JP2005218921A

JP2005218921A - 紫外線照射装置及び紫外線照射方法

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Publication number: JP2005218921A
Application number: JP2004027358A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sube; 敦須部
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】紫外線硬化型樹脂の反応熱を抑制しワークへの悪影響を回避する。
【解決手段】紫外線照射装置は、紫外線源として紫外線を照射可能な一以上の半導体素子を備える一以上のヘッド部１２０と、各々のヘッド部１２０毎に個別の紫外線照射条件を設定可能な制御部１１４と、半導体素子に駆動電流を供給する電源部１１２とを備えるコントローラ部１１０と、ヘッド部１２０とコントローラ部１１０とを電気的に接続するための電気信号線を備えるケーブル部１３０とを備えており、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が対象物の熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、制御部１１４が半導体素子から照射される紫外線をパルス状に制御する。
【選択図】図９

Description

本発明は、小物部品の接着等に使用される紫外線硬化型の樹脂を硬化させる紫外線を照射する紫外線照射装置及び紫外線照射方法に関する。

従来より、医療分野での生体内外部の紫外線照射による殺菌、治療、分光（発光）診断や、鉱物や古墳深部の観察等の分野、あるいは電子部品の組み立て作業における紫外線硬化型の樹脂を硬化させる目的等に、紫外線照射装置が利用されている。この内、紫外線硬化型の樹脂を硬化させる紫外線照射装置は、レジスト皮膜の形成や印刷の分野から光ピックアップ等の組立工程における小物部品の接着固定の分野まで広く使用されている紫外線硬化型の樹脂に対して紫外線を照射する目的で利用される。このタイプの紫外線照射装置は、電源回路等を内蔵した装置本体であるコントローラと、紫外線を照射するヘッドと、これらを接続するケーブルとを備えている。コントローラに紫外線源である高圧水銀ランプや水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ等を内蔵し、コントローラとヘッドを接続するケーブルに内蔵された石英ガラス等の光ファイバでヘッドまで紫外線を伝達して、ヘッドから樹脂が塗布された接着部に照射される。このような紫外線照射装置を用いた小物部品の接着固定方法の従来例が特許文献１に記載されている。

紫外線硬化型樹脂や接着材は、紫外線の照射を受けると化学反応により硬化するが、硬化反応時に反応熱を生じる。この反応熱が大きいと、樹脂を塗布した対象物（ワーク）に悪影響を与えるおそれがある。例えば熱により塑性変形を起こしてひずみや破損を生じ、不良品化するおそれがある。このような硬化時の熱量を抑制するには、紫外線の照射量を抑制して急激な化学反応を避け、反応が徐々に生じるようにする。一方で紫外線硬化型樹脂は、紫外線照射量が少なすぎると反応系が活性化されず、十分な接着力が得られない。かといって紫外線照射量が多すぎると上述のように反応が急速に進んで発熱が多くなる。したがって、紫外線硬化型樹脂の反応に十分であり、かつ反応が急速に進まないように紫外線照射量を制御することが望まれる。

しかしながら、従来の高圧水銀ランプ等を使用したランプ式の紫外線照射装置では、紫外線源の光量を調整することが困難であり、一般にはランプを常時点灯させたまま機械的なシャッターや絞りを調整して出力光を変化させる方式を採用していた。この方式では機械的動作を伴うため高速な動作が困難であり、また高速になるにつれて機械的な負担も大きくなるという問題があった。紫外線照射を高速でＯＮ／ＯＦＦさせようとしても機械式シャッターの開閉速度が追従できず出力調整が困難となる上、装置の摩耗も激しくなり寿命が短くなってメンテナンスの手間も大きくなる。
特開平１０−２０９４９２号公報

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、紫外線硬化型樹脂が生じる反応熱を抑制してワークへの悪影響を回避し得る紫外線照射装置及び紫外線照射方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載される紫外線照射装置は、紫外線硬化型樹脂を硬化するための紫外線を照射する紫外線照射装置であって、紫外線源として紫外線を照射可能な一以上の半導体素子を備える一以上のヘッド部１２０と、各々のヘッド部１２０毎に個別の紫外線照射条件を設定可能な制御部１１４と、前記半導体素子に駆動電流を供給する電源部１１２とを備えるコントローラ部１１０と、前記ヘッド部１２０とコントローラ部１１０とを電気的に接続するための電気信号線を備えるケーブル部１３０とを備えており、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が対象物の熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、前記制御部１１４が半導体素子から照射される紫外線をパルス状に制御する。これによって、紫外線パルスの照射期間に強い紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射させて十分な反応を生じさせると共に、その反応熱によって上昇した温度がパルスの休止期間中に低下するため、このようなパルス照射を繰り返すことで急激な温度上昇を抑制しつつ十分な紫外線を照射することができる。特に紫外線源に半導体素子を使用しているため、ＯＮ／ＯＦＦ制御が容易で、シャッターの開閉といった機械的な動作を伴うことなくパルス照射が実現できるため、高速で安定した紫外線照射が実現される。

また、請求項２の紫外線照射装置は、請求項１に記載の紫外線照射装置であって、さらに、対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する反応熱による温度上昇の勾配に応じて、紫外線硬化型樹脂の硬化による熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、紫外線照射のパルス幅及び周期を含む紫外線照射パルス条件を設定するための設定部を備える。これによって、紫外線照射パルスのパルス幅と周期は、照射期間中の温度上昇と休止期間中の温度低下に基づいて熱許容量に収まるよう設定され、温度上昇を抑制して対象物を保護しつつ確実な紫外線照射による樹脂硬化が得られる。

さらに、請求項３の紫外線照射装置では、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置であって、紫外線照射パルスが略矩形波であり、そのＯＮ時間が、紫外線硬化型樹脂の反応に必要な最小時間よりも長く、かつ反応熱による温度上昇で許容温度を超えない最大時間よりも短い。これによって、矩形波状の紫外線照射パルスのＯＮ期間に十分な紫外線硬化型樹脂の硬化反応を得つつ、温度上昇は許容温度内に抑えられるので、確実かつ安全な紫外線硬化が実現される。

さらにまた、請求項４の紫外線照射装置では、請求項３に記載の紫外線照射装置であって、紫外線照射パルスのＯＦＦ時間が、ＯＮ時間の５倍以上である。これによって、紫外線照射パルスのＯＮ期間に上昇した温度がＯＦＦ期間に十分に低下するため、確実かつ安全な紫外線硬化が実現される。

さらにまた、請求項５の紫外線照射装置では、請求項１から４のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、紫外線照射パルスの一周期における紫外線硬化型樹脂の硬化による発熱量の平均値が低下したとき、パルス照射から連続照射に移行する。紫外線硬化型樹脂の反応がある程度進み、対象物の温度が上昇傾向から下降傾向に変わると、連続して紫外線を照射しても温度が急激に上昇することがないため、連続照射に切り替えることで許容温度内で反応を促進し、硬化時間を短縮できる。

さらにまた、請求項６の紫外線照射装置は、請求項１から５のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、前記半導体素子が紫外線発光ダイオード１５０である。紫外線発光ダイオードは小型、低消費電力であり、しかも反応が高速であるためパルス制御によるＯＮ／ＯＦＦを電気的に行うことができ、従来の紫外線源にランプを使用した紫外線照射装置に比べてシャッターの開閉といった機械的動作がないため機械的な動作不良や劣化等の問題を解消し、信頼性高く安定して使用できる利点が得られる。

また、請求項７の紫外線照射方法は、紫外線照射装置で紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射して硬化させる紫外線照射方法であって、紫外線照射装置のヘッド部に備えられた半導体素子から紫外線をパルス状に照射し、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように紫外線照射を制御する。これによって、紫外線パルスの照射期間に強い紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射させて十分な反応を生じさせると共に、その反応熱によって上昇した温度がパルスの休止期間中に低下するため、このようなパルス照射を繰り返すことで急激な温度上昇を抑制しつつ十分な紫外線を照射することができる。特に紫外線源に半導体素子を使用しているため、ＯＮ／ＯＦＦ制御が容易で、シャッターの開閉といった機械的な動作を伴うことなくパルス照射が実現できるため、高速で安定した紫外線照射が実現される。

さらに、請求項８の紫外線照射方法は、対象物の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布した後、対象物の表面に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射方法であって、対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の反応による温度上昇の速度に応じて紫外線照射のパルス幅及びパルス休止時間を含む紫外線照射パルス条件を設定するステップと、前記設定された紫外線照射パルス条件に基づき、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が許容温度を超えて上昇するのを抑制するように紫外線硬化型樹脂に対して紫外線をパルス状に照射するステップとを有する。これによって、紫外線照射パルスのパルス幅と周期は、照射期間中の温度上昇と休止期間中の温度低下に基づいて熱許容量に収まるよう設定され、温度上昇を抑制して対象物を保護しつつ確実な紫外線照射による樹脂硬化が得られる。

さらにまた、請求項９の紫外線照射方法は、請求項７又は８に記載の紫外線照射方法であって、紫外線照射パルス条件の設定が、対象物の熱許容量、紫外線硬化型樹脂の種別、使用量、所定の紫外線を照射したときの温度上昇の勾配及び照射を休止したときの温度低下の勾配、紫外線硬化型樹脂の反応時間の少なくともいずれかに基づいて設定される。これによって、紫外線照射パルス条件は使用される紫外線硬化型樹脂の種別や対象物の特性等に応じた最適な条件に設定でき、使用目的や用途に応じて適切な紫外線硬化型樹脂の硬化を得ることができる。

さらにまた、請求項１０の紫外線照射方法は、請求項７から９のいずれかに記載の紫外線照射方法であって、紫外線源として半導体素子に紫外線発光ダイオード１５０を使用する。紫外線発光ダイオードは小型、低消費電力であり、しかも反応が高速であるためパルス制御によるＯＮ／ＯＦＦを電気的に行うことができ、従来の紫外線源にランプを使用した紫外線照射装置に比べてシャッターの開閉といった機械的動作がないため劣化や寿命の問題を解消し、信頼性高く安定して使用できる利点が得られる。

本発明の紫外線照射装置及び紫外線照射方法によれば、紫外線硬化型樹脂の硬化反応に際して発生する熱の上昇を抑制し、熱で対象物を破損する事態を回避して信頼性の高い紫外線照射が実現される。それは、本発明が強い照度で短時間に照射する照射パターンを繰り返すパルス状の紫外線照射を採用することで、紫外線照射に休止期間を設けて温度上昇を抑制しているからである。休止期間を設けることで、照射期間中に発生した熱が放熱されて、温度上昇が効果的に抑制される。このように本発明によれば、複雑な回路の付加や構成の変更なく簡単な設定により効果的に温度上昇を回避できるので、既存の紫外線照射装置を利用して安価に温度上昇抑制機能が実現される。特に、対象物や紫外線硬化型樹脂の種別、温度上昇の勾配等に応じて、トータルの温度上昇が熱許容量に収まるようにパルスの周期や照射期間、パルス数を決定するため、使用目的や条件に応じて確実に温度上昇を抑制しつつ十分な樹脂硬化を得ることのできる適切な紫外線照射を実現できる。またこの方法では、従来のランプ光源を使用した紫外線照射装置のように機械式のシャッターや絞りを使用せず、電気的な制御によってパルスを生成しているため高速な動作が可能であり、信頼性が高く機械的な劣化も生じないといった優れた利点が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための紫外線照射装置及び紫外線照射方法を例示するものであって、本発明は紫外線照射装置及び紫外線照射方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１に、本発明の一実施の形態に係る紫外線照射装置のブロック図を示す。この図に示す紫外線照射装置１００は、コントローラ部１１０とヘッド部１２０とがケーブル部１３０で接続される。ヘッド部１２０には、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線を発する紫外線源として半導体素子であるＵＶＬＥＤ１５０が内蔵されている。コントローラ部１１０は、ヘッド部１２０の紫外線源を駆動するための電源部１１２及び制御部１１４、記憶部１１６を備え、ケーブル部１３０を介して紫外線源の駆動信号（電気信号）をヘッド部１２０に送信する。

また紫外線照射装置は、紫外線照射条件を設定する設定モードと、実際に紫外線を照射する照射モードとを切替可能である。設定モードにおいて設定部１４０（後述）で設定された紫外線照射条件は、記憶部１１６に保存される。設定部１４０は、複数の紫外線照射条件を設定して記憶部１１６に保存する。照射モード時に制御部１１４が記憶部１１６から必要な紫外線照射条件設定を呼び出し、この設定に従って制御部１１４は電源部１１２からヘッド部１２０に駆動電流を供給し、ヘッド部１２０の紫外線源を制御する。紫外線照射条件は、各ヘッド部毎に独立して設定可能である。

コントローラ部１１０は、ヘッド部１２０を接続するためのヘッド部接続部１６０を複数設けている。各ヘッド部接続部１６０は、それぞれ固有のチャンネル番号を割り当てられており、チャンネル番号によって他のヘッド部接続部と区別される。図１の例では、チャンネル１〜４の４チャンネルのヘッド部接続１６０が設けられており、各ヘッド部接続部１６０にはヘッド部１２０が接続される。

各ヘッド部１２０は、コントローラ部から駆動電流を受けて紫外線源を動作させ、紫外線Ｕを外部に照射する。さらにヘッド部１２０は、図１に示すように各ヘッド部１２０をチャンネル毎に区別する識別情報を表示可能な識別部１２１を設けている。識別情報は、チャンネル番号に関する情報を表示することで、ユーザがヘッド部毎に割り当てられたチャンネル番号を理解し、これによって複数のヘッド部を相互に区別する。識別情報の表示は、直接的にチャンネル番号を表示する他、複数の点灯の組み合わせや点灯パターン等が利用できる。したがって、ここでいう表示には、数字や文字情報の表示のみならず、点灯による情報表示も含む。また点灯には、連続的な灯火表示の他、点滅や強弱を付けた点灯表示も含む。

ヘッド部１２０の識別を行うときは、紫外線照射装置に対して識別動作の実行をコントローラ部１１０の設定部１４０から指示する。識別動作が指示されると、コントローラ部１１０の制御部１１４は識別信号を生成し、ヘッド部１２０側に送出する。ヘッド部１２０は、識別信号を受けると識別部１２１に識別情報を表示する。ユーザはヘッド部１２０の識別部１２１に表示される識別情報を見てチャンネル番号を把握し、これに基づいてヘッド部１２０を区別できる。識別部１２１は、識別情報を示すための表示を行う部材であり、点灯部を備える。点灯部は発光素子で構成され、例えば電球や半導体発光素子が使用できる。好適にはＬＥＤが使用される。

（紫外線源）
紫外線源である半導体素子には、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等の半導体発光素子が利用できる。これらの半導体素子は水銀キセノンランプ等に比して小型で高効率であり発熱量も少なく、長寿命で機械的振動にも強いといった優れた特長を備えており、理想的に使用できる。本実施の形態においては、半導体素子として直接紫外光を照射する紫外線発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）を使用する。ＵＶＬＥＤは、例えば活性層（発光層）に一般式がＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物系化合物半導体を使用したものが利用できる。また発光層にはダブルへテロ構造や単一量子井戸構造（ＳＱＷ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）等を適宜採用できる。なお、紫外線を直接照射するＵＶＬＥＤに限られず、例えば波長変換素子等を使ってＬＥＤの照射光を紫外光に変換する構成も適宜採用できることは言うまでもない。ＵＶＬＥＤは必要時のみ点灯し、言い換えると常時点灯させないことで、電力消費を抑え、ＵＶＬＥＤの寿命を長くできる。ただ、従来の高圧水銀ランプ等と同様に、ＵＶＬＥＤを常時点灯させ、シャッタを機械的に動作させて紫外線出力をＯＮ／ＯＦＦさせる構成も採用は可能である。半導体素子から出力される紫外線の波長としては、３００〜４００ｎｍ近傍、例えば波長３８０ｎｍ付近の近紫外線が利用でき、使用される紫外線硬化型樹脂に応じて波長が決定される。

（紫外線硬化型樹脂）
紫外線硬化型樹脂としては、紫外線を照射されると硬化するあらゆる樹脂が採用でき、例えば脂環式エポキシ樹脂及びグリシジル基含有エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂や紫外線活性化カチオン重合触媒、カチオン重合抑制剤を含む樹脂等が利用できる。このような紫外線硬化型樹脂組成物を対象物の表面に塗布した後、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂組成物の硬化皮膜を形成する。

（ケーブル部１３０）
ケーブル部１３０は電源線と信号線を束ねたワイヤーハーネスが使用される。このケーブル部１３０は、光ファイバ等の光路を含まないシンプルな電気信号線であるため、折曲角の制限や光減衰等に起因する全長の制約を受けず、従来の紫外線照射装置で使用されていたフレキシブルケーブルに比して細くて軽くでき、柔軟性が高く取り扱いが極めて容易となる。また全長の制約もなく、長くすることもできる。このため複数台のヘッド部１２０に異なる紫外線照射条件を設定して使用する際、ケーブルを延長して一台の紫外線照射装置に接続できるので、システムの設計や配置にも柔軟に対応できる。

（ヘッド部１２０）
次にヘッド部１２０の外観を、図２〜図５に示す。図２（ａ）はヘッド部１２０の正面図であり、図２（ｂ）は内部構造を示す部分断面図である。また図３〜図５は、ヘッド部１２０の分解図であり、図３は上方から見た分解斜視図を、図４は図３と逆の下方から見た分解斜視図を、図５は図４の連結コネクタ１２３１、１２４４を各々連結した状態を示す斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示すヘッド部１２０は、基端側にケーブル部１３０が接続されたヘッド本体部１２２と、その先端側に着脱自在に結合した冷却ブロック１２４と、その先端側に着脱自在に結合した交換可能なレンズホルダ１２６とを備えている。ヘッド本体部１２２はユーザが把持できる程度の大きさとし、図３に示すように、上下に分かれるケース部材１２２１及び１２２２と、基端部材１２２３とが組み合わされた中空箱形のケースを備え、その内部に基板１２２４が収容されている。基端部材１２２３にはケーブル部１３０が接続されるケーブル用コネクタ１２２５が取り付けられ、ケーブル用コネクタ１２２５を介してケーブル部１３０と基板１２２４が電気的に接続される。基板１２２４は、ケーブル部１３０から受けた駆動電流をＵＶＬＥＤ１５０に供給して駆動制御するための電子部品を備える。基板１２２４上には、紫外線照射のＯＮ／ＯＦＦ状態を表示するインジケータとして、インジケータＬＥＤ１２２６が実装されている。図３の例では、インジケータＬＥＤ１２２６を２つ配置して光量を増している。ただ、インジケータとして要求される光量や高輝度のＬＥＤを使用することにより、１のＬＥＤでもよいことは言うまでもない。また、３以上のＬＥＤとすることもできる。基板１２２４上には、コントローラ部１１０の制御部１１４で生成された駆動信号を受けて、ＵＶＬＥＤ１５０に駆動電流を供給するための各種電子部品や、メモリ部１２２７、調整回路１２２８等が実装されている。メモリ部１２２７は、ヘッド部１２０の稼働時間を記憶し、またＵＶＬＥＤ１５０の初期特性を記録するため等に使用され、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭが好適に利用できる。レンズホルダ１２６には、ＵＶＬＥＤ１５０から発した紫外線を集光するための１又は複数の光学系レンズ１２６１が収容されている。図２の例では、レンズを２枚構成として第１のレンズ１２６１Ａと第２のレンズ１２６１Ｂがスペーサとレンズ固定キャップによって、レンズホルダ１２６の内部に固定されている。レンズは１枚で構成することもできるが、屈折率の関係から１枚のレンズではレンズサイズが大きくなる傾向がある。そこで本実施の形態では、光学系レンズ１２６１を２枚使用して第１のレンズ１２６１Ａと第２のレンズ１２６１ＢでＵＶＬＥＤ１５０からの紫外線を外部に照射する構造とすることで、レンズ自体のサイズを小型化でき、ひいてはレンズホルダ１２６やヘッド部１２０の小型化に貢献する。

（ＵＶＬＥＤ１５０の調整作業）
ＵＶＬＥＤ１５０等の半導体素子は、駆動電流に対する出力のリニアリティがよいが、使用時間と共に出力が低下する傾向にある。従って、経時劣化による出力の変動を考慮して、駆動電流を調整することにより、正確な出力制御を維持できる。駆動電流の調整は、図２（ｂ）等に示すような半固定抵抗（電流調整用トリマ）等の調整回路１２２８によって、各ヘッド部１２０毎に行う。なお図２（ｂ）の例では、調整回路１２２８を構成する半固定抵抗はヘッド部１２０内の基板に実装して外部から調整できないよう構成しており、これによって意図しない半固定抵抗の操作によって駆動電流が変更される事態を回避している。ただ、外部から駆動電流の調整作業を行えるような構成を採用することも可能である。例えば、特殊な形状の工具で抵抗値を調整できるようにする、あるいは小さな孔をヘッド部１２０のケースに開口して、この孔から抵抗値を調整可能とする、あるいはまたコントローラ部１１０やヘッド部１２０に設けられた個別設定スイッチの長押し等、特定の操作により調整回路１２２８の調整機能を呼び出せるようにする等の方法が採用できる。このような駆動電流の調整を定期的に行うため、各ヘッド部１２０の使用時間が一定時間に達する毎に、ユーザに報告し、駆動電流の調整作業を促す。各ヘッド部１２０に設けられたメモリ部１２２７は、ＵＶＬＥＤ１５０の駆動時間の積算値、すなわち駆動積算時間を更新記憶する。コントローラ部１１０の制御部１１４は、Ｄ／Ａ変換器及びドライブ回路等を介してヘッド部１２０のＵＶＬＥＤ１５０の駆動を制御すると共に、その駆動時間の積算値をヘッド部１２０のメモリ部１２２７に書き込む。この書き込み（更新記憶）は、所定時間ごと（例えば１分ごと）に行われる。そして、制御部１１４は、メモリ部１２２７から読み出した駆動積算時間が所定の要調整時間に達すれば、ＵＶＬＥＤ１５０の調整作業を行うよう報知出力を行う。報知出力として、例えばＬＥＤの点滅表示やブザー鳴動等が使用される。あるいは、コントローラ部１１０にメッセージ表示可能な表示器が備えられている場合は、それを用いてＵＶＬＥＤ１５０の調整作業を促すメッセージの表示を行ってもよい。ユーザは報知出力によって調整作業が必要な時期に達したことを把握し、上述の通り調整回路１２２８を使って電流補正を行う。例えば、基準となる駆動電流に対する出力の低下分を考慮し、駆動電流が多くなるように調整する。さらに、駆動積算時間がＵＶＬＥＤ１５０の寿命に達すると、ＵＶＬＥＤ１５０の交換を促す報知出力を行うようにしてもよい。またメモリ部１２２７は、ＵＶＬＥＤ１５０の初期特性に関するデータを記憶して、駆動電流の調整にも利用できる。一般にＵＶＬＥＤ１５０の初期輝度には個体差（ばらつき）があるため、通常はＵＶＬＥＤ１５０のヘッド部１２０側の駆動回路に初期輝度調整回路１２２８が必要となる。初期輝度調整回路には、半固定抵抗等が利用され、例えば図２（ｂ）に示す調整回路１２２８を併用できる。そして、ヘッド部１２０毎に紫外線照射パワーが所定値となるように、各々のヘッド部１２０で初期輝度調整回路により初期調整を行う必要がある。

上記実施の形態に係る紫外線照射装置では、各ヘッド部１２０に実装されたＵＶＬＥＤ１５０の予め測定された初期輝度に関する初期特性データをメモリ部１２２７に記憶させておくことにより、上記のような初期輝度調整回路やこれを用いた初期調整作業が不要になる。つまり、制御部１１４がメモリ部１２２７から初期特性データを読み出し、初期特性データに応じた適切な基本駆動電流（正確にはそれに対応するデジタル値）を決定する。制御部１１４から出力される駆動電流に対応するデジタル値は、Ｄ／Ａ変換器でアナログ電圧に変換され、ドライブ回路に与えられる。ドライブ回路は、与えられたアナログ電圧に対応する駆動電流でヘッド部１２０のＵＶＬＥＤ１５０を駆動する。なお、この駆動電流は、設定部１４０によって増減調節することができるので、これによって紫外線照射出力を調整できる。以上のように、ヘッド部１２０側にメモリ部１２２７を設けることで、ヘッド部１２０に備えられたＵＶＬＥＤ１５０の特性に応じた正確な調整が実現できる。例えば、ヘッド部１２０を接続するコントローラ部１１０のヘッド接続部の一形態であるコントローラ側ヘッド接続部１６０のチャンネルを一意的に固定する場合は、コントローラ部１１０側にメモリ部を設けても上記のような調整は可能である。コントローラ部１１０側のメモリ部がチャンネル毎に駆動積算時間や初期特性データを記憶できるからである。ただ、ヘッド部１２０の接続先のチャンネルが変更される場合は、上記の方法では対応できず、必ずヘッド部１２０毎に接続先の紫外線照射装置及びそのチャンネル番号を何らかの手段でユーザ側が記憶しておく必要があり、手間がかかって使い勝手が悪くなる。従って、上記のようにヘッド部１２０側にメモリ部１２２７を設けることで、いずれの紫外線照射装置のいずれのチャンネル番号にヘッド部１２０が接続されても、ヘッド部１２０の特性に応じた正確な駆動電流調整が実現され、使い勝手も向上する。

紫外線を発するＵＶＬＥＤ１５０は通常の可視光を発するＬＥＤに比べて自己発熱が大きい傾向にあるので、安定して長期間使用できるよう放熱機構をヘッド部１２０に設けることが好ましい。冷却ブロック１２４とレンズホルダ１２６とを固定した後に、ヘッド本体部１２２を構成する上ケース部材１２２１及び下ケース部材１２２２が互いに合わせられ、先端部分が冷却ブロック１２４の基端側突出部１２４３を挟むようにしてそれぞれ固定ネジ１２２９で冷却ブロック１２４に固定される。また、上ケース部材１２２１及び下ケース部材１２２２の基端面には、基端部材２１３が固定ネジ１２３０を用いて固定される。図４及び図５に示すように、ケーブル用コネクタ１２２５やＵＶＬＥＤ１５０を含む冷却ブロック１２４は、それぞれ連結コネクタ１２３１、１２４４を介して基板と電気的に接続される。これによってＵＶＬＥＤ１５０はケーブル部１３０を介してコントローラ部１１０から電力供給を受け、駆動制御される。このように電気的接続が必要な各ブロックを連結コネクタを介して連結する構造とすることで、各部の分解が容易で交換や修理等のメンテナンス作業を容易に行えるという利点がある。特に図に示すヘッド部１２０はヘッド本体部１２２、冷却ブロック１２４及びレンズホルダ１２６が順番に結合した構造としており、ユニット毎の分割が容易で、メンテナンス性に優れたヘッド部１２０が得られる。また下ケース部材１２２２には、図４及び図５に示すように、ヘッド部１２０をホルダ等に固定するためのネジ孔である貫通孔１２３２を開口している。ネジを螺合する等してヘッド部１２０を固定する際、ネジの先端が基板１２２４や基板上の実装部品を破損しないように、下ケース部材１２２１には図３に示すように保護プレート１２４５が固定されており、貫通孔１２３２と基板１２２４との間を遮断している。

（コントローラ部１１０）
図６に、コントローラ部１１０の正面図を示す。この例では、４台のヘッド部１２０を接続可能な４チャンネルのコントローラ部１１０を示している。ヘッド部１２０を接続可能な台数はチャネル数で決定されるが、チャンネル数は３以下とすることも、あるいは５以上とすることもできることはいうまでもない。この図に示すコントローラ部１１０は、前面パネルにＵＶＬＥＤ１５０の紫外線照射条件を個別に設定するための設定部１４０として、表示部１４２及び操作パネル１４４を設けている。図６において表示部１４２は前面パネルの上部に配置し、その下に操作パネル１４４を配置している。

（操作パネル１４４）
設定部１４０を構成する操作パネル１４４は、上下左右の選択スイッチである＜、＞、∧、∨スイッチ１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ、１４４Ｄと、エスケープスイッチ１４４Ｅ、エンタースイッチ１４４Ｆが各々配置されている。ユーザは、これらのスイッチを操作して所定の手順に従い、ＵＶＬＥＤ１５０の紫外線照射条件を設定する。なお、この例に限られず、操作パネル１４４には十字キーやテンキー、ジョグダイヤル等の各種の入力デバイスが利用できる。また、操作パネルを表示部と一体化したタッチパネルとしてもよい。操作パネル１４４に設けた各種スイッチは、各ヘッド部１２０の操作に共通して利用でき、各ヘッド部１２０を接続したチャンネルを切り替えて設定できる。なお、設定部１４０のスイッチ類は、コントローラ部１１０上に固定する必要はなく、コントローラ部１１０と個別の部材として設けてもよい。例えばコンソールやリモートコントローラ、フットスイッチ等、コントローラ部１１０と別体とした設定部にスイッチ類を設け、これらをコントローラ部１１０と有線あるいは無線で接続して操作する形態も本発明の範囲内である。また後述するように、紫外線照射装置に接続された外部接続機器から設定や操作を行えるよう構成してもよい。また、本明細書において設定部には、紫外線照射条件の設定時以外に使用する態様も包含し、例えば紫外線照射装置の動作時に使用する照射スイッチも、設定部に含む。なお、例えば照射スイッチとしてフットスイッチをコントローラ部１１０と接続する場合は、外乱によるチャタリングを防止するためにＯＮ／ＯＦＦ入力の遅延を設定することもできる。紫外線のオンタイミング（遅延設定）及びオフタイミング（遅延設定）は、設定部を用いて個別に、あるいは一括して設定することができる。

（表示部１４２）
また設定部１４０を構成する表示部１４２には、ＬＥＤや液晶表示器を使用した７セグメント表示器を備える。操作パネル１４４で設定された紫外線の出力や照射時間等の紫外線照射条件を、表示部１４２で表示、確認しながらユーザは設定作業を行う。表示部１４２は、一の画面で各ヘッド部１２０の設定条件を切り替えて表示する。また、後述するように各ヘッド部１２０毎に個別に複数の表示部を設けることもできる。なお紫外線出力は、相対的な強度値、例えばＵＶＬＥＤ１５０の駆動デューティファクタで設定、表示しているが、絶対的な出力値（ｍＷ等）で表示してもよい。なお、表示部１４２は液晶や有機ＥＬで構成してアイコン表示等のグラフィカルな表示を可能とできる。またカラー表示可能としてもよい。また、表示部１４２の下部には、各チャンネル毎にチャンネル表示ランプ１４５を設けている。これによって、現在選択されて表示部１４２に表示されているチャンネルが区別できる。図の例では１〜４チャンネルの４つのチャンネル表示ランプ１４５が設けられる。さらに、これらのチャンネル表示ランプ１４５に隣接して、紫外線照射ランプ１４６が配置される。紫外線照射ランプ１４６は、いずれかのヘッド部１２０から紫外線が照射（エミッション）状態であることを示すパイロットランプとして機能し、例えばＬＥＤ等で構成される。すなわち、紫外線照射ランプ１４６のＬＥＤが点灯しているときは、紫外線が照射中であることがユーザに通知される。操作パネル１４４の下部には、電源スイッチ１４７と一括照射スイッチ１４８を備える。電源スイッチ１４７は紫外線照射装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。例えば電源スイッチ１４７にキースイッチを採用することで、不意にスイッチがＯＮになる事態を回避できる。

（一括照射スイッチ１４８）
一括照射スイッチ１４８は、これを押下することで、設定部１４０で予めヘッド部１２０毎に設定された各々の紫外線照射条件に従い、すべてのヘッド部１２０から紫外線を独立して照射できる。

（コントローラ側ヘッド接続部１６０）
さらに、前面パネルの下部には、各ヘッド部１２０毎にコントローラ側ヘッド接続部１６０、個別照射ランプ１７０、個別照射スイッチ１８０をそれぞれ設けている。図６において左側に縦並びに配置されるコントローラ側ヘッド接続部１６０は、ヘッド部１２０のケーブルを接続するためのコネクタであってヘッド接続部を構成する。上述の通り、図６のコントローラ部１１０は４台のヘッド部１２０を接続可能なように４チャンネルのコントローラ側ヘッド接続部１６０を設けている。もちろん、すべてのチャンネルを使用する必要はなく、使用条件に応じてこの内の任意のチャンネルのみを使用可能であることはいうまでもない。

（個別照射ランプ１７０）
また、各コントローラ側ヘッド接続部１６０の右側に隣接して、個別照射ランプ１７０が配置される。個別照射ランプ１７０は、各チャンネルに接続されたヘッド部１２０のＵＶＬＥＤ１５０から紫外線が照射されていることを示すためのランプである。これによってユーザは、どのヘッド部１２０から現在紫外線が照射されているかを確認できる。個別照射ランプ１７０にもＬＥＤ等が利用できる。なお、一括照射スイッチ１４８を押下すると、すべての個別照射ランプ１７０が点灯することとなる。

（個別照射スイッチ１８０）
さらに、個別照射ランプ１７０の右側に個別照射スイッチ１８０を配置している。個別照射スイッチ１８０は、各チャンネルに接続されたヘッド部１２０の紫外線出力を個別にＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。個別照射スイッチ１８０をチャンネル毎に設けることで、各々のチャンネルに接続されたヘッド部１２０の紫外線出力を個別に操作でき、特に専用スイッチを設けることにより少ない操作回数（例えばボタンを押すのみ）で各ヘッド部１２０の出力をＯＮ／ＯＦＦできるので、より便利に紫外線照射装置を使用できる。ただ、個別照射スイッチを設けることなく、操作パネル１４４で各チャンネルのＯＮ／ＯＦＦを操作するように構成することも可能である。

以上、設定部１４０のレイアウト配置を図６に基づき説明したが、これらの配置は任意に変更できることはいうまでもない。例えば、図６の例では複数のチャンネルを縦に配置し、横方向にチャンネル毎のコントローラ側ヘッド接続部１６０、個別照射ランプ１７０、個別照射スイッチ１８０を配置しているが、他の実施の形態として、横方向にチャンネルを配置し、縦方向にチャンネル毎のコントローラ側ヘッド接続部、個別照射ランプ、個別照射スイッチ等を配置することもできる。また、上記実施の形態では照射ランプと照射スイッチを個別に設けたが、オン状態で点灯するバックライト付のスイッチを使用すれば、これらを一部材に統合することもできる。

コントローラ部１１０は、図１に示すように電源部１１２及び制御部１１４を備える。ＡＣインレットから供給される商用電源が、ラインフィルタ、ヒューズ及び電源スイッチ１４７を経て電源部１１２に供給され、電源部１１２で生成された直流安定化電圧が制御部１１４に供給される。制御部１１４は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やＬＳＩ、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のゲートアレイで実現できる。また制御部１１４はメモリを備え、予め記憶しているプログラムとユーザの設定操作にしたがって各ヘッド部１２０からの近紫外線の強さ、照射タイミング等を制御する。制御部１１４には、端子台基板及び通信用コネクタが接続されており、これらのインターフェイスを用いてコンピュータやＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等の外部制御機器をコントローラ部１１０に接続することができる。外部接続機器は、後述するように紫外線照射条件の設定や紫外線照射装置のＯＮ／ＯＦＦ操作に使用できる。すなわち、紫外線照射装置のコントローラ部１１０に設けられた設定部１４０で設定や操作を行う他、外部接続機器からのトリガ入力によって紫外線照射装置のＯＮ／ＯＦＦを操作することもできる。また、４個のコントローラ側ヘッド接続部１６０が制御部１１４に接続され、これらのコントローラ側ヘッド接続部１６０を介して各ヘッド部１２０がコントローラ部１１０の制御部１１４に接続される。そして、制御部１１４は各ヘッド部１２０のＵＶＬＥＤ１５０の駆動制御のための電気信号を各ヘッド部１２０に与え、各ヘッド部１２０からの近紫外線の強さや照射タイミングを制御する。さらに、制御部１１４にはフロントパネル基板が接続されている。フロントパネル基板には、コントローラ部１１０の前面パネルに設けられた表示部１４２及び設定部１４０を構成する表示器や各種スイッチ類が実装されている。ユーザは表示部１４２及び設定部１４０を用いて４個のヘッド部１２０の近紫外線の強さ、照射タイミング等を個別に設定することができる。

上述の通り、本実施の形態に係る紫外線照射装置は、コントロール部によって紫外線照射条件を設定する設定モードと、紫外線を照射する照射モードとを切替可能である。設定モードと照射モードの切替は、専用の切替スイッチを設けたり、特定のスイッチの組み合わせや長押し等が利用できる。本実施の形態においては、図６に示す操作パネル１４４の内、エスケープスイッチ１４４Ｅの長押し（例えば３秒以上）によって、設定モードと照射モードを相互に切り替える。

以下、照射モードの詳細について説明する。まず、本実施の形態においては、紫外線照射装置の照射モード時において、すべてのヘッド部１２０から紫外線を照射する一括照射モードと、一のヘッド部１２０から紫外線を照射する個別照射モードとを備えている。そして上述の通り、一括照射スイッチ１４８を操作すると一括照射モードが実行され、個別照射スイッチ１８０を操作すると個別照射モードが実行される。さらに、各照射モードはそれぞれ自動モードと手動モードに区別できる。自動モードとは、予め設定された紫外線照射条件に従って、照射出力や照射時間を変更可能なモードである。すなわち、自動モードにおいては照射開始指令を受けると、事前に各ヘッド部１２０毎に登録された照射パターンで照射を開始し、終了後は自動的に紫外線照射を停止する。一方、手動モードとは、指定されたタイミングで紫外線照射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるモードである。すなわち、照射開始指令を受けると、照射停止指令を受けるまで一定の出力にて照射し続ける。照射スイッチをＯＮすると出力が開始され、ＯＦＦすると終了する。なお、後述するように手動モードにおいても紫外線出力値は変更可能である。照射モード時における紫外線の照射開始、及び停止の指令は、上述の通りコントローラ部１１０に設けた照射スイッチや端子台１６４からのトリガ入力によって実現される。なお、本実施の形態においては、照射スイッチを一度押下すると照射モードが実行され、再度押下すると中断もしくは停止される。中断の場合は、一時停止状態を維持し、再度スイッチを押下することで照射モードが再開される。

紫外線照射装置は、設定部１４０で設定される複数の紫外線照射条件を記憶部１１６に保存できる。さらに、各紫外線照射条件設定毎に動作モードを保存できる。手動モードにおいては、紫外線出力値は各ヘッド部１２０毎に保存できる。従って、個別手動照射モードでは複数のヘッド部１２０を異なる紫外線出力で各々照射できる。また一括手動照射モードでは、各ヘッド部１２０で同時に異なる紫外線出力を開始し、同時に照射終了させることができる。また、各ヘッド部１２０毎に照射許可／不許可を設定できるので、ヘッド部１２０が紫外線照射装置に接続されていても、所望のヘッド部１２０のみから照射することができる。従来の紫外線照射装置では、同一の装置に接続されたヘッドはすべて同じ出力及びタイミングで出力されていたため、装置にヘッドを接続している限り、他のヘッドの出力と共に必ず出力が生じ、照射を停止することができなかった。これに対して、本実施の形態では各ヘッド部１２０が独立しているため、紫外線照射の許可／不許可を容易に設定できるという利点がある。

また、自動モードにおいても、照射パターンを各ヘッド毎に保存できる。従って、一括自動照射モードでは複数のヘッド部１２０にて異なる照射パターンで同時に照射を開始して、異なるタイミングで照射を終了させることができる。上述の通り、このような動作も従来の紫外線照射装置では実現できなかった。特にヘッド毎に異なる照射パターン、異なるタイミングで停止することができなかったが、本実施の形態により、独立して各ヘッド部１２０毎に出力やタイミングを変化させた出力が可能となり、極めて自由度の高い紫外線照射が実現される。上述の通り、各ヘッド部１２０毎に照射許可／不許可を設定できるため、ヘッド部１２０が紫外線照射装置に接続されていても、所望のヘッド部１２０のみから照射させることができる。さらに、照射開始指令をヘッド部毎に入力できるようにすれば、ヘッド部毎に異なるタイミングで紫外線照射を開始させることもできる。例えば、個別照射スイッチをヘッド部の数だけ設けたり、あるいはヘッド部の台数分の端子台トリガ入力を用意すればよい。

以上説明した動作モードをまとめると、一括自動照射モードにおいては、各ヘッド部１２０毎に予め設定された紫外線出力、照射時間等の紫外線照射条件で、すべてのヘッド部１２０で紫外線照射を実行する。一括照射スイッチを押下すると、各ヘッド部１２０から紫外線照射が開始され、様々な異なる出力、時間で独立して紫外線照射が実行される。なお紫外線照射の終了は、各々の設定に応じてヘッド部１２０毎に異なり、設定が終了するとヘッド部１２０毎に自動的に終了する。また一括手動照射モードにおいては、実行するとすべてのヘッド部１２０から一定値で紫外線が出力される。一括照射スイッチを押下すると、各ヘッド部１２０から紫外線照射が開始され、再度一括照射スイッチを押下すると各ヘッド部１２０の紫外線照射が停止される。この場合においても各ヘッド毎に紫外線出力値を変更することはできる。さらに、個別手動照射モードは、各々のヘッド部１２０で実行されると、該ヘッド部１２０から一定値で紫外線が出力される。この場合においても各ヘッド毎の紫外線出力値を変更することはできる。

個別自動照射モードは、ヘッド部１２０毎に紫外線照射条件を設定するモードである。個別自動照射モードに相当する機能は、特に設けなくとも、一括自動照射モードを利用して実質的に実現できる。すなわち、特定のＵＶＬＥＤについてのみ照射を行い、他のＵＶＬＥＤの照射を行わないことで、該特定のＵＶＬＥＤの照射時間や出力等の紫外線照射条件を設定することにより、一括自動照射モード実行時に該ＵＶＬＥＤのみが自動的に設定されたパターンで紫外線照射を実行できる。ただ、この場合は特定のＵＶＬＥＤのみしか紫外線照射を実行できず、他のＵＶＬＥＤに個別自動照射モードに相当する動作を実行させるには、複数の一括自動照射モードを並列して実行可能とする必要がある。一方、複数のＵＶＬＥＤを動作させるように一括自動照射モードを設定することは可能である。ただ、ＵＶＬＥＤ毎の動作タイミングが変化する場合には対応が困難となる。一方、ユーザによっては各ヘッド部毎に自動照射を設定、実行する方が便利である場合も考えられるので、個別自動照射モードを別途設けることもできる。

また上記実施の形態のように設定部を共通とする構成の他、各ヘッド部毎に個別設定スイッチと個別表示部を設けることもできる。また、各ヘッド部の紫外線出力を調整する個別設定スイッチや個別照射スイッチは、コントローラ部でなくヘッド部に設けることもできる。さらに紫外線照射装置のヘッド部は、長手方向に沿ってケーブル部と紫外線の照射方向が略直線状となる態様（ストレートタイプ）とする以外にも、ＵＶＬＥＤからの紫外線の照射方向がヘッド部の長手方向と略直交するように構成したアングル状のタイプとしてもよい。この構成ではヘッド部の上方等のスペースが広く使用でき、また、紫外線照射の対象物や照射箇所を上方からヘッド部越しに観察する際の視認性に優れている。また上述した実施の形態では、図３等に示すように各ヘッド部がＵＶＬＥＤを１個備えているが、複数の半導体素子をヘッド部に設けることもできる。複数の半導体素子を使用することによって、紫外線の照射量を必要に応じて調整することが可能となり、複数のＵＶＬＥＤを同時にＯＮして使用すれば紫外線量を増大できる。また、複数のＵＶＬＥＤの内、特定のＵＶＬＥＤのみをＯＮさせ、他のＵＶＬＥＤをＯＦＦとし、動作するＵＶＬＥＤを交互に切り替えて使用することによって、特定のＵＶＬＥＤの連続使用を避けて各素子の長寿命化を図ることができ、ＵＶＬＥＤの交換時期を延長できる。さらに、特性が同一のＵＶＬＥＤを複数設ける場合のみならず、異なる特性を備えるＵＶＬＥＤを同一のヘッド部に設けてもよい。例えば、波長の異なるＵＶＬＥＤを切り替えて使用することで、同一のヘッド部から照射可能な紫外線の波長を変更できる。特性の異なるＵＶＬＥＤを使用する場合は、各ＵＶＬＥＤに応じた駆動電流等を予めヘッド部側で設定しておく。さらにまた、ヘッド部間で異なる特性のＵＶＬＥＤを各ヘッド部に設けることも可能であることはいうまでもない。複数の半導体素子をヘッド部に設ける場合は、ＯＮする素子を他と区別する必要があるので、各半導体素子に個別のＩＤ番号等の素子識別情報を割り当る。そして紫外線照射条件を設定する際に、いずれの素子をＯＮするかの素子識別情報も設定する。複数の半導体素子を点灯する場合は、該半導体素子に同一の設定を容易に行えるよう、設定のコピーを可能としてもよい。

上記の各実施の形態では、紫外線照射条件の設定をコントローラ部の設定部で行っている。ただ、紫外線照射条件の設定は、紫外線照射装置に外部接続された機器にて行うことも可能である。例えば、図７に示すように紫外線照射装置７００のコントローラ部７１０を、コンピュータやＰＬＣ等の外部接続機器７１０１と接続し、外部接続機器７１０１側で設定した紫外線照射条件をコントローラ部７１０に転送することで設定を行う。紫外線照射装置７００は外部接続機器７１０１と接続するためのインターフェースを備える。インターフェースはコントローラ部７１０の制御部７１４と接続され、制御部７１４で外部接続機器７１０１との電気信号のやりとりやデータ通信を行う。外部接続機器７１０１と紫外線照射装置７００との接続は、ＲＳ−２３２ｘやＲＳ−４２２、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行うことができる。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに記録媒体を介して設定情報を保存、読み込みさせることもできる。記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。

従来の紫外線照射装置では、紫外線源として使用する高圧水銀ランプ等に機械的なシャッタを介することにより出力を変更していたため、紫外線出力の最小分解能が粗くなり離散的な変化となって微調整ができず、波形パターンに沿った出力の変更が極めて困難であった。これに対して、駆動電流に対するリニアリティの高い半導体素子を利用する本実施の形態によれば、入力電流を調整してほぼ連続的な出力の変化が実現される。駆動電流に応じて出力をリニアリティ良く変化できるので、様々な照射パターンに対応できる。さらに半導体素子のＯＮ／ＯＦＦによる制御は反応速度が高く高速な動作が可能であり、しかも機械的な動作を伴わないため信頼性高く安定して使用できる。また、キセノンランプ等を使用する従来の紫外線照射装置でのパルスによるプラズマを発生等の方式と比べて、大電流や複雑な駆動回路を要さず、簡易な回路で安価にかつ容易に実現でき、メンテナンスも容易といった優れた特長が実現される。さらに従来のように高周波を発生させる高周波点灯回路では、高電圧に対する絶縁対策が必要であったり回路構成が複雑で装置が大型化する等の問題があったが、本発明によれば安価にかつ小型化も可能であり、ヘッド部をユーザが手持ち可能なハンディタイプとして好適に利用できる。

（紫外線照射パルス条件の設定）
紫外線硬化型樹脂は、紫外線の照射を受けている間のみ硬化反応を生じ、硬化反応時には発熱を伴う。硬化反応によって発生した熱は、紫外線硬化型樹脂を塗布した対象物によっては悪影響を及ぼすことがある。急激に反応が進行して高温になることを避けるためには、紫外線照射の光量を弱くすることが考えられるが、一方で照射量が少ないと紫外線硬化型樹脂の内部まで紫外線が十分に行き渡らず、反応が不十分になることがある。そこで本発明の実施の形態では、紫外線照射を強い照度でパルス状に短時間照射させる照射を繰り返すよう制御する。これによって、強い照度で内部まで硬化させると共に、短時間で照射を休止することにより反応熱の発生を止めて放熱を促進し、温度上昇を抑制できる。これを実現するために、紫外線源である半導体素子をコントローラ部の制御部でＯＮ／ＯＦＦ制御している。ＯＮ／ＯＦＦ制御には、パルス幅を変化させるＰＷＭ制御や一周期内で発生させる一定幅のパルスの数を変化させる方法、あるいは周期や振幅を変化させる方法等が適宜利用できる。またパルスは矩形波や正弦波、三角波等が適宜利用できるが、好適にはスイッチングにより容易に生成できる矩形波とする。

制御部は、ＵＶＬＥＤをパルス駆動するためのパルスパターンを設定する設定部を備える。設定部は、ユーザが対象物の熱許容量、紫外線硬化型樹脂の種別、所定の紫外線を照射したときの温度上昇の勾配及び照射を休止したときの温度低下の勾配、紫外線硬化型樹脂の反応時間等に基づいて、パルスのＯＮ期間や一周期を指定する。

具体的には、一周期中の照射期間すなわちＯＮ時間は、紫外線硬化型樹脂の反応に必要な最小時間よりも長くする。最小時間は、主に使用する紫外線硬化型樹脂の種類によって変化する。一方、ＯＮ時間は反応熱による温度上昇で許容温度を超えない最大時間よりも短くする。ここで許容温度は紫外線硬化型樹脂を塗布する対象物（ワーク）で許容される最大温度であり、対象物の材質や特性によって変化する。したがって、使用される条件に応じた最適値を設定する。

また、紫外線照射の休止期間すなわちＯＦＦ時間は、次周期のＯＮ時間で温度上昇しても対象物の許容温度を超えない温度まで紫外線硬化型樹脂が放熱する時間とする。すなわち、放熱に要する時間に応じて決定される。好ましくはＯＮ時間の５倍程度とし、より好ましくは１０倍以上の時間に設定する。

次に実施例１として、図１の紫外線照射装置を用いて紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行った際の温度変化を測定した結果を、図８のグラフに示す。実施例１で使用した紫外線硬化型樹脂は、スリーボンド製接着剤３０３０であり、これを厚さｔ＝２ｍｍのアルミニウム板に直径φ＝６ｍｍの穴を穿孔し、この穴に上記接着剤を充填し、キーエンス製紫外線照射装置を使用し、紫外線を最大照度の６０％、ＯＮ時間０．３ｓ、ＯＦＦ時間４ｓ、照射パルス数８回で照射し、対象物の温度を放射温度計で測定した。また比較例１として、紫外線強度を上記と同じく照度６０％として連続照射したときの温度変化を測定した。照度６０％は最大出力に対する比率であり、ワークとの距離等によって実際の出力値は変化する。例えばヘッド部からワークまでの距離が２０ｍｍの場合、１００ｍＷ／ｃｍ^２前後となる。またこの例においてはワークの許容温度を、熱膨張による変形等を考慮して６０℃に想定している。図８から明らかなとおり、紫外線を連続照射すると接着剤が一気に反応して温度は急激に上昇し、１００℃を超えてしまっている。これに対して、パルス照射の例では、温度上昇が許容温度である６０℃以下に抑制されており、対象物の温度上昇の抑制に効果的であることが確認できた。

なお実施例１では、８パルス照射後は連続照射に切り替えている。図８に示すように、連続照射に切り替える段階では既に紫外線硬化型樹脂の反応がある程度進んでおり、温度が全体に下降傾向にある。このように反応が収束に向かう段階では連続照射しても温度は上昇し続けることはない。このため、連続照射に切り替えることで、許容温度内で残りの反応を促進し早期に硬化させることができる。ただ、連続照射に切り替えずにパルス照射のまま紫外線照射を継続してもよいことはいうまでもない。

紫外線照射をパルス照射から連続照射に切り替えるタイミングは、紫外線を連続照射に切り替えても温度が許容温度以下に収まる程度まで反応が進行した段階とする。この切り替えタイミングの判断には、例えば予めパルス照射による温度上昇を放射温度計等で測定しておき、紫外線照射パルスの一周期における紫外線硬化型樹脂の硬化による発熱量の平均値が上昇傾向から下降傾向に移行したとき、又は紫外線照射の積算量を制御部等で演算し、所定の積算量に達したとき、あるいは紫外線照射パルス数をカウントして所定のパルス数に達した時点等が利用できる。

また実施例２として、異なる紫外線硬化型樹脂に対して異なる紫外線照射条件を適用した際の温度変化を放射温度計で測定した結果を、図９のグラフに示す。この例では、紫外線硬化型樹脂として、スリーボンド製接着剤３０４２Ｂを使用し、厚さｔ＝２ｍｍのポリカーボネート板に直径φ＝３ｍｍの穴を穿孔して充填した。また紫外線照射装置は実施例１と同じものを使用し、紫外線照射パターンとしては照度１００％でＯＮ時間０．６ｓ、ＯＦＦ時間６ｓで、連続照射に移行させずパルス照射を継続した。また比較例２として、紫外線強度を上記と同じく照度１００％の最大出力で一定として連続照射した。この例でも、ワークの許容温度を６０℃に想定している。図９から明らかなとおり、紫外線を連続照射すると接着剤が一気に反応して温度は１００℃近くまで急上昇した後、なだらかな低下を示している。これに対してパルス照射の例では、許容温度である６０℃以下の温度で維持されており、対象物の温度上昇の抑制に効果的であることが確認できた。さらに上記実施例のいずれも、時間の経過と共に温度曲線は一致し一定温度を示しており、反応が収束していることを示している。また紫外線照射後の接着剤は完全に硬化していることが確認できた。

以上のように、本実施の形態に係る紫外線照射によって対象物の温度上昇が抑制できるので、熱により劣化する性質を有する対象物に対しても適切に紫外線照射を制御し、安全に紫外線硬化型樹脂を硬化できる。実際の照射においては使用する紫外線硬化型樹脂の種類や量、基板や部品等の熱許容量や許容温度、あるいは要求される硬化・接着完了までの所要時間等に応じて、パルス幅や周期、振幅等を最適値に調整する。好ましくは、予め実際のワークに紫外線照射を行って上記実施例のような温度変化を測定しておき、最適な条件を個別に見出した後紫外線照射条件を決定する。

本発明の紫外線照射装置及び紫外線照射方法は、ピックアップ等の電子部品の組み立て作業において、紫外線硬化樹脂による接着に好適に利用できる。また、半導体ステッパーや光洗浄装置、光乾燥装置等の用途にも利用できる。

本発明の一実施の形態に係る紫外線照射装置を示すブロック図である。本発明の一実施の形態に係る紫外線照射装置のヘッド部の詳細を示す正面図及び断面図である。図２のヘッド部を上方から見た分解斜視図である。図２のヘッド部を下方から見た分解斜視図である。図４のコネクタを各々連結した状態を示す斜視図である。コントローラ部の前面パネルに設けられた表示部及び設定部の配置例を示す正面図である。図１の紫外線照射装置に外部接続機器を接続した状態を示すブロック図である。実施例１の条件で紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行った際の温度変化を示すグラフである。実施例２の条件で紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行った際の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１００、７００…紫外線照射装置
１１０、７１０…コントローラ部
１１２…電源部
１１４、７１４…制御部
１１６…記憶部
１２０…ヘッド部
１２１…識別部
１２２…ヘッド本体部
１２２１…上ケース部材１２２２…下ケース部材
１２２３…基端部材
１２２４…基板
１２２５…ケーブル用コネクタ
１２２６…インジケータＬＥＤ
１２２７…メモリ部
１２２８…調整回路
１２２９…固定ネジ１２３０…固定ネジ
１２３１…連結コネクタ
１２３２…貫通孔
１２４…冷却ブロック
１２４４…連結コネクタ
１２４５…保護プレート
１２６…レンズホルダ
１２６１…光学系レンズ１２６１Ａ…第１のレンズ１２６１Ｂ…第１のレンズ
１３０…ケーブル部
１４０…設定部
１４２…表示部
１４４、２４４…操作パネル
１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ、１４４Ｄ…＜、＞、∧、∨スイッチ
１４４Ｅ…エスケープスイッチ
１４４Ｆ…エンタースイッチ
１４５…チャンネル表示ランプ
１４６…紫外線照射ランプ
１４７…電源スイッチ
１４８…一括照射スイッチ
１５０…ＵＶＬＥＤ
１６０…ヘッド部接続部
１７０…個別照射ランプ
１８０…個別照射スイッチ
７１０１…外部接続機器
Ｕ…紫外線

Claims

紫外線硬化型樹脂を硬化するための紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
紫外線源として紫外線を照射可能な一以上の半導体素子を備える一以上のヘッド部(120)と、
各々のヘッド部(120)毎に個別の紫外線照射条件を設定可能な制御部(114)と、前記半導体素子に駆動電流を供給する電源部(112)とを備えるコントローラ部(110)と、
前記ヘッド部(120)とコントローラ部(110)とを電気的に接続するための電気信号線を備えるケーブル部(130)と、
を備えており、
紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が対象物の熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、前記制御部(114)が半導体素子から照射される紫外線をパルス状に制御することを特徴とする紫外線照射装置。
請求項１に記載の紫外線照射装置であって、さらに、
対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する反応熱による温度上昇の勾配に応じて、紫外線硬化型樹脂の硬化による熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように、紫外線照射のパルス幅及び周期を含む紫外線照射パルス条件を設定するための設定部を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
請求項１又は２に記載の紫外線照射装置であって、
紫外線照射パルスが略矩形波であり、そのＯＮ時間が、紫外線硬化型樹脂の反応に必要な最小時間よりも長く、かつ反応熱による温度上昇で許容温度を超えない最大時間よりも短いことを特徴とする紫外線照射装置。
請求項３に記載の紫外線照射装置であって、
紫外線照射パルスのＯＦＦ時間が、ＯＮ時間の５倍以上であることを特徴とする紫外線照射装置。
請求項１から４のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
紫外線照射パルスの一周期における紫外線硬化型樹脂の硬化による発熱量の平均値が低下したとき、パルス照射から連続照射に移行することを特徴とする紫外線照射装置。
請求項１から５のいずれかに記載の紫外線照射装置であって、
前記半導体素子が紫外線発光ダイオード(150)であることを特徴とする紫外線照射装置。
紫外線照射装置で紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射して硬化させる紫外線照射方法であって、
紫外線照射装置のヘッド部に備えられた半導体素子から紫外線をパルス状に照射し、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が熱許容量を超えて上昇するのを抑制するように紫外線照射を制御することを特徴とする紫外線照射方法。
対象物の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布した後、対象物の表面に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射方法であって、
対象物の熱許容量と紫外線硬化型樹脂の反応による温度上昇の速度に応じて紫外線照射のパルス幅及びパルス休止時間を含む紫外線照射パルス条件を設定するステップと、
前記設定された紫外線照射パルス条件に基づき、紫外線硬化型樹脂の硬化時に発生する熱量が許容温度を超えて上昇するのを抑制するように紫外線硬化型樹脂に対して紫外線をパルス状に照射するステップと、
を有することを特徴とする紫外線照射方法。
請求項７又は８に記載の紫外線照射方法であって、
紫外線照射パルス条件の設定が、対象物の熱許容量、紫外線硬化型樹脂の種別、使用量、所定の紫外線を照射したときの温度上昇の勾配及び照射を休止したときの温度低下の勾配、紫外線硬化型樹脂の反応時間の少なくともいずれかに基づいて設定することを特徴とする紫外線照射方法。
請求項７から９のいずれかに記載の紫外線照射方法であって、
紫外線源として半導体素子に紫外線発光ダイオード(150)を使用することを特徴とする紫外線照射方法。