(57)【要約】      （修正有）【課題】適当な部位に、紫外線硬化樹脂を硬化させるのに必要最小限の紫外線を照射することができるとともに、より迅速に樹脂を硬化させるための熱を必要最小限の部位に同時に照射させることができる光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】紫外線領域のＬＤ光源と赤外領域のＬＤ光源とを具備し、それぞれのＬＤを光ファイバに結合し、レンズ及びダイクロイックミラーで合波することで硬化に必要な紫外線と熱源になる赤外線を同時に微小部位に照射する光源装置。【選択図】  図１
2007149982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外〜青領域のレーザ光源と赤外領域のレーザ光源とを具備する光源装置。
【請求項２】
各レーザ光源からの光が、光ファイバで結合されてなる請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
各レーザ光源からの光が、ダイクロミラーにより、焦点が重なるように設定されてなる請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
紫外〜青領域のレーザ光源が、３００〜４５０ｎｍの波長を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項５】
赤外領域のレーザ光源が、８００〜１７００ｎｍの波長を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関し、より詳細には、局所的な光線硬化樹脂の硬化を実現し得る光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＶ硬化樹脂を硬化させるためにはＵＶランプを用いて、大面積の領域に塗布された樹脂に対して一括して紫外線を照射し、硬化していた（例えば、特許文献１）。
また、紫外線をバンドルファイバに結合しスポット照射（スポット径：数ミリ以上）を行ったり、紫外光源を直線状に配置するなどして、小面積で紫外線を照射して、樹脂を硬化していた（例えば、特許文献２）。
【０００３】
しかし、大面積を一括に照射する場合には、硬化を意図する樹脂以外の部分に紫外光が照射されることとなり、樹脂以外の部品に有害な影響を及ぼす可能性があった。特に、ＭＥＭＳに代表されるような微小部品などに対しては、この問題が顕著であり、これらの構成部材を紫外線で劣化させる要因ともなっていた。また、塗布し、硬化を意図する樹脂は、その適用部位によって、樹脂の塗布から硬化までの間に液だれなどが生じないように、樹脂組成物の粘度の調整を行うが、ＵＶランプ等の大面積への紫外線照射を行う場合には、照射面積内の樹脂適用箇所の全てに樹脂組成物を塗布し、紫外線を照射しなければならず、そのタイムラグにより、固定部材等に不要な樹脂が付着するとか、残存するという好ましくない影響があった。
さらに、大面積を一括に照射するためには相当の紫外線の光源が必要となり、その光源から発生する熱によって樹脂以外の部品を劣化させないような装置とするためには、大掛かりな機器を必要とするなど、光源装置自体が大型になるという問題もあった。
【特許文献１】特開平２００５−１３５６０５号公報
【特許文献２】特開平２００５−９９７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、適当な部位に、紫外線硬化樹脂を硬化させるのに必要最小限の紫外線を照射することができるとともに、より迅速に樹脂を硬化させるための熱を必要最小限の部位に同時に照射させることができる光源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】
本発明の光源装置は、紫外線領域のレーザ（ＬＤ）光源と赤外領域のレーザ光源とを具備することを特徴とする。
各レーザ光源からの光は、光ファイバで結合されてなるか、ダイクロミラーにより、焦点が重なるように設定されてなることが好ましい。
また、紫外〜青領域のレーザ光源が、３００〜４５０ｎｍの波長を有するか、赤外領域のレーザ光源が、８００〜１７００ｎｍの波長を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光源装置によれば、適切な部位に、紫外線硬化樹脂を硬化させるのに必要最小限の紫外線を照射することができるとともに、より迅速に樹脂を硬化させるための熱を、必要最小限の部位に同時に照射することができる。その結果、紫外線硬化樹脂をより迅速、高精度に硬化させることができるとともに、樹脂を硬化させるための光源のエネルギーを最小限に止めることができるために、より低消費電力で紫外線硬化樹脂を硬化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の光源装置は、主として、紫外線領域のＬＤ光源と赤外領域のＬＤ光源とから構成される。
紫外線領域のＬＤ光源及び赤外領域のＬＤ光源は、いずれも、レーザとして公知の装置又は素子のすべてを利用することができる。特に半導体レーザを用いることが好ましい。例えば、紫外〜青領域のＬＤ光源及び赤外領域のＬＤ光源は、それぞれ、３００〜４５０ｎｍの波長を発生するもの、８００〜１７００ｎｍの波長を発生するものが好ましい。特に、半導体レーザでは、レーザを構成する半導体層の組成によって、発生するレーザ光の波長が決定されるため、紫外〜青領域のレーザ光を発生する半導体レーザとしては、活性層として、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）、赤外線領域のレーザ光を発生する半導体レーザとしては、例えば、活性層として、AlxGa1-xAs（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）若しくはInxGa1-x-yAsyP1-y（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を備えて構成されるものを用いることができる。このような半導体レーザによる光源を用いることにより、通常用いられているＵＶ硬化用ランプ光源と比較して、光出力を安定に供給することができる。また、オン・オフ操作を容易に行うことができ、必要な場合にのみＬＤ光源をオンすることにより、消費電力を低減させることができる。さらに、紫外線領域と赤外線領域とを別個のＬＤ光源とすることにより、所望の光出力を別個に調整することができる。
【０００８】
紫外〜青領域及び赤外線領域の光は、それぞれそのまま被照射物に照射してもよいが、微小面積に照射することができるように、光ファイバ等の光伝送体に結合して導出することが好ましい。また、種々の光学部材、例えば、レンズ、ミラー等を介して、所望の部位に導出することが好ましい。これにより、意図する部位にのみ効率的に紫外線領域及び赤外線領域の光を照射することが可能になる。
なお、このような光源装置を用いる場合、硬化させる紫外線硬化樹脂としては、公知のものの全てを利用することができる。特に、３００ｎｍ以上の領域の紫外線によって硬化させることができる樹脂を用いることが適している。
以下に本発明の光源装置の実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
実施の形態１
この実施形態の光源装置１は、図１に示したように、紫外線領域の光源２として、波長４００ｎｍ帯、光出力１Ｗであり、ＧａＮ系レーザモジュール光源を用いた。赤外線領域の光源４としては、波長８００ｎｍ帯のレーザモジュール光源を用いた。このような半導体レーザによる光源を用いることにより、通常用いられているＵＶ硬化用ランプ光源と比較して、光出力の安定性に優れており、オン・オフを容易に行うことができる。
具体的には、ＧａＮ系レーザモジュール光源は、以下のように構成されたものを用いた。
【００１０】
窒化物半導体基板上に、Ｓｉをドープしたｎ型Ａｌ0.036Ｇａ0.964Ｎからなるｎ側クラッド層（２００００Å）、ＧａＮからなるｎ側光ガイド層（１９００Å）が積層され、さらに、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる障壁層（１４０Å）、Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる井戸層（７０Å）、Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる障壁層（１４０Å）、さらにこの上に井戸層と障壁層とが１層ずつ積層された量子井戸構造の活性層、ＭｇをドープしたＡｌ0.25Ｇａ0.75Ｎからなるｐ側キャップ層（１００Å）、この上に、ＧａＮからなるｐ側光ガイド層（１２５０Å）、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎよりなる層（２．５０Å）と、ＭｇをドープしたＧａＮからなる層（２．５０Å）との超格子構造のｐ側クラッド層（合計膜厚４５００Å、平均Ａｌ混晶０．０５０）、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ側コンタクト層（１５０Å）が積層され、ｐ側コンタクト層表面には、ｐ側光ガイド層の膜厚が１０００Å残る高さのリッジストライプが形成されている（幅：１．６μｍ）。リッジ上面には、Ｎｉ−Ａｕ（１００Å−１５００Å）の順にｐ電極、Ｎｉ−Ｔｉ−Ａｕ（１０００Å−１０００Å−８０００Å）のパッド電極が形成されており、窒化物半導体基板の裏面には、Ｖ−Ｔｉ−Ａｕ（１００Å−２０００Å−３０００Å）からなるｎ電極が形成されている。この半導体レーザ素子の共振器長６００μｍである。
また、波長８００ｎｍ帯のモジュールレーザ光源は、例えば、n-GaAs基板上に、n-AlGaAsクラッド層、AlGaAs活性層、p-AlGaAsクラッド層、p-GaAsコンタクト層が形成され、リッジの両側にはn-GaAs電流阻止層、さらにその上にはp-GaAsキャップ層が形成された埋込みリッジ構造のものを用いた。なお、p-GaAsキャップ層上にはｐ電極、基板裏面にはｎ電極が形成されている。
【００１１】
各光源２、４には、例えば、１００μｍの光ファイバー５が結合しており、その先端部分に集光レンズ６が、それぞれ配置されている。これにより、光源２、４から出射した光を効率的に、所望の部位に導くことができる。しかも、光源とレーザ光の照射部位とを離すことができるため、光源周辺で発生する熱による被照射物の劣化を防止することができるとともに、同時に、樹脂の硬化に必要な熱を必要な部位にのみ供給することができるために、効率的に紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。また、集光レンズ６の倍率を変化させることにより、例えば、数十μｍから数百μｍの範囲に集光することが可能になる。
【００１２】
このような光源装置１を用いることにより、特に、図２に示すように、レンズ９のような３次元的な部材を金属部材３等の固定部位に、紫外線硬化樹脂を用いて固定する場合に、固定強度及び固定精度を各段に向上させることができる。
つまり、被対象物７の微小領域に、適切に紫外光及び赤外光を照射することができ、迅速に紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。また、局所的な照射であるため、被対象物７近傍に配置する光学部品などに損傷を与えることなく、樹脂部分のみを硬化することが可能である。その結果、部品自体の熱膨張が緩和され、樹脂硬化後の接着強度が向上する。
【００１３】
実施の形態２
この実施形態の光源装置２０は、図１に示したように、紫外線領域の光源２として、波長４００ｎｍ帯、光出力１Ｗであり、ＧａＮ系レーザモジュール光源を用いた。赤外線領域の光源４としては、波長９８０ｎｍ帯のレーザモジュール光源を用いた。なお、ＧａＮ系レーザは、実施の形態１と同様のものを用いることができ、波長９８０ｎｍ帯のレーザとしては、実施の形態１に準じた構造のものを用いることができる。
各光源２、４には、光ファイバー５が結合しており、その先端部分に集光レンズ６が、それぞれ配置されている。さらに、集光レンズ６の下流には、４００ｎｍの波長光の反射率が５％未満で、かつ９８０ｎｍの波長光の反射率９５％以上のダイクロミラー８が、紫外線光及び赤外線光が同軸落射となるように配置されている。これにより、個々の光源の光の照射角度等を調節することなく、同時にかつ簡便に紫外線及び赤外線を被対象物に照射することができる。
また、ダイクロミラー８の下流に、可動式のガルバノミラー１０が１つ以上、例えば、２つ配置されており、さらに、任意にｆ−θレンズ１１が配置されている。このように、レーザ光をコリメート状態にするとともに、ガルバノミラー１０などの角度等を調整することにより、硬化部分（何ポイントかある固定部分）をスキャニングすることができ、レーザ光を簡便かつ容易に、有効に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明は、特に紫外〜青領域の光と赤外線領域の光とを、所望の部位にのみ照射するための光源装置、光線樹脂硬化装置、露光装置等の広範囲で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の光源装置を示す模式図である。
【図２】本発明の光源装置を用いて光を照射する部材を示す概略図である。
【図３】本発明の光源装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１６】
１、２０  光源装置
２  紫外線領域の光源
３  金属部材
４  赤外線領域の光源
５  光ファイバー
６  集光レンズ
８  ダイクロミラー
９  レンズ
１０  ガルバノミラー
１１  ｆ−θレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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