紫外線照射装置

【課題】照射物を高温化させずに、なおかつ、照射物の温度差を小さくさせて、高出力で紫外線照射することができる紫外線照射装置を提供すること。
【解決手段】光透過性部材により覆われた放電ランプが複数並列に配置された構造において、各光透過性部材は、冷却風が当該放電ランプの長手方向中央近傍から導入されて軸方向に沿って両端に向かって流れることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外線照射装置に関する。特に、液晶パネルの製造工程で使用する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは２枚の光透過性基板（ガラス基板）の間に液晶を封入した構造をしており、その製造工程では、液晶中にモノマーを分散させて紫外線を照射する工程がある。
この工程では、液晶およびモノマーに対して高照度で紫外線を照射させる必要があるが、その一方で、液晶およびモノマーをあまりに高い温度に曝すわけにはいかない。特に、モノマーは温度依存性が高いため、ランプからの輻射熱があたると容易に変質してしまう。さらに、場所的に不均一に高温化されてしまうとモノマーの反応に差を生じ、液晶の傾きにムラを発生させる。このムラは製品時に濃淡ムラとなって現れてしまう。なお、このような液晶パネルの製造方法は、例えば、特開２００３−１７７４０８号に紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７７４０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明が解決しようとする課題は、照射物を高温化させることなく、高出力で紫外線照射することができる紫外線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】
【０００５】
上記課題を達成するために、この発明の紫外線照射装置は、光透過性部材により覆われた放電ランプが複数並列に配置された構造において、各光透過性部材は、冷却風が当該放電ランプの長手方向の中央近傍から導入されて軸方向に沿って両端に分流することを特徴とする。
【０００６】
前記光透過性部材は波長３００ｎｍ〜波長４００ｎｍの紫外光を透過する部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の紫外線照射装置は、以下の効果を得ることができる。
（１）放電ランプを光透過性部材によって覆い、その中に冷却風を流すことで、放電ランプから放射される紫外線の高出力化を達成できる。また、放電ランプおよび光透過性部材からの輻射熱を低下できるので、照射物の高温化を防止できる。
（２）複数の放電ランプが並列配置されているが、光透過性部材の内部に流れる冷却風は、中央近傍から両端にそれぞれ向かうように構成されるため、軸方向の冷却風の上流に相当する位置と下流に相当する位置における照射物の温度差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の紫外線照射装置の概略構成を示す。
【図２】本発明の紫外線照射装置の概略構成を示す。
【図３】本発明を説明するための図面を示す。
【図４】本発明を説明するための図面を示す。
【図５】本発明の紫外線照射装置に使うエキシマランプを示す。
【図６】本発明の紫外線照射装置の他の実施例を示す。
【図７】本発明の紫外線照射装置の他の実施例を示す。
【図８】本発明の紫外線照射装置の他の実施例を示す。
【図９】本発明の紫外線照射装置の他の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の紫外線照射装置の概略構成を示す。
紫外線照射装置１は開口面を有する全体略箱型のケーシング１０より構成される。ケーシング１０の上壁１１には仕切部材１３が取り付けられている。放電ランプ２（以下、単に「ランプ」ともいう）は全体が長尺状であって、後述するように例えば波長３００〜４００ｎｍの紫外光を放射する。このランプ２は筒状の光透過性部材３によって全体が取り囲まれている。光透過性部材３は例えば石英ガラスから構成されており、ランプ２が放射する紫外光を透過する性質を有している。ここで、本発明では放電ランプと光透過性部材をあわせて光源４と称する。光源４は両端において取付部材１３１を介して仕切部材１３に保持されている。仕切部材１３は例えばステンレスから構成されている。ランプ２の放射方向には照射物（ワーク）Ｗが配置される。照射物Ｗにはランプ２の直射光が照射されるとともに、反射部材１４を介して反射光も照射される。ここで反射部材１４は支持部材１３と同一部材であってもよいし、紫外光反射特性がより高い材料を使ってもよい。ケーシング１０の上壁１１には送風パイプ３０用の開口が設けられており、ケーシング１０の外側において送風パイプ３０の端部に冷却ファン２０が取り付けられる。冷却ファン２０はケーシング１０の外部から吸引して送風パイプ３０を介して光透過性部材３の軸方向ほぼ中央位置から冷却風を導入する。導入された冷却風は、光透過性部材３の軸方向の中央位置において、光透過性部材３の両端部にそれぞれ分かれるように流れる。光透過性部材３の一端から排出された風は、ケーシング１０内の空間１６１を介して一方の側壁１２１に設けられた排風口１５１から排出され、また、光透過性部材３の他端から排出された風は、ケーシング１０内の空間１６２を介して他方の側壁１２２に設けられた排風口１５２から排出される。なお、図では、ランプ２が光透過性部材３の中で固定されるための具体的構成は省略しているが、例えばランプ２の両端に弾性部材を取り付けて光透過性部材３の内面に押圧保持させることが可能である。また、排気された風は、例えば熱交換器を用いて冷却した後で再び冷却ファン２０に循環させることができる。
【００１０】
図２は図1に示した装置において上部（上壁１１）から眺めた内部構造を示す。ケーシング１０の内部には複数のランプ２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ）が並列的に配置されており、それぞれのランプごとに光透過性部材３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ）が存在している。光透過性部材３には長手方向の中央近傍に送風パイプ３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ）が接続している。送風パイプ３０には図示略の冷却ファン２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ）が接続されている。図において、便宜上、ランプ２が６本配置する構成を示しているが、実際には２０〜４０本の範囲から選択される本数、例えば３６本配置されている。
具体的に説明すると、ランプ２Ａに対して光透過性部材３Ａが覆うように設けられており、ランプ２Ｂに対して光透過性部材３Ｂが覆うように設けられており、ランプ２Ｃに対して光透過性部材３Ｃが覆うように設けられており、ランプ２Ｄに対して光透過性部材３Ｄが覆うように設けられており、ランプ２Ｅに対して光透過性部材３Ｅが覆うように設けられており、ランプ２Ｆに対して光透過性部材３Ｆが覆うように設けられている。光透過性部材３の一方の端部には空間１６１（１６１Ａ、１６１Ｂ、１６１Ｃ、１６１Ｄ、１６１Ｅ、１６１Ｆ）と、側壁１２１に排出口１５１（１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ、１５１Ｅ、１５１Ｆ）が形成されており、また、光透過性部材３の他方の端部には空間１６２（１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃ、１６２Ｄ、１６２Ｅ、１６２Ｆ）と、側壁１２２に排出口１５２（１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ、１５２Ｄ、１５２Ｅ、１５２Ｆ）が形成されている。送風パイプ３０にはそれぞれ冷却ファンを取り付けてもよく、例えば軸流ファンを使った場合、１つの光源に対して例えば４ｍ^３／分の送風量を有し、光源が３６個あれば１４４ｍ^３／分の送風能力を有している。
【００１１】
ランプ２Ａについて説明すると、冷却ファン２０Ａから吸引された風は、送風パイプ３０Ａ→光透過性部材３Ａと流れて分流する。一部は排出側の空間１６１Ａを介して排出開口１５１Ａからケーシング１０の外部に排風され、他は排出側の空間１６２Ｂを介して排出開口１５２Ａからケーシング１０の外部に排風される。他のランプ２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆも同様である。
【００１２】
図３は１つの光源の軸方向の各位置におけるワークの温度変化を概念的に示すものである。横軸は光源の軸方向の位置を示し、縦軸は光源直下のワーク面温度を示す。同図（ａ）は横軸方向に紙面左から右に向けて冷却風が流れる場合の当該光源直下におけるワーク温度を示す。同図（ｂ）は横軸方向に紙面中央から両端に向けて冷却風が流れる場合の当該光源直下におけるワーク温度を示す。
図から分るように、冷却風の上流側に相当するワーク面温度は、冷却風の下流側に相当するワーク面温度よりも低い。これは、光源の上流側はランプの外表面温度も光透過性部材の外表面温度も下流側に比べて低いため、ランプ外表面や光透過性部材外表面から放射される輻射熱が小さいからである。特に、本願発明の光照射装置は、Ｇ８サイズといわれる液晶をワークとするものであり、光源（ランプおよび光透過性部材）の長さは２６００ｍｍ以上の長尺となる。さらに、光源とワークの間隙は３０ｍｍ以下と小さいことから、長尺状光源に対して冷却風を流しても上流側と下流側では例えば１０℃程度の温度が生じてしまう。
（ｂ）に示す冷却構造は（ａ）に示す冷却構造に比べてワーク面における温度の分布差が小さい。冷却風が光透過性部材に導入されてから排出されるまでの距離が（ａ）に示す冷却構造に比べて小さいからである。
【００１３】
図４はランプ２の拡大構造を示す。同図（ａ）は全体の外観図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。
ランプ２は例えば石英ガラスなどの誘電体材料によって、断面が略方形状の放電容器２１を備える。容器２１の上壁部２１１の外面にはメッシュ状の電極２２１が設けられており、下壁部２１２の外面にはメッシュ状の電極２２２が設けられている。これら電極２２１、２２２は、容器２１の内部に形成された放電空間Ｓおよび容器２１を構成する誘電体材料を挟んで対向するように設けられている。放電空間Ｓにはキセノンガスが封入されており、また容器２１の内壁面には部分的に蛍光体を塗布してもよい。
【００１４】
電極間に電力が供給されると、容器２１の壁材を介在して誘電体バリア放電が生じ、メッシュ状の電極２２２を通過して外部に波長３００〜４００ｎｍの紫外線が放射される。また、容器２１の内面には反射材２３が塗布されており、一定方向に紫外線が放射される。
【００１５】
図５は本発明の他の実施形態を示す。１つの光源４の長手方向において、複数の冷却ファン２０（２０１、２０２、２０３）と、複数の送風パイプ３０（３０１、３０２、３０３）が形成されている。このような構成により、光源４の長手方向における対応するワークの表面温度をより均一にすることができる。特に、送風パイプ３０（３０１、３０２、３０３）の光透過部材３への接続位置や、冷却ファン２０（２０１、２０２、２０３）の風量バランスを調整することで可能となる。
【００１６】
図６は本発明の他の実施形態を示す。図は光源４のみを便宜上４つ示すものであり、光源４Ａと光源４Ｃは冷却ファン（図示略）が吹出型であって、光透過性部材３の両端からそれぞれ吸引された冷却風が送風パイプ２０を介して冷却ファンから排出される。冷却風の流れは図示のように光透過性部材３の両端から中央に向かうものとなる。光源４Ｂと光源４Ｄは冷却ファン（図示略）が吸引型であって、光透過性部材３の中央位置から両端に向かって流れる。
【００１７】
図７は図６に示した実施形態を技術的に説明するための説明図である。なお、送風パイプ３０や冷却ファン２０などの記載は省略している。
図において、矢印は、ランプおよび光透過性部材から放射される輻射熱を示しており、便宜上、光源４Ｂ（ランプ２Ｂと光透過性部材３Ｂ）、光源４Ｃ（ランプ２Ｃと光透過性部材３Ｃ）、光源４Ｄ（ランプ２Ｄと光透過性部材３Ｄ）から放射される輻射熱のみ図示している。ここで、光源４Ｃに着目した場合、光源４Ｃから放射される輻射熱は、光源４Ｃ直下のワーク面部分Ｗｃを放射するだけではなく、隣に配置される光源４Ｂ下のワーク面部分Ｗｂや光源４Ｄ下のワーク面部分Ｗｄに対しても放射する。つまり、ワークのある領域に着目すると、当該領域の直上に位置する光源からの熱放射だけでなく、隣接する光源から放射される熱放射の影響も大きく受けているわけである。
図６に示す実施形態は、このような構造おいて、光源内に流れる冷却風の方向がすべての光源で同一であると、風路の上流側に相当するワーク温度と、下流側に相当するワーク温度の差が相乗的に大きくなるため、温度差を極力小さくするために流れる方向を交互に変えるものである。
【００１８】
図８、図９は本発明の他の実施形態を示す。図８は図１と同じ方向から見た装置の内部構造を示し、図９は図８のＸ−Ｘ断面から見た構造である。
図１に示した構造と第一に相違する点は、図１に示した構造は冷却ファンと光透過性部材との間に送風パイプを有しているのに対し、本実施例の構造は送風パイプを有していないことである。
また、図１に示した構造と第二に相違する点は、図１に示した構造は上壁から下方に伸びる仕切部材に光源が取り付けられているのに対し、本実施例の構造は側壁に上壁とほぼ平行にのびる厚壁９を有することである。
また、図１に示した構造と第三に相違する点は、図１に示した構造は水冷構造を有していないのに対し、本実施例の構造は厚壁に水冷パイプ８が配設することで水冷構造を有していることである。
また、図１に示した構造と第四に相違する点は、図１に示した構造は光透過性部材がパイプ形状であるのに対し、本実施例の構造は光透過性部材が半割りのパイプ形状である。
変形例として、これら構造を選択的に採用することもできる。
【符号の説明】
【００１９】
２ランプ
３光透過性部材
４光源
１０ケーシング
２０吸引ファン
Ｗワーク

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性部材により覆われた放電ランプが複数並列に配置された構造を有する光照射装置おいて、
前記光透過性部材は、冷却風が長手方向の中央近傍から導入されて軸方向に沿って両端に流れることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記光透過性部材は波長３００ｎｍ〜波長４００ｎｍの紫外光を透過する部材であることを特徴とする請求項１の光照射装置。

【図１】