(57)【要約】【課題】紫外線を発光させるランプハウスに収納された無電極ランプに、マイクロ波の漏洩を抑えながら同軸ケーブルを介して高出力のマイクロ波を伝達する。【解決手段】発振されたマイクロ波を発振するマグネトロン１２を内蔵した高圧電源１２から同軸ケーブル１８１，１８２を伝送できるマイクロ波に変換する機能を筐体１４に収納し、筐体１４から同軸ケーブル１８１，１８２を介して無電極ランプ２２が収容されたランプハウス２１に放射させる。同軸ケーブル１８１，１８２とランプハウス２１との間には、インピーダンスの整合を行う整合調整器２０１が配置され、マイクロ波の整合状態を調整するスタブ２８で整合を行う。筐体１４からランプハウス２１にマイクロ波を伝送するための同軸ケーブル１８１，１８２を複数としたことにより、エネルギーレベルを向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧電源および該電源に基づきマイクロ波を発生させるマグネトロンが構成された点灯装置と、
前記マイクロ波に基づき放電媒体を発光させる発光媒体が封入された光線透過性誘電体からなる無電極ランプが収納されたランプハウスと、
前記マグネトロンから発振されたマイクロ波を前記ランプハウスに伝達させる同軸ケーブルと、を具備し、
前記ランプハウスにマイクロ波を伝達させる同軸ケーブルは、複数本使用してマイクロ波を伝達したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記マイクロ波は、複数の前記マグネトロンから発生させ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】
前記マグネトロンが複数の場合の前記同軸ケーブル数は、少なくともマグネトロンの数だけとしたことを特徴とする請求項２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記同軸ケーブルに、それぞれインピーダンス整合用の整合調整器を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記整合調整器は、前記ランプハウス側に設けたことを特徴とする請求項４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される紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同軸ケーブルを介してマイクロ波を伝搬させ、無電極ランプに供給させるマイクロ波紫外線照射装置は、無電極ランプへのマイクロ波エネルギー供給時にマグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させて無電極ランプに供給し、無電極ランプから紫外線を発光させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−１０９７８７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、マグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させ、無電極ランプに供給させている。この場合、同軸ケーブルから高出力のマイクロ波を伝搬させているため、マイクロ波の漏洩の影響が多くなり、無電極ランプに最適なエネルギーを得られない、という問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、同軸ケーブルを介して紫外線を発光させる無電極ランプが収納されたランプハウスに伝達される高出力のマイクロ波の漏洩を少なくし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】
【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、高圧電源および該電源に基づきマイクロ波を発生させるマグネトロンが構成された点灯装置と、前記マイクロ波に基づき放電媒体を発光させる発光媒体が封入された光線透過性誘電体からなる無電極ランプが収納されたランプハウスと、前記マグネトロンから発振されたマイクロ波を前記ランプハウスに伝達させる同軸ケーブルと、を具備し、前記ランプハウスにマイクロ波を伝達する同軸ケーブルは、複数本使用してマイクロ波を伝達したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、複数本の同軸ケーブルを使用し、マイクロ波、エネルギーを分散して伝搬することにより、マイクロ波漏洩の影響が少なくして簡易的な給電の実現が可能となる。
【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６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Ｉａ−Ｉｂ切断線を上から見た上面図、図５は図１要部を切り欠いて示す断面図、図６は無電極ランプについて説明するための構成図である。
【０００９】
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の出力は、コネクタ１５１，１５２に送られる。
【００１０】
図２に示すように、マグネトロン１３とコネクタ１５１，１５２間の具体的な構成は、、高圧電源１１に基づきマグネトロン１３のアンテナ１３１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１５１，１５２にそれぞれ供給されている。
【００１１】
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１３１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１５１，１５２に送信する。さらに、マイクロ波はコネクタ１５１，１５２から同軸ケーブル１８１，１８２の一端にそれぞれ送信する。コネクタ１５１，１５２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。
【００１２】
図１、図４、図５において、同軸ケーブル１８１，１８２を介して送られくるマイクロ波は、コネクタ１９１，１９２、整合調整器２０１，２０２を介してランプハウス２１に供給する。整合調整器２０１，２０２は、より性格なインピーダンス調整を行うために、ランプハウス２１に近い側に設置するものとする。
【００１３】
ランプハウス２１内には、無電極ランプ２２が所定位置に収容される。ランプハウス２１の上面部には冷却用のファン２３が取着され、無電極ランプ２２から放射される熱を放熱させる。ランプハウス２１の下面部に形成された照射窓２４は、無電極ランプ２２から発せられた紫外線を、背面に配置されたリフレクタ２５１，２５２に反射させて照射する。
【００１４】
照射窓２４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したマイクロ波をシールドし、紫外線を透過させるＲＦフィルタ２６が配置される。２７は、無電極ランプ２２とリフレクタ２５１，２５２それにＲＦフィルタ２６で構成されるマイクロ波空洞部である。
【００１５】
ここで、図６を参照して無電極ランプ２２の構成例について説明する。２２１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２２１は、中央部２２２をその両端部２２３，２２４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部２２３，２２４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部２２２の外径は１０ｍｍ程度である。
【００１６】
バルブ２２１の発光空間２２５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２２１の両端にはバルブ２２１を支持する支持部２２６，２２７がバルブ２２１と一体的に形成される。
【００１７】
整合調整器２０１，２０２は、図５、図７に示すような構成となっている。図５、図７は、整合調整器２０１について説明するものであるが、整合調整器２０２も同様の構成をしている。なお、図７は図５のＩａ−Ｉｂ線の断面図である。
【００１８】
すなわち、整合調整器２０１は、導電性の例えばアルミ二ウム製の箱状の形状をしており、一側面にコネクタ１９１を取り付け、他側面側にマイクロ波をマイクロ波空洞部２７に放射させる開口が形成されている。さらに、整合調整器２０１には、マイクロ波の反射電圧を検出し、これに応じたインピーダンス整合を調整するためのスタブ２８が設けられている。
【００１９】
スタブ１８１は、図７に示すように、整合調整器２０１の上面に取り付けられた整合が取れていない場合に整合調整を行う調整手段である。スタブ２８は、導電性の複数の調整軸６１を整合調整器２０１内に出し入れすることにより無電極ランプ２２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。
【００２０】
調整軸６１は、例えば調整軸６１の外周にネジ溝４２を形成し、整合調整器１６の上面に開けた調整孔６３の内周にネジ山６４を形成し、スタブ２８を回すことで整合調整器２０１内外に出し入れ可能である。
【００２１】
従って、無電極ランプ１８の種類や形状の変更に基づき、整合調整器２０１のスタブ２８でインピーダンス不整合の調整を行うことにより、無電極ランプ２２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。
【００２２】
ここで、図８を参照し、点灯装置１１が収納された筐体１４と無電極ランプ２２が収納されたランプハウス２１を、１本の同軸ケーブル１８で接合した従来の図８（ａ）と、２本の同軸ケーブル１８１，１８２で接続したこの発明の図８（ｂ）のエネルギーレベルの違いについて説明する。図８（ａ），（ｂ）は、ランプハウス２１内でのエネルギーレベルについて模式的に示している。
【００２３】
図８（ａ），（ｂ）は、同軸ケーブル１８，１８１，１８２は同じものを使用し、マグネトロン１３も５００Ｗで、が発生するマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚと同条件で比較した場合を模式的に示したものである。
【００２４】
すなわち、２本の同軸ケーブル１８１，１８２の場合の図８（ｂ）のエネルギーレベルＷｂは、１本の同軸ケーブル１８の場合の図８（ａ）のエネルギーレベルＷａに比較して約２倍ほど高い。このため、２本の同軸ケーブルを使用した場合は、エネルギー効率が高くなり、延いては発光効率も向上する。
【００２５】
これは、２本の同軸ケーブル１８１，１８２からそれぞれランプハウス２１内に伝達されるエネルギーのマッチングを取ることで、同軸ケーブル１８１，１８２を介して得られるエネルギーレベルが加算されることで高いものとなる。
【００２６】
図９は、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ための要部の概略的な構成図である。上記した実施形態と同一の構成部分には符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００２７】
この実施形態は、同軸ケーブル１８１，１８２にそれぞれ対応したマグネトロン１３１，１３２を用意したものである。
【００２８】
マイクロ波である高周波電流が流れる同軸ケーブルでは、高周波電流が導体を流れる場合、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる、いわゆる表皮効果が発生する。
【００２９】
この実施形態では、電力の小さいマグネトロン１３１，１３２を使用することで、ランプハウス２１に供給されるエネルギーレベルが上記実施形態と同じ条件である場合、同軸ケーブル１８１，１８２による表皮効果による影響をエネルギーロスを抑えることができる。
【００３０】
図１０、図１１は、図７で説明した整合調整器の他の具体例について説明するための、図１０は部分的な斜視図、図１１は図１０の断面図である。整合調整器２０１について説明するものであるが、整合調整器２０２も同様の構成をしている。
【００３１】
この例は、整合調整器２０１とコネクタ１９１による同軸ケーブル１８１の接続部分を示している。整合調整器２０１は、マイクロ波とマイクロ波空洞部２７とのインピーダンスの整合を図る手段を改良したものである。
【００３２】
すなわち、整合調整器２０１に、有底１０１を有したスタブ１０２を、図中矢印方向に出し入れすることによりインピーダンスの整合調整が可能となる。これにより、図６での整合調整器２０１にスタブ２８の調整軸６１を出し入れしてインピーダンスの整合を行う同じような機能を持たせることができる。
【００３３】
スタブ１０２の出し入れ機構についての図示はしていないが、ギアとの噛み合わせのように、移動がスムースにでき、移動後の状態を確実に保持できるものを採用することができる。
【００３４】
この実施形態の整合調整器２０１でも、図６で説明したスタブ２８と同じように、マイクロ波が不整合な状態にある場合に、スタブ１０２を整合調整器２０１に出し入れすることでもインピーダンスの整合調整が可能となる。
【００３５】
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、同軸ケーブルは２本の例を説明したが、３本以上であっても構わない。マグネトロンは２基の例までを挙げたが３基以上であっても構わない。マグネトロンを複数とした場合、必ずしもそれに合わせた数に同軸ケーブルを合わせる必要はなく要求される仕様に応じて設計すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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概略的な構成図。
【図２】図１の要部の構成図。
【図３】この発明で使用される無電極ランプの構成例について説明するための構成図。
【図４】図１のＩａ−Ｉｂ切断線を上から見た上面図。
【図５】図１要部の一部を切り欠いて示す断面図。
【図６】この発明で用いる無電極ランプについて説明するための構成図。
【図７】図５のIIａ−IIｂ線の断面図。
【図８】この発明と従来とを比較して説明するための説明図。
【図９】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ための要部の概略的な構成図。
【図１０】この発明に用いられる整合調整器の他の具体例について説明するための部分的な斜視図。
【図１１】図１０の断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１１  点灯装置
１２  高圧電源
１３，１３１，１３２  マグネトロン
１３１  アンテナ
１４  筐体
１５１，１５２，１９１，１９２  コネクタ
１６  導波管
１７  同軸／導波管変換部
１８１，１８２  同軸ケーブル
２０１，２０２  整合調整器
２１  ランプハウス
２２  無電極ランプ
２４  照射窓
２５１，２５２  リフレクタ
２６  ＲＦフィルタ
２７  マイクロ波空洞部
【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】
2010135142.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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