(57)【要約】【課題】コールドミラーである反射鏡を液体で効率よく冷却する手段を、簡便な構造により実現し、小型で安価な構成とすること【解決手段】長尺なランプと、該ランプに沿って長手方向に配置される反射鏡を備え、該反射鏡の内面に紫外線を反射し赤外線を透過する反射膜を有する紫外線照射装置において、前記反射鏡の外面に近接して配置されるとともにこれを保持する反射鏡冷却保持体を備え、該反射鏡冷却保持体は内部に冷却液体が流通する流路を複数備え、該流路は該反射鏡冷却保持体の長手方向の両端部に開口を有し、該端部は蓋部材によって密閉されてなり、該蓋部材の内側に、溝状の折り返し流路部が形成されるとともに、一の流路と他の流路が折り返し流路部を介して空間的に連結されていること。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺なランプと、該ランプに沿って長手方向に配置される反射鏡を備え、該反射鏡の内面に紫外線を反射し赤外線を透過する反射膜を有する紫外線照射装置において、
前記反射鏡の外面に近接して配置されるとともにこれを保持する反射鏡冷却保持体を備え、
該反射鏡冷却保持体は内部に冷却液体が流通する流路を複数備え、
該流路は該反射鏡冷却保持体の長手方向の両端部に開口を有し、
該端部は蓋部材によって密閉されてなり、
該蓋部材の内側に、溝状の折り返し流路部が形成されるとともに、
一の流路と他の流路が折り返し流路部を介して空間的に連結されていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記蓋部材の内側には、前記折り返し流路部の外周を囲む弾性部材嵌合溝が形成されており、
該弾性部材嵌合溝に輪状の弾性部材が嵌め込まれて、該蓋部材と前記反射鏡冷却保持体の端部とに挟持されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記ランプは間接水冷ランプであることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺なランプを光源とした紫外線照射装置に関する。特に、ランプに対応して配置される反射鏡を液体により間接的に冷却する冷却ブロックを有する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インクや塗料の乾燥、樹脂の硬化処理に使用する光化学反応用装置の紫外線照射光源や、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光する露光装置の紫外線照射光源として、長尺なロングアーク型高圧放電ランプが用いられている。
この種のランプは、ランプ自体の破損防止のためや、被処理物への熱的影響を回避するために、冷却されて使用されることが検討されている。
例えば、この冷却を効果的に行うことができる構造をもつロングアーク型高圧放電ランプとして、放電管の外周に外管を接触状態ないしは密着状態に設け、該外管の周囲を冷却することによって、放電管を間接的に冷却する間接水冷ランプが知られている（特許文献１）。
【０００３】
図７に、特許文献１に記載された従来の紫外線照射装置を示す。同図において、紫外線照射装置８００の間接水冷ランプ８０は、直管状の二重管ランプと、その外周に同心状に被嵌された冷却管９２とからなる。
二重管ランプの内管８１は、両端に封止部を有し、その内部の放電空間Ｓ内に一対の電極を有する放電ランプである。
この内管８１は、外管８２内に挿通されており、その外表面は少なくとも一部で外管８２の内表面に接触状態ないしは密着状態となるように配置されている。
【０００４】
上記二重管ランプと冷却管９２とは、両端部において、接着剤８３とベース８４によって一体化されている。
一方、紫外線照射装置８００を構成する架台９１には冷却管９２が取り付けられており、前記架台９１に形成された冷却水通路９３が前記冷却管９２内と連通している。
前記二重管ランプは、冷却管９２内に挿入されて、架台９１に対して着脱自在に取り付けられている。この構造によって、冷却管９２と外管８２との間には冷却水流路９３が形成される。
そして、間接水冷ランプ８０の上方には反射鏡９４が設けられ、間接水冷ランプ８０からの光は、下方のマスクステージ９５に支持されたマスクＭを介して、ワークステージ９６上のワーク９７に照射されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４６９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、紫外線照射装置の反射鏡としては、紫外線を反射し、赤外線については透過する、いわゆるコールドミラーが使用されている。このようなコールドミラーの反射面は、例えば誘電体多層膜が蒸着されて形成されている。
しかし、実際にはランプから放射される光にはコールドミラーに吸収される成分も含まれている。そのため、コールドミラーの温度が上昇し、蒸着膜の耐熱温度（３００℃〜３５０℃）を超過してしまうために冷却する必要がある。
従来技術においては、反射鏡に対してはランプを冷却するほどの冷却性能を要求されないため、ファンなどによって空冷されていた。
【０００７】
最近、この種の間接水冷ランプを搭載した紫外線照射装置は、クリーンルームなど清浄な環境で使用されることが検討されている。
しかし、反射鏡に対して空冷による冷却手段を採用した場合、クリーンルームの所定のクリーン度を維持するために、冷却使用された後の空気はダクト等を介してクリーンルーム外に排出する必要がある。すると、排気量に応じてクリーンルームのランニングコストが上昇してしまうため、好ましくないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明者は反射鏡も間接水冷することについて検討した。
この種のランプは長尺であるために、これに対応する反射鏡も長尺で、かつ断面が凹状である。これを効率良く冷却するためには、同じような形状をした金属製の冷却ブロックを用意して、これを隣接配置して間接的に冷却することが考えられる。
そのような冷却ブロックも長手方向に伸びる形状となるため、その内部に長手方向に伸びる流路を形成して、その中を液体で冷却することが効果的である。
そのとき、冷却液体は一の供給源から供給される場合は、流路を分割すると流速が低下してしまうが、一の流路のみで冷却ブロック内部を往復させると流速を低下させずに済む。
ところが、一の流路を形成する場合に、冷却ブロックの内部に折り返し部分を形成するのは困難であるため、Ｌ字状の管継手を利用して折り返し部分を形成することが考えられる。
【０００９】
例えば、冷却ブロックの長手方向両端に管継手が溶接などの手段により接合されることになる。
すると、この部分が突出して装置が大型化してしまう。さらには、この種の管継手は高価であり、部材増加により価格が上昇してしまう。
【００１０】
以上により本発明は、コールドミラーである反射鏡を間接的に液体で効率よく冷却する手段を、簡便な構造により実現し、小型で安価な構成とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は長尺なランプと、該ランプに沿って長手方向に配置される反射鏡を備え、該反射鏡の内面に紫外線を反射し赤外線を透過する反射膜を有する紫外線照射装置において、前記反射鏡の外面に近接して配置されるとともにこれを保持する反射鏡冷却保持体を備え、該反射鏡冷却保持体は内部に冷却液体が流通する流路を複数備え、該流路は該反射鏡冷却保持体の長手方向の両端部に開口を有し、該端部は蓋部材によって密閉されてなり、該蓋部材の内側に、溝状の折り返し流路部が形成されるとともに、一の流路と他の流路が折り返し流路部を介して空間的に連結されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に記載の発明は、前記蓋部材の内側には、前記折り返し流路部の外周を囲む弾性部材嵌合溝が形成されており、該弾性部材嵌合溝に弾性部材が嵌め込まれて、該蓋部材と前記反射鏡冷却保持体の端部とに挟持されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の発明は、前記ランプは間接水冷ランプであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、管継手等を用いずとも２つの流路を連結して冷却液体の進行方向を折り返すことができるとともに、流路内部と外部とを水密に保持することができる。
また、蓋部材を反射鏡冷却保持体の両端に取り付けることにより、各々の端部で流路を折り返して進行させるので、内部を効率的に冷却することができる。
これにより、安価で簡便な構造で反射鏡冷却保持体を介して反射鏡を間接的に冷却することができる。
また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、弾性部材嵌合溝に嵌め込まれた弾性部材により水密性を保持しているため、蓋部材の着脱が容易であり、流路内の清掃等のメンテナンスが容易である。
また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、光源が間接水冷ランプであるので、その冷却水を利用して反射鏡冷却保持体を冷却することができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる紫外線照射装置の長手方向断面図である。
【図２】本発明にかかる紫外線照射装置の長手方向に対して垂直な面で切断した断面図である。
【図３】本発明にかかる反射鏡冷却保持体の端部を拡大した斜視図である。
【図４】本発明にかかる反射鏡冷却保持体の蓋部材の裏面を拡大した斜視図である。
【図５】本発明にかかる間接水冷ランプの長手方向断面図である。
【図６】本発明にかかる反射鏡冷却保持体の作用を説明するための模式図である。
【図７】従来例にかかる紫外線照射装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる紫外線照射装置の概略構成を示す横方向断面図である。
紫外線照射装置１００は、ランプや電源等を収納する箱状のケーシング５０を備えている。
ケーシング５０の内部は仕切り板５１で上下に区画されており、下側は長尺な間接水冷ランプ１０等が収容される照射部６０であり、上側はその電源等が収容される電装部７０である。
ケーシング５０内には、間接水冷ランプ１０に冷却液体を供給するための、例えば樹脂のフレキシブルチューブ（不図示）等が導入される。
【００１５】
図５に本発明にかかる間接水冷ランプの管軸方向の断面図を示す。
この図において、間接水冷ランプ１０は、内管１１とその外周に被嵌された外管１２とからなる二重管ランプと、この二重管ランプの外周に設けられた冷却管１３とからなる。
内管１１は、例えば、発光管内に一対の電極を備えるロングアーク放電ランプであり、内部に水銀等が封入されている。
外管１２と冷却管１３との間には、冷却流路１８が形成されている。
【００１６】
間接水冷ランプ１０は、その長手方向両端部が、仕切り板５１に固定されたランプ保持ブロック４１、４２により保持されている。
このランプ保持ブロック４１は略円筒状の部材であり、内径の異なる複数の段部を有する貫通孔４３が形成されている。外管１２はその最小径段部４３ａに挿入されており、ランプ保持ブロック４１に螺子４８で締めて取り付けられるフランジ４５が封止部材４７を押圧して変形させ、ランプ保持ブロック４１に水密状態で取り付けられる。
ランプ保持ブロック４１の最大径段部４３ｂには冷却管１３が挿入されて、同様に螺子、フランジ、封止部材によってランプ保持ブロック４１に水密状態に取り付けられる。なお、このランプ保持ブロック４１、４２いずれとも同様の構成である。
【００１７】
また、ランプ保持ブロック４１には、プラグ６１が穿設されており、冷却水等の冷却液体は、このプラグ６１より導入される。
一方のプラグ６１から導入された冷却液体は、間接水冷ランプ１０の冷却流路１８内を流通して、他方のプラグ６２から排出されることによりランプを冷却する。
【００１８】
図２は紫外線照射装置をランプに直交する面で切断した断面図である。
間接水冷ランプ１０の上方に反射鏡３０が配置されている。この反射鏡３０は、いわゆるコールドミラーであり、紫外線は反射し、赤外線は透過する性質を有するものである。このような反射機能は、例えば耐熱ガラスなどの基体に誘電体を多層にわたって蒸着させた誘電体多層膜によって実現される。
したがって、ランプの放射光に含まれる赤外線は、反射面で反射されずに反射鏡を透過し、後述する保持体が無ければ光照射装置全体を加熱してしまう。また、ランプからの光のうち反射鏡に吸収される成分が反射鏡の温度を上昇させる。
【００１９】
反射鏡３０は、長尺な間接水冷ランプ１０に対応して、ランプの周方向を上側から覆う、断面が半楕円形の開口を有するとともに長手方向に沿って伸びた、樋状の形状をしている。ランプから発せられる光は、この反射面３０ａで反射し、下方に照射される。なお、反射鏡はいわゆるパラボラミラーであってもよい。
【００２０】
反射鏡３０の外側には、この反射鏡３０を保持するための反射鏡冷却保持体２０が配置されている。反射鏡冷却保持体２０の内側には、反射鏡３０を収容するために下方に向かって開口する凹部２６の内面２６ａが、反射鏡３０の外面３０ｂと近接した位置関係で配置されるよう、ほぼ整合する形に形成されている。
反射鏡冷却保持体２０の内２６ａと、反射鏡３０の外面３０ｂとは、冷却という点では密着させることが望ましいが、実際には、別部材どうしの形状を合致させることの困難性や、材料が相違することによる熱膨張の差があることから、両者は多少の間隙をおいて配置される。
【００２１】
この凹部２６の下端部２５には、反射鏡３０を保持するための保持具２４が設けられており、反射鏡３０が保持されている。なお、保持具２４はこの位置に限定されず、長手方向の両端部を保持してもよい。
反射鏡冷却保持体２０は、熱伝導性の良い、例えばアルミニウムなどの金属により構成されており、これを液冷すると温度が低下し、近接配置された反射鏡３０から熱を奪うことにより、間接的に反射鏡３０を冷却するものである。
また、反射鏡３０を透過した赤外線は、反射鏡冷却支持体２０により吸収されて冷却されるので、光照射装置全体が加熱されるのを防ぐことができる。
【００２２】
反射鏡保持体２０の冷却には、間接水冷ランプの冷却に用いられる冷却水等が用いられる。
【００２３】
図３、４は、反射鏡冷却保持体の長手方向端部を拡大した図である。
図３は反射鏡冷却保持体の端部およびその蓋部材の要部拡大図であり、図４は、その蓋部材の裏面を見た要部拡大図である。
図３において、反射鏡冷却保持体２０には、内部を長手方向に貫通して伸びる空孔からなる流路２１、２２、２３が形成されており、端部まで延伸している。この流路は、例えば断面長方円状であり、流量をある程度確保するために適宜の寸法で設定される。
この端部２８には、平板状の蓋部材３１が配置される。蓋部材３１には、端部２８に螺子止めするための螺子穴３９が複数設けられており、冷却液体を導入もしくは排出するためのアダプタープラグ３７が設けられている。
同様に、端部２８にも対応した螺子穴２９が複数設けられている。
【００２４】
図４において、蓋部材３１の内側には、溝状の折り返し流路部３２が形成されている。
この折り返し流路部３２は、図３において示した流路２１および２２を空間的に連結することができる位置に設けられる。具体的には、図示されるように、断面長方円状の流路２１と流路２２の断面に対応した形状が結合されて、途中で折れ曲がった形状の長溝である。
【００２５】
また、折り返し流路部３２の外周には、この折り返し流路部３２を覆うように輪状の弾性部材嵌合溝３３が設けられている。この溝は例えばＯリング等である輪状の弾性部材３４を嵌め込むためのものである。
この弾性部材嵌合溝３３、３３に弾性部材３４、３５を嵌め込み、蓋部材３１を反射鏡冷却保持体２０と螺子止めすることにより、弾性部材３４、３５が蓋部材３１と端部２８の間に挟持され、流路とその外部とを水密に保持することができる。
加えて、封止に着脱容易な弾性部材を用いていることから、螺子を外して蓋部材２８を取り外すことができ、流路内の清掃等のメンテナンスが容易である。
【００２６】
図６は、反射鏡冷却保持体内部の冷却液体の流れ方を説明するための長手方向断面の模式図である。
この図において、反射鏡冷却保持体２０の一端部２８に蓋部材３１が水密に固定されている。流路２１、２２、２３とその外部との間は弾性部材３４、３５により水密に保持されている。
流路２１内を、紙面下方から上方に向かって流通する冷却液体は、蓋部材３１に設けられた折り返し流路部３２に突き当たって向きを変え、連結された流路２２内を下方に向かって進行する。
さらに、下方にむかって進行した冷却液体は、図示略の他端部に設けられた蓋部材の折り返し流路部により折り返して、流路２３内を上方に進行し、アダプタープラグ３７より排出される。このようにして、反射鏡冷却保持体２０が冷却される。
【００２７】
すなわち、この蓋部材によれば、管継手等を用いずとも２つの流路を連結して冷却液体の進行方向を折り返すことができるとともに、流路内部と外部とを水密に保持することができる。
また、蓋部材３１を反射鏡冷却保持体２０の両端に取り付けることにより、各々の端部で流路を折り返して進行させるので、内部を効率的に冷却することができる。
これにより、安価で簡便な構造で反射鏡冷却保持体を介して反射鏡を間接的に冷却することができる。
さらに、蓋部材は容易に取り外すことができるので、流路内の清掃等のメンテナンス行為が容易になるという利点がある。
【００２８】
なお、この図では反射鏡冷却保持体に設けられた流路が奇数本である場合を例として説明したが、偶数本である場合でも、冷却液体を導入する位置が一端に偏る点が異なるだけで、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００２９】
間接水冷ランプ        １０
内管                           １１
外管                           １２
冷却管                           １３
冷却流路                  １８
ランプ保持ブロック     １４
反射鏡冷却保持体       ２０
流路                           ２１
流路                           ２２
流路                           ２３
保持具                           ２４
下端部                           ２５
凹部                           ２６
内面                           ２６ａ
隔壁                           ２７
端部                           ２８
螺子孔                           ２９
反射鏡                           ３０
反射面                           ３０ａ
外面                           ３０ｂ
蓋部材                           ３１
折り返し流路部         ３２
弾性部材嵌合溝         ３３
弾性部材嵌合溝         ３３
弾性部材                  ３４
弾性部材                  ３５
アダプタープラグ       ３７
螺子                           ３８
螺子孔                           ３９
ランプ保持ブロック     ４１
ランプ保持ブロック     ４２
貫通孔                           ４３
最小径段部                ４３ａ
最大径段部                ４３ｂ
封止部材                  ４７
螺子                           ４８
フランジ                  ４５
ケーシング                ５０
仕切り板                  ５１
フレキシブルチューブ     ５４
フレキシブルチューブ     ５５
照射部                           ６０
プラグ                           ６１
プラグ                           ６２
電装部                           ７０
紫外線照射装置         １００
間接水冷ランプ         ８０
内管                           ８１
外管                           ８２
接着材                           ８３
ベース                           ８４
架台                           ９１
冷却管                   ９２
冷却水通路                ９３
反射ミラー                ９４
マスクステージ         ９５
ワークステージ         ９６
ワーク                           ９７
紫外線照射装置         ８００
マスク                           Ｍ
冷却水通路                Ｗ
【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】
2011222392.tif 000007
【図６】
2011222392.tif 000008
【図７】
2011222392.tif 000009