JP2005177696A - 紫外線照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】紫外線照射装置は、紫外線硬化型樹脂を硬化するための紫外線を照射する紫外線照射装置であって、紫外線源として紫外線を照射可能な一以上の半導体素子を備える複数のヘッド部120と、各々のヘッド部120に対して紫外線照射条件を個別に設定するための設定部140と、半導体素子に駆動電流を供給する電源部112とを備えるコントローラ部110と、ヘッド部120とコントローラ部110とを電気的に接続するための電気信号線を備えるケーブル部130とを備える。
【選択図】図9
Description
図1に、本発明の実施の形態1に係る紫外線照射装置のブロック図を示す。この図に示す紫外線照射装置100は、コントローラ部110とヘッド部120とがケーブル部130で接続される。ヘッド部120には、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線を発する半導体素子が内蔵されている。コントローラ部110は、ヘッド部120の半導体素子を駆動するための電源部112及び制御部114、記憶部116を備え、ケーブル部130を介して半導体素子の駆動信号(電気信号)をヘッド部120に送信する。この図においては、ヘッド部120を一台のみコントローラ部110に接続しているが、後述するように複数台のヘッド部をコントローラ部に接続でき、それぞれ独立して紫外線照射条件を設定できる。また紫外線照射装置は、紫外線照射条件を設定する設定モードと、実際に紫外線を照射する照射モードとを切替可能である。設定モードにおいて設定部140(後述)で設定された紫外線照射条件は、記憶部116に保存される。設定部140は、複数の紫外線照射条件を設定して記憶部116に保存する。照射モード時に制御部114が記憶部116から必要な紫外線照射条件設定を呼び出し、この設定に従って制御部114は電源部112からヘッド部120に駆動電流を供給し、ヘッド部120の半導体素子を制御する。
半導体素子には、発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)等の半導体発光素子が利用できる。これらの半導体素子は水銀キセノンランプ等に比して小型で高効率であり発熱量も少なく、長寿命で機械的振動にも強いといった優れた特長を備えており、理想的に使用できる。本実施の形態においては、半導体素子として直接紫外光を照射する紫外線発光ダイオード(UVLED)を使用する。UVLEDは、例えば活性層(発光層)に一般式がInxAlyGa1−x−yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)で表される窒化物系化合物半導体を使用したものが利用できる。また発光層にはダブルへテロ構造や単一量子井戸構造(SQW)、多重量子井戸構造(MQW)等を適宜採用できる。なお、紫外線を直接照射するUVLEDに限られず、例えば波長変換素子等を使ってLEDの照射光を紫外光に変換する構成も適宜採用できることは言うまでもない。
ケーブル部130は電源線と信号線を束ねたワイヤーハーネスが使用される。このケーブル部130は、石英ガラス製の光ファイバ等の光路を含まないシンプルな電気信号線であるため、折曲角の制限や光減衰等に起因する全長の制約を受けず、従来の紫外線照射装置で使用されていたフレキシブルケーブルに比して細くて軽くでき、柔軟性が高く取り扱いが極めて容易となる。また全長の制約もなく、長くすることもできる。このため複数台のヘッド部120に異なる紫外線照射条件を設定して使用する際、ケーブルを延長して一台の紫外線照射装置に接続できるので、システムの設計や配置にも柔軟に対応できる。
図2〜図5に、紫外線照射装置のヘッド部120の外観を示す。図2(a)はヘッド部120の正面図であり、図2(b)は内部構造を示す部分断面図である。また図3〜図5は、ヘッド部120の分解図であり、図3は上方から見た分解斜視図を、図4は図3と逆の下方から見た分解斜視図を、図5は図4の連結コネクタ1231、1244を各々連結した状態を示す斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示すヘッド部120は、基端側にケーブル部130が接続されたヘッド本体部122と、その先端側に着脱自在に結合した冷却ブロック124と、その先端側に着脱自在に結合した交換可能なレンズホルダ126とを備えている。ヘッド本体部122はユーザが把持できる程度の大きさとし、図3に示すように、上下に分かれるケース部材1221及び1222と、基端部材1223とが組み合わされた中空箱形のケースを備え、その内部に基板1224が収容されている。基端部材1223にはケーブル部130が接続されるケーブル用コネクタ1225が取り付けられ、ケーブル用コネクタ1225を介してケーブル部130と基板1224が電気的に接続される。
UVLED150等の半導体素子は、駆動電流に対する出力のリニアリティが良いが、使用時間と共に出力が低下する傾向にある。従って、経時劣化による出力の変動を考慮して、駆動電流を調整することにより、正確な出力制御を維持できる。駆動電流の調整は、図2(b)等に示すような半固定抵抗(電流調整用トリマ)等の調整回路1228によって、各ヘッド部120毎に行う。なお図2(b)の例では、調整回路1228を構成する半固定抵抗はヘッド部120内の基板に実装して外部から調整できないよう構成しており、これによって意図しない半固定抵抗の操作によって駆動電流が変更される事態を回避している。ただ、外部から駆動電流の調整作業を行えるような構成を採用することも可能である。例えば、特殊な形状の工具で抵抗値を調整できるようにする、あるいは小さな孔をヘッド部120のケースに開口して、この孔から抵抗値を調整可能とする、あるいはまたコントローラ部110やヘッド部120に設けられた個別設定スイッチの長押し等、特定の操作により調整回路1228の調整機能を呼び出せるようにする等の方法が採用できる。
なお、紫外線を発するUVLED150は通常の可視光を発するLEDに比べて自己発熱が大きい傾向にあるので、安定して長期間使用できるよう放熱機構をヘッド部120に設けることが好ましい。図2〜図5に示す例では、UVLED150を冷却ブロック124に接続している。冷却ブロック124はUVLED150の動作時の発熱を冷却するヒートシンクとして機能し、アルミニウム等熱伝導の良い金属で構成される。冷却ブロック124の先端面にUVLED150が密着固定されている。図6は、冷却ブロック124の先端面にUVLED150を密着固定する様子を示す図である。この図に示すように、3本の固定ネジ1241によってUVLED150が冷却ブロック124の先端面に密着するように固定される。
レンズホルダ126には、UVLED150から発した紫外線を集光するための1又は複数の光学系レンズ1261が収容されている。図7は、レンズホルダ126とその内部構造例を示す分解図である。この例では、レンズを2枚構成として第1のレンズ1261Aと第2のレンズ1261Bがスペーサ1262とレンズ固定キャップ1263によって、レンズホルダ126の内部に固定されている。レンズは1枚で構成することもできるが、屈折率の関係から1枚のレンズではレンズサイズが大きくなる傾向がある。そこで本実施の形態1では、光学系レンズ1261を2枚使用して第1のレンズ1261Aと第2のレンズ1261BでUVLED150からの紫外線を外部に照射する構造とすることで、レンズ自体のサイズを小型化でき、ひいてはレンズホルダ126やヘッド部120の小型化に貢献する。
図9に、コントローラ部110の正面図を示す。この例では、4台のヘッド部120を接続可能な4チャンネルのコントローラ部110を示している。ヘッド部120を接続可能な台数はチャネル数で決定されるが、チャンネル数は3以下とすることも、あるいは5以上とすることもできることはいうまでもない。この図に示すコントローラ部110は、前面パネルにUVLED150の紫外線照射条件を個別に設定するための設定部140として、表示部142及び操作パネル144を設けている。図9において表示部142は前面パネルの上部に配置し、その下に操作パネル144を配置している。
設定部140を構成する操作パネル144は、上下左右の選択スイッチである<、>、∧、∨スイッチ144A、144B、144C、144Dと、エスケープスイッチ144E、エンタースイッチ144Fが各々配置されている。ユーザは、これらのスイッチを操作して所定の手順に従い、UVLED150の紫外線照射条件を設定する。なお、この例に限られず、操作パネル144には十字キーやテンキー、ジョグダイヤル等の各種の入力デバイスが利用できる。また、操作パネルを表示部と一体化したタッチパネルとしても良い。操作パネル144に設けた各種スイッチは、各ヘッド部120の操作に共通して利用でき、各ヘッド部120を接続したチャンネルを切り替えて設定できる。
また設定部140を構成する表示部142には、LEDや液晶表示器を使用した7セグメント表示器を備える。操作パネル144で設定された紫外線の出力や照射時間等の紫外線照射条件を、表示部142で表示、確認しながらユーザは設定作業を行う。表示部142は、一の画面で各ヘッド部120の設定条件を切り替えて表示する。また、後述するように各ヘッド部120毎に個別に複数の表示部を設けることもできる。なお紫外線出力は、相対的な強度値、例えばUVLED150の駆動デューティファクタで設定、表示しているが、絶対的な出力値(mW等)で表示してもよい。なお、表示部142は液晶や有機ELで構成してアイコン表示等のグラフィカルな表示を可能とできる。またカラー表示可能としても良い。
一括照射スイッチ148は、これを押下することで、設定部140で予めヘッド部120毎に設定された各々の紫外線照射条件に従い、すべてのヘッド部120から紫外線を独立して照射できる。
さらに、前面パネルの下部には、各ヘッド部120毎にヘッド部接続コネクタ160、個別照射ランプ170、個別照射スイッチ180をそれぞれ設けている。図9において左側に縦並びに配置されるヘッド部接続コネクタ160は、ヘッド部120のケーブルを接続するためのコネクタである。上述の通り、図9のコントローラ部110は4台のヘッド部120を接続可能なように4チャンネルのヘッド部接続コネクタ160を設けている。もちろん、すべてのチャンネルを使用する必要はなく、使用条件に応じてこの内の任意のチャンネルのみを使用可能であることはいうまでもない。
また、各ヘッド部接続コネクタ160の右側に隣接して、個別照射ランプ170が配置される。個別照射ランプ170は、各チャンネルに接続されたヘッド部120のUVLED150から紫外線が照射されていることを示すためのランプである。これによってユーザは、どのヘッド部120から現在紫外線が照射されているかを確認できる。個別照射ランプ170にもLED等が利用できる。なお、一括照射スイッチ148を押下すると、すべての個別照射ランプ170が点灯することとなる。
さらに、個別照射ランプ170の右側に個別照射スイッチ180を配置している。個別照射スイッチ180は、各チャンネルに接続されたヘッド部120の紫外線出力を個別にON/OFFするスイッチである。個別照射スイッチ180をチャンネル毎に設けることで、各々のチャンネルに接続されたヘッド部120の紫外線出力を個別に操作でき、特に専用スイッチを設けることにより少ない操作回数(例えばボタンを押すのみ)で各ヘッド部120の出力をON/OFFできるので、より便利に紫外線照射装置を使用できる。ただ、個別照射スイッチを設けることなく、操作パネル144で各チャンネルのON/OFFを操作するように構成することも可能である。
上述の通り、本実施の形態に係る紫外線照射装置は、コントロール部によって紫外線照射条件を設定する設定モードと、紫外線を照射する照射モードとを切替可能である。設定モードと照射モードの切替は、専用の切替スイッチを設けたり、特定のスイッチの組み合わせや長押し等が利用できる。本実施の形態においては、図9に示す操作パネル144の内、エスケープスイッチ144Eの長押し(例えば3秒以上)によって、設定モードと照射モードを相互に切り替える。
以下、照射モードの詳細について説明する。まず、本実施の形態においては、紫外線照射装置の照射モード時において、すべてのヘッド部120から紫外線を照射する一括照射モードと、一のヘッド部120から紫外線を照射する個別照射モードとを備えている。そして上述の通り、一括照射スイッチ148を操作すると一括照射モードが実行され、個別照射スイッチ180を操作すると個別照射モードが実行される。
紫外線照射装置は、設定部140で設定される複数の紫外線照射条件を記憶部116に保存できる。さらに、各紫外線照射条件設定毎に動作モードを保存できる。手動モードにおいては、紫外線出力値は各ヘッド部120毎に保存できる。従って、個別手動照射モードでは複数のヘッド部120を異なる紫外線出力で各々照射できる。また一括手動照射モードでは、各ヘッド部120で同時に異なる紫外線出力を開始し、同時に照射終了させることができる。また、各ヘッド部120毎に照射許可/不許可を設定できるので、ヘッド部120が紫外線照射装置に接続されていても、所望のヘッド部120のみから照射することができる。従来の紫外線照射装置では、同一の装置に接続されたヘッドはすべて同じ出力及びタイミングで出力されていたため、装置にヘッドを接続している限り、他のヘッドの出力と共に必ず出力が生じ、照射を停止することができなかった。これに対して、本実施の形態では各ヘッド部120が独立しているため、紫外線照射の許可/不許可を容易に設定できるという利点がある。
また、自動モードにおいても、照射パターンを各ヘッド毎に保存できる。従って、一括自動照射モードでは複数のヘッド部120にて異なる照射パターンで同時に照射を開始して、異なるタイミングで照射を終了させることができる。上述の通り、このような動作も従来の紫外線照射装置では実現できなかった。特にヘッド毎に異なる照射パターン、異なるタイミングで停止することができなかったが、本実施の形態により、独立して各ヘッド部120毎に出力やタイミングを変化させた出力が可能となり、極めて自由度の高い紫外線照射が実現される。上述の通り、各ヘッド部120毎に照射許可/不許可を設定できるため、ヘッド部120が紫外線照射装置に接続されていても、所望のヘッド部120のみから照射させることができる。さらに、照射開始指令をヘッド部毎に入力できるようにすれば、ヘッド部毎に異なるタイミングで紫外線照射を開始させることもできる。例えば、個別照射スイッチをヘッド部の数だけ設けたり、あるいはヘッド部の台数分の端子台トリガ入力を用意すればよい。
個別自動照射モードは、ヘッド部120毎に紫外線照射条件を設定するモードである。個別自動照射モードに相当する機能は、特に設けなくとも、一括自動照射モードを利用して実質的に実現できる。すなわち、特定のUVLEDについてのみ照射を行い、他のUVLEDの照射を行わないことで、該特定のUVLEDの照射時間や出力等の紫外線照射条件を設定することにより、一括自動照射モード実行時に該UVLEDのみが自動的に設定されたパターンで紫外線照射を実行できる。ただ、この場合は特定のUVLEDのみしか紫外線照射を実行できず、他のUVLEDに個別自動照射モードに相当する動作を実行させるには、複数の一括自動照射モードを並列して実行可能とする必要がある。一方、複数のUVLEDを動作させるように一括自動照射モードを設定することは可能である。ただ、UVLED毎の動作タイミングが変化する場合には対応が困難となる。一方、ユーザによっては各ヘッド部毎に自動照射を設定、実行する方が便利である場合も考えられるので、個別自動照射モードを別途設けることもできる。
次に、紫外線照射条件の設定方法について、図10に基づき説明する。ここでは、各ヘッド部120から照射される紫外線が、図11(b)に示すように時間と共にステップ状に変化するパターンを得るために、図11(a)に示すように複数の矩形波の組み合わせとして、個々の矩形波の条件を設定する例を考える。なお、図11に示す各矩形波、すなわち一定の照射出力及び照射時間の組み合わせからなる紫外線照射条件のセットを、ここではステップと呼ぶことにする。
図10は、ヘッド部120が一のUVLED150を備える場合の設定方法の概要を示している。図10において、まず工程S1001でヘッド部120の番号を選択する。上述のように本実施の形態ではヘッド部120はチャンネル1〜4まで4台接続されており、どのチャンネルについて設定を行うかをここで選択する。次に工程S1002でステップの番号を選択する。ステップは、1から順に設定され、本実施の形態では一の紫外線照射条件設定において20個までステップを設定可能としている。次に選択されたステップにつき、工程S1003で紫外線の照射時間を設定する。ここでは、秒数で指定する。さらに工程S1004で紫外線の照射出力を指定する。ここでは、駆動電流値を正規化したものをパーセントを用いて設定する。より具体的には、直流駆動電流値で、つまり光量に相当するものを設定する。そして工程S1005で設定を一時保存すると共に、ステップ番号の選択ステップに戻り、必要なすべてのステップについて設定が完了するまでループする。このようにして図11のような紫外線照射パターンが設定されると、紫外線照射条件設定が保存される。
次に、コントローラ部110に設けた表示部142における表示の切り替えについて説明する。本実施の形態においては、階層メニュー方式を採用している。図13に、階層メニューの一例を示す。この図に示すように、紫外線照射装置は照射モードと設定モードに切替可能であり、各々のモードにおいて、さらに各種のメニュー項目が選択できる。また選択されたメニュー項目についても様々な設定項目が存在し得、図13において下方向に示すように各階層に下って各項目を設定する。
次に、図14に基づいて照射モードにおける表示部142の表示例を説明する。照射モードにおいては、図14に示すように運転中設定番号表示、現タイマ値表示、現照射パワー値表示、累積照射時間表示等の項目が切り替えて表示される。項目の切替は、左右の<、>スイッチ144A、144Bで行われる。また、最上位階層を表示中にエスケープスイッチ144Eを長押しすると、上述の通り照射モード、設定モード間のモードが変更される。一方、最上位以外の階層からエスケープスイッチ144Eを長押しすると、そのモードの最上位階層へ遷移する。
運転中設定番号表示は現在選択中の設定番号を表示している。この例ではJ0が選択されている。設定番号はno0〜J19まで最大20個の設定を保存することが可能であり、この内から任意の設定番号を選択する。また図14に示すように、表示部142の下方に設けられたチャンネル表示ランプ145が、現在表示中の設定番号において照射が設定されているヘッド部120を表示する。これによって、選択中の設定番号において紫外線が照射されるヘッド部120がいずれであるかをユーザが容易に把握できる。この例においては、チャンネル1〜4すべてのヘッド部120でUVLED150が動作することを示している。
現タイマ値表示は、紫外線の照射時間を表示する。図の例では、チャンネル1に接続されたヘッド部120から12秒間照射するよう設定されていることを示している。該設定番号の紫外線照射条件設定の実行時には、設定された照射時間からカウントダウン式に残りの照射時間が秒数で表示され、ユーザは残り時間を容易に知ることができる。また、照射時間が設定されていないチャンネルを表示する場合は、停止時は−−−で表示し、実行時はカウントアップ式に経過時間を秒数で表示する。これによって、照射時間が現在どの程度経過したかをユーザが確認できる。以上のように、照射時間の設定の有無によって時間の表示方式をカウントダウン式とカウントアップ式に自動切り替えすることにより、ユーザは照射時間の設定の有無、および経過時間、残り時間を知ることができ、紫外線硬化型樹脂の接着状態に際して状況把握等に便利に使用できる。また時間の表示単位は、秒数の他、分数、時間数あるいは進捗状況の割合での表示等を適宜採用できる。
現照射パワー値表示は、紫外線照射の出力値を表示する。この例ではチャンネル1のUVLEDの駆動電流値のパーセント表示により相対的な強度を表示しているが、最大出力を100とするパーセント表示や出力ワット数等、その他の単位による表示も適宜採用できる。ここでも上記と同様、∧、∨スイッチ144C、144Dを押下することで、他のチャンネルの情報を切り替えて表示できる。
累積照射時間表示は、紫外線の照射時間の累積値、すなわちUVLEDのトータルの使用時間を表示する。これによってUVLEDがどのくらい使用されているか、寿命の把握や駆動電流の調整作業の目安を得ることができる。ここでも∧、∨スイッチ144C、144Dで他のチャンネルの情報を切り替えて表示できる。なお図14において、単位を区別するために「h」と「H」の表示を使い分けており、「h」は×10時間、「H」は×100時間をそれぞれ示している。このように、記号の大文字、小文字の使い分けによって単位の大小等の意味合いを持たせ、少ない表示画面で多くの情報量を表示できるようにしている。
次に、図15および図16を参照しながら、設定モードにおける紫外線照射条件を設定する方法の詳細を説明する。図15に示すように、設定モードでは運転中設定番号メニューと、設定編集メニューと、通信条件メニューと、その他条件メニューの4つの項目が、<、>スイッチ144A、144Bにより切り替えられる。メニューの選択は、エンタースイッチ144Fを押下することで実行され、選択された項目の設定モードに移行できる。なお、エスケープスイッチ144Eを押下すれば、上位の階層に戻ることができる。
運転中設定番号メニューは、照射モードにおいて使用する紫外線照射条件設定の設定番号を選択する。ここでは、既に設定され保存された紫外線照射条件設定の中から、所望の設定番号を∧、∨スイッチ144C、144Dにて選択する。選択後、エンタースイッチ144Fを押下すると表示部142に「End」と表示され、選択された設定番号が保存されると共に、運転中設定番号メニューに戻る。
設定編集メニューは、紫外線照射条件を設定するメニューである。設定編集メニューの詳細を図16に示す。設定編集メニューに含まれる大項目としては、編集設定番号選択、照射モード選択の設定画面がある。各々の設定画面での設定が完了しエンタースイッチ144Fを押下すると、次の設定画面に移行する。
まず、編集設定番号選択では、設定番号を選択する。本実施の形態では、上述の通りno0〜19まで最大20個の設定を保存できる。もちろん、これ以上あるいは以下の数を設定可能とすることもできる。
次に、選択された設定番号について、照射モードを選択する。制御モードは、上述の通りU0〜2の3通り、すなわち一括手動照射モード、個別手動照射モード、一括自動照射モードのいずれかを選択する。照射モードを選択してエンタースイッチ144Fを押下すると、表示部142に「End」と表示されて上記の設定を一時保存すると共に、編集チャンネル選択に移行する。
照射モード選択画面において一括自動照射モードを選択した場合は、ステップ番号選択画面に進み、ステップ番号を選択する。上述の通りステップ番号はS0〜19まで最大20個設定可能であり、必要な数だけ順番に設定していく。ステップ番号を選択すると、照射時間設定画面となり、紫外線照射時間を入力する。次に照射出力を同様に入力する。これらの入力値は、∧、∨スイッチ144C、144Dで増減させる。入力の便宜のため、前回の設定値をコピーしてデフォルト値として入力したり、長押しで高速増減を可能にすることもできる。以上の設定が終了すると、エンタースイッチ144Fを押下して設定を一時保存すると共に、ステップ番号選択画面に戻る。このとき、設定されたステップ番号に1を増加させた値がデフォルト値として入力される。すべてのステップ番号の設定が終了すると、エスケープスイッチ144Eを押下すれば、編集設定番号選択画面に戻る。
一方、照射モード選択画面において一括手動照射モードまたは個別手動照射モードを選択した場合は、一定値での出力となり、出力を可変とするステップを選択できないので、出力許可選択画面からステップ番号選択不可表示に進む。このとき表示部142には「s.−−−」と表示され、ステップ番号が選択できないことを表示する。手動照射モードでは照射時間も設定しないので、この状態でエンタースイッチ144Fを押下すると、照射出力設定画面となる。上記と同様にデューティ比で出力を設定後、エンタースイッチ144Fを押下すると設定が保存され、編集チャンネル番号選択画面に戻る。以上のようにして、編集設定メニューで紫外線照射条件が設定される。
通信条件メニューでは、紫外線照射装置と外部接続機器とをRS−232Cインターフェースで接続する際の通信条件を設定する。図15の例では、通信条件メニューからボーレート選択、ストップビット・パリティ選択、デリミタ・チェックサム選択がそれぞれ設定できる。各々の設定画面での設定が完了しエンタースイッチ144Fを押下すると、次の設定画面に移行する。まずボーレート選択では、予め設定された1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bpsの選択肢から、∧、∨スイッチ144C、144Dにて選択し、エンタースイッチ144Fで決定する。表示部142においては、「b.384」等、×100にて表示することで表示桁数を節約している。なお、ハードウェア的に対応しておれば、上記以外のボーレート値を設定することもできる。
その他条件メニューにおいては、入力接点選択、点灯アラーム時間編集が設定できる。入力接点選択は、フットスイッチを接続する場合等、チャタリング防止のための遅延時間を設定する。点灯アラーム時間編集は、UVLEDの劣化による警告を行う時間を設定する。
また実施の形態1のように設定部を共通とする構成の他、各ヘッド部毎に個別設定スイッチ290と個別表示部292を設けることもできる。図17に、本発明の実施の形態2に係る紫外線照射装置のコントローラ部210の正面図を示す。この図に示す個別設定スイッチ290は、各ヘッド部から照射される紫外線出力の設定や照射時間の増減に使用され、アップダウンスイッチ等が利用できる。この態様では、個別設定スイッチ290で各チャンネルの紫外線照射条件を設定できる他、上記の操作パネル244を用いて紫外線照射条件を設定することもできる。また、共通の操作パネルを省略して、個別設定スイッチ290のみで設定するよう構成することもできる。
また、各ヘッド部の紫外線出力を調整する個別設定スイッチや個別照射スイッチは、コントローラ部110でなくヘッド部120に設けることもできる。図18〜図19に、本発明の実施の形態3に係る紫外線照射装置のヘッド部320を示す。これらの図に示すように、ヘッド部320にUVLED350からの紫外線照射のON/OFFを行うための個別照射スイッチ380、紫外線の出力レベルを調節するための個別設定スイッチ390を設ける。個別設定スイッチ390は、2個のプッシュスイッチからなるアップダウンスイッチが利用できる。図18(b)や図19に示すように、これらのスイッチ類は基板上に実装される。その他の部材は、上述した図3等と同様の構成が利用できる。この構成は、ユーザが手でヘッド部320を把持して使用する場合に、手元で出力を調整でき、このような態様において好適に利用できる。
以上の各実施の形態では、ヘッド部の長手方向に沿って、ケーブル部と紫外線の照射方向が略直線状となる態様(ストレートタイプ)とした。これに対して図20に示す本発明の実施の形態4に係る紫外線照射装置のヘッド部420は、UVLED450からの紫外線の照射方向がヘッド部420の長手方向と略直交するように構成したアングル状のタイプとしている。図20はヘッド部420の平面図および断面図を、図21はこのヘッド部420の支持方法の一例を示す斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、ヘッド本体部422とレンズホルダ426とが冷却ブロック424を介してアングル状に結合し、アングル形状のヘッド部420が構成されている。
上記の各実施の形態では、図3等に示すように各ヘッド部がUVLEDを1個備えている。ただ、複数の半導体素子をヘッド部520に設けることもできる。複数の半導体素子を使用することによって、紫外線の照射量を必要に応じて調整することが可能となる。本発明の実施の形態5に係る紫外線照射装置として、図23に複数のUVLED550を備えるヘッド部520を示す。図23(a)は、円柱状の冷却ブロックの底面に、略均一に12個のUVLED550Aを配置した例を示す。図23(b)は略正方形状の冷却ブロックに、3行×3列=9個のUVLED550Bを配置した例を示す。もちろん、UVLED550は1列や2列に並べてもよいし4列以上に並べてもよい。また図23(c)は一方向に延長した略長方形状の冷却ブロックに、2行×3列=6個のUVLED550Cを配置した例を示す。この例の構造では、長手方向に並んだ複数のUVLED550Cによって、細長い領域に塗布された樹脂に一度に紫外線を照射して硬化させることができる。
また、紫外線照射条件の設定は、上記のように照射時間と照射出力の組をステップ状に指定する方法の他、予め設定された照射パターンを選択することもできる。例えば、関数状の照射パターンを選択する方法や、さらに選択した関数の定数を入力することもできる。これらの設定は、関数番号や定数を数値で指定、選択する方法の他、グラフ図形をグラフィカルに表示して選択する方法等が採用できる。さらに前者の数値による選択方法においても、設定された関数をグラフ図形で確認可能としてもよい。このようなグラフ表示を可能にするには、図形表示が可能な表示部142を用意する。
図25は、紫外線の照射時間と照射出力を関数で表示する3つのパターンを示した例を示すグラフである。この図に示すようなパターンでも、本発明の実施の形態は紫外線を照射可能である。図25の例では、関数の例としてF1〜F3の3種類の示している。
F2:P=a*(1−EXP(−b*t))+c
F3:P=a*(EXP(b*t)−1)+c
(a,b,cは条件に応じて設定する定数)
F2:P=70*(1−EXP(−0.5*t))(a=70、b=0.5、c=0)
F3:P=10*(EXP(0.21*t)−1)(a=10、b=0.21、c=0)
上記の各実施の形態では、紫外線照射条件の設定をコントローラ部の設定部で行っている。ただ、紫外線照射条件の設定は、紫外線照射装置に外部接続された機器にて行うことも可能である。例えば、本発明の実施の形態7として、図27に示すように紫外線照射装置700のコントローラ部710を、コンピュータやPLC等の外部接続機器7101と接続し、外部接続機器7101側で設定した紫外線照射条件をコントローラ部110に転送することで設定を行う。
110、210、710…コントローラ部
112…電源部
114、714…制御部
116…記憶部
120、320、420、520…ヘッド部
1201…ポール部材
1202、4202…ホルダ
122、422…ヘッド本体部
1221…上ケース部材
1222…下ケース部材
1223…基端部材
1224…基板
1225…ケーブル用コネクタ
1226…インジケータLED
1227…メモリ部
1228…調整回路
1229…固定ネジ
1230…固定ネジ
1231…連結コネクタ
1232…貫通孔
124、424…冷却ブロック
1241…固定ネジ
1242…固定ネジ
1243…基端側突出部
1244…連結コネクタ
1245…保護プレート
126、426…レンズホルダ
1261A…第1のレンズ
1261B…第1のレンズ
1262…スペーサ
1263…レンズ固定キャップ
130…ケーブル部
140…設定部
142…表示部
144、244…操作パネル
144A、144B、144C、144D…<、>、∧、∨スイッチ
144E…エスケープスイッチ
144F…エンタースイッチ
145…チャンネル表示ランプ
146…紫外線照射ランプ
147…電源スイッチ
148…一括照射スイッチ
150、350、450、550、550A、550B、550C…UVLED
160…ヘッド部接続コネクタ
170…個別照射ランプ
180、380…個別照射スイッチ
290、390…個別設定スイッチ
292…個別表示部
7101…外部接続機器
H…固定対象
Claims (10)
- 紫外線硬化型樹脂を硬化するための紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線源として紫外線を照射可能な一以上の半導体素子を備える複数のヘッド部(120)と、
各々のヘッド部(120)に対して紫外線照射条件を個別に設定するための設定部(140)と、前記半導体素子に駆動電流を供給する電源部(112)とを備えるコントローラ部(110)と、
前記ヘッド部(120)とコントローラ部(110)とを電気的に接続するための電気信号線を備えるケーブル部(130)と、
を備えることを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1に記載の紫外線照射装置であって、
前記ケーブル部(130)が電気信号を導電する導電性材質で主に構成されてなることを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項2に記載の紫外線照射装置であって、
前記ケーブル部(130)が、前記コントローラ部(110)の電源部(112)から半導体素子を駆動するための電力供給線と、紫外線照射条件を指示するための電気信号線を含むことを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
前記設定部(140)が、ヘッド部(120)毎に独立して紫外線照射条件を設定可能な操作パネル(144)と、操作パネル(144)で設定された設定内容を表示させる表示部(142)を含んでおり、前記操作パネル(144)で設定される紫外線照射条件が、各ヘッド部(120)の紫外線出力または照射時間の設定を少なくともいずれかを含むことを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
前記設定部(140)が、前記複数のヘッド部(120)のすべての紫外線出力をON/OFFする一括照射スイッチ(148)を備えることを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
前記設定部(140)が、前記複数のヘッド部(120)の紫外線出力を個別にON/OFFする個別照射スイッチ(180)を、各ヘッド部(120)毎に個別に設けてなることを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項4または5に記載の紫外線照射装置であって、
前記表示部(142)及び/又は操作パネル(144)が、各ヘッド部(120)毎の紫外線照射条件の設定を切り替えて表示及び/又は操作可能であることを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項4から7のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
前記表示部(142)が、紫外線の照射時間を表示可能であり、前記設定部(140)で照射時間を設定している場合はカウントダウン式で、照射時間を設定していない場合はカウントアップ式で時間を表示することを特徴とする紫外線照射装置。 - 紫外線硬化型樹脂を硬化するための紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線源として紫外線を照射可能な一以上の半導体素子を備える複数のヘッド部(120)と、
前記半導体素子に駆動電流を供給する電源部(112)とを備えるコントローラ部(110)と、
前記ヘッド部(120)とコントローラ部(110)とを電気的に接続するための電気信号線を備えるケーブル部(130)と、
を備えており、
前記コントローラ部(110)と外部接続された機器から、各々のヘッド部(120)に対して紫外線照射条件を独立して個別に設定可能に構成してなることを特徴とする紫外線照射装置。 - 請求項1から9のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
前記半導体素子が紫外線発光ダイオード(150)であることを特徴とする紫外線照射装置。
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