(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧の上昇に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。
【請求項２】
定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電流の低下に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。
【請求項３】
定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴う放電ランプの累積点灯時間に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。
【請求項４】
定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧またはランプ電流のアークの不安定に伴う変動が所定時間以上であることに基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを定電力制御する放電ランプ用給電装置に関わり、特に、放電ランプを定格電力値で点灯させる定常点灯モードと、当該定格電力値の５０％より小さい電力値で点灯させるエコ点灯モードを有する放電ランプ用給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電ランプから放射される紫外光を、処理物である接着剤、インキ、レジストなどに照射してこれらを硬化あるいは乾燥させる用途が存在する（特許文献１）。このような紫外線照射処理では、実際に、照射処理を行なうときは放電ランプを所定の定格電力値で点灯させるが、照射処理を行なわない、いわゆる休止状態においては電力値を低減させて点灯させている。
【０００３】
これは、放電ランプを一旦消灯させると、再点灯させて放射を安定させるのに時間を要するからである。この場合、例えば、放射光を遮るシャッターを設けて、放電ランプの放射光が処理物に照射しないよう工夫される。このような点灯モードは、一般に「待機点灯モード」と称される。つまり、給電装置は、放電ランプを定常点灯させる点灯モードと待機点灯させる点灯モードを切り替える機能が必要になる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−７５０６５号公報
【特許文献２】特開昭６２−５４４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、待機点灯モードは、定格電力値の７０％、低くても５０％以上で点灯させるのが通常であった。あまりに低い電力値に設定すると、放電ランプの点灯を維持させることが困難だからである。ところが、昨今は、省電力化の要請がますます強くなり、処理を行なわない場合に、無駄な電力を費やすことに対する問題が高まりつつある。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、紫外線照射装置に使う放電ランプ用給電装置において、照射処理を行なわず、かつ、放電ランプを点灯維持させる場合に、省電力化の観点から、限りなく点灯電力を低減させることを可能にした、放電ランプ用給電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】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴って、前記エコ点灯用基準電力値を上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、前記エコ点灯モードにおけるランプ電圧の変動に基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第３の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、前記エコ点灯モードにおけるランプ電流の変動に基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第４の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、前記放電ランプの累積点灯時間に基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第５の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、ランプ電圧またはランプ電流のアークの不安定に伴う変動を所定時間測定したことに基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エコ点灯モードにおいて、放電ランプが点灯維持できるだけの最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定される。更に、放電ランプの物理的変化に伴って、エコ点灯用基準電力値を上昇させていくので、究極のエコ点灯が可能となるとともに、放電ランプの電極が磨耗したとしても最低の電流値を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧の上昇に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第２の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電流の低下に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第３の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴う放電ランプの累積点灯時間に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第４の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧またはランプ電流のアークの不安定に伴う変動が所定時間以上であることに基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態を図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、この放電ランプ用給電装置は、商用電源１から供給された電流は、全波整流回路２とコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路３により整流・平滑される。整流平滑回路３から得られる直流電圧は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４から構成されるフルブリッジ型スイッチング回路４に供給される。スイッチング回路４の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のベースはＰＷＭ制御部５の出力に接続されており、ＰＷＭ制御部５の出力によりスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４がオン／オフし、スイッチング回路４から高周波出力を発生する。スイッチング回路４の出力はトランスＴにより昇圧されて、ダイオードＤ１、Ｄ２、インダクタンスＬ１、コンデンサＣ２から構成される整流平滑回路６により直流電圧に変換される。さらに、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、起動器７を介して、放電ランプ８に供給される。
【００１１】
抵抗Ｒ１、Ｒ２により検出されたランプ電圧はランプ電圧検出信号として電圧検知部９に入力し、また、抵抗Ｒ３により検出されたランプ電流はランプ電流検出信号として電流検知部１０に入力する。電圧検知部９の出力信号と電流検知部１０の出力信号は、電力測定部１１に入力されてランプ電力が算出される。
【００１２】
電力測定部１１で算出されたランプ電力信号は、比較器１２の一方の端子に入力する。また、フル点灯モード基準電力発生部１３からの基準電力信号と、エコ点灯モード基準電力発生部１４からの基準電力信号のうち、切換部１５で選択された信号が比較器１２の他方の端子に入力する。比較器１２の出力はＰＷＭ制御部５に入力される。
【００１３】
放電ランプ用給電装置を内蔵する照射装置の照射装置制御部１６からは、放電ランプ８をフル点灯するか、またはエコ点灯するかの信号が切換部１５に入力する。切換部１５はこの信号を受けてフル点灯モードまたはエコ点灯モードのいずれかを選択する。同時に、照射装置制御部１６からは遮光手段１７にも信号が送信される。遮光手段１８は、図１１に示すように、シャッター駆動機構２７とシャッター２６から構成され、エコ点灯モードにおいてはシャッター２６が光路中に挿入されている。
【００１４】
本実施形態においては、エコ点灯モードは定格電力値の５０％より小さい電力値で放電ランプ８を点灯する。数値例をあげると、定格ランプ電力（フル点灯モード時のランプ電力）が２５０Ｗの場合、エコ点灯モードでは１００Ｗのランプ電力が設定される。従って、従来の放電ランプは再点灯の観点から「待機点灯」という表現を用いていたのに対し、本発明においては、省電力化の観点から、従来技術よりも低い電力にて放電ランプを点灯させるので、究極の省電力モードという点で「エコ点灯」と称する。
【００１５】
以下に、図１に示した放電ランプ用給電装置の動作について説明する。
まず、照射装置制御部１６からの指令により切換部１５がフル点灯モード基準電力発生部１３側に切り換えられて、フル点灯モードが選択された場合、電力測定部１１で算出されたランプ電力信号に基づき、ランプ電力が一定値になるように、いわゆる定電力制御が行なわれる。具体的には、電力測定部１１の出力信号とフル点灯モード基準電力発生部１３の出力信号が、比較器１２にて比較され、その差異に応じて、ＰＷＭ制御部５は各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオン時間とオフ時間の比率（デューティ比）を制御する。例えば、ランプ電力信号がフル点灯モード基準電力発生部１３の出力信号より大きい場合は、ＰＷＭ制御部５は、ランプ電力が設定値よりも高いと判断して、ランプ電力が小さくなるように、すなわち、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオフ時間がオン時間に比べて長くなるよう調整する。このようにして、放電ランプ８のランプ電力は、常に、基準電力値に一致するよう制御される。
【００１６】
また、照射装置制御部１６からの指令により切換部１５がエコ点灯モード基準電力発生部１４側に切り換えられて、エコ点灯モードが選択された場合も、上記定電力制御の動作は同様である。すなわち、エコ点灯モード基準電力発生部１４の基準電力値がエコ点灯モード用の基準電力値として上記と同様の制御が行なわれる。
【００１７】
ここで、電圧検知部９において検知された信号は、電力測定部１１以外に基準電力値変換部１８に入力されており、エコ点灯モードが選択された状態において、基準電力変換部１８は、電圧検知部９で検知されたランプ電圧信号を演算することによって、ランプ電圧の変動を検知する。そして、ランプ電圧変動が、ランプ電極の磨耗などに起因するものであれば、基準電力変換部１５はエコ点灯基準電力発生部１４に基準電力を変更する旨の信号を発信する。また、ランプ電圧が一時的に上昇あるいは下降したものである場合は、エコ点灯基準電力発生部１４からの基準電力を変更するような信号は発信しない。
【００１８】
先にも述べたように、本発明は究極のエコ点灯を目指すものであるが、ここで、エコ点灯モードにおいて放電ランプが点灯維持できる最低電流値、つまり、エコ点灯基準電力値の設定について説明する。
例えば、フル点灯モードで点灯する場合、放電ランプのランプ電圧が２０Ｖ、定格電力値（フル点灯モードの電力値）が２５０Ｗの場合を例に説明すると、ランプ電流は１２．５Ａを基準として、２５０Ｗが維持されるようにランプ電圧の変動に応じてランプ電流も追随する。一方、この放電ランプをエコ点灯モードする場合、ランプが点灯を維持できる最低電流値が４Ａとすれば、基準電力値は８０Ｗ（４Ａ×２０Ｖ）が設定される。従って、本事例の場合、フル点灯モードが選択された場合は２５０Ｗを維持する定電力制御が行なわれ、エコ点灯モードが選択された場合は８０Ｗを維持する定電力制御が行なわれる。なお、実際には、エコ点灯モードのランプ電圧はフル点灯モードのランプ電圧より低くなるが、ここでは説明の便宜上同じとしている。
【００１９】
ここで、放電ランプを点灯維持できうる最低電流値は、厳密には、封入ガス種、封入ガス圧力、電極間距離、ランプ温度、フル点灯モードとエコ点灯モードの累積時間など各種要因により異なる。実際には、使用環境を想定した実験を事前に行い、アークが安定して点灯を維持できうる最小電流値を求めることになる。最低電流値は各種の要因を考慮して定められ、単に計算上で求めた最低電流値そのものを採用してエコ点灯させることは現実的ではない。つまり、実際には、最低電流値に最小限の余裕値が付加された値が採用される。上記の事例においては、最小限の余裕値を１Ａとして、１００Ｗ（５Ａ×２０Ｖ）という基準電力値が設定される。この最低限の余裕値とは最低電流値の１５％以内が適用される。
【００２０】
次に、エコ点灯基準電力値の変更について説明する。
放電ランプは、点灯時間の経過に伴い、電極が磨耗して電極間距離は長くなる。そのため、ランプ電圧も上昇する。本発明は、このような点灯時間の経過に伴う放電ランプそのものの変化を検知して、エコ点灯基準電力値を変更する。
上述の例で説明すると、点灯初期の設定値は、ランプ電圧が２０Ｖ、フル点灯モードの定格電力値は２５０Ｗ、エコ点灯モードの定格電力値は１００Ｗである。いまここで、長時間の点灯により、ランプ電圧が２３Ｖ（＋３Ｖ）に上昇した場合を想定する。この場合、フル点灯モードでは基準電力値を２５０Ｗとする定電力制御を維持させても基本的に問題はない。ランプ電圧の上昇に応じてランプ電流が実用上問題ない範囲で減少するだけだからである。
【００２１】
一方、エコ点灯モードでは、ランプ電圧の上昇によるランプ電流の減少は点灯維持という点で問題となる。点灯初期５Ａ（２５０Ｗ／２０Ｖ）のランプ電流が４．３４Ａ（１００Ｗ／２３Ｖ）まで低下してしまうからである。本発明では、このような状況に対処しようとするものであり、点灯経過時間に基づく放電ランプの点灯状態の変化に対して、エコ点灯モードの基準電力値のみを変化させるものである。例えば、ランプ電圧が＋３Ｖ上昇した場合、エコ点灯モード時の基準電力値を１０５Ｗ（＋５Ｗ）に変更する。つまり、ランプ電流が４．５７Ａ（１０５Ｗ／２３Ｖ）までの低下にとどめる。
【００２２】
エコ点灯モードの基準電力値は、ランプ電圧が所定量変化するごとに段階的に変化させてもよいし、または、ランプ電圧の変化にアナログ的に追随するように変化させてもかまわない。ただし、前記したように、ランプ内における封入ガスの対流やランプの物理的な振動による瞬間的なランプ電圧の変化に応答してはいけない。このため、例えば、所定時間、ランプ電圧の変化を観察して電極の磨耗などランプ自体の変化を検知する必要はある。このため、所定時間におけるアークの安定性を観察している。この点は後述する。
【００２３】
なお、放電ランプの物理的変化は、ランプ電圧の検出に限られるものではなく、第２及び第３の実施形態において詳述するように、ランプ電流を検出してもよいし、ランプの総累積点灯時間を検出してもよい。特許文献２にはフル点灯モードにおけるランプ電力を時間経過とともに上昇させることが記載されており、照射物に対して常に一定照度を維持するため、ランプ電力を時間経過とともに上昇させるという考えが開示されている。しかし、本願発明のように、照射処理を行なわないエコ点灯モードにおけるランプ電力を上昇させるという技術思想は存在しない。また、上記の事例においては、ランプ電圧が明らかに上昇（２０Ｖ→２３Ｖ）した場合を想定したが、第４の実施形態において詳述するように、点灯経過時間に伴うランプの物理的変化をアークの安定性から検知するようにしてもよい。つまり、電極が磨耗するなどの放電ランプが物理的変化をする場合、アークが不安定になるからである。例えば、エコ点灯モードにおけるランプ電圧（２０Ｖ）に対する所定割合（±１５％）の電圧変動が、所定時間（例えば、５秒間）継続した場合に、アークが不安定であると判断し、この場合、エコ点灯モードの基準電力値を上昇させる。
【００２４】
図２は、定格電力値が２５０Ｗの放電ランプのエコ点灯モードにおける基準電力値を経時的に次第に上昇させたときの様子を示す図であり、縦軸は放電ランプの点灯電力値（Ｗ）を示し、横軸は累積点灯時間（時間）を示す。
同図に示すように、フル点灯状態の基準電力値２５０Ｗを、エコ点灯状態の基準電力値１００Ｗから経時的に変化させて１２５Ｗまで上昇させた場合を示している。なお、エコ点灯状態の基準電力値が１２５Ｗに達した場合は、放電ランプは寿命がきたとして新たな放電ランプと交換する。
【００２５】
図３は、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検出し、ランプ電圧が上昇している場合、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、ランプ電圧Ｖが、所定時間、所定の電圧範囲Ｖ０≦Ｖ＜Ｖ１、例えば、２０Ｖ以上２３Ｖ未満かを判定する。所定の電圧範囲にある場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗに設定する。所定の範囲にない場合は、ステップＳ４において、所定時間、所定の電圧範囲Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２にあるかを判定する。所定の電圧範囲Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２にある場合は、ステップＳ５において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。所定の電圧範囲Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２にない場合は、ステップＳ６において、ランプ電圧Ｖが、所定時間、所定の電圧範囲Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３にあるかを判定する。所定の電圧範囲Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３にある場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定の電圧範囲Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ８において、ランプ電圧Ｖが、所定時間、所定の電圧範囲Ｖｎ−１≦Ｖ＜Ｖｎにあるかを判定する。所定の電圧範囲Ｖｎ−１≦Ｖ＜Ｖｎにある場合は、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを許容される最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘ、例えば、１２５Ｗに設定する。所定の電圧範囲Ｖｎ−１≦Ｖ＜Ｖｎにない場合は、ステップＳ１０において、ランプ電圧ＶがＶｎより大きいと判定されるので、放電ランプは正常な使用に耐えないものとして、ランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、７、９の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態を図４及び図５を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の放電ランプ用給電装置は、図１に記載の放電ランプ用給電装置と比べて、電圧検知部９からの出力を基準電力変換部１８に入力されているのに代えて、電流検知部１０からの出力が基準電力変換部１８に入力されている点で相違しており、エコ点灯モードにおいて、ランプ電流を検出し、ランプ電流が減少している場合、基準電力値を上昇させるものである。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２７】
図５は、エコ点灯モードにおいて、ランプ電流を検出し、ランプ電流が減少している場合、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、ランプ電流Ｉが、所定時間、所定の電流範囲Ｉ１＜Ｉ≦Ｉ０、例えば、５Ａ以下４．３４（１００Ｗ／２３Ｖ）より大きいかを判定する。所定の電圧範囲にある場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗに設定する。所定の範囲にない場合は、ステップＳ４において、所定時間、所定の電圧範囲Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ１にあるかを判定する。所定の電流範囲Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ１にある場合は、ステップＳ５において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。所定の電流範囲Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ１にない場合は、ステップＳ６において、ランプ電流Ｉが、所定時間、所定の電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ２にあるかを判定する。所定の電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ２にある場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定の電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ２にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ８において、ランプ電流Ｉが、所定時間、所定の電流範囲Ｉｎ＜Ｉ≦Ｉｎ−１にあるかを判定する。所定の電流範囲Ｉｎ＜Ｉ≦Ｉｎ−１にある場合は、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを許容される最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘ、例えば、１２５Ｗに設定する。所定の電流範囲Ｉｎ＜Ｉ≦Ｉｎ−１にない場合は、ステップＳ１０において、ランプ電流ＩがＩｎより小さいと判定されるので、放電ランプは正常な使用に耐えないものとして、ランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、７、９の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態を図６及び図７を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の放電ランプ用給電装置は、図１に記載の放電ランプ用給電装置と比べて、電圧検知部９からの出力を基準電力変換部１８に入力されているのに代えて、ランプ累積点灯時間測定部１９からの出力を基準電力変換部１８に入力している点で相違しており、エコ点灯モードにおいて、フル点灯時間とエコ点灯時間を加えたランプ累積点灯時間を検出し、ランプ累積点灯時間の経過に伴って、基準電力値を上昇させるものである。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２９】
図７は、エコ点灯モードにおいて、フル点灯時間とエコ点灯時間を加えたランプ累積点灯時間を検出し、ランプ累積点灯時間が累積されるにしたがって、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、ランプ累積点灯時間Ｔが、所定のランプ累積点灯時間範囲０≦Ｔ＜Ｔ１かを判定する。所定のランプ累積点灯時間の範囲にある場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗに設定する。所定の範囲にない場合は、ステップＳ４において、所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２にあるかを判定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２にある場合は、ステップＳ５において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２にない場合は、ステップＳ６において、ランプ累積点灯時間が、所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３にあるかを判定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３にある場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ８において、ランプ累積点灯時間が、所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔｎ−１≦Ｔ＜Ｔｎにあるかを判定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔｎ−１≦Ｔ＜Ｔｎにある場合は、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを許容される最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘ、例えば、１２５Ｗに設定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔｎ−１≦Ｔ＜Ｔｎにない場合は、ステップＳ１０において、ランプ累積点灯時間ＴがＴｎを経過していると判定されるので、放電ランプは正常な使用に耐えないものとして、ランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、７、９の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施形態を図８及び図９を用いて説明する。
図８は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の放電ランプ用給電装置は、図１に記載の放電ランプ用給電装置と比べて、基準電力値変換部２０が、図１に示した基準電力値変換部１８と機能が相違しており、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検知し、点灯経過時間に伴うランプの物理的変化に起因するアークの不安定性を検知し、基準電力値を上昇させるものである。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００３１】
図９は、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検知し、所定時間、ランプ電圧のアークの不安定に伴う変動を検知し、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、エコ点灯基準電力値Ｗが、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗ未満かを判定する。エコ点灯基準電力値Ｗ＜Ｗ０の場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０に設定する。エコ点灯基準電力値Ｗ＜Ｗ０でない場合は、ステップＳ４において、所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ０≦Ｗ＜Ｗ１にあるかを判定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ０≦Ｗ＜Ｗ１にある場合は、ステップＳ５において、ランプ電圧の不安定な振動電圧を検出するために、ランプ電圧の微分値を所定時間、例えば、５秒間継続して積分した値αが所定値βより小さいか否かを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして格別の処理を行わない。小さくない場合は、放電ランプの電極消耗などの物理的変化が生じてランプ電圧の不安定さが発生したとして、ステップＳ６において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。ステップＳ４において、エコ点灯基準電力値範囲Ｗ０≦Ｗ＜Ｗ１にない場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗが、所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ１≦Ｗ＜Ｗ２にあるかを判定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ１≦Ｗ＜Ｗ２にある場合は、ステップＳ８において、ステップＳ５と同様に、ランプ電圧の微分値を所定時間積分した値αが所定値βより小さいかを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして処理を行わない。小さくない場合は、放電ランプの電極消耗などの物理的変化が生じてランプ電圧の不安定さが発生したとして、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ１≦Ｗ＜Ｗ２にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ１０において、エコ点灯基準電力値Ｗが、所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗｎ−１≦Ｗ＜Ｗｎ（＝Ｗｍａｘ）にあるかを判定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗｎ−１≦Ｗ＜Ｗｎ（＝Ｗｍａｘ）にある場合は、ステップＳ１１において、ステップＳ５と同様に、ランプ電圧の微分値を所定時間積分した値αが所定値βより小さいかを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして処理を行わない。小さくない場合は、放電ランプの電極消耗などの物理的変化が生じてランプ電圧の不安定さが発生したとして、ステップＳ１２において、エコ点灯基準電力値Ｗを最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘに設定する。ステップＳ１３において、ステップＳ５と同様に、ランプ電圧の微分値を所定時間積分した値αが所定値βより小さいかを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして処理を行わない。小さくない場合は、ステップＳ１４において、放電ランプは寿命がきているとしてランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、６，８、９、１０、１１、１３の処理後は、ステップ��１からの処理を繰り返す。
【００３２】
なお、第４の実施形態においては、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検知し、所定時間、ランプ電圧のアークの不安定に伴う変動を検知し、基準電力値を上昇させる場合について説明したが、エコ点灯モードにおいて、ランプ電流を検知し、所定時間、ランプ電流のアークの不安定に伴う変動を検知し、基準電力値を上昇させるようにしてもよい。
【００３３】
図１０は、図１、図４、図６、図８に示した放電ランプ８の構成の一例を示す図である。
同図に示すように、放電ランプ８は全体が石英ガラス製の発光部８１と封止部８２から構成される。発光部８１には陰極８３Ａと陽極８３Ｂが対向配置しており、それぞれ電極軸８４Ａ、８４Ｂに保持される。電極軸８４Ａ、８４Ｂの根元は封止部８２内にそれぞれ埋設される。なお、電極の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、同一径のまま１本棒のように延びるものであってもよい。陰極８３Ａはタングステン（Ｗ）からなり、その先端にバリウム（Ｂａ）、トリウム（Ｔｈ）、ランタン（Ｌａ）などのエミッタ物質が含まれる。一方、陽極８３Ｂもタングステンから構成される。陽極８３Ｂの電極軸８４Ｂにはゲータとしてタンタルワイヤ８５が巻きつけられている。陰極８３Ａの陽極側先端は電子放射の容易性から円錐形状に形成されているが、陽極８３Ｂの陰極側先端は平面形状に形成されている。
【００３４】
発光部８１には、発光物質としてキセノンと水銀が封入されている、封入量は、例えば、キセノンガスが静圧で０．１ＭＰａ〜２ＭＰａの範囲から選択された量が封入されており、水銀は３〜３０ｍｇ／ｃｍ３の範囲から選択された量が封入されている。放電ランプ８に給電装置から電力が供給されると、波長２００ｎｍ〜６５０ｎｍの光を放射する。放電ランプ８について、数値例を示すと、発光部８１の最大内径は１５ｍｍ、発光部８１の肉厚は２．５ｍｍ、発光部８１の全長（陰極や陽極の伸びる方向）は３０．６ｍｍ、陰極８３Ａの本体径は５ｍｍ、陽極８３Ｂの本体径は５ｍｍ、電極間距離は２ｍｍである。電極８３Ａ、８３Ｂ、特に陰極８３Ａは点灯時間の経過とともに先端が磨耗する。構成物質であるタングステンが蒸発するからである。特に、本件の場合は、フル点灯モードとエコ点灯モードでランプ電力値を激しく変化させながら点灯することから電極磨耗は通常のランプよりも激しい。
【００３５】
図１１は、第１〜第４実施形態の放電ランプ用給電装置を適用した紫外線照射装置の構成の一例を示す図である。
同図に示すように、紫外線照射装置は、ケーシング２１の内部に、光学系２２と、光学系２２を構成する放電ランプ８を制御する放電ランプ用給電装置２３が設けられている。光学系２２は、ショートアーク型の放電ランプ８と、放電ランプ８から放射される光を反射する楕円反射鏡２４を備えている。放電ランプ８のアーク中心が楕円反射鏡２４の第１焦点Ｆ１に一致するように、放電ランプ８と楕円反射鏡２４がケーシング２１に固定されている。放電ランプ８の放射光は、楕円反射鏡２４によって、楕円反射鏡２４の第２焦点Ｆ２に集光される。楕円反射鏡２４の第２焦点Ｆ２には導光ファイバ２５を配置し、導光ファイバ２５によって、放電ランプ８の放射光を微小域に照射することができる。楕円反射鏡２４と導光ファイバ２５の間にはシャッター２６が配置される。シャッター２６はシャッター駆動機構２７により開閉制御されるものであり、「閉じる」の信号が入力されたときは、シャッター２６は図示の状態となり、放電ランプ８の放射光は導光ファイバ２５には導かれない。一方、シャッター駆動機構２７により「開く」の信号が入力されたときには、シャッター２６は矢印ａの方向に退避し、放電ランプ８の放射光が導光ファイバ２５に導かれる。図１において説明したように、シャッター駆動機構２７は放電ランプ用給電装置２３と連携しており、放電ランプ８の点灯モードとの関係で開閉制御される。具体的には、放電ランプ８がフル点灯モードのときは、シャッター２６は開いて放電ランプ８の放射光が導光ファイバ２５に導かれ、放電ランプ８がエコ点灯モードのときは、シャッター２６は閉じて放電ランプ８の放射光は導光ファイバ２５には導かれない。導光ファイバ２５の出射端から出射した放射光は、接着剤、塗料、インク、レジストなどに照射され、これらを硬化あるいは乾燥させることに利用される。
【符号の説明】
【００３６】
１  商用電源
２  全波整流回路
３  整流平滑回路
４  スイッチング回路
５  ＰＷＭ制御部
６  整流平滑回路
７  起動器
８  放電ランプ
８１  発光部
８２  封止部
８３Ａ  陰極
８３Ｂ  陽極
８４Ａ、８４Ｂ  電極軸
８５  タンタルワイヤ
９  電圧検知部
１０  電流検知部
１１  電力測定部
１２  比較器
１３  フル点灯モード基準電力発生部
１４  エコ点灯モード基準電力発生部
１５  切換部
１６  照射装置制御部
１７  遮光手段
１８  基準電力値変換部
１９  ランプ累積点灯時間測定部
２０  基準電力値変換部
２１  ケーシング
２２  光学系
２３  放電ランプ用給電装置
２４  楕円反射鏡
２５  導光ファイバ
２６  シャッター
２７  シャッター駆動機構
Ｃ１  コンデンサ
Ｔｒ１〜Ｔｒ４  スイッチング素子
Ｔ  トランス
Ｄ１、Ｄ２  ダイオード
Ｌ１  インダクタンス
Ｃ２  コンデンサ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗
【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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