(57)【要約】【課題】アゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においても硬化速度の向上を図る。【解決手段】紫外線透過性の材料からなる発光管１１と、この発光管１１内に封装されている一対の耐火性金属からなる電極１３ａ，１３ｂと、発光管１１の気密容器１２内にアーク放電を維持するのに十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン化金属を封入してメタルハライドランプ１００を構成する。気密容器１２の外周に、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を含み、少なくとも３２０〜３４０ｎｍ以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜２０を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線透過性の材料からなる気密容器と、
前記気密容器内に封装されている一対の耐火性金属からなる放電電極と、
前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属が封入された封入物と、
前記気密容器の外周に、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を主成分とする少なくとも３２０〜３４０ｎｍ以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜と、を備えたことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、
前記チューブの内管内に配置した請求項１記載のメタルハライドランプと、
前記チューブの内管と外管の間に冷却用の媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構と、を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項３】
紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、
前記チューブの内管内に配置した紫外線透過性の材料からなる気密容器内に、一対の耐火性金属からなる放電電極を封装し、前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属の封入物が封入されたメタルハライドランプと、
前記チューブの内管と外管の間に冷却用媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構と、
前記チューブの内管または外管にＴｉＯ２、ＳｉＯ２を含み、少なくとも３２０〜３４０ｎｍ以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜と、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項４】
前記金属酸化膜が前記内管に形成された場合は、前記冷却用媒体が流れる前記内管の外表面に形成したことを特徴とする請求項３記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記金属酸化膜が前記外管に形成された場合は、該外管の外表面に形成した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、紫外線を照射させるメタルハライドランプおよびこのランプを搭載し水冷冷却式の紫外線照射装置に関する。
【０００２】
に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の紫外線照射用光源は、紫外線照射ランプと紫外域選択波長透過フィルタ水冷ジャケット管内に保持された紫外線照射ランプから放射される波長３００ｎｍ以下の紫外線が透過フィルタに達しないようにしてフィルタの紫外光による劣化を抑制し、紫外線出力働程特性を改善してランプの長寿命化が図られている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６７５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１の技術は、波長３００ｎｍ以下の紫外線が透過フィルタに達しないようにしている。このため、３００〜３４０ｎｍ付近の紫外線が含まれた場合には硬化しにくいアゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においては、硬化時間が長くなり量産性を阻害する、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、アゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においても硬化速度の向上を図ることのできるメタルハライドランプおよび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】
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明のメタルハライドランプは、紫外線透過性の材料からなる気密容器と、前記気密容器内に封装されている一対の耐火性金属からなる放電電極と、前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属が封入された封入物と、前記気密容器の外周に、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を含み、少なくとも３２０〜３４０ｎｍ以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の紫外線照射装置は、紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、前記チューブの内管内に配置した請求項１記載のメタルハライドランプと、前記チューブの内管と外管の間に冷却用の媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、この発明の紫外線照射装置は、紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、前記チューブの内管内に配置した紫外線透過性の材料からなる気密容器内に、一対の耐火性金属からなる放電電極を封装し、前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属の封入物が封入されたメタルハライドランプと、前記チューブの内管と外管の間に冷却用の媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構と、前記チューブの内管または外管にＴｉＯ２、ＳｉＯ２を含み、少なくとも３２０〜３４０ｎｍ以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、アゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においても硬化速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するためのシステム構造図である。
【図２】図１の要部の一部を切り欠き拡大して示した構成図である。
【図３】図１のＩ−Ｉ’線断面図である。
【図４】金属酸化膜の分光透過率について説明するための説明図である。
【図５】メタルハライドランプの分光特性と金属酸化膜を介した分光特性について説明するための説明図である。
【図６】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システム構造図である。
【図７】図６のII−II’線断面図である。
【図８】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、図７に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１〜図３は、この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための、図１は基本的な構造図、図２は図１の要部の一部を切り欠き拡大して示した構成図、図３は図１のＩ−Ｉ’線断面図である。
【００１４】
図１，図２において、１００はメタルハライドランプである。このメタルハライドランプ１００の、１１は紫外線透過性を有する石英ガラス製の放電空間１２を形成する発光管である。発光管１１の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材の電極１３ａ，１３ｂが配置される。発光管１１は、例えば外径φが２７．５ｍｍ、肉厚ｍが１．５ｍｍ、発光長Ｌが２０００ｍｍの一重管で形成される。
【００１５】
電極１３ａ，１３ｂは、それぞれインナーリード１４ａ，１４ｂを介してモリブデン箔１５ａ，１５ｂの一端に溶接される。モリブデン箔１５ａ，１５ｂの他端には、図示しないアウターリードの一端を溶接する。モリブデン箔１５ａ，１５ｂの部分は、発光管１１のインナーリード１４ａ，１４ｂからアウターリードの一端までの発光管１１を加熱して封止する。
【００１６】
モリブデン箔１５ａ，１５ｂは、発光管１１を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとしてモリブデンを使用する。モリブデン箔１５ａ，１５ｂに一端がそれぞれ接続されたアウターリードには、例えばセラミック製のソケット１６ａ，１６ｂの内部で電気的に接続された給電用のリード線１７ａ，１７ｂを絶縁封止するとともに図示しない電源回路に接続される。
【００１７】
発光管１１内には、アーク放電を維持させるための希ガスである十分な量のアルゴンが１．３ｋＰａで、それに水銀、沃化水銀それに紫外光を発光させるための金属である鉄、錫が封入されている。
【００１８】
発光管１１の外表面には、金属酸化膜２０が被着して形成されている。この金属酸化膜２０は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を少なくもと含む：ケイ酸塩膜が用いられる。ケイ酸塩膜は、ディッビングなどの方法を用いて塗布、その後焼成をし、発光管１４表面に定着させる。金属酸化膜２０は、メタルハライドランプ１００から放射される光のうち、３２０ｎｍの波長域以下の紫外線を吸収させ透過を抑制する、図４に示す分光透過率を持つような成分調整がなされる。ＴｉＯ２とＳｉＯ２の混合比率や、塗布回数により決定する膜厚、カット波長の調整が可能となる。例えば、ＴｉＯ２とＳｉＯ２の混合が４：６比率、膜厚が８度のディッピングの条件にて、ランプから放射される３２０ｎｍ以下の紫外線を５％以下にカットすることが可能となる。これにより、ランプ単体である特定波長以下の紫外線の透過を抑制することが可能となった。
【００１９】
ここで、発光管１１内に封入される封入物の量は、それぞれ水銀を０．９ｍｇ／ｃｃ、沃化水銀を０．０８ｍｇ／ｃｃ、鉄を０．０１ｍｇ／ｃｃ、錫を０．００５ｍｇ／ｃｃとする。そしてメタルハライドランプ１００のランプ電圧を２３００Ｖ、ランプ電流を１０．３Ａ、電位傾度Ｄを１１．５Ｖ／ｃｍとして点灯させる。これにより、図５の破線に示す分光分布を得ることができる。
【００２０】
図５の破線に示す分光分布を有するメタルハライドランプ１００の紫外線は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を主成分とする金属酸化膜２０を介して照射させることにより、図５の実線に示す分光分布を放射させる。つまり、３２０ｎｍまでの波長は、金属酸化膜２０に基づいて放射されない。
【００２１】
このため被照射体がアゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤において、３２０〜３４０ｎｍ付近の波長の紫外線も照射されないことから、硬化剤の硬化速度を速めることができる。
【００２２】
図６、図７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６は構成図、図７は図６のII−II’断面図である。
【００２３】
図６、図７において、紫外線照射装置は、上記したこの発明のメタルハライドランプ１００と冷却ユニット２００から構成される。メタルハライドランプ１００と冷却ユニット２００は、メタルハライドランプ１００のソケット１６ａ，１６ｂに取り付けられたスペーサ６１ａ，６１ｂにより所定の間隔に位置決めされる。
【００２４】
冷却ユニット２００は、円筒状の石英ガラス等の紫外線透過性の透明な材料よりなり、内管６２とその外側に設けられた外管６３を備え、二重管構造となっている。ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を主成分とする金属酸化膜２０が外面に形成されたメタルハライドランプ１００は、内管６２に内包されている。
【００２５】
図７に示すように、冷却ユニット２００の内管６２は、例えば内径ｄ１を３２ｍｍ、外径ｄ２を３６ｍｍとし、外管６３は、例えば内径ｄ３を６４ｍｍ、外径ｄ４を７０ｍｍとする。
【００２６】
冷却ユニット２００は、外周端部に設けられた接続管６４ａ，６４ｂを通して外部から水などの水温２５℃程度の冷却液６５が循環される。冷却液６５は、図６に示すように、接続管６４ａから温度の低いものを入水し、接続管６４ｂからメタルハライドランプ１００の冷却を行い、暖められたものを出水する。暖められた出水は、冷却され再び接続管６４ａから入力するようにしてある。
【００２７】
メタルハライドランプ１００から放射される紫外線は、金属酸化膜２０により３２０ｎｍの波長域以下の紫外線透過が抑制されることになる。このため、紫外線照射装置から被照射体に照射される紫外線は、３２０ｎｍの波長までは分布がある。このため、アゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤にあっても、硬化速度を遅らせることなく硬化させることができる。
【００２８】
この実施形態では、アゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤に対する硬化速度を向上させることができる。
【００２９】
図８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、図７に相当する断面図である。上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでの説明は異なる部分を中心に説明する。
【００３０】
この実施形態は、金属酸化膜を冷却ユニット２００側に形成したものである。すなわち、冷却ユニット２００を構成する内管６２の冷却液６５と面する面には、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を主成分とする金属酸化膜８１がディッビングなどの方法を用いて塗布、その後焼成し定着させる。金属酸化膜８１は、メタルハライドランプ１００から放射される光のうち、３２０〜３４０ｎｍの波長域以下の紫外線を吸収させ透過を抑制するような成分調整がなされている。
【００３１】
この場合は、メタルハライドランプ１００に金属酸化膜が形成されていないことから、メタルハライドランプ１００から照射される紫外線としては、図５の破線に示す分光特性となる。しかし、冷却ユニット２００の内管６２に金属酸化膜８１が形成されていることから、冷却ユニット２００を介して放射される紫外線は、図５の実線で示す分光特性を呈することとなる。
【００３２】
この実施形態の場合も、冷却ユニットに形成された金属酸化膜は、図４の放射スペクトルを備えている。このため、紫外線照射装置から照射される紫外線としては、図５の実線で示す分光特性を呈し、アゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤に対する硬化速度を向上させることができる。
【００３３】
なお、金属酸化膜８１は、冷却ユニット２００を構成する内管６２の冷却液６５と面する面である外表面側に形成したが、外管６３の外表面に形成しても構わない。
【符号の説明】
【００３４】
１００  メタルハライドランプ
１１  発光管
１２  放電空間
１３ａ，１３ｂ  電極
１４ａ，１４ｂ  インナーリード
１５ａ，１５ｂ  モリブデン箔
１６ａ，１６ｂ  ソケット
１７ａ，１７ｂ  リード線
２０，８１  金属酸化膜
２００  冷却ユニット
６１ａ，６１ｂ  スペーサ
６２  内管
６３  外管
６４ａ，６４ｂ  接続管
６５  冷却液
【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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