JP6305801B2

JP6305801B2 - 照明装置

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Publication number: JP6305801B2
Application number: JP2014056158A
Authority: JP
Inventors: 崇海老原
Original assignee: AI Tec System Co Ltd
Current assignee: AI Tec System Co Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015179596A

Description

本発明は、紫外線硬化樹脂を用いた印刷、接着又は造形等に使用する照明装置に関するものである。

一般に、この種の照明装置としては、紫外線発光水銀ランプを光源とするものが使用されており、紫外線発光水銀ランプから出射される紫外線を紫外線硬化樹脂に照射し、これにより、紫外線硬化樹脂を硬化させて印刷面に密着させている。

しかしながら、この水銀ランプには水銀が含まれているため、寿命等によりランプを廃棄する際、それの環境への影響を考慮するならば、水銀ランプの使用は推奨できるものではなかった。

このような問題点から、近年、ＬＥＤを使用した照明装置、例えば、ＬＥＤ基板に多数のＬＥＤを設置し、ＬＥＤから発せられる紫外線により紫外線硬化樹脂を硬化する照明装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０１０−９３０９４号公報

しかしながら、ＬＥＤと水銀ランプの紫外線の発光強度を比較するならば、前者が後者の１／１０〜１／１００の微弱光量となっているため、紫外線硬化樹脂の架橋が遅れ、樹脂の硬化速度が遅延するという問題点を有していた。また、この問題点を解決するため、照明装置に多数のＬＥＤを設置する方策もあるが、装置の大型化はもとより、コストが割高となるという問題点を有していた。

本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、ＬＥＤから照射される紫外線を集光して紫外線硬化樹脂を短時間で硬化できる照明装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる照明装置において、所定楕円の一方の焦点近傍に配置されたＬＥＤと、ＬＥＤから放射された紫外線を楕円の他方の焦点近傍に集光するよう楕円弧状に形成された反射板とを備え、ＬＥＤ及び反射板を楕円の他方の焦点が互いに略一致するよう対称位置に一対設置てなり、内側に前記ＬＥＤに向かって基準楕円面を形成するとともに、基準楕円面を介して反射板を背面側から支持する反射板受けを有し、一方の焦点に近接する反射板の一端は反射板受けに形成された保持溝に係止し、反射板の一端に対して反対側の他端は反射板の一端方向に向かって押圧可能な押し部材と反射板の他端を挟み込む挟み込み部材により固定した構造となっている。

本発明によれば、ＬＥＤから発せられた紫外線のうち反射板に照射されたものは全て他方の焦点近傍に集光することはもとより、一方のＬＥＤから発せられた紫外線のみならず、他方のＬＥＤから発せられた紫外線も同じく共通の焦点近傍に集光するため、紫外線硬化樹脂に照射される紫外線の光量が増大する。

本発明によれば、一対のＬＥＤから発せられ反射板から反射される紫外線が全て共通の他方の焦点近傍に集光するため、紫外線光量が増大し、紫外線硬化樹脂の架橋反応が短時間となる。

本発明に係る照明装置の斜視図本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す端面図本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す一部省略斜視図本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す断面斜視図１点発光のＬＥＤを用いた例を示す概略図４点発光のＬＥＤを用いた例を示す概略図本発明に係る照明装置の第２実施形態を示す断面斜視図本発明に係る照明装置の反射板の第１変形例を示す断面斜視図本発明に係る照明装置の反射板の第２変形例を示す断面斜視図

図１は本発明の係る照明装置を示し、また、図２乃至図６は照明装置の第１実施形態を示すもので、印刷、接着、造形などの技術分野で使用される紫外線硬化樹脂の硬化手段として使用される照明装置である。ここで、照明装置１は光の照射側と放熱側が互いに反対方向に配置されており、それぞれ上下という位置関係はないが、説明の都合上、照明装置１の光照射側を上側とし、他方、放熱側を下側として図示し、また、以下の説明も図面に表された位置関係に基づき説明することとする。

照明装置１は、図１に示すように、全体として略横長直方体形状を呈しており、幅方向両側面がケーシング２で覆われている。また、ケーシング２の上面開口は押さえ枠２ａで保持された透明窓２ｂで閉塞されている。ケーシング２の下部側には図２に示すように放熱体３が設置され、また、ケーシング２の前後の開口は覆板４により閉塞されている。なお、覆板４には図１に示すように配線導入用の取付ブロック４ａが設置されている。

図２乃至図６を参照して照明装置１の内部の構造を説明する。図２及び図３に示すように、照明装置１の下部にはアルミニウム製或いは銅製など放熱良好な部材で押出し成型された放熱体３が設置されている。放熱体３は下部に肉厚板状の基部３ａを有し、基部３ａによりケーシング２の下部を閉塞している。また、放熱体３の幅方向中央には基部３ａから上方に略台形状に突出した取付部３ｂを有している。取付部３ｂは上方に向かうに従って幅狭となるよう左右に傾斜面３ｃを有している。また、基部３ａと取付部３ｂとの境界には冷却液（市水、不凍液、油など）が流通する導水孔３ｄが形成され、ＬＥＤ（後述する）から発生する熱を冷却液により冷却するようになっている。導水孔３ｄは図１に示すように覆板４に設置された導水継手４ｂを通じて外部の水源などに連結している。

放熱体３の取付部３ｂの左右傾斜面３ｃには、それぞれ伝熱性良好な部材、例えばアルミニウムや銅で成形されたＬＥＤ実装基板４が複数ネジ止めされている。また、各ＬＥＤ実装基板４の表面には紫外線を発光する複数のＬＥＤ５が設置され、ＬＥＤ５の発光面が斜め上方に向かうよう設置されている。

各ケーシング２とＬＥＤ５との間に互いに対向する反射板６を一対設置している。各反射板６は図４にも示すように照明装置１の長手方向に延在され、図５及び図６に示すように、幅方向断面が上下に延びる楕円弧状に形成されている。各反射板６の材質は楕円弧状に形成でるものであれば、アルミニウム、鉄、銅、プラスチックなどいずれでもよいが、光反射率の点を考慮するならば、アルミニウムが最も優れている。もっとも、鉄板、銅板にアルミニウムを蒸着やメッキしたものであればアルミニウム板と同等の光反射率を得ることができる。また、アルミニウム板を使用する際も耐環境性や時間経過に伴う変質に対処するため酸化防止表面処理を施すことが有用である。更に、アルミニウム板を使用したとしても光沢を有していなければ光反射率が低下するため、反射板６の内面に光沢処理を施すことが望ましい。なお、各反射板６の長手方向両端にはＬＥＤ５から照射される紫外線を反射する端面反射体６ａを設置している。この端面反射体６ａは反射板６と同様の材料で形成され、また、同様の光沢処理が施されている。

このように構成された反射板６は次の部材によりケーシング２内に保持される。即ち、反射板６は反射板受け７、楕円面調整体８、挟み込み部材９及び押し部材１０により保持される。

反射板受け７はケーシング２の長手方向に沿って延在したもので、内側にはＬＥＤ５に向かって反射板６の基準となる楕円弧状の面（以下、基準楕円面７ａ）を形成している。また、反射板受け７の下端には長手方向に延びる保持溝７ｂを形成し、保持溝７ｂに反射板６の下端を挿入保持している。

楕円面調整体８は反射板受け７に設置されたもので、先端が基準楕円面７ａから突出可能となっている。また、楕円面調整体８は反射板７の長手方向に延在したもので、各楕円面調整体８は上下３段に配置されている。各楕円面調整体８の内側表面は反射板６の背面に沿うよう形成され、反射板６の背面に当接している。各楕円面調整体８の背面側には押しネジ８ａを有し、押しネジ８ａを水平方向にネジ移動することにより、楕円面調整体８が反射板６の背面を押圧或いは押圧解除し、反射板６の曲面を調整できるようにようになっている。

挟み込み部材９は照明装置１の長手方向に延在したもので、反射板固定部９ａと引っ張り部９ｂとから構成されている。反射板固定部９ａは反射板６の上方に位置し、反射板６の前面を保持するよう形成されている。他方、引っ張り部９ｂは反射板６の上端後方に位置し、反射板６の背面を保持するようになっている。この両者により反射板６の上端が前後から保持されている。反射板固定部９ａには引っ張り部９ｂを通じて引っ張りネジ９ｃが連結しており、引っ張りネジ９ｃを水平方向にネジ移動するときは、反射板固定部９ａが左右方向に移動し反射板６の上端を挟持したり、或いは、弛緩するようになっている。

押し部材１０は、図４に示すように、反射板固定部９ａに設置されたもので、ネジ部材で構成されている。また、押し部材１０は反射板固定部９ａを上下にネジ移動できるようになっており、その先端が反射板６の上端に接触し押圧できるようになっている。

なお、各押しネジ８ａ、引っ張りネジ９ｃ及び押し部材１０は外部から操作できるよう、ケーシング２、反射板固定部９ａ及び押さえ枠２ａには外部に向かって開口した貫通孔１１を設けている。

以上のように構成された反射板６の固定構造において、一対の反射板６を照明装置１内に設置する場合は次のように組み付ける。

即ち、反射板６の光沢面が内側に位置するよう配置する一方、反射板６の下端を反射板受け７の保持溝７ｂにはめ込み、また、反射板６の上端を反射板固定部９ａと引っ張り部９ｂの間に挿入する。これにより、反射板６が反射板受け７に仮止めされる。この仮止め作業を両方の反射板６に対して行う。仮止め作業が完了したとき、各反射板６の曲面形状は基準楕円面７ａと一致しているとは限らず、曲面形状の相違により、ＬＥＤ５が楕円の一方の焦点Ｆ１に位置していなかったり、或いは、反射板６で反射した光が他方の焦点Ｆ２で収束しなかったり、或いは、左右の反射板６の他方の焦点Ｆ２が一致しない場合がある。このような場合は、各押しネジ８ａを進退させ各楕円面調整体８の背面を押圧し或いは押圧を緩め反射板６の曲面を変化させる。これにより、反射板６の曲面が基準楕円面７ａと一致し、例えば、図５に示すように、各ＬＥＤ５が楕円の一方の焦点Ｆ１に位置し、また、反射板６で反射した光が他方の焦点Ｆ２で収束し、更には、左右の各反射板６の他方の焦点Ｆ２が互いに一致したものとすることができる。

このように反射板６において所望の曲面を得たときは、押し部材１０をネジ移動させて各反射板６の上端を押圧する。これにより、反射板６の上下が固定される。次いで、引っ張りネジ９ｃをネジ移動して反射板固定部９ａを後退させる。これにより、各反射板６の上端が反射板固定部９ａと引っ張り部９ｂとの間に挟持され、反射板６の前後が固定される。以上のような組付作業により反射板６が照明装置１内に設置される。

本実施形態に係る照明装置１によれば、ＬＥＤ５から発光される光（紫外線）が楕円弧状の反射板６で反射し透視窓２ｂを通って印刷物等に達するが、この光が他方の焦点Ｆ２（印刷物等の印刷面）で集光することはもとより、一対のＬＥＤ５が共通の焦点Ｆ２となり、焦点Ｆ２での光量が増大する。従って、焦点Ｆ２の位置に例えば印刷用の紫外線硬化樹脂が移動するとき、紫外線硬化樹脂の架橋が直ちに開始され、架橋の遅延を防止することができる。

また、反射板６の曲面が押しネジ８ａの進退により簡単に調整できるし、また、反射板６を各種の曲面で形成することができる。具体的には、反射板６の曲面を楕円弧にできることはもとより、近似の楕円弧とすることもできる。反射板６の曲面を近似の楕円弧とするときは、焦点Ｆ２を含む焦点Ｆ２の近傍に集光し、集光領域を拡大することができる。なお、集光領域を拡大するときは光量がその分減少するため、照明時間を多少長く設定する必要がある。

更に、照明装置１は反射板６の長手方向両端に端面反射体６ａを設置しているため、ＬＥＤ５の光のうち照明装置１の長手方向に照射された光も照明装置の内側に反射され、紫外線硬化樹脂の硬化作用に有効に使用される。

図５では１点発光のＬＥＤ５を用いた例を示したが、図６では４点発光のＬＥＤ５を用いた例を示している。なお、図６において２種類の光線のみが表記され他の２つの光線については表記されていないが、４点発光のＬＥＤ５が双六の「４」の如く上下左右に２個宛配置した構造となっているため、上下の２個の光線のみを表記している。４点発光のＬＥＤ５では発光点が上下２段（各焦点Ｆ１の間隔；Ｐ１）となっているため、他方の各焦点Ｆ２の間隔もＰ２となり、照明領域を所定の幅間隔Ｐ２とするとこができる。

図７は本発明の第２実施形態を示すものである。前記第１実施形態では反射板６の曲面を押しネジ及び楕円面調整体により変更できるようなっている。これに対して、第２実施形態は反射板６の曲面を変化させることのない例を示している。なお、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号で示すとともに、その説明を省略する。

第２実施形態に係る反射板受け１２はその内側にＬＥＤに向かって反射板６の基準となる楕円弧状の面（以下、基準楕円面１２ａ）を形成している。また、反射板受け１２の下端には長手方向に延びる保持溝１２ｂを形成し、保持溝１２ｂの上面開口から反射板６の下端を挿入し、保持溝１２ｂに反射板６の下端を保持している。反射板受け１２の上端には同じく長手方向に延びる挟み込み部材１２ｃを有する。挟み込み部材１２ｃは下面開口の挟持口１２ｄを有し、挟持口１２ｄから反射板６の上端を挟み込んで挿入し、挟み込み部材１２ｃに反射板６の上端を挟持している。反射板受け１２の上端には前記第１実施形態と同様に押し部材１０を設け、押し部材１０で反射板６の上端を押圧し、これにより、反射板６を反射板受け１２に固定している。

本実施形態は反射板６の曲面の調整部材は持たないが、反射板６の製造する段階で基準楕円面１２ａに対応するよう曲面形成したときは調整部材は不要であり、このような場合は構造簡単な本実施形態の照明装置が有用となる。

図８は本発明の第３実施形態を示すものである。前記第１及び第２実施形態では反射板を横長長方形状の一枚板で形成している。これに対して、第３実施形態では反射板を分割して２枚の長方形状の反射板６ａ，６ｂで構成している。なお、前記第２実施形態と同一構成部分は同一符号で示すとともに、その説明を省略する。

本実施形態によれば、２枚の反射板６ａ，６ｂで構成しているため、面積の大きな一枚の反射板と比較して曲面歪みが小さく、曲面調整部材を持たない照明装置においては特に有用となる。

図９は本発明の第４実施形態を示すものである。前記第３実施形態では反射板を長方形状の反射板６ａ，６ｂで分割した。これに対して、第４実施形態では２枚の反射板６ｃ，６ｄを略台形状に形成したものである。なお、前記第３実施形態と同一構成部分は同一符号で示すとともに、その説明を省略する。

本実施形態によれば、前記第３実施形態と同様に、２枚の反射板６ｃ，６ｄで構成しているため、反射板６ｃ，６ｄの曲面歪みが小さくなる。また、前記第３実施形態では隣接する反射板間に縦線状の非反射部位が形成されるため、照射部位に縦に一本のスジができ、局部的に照度が低下するおそれがある。これに対して、反射板６ｃ，６ｄ間の非反射部位が斜めになっているため、縦に一本スジができる場合と比較し照度低下が分散され局部的な照度低下を回避することできる。

なお、前記第１実施形態では楕円面調整体８を長手方向に延在した棒状部材で形成しているが、押しネジ８ａに対応するよう小さなコマを複数設置するようにしても良い。また、押し部材１０は反射板６の上端を直接に押圧しているが、反射板６の変形防止等を考慮し当て板（図示しない）を介して押圧するようにしても良い。更に、ＬＥＤ５の設置位置は焦点Ｆ１に設置しているが、焦点１を含む焦点１の近傍であればよい。

１…照明装置、５…ＬＥＤ、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…反射板、７…反射板受け、７ａ…保持溝、８…楕円面調整体、９，１２ｃ…挟み込み部材、９ａ…反射板固定部、９ｂ…引っ張り部、１０…押し部材、Ｆ１…一方の焦点、Ｆ２…他方の焦点。

Claims

紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる照明装置において、
所定楕円の一方の焦点近傍に配置されたＬＥＤと、
前記ＬＥＤから放射された紫外線を楕円の他方の焦点近傍に集光するよう楕円弧状に形成された反射板とを備え、
前記ＬＥＤ及び前記反射板を前記楕円の他方の焦点が互いに略一致するよう対称位置に一対設置してなり、
内側に前記ＬＥＤに向かって基準楕円面を形成するとともに、基準楕円面を介して前記反射板を背面側から支持する反射板受けを有し、
前記一方の焦点に近接する前記反射板の一端は前記反射板受けに形成された保持溝に係止し、該反射板の一端に対して反対側の他端は該反射板の一端方向に向かって押圧可能な押し部材と該反射板の他端を挟み込む挟み込み部材により固定した
ことを特徴とする照明装置。
紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる照明装置において、
所定楕円の一方の焦点近傍に配置されたＬＥＤと、
前記ＬＥＤから放射された紫外線を楕円の他方の焦点近傍に集光するよう楕円弧状に形成された反射板とを備え、
前記ＬＥＤ及び前記反射板を前記楕円の他方の焦点が互いに略一致するよう対称位置に一対設置してなり、
内側に前記ＬＥＤに向かって基準楕円面を形成するとともに、基準楕円面を介して前記反射板を背面側から支持する反射板受けを有し、
前記反射板受けには前記反射板の背面に向かって進退し該反射板の楕円面を調整可能な楕円面調整体を有し、
前記一方の焦点に近接する前記反射板の一端は前記反射板受けに形成された保持溝に係止し、該反射板の一端に対して反対側の他端は該反射板の一端方向に向かって押圧可能な押し部材と該反射板の他端を挟み込む挟み込み部材により固定した
ことを特徴とする照明装置。
前記反射板を分割して形成した
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明装置。
前記反射板を酸化防止表面処理を施した光沢のあるアルミニウム板で形成した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の照明装置。