(57)【要約】【課題】マイクロ波給電式の複数の無電極ランプの中心軸が同一線上となるように配置する構成で紫外線を照射した場合でも、均一な配光分布を保持したまま照射エリアの拡大を実現する。【解決手段】電磁シールド機能を有するランプハウス１１に、マグネトロン１３が発生するマイクロ波により紫外線を発光させる放電媒体が封入されている無電極ランプ１２を収納し、ランプハウス１１の下方から外部に紫外線を照射させるスクリーン２１を配置して紫外線照射部１０Ａを構成する。紫外線照射部１０Ａと同構成の紫外線照射部１０Ｂ〜１０Ｅの各無電極ランプ１２を、中心軸が同一線上となるように配置させることで照射エリアの拡大を図る。被照射体の照射エリアの配光が均一となるように、被照射体と紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの位置関係を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側がランプハウスによって保持され、マイクロ波の励起で紫外線を発光させる放電媒体が封入された無電極ランプを収納した紫外線照射部を、無電極ランプの中心軸が同一線上となるように複数配置することで照射領域の長尺化を図った紫外線照射装置において、
前記ランプハウスの下端と照射面の距離は、前記複数配置した無電極ランプを保持した前記ランプハウス直下と前記無電極ランプ直下の紫外線強度を略均一とする値に設定したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
長尺化された前記紫外線照射部の無電極ランプの紫外線強度の配光が均一か不均一かを検出し、不均一であれば前記紫外線照射部と被照射体との距離を調整する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３】
前記紫外線照射部と被照射体との距離の調整は、自動的に行うことを特徴とする請求項１または２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記紫外線照射部と被照射体との距離の調整は、調整の必要性を表示により確認可能と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５】
前記紫外線照射部と被照射体との距離の調整は、配光の状態を複数箇所で検出することで、最良の照度を確保しながら均一な配光を得ることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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を用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波給電で無電極ランプから紫外線を照射させる紫外線照射装置は、印刷関連でのインク乾燥、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。このような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を、無電極ランプの中心軸が同一線上となるように、複数台連結させることで照射エリアの長尺化が図られている。（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２００８−５３０１４公報
【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、装置を複数台連結配置した場合、装置の連結部分における照度は、ランプの直下に比べて照度が落ちることが考えられる。照射面の照度を略均一に保つため、ルーバーや反射ミラーなど光学部材を用いて複雑な光学設計を行う必要があり、コスト高となる、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、マイクロ波給電式の無電極ランプを、中心軸が同一線上となるように複数配置した場合にも均一な配光を得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】
【０００６】
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、両側がランプハウスによって保持され、マイクロ波の励起で紫外線を発光させる放電媒体が封入された無電極ランプを収納した紫外線照射部を、無電極ランプの中心軸が同一線上となるように複数配置することで照射領域の長尺化を図った紫外線照射装置において、前記ランプハウスの下端と照射面の距離は、前記複数配置した無電極ランプを保持した前記ランプハウス直下と前記無電極ランプ直下の紫外線強度を略均一とする値に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、マイクロ波給電式の無電極ランプを、中心軸が同一線上となるように複数配置した場合でも、紫外線の均一な配光を保持したまま照射エリアの拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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構成図である。
【図２】図１のＩａ−Ｉｂ線切断面図である。
【図３】図１で使用する無電極ランプについて説明するための説明図である。
【図４】配光が不均一である場合について説明するための説明図である。
【図５】配光が均一である場合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２の実施形態について説明するための構成図である。
【図７】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構成図である。
【図８】図７の要部をより具体的に説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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は構成図、図２は図１のＩａ−Ｉｂ線切断面図である。
【００１１】
図１、図２において、１０Ａ〜１０Ｅは、それぞれマイクロ波給電により紫外線を発生させる紫外線照射部である。紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅは、同じような構成をしており、以下では紫外線照射部１０Ａについて説明し、紫外線照射部１０Ｂ〜１０Ｅについての説明これに置き換えることとする。
【００１２】
紫外線照射部１０Ａの１１は電磁シールド機能を有するランプハウスであり、このランプハウス１１の下方中央部には、無電極ランプ１２の長手方向の両端が取り付け配置してある。１３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１３で発生させ、アンテナ１５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。
【００１３】
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、空気を送風することにより、無電極ランプ１２とマグネトロン１３を冷却させる換気口１６が形成される。換気口１６には、換気用のダクト１７を介して冷却用の空気が取り入れられる構成となっている。
【００１４】
ダクト１７の上部には取込口１８が形成され、ブロア１９から送られる冷却媒体である空気を取り込む構成となっている。これにより、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの換気口１６には、ダクト１７を介して一応にブロア１９からの冷却用の空気を取り込み、内部の発熱部品の冷却を行うことができる。
【００１５】
無電極ランプ１２の背面側には反射板２０が設置される。また、反射板２０の反射面側と被照射体（図示せず）との間には、スクリーン２１がランプハウス１１の下方に開けられた照射窓２２に設けられている。スクリーン２１は、照射窓２２の全面を覆う格好でランプハウス１１の底部にネジ等の固定手段で固定されている。
【００１６】
スクリーン２１は、赤外線をカットするＩＲカットフィルタ、それに金属線をメッシュ状に編み込んだり、金属板にパンチング加工したりすることにより形成することで、マグネトロン１３の例えば２．４５ＧＨｚの発振周波数によるマイクロ波が漏洩しない程度に、且つ紫外光を十分通過させることが可能な程度の大きさの目を持つＲＦスクリーンから構成する。
【００１７】
スクリーン２１は、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの共通のものを使用することが考えられるが、無電極ランプ１２の交換を考えると、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅにそれぞれ個別のものを使用した場合が得策である。
【００１８】
ここで、図３を参照してマイクロ波により紫外線を発光させる無電極ランプ１２の構成例について説明する。１２１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１２１は、中央部１２２をその両端部１２３，１２４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１２３，１２４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１２２の外径は１０ｍｍ程度である。
【００１９】
バルブ１２１の発光空間１２５内には、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が封入される。バルブ１２１の両端にはバルブ１２１を支持する支持部１２６，１２７がバルブ１２１と一体的に形成される。
【００２０】
ここで、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの無電極ランプ１２は、その中心軸が同一線上にそれぞれ配置されるように連結させることで、バルブ長が２４０ｍｍ程度のランプの長尺化を実現することができる。５台が並べられた紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの場合は１２００ｍｍ程度となり、１２００ｍｍのメタルハライドランプと同等の照射領域を得ることができる。
【００２１】
図示しない電源からマグネトロン１３に電力が供給されると、マグネトロン１３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１５から導波管１４を介して無電極ランプ１２に伝達させ、無電極ランプ１２の放電媒体に基づき発光された波長２００〜４００ｎｍの紫外光を、ランプハウス１１の下方側に反射させ、スクリーン２１から被照射体に照射する。
【００２２】
ところで、図１に示すように無電極ランプ１２の中心軸が同一線上に並べられた場合、ランプハウス１１と被照射体との位置関係によっては、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅのランプハウス１１が隣り合う下端部１１１の直下（ランプハウス直下）における配光が不均一となる。
【００２３】
そこで、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの隣り合う位置関係にある無電極ランプ１２およびランプハウス１１の下端部１１１と破線で示す照射面Ｐ１の距離をｘとしたときの照射面Ｐ１における配光分布は、図４で示される。この場合、ランプハウス１１の下端部１１１と照射面Ｐ１との距離をｘとしたときの状態である。
【００２４】
また、ランプハウス１１の下端部１１１と実線で示す照射面Ｐ２の距離をｙとしたときの照射面Ｐ２における配光分布は、図５で示される。この場合、ランプハウス１１の下端部１１１と照射面Ｐ２との距離をしたときの状態である。照射面をＰ２の位置とした場合は、隣り合う無電極ランプ１２だけでなく、遠方に位置する無電極ランプからの入射光も受けて無電極ランプの光学的に連結される部分の照度低下を補うことが可能となり、照射面Ｐ２では均一な配光特性を得ることができる。
【００２５】
この実施形態によれば、無電極ランプ両端を保持するランプハウスの下端部と照射面を結ぶ距離を適正な値とすることで、隣り合うランプだけでなく遠方のランプからの入射光によって連結部分の照度低下を補うことが可能となり、照射面では均一な配光特性を得ることができる。
【００２６】
図６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構成図である。上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２７】
この実施形態は、図４に示す不均一な配光分布状態を検出し、図５に示す均一な配光分布状態へ設定させるようにしたものである。
【００２８】
紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの隣り合うランプハウス１１の下端部１１１には光学センサ６１ａ〜６１ｄを設置し、図４の配光分布の落ち込み部４１ａ〜４１ｄがあるかどうかを検出する。すなわち、光学センサ６１ａでは落ち込み部４１ａの落ち込み量を、光学センサ６１ｂでは落ち込み部４１ｂの落ち込み量を、光学センサ６１ｃでは落ち込み部４１ｄの落ち込み量を、光学センサ６１ｄでは落ち込み部４１ｄの落ち込み量をそれぞれ検出する。
【００２９】
光学センサ６１ａ〜６１ｄの出力は、光量検出器６２ａ〜６２ｄにそれぞれ供給し、ここで、光学センサ６１ａ〜６１ｄから検出された光学量に基づく落ち込み量を検出する。光量検出器６２ａ〜６２ｄで検出された光量は、制御部６３に供給する。制御部６３では、光量検出器６２ａ〜６２ｄで検出された検出量に基づき、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅを上下させる上下移動機構部６４を駆動させる駆動信号を生成する駆動回路６５に供給する。上下移動機構部６４は、駆動回路６５からの駆動信号に基づき、照射面での配光が均一になるような制御が行われる。
【００３０】
なお、上下移動機構部６４は、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの上下とは限らず、被照射体が配置される照射面を上下させることでも構わない。
【００３１】
この実施形態では、光学センサの出力に基づき配光不均一を検出し、この検出情報に基づき紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅと照射面との距離を制御することにより、自動的に配光均一化を図ることができる。
【００３２】
図７は、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構成図である。この実施形態は、図４に示す不均一な配光分布状態を検出し、図５に示す均一な配光分布状態かを知らせるものであることから、図７では、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅの図示を省略し、光学センサ６１ａ〜６１ｄ以降を示してある。
【００３３】
すなわち、光学センサ６１ａ〜６１ｄの出力は、対応の光量検出器６２ａ〜６２ｄにそれぞれ供給する。光量検出器６２ａ〜６２ｄで検出された光量は、制御部６３に供給する。制御部６３では、光量検出器６２ａ〜６２ｄで検出された検出量に基づき、表示器７１を駆動させる駆動信号を生成する駆動回路６５１に供給する。表示器７１では、例えば図４、図５の配光分布を表示させる。
【００３４】
これにより、照射面に照射される紫外線の配光が均一か不均一の確認ができ、確認結果に基づき紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅを上下に駆動させ、均一な配光分布を実現することができる。この場合の配光調整は自動的には行っていないが、簡単な構成で均一な配光の状態に設定することができる。
【００３５】
図８は、図７の表示器７１の他の具体例について説明するための構成図である。すなわち、駆動回路６５２では、制御部６３からの図４の落ち込み部４１ａ〜４１ｄの情報に基づく駆動信号を出力する。駆動回路６５２の出力は、落ち込み部４１ａ〜４１ｄに対応した出力を、表示器８１を構成する発光ダイオードＤ１〜Ｄ４にそれぞれ供給する。
【００３６】
発光ダイオードＤ１〜Ｄ４は、例えば落ち込み部４１ａ〜４１ｄがある場合には、対応の発光ダイオードを点灯させることで、配光の状態が確認でき、落ち込み部が発生しないような制御が可能となる。
【００３７】
この実施形態の場合は、落ち込み部の箇所が個々に把握できることから、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｅと照射面との距離の調整を、最も照度が高い状態で均一な配光の状態に設定することが可能となる。
【００３８】
紫外線照射部の連結部分における配光の落ち込み検出する光学センサは、ランプハウス１１の下端部１１１に必ずしもある必要はなく、被照射体が位置する照射面にあっても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ〜１０Ｅ  紫外線照射部
１１  ランプハウス
１１１  下端部
１２  無電極ランプ
１３  マグネトロン
１４  導波管
１５  アンテナ
１６  換気口
１７  ダクト
１８  取込口
１９  ブロア
２０  反射板
２１  スクリーン
２２  照射窓
４１ａ〜４１ｄ  落ち込み部
６１ａ〜６１ｄ  光学センサ
６２ａ〜６２ｄ  光量検出器
６３  制御部
６４  上下移動機構部
６５，６５１，６５２  駆動回路
７１，８１  表示器
【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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【図８】
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