光照射装置およびそのシステム
【課題】それぞれの光照射源に略均一に冷却風を送風可能な光照射装置を提供する。
【解決手段】実施形態の紫外線照射装置（光照射装置）は、給気ダクト４を介して内部に冷却媒体を給気可能な長尺で中空の給気ボックス２（ボックス）と、給気ボックス４の長手方向に沿って複数配置されたＵＶ照射モジュール５１〜５６（光照射源）と、給気ボックス４の長手方向に沿って複数設けられた、内部に空間６１１〜６６１を備え、空間６１１〜６６１を介してＵＶ照射モジュール５１〜５６に冷却媒体を供給する分岐ダクト６１〜６６と、複数の分岐ダクト６１〜６６の近傍に設けられた、空間６１１〜６６１において障害物となることにより、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構９１〜９６と、を具備している。
【解決手段】実施形態の紫外線照射装置（光照射装置）は、給気ダクト４を介して内部に冷却媒体を給気可能な長尺で中空の給気ボックス２（ボックス）と、給気ボックス４の長手方向に沿って複数配置されたＵＶ照射モジュール５１〜５６（光照射源）と、給気ボックス４の長手方向に沿って複数設けられた、内部に空間６１１〜６６１を備え、空間６１１〜６６１を介してＵＶ照射モジュール５１〜５６に冷却媒体を供給する分岐ダクト６１〜６６と、複数の分岐ダクト６１〜６６の近傍に設けられた、空間６１１〜６６１において障害物となることにより、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構９１〜９６と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、印刷関連のインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化に用いられる紫外線照射装置などの光照射装置およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光照射装置の一例として、紫外線照射装置がある。紫外線照射装置は、例えば、特許文献１にあるように、紫外線照射源を複数並べて配置することで、所定の紫外線照射を可能とするものである。紫外線照射源には、マイクロ波を発生させるマグネトロンや、マイクロ波を受けて紫外線を発生させる紫外線ランプなどが搭載されている。これらは点灯中に発熱するため、冷却が必要である。その構造として、ブロアから複数の紫外線照射源に冷却媒体を送り込む方式が提案されている。
【０００３】
ここで、個々の紫外線照射源に搭載されたマグネトロンや紫外線ランプは、それぞれ同じ温度で使用されるのが望まれる。そのためには、それぞれの紫外線照射源に冷却媒体を均一に送風する必要があるが、特許文献１の方式では送風ムラが生じることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９８８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、それぞれの光照射源に略均一に冷却風を送風可能な光照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、実施形態の光照射装置は、冷却媒体を送風可能なブロアと、複数配置された光照射源と、内部に空間を備え、前記空間を介して、前記ブロアからの前記冷却媒体を複数の前記光照射源のそれぞれに供給する複数の分岐ダクトと、複数の前記分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の面照射型の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図２】第１の実施形態の紫外線照射装置の給気側ボックスの側壁を外した状態について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態のＵＶ照射モジュール等について説明するための図である。
【図４】第１の実施形態の各々の分岐ダクト内を通過する冷却風の風量の調整について説明するための図である。
【図５】第２の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図６】第３の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図７】第４の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図８】第４の実施形態の紫外線照射装置で用いる分岐管について説明するための図である。
【図９】紫外線照射装置の他の実施形態について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の面照射型の紫外線照射装置について説明するための図、図２は、第１の実施形態の紫外線照射装置の給気側ボックスの側壁を外した状態について説明するための図である。なお、以下では便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を設定して説明する。
【００１０】
図１は、広範囲を照射可能な面照射型の紫外線照射装置である。この装置は、照射ボックス１を備えている。照射ボックス１は、蓋部と側部を備え、蓋部に対向する側が開口した箱である。この照射ボックス１の蓋部には、光照射装置として紫外線照射装置１１が複数、ここでは６セットが並列的に配列されている。これら紫外線照射装置１１は、照射ボックス１に対してスライド可能に構成されている平板１２の上にそれぞれ配置されている。
【００１１】
紫外線照射装置１１は、ボックスとして、ステンレス等の金属からなる長尺の給気側ボックス２を備えている。給気側ボックス２は、例えば、高さは約３００ｍｍ、長さは約２０００ｍｍであり、図２からわかるように、その長手方向（以下、Ｘ方向）に沿って細長い空間２１を内部に備えている。
【００１２】
給気側ボックス２の近傍には、ブロア３が配置されている。ブロア３は、空気などの冷却媒体を送風する機能を備えた、渦巻き形状の送風装置であり、給気ダクト４を介して、給気側ボックス２と連結されている。給気ダクト４は、両端に入風口４１と出風口４２を備えた中空の導管である。その入風口４１側はブロア３と接続され、出風口４２側は給気側ボックス２のＸ方向の端面に形成された穴２２に接続されている。
【００１３】
また、給気側ボックス２の近傍には、Ｘ方向に沿って光照射源であるＵＶ照射モジュール５１〜５６が配置されている。これらＵＶ照射モジュール５１〜５６は全て同一の構造である。ＵＶ照射モジュール５１を例にとり、図３を参照して構造を説明する。図３は、ＵＶ照射モジュール等について説明するための図であり、（ａ）はＸＺ平面、（ｂ）は排気ダクト８付近におけるＹＺ平面の断面図である。
【００１４】
ＵＶ照射モジュール５１はランプハウス５１１を備えている。ランプハウス５１１は、ステンレスなどのマイクロ波を遮断可能な金属からなる中空の箱である。その内部にはマイクロ波を発生させるマグネトロン５１２が配置されている。本例では、マグネトロン５１２は一対である。このマグネトロン５１２には、マイクロ波を送信するアンテナ５１３が設けられている。アンテナ５１３はマグネトロン５１２から下方に突き出すように形成されていて、その周囲は導波管５１４によって覆われている。導波管５１４は、マイクロ波を導く部材であり、アンテナ５１３を覆っていない他端側は開口しており、その開口が下方を向くように配置されている。
【００１５】
導波管５１４の開口付近には、リフレクタ５１５が配置されている。リフレクタ５１５は、紫外線は反射し、マイクロ波は透過させる材料からなるものである。本例では、表面にコーティングを施したガラス板からなり、このガラス板は一対で構成され、ハの字状に配置されている。この一対の平板によって形成される空間には、光発生源である無電極ランプ５１６が配置されている。
【００１６】
無電極ランプ５１６は、石英ガラスなどの紫外線光を透過させる材料からなる円筒形状のバルブである。外径は１７ｍｍ程度、長さは２４０ｍｍ程度である。その内部には、マイクロ波によって紫外線を発生させる媒体として、不活性ガス、水銀および鉄が封入されている。バルブの両端には棒状の支持部が一体的に設けられており、この支持部によってランプハウス５１１に取り付けられる。
【００１７】
ランプハウス５１１の下方に設けられた開口には、電磁シールド５１７が配置されている。この電磁シールド５１７は、金属線を編み込んだメッシュ、パンチング加工した金属板などにより構成されている。そのため、紫外線や冷却風は透過させつつ、マイクロ波はランプハウス５１１の外部に漏れることを防止する。
【００１８】
また、ランプハウス５１１の下方には、排気ケース５１８が配置されている。排気ケース５１８は、ランプハウス５１１と同様の材料からなる中空の箱であり、電磁シールド５１７と対面する面には照射面５１９が設けられている。この照射面５１９は、紫外線透過性に優れる石英ガラスなどからなるものである。また、排気ケース５１８のランプハウス５１１と接続されていない他端側には、排気口５１８１が設けられている。
【００１９】
これらＵＶ照射モジュール５１〜５６は分岐ダクト６１〜６６によって、それぞれ給気側ボックス２と接続されている。分岐ダクト６１〜６６は内部に空間６１１〜６６１を備える、例えば直径が１５０ｍｍ、長さが２００ｍｍである中空の導管であり、給気側ボックス２の長手方向に対して直交する方向（以下、Ｚ方向）に沿うように形成されている。本例では、分岐ダクト６１〜６６は、ＵＶ照射モジュール５１〜５６と同じ６つ設けられており、全て同じ大きさである。また、分岐ダクト６１〜６６は、Ｘ方向に沿って等間隔になるように、給気側ボックス２に一体形成されている。このように、給気側ボックス２とＵＶ照射モジュール５１〜５６を分岐ダクト６１〜６６によって繋ぐようにすることで、給気側ボックス２とＵＶ照射モジュール５１〜５６の着脱を容易に行える。したがって、平板１２との組み合わせで、装置自体やボックス、その構成部品等のメンテナンスに有利である。
【００２０】
ＵＶ照射モジュール５１〜５６の排気ケース５１８〜５６８には、給気側ボックス２と並ぶように排気側ボックス７が配置されている。排気側ボックス７は、内部にＸ方向に沿う細長い空間７１を備えた長尺で中空の箱であり、ＵＶ照射モジュール５１〜５６の排気ケース５１８〜５６８の排気口５１８１〜５６８１のそれぞれと繋がっている。この排気側ボックス７には穴７２が設けられており、その穴７２には中空の導管である排気ダクト８の入風口８１が接続されている。
【００２１】
この紫外線照射装置１１の動作について説明すると、まずマグネトロン５１２は、電源（図示なし）から電力を受けて、マイクロ波を発生させる。マグネトロン５１２で発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、アンテナ５１３から送信され、導波管５１３によって導かれる。そして、マイクロ波は、無電極ランプ５１６に到達し、バルブ中に封入された媒体を励起して、無電極ランプ５１６から紫外線を発生させる。この紫外線は、直接またはリフレクタ５１５で反射して、電磁シールド５１７および照射面５１９を通過し、直接または照射ボックス１の側部で反射しながら、開口付近に配置された、例えば液晶パネルなどの大面積の被照射体（図示なし）に導かれる。
【００２２】
ここで、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６は、動作中に高温となるため、冷却する必要がある。その冷却には、冷却媒体が用いられる。この冷却媒体は、冷却風としてブロア３により送風され、給気ダクト４を介して、給気側ボックス２、分岐ダクト６１の空間６１１を通って、ＵＶ照射モジュール５１に供給され、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを冷却する（風Ａ１）。このとき給気ダクト４から供給される冷却風の量は、例えば７０ｍ３／ｍｉｎである。マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを空冷した冷却風は、風９２に示すように、排気ケース５１８を通り（風Ａ２）、さらに排気側ボックス７、排気ダクト８を通って、紫外線照射装置１１の外部に排気される（風Ａ３）。外部に排気された風は、当初より温度が上昇したり、不純物を含むものであるため、冷却処理や不純物除去処理などがされて、再度、ブロア３により空間２１に送風される（図示なし）。なお、他のＵＶ照射モジュール５２〜５６においても同様に、冷却風が給気され、排気される。
【００２３】
この冷却に際しては、ＵＶ照射モジュール５１〜５６に搭載された全てのマグネトロン５１２や無電極ランプ５１６がほぼ同じ温度になるようになされるのが望ましい。マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６は温度によって、マイクロ波や紫外線の発生量が変化し、その結果、光学特性にばらつきが生じるためである。全てのマグネトロン５１２や無電極ランプ５１６の温度を一定にするには、ＵＶ照射モジュール５１〜５６に略均一に冷却風を供給すればよい。しかし、冷却風を給気側ボックス２に送ってから、分配する方式ではＵＶ照射モジュール５１〜５６に略均一に冷却風を供給するのは比較的困難である。例えば、特許文献１の装置では、取り込み口に近い喚起口に冷却風が集中するため、各喚起口に供給される冷却風の風量は不均一になる。
【００２４】
そこで、本実施形態では、給気側ボックス２の構造を改良している。具体的には、図２に示すように、分岐ダクト６１〜６６の近傍に風量調整機構９１〜９６を設けている。この風量調整機構９１〜９６は、空間６１１〜６６１において障害物となることにより、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を調整可能な機構である。本実施例では空間６１１〜６６１と同程度の大きさの蓋である。風量調整機構９１〜９６を空間６１１〜６６１の上に所定だけスライドさせることで、空間６１１〜６６１を通過しようとする冷却風の障害となり、分岐ダクト６１〜６６を通る風量を変化させることができる。
【００２５】
この風量調整機構９１〜９６は、個別制御が可能である。例えば、分岐ダクト６１は風量調整機構９１により空間６１１を塞がず、分岐ダクト６６は風量調整機構９６により空間６６１を半分だけ塞ぐなどを行うことが可能である。したがって、図４に示すように、ＵＶ照射モジュール５１〜５６または分岐ダクト６１〜６６内に流速計を配置して冷却風の流速を測定し（Ｓ１）、その測定結果に基づいて、各々の分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の流速が均一化されるように、風量調整機構９１〜９６により、空間６１１〜６６１における冷却風に対する抵抗具合を調整し（Ｓ２）、再度、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の流速を測定すれば（Ｓ３）、風量を略均一に制御することができる。Ｓ３のステップにおいて、風量が不均一の結果となれば、Ｓ２のステップに戻ればよい。本実施形態では、風量調整機構９１〜９６を設けていない従来の紫外線照射装置よりも、分岐ダクト６１〜６６における流量差が約１０％改善された。なお、流速計はＵＶ照射モジュール５１〜５６内に常備させておく必要はなく、紫外線照射装置１１の設備導入時や定期的のみに配置するようにしてもよい。
【００２６】
風量調整機構９１〜９６の制御に関しては、風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めるために、風量が最も少ない分岐ダクトの風量に、その他の分岐ダクトの風量が近づくように調整するのが望ましい。一般的には、給気ダクト４の近傍の分岐ダクトにおいて風量が高く、最も離れた分岐ダクトにおいて風量が低くなる傾向があるので、最も離れた分岐ダクトでは空間をほとんど塞がず、給気ダクト４に近い分岐ダクトでは空間を所定に塞ぐよう、風量調整機構を調整すればよい。給気ダクト４の近傍の分岐ダクトから、最も離れた分岐ダクトに向かうにつれて、風量が少なくなる場合には、給気ダクト４から最も離れた分岐ダクトから、近傍の分岐ダクトに向かうにつれて空間が小さくなるように風量調整機構を調整すればよい。このように、風量が最も少ない分岐ダクトの風量に、その他の分岐ダクトの風量が近づくように調整する場合には、その風量が最も少ない分岐ダクトの部分には、風量調整機構を設けなくてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態のような傾斜を有する給気ボックス２と風量調整機構９１〜９６を組み合わせると、さらに風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めることが期待できる。具体的には、給気ダクト４の近傍からＸ方向に遠方に向かうにつれて傾斜する、すなわち分岐ダクト６６部分における空間２１の高さよりも、分岐ダクト６１部分における空間２１の高さを低くする、傾斜面２３を備えた給気ボックス２において、風量調整機構９１〜９６を採用するとよい。このような給気ボックス２は、傾斜面２３により分岐ダクト６１〜６６における風量を均一化する効果が得られるためであり、この給気ボックス２と風量調整機構９１〜９６を組み合わせれば、風量調整機構９１〜９６によって空間６１１〜６６１の大きさを大幅に塞ぐ必要がなくなるため、各分岐ダクトにおける風量を均一化しつつ、風量を大きくすることが可能になる。
【００２８】
第１の実施形態においては、空間６１１〜６６１にとって障害物となることにより、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を調整可能な風量調整機構９１〜９６を分岐ダクト６１〜６６の近傍に設けたため、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量が均一化され、ＵＶ照射モジュール５１〜５６内のマグネトロン５１２や無電極ランプ５１６の温度が同じになるため、光学特性のばらつきを抑制することができる。
【００２９】
また、風量調整機構９１〜９６を、風量が最も少ない分岐ダクトの風量に、その他の分岐ダクトの風量が近づくように調整したため、風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めることができる。また、傾斜面２３を備える給気ボックス２に風量調整機構９１〜９６を採用したため、風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めることができる。
【００３０】
また、複数の紫外線照射装置１１を一方に全ての給気ダクト４、他方に全ての排気ダクト８が集合するように、並列的に配置しているため、コンパクトでありながら、給排を効率よく行うことができるシステマチックな面照射型の紫外線照射装置を実現することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態の紫外線照射装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３２】
この実施形態では、風量調整機構９１〜９６は分岐ダクト６１〜６６の空間６１１〜６６１において回動する蓋である。この風量調整機構９１〜９６を回動させて、空間６１１〜６６１を所定に塞ぐ障害物とすることで、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を均一化できるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、風量調整機構９１〜９６の蓋面を、冷却風を導入するガイドとして兼用することもでき、この場合には冷却風の流量を増やすことができるため、風量を均一にしながら冷却効果を高めることができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【００３４】
この実施形態では、風量調整機構９１〜９６は分岐ダクト６１〜６６の空間６１１〜６６１に突出する棒である。この風量調整機構９１〜９６を突出させて、空間６１１〜６６１を所定に塞ぐ障害物とすることで、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を均一化できるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この場合には、紫外線照射装置１１の外部において、風量調整機構９１〜９６の突出量を手動で変更できるので、空間６１１〜６６１の調整が容易である。なお、棒の先端部に蓋を取り付けるなどしてもよい。
【００３５】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【００３６】
この実施形態では、給気ダクト４の出風口４２に分岐管６０を接続し、その分岐管６０により、ブロア３から送風される冷却媒体をそれぞれＵＶ照射モジュール５１〜５３に送り込む構造としている。具体的には、分岐管６０は、分岐ダクト６０１〜６０３を備えており、ＵＶモジュール５１〜５３に接続されている分岐ダクト６１〜６３と接続することで冷却媒体の送り込みを可能とする。排気側には、分岐ダクト８０１〜８０３を備える集合管８０が配置されており、分岐ダクト８０１〜８０３と分岐ダクト８２１〜８２３を接続することで、冷却媒体を排気ケース５１８〜５３８から集合管８０より排気する構造としている。
【００３７】
図８に示すように、分岐ダクト６０１〜６０３の内部の空間６０１１〜６０３１には、風量調整機構９１〜９３が配置されている。この実施形態では、風量調整機構９１〜９３は、空間６０１１〜６０３１を横断するように棒を配置し、その棒に金属ブロック等を設けたものである。金属ブロック等は、冷却媒体の障害物となるため、風量を調整することができる。なお、その個数や大きさにより、ＵＶ照射モジュールに送り込まれる冷却媒体の量を調整可能である。
【００３８】
この実施形態では、給気側ボックスのようなものは使用していないので、簡単な構造で、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、風量調整機構９１〜９３は、分岐ダクト６１〜６３に設けるようにしてもよいし、複数箇所に設けてもよい。
【００３９】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、給気側ボックス２の傾斜面２３は、同じ角度で傾斜する面でなくてもよく、傾斜角が段階的に変化する面、湾曲する面、一部のみが傾斜するような面であってもよい。また、傾斜面２３は、給気側ボックス２の内部に、平板を傾斜させて配置することで形成しても良い。
【００４０】
給気ダクト４や分岐ダクト６１〜６６は、給気側ボックス２と一体構成でも別体構成であってもよい。
【００４１】
光照射源は、光発生源を内部に備えた装置に限らず、光発生源単体、光発生源を基板上に実装したものなどであってもよい。また、光照射源が発生させる光は、紫外線に限らず、可視光や赤外光であってもよい。つまり、光照射源としては、所定の波長の光を発生させるように設計された、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、誘電体バリア放電ランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤおよびそれらを搭載、実装した装置などでもよい。
【００４２】
図９のように、排気側ボックス７に、給気側ボックス２の傾斜面２３とクロスするように、傾斜面７３を設けてもよい。これにより、排気ダクト８に冷却風が流れ込みやすくなるため、コンパクトな構造でありながら、給排を効率よく行うことができる。
【００４３】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 照射ボックス
１１ 紫外線照射装置
２ 給気側ボックス
４ 給気ダクト
５１〜５６ ＵＶ照射モジュール
６１〜６６ 分岐ダクト
６１１〜６６１ 空間
９１〜９６ 空間調整機構
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、印刷関連のインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化に用いられる紫外線照射装置などの光照射装置およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光照射装置の一例として、紫外線照射装置がある。紫外線照射装置は、例えば、特許文献１にあるように、紫外線照射源を複数並べて配置することで、所定の紫外線照射を可能とするものである。紫外線照射源には、マイクロ波を発生させるマグネトロンや、マイクロ波を受けて紫外線を発生させる紫外線ランプなどが搭載されている。これらは点灯中に発熱するため、冷却が必要である。その構造として、ブロアから複数の紫外線照射源に冷却媒体を送り込む方式が提案されている。
【０００３】
ここで、個々の紫外線照射源に搭載されたマグネトロンや紫外線ランプは、それぞれ同じ温度で使用されるのが望まれる。そのためには、それぞれの紫外線照射源に冷却媒体を均一に送風する必要があるが、特許文献１の方式では送風ムラが生じることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９８８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、それぞれの光照射源に略均一に冷却風を送風可能な光照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、実施形態の光照射装置は、冷却媒体を送風可能なブロアと、複数配置された光照射源と、内部に空間を備え、前記空間を介して、前記ブロアからの前記冷却媒体を複数の前記光照射源のそれぞれに供給する複数の分岐ダクトと、複数の前記分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の面照射型の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図２】第１の実施形態の紫外線照射装置の給気側ボックスの側壁を外した状態について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態のＵＶ照射モジュール等について説明するための図である。
【図４】第１の実施形態の各々の分岐ダクト内を通過する冷却風の風量の調整について説明するための図である。
【図５】第２の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図６】第３の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図７】第４の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【図８】第４の実施形態の紫外線照射装置で用いる分岐管について説明するための図である。
【図９】紫外線照射装置の他の実施形態について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の面照射型の紫外線照射装置について説明するための図、図２は、第１の実施形態の紫外線照射装置の給気側ボックスの側壁を外した状態について説明するための図である。なお、以下では便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を設定して説明する。
【００１０】
図１は、広範囲を照射可能な面照射型の紫外線照射装置である。この装置は、照射ボックス１を備えている。照射ボックス１は、蓋部と側部を備え、蓋部に対向する側が開口した箱である。この照射ボックス１の蓋部には、光照射装置として紫外線照射装置１１が複数、ここでは６セットが並列的に配列されている。これら紫外線照射装置１１は、照射ボックス１に対してスライド可能に構成されている平板１２の上にそれぞれ配置されている。
【００１１】
紫外線照射装置１１は、ボックスとして、ステンレス等の金属からなる長尺の給気側ボックス２を備えている。給気側ボックス２は、例えば、高さは約３００ｍｍ、長さは約２０００ｍｍであり、図２からわかるように、その長手方向（以下、Ｘ方向）に沿って細長い空間２１を内部に備えている。
【００１２】
給気側ボックス２の近傍には、ブロア３が配置されている。ブロア３は、空気などの冷却媒体を送風する機能を備えた、渦巻き形状の送風装置であり、給気ダクト４を介して、給気側ボックス２と連結されている。給気ダクト４は、両端に入風口４１と出風口４２を備えた中空の導管である。その入風口４１側はブロア３と接続され、出風口４２側は給気側ボックス２のＸ方向の端面に形成された穴２２に接続されている。
【００１３】
また、給気側ボックス２の近傍には、Ｘ方向に沿って光照射源であるＵＶ照射モジュール５１〜５６が配置されている。これらＵＶ照射モジュール５１〜５６は全て同一の構造である。ＵＶ照射モジュール５１を例にとり、図３を参照して構造を説明する。図３は、ＵＶ照射モジュール等について説明するための図であり、（ａ）はＸＺ平面、（ｂ）は排気ダクト８付近におけるＹＺ平面の断面図である。
【００１４】
ＵＶ照射モジュール５１はランプハウス５１１を備えている。ランプハウス５１１は、ステンレスなどのマイクロ波を遮断可能な金属からなる中空の箱である。その内部にはマイクロ波を発生させるマグネトロン５１２が配置されている。本例では、マグネトロン５１２は一対である。このマグネトロン５１２には、マイクロ波を送信するアンテナ５１３が設けられている。アンテナ５１３はマグネトロン５１２から下方に突き出すように形成されていて、その周囲は導波管５１４によって覆われている。導波管５１４は、マイクロ波を導く部材であり、アンテナ５１３を覆っていない他端側は開口しており、その開口が下方を向くように配置されている。
【００１５】
導波管５１４の開口付近には、リフレクタ５１５が配置されている。リフレクタ５１５は、紫外線は反射し、マイクロ波は透過させる材料からなるものである。本例では、表面にコーティングを施したガラス板からなり、このガラス板は一対で構成され、ハの字状に配置されている。この一対の平板によって形成される空間には、光発生源である無電極ランプ５１６が配置されている。
【００１６】
無電極ランプ５１６は、石英ガラスなどの紫外線光を透過させる材料からなる円筒形状のバルブである。外径は１７ｍｍ程度、長さは２４０ｍｍ程度である。その内部には、マイクロ波によって紫外線を発生させる媒体として、不活性ガス、水銀および鉄が封入されている。バルブの両端には棒状の支持部が一体的に設けられており、この支持部によってランプハウス５１１に取り付けられる。
【００１７】
ランプハウス５１１の下方に設けられた開口には、電磁シールド５１７が配置されている。この電磁シールド５１７は、金属線を編み込んだメッシュ、パンチング加工した金属板などにより構成されている。そのため、紫外線や冷却風は透過させつつ、マイクロ波はランプハウス５１１の外部に漏れることを防止する。
【００１８】
また、ランプハウス５１１の下方には、排気ケース５１８が配置されている。排気ケース５１８は、ランプハウス５１１と同様の材料からなる中空の箱であり、電磁シールド５１７と対面する面には照射面５１９が設けられている。この照射面５１９は、紫外線透過性に優れる石英ガラスなどからなるものである。また、排気ケース５１８のランプハウス５１１と接続されていない他端側には、排気口５１８１が設けられている。
【００１９】
これらＵＶ照射モジュール５１〜５６は分岐ダクト６１〜６６によって、それぞれ給気側ボックス２と接続されている。分岐ダクト６１〜６６は内部に空間６１１〜６６１を備える、例えば直径が１５０ｍｍ、長さが２００ｍｍである中空の導管であり、給気側ボックス２の長手方向に対して直交する方向（以下、Ｚ方向）に沿うように形成されている。本例では、分岐ダクト６１〜６６は、ＵＶ照射モジュール５１〜５６と同じ６つ設けられており、全て同じ大きさである。また、分岐ダクト６１〜６６は、Ｘ方向に沿って等間隔になるように、給気側ボックス２に一体形成されている。このように、給気側ボックス２とＵＶ照射モジュール５１〜５６を分岐ダクト６１〜６６によって繋ぐようにすることで、給気側ボックス２とＵＶ照射モジュール５１〜５６の着脱を容易に行える。したがって、平板１２との組み合わせで、装置自体やボックス、その構成部品等のメンテナンスに有利である。
【００２０】
ＵＶ照射モジュール５１〜５６の排気ケース５１８〜５６８には、給気側ボックス２と並ぶように排気側ボックス７が配置されている。排気側ボックス７は、内部にＸ方向に沿う細長い空間７１を備えた長尺で中空の箱であり、ＵＶ照射モジュール５１〜５６の排気ケース５１８〜５６８の排気口５１８１〜５６８１のそれぞれと繋がっている。この排気側ボックス７には穴７２が設けられており、その穴７２には中空の導管である排気ダクト８の入風口８１が接続されている。
【００２１】
この紫外線照射装置１１の動作について説明すると、まずマグネトロン５１２は、電源（図示なし）から電力を受けて、マイクロ波を発生させる。マグネトロン５１２で発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、アンテナ５１３から送信され、導波管５１３によって導かれる。そして、マイクロ波は、無電極ランプ５１６に到達し、バルブ中に封入された媒体を励起して、無電極ランプ５１６から紫外線を発生させる。この紫外線は、直接またはリフレクタ５１５で反射して、電磁シールド５１７および照射面５１９を通過し、直接または照射ボックス１の側部で反射しながら、開口付近に配置された、例えば液晶パネルなどの大面積の被照射体（図示なし）に導かれる。
【００２２】
ここで、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６は、動作中に高温となるため、冷却する必要がある。その冷却には、冷却媒体が用いられる。この冷却媒体は、冷却風としてブロア３により送風され、給気ダクト４を介して、給気側ボックス２、分岐ダクト６１の空間６１１を通って、ＵＶ照射モジュール５１に供給され、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを冷却する（風Ａ１）。このとき給気ダクト４から供給される冷却風の量は、例えば７０ｍ３／ｍｉｎである。マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを空冷した冷却風は、風９２に示すように、排気ケース５１８を通り（風Ａ２）、さらに排気側ボックス７、排気ダクト８を通って、紫外線照射装置１１の外部に排気される（風Ａ３）。外部に排気された風は、当初より温度が上昇したり、不純物を含むものであるため、冷却処理や不純物除去処理などがされて、再度、ブロア３により空間２１に送風される（図示なし）。なお、他のＵＶ照射モジュール５２〜５６においても同様に、冷却風が給気され、排気される。
【００２３】
この冷却に際しては、ＵＶ照射モジュール５１〜５６に搭載された全てのマグネトロン５１２や無電極ランプ５１６がほぼ同じ温度になるようになされるのが望ましい。マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６は温度によって、マイクロ波や紫外線の発生量が変化し、その結果、光学特性にばらつきが生じるためである。全てのマグネトロン５１２や無電極ランプ５１６の温度を一定にするには、ＵＶ照射モジュール５１〜５６に略均一に冷却風を供給すればよい。しかし、冷却風を給気側ボックス２に送ってから、分配する方式ではＵＶ照射モジュール５１〜５６に略均一に冷却風を供給するのは比較的困難である。例えば、特許文献１の装置では、取り込み口に近い喚起口に冷却風が集中するため、各喚起口に供給される冷却風の風量は不均一になる。
【００２４】
そこで、本実施形態では、給気側ボックス２の構造を改良している。具体的には、図２に示すように、分岐ダクト６１〜６６の近傍に風量調整機構９１〜９６を設けている。この風量調整機構９１〜９６は、空間６１１〜６６１において障害物となることにより、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を調整可能な機構である。本実施例では空間６１１〜６６１と同程度の大きさの蓋である。風量調整機構９１〜９６を空間６１１〜６６１の上に所定だけスライドさせることで、空間６１１〜６６１を通過しようとする冷却風の障害となり、分岐ダクト６１〜６６を通る風量を変化させることができる。
【００２５】
この風量調整機構９１〜９６は、個別制御が可能である。例えば、分岐ダクト６１は風量調整機構９１により空間６１１を塞がず、分岐ダクト６６は風量調整機構９６により空間６６１を半分だけ塞ぐなどを行うことが可能である。したがって、図４に示すように、ＵＶ照射モジュール５１〜５６または分岐ダクト６１〜６６内に流速計を配置して冷却風の流速を測定し（Ｓ１）、その測定結果に基づいて、各々の分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の流速が均一化されるように、風量調整機構９１〜９６により、空間６１１〜６６１における冷却風に対する抵抗具合を調整し（Ｓ２）、再度、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の流速を測定すれば（Ｓ３）、風量を略均一に制御することができる。Ｓ３のステップにおいて、風量が不均一の結果となれば、Ｓ２のステップに戻ればよい。本実施形態では、風量調整機構９１〜９６を設けていない従来の紫外線照射装置よりも、分岐ダクト６１〜６６における流量差が約１０％改善された。なお、流速計はＵＶ照射モジュール５１〜５６内に常備させておく必要はなく、紫外線照射装置１１の設備導入時や定期的のみに配置するようにしてもよい。
【００２６】
風量調整機構９１〜９６の制御に関しては、風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めるために、風量が最も少ない分岐ダクトの風量に、その他の分岐ダクトの風量が近づくように調整するのが望ましい。一般的には、給気ダクト４の近傍の分岐ダクトにおいて風量が高く、最も離れた分岐ダクトにおいて風量が低くなる傾向があるので、最も離れた分岐ダクトでは空間をほとんど塞がず、給気ダクト４に近い分岐ダクトでは空間を所定に塞ぐよう、風量調整機構を調整すればよい。給気ダクト４の近傍の分岐ダクトから、最も離れた分岐ダクトに向かうにつれて、風量が少なくなる場合には、給気ダクト４から最も離れた分岐ダクトから、近傍の分岐ダクトに向かうにつれて空間が小さくなるように風量調整機構を調整すればよい。このように、風量が最も少ない分岐ダクトの風量に、その他の分岐ダクトの風量が近づくように調整する場合には、その風量が最も少ない分岐ダクトの部分には、風量調整機構を設けなくてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態のような傾斜を有する給気ボックス２と風量調整機構９１〜９６を組み合わせると、さらに風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めることが期待できる。具体的には、給気ダクト４の近傍からＸ方向に遠方に向かうにつれて傾斜する、すなわち分岐ダクト６６部分における空間２１の高さよりも、分岐ダクト６１部分における空間２１の高さを低くする、傾斜面２３を備えた給気ボックス２において、風量調整機構９１〜９６を採用するとよい。このような給気ボックス２は、傾斜面２３により分岐ダクト６１〜６６における風量を均一化する効果が得られるためであり、この給気ボックス２と風量調整機構９１〜９６を組み合わせれば、風量調整機構９１〜９６によって空間６１１〜６６１の大きさを大幅に塞ぐ必要がなくなるため、各分岐ダクトにおける風量を均一化しつつ、風量を大きくすることが可能になる。
【００２８】
第１の実施形態においては、空間６１１〜６６１にとって障害物となることにより、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を調整可能な風量調整機構９１〜９６を分岐ダクト６１〜６６の近傍に設けたため、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量が均一化され、ＵＶ照射モジュール５１〜５６内のマグネトロン５１２や無電極ランプ５１６の温度が同じになるため、光学特性のばらつきを抑制することができる。
【００２９】
また、風量調整機構９１〜９６を、風量が最も少ない分岐ダクトの風量に、その他の分岐ダクトの風量が近づくように調整したため、風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めることができる。また、傾斜面２３を備える給気ボックス２に風量調整機構９１〜９６を採用したため、風量を均一にしながら冷却効果を最大限に高めることができる。
【００３０】
また、複数の紫外線照射装置１１を一方に全ての給気ダクト４、他方に全ての排気ダクト８が集合するように、並列的に配置しているため、コンパクトでありながら、給排を効率よく行うことができるシステマチックな面照射型の紫外線照射装置を実現することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態の紫外線照射装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３２】
この実施形態では、風量調整機構９１〜９６は分岐ダクト６１〜６６の空間６１１〜６６１において回動する蓋である。この風量調整機構９１〜９６を回動させて、空間６１１〜６６１を所定に塞ぐ障害物とすることで、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を均一化できるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、風量調整機構９１〜９６の蓋面を、冷却風を導入するガイドとして兼用することもでき、この場合には冷却風の流量を増やすことができるため、風量を均一にしながら冷却効果を高めることができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【００３４】
この実施形態では、風量調整機構９１〜９６は分岐ダクト６１〜６６の空間６１１〜６６１に突出する棒である。この風量調整機構９１〜９６を突出させて、空間６１１〜６６１を所定に塞ぐ障害物とすることで、分岐ダクト６１〜６６を通過する冷却風の風量を均一化できるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この場合には、紫外線照射装置１１の外部において、風量調整機構９１〜９６の突出量を手動で変更できるので、空間６１１〜６６１の調整が容易である。なお、棒の先端部に蓋を取り付けるなどしてもよい。
【００３５】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。
【００３６】
この実施形態では、給気ダクト４の出風口４２に分岐管６０を接続し、その分岐管６０により、ブロア３から送風される冷却媒体をそれぞれＵＶ照射モジュール５１〜５３に送り込む構造としている。具体的には、分岐管６０は、分岐ダクト６０１〜６０３を備えており、ＵＶモジュール５１〜５３に接続されている分岐ダクト６１〜６３と接続することで冷却媒体の送り込みを可能とする。排気側には、分岐ダクト８０１〜８０３を備える集合管８０が配置されており、分岐ダクト８０１〜８０３と分岐ダクト８２１〜８２３を接続することで、冷却媒体を排気ケース５１８〜５３８から集合管８０より排気する構造としている。
【００３７】
図８に示すように、分岐ダクト６０１〜６０３の内部の空間６０１１〜６０３１には、風量調整機構９１〜９３が配置されている。この実施形態では、風量調整機構９１〜９３は、空間６０１１〜６０３１を横断するように棒を配置し、その棒に金属ブロック等を設けたものである。金属ブロック等は、冷却媒体の障害物となるため、風量を調整することができる。なお、その個数や大きさにより、ＵＶ照射モジュールに送り込まれる冷却媒体の量を調整可能である。
【００３８】
この実施形態では、給気側ボックスのようなものは使用していないので、簡単な構造で、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、風量調整機構９１〜９３は、分岐ダクト６１〜６３に設けるようにしてもよいし、複数箇所に設けてもよい。
【００３９】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、給気側ボックス２の傾斜面２３は、同じ角度で傾斜する面でなくてもよく、傾斜角が段階的に変化する面、湾曲する面、一部のみが傾斜するような面であってもよい。また、傾斜面２３は、給気側ボックス２の内部に、平板を傾斜させて配置することで形成しても良い。
【００４０】
給気ダクト４や分岐ダクト６１〜６６は、給気側ボックス２と一体構成でも別体構成であってもよい。
【００４１】
光照射源は、光発生源を内部に備えた装置に限らず、光発生源単体、光発生源を基板上に実装したものなどであってもよい。また、光照射源が発生させる光は、紫外線に限らず、可視光や赤外光であってもよい。つまり、光照射源としては、所定の波長の光を発生させるように設計された、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、誘電体バリア放電ランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤおよびそれらを搭載、実装した装置などでもよい。
【００４２】
図９のように、排気側ボックス７に、給気側ボックス２の傾斜面２３とクロスするように、傾斜面７３を設けてもよい。これにより、排気ダクト８に冷却風が流れ込みやすくなるため、コンパクトな構造でありながら、給排を効率よく行うことができる。
【００４３】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 照射ボックス
１１ 紫外線照射装置
２ 給気側ボックス
４ 給気ダクト
５１〜５６ ＵＶ照射モジュール
６１〜６６ 分岐ダクト
６１１〜６６１ 空間
９１〜９６ 空間調整機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体を送風可能なブロアと、
複数配置された光照射源と、
内部に空間を備え、前記空間を介して、前記ブロアからの前記冷却媒体を複数の前記光照射源のそれぞれに供給する複数の分岐ダクトと、
複数の前記分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備していることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
給気ダクトを介して内部に冷却媒体を給気可能な、長尺で中空のボックスと、
前記ボックスの長手方向に沿って複数配置された光照射源と、
前記ボックスの長手方向に沿って複数設けられ、内部に空間を備え、前記空間を介して前記光照射源のそれぞれに前記冷却媒体を供給する複数の分岐ダクトと、
複数の前記分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備していることを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
給気ダクトを介して内部に冷却媒体を給気可能な、長尺で中空のボックスと、
前記ボックスの長手方向に沿って複数配置された光照射源と、
前記ボックスの長手方向に沿って複数設けられた、内部に空間を備え、前記空間を介して前記光照射源に前記冷却媒体を供給する分岐ダクトと、
前記複数の分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備する光照射装置のシステムであって、
各々の前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を測定したのち、その測定結果に基づいて、各々の前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量が同等となるように、前記風量調整機構を調整することを特徴とする光照射装置のシステム。
【請求項１】
冷却媒体を送風可能なブロアと、
複数配置された光照射源と、
内部に空間を備え、前記空間を介して、前記ブロアからの前記冷却媒体を複数の前記光照射源のそれぞれに供給する複数の分岐ダクトと、
複数の前記分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備していることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
給気ダクトを介して内部に冷却媒体を給気可能な、長尺で中空のボックスと、
前記ボックスの長手方向に沿って複数配置された光照射源と、
前記ボックスの長手方向に沿って複数設けられ、内部に空間を備え、前記空間を介して前記光照射源のそれぞれに前記冷却媒体を供給する複数の分岐ダクトと、
複数の前記分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備していることを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
給気ダクトを介して内部に冷却媒体を給気可能な、長尺で中空のボックスと、
前記ボックスの長手方向に沿って複数配置された光照射源と、
前記ボックスの長手方向に沿って複数設けられた、内部に空間を備え、前記空間を介して前記光照射源に前記冷却媒体を供給する分岐ダクトと、
前記複数の分岐ダクトの近傍に設けられた、前記空間において障害物となることにより、前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を調整可能な風量調整機構と、を具備する光照射装置のシステムであって、
各々の前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量を測定したのち、その測定結果に基づいて、各々の前記分岐ダクトを通過する前記冷却媒体の風量が同等となるように、前記風量調整機構を調整することを特徴とする光照射装置のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３４９７８（Ｐ２０１３−３４９７８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５５５９（Ｐ２０１１−１７５５５９）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]