紫外線照射モジュールおよび紫外線照射装置
【課題】紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を実現する。
【解決手段】ランプハウス11内に、マイクロ波を発生するマグネトロン132および導波管152、それにマイクロ波による励起に基づき紫外線を発光することが可能な放電媒体が封入された無電極ランプ12を配置する。無電極ランプ12から照射される紫外線は、直接それに平板状の反射板211,212で反射させて被照射体に照射させる。無電極ランプ12に対する反射板211.212は、垂直方向に36±2°の角度αで左右の位置にそれぞれ取り付ける。このように構成された紫外線照射モジュールを複数並べて配置した場合に、均斉度の向上を図ることのできる大面積照射が可能となる。
【解決手段】ランプハウス11内に、マイクロ波を発生するマグネトロン132および導波管152、それにマイクロ波による励起に基づき紫外線を発光することが可能な放電媒体が封入された無電極ランプ12を配置する。無電極ランプ12から照射される紫外線は、直接それに平板状の反射板211,212で反射させて被照射体に照射させる。無電極ランプ12に対する反射板211.212は、垂直方向に36±2°の角度αで左右の位置にそれぞれ取り付ける。このように構成された紫外線照射モジュールを複数並べて配置した場合に、均斉度の向上を図ることのできる大面積照射が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明の実施形態は、マイクロ波によって励起を行い、紫外線を発光させる無電極ランプおよび反射板を搭載した紫外線照射モジュールおよび紫外線照射モジュールを複数用いて大面積を照射させる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ波給電式による無電極ランプ搭載紫外線照射装置は、従来から産業用として様々な用途で使用されている。主に印刷関連でのインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶パネル関連の接着剤硬化等の用途に用いられる。
【0003】
従来のマイクロ波給電式無電極ランプ搭載紫外線照射装置では、装置下部に電磁シールドを設け、ランプ長が数十cm程度と比較的短い長さの無電極ランプが用いられている。(例えば、特許文献1)
このような無電極ランプは、ランプの有効発光長が短いため、複数本のランプを平行配置して照射エリアの長尺化を図ったり、複数配置したりして大面積での照射を必要とする用途も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−289528号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記した特許文献1の技術は、複数の紫外線照射モジュールを配置した場合、隣り合う紫外線照射モジュールとの境において紫外線照度のばらつきが生じやすく、液晶滴下装置等の配光制御で求められる均斉度、例えば基準に対して±10%以下の均斉度を満足できないという問題があった。
【0006】
この発明の目的は、紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を得ることが可能な紫外線照射モジュールおよび紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が下方向を向くように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、前記第1および第2の反射板は平板状であり、垂直に対する角度αが36±2°で下向きに開くように、それぞれ取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の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概略的な構成図である。
【図2】図1のIa−Ib線断面図である。
【図3】図3は紫外線照射装置を構成する基本単位の紫外線照射モジュールについて説明するための構成図である。
【図4】図3のIIa−IIb線断面図である。
【図5】図4で用いる無電極ランプの一例について説明するための構成図である。
【図6】図4要部の拡大断面図である。
【図7】この発明の各実施形態の紫外線照射装置の測定条件について説明するための説明図である。
【図8】この発明の第1の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図9】この発明の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4に相当する断面図である。
【図10】この発明の第2の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図11】この発明の紫外線照射装置に関する第3の実施形態について説明するための概略的な構成図である。
【図12】この発明の第3の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図13】この発明の異なる効果について説明するための構成図である。
【図14】この発明のもう一つの異なる効果について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0011】
図1〜図6は、この発明の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もので、図1はシステムの上面から見た状態の概略的な構成図、図2は図1のIa−Ib線断面図、図3は紫外線照射装置を構成する基本単位の紫外線照射モジュールについて説明するための構成図、図4は図3のIIa−IIb線断面図、図5は図4で用いる無電極ランプの一例について説明するための構成図、図6は図4要部の拡大断面図である。
【0012】
図1、図2において、100は紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュールであり、図1では、例えば5×5の計25台の紫外線照射モジュール100を、枠体10に略水平に並べた状態で一体的に支持して紫外線照射を大面積で行うことが可能なシステム化した状態を示している。
【0013】
図3、図4を用い、紫外線照射モジュール100について説明する。11はマイクロ波を遮蔽する機能を有する、例えばステンレス製のランプハウスであり、このランプハウス11の中央下方部には電極を備えない、いわゆる無電極ランプ12を配設してある。131,132は、マイクロ波を発生させるマグネトロンである。14は、マグネトロン131,132を駆動させるための電力を供給する電源である。151,152は、マグネトロン131,132で発生させアンテナ161,162から送信されるマイクロ波を、無電極ランプ12に伝達させる導波管である。
【0014】
ここで、図5を参照して無電極ランプ12の構成例について説明する。121は紫外線を透過させる石英ガラス製の外径φが15±1mm程度で、長さが240mm程度の円筒形状のバルブである。バルブ121の発光空間内には、例えば、不活性ガスとそれに水銀と鉄を主成分とするマイクロ波で放電させる放電媒体を封入する。バルブ121の両端には無電極ランプ12を支持する支持部122,123がバルブ121と一体的に形成される。
【0015】
図3、図4において、17は、無電極ランプ12から照射された光を受光する受光素子であり、金属線をメッシュ状に編み込んだり、パンチング加工されたりした金属板からなるカバーで覆われてなる。18は、受光素子17により受光した光量を、アナログ電圧として出力する光量検出器である。19は、光量検出器18により検出された光量値が、予め記憶された光量値に等しくなるように電源14を制御するプログラムにより動作する制御部である。具体的には、制御部19は、光量検出器18から出力される光量検出値が、予め記憶された値よりも小さい場合は、電源14に対してマグネトロン131,132が発生するマイクロ波のエネルギー量を増やすように出力電圧を上げる制御を行い、光量検出値が記憶された値よりも大きい場合は、マイクロ波のエネルギー量を減ずるように出力電圧を下げる制御を行う。これにより、無電極ランプ12から放射される紫外線量の一定化が図られる。
【0016】
さらに、ランプハウス11の上部には、ランプハウス11の内部に、例えば、冷却風を供給することにより無電極ランプ12とマグネトロン131,132を冷却させるファンを主体とする冷却機構20が設けられる。
【0017】
無電極ランプ12の背面側には、無電極ランプ12を挟んで第1、第2の反射板として平板状の反射板211,212が配置される。反射板211,212は、例えば長さが86mm、幅が260mm、厚みが3.3mmの大きさである鏡面反射特性を備えた板である。反射板211,212は、無電極ランプ12と反射板211,212の部分を拡大した断面図である図6ように、後述する照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが36±2°となる位置に断面ハの字状、すなわち一端(上方)側に狭開口、他端(下方)側に広開口を形成するように広げた状態で、フレーム22に取着される。フレーム22には無電極ランプ12の支持部122,123も取り付けられる。
【0018】
さらに、反射板211,212の反射面側と液晶パネルなどの被照射体(図示せず)との間には、無電極ランプ12からの紫外線および反射板211、212によって反射した紫外線を出光させる照射窓として、スクリーン23がランプハウス11の一部に設けられている。スクリーン23は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工で形成したりすることで開口を有するようになっている。24は、反射板211,212とスクリーン23で構成されるマイクロ波空洞部である。
【0019】
ここで、電源14からマグネトロン131,132に電力が供給されると、マグネトロン131,132はマイクロ波を発生する。発生されたマイクロ波は、アンテナ161,162からそれぞれ導波管151,152を介して無電極ランプ12に伝達される。無電極ランプ12は、発光空間121内に封入された放電媒体に基づいた、例えば波長200〜400nmの紫外線が発光される。紫外線は、スクリーン23を介してランプハウス11の下方側から出射し、スクリーン23に対面配置された被照射体を照射する。
【0020】
図7は、以下に説明するこの発明の各実施形態における紫外線照射装置の大きさと測定条件例について説明するための説明図である。
【0021】
この例では、紫外線照射モジュール100を、隣接配置される紫外線照射モジュール100の無電極ランプ12との中心間距離(ランプピッチ)が400mmとなるように、碁盤状に5×5の計25台を並べた紫外線照射装置とした。均斉度を測る領域としては、2000×2000mmの照射面積のうち端部の100mmずつを除外した1800×1800mmの範囲とした。測定領域を当該範囲とした理由は、端側にある紫外線照射モジュール100の紫外線は、周りに吸収されたり、照度が低下したりすることにより、中央部分の条件と極端に異なる場合があるためである。
【0022】
図8を参照し、第1の実施形態の効果について説明する。反射板211,212の垂直方向の取り付け角度αを変化させた場合における基準の均斉度に対する均斉度の変化率を測定した結果について説明する。
【0023】
図8から明らかなように、反射板211,212の取り付け角度αが34〜38°では、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±10%以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、35〜37°では安定した高い均斉度が得られるようになり、8.5%前後という高い均斉度を満足する。一方、39°以上や34°以下では、均斉度があまり改善されず、±10%を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。従って、垂直方向の角度αを、36°を中心に±2°、好ましくは±1°の範囲内で取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【0024】
図9は、この発明の紫外線照射モジュールに関する第2の実施形態について説明するための図6に相当する断面図である。
【0025】
この実施形態は、無電極ランプ12上方の反射板211,212の間隔を規制したものである。反射板211,212の上方側内端と、無電極ランプ12の外表面との照射窓と平行する方向の間隔Sを0〜6mmとした。つまり、反射板211と212を、無電極ランプ12の外径の上方延長線上にするか、それよりも左右に最大6mmまでとしたものである。
【0026】
ここで、図10を参照し、第2の実施形態の効果について説明する。図10は無電極ランプ12の外径の上方延長線上から間隔Sを−1〜7mmまで反射板211,212の位置変化させた場合の均斉度をグラフで示した説明図である。
【0027】
図10から明らかなように、反射板211と212と無電極ランプ12の外表面の間隔Sが0〜6mmでは、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±10%以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、2〜4mmでは安定した高い均斉度が得られるようになり、8.5%前後という高い均斉度を満足する。一方、7mm以上や−1mm以下では、均斉度があまり改善されず、±10%を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。
【0028】
従って、この実施形態では、反射板211,212を距離Sが0〜6mm、好ましくは2〜4mmとなるように取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【0029】
図11は、この発明の紫外線照射モジュールに関する第3の実施形態について説明するための図6に相当する断面図である。
【0030】
この実施形態は、反射板211,212の上方側内端と無電極ランプ12の中心軸CAとの垂直方向の距離Hを21±4mmとしたものである。
【0031】
図12を参照し、第3の実施形態の効果について説明する。図12は無電極ランプ12の外径方向の中心軸CAから反射板211,212の上方の最も狭い間隔までの距離Hを、16〜26mmまで変化させた場合における均斉度をグラフにした説明図である。
【0032】
図12から明らかなように、無電極ランプ12の中心軸CAから反射板211,212の最小間隔までの距離Hが17〜25mmの範囲内であれば、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±10%以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、19〜23mmでは安定した高い均斉度が得られるようになり、8.5%前後という高い均斉度を満足する。一方、26mm以上や16mm以下では、均斉度があまり改善されず、±10%を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。
【0033】
従って、この実施形態では、無電極ランプ12の中心軸CAと反射板211,212の垂直方向の最小距離Hを21±4mm、好ましくは21±2mmで取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【0034】
なお、上記した第1〜第3の実施形態を同時に満足する状態にするのが望ましい。この場合、紫外線照射装置として最適な均斉度を実現することが可能となる。
【0035】
図13は、上記した第1〜第3のいずれかの実施形態の紫外線照射モジュールを碁盤状に3×3の計9台を並べ、この発明の異なる効果について説明するための構成図である。
【0036】
この図に示すように、×で示す中央部分に位置する紫外線照射モジュール100が不点灯となった場合、湾曲状の反射板を有する紫外線照射モジュールで紫外線照射装置を構成した従来では、9灯全ての紫外線照射モジュールが点灯している状態に対して、均斉度が約6%も低下してしまい、実用に供しないことになる。これは、従来の紫外線照射モジュールでは、所望の方向に紫外線を集光させる湾曲状の反射板であるためであり、つまり、不点灯となった紫外線照射モジュールが受け持っていた照射領域に他からの紫外線照射モジュールからの紫外線の照射が少ないためと考えられる。
【0037】
これに対し、紫外線照射モジュール100を上記第1〜第3の何れかで紫外線照射装置を構成した場合では、×で示す中央部分に位置する紫外線照射モジュール100が不点灯となっても、均斉度の変化は1%未満に抑えられる。むしろこの図13のように、紫外線の照射量が他の部分よりも大きくなる傾向のある紫外線照射装置の中央部の紫外線照射モジュール100が不点灯になった場合には、全体として均斉度が向上することもある。
【0038】
このように、湾曲状の反射板においては、1灯減の場合の均斉度の変化が大きいのに対し、平板状の反射板においては均斉度の変化が小さい。従って、不点灯のランプが発生しても、当該部分の均斉度が大幅に悪化してしまうことを抑制できるため、機材の故障等の影響を最小限に抑制することができる。
【0039】
図14は、この発明のもう一つの異なる効果について説明するための説明図である。図15に示す紫外線照射装置は、図1と同様に5×5の計25台の紫外線照射モジュールを、枠体10に並べた状態で一体的に支持して紫外線照射を大面積で行うことが可能なシステム化した状態を示している。
【0040】
この場合は、無電極ランプ12が図中水平方向に配置される3行の紫外線照射モジュール100aに対し、図中垂直方向に配置される上下2行の紫外線照射モジュール100bを配置したものである。
【0041】
紫外線照射モジュールは、無電極ランプ12の長手方向に比して径方向の方の配光面積が広い。このため、上下2行の紫外線照射モジュール100bの向きを変えたことにより、システムの上下に広がる紫外線照射の無駄を少なくすることで、照度が下がりがちな上下に配置される紫外線照射モジュール100bによる照度の向上、延いては上下付近における均斉度の向上を図ることが可能となる。
【0042】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、平板状の反射板として、反射板の反射特性を大きく変化させない程度の突起や溝が形成されているような反射板を用いても良い。また、拡散性の高いものを使用してもよい。この場合、隣接配置される紫外線照射モジュールの無電極ランプとのランプピッチを広く、例えば、500mmに調整しても、隣接する照射装置の範囲にまで紫外線を照射可能となるため、紫外線照射モジュールの個数を減らしながら、広範囲を照射することができるようになる。また、反射板211、212の上方端側に形成されている狭開口に無電極ランプ12に沿うように板状の部材、いわゆる中間部材を追加配置してもよい。また、無電極ランプを低圧紫外線ランプやメタルハライドランプなどの線状光源に置き換えてもよい。また、紫外線照射モジュールは、ハニカム状に配置してもよく、つまり、行および列に複数配置するような格子状の配置を行うのが望ましい。
【0043】
この発明は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、構成の追加、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】
100,100a,100b 紫外線照射モジュール
10 枠体
11 ランプハウス
12 無電極ランプ
131,132 マグネトロン
14 電源
151,152 導波管
161,162 アンテナ
20 冷却機構
211,212 反射板
22 フレーム
【技術分野】
【0001】
この発明の実施形態は、マイクロ波によって励起を行い、紫外線を発光させる無電極ランプおよび反射板を搭載した紫外線照射モジュールおよび紫外線照射モジュールを複数用いて大面積を照射させる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ波給電式による無電極ランプ搭載紫外線照射装置は、従来から産業用として様々な用途で使用されている。主に印刷関連でのインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶パネル関連の接着剤硬化等の用途に用いられる。
【0003】
従来のマイクロ波給電式無電極ランプ搭載紫外線照射装置では、装置下部に電磁シールドを設け、ランプ長が数十cm程度と比較的短い長さの無電極ランプが用いられている。(例えば、特許文献1)
このような無電極ランプは、ランプの有効発光長が短いため、複数本のランプを平行配置して照射エリアの長尺化を図ったり、複数配置したりして大面積での照射を必要とする用途も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−289528号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記した特許文献1の技術は、複数の紫外線照射モジュールを配置した場合、隣り合う紫外線照射モジュールとの境において紫外線照度のばらつきが生じやすく、液晶滴下装置等の配光制御で求められる均斉度、例えば基準に対して±10%以下の均斉度を満足できないという問題があった。
【0006】
この発明の目的は、紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を得ることが可能な紫外線照射モジュールおよび紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が下方向を向くように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、前記第1および第2の反射板は平板状であり、垂直に対する角度αが36±2°で下向きに開くように、それぞれ取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の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概略的な構成図である。
【図2】図1のIa−Ib線断面図である。
【図3】図3は紫外線照射装置を構成する基本単位の紫外線照射モジュールについて説明するための構成図である。
【図4】図3のIIa−IIb線断面図である。
【図5】図4で用いる無電極ランプの一例について説明するための構成図である。
【図6】図4要部の拡大断面図である。
【図7】この発明の各実施形態の紫外線照射装置の測定条件について説明するための説明図である。
【図8】この発明の第1の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図9】この発明の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4に相当する断面図である。
【図10】この発明の第2の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図11】この発明の紫外線照射装置に関する第3の実施形態について説明するための概略的な構成図である。
【図12】この発明の第3の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図13】この発明の異なる効果について説明するための構成図である。
【図14】この発明のもう一つの異なる効果について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0011】
図1〜図6は、この発明の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もので、図1はシステムの上面から見た状態の概略的な構成図、図2は図1のIa−Ib線断面図、図3は紫外線照射装置を構成する基本単位の紫外線照射モジュールについて説明するための構成図、図4は図3のIIa−IIb線断面図、図5は図4で用いる無電極ランプの一例について説明するための構成図、図6は図4要部の拡大断面図である。
【0012】
図1、図2において、100は紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュールであり、図1では、例えば5×5の計25台の紫外線照射モジュール100を、枠体10に略水平に並べた状態で一体的に支持して紫外線照射を大面積で行うことが可能なシステム化した状態を示している。
【0013】
図3、図4を用い、紫外線照射モジュール100について説明する。11はマイクロ波を遮蔽する機能を有する、例えばステンレス製のランプハウスであり、このランプハウス11の中央下方部には電極を備えない、いわゆる無電極ランプ12を配設してある。131,132は、マイクロ波を発生させるマグネトロンである。14は、マグネトロン131,132を駆動させるための電力を供給する電源である。151,152は、マグネトロン131,132で発生させアンテナ161,162から送信されるマイクロ波を、無電極ランプ12に伝達させる導波管である。
【0014】
ここで、図5を参照して無電極ランプ12の構成例について説明する。121は紫外線を透過させる石英ガラス製の外径φが15±1mm程度で、長さが240mm程度の円筒形状のバルブである。バルブ121の発光空間内には、例えば、不活性ガスとそれに水銀と鉄を主成分とするマイクロ波で放電させる放電媒体を封入する。バルブ121の両端には無電極ランプ12を支持する支持部122,123がバルブ121と一体的に形成される。
【0015】
図3、図4において、17は、無電極ランプ12から照射された光を受光する受光素子であり、金属線をメッシュ状に編み込んだり、パンチング加工されたりした金属板からなるカバーで覆われてなる。18は、受光素子17により受光した光量を、アナログ電圧として出力する光量検出器である。19は、光量検出器18により検出された光量値が、予め記憶された光量値に等しくなるように電源14を制御するプログラムにより動作する制御部である。具体的には、制御部19は、光量検出器18から出力される光量検出値が、予め記憶された値よりも小さい場合は、電源14に対してマグネトロン131,132が発生するマイクロ波のエネルギー量を増やすように出力電圧を上げる制御を行い、光量検出値が記憶された値よりも大きい場合は、マイクロ波のエネルギー量を減ずるように出力電圧を下げる制御を行う。これにより、無電極ランプ12から放射される紫外線量の一定化が図られる。
【0016】
さらに、ランプハウス11の上部には、ランプハウス11の内部に、例えば、冷却風を供給することにより無電極ランプ12とマグネトロン131,132を冷却させるファンを主体とする冷却機構20が設けられる。
【0017】
無電極ランプ12の背面側には、無電極ランプ12を挟んで第1、第2の反射板として平板状の反射板211,212が配置される。反射板211,212は、例えば長さが86mm、幅が260mm、厚みが3.3mmの大きさである鏡面反射特性を備えた板である。反射板211,212は、無電極ランプ12と反射板211,212の部分を拡大した断面図である図6ように、後述する照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが36±2°となる位置に断面ハの字状、すなわち一端(上方)側に狭開口、他端(下方)側に広開口を形成するように広げた状態で、フレーム22に取着される。フレーム22には無電極ランプ12の支持部122,123も取り付けられる。
【0018】
さらに、反射板211,212の反射面側と液晶パネルなどの被照射体(図示せず)との間には、無電極ランプ12からの紫外線および反射板211、212によって反射した紫外線を出光させる照射窓として、スクリーン23がランプハウス11の一部に設けられている。スクリーン23は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工で形成したりすることで開口を有するようになっている。24は、反射板211,212とスクリーン23で構成されるマイクロ波空洞部である。
【0019】
ここで、電源14からマグネトロン131,132に電力が供給されると、マグネトロン131,132はマイクロ波を発生する。発生されたマイクロ波は、アンテナ161,162からそれぞれ導波管151,152を介して無電極ランプ12に伝達される。無電極ランプ12は、発光空間121内に封入された放電媒体に基づいた、例えば波長200〜400nmの紫外線が発光される。紫外線は、スクリーン23を介してランプハウス11の下方側から出射し、スクリーン23に対面配置された被照射体を照射する。
【0020】
図7は、以下に説明するこの発明の各実施形態における紫外線照射装置の大きさと測定条件例について説明するための説明図である。
【0021】
この例では、紫外線照射モジュール100を、隣接配置される紫外線照射モジュール100の無電極ランプ12との中心間距離(ランプピッチ)が400mmとなるように、碁盤状に5×5の計25台を並べた紫外線照射装置とした。均斉度を測る領域としては、2000×2000mmの照射面積のうち端部の100mmずつを除外した1800×1800mmの範囲とした。測定領域を当該範囲とした理由は、端側にある紫外線照射モジュール100の紫外線は、周りに吸収されたり、照度が低下したりすることにより、中央部分の条件と極端に異なる場合があるためである。
【0022】
図8を参照し、第1の実施形態の効果について説明する。反射板211,212の垂直方向の取り付け角度αを変化させた場合における基準の均斉度に対する均斉度の変化率を測定した結果について説明する。
【0023】
図8から明らかなように、反射板211,212の取り付け角度αが34〜38°では、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±10%以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、35〜37°では安定した高い均斉度が得られるようになり、8.5%前後という高い均斉度を満足する。一方、39°以上や34°以下では、均斉度があまり改善されず、±10%を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。従って、垂直方向の角度αを、36°を中心に±2°、好ましくは±1°の範囲内で取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【0024】
図9は、この発明の紫外線照射モジュールに関する第2の実施形態について説明するための図6に相当する断面図である。
【0025】
この実施形態は、無電極ランプ12上方の反射板211,212の間隔を規制したものである。反射板211,212の上方側内端と、無電極ランプ12の外表面との照射窓と平行する方向の間隔Sを0〜6mmとした。つまり、反射板211と212を、無電極ランプ12の外径の上方延長線上にするか、それよりも左右に最大6mmまでとしたものである。
【0026】
ここで、図10を参照し、第2の実施形態の効果について説明する。図10は無電極ランプ12の外径の上方延長線上から間隔Sを−1〜7mmまで反射板211,212の位置変化させた場合の均斉度をグラフで示した説明図である。
【0027】
図10から明らかなように、反射板211と212と無電極ランプ12の外表面の間隔Sが0〜6mmでは、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±10%以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、2〜4mmでは安定した高い均斉度が得られるようになり、8.5%前後という高い均斉度を満足する。一方、7mm以上や−1mm以下では、均斉度があまり改善されず、±10%を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。
【0028】
従って、この実施形態では、反射板211,212を距離Sが0〜6mm、好ましくは2〜4mmとなるように取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【0029】
図11は、この発明の紫外線照射モジュールに関する第3の実施形態について説明するための図6に相当する断面図である。
【0030】
この実施形態は、反射板211,212の上方側内端と無電極ランプ12の中心軸CAとの垂直方向の距離Hを21±4mmとしたものである。
【0031】
図12を参照し、第3の実施形態の効果について説明する。図12は無電極ランプ12の外径方向の中心軸CAから反射板211,212の上方の最も狭い間隔までの距離Hを、16〜26mmまで変化させた場合における均斉度をグラフにした説明図である。
【0032】
図12から明らかなように、無電極ランプ12の中心軸CAから反射板211,212の最小間隔までの距離Hが17〜25mmの範囲内であれば、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±10%以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、19〜23mmでは安定した高い均斉度が得られるようになり、8.5%前後という高い均斉度を満足する。一方、26mm以上や16mm以下では、均斉度があまり改善されず、±10%を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。
【0033】
従って、この実施形態では、無電極ランプ12の中心軸CAと反射板211,212の垂直方向の最小距離Hを21±4mm、好ましくは21±2mmで取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【0034】
なお、上記した第1〜第3の実施形態を同時に満足する状態にするのが望ましい。この場合、紫外線照射装置として最適な均斉度を実現することが可能となる。
【0035】
図13は、上記した第1〜第3のいずれかの実施形態の紫外線照射モジュールを碁盤状に3×3の計9台を並べ、この発明の異なる効果について説明するための構成図である。
【0036】
この図に示すように、×で示す中央部分に位置する紫外線照射モジュール100が不点灯となった場合、湾曲状の反射板を有する紫外線照射モジュールで紫外線照射装置を構成した従来では、9灯全ての紫外線照射モジュールが点灯している状態に対して、均斉度が約6%も低下してしまい、実用に供しないことになる。これは、従来の紫外線照射モジュールでは、所望の方向に紫外線を集光させる湾曲状の反射板であるためであり、つまり、不点灯となった紫外線照射モジュールが受け持っていた照射領域に他からの紫外線照射モジュールからの紫外線の照射が少ないためと考えられる。
【0037】
これに対し、紫外線照射モジュール100を上記第1〜第3の何れかで紫外線照射装置を構成した場合では、×で示す中央部分に位置する紫外線照射モジュール100が不点灯となっても、均斉度の変化は1%未満に抑えられる。むしろこの図13のように、紫外線の照射量が他の部分よりも大きくなる傾向のある紫外線照射装置の中央部の紫外線照射モジュール100が不点灯になった場合には、全体として均斉度が向上することもある。
【0038】
このように、湾曲状の反射板においては、1灯減の場合の均斉度の変化が大きいのに対し、平板状の反射板においては均斉度の変化が小さい。従って、不点灯のランプが発生しても、当該部分の均斉度が大幅に悪化してしまうことを抑制できるため、機材の故障等の影響を最小限に抑制することができる。
【0039】
図14は、この発明のもう一つの異なる効果について説明するための説明図である。図15に示す紫外線照射装置は、図1と同様に5×5の計25台の紫外線照射モジュールを、枠体10に並べた状態で一体的に支持して紫外線照射を大面積で行うことが可能なシステム化した状態を示している。
【0040】
この場合は、無電極ランプ12が図中水平方向に配置される3行の紫外線照射モジュール100aに対し、図中垂直方向に配置される上下2行の紫外線照射モジュール100bを配置したものである。
【0041】
紫外線照射モジュールは、無電極ランプ12の長手方向に比して径方向の方の配光面積が広い。このため、上下2行の紫外線照射モジュール100bの向きを変えたことにより、システムの上下に広がる紫外線照射の無駄を少なくすることで、照度が下がりがちな上下に配置される紫外線照射モジュール100bによる照度の向上、延いては上下付近における均斉度の向上を図ることが可能となる。
【0042】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、平板状の反射板として、反射板の反射特性を大きく変化させない程度の突起や溝が形成されているような反射板を用いても良い。また、拡散性の高いものを使用してもよい。この場合、隣接配置される紫外線照射モジュールの無電極ランプとのランプピッチを広く、例えば、500mmに調整しても、隣接する照射装置の範囲にまで紫外線を照射可能となるため、紫外線照射モジュールの個数を減らしながら、広範囲を照射することができるようになる。また、反射板211、212の上方端側に形成されている狭開口に無電極ランプ12に沿うように板状の部材、いわゆる中間部材を追加配置してもよい。また、無電極ランプを低圧紫外線ランプやメタルハライドランプなどの線状光源に置き換えてもよい。また、紫外線照射モジュールは、ハニカム状に配置してもよく、つまり、行および列に複数配置するような格子状の配置を行うのが望ましい。
【0043】
この発明は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、構成の追加、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】
100,100a,100b 紫外線照射モジュール
10 枠体
11 ランプハウス
12 無電極ランプ
131,132 マグネトロン
14 電源
151,152 導波管
161,162 アンテナ
20 冷却機構
211,212 反射板
22 フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが36±2°を満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項2】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓とは反対側に位置する該第1および第2の反射板の端部と、前記無電極ランプの外表面との間隔Sが0〜6mmを満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項3】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓とは反対側に位置する該第1および第2の反射板の端部と、前記無電極ランプの中心軸との距離Hが21±4mmを満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項4】
複数並べて配置することで紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュールであって、
前記紫外線照射モジュールは、照射窓を備えたランプハウスと、前記ランプハウス内に配置された第1および第2の反射板と、前記第1および第2の反射板と前記照射窓とで形成される空間に配置された線状光源と、を具備し、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開口が広がるようにハの字状に配置されており、前記照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが36±2°を満たしていることを特徴とする紫外線照射モジュール。
【請求項1】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが36±2°を満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項2】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓とは反対側に位置する該第1および第2の反射板の端部と、前記無電極ランプの外表面との間隔Sが0〜6mmを満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項3】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第1および第2の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第1および第2の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓とは反対側に位置する該第1および第2の反射板の端部と、前記無電極ランプの中心軸との距離Hが21±4mmを満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項4】
複数並べて配置することで紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュールであって、
前記紫外線照射モジュールは、照射窓を備えたランプハウスと、前記ランプハウス内に配置された第1および第2の反射板と、前記第1および第2の反射板と前記照射窓とで形成される空間に配置された線状光源と、を具備し、
前記第1および第2の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開口が広がるようにハの字状に配置されており、前記照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが36±2°を満たしていることを特徴とする紫外線照射モジュール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2012−130831(P2012−130831A)
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−282876(P2010−282876)
【出願日】平成22年12月20日(2010.12.20)
【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7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月20日(2010.12.20)
【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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