JP2013012379A - Light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus.
従来から、インクや塗料の乾燥、樹脂の硬化処理に使用する光化学反応用装置の紫外線照射光源や、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光する露光装置の紫外線照射光源としては、例えば200〜400nmの波長領域のいずれかにピークを有する、長尺なロングアーク型の高圧放電ランプが用いられている。この種の高圧放電ランプにおいては、ランプ自体の破損防止のためや、被処理物への熱的影響を回避するために、冷却されて使用されることが検討されている。
例えば、この冷却を効果的に行うことができる構造をもつロングアーク型高圧放電ランプとして、放電管の外周に外管を接触状態ないし密着状態に設け、外管の周囲を冷却することによって、放電管を間接的に冷却する構成のものが知られている(例えば特許文献1参照。)。
Conventionally, as an ultraviolet irradiation light source of a photochemical reaction apparatus used for drying of ink or paint and resin curing treatment, or an ultraviolet irradiation light source of an exposure apparatus for exposing a liquid crystal substrate for a semiconductor substrate or a liquid crystal display, for example, 200 to A long long arc type high-pressure discharge lamp having a peak in one of the wavelength regions of 400 nm is used. In this type of high-pressure discharge lamp, it has been studied that the lamp is cooled and used in order to prevent damage to the lamp itself and to avoid thermal influence on the object to be processed.
For example, as a long arc type high-pressure discharge lamp having a structure capable of effectively performing this cooling, an outer tube is provided in a contact state or a close contact state on the outer periphery of the discharge tube, and a discharge is obtained by cooling the periphery of the outer tube. The thing of the structure which cools a pipe | tube indirectly is known (for example, refer patent document 1).
図13は、従来の光照射装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
この光照射装置は、例えば石英ガラスからなる円筒状の外管77と、この外管77の内部において、外周面の少なくとも一部が外管77の内周面に接触状態ないしは密着状態で配置された全体が棒状の放電管71とにより構成された二重管構造のロングアーク型の高圧放電ランプ70を光源として具えている。
放電管71は、両端が封止された、例えば石英ガラスからなる直管状の内管72の内部に、各々例えばタングステンからなる一対の棒状の電極73が対向配置されると共に水銀および希ガスが適宜の量で封入されてなり、各電極73が内管72に形成されたロッド状の封止部72Aに気密に埋設された例えばモリブデンからなる金属箔74を介して封止部72Aの外端より軸方向外方に突出して伸びる外部リード75に電気的に接続されている。内管72と外管77は、両端部において、ベース78を介して接着剤により固定されている。
この光照射装置は、高圧放電ランプ70が内部に挿通された状態で高圧放電ランプ70の管軸に沿って伸びるよう設けられ、これにより、高圧放電ランプ70の外周面との間に冷却水が流過される冷却水流路Rを形成する円筒状の冷却管80と、高圧放電ランプ70および冷却管80の両端に配置された、内部空間が高圧放電ランプ70と冷却管80との間の冷却水流路Rに連通する管状の冷却水供給流路形成部材85および冷却水排出流路形成部材86とにより構成された冷却機構を有する。高圧放電ランプ70および冷却管80は、例えば管軸が水平方向に伸びる姿勢で、両端部が冷却水供給流路形成部材85および冷却水排出流路形成部材86に接続された状態で、軸方向内方側の口締め部88によって例えばOリング(図示せず)を介して冷却管80の外周面が保持固定されていると共に軸方向外方側の口締め部89によって例えばOリング(図示せず)を介して高圧放電ランプ70の外周面が保持固定されている。
そして、高圧放電ランプ70の光照射方向に対して背面側の位置には、反射鏡90が設けられ、高圧放電ランプ70からの光は、下方のマスクステージ95に支持されたマスクMを介して、ワークステージ96上の被照射物Wに照射される。
FIG. 13 is an explanatory cross-sectional view illustrating an outline of a configuration of an example of a conventional light irradiation apparatus.
This light irradiating device includes a cylindrical
In the
This light irradiation device is provided so as to extend along the tube axis of the high-
A reflecting
近年、例えば液晶表示装置の大型化に伴い、液晶基板も幅寸法が大きいものが要求されるが、1本の棒状の高圧放電ランプでは、大面積の照射エリアをカバーすることが困難であるため、実際上は、棒状の高圧放電ランプの複数を、ワークの搬送路のレベルより上方のレベル位置において、ワークの幅方向(棒状の放電ランプの長さ方向)に並べると共に、隣接する高圧放電ランプの端部が干渉しないよう、互いに搬送方向に変位させた状態(例えば千鳥状)で配置し、これにより、ワークに対する積算光量がワークの幅方向において均一となるようにしている。 In recent years, for example, with an increase in size of a liquid crystal display device, a liquid crystal substrate having a large width is required. However, it is difficult to cover a large irradiation area with a single bar-shaped high-pressure discharge lamp. In practice, a plurality of rod-shaped high-pressure discharge lamps are arranged in the width direction of the workpiece (the length direction of the rod-shaped discharge lamp) at the level position above the level of the workpiece conveyance path, and adjacent high-pressure discharge lamps. In order to prevent the end portions of the workpieces from interfering with each other, they are arranged in a state of being displaced with respect to each other in the transport direction (for example, in a zigzag shape).
而して、複数のロングアーク型の高圧放電ランプをその長さ方向に並べて配置した構成のものにおいては、互いに隣接する2本の高圧放電ランプの境界領域(発光端部領域)において照度が不均一になることが回避されることが必要とされるところ、初期に境界領域の照度が均一であっても、点灯時間の経過と共に境界領域の照度が低下し、高圧放電ランプそれ自体の寿命より短い時間で、均一な照度分布を維持することができなくなるという問題がある。 Thus, in a configuration in which a plurality of long arc type high pressure discharge lamps are arranged side by side in the length direction, the illuminance is not good in the boundary region (light emitting end region) between two adjacent high pressure discharge lamps. Even when the illuminance in the boundary region is initially uniform, the illuminance in the boundary region decreases as the lighting time elapses, and the life of the high-pressure discharge lamp itself is reduced. There is a problem that a uniform illuminance distribution cannot be maintained in a short time.
本発明者らは、境界領域の照度が低下する理由は、バルブにおける高圧放電ランプの電極の近傍を包囲する部分に黒化現象が生じるためであると推測し、高圧放電ランプの端部領域からの発光を利用しないようにすることにより、高圧放電ランプそれ自体の寿命まで、均一な照度分布が安定して得られるものと考え、本発明を完成させるに至った。
本発明の目的は、複数本の棒状の高圧放電ランプが各々のランプ中心軸が互いに同方向に延びるよう長さ方向に並んで配置されてなる構成のものにおいて、ランプ点灯初期時と同様の均一な照度分布が長時間の間安定して得られる光照射装置を提供することにある。
The inventors presume that the reason why the illuminance in the boundary region decreases is that a blackening phenomenon occurs in a portion surrounding the vicinity of the electrode of the high pressure discharge lamp in the bulb, and from the end region of the high pressure discharge lamp. By not using the light emission, it is considered that a uniform illuminance distribution can be stably obtained until the lifetime of the high-pressure discharge lamp itself, and the present invention has been completed.
It is an object of the present invention to provide a plurality of rod-shaped high-pressure discharge lamps arranged in the lengthwise direction so that the central axes of the lamps extend in the same direction, and the same uniformity as in the initial stage of lamp operation. An object of the present invention is to provide a light irradiating device that can obtain a stable illuminance distribution for a long time.
本発明の光照射装置は、各々バルブの内部に一対の電極が対向配置された複数の棒状の高圧放電ランプが、各々のランプ中心軸が一方向に延びる状態で、当該一方向に並んで配置された光照射装置において、
隣接する2つの高圧放電ランプの各々の端部には、遮光体が設けられており、当該2つの高圧放電ランプの一方の高圧放電ランプが他方の高圧放電ランプに対して、均一な照度分布が得られるよう前記一方向に調整された位置に配列されていることを特徴とする。
In the light irradiation device of the present invention, a plurality of rod-shaped high-pressure discharge lamps each having a pair of electrodes facing each other inside a bulb are arranged side by side in a state where each lamp central axis extends in one direction. In the irradiated light device,
A light shield is provided at each end of two adjacent high-pressure discharge lamps, and one high-pressure discharge lamp of the two high-pressure discharge lamps has a uniform illuminance distribution with respect to the other high-pressure discharge lamp. It is arranged at the position adjusted in the one direction so as to be obtained.
本発明の光照射装置においては、隣接する2つの高圧放電ランプの各々のランプ中心軸が、一方のランプ中心軸が他方のランプ中心軸に対して、前記一方向に直交する方向に同一の水平面内で変位されて配置された構成とすることができる。 In the light irradiation apparatus of the present invention, the lamp central axes of two adjacent high-pressure discharge lamps have the same horizontal plane in a direction perpendicular to the one direction with one lamp central axis with respect to the other lamp central axis. It can be set as the structure arrange | positioned displaced within.
また、本発明の光照射装置においては、前記高圧放電ランプの各々は、前記バルブの外周面に沿って冷却水を流通させる冷却水流路を形成する水冷管を有し、前記遮光体が前記水冷管の内周面または外周面に設けられた構成、あるいは、前記高圧放電ランプの各々は、内部に前記バルブがその外周面の少なくとも一部が接触状態ないしは密着状態で配置された外管を有すると共に、当該外管の外周面に沿って冷却水を流通させる冷却水流路を形成する水冷管を有し、前記遮光体が、前記水冷管の内周面または外周面、あるいは前記外管の外周面に設けられた構成とすることができる。 In the light irradiation apparatus of the present invention, each of the high-pressure discharge lamps has a water cooling pipe that forms a cooling water flow path for circulating cooling water along the outer peripheral surface of the bulb, and the light blocking body is the water cooling device. Each of the high pressure discharge lamps has a configuration provided on the inner peripheral surface or outer peripheral surface of the tube, or each of the high-pressure discharge lamps has an outer tube in which at least a part of the outer peripheral surface is in contact or close contact. And a water cooling pipe that forms a cooling water flow path for circulating cooling water along the outer peripheral surface of the outer pipe, and the light-shielding body is an inner peripheral face or an outer peripheral face of the water cooling pipe, or an outer periphery of the outer pipe. It can be set as the structure provided in the surface.
さらにまた、本発明の光照射装置においては、前記遮光体が金属よりなる構成とすることができる。 Furthermore, in the light irradiation apparatus of this invention, the said light shielding body can be set as the structure which consists of metals.
本発明の光照射装置によれば、複数の棒状の高圧放電ランプが、各々のランプ中心軸が一方向に延びる状態で、当該一方向に並んで配置された構成のものにおいて、隣接する2つの高圧放電ランプの各々の端部には、遮光体が設けられており、当該2つの高圧放電ランプの一方の高圧放電ランプが他方の高圧放電ランプに対して、均一な照度分布が得られるよう一方向に調整された位置に配列された構成とされていることにより、ランプ点灯時間の経過に伴って照度が低下する端部領域からの発光を利用していないので、ランプ点灯初期時と同様の均一な照度分布を長時間の間安定して得ることができる。 According to the light irradiation apparatus of the present invention, in a configuration in which a plurality of rod-shaped high-pressure discharge lamps are arranged side by side in one direction with each lamp central axis extending in one direction, A light shield is provided at each end of the high-pressure discharge lamp so that one of the two high-pressure discharge lamps can obtain a uniform illuminance distribution with respect to the other high-pressure discharge lamp. Since it is configured to be arranged at the position adjusted in the direction, it does not use light emission from the end area where the illuminance decreases with the passage of lamp lighting time, so it is the same as the initial lamp lighting A uniform illuminance distribution can be obtained stably for a long time.
また、高圧放電ランプの各々が、バルブの外周面に沿って冷却水を流通させる冷却水流路を形成する水冷管を有し、遮光体が水冷管の内周面に設けられた構成のものである場合には、ランプ点灯時において遮光体を冷却水によって直接冷却することができるので、高圧放電ランプからの光照射により加熱されて遮光体自体が劣化または破損することを防止することができ、従って、遮光体の所期の機能を長時間の間維持することができ、上記効果を確実に得ることができる。 Each of the high-pressure discharge lamps has a water cooling tube that forms a cooling water flow path for circulating cooling water along the outer peripheral surface of the bulb, and a light shielding body is provided on the inner peripheral surface of the water cooling tube. In some cases, the light shielding body can be directly cooled by cooling water when the lamp is lit, so that the light shielding body itself can be prevented from being deteriorated or damaged by being heated by light irradiation from the high-pressure discharge lamp. Therefore, the intended function of the light shield can be maintained for a long time, and the above-described effect can be obtained with certainty.
以下、本発明の実施の形態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説明図である。
この光照射装置は、内部に平板状の仕切り板55により上下に区画されて形成された上部空間部および下部空間部を有し、下部空間部が複数の棒状の高圧放電ランプ10が配置されるランプ配置空間部51とされていると共に上部空間部が各々の高圧放電ランプ10に給電する電源(不図示)などが配置される電装体配置空間部52とされたケーシング50を具えている。このケーシング50は、例えば、適宜の搬送手段(図示せず)によって搬送される被照射物(ワーク)Wの搬送方向に直交する方向(図1において左右方向、被照射物Wの幅方向)に長尺な全体が略箱型形状のものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration in an example of a light irradiation apparatus of the present invention.
This light irradiation device has an upper space portion and a lower space portion that are divided into upper and lower portions by a
各々の高圧放電ランプ10は、図2および図3に示すように、全体が略棒状の放電管11と、この放電管11が内部に挿通された状態で放電管11の管軸に沿って伸びるよう設けられて放電管11の外周面との間に冷却水が流通される冷却水流路Rを形成する例えば円筒状の水冷管20とを具えた、いわゆる間接水冷型のものであって、例えば波長が200〜450nmである紫外線を含む光を放射する。
As shown in FIGS. 2 and 3, each high-
放電管11は、両端が封止された例えば石英ガラスからなるバルブ12の内部に、各々例えばタングステンからなる一対の棒状の電極13が対向配置されると共に例えば1mg/cm3 以上の水銀およびアルゴンガスなどの希ガスが適宜の量で封入されてなる内管16と、内周面が内管16におけるバルブ12の中央部の外周面に接触状態ないしは密着状態で配置された、例えば石英ガラスからなる外管18により構成されており、内管16と外管18は、内管16の両端の各々に設けられたランプベース19を介して接着剤により固定されている。
内管16における各電極13は、バルブ12におけるロッド状の封止部12Aに気密に埋設された例えばモリブデンからなる金属箔14を介して封止部12Aの外端より軸方向外方に突出して伸びる外部リード15に電気的に接続されている。バルブ12における封止部12Aは、例えば、バルブの構成材料である直管状のパイプ体における両端部を溶融状態にして内部を減圧するシュリンクシール法により形成されている。
In the
Each
水冷管20は、高圧放電ランプ10から放射される紫外線を透過する材料、例えば石英ガラスにより構成されている。
The water-cooled
この高圧放電ランプ10においては、例えば、長さ方向における両端部の各々に、互いに同一の構成を有する水冷ベース25が設けられている。各々の水冷ベース25は、高圧放電ランプ10の長さ方向に延びる中央貫通孔26が形成された略円筒状のものであって、この中央貫通孔26の内周面には、各々内径の大きさの異なる複数の略円柱状空間部を形成する複数の段部が形成されている。
In the high-
放電管11は、外管18の端部部分が内径の大きさが最小の円柱状空間部内に挿入されて水冷ベース25によって保持されており、外管18の外周面に設けられた例えばO−リング30Aよりなるシール部材が最小径段部27Aを構成する外方側の平坦面上に位置された状態において、水冷ベース25における高圧放電ランプ10の長さ方向外方側の端面に螺子31により取り付けられる円環状のプレート32によって外管18の外径より大きい内径を有する円筒状のワッシャ33を介してO−リング30Aが押圧されて弾性的に変形され、これにより、水冷ベース25に対して水密状態で固定されている。
また、水冷管20は、その端部部分が内径の大きさが2番目に大きい円柱状空間部内に挿入されて水冷管20の端縁面が最大径段部27Bを構成する平坦面に対接された状態で、水冷ベース25によって保持されており、水冷管20の外周面に設けられた例えばO−リング30Bよりなるシール部材が最大径段部27Bを構成する内方側の平坦面上に位置された状態において、水冷ベース25における高圧放電ランプ10の長さ方向内方側の端面に螺子31により取り付けられる円環状のプレート32によって水冷管20の外径より大きい内径を有する円筒状のワッシャ33を介してO−リング30Bが押圧されて弾性的に変形され、これにより、水冷ベース25に対して水密状態で固定されている。
In the
Further, the end of the water-cooled
また、各々の水冷ベース25の外周面には、例えば冷却水を導入または排出するためのプラグ35A,35Bが径方向外方に向かって延びるよう穿設されており、一方の水冷ベース25におけるプラグ35Aから導入された冷却水が冷却水流路R内を外管18の外周面に沿って流通されて他方の水冷ベース25におけるプラグ35Bが排出され、これにより、ランプ点灯時において高圧放電ランプ10を冷却する水冷機構が構成されている。
Further, plugs 35A and 35B for introducing or discharging cooling water, for example, are formed on the outer peripheral surface of each water-cooled
而して、上記の高圧放電ランプ10の各々には、例えば長さ方向における両端部の各々に遮光体40が設けられている。
この実施の形態に係る光照射装置においては、スリーブ状の遮光体40が、バルブ12におけるランプ点灯時間の経過に伴って黒化現象が生じうる部分、例えば電極周辺近傍の内壁部分の周囲を覆うよう、水冷管20の内周面に挿入されて設けられている。具体的には、遮光体40は、その一端部に形成されたフランジ部41が水冷ベース25における最大径段部27Bを構成する平坦面と水冷管20の端縁面との間で挟持されて保持固定されている。このように、遮光体40が冷却水流通路R内に位置された構成とされていることにより、遮光体40をランプ点灯時において冷却水によって直接冷却することができるので、遮光体40自体が劣化または破損することを防止することができる。
Thus, each of the high-
In the light irradiation apparatus according to this embodiment, the sleeve-shaped
遮光体40を構成する材料としては、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属材料やセラミックス材料を用いることができる。
遮光体40の厚みは、例えば1mm以下、0.1〜1.0mmの範囲内である。
As a material constituting the
The thickness of the
遮光体40は、高圧放電ランプ10の長さ方向における、内端縁の位置と電極13の先端位置との間の離間距離が例えば20mm以下、例えば5〜20mmとなる状態で、設けられていることが好ましい。これにより、ランプ点灯時間の経過に伴って黒化現象が生じうる部分からの発光を確実に遮光することができる。
The
この光照射装置においては、各々の高圧放電ランプ10の、光照射方向(図1において下方)に対して背面側に、例えば断面が楕円面状の反射面を有する樋状の反射鏡60が高圧放電ランプ10の長さ方向に沿って延びるよう配置されている。なお、この反射鏡60は、目的とする波長の紫外光のみを反射させ、不要な可視光および赤外光を透過させるコールドミラーコーティングが施されてなるものであってもよい。
In this light irradiating apparatus, each high-
而して、この光照射装置においては、ケーシング50におけるランプ配置空間部51に、例えば互いに同一の構成を有する複数の上記高圧放電ランプ10が、各々のランプ中心軸Cが一方向(搬送されるワークWの幅方向)に延びる状態で当該一方向に並んで配置されており、隣接する2つの高圧放電ランプの一方が他方に対して、均一な照度分布が得られるよう一方向に調整された位置に配列されている。
具体的には、図4(A)を参照して説明すると、被照射物Wの搬送方向(図1において紙面に垂直な方向)から見たときに互いに隣接する2つの高圧放電ランプの一方の高圧放電ランプ10A(10B)におけるランプ中心軸Cが他方の高圧放電ランプ10B(10C)におけるランプ中心軸Cに対して、一方向に直交する方向(被照射物Wの搬送方向)に変位されて位置され、さらに、一方の高圧放電ランプ10A(10B)における遮光体40が設けられた領域(遮光領域)と他方の高圧放電ランプ10B(10C)における遮光体40が設けられた領域(遮光領域)の一部が被照射物Wの搬送方向において重なる状態、例えば千鳥状に配置されており、これにより、一方向(被照射物Wの幅方向)において均一な照度分布が得られる状態とされている。「均一な照度分布」とは、被照射物の搬送方向における積算照度の平均値が±10%以内となる程度の均一性を有することをいう。
Thus, in this light irradiation apparatus, a plurality of the high-
Specifically, with reference to FIG. 4A, one of two high-pressure discharge lamps adjacent to each other when viewed from the conveyance direction of the irradiation object W (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). The lamp central axis C in the high-
而して、上記構成の光照射装置によれば、両端部の各々に遮光体40が設けられた複数の高圧放電ランプ10が、均一な照度分布が得られるよう、互いに隣接する2つの高圧放電ランプの一方の高圧放電ランプ10A(10B)におけるランプ中心軸が他方の高圧放電ランプ10B(10C)におけるランプ中心軸Cに対して、一方向に直交する方向(被照射物Wの搬送方向)に変位されて位置され、さらに、一方の高圧放電ランプ10A(10B)における遮光体40が設けられた領域(遮光領域)と他方の高圧放電ランプ10B(10C)における遮光体40が設けられた領域(遮光領域)の一部が被照射物Wの搬送方向において重なる状態で、配置された構成とされていることにより、ランプ点灯時間の経過に伴って照度が低下する端部領域からの発光を利用していないので、ランプ点灯時間の経過に伴うバルブの黒化現象の発生の有無に拘らず、ランプ点灯初期時と同様の均一な照度分布を長時間の間安定して得ることができる。
Thus, according to the light irradiation device having the above-described configuration, the plurality of high-
また、高圧放電ランプ10の各々が、バルブ12の外周面に沿って冷却水を流通させる冷却水流路Rを形成する水冷管20を有し、遮光体40が水冷管20の内周面に設けられた構成とされていることにより、ランプ点灯時において遮光体40を冷却水によって直接冷却することができるので、高圧放電ランプ10からの光照射により加熱されて遮光体40自体が劣化または破損することを防止することができ、従って、遮光体40の所期の機能を長時間の間維持することができ、上記効果を確実に得ることができる。
Each of the high-
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。
図4に示すように、図2および図3に示す構成を有する3本の間接水冷型の高圧放電ランプ10A,10B,10Cを、各々のランプ中心軸Cが同一の水平面内で一方向に延びる状態で、ランプ中心軸Cからの下方に100mmの位置(実際の光照射装置において被照射物の光照射面に相当する位置)において均一な照度分布が得られるよう千鳥状に配置した本発明に係る光照射ユニットを作製した。また、図5に示すように、図2および図3に示す構成の高圧放電ランプにおいて、遮光体を有さないことの他は図2および図3に示す構成のものと同一の構成を有する3本の高圧放電ランプ101,102,103を、各々のランプ中心軸Cが同一の水平面内で一方向に延びる状態で、ランプ中心軸Cからの下方に100mmの位置(実際の光照射装置において被照射物の光照射面に相当する位置)において均一な照度分布が得られるよう千鳥状に配置した比較用の光照射ユニットを作製した。各光照射ユニットの仕様は次に示す通りである。
各光照射ユニットにおいて、高圧放電ランプの配置位置は、図6に示すように、高圧放電ランプ10のランプ中心軸Cからの下方に100mmの位置に配置された搬送機65上に照度計66を配置し、照度計66を一方向に直交する方向(図4および図5において上下方向)に移動させて積算照度を測定する照度測定を、一方向における所定の間隔毎の複数箇所の測定位置について行い、すべての測定位置における積算照度値が平均値に対して±10%以内の範囲内に収まるよう、設定した。
Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, three indirect water-cooled high-
In each light irradiation unit, as shown in FIG. 6, the arrangement position of the high-pressure discharge lamp is such that an
〔高圧放電ランプ(10)〕
バルブ(12):石英ガラス製、中央部の内径がφ6mm、肉厚が2mm、全長が360mm、
外管(18):石英ガラス製、内径がφ10mm、外径がφ13mm、全長が380mm、
水冷管(20):石英ガラス製、内径がφ16mm、肉厚が2mm、全長が350mm、
電極(13):タングステン製、電極間距離250mm、放電空間内に位置される電極部分の長さ3mm、
封入物:水銀;5.0mg/cm3 、アルゴンガス;10kPa、
遮光体(40):アルミニウム製、外径がφ16mm、肉厚が0.5mm、高圧放電ランプの長さ方向における内側の端縁面の位置と電極先端面との離間距離(図4(B)におけるL1)が20mm(高圧放電ランプの有効発光長が210mm)、
定格電圧;1000V、定格電流;6A、
[High pressure discharge lamp (10)]
Bulb (12): made of quartz glass, the inner diameter of the central part is φ6 mm, the wall thickness is 2 mm, the total length is 360 mm,
Outer tube (18): made of quartz glass, inner diameter is φ10 mm, outer diameter is φ13 mm, total length is 380 mm,
Water-cooled tube (20): made of quartz glass, inner diameter is φ16mm, wall thickness is 2mm, total length is 350mm,
Electrode (13): made of tungsten, distance between electrodes 250 mm, length of the electrode part located in the discharge space 3 mm,
Inclusion material: mercury; 5.0 mg / cm 3 , argon gas; 10 kPa,
Light-shielding body (40): made of aluminum, having an outer diameter of φ16 mm, a thickness of 0.5 mm, and a separation distance between the position of the inner edge surface in the length direction of the high-pressure discharge lamp and the electrode tip surface (FIG. 4B) L1) is 20 mm (effective light emission length of the high-pressure discharge lamp is 210 mm),
Rated voltage: 1000V, rated current: 6A,
〔本発明に係る光照射ユニット〕
隣接する2つの高圧放電ランプの、一方の高圧放電ランプ10Aの遮光領域と、他方の高圧放電ランプ10Bの遮光領域とが重なる領域の一方向における寸法(図4(B)におけるL2)が10mmであり、一方の高圧放電ランプ10Aの電極先端面と他方の高圧放電ランプ10Bの電極先端面との一方向における離間距離(図4(B)におけるL3)が30mmである。また、一方の高圧放電ランプ10Aにおけるランプ中心軸Cと他方の高圧放電ランプ10Bにおけるランプ中心軸Cとの離間距離(図4(B)におけるL4)が150mmである。また、高圧放電ランプ10Bと高圧放電ランプ10Cとの位置関係についても、高圧放電ランプ10Aと高圧放電ランプ10Bとの位置関係と同様である。 各々の高圧放電ランプの、光照射方向に対して背面側の位置には、断面が楕円状の光反射面を有する樋状の反射鏡を各高圧放電ランプのランプ中心軸に沿って伸びるよう設けた。
[Light Irradiation Unit According to the Present Invention]
Of two adjacent high-pressure discharge lamps, the dimension in one direction (L2 in FIG. 4B) where the light-shielding region of one high-
〔比較用の光照射ユニット〕
隣接する2つの高圧放電ランプの、一方の高圧放電ランプ101の電極先端面と他方の高圧放電ランプ102の電極先端面との一方向における離間距離(図5(B)におけるL5)が10mmであり、一方の高圧放電ランプ101におけるランプ中心軸Cと他方の高圧放電ランプ102におけるランプ中心軸Cとの離間距離(図5(B)におけるL6)が150mmである。また、高圧放電ランプ102と高圧放電ランプ103との位置関係についても、高圧放電ランプ101と高圧放電ランプ102との位置関係と同様である。
各々の高圧放電ランプの、光照射方向に対して背面側の位置には、断面が楕円状の光反射面を有する樋状の反射鏡を各高圧放電ランプのランプ中心軸に沿って伸びるよう設けた。
[Light irradiation unit for comparison]
The distance between two adjacent high pressure discharge lamps in one direction between the electrode front end surface of one high
Each high-pressure discharge lamp is provided at a position on the back side with respect to the light irradiation direction so as to extend along the central axis of the lamp of each high-pressure discharge lamp. It was.
本発明に係る光照射ユニットおよび比較用の光照射ユニットの各々について、図6に示す照度測定システムによって、波長365nmの光の積算照度を照度計によって測定し、各々の高圧放電ランプのランプ中心軸に沿った一方向(搬送機による照度計の搬送方向)における照度分布の均一性の、ランプ点灯時間の経過に伴う変化の程度を調べた。ここに、各々の高圧放電ランプの点灯条件は、アーク長1cmあたりのランプ入力を240W/cm、冷却水流路に流通される冷却水の流量を10リットル/minとした。 For each of the light irradiation unit according to the present invention and the light irradiation unit for comparison, the integrated illuminance of light with a wavelength of 365 nm is measured by an illuminometer by the illuminance measurement system shown in FIG. 6, and the lamp central axis of each high-pressure discharge lamp The degree of change in the uniformity of the illuminance distribution in one direction along the direction of the illuminance (conveyance direction of the illuminometer by the conveyor) with the passage of the lamp lighting time was examined. Here, the lighting conditions of each high-pressure discharge lamp were such that the lamp input per 1 cm of the arc length was 240 W / cm, and the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water flow path was 10 liters / min.
図7は、本発明に係る光照射ユニットによる一方向における積算照度分布を示すグラフ、図8は、図7における隣接する高圧放電ランプの境界部分の積算照度分布を示すグラフである。図7および図8において、曲線(A)がランプ点灯初期時の積算照度分布を示し、曲線(B)がランプ点灯時間が2000時間を経過したときの積算照度分布を示す。
この結果から明らかなように、本発明に係る光照射ユニットによれば、点灯初期時の積算照度分布の均一性が長時間の間にわたって維持されることが確認された。この理由は、予め端部に遮光体が設けられた複数の高圧放電ランプを、隣接する高圧放電ランプの各々の端部領域からの発光を利用せずに均一な照度分布が得られるよう、配列した構成とすることにより、ランプ点灯時間の経過に伴うバルブの黒化現象の発生の有無に拘らず、ランプ点灯初期時の照度分布の均一性が維持することができたものと考えられる。また、遮光体は、高圧放電ランプからの紫外線を受けることによって加熱されることになるが、冷却水によって直接的に冷却されるため、遮光体それ自体が劣化または破損することが回避されて所期の機能が長時間の間維持された点も、照度分布の均一性が維持される理由として考えられる。
FIG. 7 is a graph showing the integrated illuminance distribution in one direction by the light irradiation unit according to the present invention, and FIG. 8 is a graph showing the integrated illuminance distribution at the boundary portion of adjacent high-pressure discharge lamps in FIG. 7 and 8, the curve (A) shows the integrated illuminance distribution at the initial stage of lamp lighting, and the curve (B) shows the integrated illuminance distribution when the lamp lighting time has passed 2000 hours.
As is clear from this result, according to the light irradiation unit of the present invention, it was confirmed that the uniformity of the integrated illuminance distribution at the beginning of lighting was maintained for a long time. The reason for this is that a plurality of high-pressure discharge lamps having light-shielding bodies provided in advance at their ends are arranged so that a uniform illuminance distribution can be obtained without using light emission from each end region of adjacent high-pressure discharge lamps. With this configuration, it is considered that the uniformity of the illuminance distribution at the initial stage of lamp lighting can be maintained regardless of the occurrence of the blackening phenomenon of the bulb as the lamp lighting time elapses. In addition, the light shield is heated by receiving the ultraviolet rays from the high-pressure discharge lamp, but is directly cooled by the cooling water, so that the light shield itself is prevented from being deteriorated or damaged. The point that the function of the period is maintained for a long time is also considered as a reason that the uniformity of the illuminance distribution is maintained.
一方、図9および図10に示すように、比較用の光照射ユニットにおいては、一方向における積算照度分布における積算照度値の最大値と最小値との差が平均値に対して10%程度の範囲内に収まる均一度を有していたランプ点灯初期時(図9および図10における曲線(A))に対して、ランプ点灯時間が1000時間を経過した時点(図9および図10における曲線(B))で、積算照度値の最大値と最小値との差が平均値に対して20%程度の大きさとなり、積算照度分布における均一度が低下することが確認された。この理由は、図9および図10から明らかなように、隣接する高圧放電ランプの各々の端部領域(境界部分)における積算照度が低下したためであり、ランプ点灯時間が1000時間を経過した時点の高圧放電ランプの端部領域を目視で観察したところ、電極の先端の周囲に位置されるバルブの内壁部分に黒化が生じていることが確認された。 On the other hand, as shown in FIGS. 9 and 10, in the comparative light irradiation unit, the difference between the maximum value and the minimum value of the integrated illuminance value in the integrated illuminance distribution in one direction is about 10% of the average value. When the lamp lighting time has passed 1000 hours (curve (FIG. 9 and FIG. 10) (curve (A) in FIG. 9 and FIG. 10) with respect to the lamp lighting initial stage (curve (A) in FIG. 9 and FIG. 10) having a uniformity within the range. In B)), it was confirmed that the difference between the maximum value and the minimum value of the integrated illuminance value was about 20% of the average value, and the uniformity in the integrated illuminance distribution was reduced. The reason for this is that, as is apparent from FIGS. 9 and 10, the accumulated illuminance in each end region (boundary portion) of the adjacent high-pressure discharge lamp has decreased, and the time when the lamp lighting time has passed 1000 hours has elapsed. When the end region of the high-pressure discharge lamp was visually observed, it was confirmed that blackening occurred in the inner wall portion of the bulb located around the tip of the electrode.
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、上記の実施の形態に係る高圧放電ランプにおいては、長さ方向における両端部の各々に遮光体が設けられた構成とされているが、複数の高圧放電ランプが並ぶ一方向の最外側に位置される高圧放電ランプにおいては、他の高圧放電ランプに隣接する一方の端部のみに遮光体が設けられた構成とされていてもよい。また、遮光体は、スリーブ状のものに限定されず、例えば蒸着膜により構成されていてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, in the high-pressure discharge lamp according to the above-described embodiment, the light-shielding body is provided at each of both end portions in the length direction, but on the outermost side in one direction in which a plurality of high-pressure discharge lamps are arranged. The positioned high-pressure discharge lamp may have a configuration in which a light blocking body is provided only at one end adjacent to another high-pressure discharge lamp. Further, the light shielding body is not limited to a sleeve shape, and may be constituted by, for example, a vapor deposition film.
また、遮光体が配置される位置は、水冷管の内周面に限定されるものではなく、高圧放電ランプの端部領域からの発光を遮光することのできる位置であればよい。
例えば、図11に示すように、遮光体40が放電管11を構成する外管18の外周面に設けられた構成とされていてもよい。この高圧放電ランプ10においては、スリーブ状の遮光体40が、内部に放電管11を構成する外管18の端部部分が挿入された状態で、水冷ベース25における最小径段部27Aを構成する円柱状空間部内に挿入されて保持されている。また、図12に示すように、遮光体40が水冷管20の外周面に設けられた構成とされていてもよい。この高圧放電ランプ10においては、スリーブ状の遮光体40が、内部に水冷管20の端部部分が挿入された状態で、その一端部に形成されたフランジ部41が水冷ベース25における内方側の端面に対接された状態で螺子31により固定されている。
Further, the position at which the light blocking body is disposed is not limited to the inner peripheral surface of the water-cooled tube, and may be any position that can block light emitted from the end region of the high-pressure discharge lamp.
For example, as shown in FIG. 11, the
さらにまた、高圧放電ランプは二重管構造のものに限定されるものではない。 Furthermore, the high pressure discharge lamp is not limited to a double tube structure.
10,10A,10B,10C 高圧放電ランプ
101,102,103 高圧放電ランプ
11 放電管
12 バルブ
12A 封止部
13 電極
14 金属箔
15 外部リード
16 内管
18 外管
C ランプ中心軸
19 ランプベース
20 水冷管
R 冷却水流路
25 水冷ベース
26 中央貫通孔
27A 最小径段部
27B 最大径段部
30A,30B O−リング
31 螺子
32 プレート
33 ワッシャ
35A, 35B プラグ
40 遮光体
41 フランジ部
50 ケーシング
51 ランプ配置空間部
52 電装体配置空間部
55 仕切り板
60 反射鏡
65 搬送機
66 照度計
70 高圧放電ランプ
71 放電管
72 内管
72A 封止部
73 電極
74 金属箔
75 外部リード
77 外管
78 ベース
80 冷却管
85 冷却水供給流路形成部材
86 冷却水排出流路形成部材
88,89 口締め部
90 反射鏡
95 マスクステージ
96 ワークステージ
W 被照射物(ワーク)
M マスク
10, 10A, 10B, 10C High
M mask
Claims (5)
隣接する2つの高圧放電ランプの各々の端部には、遮光体が設けられており、当該2つの高圧放電ランプの一方の高圧放電ランプが他方の高圧放電ランプに対して、均一な照度分布が得られるよう前記一方向に調整された位置に配列されていることを特徴とする光照射装置。 In a light irradiation apparatus in which a plurality of rod-shaped high-pressure discharge lamps each having a pair of electrodes opposed to each other inside each bulb are arranged side by side in a state in which each lamp central axis extends in one direction,
A light shield is provided at each end of two adjacent high-pressure discharge lamps, and one high-pressure discharge lamp of the two high-pressure discharge lamps has a uniform illuminance distribution with respect to the other high-pressure discharge lamp. The light irradiation apparatus is arranged at a position adjusted in the one direction so as to be obtained.
前記遮光体が前記水冷管の内周面または外周面に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光照射装置。 Each of the high-pressure discharge lamps has a water cooling tube that forms a cooling water flow path for circulating cooling water along the outer peripheral surface of the bulb,
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the light shielding body is provided on an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the water-cooled tube.
前記遮光体が、前記水冷管の内周面または外周面、あるいは前記外管の外周面に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光照射装置。 Each of the high-pressure discharge lamps has an outer tube in which at least a part of the outer peripheral surface of the bulb is disposed in contact or in close contact with the bulb, and the cooling water is circulated along the outer peripheral surface of the outer tube. Having a water cooling tube forming a cooling water flow path;
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the light shielding body is provided on an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the water-cooled tube or an outer peripheral surface of the outer tube.
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