(57)【要約】【課題】高圧水銀灯、紫外線レーザー、または紫外線ＬＥＤの発光を硬化光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置において、放射される紫外線を直接可視発光して紫外線照射の有無が安全容易に目視確認できるようにするとともに、照射光量を管理して、高効率の接着装置とする。【解決手段】紫外線照射を接着剤近傍で受光して蛍光発光する蛍光発光部材１１を設ける。具体的には、紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークＷの接着剤が硬化完了するまで仮に接着部位を固定しておくための治具５・６に蛍光発光部材１１を組み込む。蛍光発光部材１１は蛍光ガラスである。蛍光発光部材１１が発光する蛍光スペクトルは400nm〜1100nmの範囲に設定されている。蛍光発光部材１１の発光の残光特性は、発光100%→1%となる残光時間が1/4秒以下である。蛍光発光部材１１の紫外線受光部とは異なる位置に蛍光発光が取り出せる開口窓１３を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧水銀灯、紫外線レーザーまたは紫外線ＬＥＤの発光を紫外線硬化型接着剤に照射して硬化光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置において、
紫外線照射を接着剤近傍で受光して蛍光発光する蛍光発光部材を設けたことを特徴とする紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項２】
所定部位への紫外線照射を目視確認可能とする蛍光発光部材を設けたことを特徴とする紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項３】
紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークの接着剤が硬化完了するまで仮に接着部位を固定しておくための機構または治具に前記蛍光発光部材を組み込んだことを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項４】
前記蛍光発光部材は蛍光ガラスであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項５】
前記蛍光発光部材は蛍光発光材が分散した樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項６】
紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークをセットする治具の内部に光ガイド素子及び蛍光発光部材を互いに接続して設け、
前記光ガイド素子の治具上での紫外線照射の照射範囲に臨む端部に、蛍光染料、蛍光顔料を含んだ塗料による蛍光発光部材を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項７】
紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークをセットする治具の内部に光ガイド素子及び蛍光発光部材を互いに接続して設け、
前記光ガイド素子の治具上での紫外線照射の照射範囲に臨む端部と、もう一端を、蛍光染料、蛍光顔料を含んだ塗料や蛍光ガラス等の蛍光発光部材に向けて配設したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項８】
前記蛍光発光部材が発光する蛍光スペクトルは400nm〜1100nmの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項９】
前記蛍光発光部材の発光の残光特性は、発光100%→1%となる残光時間が1/4秒以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１０】
前記蛍光発光部材の紫外線受光部とは異なる位置に蛍光発光が取り出せる開口窓を設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１１】
紫外線照射を直視しない位置に前記開口窓を設けて、紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークの紫外線受光の有無を前記蛍光発光部材の発光により安全に視認観測できる観測窓としたことを特徴とする請求項１０に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１２】
前記蛍光発光部材が受光した紫外線量に比例して発光した蛍光を測光する光電変換素子を設けたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１３】
前記蛍光発光部材の蛍光発光を集めて光電変換素子に投影する集光レンズを設けたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１４】
前記開口窓に開口量調整シャッターを設けたことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１５】
前記光電変換素子は半導体素子であることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１６】
前記光電変換素子はフォトトランジスタであることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１７】
前記光電変換素子はフォトダイオードであることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１８】
前記光電変換素子により光電変換して得られた電気信号を計数可能とする電流計を設けたことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項１９】
前記光電変換素子により光電変換して得られた電気信号を電流電圧変換して計数可能とする電圧計を設けたことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項２０】
前記光電変換素子により紫外線強度に比例して得られた電気信号を導き積算演算させることで積算光量を計数可能なアナログ積分回路を設けたことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項２１】
前記アナログ積分回路から出力される電気信号を、予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較する比較回路と、
この比較回路で比較して同等の値と判断したときに紫外線発光光源を消灯する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項２０に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項２２】
前記アナログ積分回路から出力される電気信号を、予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較する比較回路と、
この比較器回路で比較して同等の値と判断したときに、高圧水銀灯の紫外線発光光源の紫外線取り出し光路のシャッターを閉じる制御手段とを設けたことを特徴とする請求項２０に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項２３】
前記光電変換素子により紫外線強度に比例して得られた電気信号をＡ−Ｄ変換してデジタル信号として取り込み、紫外線光源制御の発光制御回路または高圧水銀灯などの紫外線光源からの紫外線取り出し光路のシャッターをプログラム制御するコンピュータを設けたことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【請求項２４】
前記光電変換素子により紫外線強度に比例して得られた電気信号をＡ−Ｄ変換してデジタル信号として取り込み、リアルタイムで紫外線強度を監視しつつ、接着剤が能率良く最適硬化するようＬＥＤなどの紫外線発光半導体素子を数種類のデューティ比と強度の組み合わせからなるパルス信号に従って発光させ、各パルス発光モード毎に積算光量を管理するコンピュータを設けたことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧水銀灯、紫外線レーザー、または紫外線ＬＥＤの発光を硬化光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品に代表されるワークに紫外線硬化型接着剤を塗布して紫外線照射により接着剤を硬化させる装置がある（例えば特許文献１、２等参照）。
【０００３】
紫外線等による光硬化型接着方法は接着剤にモノマーを含まないために、臭気が少なく、塗布しやすく硬化が秒単位で行われて接着作業の効率が良いことから電子部品の組立などによく使われるようになってきた。紫外光源として代表的なものは高圧水銀灯、メタルハライドランプ、無電極放電管などがあり、連続点灯でなければならないことによる使用効率の悪さや、光質劣化の進行、紫外線と同時に可視光線や赤外線が発生することで照射されたワークが不用意な温度上昇を引き起こすことなど、いくつかの使用上の注意を払われながら使用されてきた。
【０００４】
紫外線硬化型接着剤を利用する際の接着装置である紫外線硬化型接着剤硬化装置は、接着剤が固まるまで接着箇所を仮固定する機構と、紫外線硬化型接着材を塗布する自動塗布機構と、紫外線硬化型接着剤を固めるための紫外線照射機構とからなっている。工程の都合により仮固定機構が移動可能な治具とされている場合や接着剤塗布が手動で行われるときには塗布装置が別体として近傍や前工程に配置されたりする。
従来の紫外線硬化型接着剤硬化装置の例を図２３に示す。図２３は塗布装置が隣接別工程にある場合の一般的な事例である。図中、２３１は紫外線照射器／光源ハウス、２３２は照度計、２３３・２３４は光ファイバー、２３５は接着ワーク受け治具、２３６はワーク固定治具であり、Ｌは紫外線の照射、Ｗはワークを示している。
【０００５】
紫外線照射機構は紫外線硬化型接着剤硬化装置の中心となるもので、従来その硬化光源として、高圧水銀灯が使われる例が非常に多く、それが紫外線照射器の光源ハウスに納められ、石英光ファイバーなどで紫外線を接着剤に照射できるように導かれる使い方が一般的である。高圧水銀灯は深紫外光から可視光まで含む広い発光スペクトル範囲をもっているが、実際に接着剤が硬化するために有効なスペクトル領域は可視波長より短い領域のうちのわずかなスペクトル範囲が使われる。
【０００６】
紫外線自体は装置を操作監視する人の眼には危険なため、直視せずにすむように、図２４のように、紫外線遮断フィルター２４１が置かれる。高圧水銀灯では可視光成分もあるため、可視光透過可能なフィルターなら照射の様子はフィルター越しに見ることができる。
紫外線硬化型接着剤は、硬化のために使われる光源の分光分布に配慮して設計されていて、接着剤の銘柄により有効な波長範囲は幾分異なるものの、近頃は365ｎｍを硬化反応の中心にしているものが多い。
【０００７】
一方、光源は使用時間の経過とともに発光光量が減衰していくため、工程では定期的に輝度計や照度計を使って、超高圧水銀灯の劣化に関して間欠的に測定して管理が行われている。光源装置のランプや光出力取り出し口となる光ファイバーの光出射端部で測光するなどして、間接的に光源劣化や照射時間の目安を得ていた。しかし、一般的に照明光源の劣化が各々の波長で均等に進行しないため、照度計で測った値と接着硬化結果とのあいだで初期にとれていた相関が時間経過とともに狂うことも発生していた。
【０００８】
近年、発光スペクトルを紫外線領域に持つＬＥＤが開発され、高出力製品も開発が進んでいる。発光ピーク波長を紫外線硬化型接着剤の硬化波長に持つよう設計されたＬＥＤが製作され始めており、高圧水銀灯の代替硬化光源として使用する検討が進んでいる。
ＬＥＤ紫外線照射器としては非常にコンパクトなものが実現でき、使用に当たっては超高圧水銀灯と同様に従来の紫外線照度計を使って照射光の射出口付近で照射照度を測って光源部の明るさをみて寿命を監視しながら使われることが考えられている。
【特許文献１】特開平５−２５３５２６号公報
【特許文献２】特開平１１−１２８８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
紫外線硬化型の接着剤を硬化させて使う場面では、接着剤を信頼性良く安定に硬化させるためには、接着剤が紫外線照射を受ける相当位置、またはその直近傍で硬化部に対する照射量が測定管理されるのが理想であり、また紫外線照射を不用意に覗かないように点灯を安全に確認できることも非常に重要である。
【００１０】
図５に事例を示すように、紫外線光源のスペクトル分布は長波長の発光を透さないようフィルターを入れても、取り出される400ｎｍ以上でのエネルギー分布はかなり多い。光源が高圧水銀灯の場合も接着部位へ光ファイバーなどで導かれる光は可視光の漏れ込みが非常に多いため、照射のために光路のシャッターが開いた事実は紫外線を遮断しつつ可視光透過の紫外線保護の眼鏡越しに、または図２４のように、紫外線遮断可視光透過フィルター２４１越しに視認できるほどであった。
もっとも、照射による接着ワークの不用意な加熱を避けることは接着硬化の信頼性確保上から紫外線照射動作の視認以上に重要なため、硬化と不要な光源のスペクトルを全てカットしてから紫外線を照射光路に送り込む場合もあり、この場合は照射された部位は目視確認が非常に難しくなる。
【００１１】
また、紫外線発光型 ＬＥＤの場合でいえば、紫外線硬化型接着剤の硬化波長として最も多く選ばれる365ｎｍ付近の設計特性に合わせて365ｎｍまで発光ピークを短波長化すると、図６に示すように、発光スペクトルの分布が345ｎｍ〜395ｎｍの範囲になる。一方、人間の可視波長は400ｎｍ〜700ｎｍにあるため、例えば金属部品を接着固定するときにＬＥＤを照射光源として使うと、可視成分の反射が無いので紫外線の照射ができているのかどうか視認できないということになり、多少映りが悪いが工業用ＴＶで監視するなどの間接的視認手段が必要であったりと、ＬＥＤ紫外線照射器はそのままでは非常に扱いにくいものであった。
【００１２】
ところで、紫外線硬化型接着剤の安定硬化には、照射の事実の確認のみならず、接着剤の硬化に効果のある波長について照射強度と照射時間との積算紫外線量の管理ができて、初めて接着のために照射紫外線を無駄なくコントロールしたことになる。一般には積算紫外線量を管理するには、適当なセンサーで照射紫外線の強さを測らなければならない。
光エネルギーの入力に対して比例的に電気信号を発生させるフォトトランジスタやフォトダイオードなどの半導体センサーが使えれば比較的正確で簡易な仕組みが実現できそうだが、図１１と図１２に示すように、紫外線硬化型接着剤の硬化を促す波長365ｎｍあたりでの感度はいずれも非常に低くて、簡易な増幅回路では不正確な測定しかできない。そのため、これを補償する周辺機構や回路を具えた結果、紫外線測定機器はやや大きな機器となり、図２３や図２４のように、光源から直に測定できるように光ファイバー２３４を分岐したり、接着剤硬化装置の周辺に置いておく使い方はされていたが、照射を受ける位置近くに組み込むような小さな形状でなくなることから積算紫外線量を管理するような使い方が実現していなかった。
【００１３】
また、すでに述べたように、光源が高圧水銀灯の場合は接着部位へ光ファイバーなどで導かれる光は可視光の漏れ込みが少ないように見えても、センサーの分光感度を考慮すると無視できない比率のため、センサーの出力は紫外線量を正確に示さない。また、これを避けるためにセンサーの前に適切な波長のみ受光できるよう、接着剤の硬化波長の紫外線のみ透過する光学的フィルターを挿入することが考えられるが、その場合にはＬＥＤの場合と同様に感度不足による不安定な測定を覚悟しなければならない。また、この対応のためには、わずかとはいえ機器が大型化するため適切な光量管理をさらにやりにくくしていた。
【００１４】
以上のように、これまで接着剤塗布箇所または近傍での光量管理手段が適切に考えられたことは無く、折々に紫外線輝度計や照度計で光源の照射強度の変化を調べていた。また、紫外線照射器と硬化させられる接着剤との距離は接着部位によって治具の形も変わり様々な距離となるため、接着剤への紫外線照射量が不足することをおそれる結果、照射時間は紫外線硬化型接着剤の硬化終了に対して数倍の余裕をみて照射するなど、紫外線照射には必要十分以上の時間をかけることが行われてきた。
したがって、通常は接着剤の硬化後も紫外線の照射が続けられているという無駄なことが常時起きていて、結果的に接着剤硬化工程は必要以上の時間をかけるという無駄が行われていた。光源の点灯時間に対する有効な使用時間の比率が少ないことになるわけで、その光源寿命を生かし切れていなかったといえる。
【００１５】
本発明の課題は、高圧水銀灯、紫外線レーザー、または紫外線ＬＥＤの発光を硬化光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置において、放射される紫外線を直接可視発光して紫外線照射の有無が安全容易に目視確認できるようにするとともに、照射光量を管理して、高効率の接着装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、高圧水銀灯、紫外線レーザーまたは紫外線ＬＥＤの発光を紫外線硬化型接着剤に照射して硬化光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置において、紫外線照射を接着剤近傍で受光して蛍光発光する蛍光発光部材を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、所定部位への紫外線照射を目視確認可能とする蛍光発光部材を設けたことを特徴とする紫外線硬化型接着剤硬化装置。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークの接着剤が硬化完了するまで仮に接着部位を固定しておくための機構または治具に前記蛍光発光部材を組み込んだことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材は蛍光ガラスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材は蛍光発光材が分散した樹脂であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークをセットする治具の内部に光ガイド素子及び蛍光発光部材を互いに接続して設け、前記光ガイド素子の治具上での紫外線照射の照射範囲に臨む端部に、蛍光染料、蛍光顔料を含んだ塗料による蛍光発光部材を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークをセットする治具の内部に光ガイド素子及び蛍光発光部材を互いに接続して設け、前記光ガイド素子の治具上での紫外線照射の照射範囲に臨む端部と、もう一端を、蛍光染料、蛍光顔料を含んだ塗料や蛍光ガラス等の蛍光発光部材に向けて配設したことを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材が発光する蛍光スペクトルは400nm〜1100nmの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材の発光の残光特性は、発光100%→1%となる残光時間が1/4秒以下であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材の紫外線受光部とは異なる位置に蛍光発光が取り出せる開口窓を設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、紫外線照射を直視しない位置に前記開口窓を設けて、紫外線硬化型接着剤が塗布されたワークの紫外線受光の有無を前記蛍光発光部材の発光により安全に視認観測できる観測窓としたことを特徴とする。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材が受光した紫外線量に比例して発光した蛍光を測光する光電変換素子を設けたことを特徴とする。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記蛍光発光部材の蛍光発光を集めて光電変換素子に投影する集光レンズを設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記開口窓に開口量調整シャッターを設けたことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子は半導体素子であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１６に記載の発明は、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子はフォトトランジスタであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１７に記載の発明は、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子はフォトダイオードであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１８に記載の発明は、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子により光電変換して得られた電気信号を計数可能とする電流計を設けたことを特徴とする。
【００３４】
請求項１９に記載の発明は、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子により光電変換して得られた電気信号を電流電圧変換して計数可能とする電圧計を設けたことを特徴とする。
【００３５】
請求項２０に記載の発明は、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子により紫外線強度に比例して得られた電気信号を導き積算演算させることで積算光量を計数可能なアナログ積分回路を設けたことを特徴とする。
【００３６】
請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記アナログ積分回路から出力される電気信号を、予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較する比較回路と、この比較回路で比較して同等の値と判断したときに紫外線発光光源を消灯する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００３７】
請求項２２に記載の発明は、請求項２０に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記アナログ積分回路から出力される電気信号を、予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較する比較回路と、この比較器回路で比較して同等の値と判断したときに、超高圧水銀灯の紫外線発光光源の紫外線取り出し光路のシャッターを閉じる制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００３８】
請求項２３に記載の発明は、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子により紫外線強度に比例して得られた電気信号をＡ−Ｄ変換してデジタル信号として取り込み、紫外線光源制御の発光制御回路または高圧水銀灯などの紫外線光源からの紫外線取り出し光路のシャッターをプログラム制御するコンピュータを設けたことを特徴とする。
【００３９】
請求項２４に記載の発明は、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の紫外線硬化型接着剤硬化装置であって、前記光電変換素子により紫外線強度に比例して得られた電気信号をＡ−Ｄ変換してデジタル信号として取り込み、リアルタイムで紫外線強度を監視しつつ、接着剤が能率良く最適硬化するようＬＥＤなどの紫外線発光半導体素子を数種類のデューティ比と強度の組み合わせからなるパルス信号に従って発光させ、各パルス発光モード毎に積算光量を管理するコンピュータを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、蛍光発光部材を設けたことにより、受光部端面でも直接可視発光して紫外線照射の有無が安全容易に目視確認できるとともに、光電変換素子により蛍光を電気信号に置き換えることにより積算紫外線照射量の管理を可能にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は高圧水銀灯を光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置を示したもので、図中、１は紫外線照射器／光源ハウス、２は紫外線照度センサー、３は光ファイバー、４は紫外線照射器積算計／紫外線照射器シャッターコントローラ、５は接着ワーク受け治具、６はワーク固定治具、１１は蛍光発光部材（蛍光ガラス）であり、Ｌは紫外線の照射、Ｗはワークを示している。
【００４２】
図２は図１の紫外線硬化型接着剤硬化装置に作業者の眼を守るための紫外線遮断フィルター１９を設けた例を示したものである。
【００４３】
図３は紫外線ＬＥＤを光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置を示したもので、紫外線遮断フィルターの装着前を示している。図中、２は紫外線照度センサー、４は紫外線照射器積算計／紫外線照射器シャッターコントローラ、６はワーク固定治具、７はＬＥＤ紫外線照射器／光源ハウス、８はＬＥＤ電源、９はアーム、１０は支柱、１１は蛍光発光部材（蛍光ガラス）であり、Ｌは紫外線の照射、Ｗはワークを示している。
【００４４】
図４は紫外線ＬＥＤを光源とする紫外線照射器７を透視して示したもので、図中、７ａはケース、７ｂはＬＥＤ駆動回路、７ｃは紫外線ＬＥＤ、７ｄは集束レンズ、８ａは電源線・制御信号線であり、紫外線照射を矢印により示している。
【００４５】
以上、図１、図２、図３に示したように、高圧水銀灯や紫外線レーザーまたはＬＥＤを硬化光源として使う紫外線硬化型接着剤硬化装置において、図７に示すように、接着剤が硬化完了するまで仮に接着部位を固定しておくための機構または治具５に、その紫外線照射範囲内に蛍光効果を持った蛍光発光部材１１を配しておき、これに接着剤所在部位への紫外線と同等の照射Ｌを受けて、より長波長の蛍光を発光させる。
そして、紫外線受光量に応じて発光した蛍光発光部材１１の発光の強弱をセンサーで受光して電気信号に変換し、この電気信号を積分する回路を通して、紫外線硬化接着剤が浴びて硬化に寄与した紫外線エネルギーの積算を行い、この積算値が予め設定した所定の光量相当の信号に達したときに、紫外線光源を消灯するか、または遮断する装置とする。
【００４６】
本装置に利用できる蛍光効果を持った蛍光発光部材１１としては、図１３に示すように、紫外線を受けて可視光を発光する蛍光ガラスがあげられる。紫外線硬化型接着剤を使う生産ラインでは有機溶剤が使われたりするので、耐熱性や化学的耐久性にもすぐれている蛍光ガラスは不用意な作業で接着剤が滴下したりして表面が汚れても清掃が容易で治具組み込みには好適である。
【００４７】
蛍光ガラスは、樹脂材のように蛍光材料を分散させて得られる製品のほかに、着色ガラスの再生処理で無色透明なシリカを主成分とする多孔質ガラスを得て、これに Eu、Cu、Co、Sn、Mn、Ce、Vなどの低公害なイオンを極微量ドープした後、焼結するなどして蛍光を示す無色の酸化物ガラスが得られることが知られている。シリカが主成分であるため励起光である紫外線が内部まで透過しやすく、発光は試料全体の広い範囲から生じる結果、表面で光が散乱される無機蛍光と比較して遜色ない発光が得られる。発光色の例ではEu(2価)、Sn、Cuで青緑系、Co、Sn、Ceで青系、Tb、Vで緑系、Eu（3価）、Mnで赤紫系の発光色が得られている。
【００４８】
以上の蛍光ガラス１１を、例えば柱状に加工し、図７に示すように、接着ワーク受け治具５上でワークＷに対する両側位置に配置して取り付ける。図中、Ｖは互いに接着されるワークＷに塗布された紫外線硬化型接着剤を示している。
具体的には、図８に示すように、接着部位の近傍の紫外線照射範囲Ｅに蛍光ガラス１１を配置した構成とする。
【００４９】
図９はワーク固定治具６のベース板の端面に開口窓を設けて紫外線照射の観測窓１３とした例を示している。すなわち、図示のように、蛍光ガラス１１の上面を紫外線導入開口として、接着ワーク受け治具５とワーク固定治具６のベース板とに貫通埋設し、ベース板に前後方向に貫通する角形の開口窓１３を形成する。この開口窓１３内に蛍光ガラス１１の下部周面が位置している。図示例において、蛍光発光を矢印で示している。
【００５０】
図１０は開口窓１３の貫通部内に円柱状の蛍光ガラス１４を埋設した例を示している。すなわち、図示のように、紫外線導波部材１２の下端面に、蛍光ガラス１４の中間部周面が当接しており、蛍光発光を矢印で示している。
【００５１】
ここで、蛍光発光部材１１（１４）は、例えば図１５に示した蛍光ガラス１１ａ（１４ａ）・１１ｂ（１４ｂ）・１１ｃ（１４ｃ）・１１ｄ（１４ｄ）のように、目的箇所に応じて様々な形状が可能である。
【００５２】
また、紫外線導波部材１２を、照射範囲に配置して紫外線を蛍光発光を導くには様々な方法が可能である。例えば図１６に示した紫外線導波部材１２ａ・１２ｂ・１２ｃ・１２ｄ・１２ｅのように、種々な形状が可能である。紫外線導波部材１２ａは円柱状の石英ガラス棒であり、紫外線導波部材１２ｂはその石英ガラス棒端面に蛍光発光部材を付けたもので、他の形状の紫外線導波部材１２ｃ・１２ｄ・１２ｅを示している。
【００５３】
こうして接着装置の接着ワーク受け治具５及びワーク固定治具６に配置された蛍光発光部材１１・１４は直接、あるいは間接照射された紫外線量に応じて紫外線とは異なる図１３のようなスペクトルを持った長波長の光を発する。励起光の紫外線は内部まで浸透して蛍光発光部材１１・１４から発光が起きる。
紫外線照射を受ける接着ワーク受け治具５上のほかにも、図９や図１０のように、ワーク固定治具６のベース板に開口窓１３を開けておき、配された蛍光発光部材１１・１４からの蛍光発光を取り出せる構造とすることで、図３のような紫外線ＬＥＤを光源とする装置でも図２の装置と同様に紫外線遮断フィルターをつけて紫外線照射を不用意に覗かないで、ワークＷへの紫外線の照射Ｌを確認する。
【００５４】
また、図１４に示すように、ワーク固定治具６がセットされる装置側には、紫外線照度センサー２の内部で、ワーク固定治具６に開けた後側の開口窓１３と接する面に光電変換をするフォトダイオード１５を配し、蛍光発光部材１１の発光した蛍光を受光させる。
【００５５】
また、受光器が密着できない治具構造の場合には、図１７に示すように、開口窓１３とフォトダイオード１５との間に集光レンズ（集束レンズ）１６を配置して拡散する発光を効率よく集めて受光器へ導いて蛍光発光を受光させても良い。
【００５６】
また、図１８に示すように、後側の開口窓１３から集束レンズ１６またはフォトダイオード１５に至る光束中に開口量を調節することにより通過光強度一定に調節できるよう可変開口による光束制限開口１７を配することで、紫外線受光窓の個体差や蛍光発光部材１１・１４の個体差など治具個体によるバラツキをおさえ受光量を均一に評価できる装置とできる。
【００５７】
そして、紫外線照射の強弱に相応して蛍光材の発光が生じ、この発光に応じてフォトダイオード１５には電流が流れるので、図１７、図１８に示すように、フォトダイオード１５に接続した電流電圧変換器２１により紫外線照射の強弱に相応した電気信号として取り出すことができる。この信号を、図１９に示すように、積分回路２２へ導き、積分タイミング信号発生回路２３からの信号に基づき積算光量に相当する信号を得る。この積分回路出力を監視し、徐々に増加する信号を比較回路２６で予めプリセットされた値になるまで比較追跡させて、光源の発光調節または発光遮断を行う。
【００５８】
すなわち、比較回路２６により、積分回路２２から出力された積算光量の電気信号を、基準電圧発生器２５からの予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較して、同等の値と判断したときに紫外線発光光源を消灯するシャッター閉鎖信号を発生する。これにより、超高圧水銀灯による紫外線発光光源の紫外線取り出し光路のシャッターを閉じる。
【００５９】
ところで、フォトダイオード１５からの信号を、図２０に示すように、ＡＤ変換器３１でＡ−Ｄ変換し、デジタル信号として演算処理して制御することも可能であるし、図２１に示すように、Ａ−Ｄ変換ボードを備えたパーソナルコンピュータ４０で取り込み演算させて、結果にしたがって光源制御のボートから光源の発光光量を硬化能率が最適になるようにコントロールする装置とすることもできる。
【００６０】
すなわち、図２０に示すように、電流電圧変換器２１からの紫外線照射の強弱に相応した電気信号を積分回路３２に導いて、積分タイミング信号発生回路３３からの信号とＬＥＤ点灯信号のリセット信号発生器３４からの信号とに基づき積算光量に相当する信号を得る。
そして、比較回路３６により、積分回路３２から出力された積算光量の電気信号を、基準電圧発生器３５からの予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較して、同等の値と判断したときにＬＥＤ消灯信号発生器３７によりＬＥＤ消灯信号発生を発生する。
【００６１】
さらに、電流電圧変換器２１からの紫外線照射の強弱に相応した電気信号を放射強度のモニター信号として利用する所謂ＡＰＣ（オートパワーコントロール）回路を設けておき、その信号を紫外線ＬＥＤ駆動回路３８に導いて、紫外線ＬＥＤ点灯を制御する。これにより、放射源自体の紫外線変換効率の劣化を補償して放射量を常に安定とすることができる。
【００６２】
また、図２１に示すように、パーソナルコンピュータ４０のＬＥＤ駆動プログラムに基づくＬＥＤ駆動信号をＤＡ変換器４１によりＤ−Ａ変換し、その信号とＡＰＣ用モニター信号を紫外線ＬＥＤ駆動回路４２に導いて、紫外線ＬＥＤ点灯を制御する。
【００６３】
以上の装置による作用効果は次の通りである。
【００６４】
１）硬化部位を加熱しないよう、無駄なエネルギーを除去する分光フィルターを装備する高圧水銀灯の照射装置や、紫外光のみ発光するＬＥＤを光源とする装置では、硬化部位が高熱にならない代わりに、照射紫外線の存在が視認できなくなるので危険であるが、治具の接着部位近傍の紫外線照射域へ蛍光ガラス１１を組み付けることにより、受光部端面でも直接可視発光して紫外線照射の有無が安全容易に目視確認できる装置になる。
【００６５】
２）別途，この蛍光ガラス１１を覗く開口窓１３を設けて受光部位に対して蛍光発光の取り出し部位をずらして設けることができ、紫外光が照射されている部位を直視せずにワークＷの紫外線受光を安全に観測できる装置とすることができる。
【００６６】
３）蛍光発光スペクトルは蛍光ガラス１１を形成する組成成分を選ぶことで可視光から近赤外光まで様々なものができるので、この２次発光は安価で安定した光電変換素子であるフォトダイオード１５を受光器として使うことができ、紫外光の発光が連続で有るかパルスであるかを問わず、ワークＷの接着剤Ｖの受光強度によく追随した電気出力を取り出すことができる。このため、オシロスコープでの紫外線照射の強度プロファイル管理や、電気メーターなどで紫外線強度の計数管理が可能となる。また、紫外線放射源がレーザーやＬＥＤなどの半導体の場合には、この信号を放射強度のモニター信号として利用するＡＰＣ回路を配して放射光のレベルを自動的に安定に保つことが可能になり、放射源自体の紫外線変換効率の劣化を補償して放射量を常に安定とすることができ、接着硬化の信頼性を飛躍的に高めることができる。
【００６７】
４）電気出力が得られることで、取り出した電気信号を積分回路２２・３２を通して積算演算させ、その演算結果の電気出力を、予め設定してあった規定照射光量に相当する電気信号と比較回路２６・３６で比較して同等の値と判断したときに紫外線発光光源を消灯する装置とすることができる。
【００６８】
５）電気信号をＡ−Ｄ変換してコンピュータ制御可能なデジタル信号としてコンピュータ４０に取り込み同様の演算をさせることで、バラツキの少ない演算結果が得られ、これを用いて紫外線光源制御の回路をコントロールすることで、均一な照射光量管理が可能となり、工程が合理化されるとともに接着硬化の信頼性が向上する。
【００６９】
６）照射光量管理ができることにより、連続一定光量の照射を管理できるだけでなく、始めに有る積算光量に達するまでは高レベルの照度で、さらに次の積算光量に達するまではパルスでというように、紫外線硬化型接着剤の硬化率の最も良い強弱に調整した一連の組み合わせ発光による紫外線照射が実現でき、この照射プログラムが可能となることで高信頼性の接着が実現する装置とできる。
【００７０】
次に、他の実施例について説明する。
【００７１】
治具構造が、照射範囲に窓を設けた光ガイド素子で紫外光を取り込み、治具の中の別の部位に配した蛍光発光部材面へ導くなら蛍光ガラス１１によらなくとも良い。
治具に組み込んだ透明光ガイド素子の片側から導入した紫外光を他端の近傍に設けた蛍光剤で観測できる治具とすることでも同様の効果が得られる。この場合、前記透明光ガイド素子は全く不透過で有る場合を除き、受けた紫外線を後方の蛍光材へ伝達できる材質と形状であればよく、当然のことながら石英系の紫外線を通す光ファイバーでも可能である。また、受光伝達機能によって入射端面は研磨ないし粗面が可能である（例えば図９、図１０、図１５、図１６等参照）。
【００７２】
本装置に利用できる蛍光効果を持った蛍光発光部材としては、一般的な有機塗料、無機粉体の蛍光染料、蛍光顔料が利用可能である。また、これを含んだ塗料や樹脂が使用可能であり、樹脂材の場合には蛍光ガラス１１・１４と同様の配置も可能である（例えば図９、図１０等参照）。
蛍光発光部材の発光波長は、紫外線硬化型接着剤の硬化に寄与する波長より長い波長の発光となるよう設計したものを採用し、蛍光発光スペクトルは半導体センサーの感度が有効な400nm〜1100nmの範囲とする（図１１、図１２参照）。
【００７３】
蛍光発光部材は発光の残光特性として、発光100%が1%まで降下する時間を1/4秒以下の蛍光発光部材として、紫外線照射の視認ならびに計測の精度を維持する。
【００７４】
紫外線照射を感知する測光を安定に行うため、治具内で発光した蛍光をセンサーに導く経路には、蛍光発光部材の個体差と治具の加工バラツキがあっても、治具開口窓部からの取り出し光束が一定となるよう調整するシャッターないし絞りを配置して、照射制御を常に安定なものとする（例えば図１８参照）。
【００７５】
蛍光を受光するセンサーは、周波数応答特性が1/4秒以下で反応するものとし、フォトトランジスターをはじめ半導体の光電変換器であればほとんどのものが利用可能である。また、フォトマルチプライヤーを代表とする光電管によっても同様の機能が実現できることはいうまでもない。
【００７６】
図２２に示すように、コンパクトな紫外線ＬＥＤ照射器７０として、接着ワークとの距離をさらに縮めて距離一定が管理できる装置とする場合は、照射器に内蔵したＬＥＤ７３の紫外線を照射経路途中で周辺紫外線束を蛍光ガラス７４に透すことで、その外周に配したフォトダイオード７５で受光した蛍光から電気信号を得て、図２１に示すようなコンピュータ照射光量管理の装置が可能である。
なお、図２２において、７１はケース、７２はＬＥＤ駆動・電流電圧変換回路、７３は紫外線ＬＥＤ、７４は蛍光ガラス、７５はフォトダイオード、７６は光電変換電流線、７７は集束レンズ、７８は蛍光確認窓、８０ａは電源線・制御信号線／紫外線強度信号線であり、図中、開口発光及び紫外線照射（不可視光）を矢印により示している。蛍光確認窓７８により、ケース内を覗き込むことなく安全に側面からＬＥＤ発光確認が可能である。
【００７７】
このような蛍光ガラス６４と光電変換素子７５を内蔵した紫外線ＬＥＤ照射器７０の場合には、照射光強度を常時モニターしてフィードバックできるので、紫外線ＬＥＤ７３の発光強度が規定に達しないときは駆動電流を増し、強すぎるときは駆動電流を自動的に制限するＡＰＣ回路による駆動を可能とするので、接着信頼性を飛躍的に高めることができる。
治具に組み込んだ蛍光ガラスの発光を使う場合も、紫外線ＬＥＤ光源の場合は容易に同様のＡＰＣ駆動が可能である。
【００７８】
なお、以上の実施形態の他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用した一実施形態の構成を示すもので、高圧水銀灯を光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置を示した斜視図である。
【図２】紫外線遮断フィルタ付きの紫外線硬化型接着剤硬化装置を示した斜視図である。
【図３】紫外線ＬＥＤを光源とする紫外線硬化型接着剤硬化装置を示した斜視図で、紫外線遮断フィルタ装着前の図である。
【図４】紫外線ＬＥＤを光源とする紫外線照射器を透視して示した斜視図である。
【図５】紫外線光源（水銀キセノンランプ）の発光スペクトル分布を示した図である。
【図６】紫外線ＬＥＤの発光スペクトル分布を示した図である。
【図７】紫外線硬化型接着剤硬化装置のワーク固定治具及び受け治具を示した斜視図である。
【図８】紫外線硬化型接着剤硬化装置のワーク固定治具及び受け治具への紫外線照射範囲の例を示した斜視図である。
【図９】紫外線硬化型接着剤硬化装置のワーク固定治具及び受け治具の構造例を示した斜視図である。
【図１０】紫外線硬化型接着剤硬化装置のワーク固定治具及び受け治具の構造例を示した斜視図である。
【図１１】各種フォトダイオードの分光感度特性を示した図である。
【図１２】CdS、GdSe系各種光電素子の分光感度特性を示した図である。
【図１３】蛍光ガラスの発光スペクトルを示した図である。
【図１４】光電変換素子の配置構成を示した斜視図である。
【図１５】蛍光発光部材の形状例を示した斜視図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。
【図１６】紫外線導波部材と蛍光材処理例を示した斜視図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）である。
【図１７】光電変換信号である電流を電圧信号に変換する例を示した概略斜視図である。
【図１８】光電変換する光束を調整する機構を設けバラツキのない照射光モ二ター信号を得る例を示した概略斜視図である。
【図１９】受光量管理を行う連続点灯光源のシャッター制御の仕組みを示すブロック図である。
【図２０】受光量管理を行うデジタル信号コントロールの制御の仕組みを説明するブロック図である。
【図２１】受光量管理を行うコンピュータコントロールによるパルス発光制御の仕組みを説明するブロック図である。
【図２２】紫外線ＬＥＤを光源とする応用例の紫外線照射器（蛍光ガラスと放射輝度モニターフォトダイオードを内蔵させた例）を透視して示した斜視図である。
【図２３】高圧水銀灯を光源とする従来の紫外線硬化型接着剤硬化装置を示す斜視図である。
【図２４】紫外線遮断フィルターがついた高圧水銀灯を光源とする従来の紫外線硬化型接着剤硬化装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  紫外線照射器／光源ハウス
２  紫外線照度センサー
３  光ファイバー
４  紫外線照射積算計／紫外線照射器シャッターコントローラ
５  接着ワーク受け治具
６  ワーク固定治具
７  ＬＥＤ紫外線照射器
８  ＬＥＤ電源
９  アーム
１０  支柱
１１  蛍光発光部材（蛍光ガラス）
１２  紫外線導波部材（光ガイド素子）
１３  開口窓（観測窓）
１４  蛍光発光部材（蛍光ガラス）
１５  フォトダイオード
１６  集束レンズ
１７  光束制限開口
１９  紫外線遮断フィルター
２１  電流電圧変換器
７０  ＬＥＤ紫外線照射器
Ｅ  紫外線照射範囲
Ｌ  紫外線照射
Ｖ  紫外線硬化型接着剤
Ｗ  ワーク
【図１】
2006176653.tif 000003
【図２】
2006176653.tif 000004
【図３】
2006176653.tif 000005
【図４】
2006176653.tif 000006
【図５】
2006176653.tif 000007
【図６】
2006176653.tif 000008
【図７】
2006176653.tif 000009
【図８】
2006176653.tif 000010
【図９】
2006176653.tif 000011
【図１０】
2006176653.tif 000012
【図１１】
2006176653.tif 000013
【図１２】
2006176653.tif 000014
【図１３】
2006176653.tif 000015
【図１４】
2006176653.tif 000016
【図１５】
2006176653.tif 000017
【図１６】
2006176653.tif 000018
【図１７】
2006176653.tif 000019
【図１８】
2006176653.tif 000020
【図１９】
2006176653.tif 000021
【図２０】
2006176653.tif 000022
【図２１】
2006176653.tif 000023
【図２２】
2006176653.tif 000024
【図２３】
2006176653.tif 000025
【図２４】
2006176653.tif 000026