JP6524866B2 - 照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ランプ及びミラーを備えた照射装置に関する。

従来、ランプ及びミラーを備えた照射装置として、液晶パネルの基板を貼り合わせる紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線照射装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この紫外線照射装置では、ランプに、紫外線を照射するメタルハライドランプが用いられている。

特開２０１３−１６８２７４号公報

照射装置においては、種類の異なるランプを使用することが要求される場合があり、例えば、上述した紫外線照射装置においては、メタルハライドランプとガリウムランプを交換して使用する要求がある。
しかしながら、単に種類の異なるランプを交換しただけでは、種類の異なるランプの照射野における均斉度に差違が生じる場合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプの種類を変更しても均斉度の低下を抑制可能な照射装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の照射装置は、光源たるランプと、前記ランプから放射される光を反射するミラーとを備える照射装置において、前記ランプ内の輝度分布中心に差違が生じる前記ランプを前記ミラーに択一的に取り付け可能に構成し、前記輝度分布中心の差違に基づいて、一のランプの取付位置を他のランプの取付位置よりも下方にずらして形成されていることを特徴とする。

また、本発明の照射装置は、光源たるランプと、前記ランプから放射される光を反射し、出射口を下側に有するミラーとを備える照射装置において、前記ランプ内の輝度分布中心に差違が生じる前記ランプを前記ミラーに択一的に取り付け可能に構成し、前記輝度分布中心の差違に基づいて、一のランプの取付位置を他のランプの取付位置よりもミラーの出射口側にずらして形成されていることを特徴とする。

上述の構成において、前記ミラーに前記輝度分布中心に差違が生じるランプを択一的に取り付けたランプユニットと、ミラーの出射口に配置したフィルタとにより、照射器を構成し、前記照射器を、ワークを載置するステージに対して複数並べて配置してもよい。

上述の構成において、前記一のランプがガリウムランプで、前記他のランプがメタルハライドランプであってもよい。

本発明によれば、ランプの種類に応じてランプの取付位置をずらすことにより、ランプの種類を変更しても均斉度の低下を抑制できる。

本発明の実施形態に係る照射装置たる紫外線照射装置の構成を示す斜視図である。 ランプユニットの端部を示す斜視図である。 ランプユニットを示す分解斜視図である。 ランプ取付構造を分解したランプユニットを示す分解斜視図である。 ランプとミラーとの位置関係を示す図である。 照射器が１灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 ランプにメタルハライドランプを用い、照射器が４灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 ランプにガリウムランプを用い、ランプをメタルハライドランプと同一位置に配置し、照射器が４灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 ランプにガリウムランプを用い、ランプをメタルハライドランプよりずらして配置し、照射器が４灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、照射装置の一例として、液晶パネルの基板を貼り合わせる樹脂材に紫外線を照射して樹脂材を硬化させる紫外線照射装置を示す。
図１は、本実施形態に係る紫外線照射装置の構成を示す斜視図である。
紫外線照射装置１は、ワーク２に紫外線を照射する照射装置であり、紫外線を直下のワーク２に照射する複数の照射器３を装置筐体（不図示）内に備えている。

ワーク２は、所定の幅Ｗ及び長さＬの照射エリア２Ａを有する矩形状を成し、この照射エリア２Ａに例えば液晶パネルが載置されて紫外線が照射される。このワーク２は、ステージ４に載置固定されている。
照射器３は、底面開放型の直方体状の照射器筐体１０を有し、この照射器筐体１０には、ランプユニット５が内設されている。このランプユニット５は、紫外線を線状に放射する線状紫外線光源たるランプ１１と、このランプ１１を包囲する半楕円筒状（シリンドリカル状）のミラー１２とを備え、ランプ１１から放射される紫外線をミラー１２で反射して照射器筐体１０の底面から線状に紫外線を照射する。

照射器筐体１０には、ランプ１１の直下に、平面視で矩形状の照射開口が形成されており、長手方向がランプ１１の長手方向（軸方向）に一致するように設けられている。照射開口の内側には、透過する光の波長を選択する波長選択フィルタ（フィルタ）１３が設けられ、波長選択フィルタ１３は照射開口を塞ぐ遮光性の枠板１４に保持されている。すなわち、波長選択フィルタ１３は、ミラー１２の出射口１２Ａとワーク２の間に配置されている。この波長選択フィルタ１３によって紫外線照射装置１は所望の波長の光を照射するようになっている。波長選択フィルタ１３が透過する透過波長域は、紫外線照射装置１の使用用途に応じて適宜に設定され、本実施形態では、液晶パネルの製造に最適な帯域が設定されている。

ステージ４は、昇降可能に構成され、ワーク２を照射する際には、ワーク２が搭載されたステージ４は、所定の照射位置まで上昇する。また、ステージ４は、上面が反射面として構成され、ステージ反射板となっている。

この紫外線照射装置１では、４つの照射器３がワーク２の幅Ｗの方向に所定の間隔で並列に設けられている。すなわち、ワーク２の照射エリア２Ａの略全域が中央の２つの照射器３により照射され、また幅Ｗ方向の両端部で照度が低下する箇所については、中央の照射器３を挟んだ両端の照射器３の照射によって照度の低下が補われる。
ただし、両端の照射器３については、ワーク２の照射エリア２Ａに照射されずに外に漏れる紫外線が比較的多く、効率が悪い。

そこで、この紫外線照射装置１は、照射器３とステージ４との間に、並設された複数の照射器３の周囲を囲むように四角筒状の補助反射板６を備えている。
具体的には、補助反射板６は、ランプ１１の両端に対面する一対の端板６Ａと、ランプ１１の両側に対面する一対の側板６Ｂとを有し、これらがランプ１１の四方を囲む四角筒状に組まれ、その内壁面が反射面として構成されている。これにより、各照射器３からワーク２の長さＬ方向の外に漏れる光がワーク２の照射に使われ、ワーク２が効率良く照射されることとなる。

ところで、紫外線照射装置１においては、ランプ１１に主波長が３６５ｎｍのメタルハライドランプが使用されてきたが、近年は、ランプ１１に主波長が４２０ｎｍのガリウムランプが使用される場合が増加している。また、メタルハライドランプとガリウムランプを交換して使用する要求もでてきている。
しかしながら、種類の異なるランプ、具体的には、添加物の分量や種類が異なるランプを、単に交換しただけでは、種類の異なるランプの照射野における均斉度に差違が生じる。
従来では、照射器のワークに対する距離をランプの種類毎に変更して紫外線照射装置を設計していたため、ランプの種類毎に異なる設計の紫外線照射装置を必要とする。また、ガリウムランプを用いる場合には、照射器をワークに対して比較的大きく（例えば、１５０ｍｍ程度）離す必要があり、紫外線照射装置が大型化してしまう。

発明者は、シミュレーションにより、ランプの種類が異なるとランプ内の輝度分布中心の位置に差違が生じているという知見を得た。例えば、ガリウムランプでは、ランプ内の輝度分布中心が、ランプの軸よりも５ｍｍ程度上方にある。
そこで、本実施形態では、紫外線照射装置１は、輝度分布中心の差違に基づいて、ランプ１１の取付位置を可変する構成としている。

図２は、ランプユニット５の端部を示す斜視図である。図３はランプユニット５を示す分解斜視図であり、図４はランプ取付構造を分解したランプユニット５を示す分解斜視図である。図５は、ランプ１１とミラー１２との位置関係を示す図であり、図５（Ａ）はランプ１１がメタルハライドランプの場合、図５（Ｂ）１１はランプがガリウムランプの場合を示す。なお、図２〜図４では、ランプユニット５の一方の端部を示しているが、他方の端部も同一の構成であるため、説明及び図示を省略する。
ランプユニット５は、図２に示すように、底面を開放する直方体状の灯体２１を有し、この灯体２１内にランプ１１及びミラー１２を収めて構成されている。灯体２１内には、両端側に金属製の端板２２が設けられ、この灯体２１と端板２２がランプユニット５のユニット筐体２０を構成している。
端板２２は、図３に示すように、下方に開口する溝２２Ａが形成されており、開口形状が略矩形状をなし、端板２２は全体として略Ｕ字形状に形成されている。この端板２２は、ランプ１１の軸Ｃ（図５参照）方向に延在して灯体２１に固定される一対の支持片２３に固定されている。

この端板２２に、ランプ１１の端部１１Ａがランプ取付構造２４によって取り付けられる。具体的には、ランプ１１は、図３及び図４に示すように、発光管３０と、発光管３０の発光管端部３０Ａに設けられた絶縁性の碍子３１とを備え、ランプ取付構造２４は、発光管端部３０Ａの絶縁を図るランプ絶縁部４０と、碍子３１を保持するランプ保持部５０と、を備えている。

ランプ絶縁部４０は、端板２２に固定される金属製の固定板４１と、固定板４１に固定され、発光管端部３０Ａを上方及び下方からそれぞれ包囲するランプ絶縁体４２Ａ，４２Ｂとを備えている。
固定板４１は、溝２２Ａを覆う大きさに形成され、この固定板４１には、ランプ１１を挿入する切り欠き部４１Ａが形成されている。切り欠き部４１Ａは、下方に向けて開口し、この開口部４１Ａ１からランプ１１が切り欠き部４１Ａに挿入される。切り欠き部４１Ａはランプ１１との間に所定の隙間が空く大きさに形成されている。
ランプ絶縁体４２Ａ，４２Ｂは、絶縁性材料、例えば、セラミック（本実施形態では、ステアタイト）で溝２２Ａと略同一の大きさに形成され、ランプ１１と端板２２（及び固定板４１）との間の絶縁を図る。ランプ絶縁体４２Ａ，４２Ｂは、上下に分割されて構成されて、発光管端部３０Ａを上下に包囲する。ランプ絶縁体４２Ａ，４２Ｂには、発光管端部３０Ａと所定の隙間を空けて発光管端部３０Ａに沿った形状の凹部４２Ａ１，４２Ｂ１が形成されている。

ランプ保持部５０は、端板２２の上部に固定される固定枠５１と、固定枠５１に固定される固定板５２と、固定板５２に固定される絶縁体５３と、絶縁体５３に固定され碍子３１を上方及び下方からそれぞれ保持するランプ保持体５４Ａ，５４Ｂとを備えている。
固定枠５１及び固定板５２はそれぞれ金属板であり、固定枠５１は下方及びランプ１１の軸方向外側を開放した箱状に形成され、この固定枠５１の内側に、固定板５２が固定されている。固定板５２は、固定枠５１に固定される平板状の基体５２Ａと、基体５２Ａから下方に板状に延出する延出部５２Ｂとを有して、略Ｌ字状に形成されている。
絶縁体５３は、絶縁性材料、本実施形態では、ポリテトラフルオロエチレンで形成されている。この絶縁体５３は、固定板５２とランプ保持体５４Ａの間に介在される略角柱状の介在部５３Ａと、介在部５３Ａから下方（ランプ保持体５４Ａ側）に板状に延出する延出部５３Ｂとを有して、略Ｌ字状に形成されている。
ランプ保持体５４Ａ，５４Ｂは、絶縁性材料、例えば、セラミック（本実施形態では、ステアタイト）で形成されている。ランプ保持体５４Ａ，５４Ｂは全体として略矩形状に形成され、上下に分割されて構成されて、碍子３１を上下に挟持する。ランプ保持体５４Ａ，５４Ｂには、碍子３１に沿った形状の凹部５４Ａ１，５４Ｂ１が形成されている。

ランプ絶縁体４２Ａ，４２Ｂは、凹部４２Ａ１，４２Ｂ１が発光管端部３０Ａを包囲した状態でねじ等の締結具によって互いに結合された上で、ねじ等の締結具によって固定板４１に固定される。なお、発光管端部３０Ａと凹部４２Ａ１，４２Ｂ１とは、間に所定の隙間が形成されており、接触していない。
碍子３１はランプ保持体５４Ａ，５４Ｂに挟持されてランプ保持体５４Ａ，５４Ｂに固定され、ランプ保持体５４Ａ，５４Ｂはねじ等の締結具によって互いに結合された上で、ねじ等の締結具によって絶縁体５３に固定される。絶縁体５３はねじ等の締結具によって固定板５２に固定され、この固定板５２もねじ等の締結具によって固定枠５１に固定される。
固定板４１及び固定枠５１は、それぞれねじ等の締結具５５によって端板２２に固定される。

ここで、固定板４１及び固定枠５１には、それぞれ締結具５５を挿入する締結孔４１Ｂ、５１Ａが上下に延びる長孔に形成されている。締結孔４１Ｂ、５１ＡのピッチＰ（２つの向かい合う半円の中心線間の長さ）（図５参照）が所定長さに設定されている。これにより、図５に示すように、ランプ１１の軸Ｃがミラー１２の焦点Ｆとなる位置（上側位置）と、ランプ１１の軸Ｃがミラー１２の焦点Ｆよりも下方（ミラー１２の出射口１２Ａ側）に所定長さずれる位置（下側位置）とに、ランプ１１の取付位置が変更可能となる。
本実施形態では、メタルハライドランプをミラー１２の焦点Ｆに配置した設計を基準に、ガリウムランプの位置を決めている。すなわち、上側位置はランプ１１がメタルハライドランプの場合の位置、下側位置はランプ１１がガリウムランプの場合の位置とし、上述の所定長さを５ｍｍに設定している。ランプ１１がメタルハライドランプの場合には、ランプ１１は上側位置に取り付けられ、ランプ１１がガリウムランプの場合には、ランプ１１が下側位置に取り付けられる。
なお、本実施形態では、ランプ１１の種類に合わせて波長選択フィルタ１３を代えている。

次いで、紫外線照射装置１の作用について説明する。
図６は、照射器３が１灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、（Ａ）はメタルハライドランプとガリウムランプが同一位置にある場合、（Ｂ）はガリウムランプをメタルハライドランプよりミラー１２の出射口１２Ａ側に５ｍｍずらした場合を示す。図６中、符号Ｍはメタルハライドランプのグラフを示し、符号Ｇはガリウムランプのグラフを示す。
図７は、ランプ１１にメタルハライドランプを用い、照射器３が４灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図７（Ａ）は照射エリア２Ａの照度分布を示し、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の点線部分に相当する照射エリア２Ａの長さ方向中心における照度分布を示す。
図８は、ランプ１１にガリウムランプを用い、ランプ１１をメタルハライドランプと同一位置に配置し、照射器３が４灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８（Ａ）は照射エリア２Ａの照度分布を示し、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の点線部分に相当する照射エリア２Ａの長さ方向中心における照度分布を示す。
図９は、ランプ１１にガリウムランプを用い、ランプ１１をメタルハライドランプよりずらして配置し、照射器３が４灯の場合の照度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図９（Ａ）は照射エリア２Ａの照度分布を示し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の点線部分に相当する照射エリア２Ａの長さ方向中心における照度分布を示す。
図６、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）中、横軸はランプ１１の幅Ｗ方向の位置を示し、縦軸は照度（相対値）（％）を示す。

図６（Ａ）及び図７に示すように、ランプ１１がメタルハライドランプの場合は、幅Ｗ方向の中央部になだらかなピークを有し、当該中央部が均一に照射され、均斉度も８７％と比較的高い。
一方、図６（Ａ）及び図７に示すように、ランプ１１がガリウムランプの場合は、幅Ｗ方向の中心に照度のピークがあり、均斉度も５８％と比較的低くなる。

これに対し、ガリウムランプをメタルハライドランプよりミラー１２の出射口１２Ａ側に５ｍｍずらした場合、図６（Ｂ）及び図９に示すように、幅Ｗ方向の中央部になだらかなピークを有し、当該中央部が均一に照射され、均斉度も８９％と比較的高くなる。
このように、本実施形態では、ランプ１１がメタルハライドランプ及びガリウムランプのいずれであっても、輝度分布中心がミラー１２の焦点Ｆに略一致させることができるので、ランプの種類を変更しても均斉度の低下を抑制できる。また、照射器をワークに対して比較的大きく離していた従来のガリウムランプ用の紫外線照射装置に比べ、照射器３がワーク２に近くなるので、照度を向上できる。
また、ランプ１１を照射器３（具体的には、ランプユニット５のユニット筐体２０）に対して取付位置を変更可能に取り付けたため、紫外線照射装置１の装置筐体の構造を変更する必要がないので、照射器３の間隔や数を容易に変更できる。したがって、照射器３の数を変更して照射エリア２Ａの幅Ｗを拡張、伸縮することを容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、紫外線照射装置１は、ランプ１１内の輝度分布中心に差違が生じるランプ１１をミラー１２に択一的に取り付け可能に構成し、輝度分布中心の差違に基づいて、一のランプ（ガリウムランプ）の取付位置を他のランプ（メタルハライドランプ）の取付位置よりも下方（本実施形態では、ミラー１２の出射口１２Ａ側）にずらして形成されている構成とした。この構成により、ランプの種類を変更しても均斉度の低下を抑制できる。

また、本実施形態によれば、ミラー１２に輝度分布中心に差違が生じるランプ１１を択一的に取り付けたランプユニット５と、ミラー１２の出射口１２Ａに配置した波長選択フィルタ１３とにより、照射器３を構成し、照射器３を、ワーク２を載置するステージ４の上方に複数並べて配置する構成とした。この構成により、紫外線照射装置１の装置筐体の構造を変更することなく、照射器３の間隔や数を容易に変更できる。

但し、上述の実施形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上述の実施形態では、ランプ１１をランプユニット５のユニット筐体２０に取り付けたが、ランプ１１の取り付け部は、これに限定されるものではなく、例えば、照射器３の照射器筐体１０であってもよい。また、ランプ１１を装置筐体に取り付ける構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、メタルハライドランプをミラー１２の焦点Ｆに配置した設計を基準に、ガリウムランプの位置を決めていたが、ガリウムランプをミラー１２の焦点Ｆに配置した設計を基準に、メタルハライドランプの位置を決めてもよい。但し、メタルハライドランプをミラー１２の焦点Ｆに配置した設計を基準に、ガリウムランプの位置を決める方が、照射器３とワーク２の間の距離を短くできるので、紫外線照射装置１の大型化を防止できる。

また、上述の実施形態では、一のランプをガリウムランプとし、他のランプをメタルハライドランプとしたが、ランプの種類はこれらに限定されるものではなく、種々のランプを用いることができる。
また、上述の実施形態では、２種類のランプ１１を取り付け可能に構成したが、取付可能なランプ１１の数はこれに限定されず、３種類以上であってもよい。

また、上述の実施形態では、長孔状の締結孔４１Ｂ、５１Ａによってランプ１１の取付位置を変更可能にしたが、取付位置を変更する構成は長孔に限定されるものではなく、例えば、所定位置で固定可能なスライド機構であってもよい。

また、上述の実施形態では、照射器３を４つ設けたが、照射器３の数はこれに限定されず、また、１つであってもよい。
また、上述の実施形態では、補助反射板６を設けたが、補助反射板６を省略してもよい。
また、上述の実施形態では、ステージ４は、ステージ反射板としたが、上面を反射面としないステージとして構成してもよい。

また、上述の実施形態では、照射方向を下向きとしていたが、照射方向はこれに限定されず、例えば上向きであってもよい。ミラーの出射口が上側に配置され照射方向が上向きとなる場合にも、ガリウムランプはメタルハライドランプより下方に５ｍｍずらして配置される。すなわち、この場合、メタルハライドランプの取付位置はガリウムランプの取付位置よりもミラーの出射口側にずらして配置されることとなる。

また、上述の実施形態では、照射装置の一例として液晶パネルの基板を貼り合わせる樹脂材に紫外線を照射して樹脂材を硬化させる紫外線照射装置を説明したが、照射装置は当該紫外線照射装置に限定されるものではない。また、照射装置が照射する光も紫外線に限定されるものではなく、ランプには種々の波長を発光するランプを用いることができる。

１ 紫外線照射装置（照射装置）
３ 照射器
４ フィルタ
５ ステージ（ステージ反射板）
１１ ランプ
１２ ミラー
１２Ａ 出射口
２０ ランプユニット

Claims (4)

1. 光源たるランプと、前記ランプから放射される光を反射するミラーとを備える照射装置において、
   前記ランプ内の輝度分布中心に差違が生じる前記ランプを前記ミラーに択一的に取り付け可能に構成し、
   前記輝度分布中心の差違に基づいて、一のランプの取付位置を他のランプの取付位置よりも下方にずらして形成されていることを特徴とする照射装置。
2. 光源たるランプと、前記ランプから放射される光を反射し、出射口を下側に有するミラーとを備える照射装置において、
   前記ランプ内の輝度分布中心に差違が生じる前記ランプを前記ミラーに択一的に取り付け可能に構成し、
   前記輝度分布中心の差違に基づいて、一のランプの取付位置を他のランプの取付位置よりもミラーの出射口側にずらして形成されていることを特徴とする照射装置。
3. 前記ミラーに前記輝度分布中心に差違が生じるランプを択一的に取り付けたランプユニットと、ミラーの出射口に配置したフィルタとにより、照射器を構成し、前記照射器を、ワークを載置するステージに対して複数並べて配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照射装置。
4. 前記一のランプがガリウムランプで、前記他のランプがメタルハライドランプであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の照射装置。