(57)【要約】【課題】紫外線ランプシステムのための光センサを提供する。【解決手段】マイクロ波エネルギーにより励起される無電極ランプを有する形式の紫外線ランプシステムのための光センサは、無電極ランプにより発生された光を検出するように構成された検出器を備えている。検出器と無電極ランプとの間に介入されるように細長いチャンネルが構成される。この細長いチャンネルは、その両端に画成された第１のアパーチャー及び第２のアパーチャーを有する。第１のアパーチャーは、無電極ランプにより発生された光を受け取るように構成される。第２のアパーチャーは、検出器付近に位置されて、第１のアパーチャーで受け取られた光の少なくとも一部分を検出器へ伝送する。【選択図】図１
2009107341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波エネルギーにより励起される無電極ランプを有する形式の紫外線ランプシステムのための光センサにおいて、
無電極ランプにより発生された光を検出するように構成された検出器と、
前記検出器と前記無電極ランプとの間に介入されるように構成された細長いチャンネルであって、該細長いチャンネルは、その両端に画成された第１のアパーチャー及び第２のアパーチャーを含み、前記第１のアパーチャーは、前記無電極ランプにより発生された光を受け取るように構成され、そして前記第２のアパーチャーは、前記検出器付近に位置されて、前記第１のアパーチャーで受け取られた光の少なくとも一部分を前記検出器へ伝送するようにされた細長いチャンネルと、
を備えた光センサ。
【請求項２】
前記細長いチャンネルは、第１の細長いチャンネル部分及びこれと連通する第２の細長いチャンネル部分を備え、前記第１の細長いチャンネル部分は、前記第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように、前記第２の細長いチャンネル部分に対して位置される、請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記第１の細長いチャンネルは、前記第２の細長いチャンネルに対して一般的に横方向に配向される、請求項２に記載の光センサ。
【請求項４】
前記細長いチャンネルは、更に、前記第２の細長いチャンネル部分と連通する第３の細長いチャンネル部分を備え、該第３の細長いチャンネル部分は、前記第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように、前記第２の細長いチャンネル部分に対して位置される、請求項２に記載の光センサ。
【請求項５】
前記第１の細長いチャンネル部分は、前記第３の細長いチャンネル部分と一般的に平行に配向される、請求項４に記載の光センサ。
【請求項６】
前記細長いチャンネルに交差し、そして前記第１のアパーチャーと前記第２のアパーチャーとの間に位置されたレンズを更に備え、このレンズは、赤外線放射の通過は許すが、可視光線は阻止する、請求項１に記載の光センサ。
【請求項７】
前記検出器は、前記細長いチャンネルにおいて赤外線放射を検出するように構成された赤外線検出回路を備えた、請求項６に記載の光センサ。
【請求項８】
前記レンズは、シリコンで構成される、請求項６に記載の光センサ。
【請求項９】
前記レンズは、ゲルマニウムで構成される、請求項６に記載の光センサ。
【請求項１０】
前記細長いチャンネルは、第１の細長いチャンネル部分及びこれと連通する第２の細長いチャンネル部分を備え、前記第１の細長いチャンネル部分は、前記第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように、前記第２の細長いチャンネル部分に対して位置される、請求項６に記載の光センサ。
【請求項１１】
前記第１及び第２の細長いチャンネル部分は、互いに横方向に配向される、請求項１０に記載の光センサ。
【請求項１２】
基板を照射するための紫外線ランプシステムにおいて、
マグネトロンと、
前記マグネトロンから発生されるマイクロ波エネルギーによって励起されたときに紫外光線を放射するように構成された無電極ランプと、
前記無電極ランプから放射された紫外光線を検出するための光センサと、
を備え、前記光センサは、
前記無電極ランプにより発生された光を検出するように構成された検出器、及び
前記検出器と前記無電極ランプとの間に介入されるように構成された細長いチャンネルであって、該細長いチャンネルは、その両端に画成された第１のアパーチャー及び第２のアパーチャーを含み、前記第１のアパーチャーは、前記無電極ランプにより発生された光を受け取るように構成され、そして前記第２のアパーチャーは、前記検出器付近に位置されて、前記第１のアパーチャーで受け取られた光の少なくとも一部分を前記検出器へ伝送するようにされた細長いチャンネル、
を含むものである、紫外線ランプシステム。
【請求項１３】
前記細長いチャンネルは、第１の細長いチャンネル部分及びこれと連通する第２の細長いチャンネル部分を備え、前記第１の細長いチャンネル部分は、前記第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように、前記第２の細長いチャンネル部分に対して位置される、請求項１２に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項１４】
前記第１の細長いチャンネルは、前記第２の細長いチャンネルに対して一般的に横方向に配向される、請求項１３に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項１５】
前記細長いチャンネルは、更に、前記第２の細長いチャンネル部分と連通する第３の細長いチャンネル部分を備え、該第３の細長いチャンネル部分は、前記第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように、前記第２の細長いチャンネル部分に対して位置される、請求項１３に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項１６】
前記第１の細長いチャンネル部分は、前記第３の細長いチャンネル部分と一般的に平行に配向される、請求項１５に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項１７】
前記光センサは、更に、
前記細長いチャンネルに交差し、そして前記第１のアパーチャーと前記第２のアパーチャーとの間に位置されたレンズを備え、このレンズは、赤外線放射の通過は許すが、可視光線は阻止する、請求項１２に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項１８】
前記検出器は、前記細長いチャンネルにおいて赤外線放射を検出するように構成された赤外線検出回路を備えた、請求項１７に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項１９】
前記細長いチャンネルは、第１の細長いチャンネル部分及びこれと連通する第２の細長いチャンネル部分を備え、前記第１の細長いチャンネル部分は、前記第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように、前記第２の細長いチャンネル部分に対して位置される、請求項１７に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項２０】
前記第１及び第２の細長いチャンネル部分は、互いに横方向に配向される、請求項１９に記載の紫外線ランプシステム。
【請求項２１】
紫外線ランプシステムを動作する方法において、
マグネトロンによって発生されたマイクロ波エネルギーで励起された無電極ランプからチャンバー内に紫外光線を放射するステップと、
前記チャンバーと連通する細長いチャンネルにおいて前記放射された紫外光線の一部分を受光するステップと、
前記放射された紫外光線の前記受光した部分を、前記細長いチャンネルと連通する検出回路で検出するステップと、
前記検出回路の出力を前記紫外線ランプシステムの制御器へ電気的に通信し、前記出力が前記検出された紫外光線の量を表すようにしたステップと、
を備えた方法。
【請求項２２】
前記細長いチャンネルにおいて受光された前記放射された紫外光線の一部分の強度を低下するステップを更に備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記細長いチャンネルにおいて外部ソースから放射された漂遊可視光線の一部分を受光するステップと、
前記細長いチャンネルにおいて受光された前記漂遊可視光線の一部分の強度を低下するステップと、
を更に備えた請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
紫外線ランプシステムを動作する方法において、
マグネトロンによって発生されたマイクロ波エネルギーで励起された無電極ランプからチャンバー内に紫外光線及び赤外線放射を放射するステップと、
前記チャンバーと連通する細長いチャンネルにおいて前記放射された紫外光線及び赤外線放射の一部分を受光するステップと、
前記細長いチャンネルに交差するレンズにより前記放射された紫外光線の部分を実質的に阻止するステップと、
前記放射された赤外線放射の前記受光した部分を、前記細長いチャンネルと連通する検出回路で検出するステップと、
前記検出回路の出力を前記紫外線ランプシステムの制御器へ電気的に通信し、前記出力が前記検出された赤外線放射の量を表すようにしたステップと、
を備えた方法。
【請求項２５】
前記細長いチャンネルにおいて外部ソースから放射された漂遊可視光線の一部分を受光するステップと、
前記細長いチャンネルに交差するレンズによって前記漂遊可視光線の一部分を実質的に阻止するステップと、
を更に備えた請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、紫外線ランプシステムに係り、より詳細には、紫外線ランプシステムからの光の検出に係る。
【背景技術】
【０００２】
紫外線（ＵＶ）ランプシステムは、接着剤、シール剤、インク及びコーティングのような物質を加熱し、硬化するために通常使用されている。ある紫外線ランプシステムは、無電極光源を有し、そして無電極プラズマランプ（電球）をマイクロ波エネルギーで励起することにより動作する。マイクロ波エネルギーでの励起に依存する無電極紫外線ランプシステムでは、電球が金属性マイクロ波空洞又はチャンバー内に取り付けられる。マグネトロンのような１つ以上のマイクロ波ジェネレータが導波管を経てマイクロ波チャンバーの内部に結合される。マグネトロンは、電球に包囲された混合ガスからプラズマを開始して持続するためにマイクロ波エネルギーを供給する。プラズマは、紫外線及び赤外線波長をもつスペクトル線又は光子で強く重み付けされた電磁放射の特性スペクトルを放射する。
【０００３】
無電極ＵＶランプシステムの電球は、マイクロ波エネルギーで励起されたときに点灯するものであって、ランプシステムの他の部分への直接的な電気的接続を有していない。それ故、マイクロ波空洞内に光センサを使用して、電球が点灯したかどうか決定する。光センサがないと、ＵＶランプシステムは、電球の状態（オン又はオフ）の指示を与えない。従来の光センサは、ランプボックス内の光の強度を検出するが、電球に直接配向されない。しかしながら、ある用途では、光センサを作動して、電球が点灯したと誤って指示させるに足る光で空洞を照らすように別のランプが位置されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
漂遊光源からの偽の検出を減少する１つの方法は、光センサをマイクロ波チャンバーに配置して、電球を向くように配向することである。この方法は、他の光源からの到来光の作用を減少するが、この方法は、光センサを非常に強いＵＶ光にも露出させ、このＵＶ光は、センサの動作範囲に匹敵するレベルに減少されねばならない。ある場合には、着色したガラスフィルタを使用して強度を減少しているが、強いＵＶ光に長期間露出すると、これらフィルタは、しばしば変化し又は曇り、これは、光源の校正状態に悪影響を及ぼすことになる。更に、外部光源からの到来光は、充分な強度があると、依然、センサを作動させる。
【０００５】
フィルタに伴う問題を回避するのに使用される別の方法は、光センサを非常に光沢のある表面に向け、電球からの反射光を検出することである。この方法は、電球に向けて直接配向されたセンサに伴う問題の幾つかを克服する上で助けとなるが、その非常に光沢のある表面から外部光も反射される場合には、依然、偽の検出を生じることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
マイクロ波エネルギーにより励起される無電極ランプを有する形式の紫外線ランプシステムのための光センサが提供される。この光センサは、第１のアパーチャー及び第２のアパーチャーを有する細長いチャンネルを備えている。第１のアパーチャーは、一般的に、無電極ランプに向けられる。第２のアパーチャーは、第１のアパーチャーで受けた光の少なくとも一部分を受光し、そしてそれを検出器へ送光するように構成される。第１のアパーチャーで受ける光は、典型的に、紫外線、可視光、及び赤外線成分を含む。光センサの一実施形態において、細長いチャンネルは、第１の細長いチャンネル部分と、第２の細長いチャンネル部分とを含む。第１の細長いチャンネル部分は、一般的に、第２の細長いチャンネル部分に対して横方向に配向され、第１の細長いチャンネル部分及び第２の細長いチャンネル部分が直接的な視線上にないようにされる。この実施形態の検出器は、第２のアパーチャーにおいて第２の細長いチャンネル部分で反射された光を検出するように構成された光検出回路を備えている。
【０００７】
光センサの別の実施形態では、レンズが細長いチャンネルに交差し、第１のアパーチャーと第２のアパーチャーとの間に位置される。このレンズは、赤外線放射の通過は許すが、可視光線は実質的に阻止する。この実施形態では、検出器は、第２のアパーチャーにおいて細長いチャンネル内で赤外線放射を検出するように構成された赤外線検出回路を備えている。
【０００８】
添付図面は、本発明の実施形態を例示するものであり、そして上述した本発明の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
多数の図面にわたり同じコンポーネントが同じ番号で示された添付図面を参照すれば、図１は、マイクロ波エネルギーで無電極ランプ又は電球１２を励起することに基づく紫外線ランプシステム１０のブロック図である。電球１２は、金属性のマイクロ波チャンバー１４内に取り付けられる。１つ以上のマグネトロン１６ａ、１６ｂが、導波管１８ａ、１８ｂを経てマイクロ波チャンバー１４の内部に結合される。マグネトロン１６ａ、１６ｂは、紫外光線２０を発生するために電球１２にマイクロ波エネルギーを供給する。紫外光線２０は、マイクロ波チャンバー１４からチャンバー出口２２を通して微細メッシュ金属スクリーン２４を経て外部位置へ向けられ、この金属スクリーン２４は、チャンバー出口２２をカバーするもので、マイクロ波エネルギーの放射は阻止できるが、紫外光線２０をマイクロ波チャンバー１４の外部へ送光するのを許す。光センサ３０は、電球１２により発生された紫外光線２０を検出するためにマイクロ波チャンバー１４に少なくとも一部分位置される。幾つかの実施形態では、光センサ３０の全体がマイクロ波チャンバー１４内に配置される。他の実施形態では、センサ３０の一部分のみがチャンバー１４内にあるか、又はチャンバー１４と少なくとも連通する。
【００１０】
図２ないし４を参照すれば、光センサ３０の例示的構成は、電球１２に面した第１のアパーチャー３４を画成する前面３２を有する。第１のアパーチャー３４は、細長いチャンネル３５を開始し、これは、第２のアパーチャー４２で終了となる。この実施形態では、細長いチャンネル３５は、光センサ３０を通して部分的に延びる第１の細長いチャンネル部分３６を含む。この第１の細長いチャンネル部分３６は、一般的に、第２の細長いチャンネル部分３８に対して横方向でそれに交差し、この第２の細長いチャンネル部分３８は、第２のアパーチャー４２で終了する外面４０に向かって延びる。第１の細長いチャンネル部分３６及び第２の細長いチャンネル部分３８は、第１及び第２のアパーチャーが互いに直接的な視線上にないように配向される。この実施形態では、第１及び第２の細長いチャンネル部分３６、３８は、直線的であるが、他の実施形態では、これらチャンネル部分は、直線的、曲線的、又はその両方の組み合わせでもよい。更に、他の実施形態では、第１及び第２のチャンネル部分３６、３８の他の配向は、第１及び第２のアパーチャー３４、４２が互いに直接的な視線上にある配向から、第１及び第２のチャンネル部分３６、３８が互いに鋭角を形成する配向までの範囲でよい。ある実施形態では、第１及び第２のチャンネル部分３６、３８が実質的に垂直である。他の実施形態では、第１及び第２のチャンネル部分３６、３８が、Ｕ字型、Ｖ字型、又は他の形状を形成するように構成される。
【００１１】
又、図５及び６の実施形態に示されたように、付加的なチャンネル部分が、チャンネル部分３６、３８に接続されてもよい。図５を参照すれば、センサ５０は、３つのチャンネル部分５２、５４、５６を含む。この実施形態では、これらチャンネル部分も、第１のアパーチャー５８と第２のアパーチャー５９との間に直接的な視線を形成しない。第２のチャンネル部分５４は、第１のチャンネル部分５２及び第３のチャンネル部分５６とで２つのドッグレッグを形成し、これにより、外部光源から漂遊光線を伝達するおそれを減少する。又、図６に示すセンサ６０の別の構成も、３つのチャンネル部分６２、６４、６６で構成され、その第２のチャンネル部分６４は、曲線形状にあり、アパーチャー６８、６９が互いに直接的な視線上にないように位置される。
【００１２】
図７に示すように、そして図２ないし４の実施形態を参照すれば、ＵＶ光線２０は、第１のアパーチャー３４に入り、第１の細長いチャンネル部分３６に沿って進行する。光線２０は、第２の細長いチャンネル部分３８で反射される。検出回路４４は、第２のアパーチャー４２に位置され、第２の細長いチャンネル部分３８の反射光を検出するように構成される。検出回路４４は、電球の状態（オン又はオフ）をＵＶランプシステム１０へ通信する。アパーチャー３４、４２が互いに直接的な視線上にないことにより、検出回路４４も、同様に、電球１２と直接的な視線上になく、従って、回路４４が受ける光の強度は、回路４４の動作範囲内のレベルに減衰される。
【００１３】
ある実施形態におけるアパーチャー及びチャンネルのサイズは、例えば、約０．５ミルから約１０ミルの範囲である。これらのサイズは、他の実施形態では、そのチャンネル長さ及び光の強度に適するように、もっと大きくても小さくてもよい。チャンネル部分のサイズ及び構成は、検出回路４４の範囲に依存する。例えば、ここに示す実施形態では、第１及び第２のチャンネル部分３６、３８は、検出回路４４の検出範囲を受け容れるために異なるサイズの断面を有してもよい。チャンネル部分３６、３８の断面は、他の実施形態では、同じでよい。同様に、第１及び第２のチャンネル部分３６、３８は、ある実施形態では、第１及び第２のアパーチャー３４、４２とは逆の端において互いに交差するか、或いはこの実施形態と同様に、第１のチャンネル部分３６が、第２のアパーチャー４２と、該第２のアパーチャー４２とは逆の第２のチャンネル部分３８の端との間で第２のチャンネル部分３８に交差する。
【００１４】
光センサ３０は、一般的に、電球に向けて配向できる限りマイクロ波チャンバー１４内のどこに位置されてもよい。光センサ３０を、チャンバー出口２２と直接整列しないように位置させることで、偽の検出の数を減少する上で助けとなる。更に、外部光源７２からの漂遊光７０がチャンバー出口２２を通してマイクロ波チャンバー１４に入ることができるが、光センサ３０の細長いチャンネル３５は、外部光源７２からの漂遊光７０を減衰する上で助けとなる。これは、ひいては、偽の検出の数を減少する上でも助けとなる。
【００１５】
図８に示す光センサ８０の別の実施形態は、シリコン又はゲルマニウムより成るレンズ８２を使用する。赤外線放射は、レンズ８２を通過することが許されるが、可視光線は、阻止される。電球１２から発生されるＵＶ光及び赤外線放射、並びに外部光源７２からの漂遊光７０は、第１のアパーチャー８４を通して光センサ８０に入り、そして細長いチャンネル８６に沿って進行する。ＵＶ光及び漂遊可視光線は、レンズ８２により阻止され、赤外線放射のみが上述したように通過することが許される。赤外線放射を検出するように構成された検出回路（図示せず）は、第２のアパーチャー８８に位置されて、電球１２の状態（オン又はオフ）をＵＶランプシステム１０の制御器に通信する。第１及び第２のアパーチャー８４、８８は、互いに直接的な視線上に位置されるが、レンズを使用する他の実施形態は、第１及び第２のアパーチャー８４、８８を互いに直接的な視線からずれるように位置させることができる。
【００１６】
ある実施形態では、光センサは、アルミニウムのブロックから加工される。チャンネル（又はチャンネル部分）の壁は、比反射率を要求しないが、壁の特性は、時間と共に低下も変化もしてはならない。というのは、センサへの光入力を変化させて、おそらく、センサの出力を信頼性のないものにするからである。チャンネル壁の反射率は、検出回路を選択するときに考慮される設計パラメータでよい。ある反射率が要求される場合には、壁を、例えば、金メッキ又はテフロン（登録商標）コーティングによって処理できるが、厳しい環境条件を許容するいかなる形式の反射コーティングを使用することもできる。
【００１７】
本発明の種々の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲は、このような詳細に限定されるものではない。当業者であれば、付加的な利点や変更が容易に明らかであろう。それ故、本発明は、その広い観点において、特定の細部、代表的な装置及び方法、ここに図示して説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、光センサの他の実施形態は、図２ないし４の実施形態における第１及び第２の細長いチャンネル部分の組合せ、図５及び６の実施形態の第１、第２及び第３の細長いチャンネル部分、並びに図６の実施形態のレンズを使用してもよい。ここに開示した種々の特徴は、単独で利用されてもよいし、又は用途のニーズに基づいて任意の組合せで利用されてもよい。従って、本出願人の一般的な発明概念の精神又は範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光センサを組み込んだ紫外線ランプシステムのブロック図である。
【図２】図１の光センサの斜視図で、電球を向いたアパーチャー及び光を検出するのに使用されるアパーチャーを示す図である。
【図３】図２の光センサの上面図である。
【図４】図３の光センサの４−４線に沿った断面図である。
【図５】図１の光センサの別の実施形態の断面図である。
【図６】図１の光センサの更に別の実施形態の断面図である。
【図７】図１の紫外線ランプシステムの一部分を詳細に示す図である。
【図８】図１の光センサの別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０：紫外線ランプシステム
１２：無電極ランプ又は電球
１４：マイクロ波チャンバー
１６ａ、１６ｂ：マグネトロン
１８ａ、１８ｂ：導波管
２０：紫外光線
２２：チャンバー出口
２４：極微メッシュ金属スクリーン
３０：光センサ
３２：前面
３４：第１のアパーチャー
３５：細長いチャンネル
３６：第１の細長いチャンネル部分
３８：第２の細長いチャンネル部分
４０：外面
４２：第２のアパーチャー
４４：検出回路
５０：センサ
５２、５４、５６：チャンネル部分
５８、５９：アパーチャー
６０：センサ
６２、６４、６６：チャンネル部分
７０：漂遊光線
７２：外部光源
８０：光センサ
８２：レンズ
８４、８８：アパーチャー
【図１】
2009107341.tif 000003
【図２】
2009107341.tif 000004
【図３】
2009107341.tif 000005
【図４】
2009107341.tif 000006
【図５】
2009107341.tif 000007
【図６】
2009107341.tif 000008
【図７】
2009107341.tif 000009
【図８】
2009107341.tif 000010
【外国語明細書】
2009107341.tif 000011
2009107341.tif 000012
2009107341.tif 000013
2009107341.tif 000014
2009107341.tif 000015
2009107341.tif 000016
2009107341.tif 000017
2009107341.tif 000018
2009107341.tif 000019
2009107341.tif 000020
2009107341.tif 000021
2009107341.tif 000022
2009107341.tif 000023
2009107341.tif 000024
2009107341.tif 000025
2009107341.tif 000026
2009107341.tif 000027
2009107341.tif 000028
2009107341.tif 000029