(57)【要約】【課題】波長３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの区間に吸収波長域をもつ光開始剤を、より高い発光効率の無電極紫外線ランプを照射させ硬化速度を早める。【解決手段】紫外線透過性の材料からなる気密容器１１の発光空間１１４内に、アーク放電を維持するのに十分な量の希ガス、水銀とともに、鉄、タリウムおよびハロゲンが封入されて無電極ランプ１００を構成する。この無電極ランプ１００にマイクロ波を照射して紫外線を発光させ、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの間に吸収波長域をもつ光開始剤が含有された硬化性樹脂組成物に照射させた場合に、水銀とともに、鉄、ハロゲンが封入されたメタルハライドランプよりも発光効率の高い紫外線を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線透過材料で形成される気密容器内にアーク放電を維持するために十分な量の希ガス、水銀とともにハロゲンが封入され、マイクロ波が給電されることにより紫外線を発光させる無電極紫外線ランプにおいて、
前記気密容器内には、さらにタリウムを封入したことを特徴とする無電極紫外線ランプ。
【請求項２】
前記気密容器内には、さらに鉄を封入したことを特徴とする請求項１記載の無電極紫外線ランプ。
【請求項３】
マイクロ波を発生させるマグネトロンのマイクロ波の給電により紫外線を発光させる請求項１または２の無電極ランプと、
少なくとも前記マグネトロンおよび無電極ランプを収容し、該無電極ランプから発生される紫外線を外部に放射させるランプハウスと、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項４】
前記ランプハウスから放射される紫外線の被照射物は、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤が含有された紫外線硬化性樹脂組成物であることを特徴とする請求項３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、マイクロ波給電式により、例えば主に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無電極紫外線ランプおよびこれを用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無電極紫外線ランプは、ＵＶ線放出ランプまたは日光下で硬化可能なＵＶ線により硬化可能なプライマー被覆組成物である開始剤に紫外線を照射させる光源として用いられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５２５５４０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、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤に照射させるものであるが、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの間にブロードな波長領域を持つことから単波長の強度はさほど高くはなく、光開始剤が含有された硬化性樹脂組成物を硬化させる光源としては相応しいものではなかった。
【０００５】
この発明の目的は、特定の長波長紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤が含有された硬化性樹脂組成物を被照射物とした場合に、より高い発光効率で照射させることが可能な無電極紫外線ランプおよびこれを用いた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、この発明の無電極紫外線ランプは、紫外線透過材料で形成される気密容器内にアーク放電を維持するために十分な量の希ガス、水銀とともにハロゲンが封入され、マイクロ波が給電されることにより紫外線を発光させる無電極紫外線ランプにおいて、前記気密容器内には、さらにタリウムを封入したことを特徴とする。
【０００７】
また、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の給電により紫外線を発光させる請求項１または２の無電極ランプと、少なくとも前記マグネトロンおよび無電極ランプを収容し、該無電極ランプから発生される紫外線を外部に放射させるランプハウスと、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、長波長紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤入りの硬化性樹脂組成物に対してタリウムのシャープで高い波長強度の無電極ランプを実現させたことで、硬化性樹脂組成物の硬化速度を早めることが可能となる。
【０００９】
また、長波長紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤入りの硬化性樹脂組成物に対して鉄・タリウムのよりシャープで高い波長強度の無電極ランプを実現させたことで、硬化性樹脂組成物の硬化速度をさらに早めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の無電極紫外線ランプに関する一実施形態について説明するための構成図である。
【図２】異なる光開始剤の発光波長に対するそれぞれの吸収率について説明するための説明図である。
【図３】タリウム封入無電極紫外線ランプと従来ランプの配光分布の比較について説明するための説明図である。
【図４】この発明のタリウムが封入された無電極ランプと従来のメタルハライドランプの光開始剤に対する効果について説明するための説明図である。
【図５】鉄・タリウム封入無電極紫外線ランプと従来ランプの配光分布の比較について説明するための説明図である。
【図６】この発明の鉄・タリウムが封入された無電極ランプと従来のメタルハライドランプの光開始剤に対する効果について説明するための説明図である。
【図７】この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態ついて説明するためのシステム構成図である。
【図８】図７のＩ−Ｉ’線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１〜図４は、この発明の無電極紫外線ランプに関する一実施形態について説明するための構成図である。
【００１３】
図１において、１００は無電極ランプである。無電極ランプ１００の、１１は紫外光を透過させる石英ガラス製の円筒形状の一重管の気密容器である。気密容器１１は、長手方向の中央部１１１をその両端部１１２，１１３よりも細くなるようにテ―パをつけたものである。
【００１４】
気密容器１１の発光空間１１４内には、不活性ガスが３０Torrで封入され、さらに水銀（Ｈｇ）、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ２）が封入されている。気密容器１１の両端には、気密容器１１を支持する支持部１１５，１１６がそれぞれ気密容器１１と一体的に形成されている。
【００１５】
このように構成された無電極ランプ１００に対し鉄系金属が更に封入された場合、マイクロ波が給電されると、紫外線域に分光特性を有する発光金属である鉄による紫外線の照射が可能となる。この紫外線を、紫外線硬化性の樹脂組成物に照射させることで、この樹脂組成物の重合性樹脂の重合を行うが、この組成物には重合を開始させるための光開始剤を含有させている。
【００１６】
光開始剤としては、（ａ）４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、（ｂ）４−ジエチルアミノアセトフェノン、（ｃ）４−ジメチルアミノアセトフェノン、（ｄ）ベンジル、（ｅ）チオキサンソン、（ｆ）ベンゾフェノン、（ｇ）４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン等が考えられる。
【００１７】
図２は、（ａ）〜（ｇ）の光開始剤の発光波長に対するそれぞれの吸収率について説明するための説明図である。（ａ）〜（ｇ）の光開始剤では、少なくとも３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長域に高い発光波長に対する吸収率を有する、光開始剤（ａ），（ｇ）を用いる。
【００１８】
次に図３、図４を参照してこの発明の実施例１について説明する。この実施例は、気密容器１１の両端部１１２，１１３の外径を１７．０ｍｍ、中央部１１１の外径を１２ｍｍ、肉厚ｍを１．０ｍｍ、発光長Ｌが２００ｍｍの一重管で構成し、不活性ガスが３０torrで封入され、さらに水銀、ヨウ化タリウムが封入されている。
【００１９】
図３は、発光金属として鉄が封入された従来のメタルハライドランプの場合と発光金属としてタリウム（Ｔｌ）が封入されたこの発明のマイクロ波給電方式の無電極ランプの場合を比較したものである。
【００２０】
すなわち、タリウムが封入された無電極ランプは、鉄が封入されたメタルハライドランプに比べ、少なくとも３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域を有する光開始剤の重合の促進速度を速めるための紫外線を多く生成している。
【００２１】
そこで、光開始剤として図２（ａ）の４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンに対してこの発明のタリウムが封入された無電極ランプと鉄系メタルハライドランプの紫外線を照射した従来の場合との比較をした場合、図４に示す結果となった。
【００２２】
つまり、鉄系メタルハライドランプを１００％とした場合、タリウムが封入された無電極ランプは１０８％となる。これにより、タリウムが封入された無電極ランプの紫外線を光開始剤４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンが含有された硬化性樹脂組成物に照射させた場合の硬化速度は、８％向上したこととなる。
【００２３】
このように、タリウムが封入された無電極ランプとした場合は、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの間に吸収波長域をもつ光開始剤入りの硬化性樹脂組成物に照射させた場合に、発光効率の上昇にともない硬化速度を向上させることが可能となる。
【００２４】
次に、図７、図８を参照し、この発明の無電極紫外線ランプについて説明するための他の実施形態について説明するためのである。
【００２５】
図６は、発光金属として鉄が封入された従来のメタルハライドランプの場合と発光金属としてタリウムにさら鉄が封入されたこの発明のマイクロ波給電方式の無電極ランプの場合を比較したものである。
【００２６】
鉄・タリウムが封入された無電極ランプは、鉄が封入された鉄とメタルハライドランプに比べ、少なくとも３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域を有する光開始剤の重合の促進速度を速めるための紫外線を生成している。
【００２７】
そこで、光開始剤として図２（ａ）の４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンに対してこの発明の鉄・タリウムが封入された無電極ランプと鉄系メタルハライドランプの紫外線を照射した従来の場合との比較をした場合、図６に示す結果となった。
【００２８】
つまり、鉄系メタルハライドランプを１００％とした場合、タリウムが封入された無電極ランプは１２５％となる。これにより、タリウムが封入された無電極ランプの紫外線を光開始剤４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンが含有された硬化性樹脂組成物に照射させた場合の硬化速度は、２５％向上したこととなる。
【００２９】
このように、鉄・タリウムが封入された無電極ランプとした場合は、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの間に吸収波長域をもつ光開始剤入りの硬化性樹脂組成物に照射させた場合に、タリウムが封入された無電極ランプの発光効率をさらに上昇させることで、より硬化速度を向上させることが可能となる。
【００３０】
図７、図８は、この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための、図７はシステム構成図、図８は図７のＩ−Ｉ’線の断面図である。
【００３１】
図７および図８において、７１はマイクロ波を遮蔽する機能を有する、例えばステンレス製のランプハウスであり、このランプハウス７１の中央下方部には図１で説明した無電極ランプ１００をランプハウス７１の側面の一部に取り付けてある。７２は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させるマグネトロンであり、マグネトロン７２には高圧電源７３から電力が供給される。７４は、マグネトロン７２で発生させたマイクロ波をアンテナ７５から送信し、無電極ランプ１００に伝達させる導波管である。
【００３２】
ランプハウス７１の上面には、吸気口７６が設置され、ブロア７７から送風される冷却媒体である空気をランプハウス７１内に取り込むようになっている。ブロア７７と吸気口７６間には、図示しないダクトが設けられ、ブロア７７から送られる風を取り込むようになっている。
【００３３】
無電極ランプ１００の背面側には照射される紫外光を集光あるいは拡散させる反射板７８が設置される。また、反射板７８の前面には、照射窓を構成するＲＦスクリーン７９がランプハウス７１の一部に設けられている。ＲＦスクリーン７９は、金属でありかつ開口部が設けられ、マイクロ波は遮断し、紫外光と送風は通過させる。ＲＦスクリーン７９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して開口部を有するようになっている。
【００３４】
なお、無電極ランプ１００と対向するＲＦスクリーン７９の反対面は、光開始剤入りの硬化性樹脂組成物が配置され、紫外線が照射される照射部となる。
【００３５】
マグネトロン７２および無電極ランプ１００は、送風用のブロア７７から吸気口７６、ランプハウス７１内に送風を行い、ダクト２２の排気口２２４から排気させて冷却行い、これら一連の空気の流れは冷却機構を構成している。
【００３６】
ここで、マグネトロン７２が駆動されている状態下では、ブロア７７から送風が行われ吸気口７６を介してランプハウス７１内に取り込まれる。取り込まれた送風は、図７中の波線矢印で示すように、マグネトロン７２、無電極ランプ１００、ＲＦスクリーン７９、ダクト２２を介してダクト２２の排気口２２４から排熱される。
【００３７】
このとき、マグネトロン７２のマイクロ波で励起された無電極ランプ１００は、紫外光を発し、ＲＦスクリーン７９を介して被照射物である図２の（ａ）あるいは（ｇ）等の光開始剤入りの硬化性樹脂組成物に照射させることができる。
【００３８】
この実施形態では、タリウムが封入された無電極ランプあるいは鉄・タリウムが封入された無電極ランプにマイクロ波を給電し、光開始剤入りの硬化性樹脂組成物の硬化に適した波長の紫外線を効率よく照射させることで、硬化性樹脂組成物の硬化速度を早めることが可能となり、生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１００  無電極ランプ
１１  気密容器
１１１  中央部
１１２，１１３  両端部
１１４  発光空間
１１５，１１６  支持部
７１  ランプハウス
７２  マグネトロン
７３  高圧電源
７４  導波管
７６  吸気口
７７  ブロア
７８  反射板
７９  ＲＦスクリーン
【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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