特許 7422983 光照射装置、および処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】光照射装置、および処理装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 29/503 20150101AFI20240122BHJP

   H01J 61/52 20060101ALI20240122BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20240122BHJP

   F21V 29/83 20150101ALI20240122BHJP

   F21V 14/04 20060101ALI20240122BHJP

   F21V 14/02 20060101ALI20240122BHJP

   F21V 19/02 20060101ALI20240122BHJP

   B01J 19/12 20060101ALI20240122BHJP

   B41F 23/04 20060101ALN20240122BHJP

   F21Y 103/00 20160101ALN20240122BHJP

【ＦＩ】

F21V29/503

H01J61/52 B

F21S2/00 373

F21V29/83

F21V14/04

F21V14/02

F21V19/02 100

B01J19/12 C

B41F23/04 B

F21Y103:00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020067233

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021163710

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100176751

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 耕平

(72)【発明者】

【氏名】山田 一輝

【審査官】坂口 達紀

(56)【参考文献】

【文献】実開平０７－０２４４３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１２３２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９２８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４８８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１４２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１７４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０８７６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３９３９７６９（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０００１５３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０２４７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３０６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０４４８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２５６１９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｋ ９／００－９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００－４５／７０

Ｆ２１Ｖ １／００－１５／０４

１９／００－１９／０６

２３／００－９９／００

Ｂ４１Ｆ ２１／００－３０／０６

Ｂ０１Ｊ １０／００－１２／０２

１４／００－１９／３２

Ｈ０１Ｊ ６１／５０－６５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の面に開口する凹部と、前記凹部の内部空間に連通する複数の排気口と、を有するリフレクタと；
前記凹部の内部空間に設けられ、一方向に延びる発光管を有するランプと；
前記凹部の開口に対峙し、前記リフレクタに対して隙間を介して設けられ、前記ランプから照射された光を透過可能な整流板と；
を具備し、
前記複数の排気口は、前記ランプが延びる方向に並べて設けられ、
前記ランプの中央領域に対峙する前記複数の排気口のピッチ寸法は、前記ランプの端部領域に対峙する前記複数の排気口のピッチ寸法よりも小さい、
および、
前記ランプの前記中央領域に対峙する前記排気口の断面寸法は、前記ランプの前記端部領域に対峙する前記排気口の断面寸法よりも大きい、
の少なくともいずれかである光照射装置。

【請求項2】

前記凹部の内部空間には、前記隙間から前記複数の排気口に向かって流れる気流が形成される請求項１記載の光照射装置。

【請求項3】

前記ランプおよび前記整流板と、前記リフレクタと、の間の相対的な位置を変化させる移動部をさらに備えた請求項１または２に記載の光照射装置。

【請求項4】

一方の面に開口する凹部と、前記凹部の内部空間に連通する排気口と、前記凹部の内部空間に連通する複数の給気口と、を有するリフレクタと；
前記凹部の内部空間に設けられ、一方向に延びる発光管を有するランプと；
前記凹部の開口に対峙し、前記ランプから照射された光を透過可能な整流板と；
を具備し、
前記複数の給気口は、前記リフレクタの、前記凹部が開口する面と交差する面に、前記ランプが延びる方向に並べて設けられ、
前記ランプの中央領域に対峙する前記複数の給気口のピッチ寸法は、前記ランプの端部領域に対峙する前記複数の給気口のピッチ寸法よりも小さい、
および、
前記ランプの前記中央領域に対峙する前記給気口の断面寸法は、前記ランプの前記端部領域に対峙する前記給気口の断面寸法よりも大きい、
の少なくともいずれかである光照射装置。

【請求項5】

前記凹部の内部空間には、前記複数の給気口から前記排気口に向かって流れる気流が形成される請求項４記載の光照射装置。

【請求項6】

前記ランプと、前記リフレクタと、の間の相対的な位置を変化させる移動部をさらに備えた請求項４または５に記載の光照射装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１つに記載の光照射装置と；
前記光照射装置に設けられたリフレクタの排気口に接続された排気部と；
を具備した処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、光照射装置、および処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの高輝度放電ランプを備えた光照射装置がある。高輝度放電ランプは、筒状の発光管と、発光管の両側の端部のそれぞれに設けられた電極とを有している。高圧水銀ランプの場合には、希ガスと水銀などが発光管の内部に封入されている。メタルハライドランプの場合には、希ガス、水銀、金属、およびハロゲン元素などが発光管の内部に封入されている。

【0003】

この様な高輝度放電ランプにおいて、発光管の温度が高くなりすぎると、封入されている水銀などにより発光管の黒化が進み、照度の維持ができなくなる場合がある。また、発光管の変形が生じる場合もある。

【0004】

そのため、発光管の周りに空気を流して、発光管を冷却する技術が提案されている。
しかしながら、近年においては、高輝度放電ランプ（発光管）の小型化や、処理能力の向上のための印加電力の増大などが求められており、発光管の温度が高くなる傾向にある。そのため、発光管の冷却のさらなる向上が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１５７４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、発光管の冷却を図ることができる光照射装置、および処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態に係る光照射装置は、一方の面に開口する凹部と、前記凹部の内部空間に連通する複数の排気口と、を有するリフレクタと；前記凹部の内部空間に設けられ、一方向に延びる発光管を有するランプと；前記凹部の開口に対峙し、前記リフレクタに対して隙間を介して設けられ、前記ランプから照射された光を透過可能な整流板と；を具備している。前記複数の排気口は、前記ランプが延びる方向に並べて設けられ、前記ランプの中央領域に対峙する前記複数の排気口のピッチ寸法は、前記ランプの端部領域に対峙する前記複数の排気口のピッチ寸法よりも小さい、および、前記ランプの前記中央領域に対峙する前記排気口の断面寸法は、前記ランプの前記端部領域に対峙する前記排気口の断面寸法よりも大きい、の少なくともいずれかである。

【発明の効果】

【0008】

本発明の実施形態によれば、発光管の冷却を図ることができる光照射装置、および処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係る処理装置を例示するための模式断面図である。

【図2】処理装置の模式斜視図である。

【図3】ランプの模式断面図である。

【図4】比較例に係る光照射装置を例示するための模式断面図である。

【図5】整流板の作用、効果を例示するための模式断面図である。

【図6】他の実施形態に係る光照射装置を例示するための模式断面図である。

【図7】整流板と給気口による温度の低減効果を例示するためのグラフである。

【図8】整流板と給気口による温度の低減効果を例示するための表である。

【図9】整流板と給気口による照度維持効果を例示するためのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る処理装置１を例示するための模式断面図である。
図２は、処理装置１の模式斜視図である。
図１および図２に示すように、処理装置１には、筐体２、載置部３、電源４、排気部５、コントローラ６、および光照射装置７を設けることができる。

【0011】

筐体２には、光照射装置７を取り付けることができる。筐体２は、例えば、チャンバとすることができる。この場合、筐体２は、パーティクルが侵入しない程度の気密構造を有することができる。また、処理装置１の用途によっては、気密構造を有さない筐体２とすることもできる。例えば、筐体２は、細長い部材用いた骨組み構造を有するものとしてもよい。

【0012】

載置部３は、処理を行う処理物１００を載せることができる。載置部３には、処理物１００を保持するチャックなどを設けることもできる。また、載置部３は、処理物１００を、水平方向に移動させるものとしてもよい。例えば、載置部３は、ＸＹテーブルやコンベアなどであってもよい。

【0013】

電源４は、光照射装置７に設けられているランプ７１と電気的に接続することができる。電源４は、ランプ７１に所定の電力を供給することができる。

【0014】

排気部５は、ダクト５１などを介して、リフレクタ７２の排気口７２ｂ１に接続することができる。排気部５は、排気口７２ｂ１を介して、凹部７２ａの内部空間の空気を排気する。排気部５は、例えば、シロッコファンやブロアなどとすることができる。

【0015】

その他、処理装置１には、処理の内容に応じて必要となる要素を適宜追加することができる。
例えば、処理装置１が、光配向法により、液晶表示素子や視野角補償フィルムなどの配向膜に配向処理を施すものである場合には、処理装置１は、紫外線を含む光を照射するランプ７１を備えることができる。さらに、処理装置１は、光照射装置７（ランプ７１）と、載置部３との間に偏光子を備えることができる。偏光子は、例えば、ワイヤーグリッド型の偏光子とすることができる。偏光子が設けられていれば、紫外線を含む偏光光を処理物１００の配向膜に照射することができる。そのため、光配向法により、処理物１００の配向膜に配向処理を施すことができる。

【0016】

コントローラ６は、処理装置１に設けられた各要素の動作を制御することができる。コントローラ６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、処理装置１に設けられた各要素の動作を制御するための制御プログラムを格納するメモリを有することができる。コントローラ６は、例えば、コンピュータなどとすることができる。

【0017】

図１および図２に示すように、光照射装置７には、ランプ７１、リフレクタ７２、ホルダ７３、および、整流板７５を設けることができる。
図１および図２においては、光照射装置７を１つ設ける場合を例示したが、複数の光照射装置７を設けることもできる。複数の光照射装置７を設ける場合には、ランプ７１が延びる方向と略直交する方向に、複数の光照射装置７を並べて設けることができる。

【0018】

ここで、光照射装置７に用いられるランプ７１は用途に応じて変更することができる。例えば、処理物１００が、液晶表示素子や視野角補償フィルムなどの配向膜を有するものの場合には、光配向法による配向処理が施せるように、紫外線を含む光を照射するランプ７１とすることができる。また、処理物１００に付着している紫外線硬化型のインク、塗料、接着剤などを硬化させる場合にも紫外線を含む光を照射するランプ７１とすることができる。例えば、ランプ７１は、紫外線を含む光を照射可能な高輝度放電ランプ（ＨＩＤ：High Intensity Discharge lamp）とすることができる。

【0019】

図３は、ランプ７１の模式断面図である。
図３に示すように、ランプ７１は、発光管７１ａ、電極７１ｂ、導電箔７１ｃ、およびアウタリード７１ｄを有することができる。
発光管７１ａは、リフレクタ７２に設けられた凹部７２ａの内部空間に設けられている。発光管７１ａは、凹部７２ａの内部空間のなかを一方向に延びている。発光管７１ａは、筒状を呈し、耐熱性と透光性を有する材料から形成することができる。発光管７１ａの材料は、例えば、石英、ガラスなどとすることができる。ガラスは、例えば、酸化ナトリウムを含むソーダライムガラスや硬質ガラスなどとすることができる。ソーダライムガラスを用いれば、低コスト化を図ることができ、且つ、３４０ｎｍ近傍の波長の光において８０％以上の透過率を得ることができる。硬質ガラスを用いれば、３４０ｎｍ近傍の波長の光の透過率をさらに向上させることができる。

【0020】

発光管７１ａの内部空間には、放電媒体を封入することができる。放電媒体は、例えば、希ガスと水銀とすることができる。希ガスは、例えば、キセノン、アルゴン、あるいは混合希ガスなどとすることができる。発光管７１ａの内部空間の２５℃におけるガスの圧力（希ガスの封入圧力）は、例えば、１３３３Ｐａ以上とすることができる。発光管７１ａの内部空間の２５℃におけるガスの圧力は、空気の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求めることができる。水銀の封入量は、例えば、１ｍｇ～１０００ｍｇ程度とすることができる。

【0021】

また、放電媒体には、ハロゲンや、紫外線を発生させるための金属（例えば、鉄、スズ、インジウム、ビスマス、タリウム、マンガンのうちの少なくとも１種）をさらに含めることもできる。すなわち、ランプ７１は、メタルハライドランプなどであってもよい。

【0022】

また、発光管７１ａの内壁には、水銀が発光管７１ａの内壁に到達するのを抑制するために保護膜を設けることもできる。保護膜は、例えば、酸化アルミニウムや二酸化珪素を含む膜とすることができる。保護膜の厚みは、例えば、０．１μｍ～１μｍ程度とすることができる。

【0023】

また、発光管７１ａの両側の端部のそれぞれには、封止部７１ａ１を設けることができる。発光管７１ａの両端に封止部７１ａ１を設けることで、発光管７１ａの内部空間を気密に封止することができる。例えば、一対の封止部７１ａ１は、加熱した発光管７１ａの両端部分を押しつぶすことで形成することができる。例えば、一対の封止部７１ａ１は、ピンチシール法やシュリンクシール法を用いて形成することができる。ピンチシール法を用いて封止部７１ａ１を形成すれば、板状の封止部７１ａ１を形成することができる。シュリンクシール法を用いて封止部７１ａ１を形成すれば、円柱状の封止部７１ａ１を形成することができる。

【0024】

電極７１ｂは、発光管７１ａの両側の端部のそれぞれに設けることができる。例えば、電極７１ｂは、フィラメント７１ｂ１およびインナーリード７１ｂ２を有することができる。フィラメント７１ｂ１およびインナーリード７１ｂ２は、線状部材を用いて一体に形成することができる。線状部材は、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含むものとすることができる。

【0025】

フィラメント７１ｂ１は、発光管７１ａの内部空間に設けられている。例えば、フィラメント７１ｂ１は、線状部材を螺旋状に巻いたものとすることができる。
インナーリード７１ｂ２の一方の端部は、発光管７１ａの内部空間においてフィラメント７１ｂ１と接続されている。インナーリード７１ｂ２の他方の端部は、封止部７１ａ１の内部において導電箔７１ｃと接続されている。インナーリード７１ｂ２と導電箔７１ｃは、例えば、レーザ溶接や抵抗溶接などにより接続することができる。

【0026】

導電箔７１ｃは、１つの封止部７１ａ１に対して１つ設けることができる。導電箔７１ｃは、封止部７１ａ１の内部に設けることができる。導電箔７１ｃの平面形状は四角形とすることができる。導電箔７１ｃは、例えば、モリブデン箔から形成することができる。

【0027】

アウタリード７１ｄは、１つの導電箔７１ｃに対して少なくとも１つ設けることができる。アウタリード７１ｄは、線状を呈するものとすることができる。アウタリード７１ｄの一方の端部側は、封止部７１ａ１の内部において、導電箔７１ｃと接続されている。例えば、アウタリード７１ｄの一方の端部側は、導電箔７１ｃにレーザ溶接または抵抗溶接することができる。アウタリード７１ｄの他方の端部側は封止部７１ａ１の外部に露出させることができる。アウタリード７１ｄには、電源４を電気的に接続することができる。アウタリード７１ｄは、例えば、モリブデン線などから形成することができる。

【0028】

ランプ７１においては、フィラメント７１ｂ１同士の間で放電が生じる。放電により生じた電子は、発光管７１ａの内部空間において、封入されている水銀原子と衝突する。電子と水銀原子が衝突すると、水銀原子が電子のエネルギーを受けて、ピーク波長が２５３．７ｎｍ程度の紫外線が発生する。発生した紫外線は、発光管７１ａの外部に照射される。すなわち、ランプ７１は、ロングアーク型の高輝度紫外線ランプの一例である。

【0029】

なお、以上においては、ロングアーク型の高輝度紫外線ランプを例示したが、光照射装置７に用いるランプはこれに限定されるわけではない。例えば、光照射装置７に用いるランプは、点灯時に発光管が高温（例えば、６００℃～８５０℃程度）となる高輝度放電ランプとすることができる。

【0030】

リフレクタ７２は、例えば、筐体２に取り付けることができる。なお、リフレクタ７２は、筐体２などに設けられたブラケットなどの部材に取り付けてもよい。また、後述するように、リフレクタ７２は、移動部７４に取り付けてもよい。

【0031】

リフレクタ７２には、凹部７２ａが設けられている。凹部７２ａは、リフレクタ７２の下面７２ｃ（リフレクタ７２の載置部３側の面）に開口している。凹部７２ａは、リフレクタ７２の側面には開口していない。なお、凹部７２ａがリフレクタ７２の側面に開口し、リフレクタ７２の側面の開口を板状部材などにより塞ぐこともできる。
また、ブロック状のリフレクタ７２を例示したが、板状部材を湾曲させてリフレクタとしてもよい。

【0032】

凹部７２ａの内部空間には、ランプ７１を設けることができる。凹部７２ａの内面は、反射面とすることができる。凹部７２ａの内面には、反射率の高い金属を含む膜を設けることができる。また、凹部７２ａの内面が光沢面となるように磨くこともできる。ランプ７１が延びる方向から見た場合に、凹部７２ａの輪郭は、曲線を含むものとすることもできるし、直線を含むものとすることもできるし、曲線と直線を含むものとすることもできる。曲線は、例えば、円の一部、楕円の一部、放物線などとすることができる。
ランプ７１から照射された光の一部は、処理物１００に直接照射される。また、ランプ７１から照射され凹部７２ａの内面に入射した光は処理物１００に向けて反射される。リフレクタ７２を設ければ、光の利用効率を向上させることができる。

【0033】

リフレクタ７２の上面７２ｂ（リフレクタ７２の載置部３側とは反対側の面）には、排気口７２ｂ１を設けることができる。排気口７２ｂ１は、凹部７２ａの内部空間に連通している。例えば、排気口７２ｂ１は、上面７２ｂと凹部７２ａの内面との間を貫通している。図２に示すように、排気口７２ｂ１は複数設けることができる。複数の排気口７２ｂ１は、ランプ７１が延びる方向に並べて設けることができる。複数の排気口７２ｂ１のピッチ寸法は同じであってもよいし、異なっていてもよい。複数の排気口７２ｂ１の断面寸法は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0034】

ランプ７１の温度は、端部領域に比べて中央領域が高くなりやすい。そのため、中央領域に対峙する排気口７２ｂ１のピッチ寸法は、端部領域に対峙する排気口７２ｂ１のピッチ寸法よりも小さくしてもよい。中央領域に対峙する排気口７２ｂ１の断面寸法は、端部領域に対峙する排気口７２ｂ１の断面寸法よりも大きくしてもよい。排気口７２ｂ１の数、配置、断面寸法などは、ランプ７１の長さや温度などに応じて適宜決定することができる。排気口７２ｂ１の数、配置、断面寸法などは、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
また、ランプ７１が延びる方向に延びる排気口７２ｂ１（例えば、スリット状の排気口７２ｂ１）を１つ設けるようにしてもよい。すなわち、排気口７２ｂ１は、少なくとも１つ設けられていればよい。

【0035】

排気口７２ｂ１は、ダクト５１などを介して排気部５と接続されている。そのため、凹部７２ａの内部空間の空気（例えば、ランプ７１の近傍にある加熱された空気）を、排気口７２ｂ１を介してリフレクタ７２の外部に排出することができる。

【0036】

ホルダ７３は、一対設けることができる。一対のホルダ７３は、ランプ７１が延びる方向に並べて設けることができる。一対のホルダ７３は、リフレクタ７２に取り付けることができる。なお、一対のホルダ７３は、筐体２に取り付けることもできるし、筐体２などに設けられたブラケットなどの部材に取り付けることもできる。一対のホルダ７３は、ランプ７１の両側の端部を保持することができる。

【0037】

ここで、ランプ７１とリフレクタ７２との間の距離を変化させると、照射領域の幅や照度のピーク値を変化させることができる。そのため、処理条件などに応じて、ランプ７１とリフレクタ７２との間の距離が変えられるようにすることが好ましい。
そのため、ランプ７１とリフレクタ７２との間の相対的な位置を変化させる移動部７４をさらに設けることもできる。
なお、ランプ７１と整流板７５がホルダ７３に保持されている。そのため、移動部７４は、ランプ７１および整流板７５と、リフレクタ７２と、の間の相対的な位置を変化させることができる。

【0038】

図２に例示をした様に、移動部７４は、ホルダ７３を介してランプ７１の位置を変化させることができる。例えば、一対の移動部７４を筐体２などに取り付け、一対の移動部７４のそれぞれにホルダ７３を設けることができる。

【0039】

また、移動部７４は、リフレクタ７２の位置を変化させるものとすることもできる。例えば、移動部７４を筐体２などに取り付け、移動部７４にリフレクタ７２を設けることができる。この場合、ランプ７１を保持したホルダ７３は、筐体２などに取り付けるようにすればよい。

【0040】

また、ホルダ７３（ランプ７１）の位置を変化させる移動部と、リフレクタ７２の位置を変化させる移動部をそれぞれ設けるようにしてもよい。

【0041】

移動部７４は、例えば、ボールネジ、エンコーダ、ガイド、およびサーボモータなどを備えたものとすることができる。なお、移動部７４の構成は例示をしたものに限定されるわけではなく、ランプ７１とリフレクタ７２との間の相対的な位置を変化させることができるものであればよい。

【0042】

なお、ホルダ７３および移動部７４は、凹部７２ａの内部空間に設けてもよいし、リフレクタ７２の外部に設けてもよい。この場合、ホルダ７３および移動部７４を設けるための孔をリフレクタ７２の上面７２ｂに設けたり、ホルダ７３とランプ７１を接続するために孔をリフレクタ７２の側面に設けたりすることもできる。

【0043】

整流板７５は、板状を呈し、凹部７２ａの開口に対峙させて設けることができる。整流板７５は、例えば、ホルダ７３に取り付けることができる。整流板７５は、耐熱性と透光性を有する材料から形成することができる。整流板７５は、ランプ７１から照射された光（例えば、紫外線を含む光）を透過可能とすることができる。整流板７５の材料は、例えば、石英、ガラスなどとすることができる。ガラスは、例えば、酸化ナトリウムを含むソーダライムガラスや硬質ガラスなどとすることができる。

【0044】

整流板７５は透光性を有する材料から形成されているため、ランプ７１から照射された光は、整流板７５を介して、処理物１００の表面に到達することができる。一方、ランプ７１の点灯時に発生した熱は、整流板７５により、処理物１００の表面への伝搬が抑制される。

【0045】

次に、整流板７５の作用、効果について説明する。
図４は、比較例に係る光照射装置１０７を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、光照射装置１０７には、ランプ７１、リフレクタ７２、およびホルダ７３ａが設けられている。なお、光照射装置１０７には整流板７５が設けられていない。そのため、ホルダ７３ａは、ランプ７１を保持しているが、整流板７５は保持していない。

【0046】

ランプ７１を点灯すると光が発生するが熱も発生する。高輝度放電ランプであるランプ７１の場合には、点灯時に発光管７１ａの温度が６００℃～８５０℃程度となる場合がある。発光管７１ａの温度が高くなりすぎると、封入されている水銀などにより発光管７１ａの黒化が進み、照度の維持ができなくなる場合がある。また、発光管７１ａの変形が生じる場合もある。そのため、排気部５を設け、凹部７２ａの内部空間の空気（例えば、ランプ７１の近傍にある加熱された空気）を排気するとともに、凹部７２ａの開口を介して、リフレクタ７２の外部にある空気を凹部７２ａの内部空間に導入するようにしている。

【0047】

ランプ７１により加熱された空気が凹部７２ａの内部空間から排出され、リフレクタ７２の外部にある加熱されていない空気（例えば、室温の空気）が、凹部７２ａの開口を介してランプ７１の近傍に供給されれば、発光管７１ａの温度が高くなるのを抑制することができる。

【0048】

ところが、図４に示すように、凹部７２ａの開口は大きいので、凹部７２ａの内部空間に導入された空気の流速が遅くなる。空気の流速が遅くなると、凹部７２ａの内部空間にある空気の滞留が生じ易くなり、発光管７１ａの温度と発光管７１ａの近傍にある空気の温度との差が小さくなる。そのため、発光管７１ａの冷却が抑制されることになる。

【0049】

近年においては、ランプ７１（発光管７１ａ）の小型化や、処理能力の向上のための印加電力の増大などが求められており、発光管７１ａの温度が高くなる傾向にある。そのため、発光管７１ａの冷却が抑制されると、照度の維持が困難となったり、発光管７１ａの変形が生じ易くなったりするおそれがある。

【0050】

この場合、排気部５の排気能力を高めることも考えられるが、処理装置１の大型化や製造コストの増大を招くことになる。

【0051】

また、ランプ７１から放出された熱により、処理物１００の表面が加熱される。処理物１００の表面が加熱されると、図４に示すように、処理物１００の表面から処理物１００の成分が蒸散する場合がある。前述したように、発光管７１ａの温度は高くなる傾向にあるので、処理物１００の成分が蒸散する量が増加するおそれがある。蒸散した処理物１００の成分は、凹部７２ａの内部空間に導入される空気に巻き込まれて凹部７２ａの内部空間に侵入する。凹部７２ａの開口は処理物１００の直上に位置しているので、凹部７２ａの内部空間に侵入する処理物１００の成分が多くなる。

【0052】

凹部７２ａの内部空間に侵入した処理物１００の成分が発光管７１ａに付着すると、照度の維持が困難となるおそれがある。また、処理物１００の成分が発光管７１ａに付着すると、放熱がし難くなるので、発光管７１ａの温度がさらに高くなるおそれがある。

【0053】

そこで、本実施の形態に係る光照射装置７には、整流板７５が設けられている。
図５は、整流板７５の作用、効果を例示するための模式断面図である。
図５に示すように、整流板７５は凹部７２ａの開口に対峙させて設けることができる。整流板７５とリフレクタ７２の下面７２ｃとの間には給気口７２ｄを設けることができる。給気口７２ｄは、整流板７５とリフレクタ７２の下面７２ｃとの間に設けられた隙間とすることができる。すなわち、整流板７５は、リフレクタ７２に対して隙間を介して設けられている。

【0054】

凹部７２ａの内部空間の空気は、排気部５により、排気口７２ｂ１を介してリフレクタ７２の外部に排出される。これに伴い、リフレクタ７２の外部にある空気が、給気口７２ｄを介して、凹部７２ａの内部空間に導入される。すなわち、凹部７２ａの内部空間には、給気口７２ｄ（隙間）から排気口７２ｂ１に向かって流れる気流が形成される。給気口７２ｄの断面寸法（面積）は、凹部７２ａの開口の断面寸法（面積）よりも小さいので、給気口７２ｄを通過する空気の流速を速くすることができる。給気口７２ｄは、凹部７２ａの周縁に設けられるので、凹部７２ａの周縁から中央に向けて流れる流速の速い気流を形成することができる。凹部７２ａの中央にはランプ７１（発光管７１ａ）が設けられているので、温度の低い空気が発光管７１ａに到達し易くなる。

【0055】

温度の低い空気が発光管７１ａに到達すれば、発光管７１ａを効率よく冷却することができる。また、凹部７２ａの内部空間における気流の流れが速くなれば、凹部７２ａの内部空間における空気の滞留が抑制されるので、発光管７１ａの温度と発光管７１ａの近傍にある空気の温度との差が大きくなる。そのため、発光管７１ａの冷却が容易となる。

【0056】

ここで、発光管７１ａの温度が低くなりすぎると、放電媒体の蒸発量が少なくなり、所定の照度が得られなくなるおそれがある。この場合、凹部７２ａの内部空間に導入される空気の量と流速は、給気口７２ｄの寸法と排気部５による排気量とにより調整することができる。そのため、給気口７２ｄの寸法と排気部５による排気量とを調整することで、発光管７１ａの温度が所定の温度範囲内となるようにすることができる。

【0057】

例えば、リフレクタ７２の周辺の空気の温度（外気温）、給気口７２ｄの断面寸法、および排気部５による排気量とが、発光管７１ａの温度に及ぼす影響を、予め実験やシミュレーションを行うことで求めるようにすれば、発光管７１ａの温度制御が容易となる。

【0058】

前述したように、ランプ７１の点灯時に発生した熱は、整流板７５により、処理物１００の表面への伝搬が抑制されるので、処理物１００の成分が蒸散する量を少なくすることができる。また、整流板７５は、凹部７２ａの開口に対峙しているので、蒸散した処理物１００の成分が、凹部７２ａの開口から凹部７２ａの内部空間に侵入するのを抑制することができる。

【0059】

この場合、蒸散した処理物１００の成分が整流板７５の表面に付着する場合がある。しかしながら、整流板７５の遮熱効果により処理物１００の成分が蒸散する量は少なくすることができる。そのため、付着物の量は少なくなる。また、整流板７５と処理物１００との間の距離を長くできる場合には、付着物の量はさらに少なくなる。

【0060】

また、整流板７５は、単なる板状部材なのでホルダ７３に対する着脱が容易である。そのため、付着物の量が多くなった場合には、整流板７５の交換や整流板７５の清掃（例えば、洗浄など）を容易に行うことができる。

【0061】

図６は、他の実施形態に係る光照射装置７ａを例示するための模式断面図である。
図６に示すように、光照射装置７ａにはリフレクタ７６が設けられている。リフレクタ７６は、例えば、前述したリフレクタ７２に給気口７６ａをさらに加えたものとすることができる。整流板７５は、ホルダ７３に取り付けてもよいし、リフレクタ７６の下面７２ｃに取り付けてもよい。凹部７２ａの開口は、整流板７５により塞がれるようにしてもよい。凹部７２ａの開口が、整流板７５により塞がれる場合には、移動部７４は、ランプ７１と、リフレクタ７６と、の間の相対的な位置を変化させることができる。
なお、前述した給気口７２ｄと給気口７６ａを設けるようにしてもよい。

【0062】

給気口７６ａは、凹部７２ａの内部空間に連通している。給気口７６ａは、リフレクタ７６の、凹部７２ａが開口する面（下面７２ｃ）と交差する面（側面７６ｂ）に設けられている。例えば、給気口７６ａは、リフレクタ７６の側面７６ｂと凹部７２ａの内面との間を貫通している。給気口７６ａは、リフレクタ７６の一方の側面７６ｂに設けることもできるし、図６に示すように、リフレクタ７６の両側の側面７６ｂに設けることもできる。ただし、給気口７６ａがリフレクタ７６の両側の側面７６ｂに設けられていれば、ランプ７１の近傍全体に空気を導入しやすくなる。
給気口７６ａが設けられていれば、凹部７２ａの内部空間に、給気口７６ａから排気口７２ｂ１に向かって流れる気流が形成される。

【0063】

給気口７６ａは複数設けることができる。複数の給気口７６ａは、ランプ７１が延びる方向に並べて設けることができる。複数の給気口７６ａのピッチ寸法は同じであってもよいし、異なっていてもよい。複数の給気口７６ａの断面寸法は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0064】

ランプ７１の温度は、端部領域に比べて中央領域が高くなりやすい。そのため、中央領域に対峙する給気口７６ａのピッチ寸法は、端部領域に対峙する給気口７６ａのピッチ寸法よりも小さくしてもよい。中央領域に対峙する給気口７６ａの断面寸法は、端部領域に対峙する給気口７６ａの断面寸法よりも大きくしてもよい。給気口７６ａの数、配置、断面寸法などは、ランプ７１の長さや温度などに応じて適宜決定することができる。給気口７６ａの数、配置、断面寸法などは、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
また、ランプ７１が延びる方向に延びる給気口７６ａ（例えば、スリット状の給気口７６ａ）を１つ設けるようにしてもよい。すなわち、給気口７６ａは、少なくとも１つ設けられていればよい。

【0065】

給気口７６ａは、リフレクタ７６の側面７６ｂにおける、ランプ７１の中心を通りリフレクタ７６の下面７２ｃに平行な線分７６ｃと、リフレクタ７６の下面７２ｃとの間の領域に設けることが好ましい。この様にすれば、凹部７２ａの内部空間を下方から上方に向けて流れる気流が形成されるので、ランプ７１により加熱された空気を排出するのが容易となる。

【0066】

また、前述した給気口７２ｄの場合と同様に、給気口７６ａの断面寸法（面積）は、凹部７２ａの開口の断面寸法（面積）よりも小さいので、給気口７６ａを通過する空気の流速を速くすることができる。そのため、温度の低い空気が発光管７１ａに到達し易くなる。温度の低い空気が発光管７１ａに到達すれば、発光管７１ａを効率よく冷却することができる。また、凹部７２ａの内部空間における気流の流れが速くなれば、発光管７１ａの温度と発光管７１ａの近傍にある空気の温度との差が大きくなるので、発光管７１ａの冷却が容易となる。

【0067】

また、前述した給気口７２ｄの場合と同様に、凹部７２ａの内部空間に導入される空気の量と流速は、給気口７６ａの断面寸法と排気部５による排気量とにより調整することができる。そのため、給気口７６ａの断面寸法と排気部５による排気量とを調整することで、発光管７１ａの温度が所定の温度範囲内となるようにすることができる。

【0068】

例えば、リフレクタ７６の周辺の空気の温度（外気温）、給気口７６ａの位置、給気口７６ａの断面寸法、および排気部５による排気量とが、発光管７１ａの温度に及ぼす影響を、予め実験やシミュレーションを行うことで求めるようにすれば、発光管７１ａの温度制御が容易となる。

【0069】

図７は、整流板７５と給気口７２ｄ、７６ａによる温度の低減効果を例示するためのグラフである。
図７中のＡは、整流板７５が設けられていない場合、例えば、図４に例示をした光照射装置１０７の場合である。図７中のＢは、整流板７５と給気口７２ｄ、７６ａが設けられている場合、例えば、図５および図６に例示をした光照射装置７、７ａの場合である。

【0070】

図８は、整流板７５と給気口７２ｄ、７６ａによる温度の低減効果を例示するための表である。
図９は、整流板７５と給気口７２ｄ、７６ａによる照度維持効果を例示するためのグラフである。
図９中のＣは、整流板７５が設けられていない場合、例えば、図４に例示をした光照射装置１０７の場合である。図９中のＤは、整流板７５と給気口７２ｄが設けられている場合、例えば、図５に例示をした光照射装置７の場合である。図９中のＥは、整流板７５と給気口７６ａが設けられている場合、例えば、図６に例示をした光照射装置７ａの場合である。

【0071】

図７～図９における測定は、以下の条件で行った。
ランプサイズ：全長７００ｍｍ、発光長：６００ｍｍ、管径φ２７．５ｍｍ
定格ランプ電圧：６４０Ｖ、電流：２７Ａ、電力：１６８００Ｗ、入力密度２８０Ｗ／ｃｍ
電極：タングステン／軸径φ３．０ｍｍ、全長３０ｍｍ
放電媒体：キセノン／５０Ｔｏｒｒ、Ｈｇ、ＨｇＩ２、Ｆｅ、Ｔｉなど
リフレクタの材料：アルミニウム
整流板：石英板（厚みは１．５ｍｍ）

【0072】

図７から分かるように、整流板７５と給気口７２ｄ、７６ａを設ければ、発光管７１ａの表面温度を低くすることができる。
図８から分かるように、整流板７５と給気口７２ｄが設けられた光照射装置７としても、整流板７５と給気口７６ａが設けられた光照射装置７ａとしても発光管７１ａの表面温度を低くすることができる。
図９から分かるように、整流板７５と給気口７２ｄが設けられた光照射装置７としても、整流板７５と給気口７６ａが設けられた光照射装置７ａとしても、照度の低下を抑制することができる。

【0073】

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 処理装置、５ 排気部、６ コントローラ、７ 光照射装置、７ａ 光照射装置、７１ ランプ、７１ａ 発光管、７２ リフレクタ、７２ａ 凹部、７２ｂ 上面、７２ｂ１ 排気口、７２ｃ 下面、７２ｄ 給気口、７３ ホルダ、７４ 移動部、７５ 整流板、７６ リフレクタ、７６ａ 給気口、７６ｂ 側面、１００ 処理物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】