(57)【要約】【課題】無電極ランプ１灯に対する負荷を減少させることができ、ランプの長寿命化や省電力化を実現する。【解決手段】マグネトロン１３からマイクロ波を発生させ、このマイクロ波を筐体１４から同軸ケーブル１８を介して分配器２０に伝送する。分配器２０から同軸ケーブル２２ａ〜２２ｄを介してマイクロ波を分配し、整合器２４ａ〜２４ｄでインピーダンスの整合をそれぞれ行い、バルブ内に紫外線を放射させる放電媒体が封入された無電極ランプ２６が配置されたランプハウス２５からなる複数の紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄ内に放射する。無電極ランプ２６は、マイクロ波が放電媒体を励起させて紫外線を放射し、反射板２８１，２８２によりはランプハウス２５から、被照射体に照射させるようにした。共通のマグネトロン１３で紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄの無電極ランプ２６を励起させたことにより、ランプの長寿命化や省電力化を図ることが可能となる。【選択図】図１
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【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のマイクロ波に基づき、紫外線を放射させる放電媒体が封入された無電極ランプと、一面から前記紫外線の照射が可能な構成としたランプハウスとから紫外線照射部を構成し、
前記紫外線照射部を複数台用意し、各無電極ランプに対し、前記マグネトロンを共用したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記無電極ランプの中心軸が同一線上に複数台の前記紫外線照射部を連結することで、照射エリアの長尺化を図っ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】
前記マイクロ波を発生させる前記マグネトロンを有する筐体と前記無電極ランプが配置されたランプハウスは別体である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】
複数の前記紫外線照射部のうち１台にはマイクロ波を発生させる機能を備え、マイクロ波を発生させる機能を持たない他の紫外線照射部にマイクロ波を伝送するようにし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５】
マイクロ波を発生させる機能のない前記紫外線照射部へのマイクロ波は、同軸ケーブルを介して伝送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】
マイクロ波を発生させる機能のない前記紫外線照射部に前記同軸ケーブルを介して伝送するときに、対象の前記紫外線照射部が複数台の場合は、途中から分配器を介して同軸ケーブルで個々の前記紫外線照射部に照射したことを特徴とする請求項５記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
マイクロ波を発生させるマグネトロンのマイクロ波に基づき、紫外線を放射させる放電媒体が封入された無電極ランプと、
前記ランプから放射される紫外線を反射させ、被照射体に紫外線を照射させる反射板と、
前記無電極ランプおよび前記反射板を搭載し、一面から前記無電極ランプで放射された紫外線を照射させるランプハウスと、を具備し、
前記マグネトロンで紫外線を放射させ、前記反射板により前記ランプハウスから照射させる前記無電極ランプは、少なくとも２本であることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項８】
少なくとも２本の前記無電極ランプと前記ランプハウスから紫外線照射部を構成し、複数の前記無電極ランプの中心軸がそれぞれ同一線上になるように複数台の前記紫外線照射部を連結することで、照射エリアの長尺化を図ったことを特徴とする請求項７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、マイクロ波によって励起を行い、紫外線を発光させる無電極ランプを用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波で無電極ランプから紫外線を放射させる紫外線照射装置は、印刷関連でのインク乾燥、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。このようなマイクロ波給電式無電極ランプが搭載された紫外線照射装置を、無電極ランプの中心軸が同一線上となるように、複数台連結させることで照射エリアの長尺化が図られている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５３０１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、無電極ランプの放電媒体をマイクロ波で励起させ紫外線を放射させるランプハウスを、無電極ランプの中心軸が同一線上となるよう複数台配置させ照射エリアの長尺化を図るものである。しかし、各ランプハウス内のそれぞれには、無電極ランプに対し少なくとも１台のマグネトロンおよびこれを駆動する回路等が収容されていることから、照射エリアの長尺化のための全体システム構成の大型化が避けられないとともに、これに伴う広い設置スペースが必要となる、という問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、システムを大型化することなく照射面積を拡大す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】
【０００６】
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のマイクロ波に基づき、紫外線を放射させる放電媒体が封入された無電極ランプと、一面から前記紫外線の照射が可能な構成としたランプハウスとから紫外線照射部を構成し、前記紫外線照射部を複数台用意し、各無電極ランプに対し、前記マグネトロンを共用したことを特徴とする。
【０００７】
また、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のマイクロ波に基づき、紫外線を放射させる放電媒体が封入された無電極ランプと、前記ランプから放射される紫外線を反射させ、被照射体に紫外線を照射させる反射板と、前記無電極ランプおよび前記反射板を搭載し、一面から前記無電極ランプで放射された紫外線を照射させるランプハウスと、を具備し、前記マグネトロンで紫外線を放射させ、前記反射板により前記ランプハウスから照射させる前記無電極ランプは、少なくとも２本であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、共通のマグネトロンで複数の無電極ランプを点灯させることで、無電極ランプ１灯に対する負荷を減少させることができ、ランプの長寿化や省電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための概念的な構成図である。
【図２】図１の要部の構成図である。
【図３】図１の要部の構成図である。
【図４】図１の要部の構成図である。
【図５】図２の要部の上面図である。
【図６】図５のＩａ−Ｉｂ線の一部を切り欠いて示した断面図である。
【図７】無電極ランプについて説明するための構成図である。
【図８】図６のIIａ−IIｂ線断面図である。
【図９】ランプハウス内のエネルギーレベルを模式的に説明するための説明図である。
【図１０】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概念的な構成図である。
【図１１】この発明の第１および第２の実施形態における照射エリアについて説明するための説明図である。
【図１２】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概念的な構成図である。
【図１３】照射エリアについて説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図９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は概略的な構成図、図２は図１の要部の構成図、図３は図１の要部の構成図、図４は図１の要部の構成図、図５は図２の要部の上面図、図６は図５のＩａ−Ｉｂ線の一部を切り欠いて示した断面図、図７は無電極ランプについて説明するための構成図、図８は図６のIIａ−IIｂ線断面図、図９は整合器の調整について説明するための説明図である。
【００１２】
図１において、１１は、高圧電源１２およびこの高圧電源１２で駆動してマイクロ波を発生させるマグネトロン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の出力は、コネクタ１５に送られる。
【００１３】
図２は、マグネトロン１３とコネクタ１５間の具体的な構成例を示している。高圧電源１２に基づきマグネトロン１３のアンテナＡＮＴから発せられたマイクロ波は、導波管１６、同軸／導波管変換部１７を介してコネクタ１５に供給されている。
【００１４】
図３は、同軸／導波管変換部１７の具体的な構成例を示している。同軸／導波管変換部１７は、アンテナＡＮＴ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から電磁的に結合されたコネクタ１５に送信する。さらに、マイクロ波はコネクタ１５から同軸ケーブル１８の一端にそれぞれ送信する。コネクタ１５は、それぞれ導波管１６との接合部に切られたネジにねじ込む操作により、機械的および電磁的な結合が行われる。
【００１５】
図１、図２、図４において、同軸ケーブル１８を介して送られくるマイクロ波は、コネクタ１９を介して分配器２０に供給する。分配器２０は、導電性の例えばアルミニウム製の箱状の形状をしている。分配器２０では、マイクロ波をコネクタ２１ａ〜２１ｄにそれぞれ送信し、さらに、マイクロ波はコネクタ２１ａ〜２１ｄから対応の同軸ケーブル２２ａ〜２２ｄの一端にそれぞれ送信する。マイクロ波は、同軸ケーブル２２ａ〜２２ｄの他端からコネクタ２３、整合器２４ａ〜２４ｄを介して紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄに供給する。
【００１６】
ここで、１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれマイクロ波給電により無電極ランプから放射された紫外線を照射する紫外線照射部である。紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄは、同じような構成をしており、以下では紫外線照射部１０Ａについて説明し、紫外線照射部１０Ｂ〜１０Ｄについての説明これに置き換えることとする。
【００１７】
図１、図２において、紫外線照射部１０Ａの２５は電磁シールド機能を有するランプハウスであり、このランプハウス２５内の下方中央部には、無電極ランプ２６の長手方向の両端が取り付け配置してある。さらに、ランプハウス２５の上部には、ランプハウス２５の内部に、例えば、空気を送風することにより、無電極ランプ２６等を冷却させる冷却用ファン２７が設置されている。
【００１８】
無電極ランプ２６の背面側には反射板２８１，２８２が設置される。また、反射板２８１，２８２の反射面側と被照射体（図示せず）との間には、スクリーン２９がランプハウス２５の下方に開けられた照射窓３０に設けられている。スクリーン２９は、照射窓３０の全面を覆う格好でランプハウス２５の底部にネジ等の固定手段で固定されている。
【００１９】
スクリーン２９は、赤外線をカットするＩＲカットフィルタ、それに金属線をメッシュ状に編み込んだり、金属板にパンチング加工したりすることにより形成することで、マグネトロン１３の例えば２．４５ＧＨｚの発振周波数によるマイクロ波が漏洩しない程度に、且つ紫外光を十分通過させることが可能な程度の大きさの目を持つＲＦスクリーンから構成する。
【００２０】
スクリーン２９は、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄの共通のものを使用することが考えられるが、無電極ランプ２６の交換を考えると、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄにそれぞれ個別のものを使用した場合が得策である。
【００２１】
ここで、図７を参照して無電極ランプ２６の構成例について説明する。２６１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２６１は、外径は例えば１７ｍｍ程度である。バルブ２６１の発光空間２６２内には、不活性ガスとそれに水銀と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２６１の両端にはバルブ２６１を支持する支持部２６３，２６４がバルブ２６１と一体的に形成される。
【００２２】
整合器２４ａ〜２４ｄについて説明する。整合器２４ａ〜２４ｄは、同様の構成をしていることから、図６および図６のIIａ−IIｂ線断面図を示した図８を参照しながら、整合器２４ａについて説明する。
【００２３】
すなわち、整合器２４ａは、導電性の例えばアルミニウム製の箱状の形状をしており、一側面にコネクタ２３を取り付け、他側面側にマイクロ波をマイクロ波空洞部２５１に放射させる開口が形成されている。さらに、整合器２４ａは、マイクロ波のエネルギーレベルが最大となるようなインピーダンス整合を行う導電性の調整軸３１ａ〜３１ｃからなるスタブ３１が設けられている。
【００２４】
スタブ３１は、図８に示すように、整合器２４ａの上面に取り付けられ、整合が取れていない場合に、調整軸３１ａ〜３１ｃを調整し整合を行う調整手段である。スタブ３１は、調整軸３１ａ〜３１ｃを整合器２４ａ内に適宜出し入れすることにより、無電極ランプ２６に対応したインピーダンス整合を行うことが可能となる。
【００２５】
調整軸３１ａ〜３１ｃは、例えば調整軸３１ａ〜３１ｃの外周にネジ溝８１を形成し、整合器２４ａの上面に開けた調整孔８２の内周にネジ山８３を形成し、スタブ３１の調整軸３１ａ〜３１ｃを適宜回して整合器２４ａ内外に出し入れ可能である。
【００２６】
従って、無電極ランプ２６の種類や形状の変更に基づき、整合器２４ａのスタブ３１を調整してインピーダンス不整合を行うことにより、図９に示すようなエネルギーレベルＷを実現する。これにより、無電極ランプ２６の種類や形状の変更した場合でも、インピーダンスの整合が行われたエネルギーレベルＷのマイクロ波による放射が可能となり、良好な発光効率を実現することができる。
【００２７】
この実施形態では、各紫外線照射部の各無電極ランプを合わせて照射エリアの長尺化を図りながら、各無電極ランプを励起させるマイクロ波を発生させるマグネトロンを共用させたことにより、システムの低廉化を実現しつつ、複数の紫外線照射部の設置の省スペース化を実現することができる。共通のマグネトロンで複数の無電極ランプを点灯させることで、無電極ランプ１灯に対する負荷を減少させることができ、ランプの長寿化や省電力化を実現することができる。
【００２８】
また、マグネトロンを共用させることで省電力化にも寄与する。この場合、個々にマグネトロンを取り付けた場合に比べて電力容量の大きいものを使用するが、個々に取り付けた場合の合計の電力容量よりも小さなもので実現可能である。さらに、マグネトロンの筐体と無電力ランプのランプハウスとが別体となっていることから、設置場所に融通性を持たせることができる。
【００２９】
図１０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概略的な構成図である。上記した実施形態と同じ機能部分には同一の符号を付し、ここでは異なる構成部分について説明する。
【００３０】
この実施形態は、被照射体の移動時間が同じ場合に、被照射体に対する紫外線の照射時間を長くすることを可能とする照射エリアを実現するものである。
【００３１】
すなわち、紫外線照射部１０Ａ，１０Ｂは、それぞれの無電極ランプ２６の中心軸が同一線上に、紫外線照射部１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれの無電極ランプ２６の中心軸が同一線上にそれぞれ配置し、さらに紫外線照射部１０Ａと１０Ｃの無電極ランプ２６は平行に、紫外線照射部１０Ｂと１０Ｄの無電極ランプ２６は平行となる関係に配置したものである。
【００３２】
この場合、紫外線照射部１０Ａ〜１０Ｄの４台の場合における照射エリアは、無電極ランプの長尺方向は、２本分の長さとなるが、直交する方向は２倍程度の幅での紫外線の照射が可能となる。このため、被照射体を無電極ランプの長手方向と直交する方向に移動させた場合に、照射時間を長くすることが可能となる。
【００３３】
この実施形態では、被照射体に対する照射時間を長くすることができるとともに、各無電極ランプを励起させるマイクロ波を発生させるマグネトロンを共用させたことにより、システムの低廉化を実現しつつ、紫外線照射部の小型化で省スペース化を実現できる。共通のマグネトロンで複数の無電極ランプを点灯させることで、無電極ランプ１灯に対する負荷を減少させることができ、ランプの長寿化や省電力化を実現することができる。
【００３４】
図１１は、この発明の第１および第２の実施形態における照射エリアについて説明するための説明図であり、図１１（ａ）は、この発明の第１の実施形態の照射エリアを、図１１（ｂ）は、この発明の第２の実施形態の照射エリアを示している。なお、白抜きの矢印は、被照射体の移動方向を示している。
【００３５】
図１２、図１３は、この発明の第３の実施形態について説明するための、図１２は概念的な構成図、図１３は照射エリアについて説明するための説明図である。なお、上記した各実施形態と同一機能部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
この実施形態は、紫外線照射部１０内に２本の無電極ランプ２６１，２６２を配置した場合である。すなわち、図１２において、一端がコネクタ１５に接続された同軸ケーブル１８の他端は、コネクタ２３を介して整合器２４に接続する。これにより同軸ケーブル１８を介して伝達されるマイクロ波は、整合器２４のスタブ３１でインピーダンス整合を行い、マイクロ波のエネルギーレベルが最大となるように調整する。
【００３７】
整合器２４に伝達されたマイクロ波は、マイクロ波空洞部２５１に放射させ、さらに無電極ランプ２６１，２６２を封入された放電媒体を励起し発光させる。これにより、無電極ランプ２６１，２６２から放射される紫外線を、スクリーン２９を介して被照射体に照射させるものである。
【００３８】
この実施形態の場合は、図１３に示すように、１本の無電極ランプで放射した紫外線は、破線の照射エリアＡ１に比べ、２本の無電極ランプで放射した紫外線は、実線の照射エリアＡ２と広くなり、照射効率が改善される。
【００３９】
なお、この実施形態では、１台の紫外線照射部内に２本の無電極ランプを設置した場合としたが、上記した第１あるいは第２の実施形態のように、複数の紫外線照射部を用意し、それぞれに設置した２本の無電極ランプの中心軸がそれぞれ同一線上なるようにしても構わない。
【００４０】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、マグネトロンを収納した筐体と無電極ランプを収納したランプハウスとは別体としたが、複数ある紫外線照射部の何れかにマグネトロンおよびこれを駆動させる電源等を収納させても構わない。この場合、マイクロ波を発生させる紫外線照射部から他の紫外線照射部へは、同軸ケーブル等のマイクロ波伝送手段を使用してマイクロ波を伝送することが考えられる。
【符号の説明】
【００４１】
１０Ａ〜１０Ｄ，１０  紫外線照射部
１１  点灯装置
１２  高圧電源
１３  マグネトロン
１４  筐体
１５，１９，２１ａ〜２１ｄ，２３  コネクタ
ＡＮＴ  アンテナ
１６  導波管
１７  同軸／導波管変換部
１８，２２ａ〜２２ｄ  同軸ケーブル
２０  分配器
２４ａ〜２４ｄ，２４  整合器
２５  ランプハウス
２５１  マイクロ波空洞部
２６，２６１，２６２  無電極ランプ
２７  冷却用ファン
２８１，２８２  反射板
２９  スクリーン
３０  照射窓
３１  スタブ
３１ａ〜３１ｃ  調整軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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