JP2016054084A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】能力を維持しつつ、閃光放電管の温度上昇を抑制する光照射装置を提供する。
【解決手段】本光照射装置は、閃光放電管１０と、該閃光放電管に放電させる電気を蓄えるコンデンサ１３と、閃光放電管が発光した光を測光する測光部１６と、閃光放電管を繰り返し発光させる発光制御部１９であって、測光部により各発光時に測光された光量の総発光量が所定の必要光量となるように閃光放電管を発光させる発光制御部とを備え、発光制御部は、閃光放電管を繰り返し発光させる発光期間の初期段階における少なくとも一回の発光時の光量を該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量より大きく発光させる構成を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、被照射体に光を照射する光照射装置に関する。

従来から、被照射体に塗布された光硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化装置や被照射体を殺菌するための殺菌装置に用いられる装置として、被照射体に光を照射する光照射装置が提供されている。

この種の光照射装置は、閃光放電管と、該閃光放電管に放電させる電気を蓄えるコンデンサと、閃光放電管を繰り返し発光させる発光制御部とを備える。発光制御部は、閃光放電管の総発光量が所定の必要光量となるように、閃光放電管を所定の光量で繰り返し発光させる。これにより、光照射装置は、被照射体に必要光量の光を照射し、必要な処理を行うことができる（例えば、特許文献１）。

ところで、閃光放電管は、発光に伴って発熱するため、短い発光間隔で繰り返し発光すると、発熱が蓄積して温度上昇してしまう。そうすると、放電管内に封入されたガス圧が上昇し、閃光放電管を放電開始させるのに必要な最低点灯電圧が高くなってしまう。コンデンサの充電電圧以上の電圧を閃光放電管に印加することはできないため、閃光放電管の温度上昇により最低点灯電圧がコンデンサの充電電圧よりも高くなると、閃光放電管に供給する電力の電圧が不足して、閃光放電管が発光しなくなる。特に、連続発光間隔が短い場合、充電時間も短くなり発光後のコンデンサの充電可能量も少なくなるため、発光直前の充電電圧が次第に低下し、閃光放電管の点灯電圧上昇による不発光が発生する可能性が高くなる。被照射体への光の照射中に閃光放電管が発光しなくなると、閃光放電管の総発光量が必要光量まで満たされず、必要な処理を完了できない。

このような事態になるのを避けるために、光照射装置は、点灯電圧が充電電圧を超過しないように制御する必要がある。そこで、閃光放電管の一回当たりの光量をできるだけ低くし、一回の発光に伴う温度上昇を抑える。これにより、点灯電圧が充電電圧以下に抑えられるため、閃光放電管の不発光が防止できるようになる。

しかし、閃光放電管の一回当たりの発光時の光量が少ないことにより、閃光放電管を発光させる所定期間における総発光量が必要光量まで満たされず、光量が不足する。又は、必要な総発光量を得るための閃光放電管の発光回数を増加させたり、連続発光時間を長くしたりすることになる。つまり、光照射装置の光照射能力や処理能力などの能力が低下する。

特開２０１３−２１２３２６号公報

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、能力を維持しつつ、閃光放電管の温度上昇を抑制する光照射装置を提供することを課題とする。

本発明の光照射装置は、閃光放電管と、該閃光放電管に放電させる電気を蓄えるコンデンサと、前記閃光放電管が発光した光を測光する測光部と、前記閃光放電管を繰り返し発光させる発光制御部であって、前記測光部により各発光時に測光された光量の総発光量が所定の必要光量となるように前記閃光放電管を発光させる発光制御部とを備える光照射装置であって、前記発光制御部は、前記閃光放電管を繰り返し発光させる発光期間の初期段階における少なくとも一回の発光時の光量を該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量より大きく発光させる、という構成を有している。

かかる構成によれば、初期段階における少なくとも一回の発光時の光量を該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量より大きく発光させているため、該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量を小さくしても、所定時間又は所定発光回数において閃光放電管を繰り返し発光させた光量の総発光量が所定の必要光量から不足しない。
また、初期段階における少なくとも一回の発光時に閃光放電管から発生する熱量が該少なくとも一回の発光より後の発光時に閃光放電管から発生する熱量より大きい。この初期段階の発光時は、発光期間における初期段階以降の段階の発光時と比較して、閃光放電管の発光回数が少ない。このため、初期段階の閃光放電管の温度は高くないため、点灯電圧が低い状態にある。よって、初期段階における少なくとも一回の発光時に閃光放電管から発生した熱量を、該少なくとも一回の発光より後の発光時に閃光放電管から発生した熱量より大きくしても、点灯電圧が充電電圧を超えにくい。

そして、閃光放電管の温度が発光を繰り返すごとに発生する熱により上昇し、点灯電圧が高くなる。しかし、初期段階における少なくとも一回の発光より後の発光時において、発光制御部は、初期段階における少なくとも一回の発光により光量を確保したことで、小さい光量で閃光放電管を発光させることができる。初期段階における少なくとも一回の発光より後の発光時に閃光放電管の光量を小さくできるため、閃光放電管の発光ごとの温度上昇が小さく、点灯電圧が充電電圧に到達するのを遅らせることができる。
よって、閃光放電管が温度上昇により不発光になるのを防止しつつ、光照射装置の光照射性能が維持できる。

また、請求項２に記載の発明において、前記発光制御部は、前記初期段階における少なくとも一回の発光より後に続いて発光される発光時の光量を、発光を繰り返すごとに少なくする、構成を有することが好ましい。

かかる構成によれば、連続発光におけるコンデンサの充電可能時間が短いため充電電圧が次第に下がる（最大発光可能量が下がっていく）場合でも、発光毎の発光量をバランスよく調節することで、閃光放電管の発光毎の温度上昇が小さくなり、最低点灯電圧が充電電圧に到達するのを遅らせることができる。

本発明によれば、能力を維持しつつ、閃光放電管の温度上昇を抑制する光照射装置を提供することができる。

本実施形態に係る樹脂硬化装置の全体斜視図 同実施形態に係る樹脂硬化装置の縦断面図 同実施形態に係る樹脂硬化装置における光照射部の斜視図 同実施形態に係る樹脂硬化装置の制御回路図 同実施形態に係る樹脂硬化装置の制御フローチャート 同実施形態に係る樹脂硬化装置の制御フローチャート 同実施形態に係る樹脂硬化装置の制御フローチャート 同実施形態に係る樹脂硬化装置における閃光放電管の発光ごとの閾値電圧の違いを示すグラフ 同実施形態に係る樹脂硬化装置における閃光放電管の発光ごとの温度の変化を示すグラフ

以下、本発明の一実施形態について、図面を参酌しつつ説明する。本実施形態に係る樹脂硬化装置は、指先の爪に塗布された光硬化樹脂にパルス光を照射して、光硬化樹脂を硬化させる光照射装置である。具体的には、図１〜図３に示すように、樹脂硬化装置１（以下、単に「装置１」とも称する。）は、被照射対象物を挿入する挿入口２及び該挿入口２から挿入された被照射対象物を配置する配置室３を形成した配置室形成部材４と、配置室３に光を照射する光照射部５と、光硬化樹脂を硬化させるために光照射部５を制御する制御部６と、該制御部６を操作する操作部７と、を備える。被照射対象物は、少なくとも光硬化樹脂が塗布された領域を含む部位である。本実施形態に係る被照射対象物は、光硬化樹脂が手の爪に塗布されるため、手の指先である（以下、被照射対象物のことを、「指先」とも称する）。

配置室形成部材４には、挿入口２及び配置室３以外に、光照射部５及び制御部６が備え付けられる光生成室８が形成されている。配置室形成部材４は、略矩形の外観を有する。配置室形成部材４は、指先（被照射対象物）を載置する載置台９を含む。

光照射部５は、少なくとも、閃光放電管と、該閃光放電管に放電させる電気を蓄えるコンデンサと、閃光放電管が発光した光を測光する測光部と、閃光放電管を繰り返し発光させる発光制御部であって、測光部により各発光時に測光された光量の総発光量が所定の必要光量となるように閃光放電管を発光させる発光制御部と、を備える。図４に示すように、本実施形態に係る光照射部５は、閃光放電管１０と、スイッチング素子１１と、トリガ回路１２と、コンデンサ１３と、充電回路１４と、電圧検知部１５と、測光部１６と、電圧比較部１７と、発光停止部１８と、発光制御部１９と、を備える。また、閃光放電管１０には、図２及び図３に示すように、反射傘２０と、波長制限フィルタ２１と、保護ガラス２２と、が取り付けられている。

閃光放電管１０は、紫外線領域から赤外線領域までの広い波長域の光を発光するため、複数種の光硬化樹脂（例えば、ＵＶランプ用の光硬化樹脂、ＵＶＬＥＤ用の光硬化樹脂等）を硬化することができる。具体的には、閃光放電管１０が発する光の波長域には、各光硬化樹脂が硬化する各波長が含まれている。

閃光放電管１０は、一方向に延びる所謂線状光源である。発光制御する閃光放電管１０は、一つの光照射部５に対して複数設けられている。本実施形態では、二つの閃光放電管１０が光照射部５に備えられている。二つの閃光放電管１０は、長尺方向を装置１の前後方向と一致するように光生成室８内に配置されている。二つの閃光放電管１０は、個体差はあるものの、同一の仕様である。本実施形態の閃光放電管１０は、キセノン放電管である。二つの閃光放電管１０のうちの一方の閃光放電管１０を第一閃光放電管２３と呼び、他方の閃光放電管１０を第二閃光放電管２４と呼ぶ。閃光放電管１０は、反射傘２０から取り外し可能に構成されている。つまり、閃光放電管１０は、別の閃光放電管に交換できる。

尚、閃光放電管１０は、紫外線領域の光としては、ＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｂを発光する。ここで、ＵＶ−Ａとは、波長域が３２０ｎｍ（又は３１５ｎｍ）〜４００ｎｍの紫外線であり、ＵＶ−Ｂとは、波長域が２８０ｎｍ〜３２０ｎｍ（又は３１５ｎｍ）の紫外線である。

反射傘２０は、閃光放電管１０が発した光を配置室３内の指先に向けて反射する。

波長制限フィルタ２１は、該波長制限フィルタ２１に入射した光（閃光放電管１０が発した光）を濾波し、ＵＶ−Ａ及び可視光領域の光を選択的に放出する。即ち、波長制限フィルタ２１は、閃光放電管１０が発する光のうち、光硬化樹脂の硬化に寄与しない赤外線領域の光及び人体に対する影響の大きいＵＶ−Ｂを遮断する一方、光硬化樹脂の硬化に寄与するＵＶ−Ａ及び人体に対する影響の小さい可視光領域の光を透過する。

保護ガラス２２は、光を透過するが、配置室３内に挿入された被照射対象物や、配置室３内のゴミや埃等が反射傘２０の内部に進入するのを防ぐ。

スイッチング素子１１は、本実施形態では、図４に示すように、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴである。スイッチング素子１１は、閃光放電管１０ごとに直列に接続されている。第一閃光放電管２３と直列に接続されるスイッチング素子１１は、第一スイッチング素子２５と呼び、第二閃光放電管２４と直列に接続されるスイッチング素子１１は、第二スイッチング素子２６と呼ぶ。スイッチング素子１１のゲート電極Ｇは、測光部１６を介して発光制御部１９に接続されている。スイッチング素子１１は、ゲート電極Ｇに発光信号が入力されると、コレクタ電極Ｃとエミッタ電極Ｅ間が導通して、閃光放電管１０の放電を開始させる。スイッチング素子１１は、ゲート電極Ｇへの発光信号の入力が遮断されると、コレクタ電極Ｃとエミッタ電極Ｅ間を流れる電流を遮断して、閃光放電管１０の放電を停止させる。

トリガ回路１２は、閃光放電管１０ごとに設けられており、閃光放電管１０に設けられるトリガ電極に印加して、閃光放電管１０を励起して放電させる。

コンデンサ１３は、閃光放電管１０に並列に接続され、閃光放電管１０を発光するための電力を供給する。コンデンサ１３は、低コスト化のために、二つの閃光放電管１０で共用する。

充電回路１４は、コンデンサ１３を充電する回路である。充電回路１４は、発光制御部１９からの信号に基づいてコンデンサ１３を充電する。

電圧検知部１５は、コンデンサ１３の電圧を検知する。電圧検知部１５は、コンデンサ１３の充電電圧を監視しており、発光制御部１９にコンデンサ１３の充電電圧を出力する。電圧検知部１５は、コンデンサ１３に並列に接続された抵抗である。電圧検知部１５は、二つの抵抗を直列に接続して構成される。電圧検知部１５は、電源側の抵抗とＧＮＤ側の抵抗との間の電圧を出力可能に構成されている。なお、本実施形態の電圧検知部１５は、コンデンサ１３の充電状態を監視し、充電状態の異常を検出する電圧監視のために従来から存在する構成を流用している。

測光部１６は、発光制御する閃光放電管１０が発光した光を測光する測光素子２７と、該測光素子２７から出力された電流を積分する調光用コンデンサ２８と、を備える。

測光素子２７は、本実施形態では、フォトトランジスタである。測光素子２７は、図２に示すように、配置室３内に照射される閃光放電管１０の光を測光可能な位置に設けられる。具体的には、測光素子２７は、配置室３内に配置される。特に、測光素子２７は、配置室３の奥（挿入口２から離間した位置）に設けられるのが好ましい。つまり、測光素子２７は、配置室３の外部からの光を測光しにくい位置に設けられるのが好ましい。また、測光素子２７は、二つの閃光放電管１０のそれぞれと略同一距離離間した位置に設けられる。つまり、測光素子２７は、二つの閃光放電管１０を測光する条件が異ならないように配置室３内に配置されている。

調光用コンデンサ２８は、図４に示すように、測光素子２７と直列に接続され、測光素子２７が閃光放電管１０の光を測光することにより出力された電流を充電する。調光用コンデンサ２８の両端電圧は、調光用コンデンサ２８に充電された充電電流の積分値を表す。つまり、調光用コンデンサ２８の両端電圧は、調光用コンデンサ２８に充電された電荷量に対応し、一パルス発光時における閃光放電管１０の光量の合計光量に対応する。

電圧比較部１７は、調光用コンデンサ２８の両端電圧を発光制御部１９から入力される閾値電圧と比較する。電圧比較部１７は、本実施形態では、コンパレータである。電圧比較部１７は、調光用コンデンサ２８の両端電圧が発光制御部１９から入力される閾値電圧未満のとき、出力信号がＯＮ状態となる。一方、電圧比較部１７は、調光用コンデンサ２８の両端電圧が発光制御部１９から入力される閾値電圧以上のとき、出力信号がＯＦＦ状態となる。つまり、測光素子２７が閾値電圧に対応する光量以上の光量を測光したときに、電圧比較部１７は、ＯＦＦする。

発光停止部１８は、測光部１６が測光した閃光放電管１０の光量により発光制御部１９からの発光信号を遮断して閃光放電管１０の発光を停止させる。発光停止部１８は、本実施形態では、二つの閃光放電管１０のそれぞれに設けられたスイッチング素子１１のゲート電極Ｇに発光信号を出力する論理素子である。発光停止部１８は、発光制御部１９からの発光信号と電圧比較部１７からの出力信号とを入力値とするＡＮＤ回路である。発光停止部１８は、各閃光放電管１０に対応して設けられるスイッチング素子１１のゲート電極Ｇに発光信号として出力する。発光停止部１８は、第一スイッチング素子２５に発光信号を出力する第一切換部２９と、第二スイッチング素子２６に発光信号を出力する第二切換部３０と、を備える。

発光制御部１９は、閃光放電管１０を繰り返し発光させる発光期間Ｔの初期段階Ｔ１における少なくとも一回の発光時の光量を該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量より大きく発光させる。

発光制御部１９は、所定の発光期間Ｔの間、閃光放電管１０を繰り返し発光させる。発光期間Ｔは、閃光放電管１０が一回発光されてから、次に他方の閃光放電管１０の発光が開始されるまでの期間を一周期とする発光を、所定の発光回数もしくは所定の時間に到達するまで繰り返す期間である。本実施形態に係る発光期間Ｔは、第一閃光放電管２３と第二閃光放電管２４とを交互に繰り返し発光させる期間である。一周期は、一方の閃光放電管１０が一回発光されてから、コンデンサ１３が充電され、その後、次に他方の閃光放電管１０の発光が開始されるまでの期間である。二つの閃光放電管１０のうちの一方の閃光放電管１０は、他方の閃光放電管１０が発光を停止している間に発光し、他方の閃光放電管１０が発光している間、発光を停止している。

本実施形態における必要光量は、光硬化樹脂を硬化させるのに必要となる光量である。必要光量は、硬化させる光硬化樹脂の条件により変更することができる。光硬化樹脂の条件には、例えば、光硬化樹脂の種類、硬化膜厚などの光硬化樹脂の硬化に影響を与える条件が挙げられる。必要光量は、閃光放電管１０を所定の発光回数もしくは所定の時間、繰り返し発光させることで実現する。

発光期間Ｔは、初期段階Ｔ１と、該初期段階Ｔ１より後の定常発光段階Ｔ２とを有する。初期段階Ｔ１は、発光期間Ｔにおける最初（一回目）の発光から開始される。本実施形態に係る初期段階Ｔ１は、二つの閃光放電管１０，１０の中で最初に発光させる第一閃光放電管２３の発光のうちの最初の発光時から開始される。定常発光段階Ｔ２は、閃光放電管１０の一回の発光に伴って消費する電気量と、閃光放電管１０の充電量とが吊り合った定常発光状態にある段階である。

定常発光段階Ｔ２について、詳細に説明する。コンデンサ１３は、一方の閃光放電管１０が発光終了後、他方の閃光放電管１０が発光するまでの間、充電している。一周期の間に閃光放電管１０の発光に伴ってコンデンサ１３から消費された電気量は、同じ一周期の間にコンデンサ１３を充電することにより補充される。充電電圧は、電圧が高いほど充電速度が遅くなり、電圧が低いほど充電速度が速くなる、傾向にある。特に、コンデンサ１３は、発光期間Ｔに入る前に、満充電状態にされる。そのため、充電電圧が高く、充電するのに時間がかかる。

一方、閃光放電管１０は、コンデンサ１３の電気により発光しており、発光するたびにコンデンサ１３の電気を消費する。コンデンサ１３は、閃光放電管１０が発光するたびに、コンデンサ１３から閃光放電管１０に電気を供給し、消費された電気に応じて、充電電圧が降下する。つまり、閃光放電管１０の発光開始から発光停止までの期間におけるコンデンサ１３の充電電圧の電圧降下量は、閃光放電管１０によるコンデンサ１３の電気の消費量に対応する。

コンデンサ１３は、閃光放電管１０の発光終了後、充電回路１４を介して再度充電される。一方の閃光放電管１０が発光終了してから、他方の閃光放電管１０が発光を開始するまでの時間間隔は、初期段階Ｔ１におけるコンデンサ１３に消費された電気量の分を充電するには至らない程度の間隔で設定されている。前述のとおり、充電電圧が高いときは充電に時間がかかるためである。

よって、コンデンサ１３において、一周期の間の充電量が一周期の間に消費された電気量より小さくなる。このため、コンデンサ１３の充電電圧は、一周期の間に消費された電気量と一周期の間の充電量との差分量だけ周期を繰り返すごとに消費されたままになる。これにより、周期を繰り返すごとに発光直前での充電電圧が低下する。充電電圧が低下すると、充電速度が速くなるため、閃光放電管１０の発光が繰り返されることで、次の周期の発光までの時間内で充電できる電気量が大きくなってくる。一周期の間での充電量が一周期の間に消費される電気量より大きくなった場合は、充電電圧が前回の発光前より上昇するため、充電速度が遅くなり、次の周期の発光までの充電量が低下する。このように充電電圧の変化に応じて充電速度が変化し、いずれ、一周期の間に消費される電気量と一周期の間の充電量とが略吊り合った平衡状態となる。定常発光段階Ｔ２は、この平衡状態にある段階である。

また、発光制御部１９は、発光期間Ｔの間に繰り返し発光された総発光量が必要光量となるように閃光放電管１０を発光制御する。このため、発光制御部１９は、閃光放電管１０が一回の発光で発光させる光量を一回の発光ごとに変更できるように構成されている。閃光放電管１０の発光期間Ｔにおける総発光量は、発光期間Ｔの間に繰り返し発光された閃光放電管１０の複数回の発光時のそれぞれの発光時の光量を加算して算出される。閃光放電管１０の発光一回ごとの光量は、調光用コンデンサ２８の両端電圧から算出される。

更に、発光制御部１９は、初期段階Ｔ１における少なくとも一回の発光時より後に続いて発光される発光時の光量を、発光を繰り返すごとに少なくする。本実施形態に係る発光制御部１９は、初期段階Ｔ１における最初の一回目の発光時の次に繰り返し発光させる発光時の光量が初期段階Ｔ１における一回目の発光時の光量より低くする。発光制御部１９は、初期段階Ｔ１の間、閃光放電管１０の光量を低下させる。発光制御部１９は、定常発光段階Ｔ２の直前まで閃光放電管１０の光量を低下させる。発光制御部１９は、閃光放電管１０を一回発光させるたびに光量を少なくする。発光制御部１９は、二つの閃光放電管１０のそれぞれの特性に合わせて発光させる光量及び光量降下量を設定することができる。発光制御部１９は、定常発光段階Ｔ２の間に発光させる閃光放電管１０の光量を一定に維持させる。

発光制御部１９は、図８に示すように、電圧比較部１７に出力する閾値電圧により、閃光放電管１０の発光一回当たりの光量を設定する。すなわち、閾値電圧を高く設定することにより、電圧比較部１７がＯＦＦになり発光停止するまでの時間が長くなるため発光一回当たりの光量が大きくなり、閾値電圧を低く設定することにより、発光停止までの時間が短くなるため発光一回当たりの光量が小さくなる。

発光制御部１９は、閃光放電管１０から発光される光量が必要光量となるように閃光放電管１０の発光を停止させる発光停止光量に基づいて閃光放電管１０の発光を制御する。発光制御部１９は、閃光放電管１０の基準となる他の閃光放電管１０を発光させたときのコンデンサ１３の電圧降下量と、発光制御する閃光放電管１０を発光させたときに電圧検知部１５が検知したコンデンサ１３の電圧降下量との差分量に相当する発光量の補正値を算出し、他の閃光放電管１０に対応して設定された発光停止光量を補正値で補正した補正後の発光停止光量に基づいて閃光放電管１０を発光制御する。なお、閃光放電管１０の基準となる他の閃光放電管１０を発光させたときのコンデンサ１３の電圧降下量とは、発光制御部１９に初期値として設定されている値であり、具体的には、閃光放電管１０の発光において理想とするコンデンサ１３の電圧降下量や、複数の閃光放電管１０のそれぞれを発光させたときのコンデンサ１３の電圧降下量の平均値などである。

発光制御部１９は、発光制御する複数の閃光放電管１０のそれぞれの閃光放電管１０ごとに補正値を算出する。そして、発光制御部１９は、閃光放電管１０を発光させるときに、該発光制御させる閃光放電管１０に対応する補正値に基づいた閾値電圧を電圧比較部１７に出力して、発光制御する。なお、補正値は、閾値電圧との差分量に相当する値であってもよいし、閾値電圧に対する差分量の比率（割合）に相当する値であってもよい。

発光制御部１９は、閃光放電管１０及び他の閃光放電管１０を所定時間発光させたときのコンデンサ１３の電圧降下量に基づいて補正値を算出する。発光制御する閃光放電管１０を発光させる発光時間は、閃光放電管１０の基準となる他の閃光放電管１０を発光させた発光時間と同じ時間である。発光時間は、各閃光放電管１０を発光させる発光時間以下の時間が設定される。つまり、発光時間は、各閃光放電管１０が発光している途中で発光が停止される時間となるように設定されている。発光制御部１９は、この発光時間（本実施形態では、２００μ秒）を記憶している。

発光制御部１９は、コンデンサ１３が所定の充電電圧のときに閃光放電管１０を発光させるために発光信号を出力する。発光制御部１９は、二つのスイッチング素子１１のゲート電極Ｇに対して交互に発光信号を出力する。

発光制御部１９は、発光量の補正値を算出する補正値算出モードと、算出された補正後の発光停止光量で発光制御する発光制御モードと、を切り換え可能に構成されている。発光制御部１９は、発光制御する閃光放電管１０を最初に動作させるとき、発光制御する閃光放電管１０とは異なる別の閃光放電管に交換して最初に動作させるとき、及び、発光制御する閃光放電管１０若しくは別の閃光放電管が経年劣化する所定の動作条件を満たしたときの少なくともいずれか一つのときに対応した補正値を算出する。このため、発光制御部１９は、これらのときに、補正値算出モードに切り換わり、これら以外のときに、発光制御モードに切り換わる。発光制御部１９は、補正値算出モードから動作する。発光制御部１９は、閃光放電管１０を最初に動作させるときをセンサなどにより自動検知する。また、装置１には、各種設定値を初期値に戻すリセットスイッチが設けられており、発光制御部１９は、このリセットスイッチが操作されたときを、閃光放電管１０を最初に動作させるときとみなす。また、所定の動作条件とは、閃光放電管１０が経年劣化により発光量が低下したときであり、発光制御する閃光放電管１０が最初に動作させてから所定発光回数に達したとき、又は、所定発光時間経過したときなどである。

発光制御部１９は、電圧検知部１５が検知したコンデンサ１３の電圧値が入力される入力部と、該入力部に入力されたコンデンサ１３の電圧値から補正値を算出する処理部と、算出した光量の補正値を記憶する記憶部と、光量の補正値に対応した閾値電圧及び発光信号が出力される出力部と、を備える。記憶部には、算出した光量の補正値が書き換え可能に記憶される。また、記憶部は、閃光放電管１０に対応した光量の補正値ごとに識別可能に記憶される。

発光制御部１９は、コンデンサ１３を一定の補正用充電電圧まで充電させてから発光させる。補正用充電電圧は、満充電時の充電電圧と異なる充電電圧値が設定されていてもよいが、満充電時の充電電圧より低い電圧が設定されることが好ましい。具体的には、コンデンサ１３の電圧降下量を正確に算出するためには、補正用充電電圧は、充電電圧が定常発光段階Ｔ２における発光直前の充電電圧付近であることが望ましい。具体的には、補正用充電電圧は、コンデンサ１３の定常発光段階Ｔ２における発光直前の充電電圧の平均値から求められる。

制御部６は、図１及び図２に示すように、操作部７からの入力に基づいて光照射部５による光の照射を制御する。本実施形態の制御部６は、例えば、光照射部５からの光における波長域の光の総照射エネルギ、１秒当たりの発光回数、発光１回当たりの波長域の光の照射エネルギ、及び、照射時間等を、光照射部５の発光制御部１９に指令して、閃光放電管１０を発光させる。

操作部７は、制御部６への入力及び表示等を行う。この操作部７は、発光開始ボタンやランプ交換後のリセットスイッチなどの各種のスイッチや、表示ランプ等を備える。

次に、本実施形態に係る樹脂硬化装置１の動作について図面を参照しつつ説明する。まず、使用者は、配置室形成部材４の挿入口２から、各爪にジェルネイル等の光硬化樹脂を塗布した状態の手の指先を挿入する。このとき、手の爪に塗布された光硬化樹脂を硬化させるときには、載置台９を配置室形成部材４に取り付けた状態で手の指先を配置室３の挿入口２から配置室３内に挿入し、載置台９上に載置する。そして、図５に示すように、使用者は、操作部７の発光開始ボタンを操作して、パルス光の照射を開始させる（ステップＳ１）。

発光制御部１９は、リセットスイッチが操作されたか否かにより、二つの閃光放電管１０のうちの少なくともいずれか一方の閃光放電管１０が交換されているか否かを判定する（ステップＳ２）。発光制御部１９は、リセットスイッチが操作されて設定値が初期化されているときに、閃光放電管１０が交換されていると判定し（ステップＳ２でＹＥＳ）、補正値算出モードを実施する（ステップＳ４へ）。また、発光制御部１９は、リセットスイッチが操作されていないため、設定値が初期化されていないときに、閃光放電管１０が交換されていないと判定し（ステップＳ２でＮＯ）、閃光放電管１０の発光回数が補正値を更新する補正値更新回数以上か否かを判定する（ステップＳ３）。発光制御部１９は、閃光放電管１０の発光回数が補正値更新回数以上であると判定したとき（ステップＳ３でＹＥＳ）、補正値算出モードを実施する（ステップＳ４へ）。一方、発光制御部１９は、閃光放電管１０の発光回数が補正値更新回数未満であると判定したとき（ステップＳ３でＮＯ）、発光制御モードを実施する（図７のステップＳ２４へ）。

補正値算出モードにおいて、発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光量の補正値（以下、「第一補正値」と呼ぶ。）を算出し、その後、第二閃光放電管２４の発光量の補正値（以下、「第二補正値」と呼ぶ。）を算出する。そして、発光制御部１９は、補正値算出モードから発光制御モードに移る。

まず、補正値算出モードにおいて、発光制御部１９は、充電回路１４に充電開始信号を出力して、コンデンサ１３を充電する（ステップＳ４）。発光制御部１９は、コンデンサ１３の充電電圧が所定の充電電圧以上になるまで充電を続ける（ステップＳ５でＮＯ）。電圧検知部１５が所定の充電電圧以上になると（ステップＳ５でＹＥＳ）、発光制御部１９は、電圧検知部１５が検知したコンデンサ１３の充電電圧を記憶する（ステップＳ６）。更に、発光制御部１９は、第一閃光放電管２３を発光する発光時間を設定する（ステップＳ７）。そして、発光制御部１９は、第一閃光放電管２３を発光させる第一発光信号をＯＮして、発光停止部１８に出力する（ステップＳ８）。

このとき、調光用コンデンサ２８の電圧は、第一閃光放電管２３が発光する前であるため、略０Ｖである。よって、発光制御部１９から出力される閾値電圧の方が調光用コンデンサ２８の電圧よりも高く、電圧比較部１７の出力信号は、ＯＮ状態にある。このため、第一切換部２９の入力信号が共にＯＮするため、第一切換部２９の出力信号がＯＮし、第一スイッチング素子２５がＯＮして、第一閃光放電管２３が発光を開始する。なお、発光制御部１９は、第二閃光放電管２４を発光させる第二発光信号をＯＦＦしたままであるため、第二切換部３０の出力信号がＯＦＦしたままであり、第二スイッチング素子２６がＯＮしない。よって、第二閃光放電管２４は、発光しない。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光時間が設定した発光時間以上になったか否かを判定する（ステップＳ９）。発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光時間が設定した発光時間になるまで（ステップＳ９でＮＯ）、第一発光信号をＯＮ状態とする。発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光時間が設定した発光時間以上になったと判定したとき（ステップＳ９でＹＥＳ）、第一発光信号をＯＦＦする（ステップＳ１０）。そして、発光制御部１９は、電圧検知部１５が検知したコンデンサ１３の充電電圧を記憶する（ステップＳ１１）。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光時間の間に所定の電圧から電圧降下したコンデンサ１３の電圧降下量を算出する。つまり、発光制御部１９は、コンデンサ１３の充電電圧が所定の充電電圧以上になったときに計測した第一充電電圧ｖ１１から第一閃光放電管２３の発光時間が所定の発光時間になったときに計測した第二充電電圧ｖ１２を減算した値を第一電圧降下量Δｖ１（＝ｖ１１−ｖ１２）として算出する（ステップＳ１２）。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の基準となる他の閃光放電管１０を発光させたときのコンデンサ１３の基準電圧降下量Δｖ０と、第一閃光放電管２３を発光させたときに電圧検知部１５が検知したコンデンサ１３の第一電圧降下量Δｖ１との差分量δｖ１（＝Δｖ０−Δｖ１）に相当する発光量の第一補正値を算出し、記憶する（ステップＳ１３）。

なお、発光制御部１９は、充電するコンデンサ１３の電圧降下量が規定の電圧降下量より低かった場合、閃光放電管１０が発光していない（不発光）としてエラー信号を出力し、処理が停止される。また、発光制御部１９は、コンデンサ１３の充電電圧が規定電圧より上昇しなかった場合、コンデンサ１３又は充電回路１４に異常があるとして、エラー信号を出力し、処理が停止される（図示せず）。

そして、発光制御部１９は、第二閃光放電管２４の光量の第二補正値の算出に移る。第二閃光放電管２４の光量の第二補正値の算出工程は、図６に示すように、第一閃光放電管２３の光量の第一補正値の算出工程と同様である（ステップＳ１４〜Ｓ２３）。発光制御部１９は、補正値算出モードにおいて、第一閃光放電管２３の光量の第一補正値と、第二閃光放電管２４の光量の第二補正値との両方の補正値を算出すると、発光制御モードに移る。

発光制御モードにおいて、図７に示すように、発光制御部１９は、充電回路１４に充電開始信号を出力して、コンデンサ１３を満充電する（ステップＳ２４）。なお、発光制御部１９は、コンデンサ１３の充電電圧が規定電圧より上昇しなかった場合、コンデンサ１３又は充電回路１４に異常があるとして、エラー信号を出力し、処理が停止される（図示せず）。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３及び第二閃光放電管２４の発光回数を一つ加算する（ステップＳ２５）。発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光量に対応する第一閾値電圧を発光制御モード内における第一閃光放電管２３の最初の発光からの発光回数に応じて設定する（ステップＳ２６）。そして、発光制御部１９は、第一閾値電圧を第一補正値で補正して、補正後の第一閾値電圧を電圧比較部１７に出力する（ステップＳ２７）。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３を発光させる第一発光信号をＯＮして、発光停止部１８に出力する（ステップＳ２８）。このとき、調光用コンデンサ２８の電圧は、第一閃光放電管２３が発光する前であるため、略０Ｖである。よって、発光制御部１９から出力される閾値電圧の方が調光用コンデンサ２８の電圧よりも高く、電圧比較部１７の出力信号は、ＯＮ状態にある。このため、第一切換部２９の入力信号が共にＯＮするため、第一切換部２９の出力信号がＯＮし、第一スイッチング素子２５がＯＮして、第一閃光放電管２３が発光を開始する。なお、発光制御部１９は、第二閃光放電管２４を発光させる第二発光信号をＯＦＦしたままであるため、第二切換部３０の出力信号がＯＦＦしたままであり、第二スイッチング素子２６がＯＮしない。よって、第二閃光放電管２４は、発光しない。

第一閃光放電管２３が発光すると、反射傘２０により、配置室３に配置された指先の爪に向かって光が照射される。この光は、波長制限フィルタ２１を透過した光であるため、赤外線領域の光及びＵＶ−Ｂを含まず、光硬化樹脂の硬化に寄与するＵＶ−Ａ及び人体に対する影響の小さい可視光領域の光である。

第一閃光放電管２３が発光している間、測光部１６の測光素子２７は、第一閃光放電管２３の光を受光し、受光量に応じた大きさの電流を発生させる。発生した電流は、調光用コンデンサ２８を充電させる。発光制御部１９は、第一閃光放電管２３が発光する光量が所定の光量に到達するまで（ステップＳ２９でＮＯ）、第一発光信号をＯＮ状態とする。

第一閃光放電管２３が発光する光量が所定の光量に到達すると、調光用コンデンサ２８が補正後の第一閾値電圧以上に充電されて、第一閃光放電管２３の光量が補正後の第一閾値電圧に対応する光量に到達する（ステップＳ２９でＹＥＳ）。このため、第一閾値電圧が調光用コンデンサ２８の電圧よりも低くなり、電圧比較部１７の出力信号は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移する。このため、第一切換部２９の二つの入力信号のうちの一方の入力信号がＯＦＦするため、第一切換部２９の出力信号がＯＦＦし、第一スイッチング素子２５がＯＦＦして、第一閃光放電管２３の発光が停止する。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光制御工程から第二閃光放電管２４の発光制御工程に切り換えるために、第一発光信号をＯＦＦする（ステップＳ３０）。なお、第二閃光放電管２４の発光制御工程は、図７に示すように、第一閃光放電管２３の発光制御工程と同様である（ステップＳ３１〜Ｓ３６）。

なお、発光制御部１９は、充電するコンデンサ１３の電圧降下量が規定の電圧降下量より低かった場合、閃光放電管１０が発光していない（不発光）としてエラー信号を出力し、処理が停止される（図示せず）。

発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光制御工程と第二閃光放電管２４の発光制御工程とを発光制御モードにおける閃光放電管１０の発光開始からの発光回数が発光を終了する所定の発光回数となるまで繰り返す（ステップＳ３７でＮＯ）。そして、発光制御部１９は、発光制御モードにおける閃光放電管１０の発光開始からの発光回数が所定の発光回数（本実施形態では、１００Ｈｚ×３０秒＝３０００回）となると（ステップＳ３７でＹＥＳ）、処理が終了される。

次に、本実施形態に係る樹脂硬化装置１において閃光放電管１０の発光一回ごとの閾値電圧の設定について図面を参照しつつ説明する。なお、閃光放電管１０の特性に応じて閾値電圧を補正することについては、前述の説明のとおりであり、ここでは、電圧比較部１７の閾値電圧自体の設定について詳細に説明する。以下の説明では、第一閃光放電管２３の閾値電圧ａ（第一閾値電圧）には補正値算出モードで取得した第一補正値による補正が反映されており、第二閃光放電管２４の閾値電圧ａ（第二閾値電圧）には第二補正値による補正が反映されているものとする。

図８に示すように、発光制御部１９は、初期段階Ｔ１の間、先に発光させた閃光放電管１０の発光時の光量より、その次に発光させる閃光放電管１０の発光時の光量が、発光を繰り返すごとに、低くなっていくように、発光制御される。つまり、発光制御部１９は、初期段階Ｔ１の間、先に発光させた閃光放電管１０の発光時の閾値電圧よりその次に発光させる閃光放電管１０の発光時の閾値電圧を低い値に変更する。
具体的には、第一閃光放電管２３の一回目の発光時の光量が発光期間Ｔにおいて最も高い光量となるように第一閃光放電管２３の発光一回目の閾値電圧を電圧比較部１７に設定する。少なくとも第一閃光放電管２３の一回目の光量は、同量の総発光量を得られる範囲において発光期間Ｔにおける発光回数を変更することなく、発光期間Ｔにおける各発光時の光量を全発光で一律にしたと仮定した場合の各発光時の光量より大きい光量に設定される。このため、初期段階Ｔ１における少なくとも閃光放電管１０の発光一回目の閾値電圧ａ（第一閾値電圧）は、同量の総発光量を得られる範囲において発光期間Ｔにおける各発光時の光量を全発光で一律とした場合に想定される閾値電圧ｂよりも大きい値が設定される。その後、発光が開始されて、測光素子２６が受光した光量に相当する調光用コンデンサ２８の両端電圧が閾値電圧ａを越えたとき発光信号が停止され、発光期間Ｔにおける一周期の発光が完了する。そして、コンデンサ１３の再充電が開始される。
次の周期（第二周期）において、発光制御部１９は、第二閃光放電管２４の一回目の発光時の光量が第一閃光放電管２３の一回目の光量より低い光量となるように第二閃光放電管２４の発光一回目の閾値電圧ａ（第二閾値電圧）を設定して、同様に発光および発光停止、充電を行う。

さらに次の周期（第三周期）では、発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の二回目の発光時の光量を該第二閃光放電管２４の一回目の発光時の光量より小さく発光させる。つまり、発光制御部１９は、第一閃光放電管２３の発光二回目の閾値電圧ａ（第一閾値電圧）を該第二閃光放電管２４の発光一回目の閾値電圧より低い値を設定して発光および発光停止させ、充電する。発光制御部１９は、更に次の周期（第四周期）では、第二閃光放電管２４の発光二回目の閾値電圧ａ（第二閾値電圧）を該第一閃光放電管２４の発光二回目の閾値電圧より低い値に設定する。以後、発光制御部１９は、初期段階Ｔ１の間、前周期で設定した閾値電圧より低い閾値電圧を次周期で設定して発光する制御を繰り返す。

発光制御部１９は、定常発光段階Ｔ２に入ると、各閃光放電管１０の発光時の光量が発光期間Ｔにおいて最も低い光量であり、かつ、同量の総発光量を得られる範囲において発光期間Ｔにおける発光回数を変更することなく、発光期間Ｔにおける各発光時の光量を全発光で一律にしたと仮定した場合の各発光時の光量より低い光量となるように各閃光放電管１０の閾値電圧ａを固定する。このため、図８に示すように、定常発光段階Ｔ２における閾値電圧ａは、同量の総発光量を得られる範囲において発光期間Ｔにおける各発光時の光量を全発光で一律とした場合に想定される閾値電圧ｂよりも低い値が設定される。
発光制御部１９は、このような発光の周期が発光期間Ｔにわたって所定の発光回数（本実施形態では、３０００回）を超えるまで繰り返す。

このように、初期段階Ｔ１における発光時に閃光放電管１０から発熱される発熱量が定常発光段階Ｔ２における発光時に閃光放電管１０から発熱される発熱量より大きい。そして、図９に示すように、初期段階Ｔ１における発光時の閃光放電管１０の温度ａは、同量の総発光量を得られる範囲において発光期間Ｔにおける発光回数を変更することなく、発光期間Ｔにおける各発光時の光量を全発光で一律にしたと仮定した場合における閃光放電管１０の温度ｂよりも一時的に大きい。しかしながら、定常発光段階Ｔ２においては、発光期間Ｔにおける各発光時の光量を全発光で一律にしたと仮定した場合の各発光時の光量での発熱量より低い発熱量となる光量で発光するため、温度ａの上昇量は温度ｂと比較して小さくなる。
すなわち、短い発光間隔のためにコンデンサ１３の発光直前の充電電圧が発光を繰り返して低下する場合であっても、閃光放電管１０の温度ａの上昇に伴い最低点灯電圧が上昇しても、最低点灯電圧が充電電圧以上に到達するのを遅らせることができる。よって、閃光放電管１０が不発光になるのを防止できる。

また、初期段階Ｔ１における発光時の光量を定常発光段階Ｔ２の発光時の光量より大きく発光させているため、定常発光段階Ｔ２の発光時の光量を小さくても、閃光放電管１０を繰り返し発光させた光量の総発光量が所定の必要光量から不足しない。よって、光照射部５の光照射性能が維持できる。

よって、本実施形態に係る樹脂硬化装置１によれば、能力を維持しつつ、定常発光段階Ｔ２における閃光放電管１０の温度上昇を抑制することができる。特に、樹脂硬化装置１は、発光期間Ｔの初期段階Ｔ１における閃光放電管１０の光量を定常発光段階Ｔ２における閃光放電管１０の光量より大きく発光させる方が、発光期間Ｔにおいて閃光放電管１０を一律の光量で発光する場合より、閃光放電管１０の温度上昇の抑制効果が高い。

尚、本発明の光照射装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態の樹脂硬化装置１では、配置室３は、被照射対象物として人間の手の指先にパルス光を照射するが、この構成に限定されない。配置室は、人間の足の指先にパルス光を照射してもよい。また、配置室は、人間以外の動物の手や足の指先にパルス光を照射してもよい。つまり、被照射対象物は、人間や動物であってもよい。

また、光照射部５が有する閃光放電管１０の具体的な数量は限定されない。上記実施形態の樹脂硬化装置１は、二つの閃光放電管２３，２４を備えるが、閃光放電管の数量は、一つでもよいし、二つ以上の閃光放電管を備えてもよい。

上記実施形態の樹脂硬化装置１では、一つの測光素子２７が二つの閃光放電管１０，１０の光を測光するように構成されていたが、この構成に限定されない。測光素子は、閃光放電管ごとに設けられていてもよい。

上記実施形態の樹脂硬化装置１では、発光制御部１９は、二つのスイッチング素子２５，２６のゲート電極Ｇに対して交互に発光信号を出力して、二つの閃光放電管２３，２４を交互に発光させるように構成されていたが、これに限定されない。発光制御部は、二つのスイッチング素子のゲート電極に対して同時に発光信号を出力して、二つの閃光放電管を同時に発光させるように構成されていてもよい。

上記実施形態の樹脂硬化装置１は、指先の爪に光を照射して光硬化樹脂を硬化させる光照射装置として構成されていたが、この構成に限定されない。例えば、光照射装置は、殺菌装置などの紫外線照射装置として構成されていてもよい。

上記実施形態の発光制御部１９は、発光期間Ｔの初期段階Ｔ１における一回目の発光時の光量を二回目以降の発光時の光量より大きく発光させるように構成されていたが、この構成に限定されない。例えば、発光制御部は、発光期間の初期段階における二回目以降の発光時の光量を該二回目以降の発光時より後の発光時（三回目以降の発光時）の光量より大きく発光させてもよい。

上記実施形態の発光制御部１９は、発光期間Ｔの初期段階Ｔ１における一回目の一回の発光時の光量を二回目以降の発光時の光量より大きく発光させるように構成されていたが、この構成に限定されない。例えば、発光制御部は、発光期間の初期段階における一回目から複数回の発光時のそれぞれの光量は、同じ光量であって、初期段階における一回目から複数回の発光時のそれぞれの光量を該複数回の発光のうちの最後の発光の次の発光時の光量より大きく発光させてもよい。

上記実施形態の発光制御部１９は、発光期間Ｔを初期段階Ｔ１と定常発光段階Ｔ２との二段階に分けて閃光放電管１０を発光制御するように構成されていたが、この構成に限定されない。つまり、初期段階は、発光期間における定常発光段階より前の段階に限定されない。例えば、発光制御部は、発光期間における初期段階と定常発光段階との間に他の発光段階を設けて、発光期間を三段階に分けて閃光放電管を発光制御するように構成されていてもよい。

本発明の光照射装置は、閃光放電管と、該閃光放電管に放電させる電気を蓄えるコンデンサと、閃光放電管が発光した光を測光する測光部と、閃光放電管を繰り返し発光させる発光制御部であって、測光部により各発光時に測光された光量の総発光量が所定の必要光量となるように閃光放電管を発光させる発光制御部とを備える光照射装置であって、発光制御部は、閃光放電管を繰り返し発光させる発光期間の初期段階における少なくとも一回の発光時の光量を該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量より大きく発光させることによって、光照射性能を維持しつつ、閃光放電管の温度上昇を抑制する用途に適用することができる。

１ 樹脂硬化装置（光照射装置）
１０ 閃光放電管
１３ コンデンサ
１６ 測光部
１９ 発光制御部
Ｔ 発光期間
Ｔ１ 初期段階

Claims (2)

1. 閃光放電管と、該閃光放電管に放電させる電気を蓄えるコンデンサと、前記閃光放電管が発光した光を測光する測光部と、前記閃光放電管を繰り返し発光させる発光制御部であって、前記測光部により各発光時に測光された光量の総発光量が所定の必要光量となるように前記閃光放電管を発光させる発光制御部とを備える光照射装置であって、前記発光制御部は、前記閃光放電管を繰り返し発光させる発光期間の初期段階における少なくとも一回の発光時の光量を該少なくとも一回の発光より後の発光時の光量より大きく発光させることを特徴とする光照射装置。
2. 前記発光制御部は、前記初期段階における少なくとも一回の発光時より後に続いて発光される発光時の光量を、発光を繰り返すごとに低くする請求項１に記載の光照射装置。

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