JPS5813214B2 - 輻射線によつて硬化させることのできる物質を照射するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 特定のスペクトル域の輻射線によって硬化させることの
できる物質を照射するための装置は、ドイツ国特許第２
，６０７，２４９号（特開昭５２−１１００５３号）に
示されているように周知である。

そのような装置においては、映写機等に一般に使用され
ている、アルミニウム反射板を備えたランプを光源とし
て使用し、該ランプの可視スペクトル域、紫外線スペク
トル域および赤外線スペクトル域を含むすべての輻射線
を該反射板によってランプの前方に位置する焦点に集め
る。

反射板と焦点との間の輻射線コーン（円錐形状をなす輻
射線の集まり）内に、ＵＶＡスペクトル域（ＵＶスペク
トル域の一部分）の幅射線（３２０〜４００ｎｍ）は反
射するが、その他の輻射線は透過させるフィルタが配置
されている。

このフィルタは、輻射線コーンの光軸に対して４５°の
角度で延在させた石英ガラス製の支持板に蒸着させた薄
いフィルタ層であり、輻射線のうちこのフィルタによっ
て反射された部分は、光波案内管の中へ導かれ、それに
よって照射すべき物質に向けて当てられる。

従来の照射装置は、主として紫外線によって重合させる
ことのできる合成材から成る歯科用填材を虫歯の穴に詰
めた状態で硬化させるためのものである。

この用途においては、ＵＶＡ輻射線だけを填材に照射し
、比較的長い波長の可視熱輻射線並びに有害な比較的短
波長の輻射線はフィルタによって除去する。

即ち、そのような望ましくない輻射線はフィルタを透過
させて熱遮蔽体に衝突させる。

熱遮蔽体は通風によって冷却されるように構成されてい
る。

従来の照射装置においては、有用な輻射線をランプの輻
射線コーンの光軸から偏向させておくことが望ましい。

なぜならそのように構成しておけば、たとえ上記フィル
タが損傷したとしても、望ましくないスペクトル域の輻
射線が光波案内管へ通されることがなく、従って照射す
べき物質に当てられることがないからである。

しかしながら、従来の照射装置は、幾つかの重大な欠点
を有している。

その１つは、上記フィルタは全輻射力の少部分だけを反
射させ、残りの透過される幅射力の一部がフィルタの支
持板によって吸収されるので非常に高い熱負荷を課せら
れることである。

しかも、ランプは間欠的に作動されるので、上記熱負荷
は変動する負荷として作用し、フィルタに応力を及ぼす
ことになる。

かくして、平面状の薄いフィルタガラス板は、それ自体
脆弱であるばかりでなく、上述のように照射装置の重大
な欠点を構成する。

照射装置をできるだけ小さく、軽便にするために、また
、デリケートなフィルタ板をできるだけ小さくするとと
もに、ランプと反射板によって形成される輻射線コーン
全体を利用するために、フィルタを少くとも部分的には
楕円形に研摩することが望ましいが、そのような研摩操
作はフィルタ板が脆弱であるため困難であり、従って製
造コストを増大させる。

標準的な反射板形状を有する市販の光源を使用する結果
として、また全体の装置をできるだけ小さくするという
要望を満たそうとすることの結果として、光源からの輻
射コーンと光波案内管の入力端との間の空間が非常に限
られたものとなるので、先に述べたフィルタと光波案内
管との間に輻射線コーンに干渉しないように追加のフィ
ルタを配置することが困難であるが、そのような追加の
フィルタが上述の薄膜フィルタの周波数特性によっては
必要な場合がある。

従来の装置の史に他の、そして、おそらく最大の問題は
使用される薄膜フィルタのフィルタ特性が光線の入射角
によって異ることに基因する問題である。

例えば３５０ｎｍの波長において４５°の平均入射角の
ところで最大の反射が得られるように薄膜フィルタを選
定した場合、この最大反射光線の種類は、入射角が大き
くなる程短い波長の光線となり、入射角が小さくなるに
つれて長い波長の光線となる（第３図のグラフ参照）。

しかしながらそのような入射角の増減は従来の装置の反
射板の形状では避けることができない。

実際上、４５°の平均入射角から±３０°の偏りがある
ものと考えなければならない。

その結果、輻射線コーンの周縁部分に対するフィルタ特
性に相当大きな変異が生じ、その結果所望のスペクトル
域の輻射線の反射量が減少され、望ましくない、あるい
は有害でさえあるスペクトル域の輻射線が多く反射され
ることになるので、そのような望ましくない輻射線を追
加のフィルタによって吸収しなければならない。

また、ランプ製造の際にランプ球の先端に生じる抜気ニ
ップルが存在することと、反射板の中央部分にはランプ
を取付けてあるので反射板が欠落していることから、４
５°の最適角度で入射する近光軸光線は全く存在しない
ことを考慮しなければならない。

更に、フィルタをハウジング内に４５°の角度で取付け
る際の誤差を考慮すれば、フィルタの機能を更に割引い
て考えなければならない。

また、そのような取付には、フィルタにかけられる上述
した熱負荷を考慮して、ある程度の遊びをもたせなけれ
ばならない。

更に別の欠点は、フィルタと反射板と光波案内管の入力
端とで実質的に密閉された室が形成され、該室内に光源
によって発せられる熱が蓄積し、反射板のフィルタおよ
び光波案内管の入力端に設けられた追加のフィルタに更
に追加の熱負荷をかけることである。

映画およびスライドの映写機の分野では、ドイツ国特許
第１，５ ７ ２，７ ５ ９号およびオーストラリア
国特許第２１５，１８０号にみられるように、実質的に
可視光線だけを反射し、熱輻射線は透過させる反射板が
開示されている。

しかしながら、歯科用填材を硬化させるためのＵＶＡス
ペクトル域またはＵＶ八可視スペクトル域で作動する照
射装置に上記のような可視光線だけを反射させる反射板
を使用したとすれば、望ましいＵＶＡまたは近ＵＶ４ス
ペクトル域を残りの可視光線から分離するために反射さ
れた輻射線内に少くとも１つの追加のフィルタを配設し
なければならない。

そしてそのような追加のフィルタとして反射フィルタを
使用したとすれば、輻射線を光軸から偏向させることが
不可避となるので先に述べた欠点の大部分をもたらすこ
とになる。

また、追加フィルタとして吸収フィルタを使用したとす
れば、該フィルタが非常に高い熱負荷を受け、その結果
破断を生じるおそれがあるという更に別の欠点が加わる
。

そのような追加のフィルタが破損すると、可視光線が遮
断されずに光波案内管によって被照射物体へ向って導か
れ、適正な照射の妨害をすることになる。

本発明の目的は、特定のスペクトル域の輻射線によって
硬化させることのできる物質を照射するための装置であ
って、上述した諸々の欠点の少くとも一部分を回避し、
より正確なフィルタ作用を可能にし、もって光源からの
輻射線のうち所望のスペクトル域の輻射線をより有効に
活用することができるようにした照射装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は装置の各構成要素にかかる熱負荷が
減少されるようにした照射装置を提供することである。

本発明の他の目的は、製造費が安く、取扱い易い構造の
照射装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、輻射線源の機能不全が生じた
場合使用者にはつきりした警報を発するようにした照射
装置を提供することである。

略述すれば、ＵＶＡおよび近ＵＶＡ可視波長域から選択
されたスペクトル域の輻射線によって硬化させることの
できる物質を照射するための本発明の装置は、前記選択
された特定のスペクトル域を含む輻射線を放射するラン
プと、該特定スペクトル域の輻射線を反射し、該スペク
トル域外の輻射線を透過させる選択的反射板を具備し、
該反射板は、前記ランプの外側に該反射板から離れた側
に位置する焦点に前記反射された輻射線を収束させるよ
うに該ランプを部分的に囲繞するように構成し、前記反
射された輻射線を前記物質に向けて案内するための光波
案内管を設け、該案内管の入力端（光波受入れ端）を前
記焦点のところに配置する。

この装置においては、上記選択的反射板は、ランプによ
って放射される光をろ別して反射させるので、従来の装
置に必要とされる追加のフィルタを消除することができ
、従ってそのようなフィルタの取付誤差を回避する。

本発明の装置においては、望ましくない輻射線は直線反
射板を透過して排除されるので、特別の冷却装置によら
ずして容易に熱を除去することができる。

所定の望ましいスペクトル域の冷温輻射線だけが反射板
の前面から反射されるので、光波案内管も、追加の吸収
フィルタ（使用された場合）も、熱負荷を受けることが
ない。

反射板を長円の回転体の一部分として賦形とした場合、
輻射線の入射角はフィルタ表面全体に亘って僅かにしか
異らないので、明確なフィルタ特性が得られ、輻射線コ
ーンの周縁部でさえ不所望な、あるいは有害なスペクト
ル部をほとんど含まない。

本発明の好ましい実施例においては、光波案内の入力端
をランプと上記焦点とによって画定される軸線と同軸的
に延長させる。

この構成は、照射装置を特に軽便なものとするのみなら
ず、追加のフィルタを必要とする場合そのようなフィル
タを光波案内の前部に取付けるのを妨げない。

しかもランプの光軸に対して光波案内を同軸的に配置し
たにも拘らず、反射板が破損した場合にろ別されない光
線が直接被照射物体へ向けられるおそれがない。

なぜなら、ランプの反射されない直線光線は、ランプの
製造時にランプ球の先端に形成された上述の抜気ニップ
ルによって大部分散逸されてしまうからである。

光波案内と輻射線源（ランプとの同軸配置は、更に、照
射装置を取扱うのに最も便利な照射装置の個所に把手を
取付けることを可能にする。

この把手はランプの光軸に対して約８０°の角をなして
配置するのが便利であることが認められた。

本発明の別の好ましい実施例においては、ランプの電力
消費が低下したときランプへ供給される電流を周期的に
遮断するための監視装置を設ける。

そのような電力消費の低下、即ち照射力の減少は、例え
ばランプのフィラメント同志がくっついて短絡した場合
に生じるが、光波案内管から放射される輻射線からは見
分けることができない。

本発明によれば、そのようなランプの機能不全は、点滅
信号によって使用者に知らされる。

第１図に示された照射装置は、例えば円筒形の穀体１１
と、前壁１２と、後壁１３を有する 例えばプラスチッ
ク製のハウジング１０を具備する。

穀体１１にハンドル１４を形成する。

ハンドル１４は、例えば円筒状とし、その軸線をハウジ
ング１０の軸線に対して例えば約８０°の適当な角度に
配置する。

ハウジング１０の前壁１２を貫通して剛性の光波案内１
５を突出させその出力端を屈曲させる。

案内１５の入力端はハウジング１０の内部に突出させる
。

反射板１７に固着したランプ１６をハウジング１０内に
その軸線と整合させて取付ける。

反射板１７は、長円の回転体の一部分として形成した内
表面を有し、急激に変化する温度に適応する工業用ガラ
ス、例えば珪硼酸ガラスから成る基材１８と、その内表
面に付設した薄膜（フィルム状）フィルタ１９を含む。

反射板１７は、その反射一透過特性により「選択的反射
板」として機能する。

薄膜フィルタ１９は、例えば、約２．４の屈折率を有す
る多重二酸化チタン（ＴｉＯ２）層を蒸着することによ
って形成することができる。

反射板の基材１８の周縁に設けた７ランジ２０をブラケ
ット２１によってハウジング１０内に取付ける。

ランプ１６は、例えばダングステン線条と封入ハロゲン
ガスを有する市販の低電圧ランプであってよく、該ラン
プに十分な割合の短波輻射線を発生するための高い電圧
を供給する。

あるいは、放出する輻射線が所望のスペクトル域を含む
ものでありさえすれば、例えば放電ランプのような他の
形式のランプを使用してもよい。

また、反射板基材１８も、慣用のものであってよい。

照射装置の各光学部品は、ランプ１６の線条が反射板表
面によって画定される長円の回転体の一方の焦点内に位
置し、該長円体の他方の焦点２２が光波案内１５内の入
力端近くに位置するように配置する。

上記２つの焦点は、光波案内１５の光軸およびハウジン
グ１０の光軸と一致する反射板１７の光軸を画定する。

薄膜フィルタ１９は、ランプ１６が放射する輻射線の望
ましいスペクトル部分を反射し、その他のスペクトル部
分を透過するように選定する。

この装置は主として、虫歯の穴に詰める合成材の歯科用
填材を重合させるのに使用するためのものであるから、
薄膜フィルタ１９はその最大反射光線がＵＶＡ域（ほぼ
３２０〜４００ｎｍ）および／または近ＵＶＡ可視スペ
クトル域（ほぼ４００〜５００ｎｍ） のものとなるよ
うに調節する。

ランプ１６内の線条の形状と位置（向き）により、輻射
線の多部分は、光軸からそれた方向に放射されて反射板
１７に衝突し、それによってろ別される，ランプから光
軸に沿って前方に放射された輻射線の少部分は、製造工
程においてランプの球の先端に形成された抜気ニツプル
２３によって散乱される。

従って、ろ別されずに直接光波案内１５へ通される輻射
線は実質的に存在しない。

望ましくないスペクトル域を史にフィルタによって除去
するために光波案内１５の入力端に吸収フィルタ２４を
配設する。

薄膜フィルタ１９によって透過された輻射線は、その大
部分は熱輻射線であるが、反射板１７の後側に配置した
伝熱素子２５に衝突する。

伝熱素子２５は、プラスチック製ハウジング１０の過熱
を防止するとともに、輻射線がハウジングの後壁１３に
設けた通風孔２６を通って放出されるのを防止するため
のものである。

空気の循環を増大させるために、伝熱素子２５には通風
孔２６からずらせて配置した通風孔２７を穿設する。

中空把手１４の内部空間とハウジング１０の内部空間と
は連通させてあり、把手内に設けたファン２８により反
射板１７の後側に発生した熱を除去するようにする。

即ち、ファン２８は、新鮮な空気を通風孔２６，２７を
通して吸引して伝熱素子２５および反射板１７の後面に
吹きつけ、加熱された空気を把手１４の下端の通風孔２
９を通して大気へ放出させる。

把手１４にはランプ１６を点灯および消灯するためのス
イッチ３０を取付け、親指または人差指で操作できるよ
うにする。

ランプ１６およびファン２８への電力は、把手１４の下
端から延長させ制御ユニットに連結させたケーブル３１
によって供給する。

この制御ユニットの回路の一部分は、第４図に示されて
いる。

第２図に示された部分拡大詳細図から分るように、ラン
プ１６から放射される光線の反射板１７への入射角は、
ランプ１６に近接する反射板の最内方部分における約１
７．５°から反射板の周縁部における約４５°に至るま
で反射板の個所によって異る。

上記上限と下限の間の単純平均値即ち３１．２５°の入
射角における最大反射光線が所望のスペクトル域に属す
るものとなるよう薄膜フィルタ１９を調節すれば、反射
板全体における入射角の偏り（３１．２５°からの偏り
）が最大で士±１３．７５°となり比較的小さいので、
それだけフィルタ特性の広がりも小さくなる。

このことは第３図のグラフから明らかである。

第４図のブロック図を参照して説明すると、ランプ１６
への電力は、主電線から入力部３２と、該入力部とラン
プ１６の間に接続された制御スイッチ装置３３を含む回
路によって供給される。

主電線から供給される電力は、入力部３２によって変圧
され、定電流操作においてランプ１６に１３■の電圧降
下が得られるようにする。

電圧比較器３４は、ランプの電圧と、例えば１１．５Ｖ
の所定電圧値とを比較する。

例えばランプを長期間使用した後、ングステン線条同志
がくつついて短絡した場合のようにランプの電圧が上記
所定値より低下すると、電圧比較器３４が時計パルス発
生器３５を作動させる。

該発生器３５は、例えば１秒間隔で周期的に作動し、そ
れによって光波案内１５の出力端から放射する光線を周
期的に中断させ、その結果はっきりとした点滅信号を発
し、使用者にランプ１６が適正に作動しておらず、交換
する必要があることを知らせる。

フィラメントの部分的短絡により輻射力が一定量だけ減
少した場合その減少した輻射力では対象物質を照射によ
って適正に硬化させるのには不十分であるにも拘らず、
そのような僅かな輻射力の減少は、上記のような点滅信
号がなくては見きわめることができない場合がある。

ランプの電圧はランプを点灯した後急激に上昇するので
はなく、約０．８〜４秒後番と動作圧に上昇するので、
電圧比較器３４はランプのスイッチを入れたとき入力部
３２によって作動される遅延回路３６を介して付勢され
るようにしてある。

遅延回路３６は、２〜４秒の遅延時間を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の照射装置の概略的縦断面図、第２図は
各光路を示すための第１図の部分拡大詳細図、第３図は
入射角をパラメータとしてみた薄膜フィルタの幾つかの
特性を示すグラフである。 第４図は第１図の照射装置のための制御ユニットの一部
分を示すブロック図である。 図中、１０はハウジング、１４は把手、１５は光波案内
、１６はフンプ、１７は反射板、１８はガラス製基材、
１９は薄膜フィルタ、２２は焦点、２４は吸収フィルタ
、２５は伝熱素子、３３はスイッチ装置、３４は電圧比
較器、３５は時計パルス発生器、３６は遅延回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＵＶＡ波長域およびＵＶＡ可視波長域から選択され
   たスペクトル域の輻射線によって硬化させることのでき
   る物質を照射するための装置において、 前記選択された特定のスペクトル域を含む輻射線を放射
   するランプと、 前記特定スペクトル域の輻射線を反射し、該スペクトル
   域外の輻射線を透過させる選択的反射板であって、前記
   ランプの外側に該反射板から離れた側に位置する焦点に
   該反射された輻射線を収束させるように該ランプを部分
   的に囲繞する選択的反射板と、 前記ランプと焦点とによって画定される軸線に対して同
   軸関係をなすように延長した入力端を有し、前記反射さ
   れた輻射線を前記物質に向けて案内するための光波案内
   と、 前記特定のスペクトル域以外の輻射線が前記ランプから
   直接該光波案内の入力端内へ進入するのを防止するため
   の手段とから成る照射装置。 ２ 前記反射板は、透明材料でできた基材と、該基材の
   表面に被覆した薄膜フィルタを含むものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の照射装置。 ３ 前記基材は耐熱ガラスから成るものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の照射装置。 ４ 前記薄膜フィルタを担持する前記基材の表面を長円
   の回転体の一部分として形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の照射装置。 ５ 前記ランプは、低圧タングステンーハロゲンランプ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照
   射装置。 ６ 前記光波案内の入力端のところに追加のフィルタを
   配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   照射装置。 ７ 前記ランプと、選択的反射板と、光波案内とを担持
   するハウジングを設け、前記軸線に対して約８０°の角
   度で延在する細長い把手を該ハウジングに取付けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照射装置。 ８ 前記把手の中空空間内にファンを取付け、前記ハウ
   ジング内の前記反射板の後側に存在する空間を該把手の
   空間と連通させたことを特徴とする特許請求の範囲第７
   項記載の照射装置。 ９ 前記反射板の後側の空間内に光遮蔽手段としての役
   割をも果す伝熱手段を配設したことを特徴とする特許請
   求の範囲第８項記載の照射装置。 １０ 前記ランプへ電力を供給するための手段を設け、
   該ランプの電力消費が減少したとき前記電力供給手段の
   作動を周期的に中断させるための監視手段を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照射装置。 １１ 前記電力供給手段は定電流で作動するものであり
   、前記監視手段は、前記ランプの電圧を所定の閾値電圧
   と比較するための比較器と、該比較器の出力信号によっ
   て作動される時計パルス発生器と、前記電力供給手段に
   接続され、該時計パルス発生器によって制御されるスイ
   ッチ装置を含むものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１０項記載の照射装置。 １２ 前記電力供給手段を始動させた後一定の時間間隔
   が経過した後に前記監視手段を付勢するための時間遅延
   手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１１項
   記載の照射装置。