(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線源としての半導体発光素子を備える複数のヘッド部と、前記ヘッド部のそれぞれから紫外線を出力する条件を前記ヘッド部ごとに個別に制御するコントローラと、前記コントローラから指示された電力を前記半導体発光素子に供給する電源部と、紫外線の受光量に応じた出力が得られる紫外線センサとを有し、前記ヘッド部は、複数個から出力された紫外線を１個の対象物に照射するように配置され、前記コントローラは、複数個の前記ヘッド部から出力された紫外線を前記対象物に照射する運転モードと、前記ヘッド部から出力した紫外線を前記紫外線センサにより受光し前記紫外線センサにより検出される受光強度が目標値になるように前記ヘッド部からの紫外線の出力を調整する校正モードとを有し、前記目標値は前記ヘッド部の位置に応じて複数設定され、前記校正モードにおいて、前記対象物に紫外線を照射する前記ヘッド部を前記ヘッド部の中から複数選択するヘッド選択機能部と、前記ヘッド選択機能部により選択した前記ヘッド部から出力され前記紫外線センサで受光される紫外線の強度の比率を設定する比率設定機能部と、前記ヘッド選択機能部により選択した前記ヘッド部の中の少なくとも１個の前記ヘッド部における前記紫外線センサによる紫外線の受光強度が目標値になるように、前記比率設定機能部により設定した比率を維持した状態で前記ヘッド選択機能部により選択した前記ヘッド部からの紫外線の出力を調整する出力調整機能部とを備えることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
紫外線源としての半導体発光素子を備える複数のヘッド部と、前記ヘッド部のそれぞれから紫外線を出力する条件を前記ヘッド部ごとに個別に制御するコントローラと、前記コントローラから指示された電力を前記半導体発光素子に供給する電源部と、紫外線の受光量に応じた出力が得られる紫外線センサとを有し、前記ヘッド部は、複数個から出力された紫外線を１個の対象物に照射するように配置され、前記コントローラは、複数個の前記ヘッド部から出力された紫外線を前記対象物に照射する運転モードと、前記ヘッド部から出力した紫外線を前記紫外線センサにより受光し前記紫外線センサにより検出される受光強度が目標値になるように前記ヘッド部からの紫外線の出力を調整する校正モードとを有し、前記目標値は前記ヘッド部の位置に応じて複数設定され、前記校正モードにおいて、前記ヘッド部を複数含むグループを少なくとも１つ含むように前記ヘッド部を複数のグループに分割するグループ分割機能部と、前記グループ分割機能部により分けられたグループごとに前記紫外線センサにより検出される受光強度が目標値になるように前記ヘッド部からの紫外線の出力を調整する出力調整機能部とを備えることを特徴とする紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線硬化樹脂を用いて小型部品を接着する場合のように局所に紫外線を照射する際に用いる紫外線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学記憶装置の光ピックアップにおける光学部品の接着、デジタルカメラのレンズや光学フィルタの接着、光ファイバを接続するフェルールにおける部品の固定、機会部品の調整後の固定などの分野において、紫外線硬化樹脂が広く採用されている。この種の用途では、微小領域に紫外線を照射する必要があり、紫外線源としては紫外線発光ダイオードのような半導体発光素子が採用することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された紫外線照射装置は、ヘッド部を駆動するための電源部を備えるコントローラ部に複数個のヘッド部を接続することが可能であり、また各ヘッド部の紫外線照射条件を個別に独立して設定可能にしてある。この構成により、ヘッド部ごとに紫外線照射条件を異ならせて作業を行うことが可能になり、対象物に紫外線を照射する方向に応じた強度分布を与えることが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７７６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された紫外線照射装置は、複数のヘッド部について紫外線照射条件を個別に設定可能であり、個々のヘッド部の紫外線照射条件を個別に設定している。したがって、複数のヘッド部を用いて１個の対象物に紫外線を照射する用途では、複数のヘッド部を組み合わせて用いたときに、対象物に適切な強度で紫外線が照射されるか否かを保証することができないという問題を有している。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数個のヘッド部を用いて１個の対象物に紫外線を照射する場合に、ヘッド部の位置に応じた紫外線の強度の調整を可能にしながらも複数のヘッド部の組み合わせによる照射の強度を適正化することを可能にした紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、紫外線源としての半導体発光素子を備える複数のヘッド部と、ヘッド部のそれぞれから紫外線を出力する条件をヘッド部ごとに個別に制御するコントローラと、紫外線の受光量に応じた出力が得られる紫外線センサとを有し、ヘッド部は、複数個から出力された紫外線を１個の対象物に照射するように配置され、コントローラは、指示された電力を半導体発光素子に供給する電源部と、複数個のヘッド部から出力された紫外線を対象物に照射する運転モードと、ヘッド部から出力した紫外線を紫外線センサにより受光し紫外線センサにより検出される受光強度が目標値になるようにヘッド部からの紫外線の出力を調整する校正モードとを有し、前記目標値はヘッド部の位置に応じて複数設定され、校正モードにおいて、対象物に紫外線を照射するヘッド部をヘッド部の中から複数選択するヘッド選択機能部と、ヘッド選択機能部により選択したヘッド部から出力され紫外線センサで受光される紫外線の強度の比率を設定する比率設定機能部と、ヘッド選択機能部により選択したヘッド部の中の少なくとも１個のヘッド部における紫外線センサによる紫外線の受光強度が目標値になるように、比率設定機能部により設定した比率を維持した状態でヘッド選択機能部により選択したヘッド部からの紫外線の出力を調整する出力調整機能部とを備える構成を採用している。
【０００９】
本発明の他の構成は、上記目的を達成するために、紫外線源としての半導体発光素子を備える複数のヘッド部と、ヘッド部のそれぞれから紫外線を出力する条件をヘッド部ごとに個別に制御するコントローラと、紫外線の受光量に応じた出力が得られる紫外線センサとを有し、ヘッド部は、複数個から出力された紫外線を１個の対象物に照射するように配置され、コントローラは、指示された電力を半導体発光素子に供給する電源部と、複数個のヘッド部から出力された紫外線を対象物に照射する運転モードと、ヘッド部から出力した紫外線を紫外線センサにより受光し紫外線センサにより検出される受光強度が目標値になるようにヘッド部からの紫外線の出力を調整する校正モードとを有し、前記目標値はヘッド部の位置に応じて複数設定され、校正モードにおいて、ヘッド部を複数含むグループを少なくとも１つ含むようにヘッド部を複数のグループに分割するグループ分割機能部と、グループ分割機能部により分けられたグループごとに紫外線センサにより検出される受光強度が目標値になるようにヘッド部からの紫外線の出力を調整する出力調整機能部とを備える構成を採用している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、校正モードにおいて、ヘッド部のうちの複数のヘッド部を組み合わせて同時に紫外線を出力する状態を選択可能にしているから、複数のヘッド部の組み合わせによる照射の強度を適正化することが可能になるという利点がある。しかも、複数のヘッド部を組み合わせて紫外線を出力する状態において、紫外線センサにより検出される受光強度がヘッド部の位置に応じた目標値になるようにヘッド部からの紫外線の出力を調整するから、複数個のヘッド部を用いて１個の対象物に紫外線を照射する場合に、ヘッド部の位置に応じた紫外線の強度の調整が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上の外観図である。
【図３】同上の校正モードでの一使用例を示す概略図である。
【図４】同上の校正モードでの他の使用例を示す概略図である。
【図５】実施形態２を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
本実施形態の紫外線照射装置は、図１に示すように、紫外線源を備えるヘッド部２と、ヘッド部２から出力される紫外線の強度を制御するコントローラ１とを備える。以下に説明する実施形態では、１台のコントローラ１により４個のヘッド部２の出力を個別に制御することが可能になっている。
【００１３】
ヘッド部２は、紫外線源となる半導体発光素子を内蔵している。半導体発光素子としては、発光ダイオードを用いているが、半導体レーザを用いることも可能である。紫外線源は、紫外線硬化樹脂を硬化させる強度を有している必要があり、たとえば、７０００〜８０００ｍＷ／ｃｍ２の出力が得られる半導体発光素子を用いる。
【００１４】
図２に示すように、コントローラ１には、ヘッド部２から延長されているヘッドケーブル２１の一端部が着脱可能に接続される。すなわち、ヘッドケーブル２１の一端部にはプラグ（図示せず）が設けられ、コントローラ１にはプラグを着脱可能に接続するコネクタ（図示せず）が設けられる。コネクタは、コントローラ１の筐体１０における背面に設けられる。本実施形態では、筐体１０にはコネクタが４個設けられており、１台のコントローラ１に対して４個のヘッド部２が接続可能になっている。
【００１５】
コントローラ１の筐体１０における前面には、コントローラ１の動作を表示する表示部１１と、コントローラ１の動作を指示する複数個の操作釦を備える操作部１２とが設けられる。また、筐体１０の前面には、紫外線センサ３を接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられ、コネクタには、紫外線センサ３から延長されているセンサケーブル３１の一端部が着脱可能に接続される。すなわち、コネクタにはセンサケーブル３１の一端部に設けたプラグ３２が着脱可能に接続される。
【００１６】
ヘッド部２は、１個ずつ独立させて用いることが可能である。一方、１個のヘッド部２の出力よりも大きい強度の紫外線を対象物に照射する場合や、対象物が平面状ではなく立体形状である場合などには、複数個のヘッド部２からの紫外線の照射方向を調整することが考えられる。図３に示す例は、対象物４（図４参照）の１箇所に４個のヘッド部２から集中的に紫外線を照射することにより、１個のヘッド部２から照射する場合よりも強い紫外線を照射する場合の配置を示している。また、同様の配置によって立体形状を有する対象物に紫外線を照射することも可能である。図３においては、紫外線センサ３も図示している。紫外線センサ３を用いる動作については後述する。
【００１７】
コントローラ１は、図１に示すように、各ヘッド部２にそれぞれ電力を供給する電源部１３を備える。したがって、各電源部１３からヘッド部２に供給する電力を調整することにより、ヘッド部２ごとに出力する紫外線の強度を独立して調整することができる。
【００１８】
コントローラ１には、電源部１３を制御する指示部１４が設けられる。指示部１４はマイコンを用いて構成され、表示部１１および操作部１２を用いることにより、電源部１３からヘッド部２に供給する電力の調整を対話的に行うことが可能になっている。
【００１９】
指示部１４には、電源部１３の出力を時間経過に伴って変化させる出力パターンを登録可能であり、複数種類の出力パターンから所望の出力パターンを選択することが可能になっている。すなわち、表示部１１および操作部１２を用いて出力パターンを対話的に選択することができる。典型的な出力パターンは指示部１４にあらかじめ登録されており、必要に応じて利用者が出力パターンを登録することも可能になっている。したがって、指示部１４に登録された出力パターンを用いることにより、ヘッド部２のそれぞれから紫外線を出力する条件をヘッド部２ごとに個別に制御することが可能になる。
【００２０】
ところで、指示部１４は、選択された出力パターンで電源部１３を制御する運転モードと、運転モードにおいてヘッド部２から出力される紫外線の強度が設定値の通りになるように校正を行う校正モードとを、操作部１２からの指示により選択する。運転モードでの動作は指示部１４に設けた運転処理部１５が行い、校正モードでの動作は指示部１４に設けた校正処理部１６が行う。
【００２１】
運転処理部１５では、表示部１１および操作部１２を用いて選択した出力パターンに従って電源部１３からヘッド部２に給電する電力を制御し、結果的にヘッド部２の出力を制御する。
【００２２】
一方、校正処理部１６では、ヘッド部２から出力した紫外線を受光する紫外線センサ３により検出した紫外線の強度を用いて電源部１３の出力を調整する。電源部１３の出力を調整するにあたっては、まず対象物４（図４参照）に照射する紫外線の強度について目標値を定める。目標値は表示部１１および操作部１２を用いて対話的に設定する。
【００２３】
校正処理部１６では、紫外線センサ３の出力が設定した目標値に一致するように電源部１３の出力を調節することによって、ヘッド部２から出力され対象物４に照射される紫外線の強度が目標値になるように調整を行う。
【００２４】
ところで、上述のように、４個のヘッド部２のうちの所望の複数個を組み合わせて用いることにより、１個のヘッド部２を用いる場合よりも紫外線の強度を高めたり、対象物４の部位ごとに照射する紫外線の強度に分布を付与したりすることを可能にしている。そのため、ヘッド部２ごとにヘッド部２の位置に応じた目標値が設定される。そこで、校正処理部１６には、４個のヘッド部２の中から対象物４に紫外線を照射するヘッド部２を複数選択するヘッド選択機能部１６ａを設けている。ヘッド選択機能部１６ａでは、操作部１２を操作し、表示部１１に表示されるヘッド部２の個数を選択することにより、対象物４に紫外線を照射するヘッド部２の個数を決定する。
【００２５】
また、校正処理部１６は、選択したヘッド部２から出力する紫外線の強度に分布を付与するために、各ヘッド部２から出力する紫外線の強度の比率を設定する比率設定機能部１６ｂを備える。比率設定機能部１６ｂは、表示部１１および操作部１２を用いて各ヘッド部２から出力する紫外線の強度の比率が所望の値になるように設定する。比率設定機能部１６ｂにより設定した比率は、紫外線センサ３が各ヘッド部２から受光する紫外線の強度の比率であって、対象物４に照射する紫外線の強度に当該比率に応じた分布を付与することが可能になる。
【００２６】
校正処理部１６では、複数のヘッド部２を組み合わせて同時に紫外線を出力する状態を選択しているときに、紫外線センサ３により検出される受光強度がヘッド部２の位置に応じた目標値になるようにヘッド部２からの紫外線の出力を調整する必要がある。そこで、校正処理部１６には、ヘッド選択機能部１６ａにより選択したヘッド部２の中の少なくとも１個のヘッド部２について、紫外線センサ３が受光する紫外線の強度が目標値になるように電源部１３の出力を調整する出力調整機能部１６ｃを設けている。
【００２７】
ヘッド選択機能部１６ａにより選択した複数個のヘッド部２から出力された紫外線を、１個の対象物４の１箇所にまとめて照射する場合には、紫外線センサ３では、これらの複数個のヘッド部２から出力された紫外線を受光する。したがって、選択されたヘッド部２から出力された紫外線の強度の総和を紫外線センサ３で検出することになる。出力調整機能部１６ｃでは、この状態で紫外線センサ３が受光する紫外線の強度が目標値になるように、ヘッド部２に対応する電源部１３の出力を調整する。
【００２８】
また、出力調整機能部１６ｃでは、紫外線センサ３が受光した紫外線の強度を目標値に一致させるように電源部１３の出力を調整する際に、比率設定機能部１６ｂで設定した各ヘッド部２の出力の比率を維持する。したがって、複数のヘッド部２から出力される紫外線の強度の合計が目標値に設定され、しかも、各ヘッド部２から出力される紫外線の強度分布は比率設定機能部１６ｂにより設定された比率により決定されることになる。
【００２９】
なお、複数のヘッド部２から１個の対象物４における異なる部位に紫外線を照射する場合には、出力調整機能部１６ｃでは、いずれか１個のヘッド部２から出力される紫外線の強度を紫外線センサ３で監視すればよい。１個のヘッド部２から出力される紫外線の強度を目標値に調整する場合でも、他のヘッド部２から出力される紫外線の強度は、比率設定機能部１６ｂで設定した比率に維持される。したがって、この動作でも対象物４の各部位に照射する紫外線の強度に所望の分布を付与することができる。
【００３０】
以上のことから、紫外線センサ３により出力を検出するセンサ部２の個数は、ヘッド選択機能部１６ａで選択したヘッド部２の個数の範囲内であれば何個であってもよいことがわかる。紫外線センサ３により強度を検出するヘッド部２の個数は表示部１１と操作部１２とを用いて対話的に決定すればよい。本実施形態では、個々のヘッド部２について出力を調整する必要がなく、設定された比率を維持するように出力を調整するから、校正に要する作業量を低減することができる。
【００３１】
また、上述の構成例では、図３に示すように、ヘッド部２から出力された紫外線を、紫外線センサ３に直接入射させているが、図４に示すように、対象物４で反射した紫外線を紫外線センサ３で受光するようにしてもよい。この場合、校正モードで用いる対象物４として、反射率が既知であるテスト部材を用いることが望ましい。
【００３２】
（実施形態２）
実施形態１では、複数のヘッド部２から出力する紫外線の強度を一定の比率に保ちながら、すべてのヘッド部２から出力する紫外線の合計の強度が目標値になるように調整する技術を提案した。すなわち、実施形態１において説明した技術では、複数のヘッド部２について個別に出力を調整している。
【００３３】
本実施形態では、複数のヘッド部２を含むグループを少なくとも１つ含むように、ヘッド部２を複数のグループに分割し、グループを単位としてヘッド部２から出力される紫外線の強度を調整する技術について説明する。ここでは、実施形態１と同様に、コントローラ１に４個のヘッド部２を接続する場合を想定する。この場合、上述の条件を満たすグループの分割の仕方は、２：２と１：３と１：１：２との３種類になる。ただし、各ヘッド部２は個別に識別すると、グループの分割の仕方は１３通りになる。
【００３４】
上述のようなグループの分割は、図５に示すように、校正処理部１６に設けたグループ分割機能部１６ｄにより行われる。グループ分割機能部１６ｄは、表示部１１および操作部１２を用いて対話的にグループを設定する。
【００３５】
校正処理部１６では、グループ分割機能部１６ｄにより分割されたグループを単位として目標値を設定し、グループ単位でヘッド部２から紫外線を出力させるとともに、紫外線センサ３ではグループ単位で紫外線の強度を検出する。すなわち、校正処理部１６には、グループ単位でヘッド部２から紫外線を出力させ、紫外線センサ３により紫外線の受光強度を検出する出力調整機能部１６ｅが設けられている。出力調整機能部１６ｅは、グループごとにヘッド部２から紫外線を出力させ、紫外線センサ３の出力がグループごとに設定された目標値を満たすように電源部１３の出力を調整する。
【００３６】
上述の動作により、１個ずつのヘッド部２の出力を調整するのではなく、少なくとも１つのグループが複数のヘッド部２を含むように分割したグループについて、目標値を満たすように出力を調整することができる。その結果、個々のヘッド部２について出力を調整する場合に比較して校正に要する作業量が少なくなる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００３７】
上述した実施形態１、２の技術は選択可能としてもよい。すなわち、コントローラ１において表示部１１および操作部１２を用いることにより、実施形態１の動作と実施形態２の動作とを対話的に選択するようにしてもよい。
【００３８】
さらに、校正処理部１６において、以下の各動作を選択可能としてもよい。
【００３９】
すなわち、複数のヘッド部２について共通の目標値を設定しておき、ヘッド部２ごとに目標値を満足するように調整する動作を採用することができる。この動作により校正を行えば、ヘッド部２から対象物４への紫外線の照射方向によらずに、各ヘッド部２から対象物４の表面に照射する紫外線の強度を均一化することができる。
【００４０】
また、ヘッド部２に投入する電力を等しくするという制限条件を与えておき、複数のヘッド部２から紫外線を順に出力させる動作を採用してもよい。この場合、ヘッド部２ごとに出力した紫外線の強度を紫外線センサ３で検出することにより、各ヘッド部２から対象物４に照射される紫外線の強度の比率が求められる。この比率を求めることにより、対象物４に所望の強度の紫外線を照射するために各ヘッド部２に割り当てる紫外線の強度を求めることができる。
【００４１】
さらに、ヘッド部２ごとに目標値を設定しておき、各ヘッド部２から同時に紫外線を出力するとともに、紫外線センサ３により、すべてのヘッド部２から出力される紫外線の合計の強度を検出する動作を選択できるようにしてもよい。この動作では、ヘッド部２から出力される紫外線の強度を個別に検出することはできないが、複数のヘッド部２から出力される紫外線の合計の強度を調整することができる。
【００４２】
別の動作としては、複数のヘッド部２を用い、初期状態では、ヘッド部２から紫外線を出力しない状態としておき、紫外線を出力するヘッド部２を１個ずつ順に増やし、最終的にすべてのヘッド部２から紫外線が出力されるようにしてもよい。この場合、目標値は、紫外線を出力するヘッド部２の個数ごとに設定される。
【符号の説明】
【００４３】
１  コントローラ
２  ヘッド部
３  紫外線センサ
４  対象物
１３  電源部
１４  指示部
１５  運転処理部
１６  校正処理部
１６ａ  ヘッド選択機能部
１６ｂ  比率設定機能部
１６ｃ  出力調整機能部
１６ｄ  グループ分割機能部
１６ｅ  出力調整機能部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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