JP2689389B2

JP2689389B2 - 光照射装置

Info

Publication number: JP2689389B2
Application number: JP27311888A
Authority: JP
Inventors: 正美戸賀崎; 邦明高橋; 定戸辺
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH02120744A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、フォトレジストや光硬化型のペイント，
インク，バインダ等の被処理物を主として紫外線を中心
とした光によって処理するために用いられる光照射装置
に関するものである。

［従来の技術］高圧水銀灯等のランプから発生する紫外線を中心とし
た光を利用して、フォトレジストや光硬化型のペイン
ト，インク，バインダ等の被処理物を光処理する装置に
おいて、光処理に必要な波長の光（主として紫外線）を
被処理物に照射することが最近、ますます重要になって
きている。

これら光処理を行う装置において、搬送ベルト等で被
処理物（以下ワークという）を移送しながら光照射する
場合、ワークが処理に必要な光エネルギーを得ているか
否かは、ワークが光照射領域を通過する間に受けた処理
に必要な紫外線照度の光エネルギーの総量で判断され、
光照射領域での照度分布がどうなっていても、処理に必
要な紫外線照度の光エネルギーの総量として必要な量に
達していれば、特別に問題ではない。

装置は、通常この必要な光エネルギーを保証するよう
設計され、かつ運転される。しかし、ランプの経時劣化
などに起因する照度低下によって必要な光エネルギーが
ワークに与えられなくなることがある。この場合、ワー
クの搬送速度を下げるように制御しても良いが、他の処
理装置とインラインでつながった場合など困難なことが
多い。また一方、照度が低下してもランプの最大許容電
力を超えない範囲でランプ供給電力を増やすことによっ
て、当初の必要な照度をとり戻すことは可能である。

このような考え方から照射面での照度をモニタして、
このモニタ信号をランプ点灯回路にフィードバックし、
照度低下を補償するようランプ供給電力を増加させる光
フィードバック制御が従来より行われている（例えば、
特開昭62−54439号公報参照）。

第４図は、この光フィードバック制御における従来の
照度モニタで使用される受光器の概略説明図で、48は直
径約1mmのピンホール、49は光拡散板、40,41は波長選択
フィルタ、42は光電変換素子である。

［発明が解決しようとする課題］以上の如く、従来より照射面での照度のモニタ信号を
フィードバックしてランプ供給電力を制御することによ
り必要照度に保とうとする考え方は従来よりあったが、
しかし、従来の照度モニタで使用される受光器は前述の
ようにピンホールに入射する光束をモニタするものであ
ったため、以下のような問題があった。

前述のように、ワークを搬送しながら光照射する場
合、搬送方向における照度分布はどのようになっていて
もワークが光照射領域を通過する間に受ける光エネルギ
ーが必要量に達していれば別に問題ではない。ところ
が、従来のピンホールタイプの受光器であると、照度分
布の変化によってピンホールに入射する放射エネルギー
の量が変化するため、ワークが受ける放射エネルギー全
体としては必要量に達しているにも拘らず、放射エネル
ギー不足と判断してしまうことがあった。従って、本願
発明が問題とする棒状のランプからの放射エネルギーを
照射しながらワークを搬送させるタイプの光処理装置で
は、従来の照度モニタは不適当であり、精度の良い光フ
ィードバック制御ができないという課題があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもの
で、照度分布の変化に影響を受けにくく、ワークが処理
に必要なエネルギーを得ているかをモニタして、精度の
良い光フィードバック制御のできる光処理装置を提供す
ることを目的とする。

「課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、この出願の光照射装置
の照度モニタユニットは、ランプ長手方向に垂直または
ほぼ垂直な方向に設けられた入射スリットを有する箱体
と、前記入射スリットまたは箱体内に設けられた拡散板
と、光電変換素子とを備え、さらに前記光電変換素子か
らの電気信号に基づいて前記ランプへの供給電力を制御
する制御手段が設けられたものである。

［作用］上記の構成を有することにより、棒状のランプの長手
方向に垂直な方向に設けられた入射スリットに入射する
放射エネルギーの総量をモニタすることで、該方向にお
ける照度分布の変化に影響を受けないでワークが処理に
必要な放射エネルギーを得ているかモニタできる。そし
て、このモニタ信号をフィードバックしてランプ供給電
力を制御することにより、精度良く放射エネルギーの制
御ができる。

［実施例］第１図はこの発明における光照射装置の一実施例の主
要部の概略構成を示す斜視図で、第２図（ａ）は第１図
における照度モニタユニットを搬送ベルトの移送方向か
ら見た断面図、同図（ｂ）は第１図における照度モニタ
ユニットを搬送ベルトの移動方向と直角な方向から見た
断面図である。

第１図，第２図において、10は照度モニタユニット、
11はこの照度モニタユニット10の箱体、12はこの箱体11
の上面に設けられた幅1mm,長さ100mmのスリット、13は
このスリット12に嵌め込まれ、入射する光を減光・拡散
させるための第一の光拡散板、15は第二の光拡散板、16
はワーク７の光処理に必要な例えば365nm付近の波長の
光を選択して透過させる波長選択フィルタとしての色ガ
ラスフィルタ、17は光電変換素子からなる受光素子であ
る。また、第４図と同一符号は同一または相当部分を示
す。

ワーク７が処理に必要な光エネルギーを得ているか否
かは、ワーク７上の微小点が受ける光の総量で判断され
る。ここで、ワーク７の搬送速度をS,ワーク７が光照射
を受けながら搬送される距離をd,搬送方向（第１図Ｘ方
向）における照度の積分値をＨとした場合、ワーク７上
の微小点が受ける放射エネルギーの総量は、Ｈ×d/Sと
なる。従って、搬送速度Ｓを一定とした場合、ワーク７
上の微小点の受ける光の総量はＸ方向の照度の積分値に
比例し、この量をモニタしておけは良いことになる。

ここで、Ｘ方向の照度の積分値Ｈは、従来の受光器の
ピンホールをＸ方向に長くしたスリットに入射する光の
総量に該当し、従って、本実施例のスリット12に入射す
る光の総量をモニタすることでワーク７が処理に必要な
光エネルギーを得ているか否かがわかる。

尚、スリット12はランプ１の端部の直下の位置にある
ので、スリット12における照度はワーク７が光照射され
る照度よりも若干低いが、両者の比はランプ１の経時劣
化の過程でほぼ一定であり、測定精度上問題はない。

第１図の実施例においては、スリット12に熱線が入射
して照射モニタユニット10が昇温により劣化しないよう
に、ミラー２をコールドミラーで構成しており、さらに
ランプ１と照度モニタユニット10との間にコールドフィ
ルタを介在させてもよい。また、スリット12の長さはワ
ーク７が光照射されながら搬送される距離ｄにするのが
望ましく、この距離ｄはミラー２による集光度によって
異なるが、この実施例では100mmとした。従って、ワー
ク７が光処理されるために受ける光のエネルギーを正確
に測定することができる。そして、スリット12に入射す
る光は、第一の光拡散板によって、その強度が幾分減光
され、箱体11内に均一に拡散され、照度分布が平坦にな
る。第二の光拡散板15は、色ガラスフィルタ16や受光素
子71を劣化させる320nm以下の短波長の光を透過しない
硝種、例えばＣ−10をスリガラス状に加工したもので、
これにより、紫外線を発するランプ１の光を長時間受け
ても、照度モニタユニット10の劣化は抑えられ、常時モ
ニタにより適したものとなる。さらに色ガラスフィルタ
16によって、ワーク７の光処理に使用される波長即ち測
定すべき波長の光のみが、透過して受光素子17で受光さ
れて光電変換される。

前述のように、棒状のランプ１とこのランプ１を覆う
樋状のミラー２によって指向される光による照度分布
は、該ランプ１とミラー２との位置関係が第１図中、Ｙ
方向に少し変化しても変化しない。これに対して、ラン
プ１とミラー２との位置関係がＸ方向に変化すると、わ
ずかな変化でも照度分布は大きく変化する。しかし、照
度分布がｘ方向に変化してもランプ１及びミラー２によ
って指向される光の総量が同じならば、ワーク７の処理
には問題はない。ここで、Ｘ方向に長く、かつ距離ｄを
有するスリット12に入射する光の総量を前述のようにモ
ニタするようにしておけば、照度分布の変化に影響を受
けず、処理に必要な光エネルギーを得ているか否かを知
ることが可能となる。

第３図は第１図の光照射装置における照度モニタユニ
ット（第２図）から得られた信号によって光フィードバ
ック制御する回路ブロック図を示したものである。

第３図において、１はランプ、21はこのランプ１を点
灯する点灯制御回路で、この回路は低電力ならばスイッ
チングレギュレータ方式を使用してもよいが、可飽和リ
アクトル方式を用いたものが適している。22はランプ１
の電力を計測する電流・電圧検出回路、23は電力演算回
路、24はランプ１への供給電力である電力演算回路23か
らの信号と、予め設定したランプの最大許容電力P₁とを
比較する比較回路、25は比較回路24の出力を増巾する増
巾器、26はこの増巾器25からの信号を表示する表示部、
27は受光素子17からの電気信号を処理して初期値に対す
る相対的な照度低下を検出する照度低下検出回路、28は
ランプ交換の度毎に初期値を100％になるように設定す
るためのリセット回路、29は照度低下検出回路27からの
信号と予め設定された基準電圧E₁とを比較する比較回
路、30は三相交流電源、31はランプ冷却用のブロアを回
転させるモータ32の回転数を制御するモータ駆動用イン
バータである。

また、予め設定された基準電圧E₁は例えばワークの光
照射処理に必要な光エネルギー量の下限値を初期値に対
する相対的な値として設定した基準値である。

第３図において、ラップ１が経時変化等によって、ス
リット12における照度が低下した場合、照度低下検出回
路27からの電気信号が変化し、その信号の変化と基準電
圧E₁とが、比較回路29で比較される。その結果、ワーク
の光照射処理に必要な光エネルギー量の下限値として設
定した基準電圧E₁より照度低下検出回路27からの信号の
値が小さい場合は比較回路29からの出力によって、ラン
プの点灯制御回路21及びモータ駆動用インバータ31を制
御する。そして、点灯制御回路21では、比較回路29から
の信号を受けて、ランプの供給電力を制御して受光素子
17からの信号によりモニタされるランプ１の照度が初期
値の100％になるようにする。また、モータ駆動用イン
バータ31においては比較回路29からの信号を受けて、ブ
ロア用のモータを制御してランプ１の冷却風を変え、ラ
ンプ１の完壁温度を一定にする。

さらに、上記のランプへの供給電力の制御を行ってい
るうちにランプへの供給電力が予め設定したランプの最
大許容電力P₁よりも大きくなることがある。その場合、
電流・電圧検出回路22がランプへの供給電力を常に検出
しているので、この値を電力演算回路23で演算し、この
演算した値と最大許容電力P₁と比較回路24で比較する。

そして、ランプへの供給電力が最大許容電力P₁を越え
たときは比較回路24からの信号が増巾器25で増巾されて
表示部26にランプ交換が必要である旨の表示をする。そ
の表示結果に基づいて、ランプを新品と交換する等の措
置をとる。

尚、ランプを新品と交換した後は、スリット12に入射
する光による照度が基準値となるようにリセット回路28
によって設定する。

［発明の効果］この発明の光照射装置は棒状のランプの長手方向に直
角またはほぼ直角なスリットを有する照度モニタユニッ
トを用いてワークが処理に必要な光エネルギーを得てい
るか否かをモニタし、このモニタ結果をフィードバック
してランプの供給電力等を制御しているので、照度分布
の変化に影響されず、高精度の制御ができ、ワークは常
に必要な光エネルギーを得て処理される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明における光照射装置の一実例の主要部
の概略構成を示す斜視図、第２図（ａ）は第１図におけ
る照度モニタユニットを搬送ベルトの移動方向から見た
断面図、同図（ｂ）は第１図における照度モニタユニッ
トを搬送ベルトの移動方向と直角な方向から見た断面
図、第３図は第１図の光照射装置における照度モニタユ
ニットから得られた信号によって制御する回路ブロック
図、第４図は従来の照度モニタ用受光器の詳細を示す図
である。図中． 1:ランプ、2:ミラー 3:灯具、6:搬送ベルト 7:ワーク 10:照度モニタユニット 12:スリット、13:第一の光拡散板 15:第二の光拡散板 16:色ガラスフィルタ 17:受光素子、21:点灯制御回路 22:電流・電圧検出回路 26:表示部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状のランプと、このランプを点灯させる
点灯回路と、前記ランプからの光の照度をモニタする照
度モニタユニットとを有する光照射装置において、前記
照度モニタユニットは、ランプ長手方向に垂直またはほ
ぼ垂直な方向に設けられた入射スリットを有する箱体
と、前記入射スリットまたは箱体内に設けられた拡散板
と、光電変換素子とを備え、さらに前記光電変換素子か
らの電気信号に基づいて前記ランプへの供給電力を制御
する制御手段が設けられたことを特徴とする光照射装
置。