JP2009251551A - 紫外線照射装置および該装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明における目的は、水冷タイプの紫外線ランプとフィードバック制御を組み合わせた装置であっても、冷却水の汚れによってランプ寿命がばらつかない紫外線照射装置及びこれの制御方法を提供することである。
【解決手段】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、一対の電極を対向配置した紫外線ランプと、該紫外線ランプの外方に設けた光センサと、該一対の電極に電力を入力するランプ電源と、該光センサに受光された光量値に基づいてランプ電源を制御する制御部と、を備えた紫外線照射装置において、冷却水の流路を構成するジャケットを紫外線ランプと光センサとの間に設け、該流路に比抵抗計又は導電率計を設け、該制御部は該比抵抗計又は導電率計に計測された比抵抗値に基づいて制御を行なうことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線ランプを水冷する紫外線装置とこれの制御方法に関する。特に２００〜４００ｎｍの波長領域のいずれかにピーク波長を有する紫外線を用いる紫外線照射装置とこれの制御方法に関する。

接着剤などの樹脂の硬化処理やプリント基板の露光処理のような紫外線を用いる装置には、２００〜４００ｎｍの波長領域のいずれかにピーク波長を有する紫外線を放射する紫外線ランプが用いられ、この紫外線ランプの光量が処理に必要な光量になるようにランプ入力を制御するフィードバック制御を有するものがあった。このフィードバック制御を具備した紫外線照射装置には、特許文献１に記載のものがあった。

図５は、フィードバック制御を具備した紫外線照射装置９１の概略構成を示したブロック図である。
紫外線照射装置９１は、ランプユニット９１１とワークユニット９１２とで構成される。このランプユニット９１１には、発光金属を内部に封入した放電管９２１とこの放電管９２１の内部で対向配置された電極９２３とを具備した紫外線ランプ９２が配置される。
この紫外線ランプ９２に具備された電極９２３には給電線９２５を介してランプ電源９６に電気的に接続される。ランプ電源９６から電極９２３に電力を入力するため、ランプ電源９６にはランプ入力信号線９６１を介して制御部９８が接続される。
この制御部９８には、紫外線ランプ９２から放射された光量を測定するための光センサ９７が、光量信号線９７１を介して接続される。
紫外線照射装置９１のワークユニット９１２には、紫外線ランプ９２からの紫外線が照射されるワークＷが配置される。

ランプ点灯開始時、制御部９８からはランプ入力信号線９６１を介して、ランプ電源９６に信号が送信される。信号を受けたランプ電源９６は、点灯開始に必要なランプ入力を接続された電極９２３に入力する。ランプ入力された電極９２３は、電極９２３間で放電を開始することで、紫外線ランプ９２は点灯を開始する。
紫外線ランプ９２は、電極９２３に入力されたランプ入力によって、発光金属である例えば水銀から紫外線が放射される。
紫外線ランプ９２から放射された紫外線は、ワークＷに照射される。
また、紫外線ランプ９２から放射された紫外線は、光センサ９７に受光され、その受光した結果が光量信号線９７１を介して制御部９８に送信される。制御部９８は、その送信された光量に基づいて、ランプ電源９６から電極９２３に入力するランプ入力を制御し、ワークＷを処理するのに必要な光量を紫外線ランプ９２から照射させる。
このように、紫外線ランプ９２から照射された光量に基づいて、ランプ電源９６のランプ入力をフィードバック制御する紫外線照射装置は知られていた。

一方で、２００〜４００ｎｍの波長領域のいずれかにピーク波長を有する紫外線を放射する紫外線ランプには、電極間における１ｃｍ当たりのランプ入力が５０Ｗ以上のとき、ランプ点灯時の電極間の放電による発熱が大きいことから冷却水を用いた水冷が行なわれることがあった。

この水冷型の紫外線ランプには、紫外線ランプの外面に直接冷却水を流す直接水冷タイプと、紫外線ランプの外方にジャケットを設け、そのジャケットの内部に冷却水を流し、ジャケットからの放射冷却によって間接的に冷却される間接水冷タイプとがある。
間接水冷型紫外線ランプを用いた紫外線照射装置の例としては、特許文献２に記載されるものがあった。

間接水冷型ランプを具備した紫外線照射装置について、図６を用いて説明する。
図６は、紫外線ランプ９２の長手方向に沿った断面図である。
紫外線照射装置９１は、後述する紫外線ランプ９２を具えており、その長手方向に沿った外方にジャケット９３を配置したものである。ジャケット９３は、小径を有する円筒状の石英ガラス９３１と大径を有する円筒状の石英ガラス９３２とからなり、小径の石英ガラス９３１と大径の石英ガラス９３２の中心軸が一致するように構成される。ジャケット９３は冷却水Ｌの流路として機能するため、小径の石英ガラス９３１と大径の石英ガラス９３２の間に流路が形成されるように小径の石英ガラス９３１と大径の石英ガラス９３２との管軸方向の両端を封止される。さらに、ジャケット９３に冷却水Ｌを供給・排出するため、ジャケット９３の両端には冷却水Ｌの供給路・排出路となる管状の接続管９５が接続される。
ジャケット９３の中心軸に延在するように紫外線ランプ９２が配置されるため、紫外線ランプ９２は、その外周に円環状の支持部材９４が配置され、小径の石英ガラス９３１の内周面に支持される。
ジャケット９３の外方には、ワークステージＷＳに載置されたワークＷが配置される。

従来の紫外線照射装置９１に用いられる紫外線ランプ９２は、管状の石英ガラスからなる放電管９２１を具備し、その内部９２６に水銀などの発光金属と希ガスが封入される。放電管９２１の内部９２６には、一対の電極９２３が放電管９２１の中心軸に延在するように配置される。放電管９２１の管軸方向の両端は、外部リード９２５が突出する封止部９２２が形成される。封止部９２２には金属箔９２７が埋設され、電極９２３と外部リード９２５を電気的に接続される。

従来の紫外線ランプ９１の外部リード９２５にはランプ電源（図６には不図示）が接続される。ランプ９２点灯時、給電された紫外線ランプ９２の放電管９２１は電極９２３間の放電による発熱によって高温となる。図６に示すように放電管９２１の外方に配置されたジャケット９３の内部の流路に冷却水Ｌを流すことによって、高温になった放電管９２１をジャケット９３内部の冷却水Ｌによる放射冷却によっては冷却される。すなわち、高温になった放電管９２１は冷却水Ｌで間接的に冷却される。

ランプ点灯時、紫外線ランプ９２の外方には冷却水Ｌが流れていることから、紫外線ランプ９２から放射された紫外線は、冷却水Ｌを透ってワークＷを照射する。

間接水冷タイプの紫外線ランプに対して、直接水冷タイプの紫外線ランプは、特許文献３に記載されている。特許文献３の図３にあるように、対向配置された一対の電極を内部に設けた放電管の外面を直接冷却水が流れることで、ランプ点灯時の電極間の放電による発熱によって高温になった放電管は、冷却水で直接的に冷却される。
直接水冷タイプの紫外線ランプにおいても、ランプ点灯時、紫外線ランプの外方には冷却水Ｌが流れていることから、紫外線ランプから放射された紫外線は、冷却水を透ってワークを照射する。

特開２００２−３５１０８３号公報 特開平０８−１４８１２１号公報 特開平０７−０２１９８３号公報

最近、ワークの処理に必要とされる紫外線の光量が増える傾向にある。このため、図５に示すような紫外線照射装置９１において、紫外線ランプ９２からの光量が増やすために、図６に示すような水冷タイプの紫外線ランプ９２を組み合せることが、検討されるようになってきた。
しかしながら、水冷タイプの紫外線ランプとフィードバック制御とを組み合わせた装置を構成すると、紫外線ランプのランプ寿命がばらつくといった問題があることを本発明者らは見出した。
この問題点について、本発明者らは後述にある実験を行なうことで、以下のような知見を得た。
紫外線照射装置では、光センサが紫外線の光量低下を検出すると、フィードバック制御が機能して紫外線ランプに投入されるランプ入力を上げるように回路が動作する。光センサが検出する光量低下の原因が紫外線ランプの劣化によるものである場合は、この制御方法で問題はなかった。ところが、水冷タイプの紫外線ランプは、ランプから放射される紫外線が冷却水を透過して放射されることから、冷却水の汚れが光センサで検出された光量低下として現れることを今回見出した。
このため、水冷タイプの紫外線ランプの場合、光量低下の原因に、ランプ寿命によるものと冷却水の汚れによるものとがあることから、紫外線ランプのランプ寿命がばらつくといった問題が生じた

そこで、本発明における目的は、水冷タイプの紫外線ランプとフィードバック制御を組み合わせた装置であっても、冷却水の汚れによってランプ寿命がばらつかない紫外線照射装置及びこれの制御方法を提供することである。

第１の発明に係る紫外線照射装置は、一対の電極を対向配置した紫外線ランプと、該紫外線ランプの外方に設けた光センサと、該一対の電極に電力を入力するランプ電源と、該光センサに受光された光量値に基づいてランプ電源を制御する制御部と、を備えた紫外線照射装置において、冷却水の流路を構成するジャケットを紫外線ランプと光センサとの間に設け、該流路に比抵抗計又は導電率計を設け、該制御部は該比抵抗計又は導電率計に計測された比抵抗値に基づいて制御を行なうことを特徴とする。

第２の発明に係る紫外線照射装置は、第１の発明に係る紫外線照射装置において、該比抵抗値に基づいて行なう該制御とは、該比抵抗値をあらかじめ設定された規定値と比較し、該比抵抗値が規定値未満であれば、警告出力端子を制御し、該比抵抗値が規定値以上であれば、該光センサの光量に基づいてランプ電源を制御することを特徴とする。

第３の発明に係る紫外線照射装置は、第２の発明に係る紫外線照射装置において、該制御部に、該比抵抗値が規定値未満であることを表示する警告表示手段を設けたことを特徴とする。

第４の発明に係る紫外線照射装置は、第２の発明に係る紫外線照射装置において、該あらかじめ設定された規定値は、該光センサが受光するピーク波長が２５０ｎｍ未満のとき０．３ＭΩ・ｃｍ、又は、該光センサが受光するピーク波長が２５０ｎｍ以上のとき０．１ＭΩ・ｃｍであることを特徴とする。

第５の発明に係る紫外線照射装置の制御方法は、一対の電極を対向配置した紫外線ランプと、該紫外線ランプの外方に設けた光センサと、該一対の電極に電力を入力するランプ電源と、該光センサに受光された光量値に基づいてランプ電源を制御する制御部と、を備えた紫外線照射装置の制御方法において、該光センサが受光した光量値と設定光量値とを比較する工程と、該光量値が設定光量値未満のとき、該ジャケットに流入する冷却水の比抵抗値とあらかじめ設定された規定値とを比較する工程と、比抵抗値とあらかじめ設定された規定値との比較の結果に基づいて、以下の（イ）又は（ロ）の工程を選択する（イ）該比抵抗値が規定値未満であれば、警告を警告出力端子に出力する工程と、（ロ）該比抵抗値が規定値以上であれば、該光センサの光量に基づいてランプ電源を制御する工程と、を有することを特徴とする。

第１の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、比抵抗計によって、流路を流れる冷却水の純度を測定し、その冷却水の純度に基づいて制御が可能となる。

第２の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、冷却水の純度に基づいて、冷却水の純度向上措置を講じたり、ランプ電源の制御が可能となる。

第３の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、冷却水の純度低下を表示できる。

第４の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、紫外線のピーク波長に基づいた制御が可能になる。

第５の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、冷却水の純度に基づいて、冷却水の純度向上措置を講じたり、ランプ電源の制御が可能となる。

本発明に係る紫外線照射装置１の説明を、図１を用いて説明する。
図１は、本発明に係る紫外線照射装置１の概略構成を示したブロック図である。

本発明に係る紫外線照射装置１は、ランプユニット１１と、ワークユニット１２とを具備する。
ランプユニット１２には、冷却水Ｌによって冷却される、いわゆる水冷タイプの紫外線ランプ２が具備される。この水冷タイプとは、直接水冷タイプ及び間接水冷タイプのことである。このため、紫外線ランプ２の外方には、冷却水Ｌの流路３１を構成するジャケット３が配置される。

ジャケット３が構成する流路３１には、例えばステンレスからなる配管６１が接続され、ジャケット３が構成する流路３１と配管６１が構成する流路６１１とが連通される。この配管６１には、流路６１１中で冷却水Ｌを循環させる例えばポンプのような循環手段６２が設けられる。また、配管６１には、冷却水Ｌ中の不純物である例えばナトリウムイオン，カルシウムイオン，マグネシウムイオンを除去する例えばイオン交換フィルタのような純度向上手段６３が設けられる。
また図示しないが、配管６１には、冷却水Ｌの温度を低下させる熱交換器が設けられる。

ジャケット３の内部に配置される紫外線ランプ２は、放電管２１の内部に発光金属として例えば水銀が封入され、その放電管２１の内部で電極２３１，２３２が対向配置される。

この一対の電極２３１，２３２には、給電線７１２を介してランプ電源７１が電気的に接続される。このランプ電源７１は、ランプ入力信号線７１１を介して制御部７に接続される。
この制御部７には、ジャケット３を介して紫外線ランプ２に対向配置された光センサ７２が、光量信号線７２１を介して接続される。また、制御部７は、警告出力端子７５を具備し、この警告出力端子７５には、警告信号線７４１を介して警告表示手段７４である例えば可視光を照射する警告ランプが設けられる。さらにまた、制御部７には、比抵抗信号線７３１を介して比抵抗計７３が接続される。
この比抵抗計７３は、冷却水Ｌの純度を計測するため、配管６１が構成する流路６１１中に設けられる。

ワークユニット１２には、紫外線ランプ２からの紫外線が照射される位置にワークＷが配置される。

図１のような本発明に係る紫外線照射装置１の制御方法には、図２に示すフローチャートのようなものがある。
本発明に係る紫外線照射装置１の制御方法について、図１及び図２を用いて説明する。

ステップＳ１１０で、循環手段６２を開始する。
この循環手段６２の開始により、ステップＳ１２０で、ジャケット３の流路３１と配管６１の流路６１１で冷却水Ｌが循環される。このステップＳ１２０での冷却水Ｌの循環は、純度向上手段６３である例えばイオン交換フィルタで、冷却水Ｌ中の不純物を十分に除去するのに必要な所定時間行なわれる。［所定時間循環工程（Ｓ２１０）］

上述の［所定時間循環工程（Ｓ２１０）］で冷却水Ｌを所定時間循環させた後、ステップＳ１３０で、循環されている冷却水Ｌの比抵抗値が比抵抗計７３によって計測され、その計測された比抵抗値が制御部７に送信され、その制御部７でその送信された比抵抗値とあらかじめ設定された規定値とが比較される。
このステップＳ１３０における比抵抗値と設定規定値との比較の結果、比抵抗値が設定規定値未満の場合には図２のフローチャートの「ＮＯ」の方向に進み、比抵抗値が設定規定値以上の場合には図２のフローチャートの「ＹＥＳ」の方向に進む。
このように、比抵抗値と設定規定値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷却水Ｌの純度がランプ点灯させるのに適切な純度であるかどうかが判断される。［冷却水Ｌ純度判断工程］（Ｓ２２０）］

ステップＳ１３０で、比抵抗値が設定規定値未満の場合（図２のフローチャートの「ＮＯ」の方向）、既述のステップＳ１２０で冷却水Ｌを十分に循環させても、純度向上手段６３では冷却水Ｌ中の不純物を十分に除去できなかったことになる。このため、ステップＳ１３１で、制御部７は、警告出力端子７５に警告信号を出力し、冷却水Ｌの純度が低下していることを、警告表示手段７４を介して警告する。［警告表示工程（Ｓ２３０）］

ステップＳ１３１に続いて、ステップ１３２で循環手段６２を停止した後、ステップＳ１３３で、純度向上手段６３である例えばイオン交換フィルタを交換することで、純度向上手段６３の処理能力を向上させる。［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２４０）］
［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２４０）］後、ステップＳ１１０で循環手段６２を開始する。

ステップＳ１３０で、比抵抗値が設定規定値以上の場合（図２のフローチャートの「ＹＥＳ」の方向）、冷却水Ｌ中の純度が十分である。このため、ステップＳ１３０の後、ステップＳ１４０で、ランプ電源７１を介して電極２３１，２３２に電力を入力し、ランプ入力を受けた電極２３１，２３２間で放電が開始して、ランプ点灯が開始される。

ランプ点灯開始後、紫外線ランプ２からの紫外線光量がワークＷを処理するのに必要な光量とするため、ステップＳ１５１でランプ入力を向上させる。ステップＳ１５２では、紫外線ランプ２から冷却水Ｌを介して照射された紫外線が光センサ７２に受光され、その受光された光量値が光量信号線７２１を介して制御部７に送信され、その制御部７でその送信された光量値とあらかじめ設定された光量値とが比較される。
このステップＳ１５２で、測定された光量と設定光量値との比較の結果、測定光量が設定光量値未満の場合には、図２のフローチャートの「ＮＯ」の方向に進み、測定光量が設定光量値以上の場合には、図２のフローチャートの「ＹＥＳ」の方向に進む。
ステップＳ１５２で、測定光量が設定光量値未満の場合（図２のフローチャート「ＮＯ」の方向）、ステップＳ１５１でランプ入力を向上させ、再度ステップＳ１５２で測定光量と設定光量値とを比較する。このように、光センサ７２による測定光量が設定光量値以上になるまでランプ入力が向上される。［フィードバック制御工程（Ｓ２５０）］

ステップＳ１５２で、測定光量が設定光量値以上の場合（図２のフローチャート「ＹＥＳ」の方向）、ステップＳ１６０で、紫外線ランプ２へのランプ入力を定電力にする。
定電力点灯された紫外線ランプ２からは、ワークＷを処理するのに必要な紫外線が放射される。この紫外線は、ワークＷに照射されることで、ワークＷは処理される。

ステップＳ１７０では、定電力点灯中に測定された光量値とあらかじめ設定された光量値とが比較される。
このステップＳ１７０で、測定された光量と設定光量値との比較の結果、測定光量が設定光量値未満の場合には、図２のフローチャートの「ＮＯ」の方向に進み、測定光量が設定光量値以上の場合には、図２のフローチャートの「ＹＥＳ」の方向に進んでステップＳＳ１６０の定電力点灯を継続する。
この測定された光量値と設定光量値とに比較は、随時又は常時行なわれる［光量低下判断工程（Ｓ２６０）］

ステップＳ１８０で、制御部７は、比抵抗計７３で冷却水Ｌ中の比抵抗値を計測し、その計測された比抵抗値とあらかじめ設定された規定値と比較する。
このステップＳ１８０で、計測された比抵抗値と設定規定値との比較の結果、設定規定値以上の場合と設定規定値未満の場合とに分けて、次の（イ）又は（ロ）のように判断する。［光量低下の原因を判断する工程（Ｓ２７０）］
（イ）計測された比抵抗値が設定規定値以上の場合
冷却水Ｌの純度が十分であることから、紫外線ランプ２へのランプ入力不足による光量低下であると判断し、図２のフローチャートの「ＹＥＳ」の方向に進む。
（ロ）計測された比抵抗値が設定規定値未満の場合
冷却水Ｌの純度が不十分であるので、冷却水Ｌ中の不純物による光量低下であると判断し、図２のフローチャートの「ＮＯ」の方向に進む。

ステップＳ１８０で、計測された比抵抗値が設定規定値以上の場合（図２のフローチャート「ＹＥＳ」の方向）、ステップ１９１で、ランプ入力値とランプ入力上限値とを比較する。
このステップＳ１９１の比較の結果、ランプ入力がランプ入力上限以上の場合には、図２のフローチャートの「ＹＥＳ」の方向に進み、ランプ入力がランプ入力の上限未満の場合には、フローチャートの「ＮＯ」の方向に進む。
ステップＳ１９１で、ランプ入力がランプ入力上限以上の場合（図２のフローチャート「ＹＥＳ」の方向）、制御部７は紫外線ランプ２のランプ寿命の限界であると判断して警告する。
ステップＳ１９２で、ランプ入力がランプ上限未満の場合（図２のフローチャート「ＮＯ」の方向）、ステップＳ１５１に進みランプ入力を向上させる。ランプ入力向上後、ステップＳ１５２で測定光量と設定光量値とを比較し、測定光量が設定光量値以上になるまで、ステップＳ１５２でランプ入力を向上させる。［フィードバック制御工程（Ｓ２５０）］。ステップＳ１５２で、測定光量が設定光量値以上の場合（図２のフローチャート「ＹＥＳ」の方向）、ステップＳ１６０で、紫外線ランプへのランプ入力を定電力にする。定電力点灯された紫外線ランプ２からは、ワークＷを処理するのに必要な紫外線が放射される。この紫外線は、ワークＷに照射されることで、ワークＷは処理される。

ステップＳ１８０で、計測された比抵抗値が設定規定値未満の場合（図２のフローチャート「ＮＯ」の方向）、ステップＳ１８１で、制御部７は、警告出力端子７５に警告信号を出力し、冷却水Ｌの純度が低下していることを、警告表示手段７４を介して警告する。［警告表示工程（Ｓ２８０）］

ステップＳ１８１に続いて、ステップ１８２で紫外線ランプ２を消灯させる。ランプ消灯後、加熱された紫外線ランプ２が充分に冷却されるまで冷却水Ｌを循環させ、ステップ１８３で循環手段６２を停止した後、ステップＳ１８４で、純度向上手段６３である例えばイオン交換フィルタを交換することで、純度向上手段６３の処理能力を向上させる。［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２９０）］
［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２９０）］後、ステップＳ１１０で循環手段６２を開始する。

上述の本発明に係る紫外線照射装置１及びその制御方法は、以下に記載する作用・効果が得られる。

ランプ点灯前や［純度向上手段による処理能力向上工程（Ｓ２４０，Ｓ２９０）］後は、例えば配管６１を構成する部材から溶け出した金属イオンが冷却水Ｌ中に蓄積され、冷却水Ｌ中の不純物濃度が大きくなっていることがある。
本発明に係る紫外線照射装置１は、ステップＳ１１０の循環手段６２を開始後に、［所定時間循環工程（Ｓ２１０）］を有することにより、冷却水Ｌ中の不純物が純度向上手段６３によって除去され、ランプ点灯時における紫外線ランプ２からの紫外線が冷却水Ｌ中の不純物によって遮光されることを防止することができる。

ステップＳ１４０のランプ点灯後、［フィードバック制御工程（Ｓ２５０）］により、紫外線ランプ２からの紫外線は、ワークＷを処理するのに必要な紫外線光量にされ、ステップＳ１６０で定電力点灯される。ランプ点灯後は、紫外線ランプ２は電極２３１，２３２間の放電によって、放電管２１が加熱されている。このため、ランプ点灯中は、循環手段６２で冷却水Ｌが循環されていることで、加熱された放電管２１の熱が冷却水Ｌによって冷却される。また、冷却水Ｌは放電管２１の熱を除熱することで加熱されるが、加熱された冷却水Ｌは図示しない熱交換器で低温となって循環されることで、加熱された放電管２１を好適に冷却する。

本発明に係る紫外線照射装置１は、［光量低下判断工程（Ｓ２６０）］で紫外線ランプ２からの紫外線の光量が設定光量値未満になったとき、光センサ７２は冷却水Ｌを介して紫外線ランプ２からの紫外線を受光するので、その光量低下の原因が、ランプ入力不足、もしくは、冷却水Ｌの純度低下のいずれかである。光量低下の原因が冷却水Ｌの純度低下による場合、紫外線ランプ２からはワークＷの処理に必要な紫外線が照射されているにもかかわらず、その紫外線が冷却水Ｌによって遮光される。
このため、本発明に係る紫外線照射装置１は、［光量低下判断工程（Ｓ２６０）］後に、冷却水Ｌの流路３１，６１１に設けた比抵抗計７３を制御することにより、光量低下の原因を特定することができる。具体的には、本発明に係る紫外線照射装置１は、［光量低下の原因を判断する工程（Ｓ２７０）］を有することで、比抵抗計７３で計測された比抵抗値と設定規定値との比較の結果から、ランプ入力不足による光量低下、もしくは、冷却水Ｌの純度低下による光量低下のいずれかであることを判断することができる。

光量低下の原因がランプ入力不足であった場合、［フィードバック制御工程（Ｓ２５０）］によって、光センサ７２に受光される測定光量を設定光量値以上にすることできる。
また、光量低下の原因が冷却水Ｌの純度低下であった場合、［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２９０）］によって、冷却水Ｌ中の不純物による紫外線の遮光を抑制することができる。
これらによって、本発明に係る紫外線照射装置１は、光量低下の原因に基づいて制御することにより、紫外線ランプ２に過剰にランプ入力されることを防止され、ランプ寿命のばらつきを防止することができる。

なお、上述の制御方法のステップＳ１３３とステップ１８４において、純度向上手段による処理能力向上は、［冷却水Ｌ純度判断工程（Ｓ２２０）］又は［光量低下の原因を判断する工程（Ｓ２７０）］の比抵抗値が設定規定値未満である判断の結果、その警告により行なわれれば良く、人間による手動の処理能力向上や機械による自動の処理能力向上のいずれであってもかまわない。

純度向上手段による処理能力向上が手動による場合、本発明に係る紫外線照射装置は、［警告表示工程（Ｓ２３０，２８０）］を有することで、警告表示手段７４である例えば警告ランプやアラームのように、人間の五感を通じて警告を表示し、純度向上手段６３による処理能力向上を促すことができる。

なお、［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２４０，Ｓ２９０）］において、ステップＳ１３２，Ｓ１８３で循環手段６２を停止することを示したが、例えば以下に示す場合、循環手段６２の停止を行なわなくてもかまわない。例えば純度向上手段６３の内部に２つの流路を具備し、それぞれの流路に例えばイオン交換フィルタが設けられ、配管６１の流路６１１に連通する純度向上手段の内部の流路が２つの流路で機械的に切り替えられる場合、冷却水Ｌの循環を停止する必要が無い。
また、このように循環手段６２を停止することなく、冷却水Ｌの循環が継続される場合、加熱された放電管２１を冷却水Ｌで冷却することができるので、ステップＳ１８２のランプ消灯をしなくてもかまわない。このとき、紫外線ランプ２を定電力点灯させたまま、［純度向上手段６３の処理能力向上工程（Ｓ２９０）］を経て、ステップＳ１６０に移行する。

上述の実施例において、冷却水Ｌの純度によって、冷却水Ｌを透った紫外線の光量が低下することを述べた。このため、冷却水Ｌの純度に対して、冷却水Ｌの紫外線透過率が低下することを示す実験を行なった。

本実験には、図１に示す概略構成のような、紫外線ランプ２を水冷する紫外線照射装置１を用いた。
紫外線照射装置１の具体的な構成として、図３を示す。
図３は、紫外線ランプ２の長手方向に沿った断面図である。
本発明に係る紫外線照射装置１は、後述する二重管構造を有する棒状の紫外線ランプ２が光源として用いられる。紫外線ランプ２の外方には、紫外線ランプ２を中心軸に延在するように円筒状のジャケット３が設けられる。これにより、図３に示すように紫外線ランプ２の外周面とジャケット３の内周面の間に、周方向に伸びる流路３１が形成される。紫外線ランプ２の外周面に位置する流路３１は、紫外線ランプ２を冷却するため、図３に示すように、紫外線ランプ２の長手方向に沿って設けられる。ジャケット３は紫外線を透過する例えば石英ガラスから形成される。
紫外線ランプ２とジャケット３との間に形成された流路３１に冷却水Ｌを供給・排出するため、紫外線ランプ２とジャケット３の両端には、内部に冷却水Ｌの流路４１５，４２５を有したＬ字状の流路形成部材４１，４２が配置される。
流路形成部材４１，４２は、大径の口締め部４１１，４２１と小径の口締め部４１２，４２２を有しており、各口締め部４１１，４１２，４２１，４２２にはＯリング４１３，４１４，４２３，４２４が設けられる。紫外線ランプ２の長手方向において、ジャケット３は紫外線ランプ２よりも短い。このため、紫外線ランプ２とジャケット３の両端に配置された流路形成部材４１，４２は、大径の口締め部４１１，４２１のＯリング４１３，４２３を介してジャケット３の外周面を保持固定し、小径の口締め部４１２，４２２のＯリング４１４，４２４を介して紫外線ランプ２の外周面を保持固定する。これにより、流路形成部材４１，４２の有する流路４１５，４２５は、紫外線ランプ２とジャケット３との間に形成された流路３１に連続される。
図３に示した本発明に係る紫外線照射装置１に用いられる紫外線ランプ２は、棒状の放電管２１を覆うように棒状の外管２２が配置された二重管構造を有する。
放電管２１は、発光部２１１と発光部２１１の両端に設けられた封止部２１２とからなる。例えば石英ガラスからなる発光部２１１の内部２１４には、水銀などの発光金属と希ガスが封入され、長手方向の両端に一対の例えばタングステンからなる電極２３１，２３２が対向配置される。放電管２１の封止部２１２，２１３は、発光部２１１の長手方向の両端から伸びる例えば石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして内部を減圧することにより形成されたものであり、すなわちシュリンクシール法により形成されたものである。封止部２１２，２１３の内部には電極２３１，２３２と外部リード２５１，２５２とを電気的に接続する例えばモリブデンからなる箔２４１，２４２が埋設される。
発光部２１１の外周面には、直管状の外管２２が概略当接するように設けられる。

光照射方向（図３において、紫外線ランプ２からワークＷに向かう方向）に対して紫外線ランプ２の背面側には、例えば紫外線ランプ２の長手方向に対して直交する面に沿った断面が放物状の反射面５１を有する樋状の反射鏡５２が配置される。樋状の反射鏡５２は、その焦点を紫外線ランプ２の中心軸に一致させ、紫外線ランプ２の長手方向に沿うように配置される。反射鏡５２の反射面５１は、例えばチタニア及びシリカなどの異なる反射層を交互に蒸着させて形成した多層膜によって形成される。

本実験においてはワークＷは使用しないが、光照射方向（図３において、紫外線ランプ２からワークＷに向かう方向）には、ワークステージＷＳに載置された例えばレジスト等の感光剤が塗布された液晶パネルや半導体素子などのワークＷを照射する。

図１に示す光センサ７２には、分光放射照度計を用いた。この光センサ７２の受光部は、紫外線ランプ２の電極２３１，２３２間の中心から径方向に向かって１０００ｍｍの位置に、冷却水Ｌを介して紫外線ランプ２に対向配置された。
図３に示す実験装置１の流路形成部材４１，４２に連通する配管６３には、冷却水Ｌを循環させた。

本実験では、図１及び図３に示す紫外線照射装置１を用いて、冷却水Ｌの循環と同時に紫外線ランプ２をランプ点灯させた。
本実験においては、紫外線ランプ２による光量変動を取り除くため、紫外線ランプ２の光出力が安定するランプ点灯開始から１０分後に実験を開始し、実験開始（ランプ点灯開始１０分後）から１時間の間で実験を終了するようにした。これは、本実験に用いた紫外線ランプ２の光量維持率が、測定波長領域２００〜８００ｎｍにおいて、１０００時間で９０％以上であることから、ランプ寿命による光量低下の影響を受けないようにするためである。
本実験に用いた冷却水Ｌは、比抵抗値が略１ＭΩ・ｃｍの純度の高い蒸留水（Ｈ_２Ｏ）を使用した。
本実験の測定においては、この冷却水Ｌに純度の低い水道水Ｌを流入し、その比抵抗値を下げ、下がった比抵抗値のときの光センサ７２が受光する光量値を測定した。このとき、純度向上手段６３による冷却水Ｌ中の不純物除去を行わないようにした。測定した光量値は、２００〜２５０ｎｍの波長領域と２５０〜８００ｎｍの波長領域での積算光量で求めた。

以上の実験条件における実験結果を図４に示した。実験の横軸は、紫外線ランプ２の外方を流れる冷却水Ｌの比抵抗値である。縦軸は、測定開始時の比抵抗値０．９５ＭΩ・ｃｍにおける光量を「１」とし、各比抵抗値における光量をこれの相対値として示した。
図３では、各比抵抗値における相対値をプロットし、波長領域２００〜２５０ｎｍのものと、２５０〜８００ｎｍのものとに分けて、各波長域におけるプロットを平滑線で結んだ。

実験に使用したランプ電源７１による入力電力の変動誤差は±１％であり、光センサ７２の測定値誤差は±１％である。すなわち、実験装置１側の原因による光量低下は最大で２％である。このため、相対値が「１」から３％以下、すなわち相対値「０．９７」以下においては、その光量低下の原因が冷却水Ｌの比抵抗値の低下、すなわち冷却水Ｌの純度の低下に起因すると考えられる。
そこで、図４を見ると、冷却水Ｌの比抵抗値の低下に伴って波長領域２００〜２５０ｎｍと波長領域２５０〜８００ｎｍのいずれにおいても相対値が低下する。波長領域２００〜２５０ｎｍのときは、比抵抗値が略０．３ＭΩ・ｃｍ以下になると相対値「０．９７」以下になり、波長領域２５０〜８００ｎｍのときは、比抵抗値が略０．１ＭΩ・ｃｍになると相対値「０．９７」以下になる。このため、いずれの波長領域においても、光量低下が冷却水Ｌの純度の低下によっても起きることはあきらかである。
特に、２００〜２５０ｎｍの波長領域においては、冷却水Ｌの純度低下による光量低下が大きい。このため、本発明における紫外線照射装置１及びその制御方法は、２００〜２５０ｎｍの波長領域をワークの処理に用いる紫外線照射装置１においては、特に効果的である。
さらに、本実験結果からは、図２に示す［光量低下の原因を判断する工程（Ｓ２３０）］において、冷却水Ｌの純度を判断するための比抵抗値の規定値は、波長領域が２００〜２５０ｎｍのとき０．３ＭΩ・ｃｍ、波長領域が２５０〜８００ｎｍのとき０．１ＭΩ・ｃｍにすれば、冷却水Ｌの純度を、紫外線を遮光しない高い純度にすることができる。

以上の実験結果から、特許文献３に係る紫外線照射装置と特許文献１に係るフィードバック制御とを組み合せた場合において、冷却水中の不純物による光量低下が起きることが知られていなかったために、ランプ寿命が短くなったものと考えられる。すなわち、冷却水の不純物による光量低下においても、紫外線照射装置は、フィードバック制御によってランプ入力を向上させ、紫外線の光量を設定光量値以上になるように制御し、このランプ入力が過剰なランプ入力となって、ランプ寿命を短くしていた。
本発明に係る紫外線照射装置及びこれの制御方法は、従来知られていなかった冷却水中の不純物による光量低下という知見に基づいてなされたものである。
このため、従来に係る紫外線照射装置で発生したランプ寿命の低下という問題を、本発明に係る紫外線照射装置及びこれの制御方法は解決することができた。

なお、上述の実験では、図３に示し紫外線照射装置１を用いたがこれに限定されず、本発明に係る紫外線照射装置１及びその制御方法は、光源が紫外線ランプ２であって、その紫外線ランプ２からの紫外線が２００〜４００ｎｍの波長領域のいずれかにピーク波長を有するものであって、この紫外線が冷却水Ｌを介してワークＷを処理するものに用いることができる。このため、水冷タイプにおいて、間接水冷タイプおよび直接水冷タイプのいずれの紫外線照射装置１においても用いることができる。

また、上述の比抵抗計７３は、流路３，４１５，４２５，６１１を流れる冷却水Ｌの比抵抗値を計測しているが、これは、冷却水Ｌ中での「電気の流れやすさ（又は電気の流れにくさ）」を見るためものであり、「電気の流れやすさ」を見るためのものとしては、導電率計もある。導電率計で測定される導電率σは比抵抗値ρとは逆数の関係（下記（１）式を参照）であることから、本発明に係る紫外線照射装置１では、比抵抗計７３の換わりに導電率計も用いることができる。
ρ＝１／σ・・・・・・（１）

本発明に係る紫外線照射装置の概略構成の説明図である。 本発明に係る紫外線照射装置の制御方法の説明図である。 本発明に係る紫外線照射装置の説明図であり、実験に用いた紫外線照射装置の説明図である。 実験結果の説明図である。 従来に係る紫外線照射装置の概略構成の説明図である。 従来に係る紫外線照射装置の説明図である。

符号の説明

１ 紫外線照射装置
１１ ランプユニット
１２ ワークユニット
２ 紫外線ランプ
２１ 放電管
２１１ 発光部
２１２ 一方の封止部
２１３ 他方の封止部
２１４ 発光部の内部
２１８ 電極間の径方向にある部分
２２ 外管
２３１ 一方の電極
２３２ 他方の電極
２４１ 一方の箔
２４２ 他方の箔
２５１ 一方の外部リード
２５２ 他方の外部リード
３ ジャケット
３１ 流路
４１ 一方の流路形成部材
４１１ 大径の口締め部
４１２ 小径の口締め部
４１３ Ｏリング
４１４ Ｏリング
４１５ 流路
４２ 他方の流路形成部材
４２１ 大径の口締め部
４２２ 小径の口締め部
４２３ Ｏリング
４２４ Ｏリング
４２５ 流路
５１ 反射面
５２ 反射鏡
６１ 配管
６１１ 流路
６２ 循環手段
６３ 純度向上手段
７ 制御部
７１ ランプ電源
７１１ ランプ入力信号線
７１２ 給電線
７２ 光センサ
７２１ 光量信号線
７３ 比抵抗計
７３１ 比抵抗信号線
７４ 警告表示手段
７４１ 警告信号線
７５ 警告出力端子
ＷＳ ワークステージ
Ｌ 冷却水
Ｗ ワーク
Ｓ１１０ 循環手段開始
Ｓ１２０ 冷却水循環
Ｓ１３０ 比抵抗値≧設定規定値
Ｓ１３１ 冷却水純度異常警告
Ｓ１３２ 循環手段停止
Ｓ１３３ 純度向上手段の処理力向上
Ｓ１４０ ランプ点灯
Ｓ１５１ ランプ入力向上
Ｓ１５２ 測定光量≧設定光量値
Ｓ１６０ 定電力点灯
Ｓ１７０ 設定光量≧設定光量値
Ｓ１８０ 比抵抗値≧設定光量値
Ｓ１８１ 冷却水純度異常警告
Ｓ１８２ ランプ消灯
Ｓ１８３ 循環手段停止
Ｓ１８４ 純度向上手段の処理力向上
Ｓ１９１ ランプ入力≧ランプ入力上限
Ｓ１９２ ランプ入力上限警告
Ｓ２１０ 所定時間循環工程
Ｓ２２０ 冷却水純度判断工程
Ｓ２３０ 警告表示工程
Ｓ２４０ 純度向上手段の処理能力向上工程
Ｓ２５０ フィードバック制御工程
Ｓ２６０ 光量低下判断工程
Ｓ２７０ 光量低下の原因を判断する工程
Ｓ２８０ 警告表示工程
Ｓ２９０ 純度向上手段の処理能力向上工程

Claims (5)

1. 一対の電極を対向配置した紫外線ランプと、
   該紫外線ランプの外方に設けた光センサと、
   該一対の電極に電力を入力するランプ電源と、
   該光センサに受光された光量値に基づいてランプ電源を制御する制御部と、
   を備えた紫外線照射装置において、
   冷却水の流路を構成するジャケットを紫外線ランプと光センサとの間に設け、
   該流路に比抵抗計又は導電率計を設け、
   該制御部は該比抵抗計又は導電率計に計測された比抵抗値に基づいて制御を行なう
   ことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 該比抵抗値に基づいて行なう該制御とは、該比抵抗値をあらかじめ設定された規定値と比較し、
   該比抵抗値が規定値未満であれば、警告出力端子を制御し、
   該比抵抗値が規定値以上であれば、該光センサの光量に基づいてランプ電源を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 該制御部に、該比抵抗値が規定値未満であることを表示する警告表示手段を設けた
   ことを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
4. 該あらかじめ設定された規定値は、該光センサが受光するピーク波長が２５０ｎｍ未満のとき０．３ＭΩ・ｃｍ、又は、該光センサが受光するピーク波長が２５０ｎｍ以上のとき０．１ＭΩ・ｃｍである
   ことを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
5. 一対の電極を対向配置した紫外線ランプと、
   該紫外線ランプの外方に設けた光センサと、
   該一対の電極に電力を入力するランプ電源と、
   該光センサに受光された光量値に基づいてランプ電源を制御する制御部と、
   を備えた紫外線照射装置の制御方法において、
   該光センサが受光した光量値と設定光量値とを比較する工程と、
   該光量値が設定光量値未満のとき、該ジャケットに流入する冷却水の比抵抗値とあらかじめ設定された規定値とを比較する工程と、
   比抵抗値とあらかじめ設定された規定値との比較の結果に基づいて、以下の（イ）又は（ロ）の工程を選択する
   （イ）該比抵抗値が規定値未満であれば、警告を警告出力端子に出力する工程と、
   （ロ）該比抵抗値が規定値以上であれば、該光センサの光量に基づいてランプ電源を制御する工程と、
   を有することを特徴とする紫外線照射装置の制御方法。

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