JP2020033392A

JP2020033392A - 重合装置

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Publication number: JP2020033392A
Application number: JP2018158179A
Authority: JP
Inventors: 達矢山崎; Tatsuya Yamazaki; 雅貴木下; Masaki Kinoshita
Original assignee: Tokuyama Dental Corp
Current assignee: Tokuyama Dental Corp
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: JP6712757B2

Abstract

【課題】携行して運び易い小型の重合装置であって、重合対象物に照射する光の強度を高くすることができ、安定して精度の高い重合硬化が可能で、さらに、対象物が、重合硬化時の重合発熱によって揮発する低分子量の単官能重合性単量体成分を含有し、当該成分が装置内に汚れとして付着・固化するような場合であっても、メンテナンスが容易な重合装置を提供する。【解決手段】複数のＬＥＤを用いたヒートシンク付きＬＥＤパッケージを光源として光源室内に配置すると共に光源出射された光外部に照射するための光透過性窓材の外表面を保護フィルムで被覆することにより、前記汚れが発生した場合には、当該保護フィルムのみを交換できるようにし、メンテナンスの手間やコストを低減する。【選択図】図２

Description

本発明は、重合装置に関する。詳しくは、光重合によって義歯や歯科用補綴物などを製造するのに好適に使用できる光重合装置に関する。

従来、未硬化状態の光硬化性材料から成る予備成形体の光重合反応を進行させるために使用する光重合器としては、重合容器内に予備成形体を載置し、光源から重合容器内に光を照射する光重合器が知られている。

たとえば、特許文献１には、歯科補綴物等に用いられる光硬化性材料からなる対象物を発光ダイオード（ＬＥＤ）光源により硬化させるとともに、光照射空間（重合空間）内の温度を上昇させることでその硬度（強度）を高くすることができる光重合器として、「筐体と、前記筐体内に壁により囲まれて形成され、重合が行われる重合空間と、前記重合空間内に重合のための光を照射するＬＥＤ光源と、前記重合空間内を加熱する温度制御手段と、を備え、前記ＬＥＤ光源は、前記重合空間の外に配置されたことを特徴とする光重合器」が開示されている。そして特許文献１によれば、上記光重合器は、前記重合空間内を加熱する温度制御手段を更に備え、当該温度制御手段は、前記ＬＥＤ光源を冷却する冷却手段と、前記冷却手段を介して前記ＬＥＤ光源から生じた熱を前記重合空間に供給する熱供給手段とを、有し、前記ＬＥＤ光源から生じた熱により前記重合空間が加熱されるとされている。また、上記光重合器はモータにより回転可能なテーブルを有し、該テーブル上に専用アタッチメントを介して歯科補綴物等が置くことにより、アタッチメント及び歯科補綴物等を回転させることにより均一な重合を可能としている。

一方、近年、高齢化社会に対応する医療形態として訪問診療が注目されており、たとえば、入れ歯（総義歯又は部分義歯）等の歯科補綴物のメンテナンス（補修）、具体的には、合わなくなった入れ歯の義歯床に対し、光重合材を付加して形を整えて硬化させ、口腔内に適合するようするといった操作を訪問診療の一環として行いたいという要望がある。そして、このような要望に応える重合装置も知られている。すなわち、特許文献２には、ハンドピース型光重合器などの光源を着脱可能にして備えることができ、且つ携行して運びやすい光重合用容器として、「内側に歯科補綴物を設置し、及び取り出し可能である容器と、光を通過可能に前記容器の壁を貫通し、前記容器の内外を連通する導光部と、を備える光重合用容器」が開示されている。

特開２０１２−０３４８３９号公報特開２０１２−０３４８３８号公報特開昭６２−６８４５２号公報

前記特許文献１に開示される光重合器は、高寿命であるＬＥＤを光源として用いているばかりでなく温度制御手段を有するため、重合時に加熱が必要な場合な対象物を重合させる場合には有利である。しかし、上記温度制御手段は冷却のためのペルチェ素子や重合空間に通じる通風路を必要とするなど、その構成が複雑なうえ、前記テーブルやそれを回転させるためのモータを搭載することから装置が大型化してしまう。したがって、上記重合装置は前記したような訪問診療時の義歯補修用に適しているとは言い難い。

前記特許文献２に開示される光重合用容器は、携行して運びやすいというメリットはあるものの、光源として点光源に近い（発光面の面積が非常に小さい）ハンドピース型光重合器を用いるため、広い面積に光照射行うためには、拡散レンズなどを用いて光を拡散させる必要があり、対象物の単位面積あたりに照射される光の強度が低くなってしまうという問題がある。

そこで本発明は、携行して運びやすい小型の重合装置であって、対象物の単位面積あたりに照射される光の強度を高くすることができる重合装置を提供することを課題とする。

本発明者は、対象物における単位面積あたりの照射光の強度を高くするため、比較的広い面積を有する基体の表面に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を配列させたものを光源として使用すれば前記課題を解決できると考え、鋭意検討を行った。その結果、小型化された装置において複数のＬＥＤを用いた場合には、ＬＥＤで発生する熱により安定稼働が難しくなるという問題が発生するものの、ヒートシンク付きパッケージとした光源として用いて、小型の吸気ファンと排気ファンとを同期させて駆動させると共に、これらの配置を工夫して加熱された冷却空気が直ちに装置外に排出されるようにその流路を規定することにより、上記問題は解決できることを見出した。しかし、対象物の種類によっては、装置内に汚れが強固に付着し、装置のメンテナンスが難しくなることがあることが判明した。

そこで、上記問題をさらに解決すべく検討を行った結果、複数のＬＥＤを用いた前記装置において、上記汚れの発生原因を突き止めると共に、汚れが発生した場合であっても、簡便且つ低コストで装置を良好な状態に保つ方法を見出すことに成功し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、光照射器と重合容器とを有し、前記重合容器内部に収容された「分子量が２００以下である単官能重合性単量体を含有する光重合硬化性組成物で構成される未重合部を有する部材又は物品からなる対象物」に前記光照射器から出射された光を照射することによって前記未重合部を重合させるための重合装置であって、
前記光照射器は、筒状の側壁と、天井と、光透過性窓材を有する床と、によって画定される光源室を有し、前記側壁には吸気孔及び排気孔が設けられている第一の筺体と、複数の発光ダイオードが所定パターンで配置された発光面と、ヒートシンクが接合された放熱面と、を有する基体を有し、前記発光面を前記光透過性窓材に向けて前記光源室内に配置される光源アッセンブリーと、前記光源室内に配置されるファンと、前記光透過性窓材における前記光源室の外側に露出する部分を被覆する光透過性保護フィルムと、を有し、
前記重合容器は、上方が解放されると共に上方に向かって拡径する、円錐台形状又は略円錐台形状を有し、内部に前記対象物を収容可能な重合カップと、頂部に開口を有する有底の円筒状又は箱状の筺体であって、当該開口を通して前記重合カップを着脱可能に収容する第二の筺体と、を有し、
前記光照射器の前記複数の発光ダイオードから出射され、前記光透過性窓材を透過した光を前記重合容器の前記重合カップ内に照射するようにしたことを特徴とする前記重合装置である。

上記本発明の重合装置において、前記重合カップは、少なくともその内表面が前記発光ダイオードから出射される光を反射する材料で構成されるディスポーザブルカップであることが好ましい。

また、前記本発明の重合装置においては、装置小型化の観点から、前記光源室内に、電池又は外部電源から供給される電力を用いて、前記複数の発光ダイオード及び／又は前記ファンの駆動を制御する制御手段が配置されていることが好ましい。

更に、前記本発明の重合装置においては、持ち運び易く、また美観的にも優れるという観点から、前記光照射器及び重合容器は、相互に作用して、前記重合カップ上端周縁が前記光源室の光透過性窓材の下方に所定の距離を保って重なるようにして両者を一体化することができる一体化機構を有することが好ましく、重合容器の温度を均一化し易いという観点から、前記一体化機構は、前記光照射器と前記重合容器とが一体化したときにおいて、前記光照射器及び前記重合容器の接触部を共に非金属材料で構成するものであることが好ましい。

本発明の重合装置は、光源としてＬＥＤを用いているため、コンパクト化が可能で持ち運びやすいために、訪問診療時の義歯補修などに好適に使用することができる。しかも、光源として、たとえば１０個といった複数のＬＥＤを用いているため、義歯の予備成形体などの対象物の表面に高強度で光を照射することができる。さらに、コンパクトな装置内に複数のＬＥＤを搭載しているにもかかわらず、これらＬＥＤで発生する熱を有効に装置外に放熱することができるため、装置内に配置される制御装置に熱ストレスがかかり難く、また、重合容器内の温度分の不均一化を防止できるため、安定して精度の高い重合硬化が可能となる。

さらに、対象物が、重合硬化時の重合発熱によって揮発する低分子量の単官能重合性単量体成分を含有する重合硬化性組成物で構成される未重合部を有し、当該成分が光透過性窓材や重合容器に付着して固化した場合であっても、保護フィルムや重合カップが容易に取り外しでき、交換できるため、窓材を交換する場合と比べて交換の手間やコストを大幅に低減することが可能となる。

本図は、代表的な本発明の重合装置の斜視図である。本図は、図１に示す本発明の重合装置のＸＸ´断面図である。本図は、図１に示す本発明の重合装置のＹＹ´断面図である。本図は、図３の部分拡大図である。

本発明の重合装置は、「分子量が２００以下である単官能重合性単量体を含有する光重合硬化性組成物で構成される未重合部を有する部材又は物品からなる対象物」に光を照射することによって前記未重合部を重合させるための重合装置である。

本発明では、対象物を「分子量が２００以下である単官能重合性単量体」を含むものに限定しているが、これは、当該単官能重合性単量体が前記した「強固に固着する汚れ」の原因物質であることに起因する。すなわち、光重合の際に発生する重合熱によって上記単官能重合性単量体の一部が蒸気となって飛散し、周囲に付着した状態で固化することによって上記汚れが発生するのであるが、本発明は、このような対象物の光重合を頻繁に行うことを想定し、装置のメンテナンスが容易となるような対策を講じたものである。但し、本発明の重合装置は、前記対象物の重合に用いることがあれば足り、前記単官能重合性単量体を含まない対象物の重合に用いても良いことは勿論である。

本発明の重合装置で対象物として想定する前記対象物における光重合硬化性組成物としては、分子量が２００以下である単官能重合性単量体を含むラジカル重合性単量体及び光重合開始剤を含む組成物であれば特に限定されず使用でき、当該光重合硬化性組成物には、必要に応じて充填材や顔料や染料等のその他の成分が含まれていても良い。

分子量が２００以下である単官能重合性単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、メトキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−（メタ）アクリロキシエチルプロピオネート、エトキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。前記光重合硬化性組成物に含まれるこれら単官能重合性単量体の含有量は、重合時における前記汚染が起こり易く、本発明の効果が顕著となる、という理由から、光重合硬化性組成物中の全重合性単量体の質量（総質量）を基準として、３０質量％以上、１００質量％以下、特に４０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。

このような単官能重合性単量体を含む光重合硬化性組成物として好適に使用できるものを例示すれば、所謂、義歯床裏装材や歯科用コンポジットレジン等として使用される光硬化性の歯科用重合硬化性組成物を挙げることができる。また、前記対象物となる部材又は物品は、その一部が前記光重合硬化性組成物で構成されていればよい。このような対象物としては、義歯の義歯床に補修用裏装材を盛りつけて成形したものや、模型上や金属フレーム上に歯冠用硬質レジンを歯の形状に盛りつけ成形したもの等を挙げることができる。

また、前記対象物に照射する光は、前記光重合硬化性組成物に含まれる光重合開始剤を活性化する波長の光（活性化光）を含む光であれば特に限定されず、使用される光重合活性剤の種類に応じて適宜決定すればよいが、通常は、短波長の可視光や紫外線が使用されることが多い。

本発明の重合装置は、前記光（活性化光）を外部に向けて出射する特定の光照射器と、前記対象物を内部に収容し、そこで前記光照射器から出射された活性光を当該対象物に照射して重合硬化を行う、特定の重合容器とを有する。

以下、図面を参照して、前記光照射器及び前記重合容器の構造等、延いては本発明の重合装置の構造等について詳しく説明する。ただし、本発明は図面に示される態様に限定されるものではない。

図１〜図３に示されるように、本発明の重合装置１００は、光照射器２００と、重合容器３００を含んでなる。

前記光照射器２００は、円筒状の側壁２２１と、円形の天井２２２と、円形の光透過性窓材２３０を有する床２２３と、によって画定される光源室２２０を有し、前記側壁２２１には、それぞれスリット状に複数設けられた吸気孔２２４及び排気孔２２５が設けられている第一の筺体２１０を有する。そして前記光源室２２０の内部には、光源アッセンブリー２４０、吸気ファン２５０、排気ファン２６０及び制御手段２８０が配置されている。

前記第一の筺体２１０（側壁２２１、天井２２２及び床２２３の光透過性窓材２３０以外の部分等）の材質としては、合成樹脂、金属、セラミックスなどが使用できるが、工業的な量産が容易であることから、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の樹脂材料を使用するのが好適である。また、光透過性窓材２３０は、後述する発光ダイオード（ＬＥＤ）２４３から出射される活性化光を透過するもの、好ましくは該活性化光の透過率が８０％以上のものであれば特に限定されないが、前記活性化光が波長３８０ｎｍ〜５００ｎｍの可視光又は紫外線である場合には、ガラス、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＳ等の材料で構成される厚さが１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍの板状体が好適に使用される。なお、光透過性窓材２３０の面積は、装置を小型化でき且つ義歯などの対象物の表面に十分な光を照射することができるという観点から２０〜２２５ｃｍ^２（窓の形状が円形である場合の直径で表すと約５〜約１７ｃｍ）特に５０〜１７０ｃｍ^２（窓の形状が円形である場合の直径で表すと約８〜約１５ｃｍ）であることが好ましい。床２２３の全面を光透過性窓材２３０としても良いが、窓材を交換可能とすることが好ましく、そのためには床２２３の中央部に光透過性窓材２３０よりも僅かに小さい開口を設け、当該開口の外側に残った縁部に光透過性窓材２３０を螺子やボルト・ナットを用いて着脱可能に固定することが好ましい。

このように光透過性窓材２３０を着脱可能に取り付けることにより、長期間の使用により光透過性窓材２３０に傷がついた場合等には、光透過性窓材２３０を交換することにより、光透過性を良好に保つことが可能になる。

本発明の重合装置は、光透過性窓材２３０の交換頻度を低減する目的で、保護フィルム２３１を使用する点が大きな特徴点となっている。前記したように、対象物が、重合硬化時の重合発熱によって揮発する低分子量（具体的には、分子量が２００以下）の単官能重合性単量体成分を含有する重合硬化性組成物で構成される未重合部を有する場合には、当該成分が光透過性窓材２３０に付着する。このときの付着物は付着後に硬化して容易に除去できないため、このような対象物の重合を行う場合には、光透過性窓材２３０の外側の表面を、汚れ防止のための保護フィルム２３１で被覆することが重要となる。すなわち、このような保護フィルム２３１を用いることにより、前記付着物により光透過率が低下した場合には、この保護フィルム２３１のみを交換すればよく、窓材を交換する場合と比べて交換の手間やコストを大幅に低減することが可能となる。このような保護フィルム２３１としては、前記活性化光の透過率が８０％以上、特に９０％以上であることが好ましく、その材質及び厚さは、前記活性化光の波長およびそれに対する吸光度等に応じて光透過率が前記範囲なるような材質及び厚さを適宜決定すればよい。なお、保護フィルム２３１として好適に使用できる材料を例示すれば、ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＶＣ、ＰＳ、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等を挙げることができる。また、フィルムの厚さは、通常１０μｍ以上、２００μｍ以下である。

ところで、重合時において雰囲気酸素などの影響により不可避的に形成される所謂表面未重合層の形成を防止するために、対象物を水又は温水に沈めた状態で重合を行う技術が知られており（特許文献３参照）、本発明の重合装置においても後述する重合カップ３１０に水又は温水を注入する場合もあり得る。このような場合に備えて、光源室２２０内に蒸気や液体状態の水が入らないように、固定部にガスケット２３２を介在させて気密に封止することが好ましい。ガスケット２３２は気密シール可能なものであれば特に限定されないが、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴムなどからなる弾性シール部材を用いることが好ましい。

光源アッセンブリー２４０は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）２４３が所定パターンで配置された発光面２４２とヒートシンク２４５が接合された放熱面２４４と、を有する基体２４１を含んでなる。そして当該光源アッセンブリー２４０は、前記発光面２４２を前記光透過性窓材２３０に向けて配置され、前記複数のＬＥＤ２４３から出射され、前記光透過性窓材２３０を透過した活性光を外部に向けて出射できるようになっている。

なお、前記光源アッセンブリー２４０は、所謂ヒートシンク付きＬＥＤモジュールと基本的には同じものであり、基体２４１やヒートシンク２４５の材質やＬＥＤ（パッケージ化されていても良い）及びヒートシンク２４５の接合方法などはヒートシンク付きＬＥＤモジュールと特に変わる点はないが、前記基体２４１の形状及び面積（実質的に発光面２４２の形状及び面積に対応する）は、前記光透過性窓材２３０の形状及び面積と同等であることが好ましい。また、発光面２４２に配置される複数のＬＥＤ２４３の数及び配列パターンは発光面２４２の形状及び面積や、個々のＬＥＤの指向角度（半値角）等に応じて対象物に対してなるべく均一な光照射ができるように適宜決定すればよいが、指向角度（半値角）が１１０〜１４０度のＬＥＤを使用する場合には、発光面２４２の単位面積の個数が０．１０〜０．２５（個／ｃｍ^２）となるようにすることが好ましい。

前記発光面２４２の裏側の放熱面２４４は、ヒートシンク２４５が接合されている。当該ヒートシンク２４５は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属で構成され、図に示す態様のヒートシンク２４５では、所定の間隔をもって平行に配置される複数の放熱フィン２４６を有し、互いに隣接する放熱フィン２４６の間に溝状の通風路２４７が形成すされている。そして、当該通風路２４７を冷却用空気が通過する際にＬＥＤ駆動時に発生する熱を奪うことにより、光源アッセンブリー２４０の冷却が行われる。

また、前記光源室２２０内には、冷却用空気を前記通風路２４７へ送るためのファンが設置されている。図には、２つのファン、すなわち吸気ファン２５０及び排気ファン２６０を用いた態様を示した。冷却用空気は、吸気ファン２５０を駆動させることにより、これと対向する位置に存在する吸気孔２２４から取り込まれる外部空気であり、使用後の暖められた空気は、これと対向する位置に存在する排気孔２２５を介して外部に排出される。本発明の重合装置では、上記の空冷機構において、排気ファン２６０を追加して配置し、吸気ファン２５０と排気ファン２６０とを同期させて駆動させることにより、大型のファンを使用することなく、冷却空気流速を速める（単位時間当たりに通風路２４７を通過する空気の量増やす）様にしている。設置スペースの小さい小型のファンが使用できるため、２つ使用しても狭い光源室２２０の空間内に設置可能となり、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。

また、図に示す本発明の重合装置１００では、吸気孔２２４、吸気ファン２５０、通風路２４７、排気ファン２６０及び排気孔２２５が一直線上に並ぶように、通風路２４７の一方端と対向するように吸気ファン２５０を配置すると共に通風路２４７の他方端と対向するように排気ファン２６０を配置している。そして、このことによって両ファンを駆動したときの空気の流れを規制している。すなわち、このような配置構造を採ることによって、放熱フィン２４６からの熱を吸収して加熱された空気は、光源室２２０の内部において通風路２４７以外の空間に広がり難くなる。したがって、前記２つのファンの併用による冷却効率の向上効果と、この流れ規制によって、光源室２２０内部に配置された制御手段２８０等の機器や回路などに対する熱ストレスを低減することが可能となる。なお、制御手段２８０とは、複数のＬＥＤ２４３、吸気ファン２５０、排気ファン２６０等の駆動を制御する手段を意味する。

制御手段２８０の駆動源（動力）としては、電池（図示せず）又は外部電源コード用ポート２９０を介して外部から供給される電力が用いられる。そして、光照射器２００の第一の筺体２１０に取り付けられている、何れも図示しない、操作パネルや各種スイッチ類に基づく指令や、必要に応じて設置させる各種センサ類からの情報に基づいて前記機器類の駆動を制御する。このようなスイッチ類やセンサ類としては、主電源スイッチ、照射を開始させるためのメインスイッチ、タイマースイッチ、選択スイッチ、表示灯、出力を制御する為の光センサ、温度センサ、安全装置としてのサーミスタ、傾斜スイッチ、接点スイッチ、近接スイッチなどを挙げることができる。また、制御手段２８０による制御方法の例としては、照射時間の制御方法として、第一の筺体２１０の外側面にタイマースイッチを配置し任意調整する方法、制御手段２８０にマイコンを搭載し、例えば、照射開始から５分後や１０分後に自動消灯するよう、プログラミングにより照射時間を制御する方法な等が採用さできる。このとき、プログラミングされた照射時間の選択は、第一の筺体２１０の外側面に選択スイッチを配置して選択することもできるし、メインスイッチの押した回数で選択することもできる。また、吸気ファン２５０及び排気ファン２６０の駆動の制御方法としては、温度センサで検知した温度が規定温度以下になるまで駆動するようにプログラミングして制御する方法や、光照射開始と同時に駆動を開始し、消灯後一定時間駆動し続けるようにプログラミングして制御する方法などが採用できる。

重合容器３００は、上方が解放されると共に上方に向かって拡径する、円錐台形状又は略円錐台形状を有し、内部に前記対象物を収容可能な重合カップ３１０と、頂部に開口３２１を有する有底の円筒状又は箱状の筺体であって、開口３２１を通して重合カップ３１０を着脱可能に収容する第二の筺体３２０と、を有する。そして、光照射器２００の複数のＬＥＤ２４３から出射され、光透過性窓材２３０を透過した光（活性化光）が、重合カップ３１０の内部に照射されるようになっている。

重合カップ３１０としては、少なくともその内表面が、アルミニウム、ステンレス、金属メッキを施したガラス又は透明樹脂等の、前記活性化光を反射する材料で構成されていることが好ましい。そうすることによって、重合カップ３１０は錐台形状又は略円錐台形状を有しているので、その側面で反射した光の一部が底面で反射して対象物の裏側にも光を照射することが可能となる。このとき、円錐台形状又は略円錐台形状における母線の垂線に対する角度は、５〜３０度（ｄｅｇ）であることが好ましい。また、重合カップ３１０の上端周縁３１１（カップの円形若しくは略円形の開口部）は、光透過性窓材２３０の範囲内に収まるものであり、光透過性窓材２３０が円形である場合には、上記周縁の径（開口部の口径）は光透過性窓材２３０の径と同等か、僅かに小さいことが好ましい。

前記したように、重合時において雰囲気酸素などの影響により不可避的に形成される所謂表面未重合層の形成を防止するために、対象物を水又は温水に沈めた状態で重合を行うことが有効である。そのため、本発明の重合装置１００では、重合カップ３１０内に水又は温水を注入し、対象物を水又は温水に浸漬した状態で光照射できるようにしておくことが好ましい。このとき、対象物の大きさによって必要な水又は温水の量が異なるため、あらかじめ重合容器内に水又は温水に入れておくと、水量が少なすぎると対象物全体を浸漬させることができず、一方、水量が多すぎるとカップの外部に水又は温水があふれる虞があり、水量の調整が困難となる。本発明の重合装置１００では、第二の筺体３２０に重合カップ３１０を着脱可能に収容する２重構造としているので、重合カップ３１０の上端周縁３１１付近まで重合カップ３１０内に水又は温水を入れ、対象物を入れたとしても、重合カップ３１０からあふれた水又は温水を重合カップ３１０と第二の筺体３２０の間隙で受け止める事が出来、さらに、使用後において重合カップ３１０を外すことにより溢れた水等を容易に廃棄することができる。このことにより、水又は温水の事前準備が容易となり、作業時間の短縮につながる。

また、重合容器３００においては、光照射器２００の光透過性窓材２３０を透過した活性化光が重合カップ３１０内に確実かつ効率的に入射する様な位置に常に配置できるようにするために、重合カップ３１０と第２の筺体３２０とに位置決め手段（図示せず）を設けることが好ましい。このような位置決め手段としては、例えば、重合カップ３１０の底面に凹部を設け、第二の筺体３２０に対応する凸部を設け、両者を嵌め合わせることにより位置決めする手段や、第二の筺体３２０に重合カップ３１０の底面の外周と外接するガイド（突起）を設け、当該ガイドにより位置決めする手段などを挙げることができる。

さらに、前記したように、重合硬化時の重合発熱によって揮発する低分子量の単官能重合性単量体成分を含有する重合硬化性組成物で構成される未重合部を有する対象物を重合する場合には、当該成分が、重合カップ３１０の内表面に付着して活性化光の反射を阻害するばかりでなく、このような付着物が堆積した場合には、当該堆積物が対象物に付着した状態で重合が起こってしまうこともある。このような問題を回避できるという観点から、重合カップ３１０を取り外し可能とし、清掃や交換が容易にできるようにすることが好ましい。また、重合装置１００の使用時において重合カップ３１０に内装され、当該重合カップ３１０と実質的に相似する形状を有し、少なくともその内表面がＬＥＤ２４３から出射される光を反射する材料で構成されるディスポーザブルカップ（図示せず）を使用することもできる。使用時に未使用の上記重合カップ３１０やディスポーザブルカップを毎回セットして重合を行い、使用後に廃棄することにより、上記問題の発生を容易に回避することが可能となり、衛生の確保も容易となる。さらに、重合カップ３１０自体を上記したようなディスポーザブルカップで構成しても良い。

第二の筺体３２０の材質は、特に限定されるものではないが、通常は第一の筺体２１０と同じ材質である。また、その形状及び大きさは、重合カップ３１０を着脱可能に収容できるものであれば特に限定されないが、重合カップ３１０の上端周縁３１１が光源室２２０の光透過性窓材２３０の下方に所定の距離を保って重なるようにしたときに第一の筺体２１０と一体となるような形状及び大きさであることが好ましく、図に示す態様では、両者を重ねたときに円柱状となるようにされている。

容易にこのような一体構造とすることができるようにするために、光照射器２００及び重合容器３００は、相互に作用して、重合カップ３１０の上端周縁３１１が光源室２２０の光透過性窓材２３０の下方に所定の距離を保って重なるようにして両者を一体化することができる一体化機構を有することが好ましい。このような一体化機構としては、図４に示されるように、光照射器２００側の一体化機構２７０として、第一の筺体２１０の底（床２２３の裏側）の最外周よりやや内側に環状の嵌合凸部を設けると共に、重合容器３００側の一体化機構３３０として、第二の筺体３２０の外周壁上端近傍の一部を薄肉化して上記嵌合凸部と嵌合し、当該凸部を載せることができるような棚部（段部）を形成したものを挙げることができる。このような一体化機構を採用する場合には、重合容器３００から、第一の筺体２１０を通じてＬＥＤ２４３から発生した熱が第二の筺体３２０に伝わることを可及的に避けるために、両者が一体化したときにおいて、その接触部を共に、合成樹脂等の非金属材料で構成することが好ましく、接触面積もできるだけ少なくするようにすることが好ましい。

以上、図面に基づいて本発明の重合装置について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、様々な改変をすることは勿論可能である。たとえば、前記一体化機構は、第一の筺体及び第二の筺体の形状等に応じて適宜変更可能であり、第二の筺体を引き出しタイプとして、第一の筺体内に収まるような形とし、引き出を開けた状態で対象物を重合カップ内に収容した後に引き出しを閉め、引出が閉まった状態で重合カップの上端周縁が光透過性窓材の下方に所定の距離を保って重なるようにしてもよい。

１００・・重合装置
２００・・・光照射器
２１０・・・第一の筺体
２２０・・・光源室
２２１・・・側壁
２２２・・・天井
２２３・・・床
２２４・・・吸気孔
２２５・・・排気孔
２３０・・・光透過性窓材
２３１・・・保護フィルム
２３２・・・ガスケット
２４０・・・光源アッセンブリー
２４１・・・基体
２４２・・・発光面
２４３・・・ＬＥＤ
２４４・・・放熱面
２４５・・・ヒートシンク
２４６・・・放熱フィン
２４７・・・通風路
２５０・・・吸気ファン
２６０・・・排気ファン
２７０・・・一体化機構（光照射器側）
２８０・・・制御手段
２９０・・・外部電源コード用ポート
３００・・・重合容器
３１０・・・重合カップ
３１１・・・重合カップ上端周縁
３２０・・・第二の筺体
３２１・・・開口
３３０・・・一体化機構（重合容器側）

特開２０１２−０３４８９１号公報特開２０１２−０３４８３８号公報特開昭６２−６８４５２号公報

すなわち、本発明は、光照射器と重合容器とを有し、前記重合容器内部に収容された「分子量が２００以下である単官能重合性単量体を含有する光重合硬化性組成物で構成される未重合部を有する部材又は物品からなる対象物」に前記光照射器から出射された光を照射することによって前記未重合部を重合させるための重合装置であって、
前記光照射器は、筒状の側壁と、天井と、光透過性窓材を有する床と、によって画定される光源室を有し、前記側壁には吸気孔及び排気孔が設けられている第一の筺体と、複数の発光ダイオードが所定パターンで配置された発光面と、ヒートシンクが接合された放熱面と、を有する基体を有し、前記発光面を前記光透過性窓材に向けて前記光源室内に配置される光源アッセンブリーと、前記光源室内に配置されるファンと、前記光透過性窓材における前記光源室の外側に露出する部分を、交換可能に被覆する光透過性保護フィルムと、を有し、
前記重合容器は、上方が解放されると共に上方に向かって拡径する、円錐台形状又は略円錐台形状を有し、内部に前記対象物を収容可能な重合カップと、頂部に開口を有する有底の円筒状又は箱状の筺体であって、当該開口を通して前記重合カップを着脱可能に収容する第二の筺体と、を有し、
前記光照射器の前記複数の発光ダイオードから出射され、前記光透過性窓材を透過した光を前記重合容器の前記重合カップ内に照射するようにすると共に、前記光透過性保護フィルムによって、前記対象物から揮発した分子量が２００以下である単官能重合性単量体が前記光透過性窓材における前記光源室の外側に露出する部分に付着するのを防止するようにしたことを特徴とする前記重合装置である。

Claims

光照射器と重合容器とを有し、前記重合容器内部に収容された「分子量が２００以下である単官能重合性単量体を含有する光重合硬化性組成物で構成される未重合部を有する部材又は物品からなる対象物」に前記光照射器から出射された光を照射することによって前記未重合部を重合させるための重合装置であって、
前記光照射器は、
筒状の側壁と、天井と、光透過性窓材を有する床と、によって画定される光源室を有し、前記側壁には吸気孔及び排気孔が設けられている第一の筺体と、
複数の発光ダイオードが所定パターンで配置された発光面と、ヒートシンクが接合された放熱面と、を有する基体を有し、前記発光面を前記光透過性窓材に向けて前記光源室内に配置される光源アッセンブリーと、
前記光源室内に配置されるファンと、
前記光透過性窓材における前記光源室の外側に露出する部分を被覆する光透過性保護フィルムと、を有し、
前記重合容器は、
上方が解放されると共に上方に向かって拡径する、円錐台形状又は略円錐台形状を有し、内部に前記対象物を収容可能な重合カップと、
頂部に開口を有する有底の円筒状又は箱状の筺体であって、当該開口を通して前記重合カップを着脱可能に収容する第二の筺体と、を有し、
前記光照射器の前記複数の発光ダイオードから出射され、前記光透過性窓材を透過した光を前記重合容器の前記重合カップ内に照射するようにしたことを特徴とする前記重合装置。
前記重合カップは、少なくともその内表面が前記発光ダイオードから出射される光を反射する材料で構成されるディスポーザブルカップであることを特徴とする請求項１に記載の重合装置。
前記光源室内に、電池又は外部電源から供給される電力を用いて、前記複数の発光ダイオード及び／又は前記ファンの駆動を制御する制御手段が配置されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の重合装置。
前記光照射器及び重合容器は、相互に作用して、前記重合カップの上端周縁が前記光源室の光透過性窓材の下方に所定の距離を保って重なるようにして両者を一体化することができる一体化機構を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の重合装置。
前記一体化機構は、前記光照射器と前記重合容器とが一体化したときにおいて、前記光照射器及び前記重合容器の接触部を共に非金属材料で構成するものである、請求項４に記載の重合装置。