(57)【要約】      （修正有）【課題】渦流やエア溜まりの発生を防いで、迅速かつ確実に反応促進ガスで充たされた領域を作り出し、紫外線を照射して樹脂硬化や改質等の化学反応ができる紫外線照射装置を提供すること。【解決手段】紫外線を照射する紫外線照射装置１であって、紫外線を照射する紫外線照射部２と、紫外線照射部の紫外線の照射先に取り付けられて、紫外線を通過させつつ、化学反応を促進させる反応促進ガスを局所的に充満させた空間を形成する局所ガス空間形成部３とを備え、局所ガス空間形成部は、外気を遮蔽するケース部４と、当該ケース部で囲まれた空間内に反応促進ガスを供給するガス供給部５とを備え、ケース部は、紫外線を遮光する遮光筐体６と、紫外線が通過する部分が透明壁７で形成されており、部材と対向する透明壁７Ｂには、反応促進ガスを通過させる通気孔８が設けられており、ケース部内に充満させた反応促進ガスを通気孔から噴出させる。【選択図】図１
2020131050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を吸収して化学反応する部材に向けて紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
前記紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記紫外線照射部の前記紫外線の照射先に取り付けられて、前記紫外線を通過させつつ、前記化学反応を促進させる反応促進ガスを局所的に充満させた空間を形成する局所ガス空間形成部とを備え、
前記局所ガス空間形成部は、外気を遮蔽するケース部と、当該ケース部で囲まれた前記空間内に前記反応促進ガスを供給するガス供給部とを備え、
前記ケース部は、前記紫外線を遮光する遮光筐体と、前記紫外線が通過する部分が透明壁で形成されており、
前記部材と対向する透明壁には、前記反応促進ガスを通過させる通気孔が設けられており、
前記ケース部内に充満させた前記反応促進ガスを前記通気孔から噴出させる
ことを特徴とする、紫外線照射装置。
【請求項２】
前記ケース部で囲まれた前記空間内に、前記ガス供給部から供給された前記反応促進ガスの流れを前記通気孔まで誘導する整流板を備えた
ことを特徴とする、請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記部材と前記通気孔を設けた透明壁との隙間量を非接触で計測する隙間量計測手段と、
前記部材と前記ケース部との相対距離を変更して前記隙間量を調節する隙間量調節手段とを備えた
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記部材に対して前記紫外線を照射する面とは反対側の面から当該部材を加熱して、前記化学反応を促進させる加熱部をさらに備えた
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記部材に赤外線を照射して前記化学反応を促進させる赤外線光源部をさらに備えた
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を吸収して硬化する部材を硬化させたり、部材の表面を改質・軟化させたり、有機物を分解させたり、汚れを分解させたりする（つまり、紫外線を吸収させて化学反応させる）ために、紫外線を照射する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂や接着剤等の部材（部品や材料など）同士を接着するために、紫外線硬化性樹脂を予め塗布しておき、そこに紫外線を照射して樹脂硬化させて部材同士を接着する技術が知られている。また、半導体ウエハなどの表面に付着した汚染物を除去したり、レジスト材料を灰化するために、紫外線を照射する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
そして、紫外線照射の際、雰囲気中の酸素に紫外線が照射されてオゾンガスが発生し、さらにオゾンガスが紫外線を吸収して、樹脂硬化や改質等の化学反応を阻害することが知られている。そのため、紫外線照射による樹脂硬化や改質等の化学反応を行う際は、窒素などの不活性ガスを充填したチャンバー内で紫外線を照射し、オゾンガスの発生を防止することが望ましい。
【０００４】
チャンバーを用いる場合、設備が大がかりとなるだけでなく、ワークを出し入れするために大気開放させる状態と、樹脂硬化や改質等させるために窒素充填させる状態とを交互に置換する必要があり、タクトタイムの増加要因になっていた。そのため、局所的に不活性ガスを充満させる雰囲気を作り、酸素を排除した空間で紫外線を照射して、樹脂硬化や改質等の化学反応を行う技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−８２１３３号公報
【特許文献２】特開２００４−２４４４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に示す様に外周壁に窒素ガスを導入する取込孔を配置した構成では、ハウジング内に渦流やエア溜まりが発生しやすく、酸素の排除に時間を要したり、酸素の排除が不完全になりやすい。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
渦流やエア溜まりの発生を防いで、迅速かつ確実に反応促進ガスで充たされた領域を作り出し、紫外線を照射して樹脂硬化や改質等の化学反応させることができる紫外線照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
紫外線を吸収して化学反応する部材に向けて紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線を照射する紫外線照射部と、
紫外線照射部の紫外線の照射先に取り付けられて、紫外線を通過させつつ、化学反応を促進させる反応促進ガスを局所的に充満させた空間を形成する局所ガス空間形成部とを備え、
局所ガス空間形成部は、外気を遮蔽するケース部と、当該ケース部で囲まれた空間内に反応促進ガスを供給するガス供給部とを備え、
ケース部は、紫外線を遮光する遮光筐体と、紫外線が通過する部分が透明壁で形成されており、
部材と対向する透明壁には、反応促進ガスを通過させる通気孔が設けられており、
ケース部内に充満させた反応促進ガスを通気孔から噴出させる
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記の紫外線照射装置によれば、渦流やエア溜まりの発生を防いで、迅速かつ確実に反応促進ガスで充たされた領域を作り出し、紫外線を照射して樹脂硬化や改質等の化学反応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特に、Ｚ方向は矢印の方向を上、その逆方向を下と表現する。
【００１２】
図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す断面図である。図１には、本発明に係るノズル検査装置１の断面図が示されている。
【００１３】
紫外線照射装置１は、紫外線を吸収して化学反応する部材Ｗに向けて紫外線Ｖを照射するものである。具体的には、紫外線照射装置１は、紫外線照射部２、局所ガス空間形成部３を備えている。なお、紫外線照射による化学反応としては、部材を硬化させたり、部材の表面を改質・軟化させたり、有機物を分解させたり、汚れを分解させたりすることを言う。
【００１４】
紫外線照射部２は、紫外線Ｖを放出するものである。具体的には、紫外線照射部２は、紫外領域の光（つまり、紫外線）を含んだ光を放出する光源２０を備えている。より具体的には、紫外線照射部２は、光源２０として、ＬＥＤ、水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、レーザダイオードなどを備えている。
【００１５】
局所ガス空間形成部３は、紫外線照射部２の紫外線Ｖの照射先に取り付けられて、紫外線Ｖを通過させつつ、化学反応を促進させる反応促進ガスＱを局所的に充満させた空間Ｃを形成するものである。具体的には、局所ガス空間形成部３は、ケース部４と、ガス供給部５とを備えている。
【００１６】
ケース部４は、外気を遮蔽するものであり、ガス供給部５から供給される反応促進ガスＱを充満させるための囲まれた空間Ｃを形成するものである。具体的には、ケース部４は、遮光筐体６と透明壁７で形成されている。より具体的には、ケース部４は、空間Ｃの前後左右（ＸＹ方向）および上下（Ｚ方向）に遮光筐体６と透明壁７とがそれぞれ密接して配置されている。
【００１７】
ガス供給部５は、ケース部４で囲まれた空間Ｃ内に反応促進ガスＱを供給するものである。なお、反応促進ガスＱとして、純度９９．９％の窒素ガスを例示する。具体的には、ガス供給部５は、遮光筐体６に設けられた通気口５１と、ガスタンク５２、ガス配管５３、流量調節弁５４等を備えている。
【００１８】
通気口５１は、ケース部４で囲まれた空間Ｃ内に反応促進ガスＱを導入するものである。具体的には、通気口５１は、後述する遮光筐体６を貫通させたものである。
ガスタンク５２は、反応促進ガスＱをケース部４へ供給するものである。具体的には、ガスタンク５２は、耐圧容器に液体窒素や圧縮窒素を充填したもの（ガスボンベとも言う）が例示できる。
ガス配管５３は、ケース部４の通気口５１とガスタンク５２とを接続するものである。
流量調節弁５４は、ケース部４に供給される反応促進ガスＱの流量を調節するものである。具体的には、流量調節弁５４は、ガス配管５３の断面積を変化させ、ガス配管５３を通過する反応促進ガスＱの流量を調節するものである。より具体的には、流量調節弁５４は、ニードル弁やボール弁、バタフライ弁などが例示できる。
【００１９】
遮光筐体６は、紫外線を遮光するものである。具体的には、遮光筐体６は、透明壁７以外から紫外線Ｖが漏れ出ることを防ぐものである。より具体的には、遮光筐体６は、不透明の金属や樹脂等で構成された側壁６１，上壁６２等を備えている。
【００２０】
透明壁７は、紫外線照射部２から放出された紫外線Ｖを通過させるものである。具体的には、透明壁７は、紫外線照射部２に近い方の透明壁７Ａと、部材Ｗと対向する透明壁７Ｂとを備えている。
【００２１】
透明壁７Ａは、気密性を保ちつつ、紫外光や可視光等の光を通過させるものである。具体的には、透明壁７Ａは、ガラス板などの透明な板材で構成されている。
【００２２】
透明壁７Ｂは、紫外光や可視光等の光を通過させ、さらに、エアやガス等の流体を通過させるものである。さらに、透明壁７Ｂには、反応促進ガスＱを通過させる通気孔８が設けられている。
【００２３】
通気孔８は、ケース部４内に充満させた反応促進ガスＱを噴出させるものである。具体的には、通気孔８から部材Ｗに向けて、反応促進ガスＱが噴出される。より具体的には、透明壁７Ｂは、粉粒状の石英ガラスを結着（結合、焼結とも言う）させた透明な多孔質ガラス（ガラスポーラス）が例示でき、多孔質構造が通気孔８を構成する。
つまり、通気孔８を有する多孔質ガラスで構成された透明壁７Ｂは、紫外線照射部２から放出された紫外線Ｖを通過させ、ケース部４内に充満させた反応促進ガスＱを噴出させることができる。
【００２４】
整流板９は、ガス供給部５から供給された反応促進ガスＱの流れを通気孔８まで誘導するものである。具体的には、整流板９は、ケース部４で囲まれた空間Ｃ内を流れる気流の方向や流量を規制し、空間Ｃ内に供給された反応促進ガスＱが透明壁７Ｂに均等に行き渡るようにするものである。より具体的には、整流板９は、アクリルやガラスなどの透明な板状部材で構成されており、気流の方向や流量を規制しつつ、紫外線Ｖを通過させることができる。
【００２５】
整流板９は、この様な構成をしているため、反応促進ガスＱを供給すると、反応促進ガスＱがケース部４で囲まれた空間Ｃ内を澱み無く流れ、空間Ｃ内の隅々まで行き亘り、透明壁７Ｂの通気孔８から排出される。
【００２６】
本発明に係る紫外線照射装置１は、この様な構成をしているため、局所ガス空間形成部３のケース部４で囲まれた空間Ｃ内に反応促進ガスＱを溜め込みつつ、通気孔８から噴出させることができる。この際、空間Ｃにあった酸素を含んだ空気は迅速かつ確実に排除され、酸素を含んだ外気の再流入を防ぐことができる。さらに、局所ガス空間形成部３の通気孔８から噴出させる反応促進ガスＱは、ガス濃度が高い（つまり、酸素濃度が低い）状態に保たれ、部材Ｗと通気孔８とを所定の隙間量ｄで対向配置させることで、部材Ｗの表面と通気孔８との間の空間（つまり、領域Ｐ）が反応促進ガスＱで充たされる。
【００２７】
そのため、本発明に係る紫外線照射装置１によれば、渦流やエア溜まりの発生を防いで、迅速かつ確実に反応促進ガスで充たされた空間Ｃや領域Ｐを作り出し、紫外線Ｖを照射して部材Ｗを硬化・改質等の化学反応させることができる。
【００２８】
［整流板について］    
なお上述した紫外線照射装置１として、ケース部４で囲まれた空間Ｃ内に、整流板９を備えた構成を例示した。紫外線照射装置１は、整流板９によって、ガス供給部５から供給された反応促進ガスＱの流れを通気孔８まで誘導し、渦流やエア溜まりの発生をより迅速かつ確実に防ぐことができるので、反応促進ガスＱの供給を開始させたり、断続的に停止させた状態から再開させたりするときに、酸素濃度を迅速かつ確実に下げることができ、好ましい。
【００２９】
しかし、長時間連続して反応促進ガスＱを供給させる場合であれば、整流板９は必須の構成では無く、整流板９を省いた構成であっても良い。
【００３０】
［変形例］  
なお本発明を具現化する上で、上述の様な構成の紫外線照射装置１に代えて、下記のような構成のノズル検査装置１Ｂであっても良い。
【００３１】
図２は、本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す概略図である。図２には、本発明に係る紫外線照射装置１Ｂの概略図が示されている。
【００３２】
紫外線照射装置１Ｂは、上述の紫外線照射装置１と同様の紫外線照射部２、局所ガス空間形成部３を備え、さらに、隙間量計測手段１１、隙間量調節手段１２、加熱部１３、赤外線照射部１４を備えている。
【００３３】
［隙間調節について］      
隙間量計測手段１１と隙間量調節手段１２は、紫外線照射装置１の通気孔８と部材Ｂとの隙間量ｄを自動的に調節するものである。
【００３４】
隙間量計測手段１１は、部材Ｗと通気孔８との隙間量ｄを非接触で計測するものである。具体的には、隙間量計測手段１１は、レーザ変位計が例示できる。例えば、隙間量計測手段１１は、レーザビームＢを所定の角度だけ傾けた状態で部材Ｗに向けて照射し、反射したレーザビームＢの入射位置を検出し、部材Ｗとの距離を測定等する。そして、隙間量計測手段１１は、隙間量ｄに比例した電流・電圧を出力したり、数値データを出力することができる。
【００３５】
隙間量調節手段１２は、部材Ｗと局所ガス空間形成部３との相対距離を変更して隙間量ｄを調節するものである。具体的には、隙間量調節手段１２は、ボールネジとステッピングモータやサーボモータを組み合わせた１軸アクチュエータが例示でき、外部からの制御信号（パルス信号）に基づいて、Ｚ方向に移動したり、所定の場所（つまり、高さ）で静止したりできる。より具体的には、隙間量調節手段１２は、本体部１２ａ、可動部１２ｂ、制御部１２ｃ等を備えている。なお、本体部１２ａは、取付金具Ｂ１を介して、部材Ｗを保持する保持台Ｈ等に取り付けられている。一方、可動部１２ｂには、取付金具Ｂ２を介して、ケース部４が取り付けられている。
【００３６】
制御部１２ｃは、隙間量計測手段１１から出力された信号（隙間量ｄに対応したもの）を取得し、隙間量ｄが所定の範囲に収まるように、可動部１２ｂの位置を制御するものである。具体的には、制御部１２ｃは、プログラマブルロジックコントローラやコンピュータ（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム（つまり、ソフトウェア）で構成されている。
【００３７】
紫外線照射装置１Ｂは、上述の様な構成の隙間量計測手段１１と隙間量調節手段１２を備えることで、自動的に所望の隙間量ｄに調節することができる。そのため、隙間量ｄを狭くして、通気孔８から噴出する反応促進ガスＱが層流を形成させることが容易になる。
【００３８】
なお上述した紫外線照射装置１Ｂは、隙間量ｄを狭くして、通気孔８から噴出する反応促進ガスＱが層流を形成させることが好ましい。そうすることで、部材Ｗと通気孔８との間の空間（つまり、領域Ｐ）にある、酸素を含んだ外気が速やかに排出される。さらに、部材Ｗと通気孔８との間にあった酸素を含んだ空気が排出されずに渦流やエア溜まりとなって滞留したり、ケース部４で囲まれた空間Ｃ内に酸素を含んだ外気が再流入したりするのを防ぐことができる。
【００３９】
［変形例：加熱部］        
加熱部１３は、部材Ｗに対して紫外線Ｖを照射する面とは反対側の面から当該部材Ｗを加熱するものである。
【００４０】
部材Ｗに紫外線Ｖを照射する際、部材Ｗを温調せずに常温で処理しても良いが、部材Ｗを加熱することで紫外線照射による化学反応がより促進される場合がある。この様な場合、紫外線照射装置１Ｂは、部材Ｗに対して紫外線Ｖを照射する面とは反対側の面から当該部材Ｗを加熱して、化学反応（つまり、樹脂硬化等）を促進させる加熱部１３をさらに備えた構成とすることが好ましい。
【００４１】
具体的には、加熱部１３は、部材Ｗを保持する保持台Ｈに埋め込んだ電熱ヒータ等が例示できる。より具体的には、加熱部１３は、部材Ｗが所望の温度になるように、電熱ヒータに印加する電圧や電流、サーモスタット等を適宜設定する。
【００４２】
［赤外線照射部について］          
赤外線照射部１４は、部材Ｗに赤外線Ｒを照射することで化学反応がより促進させるものである。
【００４３】
部材Ｗに紫外線Ｖを照射する際、部材Ｗに赤外線Ｒを照射することで化学反応がより促進される場合がある。この様な場合、紫外線照射装置１Ｂは、部材Ｗに対して紫外線Ｖと同じ方向から当該部材Ｗの表面に向けて赤外線Ｒを照射し、部材Ｗの表面を加熱して、化学反応を促進させることが好ましい。
【００４４】
具体的には、赤外線照射部１４は、赤外線を放出する光源（ハロゲンランプ、ＬＥＤ、レーザダイオードなど）を備えており、紫外線照射部２と並設させて局所ガス空間形成部３に取り付けられている。或いは、紫外線照射部２の光源２０と赤外線照射部１４の光源は、紫外線および赤外線をブロードに放射するランプ光源（例えば、キセノンランプ、水銀灯など）を備え、紫外線照射部２と赤外線照射部１４とを兼ね備えた構成であっても良い。なお、赤外線Ｒを部材Ｗに照射する場合は、ケース部４の透明壁７（７Ａ，７Ｂ）は、赤外線を透過させる材料で構成しておく。
【００４５】
なお上述では、本発明に係る紫外線照射装置１Ｂとして、隙間量計測手段１１、隙間量調節手段１２、加熱部１３、赤外線照射部１４を備えた構成を示したが、これら全てが必須の構成要素では無く、一部または複数が省かれた構成であっても良い。
【００４６】
［反応促進ガスについて］
なお上述では、反応促進ガスＱとして、一般に入手が容易な、純度９９．９％の窒素ガスを例示した。さらに、紫外線による化学反応をさせる部材Ｗの表面の雰囲気は、酸素濃度が０．１％以下となるため、化学反応が阻害されず促進される状態となるので好ましい。しかし、窒素ガスの純度は、化学反応の速度や紫外線の強度等に応じて設定すれば良く、９９．９％以上やそれ未満に設定される場合もある。また、反応促進ガスＱは、窒素ガス以外でも良く、アルゴンやヘリウムなど、酸素濃度を低減させたガス（いわゆる、不活性ガス）を用いる場合もある。
【００４７】
［透明壁について］
なお上述では、部材Ｗと対向する透明壁７Ｂとして多孔質ガラス（ガラスポーラス）を例示した。部材Ｗと対向する透明壁７Ｂを多孔質ガラスとすることで、透明壁７Ｂの全面から反応促進ガスＱを噴出させることができ、渦流やエア溜まりの発生を確実に防ぐことができるので好ましい。
しかし、透明壁７Ｂは、透光性を保ちつつ、所定の通気性を有していれば良く、ガラス板を切削、打ち抜き、エッチング処理等して微細な孔や細長いスリット（通気孔８に相当）を多数設けたものであっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１    紫外線照射装置
２    紫外線照射部
３    局所ガス空間形成部
４    ケース部
５    ガス供給部
６    遮光筐体
７    透明壁
７Ａ  紫外線照射部２に近い方の透明壁
７Ｂ  部材Ｗと対向する透明壁
８    通気孔
９    整流板
１１    隙間量計測手段
１２    隙間量調節手段
１２ａ  本体部
１２ｂ  可動部
１２ｃ  制御部
１３    加熱部
１４    赤外線照射部
２０    紫外線の光源
５１    通気口
５２    ガスタンク（ガスボンベ）
５３    ガス配管
６１    側壁
６２    上壁
Ｖ    紫外線
Ｃ    空間
Ｗ    部材（ワーク）
ｄ    隙間量
Ｐ    領域（部材の表面と通気孔との間の空間）
Ｒ    赤外線
Ｈ    保持台
【図１】
2020131050.tif 000003
【図２】
2020131050.tif 000004