JPH07113769B2 - 露光装置及び熱吸収式コールドミラー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリント配線基板のパターン形成用、印刷製版
用、精密ホトエッチング用等厳しい作業環境下で行われ
る精密露光作業に供される露光装置、特に作業環境の破
壊又は攪乱が最小限度で済み、その結果、露光作業の運
転経費を大幅に削減し得る経済的な露光装置及び前記装
置を構成するために不可欠な熱吸収式コールドミラーに
関するものである。

〔従来の技術〕

精密露光作業においては、露光装置を取り囲む作業空間
の空気清浄度，温度及び湿度等の環境条件を一定状態に
管理することが重要であるが、前記環境条件の破壊、又
は攪乱を少くすることによって露光作業の運転経費を節
減できる経済的な露光装置が本願と同一の出願人によっ
て提案されている（詳細は特願平1-290317号参照）。

この露光装置は第９図に示すように、移動自在な上下の
焼枠1,2の間に画像形成用ワーク３を挾着し、上下のコ
ールドミラー4,4を介して前記ワーク３の両面に露光を
行う露光部５と、隔壁６及び透明な窓板材7,7を介して
前記露光部５と気密に仕切られた光源部８等からなり、
前記光源部８は主として紫外光を照射する空冷式の上下
の放電灯9,9と、各放電灯9,9が照射した光のうちの紫外
光を露光時及び非露光時にそれぞれ反対方向に反射させ
る回動可能なコールドミラー10,10と、前記コールドミ
ラー10,10を透過した赤外光を吸収する吸収板12,12と、
非露光時にコールドミラー10から反射した紫外光を吸収
する吸収板13,13と、戸外11に連通する吸排気ダクト14,
14;15,15を介して自然の外気を光源部８内に流通させて
放電灯9,9を空冷する冷却用送風機16,16等からなり、こ
の露光装置に依ると、光源部８の冷却用空気に外気を
使用するので、露光装置を収り囲む作業空間17内の管理
された高価な空気の消費が節減でき、経済的である、
光源部８と露光部５が気密に仕切られているので、光源
部８で発生した塵埃が露光部５の内部に侵入してワーク
３の露光面を汚損するおそれがない等の利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記の露光装置には次に述べるような問題点が
あった。

〔ｉ〕露光部５に送られた照射光中に少量の赤外光が含
まれているため、この赤外光による露光部５の温度上昇
を防止するには前記作業空間17内の管理された空気を露
光部５内に循環させる必要があり、この循環によって破
壊、又は攪乱された環境を保全するためにかなりの労力
と費用を必要とする。

〔ii〕コールドミラー10,10は第８図に示すように、透
明なガラス板19の表面にアルミニウムの薄膜20を形成し
たものが使用されるが、長時間の使用によって前記薄膜
20が損耗すると反射光22に含まれる赤外光の割合いが増
加して露光部の温度上昇を助長する。

本発明は前記の問題点に鑑み、露光装置各部の温度上昇
を防止して管理された空気の消費を最低限に抑制できる
経済的な露光装置を提供することを第１の課題とし、更
に第１の課題を達成するのに不可欠な熱吸収式コールド
ミラーを提供することを第２の課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の問題点に鑑み創案されたものであ
り、液冷式の放電灯を有する光源部と、この光源部に隔
壁および透明な窓板部材を介して気密に仕切られると共
に、液冷式の熱吸収式コールドミラーを有する露光部
と、前記放電灯および熱吸収式コールドミラーで熱交換
して昇温した冷却用液体を自然の外気を利用して冷却す
る空気冷却式冷却設備とを備え、 前記光源部の後方側には、前記空気冷却式冷却設備を備
える区画部を形成し、前記光源部の下方には、外気を取
り入れる給入ダクトを設け、前記露光部の下方には、作
業空間内の空気を取り入れる空気取入室を設け、 前記光源部の下方の隔壁および上方の隔壁に空気の循環
孔を設け、前記露光部の下方の隔壁に減圧吸入弁を設け
ると共に、上方の隔壁に露光部内の空気を強制的に作業
空間に排出するブロアーを設け、 前記放電灯および熱吸収式コールドミラーに連通し、前
記空冷式冷却設備を介して再び放電灯および熱吸収式コ
ールドミラーに循環する冷却流路を設け、 前記空気冷却式冷却設備は、送られてくる昇温した冷却
液の放熱を行う放熱器と、前記給入ダクトから取り入れ
た外気を、光源部の隔壁に設けた循環孔を介して循環さ
せ前記放熱器に吹き付ける空冷用ファンと、この空冷用
ファンで吹き付けた外気を戸外に排出する排気ダクトと
を備える露光装置として構成した。

また、空冷式の放電灯を有する光源部と、この光源部に
隔壁および透明な窓板部材を介して気密に仕切られると
共に、液冷式の熱吸収式コールドミラーを有する露光部
と、前記熱吸収式コールドミラーと冷却流路を介して接
続され、熱交換して昇温した冷却用液体を自然の外気を
利用して冷却する空気冷却式冷却設備とを備え、 前記露光部の下方には空気取入室を設け、前記光源室に
は、光源室内の空気を外気側に排出する排気ダクトを設
け、 前記空気冷却式冷却設備は、外気を吸入する空冷用ファ
ンと、前記熱吸収式コールドミラーから送られて来た昇
温した冷却水の放熱部と、この放熱部に外気を吹き付け
る空冷用ファンと、この空冷ファンが送って来た外気を
前記放電灯に吹き付ける空冷吹付け装置とからなり、 前記露光部は、空気取入室に取り入れられた作業空間か
らの空気を露光室内に送る減圧吸入弁を有すると共に、
露光室内の空気を作業空間に強制的に排出するブロアー
を有する露光装置として構成した。

さらに、熱吸収式コールドミラーは、透明な板材の表面
に金属の薄膜を形成したコールドミラーと、前記コール
ドミラーの背面側に一体または別体に構成した偏平な箱
体と、前記箱体の内部を流通する冷却用液体の流れの中
に傾斜して浸漬したフィルターとを備え、前記箱体とフ
ィルターはコールドミラーを通過した赤外光を含む波長
成分の光を選択的に吸収するようにその材質が設定され
る構成とした。

また、前記コールドミラーは、箱体と別体に構成され、
かつ、それ等の間に熱吸収部材が挟着されている構成と
しても構わない。

〔作用〕 放電灯および熱吸収式コールドミラーは、冷却液の
循環により冷却され、昇温した冷却液は、冷却流路を介
し空気冷却式冷却設備の放熱部に到達する。一方、光源
部の下方に設けた給入ダクトから取り入れられた外気
が、循環孔から区画部側に循環し、空冷用ファンにより
外気を前記放熱部に吹き付けている。

また、作業空間から取り入れた空気は、減圧吸入弁を介
して露光部内に供給され、ブロアーにより強制的に作業
空間に排出される。

熱吸収式コールドミラー内を流通する冷却液は、冷
却流路で接続されて循環し、空気冷却式冷却設備の位置
で、放熱器およびこの放熱器に外気を吹き付ける空冷用
ファンにより昇温した冷却液を冷却する。と共に、空冷
用ファンから送られる外気は、空気吹き付け装置により
放電灯に吹き付けられる。そして、放電灯に吹き付けら
れた外気は、光源部に設けた排気ダクトにより戸外に排
出される。一方、作業空間から空気取入室に取り入れら
れた空気は、減圧吸入弁を介して露光部内に供給し、露
光部内の空気は、ブロアーにより作業空間に強制的に排
出される。

熱吸収式コールドミラーは、そのコールドミラーが
赤外光を通過させフィルター又は箱体を構成する部材に
より吸収される、そして、昇温したフィルターなどは、
冷却液により冷却される。また、フィルターは、箱体内
に傾斜して浸漬されているため、箱体内に流れ込んだ冷
却液は、フィルターで仕切られる区域が徐々に狭くなる
ため、冷却液の流速が早くなる。

コールドミラーと箱体の間に熱吸収部材を挟着する
ことにより、赤外光の吸収率が増大する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図ないし第５図は液冷式の放電灯を利用した露光装置の
一実施例を示すもので、この実施例の装置は光源部31
と、露光部32と、空気冷却式冷却設備（以下、空冷設備
と呼ぶ）等からなり、前記光源部31と露光部32は隔壁34
及びこの隔壁34に設けた透明なアクリル製窓板材35,35
によって気密に仕切られており、前記光源部31の反隔壁
側には空冷設備の主要部である冷却用フアン36,放熱器3
7,冷却水タンク38,冷却水ポンプ39等が後部隔壁40で仕
切られた区画42内に配置されている。

光源部31は水冷却式の放電灯43,43と、各放電灯43,43の
背面側に設けた楕円状の凹面鏡44,44と、照射光中の不
都合な波長成分の光を除去する透光装置45,45（詳細は
本願と同一の出願人によって提案された特願平2-102650
号を参照）と、上下の放電灯用及び透光装置用の冷却水
配管46,47等からなり前記放電灯43,43、透光装置45,45
及び窓板材35,35は上下対称に配置されている。

また、光源部31の天井及び底部の近傍には上下の隔壁4
8,49が設けてあり、吸入ダクト50,50（第２図参照）を
通って下部隔壁49の下側に流入した外気は各隔壁49,48
に設けた複数個の孔53,52を通って光源部31内を上昇す
るようになっている。尚、上部隔壁48の後端部は前記後
部隔壁40の上端部に接続しており、光源部31内を上昇し
た外気は後部隔壁40の内側を通って冷却用フアン36の吸
込側41に導かれ、更に放熱器37及び排出ダクト54を通っ
て戸外55に放出されるようになっている。

露光部32はワーク56に露光を行う露光位置と露光済みの
ワーク56を取り出し且つ新しいワーク56を装着する搬出
入位置との間を矢印ａ方向に移動する上下の焼枠59,60
と、透明な窓板材35,35を通して露光部32内に導いた照
射光中の紫外光をワーク56の上下面に導くと共に照射光
中の赤外光等を選択的に吸収する上下の熱吸収式コール
ドミラー62,62と、冷却水配管63,64と、必要時、作業空
間65内の管理された空気を強制的に循環させるブロアー
66及び所要数の減圧吸入弁67等からなり、この減圧吸入
弁67は露光部32の下部隔壁68に取り付けられており、こ
の下部隔壁68の下側に形成した空気取入室69の両側壁に
所要数の空気吸入孔70が開口している。

各熱吸収式コールドミラー62,62は第４図及び第５図に
示すように、透明な板材72の表面にアルミニウムの薄膜
73を形成したコールドミラー74と、前記コールドミラー
74の背面側に一体に構成した偏平な箱体75と、この箱体
75の内部を流通する冷却水の流れの中に斜傾して浸漬し
たフィルター76等からなり、前記透明な板材72、箱体75
の裏側部分を構成する板材77及びフィルター76は、いず
れも赤外光を選択的に吸収する鉛ガラスでつくられてい
る。

箱体75は前記板材72,77及び周辺部を形成する筒状の枠
体78,79等からなり、前側の枠体78には給液管80が、ま
たコの字形をした後側の枠体79には排液管82,82,82が取
り付けられている。更に、後側の枠体79の各内壁には切
り起こし片83を有する多数の開口84,84,…が設けてあ
り、前記給液管80を通って箱体75内に導入された冷却水
は前記開口84に向って早い速度で流入し（第５図矢印ｂ
参照）、透明な板材72の下面に付着、又は付着しようと
する気泡（図示せず）を洗い流す。従って気泡の滞留に
よる箱体75の過熱及び破損を防止できる。尚、熱吸収式
コールドミラー62はアルミニウムの薄膜73を透明な板材
72の表面に形成した以外は本願と同一の出願人によって
提案された特願平2-102650号と同一であるので詳細な説
明を省略する。

次に、本実施例の装置の取扱要領及び作動について説明
する。先ず、冷却用フアン36及び冷却水ポンプ39を起動
し、第３図に示すように放電灯43,43、透光装置45,45及
び熱吸収式コールドミラー62,62に冷却水を通水する一
方、ブロアー66を起動して露光部32内の雰囲気温度、す
なわち上下の焼枠59,60を所定温度（約25度Ｃ）にセッ
トする。尚、寒冷地等において各部の暖機を必要とする
場合は、冷却水タンク38内にヒーター85を設けておき、
冷却用フアン36を停止させた状態で温水を循環し露光装
置内の雰囲気温度が所定温度（約25度Ｃ）に到達したの
ち冷却用フアン36を起動する。

次に、ワーク56を露光位置（実線の位置）にセットし放
電灯43,43を点灯する。各放電灯43,43から照射された光
は凹面鏡44,44に反射したのち透光装置45,45、窓板材3
5,35を透過して熱吸収式コールドミラー62,62に入射
し、入射光の一部である赤外光はコールドミラー74のア
ルミニウム薄膜73に反射してワーク56の上下面を照射す
る。また、入射光の残部である赤外光等は箱体75の前後
側を形成する板材72,77及びフィルター76によって吸収
され、この吸収によって昇温したフィルター76等は冷却
水によって冷却される。従って、露光部32内での雰囲気
温度の上昇がほとんどなく、また作業空間65内の空気は
ほとんど消費されることがない。

また光源部31内の各放電灯43,43及び透光装置45,45は液
体冷却され、一方、この熱交換によって昇温した冷却水
は露光部側の冷却水を含めて外気を利用した空冷設備に
よって冷却される。尚、凹面鏡44,44等の発生熱は吸入
ダクト50,50、外気導入用孔53,53…、外気排出用孔、5
2,52、区画42、排出ダクト54を流通する外気によって戸
外55に排出される。従って光源部31内の雰囲気温度が上
昇することがなく、また作業空間65内の管理された空気
を消費することがない。

本発明による露光装置の別の実施例を第６図に示す。こ
の例は空気冷却式の放電灯を利用した露光装置に係わる
もので、露光部32の構成は液冷式の放電灯を利用した場
合と変わるところはない。

光源部31aは上下対称に構成した光学系、すなわち空冷
式の放電灯43a,43a、放物線状の凹面鏡44a,44a、回動可
能なミラー90,90、吸収板91,91;92,92と空気冷却設備等
からなり、この空気冷却設備は冷却用フアン36、放熱器
37、冷却風吹付け装置93、冷却水タンク38、冷却水ポン
プ39、吸入ダクト50a、排出ダクト54a,54a等からなる。

次に、この実施例の装置の光学系及び空気冷却設備の作
動について説明する。各放電灯43a,43aから照射された
光はミラー90,90の角度位置によって反対方向に反射さ
れる。すなわち露光時、各ミラー90,90は実線の位置に
あって図の右方に、また非露光時は仮想線の位置にあっ
て図の左方にそれぞれ入射光を反射し、右方に反射した
光は窓板材35,35を通って露光部32に導かれ、また左方
に反射した光は吸収板92,92によって吸収される。尚、
露光時及び非露光時にミラー90,90の背面側に透過した
光は吸収板91,91によって吸収される。

一方、冷却用フアン36を運転すると、吸入ダクト50aを
通って吸引された外気が、熱吸収式コールドミラー62,6
2と熱交換して昇温した冷却水を放熱器37を介して冷却
すると共に、冷却風吹付け装置93のノズル94,94,94,94
から放電灯43a,43aに吹き付けられて放電灯43a,43aを空
気冷却し、更に各吸収板91,92を冷却しながら排出ダク
ト54a,54aを通って戸外55に排出される。

従って、液冷式放電灯の場合と同様に露光装置を取り囲
む作業空間65内の管理された高価な空気を消費すること
がなく、運転経費が最少限に低減される。

熱吸収式コールドミラーの変形を第７図に示す。この変
形はコールドミラー74と箱体75を別体に構成して、その
間に熱吸収部材として板状のシリコンゴム98を挾着した
もので、前記以外は第４図に示すものと変わるところは
ない。

尚、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものではな
く、例えば放電灯背面側の凹面鏡に液冷構造のもの（例
えば特願平2-128649号を参照）を使用してもよいこと、
また空気冷却式冷却設備の主要部を光源部と一体に設け
る代りに光源部から分離して戸外に設置し、この主要部
に作業空間を横断して延設した冷却用配管を接続するよ
うにしてもよいこと、更に露光装置を両面焼付式に構成
する代りに片面焼付式に構成してもよいこと等、その他
本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え得
ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に述べたごとく本発明は次の優れた効果を発揮す
る。

〔ｉ〕放電灯及び熱吸収式コールドミラーを液体冷却
し、これ等との熱交換によって昇温した冷却用液体を外
気を利用して冷却するので、露光装置を取り囲む管理さ
れた高価な空気を消費することがほとんどなく、露光装
置の運転経費を最低限に低減することができる。

〔ii〕熱吸収式コールドミラーを液体冷却し、これとの
熱交換によって昇温した冷却用液体及び空冷式の放電灯
を外気を利用して冷却するので、露光装置を取り囲む高
価な空気を消費することがほとんどなく、露光装置の運
転経費を最低限に低減することができる。

〔iii〕照射光の光路に配置された透光装置はワークの
感光特性に対し不都合な波長成分の光を吸収できるの
で、ワークの感光特性に正確に適合した放電灯を選択す
る必要がなくなり、露光装置の適用範囲が拡大する。

〔iv〕コールドミラーを透過した赤外光はフィルター又
は箱体を構成する部材によって吸収され、また、この吸
収によって昇温したフィルター等は液体冷却されるの
で、露光部の温度上昇を招くおそれがない。更に、フィ
ルターが冷却液路内に斜傾して浸漬してあるので、冷却
流路に気泡が停滞するおそれがなく、過熱による箱体の
破損が防止される。

〔ｖ〕コールドミラーと箱体の間に熱吸収部材を挾着す
ることにより、熱吸収式コールドミラーによる熱吸収機
能が更に増大し、露光部の温度上昇を完全に防止するこ
とができる。

〔vi〕空気冷却式冷却設備の冷却水系統にヒーターを併
設することにより、寒冷時の暖機が容易になり、起動準
備時間を短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の露光装置の実施例を示
し、第１図は切断側面図、第２図は第１図におけるII-I
I方向からの矢視図、第３図は冷却水の系統図、第４図
は熱吸収式コールドミラーの切断側面図、第５図は第４
図におけるＶ−Ｖ方向からの矢視図、第６図は本発明の
別の実施例である露光装置の切断側面図、第７図は熱吸
収式コールドミラーの変形を示す切断側面図、第８図は
従来のコールドミラーの切断側面図、第９図は従来の露
光装置の切断側面図である。 31,31a……光源部、32……露光部 34……隔壁、35……窓板材 36……冷却用フアン、37……放熱器 38……冷却水タンク、39……冷却水ポンプ 43,43a……放電灯、45……透光装置 50,50a……吸入ダクト 54,54a……排出ダクト 55……戸外、56……ワーク 62……熱吸収式コールドミラー 65……作業空間、74……コールドミラー 75……箱体、76……フィルター 98……板状シリコンゴム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液冷式の放電灯を有する光源部と、この光
   源部に隔壁および透明な窓板部材を介して気密に仕切ら
   れると共に、液冷式の熱吸収式コールドミラーを有する
   露光部と、前記放電灯および熱吸収式コールドミラーで
   熱交換して昇温した冷却用液体を自然の外気を利用して
   冷却する空気冷却式冷却設備とを備え、 前記光源部の後方側には、前記空気冷却式冷却設備を備
   える区画部を形成し、前記光源部の下方には、外気を取
   り入れる給入ダクトを設け、前記露光部の下方には、作
   業空間内の空気を取り入れる空気取入室を設け、 前記光源部の下方の隔壁および上方の隔壁に空気の循環
   孔を設け、前記露光部の下方の隔壁に減圧吸入弁を設け
   ると共に、上方の隔壁に露光部内の空気を強制的に作業
   空間に排出するブロアーを設け、 前記放電灯および熱吸収式コールドミラーに連通し、前
   記空冷式冷却設備を介して再び放電灯および熱吸収式コ
   ールドミラーに循環する冷却流路を設け、 前記空気冷却式冷却設備は、送られてくる昇温した冷却
   液の放熱を行う放熱器と、前記給入ダクトから取り入れ
   た外気を、光源部の隔壁に設けた循環孔を介して循環さ
   せ前記放熱器に吹き付ける空冷用ファンと、この空冷用
   ファンで吹き付けた外気を戸外に排出する排気ダクトと
   を備える構成としたことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】空冷式の放電灯を有する光源部と、この光
   源部に隔壁および透明な窓板部材を介して気密に仕切ら
   れると共に、液冷式の熱吸収式コールドミラーを有する
   露光部と、前記熱吸収式コールドミラーと冷却流路を介
   して接続され、熱交換して昇温した冷却用液体を自然の
   外気を利用して冷却する空気冷却式冷却設備とを備え、 前記露光部の下方には空気取入室を設け、前記光源室に
   は、光源室内の空気を外気側に排出する排気ダクトを設
   け、 前記空気冷却式冷却設備は、外気を吸入する空冷用ファ
   ンと、前記熱吸収式コールドミラーから送られて来た昇
   温した冷却水の放熱部と、この放熱部に外気を吹き付け
   る空冷用ファンと、この空冷ファンが送って来た外気を
   前記放電灯に吹き付ける空冷吹付け装置とからなり、 前記露光部は、空気取入室に取り入れられた作業空間か
   らの空気を露光室内に送る減圧吸入弁を有すると共に、
   露光室内の空気を作業空間に強制的に排出するブロアー
   を有することを特徴とする露光装置。
3. 【請求項３】透明な板材の表面に金属の薄膜を形成した
   コールドミラーと、前記コールドミラーの背面側に一体
   または別体に構成した偏平な箱体と、前記箱体の内部を
   流通する冷却用液体の流れの中に傾斜して浸漬したフィ
   ルターとを備え、前記箱体とフィルターはコールドミラ
   ーを通過した赤外光を含む波長成分の光を選択的に吸収
   するようにその材質が設定されていることを特徴とする
   熱吸収式コールドミラー。
4. 【請求項４】前記コールドミラーは、箱体と別体に構成
   され、かつ、それ等の間に熱吸収部材が挟着されている
   請求項（３）に記載の熱吸収式コールドミラー。