(57)【要約】【課題】ＵＶ−Ａ領域の紫外線の光源として、有水銀タイプの放電ランプと同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプのマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供する。【解決手段】マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、石英ガラス製の管状の放電容器と、該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、前記発光物質は、亜鉛、ヨウ化コバルト、及び、コバルト単体、を含み、前記亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、
石英ガラス製の管状の放電容器と、
該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、
前記発光物質は、亜鉛、ヨウ化コバルト、及び、コバルト単体、を含み、
前記亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃである、マイクロ波無電極ランプ。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記ヨウ化コバルトの封入濃度は４〜１０μｍｏｌ／ｃｃである、マイクロ波無電極ランプ。
【請求項３】
マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器に付属するアンテナと、該アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプと、を有する光照射装置において、
前記無電極ランプは不活性ガスと発光物質が封入された放電容器を有し、
前記発光物質は、亜鉛、ヨウ化コバルト、及び、コバルト単体、を含み、
前記亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は３〜４μｍｏｌ／ｃｃである、光照射装置。
【請求項４】
請求項３記載の光照射装置において、
前記ヨウ化コバルトの封入濃度は４〜１０μｍｏｌ／ｃｃである、光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波給電方式のマイクロ波無電極ランプ、及び、これを使用した光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可視光線又は紫外線を放射する放電ランプとして、マイクロ波無電極ランプが開発されている。マイクロ波無電極ランプを搭載する光照射装置は、典型的には、マイクロ波発振器と、マイクロ波空洞と、放電管（発光管）である無電極ランプを有する。無電極ランプはマイクロ波空洞に着脱可能に支持される。マイクロ波空洞には、無電極ランプからの可視光線又は紫外線を光出射口に導くための反射鏡が設けられている。光出射口には、マイクロ波に対しては不透過性であるが可視光線又は紫外線に対しては透過性の導電性メッシュが設けられている。
【０００３】
放電管には、始動用の希ガス又は不活性ガスと発光物質が封入されている。発光物質を適宜選択することによって、所望の波長の可視光線又は紫外線を得ることができる。紫外線は、波長４００〜３１５ｎｍのＵＶ−Ａ領域、波長３１５〜２８０ｎｍのＵＶ−Ｂ領域、波長２８０〜２００ｎｍのＵＶ−Ｃ領域に分けられる。ＵＶ−Ａ領域の紫外線は塗料、樹脂等の硬化処理に用いられる。ＵＶ−Ｃ領域の紫外線は殺菌用に用いられる。
【０００４】
従来、発光物質として一般的に、水銀が広く用いられている。近年、水銀は環境負荷物質として使用量の低減又は不使用の要望が強くなっている。即ち、従来の有水銀タイプの放電ランプの代わりに、同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプの放電ランプの要望が高まっている。
【０００５】
特許文献１には、無水銀タイプの無電極ランプの例が記載されている。発光物質として、亜鉛、ヨウ化インジウム、ヨウ化タリウム等が用いられている。緑色を帯びた白色光を発光する照明用の光源が得られる。特許文献２には、有水銀タイプの無電極ランプの例が記載されている。発光物質として、水銀、ハロゲン、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム等が用いられている。特許文献３には、無水銀タイプの有電極ランプの例が記載されている。亜鉛は、波長２１４ｎｍ、３０８ｎｍ、３３０ｎｍ、３３５ｎｍ、４６８ｎｍ、４７２ｎｍ、４８１ｎｍ等にて発光ピークを有することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３１５７８２号公報
【特許文献２】特開昭５７−１７２６５０号公報
【特許文献３】特表２００８−５１６３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、塗料、樹脂等の硬化処理に用いられる波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の紫外線の需要が高くなっている。ＵＶ−Ａ領域の紫外線の光源として、マイクロ波無電極ランプが好適である。しかしながら、マイクロ波無電極ランプでは、有水銀タイプと同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプのものは未だ製品化されていない。
【０００８】
本発明の目的は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の光源として、有水銀タイプの放電ランプと同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプのマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光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】
【０００９】
本実施形態によると、マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、
石英ガラス製の管状の放電容器と、該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、前記発光物質は、亜鉛、ヨウ化コバルト、及び、コバルト単体、を含み、前記亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃである。
【００１０】
本実施形態によると、前記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記ヨウ化コバルトの封入濃度は４〜１０μｍｏｌ／ｃｃであってよい。
【００１１】
本実施形態によると、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器に付属するアンテナと、該アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプと、を有する光照射装置において、
前記無電極ランプは不活性ガスと発光物質が封入された放電容器を有し、前記発光物質は、亜鉛、ヨウ化コバルト、及び、コバルト単体、を含み、前記亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃである。
【００１２】
本実施形態によると、前記光照射装置において、前記ヨウ化コバルトの封入濃度は４〜１０μｍｏｌ／ｃｃであってよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の光源として、有水銀タイプの放電ランプと同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプのマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した光照射装置の一例を示す概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの光照射装置を正面から見た概略正面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る光照射装置の筐体の前側内部の断面構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る無電極ランプの一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る無電極ランプの例の寸法を説明する図である。
【図５】図５は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られた亜鉛の封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）と紫外線（ＵＶ−Ａ）発光強度の関係を説明する図である。
【図６】図６は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られた亜鉛の封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）と紫外線（ＵＶ−Ａ）発光分光強度の関係を説明する図である。
【図７】図７は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られた亜鉛の封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）と始動電力の関係を説明する図である。
【図８】図８は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られたヨウ化コバルトの封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）と紫外線（ＵＶ−Ａ）発光強度の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施形態は、例示であって、本発明を何等限定するものではないことを承知されたい。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した光照射装置の一例を説明する図である。図１Ａは、光照射装置１０の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの光照射装置１０を正面から見た概略正面図である。図示のように、光照射装置１０のランプ軸線方向に沿ってＸ軸、光照射装置１０からの発光方向（矢印方向）に沿ってＺ軸、Ｘ−Ｚ面に垂直方向にＹ軸を設定する。
【００１７】
光照射装置１０は、矩形の筐体４を有し、筐体４の後側内部にマイクロ波発振器３（図示なし）が設けられている。光照射装置１０は、更に、マイクロ波発振器３に付属するアンテナ８と、アンテナ８からのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプ１２と、無電極ランプ１２の軸線に沿って配置された反射鏡１４を有する。反射鏡１４によって囲まれた空間は、マイクロ波空洞５を形成している。無電極ランプ１２は、マイクロ波空洞５に配置されている。
【００１８】
光照射装置１０は、更に、無電極ランプ１２を冷却する冷却空気供給機構を有する。冷却空気供給機構は、図示しない冷却空気源と、筐体４の上側には装着された冷却用送風ダクト６（図１Ｂでは省略）を有する。
【００１９】
マイクロ波は、波長１ｍ〜１００μｍ、周波数３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電磁波を指し、電波の中で最も短い波長域である。マイクロ波発振器３として、マグネトロン、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）、ジャイロトロン、ガンダイオードを用いた回路等がある。本実施形態では、マイクロ波発振器としてマグネトロンを使用する。マグネトロンは、発振用真空管の一種であり、強力なノンコヒーレントマイクロ波を発生する。身近なところでは、マグネトロンは、レーダーや電子レンジに使われている。本実施形態では、電子レンジ、好ましくは業務用電子レンジに使用されているマグネトロンを使用する。なお、電子レンジでは周波数２，４５０ＭＨｚが使用されているが、これは技術的な制限によるものではなく、法的規制によるものである。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る光照射装置１０の筐体４の前側内部の断面構成を示す。反射鏡１４は、代表的には、被照射面に集光させる楕円面反射鏡、被照射面に平行光を当てる放物面反射鏡等が有る。楕円面も放物面も少なくとも１つの焦点を有する。図２の実施例では、反射鏡１４は樋型楕円面反射鏡であり、無電極ランプ１２は直管型で、その中心軸が楕円面反射鏡の焦点に位置するように配置されている。なお、無電極ランプの中心（中心軸）が反射鏡の焦点位置に必ずしも一致している必要は無く、ランプ設置の位置的誤差等も考慮して、ランプ本体の中央部分が焦点を含む位置に配置されていればよい。
【００２１】
反射鏡１４の筐体４の前面には光出射口２が形成され、光出射口は導電性メッシュ１６によって覆われている。導電性メッシュ１６は、マイクロ波に対しては不透過性であるが、マイクロ波空洞からの照射光１８、即ち、可視光線及び紫外線に対しては透過性である。
【００２２】
マイクロ波発振器３から発生したマイクロ波は、アンテナ８を介して放射され、マイクロ波空洞５に供給され、そこで定在波を形成する。マイクロ波空洞５に配置された無電極ランプ１２の内部にプラズマを励起する。プラズマが放射する可視光線或いは紫外線は、照射光１８として反射鏡１４を反射し、又は、直接、光出射口２に向かって放射され、導電性メッシュ１６を通過して、被照射面に照射される。
【００２３】
図示しない冷却空気源からの冷却用空気１７は、冷却用送風ダクト６（図１Ａ）を経由し、反射鏡１４の孔１４Ａを介してマイクロ波空洞５に供給される。冷却用空気１７は無電極ランプ１２の外周面に衝突し、無電極ランプ１２を冷却する。
【００２４】
図３を参照して本実施形態に係る直管型の無電極ランプの例を説明する。無電極ランプ１２は、円筒状の放電容器１２Ａを有する直管型であり、その両端に突起部１２Ｂを有する。放電容器の両端の突起部１２Ｂを筐体の両側の内壁の係合部に係合させることによって、無電極ランプ１２はマイクロ波空洞内に保持される。
【００２５】
マグネトロンを発振させると、２，４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーがマイクロ波空洞５に供給され定在波が形成される。マイクロ波が無電極ランプ１２の放電容器１２Ａと結合されて内部にプラズマが励起される。発光物質から可視光線或いは紫外線が放射される。
【００２６】
無電極ランプ１２を点灯すると、放電容器１２Ａの内部に、破線で示すように、２つのプラズマ領域１３が形成される。プラズマ領域１３は、腹１３１とその両側の節１３２を有する定在波を形成する。この定在波の波長は、λ＝伝播速度／周波数＝２．９９×１０８（ｍ／ｓ）／２．４５ＧＨｚ≒１２３ｍｍとなる。無電極ランプの放電容器１２Ａの軸線方向長さは、一波長の長さに略等しく形成されている。
【００２７】
定在波の腹１３１の部分は比較的温度が高く、比較的強い発光をする。ここは高温領域（ホットゾーン）１２ａ、１２ｂと呼ばれる。定在波の節１３２の部分は比較的温度が低く、比較的弱い発光をする。ここは低温領域（コールドゾーン）１２ｃ、１２ｄ、１２ｅと呼ばれる。放電容器１２Ａにて定在波は左右対称的に形成される。従って、中央の最低温位置は、放電容器１２Ａの軸線方向の中央の位置にある。低温領域１２ｃ、１２ｄ、１２ｅでは、封入物質の蒸発が阻害され、又は、再凝集が起こることがある。従って、無電極ランプ１２の放電容器１２Ａの温度分布は軸線方向に沿って不均一となる。
【００２８】
図４を参照して本実施形態に係る直管型の無電極ランプの例を説明する。本実施形態に係る無電極ランプ１２は円筒状の放電容器１２Ａと両側の突起部１２Ｂ、１２Ｂを有する。放電容器１２Ａは、円筒部１２１を有する。円筒部の両側に端部１２３、１２３が形成されている。端部１２３、１２３は、放電容器の両側の低温領域１２ｄ、１２ｅに形成され、球面形状、楕円球面状等の回転曲面状に形成されてよい。
【００２９】
無電極ランプの軸線方向の寸法をＬ１、放電容器１２Ａの軸線方向の寸法をＬ、突起部１２Ｂ、１２Ｂの軸線方向の寸法をそれぞれＬｔとする。Ｌ１＝Ｌ＋２Ｌｔ＝１５０〜１６０ｍｍ、Ｌ＝１３０〜１４０ｍｍ、Ｌｔ＝８．０〜９．０ｍｍである。円筒部１２１の外径をＤ、突起部１２Ｂ、１２Ｂの外径をＤｔとする。
【００３０】
無電極ランプ１２は石英ガラス製である。放電容器１２Ａは石英ガラス製の密閉容器によって形成されている。突起部１２Ｂ、１２Ｂは石英ガラス製の棒材である。放電容器１２Ａには、始動用の希ガス又は不活性ガスと発光物質が封入される。
【００３１】
以下に、本願発明者が行った実験について説明する。本願の発明者は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の光源として、有水銀タイプの放電ランプと同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプの無電極ランプを実現することを目指した。有水銀タイプの無電極放電ランプでは、例えば、始動電力が１．８ｋＷの場合、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度は１３２０ｍＷ／ｃｍ２である。そこで、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度が、少なくとも、１２５４ｍＷ／ｃｍ２（９５％）、好ましくは、１２８０ｍＷ／ｃｍ２（９７％）を超えることを目標とした。
【００３２】
先ず、実験で使用した無電極ランプの放電容器１２Ａの形状及び寸法を説明する。実験では、図４に示す無電極ランプを用いた。放電容器１２Ａの寸法は以下のとおりである。Ｌ１＝Ｌ＋２Ｌｔ＝１５５ｍｍ、Ｌ＝１３８ｍｍ、Ｌｔ＝８．５ｍｍ、Ｄ＝１１ｍｍ、Ｄｔ＝３ｍｍであった。放電容器１２Ａの肉厚は１ｍｍであった。放電容器１２Ａの内容積は８．８ｃｃであった。
【００３３】
次に、実験で用いた発光物質を説明する。上述のように本実施形態では、発光物質として水銀は用いない。実験では、発光物質として、亜鉛単体（Ｚｎ）、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）、コバルト単体（Ｃｏ）、を用いた。尚、インジウム（Ｉｎ）、ヨウ化インジウム（Ｉｎ）等は用いていない。
【００３４】
本願の発明者は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の発光強度を向上させるために、発光物質として亜鉛を用いることとした。亜鉛は蒸気圧が高いため点灯中のインピーダンスが高くでき、マイクロ波のエネルギーを効率よく吸収することができる。そのため、プラズマ温度を上昇させ、コバルトの発光強度を上昇させることができる。そこで、亜鉛単体、亜鉛のハロゲン化物を用いて実験を行った。その結果、亜鉛単体を用いると、発光強度及び始動性が改善されるが、亜鉛のハロゲン化物では発光強度は改善されるが始動性は改善されないことが判った。亜鉛単体の場合、ハロゲンと結合し、遊離ハロゲンが減少するために、始動性が改善されるものと思われる。そこで、今回の実験では、亜鉛単体を用いることとした。
【００３５】
有水銀タイプの無電極ランプでは、発光物質として、水銀の他に鉄、コバルト等を用いることは知られている（特開昭５７−１７２６５０号公報）。そこで本願の発明者は、無水銀タイプの無電極ランプにおいて、発光物質として、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）、及び、コバルト（Ｃｏ）を用いることとした。その結果、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度を向上させることを見出した。コバルトは、ハロゲンゲッタとして機能すると考えられ、従って、遊離ハロゲンが減少し、始動性が改善される。発光物質中にハロゲンヨウ素が過多になるとプラズマ温度が低下し、アークが不安定となることが知られている。コバルトの最適な封入濃度については、後に図８を参照して説明する。
【００３６】
始動用の希ガス又は不活性ガスとして１〜１０ｔｏｒｒのアルゴンガスを封入した。無電極ランプの投入電力を１．８ｋＷ一定とし、波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度を測定した。
【００３７】
図５は無電極ランプの放電容器１２Ａに封入した亜鉛（Ｚｎ）と波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度の関係を測定した結果を示す。横軸は、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）、縦軸は波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度（ｍＷ／ｃｍ２）である。尚、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度は６．２μｍｏｌ／ｃｃ、コバルト単体（Ｃｏ）の封入濃度は１９μｍｏｌ／ｃｃとした。ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）及びコバルト単体（Ｃｏ）の封入濃度については後に説明する。
【００３８】
亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が１．０〜４．５μｍｏｌ／ｃｃの範囲では、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が約３．０〜３．５μｍｏｌ／ｃｃにおいてＵＶ−Ａ領域の発光強度が最大となる。即ち、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が増加すると、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が増加するが、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が一定値を超えると、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が減少する。図５のグラフから、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が目標値（１２５４ｍＷ／ｃｍ２）を超えるのは、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃの場合である。ＵＶ−Ａ領域の発光強度が更に好ましい目標値（１２８０ｍＷ／ｃｍ２）を超えるのは、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が２．０〜４．０μｍｏｌ／ｃｃの場合である。
【００３９】
図６は無電極ランプの放電容器１２Ａに封入した亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度毎の発光分光スペクトルの測定結果を示す。横軸は、紫外線の波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（ｍＷ／ｃｍ２）である。実線のグラフ（ｉ）は、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が４μｍｏｌ／ｃｃ、破線のグラフ（ｉｉ）は亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が５μｍｏｌ／ｃｃ、点線のグラフ（ｉｉｉ）は亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が０μｍｏｌ／ｃｃの場合である。
【００４０】
図示のように、波長３１５〜４００ｎｍのＵＶ−Ａ領域において、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が４μｍｏｌ／ｃｃの場合が最も良好であり、次に、０μｍｏｌ／ｃｃの場合が良い。亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が５μｍｏｌ／ｃｃ場合の発光強度は、０μｍｏｌ／ｃｃの場合の発光強度より低い。以上より、ＵＶ−Ａ領域における好ましい分光特性を得ることができる亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は、ＵＶ−Ａ領域における好ましい発光強度を得ることができる亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度と一致することが判る。
【００４１】
亜鉛は、４６８ｎｍ、４７２ｎｍ、４８１ｎｍにて発光ピークを生成することが知られている（特表２００８−５１６３７９号公報）。従って、波長４５０〜５００ｎｍの可視光の領域において、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が０μｍｏｌ／ｃｃの場合、発光ピークが現れないが、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度が５μｍｏｌ／ｃｃ及び４μｍｏｌ／ｃｃの場合、発光ピークが現れる。
【００４２】
図７は無電極ランプの放電容器１２Ａに封入した亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度と始動電力（ｋＷ）の関係の測定結果を示す。横軸は、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）、縦軸は始動電力（ｋＷ）である。
【００４３】
図示のように、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度を増加させると、始動電力（ｋＷ）は下がる。一般に、無電極ランプの使用時の入力電力は、１．８ｋＷ程度である。これは、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度の３μｍｏｌ／ｃｃ程度に相当する。しかしながら、光照射装置の能力としては、最大３ｋＷの入力電力を投入することが可能である。これは、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度の１．５μｍｏｌ／ｃｃ程度に相当する。従って、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度の下限を１．５μｍｏｌ／ｃｃとする。一方、図５の結果等から、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度の上限は、４．２μｍｏｌ／ｃｃ程度であり、好ましくは、４．０μｍｏｌ／ｃｃである。そこで本実施形態では、亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度を１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃとした。
【００４４】
図８は無電極ランプの放電容器１２Ａに封入したヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）と波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度の関係を測定した結果を示す。横軸は、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度（μｍｏｌ／ｃｃ）、縦軸は波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度（ｍＷ／ｃｍ２）である。
【００４５】
この実験は、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の挙動を探求することを目的としており、他の発光物質は封入していない。図示のように、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度が高くなると、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が大きくなることが判る。ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度は少なくとも４μｍｏｌ／ｃｃは必要である。
【００４６】
本願の発明者が行った実験では、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度が１０μｍｏｌ／ｃｃを超えると、始動性が低下することが確認された。更に、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度を更に増加させても、ＵＶ−Ａ領域の発光強度がそれ以上に大きくなることはない。以上より、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度は４〜１０μｍｏｌ／ｃｃが好ましい。
【００４７】
尚、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）に対して更にコバルト単体（Ｃｏ）を付加すると、始動性が改善され、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が増加することも確認された。従って、適量のコバルト単体（Ｃｏ）を添加することが好ましい。
【００４８】
上述のように、図５〜図７に示した本願の発明者が行った実験では、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度は６．２μｍｏｌ／ｃｃ、コバルト単体（Ｃｏ）の封入濃度は１９μｍｏｌ／ｃｃとした。これらの封入濃度は、図８の結果に基づいて決めた。
【００４９】
本願の発明者が行った実験から得られた知見を纏める。ＵＶ−Ａ領域の紫外線の光源として、有水銀タイプの放電ランプと同等の発光強度及び発光分光特性を有する無水銀タイプの無電極ランプを実現するために必要な条件は次の通りである。
【００５０】
（１）有水銀タイプの放電ランプと同等の発光強度及び発光分光特性を実現するために、発光物質として亜鉛（Ｚｎ）を用いる。亜鉛（Ｚｎ）の封入濃度は１．５〜４．２μｍｏｌ／ｃｃとするのがよい。
【００５１】
（２）目標とする発光強度及び発光分光特性を実現するために、発光物質として更にヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）及びコバルト単体（Ｃｏ）を用いる。ヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）の封入濃度は４〜１０μｍｏｌ／ｃｃが好ましい。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲はこれらの実施の形態によって制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者であれば容易に理解されよう。
【００５３】
本発明は、マイクロ波無電極ランプを搭載した光照射装置は、例えば、インク、塗装等が塗布された面の表面硬化処理などに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５４】
２…光出射口、３…マイクロ波発振器、４…筐体、５…マイクロ波空洞、６…冷却用送風ダクト、８…アンテナ、１０…光照射装置、１２…無電極ランプ、１２Ａ…放電容器、１２Ｂ…突起部、１２ａ、１２ｂ…高温領域（ホットゾーン）、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ…低温領域（コールドゾーン）、１３…プラズマ領域、１４…反射鏡、１４Ａ…孔、１６…導電性メッシュ、１７…冷却用空気、１８…照射光、１２１…円筒部、１２３…端部、１３１…腹、１３２…節
【図１Ａ】
2015191743.tif 000003
【図１Ｂ】
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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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