JP4396415B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明はエキシマランプを搭載した光照射装置に関するものであり、特に、誘電体材料を介在させて放電するエキシマランプを搭載した光照射装置に関する。

エキシマランプは、単一の波長の真空紫外光を強く放射する特長を有しており、放電用ガスとして、例えば、キセノンガスを用いたエキシマランプにおいては、波長１７２ｎｍの真空紫外光が放射されることが知られており、このランプを搭載した光照射装置は、液晶パネル表示素子のパネル基板表面に付着した有機物の分解除去やパネル基板の表面改質等に用いられている。

図８は、従来のエキシマランプ５０を示し、（ａ）は管軸方向の断面図、（ｂ）は半径方向の断面図を示す。
エキシマランプ５０は、例えば石英ガラスのような誘電体材料からなる外側管１１及び内側管１２が同軸配置された二重円筒管構造の放電容器１３からなり、前記外側管１１の端部と内側管１２の端部は溶着されることによって側壁部１４が形成されている。これら外側管１１と内側管１２の間には環状の放電空間Ｓが形成され、その内部に放電用ガスとして、例えば、キセノンガスが封入されている。外側管１１の外表面には網状の外側電極１５が設けられており、内側管１２の内側には、パイプ状若しくは断面において一部に切り欠きを有する略Ｃ字状の内側電極１６が設けられている。外側電極１５と内側電極１６の間には高周波電圧が印加されることにより、放電空間Ｓ内にはエキシマ分子が形成され、このエキシマ分子が脱離することでキセノンエキシマ光が放射される。

ところで近年、照射対象である液晶パネル表示素子の基板が大面積化していることに伴って、エキシマランプも長尺化しており、例えば、全長が８００ｍｍを超えるようなエキシマランプが求められている。
このように長尺化されたエキシマランプにおいては、図８に示されるような構造では、梱包容器内に水平に梱包してトラックなどで搬送した場合、ランプに与えられる衝撃や振動により放電容器が割れる、という不具合を生じるおそれがあった。
特に、外側管１１と内側管１２とを溶着している側壁部１４に損傷や破損が発生していた。

このような放電容器１３の破損は、放電容器１３の両端のみで支持されている内側管１２が、ランプ輸送時の衝撃等が加わるとその中央部が撓み、これにより内側管１２両端の溶着部分である側壁部１４に応力集中が生じることが原因である。

上記のような問題を解決するための手段として、図９に示すような、外側管１１と内側管１２を同軸配置した二重円筒管構造の放電容器１３において、前記外側管１１と内側管１２の間に支持板１７を配置する構造が提案されている（特許文献１参照）。かかる構造によると、内側管１２を支持板１７によって支持することにより、その撓みを防止して、放電容器１３の割れを防止することができる。

しかしながら、発光部分に支持板１７を配置しているため別途新たな問題が生じる惧れがあった。
すなわち、放電空間Ｓ内において支持板１７が配置されている部分には放電が形成されることがなく、加えて、支持板１７の配置されていない発光部分からの光を該支持板１７が遮ってしまい、放電容器１３外に取出されることがない。これにより、支持板１７の直下の被処理物表面における光量が低下してしまい、全体の光量が減少するだけでなく、均一性が不十分になる。
仮に、支持板１７として光透過性材料を使用したとしても、放電の不発生を避けることはできず、また、支持板による光吸収も完全には排除することはできないため、支持板直下の被処理物面における光量低下・均一性の悪化は避けることができない。
特開２００４−１３９８８９号

この発明が解決しようとする課題は、放電容器の割れを防止するために支持板を備えた場合にも、支持板直下の被処理面における照度低下および均一性の悪化を最小限に抑えることが可能なエキシマランプを搭載した光照射装置を提供することにある。

この発明は、同軸状に配置された外側管と内側管が互いに端部で溶着されて、両者間に環状の放電空間を形成してなる放電容器と、前記外側管の外表面および内側管の内表面にそれぞれ配設された外側電極および内側電極とを有し、前記外側管と内側管の間に該内側管を支持する支持板が配置されてなり、前記放電空間内にエキシマ分子を生成する放電ガスが充填されてなるエキシマランプを搭載した光照射装置において、前記エキシマランプの前記支持板が半径方向の断面において、被処理物側の光取出し方向に切り欠きを有することを特徴とする。

この発明の光照射装置におけるエキシマランプでは、放電容器の内側管の撓みを防止して放電容器の割れなどの損傷を防止するための支持板に、その光取出し側に切り欠きを設けたことによって、この部分でも放電が形成されて、この部分での照度低下をすることがなく、その上、全体として放電が安定かつ均一化する。加えて、他の発光部分からの光を遮断することもなく、光量の減少や均一性の悪化をすることがないという効果を奏するものである。

以下、この発明の実施例を図１〜図６を参照して説明する。各図において、また、図８、図９と同一の符号は同一の部材を表す。

図１において、（ａ）は管軸方向断面図、（ｂ）は半径方向断面図である。
放電空間Ｓ内の外側管１１と内側管１２との間には支持板２０が、内側管１２に嵌合されるように設けられており、該支持板２０には、（ｂ）で示すように、光取出し部方向、図示の場合、下方に切り欠き２１が形成されている。該切り欠き２１は、内側管１２を外側管１１に対して支持するのに支障が生じない程度にできる限り大きく切り欠かれる。
前記支持板２０は内側管１２に嵌挿されており、その一部が該内側管１２に対して溶着または接着２２されていて、内側管１２の回りでの回転方向および軸方向への移動が規制されている。

図２の実施例２では、切り欠き２１が形成された支持板２０は、その外周の一部で外側管１１に溶着または接着２３されていて、それ以外は上記実施例１と同様である。

上記実施例１および２に示すように、支持板２０は内周縁で内側管１２に溶着または接着されるか、外周縁で外側管１１に溶着または接着されるかのいずれかを採用できるが、放電容器１３の組み立て工程を考慮する場合には、実施例１のように、支持板２０は内側管１２に固定されているほうが好ましい。
すなわち、放電容器１３の組み立ては、内側管１２に支持板２０を装着した状態で外側管１１内に挿入し、両者を端部で接合することにより行われるので、支持板２０は内側管１２に固定されているほうが、外側管１１内への挿入がスムースに行われるからである。

図３の実施例３においては、支持板２０の切り欠き２１の下方の位置で、外側管１１に窪み２４が形成されている。当該窪み２４は、外側管１１をバーナーで焙り軟化させた後、棒状体を押し付けるようにして形成することができる。このとき、窪み２４は支持板２０を放電空間Ｓ内で上方、即ち、外側管１１の上部内面方向に持ち上げるように作用して、支持板２０を外側管１１に押し付けるようにしている。該窪み２４は、支持板２０の回転方向への動きを規制する。
そして、内側管１２には、支持板２０の両側に形成した小突起２５が形成されていて、支持板２０の内側管１２の軸方向への動きを規制している。該小突起２５は石英ガラス棒を加熱軟化させて内側管１２に溶着させることによって形成することができる。
この実施例３においては、窪み２４により支持板２０が外側管１１に当接されているので、運搬時などの振動により支持板２０と外側管１１とが、その間の微小間隙でぶつかり合うことが無くなり、支持板２０、特に、外周縁の角部の損傷が未然に防止できる。

図４に示す実施例４においては、光取出し方向の切り欠き２６は、実施例１〜３のものよりも更に大きく切り欠かれていて、内側管１２の一部が切り欠き２６から露出している。
上記のように、光取出し方向が下方の場合には、切り欠き２６は、支持板２０が内側管１２の周囲を１８０度以上に渡って覆うように残されて、内側管１２を支持する機能が残される範囲で切り欠くことができる。

以上の実施例１〜４に対して、図５の実施例５は、光取出し方向が上方である例である。この実施例の場合、支持板２０は内側管１２を下方から支持する形態となり、支持板２０の切り欠き構造は上記実施例１〜４の構造以外に、内側管１２の周囲の１８０度以下の範囲で支持するように切り欠いてもよい。これにより、切り欠き２７は実施例１〜４の場合よりも更に大きく切り欠くことができ、支持板２０上方空間での放電が支持板のない他の部分とほぼ同様に生成されるとともに、遮光する度合いもより大きく減少する。

なお、これら実施例４および５においても、支持板２０の回転方向および軸方向への動きを規制する手段は実施例１〜３と同様のものを採用できることはいうまでもない。

また、上記各実施例における支持板２０を設ける放電容器１３としては、図１〜５に示した外側管１１と内側管１２とが両端で結合されているものに限られず、図６に示すような、両側管１１、１２が片端においてのみ連結された形状の放電容器にも適用できることは勿論である。

実施例１〜６において、支持板２０は外側管１１、内側管１２の何れに固定しても良いが、外側管１１の中央部付近に確実に固定したい場合には以下の方法を採用することが好ましい。図７は、実施例１〜６において、支持板２０を外側管１１の中央部付近に精度良く固定する方法を説明するための図である。
＜第１の工程＞
支持板２０を固定冶具３１に固定した状態で外側管１１となるべき第１の管１１１内に挿入し、第１の石英ガラス管１１１の端部１１０近傍に配置する（図７（イ）参照）。尚、支持板２０はリング状であり、後述するように内側管１２が貫通することが可能で、かつ、内側管１２の外径に適合する径の孔を有するものである。
＜第２の工程＞
（イ）の状態において、固定冶具３１及び第１の石英ガラス管１１１を旋盤により回転させながら第１の石英ガラス管１１１のうち支持板２０に対応する箇所をバーナーで焙ることにより支持板２０を第１の石英ガラス管１１１に溶着させる（図７（ロ）参照）。この溶着作業の終了後、支持板２０を固定冶具３１より解放する。
＜第３の工程＞
第１の石英ガラス管１１１の端部１１０に対して第２の石英ガラス管１１２を当接させ、両者を旋盤により回転させながら両者の当接部分をバーナーで焙ることにより、第１の石英ガラス管１１１と第２の石英ガラス管１１２が溶着されて外側管１１が構成される。こうすることにより、支持板２０を外側管１１の中央部付近に精度良く固定することができる（図７（ハ）参照）。
そして、上記工程で製作された外側管１１に対し、外側管１１の内周面に固定された支持板２０の孔を貫通するよう内側管１２を挿入した後、外側管１１と内側管１２が互いに端部で溶着されて放電容器１３が完成する。

さらに、上記方法を採用することにより、長尺の石英ガラス管は必ずしも真っ直ぐではなく曲がっているため複数箇所で真っ直ぐに補正する作業が必要になるところ、短尺の石英ガラス管は比較的真っ直ぐなためその石英ガラス管を複数本真っ直ぐ継ぎ合わせることで補正する作業自身が簡略化される、という利点もある。

上記各実施例において、支持板２０は１箇所に設けた例を図示しているが、これに限られず、放電容器１３の長さに応じて数箇所に設ける構造としてもよいことは勿論である。
更には、上記各実施例において、外側電極１１と内側電極１２の構造はこれらに限られるものではない。例えば、外側電極１１については、図示の網状電極以外に、概略半円筒状のものを光取出し側とは反対方向に設けたものであってもよいし、内側電極１２についても、例えば、コイル状電極であってもよい。

上記のように、内側管１２の撓みを防止する支持板２０の光取出し方向に切り欠き２１、２６、２７を設けたことにより、この部分においても内外側電極間での放電が形成されるとともに、他の発光部分からの光を遮断することもなく、照度低下や不均一性を防止できるものである。

図１はこの発明の実施例を示し、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は半径方向断面図。 図２は他の実施例の半径方向断面図。 図３は他の実施例を示し、（ａ）は半径方向断面図、（ｂ）の要部軸方向断面図。 図４は他の実施例の半径方向断面図。 図５は他の実施例の半径方向断面図。 図６は他の実施例の軸方向断面図。 図７は実施例１〜６において支持板２０を外側管１１の中央部付近に精度良く固定する方法を説明するための図。 図８は従来例を示し、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は半径方向断面図。 図９は他の従来例を示す。

符号の説明

１０ エキシマランプ
１１ 外側管
１２ 内側管
１３ 放電容器
１４ 側壁部
１５ 外側電極
１６ 内側電極
２０ 支持板
２１、２６、２７ 切り欠き
２２、２３ 溶着（接着）部
２４ 窪み
２５ 小突起

Claims (2)

1. 同軸状に配置された外側管と内側管が互いに端部で溶着されて、両者間に環状の放電空間を形成してなる放電容器と、前記外側管の外表面および内側管の内表面にそれぞれ配設された外側電極および内側電極とを有し、前記外側管と内側管の間に該内側管を支持する支持板が配置されてなり、前記放電空間内にエキシマ分子を生成する放電ガスが充填されてなるエキシマランプを搭載した光照射装置において、
   前記エキシマランプの前記支持板は半径方向の断面において、被処理物側の光取出し方向に切り欠きを有することを特徴とする光照射装置。
2. 前記エキシマランプの前記支持板は、内側管に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
   

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