(57)【要約】【課題】紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を実現する。【解決手段】ランプハウス１１内に、マイクロ波を発生するマグネトロン１３２および導波管１５２、それにマイクロ波による励起に基づき紫外線を発光することが可能な放電媒体が封入された無電極ランプ１２を配置する。無電極ランプ１２から照射される紫外線は、直接それに平板状の反射板２１１，２１２で反射させて被照射体に照射させる。無電極ランプ１２に対する反射板２１１．２１２は、垂直方向に３６±２°の角度αで左右の位置にそれぞれ取り付ける。このように構成された紫外線照射モジュールを複数並べて配置した場合に、均斉度の向上を図ることのできる大面積照射が可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第１および第２の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第１および第２の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第１および第２の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが３６±２°を満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第１および第２の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第１および第２の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第１および第２の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓とは反対側に位置する該第１および第２の反射板の端部と、前記無電極ランプの外表面との間隔Ｓが０〜６ｍｍを満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項３】
放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第１および第２の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第１および第２の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が前記被照射体と対面するように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、
前記第１および第２の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開いた状態で取り付けられており、前記照射窓とは反対側に位置する該第１および第２の反射板の端部と、前記無電極ランプの中心軸との距離Ｈが２１±４ｍｍを満たしていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項４】
複数並べて配置することで紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュールであって、
前記紫外線照射モジュールは、照射窓を備えたランプハウスと、前記ランプハウス内に配置された第１および第２の反射板と、前記第１および第２の反射板と前記照射窓とで形成される空間に配置された線状光源と、を具備し、
前記第１および第２の反射板は平板状で、前記照射窓に向かって開口が広がるようにハの字状に配置されており、前記照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが３６±２°を満たしていることを特徴とする紫外線照射モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、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および反射板を搭載した紫外線照射モジュールおよび紫外線照射モジュールを複数用いて大面積を照射させる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波給電式による無電極ランプ搭載紫外線照射装置は、従来から産業用として様々な用途で使用されている。主に印刷関連でのインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶パネル関連の接着剤硬化等の用途に用いられる。
【０００３】
従来のマイクロ波給電式無電極ランプ搭載紫外線照射装置では、装置下部に電磁シールドを設け、ランプ長が数十ｃｍ程度と比較的短い長さの無電極ランプが用いられている。（例えば、特許文献１）
このような無電極ランプは、ランプの有効発光長が短いため、複数本のランプを平行配置して照射エリアの長尺化を図ったり、複数配置したりして大面積での照射を必要とする用途も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１の技術は、複数の紫外線照射モジュールを配置した場合、隣り合う紫外線照射モジュールとの境において紫外線照度のばらつきが生じやすく、液晶滴下装置等の配光制御で求められる均斉度、例えば基準に対して±１０％以下の均斉度を満足できないという問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を得ることが可能な紫外線照射モジュールおよび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、放電媒体が封入され、該放電媒体をマイクロ波で励起させることで紫外線を発光させる無電極ランプと、該無電極ランプの紫外線を被照射体に照射させる第１および第２の反射板と、前記無電極ランプからの紫外線および前記第１および第２の反射板によって反射した紫外線を出光させる照射窓と、から構成される紫外線照射モジュールを、前記照射窓が下方向を向くように複数並べて配置してなる紫外線照射装置において、前記第１および第２の反射板は平板状であり、垂直に対する角度αが３６±２°で下向きに開くように、それぞれ取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、紫外線照射モジュールを複数配置しても、実用に供する均斉度を得ることができる。
【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第１の実施形態について説明するための概略的な構成図である。
【図２】図１のＩａ−Ｉｂ線断面図である。
【図３】図３は紫外線照射装置を構成する基本単位の紫外線照射モジュールについて説明するための構成図である。
【図４】図３のIIａ−IIｂ線断面図である。
【図５】図４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。
【図６】図４要部の拡大断面図である。
【図７】この発明の各実施形態の紫外線照射装置の測定条件について説明するための説明図である。
【図８】この発明の第１の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図９】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図４に相当する断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図１１】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概略的な構成図である。
【図１２】この発明の第３の実施形態の均斉度について説明するための説明図である。
【図１３】この発明の異なる効果について説明するための構成図である。
【図１４】この発明のもう一つの異なる効果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６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もので、図１はシステムの上面から見た状態の概略的な構成図、図２は図１のＩａ−Ｉｂ線断面図、図３は紫外線照射装置を構成する基本単位の紫外線照射モジュールについて説明するための構成図、図４は図３のIIａ−IIｂ線断面図、図５は図４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、図６は図４要部の拡大断面図である。
【００１２】
図１、図２において、１００は紫外線照射装置を構成する紫外線照射モジュールであり、図１では、例えば５×５の計２５台の紫外線照射モジュール１００を、枠体１０に略水平に並べた状態で一体的に支持して紫外線照射を大面積で行うことが可能なシステム化した状態を示している。
【００１３】
図３、図４を用い、紫外線照射モジュール１００について説明する。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、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電源である。１５１，１５２は、マグネトロン１３１，１３２で発生させアンテナ１６１，１６２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。
【００１４】
ここで、図５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外径φが１５±１ｍｍ程度で、長さが２４０ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１２１の発光空間内には、例えば、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を封入する。バルブ１２１の両端には無電極ランプ１２を支持する支持部１２２，１２３がバルブ１２１と一体的に形成される。
【００１５】
図３、図４において、１７は、無電極ランプ１２から照射された光を受光する受光素子であり、金属線をメッシュ状に編み込んだり、パンチング加工されたりした金属板からなるカバーで覆われてなる。１８は、受光素子１７により受光した光量を、アナログ電圧として出力する光量検出器である。１９は、光量検出器１８により検出された光量値が、予め記憶された光量値に等しくなるように電源１４を制御するプログラムにより動作する制御部である。具体的には、制御部１９は、光量検出器１８から出力される光量検出値が、予め記憶された値よりも小さい場合は、電源１４に対してマグネトロン１３１，１３２が発生するマイクロ波のエネルギー量を増やすように出力電圧を上げる制御を行い、光量検出値が記憶された値よりも大きい場合は、マイクロ波のエネルギー量を減ずるように出力電圧を下げる制御を行う。これにより、無電極ランプ１２から放射される紫外線量の一定化が図られる。
【００１６】
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、冷却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２０が設けられる。
【００１７】
無電極ランプ１２の背面側には、無電極ランプ１２を挟んで第１、第２の反射板として平板状の反射板２１１，２１２が配置される。反射板２１１，２１２は、例えば長さが８６ｍｍ、幅が２６０ｍｍ、厚みが３．３ｍｍの大きさである鏡面反射特性を備えた板である。反射板２１１，２１２は、無電極ランプ１２と反射板２１１，２１２の部分を拡大した断面図である図６ように、後述する照射窓に対して垂直な方向とで形成される角度αが３６±２°となる位置に断面ハの字状、すなわち一端（上方）側に狭開口、他端（下方）側に広開口を形成するように広げた状態で、フレーム２２に取着される。フレーム２２には無電極ランプ１２の支持部１２２，１２３も取り付けられる。
【００１８】
さらに、反射板２１１，２１２の反射面側と液晶パネルなどの被照射体（図示せず）との間には、無電極ランプ１２からの紫外線および反射板２１１、２１２によって反射した紫外線を出光させる照射窓として、スクリーン２３がランプハウス１１の一部に設けられている。スクリーン２３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開口を有するようになっている。２４は、反射板２１１，２１２とスクリーン２３で構成されるマイクロ波空洞部である。
【００１９】
ここで、電源１４からマグネトロン１３１，１３２に電力が供給されると、マグネトロン１３１，１３２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１６１，１６２からそれぞれ導波管１５１，１５２を介して無電極ランプ１２に伝達される。無電極ランプ１２は、発光空間１２１内に封入された放電媒体に基づいた、例えば波長２００〜４００ｎｍの紫外線が発光される。紫外線は、スクリーン２３を介してランプハウス１１の下方側から出射し、スクリーン２３に対面配置された被照射体を照射する。
【００２０】
図７は、以下に説明するこの発明の各実施形態における紫外線照射装置の大きさと測定条件例について説明するための説明図である。
【００２１】
この例では、紫外線照射モジュール１００を、隣接配置される紫外線照射モジュール１００の無電極ランプ１２との中心間距離（ランプピッチ）が４００ｍｍとなるように、碁盤状に５×５の計２５台を並べた紫外線照射装置とした。均斉度を測る領域としては、２０００×２０００ｍｍの照射面積のうち端部の１００ｍｍずつを除外した１８００×１８００ｍｍの範囲とした。測定領域を当該範囲とした理由は、端側にある紫外線照射モジュール１００の紫外線は、周りに吸収されたり、照度が低下したりすることにより、中央部分の条件と極端に異なる場合があるためである。
【００２２】
図８を参照し、第１の実施形態の効果について説明する。反射板２１１，２１２の垂直方向の取り付け角度αを変化させた場合における基準の均斉度に対する均斉度の変化率を測定した結果について説明する。
【００２３】
図８から明らかなように、反射板２１１，２１２の取り付け角度αが３４〜３８°では、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±１０％以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、３５〜３７°では安定した高い均斉度が得られるようになり、８．５％前後という高い均斉度を満足する。一方、３９°以上や３４°以下では、均斉度があまり改善されず、±１０％を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。従って、垂直方向の角度αを、３６°を中心に±２°、好ましくは±１°の範囲内で取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【００２４】
図９は、この発明の紫外線照射モジュールに関する第２の実施形態について説明するための図６に相当する断面図である。
【００２５】
この実施形態は、無電極ランプ１２上方の反射板２１１，２１２の間隔を規制したものである。反射板２１１，２１２の上方側内端と、無電極ランプ１２の外表面との照射窓と平行する方向の間隔Ｓを０〜６ｍｍとした。つまり、反射板２１１と２１２を、無電極ランプ１２の外径の上方延長線上にするか、それよりも左右に最大６ｍｍまでとしたものである。
【００２６】
ここで、図１０を参照し、第２の実施形態の効果について説明する。図１０は無電極ランプ１２の外径の上方延長線上から間隔Ｓを−１〜７ｍｍまで反射板２１１，２１２の位置変化させた場合の均斉度をグラフで示した説明図である。
【００２７】
図１０から明らかなように、反射板２１１と２１２と無電極ランプ１２の外表面の間隔Ｓが０〜６ｍｍでは、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±１０％以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、２〜４ｍｍでは安定した高い均斉度が得られるようになり、８．５％前後という高い均斉度を満足する。一方、７ｍｍ以上や−１ｍｍ以下では、均斉度があまり改善されず、±１０％を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。
【００２８】
従って、この実施形態では、反射板２１１，２１２を距離Ｓが０〜６ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍとなるように取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【００２９】
図１１は、この発明の紫外線照射モジュールに関する第３の実施形態について説明するための図６に相当する断面図である。
【００３０】
この実施形態は、反射板２１１，２１２の上方側内端と無電極ランプ１２の中心軸ＣＡとの垂直方向の距離Ｈを２１±４ｍｍとしたものである。
【００３１】
図１２を参照し、第３の実施形態の効果について説明する。図１２は無電極ランプ１２の外径方向の中心軸ＣＡから反射板２１１，２１２の上方の最も狭い間隔までの距離Ｈを、１６〜２６ｍｍまで変化させた場合における均斉度をグラフにした説明図である。
【００３２】
図１２から明らかなように、無電極ランプ１２の中心軸ＣＡから反射板２１１，２１２の最小間隔までの距離Ｈが１７〜２５ｍｍの範囲内であれば、均斉度を大幅に改善することができるようになり、液晶滴下装置の配光制御で要求される±１０％以下の均斉度を満足しやすくなる。さらに、１９〜２３ｍｍでは安定した高い均斉度が得られるようになり、８．５％前後という高い均斉度を満足する。一方、２６ｍｍ以上や１６ｍｍ以下では、均斉度があまり改善されず、±１０％を超える均斉度となり、要求される値を満足しにくい。
【００３３】
従って、この実施形態では、無電極ランプ１２の中心軸ＣＡと反射板２１１，２１２の垂直方向の最小距離Ｈを２１±４ｍｍ、好ましくは２１±２ｍｍで取り付けることで、紫外線照射装置として好適な均斉度を実現することが可能となる。
【００３４】
なお、上記した第１〜第３の実施形態を同時に満足する状態にするのが望ましい。この場合、紫外線照射装置として最適な均斉度を実現することが可能となる。
【００３５】
図１３は、上記した第１〜第３のいずれかの実施形態の紫外線照射モジュールを碁盤状に３×３の計９台を並べ、この発明の異なる効果について説明するための構成図である。
【００３６】
この図に示すように、×で示す中央部分に位置する紫外線照射モジュール１００が不点灯となった場合、湾曲状の反射板を有する紫外線照射モジュールで紫外線照射装置を構成した従来では、９灯全ての紫外線照射モジュールが点灯している状態に対して、均斉度が約６％も低下してしまい、実用に供しないことになる。これは、従来の紫外線照射モジュールでは、所望の方向に紫外線を集光させる湾曲状の反射板であるためであり、つまり、不点灯となった紫外線照射モジュールが受け持っていた照射領域に他からの紫外線照射モジュールからの紫外線の照射が少ないためと考えられる。
【００３７】
これに対し、紫外線照射モジュール１００を上記第１〜第３の何れかで紫外線照射装置を構成した場合では、×で示す中央部分に位置する紫外線照射モジュール１００が不点灯となっても、均斉度の変化は１％未満に抑えられる。むしろこの図１３のように、紫外線の照射量が他の部分よりも大きくなる傾向のある紫外線照射装置の中央部の紫外線照射モジュール１００が不点灯になった場合には、全体として均斉度が向上することもある。
【００３８】
このように、湾曲状の反射板においては、１灯減の場合の均斉度の変化が大きいのに対し、平板状の反射板においては均斉度の変化が小さい。従って、不点灯のランプが発生しても、当該部分の均斉度が大幅に悪化してしまうことを抑制できるため、機材の故障等の影響を最小限に抑制することができる。
【００３９】
図１４は、この発明のもう一つの異なる効果について説明するための説明図である。図１５に示す紫外線照射装置は、図１と同様に５×５の計２５台の紫外線照射モジュールを、枠体１０に並べた状態で一体的に支持して紫外線照射を大面積で行うことが可能なシステム化した状態を示している。
【００４０】
この場合は、無電極ランプ１２が図中水平方向に配置される３行の紫外線照射モジュール１００ａに対し、図中垂直方向に配置される上下２行の紫外線照射モジュール１００ｂを配置したものである。
【００４１】
紫外線照射モジュールは、無電極ランプ１２の長手方向に比して径方向の方の配光面積が広い。このため、上下２行の紫外線照射モジュール１００ｂの向きを変えたことにより、システムの上下に広がる紫外線照射の無駄を少なくすることで、照度が下がりがちな上下に配置される紫外線照射モジュール１００ｂによる照度の向上、延いては上下付近における均斉度の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
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、平板状の反射板として、反射板の反射特性を大きく変化させない程度の突起や溝が形成されているような反射板を用いても良い。また、拡散性の高いものを使用してもよい。この場合、隣接配置される紫外線照射モジュールの無電極ランプとのランプピッチを広く、例えば、５００ｍｍに調整しても、隣接する照射装置の範囲にまで紫外線を照射可能となるため、紫外線照射モジュールの個数を減らしながら、広範囲を照射することができるようになる。また、反射板２１１、２１２の上方端側に形成されている狭開口に無電極ランプ１２に沿うように板状の部材、いわゆる中間部材を追加配置してもよい。また、無電極ランプを低圧紫外線ランプやメタルハライドランプなどの線状光源に置き換えてもよい。また、紫外線照射モジュールは、ハニカム状に配置してもよく、つまり、行および列に複数配置するような格子状の配置を行うのが望ましい。
【００４３】
この発明はいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の追加、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１００，１００ａ，１００ｂ  紫外線照射モジュール
１０  枠体
１１  ランプハウス
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
２０  冷却機構
２１１，２１２  反射板
２２  フレーム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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