JP4765414B2

JP4765414B2 - 光照射装置

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Publication number: JP4765414B2
Application number: JP2005161029A
Authority: JP
Inventors: 和之森; 匡平関
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: JP2006339332A

Description

本発明は、光照射装置に関し、詳しくは、半導体素子や液晶表示基板の製造用の紫外光を照射するための光照射装置に関する。

これまで、通常、半導体素子や液晶表示基板を露光するための紫外光を照射する光照射装置には、光源として主に定格電力が数ｋＷ〜数十ｋＷの大型の超高圧水銀ランプが用いられてきた。
近年、液晶表示基板の大面積化が要求されており、それに伴って上記の光照射装置においても紫外光を照射する面積の拡大のために光源の大型化が要求されている。しかしながら、光源としては主に例えば単一の２５ｋＷの超高圧水銀ランプより構成されたものが用いられており、さらに大型の超高圧水銀ランプを作製することは技術面およびコスト面において困難である、という問題がある。

このような問題を解決するために、単一の超高圧水銀ランプにより光源を構成するのではなく、例えば図８に示されるように、複数の超高圧水銀ランプが配設された光照射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような光照射装置においては、超高圧水銀ランプ５０Ａおよび点灯装置（図示せず）を具えた光源ユニット５０が、連続する光源ユニット配置用面に並んで配設されて光源が構成されている。図８において、５１は、超高圧水銀ランプ５０Ａから反射ミラー５０Ｂを介して放射される紫外光をインテグレーターレンズ５３に反射させる折り返しミラーである。

しかしながら、特許文献１に提案されているような光照射装置においては、複数の超高圧水銀ランプについて一斉にその点灯用動作を開始させると大きな突入電流が流れるために、この大きな突入電流に対応するよう点灯装置として電気容量の大きなものを用いなければならない、という問題があり、また、個々の超高圧水銀ランプについて点灯用動作中に点灯装置において必然的に生じるノイズが大きいものであるために、このノイズの影響が大きく、個々の超高圧水銀ランプそれ自体の点灯装置や、他の超高圧水銀ランプの点灯装置に対して作用してその点灯動作を停止させるおそれがあり、従って、超高圧水銀ランプのそれぞれの点灯確率が低いものとなってしまい、結局、複数の超高圧水銀ランプのうちのいくつかが点灯されないおそれがある。

また、特許文献２に提案されているようなプロジェクタ装置用の光照射装置においては、複数の超高圧水銀ランプの点灯用動作を順次に開始することによって突入電流が大きいものとなることを回避しているが、この光照射装置においても、依然として個々の超高圧水銀ランプの点灯用動作中に生じるノイズが大きいものであるため、超高圧水銀ランプのそれぞれの点灯確率が低いものとなるおそれがある。

特開２００４−３６１７４６号公報特開２００１−３３７３９２号公報

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、その目的は、光源として複数の超高圧水銀ランプが配設された光照射装置であって、複数の超高圧水銀ランプを速やかにかつ高い点灯確率で点灯す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。

本発明の光照射装置は、超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプからの光を反射する反射ミラーと、反射ミラーの光出射方向に配置された前面ガラスとを具える光源ユニットの複数が、互いに同一方向に向かって光を放射する状態に並んで配設されると共に、少なくとも第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプおよび当該第１の光源ユニットに隣接して配設された第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作がこの順に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記第２の光源ユニットに係る点灯装置を制御する制御手段が具えられた光照射装置であって、
光源ユニットの超高圧水銀ランプは、０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されたものであり、
前記第１の光源ユニットと前記第２の光源ユニットとの間に、先行して点灯される当該第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプから放射される紫外光が、追従して点灯される当該第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプに到達可能な紫外光通過部が形成されており、
前記第１の光源ユニットの反射ミラーに形成された紫外光通過用切欠きと、前記第２の光源ユニットの反射ミラーに形成された紫外光通過用切欠きとが互いに対向する状態とされることにより、前記紫外光通過部が形成されていることを特徴とする。

本発明の光照射装置は、超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプからの光を反射する反射ミラーと、反射ミラーの光出射方向に配置された前面ガラスとを具える光源ユニットの複数が、互いに同一方向に向かって光を放射する状態に並んで配設されると共に、少なくとも第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプおよび当該第１の光源ユニットに隣接して配設された第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作がこの順に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記第２の光源ユニットに係る点灯装置を制御する制御手段が具えられた光照射装置であって、
光源ユニットの超高圧水銀ランプは、０．０８ｍｇ／ｍｍ ³ 以上の水銀が封入されたものであり、
前記第１の光源ユニットと前記第２の光源ユニットとの間に、先行して点灯される当該第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプから放射される紫外光が、追従して点灯される当該第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプに到達可能な紫外光通過部が形成されており、
連続する光源ユニット形成体配置用面に沿って隣接して配置された、第１の光源ユニットの超高圧水銀ランプおよび反射ミラーよりなる第１の光源ユニット形成体、および第２の光源ユニットの超高圧水銀ランプおよび反射ミラーよりなる第２の光源ユニット形成体よりなる光源ユニット形成体群と、前記光源ユニット形成体配置用面と一定の離間距離で離間した前面ガラス配置用面に沿って配置された、第１の光源ユニットの前面ガラスおよび第２の光源ユニットの前面ガラスよりなる前面ガラス群との間の空間により、前記紫外光通過部が形成されていることを特徴とする。

本発明の光照射装置においては、前記制御手段は、第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプが点灯された後に、他の複数の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記他の複数の光源ユニットに係る点灯装置のそれぞれを制御するものであることが好ましい。

また、本発明の光照射装置においては、前記制御手段は、第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプが点灯された後に、１〜１０秒間の間隔で他の複数の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記他の複数の光源ユニットに係る点灯装置のそれぞれを制御するものであることが好ましい。

本発明の光照射装置によれば、第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプから放射される紫外光が強制的に、紫外光通過部を介して第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプ内の電極や水銀に照射され、これにより二次電子が放出されて当該第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプ内部における初期電子の数が増大する、いわゆる紫外光のアシスト効果が発揮されて当該第２の超高圧水銀ランプの点灯が速やかに遂行され、さらに、この第２の超高圧水銀ランプの点灯が速やかに遂行されることにより点灯動作中に生じるノイズが小さいものとなるので、このノイズの影響によって発生する光源ユニットの点灯装置の停止などの不具合が実質的に発生せず、この結果、超高圧水銀ランプにおいて実用上十分な点灯確率を得ることができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明について、超高圧水銀ランプを有する光源ユニットが複数配設されて構成された光照射装置を説明する。

図１は、本発明の光照射装置の一例における構成を部分的に示す説明用斜視図であって、第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプから放射された紫外光が前面ガラスの内表面で反射して隣接する第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプに照射されるルートを一点鎖線により示している。図２は、図１の光照射装置における第１の光源ユニットおよび第２の光源ユニットを、光軸を含む平面で切断して示す説明用断面図であり、図３は、本発明の光照射装置における電気回路の構成の一例を示す回路図である。

この例の光照射装置においては、複数、例えば１４０の光源ユニットが連続する光源ユニット配置用面に並んで互いに同一方向に向かって光を放射する状態に配設されている。図１および図２においては、複数の光源ユニットのうちの互いに隣接する２つの光源ユニット１０Ａ，１０Ｂが示されており、図３においては、複数の光源ユニットのうちの連続して並ぶ３つの光源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが示されている。
以下において、光源ユニット１０Ａの構成について説明するが、他の光源ユニットも当該光源ユニット１０Ａと同様の構成を有するものであり、異なる光源ユニットの同じ構成部材について、便宜上、光源ユニット１０Ｂに係る構成部材の場合は末尾のアルファベットをＢ、光源ユニット１０Ｃに係る構成部材の場合は末尾のアルファベットをＣとして示した。

この例の光照射装置における光源ユニット１０Ａは、各々、超高圧水銀ランプ（以下、単に「水銀ランプ」ともいう。）１２Ａと、この水銀ランプ１２Ａを点灯するための点灯装置２０Ａと、前記水銀ランプ１２Ａからの光を反射する反射ミラー１４Ａと、当該反射ミラー１４Ａの光出射方向に配置され、当該水銀ランプ１２Ａから放射される光を投射するための光投射口を塞ぐ前面ガラス１６Ａとを具えるものである。

光源ユニット１０Ａを構成する水銀ランプ１２Ａは、陽極１２１Ａおよび陰極１２２Ａが対向配置された発光空間を囲繞する発光管部１２５Ａと、当該発光管部１２５Ａの両端に連結して伸びる封止管部１２３Ａ，１２４Ａとを有するバルブ１２６Ａを備え、封止管部１２３Ａ，１２４Ａの外端部から外部リード棒１２７Ａ，１２８Ａが、陽極１２１Ａおよび陰極１２２Ａのそれぞれと電気的に接続された状態に設けられ、気密に封止されたバルブ１２６Ａの内部には、発光物質として水銀が封入されており、さらに、ハロゲン化物および必要に応じて希ガスが適宜に封入されて構成されている。

陰極１２２Ａおよび陽極１２１Ａは、例えばタングステン製のものであり、陰極１２２Ａおよび陽極１２１Ａの電極間距離は、例えば０．８〜２．５ｍｍである。
また、水銀の封入量は、例えば０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上であり、好ましくは０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ³である。これにより、紫外光から可視光の例えば波長３００〜７００ｎｍにラインスペクトルとブロードで連続的な発光スペクトルを有する光が得られる。

また、発光管部１２５Ａ内に封入されるハロゲン化物としては、例えばヨウ素ガス、臭素ガス、塩素ガス等を例示することができる。ハロゲン化物の封入量は、例えば１×１０^-7〜１×１０^-2μｍｏｌ／ｍｍ³である。
さらに、発光管部１２５Ａ内に封入される希ガスとしては、例えばアルゴン、クリプトン、キセノンおよびこれらの混合物のガスを例示することができ、例えばアルゴンガスが１０〜５０ｋＰａの封入圧で封入される。

光源ユニット１０Ａにおいては、水銀ランプ１２Ａが、陰極１２２Ａが陽極１２１Ａより前方（図２において右方）に位置する姿勢で、例えば後述する紫外光通過用切欠き１８１Ａ〜１８４Ａが形成された、楕円球面状の反射面を有する反射ミラー１４Ａ内に組み込まれて配設されている。
具体的には、水銀ランプ１２Ａは、その一方の封止管部１２３Ａが、反射ミラー１４Ａの後端の中央位置に形成された中央開口１４１Ａに挿通されて外方へ突出しており、その外端部分が反射ミラー１４Ａの背面に装着されたホルダー１４２Ａにより保持された状態で前方に伸びるよう配置されており、当該水銀ランプ１２Ａにおける管軸が、反射ミラー１４Ａの光軸と一致すると共に、陰極１２２Ａおよび陽極１２１Ａにおいて形成されるアークのアーク輝点が反射ミラー１４Ａの第１焦点に一致する状態とされている。
また、水銀ランプ１２Ａの陰極１２２Ａに係る外部リード棒１２８Ａには給電用ケーブル１２９Ａが接続され、反射ミラー１４Ａに形成されたケーブル導出口（図示省略）を介して、点灯装置２０Ａに接続されている。

この反射ミラー１４Ａの反射面を構成する反射体は、例えば酸化ハフニウムと酸化珪素の多層膜からなり、３００〜４５０ｎｍの紫外光を反射するものとされる。

光源ユニット１０Ａを構成する反射ミラー１４Ａは、光出射方向の前方に向かうに従ってその断面が矩形となる周壁を有しており、当該周壁の前方端部においては、矩形における一辺のそれぞれの中央位置に、例えば半円形状の紫外光通過用切欠き１８１Ａ，１８２Ａ，１８３Ａ，１８４Ａが形成されている。
また、反射ミラー１４Ａからの光を投射する光投射口を形成する当該反射ミラー１４Ａの前方外縁部分の、紫外光通過用切欠き１８１Ａ，１８２Ａ，１８３Ａ，１８４Ａにより形成された部分を除く部分に接すると共に、その面が反射ミラー１４Ａの光軸と垂直に位置するよう、板状の矩形の前面ガラス１６Ａが設けられている。
前面ガラス１６Ａは、例えば石英ガラスなどよりなるものであり、前面ガラス１６Ａによって光投射口が実質的に塞がれた構成とされていることにより、水銀ランプ１２Ａが破裂した場合においても、破片の飛散が防止され、安全である。

そして、例えば隣接して配設される光源ユニット１０Ａおよび光源ユニット１０Ｂにおいて、互いに対向する、光源ユニット１０Ａに係る反射ミラー１４Ａの紫外光通過用切欠き１８２Ａ、および光源ユニット１０Ｂに係る反射ミラー１４Ｂの紫外光通過用切欠き１８４Ｂと、前面ガラス１６Ａ，１６Ｂとより形成される空間により、例えば光源ユニット１０Ａの水銀ランプ１２Ａから放射される紫外光が光源ユニット１０Ｂの水銀ランプ１２Ｂまで到達可能な紫外光通過部Ｒ１が形成されている。

光源ユニット１０Ａを構成する点灯装置２０Ａは、給電回路２１Ａと起動回路２２Ａとを有するものである。この給電回路２１Ａは、光源ユニット１０Ａに係る水銀ランプ１２Ａに供給する点灯用の電力を制御するものであり、また、起動回路２２Ａは、水銀ランプ１２Ａの点灯用動作の開始時に、始動用電圧を印加することによって電極間に絶縁破壊を生じさせる高圧パルスを発生するものである。
そして、この光照射装置においては、当該光照射装置に具えられた複数の光源ユニットに係る点灯装置の各々に、共通に制御手段２６が接続されている。
制御手段２６としては、例えばリレー、シーケンサなどを使用することができる。
図３において、２５は、交流の商用電源であり、２４は、商用電源２５からの交流電圧を直流電圧に変換して、点灯装置の各々に点灯用の電力を供給する直流電源である。

この例の光照射装置において、制御手段２６は、複数の光源ユニットに係る水銀ランプの各々の点灯用動作が順次に開始されるよう、各々の水銀ランプに係る点灯装置のそれぞれを制御するものであって、例えば第１の光源ユニットの水銀ランプが先行して点灯された状態で、他の複数の光源ユニットの水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されるよう、これらに係る点灯装置を制御することにより、すべての光源ユニットに係る水銀ランプが点灯される。

具体的には、例えば３つの光源ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを例に挙げると、先ず、例えば光源ユニット１０Ａに係る水銀ランプ１２Ａを先行して点灯させ、続いて、当該光源ユニット１０Ａに隣接して配設される光源ユニット１０Ｂに係る水銀ランプ１２Ｂの点灯用動作を開始させて点灯させ、さらに続いて、当該光源ユニット１０Ｂに隣接して配設される光源ユニット１０Ｃに係る水銀ランプ１２Ｃの点灯用動作を開始させて点灯させ、これにより、３つすべての水銀ランプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが点灯される。

制御手段２６においては、第１の光源ユニットの水銀ランプが先行して点灯された後に、１〜１０秒間の間隔で他の複数の光源ユニットの水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されることが好ましい。
この時間の差が１秒間よりも短い場合は、先行して点灯される水銀ランプからの紫外光によるアシスト効果を、追従して点灯用動作が開始される水銀ランプにおいて十分に得られずに高い点灯確率が得られないおそれがあるため、好ましくなく、また、この時間の差が１０秒間よりも長い場合は、すべての水銀ランプが点灯されるまでに必要な準備時間が長くなるため、好ましくない。

このような光照射装置においては、メインスイッチ（図示せず）が投入されると、先ず、例えば光源ユニット１０Ａの点灯装置２０Ａに直流電源２４から点灯用の電力が供給され、制御手段２６から、当該点灯装置２０Ａに対して、光源ユニット１０Ａに係る水銀ランプ１２Ａの点灯用動作を開始するための起動信号が入力され、この起動信号を受けることによって、点灯装置２０Ａの起動回路２２Ａに始動用電圧が印加されて高圧パルスが発生され、これにより水銀ランプ１２Ａが点灯される。
このとき、当該水銀ランプ１２Ａから反射ミラー１４Ａを介して放射された紫外光のうち、前面ガラス１６Ａを透過せずに当該前面ガラス１６Ａの内表面で表面反射された光が、当該光源ユニット１０Ａに隣接する光源ユニット１０Ｂの水銀ランプ１２Ｂに照射される。具体的には、紫外光が、光源ユニット１０Ａの水銀ランプ１２Ａの陽極１２１Ａおよび陰極１２２Ａの間に生じたアークの当該陰極１２２Ａの近傍に形成されるアーク輝点から、陽極１２１Ａの先端、反射ミラー１４Ａの端部、前面ガラス１６Ａ、紫外光通過部Ｒ１、光源ユニット１０Ｂの反射ミラー１４Ｂをこの順に介して光源ユニット１０Ｂに係る水銀ランプ１２Ｂに照射される。

そして、水銀ランプ１２Ｂにおいては、紫外光が照射されることによりいわゆる紫外光のアシスト効果が発揮された状態において、制御手段２６から水銀ランプ１２Ｂの点灯用動作が開始されるよう、水銀ランプ１２Ｂに係る点灯装置２０Ｂに対して起動信号が入力されて点灯装置２０Ｂの起動回路２２Ｂに始動用電圧が印加されて高圧パルスが発生され、これにより水銀ランプ１２Ｂが点灯され、さらに、この水銀ランプ１２Ｂと同様にして、先行して点灯された水銀ランプ１２Ｂよりの紫外光が照射されて紫外光のアシスト効果が発揮された状態において水銀ランプ１２Ｃの点灯用動作が行われて点灯され、これにより、すべての水銀ランプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの点灯が完了する。

以上説明したような光照射装置においては、例えば光源ユニット１０Ｂにおいては、先行して点灯された水銀ランプ１２Ａから放射される紫外光が強制的に、紫外光通過部Ｒ１を介して追従して点灯されるべき水銀ランプ１２Ｂに照射され、これにより二次電子が放出されて当該水銀ランプ１２Ｂにおける初期電子の数が増大する、いわゆる紫外光のアシスト効果が発揮されて当該水銀ランプ１２Ｂの点灯が速やかに遂行され、さらに、この水銀ランプ１２Ｂの点灯が速やかに遂行されることにより点灯動作中に生じるノイズが小さいものとなるので、このノイズの影響によって発生する光源ユニット１０Ｂに係る点灯装置２０Ｂの停止などの不具合が実質的に発生せず、従って、水銀ランプ１２Ｂにおいて実用上十分な点灯確率を得ることができる。同様にして、他の複数の光源ユニットにおいても、水銀ランプの点灯が速やかに遂行されると共に、実用上十分な点灯確率を得ることができ、この結果、すべての光源ユニットに係る水銀ランプが速やかにかつ高い点灯確率で点灯される。

また、複数の水銀ランプが順次に点灯されることにより点灯用動作の開始時に必要な高い始動用電圧が順次に印加されることとなり、直流電源２４および複数の水銀ランプに係る点灯装置を、電気容量の小さいものとして構成することができる。

以上、本発明の第１の実施の形態について具体的に説明したが、本実施の形態は上記の例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、すべての水銀ランプの点灯用動作を順次に１つずつ開始させることに限定されず、１つの水銀ランプが点灯された後に、他の複数の水銀ランプの点灯用動作を一斉に開始してもよく、また、１つの水銀ランプを先行して点灯させ、当該先行して点灯された水銀ランプに隣接する水銀ランプの１つまたは２つ以上の点灯用動作を追従して開始させて点灯させ、さらに、その時点で点灯用動作が開始された水銀ランプに隣接すると共に未だ点灯用動作が開始されていない水銀ランプの１つまたは２つ以上の点灯用動作を開始させる操作を、すべての水銀ランプが点灯されるまで繰り返して行い、これによりすべての水銀ランプを点灯させてもよい。
また例えば、先行して点灯されるべき水銀ランプは、特定の位置に配設されたものに限定されず、複数の水銀ランプからランダムに選択することができる。

＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の光照射装置の他の例における構成を示す説明用正面図、図５は、図４の光照射装置のＸ−Ｘ線断面を示す説明用断面図である。

この例の光照射装置においては、複数、例えば３０の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δが、連続する光源ユニット配置用面において縦に５つ並んだ光源ユニット群４０ａ〜４０ｆが横に６つ並んで互いに同一方向に向かって光を放射する状態に配設され、光源ユニット３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δに係る後述する点灯装置の各々に、共通に制御手段（図示せず）および直流電源（図示せず）が接続されている。
以下において、光源ユニット３０Ａの構成、および光源ユニット３０Ａ〜３０Ｅからなる光源ユニット群４０ａの構成について説明するが、他の光源ユニット群４０ｂ〜４０ｆも当該光源ユニット群４０ａと同様の構成を有するものであり、また、異なる光源ユニットの同じ構成部材については、便宜上、光源ユニット３０Ｂ〜３０Ｅに係る構成部材の場合に、末尾のアルファベットをそれぞれＢ〜Ｅとして示した。

この例の光照射装置は、光源ユニットの前面ガラスと反射ミラーとが離間した状態に構成された前面ガラス離間型のものであって、この光照射装置を構成する光源ユニット群４０ａを構成する光源ユニット３０Ａは、水銀ランプ３２Ａ、この水銀ランプ３２Ａを点灯するための点灯装置３１Ａ、および前記水銀ランプ３２Ａからの光を反射する反射ミラー３４Ａよりなる光源ユニット形成体３０１Ａと、前記反射ミラー３４Ａの光出射方向に、この反射ミラー３４Ａと離間した状態に配置された前面ガラス３６Ａとを具える。

光源ユニット３０Ａの水銀ランプ３２Ａおよび点灯装置３１Ａは、基本的に、第１の実施の形態の光照射装置に係る光源ユニット１０Ａの水銀ランプ１２Ａおよび点灯装置２０Ａと同様の構成を有するものであり、光源ユニット３０Ａの反射ミラー３４Ａおよび前面ガラス３６Ａは、第１の実施の形態における反射ミラー１４Ａおよび前面ガラス１６Ａと同様の材料より形成されるものである。
また、光源ユニット３０Ａの光源ユニット形成体３０１Ａにおいては、第１の実施の形態における水銀ランプ１２Ａおよび反射ミラー１４Ａと同様の構成によって、水銀ランプ３２Ａが例えば楕円球面状の反射面を有する反射ミラー３４Ａ内に組み込まれて配設されている。
さらに、図５において、３４３Ａは、超高圧水銀ランプ３２Ａの陽極に係る封止管部と反射ミラー３４Ａのホルダー３４２Ａとを固定する接着剤である。

この光源ユニット群４０ａにおいては、縦方向（図５において上下方向）に一列に並んで光源ユニット３０Ａ〜３０Ｅが配設されており、具体的には、光源ユニット形成体３０１Ａ〜３０１Ｅが、連続する光源ユニット形成体配置用面に沿って並んで配置されると共に反射ミラー３４Ａ〜３４Ｅの周壁における光出射方向の前方部分の外周面に接するよう、前記光源ユニット形成体配置用面に沿って伸びる光源ユニット形成体保持部材３７によって、共通に保持されている。
また、矩形状の前面ガラス３６Ａ〜３６Ｅが、水銀ランプ３２Ａ〜３２Ｅから放射される光を投射するための当該水銀ランプ３２Ａ〜３２Ｅに対応して形成された矩形状の開口３５Ａ〜３５Ｅを有する、連続する前面ガラス配置用面に沿って伸びる前面ガラス保持部材３８によって、当該前面ガラス配置用面に沿って並んで配置されると共に当該開口３５Ａ〜３５Ｅを塞ぐ状態に、共通に保持されている。

そして、前面ガラス配置用面と光源ユニット形成体配置用面とが一定の離間距離で離間すると共に、前面ガラス３６Ａ〜３６Ｅがそれぞれ光源ユニット形成体３０１Ａ〜３０１Ｅに対応するよう、前面ガラス保持部材３８が光源ユニット形成体保持部材３７に対して配置されており、これにより、光源ユニット群４０ａにおいて、光源ユニット形成体保持部材３７により保持された光源ユニット形成体３０１Ａ〜３０１Ｅよりなる光源ユニット形成体群と、前面ガラス保持部材３８により保持された前面ガラス３６Ａ〜３６Ｅよりなる前面ガラス群との間の層状の空間により、例えば少なくとも光源ユニット３０Ａの水銀ランプ３２Ａから放射される紫外光が隣接する光源ユニット３０Ｂの水銀ランプ３２Ｂまで到達可能な紫外光通過部Ｒ２が形成されている。

この例の光照射装置においては、３０の光源ユニット３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δにおける光源ユニット形成体の各々が共通の光源ユニット形成体保持部材３７に保持されると共に、光源ユニット３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δにおける前面ガラスの各々が共通の前面ガラス保持部材３８に保持されている。図５において、３７ａは光源ユニット形成体保持部材３７の外縁部分に形成された外縁突出部であって、３８ａは前面ガラス保持部材３８の外縁部分に形成された外縁突出部であって、外縁突出部３７ａ，３８ａが互いに接する状態とされている。

光源ユニット群４０ａの前面ガラス保持部材３８に保持された前面ガラスの間、つまり前面ガラス３６Ａ，３６Ｂの間、前面ガラス３６Ｂ，３６Ｃの間、前面ガラス３６Ｃ，３６Ｄの間、前面ガラス３６Ｄ，３６Ｅの間には、各々冷却風用開口３９が設けられており、この冷却風用開口３９は、例えば金網などの通風性を有する材料により塞がれている。このような構成とされていることにより、冷却風を反射ミラー３４Ａ〜３４Ｅの後端の中央位置に形成された中央開口３４１Ａ〜３４１Ｅを介してホルダー３４２Ａ〜３４２Ｅに流通させることによって、水銀ランプ３２Ａ〜３２Ｅの過熱を抑止することができる。

この例の光照射装置の制御手段は、第１の実施の形態における制御手段２６による制御と同様の構成の制御を行うものである。すなわち、例えば第１の光源ユニットの水銀ランプが先行して点灯された状態で、他の複数の光源ユニットの水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されるよう、これらに係る点灯装置が制御されて、すべての光源ユニット３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δに係る水銀ランプ３２Ａ〜３２Ｚ，３２α〜３２δが点灯される。

このような光照射装置においては、メインスイッチ（図示せず）が投入されると、先ず、例えば光源ユニット３０Ａの点灯装置３１Ａに直流電源から点灯用の電力が供給され、制御手段から、当該点灯装置３１Ａに対して、光源ユニット３０Ａに係る水銀ランプ３２Ａの点灯用動作を開始するための起動信号が入力され、この起動信号を受けることによって、点灯装置３１Ａの起動回路に始動用電圧が印加されて高圧パルスが発生され、これの作用により水銀ランプ３２Ａが点灯される。
このとき、当該水銀ランプ３２Ａから反射ミラー３４Ａを介して放射された紫外光のうち、前面ガラス３６Ａを透過せずに当該前面ガラス３６Ａの内表面で表面反射された光が、当該光源ユニット３０Ａに隣接する光源ユニット３０Ｂの水銀ランプ３２Ｂに照射される。具体的には、紫外光が、光源ユニット３０Ａの水銀ランプ３２Ａの陽極および陰極の間に生じたアークの陰極の近傍に形成されるアーク輝点から、陽極の先端、反射ミラー３４Ａの端部、前面ガラス３６Ａ、紫外光通過部Ｒ２、光源ユニット３０Ｂの反射ミラー３４Ｂをこの順に介して光源ユニット３０Ｂに係る水銀ランプ３２Ｂに照射される。

そして、水銀ランプ３２Ｂにおいては、紫外光が照射されることによりいわゆる紫外光のアシスト効果が発揮された状態において、制御手段から水銀ランプ３２Ｂの点灯用動作が開始されるよう、水銀ランプ３２Ｂに係る点灯装置３１Ｂに対して起動信号が入力されて点灯装置３１Ｂの起動回路に始動用電圧が印加されて高圧パルスが発生され、これにより水銀ランプ３２Ｂが点灯され、さらに、この水銀ランプ３２Ｂと同様にして、先行して点灯された水銀ランプ３２Ｂ〜３２Ｚ，３２α〜３２γよりの紫外光が照射されて紫外光のアシスト効果が発揮された状態において水銀ランプ３２Ｃ〜３２Ｚ，３２α〜３２δの点灯用動作が行われて点灯され、これにより、すべての水銀ランプ３２Ａ〜３２Ｚ，３２α〜３２δの点灯が完了する。

以上説明したような光照射装置においては、第１の実施の形態の光照射装置と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の第２の実施の形態について具体的に説明したが、本実施の形態は上記の例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、すべての水銀ランプの点灯用動作を１つずつ順次に開始させることに限定されず、１つの水銀ランプが点灯された後に、他の複数の水銀ランプの点灯用動作を一斉に開始してもよく、また、１つの水銀ランプを先行して点灯させ、当該先行して点灯された水銀ランプに隣接する水銀ランプの１つまたは２つ以上の点灯用動作を追従して開始させて点灯させ、さらに、その時点で点灯された水銀ランプに隣接すると共に未だ点灯用動作が開始されていない水銀ランプの１つまたは２つ以上の点灯用動作を開始させる操作を、すべての水銀ランプが点灯されるまで繰り返して行い、これによりすべての水銀ランプを点灯させてもよい。
また例えば、先行して点灯されるべき水銀ランプは、特定の位置に配設されたものに限定されず、複数の水銀ランプからランダムに選択することができる。

＜実施例１＞
図１〜図３に示す構成と同様の構成を有する、２つの光源ユニットが配設された光照射装置を作製した。すなわち、各々起動回路および給電回路を有する点灯装置を具えた光源ユニットが横に２つ並ぶ状態に配設されると共に、直流電源、商用電源および制御手段が共通に１つ設けられたものである。光源ユニットに具えられた超高圧水銀ランプは、定格電力が２００Ｗ、水銀が０．１３ｍｇ／ｍｍ³、臭素ガスが１×１０^-3μｍｏｌ／ｍｍ³の封入量で封入されていると共に、アルゴンガスが２０ｋＰａの封入圧で封入されており、電極間距離が１．４ｍｍのものである。
水銀ランプの点灯用動作においては、制御手段からの起動信号の入力により光源ユニットの各々の点灯装置には３７０Ｖの始動用電圧が印加され、起動回路において点灯用動作の開始から１０ｍｓ後に１回目、１００ｍｓ後に２回目、以降１００ｍｓ毎に１５ｋＶ、５００ｋＨｚの高圧パルスを発生させた。ただし、起動回路は、点灯用動作の開始から２秒後に停止させ、その時点で点灯装置において水銀ランプの安定な点灯時に感知されるランプ電圧およびランプ電流の検知を行い、当該水銀ランプが点灯していない場合には、不点灯のシグナルを出した。また、起動回路は、ランプ電圧およびランプ電流が感知された時点で停止させた。
この光照射装置を用いて、一方の光源ユニットの水銀ランプが安定に点灯している状態において、他方の光源ユニットの水銀ランプの点灯用動作を行う点灯実験を１００回行い、各々の点灯するまでの時間を測定した。結果を図６のグラフに示す。
図６において、横軸は時間（ｍｓ）を示し、縦軸は点灯確率（％）を示す。ここに「点灯確率」とは、「ある時間における、すべての超高圧水銀ランプのうちの安定に点灯している超高圧水銀ランプの割合」を意味し、点灯確率が１００％となる時間が短いほど、光照射装置として点灯性がよいと判断される。

＜比較例１＞
実施例１に使用した光照射装置と同様の構成の光照射装置を用いて、一方の光源ユニットの水銀ランプを消灯させた状態としたことの他は実施例１と同様にして点灯実験を１００回行い、各々の点灯するまでの時間を測定した。結果を図６のグラフに示す。

図６の結果から明らかなように、実施例１に係る光照射装置においては、点灯用動作の開始（図６において時間０ｍｓ）から１０ｍｓの時点において９０％の点灯確率が得られ、１００ｍｓの時点において１００％の点灯確率が得られ、従って、点灯用動作の開始から１００ｍｓですべての水銀ランプが点灯することが確認された。これは、すべての水銀ランプが１回目あるいは２回目に発生される高圧パルスを受けて点灯したことを示している。
一方、比較例１の隣接する水銀ランプの紫外光によるアシスト効果が得られない水銀ランプによる光照射装置においては、点灯用動作の開始から１００ｍｓの時点において約３０％の点灯確率しか得られず、１０００ｍｓの時点においても約８０％の点灯確率しか得られなかった。

＜実施例２＞
図４および図５に示す構成の光照射装置を作製した。すなわち、各々起動回路および給電回路を有する点灯装置を具えた光源ユニット（３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δ）を、横に６つ、縦に５つ並ぶ状態に配設すると共に、直流電源、商用電源および制御回路を共通に１つ設けた。光源ユニット（３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δ）に具えられた超高圧水銀ランプ（３２Ａ〜３２Ｚ，３２α〜３２δ）は、定格電力が２００Ｗ、水銀が０．１３ｍｇ／ｍｍ³、臭素ガスが１×１０^-3μｍｏｌ／ｍｍ³の封入量で封入されていると共に、アルゴンガスが２０ｋＰａの封入圧で封入された、電極間距離が１．４ｍｍのものである。
水銀ランプを点灯する際には、制御手段からの起動信号の入力により光源ユニットの各々の点灯装置には３７０Ｖの始動用電圧を印加し、起動回路において点灯用動作の開始から１０ｍｓ後に１回目、以降１００ｍｓ毎に１５ｋＶ、５００ｋＨｚの高圧パルスを発生させた。ただし、起動回路は、点灯用動作の開始から３秒後に一度停止させ、その時点で点灯装置においてランプ電圧およびランプ電流の検知を行い、当該水銀ランプが点灯していない場合には、再度点灯用動作を行い、この２度目の点灯用動作においても水銀ランプが点灯しなかった場合は、不点灯のシグナルを出した。また、起動回路は、ランプ電圧およびランプ電流が感知された時点で停止させた。
この光照射装置を用いて、図７のフローチャートに示されるように、先ず、上から３段目、左から３列目の光源ユニット（３０Ｍ）の水銀ランプ（３２Ｍ）を点灯させ、この水銀ランプ（３２Ｍ）の安定な点灯が確認された５秒後に、一斉に残りの２９の水銀ランプ（３２Ａ〜３２Ｌ、３２Ｎ〜３２Ｚ、３２α〜３２δ）の点灯用動作を開始させるよう制御手段によって各々の光源ユニット（３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δ）に係る点灯装置を制御し、安定に点灯した水銀ランプの数を求める点灯数試験（１）を５回行った。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
実施例２に使用した光照射装置と同様の構成のものを用い、先ず、左上端の水銀ランプ（３２Ａ）を点灯させ、安定な点灯が確認された５秒後に、最上列の水銀ランプ（３２Ｆ，３２Ｋ，３２Ｐ，３２Ｕ，３２Ｚ）を左から右へ１秒ごとに順に点灯用動作を開始させ、次いで上から２段目の水銀ランプ（３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｌ，３２Ｑ，３２Ｖ，３２α）を左から右へ１秒ごとに順に点灯用動作を開始させ、次いで３段目の水銀ランプ（３２Ｃ，３２Ｈ，３２Ｍ，３２Ｒ，３２Ｗ, ３２β）を左から右へ１秒ごとに順に点灯用動作を開始させ、次いで４段目の水銀ランプ（３２Ｄ，３２Ｉ，３２Ｎ，３２Ｓ，３２Ｘ，３２γ）を左から右へ１秒ごとに順に点灯用動作を開始させ、次いで５段目の水銀ランプ（３２Ｅ，３２Ｊ，３２Ｏ，３２Ｔ，３２Ｙ，３２δ）を左から右へ１秒ごとに順に点灯用動作を開始させるよう制御手段によって各々の光源ユニット（３０Ａ〜３０Ｚ，３０α〜３０δ）に係る点灯装置を制御し、安定に点灯した水銀ランプの数を求める点灯数試験（２）を５回行った。結果を表１に示す。

＜比較例２＞
各々の光源ユニット（３０Ａ〜３０Ｚ、３０α〜３０δ）の水銀ランプ（３２Ａ〜３２Ｚ、３２α〜３２δ）が個別に箱内にて遮光され、放射する紫外光が互いの水銀ランプに入射することがない状態とされたことの他は実施例２に使用した光照射装置と同様の構成のものを用い、一斉にすべての水銀ランプ（３２Ａ〜３２Ｚ、３２α〜３２δ）の点灯用動作を開始させるよう制御手段によって制御し、安定に点灯した水銀ランプの数を求める点灯数試験（３）を５回行った。結果を表１に示す。

以上の表１の結果から明らかなように、実施例２に係る光照射装置においては、３０の水銀ランプのうち、光照射装置の外縁部に配置された水銀ランプで点灯されないものが１つ、あるいは２つ発生した他は、殆どの水銀ランプが点灯することが確認された。これは、殆どの水銀ランプは各々の点灯用動作の開始から１回目の高圧パルスによって点灯したが、先行して点灯された水銀ランプ（３２Ｍ）からの紫外光によるアシスト効果が、外縁部に配置された水銀ランプでは十分に得られなかったためこのような水銀ランプが点灯しにくく、何回かの高圧パルスを発生させる過程で始動用電圧に起因して発生するノイズにより点灯用動作が強制的に中断されたものと推察される。
実施例３に係る光照射装置においては、５回の点灯試験のいずれにおいても、すべての水銀ランプが点灯することが確認された。これは、点灯されるべき２９の水銀ランプのすべてが、各々に隣接する水銀ランプの少なくとも１つが先行して点灯された状態において点灯用動作が開始されたために、紫外光によるアシスト効果が確実に得られたためと推察される。

一方、比較例２に係る光照射装置においては、点灯した水銀ランプは１５〜２０であった。点灯されなかった水銀ランプについて、その要因は水銀ランプ自体の不具合によるものではなく、当該水銀ランプまたは他の水銀ランプの起動回路から発せられた高圧パルスによって生じたノイズが、強制的に起動回路を停止させて点灯用動作を中断させたものと推察される。
このノイズの影響については、定かではないが、同じ商用電源から電力を供給された例えば２つの点灯装置の一方が安定に動作している状態、すなわち水銀ランプが安定に点灯している状態において、他方において点灯用動作が行われて起動回路に高圧パルスを発生させても、そのノイズが前記一方の点灯装置に与える影響は少ないが、両方においてそれぞれ点灯用動作が進行させて高圧パルスを発生させている状態では、片方もしくは両方の起動回路が強制的に停止される確率が高くなると考えられる。

本発明の光照射装置の一例における構成を部分的に示す説明用斜視図である。図１の光照射装置における第１の光源ユニットおよび第２の光源ユニットを、光軸を含む平面で切断して示す説明用断面図である。本発明の光照射装置における電気回路の構成の一例を示す回路図である。本発明の光照射装置の他の例における構成を示す説明用正面図である。図４の光照射装置のＸ−Ｘ線断面を示す説明用断面図である。実施例１および比較例１の結果を示すグラフである。図４の光照射装置を点灯する際の手順を示すフローチャートである。従来の光照射装置を組み込んで構成された露光装置の一例を示す説明用概略図である。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ光源ユニット
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ超高圧水銀ランプ
１２１Ａ，１２１Ｂ陽極
１２２Ａ，１２２Ｂ陰極
１２３Ａ，１２３Ｂ，１２４Ａ，１２４Ｂ封止管部
１２５Ａ，１２５Ｂ発光管部
１２６Ａ，１２６Ｂバルブ
１２７Ａ，１２７Ｂ，１２８Ａ，１２８Ｂ外部リード棒
１２９Ａ，１２９Ｂ給電用ケーブル
１４Ａ，１４Ｂ反射ミラー
１４１Ａ，１４１Ｂ中央開口
１４２Ａ，１４２Ｂホルダー
１６Ａ，１６Ｂ前面ガラス
１８１Ａ〜１８４Ａ，１８１Ｂ〜１８４Ｂ紫外光通過用切欠き
２０Ａ〜２０Ｃ点灯装置
２１Ａ〜２１Ｃ給電回路
２２Ａ〜２２Ｃ起動回路
２４直流電源
２５商用電源
２６制御手段
３０Ａ〜３０Ｚ、３０α〜３０δ 光源ユニット
３０１Ａ〜３０１Ｅ光源ユニット形成体
３１Ａ〜３１Ｅ点灯装置
３２Ａ〜３２Ｚ、３２α〜３２δ 超高圧水銀ランプ
３４Ａ〜３４Ｅ反射ミラー
３４１Ａ〜３４１Ｅ中央開口
３４２Ａ〜３４２Ｅホルダー
３４３Ａ〜３４３Ｅ接着剤
３５Ａ〜３５Ｅ開口
３６Ａ〜３６Ｅ前面ガラス
３７光源ユニット形成体保持部材
３７ａ外縁突出部
３８前面ガラス保持部材
３８ａ外縁突出部
３９冷却風用開口
４０ａ〜４０ｆ光源ユニット群
５０光源ユニット
５０Ａ超高圧水銀ランプ
５０Ｂ反射ミラー
５１折り返しミラー
５３インテグレーターレンズ
Ｒ１，Ｒ２紫外光通過部

Claims

超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプからの光を反射する反射ミラーと、反射ミラーの光出射方向に配置された前面ガラスとを具える光源ユニットの複数が、互いに同一方向に向かって光を放射する状態に並んで配設されると共に、少なくとも第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプおよび当該第１の光源ユニットに隣接して配設された第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作がこの順に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記第２の光源ユニットに係る点灯装置を制御する制御手段が具えられた光照射装置であって、
光源ユニットの超高圧水銀ランプは、０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されたものであり、
前記第１の光源ユニットと前記第２の光源ユニットとの間に、先行して点灯される当該第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプから放射される紫外光が、追従して点灯される当該第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプに到達可能な紫外光通過部が形成されており、
前記第１の光源ユニットの反射ミラーに形成された紫外光通過用切欠きと、前記第２の光源ユニットの反射ミラーに形成された紫外光通過用切欠きとが互いに対向する状態とされることにより、前記紫外光通過部が形成されていることを特徴とする光照射装置。
超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプからの光を反射する反射ミラーと、反射ミラーの光出射方向に配置された前面ガラスとを具える光源ユニットの複数が、互いに同一方向に向かって光を放射する状態に並んで配設されると共に、少なくとも第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプおよび当該第１の光源ユニットに隣接して配設された第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作がこの順に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記第２の光源ユニットに係る点灯装置を制御する制御手段が具えられた光照射装置であって、
光源ユニットの超高圧水銀ランプは、０．０８ｍｇ／ｍｍ ³ 以上の水銀が封入されたものであり、
前記第１の光源ユニットと前記第２の光源ユニットとの間に、先行して点灯される当該第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプから放射される紫外光が、追従して点灯される当該第２の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプに到達可能な紫外光通過部が形成されており、
連続する光源ユニット形成体配置用面に沿って隣接して配置された、第１の光源ユニットの超高圧水銀ランプおよび反射ミラーよりなる第１の光源ユニット形成体、および第２の光源ユニットの超高圧水銀ランプおよび反射ミラーよりなる第２の光源ユニット形成体よりなる光源ユニット形成体群と、前記光源ユニット形成体配置用面と一定の離間距離で離間した前面ガラス配置用面に沿って配置された、第１の光源ユニットの前面ガラスおよび第２の光源ユニットの前面ガラスよりなる前面ガラス群との間の空間により、前記紫外光通過部が形成されていることを特徴とする光照射装置。
前記制御手段は、第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプが点灯された後に、他の複数の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記他の複数の光源ユニットに係る点灯装置のそれぞれを制御するものであ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。
前記制御手段は、第１の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプが点灯された後に、１〜１０秒間の間隔で他の複数の光源ユニットに係る超高圧水銀ランプの点灯用動作が順次に開始されるよう、前記第１の光源ユニットおよび前記他の複数の光源ユニットに係る点灯装置のそれぞれを制御するものであ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。