Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

紫外線露光機

Landscapes

Show more

JP4414866B2

Japan

Other languages
English
Inventor
潤一 馬場
和秀 石上
Current Assignee
KYUSYU NANOTEC OPTICS CO., LTD.

Worldwide applications
2004 JP

Application JP2004336171A events
2010-02-10
Application granted
Anticipated expiration
Expired - Lifetime

Description

本発明は、紫外線露光機に関し、特に、紫外線を照射することができる発光ダイオードを光源として用いた紫外線露光機に関する。
従来より、凸版印刷用の版材、プリント基板、半導体素子等の製造工程、光造形法における光硬化性樹脂の露光工程等が実施される際や、接着剤の硬化、インキの定着や乾燥、光重合、架橋等を行う際には、それぞれの用途に適合した各種の紫外線露光機が用いられている。かかる従来の紫外線露光機においては、光源として、メタルハライドランプや水銀灯などの管型ランプが採用されていることが多い。
しかしながら、管型ランプを光源とする従来の紫外線露光機には、次のような問題がある。管型ランプは、ランプ長方向についてはほぼ均一のUV照射強度を得られるが、垂直方向(ランプ長方向に対して垂直な方向)については、均一な照射強度を得ることが難しい。
そこで、垂直方向へも均一な照射強度が得られるように、レンズを用いて平行光を作る等の工夫がなされた管型ランプ方式の紫外線露光機や、また、光源から発せられる光(紫外線から赤外線までのあらゆる波長の光)のうち、露光工程に必要な紫外線のみを抽出して処理対象物を照射できるように、導光過程において各種のフィルター(波長選択フィルター、熱線カットフィルター等)を通過させるような構造とした管型ランプ方式の紫外線露光機などもあるが、これらの露光機は、光がレンズやフィルターを通過する過程で、UV照射強度が極端に低下してしまう(導光過程におけるUV強度のロス)という問題がある。
従って、高いUV照射強度が必要な場合は、より大きなランプが必要となり、その結果、装置が大型化してしまうほか、赤外線も強くなるため、更なる熱対策が必要となり、装置構成が複雑になってしまうという問題がある。
一方、露光機には、フレキシブルな光ファイバーを用いて導光することにより、処理対象物の狭範囲のみを、或いは、複雑な形状、構造の処理対象物を露光できるようにしたもの(ファイバー方式の露光機)もあるが、このタイプの露光機は、使用できるファイバーの長さに限界があり、ファイバーの長さがこの限界点を超えると、UV照射強度が急激に低下してしまうという問題がある。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、強いUV照射強度を得ることができ、低温かつ温度上昇の低い露光、及び、均一な露光を実現することができる紫外線露光機を提供することを目的とする。
本発明の紫外線露光機は、複数個の紫外線発光ダイオード(UV−LED)が発光部に備えられていることを特徴としている。尚、この紫外線露光機の発光部を、例えばロボットマニュピレータの先端に取り付け、ワーキングスペース内の任意の位置(3次元位置)へ発光部を自在に移動できるように構成し、更に、照射光(光軸)の指向角度を自在に変更できるように構成した場合、従来のファイバー方式の露光機と同様に、処理対象物の一部のみを狭い範囲で部分的に露光させる必要がある場合や、複雑な形状、構造の処理対象物に対しても好適に露光を行える紫外線露光機とすることができる。
また、発光部において多数のUV−LEDを平面方向へ整列配置させ、処理対象物に対して面露光を行うことができるような構成の紫外線露光機とすることもできる。
尚、本発明の紫外線露光機においては、UV−LEDから照射される紫外線の強度、処理対象物の表面における明るさ、及び、処理対象物の表面温度を測定するセンサーを発光部の近傍に配置し、このセンサーの計測値から、処理対象物に対する紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を一定の範囲内とするために必要なUV−LEDの出力条件を算出し、これを電力供給部へ出力するように構成することが好ましい。
更に、発光部に配置されているすべてのUV−LEDの出力をそれぞれ個別に調節できるように構成し、かつ、センサーがすべてのUV−LEDに個別に対応するように構成することが好ましく、この場合、すべてのUV−LEDの紫外線強度、明るさ、及び、温度を、それぞれ個別に制御することができる。
本発明の紫外線露光機においては、光源としてUV−LEDが用いられているので、従来の管型ランプ方式のように、波長選択フィルターや熱線カットフィルター等を配置する必要がなく、「導光過程におけるUV強度のロス」という問題を好適に解消することができる。その結果、強いUV照射強度を得ることができ、更に、低温かつ温度上昇の低い露光が可能となる。
また、発光部からのUV照射強度、明るさ、及び、温度を、センサーを用いて常に監視するように構成した場合には、露光中のUV強度の面分布や経時のばらつきを好適に解消することができ、均一な露光を行うことができる。
更に、UV−LEDの出力を個別に調節できるように構成し、かつ、センサーがすべてのUV−LEDに個別に対応するように構成した場合には、すべてのUV−LEDのUV強度、明るさ、及び、温度を、それぞれ個別に制御することができ、その結果、処理対象物の種類毎、或いは、工程毎に、予め作成しておいたプロファイルを適用することによって、処理対象物の特性や目的等に適合した最適な露光環境を創出することができる。
以下、添付図面に沿って本発明「紫外線露光機」の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る紫外線露光機1の構成図であり、この図において2は発光部、3は電力供給部である。
発光部2は、光源として複数個のUV−LEDを備えており、それらのUV−LEDは、電力供給部3よりフレキシブルコード6を介して供給される電源電力を受けて発光し、所望の強度の紫外線を照射するように構成されている。
また、発光部2は、図示しないロボットマニュピレータの先端に取り付けられており、既定のプログラムに従って、或いは、操作者のコントロール下において、ワーキングスペース内の任意の位置へ自在に移動(及び停止)させることができるようになっているほか、発光部2或いはUV−LEDの指向角度を自在に変更することができ、紫外線を所望の方向へ照射できるようになっている。従って、この紫外線露光機1は、処理対象物の一部のみを狭い範囲で部分的に露光させる必要がある場合や、複雑な形状、構造の処理対象物に対して露光を行うような場合等において、好適に用いることができる。
更に、この紫外線露光機1は、処理対象物に対する紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を常に監視するとともに、それらが一定の範囲内に収まるように制御される構成となっている。より具体的に説明すると、この紫外線露光機1においては、UV−LEDから照射される紫外線の強度、及び、処理対象物の表面における明るさと温度を測定するセンサー4が、発光部2の近傍に配置されており、このセンサー4による計測値がフレキシブルコード7を介して制御装置5に常時入力される。
制御装置5は演算回路を内蔵しており、センサー4からの計測値を受けて、処理対象物に対する紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を一定の範囲内とするために必要なUV−LEDの出力条件(供給電力の値)を演算回路によって算出し、現行の出力条件との差をとって出力条件の補正値を算出する。この出力条件の補正値は、制御装置5から伝送路8を介して電力供給部3へ伝達される。そして、電力供給部3は、伝達された補正値を受けて出力条件を変更する。その結果、紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を一定の範囲内に収めることができる。
尚、制御対象項目は、処理対象物の種類や性質等に応じて任意に選択することができ、照射強度、明るさ、温度のうちの一つ或いは二つのみを制御することもできるし、また、それらのすべてを制御することもできる。また、各項目の上限値や下限値についても、処理対象物の種類や性質等に応じて任意に設定することができる。
また、UV−LEDの先端にフォーカシングレンズを設置した構成とすることもできる。この場合、照射光を絞り込むことができ、微小範囲(例えば、1ミクロン以下)での露光が可能となる。更に、それらのフォーカシングレンズを自由にコントロールできるように構成した場合には、性能範囲内で露光範囲を自在に変更することができる。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る紫外線露光機11の構成図である。図1の紫外線露光機1が、狭範囲での露光を行うのに適したものであるのに対し、図2の紫外線露光機11は、面露光が可能で、しかも、処理対象物の上面と下面を同時に露光することができる装置である。
より詳細には、図2に示されているように、発光部2a,2bは、所定の間隔を置いて上下二段に配置されており、各発光部2a,2bにおいては、多数(n×m個)のUV−LEDがそれぞれ水平方向へ格子状(n行×m列)に整列配置されている。尚、上段の発光部2aのUV−LEDは、いずれも下向きに配置されており、電力供給部3よりケーブル9aを介して供給される電源電力を受けて発光し、所望の強度の紫外線を下方向へ照射するように構成されている。一方、下段の発光部2bのUV−LEDは、いずれも上向きに配置されており、電力供給部3よりケーブル9bを介して供給される電源電力を受けて発光し、所望の強度の紫外線を上方向へ照射するように構成されている。
この紫外線露光機11も、図1に示した第1の実施形態の紫外線露光機1と同様に、紫外線の強度、明るさ、及び、温度を測定するセンサー4a,4bが、発光部2a,2bの近傍にそれぞれ配置されており、これらのセンサー4a,4bによる計測値がケーブル10a,10bを介して制御装置5に常時入力されるとともに、UV−LEDの出力条件の補正値が制御装置5によって演算、出力されるようになっており、処理対象物に対する紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を随意に制御できる構成となっている。
更に、この紫外線露光機11においては、発光部2a,2bに配置されているすべてのUV−LEDの出力(電力供給量)を、それぞれ個別に調節できるように構成されており、また、センサー4a,4bは、発光部2a,2bに配置されているUV−LEDの一つ一つに個別に対応しているため、すべてのUV−LEDの紫外線強度、明るさ、及び、温度を、それぞれ個別に制御することができる。従って、処理対象物の種類毎に(或いは、工程毎に)それぞれ適切なプロファイルを予め作成しておき、露光工程を実施する際にそれらを適用することによって、処理対象物の特性や目的等に適合した最適な露光環境を創出することができる。
プロファイルの具体例としては、(1)すべてのUV−LEDの照射強度を100%とする、(2)半数のUV−LEDの照射強度を100%、残余のUV−LEDの照射強度を50%とする、(3)全体の3分の1のUV−LEDの照射強度を50%、残余のUV−LEDの照射強度を25%とする、といったものなどが一例として考えられる。
尚、本実施形態においては、各発光部2a,2bのUV−LEDは、n行×m列の格子状に整列配置されているが、それらを千鳥状、放射状、或いは、ハニカム状に配置しても良い。また、UV−LEDの整列方向は、必ずしも水平方向である必要はなく、平面方向に(一つの平面或いは緩やかな曲面に沿って)整列されていればよく、例えば、垂直方向に整列させることもできる。
本発明の第1の実施形態に係る紫外線露光機1の構成図。 本発明の第2の実施形態に係る紫外線露光機11の構成図。
符号の説明
1,11:紫外線露光機、
2,2a,2b:発光部、
3:電力供給部、
4,4a,4b:センサー、
5:制御装置、
6,7:フレキシブルコード、
8:伝送路、
9a,9b:ケーブル、
10a,10b:ケーブル

Claims (3)
Hide Dependent

  1. 複数個の紫外線発光ダイオードが発光部に備えられ、
    前記発光部が、ワーキングスペース内の任意の位置へ移動可能なように構成されるとともに、照射光の指向角度を自在に変更できるように構成され、
    前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線の強度、処理対象物の表面における明るさ、及び、処理対象物の表面温度を測定するセンサーが、前記発光部の近傍に配置され、このセンサーの計測値から、処理対象物に対する紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を一定の範囲内とするために必要な紫外線発光ダイオードの出力条件が算出され、電力供給部へ出力されるように構成されていることを特徴とする紫外線露光機。
  2. 多数の紫外線発光ダイオードが平面方向へ整列配置されてなる発光部を一つ又は複数有し、処理対象物に対して面露光を行うことができるように構成され
    前記紫外線発光ダイオードから照射される紫外線の強度、処理対象物の表面における明るさ、及び、処理対象物の表面温度を測定するセンサーが、前記発光部の近傍に配置され、このセンサーの計測値から、処理対象物に対する紫外線の照射強度、明るさ、及び、温度を一定の範囲内とするために必要な紫外線発光ダイオードの出力条件が算出され、電力供給部へ出力されるように構成されていることを特徴とする紫外線露光機。
  3. 前記発光部に配置されているすべての紫外線発光ダイオードの出力をそれぞれ個別に調節できるように構成され、かつ、前記センサーがすべての紫外線発光ダイオードに個別に対応するように構成され、すべての紫外線発光ダイオードの紫外線強度、明るさ、及び、温度を、それぞれ個別に制御できるように構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の紫外線露光機。