JP2005218921A - Ultraviolet emitting apparatus and ultraviolet emitting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小物部品の接着等に使用される紫外線硬化型の樹脂を硬化させる紫外線を照射する紫外線照射装置及び紫外線照射方法に関する。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation apparatus and an ultraviolet irradiation method for irradiating ultraviolet rays for curing an ultraviolet curable resin used for adhesion of small parts.
従来より、医療分野での生体内外部の紫外線照射による殺菌、治療、分光(発光)診断や、鉱物や古墳深部の観察等の分野、あるいは電子部品の組み立て作業における紫外線硬化型の樹脂を硬化させる目的等に、紫外線照射装置が利用されている。この内、紫外線硬化型の樹脂を硬化させる紫外線照射装置は、レジスト皮膜の形成や印刷の分野から光ピックアップ等の組立工程における小物部品の接着固定の分野まで広く使用されている紫外線硬化型の樹脂に対して紫外線を照射する目的で利用される。このタイプの紫外線照射装置は、電源回路等を内蔵した装置本体であるコントローラと、紫外線を照射するヘッドと、これらを接続するケーブルとを備えている。コントローラに紫外線源である高圧水銀ランプや水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ等を内蔵し、コントローラとヘッドを接続するケーブルに内蔵された石英ガラス等の光ファイバでヘッドまで紫外線を伝達して、ヘッドから樹脂が塗布された接着部に照射される。このような紫外線照射装置を用いた小物部品の接着固定方法の従来例が特許文献1に記載されている。 Conventionally, in the medical field, UV curable resin is cured in fields such as sterilization, treatment, spectroscopy (luminescence) diagnosis by irradiating ultraviolet rays inside and outside the living body, observation of minerals and deep part of old burial mounds, or assembly work of electronic components An ultraviolet irradiation device is used for the purpose. Among these, the ultraviolet irradiation device for curing the ultraviolet curable resin is an ultraviolet curable resin widely used from the field of resist film formation and printing to the field of adhesion and fixing of small parts in assembly processes such as optical pickups. It is used for the purpose of irradiating ultraviolet rays. This type of ultraviolet irradiation device includes a controller that is a device body incorporating a power supply circuit and the like, a head that irradiates ultraviolet rays, and a cable that connects them. The controller incorporates a high-pressure mercury lamp, mercury xenon lamp, metal halide lamp, etc. that are UV sources, and transmits UV light to the head with an optical fiber such as quartz glass built into the cable connecting the controller and the head. Is applied to the applied adhesive portion. A conventional example of a method for bonding and fixing small parts using such an ultraviolet irradiation device is described in Patent Document 1.
紫外線硬化型樹脂や接着材は、紫外線の照射を受けると化学反応により硬化するが、硬化反応時に反応熱を生じる。この反応熱が大きいと、樹脂を塗布した対象物(ワーク)に悪影響を与えるおそれがある。例えば熱により塑性変形を起こしてひずみや破損を生じ、不良品化するおそれがある。このような硬化時の熱量を抑制するには、紫外線の照射量を抑制して急激な化学反応を避け、反応が徐々に生じるようにする。一方で紫外線硬化型樹脂は、紫外線照射量が少なすぎると反応系が活性化されず、十分な接着力が得られない。かといって紫外線照射量が多すぎると上述のように反応が急速に進んで発熱が多くなる。したがって、紫外線硬化型樹脂の反応に十分であり、かつ反応が急速に進まないように紫外線照射量を制御することが望まれる。 An ultraviolet curable resin or an adhesive is cured by a chemical reaction when irradiated with ultraviolet rays, but generates heat of reaction during the curing reaction. When this reaction heat is large, there is a possibility of adversely affecting the object (work) to which the resin is applied. For example, plastic deformation may occur due to heat, which may cause distortion or breakage, resulting in a defective product. In order to suppress the amount of heat at the time of curing, the amount of ultraviolet irradiation is suppressed to avoid a rapid chemical reaction so that the reaction gradually occurs. On the other hand, when the ultraviolet ray irradiation amount of the ultraviolet curable resin is too small, the reaction system is not activated and sufficient adhesive force cannot be obtained. On the other hand, when the amount of ultraviolet irradiation is too large, the reaction proceeds rapidly as described above, and heat generation increases. Therefore, it is desirable to control the amount of ultraviolet irradiation so that the reaction of the ultraviolet curable resin is sufficient and the reaction does not proceed rapidly.
しかしながら、従来の高圧水銀ランプ等を使用したランプ式の紫外線照射装置では、紫外線源の光量を調整することが困難であり、一般にはランプを常時点灯させたまま機械的なシャッターや絞りを調整して出力光を変化させる方式を採用していた。この方式では機械的動作を伴うため高速な動作が困難であり、また高速になるにつれて機械的な負担も大きくなるという問題があった。紫外線照射を高速でON/OFFさせようとしても機械式シャッターの開閉速度が追従できず出力調整が困難となる上、装置の摩耗も激しくなり寿命が短くなってメンテナンスの手間も大きくなる。
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、紫外線硬化型樹脂が生じる反応熱を抑制してワークへの悪影響を回避し得る紫外線照射装置及び紫外線照射方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide an ultraviolet irradiation apparatus and an ultraviolet irradiation method that can suppress reaction heat generated by an ultraviolet curable resin and avoid an adverse effect on a workpiece.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に記載される紫外線照射装置は、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一以上のヘッド部120と、各々のヘッド部120毎に個別の紫外線照射条件を設定可能な制御部114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、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が対象物の熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、前記制御部114が半導体素子から照射される紫外線をパルス状に制御する。これによって、紫外線パルスの照射期間に強い紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射させて十分な反応を生じさせると共に、その反応熱によって上昇した温度がパルスの休止期間中に低下するため、このようなパルス照射を繰り返すことで急激な温度上昇を抑制しつつ十分な紫外線を照射することができる。特に紫外線源に半導体素子を使用しているため、ON/OFF制御が容易で、シャッターの開閉といった機械的な動作を伴うことなくパルス照射が実現できるため、高速で安定した紫外線照射が実現される。 In order to achieve the above object, an ultraviolet irradiation apparatus according to claim 1 of the present invention is an ultraviolet irradiation apparatus that irradiates ultraviolet rays for curing an ultraviolet curable resin, and irradiates ultraviolet rays as an ultraviolet source. One or more head units 120 including one or more possible semiconductor elements, a control unit 114 capable of setting individual ultraviolet irradiation conditions for each head unit 120, and a power supply unit 112 for supplying a driving current to the semiconductor elements And a cable unit 130 including an electric signal line for electrically connecting the head unit 120 and the controller unit 110, and the amount of heat generated when the ultraviolet curable resin is cured. The control unit 114 controls the ultraviolet rays emitted from the semiconductor element in a pulsed manner so as to suppress the rise exceeding the allowable heat amount of the object. As a result, the UV curable resin is irradiated with strong ultraviolet rays during the UV pulse irradiation period to cause a sufficient reaction, and the temperature increased by the reaction heat decreases during the pulse pause period. By repeating the irradiation, it is possible to irradiate with sufficient ultraviolet rays while suppressing a rapid temperature rise. In particular, since a semiconductor element is used as an ultraviolet ray source, ON / OFF control is easy and pulse irradiation can be realized without mechanical operation such as opening and closing of a shutter, so that high-speed and stable ultraviolet irradiation can be realized. .
また、請求項2の紫外線照射装置は、請求項1に記載の紫外線照射装置であって、さらに、対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する反応熱による温度上昇の勾配に応じて、紫外線硬化型樹脂の硬化による熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、紫外線照射のパルス幅及び周期を含む紫外線照射パルス条件を設定するための設定部を備える。これによって、紫外線照射パルスのパルス幅と周期は、照射期間中の温度上昇と休止期間中の温度低下に基づいて熱許容量に収まるよう設定され、温度上昇を抑制して対象物を保護しつつ確実な紫外線照射による樹脂硬化が得られる。 In addition, the ultraviolet irradiation device according to claim 2 is the ultraviolet irradiation device according to claim 1, and further has a temperature increase gradient due to the heat tolerance of the object and the reaction heat generated when the ultraviolet curable resin is cured. Accordingly, a setting unit is provided for setting the ultraviolet irradiation pulse condition including the pulse width and the cycle of the ultraviolet irradiation so as to suppress the heat amount due to the curing of the ultraviolet curable resin from exceeding the allowable heat amount. As a result, the pulse width and period of the ultraviolet irradiation pulse are set so as to be within the allowable heat amount based on the temperature increase during the irradiation period and the temperature decrease during the pause period, while protecting the object by suppressing the temperature increase. Resin curing by reliable UV irradiation can be obtained.
さらに、請求項3の紫外線照射装置では、請求項1又は2に記載の紫外線照射装置であって、紫外線照射パルスが略矩形波であり、そのON時間が、紫外線硬化型樹脂の反応に必要な最小時間よりも長く、かつ反応熱による温度上昇で許容温度を超えない最大時間よりも短い。これによって、矩形波状の紫外線照射パルスのON期間に十分な紫外線硬化型樹脂の硬化反応を得つつ、温度上昇は許容温度内に抑えられるので、確実かつ安全な紫外線硬化が実現される。 Furthermore, in the ultraviolet irradiation device according to claim 3, the ultraviolet irradiation device according to claim 1 or 2, wherein the ultraviolet irradiation pulse is a substantially rectangular wave, and the ON time is necessary for the reaction of the ultraviolet curable resin. It is longer than the minimum time and shorter than the maximum time when the temperature rises due to the heat of reaction and does not exceed the allowable temperature. As a result, a sufficient UV curing resin curing reaction is obtained during the ON period of the rectangular wave UV irradiation pulse, and the temperature rise is suppressed within an allowable temperature, so that reliable and safe UV curing is realized.
さらにまた、請求項4の紫外線照射装置では、請求項3に記載の紫外線照射装置であって、紫外線照射パルスのOFF時間が、ON時間の5倍以上である。これによって、紫外線照射パルスのON期間に上昇した温度がOFF期間に十分に低下するため、確実かつ安全な紫外線硬化が実現される。 Furthermore, in the ultraviolet irradiation device according to claim 4, the ultraviolet irradiation device according to claim 3, wherein the OFF time of the ultraviolet irradiation pulse is five times or more of the ON time. As a result, the temperature increased during the ON period of the UV irradiation pulse is sufficiently decreased during the OFF period, so that reliable and safe UV curing is realized.
さらにまた、請求項5の紫外線照射装置では、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、紫外線照射パルスの一周期における紫外線硬化型樹脂の硬化による発熱量の平均値が低下したとき、パルス照射から連続照射に移行する。紫外線硬化型樹脂の反応がある程度進み、対象物の温度が上昇傾向から下降傾向に変わると、連続して紫外線を照射しても温度が急激に上昇することがないため、連続照射に切り替えることで許容温度内で反応を促進し、硬化時間を短縮できる。 Furthermore, in the ultraviolet irradiation device according to claim 5, the ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 4, wherein an average value of a calorific value due to curing of the ultraviolet curable resin in one cycle of the ultraviolet irradiation pulse is obtained. When it falls, it shifts from pulse irradiation to continuous irradiation. If the reaction of the UV curable resin progresses to some extent and the temperature of the object changes from an upward trend to a downward trend, the temperature will not rise suddenly even if it is irradiated continuously. The reaction is accelerated within the allowable temperature, and the curing time can be shortened.
さらにまた、請求項6の紫外線照射装置は、請求項1から5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。紫外線発光ダイオードは小型、低消費電力であり、しかも反応が高速であるためパルス制御によるON/OFFを電気的に行うことができ、従来の紫外線源にランプを使用した紫外線照射装置に比べてシャッターの開閉といった機械的動作がないため機械的な動作不良や劣化等の問題を解消し、信頼性高く安定して使用できる利点が得られる。 Furthermore, the ultraviolet irradiation device according to claim 6 is the ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the semiconductor element is an ultraviolet light emitting diode 150. Ultraviolet light-emitting diodes are small in size, have low power consumption, and are fast in response, so they can be electrically turned on and off by pulse control, compared to conventional ultraviolet irradiation devices that use lamps as ultraviolet sources. Since there is no mechanical operation such as opening and closing of the door, problems such as mechanical malfunction and deterioration can be solved, and there can be obtained an advantage that it can be used stably with high reliability.
また、請求項7の紫外線照射方法は、紫外線照射装置で紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射して硬化させる紫外線照射方法であって、紫外線照射装置のヘッド部に備えられた半導体素子から紫外線をパルス状に照射し、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように紫外線照射を制御する。これによって、紫外線パルスの照射期間に強い紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射させて十分な反応を生じさせると共に、その反応熱によって上昇した温度がパルスの休止期間中に低下するため、このようなパルス照射を繰り返すことで急激な温度上昇を抑制しつつ十分な紫外線を照射することができる。特に紫外線源に半導体素子を使用しているため、ON/OFF制御が容易で、シャッターの開閉といった機械的な動作を伴うことなくパルス照射が実現できるため、高速で安定した紫外線照射が実現される。 The ultraviolet irradiation method according to claim 7 is an ultraviolet irradiation method in which an ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet irradiation device and cured, and ultraviolet rays are pulsed from a semiconductor element provided in a head portion of the ultraviolet irradiation device. The amount of heat generated during curing of the ultraviolet curable resin is controlled so as to suppress the heat amount from exceeding the allowable heat amount. As a result, the UV curable resin is irradiated with strong ultraviolet rays during the UV pulse irradiation period to cause a sufficient reaction, and the temperature increased by the reaction heat decreases during the pulse pause period. By repeating the irradiation, it is possible to irradiate with sufficient ultraviolet rays while suppressing a rapid temperature rise. In particular, since a semiconductor element is used as an ultraviolet ray source, ON / OFF control is easy and pulse irradiation can be realized without mechanical operation such as opening and closing of a shutter, so that high-speed and stable ultraviolet irradiation can be realized. .
さらに、請求項8の紫外線照射方法は、対象物の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布した後、対象物の表面に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射方法であって、対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の反応による温度上昇の速度に応じて紫外線照射のパルス幅及びパルス休止時間を含む紫外線照射パルス条件を設定するステップと、前記設定された紫外線照射パルス条件に基づき、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が許容温度を超えて上昇するのを抑制するように紫外線硬化型樹脂に対して紫外線をパルス状に照射するステップとを有する。これによって、紫外線照射パルスのパルス幅と周期は、照射期間中の温度上昇と休止期間中の温度低下に基づいて熱許容量に収まるよう設定され、温度上昇を抑制して対象物を保護しつつ確実な紫外線照射による樹脂硬化が得られる。 Furthermore, the ultraviolet irradiation method according to claim 8 is an ultraviolet irradiation method for curing the ultraviolet curable resin by irradiating the surface of the object with ultraviolet rays after applying the ultraviolet curable resin to the surface of the object. A step of setting an ultraviolet irradiation pulse condition including a pulse width of the ultraviolet irradiation and a pulse pause time according to a heat allowable amount of an object and a rate of temperature rise due to a reaction of the ultraviolet curable resin, and the set ultraviolet irradiation pulse A step of irradiating ultraviolet rays in a pulsed manner to the ultraviolet curable resin so as to suppress the amount of heat generated during the curing of the ultraviolet curable resin from exceeding an allowable temperature based on the conditions. As a result, the pulse width and period of the ultraviolet irradiation pulse are set so as to be within the allowable heat amount based on the temperature increase during the irradiation period and the temperature decrease during the pause period, while protecting the object by suppressing the temperature increase. Resin curing by reliable UV irradiation can be obtained.
さらにまた、請求項9の紫外線照射方法は、請求項7又は8に記載の紫外線照射方法であって、紫外線照射パルス条件の設定が、対象物の熱許容量、紫外線硬化型樹脂の種別、使用量、所定の紫外線を照射したときの温度上昇の勾配及び照射を休止したときの温度低下の勾配、紫外線硬化型樹脂の反応時間の少なくともいずれかに基づいて設定される。これによって、紫外線照射パルス条件は使用される紫外線硬化型樹脂の種別や対象物の特性等に応じた最適な条件に設定でき、使用目的や用途に応じて適切な紫外線硬化型樹脂の硬化を得ることができる。 Furthermore, the ultraviolet irradiation method according to claim 9 is the ultraviolet irradiation method according to claim 7 or 8, wherein the setting of the ultraviolet irradiation pulse condition is the allowable heat amount of the object, the type of the ultraviolet curable resin, the use It is set based on at least one of the amount, the gradient of the temperature rise when the predetermined ultraviolet ray is irradiated, the gradient of the temperature drop when the irradiation is stopped, and the reaction time of the ultraviolet curable resin. As a result, the UV irradiation pulse conditions can be set to the optimum conditions according to the type of UV curable resin used and the characteristics of the object, and the appropriate UV curable resin can be cured according to the purpose and application. be able to.
さらにまた、請求項10の紫外線照射方法は、請求項7から9のいずれかに記載の紫外線照射方法であって、紫外線源として半導体素子に紫外線発光ダイオード150を使用する。紫外線発光ダイオードは小型、低消費電力であり、しかも反応が高速であるためパルス制御によるON/OFFを電気的に行うことができ、従来の紫外線源にランプを使用した紫外線照射装置に比べてシャッターの開閉といった機械的動作がないため劣化や寿命の問題を解消し、信頼性高く安定して使用できる利点が得られる。 Furthermore, an ultraviolet irradiation method according to a tenth aspect is the ultraviolet irradiation method according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein an ultraviolet light emitting diode 150 is used as a semiconductor element as an ultraviolet ray source. Ultraviolet light-emitting diodes are small in size, have low power consumption, and are fast in response, so they can be electrically turned on and off by pulse control, compared to conventional ultraviolet irradiation devices that use lamps as ultraviolet sources. Since there is no mechanical operation such as opening and closing the door, the problem of deterioration and life can be solved, and the advantage that it can be used stably with high reliability is obtained.
本発明の紫外線照射装置及び紫外線照射方法によれば、紫外線硬化型樹脂の硬化反応に際して発生する熱の上昇を抑制し、熱で対象物を破損する事態を回避して信頼性の高い紫外線照射が実現される。それは、本発明が強い照度で短時間に照射する照射パターンを繰り返すパルス状の紫外線照射を採用することで、紫外線照射に休止期間を設けて温度上昇を抑制しているからである。休止期間を設けることで、照射期間中に発生した熱が放熱されて、温度上昇が効果的に抑制される。このように本発明によれば、複雑な回路の付加や構成の変更なく簡単な設定により効果的に温度上昇を回避できるので、既存の紫外線照射装置を利用して安価に温度上昇抑制機能が実現される。特に、対象物や紫外線硬化型樹脂の種別、温度上昇の勾配等に応じて、トータルの温度上昇が熱許容量に収まるようにパルスの周期や照射期間、パルス数を決定するため、使用目的や条件に応じて確実に温度上昇を抑制しつつ十分な樹脂硬化を得ることのできる適切な紫外線照射を実現できる。またこの方法では、従来のランプ光源を使用した紫外線照射装置のように機械式のシャッターや絞りを使用せず、電気的な制御によってパルスを生成しているため高速な動作が可能であり、信頼性が高く機械的な劣化も生じないといった優れた利点が得られる。 According to the ultraviolet irradiation apparatus and the ultraviolet irradiation method of the present invention, it is possible to suppress an increase in heat generated during the curing reaction of the ultraviolet curable resin, and avoid a situation in which an object is damaged by heat, thereby performing reliable ultraviolet irradiation. Realized. This is because the present invention employs pulsed ultraviolet irradiation that repeats an irradiation pattern irradiated in a short time with strong illuminance, thereby providing a pause period for ultraviolet irradiation to suppress temperature rise. By providing the rest period, the heat generated during the irradiation period is dissipated and the temperature rise is effectively suppressed. As described above, according to the present invention, the temperature rise can be effectively avoided by a simple setting without adding a complicated circuit or changing the configuration. Therefore, a temperature rise suppressing function can be realized at low cost by using an existing ultraviolet irradiation device. Is done. In particular, in order to determine the pulse period, the irradiation period, and the number of pulses so that the total temperature rise falls within the allowable heat amount according to the type of the object and the UV curable resin, the temperature rise gradient, etc. Appropriate ultraviolet irradiation capable of obtaining sufficient resin curing while reliably suppressing an increase in temperature according to conditions can be realized. In addition, this method does not use a mechanical shutter or diaphragm, unlike the conventional UV irradiation device that uses a lamp light source, and generates pulses by electrical control, enabling high-speed operation and reliability. Excellent advantages such as high performance and no mechanical deterioration.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための紫外線照射装置及び紫外線照射方法を例示するものであって、本発明は紫外線照射装置及び紫外線照射方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies an ultraviolet irradiation device and an ultraviolet irradiation method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention includes the following ultraviolet irradiation device and ultraviolet irradiation method. Not specified. Further, in this specification, for easy understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the embodiments are referred to as “claims column” and “means for solving the problems”. It is added to the members shown in the column. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
図1に、本発明の一実施の形態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紫外線源として半導体素子であるUVLED150が内蔵されている。コントローラ部110は、ヘッド部120の紫外線源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を介して紫外線源の駆動信号(電気信号)をヘッド部120に送信する。 FIG. 1 shows a block diagram of an ultraviolet irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention. In the ultraviolet irradiation device 100 shown in this figure, the controller unit 110 and the head unit 120 are connected by a cable unit 130. The head unit 120 incorporates a UVLED 150 that is a semiconductor element as an ultraviolet ray source that emits ultraviolet rays for curing the ultraviolet curable resin. The controller unit 110 includes a power source unit 112, a control unit 114, and a storage unit 116 for driving the ultraviolet source of the head unit 120, and sends a driving signal (electric signal) of the ultraviolet source to the head unit 120 via the cable unit 130. Send.
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の紫外線源を制御する。紫外線照射条件は、各ヘッド部毎に独立して設定可能である。 The ultraviolet irradiation device can switch between a setting mode for setting ultraviolet irradiation conditions and an irradiation mode for actually irradiating ultraviolet rays. The ultraviolet irradiation conditions set by the setting unit 140 (described later) in the setting mode are stored in the storage unit 116. The setting unit 140 sets a plurality of ultraviolet irradiation conditions and stores them in the storage unit 116. In the irradiation mode, the control unit 114 calls a necessary ultraviolet irradiation condition setting from the storage unit 116, and the control unit 114 supplies a driving current from the power supply unit 112 to the head unit 120 according to this setting, and controls the ultraviolet source of the head unit 120. . The ultraviolet irradiation conditions can be set independently for each head part.
コントローラ部110は、ヘッド部120を接続するためのヘッド部接続部160を複数設けている。各ヘッド部接続部160は、それぞれ固有のチャンネル番号を割り当てられており、チャンネル番号によって他のヘッド部接続部と区別される。図1の例では、チャンネル1〜4の4チャンネルのヘッド部接続160が設けられており、各ヘッド部接続部160にはヘッド部120が接続される。 The controller unit 110 is provided with a plurality of head unit connection units 160 for connecting the head unit 120. Each head unit connection unit 160 is assigned a unique channel number, and is distinguished from other head unit connection units by the channel number. In the example of FIG. 1, four channel head unit connections 160 of channels 1 to 4 are provided, and the head unit 120 is connected to each head unit connection unit 160.
各ヘッド部120は、コントローラ部から駆動電流を受けて紫外線源を動作させ、紫外線Uを外部に照射する。さらにヘッド部120は、図1に示すように各ヘッド部120をチャンネル毎に区別する識別情報を表示可能な識別部121を設けている。識別情報は、チャンネル番号に関する情報を表示することで、ユーザがヘッド部毎に割り当てられたチャンネル番号を理解し、これによって複数のヘッド部を相互に区別する。識別情報の表示は、直接的にチャンネル番号を表示する他、複数の点灯の組み合わせや点灯パターン等が利用できる。したがって、ここでいう表示には、数字や文字情報の表示のみならず、点灯による情報表示も含む。また点灯には、連続的な灯火表示の他、点滅や強弱を付けた点灯表示も含む。 Each head unit 120 receives a driving current from the controller unit, operates an ultraviolet ray source, and irradiates the ultraviolet ray U to the outside. Further, as shown in FIG. 1, the head unit 120 is provided with an identification unit 121 capable of displaying identification information for identifying each head unit 120 for each channel. The identification information displays information on the channel number, so that the user understands the channel number assigned to each head unit, thereby distinguishing the plurality of head units from each other. The identification information can be displayed not only by directly displaying the channel number but also by using a plurality of lighting combinations or lighting patterns. Therefore, the display here includes not only display of numbers and character information but also information display by lighting. The lighting includes a continuous lighting display and a lighting display with blinking and strength.
ヘッド部120の識別を行うときは、紫外線照射装置に対して識別動作の実行をコントローラ部110の設定部140から指示する。識別動作が指示されると、コントローラ部110の制御部114は識別信号を生成し、ヘッド部120側に送出する。ヘッド部120は、識別信号を受けると識別部121に識別情報を表示する。ユーザはヘッド部120の識別部121に表示される識別情報を見てチャンネル番号を把握し、これに基づいてヘッド部120を区別できる。識別部121は、識別情報を示すための表示を行う部材であり、点灯部を備える。点灯部は発光素子で構成され、例えば電球や半導体発光素子が使用できる。好適にはLEDが使用される。 When identifying the head unit 120, the setting unit 140 of the controller unit 110 instructs the ultraviolet irradiation device to execute the identification operation. When the identification operation is instructed, the control unit 114 of the controller unit 110 generates an identification signal and sends it to the head unit 120 side. Upon receiving the identification signal, the head unit 120 displays identification information on the identification unit 121. The user can recognize the channel number by looking at the identification information displayed on the identification unit 121 of the head unit 120, and can distinguish the head unit 120 based on the channel number. The identification unit 121 is a member that performs display for indicating identification information, and includes a lighting unit. The lighting part is composed of a light emitting element, and for example, a light bulb or a semiconductor light emitting element can be used. An LED is preferably used.
(紫外線源)
紫外線源である半導体素子には、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。UVLEDは必要時のみ点灯し、言い換えると常時点灯させないことで、電力消費を抑え、UVLEDの寿命を長くできる。ただ、従来の高圧水銀ランプ等と同様に、UVLEDを常時点灯させ、シャッタを機械的に動作させて紫外線出力をON/OFFさせる構成も採用は可能である。半導体素子から出力される紫外線の波長としては、300〜400nm近傍、例えば波長380nm付近の近紫外線が利用でき、使用される紫外線硬化型樹脂に応じて波長が決定される。
(UV source)
A semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) can be used as the semiconductor device which is an ultraviolet ray source. These semiconductor elements have excellent features such as small size, high efficiency, low calorific value, long life and resistance to mechanical vibration compared to mercury xenon lamps and the like, and can be used ideally. In this embodiment, an ultraviolet light emitting diode (UVLED) that directly irradiates ultraviolet light is used as a semiconductor element. In the UVLED, for example, a nitride compound semiconductor represented by the general formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) is used for the active layer (light emitting layer). Things are available. In addition, a double hetero structure, a single quantum well structure (SQW), a multiple quantum well structure (MQW), or the like can be appropriately employed for the light emitting layer. Needless to say, the present invention is not limited to the UVLED that directly irradiates ultraviolet rays, and a configuration that converts the irradiation light of the LEDs into ultraviolet light by using, for example, a wavelength conversion element or the like can be appropriately employed. The UVLED is turned on only when necessary, in other words, it is not always turned on, thereby suppressing power consumption and extending the life of the UVLED. However, as in the case of a conventional high-pressure mercury lamp or the like, it is possible to adopt a configuration in which the UV LED is always turned on and the shutter is mechanically operated to turn on / off the ultraviolet output. As the wavelength of ultraviolet light output from the semiconductor element, near ultraviolet light having a wavelength of about 300 to 400 nm, for example, a wavelength of about 380 nm can be used, and the wavelength is determined according to the ultraviolet curable resin used.
(紫外線硬化型樹脂)
紫外線硬化型樹脂としては、紫外線を照射されると硬化するあらゆる樹脂が採用でき、例えば脂環式エポキシ樹脂及びグリシジル基含有エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂や紫外線活性化カチオン重合触媒、カチオン重合抑制剤を含む樹脂等が利用できる。このような紫外線硬化型樹脂組成物を対象物の表面に塗布した後、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂組成物の硬化皮膜を形成する。
(UV curable resin)
As the ultraviolet curable resin, any resin that cures when irradiated with ultraviolet rays can be used. For example, an epoxy resin including an alicyclic epoxy resin and a glycidyl group-containing epoxy resin, an ultraviolet-activated cationic polymerization catalyst, or a cationic polymerization inhibitor. Including resins can be used. After applying such an ultraviolet curable resin composition to the surface of the object, ultraviolet rays are irradiated to form a cured film of the ultraviolet curable resin composition.
(ケーブル部130)
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、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。
(Cable section 130)
As the cable unit 130, a wire harness in which a power line and a signal line are bundled is used. Since this cable part 130 is a simple electric signal line that does not include an optical path such as an optical fiber, the cable part 130 is not subject to the restriction of the total length due to the limitation of the bending angle or the light attenuation, and is used in the conventional ultraviolet irradiation device. It can be made thinner and lighter than the flexible cable that has been used, has high flexibility and is extremely easy to handle. Moreover, there is no restriction on the total length, and the length can be increased. For this reason, when different ultraviolet irradiation conditions are set and used for a plurality of head units 120, the cable can be extended and connected to one ultraviolet irradiation device, so that the system design and arrangement can be flexibly supported.
(ヘッド部120)
次にヘッド部120の外観を、図2〜図5に示す。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。基板1224は、ケーブル部130から受けた駆動電流をUVLED150に供給して駆動制御するための電子部品を備える。基板1224上には、紫外線照射のON/OFF状態を表示するインジケータとして、インジケータLED1226が実装されている。図3の例では、インジケータLED1226を2つ配置して光量を増している。ただ、インジケータとして要求される光量や高輝度のLEDを使用することにより、1のLEDでもよいことは言うまでもない。また、3以上のLEDとすることもできる。基板1224上には、コントローラ部110の制御部114で生成された駆動信号を受けて、UVLED150に駆動電流を供給するための各種電子部品や、メモリ部1227、調整回路1228等が実装されている。メモリ部1227は、ヘッド部120の稼働時間を記憶し、またUVLED150の初期特性を記録するため等に使用され、不揮発性メモリであるEEPROMが好適に利用できる。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2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がスペーサとレンズ固定キャップによって、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。
(Head 120)
Next, the external appearance of the head part 120 is shown in FIGS. 2A is a front view of the head unit 120, and FIG. 2B is a partial cross-sectional view showing the internal structure. 3 to 5 are exploded views of the head unit 120, FIG. 3 is an exploded perspective view seen from above, FIG. 4 is an exploded perspective view seen from the lower side opposite to FIG. 3, and FIG. The perspective view which shows the state which connected 4 connection connectors 1231 and 1244, respectively is shown, respectively. The head portion 120 shown in these drawings includes a head main body portion 122 having a cable portion 130 connected to the proximal end side, a cooling block 124 detachably coupled to the distal end side thereof, and a detachably coupled to the distal end side thereof. An interchangeable lens holder 126 is provided. The head main body 122 has a size that can be gripped by a user, and includes a hollow box-shaped case in which case members 1221 and 1222 that are divided vertically and a base end member 1223 are combined as shown in FIG. A substrate 1224 is accommodated in the housing. A cable connector 1225 to which the cable portion 130 is connected is attached to the base end member 1223, and the cable portion 130 and the substrate 1224 are electrically connected via the cable connector 1225. The substrate 1224 includes electronic components for controlling the drive by supplying the drive current received from the cable unit 130 to the UVLED 150. On the substrate 1224, an indicator LED 1226 is mounted as an indicator for displaying the ON / OFF state of ultraviolet irradiation. In the example of FIG. 3, two indicator LEDs 1226 are arranged to increase the amount of light. However, it goes without saying that one LED may be used by using a light quantity required for the indicator or a high-brightness LED. Moreover, it can also be set as 3 or more LED. Various electronic components for receiving a drive signal generated by the control unit 114 of the controller unit 110 and supplying a drive current to the UVLED 150, a memory unit 1227, an adjustment circuit 1228, and the like are mounted on the substrate 1224. . The memory unit 1227 stores the operating time of the head unit 120 and is used for recording the initial characteristics of the UVLED 150, and an EEPROM which is a nonvolatile memory can be suitably used. The lens holder 126 houses one or a plurality of optical system lenses 1261 for condensing ultraviolet rays emitted from the UVLED 150. In the example of FIG. 2, the first lens 1261A and the second lens 1261B are fixed inside the lens holder 126 with a spacer and a lens fixing cap with two lenses. Although a single lens can be used, the lens size tends to increase with a single lens because of the refractive index. Therefore, in this embodiment, the size of the lens itself is reduced by using two optical system lenses 1261 and irradiating ultraviolet rays from the UV LED 150 to the outside with the first lens 1261A and the second lens 1261B. As a result, the lens holder 126 and the head unit 120 can be reduced in size.
(UVLED150の調整作業)
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よいが、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。このような駆動電流の調整を定期的に行うため、各ヘッド部120の使用時間が一定時間に達する毎に、ユーザに報告し、駆動電流の調整作業を促す。各ヘッド部120に設けられたメモリ部1227は、UVLED150の駆動時間の積算値、すなわち駆動積算時間を更新記憶する。コントローラ部110の制御部114は、D/A変換器及びドライブ回路等を介してヘッド部120のUVLED150の駆動を制御すると共に、その駆動時間の積算値をヘッド部120のメモリ部1227に書き込む。この書き込み(更新記憶)は、所定時間ごと(例えば1分ごと)に行われる。そして、制御部114は、メモリ部1227から読み出した駆動積算時間が所定の要調整時間に達すれば、UVLED150の調整作業を行うよう報知出力を行う。報知出力として、例えばLEDの点滅表示やブザー鳴動等が使用される。あるいは、コントローラ部110にメッセージ表示可能な表示器が備えられている場合は、それを用いてUVLED150の調整作業を促すメッセージの表示を行ってもよい。ユーザは報知出力によって調整作業が必要な時期に達したことを把握し、上述の通り調整回路1228を使って電流補正を行う。例えば、基準となる駆動電流に対する出力の低下分を考慮し、駆動電流が多くなるように調整する。さらに、駆動積算時間がUVLED150の寿命に達すると、UVLED150の交換を促す報知出力を行うようにしてもよい。またメモリ部1227は、UVLED150の初期特性に関するデータを記憶して、駆動電流の調整にも利用できる。一般にUVLED150の初期輝度には個体差(ばらつき)があるため、通常はUVLED150のヘッド部120側の駆動回路に初期輝度調整回路1228が必要となる。初期輝度調整回路には、半固定抵抗等が利用され、例えば図2(b)に示す調整回路1228を併用できる。そして、ヘッド部120毎に紫外線照射パワーが所定値となるように、各々のヘッド部120で初期輝度調整回路により初期調整を行う必要がある。
(UVLED150 adjustment work)
A semiconductor element such as the UVLED 150 has good linearity of output with respect to the drive current, but the output tends to decrease with use time. Therefore, accurate output control can be maintained by adjusting the drive current in consideration of output fluctuation due to deterioration with time. The drive current is adjusted for each head unit 120 by an adjustment circuit 1228 such as a semi-fixed resistor (current adjustment trimmer) as shown in FIG. In the example of FIG. 2B, the semi-fixed resistor constituting the adjustment circuit 1228 is configured to be mounted on a substrate in the head unit 120 and cannot be adjusted from the outside. The situation where the drive current is changed is avoided. However, it is also possible to employ a configuration that allows adjustment of the drive current from the outside. For example, the resistance value can be adjusted with a specially shaped tool, or a small hole is opened in the case of the head portion 120 so that the resistance value can be adjusted from the hole. Alternatively, the controller portion 110 or the head portion can be adjusted. For example, a method of allowing the adjustment function of the adjustment circuit 1228 to be called by a specific operation, such as a long press of an individual setting switch provided at 120, can be employed. In order to perform such adjustment of the drive current periodically, every time the usage time of each head unit 120 reaches a certain time, a report is made to the user to prompt the user to adjust the drive current. The memory unit 1227 provided in each head unit 120 updates and stores the integrated value of the driving time of the UVLED 150, that is, the driving integrated time. The control unit 114 of the controller unit 110 controls driving of the UVLED 150 of the head unit 120 via a D / A converter, a drive circuit, and the like, and writes an integrated value of the driving time in the memory unit 1227 of the head unit 120. This writing (update storage) is performed every predetermined time (for example, every minute). Then, when the drive integration time read from the memory unit 1227 reaches a predetermined adjustment time, the control unit 114 outputs a notification so that the UVLED 150 is adjusted. As the notification output, for example, blinking display of LED, buzzer sound, etc. are used. Alternatively, when the controller unit 110 is provided with a display capable of displaying a message, a message prompting the adjustment work of the UVLED 150 may be displayed using the display. The user grasps that the time required for adjustment work has been reached based on the notification output, and performs current correction using the adjustment circuit 1228 as described above. For example, in consideration of a decrease in output with respect to a reference drive current, adjustment is made so that the drive current increases. Further, when the drive integration time reaches the lifetime of the UVLED 150, a notification output that prompts replacement of the UVLED 150 may be performed. Further, the memory unit 1227 stores data relating to the initial characteristics of the UVLED 150 and can be used for adjusting the drive current. In general, there is an individual difference (variation) in the initial luminance of the UVLED 150, and therefore an initial luminance adjustment circuit 1228 is usually required in the drive circuit on the head portion 120 side of the UVLED 150. For the initial luminance adjustment circuit, a semi-fixed resistor or the like is used, and for example, the adjustment circuit 1228 shown in FIG. Then, it is necessary to perform initial adjustment by an initial luminance adjustment circuit in each head unit 120 so that the ultraviolet irradiation power becomes a predetermined value for each head unit 120.
上記実施の形態に係る紫外線照射装置では、各ヘッド部120に実装されたUVLED150の予め測定された初期輝度に関する初期特性データをメモリ部1227に記憶させておくことにより、上記のような初期輝度調整回路やこれを用いた初期調整作業が不要になる。つまり、制御部114がメモリ部1227から初期特性データを読み出し、初期特性データに応じた適切な基本駆動電流(正確にはそれに対応するデジタル値)を決定する。制御部114から出力される駆動電流に対応するデジタル値は、D/A変換器でアナログ電圧に変換され、ドライブ回路に与えられる。ドライブ回路は、与えられたアナログ電圧に対応する駆動電流でヘッド部120のUVLED150を駆動する。なお、この駆動電流は、設定部140によって増減調節することができるので、これによって紫外線照射出力を調整できる。以上のように、ヘッド部120側にメモリ部1227を設けることで、ヘッド部120に備えられたUVLED150の特性に応じた正確な調整が実現できる。例えば、ヘッド部120を接続するコントローラ部110のヘッド接続部の一形態であるコントローラ側ヘッド接続部160のチャンネルを一意的に固定する場合は、コントローラ部110側にメモリ部を設けても上記のような調整は可能である。コントローラ部110側のメモリ部がチャンネル毎に駆動積算時間や初期特性データを記憶できるからである。ただ、ヘッド部120の接続先のチャンネルが変更される場合は、上記の方法では対応できず、必ずヘッド部120毎に接続先の紫外線照射装置及びそのチャンネル番号を何らかの手段でユーザ側が記憶しておく必要があり、手間がかかって使い勝手が悪くなる。従って、上記のようにヘッド部120側にメモリ部1227を設けることで、いずれの紫外線照射装置のいずれのチャンネル番号にヘッド部120が接続されても、ヘッド部120の特性に応じた正確な駆動電流調整が実現され、使い勝手も向上する。 In the ultraviolet irradiation apparatus according to the above-described embodiment, the initial luminance adjustment as described above is performed by storing the initial characteristic data regarding the initial luminance measured in advance of the UVLED 150 mounted on each head unit 120 in the memory unit 1227. The circuit and the initial adjustment work using this are unnecessary. That is, the control unit 114 reads the initial characteristic data from the memory unit 1227 and determines an appropriate basic drive current (more precisely, a digital value corresponding to the initial characteristic data) according to the initial characteristic data. The digital value corresponding to the drive current output from the control unit 114 is converted into an analog voltage by the D / A converter and is given to the drive circuit. The drive circuit drives the UVLED 150 of the head unit 120 with a drive current corresponding to the applied analog voltage. In addition, since this drive current can be increased / decreased adjusted by the setting part 140, this can adjust an ultraviolet irradiation output. As described above, by providing the memory unit 1227 on the head unit 120 side, accurate adjustment according to the characteristics of the UVLED 150 provided in the head unit 120 can be realized. For example, when the channel of the controller-side head connection unit 160 that is one form of the head connection unit of the controller unit 110 to which the head unit 120 is connected is uniquely fixed, the above-mentioned memory unit may be provided on the controller unit 110 side. Such adjustment is possible. This is because the memory unit on the controller unit 110 side can store drive integration time and initial characteristic data for each channel. However, when the channel to which the head unit 120 is connected is changed, the above method cannot be used, and the user side always stores the connection destination UV irradiation device and its channel number for each head unit 120 by some means. It takes a lot of time and is not easy to use. Therefore, by providing the memory unit 1227 on the head unit 120 side as described above, even if the head unit 120 is connected to any channel number of any ultraviolet irradiation device, accurate driving according to the characteristics of the head unit 120 is performed. Current adjustment is realized and usability is improved.
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。冷却ブロック124とレンズホルダ126とを固定した後に、ヘッド本体部122を構成する上ケース部材1221及び下ケース部材1222が互いに合わせられ、先端部分が冷却ブロック124の基端側突出部1243を挟むようにしてそれぞれ固定ネジ1229で冷却ブロック124に固定される。また、上ケース部材1221及び下ケース部材1222の基端面には、基端部材213が固定ネジ1230を用いて固定される。図4及び図5に示すように、ケーブル用コネクタ1225やUVLED150を含む冷却ブロック124は、それぞれ連結コネクタ1231、1244を介して基板と電気的に接続される。これによってUVLED150はケーブル部130を介してコントローラ部110から電力供給を受け、駆動制御される。このように電気的接続が必要な各ブロックを連結コネクタを介して連結する構造とすることで、各部の分解が容易で交換や修理等のメンテナンス作業を容易に行えるという利点がある。特に図に示すヘッド部120はヘッド本体部122、冷却ブロック124及びレンズホルダ126が順番に結合した構造としており、ユニット毎の分割が容易で、メンテナンス性に優れたヘッド部120が得られる。また下ケース部材1222には、図4及び図5に示すように、ヘッド部120をホルダ等に固定するためのネジ孔である貫通孔1232を開口している。ネジを螺合する等してヘッド部120を固定する際、ネジの先端が基板1224や基板上の実装部品を破損しないように、下ケース部材1221には図3に示すように保護プレート1245が固定されており、貫通孔1232と基板1224との間を遮断している。 Since the UVLED 150 that emits ultraviolet rays tends to generate more heat than an LED that emits normal visible light, it is preferable to provide a heat dissipation mechanism in the head unit 120 so that it can be used stably for a long period of time. After fixing the cooling block 124 and the lens holder 126, the upper case member 1221 and the lower case member 1222 constituting the head main body portion 122 are aligned with each other so that the distal end portion sandwiches the proximal-side protruding portion 1243 of the cooling block 124. Each is fixed to the cooling block 124 with a fixing screw 1229. Further, the base end member 213 is fixed to the base end surfaces of the upper case member 1221 and the lower case member 1222 using a fixing screw 1230. As shown in FIGS. 4 and 5, the cooling block 124 including the cable connector 1225 and the UVLED 150 is electrically connected to the substrate via connection connectors 1231 and 1244, respectively. As a result, the UVLED 150 receives power supply from the controller unit 110 via the cable unit 130 and is driven and controlled. Thus, it has the advantage that it is easy to disassemble each part and to perform maintenance work, such as replacement and repair, by connecting each block that requires electrical connection via a connection connector. In particular, the head unit 120 shown in the figure has a structure in which a head main body unit 122, a cooling block 124, and a lens holder 126 are coupled in order, so that the head unit 120 can be easily divided for each unit and has excellent maintainability. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the lower case member 1222 has a through hole 1232 that is a screw hole for fixing the head portion 120 to a holder or the like. As shown in FIG. 3, the lower case member 1221 has a protective plate 1245 so that the tip of the screw does not damage the substrate 1224 or the mounted component on the substrate when the head unit 120 is fixed by screwing screws or the like. It is fixed and blocks between the through hole 1232 and the substrate 1224.
(コントローラ部110)
図6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6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。
(Controller unit 110)
FIG. 6 shows a front view of the controller unit 110. In this example, a four-channel controller unit 110 to which four head units 120 can be connected is shown. The number of head units 120 that can be connected is determined by the number of channels, but it goes without saying that the number of channels can be 3 or less, or 5 or more. The controller unit 110 shown in this figure is provided with a display unit 142 and an operation panel 144 as a setting unit 140 for individually setting the ultraviolet irradiation conditions of the UVLED 150 on the front panel. In FIG. 6, the display unit 142 is arranged at the upper part of the front panel, and the operation panel 144 is arranged therebelow.
(操作パネル144)
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よい。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。なお、設定部140のスイッチ類は、コントローラ部110上に固定する必要はなく、コントローラ部110と個別の部材として設けてもよい。例えばコンソールやリモートコントローラ、フットスイッチ等、コントローラ部110と別体とした設定部にスイッチ類を設け、これらをコントローラ部110と有線あるいは無線で接続して操作する形態も本発明の範囲内である。また後述するように、紫外線照射装置に接続された外部接続機器から設定や操作を行えるよう構成してもよい。また、本明細書において設定部には、紫外線照射条件の設定時以外に使用する態様も包含し、例えば紫外線照射装置の動作時に使用する照射スイッチも、設定部に含む。なお、例えば照射スイッチとしてフットスイッチをコントローラ部110と接続する場合は、外乱によるチャタリングを防止するためにON/OFF入力の遅延を設定することもできる。紫外線のオンタイミング(遅延設定)及びオフタイミング(遅延設定)は、設定部を用いて個別に、あるいは一括して設定することができる。
(Operation panel 144)
The operation panel 144 constituting the setting unit 140 is provided with <,>, ∧, ∨ switches 144A, 144B, 144C, and 144D, an escape switch 144E, and an enter switch 144F, which are selection switches for up, down, left, and right. The user operates these switches and sets the ultraviolet irradiation conditions of the UVLED 150 according to a predetermined procedure. Note that the operation panel 144 is not limited to this example, and various input devices such as a cross key, a numeric keypad, and a jog dial can be used. The operation panel may be a touch panel integrated with the display unit. Various switches provided on the operation panel 144 can be used in common for the operation of each head unit 120, and can be set by switching the channel to which each head unit 120 is connected. The switches of the setting unit 140 need not be fixed on the controller unit 110, and may be provided as members separate from the controller unit 110. For example, a configuration in which switches are provided in a setting unit separate from the controller unit 110, such as a console, a remote controller, and a foot switch, and these are connected to the controller unit 110 by wire or wirelessly and operated is also within the scope of the present invention. . Further, as will be described later, settings and operations may be performed from an external connection device connected to the ultraviolet irradiation device. Further, in this specification, the setting unit includes an aspect that is used other than at the time of setting the ultraviolet irradiation condition. For example, the setting unit includes an irradiation switch that is used when the ultraviolet irradiation device is operated. For example, when a foot switch is connected as the irradiation switch to the controller unit 110, an ON / OFF input delay can be set to prevent chattering due to disturbance. The on-timing (delay setting) and off-timing (delay setting) of ultraviolet rays can be set individually or collectively using the setting unit.
(表示部142)
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よい。また、表示部142の下部には、各チャンネル毎にチャンネル表示ランプ145を設けている。これによって、現在選択されて表示部142に表示されているチャンネルが区別できる。図の例では1〜4チャンネルの4つのチャンネル表示ランプ145が設けられる。さらに、これらのチャンネル表示ランプ145に隣接して、紫外線照射ランプ146が配置される。紫外線照射ランプ146は、いずれかのヘッド部120から紫外線が照射(エミッション)状態であることを示すパイロットランプとして機能し、例えばLED等で構成される。すなわち、紫外線照射ランプ146のLEDが点灯しているときは、紫外線が照射中であることがユーザに通知される。操作パネル144の下部には、電源スイッチ147と一括照射スイッチ148を備える。電源スイッチ147は紫外線照射装置の電源をON/OFFするスイッチである。例えば電源スイッチ147にキースイッチを採用することで、不意にスイッチがONになる事態を回避できる。
(Display unit 142)
The display unit 142 constituting the setting unit 140 includes a 7-segment display using LEDs and a liquid crystal display. The user performs a setting operation while displaying and confirming the ultraviolet irradiation conditions such as the output of ultraviolet rays and the irradiation time set on the operation panel 144 on the display unit 142. The display unit 142 switches and displays the setting conditions of each head unit 120 on one screen. Further, as will be described later, a plurality of display units can be provided for each head unit 120 individually. The ultraviolet output is set and displayed by a relative intensity value, for example, a drive duty factor of the UVLED 150, but may be displayed by an absolute output value (mW or the like). Note that the display unit 142 can be configured by a liquid crystal or an organic EL to enable graphical display such as icon display. Further, color display may be possible. In addition, a channel display lamp 145 is provided for each channel below the display unit 142. Thereby, the channel currently selected and displayed on the display unit 142 can be distinguished. In the illustrated example, four channel display lamps 145 of 1 to 4 channels are provided. Further, an ultraviolet irradiation lamp 146 is disposed adjacent to these channel display lamps 145. The ultraviolet irradiation lamp 146 functions as a pilot lamp indicating that the ultraviolet rays are emitted (emission) from any of the head units 120, and is configured by, for example, an LED. That is, when the LED of the ultraviolet irradiation lamp 146 is lit, the user is notified that ultraviolet rays are being irradiated. A power switch 147 and a batch irradiation switch 148 are provided below the operation panel 144. The power switch 147 is a switch for turning on / off the power of the ultraviolet irradiation device. For example, by adopting a key switch as the power switch 147, it is possible to avoid a situation where the switch is unexpectedly turned on.
(一括照射スイッチ148)
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。
(Batch irradiation switch 148)
When the batch irradiation switch 148 is pressed, ultraviolet rays can be independently emitted from all the head units 120 in accordance with the respective ultraviolet irradiation conditions set in advance for each head unit 120 by the setting unit 140.
(コントローラ側ヘッド接続部160)
さらに、前面パネルの下部には、各ヘッド部120毎にコントローラ側ヘッド接続部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6において左側に縦並びに配置されるコントローラ側ヘッド接続部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ってヘッド接続部を構成する。上述の通り、図6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チャンネルのコントローラ側ヘッド接続部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。
(Controller side head connection section 160)
Furthermore, a controller-side head connection unit 160, an individual irradiation lamp 170, and an individual irradiation switch 180 are provided for each head unit 120 at the lower portion of the front panel. In FIG. 6, the controller-side head connection unit 160 arranged vertically on the left side is a connector for connecting the cable of the head unit 120 and constitutes the head connection unit. As described above, the controller unit 110 in FIG. 6 is provided with the 4-channel controller-side head connection unit 160 so that the four head units 120 can be connected. Of course, it is not necessary to use all the channels, and it is needless to say that only any of these channels can be used according to the use conditions.
(個別照射ランプ170)
また、各コントローラ側ヘッド接続部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。
(Individual irradiation lamp 170)
In addition, an individual irradiation lamp 170 is disposed adjacent to the right side of each controller-side head connection unit 160. The individual irradiation lamp 170 is a lamp for indicating that ultraviolet rays are irradiated from the UVLED 150 of the head unit 120 connected to each channel. Thereby, the user can confirm which head unit 120 is currently irradiated with ultraviolet rays. An LED or the like can also be used for the individual irradiation lamp 170. When the batch irradiation switch 148 is pressed, all the individual irradiation lamps 170 are turned on.
(個別照射スイッチ180)
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。
(Individual irradiation switch 180)
Furthermore, an individual irradiation switch 180 is arranged on the right side of the individual irradiation lamp 170. The individual irradiation switch 180 is a switch for individually turning on / off the ultraviolet output of the head unit 120 connected to each channel. By providing the individual irradiation switch 180 for each channel, the ultraviolet output of the head unit 120 connected to each channel can be individually operated. In particular, by providing the dedicated switch, each operation can be performed with a small number of operations (for example, only by pressing a button). Since the output of the head unit 120 can be turned ON / OFF, an ultraviolet irradiation device can be used more conveniently. However, it is also possible to configure the operation panel 144 to turn on / off each channel without providing an individual irradiation switch.
以上、設定部140のレイアウト配置を図6に基づき説明したが、これらの配置は任意に変更できることはいうまでもない。例えば、図6の例では複数のチャンネルを縦に配置し、横方向にチャンネル毎のコントローラ側ヘッド接続部160、個別照射ランプ170、個別照射スイッチ180を配置しているが、他の実施の形態として、横方向にチャンネルを配置し、縦方向にチャンネル毎のコントローラ側ヘッド接続部、個別照射ランプ、個別照射スイッチ等を配置することもできる。また、上記実施の形態では照射ランプと照射スイッチを個別に設けたが、オン状態で点灯するバックライト付のスイッチを使用すれば、これらを一部材に統合することもできる。 As described above, the layout arrangement of the setting unit 140 has been described based on FIG. 6, but it goes without saying that these arrangements can be arbitrarily changed. For example, in the example of FIG. 6, a plurality of channels are arranged vertically, and the controller-side head connection unit 160, individual irradiation lamp 170, and individual irradiation switch 180 are arranged for each channel in the horizontal direction. As an alternative, a channel can be arranged in the horizontal direction, and a controller-side head connecting portion, an individual irradiation lamp, an individual irradiation switch, and the like can be arranged in each vertical direction. In the above-described embodiment, the irradiation lamp and the irradiation switch are provided separately. However, if a switch with a backlight that lights in the on state is used, these can be integrated into one member.
コントローラ部110は、図1に示すように電源部112及び制御部114を備える。ACインレットから供給される商用電源が、ラインフィルタ、ヒューズ及び電源スイッチ147を経て電源部112に供給され、電源部112で生成された直流安定化電圧が制御部114に供給される。制御部114は、マイクロプロセッサ(MPU)やLSI、FPGAやASIC等のゲートアレイで実現できる。また制御部114はメモリを備え、予め記憶しているプログラムとユーザの設定操作にしたがって各ヘッド部120からの近紫外線の強さ、照射タイミング等を制御する。制御部114には、端子台基板及び通信用コネクタが接続されており、これらのインターフェイスを用いてコンピュータやPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)等の外部制御機器をコントローラ部110に接続することができる。外部接続機器は、後述するように紫外線照射条件の設定や紫外線照射装置のON/OFF操作に使用できる。すなわち、紫外線照射装置のコントローラ部110に設けられた設定部140で設定や操作を行う他、外部接続機器からのトリガ入力によって紫外線照射装置のON/OFFを操作することもできる。また、4個のコントローラ側ヘッド接続部160が制御部114に接続され、これらのコントローラ側ヘッド接続部160を介して各ヘッド部120がコントローラ部110の制御部114に接続される。そして、制御部114は各ヘッド部120のUVLED150の駆動制御のための電気信号を各ヘッド部120に与え、各ヘッド部120からの近紫外線の強さや照射タイミングを制御する。さらに、制御部114にはフロントパネル基板が接続されている。フロントパネル基板には、コントローラ部110の前面パネルに設けられた表示部142及び設定部140を構成する表示器や各種スイッチ類が実装されている。ユーザは表示部142及び設定部140を用いて4個のヘッド部120の近紫外線の強さ、照射タイミング等を個別に設定することができる。 As shown in FIG. 1, the controller unit 110 includes a power supply unit 112 and a control unit 114. The commercial power supplied from the AC inlet is supplied to the power supply unit 112 via the line filter, the fuse and the power switch 147, and the direct current stabilization voltage generated by the power supply unit 112 is supplied to the control unit 114. The control unit 114 can be realized by a gate array such as a microprocessor (MPU), LSI, FPGA, or ASIC. The control unit 114 includes a memory, and controls the intensity of near-ultraviolet rays from each head unit 120, irradiation timing, and the like according to a program stored in advance and a user's setting operation. A terminal block board and a communication connector are connected to the control unit 114, and an external control device such as a computer or a PLC (programmable logic controller) can be connected to the controller unit 110 using these interfaces. . As will be described later, the externally connected device can be used for setting ultraviolet irradiation conditions and for ON / OFF operation of the ultraviolet irradiation apparatus. That is, the setting unit 140 provided in the controller unit 110 of the ultraviolet irradiation device can be used for setting and operation, and the ultraviolet irradiation device can be turned on / off by a trigger input from an external device. In addition, four controller-side head connection units 160 are connected to the control unit 114, and each head unit 120 is connected to the control unit 114 of the controller unit 110 via these controller-side head connection units 160. And the control part 114 gives the electric signal for drive control of UVLED150 of each head part 120 to each head part 120, and controls the intensity | strength of near ultraviolet rays from each head part 120, and irradiation timing. Further, a front panel substrate is connected to the control unit 114. A display panel and various switches constituting the display unit 142 and the setting unit 140 provided on the front panel of the controller unit 110 are mounted on the front panel substrate. The user can individually set the intensity of near ultraviolet rays, the irradiation timing, and the like of the four head units 120 using the display unit 142 and the setting unit 140.
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6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。 As described above, the ultraviolet irradiation apparatus according to the present embodiment can be switched between the setting mode for setting the ultraviolet irradiation condition and the irradiation mode for irradiating ultraviolet light by the control unit. For switching between the setting mode and the irradiation mode, a dedicated changeover switch can be provided, or a combination of specific switches or a long press can be used. In the present embodiment, the setting mode and the irradiation mode are switched between each other by long pressing (for example, 3 seconds or more) of the escape switch 144E in the operation panel 144 shown in FIG.
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。さらに、各照射モードはそれぞれ自動モードと手動モードに区別できる。自動モードとは、予め設定された紫外線照射条件に従って、照射出力や照射時間を変更可能なモードである。すなわち、自動モードにおいては照射開始指令を受けると、事前に各ヘッド部120毎に登録された照射パターンで照射を開始し、終了後は自動的に紫外線照射を停止する。一方、手動モードとは、指定されたタイミングで紫外線照射のON/OFFを切り替えるモードである。すなわち、照射開始指令を受けると、照射停止指令を受けるまで一定の出力にて照射し続ける。照射スイッチをONすると出力が開始され、OFFすると終了する。なお、後述するように手動モードにおいても紫外線出力値は変更可能である。照射モード時における紫外線の照射開始、及び停止の指令は、上述の通りコントローラ部110に設けた照射スイッチや端子台164からのトリガ入力によって実現される。なお、本実施の形態においては、照射スイッチを一度押下すると照射モードが実行され、再度押下すると中断もしくは停止される。中断の場合は、一時停止状態を維持し、再度スイッチを押下することで照射モードが再開される。 Details of the irradiation mode will be described below. First, in the present embodiment, in the irradiation mode of the ultraviolet irradiation device, a collective irradiation mode for irradiating ultraviolet rays from all the head units 120 and an individual irradiation mode for irradiating ultraviolet rays from one head unit 120 are provided. Yes. As described above, when the batch irradiation switch 148 is operated, the batch irradiation mode is executed, and when the individual irradiation switch 180 is operated, the individual irradiation mode is executed. Further, each irradiation mode can be distinguished into an automatic mode and a manual mode. The automatic mode is a mode in which the irradiation output and the irradiation time can be changed in accordance with preset ultraviolet irradiation conditions. That is, when the irradiation start command is received in the automatic mode, irradiation is started with the irradiation pattern registered for each head unit 120 in advance, and ultraviolet irradiation is automatically stopped after completion. On the other hand, the manual mode is a mode for switching ON / OFF of ultraviolet irradiation at a designated timing. That is, when an irradiation start command is received, irradiation is continued at a constant output until an irradiation stop command is received. Output is started when the irradiation switch is turned on, and is finished when the irradiation switch is turned off. As will be described later, the ultraviolet output value can be changed even in the manual mode. The ultraviolet irradiation start and stop commands in the irradiation mode are realized by the trigger input from the irradiation switch or terminal block 164 provided in the controller unit 110 as described above. In the present embodiment, the irradiation mode is executed when the irradiation switch is pressed once, and is interrupted or stopped when the irradiation switch is pressed again. In the case of interruption, the irradiation mode is resumed by maintaining the pause state and pressing the switch again.
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。 The ultraviolet irradiation device can store a plurality of ultraviolet irradiation conditions set by the setting unit 140 in the storage unit 116. Further, the operation mode can be stored for each ultraviolet irradiation condition setting. In the manual mode, the ultraviolet output value can be stored for each head unit 120. Accordingly, in the individual manual irradiation mode, it is possible to irradiate each of the plurality of head units 120 with different ultraviolet power outputs. Further, in the collective manual irradiation mode, different heads 120 can simultaneously start different ultraviolet outputs, and can simultaneously end irradiation. Moreover, since irradiation permission / non-permission can be set for each head unit 120, even if the head unit 120 is connected to the ultraviolet irradiation device, irradiation can be performed only from the desired head unit 120. In the conventional ultraviolet irradiation device, all the heads connected to the same device are output with the same output and timing, so as long as the head is connected to the device, output is always generated along with the output of other heads, and irradiation is performed. Could not stop. On the other hand, in this embodiment, since each head unit 120 is independent, there is an advantage that permission / non-permission of ultraviolet irradiation can be easily set.
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。 Also in the automatic mode, the irradiation pattern can be stored for each head. Therefore, in the batch automatic irradiation mode, irradiation can be started simultaneously with different irradiation patterns by the plurality of head units 120, and irradiation can be ended at different timings. As described above, such an operation cannot be realized by the conventional ultraviolet irradiation apparatus. In particular, it was impossible to stop at different irradiation patterns and different timings for each head. However, according to the present embodiment, it is possible to output each head unit 120 independently with different outputs and timings, and extremely high flexibility. High UV irradiation is realized. As described above, since irradiation permission / non-permission can be set for each head unit 120, even if the head unit 120 is connected to the ultraviolet irradiation device, irradiation can be performed only from the desired head unit 120. Furthermore, if an irradiation start command can be input for each head unit, ultraviolet irradiation can be started at a different timing for each head unit. For example, it is only necessary to provide as many individual irradiation switches as the number of head units, or to prepare terminal block trigger inputs for the number of head units.
以上説明した動作モードをまとめると、一括自動照射モードにおいては、各ヘッド部120毎に予め設定された紫外線出力、照射時間等の紫外線照射条件で、すべてのヘッド部120で紫外線照射を実行する。一括照射スイッチを押下すると、各ヘッド部120から紫外線照射が開始され、様々な異なる出力、時間で独立して紫外線照射が実行される。なお紫外線照射の終了は、各々の設定に応じてヘッド部120毎に異なり、設定が終了するとヘッド部120毎に自動的に終了する。また一括手動照射モードにおいては、実行するとすべてのヘッド部120から一定値で紫外線が出力される。一括照射スイッチを押下すると、各ヘッド部120から紫外線照射が開始され、再度一括照射スイッチを押下すると各ヘッド部120の紫外線照射が停止される。この場合においても各ヘッド毎に紫外線出力値を変更することはできる。さらに、個別手動照射モードは、各々のヘッド部120で実行されると、該ヘッド部120から一定値で紫外線が出力される。この場合においても各ヘッド毎の紫外線出力値を変更することはできる。 To summarize the operation modes described above, in the batch automatic irradiation mode, ultraviolet irradiation is performed on all the head units 120 under ultraviolet irradiation conditions such as ultraviolet output and irradiation time preset for each head unit 120. When the batch irradiation switch is pressed, ultraviolet irradiation is started from each head unit 120, and ultraviolet irradiation is performed independently at various different outputs and times. Note that the end of ultraviolet irradiation differs for each head unit 120 according to each setting, and automatically ends for each head unit 120 when the setting is completed. In the collective manual irradiation mode, when executed, all the head units 120 output ultraviolet rays at a constant value. When the batch irradiation switch is pressed, ultraviolet irradiation is started from each head unit 120, and when the batch irradiation switch is pressed again, ultraviolet irradiation of each head unit 120 is stopped. Even in this case, the ultraviolet output value can be changed for each head. Further, when the individual manual irradiation mode is executed in each head unit 120, ultraviolet light is output from the head unit 120 at a constant value. Even in this case, the ultraviolet output value for each head can be changed.
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。 The individual automatic irradiation mode is a mode in which ultraviolet irradiation conditions are set for each head unit 120. The function corresponding to the individual automatic irradiation mode can be substantially realized by using the collective automatic irradiation mode even if not provided. That is, by irradiating only specific UVLEDs and not irradiating other UVLEDs, by setting the ultraviolet irradiation conditions such as the irradiation time and output of the specific UVLEDs, the UVLEDs are executed when the batch automatic irradiation mode is executed. Only can automatically perform UV irradiation with a set pattern. However, in this case, only specific UVLEDs can be irradiated with ultraviolet rays, and in order for other UVLEDs to perform operations corresponding to the individual automatic irradiation modes, it is necessary to be able to execute a plurality of batch automatic irradiation modes in parallel. There is. On the other hand, it is possible to set the batch automatic irradiation mode so as to operate a plurality of UVLEDs. However, when the operation timing for each UVLED changes, it becomes difficult to cope with it. On the other hand, since it may be more convenient for some users to set and execute automatic irradiation for each head unit, an individual automatic irradiation mode can be provided separately.
また上記実施の形態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と個別表示部を設けることもできる。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、コントローラ部でなくヘッド部に設けることもできる。さらに紫外線照射装置のヘッド部は、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)とする以外にも、UVLEDからの紫外線の照射方向がヘッド部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もよい。この構成ではヘッド部の上方等のスペースが広く使用でき、また、紫外線照射の対象物や照射箇所を上方からヘッド部越しに観察する際の視認性に優れている。また上述した実施の形態では、図3等に示すように各ヘッド部がUVLEDを1個備えているが、複数の半導体素子をヘッド部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り、複数のUVLEDを同時にONして使用すれば紫外線量を増大できる。また、複数のUVLEDの内、特定のUVLEDのみをONさせ、他のUVLEDをOFFとし、動作するUVLEDを交互に切り替えて使用することによって、特定のUVLEDの連続使用を避けて各素子の長寿命化を図ることができ、UVLEDの交換時期を延長できる。さらに、特性が同一のUVLEDを複数設ける場合のみならず、異なる特性を備えるUVLEDを同一のヘッド部に設けてもよい。例えば、波長の異なるUVLEDを切り替えて使用することで、同一のヘッド部から照射可能な紫外線の波長を変更できる。特性の異なるUVLEDを使用する場合は、各UVLEDに応じた駆動電流等を予めヘッド部側で設定しておく。さらにまた、ヘッド部間で異なる特性のUVLEDを各ヘッド部に設けることも可能であることはいうまでもない。複数の半導体素子をヘッド部に設ける場合は、ONする素子を他と区別する必要があるので、各半導体素子に個別のID番号等の素子識別情報を割り当る。そして紫外線照射条件を設定する際に、いずれの素子をONするかの素子識別情報も設定する。複数の半導体素子を点灯する場合は、該半導体素子に同一の設定を容易に行えるよう、設定のコピーを可能としてもよい。 In addition to the configuration in which the setting unit is shared as in the above embodiment, an individual setting switch and an individual display unit can be provided for each head unit. Further, the individual setting switch and the individual irradiation switch for adjusting the ultraviolet output of each head unit can be provided in the head unit instead of the controller unit. Furthermore, the head part of the ultraviolet irradiation device has a mode in which the cable part and the ultraviolet irradiation direction are substantially linear along the longitudinal direction (straight type), and the ultraviolet irradiation direction from the UVLED is the longitudinal direction of the head part. It is good also as an angle type type comprised so that it may intersect at right angles. In this configuration, a space such as above the head portion can be widely used, and it is excellent in visibility when observing an object and an irradiation place of ultraviolet irradiation from above through the head portion. In the embodiment described above, each head unit includes one UVLED as shown in FIG. 3 and the like, but a plurality of semiconductor elements can be provided in the head unit. By using a plurality of semiconductor elements, it becomes possible to adjust the irradiation amount of ultraviolet rays as necessary, and the amount of ultraviolet rays can be increased if a plurality of UVLEDs are simultaneously turned on and used. In addition, by turning on only specific UVLEDs among other UVLEDs, turning off other UVLEDs, and alternately switching the operating UVLEDs, long life of each element is avoided by avoiding continuous use of specific UVLEDs. The replacement time of the UVLED can be extended. Furthermore, not only when a plurality of UVLEDs having the same characteristics are provided, UVLEDs having different characteristics may be provided in the same head portion. For example, by switching and using UVLEDs having different wavelengths, the wavelength of ultraviolet rays that can be irradiated from the same head unit can be changed. When UVLEDs having different characteristics are used, a drive current or the like corresponding to each UVLED is set in advance on the head unit side. Furthermore, it goes without saying that UVLEDs having different characteristics between the head portions can be provided in each head portion. In the case where a plurality of semiconductor elements are provided in the head portion, it is necessary to distinguish the elements to be turned on from others, and therefore, element identification information such as an individual ID number is assigned to each semiconductor element. When setting the ultraviolet irradiation condition, element identification information indicating which element is turned on is also set. When a plurality of semiconductor elements are turned on, the settings may be copied so that the same settings can be easily made on the semiconductor elements.
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、図7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710に転送することで設定を行う。紫外線照射装置700は外部接続機器7101と接続するためのインターフェースを備える。インターフェースはコントローラ部710の制御部714と接続され、制御部714で外部接続機器7101との電気信号のやりとりやデータ通信を行う。外部接続機器7101と紫外線照射装置700との接続は、RS−232xやRS−422、USBやIEEE1394等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行うことができる。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.11x、OFDM方式等の無線LANやBluetooth等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに記録媒体を介して設定情報を保存、読み込みさせることもできる。記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。 In each of the above embodiments, the setting of the ultraviolet irradiation condition is performed by the setting unit of the controller unit. However, the setting of ultraviolet irradiation conditions can also be performed by a device externally connected to the ultraviolet irradiation apparatus. For example, as shown in FIG. 7, the controller unit 710 of the ultraviolet irradiation device 700 is connected to an external connection device 7101 such as a computer or PLC, and the ultraviolet irradiation conditions set on the external connection device 7101 side are transferred to the controller unit 710. Set with. The ultraviolet irradiation device 700 includes an interface for connecting to the external connection device 7101. The interface is connected to the control unit 714 of the controller unit 710, and the control unit 714 exchanges electrical signals with the external connection device 7101 and performs data communication. The connection between the external connection device 7101 and the ultraviolet irradiation device 700 is via a serial connection such as RS-232x, RS-422, USB or IEEE1394, a parallel connection, or a network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T. Can be connected electrically to communicate. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but may be a wireless connection using a wireless LAN such as IEEE802.11x or OFDM, a radio wave such as Bluetooth, infrared light, optical communication, or the like. Furthermore, setting information can be stored and read via a recording medium. As the recording medium, a memory card, magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, semiconductor memory, or the like can be used.
従来の紫外線照射装置では、紫外線源として使用する高圧水銀ランプ等に機械的なシャッタを介することにより出力を変更していたため、紫外線出力の最小分解能が粗くなり離散的な変化となって微調整ができず、波形パターンに沿った出力の変更が極めて困難であった。これに対して、駆動電流に対するリニアリティの高い半導体素子を利用する本実施の形態によれば、入力電流を調整してほぼ連続的な出力の変化が実現される。駆動電流に応じて出力をリニアリティ良く変化できるので、様々な照射パターンに対応できる。さらに半導体素子のON/OFFによる制御は反応速度が高く高速な動作が可能であり、しかも機械的な動作を伴わないため信頼性高く安定して使用できる。また、キセノンランプ等を使用する従来の紫外線照射装置でのパルスによるプラズマを発生等の方式と比べて、大電流や複雑な駆動回路を要さず、簡易な回路で安価にかつ容易に実現でき、メンテナンスも容易といった優れた特長が実現される。さらに従来のように高周波を発生させる高周波点灯回路では、高電圧に対する絶縁対策が必要であったり回路構成が複雑で装置が大型化する等の問題があったが、本発明によれば安価にかつ小型化も可能であり、ヘッド部をユーザが手持ち可能なハンディタイプとして好適に利用できる。 In the conventional ultraviolet irradiation device, the output is changed by passing a mechanical shutter to a high-pressure mercury lamp or the like used as an ultraviolet ray source, so that the minimum resolution of the ultraviolet output becomes coarse and becomes a discrete change for fine adjustment. It was impossible to change the output along the waveform pattern. On the other hand, according to the present embodiment using a semiconductor element having a high linearity with respect to the drive current, an almost continuous output change is realized by adjusting the input current. Since the output can be changed with good linearity according to the drive current, it is possible to deal with various irradiation patterns. Furthermore, the control by ON / OFF of the semiconductor element has a high reaction speed and can be operated at high speed, and since it does not involve a mechanical operation, it can be used stably with high reliability. Compared with the conventional method of generating plasma by pulses in a conventional UV irradiation device using a xenon lamp, etc., it does not require a large current or complicated drive circuit, and can be realized easily and inexpensively with a simple circuit. Excellent features such as easy maintenance are realized. Further, the conventional high-frequency lighting circuit that generates a high frequency has problems such as requiring measures for insulation against high voltages and complicated circuit configuration, resulting in an increase in the size of the device. Miniaturization is also possible, and the head portion can be suitably used as a handy type that can be held by the user.
(紫外線照射パルス条件の設定)
紫外線硬化型樹脂は、紫外線の照射を受けている間のみ硬化反応を生じ、硬化反応時には発熱を伴う。硬化反応によって発生した熱は、紫外線硬化型樹脂を塗布した対象物によっては悪影響を及ぼすことがある。急激に反応が進行して高温になることを避けるためには、紫外線照射の光量を弱くすることが考えられるが、一方で照射量が少ないと紫外線硬化型樹脂の内部まで紫外線が十分に行き渡らず、反応が不十分になることがある。そこで本発明の実施の形態では、紫外線照射を強い照度でパルス状に短時間照射させる照射を繰り返すよう制御する。これによって、強い照度で内部まで硬化させると共に、短時間で照射を休止することにより反応熱の発生を止めて放熱を促進し、温度上昇を抑制できる。これを実現するために、紫外線源である半導体素子をコントローラ部の制御部でON/OFF制御している。ON/OFF制御には、パルス幅を変化させるPWM制御や一周期内で発生させる一定幅のパルスの数を変化させる方法、あるいは周期や振幅を変化させる方法等が適宜利用できる。またパルスは矩形波や正弦波、三角波等が適宜利用できるが、好適にはスイッチングにより容易に生成できる矩形波とする。
(Setting of UV irradiation pulse conditions)
The ultraviolet curable resin undergoes a curing reaction only during irradiation with ultraviolet rays, and generates heat during the curing reaction. The heat generated by the curing reaction may have an adverse effect depending on the object to which the ultraviolet curable resin is applied. In order to avoid rapid reaction and high temperature, it is conceivable to reduce the amount of UV irradiation, but if the amount of irradiation is small, the UV rays will not reach the inside of the UV curable resin sufficiently. The reaction may become insufficient. Therefore, in the embodiment of the present invention, control is performed so as to repeat irradiation in which ultraviolet irradiation is performed in a pulsed manner with a strong illuminance for a short time. As a result, it is possible to cure the interior with strong illuminance, stop the irradiation in a short time, stop the generation of reaction heat, promote heat dissipation, and suppress the temperature rise. In order to realize this, the semiconductor element which is the ultraviolet ray source is ON / OFF controlled by the control unit of the controller unit. For the ON / OFF control, PWM control for changing the pulse width, a method for changing the number of pulses having a constant width generated within one cycle, a method for changing the cycle or amplitude, or the like can be used as appropriate. As the pulse, a rectangular wave, a sine wave, a triangular wave, or the like can be used as appropriate, but a rectangular wave that can be easily generated by switching is preferably used.
制御部は、UVLEDをパルス駆動するためのパルスパターンを設定する設定部を備える。設定部は、ユーザが対象物の熱許容量、紫外線硬化型樹脂の種別、所定の紫外線を照射したときの温度上昇の勾配及び照射を休止したときの温度低下の勾配、紫外線硬化型樹脂の反応時間等に基づいて、パルスのON期間や一周期を指定する。 The control unit includes a setting unit that sets a pulse pattern for pulse driving the UVLED. The setting unit includes the heat tolerance of the object, the type of the ultraviolet curable resin, the gradient of the temperature increase when the predetermined ultraviolet ray is irradiated, the gradient of the temperature decrease when the irradiation is stopped, and the reaction of the ultraviolet curable resin. Based on the time or the like, the pulse ON period and one cycle are designated.
具体的には、一周期中の照射期間すなわちON時間は、紫外線硬化型樹脂の反応に必要な最小時間よりも長くする。最小時間は、主に使用する紫外線硬化型樹脂の種類によって変化する。一方、ON時間は反応熱による温度上昇で許容温度を超えない最大時間よりも短くする。ここで許容温度は紫外線硬化型樹脂を塗布する対象物(ワーク)で許容される最大温度であり、対象物の材質や特性によって変化する。したがって、使用される条件に応じた最適値を設定する。 Specifically, the irradiation period, that is, the ON time in one cycle is set longer than the minimum time required for the reaction of the ultraviolet curable resin. The minimum time mainly varies depending on the type of ultraviolet curable resin used. On the other hand, the ON time is shorter than the maximum time during which the allowable temperature is not exceeded due to the temperature rise due to the reaction heat. Here, the allowable temperature is the maximum temperature allowed for the object (workpiece) to which the ultraviolet curable resin is applied, and varies depending on the material and characteristics of the object. Therefore, an optimum value is set according to the conditions used.
また、紫外線照射の休止期間すなわちOFF時間は、次周期のON時間で温度上昇しても対象物の許容温度を超えない温度まで紫外線硬化型樹脂が放熱する時間とする。すなわち、放熱に要する時間に応じて決定される。好ましくはON時間の5倍程度とし、より好ましくは10倍以上の時間に設定する。 Further, the UV irradiation rest period, that is, the OFF time, is a time during which the UV curable resin dissipates heat to a temperature that does not exceed the allowable temperature of the object even if the temperature rises during the ON time of the next cycle. That is, it is determined according to the time required for heat dissipation. The time is preferably about 5 times the ON time, and more preferably 10 times or more.
次に実施例1として、図1の紫外線照射装置を用いて紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行った際の温度変化を測定した結果を、図8のグラフに示す。実施例1で使用した紫外線硬化型樹脂は、スリーボンド製接着剤3030であり、これを厚さt=2mmのアルミニウム板に直径φ=6mmの穴を穿孔し、この穴に上記接着剤を充填し、キーエンス製紫外線照射装置を使用し、紫外線を最大照度の60%、ON時間0.3s、OFF時間4s、照射パルス数8回で照射し、対象物の温度を放射温度計で測定した。また比較例1として、紫外線強度を上記と同じく照度60%として連続照射したときの温度変化を測定した。照度60%は最大出力に対する比率であり、ワークとの距離等によって実際の出力値は変化する。例えばヘッド部からワークまでの距離が20mmの場合、100mW/cm2前後となる。またこの例においてはワークの許容温度を、熱膨張による変形等を考慮して60℃に想定している。図8から明らかなとおり、紫外線を連続照射すると接着剤が一気に反応して温度は急激に上昇し、100℃を超えてしまっている。これに対して、パルス照射の例では、温度上昇が許容温度である60℃以下に抑制されており、対象物の温度上昇の抑制に効果的であることが確認できた。 Next, as Example 1, the graph of FIG. 8 shows the results of measuring the temperature change when the ultraviolet curable resin was irradiated with ultraviolet rays using the ultraviolet irradiation device of FIG. The UV curable resin used in Example 1 is a three-bond adhesive 3030. A hole having a diameter φ = 6 mm is formed in an aluminum plate having a thickness t = 2 mm, and the adhesive is filled in the hole. Using an ultraviolet irradiation device manufactured by Keyence, ultraviolet rays were irradiated at 60% of the maximum illuminance, the ON time 0.3 s, the OFF time 4 s, and the number of irradiation pulses 8 times, and the temperature of the object was measured with a radiation thermometer. Further, as Comparative Example 1, the temperature change was measured when the ultraviolet ray intensity was continuously irradiated with 60% illuminance as described above. The illuminance 60% is a ratio with respect to the maximum output, and the actual output value varies depending on the distance from the workpiece. For example, when the distance from the head part to the workpiece is 20 mm, the distance is about 100 mW / cm 2 . In this example, the allowable temperature of the workpiece is assumed to be 60 ° C. in consideration of deformation due to thermal expansion. As is clear from FIG. 8, when the ultraviolet rays are continuously irradiated, the adhesive reacts at a stretch and the temperature rises rapidly and exceeds 100 ° C. On the other hand, in the example of pulse irradiation, the temperature rise was suppressed to 60 ° C. or less, which is an allowable temperature, and it was confirmed that it was effective in suppressing the temperature rise of the object.
なお実施例1では、8パルス照射後は連続照射に切り替えている。図8に示すように、連続照射に切り替える段階では既に紫外線硬化型樹脂の反応がある程度進んでおり、温度が全体に下降傾向にある。このように反応が収束に向かう段階では連続照射しても温度は上昇し続けることはない。このため、連続照射に切り替えることで、許容温度内で残りの反応を促進し早期に硬化させることができる。ただ、連続照射に切り替えずにパルス照射のまま紫外線照射を継続してもよいことはいうまでもない。 In Example 1, the irradiation is switched to continuous irradiation after 8 pulses. As shown in FIG. 8, at the stage of switching to continuous irradiation, the reaction of the ultraviolet curable resin has already progressed to some extent, and the temperature tends to decrease overall. In this way, at the stage where the reaction is convergent, the temperature does not continue to rise even if continuous irradiation is performed. For this reason, by switching to continuous irradiation, the remaining reaction can be promoted within an allowable temperature and cured at an early stage. However, it goes without saying that ultraviolet irradiation may be continued as pulse irradiation without switching to continuous irradiation.
紫外線照射をパルス照射から連続照射に切り替えるタイミングは、紫外線を連続照射に切り替えても温度が許容温度以下に収まる程度まで反応が進行した段階とする。この切り替えタイミングの判断には、例えば予めパルス照射による温度上昇を放射温度計等で測定しておき、紫外線照射パルスの一周期における紫外線硬化型樹脂の硬化による発熱量の平均値が上昇傾向から下降傾向に移行したとき、又は紫外線照射の積算量を制御部等で演算し、所定の積算量に達したとき、あるいは紫外線照射パルス数をカウントして所定のパルス数に達した時点等が利用できる。 The timing at which the ultraviolet irradiation is switched from the pulse irradiation to the continuous irradiation is a stage where the reaction has progressed to such an extent that the temperature falls below the allowable temperature even when the ultraviolet irradiation is switched to the continuous irradiation. To determine this switching timing, for example, the temperature rise due to pulse irradiation is measured in advance with a radiation thermometer or the like, and the average value of the heat generation amount due to curing of the UV curable resin in one cycle of the UV irradiation pulse decreases from the upward trend. When a transition is made, or when the cumulative amount of ultraviolet irradiation is calculated by the control unit or the like and the predetermined cumulative amount is reached, or when the predetermined number of pulses is reached by counting the number of ultraviolet irradiation pulses, etc. can be used. .
また実施例2として、異なる紫外線硬化型樹脂に対して異なる紫外線照射条件を適用した際の温度変化を放射温度計で測定した結果を、図9のグラフに示す。この例では、紫外線硬化型樹脂として、スリーボンド製接着剤3042Bを使用し、厚さt=2mmのポリカーボネート板に直径φ=3mmの穴を穿孔して充填した。また紫外線照射装置は実施例1と同じものを使用し、紫外線照射パターンとしては照度100%でON時間0.6s、OFF時間6sで、連続照射に移行させずパルス照射を継続した。また比較例2として、紫外線強度を上記と同じく照度100%の最大出力で一定として連続照射した。この例でも、ワークの許容温度を60℃に想定している。図9から明らかなとおり、紫外線を連続照射すると接着剤が一気に反応して温度は100℃近くまで急上昇した後、なだらかな低下を示している。これに対してパルス照射の例では、許容温度である60℃以下の温度で維持されており、対象物の温度上昇の抑制に効果的であることが確認できた。さらに上記実施例のいずれも、時間の経過と共に温度曲線は一致し一定温度を示しており、反応が収束していることを示している。また紫外線照射後の接着剤は完全に硬化していることが確認できた。 Moreover, as Example 2, the graph of FIG. 9 shows the results of measuring the temperature change with a radiation thermometer when different ultraviolet irradiation conditions are applied to different ultraviolet curable resins. In this example, a three-bond adhesive 3042B was used as an ultraviolet curable resin, and a polycarbonate plate having a thickness t = 2 mm was punched and filled with a hole having a diameter φ = 3 mm. The same ultraviolet irradiation apparatus as that used in Example 1 was used. The ultraviolet irradiation pattern was 100% illuminance with an ON time of 0.6 s and an OFF time of 6 s, and pulse irradiation was continued without shifting to continuous irradiation. Further, as Comparative Example 2, continuous irradiation was performed with the ultraviolet intensity kept constant at the maximum output of 100% illuminance as described above. Also in this example, the allowable temperature of the workpiece is assumed to be 60 ° C. As is clear from FIG. 9, when the ultraviolet rays are continuously irradiated, the adhesive reacts at once and the temperature rapidly rises to near 100 ° C., and then shows a gentle decrease. On the other hand, in the example of pulse irradiation, it was maintained at a temperature of 60 ° C. or less, which is an allowable temperature, and it was confirmed that it was effective in suppressing the temperature rise of the object. Furthermore, in all of the above examples, the temperature curves coincide with each other over time and show a constant temperature, indicating that the reaction has converged. It was also confirmed that the adhesive after UV irradiation was completely cured.
以上のように、本実施の形態に係る紫外線照射によって対象物の温度上昇が抑制できるので、熱により劣化する性質を有する対象物に対しても適切に紫外線照射を制御し、安全に紫外線硬化型樹脂を硬化できる。実際の照射においては使用する紫外線硬化型樹脂の種類や量、基板や部品等の熱許容量や許容温度、あるいは要求される硬化・接着完了までの所要時間等に応じて、パルス幅や周期、振幅等を最適値に調整する。好ましくは、予め実際のワークに紫外線照射を行って上記実施例のような温度変化を測定しておき、最適な条件を個別に見出した後紫外線照射条件を決定する。 As described above, since the temperature rise of the object can be suppressed by the ultraviolet irradiation according to the present embodiment, the ultraviolet irradiation is appropriately controlled even for the object having the property of being deteriorated by heat, and the ultraviolet curable type is safely used. The resin can be cured. In actual irradiation, depending on the type and amount of UV curable resin to be used, the heat tolerance and allowable temperature of the substrate and parts, the required time to complete curing and adhesion, etc., the pulse width and period, Adjust the amplitude etc. to the optimum value. Preferably, the actual workpiece is irradiated with ultraviolet rays in advance to measure the temperature change as in the above-described embodiment, and after finding the optimum conditions individually, the ultraviolet irradiation conditions are determined.
本発明の紫外線照射装置及び紫外線照射方法は、ピックアップ等の電子部品の組み立て作業において、紫外線硬化樹脂による接着に好適に利用できる。また、半導体ステッパーや光洗浄装置、光乾燥装置等の用途にも利用できる。 The ultraviolet irradiation apparatus and the ultraviolet irradiation method of the present invention can be suitably used for bonding with an ultraviolet curable resin in an assembly operation of an electronic component such as a pickup. It can also be used for applications such as semiconductor steppers, optical cleaning devices, and optical drying devices.
100、700…紫外線照射装置
110、710…コントローラ部
112…電源部
114、714…制御部
116…記憶部
120…ヘッド部
121…識別部
122…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…冷却ブロック
1244…連結コネクタ
1245…保護プレート
126…レンズホルダ
1261…光学系レンズ 1261A…第1のレンズ 1261B…第1のレンズ
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…UVLED
160…ヘッド部接続部
170…個別照射ランプ
180…個別照射スイッチ
7101…外部接続機器
U…紫外線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 700 ... Ultraviolet irradiation apparatus 110, 710 ... Controller part 112 ... Power supply part 114, 714 ... Control part 116 ... Memory | storage part 120 ... Head part 121 ... Identification part 122 ... Head main-body part 1221 ... Upper case member 1222 ... Lower case member 1223 ... Base end member 1224 ... Board 1225 ... Cable connector 1226 ... Indicator LED
1227: Memory unit 1228 ... Adjustment circuit 1229 ... Fixing screw 1230 ... Fixing screw 1231 ... Connection connector 1232 ... Through hole 124 ... Cooling block 1244 ... Connection connector 1245 ... Protection plate 126 ... Lens holder 1261 ... Optical system lens 1261A ... First Lens 1261B ... First lens 130 ... Cable unit 140 ... Setting unit 142 ... Display unit 144, 244 ... Operation panel 144A, 144B, 144C, 144D ... <,>, ∧, ∨ switch 144E ... Escape switch 144F ... Enter switch 145 ... Channel display lamp 146 ... UV irradiation lamp 147 ... Power switch 148 ... Batch irradiation switch 150 ... UVLED
160 ... head part connection part 170 ... individual irradiation lamp 180 ... individual irradiation switch 7101 ... external connection device U ... ultraviolet light
Claims (10)
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一以上のヘッド部(120)と、
各々のヘッド部(120)毎に個別の紫外線照射条件を設定可能な制御部(114)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、
紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が対象物の熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、前記制御部(114)が半導体素子から照射される紫外線をパルス状に制御することを特徴とする紫外線照射装置。 An ultraviolet irradiation device for irradiating ultraviolet rays for curing an ultraviolet curable resin,
One or more heads (120) including one or more semiconductor elements capable of irradiating ultraviolet rays as an ultraviolet ray source;
A controller unit (110) including a control unit (114) capable of setting individual ultraviolet irradiation conditions for each head unit (120), and a power supply unit (112) for supplying a driving current to the semiconductor element,
A cable part (130) comprising an electric signal line for electrically connecting the head part (120) and the controller part (110);
With
The control unit (114) controls the ultraviolet rays emitted from the semiconductor element in a pulsed manner so as to suppress the amount of heat generated during curing of the ultraviolet curable resin from exceeding the allowable heat amount of the object. Ultraviolet irradiation device characterized by.
対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する反応熱による温度上昇の勾配に応じて、紫外線硬化型樹脂の硬化による熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、紫外線照射のパルス幅及び周期を含む紫外線照射パルス条件を設定するための設定部を備えることを特徴とする紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1, further comprising:
In order to prevent the amount of heat due to curing of the UV curable resin from rising beyond the heat tolerance, depending on the heat tolerance of the object and the gradient of temperature rise due to reaction heat generated during curing of the UV curable resin An ultraviolet irradiation apparatus comprising a setting unit for setting ultraviolet irradiation pulse conditions including a pulse width and a period of ultraviolet irradiation.
紫外線照射パルスが略矩形波であり、そのON時間が、紫外線硬化型樹脂の反応に必要な最小時間よりも長く、かつ反応熱による温度上昇で許容温度を超えない最大時間よりも短いことを特徴とする紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1 or 2,
The UV irradiation pulse is a substantially rectangular wave, and its ON time is longer than the minimum time required for the reaction of the UV curable resin, and shorter than the maximum time that does not exceed the allowable temperature due to temperature rise due to reaction heat. An ultraviolet irradiation device.
紫外線照射パルスのOFF時間が、ON時間の5倍以上であることを特徴とする紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 3,
An ultraviolet irradiation apparatus characterized in that the OFF time of the ultraviolet irradiation pulse is at least five times the ON time.
紫外線照射パルスの一周期における紫外線硬化型樹脂の硬化による発熱量の平均値が低下したとき、パルス照射から連続照射に移行することを特徴とする紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 4,
An ultraviolet irradiation apparatus characterized in that, when the average value of the heat generation amount due to curing of the ultraviolet curable resin in one cycle of the ultraviolet irradiation pulse is lowered, the pulse irradiation is shifted to continuous irradiation.
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。 The ultraviolet irradiation device according to any one of claims 1 to 5,
An ultraviolet irradiation apparatus, wherein the semiconductor element is an ultraviolet light emitting diode (150).
紫外線照射装置のヘッド部に備えられた半導体素子から紫外線をパルス状に照射し、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように紫外線照射を制御することを特徴とする紫外線照射方法。 An ultraviolet irradiation method of irradiating an ultraviolet curable resin with an ultraviolet irradiation device to cure the ultraviolet curable resin,
Ultraviolet irradiation is controlled so that the amount of heat generated at the time of curing of the UV curable resin is suppressed from rising beyond the allowable heat amount by irradiating UV light from the semiconductor element provided in the head part of the UV irradiation device. The ultraviolet irradiation method characterized by performing.
対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の反応による温度上昇の速度に応じて紫外線照射のパルス幅及びパルス休止時間を含む紫外線照射パルス条件を設定するステップと、
前記設定された紫外線照射パルス条件に基づき、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が許容温度を超えて上昇するのを抑制するように紫外線硬化型樹脂に対して紫外線をパルス状に照射するステップと、
を有することを特徴とする紫外線照射方法。 An ultraviolet irradiation method for curing an ultraviolet curable resin by irradiating the surface of an object with ultraviolet rays after applying the ultraviolet curable resin to the surface of the object,
Setting the ultraviolet irradiation pulse condition including the pulse width of the ultraviolet irradiation and the pulse pause time according to the heat tolerance of the object and the rate of temperature rise due to the reaction of the ultraviolet curable resin;
A step of irradiating the ultraviolet curable resin in a pulsed manner so as to suppress the amount of heat generated when the ultraviolet curable resin is cured from exceeding the allowable temperature based on the set ultraviolet irradiation pulse condition. When,
The ultraviolet irradiation method characterized by having.
紫外線照射パルス条件の設定が、対象物の熱許容量、紫外線硬化型樹脂の種別、使用量、所定の紫外線を照射したときの温度上昇の勾配及び照射を休止したときの温度低下の勾配、紫外線硬化型樹脂の反応時間の少なくともいずれかに基づいて設定することを特徴とする紫外線照射方法。 The ultraviolet irradiation method according to claim 7 or 8,
The UV irradiation pulse condition settings are the heat tolerance of the object, the type of UV curable resin, the amount used, the gradient of temperature rise when irradiated with the specified ultraviolet ray, the gradient of temperature decrease when irradiation is stopped, and the ultraviolet ray An ultraviolet irradiation method characterized by being set based on at least one of reaction times of a curable resin.
紫外線源として半導体素子に紫外線発光ダイオード(150)を使用することを特徴とする紫外線照射方法。 The ultraviolet irradiation method according to any one of claims 7 to 9,
An ultraviolet irradiation method using an ultraviolet light emitting diode (150) in a semiconductor element as an ultraviolet ray source.
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- 2004-02-03 JP JP2004027358A patent/JP2005218921A/en active Pending
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