JP6108257B1 - 樹脂硬化用光源装置 - Google Patents

Abstract

従来のＵＶ硬化型樹脂についても、樹脂表面にタッキネスを発生させることなく短時間で硬化可能な光を照射でき、また、ＵＶ硬化型樹脂用のみならずＩＲ硬化型樹脂をも効率良く硬化可能な光も照射できる樹脂硬化用光源装置を提供する。樹脂硬化用光源装置は、光源と、光源から放射される光を出射部へ導く光学系と、この光学系において上述した光を通過させる光路に選択的に挿入可能であり、２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光以外の可視光線、及び赤外線を共に通過させる光通過部とを備えており、樹脂表面のタッキネスを抑止するように構成されている。

Description

本発明は、例えば樹脂接着剤等の光硬化型樹脂を硬化させるための樹脂硬化用光源装置に関する。

塗布した接着剤に紫外線を照射して硬化させる接着剤塗布装置及び接着剤硬化装置は公知であり、電子部品や医療部品の製造分野等で数多く使用されている（例えば、特許文献１〜３）。

これら従来の接着剤塗布装置及び接着剤硬化装置は、いずれも、紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤に紫外線を照射して硬化（キュアリング）させるものである。例えば、本願の出願人が数十年前より提供しているＵＶスポットキュアリング装置は、３６５ｎｍを中心とする波長を最も効率良く吸収するように製造されたＵＶ硬化型樹脂を極微量使用した非常に小さいエリアについて急速に硬化させるように構成されており、３６５ｎｍを中心とする波長の紫外線を効率的に使用するために、可視光領域及び赤外線（ＩＲ）領域の光エネルギをカットしてスポット照射している。

特開平０５−２５３５２６号公報 特開平１１−１２８８００号公報 特開２００６−１７６６５３号公報

このように、ＵＶ硬化型樹脂に対して、不要な光エネルギをカットして紫外線照射を行った場合、樹脂表面は硬化していることが分かるが、樹脂内部の硬化状態は不明であり、また、樹脂表面にヌメリ又はべたつき（タッキネス）が残ってしまう。このため、従来は、紫外線照射による硬化処理後の後工程として、対象物をオーブン内にて高温度に加熱する処理を行っていた。

しかしながら、この方法によると、オーブンによる加熱時間が余分に必要となって全体の処理時間が長くなり、さらに、特に医療関係の対象物の場合、対象物表面にタッキネスが存在する状態でオーブンに移動する間に不純物が付着して不良品となる可能性が多分にあった。

一般に、ＵＶ硬化型樹脂の硬化プロセスにおいて、樹脂表層部分の硬化に作用するのは最も短い波長帯の紫外線（ＵＶ−Ｃ紫外線、２００ｎｍから２８０ｎｍ未満）であり、樹脂の中ほどを硬化に作用するのはこれより長い波長帯の紫外線（ＵＶ−Ｂ紫外線、２８０ｎｍから３１５ｎｍ未満）であり、樹脂のより深い部分（対象物に最も近い付近）の硬化に作用しているのはこれよりさらに長い波長の紫外線（ＵＶ−Ａ紫外線、３１５ｎｍから４００ｎｍ）、可視光線及び赤外線であると考えられている。しかしながら、全波長の光を同時に照射すると、樹脂表面のタッキネスは除去できるが、エネルギが強すぎてＵＶ硬化型樹脂の破壊（変形）、破損及び／又は焼け焦げ等多くの不具合が発生していた。そこで、従来の硬化プロセスでは、ほとんどの場合、ＵＶ−Ｂ紫外線とこれよりも長い波長帯の光とを使用してＵＶ硬化型樹脂の硬化を行い、その後に、ＵＶ硬化型樹脂が完全に硬化してから、後工程で表面に残るタッキネス除去を高温度オーブンで時間をかけて実施していた。

このように、後工程に移る際に樹脂表面の汚れ汚染が発生するという問題の他に、対象物の熱処理に対する耐性の問題がある。電子部品や液晶等においては、高温に対して耐性の低いものが多く存在する。このため、加熱処理の温度を下げる必要が生じるが、これは処理時間の長期化を招き、処理工程の短期化という要求と逆行する。その結果、タッキネス除去に対応するために全く新しい樹脂を開発するか、又は非常に短い時間の高温処理でＵＶ硬化後の樹脂表面のタッキネスを除去する以外に選択肢が残されていなかった。

従って本発明の目的は、従来のＵＶ硬化型樹脂についても、樹脂表面にタッキネスを発生させることなく短時間で硬化可能な光を照射できる樹脂硬化用光源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＵＶ硬化型樹脂用のみならずＩＲ硬化型樹脂をも効率良く硬化可能な光も照射できる樹脂硬化用光源装置を提供することにある。

本発明によれば、樹脂硬化用光源装置は、光源と、光源から放射される光を出射部へ導く光学系と、この光学系において上述した光を通過させる光路に選択的に挿入可能であり、２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光以外の可視光線、及び赤外線を共に通過させる光通過部とを備えており、樹脂表面のタッキネスを抑止するように構成されている。

２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光以外の可視光線と、赤外線とからなる光を共にＵＶ硬化型樹脂に照射することにより、樹脂表面にタッキネス（ヌメリ又はべたつき）を発生させることなく、しかも、短時間で硬化させることができる。また、ＵＶ硬化型樹脂のみならずＩＲ硬化型樹脂をも効率良く硬化させることができる。

光通過部がＵＶ−Ｂ紫外線及びＵＶ−Ａ紫外線をもさらに通過させるように構成されていることが好ましい。

光通過部が上述した波長帯の紫外線、上述した波長帯の可視光線及び赤外線を透過させる透過フィルタ又はミラーであることも好ましい。

ＵＶ−Ｃ紫外線の一部帯域を減衰可能な光透過率特性を有する低帯域阻止フィルタを、上述の光路における集光領域の一部領域又は全領域に選択的に挿入可能に構成されていることも好ましい。低帯域阻止フィルタの挿入度合に応じてタッキネス除去波長（２５４ｎｍ近傍の紫外線）のエネルギ量が制御され、ＵＶ硬化主波長（３６５ｎｍ近傍の紫外線）とタッキネス除去波長との相対的強度の比率を自由に調整することができる。その結果、紫外線硬化型樹脂のタッキネス除去を最適条件で実施することが可能となる。

ＵＶ−Ｃ紫外線におけるＵＶ硬化主波長である３６５ｎｍ近傍波長帯のエネルギを調整するためのエネルギ調整用光学素子が光路における集光領域に挿入されていることも好ましい。エネルギ調整用光学素子の挿入によってＵＶ硬化主波長のエネルギ量が制御され、ＵＶ硬化主波長とタッキネス除去波長との相対的強度の比率を自由に調整することができる。その結果、紫外線硬化型樹脂のタッキネス除去を最適条件で実施することが可能となる。

この場合、エネルギ調整用光学素子が、多層膜型干渉フィルタの入射角度を変化させることにより３６５ｎｍ近傍波長帯の透過エネルギを調整するように構成されていることがより好ましい。

光学系の光路に挿入されており、被照射体の露光時間を制御するために光路の開閉を行うシャッタ機構をさらに備えており、このシャッタ機構が、光通過部を選択的に光路に挿入可能に構成されていることも好ましい。

光源が、メタルハライドランプ、水銀−キセノンランプ、又は複数のＬＥＤ素子を含んでいることも好ましい。

光学系が、光源から放射される全ての波長帯域の光を反射して集光する楕円鏡、又は光源から放射される全ての波長帯域の光を集光するレンズを含んでいることも好ましい。

本発明によれば、樹脂表面にタッキネスを発生させることなく、短時間で硬化させることができ、また、ＵＶ硬化型樹脂のみならずＩＲ硬化型樹脂をも効率良く硬化させることができる。

本発明の一実施形態における樹脂硬化用光源装置の外観構成を概略的に示す斜視図である。 図１の実施形態における樹脂硬化用光源装置の光学的構成を概略的に示す平面図である。 （Ａ）図１の実施形態及び（Ｂ）その変更態様における樹脂硬化用光源装置の光強度調整機構における調整板の構成を概略的に示す断面図である。 （Ａ）図１の実施形態及び（Ｂ）その変更態様における樹脂硬化用光源装置のシャッタ機構におけるシャッタ板の構成を概略的に示す断面図である。 図４に示したシャッタ機構及び第１の実施例における帯域透過フィルタの波長光透過率特性を表す図である。 図１の実施形態における樹脂硬化用光源装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 図６のプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）における一部のプログラムの流れを示すフローチャートである。 図１の実施形態及びその変更態様における樹脂硬化用光源装置の制御パネルに表示されるメイン処理画面を示す図である。 図１の実施形態及びその変更態様における樹脂硬化用光源装置の制御パネルに表示されるレシピ処理画面を示す図である。 図１の実施形態及びその変更態様における樹脂硬化用光源装置の制御パネルに表示される校正処理画面を示す図である。 本発明の他の実施形態における樹脂硬化用光源装置の光学的構成を概略的に示す平面図である。 図１１の実施形態及びその変更態様における低帯域阻止フィルタの波長光透過率特性を表す図である。 本発明のさらに他の実施形態における樹脂硬化用光源装置の光学的構成を概略的に示す平面図である。 図１３の実施形態におけるエネルギ調整用光学素子の波長光透過率特性を表す図である。 第１の実施例において実際に透過した光のスペクトル分布特性を表す図である。 第１の比較例における帯域透過フィルタの波長光透過率特性を表す図である。 第１の比較例において実際に透過した光のスペクトル分布特性を表す図である。 第２の比較例における帯域透過フィルタの波長光透過率特性を表す図である。 第２の比較例において実際に透過した光のスペクトル分布特性を表す図である。

図１は本発明の一実施形態における樹脂硬化用光源装置の外観構成を概略的に示している。

同図に示すように、樹脂硬化用光源装置１０を収容している筐体１１の前面１１ａには、タッチパネル式ディスプレイからなる制御パネル１２と、被照射体に照射される光スポットを導く光ファイバ束１３の取付け部１４とが設けられている。

図２は図１の実施形態における樹脂硬化用光源装置１０の光学的構成を概略的に示している。

本実施形態の樹脂硬化用光源装置１０は、光学的には、光源１５と、この光源１５が装着されている集光型の反射鏡１６と、反射鏡１６によって反射された光の光路１７に挿入されている回動式の光強度調整機構１８と、光強度調整機構１８の下流の光路１７に挿入されているシャッタ機構１９と、光源１５からの光の光強度を検出する光強度センサ２０と、被照射体に照射される光スポットを導く光ファイバ束１３とを備えている。なお、本実施形態の変更態様として、光源１５及び反射鏡１６が一体化され、ユニット化されていても良い。

光源１５は、ＩＲ帯域光、可視光及びＵＶ帯域光を含む全波長帯域の光を放射するように構成された例えばメタルハライドランプである。光源１５として、メタルハライドランプに代えて、水銀−キセノンランプ、又は全波長帯域の光を放射可能な複数のＬＥＤ素子を用いても良い。

反射鏡１６は、光源１５がその焦点位置に装着される回転楕円体形状を有しており、例えばアルミニウム蒸着のミラーを使用することにより、光源１５から放射される全ての波長帯域、即ちＩＲ帯域光、可視光及びＵＶ帯域光（ＵＶ−Ａ紫外線、ＵＶ−Ｂ紫外線及びＵＶ−Ｃ紫外線）を含む全波長帯域（例えば、２００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域）の光を効率良く反射して集光するように構成されている。なお、アルミニウム蒸着のミラーに代えて、金を蒸着したミラーを用いても良い。また、反射鏡１５に代えて光源１５から放射される全ての波長帯域の光を集光するレンズを用いても良い。

図３（Ａ）は図１の実施形態における樹脂硬化用光源装置の光強度調整機構の調整板の光源側から見た構成、図３（Ｂ）はその変更態様における樹脂硬化用光源装置の光強度調整機構の調整板の光源側から見た構成を概略的に示している。本実施形態における光強度調整機構１８は、図３（Ａ）に詳細に示すように、回動式調整板１８ａと、回動式調整板１８ａに同軸に取付けられており、この回動式調整板１８ａを回動軸１８ｂの回りで所定角度回動させるための光量制御用のステッピングモータ１８ｃと、回動式調整板１８ａに設けられた開口部１８ｄと、回動式調整板１８ａの円周端に設けられた原点確認用突起１８ｅと、この原点確認用突起１８ｅの通過を検知するためのフォトインタラプタ１８ｆとを備えている。

開口部１８ｄは、図３（Ａ）に示すように、回動軸１８ｂを中心にして（回動式調整板１８ａの回動角度に応じて）開口面積が連続的に変化する曲線楔形状を有している。反射鏡１６からの光スポットの全て又は一部がこの開口部１８ｄを通過するように構成されているため、ステッピングモータ１８ｃの回転駆動により回動式調整板１８ａが回動すると、その回動角度に応じて光強度が連続的に変化する。なお、図３（Ａ）における１２時の位置の光スポット２１ａは、その全て（１００％）が通過するため、光強度は最大となる。回動式調整板１８ａが同図にて時計回りに回動することにより、通過する光束が最終的に０％まで連続的に減少する。例えば、図３（Ａ）における９時の位置の光スポット２１ｂ、６時の位置の光スポット２１ｃ、さらに３時の位置の光スポット２１ｄの場合、透過光量はこの順序でかつその回動角度に応じて減少し光強度がそれに応じて低下する。即ち、本実施形態の光強度調整機構１８は、ステッピングモータ１８ｃの回動角度に応じて光強度を制御でき、しかもその光強度を連続的に変化させることができる。なお、ステッピングモータ１８ｃには、図示しないロータリエンコーダが取付けられており、このロータリエンコーダのカウントによってステッピングモータ１８ｃの回動角度を検出し、後述するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）６２（図６参照）へ通知するように構成されている。

フォトインタラプタ１８ｆは、回動式調整板１８ａの円周端に設けられた原点確認用突起１８ｅの通過を検知し、ＰＬＣ６２へ通知するように構成されている。これにより、回動式調整板１８ａの原点位置を確認し、ロータリエンコーダの検出するステッピングモータ１８ｃの回動角度と併せて、回動式調整板１８ａの回動位置を正確に認識することができる。なお、原点位置の確認は、電源スイッチをオンとした際に行われる。

図２に示すように、本実施形態における回動式調整板１８ａは光路１７に対して傾斜して設置されており、これにより、反射鏡１６からの光の一部を回動式調整板１８ａの表面で反射させて光強度センサ２０に入射させることができる。光強度センサ２０の出力はＰＬＣ６２に送られ、ＰＬＣ６２はその値を制御パネル１２に表示するように構成されている。これにより光源１５から実際に放射される光の光強度を常に確認することが可能となっている。本実施形態の変更態様においては、回動式調整板１８ａの表面で反射させた光を光強度センサ２０に入射させるのではなく、回動式調整板１８ａを透過した光を光強度センサ２０に入射させるように構成されている。これにより、装置の製造コストを低減させることが可能となる。

本実施形態の変更態様として、光強度調整機構を直線移動させるように構成しても良い。その場合、ステッピングモータの回転運動をラックアンドピニオンギア等によって直線運動に変換し、図３（Ｂ）に示すような直線移動式調整板１８ａ′を左右に直線駆動する。この直線移動式調整板１８ａ′には、左右方向に開口面積が連続的に変化する直線楔形状の開口部１８ｄ′が設けられており、直線移動式調整板１８ａ′が左右方向に直線移動すると、その位置に応じて光強度が連続的に変化する。図３（Ｂ）における最左端の光スポット２１ａ′は、その全て（１００％）が通過するため、光強度は最大となる。直線移動式調整板１８ａ′が左方向に直線移動することにより、通過する光束が最終的に０％まで連続的に減少する。例えば、図３（Ｂ）における次の位置の光スポット２１ｂ′、次の位置の光スポット２１ｃ′、さらに最右端の光スポット２１ｄ′の場合、透過光はこの順序でかつその直線移動位置に応じて減少し光強度がそれに応じて低下する。即ち、本変更態様の光強度調整機構も、ステッピングモータの回動角度に応じて光強度を制御でき、しかもその光強度を連続的に変化させることができる。本変更態様における直線移動式調整板１８ａ′の原点位置の認識は、図示しないフォトインタラプタによりこの直線移動式調整板１８ａ′の左右の一端の通過を検知し、ＰＬＣ６２へ通知することによって行われる。

なお、上述した図１の実施形態及びその変更態様においては、開口面積が連続的に変化するように構成されているが、開口部１８ｄ及び１８ｄ′の形状を互いに連続することなく開口面積が変化する形状とすることにより、光強度を非連続的に変化させるように構成することも可能である。

図４（Ａ）は図１の実施形態における樹脂硬化用光源装置のシャッタ機構のシャッタ板の構成、図４（Ｂ）はその変更態様における樹脂硬化用光源装置のシャッタ機構のシャッタ板の構成を概略的に示している。本実施形態におけるシャッタ機構１９は、図４（Ａ）に詳細に示すように、扇型形状の回動式シャッタ板１９ａと、回動式シャッタ板１９ａに同軸に取付けられており、この回動式シャッタ板１９ａを回動軸１９ｂの回りで高速に回動（揺動）させるためのシャッタ用のステッピングモータ１９ｃと、回動式シャッタ板１９ａに設けられたＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄと、回動式シャッタ板１９ａにＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄに隣接して設けられた光遮断部１９ｅと、回動式シャッタ板１９ａに光遮断部１９ｅに隣接して設けられたＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆと、回動式シャッタ板１９ａにＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄの外側（図にて右側）に隣接して設けられ、ＵＶ−Ｃ紫外線と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光以外の可視光線と、赤外線とを含む光のみを透過させるＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ（本発明の光通過部に対応する）１９ｉと、回動式シャッタ板１９ａの円周端に設けられた原点確認用突起１９ｇと、この原点確認用突起１９ｇの通過を検知するためのフォトインタラプタ１９ｈとを備えている。なお、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉをＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆの外側（図にて左側）に隣接して設けても良い。

ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄは、本実施形態においては、耐熱性及び長寿命安定性に優れ、赤外線（一部可視光を含む）のみを透過させる透過フィルタ又はミラーから構成されており、例えば、約４００ｎｍ以下の光の透過を阻止し、約４０５ｎｍ以上の光を９５％以上の透過率で透過する特性を有するものである。本実施形態のＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄは、赤外線（一部可視光を含む）のみを透過する透過特性を有するように構成されているが、照射対象であるＩＲ硬化型樹脂の対波長硬化特性や光源１５の対波長放射特性に応じて種々の対波長光透過率特性のものを用いても良い。

光遮断部１９ｅは非開口部であり光を通過させず遮断するように構成されている。

ＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆは、本実施形態においては、耐熱性及び長寿命安定性に優れ、紫外線（一部可視光を含む）のみを透過させる透過フィルタ又はミラーから構成されており、例えば、約２５０ｎｍ以下及び約５００ｎｍ以上の光の透過を阻止し、約３００ｎｍ〜約４５０ｎｍの光を９０％以上の透過率で透過する特性を有するものである。本実施形態のＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆは、紫外線（一部可視光を含む）のみを透過する透過特性を有するように構成されているが、照射対象であるＵＶ硬化型樹脂の対波長硬化特性や光源１５の対波長放射特性に応じて種々の対波長光透過率特性のものを用いても良い。

ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉは、本実施形態においては、耐熱性及び長寿命安定性に優れ、２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光を除く可視光線と、赤外線とを透過させる透過フィルタ又はミラーから構成されている。このＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉの波長光透過率特性の一例が図５に示されている。この例では、可視光線のうち約５００ｎｍ以上かつ約６４０ｎｍ以下の範囲の光の透過を阻止し、少なくとも２５０ｎｍの波長帯を含むＵＶ−Ｃ紫外線と約６５０ｎｍ以上の可視光線及び赤外線とを９０％以上の透過率で透過する特性を有している。このようなＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉを光路１７に挿入することにより、樹脂表面にヌメリ又はべたつき（タッキネス）を発生させることなく、しかも、短時間で硬化させることができる、また、ＵＶ硬化型樹脂用の光のみならずＩＲ硬化型樹脂を効率良く硬化させることができる。しかも、樹脂硬化に必要のない５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光が遮断されるため、被照射体が不要に加熱されることを防止できる。なお、本実施形態のＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉは、紫外線（一部可視光を含む）及び赤外線（一部可視光を含む）のみを透過する透過特性を有するように構成されているが、照射対象であるＵＶ硬化型樹脂の対波長硬化特性や光源１５の対波長放射特性に応じて種々の波長光透過率特性のものを用いても良い。

回動式シャッタ板１９ａが回動軸１９ｂの回りを枢動することにより、ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ、光遮断部１９ｅ、ＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆ又はＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉが選択的に光路１７に挿入される。即ち、本実施形態のシャッタ機構１９は、ステッピングモータの回動角度に応じて、赤外線（一部可視光を含む）のみの透過、全帯域光の遮断、紫外線（一部可視光を含む）のみの透過、又は赤外線（一部可視光を含む）及び紫外線（一部可視光を含む）のみの透過を選択することができる。ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ及びＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆは光遮断部１９ｅに対して回動方向の両側に配置されている。これにより、本実施形態のシャッタ機構１９では、赤外線（一部可視光を含む）のみの透過又は紫外線（一部可視光を含む）のみの透過を行う場合、その後に、必ず全帯域光の遮断が行われ、次いで、赤外線（一部可視光を含む）のみの透過又は紫外線（一部可視光を含む）のみの透過を行うようになされる。このように、赤外線のみの透過と紫外線のみの透過との間の切り替え時に、被照射体を光から遮断することが可能となる。これにより、ＩＲ帯域光照射に連続して直ちにＵＶ帯域光照射が行われる、又はＵＶ帯域光照射に連続して直ちにＩＲ帯域光照射が行われるような不都合を防止でき、また、両帯域光照射の間に被照射体の冷却を行うことが可能となる。また、本実施形態では、ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ、ＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆ及びＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉが、シャッタ機構１９に設けられていること、さらに、これらがステッピングモータ１９ｃによって駆動される回動式シャッタ板１９ａに装着されているため、各光透過帯域を高速で切り替えることができる。なお、ステッピングモータ１９ｃには、図示しないロータリエンコーダが取付けられており、このロータリエンコーダのカウントによってステッピングモータ１９ｃの回動角度を検出し、ＰＬＣ６２へ通知するように構成されている。

フォトインタラプタ１９ｈは、回動式シャッタ板１９ａの円周端に設けられた原点確認用突起１９ｇの通過を検知し、ＰＬＣ６２へ通知するように構成されている。これにより、回動式シャッタ板１９ａの原点位置を確認し、ロータリエンコーダの検出するステッピングモータ１９ｃの回動角度と併せて、回動式シャッタ板１９ａの回動位置を正確に認識することができる。なお、原点位置の確認は、電源スイッチをオンとした際に行われる。

本実施形態の変更態様として、シャッタ機構を直線移動させるように構成しても良い。その場合、ステッピングモータの回転運動をラックアンドピニオンギア等によって直線運動に変換し、図４（Ｂ）に示すような直線移動式シャッタ板１９ａ′を左右に直線駆動する。このシャッタ板１９ａ′には、左右方向に（図にて右側から）ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉ′、ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ′、光遮断部１９ｅ′、及びＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆ′が設けられており、直線移動式シャッタ板１９ａ′が左右方向に直線移動すると、その位置に応じてＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉ′、ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ′、光遮断部１９ｅ′、又はＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆ′が光路１７に挿入される。即ち、本変更態様のシャッタ機構も、ステッピングモータの回動によって各光透過帯域を高速で切り替えることができる。本変更態様における直線移動式シャッタ板１９ａ′の原点位置の認識は、図示しないフォトインタラプタによりこの直線移動式シャッタ板１９ａ′の左右の一端の通過を検知し、ＰＬＣ６２へ通知することによって行われる。

光ファイバ束１３は、石英ガラス等の高い紫外線帯域透過率を有する複数の石英ファイバを束ねて構成されており、反射鏡１６からの反射光の集光点近傍の光路１７に位置している入射部１３ａと、被照射体へのスポット光が出射される出射部１３ｂと、その外周を覆う被覆体１３ｃとを備えている。

図６は図１の実施形態における樹脂硬化用光源装置１０の電気的構成を概略的に示している。

本実施形態の樹脂硬化用光源装置１０は、電気的には、本実施形態では水銀−キセノンランプからなる光源１５と、この光源１５に電気的に接続されておりランプ電流を供給するランプ点灯電源６０と、このランプ点灯電源６０に電気的に接続されているランプ点灯電源制御基板６１と、ランプ点灯電源制御基板６１に電気的に接続されているＰＬＣ６２と、ＰＬＣ６２に電気的に接続されている、光強度調整機構１８のステッピングモータ１８ｃ及びフォトインタラプタ１８ｆと、ＰＬＣ６２に電気的に接続されている、シャッタ機構１９のステッピングモータ１９ｃ及びフォトインタラプタ１９ｈと、ＰＬＣ６２に電気的に接続されている校正用光強度検出器６３と、ＰＬＣ６２に電気的に接続されている被照射体用の温度計６４と、ＰＬＣ６２に電気的に接続されており、筐体１１の図示しないカバーが閉じられているかどうかを検知するインターロックスイッチ６５と、ＰＬＣ６２に電気的に接続されており、光源１５の周辺の過熱状態を検知してＰＬＣ６２に通知するサーモスタット６６と、ＰＬＣ６２に電気的に接続されており、リモートによるスタートスイッチ６７と、イーサネット（登録商標）６８及び６９並びにハブ７０を介してＰＬＣ６２に電気的に接続されている、前述した制御パネル１２と、ＰＬＣ６２に電気的に接続されている、前述した光強度センサ２０と、イーサネット（登録商標）６８及び７１並びにハブ７０を介してＰＬＣ６２に電気的に接続されている外部コンピュータ７２とを備えている。

ＰＬＣ６２は、プログラムによって規定された順序及び条件により制御を行うコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース、Ａ／Ｄコンバータ、イーサネット（登録商標）端子、インバータ機能、パルス出力機能及び高速カウンタ機能等を内蔵している。この種の機能を有するＰＬＣは市販されている（例えばオムロン株式会社のプログラマブルコントローラＣＰ１Ｅ）。

光強度調整機構１８のステッピングモータ１８ｃは、ＰＬＣ６２から出力されるパルスによって図示しないドライバを介して駆動されるように構成されており、また、その回動角度をカウントする図示しないロータリエンコーダからのカウント値がＰＬＣ６２に入力されるように構成されている。これにより、ＰＬＣ６２は、光強度調整機構１８の回動式調整板１８ａを所望の角度に正確に素早く回動できると共に、その回動位置を高精度で知ることができる。

シャッタ機構１９のステッピングモータ１９ｃも、ＰＬＣ６２から出力されるパルスによって図示しないドライバを介して駆動されるように構成されており、また、その回動角度をカウントする図示しないロータリエンコーダからのカウント信号がＰＬＣ６２に入力されるように構成されている。これにより、ＰＬＣ６２は、シャッタ機構１９の回動式シャッタ板１９ａを所望の角度に正確に素早く回動できると共に、その回動位置を高精度で知ることができる。

校正用光強度検出器６３は、被照射体に出射される光スポットの光エネルギを校正（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）する際にのみ光ファイバ束１３の出射部１３ｃに光学的に連結され、光スポットの光強度（Ｗ/ｃｍ²）に応じた電圧を発生してその出力電圧をＰＬＣ６２に送り込むように構成されている。この校正用光強度検出器６３としては、ＩＲ帯域及びＵＶ帯域の両帯域においてフラットな応答特性を有しこれら両帯域で共通して使用することができる例えばサーモパイル（複数の熱電対）が使用される。校正用光強度検出器６３の入力光強度に対する出力電圧特性は既知でありＰＬＣ６２のメモリに記憶されている。校正処理は、ＰＬＣ６２によって行われる。即ち、校正すべき所望の光強度（校正用光強度検出器６３の出力電圧）が得られるように光強度調整機構１８の回動式調整板１８ａを回動させ、その時のステッピングモータ１８ｃの回動角度をＰＬＣ６２のメモリに記憶させておけば、ステッピングモータ１８ｃの回動角度に対する出力光強度の校正した特性を得ることができる。

温度計６４は、必要な場合に設置される温度計であり、被照射体の温度を検出する熱電対から構成されている。この温度計６４の検出出力はＰＬＣ６２に送り込まれる。これによりＰＬＣ６２は、被照射体の温度を例えば制御パネル１２に表示できると共に、必要とする外部機器、例えば外部コンピュータ７２に通知することができる。

インターロックスイッチ６５は、筐体１１のカバーが開いている場合にこれを検知し、ＰＬＣ６２に通知する。これによりＰＬＣ６２は、カバーが閉じられるまで、樹脂硬化用光源装置１０の作動を全て停止させることができる。また、カバーが開いていることを例えば制御パネル１２に表示することができる。

サーモスタット６６は、光源１５の周辺の過熱状態を検知し、ＰＬＣ６２に通知する。これによりＰＬＣ６２は、過熱状態が終了するまで光源１５を消灯状態とすることができる。

リモートによるスタートスイッチ６７は、例えばフットスイッチであり、外部からのリモート制御により、後述するレシピ処理をスタートさせることを可能にしたスイッチである。

光強度センサ２０は、回動式調整板１８ａの開口部１８ｄを除く部分の表面で反射した光源１５の放射光の光強度を検出し、その検出出力をＰＬＣ６２に送り込む。これによりＰＬＣ６２は、光源１５から放射されて回動式調整板１８ａで反射された光の光強度、従って回動式調整板１８ａによる透過光の残り反射光の光強度（これから照射光の光強度を求めることができる）を知ることができ、この反射光の光強度に対応する電圧を制御パネル１２に表示してモニタを可能にしている。本実施形態の変更態様においては、回動式調整板１８ａの表面で反射させた放射光の光強度を光強度センサ２０で検出するのではなく、回動式調整板１８ａを透過させた放射光の光強度を光強度センサ２０で検出するように構成されている。

制御パネル１２は、液晶によるタッチパネル式ディスプレイからなり、ＰＬＣ６２の指示により後述するメイン処理、レシピ処理及び校正処理における各種情報を表示すると共に、オペレータがタッチ入力した情報をＰＬＣ６２へ転送するように構成されている。

外部コンピュータ７２は、必要に応じてこの樹脂硬化用光源装置１０に接続され、外部からこの樹脂硬化用光源装置１０の動作を制御するように構成することができる。この外部コンピュータ７２のリモート制御は本発明とは直接的に関係しないため、その説明を省略する。

本実施形態の変更態様の場合も、ステッピングモ−タを同様に制御して、光強度調整機構の直線移動式調整板１８ａ′及びシャッタ機構の直線移動式シャッタ板１９ａ′の移動位置を制御することができる。

図７はＰＬＣ６２によるレシピ処理のプログラムの流れを示しており、図８は制御パネル１２に表示されるメイン処理画面を示しており、図９は制御パネル１２に表示されるレシピ処理画面を示しており、図１０は制御パネル１２に表示される校正処理画面を示している。

以下、これらの図を用いて、樹脂硬化用光源装置１０におけるＰＬＣ６２の動作を説明する。

樹脂硬化用光源装置１０を動作させるには、まず、図示しない電源スイッチをオンとする。これにより、制御パネル１２には、図８に示すメイン（Ｍａｉｎ）処理画面が表示される。このメイン処理画面には、レシピ名（Ｒｅｃｉｐｅ Ｎｏ.１）と、メイン処理に移行するためのメインボタン８０と、レシピ（Ｒｅｃｉｐｅ）処理に移行するためのレシピボタン８１と、校正（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）処理に移行するための校正ボタン８２と、セットアップ（Ｓｅｔｕｐ）処理に移行するためのセットアップボタン８３と、光強度（Ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）センサ２０の検出出力であるモニタ（Ｍｏｎｉｔｏｒ）電圧の表示領域８４と、シャッタ機構１９による各処理の時間を表示するカウントダウンモニタ（Ｃｏｕｎｔ ｄｏｗｎ ｍｏｎｉｔｏｒ）領域８５と、このカウントダウンモニタ領域８５に表示されるスタート（Ｓｔａｒｔ）ボタン８５ａ及びストップ（Ｓｔｏｐ）ボタン８５ｂと、光源（Ｌａｍｐ）に関するオン（ＯＮ）ボタン８６ａ及びオフ（ＯＦＦ）ボタン８６ｂと、シャッタ機構（Ｓｈｕｔｔｅｒ）に関して手動操作するための、ＩＲ帯域透過フィルタボタン８７ａ、光遮断（Ｃｌｏｓｅ）ボタン８７ｂ及びＵＶ帯域透過フィルタボタン８７ｃと、光強度（Ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を調整する光強度調整領域８８と、この領域８８に表示される光強度のアップ（＋）ボタン８８ａ及びダウン（−）ボタン８８ｂとが表示される。各ボタンをタッチすると、その指示がＰＬＣ６２に入力されると共にそのボタンが点灯する。また、樹脂硬化用光源装置１０が動作している間は、制御パネル１２からのタッチ入力が基本的に無効となる。

なお、図８に示す例では、第１のレシピ（Ｒｅｃｉｐｅ Ｎｏ.１）が選択されている。この第１のレシピは、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉを介して照射を行う（例えば、照射時間：１０秒、光強度：１０．０ｗ／ｃｍ²）ものである。

他のレシピとして、最初にＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆを介して照射を行い（照射時間：１０秒、光強度：１０．０ｗ／ｃｍ²）、次いで、光遮断部１９ｅにより光照射を遮断して被照射体の冷却を行い（光遮断時間：１０秒）、その後、ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄを介して照射を行う（照射時間：１０秒、光強度：１１．０ｗ／ｃｍ²）ものがある。

最適な樹脂硬化を行うために、このように、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉの透過光の照射の有無、透過光の照射時間、透過光の光強度、及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ及びＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆの透過光の照射順序、各透過光の照射の有無、各透過光の照射時間、各透過光の光強度、両透過光の照射間の光遮断（冷却）の有無及び光遮断時間（冷却時間）等のパラメータを変えた種々のレシピを設定して登録しておくことが可能であり、また、その登録された複数のレシピから所望のレシピを選択してレシピ処理を行うことが可能である。

このメイン処理画面上において、光源１５のオンボタン８６ａをタッチすることにより、ＰＬＣ６２からランプ点灯電源制御基板６１にランプ点灯指示が出力され、さらに、ランプ点灯電源制御基板６１からランプ点灯電源６０にランプ点灯指示が出力されて光源１５が点灯する。光源１５が点灯すると、その時に光源１５に印加される電圧が検知されてランプ点灯確認信号がランプ点灯電源６０からランプ点灯電源制御基板６１へ、さらにＰＬＣ６２へ出力されるので、ＰＬＣ６２は光源１５が点灯したことを確認することができる。なお、光源１５のオフボタン８６ｂをタッチすると、ＰＬＣ６２からランプ点灯電源制御基板６１にランプ消灯指示が出力され、さらに、ランプ点灯電源制御基板６１からランプ点灯電源６０にランプ消灯指示が出力されて光源１５が消灯する。また、ＩＲ帯域透過フィルタボタン８７ａ又はＵＶ帯域透過フィルタボタン８７ｃをタッチすると、シャッタ機構１９の回動式シャッタ板１９ａが回転するので手動で光透過帯域の制御ができ、光強度のアップ（＋）ボタン８８ａ又はダウン（−）ボタン８８ｂをタッチすると、光強度調整機構１８の回動式調整板１８ａが回転するので手動で光強度の調整ができる。

光源１５の点灯に続いて、カウントダウンモニタ領域８５のスタートボタン８５ａをタッチすることにより、選択されているレシピ処理が開始される。

図９は複数のレシピ処理を設定して登録し、登録されたレシピ処理を選択した際等に表示されるレシピ処理画面の一例を示している。メイン処理画面のレシピボタン８１をタッチすることによりこのレシピ処理画面が表示される。このレシピ処理画面には、レシピ名（Ｒｅｃｉｐｅ Ｎｏ.１）と、レシピ選択（Ｓｅｌｅｃｔ Ｒｅｃｉｐｅ）領域９０と、この領域９０に表示されるレシピ番号部９０ａ及びメモ（Ｍｅｍｏ）ボタン９０ｂと、シャッタ機構１９によるＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ、ＵＶ帯域透過フィルタ及びＩＲ帯域透過フィルタの適用を表すシャッタ制御（Ｓｈｕｔｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）領域９１に表示されるＵＶ→ＩＲ（ＵＶ ｔｏ ＩＲ）ボタン９１ａ、ＩＲ→ＵＶ（ＩＲ ｔｏ ＵＶ）ボタン９１ｂ及びＩＲ及びＵＶ（ＩＲ ＋ ＵＶ）ボタン９１ｃと、ＵＶ帯域透過フィルタ及びＩＲ帯域透過フィルタの照射時間（Ｔｉｍｅ）及び光強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）表示領域９２と、光遮断部により光照射の遮断を行う光遮断時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ ｃｌｏｓｉｎｇ ｔｉｍｅ）表示領域９３とが表示される。レシピ選択領域９０のレシピ番号部９０ａにタッチし、数値を入力すると、その数値のレシピが自動的に呼出される。なお、画面上でレシピを変更した場合は自動的に保存される。メモボタン９０ｂをタッチするとそのレシピのメモを確認することができる。なお、メモとして例えば４０字を入力することができる。

図９に示す第１のレシピ処理が設定されている場合、レシピ処理画面上におけるＵＶ及びＩＲボタン９１ｃをタッチすると（このボタンのみレシピ処理画面上からタッチ入力可能に設定されている）、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉによる照射時間の設定画面（図示なし）が表示され、その照射時間を設定することができる。照射時間の設定終了後、メイン処理画面のスタートボタン８５ａをオンにすると、このＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉによる照射が開始されると共に、その照射時間に対応したタイマのカウントが行われる（図７のステップＳ１）。この第１のレシピで処理では、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉを用いた照射のみを行うため、ＰＬＣ６２は、ステッピングモータ１９ｃに所定数のパルスを送り、回動式シャッタ板１９ａを素早く所定角度回動させてＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉを光路１７へ挿入する。これにより、ＵＶ及びＩＲ帯域の光の被照射体への照射が開始される。なお、照射開始時のより詳細な動作としては、スタートボタン８５ａをオンにすると、光強度調整機構１８のステッピングモータ１８ｃが駆動されて回動式調整板１８ａが所定角度回動される。これにより、照射光の光強度が設定されると共に、その値が光強度センサ２０によって検知して制御パネル１２に表示される。これに続いて、シャッタ機構１９のステッピングモータ１９ｃが駆動されて回動式シャッタ板１９ａが所定角度回動されてＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉが光路１７に挿入されてＵＶ及びＩＲ帯域光の照射が行われる。なお、回動式シャッタ板１９ａは、初期時及び非作動時は、光遮断部１９ｅが光路１７に挿入される初期位置となるように設定されている。

次いで、このタイマのカウントが終了であるか否かを判別する（図７のステップＳ２）。この第１のレシピでは、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉを介する照射を１０秒行うように設定されているため、タイマは１０秒に設定される。なお、その際の光強度は最大光強度である１００％に設定されているため、ＰＬＣ６２は、ステッピングモータ１８ｃに所定数のパルスを送り、回動式調整板１８ａを所定角度回動させて照射光の光強度をこの最大光強度である１００％に調整する。

カウント終了ではないと判別した場合（ＮＯの場合）、照射を継続してこのステップＳ２の判別を繰り返す。１０秒の照射時間が経過してカウント終了と判別した場合（ＹＥＳの場合）、回動式シャッタ板１９ａを所定角度回動させて光遮断部１２９ｅを光路１７へ挿入させて光を遮断することにより、図７の処理を終了する。

図１０は校正処理画面の一例を示している。メイン処理画面の校正ボタン８２をタッチすることによりこの校正処理画面が表示される。この校正処理画面には、レシピ名（Ｒｅｃｉｐｅ Ｎｏ.１）と、校正具（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｏｏｌｓ）領域に表示されＵＶ帯域に関する校正を行うためのＵＶボタン１００ａ及びＩＲ帯域に関する校正を行うためのＩＲボタン１００ｂと、校正用光強度検出器６３の出力電圧が表示される校正値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ）領域１０１と、校正開始（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓｔａｒｔ）領域１０２に表示されるスタートボタン１０２ａ及び状況（Ｓｔａｔｅ）表示領域１０２ｂとが表示される。

前述したように、校正処理は、校正具である校正用光強度検出器６３を光ファイバ束１３の出射部１３ｃに光学的に連結して行われる。ＵＶ帯域及びＩＲ帯域における校正すべき所望の光強度に対応する校正値である校正用光強度検出器６３の出力電圧を入力すると、この値が基準値領域１０１に表示される。ＵＶボタン１００ａ又はＩＲボタン１００ｂをタッチすると、ＰＬＣ６２は、校正用光強度検出器６３の出力電圧がこの校正値となるように光強度調整機構１８の回動式調整板１８ａを回動させ、その時のステッピングモータ１８ｃの回動角度をメモリに記憶する。従って、ステッピングモータ１８ｃの回動角度がこの値となった際に所望の光強度が出力されると校正することができる。このような校正処理を行えば、光源１５の放射出力が変化したり、光源１５を取り替えた際にも常に同一の光強度を得ることが可能となる。

以上詳細に説明したように本実施形態によれば、シャッタ機構１９に設けられたＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉが、光源１５からの光路１７に選択的に挿入される。これにより、２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光を除く可視光線と、赤外線とからなる光が同時に被照射体に照射されるので、ＵＶ硬化型樹脂をその樹脂表面にタッキネスを発生させることなく、しかも、短時間で硬化させることができる。また、ＵＶ硬化型樹脂のみならずＩＲ硬化型樹脂をも効率良く硬化させることができる。しかも、元々存在しているシャッタ機構に、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉ、ＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ、ＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆ及び光遮断部１９ｅを設けているため、従来のＵＶ樹脂硬化用光源装置を大幅な設計変更することなく一部変更するのみで、ＩＲ硬化型樹脂用の光の照射及び遮断の機能、並びにＵＶ硬化型樹脂用の光の照射及び遮断の機能を得ることができる。このため、新たな装置開発が不要となり製造コストを大幅に低減化することができる。さらに、用途によって異なる最適な樹脂硬化を行うために、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｉの透過光の照射の有無、透過光の照射時間、透過光の光強度、及びＩＲ帯域透過フィルタ１９ｄ及びＵＶ帯域透過フィルタ１９ｆの透過光の照射順序、各透過光の照射の有無、各透過光の照射時間、各透過光の光強度、両透過光の照射間の光遮断（冷却）の有無及び光遮断時間（冷却時間）等のパラメータを変えた種々のレシピを設定して登録しておくことが可能であり、また、その登録された複数のレシピから所望のレシピを選択してレシピ処理を行うことが可能である。

なお、ＵＶ硬化型樹脂に、ＵＶ波長帯の光のみを照射しても、ＩＲ波長帯の光のみを照射しても、また、ＵＶ波長帯（ＩＲ波長帯）の光を照射した後にＩＲ波長帯（ＵＶ波長帯）の光を照射しても、樹脂表面のタッキネスを完全に除去することはできない。このため、従来は、前述したように、３６５ｎｍを主波長とするＵＶ硬化装置によるＵＶ硬化処理と熱線オーブンによる加熱処理との両方を行うことによりタッキネスを除去していたのである。本実施形態によれば、２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線と、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光以外の可視光線と、赤外線とからなる光とを同時に照射することで、ＵＶ硬化型樹脂を空気に触れずに硬化させ、ＵＶ硬化とタッキネス除去とを同時に実現することができるのである。

また、光強度調整機構１８は、回動式調整板１８ａ又は直線移動式調整板１８ａ′の開口部１８ｄ又は１８ｄ′の開口面積が連続的に変化する楔形状を有しており、ステッピングモータ１８ｃの駆動により光路１７に挿入される開口部の開口面積が連続的に変化する。このため、ステッピングモータ１８ｃの回動角度に応じて光強度を制御でき、しかもその光強度を連続的にかつ精度よく変化させることができる。

さらにまた、光強度調整機構１８の回動式調整板１８ａ又は直線移動式調整板１８ａ′がステッピングモータ１８ｃによって駆動され、しかも、ステッピングモータ１８ｃの回動角度がロータリエンコーダによってカウントされるように構成されているため、回動式調整板１８ａ又は直線移動式調整板１８を所望の角度又は位置に正確に素早く移動できると共に、その角度又は位置を高精度で知ることができる。さらに、シャッタ機構１９の回動式シャッタ板１９ａ又は直線移動式シャッタ板１９ａ′がステッピングモータ１９ｃによって駆動され、しかも、ステッピングモータ１９ｃの回動角度がロータリエンコーダによってカウントされるように構成されているため、回動式シャッタ板１９ａ又は直線移動式シャッタ板１９ａ′を所望の角度又は位置に正確に素早く移動できると共に、その角度又は位置を高精度で知ることができる。

以上説明した実施形態及びその変更態様においては、樹脂硬化用光源装置１０の動作をＰＬＣ６２によって制御しているが、ＰＬＣ６２に代えて他の制御装置を用いて同様の制御を行っても良いことは明らかである。例えば、他のパーソナルコンピュータ及びパルスコントローラを用いても同様の制御を行うことが可能である。

図１１は本発明の他の実施形態における樹脂硬化用光源装置の光学的構成を概略的に示している。

本実施形態の樹脂硬化用光源装置は、光学的には、光源１５と、この光源１５が装着されている集光型の反射鏡１６と、反射鏡１６によって反射された光の光路１７に挿入されている回動式の光強度調整機構１８と、光強度調整機構１８の下流の光路１７に挿入されているシャッタ機構１９と、光源１５からの光の光強度を検出する光強度センサ２０と、被照射体に照射される光スポットを導く光ファイバ束１３と、本実施形態ではシャッタ機構１９の下流の光路１７に挿入されている低帯域阻止フィルタ機構１１０とを備えている。なお、本実施形態の変更態様においては、光源１５及び反射鏡１６が一体化され、ユニット化されている。

光源１５、反射鏡１６、光強度調整機構１８、シャッタ機構１９、光強度センサ２０、及び光ファイバ束１３の構成及び作用効果は、図１〜図１０の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。

低帯域阻止フィルタ機構１１０は、図示しない例えばステッピングモータの回転運動をラックアンドピニオンギア等によって直線運動に変換させることにより、低帯域阻止フィルタ１１１を光路１７の集光領域１１０ａの一部領域又は全領域に挿入可能に構成されている。即ち、図１１の矢印１１２に示すように、低帯域阻止フィルタ１１１を左右にスライド移動して集光領域１１０ａの一部領域又は全領域に挿入するか、この集光領域１１０ａから抜き去るかを制御できるように構成されている。

この低帯域阻止フィルタ１１１は、ＵＶ−Ｃ紫外線の一部帯域を減衰可能な光透過率特性を有しており、この低帯域阻止フィルタ１１１の少なくとも一部を光路１７内にスライド挿入することにより、２５４ｎｍ近傍のＵＶ−Ｃ紫外線の透過エネルギをその挿入量に応じて適宜減衰させることが可能になる。また、低帯域阻止フィルタ１１１は、ＵＶ硬化に影響する３６５ｎｍを主波長とするＵＶ−Ａ紫外線については、高い透過率で通過させる特性を有している。

図１２は、この低帯域阻止フィルタ１１１の一例である、溶融石英ガラス板及び蒸着型低域阻止フィルタ（ＬＷＰＦ−３００）の光透過率特性を示しており、ａは溶融石英ガラス板、ｂは蒸着型低域阻止フィルタの特性をそれぞれ表している。溶融石英ガラス板は、蒸着型低域阻止フィルタに比して安価であり、また耐熱性も優れている。

タッキネス除去を効果的に行うためには、主なＵＶ硬化波長である３６５ｎｍ近傍の紫外線（ＵＶ硬化主波長）と、２５４ｎｍ近傍の紫外線（タッキネス除去波長）と赤外線とを同時に照射することが有効である。しかしながら、化学薬品には異なった波長感度特性を有するものが存在していると考えられるため、ＵＶ硬化主波長とタッキネス除去波長との相対的強度の比率を自由に調整できることが望まれる。そのためには、各波長帯を透過又は反射する反射又は透過型帯域通過フィルタ等の光学素子を光路に挿入することが考えられるが、これら反射又は透過型帯域通過フィルタは高価であり装置全体のコストを増大させてしまう。

そこで、本実施形態のごとく、例えば溶融石英ガラス板による低帯域阻止フィルタ１１１を光路１７の一部又は全部に挿入できるように構成すれば、その挿入程度に応じて光ファイバ束１３の入射部１３ａに到達するタッキネス除去波長（２５４ｎｍ近傍の紫外線）のエネルギ量を減ずることができる。一方、低帯域阻止フィルタ１１１がＵＶ硬化主波長（３６５ｎｍ近傍の紫外線）の波長帯域における透過率は非常に高いため、光路にこの低帯域阻止フィルタ１１１を挿入した場合でもＵＶ硬化主波長（３６５ｎｍ近傍の紫外線）が受ける減衰は殆どない。つまり、低帯域阻止フィルタ１１１を光路１７に出し入れする簡単な動作だけで光ファイバ束１３の入射部１３ａにおけるＵＶ硬化主波長とタッキネス除去波長付近のエネルギ比率を自由に制御しているのである。

溶融石英ガラス板は、図１２に示すように、光透過率特性が蒸着型低域阻止フィルタ（ＬＷＰＦ−３００）に近似しているため、加工（蒸着）なしでそのまま使用して低帯域阻止フィルタ１１１を構成することができる。しかも、安価であるため装置全体のコストを低減できることのみ成らず、熱による損傷も無い。もちろん、コストは増大するが、溶融石英ガラス板に代えて蒸着型低域阻止フィルタ（ＬＷＰＦ−３００）を用いても良い。

本実施形態のその他の作用効果は、図１〜図１０の実施形態の場合と同様である。

図１３は本発明のさらに他の実施形態における樹脂硬化用光源装置の光学的構成を概略的に示している。

本実施形態の樹脂硬化用光源装置は、光学的には、光源１５と、この光源１５が装着されている集光型の反射鏡１６と、反射鏡１６によって反射された光の光路１７に挿入されている回動式の光強度調整機構１８と、光強度調整機構１８の下流の光路１７に挿入されているシャッタ機構１９と、光源１５からの光の光強度を検出する光強度センサ２０と、被照射体に照射される光スポットを導く光ファイバ束１３と、本実施形態ではシャッタ機構１９の下流の光路１７に挿入されているエネルギ調整用光学素子１３０とを備えている。なお、本実施形態の変更態様においては、光源１５及び反射鏡１６が一体化され、ユニット化されている。

光源１５、反射鏡１６、光強度調整機構１８、シャッタ機構１９、光強度センサ２０、及び光ファイバ束１３の構成及び作用効果は、図１〜図１０の実施形態の場合と全く同様であるため、説明を省略する。

エネルギ調整用光学素子１３０は、多層膜型干渉フィルタである透過型フィルタ１３１を光路１７の集光領域１３０ａに挿入し、この透過型フィルタ１３１をその面が光軸に対して垂直の状態（入射角度０°の状態）となるように、又はその面が光軸に対して＋２０°傾いた状態１３１ａ（入射角度＋２０°の状態）から−２０°傾いた状態１３１ｂ（入射角度−２０°の状態）となるように構成されている。即ち、図１３の矢印１３３に示すように、図示しない例えばステッピングモータのなどにより、透過型フィルタ１３１の軸１３２を回転させることにより、透過型フィルタ１３１の面が光軸に対して０°〜±２０°の任意の角度だけ傾いた状態に制御できるように構成されている。透過型フィルタ１３１の面を光軸に対して０°〜±４５°の任意の角度（０°〜±４５°未満の任意の角度）だけ傾いた状態に制御するように構成しても良い。

この多層膜型干渉透過フィルタ１３１は、ＵＶ−Ｃ紫外線のうちのＵＶ硬化主波長である３６５ｎｍ近傍の波長帯のみを部分的に減衰させる光透過率特性を有すると共に、その入射角度に応じて減衰させる波長帯が変化する特性を有している。例えば、入射角度０°に対して入射角度を±２０°とすると、約１０ｎｍだけ、光透過率の低くなるピークが移動する。従って、この透過型フィルタ１３１を光路１７内に挿入し、その面の光軸に対する角度を変化させることにより、３６５ｎｍ近傍のＵＶ−Ｃ紫外線の透過エネルギを適宜減衰させることが可能になる。

図１４は、多層膜型干渉フィルタであるこの透過型フィルタ１３１の一例である、Ｓｕｐｅｒ ＵＶ Ｆｉｌｔｅｒ３６５（ＳＵＦ−３６５）の光透過率特性を示しており、ｃは入射角度０°（フィルタ表面が光軸に対して垂直の状態）、ｄは入射角度±２０°（フィルタ表面が光軸に対して±２０°の状態）の特性をそれぞれ表している。同図から分かるように、入射角度が０°の場合、２００ｎｍ〜２５００ｎｍの光透過率が９５％、３８０ｎｍの光透過率が８０％（なお、この透過率は任意に決定しても良い）となるが、２５０ｎｍ近傍と３６５ｎｍ近傍における強度の比率は変わらない。このように比率が変わらない状態で、入射角度が変化するように透過型フィルタ１３１を回転させると、分光特性が紫外線領域において同じ特性でずれることで、３６５ｎｍの透過率が変わり、微調を行うことができる。なお、２００ｎｍ〜２５００ｎｍの光透過率は、光源の電流を変えることで調整可能であり、３８０ｎｍの透過率は透過型フィルタ１３１の素材特性（樹脂特性）を変更することによって任意に選択可能である。

タッキネス除去を効果的に行うためには、前にも述べたように、主なＵＶ硬化波長である３６５ｎｍ近傍の紫外線（ＵＶ硬化主波長）と、２５４ｎｍ近傍の紫外線（タッキネス除去波長）と赤外線とを同時に照射することが有効である。しかしながら、化学薬品には異なった波長感度特性を有するものが存在していると考えられるため、ＵＶ硬化主波長とタッキネス除去波長との相対的強度の比率を自由に調整できることが望まれる。本実施形態では、フィルタ表面の光軸に対する角度（入射角度）を０°〜２０°（０°〜±４５°未満の任意の角度）の範囲で変化させることにより、タッキネス除去波長である２５４ｎｍ近傍の光透過率は変えずに、ＵＶ硬化主波長である３６５ｎｍ近傍の光透過率を調整し、光ファイバ束１３の入射部１３ａにおけるＵＶ硬化主波長とタッキネス除去波長付近のエネルギ比率を自由に制御しているのである。

本実施形態のその他の作用効果は、図１〜図１０の実施形態の場合と同様である。

なお、図１１及び図１２の実施形態における低帯域阻止フィルタ機構の低帯域阻止フィルタに、図１３及び図１４の実施形態のごとき多層膜型干渉フィルタである透過型フィルタを用い、その入射角度を変化させて２５４ｎｍ近傍のＵＶ−Ｃ紫外線の透過エネルギを減衰させるように構成しても良い。

以下、本発明の第１の実施例並びに第１及び第２の比較例について説明する。

第１の実施例として、光源からの光をアルミ蒸着を施した反射鏡（楕円鏡）で反射させ、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタを透過させてＵＶ硬化型樹脂に照射した。使用したＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタは、２５０ｎｍの帯域のＵＶ−Ｃ紫外線、３１５ｎｍの帯域のＵＶ−Ｂ紫外線、３６５ｎｍの帯域のＵＶ−Ａ紫外線及び６４０ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域を透過させる透過フィルタであり、図５に示すような光透過特性を備えている。図１５は、この透過フィルタを透過した光のスペクトル分布特性を示している。

このような光を１０秒間照射し、照射後のＵＶ硬化型樹脂の表面を手で触れると、ＵＶ硬化型樹脂が硬化したと共に表面のタッキネスが完璧に除去された。しかも、照射エネルギが強すぎることによるＵＶ硬化型樹脂の破壊、変形、破損及び／又は焼け焦げ等は一切生じなかった

第１の比較例として、光源からの光をアルミ蒸着を施した反射鏡（楕円鏡）で反射させ、ＵＶ帯域透過フィルタを透過させてＵＶ硬化型樹脂に照射した。使用したＵＶ帯域透過フィルタは、２５０ｎｍの帯域を含む２００ｎｍ〜４００ｎｍのＵＶ−Ｃ、ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ａ紫外線並びに一部の可視光線を透過させ赤外線は一切透過しない透過フィルタであり、図１６に示すような光透過特性を備えている。図１７は、この透過フィルタを透過した光のスペクトル分布特性を示している。

このような光を１０秒間照射し、照射後のＵＶ硬化型樹脂の表面を手で触れたが、ＵＶ硬化型樹脂に表面のタッキネスが生じたままでありこれは除去されなかった。

第２の比較例として、光源からの光をアルミ蒸着を施した反射鏡（楕円鏡）で反射させ、ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタを透過させてＵＶ硬化型樹脂に照射した。使用したＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタは、３００ｎｍ以上の波長帯のＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ａ紫外線並び赤外線を透過させそれ以外、特に２５０ｎｍの帯域の紫外線は一切透過しない透過フィルタであり、図１８に示すような光透過特性を備えている。図１９は、この透過フィルタを透過した光のスペクトル分布特性を示している。

このような光を１０秒間照射し、照射後のＵＶ硬化型樹脂の表面を手で触れたが、ＵＶ硬化型樹脂に表面のタッキネスが生じたままでありこれは除去されなかった。

以上述べた第１の実施例並びに第１及び第２の比較例より、タッキネスは完全除去の方法として、第１の実施例の波長帯を短時間（１０秒程度）照射することで樹脂表面のタッキネスを完全に除去でき、しかも、照射エネルギが強すぎることによるＵＶ硬化型樹脂の破壊、変形、破損及び／又は焼け焦げ等は一切発生しないことが分かった。一方、全波長帯を照射すれば樹脂表面のタッキネスを除去可能であるが、この場合、照射エネルギが強すぎることにより、ＵＶ硬化型樹脂の破壊、変形、破損及び／又は焼け焦げ等の不具合が発生する可能性が高まってしまう。

以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

樹脂接着剤の光硬化型樹脂を硬化させるための接着剤塗布装置及び接着剤硬化装置、又は樹脂硬化装置に適用可能である。

１０ 樹脂硬化用光源装置
１１ 筐体
１１ａ 前面
１２ 制御パネル
１３ 光ファイバ束
１３ａ 入射部
１３ｂ 出射部
１３ｃ 被覆体
１４ 取付け部
１５ 光源
１６ 反射鏡
１７ 光路
１８ 光強度調整機構
１８ａ 回動式調整板
１８ａ′ 直線移動式調整板
１８ｂ、１９ｂ 回動軸
１８ｃ、１９ｃ ステッピングモータ
１８ｄ、１８ｄ′ 開口部
１８ｅ、１９ｇ 原点確認用突起
１８ｆ、１９ｈ フォトインタラプタ
１９、１９′ シャッタ機構
１９ａ 回動式シャッタ板
１９ａ′ 直線移動式シャッタ板
１９ｄ、１９ｄ′ ＩＲ帯域透過フィルタ
１９ｅ、１９ｅ′ 光遮断部
１９ｆ、１９ｆ′ ＵＶ帯域透過フィルタ
１９ｉ、１９ｉ′ ＵＶ及びＩＲ帯域透過フィルタ
２０ 光強度センサ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ａ′、２１ｂ′、２１ｃ′、２１ｄ′ 光スポット
６０ ランプ点灯電源
６１ ランプ点灯電源制御基板
６２ ＰＬＣ
７３ 校正用光強度検出器
６４ 温度計
６５ インターロックスイッチ
６６ サーモスタット
６７ スタートスイッチ
６８、６９、７１ イーサネット（登録商標）
７０ ハブ
７２ 外部コンピュータ
８０ メインボタン
８１ レシピボタン
８２ 校正ボタン
８３ セットアップボタン
８４ 光強度及びモニタ電圧表示領域
８５ カウントダウンモニタ領域
８５ａ カウントスタートボタン
８５ｂ カウントストップボタン
８６ａ オンボタン
８６ｂ オフボタン
８７ａ ＩＲ帯域透過フィルタボタン
８７ｂ 光遮断ボタン
８７ｃ ＵＶ帯域透過フィルタボタン
８８ 光強度調整領域
８８ａ アップボタン
８８ｂ ダウンボタン
９０ レシピ選択領域
９０ａ レシピ番号部
９０ｂ メモボタン
９１ シャッタ制御領域
９１ａ ＵＶ→ＩＲボタン
９１ｂ ＩＲ→ＵＶボタン
９１ｃ ＵＶ及びＩＲボタン
９２ 照射時間及び光強度表示領域
９３ 光遮断時間表示領域
１００ａ ＵＶボタン
１００ｂ ＩＲボタン
１０１ 基準値領域
１０２ 校正開始領域
１０２ａ スタートボタン
１０２ｂ 状況表示領域
１１０ 低帯域阻止フィルタ機構
１１０ａ、１３０ａ 集光領域
１１１ 低帯域阻止フィルタ
１３０ エネルギ調整光学素子
１３１ 透過型フィルタ
１３２ 光軸

Claims (10)

1. 光源と、該光源から放射される光を出射部へ導く光学系と、前記光学系において前記光を通過させる光路に挿入され、２５０ｎｍの波長帯の光を含むＵＶ−Ｃ紫外線、５００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長帯の光以外の可視光線、及び赤外線を共に通過させる光通過部とを備えており、タッキネス除去波長又はＵＶ硬化主波長のエネルギ量を制御することにより 、ＵＶ硬化主波長とタッキネス除去波長との相対的強度の比率を調整し、樹脂表面のタッキネスを抑止するように構成されていることを特徴とする樹脂硬化用光源装置。
2. 前記光通過部が、ＵＶ−Ｂ紫外線及びＵＶ−Ａ紫外線をもさらに通過させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。
3. 前記光通過部が、前記波長帯の紫外線、前記波長帯の可視光線及び赤外線を透過させる透過フィルタ又はミラーであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。
4. 前記光通過部が、前記光を通過させる光路に選択的に挿入されるように構成されている ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の樹脂硬化用光源装置。
5. 前記ＵＶ−Ｃ紫外線の一部帯域を減衰可能な光透過率特性を有する低帯域阻止フィルタを、前記光路における集光領域の一部領域又は全領域に選択的に挿入可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。
6. 前記ＵＶ−Ｃ紫外線におけるＵＶ硬化主波長である３６５ｎｍ近傍波長帯のエネルギを調整するためのエネルギ調整用光学素子が前記光路における集光領域に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。
7. 前記エネルギ調整用光学素子が、多層膜型干渉フィルタの入射角度を変化させることにより３６５ｎｍ近傍波長帯の透過エネルギを調整するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の樹脂硬化用光源装置。
8. 前記光学系の前記光路に挿入されており、被照射体の露光時間を制御するために前記光路の開閉を行うシャッタ機構をさらに備えており、前記シャッタ機構が、前記光通過部を選択的に前記光路に挿入可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。
9. 前記光源が、メタルハライドランプ、水銀−キセノンランプ、又は複数のＬＥＤ素子を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。
10. 前記光学系が、前記光源から放射される全ての波長帯域の光を反射して集光する楕円鏡、又は前記光源から放射される全ての波長帯域の光を集光するレンズを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化用光源装置。

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