特許 5904411 マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5904411

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 65/04 20060101AFI20160331BHJP

【ＦＩ】

   H01J65/04 B

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-211726(P2012-211726)

(22)【出願日】2012年9月26日

(65)【公開番号】特開2014-67572(P2014-67572A)

(43)【公開日】2014年4月17日

【審査請求日】2015年4月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000192

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135965

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 要泰

(74)【代理人】

【識別番号】100100169

【弁理士】

【氏名又は名称】大塩 剛

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 静二

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 和明

(72)【発明者】

【氏名】田中 大作

【審査官】 桐畑 幸▲廣▼

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１２６７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２０６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１８９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２６７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５１０７７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ６５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ波無電極ランプにおいて、
前記ランプ内には、プラズマ形成用の添加物が封入されており、
点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプのランプガラス管の外周面又は内周面に対してランプ軸線方向に沿って光拡散領域が形成され、該光拡散領域のランプ軸線方向の長さＬ3は、前記マイクロ波の波長λに対して、０＜Ｌ3≦λ／２の範囲にある、ランプ。

【請求項2】

請求項１に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記ランプの内部空間の軸線方向の長さは、使用するマイクロ波の波長λと同じ長さである、ランプ。

【請求項3】

請求項１又は２のいずれか一項に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記光拡散領域は、前記ランプのランプガラス管の外周面又は内周面に対して、機械的処理、化学的処理又は両者の組み合わせにより形成する、ランプ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記光拡散領域は、前記ランプに対して、光拡散処理を施した部材を取り付けることにより形成する、ランプ。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロ波無電極ランプにおいてにおいて、
前記光拡散領域は、光拡散領域を形成しない場合のランプ軸線方向の光強度に応じて、その濃度を変えている、ランプ。

【請求項6】

マイクロ波発振器と、
前記マイクロ波発振器からのマイクロ波の定在波が形成されるマイクロ波空洞と、
前記マイクロ波空洞内に配置され、内部にプラズマ形成用の添加物を封入した無電極ランプと、
前記無電極ランプからの発光を方向付けして外部へ出射する反射鏡とを備えた照射装置において、
点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプのランプガラス管の外周面又は内周面に対してランプ軸線方向に沿って光拡散領域が形成され、該光拡散領域のランプ軸線方向の長さＬ3は、前記マイクロ波の波長λに対して、０＜Ｌ3≦λ／２の範囲にある、照射装置。

【請求項7】

請求項６に記載の照射装置において、
前記マイクロ波発振器は、マグネトロン、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）、ジャイロトロン又はガンダイオードを用いた回路のいずれかである、照射装置。

【請求項8】

請求項６又は７のいずれか一項に記載の照射装置において、
前記光拡散領域は、光拡散領域を形成しない場合のランプ軸線方向の光強度に応じて、その濃度を変えている、照射装置。

【請求項9】

請求項６〜８のいずれか一項に記載の照射装置において、
前記光拡散領域は、前記ランプのランプガラス管の外周面又は内周面に対して、機械的処理、化学的処理又は両者の組み合わせにより形成する、照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

マグネトロンを使用するタイプのマイクロ波無電極光源装置が提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

一般に、無電極ランプを搭載した照射装置は、マイクロ波発振器と、マイクロ波空洞を備え、このマイクロ波空洞には、プラズマ形成用の添加物が封入された発光管と、発光管からの放射光を方向付けする反射鏡が装着されている。光出射口には、マイクロ波に対しては不透過性であるが、空洞からの可視光線及び紫外線を透過する導電性メッシュが取り付けられている。

【0004】

無電極ランプを搭載した照射装置は、マイクロ波発振器を備え、マイクロ波発振器から発生したマイクロ波エネルギーがマイクロ波空洞に供給され定在波を形成し、マイクロ波が発光管と結合して発光管内部にプラズマを励起する。その結果、プラズマが放射する可視光線或いは紫外線は、反射鏡で方向付けされ、導電性メッシュを介して被照射面に照射される。

【0005】

このようなマイクロ波無電極ランプを搭載した照射装置は、例えば、インク、塗装等が塗布された面の表面硬化処理などに用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特公平３−３７２７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

マイクロ波空洞内の定在波により発光管内にプラズマが形成されると、プラズマは発光管長軸方向の中間部に節を形成する。その節の部分は、他の部分と比して温度が低いため、発光管に封入された添加物の蒸発を阻害或いは封入物の再凝縮を引き起こす。

【0008】

特許文献１では、これを改善するため、発光管の中間部の内径を小径とし、更に小径部にテーパーを設けることにより、中間部においても所定の温度を維持することを可能にし、所定のランプ特性を得ることを提案している。

【0009】

しかしながら、本発明者等の実験によれば、このような小径部を有する発光管であっても節となる近傍では、マイクロ波エネルギーは弱く、弱い発光となる。更に、節となる近傍において、放電が不安定であることも観察できた。この理由は、必ずしも明らかでないが、発光管内に封入された添加物が蒸発、凝縮を繰り返すことにより、局所的な圧力不均衡が生じ、対流が乱れることが一要因と推察される。

【0010】

このような、節近傍における弱い発光及び不安定放電は、前記照射装置の光被照射面における光強度分布に影響を与え、被照射物（ターゲット）の処理に問題が生じる。

【0011】

そこで本発明は、光照射面における光強度分布を改善し、被照射物の処理工程等に好適に用いることができるマイクロ波無電極ランプを使用した照射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るマイクロ波無電極ランプは、前記ランプ内には、プラズマ形成用の添加物が封入されており、点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプの外周にランプ軸線方向に沿って光拡散領域を形成したことを特徴とする。

【0013】

更に、上記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記ランプの内部空間の軸線方向の長さは、使用するマイクロ波の波長と同じ長さであってよい。

【0014】

更に、上記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記光拡散領域のランプ軸線方向の長さＬ3は、前記使用するマイクロ波の波長λに対して、０＜Ｌ3≦λ／２の範囲にあってよい。

【0015】

更に、上記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記光拡散領域は、ランプガラス管の外周面又は内周面に対して、機械的処理、化学的処理又は両者の組み合わせにより形成してもよい。

【0016】

更に、上記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記光拡散領域は、ランプに対して、光拡散処理を施した部材を取り付けることにより形成してもよい。

【0017】

更に、本発明に係る照射装置は、マイクロ波発振器と、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波の定在波が形成されるマイクロ波空洞と、前記マイクロ波空洞内に配置され、内部にプラズマ形成用の添加物を封入した無電極ランプと、前記無電極ランプからの発光を方向付けして外部へ出射する反射鏡とを備えた照射装置であって、点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプの外周にランプ軸線方向に沿って光拡散領域を形成している。

【0018】

更に、上記照射装置において、前記光拡散領域のランプ軸線方向の長さＬ3は、前記使用するマイクロ波の波長λに対して、０＜Ｌ3≦λ／２の範囲にあってよい。

【0019】

更に、上記照射装置において、前記マイクロ波発振器は、マグネトロン、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）、ジャイロトロン又はガンダイオードを用いた回路のいずれかであってよい。

【0020】

更に、上記照射装置において、前記光拡散領域は、光拡散領域を形成しない場合のランプ軸線方向の光強度に応じて、その濃度を変えていてもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、光照射面における光強度分布を改善し、被照射物の処理工程等に好適に用いることができるマイクロ波無電極ランプを使用した照射装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1A】図１Ａは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した照射装置の一例を示す概略斜視図である。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａの照射装置を正面から見た概略正面図である。

【図1C】図１Ｃは、図１Ａの照射装置の位置関係を説明する図である。

【図2A】図２Ａは、図１Ａの照射装置に使用されるランプの一例である直管型無電極ＵＶランプを示す図である。

【図2B】図２Ｂは、図２Ａに示す直管型無電極ＵＶランプにおける点灯時のプラズマ領域を示す図である。

【図3A】図３Ａは、図１Ａの照射装置に使用されるランプの他の一例である中央部狭小型無電極ＵＶランプを示す図である。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａに示す中央部狭小型無電極ＵＶランプにおける点灯時のプラズマ領域を示す図である。

【図4A】図４Ａは、被照射物に照射する場合の無電極ランプ、反射鏡及びターゲットのＸ−Ｚ平面の位置関係を説明する図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａの被照射物に照射する場合の無電極ランプ、反射鏡及びターゲットのＹ−Ｚ平面の位置関係を説明する図である。

【図5A】図５Ａは、ランプの一部分に光拡散領域を形成した無電極ランプを説明する図である。

【図5B】図５Ｂは、光拡散領域を形成した円筒形ガラス管をランプの一部分に被せた無電極ランプを説明する図である。

【図6A】図６Ａは、放物面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域無しの無電極ランプ照射装置の照度分布である。

【図6B】図６Ｂは、放物面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域有りの無電極ランプ照射装置の照度分布である。

【図6C】図６Ｃは、楕円面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域無しの無電極ランプ照射装置の照度分布である。

【図6D】図６Ｄは、楕円面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域有りの無電極ランプ照射装置の照度分布である。

【図7A】図７Ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｙ＝ゼロに於ける）Ｘ軸方向の光強度を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｘ＝ゼロに於ける）Ｙ軸方向の光強度を示す図である。

【図8A】図８Ａは、図６Ｃ及び図６Ｄに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｙ＝ゼロに於ける）Ｘ軸方向の光強度を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、図６Ｃ及び図６Ｄに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｘ＝ゼロに於ける）Ｙ軸方向の光強度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る無電極ランプ及びこれを使用した照射装置の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施形態は、例示であって、本発明を何等限定するものではないことを承知されたい。

【0024】

［無電極ランプを使用した照射装置］
（照射装置）
図１Ａ〜図１Ｃは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した照射装置の一例を説明する図である。ここで、図１Ａは、マイクロ波無電極ランプ照射装置１０の斜視図である。矩形筐体４の内部後側には、マグネトロン３が収納され、筐体４には冷却用送風ダクト６が取り付けられている。矩形筐体４の内部前側には、マイクロ波定在波が形成されるマイクロ波空洞５が形成されている。筐体４の前面には光出射口２が形成され、光出射口は導電性メッシュ１６が覆っている（図１Ｃ参照）。導電性メッシュ１６は、マイクロ波に対しては不透過性であるが、マイクロ波空洞からの可視光線及び紫外線に対しては透過性であるので、光出射口２を通って外部へ向かう。

【0025】

図１Ｂは、図１Ａの照射装置１０を正面から見た概略正面図である。照射装置１０は、マグネトロンと、マグネトロンに付属するアンテナ８と、アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する発光管１２と、発光管をその軸線に沿って所定の間隔を置いて部分的に取り囲み、発光管からの発光を所定の方向に向ける反射鏡１４と、光出射口２を覆う導電性メッシュ（図示せず。）とを備えている。

【0026】

図１Ｃは、照射装置１０の位置関係を説明する図である。本出願書類では、ランプ軸線方向をＸ軸方向、照射装置１０からの発光方向（矢印方向）をＺ方向、Ｘ−Ｚ面に垂直方向をＹ軸方向とする。

【0027】

各構成要素について説明する。

【0028】

マイクロ波は、波長１ｍ〜１００μｍ、周波数３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電磁波を指し、電波の中で最も短い波長域である。マイクロ波発振器として、マグネトロン、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）、ジャイロトロン、ガンダイオードを用いた回路等がある。本実施形態では、マイクロ波発振器としてマグネトロン３を使用する。マグネトロン３は、発振用真空管の一種であり、強力なノンコヒーレントマイクロ波を発生する。身近なところでは、マグネトロンは、レーダーや電子レンジに使われている。本実施形態で使用するマグネトロン３は、電子レンジ、好ましくは業務用電子レンジに使用されているマグネトロンを利用することが出来る。なお、電子レンジで使用されている周波数２，４５０ＭＨｚは、技術的な制限でなく、法的規制によるものである。

【0029】

反射鏡１４は、代表的には、被照射面に平行光を当てる放物面反射鏡、被照射面に集光する楕円面反射鏡等が有る。

【0030】

（発光管）
図２Ａ〜図３Ｂは、図１Ａの照射装置に使用される発光管１２の一例として無電極ランプを説明する図である。ここで、図２Ａは、直管型無電極ＵＶランプ１２ｔを示す図であり、図３Ａは、中央部狭小型無電極ＵＶランプ１２ｃを示す図である。このようにランプの形状は、代表的には直管型と中央部狭小型がある。しかし、これに限定されない。ランプの形状は、球状ランプ等であってもよい。

【0031】

今回実験に用いた発光管１２は、直管型ランプ１２ｔであり、軸線方向長さＬ1は約１５０ｍｍ、外径約１１ｍｍである。ランプ内部には、プラズマ形成物質として
４５ｍｇの水銀が封入され、不活性ガスとして３０［ｔｏｒｒ］のアルゴン（Ａｒ）が封入されている。このランプは、出力１，８００Ｗの紫外線照射ランプ（ＵＶランプ）として使用される。しかし、プラズマ形成用の発光物質はこれに限定されない。例えば、水銀とハロゲン化金属等を封入したメタルハライドランプとしてもよい。

【0032】

２，４５０ＭＨｚのマグネトロン３を発振すると、マイクロ波エネルギーがマイクロ波空洞５に供給され定在波が形成され、マイクロ波が発光管１２と結合されて発光管内部にプラズマを励起し、可視光線或いは紫外線を放射し、反射鏡で方向付けされた出射光が被照射物に照射される。

【0033】

図２Ａの無電極ランプを点灯すると、図２Ｂの上側の図に示すように、ランプガラス管内部には、「節−腹−節−腹−節」のように２つの水銀のプラズマ領域１３が形成される。この節の部分は、他の部分と比較して温度が低いため、封入物質の蒸発が阻害されたり、再凝縮が起こり、非常に弱い発光となる（図２Ｂの下側の図参照）。

【0034】

プラズマ領域１３の波長は、λ＝伝播速度／周波数＝２．９９×１０^８（ｍ／ｓ）／２．４５ＧＨｚ≒１２３ｍｍとなる。無電極ランプの内部の軸線方向長さＬ2（図５Ａ参照）は、一波長の長さに略等しく形成されている。

【0035】

図３Ａに示す中央部狭小型無電極ＵＶランプ１２ｃは、特許文献１に開示するように、中央部を狭くして内部空間を狭くし、封入添加物の未蒸発或いは再凝縮を低減させたランプである。しかしながら、このようなランプにおいても、２，４５０ＭＨｚのマイクロ波発振器で点灯すると、図３Ｂに示すように、２つの水銀のプラズマ領域１３が形成される。プラズマ領域１３の節の部分では、マイクロ波エネルギーは弱く、発光は弱いものとなる。更に、節となる近傍において、放電が不安定であることも観察された（図３Ｂの下側の図参照）。

【0036】

図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、ランプ軸線に沿って、プラズマ領域が、「節（比較的暗い）−腹（比較的明るい）−節（比較的暗い）−腹（比較的明るい）−節（比較的暗い）」となると、Ｘ軸方向に沿って配光性に偏りが生じる。

【0037】

［配光性の偏りの影響］
このランプ１２は、被照射物（ターゲット）の洗浄、殺菌、接着剤の硬化、樹脂の硬化等に使用されている。工場の量産過程では、被照射物は、一般にコンベヤに載せられて、ランプの照射領域を通過する。図４Ａは、被照射物１８に照射する場合の無電極ランプ１２、反射鏡１４及び被照射物１８のＸ−Ｚ平面の位置関係を説明する図である。同様に、図４Ｂは、これらのＹ−Ｚ平面の位置関係を説明する図である。コンベヤ２０に載せられた被照射物１８は、ランプ１２の照射を受けながら、矢印方向（Ｙ軸方向）に進む。

【0038】

図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、ランプ内のプラズマ領域１３は、Ｘ軸方向に沿って両端部及び中央部で狭くなっている。このプラズマ領域１３の各微小空間から、光が全方向に放射する。この発光２２が、直接に及び反射鏡１４で反射して、コンベヤ２０で運ばれる被照射物１８に到達する。その結果、Ｘ軸方向に沿って被照射物１８の表面で見ると、各発光２２が重畳されるため、両端部に比較して中央部に一層強い光が入射することとなる。即ち、被照射物１８の表面では、Ｘ軸方向に沿って配光特性は不均一なものとなる。

【0039】

配光特性が不均一になると、被照射物１８は、照射が比較的弱い両端部では洗浄、殺菌、接着剤の硬化、樹脂の硬化等の処理が不足し、反対に照射が比較的強い中央部では過剰に処理される問題が生じる。

【0040】

［光拡散領域を形成したランプ］
本実施形態では、このような問題を解決し、被照射物１８の表面でＸ軸方向に沿って配光特性が均一になるように、無電極ランプ１２の一部に光拡散領域を形成している。光拡散領域は、被照射物の光照射の強い部分に位置的に対応するランプの部分を覆うように形成する。

【0041】

図５Ａは、ランプ１２のガラス管外周面の一部を光拡散加工して光拡散領域２４を形成したランプを説明する図である。光拡散領域２４の形成方法としては、例えば、ランプ１２のガラス管に対して行う機械的処理、化学的処理又は両者の組み合わせがある。機械的処理では、例えば、ランプガラス管の表面をサンドブラスト処理により研削・研磨して不透明にしたすりガラスにする。化学的処理では、例えば、ランプガラス管の表面をフッ化水素酸（ＨＦ）でエッチングする方法がある。機械的処理と化学的処理の組み合わせでは、例えば、ランプガラス管の表面をサンドブラスト処理した後に、フッ化水素酸でエッチィングしたフロストガラスとする。

【0042】

光拡散領域２４のランプ軸線方向の長さＬ3は、好ましくは、ランプ内のプラズマ領域の波長λ＝Ｌ2の１／２以下であり、即ち、Ｌ3≦λ／２である。Ｌ3がλ／２を超えると、光拡散領域２４がプラズマ領域の腹の部分に掛かり、全体の出射光量が減少するので好ましくない。一方、光拡散領域２４の長さＬ3の最小値は、例え光拡散領域は短くてもその長さに応じた効果が生じるので、即ち、０＜Ｌ3である。結局、光拡散領域２４の軸線方向長さＬ２は、０＜Ｌ3≦λ／２とすることが好ましい。

【0043】

ランプガラス管に対する光拡散領域２４の形成箇所は、図５Ａに示すように、ランプ１２ｔのガラス管外周の一部に形成される。しかしこれに限定されない。例えば、化学的処理等により、ランプガラス管内周面の一部に形成してもよい。

【0044】

図５Ｂは、光拡散領域２４を形成した円筒形ガラス管２６をランプの一部分に被せた無電極ランプ１２を説明する図である。図５Ｂに示すように、例えば、ランプガラス管と同質の別個の円筒形部材２６の外周面、内周面又はその両方に光拡散領域２４を形成し、この部材２６をランプ１２の所望な部分に被せて固定してもよい。

【0045】

図２Ｂ及び図３Ｂに示すランプ内のプラズマ領域１３と光拡散領域２４との相対的位置関係は、光拡散領域２４が、Ｘ軸方向の中央部に在るプラズマ領域１３の節の部分を覆うように位置決めされる。

【0046】

［光拡散領域による配光性の改善］
図６Ａ〜図６Ｄにより、光拡散領域を形成したランプを、放物面反射鏡及び楕円面反射鏡を使用したときの照射面の照度分布を説明する。比較例として、光拡散領域が無いランプの照度分布も示している。

【0047】

（放物面反射鏡を利用する場合）
図６Ａは、比較例として、放物面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域無しの無電極ランプ照射装置の照度分布である。右側の数字は、光強度を表し、単位は任意単位 （a.u.＝arbitrary unit）である。これに対し、図６Ｂは、放物面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域有りの無電極ランプ照射装置の照度分布である。光拡散領域無しの場合（図６Ａ）を見ると、被照射面に平行光を照射する放物面反射鏡の場合でも、Ｘ軸方向に沿って、両端部に比較して中央部に一層強い光が照射されている。これが、光拡散領域有りの場合（図６Ｂ）になると、光強度の強い範囲の面積が狭まっている。

【0048】

図７Ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｙ＝ゼロに於ける）Ｘ軸方向の光強度を示す図である。光強度の単位は任意単位（a.u.）である。図７Ｂは、同様に、照度分布の（Ｘ＝ゼロに於ける）Ｙ軸方向の光強度を示す図である。図７Ａに示すように、ランプに光拡散領域を形成すると、Ｘ軸方向で見て、中央部分のピーク値が抑制され、最小値から最大値の強度の差が小さくなっている。図７Ｂに示すように、ランプに光拡散領域を形成すると、Ｙ軸方向で見て、中央部分のピーク値が抑制されると共に両端部の強度が上がり、最小値から最大値の強度の差が小さくなっている。

【0049】

（楕円面反射鏡を利用する場合）
図６Ｃは、比較例として、楕円面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域無しの無電極ランプ照射装置の照度分布である。これに対し、図６Ｄは、楕円面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域有りの無電極ランプ照射装置の照度分布である。図６Ｃ（楕円面反射鏡の場合）では、図６Ａ（放物面反射鏡の場合）と比較して、Ｙ軸方向の照度分布が非常に狭く集光されている。

【0050】

図８Ａは、図６Ｃ及び図６Ｄに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｙ＝ゼロに於ける）Ｘ軸方向の強度を示す図である。図８Ｂは、同様に図６Ｃ及び図６Ｄに示す無電極ランプ照射装置の照度分布の（Ｘ＝ゼロに於ける）Ｙ軸方向の光強度を示す図である。図８Ａに示すように、ランプに光拡散領域を形成すると、Ｘ軸方向で見て、中央部分のピーク値が抑制されと共に両端部の強度も抑制され、最小値から最大値の強度の差が小さくなっている。図８Ｂに示すように、ランプに光拡散領域を形成すると、Ｙ軸方向で見て、中央部分のピーク値が抑制されると共に両端部の強度が上がり、最小値から最大値の強度の差が小さくなっている。

【0051】

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、被照射物１８は、コンベヤ２０に載せられてＹ軸方向に移動するため、Ｙ軸方向の配光特性の偏りの影響は受けない。しかし、Ｘ軸方向の配光特性の偏りは、直接に被照射物１８の品質に影響する。図７Ａの放物面反射鏡の場合、光拡散領域が無い場合の被照射面の光強度の最小値と最大値の差分Ｐｄ1に比較して、光拡散領域が有る場合の差分Ｐｄ2は大きく減少している（Ｐｄ1＞Ｐｄ2）。図８Ａの楕円面反射鏡の場合も同様に、光拡散領域が無い場合の被照射面の光強度の最小値と最大値の差分Ｅｄ1に比較して、光拡散領域が有る場合の差分Ｅｄ2は大きく減少している（Ｅｄ1＞Ｅｄ2）。この結果、Ｘ軸方向の配光特性の偏りは、大きく改善されたことが分かる。

【0052】

［代替例］
(1) マグネトロンに使用されている周波数２，４５０ＭＨｚは、法的規制によるものである。従って、この規制が拡大又は変更されたとき、当然に、１波長の長さλも変更される。

【0053】

(2) 無電極ランプ内部の軸線方向長さは、マイクロ波１波長分に限定されない。１波長の整数倍（ｎ・λ）に基づいて決定してもよい。

【0054】

(3) 図５Ａ及び図５Ｂに関連して、光拡散領域２４の濃度（光を拡散する程度）は一様であることを前提に説明した。しかし、これに限定されない。図７Ａ及び図８Ａに示す光拡散領域無しの光強度（グラフでは破線で示す。）に比例して、Ｘ軸方向に沿って、光強度が一層強い箇所に対応する外周部は一層濃く拡散処理を行い、弱い箇所に対応する外周部は薄めの拡散処理を行ってもよい。

【0055】

［本実施形態の利点・効果］
本実施形態は、次のような利点・効果を奏する。
(1) 発光管の長軸方向で定在波の節となる位置の発光管外周に光拡散領域を有することにより、節近傍からはプラズマからの直接光が遮断され拡散光のみが被照射物に達し、それ以外の両端部分では直接光及び反射鏡からの光が被照射物に達する。その結果、被照射物における光強度分布のムラ発生を抑制できる。また、節部近傍における不安定な放電の照射面像を適度に暈すことができる。更に、発光管空間内で形成されるプラズマからの光線の一部は、発光管外周面の光拡散領域にて反射して、発光管空間内に再入射されるため、温度上昇を助長し、封入された添加物の蒸発を促進させる。

【0056】

(2) 発光管外周に形成された光拡散領域のランプ軸線方向の長さが、マイクロ波波長をλとした場合、λ／２以下であることにより、過度に光強度を低下させることなく平均化することができる。

【0057】

(3) 光拡散領域は、光拡散領域を形成しない場合のランプ軸線方向の光強度に応じて、その濃度を変えることが出来る。これにより、被照射物に当たる光強度分布を更に改善することができる。

【符号の説明】

【0058】

１：マイクロ波、 ２：光出射口、 ３：マグネトロン、 ４：矩形筐体，筐体、 ５：マイクロ波空洞、 ６：冷却用送風ダクト、 ８：アンテナ、 １０：マイクロ波無電極ランプ照射装置，照射装置、 １２：ランプ，発光管，無電極ランプ、 １２ｃ：中央部狭小型ＵＶランプ、 １２ｔ：直管型無電極ＵＶランプ，直管型ランプ、 １３：プラズマ領域、 １４：反射鏡、 １６：導電性メッシュ、 １８：被照射物，ターゲット、 ２０：コンベヤ、 ２２：発光、 ２４：光拡散領域、 ２６：円筒形ガラス管，円筒形部材、

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】