JP6809928B2 - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、LED(Light Emitting Diode)を光源として用い、中心軸を中心に回転する立体の照射対象物に対して紫外光を照射する光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation device that uses an LED (Light Emitting Diode) as a light source and irradiates an ultraviolet light to a three-dimensional irradiation object that rotates about a central axis.
従来、ビールやジュースの缶・ペットボトル、シャンプーや化粧品のボトル等の容器を印刷するためのインキとして、紫外光の照射により硬化する紫外線硬化型インキが用いられている。そして、このような紫外線硬化型インキの硬化には、一般に、紫外光を照射する紫外光照射装置が用いられる。 Conventionally, as an ink for printing a container such as a can / PET bottle of beer or juice, a bottle of shampoo or cosmetics, an ultraviolet curable ink that is cured by irradiation with ultraviolet light has been used. An ultraviolet light irradiation device that irradiates ultraviolet light is generally used for curing such an ultraviolet curable ink.
例えば、特許文献1には、インクジェットヘッドを用いて、缶体(照射対象物)の外周面に画像を形成する画像形成装置が記載されている。この装置は、缶体の内部に挿入され、缶体を支持する支持筒(マンドレル)、支持筒が支持している缶体の外周面に対して紫外線硬化型インクを吐出するインクジェットヘッド、UVLEDランプ等を備えている。そして、特許文献1の装置は、缶体を回転させながら紫外線硬化型インクを吐出させ、缶体の外周面に画像を形成し、該缶体の外周面にUVLEDランプからの紫外光を照射することによって、缶体の外周面に付着した紫外線硬化型インクを硬化させている。
For example,
特許文献1の構成によれば、缶体の中心軸に対して平行に配置したUVLEDランプによって、缶体の外周面に付着した紫外線硬化型インクを硬化させることができる。しかしながら、UVLEDランプは、支持筒(つまり、缶体の外周面)から所定の距離をおいた位置に固定されているため、缶体のサイズ(径)が異なると、ワーキングディスタンス(缶体の外周面とUVLEDランプ間の距離)が変わってしまい、缶体の外周面における紫外光の照射強度も変わってしまうため、多品種の缶体に対応しようとすると、缶体のサイズに応じて紫外光の照射強度を変更したり、照射時間を変更しないとならないといった問題がある。また、このように紫外光の照射強度や照射時間を変更するためには、段取り時間が発生するといった問題がある。
According to the configuration of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、照射対象物のサイズが変わったとしても、照射強度や照射時間を変更することなく、照射対象物の外周面に所定強度の紫外光が得られる光照射装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to obtain an irradiation target object without changing the irradiation intensity or irradiation time even if the size of the irradiation target object changes. It is an object of the present invention to provide a light irradiation device capable of obtaining ultraviolet light of a predetermined intensity on an outer peripheral surface.
上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、第1方向に延びる中心軸を中心に回転する、第1方向と直交する第2方向の大きさが直径20mm〜60mmの立体の照射対象物に対して、第2方向に配置され、第2方向から照射対象物の外周面に第1方向に延びるライン状の紫外光を照射する単一の光照射装置であって、基板上に第1方向に沿って配置され、照射対象物に対して紫外光を照射する複数のLED素子と、複数のLED素子の光路中に配置され、各LED素子から出射される紫外光を屈折又は反射させて、中心軸に向かって集束光を出射する集光手段と、を備え、照射対象物の第2方向の大きさに拘わらず、集束光の全てが照射対象物の外周面の一部に入射することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the light irradiation device of the present invention is an irradiation target of a solid having a diameter of 20 mm to 60 mm in a second direction orthogonal to the first direction, which rotates around a central axis extending in the first direction. A single light irradiator that is arranged in a second direction and irradiates an outer peripheral surface of an object to be irradiated with linear ultraviolet light extending in the first direction from the second direction, and is a single light irradiating device on a substrate. A plurality of LED elements arranged along one direction to irradiate an object to be irradiated with ultraviolet light, and a plurality of LED elements arranged in the optical path of the plurality of LED elements to refract or reflect ultraviolet light emitted from each LED element. It is equipped with a condensing means that emits focused light toward the central axis, and all of the focused light is incident on a part of the outer peripheral surface of the irradiation target regardless of the size of the irradiation target in the second direction. It is characterized by doing.
このような構成によれば、照射対象物のサイズ(第2方向の大きさ)が変わったとしても、紫外光が照射対象物の外周面に確実に入射するため、照射対象物の外周面には所定強度の紫外光が得られる。 According to such a configuration, even if the size (size in the second direction) of the irradiation target is changed, the ultraviolet light is surely incident on the outer peripheral surface of the irradiation target, so that the outer peripheral surface of the irradiation target is covered. Can obtain ultraviolet light of a predetermined intensity.
また、集光手段は、中心軸に向かって光を集束させる反射面を備えるミラーであることが望ましい。また、この場合、反射面は、楕円又は放物面を含む曲面であることが望ましい。 Further, it is desirable that the light collecting means is a mirror provided with a reflecting surface that focuses light toward the central axis. Further, in this case, the reflecting surface is preferably a curved surface including an ellipse or a paraboloid.
また、集光手段は、第1方向に延びるシリンドリカルレンズであり、第1方向から見たときに、複数のLED素子の光軸とシリンドリカルレンズの光軸が照射対象物の中心方向を向くように配置されていることが望ましい。 Further, the condensing means is a cylindrical lens extending in the first direction, so that the optical axes of the plurality of LED elements and the optical axes of the cylindrical lens face the center direction of the irradiation target when viewed from the first direction. It is desirable that it is arranged.
また、集光手段が、紫外光を中心軸に集光するように構成することが望ましい。 Further, it is desirable that the condensing means is configured to condense ultraviolet light on the central axis.
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、第1方向に延びる中心軸を中心に回転する、第1方向と直交する第2方向の大きさが直径20mm〜60mmの立体の照射対象物に対して、第2方向に配置され、第2方向から照射対象物の外周面に第1方向に延びるライン状の紫外光を照射する光照射装置であって、基板と、基板上に第1方向に沿って配置され、照射対象物に対して紫外光を照射する複数のLED素子と、を有するN個(Nは1以上の整数)の光源ユニットと、複数のLED素子の光路中に配置され、各LED素子から出射される紫外光を第1方向から見たときに、所定の線幅を有する光となるように整形するN個の光学素子と、を備え、第1方向から見たときに、複数のLED素子の光軸と光学素子の光軸が照射対象物の中心方向を向くように配置され、所定の線幅が、照射対象物の直径よりも小さくなるように設定され、照射対象物の第2方向の大きさに拘わらず、光学素子から出射された紫外光の全てが照射対象物の外周面の一部に入射することを特徴とする。また、この場合、第1方向から見たときに、複数のLED素子の光軸と光学素子の光軸が中心軸を通るように構成することが望ましい。 From another point of view, the light irradiation device of the present invention irradiates a solid having a diameter of 20 mm to 60 mm in the second direction orthogonal to the first direction, which rotates around a central axis extending in the first direction. An optical irradiation device that is arranged in a second direction with respect to an object and irradiates an outer peripheral surface of the object to be irradiated with line-shaped ultraviolet light extending in the first direction from the second direction, and is on a substrate and a substrate. N (N is an integer of 1 or more) light source units having a plurality of LED elements arranged along the first direction and irradiating an object to be irradiated with ultraviolet light, and in the optical path of the plurality of LED elements. It is provided with N optical elements arranged in the above and shaped so that the ultraviolet light emitted from each LED element becomes light having a predetermined line width when viewed from the first direction, and is provided from the first direction. When viewed, the optical axes of the plurality of LED elements and the optical axes of the optical elements are arranged so as to face the central direction of the irradiation target object, and the predetermined line width is set to be smaller than the diameter of the irradiation target object. Therefore, regardless of the size of the object to be irradiated in the second direction, all the ultraviolet light emitted from the optical element is incident on a part of the outer peripheral surface of the object to be irradiated. Further, in this case, it is desirable that the optical axes of the plurality of LED elements and the optical axes of the optical elements pass through the central axis when viewed from the first direction.
また、この場合、Nは2以上であり、第1方向から見たときに、N個の光源ユニットとN個の光学素子が、中心軸を中心とする円弧上に配置されていることが望ましい。 Further, in this case, N is 2 or more, and it is desirable that N light source units and N optical elements are arranged on an arc centered on the central axis when viewed from the first direction. ..
また、光学素子が、第1方向に延びるシリンドリカルレンズであることが望ましい。 Further, it is desirable that the optical element is a cylindrical lens extending in the first direction.
また、別の観点からは、本発明の光照射装置は、第1方向に延びる中心軸を中心に回転する、第1方向と直交する第2方向の大きさが直径20mm〜60mmの立体の照射対象物に対して、第2方向に配置され、第2方向から照射対象物の外周面に第1方向に延びるライン状の紫外光を照射する単一の光照射装置であって、基板上に第1方向に沿って配置され、照射対象物に対して紫外光を照射する複数のLED素子と、複数のLED素子の光路を第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向から挟むように配置され、照射対象物に対して紫外光を導光する一対の導光ミラーと、複数のLED素子と一対の導光ミラーを、照射対象物の直径に応じて第2方向に沿って移動させる移動手段と、を備え、照射対象物の第2方向の大きさに拘わらず、一対の導光ミラーから出射された紫外光の全てが照射対象物の外周面の一部に入射することを特徴とする。
From another point of view, the light irradiation device of the present invention irradiates a solid having a diameter of 20 mm to 60 mm in the second direction orthogonal to the first direction, which rotates around a central axis extending in the first direction. A single light irradiation device that is arranged in a second direction with respect to an object and irradiates the outer peripheral surface of the object to be irradiated with linear ultraviolet light extending in the first direction from the second direction, and is on a substrate. A plurality of LED elements arranged along the first direction and irradiating the object to be irradiated with ultraviolet light and the optical paths of the plurality of LED elements are sandwiched from the first direction and the third direction orthogonal to the second direction. A pair of light guide mirrors that guide ultraviolet light to an object to be irradiated, and a pair of LED elements and a pair of light guide mirrors are moved along a second direction according to the diameter of the object to be irradiated. It is provided with a moving means for allowing the irradiation target to be provided, and all of the ultraviolet light emitted from the pair of light guide mirrors is incident on a part of the outer peripheral surface of the irradiation target regardless of the size of the irradiation target in the second direction. It is a feature.
また、この場合、第1方向から見たときに、複数のLED素子の光軸が中心軸を通るように配置されていることが望ましい。 Further, in this case, it is desirable that the optical axes of the plurality of LED elements are arranged so as to pass through the central axis when viewed from the first direction.
また、一対の導光ミラーの間隔が、照射対象物の直径よりも小さく設定されていることが望ましい。 Further, it is desirable that the distance between the pair of light guide mirrors is set smaller than the diameter of the irradiation target object.
以上のように、本発明の光照射装置によれば、照射対象物のサイズが変わったとしても、照射強度や照射時間を変更することなく、照射対象物の外周面に所定強度の紫外光が得られる。 As described above, according to the light irradiation device of the present invention, even if the size of the irradiation object changes, ultraviolet light of a predetermined intensity is emitted to the outer peripheral surface of the irradiation object without changing the irradiation intensity or the irradiation time. can get.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光照射装置10を用いた光照射システム1の構成を示す斜視図である。図1に示すように、光照射システム1は、照射対象物Pの表面に塗布された紫外線硬化型インクを硬化させるシステムであり、照射対象物Pの内部に挿入され、照射対象物Pを支持する支持筒(マンドレル)50と、照射対象物Pの外周面に対してライン状の紫外光を照射する光照射装置10とから構成されている。支持筒50は、不図示のモータによって時計方向に回転するようになっており、支持筒50の回転に伴って、支持筒50の先端に取り付けられた照射対象物Pが回転するようになっている。なお、図1に示すように、本実施形態においては、説明の便宜のため、照射対象物Pは、略円筒状の形状を呈しているものとし、照射対象物Pの回転中心を中心軸AXとして説明する。また、以下、本明細書においては、光照射装置10から出射されるライン状の紫外光の長手(線長)方向をX軸方向、短手方向をY軸方向、X軸及びY軸と直交する方向をZ軸方向と定義して説明する。また、一般に、紫外光とは、波長400nm以下の光を意味するものとされているが、本明細書において、紫外光とは、紫外線硬化型インクを硬化させることが可能な波長(例えば、波長250〜420nm)の光を意味するものとする。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
図1に示すように、本実施形態の光照射装置10は、基台11と、光源ユニット12と、楕円ミラー14と、基台11、光源ユニット12及び楕円ミラー14を収容するケース(不図示)等で構成されている。
As shown in FIG. 1, the
基台11は、X軸方向及びY軸方向に平行な金属製の板状部材であり、光源ユニット12の基板12aの裏面に密着するように配置され、光源ユニット12を支持すると共に、光源ユニット12で発生した熱を放熱する、いわゆるヒートシンクとして機能する部材である。
The
図2は、光源ユニット12の正面図(Z軸の正方向側から見た図)である。図2に示すように、光源ユニット12は、X軸方向及びY軸方向に平行な矩形状の基板12aと、基板12a上に配置された複数のLED素子12bと、を備えている。
FIG. 2 is a front view of the light source unit 12 (a view seen from the positive direction side of the Z axis). As shown in FIG. 2, the
基板12aは、熱伝導率の高い材料(例えば、窒化アルミニウム)で形成された矩形状配線基板であり、図2に示すように、その表面には、10個のLED素子12bが、X軸方向に沿って所定のピッチ(例えば、3.0mm)で、COB(Chip On Board)実装されている。基板12a上には、各LED素子12bに電力を供給するためのアノードパターン(不図示)及びカソードパターン(不図示)が形成されており、各LED素子12bは、アノードパターン及びカソードパターンにそれぞれ電気的に接続されている。また、基板12aは、不図示の配線ケーブルによってドライバ回路(不図示)と電気的に接続されており、各LED素子12bには、アノードパターン及びカソードパターンを介して、ドライバ回路から駆動電流が供給されるようになっている。各LED素子12bに駆動電流が供給されると、各LED素子12bからは駆動電流に応じた光量の紫外光(例えば、波長365nm)が出射され、光源ユニット12からはX軸方向に平行なライン状の紫外光が出射される。
The
光源ユニット12に電力が供給され、各LED素子12bから紫外光が出射されると、LED素子12bの自己発熱により温度が上昇し、発光効率が著しく低下するといった問題が発生するが、本実施形態においては、基台11によって光源ユニット12が冷却されるため、かかる問題の発生が抑制される。
When power is supplied to the
楕円ミラー14は、光源ユニット12からの紫外光を反射するための金属製の部材であり、光源ユニット12をZ軸の正方向側から覆うようにケース(不図示)内に取り付けられている(図1)。楕円ミラー14の光源ユニット12に対向する側の表面には、金属薄膜等の光反射性材料がコーティングされており、反射面14aが形成されている。本実施形態の楕円ミラー14の反射面14aは、X軸方向に延びる楕円面となっており、X軸方向から見たときに、その第1焦点位置に光源ユニット12の各LED素子12bが配置されている。
The
図3は、本実施形態の光照射装置10から照射対象物Pに照射される紫外光を説明する光線図である。なお、図3において、P1は、最小サイズ(例えば、直径20mm)の照射対象物Pを示し、P2は、最大サイズ(例えば、直径60mm)の照射対象物Pを示している。
FIG. 3 is a light ray diagram illustrating ultraviolet light emitted from the
図3に示すように、本実施形態においては、楕円ミラー14の第2焦点位置に照射対象物Pの中心軸AXが配置されており、光源ユニット12から出射された紫外光(各光線)が照射対象物Pの中心軸AXに集光するように構成されている。従って、照射対象物Pのサイズが小さい場合(P1)でも、照射対象物Pのサイズが大きい場合(P2)でも、光源ユニット12から出射された紫外光は、照射対象物Pの外周面に確実に入射する。このため、照射対象物Pのサイズを変更したとしても、照射対象物Pの外周面には所定強度の紫外光が得られる。つまり、本実施形態の構成によれば、照射対象物Pのサイズを変更する度に、照射強度や照射時間を変更する必要がない。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the central axis AX of the irradiation target P is arranged at the second focal position of the
以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。 The above is the description of the present embodiment, but the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
例えば、本実施形態の各LED素子12b上に半球状又は砲弾状の封止レンズを配置することも可能である。このような構成によれば、各LED素子12bから出射される紫外光の広がり角を狭めることが可能となるため、楕円ミラー14のサイズを小さくすることが可能となる。
For example, it is also possible to arrange a hemispherical or bullet-shaped sealing lens on each
また、本実施形態においては、楕円ミラー14の第2焦点位置に照射対象物Pの中心軸AXが配置されており、光源ユニット12から出射された紫外光(各光線)が照射対象物Pの中心軸AXに集光するものとして説明したが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。楕円ミラー14は、中心軸AXに向かって光を集束させる反射面を備えればよく、楕円ミラー14に代えて、放物面の反射ミラーを備える放物面ミラーを適用することも可能である。
Further, in the present embodiment, the central axis AX of the irradiation target object P is arranged at the second focal position of the
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る光照射装置10Aを用いた光照射システム1Aの構成を説明する図であり、本実施形態の光照射装置10AをX軸方向から見たときの光線図である。図4に示すように、本実施形態の光照射装置10Aは、光源ユニット12が下向き(Y軸の負方向側に向くように)に取り付けられ、楕円ミラー14に代えて、集光レンズ15を備える点で、第1の実施形態の光照射装置10と異なる。なお、集光レンズ15は、不図示の固定部材によってケース(不図示)内に固定されている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
集光レンズ15は、光源ユニット12からの紫外光を照射対象物Pの中心軸AXに集光するための光学部材であり、LED素子12bの光路中に配置されている。本実施形態の集光レンズ15は、X軸方向に延びる、光学ガラス又はシリコン製の両凸シリンドリカルレンズであり、X軸方向から見たときに、LED素子12bの光軸と集光レンズ15の光軸が照射対象物Pの中心軸AXを通るように配置され、LED素子12bから出射される紫外光(各光線)をZ軸方向に屈折し、照射対象物Pの中心軸AXに集光するように構成されている。従って、照射対象物Pのサイズが小さい場合(P1)でも、照射対象物Pのサイズが大きい場合(P2)でも、光源ユニット12から出射された紫外光は、照射対象物Pの外周面に確実に入射する。このため、照射対象物Pのサイズを変更したとしても、照射対象物Pの外周面には所定強度の紫外光が得られる。つまり、本実施形態の構成によれば、照射対象物Pのサイズを変更する度に、照射強度や照射時間を変更する必要がない。なお、本実施形態においては、LED素子12bの光軸と集光レンズ15の光軸が照射対象物Pの中心軸AXを通るものとしたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、LED素子12bの光軸と集光レンズ15の光軸が照射対象物Pの中心方向を向くように配置されればよい。
The condensing
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る光照射装置10Bを用いた光照射システム1Bの構成を説明する図であり、本実施形態の光照射装置10BをX軸方向から見たときの光線図である。図5に示すように、本実施形態の光照射装置10Bは、3つの光源ユニット12と、3つの集光レンズ15Bを備える点、各集光レンズ15Bから出射される紫外光が略平行光となるように構成されている点で、第2の実施形態の光照射装置10Aと異なる。
(Third Embodiment)
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the
集光レンズ15Bは、光源ユニット12からの紫外光を略平行光に整形するための光学部材であり、各光源ユニット12のLED素子12bの光路中に配置されている。本実施形態の集光レンズ15Bは、X軸方向に延びる、光学ガラス又はシリコン製の両凸シリンドリカルレンズであり、X軸方向から見たときに、LED素子12bの光軸と集光レンズ15Bの光軸が照射対象物Pの中心軸AXを通るように配置され、LED素子12bから出射される紫外光(各光線)をZ軸方向に屈折し、所定の線幅を有する略平行光となるように整形する。
The
図5に示すように、本実施形態の3つの光源ユニット12と3つの集光レンズ15Bは、照射対象物Pの中心軸AXを中心とする円弧上に配置されており、各光源ユニット12から出射される紫外光の主光線(広がり角0°の光線)が照射対象物Pの中心軸AXに集光するように配置されている。また、各集光レンズ15Bから出射される紫外光の線幅dは、最小サイズの照射対象物P1の直径よりも十分に小さく、各光源ユニット12から出射される紫外光が照射対象物Pの外周面に確実に入射するように構成されている。つまり、照射対象物Pのサイズが小さい場合(P1)でも、照射対象物Pのサイズが大きい場合(P2)でも、各光源ユニット12から出射された紫外光は、照射対象物Pの外周面に確実に入射するようになっている。このため、照射対象物Pのサイズを変更したとしても、照射対象物Pの外周面には所定強度の紫外光が得られる。つまり、本実施形態の構成によれば、照射対象物Pのサイズを変更する度に、照射強度や照射時間を変更する必要がない。
As shown in FIG. 5, the three
なお、本実施形態においては、光照射装置10Bが、3つの光源ユニット12と、3つの集光レンズ15Bを備えるものとしたが、光源ユニット12と集光レンズ15Bの数は、これに限定されるものではなく、照射対象物Pの外周面に塗布された紫外線硬化型インクを硬化させるために必要な照射強度に応じて適宜変更すること(つまり、N個(Nは1以上の整数)の光源ユニット12と集光レンズ15Bを用いる構成)が可能である。また、本実施形態においては、LED素子12bの光軸と集光レンズ15Bの光軸が照射対象物Pの中心軸AXを通るものとしたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、LED素子12bの光軸と集光レンズ15Bの光軸が照射対象物Pの中心方向を向くように配置されればよい。また、集光レンズ15Bから出射される紫外光は、必ずしも略平行光に限定されるものではない。
In the present embodiment, the
(第4の実施形態)
図6は、本発明の第4の実施形態に係る光照射装置10Cを用いた光照射システム1Cの構成を説明する図であり、本実施形態の光照射装置10CをX軸方向から見たときの光線図である。図6に示すように、本実施形態の光照射システム1Cは、照射対象物Pのサイズ(直径)に応じて光照射装置10Cを昇降させる昇降機構20を備える点で第1の実施形態の光照射システム1と異なり、図6(a)は、光照射装置10Cを最小サイズの照射対象物P1に近接して配置した状態を示し、図6(b)は、光照射装置10Cを最大サイズの照射対象物P2に近接して配置した状態を示している。また、本実施形態の光照射装置10Cは、光源ユニット12が下向き(Y軸の負方向側に向くように)に取り付けられ、楕円ミラー14に代えて、一対の導光ミラー17を備える点で、第1の実施形態の光照射装置10と異なっている。なお、昇降機構20には、スライダ等、周知の機構を採用することができるが、図6においては、説明の便宜のため、昇降機構20を単にブロックで示している。
(Fourth Embodiment)
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the light irradiation system 1C using the light irradiation device 10C according to the fourth embodiment of the present invention, when the light irradiation device 10C of the present embodiment is viewed from the X-axis direction. It is a ray diagram of. As shown in FIG. 6, the light irradiation system 1C of the present embodiment includes an elevating
一対の導光ミラー17は、光源ユニット12からの紫外光を照射対象物Pの外周面に導光するための光学部材であり、LED素子12bの光路をZ軸方向から挟むように配置されている。本実施形態の一対の導光ミラー17は、Z軸方向に間隔pをおいてX軸方向に平行に延びる平行平板ミラーであり、各導光ミラー17の内側の面(互いに対向する面)には、反射面が形成されている。
The pair of light guide mirrors 17 are optical members for guiding ultraviolet light from the
図6(a)に示すように、最小サイズの照射対象物P1を照射する場合、光源ユニット12は、照射対象物P1の外周面に近接する位置に移動され、光源ユニット12から出射される紫外光の主光線(広がり角0°の光線)が照射対象物Pの中心軸AXを通るように配置される。また、一対の導光ミラー17の間隔pは、照射対象物P1の直径よりも十分に小さく設定されており、光源ユニット12から出射される紫外光が照射対象物P1の外周面に確実に入射するように構成されている。
As shown in FIG. 6A, when irradiating the irradiation target object P1 having the smallest size, the
また、図6(b)に示すように、最大サイズの照射対象物P2を照射する場合、光源ユニット12は、照射対象物P2の外周面に近接する位置に移動され、光源ユニット12から出射される紫外光の主光線(広がり角0°の光線)が照射対象物Pの中心軸AXを通るように配置される。上述のように、一対の導光ミラー17の間隔pは、照射対象物P1の直径よりも十分に小さく設定されているため、最大サイズの照射対象物P2を照射する場合にも、光源ユニット12から出射される紫外光が照射対象物P2の外周面に確実に入射する。
Further, as shown in FIG. 6B, when irradiating the irradiation target object P2 having the maximum size, the
このように、本実施形態の構成においても、第1乃至第3の実施形態と同様、照射対象物Pのサイズが小さい場合(P1)でも、照射対象物Pのサイズが大きい場合(P2)でも、光源ユニット12から出射された紫外光は、照射対象物Pの外周面に確実に入射する。このため、照射対象物Pのサイズを変更したとしても、照射対象物Pの外周面には所定強度の紫外光が得られる。つまり、本実施形態の構成によれば、照射対象物Pのサイズを変更する度に、照射強度や照射時間を変更する必要がない。
As described above, also in the configuration of the present embodiment, as in the first to third embodiments, the size of the irradiation target object P is small (P1) and the size of the irradiation target object P is large (P2). The ultraviolet light emitted from the
なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are examples in all respects and should not be considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1、1A、1B、1C 光照射システム
10、10A、10B、10C 光照射装置
11 基台
12 光源ユニット
12a 基板
12b LED素子
14 楕円ミラー
15、15B 集光レンズ
17 導光ミラー
20 昇降機構
50 支持筒
1, 1A, 1B, 1C
Claims (12)
基板上に前記第1方向に沿って配置され、前記照射対象物に対して前記紫外光を照射する複数のLED素子と、
前記複数のLED素子の光路中に配置され、前記各LED素子から出射される前記紫外光を屈折又は反射させて、前記中心軸に向かって集束光を出射する集光手段と、
を備え、
前記照射対象物の前記第2方向の大きさに拘わらず、前記集束光の全てが前記照射対象物の外周面の一部に入射する
ことを特徴とする光照射装置。 A solid irradiation object having a diameter of 20 mm to 60 mm in a second direction orthogonal to the first direction, which rotates about a central axis extending in the first direction, is arranged in the second direction and described. A single light irradiating device that irradiates the outer peripheral surface of the object to be irradiated with linear ultraviolet light extending in the first direction from the second direction.
A plurality of LED elements arranged on the substrate along the first direction and irradiating the irradiation target with the ultraviolet light,
A condensing means that is arranged in the optical path of the plurality of LED elements, refracts or reflects the ultraviolet light emitted from each of the LED elements, and emits focused light toward the central axis.
With
A light irradiation device, characterized in that all of the focused light is incident on a part of the outer peripheral surface of the irradiation target regardless of the size of the irradiation target in the second direction.
前記第1方向から見たときに、前記複数のLED素子の光軸と前記シリンドリカルレンズの光軸が前記照射対象物の中心方向を向くように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 The condensing means is a cylindrical lens extending in the first direction.
The first aspect of the present invention is characterized in that the optical axes of the plurality of LED elements and the optical axes of the cylindrical lens are arranged so as to face the central direction of the irradiation target when viewed from the first direction. The light irradiation device described.
基板と、前記基板上に前記第1方向に沿って配置され、前記照射対象物に対して前記紫外光を照射する複数のLED素子と、を有するN個(Nは1以上の整数)の光源ユニットと、
前記複数のLED素子の光路中に配置され、前記各LED素子から出射される前記紫外光を前記第1方向から見たときに、所定の線幅を有する光となるように整形するN個の光学素子と、
を備え、
前記第1方向から見たときに、前記複数のLED素子の光軸と前記光学素子の光軸が前記照射対象物の中心方向を向くように配置され、前記所定の線幅が、前記照射対象物の直径よりも小さくなるように設定され、前記照射対象物の前記第2方向の大きさに拘わらず、前記光学素子から出射された前記紫外光の全てが前記照射対象物の外周面の一部に入射する
ことを特徴とする光照射装置。 A solid irradiation object having a diameter of 20 mm to 60 mm in a second direction orthogonal to the first direction, which rotates about a central axis extending in the first direction, is arranged in the second direction and described. A light irradiating device that irradiates the outer peripheral surface of the object to be irradiated with linear ultraviolet light extending in the first direction from the second direction.
N light sources (N is an integer of 1 or more) having a substrate and a plurality of LED elements arranged on the substrate along the first direction and irradiating the irradiation target with the ultraviolet light. With the unit
N pieces arranged in the optical path of the plurality of LED elements and shaped so that the ultraviolet light emitted from each of the LED elements has a predetermined line width when viewed from the first direction. Optical elements and
With
When viewed from the first direction, the optical axes of the plurality of LED elements and the optical axes of the optical elements are arranged so as to face the center direction of the irradiation target, and the predetermined line width is the irradiation target. It is set to be smaller than the diameter of the object, and regardless of the size of the object to be irradiated in the second direction, all of the ultraviolet light emitted from the optical element is one of the outer peripheral surfaces of the object to be irradiated. An optical irradiation device characterized in that it is incident on a part.
前記第1方向から見たときに、前記N個の光源ユニットと前記N個の光学素子が、前記中心軸を中心とする円弧上に配置されていることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の光照射装置。 The N is 2 or more,
6. or claim 6, wherein the N light source units and the N optical elements are arranged on an arc centered on the central axis when viewed from the first direction. 7. The light irradiation device according to 7.
基板上に前記第1の方向に沿って配置され、前記照射対象物に対して前記紫外光を照射する複数のLED素子と、
前記複数のLED素子の光路を前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向から挟むように配置され、前記照射対象物に対して前記紫外光を導光する一対の導光ミラーと、
前記複数のLED素子と前記一対の導光ミラーを、前記照射対象物の直径に応じて前記第2方向に沿って移動させる移動手段と、
を備え、
前記照射対象物の前記第2方向の大きさに拘わらず、前記一対の導光ミラーから出射された前記紫外光の全てが前記照射対象物の外周面の一部に入射する
ことを特徴とする光照射装置。 A solid irradiation object having a diameter of 20 mm to 60 mm in a second direction orthogonal to the first direction, which rotates about a central axis extending in the first direction, is arranged in the second direction and described. A single light irradiating device that irradiates the outer peripheral surface of the object to be irradiated with linear ultraviolet light extending in the first direction from the second direction.
A plurality of LED elements arranged on the substrate along the first direction and irradiating the irradiation target with the ultraviolet light,
A pair of light guide mirrors arranged so as to sandwich the optical paths of the plurality of LED elements from the first direction and the third direction orthogonal to the second direction, and guide the ultraviolet light to the irradiation target object. ,
A moving means for moving the plurality of LED elements and the pair of light guide mirrors along the second direction according to the diameter of the irradiation target object.
With
Regardless of the size of the irradiation target in the second direction, all of the ultraviolet light emitted from the pair of light guide mirrors is incident on a part of the outer peripheral surface of the irradiation target. Light irradiation device.
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