紫外線照射装置
【課題】紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御の実現を図る。
【解決手段】ランプハウス１１内に配置された紫外光を発する無電極ランプ１２から照射される紫外光を、開口２２２を介してランプハウス１１外に放射させる。開口２２２は、シャッター２４で開閉可能となる。シャッター２４の先端には紫外光の照度を検出するためのセンサー２５が取着され、シャッター２４の開閉に伴い照度の検出を行う。この検出結果に基づきランプ１２の照度を調整するようにした。センサー２４未使用時には紫外光が照射されないように、遮蔽板２６１，２６２を配置する。これにより、紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御が可能となる。
【解決手段】ランプハウス１１内に配置された紫外光を発する無電極ランプ１２から照射される紫外光を、開口２２２を介してランプハウス１１外に放射させる。開口２２２は、シャッター２４で開閉可能となる。シャッター２４の先端には紫外光の照度を検出するためのセンサー２５が取着され、シャッター２４の開閉に伴い照度の検出を行う。この検出結果に基づきランプ１２の照度を調整するようにした。センサー２４未使用時には紫外光が照射されないように、遮蔽板２６１，２６２を配置する。これにより、紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、紫外線を発光させ、印刷関連におけるインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化等の用途に用いられる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から紫外線照射装置では、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ることが行われている。また、ランプ交換や被照射物の交換、さらには紫外光の積算管理のために、照射面への露光・非露光を切り換える機械式シャッターが用いられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７７６０５号公報（第４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、複数のランプを配置していることから照射面での照度の均斉度を保つために、ランプ毎に紫外光をモニターし、各ランプへの入力電圧を可変するフィードバック制御が行われている。この場合、制御系統が増えることから高コストや制御を複雑化する要因となっていた。
【０００５】
また、ランプ交換後などにおいて均斉度の確認を行うには、照射面の複数のポイントに照度計を移動させながら配置し、ポイント毎の照度を測定する手法が用いられており、大変な労力を必要とする、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御を実現することのできる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では、ランプハウス内に配置された紫外線ランプから照射される紫外光に基づき、前記ランプハウス外に配置される被処理物を紫外線処理する紫外線照射装置において、前記紫外光を放射させる前記ランプハウスに形成された開口と、前記開口を開閉させるシャッターと、前記シャッターに取着し、該シャッターの開閉に伴い前記紫外光の照度を検出するためのセンサーと、前記センサーの検出結果に基づき、前記ランプの照度を調整する制御部と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御が可能となる。
【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システム構成図である。
【図２】図１に使用す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３】（ａ）〜（ｃ）は、図１のシャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。
【図４】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システム構成図である。
【図５】図４とともに、シャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。
【図６】この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態の概略的なシステム構成について説明するためのもので、（ａ）は上面図、（ｂ）側面図である。
【図７】この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための概略的なシステム構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】図７とともに、シャッターの移動に伴うセンサーと開閉板との関係について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】図７の要部について説明するための斜視図である。
【図１０】図９の要部を拡大して示した斜視図である。
【図１１】センサーが検出する配光分布例について説明するための説明図である。
【図１２】図１１で検出された配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例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２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、図１はシステム構成図、図２は図１に使用す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。
【００１２】
先ず、図１において、１１はマイクロ波が外部に漏れないように遮蔽する機能を備えた、例えばステンレス製のランプハウスである。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をランプハウス１１の側面の一部に取り付けてある。１３は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させるマグネトロンであり、マグネトロン１３には電源１４から電力が供給される。１５は、マグネトロン１３で発生させたマイクロ波をアンテナ１６から送信し、無電極ランプ１２に伝達させる導波管である。
【００１３】
ここで、図２を参照して無電極ランプ１２の構成例について説明する。１２ａは紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２４０ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１２ａは、中央部１２ｂをその両端部１２ｃ，１２ｄよりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１２ｃ，１２ｄの外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１２ｂの外径は１０ｍｍ程度である。バルブ１２ａの発光空間１２ｅ内には、不活性ガスと水銀、鉄等の放電媒体を封入する。バルブ１２ａの両端にはバルブ１２ａを支持する支持部１２ｆ，１２ｇを、バルブ１２ａと一体的に形成する。無電極ランプ１２は、マイクロ波を照射することにより放電媒体を発光させることができる。
【００１４】
再び図１において、ランプハウス１１の上面には、吸気口１７が設置され、ブロア１８から送風される冷却媒体である空気を、ランプハウス１１内に取り込む。ブロア１８と吸気口１７間には、図示しないダクトが設けられ、ブロア１８から送られる風を取り込むようになっている。
【００１５】
無電極ランプ１２の背面側には照射される紫外光を集光あるいは拡散させる反射板１９が設置される。また、反射板１９の前面には、照射窓を構成するＲＦスクリーン２０がランプハウス１１の一部に設けられている。ＲＦスクリーン２０は、金属でありかつ開口部が設けられ、マイクロ波は遮断し、紫外光と送風は通過させる。ＲＦスクリーン２０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して開口部を有するようになっている。
【００１６】
なお、無電極ランプ１２と対向するＲＦスクリーン２０の反対面は、紫外光の照射面２１となる。
【００１７】
２２は、ランプハウス１１の下部と密着して配置された排気用のダクトである。このダクト２２は、箱状の形状を有しており、ＲＦスクリーン２０の位置する上面板と下面板には、ＲＦスクリーン２０と同形状で同大きさの開口２２１，２２２がそれぞれ形成される。さらに、ダクト２２は通気孔２２３を介して排気口２２４が形成されている。開口２２２には、送風は遮断させ、紫外光は通過させる、例えば多層膜のフィルタ２３が取着される。
【００１８】
マグネトロン１３および無電極ランプ１２は、ブロア１８から吸気口１７、ランプハウス１１内に送風を行い、ダクト２２の排気口２２４から排気させて冷却行い、これら一連の空気の流れは冷却機構を構成している。
【００１９】
ここで、マグネトロン１３が駆動されている状態下では、ブロア１８から送風が行われ吸気口１７を介してランプハウス１１内に取り込まれる。取り込まれた送風は、図１中の波線矢印で示すように、マグネトロン１３、無電極ランプ１２、ＲＦスクリーン２０、ダクト２２を介してダクト２２の排気口２２４から排熱される。
【００２０】
このとき、マグネトロン１３のマイクロ波で励起された無電極ランプ１２は、紫外光を発し、ＲＦスクリーン２０、フィルタ２３を介して図示しない被照射物を照射させることができる。
【００２１】
２４は、紫外光の照射を遮蔽するためのシャッターであり、シャッター２４は、無電極ランプ１２の管軸に直交する矢印Ｘ方向に移動させることによって、フィルタ２３を塞ぎ、紫外光がダクト２２から図示しない被照射物側に照射されないようにする。
【００２２】
２５は、シャッター２４の上面に取着された紫外光を検出するためのセンサーであり、シャッター２４の移動に伴い、開口２２１を介して照射される紫外光の照度を検出することができる。シャッター２４が開放された状態では遮蔽板２６１により紫外光がセンサー２５に照射されることを防止し、シャッター２４で閉鎖された状態では、遮蔽板２６２により紫外光がセンサー２５に照射されることを防止している。つまり、センサー２５はシャッター２４が開放状態から閉鎖状態に移動する間のみ紫外光の照射を受けるようにしている。
【００２３】
センサー２５の出力は、制御部２７に供給する。制御部２７では、予め設定された照度情報に基づき、照度が暗い場合は電源１４の出力を上げてランプ１２の照度を上昇させ、明るい場合は電源１４の出力を下げてランプ１２の照度を下降させるような制御を行う。また、制御部２７はランプ１２の照度の上昇、下降に従い、ブロア１８の送風量を、ランプ１２の照度が明るい場合は上げ、暗い場合は下げる制御も行うようにしている。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｃ）は、図１のシャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。
【００２５】
図３（ａ）では、シャッター２４が開放されて、ランプ１２から発光された紫外光がＲＦスクリーン２０、フィルタ２３を介して図示しない被照射物を照射させることができる。このとき、センサー２５は遮蔽板２６１により紫外光が照射されない位置関係にあることから、紫外光によるセンサー２５の劣化を防止することができる。
【００２６】
図３（ｂ）では、シャッター２４が矢印Ｘ方向に移動されるが、このときセンサー２５は紫外光照度を検出しながら移動する。センサー２５の情報は、制御部２７に取り込まれる。制御部２７では、予め設定された紫外光照度に対し、センサー２５が検出した照度情報に対して電源１４の電圧を低い場合は上昇させ、高い場合は下降させる制御が行われる。
【００２７】
図３（ｃ）では、シャッター２４がさらに矢印Ｘ方向に移動し、完全に閉じた状態を示している。このとき、センサー２５は遮蔽板２６２と対向する位置にあり、紫外光が照射されない位置関係にあることから、紫外光よりシャッター２４の劣化を防止することができる。
【００２８】
なお、シャッター２４の開閉は、ランプの交換時、定期的な均斉度検査、システム稼動時等において、紫外光の照射を受ける影響を防止するために行われる。
【００２９】
この実施形態では、センサーをシャッターに取り付け、シャッターの移動に合わせて紫外光をモニターすることで、所定エリアの配光分布をスキャンすることができる。このため、共通のセンサーで広範囲の照度情報を得ることができる。
【００３０】
また、シャッターが開または閉の状態で紫外光センサーへの紫外光を遮断する遮断機構を設けることで、センサーが常時紫外光に曝されることがなくなり、非検出時の劣化を防止することができる。
【００３１】
図４、図５は、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はシステム構成図、図５は図４とともに、シャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。この実施形態および以下の実施形態においても、上記した実施形態と同様の機能部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
図４、図５において、ブロア１８１は、ランプハウス１１内の熱を、図１の構成とは逆に外側に送出するものである。１２０は、紫外光を発生させる高圧水銀ランプである。さらに、縦置きされた遮蔽板２６１，２６２は、ランプ１２０を中心に回動するシャッター２４に取り付けられたセンサー２５を、シャッター２４の開閉時における紫外光の照射を防止する。
【００３３】
なお、シャッター２４は、ランプ１２０の管軸の周りを、非接触状態で回動させる方向に移動させる構造となっている。
【００３４】
この実施形態の場合も、センサーをシャッターに取り付け、シャッターを移動されることにより所定エリアの紫外光照度を検出することができる。このため、共通のセンサーで広範囲の照度情報を得ることができる。
【００３５】
ランプは高圧水銀ランプとしたが、マイクロ波により紫外光を発生させる無電極ランプでも構わない。この場合、シャッター２４が紫外光をランプハウス１１から照射させる状態の開放時に、マグネトロンがシャッター２４と反射板１９との間に配置させればよい。また、ＲＦフィルタもフィルタ２３と対向するランプ１２０側に設置すればよい。
【００３６】
図６は、この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態の概略的なシステム構成について説明するためのもので、（ａ）は上面図、（ｂ）側面図である。
【００３７】
図６（ａ），（ｂ）において、紫外光を発生させる例えば６本の高圧水銀ランプ１２１〜１２６は、同一平面状に並設させた状態でランプハウス１１の一部に配置されている。ランプ１２１〜１２６で発生された紫外光は、直接あるいは反射板１９に反射させて照射面６１に置かれた被照射物に照射させる。
【００３８】
シャッター６２は、例えば３枚の開閉板６２１〜６２３を重ね、一番上の開閉板６２１を基準に二番目の開閉板６２２をスライドさせて伸ばし、さらに開閉板６２２から三番目の開閉板６２３をスライドさせて伸ばす構成となっている。開閉板６２３の幅ｗ１は、開閉板６２１，６２２の幅ｗ２よりも狭くしてある。開閉板６２１〜６２３は、ランプ１２０の管軸に直交する方向に、互いに異なる方向から合わさるようにして開閉される。
【００３９】
同様に、シャッター６３は、例えば３枚の遮蔽坂６３１〜６３３を重ね、一番上の開閉板６３１を基準に二番目の開閉板６３２をスライドさせて伸ばし、さらに開閉板６３２から三番目の開閉板６３３をスライドさせて伸ばす構成となっている。開閉板６３３の幅ｗ１は、開閉板６３１，６３２の幅ｗ２よりも狭くしてある。
【００４０】
開閉板６２３と開閉板６３３の移動方向の先端には、それぞれセンサー２５１，２５２が取り付けられている。センサー２５１，２５２は、それぞれ半分のエリアをスキャンすることになる。
【００４１】
センサー２５１は、開閉板６２１〜６２３が重なって開放の状態にある場合は、開閉板６２２の陰に隠れて紫外光の影響を受けない。同様にセンサー２５２は、開閉板６３１〜６３３が重なって開放の状態にある場合は、開閉板６３２の陰に隠れて紫外光の影響を受けない。
【００４２】
従って、センサー２５１，２５２は、紫外光が照射面６１に照射されている場合には紫外光の影響を受けないことから紫外光による劣化を防止することが可能となる。さらに、複数のランプ１２１〜１２６の広範囲な配光分布を、少ないセンサー２５１，２５２でスキャンを行うことにより実現可能となる。
【００４３】
図７〜図１０は、この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための、図７は概略的なシステム構成図を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図８は図７におけるシャッターの移動に伴うセンサーと開閉板との関係について説明するための（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図９はシャッターの機構例について説明するための斜視図、図１０は図９の要部の拡大斜視図である。
【００４４】
この実施形態は、第３の実施形態と同様に複数のランプと複数のセンサーを用いた場合であるが、ここではシャッター６２，６３が閉鎖された状態においても、センサー２５１，２５２に紫外光が照射されないようにしたものである。
【００４５】
図７（ａ），（ｂ）において、シャッター６２，６３は閉鎖された場合に開閉板６２３と開閉板６３３の互いの側面が当接するもので、これによりシャッター６２，６３が閉鎖されたときに、紫外光が照射面６１に漏れることを防止することが可能となる。
【００４６】
すなわち、開閉板６２３と開閉板６３３の対向する側面同士が当接される状態にあるときのセンサー２５１は、対応する開閉板６３３の側面に形成された収容部７１に収納され、センサー２５２は、対応する開閉板６２３の側面に形成された収容部７２に収納される。これにより、開閉板６２３と開閉板６３３の当接面を、図８に示すように密着させることができる。
【００４７】
ところで、開閉板６２１〜６２３の移動方向と直交する両側面には、図９、図１０に示すように、例えば２個のローラ９１が取り付けられ、ランプハウス内に取り付けられた図示しないレールを走行させることにより、シャッター６２，６３の開閉をスムースに行うことができる。
【００４８】
次に、図１１を参照し、シャッターを移動してセンサーをスキャンさせて紫外光の配光分布を測定例について説明する。図１２では、図１１の測定結果に基づき、複数のランプの均斉度を向上させる制御について説明する。
【００４９】
なお、図１１、図１２は、図７で説明したランプ１２１〜１２６が照射面６１に照射される紫外光の配光分布を、センサー２５１，２５２でスキャンする紫外線照射装置を用いた例を示している。また、各図の下側にはセンサーが検出した紫外光の照度レベルが予め設定した上限と下限内にあるかどうかのレベルが示されている。
【００５０】
まず、ランプ１４１〜１４６にそれぞれ対応のエリアＡ１〜Ａ６における配光分布の測定について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）はシャッター６２，６３を閉鎖した状態を、図１１（ｂ）はシャッター６２，６３を開放する途中段階を、図１１（ｃ）はシャッター６２，６３を完全に開放する直前の状態をそれぞれ示している。
【００５１】
図１１（ａ）では、シャッター６２，６３が閉鎖されていることから、センサー２５１，２５２は紫外光の検出がなく発光分布が表れない。図１１（ｂ）では、シャッター６２，６３が半開きの状態であることから、開閉板６２３と開閉板６３３の間を通過した照射エリアＡ３，Ａ４の一部の紫外光が得られる。ここでの紫外光は、予め制御部２７に設定された基準値の下限よりも小さいレベルである。
【００５２】
図１１（ｃ）では、シャッター６２，６３が開放された状態となり、センサー２５１，２５２は残りの照射エリアＡ１，Ａ２それにＡ５，Ａ６をスキャンする。スキャンし得られたエリアＡ１，Ａ２，Ａ５の紫外光は、上限と下限のレベルにあり、エリアＡ６では上限を超える量であることが判る。
【００５３】
なお、図１１（ｂ）でのエリアＡ３は、下限よりも照度が低いものの、シャッター６２がさらに開放方向に移動した部分では下限よりも照度が高くなり、平均した場合のエリアＡ３の紫外光は基準値であると判断する。同様に、エリアＡ５では、下限よりも低い量の部分もあるが、平均した場合のこのエリアの紫外光は基準値であると判断する。
【００５４】
シャッター６２，６３が完全に開放され、センサー２５１，２５２が開閉板６２２，６３２に隠れる状態になると、照度分布は図１１（ａ）の状態となる。
【００５５】
このように、図１１の配光分布の測定では、エリアＡ４の照度が低く、エリアＡ６の照度が高い、という結果となった。この結果は、制御部２７内のメモリに記憶される。
【００５６】
次に、図１１（ｃ）で得られた配光分布の情報に基づいて均斉度を向上させる制御について、図１２とともに説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）では、図１１（ｃ）で得られた配光分布の情報を破線Ｂで示している。
【００５７】
図１１の配光分布の測定では、エリアＡ４では下限よりも照度が低く、エリアＡ６では上限よりも照度が高いという結果で、換言すればランプ１４４の放射強度が低く，ランプ１４６の放射強度が高い、ということである。
【００５８】
エリアＡ４，Ａ６の照度情報は、制御部２７内のメモリに記憶されている。図１２（ａ）では、シャッター６２，６３を開放させる。次に、図１２（ｂ）では、シャッター６２，６３を閉じる過程で、センサー２５２がランプ１２６と対向する位置に来た場合に制御部２７は、ランプ１２６の照度を落とすように、ランプ１２６を駆動させる電源１４６の出力を低減させてランプ１２６によるエリアＡ６の照度が上限と下限のレベル内に入るように制御を行う。
【００５９】
さらに、シャッター６２，６３を閉じて行き、図１２（ｃ）において、センサー２５２がランプ１２４と対向する位置に来た場合に制御部２７は、ランプ１２４の照度を上げるように、ランプ１２４を駆動させる電源１４４の出力を増大させてランプ１２４の照度を、上限と下限のレベル内に入るように上げる制御を行う。
【００６０】
このように、シャッター６２，６３の開閉と連動させてセンサー２５１，２５２をスキャンさせることで現状の認識、補正、照度分布の再確認行うことができる。
【００６１】
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、センサーは１個と２個の例で説明したが、広範囲の配光分布を調べるために、センサーの数を増やしても構わない。ただし、あまり数を増やすと折角センサーを移動させたことによりセンサーの数を減らし制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御を実現する、この発明の目的との兼ね合いからその増やす限度は、センサーを固定し、必要な配光分布の状態が検出できる数未満とする。
【００６２】
また、ランプは無電極ランプと水銀高圧ランプについて説明したが、所望波長の紫外光を発するものであれば、これらに限定されるものではない。さらに、ランプの照度制御は、一度配光分布を測定した後に照度の制御をするようにしたが、測定しながら照度制御を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１１ ランプハウス
１２ 無電極ランプ
１２０〜１２６ ランプ
１４，１４１〜１４６ 電源
１５ 導波管
１９ 反射板
２２ ダクト
２２２ 開口
２４，６２，６３ シャッター
２５，２５１，２５２ センサー
２６１，２６２ 遮蔽板
２７ 制御部
６２１〜６２３，６３１〜６３３ 開閉板
７１，７２ 収容部
９１，９２ ローラー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、紫外線を発光させ、印刷関連におけるインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化等の用途に用いられる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から紫外線照射装置では、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ることが行われている。また、ランプ交換や被照射物の交換、さらには紫外光の積算管理のために、照射面への露光・非露光を切り換える機械式シャッターが用いられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７７６０５号公報（第４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、複数のランプを配置していることから照射面での照度の均斉度を保つために、ランプ毎に紫外光をモニターし、各ランプへの入力電圧を可変するフィードバック制御が行われている。この場合、制御系統が増えることから高コストや制御を複雑化する要因となっていた。
【０００５】
また、ランプ交換後などにおいて均斉度の確認を行うには、照射面の複数のポイントに照度計を移動させながら配置し、ポイント毎の照度を測定する手法が用いられており、大変な労力を必要とする、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御を実現することのできる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では、ランプハウス内に配置された紫外線ランプから照射される紫外光に基づき、前記ランプハウス外に配置される被処理物を紫外線処理する紫外線照射装置において、前記紫外光を放射させる前記ランプハウスに形成された開口と、前記開口を開閉させるシャッターと、前記シャッターに取着し、該シャッターの開閉に伴い前記紫外光の照度を検出するためのセンサーと、前記センサーの検出結果に基づき、前記ランプの照度を調整する制御部と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、紫外光を検出するセンサーの劣化を抑えるとともに、制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御が可能となる。
【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システム構成図である。
【図２】図１に使用す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３】（ａ）〜（ｃ）は、図１のシャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。
【図４】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システム構成図である。
【図５】図４とともに、シャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。
【図６】この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態の概略的なシステム構成について説明するためのもので、（ａ）は上面図、（ｂ）側面図である。
【図７】この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための概略的なシステム構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】図７とともに、シャッターの移動に伴うセンサーと開閉板との関係について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】図７の要部について説明するための斜視図である。
【図１０】図９の要部を拡大して示した斜視図である。
【図１１】センサーが検出する配光分布例について説明するための説明図である。
【図１２】図１１で検出された配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例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２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、図１はシステム構成図、図２は図１に使用す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。
【００１２】
先ず、図１において、１１はマイクロ波が外部に漏れないように遮蔽する機能を備えた、例えばステンレス製のランプハウスである。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をランプハウス１１の側面の一部に取り付けてある。１３は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させるマグネトロンであり、マグネトロン１３には電源１４から電力が供給される。１５は、マグネトロン１３で発生させたマイクロ波をアンテナ１６から送信し、無電極ランプ１２に伝達させる導波管である。
【００１３】
ここで、図２を参照して無電極ランプ１２の構成例について説明する。１２ａは紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２４０ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１２ａは、中央部１２ｂをその両端部１２ｃ，１２ｄよりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１２ｃ，１２ｄの外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１２ｂの外径は１０ｍｍ程度である。バルブ１２ａの発光空間１２ｅ内には、不活性ガスと水銀、鉄等の放電媒体を封入する。バルブ１２ａの両端にはバルブ１２ａを支持する支持部１２ｆ，１２ｇを、バルブ１２ａと一体的に形成する。無電極ランプ１２は、マイクロ波を照射することにより放電媒体を発光させることができる。
【００１４】
再び図１において、ランプハウス１１の上面には、吸気口１７が設置され、ブロア１８から送風される冷却媒体である空気を、ランプハウス１１内に取り込む。ブロア１８と吸気口１７間には、図示しないダクトが設けられ、ブロア１８から送られる風を取り込むようになっている。
【００１５】
無電極ランプ１２の背面側には照射される紫外光を集光あるいは拡散させる反射板１９が設置される。また、反射板１９の前面には、照射窓を構成するＲＦスクリーン２０がランプハウス１１の一部に設けられている。ＲＦスクリーン２０は、金属でありかつ開口部が設けられ、マイクロ波は遮断し、紫外光と送風は通過させる。ＲＦスクリーン２０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して開口部を有するようになっている。
【００１６】
なお、無電極ランプ１２と対向するＲＦスクリーン２０の反対面は、紫外光の照射面２１となる。
【００１７】
２２は、ランプハウス１１の下部と密着して配置された排気用のダクトである。このダクト２２は、箱状の形状を有しており、ＲＦスクリーン２０の位置する上面板と下面板には、ＲＦスクリーン２０と同形状で同大きさの開口２２１，２２２がそれぞれ形成される。さらに、ダクト２２は通気孔２２３を介して排気口２２４が形成されている。開口２２２には、送風は遮断させ、紫外光は通過させる、例えば多層膜のフィルタ２３が取着される。
【００１８】
マグネトロン１３および無電極ランプ１２は、ブロア１８から吸気口１７、ランプハウス１１内に送風を行い、ダクト２２の排気口２２４から排気させて冷却行い、これら一連の空気の流れは冷却機構を構成している。
【００１９】
ここで、マグネトロン１３が駆動されている状態下では、ブロア１８から送風が行われ吸気口１７を介してランプハウス１１内に取り込まれる。取り込まれた送風は、図１中の波線矢印で示すように、マグネトロン１３、無電極ランプ１２、ＲＦスクリーン２０、ダクト２２を介してダクト２２の排気口２２４から排熱される。
【００２０】
このとき、マグネトロン１３のマイクロ波で励起された無電極ランプ１２は、紫外光を発し、ＲＦスクリーン２０、フィルタ２３を介して図示しない被照射物を照射させることができる。
【００２１】
２４は、紫外光の照射を遮蔽するためのシャッターであり、シャッター２４は、無電極ランプ１２の管軸に直交する矢印Ｘ方向に移動させることによって、フィルタ２３を塞ぎ、紫外光がダクト２２から図示しない被照射物側に照射されないようにする。
【００２２】
２５は、シャッター２４の上面に取着された紫外光を検出するためのセンサーであり、シャッター２４の移動に伴い、開口２２１を介して照射される紫外光の照度を検出することができる。シャッター２４が開放された状態では遮蔽板２６１により紫外光がセンサー２５に照射されることを防止し、シャッター２４で閉鎖された状態では、遮蔽板２６２により紫外光がセンサー２５に照射されることを防止している。つまり、センサー２５はシャッター２４が開放状態から閉鎖状態に移動する間のみ紫外光の照射を受けるようにしている。
【００２３】
センサー２５の出力は、制御部２７に供給する。制御部２７では、予め設定された照度情報に基づき、照度が暗い場合は電源１４の出力を上げてランプ１２の照度を上昇させ、明るい場合は電源１４の出力を下げてランプ１２の照度を下降させるような制御を行う。また、制御部２７はランプ１２の照度の上昇、下降に従い、ブロア１８の送風量を、ランプ１２の照度が明るい場合は上げ、暗い場合は下げる制御も行うようにしている。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｃ）は、図１のシャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。
【００２５】
図３（ａ）では、シャッター２４が開放されて、ランプ１２から発光された紫外光がＲＦスクリーン２０、フィルタ２３を介して図示しない被照射物を照射させることができる。このとき、センサー２５は遮蔽板２６１により紫外光が照射されない位置関係にあることから、紫外光によるセンサー２５の劣化を防止することができる。
【００２６】
図３（ｂ）では、シャッター２４が矢印Ｘ方向に移動されるが、このときセンサー２５は紫外光照度を検出しながら移動する。センサー２５の情報は、制御部２７に取り込まれる。制御部２７では、予め設定された紫外光照度に対し、センサー２５が検出した照度情報に対して電源１４の電圧を低い場合は上昇させ、高い場合は下降させる制御が行われる。
【００２７】
図３（ｃ）では、シャッター２４がさらに矢印Ｘ方向に移動し、完全に閉じた状態を示している。このとき、センサー２５は遮蔽板２６２と対向する位置にあり、紫外光が照射されない位置関係にあることから、紫外光よりシャッター２４の劣化を防止することができる。
【００２８】
なお、シャッター２４の開閉は、ランプの交換時、定期的な均斉度検査、システム稼動時等において、紫外光の照射を受ける影響を防止するために行われる。
【００２９】
この実施形態では、センサーをシャッターに取り付け、シャッターの移動に合わせて紫外光をモニターすることで、所定エリアの配光分布をスキャンすることができる。このため、共通のセンサーで広範囲の照度情報を得ることができる。
【００３０】
また、シャッターが開または閉の状態で紫外光センサーへの紫外光を遮断する遮断機構を設けることで、センサーが常時紫外光に曝されることがなくなり、非検出時の劣化を防止することができる。
【００３１】
図４、図５は、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はシステム構成図、図５は図４とともに、シャッターの移動に伴うセンサーと遮蔽板との関係について説明するための説明図である。この実施形態および以下の実施形態においても、上記した実施形態と同様の機能部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
図４、図５において、ブロア１８１は、ランプハウス１１内の熱を、図１の構成とは逆に外側に送出するものである。１２０は、紫外光を発生させる高圧水銀ランプである。さらに、縦置きされた遮蔽板２６１，２６２は、ランプ１２０を中心に回動するシャッター２４に取り付けられたセンサー２５を、シャッター２４の開閉時における紫外光の照射を防止する。
【００３３】
なお、シャッター２４は、ランプ１２０の管軸の周りを、非接触状態で回動させる方向に移動させる構造となっている。
【００３４】
この実施形態の場合も、センサーをシャッターに取り付け、シャッターを移動されることにより所定エリアの紫外光照度を検出することができる。このため、共通のセンサーで広範囲の照度情報を得ることができる。
【００３５】
ランプは高圧水銀ランプとしたが、マイクロ波により紫外光を発生させる無電極ランプでも構わない。この場合、シャッター２４が紫外光をランプハウス１１から照射させる状態の開放時に、マグネトロンがシャッター２４と反射板１９との間に配置させればよい。また、ＲＦフィルタもフィルタ２３と対向するランプ１２０側に設置すればよい。
【００３６】
図６は、この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態の概略的なシステム構成について説明するためのもので、（ａ）は上面図、（ｂ）側面図である。
【００３７】
図６（ａ），（ｂ）において、紫外光を発生させる例えば６本の高圧水銀ランプ１２１〜１２６は、同一平面状に並設させた状態でランプハウス１１の一部に配置されている。ランプ１２１〜１２６で発生された紫外光は、直接あるいは反射板１９に反射させて照射面６１に置かれた被照射物に照射させる。
【００３８】
シャッター６２は、例えば３枚の開閉板６２１〜６２３を重ね、一番上の開閉板６２１を基準に二番目の開閉板６２２をスライドさせて伸ばし、さらに開閉板６２２から三番目の開閉板６２３をスライドさせて伸ばす構成となっている。開閉板６２３の幅ｗ１は、開閉板６２１，６２２の幅ｗ２よりも狭くしてある。開閉板６２１〜６２３は、ランプ１２０の管軸に直交する方向に、互いに異なる方向から合わさるようにして開閉される。
【００３９】
同様に、シャッター６３は、例えば３枚の遮蔽坂６３１〜６３３を重ね、一番上の開閉板６３１を基準に二番目の開閉板６３２をスライドさせて伸ばし、さらに開閉板６３２から三番目の開閉板６３３をスライドさせて伸ばす構成となっている。開閉板６３３の幅ｗ１は、開閉板６３１，６３２の幅ｗ２よりも狭くしてある。
【００４０】
開閉板６２３と開閉板６３３の移動方向の先端には、それぞれセンサー２５１，２５２が取り付けられている。センサー２５１，２５２は、それぞれ半分のエリアをスキャンすることになる。
【００４１】
センサー２５１は、開閉板６２１〜６２３が重なって開放の状態にある場合は、開閉板６２２の陰に隠れて紫外光の影響を受けない。同様にセンサー２５２は、開閉板６３１〜６３３が重なって開放の状態にある場合は、開閉板６３２の陰に隠れて紫外光の影響を受けない。
【００４２】
従って、センサー２５１，２５２は、紫外光が照射面６１に照射されている場合には紫外光の影響を受けないことから紫外光による劣化を防止することが可能となる。さらに、複数のランプ１２１〜１２６の広範囲な配光分布を、少ないセンサー２５１，２５２でスキャンを行うことにより実現可能となる。
【００４３】
図７〜図１０は、この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための、図７は概略的なシステム構成図を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図８は図７におけるシャッターの移動に伴うセンサーと開閉板との関係について説明するための（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図９はシャッターの機構例について説明するための斜視図、図１０は図９の要部の拡大斜視図である。
【００４４】
この実施形態は、第３の実施形態と同様に複数のランプと複数のセンサーを用いた場合であるが、ここではシャッター６２，６３が閉鎖された状態においても、センサー２５１，２５２に紫外光が照射されないようにしたものである。
【００４５】
図７（ａ），（ｂ）において、シャッター６２，６３は閉鎖された場合に開閉板６２３と開閉板６３３の互いの側面が当接するもので、これによりシャッター６２，６３が閉鎖されたときに、紫外光が照射面６１に漏れることを防止することが可能となる。
【００４６】
すなわち、開閉板６２３と開閉板６３３の対向する側面同士が当接される状態にあるときのセンサー２５１は、対応する開閉板６３３の側面に形成された収容部７１に収納され、センサー２５２は、対応する開閉板６２３の側面に形成された収容部７２に収納される。これにより、開閉板６２３と開閉板６３３の当接面を、図８に示すように密着させることができる。
【００４７】
ところで、開閉板６２１〜６２３の移動方向と直交する両側面には、図９、図１０に示すように、例えば２個のローラ９１が取り付けられ、ランプハウス内に取り付けられた図示しないレールを走行させることにより、シャッター６２，６３の開閉をスムースに行うことができる。
【００４８】
次に、図１１を参照し、シャッターを移動してセンサーをスキャンさせて紫外光の配光分布を測定例について説明する。図１２では、図１１の測定結果に基づき、複数のランプの均斉度を向上させる制御について説明する。
【００４９】
なお、図１１、図１２は、図７で説明したランプ１２１〜１２６が照射面６１に照射される紫外光の配光分布を、センサー２５１，２５２でスキャンする紫外線照射装置を用いた例を示している。また、各図の下側にはセンサーが検出した紫外光の照度レベルが予め設定した上限と下限内にあるかどうかのレベルが示されている。
【００５０】
まず、ランプ１４１〜１４６にそれぞれ対応のエリアＡ１〜Ａ６における配光分布の測定について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）はシャッター６２，６３を閉鎖した状態を、図１１（ｂ）はシャッター６２，６３を開放する途中段階を、図１１（ｃ）はシャッター６２，６３を完全に開放する直前の状態をそれぞれ示している。
【００５１】
図１１（ａ）では、シャッター６２，６３が閉鎖されていることから、センサー２５１，２５２は紫外光の検出がなく発光分布が表れない。図１１（ｂ）では、シャッター６２，６３が半開きの状態であることから、開閉板６２３と開閉板６３３の間を通過した照射エリアＡ３，Ａ４の一部の紫外光が得られる。ここでの紫外光は、予め制御部２７に設定された基準値の下限よりも小さいレベルである。
【００５２】
図１１（ｃ）では、シャッター６２，６３が開放された状態となり、センサー２５１，２５２は残りの照射エリアＡ１，Ａ２それにＡ５，Ａ６をスキャンする。スキャンし得られたエリアＡ１，Ａ２，Ａ５の紫外光は、上限と下限のレベルにあり、エリアＡ６では上限を超える量であることが判る。
【００５３】
なお、図１１（ｂ）でのエリアＡ３は、下限よりも照度が低いものの、シャッター６２がさらに開放方向に移動した部分では下限よりも照度が高くなり、平均した場合のエリアＡ３の紫外光は基準値であると判断する。同様に、エリアＡ５では、下限よりも低い量の部分もあるが、平均した場合のこのエリアの紫外光は基準値であると判断する。
【００５４】
シャッター６２，６３が完全に開放され、センサー２５１，２５２が開閉板６２２，６３２に隠れる状態になると、照度分布は図１１（ａ）の状態となる。
【００５５】
このように、図１１の配光分布の測定では、エリアＡ４の照度が低く、エリアＡ６の照度が高い、という結果となった。この結果は、制御部２７内のメモリに記憶される。
【００５６】
次に、図１１（ｃ）で得られた配光分布の情報に基づいて均斉度を向上させる制御について、図１２とともに説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）では、図１１（ｃ）で得られた配光分布の情報を破線Ｂで示している。
【００５７】
図１１の配光分布の測定では、エリアＡ４では下限よりも照度が低く、エリアＡ６では上限よりも照度が高いという結果で、換言すればランプ１４４の放射強度が低く，ランプ１４６の放射強度が高い、ということである。
【００５８】
エリアＡ４，Ａ６の照度情報は、制御部２７内のメモリに記憶されている。図１２（ａ）では、シャッター６２，６３を開放させる。次に、図１２（ｂ）では、シャッター６２，６３を閉じる過程で、センサー２５２がランプ１２６と対向する位置に来た場合に制御部２７は、ランプ１２６の照度を落とすように、ランプ１２６を駆動させる電源１４６の出力を低減させてランプ１２６によるエリアＡ６の照度が上限と下限のレベル内に入るように制御を行う。
【００５９】
さらに、シャッター６２，６３を閉じて行き、図１２（ｃ）において、センサー２５２がランプ１２４と対向する位置に来た場合に制御部２７は、ランプ１２４の照度を上げるように、ランプ１２４を駆動させる電源１４４の出力を増大させてランプ１２４の照度を、上限と下限のレベル内に入るように上げる制御を行う。
【００６０】
このように、シャッター６２，６３の開閉と連動させてセンサー２５１，２５２をスキャンさせることで現状の認識、補正、照度分布の再確認行うことができる。
【００６１】
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、センサーは１個と２個の例で説明したが、広範囲の配光分布を調べるために、センサーの数を増やしても構わない。ただし、あまり数を増やすと折角センサーを移動させたことによりセンサーの数を減らし制御系統を増やすことなく照度分布のフィードバック制御を実現する、この発明の目的との兼ね合いからその増やす限度は、センサーを固定し、必要な配光分布の状態が検出できる数未満とする。
【００６２】
また、ランプは無電極ランプと水銀高圧ランプについて説明したが、所望波長の紫外光を発するものであれば、これらに限定されるものではない。さらに、ランプの照度制御は、一度配光分布を測定した後に照度の制御をするようにしたが、測定しながら照度制御を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１１ ランプハウス
１２ 無電極ランプ
１２０〜１２６ ランプ
１４，１４１〜１４６ 電源
１５ 導波管
１９ 反射板
２２ ダクト
２２２ 開口
２４，６２，６３ シャッター
２５，２５１，２５２ センサー
２６１，２６２ 遮蔽板
２７ 制御部
６２１〜６２３，６３１〜６３３ 開閉板
７１，７２ 収容部
９１，９２ ローラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプハウス内に配置された紫外線ランプから照射される紫外光に基づき、前記ランプハウス外に配置される被処理物を紫外線処理する紫外線照射装置において、
前記紫外光を放射させる前記ランプハウスに形成された開口と、
前記開口を開閉させるシャッターと、
前記シャッターに取着し、該シャッターの開閉に伴い前記紫外光の照度を検出するためのセンサーと、
前記センサーの検出結果に基づき、前記ランプの照度を調整する制御部と、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記シャッターは、前記ランプの管軸と直交する方向に移動させることを特徴とする請求１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記シャッターは、互いに異なる方向から前記ランプの管軸と直交する方向に移動させ合わせるようにしたことを特徴とする請求１記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記シャッターは、前記ランプの管軸を非接触状態で回動させて移動させることを特徴とする請求１記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記センサーは、前記シャッターが開放した状態にある場合には前記紫外光の影響を受けないように配置したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記センサーは、前記シャッターが閉鎖および開放した状態にある場合には前記紫外光の影響を受けないように配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記シャッターは複数枚で構成し、該シャッターには少なくとも１個のセンサーを取着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
前記ランプは複数個で構成し、それぞれのランプの照度を前記センサーで検出し、該検出結果に基づき複数個の前記ランプの照度を個別に調整したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項１】
ランプハウス内に配置された紫外線ランプから照射される紫外光に基づき、前記ランプハウス外に配置される被処理物を紫外線処理する紫外線照射装置において、
前記紫外光を放射させる前記ランプハウスに形成された開口と、
前記開口を開閉させるシャッターと、
前記シャッターに取着し、該シャッターの開閉に伴い前記紫外光の照度を検出するためのセンサーと、
前記センサーの検出結果に基づき、前記ランプの照度を調整する制御部と、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記シャッターは、前記ランプの管軸と直交する方向に移動させることを特徴とする請求１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記シャッターは、互いに異なる方向から前記ランプの管軸と直交する方向に移動させ合わせるようにしたことを特徴とする請求１記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記シャッターは、前記ランプの管軸を非接触状態で回動させて移動させることを特徴とする請求１記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記センサーは、前記シャッターが開放した状態にある場合には前記紫外光の影響を受けないように配置したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記センサーは、前記シャッターが閉鎖および開放した状態にある場合には前記紫外光の影響を受けないように配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記シャッターは複数枚で構成し、該シャッターには少なくとも１個のセンサーを取着したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項８】
前記ランプは複数個で構成し、それぞれのランプの照度を前記センサーで検出し、該検出結果に基づき複数個の前記ランプの照度を個別に調整したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１４７９０９（Ｐ２０１１−１４７９０９Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８１７（Ｐ２０１０−１２８１７）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【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２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【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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