JP2000138092A - Optical irradiation heating device - Google Patents

Optical irradiation heating device

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JP2000138092A
JP2000138092A JP14086599A JP14086599A JP2000138092A JP 2000138092 A JP2000138092 A JP 2000138092A JP 14086599 A JP14086599 A JP 14086599A JP 14086599 A JP14086599 A JP 14086599A JP 2000138092 A JP2000138092 A JP 2000138092A
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light
heating
lamp
prism block
block
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JP14086599A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Asada
勝彦 浅田
Shigemi Yamada
重美 山田
Tatsushi Oowada
樹志 大和田
Hitoshi Nakabayashi
均 中林
Akinobu Nakajima
明信 中島
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical irradiation heating device capable of homogeneously heating a treatment item, and easily controlling the distribution curve of energy emitted from a heating light source lamp to a desired shape. SOLUTION: A plurality of heating units made of a heating light source lamp 1 and a glass prism block 3 are arranged. Light emitted from the lamp 1 is incident on the prism block 3 from one edge thereof, and outgoes from the other edge of the prism block 3, repeating total reflection at the side of the prism block 3, thereby heating a treatment item. A quarts glass containing <=5 ppm of an OH group is used as the prism block 3. Also, a halogen incandescent lamp having peak wavelength <=3 μm is used as the lamp 1. Furthermore, the irradiation energy per unit area for light emitted from the heating unit is made different among the heating units.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物(ワー
ク)を加熱用光源ランプが放射する光で加熱する光照射
式加熱装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light irradiation type heating device for heating an object to be processed (work) with light emitted from a heating light source lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱源に加熱用光源ランプを使用する光照
射式加熱装置は、平面状に配置された加熱用光源ランプ
である棒状や球状のハロゲン白熱ランプの光を反射鏡で
反射し、この反射光をワークに照射して加熱するが、数
秒間で1000℃以上に昇温することが可能であり、光
照射を停止すれば急速に冷却することができるので、急
速加熱・高温保持・急速冷却の熱処理用の加熱装置とし
て幅広く使用されている。また、加熱用光源ランプから
放射された光のうち、紫外線や可視光は、ワークがシリ
コンウエハの場合などは、赤外線よりもワークに良く吸
収されて熱に変換するので、紫外線や可視光を多く含む
光を放射するランプも加熱用光源ランプとして使用され
ることがある。
2. Description of the Related Art A light irradiation type heating apparatus using a heating light source lamp as a heat source reflects light from a rod-shaped or spherical halogen incandescent lamp, which is a heating light source lamp arranged in a plane, with a reflecting mirror. The workpiece is heated by irradiating the reflected light, but the temperature can be raised to 1000 ° C or more in a few seconds. If the light irradiation is stopped, the workpiece can be cooled rapidly. It is widely used as a heating device for cooling heat treatment. Also, of the light emitted from the heating light source lamp, ultraviolet light and visible light are more absorbed by the work than infrared light and converted into heat when the work is a silicon wafer. A lamp that emits light including the light may be used as a light source lamp for heating.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図1は、従来の光照射
式加熱装置の一例を示すが、加熱用光源ランプ1である
ハロゲン白熱ランプが平面状に配置され、ハロゲン白熱
ランプの背面に反射鏡2が配置されており、ハロゲン白
熱ランプから放射した光が直接および反射鏡で反射され
て平面状のワーク(図示せず)を加熱する。このとき、
仮にハロゲン白熱電球が理論的に点光源であり、反射鏡
の反射光が完全な平行光であれば、ワーク上の光の単位
面積当りの放射エネルギーは均一になるが、実際には、
ハロゲン白熱電球は理論的な点光源ではなくてある大き
さを持ち、反射鏡で反射される光も完全な平行光ではな
いので、ハロゲン白熱ランプの直下が大きく、直下を離
れるにつれて低下する。ワークを均一に加熱できるよう
に反射鏡の形状を選択することも考えられるが、かかる
反射鏡は、構造が複雑であって設計製造に手間がかか
り、コストアップになるので実用的ではない。
FIG. 1 shows an example of a conventional light irradiation type heating device, in which a halogen incandescent lamp as a heating light source lamp 1 is arranged in a plane and reflected on the back of the halogen incandescent lamp. A mirror 2 is arranged, and the light emitted from the halogen incandescent lamp is directly and reflected by the reflecting mirror to heat a flat work (not shown). At this time,
If a halogen incandescent lamp is theoretically a point light source and the reflected light from the reflector is perfectly parallel light, the radiant energy per unit area of light on the work will be uniform, but in practice,
A halogen incandescent lamp is not a theoretical point light source but has a certain size, and the light reflected by the reflector is not perfectly parallel light. Therefore, the area immediately below the halogen incandescent lamp is large and decreases as the distance from the area decreases. It is conceivable to select the shape of the reflecting mirror so that the workpiece can be heated uniformly. However, such a reflecting mirror is not practical because it has a complicated structure, requires much time for designing and manufacturing, and increases the cost.

【0004】このため、広い面を有するワークを加熱す
るために、反射鏡で覆われたハロゲン白熱ランプを平面
状に配置した場合は、ワークの温度分布曲線は、図1に
示すように、山型を連ねたサインカーブに似た形状とな
り、均一に加熱することができない。
[0004] Therefore, when a halogen incandescent lamp covered with a reflecting mirror is arranged in a plane to heat a work having a wide surface, the temperature distribution curve of the work is, as shown in FIG. It has a shape similar to a sine curve with a series of molds, and cannot be heated uniformly.

【0005】また、平面状のワークは、その外周縁から
も熱が放射するので、加熱源が均一な加熱を行ってもワ
ークの中央部より周辺部の温度が低くなり、ワークを均
一に加熱することができない。このため従来は、中央部
のランプよりも周辺部のランプの放射エネルギーを大き
くしてワークの外周縁からの熱の放射を補償している
が、ランプによって放射エネルギーを異ならせても、隣
接するランプ同士の光が大きく影響し合うので、複数の
ランプよりなる全体的な熱源の放射エネルギーの分布曲
線を所望の形状に制御することが困難であった。
[0005] In addition, since heat is radiated from the outer peripheral edge of a planar work, even if the heating source performs uniform heating, the temperature of the peripheral portion is lower than that of the central portion of the work, and the work is uniformly heated. Can not do it. For this reason, conventionally, the radiation energy of the peripheral lamp is made larger than that of the central lamp to compensate for the radiation of heat from the outer peripheral edge of the work. Since the lights of the lamps greatly influence each other, it has been difficult to control the distribution curve of the radiant energy of the entire heat source including a plurality of lamps to a desired shape.

【0006】そこで本発明の第1の目的は、ワークを均
一に加熱することが可能な光照射式加熱装置を提供する
ことであり、第2の目的は、複数の加熱ユニットから個
別に出射するエネルギーを加熱用光源ランプによって個
別に制御することにより、加熱ユニット全体から出射す
るエネルギーの分布曲線を所望の形状に容易に制御する
ことが可能な光照射式加熱装置を提供することである。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a light irradiation type heating device capable of uniformly heating a work, and a second object is to individually emit light from a plurality of heating units. An object of the present invention is to provide a light irradiation type heating device capable of easily controlling a distribution curve of energy emitted from the entire heating unit to a desired shape by individually controlling energy by a heating light source lamp.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで請求項1の発明
は、前記第1の目的を達成するために、加熱用光源ラン
プとガラス製の角柱ブロックとからなる加熱ユニットを
複数個並べて配置し、加熱用光源ランプが放射する光が
ブロックの一端面からブロック内に入射し、ブロックの
側面で全反射を繰り返しながらブロックの他端面から出
射してワークを加熱するようにする。
In order to achieve the first object, a first aspect of the present invention is to dispose a plurality of heating units each including a heating light source lamp and a prismatic block made of glass. Light emitted from the heating light source lamp enters the block from one end face of the block, and is emitted from the other end face of the block while repeating total reflection on the side face of the block to heat the work.

【0008】角柱ブロックが石英ガラスの場合は、石英
ガラスに含まれるOH基量が多いと、特定波長の光(赤
外線)が石英ガラスに良く吸収され、加熱用光源ランプ
から放射される特定波長の光(赤外線)を効率良く利用
できないので、請求項2の発明のように、石英ガラスの
OH基含有量を5ppm以下にして、加熱用光源ランプ
から放射される特定波長の光(赤外線)が石英ガラスに
よって吸収されないようにすることが望ましい。また、
請求項3の発明のように、加熱用光源ランプとして、放
射光のピーク波長が3μm以下のハロゲン白熱ランプを
使用すると、石英ガラスからなる角柱ブロックに吸収さ
れる光量が少なく、ハロゲン白熱ランプから放射された
光を効率良く利用できる。
In the case where the prismatic block is made of quartz glass, if the amount of OH groups contained in the quartz glass is large, light (infrared rays) of a specific wavelength is well absorbed by the quartz glass, and light of a specific wavelength radiated from the heating light source lamp. Since light (infrared rays) cannot be used efficiently, the OH group content of the quartz glass is set to 5 ppm or less and light (infrared rays) of a specific wavelength emitted from the heating light source lamp is quartz. It is desirable not to be absorbed by the glass. Also,
When a halogen incandescent lamp having a peak wavelength of radiated light of 3 μm or less is used as the heating light source lamp, the amount of light absorbed by the prismatic block made of quartz glass is small and the halogen incandescent lamp emits light. The light can be used efficiently.

【0009】請求項4の発明は、前記第2の目的を達成
するために、請求項1〜3の発明において、加熱ユニッ
トから出射する光の単位面積当りの放射エネルギーを加
熱ユニットによって異ならせる。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the second object, in the first to third aspects of the present invention, the radiant energy per unit area of light emitted from the heating unit is made different depending on the heating unit.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図2は本発明実施例の
斜視図を示す。図2において、熱源である加熱用光源ラ
ンプ1は、赤外線を多く含む光を放射する定格消費電力
が1kWの一端封止型のハロゲン白熱電球であり、この
ハロゲン白熱電球のピーク波長は、例えば1μmであ
る。加熱用光源ランプ1としては、ハロゲン白熱ランプ
以外にも、紫外線や可視光を多く含む光を放射するキセ
ノンランプや水銀ランプなども使用することができる。
この加熱用光源ランプ1が「お椀」型をした凹面反射鏡
2で覆われている。加熱用光源ランプ1の下方にガラス
製の角柱ブロック3(図例では四角柱状のブロック)が
配置されており、加熱用光源ランプ1、反射鏡2および
角柱ブロック3で加熱ユニットを構成している。そし
て、複数個の加熱ユニットが配置され、加熱ユニットの
下方に平面状のワークWが配置される。なお、反射鏡2
は必要に応じて取り付けられるものである。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a perspective view of an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a heating light source lamp 1 as a heat source is a one-end sealed halogen incandescent lamp having a rated power consumption of 1 kW that emits light containing a large amount of infrared rays. The peak wavelength of the halogen incandescent lamp is, for example, 1 μm. It is. As the light source lamp 1 for heating, in addition to the halogen incandescent lamp, a xenon lamp or a mercury lamp that emits light containing a large amount of ultraviolet light or visible light can be used.
The heating light source lamp 1 is covered with a concave reflecting mirror 2 having a bowl shape. A glass prism block 3 (square prism block in the illustrated example) is disposed below the heating light source lamp 1, and the heating light source lamp 1, the reflecting mirror 2, and the prism block 3 constitute a heating unit. . Then, a plurality of heating units are arranged, and a flat work W is arranged below the heating units. The reflecting mirror 2
Are attached as needed.

【0011】図3は角柱ブロック3内の光の反射状況に
示す。図3において、角柱ブロック3は、石英ガラスや
パイレックスガラスのように、光の屈折率の大きなガラ
スで角柱状に成形されたものである。そして、加熱用光
源ランプ1から放射する光は、直接および反射鏡2で反
射して角柱ブロック3の上端面に入射する。ここで、ス
ネルの法則により、角柱ブロック3の光の屈折率が1.
41(√2)以上であれば、90゜に近い極めて大きな
入射角度θ1 で角柱ブロック3に入射した光も、図3の
実線矢印で示すように、角柱ブロック3の軸心からθ2
が45゜以内の角度成分の光になる。すなわち、角柱ブ
ロック3の上面に入射した全ての光は、角柱ブロック3
の軸心から45゜以内の角度成分の光になる。そして、
石英ガラスの波長1.0μmの光に対する屈折率は1.
45であり、パイレックスガラスの波長1.0μmの光
に対する屈折率は1.47であるので、石英ガラスやパ
イレックスガラスからなる角柱ブロック3においては、
角柱ブロック3の上面に入射した全ての光は、図3の破
線矢印で示すように、角柱ブロック3の軸心からθ3 が
45゜以内の角度成分の光になる。
FIG. 3 shows the state of reflection of light in the prism block 3. In FIG. 3, a prism block 3 is formed of a glass having a large refractive index of light, such as quartz glass or Pyrex glass, into a prism shape. The light emitted from the heating light source lamp 1 is incident directly and on the upper end surface of the prism block 3 after being reflected by the reflecting mirror 2. Here, according to Snell's law, the refractive index of light of the prism block 3 is 1.
If the angle is 41 (以上 2) or more, light incident on the prism block 3 at an extremely large incident angle θ1 close to 90 ° is also shifted from the axis of the prism block 3 by θ2 as shown by a solid arrow in FIG.
Becomes light having an angle component within 45 °. That is, all the light incident on the upper surface of the prism block 3 is
It becomes light having an angle component within 45 ° from the axis of the light. And
The refractive index of quartz glass for light having a wavelength of 1.0 μm is 1.
45, and the refractive index of Pyrex glass with respect to light having a wavelength of 1.0 μm is 1.47. Therefore, in the prism block 3 made of quartz glass or Pyrex glass,
All of the light incident on the upper surface of the prism block 3 becomes light having an angle component whose θ3 is within 45 ° from the axis of the prism block 3 as shown by a broken arrow in FIG.

【0012】従って、角柱ブロック3の上面に入射した
光の内、角柱ブロック3の側面に入射する光はθ4 が4
5゜以上の角度を持って入射するので、角柱ブロック3
の側面で全反射し、角柱ブロック3の側面から直接外に
出ることはない。そして、角柱ブロック3の側面で全反
射した光は対向する側面で再び全反射し、全反射を繰り
返しながら角柱ブロック3を透過する。角柱ブロック3
の光の透過方向の長さが長いほど、角柱ブロック3の側
面で反射せずに直接透過する光が少なくなり、全反射を
繰り返しながら透過する光の割合が大きくなるととも
に、全反射する回数も多くなる。そして、角柱ブロック
3の側面で全反射を繰り返した光は、角柱ブロック3を
直接透過する光と共に角柱ブロック3の下端面から出射
してワークWを加熱する。このように、角柱ブロック3
の側面で光が全反射を何回も繰り返すことによって、角
柱ブロック3の下方の被照射面では、場所による放射エ
ネルギーの差異が小さくなり、ワークWを均一に加熱す
ることができる。この均一加熱ができる理由を以下に詳
細に説明する。
Accordingly, of the light incident on the upper surface of the prism block 3, the light incident on the side surface of the prism block 3 has θ4 of 4
Since it is incident at an angle of 5 ° or more, prism block 3
Is totally reflected on the side surface of the prism block 3 and does not directly go out of the side surface of the prism block 3. Then, the light totally reflected on the side surface of the prism block 3 is totally reflected again on the opposite side surface, and transmits through the prism block 3 while repeating total reflection. Prismatic block 3
As the length of the light in the transmission direction becomes longer, the amount of light transmitted directly without being reflected on the side surface of the prism block 3 decreases, and the ratio of light transmitted while repeating total reflection increases, and the number of times of total reflection also increases. More. Then, the light that has been subjected to total reflection on the side surface of the prism block 3 is emitted from the lower end surface of the prism block 3 together with the light that directly passes through the prism block 3 to heat the work W. Thus, the prism block 3
By repeating the total reflection of light many times on the side surface, the difference in radiant energy depending on the location on the irradiated surface below the prismatic block 3 is reduced, and the work W can be uniformly heated. The reason why the uniform heating can be performed will be described in detail below.

【0013】図4は、被照射面である角柱ブロック3の
下端面からランプ1を見た場合のランプの像を示すが、
角柱ブロック3を直接透過せずに角柱ブロック3の側面
で全反射した光は、点線で示す複数のランプ虚像から来
ているように見えるので、光源が非常に多く存在するこ
とになる。そして、光が角柱ブロック3の側面で全反射
する回数が多いほど光源の数が多くなる。従って、被照
射面においては、極めて多数の光源から光が来ているの
と同じことになり、被照射面の場所による放射エネルギ
ーの差異がなくなり、ワークを均一に加熱できる。この
ため、図5に示すよう、ワークの温度分布曲線は、極め
てフラットな曲線になる。また、角柱ブロック3の側面
から光が外に逃げず、角柱ブロック3に入射した光を全
て加熱に利用できるので、きわめて高効率な加熱が可能
である。
FIG. 4 shows an image of the lamp 1 when the lamp 1 is viewed from the lower end face of the prism block 3 which is the surface to be irradiated.
The light that does not directly pass through the prism block 3 and is totally reflected on the side surface of the prism block 3 appears to be coming from a plurality of lamp virtual images indicated by dotted lines, so that a very large number of light sources are present. The number of light sources increases as the number of times that light is totally reflected on the side surface of the prism block 3 increases. Therefore, on the surface to be illuminated, light is emitted from an extremely large number of light sources, and there is no difference in radiant energy depending on the location of the surface to be illuminated, so that the workpiece can be heated uniformly. Therefore, as shown in FIG. 5, the temperature distribution curve of the work becomes an extremely flat curve. Further, since light does not escape from the side surface of the prism block 3 and all the light incident on the prism block 3 can be used for heating, extremely highly efficient heating is possible.

【0014】このように、ワークの温度分布曲線は極め
てフラットな曲線になるが、ワークの外周縁からも熱が
放射するので、ワークの端部は温度がどうしても低くな
る。このため、端部の加熱ユニットのランプ1から放射
する光の放射エネルギーを大きくするのがよい。具体的
手段としては、端部の加熱ユニットのランプをそれ以外
の加熱ユニットのランプに比較して電力を大きなものと
する手段がある。図1に示す従来の光照射式加熱装置に
おいては、端部のランプの光の放射エネルギーを大きく
しても、隣接するランプから放射する光と影響し合って
きめ細かく制御することが困難であるが、本発明におい
ては、ワークを加熱する光が加熱ユニットごとに独立し
ているので、隣接するランプの影響はほとんど受けな
い。従って、複数の加熱ユニットから個別に出射するエ
ネルギーを加熱用光源ランプによって個別に制御するこ
とにより、加熱ユニット全体から出射するエネルギーの
分布曲線を所望の形状に容易に制御することができ、ワ
ークの端部の温度を中央部と同等にすることができる。
As described above, although the temperature distribution curve of the work is an extremely flat curve, since the heat is radiated also from the outer peripheral edge of the work, the temperature of the end of the work is inevitably low. Therefore, it is preferable to increase the radiant energy of the light radiated from the lamp 1 of the heating unit at the end. As a specific means, there is a means for increasing the electric power of the lamp of the heating unit at the end compared to the lamps of the other heating units. In the conventional light irradiation type heating apparatus shown in FIG. 1, even if the radiant energy of the light of the lamp at the end is increased, it is difficult to finely control the influence by the light emitted from the adjacent lamp. In the present invention, since the light for heating the work is independent for each heating unit, it is hardly affected by the adjacent lamp. Therefore, by individually controlling the energy individually emitted from the plurality of heating units by the heating light source lamp, the distribution curve of the energy emitted from the entire heating unit can be easily controlled to a desired shape, and the workpiece can be easily controlled. The temperature at the end can be made equal to that at the center.

【0015】加熱用光源ランプ1には、前記したよう
に、ハロゲン白熱ランプ、キセノンランプ、水銀ランプ
などが使用されるが、これらのランプは、ほぼ0.3〜
3μmの波長の光を放射する。このランプから放射され
た光の一部は、角柱ブロック3に吸収されることがあ
る。角柱ブロック3が石英ガラスの場合、その製法によ
っては多くのOH基を含み、この石英ガラスに含有され
たOH基が光の透過率に影響する。図6(A)は、OH
基の含有量が130ppmの石英ガラス(厚さ30m
m)の分光透過特性図であり、図6(B)は、OH基の
含有量が5ppmの石英ガラスの分光透過特性図を示
す。これから分かるように、OH基の含有量が130p
pmの石英ガラスは、加熱用光源ランプ1から放射され
た光の内、波長が1.4μm、2.2μmの光(赤外
線)をよく吸収し、ことに2.7μmの光をピーク的に
ほとんど完全に吸収してしまう。よって、1.4μm、
2.2μmの光(赤外線)は効率良く利用されず、2.
7μmの光は、被照射面に到達しなくなってしまう。一
方、OH基の含有量が5ppmと少なくなると、これら
の波長の光をピーク的に吸収することはなくなり、よく
透過する。そして、波長が3μmの光の透過率は約63
%であり、これより長い波長の光はほとんど透過しなく
なる。従って、角柱ブロック3を石英ガラスで成形する
ときは、OH基の含有量を5ppm以下にすると、加熱
用光源ランプ1から放射される光を効率良く利用できる
ので良い。具体的には、真空溶融して形成する無水石英
ガラスは、OH基をほとんど含まないので好ましい。ま
た、ハロゲン白熱ランプは、赤外線を多く含む光を放射
し、そのピーク波長は比較的広い範囲で任意に設定でき
るが、ピーク波長が3μm以上であると、図6(B)か
ら分かるように、角柱ブロック3である石英ガラスに多
く吸収されて透過する光が少なくなり、効率良く加熱す
ることができない。このため、加熱用光源ランプ1とし
てハロゲン白熱ランプを使用するときは、そのピーク波
長が3μm以下であることが好ましい。
As described above, a halogen incandescent lamp, a xenon lamp, a mercury lamp, or the like is used as the light source lamp 1 for heating.
Emit light with a wavelength of 3 μm. Some of the light emitted from this lamp may be absorbed by the prism block 3. When the prism block 3 is made of quartz glass, it contains many OH groups depending on the manufacturing method, and the OH groups contained in the quartz glass affect the light transmittance. FIG. 6A shows OH
Glass with a base content of 130 ppm (thickness 30 m
FIG. 6B is a spectral transmission characteristic diagram of quartz glass having an OH group content of 5 ppm. As can be seen, the content of OH groups is 130 p.
The pm quartz glass well absorbs light having a wavelength of 1.4 μm and 2.2 μm (infrared light) out of the light emitted from the heating light source lamp 1, and especially 2.7 μm light almost at a peak. Absorb completely. Therefore, 1.4 μm,
Light of 2.2 μm (infrared ray) is not efficiently used.
The light of 7 μm does not reach the irradiated surface. On the other hand, when the content of the OH group is as low as 5 ppm, the light of these wavelengths is not absorbed at the peak, and is transmitted well. The transmittance of light having a wavelength of 3 μm is about 63.
%, And light having a longer wavelength is hardly transmitted. Therefore, when the prism block 3 is formed of quartz glass, the light emitted from the heating light source lamp 1 can be used efficiently if the OH group content is 5 ppm or less. Specifically, anhydrous quartz glass formed by vacuum melting is preferable because it hardly contains OH groups. The halogen incandescent lamp emits light containing a large amount of infrared rays, and its peak wavelength can be set arbitrarily within a relatively wide range. However, when the peak wavelength is 3 μm or more, as shown in FIG. Light that is largely absorbed by and transmitted by the quartz glass that is the prism block 3 is reduced, and heating cannot be performed efficiently. Therefore, when a halogen incandescent lamp is used as the light source lamp 1 for heating, it is preferable that the peak wavelength is 3 μm or less.

【0016】図2に示すように、加熱ユニットを並べて
配置するとき、隣接する角柱ブロック3同士を密着させ
ると、角柱ブロック3の側面に入射した光が側面で全反
射せずに隣接する角柱ブロック3に入射することがあ
る。従って、隣接する角柱ブロック3同士の間に間隔を
あける必要がある。しかし、この間隔が広いと、角柱ブ
ロック3の境界における放射エネルギーが少なくなり、
均一に加熱できなくなるので、隣接する角柱ブロック3
同士は、例えば0.1mm程度離間させるのがよい。
As shown in FIG. 2, when the heating units are arranged side by side, when the adjacent prism blocks 3 are brought into close contact with each other, the light incident on the side surfaces of the prism blocks 3 is not totally reflected by the side surfaces, and the adjacent prism blocks are not totally reflected. 3 may be incident. Therefore, it is necessary to leave a space between adjacent prism blocks 3. However, if this interval is wide, the radiation energy at the boundary of the prism block 3 decreases,
Since it becomes impossible to heat uniformly, the adjacent prism block 3
It is preferable that they are separated from each other by, for example, about 0.1 mm.

【0017】また、一端封止型の球状の加熱用光源ラン
プを使用するとき、加熱ユニットを並べて配置するため
には、角柱状の角柱ブロック3の横断面形状は、図2に
示す四角形以外に、六角形あるいは三角形のものも使用
することができる。このように、角柱ブロック3の横断
面形状が、三角形、四角形、六角形のものは稠密構造に
配列して使用できるが、角柱ブロック3の横断面形状が
その他の形状のものは、稠密構造に配列できないので、
加熱ユニットを複数個並べて配置する場合、隣接する角
柱ブロック3の間に大きな間隔ができ、均一に加熱でき
ない。
When a spherical heating light source lamp sealed at one end is used, in order to arrange the heating units side by side, the cross-sectional shape of the prismatic prism block 3 is not limited to the square shape shown in FIG. , Hexagons or triangles can also be used. As described above, the prism block 3 having a triangular, quadrangular or hexagonal cross section can be used in a dense structure, while the prism block 3 having a cross section of any other shape has a dense structure. Because it can not be arranged
When a plurality of heating units are arranged side by side, there is a large space between adjacent prism blocks 3 and heating cannot be performed uniformly.

【0018】両端封止型の棒状の加熱用光源ランプを使
用するときは、図7に示すように、加熱用光源ランプ1
を覆う樋状の反射鏡2および横断面形状が長方形の角柱
ブロック3で加熱ユニットを構成する。そして、この加
熱ユニットを横一列に並べて配置して熱源とし、角柱ブ
ロック3の下方に平面状のワークWを配置するが、この
場合も、極めて多数の光源から光が来ているのと同じこ
とになり、平面状のワークを均一に加熱できる。なお、
このときも、角柱ブロック3同士を密着させると、角柱
ブロック3の側面に入射した光が側面で全反射せずに隣
接する角柱ブロック3に入射することがあるので、これ
を防ぐために、角柱ブロック3同士の間隔を0.1mm
程度あける。
When a rod-shaped heating light source lamp sealed at both ends is used, as shown in FIG.
The heating unit is composed of a gutter-shaped reflecting mirror 2 covering the rectangular prism and a rectangular column block 3 having a rectangular cross section. Then, the heating units are arranged side by side in a row to form a heat source, and a planar work W is arranged below the prism block 3. In this case, too, light is coming from an extremely large number of light sources. , And the planar workpiece can be heated uniformly. In addition,
Also at this time, if the prism blocks 3 are brought into close contact with each other, light incident on the side surfaces of the prism blocks 3 may enter the adjacent prism blocks 3 without being totally reflected on the side surfaces. 0.1mm between 3
Open.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光照射式
加熱装置は、加熱用光源ランプとガラス製の角柱ブロッ
クとからなる加熱ユニットを複数個並べて配置し、加熱
用光源ランプが放射する光が角柱ブロックの一端面から
角柱ブロック内に入射し、角柱ブロックの側面で全反射
を繰り返しながら角柱ブロックの他端面から出射して被
処理物を加熱するようにしたので、極めて多数の光源か
ら放射される光で被処理物を加熱しているのと同等にな
り、被処理物をきわめて均一に加熱することができる。
また、角柱ブロックが石英ガラスからなる場合は、石英
ガラスのOH基含有量を5ppm以下とし、更には、加
熱用光源ランプとして、放射光のピーク波長が3μm以
下のハロゲン白熱ランプを使用することにより、赤外線
の石英ガラスへの吸収量が少なくなって効率良く加熱す
ることができる。また、加熱ユニットから出射する光の
単位面積当りの放射エネルギーを加熱ユニットによって
異ならせることにより、加熱ユニット全体から出射する
エネルギーの分布曲線を所望の形状に容易に制御するこ
とができる。
As described above, in the light irradiation type heating apparatus of the present invention, a plurality of heating units each comprising a heating light source lamp and a prismatic block made of glass are arranged side by side, and the heating light source lamp emits light. Light is incident on the prism block from one end surface of the prism block, and is emitted from the other end surface of the prism block while repeating total reflection on the side surface of the prism block to heat the workpiece. This is equivalent to heating the object with the emitted light, and the object can be heated very uniformly.
When the prism block is made of quartz glass, the OH group content of the quartz glass is set to 5 ppm or less, and a halogen incandescent lamp having a peak wavelength of emitted light of 3 μm or less is used as a heating light source lamp. In addition, the amount of infrared rays absorbed by the quartz glass is reduced, and heating can be performed efficiently. Further, by making the radiation energy per unit area of the light emitted from the heating unit different depending on the heating unit, the distribution curve of the energy emitted from the entire heating unit can be easily controlled to a desired shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional example.

【図2】本発明の実施例の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of the present invention.

【図3】角柱ブロック内の光の反射状況の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a light reflection state in a prism block.

【図4】角柱ブロック内の光の反射とランプ虚像の説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of reflection of light in a prism block and a virtual image of a lamp.

【図5】角柱ブロック内の光の反射状況と温度分布の説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a light reflection state and a temperature distribution in a prism block.

【図6】OH基を含む石英ガラスの分光透過率特性図で
ある。
FIG. 6 is a spectral transmittance characteristic diagram of quartz glass containing an OH group.

【図7】他の実施例の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱用光源ランプ 2 反射鏡 3 角柱ブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating light source lamp 2 Reflector 3 Square prism block

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 樹志 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 中林 均 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 中島 明信 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 Fターム(参考) 3K058 AA00 CE17 CE31 EA01 3K092 PP20 QA07 QB80 RD10 RD11 SS40 SS47 VV21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kishi Owada 1194, Sado, Bessho-cho, Himeji, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Nakabayashi 1194, Sado, Bessho-cho, Himeji, Hyogo Ushio Electric Inside (72) Inventor Akinobu Nakajima 1194 Sado, Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo USHIO Electric Co., Ltd.F-term (reference) 3K058 AA00 CE17 CE31 EA01 3K092 PP20 QA07 QB80 RD10 RD11 SS40 SS47 VV21

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱用光源ランプとガラス製の角柱ブロ
ックとからなる加熱ユニットが複数個並べて配置され、 前記加熱用光源ランプが放射する光が該ブロックの一端
面からブロック内に入射し、ブロックの側面で全反射を
繰り返しながらブロックの他端面から出射して被処理物
を加熱することを特徴とする光照射式加熱装置。
1. A heating unit comprising a heating light source lamp and a prismatic block made of glass is arranged in a plurality, and light emitted by the heating light source lamp enters the block from one end surface of the block. A light irradiation type heating device, which emits light from the other end surface of the block and heats the object to be processed, while repeating total reflection on the side surface of the heating device.
【請求項2】 前記角柱ブロックは、OH基の含有量が
5ppm以下の石英ガラスからなることを特徴とする請
求項1記載の光照射式加熱装置。
2. The light irradiation type heating device according to claim 1, wherein the prism block is made of quartz glass having an OH group content of 5 ppm or less.
【請求項3】 前記加熱用光源ランプは、放射光のピー
ク波長が3μm以下のハロゲン白熱ランプであることを
特徴とする請求項2記載の光照射式加熱装置。
3. The light irradiation type heating apparatus according to claim 2, wherein the heating light source lamp is a halogen incandescent lamp having a peak wavelength of emitted light of 3 μm or less.
【請求項4】 前記加熱ユニットから出射する光の単位
面積当りの放射エネルギーを加熱ユニットによって異な
らせたことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3
のいずれかに記載の光照射式加熱装置。
4. The heating unit according to claim 1, wherein radiant energy per unit area of light emitted from the heating unit is varied depending on the heating unit.
The light irradiation type heating device according to any one of the above.
JP14086599A 1998-08-26 1999-05-21 Optical irradiation heating device Pending JP2000138092A (en)

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JP10-254666 1998-08-26
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005298991A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for heat-treating fiber and device for executing the same

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