(57)【要約】【課題】エキシマランプを点灯中、ランプ割れ等による不点灯検出を、耐久性の良い電気的検出手段を採用することによって、長期的に信頼性と安全性が高いエキシマランプの点灯装置を提供する。【解決手段】点灯電源６の出力インダクタンスＬと、エキシマランプ９の電極７、８間のキャパシタンスＣ１又はＣ２との共振電圧で点火と点灯を連続させるとき、先ず点火期間Ｔ１に点火周波数を出力し、続く点灯期間Ｔ２に点灯周波数を出力するようにした点灯装置において、点灯周波数を出力している期間Ｔ２中に任意の時間間隔Ｔ３毎に任意の時間Ｔ４だけ点火周波数に切替えることと、任意の時間Ｔ４においてエキシマランプに印加される電圧を電圧比較器１０により監視し、あらかじめ設定した点灯電圧以上の電圧を検出したときＡＣ電源入力を入切りする回路５により、自動的に点灯電源６のＡＣ電源入力を遮断して装置の安全を図る。【選択図】図１
2007294140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が１ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内で任意の周波数に自動調整できる機能を有する発信器１と、スイッチング動作型増幅器２と、空芯型出力トランス３と、装置全体を動作させる直流電源４と、ＡＣ電源入力を入切する回路５で構成される点灯電源６の空芯型出力トランス３の出力インダクタンスＬと、エキシマランプ９に装着された放電電極対７、８間のキャパシタンスＣ１又はＣ２とで並列共振回路を構成し、当該並列共振回路の共振作用による高電圧で点火と点灯を連続して動作させるとき、点灯後における放電電極対７、８間のキャパシタンスＣ２は点火時における放電電極対７、８間のキャパシタンスＣ１より増大する特性を持つ。当該エキシマランプ９の放電電極対７、８間のキャパシタンスが増大する特性に連動して、出力インダクタンスＬとの並列共振周波数も低下するので、エキシマランプ９を点灯するに際して、点灯電源６の出力周波数を、先ず、点火期間Ｔ１に点火周波数Ｆ１を出力し、続く、点灯期間Ｔ２に点灯周波数Ｆ２を出力するようにしたエキシマランプの点灯装置において、点灯周波数Ｆ２を出力している点灯期間Ｔ２中に、任意の時間間隔Ｔ３毎に任意の時間Ｔ４だけ点火周波数Ｆ１に切替えるようにしたことと、任意の時間Ｔ４期間において、エキシマランプ９の印加電圧Ｖと電圧比較器１０であらかじめ設定した基準電圧Ｖ４を当該電圧比較器１０により比較監視し、エキシマランプ９の印加電圧Ｖが基準電圧Ｖ４に等しいか、又は基準電圧Ｖ４以上であることを検出したとき、当該電圧比較器１０の出力信号ＣＰＭでＡＣ電源入力を入切りする回路５を駆動し、自動的に点灯電源６のＡＣ電源入力を遮断するようにしたことを特徴とするエキシマランプの点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エキシマランプの点火時と点灯時のキャパシタンス変化特性に追従できるようにした点灯電源により、エキシマランプを確実に点灯し、グロー状放電の発光により多くのエキシマ分子を形成させ、これらの分子から絶え間なく放射される紫外線を利用するエキシマランプの点灯装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連した技術として、例えば、特許第３０４３５６４号公報（特許文献１）、誘電体バリヤ放電ランプ装置があり、そこには、光電面や蛍光体により紫外エキシマ光を検出する手段と、この紫外エキシマ光の検出の結果に基づき該誘電体バリヤ放電ランプの点灯状態を認識する手段と、該誘電体バリヤ放電ランプが不点灯と認識された場合に、該誘電体バリヤ放電ランプに印加される電圧を自動的に遮断する手段を設けたことを特徴とする該誘電体バリヤ放電ランプ装置とあり、紫外エキシマ光を光として直接検出する手段は有用である。
【０００３】
しかし、光電面や蛍光体は紫外線により劣化する。又、光電面や蛍光体を光センサーとして利用するには紫外線を透過させる容器に入れなければならない。この容器は主に石英ガラス製であるがこれも紫外線により劣化する問題がある。
【０００４】
更に、光センサーで真空紫外線を検出する場合、真空紫外線源から光センサーの受光面までの導光部分に、空気などが介在してしまうと、真空紫外線は酸素にエネルギーを吸収され、検出結果に誤差を生じてしまう問題がある。その誤差を無くすため、その導光部分は、真空紫外線のエネルギーで分解されない安定なガスでパージし続けるか、真空にしなければならないという面倒な問題が生じる。導光部分は空気雰囲気に対して気密が保たれないと、侵入した空気の酸素がオゾンになり、導光部分を構成する材料を酸化する問題があるので、導光部分を構成する材料や気密シール材は酸化に強いものにしなければならないという問題もある。
【０００５】
以上のように、真空紫外線に対する光電面、光センサー容器、導光部分は常に劣化の雰囲気にあり、長時間の使用により劣化が進行し徐々に感度を悪くする。ついには紫外エキシマ光量が正常であっても光量不足による不点灯として誤認識してしまい、誘電体バリヤ放電ランプに印加される電圧を自動的に誤遮断してしまう問題がある。
【０００６】
真空紫外線が各種材料に与える悪影響の程度と原因は解明されておらず、各材料の対真空紫外線寿命はバラツキが多く確定しにくい。これにより点検期間は安全係数を考慮して短めに設定される。このように光センサーは定期的な校正や点検が必要となり、特に劣化が激しい場合は交換しなければならないという問題を抱えており、長期的安定性に欠ける問題がある。
【０００７】
本発明に関連した技術として、例えば、特許第３０２５４１４号公報（特許文献２）、誘電体バリヤ放電ランプ装置があり、そこには、放電容器は全長約３００ｍｍの合成石英ガラス製で、外径１６ｍｍ、肉厚１ｍｍの内側管と、外径２８ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管とを同軸に配置して中空円筒状にしたものであり、放電ギャップ長は５ｍｍ。又、放電空間に放電用ガスとして４０ＫＰａのキセノンガスを充填して、周波数約１３ＫＨｚ、電圧約１２ＫＶの印加電圧Ｖｐを供給し、ランプを点灯したと記載されているが、この印加電圧Ｖｐは交流電圧振幅では２Ｖｐであり約２４ＫＶｐ−ｐという高電圧となっている。印加電圧が高ければ高いほどランプをはじめとして電源装置等に種々の悪影響が強くなり、装置全体の長期的な信頼性を低下させる原因となり、大きな問題である。
【０００８】
図２に示すように、誘電体バリヤ放電は印加する交流電圧の周波数が１３ＫＨｚと低く、半サイクル毎に点火点灯期間ｔｄ１と消灯期間ｔｄ２を繰返しているため、常に、約２４ＫＶｐ−ｐの放電電圧±ｖｄを与えなければ点灯を継続できない。印加電圧±Ｖｄは放電電圧±ｖｄより若干大きくなければならない。点灯時の放電形態はマイクロストリーマと呼ばれる細い火花状放電のプラズマであり多数発生する。一回の放電で得られる最大光量Ｐｄは比較的に大きく、点火点灯期間ｔｄ１は１〜２μ秒続くが、消灯期間ｔｄ２が長いため平均光量ｐｄは少ない。最初の1回目の放電後は壁電荷によるメモリー効果が生じ、続く２回目の放電以降は若干低い放電電圧で放電が継続される。しかし、消灯期間ｔｄ２ではプラズマが消滅しているので、大幅な放電電圧の低下は認められず、放電電圧や電流の変化による電気的な不点灯の検出は難しい。
【０００９】
最近の傾向として、紫外エキシマ光量を増強するため、放電管に封入する放電ガスの圧力は大気圧に近づいている。これに伴い、放電電圧も高くなっているため、ランプ割れ等で放電管の内部圧力が大気圧になった場合でも放電容器の外部で放電してしまう。このような状況では、正常に点灯しているときの放電電圧や電流と、ランプ割れ等により放電容器の外部で放電しているときの放電電圧や電流との差は少なく、電気的な検出は困難である。
【００１０】
本発明に関連した技術として、例えば、特開２００５−１５８４１３号公報（特許文献３）、エキシマ・ランプの点灯装置があり、そこには、エキシマランプの点火時と点灯時の特性変化に追従できる点灯電源により、点火電圧と点灯電圧を低下させたことを特徴とするエキシマランプの点灯装置とあり、点火電圧と点灯電圧の両者を同時に低下させたことは有用である。
【００１１】
点火期間においては誘電体バリヤ放電のように、最初の放電は一瞬にして細い火花状放電のプラズマが数本発生し点火が行われるが、点火以後は霧が舞うようなグロー状放電のプラズマに変化し点灯し続ける。図３に示すように、グロー状放電のプラズマが消滅する時間ｔｄは１〜２μ秒であるが、点灯時の周波数が１ＭＨｚ〜５ＭＨｚと高いため、最低周波数１ＭＨｚとしても、放電時間の間隔ｔｉは０．５μ秒であり、光量Ｐｍｉｎでプラズマが残留している内に次の放電が行われる。プラズマが消滅することなく連続して点灯する。放電用ガスがキセノンでその圧力が６６ＫＰａ、放電ギャップ長が６ｍｍの場合、絶縁破壊電圧は約７ＫＶｐ−ｐから約８ＫＶｐ−ｐであり、点灯時の放電電圧±ｖｉが最大約４ＫＶｐ−ｐであるから、絶縁破壊電圧の約半分の放電電圧で点灯できる。点灯時の印加電圧±Ｖｉは放電電圧±ｖｉより若干大きい。一回の放電で得られる最大光量Ｐｉは誘電体バリヤ放電に比べると小さいが、平均光量ｐｉは誘電体バリヤ放電に比べると大きい。
【００１２】
しかし、そこにはエキシマランプの点灯装置に関する不点灯検出や安全に対する改良については一切記載されていない。ランプ割れ等により不点灯が生じた場合、高電圧が印加され続ける場合があり非常に危険である。又、不点灯の状態で装置が運用されてしまうと、紫外線処理対象物が未処理による不良品になってしまう等の問題があり、安全性と信頼性に関して問題があった。
【特許文献１】特許第３０４３５６４号公報
【特許文献２】特許第３０２５４１４号公報
【特許文献３】特開２００５−１５８４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
エキシマランプを点灯中、ランプ割れ等による不点灯検出を、耐久性の良い電気的検出手段を採用することによって、長期的に信頼性と安全性が高いエキシマランプの点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１の発明は、周波数が１ＭＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内で任意の周波数に自動調整できる機能を有する発信器１と、スイッチング動作型増幅器２と、空芯型出力トランス３と、装置全体を動作させる直流電源４と、ＡＣ電源入力を入切する回路５で構成される点灯電源６の空芯型出力トランス３の出力インダクタンスＬと、エキシマランプ９に装着された放電電極対７、８間のキャパシタンスＣ１又はＣ２とで並列共振回路を構成し、当該並列共振回路の共振作用による高電圧で点火と点灯を連続して動作させるとき、点灯後における放電電極対７、８間のキャパシタンスＣ２は点火時における放電電極対７、８間のキャパシタンスＣ１より増大する特性を持つ。当該エキシマランプ９の放電電極対７、８間のキャパシタンスが増大する特性に連動して、出力インダクタンスＬとの並列共振周波数も低下するので、エキシマランプ９を点灯するに際して、点灯電源６の出力周波数を、先ず、点火期間Ｔ１に点火周波数Ｆ１を出力し、続く、点灯期間Ｔ２に点灯周波数Ｆ２を出力するようにしたエキシマランプの点灯装置において、点灯周波数Ｆ２を出力している点灯期間Ｔ２中に、任意の時間間隔Ｔ３毎に任意の時間Ｔ４だけ点火周波数Ｆ１に切替えるようにしたことと、任意の時間Ｔ４期間において、エキシマランプ９の印加電圧Ｖと電圧比較器１０であらかじめ設定した基準電圧Ｖ４を当該電圧比較器１０により比較監視し、エキシマランプ９の印加電圧Ｖが基準電圧Ｖ４に等しいか、又は基準電圧Ｖ４以上であることを検出したとき、当該電圧比較器１０の出力信号ＣＰＭでＡＣ電源入力を入切りする回路５を駆動し、自動的に点灯電源６のＡＣ電源入力を遮断するようにしたことを特徴とするエキシマランプの点灯装置である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば耐久性の良い電気的手段を採用することで、ランプ割れ等による不点灯を検出できるので長期的に信頼性と安全性が高いエキシマランプの点灯装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の請求項１の発明においては、図４と図５に示すように、エキシマランプの形状は同軸二重管を例にする。その概略の寸法は、外側管１２は長さ５００ｍｍ、外径は４０ｍｍ、肉厚は１．５ｍｍの合成石英管であり、内側管１３は長さ５００ｍｍ、外径は２５ｍｍ、肉厚は１．２ｍｍの合成石英管である。外側管１２と内側管１３を同軸に配置し、その両端に一方の端の合成石英製の中空円板１４と他の一方の端の合成石英製の中空円板１５を各々配置して気密に封じ中空円筒状にした放電容器の放電空間１６にキセノンガスを圧力約６６ＫＰａで封入する。放電電極対は管軸方向の両端から管軸方向に各々２５ｍｍ毎除いて、外側管１２の外周に長さ４５０ｍｍの外側用金属製円筒型網電極１７を密着して取付け、内側管１３の内周に長さ４５０ｍｍの内側用金属製円筒型網電極１８を密着して取付ける。放電ギャップ長は６ｍｍである。
【００１７】
図６において、点灯開始のための準備を説明する。ＡＣ電源入力を入切する回路５を入にすると、直流電源４が動作し、点灯電源６の電子回路全てにＤＣ動作電源を供給する。点灯電源６は放電電極対７、８を装着したエキシマランプ９を点灯する状態で待機している。エキシマランプ９の放電空間にプラズマは生じていない。図８において、電源入切信号Ｐｏｎ／ｏｆｆが電源入Ｐｏｎで論理１になり、エキシマランプ９の点灯消灯信号Ｌｏｎ／ｏｆｆが点灯信号Ｌｏｎで論理１になるのを待つ。この間、エキシマランプ９の印加電圧Ｖは０Ｖ。
【００１８】
図６において、出力トランス３は例えば長さ２００ｍｍ、外径１８ｍｍ、肉厚１ｍｍのガラスエポキシ製円筒形中空ボビンに直径０．１８ｍｍのエナメル線を２０本束ねたリッツ線を二次巻線として１６０回単層ソレノイド巻で密巻し、その両端を二次側出力端子とし、一方の端子を接地端子として、エキシマランプ９の放電電極対７、８に接続する。一次巻線の上層に耐圧１０ＫＶのシリコン製絶縁シートを２回巻付け、一次巻線と二次巻線間の層間絶縁を強化する。一次巻線は直径０．１８ｍｍのエナメル線を４０本束ねたリッツ線に熱収縮チューブを被せ一本の線材とする。この線材を二本束ねて層間絶縁シートの上に１回巻のバイファイラ巻で巻付けプッシュプル巻に構成する。この一次巻線を１０組用意し、二次巻線の接地端子側付近からもう一方の端子側へ向かって順番に隣接間を密着して巻付けたものである。
【００１９】
出力トランス３のインダクタンスＬとエキシマランプ９の点火時のキャパシタンスＣ１によって並列共振特性を持つ。出力トランス３のインダクタンスＬは約６０μＨ。インダクタンスＬの巻線間の等価漏洩キャパシタンスは約４０ｐＦ。点火時のキャパシタンスＣ１は約５０ｐＦ。その他接続配線のインダクタンスや漏洩キャパシタンスが含まれるが、測定や机上計算は難しい。並列共振特性の中心周波数Ｆ１は測定値で約２ＭＨｚ。エキシマランプ９の放電空間にプラズマは生じていないので、点火時のキャパシタンスＣ１は後述する点灯後のキャパシタンスＣ２より少ない。
【００２０】
図９において、インダクタンスＬとキャパシタンスＣ１の並列共振特性は周波数Ｆ１においてａを頂点とした曲線になるが、図８の点灯消灯信号Ｌｏｎ／ｏｆｆが消灯信号Ｌｏｆｆの論理０であるから印加電圧は０Ｖ。
【００２１】
図８において、点灯開始は点灯消灯信号Ｌｏｎ／ｏｆｆが点灯信号Ｌｏｎで論理１になる。図６において、発信器１は一般的に用いられる電圧制御発信器や周波数シンセサイザーであり、装置外部からの周波数設定信号や装置内部の周波数設定機能により１ＭＨｚから５ＭＨｚの範囲内で任意の周波数を発信可能。発信器１は０Ｖと＋５Ｖ間における５Ｖ論理レベルの周波数を発振し、その５Ｖ論理レベル出力信号はファンアウトが強化されて増幅器２に送られる。増幅器２は約１００Ｗのスイッチング動作型の増幅器が１０台並列に配置されており、合計約１ＫＷの増幅器になっている。１０台の約１００Ｗの増幅器内ではノンインバータとインバータで信号を受信し、Ｑと／Ｑの相補信号に分離する。＋５Ｖ論理レベルの相補信号は電圧レベルシフト回路で０Ｖと＋１２Ｖの論理レベルにレベルシフトされＦＥＴのゲートドライブ信号に変換される。電圧レベルシフトされた１０組の相補信号は１０組あるプッシュ側のソース接地ＦＥＴとプル側のソース接地ＦＥＴのゲートに入力され電力増幅される。１０台の１００Ｗの増幅器各々における、プッシュ側とプル側のＦＥＴの各ドレイン出力は出力トランス３の１０組ある一次巻線のプッシュ側とプル側に各々接続される。プッシュプル巻線の一次側共通端子は＋１２Ｖ／約１００Ａのスイッチング式直流電源に接続される。ＦＥＴのドレインには、ＦＥＴがＯＦＦする瞬間に約１００Ｖのフライバック電圧が生じる。フライバック電圧は概略一次側巻線と二次側巻線の巻数比で昇圧されるが、更に、二次側コイルのインダクタンスＬと、接続されているエキシマランプ９のキャパシタンスＣ１とで並列共振する。図９において、共振周波数Ｆ１が約２ＭＨｚで、そのときの印加電圧Ｖ１が約１０ＫＶｐ−ｐの概略正弦波の高電圧を発生し、エキシマランプ９内の偶存電子を加速し電子雪崩を増幅させる。
【００２２】
図８において、点灯消灯信号Ｌｏｎ／ｏｆｆが点灯信号Ｌｏｎで論理１になると同時に、点火期間を決める約０．２５秒のタイマーＴ１が動作を開始し、図６の発信器１の周波数Ｆ１を約２ＭＨｚにする。図９において、周波数Ｆ１が約２ＭＨｚであり、印加電圧Ｖ１が約１０ＫＶｐ−ｐである。印加電圧Ｖ１はエキシマランプ９に封じられている放電ガスの絶縁破壊電圧より大きくなるように設定されている。本例における同軸二重管型キセノンエキシマランプでは絶縁破壊電圧は約７ＫＶｐ−ｐから約８ＫＶｐ−ｐである。
【００２３】
図８において、点火が生じるまでの遅延時間ｔ１を説明する。点火は概略以下の過程で行われる。エキシマランプ９に印加電圧Ｖ１が与え続けられると、放電空間に存在する偶存電子が加速され放電空間を往復しながら放電ガスを電離し続け電子雪崩を増幅する。増幅された電子雪崩はストリーマ放電となり点火されることになるが、点火が生じるまでの遅延時間ｔ１は偶存電子が種となるのでバラツキがある。遅延時間ｔ１は数μ秒から数十ｍ秒である。しかし、印加電圧Ｖ１が十分に大きいとそのバラツキは少なくなる。又、紫外線を含む光を放電空間に照射すると放電ガスの絶縁破壊電圧が低下し、このバラツキは更に少なくなり点火し易くなる。
【００２４】
図８において、点火を説明する。タイマーＴ１が動作開始後、エキシマランプ９には印加電圧Ｖ１が約１０ＫＶｐ−ｐで印加されている。その遅延時間ｔ１が数μ秒から数十ｍ秒経過したＴｒｉｇ点で一瞬にして細い火花状放電のプラズマが不特定の部位で数本発生し点火される。
【００２５】
図９において、点火直後を説明する。周波数はＦ１で約２ＭＨｚのままであるから動作点は一瞬にしてａ、（３）、（１）の順に移ってゆく。印加電圧はＶ１で約１０ＫＶｐ−ｐ、Ｖ３、ｖ１で約２ＫＶｐ−ｐの順に低下する。これは、エキシマランプ９内に点火を種として形成されるグロー状プラズマの小団塊が印加電圧Ｖの電界エネルギーを吸収しながら放電空間に拡散し充満する過程で、放電電極対７、８間の点火時のキャパシタンスＣ１の増大があることと、プラズマ電流の増大により共振回路の質Ｑが低下するため、共振特性曲線が順次ａ、ｂ、ｃを頂点とする曲線に推移してゆくためである。
【００２６】
図８において、Ｔ１−ｔ１の時間は先ず、印加電圧Ｖが短時間の内にＶ１の約１０ＫＶｐ−ｐからｖ１の約２ＫＶｐ−ｐに垂下する。その後、点火期間Ｔ１の約０．２５秒が終了するまで印加電圧ｖ１の約２ＫＶｐ−ｐでグロー状プラズマによる点灯を維持する。このときの光量は最大光量の約５０％程度である。必要とする光量がこの程度でよければ続く点灯周波数Ｆ２はＦ１と同一の周波数約２ＭＨｚのままでよい。一般的用途では、紫外線処理時間は短いほうが良いので、光量は最大光量が用いられることが多い。このとき図９に示すように、点灯周波数Ｆ２は約１．８ＭＨｚに設定され、印加電圧はＶ２の４ＫＶｐ−ｐとなり最大光量で点灯することになる。
【００２７】
図７に、エキシマランプ９の放電空間にプラズマ１１が充満した様子を示す。プラズマは電気的には良導体であるから、エキシマランプ９の放電電極対７、８を電気的に近づける働きをし、点灯後のキャパシタンスＣ２は点火時のキャパシタンスＣ１の約１．２倍になる。印加電圧がｖ１で約２ＫＶｐ−ｐ場合、プラズマは薄いグロー状放電の発光を伴う。印加電圧がＶ２で約４ＫＶｐ−ｐ場合、プラズマは濃霧が渦巻くような強いグロー状放電の発光を伴う。
【００２８】
図８において、点灯期間を説明する。点火期間Ｔ１の０．２５秒が終了すると自動的に点灯期間Ｔ２になる。途中で不点灯が生じなければ、紫外線処理作業が終了するまで点灯を続ける。点灯期間Ｔ２になると同時に、不点灯を確認するための時間周期を決める発信器Ｔ３が動作を開始する。発信器Ｔ３の時間周期は約０．１秒から約１秒の範囲内で任意の時間に設定できる。点火期間Ｔ１から点灯期間Ｔ２に移るとき、周波数をＦ１からＦ２に切替えるには周波数を掃引して行う。掃引時間は約１０ｍ秒でよい。
【００２９】
図９において、調光を説明する。点灯期間Ｔ２の動作はｃを頂点とする共振特性曲線に移っており、周波数Ｆ２を約１．８ＭＨｚにすると、印加電圧Ｖ２が約４ＫＶｐ−ｐとなり最大光量が得られる。光量は点灯時の印加電圧Ｖに概略比例するので、光量の調整は点灯時の周波数を変化させて行うことができる。その範囲はＦ２からｆ２である。ｆ２は約２．２ＭＨｚであり、そのときの印加電圧ｖ２は約１．６ＫＶｐ−ｐで最大光量の約４０％になる。
【００３０】
図８において、不点灯確認タイミングを説明する。発信器Ｔ３の半サイクル終了毎にタイマーＴ４を約１ｍ秒から約１０ｍ秒の範囲内の任意の時間で動作させる。点灯期間Ｔ２の動作中において、点灯周波数はＦ２からｆ２の範囲内の任意の周波数で点灯しており、そのときエキシマランプは印加電圧Ｖ２の４ＫＶｐ−ｐからｖ２の１．６ＫＶｐ−ｐの範囲内の任意の電圧が印加されている。タイマーＴ４が動作しているときに限りＦ１の約２ＭＨｚに切替える。このときランプ割れなどによる不点灯がなければ印加電圧はｖ１の約２ＫＶｐ−ｐである。
【００３１】
図８と図９において、不点灯がない場合の点灯期間終了を説明する。タイマーＴ４が動作中、周波数Ｆ１が約２ＭＨｚであるから、そのときの印加電圧ｖ１を電圧比較器１０の基準電圧Ｖ４と比較し、印加電圧ｖ１が基準電圧Ｖ４より低いことを確認し、不点灯が生じていないと判定する。基準電圧Ｖ４はＶ２より大きめの値に設定する。本例では点灯電圧の最大値はＶ２であり約４ＫＶｐ−ｐであるから、基準電圧Ｖ４は６ＫＶｐ−ｐ相当に設定する。
【００３２】
図７に示すように、電圧比較器１０において印加電圧Ｖの検出方法は、ランプに印加されている電圧を抵抗やキャパシタンス等のインピーダンス分割で低電圧に変換する方法。出力トランス９の二次巻線に低電圧中間端子を設ける方法。出力トランス９に三次巻線を設ける方法等がある。又、以上の方法で得られたランプの印加電圧Ｖに比例する低電圧交流電圧を基準電圧Ｖ４と比較する場合、ランプの印加電圧Ｖに比例する低電圧交流電圧は整流あるいは整流しないで、ピーク値を基準電圧Ｖ４と比較することが望ましい。平滑回路等を挿入すると周波数依存性や時定数が影響して正確な電圧が得られない場合があるので注意する。基準電圧Ｖ４はランプの印加電圧Ｖに比例する低電圧交流電圧が約６ＫＶｐ−ｐ相当する直流電圧に設定すればよい。電圧比較器１０の出力部で、電圧比較結果とタイマーＴ４のタイミング信号をＡＮＤゲートに入力すれば、ＡＮＤゲートの出力はタイマーＴ４期間内におけるランプ印加電圧Ｖが基準電圧Ｖ４と比較判定でき、図８のＣＰＭ信号として出力される。ＣＰＭ信号はＡＣ電源入力を入切する回路５に送られる。
【００３３】
図８において、ランプ印加電圧Ｖに異常がなければ、ＣＰＭ信号は論理０であり、ＡＣ電源入力を入切する回路５はＡＣ電源入力を遮断することなく電源入切信号Ｐｏｎ／ｏｆｆの電源入Ｐｏｎを論理１で維持し点灯電源６を動作させ続ける。紫外線処理作業が終了した時点で、点灯消灯信号Ｌｏｎ／ｏｆｆを消灯信号Ｌｏｆｆで論理０にして消灯する。全作業終了時、電源入切信号Ｐｏｎ／ｏｆｆを電源切Ｐｏｆｆで論理0にしてＡＣ電源入力を遮断する。
【００３４】
不点灯現象を説明する。エキシマランプ９を点灯中、何等かの原因で、点灯中のエキシマランプ９にマイクロ・クラックが生じたとき、ランプ内に窒素あるいは空気等の周辺ガスが侵入し、ランプ内の放電用ガスは外部に拡散漏洩する。窒素や空気が大気圧であるとその放電電圧は約３０ＫＶｐ−ｐ以上になるから、本発明のキセノンエキシマランプの点灯時の印加電圧ｖ２約１．６ＫＶｐ−ｐからＶ２約４ＫＶｐ−ｐでは点灯できなくなる。更に、点火時の印加電圧Ｖ１約１０ＫＶｐ−ｐでも点火できなくなる。割れたエキシマランプ９は点火も点灯もできなくなる。プラズマが消滅することにより、エキシマランプ９の点灯後のキャパシタンスＣ２は点火時のキャパシタンスＣ１へと減少し、点火はしないが共振特性は点火時と同等になるので、点灯期間Ｔ２中にタイマーＴ４を動作させ、点火周波数Ｆ１を定期的に出力し、そのときの共振電圧Ｖを電圧比較器１０で監視することで不点灯を検出できることを見出した。
【００３５】
図９において、ランプの特性変化を説明する。放電空間に充満していたグロー状プラズマが減少する過程で点灯後のキャパシタンスＣ２の減少があることと、プラズマ電流の減少により共振回路の質Ｑが高くなることにより、共振特性曲線はｃ、ｂ、ａを頂点とする曲線に変化する。それに伴い、タイマーＴ４が動作している期間の周波数がＦ１であるから、その時の動作点は（１）、（３）、（４）、ａへと変化する。印加電圧はｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ１と上昇してゆく。
【００３６】
図１において、不点灯が発生した場合の点灯期間終了を説明する。何等かの理由により印加電圧ＶのＬｅａｋ点において、エキシマランプにマイクロ・クラックが生じ、ランプ内に窒素あるいは空気等の周辺ガスが侵入し、ランプ内の放電用ガスが外部に拡散漏洩したりすると絶縁破壊電圧が上昇する。このとき、点灯周波数Ｆ２の電圧は暫時減衰してゆくが、点火周波数Ｆ１の電圧は暫時増加してゆく。電圧比較器１０は暫時増加してゆくＦ１の印加電圧Ｖを基準電圧Ｖ４と比較し、印加電圧Ｖが基準電圧Ｖ４と等しいか、又は基準電圧Ｖ４を越えたとき、電圧比較器１０の出力信号ＣＭＰを論理１にして不点灯と判定する。論理１のＣＰＭ信号は電源遮断信号Ｐａｕｔｏ−ｏｆｆとして、ＡＣ電源入力を入切する回路５に送る。ＡＣ電源入力を入切する回路５は装置の電源を自動的に切り、エキシマランプの点灯装置の動作を強制終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の不点灯時の論理動作と印加電圧の包絡線波形の概略図である。
【図２】誘電体バリヤ放電ランプ装置の印加電圧と光量波形の概略図である。
【図３】印加電圧の周波数が１ＭＨｚ〜５ＭＨｚのエキシマランプの点灯装置における印加電圧と光量波形の概略図である。
【図４】エキシマランプ例の平面図の概略である。
【図５】エキシマランプ例の側面図の概略である。
【図６】本発明の点灯前の概略ブロック図である。
【図７】本発明の点灯後の概略ブロック図である。
【図８】本発明の正常点灯時の論理動作と印加電圧の包絡線波形の概略図である。
【図９】本発明の共振特性変化の概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…発信器、２…増幅器、３…出力トランス、４…直流電源、５…ＡＣ電源入力を入切する回路、６…点灯電源、７，８…放電電極対、９…エキシマランプ、１０…電圧比較器、１１…プラズマ、１２…エキシマランプの外側管、１３…エキシマランプの内側管、１４…一方の端の合成石英製の中空円板、１５…他の一方の端の合成石英製の中空円板、１６…エキシマランプの放電空間、１７…エキシマランプの外側用金属製円筒型網電極、１８…エキシマランプの内側用金属製円筒型網電極。
【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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