(57)【要約】【課題】装置全体が小型で低コスト、かつ、低出力のマイクロ波発振でも発光ムラのない無電極ランプを提供すること。【解決手段】マイクロ波発振器ＭＷから発振されるマイクロ波が給電される給電部２からのマイクロ波によって、光透過管５内の封入ガスを励起させ発光させる。そして、光透過管５は、給電部２からのマイクロ波の供給を受ける誘電管４を対向して２箇所に備え、２箇所の誘電管４Ａ、４Ｂは、マイクロ波発振器から分岐した２経路の供給管２Ａ、２Ｂと接続し、この供給管２Ａ、２ＢはＬＣ共振回路Ｃ１を構成するようにしている。また、２箇所の誘電管４Ａ、４Ｂは、マイクロ波発振器ＭＷと９０°ハイブリッドカップラＣ２の０°端子Ｔ１及び−９０°端子Ｔ２と接続することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波が給電される給電部からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプにおいて、
光透過管は、給電部からのマイクロ波の供給を受ける誘電管を対向して２箇所に備え、
前記２箇所の誘電管は、マイクロ波発振器から分岐した２経路の供給管と接続し、該供給管はＬＣ共振回路を構成するようにした無電極ランプ。
【請求項２】
マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波が給電される給電部からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプにおいて、
光透過管は、給電部からのマイクロ波の供給を受ける誘電管を対向して２箇所に備え、
前記２箇所の誘電管は、マイクロ波発振器と９０°ハイブリッドカップラの０°端子及び−９０°端子と接続した無電極ランプ。
【請求項３】
マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波が給電される給電部からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプにおいて、
光透過管は、給電部からのマイクロ波の供給を受ける誘電管を対向して２箇所に備え、
前記２箇所の誘電管は、２基のマイクロ波発振器とブランチカップラを介して接続され、前記マイクロ波発振器は、制御手段によって異なる位相でマイクロ波を発振するように制御される無電極ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極ランプ、特にマイクロ波による高周波電磁界により、管内に封入されたガスなどの充填物を励起し発光させる無電極ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に無電極ランプは、管内の内表面に発光体（例えば、蛍光粉末）を塗布し発光ランプとして利用されている。一方、紫外線（ＵＶ光）を利用する無電極ランプでは管内に封入されたガス（例えば、不活性ガス）が励起され発生する紫外線を殺菌・化学反応に利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、無電極マイクロ波放電ランプとして、マイクロ波空洞内に充填物（例えば、セレン、テルル、ハロゲン化インジウムを包含する金属ハライドや水銀等）を封入したバルブを配設し、マイクロ波エネルギがバルブ内の充填物と結合されることで励起し光を照射するように構成されている（例えば、特許文献２−３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０１６２７４号
【特許文献２】特開２０００−３５３４９５号公報
【特許文献３】特開２００４−２４７１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無電極マイクロ波放電ランプは、マグネトロンの使用を前提にマイクロ波導波管を設け、装置全体が大がかりなものになりコストが嵩む構造となっている。
【０００６】
また、管内にマイクロ波を供給する際に、片側からマイクロ波を供給する回路構成（図８参照）とすると、管内部での気体の流動があるものの、マイクロ波が照射される近傍から離れるに従って発光強度が弱くなり、発光にムラが生じるため発振するマイクロ波の出力を３００Ｗ以上として対応する必要があるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低出力のマイクロ波発振でも発光ムラのない無電極ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本第１発明の無電極ランプは、
マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波が給電される給電部からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプにおいて、
光透過管は、給電部からのマイクロ波の供給を受ける誘電管を対向して２箇所に備え、
前記２箇所の誘電管は、マイクロ波発振器から分岐した２経路の供給管と接続し、該供給管はＬＣ共振回路を構成するようにしている。
【０００９】
本発明の無電極ランプは、封入ガスが充填される光透過管にマイクロ波を供給する誘電管を対向して２箇所設けることでマイクロ波照射箇所の集中を緩和する。また、２経路のマイクロ波の供給管にコイルとコンデンサを介在させＬＣ共振回路を構成することでマイクロ波の出力が低出力であっても封入ガスに十分な励起発光を生じさせる。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本第２発明の無電極ランプは、
マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波が給電される給電部からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプにおいて、
光透過管は、給電部からのマイクロ波の供給を受ける誘電管を対向して２箇所に備え、
前記２箇所の誘電管は、マイクロ波発振器と９０°ハイブリッドカップラの０°端子及び−９０°端子と接続するようにしている。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本第３発明の無電極ランプは、
マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波が給電される給電部からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプにおいて、
光透過管は、給電部からのマイクロ波の供給を受ける誘電管を対向して２箇所に備え、
前記２箇所の誘電管は、２基のマイクロ波発振器とブランチカップラを介して接続され、前記マイクロ波発振器は、制御手段によって異なる位相でマイクロ波を発振するように制御するようにしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無電極ランプによれば、マイクロ波の出力を１００Ｗ程度としても、発光ムラのない無電極ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本第１発明の無電極紫外線ランプの回路図を示し、（ａ）は供給管がＬＣ共振回路を構成する例を、（ｂ）は（ａ）のコイルとコンデンサを入れ替えた例を示す。
【図２】本第２発明、第３発明の無電極紫外線ランプの回路図を示し、（ａ）は第２発明の回路を構成する例を、（ｂ）は９０°ハイブリッドカップラの外観図、（ｃ）は第３発明の回路を構成する例を示す。
【図３】本第１発明の無電極紫外線ランプの概略図を示し、（ａ）は光透過管の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は給電部の一部切り欠きの断面図、（ｄ）は光透過管に給電部を取り付けた状態の概略図である。
【図４】本第１〜３発明の無電極ランプに取り付け可能な安全装置を示し、（ａ）は給電部が光透過管に対して所定位置に到達していない状態を示す一部切り欠きの断面図、（ｂ）は給電部が光透過管に対して所定位置に到達した状態を示す一部切り欠きの断面図である。
【図５】本第１〜３発明の無電極ランプの別の構成例を示す概略図で、（ａ）は光透過管の正面図、（ｂ）は給電部の一部切り欠きの断面図、（ｄ）は光透過管に給電部を取り付けた状態の概略図である。
【図６】無電極ランプの発光強度を説明する概略図で、（ａ）が本第１〜３発明の無電極ランプ、（ｂ）が従来の無電極ランプの発光強度を説明する概略図である。
【図７】本発明の無電極ランプを無電極紫外線ランプとして使用した印刷装置の概略図である。
【図８】リフレクタを示し、（ａ）は楕円型リフレクタ、（ｂ）は平面ガイド型リフレクタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１５】
＜実施形態１＞無電極ランプ
本実施形態１は、本第１発明に係る無電極ランプである。この無電極ランプ１は、マイクロ波発振器ＭＷから発振されるマイクロ波が給電される給電部２からのマイクロ波によって、光透過管５内の封入ガスを励起させ発光させる。そして、光透過管５は、給電部２からのマイクロ波の供給を受ける誘電管４を対向して２箇所に備え、２箇所の誘電管４Ａ、４Ｂは、マイクロ波発振器から分岐した２経路の供給管２Ａ、２Ｂを介した給電部２と接続され、この供給管２Ａ、２Ｂは、ＬＣ共振回路Ｃ１を構成するようにしている。
【００１６】
無電極ランプ１の構成として、具体的には、マイクロ波発振器ＭＷから発振されるマイクロ波を供給管２Ａ、２Ｂを介して給電するマイクロ波の給電部２と、両端部に誘電管４Ａ、４Ｂを備えた光透過管５とを備えている。光透過管５は、両端を開放した円筒状のオゾンレス石英管を使用し、誘電管４Ａ、４Ｂは、光透過管５の内径よりも外径が小径の有底円筒状の石英管を使用する。誘電管４Ａ、４Ｂも、光透過管５と同様に両端を開放した円筒状であっても構わない。この場合、一端側を、ガスバーナなどを使って溶着する（図３（ｂ）Ｓ２部分参照）。また、誘電管４Ａ、４Ｂと光透過管５との接合は特に限定するものではないが、光透過管５の端部を、ガスバーナなどを使って加熱し溶着することが好ましい（図３（ｂ）Ｓ１部分参照）。
【００１７】
給電管２は、マイクロ波発振器ＭＷと供給管２Ａ、２Ｂを介して接続される中心電極２０と、この中心電極２０と同軸で、誘電体を介して配設される給電外管２１とから構成される。中心電極２０の先端部は、誘電管４の内部に挿通され、挿通部分の周面と給電外管２１との間は誘電体を配設せずに光透過管５の先端部が没入されるように構成している。中心電極２０の先端部が挿通される長さＬ２は、マイクロ波の周波数をλとしたとき、λ／４となるように構成することが好ましい。
【００１８】
光透過管５の適所には、内部に励起用のガスを封入するためのガス導入口５Ａを配設する。ガス導入口５Ａは、両端を開放した円筒状で、配設箇所は特に限定するものではないが、図３（ａ）に示すように光透過管５の円周面の中央付近に導入孔を開口し、この導入孔に適宜手段（例えば、Ｓ３部を、ガスバーナなどを使った溶着）で接合する。ガス導入口５Ａは、光透過管５にガスを導入した後、Ｓ４部を適宜手段で溶着する。
【００１９】
＜安全装置＞
また、この無電極ランプ１は、給電部２と光透過管５とが所定位置で接続されたことを検知する接続検知スイッチ６を安全装置として配設することが好ましい。
【００２０】
給電部２と光透過管５とが所定位置で接続されたことを検知する接続検知スイッチ６は、機械的に接続の有無を検知するスイッチセンサであれば特に限定するものではないが、本実施形態においては図４に示すように、センサ本体６０が、軸６１の進退を検知することで給電部２と光透過管５とが所定位置で接続されているかどうかを判定する。
【００２１】
具体的には、接続検知スイッチ６は、給電部２の給電外管２１に開口した検知孔２１ａに軸６１が挿通され、常時給電外管２１の内周面より内側に軸６１の先端が突出するように付勢されている。軸６１の他端側はセンサ本体６０内に位置する。光透過管５の外周面の所定の位置には溝部５ｂが形成されている。この溝部５ｂは、給電部２が光透過管５の所定位置まで挿通されたときに検知孔２１ａと合致する位置となるようにしている。
【００２２】
給電部２と光透過管５とが所定位置で接続されると検知孔２１ａと溝部４ｂの位置が合致し、検知孔２１ａから軸６１が突出（図４（ｂ）の状態）し、センサ本体６０内で軸６１の移動が検知される。センサ本体６０が軸６１の移動を検知することで、制御手段（図示省略）内のマイクロ波発振停止回路に所定位置正常信号が送信される。これにより、給電部２と光透過管５とが所定位置に接続されていることの検知となりマイクロ波の発振が可能な状態となる。そして、接続不良又は使用中に何らかの原因で給電部２と光透過管５とが所定位置から外れた場合、所定位置正常信号が途切れることで給電部２と光透過管５とが所定位置に接続されていないことの検知となり、マイクロ波発振停止回路に所定位置正常信号が遮断されマイクロ波の発振が不可能な状態となる。
【００２３】
また、センサ本体６０からの信号は、軸６１が検知孔２１ａから突出した状態のときではなく、突出していない状態のとき（図４（ａ）の状態）のときに所定位置不正信号としてマイクロ波発振停止回路７に送信するように構成しても構わない。
【００２４】
＜マイクロ波発振器＞
マイクロ波発振器ＭＷは、半導体材料として、炭化ケイ素、窒化ガリウム、酸化ガリウム又はダイヤモンドを使ったものが好ましく、これによって、マイクロ波発振器のエネルギ効率は７０％以上を確保することができる。また、マイクロ波発振器ＭＷとして半導体デバイスを用いることで、連続波でマイクロ波を発振する場合の発振出力や、パルス発振するときのパルス間隔、デューティ比、発振出力を容易に制御することができる。特に、連続波パルス波に拘わらず発振するマイクロ波の周波数を変更することで、無電極ランプとして、紫外線を発光させる無電極紫外線ランプおいては発光させる紫外線の波長を変更させることができる。これによって、例えば、印刷装置のインクの硬化に用いる場合でもインクの含有成分に合致した紫外線を照射することや、試験硬化を行って最適な硬化速度の得られる周波数を簡単に調査することも可能となる。そして、このマイクロ波発振器ＭＷは、同軸ケーブル等によって給電部２と接続され、制御機構（図示省略）からの発振信号により所定のマイクロ波発振条件（上述した、周波数、発振出力、連続波、パルス波、パルス波の場合の発振時間、デューティ比等）でマイクロ波を発振する。
【００２５】
また、無電極紫外線ランプとして使用する場合、紫外線発光中にパルス発振する際のパルス時間、デューティ比を変動させることで光透過管５内を流動するガスとの間でドップラー効果が生じ、発光する紫外線の波長を変動させることもできる。これにより発振周波数を一定に保持した状態で紫外線波長を可変制御することが可能となる。
【００２６】
給電部２は、少なくとも先端部が中空電極３の嵌入を許容する嵌入孔２０ａを形成した給電中心軸２０及び給電中心軸２０と同軸の給電外管２１とから構成され、給電中心軸２０及び給電中心軸２０との間には、周知の同軸ケーブルと同様にフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）等の絶縁体が介在する。
【００２７】
光透過管５（発光管）は、紫外域の光透過性が高い材料を選択する。例えば石英、石英ガラス、ガラス管等を採用する。また、光透過管５内に充填するガスは、マイクロ波によって生じる磁界によって発光するガス（気体）であれば特に限定するものではないが、例えば、水銀ガス、アルゴンガス、キセノン等の希ガスと添加金属として水銀、ナトリウム、ハロゲン化金属（メタルハライド）等を封入する。また、光透過管５内の管内圧力の調整によって発生する紫外線の波長が変化する。圧力を低くすると波長が長くなり、反対に圧力を高くすると波長は短くなる。そのため管内に充填する気体の圧力は必要な紫外線波長に合わせて調製する。
【００２８】
マイクロ波発振器ＭＷと光透過管５の対向する２箇所の誘電管４Ａ、４Ｂとは上述したように、マイクロ波発振器ＭＷから分岐した２経路の供給管２Ａ、２Ｂと接続されている。この供給管２Ａ、２Ｂは図１（ａ）、（ｂ）に示すように、供給管２Ａ、２Ｂの一方にコイルＬ又はコンデンサＣを介在させ、コイルＬ又はコンデンサＣの下流側とコイルＬ又はコンデンサＣを介在させていない供給管とをコンデンサＣ又はコイルＬを介在させて接続する。具体的に、図１（ａ）の例では、供給管２ＡにコイルＬを介在させ、このコイルＬの下流側と供給管２Ｂとを、コンデンサＣを介在させて接続する。図１（ｂ）は、コンデンサＣとコイルＬとを入れ替えた例を示す。
【００２９】
このように、ＬＣ共振回路を構成することで、マイクロ波の出力電力が１００Ｗ以下の低い出力であっても高電圧のマイクロ波を誘電管４Ａ、４Ｂに供給することが可能となる。そして、高電圧のマイクロ波によって、光透過管５内でブレークダウンが生じ良好な発光を生じさせる。この高電圧はブレークダウン後に一定の値まで下がるが定電圧となって供給され続け安定して封入ガスを励起し発光を継続させる。
【００３０】
さらに、マイクロ波は対向する２箇所から供給されるため、図６（ａ）に示すように、供給管２Ａを介した給電部２側からのマイクロ波による発光強度は二点鎖線Ｂ１で表され、供給管２Ｂを介した給電部２側からのマイクロ波による発光強度は二点鎖線Ｂ２で表される。そして実際の発光強度は実線Ｂで表され、ムラのない均一な発光となる。一方、従来の一端側からマイクロ波が供給される従来の無電極ランプ１’では、給電部２’からのみのマイクロ波の供給のため、図６（ｂ）に示す、実線Ｂ３が発光強度となり、図例右側の発光が弱く発光ムラが生じる。
【００３１】
上記構成において、マイクロ波発振器ＭＷから発振されたマイクロ波によって、光透過管５内に充填されたガスが励起され発光する。充填ガスによって紫外線を照射する無電極紫外線ランプの場合、照射される紫外線は、光透過管５を覆うように配設するリフレクタ８（図７、図８参照）の内面で反射し、所定の幅に集光される。この幅は、例えば、印刷物のインク硬化の場合、硬化速度を考慮して決定され、幅を持たせて集光させることができる。また、幅を持たせることなく、図３に示す光透過管５の軸方向の長さ（Ｌ１＋２×Ｌ２）の線状に集光するようにリフレクタ８の内面を形成することもできる。
【００３２】
無電極ランプ１の構成として、図５に示す構成を採用することができる。この無電極ランプ１は、マイクロ波発振器ＭＷから発振されるマイクロ波を給電するマイクロ波の給電部２と、給電部２からのマイクロ波が供給される中空電極３と、中空電極３が挿通される貫通孔４ａを形成し、貫通孔４ａと同軸で有底の環状空間を備えた誘電管４Ａ、４Ｂ（以下、総称して誘電管４という）と、誘電管４の環状空間の開放端側と接続される接続口５ａを対向して２箇所に備えた光透過管５とを備えている。そして、中空電極３は、光透過管４の内部に不活性ガスを封入するためのガス導入管を兼用し、給電部２は、少なくとも先端部が中空電極３の嵌入を許容する嵌入孔２０ａを形成した給電中心軸２０及び給電中心軸２０と同軸の給電外管２１とから構成され、給電中心軸２０に、光透過管５の内部に所定のガスＧを封入した後に端部を封止した中空電極３が嵌合されるようにしている。
【００３３】
誘電管４の材質は供給するマイクロ波が外部に漏れることがないように金属製又はマイクロ波損失の少ないセラミック製とする。また、誘電管４は、内部の環状空間の長さＬを供給するマイクロ波の周波数をλとしたとき、λ／４となるように構成することが好ましい。誘電管４と光透過管５とは、誘電管４の環状空間の開放端側と光透過管５の接続口５ａとを合致させて接合する。誘電管４と光透過管５との接合は、一般的な金属とガラスの封着方法を採用する。
【００３４】
中空電極３は、誘電管４の貫通孔４ａから反光放電管５側に突出するように配設する。そして突出部分にはガラス管３０を被覆する。ガラス管３０は、予め中空電極３に被覆しておいても良く、その外径は貫通孔４ａの内径と略同径とし、誘電管４の貫通孔４ａと中空電極３との間にはガラス管３０の厚み分だけ隙間が生じるように構成する。このように構成した後、中空電極３とガラス管３０を誘電管４に接合する。接合方法は、誘電管４と光透過管５との接合と同様である。貫通孔４ａと中空電極３との間隙を光透過管５に充填するガスが流動する。
【００３５】
ガラス管３０は、中空電極３の端部よりも突出する長さを有し、光透過管５の内部に不活性ガスに置換した後にその端部を封止する。封止の方法は、特に限定するものではないが、ガスバーナなどで焼き潰すことで簡易に封止（溶着）することができる。また、ガラス管３０は、誘電管４と一体で成型しても構わない。図例右側の誘電管４Ｂ側は、中空電極ではなく、中実の中心電極３’とすることが好ましい。
【００３６】
＜実施形態２＞無電極ランプ
本実施形態２は、本第２発明に係る無電極ランプである。この無電極ランプ１は、マイクロ波発振器ＭＷから発振されるマイクロ波が給電される給電部２からのマイクロ波によって、光透過管５内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプであって、光透過管５は、給電部２からのマイクロ波の供給を受ける誘電管４Ａ、４Ｂを対向して２箇所に備え、この２箇所の誘電管４Ａ、４Ｂは、マイクロ波発振器ＭＷと９０°ハイブリッドカップラＣ２の０°端子Ｔ１及び−９０°端子Ｔ２と接続するようにしている。誘電管４Ａ、４Ｂとマイクロ波発振器ＭＷとの接続回路以外の構成は、実施形態１と同様であっても構わないがこれに限られるものではない。
【００３７】
９０°ハイブリッドカップラＣ２は、図２（ａ）に示すように、高周波で信号を２つに分配したり合成したりする回路であって、本実施形態においては、ＩＮ端子からのマイクロ波を０°端子Ｔ１及び−９０°端子Ｔ２に分配する。ＩＳＯ端子Ｔ３には可変容量素子Ｃａを接続することで、０°端子Ｔ１及び−９０°端子Ｔ２から出力されるマイクロ波の位相を変えることができる。これによって光透過管５内部での光度強弱位置を制御することが可能となる。位相変更によっては無電極ランプ１内で発生する熱による不具合、例えば、１箇所での熱が集中することにより光透過管５の熱破損や封入ガスの成分（例えば水銀ガス中の水銀）の凝固等を抑制することができる。
【００３８】
具体的な９０°ハイブリッドカップラＣ２の構造としては、例えば、図２（ｂ）に示すように、セミリジットケーブル等の中心導体２本を絶縁して密に同軸線を使用することができる。この場合、同軸線の長さはマイクロ波の周波数をλとしたとき、λ／４となるように構成することが好ましい。
【００３９】
上記構成において、実施形態１と同様に、マイクロ波発振器ＭＷから発振されたマイクロ波によって、光透過管５内に充填されたガスが励起され発光する。充填ガスによって紫外線を照射する無電極紫外線ランプの場合、照射される紫外線は、光透過管５を覆うように配設するリフレクタ８（図７参照）の内面で反射し、所定の幅に集光される。
【００４０】
＜実施形態３＞無電極ランプ
本実施形態３は、本第３発明に係る無電極ランプである。この無電極ランプ１は、マイクロ波発振器ＭＷから発振されるマイクロ波が給電される給電部２からのマイクロ波によって、光透過管内の封入ガスを励起させ発光させる無電極ランプであって、光透過管５は、給電部２からのマイクロ波の供給を受ける誘電管４Ａ、４Ｂを対向して２箇所に備え、この２箇所の誘電管４Ａ、４Ｂは、２基のマイクロ波発振器ＭＷ１、ＭＷ２とブランチカップラＣ３を介して接続され、マイクロ波発振器ＭＷは、制御手段によって異なる位相でマイクロ波を発振するように制御するようにしている。誘電管４とマイクロ波発振器ＭＷとの接続回路以外の構成は、実施形態１と同様であっても構わないがこれに限られるものではない。
【００４１】
ブランチカプラＣ３は、ブランチ・ライン・カプラ（分布定数回路）で、例えば、図２（ｃ）に示すような、キャパシタとインダクタ、つまり、コンデンサＣとコイルＬとからなる回路である。
【００４２】
そして、本実施形態においては、制御手段によって異なる位相でマイクロ波を発振するように制御する。これによって、光透過管５内での光度強弱位置の制御が実施形態２の構成よりも詳細に行うことができる。
【００４３】
＜印刷装置＞
実施形態１〜３の無電極ランプ１、特に紫外線を照射する用途で使用する場合は、種々の装置として印刷装置、殺菌装置、プロジェクタ装置等に使用することができる。特に印刷装置のインクカートリッジの下流側で被印刷物表面に印字されたインクを硬化させる用途に好適に用いることができる。
【００４４】
無電極ランプ１を使った印刷装置１０１は、図７に示すように、インクを液滴状に噴出するノズル部を備えたインクカートリッジ１０２と、被印刷物Ｔをインクカートリッジ１０２に向けて搬送する搬送手段１０３と、インクカートリッジ１０２より被印刷物の搬送方向に対して下流側の近傍に配設する。インクカートリッジ１０２はカートリッジフォルダ１０５に着脱可能に配設されている。そして、無電極ランプ１は、カートリッジフォルダ１０５から延設する取付アームに配設したリフレクタ８内に収納する。リフレクタ８の開口端は、被印刷物Ｔと可及的に近接するように調製されている。
【００４５】
リフレクタ８は、図８に示すように、楕円型リフレクタ（同図（ａ）参照）や平面ガイド型リフレクタ（同図（ｂ）参照）を採用することができる。楕円型リフレクタは、光透過管５（光源）から被印刷物Ｔまでの距離を開けることができるため熱的な問題の発生を防止することができる。被印刷物Ｔ上の光源像サイズは、光源からリフレクタ８内面までの距離とリフレクタ８内面から被印刷物Ｔまでの距離によって変わり、リフレクタ８内面から被印刷物Ｔが長くなると光源像サイズは大きくなる（照射面積が大きくなる）。そのため、各反射面から集光部に集光されるものの図例のＡ２エリアから反射した光は光源像サイズが大きく紫外線ランプとしては紫外線の効果が低減する。従って、効果的に利用される反射光はＡ１エリアで反射する光がメインとなる。光源像の大きさは、Φｄの球や円筒光源の場合、光源からリフレクタ８内面までの距離をＭ１、リフレクタ８内面から被印刷物Ｔまでの距離をＭ２としたとき、Φｄ×Ｍ２／Ｍ１で表される。
【００４６】
一方、平面ガイド型リフレクタは、光源となる光透過管５が被印刷物Ｔから近いため、光透過管５（光源）近くまで反射板８ａが接近し放熱対策、マイクロ波への影響が問題となるものの、照射面積を小さくできるメリットがある。また、被印刷物Ｔ（照射面）近くまで反射板８ａを配設する。これは被印刷物Ｔと反射板８ａとの隙間が大きくなると多重反射でのロス発生を防止するためである。また、平面ガイド型リフレクタは、製作が容易であるという利点がある。
【００４７】
リフレクタ８の内面の材質は、特に限定するものではないが、無電極ランプ１を紫外線ランプとして使用する場合、紫外線反射率の高いアルミニウムを使用することが好ましい。
【００４８】
リフレクタ８の開放端と被印刷物Ｔ（照射面）との間には、必要に応じて赤外線カットフィルムを配設することができる。また、リフレクタ８内面の反射面で赤外線を透過する用の材質を選択することもできる。
【００４９】
そして、インクの紫外線硬化や乾燥を促進する目的で、インクカートリッジ１０２より被印刷物の搬送方向に対して上流側の近傍に、電磁波発振器ＭＷから発振される電磁波を昇圧する共振回路からなる昇圧手段と放電ギャップを形成する放電電極及び接地電極とから構成され、昇圧手段により放電ギャップの電位差を高め放電を生じさせるように構成したプラズマ生成器１０６を配設することができる。このプラズマ生成器１０６は、無電極ランプを制御する制御手段９によってプラズマ生成器１０６の電磁波の発振を、インクカートリッジからのインク噴出タイミングに同期するように制御する。電磁波発振器ＭＷ及び制御手段９は、無電極ランプ１と別に設けることもできるが、無電極ランプ１に使用するものと兼用することもできる。
【００５０】
＜印刷装置の動作＞
本実施形態の印刷装置１０１の印字動作について説明する。制御手段９は印字命令を受信すると、カートリッジ１０２に印字指令を送信するとともに、印字タイミングに合わせプラズマ生成器１０６に電磁波を発振するように電磁波用電源Ｐ及び電磁波発振器ＭＷに電磁波の発振信号を送信する。
【００５１】
また、本実施形態における搬送手段１０３は、ロール状に巻回された被印刷物Ｔに印刷する場合の例を示し、ロール状の被印刷物Ｔをセットする貯留ローラ１３１と、被印刷物Ｔが略水平に移動し、インクカートリッジ１０２から噴射されるインクによって印刷される送り台１３０と、貯留ローラ１３１から引き出された被印刷物Ｔを送り台１３０に送り出す送り出しローラ１３３と、印刷された被印刷物Ｔを巻き取る巻き取りローラ１３５と、この巻き取りローラ１３５に被印刷物Ｔを受け渡す受けローラ１３４と、貯留ローラ１３１と送り出しローラ１３３及び巻き取りローラ１３５と受けローラ１３４との間で被印刷物Ｔに張力を付与するテンションローラ１３２とから構成されている。
【００５２】
この搬送手段１０３によって、被印刷物Ｔの印字対象箇所が順次インクカートリッジの１０２の下方に送られ印刷がなされる。そして、プラズマ生成器１０６によって印字対象箇所となる被印刷物Ｔの表面にカートリッジ１０２からの印字前にプラズマを照射し、表面の濡れ性を向上させる。これにより、インクの被印刷物表面に対する接触角が小さくなり短時間での乾燥に資する。また、プラズマ生成器１０６は濡れ性が向上され、インクカートリッジ１０２によって印字されたインク表面は、無電極ランプ１から照射される紫外線によって硬化する。光透過管５の軸方向の長さ（図中の奥行き）は、インクカートリッジ１０２によって印字される印字幅に合わせることが好ましい。
【００５３】
特に、プラズマ生成器１０６によって、被印刷物Ｔ表面の濡れ性を向上させることでインクの接触角が小さくなり印刷に必要なインク量が減少する。これによって、無電極ランプ１によるインク硬化時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明の無電極ランプは、印刷装置の紫外線硬化用ランプとしてとして好適に用いることができる他、水や空気の殺菌の用途としても好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  無電極ランプ
２  給電部
２０  中心電極
２１  給電外管
４  誘電管
５  光透過管
６  接続検知スイッチ
ＭＷ  マイクロ波発振器
Ｃ１  ＬＣ共振回路
Ｃ２  ９０°ハイブリッドカップラ
Ｃ３  ブランチカップラ
【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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