JP5637168B2 - 偏光光照射装置 - Google Patents

Description

本願の発明は、偏光素子ユニットを使用して偏光光を照射する偏光光照射装置に関する。

液晶パネルの配向膜や、紫外線硬化型液晶を用いた視野角補償フィルムの配向層などを得るための配向処理において、ワークに紫外線領域の偏光光を照射することにより配向を行なう光配向技術が採用されるようになってきている。以下、本明細書においては、光により配向を行うことを総称して光配向と呼び、光により配向処理された膜や層を光配向膜と総称する。尚、「配向」とは、対象物の何らかの性質について方向性を与えることである。

液晶パネルで用いられる光配向膜は、液晶パネルの大型化とともに大型化しており、それとともに光配向膜用のワークに偏光光を照射する偏光光照射装置も大型化している。
このような大面積の光配向膜用のワークに対して光配向を行うために、線状の光源である棒状のランプとワイヤーグリッド偏光素子とを組み合わせた偏光光照射装置が、例えば特許文献１（特許第４５０６４１２号公報）などで提案されている。

図１１は、従来の偏光光照射装置の主要部の斜視概略図である。図１１に示す偏光光照射装置は、ワークＷを搬送する搬送機構と、搬送されるワークＷに対して偏光光を照射する光照射部１０等から構成されている。図１１において、ワークＷは、例えば視野角補償フィルム用の帯状の長尺ワークであり、送り出しロールＲ１から送り出され、図中矢印方向に搬送されながら偏光光照射により光配向処理され、巻き取りロールＲ２により巻き取られる。ランプ１１及び反射ミラー１２を備えた光照射部１０からの光はワイヤーグリッド偏光素子８１により偏光され、光照射部１０の下で搬送されるワークＷに照射される。

ワイヤーグリッド偏光素子８１は、偏光したい波長の光を透過する透明基板（例えばガラス基板）上にグリッド（ライン・アンド・スペース）を形成したものである。その詳細は、例えば特許文献２（特開２００２−３２８２３４号公報）や特許文献３（特表２００３−５０８８１３号公報）に示されている。

光路中にワイヤーグリッド偏光素子８１を挿入すると、入射する光のうち、グリッドの長手方向に平行な偏光成分は大部分が反射もしくは吸収され、グリッドの長手方向に直交する偏光成分は通過する。したがって、ワイヤーグリッド偏光素子８１を通過した光は、グリッドの長手方向に直交する方向の偏光軸を有する偏光光となる。

ワイヤーグリッド偏光素子８１は、偏光素子ユニットとしてユニット化されている。図１２は、図１１の装置における偏光素子ユニットの構造を示す概略図である。図１２（ａ）は偏光素子ユニットの平面概略図、図１２（ｂ）は偏光素子ユニットの正面断面概略図、図１２（ｃ）は偏光素子ユニットの組み立てについて示した斜視概略図である。

偏光素子ユニット８０は、グリッドＧを有する板状の複数のワイヤーグリッド偏光素子８１を、棒状のランプ１１の長手方向（図１２の紙面上の左右方向）に沿ってフレーム８２内に並べて保持したものである。フレーム８２は、図１２（ｂ）に示すように上下一対のものであり、上下から各ワイヤーグリッド偏光素子８１を挟み込むようにして保持する。尚、隣り合う偏光素子８１と偏光素子８１の間には、偏光されていない光が通過しないように遮光板８３が設けられている。

特許第４５０６４１２号公報 特開２００２−３２８２３４号公報 特表２００３−５０８８１３号公報

クリーンテクノロジー誌、１９９８年４月号、３４〜３９頁

上記したように、光配向膜は、液晶パネルの大型化ととともに幅が広くなっている。これに対応するために、線状の光源としてのランプの長さも長くなり、現状では３０００ｍｍ程度の長さのランプが使用されるようになってきている。

長さ３０００ｍｍ程度のランプを使用する場合、偏光素子の必要な大きさは、３３００ｍｍ×２５０ｍｍ程度になる。この程度の領域を一つの偏光素子でカバーすることは不可能であり、例えば３０枚程度の偏光素子を並べて使用することになる。これら偏光素子を保持するフレームも頑丈なものになり、そのため偏光素子ユニットの総重量は約３０ｋｇ程度にもなる。

一方、偏光素子ユニットは、装置の保守点検、例えば装置のクリーニングや偏光素子の交換等の際に容易に着脱可能であることが望ましい。偏光素子ユニットの着脱を容易にする構造として、レールに沿って偏光素子ユニットを移動させる構造が考えられる。
ランプ及び反射ミラーを収容したハウジング（以下、ランプハウスという）の下板部には、光照射用の開口（以下、光照射口）が設けられている。偏光素子ユニットは、通常、この光照射口の上側（ランプ側）の位置に装着される。したがって、光照射口の縁に沿ってレールを設け、レール上を移動させながら装着位置に偏光素子ユニットを配置したり、装着位置から取り出したりする構造が考えられる。

しかしながら、上記のように偏光素子ユニットが大型化すると、レール上を滑らせながら偏光素子ユニットを着脱することは一般的に難しい。また、偏光素子ユニットには微細な加工を施した偏光素子が並べられており、特に慎重な取り扱いを有する。各偏光素子はガラス基板を使用しているので、その要請が顕著である。これら偏光素子が破損しないように、振動を少なくして滑らかに着脱できることが望まれる。

偏光素子ユニットの大型化に対応するため、偏光素子ユニットの下部にコロやキャスターのような転動体を設け、これによって偏光素子ユニットをレールに沿ってスムーズに容易に移動できるようにすることが考えられる。しかしながら、転動体を使用した場合、偏光素子ユニットの移動はスムーズになるが、偏光素子ユニットが装着位置に達した際、その位置を保持させるのが困難になる。ロック付きのキャスターのように転動体の転がりを規制できるものを使用すれば良いのであるが、偏光素子ユニットが大型化すると、転動体が奥まった所に位置する箇所も出てくるため、ロック動作ができないこともあり得る。

また、偏光素子ユニットの下面に転動体を設けただけの構造では、別の問題も生じる。即ち、偏光素子ユニットの下部にコロやキャスターのような転動体を設けた構造では、転動体が偏光素子ユニットの下面から突出した状態となるので、偏光素子ユニットは、レールから少し浮いた状態となる。偏光素子ユニットは、装着位置で停止した後、何らかの固定手段で位置が固定され、その位置で光配向処理に使用されることになるが、偏光素子ユニットはレールから浮いているので、両者の間に隙間があることになる。

半導体や液晶表示素子の工場のクリーンルームの雰囲気には、シロキサン化合物などの汚染物質が含まれており、製造上のトラブルや収率の悪化の原因になることが、近年知られている（例えは非特許文献１参照）。発明者の検討によると、このような汚染物質が含まれる雰囲気中に偏光光照射装置が配置された場合、ランプハウス内に汚染物質が侵入することで新たな問題が発生することが判った。即ち、汚染物質はランプハウス内に侵入すると、反射ミラーや偏光素子といった光学素子を白濁させることがある。白濁が生じると光学性能が低下し、光配向処理の品質が損なわれる。
白濁は多くの場合拭き取りによって簡単に除去できるものもあるが、メンテナンス作業が頻繁になると生産性に影響を与える。また、各偏光素子の機能面（グリッドが形成されている面、以下、グリッド面と呼ぶ）に対しては拭き取りを行うことはできない。したがって、グリッド面にシロキサン化合物が付着して白濁が生じることは避けなければならない。

ランプハウス内に汚染物質が侵入せず、また各偏光素子のグリッド面に白濁が生じないようにする構造として、偏光素子ユニットが光照射口を閉鎖した構造とするとともに、グリッド面がランプハウスの内部側に位置するよう各偏光素子を並べることが考えられる。このようにすると、光照射口から内部に汚染物質が侵入しないし、グリッド面はランプハウス内に位置するので、シロキサン化合物が付着して白濁が生じることもない。各偏光素子のグリッド面とは反対側の面（グリッドが設けられていない面、以下、非グリッド面という）は、ランプハウスの外側に露出した状態となる。しかし、ランプハウスの外側の非グリッド面であれば汚染物質が付着して白濁が生じても比較的容易に拭き取り除去ができるので、大きな問題とはならない。

ここで、上記のように転動体を使用した構造では、偏光素子ユニットが光照射口を閉鎖した構造とならず、隙間が形成される。したがって、汚染物質がランプハウス内に侵入してしまう。このため、メンテナンス頻度が高くなって生産性を悪化させたり、拭き取り処理ができない各偏光素子のグリッド面に白濁が生じたりする問題を招き易い。
尚、ランプハウス内の冷却のため、ランプハウス内に通風路を設け、ブロアによって風を通し、ラジエータで冷却する構成が採用されることも多い。このような冷却構造を採用した場合、ブロアによる送風に伴って外部の雰囲気をランプハウス内に取り込み易く、上記のような隙間が形成されている場合、その傾向は顕著である。

本願発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、偏光素子ユニットが大型化しても偏光素子の損傷等を生じずにスムーズに偏光素子ユニットの着脱が行える偏光光照射装置を提供することを第一の目的とする。
また、本願発明は、第一の目的を達成しつつ、シロキサン化合物のような有害な物質が存在する雰囲気に配置された場合でも問題が生じないようにすることを第二の目的とする。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、光源からの光を偏光素子により偏光させて照射する偏光光照射装置において、
偏光素子は、フレームにより保持されて偏光素子ユニットとしてユニット化されており、
偏光素子ユニットを着脱の際に移動させるためのレールが設けられており、
フレームには、レール上を転動する転動体がレールの長さ方向に沿って複数個又は複数組設けられており、
レールの上面には、複数個の転動体の各々又は複数組の転動体の各々の組に対応して長さ方向に沿って複数の凹部の各々が設けられており、
各凹部の開口は、対応する転動体の大きさ又は対応する組の転動体の全体の大きさよりも大きく、
各凹部は、偏光素子ユニットが所定の装着位置に位置した際に、対応する転動体が嵌り込むか又は対応する組の転動体が全体に嵌り込むものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、光源からの光を偏光素子により偏光させて照射する偏光光照射装置において、
偏光素子は、フレームにより保持されて偏光素子ユニットとしてユニット化されており、
偏光素子ユニットを着脱の際に移動させるためのレールが設けられており、
レールの上面には、偏光素子ユニットが移動した際に転動する転動体がレールの長さ方向に沿って複数個又は複数組設けられており、
フレームの下面には、複数個の転動体の各々又は複数組の転動体の各々の組に対応して長さ方向に沿って複数の凹部の各々が設けられており、
各凹部の開口は、対応する各転動体の大きさ又は対応する各組の転動体の全体の大きさよりも大きく、
各凹部は、偏光素子ユニットが所定の装着位置に位置した際に、対応する転動体が嵌り込むか又は対応する組の転動体が全体に嵌り込むものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記各凹部は、着脱のために偏光素子ユニットがレール上を移動する際、前記対応する転動体以外の転動体又は対応する組以外の組の各転動体が嵌り込まないものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１又は３の構成において、前記各凹部の深さは、前記対応する転動体又は対応する組の各転動体の前記フレームの下面からの突出高さと同じかそれよりも大きいという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項２又は３の構成において、前記各凹部の深さは、前記対応する転動体又は対応する組の各転動体の前記レールの上面からの突出高さと同じかそれよりも大きいという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記各凹部の壁面のうち、前記偏光素子ユニットの取り外しの際に前記偏光素子ユニットが移動する側である手前側の壁面は、当該凹部の開口を大きくする向きに傾いたテーパ面となっているという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の請求項１又は２記載の発明によれば、転動体が転がりながら偏光素子ユニットがレールに沿って移動し、それによって偏光素子ユニットの着脱が行えるので、偏光素子ユニットが大型化しても偏光素子の損傷等を生じずにスムーズに着脱が行える。また、装着位置において転動体が凹部に嵌り込むので、装置位置の保持が容易である。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、対応する凹部よりも手前側に位置する凹部に転動体が嵌り込まないので、偏光素子ユニットの移動がよりスムーズになる。
また、請求項４又は５記載の発明によれば、上記効果に加え、偏光素子ユニットのフレームがレールに当接するので、その部分において外気の侵入を防止することができる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、各凹部の手前側の壁面がテーパ面になっているので、各凹部に転動体の嵌り込む際の動作や各凹部から転動体が抜け出る動作がよりスムーズになり、着脱の動作がさらに容易になる。

本願発明の第一の実施形態に係る偏光光照射装置の側面断面概略図である。 実施形態の装置に用いられた偏光素子ユニットの斜視概略図である。 第一の実施形態における偏光素子ユニットの着脱構造の要部について示した斜視概略図である。 第一の実施形態における偏光素子ユニットの移動について示した正面概略図である。 第一の実施形態において偏光素子ユニットを移動させている状態を示した側面断面概略図である。 第二の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した平面概略図である。 第三の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した平面概略図である。 第四の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した概略図である。 第五の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した正面概略図である。 偏光素子ユニットの着脱構造の他の例（変形例）について示した図である。 従来の偏光光照射装置の主要部の斜視概略図である。 図１１の装置における偏光素子ユニットの構造を示す概略図である。

次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
まず、第一の実施形態の偏光光照射装置について説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態に係る偏光光照射装置の側面断面概略図である。図１は、ワークＷの搬送方向での断面図となっている。図１に示す偏光光照射装置は、光源と、この光源からの光を偏光させる偏光素子８１を備えている。偏光素子８１としては、ワイヤーグリッド偏光素子が使用されている。

光源は、光配向に必要な波長の放射するものである。図１０に示す場合と同様に、ワークＷの幅方向に長いパターンで光を照射するため、棒状のランプ１１が光源として使用されている。本実施形態では、紫外域の光によって光配向を行うので、高圧水銀ランプや水銀に他の金属を加えたメタルハライドランプ等が使用される。紫外域の必要な波長の光を放射するＬＥＤを複数並べて長い照射パターンを得るようにしても良い。尚、棒状のランプ１１は、その長さ方向がワークＷの幅方向となるように配置される。ワークＷは、幅方向に対して垂直な水平方向に搬送され、その搬送の過程で偏光光が照射される。

ランプ１１を覆うようにして、樋状の反射ミラー１２が設けられている。反射ミラー１２は、ランプ１１からの光を折り返してワークに向かわせることで光の利用効率を高めるものである。図１に示すように、ランプ１１からの光は、ワークＷに直接向かうものと、反射ミラー１２に反射してワークＷに向かうものとがある。樋状の反射ミラー１２としては、本実施形態では、反射面の断面形状が放物面を成すもの（樋状放物面鏡）が反射ミラー１２として使用されている。この他、反射面の断面形状が楕円面を成すもの（樋状楕円集光鏡）が使用されることもある。

偏光素子８１は、ランプ１１とワークＷとの間に位置するよう設けられる。偏光素子８１は、前述したものと同様に、フレームに保持されて偏光素子ユニットとしてユニット化されている。図２は、実施形態の装置に用いられた偏光素子ユニットの斜視概略図である。
図２に示すように、偏光素子ユニット８０は、横長の方形の枠状のフレーム８２と、フレーム８２内に並べて保持された複数の偏光素子８１とから成っている。図２に示すユニットは、６枚の偏光素子８１で構成されているが、実際にはもっと多くの偏光素子８１が用いられる。例えば３０００ｍｍのランプを使用する場合、前述したように偏光素子８１の枚数は約３０枚で、これらが成す領域の幅は約２５０ｍｍ、長さは約３３００ｍｍである。フレーム８２は、前述したのと同様に上下一対のものであり、間に偏光素子８１を挟み込んで保持している。フレーム８２同士は、不図示の固定具により着脱可能に固定されている。尚、図２に示すように、各偏光素子８１の端面の各突き合わせ部分は、隙間からの漏れ光を防止するため、遮光板８３で覆われている。

本実施形態では、このような偏光素子ユニット８０について、その大型化を考慮し、特別の着脱構造が採用されている。以下、この点について詳説する。
偏光素子ユニット８０は、ワークＷに対して所定の位置に装着される。本実施形態では、上述したランプ１１や反射ミラー１２を収納したランプハウス６０内に偏光素子ユニット８０が設けられるようになっており、ランプハウス６０内の所定位置が装着位置である。

より具体的に説明すると、ランプハウス６０は、長尺なランプ１１や反射ミラー１２に合わせて長尺なボックス状となっている。ランプハウス６０の下板部には、図１に示すように光照射口７０が設けられており、光照射口７０を通して偏光光がワークＷに照射されるようになっている。偏光素子ユニット８０の装着位置は、光照射口７０を内側から閉鎖する位置である。尚、図１に示すように、光照射口７０の幅は、反射ミラー１２の下端の幅よりも少し大きい。光照射口７０の長さは、図１から明らかではないが、ランプ１１よりも少し長い。

図１に示すように、ランプハウス６０の下板部の上面には、一対のレール９１が固定されている。一対のレール９１は、光照射口７０の長さ方向の縁に沿って延びている。
偏光素子ユニット８０は、フレーム８２の下部に転動体を備えている。転動体としては、本実施形態では、コロ９２が用いられている。一般的に「コロ」というと、搬送する対象物の幅方向に長い軸に固定された複数の小さな車輪状のものをいうが、本実施形態では、フレーム８２の下部の側面から突出する短い軸に取り付けた車輪状のものとなっている。コロ９２の軸９３は、フレーム８２の幅方向に沿っている。

両側のレール９１に合わせ、コロ９２は偏光素子ユニット８０の両側に設けられている。本実施形態では、両側において、複数組のコロ９２が設けられている。そして、各組のコロ９２に対応させて、レール９１には複数の凹部が設けられている。これらの点について、図３を使用して詳説する。図３は、第一の実施形態における偏光素子ユニット８０の着脱構造の要部について示した斜視概略図である。

偏光素子ユニット８０の着脱の際、偏光素子ユニット８０はレール９１に沿って移動する。説明の都合上、装着する際に移動する向きを「奥」とし、取り外しの際に移動する向きを「手前」とする。図３において、偏光素子ユニット８０が装着のために移動するとすると、偏光素子ユニット８０は手前側から奥側に移動するということになる。

本実施形態では、両側において三組のコロ９２が設けられている。これに合わせて、両側のレール９１には三つの凹部が形成されている。尚、図３では一方の側のみコロ９２及び凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃが示されているが、他方の側についても同様である。
図３に示すように、三組のコロ９２のうち、最も奥側の組は三つのコロ９２から成り、中程の組は二つのコロ９２から成り、最も手前側のコロ９２は一つのコロ９２から成る。各コロ９２の寸法形状は皆同じである。各コロ９２を取り付けた軸９３の長さやフレーム８２に対する取り付け位置の高さも皆同じである。

また、三つの凹部において、最も奥側の凹部９４ａは最も長く、最も手前側の凹部９４ｃは最も短く、中程の凹部９４ｂはその中間の長さである。各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの幅は皆同じであって、各コロ９２の幅よりも僅かに大きな幅となっている。最も奥側の凹部９４ａの長さは、三つのコロ９２の合計の長さ（一個のコロ９２の直径の３倍）よりも僅かに長くなっている。中程の凹部９４ｂの長さは、二つのコロ９２の合計の長さ（一個のコロ９２の直径の２倍）よりも僅かに長くなっている。最も手前側の凹部９４ｃの長さは一個のコロ９２の直径より僅かに長くなっている。

上記のような各組のコロ９２の構成と凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの構成は、着脱のために偏光素子ユニット８０が移動する際の動きをよりスムーズに振動の少ないものにする意義がある。この点について、図１、図４及び図５を使用して説明する。図４は、第一の実施形態における偏光素子ユニット８０の移動について示した正面概略図である。図４は、一例として、装着のために偏光素子ユニット８０を移動させる場合について示している。図５は、偏光素子ユニット５０を移動させている状態を示した側面断面概略図である。

偏光素子ユニット８０を装着する場合、手前側から偏光素子ユニット８０をレール９１に乗せ、奥側に向けて押し出していく（図４（ａ）、図５）。この際、最も奥側のコロ９２の組は、コロ９２が三つあるので、最も手前側の凹部９４ａには嵌り込まず、そのまま通り過ぎる。
偏光素子ユニット８０が押し進められてレール９１の中程まで達した場合も同様で、最も奥側のコロ９２の組は中程の凹部９４ｂより全体としては長いので、この凹部９４ｂに嵌り込まず通り過ぎる（図４（ｂ））。中程のコロ９２の組も同様で、最も手前側の凹部９４ｃには嵌り込まず通り過ぎる。
偏光素子ユニット８０がさらに押し進められて奥側の装着位置付近に達すると、最も奥側のコロ９２の組は、最も奥側の凹部９４ａに嵌り、中程のコロ９２の組は中程の凹部９４ｂに嵌り、最も手前側のコロ９２は、最も手前側の凹部９４ｃに嵌る（図４（ｃ））。

そして、偏光素子ユニット８０が装着位置に正しく位置すると、最も奥側のコロ９２の組は、最も奥側の凹部９４ａに嵌り込み、中程のコロ９２の組は中程の凹部９４ｂに嵌り込み、最も手前側のコロ９２は、最も手前側の凹部９４ｃに嵌り込む（図４（ｄ）、図１）。この状態では、偏光素子ユニット８０のフレーム８２の下面は、レール９１の上面に当接する。つまり、図１に示すように、光照射口７０が偏光素子ユニット８０によって閉鎖された状態となる。閉鎖されてはいるものの、フレーム８２に保持されている各偏光素子８１を透過して偏光光は出射していく。

偏光素子ユニット８０を取り外す場合は、上記とは逆の動作となる。装着位置から偏光素子ユニット８０を引き抜き、レール９１に沿って手前側に向けて移動させる。偏光素子ユニット８０の各コロ９２の組は、対応する凹部には嵌り込むものの、それより手前の位置の凹部には嵌り込まずに通り過ぎる。
このような偏光素子ユニット８０の着脱動作をより容易にするため、図２及び図３に示すように、フレーム８２の手前側の面には取っ手９５が設けられている。着脱の際には取っ手９５を持って押し引きする他、取っ手９５を持って梃子の原理で奥側を少し浮かせたりしながら着脱をする場合もある。

前述したように、各コロ９２が対応する各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃに嵌り込んだ状態は、所定位置に偏光素子ユニット８０が装着された状態である。つまり、各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃは、各コロ９２の離間間隔に合わせて形成されている他、ワークＷの搬送位置との関係で所定の位置に形成されており、所定位置で偏光素子ユニット８０を保持する機能も有している。但し、着脱のためには各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃは対応する各コロ９２より僅かに大きなものにせざるを得ず、装着状態では各コロ９２と各凹部の壁面との間には僅かなクリアランスが形成される。このままであると、多少ガタついてしまうので、最終的に正しい位置にガタ付きなく偏光素子ユニット８０が保持されるよう、不図示の位置固定機構が別途設けられる。

また、上記偏光素子ユニット８０による光照射口７０の閉鎖を確実にするため、本実施形態ではある工夫がされている。即ち、偏光素子ユニット８０が装着位置に位置して各コロ９２は各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃに嵌り込んだ際、図１中に拡大して示すように、各コロ９２は凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの底には接触せず、少し浮いた状態となるようにしている。言い方を変えれば、各コロ９２のフレーム８２からの突出高さ（図１中でｈで示す）は、対応する凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの深さ（図１中ｄで示す）よりも小さく設定されている。このような設定のため、各コロ９２が凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃに嵌り込むと、フレーム８２の下面がレール９１の上面に確実に当接した状態となる。

各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの深さを各コロ９２の突出高さに一致させた構成においても同様の効果が得られるが、加工精度上、組立精度上の誤差からコロ９２の突出高さが大きくなってしまいフレーム８２が浮いてしまうことがあり得る。これを考慮し、これら誤差分を見込んで凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの深さｄをコロ９２の突出高さｈよりも大きくしておくことが望ましい。

一方、ランプ１１からの光による熱の問題を解消するため、ランプハウス６０内を冷却する構造が採用されている。冷却構造について、図１を使用して説明する。
図１に示すように、反射ミラー１２は左右一対のものとなっている。左右の反射ミラー１２は、上部において離間しており、ランプ１１の上側において通風用のスリットを形成している。スリットの上方にはラジエータ２０が設けられており、その上にはブロア３０が設けられている。ブロア３０が動作すると、図１に破線矢印で示すようにラジエータ２０を通して風が流れ、ランプハウス６０内が冷却される。

冷却の目的は、ランプ１１自体の温度上昇を抑制する他、ランプハウス６０内の各部品を冷却したり、ランプハウス６０の表面が限度以上に熱くならないようにするためである。また、偏光素子８１を冷却することで熱的損傷を防止する目的の他、偏光素子８１が高温になることでその輻射熱でワークＷが異常加熱されるのを防止する目的もある。

実施形態の装置の全体の動作について、以下に説明する。
図１１に示すものと同様に、ワークＷは送り出しロールから送り出され、ランプハウス６０の下方を通り過ぎるようにして搬送され、巻き取りロールにより巻き取られる。ランプハウス６０の下を通り過ぎる際、ワークＷに対して偏光光が照射され、光配向処理が施される。光配向処理の向きは、偏光素子８１のグリッドの向きによって決まる。必要とされている向きに光配向処理がされるよう各偏光素子８１が配置される。場合によっては、ワークＷを途中の長さまで処理した後、各偏光素子８１の向きを変え、異なる向きで光配向処理が行われるようにする場合もある。

このような光配向処理において、ランプハウス６０内はブロア３０及びラジエータ２０によって冷却される。この際、送風によってランプハウス６０内は外部に対して部分的に負圧になる箇所も出てくる。仮に光照射口７０の縁付近が負圧になった場合、ここが閉鎖されていないと、外気を吸い込んでしまうことになる。しかし、この実施形態では、偏光素子ユニット８０の下面がレール９１の上面に当接しており、光照射口７０を偏光素子ユニット８０が閉鎖しているので、外気の吸い込みは無いか、問題にならない程度に少なく抑えられる。

このような装置の動作において、偏光素子ユニット８０は適宜着脱される。例えば、異なる向きに光配向処理させたい場合、偏光素子ユニット８０をいったん取り外す。そして、各偏光素子８１をフレーム８２から取り出して向きを変えてセットした後、偏光素子ユニット８０を再装着する。また、ランプ１１の交換やランプハウス６０内の点検といったメンテナンス作業も、偏光素子ユニット８０を取り外して行う。偏光素子ユニット８０の着脱は、前述したように、レール９１に沿って偏光素子ユニット８０を移動させて行う。

上述した構成及び動作に係る本実施形態の偏光光照射装置によれば、偏光素子ユニット８０をレール９１に沿って移動させながら着脱する構造を採用しているので、ワークＷの大型化に対応して偏光素子ユニット８０が大型化した場合でも着脱の作業が容易である。また、移動の際には転動体（コロ９２）がレール９１上を転動するので、フレーム８２の下面がレール９１の上面と面接触しながら滑動する場合に比べ、小さな力で済み、着脱が容易である。

さらに、偏光素子ユニット８０が装着位置に位置した際、対応する転動体が嵌り込む凹部が設けられているので、装着位置の保持が容易である。そして、偏光素子ユニット８０によって光照射口７０が閉鎖されるので、ランプハウス６０内への外気の侵入が抑えられ、シロキサンのような有害な物質が存在する雰囲気においても問題なく光配向処理を行うことができる。

尚、光照射口７０の閉鎖において、Ｏリングのような封止部材を用いると、外気の侵入防止の点では好適である。但し、Ｏリングのような封止部材を用いることは実用的ではない面もある。Ｏリングのような封止部材は、弾性によって気密封止を行うものであるため、クランピング（挟み込んだ状態でのねじ止め等の機械的固定）を行う必要がある。本実施形態では、レール９１に対してフレーム８２を固定することになるが、奥側の位置では、手前側の作業者の立つ位置から非常に遠い位置となるため、ねじ止め等による固定が難しい場合が多い。また、Ｏリングのような封止部材がレール９１に設けられている場合、封止部材を踏みながらコロ９２が転がることになり、移動がガタついたり、封止部材が傷んだりすることもあり得る。したがって、封止部材を特に介在させず、偏光素子ユニット８０の自重のみで光照射口７０の閉鎖を行うのが好ましい場合が多い。フレーム８２の下面の平坦性とレール９１の平坦性とを高くしておけば、両者の面接触のみで問題となる外気の侵入は十分に防止できる。

また、図４（ａ）に示すように、各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃの手前側の壁面９６は、テーパ面となっている。これは、着脱の際の偏光素子ユニット８０の移動をスムーズにするためである。手前側のテーパ面でなく垂直な面であると、各凹部にコロ９２が嵌り込む際や各凹部からコロ９２が抜け出る際に衝撃が発生し易く、フレーム８２に保持された各偏光素子８１に悪影響を及ぼす場合がある。また、垂直な面の場合、偏光素子ユニット８０の重量が大きくなると、各凹部からコロ９２を抜け出させるのに大きな力を要する問題も生じる。これらを考慮し、よりスムーズで容易な着脱を可能にするため、手前側の壁面９６をテーパ面としている。

次に、第二の実施形態の偏光光照射装置について説明する。図６は、第二の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した平面概略図である。第二の実施形態の装置は、偏光素子ユニット８０の着脱構造が第一の実施形態と異なるのみであり、他は同様なので、説明及び図示は省略する。
第二の実施形態においても、偏光素子ユニット８０の移動のため、一対のレール９１が設けられている。そして、偏光素子ユニット８０は、フレーム８２の両側に複数のコロ９２を備えている。複数のコロ９２は、第一の実施形態とは異なり、最も奥側に一つ、中程に一つ、手前側に一つとなっている。
両側三つのコロ９２は、コロ９２自体の寸法形状は皆同じであるが、軸９３ａ、９３ｂ、９３ｃの長さが異なっている。図６に示すように、最も奥側のコロ９２の軸９３ａは最も長く、最も手前側のコロ９２の軸９３ｃは最も短い。中程のコロ９２の軸９３ｂはそれらの中間である。

一方、この実施形態においても、レール９１には、偏光素子ユニット８０の装着時に各コロ９２が嵌り込む凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃが設けられている。各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃは、図６に示すように、各コロ９２の軸９３ａ、９３ｂ、９３ｃの長短に合わせた位置に形成されている。即ち、最も奥側に形成された左右の凹部９４ａの離間距離は、長い軸９４ａで保持された左右のコロ９２の離間距離に一致している。中程に形成さされた左右の凹部９４ｂ、最も手前側に形成された左右の凹部９４ｃも同様で、それぞれ左右のコロ９２の離間距離に一致した位置に形成されている。

このような第二の実施形態においても、着脱のために偏光素子ユニット８０はレール９１上を移動する。この際、各コロ９２は、対応する凹部（装着時に嵌り込む凹部）よりも手前側にある凹部には嵌り込まない。例えば、偏光素子ユニット８０が手前側から奥側に移動する場合、最も奥側のコロ９２は、最も長い軸９３ａで保持されているので、最も手前側の凹部９４ｃ及び中程の凹部９４ｂには嵌り込まずに通り過ぎ、最も奥側の凹部９４ａに達して嵌り込む。中程のコロ９２も、最も手前側の凹部９４ｃには嵌り込まず、中程の凹部９４ｂに達して嵌り込む。
この第二の実施形態においても、着脱の構造は異なるものの、第一の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、着脱の際の偏光素子ユニット８０をスムーズに容易に移動させることができ、装着位置の保持が容易である。

次に、第三の実施形態の偏光光照射装置について説明する。図７は、第三の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した平面概略図である。第三の実施形態の装置も、偏光素子ユニット８０の着脱構造が第一の実施形態と異なるのみであり、他は同様なので、説明及び図示は省略する。
第三の実施形態においても、偏光素子ユニット８０の両側には三つのコロ９２ａ、９２ｂ、９２ｃが設けられており、これに対応して各レール９１には三つの凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃが設けられている。両側において、最も奥側に位置するコロ９２ａは幅が最も大きく、これに応じて軸９３ａも長くなっている。最も手前側に位置するコロ９２ｃは幅が最も小さく、これに応じて軸９３ｃも短くなっている。中程のコロ９２ｂは中ぐらいの幅を有し、軸９３ｂも中ぐらいの長さである。

一方、各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃも、このようなコロ９２ａ、９２ｂ、９２ｃの幅の違いに対応した寸法で形成されている。即ち、最も奥側の凹部９４ａは幅が最も大きく、最も手間側の凹部９４ｃは幅が小さく、中程の凹部９４ｂはその中間である。
この第三の実施形態においても、偏光素子ユニット８０が着脱のために移動する際、各コロ９２ａ、９２ｂ、９３ｃは、対応する凹部よりも手前側に位置する凹部には嵌り込まずに通り過ぎ、対応する凹部に達した際にそこに嵌り込む。このため、偏光素子ユニット８０の移動をスムーズに容易に行うことができ、装着位置の保持も容易である。

次に、第四の実施形態の偏光光照射装置について説明する。図８は、第四の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した概略図である。第四の実施形態の装置も、偏光素子ユニット８０の着脱構造が第一の実施形態と異なるのみであり、他は同様なので、説明及び図示は省略する。図８中の（ａ）は、各コロ９２の形状を示し、（ｂ）は各凹部の断面形状を示し、（ｃ）は、着脱のために偏光素子ユニット８０がレール９１上を移動する様子を示す。

第四の実施形態の装置では、各コロ９２ａ、９２ｂ、９３ｃの大きさはほぼ同じであるが、形状が異なっている。即ち、図８（ａ）に示すように、最も奥側のコロ９２ａは幅広の円柱状の形状である。中程のコロ９２ｂは、中腹部に周状の膨らみ９７を有する形状である。最も手前側のコロ９２は、糸巻きのように、径の大きな両端部９８の間に径の小さな中腹部を形成した形状である。
このような各コロ９２ａ、９２ｂ、９２ｃの形状の違いに合わせ、各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃも断面形状が異なるものとなっている。即ち、図８（ｂ）に示すように、最も奥側の凹部９４ａは、シンプルなコ状の断面形状であり、中程の凹部９４ｂは、コロ９２の中腹部の膨らみの形状に合わせた断面形状である。最も手前側の凹部９４ｃは、両端部９８において径が大きくなっている形状に合わせ、両端部９８がちょうど嵌り込む形状となっている。

この実施形態においても、偏光素子ユニット８０が着脱のために移動する際、各コロ９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、対応する凹部よりも手前側に位置する凹部には嵌り込まずに通り過ぎ、対応する凹部に達した際にそこに嵌り込む。即ち、最も奥側のコロ９２ａは、幅広の円柱状であるため、中程の凹部９４ｂや手前側の凹部９４ｃには嵌り込まず、最も奥側の凹部９４ａに達してそこに嵌り込む。中程のコロ９２ｂは、中腹部９７の膨らみの部分が手前側の凹部９４ｃを通り過ぎ、中程の凹部９４ｂに達してそこに嵌り込む。したがって、この実施形態においても、着脱のための偏光素子ユニット８０の移動がスムーズに容易にでき、装着位置の保持も容易である。

次に、第五の実施形態の偏光光照射装置について説明する。図９は、第五の実施形態の偏光光照射装置の主要部を示した正面概略図である。第五の実施形態の装置も、偏光素子ユニット８０の着脱構造が第一の実施形態と異なるのみであり、他は同様なので、説明及び図示は省略する。
第五の実施形態では、両側において複数組のコロ９２が設けられている。この点では第一の実施形態と同じである。第一の実施形態ではコロ９２の数が組によって異なったのに対し、第五の実施形態では、各組のコロ９２の数は同じ（この例では三つ）だが、コロ９２の間隔（ピッチ）が各組で異なったものとなっている。
即ち、図９に示すように、最も奥側の組では、三つのコロ９２は最も長いピッチＰ１で設けられている。最も手前側の組では、三つのコロ９２は最も短いピッチＰ３で設けられている。中程の組では中くらいのピッチＰ２で三つのコロ９２が設けられている。

このような各組のコロ９２のピッチの違いに合わせ、各凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃも長さが異なるものとなっている。即ち、図９に示すように、最も奥側の凹部９４ａは長く形成されており、長いピッチＰ１で設けられたコロ９２三つ分の長さよりも僅かに長いとなっている。中程の凹部９４ｂは、中くらいのピッチＰ２で設けられたコロ９２三つ分の長さよりも僅かに長いとなっている。最も手前側の凹部９４ｃは、狭いピッチＰ３で設けられたコロ９２三つ分の長さよりも僅かに長い長さとなっている。

この第五の実施形態においても、各組のコロ９２は、対応する凹部には嵌り込むものの、着脱のために偏光素子ユニット８０がレール９１上を移動する際、対応する凹部よりも手前側に位置する凹部には嵌り込まない。図９では、一例として偏光素子ユニット８０を取り外す際の動きが示されている。

上述した第一から第五の実施形態以外にも、偏光素子ユニット８０の移動をスムーズにしつつ装着位置での転動体の凹部への嵌り込みが可能な構造は幾つか考えられる。この点について、図１０を使用して説明する。図１０は、偏光素子ユニット８０の着脱構造の他の例（変形例）について示した図である。
このうち、図１０（１）は、ある変形例について示した平面概略図である。この例では、転動体は、コロではなく、フレーム８２の下面に設けられたボールキャスター９２１となっている。

例えば装着する場合について説明すると、この変形例では、手前側から偏光素子ユニット８０を押していき、最も奥の位置まで移動させた後、少し横に動かす。その横の位置には、各転動体（ボールキャスター９２１）が嵌り込む凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃが形成されている。凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃに各転動体が嵌り込むと、偏光素子ユニット８０が装着位置に配置された状態となる。取り外しの場合は逆で、少し横に移動させて各転動体を凹部９４ａ、９４ｂ、９４ｃから脱出させた後、レール９１に沿って手前側に引き戻すようにする。
この図１０（１）に示すような構造であっても、移動をスムーズで容易なものにできるし、転動体の突出高さよりも凹部の深さを少し深くすることでフレーム８２の下面がレール９１の上面に当接した状態にできる。

また、図１０（２）は、別の変形例について示した正面概略図である。この例は、各凹部９４内に昇降板９４１を設けた構造を有する。各昇降板９４１は、不図示の昇降機構により、レール９１の上面と面一になる高さ（上限位置）と、各凹部９４の底に当接する位置（下限位置）との間で昇降可能となっている。図１０（２）に示すように、偏光素子ユニット８０の移動の際には各昇降板９４１を上限位置にする。偏光素子ユニット８０の装着時には、各コロ９２が各昇降板９４１に乗った位置で偏光素子ユニット８０を停止させる。この状態で各昇降板９４１を下限位置まで加工させ、各コロ９２を各凹部９４内に収容する。この際、フレーム８２の下面はレール９１の上面に当接した状態となる。このような構造であっても、上記各実施形態と同様の効果が得られる。

上述した各実施形態において、偏光素子ユニット８０が光照射口７０を閉鎖することは必須不可欠な事項ではない。偏光素子ユニット８０とは別の光学素子を出射側に設け、その光学素子によって光照射口７０の閉鎖を行うこともできるからである。光配向処理に必要な偏光光を十分に透過するフィルタ又は保護用の透光板等の板状の光学素子を偏光素子ユニット８０の出射側に設け、この光学素子によって光照射口７０の閉鎖を行っても良い。この場合も、光学素子は光照射口よりも少し大きいフレームによって保持され、フレームをレールに沿って移動させることで着脱を行うようにし、上述したいずれかの構造によって光照射口７０の閉鎖を行うようにする。

上記各実施形態では、偏光素子ユニット８０のフレーム８２に転動体が設けられ、レール９１に凹部が設けられたが、その逆であっても本願発明は実施可能である。レールに複数のコロが設けられており、各コロの上に順次乗るようにして偏光素子ユニットを移動させても着脱は行える。この際、フレーム８２の下面に前述したのと同様の各凹部を設けておき、装着時には各凹部に対応するコロが嵌り込むようにし、移動の際には手前側の凹部に嵌り込まないようにすることができる。

尚、フレーム８２に転動体を設ける場合、各実施形態のようにフレーム８２の下部に転動体を設けることは必須の要件ではない。例えば、フレーム８２の上部側面にフランジ状の部位を設け、この部位に対して転動体を取り付けても良い。この場合、フランジ状の部位の下面からの転動体の突出高さよりも凹部の深さを大きくしておけば、同様に光照射口の閉鎖が行える。

また、転動体としてコロを使用する場合、長尺な軸を有する通常の搬送コロと同様のものを使用することもできる。軸は、一対のレールの内側の縁の離間間隔よりも少し長いものとされ、この軸の両端にコロが設けられる。コロ付きの軸は、レールの長さ方向に沿って間隔をおいてフレームに複数取り付けられる。この場合、各軸が偏光素子の下側に位置するので、偏光素子からの出射光（偏光光）を各軸が遮る状態となり得る。これが問題になるようであれば、図２に示す遮光板８３の直下の位置に各軸が位置するように配置を調節すれば良い。

尚、各実施形態において、偏光素子ユニット８０の長さ方向における転動体の数又は転動体の組の数は、偏光素子ユニット８０の長さに応じて適宜変更される。長さが長くなれば、四つ以上の転動体又は転動体の組が使用される場合もあるし、短くなれば、転動体又は転動体の組の数は二つになることもある。
また、上記各実施形態では、偏光素子ユニット８０は複数の偏光素子８１を並べて保持したものであったが、本願発明は、１個のみの偏光素子を有する偏光素子ユニットの場合であっても同様に実施できる。大型の偏光素子の製作が可能になった場合、ワークの大型化に合わせて大型の偏光素子を製作し、一個の偏光素子だけで必要な偏光光照射領域を賄うことがあり得る。この場合でも、大型化によって偏光素子ユニットの全体の重量が大きくなることには変わりはなく、上記各実施形態のようにレールに沿って移動させながら着脱する構成は、着脱をスムーズに容易にする点で顕著な効果がある。

尚、一対のフレーム８２で偏光素子８１を挟み込む構造の他、一つのフレームで偏光素子を保持する構造が採用されることもある。例えば、一又は複数の偏光素子が成す方形の輪郭に適合する方形の枠状（額縁状）のフレームを採用し、フレームの内側に嵌め込むことで偏光素子を保持した構造が採用されることもある。

１１ ランプ
１２ 反射ミラー
２０ ラジエータ
６０ ランプハウス
７０ 光照射口
８０ 偏光素子ユニット
８１ 偏光素子
８２ フレーム
９１ レール
９２、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ コロ
９３、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ 軸
９４、９４ａ、９４ｂ、９４ｃ 凹部
９５ 取っ手
９６ 手前側の壁面

Claims (6)

1. 光源からの光を偏光素子により偏光させて照射する偏光光照射装置において、
   偏光素子は、フレームにより保持されて偏光素子ユニットとしてユニット化されており、
   偏光素子ユニットを着脱の際に移動させるためのレールが設けられており、
   フレームには、レール上を転動する転動体がレールの長さ方向に沿って複数個又は複数組設けられており、
   レールの上面には、複数個の転動体の各々又は複数組の転動体の各々の組に対応して長さ方向に沿って複数の凹部の各々が設けられており、
   各凹部の開口は、対応する転動体の大きさ又は対応する組の転動体の全体の大きさよりも大きく、
   各凹部は、偏光素子ユニットが所定の装着位置に位置した際に、対応する転動体が嵌り込むか又は対応する組の転動体が全体に嵌り込むものであることを特徴とする偏光光照射装置。
2. 光源からの光を偏光素子により偏光させて照射する偏光光照射装置において、
   偏光素子は、フレームにより保持されて偏光素子ユニットとしてユニット化されており、
   偏光素子ユニットを着脱の際に移動させるためのレールが設けられており、
   レールの上面には、偏光素子ユニットが移動した際に転動する転動体がレールの長さ方向に沿って複数個又は複数組設けられており、
   フレームの下面には、複数個の転動体の各々又は複数組の転動体の各々の組に対応して長さ方向に沿って複数の凹部の各々が設けられており、
   各凹部の開口は、対応する各転動体の大きさ又は対応する各組の転動体の全体の大きさよりも大きく、
   各凹部は、偏光素子ユニットが所定の装着位置に位置した際に、対応する転動体が嵌り込むか又は対応する組の転動体が全体に嵌り込むものであることを特徴とする偏光光照射装置。
3. 前記各凹部は、着脱のために偏光素子ユニットがレール上を移動する際、前記対応する転動体以外の転動体又は対応する組以外の組の各転動体が嵌り込まないものであることを特徴とする請求項１又は２記載の偏光光照射装置。
4. 前記各凹部の深さは、前記対応する転動体又は対応する組の各転動体の前記フレームの下面からの突出高さと同じかそれよりも大きいことを特徴する請求項１又は３記載の偏光光照射装置。
5. 前記各凹部の深さは、前記対応する転動体又は対応する組の各転動体の前記レールの上面からの突出高さと同じかそれよりも大きいことを特徴する請求項２又は３記載の偏光光照射装置。
6. 前記各凹部の壁面のうち、前記偏光素子ユニットの取り外しの際に前記偏光素子ユニットが移動する側である手前側の壁面は、当該凹部の開口を大きくする向きに傾いたテーパ面となっていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の偏光光照射装置。

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