JP2007157583A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却風路が形成された光照射器を具え、被処理対象物に対する光照射量を大きくして処理効率の向上を図ることができ、しかも、冷却風の風量を大幅に増加させることなしに十分な冷却機能を得ることのできる光照射装置およびこの光照射装置において好適に用いられる光源ランプを提供すること。
【解決手段】断面が円形状の棒状の光源ランプがその管軸が反射面を有する樋状の反射ミラーの第１焦点の位置と一致する状態で配設されてなる光照射器を具えてなり、光源ランプの点灯時において、光源ランプおよび反射ミラーが冷却風により冷却される光照射装置であって、光照射方向に対して光源ランプの後方側に、反射ミラーによって囲まれた空間と連通する冷却風路が形成されており、光源ランプにおける冷却風路の開口と対向する外表面領域には、当該光源ランプから放射される光を反射する反射膜が形成されている。
【選択図】図３
【解決手段】断面が円形状の棒状の光源ランプがその管軸が反射面を有する樋状の反射ミラーの第１焦点の位置と一致する状態で配設されてなる光照射器を具えてなり、光源ランプの点灯時において、光源ランプおよび反射ミラーが冷却風により冷却される光照射装置であって、光照射方向に対して光源ランプの後方側に、反射ミラーによって囲まれた空間と連通する冷却風路が形成されており、光源ランプにおける冷却風路の開口と対向する外表面領域には、当該光源ランプから放射される光を反射する反射膜が形成されている。
【選択図】図３
Description
本発明は、例えば棒状の光源ランプおよびこの光源ランプから放射される光を反射する反射ミラーを具えてなり、紫外線を含む光を被処理対象物に照射することにより、例えば硬化処理や改質処理を行う光照射装置に関する。
現在、紫外線を含む光を照射する光源ランプを具えた光照射装置を用いて、例えば被処理対象物における保護膜、接着剤、塗料、インキ、フォトレジスト、樹脂、配向膜等に対して、硬化、乾燥、溶融あるいは軟化、改質処理などを行うことが各分野で幅広く行われている。
図６は、従来における光照射装置の一例における構成の概略を示す断面図、図７は、図６に示す光照射装置を構成する光照射器の、光源ランプの管軸に垂直な断面を示す断面図である。
この光照射装置は、紫外線を含む光を照射する光照射器４０を具えてなり、例えばこの光照射器４０の下方位置を通過するよう不図示の搬送機構によって搬送される被処理対象物（ワーク）Ｗに対して紫外線を照射する構成とされている。
光照射器４０は、内部空間が隔壁４２によって区画されて風洞４３およびランプ配置用空間４４が上下に並んで形成され、ランプ配置用空間４４の下方が開口する略箱型形状のランプハウス４１を具えてなり、ランプ配置用空間４４に、棒状の光源ランプ５０が被処理対象物Ｗの搬送方向に対して直交する方向に伸びるよう配設されていると共に、この光源ランプ５０からの光を反射する例えば楕円面反射面を有する反射ミラー５５がその第１焦点の位置ｆ１が光源ランプ５０のランプ中心と一致する状態で光源ランプ５０に沿って伸びるよう配設されている。
ランプハウス４１における隔壁４２には、例えば風洞４３とランプ配置用空間４４とを連通させる複数の貫通孔が光源ランプ５０の長手方向に沿って並んだ状態で形成されてなる冷却風流通用開口部４５が形成されていると共に、冷却風流通用開口部４５の両側縁位置において下方に突出するノズル部４６が光源ランプ５０の長手方向に沿って伸びるよう隔壁４２と一体に形成されている。
そして、ランプハウス４１の上部には、排気ファン４９に接続された、風洞４３の内部空間に連通するダクト４８が設けられている。
この光照射装置は、紫外線を含む光を照射する光照射器４０を具えてなり、例えばこの光照射器４０の下方位置を通過するよう不図示の搬送機構によって搬送される被処理対象物（ワーク）Ｗに対して紫外線を照射する構成とされている。
光照射器４０は、内部空間が隔壁４２によって区画されて風洞４３およびランプ配置用空間４４が上下に並んで形成され、ランプ配置用空間４４の下方が開口する略箱型形状のランプハウス４１を具えてなり、ランプ配置用空間４４に、棒状の光源ランプ５０が被処理対象物Ｗの搬送方向に対して直交する方向に伸びるよう配設されていると共に、この光源ランプ５０からの光を反射する例えば楕円面反射面を有する反射ミラー５５がその第１焦点の位置ｆ１が光源ランプ５０のランプ中心と一致する状態で光源ランプ５０に沿って伸びるよう配設されている。
ランプハウス４１における隔壁４２には、例えば風洞４３とランプ配置用空間４４とを連通させる複数の貫通孔が光源ランプ５０の長手方向に沿って並んだ状態で形成されてなる冷却風流通用開口部４５が形成されていると共に、冷却風流通用開口部４５の両側縁位置において下方に突出するノズル部４６が光源ランプ５０の長手方向に沿って伸びるよう隔壁４２と一体に形成されている。
そして、ランプハウス４１の上部には、排気ファン４９に接続された、風洞４３の内部空間に連通するダクト４８が設けられている。
反射ミラー５５の頂部には、例えば光源ランプ５０に沿って伸びるよう形成された溝よりなる開口部５６が形成されており、この開口部５６内に、隔壁４２と一体に形成されたノズル部４６の先端部分が挿入され、これにより、光源ランプ５０および反射ミラー５５を冷却するための冷却風が流通される冷却風路６０が形成されている。
この光照射装置においては、光源ランプ５０から放射された光は、直接的にあるいは反射ミラー５５によって反射されて被処理対象物Ｗに照射される。具体的には、反射ミラー５５による反射光は、反射ミラー５５の第２焦点ｆ２の位置において一旦集光された後拡がった状態で、反射ミラー５５の第２焦点ｆ２より光照射方向遠方側に位置する被処理対象物Ｗの全体に照射される。
一方、光源ランプ５０の点灯時においては、排気ファン４９が作動されることにより冷却風がランプハウス４１内に吸引され、この冷却風によって光源ランプ５０および反射ミラー５５が冷却され、ランプハウス４１内に導入された冷却風は、冷却風路６０を形成するノズル部４６を介して風洞４３に流入されてダクト４８を介して排気される。
特許文献１に開示されている光照射装置おいては、例えば図８に示すように、光源ランプ５０の管径に対して、光源ランプ５０との最適な大きさの冷却風路６０の幅を設定するために、冷却風路６０を形成するノズル４６Ａをランプハウス４１における隔壁４２と別体のものとして構成することが記載されている。
特開平８−１７４５６７号公報
一方、光源ランプ５０の点灯時においては、排気ファン４９が作動されることにより冷却風がランプハウス４１内に吸引され、この冷却風によって光源ランプ５０および反射ミラー５５が冷却され、ランプハウス４１内に導入された冷却風は、冷却風路６０を形成するノズル部４６を介して風洞４３に流入されてダクト４８を介して排気される。
特許文献１に開示されている光照射装置おいては、例えば図８に示すように、光源ランプ５０の管径に対して、光源ランプ５０との最適な大きさの冷却風路６０の幅を設定するために、冷却風路６０を形成するノズル４６Ａをランプハウス４１における隔壁４２と別体のものとして構成することが記載されている。
一般に、上記のような紫外線を利用した光照射処理における処理時間は、紫外線の照射量に大きく依存し、光照射領域における紫外線の照射量を大きく設定することによって処理時間を短縮化することができて処理効率を向上することができることが知られており、光照射器から照射される紫外線の照射量を大きくすることが要望されている。
上記構成の光照射装置においては、光源ランプ５０の点灯時に、光源ランプ５０および反射ミラー５５が過熱状態となることを防止するために、冷却風を流通させるための冷却風路６０を構成する開口部５６を形成することが必要とされており、例えば反射ミラー５５の頂部に形成されている。
しかしながら、当該開口部５６の存在によって光源ランプ５０から反射ミラー５５の開口部５６方向に放射される紫外線は、有効に利用することができない、という問題がある。実際上、反射ミラー５５の開口部５６方向に放射されて有効に利用することのできない紫外線の、光源ランプ５０から放射される光全体に対する割合は例えば２０％程度にもなる。
しかしながら、当該開口部５６の存在によって光源ランプ５０から反射ミラー５５の開口部５６方向に放射される紫外線は、有効に利用することができない、という問題がある。実際上、反射ミラー５５の開口部５６方向に放射されて有効に利用することのできない紫外線の、光源ランプ５０から放射される光全体に対する割合は例えば２０％程度にもなる。
このような問題に対して、被処理対象物Ｗに対する紫外線の照射量を大きくするための一手段として、光源ランプ５０それ自体のランプ入力電力を大きくすることが考えられるが、ランプ入力電力の大きい光源ランプ５０が用いられる場合には、以下に示すような問題が生じやすくなる。すなわち、光源ランプ５０から反射ミラー５５の開口部５６方向に放射された光は、冷却風路６０を形成するノズル部４６またはノズル４６Ａに直接的に照射されて加熱することとなるが、ノズル部４６またはノズル４６Ａは、通常、加工の容易性や低コストであるなどの製造上の理由から、例えばアルミニウムにより形成されているため、加熱されることによって変形しやすくなる。従って、ノズル部４６またはノズル４６Ａが加熱されることに伴って変形することを防止するために、光源ランプ５０および反射ミラー５５だけでなく、ノズル部４６またはノズル４６Ａも冷却することが必要となる結果、より大きな風量の冷却風が必要となって光照射装置のエネルギー消費量が増大し、このような光照射装置に対する要請の一である省エネルギー化が阻まれる。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、光源ランプおよび反射ミラーを冷却するための冷却風を流通させるための冷却風路が形成された光照射器を具えた光照射装置であって、被処理対象物に対する光照射量を大きくすることができて処理効率の向上を図ることができ、しかも、冷却風の風量を大幅に増加させることなしに十分な冷却機能を得ることのできる光照射装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記光照射装置において用いられる光源ランプであって、光源ランプから放射される光の利用率を向上させて光照射面における光照射量を大きくすることができ、しかも、光照射装置の冷却風路を形成するノズルが過熱状態となることを確実に防止することのできる光源ランプを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記光照射装置において用いられる光源ランプであって、光源ランプから放射される光の利用率を向上させて光照射面における光照射量を大きくすることができ、しかも、光照射装置の冷却風路を形成するノズルが過熱状態となることを確実に防止することのできる光源ランプを提供することを目的とする。
本発明の光照射装置は、断面が円形状の棒状の光源ランプがその管軸が反射面を有する樋状の反射ミラーの第１焦点の位置と一致する状態で配設されてなる光照射器を具えてなり、光源ランプの点灯時において、光源ランプおよび反射ミラーが冷却風により冷却される光照射装置であって、
光照射方向に対して光源ランプの後方側に、反射ミラーによって囲まれた空間と連通する、冷却風を流通させるための冷却風路が形成されており、
光源ランプにおける冷却風路の開口と対向する外表面領域には、当該光源ランプから放射される光を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする。
光照射方向に対して光源ランプの後方側に、反射ミラーによって囲まれた空間と連通する、冷却風を流通させるための冷却風路が形成されており、
光源ランプにおける冷却風路の開口と対向する外表面領域には、当該光源ランプから放射される光を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする。
本発明の光源ランプは、上記の光照射装置において用いられる光源ランプであって、
断面が円形状の棒状の封体を具えてなり、光照射器内における樋状の反射ミラーの第１焦点の位置に配置された状態において、上記反射ミラーによって囲まれた空間と連通する、冷却風を流通させるための冷却風路の開口と対向する封体の外表面領域に、反射膜が形成されていることを特徴とする。
断面が円形状の棒状の封体を具えてなり、光照射器内における樋状の反射ミラーの第１焦点の位置に配置された状態において、上記反射ミラーによって囲まれた空間と連通する、冷却風を流通させるための冷却風路の開口と対向する封体の外表面領域に、反射膜が形成されていることを特徴とする。
本発明の光源ランプにおいては、反射ミラーの頂部において光源ランプに沿って伸びるよう形成された冷却風路に、上記光源ランプとの幅を設定するノズルが設けられており、 反射膜が、当該光源ランプの管軸に垂直な断面における当該管軸を中心としたノズルを見込む角度範囲の外表面領域に、発光領域の全域にわたって管軸に沿って伸びるよう形成された構成とされていることが好ましい。
本発明の光照射装置によれば、光源ランプとして、封体の外表面領域における適正な範囲に反射膜が形成されてなるものが用いられていることにより、当該反射膜によって、光源ランプから冷却風路の開口方向に放射される光を反射ミラーの有効反射領域を阻害することなしに効率よく反射させることができるので、光照射面における光照射量を高くすることができ、被処理対象物についての所定の光照射処理を高い処理効率で行うことができる。
しかも、光源ランプとの幅を設定するノズルが冷却風路に設けられた構成のものにおいては、冷却風路の開口方向に放射される光がノズルに対して直接的に照射されることが防止されるので、必要とされる冷却風の風量を多くすることなしに、ノズルが過熱状態となることを確実に防止することができ、省エネルギー化を図ることができる。
しかも、光源ランプとの幅を設定するノズルが冷却風路に設けられた構成のものにおいては、冷却風路の開口方向に放射される光がノズルに対して直接的に照射されることが防止されるので、必要とされる冷却風の風量を多くすることなしに、ノズルが過熱状態となることを確実に防止することができ、省エネルギー化を図ることができる。
本発明の光源ランプによれば、上記光照射装置に用いられた場合に、反射ミラーによる有効反射領域との関係において、冷却風路の開口方向に放射される光を反射膜によって反射させて有効に利用することができるので、光照射面に対する光照射量を高くすることができ、しかも、光源ランプからの光がノズルに直接的に照射されることを防止することができるので、光源ランプの点灯時において、必要とされる冷却風の風量を多くすることなしに、ノズルが過熱状態となることを確実に防止することができる結果、当該光源ランプが用いられて構成された光照射装置の省エネルギー化を図ることができる。
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す断面図、図２は、図１に示す光照射装置における光照射器の構成の概略を示す斜視図、図３は、図２に示す光照射器の、光源ランプの管軸に垂直な断面を示す断面図である。
この光照射装置は、紫外線を含む光を照射する光照射器１０を具えてなり、例えば光照射器１０の下方位置を通過するよう不図示の搬送機構によって搬送される被処理対象物に対して紫外線を照射することにより所定の光照射処理を行うものである。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す断面図、図２は、図１に示す光照射装置における光照射器の構成の概略を示す斜視図、図３は、図２に示す光照射器の、光源ランプの管軸に垂直な断面を示す断面図である。
この光照射装置は、紫外線を含む光を照射する光照射器１０を具えてなり、例えば光照射器１０の下方位置を通過するよう不図示の搬送機構によって搬送される被処理対象物に対して紫外線を照射することにより所定の光照射処理を行うものである。
光照射器１０は、下方に開口する光照射口１１Ａを有し、隔壁１２によって上下に区画された風洞１３を構成する上部室およびランプ配置用空間１４を構成する下部室が形成された略箱型形状のランプハウス１１を具えてなり、ランプハウス１１の上部には、排気ファン１６に接続された、風洞１３の内部空間と連通するダクト１７が設けられている。
ランプハウス１１におけるランプ配置用空間１４には、棒状の光源ランプ２０がその管軸が光照射面Ａと平行に伸びる姿勢で配設されている。
ランプハウス１１における隔壁１２には、例えば風洞１３とランプ配置用空間１４とを連通させる複数の貫通孔１５Ａが光源ランプ２０の管軸方向に沿って並んだ状態で形成されてなる冷却風流通用開口部１５が形成されていると共に、冷却風流通用開口部１５の両側縁位置において下方に突出する例えばアルミニウムよりなるノズル部１８が、光源ランプ２０の管軸方向に沿って伸びるよう隔壁１２と一体に形成されており、これにより、排気ファン１６が作動されることによってランプハウス１１内に引き込まれる光源ランプ２０および反射ミラー３０を冷却するための冷却風が流通される冷却風路１９が形成されている。
ノズル部１８は、光源ランプ２０のまわりを流れる冷却風の速度が最適になるように、光源ランプ２０との間に形成される冷却風路の幅（光源ランプ２０との離間距離）を設定するためのものである。
ランプハウス１１におけるランプ配置用空間１４には、棒状の光源ランプ２０がその管軸が光照射面Ａと平行に伸びる姿勢で配設されている。
ランプハウス１１における隔壁１２には、例えば風洞１３とランプ配置用空間１４とを連通させる複数の貫通孔１５Ａが光源ランプ２０の管軸方向に沿って並んだ状態で形成されてなる冷却風流通用開口部１５が形成されていると共に、冷却風流通用開口部１５の両側縁位置において下方に突出する例えばアルミニウムよりなるノズル部１８が、光源ランプ２０の管軸方向に沿って伸びるよう隔壁１２と一体に形成されており、これにより、排気ファン１６が作動されることによってランプハウス１１内に引き込まれる光源ランプ２０および反射ミラー３０を冷却するための冷却風が流通される冷却風路１９が形成されている。
ノズル部１８は、光源ランプ２０のまわりを流れる冷却風の速度が最適になるように、光源ランプ２０との間に形成される冷却風路の幅（光源ランプ２０との離間距離）を設定するためのものである。
ランプ配置用空間１４には、光源ランプ２０の発光領域Ｌ（発光長）の大きさと同等またはそれ以上の長さを有すると共に楕円面反射面を有する樋状の反射ミラー３０が、その第１焦点ｆ１の位置が光源ランプ２０の発光部を構成するランプ中心Ｃと一致する状態で、配設されている。
反射ミラー３０の頂部には、例えば光源ランプ２０に沿って伸びるよう形成された溝よりなる開口部３１が形成されており、この開口部３１の開口縁部がノズル部１８の先端部に形成された反射ミラー保持部１８Ａによって保持されていると共に先端部が光出射口１１Ａの開口縁部に支持されている。
反射ミラー３０の内面には、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）とよりなる多層反射膜（図示せず）が例えば蒸着により形成されている。
多層反射膜における各層の厚みおよび積層数などの具体的な構成は、光照射装置による処理目的に応じた特定の波長の紫外線が効率よく反射されるよう適宜に設定することができる。例えば光硬化性樹脂の硬化処理に使用される場合には、波長３５０〜４００ｎｍの紫外線が効率よく反射されるよう各層の厚みおよび積層数が設定され、また、例えば液晶パネルに使われる配向膜の光配向処理に使用される場合には、波長２４０〜２８０ｎｍの紫外線が効率よく反射されるよう各層の厚みおよび積層数が設定される。
反射ミラー３０の頂部には、例えば光源ランプ２０に沿って伸びるよう形成された溝よりなる開口部３１が形成されており、この開口部３１の開口縁部がノズル部１８の先端部に形成された反射ミラー保持部１８Ａによって保持されていると共に先端部が光出射口１１Ａの開口縁部に支持されている。
反射ミラー３０の内面には、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）とよりなる多層反射膜（図示せず）が例えば蒸着により形成されている。
多層反射膜における各層の厚みおよび積層数などの具体的な構成は、光照射装置による処理目的に応じた特定の波長の紫外線が効率よく反射されるよう適宜に設定することができる。例えば光硬化性樹脂の硬化処理に使用される場合には、波長３５０〜４００ｎｍの紫外線が効率よく反射されるよう各層の厚みおよび積層数が設定され、また、例えば液晶パネルに使われる配向膜の光配向処理に使用される場合には、波長２４０〜２８０ｎｍの紫外線が効率よく反射されるよう各層の厚みおよび積層数が設定される。
光源ランプ２０は、図４に示すように、両端が封止された例えばガラスよりなる断面が円形状の封体２１を具え、この封体２１内に、両端部位置において一対の電極２２が対向配置されていると共に、例えば水銀、希ガスおよびハロゲンが封入されてなり、紫外線を含む光を放射する高圧水銀ランプよりなる。
この光源ランプ２０における発光領域Ｌに連続する両端部には、冷却風が吹き付けられることにより温度低下を防止するための傘状の遮風部材２３が、電極２２の配置位置に対向する封体の表面部分の周囲を覆うよう設けられている。
この光源ランプ２０における発光領域Ｌに連続する両端部には、冷却風が吹き付けられることにより温度低下を防止するための傘状の遮風部材２３が、電極２２の配置位置に対向する封体の表面部分の周囲を覆うよう設けられている。
この光源ランプ２０においては、ランプハウス１１内における所定の位置に所定の姿勢で配置された状態において、冷却風路１９を形成するノズル部１８の開口、換言すれば反射ミラー３０の頂部に形成された開口部３１に対向する封体２１の外表面領域に、処理目的に応じた特定波長の紫外線を効率よく反射させる機能を有する反射膜２５が光源ランプ２０の管軸に沿って伸びるよう形成されている。
この反射膜２５は、光源ランプ２０の管軸に垂直な断面において、光源ランプ２０の管軸（ランプ中心Ｃ）を中心としたノズル部１８における反射ミラー保持部１８Ａを見込む角度範囲θ領域に形成されていることが好ましく、当該角度範囲θは例えば９０°とされている（図３参照。）。このような構成であることにより、反射ミラー３０の有効反射領域を阻害することがなく、反射ミラー３０の開口部３１方向に放射される光を反射膜２５および反射ミラー３０の両者によって効率よく反射させることができる。
この反射膜２５は、光源ランプ２０の管軸に垂直な断面において、光源ランプ２０の管軸（ランプ中心Ｃ）を中心としたノズル部１８における反射ミラー保持部１８Ａを見込む角度範囲θ領域に形成されていることが好ましく、当該角度範囲θは例えば９０°とされている（図３参照。）。このような構成であることにより、反射ミラー３０の有効反射領域を阻害することがなく、反射ミラー３０の開口部３１方向に放射される光を反射膜２５および反射ミラー３０の両者によって効率よく反射させることができる。
反射膜２５は、光源ランプ２０の封体２１の表面温度が点灯時において例えば６００〜８００℃となることから、例えば耐熱性に優れた材質により構成されたものであることが必要とされ、例えば酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）とよりなる多層反射膜により構成されている。このような構成の反射膜は、例えば蒸着により形成することができる。
反射膜２５は、上述したように、光照射装置による処理目的に応じた特定波長の紫外線が効率よく反射されるよう構成されていれば、材質、各層の厚みおよび積層数は特に限定されるものではなく、例えば酸化タンタルに代えて酸化ジルコニウムや酸化ハフニウムを用いることもできる。
反射膜２５は、上述したように、光照射装置による処理目的に応じた特定波長の紫外線が効率よく反射されるよう構成されていれば、材質、各層の厚みおよび積層数は特に限定されるものではなく、例えば酸化タンタルに代えて酸化ジルコニウムや酸化ハフニウムを用いることもできる。
この光照射器１０においては、ノズル部１８と光源ランプ２０との幅、すなわち光源ランプ２０とノズル部１８の反射ミラー保持部１８Ａとの最近接距離Ｋの大きさが例えば４〜５ｍｍとされており、これにより、冷却風を光源ランプ２０の背面側を確実に流過させることができる。
上記光照射装置においては、例えば、被処理対象物が、光源ランプ２０と一定の離間距離を保った状態で、光照射器１０の下方位置を通過するよう光源ランプ２０の管軸と直交する方向に搬送され、光照射器１０から照射される紫外線によって所定の処理が行われる。すなわち、光源ランプ２０が点灯されると、光源ランプ２０から放射される紫外線を含む光が、光出射口１１Ａを介して直接的にあるいは反射ミラー３０および光源ランプ２０における反射膜２５によって反射されて被処理対象物に照射される。ここに、反射ミラー３０によって反射された反射光Ｉ１は、反射ミラー３０の第２焦点ｆ２に一旦集光された後、更にこの第２焦点ｆ２を通過して拡がった状態で、第２焦点ｆ２よりも光照射方向遠方側に位置する被処理対象物全体に照射され、また、反射膜２５によって反射された反射光Ｉ２は、反射ミラー３０によって反射された反射光Ｉ１とは異なり、反射ミラー３０の第２焦点ｆ２を通過せずに、例えば光照射面Ａの中心位置（光源ランプ２０の直下位置）の両側位置に照射される（図１参照。）。
一方、排気ファン１６が作動されることにより光出射口１１Ａを介して吸い込まれた冷却風が、反射ミラー３０の内面に沿って流過されると共に光源ランプ２０の封体２１の表面に沿って流過されることにより反射ミラー３０および光源ランプ２０が冷却され、その後、ノズル部１８によって形成された冷却風路１９を介して風洞１３に流入されることに伴ってノズル部１８が冷却され、ダクト１７を介して光照射器１０の外部に排気される。また、反射ミラー３０は、光出射口１１Ａの開口縁部分に形成された貫通孔１１Ｂを介してランプ配置用空間１４内に吸い込まれた冷却風によって背面側からも冷却される（図３参照。）。ここに、冷却風の風量は、例えば１．５〜２ｍ3 ／ｍｉｎである。
一方、排気ファン１６が作動されることにより光出射口１１Ａを介して吸い込まれた冷却風が、反射ミラー３０の内面に沿って流過されると共に光源ランプ２０の封体２１の表面に沿って流過されることにより反射ミラー３０および光源ランプ２０が冷却され、その後、ノズル部１８によって形成された冷却風路１９を介して風洞１３に流入されることに伴ってノズル部１８が冷却され、ダクト１７を介して光照射器１０の外部に排気される。また、反射ミラー３０は、光出射口１１Ａの開口縁部分に形成された貫通孔１１Ｂを介してランプ配置用空間１４内に吸い込まれた冷却風によって背面側からも冷却される（図３参照。）。ここに、冷却風の風量は、例えば１．５〜２ｍ3 ／ｍｉｎである。
而して、単に封体の外表面に反射膜が形成された光源ランプを用いただけでは、光照射面における光照射量を、反射膜を有さない光源ランプが用いられてなる光照射装置に比して大きくすることはできできない。この理由は、反射ミラーによる反射鏡と、反射膜による反射光との光線が異なることから、反射ミラーの有効反射領域との関係において、反射ミラーによって反射された場合であれば光照射面における所定の範囲内に反射させることのできる光が反射膜によって反射されることによって当該範囲外に照射されることがあるためである。
然るに、光源ランプ２０として、封体２１の外表面領域における適正な範囲に反射膜２５が形成されてなるものが用いられていることにより、上記構成の光照射装置によれば、当該反射膜２５によって、光源ランプ２０から反射ミラー３０の開口部３１方向に放射される光を反射ミラー３０の有効反射領域を阻害することなしに効率よく反射させることができるので、光照射面Ａにおける光照射量を大きくすることができる。具体的には、光照射面Ａにおける光源ランプの直下位置（中心位置）を含む所定の範囲内の照度のレベルが全体的に高くなる照度分布を得ることができ（例えば図５参照。）、実際上、このような照度分布によれば、被処理対象物の全体を確実にカバーすることができ、被処理対象物についての所定の光照射処理を高い処理効率で行うことができる。
しかも、反射ミラー３０の開口部３１方向に放射される光が冷却風路１９を形成するノズル部１８に対して直接的に照射されることが防止されるので、必要とされる冷却風の風量を多くすることなしに、ノズル部１８が過熱状態となることを防止することができ、省エネルギー化を図ることができる。
然るに、光源ランプ２０として、封体２１の外表面領域における適正な範囲に反射膜２５が形成されてなるものが用いられていることにより、上記構成の光照射装置によれば、当該反射膜２５によって、光源ランプ２０から反射ミラー３０の開口部３１方向に放射される光を反射ミラー３０の有効反射領域を阻害することなしに効率よく反射させることができるので、光照射面Ａにおける光照射量を大きくすることができる。具体的には、光照射面Ａにおける光源ランプの直下位置（中心位置）を含む所定の範囲内の照度のレベルが全体的に高くなる照度分布を得ることができ（例えば図５参照。）、実際上、このような照度分布によれば、被処理対象物の全体を確実にカバーすることができ、被処理対象物についての所定の光照射処理を高い処理効率で行うことができる。
しかも、反射ミラー３０の開口部３１方向に放射される光が冷却風路１９を形成するノズル部１８に対して直接的に照射されることが防止されるので、必要とされる冷却風の風量を多くすることなしに、ノズル部１８が過熱状態となることを防止することができ、省エネルギー化を図ることができる。
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
図１に示す構成に従って本発明に係る光照射装置を作製した。この光照射装置の具体的な仕様は以下に示す通りである。
光源ランプは、封体の外径がφ２３ｍｍ、発光長が１２５ｍｍ、定格電力が１．５ｋＷ、ランプ入力電力が１２０Ｗ／ｃｍである高圧水銀ランプであって、封体における管軸を中心とした９０°の角度範囲の外表面領域に反射膜を形成したものである。
反射膜は、酸化タンタル層と二酸化ケイ素層とを蒸着により交互に約２０層積層した多層蒸着膜である。
反射ミラーは、楕円面反射面を有し、第１焦点から第２焦点までの離間距離が約１２０ｍｍであるものである。
排気ファンは、光照射器内を流過する風量が１．５〜２ｍ3 ／ｍｉｎとなるよう設定可能な能力を有するものである。
ランプハウスおよびノズル部はアルミニウム製であり、ノズル部の反射ミラー保持部と光源ランプとの最近接距離が４．５ｍｍである。
＜実験例１＞
図１に示す構成に従って本発明に係る光照射装置を作製した。この光照射装置の具体的な仕様は以下に示す通りである。
光源ランプは、封体の外径がφ２３ｍｍ、発光長が１２５ｍｍ、定格電力が１．５ｋＷ、ランプ入力電力が１２０Ｗ／ｃｍである高圧水銀ランプであって、封体における管軸を中心とした９０°の角度範囲の外表面領域に反射膜を形成したものである。
反射膜は、酸化タンタル層と二酸化ケイ素層とを蒸着により交互に約２０層積層した多層蒸着膜である。
反射ミラーは、楕円面反射面を有し、第１焦点から第２焦点までの離間距離が約１２０ｍｍであるものである。
排気ファンは、光照射器内を流過する風量が１．５〜２ｍ3 ／ｍｉｎとなるよう設定可能な能力を有するものである。
ランプハウスおよびノズル部はアルミニウム製であり、ノズル部の反射ミラー保持部と光源ランプとの最近接距離が４．５ｍｍである。
また、反射膜を有さないものであることの他は上記光源ランプと同様の仕様の高圧水銀ランプを用いたことの他は上記光照射装置と同一の構成を有する比較用の光照射装置を作製した。
本発明に係る光照射装置および比較用の光照射装置の各々について、反射ミラーの第１焦点の位置から光照射方向に対して４００ｍｍ離れた位置に設置した光照射面において、波長３６５ｎｍに中心感度を有する紫外線照度を測定した。結果を図５に示す。図５における縦軸は、比較用の光照射装置を基準にした相対値で表された照度の大きさを示し、横軸は、光源ランプの直下位置（中心位置、０ｍｍ）からランプ管軸に直交する方向における距離で表された測定位置を示し、本発明に係る光照射装置の結果を□印、比較用の光照射装置の結果を△印で示してある。
図５に示す結果から明らかなように、光源ランプの直下位置である中心位置（測定位置０ｍｍ）における照度の大きさは、本発明に係る光照射装置と比較用の光照射装置とで大差はないが、本発明に係る光照射装置においては、照度分布における中心位置の両側位置に、照度が高い部分を有し、中心位置から左右６００ｍｍの範囲内において、紫外線照射量（図５における照度の積分値）が比較用の光照射装置に比して約２０％高くなることが確認された。
この理由は、次のように考えられる。すなわち、光源ランプに形成された反射膜は、断面が円形の棒状の光源ランプの封体の表面に形成されており、反射膜の反射面の断面も円形状であることから、例えば光が光源ランプの中心から出射すると考えると、光は反射膜によって出射した方向とは１８０°反対の方向に反射されることとなる。
しかし、実際の光源ランプにおける発光部は、ある太さを有しており、光はその太さを持った発光部の表面から放射される。すなわち、光が出射する位置がランプの中心からややずれることになり、図１の「反射膜による反射光Ｉ２」として示した光線のように、反射膜によって反射された光は、１８０°反対側ではなく、やや中心よりに反射されて照射されることとなる。従って、照度分布における中心位置の両側に照度の高い部分が生じると考えられる。
以上のように、本発明に係る光照射装置によれば、比較用の光照射装置であれば有効に利用することができなかった、冷却風路方向に放射される光を、反射膜および反射ミラーによって反射させて有効に利用することができ、光照射量を高くすることができることが確認された。
そして、光照射面における光照射量を大きくすることができる範囲が中心位置から左右６００ｍｍの範囲内であれば、実際上、被処理対象物の全体をカバーすることができ、実用上、十分な効果が得られるものと期待される。
この理由は、次のように考えられる。すなわち、光源ランプに形成された反射膜は、断面が円形の棒状の光源ランプの封体の表面に形成されており、反射膜の反射面の断面も円形状であることから、例えば光が光源ランプの中心から出射すると考えると、光は反射膜によって出射した方向とは１８０°反対の方向に反射されることとなる。
しかし、実際の光源ランプにおける発光部は、ある太さを有しており、光はその太さを持った発光部の表面から放射される。すなわち、光が出射する位置がランプの中心からややずれることになり、図１の「反射膜による反射光Ｉ２」として示した光線のように、反射膜によって反射された光は、１８０°反対側ではなく、やや中心よりに反射されて照射されることとなる。従って、照度分布における中心位置の両側に照度の高い部分が生じると考えられる。
以上のように、本発明に係る光照射装置によれば、比較用の光照射装置であれば有効に利用することができなかった、冷却風路方向に放射される光を、反射膜および反射ミラーによって反射させて有効に利用することができ、光照射量を高くすることができることが確認された。
そして、光照射面における光照射量を大きくすることができる範囲が中心位置から左右６００ｍｍの範囲内であれば、実際上、被処理対象物の全体をカバーすることができ、実用上、十分な効果が得られるものと期待される。
また、光源ランプの点灯時におけるノズル部の温度を測定したところ、比較用の光照射装置においては、約１２０〜１３０℃であったのに対して、本発明に係る光照射装置においては、約１００℃程度であり、比較用の光照射装置に比べて２０℃以上低い温度状態であることが確認された。
この理由は、本発明に係る光照射装置においては、冷却風路方向に放射された光が反射膜によって反射されて光出射口を介して出射され、ノズル部に直接的に照射される光の照射量が低減されたためであると考えられる。従って、ノズル部が過熱状態となることを防止するために必要とされる冷却風の風量を大きくすることなしに、光照射装置を十分な冷却機能を有するものとして構成することができることが確認された。
この理由は、本発明に係る光照射装置においては、冷却風路方向に放射された光が反射膜によって反射されて光出射口を介して出射され、ノズル部に直接的に照射される光の照射量が低減されたためであると考えられる。従って、ノズル部が過熱状態となることを防止するために必要とされる冷却風の風量を大きくすることなしに、光照射装置を十分な冷却機能を有するものとして構成することができることが確認された。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施例においては、排気ファンによってランプハウス内に冷却風を吸い込む排気冷却方式のものを例に挙げて説明したが、冷却風を冷却風路を介してランプハウス内に供給する送風冷却方式のものであってもよい。
また、本発明の光照射装置においては、光源ランプとの幅を設定するノズルは、光照射器のランプハウスの隔壁に一体に形成されたものでも、隔壁と別体に形成されたものでも、いずれであってもよい。
さらに、光照射器を構成する反射ミラーは、反射面が楕円面ではなく、放物面であるものであってもよい。
さらにまた、本発明の光照射装置においては、光照射器を構成する反射ミラーが、光源ランプの発光長の大きさと同等またはそれ以上の長さを有すると共に反射面を有する２つのミラーを組み合わせて樋状としたものであってもよい。この場合には、２つの反射ミラーの間に冷却風路が形成される。
また、反射ミラーの頂部に形成される開口部は、光源ランプに沿って互いに離間して並んだ位置に形成された複数の孔により形成されていてもよい。
例えば、上記実施例においては、排気ファンによってランプハウス内に冷却風を吸い込む排気冷却方式のものを例に挙げて説明したが、冷却風を冷却風路を介してランプハウス内に供給する送風冷却方式のものであってもよい。
また、本発明の光照射装置においては、光源ランプとの幅を設定するノズルは、光照射器のランプハウスの隔壁に一体に形成されたものでも、隔壁と別体に形成されたものでも、いずれであってもよい。
さらに、光照射器を構成する反射ミラーは、反射面が楕円面ではなく、放物面であるものであってもよい。
さらにまた、本発明の光照射装置においては、光照射器を構成する反射ミラーが、光源ランプの発光長の大きさと同等またはそれ以上の長さを有すると共に反射面を有する２つのミラーを組み合わせて樋状としたものであってもよい。この場合には、２つの反射ミラーの間に冷却風路が形成される。
また、反射ミラーの頂部に形成される開口部は、光源ランプに沿って互いに離間して並んだ位置に形成された複数の孔により形成されていてもよい。
１０ 光照射器
１１ ランプハウス
１１Ａ 光照射口
１１Ｂ 貫通孔
１２ 隔壁
１３ 風洞
１４ ランプ配置用空間
１５ 冷却風流通用開口部
１５Ａ 貫通孔
１６ 排気ファン
１７ ダクト
１８ ノズル部
１８Ａ 反射ミラー保持部
１９ 冷却風路
２０ 光源ランプ
２１ 封体
２２ 電極
２３ 遮風部材
２５ 反射膜
３０ 反射ミラー
３１ 開口部
ｆ１ 第１焦点
ｆ２ 第２焦点
Ｉ１ 反射ミラーによる反射光
Ｉ２ 反射膜による反射光
４０ 光照射器
４１ ランプハウス
４２ 隔壁
４３ 風洞
４４ ランプ配置用空間
４５ 冷却風流通用開口部
４６ ノズル部
４６Ａ ノズル
４８ ダクト
４９ 排気ファン
５０ 光源ランプ
５５ 反射ミラー
５６ 開口部
６０ 冷却風路
Ｗ 被処理対象物
１１ ランプハウス
１１Ａ 光照射口
１１Ｂ 貫通孔
１２ 隔壁
１３ 風洞
１４ ランプ配置用空間
１５ 冷却風流通用開口部
１５Ａ 貫通孔
１６ 排気ファン
１７ ダクト
１８ ノズル部
１８Ａ 反射ミラー保持部
１９ 冷却風路
２０ 光源ランプ
２１ 封体
２２ 電極
２３ 遮風部材
２５ 反射膜
３０ 反射ミラー
３１ 開口部
ｆ１ 第１焦点
ｆ２ 第２焦点
Ｉ１ 反射ミラーによる反射光
Ｉ２ 反射膜による反射光
４０ 光照射器
４１ ランプハウス
４２ 隔壁
４３ 風洞
４４ ランプ配置用空間
４５ 冷却風流通用開口部
４６ ノズル部
４６Ａ ノズル
４８ ダクト
４９ 排気ファン
５０ 光源ランプ
５５ 反射ミラー
５６ 開口部
６０ 冷却風路
Ｗ 被処理対象物
Claims (3)
- 断面が円形状の棒状の光源ランプがその管軸が反射面を有する樋状の反射ミラーの第１焦点の位置と一致する状態で配設されてなる光照射器を具えてなり、光源ランプの点灯時において、光源ランプおよび反射ミラーが冷却風により冷却される光照射装置であって、 光照射方向に対して光源ランプの後方側に、反射ミラーによって囲まれた空間と連通する、冷却風を流通させるための冷却風路が形成されており、
光源ランプにおける冷却風路の開口と対向する外表面領域には、当該光源ランプから放射される光を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする光照射装置。 - 請求項１に記載の光照射装置において用いられる光源ランプであって、
断面が円形状の棒状の封体を具えてなり、光照射器内における樋状の反射ミラーの第１焦点の位置に配置された状態において、上記反射ミラーによって囲まれた空間と連通する、冷却風を流通させるための冷却風路の開口と対向する封体の外表面領域に、反射膜が形成されていることを特徴とする光源ランプ。 - 反射ミラーの頂部において光源ランプに沿って伸びるよう形成された冷却風路に、上記光源ランプとの幅を設定するノズルが設けられており、
反射膜が、当該光源ランプの管軸に垂直な断面における当該管軸を中心としたノズルを見込む角度範囲の外表面領域に、発光領域の全域にわたって管軸に沿って伸びるよう形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光源ランプ。
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