(57)【要約】【課題】紫外線硬化樹脂を効率的に硬化させることができる紫外線照射装置及び紫外線硬化樹脂の硬化方法を提供する。【解決手段】紫外線照射装置１は、紫外線を出射可能な発光素子１２ａ〜１２ｆと、発光素子１２ａ〜１２ｆのジャンクション温度Ｔｊを制御する温度制御素子１４と、発光素子１２ａ〜１２ｆの電圧Ｖｆに基づいて温度制御素子１４を制御することにより、紫外線のピーク波長λｐを制御するコントローラ１７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を出射可能な発光素子と、
前記発光素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記発光素子の電圧に基づいて前記温度制御手段を制御することにより、前記紫外線のピーク波長を制御する制御回路と、
を備えた紫外線照射装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記電圧に基づいて前記発光素子の温度を推定し、前記発光素子の温度と前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長との関係に基づいて前記温度制御手段を制御する請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
ピーク波長が相互に異なる紫外線を出射可能な複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記複数の発光素子のうちの１つから紫外線を出射させると共に、前記温度制御手段を制御することにより、前記紫外線のピーク波長を制御する制御回路と、
を備えた紫外線照射装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子が出射可能な紫外線のピーク波長は、３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下である請求項３記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記複数の発光素子のそれぞれは、温度を制御することにより、前記ピーク波長を所定の範囲内で制御可能であり、
前記複数の発光素子の前記範囲の一部が相互に重なっている請求項３または４に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記範囲の一部が相互に重なっている重なり範囲の幅は、５ｎｍ以下である請求項５記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記発光素子の電圧に基づいて前記温度制御手段を制御する請求項３〜６のいずれか１つに記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記発光素子から前記紫外線を出射させながら、前記発光素子の電圧に基づいて前記温度制御手段を制御する請求項１〜７のいずれか１つに記載の紫外線照射装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記発光素子に前記紫外線をパルス照射させる請求項１〜７のいずれか１つに記載の紫外線照射装置。
【請求項１０】
前記パルス照射のパルス幅は１０ミリ秒以下であり、前記パルス照射のデューティ比は０．０１以下である請求項９記載の紫外線照射装置。
【請求項１１】
前記制御回路は、複数種類の紫外線硬化樹脂について、各前記紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長を記憶している請求項１〜１０のいずれか１つに記載の紫外線照射装置。
【請求項１２】
紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長を取得する工程と、
発光素子の電圧または温度と前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長との関係を取得する工程と、
前記関係に基づいて前記発光素子を載せた温度制御素子を制御することにより、前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長が前記紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長に近づくように、前記発光素子の温度を制御する工程と、
前記発光素子にパルス幅が１０ミリ秒以下の定電流パルスを印加する工程と、
を備えた紫外線硬化樹脂の硬化方法。
【請求項１３】
紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長及び放射束を取得する工程と、
発光素子の電圧または温度と前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長との第１関係を取得する工程と、
前記紫外線の放射束と前記発光素子に流す電流との第２関係を取得する工程と、
前記第１関係に基づいて前記発光素子を載せた温度制御素子を制御することにより、前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長が前記紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長に近づくように、前記発光素子の温度を制御すると共に、前記第２関係に基づいて、前記紫外線の放射束が前記紫外線硬化樹脂を硬化させる放射束になるような電流を前記発光素子に印加する工程と、
を備えた紫外線硬化樹脂の硬化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、紫外線照射装置及び紫外線硬化樹脂の硬化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路装置の製造等に際して、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂が使用されている。紫外線硬化樹脂を短時間・小電力で効率的に硬化させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０４２３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、紫外線硬化樹脂を効率的に硬化させることができる紫外線照射装置及び紫外線硬化樹脂の硬化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る紫外線照射装置は、紫外線を出射可能な発光素子と、前記発光素子の温度を制御する温度制御手段と、前記発光素子の電圧に基づいて前記温度制御手段を制御することにより、前記紫外線のピーク波長を制御する制御回路と、を備える。
【０００６】
実施形態に係る紫外線照射装置は、ピーク波長が相互に異なる紫外線を出射可能な複数の発光素子と、前記複数の発光素子の温度を制御する温度制御手段と、前記複数の発光素子のうちの１つから紫外線を出射させると共に、前記温度制御手段を制御することにより、前記紫外線のピーク波長を制御する制御回路と、を備える。
【０００７】
実施形態に係る紫外線硬化樹脂の硬化方法は、紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長を取得する工程と、発光素子の電圧または温度と前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長との関係を取得する工程と、前記関係に基づいて前記発光素子を載せた温度制御素子を制御することにより、前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長が前記紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長に近づくように、前記発光素子の温度を制御する工程と、前記発光素子にパルス幅が１０ミリ秒以下の定電流パルスを印加する工程と、を備える。
【０００８】
実施形態に係る紫外線硬化樹脂の硬化方法は、紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長及び放射束を取得する工程と、発光素子の電圧または温度と前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長との第１関係を取得する工程と、前記紫外線の放射束と前記発光素子に流す電流との第２関係を取得する工程と、前記第１関係に基づいて前記発光素子を載せた温度制御素子を制御することにより、前記発光素子が出射する紫外線のピーク波長が前記紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線のピーク波長に近づくように、前記発光素子の温度を制御すると共に、前記第２関係に基づいて、前記紫外線の放射束が前記紫外線硬化樹脂を硬化させる放射束になるような電流を前記発光素子に印加する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
実施形態によれば、紫外線硬化樹脂を効率的に硬化させることができる紫外線照射装置及び紫外線硬化樹脂の硬化方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
【図２】横軸に紫外線のピーク波長をとり、縦軸に一定量の紫外線硬化樹脂の硬化に必要な紫外線の最小照射電力をとって、紫外線硬化樹脂の硬化特性を示すグラフである。
【図３Ａ】横軸にジャンクション温度Ｔｊをとり、縦軸に発光素子が出射する紫外線のピーク波長λｐをとって、室温におけるピーク波長が３６５ｎｍである発光素子の温度特性を示すグラフである。
【図３Ｂ】横軸にジャンクション温度Ｔｊをとり、縦軸に発光素子が出射する紫外線のピーク波長λｐをとって、室温におけるピーク波長が３８５ｎｍである発光素子の温度特性を示すグラフである。
【図４】横軸にジャンクション温度Ｔｊをとり、縦軸に発光素子が出射する紫外線のピーク波長λｐをとって、複数の発光素子の温度特性を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】横軸に時間をとり、縦軸に電流Ｉｆをとって、パルス電流の波形を示すグラフである。
【図７】第２の実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態の具体例に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
【図９】横軸にピーク波長λｐをとり、縦軸にジャンクション温度Ｔｊをとって、第２の実施形態の具体例におけるピーク波長λｐとジャンクション温度Ｔｊの相関関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態の具体例におけるジャンクション温度Ｔｊ、放射束φｅ及び電流Ｉｆの相関関係を示すグラフである。
【図１１】第２の実施形態の具体例に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態の具体例に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施形態の具体例に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第３の実施形態の具体例に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第４の実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
【図１７】横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、ＵＶＬＥＤから出射される紫外線の強度分布の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
図１において、実線の矢印は発光素子を発光させるための駆動電流の流れを表し、二点鎖線の矢印は信号電流の流れを表す。後述する他のブロック図においても同様である。
図１に示すように、本実施形態に係る紫外線照射装置１は、紫外線硬化樹脂１００に対して紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂１００を硬化させる。
【００１２】
紫外線照射装置１においては、実装基板１０が設けられており、実装基板１０の表面１０ａには、複数個、例えば６個の発光素子１２ａ〜１２ｆ（以下、総称して「発光素子１２」ともいう）が実装されている。また、紫外線照射装置１には、温度検出素子１３、温度制御素子１４、温度制御素子コントローラ１５、定電流ドライバ１６、及び、コントローラ１７が設けられている。紫外線照射装置１には結露対策が施されている。
【００１３】
発光素子１２は紫外線を出射可能な素子であり、例えば、ＵＶＬＥＤ（Ultra Violet Light Emitting Diode：紫外線発光ダイオード）である。発光素子１２ａ〜１２ｆが出射する紫外線のピーク波長は相互に異なっている。例えば、室温（２５℃）において、発光素子１２ａのピーク波長は３６７ｎｍ（ナノメートル）であり、発光素子１２ｂのピーク波長は３７４ｍであり、発光素子１２ｃのピーク波長は３８１ｎｍであり、発光素子１２ｄのピーク波長は３８８ｎｍであり、発光素子１２ｅのピーク波長は３９５ｎｍであり、発光素子１２ｆのピーク波長は４０１ｎｍである。
【００１４】
温度検出素子１３は、実装基板１０の表面１０ａに実装されており、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを検出し、その結果を温度制御素子コントローラ１５及びコントローラ１７に対して出力する。
【００１５】
温度制御素子１４は、例えば、１個又は複数個のペルチェ素子を含み、実装基板１０の裏面１０ｂに熱的に接続されている。温度制御素子１４は、実装基板１０を介して、発光素子１２を加熱及び冷却する。
【００１６】
温度制御素子コントローラ１５は、コントローラ１７からの制御信号を受けて、温度制御素子１４を制御する。温度制御素子コントローラ１５は、温度制御素子１４を駆動することにより、発光素子１２の仕様温度の範囲内で発光素子１２の温度を制御し、例えば、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを、−１０℃〜１５０℃の範囲で制御する。
【００１７】
定電流ドライバ１６は、外部から直流電力が入力されると共に、コントローラ１７からの制御信号を受けて、実装基板１０に対してパルス電流を出力する。パルス電流の１パルスの時間幅は、例えば、１０ｍｓ（ミリ秒）以下であり、パルス電流のデューティ比は、例えば、０．０１以下である。例えば、１パルスの時間幅が１０ｍｓである場合、パルス間のインターバルの時間幅は１ｓ（秒）以上である。発光素子１２に対して供給する電流Ｉｆをパルス電流とすることにより、通電に伴う発光素子１２の温度上昇を抑制し、発光素子１２のピーク波長が長波長側にシフトすることを抑制することができる。
【００１８】
コントローラ１７には、外部から、紫外線硬化樹脂１００の種類に関する情報が入力され、内部メモリに、紫外線硬化樹脂１００を効率よく硬化させる紫外線の波長に関する情報、及び、紫外線硬化樹脂１００を効率よく硬化させる波長の紫外線を出射させるために適した発光素子１２及びそのジャンクション温度Ｔｊに関する情報が記憶されている。
【００１９】
又は、コントローラ１７には、外部から、紫外線硬化樹脂１００を効率よく硬化させる紫外線の波長に関する情報が入力され、内部メモリに、紫外線硬化樹脂１００を効率よく硬化させる波長の紫外線を出射させるために適した発光素子１２及びそのジャンクション温度Ｔｊに関する情報が記憶されている。
【００２０】
又は、コントローラ１７には、外部から、紫外線硬化樹脂１００を効率よく硬化させる波長の紫外線を出射させるために適した発光素子１２及びそのジャンクション温度Ｔｊに関する情報が入力される。
【００２１】
コントローラ１７は、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊの目標温度を設定し、温度検出素子１３からの出力信号に基づいて、温度制御素子コントローラ１５を制御する。また、コントローラ１７は、実装基板１０に対して選択信号を出力し、発光素子１２ａ〜１２ｆのうちの１つをオン状態とし、残りをオフ状態とする。更に、コントローラ１７は、定電流ドライバ１６にパルス電流を出力させる。
【００２２】
次に、本実施形態に係る紫外線硬化樹脂の硬化方法について説明する。
図２は、横軸に紫外線のピーク波長をとり、縦軸に一定量の紫外線硬化樹脂の硬化に必要な紫外線の最小照射電力をとって、紫外線硬化樹脂の硬化特性を示すグラフである。
図３Ａ及び図３Ｂは、横軸にジャンクション温度Ｔｊをとり、縦軸に発光素子が出射する紫外線のピーク波長λｐをとって、発光素子の温度特性を示すグラフである。
図４は、横軸にジャンクション温度Ｔｊをとり、縦軸に発光素子が出射する紫外線のピーク波長λｐをとって、複数の発光素子の温度特性を示すグラフである。
【００２３】
紫外線硬化樹脂（以下、単に「樹脂」ともいう）は紫外線が照射されることにより硬化するが、硬化の効率は紫外線の波長に依存し、最小の照射電力で硬化する波長が存在する。以下、このような波長を「最大効率波長」という。そして、この最大効率波長は樹脂の種類によって異なる。
【００２４】
図２に示す例では、樹脂１００Ａは、ピーク波長が３６０ｎｍの紫外線が照射されたときに最も効率よく硬化し、ピーク波長が３６０ｎｍより長くても短くても硬化の効率は低下する。すなわち、樹脂１００Ａの最大効率波長は３６０ｎｍである。一方、樹脂１００Ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍの紫外線が照射されたときに最も効率よく硬化し、ピーク波長が３８０ｎｍより長くても短くても硬化の効率は低下する。すなわち、樹脂Ｂの最大効率波長は３８０ｎｍである。
【００２５】
本実施形態においては、例えば予備実験を行い、紫外線硬化樹脂の種類毎に最大効率波長を求める。樹脂毎の最大効率波長は、コントローラ１７に記憶していてもよく、外部のコンピュータ等から入力してもよい。
【００２６】
図３Ａは、室温（２５℃）におけるピーク波長が３６５ｎｍである発光素子の温度特性を示し、図３Ｂは、室温におけるピーク波長が３８５ｎｍである発光素子の温度特性を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、発光素子１２が出射する紫外線のピーク波長は、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊに依存して変化し、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊが高いほど、ピーク波長は長くなる。ジャンクション温度Ｔｊとピーク波長との関係は略直線的である。また、ピーク波長の発光素子１２に流れる電流Ｉｆに対する依存性はほとんど認められない。
【００２７】
以下、図４を参照して、発光素子１２ａ〜１２ｆのピーク波長範囲の一例を示す。
発光素子１２ａは、室温（２５℃）におけるピーク波長は約３６７ｎｍであるが、−１０℃におけるピーク波長は約３６５ｎｍであり、＋１５０℃におけるピーク波長は約３７４ｎｍである。すなわち、発光素子１２ａのピーク波長は、３６５〜３７４ｎｍの範囲Ｒａ内で選択可能である。範囲Ｒａの幅は約９ｎｍである。
【００２８】
発光素子１２ｂは、室温におけるピーク波長は約３７４ｎｍであるが、−１０℃におけるピーク波長は約３７２ｎｍであり、＋１５０℃におけるピーク波長は約３８１ｎｍである。すなわち、発光素子１２ｂのピーク波長は、３７２〜３８１ｎｍの範囲Ｒｂ内で選択可能である。範囲Ｒｂの幅は約９ｎｍである。発光素子１２ａのピーク範囲Ｒａと発光素子１２ｂのピーク範囲Ｒｂは、３７２〜３７４ｎｍの範囲Ｒａｂで相互に重なっている。範囲Ｒａｂの幅は約２ｎｍである。
【００２９】
発光素子１２ｃは、室温におけるピーク波長は約３８１ｎｍであるが、−１０℃におけるピーク波長は約３７９ｎｍであり、＋１５０℃におけるピーク波長は約３８８ｎｍである。すなわち、発光素子１２ｃのピーク波長は、３７９〜３８８ｎｍの範囲Ｒｃ内で選択可能である。範囲Ｒｃの幅は約９ｎｍである。発光素子１２ｂのピーク範囲Ｒｂと発光素子１２ｃのピーク範囲Ｒｃは、３７９〜３８１ｎｍの範囲Ｒｂｃで相互に重なっている。範囲Ｒｂｃの幅は約２ｎｍである。
【００３０】
発光素子１２ｄは、室温におけるピーク波長は約３８８ｎｍであるが、−１０℃におけるピーク波長は約３８６ｎｍであり、＋１５０℃におけるピーク波長は約３９５ｎｍである。すなわち、発光素子１２ｄのピーク波長は、３８６〜３９５ｎｍの範囲Ｒｄ内で選択可能である。範囲Ｒｄの幅は約９ｎｍである。発光素子１２ｃのピーク範囲Ｒｃと発光素子１２ｄのピーク範囲Ｒｄは、３８６〜３８８ｎｍの範囲Ｒｃｄで相互に重なっている。範囲Ｒｃｄの幅は約２ｎｍである。
【００３１】
発光素子１２ｅは、室温におけるピーク波長は約３９５ｎｍであるが、−１０℃におけるピーク波長は約３９３ｎｍであり、＋１５０℃におけるピーク波長は約４０２ｎｍである。すなわち、発光素子１２ｅのピーク波長は、３９５〜４０２ｎｍの範囲Ｒｅ内で選択可能である。範囲Ｒｅの幅は約９ｎｍである。発光素子１２ｄのピーク範囲Ｒｄと発光素子１２ｅのピーク範囲Ｒｅは、３９３〜３９５ｎｍの範囲Ｒｄｅで相互に重なっている。範囲Ｒｄｅの幅は約２ｎｍである。
【００３２】
発光素子１２ｆは、室温におけるピーク波長は約４０１ｎｍであるが、−１０℃におけるピーク波長は約４００ｎｍであり、＋１５０℃におけるピーク波長は約４０５ｎｍである。すなわち、発光素子１２ｆのピーク波長は、４００〜４０５ｎｍの範囲Ｒｆ内で選択可能である。範囲Ｒｆの幅は約５ｎｍである。発光素子１２ｅのピーク範囲Ｒｅと発光素子１２ｆのピーク範囲Ｒｆは、４００〜４０２ｎｍの範囲Ｒｅｆで相互に重なっている。範囲Ｒｅｆの幅は約２ｎｍである。
【００３３】
このように、例えば、各発光素子１２はそれぞれ幅が約９ｎｍ又は約５ｎｍのピーク波長の制御範囲を有し、発光素子１２の制御範囲の一部は相互に重なり、重なる範囲の幅は約２ｎｍである。そして、６個の発光素子１２ａ〜１２ｆにより、３６５〜４０５ｎｍの範囲でピーク波長を選択することができる。
【００３４】
なお、ピーク波長の範囲は上述の例には限定されず、発光素子１２の組み合わせを選択することにより、ピーク範囲の波長も選択することができる。また、発光素子１２の数も６個には限定されず、５個以下又は７個以上でもよい。発光素子１２の制御範囲の一部は相互に重なることが好ましい。重なり範囲の幅は２ｎｍには限定されないが、５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
上述のような各発光素子１２におけるジャンクション温度Ｔｊとピーク波長との関係は、例えば、予備実験を行って予め取得しておく。この関係は、数式又は表の形式でコントローラ１７に記憶されていてもよく、外部のコンピュータ等に記憶されたものを利用してもよい。
【００３６】
本実施形態においては、コントローラ１７内の内部メモリに、各種類の紫外線硬化樹脂の最大効率波長に関する情報と、各発光素子１２におけるジャンクション温度Ｔｊとピーク波長との関係を表す情報が記憶されているものとする。
【００３７】
以下、紫外線照射装置１の動作について説明する。
図５は、本実施形態に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
図６は、横軸に時間をとり、縦軸に電流Ｉｆをとって、パルス電流の波形を示すグラフである。
【００３８】
先ず、図５のステップＳ１に示すように、紫外線照射装置１のコントローラ１７に、硬化させようとする紫外線硬化樹脂１００の種類に関する情報を入力する。
【００３９】
次に、ステップＳ２に示すように、コントローラ１７は、紫外線硬化樹脂１００の最大効率波長を内部メモリから取得する。
【００４０】
次に、ステップＳ３に示すように、コントローラ１７は、図４に示すような各発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊとピーク波長との関係に基づいて、紫外線を出射させる発光素子１２を選択すると共に、この発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊの目標温度を取得する。
【００４１】
次に、ステップＳ４に示すように、コントローラ１７は、温度制御素子コントローラ１５を制御することによって温度制御素子１４を駆動させ、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを目標温度に近づくように制御する。発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊは、温度検出素子１３によってコントローラ１７及び温度制御素子コントローラ１５にフィードバックされる。
【００４２】
次に、ステップＳ５に示すように、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊが目標温度に到達したら、コントローラ１７は定電流ドライバ１６を制御して、パルス電流を出力させる。
図６に示すように、パルス電流における１パルスの時間幅Ｔｐは１０ｍｓ以下であり、デューティ比は０．０１以下である。
【００４３】
このパルス電流は、実装基板１０を介して、選択された発光素子１２に供給される。これにより、選択された発光素子１２は、ステップＳ２において取得された最大効率波長に近いピーク波長の紫外線を出射する。このとき、選択されていない発光素子１２にはパルス電流が供給されず、紫外線を出射しない。
【００４４】
この結果、紫外線照射装置１から紫外線硬化樹脂１００に対して、紫外線硬化樹脂１００の最大効率波長に相当するピーク波長の紫外線がパルス照射されて、紫外線硬化樹脂１００が硬化する。このパルス照射のパルス幅は１０ｍｓ以下であり、デューティ比は０．０１以下である。
【００４５】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを制御することにより、所定の範囲内でピーク波長を選択することができる。これにより、紫外線硬化樹脂１００の種類に応じて、最大効率波長の成分を含む紫外線を出射し、紫外線硬化樹脂１００を効率よく硬化させることができる。
【００４６】
また、本実施形態においては、ピーク波長が相互に異なる複数の発光素子１２を設け、必要とされるピーク波長に応じて、１つの発光素子１２を選択し、且つ、そのジャンクション温度Ｔｊを制御して紫外線を出射させている。これにより、ピーク波長を広い範囲から選択することができる。また、異なる発光素子１２のピーク波長の制御範囲の一部が相互に重なっていることにより、シームレスな制御が可能となる。さらに、ピーク波長の重なり範囲を５ｎｍ以下とすることにより、無駄な重複を回避し、広い波長範囲をカバーすることができる。
【００４７】
更に、本実施形態においては、発光素子１２に供給する電流Ｉｆをパルス電流としている。これにより、電流Ｉｆの通電により発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊが上昇することを防ぎ、ピーク波長が変動することを抑制できる。パルス電流のパルス幅を１０ミリ秒以下とし、デューティ比を０．０１以下とすることにより、ピーク波長の変動をより確実に防止することができる。なお、仮に発光素子１２に電流Ｉｆを長時間供給すると、適切なフィードバック制御を行わなければ、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊが上昇し、ピーク波長が長波長側にシフトし、最大効率波長から外れてしまう場合がある。
【００４８】
なお、本実施形態においては、各種類の紫外線硬化樹脂の最大効率波長に関する情報と、各発光素子１２におけるジャンクション温度Ｔｊとピーク波長との関係を表す情報が、コントローラ１７に記憶されている例を示したが、これには限定されない。
【００４９】
例えば、各樹脂の最大効率波長に関する情報は、外部からコントローラ１７に入力されてもよい。この場合は、ステップＳ１に示す手順は不要となり、ステップＳ２において、コントローラ１７は最大効率波長に関する情報を外部から取得する。
【００５０】
また、各樹脂の最大効率波長に関する情報、及び、各発光素子１２におけるジャンクション温度Ｔｊとピーク波長との関係を表す情報は、いずれも外部からコントローラ１７に入力されてもよい。この場合は、ステップＳ１及びＳ２に示す手順は不要となり、ステップＳ３において、コントローラ１７は、選択すべき発光素子１２を表す情報、及び、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊの目標温度を表す情報を外部から取得する。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
図７は、本実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
図７に示すように、本実施形態に係る紫外線照射装置２は、前述の第１の実施形態に係る紫外線照射装置１（図１参照）と比較して、温度検出素子１３が設けられておらず、電圧・電流測定回路１８が設けられている点が異なっている。
【００５２】
電圧・電流測定回路１８は、定電流ドライバ１６から実装基板１０に向かうパルス状の電流Ｉｆを測定すると共に、発光素子１２のアノード−カソード間に印加される電圧Ｖｆを測定し、その測定結果をコントローラ１７に対して出力する。コントローラ１７は、電流Ｉｆ及び電圧Ｖｆに基づいて、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを推定する。発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊが高いほど、電圧Ｖｆは低くなる。発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊ、電流Ｉｆ、電圧Ｖｆの関係は、予め取得し、コントローラ１７の内部メモリに記憶させておく。なお、電圧Ｖｆのみに基づいて、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを推定してもよい。このようにして、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを目標温度に近づける。なお、コントローラ１７は、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊの推定値に基づいて、温度制御素子コントローラ１５を制御してフィードバックをかけてもよい。これにより、より精密な制御が可能となる。
【００５３】
本実施形態によっても、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを精度よく制御し、所望の波長の紫外線をパルス照射させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
＜第２の実施形態の具体例＞
図８は、本具体例に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
図９は、横軸にピーク波長λｐをとり、縦軸にジャンクション温度Ｔｊをとって、本具体例におけるピーク波長λｐとジャンクション温度Ｔｊの相関関係を示すグラフである。
図１０は、本具体例におけるジャンクション温度Ｔｊ、放射束φｅ及び電流Ｉｆの相関関係を示すグラフである。
【００５５】
図８に示すように、本具体例に係る紫外線照射装置３には、実装基板３０、発光素子としてのＵＶＬＥＤ３２ａ〜３２ｆ（以下、総称して「ＵＶＬＥＤ３２」ともいう）、温度制御素子としてのペルチェ素子３４、温度制御素子コントローラとしてのペルチェコントローラ３５、定電流ドライバ３６、コントローラ３７、電圧・電流測定回路３８が設けられている。これらの各構成要素の概略的な機能は、前述の第２の実施形態における同名の構成要素の機能と同様である。
【００５６】
また、紫外線照射装置３には、５Ｖ定電圧回路４１、内部メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）４２及びマイクロＳＤカード４３、通信回路４４、スイッチング素子４５ａ〜４５ｆ（以下、総称して「スイッチング素子４５」ともいう）が設けられている。定電流ドライバ３６、コントローラ３７、電圧・電流測定回路３８、５Ｖ定電圧回路４１、ＥＥＰＲＯＭ４２、マイクロＳＤカード４３及び通信回路４４は、コントローラ基板４０に実装されている。スイッチング素子４５ａ〜４５ｆは、それぞれ、ＵＶＬＥＤ３２ａ〜３２ｆと接地電位との間に接続されている。
【００５７】
定電流ドライバ３６及び５Ｖ定電圧回路４１は、例えば１２Ｖ（ボルト）の外部直流電源１０１に接続されている。また、通信回路４４は外部のパーソナルコンピュータ１０２に接続されている。
【００５８】
５Ｖ定電圧回路４１は、外部直流電源１０１から供給された１２Ｖの直流電流を例えば５Ｖの定電圧電流に変換して、コントローラ３７、電圧・電流測定回路３８、ペルチェ素子３４及びペルチェコントローラ３５等の制御系に供給する。なお、外部直流電源１０１から供給される電圧は１２Ｖには限定されず、定電圧回路によって内部の制御系に供給される電圧も５Ｖには限定されない。内部の制御系に供給される電圧は、例えば、１．２〜１２Ｖの範囲であってもよく、例えば、３．３Ｖ又は５Ｖであってもよい。
【００５９】
ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３は、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊとピーク波長λｐとの関係を表す情報を、例えば、数式又は表の形式で記憶している。例えば、図９に示すような相関関係を、数式の形式で記憶している。また、ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３は、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊ、放射束φｅ及び電流Ｉｆとの関係を表す情報も記憶している。例えば、図１０に示すような相関関係を、数式の形式で記憶している。なお、これらの情報はパーソナルコンピュータ１０２に記憶されていてもよい。
【００６０】
通信回路４４は、ＵＳＢケーブル等の通信ケーブルにより、外部のパーソナルコンピュータ１０２に接続されている。通信回路４４には、パーソナルコンピュータ１０２からピーク波長λｐの設定値及び放射束φｅの設定値が入力され、これらをコントローラ３７に対して出力する。
【００６１】
コントローラ３７には、補償用ピーク波長演算回路５１、ジャンクション温度演算回路５２、ＵＶＬＥＤセレクタ５３、パルス発生回路５４、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)５５及び５６が設けられている。
【００６２】
補償用ピーク波長演算回路５１は、Ｉｆ用サンプルホールド付差動アンプ６２の出力信号に基づいてパルス状の電流Ｉｆを測定する。また、電圧Ｖｆ及び電流Ｉｆに基づいて、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊを検出し、このジャンクション温度Ｔｊに対応するピーク波長λｐを演算する。そして、ジャンクション温度Ｔｊの検出結果及びピーク波長λｐの演算結果をジャンクション温度演算回路５２に対して出力する。
【００６３】
ジャンクション温度演算回路５２は、通信回路４４及びＵＡＲＴ５５を介して入力されたピーク波長λｐの設定値に基づいて、ジャンクション温度Ｔｊを取得する。このとき、ピーク波長λｐからジャンクション温度Ｔｊへの変換は、ＥＥＰＲＯＭ４２及びマイクロＳＤカード４３に記憶された情報を参照する。そして、取得したジャンクション温度ＴｊをＵＡＲＴ５６を介してペルチェコントローラ３５に対して出力する。ＵＡＲＴ５６とペルチェコントローラ３５は、ＵＳＢケーブル等の通信ケーブルにより接続されている。
【００６４】
また、ジャンクション温度演算回路５２は、パルス発生回路５４を介して、パルス信号を定電流ドライバ３６に対して出力する。定電流ドライバ３６は、このパルス信号に基づいて、パルス電流を出力する。
【００６５】
更に、ジャンクション温度演算回路５２は、ＵＶＬＥＤセレクタ５３を制御し、ＵＶＬＥＤセレクタ５３にスイッチング素子４５ａ〜４５ｆのうち、選択した１つのスイッチング素子４５をオン状態とし、他のスイッチング素子４５をオフ状態とする。
【００６６】
更にまた、ジャンクション温度演算回路５２は、補償用ピーク波長演算回路５１から入力されたピーク波長λｐの演算値を参照して、ピーク波長の設定値と演算値の誤差を検出する。また、ジャンクション温度演算回路５２は、補償用ピーク波長演算回路５１から入力されたジャンクション温度Ｔｊの検出結果に基づいて、放射束φｅを算出する。この算出に際しては、ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３に記憶されたジャンクション温度Ｔｊと放射束φｅの関係を示す情報を参照する。
【００６７】
電圧・電流測定回路３８には、電流検出抵抗６１、Ｉｆ用サンプルホールド付差動アンプ６２、Ｖｆ用サンプルホールド付差動アンプ６３が設けられている。電流検出抵抗６１は、定電流ドライバ３６とＵＶＬＥＤ３２との間に接続されている。Ｉｆ用サンプルホールド付差動アンプ６２は、電流検出抵抗６１の両端部間の電位差を検出し、その結果を補償用ピーク波長演算回路５１に対して出力する。Ｖｆ用サンプルホールド付差動アンプ６３は、ＵＶＬＥＤ３２と同数、例えば、６個設けられている。Ｖｆ用サンプルホールド付差動アンプ６３は、各ＵＶＬＥＤ３２のアノード−カソード間電圧Ｖｆを測定し、その結果を補償用ピーク波長演算回路５１に対して出力する。
【００６８】
次に、本具体例に係る紫外線照射装置３の動作について説明する。
図１１は、本具体例に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
予め、各ＵＶＬＥＤ３２について、図９に示すようなピーク波長λｐとジャンクション温度Ｔｊとの相関関係を求めておき、ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３に例えば数式の形式で記憶させておく。また、予め、各ＵＶＬＥＤ３２について、図１０に示すようなジャンクション温度Ｔｊ、放射束φｅ及び電流Ｉｆの相関関係を求めておき、ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３に例えば数式の形式記憶させておく。
【００６９】
外部直流電源１０１から、紫外線照射装置３の定電流ドライバ３６及び５Ｖ定電圧回路４１に対して、例えば１２Ｖの直流電流が供給される。５Ｖ定電圧回路４１はこの１２Ｖの直流電流を５Ｖの直流電流に変換して、紫外線照射装置３の制御系を構成する各回路、例えば、コントローラ３７に供給する。これにより、紫外線照射装置３内の制御系が動作可能となる。
【００７０】
この状態で、硬化させる紫外線硬化樹脂１００（図７参照）の種類を表す情報を、外部のパーソナルコンピュータ１０２に入力する。パーソナルコンピュータ１０２には、各種類の樹脂の最大効率波長λｍａｘ及び放射束φｅに関する情報が記憶されている。パーソナルコンピュータ１０２は、硬化させる樹脂の種類に応じて、最大効率波長λｍａｘ及び放射束φｅを設定する。
【００７１】
図１１のステップＳ１１に示すように、パーソナルコンピュータ１０２は、紫外線硬化樹脂１００の最大効率波長λｍａｘと放射束φｅの設定値を、紫外線照射装置３の通信回路４４に対して送信する。通信回路４４は、これらの情報を、ＵＡＲＴ５５を介して、ジャンクション温度演算回路５２に対して出力する。
【００７２】
ステップＳ１２に示すように、ジャンクション温度演算回路５２は、ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３に記憶されたピーク波長λｐとジャンクション温度Ｔｊとの関係を参照し、最大効率波長λｍａｘに基づいて、発光させるべきＵＶＬＥＤ３２を選択する。そして、ジャンクション温度演算回路５２は、ＵＶＬＥＤセレクタ５３を制御して、選択するＵＶＬＥＤ３２に接続されたスイッチング素子４５をオン状態とし、他のスイッチング素子４５をオフ状態とする。
【００７３】
次に、ステップＳ１３に示すように、ジャンクション温度演算回路５２は、図９に示すような関数Ｔｊ＝ｆ（λｐ）を参照して、最大効率波長λｍａｘから、選択されたＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊの目標値を算出する。図９に示す関数は、例えば、ジャンクション温度Ｔｊの二次関数である。図９に示す例では、最大効率波長λｍａｘが３７０ｎｍである場合に、ジャンクション温度Ｔｊの目標値は１１２℃となる。
【００７４】
また、ステップＳ１４に示すように、ジャンクション温度演算回路５２は、図１０に示すような関数Ｉｆ＝ｆ（Ｔｊ、φｅ）に基づいて、ステップＳ１１において入力された放射束φｅの設定値及びステップＳ１３において算出されたジャンクション温度Ｔｊの目標値から、電流Ｉｆを算出する。図１０に示す関数は、例えば、ジャンクション温度Ｔｊ及び放射束φｅの三次関数である。
【００７５】
次に、ステップＳ１５に示すように、ジャンクション温度演算回路５２は、ＵＡＲＴ５６を介してペルチェコントローラ３５に対してＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊの目標値を表す信号を送信する。ペルチェコントローラ３５はこの信号に基づいてペルチェ素子３４を駆動し、実装基板３０を介してＵＶＬＥＤ３２の温度を制御する。
【００７６】
その後、ステップＳ１６に示すように、ジャンクション温度演算回路５２は、ステップＳ１４において算出された電流Ｉｆの計算値に基づいて、パルス発生回路５４に対して制御信号を出力する。パルス発生回路５４は、この制御信号に基づいて定電流ドライバ３６を駆動する。
【００７７】
これにより、ステップＳ１７に示すように、定電流ドライバ３６がパルス電流を出力する。図６に示すように、このパルス電流の１パルスの時間幅は１０ｍｓ以下であり、デューティ比は０．０１以下である。パルス電流は、選択された１個のＵＶＬＥＤ３２、すなわち、オン状態とされたスイッチング素子４５に接続されたＵＶＬＥＤ３２内を流れる。このとき、このＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊは所定の温度とされている。これにより、このＵＶＬＥＤ３２から所定のピーク波長の紫外線がパルス照射される。この結果、紫外線硬化樹脂１００が硬化する。
【００７８】
このとき、パルス電流は電流検出抵抗６１を通過することにより、電圧が降下する。Ｉｆ用サンプルホールド付差動アンプ６２がこの電圧降下量を検出して、補償用ピーク波長演算回路５１に対して出力する。また、Ｖｆ用サンプルホールド付差動アンプ６３のうち、選択されたＵＶＬＥＤ３２に接続されたアンプ６３が、選択されたＵＶＬＥＤ３２のアノード−カソード間電圧Ｖｆを検出して、補償用ピーク波長演算回路５１に対して出力する。
【００７９】
補償用ピーク波長演算回路５１は、Ｉｆ用サンプルホールド付差動アンプ６２の出力信号に基づいて電流Ｉｆを算出する。次に、この電流ＩｆとＶｆ用サンプルホールド付差動アンプ６３から入力された電圧Ｖｆに基づいて、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊを推定する。次に、このジャンクション温度Ｔｊに基づいて、ピーク波長λｐを算出する。そして、ジャンクション温度Ｔｊの推定値及びピーク波長λｐの算出値をジャンクション温度演算回路５２に対して出力する。
【００８０】
ジャンクション温度演算回路５２は、ジャンクション温度Ｔｊの推定値に基づき、ＥＥＰＲＯＭ４２又はマイクロＳＤカード４３に記憶されたジャンクション温度Ｔｊと放射束φｅとの関係を参照して、放射束φｅを算出する。そして、この放射束φｅの演算値、及び、補償用ピーク波長演算回路５１から入力されたピーク波長λｐの算出値を用いて、ペルチェコントローラ３５及びパルス発生回路５４に対してフィードバックをかける。このようにして、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊ及び放射束φｅを目標値に近づけていく。
【００８１】
本具体例によれば、選択されたＵＶＬＥＤ３２のアノード−カソード間電圧Ｖｆ及び電流Ｉｆに基づいて、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊを推定することができる。
本具体例における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態と同様である。
なお、具体例において、放射束φｅを増加させるために、１つのスイッチング素子４５に対して複数のＵＶＬＥＤ３２を直列に接続してもよい。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
図１２は、本実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る紫外線照射装置４は、前述の第２の実施形態に係る紫外線照射装置２（図７参照）と比較して、定電流ドライバ１６の替わりに定電流ドライバ２６が設けられている点、及び、実装基板１０の表面１０ａに温度検出素子１３が設けられている点が異なっている。第２の実施形態の定電流ドライバ１６はパルス電流を出力するが、本実施形態の定電流ドライバ２６は連続した直流電流を出力する。なお、定電流ドライバ２６は、任意の時間幅のパルス電流を出力することもできる。
【００８３】
本実施形態においては、コントローラ１７が、発光素子１２から紫外線を連続的に出射させながら、電圧・電流測定回路１８が定電流ドライバ２６から出力される電流Ｉｆを測定すると共に、発光素子１２のアノード−カソード間に印加される電圧Ｖｆを測定する。電圧・電流測定回路１８は、電流Ｉｆ及び電圧Ｖｆの測定結果をコントローラ１７に対して出力する。
【００８４】
コントローラ１７は、電圧Ｖｆに基づいて、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを推定し、ジャンクション温度Ｔｊが設定値に近づくように、温度制御素子コントローラ１５を制御する。温度制御素子コントローラ１５は、温度制御素子１４を駆動し、実装基板１０を介して、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊを制御する。
【００８５】
なお、実際には、ジャンクション温度Ｔｊを直接測定することは困難であるため、温度検出素子１３の温度Ｔｓを制御する。第１及び第２の実施形態においては、発光素子１２に供給する電流はパルス電流であるため、発光素子１２に通電してもジャンクション温度Ｔｊは殆ど上昇しない。このため、ジャンクション温度Ｔｊは温度検出素子１３の温度Ｔｓと等しいとみなすことができる。
【００８６】
これに対して、本実施形態においては、発光素子１２に連続した電流を供給するため、発光素子１２のジャンクション温度Ｔｊが無視できない程度に上昇する。このため、通電時にジャンクション温度Ｔｊが設定値に近づくように、温度検出素子１３の温度Ｔｓはジャンクション温度Ｔｊよりも低く設定しておく。すなわち、Ｔｓ＜Ｔｊとする。これにより、温度制御素子コントローラ１５は、温度Ｔｓを介して、ジャンクション温度Ｔｊを間接的に制御する。このようにして、発光素子１２が紫外線を出射している期間中に、ジャンクション温度Ｔｊにフィードバックをかける。
【００８７】
また、コントローラ１７は、ジャンクション温度Ｔｊの推定値及び放射束φｅの設定値に基づいて、電流Ｉｆの設定値を決定する。そして、電圧・電流測定回路１８から入力される電流Ｉｆの測定値が、電流Ｉｆの設定値に近づくように、電圧・電流測定回路１８を制御する。このようにして、発光素子１２が紫外線を出射している期間中に、放射束φｅにフィードバックをかける。
【００８８】
本実施形態によれば、発光素子１２に、所定のピーク波長λｐの紫外線を連続して出射させることができる。これにより、紫外線硬化樹脂１００に最大効率波長λｍａｘの紫外線を連続して照射できるため、より短い時間で紫外線硬化樹脂１００を硬化させることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態と同様である。
【００８９】
＜第３の実施形態の具体例＞
図１３は、本具体例に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
図１３に示すように、本具体例に係る紫外線照射装置５は、第２の実施形態の具体例に係る紫外線照射装置３（図８参照）と比較して、パルス発生回路５４の替わりに電流設定回路７４が設けられている点、及び、実装基板３０に温度検出素子７３が取り付けられている点が異なっている。
【００９０】
電流設定回路７４は、連続した直流電流Ｉｆを設定する。これにより、定電流ドライバ３６に、所定の大きさに設定された直流電流Ｉｆを連続して出力させることができる。なお、電流設定回路７４は、必要に応じて、任意の時間幅のパルスを発生することもできる。この場合は、第２の実施形態の具体例と同様に、定電流ドライバ３６はパルス電流を出力する。また、ジャンクション温度演算回路５２は、温度検出素子７３の温度Ｔｓを制御することにより、間接的に、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊを制御する。
【００９１】
次に、本具体例に係る紫外線照射装置５の動作について説明する。
本具体例においては、ＵＶＬＥＤ３２に紫外線を連続的に出射させる。このため、ＵＶＬＥＤ３２が発熱する。そこで、ＵＶＬＥＤ３２の温度が一定範囲内に維持されるように、積極的にフィードバックをかけて、温度Ｔｓ及び電流Ｉｆを制御する。
図１４及び図１５は、本具体例に係る紫外線照射装置の動作を示すフローチャートである。
【００９２】
先ず、図１４のステップＳ１１〜Ｓ１５に示す工程を実施する。これらの工程の内容は、前述の第２の実施形態の具体例（図８〜図１１参照）と同様であるため、概略的に説明する。
【００９３】
先ず、ステップＳ１１に示すように、紫外線硬化樹脂１００の硬化に適した紫外線の最大効率波長λｍａｘ及び放射束φｅを取得する。このとき、紫外線の照射時間も取得してもよい。紫外線の照射時間は、紫外線のピーク波長λｐ、放射束φｅ、並びに、硬化させようとする紫外線硬化樹脂１００の種類及び量等に依存し、予め決定されている。
【００９４】
次に、ステップＳ１２に示すように、最大効率波長λｍａｘに基づいて、発光させるＵＶＬＥＤ３２を選択する。
次に、ステップＳ１３に示すように、ＵＶＬＥＤ３２の電圧Ｖｆ又はジャンクション温度ＴｊとＵＶＬＥＤ３２が出射する紫外線のピーク波長λｐとの第１関係、例えば、図９に示す関数を取得する。そして、この関数に基づいて、最大効率波長λｍａｘからジャンクション温度Ｔｊの目標値を算出する。
【００９５】
次に、ステップＳ１４に示すように、紫外線の放射束φｅとＵＶＬＥＤ３２に流す電流Ｉｆとの第２関係、例えば、図１０に示す関数を取得する。そして、この関数に基づいて、放射束φｅ及びジャンクション温度Ｔｊから、電流Ｉｆの設定値を算出する。
次に、ステップＳ１５に示すように、温度Ｔｊの目標値に基づいて、ＵＶＬＥＤ３２の温度を制御する。
【００９６】
以後の工程は、第２の実施形態の具体例とは異なる。
図１４のステップＳ２１に示すように、ジャンクション温度演算回路５２は、ステップＳ１４において算出された電流Ｉｆの設定値に基づいて、電流設定回路７４に対して制御信号を出力する。電流設定回路７４は、この制御信号に基づいて定電流ドライバ３６を駆動する。
【００９７】
これにより、ステップＳ２２に示すように、定電流ドライバ３６が連続した直流電流を出力する。この直流電流は、選択された１個のＵＶＬＥＤ３２に供給される。これにより、このＵＶＬＥＤ３２は紫外線の照射を開始する。これに伴い、ＵＶＬＥＤ３２は発熱する。
【００９８】
次に、図１５のステップＳ２３に示すように、ジャンクション温度演算回路５２が、紫外線の照射を継続するか否かを判断する。この判断は、例えば、紫外線の照射開始から経過した時間が、ステップＳ１１において入力された所定の照射時間に達しているか否かによって行うことができる。照射開始からの経過時間が所定の照射時間に達していなければ、ステップＳ２４に進む。
【００９９】
ステップＳ２４においては、電圧Ｖｆを測定し、この測定結果、及び、第１関係である関数Ｔｊ＝ｆ（Ｖｆ）に基づいて、ジャンクション温度Ｔｊを推定する。具体的には、アンプ６３がＵＶＬＥＤ３２のアノード−カソード間電圧Ｖｆを測定して、補償用ピーク波長演算回路５１に対して出力する。補償用ピーク波長演算回路５１は、この電圧Ｖｆの測定値を関数Ｔｊ＝ｆ（Ｖｆ）に代入して、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊを推定する。そして、このジャンクション温度Ｔｊの推定値をジャンクション温度演算回路５２に対して出力する。
【０１００】
次に、ステップＳ２５に示すように、ジャンクション温度演算回路５２が、ステップＳ２４において推定されたジャンクション温度Ｔｊの推定値が、ステップＳ１３において算出されたジャンクション温度Ｔｊの目標値に近いか否かを判定する。例えば、温度Ｔｊの推定値が（目標値−ａ℃）以上（目標値＋ｂ℃）以下の範囲にあれば、目標値に近いと判定し、上記範囲外にあれば、近くないと判定する。値ａ及び値ｂは任意である。ジャンクション温度Ｔｊの推定値が目標値に近ければ、ステップＳ２３に戻る。ジャンクション温度Ｔｊの推定値が目標値に近くなければ、ステップＳ２６に進む。
【０１０１】
ステップＳ２６においては、ジャンクション温度Ｔｊの推定値が目標値に近づくように、温度Ｔｓを制御する。具体的には、ジャンクション温度演算回路５２が、ＵＡＲＴ５６を介してペルチェコントローラ３５に対して温度Ｔｓの目標値を表す信号を送信する。ペルチェコントローラ３５はこの信号に基づいてペルチェ素子３４を駆動し、実装基板３０に取り付けられた温度検出素子７３の温度Ｔｓを目標値に近づける。これにより、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊを間接的に制御する。このようにして、ジャンクション温度Ｔｊがフィードバック制御される。
【０１０２】
また、このとき、ジャンクション温度演算回路５２は、第２関係、例えば、図１０に示す関数Ｉｆ＝ｆ（Ｔｊ、φｅ）に基づいて、変動したジャンクション温度Ｔｊに応じて電流Ｉｆを修正する。そして、電流設定回路７４を介して定電流ドライバ３６を駆動し、電流Ｉｆを制御する。このようにして、電流Ｉｆがフィードバック制御される。その後、ステップＳ２３に戻る。
【０１０３】
ステップＳ２３において、ジャンクション温度演算回路５２が、紫外線の照射開始から経過した時間が所定の照射時間に達していないと判断した場合は、再び、ステップＳ２４に進み、上述のフィードバック制御を繰り返す。一方、紫外線の照射開始から経過した時間が所定の照射時間に達したと判断した場合は、ステップＳ２７に進む。
【０１０４】
ステップＳ２７においては、ジャンクション温度演算回路５２が電流設定回路７４に対して制御信号を出力し、電流設定回路７４が定電流ドライバ３６の駆動を停止する。これにより、ＵＶＬＥＤ３２に対する電流の供給を停止する。この結果、ＵＶＬＥＤ３２は紫外線の照射を停止する。これに伴い、ＵＶＬＥＤ３２の発熱も停止する。
【０１０５】
次に、ステップＳ２８に示すように、ジャンクション温度演算回路５２が、ＵＡＲＴ５６を介してペルチェコントローラ３５に対して制御信号を出力し、ペルチェコントローラ３５がペルチェ素子３４の駆動を停止する。これにより、ＵＶＬＥＤ３２の温度制御が停止する。このようにして、一連の紫外線照射が終了する。
【０１０６】
本具体例によれば、ＵＶＬＥＤ３２のジャンクション温度Ｔｊ及び電流Ｉｆをフィードバック制御することができる。これにより、ＵＶＬＥＤ３２に連続的に紫外線を照射させても、ジャンクション温度Ｔｊが変動し、ピーク波長λｐが変動することを抑制できる。
本具体例における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態の具体例と同様である。
【０１０７】
＜第４の実施形態＞
図１６は、本実施形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。
図１７は、横軸に波長をとり、縦軸に強度をとって、ＵＶＬＥＤから出射される紫外線の強度分布の一例を示すグラフである。
【０１０８】
図１６に示すように，本実施形態に係る紫外線照射装置６においては、第３の実施形態に係る紫外線照射装置４の構成に加えて、分光器２７が設けられている。分光器２７は、紫外線の強度を波長毎に測定する。分光器２７は、ＵＶＬＥＤ３２から出射した紫外線が照射される位置に配置されており、コントローラ１７に接続されている。なお、分光器２７の替わりに、フォトダイオード又は紫外線センサが設けられていてもよい。
【０１０９】
分光器２７により、例えば図１７に示す波長分布が得られる。分光器２７は、この波長分布をコントローラ１７に対して出力する。コントローラ１７は、この波長分布からピーク波長λｐ及び放射束φｅを算出し、ピーク波長λｐ及び放射束φｅのフィードバック制御に利用する。
【０１１０】
このように、本実施形態によれば、ピーク波長λｐ及び放射束φｅを直接測定してフィードバック制御に利用することができるため、ピーク波長λｐ及び放射束φｅの精度が向上する。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第３の実施形態と同様である。
【０１１１】
上述の各実施形態及びその具体例においては、紫外線照射装置の用途として、紫外線硬化樹脂を硬化させる例を説明したが、紫外線照射装置の用途はこれには限定されない。例えば、インクジェットプリンタ又はスクリーン印刷において、紫外線硬化インクを硬化させてもよい。また、紫外線接着法において、紫外線硬化接着剤を硬化させてもよい。更に、検査装置の紫外線光源として利用することも可能である。検査の例としては、紙幣識別、金属表面の傷の検出、エッジ検査、製品検査等が挙げられる。これらの用途以外にも、本発明に係る紫外線照射装置は、ピーク波長が制御された紫外線の光源として好適に用いることができる。
【０１１２】
前述の各実施形態及びその具体例は、本発明を具現化した例であり、本発明はこれらの実施形態及び具体例には限定されない。例えば、前述の各実施形態及び具体例において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。また、前述の各実施形態及び具体例は、相互に組み合わせて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、例えば、集積回路装置の製造装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１、２、３、４、５、６：紫外線照射装置
１０：実装基板
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ：発光素子
１３：温度検出素子
１４：温度制御素子
１５：温度制御素子コントローラ
１６：定電流ドライバ
１７：コントローラ
１８：電圧・電流測定回路
２６：定電流ドライバ
２７：分光器
３０：実装基板
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ：ＵＶＬＥＤ
３４：ペルチェ素子
３５：ペルチェコントローラ
３６：定電流ドライバ
３７：コントローラ
３８：電圧・電流測定回路
４０：コントローラ基板
４１：５Ｖ定電圧回路
４２：ＥＥＰＲＯＭ
４３：マイクロＳＤカード
４４：通信回路
４５、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆ：スイッチング素子
５１：補償用ピーク波長演算回路
５２：ジャンクション温度演算回路
５３：ＵＶＬＥＤセレクタ
５４：パルス発生回路
５５、５６：ＵＡＲＴ
６１：電流検出抵抗
６２：Ｉｆ用サンプルホールド付差動アンプ
６３：Ｖｆ用サンプルホールド付差動アンプ
７３：温度検出素子
７４：電流設定回路
１００、１００Ａ、１００Ｂ：紫外線硬化樹脂
１０１：外部直流電源
１０２：パーソナルコンピュータ
Ｉｆ：電流
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆ、Ｒａｂ、Ｒｂｃ、Ｒｃｄ、Ｒｄｅ、Ｒｅｆ：範囲
Ｔｊ：ジャンクション温度
Ｔｐ：１パルスの時間幅
Ｔｓ：温度
Ｖｆ：電圧
λｍａｘ：最大効率波長
λｐ：ピーク波長
φｅ：放射束
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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