(57)【要約】【課題】  紫外線硬化樹脂等の硬化に際して、硬化ムラが生じることがないように、照射波長領域を一定範囲に拡散することが可能な複数の紫外線発光ダイオードからなる紫外線発光源を備えた紫外線照射装置を提供することである。【解決手段】  紫外線発光源を備えた紫外線照射装置１０であって、前記紫外線発光源は、それぞれ波長領域が異なる複数の紫外線発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）２１ａ〜２１ｅによって構成され、３００〜４００ｎｍの範囲に拡散する照射波長領域を設定した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線発光源を備えた紫外線照射装置であって、
前記紫外線発光源は、それぞれ波長領域が異なる複数の紫外線発光ダイオードによって構成され、所定の照射波長領域を形成していることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記紫外線発光源は、前記照射波長領域の中心となる中心波長領域を有する主発光ダイオードと、前記中心波長領域の長波側及び短波側に拡散した拡散波長領域を有する複数の副発光ダイオードとで構成される請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記主発光ダイオードはピークとなる波長領域が３６０〜３７０ｎｍの範囲内で選択され、副発光ダイオードはそれぞれピークとなる波長領域が３００〜４００ｎｍの範囲内で選択される請求項２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記副発光ダイオードは、前記主発光ダイオードを中心とした周囲に複数配置される請求項２記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記紫外線発光源には、集光レンズが対向して配置される請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記副発光ダイオードには、可視光の波長領域を有する可視光発光ダイオードが含まれる請求項２記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線硬化樹脂を照射するための光源に紫外線発光ダイオードを用いて構成された紫外線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品などのパッケージは、樹脂材が多く用いられており、様々な形状に加工されている。このような形状加工は、被加工物に紫外線照射樹脂を塗布し、ここに紫外線照射装置から発せられる紫外線を照射して硬化することによって行われる。従来の紫外線照射装置は、光源に高圧水銀ランプや水銀キセノンランプなどが使用されていたため、消費電力が大きくなる上、前記ランプの点灯及び消灯の応答時間が長くなり、また、ランプ自体の寿命が短いなどの欠点を有していた。また、被加工物に塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させるために使用されるエネルギーのほとんどは熱となって放熱されるので、発熱量が多くなり、冷却するための装置が必要となるなどの欠点も有していた。
【０００３】
上記欠点を改善するため、近年ではランプの代わりに紫外線を放射することのできる発光ダイオードなどの半導体素子を用いた紫外線照射装置が用いられるようになってきている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開２００５−２２７２４１号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記キセノン等のランプを使用した紫外線の放射スペクトルは、図６（ａ）に示すようにある一定の周波数領域において、ピーク波長が複数存在するが、紫外線発光ダイオードの放射スペクトルは、図６（ｂ）に示すように、中心となる周波数領域において、単一のピーク波長のみが存在したものとなっている。
【０００５】
このように、従来のランプ代わりに用いられている紫外線発光ダイオードは、比較的狭い周波数帯域における単一のピーク波長からなっているので、被加工物に塗布等されている紫外線硬化樹脂の硬化にムラが生じる場合があった。したがって、ある一定の範囲を均等に照射させるためには、紫外線発光ダイオードを多数配置しなければならず、装置が大型化する上に消費電力も多くなるといった問題があった。
【０００６】
また、前記紫外線発光ダイオードを多数配置した場合であっても、全ての紫外線発光ダイオードのピーク波長が同一であると、このピーク波長に反応しない部分が残り、部分的に樹脂の硬化にムラが生じる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、紫外線硬化樹脂等の硬化に際して、硬化ムラが生じることがないように、照射波長領域を一定範囲に拡散することが可能な複数の紫外線発光ダイオードからなる紫外線発光源を備えた紫外線照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の紫外線照射装置は、紫外線発光源を備えた紫外線照射装置であって、前記紫外線発光源は、それぞれ波長領域が異なる複数の紫外線発光ダイオードによって構成され、所定の照射波長領域を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る紫外線照射装置によれば、紫外線光源としてそれぞれ波長領域の異なる複数の紫外線発光ダイオードによって構成されているため、紫外線硬化樹脂などに対して紫外線が有効に作用する照射波長領域を一定の幅に拡散させることができるようになった。これによって、紫外線硬化樹脂の硬化度が均一となり、部分的な硬化ムラを防止することができる。
【００１０】
また、前記紫外線発光ダイオードが、前記照射波長領域の中心となる中心波長領域を備えた主発光ダイオードと、この主発光ダイオードの中心波長領域から長波側及び短波側に拡散した範囲の波長領域を有する拡散波長領域を有する複数の副発光ダイオードを備えた構成になっているので、紫外線硬化樹脂等の種類や硬化させる範囲に対して、最も効果的な波長領域による紫外線を照射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る紫外線照射装置の実施形態を詳細に説明する。本発明の紫外線照射装置１０は、図１及び図２に示すように、円筒形状の筐体１１と、この筐体１１内に設けられる紫外線発光ユニット１２と、この紫外線発光ユニット１２を駆動させるための制御ユニット２３と、集光レンズ１６とを備えて構成されている。
【００１２】
前記筐体１１は、内部が中空で円筒形状の金属材あるいは樹脂材によって形成されている。この筐体１１には、先端部に紫外線を被加工物に向けて照射する照射口１３を備える。この照射口１３は、電子部品のパッケージなどの成形に使用するのであれば、直径が１２ｍｍ程度に形成される。また、筐体１１の長さは、照射を行う作業環境に応じて設定されるが、特に微細な形状加工を行ったり、狭い場所での作業を要する場合は、折り曲げたりすることが可能なような柔軟性を有した樹脂材などによって形成することもできる。
【００１３】
前記紫外線発光ユニット１２は、筐体１１の中空部１４内に嵌め込まれる円盤状の基板１５と、この基板１５の表面側に配置される紫外線発光ダイオード群（ＵＶＬＥＤ群）２１とを備える。前記基板１５は、エポキシ樹脂やＢＴレジンなどで形成され、表面に前記ＵＶＬＥＤ群２１を実装するための電極部や配線パターン（図示せず）がプリント印刷によって形成されている。また、前記基板１５の裏面側には、ＵＶＬＥＤ群２１に電力を供給する電源回路２２、その他に制御回路（図示せず）を備えた制御ユニット２３が設けられている。
【００１４】
図３に示すように、前記ＵＶＬＥＤ群２１は、ピークとなる波長領域がそれぞれ異なる５個の紫外線発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）２１ａ〜２１ｅによって構成されている。前記基板１５の中心部には、メインとなる中心波長領域を有する主発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）２１ａが配置され、このＵＶＬＥＤ２１ａの周囲にＵＶＬＥＤ２１ａの中心波長領域から長波側及び短波側に所定範囲に拡散した拡散波長領域内にピーク波長を有する４個の副発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）２１ｂ〜２１ｅが均等間隔に配置されている。
【００１５】
本実施形態では、紫外線硬化樹脂の硬化を目的としているため、中心波長領域は３６０〜３７０ｎｍであり、３００〜４００ｎｍの範囲で拡散波長領域が設定される。このため、基板１５の中心に位置しているＵＶＬＥＤ２１ａのピーク波長が３６５ｎｍ、周辺のＵＶＬＥＤ１４ｂ〜１４ｅでは最小が３１０ｎｍで、最長が４００ｎｍの範囲となっている。この紫外線硬化樹脂以外の被加工物の場合、照射波長領域を広い範囲で確保するには、周辺のＵＶＬＥＤ２１ｂ〜２１ｅの最小値と最大値の差が大きくなるように設定し、中心波長領域に近い狭い照射波長領域に設定する場合は、前記ＵＶＬＥＤ２１ｂ〜２１ｅの最小値と最大値の差が小さくなるように設定するなどの調整及び制御が可能である。また、全てのＵＶＬＥＤ２１ａ〜２１ｅのオン／オフが可能となるように制御することで、照射に必要な波長の強度や範囲を適宜選択することができる。
【００１６】
図４は、複数のＵＶＬＥＤによる配列例を示したものである。このＵＶＬＥＤの数及び配置は、照射する被加工物の材質や照射面積あるいは厚みなどによって異なるが、例えば、（ａ）や（ｂ）に示すような配列によって構成することができる。（ａ）に示すＵＶＬＥＤ群３１は主発光ダイオードであるＵＶＬＥＤ３１ａを中心として、その周囲に放射状に複数の副発光ダイオードであるＵＶＬＥＤ３１ｂ〜３１ｉを配置したものであり、（ｂ）に示すＵＶＬＥＤ群４１は主発光ダイオードであるＵＶＬＥＤ４１ａを中心として、その周囲に正方状に複数の副発光ダイオードであるＵＶＬＥＤ４１ｂ〜４１ｉを配置したものである。なお、前記副発光ダイオード３１ｂ〜３１ｉ，４１ｂ〜４１ｉは、照射目的や照射対象物に応じて配置数が設定される。
【００１７】
図１及び図２に示したように、ＵＶＬＥＤ群２１は、透光性を有した封止樹脂１７によって基板１５上に封止することで、素子の劣化を抑えるとともに、防湿効果を得ることができる。また、ＵＶＬＥＤ群２１が配置された基板１５の前方に集光レンズ１６を配置することによって、前記主発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ２１ａ）及び副発光ダイオードから放射される紫外光を被加工物に対して集光させることができる。また、前記集光レンズ１６又は紫外線発光ユニット１２のいずれか一方を移動可能に配置することで、前記各ＵＶＬＥＤ群２１から発せられる光の集光距離が可変可能となり、任意の集光倍率に調整することができる。なお、前記封止樹脂１７を凸レンズ状に形成することによっても集光作用を持たせることができる。
【００１８】
前記紫外線発光ユニット１２が組み込まれた筐体１１をパイプ又はチューブ状の長い管の先端部に取り外し可能に構成することが可能である。このような着脱可能な構成にすることで、被加工物に適した照射波長領域となる紫外線発光ユニットを適宜選択して使用することができる。
【００１９】
図５は、図３に示した構成の紫外線発光ユニット１２に可視光の発光領域を有する可視光発光ダイオード（可視光ＬＥＤ）２４を混在して配置したものである。この可視光ＬＥＤ２４は、ピーク波長が４００ｎｍ程度のものが使用される。このピーク波長は、紫外光と可視光との境界線上にあるため、紫外光としての作用を備えているとともに、目に見える光でもある。このような可視光ＬＥＤ２４を混在させることで、紫外線硬化樹脂の深い部分の硬化性が良好になるといった利点がある。この可視光ＬＥＤ２４は、中心波長領域を有する主発光ダイオードの周囲に配置されたり、副発光ダイオードの一つの代わりに使用したりすることができ、さらに、紫外線を照射する被加工物に照準を合わせるためのガイド光としても利用することができる。
【００２０】
以上説明したように、本発明の紫外線照射装置１０では、紫外線発光源にＵＶＬＥＤを複数使用し、それぞれのＵＶＬＥＤが異なる波長領域を有した構成となっているので、特定の波長領域に偏重することなく、一定範囲に拡散した照射波長領域をカバーした紫外線の照射が行える。これによって、様々な形状やサイズの被加工物に施される紫外線硬化樹脂を紫外線照射した場合においても、部分的な硬化ムラが生じなくなるとともに、照射時間も短時間で済む。また、個々のＵＶＬＥＤのピーク波長を制御したり、配列を変更したりすることによって、紫外線の被加工物に対する照射効率及び硬化効率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る紫外線照射装置の構造を示す透視斜視図である。
【図２】上記紫外線照射装置の断面図である。
【図３】上記紫外線照射装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ＵＶＬＥＤの配置例を示す平面図である。
【図５】ＵＶＬＥＤと可視光ＬＥＤを備えた紫外線発光ユニットの平面図である。
【図６】ランプと発光ダイオードとの紫外線の放射スペクトルを比較した測定グラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１０  紫外線照射装置
１１  筐体
１２  紫外線発光ユニット
１３  照射口
１４  中空部
１５  基板
１６  集光レンズ
１７  封止樹脂
２１  ＵＶＬＥＤ群
２１ａ〜２１ｅ  ＵＶＬＥＤ
２２  電源回路
２３  制御ユニット
２４  可視光ＬＥＤ
３１  ＵＶＬＥＤ群
３１ａ〜３１ｉ  ＵＶＬＥＤ
４１  ＵＶＬＥＤ群
４１ａ〜４１ｉ  ＵＶＬＥＤ
【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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