WO2007013602A1 - 紫外線ランプおよび紫外線照射装置 - Google Patents
紫外線ランプおよび紫外線照射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2007013602A1 WO2007013602A1 PCT/JP2006/315009 JP2006315009W WO2007013602A1 WO 2007013602 A1 WO2007013602 A1 WO 2007013602A1 JP 2006315009 W JP2006315009 W JP 2006315009W WO 2007013602 A1 WO2007013602 A1 WO 2007013602A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- electrode
- discharge tube
- discharge
- ultraviolet
- curved surface
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
- H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
- H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
- H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J5/50—Means forming part of the tube or lamps for the purpose of providing electrical connection to it
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
- H01J61/06—Main electrodes
- H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
- H01J61/523—Heating or cooling particular parts of the lamp
- H01J61/526—Heating or cooling particular parts of the lamp heating or cooling of electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
- H01J61/72—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of easily vaporisable metal vapour, e.g. mercury
Definitions
- UV lamp and UV irradiation device UV lamp and UV irradiation device
- the present invention relates to an ultraviolet lamp and an ultraviolet irradiation device.
- the space between the lamp 100 and the reflector 101 is sealed and nitrogen gas is enclosed. It is necessary to adopt the lamp house 103 having a sealed structure. In this case, it is necessary to provide a window portion 102 for emitting ultraviolet rays on the workpiece W side of the lamp housing 103.
- the discharge vessel is a rectangular box type.
- a mesh electrode capable of transmitting ultraviolet light is provided on the lower surface, and an electrode that reflects ultraviolet light is provided on the upper surface.
- an electrode that reflects ultraviolet rays is provided on the upper surface, the above-described lamp noise is unnecessary.
- the surface on which the ultraviolet reflecting electrode (lb) is provided is the upper surface, and ultraviolet rays can be transmitted.
- the surface on which the mesh electrode (lc) is provided is the lower surface.
- the surface with the larger area is defined as the side surface, and the surface with the smaller area is defined as the front and back surfaces.
- the direction toward the upper surface is the upward direction
- the direction toward the lower surface is the downward direction
- the direction of the force on the side surface is the lateral direction.
- a rectangular box lamp has a problem that it is more easily broken than a cylindrical lamp.
- gas is generally sealed at a pressure lower than atmospheric pressure when the lamp is turned off.
- an ultraviolet lamp in which the gas pressure in the discharge container at the time of lighting is higher than the atmospheric pressure. Therefore, when the lamp is turned off, the external force is also pressed by the atmospheric pressure.
- the expansion force due to the internal gas may increase when the lamp is lit.
- the upper surface provided with an electrode that reflects ultraviolet light and the lower surface provided with a mesh-like electrode that can transmit ultraviolet light must have a large area. is there.
- the compression force due to atmospheric pressure and the expansion force due to internal gas are greater on these surfaces than on other surfaces.
- a large force is applied to the side portion due to the large pressure applied to the upper and lower surfaces.
- the discharge vessel tends to crack on the side surface.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultraviolet lamp having a simple configuration, sufficient irradiation efficiency, and a discharge vessel that is difficult to break.
- the object is to provide an ultraviolet irradiation device.
- a first invention according to the present invention is an ultraviolet lamp provided with a discharge tube formed in a cylindrical shape, and the outer peripheral wall of the discharge tube has a curved portion and an ultraviolet ray transmitting portion at positions facing each other.
- the curved portion is formed so that the inner surface of the discharge tube is concave (see FIG. 2).
- the upward direction in FIG. 2 is the upward direction of the discharge tube (that is, the direction in which the curved surface portion is located is upward), and the downward direction in FIG.
- the downward direction (that is, the direction in which the flat part for transmitting ultraviolet light is located is the downward direction).
- the left and right direction in Fig. 2 is the side direction of the discharge tube.
- the direction perpendicular to the paper surface in Fig. 2 is the length direction of the discharge tube.
- the outer peripheral wall of the discharge tube is provided with a flat portion for transmitting ultraviolet light.
- the flat part is brought close to the work w, the flat part is flat, so that any position of the flat part is uniformly close to the work W. Therefore, the problem that “some UV rays reach the work w after passing through a long distance in the air” that occurs in the case of the conventional example using the cylindrical discharge vessel is suppressed. As a result, it is possible to increase the irradiation efficiency of ultraviolet rays as compared with the case of using a cylindrical lamp.
- the outer peripheral wall facing the flat portion for transmitting ultraviolet light is a curved surface portion whose inner surface is concave. Therefore, even if a compression force due to atmospheric pressure or an expansion force due to internal gas is applied to the discharge tube, the force is not concentrated in one place but is dispersed. Therefore, the present invention suppresses the problem that occurs in the case of the rectangular parallelepiped discharge vessel shown in FIG. 4 of WO2004Z025175, in which force concentrates on the side surface and the side surface is easily cracked.
- “flat” in the “flat portion” of the first invention does not mean only a complete plane. Even if the flat portion is slightly distorted, it is clear that the effect of the present invention can be obtained if the flat portion is sufficiently flat compared to the opposing concave surface portion.
- the curved surface portion in the first invention does not necessarily comprise only a curved surface.
- the curved surface portion opposed to the flat portion 201 for transmitting UV light has two arc-shaped portions 203 and a width wider than the flat portion 201 for transmitting UV light sandwiched between them.
- the narrow flat portion 202 may be used. Even in such a case, it is clear that the effect of the first invention can be obtained.
- the width of the flat portion 202 included in the curved surface portion is preferably 2Z3 or less of the width of the flat portion 201 for UV transmission, preferably 1Z2 or less, and more preferably 1Z3 or less. Is more preferable.
- the width of the flat portion 202 is equal to or larger than the width of the flat portion 201 for transmitting ultraviolet light, it is not included in the first invention of the present invention.
- a strong force is exerted on the arc-shaped portions on both sides of the flat portion 202 by the compression force due to the atmospheric pressure applied to the two flat portions facing each other. Take it.
- the arc-shaped portion is easily broken. Therefore, if the discharge tube according to the first aspect of the present invention is difficult to break, the effect cannot be obtained.
- the curved surface portion in the first invention is an ultraviolet ray transmitting material as shown in FIG.
- the flat part 201 is sufficiently narrower than the flat part 201, and is composed of a plurality of flat parts 204. Even in such a case, it is clear that the effect of the first invention can be obtained.
- the curved surface portion in the first invention is composed of one concave curved surface that does not include a flat portion. By doing so, the strength of the discharge tube can be further increased.
- the curved surface portion in the first invention is constituted by one concave curved surface not including a flat portion and having a circular cross section.
- an ultraviolet reflecting member is provided on the curved surface portion, and the ultraviolet reflecting member is already provided from one side portion of the discharge tube along the curved surface portion.
- the ultraviolet reflecting surface of the ultraviolet reflecting member is lower than one side. It is characterized in that it is perpendicular to the tangential plane to the UV reflecting surface and is directed downward from the direction from one side to the other side. To do.
- the inner surface of the discharge tube in the flat portion 201 for transmitting ultraviolet light formed on the outer wall surface of the discharge tube is defined as the bottom.
- the vertex T is the point where the bottom force is farthest away.
- a straight line passing through this vertex T and orthogonal to the base is taken as the reference line.
- the intersection of this base line and the base is designated as base point B.
- a straight line that passes through the center point of vertex T and base point B and is perpendicular to the reference line is the center line.
- the ultraviolet reflecting member is formed wider than the range extending from one side of the discharge tube to the other side along the curved surface
- at least the ultraviolet reflecting member 206 is present, and at least one of the two side portions reflects ultraviolet rays further downward from the side. Meaning that member 206 extends.
- FIG. 12 is a cross-sectional view of the discharge tube in the case of a comparative example in which the discharge tube is cylindrical.
- the side portion S1 in order to suppress the emission of ultraviolet rays from the side of the discharge tube, as in the second invention according to the present invention, the side portion S1 It is assumed that the ultraviolet reflecting member 206 is extended below the lower side. In this case, from the point A of the UV reflecting member below the side portion S1, the direction perpendicular to the tangential plane to the reflecting surface of the UV reflecting member and the direction of the discharge inside the discharge tube (the discharge from point A in FIG. 12).
- the direction of the directional force arrow in the tube is from the side S1 to the side S2 upward from the direction of the directional force. That is, the ultraviolet rays reflected by the ultraviolet reflecting member 206 below the side portion S1 are more likely to travel upward than to travel downward. Therefore, part of the ultraviolet rays is reflected more frequently in the discharge tube before being emitted from the discharge tube toward the workpiece W. As the number of reflections increases, the ultraviolet light attenuates. As a result, there arises a problem that the amount of ultraviolet rays irradiated to the workpiece W is reduced.
- the second invention according to the present invention as shown in FIG. 11, at a point A below the one side S1, it is perpendicular to the tangential plane to the ultraviolet reflecting surface,
- the direction toward the inside of the discharge tube (in Fig. 11, point A force, the direction of the arrow directed toward the inside of the discharge tube) is greater than the direction of the direction of force from one side S1 to the other side S2.
- the ultraviolet rays reflected by the ultraviolet reflecting member 206 below the side portion S1 are more likely to travel downward than to travel upward. Therefore, the number of times the ultraviolet rays are reflected in the discharge tube before the discharge tube force is released toward the workpiece W is reduced. Reflection like this If the number of times can be reduced, the attenuation of ultraviolet rays can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the amount of ultraviolet rays applied to the workpiece W.
- the ultraviolet reflecting member is formed wider than the range extending from one side of the discharge tube to the other side along the curved surface
- the ultraviolet reflecting member 206 must be present in the entire range from one side S1 to the other side S2.
- a part of the range from one side S 1 to the other side S 2 has a light transmission window for measuring the UV intensity, and the UV reflection member 206 is provided at the part of the light transmission window.
- the discharge tube is perpendicular to the tangential plane to the ultraviolet reflecting surface at all points of the ultraviolet reflecting surface of the ultraviolet reflecting member and below the one side. It is not necessary that the direction force is directed downward from one side to the other side. Even if there are some points that do not satisfy these conditions, the effect of the second invention can be achieved if such conditions are satisfied at most points below the one side. It is clear that it is obtained.
- the ultraviolet reflecting member 206 is formed on the outer surface of the discharge tube, the second invention according to the present invention is not limited to such a case, and the ultraviolet reflecting member 206 is the discharge tube. It is formed on the inner surface.
- a third invention according to the present invention is the ultraviolet lamp according to the first invention, wherein an ultraviolet reflecting member is provided on the curved surface portion, and the ultraviolet reflecting member is disposed on one side of the discharge tube along the curved surface portion.
- the first electrode is formed wider than the range extending from one side to the other side, and is the first electrode for generating a main discharge for generating ultraviolet rays.
- the first electrode when aluminum or the like is fixed to the outer wall surface of the curved surface portion 205 to form the first electrode, the first electrode can also be used as the ultraviolet reflecting member 206.
- the ultraviolet reflecting member is separated from the first electrode. There is no need to provide 206. As a result, the manufacturing process and material costs can be reduced, and the lamp can be made inexpensive.
- an ultraviolet ray reflecting member extends from the upper surface of the discharge vessel to both side surfaces.
- the first electrode and the second electrode that forms the discharge are provided in a practical shape and the distance from the first electrode is uniform with any part of the first electrode. Is difficult.
- the distance between the first electrode and the second electrode varies depending on the portion of the first electrode. Therefore, discharge concentrates where the distance between the electrodes is short, between the first electrode and the second electrode. As a result, there arises a problem that the discharge intensity becomes weak.
- a first electrode for generating main discharge for generating ultraviolet rays is provided on the curved surface portion. Therefore, unlike the comparative example using a rectangular box-shaped discharge vessel, even when the first electrode having a function as an ultraviolet reflecting member is provided in the lateral direction, the first electrode and the second electrode This makes it easy to design a lamp with a uniform distance from the other electrode (see Fig. 2).
- the first electrode is formed on the outer surface of the discharge tube.
- the third invention according to the present invention is not limited to such a case, and the first electrode is discharged. It may be formed on the inner surface of the tube.
- a fourth invention according to the present invention is characterized in that, in the ultraviolet lamp according to the first invention, the material of the discharge tube is quartz glass.
- the ultraviolet ray irradiation force hitting the corner between the lower surface and the side surface of the inner surface of the discharge vessel is small compared to the surrounding portion.
- Quartz glass has been shown to cause changes in the molecular structure when exposed to ultraviolet light, and the degree of the change is thought to be proportional to the amount of UV irradiation. Therefore, when quartz glass is used as the material of the discharge tube, unevenness occurs in the degree of molecular structure change at the corners and the surroundings. As a result, there is a problem that the discharge vessel is distorted and easily broken.
- the outer peripheral wall of the discharge tube is provided with a curved surface portion having a concave surface on the inner side of the discharge tube at a position facing the flat portion for transmitting ultraviolet light.
- the first electrode is for ground connection
- the first electrode is provided on the outer surface of the curved portion
- the interior of the discharge tube. 2 is provided with a second electrode for high voltage connection.
- both of the two electrodes for inducing discharge are used for the purpose of ease of manufacture and suppression of electrode deterioration due to use of the lamp. It was provided outside the discharge vessel.
- a discharge occurs between one electrode connected to earth (earth electrode) and an electrode to which high-voltage alternating current is applied (high-voltage electrode).
- high-voltage electrode an electrode to which high-voltage alternating current is applied.
- the high-voltage electrode and the workpiece W are close to each other, so that discharge occurs between the high-voltage electrode and the workpiece W depending on the type of workpiece W. Is a problem.
- the first electrode is provided on the outer surface of the curved surface portion of the discharge tube. Therefore, the first electrode can be manufactured immediately and deterioration of the first electrode due to the use of the lamp can be suppressed. Furthermore, in the fifth invention, the first electrode is for ground connection. Therefore, even though the first electrode is provided on the outer surface of the curved surface portion of the discharge tube, the discharge to the first electrode force work W does not occur. Furthermore, in the fifth invention, since the second electrode for high voltage connection is provided inside the discharge tube, the discharge from the second electrode to the workpiece W is also suppressed.
- the first electrode is used for high voltage connection.
- the discharge tube is cylindrical, the first electrode does not approach the vicinity of the workpiece W. Therefore, in the case of a cylindrical discharge tube, even if the first electrode is provided on the outer surface of the curved portion of the discharge tube for high voltage connection, the discharge between the first electrode and the workpiece W Is hardly a problem. Therefore, the fifth invention according to the present invention solves a problem peculiar to the case where the discharge tube has a flat portion for transmitting ultraviolet rays.
- the first electrode is provided on the curved surface portion, and the first electrode extends along one of the discharge tubes along the curved surface portion. Is formed wider than the range extending from one side to the other, and a linear second electrode extending in the length direction of the discharge tube is provided inside the discharge tube.
- the electrode is provided in the vicinity of the central portion of the flat portion, and is configured to generate main discharge between the first electrode and the second electrode.
- the vicinity of the central portion of the flat portion is limited to a straight line passing through W3 and perpendicular to the straight line WL and a straight line passing through W4 and perpendicular to the straight line WL.
- the vertex T is the point farthest from the base force among the inner surfaces of the discharge tube.
- a straight line passing through this vertex T and orthogonal to the base is taken as the reference line.
- the intersection of this base line and the base is designated as base point B.
- the straight line HC is the one that passes through the center point of vertex T and base B.
- “near the center of the flat portion” is limited between the straight line HC and the base.
- the “near the center of the flat portion” in the sixth invention is the inner portion of the square marked in the discharge tube of FIG.
- the second electrode is provided in the vicinity of the central portion of the flat portion.
- a linear electrode is used as the second electrode. Therefore, it is not necessary to use such a mesh-like electrode as the second electrode, which is used for the ultraviolet transmitting surface of the discharge vessel of the conventional rectangular box type ultraviolet lamp. As a result, the amount of ultraviolet rays blocked by the second electrode can be reduced.
- the second electrode Is provided near the center of the flat portion 201. Such a combination of two electrodes makes the distance from the second electrode substantially uniform over a wide range of the first electrode. As a result, since discharge occurs in a wide range in the discharge tube, the effect of increasing the ultraviolet intensity can be obtained.
- the first electrode has a substantially arc-shaped cross section, and each point force on the cross section of the first electrode is equidistant.
- a linear second electrode extending in the length direction of the discharge tube is provided at the position.
- the "equal distance” in the seventh invention does not mean only the case where the distance is completely equal U. Even if the distance is slightly different, it is considered to be “equal distance” if substantially the entire force of the first electrode is different enough to cause discharge.
- the discharge is generated in a wider range in the discharge tube. As a result, an effect of increasing the ultraviolet intensity can be obtained.
- the first electrode is provided on the curved surface portion, and a line extending in the length direction of the discharge tube is provided inside the discharge tube.
- a second electrode is provided, and a main discharge is generated between the first electrode and the second electrode, an auxiliary electrode is provided on the flat portion, and the first electrode It is configured so that an auxiliary discharge is generated between the second electrode and the auxiliary electrode (see Fig. 4).
- the auxiliary electrode plays a role of stabilizing the main discharge as well as facilitating the discharge (main discharge) between the first electrode and the second electrode.
- a discharge (auxiliary discharge) force S occurs between the second electrode and the auxiliary electrode.
- This release Charged particles generated by electricity, metastable atoms and ions, and even photons lower the applied voltage required to generate and maintain the main discharge. As a result, it is possible to reduce the voltage at the start of the lamp and stabilize the discharge plasma at the time of lighting.
- auxiliary discharge is performed between the second electrode provided in the discharge tube and the auxiliary electrode provided in the flat portion, and provided in the discharge tube.
- the main discharge is performed between the second electrode and the first electrode provided on the curved surface portion.
- the first electrode is provided on the curved surface portion, and a line extending in the length direction of the discharge tube is provided inside the discharge tube.
- the second electrode is provided in the vicinity of the center of the flat portion, and main discharge occurs between the first electrode and the second electrode.
- the flat portion is provided with no electrode other than the second electrode.
- the meaning of “the second electrode is provided in the vicinity of the central portion of the flat portion” in the ninth invention is the same as in the sixth invention.
- the flat portion is not provided with an electrode other than the second electrode
- the second electrode may be provided in the discharge tube apart from the flat portion which may be provided in the flat portion.
- a linear electrode extending in the length direction of the discharge tube is used as the second electrode used for the main discharge. As a result, the amount of ultraviolet rays blocked by the second electrode can be reduced. Furthermore, since no electrode other than the second electrode is provided on the flat portion, a lamp with a small amount of ultraviolet rays blocked by the electrode can be obtained.
- the second electrode in addition to the first electrode being provided along the curved surface portion 205 formed so that the inner surface of the discharge tube is concave, the second electrode is provided. These electrodes are provided in the vicinity of the central portion of the flat portion 201. By such a combination of two electrodes, the distance from the second electrode becomes substantially uniform over a wide range of the first electrode. as a result
- the first electrode is provided on the curved surface portion, and a line extending in the length direction of the discharge tube is provided outside the discharge tube.
- the second electrode is provided in the vicinity of the center of the flat portion, and main discharge occurs between the first electrode and the second electrode.
- the flat part is not provided with any electrode other than the second electrode (see Fig. 3).
- the inner surface of the discharge tube in the flat portion 201 for transmitting ultraviolet light formed on the outer wall surface of the discharge tube is defined as the bottom.
- the longest length of the portion that can be accommodated in the discharge tube is defined as a straight line WL.
- the two intersections of this straight line WL and the inner surface of the discharge tube are designated as W1 and W2.
- W1 and W2 are the center point of W1 and W2.
- the two points whose distance from WC is 1Z4 of the distance between WC and W 1 are defined as W3 and W4.
- “near the center of the flat part” means that between the straight line passing through W3 and perpendicular to the straight line WL and the straight line passing through W4 and perpendicular to the straight line WL in the flat part 201 outside the discharge tube. It corresponds to the part. That is, the “near the center of the flat portion” in the tenth invention is a portion indicated by a thick line on the outer surface of the flat portion 201 in FIG.
- the second electrode is provided in the vicinity of the central portion of the flat portion.
- a linear electrode extending in the length direction of the discharge tube is used as the second electrode used for the main discharge.
- the amount of ultraviolet rays blocked by the second electrode can be reduced.
- no electrode other than the second electrode is provided on the flat portion, a lamp with a small amount of ultraviolet rays blocked by the electrode can be obtained.
- the second electrode is provided in addition to the first electrode being provided along the curved surface portion 205 formed so that the inner surface of the discharge tube is concave. These electrodes are provided in the vicinity of the central portion of the flat portion 201. By such a combination of two electrodes, the distance from the second electrode becomes substantially uniform over a wide range of the first electrode. as a result
- An eleventh invention according to the present invention is the ultraviolet lamp according to the first invention, wherein the first electrode is provided on the outer surface of the curved surface portion, and the flat portion and the curved surface of the outer surface of the curved surface portion are provided. It is characterized in that the first electrode is not provided in the vicinity of the boundary with the part (for example, see Fig. 3).
- the eleventh aspect since the first electrode is not provided in the vicinity of the boundary between the flat portion and the curved surface portion, the distance between the first electrode and the workpiece W is increased. Therefore, even when the first electrode is used as the high-voltage connection electrode, it is difficult to cause discharge between the first electrode and the work W, and the effect is obtained.
- the auxiliary electrode is provided over the entire length in the length direction of the discharge tube.
- a long discharge tube is usually used.
- an auxiliary electrode is provided only at the end in the length direction outside the UV irradiation site force.
- charged particles are generated by the auxiliary discharge generated at the end of the discharge tube when the lamp is turned on. Due to the charged particles, etc., a main discharge is generated in the vicinity of the auxiliary electrode, and further, the main discharge induces a main discharge at a position where the auxiliary electrode force is far away, so that a discharge is generated by the entire discharge tube. Become. Such as In the case where the auxiliary electrode force is far away, there is no effect of auxiliary discharge that stabilizes the discharge during lighting.
- the auxiliary electrode is provided over the entire length of the discharge tube. Therefore, charged particles generated by the auxiliary discharge are uniformly distributed throughout the discharge tube. As a result, an effect that the main discharge is stabilized is obtained.
- the total length in the length direction means the almost total length of the portion of the discharge tube that causes discharge.
- the auxiliary electrode is not provided at that portion.
- This is natural when considering the purpose of installing the auxiliary electrode.
- FIG. 1 is a side sectional view of an excimer lamp according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the excimer lamp of the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of an excimer lamp according to a second embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of an excimer lamp according to a third embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which auxiliary discharge occurs on the inner surface of the flat portion in the excimer lamp of the third embodiment.
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which main discharge occurs between the first electrode and the second electrode in addition to the auxiliary discharge in the excimer lamp of the third embodiment.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of an excimer lamp according to another embodiment.
- FIG. 8 is a sectional view of a lamp house in which a conventional excimer lamp is accommodated.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of an example of a discharge tube of an ultraviolet lamp according to the present invention.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of an example of a discharge tube of an ultraviolet lamp according to the present invention.
- FIG. 11 is a view showing a side portion of a discharge tube of an ultraviolet lamp according to the present invention.
- FIG. 12 is a cross-sectional view of a comparative ultraviolet lamp provided with a cylindrical discharge tube.
- FIG. 13 is a view showing “near the center of the flat portion” in the sixth aspect of the present invention.
- FIG. 14 is a view showing “near the center of the flat portion” in the tenth aspect of the present invention.
- FIG. 1 shows a side sectional view of the excimer lamp 1 of the present embodiment
- FIG. 2 shows a sectional view in a plane perpendicular to the length direction of the discharge tube.
- the excimer lamp 1 is provided with a discharge tube 2.
- the discharge tube 2 has a double tube structure including an outer tube portion 3 made of quartz glass and an inner tube portion 4 also made of quartz glass and inserted into the outer tube portion 3. ing.
- the outer tube portion 3 is shaped like a flat plate by crushing a part of the arc of the outer peripheral wall in an elongated cylinder. That is, a curved surface portion 5 having an arched cross section and a flat plate-like flat portion 6 that connects both end edges of the circular arc in the curved surface portion 5 are provided.
- the corner portion 5A where the curved surface portion 5 and the flat portion 6 are joined is rounded.
- the inner pipe portion 4 has a cylindrical shape with a diameter smaller than that of the outer pipe portion 3, and is disposed at the center position in the lateral direction on the inner wall surface of the flat portion 6.
- the outer tube portion 3 and the inner tube portion 4 are joined to each other at both ends, and a discharge gas is filled in a discharge space 7 surrounded by both the tube portions 3 and 4.
- a discharge gas for example, xenon, argon, krypton, or the like, a gas usually used for this type of lamp can be used.
- the discharge tube 2 is provided with a pair of electrodes 8 and 9.
- the first electrode 8 is made of a metal film fixed to the outer wall surface of the curved surface portion 5 in the outer tube portion 3.
- the material of the first electrode 8 it is preferable to use a material that reflects ultraviolet rays. As such a material, for example, aluminum can be used.
- the first electrode 8 is formed along the curved surface portion 5 so as to be wider than a range extending from one side portion of the outer tube portion 3 to the other side portion. Further, in the cross section of the ultraviolet lamp perpendicular to the length direction of the discharge tube 2, the ultraviolet light reflecting surface at the point below the one side of the ultraviolet reflecting surface of the first electrode 8 is directed to the ultraviolet reflecting surface. A direction perpendicular to the tangential plane and directed toward the inner portion of the outer tube portion 3 is downward than a direction in which one side force is directed toward the other side portion.
- the edge 8A of the first electrode 8 and the side edge 6A of the flat portion 6 (in other words, from the flat surface of the flat portion 6 to the curved surface having a curvature).
- a gap where the first electrode 8 does not exist is provided between the transition position and the transition position.
- the first electrode 8 is provided at a position retreated from the joining position with the flat portion 6 in the curved surface portion 5.
- the second electrode 9 paired with the first electrode 8 has a nickel wire force and is inserted into the inner tube part 4 over almost the entire length.
- the second electrode 9 is provided at a position equidistant from each point on the first electrode 8.
- One end portions of the lead wires 10 and 11 are connected to the electrodes 8 and 9, and the other end portions of the lead wires 10 and 11 are connected to the AC power supply device 12.
- the excimer lamp 1 is installed in an ultraviolet irradiation device (not shown) with the flat portion 6 side as an emission surface. That is, the excimer lamp 1 is attached, for example, in the irradiation chamber, above the conveyor path for conveying the workpiece W to be irradiated, with the flat portion 6 side facing downward (work W side).
- the workpiece W is carried into the irradiation chamber by a conveyor.
- the loaded workpiece W is irradiated with ultraviolet rays by an excimer lamp 1 from the upper side.
- the flat portion of the ultraviolet rays (indicated by broken arrows in the figure) generated in the discharge tube 6 Anything going in the direction passes through the flat part 6 as it is and is directed toward the workpiece W and emitted.
- the material traveling in the direction of the curved surface portion 5 hits the first electrode 8 and is reflected, and emitted from the flat portion 6 side toward the corrugation W with a force.
- the workpiece W after irradiation is unloaded by the conveyor and carried to the next process.
- the outer tube portion 3 of the discharge tube 2 is provided with the flat portion 6 and the curved surface portion 5, and the first electrode 8 is provided on the curved surface portion 5. It has been.
- the exit surface side is a flat surface, so that the distance from the workpiece W is uniform over the entire exit surface. Therefore, the loss of ultraviolet rays absorbed by oxygen can be minimized even in the atmosphere, and the entire surface of the workpiece W can be irradiated evenly.
- the first electrode 8 When the first electrode 8 is made of a material having a high ultraviolet reflectance such as aluminum, the first electrode 8 emits ultraviolet rays radiated to the curved surface portion 5 side. It acts as a reflector that reflects and collects on the flat part 6 side (outgoing surface side). In this way, ultraviolet rays can be collected on the exit surface side without separately providing a reflector, so that irradiation efficiency can be increased with a simple configuration.
- the first electrode 8 is provided with a gap between the first electrode 8 and the side edge 6A of the flat portion 6.
- the edge portion 8A of the first electrode 8 reaches the irradiation surface (flat portion 6), for example, the workpiece W is conductive, and the gap between the workpiece W and the first electrode 8 is set. If there is a potential difference, there is a possibility that a discharge will occur between the workpiece W and the edge 8A of the first electrode 8.
- the edge portion 8A of the first electrode 8 is located at a position retracted from the irradiation surface, it is possible to avoid the occurrence of a discharge with the workpiece W.
- the discharge tube 2 has a double tube structure including the outer tube portion 3 and the inner tube portion 4, and the second electrode 9 is formed inside the inner tube portion 4. According to such a configuration, since there is no electrode on the flat portion 6 (outgoing surface), even if the electrode is oxidized and deteriorates, the workpiece W is contaminated with particles generated by such deterioration. There is nothing.
- the second electrode 9 is a linear electrode formed of a metal wire.
- the electric field strength increases around the linear electrode.
- High electric field strength At the location, the electron velocity distribution shifts to the higher energy side and the ionization probability of the discharge gas increases, so the ionization coefficient increases. That is, in the discharge method using such an unequal electric field, the vicinity of the linear electrode is very easily discharged. Therefore, even if there is some variation in the distance between the electrodes in the length direction of the discharge tube 2, discharge unevenness is unlikely to occur.
- both of the pair of electrodes are spread with a certain area, and are easily affected by variations in the distance between electrodes (for example, variations in the thickness of the dielectric, warping or unevenness of the flat plate), compared with conventional lamps. In addition, the discharge uniformity is excellent.
- the shielding of the emitted light by the second electrode 9 can be minimized, the light extraction efficiency is excellent.
- the first embodiment includes the first invention, the second invention, the third invention, the fourth invention, the sixth invention, the seventh invention according to the present invention described in "Disclosure of the Invention".
- This structure corresponds to all of the present invention, the ninth invention and the eleventh invention. Therefore, what is described in “Disclosure of the Invention” as an effect obtained by these inventions is obtained in the first embodiment.
- the discharge tube 21 has a single tube structure and the second electrode 25 is provided on the flat portion 23.
- FIG. 3 shows a cross-sectional view of the excimer lamp 20 of the present embodiment.
- the excimer lamp 20 is provided with a discharge tube 21.
- the discharge tube 21 is made of quartz glass, and has a flat cylindrical shape obtained by crushing a part of the arc of the outer peripheral wall in an elongated cylinder. That is, the discharge tube 21 includes an arch-shaped curved surface portion 22 and a flat plate-shaped flat portion 23 that connects both end edges of the circular arc in the curved surface portion 22.
- the first electrode 24 is provided on the curved surface portion 22 of the discharge tube 21 as in the first embodiment.
- the second electrode 25 is provided on the outer wall surface of the flat portion 23.
- the second electrode 25 is formed in a thin line shape with a length extending over almost the entire length of the discharge tube 21, and is arranged at the center position in the width direction (side direction) of the flat portion 23.
- One end of a lead wire is connected to these electrodes 24 and 25, and the other end of these lead wires is connected to an AC power supply device. It is.
- the flat portion 23 side faces the workpiece W side and is placed in an ultraviolet irradiation device (not shown), and irradiation is performed. Do. At this time, since the exit surface side is a flat surface, the distance from the workpiece W is uniform over the entire exit surface. As a result, it is possible to irradiate the entire surface of the workpiece W evenly while minimizing the loss of absorption of ultraviolet rays by oxygen even in the atmosphere.
- the second electrode 25 is provided on the outer surface of the discharge tube in the flat portion 23. At this time, by forming the second electrode 25 in a thin line shape, the thickness of the electrode 25 can be made the minimum necessary level, and the shielding of the emitted light can be minimized. Further, by arranging the second electrode 25 at the center position in the width direction (side direction) of the flat portion 23, it is possible to avoid occurrence of uneven irradiation intensity in the width direction of the irradiation surface.
- the second embodiment includes the first invention, the second invention, the third invention, the fourth invention, the seventh invention, the tenth invention according to the present invention described in "Disclosure of the Invention".
- This structure corresponds to all of the inventions of the present invention and the eleventh invention. Therefore, what is described in “Disclosure of the Invention” as an effect obtained by these inventions is obtained in the second embodiment.
- a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- the main difference between the excimer lamp 30 of the present embodiment and the first embodiment is that an auxiliary electrode 39 is provided on the outer wall of the flat portion 35.
- FIG. 4 shows a cross-sectional view of the excimer lamp 30 of the present embodiment.
- the excimer lamp 30 is provided with a discharge tube 31.
- the discharge tube 31 includes an outer tube portion 32 formed of quartz glass, and an inner tube portion 33 that is also formed of quartz glass and inserted into the outer tube portion 32. It has a double tube structure.
- the outer tube portion 32 has a shape obtained by flattening a part of the arc of the outer peripheral wall in an elongated cylinder. That is, it has an arch-shaped curved surface portion 34 and a flat plate-shaped flat portion 35 that connects both ends of the arc of the curved surface portion 34, and the corner portion 34A where the curved surface portion 34 and the flat portion 35 are joined is rounded. It is attached.
- the inner pipe portion 33 similarly to the first embodiment, similarly to the first embodiment, similarly to the first embodiment, has the inner pipe portion 33 has a cylindrical shape with a diameter smaller than that of the outer pipe portion 32, and is formed on the inner wall surface of the flat portion 35. And arranged in the center position in the width direction (side direction of the discharge tube 31). The outer tube portion 32 and the inner tube portion 33 are joined to each other at both ends, and a discharge gas is filled in a discharge space 36 surrounded by both tube portions 32 and 33.
- the discharge tube 31 is provided with a pair of electrodes 37 and 38 as in the first embodiment.
- the first electrode 37 is made of an aluminum film fixed to the outer wall surface of the curved surface portion 34 in the outer tube portion 32.
- the second electrode 38 is formed of a nickel wire, and is inserted into the inner tube portion 33 over almost the entire length.
- One end portion of a lead wire is connected to these electrodes 37 and 38, and the other end portion of these lead wires is connected to an AC power supply device.
- An auxiliary electrode 39 is provided over the entire surface of the flat portion 35 on the outer side of the outer tube portion.
- the auxiliary electrode 39 assists the main discharge between the pair of electrodes 37 and 38.
- the auxiliary electrode 39 is formed in a mesh shape so that the inner force of the discharge tube 31 is not blocked as much as possible.
- the auxiliary electrode 39 is preferably provided over the entire length of the discharge tube 31 in the length direction. This is because the discharge can be stabilized over the entire length of the discharge tube 31.
- the flat portion 35 side is directed to the workpiece W side in an ultraviolet irradiation device (not shown), and irradiation is performed. Do.
- the voltage at the time of starting the lamp can be lowered, and the discharge stability can be ensured.
- the second electrode 38 is located between the first electrode 37 and the auxiliary electrode 39 and is closer to the auxiliary electrode 39, and the second electrode 38 is better as in this embodiment. It is best that the inner pipe portion 33 that accommodates the gas is in close contact with the inner wall surface of the flat portion 35.
- the arrangement of the second electrode 38 is not necessarily as described above.
- auxiliary discharge occurs between the second electrode 38 and the auxiliary electrode 39, and then the second discharge occurs at a position where main discharge occurs between the first electrode 37 and the second electrode 38.
- the electrode 38 is provided, the object of the present invention can be achieved. In other words, it is effective to cause a discharge between the second electrode 38 and the auxiliary electrode 39 before the first electrode 37 and the second electrode 38.
- the shortest distance between the first electrode 37 and the second electrode 38 is La and the shortest distance between the auxiliary electrode 39 and the second electrode 38 is Lb
- the second electrode 38 is arranged at a position satisfying the above relationship.
- the flat portion 35 is used for light transmission, and the exit surface side is a flat surface. Accordingly, since the distance from the workpiece W is uniform over the entire exit surface, irradiation with ultraviolet rays absorbed by oxygen can be minimized even in the atmosphere. Furthermore, the entire surface of the workpiece W can be irradiated evenly.
- the first electrode 37 is made of a material that reflects ultraviolet rays, the first electrode 37 reflects ultraviolet rays radiated toward the curved surface portion 34 side to the flat portion 35 side (outgoing surface side). Serves as a reflector to collect.
- the auxiliary electrode 39 provided on the flat portion 35 has a mesh shape so as not to block the emitted light. According to such a configuration, as in the first embodiment, since the ultraviolet rays can be collected on the exit surface side without separately providing a reflector, the irradiation efficiency can be increased with a simple configuration.
- the third embodiment includes the first invention, the second invention, the third invention, the fourth invention, the fifth invention, the sixth invention according to the present invention described in "Disclosure of the Invention".
- This structure corresponds to all of the inventions of the present invention, the seventh invention, the eighth invention, the eleventh invention, and the twelfth invention. Therefore, what is described in “Disclosure of the Invention” as an effect obtained by these inventions is obtained in the third embodiment.
- An excimer lamp having the same structure as that of the first embodiment was produced.
- Aluminum was deposited on the tubular valve having the same shape as the outer tube portion 3 of the first embodiment so as to substantially cover the outside of the curved surface portion.
- the cylindrical valve is made of synthetic quartz (Sup-F310, manufactured by Shin-Etsu Quartz Co., Ltd.), has a wall thickness of 2 mm, a valve length of 1000 mm, a radius of curvature of the outer peripheral surface of the curved surface part of 16 mm, and an angle at which the curved surface part joins the flat part
- the radius of curvature of the outer peripheral surface of the rounded part is 5 mm.
- This bar A synthetic quartz tube with an outer diameter of about 4 mm and a wall thickness of about 0.8 mm was placed inside the lub, and a nickel wire with a diameter of about 1 mm was inserted inside the quartz tube. Xenon gas as a discharge gas was sealed in the bulb until the pressure reached 200 Torr. A 30 kHz high-frequency voltage (peak voltage 8 kV) was applied and discharged using an aluminum vapor deposition electrode as a ground electrode and a nickel wire as a high-voltage electrode. Discharge occurred uniformly throughout the bulb.
- a lamp having a conventional double tube structure was created. After depositing aluminum on the outer peripheral surface of the bulb having an outer diameter of 32 mm, etching was performed to form a mesh electrode (opening ratio 80%). A synthetic stone tube having the same structure as in the above example was placed inside the valve, and a nickel wire was inserted into the synthetic stone. Xenon gas as a discharge gas was sealed in the bulb until the pressure reached 200 Torr. A 30 kHz high-frequency voltage (peak voltage 8 kV) was applied and discharged using an aluminum vapor deposition electrode as a ground electrode and a nickel wire as a high-voltage electrode. 2.Lighting test
- the lamps of the example and the comparative example were turned on in the atmosphere without using an irradiating device, and the UV sensor was scanned horizontally at a speed of 3 mZmin at a position 3 mm directly below the lamp.
- the lamp of the example was about three times larger than the lamp of the comparative example, and it was confirmed that the irradiated object could be irradiated with ultraviolet rays efficiently.
- An excimer lamp having the same structure as that of the third embodiment was produced.
- a nickel film (outer electrode) having a length of 1000 mm and a thickness of 0.2 mm was fixed to a cylindrical valve having the same shape as the outer tube portion 32 of the third embodiment so as to substantially cover the outer surface of the curved surface portion.
- the cylindrical valve is made of synthetic quartz (SUPRASIL-F310 manufactured by Shin-Etsu Quartz Co., Ltd.).
- the wall thickness is 2mm
- the valve length is 1100mm
- the radius of curvature of the outer peripheral surface of the curved surface is 16mm
- the curved surface is The radius of curvature of the outer peripheral surface of the rounded corner is 5 mm.
- a synthetic quartz tube with an outer diameter of about 5 mm and an inner diameter of about 2 mm was placed inside the bulb, and a nickel wire (inner electrode) with a diameter of about 1.8 mm was inserted into the quartz tube.
- the cylindrical valve has a width of 22mm and a length of 1000m so as to cover the outer surface of the flat part.
- m and 0.2 mm thick SUS mesh plate (auxiliary electrode) was fixed.
- the distance from the central axis of the nickel wire to the inner surface of the mesh plate (fixed surface with the flat part) was about 5 mm.
- Xenon gas as a discharge gas was sealed in the bulb until it reached 46.7 KPa, and a high frequency voltage of a roughly rectangular shape of 70 kHz was applied and discharged using a nickel film and mesh plate as a ground electrode and a nickel wire as a high voltage electrode.
- the lamp with the auxiliary electrode it was possible to generate the main discharge with an applied voltage that was about one-half that of the lamp without the auxiliary electrode. Furthermore, in the lamp of Example 2, the discharge stability was investigated with the peak voltage after starting constant at 5.5 kV. As a result, stable discharge was realized immediately after starting without spark-like discharge or discharge bias. . On the other hand, when a similar experiment was performed using a lamp without an auxiliary electrode, sparks occurred and discharge unevenness occurred.
- the first electrode 8 is provided with a gap between the edge of the flat portion 6; however, for example, the workpiece is non-metallic, such as a non-metal workpiece. In the case where there is a possibility of electric discharge between them, the entire surface of the curved surface portion may be covered with one electrode.
- the second electrode 25 is formed in a thin line shape.
- the second electrode 25 may be formed in a mesh shape over the entire flat portion. A plurality of parallel stripes may be formed.
- the discharge tube 2 has a double tube structure including the outer tube portion 3 and the inner tube portion 4,
- the second electrode 9 is provided inside the inner tube portion 4, the present invention is not limited to this case.
- the discharge tube 41 has a single tube structure similar to that of the second embodiment, and the second electrode 42 formed in a rod shape is not accommodated in the inner tube portion.
- the structure may be arranged inside the discharge tube 41 without being exposed.
- a structure in which a rod-like second electrode covered with an insulating film is arranged inside the discharge tube may be used.
- the second electrode formed in a rod shape may be arranged inside the discharge tube without being exposed in the inner tube portion.
- the second electrode is in close contact with the inner surface of the flat portion in the discharge tube, but when the voltage is applied between the electrodes,
- the third embodiment is that the second electrode only needs to be arranged at a position where the auxiliary discharge occurs between the auxiliary electrode and the main discharge thereafter occurs between the second electrode and the first electrode. It is the same as the case of.
- the connecting portion between the flat portion and the curved surface portion is a curved surface having a curvature, but the connecting portion is formed through a partially flat surface. Even if it becomes good.
- the flat portion 35 is an emission surface capable of transmitting light.
- the first electrode 37 is formed in a shape capable of transmitting light, such as a mesh shape or a thin line shape.
- light can be emitted from the curved surface side.
- excimer lamps have been described with respect to excimer lamps.
- the present invention is not limited to excimer lamps, and may be ultraviolet lamps other than excimer lamps, such as mercury lamps.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
明 細 書
紫外線ランプおよび紫外線照射装置
技術分野
[0001] 本発明は、紫外線ランプおよび紫外線照射装置に関する。
背景技術
[0002] 液晶パネル用ガラス基板等を洗浄する洗浄装置等に用いられる紫外線ランプとし て、二重管構造のエキシマランプがあった(日本の特許公開公報である特開 2003— 257375公報および特開平 9 97597号公報参照)。
さらに、同様に洗浄装置等に用いられる紫外線ランプとして、円筒形の放電容器を 用いたものがあった(日本の特許公開公報である特開 2003— 197152公報参照)。 さら〖こ、同様に洗浄装置等に用いられる紫外線ランプとして、方形箱形の放電容器 を用いたものがあった(国際特許出願の国際公開番号 WO2004Z025175号公報 参照)。
発明の開示
[0003] しかし、 日本の特許公開公報である特開 2003— 257375公報および特開平 9— 9 7597号公報に記載の二重管構造では、発生した紫外線がランプ力ゝら全方向に放射 状に出射される。したがって、紫外線によって洗浄される対象物(ワーク W)とは反対 方向に放射された紫外線は、洗浄に使用されない。この問題を解決するために、例 えば、第 8図に示すように、ランプ 100の後方 (ワーク W側と逆側)に反射板 101が設 けられる。このように、後方へ出射された光をワーク W側へ導くことによって、照射効 率の向上を図ることができる。
[0004] また、ランプ 100の周囲に存在する酸素により紫外線が吸収されて照射強度が低 下することを防ぐために、ランプ 100と反射板 101との間の空間を密閉して窒素ガス を封入した密閉構造のランプハウス 103を採用する必要がある。この場合、ランプハ ウス 103のワーク W側に紫外線出射用の窓部 102を設ける必要がある。
[0005] し力しながら、このようにランプノヽウス 103を用いた場合には、装置全体が大型化し 、更には構造上コストも高くなつてしまうという問題がある。また、反射板 101、および
窓部 102にはめ込まれたガラス材が紫外線により経時的に劣化するので、これらの 部材のメンテナンスが別途必要となる。その結果、ランニングコストが増大するという 問題が生じる。
[0006] 日本の特許公開公報である特開 2003— 197152号で開示されている例では、ラ ンプ本体の外周面のうち、光照射方向と反対側の部分に光線リフレクタ (光線を反射 するもの)が取り付けられている。このような構成とすることによって、上述のランプノヽ ウスは不要となる。
[0007] し力しながら、紫外線は空気中の酸素によって吸収される。したがって、強い強度 の紫外線をワーク Wに照射するためには、ランプをなるベくワーク Wに近づける必要 がある。ところが、このような例では、ランプ形状が円筒形であるために、紫外線がラ ンプ力 放出されて力もワーク Wに届くまでの距離が、紫外線がどの方向に放出され る力、およびランプのどの位置力も放出されるかによって、大きく異なる。したがって、 ランプをワーク Wにいくら近づけても、必ず一部の紫外線は空気中の長い距離を通 過した後にワーク Wに届く。その結果、その紫外線が酸素によって吸収される割合が 高くなるので、紫外線の照射効率が低くなるという問題が生じる。
[0008] 国際特許出願の国際公開番号 WO2004Z025175号公報に記載されている例で は、放電容器が方形箱型である。この放電容器においては、下面に紫外線が透過可 能なメッシュ電極が設けられ、上面に紫外線を反射する電極が設けられている。この 例では、上面に紫外線を反射する電極が設けられているので、上述のようなランプノヽ ウスは不要である。
[0009] なお、説明の便宜上、 WO2004Z025175号公報の第 4図に示される直方体の放 電容器の六つの面のうち、紫外線反射電極(lb)が設けられている面を上面、紫外 線が透過可能なメッシュ電極(lc)が設けられている面を下面とする。さらに、残りの 4 つの面のうち、面積が大きい方の面を側面、面積が小さい方の面を前後面とする。さ らに、放電容器の中心部から、上面に向かう方向を上方向、下面に向かう方向を下 方向、側面に向力 方向を側方向とする。
[0010] この WO2004Z025175号公報の例では、放電容器が方形箱型であるので、ヮー ク W側の面(下面)が平面となっている。したがって、ランプの下面をワーク Wに近づ
けた場合、下面のどの位置においても、下面がワーク Wに均一に近くなる。したがつ て、上述のような円筒形のランプを用いた場合と比較して、紫外線の照射効率を高く することができる。
[0011] し力しながら、このような方形箱型のランプは、円筒形のランプと比較して割れやす いという問題があった。エキシマランプなどの紫外線ランプの放電容器の中は、一般 に消灯時は大気圧よりも低い圧力でガスが封入されている。そして、点灯時の放電容 器内のガス圧が、大気圧よりも高くなる紫外線ランプもある。したがって、消灯時の放 電容器には、外部力も大気圧による圧迫力がかかる。さらに、ランプによっては、点灯 時に内部ガスによる膨張力がカゝかる場合がある。上述のような方形箱型の放電容器 の場合、紫外線を反射する電極が設けられた上面と、紫外線を透過可能なようにメッ シュ状の電極が設けられた下面とを大きい面積とする必要がある。したがって、大気 圧による圧迫力や内部ガスによる膨張力は、他の面よりもこれらの面において大きく なる。その結果、その上面と下面とにかかった大きい圧力によって、側面の部分に大 きな力が加わる。その結果、放電容器が側面において割れやすくなる。
[0012] 本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、簡 易な構成で、十分な照射効率が得られ、かつ放電容器が割れにくい紫外線ランプお 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)
[0013] 本発明による第一の発明は、筒状に形成された放電管を備える紫外線ランプであ つて、放電管の外周壁には、お互いに対向する位置に、曲面部と紫外線透過用の平 坦部とが備えられており、かつ曲面部は、放電管の内部側の面が凹面となるように形 成されて!/ヽることを特徴とする (第 2図参照)。
[0014] なお、本発明においては、説明の便宜上、第 2図の上方向を放電管の上方向(つ まり、曲面部が位置する方向が上方向)、第 2図の下方向を放電管の下方向(つまり 、紫外線透過用の平坦部が位置する方向が下方向)とする。第 2図の左右の方向を 放電管の側方向とする。さらに、第 2図における紙面に垂直な方向を、放電管の長さ 方向とする。
[0015] 第一の発明によれば、放電管の外周壁に紫外線透過用の平坦部が設けられてい
る。その平坦部をワーク wに近づけた場合、平坦部は平坦であるので、平坦部のど の位置もワーク Wに均一に近くなる。したがって、円筒形の放電容器を用いた従来例 の場合に生じる「必ず一部の紫外線が空気中の長い距離を通過した後にワーク wに 届く」という問題は抑制される。その結果、円筒形のランプを用いた場合と比較して、 紫外線の照射効率を高くすることができる。
[0016] さらに、第一の発明によれば、方形箱型の放電容器を用いた従来例と比較して、放 電管が割れにくいという効果が得られる。第一の発明の放電管では、紫外線透過用 の平坦部と対向する外周壁は、内部側の面が凹面となる曲面部である。したがって、 この放電管に大気圧による圧迫力や、内部ガスによる膨張力がかかっても、その力 は一箇所に集中せず、分散する。したがって、 WO2004Z025175号公報の第 4図 に示される直方体の放電容器の場合に生じる、側面に力が集中して側面が割れや すくなるというような問題は、本発明では抑制される。
[0017] 言うまでも無いが、第一の発明の「平坦部」における「平坦」とは、完全な平面のみ を意味するのではない。平坦部がわずかに歪んでいても、対向する凹面部と比べて 十分に平坦であれば、本発明の効果が得られることは明らかである。
[0018] なお、第一の発明における曲面部とは、必ずしも曲面のみ力 構成されるものでは ない。例えば、第 9図に示されるように、紫外線透過用の平坦部 201と対向する曲面 部は、二つの円弧状部 203と、その間に挟まれた、紫外線透過用の平坦部 201より も幅の狭い平坦部 202からなつていてもよい。このような場合でも、第一の発明による 効果が得られることは明らかである。このような場合、曲面部に含まれる平坦部 202の 幅は、紫外線透過用の平坦部 201の幅の 2Z3以下であること好ましぐ 1Z2以下で あることがさらに好ましぐ 1Z3以下であることがさらに好ましい。平坦部 202の幅が、 紫外線透過用の平坦部 201の幅と同等以上であるときは、本発明の第一の発明に は含まれない。このような場合には、方形箱型の放電容器を用いた場合と同様に、対 向する二つの平坦部に力かる大気圧による圧迫力によって平坦部 202の両側の円 弧状部に強い力がかかる。その結果、その円弧状部が割れやすくなる。したがって、 本発明における第一の発明による、放電管が割れにくいと 、う効果は得られな 、。
[0019] さらに、第一の発明における曲面部は、第 10図に示されるように、紫外線透過用の
平坦部 201よりも十分に幅の狭 、複数の平坦部 204から構成されて 、てもよ 、。この ような場合でも、第一の発明による効果が得られることは明らかである。
ただし、第一の発明における曲面部は、平坦部を含まない一つの凹曲面から構成 されていることが望ましい。そのようにすることによって、より放電管の強度を強くする ことができる。
[0020] さらに、第一の発明における曲面部は、平坦部を含まない、断面が円弧状の一つ の凹曲面によって構成されている場合力 さらに好ましい。このようにすることによって 、放電管の強度を非常に強くすることができる。
本発明による第二の発明は、第一の発明における紫外線ランプにおいて、曲面部に 紫外線反射部材が設けられており、紫外線反射部材は、曲面部に沿って、放電管の 一方の側部からもう一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されており、かつ放電管 の長さ方向に垂直な紫外線ランプの断面において、紫外線反射部材における紫外 線反射面のうち、一方の側部よりも下側の部分の点において、紫外線反射面への接 平面に垂直で、放電管の内部に向力う方向力 一方の側部からもう一方の側部へ向 力う方向よりも下向きであることを特徴とする。
[0021] 第二の発明における側部がどこに相当するのかについて、第 11図における放電管 の断面において説明する。放電管の外壁面に形成された紫外線透過用の平坦部 20 1における、放電管の内側の面を底辺とする。放電管の外壁面に形成された曲面部 205における、放電管の内側の面のうち、底辺力も最も離れた点を頂点 Tとする。こ の頂点 Tを通り、底辺と直交する直線を基準線とする。この基準線と底辺との交点を 底点 Bとする。頂点 Tと底点 Bとの中心点を通り、基準線に直交する直線を中心線と する。このとき、曲面部 205における、放電管の外側の面と、この中心線との二つの 交点を側部 Sl、 S2とする。以上の説明は第 11図に示されるような断面においての 説明であるが、実際には放電管には、第 11図の紙面に垂直な方向の長さがあるの で、これらの側部は放電管の長さ方向に延びる線である。なお、この側部の定義につ V、ては、第二の発明以外の発明にお 、ても同じである。
[0022] 第二の発明における「紫外線反射部材は、曲面部に沿って、放電管の一方の側部 からもう一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されている」とは、曲面部 205に沿つ
て一方の側部 SIからもう一方の側部 S2にわたる範囲においては少なくとも紫外線反 射部材 206が存在し、さらに、二つの側部の少なくとも一方において、その側部を超 えてさらに下方向まで紫外線反射部材 206が延びていることを意味する。
[0023] 第 12図は、放電管が円筒形である比較例の場合の、放電管の断面図である。第 1 2図に示されるように、円筒形の放電管 207の場合に、放電管の側方向からの紫外 線の放出を抑制するために、本発明による第二の発明と同様に側部 S1よりも下側に 紫外線反射部材 206を延ばしたとする。この場合、側部 S1よりも下側の紫外線反射 部材の点 Aから、紫外線反射部材の反射面への接平面に垂直で、放電管内部に向 力 方向(第 12図で、点 Aから放電管内部に向力 矢印の方向)は、側部 S1から側 部 S2に向力 方向よりも上方向となる。つまり、この側部 S1よりも下側の紫外線反射 部材 206にお 、て反射された紫外線は、下方向に進む傾向よりも上方向に進む傾 向が強くなる。したがって、紫外線の一部においては、放電管からワーク Wに向かつ て放出されるまでに、放電管内で反射される回数が多くなる。このように反射回数が 多くなると、紫外線が減衰する。その結果、ワーク Wに照射される紫外線量が少なく なるという問題が生じる。
[0024] このことは、方形箱型の放電容器をもちいた場合であっても同様である。方形箱型 の放電容器において、側方向への紫外線の漏れを抑制するために二つの側面に紫 外線反射部材を設けたとする。この場合、向かい合う二つの側面の間で、紫外線の 一部が反射によって複数回往復する。紫外線はワーク Wに向力つて放出される前に 減衰する。したがって、方形箱型の放電容器を用いた場合でも、放出される紫外線 強度が弱くなるという問題点があった。
[0025] 本発明による第二の発明においては、第 11図に示されるように、一方の側部 S1よ りも下側の部分の点 Aにおいて、紫外線反射面への接平面に垂直で、放電管の内 部に向力う方向(第 11図で、点 A力 放電管内部に向力う矢印の方向)が、一方の側 部 S1からもう一方の側部 S2へ向力 方向よりも下向きである。つまり、この側部 S1よ りも下側の紫外線反射部材 206において反射された紫外線は、上方向に進む傾向 よりも下方向に進む傾向が強くなる。したがって、紫外線が放電管力もワーク Wに向 力つて放出されるまでに、放電管内で反射される回数が少なくなる。このように反射
回数を少なくすることができると、紫外線の減衰を抑制することができる。その結果、 ワーク Wに照射される紫外線量の減少を抑制することができる。
[0026] 第二の発明における「紫外線反射部材は、曲面部に沿って、放電管の一方の側部 からもう一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されている」とは、曲面部 205に沿つ て、一方の側部 S1からもう一方の側部 S2にわたる全部の範囲に紫外線反射部材 20 6が存在していなければならないことを意味するものではない。例えば、一方の側部 S 1からもう一方の側部 S2にわたる範囲の一部に紫外線強度測定用の透光窓があり、 その透光窓の部分に紫外線反射部材 206が設けられて ヽなくてもよ ヽ。このような場 合であっても、全体として一方の側部 S1からもう一方の側部 S2にわたる範囲のほぼ 全体に紫外線反射部材 206があれば、第二の発明の効果が得られることは明らかで ある。
[0027] 第二の発明においては、紫外線反射部材における紫外線反射面のうち、一方の側 部よりも下側の部分のすべての点において、紫外線反射面への接平面に垂直で、放 電管の内部に向力う方向力 一方の側部からもう一方の側部へ向力う方向よりも下向 きである必要は無い。このような条件を満たさない点が一部にあつたとしても、一方の 側部よりも下側の部分の大半の点において、このような条件を満たしていれば、第二 の発明の効果が得られることは明らかである。
[0028] 第 11図においては、紫外線反射部材 206は放電管の外面に形成されているが、 本発明による第二の発明はこのような場合に限定されず、紫外線反射部材 206が放 電管の内面に形成されて 、てもよ 、。
[0029] 本発明による第三の発明は、第一の発明における紫外線ランプにおいて、曲面部 に紫外線反射部材が設けられており、紫外線反射部材は、曲面部に沿って、放電管 の一方の側部からもう一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されており、かつ紫外 線反射部材力 紫外線発生のための主放電を生じるための第一の電極であることを 特徴とする。
[0030] 例えばアルミニウムなどを曲面部 205の外壁面に固着して第一の電極を形成すると 、この第一の電極を紫外線反射部材 206としても使用することができる。第一の電極 に紫外線反射部材としての機能を持たせると、第一の電極とは別に紫外線反射部材
206を設ける必要が無い。その結果、製造工程および材料費を削減することができる ので、ランプを安価にすることができる。
[0031] 方形箱型の放電容器を用いた比較例のランプにぉ 、て、放電容器の側方向力 の 紫外線の放出を抑制するために、放電容器の上面から両側の側面にわたって紫外 線反射部材としての機能を有する第一の電極を設けたとする。このようにした場合、 第一の電極と放電を形成する第二の電極を、実用的な形状で、かつ第一の電極との 距離が第一の電極のどの部分とも均一になるように設けることが困難である。その結 果、第一の電極と第二の電極との距離が、第一の電極の部分によって異なることにな る。したがって、第一の電極と第二の電極との間のなかで、電極間距離が短いところ に放電が集中する。その結果、放電強度が弱くなるという問題が生じる。
[0032] それに対して、本発明による第三の発明では、曲面部に紫外線発生のための主放 電を生じるための第一の電極が設けられている。したがって、方形箱型の放電容器 を用いた比較例の場合とは異なり、側方向に紫外線反射部材としての機能を有する 第一の電極を設けた場合であっても、第一の電極と第二の電極との距離がほぼ均一 であるランプの設計を容易におこなうことができる(例えば、第 2図参照)。
[0033] 第 2図においては、第一の電極は放電管の外面に形成されているが、本発明によ る第三の発明はこのような場合に限定されず、第一の電極が放電管の内面に形成さ れていてもよい。
[0034] 本発明による第四の発明は、第一の発明における紫外線ランプにおいて、放電管 の材質が石英ガラスであることを特徴とする。
[0035] 方形箱型の放電容器を用いた比較例のランプにおいては、放電容器の内面のうち 、下面と側面との間の角に当たる紫外線照射量力 その周囲の部分と比べて少ない 。石英ガラスは紫外線を浴びると分子構造に変化を引き起こすことがわ力つており、 その変化の度合いは紫外線照射量に比例すると考えられる。従って、放電管の材料 に石英ガラスを用 、た場合、角とその周囲にお 、て分子構造変化の度合 ヽにムラが 生る。その結果、放電容器にひずみが生じて、割れやすくなるという問題がある。
[0036] 本発明による第四の発明では、放電管の外周壁において、紫外線透過用の平坦 部と対向する位置に、放電管の内部側の面が凹面となる曲面部が備えられている。
放電管をこのような形状とすることによって、放電管の内面のうち、平坦部の両端の角 の部分に当たる紫外線量を、その周囲の部分と比べて大きく違わないようにすること ができる。その結果、紫外線照射による石英ガラスのひずみが生じにくくなるので、放 電管が割れ難くなる。
[0037] 本発明による第五の発明は、第三の発明の紫外線ランプにおいて、第一の電極は アース接続用であり、第一の電極は曲面部の外面に設けられ、かつ放電管の内部に 高電圧接続用の第二の電極が設けられていることを特徴とする。
[0038] 従来の方形箱型の放電容器を用いたランプにおいては、製造のし易さ、およびラン プの使用による電極の劣化の抑制などの目的から、放電を誘起させる二つの電極が いずれも放電容器の外側に設けられていた。ランプを点灯させる場合、アースに接 続される一方の電極 (アース電極)と、高電圧交流が印加される電極 (高電圧電極)と の間で放電が生じる。このとき、紫外線透過用の下面に高電圧電極を用いると、高電 圧電極とワーク Wとが近いことから、ワーク Wの種類によっては、高電圧電極とワーク Wとの間で放電が生じることが問題となる。したがって、紫外線透過用の下面にァー ス電極を、上面に高電圧電極を用いる必要があった。このような方形箱型の放電容 器を用いた比較例のランプにおいて、放電容器の側方向からの紫外線の放出を抑 制するために、放電容器の上面から両側の側面にわたって紫外線反射部材としての 機能を有する高電圧電極を設けたとする。このようにした場合、高電圧電極のうち放 電容器の側面における部分がワーク Wに近くなる。その結果、ワーク Wの種類によつ ては、高電圧電極とワーク Wとの間で放電が生じやすいという問題があった。
[0039] 本発明による第五の発明では、第一の電極が放電管の曲面部の外面に設けられ ている。したがって、第一の電極を製造しやすぐかつランプの使用による第一の電 極の劣化を抑制することができる。さらに、第五の発明では、第一の電極がアース接 続用である。したがって、第一の電極が放電管の曲面部の外面に設けられているに もかかわらず、第一の電極力 ワーク Wへの放電は生じない。さらに、第五の発明で は、高電圧接続用の第二の電極が放電管の内部に設けられているので、第二の電 極からワーク Wへの放電も抑制される。
[0040] なお、従来の円筒形の放電管を用いた場合に、第一の電極を高電圧接続用として
、放電管の曲面部の外面に設けたとする。このような場合には、放電管が円筒形であ るために、第一の電極がワーク Wの近傍まで近づくことはない。したがって、円筒形 の放電管の場合には、第一の電極を高電圧接続用として放電管の曲面部の外面に 設けた場合であっても、第一の電極とワーク Wとの間の放電はほとんど問題にならな い。したがって、本発明による第五の発明は、放電管に紫外線透過用の平坦部があ る場合に特有の問題を解決するものである。
[0041] 本発明による第六の発明は、第一の発明の紫外線ランプにおいて、曲面部に第一 の電極が設けられており、第一の電極は、曲面部に沿って、放電管の一方の側部か らもう一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されており、放電管の内部には、放電 管の長さ方向に延びる線状の第二の電極が設けられており、第二の電極は、平坦部 の中心部の近傍に設けられており、かつ第一の電極と、第二の電極との間で主放電 が生じるように構成されて 、ることを特徴とする。
[0042] 第六の発明における、「平坦部の中心部の近傍」の意味について、第 13図におけ る放電管の断面において説明する。放電管の外壁面に形成された紫外線透過用の 平坦部 201における、放電管の内側の面を底辺とする。このとき、底辺と平行な直線 のうち、放電管内に収まる部分の長さが最も長くなるものを直線 WLとする。この直線 WLと、放電管の内面との二つの交点を W1および W2とする。さらに、この W1と W2 との中心点を WCとする。このとき、直線 WL上の点のうち、 WCとの距離が、 WCと W 1との距離の 1Z4である二つの点を W3および W4とする。このとき、「平坦部の中心 部の近傍」は、 W3を通り直線 WLに垂直な直線と、 W4を通り直線 WLに垂直な直線 との間に限定される。さらに、放電管の外壁面に形成された曲面部 205における、放 電管の内側の面のうち、底辺力 最も離れた点を頂点 Tとする。この頂点 Tを通り、底 辺と直交する直線を基準線とする。この基準線と底辺との交点を底点 Bとする。底辺 と平行な直線のうち、頂点 Tと底点 Bとの中心点を通るものを直線 HCとする。このとき 、「平坦部の中心部の近傍」は、直線 HCと底辺との間に限定される。つまり、第六の 発明における「平坦部の中心部の近傍」は、第 13図の放電管内に記された四角の内 部となる。
[0043] 第六の発明における、「第二の電極は、平坦部の中心部の近傍に設けられており」
とは、第二の電極の、放電管の長さ方向に垂直な断面の中心点が、「平坦部の中心 部の近傍」に設けられていることを意味する。
[0044] 第六の発明によれば、第二の電極として線状のものが用いられて 、る。したがって 、従来の方形箱型の紫外線ランプの放電容器の紫外線透過面に用いられて 、たよう なメッシュ状の電極を第二の電極として用いる必要がない。その結果、第二の電極に よって遮られる紫外線の量を少なく抑制することができる。さらに、第六の発明によれ ば、放電管の内部側の面が凹面となるように形成された曲面部 205に沿って第一の 電極が設けられていることに加えて、第二の電極が平坦部 201の中心部の近傍に設 けられている。このような二つの電極の組み合わせによって、第一の電極の広い範囲 において、第二の電極との距離がほぼ均一となる。その結果、放電管内の広い範囲 において放電が生じるので、紫外線強度が強くなるという効果が得られる。
[0045] 本発明による第七の発明は、第六の発明の紫外線ランプにおいて、第一の電極は 断面が略円弧状であり、かつ第一の電極の前記断面上の各点力 等距離の位置に 、放電管の長さ方向に延びる線状の第二の電極が設けられていることを特徴とする。
[0046] 第七の発明における「等距離」とは、完全に距離が等 U、場合のみを意味するので はない。わずかに距離が違っていても、実質的に第一の電極のほぼ全体力も放電が 生じる程度の違 、である場合は「等距離」であるとみなされる。
[0047] 第七の発明によれば、実質的に第一の電極のほぼ全体力 放電を生じさせること ができるので、放電管内のより広い範囲において放電が生じる。その結果、紫外線強 度がより強くなるという効果が得られる。
[0048] 本発明による第八の発明は、第一の発明の紫外線ランプにおいて、曲面部に第一 の電極が設けられており、放電管の内部には、放電管の長さ方向に延びる線状の第 二の電極が設けられており、第一の電極と、第二の電極との間で主放電が生じるよう に構成されており、平坦部に補助電極が設けられており、かつ第二の電極と補助電 極との間で補助放電が生じるように構成されていることを特徴とする (第 4図参照)。 ここで、補助電極は、第一の電極と第二の電極との間の放電 (主放電)を生じやすく させるととも〖こ、主放電を安定化させる役割を果たす。
[0049] すなわち、まず第二の電極と補助電極との間で放電 (補助放電)力 S起こる。この放
電により生成される荷電粒子や準安定状態の原子やイオン、更には光子が、主放電 を発生 '維持させるために必要な印加電圧を低下させる。その結果、ランプの始動時 の電圧を低下させたり、かつ点灯時の放電プラズマを安定ィヒさせたりすることが可能 となる。
[0050] また、この種のランプにおいては高出力化のため封入ガス圧力を上げたいという要 望がある。しかし、このようにすると、通常、放電が不安定となる(封入ガス圧を上げる ことは印加電圧一定下で電極間距離を大きくすることとほぼ同じ効果がある)。しかし 、第八の発明では、補助放電によって発生する荷電粒子や準安定状態の原子ゃィ オン、更には光子を主放電空間内に一様かつ効率的に供給できるので、主放電空 間内に存在する放電ガスの電離係数を増加させることができる。これに伴って、主放 電空間は放電の起こりやすい状態となるため、印加電圧を増加させることなく放電の 安定性を確保することができる。
[0051] 第八の発明では、放電管の内部に設けられた第二の電極と、平坦部に設けられた 補助電極との間で補助放電がおこなわれ、かつ、放電管の内部に設けられた第二の 電極と、曲面部に設けられた第一の電極との間で主放電が行なわれる。このような構 成とすることによって、補助放電による主放電の誘導を効率よくおこなうことができ、か つ放電管内に広 、主放電領域を確保することができる。
[0052] 本発明による第九の発明は、第一の発明の紫外線ランプにおいて、曲面部に第一 の電極が設けられており、放電管の内部には、放電管の長さ方向に延びる線状の第 二の電極が設けられており、第二の電極は、平坦部の中心部の近傍に設けられてお り、第一の電極と、第二の電極との間で主放電が生じるように構成されており、かつ平 坦部には、第二の電極以外の電極は設けられていないことを特徴とする。
[0053] 第九の発明における「第二の電極は、平坦部の中心部の近傍に設けられており」の 意味は、第六の発明における場合と同じである。
[0054] 第九の発明における「平坦部には、第二の電極以外の電極は設けられていない」と は、第二の電極が必ず平坦部に設けられていることを意味するものではない。第二 の電極は、平坦部に設けられていてもよぐ平坦部と離れて放電管の内部に設けられ ていてもよい。
[0055] 第九の発明によれば、主放電に用いられる第二の電極として放電管の長さ方向に 延びる線状のものが用いられている。その結果、第二の電極によって遮られる紫外線 の量を少なく抑制することができる。さらに、平坦部に第二の電極以外の電極が設け られていないために、電極によって遮られる紫外線量の少ないランプが得られる。さ らに、第九の発明によれば、放電管の内部側の面が凹面となるように形成された曲面 部 205に沿って第一の電極が設けられていることに加えて、第二の電極が平坦部 20 1の中心部の近傍に設けられている。このような二つの電極の組み合わせによって、 第一の電極の広い範囲において、第二の電極との距離がほぼ均一となる。その結果
、放電管内の広い範囲において放電が生じるので、紫外線強度が強くなるという効 果が得られる。
[0056] 本発明による第十の発明は、第一の発明の紫外線ランプにおいて、曲面部に第一 の電極が設けられており、放電管の外部には、放電管の長さ方向に延びる線状の第 二の電極が設けられており、第二の電極は、平坦部の中心部の近傍に設けられてお り、第一の電極と、第二の電極との間で主放電が生じるように構成されており、かつ平 坦部には、第二の電極以外の電極は設けられていないことを特徴とする(第 3図参照
) o
[0057] 第十の発明における、「平坦部の中心部の近傍」の意味について、第 14図におけ る放電管の断面において説明する。放電管の外壁面に形成された紫外線透過用の 平坦部 201における、放電管の内側の面を底辺とする。このとき、底辺と平行な直線 のうち、放電管内に収まる部分の長さが最も長くなるものを直線 WLとする。この直線 WLと、放電管の内面との二つの交点を W1および W2とする。さらに、この W1と W2 との中心点を WCとする。このとき、直線 WL上の点のうち、 WCとの距離が、 WCと W 1との距離の 1Z4である二つの点を W3および W4とする。このとき、「平坦部の中心 部の近傍」は、平坦部 201における放電管の外側の面のうち、 W3を通り直線 WLに 垂直な直線と、 W4を通り直線 WLに垂直な直線との間の部分に相当する。つまり、 第十の発明における「平坦部の中心部の近傍」は、第 14図の平坦部 201の外面のう ち、太線で記された部分となる。
[0058] 第十の発明における、「第二の電極は、平坦部の中心部の近傍に設けられており」
とは、第二の電極の、放電管の長さ方向に垂直な断面の中心点が、「平坦部の中心 部の近傍」に設けられていることを意味する。
[0059] 第十の発明によれば、主放電に用いられる第二の電極として放電管の長さ方向に 延びる線状のものが用いられている。その結果、第二の電極によって遮られる紫外線 の量を少なく抑制することができる。さらに、平坦部に第二の電極以外の電極が設け られていないために、電極によって遮られる紫外線量の少ないランプが得られる。さ らに、第十の発明によれば、放電管の内部側の面が凹面となるように形成された曲面 部 205に沿って第一の電極が設けられていることに加えて、第二の電極が平坦部 20 1の中心部の近傍に設けられている。このような二つの電極の組み合わせによって、 第一の電極の広い範囲において、第二の電極との距離がほぼ均一となる。その結果
、放電管内の広い範囲において放電が生じるので、紫外線強度が強くなるという効 果が得られる。
[0060] 本発明による第十一の発明は、第一の発明の紫外線ランプにおいて、曲面部の外 面に第一の電極が設けられており、かつ曲面部の外面のうち、平坦部と曲面部との 境界の近傍には第一の電極が設けられていないことを特徴とする(例えば第 3図参 照)。
[0061] 第十一の発明によれば、平坦部と曲面部との境界の近傍には第一の電極が設けら れていないので、第一の電極とワーク Wとの距離が遠くなる。したがって、第一の電 極を高電圧接続用電極に用 、た場合であつても、第一の電極とワーク Wとの間で放 電が生じ難 、と 、う効果が得られる。
[0062] 本発明による第十二の発明は、第八の発明の紫外線ランプにおいて、補助電極が 、放電管の長さ方向の全長にわたって設けられている。
紫外線照射装置用の放電管は、通常長さ方向に長いものが用いられる。この長い 放電管のうち、紫外線照射部位力 外れた、長さ方向の端のみに補助電極を設けた とする。このような場合であっても、ランプの点灯時に放電管の端で生じた補助放電 によって、荷電粒子などが生じる。その荷電粒子などによって、補助電極の近傍で主 放電が生じ、さらにその主放電が、補助電極力も遠い位置での主放電を誘導するこ とによって、放電管の全体によつて放電が生じるようになる。し力しながら、このような
場合には、補助電極力も遠い所においては、点灯時の放電を安定ィ匕させるという補 助放電の効果はない。したがって、放電ムラやスパーク状放電が生じ易い。その結果 、均斉度の低下や処理の不安定性といった問題が生じる。それに対して、本発明に よる第十二の発明では、補助電極が、放電管の長さ方向の全長にわたって設けられ ている。したがって、補助放電によって生じた荷電粒子などが、放電管内の全体に均 一に分布する。その結果、主放電が安定するという効果が得られる。
[0063] なお、第十二の発明における、長さ方向の全長とは、放電管内のうち、放電を生じ させる部分のほぼ全長を意味する。例えば、放電管の端部に第一および第二の電極 が設けられておらず、したがって放電が生じない部分が設けられている場合には、そ の部分には補助電極が設けられていなくても第十二の発明に相当する。このことは、 補助電極の設置目的を考慮すれば当然である。
図面の簡単な説明
[0064] [図 1]第 1図は、第 1実施形態のエキシマランプの側断面図である。
[図 2]第 2図は、第 1実施形態のエキシマランプの断面図である。
[図 3]第 3図は、第 2実施形態のエキシマランプの断面図である。
[図 4]第 4図は、第 3実施形態のエキシマランプの断面図である。
[図 5]第 5図は、第 3実施形態のエキシマランプにおいて平坦部の内側面に補助放電 が起こって 、る様子を示す断面図である。
[図 6]第 6図は、第 3実施形態のエキシマランプにおいて、補助放電に加えて第一の 電極と第二の電極との間で主放電が起こっている様子を示す断面図である。
[図 7]第 7図は、他の実施形態のエキシマランプの断面図である。
[図 8]第 8図は、従来のエキシマランプが収容されたランプハウスの断面図である。
[図 9]第 9図は、本発明による紫外線ランプの放電管の一例の断面図である。
[図 10]第 10図は、本発明による紫外線ランプの放電管の一例の断面図である。
[図 11]第 11図は、本発明による紫外線ランプの放電管の側部を示す図である。
[図 12]第 12図は、円筒形の放電管を備えた比較例の紫外線ランプの断面図である。
[図 13]第 13図は、本発明による第六の発明における「平坦部の中心部の近傍」を示 す図である。
圆 14]第 14図は、本発明による第十の発明における「平坦部の中心部の近傍」を示 す図である。
符号の説明
1、 20、 30、 40· ··エキシマランプ
2、 21、 31…放電管
3、 32· ··外管部
4、 33· ··内管部
5、 22、 34、 205· ··曲面部
2、 23、 35、 201· ··平坦部
8、 24、 37…第一の電極
9、 25、 38、 42· ··第二の電極
発明を実施するための最良の形態
[0066] <第 1実施形態 >
以下、本発明を具体ィ匕した第 1実施形態について、第 1図および第 2図を参照しつ つ詳細に説明する。
[0067] 本実施形態のエキシマランプ 1の側断面図を第 1図に、放電管の長さ方向に垂直 な面における断面図を第 2図に示す。このエキシマランプ 1には、放電管 2が備えら れている。放電管 2は、石英ガラスにより形成された外管部 3と、同じく石英ガラスによ り形成されて外管部 3の内部に挿入された内管部 4とを備えた二重管構造になって いる。
[0068] 外管部 3は、細長の円筒において外周壁の円弧の一部を潰して平板ィ匕したような 形状になっている。すなわち、断面アーチ状の曲面部 5と、この曲面部 5における円 弧の両端縁を繋ぐ平板状の平坦部 6とを備えている。曲面部 5と平坦部 6とが接合す る角部分 5Aには丸みが付けられている。一方、内管部 4は、外管部 3よりも径の小さ い円筒状であり、平坦部 6の内壁面上において側方向の中心位置に配されている。 外管部 3と内管部 4とは、両端で互いに接合されており、両管部 3、 4で囲まれた放電 空間 7内には放電用ガスが充填されている。放電用ガスとしては、例えばキセノン、ァ ルゴン、クリプトン等、この種のランプに通常に使用されるガスを使用することができる
[0069] この放電管 2には一対の電極 8、 9が設けられている。これら一対の電極のうち第一 の電極 8は、外管部 3における曲面部 5の外壁面に固着された金属膜からなる。なお 、第一の電極 8の材質としては、紫外線を反射するものを使用することが好ましい。こ のような材質のものとしては、たとえばアルミニウムを使用することができる。
[0070] ここで第一の電極 8は、曲面部 5に沿って、外管部 3の一方の側部からもう一方の側 部にわたる範囲よりも広く形成されている。さらに、放電管 2の長さ方向に垂直な紫外 線ランプの断面において、第一の電極 8における紫外線反射面のうち、一方の側部 よりも下側の部分の点において、紫外線反射面への接平面に垂直で、外管部 3の内 部に向かう方向が、一方の側部力 もう一方の側部へ向力う方向よりも下向きになつ ている。
[0071] また、この第一の電極 8の端縁部 8Aと、平坦部 6の側端縁 6A (言 、換えれば、平 坦部 6の平坦な面から曲率をもった曲がった面へと移行する境界位置)との間には第 一の電極 8が存在しない隙間が設けられている。言い換えれば、第一の電極 8は、曲 面部 5において平坦部 6との接合位置よりも後退した位置に設けられている。一方、こ の第一の電極 8と対となる第二の電極 9はニッケル線力 なり、内管部 4の内部にほ ぼ全長にわたって差し込まれている。ここで、第二の電極 9は、第一の電極 8上の各 点から等距離の位置に設けられている。
[0072] これらの電極 8、 9にはリード線 10、 11の一端部が接続され、これらのリード線 10、 11の他端部は交流電源装置 12に接続されて!ヽる。
[0073] 次に、上記のように構成された本実施形態の作用および効果について説明する。
エキシマランプ 1は、平坦部 6側を出射面として紫外線照射装置(図示せず)に設置 される。すなわち、エキシマランプ 1は、例えば照射室において、照射の対象となるヮ ーク Wを搬送するコンベアの搬送経路の上方に、平坦部 6側を下方 (ワーク W側)に 向けて取り付けられる。
[0074] ワーク Wに紫外線照射処理を行う際には、コンベアにより、ワーク Wを照射室内に 搬入する。搬入されたワーク Wには、上方カゝらエキシマランプ 1により紫外線が照射さ れる。このとき、放電管内で発生する紫外線(図中、破線矢印で示す)のうち平坦部 6
方向に進むものはそのまま平坦部 6を通過してワーク Wに向力つて出射される。一方 、曲面部 5方向に進むものは、第一の電極 8に当たって反射し、平坦部 6側からヮー ク Wに向力つて出射される。
照射終了後のワーク Wは、コンベアにより照射室力 搬出されて次の工程に運ばれ る。
[0075] 以上のように本実施形態によれば、放電管 2の外管部 3には、平坦部 6と曲面部 5と が設けられており、第一の電極 8が曲面部 5に設けられている。このような構成を備え るエキシマランプ 1により照射を行えば、出射面側がフラットな面であるから、出射面 全体にわたってワーク Wとの距離が均等となる。したがって、大気下でも酸素によつ て紫外線が吸収されるロスを最小限に抑えることができ、さらに、ワーク Wの全面に均 等に照射を行うことができる。
[0076] また、第一の電極 8をアルミニウムのように紫外線の反射率が高!ヽ材料により形成し ている場合には、第一の電極 8が、曲面部 5側へ放射される紫外線を反射して平坦 部 6側(出射面側)へ集める反射板の役割を果たす。このように、反射板を別途設け ることなく紫外線を出射面側に集めることができるから、簡易な構成で照射効率を高 めることができる。
[0077] さらに、第一の電極 8が、平坦部 6の側端縁 6Aとの間に間隔を空けて設けられてい る。ここで、第一の電極 8の端縁部 8Aが照射面(平坦部 6)に達していると、例えばヮ ーク Wが導電性であり、かつワーク Wと第一の電極 8との間に電位差が存在する場合 、このワーク Wと第一の電極 8の端縁部 8Aとの間で放電が起こってしまうおそれがあ る。しかし、本実施形態では第一の電極 8の端縁部 8Aが照射面よりも後退した位置 にあるようにして 、るから、ワーク Wとの間で放電が起こってしまうことを回避できる。
[0078] カロえて、放電管 2が外管部 3と内管部 4とを備える二重管構造となっており、第二の 電極 9が内管部 4の内部に形成されている。このような構成によれば、平坦部 6 (出射 面)に電極が存在しないから、たとえ、電極が酸ィ匕し、劣化したとしても、このような劣 化で生じるパーティクルでワーク Wを汚染することもない。
[0079] なお、本実施形態では、第二の電極 9が金属線により形成された線状電極である。
このような構成によれば、線状電極の周囲で電界強度が高くなる。電界強度の高い
場所では電子の速度分布が高エネルギー側にシフトして放電用ガスの電離確率が 高くなるから、電離係数が大きくなる。すなわち、このような不平等電界を用いた放電 方式では、線状電極の近傍は非常に放電しやすい状態となる。したがって、放電管 2 の長さ方向で電極間距離に若干ばらつきが生じたとしても、放電ムラが発生しにくい 。また、一対の電極の双方がある程度の面積をもって広がる形態であって、電極間距 離のばらつき(例えば誘電体の厚みのばらつきや平板の反りや凹凸など)の影響を 受け易 、従来のランプと比較して、放電の均一性に優れる。
[0080] さらに、第二の電極 9による出射光の遮蔽を可能な限り少なくすることができるから、 光の取り出し効率に優れる。
[0081] さらに、第 1の実施形態は、「発明の開示」に記載の本発明による第一の発明、第 二の発明、第三の発明、第四の発明、第六の発明、第七の発明、第九の発明、およ び第十一の発明のすべてに相当する構造となっている。したがって、これらの発明に よって得られる効果として「発明の開示」に記載されたものが、第 1の実施形態におい て得られる。
[0082] <第 2実施形態 >
以下、本発明の第 2実施形態について、第 3図を参照しつつ説明する。本実施形 態のエキシマランプ 20の第 1実施形態との主たる相違点は、放電管 21が単管構造 である点、および第二の電極 25が平坦部 23に設けられている点にある。
[0083] 第 3図には、本実施形態のエキシマランプ 20の断面図を示した。このエキシマラン プ 20には、放電管 21が備えられている。この放電管 21は、石英ガラスにより形成さ れており、細長の円筒において外周壁の円弧の一部を潰して平板ィ匕した形状になつ ている。すなわち、放電管 21は、アーチ状の曲面部 22と、この曲面部 22における円 弧の両端縁を繋ぐ平板状の平坦部 23とを備えている。
[0084] 放電管 21の曲面部 22には、第 1実施形態と同様に第一の電極 24が設けられてい る。一方、第二の電極 25は、平坦部 23の外壁面に設けられている。この第二の電極 25は、放電管 21の長さ方向のほぼ全長にわたる長さで細線状に形成されており、こ の平坦部 23の幅方向(側方向)中央位置に配されている。これらの電極 24、 25には リード線の一端部が接続され、これらのリード線の他端部は交流電源装置に接続さ
れている。
[0085] このようなエキシマランプ 20を使用する場合には、第 1実施形態と同様に、平坦部 2 3側をワーク W側に向けて紫外線照射装置(図示せず)に設置し、照射を行う。このと き、出射面側がフラットな面であるから、出射面全体にわたってワーク Wとの距離が均 等となる。その結果、大気下でも酸素によって紫外線が吸収されるロスを最小限に抑 えて照射でき、さらに、ワーク Wの全面に均等に照射を行うことができる。
[0086] 本実施形態では、第二の電極 25が、平坦部 23における放電管の外側の面に設け られている。このとき、第二の電極 25を細線状に形成することで、電極 25の太さを必 要最低限度とし、出射光の遮蔽を可能な限り少なくすることができる。また、第二の電 極 25を平坦部 23の幅方向(側方向)の中心位置に配することにより、照射面の幅方 向で照射強度の偏りを生じることを回避できる。
[0087] さらに、第 2の実施形態は、「発明の開示」に記載の本発明による第一の発明、第 二の発明、第三の発明、第四の発明、第七の発明、第十の発明、および第十一の発 明のすべてに相当する構造となっている。したがって、これらの発明によって得られる 効果として「発明の開示」に記載されたものが、第 2の実施形態において得られる。
[0088] <第 3実施形態 >
以下、本発明の第 3実施形態について、第 4図〜第 6図を参照しつつ説明する。本 実施形態のエキシマランプ 30の第 1実施形態との主たる相違点は、平坦部 35の外 壁に補助電極 39が設けられている点にある。
[0089] 第 4図には、本実施形態のエキシマランプ 30の断面図を示した。このエキシマラン プ 30には、放電管 31が備えられている。放電管 31は、第 1実施形態と同様に、石英 ガラスにより形成された外管部 32と、同じく石英ガラスにより形成されて外管部 32の 内部に挿入された内管部 33とを備えた二重管構造をなしている。
[0090] 外管部 32は、第 1実施形態と同様に、細長の円筒において外周壁の円弧の一部 を潰して平板ィ匕した形状をしている。すなわち、アーチ状の曲面部 34と、この曲面部 34における円弧の両端縁を繋ぐ平板状の平坦部 35とを備え、曲面部 34と平坦部 3 5とが接合する角部分 34Aには丸みが付けられている。一方、内管部 33も、第 1実施 形態と同様に、外管部 32よりも径の小さい円筒状であり、平坦部 35の内壁面上にお
いて幅方向(放電管 31の側方向)の中心位置に配されている。外管部 32と内管部 3 3とは、両端で互いに接合されており、両管部 32、 33で囲まれた放電空間 36内には 放電用ガスが充填されて 、る。
[0091] この放電管 31には、第 1実施形態と同様に、一対の電極 37、 38が設けられている 。第一の電極 37は、外管部 32における曲面部 34の外壁面に固着されたアルミ-ゥ ム膜からなる。一方、第二の電極 38は、第 1実施形態と同様に、ニッケル線により形 成され、内管部 33の内部にほぼ全長にわたって差し込まれている。これらの電極 37 、 38にはリード線の一端部が接続され、これらのリード線の他端部は交流電源装置 に接続されている。
[0092] 平坦部 35における、外管部の外側の面には、ほぼ全面にわたって、補助電極 39 が設けられている。この補助電極 39が、一対の電極 37、 38間での主放電を補助す る。本実施形態においては、平坦部 35側が出射面であるから、補助電極 39は放電 管 31の内側力も放射される光をできるだけ遮らないよう、メッシュ状に形成されている 。なお、補助電極 39は放電管 31の長さ方向の全長にわたって設けられることが好ま しい。これにより、放電管 31の全長にわたって放電を安定ィ匕させることができるからで ある。
[0093] このようなエキシマランプ 30を使用する場合には、第 1実施形態と同様に、平坦部 3 5側をワーク W側に向けて紫外線照射装置(図示せず)に設置し、照射を行う。
[0094] 高周波電源により第一の電極 37および補助電極 39と、第二の電極 38との間に高 周波電圧が印加されると、まず第二の電極 38の近傍において、第二の電極と補助電 極 39との間で放電が起こる。次いで、この放電が平坦部 35の板面に沿って側方向 に広がる(補助放電;第 5図参照)。その後、第一の電極 37と第二の電極 38との間で も主放電が起こり、放電が放電空間 36内全体に広がる (第 6図参照)。
[0095] なお、実際のエキシマランプ 30の使用時には、通常、高周波交流電圧を印加する ため、補助放電と主放電とが段階的に起こって 、ることを目視で確認することは困難 である。しかし、オシロスコープを用いて補助放電と主放電に関する放電電流を観察 することにより、上に説明したような補助放電および主放電の段階的な発生を確認す ることがでさる。
[0096] ここで、第二の電極 38に対して、第一の電極 37よりも近距離に補助電極 39を配し ているから、第二の電極 38と補助電極 39との間でまず補助放電が起こる。この放電 によって生成される荷電粒子や準安定状態の原子やイオン、更には光子が、第一の 電極 37と第二の電極 38との間で主放電を発生させるための電圧を低下させる。その 結果、エキシマランプ 30の始動時の電圧を低下させたり、放電を安定化させたりする ことが可能となる。
[0097] また、この種のランプにおいては高出力が得られるように、封入ガス圧を上げたいと いう要望がある。しかし、このようにすると、通常、放電が不安定となる(封入ガス圧を 上げることは印加電圧一定下で電極間距離を大きくすることとほぼ同じ効果がある)。 しかし、本実施形態では、補助放電によって発生する荷電粒子や準安定状態の原 子やイオン、更には光子を主放電空間内に一様かつ効率的に供給できるので、主放 電空間内に存在する放電ガスの電離係数を増加させることができる。これに伴って、 主放電空間は放電の起こりやすい状態となるため、印加電圧を増カロさせることなく放 電の安定性を確保することができる。
[0098] 放電に伴って放射される紫外線(図中、破線矢印で示す)のうち平坦部 35方向に 進むものはそのまま平坦部 35および補助電極 39のメッシュを通過してワーク Wに向 かって出射される。一方、曲面部 34方向に進むものは、第一の電極 37に当たって反 射された後に、平坦部 35側からワーク Wに向力つて出射される。
[0099] このように、本実施形態によれば、ランプ始動時の電圧を下げることができ、かつ、 放電安定性を確保することができる。
[0100] なお、第二の電極 38は、第一の電極 37と補助電極 39との間にあって、補助電極 3 9と近接して ヽるほど良く、本実施形態のように第二の電極 38を収容する内管部 33 が平坦部 35の内壁面にほぼ密着しているのが最も良い。
但し、第二の電極 38の配置は必ずしも上記したとおりでなくても良い。電圧を印加 した際に、第二の電極 38と補助電極 39との間で補助放電が起こり、その後に第一の 電極 37と第二の電極 38との間で主放電が起こる位置に第二の電極 38が配されてい れば、本発明の目的を達することができる。言い換えれば、第二の電極 38—補助電 極 39間で、第一の電極 37—第二の電極 38間よりも先に放電を起こさせることが有効
な手段であり、第一の電極 37と第二の電極 38との最短距離を La、補助電極 39と第 二の電極 38との最短距離を Lbとしたときに、
La>Lb
の関係を満たす位置に第二の電極 38が配されて 、ればよ 、。
[0101] また、本実施形態においても第 1実施形態と同様に平坦部 35が光透過用とされて おり、かつ出射面側がフラットな面である。したがって、出射面全体にわたってワーク Wとの距離が均等となるので、大気下でも酸素によって紫外線が吸収されるという口 スを最小限に抑えて照射できる。さらに、ワーク Wの全面に均等に照射を行うことがで きる。また、第一の電極 37が紫外線を反射する材料により形成されているから、第一 の電極 37が、曲面部 34側へ放射される紫外線を反射して平坦部 35側(出射面側) へ集める反射板の役割を果たす。そして、平坦部 35に設けられる補助電極 39は、出 射される光を遮らないようメッシュ状とされている。このような構成によれば、第 1実施 形態と同様に、反射板を別途設けることなく紫外線を出射面側に集めることができる から、簡易な構成で照射効率を高めることができる。
[0102] さらに、第 3の実施形態は、「発明の開示」に記載の本発明による第一の発明、第 二の発明、第三の発明、第四の発明、第五の発明、第六の発明、第七の発明、第八 の発明、第十一の発明、および第十二の発明のすべてに相当する構造となっている 。したがって、これらの発明によって得られる効果として「発明の開示」に記載されたも のが、第 3の実施形態において得られる。
[0103] 実施例
[紫外線の照射効率を確認する実施例]
1.ランプの作成
<実施例 1 >
第 1実施形態と同様の構造を持つエキシマランプを作成した。第 1実施形態の外管 部 3と同様の形状の筒状バルブに、曲面部の外側をほぼ覆うようにアルミニウムを蒸 着した。なお、筒状バルブは合成石英 (信越石英株式会社製 Sup— F310)製であ つて、肉厚 2mm、バルブ長 1000mm、曲面部における外周面の曲率半径 16mm、 曲面部が平坦部と接合する角部分の丸みの外周面の曲率半径 5mmである。このバ
ルブの内部に外径約 4mm、肉厚約 0. 8mmの合成石英管を配置し、この石英管の 内部に直径約 lmmのニッケル線を差し込んだ。バルブ内に放電ガスとしてキセノン ガスを 200Torrとなるまで封入し、アルミニウム蒸着電極をアース電極、ニッケル線を 高圧電極として、 30kHzの高周波電圧 (ピーク電圧 8kV)を印加し放電させた。放電 はバルブ全域にわたり均一に生じた。
<比較例 1 >
一方、比較のために、従来の二重管構造をもつランプを作成した。外径 32mmの バルブの外周面にアルミニウムを蒸着後、エッチングすることによりメッシュ状電極 ( 開口率 80%)を形成した。このバルブの内部に上記実施例と同様の構造の合成石 英管を配置し、その内部にニッケル線を差し込んだ。バルブ内に放電ガスとしてキセ ノンガスを 200Torrとなるまで封入し、アルミニウム蒸着電極をアース電極、ニッケル 線を高圧電極として、 30kHzの高周波電圧 (ピーク電圧 8kV)を印加し放電させた。 2.点灯試験
実施例および比較例のランプを、照射器具を用いず大気中で点灯させ、ランプ直 下 3mmの位置で UVセンサーを 3mZminの速度で水平方向にスキャンした。積算 光量を比較した結果、実施例のランプの方が比較例のランプと比べて約 3倍大きくな つており、被照射物に対して紫外線を効率よく照射できることが確認できた。
[補助電極による効果を確認する実施例]
<実施例 2>
第 3実施形態と同様の構造を持つエキシマランプを作成した。第 3実施形態の外管 部 32と同様の形状の筒状バルブに、曲面部の外面をほぼ覆うように長さ 1000mm、 厚さ 0. 2mmのニッケル膜 (外側電極)を固着させた。なお、筒状バルブは合成石英 (信越石英株式会社製 SUPRASIL—F310)製であって、肉厚は 2mm、バルブ長 は 1100mm、曲面部における外周面の曲率半径は 16mm、曲面部が平坦部と接合 する角部分の丸みの外周面の曲率半径は 5mmである。このバルブの内部に、外径 約 5mm、内径約 2mmの合成石英管を配置し、この石英管の内部に直径約 1. 8mm のニッケル線(内側電極)を差し込んだ。
また、筒状バルブにおいて平坦部の外面をほぼ覆うように、幅 22mm、長さ 1000m
m、厚さ 0. 2mmの SUS製のメッシュ板 (補助電極)を固着させた。ニッケル線の中心 軸からメッシュ板の内側面(平坦部との固着面)までの距離は約 5mmであった。 バルブ内に放電ガスとしてキセノンガスを 46. 7KPaとなるまで封入し、ニッケル膜 およびメッシュ板をアース電極、ニッケル線を高圧電極として、 70kHzの概略矩形の 高周波電圧を印加し放電させた。
印加電圧を徐々に上げていくと、ピーク値で約 2kVに達したところで平坦部の内壁 面に沿って補助放電が生じ、その後、約 5. 5kVで内側電極 (ニッケル線)—外側電 極 (ニッケル膜)間の主放電が発生した。しカゝも、主放電は補助放電に阻害されない ことが分力つた。すなわち、ランプの始動に最低限必要な印加電圧は 5. 5kVであつ た。一方、比較のため、メッシュ板 (補助電極)を設けない他は実施例 2と同様のラン プを作成し、試験を行ったところ、ピーク値で約 10kVの電圧を印加しないと主放電 が発生しなカゝつた。このように、補助電極を設けたランプでは、補助電極を設けないラ ンプと比較して約 2分の 1の印加電圧で主放電を発生させることが可能であった。 さらに、実施例 2のランプにおいて、始動後のピーク電圧を 5. 5kVで一定にして放 電安定性を調べたところ、スパーク状放電や放電の偏りもなぐ始動直後から安定な 放電を実現できた。これに対し、補助電極のないランプで同様の実験を行ったところ 、スパークが発生し、かつ放電ムラが生じた。
<他の実施形態 >
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなぐ例え ば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記各実施形態では、第一の電極 8は平坦部 6の端縁との間に隙間を空けて設 けられているが、例えばワークが非金属であるなど、ワークと電極との間で放電のお それがな!、場合にぉ 、ては、一方の電極により曲面部の全面が覆われて ヽても構わ ない。
(2)第 2実施形態では、第二の電極 25が細線状に形成されていたが、例えば第二の 電極が平坦部の全体にわたってメッシュ状に形成されていても良ぐ細線状の金属 箔の複数を並列した縞状に形成されて 、ても構わな 、。
(3)第 1実施形態では、放電管 2は外管部 3と内管部 4とを備えた二重管構造をなし、
第二の電極 9が内管部 4の内側に設けられていたが、本発明はこのようば場合に限 定されない。例えば第 7図に示すエキシマランプ 40のように、放電管 41が第 2実施 形態と同様の単管構造をなし、棒状に形成された第二の電極 42が内管部に収容さ れることなく、むき出しのままで放電管 41の内側に配される構造であっても構わない 。あるいは、棒状に形成された第二の電極に絶縁膜を被覆したものが放電管の内側 に配される構造であっても構わな 、。
(4)第 3実施形態においても、棒状に形成された第二の電極が内管部に収容される ことなぐむき出しのままで放電管の内側に配される構造であっても構わない。この場 合、第二の電極が放電管にお 、て平坦部の内側面にほぼ密着して 、るのが最も良 いが、電極間に電圧を印加させた際に、第二の電極と補助電極との間で補助放電が 起こり、その後に第二の電極と第一の電極との間で主放電が起こる位置に第二の電 極が配されていればよいことは第 3実施形態の場合と同様である。
(5)上記各実施形態では、いずれも平坦部と曲面部との繋ぎ部分は曲率を持った曲 がった面となって ヽるが、部分的に平坦な面を介して繋 ヽだ形となっても良 ヽ。
(6)第 3実施形態では、平坦部 35が光を透過可能な出射面とされていたが、例えば 第一の電極 37をメッシュ状、細線状など、光を透過可能な形状に形成すれば、曲面 部側から光を出射することもできる。
なお、上記の実施例はエキシマランプの場合について説明した力 本発明は、ェキ シマランプの場合に限定されず、水銀ランプなどの、エキシマランプ以外の紫外線ラ ンプであってもよい。
本出願は、 2005年 7月 29日出願の日本特許出願(特願 2005- 221143)および 2 006年 2月 8日出願の日本特許出願 (特願 2006-031051)に基づくものであり、そ れらの内容はここに参照として取り込まれる。
Claims
[1] 筒状に形成された放電管を備える紫外線ランプであって、
前記放電管の外周壁には、お互いに対向する位置に、曲面部と紫外線透過用の 平坦部とが備えられており、かつ
前記曲面部は、前記放電管の内部側の面が凹面となるように形成されていることを 特徴とする。
[2] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部に紫外線反射部材が設けられており、
前記紫外線反射部材は、前記曲面部に沿って、前記放電管の一方の側部からもう 一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されており、かつ
前記放電管の長さ方向に垂直な前記紫外線ランプの断面において、前記紫外線 反射部材における紫外線反射面のうち、前記の一方の側部よりも下側の部分の点に おいて、前記紫外線反射面への接平面に垂直で、前記放電管の内部に向かう方向 力 前記の一方の側部力も前記のもう一方の側部へ向力 方向よりも下向きである。
[3] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部に紫外線反射部材が設けられており、
前記紫外線反射部材は、前記曲面部に沿って、前記放電管の一方の側部からもう 一方の側部にわたる範囲よりも広く形成されており、かつ
前記紫外線反射部材が、紫外線発生のための主放電を生じるための第一の電極 である。
[4] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、前記放電管の材質が石英ガラ スである。
[5] 請求の範囲第 3項に記載の紫外線ランプにぉ 、て、
前記第一の電極はアース接続用であり、
前記第一の電極は前記曲面部の外面に設けられ、かつ
前記放電管の内部に高電圧接続用の第二の電極が設けられている。
[6] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部に第一の電極が設けられており、
前記第一の電極は、前記曲面部に沿って、前記放電管の一方の側部力 もう一方 の側部にわたる範囲よりも広く形成されており、
前記放電管の内部には、前記放電管の長さ方向に延びる線状の第二の電極が設 けられており、
前記第二の電極は、前記平坦部の中心部の近傍に設けられており、かつ 前記第一の電極と、前記第二の電極との間で主放電が生じるように構成されて 、る
[7] 請求の範囲第 6項に記載の紫外線ランプにぉ 、て、
前記第一の電極は断面が略円弧状であり、かつ
前記第一の電極の前記断面上の各点から等距離の位置に、前記放電管の長さ方 向に延びる線状の第二の電極が設けられて!/、る。
[8] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部に第一の電極が設けられており、
前記放電管の内部には、前記放電管の長さ方向に延びる線状の第二の電極が設 けられており、
前記第一の電極と、前記第二の電極との間で主放電が生じるように構成されており 前記平坦部に補助電極が設けられており、かつ
前記第二の電極と前記補助電極との間で補助放電が生じるように構成されている。
[9] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部に第一の電極が設けられており、
前記放電管の内部には、前記放電管の長さ方向に延びる線状の第二の電極が設 けられており、
前記第二の電極は、前記平坦部の中心部の近傍に設けられており、
前記第一の電極と、前記第二の電極との間で主放電が生じるように構成されており 、かつ
前記平坦部には、前記第二の電極以外の電極は設けられて!/、な 、。
[10] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部に第一の電極が設けられており、
前記放電管の外部には、前記放電管の長さ方向に延びる線状の第二の電極が設 けられており、
前記第二の電極は、前記平坦部の中心部の近傍に設けられており、
前記第一の電極と、前記第二の電極との間で主放電が生じるように構成されており 、かつ
前記平坦部には、前記第二の電極以外の電極は設けられて!/、な 、。
[11] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、
前記曲面部の外面に第一の電極が設けられており、かつ
前記曲面部の外面のうち、前記平坦部と前記曲面部との境界の近傍には前記第 一の電極が設けられて!/、な!/、。
[12] 請求の範囲第 8項に記載の紫外線ランプにおいて、前記補助電極が、前記放電管 の長さ方向の全長にわたって設けられている。
[13] 請求の範囲第 1項に記載の紫外線ランプにおいて、前記紫外線ランプがエキシマ ランプである。
[14] 請求の範囲第 1項〜第 13項のいずれかに記載の紫外線ランプを用いたことを特徴 とする紫外線照射装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006526452A JP5293986B2 (ja) | 2005-07-29 | 2006-07-28 | 紫外線ランプおよび紫外線照射装置 |
CN2006800002072A CN101031993B (zh) | 2005-07-29 | 2006-07-28 | 紫外线灯及紫外线照射装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005221143 | 2005-07-29 | ||
JP2005-221143 | 2005-07-29 | ||
JP2006-031051 | 2006-02-08 | ||
JP2006031051 | 2006-02-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2007013602A1 true WO2007013602A1 (ja) | 2007-02-01 |
Family
ID=37683489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2006/315009 WO2007013602A1 (ja) | 2005-07-29 | 2006-07-28 | 紫外線ランプおよび紫外線照射装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5293986B2 (ja) |
KR (2) | KR100821999B1 (ja) |
CN (2) | CN101937829B (ja) |
TW (2) | TWI366858B (ja) |
WO (1) | WO2007013602A1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009117161A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Ushio Inc | 紫外線照射処理装置 |
JP2009252662A (ja) * | 2008-04-10 | 2009-10-29 | Ushio Inc | エキシマランプおよびこれを備えたランプユニット |
US11041660B2 (en) | 2018-09-21 | 2021-06-22 | Rosemount Inc. | Forced convection heater |
EP4180329A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-17 | Goodrich Lighting Systems GmbH & Co. KG | Interior aircraft lighting device, aircraft comprising an interior aircraft lighting device and method of starting an interior aircraft lighting device |
EP4270445A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-01 | Langsim Optoelectronic Technologies (Guangdong) Limited | An ultraviolet lamp tube |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5092950B2 (ja) * | 2007-10-10 | 2012-12-05 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ |
JP5163175B2 (ja) * | 2008-02-21 | 2013-03-13 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ |
JP6314771B2 (ja) * | 2014-09-26 | 2018-04-25 | 東芝ライテック株式会社 | 紫外線ランプ |
CN104689776A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-10 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种微流管式紫外反应器 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11265688A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-09-28 | Resonance Ltd | 無電極ランプ |
JP2003197152A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Harison Toshiba Lighting Corp | 誘電体バリア放電ランプ、誘電体バリア放電ランプ部品、放電ランプ点灯装置及び光照射装置 |
JP2004349055A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Japan Storage Battery Co Ltd | 無声放電ランプおよび照射装置 |
JP2005056845A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | 紫外線放射器 |
JP2005135863A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Harison Toshiba Lighting Corp | 誘電体バリア放電ランプおよび光照射装置 |
WO2005098903A1 (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Sen Engineering Co., Ltd. | 誘電体バリア放電エキシマ光源 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3532578B2 (ja) * | 1991-05-31 | 2004-05-31 | 三菱電機株式会社 | 放電ランプおよびこれを用いる画像表示装置 |
CN1106680C (zh) * | 1996-04-30 | 2003-04-23 | 优志旺电机株式会社 | 外部电极型荧光灯及照射单元 |
JP4093065B2 (ja) * | 2003-01-17 | 2008-05-28 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ発光装置 |
JP4013923B2 (ja) * | 2003-09-04 | 2007-11-28 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ |
-
2006
- 2006-07-28 CN CN2010102023777A patent/CN101937829B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-28 KR KR1020067019165A patent/KR100821999B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-07-28 KR KR1020077027071A patent/KR100850299B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-07-28 JP JP2006526452A patent/JP5293986B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-28 TW TW099144047A patent/TWI366858B/zh not_active IP Right Cessation
- 2006-07-28 CN CN2006800002072A patent/CN101031993B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-28 TW TW095127681A patent/TWI337750B/zh not_active IP Right Cessation
- 2006-07-28 WO PCT/JP2006/315009 patent/WO2007013602A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11265688A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-09-28 | Resonance Ltd | 無電極ランプ |
JP2003197152A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-11 | Harison Toshiba Lighting Corp | 誘電体バリア放電ランプ、誘電体バリア放電ランプ部品、放電ランプ点灯装置及び光照射装置 |
JP2004349055A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Japan Storage Battery Co Ltd | 無声放電ランプおよび照射装置 |
JP2005056845A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | 紫外線放射器 |
JP2005135863A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Harison Toshiba Lighting Corp | 誘電体バリア放電ランプおよび光照射装置 |
WO2005098903A1 (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Sen Engineering Co., Ltd. | 誘電体バリア放電エキシマ光源 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009117161A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Ushio Inc | 紫外線照射処理装置 |
TWI416584B (zh) * | 2007-11-06 | 2013-11-21 | Ushio Electric Inc | Ultraviolet radiation treatment device |
JP2009252662A (ja) * | 2008-04-10 | 2009-10-29 | Ushio Inc | エキシマランプおよびこれを備えたランプユニット |
US11041660B2 (en) | 2018-09-21 | 2021-06-22 | Rosemount Inc. | Forced convection heater |
EP4180329A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-17 | Goodrich Lighting Systems GmbH & Co. KG | Interior aircraft lighting device, aircraft comprising an interior aircraft lighting device and method of starting an interior aircraft lighting device |
EP4270445A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-01 | Langsim Optoelectronic Technologies (Guangdong) Limited | An ultraviolet lamp tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070116999A (ko) | 2007-12-11 |
KR20070061763A (ko) | 2007-06-14 |
TWI337750B (en) | 2011-02-21 |
CN101031993B (zh) | 2010-12-01 |
KR100821999B1 (ko) | 2008-04-15 |
KR100850299B1 (ko) | 2008-08-04 |
CN101937829B (zh) | 2013-02-27 |
TW200717574A (en) | 2007-05-01 |
CN101031993A (zh) | 2007-09-05 |
CN101937829A (zh) | 2011-01-05 |
TW201123261A (en) | 2011-07-01 |
JPWO2007013602A1 (ja) | 2009-02-12 |
TWI366858B (en) | 2012-06-21 |
JP5293986B2 (ja) | 2013-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5293986B2 (ja) | 紫外線ランプおよび紫外線照射装置 | |
JP5307029B2 (ja) | 放電ランプ | |
US20060139934A1 (en) | Light source device, lighting device and liquid crystal display device | |
JP2580266Y2 (ja) | 高出力ビーム発生装置 | |
JP5371166B2 (ja) | 高圧放電ランプ及びイグニッションアンテナを有するユニット | |
JP5888256B2 (ja) | エキシマランプ | |
JP3178237B2 (ja) | 誘電体バリア放電ランプ | |
JP2006302720A (ja) | エキシマランプ | |
JP3043565B2 (ja) | 誘電体バリヤ放電ランプ | |
JP4311266B2 (ja) | エキシマランプおよび紫外線照射装置 | |
JP2934511B2 (ja) | コロナ放電光源セル及びコロナ放電光源装置 | |
JP2005056845A (ja) | 紫外線放射器 | |
JP2006313734A (ja) | 光源装置、照明装置、及び液晶表示装置 | |
JP3087565B2 (ja) | 誘電体バリア放電ランプ | |
TW200535902A (en) | Dielctric shielded discharging lamp and ultraviolet radiating device | |
JP3025390B2 (ja) | 誘電体バリヤ放電ランプ | |
JPH08153493A (ja) | 誘電体バリア放電ランプ装置 | |
JP2005285349A (ja) | マイクロ波無電極放電ランプ装置 | |
JP3102430B2 (ja) | 誘電体バリヤ放電ランプ | |
JP6915352B2 (ja) | エキシマランプおよび光照射装置 | |
JP3125606B2 (ja) | 誘電体バリア放電ランプ装置 | |
JP2005209397A (ja) | 誘電体バリア放電ランプおよび紫外線照射装置 | |
KR20200031035A (ko) | 배리어 방전 램프 | |
JP3163919B2 (ja) | 誘電体バリア放電ランプ装置 | |
TW202113919A (zh) | 阻擋放電燈及紫外線照射單元 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2006526452 Country of ref document: JP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 1020067019165 Country of ref document: KR |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 200680000207.2 Country of ref document: CN |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06781919 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |