JP6167624B2 - Photocuring resin curing method and light irradiation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光硬化樹脂の硬化方法及び光照射装置に関するものである。 The present invention relates to a photocuring resin curing method and a light irradiation apparatus.
近年、多くの産業分野において、紫外線等の光を照射して硬化させる光硬化樹脂は、部品形成や接着剤として用いられている。このような光硬化樹脂は、熱エネルギーを与えることにより硬化させる熱硬化樹脂と比べて、有害物質を放散しない、硬化時間が短い、熱に弱い製品にも適用することができる等の多くの利点を有している。光硬化樹脂は、光を照射する前は液状であるが、光を照射することにより硬化し固体となる。 In recent years, in many industrial fields, a photo-curing resin that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays has been used as part formation or as an adhesive. Such photo-curing resins have many advantages compared to thermo-curing resins that are cured by applying thermal energy, such as not releasing harmful substances, curing time being short, and being applicable to heat-sensitive products. have. The photo-curing resin is in a liquid state before being irradiated with light, but is cured by being irradiated with light to become a solid.
ところで、光硬化樹脂を用いて光学部品等の部品を形成する場合には、光硬化樹脂の硬化の状態に偏りが生じ、硬化収縮の影響により、光学部品等において位置ズレ等が生じてしまう場合がある。また、光硬化樹脂は透明であり、目視による硬化の状態を判断することは極めて困難であることから、硬化が不十分となる領域が生じることを防ぐため、紫外線等の光を長時間照射している場合がある。しかしながら、このように紫外線等の光を長時間照射することは、製造工程に時間を要し、また、製造コストの増加を招くため好ましくない。 By the way, when forming a part such as an optical part using a photo-curing resin, there is a bias in the curing state of the photo-curing resin, and a positional shift or the like occurs in the optical part or the like due to the influence of curing shrinkage. There is. In addition, since the photo-curing resin is transparent and it is extremely difficult to judge the state of curing by visual observation, it is irradiated with light such as ultraviolet rays for a long time in order to prevent a region where curing is insufficient. There may be. However, it is not preferable to irradiate light such as ultraviolet rays for a long time in this manner because it takes time for the manufacturing process and increases the manufacturing cost.
よって、短時間で、硬化の状態に偏りを生じさせることなく均一に、光硬化樹脂を硬化させることができる光硬化樹脂の硬化方法が求められている。 Therefore, there is a need for a photocuring resin curing method that can cure the photocuring resin uniformly in a short time without causing a bias in the state of curing.
本実施の形態の一観点によれば、光を照射することにより硬化する樹脂に、複数の光源より光を照射する光照射工程と、前記光を照射することにより前記樹脂より発生した蛍光の分布を撮像し、前記撮像された蛍光の分布に基づき前記樹脂の硬化の状態の分布を示す硬化画像を検出する硬化画像工程と、前記硬化画像に基づき、前記複数の光源における各々の照射強度を設定する照射強度設定工程と、を有し、前記樹脂の硬化の状態は、前記樹脂からの蛍光の波長に対応して得られるものである。 According to one aspect of this embodiment, the resin to be cured by irradiation with light, a light irradiating step of irradiating light from a plurality of light sources, the distribution of the fluorescence generated from the resin by irradiating the light A cured image step of detecting a cured image showing a distribution of the cured state of the resin based on the captured fluorescence distribution, and setting each irradiation intensity in the plurality of light sources based on the cured image an irradiation intensity setting step, was closed to the state of curing of the resin, Ru der those obtained in correspondence to the wavelength of the fluorescence from the resin.
また、本実施の形態の他の一観点によれば、光を照射することにより硬化する樹脂が存在している領域を特定する樹脂領域特定工程と、特定された前記樹脂の領域に対応して、前記光を照射する複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定工程と、前記樹脂に、前記複数の光源より光を照射する光照射工程と、を有する。 Further, according to another aspect of the present embodiment, a resin region specifying step for specifying a region where a resin that is cured by light irradiation is present, and a region corresponding to the specified resin region. And a first irradiation intensity setting step of setting each irradiation intensity in the plurality of light sources that irradiate the light, and a light irradiation step of irradiating the resin with light from the plurality of light sources.
また、本実施の形態の他の一観点によれば、光を照射することにより硬化する樹脂に、光を照射する複数の光源と、前記光源より照射された光により、前記樹脂において発生する蛍光の分布を撮像する撮像部と、前記撮像部において撮像された蛍光の分布より、前記樹脂における硬化状態を示す硬化画像を検出する硬化画像検出部と、前記硬化画像に基づき、前記光源の照射強度を設定する照射強度設定部と、前記照射強度設定部において設定された照射強度の光を前記複数の光源より照射する制御を行う制御部と、を有し、前記照射強度設定部は、第２の照射強度設定部であって、前記樹脂が存在している領域を特定し、特定された前記樹脂の領域に対応して、前記光を照射する複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定部を有する。
Further, according to another aspect of the present embodiment, a resin that is cured by irradiation with light, a plurality of light sources that irradiate light, and fluorescence generated in the resin by the light irradiated from the light source. Based on the cured image, an imaging unit that captures the distribution of the image, a cured image detection unit that detects a cured image indicating a cured state of the resin from the distribution of fluorescence captured by the imaging unit, and an irradiation intensity of the light source an irradiation intensity setting unit that sets a, have a, and a control unit for the light of the set irradiation intensity control is performed to irradiated from the plurality of light sources in the illumination intensity setting unit, the irradiation intensity setting unit, a second An irradiation intensity setting unit that specifies an area where the resin exists and sets an irradiation intensity of each of the plurality of light sources that emit the light corresponding to the specified area of the resin. 1 irradiation intensity To have a setting section.
開示の光硬化樹脂の硬化方法によれば、短時間で、硬化の状態に偏りを生じさせることなく均一に、光硬化樹脂を硬化させることができる。 According to the disclosed photocuring resin curing method, the photocuring resin can be uniformly cured in a short time without causing a bias in the state of curing.
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
（光照射装置）
最初に、本実施の形態における光硬化樹脂の硬化方法に用いられる光照射装置について図１から図３に基づき説明する。この光照射装置は、光照射の対象となる部品１０の上方に設けられた光照射部２０、光照射制御部３０、部品１０における二次元画像を撮像することのできる撮像部４０、制御部５０等を有している。
(Light irradiation device)
First, the light irradiation apparatus used for the photocuring resin curing method in the present embodiment will be described with reference to FIGS. This light irradiation apparatus includes a
光照射部２０は、図２に示されるように、複数の光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇを有している。尚、光源２０ｇは撮像部４０に設置されており、光源２０ｇから出射された光は、ダイクロイックミラー４２により反射されて、図３に示すように中央部の照射領域２１ｇに照射される。光照射部２０における光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、照射領域２１ｇの周囲に、照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆが形成されるように設置されている。具体的には、図２に示されるように、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、撮像部４０の周囲に設置されている。各々の照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、図４に示すような光強度分布を有しており、照射領域の中心部において光強度が最も強く、中心部から離れるに伴い、徐々に光強度が低下する。
As shown in FIG. 2, the
本実施の形態においては、光照射部２０における光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇから紫外線を含んだ光が照射される。具体的には、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇは、各々水銀ランプ、水銀キセノンランプ、ＵＶ−ＬＥＤ（Ultra-Violet Light Emitting Diode）等の紫外線を発する光源により形成されている。尚、ＵＶ−ＬＥＤは小型で消費電力も低く制御しやすいため好ましい。また、光源２０ａ等に、蛍光の波長と同じ波長の光を含んだ光を発する水銀ランプ等を用いる場合には、蛍光の波長領域、即ち、可視光の波長領域の光をカットするためのフィルタを設置する。
In the present embodiment, light including ultraviolet rays is irradiated from the
光照射制御部３０は、光照射部２０の光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける光の照射強度が、各々所定の照射強度となるように制御することができる。尚、光照射制御部３０は、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの照射強度を各々独立して制御することができる。
The light
本実施の形態においては、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇから、光硬化樹脂を硬化させる光である紫外線が部品１０に照射されるが、これにより、光硬化樹脂においては蛍光が発生する。この蛍光は、撮像部４０における撮像素子４１において検出され、撮像部４０において、蛍光の二次元画像を得ることができる。尚、撮像部４０には、ダイクロイックミラー４２及びレンズ４３が設けられており、前述したように、撮像部４０には光源２０ｇが設置されている。
In the present embodiment, the
ダイクロイックミラー４２は、紫外線を照射することにより発生した光硬化樹脂からの蛍光は透過し、光源２０ｇより出射された光は反射するように形成されている。従って、部品１０における光硬化樹脂からの蛍光は、ダイクロイックミラー４２を透過し、レンズ４３を介して、撮像素子４１に入射する。これにより、撮像素子４１において、部品１０における光硬化樹脂からの蛍光を検出することができるため、撮像部４０において、蛍光の二次元画像を得ることができる。
The
尚、光硬化樹脂は、光照射による硬化が進行することにより、光硬化樹脂の硬度が高くなり、紫外線を照射した際に発生する蛍光の波長が長波長側にシフトする。従って、光硬化樹脂からの蛍光の波長と、その波長の蛍光が発せられた領域を検出することにより、後述する二次元硬化画像検出部５２において、光硬化樹脂の硬化の状態を領域ごとに検出することができる。即ち、光硬化樹脂からの蛍光の分布を示す二次元画像においては、光硬化樹脂からの蛍光が長波長になるに伴い、光硬化樹脂の硬度が硬くなるように表示されるため、これにより、光硬化樹脂の硬化の状態を示す二次元硬化画像を得ることができる。
In addition, as the photocurable resin is cured by light irradiation, the hardness of the photocurable resin increases, and the wavelength of fluorescence generated when irradiated with ultraviolet rays is shifted to the longer wavelength side. Accordingly, by detecting the wavelength of the fluorescence from the photo-curing resin and the region where the fluorescence of the wavelength is emitted, the two-dimensional cured
制御部５０は、第１の照射強度設定部５１、二次元硬化画像検出部５２、硬化ズレ検出部５３、第２の照射強度設定部５４、記憶部５５、演算部５６等を有している。
The
第１の照射強度設定部５１は、部品１０における光硬化樹脂の存在している領域を特定する。また、第１の照射強度設定部５１は、特定された光硬化樹脂の存在している領域と照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆとの位置関係より、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度の設定を行う。尚、本実施の形態においては、制御部５０には、部品１０の形状データが入力されており、入力された部品１０の形状データに基づき、第１の照射強度設定部５１において、光硬化樹脂が形成されている領域を特定することができる。
The first irradiation
二次元硬化画像検出部５２は、撮像部４０において撮像された画像に基づき、光硬化樹脂の硬化の状態の分布を示す二次元硬化画像を検出する。具体的には、上述したように、光硬化樹脂は、紫外線の照射による硬化が進行することにより、紫外線を照射した場合に発生する蛍光の波長が長波長側にシフトする。従って、撮像部４０において撮像された光硬化樹脂からの蛍光の波長とその波長の蛍光が発せられた領域の二次元画像に基づき、光硬化樹脂の硬化の状態や硬化している領域が示される二次元硬化画像となる硬化マップを得ることができる。尚、二次元硬化画像は、蛍光が発せられた領域の二次元画像を加工することにより得られるものであってもよく、蛍光の発光色に対応した色彩の二次元画像であってもよい。
The two-dimensional cured
硬化ズレ検出部５３は、光照射部２０より部品１０に光が照射された際に予想される光硬化材料の硬化の状態と、二次元硬化画像検出部５２において得られた光硬化樹脂の硬化の状態や硬化している領域との比較を行う。これにより、予想よりも光硬化樹脂の硬化が遅れている領域と、その領域における硬化の遅れの程度等を検出する。また、硬化ズレ検出部５３は、二次元硬化画像における光硬化樹脂の硬化の状態や硬化している領域を相対的に比較することにより、光硬化樹脂の硬化の遅れている領域や硬化の遅れている領域における遅れの程度等を検出してもよい。
The curing
第２の照射強度設定部５４は、硬化ズレ検出部５３において得られた光硬化樹脂の硬化が遅れている領域と、その領域における硬化の遅れの程度に基づき、照射強度を高める光源を特定し、特定された光源の照射強度を新たに設定する。具体的には、光硬化樹脂の硬化が遅れている領域が、光の照射領域に含まれる光源を特定し、この領域における硬化の遅れの程度に基づき、硬化の遅れを解消することができるように、対応する光源の照射強度を設定する。尚、本実施の形態における説明では、硬化ズレ検出部５３と第２の照射強度設定部５４とに分けて説明しているが、第２の照射強度設定部５４は、硬化ズレ検出部５３を含むものであってもよい。
The second irradiation
記憶部５５は、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける光の照射強度、光の照射強度の積算量である積算照射量等を記憶する。演算部５６は、本実施の形態における光硬化樹脂の硬化方法において、様々な算術演算等を行う。
The
（光硬化樹脂の硬化方法）
次に、本実施の形態における光硬化樹脂の硬化方法について、図５に基づき説明する。本実施の形態では、図６に示されるように、光が照射される部品１０が、シリコン基板１１に光学素子１２を光硬化樹脂１３により形成された接着剤により接合されるものである場合について説明する。尚、部品１０において、光硬化樹脂１３により形成された接着剤により接合される光学素子１２は、フォトダイオードや半導体等の受発光素子の他、レンズや光ファイバ等の光学部品であってもよい。
(Method of curing photo-curing resin)
Next, a method for curing the photo-curing resin in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a case where a
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、第１の照射強度設定部５１により、部品１０における光硬化樹脂１３が形成される領域を特定する。具体的には、制御部５０に入力された部品１０の形状データより、第１の照射強度設定部５１において、部品１０における光硬化樹脂１３が供給されている領域、即ち、光硬化樹脂１３が存在している領域を特定する。
First, in step 102 (S102), the first irradiation
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、第１の照射強度設定部５１により、光照射部２０の光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける光の照射強度の初期設定を行う。具体的には、図７に示すように、部品１０における光硬化樹脂１３が存在している領域と照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇとの位置関係及び照射領域における光量分布に基づき、光源における照射強度の初期設定を行う。このようにして、例えば、図８に示されるように、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度が算出され、光源における照射強度の初期設定がなされる。
Next, in step 104 (S104), the first irradiation
具体的には、図７に示す場合においては、光硬化樹脂１３は、照射領域２１ｃ、２１ｆでは、照射領域の中央部に存在しており、照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｇでは、照射領域の中央から離れた位置に存在している。前述したように、照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、図４に示されるように、照射領域の中央部の光強度が最も強く、中央部から離れるに伴い光強度は減少する。
Specifically, in the case shown in FIG. 7, the photo-curing
このため、照射領域において、同じ照射強度で光が照射されても、照射領域２１ｃ、２１ｆにおける光硬化樹脂１３には、強い光強度の光が照射され、照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｇにおける光硬化樹脂１３には、弱い光強度の光が照射される。これにより、照射領域２１ｃ、２１ｆにおいて光が照射された領域における光硬化樹脂１３と、照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｇにおいて光が照射された領域における光硬化樹脂１３との間で、硬化の進行状況に差が生じ、硬化ムラが生じる。
For this reason, even if light is irradiated with the same irradiation intensity in the irradiation region, the light
従って、図８に示すように、光源２０ｃ、２０ｆにおける光の照射強度よりも、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｇにおける光の照射強度が高くなるように設定する。これにより、光硬化樹脂１３の全体において照射される光の光強度を略均一にすることができ、光硬化樹脂１３における硬化の進行を略均一になるようにすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 8, it sets so that the light irradiation intensity | strength in the
このようにして、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度は、照射領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇと、光硬化樹脂１３との位置関係に基づき初期設定される。即ち、第１の照射強度設定部５１において、照射領域の中央部に光硬化樹脂１３が存在している場合には、光源における照射強度は相対的に低く設定され、周辺部に光硬化樹脂１３が存在している場合には、光源における照射強度は相対的に高く設定される。
In this way, the irradiation intensity in the
このように設定された光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度の情報は、第１の照射強度設定部５１より光照射制御部３０に送信される。
Information on the irradiation intensity in the
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、光照射部２０における光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより、各々所定の照射強度の光が部品１０に照射される。具体的には、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより、第１の照射強度設定部５１より光照射制御部３０に送信された照射強度で、光が照射される。
Next, in step 106 (S106), the
次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、部品１０の光硬化樹脂１３における硬化状態を示す二次元硬化画像の検出を行う。具体的には、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより部品１０に光を照射することにより、部品１０の光硬化樹脂１３は硬化を開始する。この際、照射された光である紫外線により、光硬化樹脂１３において蛍光が発生する。このように、光硬化樹脂１３において発生した蛍光を撮像部４０において撮像することにより、光硬化樹脂１３における蛍光の二次元画像を撮像することができる。撮像部４０において撮像された二次元画像は、制御部５０における二次元硬化画像検出部５２に送信される。
Next, in step 108 (S108), a two-dimensional cured image indicating the cured state of the
二次元硬化画像検出部５２では、撮像部４０において撮像された二次元画像における蛍光の分布に基づき、光硬化樹脂１３の硬化の進行状況を示す二次元硬化画像を検出することができる。即ち、前述したように、光硬化樹脂１３では、硬化が進行すると蛍光の波長が長波長側にシフトするため、撮像部４０において撮像された二次元画像における蛍光の分布に基づき、光硬化樹脂１３の硬化の進行状況を示す二次元硬化画像を得ることができる。
The two-dimensional cured
次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、制御部５０で、光硬化樹脂１３がすべて硬化したか否かが判断される。具体的には、ステップ１０８において検出された光硬化樹脂１３の硬化の進行状況を示す二次元硬化画像より、光硬化樹脂１３がすべて硬化したか否かが判断される。光硬化樹脂１３がすべて硬化したものと判断された場合には、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける光の照射が停止し、本実施の形態における光硬化樹脂の硬化方法は終了する。また、光硬化樹脂１３の一部が硬化していないものと判断された場合には、ステップ１１２に移行する。
Next, in step 110 (S110), the
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、光硬化樹脂１３における硬化ズレに基づき各々の光源における照射強度の再設定が行われる。具体的には、最初に、硬化ズレ検出部５３において、二次元硬化画像検出部５２において検出された二次元硬化画像より、硬化ズレを検出する。硬化ズレの検出は、二次元硬化画像検出部５２において検出された二次元硬化画像と、今まで光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより照射された積算照射量から予想される硬化状態とを対比することにより行ってもよい。
Next, in step 112 (S112), the irradiation intensity in each light source is reset based on the curing deviation in the photo-curing
二次元硬化画像検出部５２において検出された二次元硬化画像は、図９に示されるように、光硬化樹脂１３における硬化の進行状況を示すものであり、例えば、硬化の進行が進んでいる領域は濃く、硬化の進行が遅れている領域は淡く示される。図９に示される場合では、光硬化樹脂１３において、領域１３ａでは硬化の進行が進んでおり、領域１３ｂでは硬化の進行が遅れている。光硬化樹脂１３における硬化の進行状況は、光硬化樹脂１３における硬度と対応している。
As shown in FIG. 9, the two-dimensional cured image detected by the two-dimensional cured
一般的に、光硬化樹脂の硬度と、照射される光の積算照射量Ｑとの関係は、図１０に示されるような積算照射量と硬度の硬化曲線の関係にある。尚、積算照射量Ｑは、時間ｔｉ−１からｔｉまでにおける照射強度Ｐｉとした場合、Ｑ＝ΣＰｉ×（ｔｉ−ｔｉ−１）により表わすことができる。よって、二次元硬化画像検出部５２において検出された二次元硬化画像における光硬化樹脂１３の硬度の分布より、光硬化樹脂１３の硬化の進行状況を把握することができる。従って、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇの各々において、あとどれだけの積算照射量の光を照射すればよいか、二次元硬化画像と積算照射量と硬度の硬化曲線より算出することができる。この硬化に必要とされる積算照射量の算出は、第２の照射強度設定部５４において行ってもよい。
In general, the relationship between the hardness of the photo-curing resin and the integrated irradiation dose Q of the irradiated light is a relationship between the integrated irradiation dose and the hardness curing curve as shown in FIG. The integrated dose Q can be expressed by Q = ΣP i × (t i −t i−1 ), where irradiation intensity P i is from time t i−1 to t i . Therefore, the progress of curing of the
このように算出された硬化に必要とされる積算照射量に基づき、第２の照射強度設定部５４において、光源における各々の光の照射強度の再設定を行う。具体的には、硬化に必要とされる積算照射量に基づき、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより照射される光の照射強度を算出し、算出された光の照射強度を新たな光の照射強度として設定する。例えば、図１１に示すように、光硬化樹脂１３において硬化の進行が進んでいる領域１３ａを照射する光源２０ａ、２０ｂにおいては、照射強度を現状よりも低く設定する。また、硬化の進行が遅れている領域１３ｂを照射する光源２０ｄ、２０ｅにおいては、照射強度を現状よりも高く設定する。このようにして、光硬化樹脂１３における硬化の進行状況が、できるだけ均一となるように、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度の再設定を行う。
Based on the calculated integrated dose required for curing, the second irradiation
このように再設定された光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度の情報は、第２の照射強度設定部５４より光照射制御部３０に送信される。これにより、光照射制御部３０における制御により、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇより、再設定された照射強度の光が部品１０に照射される。
Information on the irradiation intensity in the
尚、第２の照射強度設定部５４において再設定された光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度の情報は、記憶部５５に記憶される。この後、ステップ１０８に移行する。
Information on the irradiation intensity in the
以上により、本実施の形態における光硬化樹脂の硬化方法により、光硬化樹脂を硬化させることができる。本実施の形態においては、短時間で、光硬化樹脂を均一に硬化させることができる。 As described above, the photocuring resin can be cured by the photocuring resin curing method in the present embodiment. In the present embodiment, the photocurable resin can be uniformly cured in a short time.
尚、記憶部５５では、光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける照射強度の情報が記憶される。演算部５６では、記憶部５５に記憶されている情報に基づき、実際に必要とされる光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける積算照射量を算出し、更に、算出された積算照射量より照射される光の照射強度を算出することができる。記憶部５５には、このように算出された実際に必要とされる光源２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇにおける積算照射量及び照射強度を記憶させることができる。記憶部５５に記憶された各々の照射強度は、次に部品１０と同じ形状の部品に光を照射する際の光源からの照射強度として用いることができ、これにより、光硬化樹脂１３をより一層、均一に硬化させることができる。
In the
次に、第２の照射強度設定部５４における光の照射強度の再設定、即ち、ステップ１１２における光の照射強度の再設定の方法について、より詳細に説明する。
Next, the method of resetting the light irradiation intensity in the second irradiation
例えば、積算照射量と硬度の硬化曲線より、照射強度が一定である場合には、図１０より、図１２（ａ）において実線で示される時間と硬度の硬化曲線を得ることができる。図１２（ａ）において実線で示される硬化曲線は、所定の照射強度で光を照射した場合の予想とされる時間と硬度の硬化曲線である。ここで、図１２（ａ）において破線で示されるように、光を照射開始後時間ｔ１経過した際に検出された光硬化樹脂の硬度がＫ１であり、この硬度Ｋ１が予想とされる時間と硬度の硬化曲線における硬度よりも低かった場合について考える。尚、ｔ０は光照射の開始時間、ｔｍは目標とする硬化時間、即ち、目標硬化時間とする。 For example, when the irradiation intensity is constant from the cumulative irradiation dose and hardness curing curve, the time and hardness curing curve shown by the solid line in FIG. 12A can be obtained from FIG. A curing curve indicated by a solid line in FIG. 12A is a curing curve of time and hardness expected when light is irradiated with a predetermined irradiation intensity. Here, as shown by the broken line in FIG. 12 (a), the hardness of the detected light curable resin upon the light passed after the start of the irradiation time t 1 is K 1, the hardness K 1 is the expected Consider a case where the hardness is lower than the hardness in the curing curve of time and hardness. Here, t 0 is a light irradiation start time, and t m is a target curing time, that is, a target curing time.
この場合、図１２（ｂ）に示される積算照射量と硬度の硬化曲線より、硬度Ｋ１に対応する積算照射量Ｑ１を算出し、目標積算照射量Ｑｍと積算照射量Ｑ１との差より、この後に照射される積算照射量（Ｑｍ−Ｑ１）を算出する。次に、このように算出されたこの後に照射される積算照射量（Ｑｍ−Ｑ１）を時間（ｔｍ−ｔ１）により除した値を算出する。また、現状の硬度に基づいた照射されたと推察される光の照射強度は、図１２（ｂ）に示される積算照射量と硬度の硬化曲線における光の積算照射量Ｑ１と時間ｔ１より、Ｑ１／ｔ１となる。 In this case, the curing curve of a total irradiation amount and hardness as shown in FIG. 12 (b), calculates an accumulated irradiation amount Q 1 corresponding to the hardness K 1, the target integrated dose Q m and the total irradiation amount Q 1 From the difference, an integrated dose (Q m −Q 1 ) to be irradiated thereafter is calculated. Next, a value obtained by dividing the cumulative irradiation amount (Q m −Q 1 ) to be irradiated thereafter calculated as described above by the time (t m −t 1 ) is calculated. The irradiation intensity of light is assumed to have been irradiated based on the hardness of the current situation, from 12 integrated irradiation dose of light in the curing curve of a total irradiation amount and hardness as shown in (b) Q 1 and time t 1, the Q 1 / t 1.
これにより、現在の照射強度Ｐ１に、（Ｑｍ−Ｑ１）／（ｔｍ−ｔ１）を乗じ、Ｑ１／ｔ１により除することにより、新たに設定される照射強度Ｐ２を算出することができる。即ち、新たに設定される照射強度Ｐ２は、下記（１）に示される式より算出することができる。
Ｐ２＝［｛（Ｑｍ−Ｑ１）×ｔ１｝／｛Ｑ１×（ｔｍ−ｔ１）｝］×Ｐ１・・・・・・（１）
このようにして、再設定された照射強度の光を照射した場合における時間と硬度との関係を図１３（ａ）に示す。尚、図１３（ｂ）に示されるものは、積算照射量と硬度の硬化曲線であり、図１２（ｂ）と同じものである。
As a result, the current irradiation intensity P 1 is multiplied by (Q m −Q 1 ) / (t m −t 1 ) and divided by Q 1 / t 1 , so that the newly set irradiation intensity P 2 is obtained. Can be calculated. Namely, irradiation intensity P 2 to be newly set can be calculated from the formula shown below (1).
P 2 = [{(Q m −Q 1 ) × t 1 } / {Q 1 × (t m −t 1 )}] × P 1 (1)
FIG. 13A shows the relationship between the time and the hardness when the light having the reset irradiation intensity is irradiated in this way. In addition, what is shown by FIG.13 (b) is a hardening curve of an integrated irradiation amount and hardness, and is the same as FIG.12 (b).
本実施の形態においては、このようにして、光の照射強度の再設定を繰り返し行うことにより、目標硬化時間ｔｍに、光硬化樹脂１３をすべて均一に硬化させることができる。従って、光硬化樹脂１３における硬化ムラに起因した硬化収縮による位置ズレ等を防ぐとこができる。これにより、光硬化樹脂１３を用いて製造される部品を短時間で製造することができ、また、信頼性を向上させることができ、歩留りを向上させることができる。尚、本実施の形態においては、光硬化樹脂の硬度と光硬化樹脂からの蛍光の波長との関係に基づく場合について説明したが、本実施の形態は、この関係に限定されるものではない。
In this embodiment, the photo-curing
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
光を照射することにより硬化する樹脂に、複数の光源より光を照射する光照射工程と、
前記光の照射することにより前記樹脂より発生した蛍光の分布を撮像し、前記撮像された蛍光の分布に基づき前記樹脂の硬化の状態の分布を示す硬化画像を検出する硬化画像工程と、
前記硬化画像に基づき、前記複数の光源における各々の照射強度を設定する照射強度設定工程と、
を有することを特徴とする光硬化樹脂の硬化方法。
（付記２）
前記光は、紫外線を含む光であることを特徴とする付記１に記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記３）
前記硬化画像は、二次元硬化画像であることを特徴とする付記１または２に記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記４）
前記樹脂の硬化の状態は、前記樹脂からの蛍光の波長に対応して得られるものであることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記５）
前記樹脂の硬化の状態の分布は、前記樹脂からの蛍光が長波長になるに伴い、前記樹脂の硬度が高くなるように表示されていることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記６）
前記照射強度設定工程は、前記光源により形成される照射領域において、前記樹脂の硬化が遅れている場合には、前記光源における照射強度を高く設定することを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記７）
前記樹脂の硬化の遅れは、前記樹脂の時間と硬度との関係を示す硬化曲線に基づき判断されることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記８）
前記照射強度設定工程は、第２の照射強度設定工程であって、
前記光照射工程の前に、前記樹脂の存在している領域を特定する樹脂領域特定工程と、
特定された前記樹脂の領域に対応して、前記複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定工程と、
を有することを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記９）
前記第１の照射強度設定工程は、前記光源により形成される照射領域の中心部に前記樹脂が存在している場合には前記光源における照射強度を低く設定し、前記照射領域の周辺部に前記樹脂が存在している場合には前記光源における照射強度を高く設定することを特徴とする付記８に記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記１０）
光を照射することにより硬化する樹脂が存在している領域を特定する樹脂領域特定工程と、
特定された前記樹脂の領域に対応して、前記光を照射する複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定工程と、
前記樹脂に、前記複数の光源より光を照射する光照射工程と、
を有することを特徴とする光硬化樹脂の硬化方法。
（付記１１）
前記第１の照射強度設定工程は、前記光源により形成される照射領域の中心部に前記樹脂が存在している場合には前記光源における照射強度を低く設定し、前記照射領域の周辺部に前記樹脂が存在している場合には前記光源における照射強度を高く設定することを特徴とする付記１０に記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記１２）
前記樹脂は、接着剤であることを特徴とする付記１から１１のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記１３）
前記樹脂により接着されるものは、光学素子であることを特徴とする付記１から１２のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。
（付記１４）
光を照射することにより硬化する樹脂に、光を照射する複数の光源と、
前記光源より照射された光により、前記樹脂において発生する蛍光の分布を撮像する撮像部と、
前記撮像部において撮像された蛍光の分布より、前記樹脂における硬化状態を示す硬化画像を検出する硬化画像検出部と、
前記硬化画像に基づき、前記光源の照射強度を設定する照射強度設定部と、
前記照射強度設定部において設定された照射強度の光を前記複数の光源より照射する制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする光照射装置。
（付記１５）
前記光は、紫外線を含む光であることを特徴とする付記１４に記載の光照射装置。
（付記１６）
前記硬化画像は、二次元硬化画像であることを特徴とする付記１４または１５に記載の光照射装置。
（付記１７）
前記硬化画像検出部は、前記樹脂からの蛍光の波長に対応して、前記樹脂の硬化の状態を示すことにより、硬化画像を得るものであることを特徴とする付記１４から１６のいずれかに記載の光照射装置。
（付記１８）
前記照射強度設定部は、前記光源により形成される照射領域において、前記樹脂の硬化が遅れている場合には、前記光源における照射強度を高く設定することを特徴とする付記１４から１７のいずれかに記載の光照射装置。
（付記１９）
前記照射強度設定部は、第２の照射強度設定部であって、
前記樹脂が存在している領域を特定し、特定された前記樹脂の領域に対応して、前記光を照射する複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定部を有することを特徴とする付記１４から１８のいずれかに記載の光照射装置。
（付記２０）
第１の照射強度設定部では、前記光源により形成される照射領域の中心部に前記樹脂が存在している場合には前記光源における照射強度を低く設定し、前記照射領域の周辺部に前記樹脂が存在している場合には前記光源における照射強度を高く設定することを特徴とする付記１９に記載の光照射装置。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A light irradiation step of irradiating light from a plurality of light sources to a resin that is cured by irradiating light; and
A cured image step of imaging a distribution of fluorescence generated from the resin by irradiating the light, and detecting a cured image indicating a distribution of a cured state of the resin based on the captured fluorescence distribution;
Based on the cured image, an irradiation intensity setting step for setting each irradiation intensity in the plurality of light sources,
A method for curing a photocurable resin, comprising:
(Appendix 2)
The light curing resin curing method according to
(Appendix 3)
The method for curing a photocurable resin according to
(Appendix 4)
4. The photocuring resin curing method according to any one of
(Appendix 5)
The distribution of the curing state of the resin is displayed so that the hardness of the resin increases as the fluorescence from the resin becomes longer in wavelength. Curing method for photo-curing resin.
(Appendix 6)
Any one of
(Appendix 7)
The method for curing a photocurable resin according to any one of
(Appendix 8)
The irradiation intensity setting step is a second irradiation intensity setting step,
Before the light irradiation step, a resin region specifying step for specifying a region where the resin exists,
A first irradiation intensity setting step for setting the irradiation intensity of each of the plurality of light sources corresponding to the identified region of the resin;
The method for curing a photocurable resin according to any one of
(Appendix 9)
In the first irradiation intensity setting step, when the resin is present at the center of the irradiation area formed by the light source, the irradiation intensity at the light source is set low, and the irradiation area is set at the periphery of the irradiation area. The curing method for a photo-curing resin according to appendix 8, wherein the irradiation intensity of the light source is set high when the resin is present.
(Appendix 10)
A resin region specifying step for specifying a region where a resin that is cured by irradiating light exists,
A first irradiation intensity setting step of setting each irradiation intensity in a plurality of light sources that irradiate the light, corresponding to the specified region of the resin;
A light irradiation step of irradiating the resin with light from the plurality of light sources;
A method for curing a photocurable resin, comprising:
(Appendix 11)
In the first irradiation intensity setting step, when the resin is present at the center of the irradiation area formed by the light source, the irradiation intensity at the light source is set low, and the irradiation area is set at the periphery of the irradiation area. The curing method for a photo-curing resin according to
(Appendix 12)
12. The method for curing a photocurable resin according to any one of
(Appendix 13)
The method for curing a photocurable resin according to any one of
(Appendix 14)
A plurality of light sources that irradiate light to a resin that cures when irradiated with light;
An imaging unit that images the distribution of fluorescence generated in the resin by the light emitted from the light source;
From the distribution of fluorescence imaged in the imaging unit, a cured image detection unit that detects a cured image indicating a cured state in the resin,
An irradiation intensity setting unit for setting an irradiation intensity of the light source based on the cured image;
A control unit that performs control to irradiate light of the irradiation intensity set in the irradiation intensity setting unit from the plurality of light sources;
The light irradiation apparatus characterized by having.
(Appendix 15)
The light irradiation apparatus according to appendix 14, wherein the light is light including ultraviolet light.
(Appendix 16)
The light irradiation apparatus according to appendix 14 or 15, wherein the cured image is a two-dimensional cured image.
(Appendix 17)
The cured image detection unit obtains a cured image by indicating a state of curing of the resin corresponding to the wavelength of fluorescence from the resin, according to any one of appendixes 14 to 16, The light irradiation apparatus of description.
(Appendix 18)
Any one of appendixes 14 to 17, wherein the irradiation intensity setting unit sets the irradiation intensity at the light source high when the curing of the resin is delayed in the irradiation region formed by the light source. The light irradiation apparatus as described in.
(Appendix 19)
The irradiation intensity setting unit is a second irradiation intensity setting unit,
It has a first irradiation intensity setting unit that specifies an area where the resin is present and sets each irradiation intensity in a plurality of light sources that irradiate the light corresponding to the specified area of the resin. The light irradiation apparatus according to any one of appendices 14 to 18, characterized by:
(Appendix 20)
In the first irradiation intensity setting unit, when the resin is present in the central part of the irradiation region formed by the light source, the irradiation intensity in the light source is set low, and the resin is provided in the peripheral part of the irradiation region. The light irradiation apparatus according to appendix 19, wherein the irradiation intensity of the light source is set to be high when the light is present.
１０ 部品
１１ シリコン基板
１２ 光学素子
１３ 光硬化樹脂
２０ 光照射部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ 光源
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ 照射領域
３０ 光照射制御部
４０ 撮像部
４１ 撮像素子
４２ ダイクロイックミラー
４３ レンズ
５０ 制御部
５１ 第１の照射強度設定部
５２ 二次元硬化画像検出部
５３ 硬化ズレ検出部
５４ 第２の照射強度設定部
５５ 記憶部
５６ 演算部
10
Claims (7)
前記光を照射することにより前記樹脂より発生した蛍光の分布を撮像し、前記撮像された蛍光の分布に基づき前記樹脂の硬化の状態の分布を示す硬化画像を検出する硬化画像工程と、
前記硬化画像に基づき、前記複数の光源における各々の照射強度を設定する照射強度設定工程と、
を有し、
前記樹脂の硬化の状態は、前記樹脂からの蛍光の波長に対応して得られるものであることを特徴とする光硬化樹脂の硬化方法。 A light irradiation step of irradiating light from a plurality of light sources to a resin that is cured by irradiating light; and
A cured image step of imaging a distribution of fluorescence generated from the resin by irradiating the light , and detecting a cured image indicating a distribution of a cured state of the resin based on the captured fluorescence distribution;
Based on the cured image, an irradiation intensity setting step for setting each irradiation intensity in the plurality of light sources,
I have a,
State of curing of the resin, the curing method of the photocurable resin, characterized in der Rukoto those obtained in correspondence to the wavelength of the fluorescence from the resin.
前記光照射工程の前に、前記樹脂の存在している領域を特定する樹脂領域特定工程と、
特定された前記樹脂の領域に対応して、前記複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定工程と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光硬化樹脂の硬化方法。 The irradiation intensity setting step is a second irradiation intensity setting step,
Before the light irradiation step, a resin region specifying step for specifying a region where the resin exists,
A first irradiation intensity setting step for setting the irradiation intensity of each of the plurality of light sources corresponding to the identified region of the resin;
The method for curing a photocurable resin according to any one of claims 1 to 3 , wherein:
特定された前記樹脂の領域に対応して、前記光を照射する複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定工程と、
前記樹脂に、前記複数の光源より光を照射する光照射工程と、
を有することを特徴とする光硬化樹脂の硬化方法。 A resin region specifying step for specifying a region where a resin that is cured by irradiating light exists,
A first irradiation intensity setting step of setting each irradiation intensity in a plurality of light sources that irradiate the light, corresponding to the specified region of the resin;
A light irradiation step of irradiating the resin with light from the plurality of light sources;
A method for curing a photocurable resin, comprising:
前記光源より照射された光により、前記樹脂において発生する蛍光の分布を撮像する撮像部と、
前記撮像部において撮像された蛍光の分布より、前記樹脂における硬化状態を示す硬化画像を検出する硬化画像検出部と、
前記硬化画像に基づき、前記光源の照射強度を設定する照射強度設定部と、
前記照射強度設定部において設定された照射強度の光を前記複数の光源より照射する制御を行う制御部と、
を有し、
前記照射強度設定部は、第２の照射強度設定部であって、
前記樹脂が存在している領域を特定し、特定された前記樹脂の領域に対応して、前記光を照射する複数の光源における各々の照射強度を設定する第１の照射強度設定部を有することを特徴とする光照射装置。 A plurality of light sources that irradiate light to a resin that cures when irradiated with light;
An imaging unit that images the distribution of fluorescence generated in the resin by the light emitted from the light source;
From the distribution of fluorescence imaged in the imaging unit, a cured image detection unit that detects a cured image indicating a cured state in the resin,
An irradiation intensity setting unit for setting an irradiation intensity of the light source based on the cured image;
A control unit that performs control to irradiate light of the irradiation intensity set in the irradiation intensity setting unit from the plurality of light sources;
I have a,
The irradiation intensity setting unit is a second irradiation intensity setting unit,
Identifies areas where the resin is present, corresponding to the region of the identified said resin, to have a first illumination intensity setting unit that sets the irradiation intensity of each of the plurality of light sources for irradiating the light The light irradiation apparatus characterized by the above-mentioned.
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