説明

光照射装置及びロングアーク型メタルハライドランプ

【課題】ロングアーク型メタルハライドランプと、このメタルハライドランプを取り囲むとともに頂部開口を有する樋状の反射ミラーとを備え、この反射ミラーの前面開口より前記頂部開口に向けて冷却風が流れる光照射装置において、待機点灯時にメタルハライドランプの発光管の、特に光出射側が過冷却されて封入金属が凝固してしまうことを防止し、定常点灯時に照度を垂直的に立ち上がるようにした構造を提供することである。
【解決手段】前記メタルハライドランプの発光管の外表面であって、前記反射ミラーの前面開口側には軸方向に伸びる帯状の保温膜が形成されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は光照射装置及びロングアーク型メタルハライドランプに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、印刷業界や電子工業界においては、インキや塗料の乾燥、樹脂の硬化処理に使用する光化学反応用装置の紫外線光源として、或いは、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光するのに使用する露光装置の紫外線光源として、ロングアーク型メタルハライドランプが使用されている。
【0003】
図4を用いて従来のロングアーク型メタルハライドランプ1を説明する。
発光管2の両端部には封止部3が形成されており、発光管2内には一対の電極4、4が配置されている。
電極4の後端部4aは、上下部が平坦面形状となるように切削加工されて、ほぼ角柱状となっている。
封止部3には、石英ガラス製の扁平状のスペーサガラス5が埋設され、該スペーサガラス5を挟むように、その上下面に一対の(2枚の)金属箔6a、6bが配置されている。
また、封止部3には、ガラス製の保持用筒体7が配置されていて、該保持用筒体7に電極4が挿通されおり、これによって該電極4が支持されている。
なお、金属箔6a、6bの後端には外部リード8が接続されている。
そして、紫外線を良好に放射するために、発光管2内には、水銀、鉄、タリウム等の金属が封入されている。
【0004】
このようなメタルハライドランプを用いた光照射装置の構造は、特開2007−157583号公報(特許文献1)や、特許第2668832号公報(特許文献2)で公知であり、その構造が図5に示されている。
図5(A)は、反射ミラーが開いた状態の説明図。
図5(B)は、反射ミラーが閉じた状態の説明図。
光照射装置は、このメタルハライドランプ1を取り囲む樋状の反射ミラー20を備え、該反射ミラー20は頂部開口20aと前面開口20bとを有している。該反射ミラー20は開閉可能とされていて、処理物に紫外線を照射する定常点灯モード時には、図5(A)に示されるように、前面開口20bが開放されており、処理物の入れ替えなどの待機点灯モード時には、図5(B)に示されるように、反射ミラー20を回動して前面開口20bが閉じられる。なお、該待機点灯モードでは省電力の観点からランプへの入力電力が下げられている。
【0005】
図5(A)に示す定常点灯時には、反射ミラー20の下方から冷却風が流されて、ランプ1の周囲を通過してこれを冷却し、頂部開口20aから流出するする。
また、待機点灯モード時においても、ランプは定格電力よりも低い低電力で点灯されており、このとき反射ミラー20の前面開口20bが閉じられていることもあって、該反射ミラー20が加熱されてしまう。この反射ミラー20の反射面を構成する誘電体多層膜を保護するために、これを冷却する必要があり、冷却風は止められずに通風が維持される。このとき、図4(B)に示すように、反射ミラー20の前面開口20bは閉じられてはいても密閉されるわけではないので、その部分からも冷却風が流れ、これが直接的にランプに当たることになる。
また、反射ミラー20の加熱状態によっては、むしろ定常点灯時よりも風量を多くすることもある。
このような事情から、しばしばランプ1が過冷却状態となることがあり、後続する定常点灯モードになったときに、照度の立ち上がりが遅くなり、所定のタクト時間内での照射エネルギーが不足して紫外線処理が不十分になるという不具合が生じる。この不足分を補おうとすれば処理時間(タクト時間)の長期化を招くことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−157583号公報
【特許文献2】特許2668832号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管内部に一対の電極を有するとともに、内部に発光物質として金属を含むロングアーク型メタルハライドランプと、このメタルハライドランプを取り囲むとともに頂部開口を有する樋状の反射ミラーとを備え、この反射ミラーの前面開口より前記頂部開口に向けて冷却風が流れる光照射装置において、待機点灯時に反射ミラーが閉じられても、ロングアーク型メタルハライドランプが反射ミラーの冷却風によって過冷却されることがなく、後続の定常点灯時に速やかな照度の立ち上がりができるようにした構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、この発明に係る光照射装置におけるロングアーク型メタルハライドランプは、その発光管の外表面であって、前記反射ミラーの前面開口側に軸方向に伸びる帯状の保温膜が形成されていることを特徴とする。
また、前記発光管における前記保温膜とは反対側の外表面に、該保温膜と対向して前記発光管の軸方向に伸びる反射膜が形成されていることを特徴とする。
また、前記反射膜は、前記保温膜よりも幅が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
この発明の光照射装置によれば、当該光照射装置に組み込まれるロングアーク型メタルハライドランプの発光管に帯状の保温膜が形成されているので、待機点灯時に反射ミラーが閉じられた状態で冷却風が流されても、該ランプが過冷却になるまで冷却されすぎることが防止される。これによって、後続する定常点灯時に速やかに照度が立ち上がり、処理時間にロスが生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の光照射装置の断面図。
【図2】図1におけるロングアーク型メタルハライドランプの断面図。
【図3】実験結果を表すグラフ。
【図4】従来のロングアーク型メタルハライドランプの断面図。
【図5】従来の光照射装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1は、本発明の光照射装置の説明図であり、図2は、本発明の光照射装置に組み込まれるロングアーク型メタルハライドランプの説明図である。
まず、図2により、ロングアーク型メタルハライドランプを説明する。
図2(A)に示すように、本発明のロングアーク型メタルハライドランプ1においては、発光管2の外表面に帯状の保温膜10が軸方向に伸びるように塗布形成されている。
また、前記発光管2の当該保温膜10と対向してその反対側の外表面には、同様に帯状の反射膜11が軸方向に伸びるように塗布形成されている。
そして、図2(A)の横断面である図2(B)に示されるように、該反射膜11の幅は、前記保温膜10の幅よりも大きいほうが好ましい。
この反射膜11によって、発光管2から上方に向かって放射される光が反射されて、下方の光出射側に放射されてその有効利用が図られる。
なお、その他の構成は、図4に示す従来構造と同様である。
【0012】
上記ロングアーク型メタルハライドランプの一仕様は以下のようである。
発光長:1100mm、発光管内径:22mm
封入物:水銀70mg、ヨウ化水銀20mg、鉄3mg、ヨウ化タリウム
1mg、ヨウ化マグネシウム2mg、アルゴン3kPa
ランプ入力:照射時13.2kW、待機時8.8kW
冷却風量:定常点灯(照射)時19m/min、待機点灯時9m/min
保温膜10は、黒色系統のセラミックコーティング膜。
具体的には、組成がシリカ53%、アルミナ5%、燐酸19%、クロム酸銅23%からなるもので、組成のセラミックの70%水溶液をスクリーン印刷にて厚さが100μm程度になるように形成し、乾燥して焼成される。
【0013】
なお、保温膜10の他の例として、シリカ粒子とアルミナ粒子から構成される紫外線反射膜を用いてもよい。
この反射膜の紫外線反射率は約60%程度であり、残りの40%の光は紫外線反射膜内で散乱することにより、結果的に吸収され、発光管を加熱する。
【0014】
上記構成のロングアーク型メタルハライドランプは、図1に示されるように、以下のように光照射装置に組み込まれる。
ロングアーク型メタルハライドランプは、その外表面の保温膜10が光出射側に向けて配設される。このとき、反射膜11は光出射側の反対側に配置されることになる。
図1(A)(B)に示すように、光照射装置では、反射ミラー20が定常点灯モードでは開き(A)、待機点灯モードでは閉じる(B)ことは図5に示す従来例と同様である。
【0015】
こうして本発明のロングアーク型メタルハライドランプ1が組み込まれた光照射装置においては、特に図1(B)に示す待機点灯モードで反射ミラー20が閉じられている状態のとき、該反射ミラー20を冷却する冷却風が流されても、発光管2の下方に形成された保温膜10が該ランプ1から放射される光を吸収して高温となり、冷却風が当たって発光管2の温度が低下する光出射側部分を加熱することができて過冷却状態に至ることがなく、待機点灯モードでありながらも、発光管内に封入された金属を十分に蒸発させておくことができ、定常点灯モードになった時に、照度の立ち上がりを早くできるものである。
【0016】
本発明の効果を実証するために、被照射面における波長365nmの照度測定実験を行った。
図3に示すグラフがそれであって、縦軸は照度の相対値、横軸は定常点灯モードにおける照射時間(秒)を示す。なお、この実験で用いたロングアーク型メタルハライドランプには、反射膜11は設けられていない。
保温膜を有しない従来例ランプでは、定常点灯モードに切り替えてから照度は徐々に上昇するのに対して、保温膜を有する本発明ランプでは定常点灯モードに切り替えた直後から照度がほぼ垂直的に上昇し、全照射時間にわたってほぼ一定の照度が維持されていることが分かる。
【0017】
以上説明したように、本発明においては、ロングアーク型メタルハライドランプの発光管の外表面であって、前記反射ミラーの前面開口側に軸方向に伸びる帯状の保温膜が形成されていることによって、該メタルハライドランプが光照射装置に組み込まれたときに、待機点灯時に冷却風によって、特に光出射側が過冷却状態になることを防止できて、待機点灯モードにあっても発光管内の発光金属を蒸発させた状態を維持できる。そのため、定常点灯モードに切り替えた際に、照度が瞬時に立ち上がり、効果的な光照射がなされるものである。
【符号の説明】
【0018】
1 ロングアーク型メタルハライドランプ
2 発光管
3 封止部
4 電極
5 スペーサガラス
6a、6b 金属箔
7 保持用筒体
8 外部リード
10 保温膜
11 反射膜
20 反射ミラー
20a 頂部開口
20b 前面開口





【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光管内部に一対の電極を有するとともに、内部に発光物質として金属を含むロングアーク型メタルハライドランプと、このメタルハライドランプを取り囲むとともに頂部開口を有する樋状の反射ミラーとを備え、この反射ミラーの前面開口より前記頂部開口に向けて冷却風が流れる光照射装置において、
前記メタルハライドランプの発光管の外表面であって、前記反射ミラーの前面開口側には軸方向に伸びる帯状の保温膜が形成されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項2】
前記発光管における前記保温膜とは反対側の外表面に、該保温膜と対向して前記発光管の軸方向に伸びる反射膜が形成されていることを特徴とする請求項1の光照射装置。
【請求項3】
前記反射膜は、前記保温膜よりも幅が大きいことを特徴とする請求項2の光照射装置。
【請求項4】
前記メタルハライドランプは、定常点灯モードと待機点灯モードを切り換えて点灯されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光照射装置。
【請求項5】
発光管内部に一対の電極を有するとともに、発光物質として金属を含むロングアーク型メタルハライドランプにおいて、
発光管の外表面に軸方向に伸びる帯状の保温膜が形成されていることを特徴とするロングアーク型メタルハライドランプ。
【請求項6】
前記発光管における前記保温膜とは反対側の外表面に、該保温膜と対向して前記発光管の軸方向に伸びる反射膜が形成されていることを特徴とする請求項5に記載のロングアーク型メタルハライドランプ。




【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−195266(P2012−195266A)
【公開日】平成24年10月11日(2012.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−60382(P2011−60382)
【出願日】平成23年3月18日(2011.3.18)
【出願人】(000102212)ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Fターム(参考)】