WO2007013602A1 - 紫外線ランプおよび紫外線照射装置 - Google Patents

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

請求の範囲

[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。