光照射装置
【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】光照射装置は、内部に細長い空間２１を備える長尺の給気側ボックス２と、出風口４１を備え、出風口４１から空間２１に冷却媒体を供給可能なように、給気側ボックス２に接続された給気ダクト４と、空間２１の長手方向に沿うように配置されたＵＶ照射モジュール５１〜５７（光照射源）を具備している。さらに、給気側ボックス２１は、空間２１の長手方向に沿うように設けられた分岐ダクト６１〜６７と、分岐ダクト６１における空間２１の高さＨ１を、分岐ダクト６２における空間２１の高さＨ２よりも低くするように設けられた傾斜面２３をさらに備えているとともに、給気ダクト４の出風口４１は、傾斜面２３に向かって冷却媒体を送風するように、空間２１の長手方向の端部に配置されている。
【解決手段】光照射装置は、内部に細長い空間２１を備える長尺の給気側ボックス２と、出風口４１を備え、出風口４１から空間２１に冷却媒体を供給可能なように、給気側ボックス２に接続された給気ダクト４と、空間２１の長手方向に沿うように配置されたＵＶ照射モジュール５１〜５７（光照射源）を具備している。さらに、給気側ボックス２１は、空間２１の長手方向に沿うように設けられた分岐ダクト６１〜６７と、分岐ダクト６１における空間２１の高さＨ１を、分岐ダクト６２における空間２１の高さＨ２よりも低くするように設けられた傾斜面２３をさらに備えているとともに、給気ダクト４の出風口４１は、傾斜面２３に向かって冷却媒体を送風するように、空間２１の長手方向の端部に配置されている。
【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、ブロアから冷却媒体を取り込んだのち、複数の紫外線照射源に送り込む方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
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、上記した特許文献１では送風ムラが生じることがわかった。
【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】
実施形態の光照射装置は、内部に細長い空間を備える長尺のボックスと、出風口を備え、前記出風口から前記空間に冷却媒体を供給可能なように、ボックスに接続されたダクトと、前記空間の長手方向に沿うように配置された光照射源と、を具備し、前記ボックスは、前記空間の長手方向に沿って設けられた第１、第２の分岐ダクトと、前記第１の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ１を、前記第２の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ２よりも低くする傾斜面と、をさらに備えているとともに、前記ダクトの前記出風口は、前記傾斜面に向かって前記冷却媒体を送風するように、前記空間の長手方向の端部に配置されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための図である。
【図２】ＸＺ平面によるボックスの断面について説明するための図である。
【図３】ＵＶ照射モジュールについて説明するための図である。
【図４】冷却風の流量を測定したボックスの形状について説明するための図である。
【図５】冷却風の流量を測定した結果について説明するための図である。
【図６】ダクト数が５つの場合に冷却風の流量を測定した結果について説明するための図である。
【図７】傾斜面の高さを変えて冷却風の流量を測定した結果について説明するための図である。
【図８】図７の傾斜面の高さについて説明するための図である。
【図９】紫外線照射装置に関する第２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】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の光照射装置の一例である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、紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための図、図２は、ＸＺ平面によるボックスの断面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。
【０００９】
図１は、例えば液晶パネルなどの大面積の被照射体を照射可能な広範囲照射型紫外線照射装置である。この装置は、被照射体を内部に配置して照射するための照射ボックス１に紫外線照射装置１１を複数、ここでは７セットを並列的に配列してなるものである。これら紫外線照射装置１１は、光照射装置として構成されたものであり、それぞれ平板１２の上に配置されている。平板１２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ため、装置自体やその構成部品の着脱やメンテナンスを容易に行える。
【００１０】
紫外線照射装置１１は、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、図２からわかるように、その長手方向（以下、Ｘ方向）に沿うように、細長い空間２１を内部に備えている。
【００１１】
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り、入風口４１側はブロア３と接続されている。出風口４２側は給気側ボックス２のＸ方向の端部に形成された穴２２に、出風口４２がＸ方向に対して直交の関係になるように挿入接続されている。
【００１２】
また、給気側ボックス２の近傍には、その長手方向に沿って光照射源であるＵＶ照射モジュール５１〜５７が配置されている。これらＵＶ照射モジュール５１〜５７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照射モジュールの断面図であり、（ａ）はＸＺ平面、（ｂ）はＹＺ平面の断面を示す図である。
【００１３】
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を一対配置してある。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に覆われている。導波管５１４は、マイクロ波を導く部材であり、その端部に形成された開口がランプハウス５１１の下方を向くように配置されている。
【００１４】
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、表面にコーティングを施したガラスなど、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、リフレクタ５１５は一対の平板をハの字に配置することで構成している。この一対の平板によって形成される空間には、無電極ランプ５１６が配置されている。
【００１５】
無電極ランプ５１６は、紫外線光を透過させる石英ガラス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。バルブの両端には支持部が一体形成されており、この支持部によってランプハウス５１１に取り付けられる。
【００１６】
ランプハウス５１１の下方には、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。
【００１７】
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、その電磁シールド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。
【００１８】
これらＵＶ照射モジュール５１〜５７は、分岐ダクト６１〜６７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６１〜６７は、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６１〜６７は、ＵＶ照射モジュール５１〜５７と同じ７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６１〜６７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５１〜５７を分岐ダクト６１〜６７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５１〜５７の着脱が簡単になるので、モジュール本体、ランプ交換等を容易に行うことができる。
【００１９】
ＵＶ照射モジュール５１〜５７の排気ケース５１７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５１〜５７の排気ケース５１７のそれぞれと繋がっている。この排気側ボックス７には、中空の導管である排気ダクト８が接続されている。
【００２０】
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、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。マグネトロン５１２で発生したマイクロ波は、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、照射面５１９に対面配置される被照射体（図示なし）に照射される。
【００２１】
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。冷却媒体は、ブロア３により冷却風として、給気ダクト４、給気側ボックス２、分岐ダクト６１〜６７を通って、ＵＶ照射モジュール５１〜５７中に供給され、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを冷却する。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、排気ケース５１８、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。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。
【００２２】
この冷却に際しては、ＵＶ照射モジュール５１〜５７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５１〜５７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５１〜５７に略均一に冷却風を供給するのは困難である。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。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、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、給気側ボックス２に分岐ダクト６２部分の空間２１の高さＨ２よりも、分岐ダクト６１部分の空間２１の高さＨ１を低くするように、傾斜面２３を形成している。本例では、分岐ダクト６７から分岐ダクト６１に向かって漸次傾斜するものであり、高さＨは３３０ｍｍ、長さＬは２０００ｍｍ、角度αは約９．６°である。また、給気ダクト４の出風口４２を、傾斜面２３に向かって冷却風を送風するように、空間２１のＸ方向の端部に配置している。なお、排気側ボックス７にも傾斜面を形成している。この傾斜面は、給気側ボックス２の傾斜面２３とは逆の傾斜、すなわち、分岐ダクト６１から分岐ダクト６７に向かって漸次傾斜しており、これによって排気ダクト８から効率よく冷却風を排気できるようにしている。
【００２４】
図４に示すようなボックスについて、給気ダクト４の出風口４２から７０ｍ３／ｍｉｎの風を空間２１に送風したときの各ダクト（Ｎｏ．６１〜６７）における冷却風の流量を測定した。その結果を、図５に示す。
【００２５】
結果からわかるように、（ａ）に示す第１の実施の形態と同様のボックス（以下、実施例）の方が、（ｂ）に示すボックス（以下、比較例）よりも、各ダクトにおける流量の変化が少ない。具体的には、実施例ではダクトにおける最大流量差は、２．５ｍ３／ｍｉｎ、平均流量に対して−９％〜＋１６％であるのに対し、比較例では最大流量差は５．９ｍ３／ｍｉｎ、平均流量に対して−３４％〜＋２４％であるから、実施例の方が送風の均一性が高いことは明らかである。この種の装置では、平均流量との差を±２０％以内に維持すれば光学特性のばらつきを抑制できるため、実施例では照射ムラが少ない紫外線照射装置を実現することができることになる。
【００２６】
比較例では、冷却風９はＺ方向に沿う指向性の風を含んでいたために、全体的に傾斜面による風の制御が効かなかったこと、給気ダクト４に近いために、Ｚ方向に沿う指向性の風を多く含む分岐ダクト６７に冷却風が多く流れ込んだことが、流量が大きくなった原因と考えられる。一方、実施例では、冷却風９はＸ方向に沿う指向性の風であったため、傾斜面による風の制御の効果により風量が均一化されたと考えられる。なお、図５（ａ）のようなボックスにおいて、分岐ダクトの数を５個としたボックスの場合では、図６に示すとおり、ダクトにおける最大流量差は０．８ｍ３／ｍｉｎ、平均流量に対して−３．６％〜＋４．６％であり、風量が均一化されていることが確認された。このことから、本実施形態の効果は、分岐ダクトを少なくとも２つ（第１、第２の分岐ダクト）備えていれば得ることができる。
【００２７】
次に、傾斜面２３の高さＨ（ｍｍ）を変化させたときの各ダクト（Ｎｏ．６１〜６７）における冷却風の流量を測定した。その結果を図７に示す。この試験は、詳しくは図８のように、給気側ボックス２の高さＡは３３０ｍｍ、傾斜面２３の長さＬは２０００ｍｍ、給気ダクト４の出風口４１の直径Ｒは２００ｍｍに固定し、空間２１の上端部からの傾斜面の高さＨを変化させた給気側ボックス２に出風口４２から７０ｍ３／ｍｉｎの風を送風したものである。
【００２８】
結果からわかるように、傾斜面２３の高さＨが大きい（角度αが大きい）ほど各分岐ダクトにおける流量の変化が少なくなる。また、分岐ダクト６１に注目するとわかるように、Ｈ＝１８０ｍｍ以下では流量が多く、全体として最大流量差が大きくなっている。これは、傾斜面２３の高さＨと給気ダクト４の出風口４２の直径Ｒとの関係によっては、傾斜面２３による風の制御の効果が低下することを意味している。つまり、この結果から、Ｈ＝２３０ｍｍ以上の場合のように、直径がＲである給気ダクト４の出風口４２が、傾斜面２３の高さＨ（ｍｍ）の間に含まれるように配置することで、出風口４２から空間２１に供給されたＸ方向に沿った指向性を有する冷却風を傾斜面２３によって有効に制御するのが望ましいといえる。また、同様の理由から、全ての分岐ダクトを、傾斜面２３の長さＬ（ｍｍ）の間に含まれるように配置するのが望ましい。
【００２９】
上記のような構成に加えて、出風口４２からＸ方向に沿って最も遠くに位置する空間２１に、尻尾部２４を形成する、すなわち、出風口４２から最も遠くに位置する分岐ダクト６１よりも奥側にさらに空間を形成するのが望ましい。この構造であると、最も奥側に位置するために傾斜面２３に沿って冷却風が流れ込みやすい分岐ダクト６１の流量を低減することが可能となり、各ダクトへの冷却風の均一性を増すことができる。
【００３０】
この実施形態では、給気側ボックス２１に、分岐ダクト６１〜６７を空間２１の長手方向に沿うように設け、傾斜面２３を分岐ダクト６１における空間２１の高さＨ１を、分岐ダクト６２における空間２１の高さＨ２よりも低くするように設け、給気ダクト４の出風口４１を、傾斜面２３に向かって冷却風を送風するように、Ｘ方向の端部に給気ダクト４の出風口４２を配置したことで、給気ダクト４の出風口４２から送風される冷却風の指向性がＸ方向に対して略平行なものになり、冷却風が傾斜面２３によって効果的に制御されるため、分岐ダクト６１〜６７において風量を均一化することができる。したがって、ＵＶ照射モジュール５１〜５７内に設けられたマグネトロンや無電極ランプを均一に冷やすことで点灯中の温度を均一化でき、光学特性のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の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の実施の形態の各部について、第１の実施の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、給気側ボックス２の上部に穴２２を形成し、その穴２２に給気ダクト４をＺ方向に沿うように挿入したのち、その出風口４２側をＸ方向に沿うように９０度曲げている。この構成では、出風口４２から冷却風が出風するまでに、冷却風の指向性がＸ方向に対して略平行になるため、第１の実施の形態と同様に、分岐ダクト６１〜６７において風量を均一化することができる。つまり、給気ダクト４は必ずしも給気側ボックス２のＸ方向の端部である側面に接続されている必要はなく、傾斜面２３までに冷却風の指向性をＸ方向に対して略平行なものにすることができる構造であれば良い。
【００３３】
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。
【００３４】
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。なお、実施形態では、高さＨ１、Ｈ２の設定箇所となる第１、第２の分岐ダクトを、給気ダクト４から遠い位置にある２つの分岐ダクトに設定しているが、これに限らず、例えば、給気ダクト４から近い位置にある２つの分岐ダクトについて高さＨ１、Ｈ２を設定してもよい。
【００３５】
給気ダクト４や分岐ダクト６１〜６７は、給気側ボックス２と一体構成であってもよい。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
１ 紫外線照射装置
２ 給気側ボックス
２１ 空間
２３ 傾斜面
３ 送風機
４ 給気ダクト
４１ 入風口
４２ 出風口
５１〜５７ ＵＶ照射モジュール
６１〜６７ 分岐ダクト
【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、ブロアから冷却媒体を取り込んだのち、複数の紫外線照射源に送り込む方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
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、上記した特許文献１では送風ムラが生じることがわかった。
【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】
実施形態の光照射装置は、内部に細長い空間を備える長尺のボックスと、出風口を備え、前記出風口から前記空間に冷却媒体を供給可能なように、ボックスに接続されたダクトと、前記空間の長手方向に沿うように配置された光照射源と、を具備し、前記ボックスは、前記空間の長手方向に沿って設けられた第１、第２の分岐ダクトと、前記第１の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ１を、前記第２の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ２よりも低くする傾斜面と、をさらに備えているとともに、前記ダクトの前記出風口は、前記傾斜面に向かって前記冷却媒体を送風するように、前記空間の長手方向の端部に配置されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための図である。
【図２】ＸＺ平面によるボックスの断面について説明するための図である。
【図３】ＵＶ照射モジュールについて説明するための図である。
【図４】冷却風の流量を測定したボックスの形状について説明するための図である。
【図５】冷却風の流量を測定した結果について説明するための図である。
【図６】ダクト数が５つの場合に冷却風の流量を測定した結果について説明するための図である。
【図７】傾斜面の高さを変えて冷却風の流量を測定した結果について説明するための図である。
【図８】図７の傾斜面の高さについて説明するための図である。
【図９】紫外線照射装置に関する第２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】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の光照射装置の一例である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、紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための図、図２は、ＸＺ平面によるボックスの断面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。
【０００９】
図１は、例えば液晶パネルなどの大面積の被照射体を照射可能な広範囲照射型紫外線照射装置である。この装置は、被照射体を内部に配置して照射するための照射ボックス１に紫外線照射装置１１を複数、ここでは７セットを並列的に配列してなるものである。これら紫外線照射装置１１は、光照射装置として構成されたものであり、それぞれ平板１２の上に配置されている。平板１２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ため、装置自体やその構成部品の着脱やメンテナンスを容易に行える。
【００１０】
紫外線照射装置１１は、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、図２からわかるように、その長手方向（以下、Ｘ方向）に沿うように、細長い空間２１を内部に備えている。
【００１１】
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り、入風口４１側はブロア３と接続されている。出風口４２側は給気側ボックス２のＸ方向の端部に形成された穴２２に、出風口４２がＸ方向に対して直交の関係になるように挿入接続されている。
【００１２】
また、給気側ボックス２の近傍には、その長手方向に沿って光照射源であるＵＶ照射モジュール５１〜５７が配置されている。これらＵＶ照射モジュール５１〜５７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照射モジュールの断面図であり、（ａ）はＸＺ平面、（ｂ）はＹＺ平面の断面を示す図である。
【００１３】
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を一対配置してある。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に覆われている。導波管５１４は、マイクロ波を導く部材であり、その端部に形成された開口がランプハウス５１１の下方を向くように配置されている。
【００１４】
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、表面にコーティングを施したガラスなど、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、リフレクタ５１５は一対の平板をハの字に配置することで構成している。この一対の平板によって形成される空間には、無電極ランプ５１６が配置されている。
【００１５】
無電極ランプ５１６は、紫外線光を透過させる石英ガラス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。バルブの両端には支持部が一体形成されており、この支持部によってランプハウス５１１に取り付けられる。
【００１６】
ランプハウス５１１の下方には、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。
【００１７】
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、その電磁シールド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。
【００１８】
これらＵＶ照射モジュール５１〜５７は、分岐ダクト６１〜６７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６１〜６７は、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６１〜６７は、ＵＶ照射モジュール５１〜５７と同じ７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６１〜６７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５１〜５７を分岐ダクト６１〜６７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５１〜５７の着脱が簡単になるので、モジュール本体、ランプ交換等を容易に行うことができる。
【００１９】
ＵＶ照射モジュール５１〜５７の排気ケース５１７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５１〜５７の排気ケース５１７のそれぞれと繋がっている。この排気側ボックス７には、中空の導管である排気ダクト８が接続されている。
【００２０】
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、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。マグネトロン５１２で発生したマイクロ波は、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、照射面５１９に対面配置される被照射体（図示なし）に照射される。
【００２１】
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。冷却媒体は、ブロア３により冷却風として、給気ダクト４、給気側ボックス２、分岐ダクト６１〜６７を通って、ＵＶ照射モジュール５１〜５７中に供給され、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを冷却する。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、排気ケース５１８、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。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。
【００２２】
この冷却に際しては、ＵＶ照射モジュール５１〜５７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５１〜５７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５１〜５７に略均一に冷却風を供給するのは困難である。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。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、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、給気側ボックス２に分岐ダクト６２部分の空間２１の高さＨ２よりも、分岐ダクト６１部分の空間２１の高さＨ１を低くするように、傾斜面２３を形成している。本例では、分岐ダクト６７から分岐ダクト６１に向かって漸次傾斜するものであり、高さＨは３３０ｍｍ、長さＬは２０００ｍｍ、角度αは約９．６°である。また、給気ダクト４の出風口４２を、傾斜面２３に向かって冷却風を送風するように、空間２１のＸ方向の端部に配置している。なお、排気側ボックス７にも傾斜面を形成している。この傾斜面は、給気側ボックス２の傾斜面２３とは逆の傾斜、すなわち、分岐ダクト６１から分岐ダクト６７に向かって漸次傾斜しており、これによって排気ダクト８から効率よく冷却風を排気できるようにしている。
【００２４】
図４に示すようなボックスについて、給気ダクト４の出風口４２から７０ｍ３／ｍｉｎの風を空間２１に送風したときの各ダクト（Ｎｏ．６１〜６７）における冷却風の流量を測定した。その結果を、図５に示す。
【００２５】
結果からわかるように、（ａ）に示す第１の実施の形態と同様のボックス（以下、実施例）の方が、（ｂ）に示すボックス（以下、比較例）よりも、各ダクトにおける流量の変化が少ない。具体的には、実施例ではダクトにおける最大流量差は、２．５ｍ３／ｍｉｎ、平均流量に対して−９％〜＋１６％であるのに対し、比較例では最大流量差は５．９ｍ３／ｍｉｎ、平均流量に対して−３４％〜＋２４％であるから、実施例の方が送風の均一性が高いことは明らかである。この種の装置では、平均流量との差を±２０％以内に維持すれば光学特性のばらつきを抑制できるため、実施例では照射ムラが少ない紫外線照射装置を実現することができることになる。
【００２６】
比較例では、冷却風９はＺ方向に沿う指向性の風を含んでいたために、全体的に傾斜面による風の制御が効かなかったこと、給気ダクト４に近いために、Ｚ方向に沿う指向性の風を多く含む分岐ダクト６７に冷却風が多く流れ込んだことが、流量が大きくなった原因と考えられる。一方、実施例では、冷却風９はＸ方向に沿う指向性の風であったため、傾斜面による風の制御の効果により風量が均一化されたと考えられる。なお、図５（ａ）のようなボックスにおいて、分岐ダクトの数を５個としたボックスの場合では、図６に示すとおり、ダクトにおける最大流量差は０．８ｍ３／ｍｉｎ、平均流量に対して−３．６％〜＋４．６％であり、風量が均一化されていることが確認された。このことから、本実施形態の効果は、分岐ダクトを少なくとも２つ（第１、第２の分岐ダクト）備えていれば得ることができる。
【００２７】
次に、傾斜面２３の高さＨ（ｍｍ）を変化させたときの各ダクト（Ｎｏ．６１〜６７）における冷却風の流量を測定した。その結果を図７に示す。この試験は、詳しくは図８のように、給気側ボックス２の高さＡは３３０ｍｍ、傾斜面２３の長さＬは２０００ｍｍ、給気ダクト４の出風口４１の直径Ｒは２００ｍｍに固定し、空間２１の上端部からの傾斜面の高さＨを変化させた給気側ボックス２に出風口４２から７０ｍ３／ｍｉｎの風を送風したものである。
【００２８】
結果からわかるように、傾斜面２３の高さＨが大きい（角度αが大きい）ほど各分岐ダクトにおける流量の変化が少なくなる。また、分岐ダクト６１に注目するとわかるように、Ｈ＝１８０ｍｍ以下では流量が多く、全体として最大流量差が大きくなっている。これは、傾斜面２３の高さＨと給気ダクト４の出風口４２の直径Ｒとの関係によっては、傾斜面２３による風の制御の効果が低下することを意味している。つまり、この結果から、Ｈ＝２３０ｍｍ以上の場合のように、直径がＲである給気ダクト４の出風口４２が、傾斜面２３の高さＨ（ｍｍ）の間に含まれるように配置することで、出風口４２から空間２１に供給されたＸ方向に沿った指向性を有する冷却風を傾斜面２３によって有効に制御するのが望ましいといえる。また、同様の理由から、全ての分岐ダクトを、傾斜面２３の長さＬ（ｍｍ）の間に含まれるように配置するのが望ましい。
【００２９】
上記のような構成に加えて、出風口４２からＸ方向に沿って最も遠くに位置する空間２１に、尻尾部２４を形成する、すなわち、出風口４２から最も遠くに位置する分岐ダクト６１よりも奥側にさらに空間を形成するのが望ましい。この構造であると、最も奥側に位置するために傾斜面２３に沿って冷却風が流れ込みやすい分岐ダクト６１の流量を低減することが可能となり、各ダクトへの冷却風の均一性を増すことができる。
【００３０】
この実施形態では、給気側ボックス２１に、分岐ダクト６１〜６７を空間２１の長手方向に沿うように設け、傾斜面２３を分岐ダクト６１における空間２１の高さＨ１を、分岐ダクト６２における空間２１の高さＨ２よりも低くするように設け、給気ダクト４の出風口４１を、傾斜面２３に向かって冷却風を送風するように、Ｘ方向の端部に給気ダクト４の出風口４２を配置したことで、給気ダクト４の出風口４２から送風される冷却風の指向性がＸ方向に対して略平行なものになり、冷却風が傾斜面２３によって効果的に制御されるため、分岐ダクト６１〜６７において風量を均一化することができる。したがって、ＵＶ照射モジュール５１〜５７内に設けられたマグネトロンや無電極ランプを均一に冷やすことで点灯中の温度を均一化でき、光学特性のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の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の実施の形態の各部について、第１の実施の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、給気側ボックス２の上部に穴２２を形成し、その穴２２に給気ダクト４をＺ方向に沿うように挿入したのち、その出風口４２側をＸ方向に沿うように９０度曲げている。この構成では、出風口４２から冷却風が出風するまでに、冷却風の指向性がＸ方向に対して略平行になるため、第１の実施の形態と同様に、分岐ダクト６１〜６７において風量を均一化することができる。つまり、給気ダクト４は必ずしも給気側ボックス２のＸ方向の端部である側面に接続されている必要はなく、傾斜面２３までに冷却風の指向性をＸ方向に対して略平行なものにすることができる構造であれば良い。
【００３３】
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。
【００３４】
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。なお、実施形態では、高さＨ１、Ｈ２の設定箇所となる第１、第２の分岐ダクトを、給気ダクト４から遠い位置にある２つの分岐ダクトに設定しているが、これに限らず、例えば、給気ダクト４から近い位置にある２つの分岐ダクトについて高さＨ１、Ｈ２を設定してもよい。
【００３５】
給気ダクト４や分岐ダクト６１〜６７は、給気側ボックス２と一体構成であってもよい。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
１ 紫外線照射装置
２ 給気側ボックス
２１ 空間
２３ 傾斜面
３ 送風機
４ 給気ダクト
４１ 入風口
４２ 出風口
５１〜５７ ＵＶ照射モジュール
６１〜６７ 分岐ダクト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に細長い空間を備える長尺のボックスと、
出風口を備え、前記出風口から前記空間に冷却媒体を供給可能なように、ボックスに接続されたダクトと、
前記空間の長手方向に沿うように配置された光照射源と、を具備し、
前記ボックスは、前記空間の長手方向に沿って設けられた第１、第２の分岐ダクトと、前記第１の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ１を、前記第２の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ２よりも低くする傾斜面と、をさらに備えているとともに、
前記ダクトの前記出風口は、前記傾斜面に向かって前記冷却媒体を送風するように、前記空間の長手方向の端部に配置されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記ダクトは、前記空間の長手方向に対して略平行な指向性を有する前記冷却風を前記空間に送風可能なように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記出風口は、前記傾斜面の高さＨの間に含まれるように配置され、第１、第２の分岐ダクトは、前記傾斜面の長さＬの間に含まれるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【請求項１】
内部に細長い空間を備える長尺のボックスと、
出風口を備え、前記出風口から前記空間に冷却媒体を供給可能なように、ボックスに接続されたダクトと、
前記空間の長手方向に沿うように配置された光照射源と、を具備し、
前記ボックスは、前記空間の長手方向に沿って設けられた第１、第２の分岐ダクトと、前記第１の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ１を、前記第２の分岐ダクトにおける前記空間の高さＨ２よりも低くする傾斜面と、をさらに備えているとともに、
前記ダクトの前記出風口は、前記傾斜面に向かって前記冷却媒体を送風するように、前記空間の長手方向の端部に配置されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記ダクトは、前記空間の長手方向に対して略平行な指向性を有する前記冷却風を前記空間に送風可能なように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記出風口は、前記傾斜面の高さＨの間に含まれるように配置され、第１、第２の分岐ダクトは、前記傾斜面の長さＬの間に含まれるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【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２０１２−２２１６２１（Ｐ２０１２−２２１６２１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３６９２（Ｐ２０１１−８３６９２）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【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２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【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）】
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