体とを有する。なお、出没体の先端部は半球状をしている。維持体は、ここでは、圧縮バネが利用されている。維持体は、出没体が配されている凹み内に配され、出没体に対して出方向の負荷を作用させる。なお、出没体の先端部は後述の筐体側調整手段の位置決め凹みに係合する。
ハンドル部３の他端部は、図３に示すように、ハンドル部３の中心軸と直交する方向に張り出し、電源部９の上部を覆うカバー領域２３となっている。また、カバー領域２３は電源部９に着脱自在に装着する装着領域でもある。

（２）筐体部５
筐体部５は、箱状をし、筐体本体２５と蓋体２７とから構成される。筐体本体２５は、図３に示すように、中央部に開口窓２９を有する前板３１と、中央部に開口３３を有する後板３５と、前板３１の下端と後板３５の下端とを連結する底板３７とが一体化されてなる。換言すると、筐体本体２５は上面と左右両側の側面の３面が開放する箱状をしている。
蓋体２７は筐体本体２５の開放部分を覆う。蓋体２７は、例えば帯板を湾曲（屈曲）させて構成され、全体として「コ」の字状をしている。蓋体２７は天板４１及び左右一対の側板４３，４５が一体化されてなる。

筐体本体２５を構成する前板３１、後板３５及び底板３７は左右端が側面側に張り出す内鍔４７を有している。これにより、筐体本体２５に蓋体２７が結合した際に、筐体本体２５の内鍔４７と蓋体２７の一対の側板４３，４５とが当接し、筐体本体２５と蓋体２７との間に隙間が生じるのを防止している。
筐体部５はハンドル部３に装着されるための装着手段を有している。ここでは、装着手段はハンドル部３の装着領域２１を把持する一対の把持片５１により構成されている。把持片５１は、図１に示すように、ハンドル部３の装着領域２１を左右方向から把持（把持）するように、筐体本体２５の底板３７から下方へと延伸している。

一対の把持片５１のそれぞれは他の把持片５１に向かって突出する固定凸起（図示省略）を有している。固定凸部は突出する方向と直交する断面において円形状をしている。なお、固定凸部はハンドル部３の固定凹部に回転自在に嵌合する。
一対の把持片５１のそれぞれには、角度調整手段の一部を構成する筐体側調整手段が設けられている。筐体側調整手段は、固定凸部の中心を基準として所定半径の仮想円周上に間隔を置いて設けられた複数の姿勢決め凹みを有する。ここでの所定半径は、ハンドル側の固定凹部の中心と出没体の中心との距離に相当する。また、仮想円周上で隣接する姿勢決め凹み間の角度は、４５［°］であり、例えば３つ設けられている。

筐体部５は、図３に示すように、ＬＥＤ１３及び放熱部１５が収容される主収容領域５３と、放熱部１５の１つの構成であるファンやＬＥＤ１３を駆動させるための駆動回路１１が収容される副収容領域５５とを内部に有する。
なお、筐体部５の内部における副収容領域５５以外の領域が主収容領域５３である。また、主収容領域５３及び副収容領域５５の引き出し線は収容領域を構成する前板３１等と区別するために矢印で示している。

副収容領域５５は、筐体部５の前面を前方から見たときに、開口窓２９における左右の一方側縁（ここでは右側に見える側縁である。）と前板３１の左右の一方端（ここでは、右側に見える端である。）との間に形成される。
前板３１及び後板３５の少なくとも一方には、主収容領域５３と副収容領域５５とを仕切るための仕切板５７が設けられている。仕切板５７は、ここでは、後板３５であって開口の左右の一方側縁に左右の一方側に設けられている。仕切板５７の前後方向の長さは、仕切板５７と前板３１の内鍔及び仕切板５７と後板３５の内鍔の間に配される駆動回路１１を支持できる長さである。

（３）照射部７
照射部７は紫外線を出射するＬＥＤ１３により構成される。具体的には、ＬＥＤ１３は３６５［ｎｍ］〜４０５［ｎｍ］の範囲にピーク波長を有する光を出射する。ＬＥＤ１３はモジュールタイプで設けられている。つまり、照射部７はＬＥＤモジュール５９により構成される。ＬＥＤモジュール５９は、複数個のＬＥＤ１３と、これらが実装される基板６１とからなる。
本例では、ＬＥＤモジュール５９は２個あり、１つのＬＥＤモジュールには、２４個のＬＥＤ１３が実装されている。なお、２４個のＬＥＤ１３は、１２個が直列接続された２つの直列接続群が並列接続されている。
図１に示すように、基板６１は矩形状をし、ＬＥＤモジュール５９は基板６１の長手方向が左右方向となるようにヒートシンク６５に接触状態で配されている。

（４）電源部９
電源部９は充放電可能な充電池により構成される。ここでは、一般工具の充電池としても利用されている１２Ｖタイプである。充電池はニッケル水素充電池である。
電源部９は、図３に示すように、直方体状の電池本体６９と、電池本体６９の上面から上方へと突出する接続端子７１とを有する。電源部９は接続端子７１を介して充・放電を行う。電源部９はハンドル部３の下端のカバー領域２３に着脱自在に装着される。ここでは、装着に係合手段が採用されている。

（５）放熱部１５
放熱部１５は、ヒートシンク６５とファン７３との少なくとも一方を有している。ここでは、放熱部１５はヒートシンク６５とファン７３とを有している。
ヒートシンク６５は、直方体状をしている。ヒートシンク６５は、ベース板と、ベース板の後面に設けられた複数個のフィンとから構成される。図３ではヒートシンク６５を単なる直方体として表している。
ヒートシンク６５はＬＥＤモジュール５９を前面に搭載する。これにより、ＬＥＤ1３の紫外線照射中に発生する熱を後方へと放出（伝導）する。
ファン７３は筐体部５の内部（ヒートシンク側）から外部へと送風する。これにより、ヒートシンク６５の熱が空気に伝わり、伝わった空気がファン７３により筐体部５の外部へと送出される。

（６）駆動回路１１
駆動回路１１はＬＥＤ１３に対して駆動電力（直流電力）を供給する。第１の実施形態における駆動回路１１はファン７３に対しても駆動電力（直流電力）を供給する。ここでは、ＬＥＤ１３とファン７３とを並列接続して、電源部９から直接ＬＥＤ１３やファン７３に給電される。

（７）その他
第１の実施形態では、筐体部５の前面の開口窓２９に透光性カバー７４が設けられている。透光性カバー７４は、主にＬＥＤ１３を保護する機能を有する。第１の実施形態では、照射対象の被照射体の温度を検出するセンサ７５と、センサ７５からの検出結果が閾値を超えるとＬＥＤ１３への電力供給を停止する電力供給停止回路とを有している。
これにより、被照射体である紫外線硬化樹脂の温度を検出して、硬化状態になると、紫外線照射を停止することができる。なお、電力供給停止回路は、駆動回路１１に組み込まれている。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態の紫外線照射装置１は、ＬＥＤから出射された光を被照射体側に反射させる反射部を備えていなかったが、反射部を備えてもよい。反射部を備える紫外線照射装置を第２の実施形態として説明する。なお、ここでは、第１の実施形態で説明した紫外線照射装置に反射部を設けたものを第２の実施形態の紫外線照射装置として説明する。このため、第１の実施形態と同じ構成は、同じ符号を付し、その説明は省略する。
図４は、第２の実施形態に係る紫外線照射装置の斜視図である。
紫外線照射装置１０１は、ハンドル部３、筐体部５、照射部（７）、電源部９、駆動回路（１１）及び放熱部（１５）を有し、さらに反射部１０３を有する。
反射部１０３は筐体部５の前板（３１）に着脱自在に装着される。反射部１０３は筒状をし、その横断面形状は前板（３１）に設けられた開口窓（２９）形状と同じ形状をしている。ここでは、一対の側板と上板及び下板とを有する。つまり、横断面形状は矩形状をしている。

ここでの反射部１０３は、筐体部５から前方へ離れるに従って横断面における面積が徐々に大きくなる、所謂、先拡がり状をしている。この場合は、被照射体が前板（３１）の開口窓（２９）よりも大きいときに有効である。なお、反射部は、筐体部から前方へ離れるに従って、横断面における面積が徐々に小さくなる、所謂、先細り状であってもよい。この場合は、被照射体が前板の開口窓よりも小さいときに有効である。
なお、一対の側板と上板及び下板における内面に相当する面は反射面１０５となっている。具体的には、筒状の内面が鏡面仕上げされていたり、反射膜が内面に形成されたりしている。

図５は、反射部の効果を示す実験結果である。
図中の実施品１は、第１の実施形態に係る紫外線照射装置１において、照射部７（ＬＥＤ１３）からの距離ｄ［ｃｍ］と、その距離での紫外線の光強度Ｅ［ｍＷ／ｃｍ^２］との関係を示したものである。図中の実施品２は、第２の実施形態に係る紫外線照射装置１０１（第１の実施形態に係る紫外線照射装置１に反射部１０３を設けた紫外線照射装置）において、照射部７（ＬＥＤ１３）からの距離ｄと、その距離での紫外線の光強度Ｅとの関係を示したものである。

反射部１０３は、筐体部５の中央の開口窓２９の形状に合わせ、断面が正方形の筒状をしている。正方形の一辺は５０［ｍｍ］であり、反射部１０３の軸方向の長さ（高さ）は５０［ｍｍ］である。実施品２では、反射部１０３があるため、距離ｄが８．４[ｃｍ]〜２５［ｃｍ］での測定値を結んだものである。
図５から分かるように、反射部１０３を設ける方が（実施品２である。）光強度Ｅが高くなっている。例えば、反射部１０３を硬化対象物に近接させた場合、距離ｄが５．３［ｃｍ］となる。この場合、実施品１では光強度Ｅが１１５［ｍＷ／ｃｍ^２］で、実施品２では光強度Ｅが５１０［ｍＷ／ｃｍ^２］で、実施品２が実施品１の約４倍の光強度Ｅを有することとなる。なお、実施品２における距離ｄが５．３[ｃｍ]の光強度は計算値である。

＜変形例＞
以上、本発明に係る画像形成装置について第１の実施形態及び第２の実施形態を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、以下のような変形例であってもよい。また、実施形態と変形例、変形例同士を組み合わせたものであってよい。
また、実施形態や変形例に記載していていない例や、要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。

１．照射部
照射部を構成するＬＥＤは、全体として４行１２列のマトリクス状に配されていたが、別形態のマトリクス状に配されてもよい。また、例えば、円状、多角形状の環状（一重、多重を含む）に配されてもよい。
照射部を構成しているＬＥＤの種類数（ピーク波長の種類）について特に説明していないが、１種類であってもよいし、複数種類であってもよい。複数種類の場合は、種類ごとで区別して照射するように切り替えスイッチを有することで、種々の紫外線硬化樹脂に対応できる。

２．開口窓
筐体部の前面の開口窓は、ＬＥＤの配置形状に対応して矩形状をしていたが、例えば、ＬＥＤの配置形状がマトリクス状であっても、開口窓を円形状としてもよい。また、ＬＥＤの配置形状が円状、多角形状の環状であっても、開口を矩形状（正方形を含む）としてもよいし、楕円形状（円形、長円形を含む）としてもよい。

３．電源部
電源部は、充電・放電可能な充電池を利用したが、例えば、放電専用の電池（例えば、乾電池）と、これらの電池を交換可能に収容する電池ボックスとから構成してもよい。この場合、電池ボックス内に電池がなくても、本発明の「電源部」の一例に相当する。
また、商用電源と接続するアダプタを電源部として選択的に使用するようにしてもよい。これにより、長時間の連続使用が可能となる。

１紫外線照射装置
３ハンドル部
５筐体部
７照射部
９電源部
１１駆動回路
１３ＬＥＤ

Claims

棒状のハンドル部と、
前記ハンドル部の一端に設けられ且つ開口窓を有する筐体部と、
前記筐体部内に配され且つ前記開口窓から紫外線を出射する照射部と、
前記筐体部内に配され且つ前記照射部の紫外線照射中に発生する熱を放出する放熱部と、
前記ハンドル部の他端の設けられた電源部と、
前記電源部から受電して前記照射部を駆動させる駆動回路と
を備え、
前記照射部は、複数個のＬＥＤから構成され、
前記電源部は、充放電可能な充電池又は交換可能な電池を電源とする
紫外線照射装置。
前記照射部から出射された紫外線を前方へと反射させる反射部が前記筐体部に設けられている
請求項１に記載の紫外線照射装置。