JP2013034977A - 光照射装置および面照射型の光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな光照射装置を提供する。
【解決手段】実施形態の光照射装置は、内部に細長い第１の空間として空間２１を備える、長尺でかつ幅がＷ１である給気側ボックス（第１のボックス）２と、空間２１と連通するように給気側ボックス２に接続された給気ダクト（第１のダクト）４と、給気側ボックス２の長手方向に沿って配置されたＵＶ照射モジュール（光照射源）５１〜５６と、内部に細長い第２の空間として空間７１を備え、空間７１の長手方向が空間２１の長手方向に沿うように配置された、長尺でかつ幅がＷ２であり、Ｗ２＜Ｗ１を満たす排気側ボックス（第２のボックス）７と、空間７１と連通するように給気側ボックス７に接続された排気ダクト（第２のダクト）８と、を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、印刷関連のインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化に用いられる紫外線照射装置などの光照射装置および面照射型の光照射装置に関する。

光照射装置の一例として、紫外線照射装置がある。紫外線照射装置は、例えば、特許文献１にあるように、紫外線照射源を複数並べて配置することで、所定の紫外線照射を可能とするものである。紫外線照射源には、マイクロ波を発生させるマグネトロンや、マイクロ波を受けて紫外線を発生させる紫外線ランプなどが搭載されている。これらは点灯中に発熱するため、冷却が必要である。その構造として、ブロアから冷却媒体を取り込んだのち、複数の紫外線照射源に送り込む方式が提案されている。

特開２０１０−１９８８３８号公報

ここで、被照射体が大型で面状のものである場合、紫外線照射装置を複数並列に配置することになる。この被照射体に照射される紫外線照度は、紫外線照射源の数に依存する。各紫外線照射源は、最大出力が決まっているためである。したがって、高い紫外線照度を得るには、紫外線照射源を多く配置する必要があるが、紫外線照射源を配置可能な範囲には制限がある。それゆえ、紫外線照射装置を小型化する必要が生じている。

本発明が解決しようとする課題は、コンパクトな光照射装置を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態の光照射装置は、内部に細長い第１の空間を備える、長尺でかつ幅がＷ１である第１のボックスと、前記第１の空間と連通するように前記第１のボックスに接続された第１のダクトと、前記第１のボックスの長手方向に沿って配置された光照射源と、内部に細長い第２の空間を備え、前記第２の空間の長手方向が前記第１の空間の長手方向に沿うように配置された、長尺でかつ幅がＷ２であり、Ｗ２＜Ｗ１を満たす第２のボックスと、前記第２の空間と連通するように前記第２のボックスに接続された第２のダクトと、を具備している。

第１の実施形態の面照射型の紫外線照射装置について説明するための図である。 第１の実施形態の給気側ボックスのＸＺ平面による断面について説明するための図である。 第１の実施形態のＵＶ照射モジュール等について説明するための図である。 第１の実施形態の給気側ボックスおよび排気側ボックスを外した面照射型の紫外線照射装置を上方から見た状態について説明するための図である。 第２の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の紫外線照射装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の面照射型の紫外線照射装置について説明するための図、図２は、第１の実施形態の給気側ボックスのＸＺ平面による断面について説明するための図である。なお、以下では便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を設定して説明する。

図１は、広範囲を照射可能な面照射型の紫外線照射装置である。この装置は、照射ボックス１を備えている。照射ボックス１は、蓋部と側部を備え、蓋部に対向する側が開口した箱である。この照射ボックス１の蓋部には、光照射装置として紫外線照射装置１１が複数、ここでは６セットが並列的に配列されている。これら紫外線照射装置１１は、照射ボックス１に対してスライド可能に構成されている平板１２の上にそれぞれ配置されている。

紫外線照射装置１１は、ステンレス等の金属からなる長尺の給気側ボックス２（第１のボックス）を備えている。給気側ボックス２は、図２からわかるように、その長手方向（以下、Ｘ方向）に沿って細長い空間２１（第１の空間）を内部に備えている。

給気側ボックス２の近傍には、ブロア３が配置されている。ブロア３は、空気などの冷却媒体を送風する機能を備えた、渦巻き形状の送風装置であり、給気ダクト４（第１のダクト）を介して、給気側ボックス２と連結されている。給気ダクト４は、両端に入風口４１と出風口４２を備えた中空の導管である。その入風口４１側はブロア３と接続され、出風口４２側は給気側ボックス２のＸ方向の端面に形成された穴２２に接続されている。

また、給気側ボックス２の近傍には、Ｘ方向に沿って光照射源であるＵＶ照射モジュール５１〜５６が配置されている。これらＵＶ照射モジュール５１〜５６は全て同一の構造である。ＵＶ照射モジュール５１を例にとり、図３を参照して構造を説明する。図３は、ＵＶ照射モジュール等について説明するための図であり、（ａ）はＸＺ平面、（ｂ）は排気ダクト８付近におけるＹＺ平面の断面図である。

ＵＶ照射モジュール５１はランプハウス５１１を備えている。ランプハウス５１１は、ステンレスなどのマイクロ波を遮断可能な金属からなる中空の箱である。その内部にはマイクロ波を発生させるマグネトロン５１２が配置されている。本例では、マグネトロン５１２は一対である。このマグネトロン５１２には、マイクロ波を送信するアンテナ５１３が設けられている。アンテナ５１３はマグネトロン５１２から下方に突き出すように形成されていて、その周囲は導波管５１４によって覆われている。導波管５１４は、マイクロ波を導く部材であり、アンテナ５１３を覆っていない他端側は開口しており、その開口が下方を向くように配置されている。

導波管５１４の開口付近には、リフレクタ５１５が配置されている。リフレクタ５１５は、紫外線は反射し、マイクロ波は透過させる材料からなるものである。本例では、表面にコーティングを施したガラス板からなり、このガラス板は一対で構成され、ハの字状に配置されている。この一対の平板によって形成される空間には、光発生源である無電極ランプ５１６が配置されている。

無電極ランプ５１６は、石英ガラスなどの紫外線光を透過させる材料からなる円筒形状のバルブである。外径は１７ｍｍ程度、長さは２４０ｍｍ程度である。その内部には、マイクロ波によって紫外線を発生させる媒体として、不活性ガス、水銀および鉄が封入されている。バルブの両端には棒状の支持部が一体的に設けられており、この支持部によってランプハウス５１１に取り付けられる。

ランプハウス５１１の下方に設けられた開口には、電磁シールド５１７が配置されている。この電磁シールド５１７は、金属線を編み込んだメッシュ、パンチング加工した金属板などにより構成されている。そのため、紫外線や冷却風は透過させつつ、マイクロ波はランプハウス５１１の外部に漏れることを防止する。

また、ランプハウス５１１の下方には、排気ケース５１８が配置されている。排気ケース５１８は、ランプハウス５１１と同様の材料からなる中空の箱であり、電磁シールド５１７と対面する面には照射面５１９が設けられている。この照射面５１９は、紫外線透過性に優れる石英ガラスなどからなるものである。また、排気ケース５１８のランプハウス５１１と接続されていない他端側には、排気口５１８１が設けられている。

これらＵＶ照射モジュール５１〜５６は、分岐ダクト６１〜６６によってそれぞれ給気側ボックス２と接続されている。分岐ダクト６１〜６６は、中空の導管であり、給気側ボックス２の長手方向に対して直交する方向（以下、Ｚ方向）に沿うように形成されている。本例では、分岐ダクト６１〜６６は、ＵＶ照射モジュール５１〜５６と同じ６つ設けられており、全て同じ大きさである。また、分岐ダクト６１〜６６は、Ｘ方向に沿って等間隔になるように、給気側ボックス２に一体形成されている。このように、給気側ボックス２とＵＶ照射モジュール５１〜５６を分岐ダクト６１〜６６によって繋ぐようにすることで、給気側ボックス２とＵＶ照射モジュール５１〜５６の着脱を容易に行える。したがって、平板１２との組み合わせで、装置自体やボックス、その構成部品等のメンテナンスに有利である。

ＵＶ照射モジュール５１〜５６の排気ケース５１８〜５６８には、給気側ボックス２と並ぶように排気側ボックス７（第２のボックス）が配置されている。排気側ボックス７は、内部にＸ方向に沿う細長い空間７１（第２の空間）を備えた長尺で中空の箱であり、ＵＶ照射モジュール５１〜５６の排気ケース５１８〜５６８の排気口５１８１〜５６８１のそれぞれと繋がっている。この排気側ボックス７には穴７２が設けられており、その穴７２には中空の導管である排気ダクト８（第２のダクト）の入風口８１が接続されている。

この紫外線照射装置１１の動作について説明すると、まずマグネトロン５１２は、電源（図示なし）から電力を受けて、マイクロ波を発生させる。マグネトロン５１２で発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、アンテナ５１３から送信され、導波管５１３によって導かれる。そして、マイクロ波は、無電極ランプ５１６に到達し、バルブ中に封入された媒体を励起して、無電極ランプ５１６から紫外線を発生させる。この紫外線は、直接またはリフレクタ５１５で反射して、電磁シールド５１７および照射面５１９を通過し、直接または照射ボックス１の側部で反射しながら、開口付近に配置された、例えば液晶パネルなどの大面積の被照射体（図示なし）に導かれる。

ここで、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６は、動作中に高温となるため、冷却する必要がある。その冷却には、冷却媒体が用いられる。この冷却媒体は、冷却風としてブロア３により送風され、給気ダクト４を介して、給気側ボックス２、分岐ダクト６１を通って、ＵＶ照射モジュール５１に供給され、マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを冷却する（風Ａ１）。このとき給気ダクト４から供給される冷却風の量は、例えば７０ｍ^３／ｍｉｎである。マグネトロン５１２や無電極ランプ５１６などを空冷した冷却風は、排気ケース５１８を通り（風Ａ２）、さらに排気側ボックス７、排気ダクト８を通って、紫外線照射装置１１の外部に排気される（風Ａ３）。外部に排気された風は、当初より温度が上昇したり、不純物を含むものであるため、冷却処理や不純物除去処理などがされて、再度、ブロア３により空間２１に送風される（図示なし）。なお、他のＵＶ照射モジュール５２〜５６においても同様に、冷却風が給気され、排気される。

ここで、本実施形態では、排気側ボックス７の幅をＷ２（ｍｍ）、給気側ボックス２を幅Ｗ１（ｍｍ）としたとき、Ｗ２＜Ｗ１を満たす大きさとしている。例えば、給気側ボックス２の幅Ｗ１＝３１０ｍｍ、排気側ボックス７の幅Ｗ２＝７５ｍｍとしている。これにより、紫外線照射装置１１のＹ方向の全体的な厚みが従来よりも小さくなるため、コンパクトな装置を構成することができる。

なお、排気側ボックス７の幅Ｗ２を給気側ボックス２の幅Ｗ１よりも小さくすると、給排のバランスが悪くなりうる。そこで、図４に示すように、分岐ダクト６１〜６６の空間断面積をＳ３、排気ケース５１８〜５６８の排気口５１８１〜５６８１の空間断面積をＳ４としたとき、Ｓ３≦Ｓ４を満たすようにするのが望ましい。また、給気側ボックス２に流れ込む冷却風の量と、排気側ボックス７から排出される冷却風の量を均一化すべく、給気ダクト４の出風口４２の空間断面積Ｓ１と排気ダクト８の入風口８１の空間断面積Ｓ２を同等の大きさとするのが望ましい。このようにダクトの大きさとともに設計とすれば、２×Ｗ２＜Ｗ１の関係を満たすような、さらにコンパクトでありながら、給排のバランスも良好な装置を構成することも可能となる。なお、本実施形態では、空間断面積Ｓ１〜Ｓ４は、例えば、Ｓ１＝３１４００ｍｍ^２、Ｓ２＝３１４００ｍｍ^２、Ｓ３＝１７６６０ｍｍ^２、Ｓ４＝２５１００ｍｍ^２に設定している。

また、排気側ボックス７の幅Ｗ２を給気側ボックス２の幅Ｗ１よりも小さくした場合、出風口４２の空間断面積Ｓ１と同等の大きさの入風口８１を排気側ボックス７において確保するのが困難となりうる。具体的には、排気ダクト８の形状は一般に円形であるため、そのようなダクトは幅の小さい排気側ボックス７の端面には取り付け難い。そこで、給気側ボックス２に、給気ダクト４の出風口４２から長手方向に遠方になるにつれて第１の空間の高さ２１を狭くするように傾斜面２３を設け、排気ダクト８をその傾斜によって生じたスペース、すなわち傾斜面２３の上方に位置するように、排気側ボックス７の側面に設けるのが望ましい。この構造は、傾斜面２３によって給気ダクト４から供給され、分岐ダクト６１〜６６に送られる冷却風の量が均一化されるとともに、スペースが有効活用されるため、被照射体への紫外線の照射ムラが少なくコンパクトな紫外線照射装置の実現にも寄与する。

この実施形態では、給気側ボックス２の幅をＷ１（ｍｍ）、排気側ボックス７の幅をＷ２（ｍｍ）としたとき、Ｗ２＜Ｗ１を満たすように構成したことで、紫外線照射装置１１のＹ方向の全体的な厚みをコンパクトにすることができる。そのため、特に複数の紫外線照射装置１１を並列配置させてなる面照射型の紫外線照射装置において、従来よりも小型化できる、または従来と同等の大きさでも高出力にすることができる。

また、分岐ダクト６１〜６６の空間断面積Ｓ３を排気口６１８１〜６６８１の空間断面積Ｓ４と同等としたことで、排気側ボックス７の幅Ｗ２が給気側ボックス２幅Ｗ１よりも小さい構造でも、給排のバランスを保つことができる。また、給気側ボックス２に傾斜面２３を設け、排気ダクト８を傾斜面２３の上方に位置するように、排気側ボックス７の側面に設けたことで、出風口４２と同等の大きさの入風口８１を設けやすくなるため、給排のバランスを保ちながら、分岐ダクト６１〜６６に送られる冷却風の量を均一化でき、よりコンパクトな紫外線照射装置を実現することができる。

さらに、複数の紫外線照射装置１１を一方に全ての給気ダクト４、他方に全ての排気ダクト８が集合するように、並列的に配置しているため、コンパクトでありながら、給排を効率よく行うことができるシステマチックな面照射型の紫外線照射装置を実現することができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の紫外線照射装置について説明するための図である。この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態の紫外線照射装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

この実施形態では、給気側ボックス２の傾斜面２３とクロスするように、排気側ボックス７にも傾斜面７３を設けている。これにより、排気ダクト８にＵＶ照射モジュール５１〜５７を冷却した後の冷却風が流れ込みやすくなるため、コンパクトな構造でありながら、給排をさらに効率よく行うことができる。

なお、給気ダクト４の出風口４２がＸ方向に沿うように給気側ボックス２の端面に配置している。これにより、出風口４２からは主にＸ方向に指向性を持つ冷却風が空間２１に供給されることになり、分岐ダクト６１〜６７への冷却風の分配が傾斜面２３によって行われるため、分岐ダクト６１〜６７に供給される冷却風の風量を均一化することができる。また、この実施形態では、ＵＶ照射モジュールは７セットであり、数が変化しているが、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１のボックスを排気側ボックス、第１のダクトを排気ダクト、第２のボックスを給気側ボックス、第２のダクトを給気ダクトとしてもよい。つまり、給気側ボックスの幅Ｗ２を排気側ボックスの幅Ｗ１よりも小さくしてもよい。

給気側ボックス２の傾斜面２３や排気側ボックス７の傾斜面７３は、同じ角度で傾斜する面でなくてもよく、傾斜角が段階的に変化する面、湾曲する面、一部のみが傾斜するような面であってもよい。また、傾斜面２３、傾斜面７３は、給気側ボックス２や排気側ボックス７の内部に、平板を傾斜させて配置することで形成しても良い。

給気ダクト４や分岐ダクト６１〜６６は、給気側ボックス２と一体構成でも別体構成であってもよい。排気ダクト８と給気側ボックス７も同様である。

光照射源は、光発生源を内部に備えた装置に限らず、光発生源単体、光発生源を基板上に実装したものなどであってもよい。また、光照射源が発生させる光は、紫外線に限らず、可視光や赤外光であってもよい。つまり、光照射源としては、所定の波長の光を発生させるように設計された、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、誘電体バリア放電ランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤおよびそれらを搭載、実装した装置などでもよい。

この発明の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、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。

１ 照射ボックス
１１ 紫外線照射装置
２ 給気側ボックス
２１ 空間
２３ 傾斜面
４ 給気ダクト
５１〜５６ ＵＶ照射モジュール
６１〜６６ 分岐ダクト
７ 排気側ボックス
７１ 空間
８ 排気ダクト

Claims (3)

1. 内部に細長い第１の空間を備える、長尺でかつ幅がＷ１である第１のボックスと、
   前記第１の空間と連通するように前記第１のボックスに接続された第１のダクトと、
   前記第１のボックスの長手方向に沿って配置された光照射源と、
   内部に細長い第２の空間を備え、前記第２の空間の長手方向が前記第１の空間の長手方向に沿うように配置された、長尺でかつ幅がＷ２であり、Ｗ２＜Ｗ１を満たす第２のボックスと、
   前記第２の空間と連通するように前記第２のボックスに接続された第２のダクトと、を具備していることを特徴とする光照射装置。
2. 前記第１のボックスは、前記第１の空間の高さを長手方向において変化させる傾斜面を備えており、前記第２のダクトは、前記傾斜面の上方に位置するように、前記第２のボックスに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 蓋部および側部を備えた照射ボックスと、
   前記蓋部上に、一端側に前記第１のダクト、他端側に前記第２のダクトが集合するように、並列的に複数配置された請求項１または２に記載の光照射装置と、を具備していることを特徴とする面照射型の光照射装置。

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