KR101030421B1

KR101030421B1 - 광조사 장치

Info

Publication number: KR101030421B1
Application number: KR1020060101923A
Authority: KR
Inventors: 노조무 다지카; 요네타 다나카
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2011-04-20
Also published as: JP2007157583A; CN1978983A; KR20070059937A; TW200722274A; TWI391235B; CN1978983B; JP4811000B2

Abstract

냉각 풍로가 형성된 광조사기를 구비하고, 피처리 대상물에 대한 광조사량을 크게 하여 처리 효율의 향상을 도모할 수 있고, 더구나 냉각풍의 풍량을 대폭 증가시키지 않고 충분한 냉각 기능을 얻을 수 있는 광조사 장치 및 이 광조사 장치에서 적합하게 이용되는 광원 램프를 제공하는 것이다.

단면이 원형상인 막대 형상의 광원 램프가 그 관축이 반사면을 갖는 홈통형상의 반사 미러의 제1 초점의 위치와 일치하는 상태로 배치되어 이루어지는 광조사기를 구비하여 이루어지고, 광원 램프의 점등시에서 광원 램프 및 반사 미러가 냉각풍에 의해 냉각되는 광조사 장치로서, 광조사 방향에 대하여 광원 램프의 후방측에 반사 미러에 의해서 둘러싸인 공간과 연통하는 냉각 풍로가 형성되어 있고, 광원 램프에서의 냉각 풍로의 개구와 대향하는 외표면 영역에는 상기 광원 램프로부터 방사되는 광을 반사하는 반사막이 형성되어 있다.

Description

광조사 장치{LIGHT IRRADIATION DEVICE}

도 1은 본 발명의 광조사 장치의 일례에서의 구성의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 광조사 장치에서의 광조사기의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시하는 광조사기의, 광원 램프의 관축에 수직인 단면을 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 광원 램프의 일례에서의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.

도 5는 실험예에서 제작한 본 발명에 따른 광조사 장치에 의한 조도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 6은 종래에서의 광조사 장치의 일례에서의 구성의 개략을 도시하는 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시하는 광조사 장치를 구성하는 광조사기의, 광원 램프의 관축에 수직인 단면을 도시하는 단면도이다.

도 8은 종래에서의 광조사 장치의 다른 예에서의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광조사기 11 : 램프 하우스

11A : 광조사구 11B : 관통 구멍

12 : 격벽 13 : 풍동

14 : 램프 배치용 공간 15 : 냉각풍 유통용 개구부

15A : 관통 구멍 16 : 배기 팬

17 : 덕트 18 : 노즐부

18A : 반사 미러 유지부 19 : 냉각 풍로

20 : 광원 램프 21 : 밀봉체

22 : 전극 23 : 차풍 부재

25 : 반사막 30 : 반사 미러

31 : 개구부 f1 : 제1 초점

f2 : 제2 초점 I1 : 반사 미러에 의한 반사광

I2 : 반사막에 의한 반사광 40 : 광조사기

41 : 램프 하우스 42 : 격벽

43 : 풍동 44 : 램프 배치용 공간

45 : 냉각풍 유통용 개구부 46 : 노즐부

46A : 노즐 48 : 덕트

49 : 배기 팬 50 : 광원 램프

55 : 반사 미러 56 : 개구부

60 : 냉각 풍로 W : 피처리 대상물

본 발명은 예컨대, 막대 형상의 광원 램프 및 이 광원 램프로부터 방사되는 광을 반사하는 반사 미러를 구비하여 이루어지고, 자외선을 포함하는 광을 피처리 대상물에 조사함으로써, 예컨대 경화 처리나 개질 처리를 행하는 광조사 장치에 관한 것이다.

현재, 자외선을 포함하는 광을 조사하는 광원 램프를 구비한 광조사 장치를 이용하여, 예컨대 피처리 대상물에서의 보호막, 접착제, 도료, 잉크, 포토레지스트, 수지, 배향막 등에 대하여 경화, 건조, 용융 혹은 연화, 개질 처리 등을 행하는 것이 각 분야에서 폭넓게 행해지고 있다.

도 6은, 종래의 광조사 장치의 일례에서의 구성의 개략을 도시하는 단면도, 도 7은 도 6에 도시하는 광조사 장치를 구성하는 광조사기의, 광원 램프의 관축에 수직인 단면을 도시하는 단면도이다.

이 광조사 장치는, 자외선을 포함하는 광을 조사하는 광조사기(40)를 구비하여 이루어지고, 예컨대, 이 광조사기(40)의 아래쪽 위치를 통과하도록 도시하지 않는 반송 기구에 의해 반송되는 피처리 대상물(워크(W))에 대하여 자외선을 조사하는 구성으로 되어 있다.

광조사기(40)는 내부 공간이 격벽(42)에 의해서 구획되어 풍동(風洞)(43) 및 램프 배치용 공간(44)이 상하로 나란히 형성되고, 램프 배치용 공간(44)의 아래쪽이 개구하는 대략 상자형 형상의 램프 하우스(41)를 구비하여 이루어지고, 램프 배치용 공간(44)에 막대 형상의 광원 램프(50)가 피처리 대상물(W)의 반송 방향에 대하여 직교하는 방향으로 신장하도록 배치되어 있는 동시에, 이 광원 램프(50)로부터의 광을 반사하는 예컨대 타원면 반사면을 갖는 반사 미러(55)가 그 제1 초점의 위치(f1)가 광원 램프(50)의 램프 중심과 일치하는 상태로 광원 램프(50)를 따라 신장하도록 배치되어 있다.

램프 하우스(41)에서의 격벽(42)에는, 예컨대 풍동(43)과 램프 배치용 공간(44)을 연통시키는 복수의 관통 구멍이 광원 램프(50)의 길이 방향을 따라 나란한 상태로 형성되어 이루어지는 냉각풍 유통용 개구부(45)가 형성되어 있는 동시에, 냉각풍 유통용 개구부(45)의 양측 가장자리 위치에서 아래쪽으로 돌출하는 노즐부(46)가 광원 램프(50)의 길이 방향을 따라 신장하도록 격벽(42)과 일체로 형성되어 있다.

그리고, 램프 하우스(41)의 상부에는 배기 팬(49)에 접속된, 풍동(43)의 내부 공간에 연통하는 덕트(48)가 설치되어 있다.

반사 미러(55)의 꼭대기부에는, 예컨대 광원 램프(50)를 따라 신장하도록 형성된 홈으로 이루어지는 개구부(56)가 형성되어 있고, 이 개구부(56) 내에 격벽(42)과 일체로 형성된 노즐부(46)의 선단 부분이 삽입되며, 이에 따라, 광원 램프(50) 및 반사 미러(55)를 냉각하기 위한 냉각풍이 유통되는 냉각 풍로(60)가 형성되어 있다.

이 광조사 장치에서는, 광원 램프(50)로부터 방사된 광은, 직접적으로 혹은 반사 미러(55)에 의해서 반사되어 피처리 대상물(W)에 조사된다. 구체적으로는, 반사 미러(55)에 의한 반사광은 반사 미러(55)의 제2 초점(f2)의 위치에서 일단 집광된 후 퍼진 상태로, 반사 미러(55)의 제2 초점(f2)에서 광조사 방향 원방(遠方)측에 위치하는 피처리 대상물(W)의 전체에 조사된다.

한편, 광원 램프(50)의 점등시에서는, 배기 팬(49)이 작동됨으로써 냉각풍이 램프 하우스(41) 내에 흡인되고, 이 냉각풍에 의해서 광원 램프(50) 및 반사 미러(55)가 냉각되며, 램프 하우스(41) 내에 도입된 냉각풍은 냉각 풍로(60)를 형성하는 노즐부(46)를 통해 풍동(43)에 유입되어 덕트(48)를 통해 배기된다.

일본 공개특허공보 평8-174567호에 개시되어 있는 광조사 장치에서는, 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이, 광원 램프(50)의 관 직경에 대해서, 광원 램프(50)와의 최적의 크기의 냉각 풍로(60)의 폭을 설정하기 위해서, 냉각 풍로(60)를 형성하는 노즐(46A)을 램프 하우스(41)에서의 격벽(42)과 별체인 것으로서 구성하는 것이 기재되어 있다.

일반적으로, 상기와 같은 자외선을 이용한 광조사 처리에서의 처리 시간은, 자외선의 조사량에 크게 의존하고, 광조사 영역에서의 자외선의 조사량을 크게 설정함으로써 처리 시간을 단축화할 수 있어 처리 효율을 향상시킬 수 있는 것이 알려져 있고, 광조사기로부터 조사되는 자외선의 조사량을 크게 하는 것이 요망되어 있다.

상기 구성의 광조사 장치에서는, 광원 램프(50)의 점등 시에 광원 램프(50) 및 반사 미러(55)가 과열 상태가 되는 것을 방지하기 위해서, 냉각풍을 유통시키기 위한 냉각 풍로(60)를 구성하는 개구부(56)를 형성하는 것이 필요하고, 예컨대 반사 미러(55)의 꼭대기부에 형성되어 있다.

그러나, 상기 개구부(56)의 존재에 의해서 광원 램프(50)로부터 반사 미러(55)의 개구부(56) 방향에 방사되는 자외선은, 유효하게 이용할 수 없다는 문제가 있다. 실제상, 반사 미러(55)의 개구부(56) 방향에 방사되어 효율적으로 이용할 수 없는 자외선의, 광원 램프(50)로부터 방사되는 광 전체에 대한 비율은, 예컨대 20% 정도라도 된다.

이러한 문제에 대하여, 피처리 대상물(W)에 대한 자외선의 조사량을 크게 하기 위한 일 수단으로서, 광원 램프(50) 그 자체의 램프 입력 전력을 크게 하는 것이 생각되지만, 램프 입력 전력이 큰 광원 램프(50)가 이용되는 경우에는, 이하에 나타내는 바와 같은 문제가 생기기 쉬워진다. 즉, 광원 램프(50)로부터 반사 미러(55)의 개구부(56) 방향으로 방사된 광은, 냉각 풍로(60)를 형성하는 노즐부(46) 또는 노즐(46A)에 직접적으로 조사되어 가열하는 것이 되지만, 노즐부(46) 또는 노즐(46A)은, 통상, 가공의 용이성이나 저비용이라는 등의 제조상의 이유로부터, 예컨대 알루미늄에 의해 형성되어 있기 때문에, 가열됨에 따라 변형되기 쉬워진다. 따라서, 노즐부(46) 또는 노즐(46A)이 가열됨에 수반하여 변형하는 것을 방지하기 위해서, 광원 램프(50) 및 반사 미러(55)뿐만 아니라, 노즐부(46) 또는 노즐(46A)도 냉각하는 것이 필요하게 된 결과, 보다 큰 풍량의 냉각풍이 필요해져 광 조사 장치의 에너지 소비량이 증대하고, 이러한 광조사 장치에 대한 요청의 하나인 에너지 절약화가 저지된다.

본 발명은, 이상과 같은 사정에 의거하여 이루어진 것으로, 광원 램프 및 반사 미러를 냉각하기 위한 냉각풍을 유통시키기 위한 냉각 풍로가 형성된 광조사기를 구비한 광조사 장치로서, 피처리 대상물에 대한 광조사량을 크게 할 수 있어 처리 효율의 향상을 도모할 수 있고, 더구나, 냉각풍의 풍량을 대폭 증가시키지 않고 충분한 냉각 기능을 얻을 수 있는 광조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 광조사 장치에서 이용되는 광원 램프로서, 광원 램프로부터 방사되는 광의 이용율을 향상시켜 광조사면에서의 광조사량을 크게 할 수 있고, 더구나, 광조사 장치의 냉각 풍로를 형성하는 노즐이 과열 상태가 되는 것을 확실히 방지할 수 있는 광원 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 광조사 장치는, 단면이 원형상인 막대 형상의 광원 램프가 그 관축이 반사면을 갖는 홈통형상의 반사 미러의 제1 초점의 위치와 일치하는 상태로 배치되어 이루어지는 광조사기를 구비하여 이루어지고, 광원 램프의 점등시에 있어, 광원 램프 및 반사 미러가 냉각풍에 의해 냉각되는 광조사 장치로서,

광조사 방향에 대해서 광원 램프의 후방측에 반사 미러에 의해서 둘러싸인 공간과 연통하는, 냉각풍을 유통시키기 위한 냉각 풍로가 형성되어 있고,

광원 램프에서의 냉각 풍로의 개구와 대향하는 외표면 영역에는, 상기 광원 램프로부터 방사되는 광을 반사하는 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광원 램프는, 상기의 광조사 장치에서 이용되는 광원 램프로서,

단면이 원형상인 막대 형상의 밀봉체를 구비하여 이루어지고, 광조사기 내에서의 홈통형상의 반사 미러의 제1 초점의 위치에 배치된 상태에서, 상기 반사 미러에 의해서 둘러싸인 공간과 연통하는, 냉각풍을 유통시키기 위한 냉각 풍로의 개구와 대향하는 밀봉체의 외표면 영역에 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광원 램프에서는, 반사 미러의 꼭대기부에서 광원 램프를 따라 신장하도록 형성된 냉각 풍로에 상기 광원 램프와의 폭을 설정하는 노즐이 설정되어 있고,

반사막이, 상기 광원 램프의 관축에 수직인 단면에서의 상기 관축을 중심으로 한 노즐을 본 각도 범위의 외표면 영역에 발광 영역의 전체영역에 걸쳐 관축을 따라 신장하도록 형성된 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 광조사 장치의 일례에서의 구성의 개략을 도시하는 단면도, 도 2는 도 1에 도시하는 광조사 장치에서의 광조사기의 구성의 개략을 도시하는 사시도, 도 3은 도 2에 도시하는 광조사기의 광원 램프의 관축에 수직인 단면을 도시하는 단면도이다.

이 광조사 장치는 자외선을 포함하는 광을 조사하는 광조사기(10)를 구비하여 이루어지고, 예컨대 광조사기(10)의 아래쪽 위치를 통과하도록 도면에 도시하지 않는 반송 기구에 의해 반송되는 피처리 대상물에 대하여 자외선을 조사함으로써 소정의 광조사 처리를 행하는 것이다.

광조사기(10)는 아래쪽으로 개구되는 광조사구(11A)를 갖고, 격벽(12)에 의해서 상하로 구획된 풍동(13)을 구성하는 상부실 및 램프 배치용 공간(14)을 구성하는 하부실이 형성된 대략 상자형 형상의 램프 하우스(11)를 구비하여 이루어지고, 램프 하우스(11)의 상부에는 배기 팬(16)에 접속된, 풍동(13)의 내부 공간과 연통하는 덕트(17)가 설치되어 있다.

램프 하우스(11)에서의 램프 배치용 공간(14)에는 막대 형상의 광원 램프(20)가 그 관축이 광조사면(A)과 평행하게 신장하는 자세로 배치되어 있다.

램프 하우스(11)에서의 격벽(12)에는, 예컨대 풍동(13)과 램프 배치용 공간(14)을 연통시키는 복수의 관통 구멍(15A)이 광원 램프(20)의 관축 방향을 따라 나란한 상태로 형성되어 이루어지는 냉각풍 유통용 개구부(15)가 형성되어 있는 동시에, 냉각풍 유통용 개구부(15)의 양측 가장자리 위치에서 아래쪽으로 돌출하는 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 노즐부(18)가, 광원 램프(20)의 관축 방향을 따라 신장하도록 격벽(12)과 일체로 형성되어 있고, 이에 따라 배기 팬(16)이 작동됨에 따라 램프 하우스(11) 내에 끌어 들여지는, 광원 램프(20) 및 반사 미러(30)를 냉각하기 위한 냉각풍이 유통되는 냉각 풍로(19)가 형성되어 있다.

노즐부(18)는 광원 램프(20)의 주위를 흐르는 냉각풍의 속도가 최적이 되도록, 광원 램프(20)와의 사이에 형성되는 냉각 풍로의 폭(광원 램프(20)와의 이간 거리)을 설정하기 위한 것이다.

램프 배치용 공간(14)에는, 광원 램프(20)의 발광 영역(L)(발광 길이)의 크기와 동등 또는 그 이상의 길이를 갖는 동시에 타원면 반사면을 갖는 홈통형상의 반사 미러(30)가, 그 제1 초점(f1)의 위치가 광원 램프(20)의 발광부를 구성하는 램프 중심(C)과 일치하는 상태로 배치되어 있다.

반사 미러(30)의 꼭대기부에는 예컨대, 광원 램프(20)를 따라 신장되도록 형성된 홈으로 이루어지는 개구부(31)가 형성되어 있고, 이 개구부(31)의 개구 가장자리부가 노즐부(18)의 선단부에 형성된 반사 미러 유지부(18A)에 의해 유지되어 있는 동시에 선단부가 광조사구(11A)의 개구 가장자리부에 지지되어 있다.

반사 미러(30)의 내면에는 산화탄탈(Ta₂O₅)과 이산화규소(SiO₂)로 이루어지는 다층 반사막(도시하지 않음)이 예컨대 증착에 의해 형성되어 있다.

다층 반사막에서의 각층의 두께 및 적층수 등의 구체적인 구성은, 광조사 장치에 의한 처리 목적에 따른 특정한 파장의 자외선이 효율적으로 반사되도록 적절하게 설정할 수 있다. 예컨대, 광경화성 수지의 경화 처리에 사용되는 경우에는, 파장 350~400㎚의 자외선이 효율적으로 반사되도록 각층의 두께 및 적층수가 설정되고, 또한 예컨대 액정 패널에 사용되는 배향막의 광배향 처리에 사용되는 경우에는, 파장 240~280㎚의 자외선이 효율적으로 반사되도록 각층의 두께 및 적층수가 설정된다.

광원 램프(20)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 양단이 봉지된 예컨대 글래스로 이루어지는 단면이 원형상인 밀봉체(21)를 구비하고, 이 밀봉체(21) 내에 양단부 위치에서 한 쌍의 전극(22)이 대향 배치되어 있는 동시에, 예컨대 수은, 희가스 및 할로겐이 봉입되어 이루어지고, 자외선을 포함하는 광을 방사하는 고압 수은 램 프로 이루어진다.

이 광원 램프(20)에서의 발광 영역(L)에 연속하는 양단부에는 냉각풍이 불어 넣어짐으로써 온도 저하를 방지하기 위한 우산형상의 차풍 부재(23)가, 전극(22)의 배치 위치에 대향하는 밀봉체의 표면 부분의 주위를 덮도록 설치되어 있다.

이 광원 램프(20)에서는, 램프 하우스(11) 내에서의 소정의 위치에 소정의 자세로 배치된 상태에서, 냉각 풍로(19)를 형성하는 노즐부(18)의 개구, 바꾸어 말하면 반사 미러(30)의 꼭대기부에 형성된 개구부(31)에 대향하는 밀봉체(21)의 외표면 영역에, 처리 목적에 따른 특정 파장의 자외선을 효율적으로 반사시키는 기능을 갖는 반사막(25)이 광원 램프(20)의 관축을 따라 신장하도록 형성되어 있다.

이 반사막(25)은 광원 램프(20)의 관축에 수직인 단면에서, 광원 램프(20)의 관축(램프 중심 C)을 중심으로 한 노즐부(18)에서의 반사 미러 유지부(18A)를 본 각도 범위(θ) 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하고, 상기 각도 범위(θ)는 예컨대 90°로 되어 있다(도 3 참조). 이러한 구성인 것에 의해 반사 미러(30)의 유효 반사 영역을 저해하지 않고, 반사 미러(30)의 개구부(31) 방향으로 방사되는 광을 반사막(25) 및 반사 미러(30)의 양자에 의해 효율적으로 반사시킬 수 있다.

반사막(25)은 광원 램프(20)의 밀봉체(21)의 표면 온도가 점등 시에서 예컨대 600∼800℃가 되기 때문에, 예컨대 내열성이 뛰어난 재질에 의해 구성된 것이 필요해지고, 예컨대 산화 탄탈(Ta₂O₅)과 이산화규소(SiO₂)로 이루어지는 다층 반사막에 의해 구성되어 있다. 이러한 구성의 반사막은, 예컨대 증착에 의해 형성할 수 있다.

반사막(25)은 전술한 바와 같이, 광조사 장치에 의한 처리 목적에 따른 특정 파장의 자외선이 효율적으로 반사되도록 구성되어 있으면, 재질, 각 층의 두께 및 적층수는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예컨대 산화탄탈 대신에 산화지르코늄이나 산화하프늄을 이용할 수도 있다.

이 광조사기(10)에서는, 노즐부(18)와 광원 램프(20)의 폭, 즉 광원 램프(20)와 노즐부(18)의 반사 미러 유지부(18A)와의 최근접 거리(K)의 크기가 예컨대 4∼5㎜로 되어 있고, 이에 따라, 냉각풍을 광원 램프(20)의 배면측을 확실히 유과(流過)시킬 수 있다.

상기 광조사 장치에서는, 예컨대, 피처리 대상물이 광원 램프(20)와 일정한 이간 거리를 유지한 상태로, 광조사기(10)의 아래쪽 위치를 통과하도록 광원 램프(20)의 관축과 직교하는 방향으로 반송되고, 광조사기(10)로부터 조사되는 자외선에 의해서 소정의 처리가 행해진다. 즉, 광원 램프(20)가 점등되면, 광원 램프(20)로부터 방사되는 자외선을 포함하는 광이 광조사구(11A)를 통해 직접적으로 혹은 반사 미러(30) 및 광원 램프(20)에서의 반사막(25)에 의해서 반사되어 피처리 대상물에 조사된다. 여기에, 반사 미러(30)에 의해서 반사된 반사광(I1)은, 반사 미러(30)의 제2 초점(f2)에 일단 집광된 후, 다시 이 제2 초점(f2)을 통과하여 퍼진 상태로, 제2 초점(f2)보다도 광조사 방향 원방측에 위치하는 피처리 대상물 전체에 조사되고, 또한, 반사막(25)에 의해서 반사된 반사광(I2)은, 반사 미러(30)에 의해 반사된 반사광(I1)과는 달리, 반사 미러(30)의 제2 초점(f2)을 통과하지 않고서, 예컨대 광조사면(A)의 중심 위치(광원 램프(20)의 바로 아래 위치)의 양측 위치에 조사된다(도 1 참조).

한편, 배기 팬(16)이 작동됨으로써 광조사구(11A)를 통해 흡입된 냉각풍이, 반사 미러(30)의 내면을 따라 유과되는 동시에 광원 램프(20)의 밀봉체(21)의 표면을 따라 유과됨으로써 반사 미러(30) 및 광원 램프(20)가 냉각되고, 그 후, 노즐부(18)에 의해서 형성된 냉각 풍로(19)를 통해 풍동(13)에 유입되는 것에 수반하여 노즐부(18)가 냉각되며, 덕트(17)를 통해 광조사기(10)의 외부에 배기된다. 또한, 반사 미러(30)는, 광조사구(11A)의 개구 가장자리 부분에 형성된 관통 구멍(11B)을 통해 램프 배치용 공간(14) 내에 흡입된 냉각풍에 의해서 배면측으로부터도 냉각된다(도 3 참조). 여기에, 냉각풍의 풍량은 예컨대 1.5∼2㎥/min이다.

이렇게 하여, 단순히 밀봉체의 외표면에 반사막이 형성된 광원 램프를 이용한 것 만으로는 광조사면에서의 광조사량을, 반사막을 갖지 않는 광원 램프가 이용되어 이루어지는 광조사 장치에 비해 크게 할 수는 없다. 이 이유는, 반사 미러에 의한 반사경과, 반사막에 의한 반사광과의 광선이 상이하기 때문에, 반사 미러의 유효 반사 영역과의 관계에서, 반사 미러에 의해 반사된 경우라면 광조사면에서의 소정의 범위 내에 반사시킬 수 있는 광이 반사막에 의해서 반사됨에 따라 상기 범위 외에 조사되는 일이 있기 때문이다.

그런데, 광원 램프(20)로서, 밀봉체(21)의 외표면 영역에서의 적정한 범위에 반사막(25)이 형성되어 이루어지는 것이 사용됨으로써, 상기 구성의 광조사 장치에 의하면 상기 반사막(25)에 의해서 광원 램프(20)로부터 반사 미러(30)의 개구부 (31) 방향으로 방사되는 광을 반사 미러(30)의 유효 반사 영역을 저해하지 않고 효율적으로 반사시킬 수 있기 때문에, 광조사면(A)에서의 광조사량을 크게 할 수 있다. 구체적으로는, 광조사면(A)에서의 광원 램프의 바로 아래 위치(중심 위치)를 포함하는 소정의 범위 내의 조도의 레벨이 전체적으로 높아지는 조도 분포를 얻을 수 있고(예컨대 도 5 참조), 실제상, 이러한 조도 분포에 의하면, 피처리 대상물의 전체를 확실히 커버할 수 있고, 피처리 대상물에 관한 소정의 광조사 처리를 높은 처리 효율로 행할 수 있다.

또한, 반사 미러(30)의 개구부(31) 방향으로 방사되는 광이 냉각 풍로(19)를 형성하는 노즐부(18)에 대하여 직접적으로 조사되는 것이 방지되기 때문에, 필요해지는 냉각풍의 풍량을 많게 하지 않고 노즐부(18)가 과열 상태가 되는 것을 방지할 수 있어 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험예에 관해서 설명한다.

<실험예 1>

도 1에 도시하는 구성에 따라서 본 발명에 따른 광조사 장치를 제작하였다. 이 광조사 장치의 구체적인 사양은 이하에 나타내는 바와 같다.

광원 램프는, 밀봉체의 외경이 ø23㎜, 발광 길이가 125㎜, 정격 전력이 1.5kW, 램프 입력 전력이 120W/㎝인 고압 수은 램프로서, 밀봉체에서의 관축을 중심으로 한 90°의 각도 범위의 외표면 영역에 반사막을 형성한 것이다.

반사막은 산화탄탈층과 이산화규소층을 증착에 의해 교대로 약 20층 적층한 다층 증착막이다.

반사 미러는 타원면 반사면을 갖고, 제1 초점으로부터 제2 초점까지의 이간 거리가 약 120㎜인 것이다.

배기 팬은 광조사기 내를 유과하는 풍량이 1.5∼2㎥/min이 되도록 설정 가능한 능력을 갖는 것이다.

램프 하우스 및 노즐부는 알루미늄제이고, 노즐부의 반사 미러 유지부와 광원 램프의 최근접 거리가 4.5㎜이다.

또한, 반사막을 갖지 않는 것인 것 외에는 상기 광원 램프와 동일한 사양의 고압 수은 램프를 이용한 것 외에는 상기 광조사 장치와 동일한 구성을 갖는 비교용 광조사 장치를 제작하였다.

본 발명에 따른 광조사 장치 및 비교용 광조사 장치의 각각에 관해서, 반사 미러의 제1 초점의 위치로부터 광조사 방향에 대하여 400㎜ 떨어진 위치에 설치한 광조사면에서, 파장 365㎚에 중심 감도를 갖는 자외선 조도를 측정하였다. 결과를 도 5에 도시한다. 도 5에서의 세로축은, 비교용의 광조사 장치를 기준으로 한 상대값으로 나타낸 조도의 크기를 나타내고, 가로축은 광원 램프의 바로 아래 위치(중심 위치, O㎜)로부터 램프 관축에 직교하는 방향에서의 거리로 나타낸 측정 위치를 나타내며, 본 발명에 따른 광조사 장치의 결과를 □인(印), 비교용 광조사 장치의 결과를 △인으로 나타내고 있다.

도 5에 도시하는 결과로부터 알 수 있듯이, 광원 램프의 바로 아래 위치인 중심 위치(측정 위치 O㎜)에서의 조도의 크기는, 본 발명에 따른 광조사 장치와 비교용 광조사 장치에서 큰 차이는 없지만, 본 발명에 따른 광조사 장치에서는 조도 분포에서의 중심 위치의 양측 위치에 조도가 높은 부분을 갖고, 중심 위치로부터 좌우 600㎜의 범위 내에서 자외선 조사량(도 5에서의 조도의 적분값)이 비교용의 광조사 장치에 비하여 약 20% 높아지는 것이 확인되었다.

이 이유는, 다음과 같이 생각된다. 즉, 광원 램프에 형성된 반사막은 단면이 원형의 막대 형상인 광원 램프의 밀봉체의 표면에 형성되어 있고, 반사막의 반사면의 단면도 원형상이기 때문에, 예컨대 광이 광원 램프의 중심으로부터 출사한다고 생각하면, 광은 반사막에 의해 출사한 방향과는 180°반대의 방향으로 반사되게 된다.

그러나, 실제의 광원 램프에서의 발광부는 일정한 굵기를 갖고 있고, 광은 그 굵기를 가진 발광부의 표면에서 방사된다. 즉, 광이 출사하는 위치가 램프의 중심으로부터 약간 어긋나게 되고, 도 1의 「반사막에 의한 반사광(I2)」으로서 나타낸 광선과 같이, 반사막에 의해 반사된 광은, 180° 반대측이 아니라, 약간 중심에 치우쳐 반사되어 조사되게 된다. 따라서, 조도 분포에서의 중심 위치의 양측에 조도가 높은 부분이 생긴다고 생각된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 광조사 장치에 의하면, 비교용 광조사 장치라면 유효하게 이용할 수 없었던, 냉각 풍로 방향으로 방사되는 광을 반사막 및 반사 미러에 의해 반사시켜 유효하게 이용할 수 있고, 광조사량을 높게 할 수 있는 것이 확인되었다.

그리고, 광조사면에서의 광조사량을 크게 할 수 있는 범위가 중심 위치로부터 좌우 600㎜의 범위 내라면, 실제상 피처리 대상물의 전체를 커버할 수 있고, 실 용상 충분한 효과가 얻어지는 것으로 기대된다.

또한, 광원 램프의 점등 시에서의 노즐부의 온도를 측정한 바, 비교용 광조사 장치에서는, 약 120~130℃였던 것에 비하여, 본 발명에 따른 광조사 장치에서는 약 100℃ 정도이고, 비교용 광조사 장치에 비하여 20℃ 이상 낮은 온도 상태인 것이 확인되었다.

이 이유는, 본 발명에 따른 광조사 장치에서는, 냉각 풍로 방향으로 방사된 광이 반사막에 의해 반사되어 광조사구를 통하여 출사되고, 노즐부에 직접적으로 조사되는 광의 조사량이 저감되었기 때문이라고 생각된다. 따라서, 노즐부가 과열 상태가 되는 것을 방지하기 위해서 필요해지는 냉각풍의 풍량을 크게 하지 않고, 광조사 장치를 충분한 냉각 기능을 갖는 것으로 하여 구성할 수 있는 것이 확인되었다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 변경을 가할 수 있다.

예컨대, 상기 실시예에서는, 배기 팬에 의해 램프 하우스 내에 냉각풍을 흡입하는 배기 냉각 방식의 것을 예로 들어 설명하였지만, 냉각풍을 냉각 풍로를 통하여 램프 하우스 내에 공급하는 송풍 냉각 방식의 것이어도 좋다.

또한, 본 발명의 광조사 장치에서는, 광원 램프와의 폭을 설정하는 노즐은 광조사기의 램프 하우스의 격벽에 일체로 형성된 것이어도, 격벽과 별체로 형성된 것이어도 모두 좋다.

또한, 광조사기를 구성하는 반사 미러는 반사면이 타원면이 아니라, 포물면 인 것이어도 좋다.

또한, 본 발명의 광조사 장치에서는, 광조사기를 구성하는 반사 미러가, 광원 램프의 발광길이의 크기와 동등 또는 그 이상의 길이를 갖는 동시에 반사면을 갖는 두 개의 미러를 조합하여 홈통형상으로 한 것이어도 좋다. 이 경우에는, 두 개의 반사 미러 사이에 냉각 풍로가 형성된다.

또한, 반사 미러의 꼭대기부에 형성되는 개구부는, 광원 램프를 따라 서로 이간하여 나란한 위치에 형성된 복수의 구멍에 의해 형성되어 있어도 좋다.

본 발명의 광조사 장치에 의하면, 광원 램프로서 밀봉체의 외표면 영역에서의 적정한 범위에 반사막이 형성되어 이루어지는 것이 사용됨으로써, 상기 반사막에 의해서 광원 램프로부터 냉각 풍로의 개구 방향으로 방사되는 광을 반사 미러의 유효 반사 영역을 저해하지 않고 효율적으로 반사시킬 수 있기 때문에, 광조사면에서의 광조사량을 높게 할 수 있고, 피처리 대상물에 관한 소정의 광조사 처리를 높은 처리 효율로 행할 수 있다.

더구나, 광원 램프와의 폭을 설정하는 노즐이 냉각 풍로에 설치된 구성인 것에서는, 냉각 풍로의 개구 방향으로 방사되는 광이 노즐에 대하여 직접적으로 조사되는 것이 방지되기 때문에, 필요로 되는 냉각풍의 풍량을 많게 하지 않고 노즐이 과열 상태가 되는 것을 확실히 방지할 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

본 발명의 광원 램프에 의하면, 상기 광조사 장치에 이용된 경우에, 반사 미러에 의한 유효 반사 영역과의 관계에서, 냉각 풍로의 개구 방향으로 방사되는 광 을 반사막에 의해서 반사시켜 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 광조사면에 대한 광조사량을 높게 할 수 있고, 더구나, 광원 램프로부터의 광이 노즐에 직접적으로 조사되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 광원 램프의 점등시에서 필요해지는 냉각풍의 풍량을 많게 하지 않고 노즐이 과열 상태가 되는 것을 확실히 방지할 수 있는 결과, 상기 광원 램프가 이용되어 구성된 광조사 장치의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

Claims

단면이 원형상인 막대 형상의 광원 램프가 그 관축이 반사면을 갖는 홈통형상의 반사 미러의 제1 초점의 위치와 일치하는 상태로 배치되어 이루어지는 광조사기를 구비하여 이루어지고, 광원 램프의 점등시에서 광원 램프 및 반사 미러가 냉각풍에 의해 냉각되는 광조사 장치로서,

광조사 방향에 대해서 광원 램프의 후방측에 반사 미러에 의해서 둘러싸인 공간과 연통하는, 냉각풍을 유통시키기 위한 냉각 풍로가, 반사 미러의 꼭대기부에서 광원 램프를 따라 신장하도록 형성되어 있고,

상기 냉각 풍로에는, 상기 광원 램프와의 폭을 설정하는 노즐이 설치되어 있으며,

광원 램프에서의 냉각 풍로의 개구와 대향하는 외표면 영역에는, 상기 광원 램프로부터 방사되는 광을 반사하는 반사막이, 당해 광원 램프의 관축에 수직인 단면에서의 당해 관축을 중심으로 한 상기 노즐을 본 각도 범위의 외표면 영역에, 발광 영역의 전체영역에 걸쳐 관축을 따라 신장하도록 형성되어 있는, 광조사 장치.
청구항 1에 기재된 광조사 장치에서 이용되는 광원 램프로서,

단면이 원형상인 막대 형상의 밀봉체를 구비하여 이루어지고, 광조사기 내에서의 홈통형상의 반사 미러의 제1 초점의 위치에 배치된 상태에서, 상기 반사 미러에 의해 둘러싸인 공간과 연통하는, 냉각풍을 유통시키기 위한 냉각 풍로의 개구와 대향하는 밀봉체의 외표면 영역에 반사막이 형성되고, 당해 반사막은, 당해 광원 램프의 관축에 수직인 단면에서의 상기 관축을 중심으로 한 상기 노즐을 본 각도 범위의 외표면 영역에, 발광 영역의 전체영역에 걸쳐 관축을 따라 신장하도록 형성되어 있는, 광원 램프.
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