(57)【要約】【課題】マイクロ波と無電極ランプとのインピーダンスの整合を行いマグネトロンの長寿命化を図るとともに設置場所の自由度の向上を図る。【解決手段】マグネトロン１３を駆動させる高圧電源１２から構成する点灯装置１１が収納される筐体１４および放電媒体が封入されている無電極ランプ２７を収納し、下面から無電極ランプ２７から照射される紫外線が照射可能な構成としたランプハウス２０とを導波管１６を用いて電磁的、機械的に接合する。導波管１６には、この導波管１６を出し入れする調整軸３１ａ〜３１ｃから構成されるマイクロ波のインピーダンス整合の調整を行うためのスタブ３１が設けられている。これにより、マイクロ波と無電極ランプとのインピーダンスの整合を行ってマグネトロン１３の長寿命化を図るとともに、筐体１４とランプハウス２０の外にある導波管１６の長さを変えることができることから筐体１４の設置場所の自由度の向上を図ることができる。【選択図】図２
2010129441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生させるマグネトロンおよび該マグネトロンを駆動させる高圧電源から構成する点灯装置が収納される筐体と、
放電媒体が封入されている無電極ランプを収納し、少なくとも一面から前記マイクロ波に基づき、前記無電極ランプから照射される紫外線が照射可能な構成としたランプハウスと、
前記筐体および前記ランプハウスを電磁的に結合させるとともに機械的に結合させ、前記マグネトロンで発生させたマイクロ波を前記無電極ランプに供給し、該無電極ランプを点灯させる導波管と、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記導波管には、前記点灯装置および前記ランプハウスとのインピーダンスの整合を図るインピーダンス整合手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記導波管は、前記筐体の側面と前記ランプハウスの側面との間に取り付け、前記筐体と前記ランプハウスを水平方向に結合させたことを特徴とする請求項１または２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記導波管と前記ランプハウスは、一体的に接合したことを特徴とする請求項１〜３のいずれに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記ランプハウスから照射される紫外線は、前記導波管を通過するマイクロ波の進行方向に照射するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記ランプハウスから照射される紫外線は、前記導波管を通過するマイクロ波の進行方向と直交する方向に照射するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記インピーダンス整合手段は、前記導波管に導電性の調整軸を出し入れすることによりマイクロ波のインピーダンス整合を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主に印刷関連のインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化等の用途に用いられるマイクロ波給電により無電極ランプから紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外線を生成させる放電ランプとして、マイクロ波による放電を利用したマイクロ波給電方式による無電極放電ランプが考えられている。紫外線発光金属である鉄が封入されたメタルハライドランプは、波長３６０〜３８０ｎｍの紫外線を発光でき、ペンキ、インク、樹脂、塗装などが塗布された面の表面硬化処理や光化学反応による化学物質の合成および処理等の工程のある半導体や液晶パネルの製造、さらには紫外線を用いて殺菌を行う水処理等に用いられている。このような紫外線照射装置では、同一筐体内にマグネトロンを配置させ、これのマグネトロンから無電極ランプに放射させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特表２００３−５１０７７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、マグネトロンと無電極ランプを同一筐体内に収め、マグネトロン駆動用の高圧電源が異なる位置に配置されている。このため、マグネトロンから放射されるマイクロ波と、無電極ランプを収めるキャビティとの整合が困難であり、マグネトロンは反射波に曝され短寿命化する、という問題があった。また、マグネトロン駆動用高圧電源とマグネトロンを異なる位置に配置した場合、高耐圧ケーブルのロスを考慮し、容量の大きな電源を必要としていた。
【０００４】
この発明の目的は、マグネトロンおよびこれを駆動させる電源からなる点灯装置が収納された筐体の設置場所の自由度を向上させることのできる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、マイクロ波を発生させるマグネトロンおよび該マグネトロンを駆動させる高圧電源から構成する点灯装置が収納される筐体と、放電媒体が封入されている無電極ランプを収納し、少なくとも一面から前記マイクロ波に基づき、前記無電極ランプから照射される紫外線が照射可能な構成としたランプハウスと、前記筐体および前記ランプハウスを電磁的に結合させるとともに機械的に結合させ、前記マグネトロンで発生させたマイクロ波を前記無電極ランプに供給し、該無電極ランプを点灯させる導波管と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、ランプハウスと点灯装置の筐体を導波管で接続したことにより、点灯装置の筐体の設置に自由度を持たせることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１〜図３は、この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための、図１は概念について説明するための構成図、図２は一部が分解された状態の斜視図、図３は図２要部の側断面図、図４は図１で用いる無電極ランプの一例について説明するための説明図である。
【０００９】
図１、図２において、１１は、高圧電源１２およびこの高圧電源１２で駆動され、マイクロ波を発生するマグネトロン１３とから構成される点灯装置である。点灯装置１１は電磁的にシールド可能な材料で形成された筐体１４に収納される。マグネトロン１３は、高圧電源１２から供給される電圧に基づき、アンテナ１５から発生するマイクロ波を、点灯装置１１の出力として電磁的なシールドが可能な材料で筒状に形成された導波管１６の入力側に送出する。
【００１０】
筐体１４にはアンテナ１５から発生したマイクロ波を送出するための導波管１６の入力側の内側形状と同形状の出力孔１７が形成される。導波管１６の両開口部１６ａ，１６ｂには取り付け用の鍔１８ａ，１８ｂが一体的にそれぞれ形成されている。導波管１６の出力側は、導波管１６の内側形状と同形状の入力孔１９が形成されたランプハウス２０に接合される。
【００１１】
鍔１８ａには複数の取付孔２１が、鍔１８ｂには複数の取付孔２２がそれぞれ形成され、取付孔２１と対向する筐体１４にも取付孔２３が、取付孔２２と対向する筐体にも取付孔２４がそれぞれ形成される。そして、取付孔２１と取付孔２３を合わせてネジとナットからなる取付手段２５で締め付け取り付けることにより、導波管１６を筐体１４に取り付けることができる。
【００１２】
同様に、取付孔２３と取付孔２４を合わせてネジとナットからなる取付手段２６で締め付け取り付けることにより、ランプハウス２０を導波管１６に取り付けることができる。この機械的な結合と同時に、筐体１４とランプハウス２０は電磁的に連なった状態を実現できる。
【００１３】
ランプハウス２０内には、無電極ランプ２７が所定位置に収容される。ランプハウス２０の上面部には、図示しない冷却用のファンが取着され、無電極ランプ２７から発せられる熱が放出される。ランプハウス２０の下面部に形成された照射窓２８からは、無電極ランプ２７から発光された紫外線を、非照射面側に配置した図示しないリフレクタに反射させて照射する。
【００１４】
無電極ランプ２７は、例えば図４に示す構成となっている。すなわち、２７１は紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２４０ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ２７１は、中央部２７２をその両端部２７３，２７４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部２７３，２７４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部２７２の外径は１０ｍｍ程度である。
【００１５】
バルブ２７１の発光空間２７５内には、不活性ガスとそれに水銀と紫外線の発光金属である鉄を主成分とするマイクロ波で放電させる放電媒体を封入する。バルブ２７１の両端には、バルブ２７１を支持する支持部２７６，２７７がバルブ２７１と一体的に形成される。
【００１６】
照射窓２８には、例えば金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工で形成したりすることで、マイクロ波はシールドさせ、紫外光は透光させるスクリーン２９が配置される。３０は、無電極ランプ２７とリフレクタそれにスクリーン２９で構成されるマイクロ波空洞部である。
【００１７】
これにより、マグネトロン１３で生成し、アンテナ１４を介して送信されたマイクロ波は、導波管１６を介してランプハウス２０に供給され、無電極ランプ２７から紫外線を照射させることができる。
【００１８】
このように、点灯装置１１を収納した筐体１４とランプハウス２０とを別筐体でそれぞれ収納し、筐体１４の側面とランプハウス２０側面間を導波管１６で電磁的、機械的に接続したことにより、それぞれの筐体を小さくすることが可能となる。また、導波管１６の長さを変更することにより、ランプハウス２０と点灯装置１１との場所に制約を軽減することができる。つまり、筐体１４は、導波管１６の長さを変えるだけで、設置場所を変更することができ、設置場所の自由度を向上させることができる。
【００１９】
なお、マイクロ波のインピーダンス不整合は、設計段階で導波管１６の長さを予めインピーダンスを整合するような設計を行うことで、組立後におけるインピーダンスの整合作業を解消することができる。
【００２０】
ランプハウス２０内には、無電極ランプ２７やリフレクタ程度しか収納されていないことから、無電極ランプ２７を冷却させる機構についても簡略化することが可能である。冷却機構としてはファンを用いても構わないが、ランプハウス２０の上面に開口を形成し、この開口部に電磁シールドを施す程度でも所望の温度設定の実現が可能であることから、必ずしも冷却ファンは必要としない。
【００２１】
以下、この発明の紫外線照射装置に関する他の実施形態について説明するが、上記した第１の実施形態と同一の機能部分には同一の符号を付して説明する。
【００２２】
図５、図６は、この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための図５は斜視図、図６は図５の要部の側断面図である。
【００２３】
この実施形態は、導波管１６のランプハウス２０側の鍔１８ｂを無くし、導波管１６の開放端とランプハウス２０を溶接等の接合手段で一体的に結合したものである。この際、導波管１６の開口部１６ｂとランプハウス２０の入力孔１９を位置合わせした状態で接合するものとする。
【００２４】
この実施形態は、上記した効果に加え、ランプハウス２０と導波管１６が予め溶接等の固着手段により、一体形成されていることから、組み立て作業の手間を軽減することができる。
【００２５】
図７〜図９は、この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための、図７は概念について説明するための構成図、図８は一部が分解された状態の斜視図、図９は図８要部の側断面図である。
【００２６】
この実施形態は、導波管１６の上部に、マイクロ波のインピーダンス整合の調整を行うためのスタブ３１を設けた構成部分が第１の実施形態と異なる。
【００２７】
すなわち、スタブ３１は、導電性の複数の調整軸３１ａ〜３１ｃを導波管１６内に適宜出し入れすることにより、無電極ランプ２７に適用したインピーダンス整合を行うことが可能となる。調整軸３１ａ〜３１ｃは、例えば調整軸３１ａ〜３１ｃの外周にネジ溝を形成し、導波管１６の上面に開けた調整孔の内周にネジ山を形成し、調整軸３１ａ〜３１ｃを回すことで導波管１６内外に出し入れ可能にすることができる。
【００２８】
従って、無電極ランプ２７の種類や形状の変更に基づき、調整軸３１ａ〜３１ｃを調整してマイクロ波のインピーダンスの不整合の調整を行うことにより、無電極ランプ２７の種類や形状の変更に整合したマイクロ波の照射を実現できる。
【００２９】
この実施形態では、導波管１６の一部にインピーダンスの整合調整を行うための簡単な構成のスタブ３１を形成するだけで、無電極ランプ１８の種類や形状の変更に基づき調整することで、無電極ランプ１８の種類や形状の変更に整合したマイクロ波の照射を実現できる。
【００３０】
さらに、点灯装置１１が収納された筐体１４とランプハウス２０とを別筐体でそれぞれ収納し、筐体１４の側面とランプハウス２０側面間を導波管１６で電磁的、機械的に接続したことにより、それぞれの筐体を小さくすることが可能となる。また、導波管１６の長さを変更することにより、ランプハウス２０と点灯装置１１との場所に制約を軽減することができる。
【００３１】
マイクロ波のインピーダンス整合の調整を行うためのスタブ３１は、導波管１６の上面に調整軸３１ａ〜３１ｃを出し入れする程度の構成で実現できることから、インピーダンス整合手段のためのスペースも最小限に抑えられる。さらに、無電極ランプ２７を交換した場合におけるインピーダンス整合の調整も、調整軸３１ａ〜３１ｃの操作により簡単に行うことができる。
【００３２】
図１０、図１１は、この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための、図１０は一部が分解された状態の斜視図、図１１は図１０の要部の側断面図である。
【００３３】
この実施形態は、導波管１６のランプハウス２０側の鍔１８ｂを無くし、導波管１６の開放端とランプハウス２０を溶接等の接合手段で一体的に結合したものである。この際、導波管１６の開口部１６ｂとランプハウス２０の入力孔１９を位置合わせした状態で接合するものとする。
【００３４】
この実施形態は、ランプハウス２０と導波管１６が予め溶接等の固着手段により、一体形成されていることから、導波管１６とランプハウス２０との取付手段２６の取り付けが不要となることから、組み立て作業の手間を軽減することができる。
【００３５】
図１２は、この発明の紫外線照射装置に関する第５の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図である。
【００３６】
この実施形態は、図１０に説明した実施形態の照射窓２８を、導波管１６の延長線上のマイクロ波入力孔１９と対向位置のランプハウス２０の側面に形成したものである。
【００３７】
同様に、スタブ３１を設けない図１〜図３の実施形態、図５、図６の実施形態でも照射窓２８を導波管１６の延長線上のマイクロ波入力孔１９と対向位置のランプハウス２０の側面に形成しても構わない。
【００３８】
この実施形態では、無電極ランプ２７を点灯させる点灯装置１１が収納された筐体１４とランプハウス２０を別筐体とした効果に加え、無電極ランプ２７から照射される紫外線の照射方向の多様性を図ることができる。
【００３９】
図１３は、この発明の紫外線照射装置に関する第６の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図である。
【００４０】
この実施形態は、導波管１６のマイクロ波出力用の開口部１６ｂを下方に形成し、この開口部１６ｂに、ランプハウス２０の上面に形成したマイクロ波を入射させる入力孔１９を合わせるように形成したものである。
【００４１】
この場合も、無電極ランプ２７を点灯させる点灯装置１１が収納された筐体１４とランプハウス２０を別筐体とした効果に加え、スタブ３１によるインピーダンスの整合を行う前に、ランプハウス２０の取り付け位置を、導波管１６の長手方向に沿って大まかなインピーダンス整合を行い、ついで測定器で値を観察しながらスタブ３１の調整軸３１ａ〜３１ｃを調整して確実を整合を図ることにより、インピーダンス整合の作業性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態の概念について説明するための構成図。
【図２】この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための分解斜視図。
【図３】図２の要部の側断面図。
【図４】図１で用いる無電極ランプの一例について説明するための説明図
【図５】この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図。
【図６】図５の要部の側断面図。
【図７】この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態の概念について説明するための構成図。
【図８】この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図。
【図９】図８の要部の側断面図。
【図１０】この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図。
【図１１】図１０の要部の側断面図。
【図１２】この発明の紫外線照射装置に関する第５の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図。
【図１３】この発明の紫外線照射装置に関する第６の実施形態について説明するための一部が分解された状態の斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１１  点灯装置
１２  高圧電源
１３  マグネトロン
１４  筐体
１５  アンテナ
１６  導波管
１６ａ，１６ｂ  開口部
１７  出力孔
１８ａ，１８ｂ  鍔
１９  入力孔
２０  ランプハウス
２１，２２，２３，２４  取付孔
２５，２６  取付手段
２７  無電極ランプ
２８  照射窓
２９  スクリーン
３０  マイクロ波空洞部
【図１】
2010129441.tif 000003
【図２】
2010129441.tif 000004
【図３】
2010129441.tif 000005
【図４】
2010129441.tif 000006
【図５】
2010129441.tif 000007
【図６】
2010129441.tif 000008
【図７】
2010129441.tif 000009
【図８】
2010129441.tif 000010
【図９】
2010129441.tif 000011
【図１０】
2010129441.tif 000012
【図１１】
2010129441.tif 000013
【図１２】
2010129441.tif 000014
【図１３】
2010129441.tif 000015