説明

光照射装置

【課題】ロングアーク型のメタルハライドランプと、反射ミラーとを備え、該反射ミラーは、冷却風排気口に対応した位置に、長さ方向に反射面が形成されていない非反射領域を有し、前記メタルハライドランプは、前記反射ミラーの非反射領域に対応して、発光管の表面領域に帯状の反射膜が形成されてなる光照射装置において、発光管に熱膨張が生じても、発光管から排気口方向に向かう光を確実に反射膜によって反射して、光の有効利用ができる構造を提供するものである。
【解決手段】前記メタルハライドランプの発光管の反射膜は、前記メタルハライドランプの管軸に垂直な面に沿った断面において、前記反射ミラーの非反射領域を見込む見込み角度範囲を超えて、形成されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は光照射装置に関するものであり、特にロングアーク型メタルハライドランプを備えた光照射装置に係わるものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、印刷業界や電子工業界においては、インキや塗料の乾燥、樹脂の硬化処理に使用する光化学反応用装置の紫外線光源として、或いは、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光するのに使用する露光装置の紫外線光源として、ロングアーク型メタルハライドランプが使用されている。
【0003】
図2を用いて従来の光照射装置に用いられるロングアーク型メタルハライドランプ1を説明する。
発光管2の両端部には封止部3が形成されており、発光管2内には一対の電極4、4が配置されている。
電極4の後端部4aは、上下部が平坦面形状となるように切削加工されて、ほぼ角柱状となっている。
封止部3には、石英ガラス製の扁平状のスペーサガラス5が埋設され、該スペーサガラス5を挟むように、その上下面に一対の(2枚の)金属箔6a、6bが配置されていて、該金属箔6a、6bの後端には外部リード8が接続されている。
前記封止部3内には、ガラス製の保持用筒体7が配置されていて、前記電極4が該保持用筒体7に挿通されおり、これによって該電極4が支持されている。
そして、前記封止部3の後端には口金9が装着されていて、光照射装置に当該ランプ1が組み込まれる場合、この口金9が、図示しないランプ支持具に取り付けられるものである。
また、発光管2の上面には反射膜10が形成されていて、発光管2上方に向かう光を反射して、下方の被照射物に照射するものである。
上記構成のメタルハライドランプでは、紫外線を良好に放射するために、発光管2内には、水銀、鉄、タリウム等の金属が封入されている。
【0004】
このようなメタルハライドランプを用いた光照射装置の構造は、特開2007−157583号公報(特許文献1)や、特許第2668832号公報(特許文献2)で公知であり、その構造が図3に示されている。
図3(A)は、反射ミラーが開いた状態の説明図。
図3(B)は、反射ミラーが閉じた状態の説明図。
光照射装置20は、このメタルハライドランプ1を取り囲む樋状の反射ミラー21を備え、その内面には誘電体多層膜などからなる反射面22を有している。
そして、前記反射ミラー21は頂部開口21aと前面開口21bとを有していて、開閉可能とされており、頂部開口21aは、冷却風排気口23に対応して配置される。そして、処理物に紫外線を照射する定常点灯モード時には、図3(A)に示されるように、前面開口21bが開放されており、処理物の入れ替えなどの待機点灯モード時には、図3(B)に示されるように、反射ミラー20が回動して前面開口21bが閉じられる。なお、該待機点灯モードでは省電力の観点からランプへの入力電力が下げられている。
【0005】
図3(A)に示す定常点灯時には、反射ミラー21の下方から冷却風が流されて、ランプ1の周囲を通過してこれを冷却し、頂部開口21aから排気口23を介して流出する。
また、図3(B)に示す待機点灯モード時においても、ランプは定格電力よりも低い低電力で点灯されており、このとき反射ミラー21の前面開口21bが閉じられていることもあって、該反射ミラー21が加熱されてしまう。この反射ミラー21の反射面22を構成する誘電体多層膜を保護するために、これを冷却する必要があり、冷却風は止められずに通風が維持される。
【0006】
このような光照射装置20においては、メタルハライドランプ1を装置に組み込む際には、ランプの口金9を、該光照射装置20に備えられた図示しないランプ支持具に支持することにより、ランプ1と反射ミラー21の相対的な位置決めが行われている。
ところで、ランプの封止部3に装着される口金9は、該封止部3に対して強固に固着されてはおらず、多少のがたつきを許す程度に緩く取り付けられている。
その理由としては、被処理物の大型化に応じて装置が大型化してきていて、それに伴いランプも長尺化してきており、昨今では、発光長500mmを超えるものも珍しくはなくなってきていて、このような長尺のランプにおいては、ランプ点灯時に発光管が高温となって熱膨張した場合、その熱膨張量が大きくその膨張分を口金部分で吸収する必要が出てきたためである。
そのため、口金9は、緩衝性のある部材によって封止部3に装着されており、緩衝性部材としては、例えば、ガラスウールや、発泡シリコーンなどが使用されている。
【0007】
また、反射ミラー21は、排気口23に対応して長さ方向全長にわたって開口しているので、ランプから放射される光のうちこの開口部分に対向する発光管表面から放射された光は利用されることがない。つまり、ランプの出力を効率よくワークに照射することができないというという問題が潜在的にある。
【0008】
そこで、このような問題を解消すべく、排気口に向かって放射される光を利用するといった目的で、該排気口に対応した発光管の外表面上に紫外線反射膜10を形成することが行われている(特許文献1参照)。
ところで、図4に示されるように、反射ミラー21には、排気口23に対応した領域には反射面22が設けられていない非反射領域Xが形成されている。そして、前記ランプ1に被覆した反射膜10は、当該非反射領域に対応して一致した領域に形成されている。
つまり、前記ランプ1に被覆した反射膜10は、ランプ1の発光管2の中心Oから、反射ミラー21における反射面22が形成されていない非反射領域Xを見込んだときの見込み角度αに相当する領域に形成されている。
この反射膜10を備えることにより、発光管2から反射ミラー21の非発光領域Xに向かう光は、発光管2の反射膜10によって反射され、この反射光が発光管内部を通過して下方向(被照射物方向)に向かって出射されるので、上述した非発光領域を有する反射ミラー構造を備えた装置における不具合を解消して光出力のアップを図ろうとするものである。
【0009】
ところで、このような光照射装置においては、メタルハライドランプは、点灯中にアークにより温度が上昇するため、発光管が熱膨張する。この発光管と口金との取り付け状態は、上述のように幾分遊びをもった状態であってランプの伸びを許容する構造であるために、熱膨張が生じると、発光管自身がねじれるように伸長して回転方向の移動が生じるようになる。特に長尺ランプの使用により、軸方向の膨張量が大きく、回転による移動量も大きなものとなってくる。
その結果、反射ミラーの反射面が形成されていない非反射領域の見込み角に一致するような幅で形成された発光管の反射膜は、その位置が回転方向にずれて、ランプからの放射光の一部が、反射ミラーの反射面と発光管の反射膜のいずれにも入射することができず、光出力の増大を見込んで形成された反射膜は、その機能を十分に発揮することができなくなるという問題が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2007−157583号公報
【特許文献2】特許2668832号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ロングアーク型のメタルハライドランプと、その背後に配置された樋状の反射ミラーとを備え、該反射ミラーは、冷却風排気口に対応した位置に、長さ方向に反射面が形成されていない非反射領域を有し、前記メタルハライドランプは、前記反射ミラーの非反射領域に対応して、発光管の表面領域に、発光長の全域にわたって帯状の反射膜が形成されてなり、前記メタルハライドランプの発光管の両端に取り付けられた口金を、ランプ支持具に支持することにより前記メタルハライドランプと前記反射ミラーとが位置決めされる光照射装置において、ランプ点灯により発光管に熱膨張が生じても、発光管から排気口方向に向かう光を確実に反射膜によって反射して、光の有効利用ができる構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、この発明に係る光照射装置は、メタルハライドランプの発光管に形成する反射膜は、前記メタルハライドランプの管軸に垂直な面に沿った断面において、前記反射ミラーの非反射領域を見込む見込み角度範囲を超えて、形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
この発明の光照射装置によれば、メタルハライドランプの反射膜が反射ミラーの非反射領域の見込み角度以上に形成されているので、点灯時の熱膨張によって発光管が口金内で回転方向に捻じれることがあっても、反射膜が反射ミラーの非反射領域から外れてしまうことがなく、発光管からの光に対する反射漏れがなく、全ての光を的確に反射して、被照射物方向に戻すことができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の光照射装置の要部断面図。
【図2】従来のロングアーク型メタルハライドランプの断面図。
【図3】従来の光照射装置の全体断面図。
【図4】図3の部分詳細図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1は、本発明の光照射装置の要部断面図であって、メタルハライドランプ1の発光管2の外表面に形成された反射膜10は、反射ミラー21における反射面22が形成されていない領域Xを超えるように、設けられている。
つまり、ランプの管軸に垂直な面に沿った断面において、発光管2の中心Oから非反射領域Xを見込んだ見込み角度αと、発光管2の反射膜10を見込んだ見込み角度βとを比較したとき、角度βが角度αより大きく(β>α)なるように、前記反射膜10が形成されている。
なお、反射ミラー21における非反射領域Xとは、必ずしも反射面22が形成された領域以外の部分ということではなく、他部材の影響で該反射面22が反射機能を果たせなくなっている領域も含めた領域のことを意味する。
【0016】
上記ロングアーク型メタルハライドランプの一仕様を示すと以下のようである。
発光長:1100mm、発光管外径:26mm、発光管内径:22mm
定格電力:18kW、ランプ入力電力:160W/cm
封入物:水銀 1.0μmol/cc、鉄 0.2μmol/cc、
ヨウ素 0.4μmol/cc
反射ミラー:非反射領域の見込み角度(α) 80°
反射膜:形成領域の見込み角度(β) 100°、材質 シリカ粒子
【0017】
上記構成のロングアーク型メタルハライドランプは、図3に示す従来例と同様に、光照射装置内に組み込まれたとき、発光管2の反射膜10が光出射側と反対側、つまり、冷却風排気口23に対向するように配設される。
こうすることによって、本発明のメタルハライドランプが組み込まれた光照射装置においては、ランプの温度の変化に伴い、発光管に伸縮が生じて回転方向の移動が生じた場合でも、発光管上の反射膜が形成される領域が、反射ミラーの非反射領域の見込み角よりも大きいので、当該発光管のずれ量を吸収できて、光の反射特性を損なうことがない。
なお、反射膜により、反射ミラーの反射面が若干だけ陰になるが、その部分に出射されるはずの光は、反射膜によって反射されることになるので、まったく影響はない。
【符号の説明】
【0018】
1 ロングアーク型メタルハライドランプ
2 発光管
3 封止部
4 電極
5 スペーサガラス
6a、6b 金属箔
7 保持用筒体
8 外部リード
9 口金
10 反射膜
20 光照射装置
21 反射ミラー
21a 頂部開口
21b 前面開口
22 反射面
23 冷却風排気口
X 非反射領域
α 非反射領域の見込み角度
β 反射膜の見込み角度




【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロングアーク型のメタルハライドランプと、該メタルハライドランプの背後に配置された樋状の反射ミラーとを備え、該反射ミラーは、冷却風排気口に対応した位置に、長さ方向に反射面が形成されていない非反射領域を有し、
前記メタルハライドランプは、前記反射ミラーの非反射領域に対応して、発光管の表面領域に、発光長の全域にわたって帯状の反射膜が形成され、
前記メタルハライドランプの発光管の両端に取り付けられた口金を、ランプ支持具に支持することにより、前記メタルハライドランプと前記反射ミラーとが位置決めされる光照射装置において、
前記反射膜は、前記メタルハライドランプの管軸に垂直な面に沿った断面において、前記反射ミラーの非反射領域を見込む見込み角度範囲を超えて、形成されていることを特徴とする光照射装置。





【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−74222(P2013−74222A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−213686(P2011−213686)
【出願日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【出願人】(000102212)ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Fターム(参考)】