(57)【要約】      （修正有）【課題】従来よりもコンパクト化した光照射システムを提供することを課題とする。【解決手段】板状の基板Ｗを起立させた状態で搬送する搬送装置２と、この搬送装置２に対向し基板Ｗに光を照射する光照射システム１であって、該システム１は、マグネトロンによりマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段４１と、マイクロ波発生手段４１からのマイクロ波によって発光する棒状の無電極ランプ４２と、無電極ランプ４２の光を集光して照射する集光ミラー４３と、を有する灯具４０を、無電極ランプ４２の長手方向に複数連結した光照射部４を備え、光照射部４は、搬送される基板Ｗの起立方向に沿うように配設されるように構成した。【選択図】図３
2008070501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基板を起立させた状態で搬送する搬送装置と、この搬送装置に対向し前記基板に光を照射する光照射装置とを備えた光照射システムであって、
前記光照射装置は、
マグネトロンによりマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、
前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波によって発光する棒状の無電極ランプと、
前記無電極ランプの光を集光して照射する集光ミラーと、を有する灯具を複数備えた光照射部を備え、
前記光照射部は、各無電極ランプが直線上に並ぶように複数の前記灯具を連結した状態で、その長手方向を搬送される前記基板の起立方向に沿うように配設されていることを特徴とする光照射システム。
【請求項２】
前記搬送装置は、前記基板の搬送方向に沿って所定間隔を空けて配置される複数の搬送ローラを備え、
前記光照射装置は、連結された前記灯具の前記無電極ランプが、隣り合う二本の前記搬送ローラの間の空間に対向するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光照射システム。
【請求項３】
前記光照射装置は、前記集光ミラーと前記基板との間に光拡散防止部を備え、前記光拡散防止部が、前記無電極ランプの長手方向に沿って互いに対向する一対の反射ミラーを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ等に用いられる基板を処理するための光照射システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フラットパネルディスプレイ（液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等）に用いられる基板（板ガラス等）の表面を、紫外線の照射によって処理（ＵＶ硬化）する光照射装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、細長い有電極ランプを搭載した光照射装置が記載されている。この光照射装置は、この公報の図１に示されるように、複数の有電極ランプ（光照射機構３）を、その長手方向が水平方向に沿うように一段だけ配置して構成されている。基板は垂直状態で搬送され、各有電極ランプの前面側で紫外線を照射される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２５６８７３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、フラットパネルディスプレイの大型化・低価格化が進み、それにともなって、基板も大型化し、幅を３ｍ以上（第１０世代では２８５０×３０５０ｍｍ）とする計画が進んでいる。このように大型化した基板に対し、従来の光照射装置を用いようとする場合、基板の幅（搬送時の高さ）が大きくなった分、照射範囲を広く確保しなければならない。
【０００６】
ここで、従来通り有電極ランプを使用した場合は、搬送ローラ（コンベア）によって床面に平行に基板を搬送する構成をとりつつ、有電極ランプを基板の幅方向に並べて配設したり、あるいは幅方向の照射光量を一定にするため搬送ローラに紫外線が照射されないように有電極ランプを千鳥に連結したりする必要がある。しかしこの場合、基板の幅方向の紫外線照射光量を一定にはできるが、照度はランプの境目で低くなる。また、照射装置は巨大になり、装置の設置床面積が非常に広く必要になる。さらに、合成樹脂製の搬送ローラは常時紫外線に晒されているため、劣化が激しいなどの問題が多い。
【０００７】
そこで、装置の設置の省面積のため基板を縦に搬送し、装置の接地面積を小さくすることが考えられる。この基板の縦型搬送を有電極ランプで行う場合、有電極ランプを上下方向に数段並べて配設することが考えられるが、これでは装置が大型化するという問題があるとともに、各有電極ランプからの照射による照度の不均一化を招くという問題がある。
【０００８】
また、有電極ランプの長手方向を、基板の幅方向に合わせることも考えられるが、垂直点灯ではアークが安定せず短寿命となるため、水平状態でしか使用できない。そのため、基板を縦にして搬送する場合は、一般に上記した向きに合わせることができない。
【０００９】
さらに、有電極ランプでは、基板を搬送する搬送ローラに光を照射することで搬送ローラを劣化させるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく創案されたもので、従来よりもコンパクト化した、搬送ローラの光照射による劣化が最小限である光照射システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、板状の基板を起立させた状態で搬送する搬送装置と、この搬送装置に対向し前記基板に光を照射する光照射装置とを備えた光照射システムであって、前記光照射装置は、マグネトロンによりマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波によって発光する棒状の無電極ランプと、前記無電極ランプの光を集光して照射する集光ミラーと、を有する灯具を複数備えた光照射部を備え、前記光照射部は、各無電極ランプが直線上に並ぶように複数の前記灯具を連結した状態で、その長手方向を搬送される前記基板の起立方向に沿うように配設されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、光照射部は複数の灯具を連結した構成とすることによって、照射範囲を広げることができる。
そして、このように照射範囲を広げた光照射部を、基板の起立方向に沿うように配設することで、大型化した基板であってもその全面に光を照射することができる。また、有電極ランプを上下方向に数段並べる場合に比べて、照射装置自身をコンパクト化し、延いては光照射システムを全体としてコンパクト化することができる。なお、本発明では、有電極ランプではなく無電極ランプを用いることで、垂直点灯が可能となったことから、このような構成（ランプの長手方向を縦にした状態で灯具を連結）を採用することができる。
ここで、「基板を起立させた状態」とは、基板が直立した（垂直な）状態から約４５°傾斜した状態までを含めるものとする。
なお、無電極ランプが照射幅に制限がないのは、長手方向に灯具を並べた場合、灯具の連結部（非発光部）が約２０ｍｍと短いことで、繋ぎ目の照度低下が無視できるほど小さいからである。
さらに、無電極ランプが水平点灯だけでなく、垂直あるいは斜め点灯が可能なのは、ランプ自体の直径が１０ｍｍ前後と細く、長さも約２５０ｍｍと短いため、垂直点灯しても内部ガスの対流状態に大きな変化がなく使用できるためである。これに対し、有電極のランプは水銀などの封入物が下方に局在化し、均一なガスの対流状態にならない。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光照射システムにおいて、前記搬送装置は、前記基板の搬送方向に沿って所定間隔を空けて配置される複数の搬送ローラを備え、前記光照射装置は、連結された前記灯具の前記無電極ランプが、隣り合う二本の前記搬送ローラの間の空間に対向するように設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、無電極ランプからの光を基板に照射する際、その光が搬送ローラに照射されることが防止される。なお、有電極ランプの場合は水平点灯であることから水平方向に照射範囲が広がるため、光が搬送ローラに照射され、搬送ローラの劣化が促進される。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光照射システムにおいて、前記光照射装置は、前記集光ミラーと前記基板との間に光拡散防止部を配置し、前記光拡散防止部が、前記無電極ランプの長手方向に沿って互いに対向する一対の反射ミラーを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、光照射部の照射方向に光拡散防止部（一対の反射ミラー）を備え、かつ、光照射部（集光ミラー）からの照射光が反射ミラー間で反射して、搬送ローラへの光照射が抑制されるとともに灯具の連結部に対応した位置での照射面の照度低下が抑制される。これにより照度分布が向上するとともに、照射面全域での照度も高いレベルが維持される。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、搬送装置に対し、光照射部を、基板の起立方向に沿うように配置したので、有電極ランプを上下方向に数段並べる場合に比べて、光照射システムをコンパクト化することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、光が搬送ローラに照射されることが防止されているので、搬送ローラの劣化を防止することができるとともに、搬送ローラの耐熱対策も不要となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、搬送ローラへの光照射防止がより強化される。また、照度低下が問題となりやすい灯具の連結部における照度低下が抑制され、照度分布が向上するとともに、照射面全域での照度も高いレベルが維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る光照射システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は光照射システムの斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、光照射システム１は、板状の基板Ｗを起立させた状態で搬送する搬送装置２と、この搬送装置２に対向し基板Ｗに光を照射する光照射装置３とを備える。
【００２２】
＜搬送装置２＞
搬送装置２は、搬送される基板Ｗの下端縁Ｗｅを支持する複数の下端支持ローラ２１（支持手段）と、基板Ｗの一側面Ｗｓを支持する複数の搬送ローラ２２と、この搬送ローラ２２を回転駆動する駆動シャフト２３（駆動手段）と、を備える。なお、複数の下端支持ローラ２１および複数の搬送ローラ２２は、それぞれ基板Ｗの搬送方向に沿って適宜所定間隔を空けて設けられている。
【００２３】
（下端支持ローラ２１）
図２は、光反射システムの縦側面図である。
図２に示すように、下端支持ローラ２１は、基板Ｗの下端縁Ｗｅを支持するとともに基板Ｗの搬送をガイドする部位で、基板Ｗの搬送に伴って回転するようにフレーム２５に取り付けられている。
【００２４】
（搬送ローラ２２）
搬送ローラ２２は、ローラ軸２２ａと、このローラ軸２２ａの軸方向に一定間隔で外嵌固定される複数のローラ部２２ｂと、ローラ軸２２ａの上部に設けられる第１マグネット部材２２ｃとから構成される。
【００２５】
ローラ軸２２ａは、例えばアルミニウム材、ステンレス材、合成樹脂等の非磁性の材質からなり、大型の基板Ｗに対応するように約３００ｃｍの長さに形成される。ローラ軸２２ａは、水平方向に対して約７５〜８０°の角度で傾斜した状態で、その上端部および下端部が図示しない軸受を介してフレーム２５に回転自在に支持されている。なお、ローラ軸２２ａの立設角度は、光照射システム１の設置スペースの水平方向および垂直方向の広さに合わせて、水平方向に対して４５〜９０°の範囲において、適宜設計することができる。また、フレーム２５にローラ軸２２ａの傾斜角度を適宜調節することのできる調節手段を設けてもよい。
【００２６】
ローラ部２２ｂは、例えば合成樹脂等の材質から形成され、その外周面によって基板Ｗの一側面Ｗｓが支持される。第１マグネット部材２２ｃは、ローラ軸２２ａに外嵌固定される円環状の永久磁石であり、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００２７】
（駆動シャフト２３）
駆動シャフト２３は、例えばアルミニウム材、ステンレス材、合成樹脂等の非磁性の材質からなり、搬送ローラ２２の第１マグネット部材２２ｃと対向する高さ位置で、かつ、搬送ローラ２２と直交する向きに配設されている。駆動シャフト２３には、第１マグネット部材２２ｃと対向する各位置に、円環状の永久磁石からなる第２マグネット部材２３ａが外嵌固定されている。第２マグネット部材２３ａは、第１マグネット部材２２ｃと同様に、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。この駆動シャフト２３は、一方の端部が図示しないフレームに回転可能に軸支されるとともに、他方の端部に図示しないモータが連結される。
【００２８】
＜光照射装置３＞
光照射装置３は、光照射部４と、光拡散防止部５とを備える。以下、各構成について説明する。図３は、光反射システムの断面平面図である。
【００２９】
（光照射部４）
図２に示すように、光照射部４は、複数の灯具４０を、無電極ランプ４２の長手方向に連結して構成されるものである。また、この光照射部４は、その長手方向が、搬送される基板Ｗの起立方向に沿うように配設されている。なお、各灯具４０は、図示しない筐体に保持されることで、間接的に連結されるものである。
【００３０】
灯具４０は、図３に示すように、灯具筐体４６内に、マイクロ波発生手段４１と、無電極ランプ４２と、集光ミラー４３とを主に備え、さらにシールド網４４と、防風ガラス４５とを備える。
【００３１】
マイクロ波発生手段４１は、マイクロ波を発生できれば、その構成は特に限定されない。例えば、マイクロ波発生手段４１は、マグネトロンと、導波管と、マイクロ波共振器とを備える。
【００３２】
図３に示すように、無電極ランプ４２は、隣り合う二本の搬送ローラ２２，２２の間の空間に対向するように設けられている。これにより、無電極ランプ４２からの光が搬送ローラ２２に直接照射されるのが防止されるとともに、その照射範囲を搬送ローラ２２，２２の間に設定できる。そして、無電極ランプ４２は、マイクロ波発生手段４１内のマイクロ波によって、無電極ランプ４２の内部に封入された発光媒体が励起し発光する。無電極ランプ４２は、石英などで成形された筒形のガラス管であり、発光媒体として水銀等が封入される。
【００３３】
集光ミラー４３は、断面形状が半楕円形の半割り筒形凹面鏡であり、マイクロ波を透過する硬質ガラスで成形されている。また、集光ミラー４３は、無電極ランプ４２で発生した光を反射させ、その光を光拡散防止部５側に向けるように配設されている。
【００３４】
シールド網４４は、マイクロ波を無電極ランプ４２側に反射させるため、集光ミラー４３の開口側に配設されている。また、防風ガラス４５は、灯具筐体４６において光拡散防止部５側に配設されている。
【００３５】
灯具筐体４６には、光照射部４の外部に設けられる給気ダクトＤ１（図１参照）に連結される給気口４６ａと、排気ダクトＤ２（図１参照）に連結される排気口４６ｂが設けられている。給気口４６ａはマイクロ波発生手段４１側に設けられ、排気口４６ｂは防風ガラス４５側に設けられている。給気ダクトＤ１からは、給気口４６ａを介して冷却風が送り込まれ、この冷却風は無電極ランプ４２を冷却して、排気口４６ｂを介して排気ダクトＤ２へと通流する。
【００３６】
（光拡散防止部５）
図３に示すように、光拡散防止部５は、集光ミラー４３の照射方向に配置され、光照射部４の長手方向に所定の長さで延設する一対の反射ミラー５１，５１を備え、一対の反射ミラー５１，５１の反射面は、所定の間隔を隔てて対面している。そして、光拡散防止部５の光照射部４に対する配置は、集光ミラー４３からの照射光の焦点位置ＦＰで規定され、その焦点位置ＦＰが、反射ミラー５１の集光ミラー４３側の上端部５１ａより内側（反射ミラー５１，５１の間）で、かつ、反射ミラー５１，５１の間の中央である必要がある。一対の反射ミラー５１，５１をこのように配置することによって、集光ミラー４３からの照射光が一対の反射ミラー５１，５１間で反射して、搬送ローラ２２への光照射を防ぎ、かつ、光照射部４の発光していない部分である灯具４０の連結部に対応する照射面の照度低下が抑制され、長手方向の照度が均一化する。
【００３７】
反射ミラー５１の所定の長さは、照射幅を出来るだけ大きく確保するために、光照射部４の長手方向の長さと略同じに設定される。また、一対の反射ミラー５１，５１の間の距離を規定した所定の間隔（以下、反射ミラー間隔という。）は、２０〜１５０ｍｍであることが好ましく、搬送ローラ２２，２２間の空き間隔（以下、搬送ローラ間隔という。）が１７０ｍｍ以下の時は、反射ミラー間隔は（搬送ローラ間隔−２０ｍｍ）以下が好ましい。これは、反射ミラー間隔が（搬送ローラ間隔−２０ｍｍ）を超えると搬送ローラ２２に光が照射されるためである。反射ミラー間隔が２０ｍｍ未満であると、ミラー間に入る光線の割合が減少するため照射面への総エネルギーが減る。また、反射ミラー間隔が１５０ｍｍを超えると防風ガラス４５の幅より大きくなり有効でなく、照度の低下を生ずるのみである。
【００３８】
なお、反射ミラー５１は、反射方向が一定である平面鏡が好ましいが、凹面鏡の使用を妨げるものではない。また、反射ミラー５１は１枚の鏡で構成されていることが好ましいが、複数の鏡を組み合わせることで、所定の大きさの鏡を構成してもよい。さらに、光拡散防止部５は、光照射部４側および基板Ｗ側に開口部を有する箱形のハウジング５２の内部に一対の反射ミラー５１，５１を備えたものでもよい。
【００３９】
以上のように構成された光反射システム１の動作について説明する。
まず、図１の搬送装置２において、基板Ｗの下端縁Ｗｅを下端支持ローラ２１上に載せるとともに、基板Ｗの一側面Ｗｓを複数の搬送ローラ２２上で支持させる。そして、図示しないモータを駆動することで駆動シャフト２３を回転させると、それに伴い第２マグネット部材２３ａが回転する。この第２マグネット部材２３ａが回転すると、第２マグネット部材２３ａと搬送ローラ２２の第１マグネット部材２２ｃが、その磁力で互いに吸引または反発し合い、第１マグネット部材２２ｃが回転する（図３参照）。これにより、搬送ローラ２２が駆動シャフト２３とは非接触で回転し、基板Ｗを起立させた状態で光照射装置３に向けて搬送する。
【００４０】
光照射装置３では、図３に示すように、灯具筐体４６内に収納されたマイクロ波発生手段４１から放射されたマイクロ波は、無電極ランプ４２に吸収される。吸収されたマイクロ波によって、無電極ランプ４２内に封入された水銀などがプラズマとなる。無電極ランプ４２内でプラズマが発生すると、無電極ランプ４２から紫外線を含む光が放射される。この光は、集光ミラー４３で反射して、一対の反射ミラー５１，５１間に投入され、反射ミラー５１，５１間で反射することによって、灯具４０の連結部の照度低下を抑制しながら、基板Ｗに散乱光として照射される。なお、反射ミラー５１，５１は、反射率を高くするためＵＶコールドミラーと称する誘電体多層膜によるものが最も適している。
【００４１】
以上によれば、本実施の形態に係る光照射システム１において以下の効果を得ることができる。
本実施の形態に係る光照射システム１によれば、光照射部４が、無電極ランプ４２の長手方向に複数連結した灯具４０で構成され、基板Ｗの縦方向に沿うように配置されているので、有電極ランプを上下方向に数段並べる場合に比べて、光照射装置３自身がコンパクト化されている。従って、光照射システム１を全体としてコンパクト化することができる。
【００４２】
本実施形態に係る光照射システム１によれば、無電極ランプ４２からの光が搬送ローラ２２に直接照射されることが防止され、照射範囲が搬送ローラ２２，２２間に設定されているので、搬送ローラ２２の劣化を防止することができるとともに、搬送ローラ２２の耐熱対策も不要となる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明に係る光照射システムは、前記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
【００４４】
前記実施の形態では、搬送装置２の搬送ローラ２２を、駆動シャフト２３によって非接触式で回転駆動する方式としたが、本発明に係る搬送装置はこれに限定されず、例えば、モータで回転駆動するものであってもよい。また、搬送装置２自身も、搬送ローラ２２で構成されるものに限らず、コンベヤ式等で構成されるものであってもよい。
【実施例】
【００４５】
本発明の実施例について説明する。
本実施例では、図１〜図３に示した光照射システムを使用して、基板に紫外線を照射した。そのときの照射面での照度（波長３６５ｎｍ近傍）を測定して照度分布を確認した。その結果を図４に示す。図４は、光照射システムの照度を示すグラフである。
【００４６】
本実施例の光照射装置は、光照射部として灯具を８灯並べたものを使用し、マイクロ波発生手段におけるマイクロ波発振源としてマグネトロン（１灯分で２台、発振周波数は約２・４５ＧＨｚ、マイクロ波の総エネルギーは１灯分で約６ｋｗ）を使用した。又、無電極ランプの発光長は２５０ｍｍのものを使用し、灯具の全長としては２６５ｍｍとなった。さらに、灯具（集光ミラー）の照射方向に、光拡散防止部として、図１に示すように、縦方向（Ｙ方向）に沿って対向する一対の反射ミラー５１，５１（長さ２３００ｍｍ×高さ１５０ｍｍ、反射ミラー間隔１０５ｍｍ）を配置した。また、横方向（Ｘ方向）に沿って対向する一対の反射ミラー（長さ１０５ｍｍ×高さ１０５ｍｍ）を反射ミラー５１，５１の長手方向両端部に配置した。
【００４７】
本実施例の光照射装置では、図４に示すように、約６００ｍＷ／ｃｍ２という照度が得られた。これにより、本発明に係る光照射システムでは、良好な照度分布を得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】光照射システムの斜視図である。
【図２】光反射システムの縦側面図である。
【図３】光反射システムの断面平面図である。
【図４】光照射システムの照度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１      光照射システム
２      搬送装置
３      光照射装置
４      光照射部
５      光拡散防止部
４０    灯具
４１    マイクロ波発生手段
４２    無電極ランプ
４３    集光ミラー
【図１】
2008070501.tif 000003
【図２】
2008070501.tif 000004
【図３】
2008070501.tif 000005
【図４】
2008070501.tif 000006