JP3839703B2 - 樹脂硬化度測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂硬化度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樹脂硬化度測定装置は、特開平５−１６４６９２号公報、特開平５−４５２８８号公報及び特開昭６２−１０３５４０号公報に記載されている。これらの装置においては、樹脂に測定用の赤外線を照射し、その樹脂硬化前後の反射光に基づいて、樹脂硬化判定を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、測定前と測定後の光検出器の出力信号の相対値を求めているため、樹脂を硬化させる硬化促進手段の特性変化、樹脂の位置変化、対象物の温度変化によって、相対値がばらつき、正確な硬化度測定を行うことができなかった。
【０００４】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、適切な樹脂硬化の度合いを測定することが可能な樹脂硬化度測定装置を提供することを特徴とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、対象物表面上に塗布された樹脂の硬化を促進させる硬化促進手段と共に用いられる樹脂硬化度測定装置を対象とする。
【０００６】
この樹脂硬化度測定装置は、対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を第1及び第2測定光に分岐する分岐手段と、この分岐手段によって分岐した第1測定光の第1波長成分、第2測定光の第2波長成分をそれぞれ選択的に通過させる第1及び第2フィルタと、第1及び第2フィルタを通過した第1及び第2波長成分をそれぞれ検出する第1及び第2光検出器と、第1及び第2光検出器の出力信号が入力される制御装置とを備える。
【０００７】
ここで、本発明においては、当該制御装置は、（ａ）樹脂塗布後であって硬化促進手段の駆動期間前に対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を前記第1及び第2光検出器で検出した場合の第1及び第2光検出器の出力信号間の相対値と、（ｂ）樹脂塗布後であって硬化促進手段の駆動期間中に対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を第1及び第2光検出器で検出した場合の第1及び第2光検出器の出力信号間の相関値と、（ｃ）樹脂塗布前に固体からなる対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を第 1 及び第 2 光検出器で検出した場合の第 1 及び第 2 光検出器の出力信号とに基づいて樹脂硬化の度合いＸを演算することを特徴とする。
【０００８】
第1及び第2フィルタを通過した波長成分の強度は、樹脂硬化の進捗度に対する変化率が異なる。すなわち、一方の波長成分の強度は樹脂硬化が進捗するに従って相対的に大きく変化し、他方の波長成分の強度は樹脂硬化が進捗するに従って相対的に小さく強度変化する。換言すれば、樹脂硬化度という要因の観点からは、これらの波長成分の強度は異なる影響を受けるのである。
【０００９】
そこで、この強度変化の小さい方の波長成分を基準とすれば、大きな方の波長成分の強度が、対象物の温度変化等の外的要因よって変化しても、このような外的要因は、双方の波長成分の強度に同時に影響を与えるのであるから、これらの相関値は、樹脂硬化度以外の外的要因の影響を受けにくくなる。
【００１０】
制御装置は、樹脂塗布後であって硬化促進手段の駆動期間前と、樹脂塗布後であって硬化促進手段の駆動期間中に、これらの波長成分の強度に応じた出力信号を得る。上述のように、相関値は樹脂硬化度に影響を大きく受けるが、その他の要因には影響を受けにくいのであるから、樹脂硬化前と、硬化後において、相関値はより正確に変化することとなる。
【００１１】
したがって、本制御装置は、樹脂硬化前後の相関値に基づいて硬化の度合いＸを正確に演算することができる。すなわち、完全硬化が行われた場合に得られる度合いＸを１００％とし、硬化が全く行われていない場合の度合いＸを０％等とすれば、それぞれの状態を硬化前後に得られた相関値を対応させることができ、これらに基づいて度合いＸを演算することができる。
【００１２】
また、制御装置は、（ｃ）樹脂塗布前に固体からなる対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を第1及び第2光検出器で検出した場合の第1及び第2光検出器の出力信号を更に用いて、演算値Ｘを演算することが好ましい。樹脂塗布前に固体からなる対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光は、硬化前後に樹脂を介在させて反射された又はこれを透過した測定光よりも特性が安定しているため、これを基準値として、双方の波長成分の強度を相対的に数値化すれば、より正確な硬化の度合いＸを測定することができる。
【００１３】
工程（ａ）における出力信号をＡ２，Ｂ２、工程（ｂ）における出力信号をＡｓ，Ｂｓ、工程（ｃ）における出力信号をＡ１，Ｂ１、既知係数をＫｏとした場合、度合いＸは以下の式で与えられることが好ましい。
【数３】

工程（ａ）、工程（ｂ）において得られる出力信号、すなわち各工程における各波長成分の反射強度Ａ２，Ｂ２、Ａｓ，Ｂｓは、安定した反射が得られる工程（ｃ）における出力信号、すなわち、反射強度Ａ１，Ｂ１を基準する相対値に各波長毎に換算されている。すなわち、Ａ２は（Ａ２／Ａ１）に、Ｂ２は（Ｂ２／Ｂ１）に、Ａｓは（Ａｓ／Ａ１）に、Ｂｓは（Ｂｓ／Ｂ１）に、それぞれ換算されている。もちろん、前記の「反射強度」は「透過強度」に読み替えることができる。
【００１４】
相対値換算された各波長成分の強度は、硬化前後でそれぞれ相関値にされている。硬化前においては波長Ａに対する波長Ｂの比率、すなわち、相関値は、上記換算値を用いれば、（Ｂ２／Ｂ１）／（Ａ２／Ａ１）である。硬化後においては波長Ａに対する波長Ｂの比率、すなわち、相関値は、上記換算値を用いれば、（Ｂｓ／Ｂ１）／（Ａｓ／Ａ１）である。
【００１５】
硬化前後の相関値の比率は、硬化の度合いを示す値となるが、ここでは、完全硬化の場合に略１００％という数値化ができるように、硬化の度合いＸを示す上式に既知係数Ｋｏを用いている。
【００１６】
このように、上式は各種外的要因の中で硬化の度合いに対して大きく影響を受けるように設定されている。したがって、硬化の度合いＸは非常に正確なものとなる。
【００１７】
上式では既知係数Ｋｏを用いたが、制御装置においては既に硬化した樹脂を表面上に有する対象物を標準サンプルとし、この標準サンプルに測定光を照射した場合の前記第1及び第2検出器の出力信号に基づいて既知係数Ｋｏを決定する。この場合、装置起動時に測定の基準となる標準サンプルを用いて既知係数Ｋｏを決定するため、正確な度合いＸを測定することができる。標準サンプルは、装置起動の度に作製することとしてもよいし、既に用意されたものを使い回してもよい。
【００１８】
また、硬化促進手段は紫外線光源であり、前記第１及び第２フィルタは紫外線以外の波長帯から選択される波長を前記第１及び第２波長成分として透過させるフィルタであり、この樹脂は紫外線硬化樹脂であることが好ましい。紫外線硬化樹脂は紫外線光源からの紫外線の照射によって硬化するが、本装置においては第１及び第２フィルタを用いているので、紫外線の影響が除去され、正確な硬化の度合い測定を行うことができる。
【００１９】
また、制御装置は、度合いＸが以下の条件：
【数４】

を満たした場合に前記硬化促進手段を停止させる制御信号を出力することが好ましく、この場合には、樹脂硬化が完了した時点で硬化促進を終了することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る樹脂硬化度測定装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は樹脂硬化度測定装置の構成図である。この樹脂硬化度測定装置１０は、対象物１の表面１ｓ上に塗布された樹脂ＲＳＮの硬化を促進させる紫外線光源（硬化促進手段）２と共に用いられる。樹脂硬化度測定装置１０は、投光系と受光系を備えている。
【００２２】
投光系は、ハウジング１０ａ内に収納された電源１０ｂ、電源１０ｂから供給される電力によって発光するアルミ反射鏡付の測定光出射光源（１００Ｗ：ハロゲンランプ）１０ｃ、測定光出射光源１０ｃから出射された測定光を整形光学系１０ｄに導く光ファイバ１０ｅを備えている。光ファイバ１０ｅから出射された後、整形光学系１０ｄにより適当なビーム径に整形された測定光（赤外線）は、樹脂ＲＳＮ上に照射される。
【００２３】
樹脂ＲＳＮを透過し対象物表面１ｓで反射された測定光は、投光時と逆方向に進行し、受光系に入射する。
【００２４】
受光系は、投光系と共用の整形光学系１０ｄ、整形光学系１０ｄを投光時とは逆方向に進行した測定光を伝達する光ファイバ１０ｆ及び１０ｇを備えている。光ファイバ１０ｆ及び１０ｇは、対象物表面１ｓにおいて反射された測定光を分岐させるものであり、測定光は分岐させられた後、それぞれ第１及び第２フィルタ１０ｈ，１０ｉに入射する。すなわち、光ファイバ１０ｆ及び１０ｇは、対象物表面１ｓで反射された測定光を第1及び第2測定光に分岐する分岐手段として機能する。
【００２５】
なお、光ファイバ１０ｅ，１０ｆ，１０ｇの数は、それぞれ複数であって、これらの光ファイバ１０ｅ，１０ｆ，１０ｇは束ねられており、光ファイバ１０ｅ，１０ｆ，１０ｇの整形光学系１０ｄ側の一端部が光軸に垂直な面内において均等に分布するように配置され（ランダム配置）、他端部は光ファイバ１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ毎に分離されている。
【００２６】
第１及び第２フィルタ１０ｈ，１０ｉは、光ファイバ１０ｆ及び１０ｇによって分岐した第1測定光の第1波長成分（１５８０ｎｍ）、第2測定光の第2波長成分（１６２０ｎｍ）をそれぞれ選択的に通過させる。ここでは、第１及び第２フィルタ１０ｈ，１０ｉは、第１及び第２波長成分を中心波長（１５８０ｎｍ、１６２０ｎｍ）とするバンドパスフィルタである。より詳細には、第１フィルタ１０ｈは、透過波長帯域１５８０ｎｍ±２０ｎｍ（半値幅）、透過率３０％以上のフィルタであり、第２フィルタ１０ｉは透過波長帯域１６２０ｎｍ±１０ｎｍ（半値幅）：透過率３０％以上のフィルタある。
【００２７】
第1及び第2フィルタ１０ｈ，１０ｉを通過した第1及び第2波長成分は、それぞれ集光レンズ１０ｊ，１０ｋによって集光され、それぞれ第1及び第2光検出器（ホトダイオード：ＩｎＧａＡｓ：９００〜３５００ｎｍに感度を有する、Ｇｅでもよい）１０ｍ，１０ｎに入射する。すなわち、第1及び第2波長成分は、それぞれ第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎによって検出される。
【００２８】
第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎの出力信号の大きさは、入射光強度に比例するが、この出力信号はそれぞれ増幅／ＡＤ変換器１０ｐ，１０ｑによって、増幅及びデジタル変換され、演算装置１０ｒに入力される。ここでは、増幅／ＡＤ変換器１０ｐ，１０ｑ及び演算装置１０ｒは、第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎの出力信号が入力される制御装置を構成している。
【００２９】
制御装置を構成する演算装置１０ｒは、（ａ）樹脂塗布「後」であって硬化促進手段の駆動期間「前」に対象物表面１ｓで反射された測定光を第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎで検出した場合の第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎの出力信号間の相対値と、（ｂ）樹脂塗布「後」であって硬化促進手段の駆動期間「中」に対象物表面１ｓで反射された測定光を第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎで検出した場合の第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎの出力信号間の相関値とに基づいて樹脂硬化の度合いＸを演算する。この演算結果、すなわち度合いＸは、表示器１０ｓ上に表示される。
【００３０】
第1及び第2フィルタ１０ｈ，１０ｉを通過した波長成分の強度は、樹脂硬化の進捗度に対する変化率が異なる。すなわち、波長成分（１５８０ｎｍ）の強度Ｉ１は樹脂硬化が進捗するに従って相対的に小さく強度変化し、波長成分（１６２０ｎｍ）の強度Ｉ２は樹脂硬化が進捗するに従って相対的に大きく変化する。換言すれば、樹脂硬化度という要因の観点からは、これらの波長成分の強度は異なる影響を受けるのである。
【００３１】
そこで、この強度変化の小さい方の波長成分（１５８０ｎｍ）を基準とすれば、大きな方の波長成分（１６２０ｎｍ）の強度Ｉ２が、対象物１の温度変化等の外的要因よって変化しても、このような外的要因は、双方の波長成分の強度に同時に影響を与えるのであるから、これらの相関値（Ｉ２／Ｉ１）は、樹脂硬化度以外の外的要因の影響を受けにくくなる。
【００３２】
演算装置１０ｒは、樹脂塗布「後」であって硬化促進手段２の駆動期間「前」と、樹脂塗布「後」であって硬化促進手段２の駆動期間「中」に、これらの波長成分の強度Ｉ１，Ｉ２に比例した大きさの出力信号を得る。上述のように、相関値（Ｉ２／Ｉ１）は、樹脂硬化度に影響を大きく受けるが、その他の要因には影響を受けにくいのであるから、樹脂硬化前と、硬化後において、相関値（Ｉ２／Ｉ１）はより正確に変化することとなる。
【００３３】
したがって、演算装置１０ｒは、樹脂硬化前の相関値（Ｆ＝Ｉ２／Ｉ１）、樹脂硬化後の相関値（Ｒ＝Ｉ２／Ｉ１）に基づいて、硬化の度合いＸを正確に演算することができる。すなわち、完全硬化が行われた場合に得られる度合いＸを１００％とし、硬化が全く行われていない場合の度合いＸを０％等とすれば、それぞれの状態を硬化前後に得られた相関値Ｆ，Ｒを対応させることができ、これらに基づいて度合いＸを演算することができる。
【００３４】
なお、対象物１は固体からなる例えばＳｉやアルミニウムである。演算装置１０ｒは、（ｃ）樹脂塗布「前」に固体からなる対象物表面１ｓで反射された測定光を第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎで検出した場合の第1及び第2光検出器１０ｍ，１０ｎの出力信号を更に用いて、演算値Ｘを演算することが好ましい。樹脂塗布「前」に固体からなる対象物表面１ｓで反射された測定光は、硬化前後に樹脂を介在させて反射された測定光よりも特性が安定しているため、これを基準値として、双方の波長成分の強度Ｉ１，Ｉ２を相対的に数値化すれば、より正確な硬化の度合いＸを測定することができる。
【００３５】
各ステップ（工程）の出力信号は以下の通りである（図６参照）。
・ステップ２１（工程（ｃ））における出力信号をＡ１（＝Ｉ１（塗布前）），Ｂ１（＝Ｉ２（塗布前））とする。
・ステップ４１（工程（ａ））における出力信号をＡ２（＝Ｉ１（硬化前）），Ｂ２（＝Ｉ２（硬化前））とする。
・ステップ６１（工程（ｂ））における出力信号をＡｓ（＝Ｉ１（硬化中）），Ｂｓ（＝Ｉ２（硬化中））とする。
・既知係数をＫｏとする。
この場合、度合いＸは以下の式で与えられることが好ましい。
【数５】

工程（ａ）、工程（ｂ）において得られる出力信号、すなわち各工程における各波長成分の反射強度Ａ２，Ｂ２、Ａｓ，Ｂｓは、安定した反射が得られる工程（ｃ）における出力信号、すなわち、反射強度Ａ１，Ｂ１を基準する相対値に各波長毎に換算されている。すなわち、Ａ２は（Ａ２／Ａ１）に、Ｂ２は（Ｂ２／Ｂ１）に、Ａｓは（Ａｓ／Ａ１）に、Ｂｓは（Ｂｓ／Ｂ１）に、それぞれ換算されている。
【００３６】
相対値換算された各波長成分の強度は、硬化前後でそれぞれ相関値にされている。硬化前においては波長Ａに対する波長Ｂの比率、すなわち、相関値は、上記換算値を用いれば、（Ｂ２／Ｂ１）／（Ａ２／Ａ１）である。硬化後においては波長Ａに対する波長Ｂの比率、すなわち、相関値は、上記換算値を用いれば、（Ｂｓ／Ｂ１）／（Ａｓ／Ａ１）である。
【００３７】
纏めると、以下のようになる。
【００３８】
（硬化前相関値）
相関値Ｆ＝Ｉ２（硬化前）／Ｉ１（硬化前）∝Ｂ２／Ａ２≒（Ｂ２／Ｂ１）／（Ａ２／Ａ１））である。
【００３９】
（硬化後相関値）
相関値Ｒ＝Ｉ２（硬化後（完全硬化前の硬化中を含む））／Ｉ１（硬化後（完全硬化前の硬化中を含む））∝Ｂｓ／Ａｓ≒（Ｂｓ／Ｂ１）／（Ａｓ／Ａ１））である。
【００４０】
Ｘ＝Ｒ／Ｆとしてもよい。硬化前後の相関値の比率は、硬化の度合いを示す値となるが、ここでは、完全硬化の場合に略１００％という数値化ができるように、硬化の度合いＸを示す上式に既知係数Ｋｏを用いている。
【００４１】
以上のように、上式は各種外的要因の中で硬化の度合いに対して大きく影響を受けるように設定されている。したがって、硬化の度合いＸは非常に正確なものとなる。
【００４２】
上式では既知係数Ｋｏを用いたが、演算装置１０ｒにおいては既に硬化した樹脂ＲＳＮを表面１ｓ上に有する対象物１を標準サンプルとし、この標準サンプルに測定光を照射した場合の第1及び第2検出器１０ｍ，１０ｎの出力信号に基づいて既知係数Ｋｏを決定する。この場合、装置起動時に測定の基準となる標準サンプルを用いて既知係数Ｋｏを決定するため、正確な度合いＸを測定することができる。標準サンプルは、装置起動の度に作製することとしてもよいし、既に用意されたものを使い回してもよい。
【００４３】
既知係数Ｋｏを求める場合、予め、樹脂塗布前の状態、樹脂塗布後硬化前の状態、既に１００％硬化していると判断されている樹脂の状態を測定する。本装置にて、この樹脂に光を照射し表面で反射した光を測定する。もちろん、この光は樹脂自体を透過する。これを、Ｘを与える式に代入し、Ｘ＝１００％とすることで、Ｋｏを決定することができる。
【００４４】
なお、本装置では硬化促進手段２として紫外線光源を用いた。第１及び第２フィルタは紫外線以外の波長帯から選択される波長を第１及び第２波長成分として透過させるフィルタであった。また、樹脂ＲＳＮは紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂ＲＳＮは、紫外線光源２、具体的にはＵＶスポットランプからの紫外線を光ファイバの先端部から出射し、この紫外線の照射によって硬化するが、本装置においては第１及び第２フィルタ１０ｈ，１０ｉを用いているので、紫外線の影響が除去され、正確な硬化の度合い測定を行うことができる。
【００４５】
演算装置１０ｒは、度合いＸが以下の条件：
【数６】

を満たした場合に硬化促進手段２を停止させる制御信号を出力する。この場合には、樹脂硬化が完了した時点で樹脂ＲＳＮの硬化促進を終了することができる。樹脂ＲＳＮは図示しないディスペンサから対象物表面１ｓ上に供給される。樹脂ＲＳＮは光硬化樹脂であって、樹脂硬化用の紫外線光源２から樹脂ＲＳＮに樹脂硬化用光を照射すると、樹脂ＲＳＮの主成分である高分子材料が重合反応し、樹脂ＲＳＮは硬化する。
【００４６】
本例の樹脂ＲＳＮはアクリル系接着剤である。樹脂ＲＳＮがアクリル系接着剤である場合には、エチレン二重結合（＝ＣＨ２）が１６１７ｎｍに吸収スペクトルを有し、重合が行われることによりこの結合が切断されることから、スペクトルのうちの波長１６１７ｎｍの光を第２波長成分（本例で１６２０ｎｍを含むバンドパスフィルタで選別）とする。この場合、硬化が進行すると強度Ｉ２は徐々に低下し、硬化が終了すると変化が止まる。
【００４７】
図２はアクリル系接着剤を対象物表面１ｓ上に塗布した場合の反射光（測定光）の反射率の波長依存性を示すグラフである。また、図３はアクリル系接着剤を対象物表面１ｓ上に塗布した場合の樹脂による吸光度の波長依存性を示すグラフである。図４はアクリル系接着剤を対象物表面１ｓ上に塗布した場合の樹脂による強度比（Ｉ２／Ｉ１）の時間微分値と度合いＸの時間依存性をそれぞれ太線及び細線で示すグラフである。なお、対象物１はアルミである。なお、図５はアクリル系接着材の硬化進行度（％）と、アクリル系接着剤に照射される紫外線の積算光量（ｍＪ／ｃｍ²）との関係を示すグラフである。
【００４８】
硬化前に比べて硬化後の反射率（強度）は、第１及び第２波長成分において、共に減少するが、第２波長成分の方が硬化の影響を強く受けることが分かる。
【００４９】
なお、樹脂ＲＳＮがエポキシ系接着剤である場合には、一重結合（ＣＨ−ＣＨ）が１１６６ｎｍに、ＣＯＮＨ２結合が１４２９ｎｍに吸収スペクトルを有することから、スペクトルのうちの波長１１６６ｎｍ及び１４２９ｎｍのいずれか一方の光を第２波長成分とする。この場合、硬化が進行すると前者の強度Ｉは徐々に上昇し、硬化が終了すると変化が止まるが、後者の強度Ｉは、硬化が進行すると徐々に下降し、硬化が終了すると変化が止まる。
【００５０】
次に、演算装置１０ｒによる制御の一例について説明する。
【００５１】
図６は、演算装置１０ｒの制御を示すフローチャートである。まず、図示しないベルトコンベアを駆動して対象物１を測定光及び樹脂硬化用光が照射される領域まで移動させる（Ｓ１）。次に、樹脂硬化用光を照射する前に、測定光を照射し、基準値を得るための測定を行う（Ｓ２）。ここで、第１及び第２波長成分の強度Ｉ１，Ｉ２（データＡ１，Ｂ１）に対応する出力信号を得ることができる（Ｓ２１）。
【００５２】
次に、接着剤としての樹脂ＲＳＮを対象物表面１ｓ上に塗布し（Ｓ３）、しかる後、樹脂硬化用光を照射する前に、測定光を照射し、もう１つの基準値を得るための測定を行う（Ｓ４）。ここで、第１及び第２波長成分の強度Ｉ１，Ｉ２（データＡ２，Ｂ２）に対応する出力信号を得ることができる（Ｓ４１）。
【００５３】
次に、樹脂硬化を開始する。すなわち、紫外線光源２を駆動し、樹脂硬化用光（紫外線）を樹脂ＲＳＮに照射する。この照射を行いながら、測定光を照射し、現在の硬化の度合いＸに依存する数値を得るための測定を行う（Ｓ６）。ここで、第１及び第２波長成分の強度Ｉ１，Ｉ２（データＡｓ，Ｂｓ）に対応する出力信号を得ることができる（Ｓ６１）。
【００５４】
次に、得られた値Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａｓ，Ｂｓと既知係数Ｋｏを用いて硬化の度合いＸを演算し、度合いＸが所定値を以上かどうかを判定する（Ｓ７）。度合いＸが所定値よりも小さい場合には、紫外線光源２を停止させ、樹脂硬化用光の照射を中止する。これにより、樹脂ＲＳＮが完全硬化している旨が判明する。
【００５５】
しかる後、図示しないベルトコンベアを駆動して対象物１を、測定光及び樹脂硬化用光が照射される領域から外れる領域まで移動させ、樹脂硬化作業が終了する（Ｓ９）。
【００５６】
図７は図１に示した樹脂硬化度測定装置に測定光直接検出光学系を付加した樹脂硬化度測定装置の構成図である。すなわち、この装置は、測定光出射光源１０ｃから出射された測定光の一部を分岐する光ファイバ１０Ｆ，１０Ｇを備え、光ファイバ１０Ｆ，１０Ｇは分岐後の測定光を波長別受光系にそれぞれ導いている。
【００５７】
波長別受光系は、分岐されたそれぞれ測定光から第１及び第２波長成分を選択した後、それぞれの波長成分を光検出器１０M，１０Nに入射させる。すなわち、第１波長成分（１６２０ｎｍ）の選択には第１フィルタ１０Ｈ及び集光レンズ１０Ｊが用いられ、第２波長成分（１５８０ｎｍ）の選択には第２フィルタ１０Ｉ及び集光レンズ１０Ｋが用いられる。光検出器１０M，１０Nの出力信号は、それぞれ増幅・ＡＤ変換器１０Ｐ，１０Ｑに入力され、デジタル信号として演算装置１０ｒに入力される。ここで得られるそれぞれの波長成分の強度Ｉ１，Ｉ２を、測定光参照値Ｃ，Ｄとする。
【００５８】
測定光参照値Ｃ，Ｄは、樹脂塗布前であって樹脂硬化開始前に得られるＣ１，Ｄ１、樹脂塗布後であって樹脂硬化開始前に得られるＣ２，Ｄ２、樹脂塗布後であって樹脂硬化開始中に得られるＣｓ，Ｄｓがある。
【００５９】
データＣ１，Ｄ１、データＣ２，Ｄ２、データＣｓ，Ｄｓは、それぞれ、データＡ１，Ｂ１（ステップＳ２１）、データＡ２，Ｂ２（ステップＳ４１）、データＡｓ，Ｂｓ（ステップＳ６１）と同時に得ることができる。
【００６０】
この場合、樹脂硬化の度合いＸを測定光参照値Ｃ，Ｄで補正することができる。すなわち、度合いＸは以下の式で与えられる。
【数７】

これにより、測定光自体に含まれるノイズ成分が減じられ、より正確な度合いＸを求めることができるが、この式は、上述のＸの式を補正したものであり、実質的には数５を含むものである。また、これらの式は、その他の補正をかけることもできる。なお、上記ではアクリル系樹脂を用いた場合の第1波長成分として１５８０ｎｍを波長帯域の中心波長として用いたが、これは１６００ｎｍとすることもできる。
【００６１】
なお、上述の「反射」は全て「透過」に読み替えることができる。すなわち、測定光は、これが樹脂内を透過した後に対象物表面で反射され、しかる後に樹脂内を逆方向に透過した場合に対象物表面で「反射」が行われたことになり、測定光が樹脂内を透過した後に対象物も透過した場合に対象物表面を「透過」したことになる。いずれの場合も、樹脂内を測定光が透過しているため、これを検出すれば硬化度を測定することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の樹脂硬化度測定装置によれば、樹脂硬化の度合いを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂硬化度測定装置の構成図である。
【図２】アクリル系接着剤を対象物表面１ｓ上に塗布した場合の反射光（測定光）の反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図３】アクリル系接着剤を対象物表面１ｓ上に塗布した場合の樹脂による吸光度の波長依存性を示すグラフである。
【図４】アクリル系接着剤を対象物表面１ｓ上に塗布した場合の樹脂による強度比（Ｉ２／Ｉ１）の時間微分値と度合いＸの時間依存性を示すグラフである。
【図５】アクリル系接着材の硬化進行度（％）と、アクリル系接着剤に照射される紫外線の積算光量（ｍＪ／ｃｍ²）との関係を示すグラフである。
【図６】演算装置１０ｒの制御を示すフローチャートである。
【図７】 図１に示した樹脂硬化度測定装置に測定光直接検出光学系を付加した樹脂硬化度測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１…対象物、１ｓ…対象物表面、２…硬化促進手段（紫外線光源）、１０ａ…ハウジング、１０ｈ，１０ｉ、１０Ｈ…フィルタ、１０Ｉ…フィルタ、１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ…光ファイバ、１０Ｆ，１０Ｇ…光ファイバ、１０ｍ，１０ｎ…光検出器、１０Ｍ，１０Ｎ…光検出器、１０ｄ…整形光学系、１０…樹脂硬化度測定装置、１０ｃ…測定光出射光源、１０ｊ，１０ｋ…集光レンズ、１０Ｊ…集光レンズ、１０Ｋ…集光レンズ、１０ｂ…電源、ＲＳＮ…紫外線硬化樹脂。

Claims (5)

1. 対象物表面上に塗布された樹脂の硬化を促進させる硬化促進手段と共に用いられる樹脂硬化度測定装置において、
   前記対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を第1及び第2測定光に分岐する分岐手段と、この分岐手段によって分岐した第1測定光の第1波長成分、第2測定光の第2波長成分をそれぞれ選択的に通過させる第1及び第2フィルタと、前記第1及び第2フィルタを通過した第1及び第2波長成分をそれぞれ検出する第1及び第2光検出器と、前記第1及び第2光検出器の出力信号が入力される制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   （ａ）前記樹脂塗布後であって前記硬化促進手段の駆動期間前に前記対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を前記第1及び第2光検出器で検出した場合の前記第1及び第2光検出器の出力信号間の相対値と、
   （ｂ）前記樹脂塗布後であって前記硬化促進手段の駆動期間中に前記対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を前記第1及び第2光検出器で検出した場合の前記第1及び第2光検出器の出力信号間の相関値と、
   （ｃ）前記樹脂塗布前に固体からなる前記対象物表面で反射された又はこれを透過した測定光を前記第 1 及び第 2 光検出器で検出した場合の前記第 1 及び第 2 光検出器の出力信号と、
   に基づいて、度合いＸを演算することを特徴とする樹脂硬化度測定装置。
2. 前記工程（ａ）における出力信号をＡ２，Ｂ２、前記工程（ｂ）における出力信号をＡｓ，Ｂｓ、前記工程（ｃ）における出力信号をＡ１，Ｂ１、既知係数をＫｏとした場合、度合いＸは以下の式：
   

   

   で与えられることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化度測定装置。
3. 前記制御装置は、既に硬化した樹脂を表面上に有する対象物を標準サンプルとし、この標準サンプルに測定光を照射した場合の前記第1及び第2検出器の出力信号に基づいて既知係数Ｋｏを決定することを特徴とする請求項２に記載の樹脂硬化度測定装置。
4. 前記硬化促進手段は紫外線光源であり、前記第１及び第２フィルタは紫外線以外の波長帯から選択される波長を前記第１及び第２波長成分として透過させるフィルタであり、前記樹脂は紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化度測定装置。
5. 前記制御装置は、度合いＸが以下の条件：
   

   

   を満たした場合に前記硬化促進手段を停止させる制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の樹脂硬化度測定装置。

Images