JP2024067830A - 照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電ランプの適切な冷却を図ることができる照射装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る照射装置は、管状を呈する発光管を有し、一方向に延びる放電ランプと；内部に前記放電ランプが設けられる空間を有し、一方の端部が開口し、前記開口した端部と交差する面に、前記放電ランプが延びる方向に並んで設けられた複数の孔を有するランプハウスと；前記ランプハウスの、前記開口した端部に対向する面に接続され、前記ランプハウスの内部を排気可能な排気部と；前記複数の孔の列において、前記列の端部側に位置する前記孔を開閉可能なシャッタと；を具備している。【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、照射装置に関する。

高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプを備えた照射装置がある。放電ランプを備えた照射装置は、例えば、液晶製造工程における貼り合わせや、印刷用インクの硬化などに用いられている。放電ランプは、管状の発光管と、発光管の両側の端部のそれぞれに設けられた電極とを有している。高圧水銀ランプの場合には、希ガスと水銀などが発光管の内部に封入されている。メタルハライドランプの場合には、希ガス、水銀、金属、およびハロゲン元素などが発光管の内部に封入されている。

この様な放電ランプにおいて、発光管の温度が高くなりすぎると、封入されている水銀などにより発光管の黒化が進み、照度の維持ができなくなる場合がある。また、発光管の両側の端部に設けられた封止部の温度が高くなりすぎると、封止部の内部において電極の溶接箇所が酸化したり、封止部が変形したりする場合がある。

近年においては、放電ランプの小型化や照射装置の処理能力の向上などが求められている。放電ランプの小型化を図ると発光管や封止部の温度が高くなる。また、照射装置の処理能力の向上を図るために放電ランプに印加する電力を増加させると、発光管や封止部の温度が高くなる。
そのため、発光管の周りに空気を流して、発光管を冷却する技術が提案されている。

しかしながら、放電ランプは、点灯と消灯が繰り返し行われる場合がある。放電ランプを消灯させた際には、電極が設けられた封止部の方が、発光管の中央領域よりも早く冷却される。そのため、発光管の内部に封入されている水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気が、封止部が設けられた発光管の端部の近傍において凝縮しやすくなる。

そのため、消灯させた後に点灯を行うと、水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気が発光管の端部の近傍において凝縮した状態で点灯が行われることになる。ところが、発光管の端部の近傍は発光管の中央領域よりも温度が低いので、凝縮した水銀やハロゲン化金属の温度が蒸発温度まで上昇し難くなる。そのため、点灯と消灯を繰り返す毎に発光管の内部にある水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が減少して、発生する紫外線の照度が経時的に低下するおそれがある。
そこで、放電ランプの適切な冷却を図ることができる照射装置の開発が望まれていた。

特開２０１７－１５７４５８号公報

本発明が解決しようとする課題は、放電ランプの適切な冷却を図ることができる照射装置を提供することである。

実施形態に係る照射装置は、管状を呈する発光管を有し、一方向に延びる放電ランプと；内部に前記放電ランプが設けられる空間を有し、一方の端部が開口し、前記開口した端部と交差する面に、前記放電ランプが延びる方向に並んで設けられた複数の孔を有するランプハウスと；前記ランプハウスの、前記開口した端部に対向する面に接続され、前記ランプハウスの内部を排気可能な排気部と；前記複数の孔の列において、前記列の端部側に位置する前記孔を開閉可能なシャッタと；を具備している。

本発明の実施形態によれば、放電ランプの適切な冷却を図ることができる照射装置を提供することができる。

本実施の形態に係る照射装置を例示するための模式断面図である。 照射装置の模式斜視図である。 放電ランプの模式断面図である。 ランプハウスの内部における空気の流れを例示するための模式断面図である。 ランプハウスに設けられた孔による冷却効果を例示するためのグラフである。 放電ランプの点灯時における遮蔽部の位置を例示するための模式図である。 放電ランプの消灯時における遮蔽部の位置を例示するための模式図である。 放電ランプの消灯時におけるシャッタの効果を例示するための表である。 シャッタを設けた場合の経時的な効果を例示するためのグラフである。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る照射装置１を例示するための模式断面図である。
図２は、照射装置１の模式斜視図である。
図１、および図２に示すように、照射装置１には、例えば、筐体２、載置部３、点灯回路４、排気部５、および紫外線照射部６が設けられている。

筐体２は、例えば、箱状を呈している。筐体２は、例えば、チャンバなどのパーティクルが侵入しない程度の気密構造を有するものとすることができる。また、照射装置１の用途によっては、気密構造を有さない筐体２とすることもできる。例えば、筐体２は、細長い部材を用いた骨組み構造を有するものとしてもよい。筐体２の内部には、載置部３、および紫外線照射部６を設けることができる。

載置部３の上には、処理の対象となる対象物１００を載せることができる。載置部３には、対象物１００を保持するチャックなどを設けることもできる。また、載置部３は、対象物１００を、水平方向に移動させるものとしてもよい。例えば、載置部３は、ＸＹテーブルやコンベアなどであってもよい。

点灯回路４は、紫外線照射部６に設けられている放電ランプ６１と電気的に接続される。点灯回路４は、例えば、交流電源からの電力を、高電圧かつ高周波の電力に変換するインバータを有する。

排気部５は、ランプハウス６２の、開口した端部に対向する面６２ｂに接続されている。排気部５は、例えば、ダクト５１などを介して、ランプハウス６２の孔６２ｂ１に接続されている。排気部５は、例えば、シロッコファンやブロアなどとすることができる。排気部５は、孔６２ｂ１を介して、ランプハウス６２の内部を排気するとともに、孔６２ａ１を介して、ランプハウス６２の内部に空気を導入する。なお、ランプハウス６２の内部への空気の導入と、ランプハウス６２の内部からの空気の排出に関する詳細は後述する。

その他、照射装置１には、処理の内容に応じて必要となる要素を適宜追加することができる。例えば、照射装置１が、光配向法により、液晶表示素子や視野角補償フィルムなどの配向膜に配向処理を施すものである場合には、照射装置１は、紫外線照射部６（放電ランプ６１）と、載置部３との間に偏光子を備えることができる。偏光子は、例えば、ワイヤーグリッド型の偏光子とすることができる。

紫外線照射部６には、例えば、放電ランプ６１、ランプハウス６２、ホルダ６３、フィルタ６４、および、シャッタ６５が設けられている。
なお、図１、および図２においては、紫外線照射部６を１つ設ける場合を例示したが、複数の紫外線照射部６を設けることもできる。複数の紫外線照射部６を設ける場合には、放電ランプ６１の管軸方向（放電ランプ６１が延びる方向）と直交する方向に、複数の紫外線照射部６を並べて設けることができる。また、１つの紫外線照射部６に複数の放電ランプ６１を設けることもできる。複数の放電ランプ６１を設ける場合には、放電ランプ６１の管軸方向と直交する方向に、複数の放電ランプ６１を並べて設けることができる。

紫外線照射部６に設けられる放電ランプ６１は、紫外線を照射可能なものであれば特に限定はない。例えば、放電ランプ６１は、紫外線を照射する高圧水銀ランプとすることができる。また、例えば、放電ランプ６１は、紫外線を照射するメタルハライドランプとすることもできる。すなわち、放電ランプ６１は、例えば、高輝度放電ランプ（High Intensity Discharge Lamp）とすることができる。
以下においては、一例として、放電ランプ６１が高圧水銀ランプである場合を説明する。

図１、および図２に示すように、放電ランプ６１は、ランプハウス６２の内部に設けられている。放電ランプ６１は、ランプハウス６２の内部を一方向に延びている。

図３は、放電ランプ６１の模式断面図である。
図３に示すように、放電ランプ６１は、例えば、発光管６１ａ、電極６１ｂ、導電箔６１ｃ、アウタリード６１ｄ、口金６１ｅ、およびリード線６１ｆを有する。
発光管６１ａは、管状を呈し、管径に比べて全長（管軸方向の長さ）が長い形態を有する。発光管６１ａは、一方向に延びている。発光管６１ａは、例えば、円筒管とすることができる。発光管６１ａは、耐熱性と透紫外線性を有する材料から形成される。発光管６１ａの材料は、例えば、石英や、ソーダライムガラスや硬質ガラスなどのガラスとすることができる。

発光管６１ａの、管軸方向における両側の端部のそれぞれには、封止部６１ａ１が設けられている。封止部６１ａ１を設けることで、発光管６１ａの内部空間を気密に封止することができる。封止部６１ａ１は、例えば、ピンチシール法やシュリンクシール法を用いて形成することができる。

発光管６１ａの内部空間には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、例えば、希ガスと水銀とすることができる。希ガスは、例えば、キセノンやアルゴン、あるいは複数種類の希ガスを混合させた混合ガスとすることができる。発光管６１ａの内部空間の２５℃におけるガスの圧力（封入圧力）は、例えば、１３３３Ｐａ以上とすることができる。発光管６１ａの内部空間の２５℃におけるガスの圧力（封入圧力）は、気体の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求めることができる。水銀の封入量は、例えば、１ｍｇ～１０００ｍｇ程度である。

なお、放電ランプ６１がメタルハライドランプの場合には、放電媒体に、ハロゲンや、紫外線を発生させるための金属（例えば、鉄、スズ、インジウム、ビスマス、タリウム、マンガンのうちの少なくとも１種）をさらに含めることができる。

また、発光管６１ａの内壁には、保護膜を設けることができる。保護膜は、例えば、水銀が発光管６１ａの内壁に到達するのを抑制するために設けられる。保護膜は、例えば、酸化アルミニウムや二酸化珪素を含む膜である。

電極６１ｂは、発光管６１ａの両側の端部のそれぞれに設けられる。電極６１ｂは、例えば、コイル６１ｂ１、およびインナーリード６１ｂ２を有する。コイル６１ｂ１、およびインナーリード６１ｂ２は、線状部材を用いて一体に形成することができる。線状部材は、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含んでいる。

コイル６１ｂ１は、発光管６１ａの内部空間に設けられている。例えば、コイル６１ｂ１は、線状部材を螺旋状に巻いたものである。
インナーリード６１ｂ２の一方の端部は、発光管６１ａの内部空間においてコイル６１ｂ１と接続されている。インナーリード６１ｂ２の他方の端部は、封止部６１ａ１の内部において導電箔６１ｃと接続されている。インナーリード６１ｂ２と導電箔６１ｃは、例えば、レーザ溶接や抵抗溶接などにより接続することができる。

導電箔６１ｃは、封止部６１ａ１の内部に設けられている。導電箔６１ｃは、１つの封止部６１ａ１に対して１つ設けられている。導電箔６１ｃの平面形状は、例えば、四角形である。導電箔６１ｃは、例えば、モリブデン箔から形成される。

アウタリード６１ｄは、１つの導電箔６１ｃに対して少なくとも１つ設けることができる。アウタリード６１ｄは、線状を呈している。アウタリード６１ｄの一方の端部側は、封止部６１ａ１の内部において、導電箔６１ｃと接続されている。例えば、アウタリード６１ｄの一方の端部側は、導電箔６１ｃにレーザ溶接または抵抗溶接することができる。アウタリード６１ｄの他方の端部側は、封止部６１ａ１の外部に露出している。アウタリード６１ｄには、点灯回路４が電気的に接続される。アウタリード６１ｄは、例えば、モリブデンを含む線材から形成される。

口金６１ｅは、発光管６１ａの、管軸方向における両側の端部のそれぞれに設けられている。口金６１ｅは、例えば、絶縁材料から形成することができる。口金６１ｅは、例えば、ステアタイト（steatite）、酸化アルミニウムなどから形成することができる。

リード線６１ｆは、発光管６１ａの両側の端部のそれぞれに設けることができる。リード線６１ｆは、封止部６１ａ１から露出するアウターリード６１ｄの端部に電気的に接続されている。リード線６１ｆは、アウターリード６１ｄおよび導電箔６１ｃを介して、電極６１ｂと電気的に接続されている。リード線６１ｆは、例えば、照射装置１の外部に設けられた点灯回路４と電気的に接続される。

放電ランプ６１においては、電極６１ｂ同士の間で放電が生じる。放電により生じた電子は、発光管６１ａの内部空間において、封入されている水銀原子と衝突する。電子と水銀原子が衝突すると、水銀原子が電子のエネルギーを受けて、ピーク波長が２５３．７ｎｍ程度の紫外線が発生する。発生した紫外線は、発光管６１ａの外部に照射される。すなわち、放電ランプ６１は、ロングアーク型の高輝度紫外線ランプの一例である。

ランプハウス６２は、例えば、筐体２の内部に設けられている。ランプハウス６２は、箱状を呈し、載置部３側の端部が開口している。ランプハウス６２は、内部に、放電ランプ６１が設けられる空間を有する。

ランプハウス６２の内壁は、放電ランプ６１から照射された紫外線を反射させる反射面とすることもできる。例えば、ランプハウス６２の内壁には、反射率の高い金属を含む膜を設けることができる。ランプハウス６２の内壁は、光沢面となるように磨くこともできる。放電ランプ６１の管軸方向から見た場合に、ランプハウス６２の内壁の輪郭は、曲線を含むものとすることもできる。曲線は、例えば、円の一部、楕円の一部、放物線などとすることができる。すなわち、ランプハウス６２は、リフレクタの機能を有することもできる。

放電ランプ６１から照射された紫外線の一部は、対象物１００に直接照射される。また、ランプハウス６２がリフレクタの機能を有する場合には、放電ランプ６１から照射され、ランプハウス６２の内壁に入射した紫外線が対象物１００に向けて反射される。ランプハウス６２がリフレクタの機能を有していれば、紫外線の利用効率を向上させることができる。

ランプハウス６２の外観形状は、例えば、直方体とすることができる。ランプハウス６２の、開口した端部（載置部３側の端部）と交差し、放電ランプ６１の管軸方向と直交する方向の両側の側面６２ａには、複数の孔６２ａ１を設けることができる。複数の孔６２ａ１は、放電ランプ６１の管軸方向に並べて設けることができる。放電ランプ６１の管軸方向と直交する方向において、一方の側面６２ａに設けられる複数の孔６２ａ１は、他方の側面６２ａに設けられる複数の孔６２ａ１と対向する位置に設けることができる。一方の側面６２ａに設けられる複数の孔６２ａ１の数は、他方の側面６２ａに設けられる複数の孔６２ａ１の数と同じとすることができる。１つの側面６２ａに設けられる複数の孔６２ａ１の数は、放電ランプ６１の管軸方向の長さに応じて適宜変更することができる。複数の孔６２ａ１のピッチ寸法（中心間距離）は、例えば、２０ｍｍ～１００ｍｍ程度とすることができる。

孔６２ａ１の形状には特に限定はない。孔６２ａ１の形状は、例えば、円、楕円、長孔、四角形などの多角形とすることができる。

ここで、孔６２ａ１の面積を小さくすれば、孔６２ａ１を介して導入される空気の流速を速くすることができる。空気の流速が速くなれば、放電ランプ６１に直接到達する空気の量が増え、且つ、放電ランプ６１の周囲にある温度の高い空気を押し流し易くなる。そのため、冷却効率を向上させることができる。ただし、孔６２ａ１の面積を小さくし過ぎると、流路抵抗が大きくなって、孔６２ａ１を介して導入される空気の流量が少なくなりすぎる場合がある。そのため、孔６２ａ１の面積は、例えば、８０ｍｍ^２～２０００ｍｍ^２程度とすることができる。孔６２ａ１が円の場合には、孔６２ａ１の直径寸法を、例えば、１０ｍｍ～５０ｍｍ程度とすることができる。

ランプハウス６２の、載置部３側の端部と対向する天井面６２ｂには、放電ランプ６１の管軸方向に延びるスリット状の孔６２ｂ１を設けることができる。孔６２ｂ１は、排気部５に接続される排気口となる。ランプハウス６２の内部の空気は、放電ランプ６１からの熱で暖められる。温度が高くなった空気はランプハウス６２の内部を上昇するので、ランプハウス６２の天井面６２ｂ側に集まり易くなる。そのため、排気口となる孔６２ｂ１が天井面６２ｂに設けられていれば、ランプハウス６２の内部の温度の高い空気を排出するのが容易となる。温度の高い空気が排出されれば、放電ランプ６１を効率良く冷却することができる。

また、放電ランプ６１の管軸方向に延びる孔６２ｂ１とすれば、吸気口となる複数の孔６２ａ１の総面積よりも大きな面積を有する孔６２ｂ１とするのが容易となる。孔６２ｂ１の面積を大きくすることができれば、流路抵抗が小さくなるので、孔６２ｂ１を介して、ランプハウス６２の内部の空気を排出するのが容易となる。

ランプハウス６２の天井面６２ｂに垂直な方向から見て、孔６２ｂ１は、放電ランプ６１と重なる位置に設けることができる。この場合、孔６２ｂ１の中心線を、放電ランプ６１の管軸と重なる様にすることが好ましい。この様にすれば、放電ランプ６１の周囲を流れて孔６２ｂ１から排気される空気の流れを、放電ランプ６１の管軸に対して対称にすることができる（後述する図４を参照）。そのため、放電ランプ６１に温度ムラが生じるのを抑制することができる。

孔６２ｂ１は、少なくとも１つ設けることができる。図２に例示をしたランプハウス６２には、放電ランプ６１の管軸方向に延びる１つの孔６２ｂ１が設けられている。１つの孔６２ｂ１を設ける場合には、放電ランプ６１の管軸方向における孔６２ｂ１の長さを、例えば、放電ランプ６１の管軸方向における長さと同程度とすることができる。放電ランプ６１の管軸方向に直交する方向における孔６２ｂ１の長さ（幅寸法）は、例えば、発光管６１ａの管径よりも大きくすることができる。この様にすれば、孔６２ｂ１を介して、ランプハウス６２の内部の空気を排出するのが容易となる。

なお、放電ランプ６１の管軸方向に並ぶ複数の孔６２ｂ１を設けることもできる。ただし、放電ランプ６１の管軸方向に延びる１つの孔６２ｂ１を設ければ、複数の孔６２ｂ１を設ける場合に比べて、流路抵抗がより小さくなるので、ランプハウス６２の内部の空気を排出するのが容易となる。

図４は、ランプハウス６２の内部における空気Ｇの流れを例示するための模式断面図である。
図４に示すように、ランプハウス６２の側面６２ａに設けられた孔６２ａ１の中心と、ランプハウス６２の載置部３側の端部との間の距離Ｌ１（ｍｍ）は、放電ランプ６１の管軸と、ランプハウス６２の載置部３側の端部との間の距離Ｌ２（ｍｍ）よりも小さくすることができる。この様にすれば、孔６２ａ１を介して、ランプハウス６２の内部に導入された空気Ｇを、放電ランプ６１の載置部３側の端部の近傍に到達させるのが容易となる。そのため、放電ランプ６１の全体を冷却するのが容易となる。

また、ランプハウス６２の側面６２ａに設けられる孔６２ａ１の位置と、ランプハウス６２の天井面６２ｂに設けられる孔６２ｂ１の位置を、前述したものの様にすれば、図４に示すように、ランプハウス６２の内部における空気Ｇの流れを放電ランプ６１の管軸に対して対称にすることができる。そのため、放電ランプ６１に温度ムラが生じるのを抑制することができる。

図５は、ランプハウス６２に設けられた孔６２ａ１および孔６２ｂ１による冷却効果を例示するためのグラフである。
図５から分かるように、孔６２ａ１および孔６２ｂ１が設けられていれば、放電ランプ６１の全体を効率よく冷却することができる。

また、図５から分かるように、放電ランプ６１の中央領域の温度は、端部領域の温度に比べてが高くなる。そのため、放電ランプ６１の中央領域に対応する位置に設けられた孔６２ａ１のピッチ寸法を、放電ランプ６１の端部領域に対応する位置に設けられた孔６２ａ１のピッチ寸法よりも小さくしてもよい。この様にすれば、放電ランプ６１の中央領域に到達する空気の流量を増加させることができるので、放電ランプ６１の中央領域の温度を低下させることができる。

また、放電ランプ６１の中央領域に対応する位置に設けられた孔６２ａ１の面積を、放電ランプ６１の端部領域に対応する位置に設けられた孔６２ａ１の面積よりも大きくすることもできる。このようにしても、放電ランプ６１の中央領域に到達する空気の流量を増加させることができる。ただし、孔６２ａ１の面積を大きくし過ぎると、孔６２ａ１を介してランプハウス６２の内部に導入される空気の流速が低下して、放電ランプ６１の中央領域に到達する空気の流量が少なくなるおそれがある。そのため、放電ランプ６１の中央領域に対応する位置に設けられた孔６２ａ１の面積を変える場合には、孔６２ａ１の面積を前述した範囲内とすることが好ましい。
孔６２ａ１の数、ピッチ寸法、面積、配置などは、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。

図１、および図２に示すように、ホルダ６３は、一対設けることができる。一対のホルダ６３は、放電ランプ６１の両側の端部のそれぞれに設けることができる。ホルダ６３は、例えば、放電ランプ６１の口金６１ｅを保持することができる。
また、ホルダ６３は、一対の移動部６３ａに設けることもできる。一対の移動部６３ａは、放電ランプ６１の管軸方向、および放電ランプ６１の管軸方向と直交する方向の少なくともいずれかの方向において、一対のホルダ６３の位置、ひいては放電ランプ６１の位置を変化させる。一対の移動部６３ａは、例えば、エアシリンダやソレノイドなどを備えたものであってもよいし、サーボモータなどの制御モータを備え、移動位置が制御可能なものであってもよい。また、一対の移動部６３ａは、作業者などが移動位置を調整するものであってもよい。

移動部６３ａが設けられていれば、放電ランプ６１の光学的な設計中心（照射領域の中心位置）を変化させることができる。例えば、対象物１００における処理のバラツキに応じて、放電ランプ６１の照射領域の中心位置を変化させれば、処理のバラツキを小さくすることができる。

フィルタ６４は、板状を呈し、ランプハウス６２の載置部３側の端部に設けられている。フィルタ６４は、ランプハウス６２の開口を塞いでいる。放電ランプ６１から照射された紫外線は、フィルタ６４を介して、対象物１００に照射される。

ここで、放電ランプ６１の発光スペクトルはブロードであるため、放電ランプ６１からは、紫外線や可視光などが照射される。そのため、照射装置１には、フィルタ６４を設けることができる。フィルタ６４は、照射装置１の用途や、処理の種類に応じて、所定の波長領域の紫外線が対象物１００に照射される様にする。例えば、対象物１００の殺菌処理などを行う場合には、ＵＶＣ（波長が１００ｎｍ～２８０ｎｍの紫外線）が対象物１００に照射されることが好ましい。
例えば、フィルタ６４は、所定の波長領域の紫外線を透過し、所定の波長領域以外の紫外線や可視光を透過させないバンドパスフィルタとすることができる。

また、対象物１００から、対象物１００の成分を含むガスが放出される場合がある。対象物１００から放出されたガスがランプハウス６２の内部に侵入すると、放電ランプ６１（発光管６１ａ）の外面に、対象物１００の成分を含む付着物が付着する場合がある。放電ランプ６１（発光管６１ａ）の外面に付着物が付着すると、放電ランプ６１の管軸方向における照度がばらつく場合がある。また、ランプハウス６２の内壁に付着物が付着すると、ランプハウス６２の内壁において反射された紫外線の照度がばらつく場合がある。紫外線の照度がばらつくと、処理が施された対象物１００の品質が低下するおそれがある。 また、照射装置１の用途や、処理の種類によっては、単に紫外線が対象物１００に照射されればよい場合もある。

そのため、フィルタ６４は、例えば、透紫外線を透過する材料から形成することもできる。例えば、フィルタ６４は、石英や、ガラスなどから形成することができる。ガラスは、例えば、酸化ナトリウムを含むソーダライムガラスや硬質ガラスなどとすることができる。この様なフィルタ６４を設ければ、放電ランプ６１から照射された広い帯域の紫外線を対象物１００に照射することができる。

また、フィルタ６４がバンドパスフィルタであっても、フィルタ６４が広い帯域の紫外線を透過させるフィルタであっても、対象物１００から放出されたガスがランプハウス６２の内部に侵入するのを抑制することができる。

また、フィルタ６４がバンドパスフィルタであっても、フィルタ６４が広い帯域の紫外線を透過させるフィルタであっても、放電ランプ６１の点灯により発生した熱が、対象物１００に伝わるのを抑制することができる。そのため、対象物１００が加熱されて、対象物１００の成分を含むガスが放出されるのを抑制することができる。

図５において説明した様に、ランプハウス６２に孔６２ａ１および孔６２ｂ１が設けられていれば、放電ランプ６１（発光管６１ａ）の温度が高くなりすぎるのを抑制することができる。そのため、発光管６１ａに封入されている水銀などにより、発光管６１ａの黒化が進んで、照度が維持ができなくなるのを抑制することができる。また、封止部６１ａ１の温度が高くなりすぎて、封止部６１ａ１の内部において電極６１ｂの溶接箇所が酸化したり、封止部６１ａ１が変形したりするのを抑制することができる。

ここで、放電ランプ６１は、点灯と消灯が繰り返し行われる場合がある。図５から分かるように、放電ランプ６１の端部領域の温度は、中央領域の温度に比べて低くなる。そのため、放電ランプ６１を消灯させた際には、発光管６１ａの端部領域の方が、発光管６１ａの中央領域よりも早く冷却される。発光管６１ａの内部には、水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気が封入されているので、早く冷却される発光管６１ａの端部領域において、これらの蒸気が凝縮しやすくなる。そのため、消灯させた後に点灯を行うと、水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気が発光管６１ａの端部の近傍において凝縮した状態で点灯が行われることになる。ところが、発光管６１ａの端部の近傍は、発光管６１ａの中央領域よりも温度が低いので、凝縮した水銀やハロゲン化金属の温度が蒸発温度まで上昇し難くなる。そのため、点灯と消灯を繰り返す毎に発光管６１ａの内部にある水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が減少して、発生する紫外線の照度が経時的に低下するおそれがある。

なお、ハロゲン化金属の蒸発温度は、水銀の蒸発温度よりも高いので、発光管６１ａの内部にハロゲン化金属の蒸気が封入されていると、発生する紫外線の照度が早期に減少するおそれがある。
また、凝縮した水銀やハロゲン化金属が、封止部６１ａ１とインナーリード６１ｂ２との間の隙間に入り込むと、これらを蒸発させるのがさらに困難となる。

そこで、照射装置１には、シャッタ６５が設けられている。
図２に示すように、シャッタ６５は、ランプハウス６２の側面６２ａに設けられている。シャッタ６５は、ランプハウス６２の側面６２ａに設けられた複数の孔６２ａ１の一部を開閉する。例えば、シャッタ６５は、放電ランプ６１の管軸方向に並べて設けられた複数の孔６２ａ１の列において、列の端部側に位置する孔６２ａ１を開閉する。
すなわち、シャッタ６５は、放電ランプ６１が消灯した際には、列の端部側に位置する孔６２ａ１を閉る。シャッタ６５は、放電ランプ６１が点灯した際には、列の端部側に位置する孔６２ａ１を開く。

シャッタ６５は、例えば、遮蔽部６５ａ、および移動部６５ｂを有する。
遮蔽部６５ａは、板状を呈し、金属などの耐熱性を有する材料から形成することができる。
移動部６５ｂは、例えば、ランプハウス６２の側面６２ａに設けることができる。移動部６５ｂは、遮蔽部６５ａをランプハウス６２の側面６２ａに沿って移動させる。例えば、移動部６５ｂは、複数の孔６２ａ１が並ぶ方向、および複数の孔６２ａ１が並ぶ方向と直交する方向の少なくともいずれかの方向に、遮蔽部６５ａを移動させる。また、移動部６５ｂは、遮蔽部６５ａを旋回させたり、回転させたりすることもできる。移動部６５ｂは、例えば、エアシリンダやソレノイドなどを備えたものであってもよいし、サーボモータなどの制御モータを備え、移動位置が制御可能なものであってもよい。

図６は、放電ランプ６１の点灯時における遮蔽部６５ａの位置を例示するための模式図である。
放電ランプ６１の点灯時においては、図６に示すように、移動部６５ｂは遮蔽部６５ａを複数の孔６２ａ１から離れる方向に移動させて、全ての孔６２ａ１が開口する様にする。全ての孔６２ａ１が開口されれば、ランプハウス６２の内部に全ての孔６２ａ１から空気が導入される。そのため、導入された空気により、放電ランプ６１の全体を効率よく冷却することができる。

図７は、放電ランプ６１の消灯時における遮蔽部６５ａの位置を例示するための模式図である。
放電ランプ６１の消灯時においては、図７に示すように、移動部６５ｂは、遮蔽部６５ａを複数の孔６２ａ１に近づく方向に移動させて、複数の孔６２ａ１の列の端部側に位置する孔６２ａ１を閉じる。なお、孔６２ａ１は、必ずしも気密となるように閉じなくてもよい。また、１つの孔６２ａ１の全体を閉じてもよいし、１つの孔６２ａ１の一部を閉じてもよい。すなわち、１つの孔６２ａ１の少なくとも一部を閉じるようにすればよい。

この場合、遮蔽部６５ａにより、発光管６１ａの端部の近傍に対応する位置に設けられた孔６２ａ１が閉じられる様にすることができる。例えば、発光管６１ａと封止部６１ａ１の接続位置から、発光管６１ａの中央側に距離Ｌ３（ｍｍ）の範囲内にある孔６２ａ１が遮蔽部６５ａにより閉じられる様にすることができる。例えば、距離Ｌ３（ｍｍ）は、０ｍｍ～１００ｍｍ程度とすることができる。

また、前述した様に、移動部６３ａにより、放電ランプ６１の位置が変化する場合がある。放電ランプ６１の位置が変化した場合には、シャッタ６５は、変化した放電ランプ６１の位置に応じて、孔６２ａ１を閉じる位置を変化させることができる。例えば、シャッタ６５は、遮蔽部６５ａにより閉じられる孔６２ａ１の数や範囲を変えることができる。例えば、前述した様に、移動部６５ｂがサーボモータなどの制御モータを備えていれば、遮蔽部６５ａの移動位置を変えることで、遮蔽部６５ａにより閉じられる孔６２ａ１の数や範囲を変えることができる。

発光管６１ａの端部の近傍に対応する位置に設けられた孔６２ａ１が、遮蔽部６５ａにより閉じられると、発光管６１ａの端部の近傍に空気が到達し難くなる。そのため、発光管６１ａの端部の近傍の温度が低下しにくくなる。発光管６１ａの端部の近傍の温度が低下しにくくなれば、発光管６１ａの端部の近傍において、水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気が凝縮しにくくなる。

また、発光管６１ａの端部の近傍に対応する位置に設けられた孔６２ａ１が閉じられると、閉じられていない孔６２ａ１を介して、ランプハウス６２の内部に導入される空気の流速が速くなる。そのため、放電ランプ６１（発光管６１ａ）の中央領域に導入された空気が到達し易くなるので、発光管６１ａの中央領域側で水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気が凝縮し易くなる。

放電ランプ６１を点灯させると、図５に例示をした様に、発光管６１ａの中央領域の温度が、発光管６１ａの端部の近傍の温度よりも高くなるので、発光管６１ａの中央領域側で凝縮した水銀やハロゲン化金属を蒸発させ易くなる。

また、発光管６１ａの中央領域側で水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気を凝縮させれば、凝縮した水銀やハロゲン化金属が、封止部６１ａ１とインナーリード６１ｂ２との間の隙間に入り込んで蒸発しにくくなるのを抑制することができる。

そのため、点灯と消灯を繰り返し行っても、発光管６１ａの内部にある水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が減少するのを抑制することができる。水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が安定すれば、発生する紫外線の照度が経時的に低下するのを抑制することができる。

図８は、放電ランプ６１の消灯時におけるシャッタ６５の効果を例示するための表である。
図９は、シャッタ６５を設けた場合の経時的な効果を例示するためのグラフである。

前述した様に、シャッタ６５が設けられていなければ、発光管６１ａの端部の近傍に対応する位置に設けられた孔６２ａ１からも空気が導入される。そのため、発光管６１ａの端部の近傍にも空気が到達するので、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２が低下する。しかしながら、前述した様に、発光管６１ａの中央領域の温度Ｔ１は高い。
そのため、図８に示すように、発光管６１ａの中央領域の温度Ｔ１と、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２との差が大きくなる。

発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２が低く、且つ、温度差が大きいため、水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気は、発光管６１ａの端部の近傍において凝縮しやすくなる。そして、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２が低いので、凝縮したハロゲン化金属などが蒸発しにくくなったり、凝縮したハロゲン化金属などが、封止部６１ａ１とインナーリード６１ｂ２との間の隙間に入り込んでさらに蒸発しにくくなったりする。

その結果、図９に示すように、点灯と消灯を繰り返す毎に発光管６１ａの内部にある水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が減少して、発生する紫外線の照度が経時的に低下する。

これに対し、シャッタ６５が設けられていれば、遮蔽部６５ａにより、発光管６１ａの端部の近傍に対応する位置に設けられた孔６２ａ１を閉じることができるので、図８に示すように、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２を高くすることができる。また、前述した様に、発光管６１ａの端部の近傍に対応する位置に設けられた孔６２ａ１が閉じられることで、発光管６１ａの中央領域に対応する位置に設けられた孔６２ａ１から導入される空気の流速を速くすることができる。そのため、発光管６１ａの中央領域の温度Ｔ１を低くすることができる。また、発光管６１ａの中央領域の温度Ｔ１と、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２との差を小さくすることができる。
例えば、図８から分かるように、放電ランプ６１が消灯した際に、シャッタ６５が、列の端部側に位置する孔６２ａ１を閉じることで、発光管６１ａの中央領域の温度Ｔ１と、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２と、の差が５０℃以下になる様にすることができる。

発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２が高く、且つ、温度差が小さいため、水銀の蒸気や、ハロゲン化金属の蒸気は、発光管６１ａの端部の近傍において凝縮し難くなる。そのため、凝縮したハロゲン化金属などが、封止部６１ａ１とインナーリード６１ｂ２との間の隙間に入り込んで蒸発しにくくなるのを抑制することができる。また、発光管６１ａの端部の近傍の温度Ｔ２が高いので、凝縮したハロゲン化金属などが蒸発し易くなる。
そのため、点灯と消灯を繰り返し行っても、発光管６１ａの内部にある水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が減少するのを抑制することができる。

その結果、水銀の蒸気量や、ハロゲン化金属の蒸気量が安定するので、図９に示すように、発生する紫外線の照度が経時的に低下するのを抑制することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 照射装置、２ 筐体、３ 載置部、４ 点灯回路、５ 排気部、６ 紫外線照射部、６１ 放電ランプ、６１ａ 発光管、６２ ランプハウス、６２ａ１ 孔、６５ シャッタ、６５ａ 遮蔽部、６５ｂ 移動部、１００ 対象物

Claims (4)

1. 管状を呈する発光管を有し、一方向に延びる放電ランプと；
   内部に前記放電ランプが設けられる空間を有し、一方の端部が開口し、前記開口した端部と交差する面に、前記放電ランプが延びる方向に並んで設けられた複数の孔を有するランプハウスと；
   前記ランプハウスの、前記開口した端部に対向する面に接続され、前記ランプハウスの内部を排気可能な排気部と；
   前記複数の孔の列において、前記列の端部側に位置する前記孔を開閉可能なシャッタと；
   を具備した照射装置。
2. 前記シャッタは、
   前記放電ランプが消灯した際には、前記列の端部側に位置する前記孔を閉じ、
   前記放電ランプが点灯した際には、前記列の端部側に位置する前記孔を開く請求項１記載の照射装置。
3. 前記放電ランプは、点灯と消灯が繰り返し行われ、
   前記放電ランプが消灯した際に、前記シャッタが、前記列の端部側に位置する前記孔を閉じることで、前記発光管の中央領域の温度と、前記発光管の端部の近傍の温度と、の差が５０℃以下になる請求項２記載の照射装置。
4. 前記放電ランプか延びる方向、および前記放電ランプか延びる方向と直交する方向の少なくともいずれかの方向において、前記放電ランプの位置を変化させる移動部をさらに具備し、
   前記移動部により、前記放電ランプの位置が変化した場合には、
   前記シャッタは、変化した前記放電ランプの位置に応じて、前記孔を閉じる位置を変化させる請求項１～３のいずれか１つに記載の照射装置。

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