説明

紫外線照射システム

【課題】簡単な構成で複数の紫外線照射装置を適切に冷却できる紫外線照射システムを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、紫外線照射システムは、複数の紫外線照射装置を有する紫外線照射モジュールと、複数の冷却ダクトと、複数のブロアと、制御装置とを備えている。紫外線照射モジュールは複数のグループにグループ分けされ、複数の冷却ダクトはグループごとに設けられている。同じグループに属する複数の紫外線照射装置のそれぞれのランプハウスの内部は、グループごとに設けられた共通の冷却ダクトに通じている。制御装置は、同じグループに属する複数の紫外線照射装置の中で熱負荷が最大の紫外線照射装置を検知して、熱負荷が最大の紫外線照射装置に合わせた風量制御をそれぞれのグループごとに実行する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、紫外線照射システムに関する。
【背景技術】
【0002】
紫外線照射装置は、印刷関連でのインク乾燥、半導体関連での微細パターンの露光、液晶関連での接着剤硬化などの様々な用途で使用されている。そのような紫外線照射装置として、マイクロ波給電式無電極ランプを用いたものが知られている(例えば、特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−289527号公報
【特許文献2】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】
マイクロ波給電式無電極ランプを搭載した紫外線照射装置の点灯中、マイクロ波を発生させるマグネトロンおよび無電極ランプは高温になる。例えば、ランプは900℃を超えると白濁などが生じ、短寿命となってしまう。
【0005】
特許文献1には、マグネトロン及び無電極ランプを収容したランプハウス内に風を送り込んで、マグネトロン及び無電極ランプを冷却することが開示されている。
【0006】
また、近年、液晶パネルの大型化に伴い、その製造工程で用いられる紫外線照射装置の大型化及び大面積化が求められている。マイクロ波給電式無電極ランプを搭載した紫外線照射装置では、ランプ長が比較的短い無電極ランプが用いられ、ランプの有効発光長が短い。このため、複数の紫外線照射装置を例えば格子状に配列して照射エリアの大面積化を図ったモジュールの実用化が検討されている。
【0007】
その場合、複数の紫外線照射装置のそれぞれに給気ダクト及び排気ダクトを接続すると、モジュール全体の構成及び制御系の複雑化をまねく。
【0008】
特許文献2には、複数の紫外線照射装置に共通に冷却ダクトを設け、その共通の冷却ダクトを通じて複数の紫外線照射装置を一括して空冷することが開示されている。
【0009】
しかしながら、同じ冷却ダクトに接続された複数の紫外線照射装置に対して均一に冷却風を供給できたとしても、それら複数の紫外線照射装置間で、マグネトロンや無電極ランプの温度がばらつき、冷却が不十分な紫外線照射装置が生じ得る。
【0010】
そこで、実施形態によれば、簡単な構成で複数の紫外線照射装置を適切に冷却できる紫外線照射システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
実施形態によれば、紫外線照射システムは、紫外線照射モジュールと、複数の冷却ダクトと、複数のブロアと、制御装置とを備えている。前記紫外線照射モジュールは、複数の紫外線照射装置を有する。それぞれの前記紫外線照射装置は、放電媒体が封入され紫外線を発光可能な無電極ランプと、前記放電媒体を励起する電磁波を発生させる励起装置と、前記無電極ランプ及び前記励起装置を収容するランプハウスとを有する。前記紫外線照射モジュールは、複数のグループにグループ分けされ、それぞれの前記グループは、複数の前記紫外線照射装置を含む。複数の前記冷却ダクトは、前記グループごとに設けられている。複数の前記ブロアは、複数の前記冷却ダクトのそれぞれに接続されている。前記制御装置は、前記ブロアから前記冷却ダクトに送風する風量を制御する。同じ前記グループに属する複数の前記紫外線照射装置のそれぞれの前記ランプハウスの内部は、前記グループごとに設けられた共通の前記冷却ダクトに通じている。前記制御装置は、同じ前記グループに属する複数の前記紫外線照射装置の中で熱負荷が最大の紫外線照射装置を検知して、前記熱負荷が最大の紫外線照射装置に合わせた風量制御をそれぞれの前記グループごとに実行する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態の紫外線照射システムの構成を示す模式図。
【図2】実施形態の紫外線照射モジュールの模式図。
【図3】実施形態の紫外線照射装置の構成を示す模式図。
【図4】実施形態における冷却ダクトの内部を示す模式図。
【図5】図1における複数の冷却ユニットの中から1つのグループを抜き出した模式図。
【図6】実施形態の紫外線照射装置のマグネトロンへの電源出力と、その電源出力に対する最適なブロアの駆動周波数との相関関係を示す相関図。
【図7】実施形態における冷却ダクトの他の具体例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【0014】
また、図1及び図2において、第1の方向Xと第2の方向Yを導入する。第1の方向Xと第2の方向Yとは直交している。
【0015】
図1は、実施形態の紫外線照射システムの構成を示す模式図である。
【0016】
実施形態の紫外線照射システムは、紫外線照射モジュール10と、冷却ユニット20と、制御装置30とを有する。
【0017】
図2は、紫外線照射モジュール10の模式図である。
【0018】
紫外線照射モジュール10は、複数の紫外線照射装置11を有する。複数の紫外線照射装置11はベース12上に設けられている。複数の紫外線照射装置11は、第1の方向Xと第2の方向Yとがなす面方向に例えば格子状に配列されている。図2に示す例では、第1の方向X及び第2の方向Yのそれぞれに6個ずつ紫外線照射装置11が並んでいる。なお、紫外線照射装置11の数及びレイアウトは、図2に示す例に限らず、任意である。
【0019】
複数の紫外線照射装置11のそれぞれは同じ構成を有する。
図3は、紫外線照射装置11の構成を示す模式図である。
【0020】
紫外線照射装置11は、ランプハウス32、ランプハウス32内に収容された無電極ランプ36、マグネトロン33および導波管35を有する。ランプハウス32内の上方にマグネトロン33が設けられ、ランプハウス32内の下方に無電極ランプ36が設けられている。導波管35は、マグネトロン33と無電極ランプ36との間に設けられている。
【0021】
無電極ランプ36は、バルブ内に放電媒体が封入された構成を有する。マグネトロン33は、無電極ランプ36に封入された放電媒体を励起する電磁波としてマイクロ波を発生させる励起装置として機能する。
【0022】
ランプハウス32の底部であって無電極ランプ36よりも下方には、フィルタ37が設けられている。フィルタ37は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込んだ構造、あるいは金属板に多数の貫通孔があけられた構造を有する。フィルタ37は、紫外線は通過させ、例えば2.45GHzの周波数のマイクロ波は遮断する。
【0023】
ランプハウス32の底部の下には、排気ダクト38が設けられている。排気ダクト38は、ランプハウス32よりも図1において第2の方向Yに延出し、その延出した部分に排気口42が形成されている。
【0024】
排気ダクト38の底部における、フィルタ37に対向する部分にはフィルタ41が設けられている。フィルタ41は、例えば石英ガラス製であり、下方への送風は遮断し、下方への紫外線は通過させる。
【0025】
ランプハウス32の上部には、吸気部31が設けられている。吸気部31は、例えば円筒状に形成され、ランプハウス32の内部空間に通じている。
【0026】
紫外線照射モジュール10を構成する複数の紫外線照射装置11は、複数のグループにグループ分けされている。それぞれのグループは、複数の紫外線照射装置11を含む。実施形態では、例えば、1つのグループは第1の方向Xに配列された6個の紫外線照射装置11を含み、6つのグループが第2の方向Yに配列されている。
【0027】
本実施形態では、複数の冷却ユニット20が、紫外線照射装置11ごとにではなく、グループごとに設けられている。図1に示す例では、6つのグループのそれぞれに対応して6つの冷却ユニット20が設けられている。
【0028】
それぞれの冷却ユニット20は、1つのブロア13と、1つの給気ダクト14と、1つの給気ダクト15と、1つの排気ダクト16とを含む。以下、給気ダクト14、給気ダクト15及び排気ダクト16をまとめて単に冷却ダクトと言う場合がある。
【0029】
給気ダクト14の一端は、ブロア13に接続されている。給気ダクト14の他端は、給気ダクト15に接続されている。
【0030】
給気ダクト15は、同じ1つのグループに属する複数(本実施形態では6個)の紫外線照射装置11の上方で第1の方向Xに延びている。
【0031】
図4は、給気ダクト15の内部を示す。
【0032】
同じグループに属する6つの紫外線照射装置11のそれぞれの吸気部31は、給気ダクト15の内部空間または給気路に通じている。すなわち、同じグループに属する6つの紫外線照射装置11のそれぞれのランプハウス32の内部空間は、それぞれのグループごとに設けられた共通の給気ダクト14及び15に通じている。
【0033】
排気ダクト16は、給気ダクト15に隣接して第1の方向Xに延びている。給気ダクト15と排気ダクト16とが隣接する部分は壁で仕切られている。排気ダクト16の下部は、図3に示すランプハウス32の底部に設けられた排気ダクト38がランプハウス32から延出する部分に形成された排気口42にまで延び、その排気口42に接続している。したがって、排気ダクト16は、排気口42を介して排気ダクト38と通じている。
【0034】
制御装置30は、電源21とブロア制御部22とを有する。
【0035】
電源21は、ケーブル23を通じて、それぞれの紫外線照射装置11のマグネトロン33に電力を与える。電力を与えられたマグネトロン33はマイクロ波を発生し、そのマイクロ波はアンテナ34から送信され、導波管35を介して無電極ランプ36に伝達される。無電極ランプ36に封入された放電媒体がマイクロ波で励起されることで、無電極ランプ36は紫外線を発光する。その紫外線は、フィルタ37及びフィルタ41を透過して、被照射体に照射される。
【0036】
ブロア制御部22は、ケーブル25を通じて、それぞれのブロア13から給気ダクト14及び15に送風する風量を制御する。
【0037】
ブロア13から送られた風は、給気ダクト14、給気ダクト15および吸気部31を通じて、各ランプハウス32の内部に導入される。
【0038】
ランプハウス32内に導入された風は、ランプハウス32内を底部に向けて流れ、マグネトロン33及び無電極ランプ36を冷却する。
【0039】
ランプハウス32の底部に達した風は、フィルタ37を通過して、排気ダクト38内の排気路39に流れ、さらに、排気口42を通じて排気ダクト16に導かれる。排気ダクト16における給気ダクト14とは反対側の端部には図示しない排気管が接続され、排気ダクト16に導かれた風は、その排気管へと排気される。
【0040】
本実施形態では、個々の紫外線照射装置11ごとにではなく、グループごとに送風量が制御される。さらに、紫外線照射装置11の熱負荷をモニタし、その熱負荷に応じた送風量のフィードバック制御が行われる。
【0041】
図5は、紫外線照射装置11の1つのグループ、およびそれに対応して設けられた1つの冷却ユニット20を抜き出した模式図である。
【0042】
制御装置30は、同じグループに属する複数(6個)の紫外線照射装置11の中で、熱負荷が最大の紫外線照射装置11を検知して、その熱負荷が最大の紫外線照射装置11に合わせた風量制御をそれぞれのグループごとに実行する。ここで、熱負荷が最大の紫外線照射装置11とは、グループの中で最も温度が高くなっている紫外線照射装置11に対応する。
【0043】
熱負荷を検知するためのパラメータとしては、温度以外にも様々なパラメータが挙げられる。実施形態では、例えば、制御部22が、同じグループに属する6個の紫外線照射装置11の中で、マグネトロン33に供給されている電源出力が最大の紫外線照射装置11を、熱負荷が最大の紫外線照射装置11として検知する。
【0044】
制御部22は、マグネトロン33に電力を供給する電源21と、ケーブル24を通じて接続され、そのケーブル24を通じた信号により、上記電源出力を検知する。そして、制御部22は、検知した電源出力に基づいて、ブロア13の駆動周波数を制御する。
【0045】
すなわち、冷却ダクトを共通にする同じグループに属する紫外線照射装置11の中で、マグネトロン33への電源出力が最も高い紫外線照射装置11を、そのグループの中で最も温度が高くなっている紫外線照射装置11と予想して検知する。そして、その電源出力が最も高い紫外線照射装置11が所望の温度にまで下がるように、それぞれのグループごとにブロア13の駆動周波数を制御する。
【0046】
例えば、マグネトロン33への電源出力と、その電源出力に対して最適なブロア13の駆動周波数との相関関係が予め制御部22に設定されており、制御部22は、その相関関係に基づいて、検知した電源出力に応じた駆動周波数でブロア13を制御する。
【0047】
図6は、マグネトロン33への電源出力と、その電源出力に対する最適なブロア13の駆動周波数との相関関係の一例を示す相関図である。
横軸は、ブロア13の駆動周波数(Hz)であり、ブロア13に具備された送風ファンの回転数に対応する。
縦軸は、定格出力を100%とした場合の、マグネトロン33への電源出力(%)である。
【0048】
このような相関関係は、相関データとして、制御部22に具備された記憶部に格納されている。あるいは、上記相関データを格納した記憶部は、制御部22と別に設けられていても良い。いずれにしても、制御部22は、記憶部に格納された上記相関データを参照して、検知した電源出力に対する適切な駆動周波数を設定する。
【0049】
図5に例示するように、ある1つのグループに属する6個の紫外線照射装置11のそれぞれのマグネトロン33への電源出力が、85%、70%、75%、75%、80%、80%であったとする。
【0050】
この場合、制御部22は、電源出力が最も高い85%の紫外線照射装置11を、熱負荷が最大の紫外線照射装置11として検知する。そして、制御部22は、図6に示す相関関係に基づき、電源出力が85%のときの最適なブロア駆動周波数として56Hzで、ブロア13を駆動させる。
【0051】
これにより、最も温度が高くなっていると予想される紫外線照射装置11の温度を、特性や寿命劣化をまねかない温度以下にするべく適切な風量が冷却ダクトに送られる。グループ内で最も高温の紫外線照射装置11に合わせた風量制御を行うため、そのグループ内におけるすべての紫外線照射装置11の温度を、特性や寿命劣化をまねかない温度以下にすることができる。
【0052】
ブロア13、給気ダクト14、15、排気ダクト16を含む冷却ユニット20は、図2の例では36個の紫外線照射装置11ごとに設けられず、6つのグループごとに設けられている。したがって、冷却ダクト20の数および設置スペースを減らすことができ、システム全体のコスト低減および小型化を図ることができる。
【0053】
また、36個のブロア13を個別に制御する必要はなく、グループ数に応じた例えば6系統の冷却制御で済む。制御対象を少なくできることで、制御システムの簡略化によるコスト低減および信頼性向上を図れる。
【0054】
すなわち、本実施形態によれば、紫外線照射装置11の数を増やして大面積照射可能なモジュール化を実現しつつ、簡単な構成で複数の紫外線照射装置11を適切に冷却でき、過大な熱負荷による特性や寿命の劣化を防ぐことができる紫外線照射システムを提供できる。
【0055】
また、ある方向(実施形態では第1の方向X)に一列に配列された複数の紫外線照射装置11を1つのグループとすることで、給気ダクト15内における第1の方向Xの1方向の風量(または風圧)分布の均一性を目的に風路設計を行える。
【0056】
すなわち、給気ダクト15内の風路が1方向に限定されて延びた構造は、給気ダクト15内の風路が2次元面状に広がっている構造に比べて、給気ダクト15に共通に接続された複数のランプハウス32に均一に風を送りやすい。
【0057】
紫外線照射装置11の熱負荷を検知するためのパラメータとしては、マグネトロン33への電源出力に限らず、ランプハウス32内の温度、ランプハウス32の入口部における風量、風圧などを利用してもよい。
【0058】
1つの冷却ダクトには、複数のブロア13を接続してもよい。また、1つのグループを構成する複数の紫外線照射装置11のレイアウトは、複数の紫外線照射装置11が一方向に一列に並んだレイアウトに限らず、一方向に複数列で並んだレイアウト、あるいは複数方向に配列されたレイアウトでもよい。
【0059】
冷却ダクトは、ボックス状に限らず、図7(a)に示すように、管状であってもよい。
【0060】
この具体例においても、給気ダクト50及び排気ダクト60は、個別の紫外線照射装置11ごとではなく、グループごとに設けられている。
【0061】
給気ダクト50は、ブロアと接続された上記給気ダクト14に接続された接続部51と、接続部51から分岐した複数の管状の分岐部52とを有する。1つのグループに属する紫外線照射装置11の数に合わせて、複数の分岐部52が設けられている。
【0062】
そして、各分岐部52内の給気路は、同じグループに属する複数の紫外線照射装置11のそれぞれのランプハウス32の内部空間に通じている。
【0063】
排気ダクト60は、排気管に接続された接続部61と、接続部61から分岐した複数の管状の分岐部62とを有する。1つのグループに属する紫外線照射装置11の数に合わせて、複数の分岐部62が設けられている。
【0064】
そして、各分岐部62内の排気路は、同じグループに属する複数の紫外線照射装置11のそれぞれの底部に設けられた排気ダクト38に通じている。
【0065】
管状の分岐部52、62の傾斜角度を調整することで、それぞれの紫外線照射装置11内の通風量を調整でき、簡単な対応で複数の紫外線照射装置11間での通風量の均一化を図れる。
【0066】
また、例えば給気ダクト50における各分岐部52は他の分岐部52とセパレートされて、それぞれ対応する紫外線照射装置11のランプハウス32内に通じている。このため、図7(b)に示すように、各分岐部52内に、風の通過にとって障害となる障害物55を配置することで、個々の紫外線照射装置11ごとの風量制御性がさらに高まる。なお、排気ダクト60における分岐部62の内部にも障害物を設けて風量制御を行ってもよい。
【0067】
本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】
【0068】
10…紫外線照射モジュール、11…紫外線照射装置、13…ブロア、14,15…給気ダクト、16,38…排気ダクト、20…冷却ユニット、21…電源、22…ブロア制御部、30…制御装置、32…ランプハウス、33…マグネトロン、35…導波管、36…無電極ランプ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
放電媒体が封入され紫外線を発光可能な無電極ランプと、前記放電媒体を励起する電磁波を発生させる励起装置と、前記無電極ランプ及び前記励起装置を収容するランプハウスと、をそれぞれが有する複数の紫外線照射装置を有する紫外線照射モジュールであって、それぞれが複数の前記紫外線照射装置を含む複数のグループにグループ分けされた紫外線照射モジュールと、
前記グループごとに設けられた複数の冷却ダクトと、
複数の前記冷却ダクトのそれぞれに接続された複数のブロアと、
前記ブロアから前記冷却ダクトに送風する風量を制御する制御装置と、
を備え、
同じ前記グループに属する複数の前記紫外線照射装置のそれぞれの前記ランプハウスの内部は、前記グループごとに設けられた共通の前記冷却ダクトに通じ、
前記制御装置は、同じ前記グループに属する複数の前記紫外線照射装置の中で熱負荷が最大の紫外線照射装置を検知して、前記熱負荷が最大の紫外線照射装置に合わせた風量制御をそれぞれの前記グループごとに実行することを特徴とする紫外線照射システム。
【請求項2】
前記制御装置は、同じ前記グループに属する複数の前記紫外線照射装置の中で、前記励起装置に供給されている電源出力が最大の紫外線照射装置を、前記熱負荷が最大の紫外線照射装置として検知することを特徴とする請求項1記載の紫外線照射システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記検知した電源出力に基づいて、前記ブロアの駆動周波数を制御することを特徴とする請求項2記載の紫外線照射システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−33636(P2013−33636A)
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−169149(P2011−169149)
【出願日】平成23年8月2日(2011.8.2)
【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)】