(57)【要約】【課題】  照射対象に照射する光の光量を精度よく制御することができ、小型化が容易な光照射装置を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ１５から出射する紫外線の光量検出を行うＵＶセンサ２１を、ＬＥＤ１５の温度検出を行う温度センサ２０とともにＬＥＤ１５の近傍に配設する。制御部３は、ＵＶセンサ２１で検出した光量検出値を温度センサ２０で検出した温度検出値で補正し、補正した光量検出値がユーザの設定した光量設定値に収束するよう、ＬＥＤ１５に対する供給電力をフィードバック制御する。【選択図】  図３
2006051425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射する光の光量を前記光源の近傍で検出する光量検出手段と、
前記光源の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した温度検出値に基づいて、前記光量検出手段で検出した光量検出値を補正する補正手段と、
前記補正後の光量検出値が設定値に収束するよう、前記光源に対する供給電力を制御する光源制御手段とを備えたことを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記光源制御手段は、前記温度検出手段で検出した温度検出値が設定温度以上となったとき、前記光源への電力供給をオフすることを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線等の光を、照射対象に対して設定した光量で照射する光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、紫外線硬化樹脂や接着剤等の被照射部に紫外線を照射して硬化させるための紫外線照射装置等のように、特に、工業分野等で使用される光照射装置は、照射対象に対して必要な光量の光を安定的に照射することが重要である。そこで、この種の光照射装置において、照射対象に照射する光量を制御するための技術として、例えば、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、出射口から出射する照射光の一部を分岐用ファイバで分岐し、この分岐光の光量をＵＶセンサで検出することで照射光の光量を推定し、推定した光量に応じて出射口のシャッタを開閉することで光量調整を行うようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１４１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、分岐用ファイバ等を必要とする複雑な構造であるため、特に、ヘッド部に小型化が要求される光照射装置には適用することが困難である。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、照射対象に照射する光の光量を精度よく制御することができ、しかも、ヘッド部の小型化が容易な光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光源から出射する光の光量を前記光源の近傍で検出する光量検出手段と、前記光源の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出した温度検出値に基づいて、前記光量検出手段で検出した光量検出値を補正する補正手段と、前記補正後の光量検出値が設定値に収束するよう、前記光源に対する供給電力を制御する光源制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光照射装置によれば、照射対象に照射する光の光量を精度よく制御することがで、容易に小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１は紫外線照射装置の概略構成図、図２はヘッド部の要部断面図、図３はＬＥＤ制御ルーチンのフローチャート、図４はＵＶセンサで発生する暗電流の温度特性を示す図表、図５はヘッド部の変形例を示す要部断面図である。
【０００８】
図１において、符号１は、光照射装置の一例としての紫外線照射装置を示す。この紫外線照射装置１は、照射対象に対して紫外線をスポット照射するもので、例えばチップ型の紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ：以下、単にＬＥＤと称す）１５を光源として内蔵するヘッド部２と、ヘッド部２のＬＥＤ１０を点灯制御する制御部３とを有する。
【０００９】
図２に示すように、ヘッド部２は、先端側の外周面に雄ネジ部１０ａが刻設された略円柱形状のベース１０と、雄ネジ部１０ａに螺合する雌ネジ部１１ａが基端側の内周面に刻設された略円筒形状の鏡筒１１とを有する。
【００１０】
ベース１０の先端面には、信号線１６を介して制御部３に接続するアルミ基板１７が固設し、さらに、このアルミ基板１７上に、ＬＥＤ１５が電気的に接続している。また、ＬＥＤ１５には略リング形状をなすホルダ１８が冠設し、このホルダ１８の基部が接着剤等を介してアルミ基板１７に固着している。ホルダ１８は、アルミ基板１７との固着によってＬＥＤ１５をアルミ基板１７上に位置決め固定するためのもので、その際、ホルダ１８は、ＬＥＤ１５との間にレンズ１９を挟持する。
【００１１】
また、ＬＥＤ１５の近傍において、アルミ基板１７上には、ＬＥＤ１５の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ２０と、ＬＥＤ１５から出射する紫外線の光量を検出する光量検出手段としてのＵＶセンサ２１とが電気的に接続している。
【００１２】
本形態において、温度センサ２０は、例えばチップサーミスタ式の温度センサであり、この温度センサ２０は、ホルダ１８とアルミ基板１７との間に形成された空隙内でアルミ基板１７に固着し、さらに、空隙内に充填されたシリコンペースト２２を介して、ＬＥＤ１５と熱的に接続している。
【００１３】
また、ＵＶセンサ２１は、例えば紫外線の出射に比例してＬＥＤ１５から出射する可視光の光量を電流値として検出するフォトＩＣダイオードであり、このＵＶセンサ２１は、光軸Ｏに沿ってホルダ１８に形成された切欠部１８ａ内で、アルミ基板１７に固着している。そして、ＵＶセンサ２１は、具体的には、ＬＥＤ１５から出射して集光レンズ２５（後述する）で鏡面反射する可視光の光量を検出することにより、間接的に紫外線の光量を検出する。
【００１４】
鏡筒１１は、雌ネジ部１１ａの先端側に内向フランジ１１ｂを有する。この内向フランジ１１ｂは、ＬＥＤ１５からの出射する紫外線を所定の光束に集光する集光レンズ２５を保持するためのものであり、具体的には、鏡筒１１の先端部内周に嵌着するリング状のスペーサ２６との間に集光レンズ２５を挟持する。そして、このように鏡筒１１に保持された集光レンズ２５は、雄ネジ部１０ａと雌ネジ部１１ａとの螺合量によって変化するＬＥＤ１５からの距離に応じて、照射対象に対する紫外線の照射直径を変化させるようになっている。
【００１５】
図１に示しように、制御部３は、図示しないＣＰＵを中心として構成される周知のマイクロコンピュータ（マイコン）３０を有する。マイコン３０には、ＬＥＤ１５から出射する紫外線の光量等をユーザ入力によって設定するためのテンキー３１、各種設定値等を表示するためのディスプレイ３２、及び、警報用のブザー３３等が、対応するインターフェース（Ｉ／Ｆ）３４，３５，３６を介してそれぞれ接続している。
【００１６】
また、マイコン３０には、温度センサ２０及びＵＶセンサ２１がＡ／Ｄ変換器３７を介して接続し、さらに、電源３８からＬＥＤ１５への供給電力を制御するＬＥＤドライバ３９がＤ／Ａ変換器４０を介して接続している。
【００１７】
そして、マイコン３０は、ＵＶセンサ２１で検出した紫外線の光量検出値が光量設定値に収束するよう、電源３８からＬＥＤドライバ３９を通じてＬＥＤ１５に供給する電力をフィードバック制御する。ところで、フォトＩＣダイオード等で構成された本形態のＵＶセンサ２１には暗電流が発生し、この暗電流は、例えば図４に示すように、周囲温度の上昇に応じて指数関数的に増加する。このため、たとえＬＥＤ１５から出射される紫外線の光量が同一であったとしても、ＵＶセンサ２１の周囲温度が異なる場合には、ＵＶセンサ２１で検出される光量検出値（電流値）は異なる値となる。特に、ＬＥＤ１５の近傍にＵＶセンサ２１を配設した本形態の構成においては、光量検出値がＬＥＤ１５からの熱的影響を受けやすい。そこで、マイコン３０は、温度センサ２０で検出したＬＥＤ温度に応じて、光量検出値の補正を行い、補正した光量検出値を用いて、ＬＥＤ１５への供給電力をフィードバック制御する。なお、マイコン３０には、例えば予め実験やシミュレーション等によって設定された光検出値に対する温度補正値のマップ等が格納されており、マイコン３０は、このマップ等を用いて光量検出値に対する温度補正を行う。また、マイコン３０は、ＬＥＤ１５の過熱による破損等を防止するため、ＬＥＤ１５の温度が予め設定した許容値を超えたとき、電源３８からＬＥＤ１５への給電をオフする。すなわち、マイコン３０は、補正手段及び光源制御手段としての機能を有する。
【００１８】
次に、マイコン３０が実行するＬＥＤ制御について、図３に示すＬＥＤ制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、設定時間毎に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、マイコン３０は、先ず、ステップＳ１０１で、温度センサ２０及びＵＶセンサ２１の各検出値を読み込む。
【００１９】
続くステップＳ１０２において、マイコン３０は、温度センサ２０によるＬＥＤ１５の温度検出値が許容温度以下であるか否かを調べる。そして、ステップＳ１０２において、ＬＥＤ１５の温度検出値が許容温度を越えている判定した場合には、マイコン３０は、ステップＳ１０８に進み、ＬＥＤ１５の過熱を防止すべく、ＬＥＤドライバ３９に対してＬＥＤ１５への給電オフを指示し、さらに、ブザー３３を通じて警報を出力した後、ルーチンを抜ける。
【００２０】
一方、ステップＳ１０２において、ＬＥＤ１５の温度検出値が許容温度以下であると判定した場合には、マイコン３０は、ステップＳ１０３に進む。そして、マイコン３０は、ＬＥＤ１５の温度検出値を用い、予め設定されているマップ等を参照して、光量検出値に対する補正値を設定し、続くステップＳ１０４において、光量検出値を温度補正する。
【００２１】
ステップ１０４からステップＳ１０５に進むと、マイコン３０は、補正後の光量検出値が、ユーザ設定値よりも高いか否かを調べる。
【００２２】
そして、ステップＳ１０５において、補正後の光量検出値がユーザ設定値よりも高いと判定した場合には、マイコン３０は、ステップＳ１０６に進み、ＬＥＤドライバ３９に対し、ＬＥＤ１５への供給電流の減量補正を指示した後、ルーチンを抜ける。
【００２３】
一方、ステップＳ１０５において、補正後の光量検出値がユーザ設定値よりも低いと判定した場合には、マイコン３０は、ステップＳ１０７に進み、ＬＥＤドライバ３９に対し、ＬＥＤ１５への供給電流の増量補正を指示した後、ルーチンを抜ける。
【００２４】
このような形態によれば、ＵＶセンサ２１で検出した光量検出値を温度センサ２０で検出した温度検出値で補正し、補正した光量検出値を用いて、ＬＥＤ１５への供給電力をフィードバック制御する構成としたので、ＵＶセンサ２１をＬＥＤ１５の近傍に配設した場合にも、照射対象に照射する紫外線の光量を精度よく制御することができ、しかも、ヘッド部２の小型化を容易に実現することができる。
【００２５】
すなわち、ＵＶセンサ２１をＬＥＤ１５の近傍に配設することにより、分岐用ファイバ等の複雑な構成を用いることなく簡単な構成でＬＥＤ１５から出射する紫外線の光量を検出することができ、しかも、ＬＥＤ１５と同一の基板（アルミ基板１７）上にＵＶセンサ２１を併設することができるので、ヘッド部２を小型化できる。同時に、ＬＥＤ１５の近傍にＵＶセンサ２１を配設したことに起因する光量検出値への熱的な影響を、温度センサ２０で検出したＬＥＤ１５の温度検出値で補正することにより、精度のよい光量検出値を得ることができ、この光量検出値を用いて紫外線の光量を精度よく制御することができる。
【００２６】
この場合、特に、温度センサ２０を、ＬＥＤ１５の過熱防止制御を目的としてヘッド部２に設けられる温度センサと兼用することにより、部品点数の増加を抑制することができ、ヘッド部２の構成をより簡素化することができる。
【００２７】
ところで、集光レンズ２５からの反射光に基づいて紫外線の光量検出を行う構成においては、集光レンズ２５からＵＶセンサ２１までの距離が変化すると、ＵＶセンサ２１に到達する反射光の光量が変化する場合がある。そこで、ＵＶセンサ２１で検出される光量検出値に対して、上述の温度補正の他に、集光レンズ２５からＵＶセンサ２１までの距離に基づく補正を行い、より緻密なＬＥＤ制御を行うことも可能である。
【００２８】
この場合、集光レンズ２５からＵＶセンサ２１までの距離の検出は、例えば図５に示すように、ヘッド部２に、ベース１０と鏡筒１１の相対回転量を検出するポテンションメータ４５を設けることで容易に実現可能である。すなわち、図示のように、例えばベース１０に形成したスペース１０ｂにポテンションメータ４５の本体４５ａを収容保持し、本体４５ａから延出する軸部４５ｂを鏡筒１１内に臨ませ、軸部４５ｂの先端に固設するゴムリング４５ｃを鏡筒１１の内周に当接させることにより、ベース１０と鏡筒１１との相対回転量を検出することが可能となる。そして、マイコン３０において、ポテンションメータ４５で検出した相対回転量を集光レンズ２５からＵＶセンサ２１までの距離に換算し、換算した距離に基づき、予め設定したマップ等を参照して補正量を求めることにより、光量検出値の補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】紫外線照射装置の概略構成図
【図２】ヘッド部の要部断面図
【図３】ＬＥＤ制御ルーチンのフローチャート
【図４】ＵＶセンサで発生する暗電流の温度特性を示す図表
【図５】ヘッド部の変形例を示す要部断面図
【符号の説明】
【００３０】
１…紫外線照射装置（光照射装置）、１５…紫外線発光ダイオード（光源）、２０…温度センサ（温度検出手段）、２１…ＵＶセンサ２１（光量検出手段）、３０…マイクロコンピュータ（補正手段、光源制御手段）
代理人    弁理士      伊    藤      進
【図１】
2006051425.tif 000003
【図２】
2006051425.tif 000004
【図３】
2006051425.tif 000005
【図４】
2006051425.tif 000006
【図５】
2006051425.tif 000007