JP4574419B2 - 光照射装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、製品検査をする場合等に好適に使用される光照射装置及びその製造方法に関するものである。

製品等のワークの表面検査等を行う方法として、底面より発光する光照射装置を用いてワークに照光し、目視あるいは撮影等を行って検査する方法が従来より一般的に知られている。この時、ワークの検査面において照度ムラが存在すると、検査面の微少な傷や仕上がり具合等の不具合を検出できない場合が生じる。そこで近時では、多数のＬＥＤ等の発光体を、光照射装置の底面にくまなく敷設して面発光に近い状態を作り出し、検査面の光度をムラなく一定に保つような構造にしたものが開発されている。

特に、検査面が立体的である場合など、ワークに対して一方向からだけでなく周囲方向からも覆うように、観測孔を除くほぼ全天からムラなく照明する必要があるときには、特許文献１に示すように、光照射装置の底面を切頭円錐凹面にし、その切頭円錐凹面にＬＥＤを垂直に多数配設するようにしている。さらに近時では、特許文献２に示すように、所定幅を有した部分円環状をなすフレキシブル配線基板に複数のＬＥＤを配設し、そのフレキシブル配線基板を端辺同士が付き合うように丸めて、前記切頭円錐凹面へのＬＥＤの搭載や配線と当該切頭円錐凹面の形成とを一挙に容易かつ正確にできるようにした光照射装置を、本発明者は出願し、実用化に至った現在では、その商品は大きな市場を得ている。
特開平８−１０６８０９号公報 特開平１０−２１７２９号公報

しかし、このように円錐凹面上にＬＥＤを取り付けたのでは、内周側のＬＥＤと外周側のＬＥＤとでワークへの距離が微妙に異なることになるため、さらにムラのない高品質な照明が必要な場合に不具合が生じ得る。あるいは、指向性の狭いＬＥＤを取り付けて光を集光させたい場合には集光できないという不都合がある。一方、製造の容易性やコストも十分に考慮しなければならない。

そこで本発明は、このような問題点を一挙に解決し、容易に製造できてコスト的にも良好であり、しかもワークへの発光体の距離を均一に保つことができてムラのない高品質の光を照射できる光照射装置及びその製造方法を提供することを主たる所期の目的としている。

すなわち、本発明に係る光照射装置は、中央に観測孔を有し、内面が概略凹球面であるリング状の熱塑性変形可能な樹脂プリント配線基板と、そのプリント配線基板の内面に対して、それぞれ光軸が略垂直となるように取り付けた複数の発光体と、発光体を取り付けた前記プリント配線基板を、撓むことがないように保持するリング状の保持枠とを備えていることを特徴とする。

あるいは、熱塑性変形可能な樹脂プリント配線基板と、そのプリント配線基板の外面に対して、それぞれ光軸が略垂直となるように取り付けた複数の発光体と、当該発光体を取り付けた前記プリント配線基板を、撓むことがないように保持する保持枠とを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る光照射装置の製造方法は、樹脂製の配線基板を真空成形や圧空成形などの圧力成形を用いて塑性変形させ、中央に観測孔を有し内面が概略凹球面であるリング状の熱塑性変形可能な樹脂プリント配線基板を形成し、そのプリント配線基板の内面に対して、それぞれ光軸が略垂直となるように複数の発光体を取り付け、それら発光体を取り付けた前記プリント配線基板を、撓むことがないようにリング状の保持枠に保持させる工程を備えていることを特徴とする。

このような構成の本発明によれば、発光体の保持面であるルプリント配線基板の内面が凹球面となるため、その凹球面の中心近傍にワークを設置することで、各発光体からのワークへの距離が略等しくなり、非常に均一な光をワークに照射することが可能になる。また通常、球面加工は非常に難しく、コストがかかるが、真空成形や圧空成形などを用いてプリント配線基板を変形させることで容易にそれが可能であるため、コストや手間の大幅な削減を図れる。さらに、保持枠によりプリント配線を撓むことのないように保持させているため、組み立て後の狂いが生じること等も防止できる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る光照射装置１は、製品（ワーク）Ｗの表面検査等に用いられるもので、図１〜図２に示すように、中央に観測孔１ａを有した平面視概略リング状をなすもので、リング状をなす保持枠２と、その保持枠２に保持させたやはり平面視リング状をなす熱塑性変形可能な樹脂プリント配線基板３と、そのプリント配線基板３に搭載された多数のＬＥＤ４とを備えている。

各部を説明すると、保持枠２は、平面視リング状の金属製ブロック体状をなすものであり、観測孔１ａを形成する内周面に、プリント配線基板３を保持する有底の周回保持溝２ａを形成している。この保持溝２ａの各周辺には鍔部２ｂを設けてプリント配線基板３の内周辺と外周辺とをそれぞれ係合させるようにしている。

プリント配線基板３は、図３に概略外形図を示すように、絶縁性を有する樹脂製のもので配線が予めプリントされ、スルーホールが形成してある。このプリント配線基板３は当初は平板リング状をなすものであり、真空成形や圧空成形などの圧力成形によって塑性変形させることで、中央に観測孔を有し内面が概略凹球面をなす形状にしたものである。

ＬＥＤ４は、いわゆる砲弾型のものであるがもちろんチップタイプのものでも構わない。このＬＥＤ４は、塑性変形させた前記プリント配線基板３の内面に、同心円状に複数の列をなして、かつ内面に垂直に搭載される。なお、この実施形態では、各列のＬＥＤ４の数を異ならせ、すなわち外側の列ほどＬＥＤ４の数を増やし、ＬＥＤ４の配設密度がほぼ均等になるように構成している。

さらに、この実施形態では、保持枠２の有底溝２ａとプリント配線基板３の裏面との間に、定形性を有しつつも粘弾性を有した、シリコーン等を素材とする粘弾性に富んだ粘弾性部材５を略隙間なく介在させている。この粘弾性部材５は、プリント配線基板３の幅と略同一の幅を有する平板円環状のものであり、又は所定幅を有する１又は複数の部分円環状要素からなるものである。

次にこのような構成の光照射装置１の組み立て方法について説明する。

まず平板リング状をなす熱塑性変形可能な樹脂プリント配線基板３を、真空成形や圧空成形などの圧力成形によって塑性変形させ、中央に観測孔１ａを有し内面が概略凹球面をなす形状にする。

次にプリント配線基板３の内面にＬＥＤ４を搭載する。

最後に、プリント配線基板３を粘弾性部材５を介在させつつ保持枠２の有底溝２ａ内に嵌め入れる。このとき粘弾性部材５は、平板状態から立体（部分球状）状態になるとともに、プリント配線基板３の裏面から突出するＬＥＤ４のリードや抵抗等の部品を包み込むように変形し、有底溝２ａとプリント配線基板３の裏面との隙間を略完全に埋めて双方に密着する。

以上に詳述した本実施形態に係る光照射装置１によれば、ＬＥＤ４の保持面であるプリント配線基板３の内面が凹球面となるため、その凹球面の中心近傍にワークＷを設置することで、各ＬＥＤ４からのワークＷへの距離が略等しくなり、非常に均一な光をワークＷに照射することが可能になる。

また通常、球面加工は非常に難しく、コストがかかるが、真空成形や圧空成形などを用いてプリント配線基板３を変形させているため容易にそれが可能であり、コストや手間の大幅な削減を図れる。

さらに、このように真空成形可能なプリント配線基板３は、撓みやすすぎるきらいがあり、単なる保持では、ＬＥＤ４の重みで撓んだり、経年変化で撓んだりするところ、保持枠２によりプリント配線基板３を撓むことのないように保持させているため、そのようなことの防止を図れる。

特に本実施形態では、このように撓みやすいプリント配線基板３と保持枠２とを、粘弾性部材５によって面的に接着しているため、プリント配線基板３の確実な保持と変形の防止が可能になるとともに、ＬＥＤ４で発生する熱を効率的に保持枠２に伝えて発散させることができ、ＬＥＤ４の性能や寿命を向上させることができる。

なお、本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、プリント配線基板を円周方向に分割した複数の要素基板からなるものとして、これを組み合わせるようにしてもよい。ＬＥＤ以外の発光体を用いても構わない。

さらに、前記実施形態においては、プリント配線基板を中央に観測孔を有し内面が概略凹球面をなす形状にし、ＬＥＤを前記プリント配線基板の内面に設けたが、これに限られることはなく、そのプリント配線基板の外面に設けるようにしてもよい。具体的な実施形態としては、保持枠を例えば金属製の棒状体とこの棒状体の先端に設けた球状体とから構成し、該球状体の外表面を絶縁性の放熱材で覆い、その放熱材の外面にプリント配線基板を配置している。このとき、放熱材の外面を覆うプリント配線基板は、例えばジャンパ接続した複数の要素基板を用いて構成すればよい。

その他、本発明は、図示例に限定されるものではなく、前記実施形態や変形例の一部の構成を適宜組み合わせるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態における光照射装置の平面図。 同実施形態における光照射装置の縦端面図。 同実施形態におけるプリント配線基板の底面から見た斜視図。

符号の説明

１…光照射装置
２…保持枠
３…樹脂プリント配線基板
４…発光体（ＬＥＤ）
５…粘弾性部材

Claims (3)

1. 平板リング状をなす熱塑性変形可能な樹脂製のプリント配線基板を真空成形や圧空成形などの圧力成形を用いて塑性変形させ、中央に観測孔を有し内面が概略凹球面であるリング状のプリント配線基板を形成し、
   そのプリント配線基板の内面に対して、それぞれ光軸が略垂直となるように複数の発光体を取り付け、
   それら発光体を取り付けた前記プリント配線基板を、前記プリント配線基板の裏面と保持枠との間に粘弾性を有する粘弾性部材を介在させつつ、撓むことがないようにリング状の保持枠に保持させる工程を備えた光照射装置の製造方法。
2. 前記発光体がＬＥＤである請求項１記載の光照射装置の製造方法。
3. 前記粘弾性部材が、所定幅を有する円環状又は所定幅を有する１又は複数の部分円環状要素から構成されている請求項１又は２記載の光照射装置の製造方法。