(57)【要約】【課題】発光スペクトルを変化させることなく、紫外線の調光を図る。【解決手段】ランプハウス１１内に、マイクロ波を発生させるマグネトロン１３１，１３２および導波管１５１，１５２を介してマイクロ波に基づき紫外線を発光することが可能な希ガスと放電媒体が封入された無電極ランプ１２が配置される。無電極ランプ１２から放射される紫外線は、リフレクタ２３１，２３２を用いて被照射物に対する集光または拡散を行う。ランプハウス１１には紫外線を外部に照射させる照射窓１１１を形成し、この照射窓１１１に、紫外線を通過させる窓２４１が形成された第１シャッター２４と窓２５１が形成された第２シャッター２５を対向配置する。開口２４１，２５１が互いにずれる方向に第２シャッター２５を移動可能とし、紫外線の照射量を調整して調光を行うようにした。【選択図】図１
2011204435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプ、該無電極ランプにマイクロ波を照射させ、前記放電媒体を励起させるためのマグネトロン、前記紫外線を集光または拡散させるリフレクタとを少なくとも収容するとともに、前記マイクロ波を遮断するランプハウスと、
前記ランプハウスに形成され、前記紫外線を外部に照射させる照射窓と、
前記照射窓に取り付けられ、前記紫外線を通過させる第１シャッターと、
前記第１シャッターと対向配置して前記窓に取り付けられ、前記紫外線を通過させる第２シャッターと、を具備し、
前記第１および第２シャッターの少なくともいずれか一方を移動させて前記紫外線の照射量を調整することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記第１および第２シャッターには、紫外線を通過させる複数の開口が同じ位置に形成したこと特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記第１および第２シャッターに形成された開口は、同形状であることを特徴とする請求項２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記第１および第２シャッターの少なくともいずれか一方は、前記マイクロ波を遮断するためのシールド部材を兼ね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】
前記第１および第２シャッターの移動方向の開口と非開口の幅はほぼ同じに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６】
前記第１および第２シャッターのいずれか一方の移動は、前記紫外線の光量と予め設定された光量情報との比較に基づき制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載の紫外線照射装置を並べて配置し、各紫外線照射装置からの光量情報と予め設定された光量情報をそれぞれ比較し、その結果に基づき各紫外線照射装置から放射される紫外線の調光を行い光量の均一化を図るように光量の制御を行ったことを特徴とする紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波給電式による無電極紫外線ランプを用いて、例えば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】
従来のマイクロ波給電式による紫外線照射装置は、システム筐体の下部にマイクロ波をシステム筐体外に漏洩させないための電磁シールドを設けられている。このような紫外線照射装置は、ランプの有効発光長が短いことから複数本のランプが平行配置されるようにモジュール化し、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２００９−２２４２０８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、広面積の被照射面では高均斉度が得られにくいということから、各ランプで調光することで装置全体として被照射面での光量の均一性である均斉度を確保する必要がある。
【０００５】
しかしながら、ランプの入力電力を可変させてランプを調光する場合、ランプ温度やランプの発光強度などのランプの発光状態が変化することから発光スペクトルが変化し、被照射物に悪影響を与えてしまう、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、ランプの発光スペクトルを変化させることなく紫外線の調光を図ることを可能とす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は、
マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプ、該無電極ランプにマイクロ波を照射させ、前記放電媒体を励起させるためのマグネトロン、前記紫外線を集光または拡散させるリフレクタとを少なくとも収容するとともに、前記マイクロ波を遮断するランプハウスと、前記ランプハウスに形成され、前記紫外線を外部に照射させる照射窓と、前記照射窓に取り付けられ、前記紫外線を通過させる第１シャッターと、前記第１シャッターと対向配置して前記窓に取り付けられ、前記紫外線を通過させる第２シャッターと、を具備し、前記第１および第２シャッターの少なくともいずれか一方を移動させて前記紫外線の照射量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、簡単な構成でランプの発光スペクトルを変化させることなく紫外線の調光を実現することができる。
【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一実施形態について説明するための正面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【図３】図３は図１の具体例について説明するための構成図。
【図４】図１の第１および第２シャッターについて説明するための正面図である。
【図５】図１の第１および第２シャッターの関係について説明するための斜視図である。
【図６】図１の第１および第２シャッターの動作について説明するための説明図である。
【図７】図１の第１および第２シャッターの動作について説明するための説明図である。
【図８】図１の第１および第２シャッターの開口の大きさと形成位置の関係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３は、この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するためのもので、図１はシステム構成図、図２は図１のＩ−Ｉ’線断面図、図３は図１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。
【００１２】
図１、図２において、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、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ための電源である。１５１，１５２は、マグネトロン１３１，１３２で発生させたマイクロ波をアンテナ１６１，１６２から送信させ、無電極ランプ１２に伝達させる導波管である。
【００１３】
ランプハウス１１の下部の開放部に配置された１７は、紫外線は放射し、マイクロ波はランプハウス１１外に放射されることを防止するための網状のシールド部材である。シールド部材１７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、マイクロ波はシールドし、紫外線は通過させることができる。
【００１４】
ここで、図３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。
【００１５】
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放電媒体が封入されており、マイクロ波で放電媒体を励起させることで紫外線を放射させる。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。
【００１６】
なお、共通のランプハウス１１内に２個のマグネトロン１３１，１３２を設置した例としたが、１個であっても構わない。また、無電極ランプ１２は、中央部１２２をその両端部１２３，１２４よりも細くなるようにテ―パをつけたが、両端１２３，１２４と同径であっても構わない。
【００１７】
再び、図１、図２において、１８は、無電極ランプ１２から放射された紫外線を受光する、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したカバーで覆われた受光素子である。１９は、受光素子１８が受光した光の量を検出する光量検出器である。さらに、２０は、光量検出器１８により検出された光量が、予めＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶させた光量情報の値と等しくなるような制御信号を生成する制御部である。
【００１８】
光量検出器１９は、受光素子１８に対しリード線などで電気的に接続され、受光素子１８で受光された光量を、例えば受光素子１８から供給される電流の値により検出するようになっている。光量検出器１９は、制御部２０に対しリード線などで電気的に接続され、検出した光量を示すアナログ電圧を制御部２０へ与えるようになっている。制御部２０では、入力されるアナログ電圧に基づいた制御信号を出力する。
【００１９】
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、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２１が設けられる。
【００２０】
無電極ランプ１２の背面側にはフレーム２２に取着されたリフレクタ２３１，２３２が設置される。また、無電極ランプ１２と対向するシールド部材１７の反対面と対向する位置には、ランプハウス１１から紫外線を照射させる照射窓１１１が形成され、この照射窓１１１の位置に第１シャッター２４が取り付けられている。
【００２１】
第１シャッター２４は、金属製で形成されており、図４（ａ）にも示すように、紫外線を通過させる、例えば行方向に７個、列方向に７個の計４９個の開口２４１が設けられている。
【００２２】
２５は、第１シャッター２４に対向配置される第１シャッター２４と同材料で形成され、照射窓１１１に取り付けられた第２シャッターである。図４（ｂ）にも示すように、第２シャッター２５には、第１シャッター２４に形成された開口２４１と同位置、同大きさ、同個数の開口２５１が形成される。
【００２３】
第２シャッター２５は、図５にも示すように、矢印Ａ，Ｂ方向に移動可能である。すなわち、第２シャッター２５は、開口２４１と２５１を一致させる第１の位置と第２シャッター２５の開口２５１が形成されない部分で、第１の開口２４１を塞ぐ第２の位置との間を自由に移動可能となる。第１および第２シャッター２４，２５は、所望の位置にある場合に、第２シャッター２５を矢印Ａ方向に移動させると開口度が増し、矢印Ｂ方向に移動させると開口が塞がる状態となる。
【００２４】
第２シャッター２５は、制御のし易さや、移動後の状態維持を考えた場合、ランプハウス１１側を直線ギアとし、第２シャッター２５側を回転ギアとし、回転ギアを直線ギアに噛合させて回転させることで、スムースな移動とともに任意の位置での確実な保持が可能となる。
【００２５】
シャッター２５は、駆動部２６で操作杆２７を駆動することによって、矢印ＡあるいはＢ方向に移動させることができる。駆動部２６は、制御部２０からの制御信号に基づき駆動量が決定される。
【００２６】
また、第２シャッター２５は、ガイドするガイド溝をランプハウス１１の側面に形成し、第２シャッター２５の側縁部を支えるようにし、移動後は操作杆２７で保持するようにしてもよい。
【００２７】
なお、２８は、無電極ランプ１２とリフレクタ２３１，２３２それにシールド部材１７で構成されるマイクロ波空洞部である。
【００２８】
ここで、第１および第２シャッター２４，２５の関係について図６、図７を参照し、さらに詳しく説明する。
【００２９】
図６、図７のそれぞれ（ａ）は紫外線照射装置の必要な部分のみを示した概略図、（ｂ）は第１シャッター２４の開口２４１と第２シャッター２５の開口２５１との関係を、第２シャッター２５側から見た状態を示した正面図である。
【００３０】
まず、図６において、第１および第２シャッター２４，２５の開口２４１，２５１が互いに塞がれた状態を示している。この場合、無電極ランプ１２から放射される紫外線は、第１および第２シャッター２４，２５で塞がれて被照射体に対して照射させることはできない。
【００３１】
図７は、図６の第２シャッター２５の位置から矢印Ｂ方向に、駆動部２６で操作杆２７を駆動させた状態を示している。この場合、開口２４１，２５１が重なる状態となり、マイクロ波空洞部２８とランプハウス１１の外側とが開放状態となり、無電極ランプ１２から放射される紫外線を、開口２４１，２５１を通して被照射体に対して照射させることができる。
【００３２】
操作杆２７は、制御部２０のＲＯＭに予め記憶された光量情報に基づき、制御部２０で光量が低いと判断されたときは、開口２４１と２５１との開口面積が大きくなるように、光量が高いときは開口２４１と２５１との開口面積が小さくなるように駆動部２６で駆動される。
【００３３】
このように、受光素子１８で検出された紫外線の光量情報と制御部２０で比較を行い、その結果を制御信号として駆動部２６に供給し、駆動部２６で操作杆２７を駆動させ、ＲＯＭの光量情報に基づいた値の紫外線が開口２４１，２５１から照射されるようにしている。
【００３４】
図８は、第１および第２シャッター２４，２５の開口２４１，２５１の大きさとこれらを形成する位置関係について説明するための説明図である。
【００３５】
第２シャッター２５の開口２５１と隣に位置する開口２５１間の第１シャッター２４で塞ぐ横幅ｗ１は、開口２４１の横幅と同様とする。また、開口２５１の横幅ｗ２も横幅ｗ１と同様とする。これにより、第２シャッター２５は、横幅ｗ１（ｗ２）の移動だけでよい。つまり、操作杆２７が第２シャッター２５を矢印Ａ，Ｂ方向に動かす距離としては、横幅ｗ１（ｗ２）ということになる。
【００３６】
この実施形態では、第２シャッターを移動させることにより、第１シャッターとを合わせた場合における開口面積の調整することで紫外線の光量調整を行っている。このため、発光スペクトルを変化させることなく、紫外線の調光を実現させることができる。
【００３７】
ここで、紫外線の照射面積を拡大するために、複数台の紫外線照射装置を並べてモジュール化した場合について考える。
【００３８】
例えば、無電極ランプが直線上に配置されるように、紫外線照射装置を複数台並べ、実質的にランプ長を長くした照射面積の拡大が考えられる。各紫外線照射装置から照射される光量は、一致しないことが考えられ、各紫外線照射装置に設けられた光量素子から検出される光量と、制御部のＲＯＭに記憶された光量値とが一致するように、各紫外線照射装置の移動可能なシャッターを、操作杆を通して操作することにより調光をすることが可能となる。
【００３９】
照射面積は、無電極ランプを直線上に配置することに加え、無電極ランプの軸と直交する方向に複数台並べることで、縦と横の面積を拡大することも可能である。この場合で、各紫外線照射装置の光量と制御部に記憶された光量値とを合わせるようにしたことで、均斉度を得ることができる。
【００４０】
この場合は、制御部で全紫外線照射装置の光量を管理し、各紫外線照射装置の移動可能なシャッターを制御することで、全紫外線照射装置から放射される紫外線の均斉度の向上を、発光スペクトルを変化させることなく実現することができる。
【００４１】
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、第１および第２シャッターの開口は、同形状としたが異なっても構わない。要は、第１の位置では紫外線の照射を塞ぎ第２の位置では最も紫外線の照射量を増やし、第１と第２の位置との間で任意に紫外線の照射量を変化させることができればよい。ただ、第１および第２シャッターの開口の大きさを異ならせた場合は、移動する側のシャッターの移動量が大きくなることが考えられ、同じ大きさが好ましい。さらに、第１および第２シャッターは同材料としたが、異なる材料で形成しても構わない。
【００４２】
開口の調整には、第１および第２シャッターの何れも移動させることでも可能である。ただし、第１および第２シャッターの両方を移動させるようにするには、移動機構が複雑になる。このため、この実施形態では一方のシャッターの移動としている。
【００４３】
さらに、第１および第２シャッターの少なくともいずれか一方は、マイクロ波がランプハウス外に漏洩されることを防止するためのシールド部材として兼用させても構わない。この場合は、部品点数削減に寄与することになる。
【符号の説明】
【００４４】
１１  ランプハウス
１１１  照射窓
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
１７  シールド部材
１８  受光素子
１９  光量検出器
２０  制御部
２１  冷却機構
２２  フレーム
２３１，２３２  リフレクタ
２４  第１シャッター
２５  第２シャッター
２６  駆動部
２７  操作杆
２８  マイクロ波空洞部
【図１】
2011204435.tif 000003
【図２】
2011204435.tif 000004
【図３】
2011204435.tif 000005
【図４】
2011204435.tif 000006
【図５】
2011204435.tif 000007
【図６】
2011204435.tif 000008
【図７】
2011204435.tif 000009
【図８】
2011204435.tif 000010