CN1978983A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是为了提供一种光照射装置以及可很好的适用于该光照射装置的光源灯，该光照射装置具备形成有冷却风路的光照射器，能够增大对被处理对象物的光照射量，可谋求处理效率提升，并且即使不大幅地增加冷却风的风量亦可获得充分的冷却功能。该该光照射装置具备光照射器，该光照射器在以剖面形状为圆形的棒状光源灯的管轴与具有反射面的槽状反射镜的第1焦点位置一致的状态下被配设的，在光源灯点灯时，由冷却风将光源灯及反射镜冷却，在相对光照射方向的光源灯的后方侧形成有与由反射镜包围的空间连通的、用来使冷却风流通的冷却风路，在光源灯的与冷却风路开口相对置的外表面区域形成有将由该光源灯所放射的光予以反射的反射膜。

Description

光照射装置
技术领域
本发明涉及具备例如棒状的光源灯及将由此光源灯所放射的光予以反射的反射镜，根据将包含紫外线的光对被处理对象物照射，来进行例如硬化处理或改质处理的光照射装置。
背景技术
现今，使用具备用来照射包含紫外线的光的光源灯的光照射装置，对于例如被处理对象物的保护膜、粘和剂、涂料、墨水、光阻剂、树脂、定向膜等进行硬化、干燥、熔融或软化、改质处理等，在各领域被广泛地应用。
图6是表示以往的光照射装置的一例的结构的概略断面图，图7是表示构成图6所示的光照射装置的光照射器的与光源灯的管轴垂直的断面的断面图。
该光照射装置的结构是，具备照射包含紫外线的光的光照射器40，对于由未图示的搬送机构以例如通过该光照射器40的下方位置的方式予以搬送的被处理对象物(工件)W照射紫外线。
光照射器40是通过隔壁42划分内部空间的，使得风洞43及灯配置用空间44于上下排列而形成，灯配置用空间44的下方具备开口的大致呈箱型形状的灯室41，在灯配置用空间44，棒状的光源灯50配设成朝向相对于被处理对象物W呈垂直的方向延伸，并且具有将来自该光源灯50的光予以反射的例如椭圆面反射面的反射镜55以其第1焦点位置f1在与光源灯50的中心一致的状态下沿着光源灯50延伸的方式予以配设。
在灯室41的隔壁42中，形成有冷却风流通用开口部45，该开口部45是在例如将风洞43与灯配置用空间44连通的多个贯通孔沿着光源灯50的长方向排列的状态下所形成的，并且在冷却风流通用开口部45的两侧缘位置朝下方突出的喷嘴部46是与隔壁42一体形成为沿着光源灯50的长方向延伸。
又，在灯室41的上部设有连接于排气风扇49的、连通于风洞43的内部空间的导管48。
在反射镜55的顶部，形成有例如沿着光源灯50延伸而形成的沟槽所构成的开口部56，与隔壁42一体地形成的喷嘴部46的前端部分插入到该开口部56内，以此形成用来将光源灯50及反射镜55的冷却的冷却风流通的冷却风路60。
在该光照射装置中，由光源灯50所放射的光是直接或由反射镜55所反射而照射在被处理对象物W。具体而言，由反射镜55所反射的反射光是在反射镜55的第2焦点f2的位置暂时被聚光后扩大的状态下，对比反射镜55的第2焦点f2更位于光照射方向远方侧的被处理对象物W的全体进行照射。
另外，在光源灯50点灯时，通过使排气风扇49作动，将冷却风吸引至灯室41内，通过该冷却风将光源灯50及反射镜55冷却，并且已被导入至灯室41内的冷却风经由形成冷却风路60的喷嘴部46，流入至风洞43，再经由导管48进行排气。
在专利文献1所揭示的光照射装置中，记载着，如图8所示，为了相对光源灯50的管径来设定与光源灯50最理想的大小的冷却风路60的宽度，将形成冷却风路60的喷嘴部46作为与灯室41的隔壁42不同体的结构加以构成。
专利文献1：日本特开平8-174567号公报
一般，利用如上所述的紫外线的光照射处理的处理时间，是很大地依存于紫外线的照射量，通过将光照射区域的紫外线的照射量设定成较大，能够将处理时间予以缩短，而可提升处理效率是众所皆知的，期望可增大由光照射器所照射的紫外线的照射量。
在上述结构的光照射装置中，当光源灯50点灯时，为了防止光源灯50及反射镜55成为过热状态，而必须形成有构成使冷却风流通用的冷却风路60的开口部56，例如形成于光源灯50的顶部。
但，会有因该开口部56的存在使得由光源灯50朝反射镜55的开口部56放射的紫外线无法有效地利用的问题。实际上，对于由光源灯50所放射的光全体，朝反射镜55的开口部56的方向放射而无法有效地利用的紫外线的比例达到例如20％左右。
针对这样的问题，作为用来增大对被处理对象物W的紫外线的照射量的一手段，可考率增大光源灯50本身的灯输入电力，但在使用灯输入电力大的光源灯50的情况，容易产生以下所示的问题。即，由光源灯50朝反射镜55的开口部56所放射的光会直接地照射至形成冷却风路60的喷嘴部46或喷嘴部46A而加热，但喷嘴部46或喷嘴部46A通常由于因加工的容易性或低成本等的制造上的理由，而由例如铝来形成，所以受到加热而容易引起变形。因此，为了防止喷嘴部46或喷嘴部46A伴随加热而产生变形，不仅光源灯50及反射镜55，亦需将喷嘴部46或喷嘴部46A冷却，其结果，成为需要更大风量的冷却风，增加了光照射装置的能量消耗量，阻碍了对这样的光照射装置的要求的一的省能量化。
发明内容
本发明是有鉴于以上的情形而开发完成的发明，其目的在于提供一种光照射装置，具备形成有用来使冷却光源灯及反射镜冷却用的冷却风流通的冷却风路的光照射器，能够增大对被处理对象物的光照射量，可实现处理效率提高，并且即使不大幅地增加冷却风的风量亦可获得充分的冷却功能。
又，本发明的另一目的是在于提供一种用在上述光照射装置中的光源灯，可使由光源灯所放射的光的利用率提高而增大光照射面的光照射量，并且可确实地防止形成光照射装置的冷却风路的喷嘴成为过热状态的光源灯。
本发明是一种光照射装置，其特征在于，该光照射装置具备光照射器，该光照射器以剖面为圆形的棒状光源灯的管轴与具有反射面的槽状反射镜的第1焦点位置一致的状态配设，在光源灯点灯时，由冷却风将光源灯及反射镜冷却，
在相对光照射方向的光源灯的后方侧，形成有与由反射镜包围的空间连通的、用来使冷却风流通的冷却风路，
在光源灯的与冷却风路开口相对置的外表面区域，形成有将由该光源灯放射的光予以反射的反射膜。
本发明的光源灯是在上述光照射装置中使用的光源灯，其特征在于：具备剖面为圆形的棒状封体，在配置于光照射器内的槽状反射镜的第1焦点位置的状态下，在与由上述反射镜包围的空间连通且用来使冷却风流通的冷却风路的开口相对置的封体的外表面区域，形成有反射膜。
在本发明的光源灯，优选为，在反射镜的顶部沿着光源灯延伸形成的冷却风路中，设有用于设定与上述光源灯之间的宽度的喷嘴，
在与该光源灯的管轴垂直的剖面的以该管轴为中心观看喷嘴时所呈的角度范围的外表面区域，反射膜在发光区域的全区域范围沿着管轴延伸形成。
发明效果
若根据本发明的光照射装置，通过使用在封体的外表面区域的适当范围形成的反射膜作为光源灯，根据该反射膜，可使由光源灯朝冷却风路的开口方向放射的光不会阻碍反射镜的有效反射区域而加以有效地反射，所以可提高光照射面的光照射量，能够以较高的处理效率进行针对被处理对象物的预定的光照射处理。
并且，对于将设定与光源灯的宽度的喷嘴设置于冷却风路的构成，因可防止朝冷却风路的开口方向放射的光直接对喷嘴照射，所以不需要增大所必须的冷却风的风量，即可确实地防止喷嘴成为过热状态，并能够实现省能源化。
若根据本发明的光源灯，在上述光照射装置中使用的情况下，对于由反射镜产生的有效反射区域的关系，因可通过反射膜将朝冷却风路的开口方向放射的光予以反射来加以有效地利用，所以可提高对光照射面的光照射量，并且因能够防止来自光源灯的光直接地照射在喷嘴上，所以在光源灯点灯时，不需要增大所必须的冷却风的风量，即可确实地防止喷嘴成为过热状态，其结果，能够实现使用该光源灯所构成的光照射装置的省能源化。
附图说明
图1是表示本发明的光照射装置的一例的结构的概略的剖面图。
图2是表示图1所示的光照射装置的光照射器的结构的概略的立体图。
图3是表示图2所示的光照射器的与光源灯的管轴垂直的剖面的剖面图。
图4是表示本发明的光源灯的一例的结构的概略的平面图。
图5是表示在实验例所制作的本发明的光照射装置的照度分布的图表。
图6是表示以往的光照射装置的一例的结构的概略的剖面图。
图7是表示构成图6所示光照射装置的光照射器的与光源灯的管轴垂直的剖面的剖面图。
图8是表示以往的光照射装置的其他例的结构的概略的立体图。
[主要元件符号说明]
10：光照射器
11：灯室
11A：光照射口
11B：贯通孔
12：隔壁
13：风洞
14：灯配置用空间
15：冷却风流通用开口部
15A：贯通孔
16：排气风扇
17：导管
18：喷嘴部
18A：发射镜保持部
19：冷却风路
20：光源灯
21：封体
22：电极
23：遮风构件
25：反射膜
30：反射镜
31：开口部
f1：第1焦点
f2：第2焦点
11：反射镜的反射光
12：反射膜的反射光
40：光照射器
41：灯室
42：隔壁
43：风洞
44：灯配置用空间
45：冷却风流通用开口部
46：喷嘴部
46A：喷嘴
48：导管
49：排气风扇
50：光源灯
55：反射镜
56：开口部
60：冷却风路
W：被处理对象物
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行详细的说明。
图1是表示本发明的光照射装置的一例的结构的概略的剖面图，图2是表示图1所示的光照射装置的光照射器的结构的概略的立体图，图3是表示图2所示的光照射器的与光源灯的管轴垂直的剖面的剖面图。
该光照射装置是具备照射包含紫外线的光的光照射器10，对通过由未图示的搬送机构以通过例如光照射器10的下方位置的方式予以搬送的被处理对象物照射紫外线，来进行预定的光照射处理。
光照射器10具备大致呈箱型形状的灯室11，该灯室11在下方具有开口的光照射口11A，且形成有通过隔壁12所划分成上下的构成风洞13的上部室及构成灯配置用空间14的下部室，在灯室11的上部，设有导管17，其连接于排气风扇16且与风洞13的内部连通。
在灯室11的灯配置用空间14，棒状的光源灯20以其管轴与光照射面A平行地延伸的姿势被配设。
在灯室11的隔壁12，形成有在例如将风洞13与灯配置用空间14连通的多个贯通孔15A沿着光源灯20的管轴方向排列的状态下所形成的冷却风流通用开口15，并且在冷却风流通用开口部15的两侧缘位置朝下方突出的例如由铝所形成的喷嘴部18是以沿着光源灯20的管轴方向延伸的方式与隔壁12一体形成，由此，形成冷却风路19，该冷却风路通过由使排气风扇16作动而将吸入至灯室11内的用来冷却光源灯20及反射镜30的冷却风流通的。
喷嘴部18是用来设定形成于与光源灯20之间的冷却风路的宽度的(与光源灯20的分离距离)，以使流动于光源灯20的周围的冷却风的速度成为最适合。
在灯配置用空间14，具有与光源灯20的发光区域L(发光长度)的大小相等或比其长的长度并且具有椭圆面反射面的槽状反射镜30是在与该第1焦点f1的位置与构成光源灯20的发光部的灯中心C一致的状态下被配设。
在反射镜30的顶部，形成有以例如沿着光源灯20延伸的方式所形成的沟槽所构成的开口部31，此开口部31的开口缘部受到形成于喷嘴部18的前端部的反射镜保持部18A所保持，并且前端部被光照射口11A的开口缘部所支承。
在反射镜30的内面，例如通过蒸镀形成由氧化钽(Ta2O5)与二氧化硅(SiO2)所构成的多层反射膜(未图示)。
多层反射膜的各层的厚度及积层数等的具体结构能够适宜地设定，以使对应于由光照射装置的处理目的特定的波长的紫外线有效地被反射。例如，在光硬化性树脂的硬化处理上使用的情况，设定各层的厚度及积层数使得可高效地反射波长350～400nm的紫外线，又，例如在用于液晶面板上被使用的定向膜的光定向处理的情况时，设定各层的厚度及积层数使得可高效地反射波长240～280nm的紫外线。
光源灯20是如图4所示，具备两端被密封的例如由玻璃所构成的剖面呈圆形的封体21，在该封体21内，一对电极22被对置配置于两端部位置，并且封装有例如水银、稀有气体及卤素气体，由放射包含紫外线的光的高压水银灯所构成。
在该光源灯20的连续于发光区域L的两端部，用来防止受到喷射冷却风所造成的温度降低的伞状遮风构件23是以覆盖与电极22的配置位置相对置的封体的表面部分的周围的方式被设置着。
在该光源灯20，以预定的姿势配置于灯室11内的预定位置的状态下，与形成冷却风路19的喷嘴部18的开口，换言之与形成于反射镜30的顶部的开口部31相对置的封体21的外表面区域，具有根据处理目的来高效地反射特定波长的紫外线的功能的反射膜25形成沿着光源灯20的管轴方向延伸。
该反射膜25是在与光源灯20的管轴垂直的剖面，形成于以光源灯20的管轴(灯中心C)为中心观看喷嘴部18的反射镜保持部18A时所呈的角度范围θ区域为佳，该角度范围例如为90°(参照图3)。通过这样的结构，不会阻碍反射镜30的有效反射区域，可由反射膜25及反射镜30两者将朝反射镜30的开口部31方向放射的光有效地反射。
反射膜25由于在点灯时，光源灯20的封体21的表面温度变为例如600～800℃，故需要由例如具有优良的耐热性的材质所构成，例如由以氧化钽(Ta2O5)与二氧化硅(SiO2)所形成的多层反射膜来构成。这种结构的反射膜可通过例如蒸镀来加以形成。
反射膜25如上所述，若想构成使根据光照射装置的处理目的有效地反射预定波长的紫外线的话，其材质、各层的厚度及积层数不被特别限定，例如亦可使用例如氧化锆或氧化铪来取代氧化钽。
在该光照射器10中，喷嘴部18与光源灯20的宽度，即光源灯20与喷嘴部18的反射镜保持部18A的最接近距离K的大小做成例如4～5mm，由此，可使冷却风确实地流过光源灯20的背面侧。
在上述光照射装置中，例如被处理对象物在保持着与光源灯20一定的分离距离的状态下，以通过光照射器10的下方位置的方式朝与光源灯20的管轴正交的方向搬送，通过来自光照射器10所照射的紫外线进行预定处理。即，当光源灯20点灯时，包含由光源灯20所放射的紫外线的光经由光照射口11A直接或受到反射镜30及光源灯20的反射膜25所反射而照射在被处理对象物上。在此，由反射镜30所反射的反射光11暂时被聚光于反射镜30的第2焦点f2后，进一步通过该第2焦点f2而扩散的状态下，对于比第2焦点f2位于光照射方向远方侧的被处理对象物整体进行照射，又，由反射膜25所反射的反射光12与由反射镜30所反射的反射光11不同，其不会通过反射镜30的第2焦点f2，而对例如光照射面A的中心位置(光源灯20的正下方位置)的两侧位置进行照射(参照图1)。
另外，通过使排气风扇16作动而经由光照射口11A所吸入的冷却风沿着反射镜30的内面流过，并且沿着光源灯20的封体21的表面流过，来将反射镜30及光源灯20冷却，然后，伴随利用经由以喷嘴部18所形成的冷却风路19流入风洞13，来将喷嘴部18冷却，再经由导管17排气至光照射器10的外部。又，反射镜30，亦从背面侧，受到经由形成于光照射口11A的开口缘部分的贯通孔11B吸入至灯配置用空间14内的冷却风所冷却(参照图3)。在此，冷却风的风量例如为1.5～2m3/min。
然而，在仅使用只在封体的外表面形成有反射膜的光源灯的话，比起使用不具有反射膜的光源灯的光照射装置，无法增大光照射面的光照射量。这是因反射镜的反射光与反射膜的反射光的光线不同，所以在与反射镜的有效反射区域的关系上，若为反射镜反射的情况的话，会有能够反射至光照射面的预定范围内的光受到反射膜所反射而照射到该范围外。
但是，通过使用于封体21的外表面区域的适当范围形成反射膜25的装置作为光源灯20，若根据上述结构的光照射装置，通过该反射膜25，能够将由光源灯20朝反射镜30的开口部31方向放射的光、不会阻碍反射镜30的有效反射区域而加以有效地反射，因此，可增大光照射面A的光照射量。具体而言，能够获得光照射面A的包含光源灯的正下方位置(中心位置)的预定范围内的照度的等级全体性变高的照度分布(例如参照图5)，实际上，若根据这样的照度分布的话，能够确实地覆盖被处理对象物全体，能够以高处理效率进行针对被处理对象物的预定的光照射处理。
并且，因防止了朝反射镜30的开口部31方向放射的光直接对形成冷却风路19的喷嘴部18照射，所以不需要增加必要的冷却风的风量，即可防止喷嘴部18成为过热状态，可实现省能源化。
以下，说明关于为了确认本发明的效果所进行的实验例。
(实验例1)
根据图1所示的结构，制作本发明的光照射装置。该光照射装置的具体说明如下所示。
光源灯是封体的外径为φ23mm、发光长度为125mm、额定功率为1.5kW、灯输入电力为120W/cm的高压水银灯，在封体的以管轴为中心的90°的角度范围的外表面区域形成反射膜。
反射膜是藉由蒸镀将氧化钽与二氧化硅交替地层积大约20层的多层蒸镀膜。
反射镜是具有椭圆面反射面的，由第1焦点至第2焦点的分离距离为120mm的元件。
排气风扇是具有可将流过光照射器内的风量设定成1.5～2m3/min的风扇。
灯室及喷嘴部为铝制，喷嘴部的反射镜保持部与光源灯的最接近距离为4.5mm。
又，制作了具有除了使用不具有反射膜的与上述光源灯同样形式的高压水银灯外其余与上述光照射装置相同结构的比较用光照射装置。
针对本发明的各个光照射装置及比较用的光照射装置，在从反射镜的第1焦点的位置相对光照射方向分离400mm的位置上设置的光照射面，测定了波长365nm具有中心感度的紫外线照度。其结果如图5所示。图5中的纵轴表示用以比较用的光照射装置为基准的相对值表示的照度的大小，横轴表示利用从光源灯的正下方位置(中心位置、0mm)起与灯管轴正交的方向的距离所表示的测定位置，以“□”表示本发明的光照射装置的结果，以“△”表示比较用的光照射装置的结果。
由图5所示的结果确认了在本发明的光照射装置与比较用的光照射装置中，光源灯的正下方位置的中心位置(测定位置0mm)的照度的大小没有大的差异，但在本发明的光照射装置，在照度分布的中心位置的两侧位置具有照度高的部分，并在由中心位置起左右600mm的范围内，紫外线照射量(图5中的照度的积分值)与比较用的光照射装置高出大约20％。
其理由可做如下考虑。即，形成于光源灯的反射膜是形成于剖面呈圆形的棒状光源灯的封体的表面上，且反射膜的反射面的剖面也呈圆形，故例如当光由光源灯的中心射出时，光会通过反射膜朝与射出方向呈180°相反的方向反射。
但是，实际的光源灯的发光部具有一定粗细的，光是从具有该粗细的发光部的表面被放射的。即，光射出的位置会形成为从灯的中心稍微偏移，如作为图1的“反射膜的反射光12”所表示的光线，受到反射膜所反射的光不是朝180°相反侧，而是朝稍微靠近中心被反射而加以照射。因此，可考虑到在照度分布的中心位置的两侧产生照度高的部分。
如上所述，确认了，若根据本发明的光照射装置的话，能够通过反射膜及反射镜将在比较用光照射装置无法有效地利用的朝冷却风路方向放射的光反射而加以有效地利用，可提高光照射量。
并且，可期待若能够增大光照射面的光照射量的范围为从中心位置起左右600mm的范围内的话，实际上可覆盖被处理对象物的整体，在实用上可获得充分的效果。
又，在测定光源灯点灯时的喷嘴部的温度时，确认了相对于在比较用光照射装置约为120～130℃，在本发明的光照射装置中大约为100℃左右，比起比较用光照射装置呈低于20℃以上的温度状态。
这是由于在本发明的光照射装置中，被朝冷却风路方向放射的光受到反射膜所反射，而经由光射出口射出，减低了直接照射至喷嘴部的光的照射量的缘故。因此，不需要增大为了防止喷嘴部成为过热状态所必要的冷却风的风量，即可具有可充分将光照射装置冷却的冷却功能的结构。
以上，对本发明的实施形态进行了说明，但本发明不限于上述实施形态，亦可加进各种变更。
例如，在上述实施例中，以通过排气风扇将冷却风吸入灯室内的排气冷却方式为例进行了说明，但亦可为经由冷却风路将冷却风供给至灯室内的送风冷却方式。
又，在本发明的光照射装置，设定与光源灯的宽度的喷嘴，既可以是一体地形成于光照射器的灯室的隔壁上，也可以是与隔壁不同体的任意一种。
并且，构成光照射器的反射镜，其反射面也可不是椭圆面，而是抛物面。
又，在本发明的光照射装置中，构成光照射器的反射镜，也可为组合具有与光源灯的发光长度的大小相同或以上的长度并且具有反射面的2个镜予以组合做成沟槽状。在此情况，在两个反射镜的之间形成冷却风路。
又，形成于反射镜的顶部的开口部，亦可通过形成于沿着光源灯相互分离而排列的位置上的多个孔所形成。

Claims (3)

1、一种光照射装置，其特征在于，
该光照射装置具备光照射器，该光照射器以剖面为圆形的棒状光源灯的管轴与具有反射面的槽状反射镜的第1焦点位置一致的状态下配设，在光源灯点灯时，由冷却风将光源灯及反射镜冷却，
在相对光照射方向的光源灯的后方侧，形成有与由反射镜包围的空间连通的、用来使冷却风流通的冷却风路，
在光源灯的与冷却风路开口相对置的外表面区域，形成有将由该光源灯放射的光予以反射的反射膜。
2、一种光源灯，是在权利要求1所记载的光照射装置中所使用的，其特征在于，
具备剖面为圆形的棒状封体，在配置于光照射器内的槽状反射镜的第1焦点位置的状态下，在与由上述反射镜包围的空间连通且用来使冷却风流通的冷却风路的开口相对置的封体的外表面区域，形成有反射膜。
3、如权利要求2所述的光源灯，其特征在于，
在反射镜的顶部沿着光源灯延伸形成的冷却风路中，设有用于设定与上述光源灯之间的宽度的喷嘴，
在与该光源灯的管轴垂直的剖面的以该管轴为中心观看喷嘴时所呈的角度范围的外表面区域，反射膜在发光区域的全区域范围沿着管轴延伸形成。
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