(57)【要約】【課題】  フラッシュランプの発光強度の波形を様々に制御でき、加熱対象に合わせた最適な加熱が実現できるフラッシュランプ瞬間加熱装置を提供することである。【解決手段】  フラッシュランプＦ１と、フラッシュランプＦ１に対して並列にした複数のコンデンサＣ１〜Ｃｎと、各コンデンサＣ１〜ＣｎとフラッシュランプＦ１との間、もしくは所定のコンデンサＣ１〜ＣｎとフラッシュランプＦ１との間に設けたスイッチング素子Ｓ１〜Ｓｎと、上記コンデンサに充電するための充電回路Ｅ１〜Ｅｎと、上記スイッチング素子のオン動作のタイミングを制御する制御回路２とを備えた。【選択図】  図１
2014011303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッシュランプと、
上記フラッシュランプに対して並列にした複数のコンデンサと、
上記各コンデンサとフラッシュランプとの間、もしくは所定のコンデンサとフラッシュランプとの間のいずれかに設けたスイッチング素子と、
上記コンデンサに充電するための充電回路とからなる放電回路を備え、
この放電回路に、上記スイッチング素子のオン動作のタイミングを制御する制御回路を接続したフラッシュランプ瞬間加熱装置。
【請求項２】
フラッシュランプと、
上記フラッシュランプに対して並列にした複数のコンデンサと、
上記各コンデンサとフラッシュランプとの間、もしくは所定のコンデンサとフラッシュランプとの間のいずれかに設けたスイッチング素子と、
上記コンデンサに充電するための充電回路と
からなる放電回路を複数備えるとともに、
上記複数の放電回路に、上記スイッチング素子のオン動作のタイミングを制御する制御回路を接続したフラッシュランプ瞬間加熱装置。
【請求項３】
上記充電回路を上記コンデンサごとに個別に設けた請求項１又は２に記載のフラッシュランプ瞬間加熱装置。
【請求項４】
上記コンデンサとフラッシュランプとの間におけるいずれかの位置にインダクタンス素子を設けた請求項１〜３のいずれか１に記載のフラッシュランプ瞬間加熱装置。
【請求項５】
上記各コンデンサに対応させて、インダクタンス素子を設けた請求項４に記載のフラッシュランプ瞬間加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フラッシュランプの放射エネルギーを利用して、半導体基板などの熱処理に用いるフラッシュランプ瞬間加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板や、プリンテッドエレクトロニクスの製造プロセスにおける熱処理技術として、フラッシュランプを利用した瞬間加熱装置が利用されている。
このような加熱処理は、その加熱対象によって必要な加熱条件が異なる。例えば、半導体基板などを熱処理によって改質する場合には、目的の温度まで昇温する必要があるとともに、急激な昇温、降温によるひび割れや破壊を防止するため半導体基板など材質や大きさに応じた条件設定が必要である。
また、基板表面の金属インクの焼成・焼結処理をする場合には、基板が変質したり、破壊したりしない加熱条件が必要である。
【０００３】
具体的には、フラッシュランプの電極にスイッチング素子を介してコンデンサを接続し、上記スイッチング素子を制御することで、コンデンサからの放電電流を制御するとともに、この放電電流によってフラッシュランプを発光させるようにしている。そして、上記コンデンサからの放電電流で発光するフラッシュランプの発光強度を、熱処理の目的に応じた強度にするため、スイッチング素子を制御しながら、放電電流の波形などを制御するようにしている。
【０００４】
例えば、特許文献１に示す加熱装置は、目的の発光強度を実現するため、フラッシュランプに供給する放電電流の波形をスイッチング素子によって制御している。
つまり、上記スイッチング素子に対して上記目的の波形に対応するアナログ信号を入力し、このアナログ信号によって、スイッチング素子の内部インピーダンスを変化させるようにしている。これによって、上記アナログ信号に対応した波形の放電電流を、電流を制御するためのインピーダンスを持ったスイッチング素子を介してフラッシュランプに流すようにしている。従って、フラッシュランプに放電電流を流している間は、電流制御のためのインピーダンスを持った上記スイッチング素子に電流が流れ続けることになる。
【０００５】
また、特許文献２の装置は、上記スイッチング素子をパルス信号によってオン・オフ制御し、フラッシュランプに流れる電流値を制御するものである。このような装置では、上記パルス信号のパルス幅と、その繰り返し回数を変更することによってスイッチング素子を流れる放電電流の時間を制御し、フラッシュランプの発光強度と発光時間とを制御するようにしている。このような装置のもとでは、スイッチング素子のオン・オフ制御を頻繁にしなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０４５０９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように特許文献１に記載の装置では、スイッチング素子はアナログ信号で制御されるので、フラッシュランプの発光強度を大きくして、しかも、その発光時間を長く保とうとすれば、高電圧が作用している当該スイッチング素子には、フラッシュランプの発光時間に相当する長い時間、電流を制御するためのインピーダンスを持った状態で電流が流れ続けることになる。
このように電流を制御するためのインピーダンスを持ったスイッチング素子に電流が長い時間流れ続ければ、その損失パワーが大きくなってスイッチング素子が発熱し、スイッチング素子の寿命が短くなってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２のパルス信号を用いた制御でも、一つのスイッチング素子を繰り返しオン・オフさせるため、やはりオン・オフ時の損失パワーが大きく、スイッチング素子のダメージも大きくなるという問題があった。
このように、従来の上記いずれの装置も、スイッチング素子に対する負荷が大きいので、発光時間を長く保ったり、あるいは頻繁にオン・オフ制御をしたりすることが難しかった。そのために、様々な加熱条件に対応することが難しくなるという問題を解消できなかった。
【０００９】
この発明の目的は、スイッチング素子の負担を大きくすることなく、フラッシュランプの発光強度の波形を様々に制御でき、加熱対象に合わせた最適な加熱が実現できるフラッシュランプ瞬間加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、フラッシュランプと、上記フラッシュランプに対して並列にした複数のコンデンサと、上記各コンデンサとフラッシュランプとの間、もしくは所定のコンデンサとフラッシュランプとの間のいずれかに設けたスイッチング素子と、上記コンデンサに充電するための充電回路とからなる放電回路を備え、この放電回路に、上記スイッチング素子のオン動作のタイミングを制御する制御回路を接続したことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、フラッシュランプと、上記フラッシュランプに対して並列にした複数のコンデンサと、上記各コンデンサとフラッシュランプとの間、もしくは所定のコンデンサとフラッシュランプとの間のいずれかに設けたスイッチング素子と、上記コンデンサに充電するための充電回路とからなる放電回路を複数備えるとともに、これら複数の放電回路に、上記スイッチング素子のオン動作のタイミングを制御する制御回路を接続したことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、上記充電回路を上記コンデンサごとに個別に設けたことを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、上記コンデンサとフラッシュランプとの間におけるいずれかの位置にインダクタンス素子を設けたことを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、上記各コンデンサに対応させて、インダクタンス素子を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、一つのフラッシュランプに並列に接続した複数のコンデンサから放電されるそれぞれの放電電流を、任意に組み合わせることによって、様々な発光条件に対応させることができる。
特に、コンデンサとスイッチング素子との組を多くして、順次放電させるようにすれば、個々のスイッチング素子には、１回のオン動作による瞬間的な放電電流しか流れないので、個々のスイッチング素子は損失パワーが少なくなり、高温になることがない。しかも、各コンデンサを連続的に放電させれば、フラッシュランプの発光時間を長くすることも簡単にできる。そして、フラッシュランプの発光時間を長くしたとしても、上記のように個々のスイッチング素子には、１回のオン動作による瞬間的な放電電流しか流れないので、スイッチング素子のダメージを大きくすることもない。
また、上記のように各スイッチング素子の損失パワーが少なくなるので、その分、発熱量も少なくなる。従って、スイッチング素子を放熱するための装置が大型化することもない。
【００１６】
第２の発明によれば、複数の放電回路を備えることによって、それら各放電回路に設けたそれぞれのフラッシュランプを同時に発光させて、光の照射面積を大きくすることができる。
また、個々のフラッシュランプの発光パターンは、第１の発明と同様に、スイッチング素子のオン動作のタイミングを制御するだけで様々に変更できる。
従って、スイッチング素子のダメージも小さくしながら、大きな照射面に対しても様々な加熱条件に対応できる。
【００１７】
第３の発明によれば、各コンデンサの充電電圧を個別に制御することができるので、充電回路ごとにコンデンサの充電電圧を変えて充電量を変化させ、コンデンサの放電電流のピーク値を変えることもできる。このように、一つの放電電流のピーク値を制御できれば、他のコンデンサの放電電流と合成することによって、発光電流の波形をより細かく制御し、様々な加熱条件に対応することができる。
【００１８】
第４、５の発明によれば、インダクタンス素子によって、放電電流の立ち上がりを変化させるとともに、それに応じてピーク値を変化させることができる。例えば、放電電流の立ち上がりを緩やかにして、加熱温度の上昇を緩やかにすることができる。その結果、加熱対象の急激な昇温を抑えて、例えば、加熱対象の熱膨張によるひび割れの発生や、破壊などを防止することもできる。
さらに、放電電流の立ち上がりを緩やかにすれば、フラッシュランプにいきなり大電流がながれることを防止できるので、フラッシュランプの寿命を延ばすこともできる。
【００１９】
特に、第５の発明によれば、各コンデンサに対応する放電電流の立ち上がりを個別に変化させることができるので、各コンデンサの放電電流を組み合わせて形成される発光電流の波形をより細かく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、第１実施形態の回路図である。
【図２】図２は、第１実施形態のフラッシュランプの発光強度を示した図である。
【図３】図３は、第１実施形態の各充電回路の電圧を変化させた場合の、フラッシュランプの発光強度を示した図である。
【図４】図４は、インダクタンス素子の機能を説明するための図である。
【図５】図５は、第２実施形態の回路図である。
【図６】図６は、第３実施形態の回路図である。
【図７】図７は、第４実施形態の回路図である。
【図８】図８は、第１実施形態とは別のインダクタンスの接続例を示した図である。
【図９】図９は、図８とは別のインダクタンスの接続例を示した図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の第1実施形態のフラッシュランプ瞬間加熱装置は、図１に示す放電回路１を備えている。
上記放電回路１には、一つのフラッシュランプＦ１を備えるとともに、このフラッシュランプＦ１にはｎ個のコンデンサＣ１〜Ｃｎを並列に接続している。そして、上記各コンデンサＣ１〜Ｃｎには、この発明の充電回路である充電用電源Ｅ１〜Ｅｎを個別に接続している。
【００２２】
また、各コンデンサＣ１〜ＣｎとフラッシュランプＦ１との間には、それぞれインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎ及びスイッチング素子であるサイリスタＳ１〜Ｓｎを設け、上記一つの充電用電源、コンデンサ、インダクタンス素子、サイリスタで構成する回路を、１つのチャンネルとしている。
図１に示す第１実施形態では、充電用電源Ｅ１と、コンデンサＣ１と、インダクタンス素子Ｌ１と、サイリスタＳ１とで構成される回路を第１のチャンネル１ＣＨ、充電用電源Ｅ２と、コンデンサＣ２と、インダクタンス素子Ｌ２と、サイリスタＳ２とで構成される回路を第２のチャンネル２ＣＨ、・・・充電用電源Ｅｎと、コンデンサＣｎと、インダクタンス素子Ｌｎと、サイリスタＳｎとで構成される回路を第ｎのチャンネルｎＣＨとし、これらチャンネル１ＣＨ〜ｎＣＨによってこの第1実施形態におけるフラッシュランプ瞬間加熱装置の放電回路１が構成されている。
【００２３】
また、上記各チャンネルのサイリスタＳ１〜Ｓｎには、制御回路２を接続している。この制御回路２は、上記サイリスタＳ１〜Ｓｎのオン動作を制御する機能を備え、外部から発光指令が入力されたとき、各サイリスタＳ１〜Ｓｎの動作タイミングを制御する。
具体的には、発光指令信号が入力されたら、予め設定された手順に従って、各チャンネルのサイリスタＳ１〜Ｓｎにトリガ信号を入力し、サイリスタＳ１〜Ｓｎのスイッチ機能を順次オン動作させる。
【００２４】
なお、コンデンサＣ１〜Ｃｎには、上記制御回路２に発光指令が入力される前に、予め対応する充電用回路Ｅ１〜Ｅｎによって充電を完了させ、充電用電源からの出力を停止させておく。このように充電が完了した状態で、上記サイリスタＳ１〜Ｓｎのいずれかをオン動作させれば、そのサイリスタに対応したコンデンサからの放電電流がフラッシュランプＦ１へ供給される。
上記サイリスタＳ１〜Ｓｎは、制御回路２から入力されたトリガ信号によってオン動作し、コンデンサＣ１〜Ｃｎからの上記放電電流を流すが、放電が終了して放電電流が流れなくなった時点で自動的にオフ状態になる。
【００２５】
また、上記制御回路２には、トリガ駆動回路３が接続されている。
このトリガ駆動回路３は、フラッシュランプＦ１に高電圧のトリガパルスを供給するための回路である。この高電圧のトリガパルスを供給してフラッシュランプＦ１内の分子を活性化させることによって、上記サイリスタＳ１〜Ｓｎを流れた放電電流によって、フラッシュランプＦ１が確実に発光するようにしている。
そのため、上記制御回路２は、上記複数のサイリスタＳ１〜Ｓｎをそれぞれオン動作させるタイミングに合わせて、トリガパルスが出力されるようにトリガ駆動回路３を制御する。
【００２６】
上記のように構成した加熱装置の作用と、この装置によって実現できる発光パターンについて説明する。
ここでは、説明を簡単にするため、図１の放電回路１が４つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４を備えている例を説明する。
また、この第1実施形態では、コンデンサＣ１〜Ｃ４はそれぞれ同一容量であり、各充電用電源Ｅ１〜Ｅ４によって充電される充電量も等しいものとする。また、インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌ４も同一のものとする。
【００２７】
まず、この加熱装置の全てのサイリスタＳ１〜Ｓ４のオフ状態において、各充電用電源Ｅ１〜Ｅ４によって対応するコンデンサＣ１〜Ｃ４を充電しておく。上記充電用電源Ｅ１〜Ｅ４は、上記制御回路２によって制御されるように構成してもよいし、図示しない他の制御回路によって制御されるようにしてもよい。いずれにしても、充電用電源Ｅ１〜Ｅ４は、各コンデンサＣ１〜Ｃ４に接続されたサイリスタＳ１〜Ｓ４がオフ状態であるときに充電を開始し、制御回路２に発光指令が入力される前に充電が終了するように制御される。
【００２８】
なお、サイリスタＳ１〜Ｓ４は上記制御回路２からトリガ信号が供給されるとオン動作して放電電流を流すが、この放電電流が流れなくなった時点で自動的にオフ状態となる。つまり、上記サイリスタＳ１〜Ｓ４のオン・オフ状態は、放電電流が流れているか否かで判断することができる。従って、各チャンネルにおいて放電電流を検出し、その検出値がゼロになってから充電を開始するように充電用電源Ｅ１〜Ｅ４を制御することができる。
【００２９】
また、各サイリスタＳ１〜Ｓ４は予め設定された手順で制御されるので、発光指令の入力から各コンデンサＣ１〜Ｃ４の放電が終了するまでの時間は予め設定できる。そこで、発光指令の入力から所定時間経過した時点で、各サイリスタＳ１〜Ｓ４がオフ状態にあると判断して充電を開始するようにしてもよい。
【００３０】
各コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電が終了した状態で、上記制御回路２に発光指令が入力されると、制御回路２は第１のチャンネル１ＣＨのサイリスタＳ１をオン動作させるとともに、上記トリガ駆動回路３を制御してトリガパルスを出力させる。
これにより、フラッシュランプＦ１には、トリガ駆動回路３からのトリガパルスとともにサイリスタＳ１を流れた放電電流が供給され、フラッシュランプＦ１が発光する。このときの発光強度を図２（ａ）に示すが、１ＣＨの発光強度の波形はコンデンサＣ１の放電電流の波形に対応するものである。つまり、発光強度はサイリスタＳ１のオン動作に伴って立ち上がり、コンデンサＣ１の放電終了でゼロとなる。
【００３１】
制御回路２は、発光指令が入力された時点ｔ１（図２（ａ））から、所定のタイミングで、上記サイリスタＳ１〜Ｓ４を順次オン動作させるとともに、各オン動作のタイミングに合わせて上記トリガ駆動回路３を制御する。すなわち、上記トリガ駆動回路３は、上記サイリスタＳ１〜Ｓ４のオン動作のたびに動作して、フラッシュランプＦ１にトリガパルスを供給し発光させる。
【００３２】
この第１実施形態では、全てのコンデンサＣ１〜Ｃ４の充電量及びインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌ４を等しくしている。そのため、各コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電量に応じた放電電流の波形は等しく、その大きさも放電時間も同じである。
従って、各チャンネルの放電電流に応じた発光強度の波形も等しくなる。
つまり、所定の間隔を保って各サイリスタＳ１〜Ｓ４を順次オン動作させるようにすれば、フラッシュランプＦ１が、同じ発光強度で同じ時間、繰り返し発光することになる。そして、１回の発光指令に基づく第１〜第４のチャンネル１ＣＨ〜４ＣＨまでの発光を、発光の１サイクルとすれば、１サイクルあたり４回発光することになる。
なお、図中の１ＣＨ、２ＣＨ，・・・は、各発光が、どのチャンネルの放電電流による発光なのかを示すものである。
【００３３】
そして、上記制御回路２が、各サイリスタＳ１〜Ｓ４のオン動作の間隔を大きく制御すれば、図２（ａ）に示すように、上記１サイクルの時間が長くなり、加熱時間が長くなる。結果として、加熱対象を緩やかに昇温させることができる。
一方、各チャンネルのサイリスタＳ１〜Ｓ４のオン動作の間隔を短くすれば、図２（ｂ）に示すように、各発光間隔が短くなり、それに伴って１サイクルの時間も短くなる。そのため、図２（ａ）の場合と比べて、短時間に加熱対象を昇温させることができる。
【００３４】
また、サイリスタＳ１〜Ｓ４のオン動作の間隔をさらに短くすれば、図２（ｃ）に示すように、各チャンネルの放電による発光が重なって、フラッシュランプＦ１は連続発光することになる。図２（ｃ）では、一つのチャンネルの放電による発光強度を破線で示し、全体としての発光強度を実線で示している。つまり、実線で示す波形の発光強度が必要な場合には、第１〜第４チャンネル１ＣＨ〜４ＣＨのサイリスタＳ１〜Ｓ４を順次連続してオン動作させる制御をすればよい。
【００３５】
さらに、複数のチャンネルにおけるサイリスタＳ１〜Ｓ４を同時にオン動作させれば、図２（ｄ）に示すように、大きな発光強度を実現できる。
このように、この第１実施形態の加熱装置は、各サイリスタＳ１〜Ｓ４のオン動作タイミングを制御するだけで、図２（ａ）〜（ｄ）に示した発光パターンを実現できるので、これらの発光パターンを組み合わせることによって、様々な加熱条件に対応することができる。
【００３６】
そして、各サイリスタＳ１〜Ｓ４は、１回のオン動作によってほぼ瞬間的に放電電流が流れるだけなので、損失パワーは少なく、ダメージも少ない。
また、図２（ｃ）のように、連続発光させたい場合や、図２（ｄ）のように、一度に大きな発光強度を実現したい場合にも、個々のサイリスタＳ１〜Ｓ４に流れる電流は図２（ａ）の一つのチャンネルの場合と同様であり、個々のスイッチング素子のダメージや損失パワーを抑えた制御が可能になる。
【００３７】
さらに、長時間の発光を実現したいときには、１サイクルで使用するチャンネル数を多くすれば、特定のスイッチング素子にダメージを与えることなく長い加熱時間を保つことができる。
従って、この第１実施形態の加熱装置では、上記サイリスタＳ１〜Ｓｎをオン動作させるタイミングを、上記制御回路２に、用途に応じていろいろ設定し、様々な加熱条件に対応することができる。
【００３８】
なお、この第１実施形態では、上記トリガ駆動回路３が、各チャンネルの発光タイミングに合わせてトリガパルスをフラッシュランプＦ１に供給するようにしているが、図２(ｂ)、（ｃ）、（ｄ）のように発光タイミングの間隔がある程度以上接近あるいは一致している場合には、トリガ駆動回路３によるトリガパルスの供給は最初の１回のみにして、あとは省略してもよい。なぜなら、発光タイミングが接近している場合には、直前の発光によってフラッシュランプＦ１内の分子が活性化しているからである。
【００３９】
また、フラッシュランプＦ１の放電を確実かつ安定化するために、上記トリガ駆動回路３を設ける代わりに常時微小のアーク放電を継続させるシマー回路を用いることもできる。この場合には、どのタイミングでも確実にフラッシュランプＦ１を発光させることができる。
【００４０】
さらに、上記第１実施形態では、全ての充電用電源Ｅ１〜Ｅ４の充電電圧と、コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量とを同一とし、コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電量を等しくしているが、各コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電量を変えれば、チャンネルごとに放電電流量を変化させることもできる。
例えば、各充電用電源Ｅ１〜Ｅ４による充電電圧を変えて、第１〜第４のチャンネル１ＣＨ〜４ＣＨの順に、コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電量を大きくすれば、各放電電流による発光強度は、図３に示すようになる。このように充電量を変化させたコンデンサＣ１〜Ｃ４に対応する各サイリスタＳ１〜Ｓ４を、所定のタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４でオン動作させれば、１サイクル中で徐々に発光強度を大きくすることができる。
【００４１】
そして、図３のように充電量を変化させたコンデンサＣ１〜Ｃ４に対応したサイリスタＳ１〜Ｓ４の動作順序や、動作タイミングを変更すれば、さらに複雑な波形も実現でき、様々な発光パターンによって様々な加熱パターンを実現できる。
上記には、各充電用電源Ｅ１〜Ｅ４の充電電圧の大きさを異なる値にすることによって各コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電量を変える例を説明したが、コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量を変えることによってコンデンサの充電量を変えることもできる。
【００４２】
さらに、上記第１実施形態では、各チャンネル１ＣＨ〜ｎＣＨにおいて、コンデンサＣ１〜ＣｎとサイリスタＳ１〜Ｓｎとの間にインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎを設けている。これらインダクタンス素子Ｌ１〜ＬｎによってコンデンサＣ１〜Ｃｎの放電電流の立ち上がりを緩やかにし、その波形を変えている。
例えば、インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎによって放電電流の立ち上がりを緩やかにすると、図４に示すように、実線で示す発光強度の波形が破線で示すようになる。すなわち、放電電流の立ち上がりを緩やかにするとは、放電電流のピーク値が下がり、波幅が大きくなることである。このように、インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎを用いることによっても、一つの発光強度の波形を調整し、そのピーク値と発光時間とを制御することが可能である。
【００４３】
上記インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎを用いて、最初の放電電流の立ち上がりを緩やかにすれば、発光強度の立ち上がりに応じた加熱温度の上昇も緩やかになり、加熱対象を急激に昇温させることがなく、ひび割れなどの発生を防止できる。
また、供給される放電電流の立ち上がりが緩やかであれば、フラッシュランプＦ１の寿命を長くできるというメリットもある。
【００４４】
なお、この第１実施形態は、各チャンネル１ＣＨ〜４ＣＨのコンデンサＣ１〜Ｃ４には、個別に充電用電源Ｅ１〜Ｅ４が接続されているので、各コンデンサＣ１〜Ｃ４の充電を個別のタイミングで開始することができる。
つまり、コンデンサの放電が終了して対応するサイリスタがオフ状態になっていれば、他のコンデンサが放電中であったり、サイリスタがオフ状態で充電量を保っているコンデンサがあったとしても、上記放電が終了したコンデンサの充電を開始することが可能である。
【００４５】
そのため、上記サイリスタＳ１〜Ｓ４を順次オン動作させてコンデンサＣ１〜Ｃ４を放電させる１サイクル中であっても、先に放電が終了したコンデンサの充電を開始して、次の放電、すなわち次の発光のサイクルの開始を早くすることができる。
また、一度放電したコンデンサに再充電し、同一サイクル中に再放電させることによって、上記１サイクルを長くすることも可能である。
【００４６】
図５に示す第２実施形態は、第１〜第ｎのチャンネルからなる放電回路７を備えた加熱装置であり、上記第１実施形態と同じ構成要素には図１と同じ符号を用いている。
この第２実施形態も、各チャンネル１ＣＨ〜ｎＣＨが、それぞれコンデンサＣ１〜Ｃｎ、インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎ、サイリスタＳ１〜Ｓｎを備えている点は上記第１実施形態と同じである。
また、制御回路２が、各サイリスタＳ１〜Ｓｎのオン動作のタイミングを制御して、対応する各コンデンサＣ１〜Ｃｎからの放電電流をフラッシュランプＦ１に供給する動作も第１実施形態と同じである。
【００４７】
但し、この第２実施形態では、全てのチャンネルに共通の充電用電源Ｅ０を接続し、全てのコンデンサＣ１〜Ｃｎがこの充電用電源によって充電されるようにしている。
また、各チャンネルにはダイオードＤ１〜Ｄｎを接続している。
このダイオードＤ１〜Ｄｎは、他のチャンネルから電流が流れ込むことを防止するために設けたものである。もし、上記ダイオードＤ１がなければ、チャンネル１ＣＨのサイリスタＳ１のみがオン動作してコンデンサＣ１が放電したとき、他のチャンネルのコンデンサ、例えばコンデンサＣ２が放電してその放電電流が上記コンデンサＣ１に供給されてしまうことになるので、このようなことを防止するために上記ダイオードＤ１〜Ｄｎを設けている。
【００４８】
この第２実施形態においても、制御回路２は発光指令が入力された時点で、トリガ駆動回路３を制御するとともに、第１のチャンネル１ＣＨのサイリスタＳ１をオン動作させ、その後、サイリスタＳ２〜Ｓｎについても、所定のタイミングで順次オン動作させ、目的の発光パターンを実現する。
この第２実施形態の加熱装置でも、制御回路２がサイリスタＳ１〜Ｓｎのオン動作のタイミングを制御することによって、複数のチャンネルの放電電流を組み合わせて様々な発光パターンを実現し、様々な加熱条件に対応することができる。
【００４９】
この第２実施形態の過熱装置は、一つの充電用電源Ｅ０が全てのコンデンサンＣ１〜Ｃｎの充電用になっているので、充電用電源Ｅ０を制御して個々のコンデンサＣ１〜Ｃｎの充電量を変化させることはできない。但し、個々のコンデンサＣ１〜Ｃｎの容量を変えれば、充電量を変化させることができる。
このように第２実施形態の放電回路７は、充電用電源Ｅ０が一つなので、コンデンサごとに充電電圧を変化させることはできないが、コンデンサごとに充電用電源を設ける場合と比べて加熱装置全体を小型化できるというメリットがある。
【００５０】
また、この第２実施形態では、一つの充電用電源Ｅ０を複数のコンデンサＣ１〜Ｃｎで共用しているため、全てのコンデンサＣ１〜Ｃｎを同じタイミングで充電する必要がある。そのため、一つの発光指令に対応した１サイクルの放電において、必要な全てのチャンネルの放電が終了し、全てのサイリスタＳ１〜Ｓｎがオフ状態になってから、充電を開始するようにしている。
なお、サイリスタＳ１〜Ｓｎのオン・オフ状態は、放電電流が流れているか否かで判断することができる。従って、フラッシュランプＦ１の近傍で放電電流を検出し、その検出値がゼロになってから充電を開始するように充電用電源Ｅ０を制御することができる。
【００５１】
また、各サイリスタＳ１〜Ｓｎは予め設定された手順で制御されるので、発光指令の入力から全放電が終了するまでの時間は予め設定できる。そこで、発光指令の入力から所定時間経過した時点で、サイリスタＳ１〜Ｓｎがオフ状態にあると判断して充電を開始するようにしてもよい。
【００５２】
図６に示す第３実施形態は、放電回路８を備えた加熱装置であり、図１に示す第１実施形態の放電回路１におけるサイリスタＳ１に替えてダイオードＤ１を設けたものである。この放電回路８は、上記サイリスタＳ１に替えてダイオードＤ１を設けた以外は、上記第１実施形態と同じ構成である。
【００５３】
この第３実施形態では、発光の１サイクルにおいてフラッシュランプＦ１に最初に放電電流を供給するチャンネルを第１のチャンネル１ＣＨと決めている。このチャンネル１ＣＨのコンデンサＣ１の放電電流は、スイッチング素子の制御ではなく、上記トリガ駆動回路３からトリガパルスが供給されたタイミングでダイオードＤ１を介して流れるようにしている。
【００５４】
そして、上記第１のチャンネル１ＣＨ以外のチャンネルの放電電流は、上記した第１実施形態と同様に、制御回路２が所定のタイミングでサイリスタＳ２〜Ｓｎをオン動作させることでフラッシュランプＦ１へ供給される。
従って、この第３実施形態でも、各チャンネルのコンデンサＣ１〜Ｃｎからの放電電流の供給タイミングを制御回路２によって制御し、様々な加熱条件に応じた発光パターンを実現できる。
この第３実施形態では、最初に放電電流を供給するコンデンサであって、ダイオードＤ１を接続したコンデンサＣ１以外のコンデンサが、フラッシュランプＦ１との間にスイッチング素子を設けるこの発明の所定のコンデンサということになる。
【００５５】
このように、サイリスタＳ１に替えてダイオードＤ１を用いた場合には、制御回路２がサイリスタＳ１にトリガ信号を入力してオン動作させる制御が不要になるとともに、サイリスタＳ１よりも安価なダイオードを用いることができるというメリットがある。
なお、フラッシュランプＦ１に対し最初に放電電流を供給するチャンネルは第１のチャンネルに限らない。
また、最初に複数のチャンネルから同時に放電電流を供給することが決まっている場合には、複数のチャンネルにおいてサイリスタに替えてダイオードを用いることができる。
【００５６】
図７に示す第４実施形態は、Ｎ個のフラッシュランプＦ１〜ＦＮを備え、各フラッシュランプに対して図１に示す放電回路１と同様の放電回路を備えている。
すなわち、各放電回路は、それぞれ図１の放電回路１と同様に複数のコンデンサＣ１〜Ｃｎ、インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎ及びサイリスタＳ１〜Ｓｎを備えたチャンネルＣＨ１〜ＣＨｎからなる。
【００５７】
そして、第１の充電用電源Ｅ１を、全ての放電回路における第１のチャンネル１ＣＨのコンデンサＣ１を充電するための共通の充電用電源とし、第２の充電用電源Ｅ２を全ての放電回路における第２のチャンネル２ＣＨのコンデンサＣ２を充電するための充電用電源としている。同様に、他のチャンネルについても、全ての放電回路において同チャンネルのコンデンサに充電するための充電用電源を共通にしている。
【００５８】
また、各放電回路の同一チャンネルに設けられたサイリスタＳ１〜Ｓｎのそれぞれを全て同じ信号回路を介して制御回路２に接続している。つまり、制御回路２は、複数の放電回路中における特定のチャンネルに設けられたサイリスタを全て同時にオン動作させるようにしている。
さらに、制御回路２に接続したトリガ駆動回路３は、各フラッシュランプＦ１〜ＦＮに対して同時にトリガパルスを供給するようにしている。
【００５９】
従って、制御回路２によって各放電回路中のサイリスタＳ１〜Ｓｎは、同じタイミングでオン動作し、各フラッシュランプＦ１〜ＦＮは、全て同じパターンで発光する。
そして、フラッシュランプＦ１〜ＦＮのそれぞれは、上記第１実施形態と同様にサイリスタＳ１〜Ｓｎのオン動作のタイミングを制御することによって様々な発光パターンを実現できる。
この第４実施形態では、複数のフラッシュランプＦ１〜ＦＮを同時に発光させることができるので、様々な加熱条件に対応した発光の照射面積を大きくすることができる。
つまり、この第４実施形態では、大きな加熱対象に対しても、目的の加熱条件に対応した加熱が実現できる。
【００６０】
なお、この第４実施形態においても、最初に放電させるチャンネルを特定のチャンネル、例えば第１のチャンネル１ＣＨと決めておけば、そのチャンネルのサイリスタＳ１をダイオードＤ１に変更することが可能である。この第４実施形態のように、放電回路の数が多くなればなるほど、サイリスタＳ１に替えてダイオードＤ１を用いることによる部品コスト低減のメリットは大きくなる。
また、この第４実施形態のように複数の放電回路を同時に制御する装置において、全放電回路を全く同一に構成しなくてもかまわない。例えば、特定の放電回路の充電用電源を他の放電回路とは別にして、その放電回路のコンデンサの充電電圧を他の放電回路よりも高くして、その回路のフラッシュランプの発光強度を他のフラッシュランプよりも強くすることも可能である。
【００６１】
上記した第１〜第４実施形態では、各チャンネルにインダクタンスＬ１〜Ｌｎを設け、これらをすべて等しくしているが、各インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎを異なるものにすることによって各チャンネルにおける放電時定数を変えて放電電流の波形を変えることもできる。
【００６２】
また、上記インダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎは、コンデンサＣ１〜ＣｎとフラッシュランプＦ１との間ならどこに設けても同様に機能する。
そこで、図８のように、放電回路の最下流に一つのインダクタンス素子Ｌ１を接続することで、図１のように、全てのチャンネルにインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎを設けた場合と同じ機能を実現することもできる。
但し、この発明においてインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎは必須の構成要素ではない。そのため、放電回路中のインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌｎを全て省略することも可能である。
【００６３】
また、例えば最初の放電時のように、特に放電電流の立ち上がりを緩やかにしたい発光タイミングがあれば、そのタイミングに対応したチャンネルのみにインダクタンス素子を設けるようにしてもよい。
さらに、インダクタンス素子の要否を選択するために、図９に示すようにスイッチ４を端子５，６間で切り換えて、インダクタンス素子Ｌ１を設けた回路と短絡回路のいずれかを選択してもよい。
あるいは、異なるインダクタンス素子をスイッチによって切り換えて、目的に応じたインダクタンス素子を選択してもよい。
【００６４】
また、ひとつのチャンネルに複数のコンデンサを設け、これらの中から特定のコンデンサをスイッチングによって選択して、目的に応じてそのチャンネルのコンデンサの容量を変更し、そのチャンネルからの放電量を制御することもできる。
例えば、図１０に示す第５実施形態は、図１に示す第１実施形態の第１のチャンネル１ＣＨのコンデンサＣ１の代わりに４個のコンデンサｃと４個のスイッチｓを設けている。上記４個のスイッチｓのうち、いずれかのスイッチｓをオン状態にすることによって１又は複数のコンデンサｃを選択し、コンデンサＣ１の容量を設定することができる。特に、各コンデンサｃの容量を異なるものにすれば、その組み合わせによってさまざまな容量を実現できることになる。
【００６５】
さらに、上記第１〜第５実施形態では、スイッチング素子としてサイリスタを用いているが、この発明のスイッチング素子はサイリスタに限らない。放電電流がコンデンサ側へ逆流するのを防止する手段が講じられていれば、どのようなスイッチング素子を用いてもよい。例えば、上記サイリスタのように、スイッチング素子自体が逆流防止機能を備えたものや、ダイオードなど逆流を防止する手段を接続したものなどを、この発明のスイッチング素子として用いることができる。
【００６６】
上記実施形態でスイッチング素子として用いたサイリスタは、トリガ信号の入力によってオン動作タイミングのみを制御すれば、放電電流が流れなくなった時点で自動的にオフ状態となる。そのため、サイリスタを用いた場合には、スイッチング素子のオフ状態への切り換え制御が不要になり、制御を単純化できるメリットがある。
【００６７】
言い換えれば、サイリスタを用いた場合には、スイッチング素子をオフ状態にするタイミングを制御することができないということである。
もし、オフ動作の制御ができるスイッチング素子を用いた場合、コンデンサからの放電途中でスイッチング素子をオフ状態に制御して、放電電流の流れを止めて発光強度を制御することが可能である。
オフ制御が可能なスイッチング素子として、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの半導体スイッチを用いた場合には、放電中にオフ動作の制御をして、放電量を制御することも可能であるが、オン動作させた後、次の充電を開始するまでの間にオフ状態にする制御をしなければならない。
【００６８】
なお、上記一つの放電回路におけるチャンネル数は、いくつでもかまわない。
また、加熱条件に応じて、放電の１サイクル動作中に放電回路の全てのチャンネルから放電させなくてもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
この発明のフラッシュランプ瞬間加熱装置は、様々な焼結・焼成プロセスにおける最適な加熱条件の検討実験や、加熱条件の異なる複数品種の製造プロセスに有用である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｃ１，・・・，Ｃｎ    コンデンサ
ｃ    コンデンサ
Ｓ１，・・・，Ｓｎ    （スイッチング素子）サイリスタ
Ｌ１，・・・，Ｌｎ    インダクタンス素子
１、７，８  放電回路
２  制御回路
【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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【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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