JP2009072645A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプハウスの照射窓から放出される紫外線の軸方向の照度分布を一様化できる紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】本発明の紫外線照射装置１は、ランプ管２２Ａの中心軸に沿い内部電極２２Ｂが設置され、ランプ管の外周の半周面に渡り、内部電極に対向するように外部電極１６が設置されている紫外線ランプ２２と、紫外線ランプを収容し、紫外線ランプの紫外線放出面に対向する側面に紫外線透過用の窓材１４が設置され、かつ、内部に不活性ガスを流通させるために側壁の適所にガス導入口１８及びガス排出口１９が形成されているランプハウス１３と、ランプハウスにおけるガス導入口の対向箇所又は／及びガス排出口の対向箇所に設置されたガス拡散部材３２とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

従来、液晶基板、プリント配線基板等をドライ洗浄する光洗浄装置において、紫外線光源としてエキシマランプが広く用いられている。

エキシマランプには、エキシマ生成ガスを封入した石英ガラス管に高周波電圧を印加して同管内で放電させることでエキシマ生成ガスをエキシマ（excited dimmerの略称）状態にすることで、波長１７２ｎｍの単波長の紫外線を発光する誘電体バリア放電ランプが用いられている。

このような誘電体バリア放電ランプを用いて波長１７２ｎｍの紫外線にて紫外線照射を大気雰囲気中で行うことにより、大気中の酸素を分解して活性酸素を生成することができる。この活性酸素は、結合が切断された有機化合物が活性酸素と反応して炭酸ガス（ＣＯ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）等を生成し、有機化合物を除去することができる。このような特性から、誘電体バリア放電ランプは光洗浄装置の紫外線光源として広く活用されている。この誘電体バリア放電ランプを紫外線源とする紫外線照射装置は、特開２００１−２３５７９号公報（特許文献１）により知られている。

ところで、光洗浄装置で使用されている誘電体バリア放電ランプで発光する１７２ｎｍの紫外線は、酸素により減衰を受けやすい。そこで、上述した光洗浄装置においては、紫外線ランプをランプハウスに収納し、ランプハウスに紫外線照射窓を形成し、その照射窓に窓材を設置し、大気中を移送される被照射物からランプハウスを隔離している。そして紫外線照射に際しては、照射窓から出射する紫外線が空気中の酸素により減衰しないうちに被照射物に到達するように照射窓に被照射物が３ｍｍ以下まで近づくようにしている。さらに、ランプハウス内においてもハウス内に存在する酸素によって紫外線が減衰しないように、ランプハウス内に窒素パージ又は窒素フローを行って酸素による紫外線減衰を抑制するようにしている。

近年、紫外線被照射物としての液晶基板は、液晶装置の大インチ化に伴い広い幅を持つようになっており、このような幅広の基板の光洗浄を行うためには、紫外線ランプに長尺なものを採用しなければならない。

ところが、上述した光洗浄装置において長尺の紫外線ランプを収納するランプハウスの場合、そのランプハウスの一箇所に設けられた窒素導入口からハウス内に窒素を導入して流通させ、窒素排出口から排気させるようにしていたのでランプハウス内で窒素が均一せずにハウス内の各箇所で窒素濃度が異なる状態が発生し、酸素減衰の影響も長尺の紫外線ランプの軸方向において不均等になり、ひいてはランプハウスの照射窓から放出される紫外線の軸方向の照度分布が一様にならず、ばらつきが生じる問題点があった。
特開２００１−２３５７９号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ランプハウスに導入する不活性ガスのハウス内での流れを均一に拡散させることでガス濃度の分布もランプ軸方向で均一化し、酸素減衰の影響も紫外線ランプの軸方向において均一化し、ひいてはランプハウスの照射窓から放出される紫外線の軸方向の照度分布を一様化できる紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明の紫外線照射装置は、ランプ管の中心軸に沿い内部電極が設置され、前記ランプ管の外周の半周面に渡り、前記内部電極に対向するように外部電極が設置されている紫外線ランプと、前記紫外線ランプを収容し、前記紫外線ランプの紫外線放出面に対向する側面に紫外線透過用の窓材が設置され、かつ、内部に不活性ガスを流通させるために側壁の適所にガス導入口及びガス排出口が形成されているランプハウスと、前記ランプハウスにおける前記ガス導入口の対向箇所又は／及び前記ガス排出口の対向箇所に設置されたガス拡散部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の紫外線照射装置によれば、ランプハウス内のガス導入口の対向箇所又は／及びガス排出口の対向箇所にガス拡散部材を設置しているので、ランプハウス内に導入された不活性ガスを該ランプハウス内で効果的に拡散させながら流通させることができて不活性ガス濃度の分布をランプ軸方向で均一化し、酸素減衰の影響も紫外線ランプの軸方向において均一化することができ、ひいてはランプハウスの照射窓から放出される紫外線の軸方向の照度分布を一様化でき、被照射物に対してランプ軸方向で均一な照度で照射できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態の紫外線照射装置について、図１〜図４を用いて説明する。本実施の形態の紫外線照射装置１は、上面が開口する筐体１１と蓋体１２とで構成されるランプハウス１３を備えている。このランプハウス１３の下面はほぼ全面にわたって照射窓となり、その照射窓部分に紫外線透過用の窓材１４が組み込まれている。

ランプハウス１３の蓋体１２は冷却材兼外部電極構成部材を構成し、両サイドの側部材１５と、外部電極ブロック（マイナス側）１６及び高圧端子板１７で構成されている。

ランプハウス１３の筐体１１のランプ軸方向一端側の側面には不活性ガスパージ又はフローのために不活性ガスとして窒素ガスを筐体１１内に供給するための窒素流入口１８が設けてあり、筐体１１の反対側の側面には窒素排出口１０が設けてある。さらに、筐体１１内の窒素流入口１８の直前方、また窒素排出口１９の直前方それぞれの位置に、図４に示すような多数のパンチング穴３１が形成されたパンチングメタル３２がガス拡散部材として設置してある。尚、このガス拡散部材は少なくとも窒素流入口１８側に設置しておけば窒素ガス拡散が可能であるが、窒素流入口１８、窒素排出口１９の両方に設置しておくことでいっそう窒素拡散が図れる。

外部電極ブロック１６はヒートシンク２０を上面側に備えている。外部電極ブロック１６の下面側には半円周凹溝２１が形成してあり、この半円周凹溝２１に誘電体バリア放電ランプ２２のランプ容器２２Ａの外周の上半周面が密着させてある。図２にはランプ２本のために２つ外部電極ブロック１６を並設した例が示してあるが、このランプ本数は限定されるものではない。これにより、外部電極ブロック１６は誘電体バリア放電ランプ２２の外部電極として作用するようにしてある。また、外部電極ブロック１６は熱伝導特性の優れた導電材としてアルミニウム若しくはステンレス材を用いている。また高圧端子板１７についても導電性と共に熱伝導特性に優れたアルミニウム若しくはステンレス材が好ましい。

誘電体バリア放電ランプ２２は、外部電極ブロック１６のランプ軸方向の両端において保持具２６にてこの外部電極ブロック１６の端面それぞれに固定することで外部電極ブロック１６の凹溝２１に上半周面が密着した状態で保持されている。

誘電体バリア放電ランプ２２は従来同様の構成であり、石英ガラスのような紫外線透過性の材料で形成された細長いランプ管２２Ａの中心軸位置に内部電極２２Ｂを設置し、ランプ管２２Ａの内部に例えばキセノン、クリプトン等の希ガスから成るエキシマ生成ガスを封入し、内部電極２２Ｂの一端をリード線２４にて外部に引き出し、このリード線２４に外部電極ブロック１６とは碍子等で絶縁した高圧端子板１７上の高圧端子２５に接続した構成である。このリード線２４を絶縁被覆し、ランプハウス１３内での放電を防止するようにして配慮してある。外部電極ブロック１６に対する電気接続は、マイナス端子２７にて行う。

紫外線照射装置１を図１に示したように組み立てるには、図２に示したように蓋体１２を組み立て、これを筐体１１の上面に取り付けている。尚、本実施の形態の場合、外部電極ブロック１６の上面側のヒートシンク２０に対してはカバー３３を被せ、カバー３３に吸気口３４と排気口３５を設け、カバー３３内に空気を流通させることで、放熱を図るようにしている。しかしながら、この部分は必要に応じて設ければよいものである。

上記構成の紫外線照射装置１は、高圧端子板１７の高圧端子２５に電源の高圧側を接続し、マイナス端子２７に電源の低圧側を接続し、高周波高電圧を印加する。この電気的な接続により、導電材で成るリード線２４と外部電極ブロック１６とを介して誘電体バリア放電ランプ２２の上半部の外面と内部電極２２Ｂとの間に高電圧が印加されて放電が生起され、エキシマ生成ガスをエキシマ状態にすることで、波長１７２ｎｍの単波長の紫外線を発光する。

そして窒素供給のために窒素流入口１８に窒素供給装置を接続し、ランプハウス１３内に窒素フローを形成して誘電体バリア放電ランプ２２の放射する波長１７２ｎｍの紫外線が酸素により減衰しない環境に維持する。こうして、誘電体バリア放電ランプ２２が放射する紫外線を、窓材１４を透過させて照射窓の下方に近接して置かれる被照射物Ｗに照射させる。ランプハウス１３内の窒素の流れは、パンチングメタル３２により拡散されてランプハウス１３内を均一に拡散されながら窒素排出口１９の方向に流れることになり、ランプハウス１３内の酸素濃度分布が不均一になり、誘電体バリア放電ランプ２２から出射した紫外線が窓材１４に到達するまでに減衰する度合がランプ軸方向で不均一になり、この結果として本紫外線照射装置１の窓材１４から被照射物Ｗに出射する紫外線の照度分布が軸方向に不均一になることを防ぐことができる。

誘電体バリア放電ランプ２２が長時間点灯により発する熱に対しては、窒素フローによって一部を冷却する。同時に、熱伝導特性の良い外部電極ブロック１６の上面側のヒートシンク２０により、誘電体バリア放電ランプ２２からの熱を外気に放熱し冷却する。

以上のように、本実施の形態の紫外線照射装置１によれば、ランプハウス１３内に不活性ガスとして流す窒素ガスをパンチングメタル３２のような拡散部材にて拡散させランプハウス１３内を均一な濃度分布で流れるようにしているので、ランプハウス１３内の酸素濃度分布が不均一になり、誘電体バリア放電ランプ２２から出射した紫外線が窓材１４に到達するまでに減衰する度合がランプ軸方向で不均一になり、この結果として本紫外線照射装置１の窓材１４から被照射物Ｗに出射する紫外線の照度分布が軸方向に不均一になるということがなく、ひいてはランプハウス１３の照射窓から放出される紫外線の軸方向の照度分布を一様化でき、被照射物Ｗに対してランプ軸方向で均一な照度で照射できる。

（第２の実施の形態）図５は、本発明の第２の実施の形態の紫外線照射装置１Ａを示している。本実施の形態の特徴は、ランプハウス１３内において給電側の内側面に電気絶縁物４１を設けたことを特徴とする。尚、図５において、図３に示した第１の実施の形態と共通する構成要素について共通の符号を付して示し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用、効果に加え、給電部分には高電圧が印加されるが、絶縁物４１によりランプ２２の外部で放電が発生するのを予防できる。

（第３の実施の形態）図６は、本発明の第３の実施の形態の紫外線照射装置１Ｂを示している。本実施の形態の特徴は、ランプハウス１３内において誘電体バリア放電ランプ２２の内部電極２２Ｂに対する高圧側のリード線２４の周囲に電気絶縁物４２を被せたことを特徴とする。尚、図６においてｍ、図３に示した第１の実施の形態と共通する構成要素について共通の符号を付して示し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用、効果に加え、高圧側であるリード線２４と低圧側である外部電極ブロック１６との間には高電圧が印加されるが、絶縁物４２によりこれらの間で放電が発生するのを予防できる。

本発明の第１の実施の形態の紫外線照射装置の斜視図。 上記第１の実施の形態の紫外線照射装置の分解斜視図。 上記第１の実施の形態の紫外線照射装置のランプ軸方向に平行な面での断面図。 上記第１の実施の形態の紫外線照射装置にて用いるガス拡散部材としてのパンチングメタルの斜視図。 本発明の第２の実施の形態の紫外線照射装置のランプ軸方向に平行な面での断面図。 本発明の第３の実施の形態の紫外線照射装置のランプ軸方向に平行な面での断面図。

符号の説明

１ 紫外線照射装置
１１ 筐体
１２ 蓋体
１３ ランプハウス
１４ 窓部材
１６ 外部電極ブロック
１８ 窒素流入口
１９ 窒素排出口
２２ 誘電体バリア放電ランプ
３２ パンチングメタル

Claims (3)

1. ランプ管の中心軸に沿い内部電極が設置され、前記ランプ管の外周の半周面に渡り、前記内部電極に対向するように外部電極が設置されている紫外線ランプと、
   前記紫外線ランプを収容し、前記紫外線ランプの紫外線放出面に対向する側面に紫外線透過用の窓材が設置され、かつ、内部に不活性ガスを流通させるために側壁の適所にガス導入口及びガス排出口が形成されているランプハウスと、
   前記ランプハウスにおける前記ガス導入口の対向箇所又は／及び前記ガス排出口の対向箇所に設置されたガス拡散部材とを備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記紫外線ランプは、エキシマランプであることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記ガス拡散部材は、パンチングメタルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。

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