JP2018147735A - 光照射装置および光照射ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】設置に要する上方スペースが少なくて済む光照射装置および光照射ユニットを提供する。
【解決手段】光照射装置の一態様は、ランプを内包し、第１部分と第２部分とに分割自在なランプ室と、上記ランプ室の上方に位置し、上記第１部分を支持して伸縮することによりその第１部分を昇降させる支持昇降体と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光照射装置および光照射ユニットに関する。

従来、光照射装置として例えば、液晶を配向させるための配向膜に配向性を光照射によって付与する光配向装置などが知られている。このような光配向装置では光源としてロングアーク型放電ランプが一般に用いられている。また、液晶基板のサイズ拡大にともない、光配向装置の照射面積も拡大し、しかも大面積に対して照射量及び偏光軸角度の均一な偏光光が求められているため、ランプはより長尺なものが望まれるようになってきた。

これまで、度重なる基板サイズの拡大によってロングアーク放電ランプ１本の長さは２５００ｍｍまで伸長されており、このような長尺なランプを所定の使用時間の後に交換する作業は、ランプと同じ長さの抜き取りのためのスペースを工場内に要求し、作業員の負担も大きかった。
そこで、特許文献１に記載の灯具昇降式のランプ交換方式が提案された。この方式によれば、光照射装置のランプが収められた箱である、いわゆる灯具が３段に分割され、その分割された各々が上下方向に昇降する。そして、このような昇降によって、作業員が手を入れて作業するスペースが上下方向に生み出され、ランプの交換や、偏光板を含むフィルタユニットの交換が可能となっている。

特開２０１４−１９１９３９号公報

上述した灯具昇降式のランプ交換方式による光照射装置の場合、分割された灯具の上昇スペースが必要となり、光照射装置の設置場所として天井の高い建物が求められることになる。しかしながら、光照射装置の上方には、ランプの冷却に用いられる送風ダクトなどが接続されることが多く、灯具の上昇スペースは確保が難しい場合がある。
そこで、本発明は、設置に要する上方スペースが少なくて済む光照射装置および光照射ユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光照射装置の一態様は、ランプを内包し、第１部分と第２部分とに分割自在なランプ室と、上記ランプ室の上方に位置し、上記第１部分を支持して伸縮することによりその第１部分を昇降させる支持昇降体と、を備える。
このような光照射装置によれば、支持昇降体の収縮によって作業員の作業スペースが生み出されるので光照射装置の上方には余分なスペースが不要である。
上記光照射装置において、上記ランプ室および上記支持昇降体を内包して保持した筐体を備えてもよい。このような筐体が備えられることにより、支持昇降体が伸縮時にも安定して保持される。

また、上記光照射装置において、上記筐体が、上記支持昇降体によって分割された上記第１部分と上記第２部分との間を側方から臨む位置に、開閉自在な開閉蓋を有するものであってもよい。このような側方の開閉蓋が開けられることにより、ランプなどが側方から容易に交換できる。
また、上記光照射装置において、上記支持昇降体による上記第１部分の昇降に際して昇降の重さを支える補助支持機構を備えてもよい。この補助支持機構を備えることで、支持昇降体の昇降が例えば人力でも容易となる。更に、上記補助支持機構は、定荷重バネによって昇降の重さを支えるものであってもよい。定荷重バネによって支えられることにより、支持昇降体は、どの昇降位置でも同等の力で支えられることになり、円滑な昇降が実現される。
また、上記光照射装置において、上記支持昇降体が、上記ランプ室を通過する空気流を通す通気ダクトを兼ねたものであってもよい。支持昇降体が通気ダクトを兼ねることで部品やスペースの有効活用が図られる。更に、上記通気ダクトは、複数の剛性管の入れ子で構成されたものであってもよい。剛性管の入れ子で構成されることで通気ダクトは伸縮動作が安定する。

本発明に係る光照射ユニットの一態様は、開閉蓋を有する上記光照射装置を複数備え、それら複数の光照射装置のうちの２つが、上記開閉蓋を互いに背ける向きで並んでいる。このような光照射ユニットによれば、ランプ交換などの作業スペースが確保された状態で２つの光照射装置が密接配置可能なので生産性が向上する。
また、本発明に係る光照射ユニットの別の態様は、上述したいずれかの光照射装置を複数備え、上記複数の光照射装置のそれぞれが、上記ランプとして棒状に延びたランプを有し、上記複数の光照射装置のそれぞれが、上記ランプから発せられる光を透過させて偏光させる、そのランプの延びた方向に沿って並んだ複数の偏光板を備え、上記複数の光照射装置が、上記ランプの延びた方向に対して交わる方向に並んでいて、上記複数の光照射装置のうち少なくとも２つでは、上記複数の偏光板の並びが上記ランプの延びた方向に互いに偏倚している。
このように偏光板の並びが偏倚した光照射ユニットによれば、照射光の光量や偏光軸角度が均一化される。

本発明によれば、設置に要する上方スペースが少なくて済む。

本発明の光照射ユニットの一実施形態を備えた偏光光照射装置を示す概略構成図である。 灯具の具体的構成を示す断面図である。 ランプの周辺構造を示した図である メンテナンス時の灯具を示した断面図である。 本発明にいう補助支持機構の第１の別例を示す図である。 本発明にいう補助支持機構の第２の別例を示す図である。 ２つの灯具の配置を示した図である。 直線スライド方式のメンテナンスハッチを示す図である。 跳ね上げ式のメンテナンスハッチを示す図である。 スライドドア方式のメンテナンスハッチを示す図である。 偏光素子ユニットが有する偏光板の配置を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の光照射ユニットの一実施形態を備えた偏光光照射装置１００を示す概略構成図である。
偏光光照射装置１００は、光源部１０と、ワークＷを搬送する搬送部２０とを備える。ここで、ワークＷは、例えば光配向膜が形成された矩形状の基板である。
偏光光照射装置１００は、光源部１０から偏光光（偏光した光）を照射しながら、搬送部２０によってワークＷを直線移動させ、ワークＷの光配向膜に上記偏光光を照射して光配向処理を行う。
光源部１０は、一例として２つの灯具３０を備えており、各灯具３０は、棒状の光源であるランプ１１と、ランプ１１の光を反射するミラー１２とを備える。この灯具３０が本発明の光照射装置の一実施形態に相当し、２つの灯具３０を備えた光源部１０が、本発明の光照射ユニットの一実施形態に相当する。

各灯具３０は、光出射側に配置されたフィルタユニット１３および偏光素子ユニット１９も備える。また、各灯具３０は、ランプ１１、ミラー１２、フィルタユニット１３、および偏光素子ユニット１９を収容した筐体１４を備える。筐体１４の上部からミラー１２へと向かって内部ダクト１５が延びており、筐体１４の上方には、図示が省略された外部ダクトが接続されている。また、筐体１４の長手方向の一端に位置する側面には、内部に冷却気体を取り込む吸気口３３が形成されている。吸気口３３には不図示の循環冷却ユニットが接続されており、これら吸気口３３、内部ダクト１５、および外部ダクトを通る気体流によってランプ１１が循環冷却される。

各灯具３０は、ワークＷの搬送路が延在する方向である搬送方向に直交する方向にランプ１１の長手方向を一致させた状態で設置されている。本明細書では、ワークＷの搬送方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とする。なお、ランプ１１の長手方向が搬送方向に直交することは必須ではないが、ランプ１１の長手方向が搬送方向に交わる方向であると、ワークＷへの照射光の光量が均一化されるとともに生産性も向上する。各灯具３０は支持柱３５によって支持されている。
なお、図１では、灯具３０が２灯備えられているが、本発明の光照射ユニットでは３灯以上備えられてもよい。灯具の数は、光配向処理に必要な光量やタクトタイム等に応じて決定される。

本実施形態ではランプ１１として長尺状のいわゆるロングアーク放電ランプが採用されている。そして、そのランプ１１の発光部が、搬送方向に直交する方向のワークＷの幅に対応する長さを有する。
なお、光源としては、ショートアーク放電ランプやワークＷの幅よりも長さの短いロングアーク放電ランプが採用されてもよいが、照射光の均一化の観点からは、ワークＷの幅に対応する長さ以上の長尺なロングアーク放電ランプが望ましい。
ミラー１２は、ランプ１１からの放射光を所定の方向に反射するものであり、その断面が楕円形または放物線状の樋状集光鏡である。ミラー１２は、その長手方向がランプ１１の長手方向と一致するように配置されている。

ランプハウス１４は、その底面に、ランプ１１からの放射光およびミラー１２による反射光が通過する光出射口を有する。
搬送部２０は、ワークＷが載置されるステージ２１を備える。ステージ２１は、真空吸着等の方法によりワークＷを吸着保持可能な平板状のステージである。なお、本実施形態では、一例としてステージ２１およびワークＷを矩形状としているが、ステージ２１およびワークＷの形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状が採用され得る。また、搬送部２０は、ワークＷを平板状のステージで吸着保持する構成に限定されるものではなく、複数のピンによってワークＷを吸着保持する構成であってもよい。

搬送部２０は、ステージ２１をＸ方向に移動するためのＸ方向駆動機構２２を備える。Ｘ方向駆動機構２２は、例えばリニアモータ駆動機構であり、Ｘ方向に沿って延びる２本のガイド２２Ａと、２本のガイド２２Ａの間に配置されたマグネット板２２Ｂと、コイルモジュール２２Ｃとを備える。２本のガイド２２Ａとマグネット板２２Ｂは、不図示の設置台の上面に配置されている。マグネット板２２Ｂは、隣り合う磁極の極性を交互に変えてＸ方向に等間隔で並べられた複数のマグネットにより構成されている。また、コイルモジュール２２Ｃは、ステージ２１の裏面の中央部に、マグネット板２２Ｂと対向するように取り付けられている。
このように、ステージ２１は、搬送軸であるガイド２２Ａに沿ってＸ方向に往復移動可能に構成されている。なお、Ｘ方向駆動機構２２の構成は、図１に示す構成に限定されるものではなく、ステージ２１をＸ方向に移動可能な構成であれば任意の構成が採用され得る。例えば、Ｘ方向駆動機構２２としては、ボールねじが用いられた機構も採用され得る。

さらに、搬送部２０は、ステージ２１をθ方向（Ｚ軸回り）に回転可能な回転制御部を構成するθ移動機構２４を備えていてもよい。本実施形態では、ステージ２１は、固定ベース２５上に可動部２６がθ方向に回転可能に取り付けられた二段構造となっており、θ移動機構２４は、可動部２６のθ方向の回転角度を調整可能である。
ステージ２１の移動経路は、光源部１０の真下を通るように設計されている。搬送部２０は、ワークＷを光源部１０による偏光光の照射領域に搬送し、且つその照射領域を通過させるように構成されている。また、搬送部２０は、ワークＷが照射領域を完全に通過した後、当該ワークＷを折り返し、再び当該照射領域を通過させるように構成されていてもよい。

次に、灯具３０の具体的構成について説明する。
図２は、灯具３０の具体的構成を示す断面図である。
灯具３０には、上述したように、筐体１４とランプ１１とミラー１２とフィルタユニット１３と偏光素子ユニット１９と内部ダクト１５が備えられている。
フィルタユニット１３は波長選択フィルタを有し筐体１４の光出射口に取り付けられている。このフィルタユニット１３は、当該光出射口を通過する光の波長を選択する。
偏光素子ユニット１９は偏光板を有し筐体１４の光出射口に取り付けられている。この偏光素子ユニット１９は、当該光出射口を通過する光の偏光を選択する。
ランプ１１は、ランプ１１の長尺方向の数カ所に配置されたランプ保持具１６によって保持されている。

図３は、ランプ１１の周辺構造を示した図である。
ミラー１２とフィルタユニット１３と偏光素子ユニット１９は、図３では便宜上、互いに分離した状態に図示されているが、実際には互いに接触していて、ランプ１１を内包したランプ室１０１を形成している。このランプ室１０１は、ミラー１２を備えた上部１０２と、フィルタユニット１３および偏光素子ユニット１９を備えた下部１０３とに分離自在となっている。
このランプ室１０１が、本発明にいうランプ室の一例に相当し、上部１０２が、本発明にいう第１部分の一例に相当し、下部１０３が、本発明にいう第２部分の一例に相当する。

図２に戻って説明を続ける。
内部ダクト１５は筐体１４の上部から下方へと延びてランプ室１０１の上部１０２に接続されていて、ランプ室１０１の上部１０２は内部ダクト１５によって支持されている。一方、ランプ室１０１の下部１０３は筐体１４に保持されている。
また、内部ダクト１５は、筐体１４に固定された固定部１５ａと、固定部１５ａに対して昇降自在な移動部１５ｂとに分かれていて、内部ダクト１５全体として伸縮自在となっている。また、固定部１５ａと移動部１５ｂは、例えばステンレスなどの剛性管で形成されており、入れ子構造となっている。このため、固定部１５ａに対する移動部１５ｂの昇降に際して内部ダクト１５の歪みが小さいので円滑な昇降が実現される。

筐体１４内には、内部ダクト１５の移動部１５ｂを昇降自在に支持した定荷重バネ１８も備えられている。この定荷重バネ１８によって移動部１５ｂおよびランプ室１０１の上部１０２の昇降時の重さが支えられており、移動部１５ｂおよびランプ室１０１の上部１０２は作業者の人力によって容易に昇降される。
この内部ダクト１５が、本発明にいう支持昇降体の一例に相当し、定荷重バネ１８が、本発明にいう補助支持機構の一例に相当する。筐体１４は、本発明にいう筐体の一例に相当し、筐体１４は、ランプ室１０１と内部ダクト１５を内包して保持している。
筐体１４の側面には、開閉自在のメンテナンスハッチ１７が設けられており、例えばランプ１１や偏光素子の交換を行うメンテナンス時にはメンテナンスハッチ１７が開けられる。このメンテナンスハッチ１７が、本発明にいう開閉蓋の一例に相当する。

図４は、メンテナンス時の灯具３０を示した断面図である。
メンテナンスハッチ１７は、例えばスライドによって開閉するものであり、メンテナンス時に作業者の人力で開かれる。そして、作業者によって内部ダクト１５の移動部１５ｂが、ランプ室１０１の上部１０２とともに持ち上げられる。これによってランプ室１０１の上部１０２と下部１０３が分離し、作業者が例えばランプ１１の交換などを行うための作業スペースが生じる。
メンテナンスハッチ１７は、この作業スペースを臨む位置（高さ）で開くので、作業者は、筐体１４の側面から手を筐体１４内部に入れて作業を行う事ができる。また、このように作業スペースが生じている場合にも、灯具３０の高さは変化しないので、灯具３０の上方に余分なスペースは必要がなく、上述した外部ダクトが接続されるスペースがあればよい。従って省スペースの装置が実現される。

ここで、本発明にいう補助支持機構に関し、図４に示した定荷重バネ１８以外の例について説明する。
図５は、本発明にいう補助支持機構の第１の別例を示す図である。
図５には、本発明にいう補助支持機構の一例としてバランス機構１１０が示されている。このバランス機構１１０は、内部ダクト１５の移動部１５ｂに一端が固定されたワイヤ１１１と、そのワイヤ１１１の他端に固定された重り１１２と、ワイヤ１１１が掛けられた滑車１１３とを有している。重り１１２の重さと、移動部１５ｂおよびランプ室の上部１０２の昇降時の重さがバランスしているので、作業者による昇降が容易である。
図６は、本発明にいう補助支持機構の第２の別例を示す図である。
図６には、本発明にいう補助支持機構の一例としてダンパ１２０が示されている。このダンパ１２０は引き延ばされることで収縮力を生じるものであり、その収縮力によって移動部１５ｂおよびランプ室の上部１０２の昇降時の重さを支持する。このようなダンパ１２０による補助支持機構でも、作業者による移動部１５ｂなどの昇降が容易となる。

次に、図１に示されたように２つの灯具３０が並べられた場合の配置について説明する。
図７は、２つの灯具３０の配置を示した図である。
２つの灯具３０は、メンテナンスハッチ１７が備えられている側方を腹側とし、メンテナンスハッチ１７とは逆側の側方を背側とした場合に、互いに背中合わせに配置されている。このような配置により、２つの灯具３０それぞれについてメンテナンスハッチ１７からの作業が可能となる。更に、このような配置であると、２つの灯具３０におけるランプ１１同士の距離が短いので、ステージ２１に載置されたワークＷの通過時間が短く、生産性が高い。

次に、メンテナンスハッチ１７の具体的な開閉方式について説明する。
図８は、直線スライド方式のメンテナンスハッチ１７を示す図である。
図８（Ａ）には正面図が示され、図８（Ｂ）には断面図が示されている。
直線スライド方式の場合は、筐体１４の側面に、例えば溝状のスライドレール１３１が設けられ、メンテナンスハッチ１７は、このスライドレール１３１に案内されてスライドすることで開閉される。この直線スライド方式はメンテナンスハッチ１７の開閉スペースが小さいので、メンテナンスハッチ１７の外に広い作業スペースが得られる。
図９は、跳ね上げ式のメンテナンスハッチ１７を示す図である。
図９（Ａ）には正面図が示され、図９（Ｂ）には断面図が示されている。
跳ね上げ式の場合は、メンテナンスハッチ１７の縁に並ぶように複数のヒンジ部材１３２が設けられ、メンテナンスハッチ１７は、このヒンジ部材１３２を中心として回転するように開閉される。また、ヒンジ部材１３２にはバネが組み込まれており、開いた状態でメンテナンスハッチ１７がヒンジ部材１３２によって支えられる。

図１０は、スライドドア方式のメンテナンスハッチ１７を示す図である。
図１０（Ａ）には正面図が示され、図１０（Ｂ）には断面図が示されている。
スライドドア方式の場合は、メンテナンスハッチ１７の両横と筐体１４の側面に合計で３本の、スライドレール１３３が設けられ、メンテナンスハッチ１７は、このスライドレール１３３に案内されてスライドすることで開閉される。車のスライドドアと同様に、スライドドア方式のメンテナンスハッチ１７表面は、閉じている状態では筐体１４表面と同面になっている。そして、メンテナンスハッチ１７は、同面の位置から外側に出て、それから上方へとスライドする。

次に、偏光素子ユニット１９が有する偏光板の配置について説明する。
図１１は、偏光素子ユニット１９が有する偏光板１９ａの配置を示した図である。
図１にも示されているように、本実施形態では２灯の灯具３０が並べて配置されている。そして、各灯具３０内に偏光素子ユニット１９が収められている。この偏光素子ユニット１９には複数の偏光板１９ａが並べて配置されており、その並び方向は、ランプの長尺方向に沿った方向となっている。
本実施形態のように複数の灯具３０が配備されている場合、各灯具３０内での偏光板１９ａの並びが同一であると、偏光板同士の境目の位置がワークの搬送方向に重なってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、複数の灯具３０で互いに、偏光板１９ａの並びがランプの長尺方向に偏倚している。このような配置により、偏光板同士の境目がワークの搬送方向に重なる事が回避され、ランプの長尺方向のいずれでも偏光光の光量および偏光軸角度が均一化される。

１００…偏光光照射装置、１０…光源部、２０…搬送部、３０…灯具、１１…ランプ、１２…ミラー、１３…フィルタユニット、１４…筐体、１５…内部ダクト、３３…吸気口、１７…メンテナンスハッチ、１８…定荷重バネ、１９…偏光素子ユニット、１０１…ランプ室、１０２…上部、１０３…下部

Claims (9)

1. ランプを内包し、第１部分と第２部分とに分割自在なランプ室と、
   前記ランプ室の上方に位置し、前記第１部分を支持して伸縮することによりその第１部分を昇降させる支持昇降体と、
   を備えたことを特徴とする光照射装置。
2. 前記ランプ室および前記支持昇降体を内包して保持した筐体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記筐体が、前記支持昇降体によって分割された前記第１部分と前記第２部分との間を側方から臨む位置に、開閉自在な開閉蓋を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記支持昇降体による前記第１部分の昇降に際して昇降の重さを支える補助支持機構を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光照射装置。
5. 前記補助支持機構が定荷重バネによって昇降の重さを支えるものであることを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
6. 前記支持昇降体が、前記ランプ室を通過する空気流を通す通気ダクトを兼ねたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光照射装置。
7. 前記通気ダクトが、複数の剛性管の入れ子で構成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。
8. 請求項３に記載の光照射装置を複数備え、それら複数の光照射装置のうちの２つが、前記開閉蓋を互いに背ける向きで並んでいることを特徴とする光照射ユニット。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の光照射装置を複数備え、
   前記複数の光照射装置のそれぞれが、前記ランプとして棒状に延びたランプを有し、
   前記複数の光照射装置のそれぞれが、前記ランプから発せられる光を透過させて偏光させる、該ランプの延びた方向に沿って並んだ複数の偏光板を備え、
   前記複数の光照射装置が、前記ランプの延びた方向に対して交わる方向に並んでいて、
   前記複数の光照射装置のうち少なくとも２つでは、前記複数の偏光板の並びが前記ランプの延びた方向に互いに偏倚していることを特徴とする光照射ユニット。

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