(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と光重合開始剤とを含む紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線照射システムであって、
前記紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置を備え、
前記硬化状態測定装置は、
前記紫外線硬化樹脂を活性化するための第１の紫外線を発生する投光部と、
前記第１の紫外線を受けて前記光重合開始剤から放射される蛍光を検出する受光部と、
前記受光部で検出された前記蛍光の量に基づいて前記硬化状態を判断する判断部と、
前記紫外線硬化樹脂における前記硬化状態の測定対象範囲を表示するための可視領域の波長を含むガイド光を前記紫外線硬化樹脂へ照射するガイド光光源とを含む、紫外線照射システム。
【請求項２】
前記紫外線硬化樹脂における前記受光部の受光視野は、前記紫外線硬化樹脂における前記第１の紫外線の照射領域と同一またはそれより小さく、
前記硬化状態測定装置は、前記紫外線硬化樹脂から前記受光部までの前記蛍光の光学経路上の所定位置において、前記ガイド光を注入する光注入部をさらに含み、
前記ガイド光は、前記蛍光の光学経路上を前記硬化状態測定装置から前記紫外線硬化樹脂へ向けて伝播する、請求項１に記載の紫外線照射システム。
【請求項３】
前記紫外線硬化樹脂における前記第１の紫外線の照射領域は、前記紫外線硬化樹脂における前記受光部の受光視野と同一またはそれより小さく、
前記硬化状態測定装置は、前記投光部から前記紫外線硬化樹脂までの前記第１の紫外線の光学経路上の所定位置において、前記ガイド光を注入する光注入部をさらに含み、
前記ガイド光は、前記第１の紫外線の光学経路上を前記硬化状態測定装置から前記紫外線硬化樹脂へ向けて伝播する、請求項１に記載の紫外線照射システム。
【請求項４】
前記ガイド光は、前記第１の紫外線のビーム径と異なるビーム径を有する、請求項３に記載の紫外線照射システム。
【請求項５】
前記ガイド光は、同心円状のビームプロファイルを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の紫外線照射システム。
【請求項６】
前記ガイド光は、その光軸を中心として複数の線が放射状に配置されたビームプロファイルを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の紫外線照射システム。
【請求項７】
前記ガイド光光源は、外部からの照射指令に応答して前記ガイド光の照射を開始し、
前記投光部は、前記ガイド光光源からの前記ガイド光の照射中に、前記第１の紫外線の発生を停止またはその強度を低減する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の紫外線照射システム。
【請求項８】
前記ガイド光の波長範囲は、前記第１の紫外線の波長範囲から所定波長以上離れている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の紫外線照射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は紫外線照射システムに関し、特に紫外線硬化樹脂の硬化処理に適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの産業分野において、接着剤やコーティング剤の硬化方法として紫外線硬化法（Ultra Violet Curing）が利用されている。紫外線硬化法は、熱エネルギーを利用する熱硬化方法に比較して、有害物質を大気中に放散しない、硬化時間が短い、熱に弱い製品にも適用できるなどの多くの利点を有している。
【０００３】
紫外線硬化法では、紫外線照射前においては主に液体である一方、紫外線照射後においては固体に変化する、紫外線硬化樹脂が用いられる。このような紫外線硬化樹脂は、主剤としてモノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方を含み、さらに光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、照射される紫外線を受けてラジカルやカチオンを発生し、発生したラジカルやカチオンがモノマーやオリゴマーと重合反応を生じる。この重合反応に伴いモノマーやオリゴマーはポリマーに変化し、分子量が極めて大きくなるとともに、融点が低下する。この結果、紫外線硬化樹脂は液体状態を維持できなくなって固体に変化する。
【０００４】
一方、目視による紫外線硬化樹脂の硬化度や品質異常有無の判断は困難であり、紫外線硬化樹脂の硬化反応状態を容易に判断する方法が要望されている。そこで、たとえば特許第２６５１０３６号公報（特許文献１）には、硬化可能材料の硬化度の関数として変化するように発光するプローブを紫外線硬化樹脂に添加することで、硬化可能コーティング材料の硬化程度を監視する方法が開示されている。しかしながら、上述のプローブのように特別な材料を添加することはコスト的に不利であり、また品質上の観点からそのようなプローブを添加することが許容されない場合も多いため、汎用的ではない。
【０００５】
これに対して、本願発明者らは、紫外線硬化樹脂に対する紫外線照射に応じて、紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤自体が紫外線硬化樹脂の状態（たとえば、硬化度）と相関のある観測可能な蛍光を放射する事実を見出し、この事実を利用した紫外線硬化樹脂の状態推定方法を特願２００６−０７１５８０号として出願した。
【特許文献１】特許第２６５１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の紫外線硬化樹脂の状態推定方法によれば、投光素子で発生した励起用紫外線を紫外線硬化樹脂に照射するとともに、この励起用紫外線によって生じた蛍光を受光素子で検出し、この受光素子で検出される蛍光量に基づいて硬化状態が判断される。したがって、紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲（測定対象領域）は、対象となる紫外線硬化樹脂の励起用紫外線の照射範囲と受光素子の受光視野との関係によって定まることになる。
【０００７】
ところで、励起用紫外線は不可視光であり、その照射範囲を目視で確認することはできない。また、受光素子の受光視野についても目視で確認することはできない。そのため、紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲を一見して把握することができず、何らかの原因によって、硬化状態を測定すべき本来の位置とは異なる位置が測定対象範囲となっている場合であっても、それに気付かないという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、紫外線硬化樹脂の任意の範囲についての硬化状態を確実に測定することができる紫外線照射システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に従えば、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と光重合開始剤とを含む紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線照射システムであって、紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置を備える。硬化状態測定装置は、紫外線硬化樹脂を活性化するための第１の紫外線を発生する投光部と、第１の紫外線を受けて光重合開始剤から放射される蛍光を検出する受光部と、受光部で検出された蛍光の量に基づいて硬化状態を判断する判断部と、紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲を表示するための可視領域の波長を含むガイド光を紫外線硬化樹脂へ照射するガイド光光源とを含む。
【００１０】
この発明によれば、ガイド光光源から可視領域の波長を含むガイド光が紫外線硬化樹脂へ照射され、紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲が表示される。そのため、ユーザはこのガイド光による表示を参照しながら、対象となる紫外線硬化樹脂の所望の範囲が測定対象範囲となるように調整することができる。
【００１１】
したがって、紫外線硬化樹脂の任意の範囲についての硬化状態を確実に測定することができる。
【００１２】
好ましくは、紫外線硬化樹脂における受光部の受光視野は、紫外線硬化樹脂における第１の紫外線の照射領域と同一またはそれより小さく、硬化状態測定装置は、紫外線硬化樹脂から受光部までの蛍光の光学経路上の所定位置において、ガイド光を注入する光注入部をさらに含み、ガイド光は、蛍光の光学経路上を硬化状態測定装置から紫外線硬化樹脂へ向けて伝播する。
【００１３】
また好ましくは、紫外線硬化樹脂における第１の紫外線の照射領域は、紫外線硬化樹脂における受光部の受光視野と同一またはそれより小さく、硬化状態測定装置は、投光部から紫外線硬化樹脂までの第１の紫外線の光学経路上の所定位置において、ガイド光を注入する光注入部をさらに含み、ガイド光は、第１の紫外線の光学経路上を硬化状態測定装置から紫外線硬化樹脂へ向けて伝播する。
【００１４】
さらに好ましくは、ガイド光は、第１の紫外線のビーム径と異なるビーム径を有する。
好ましくは、ガイド光は、同心円状のビームプロファイルを有する。
【００１５】
好ましくは、ガイド光は、その光軸を中心として複数の線が放射状に配置されたビームプロファイルを有する。
【００１６】
好ましくは、ガイド光光源は、外部からの照射指令に応答してガイド光の照射を開始し、投光部は、ガイド光光源からのガイド光の照射中に、第１の紫外線の発生を停止またはその強度を低減する。
【００１７】
好ましくは、ガイド光の波長範囲は、第１の紫外線の波長範囲から所定波長以上離れている。
【００１８】
好ましくは、紫外線硬化樹脂の硬化反応を促進するための第２の紫外線を照射する光源装置をさらに備える。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、紫外線硬化樹脂の任意の範囲についての硬化状態を確実に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２１】
（紫外線照射システムの概略構成）
図１は、この発明の実施の形態に従う紫外線照射システム１の概略構成図である。
【００２２】
図１を参照して、この発明の実施の形態に従う紫外線照射システム１は、紫外線硬化樹脂の硬化状態を測定する硬化状態測定装置１００（または、１００＃）と、紫外線硬化樹脂の硬化反応を促進するための硬化用紫外線５４を照射する光源装置２００とを備える。そして、紫外線照射システム１は、一例として、基材６の上に被着体８を配置し、紫外線硬化樹脂１２を用いて両者を接着するような製造ラインに配置される。なお、基材６と、被着体８と、紫外線硬化樹脂１２とを一体として「ワーク」とも称す。紫外線硬化樹脂１２は、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方からなる主剤と、光重合開始剤とを含み、紫外線を受けて硬化反応を生じる。
【００２３】
本明細書では、この発明の実施の形態の第１実施例（以下、実施の形態１とも記す）に従う硬化状態測定装置１００、および同第２実施例（以下、実施の形態２とも記す）に従う硬化状態測定装置１００＃についてそれぞれ説明する。
【００２４】
光源装置２００は、硬化用紫外線５４を発生する照射ヘッド部２０４と、照射ヘッド部２０４を制御するための制御部２０２とからなる。
【００２５】
照射ヘッド部２０４は、硬化用紫外線５４を発生する紫外線光源を含み、紫外線光源は、代表的に紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や紫外線ランプなどを含む。また、発生した硬化用紫外線５４が紫外線硬化樹脂１２に照射されるように、照射ヘッド部２０４は、たとえばワークの垂直上部に配置される。
【００２６】
制御部２０２は、照射ヘッド部２０４と電気的に接続され、ユーザや外部装置などからの外部指令に応答して、照射ヘッド部２０４における硬化用紫外線５４およびガイド光５６の発生を制御する。具体的には、制御部２０２は、硬化用紫外線５４の照射指令（図示しない）に応答して、硬化用紫外線５４の発生を開始するとともに、硬化状態測定装置１００（または１００＃）などからの硬化用紫外線５４の照射終了指示に応答して、硬化用紫外線５４の発生を停止する。
【００２７】
また、硬化状態測定装置１００（または１００＃）は硬化用紫外線５４の照射状態に同期して動作するので、制御部２０２は硬化用紫外線５４の照射状態信号、たとえば照射開始信号や照射終了信号を硬化状態測定装置１００（または１００＃）へ送出する。
【００２８】
一方、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１００は、蛍光測定ヘッド部１０４と、蛍光測定ヘッド部１０４を制御するための制御部１０２とを備える。この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置１００＃は、蛍光測定ヘッド部１０４＃と、蛍光測定ヘッド部１０４＃を制御するための制御部１０２とを備える。
【００２９】
蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）は、制御部１０２から受けた制御指令に従って、紫外線硬化樹脂１２を活性化させるための励起紫外線５０を発生し、紫外線硬化樹脂１２に向けて照射するとともに、励起紫外線５０を受けて紫外線硬化樹脂１２から放射される蛍光５２を受光し、検出した蛍光量を示す信号を制御部１０２へ出力する。すなわち、蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）は、励起紫外線５０を発生する紫外線ＬＥＤなどの投光部を含む。さらに、蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）は、紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲を表示するための可視領域の波長を含むガイド光５８を発生するガイド光光源を含む。本実施の形態では、蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）が発生するガイド光５８が蛍光の光学経路と略同一の光学経路上を蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）から紫外線硬化樹脂１２へ向けて伝播する構成について例示する。そして、ガイド光５８は、紫外線硬化樹脂１２における硬化状態の測定対象範囲を確認および調整するための視覚的な表示として機能する。
【００３０】
制御部１０２は、蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）と電気的に接続され、光源装置２００の照射状態に応じて蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）における励起紫外線５０およびガイド光５８の発生を制御するとともに、蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）から出力される蛍光量を示す信号に基づいて、紫外線硬化樹脂１２の硬化状態を判断する。具体的には、制御部１０２は、制御部２０２から照射開始信号を受けると、励起紫外線５０の発生を開始するとともに、光重合開始剤から放射される蛍光量の測定を開始する。さらに、制御部１０２は、制御部２０２から照射終了信号を受けると、励起紫外線５０の発生を停止するとともに、光重合開始剤から放射される蛍光量の測定を停止する。
【００３１】
特に、本実施の形態に従う制御部１０２は、ユーザなどからガイド光５８の照射指令（図示しない）を受けると、ガイド光５８の発生を開始するとともに、励起紫外線５０の発生を停止またはその強度を低減する。これは、ガイド光５８の照射中は、紫外線硬化樹脂１２における硬化状態の測定対象範囲が所望の位置となるように、ユーザが蛍光測定ヘッド部１０４（または１０４＃）の位置や方向を調整することが想定されるので、この調整作業におけるユーザの安全性を確保するために、励起紫外線５０の照射を停止または励起紫外線５０の強度を安全なレベルまで低減するものである。
【００３２】
（紫外線硬化樹脂）
まず、本実施の形態に従う紫外線照射システム１において使用される紫外線硬化樹脂１２について説明する。紫外線硬化樹脂１２は、紫外線照射前においては主に液体である一方、紫外線照射後においては固体に変化（硬化）する。なお、本明細書において、「紫外線硬化樹脂」とは、その状態（紫外線照射前の液体状態、もしくは紫外線照射後における固体状態）にかかわらず総称的な意味で使用する。
【００３３】
紫外線照射前（硬化前）における紫外線硬化樹脂は、モノマーおよびオリゴマーの少なくとも一方と、光重合開始剤と、各種添加剤とを含む。モノマーおよびオリゴマーは主剤であり、紫外線を受けて光重合開始剤が発生するラジカルやカチオンにより重合反応（主鎖反応や架橋反応など）を生じる。そして、この重合反応に伴いモノマーおよびオリゴマーは、ポリマーに変化して分子量が極めて大きくなるとともに融点が低下する。この結果、紫外線硬化樹脂は液体から固体へ変化する。
【００３４】
モノマーおよびオリゴマーは、一例として、ポリエステルアクリレートや、ウレタンアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、エポキシアクリレートなどからなる。モノマーは、単量体とも呼ばれ、重合反応によって重合体を合成する場合の原料となる状態である。一方、オリゴマーは、低重合体とも呼ばれ、重合度が２〜２０程度の比較的重合度の低い状態である。
【００３５】
光重合開始剤は、紫外線を受けてラジカルを発生するラジカル重合開始剤と、紫外線を受けてカチオンを発生するカチオン重合開始剤とに大別される。なお、ラジカル重合開始剤は、アクリル系のモノマーおよびオリゴマーに対して使用され、カチオン重合開始剤は、エポキシ系やビニールエーテル系のモノマーおよびオリゴマーに対して使用される。さらに、ラジカル重合開始剤およびカチオン重合開始剤の混合物からなる光重合開始剤を用いてもよい。
【００３６】
ラジカル重合開始剤は、ラジカルの発生過程に応じて、水素引抜型および分子内開裂型に大別される。水素引抜型は、一例として、ベンゾフェノンおよびオルソベンゾイル安息香酸メチルなどからなる。一方、分子内開裂型は、一例として、ベンゾインエーテルや、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、オキソベンゾイル安息香酸メチル（ＯＢＭ）、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド（ＢＭＳ）、イソプロピルチオキサントン（ＩＰＴＸ）、ジエチルチオキサントン（ＤＥＴＸ）、エチル４−（ジエチルアミノ）ベンゾエート（ＤＡＢ）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−オン、ベンジルジメチルケタール（ＢＤＫ）、１，２αヒドロキシアルキルフェノンなどからなる。
【００３７】
また、カチオン重合開始剤は、一例として、ジフェニルヨードニウム塩などからなる。
なお、本明細書において、「光重合開始剤」とは、光重合反応を開始させる能力が残存しているものに限らず、当初の光重合開始剤が光重合反応に寄与することによって変化したり光重合反応の対象となるモノマーやオリゴマーが周囲に存在しなかったりすることにより、もはや光重合反応の開始に寄与しない物質となったものをも含む意味で使用する。ここで、光重合開始反応に寄与した後の光重合開始剤は、多くの場合、ほぼ当初の分子の大きさを保持したまま、あるいは２つまたはそれ以上の数の分子に分裂した状態で、ポリマーの末端に結合している。
【００３８】
上述したように、本願発明者らは、この紫外線硬化樹脂１２に含まれる光重合開始剤自体が紫外線照射に応じて、紫外線硬化樹脂１２の状態（たとえば、硬化度）と相関のある観測可能な蛍光を放射することを見出した。
【００３９】
より詳細には、本願発明者らは、代表的な紫外線硬化樹脂（合計２２種類）の各々に対して、波長３６５ｎｍをもつ励起紫外線５０を照射した場合に放射される光の波長について、スペクトルアナライザーを用いて調査した。この結果、いずれの紫外線硬化樹脂からも、励起紫外線５０の波長より長い波長をもつ光（蛍光）が放射されていることを確認した。
【００４０】
ここで、紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始剤は、以下のような性質を有する。
（１）重合反応を開始させるための活性種（ラジカルや酸など）を生成する能力（量子収率、モル吸光係数）が高い。
【００４１】
（２）反応性の高い活性種を生成する。
（３）活性種の生成能力を発揮するための励起エネルギーのスペクトル域が紫外線領域である。
【００４２】
すなわち、光重合開始剤は、紫外線を吸収しやすい分子構造のものが採用され、紫外線吸収したことによるエネルギー（電子）を他の分子に与えやすいものとなっている。
【００４３】
一方、紫外線硬化樹脂の主剤であるモノマーおよびオリゴマーは、キャリア（電子）が分子内をスムーズに動きにくい構造をとるため、蛍光をほとんど発しないと考えられる。
【００４４】
したがって、本願発明者らは、本質的に光重合開始材が紫外線を受けて蛍光を放射する性質を有する物質であると結論付けた。本実施の形態に従う紫外線照射システムは、この光重合開始材から放射される蛍光を測定し、測定結果から紫外線硬化樹脂１２の状態（たとえば、硬化度）を判断するものである。
【００４５】
（実施の形態１に従う硬化反応検知装置の構成）
図２は、この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置１００のより詳細な概略構成図である。
【００４６】
図２を参照して、制御部１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０と、表示部４２と、操作部４４と、記憶部４６と、インターフェイス部（Ｉ／Ｆ）４８とからなる。
【００４７】
ＣＰＵ４０は、硬化状態測定装置１００の全体処理を司る制御装置であって、記憶部４６に格納されるプログラムを読込んで実行することで、以下に示す処理を実現する。具体的には、ＣＰＵ４０は、インターフェイス部４８を介して制御部２０２（図１）から与えられる照射状態信号（照射開始信号や照射終了信号）に応答して、蛍光測定ヘッド部１０４へ制御指令を与える。そして、蛍光測定ヘッド部１０４から与えられる蛍光量を示す信号に基づいて、光重合開始剤から放射される蛍光量を測定する。このように測定された蛍光量の時間的挙動に基づいて、ＣＰＵ４０は、紫外線硬化樹脂１２の硬化反応状態を判断する。そして、当該硬化反応が完了したと判断されると、ＣＰＵ４０は、制御部２０２（図１）に照射終了指示を与えて硬化用紫外線５４（図１）の照射を停止する。さらに、ＣＰＵ４０は、測定された蛍光量の時間的挙動を記憶部４６に格納するとともに、紫外線硬化樹脂１２の硬化反応状態を表示部４２上に表示したり、インターフェイス部４８を介して外部出力したりする。
【００４８】
また、ＣＰＵ４０は、操作部４４を介して与えられるユーザなどからのガイド光照射指令に応答して、ガイド光５８の発生を開始するとともに、励起紫外線５０の発生を停止またはその強度を低減するための制御指令を蛍光測定ヘッド部１０４へ与える。
【００４９】
表示部４２は、ユーザに対して硬化反応に係る情報を表示するための表示装置であり、一例として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）などのディスプレイを含んで構成される。
【００５０】
操作部４４は、ユーザからの操作指令を受付ける指令入力装置であり、一例として、スイッチ、タッチパネルもしくはマウスなどから構成され、ユーザ操作に応じた操作指令をＣＰＵ４０へ出力する。
【００５１】
記憶部４６は、ＣＰＵ４０で実行されるプログラムや過去の時間的挙動を不揮発的に格納可能な装置であり、一例として、ハードディスクやフラッシュメモリなどで構成される。
【００５２】
インターフェイス部４８は、外部装置とＣＰＵ４０との間の通信を仲介するための装置であり、一例として、デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）もしくはイーサネット（登録商標）などで構成される。
【００５３】
一方、蛍光測定ヘッド部１０４は、投光駆動回路２０と、投光素子２２と、ダイクロイックミラー６６と、光フィルタ２６と、ハーフミラー２４と、ガイド光光源３８と、受光素子２８と、ハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ：High Pass Filter）３０と、増幅回路３２と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ：Sample and Hold）３４と、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）３６とからなる。
【００５４】
投光駆動回路２０は、ＣＰＵ４０からの制御指令に応じて、投光素子２２で励起紫外線５０を発生させるための駆動電力を供給する。励起紫外線５０は、光重合開始剤から放射される蛍光量をより正確に測定できるように、その強度が周期的に変化することが望ましい。そこで、投光駆動回路２０は、ＣＰＵ４０から照射を指示する制御指令が与えられる期間において、所定周期で変化する駆動電力を投光素子２２へ供給する。
【００５５】
図３は、この発明の実施の形態１に従う蛍光測定ヘッド部１０４とワークとの間の光学的な配置図である。
【００５６】
図２および図３を参照して、蛍光測定ヘッド部１０４は、コリメートレンズ６０，６４と、集束レンズ６２，６８とをさらに備える。投光素子２２と、コリメートレンズ６０と、ダイクロイックミラー６６と、集束レンズ６８と、対象となる紫外線硬化樹脂１２とは、いずれも共通の光軸Ａｘ１上に配置される。また、光軸Ａｘ１に対して直交方向に向かう光軸Ａｘ２上に、ダイクロイックミラー６６と、光フィルタ２６と、ハーフミラー２４と、集束レンズ６２と、受光素子２８とが配置される。さらに、光軸Ａｘ２に対して直交方向に向かう光軸Ａｘ３上に、ガイド光光源３８と、コリメートレンズ６４と、ハーフミラー２４とが配置される。
【００５７】
実施の形態１では、紫外線硬化樹脂１２における受光素子２８の受光視野が紫外線硬化樹脂１２における励起紫外線５０の照射領域と同一またはそれより小さい場合について例示する。紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲は、励起紫外線５０の照射領域と受光素子２８の受光視野との重複部分となるので、この場合には、硬化状態の測定対象範囲は受光素子２８の受光視野と実質的に同一となる。そのため、硬化状態の測定対象範囲を表示することは、受光素子２８の受光視野を表示することを意味する。
【００５８】
投光駆動回路２０から供給される駆動電力を受けて投光素子２２が発生する励起紫外線５０は、コリメートレンズ６０、ダイクロイックミラー６６、および集束レンズ６８の順に通過して所定の照射位置に集束する。この励起紫外線５０を受けて、紫外線硬化樹脂１２では、その硬化状態に応じた蛍光５２が発生する。発生した蛍光５２は、励起紫外線５０の照射経路と略同一の経路を逆方向に伝播してダイクロイックミラー６６に入射する。そして、ダイクロイックミラー６６が蛍光５２の伝搬方向を光軸Ａｘ２に沿った紙面下方向に変化させるため、蛍光５２は光フィルタ２６、ハーフミラー２４および集束レンズ６２を通過して受光素子２８へ入射する。このように、ダイクロイックミラー６６が紫外線硬化樹脂１２から受けた蛍光５２の伝播方向を変化させることで、同一直線上を伝播する励起紫外線５０と蛍光５２とを分離することができ、微弱な強度を有する蛍光５２を受光素子２８によって確実に検出できる。
【００５９】
一方、ガイド光光源３８が発生するガイド光５８は、光軸Ａｘ３に沿って、コリメートレンズ６４を通過してハーフミラー２４に入射する。そして、ハーフミラー２４がガイド光５８の伝搬方向を光軸Ａｘ２に沿った紙面上方向に変化させるため、ガイド光５８は蛍光５２と同一の光学経路上を逆方向に伝搬して紫外線硬化樹脂１２へ照射される。すなわち、ハーフミラー２４は、紫外線硬化樹脂１２から受光素子２８までの光学経路上の所定位置に介挿され、ガイド光光源３８が発生するガイド光５８を注入する光注入部として機能する。
【００６０】
このガイド光５８は、受光素子２８の受光視野と略一致するようにそのビーム断面の大きさが定められており、紫外線硬化樹脂１２に照射されることで受光素子２８の受光視野を表示する。そして、ユーザは、このガイド光５６の投射像を参照して、所望範囲の硬化状態が測定できるように蛍光測定ヘッド部１０４の位置などを調整する。
【００６１】
投光素子２２は、励起紫外線５０を発生する紫外線光源であって、代表的に紫外線ＬＥＤからなる。なお、投光素子２２で発生する励起紫外線５０の主発光ピークは３６５ｎｍが好ましい。
【００６２】
コリメートレンズ６０は、投光素子２２が発生する励起紫外線５０を平行光線に変換するための光学系であり、コリメートレンズ６４を通過後の励起紫外線５０は、平行光線となってダイクロイックミラー６６に入射する。
【００６３】
ダイクロイックミラー６６は、ビームスプリッタの一種であり、入射する光の波長に依存する反射・透過特性を有する光フィルタである。具体的には、ダイクロイックミラー６６は、励起紫外線５０の波長帯域（紫外領域）において相対的に高い透過率をもち、かつ蛍光５２およびガイド光５８の波長帯域（可視領域）において相対的に高い反射率をもつように光学設計される。このような光学設計により、ダイクロイックミラー６６を透過する励起紫外線５０、ならびにダイクロイックミラー６６で反射される蛍光５２およびガイド光５８のいずれについても損失を低減することができる。
【００６４】
光フィルタ２６は、投光素子２２から放射される励起紫外線５０が直接的に受光素子２８へ入射することを抑制するために配置されたものであり、紫外領域の光を減衰させる一方で可視領域の光を透過するように構成される。一例として、光フィルタ２６は、波長が４１０ｎｍ以上の光を透過する誘電体多層膜のフィルタからなる。
【００６５】
ハーフミラー２４は、ビームスプリッタの一種であり、光の入射方向によって反射率および透過率を異ならしめる反射部材である。すなわち、ハーフミラー２４は、ガイド光光源３８からのガイド光を反射してその伝播方向を紙面上方向に変化させるとともに、紙面下方向に伝播する蛍光５２を透過して受光素子２８へ導く。なお、ハーフミラー２４の反射・透過特性は、ダイクロイックミラー６６のそれとは異なり周波数依存性をもたなくてもよい。
【００６６】
コリメートレンズ６４は、ガイド光光源３８が発生するガイド光５８を平行光線に変換するための光学系である。同時に、コリメートレンズ６４は、紫外線硬化樹脂１２に向けて照射されるガイド光５８のビームプロファイル（ビーム断面における強度特性）の調整機構としても機能する。すなわち、ガイド光５８は、ユーザが紫外線硬化樹脂１２における硬化状態の測定対象範囲を容易に確認できるように、そのビームプロファイルを所定の特性に調整することが好ましい。
【００６７】
集束レンズ６２は、紫外線硬化樹脂１２で生成された蛍光５２を受光素子２８に集束するための光学系である。
【００６８】
受光素子２８は、一例としてフォトダイオードからなり、光フィルタ２６、ハーフミラー２４および集束レンズ６２を通過して入射する蛍光の強度に応じた電気信号を発生する。
【００６９】
集束レンズ６８は、励起紫外線５０およびガイド光５８を所定の照射位置に集束する光学系である。同時に、集束レンズ６８は、紫外線硬化樹脂１２で生成された蛍光５２を平行光線に変換するコリメートレンズとしても機能する。すなわち、集束レンズ６８には波長帯域の互いに異なる励起紫外線５０、蛍光５２およびガイド光５８が通過するので、集束レンズ６８は色収差の小さいことが望ましい。
【００７０】
（蛍光量の測定方法）
次に、図２を参照して、紫外線硬化樹脂１２から放射される蛍光量の測定方法とともに、ハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ）３０、増幅回路３２、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３４、およびアナログデジタル変換部（ＡＤＣ）３６について説明する。
【００７１】
本実施の形態に従う紫外線照射システム１では、図１に示すように、紫外線硬化樹脂１２に対して光源装置２００から硬化用紫外線５４が放射される。そのため、紫外線硬化樹脂１２に含まれる光重合開始剤で発生する蛍光は、励起紫外線５０を受けて生じる蛍光と、硬化用紫外線５４を受けて生じる蛍光とが含まれると考えられる。そこで、本実施の形態では、それぞれの紫外線を周波数領域上で分離する。すなわち、主として直流（ＤＣ）成分の強度を有する硬化用紫外線５４と、その強度に交流成分（一例として、パルス状変化）を含む励起紫外線５０とを照射し、この照射によって測定される蛍光量を示す信号のうち、励起紫外線５０の強度変化周期に対応する周期成分を抽出して、励起紫外線５０によって生じた蛍光量として測定する。
【００７２】
ハイパスフィルタ回路３０は、受光素子２８で検出される蛍光量のうち、周期成分（励起紫外線５０に起因する成分）を抽出するためのフィルタであり、励起紫外線５０の強度変化周期に対応する周期成分より高周波の成分を通過させる。
【００７３】
増幅回路３２は、ＨＰＦ３０からの出力信号を所定の増幅率（電流電圧変換率）で増幅してサンプルホールド回路３４へ出力する。そして、サンプルホールド回路３４は、投光素子２２から照射される励起紫外線５０のパルス周期に同期してＨＰＦ３０からの出力信号をサンプリングし、サンプリングした信号値を次回のサンプリング時まで保持する。これにより、各パルスの最大振幅値に応じた値がサンプルホールド回路３４から出力される。このサンプルホールド回路３４から出力される信号（アナログの電圧信号）はアナログデジタル変換部３６（図２）によってデジタル値に変換されて、蛍光量の測定値としてＣＰＵ４０へ出力される。
【００７４】
上述した図２および図３と本願発明との対応関係については、硬化状態測定装置１００が「硬化状態測定装置」に相当し、投光素子２２が「投光部」に相当し、受光素子２８が「受光部」に相当し、ガイド光光源３８が「ガイド光光源」に相当し、ハーフミラー２４が「光注入部」に相当し、制御部１０２が「判断部」に相当し、励起紫外線５０が「第１の紫外線」に相当する。
【００７５】
（実施の形態２に従う硬化反応検知装置の構成）
次に、実施の形態２では、紫外線硬化樹脂１２における励起紫外線５０の照射領域が紫外線硬化樹脂１２における受光素子２８の受光視野と同一またはそれより小さい場合について例示する。紫外線硬化樹脂における硬化状態の測定対象範囲は、励起紫外線５０の照射領域と受光素子２８の受光視野との重複部分となるので、この場合には、硬化状態の測定対象範囲は励起紫外線５０の照射領域と実質的に同一となる。そのため、硬化状態の測定対象範囲を表示することは、励起紫外線５０の照射領域を表示することを意味する。
【００７６】
図４は、この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置１００＃のより詳細な概略構成図である。
【００７７】
図５は、この発明の実施の形態２に従う蛍光測定ヘッド部１０４＃とワークとの間の光学的な配置図である。
【００７８】
図４および図５を参照して、実施の形態２では、ガイド光５８が紫外線硬化樹脂１２における励起紫外線５０の照射領域を表示するように照射されるので、ガイド光５８は、投光素子２２から紫外線硬化樹脂１２までの励起紫外線５０の光学経路上の所定位置に注入される。そして、ガイド光５８は、励起紫外線５０とともに紫外線硬化樹脂１２へ照射される。
【００７９】
実施の形態２に従う蛍光測定ヘッド部１０４＃は、実施の形態１に従う蛍光測定ヘッド部１０４（図２，図３）において、ガイド光光源３８、ダイクロイックミラー６６およびハーフミラー２４の位置を変更したものであり、各構成部位の機能および動作は実質的に同一である。具体的には、光軸Ａｘ１上には、投光素子２２と、コリメートレンズ６０と、ダイクロイックミラー６６と、ハーフミラー２４と、集束レンズ６８とが一連に配置される。また、光軸Ａｘ１に直交方向に向かう光軸Ａｘ２上には、ハーフミラー２４と、光フィルタ２６と、集束レンズ６２と、受光素子２８とが一連に配置される。さらに、光軸Ａｘ１に直交方向に向かう光軸Ａｘ３上には、ダイクロイックミラー６６と、コリメートレンズ６４と、ガイド光光源３８とが一連に配置される。
【００８０】
特に、実施の形態２では、ガイド光光源３８が発生するガイド光５８は、コリメートレンズ６４を通過してダイクロイックミラー６６に入射する。そして、ダイクロイックミラー６６がガイド光５８の伝搬方向を光軸Ａｘ１に沿った紙面左方向に変化させるため、ガイド光５８は励起紫外線５０と同一の光学経路上を伝搬して紫外線硬化樹脂１２へ照射される。すなわち、ダイクロイックミラー６６は、投光素子２２から紫外線硬化樹脂１２までの励起紫外線５０の光学経路上の所定位置に介挿され、ガイド光光源３８が発生するガイド光５８を注入する光注入部として機能する。蛍光測定ヘッド部１０４＃のその他の構成については、上述の実施の形態１に従う蛍光測定ヘッド部１０４と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８１】
また、実施の形態２に従う硬化状態測定装置１００＃を構成する制御部１０２については、上述したので、詳細な説明は繰返さない。
【００８２】
上述した図４および図５と本願発明との対応関係については、硬化状態測定装置１００が「硬化状態測定装置」に相当し、投光素子２２が「投光部」に相当し、受光素子２８が「受光部」に相当し、ガイド光光源３８が「ガイド光光源」に相当し、ダイクロイックミラー６６が「光注入部」に相当し、制御部１０２が「判断部」に相当し、励起紫外線５０が「第１の紫外線」に相当する。
【００８３】
（ガイド光のビームプロファイル）
ガイド光５８のビームプロファイルは、紫外線硬化樹脂１２における受光素子２８の受光視野または励起紫外線５０と実質的に同一、すなわちガイド光のビーム径と受光素子２８の受光視野または励起紫外線５０のビーム径とが互いに同一であるように構成してもよいが、より視認性を高めるために他のビームプロファイルを採用してもよい。
【００８４】
図６は、この発明の実施の形態に従うガイド光５８のビームプロファイルの一例を示す図である。なお、後述するように、本実施の形態に従う硬化状態測定装置１００（または１００＃）は、ガイド光５８の照射を開始すると、励起紫外線５０の照射を停止またはその強度を低減するため、ガイド光と（強度の高い）紫外線とが同時に照射されることはないが、図６では説明の便宜上、両者のビームプロファイルを同一図面に示す。
【００８５】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれガイド光のビームプロファイルの第１例〜第４例を示す。
【００８６】
図６（ａ）は、硬化状態の測定対象範囲３００の外径に比較して、ガイド光５８による投射像３０２の外径がより大きな場合を示す。なお、測定対象範囲３００は、紫外線硬化樹脂１２における、励起紫外線５０の照射領域と受光素子２８の受光視野との重複部分に相当し、受光素子２８の受光視野が励起紫外線５０の照射領域と同一またはそれより小さい場合には、測定対象範囲３００は受光素子２８の受光視野に相当し、その反対の場合には、測定対象範囲３００は励起紫外線５０の照射領域に相当する。
【００８７】
また、測定対象範囲３００が励起紫外線５０の照射領域に相当する場合（実施の形態２の場合）には、図６（ａ）に示すガイド光のビーム径は、励起紫外線５０のビーム径より大きくなる。
【００８８】
このようなビームプロファイルをもつガイド光５８を採用することで、ユーザは、ガイド光５８が照射されるスポットを視認した上で、その内側の領域が硬化状態の測定対象範囲３００であることを確認できる。このようなガイド光５８は、硬化状態の測定対象範囲３００が相対的に小さい場合などに有効である。
【００８９】
これに対して、図６（ｂ）は、硬化状態の測定対象範囲３００の外径に比較して、ガイド光５８による投射像３０２の外径がより小さい場合を示す。このようなビームプロファイルをもつガイド光５８を採用することで、ユーザは、ガイド光が照射されるスポットを視認した上で、その外側を含む領域が硬化状態の測定対象範囲３００であることを確認できる。
【００９０】
図６（ｃ）は、ガイド光５８が同心円状のビームプロファイルを有する場合を示す。特に、同心円状の内径と測定対象範囲３００の外径とを略一致させることがより好ましい。このようなビームプロファイルをもつガイド光５８を採用することで、ユーザは、ガイド光が照射されるスポットを視認した上で、その内側の領域に紫外線が照射されることを確認できる。このようなガイド光５８は、硬化状態の測定対象範囲３００が相対的に小さい場合などに有効である。
【００９１】
なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すガイド光のビームプロファイルは、ガイド光光源３８が発生したガイド光５８が通過するコリメートレンズ６４（図３，図５）の光学特性（屈折率や焦点距離）などを適宜選択することで実現できる。
【００９２】
一方、図６（ｄ）は、その光軸を中心として複数の線が放射状に配置されたビームプロファイルを有する場合を示し、特に２本の線が直交した「十字形状」のビームプロファイルを示す。なお、３本以上の線がガイド光の光軸で交差するような形状であってもよい。このようなビームプロファイルをもつガイド光を採用することで、ユーザは、ガイド光の光軸、すなわち硬化状態の測定対象範囲３００の照射中心位置を確認できる。このようなガイド光は、紫外線硬化樹脂１２の微小な照射領域に比較して紫外線を照射する必要がある場合などに有効である。
【００９３】
図７は、図６（ｄ）に示すビームプロファイルをもつガイド光５８を発生する構成を示す概略図である。なお、図７は、実施の形態２における光学的な配置（図５）に適用した場合の構成を例示する。
【００９４】
図７を参照して、コリメートレンズ６４とダイクロイックミラー６６との間の光学経路上にマスク部８４を設けることで、任意のビームプロファイルをもつガイド光５８を生成できる。すなわち、マスク部８４に所望のビームプロファイルに相当するスリットを形成することで、スリット以外の領域に入射するガイド光は遮断され、スリットに相当するビームプロファイルをもつガイド光５８が生成される。
【００９５】
以上のように、ガイド光５８のビームプロファイルを励起紫外線５０のビームプロファイルと異なるようにしてもよい。
【００９６】
（ガイド光の波長）
ガイド光は、ユーザが硬化状態の測定対象範囲を確認および調整するための表示として機能するために、可視領域の波長を含む必要がある。したがって、原則的にガイド光の波長は可視領域にあれば任意に選択可能であるが、ユーザが装着する保護メガネの特性や、紫外線硬化樹脂１２に含まれる光重合開始剤の反応特性などを考慮して適切な波長を選択することが好ましい。
【００９７】
通常、紫外線照射装置を操作するユーザは、紫外線から目を保護するために保護メガネを装着する。このような保護メガネは、紫外線に相当する波長帯域の光を遮断する一種の光フィルタである。
【００９８】
図８は、保護メガネを装着した状態での視認可能特性の一例を示す図である。
図８を参照して、多くの保護メガネの波長遮断特性は比較的緩やかである。そのため、保護メガネが遮断する波長には紫外領域に加えて可視領域の一部が含まれる。したがって、このような保護メガネを装着したユーザは、可視領域の紫外線領域側、すなわち紫色や青色を視認し難いことが考えられる。
【００９９】
そこで、本実施の形態に従うガイド光としては、硬化用紫外線５４や励起紫外線５０の波長範囲（紫外線波長）から所定の波長以上だけ長波長側に離れた波長範囲に含まれる波長（色）が用いられる。具体的には、約４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲に含まれる色、たとえば「緑色」、「黄色」、「赤色」などが好ましい。
【０１００】
また、紫外線硬化樹脂１２に含まれる光重合開始剤の種類によっては、可視領域の短波長側、たとえば約４００ｎｍ付近の波長の可視光によって蛍光を放射するものもある。このような蛍光は蛍光量測定の誤差要因となるので、可能な限り発生を抑制する必要がある。そのため、この観点からも、ガイド光５８の波長範囲は、励起紫外線５０の波長範囲（紫外線波長）から所定の波長以上だけ長波長側に離れていることが好ましい。
【０１０１】
（制御構造）
本実施の形態に従う制御部１０２は、ユーザなどからガイド光５８の照射指令を受けると、ガイド光５８の発生を開始させるとともに、ユーザの安全性を確保するために、励起紫外線５０の発生を停止またはその強度を低減する。この制御動作を実現するための制御構造について、図９を参照して説明する。
【０１０２】
図９は、この発明の実施の形態に従う制御部１０２における制御構造を示す図である。
図９を参照して、制御部１０２のＣＰＵ４０は、インターフェイス部４８を介して与えられる紫外線照射指令に応答して投光駆動回路２０に制御指令を与える紫外線制御部９２と、操作部４４を介して与えられるガイド光照射指令に応答してガイド光光源３８に制御指令を与えるガイド光制御部９４とを機能として含む。さらに、制御部１０２のＣＰＵ４０は、紫外線制御部９２の出力側に配置された指令遮断部９６を機能として含み、指令遮断部９６はガイド光制御部９４から出力される制御指令に応答して、信号伝達を遮断する。すなわち、ガイド光制御部９４がガイド光光源３８に制御指令を与えると、紫外線制御部９２から投光駆動回路２０への制御指令が強制的に遮断される。このような制御構造によって、ガイド光５８の発生の開始に同期して励起紫外線５０の発生を停止できる。
【０１０３】
また、ガイド光５８の発生開始に伴って励起紫外線５０の強度を低減する場合には、指令遮断部９６に代えて、紫外線制御部９２からの制御指令のレベルを低減する指令低減部などを設ければよい。
【０１０４】
図１０は、この発明の実施の形態に従うガイド光５８および励起紫外線５０の発生状態を示すタイムチャートである。図１０（ａ）は、ガイド光強度の時間的変化を示し、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、紫外線強度の時間的変化を示す。
【０１０５】
図１０（ｂ）または図１０（ｃ）に示すように、励起紫外線５０の照射中に、ユーザがガイド光の照射指令を制御部１０２に与えると（ガイド光ＯＮ）、制御部１０２は、図１０（ａ）に示すようにガイド光５８の照射を開始するとともに、図１０（ｂ）に示すように励起紫外線５０の照射を停止する。もしくは、制御部１０２は、図１０（ｃ）に示すように励起紫外線５０（または、硬化用紫外線５４）の照射強度を低減する。
【０１０６】
その後、ユーザが制御部１０２に与えていたガイド光の照射指令を停止すると（ガイド光ＯＦＦ）、制御部１０２は、図１０（ａ）に示すようにガイド光５８の照射を停止するとともに、図１０（ｂ）に示すように励起紫外線５０の照射を再開する。もしくは、制御部１０２は、図１０（ｃ）に示すように励起紫外線５０の照射強度を元のレベルまで増加する。
【０１０７】
（モード選択機能）
上述のようなガイド光の照射指令に応答してガイド光５８および励起紫外線５０が選択的に照射される形態に加えて、ガイド光５８および励起紫外線５０のいずれか一方のみが照射されるように予めユーザが選択する形態が用意されていれば、よりユーザフレンドリであり、かつより安全である。そこで、本実施の形態では、励起紫外線５０の発生のみを許容する第１のモードと、ガイド光５８の発生のみを許容する第２のモードとを選択可能に構成される。
【０１０８】
再度、図９を参照して、紫外線制御部９２およびガイド光制御部９４は、それぞれ第１および第２のモードの選択状態を示す信号を受付け、この各モードの選択状態を示す信号が与えられている場合に限って、対応の制御指令を出力可能にする。この第１および第２のモードの選択状態を示す信号は、ユーザや外部装置などからインターフェイス部４８を介して制御部１０２へ与えられ、もしくはユーザが操作部４４を操作することで制御部１０２へ与えられてもよい。さらに、蛍光測定ヘッド部１０４（または、＃１０４）の一端面にモード選択スイッチを設けてもよい。
【０１０９】
図１１は、モード選択機能によるガイド光および紫外線の照射切替えを示す概念図である。図１１（ａ）は、第１のモード（励起紫外線５０の照射を許容）が選択された場合を示し、図１１（ｂ）は、第２のモード（ガイド光５８の照射を許容）が選択された場合を示す。
【０１１０】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）には、蛍光測定ヘッド部１０４（または、１０４＃）の一端面にモード選択スイッチ９９が設けられた構成を示す。図１１（ａ）に示すように、モード選択スイッチ９９によって第１のモードが選択されると、励起紫外線５０（または、硬化用紫外線５４）のみの照射が許容され、図１１（ｂ）に示すように、モード選択スイッチ９９によって第２のモードが選択されると、ガイド光５８（または、ガイド光５６）のみの照射が許容される。
【０１１１】
このように、蛍光測定ヘッド部１０４（または、＃１０４）の一端面にモード選択スイッチ９９を設けることで、ユーザによるモード切替え操作が容易化できる。
【０１１２】
（光源装置の構成）
次に、紫外線硬化樹脂１２の硬化反応を促進するための硬化用紫外線５４を照射する光源装置２００について説明する。特に、本実施の形態に従う光源装置２００は、硬化用紫外線５４とともに、硬化用紫外線５４の照射範囲を表示するための可視領域の波長を含むガイド光５６を紫外線硬化樹脂１２に照射する。すなわち、ガイド光５６は、ユーザが硬化用紫外線５４の照射位置を確認および調整するための視覚的な表示として機能する。なお、ガイド光５６の照射機能は本願発明において必須の構成ではない。
【０１１３】
図１２は、この発明の実施の形態に従う光源装置２００のより詳細な概略構成図である。
【０１１４】
図１２を参照して、制御部２０２は、ＣＰＵ８４と、操作部９０と、記憶部８８と、インターフェイス部（Ｉ／Ｆ）８６とからなる。
【０１１５】
ＣＰＵ８４は、光源装置２００の全体処理を司る制御装置であって、記憶部８８に格納されるプログラムを読込んで実行することで、以下に示す処理を実現する。具体的には、ＣＰＵ８４は、ユーザや外部装置などからの硬化用紫外線５４の照射指令（図示しない）に応答して、硬化用紫外線５４の発生を開始するための制御指令を照射ヘッド部２０４へ与える。また、ＣＰＵ８４は、照射ヘッド部２０４における照射状態を示す照射状態信号（たとえば、照射開始信号や照射終了信号）をインターフェイス部８６から硬化状態測定装置１００の制御部１０２（図２）へ送出する。さらに、ＣＰＵ８４は、インターフェイス部８６を介して硬化状態測定装置１００の制御部１０２（図１）から与えられる照射終了指示に応答して、硬化用紫外線５４の発生を停止するための制御指令を照射ヘッド部２０４へ与える。
【０１１６】
また、ＣＰＵ８４は、インターフェイス部８６を介して与えられるユーザなどからのガイド光照射指令に応答して、ガイド光５６の発生を開始するとともに、硬化用紫外線５４の発生を停止またはその強度を低減するための制御指令を照射ヘッド部２０４へ与える。
【０１１７】
操作部９０は、ユーザからの操作指令を受付ける指令入力装置であり、一例として、スイッチ、タッチパネルもしくはマウスなどから構成され、ユーザ操作に応じた操作指令をＣＰＵ８４へ出力する。
【０１１８】
記憶部８８は、ＣＰＵ８４で実行されるプログラムなどを不揮発的に格納可能な装置であり、一例として、ハードディスクやフラッシュメモリなどで構成される。
【０１１９】
インターフェイス部８６は、外部装置とＣＰＵ８４との間の通信を仲介するための装置であり、一例として、デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）もしくはイーサネット（登録商標）などで構成される。
【０１２０】
一方、照射ヘッド部２０４は、投光駆動回路８０と、投光素子８２と、ガイド光光源７２、ダイクロイックミラー７８とからなる。
【０１２１】
投光駆動回路８０は、ＣＰＵ８４からの制御指令に応じて、投光素子８２で硬化用紫外線５４を発生させるための駆動電力を供給する。
【０１２２】
図１３は、この発明の実施の形態に従う照射ヘッド部２０４とワークとの間の光学的な配置図である。
【０１２３】
図１２および図１３を参照して、照射ヘッド部２０４は、コリメートレンズ７４，７６と、集束レンズ９８とをさらに備える。投光素子８２と、コリメートレンズ７４と、ダイクロイックミラー７８と、集束レンズ９８と、対象となる紫外線硬化樹脂１２とは、いずれも共通の光軸Ａｘ４上に配置される。また、光軸Ａｘ４に対して直交方向に向かう光軸Ａｘ５上に、ダイクロイックミラー７８と、コリメートレンズ７６と、ガイド光光源７２とが配置される。
【０１２４】
投光駆動回路８０から供給される駆動電力を受けて投光素子８２が発生する硬化用紫外線５４は、コリメートレンズ７４、ダイクロイックミラー７８および集束レンズ９８の順に通過して所定の照射位置に集束する。紫外線硬化樹脂１２は、この照射位置に一致するように配置する必要があり、ユーザがガイド光５６の照射像を参照して照射ヘッド部２０４の位置などを調整する。
【０１２５】
一方、ガイド光光源７２が発生するガイド光５６は、コリメートレンズ７６を通過してダイクロイックミラー７８に入射する。そして、ダイクロイックミラー７８がガイド光５６の伝搬方向を光軸Ａｘ４に沿った紙面左方向に変化させるため、ガイド光５６は硬化用紫外線５４と同一の光学経路上を伝搬して紫外線硬化樹脂１２へ照射される。すなわち、ダイクロイックミラー７８は、紫外線光源である投光素子８２から硬化用紫外線５４の照射位置までの光学経路上の所定位置に介挿され、ガイド光光源７２が発生するガイド光５６を注入する光注入部として機能する。
【０１２６】
投光素子８２は、硬化用紫外線５４を発生する紫外線光源であって、代表的に紫外線ＬＥＤからなる。なお、投光素子８２で発生する硬化用紫外線５４の主発光ピークは、上述した励起紫外線５０と同様に３６５ｎｍが好ましい。
【０１２７】
コリメートレンズ７４は、投光素子８２が発生する硬化用紫外線５４を平行光線に変換するための光学系であり、コリメートレンズ７４を通過後の硬化用紫外線５４は、平行光線となってダイクロイックミラー７８に入射する。
【０１２８】
ダイクロイックミラー７８は、ビームスプリッタの一種であり、入射する光の波長に依存する反射・透過特性を有する光フィルタである。具体的には、ダイクロイックミラー７８は、硬化用紫外線５４の波長帯域（紫外領域）において相対的に高い透過率をもち、かつガイド光５６の波長帯域（可視領域）において相対的に高い反射率をもつように光学設計される。このような光学設計により、ダイクロイックミラー７８を透過する硬化用紫外線５４およびダイクロイックミラー７８で反射されるガイド光５６のいずれについても損失を低減しつつ、紫外線硬化樹脂１２に向けて照射できる。
【０１２９】
コリメートレンズ７６は、ガイド光光源７２が発生するガイド光５６を平行光線に変換するための光学系である。同時に、コリメートレンズ７６は、紫外線硬化樹脂１２に向けて照射されるガイド光５６のビームプロファイルの調整機構としても機能する。すなわち、後述するように、ガイド光５６は、ユーザが硬化用紫外線５４の照射位置を確実に確認できるように、そのビームプロファイルを所定の特性に調整することが好ましい。
【０１３０】
集束レンズ９８は、硬化用紫外線５４およびガイド光５６を所定の照射位置に集束する光学系である。なお、集束レンズ９８には波長帯域の互いに異なる硬化用紫外線５４およびガイド光５６が通過するので、集束レンズ９８は色収差の小さいことが小さいことが望ましい。
【０１３１】
上述した図１２および図１３と本願発明との対応関係については、光源装置２００が「光源装置」に相当する。
【０１３２】
本実施の形態に従う光源装置２００においても、上述した硬化状態測定装置１００（または、１００＃）と同様に、硬化用紫外線５４のビーム径と同一のビーム径を有するガイド光５６を採用してもよいし、図６に示すような硬化用紫外線５４のビーム径と異なるビーム径を有するガイド光５６を採用してもよい。
【０１３３】
また、ガイド光５６の波長についても、上述したガイド光５８と同様に、硬化用紫外線５４や励起紫外線５０の波長範囲（紫外線波長）から所定の波長以上だけ長波長側に離れた波長範囲に含まれる波長（色）が用いられる。
【０１３４】
さらに、本実施の形態に従う光源装置２００においても、この調整作業におけるユーザの安全性を確保するために、ユーザなどからガイド光５６の照射指令（図示しない）を受けると、ガイド光５６の発生を開始するとともに、硬化用紫外線５４の発生を停止またはその強度を低減する。
【０１３５】
なお、これらの各機能については、硬化状態測定装置１００（または、１００＃）に関する記載において説明したので、詳細な説明は繰返さない。
【０１３６】
この発明の実施の形態によれば、対象の紫外線硬化樹脂１２における硬化状態の測定対象範囲を一見して把握できるので、ユーザは紫外線硬化樹脂１２の任意の範囲についての硬化状態を確実に測定することができる。すなわち、硬化状態の測定対象範囲は、受光素子２８の受光視野と励起紫外線５０の照射領域との重複部分となるが、励起紫外線５０は不可視光であり、かつ受光素子は何らの光も照射しないので、硬化状態の測定対象範囲を目視で確認することはできない。そこで、受光素子２８の受光視野または励起紫外線５０の照射領域を表示するガイド光５８を紫外線硬化樹脂１２へ照射し、この可視領域の波長を含むガイド光５８の投射像によって硬化状態の測定対象範囲が表示される。したがって、ユーザは、ガイド光５８の投射像から測定対象範囲を把握できる。
【０１３７】
そして、ユーザは、このガイド光５８による表示を参照しながら、対象となる紫外線硬化樹脂１２の所望の範囲が測定対象範囲となるように調整することで、紫外線硬化樹脂１２の任意の範囲についての硬化状態を確実に測定することができる。
【０１３８】
また、この発明の実施の形態によれば、ガイド光の照射中には、励起紫外線５０および硬化用紫外線５４の照射が停止、またはその強度が低減されるので、有害なレベルの紫外線が人体に照射されることを回避できる。したがって、紫外線を所望の位置に適切に照射できるとともに、照射位置の調整に際して安全な状態を維持できる。
【０１３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】この発明の実施の形態に従う紫外線照射システムの概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う硬化状態測定装置のより詳細な概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従う蛍光測定ヘッド部とワークとの間の光学的な配置図である。
【図４】この発明の実施の形態２に従う硬化状態測定装置のより詳細な概略構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２に従う蛍光測定ヘッド部とワークとの間の光学的な配置図である。
【図６】この発明の実施の形態に従うガイド光のビームプロファイルの一例を示す図である。
【図７】図６（ｄ）に示すビームプロファイルをもつガイド光を発生する構成を示す概略図である。
【図８】保護メガネを装着した状態での視認可能特性の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態に従う制御部における制御構造を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態に従うガイド光および励起紫外線の発生状態を示すタイムチャートである。
【図１１】モード選択機能によるガイド光および紫外線の照射切替えを示す概念図である。
【図１２】この発明の実施の形態に従う光源装置のより詳細な概略構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態に従う照射ヘッド部とワークとの間の光学的な配置図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  紫外線照射システム、６  基材、８  被着体、１２  紫外線硬化樹脂、２０，８０  投光駆動回路、２２，８２  投光素子、２４  ハーフミラー、２６  光フィルタ、２８  受光素子、３０  ハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ）、３２  増幅回路、３４  サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、３６  アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）、３８，７２  ガイド光光源、４２  表示部、４４，９０  操作部、４６，８８  記憶部、４８，８６  インターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、５０  励起紫外線、５２  蛍光、５４  硬化用紫外線、５６，５８  ガイド光、６０，６４  コリメートレンズ、６２，６８，９８  集束レンズ、６６，７８  ダイクロイックミラー、７４，７６  コリメートレンズ、８４  マスク部、９２  紫外線制御部、９４  ガイド光制御部、９６  指令遮断部、９９  モード選択スイッチ、１００，１００＃  硬化状態測定装置、１０２，２０２  制御部、１０４，１０４＃  蛍光測定ヘッド部、２００  光源装置、２０４  照射ヘッド部、３００  測定対象範囲、３０２  投射像、Ａｘ１〜Ａｘ５  光軸。
【図１】
0004957417.tif 000002
【図２】
0004957417.tif 000003
【図３】
0004957417.tif 000004
【図４】
0004957417.tif 000005
【図５】
0004957417.tif 000006
【図６】
0004957417.tif 000007
【図７】
0004957417.tif 000008
【図８】
0004957417.tif 000009
【図９】
0004957417.tif 000010
【図１０】
0004957417.tif 000011
【図１１】
0004957417.tif 000012
【図１２】
0004957417.tif 000013
【図１３】
0004957417.tif 000014