JP6187613B2 - 面照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、被照射面に紫外線を照射する面照射装置に関する。

従来、複数灯のランプからの光を被照射面に照射する面照射装置が広く知られている。これらの面照射装置の一例として、被照射面に被着した紫外線硬化塗料や紫外線硬化剤に、紫外線ランプからの紫外線を照射して硬化させ、被照射面への印刷、塗装、接着等を行う面照射装置がある。また、これらの面照射装置を用いて、２枚のガラス基板の間に注入された液晶が漏れないように、２枚のガラス基板を貼り合わせる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）

特開平８−１４６４３６号公報

ところで、近年、より広い範囲に光を照射することができる面照射装置に対する要望がある。一方で、消費エネルギーを抑えるために、面照射装置に用いるランプの灯数、及び、ランプ長は抑えたいという要望がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプの灯数、及び、ランプ長は抑えて、より広い被照射面に光を照射することができる面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、本発明は、照射開口を有する筐体内に直管形ランプを収容した照射器と、被照射面の周囲を囲み、前記被照射面の外に向かう前記直管形ランプからの光を前記被照射面に向けて反射する補助反射体と、を備える面照射装置であって、前記直管形ランプの両端に設けられた端板は、前記直管形ランプの取付位置よりも前記被照射面に近い箇所に設けられ、前記直管形ランプの長手方向外側に向かって斜めに曲がった第１曲部と、前記第１曲部を挟んだ両側に設けられ、前記第１曲部を超えない角度の範囲で、前記直管形ランプの長手方向外側に向かって斜めに曲がった第２曲部と、を備え、
前記第１曲部、及び前記第２曲部が前記直管形ランプの長手方向に向かう光を前記被照射面に反射することを特徴とする。

上述の構成において、前記直管形ランプが長手方向に並ぶように配置された２つの前記照射器を備え、前記照射器の各々は、前記被照射面の前記長手方向の端部における照度が当該長手方向の中央部における照度よりも高くする設置間隔で設置されており、前記照射器同士の間には、前記直管形ランプの長手方向に向かう光を前記被照射面の前記中央部に反射する反射面を備えたことを特徴とする。

上述の構成において、前記反射面は、前記直管形ランプが長手方向に並ぶように配置された前記照射器間にＶ字状に配置された構成であってもよい。

上述の構成において、前記照射器間に配置された三角柱を備え、当該三角柱でＶ字状の前記反射面を構成した構成であってもよい。

本発明によれば、補助反射体を備える面照射装置であって、前記直管形ランプの端板は、前記直管形ランプの長手方向外側に向かって斜めに曲がり、前記直管形ランプの長手方向に向かう光を前記被照射面に向けて反射する曲部を備えるため、直管形ランプの長手方向に向かい筐体の内側に照射される光を端板の曲部で反射して、被照射面内で照度が低い箇所の照射に使うことができ、被照射面を効率良く照射することができる。これにより、ランプの灯数、及び、ランプ長は抑えて、より広い被照射面に光を照射することができる。

本発明の実施形態に係る面照射装置の概略構成を模式的に示す透視図である。 面照射装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。 面照射装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。 照射器を示す図であり、（Ａ）は透視斜視図、（Ｂ）は下面側からみた透視図、（Ｃ）は前面側からみた透視図、（Ｄ）は側面側からみた透視図である。 照射器の構成を示す部分側面図である。 端板の構成を示す斜視図である。 照射器の配光を示す図であり、（Ａ）は配光図、（Ｂ）は長手方向の光分布を示す図、（Ｃ）は短手方向の光分布を示す図である。 端板を曲げていない照射器の配光を示す図であり、（Ａ）は配光図、（Ｂ）は長手方向の光分布を示す図、（Ｃ）は短手方向の光分布を示す図である。 三角柱の構成を示す図であり、（Ａ）は三角柱の配置位置を示す図、（Ｂ）は三角柱の光路図である。 面照射装置の配光を示す図である。 三角柱を配設せずに、照射器の設置間隔を狭くした場合の面照射装置の配光を示す図である。 三角柱を配設せずに、照射器の設置間隔を広くした場合の面照射装置の配光を示す図である。 本発明の変形例の面照射装置の概略構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。 三角柱の構成を示す図であり、（Ａ）は三角柱の断面図、（Ｂ）は三角柱による効果を示す表である。 変形例の面照射装置の配光を示す図であり、（Ａ）は三角柱を配設しない場合の配光図、（Ｂ）は三角柱を配設した場合の配光図である。

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。

図１は本実施形態に係る面照射装置１の概略構成を示す透視図であり、面照射装置１を前面側からみた図である。また、図２は面照射装置１の概略構成を示す縦断面図であり、図３は面照射装置１の概略構成を示す斜視図である。図４〜図６は、照射器２の構成を示す図である。なお、照射器２の構成を分かりやすく示すために、図３、図５、図６では、筐体２０の図示を省略している。

図１〜図３に示すように、面照射装置１は、複数の照射器２と、被照射面の周囲を囲む補助反射体３とを備える。面照射装置１、照射器２からの光を被照射面５に照射する装置である。面照射装置１が備える照射器２の数は、面照射装置１の用途や照射対象に応じた被照射面のサイズに合わせて適宜設定可能である。面照射装置１は、例えば、液晶パネルの製造（液晶の配向制御や貼り合わせなど）に好適に用いることができる。また、面照射装置１は、被照射面５内に配置された照射対象に被着した紫外線硬化塗料や紫外線硬化剤に照射器２から紫外線を照射して硬化させ、照射対象への印刷、塗装、接着等を行う紫外線照射装置としても好適に用いることができる。

本実施形態では、１０台の照射器２を用いて、幅Ｗ、及び、長さＬが共に約２４００ｍｍの矩形状の被照射面５を照射する面照射装置１を例に以下の説明を行う。本実施形態の面照射装置１は、例えば、照射器２から紫外線を照射して、所謂ＯＤＦ工程において、紫外線硬化により大型の２枚の液晶基板を貼り付ける液晶パネルの貼り付け工程で好適に用いることができる装置である。

面照射装置１には、図１に示すように、被照射面５の幅Ｗ方向に、５つの照射器２が互いに所定の間隔で並べられている。また、面照射装置１には、図２に示すように、被照射面の長さＬ方向に、２つの照射器２が所定の間隔で並べられている。このようにして、面照射装置１には、図３に示すように、１０台の照射器２が互いに平行に並べられ、所定の幅Ｗ、及び、所定の長さＬの矩形状の被照射面５を照射するように構成されている。

面照射装置１は、図１〜図３に示すように、被照射面５を囲むように設けられた補助反射体３を備えている。補助反射体３は、直管形ランプ１０からの光のうち、照射器２と、被照射面５との間から、被照射面５の外に向かう光を、被照射面５に向けて反射するように構成されている。補助反射体３の内側に設けられる補助反射面３ａは、特定の波長域の反射率を高めて被照射面５における照度を高めるべく、誘電体多層膜から成る増反射膜（干渉膜）が表面にコーティングされた干渉膜ミラーとして構成されている構成であっても良い。また、補助反射面３ａは、不要な波長域を反射せずに透過させてカットするダイクロイックミラーの一態様としてのメタルダイクロミラーとしても構成されている構成であっても良い。補助反射体３は、被照射面５内において照度の低いところに照射することができるように、被照射面５に対して適宜の角度を有して設けられていても良い。

照射器２は、図４に示すように、底面開放型の直方体状の筐体２０を有する。筐体２０内には、紫外線を含む光を放射する線状紫外線光源たる直管形ランプ１０が設けられている。なお、直管形ランプ１０として、高圧水銀ランプや、メタルハライドランプを用いることができる。また、筐体２０内には、直管形ランプ１０から被照射面と反対側に出射された光を被照射面に反射する反射ミラー１１が内設されている。筐体２０の底面には、照射開口２１が設けられる。照射開口２１には、開口縁に沿ってフィルター枠２２が取り付けられ、このフィルター枠２２には、波長選択フィルター２３が設けられている。直管形ランプ１０から放射される紫外線は、反射ミラー１１で反射され、波長選択フィルター２３を通って筐体２０の底面に設けられた照射開口２１から照射される。

波長選択フィルター２３は、誘電体多層膜から成る透過フィルターであり、照射開口２１全体を十分に覆う面積を有する。波長選択フィルター２３が透過する透過波長域は、面照射装置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（液晶の配向制御や貼り合わせなど）に最適な帯域が設定されている。

直管形ランプ１０は、一対の端板２４ａ，２４ｂに取り付けられた不図示のソケットに装着されて、筐体２０内に固定される。端板２４ａ，２４ｂは、直管形ランプ１０の長手方向に対して略垂直に設けられる。端板２４ａ，２４ｂには、図５に示すように、直管形ランプ１０の取り付け位置から下方が、直管形ランプ１０の長手方向外側に向かって斜めに曲げられて、曲部２６ａ，２６ｂが設けられている。曲部２６ａ，２６ｂは、第１曲部２６ａと、第２曲部２６ｂとを有し、第１曲部２６ａと、第２曲部２６ｂとは、端板２４ａ，２４ｂに対して、異なる角度を有している。本実施形態では、第１曲部２６ａは、端板２４ａに対して、第２曲部２６ｂよりも大きな角度を有するように構成されている。なお、第１曲部２６ａと、第２曲部２６ｂとは等しい角度を有するように構成されていても良い。

第１曲部２６ａは、一対の端板２４ａ，２４ｂの両方に設けられる。第１曲部２６ａは、図６に示すように、端板２４ａ，２４ｂとは別体の板部材を、不図示のソケットが取り付けられる端板２４ａ，２４ｂのソケット取付部２５の下方に取りつけて構成される。なお、第１曲部２６ａは、端板２４ａ，２４ｂと一体に形成され、端板２４ａ，２４ｂの一部に加工を施し形成される構成であっても良い。

第２曲部２６ｂは、端板２４ａに設けられる。端板２４ａは、一対の照射器２，２を、面照射装置１の長さＬ方向に並べた際に、互いに対向するように配置される。そして、互いに対向する端板２４ａ，２４ａには、それぞれ第２曲部２６ｂ，２６ｂが設けられる。第２曲部２６ｂ，２６ｂは、一枚の端板２４ａにおいて、第１曲部２６ａを挟んだ位置に設けられる。第２曲部２６ｂ，２６ｂは、端板２４ａを曲げる、又は、斜めに削って、直管形ランプ１０の長手方向外側に向かって斜めに形成されている。
第１曲部２６ａ、及び、第２曲部２６ｂの直管形ランプ１０に対向する内側の面には、反射膜が表面にコーティングされ、反射面として構成されていても良い。

図７、図８は照射器２の配光を示す図であり、図７は、端板２４ａ，２４ｂに曲部２６ａ，２６ｂを設けた場合の配光を示し、図８は、端板２４ａ，２４ｂに曲部２６ａ，２６ｂを設けなかった場合の配光を示す。直管形ランプ１０から放射される光には、直管形ランプ１０の長手方向に向かい、照射開口２１から照射される事無く、筐体２０の内側に照射されて無駄になる光が一部含まれる。曲部２６ａ，２６ｂの直管形ランプ１０に対向する面は、上述したように反射面として構成されているため、直管形ランプ１０の長手方向に向かい筐体２０の内側に照射される光は、曲部２６ａ，２６ｂにより照射開口２１に向けて反射される。曲部２６ａ，２６ｂの端板２４ａ，２４ｂに対する角度は、端板２４ａ，２４ｂに曲部２６ａ，２６ｂが配設されていない場合に、被照射面内で照度が落ちる部分（図８の点線で囲まれたエリア５０）への照射を補うように適宜の角度に設定されている。このように、端板２４ａ，２４ｂに曲部２６ａ，２６ｂを配設することで、直管形ランプ１０からの光を有効に利用して、照射器２の配光を直管形ランプ１０の長手方向に延ばすことができ、被照射面内での均斉度を向上することができる。

また、図３に示すように、被照射面５の長さＬ方向に並べられた一対の照射器２の中間位置には、三角柱３０が配設されている。三角柱３０は、被照射面５の幅Ｗ方向に並べられた５つの照射器２に亘る長さを有し、幅Ｗ方向に沿って設けられている。また、図９（Ａ）に示すように、三角柱３０は、照射器２に設けられた波長選択フィルター２３の出射側に近接して配置されている。三角柱３０は、幅Ｗ方向に沿って延びるＶ字状の一対の面が反射面３０ａ，３０ａとして構成される。三角柱３０は、図９（Ｂ）に示すように、波長選択フィルター２３を介して照射器２から照射される光のうち、長さＬ方向に沿って隣接する一方の照射器２から、他方の照射器２の下方側に向かって漏れる光を、反射面３０ａで反射して一方の照射器２の下方の被照射面を照射するように構成されている。反射面３０ａ，３０ａの成す角度は、照射器２間の距離や、被照射面５の長さに応じて適宜に設定可能である。

図１０は、三角柱３０を幅Ｗ方向に沿って、長さＬ方向の略中間位置に設けた面照射装置１により照射した被照射面５における照度分布を示す図である。これに対して、図１１は、照射器２の長さＬ方向の設置間隔を狭くした、三角柱３０を有しない面照射装置で照射した被照射面５における照度分布を示す図である。そして、図１２は、照射器２の長さＬ方向の設置間隔を広くした、三角柱３０を有しない面照射装置で照射した被照射面５における照度分布を示す図である。図１１に示すように、照射器２の長さＬ方向の設置間隔を狭くした場合には、長さＬ方向中央部の照度は低下することが無いように、被照射面５を照射することができる。しかしながら、長さＬ方向の両端部（図１１中で点線で囲んだエリア５１）では、照度が低下してしまう。

また、図１２に示すように、照射器２の長さＬ方向の設置間隔を広くした場合には、長さＬ方向の両端部の照度は低下することが無いように、被照射面５を照射することができる。しかしながら、長さＬ方向中央部（図１２中で点線で囲んだエリア５２）では、照度が低下してしまう。
本実施形態の面照射装置１は、被照射面５において、両端部で照度が低下しないように直管形ランプ１０が配置されるとともに、幅Ｗ方向に沿って、長さＬ方向の中間位置には、三角柱３０が設けられている。三角柱３０は、照射器２からの光を反射面３０ａで反射して、被照射面５において照度が低下する長さＬ方向中央部に照射するように構成されている。これにより、図１０に示すように、被照射面５において、長さＬ方向の中央部及び両端部の照度が低下することなく、被照射面５を均精度良く照射することができる。

図１３は、本実施形態の変形例の面照射装置１００を示す図である。面照射装置１００は、４つの照射器２を用いて、幅Ｗ２が１８００ｍｍ、長さＬ２が１５００ｍｍの矩形状の被照射面１０５を照射するように構成されている。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同様の構成については、図中に同一の符号を付し、その説明を省略する。

面照射装置１００の各照射器２の光源には、上述の実施形態と同様に、紫外線を含む光を放射する直管形ランプ１０が用いられている。照射器２は、幅Ｗ２の方向に沿って、互いに略平行に４つ並べて設けられている。また、面照射装置１００には、被照射面１０５を囲むように補助反射体１０３が設けられている。補助反射体１０３は、直管形ランプ１０からの光のうち、照射器２と、被照射面１０５との間から、被照射面１０５の外に向かって漏れる光を、被照射面１０５に向けて反射するように構成されている。なお、この変形例では、上述の実施形態の照射器２を流用しているため、直管形ランプ１０の長手方向の一端側には端板２４ａが、他端側には端板２４ｂが設けられている。しかしながら、これに限らず、直管形ランプ１０の長手方向の両端側に端板２４ａが設けられている照射器を用いる構成であっても良い。

各照射器２の長手方向の両端部近傍には、照射器２から長さＬ２方向の外に向かって漏れる光を、被照射面１０５に向けて反射する反射面１３０ａが設けられる。反射面１３０ａは、被照射面１０５の幅Ｗ２方向に並べられた４つの照射器２に亘る長さを有し、幅Ｗ２方向に沿って設けられている。反射面１３０ａは、三角柱１３０の一面から構成されている構成であっても良い。反射面１３０ａは、図示は省略するが、板状の反射鏡によって構成されていても良い。
三角柱１３０は、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、所定の広がり角度αと、高さＨとを有している。三角柱１３０の広がり角度αと、高さＨとは、被照射面１０５のサイズや、面照射装置１００に設ける照射器２の灯数、照射器２から被照射面１０５までの照射距離等の種々の条件に応じて適宜に設定される。

図１５（Ａ）は、三角柱１３０を有しない面照射装置で照射した被照射面１０５における照度分布を示す図である。また、図１５（Ｂ）は、三角柱１３０を有する面照射装置１００で照射した被照射面１０５における照度分布を示す図である。図１５（Ａ）に示すように、三角柱１３０を有しない場合では、被照射面１０５の長さＬ２方向の両端部で照度が低下している。三角柱１３０は、三角柱１３０を有しない場合に被照射面１０５において照度が低下するエリアに向けて、照射器２から長さＬ方向の外に向かって漏れる光を反射することができるように構成されている。そして、照射器２の長手方向両側から外に向かって漏れる光は、三角柱１３０の反射面１３０ａで、被照射面１０５の長さＬ２方向の両端部に反射される。これにより、被照射面１０５の長さＬ２方向の両端部の照度を補って、被照射面１０５の均斉度を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、照射開口２１を有する筐体２０内に直管形ランプ１０を収容した照射器２と、被照射面５を囲むように設けられ、被照射面５の外に向かう直管形ランプ１０からの光を被照射面５に向けて反射する補助反射体３と、を備える面照射装置１であって、直管形ランプ１０の端板２４ａ，２４ｂは、直管形ランプ１０の長手方向外側に向かって斜めに曲がり、直管形ランプ１０の長手方向に向かう光を被照射面５に向けて反射する曲部２６ａ，２６ｂを備える。この構成によれば筐体２０の内側に照射される直管形ランプ１０の光を端板２４ａ，２４ｂの曲部２６ａ，２６ｂで反射して、被照射面５内で照度が低い箇所の照射に使うことができ、被照射面５を効率良く照射することができる。これにより、直管形ランプ１０の灯数、及び、直管形ランプのランプ長は抑えて、より広い被照射面５に光を照射することができる。

また、本実施形態によれば、照射器２と補助反射体３との間に、直管形ランプ１０の長手方向の外に漏れる光を被照射面５に向けて反射する反射面３０ａを備えた。この構成によれば、照射器２と、補助反射体３との間から、面照射装置１の外に漏れる直管形ランプ１０からの光を、被照射面５に向けて反射して、被照射面５内で照度が低い箇所の照射に使うことができる。これにより、被照射面５を効率良く照射することができ、直管形ランプ１０の灯数、及び、直管形ランプのランプ長は抑えて、より広い被照射面５に光を照射することができる。

また、本実施形態によれば、反射面３０ａは、直管形ランプ１０が長手方向に並ぶように配置された照射器２，２間にＶ字状に配置された。この構成によれば、被照射面５の長さＬ方向の両端部で照度が低下しないように直管形ランプ１０が長さＬ方向に所定の隙間幅を有して配置される。また、直管形ランプ１０を長さＬ方向に所定の隙間幅を有して配置することで被照射面５内で照度が低下する長さＬ方向中央部に、Ｖ字状に配置した反射面３０ａ，３０ａで照射器２から外に漏れる光を反射させることができる。これにより、被照射面５において、長さＬ方向の中央部及び両端部の照度が低下することなく、被照射面５を均斉度良く照射することができる。

また、本実施形態によれば、長さＬ方向に並べた照射器２，２間に配置された三角柱３０を備え、当該三角柱３０でＶ字状の反射面３０ａ，３０ａを構成した。この構成によれば、三角柱３０を一本、被照射面５の幅Ｗ方向に沿って、長さＬ方向の略中間位置に配置するという簡単な構成で、被照射面５を均斉度良く照射することができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。

１、１００ 面照射装置
２ 照射器
３、１０３ 補助反射体
５、１０５ 被照射面
１０ 直管形ランプ
２０ 筐体
２１ 照射開口
２４ａ、２４ｂ 端板
２６ａ 第１曲部（曲部）
２６ｂ 第２曲部（曲部）
３０、１３０ 三角柱
３０ａ、１３０ａ 反射面

Claims (4)

1. 照射開口を有する筐体内に直管形ランプを収容した照射器と、
   被照射面の周囲を囲み、前記被照射面の外に向かう前記直管形ランプからの光を前記被照射面に向けて反射する補助反射体と、を備える面照射装置であって、
   前記直管形ランプの両端に設けられた端板は、
   前記直管形ランプの取付位置よりも前記被照射面に近い箇所で、前記直管形ランプの長手方向外側に向かって斜めに曲がった第１曲部と、
   前記第１曲部の両側に設けられ、前記第１曲部の曲げの角度を超えない範囲で、前記直管形ランプの長手方向外側に向かって斜めに曲がった第２曲部と、を備え、
   前記第１曲部、及び前記第２曲部の各々が前記直管形ランプの長手方向に向かう光を前記被照射面に反射し、前記被照射面の前記長手方向の端部における照度を補う
   ことを特徴とする面照射装置。
2. 前記直管形ランプが長手方向に並ぶように配置された２つの前記照射器を備え、
   前記照射器の各々は、前記被照射面の前記長手方向の端部における照度が当該長手方向の中央部における照度よりも高くする設置間隔で設置されており、
   前記照射器同士の間には、前記直管形ランプの長手方向に向かう光を前記被照射面の前記中央部に反射する反射面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の面照射装置。
3. 前記反射面は、前記直管形ランプが長手方向に並ぶように配置された前記照射器間にＶ字状に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の面照射装置。
4. 前記照射器間に配置された三角柱を備え、当該三角柱でＶ字状の前記反射面を構成したことを特徴とする請求項３に記載の面照射装置。