特開 2022-108793 紫外線照射装置、およびメタルハライドランプの交換時期の検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108793

(43)【公開日】2022-07-27

(54)【発明の名称】紫外線照射装置、およびメタルハライドランプの交換時期の検出方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/56 20060101AFI20220720BHJP

   B01J 19/12 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

H01J61/56 B

B01J19/12 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003927

(22)【出願日】2021-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157901

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100176751

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 耕平

(72)【発明者】

【氏名】松本 卓馬

【テーマコード（参考）】

4G075

【Ｆターム（参考）】

4G075AA33

4G075AA65

4G075BA04

4G075CA33

4G075DA02

4G075EB31

4G075FB02

(57)【要約】

【課題】簡易な構成でメタルハライドランプの交換時期を検出することができる紫外線照射装置、およびメタルハライドランプの交換時期の検出方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る紫外線照射装置は、少なくとも、鉄と、タリウムと、が封入されたメタルハライドランプと；前記メタルハライドランプのランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出する検出部と；前記検出部による検出値と、前記メタルハライドランプの、前記検出値に対応する初期値と、に基づいて、前記メタルハライドランプの交換時期を判定する交換時期演算部と；を具備している。
前記タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ以上である。前記交換時期演算部は、前記初期値と、前記検出値と、の差が所定の値に到達した場合、または、前記初期値に対する前記検出値の比が所定の値に到達した場合には、前記メタルハライドランプの交換時期と判定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも、鉄と、タリウムと、が封入されたメタルハライドランプと；
前記メタルハライドランプのランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出する検出部と；
前記検出部による検出値と、前記メタルハライドランプの、前記検出値に対応する初期値と、に基づいて、前記メタルハライドランプの交換時期を判定する交換時期演算部と；
を具備し、
前記タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ以上であり、
前記交換時期演算部は、前記初期値と、前記検出値と、の差が所定の値に到達した場合、または、前記初期値に対する前記検出値の比が所定の値に到達した場合には、前記メタルハライドランプの交換時期と判定する紫外線照射装置。

【請求項2】

前記交換時期演算部は、前記ランプ電圧の前記初期値に対する、前記ランプ電圧の前記検出値の比が１．１以上となった場合には、前記メタルハライドランプの交換時期と判定する請求項１記載の紫外線照射装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記メタルハライドランプの点灯開始から所定の時間の経過後に、前記ランプ電圧、および前記ランプ電流の少なくともいずれかを検出する請求項１または２に記載の紫外線照射装置。

【請求項4】

前記メタルハライドランプのランプ電力、およびランプ電流の少なくともいずれかを変更する調光部と；
ランプ電圧の初期値、およびランプ電流の初期値の少なくともいずれかを記憶する初期値記憶部と；
をさらに具備し、
前記検出部は、前記調光部により変更されたランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出し、
前記初期値記憶部は、前記検出部により検出された、ランプ電力、およびランプ電流の少なくともいずれかの条件におけるランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを初期値として記憶し、
前記交換時期演算部は、前記初期値記憶部に記憶されている前記初期値と、前記検出値と、に基づいて、前記メタルハライドランプの交換時期を判定する請求項１～３のいずれか１つに記載の紫外線照射装置。

【請求項5】

少なくとも、鉄と、タリウムと、が封入されたメタルハライドランプの交換時期の検出方法であって、
前記メタルハライドランプのランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出する工程と；
前記検出値と、前記メタルハライドランプの、前記検出値に対応する初期値と、に基づいて、前記メタルハライドランプの交換時期を判定する工程と；
を具備し、
前記タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ以上であり、
前記メタルハライドランプの交換時期を判定する工程において、前記初期値と、前記検出値と、の差が所定の値に到達した場合、または、前記初期値に対する前記検出値の比が所定の値に到達した場合には、交換時期と判定する、メタルハライドランプの交換時期の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、紫外線照射装置、およびメタルハライドランプの交換時期の検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、紫外線硬化型の接着剤やシール剤などの硬化や、紫外線硬化型のインクの乾燥や硬化などには、メタルハライドランプを備えた紫外線照射装置が用いられている。紫外線照射装置に設けられるメタルハライドランプは、発光管を有し、例えば、希ガス、金属、およびハロゲン元素などが発光管の内部に封入されている。発光管の内部に封入される金属は、例えば、水銀、鉄、スズ、タリウムなどである。（例えば、特許文献１を参照）
この場合、主に、水銀のハロゲン化蒸気と、鉄のハロゲン化蒸気とが紫外線の放射源となる。鉄以外のハロゲン化蒸気は、紫外線の放射源ともなるが、主に、鉄の発光管の内壁への固着を抑制するために含められている。

【0003】

例えば、タリウムが封入されていると、メタルハライドランプの点灯中において、鉄の量の減少が抑制される。ただし、メタルハライドランプの点灯中において、タリウムの量も減少するので、タリウムの量が少なくなると、急激な鉄の減少が生じる。すなわち、タリウムを含めれば、メタルハライドランプの寿命を長くすることができるが、寿命の末期においては、紫外線の強度が、短期間の内に急激に減少するという問題がある。

【0004】

この場合、寿命となったメタルハライドランプの使用を続けると、紫外線の照射対象である製品が不良品となる。また、例えば、予め設定されているメンテナンス日以外の時期にメタルハライドランプの交換を実施すると、紫外線の照射を行う工程に関連する工程において作業かできなくなる場合がある。そのため、生産性の低下や製造コストの増加を招くおそれがある。

【0005】

この場合、例えば、タリウムによる発光のピーク波長（例えば、５３６ｎｍ）をモニタすれば、紫外線強度が低下する前にメタルハライドランプを交換することができる。
しかしながら、この様にすると、タリウムによる発光のピーク波長を検出するのに適した光学機器（例えば、センサや光学フィルタなど）が必要となり、紫外線照射装置の構成が複雑となる。そのため、紫外線照射装置の製造コストの増加を招くおそれがある。
そこで、簡易な構成でメタルハライドランプの交換時期を検出することができる技術の開発が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－８４３３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成でメタルハライドランプの交換時期を検出することができる紫外線照射装置、およびメタルハライドランプの交換時期の検出方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る紫外線照射装置は、少なくとも、鉄と、タリウムと、が封入されたメタルハライドランプと；前記メタルハライドランプのランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出する検出部と；前記検出部による検出値と、前記メタルハライドランプの、前記検出値に対応する初期値と、に基づいて、前記メタルハライドランプの交換時期を判定する交換時期演算部と；を具備している。
前記タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ以上である。前記交換時期演算部は、前記初期値と、前記検出値と、の差が所定の値に到達した場合、または、前記初期値に対する前記検出値の比が所定の値に到達した場合には、前記メタルハライドランプの交換時期と判定する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態によれば、簡易な構成でメタルハライドランプの交換時期を検出することができる紫外線照射装置、およびメタルハライドランプの交換時期の検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る紫外線照射装置を例示するための模式斜視図である。

【図2】メタルハライドランプの模式断面図である。

【図3】ランプ電圧、紫外線強度、およびタリウムの発光強度の関係を例示するためのグラフである。

【図4】ランプ電圧、紫外線強度、およびタリウムの発光強度の関係を例示するためのグラフである。

【図5】オーバーシュートを例示するためのグラフである。

【図6】コントローラの、メタルハライドランプの交換時期の判定に寄与する機能を例示するためのブロック図である。

【図7】他の実施形態に係るコントローラの、メタルハライドランプの交換時期の判定に寄与する機能を例示するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る紫外線照射装置１を例示するための模式斜視図である。
図１に示すように、紫外線照射装置１には、例えば、筐体２、載置部３、排気部４、リフレクタ５、メタルハライドランプ６、電源７、およびコントローラ８が設けられている。

【0012】

筐体２には、メタルハライドランプ６を取り付けることができる。筐体２は、例えば、チャンバとすることができる。この場合、筐体２は、パーティクルが侵入しない程度の気密構造を有することができる。また、紫外線照射装置１の用途によっては、気密構造を有さない筐体２とすることもできる。例えば、筐体２は、細長い部材用いた骨組み構造を有するものとしてもよい。

【0013】

筐体２の内部には、一対のホルダ２１を設けることができる。一対のホルダ２１は、メタルハライドランプ６が延びる方向に並べて設けることができる。一対のホルダ２１は、リフレクタ５または筐体２に取り付けることができる。一対のホルダ２１のそれぞれは、メタルハライドランプ６の端部を保持する。

【0014】

載置部３は、紫外線の照射対象である処理物１００を載せることができる。載置部３には、処理物１００を保持するチャックなどを設けることもできる。また、載置部３は、処理物１００を、水平方向に移動させるものとしてもよい。例えば、載置部３は、ＸＹテーブルやコンベアなどであってもよい。

【0015】

処理物１００は、紫外線の照射が必要なものであれば特に限定はない。例えば、処理物１００は、紫外線硬化型の接着剤、シール剤、インク、塗料などが付着しているものとすることができる。例えば、処理物１００は、液晶表示素子や視野角補償フィルムなどの配向膜を有するものであってもよい。

【0016】

排気部４は、例えば、ダクト４１などを介して、リフレクタ５の排気口５１に接続されている。排気部４は、リフレクタ５の内部の空気を排気することで、例えば、メタルハライドランプ６を冷却したり、処理物１００において発生したガスなどを排出したりする。排気部４は、例えば、シロッコファンやブロアなどである。

【0017】

リフレクタ５は、例えば、筐体２に取り付けられる。リフレクタ５は、筐体２などに設けられたブラケットなどの部材に取り付けてもよい。また、リフレクタ５は、移動可能に設けることもできる。リフレクタ５とメタルハライドランプ６との間の距離を変化させれば、照射領域の幅や、紫外線の強度のピーク値を変化させることができる。そのため、処理条件などに応じて、照射領域の幅や、紫外線の強度のピーク値を変化させることができる。

【0018】

リフレクタ５には、凹部５２が設けられている。凹部５２は、リフレクタ５の下面５３（リフレクタ５の載置部３側の面）に開口している。なお、ブロック状のリフレクタ５を例示したが、板状部材を湾曲させてリフレクタとしてもよい。

【0019】

凹部５２の内部空間には、メタルハライドランプ６を設けることができる。凹部５２の内面は、反射面とすることができる。凹部５２の内面には、反射率の高い金属を含む膜を設けることができる。また、凹部５２の内面が光沢面となるように磨くこともできる。メタルハライドランプ６が延びる方向から見た場合に、凹部５２の輪郭は、曲線を含むこともできるし、直線を含むこともできるし、曲線と直線を含むこともできる。曲線は、例えば、円の一部、楕円の一部、放物線などとすることができる。

【0020】

メタルハライドランプ６から照射された紫外線の一部は、処理物１００に直接照射される。また、メタルハライドランプ６から照射され凹部５２の内面に入射した紫外線は処理物１００に向けて反射される。リフレクタ５を設ければ、紫外線の利用効率を向上させることができる。

【0021】

リフレクタ５の上面５４（リフレクタ５の載置部３側とは反対側の面）には、排気口５１を設けることができる。排気口５１は、凹部５２の内部空間に連通している。例えば、排気口５１は、上面５４と凹部５２の内面との間を貫通している。排気口５１は複数設けることができる。複数の排気口５１は、メタルハライドランプ６が延びる方向に並べて設けることができる。排気口５１の数、配置、断面寸法などは、メタルハライドランプ６の長さや温度などに応じて適宜決定することができる。排気口５１の数、配置、断面寸法などは、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
また、メタルハライドランプ６が延びる方向に延びる排気口５１（例えば、スリット状の排気口５１）を１つ設けるようにしてもよい。すなわち、排気口５１は、少なくとも１つ設けられていればよい。

【0022】

メタルハライドランプ６は、リフレクタ５の凹部５２の内部に設けることができる。なお、図１においては、メタルハライドランプ６を１つ設ける場合を例示したが、複数のメタルハライドランプ６を設けることもできる。複数のメタルハライドランプ６を設ける場合には、メタルハライドランプ６が延びる方向と略直交する方向に、複数のメタルハライドランプ６を並べて設けることができる。また、リフレクタ５とメタルハライドランプ６を複数組設けることもできる。

【0023】

メタルハライドランプ６は、例えば、紫外線を含む光を照射可能な高輝度放電ランプ（ＨＩＤ：High Intensity Discharge lamp）とすることができる。
図２は、メタルハライドランプ６の模式断面図である。
図２に示すように、メタルハライドランプ６は、例えば、発光管６１、電極６２、導電箔６３、およびアウタリード６４を有する。

【0024】

発光管６１は、リフレクタ５に設けられた凹部５２の内部に設けられている。発光管６１は、筒状を呈し、耐熱性と透光性を有する材料から形成される。発光管６１の材料は、例えば、石英、ガラスなどである。

【0025】

発光管６１の内部には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、例えば、希ガス、金属、および、ヨウ素などのハロゲン元素を含む。

【0026】

希ガスは、例えば、キセノン、アルゴン、あるいは、これらの混合ガスなどである。発光管６１の内部の２５℃におけるガスの圧力（希ガスの封入圧力）は、例えば、１３３Ｐａ以上とすることができる。発光管６１の内部の２５℃におけるガスの圧力は、空気の標準状態（ＳＡＴＰ（Standard Ambient Temperature and Pressure）：温度２５℃、１ｂａｒ）により求めることができる。

【0027】

金属は、例えば、水銀、鉄、錫、タリウム、インジウム、マグネシウム、マンガン、ビスマスなどである。
例えば、水銀および鉄は、紫外線の主な放射源となる。また、例えば、タリウム、マグネシウム、ビスマスなどがさらに含まれていると、これらのハロゲン化金属蒸気により、鉄の減少を抑制することができる。例えば、発光管６１の内部に、タリウムのハロゲン化蒸気が含まれていると、鉄が発光管６１の内壁に固着するのが抑制されるので、鉄の減少を抑制することができる。この場合、タリウム、マグネシウムおよびビスマスは、鉄よりも先に減少する。言い換えると、鉄は、タリウム、マグネシウムおよびビスマスが無くなった後も、紫外線の放射源となる。
なお、鉄の減少や、メタルハライドランプ６の交換時期に関する詳細は後述する。

【0028】

発光管６１の両側の端部のそれぞれには、封止部６１ａが設けられている。発光管６１の両端に封止部６１ａを設けることで、発光管６１の内部を気密に封止することができる。例えば、一対の封止部６１ａは、ピンチシール法やシュリンクシール法を用いて形成することができる。

【0029】

電極６２は、発光管６１の両側の端部のそれぞれに設けられている。例えば、電極６２は、フィラメント６２ａおよびインナーリード６２ｂを有する。フィラメント６２ａおよびインナーリード６２ｂは、線状部材を用いて一体に形成することができる。線状部材は、例えば、タングステンや、レニューム・タングステン合金などを含む。

【0030】

フィラメント６２ａは、発光管６１の内部に設けられている。例えば、フィラメント６２ａは、線状部材を螺旋状に巻いたものである。
インナーリード６２ｂの一方の端部は、発光管６１の内部においてフィラメント６２ａと接続されている。インナーリード６２ｂの他方の端部は、封止部６１ａの内部において導電箔６３と接続されている。インナーリード６２ｂと導電箔６３は、例えば、レーザ溶接や抵抗溶接などにより接続することができる。

【0031】

導電箔６３は、１つの封止部６１ａに対して１つ設けることができる。導電箔６３は、封止部６１ａの内部に設けることができる。導電箔６３の平面形状は、例えば。四角形である。導電箔６３は、例えば、モリブデン箔から形成される。

【0032】

アウタリード６４は、１つの導電箔６３に対して少なくとも１つ設けることができる。アウタリード６４は、線状を呈している。アウタリード６４の一方の端部側は、封止部６１ａの内部において、導電箔６３と接続されている。アウタリード６４と導電箔６３は、例えば、レーザ溶接や抵抗溶接などにより接続することができる。アウタリード６４の他方の端部側は、封止部６１ａの外部に露出している。アウタリード６４には、電源７が電気的に接続される。アウタリード６４は、例えば、モリブデン線などから形成される。

【0033】

メタルハライドランプ６においては、フィラメント６２ａ同士の間で放電が生じる。放電により生じた電子は、発光管６１の内部において、封入されている水銀原子と鉄原子とに衝突し、紫外線が発生する。発生した紫外線は、発光管６１の外部に照射される。メタルハライドランプ６は、ロングアーク型の高輝度紫外線ランプの一例である。

【0034】

電源７は、メタルハライドランプ６に設けられているアウタリード６４と電気的に接続される。電源７は、メタルハライドランプ６に所定の電力を供給する。

【0035】

その他、紫外線照射装置１には、処理の内容に応じて必要となる要素を適宜追加することができる。例えば、紫外線照射装置１が、光配向法により、液晶表示装置や視野角補償フィルムなどの配向膜に配向処理を施すものである場合には、紫外線照射装置１は、メタルハライドランプ６と、載置部３との間に偏光子を備えることができる。偏光子は、例えば、ワイヤーグリッド型の偏光子とすることができる。偏光子が設けられていれば、紫外線を含む偏光光を処理物１００の配向膜に照射することができる。そのため、光配向法により、処理物１００の配向膜に配向処理を施すことができる。

【0036】

コントローラ８は、紫外線照射装置１に設けられた各要素の動作を制御する。コントローラ８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶部とを有する。コントローラ８は、例えば、コンピュータなどとすることができる。

【0037】

記憶部には、例えば、紫外線照射装置１に設けられた各要素の動作を制御するための制御プログラムや、後述するランプ交換時期の判定に用いるデータ（例えば、閾値や初期値Ｖｏ）などを格納することができる。

【0038】

閾値などのデータは、紫外線照射装置１の外部に設けられたホストコンピュータなどからコントローラ８に入力されてもよいし、可搬型記録媒体を介してコントローラ８に入力されてもよいし、作業者などがコントローラ８に入力してもよい。

【0039】

また、コントローラ８には、作業者などがデータなどを入力するためのキーボードやマウスなどの入力装置、後述するランプ交換時期や警告などを表示するフラットパネルディスプレイなどの表示装置を適宜接続することができる。

【0040】

ここで、メタルハライドランプ６の寿命について説明する。前述したように、紫外線の主な放射源の１つは、放電媒体に含まれている鉄である。鉄は、メタルハライドランプ６の点灯に伴い発光管６１の内壁に固着する。そのため、鉄は、メタルハライドランプ６の点灯に伴い減少するので、紫外線の強度が低下して、メタルハライドランプ６の交換が必要となる。この場合、前述したように、タリウム、マグネシウム、ビスマスなどが含まれていると、鉄の減少を抑制することができる。ところが、タリウムなどは鉄よりも先に減少する。そのため、タリウムなど少なくなったり、無くなったりすると、鉄の減少を抑制する効果が小さくなり、鉄の量が急激に減少して、紫外線の強度が急激に低下する。すなわち、タリウムなどを含めれば、メタルハライドランプ６の寿命を長くすることができるが、寿命の末期においては、紫外線の強度が、短期間の内に急激に減少する。

【0041】

この場合、寿命となったメタルハライドランプ６の使用を続けると、紫外線の照射対象である製品が不良品となる。また、例えば、予め設定されているメンテナンス日以外の時期にメタルハライドランプ６の交換を実施すると、紫外線の照射を行う工程に関連する工程における作業かできなくなる場合がある。そのため、生産性の低下や製造コストの増加を招くおそれがある。

【0042】

メタルハライドランプ６の使用条件などにより、メタルハライドランプ６の寿命がばらつく場合があるので、メタルハライドランプ６の寿命を点灯時間などで判断すると、正確な交換時期を知ることができない。

【0043】

一方、例えば、タリウムによる発光のピーク波長（例えば、５３６ｎｍ）をモニタすれば、タリウムの量が少なくなった時点、すなわち、鉄の量が急激に減少する時点を知ることができる。そのため、メタルハライドランプ６の寿命（交換時期）を正確に知ることができる。
しかしながら、この様にすると、タリウムによる発光のピーク波長を検出するのに適した光学機器（例えば、センサや光学フィルタなど）が必要となり、紫外線照射装置の構成が複雑となる。そのため、紫外線照射装置の製造コストの増加を招くおそれがある。

【0044】

本発明者の検討の結果、放電媒体に鉄およびタリウムが含まれ、タリウムの量が所定の量以上になると、メタルハライドランプ６の寿命の末期において、ランプ電圧が上昇し、ランプ電圧が最大値となった以降に、紫外線の強度が急激に低下することが判明した。

【0045】

図３は、ランプ電圧、紫外線強度、およびタリウムの発光強度の関係を例示するためのグラフである。
この場合、発光管６１の材料は石英とし、発光管６１の外径（直径）は２６ｍｍとした。電極６２（フィラメント６２ａ）同士の間の距離は、１１００ｍｍとした。電極６２は、直径３ｍｍのトリエーテッドタングステン線を用いて形成した。
放電媒体は、水銀（７０ｍｇ）、鉄（９ｍｇ）、ヨウ化水銀（３０ｍｇ）、ヨウ化タリウム（２ｍｇ：タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ)、キセノンガス（封入圧：５０Ｔｏｏｒ（６．６７ｋＰａ））とした。
点灯条件は、入力電力を１３ｋＷ、ランプ電圧の初期値を６３０Ｖとした。
紫外線強度は、波長が３６５ｎｍの紫外線の強度とした。
タリウムの発光強度は、波長が５３６ｎｍの可視光の強度とした。

【0046】

図３から分かるように、点灯時間がＴ１（ｈｒ）となった時に、ランプ電圧の値が最大となり、その後、紫外線強度、およびタリウムの発光強度が急激に低下する。この場合、タリウムの発光強度の急激な低下は、タリウムの量の急激な減少によるものであり、鉄の量の急激な減少が始まることを意味する。

【0047】

そのため、例えば、ランプ電圧の初期値をＶｏ（メタルハライドランプ６の使用初期のランプ電圧）、ランプ電圧の検出値をＶｐ（現時点のランプ電圧）、ランプ電圧の上昇値をＶｓ（Ｖｓ＝Ｖｏ－Ｖｐ）とした場合に、ランプ電圧の上昇値Ｖｓが、予め定められた閾値に到達した時をメタルハライドランプ６の交換時期とすることができる。なお、メタルハライドランプ６の交換時期を判定する際に用いる閾値は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。

【0048】

メタルハライドランプ６の交換時期とされた場合には、作業者は、例えば、メタルハライドランプ６の交換を行ったり、メタルハライドランプ６の交換の準備（例えば、メンテナンス時期の設定や新しいメタルハライドランプ６の用意）を行ったりすることができる。メタルハライドランプ６の交換時期の情報は、例えば、コントローラ８に設けられた表示装置に表示することができる。また、求められたメタルハライドランプ６の交換時期から所定の時間が経過した後に、表示装置に警告を表示することもできる。

【0049】

図４は、ランプ電圧、紫外線強度、およびタリウムの発光強度の関係を例示するためのグラフである。
図３においては、ヨウ化タリウムの量を２ｍｇ（タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ)としたが、図４においては、ヨウ化タリウムの量を４ｍｇ（タリウムの量は、５．６μｇ/ｃｃ)とした。すなわち、タリウムの量を２倍にした。
他の条件は、図３の場合と同様とした。

【0050】

図４から分かるように、点灯時間がＴ２（ｈｒ）となった時に、ランプ電圧の値が最大となり、その後、紫外線強度、およびタリウムの発光強度が急激に低下する。そのため、図３の場合と同様に、ランプ電圧の上昇値Ｖｓが、予め定められた閾値に到達した時にメタルハライドランプ６の交換や交換の準備などを行うことができる。

【0051】

ここで、ランプ電圧は、メタルハライドランプ６の使用条件（例えば、メタルハライドランプ６の冷却）などによりばらつく場合がある。ランプ電圧がばらつくと、メタルハライドランプ６の交換時期がばらつくおそれがある。

【0052】

この場合、図４から分かるように、タリウムの量を増やせば、ランプ電圧の上昇を大きくすることができる。ランプ電圧の上昇が大きくなれば、ランプ電圧の上昇値Ｖｓが大きくなるのでランプ電圧がばらついたとしても、メタルハライドランプ６の交換時期がばらつくのを抑制することができる。すなわち、タリウムの量を増やせば、ランプ電圧のばらつきによる影響を軽減することができるので、メタルハライドランプ６の交換時期をより正確に知ることができる。
また、図３および図４から分かるように、タリウムの量を増やせば、メタルハライドランプ６の寿命を長くすることができる。

【0053】

また、以上においては、初期値Ｖｏと、検出値Ｖｐと、の差（Ｖｏ－Ｖｐ）が所定の値に到達した場合をメタルハライドランプ６の交換時期と判定したが、初期値Ｖｏに対する検出値Ｖｐの比（Ｖｐ／Ｖｏ）が所定の値に到達した場合に、メタルハライドランプ６の交換時期と判定することもできる。例えば、図３および図４に例示をした様に、初期値Ｖｏに対する検出値Ｖｐの比が１．１以上となった場合に、メタルハライドランプ６の交換時期と判定することができる。
すなわち、メタルハライドランプ６の交換時期と判定は、初期値Ｖｏと検出値Ｖｐとの差、または、初期値Ｖｏに対する検出値Ｖｐの比に基づいて行うことができる。

【0054】

ここで、ランプ電圧は、点灯初期にオーバーシュートする場合がある。オーバーシュートは、始動初期時のランプ電圧が、安定時のランプ電圧よりも一時的に高くなる現象である。
図５は、オーバーシュートを例示するためのグラフである。
図５から分かるように、ランプ電圧は、点灯初期に一時的に上昇する。例えば、図５に例示をした場合には、点灯から４分経過まではランプ電圧が上昇し、その後、１０分までは、高いランプ電圧が継続する。

【0055】

そのため、前述したランプ電圧のモニタは、オーバーシュート以降に行うことが好ましい。オーバーシュート以降にランプ電圧のモニタを行えば、メタルハライドランプ６の交換時期を誤検知するのを抑制することができる。
本発明者の得た知見によれば、ランプ始動時から１０分経過後に、ランプ電圧のモニタを行えば、メタルハライドランプ６の交換時期を誤検知するのを抑制することができる。

【0056】

前述したメタルハライドランプ６の交換時期の判定は、例えば、コントローラ８により行うことができる。
図６は、コントローラ８の、メタルハライドランプ６の交換時期の判定に寄与する機能を例示するためのブロック図である。
図６に示すように、コントローラ８は、例えば、検出部８１、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５を有する。

【0057】

検出部８１は、メタルハライドランプ６に電気的に接続されている。検出部８１は、例えば、ランプ電圧を測定する電圧計とすることができる。
なお、以上においては、ランプ電圧に基づいてメタルハライドランプ６の交換時期を判定した。しかしながら、ランプ電圧とランプ電流には、正の相関関係があるので、例えば、ランプ電圧が大きくなれば、ランプ電流も大きくなる。そのため、ランプ電流に基づいてメタルハライドランプ６の交換時期を判定することもできる。この場合、検出部８１は、例えば、ランプ電流を測定する電流計とすることができる。
すなわち、検出部８１は、ランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出する検出器とすることができる。
なお、以下においては、一例として、検出部８１がランプ電圧を検出する場合を説明する。検出部８１がランプ電流を検出する場合には、以下に記載された「電圧」を「電流」に適宜読み替えるようにすれば良い。

【0058】

モニタタイミング設定部８２は、ランプ電圧の検出タイミング、すなわち、ランプ電圧をモニタするタイミングを設定する。前述したように、ランプ電圧のモニタは、オーバーシュート以降に行うことが好ましい。そのため、モニタタイミング設定部８２には、オーバーシュートの時間を設定することができる。

【0059】

例えば、検出部８１は、メタルハライドランプ６の点灯開始から所定の時間の経過後に（設定されたオーバーシュートの時間の経過後に）、ランプ電圧、およびランプ電流の少なくともいずれかを検出する。オーバーシュートの時間は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。

【0060】

初期値記憶部８３は、前述したランプ電圧の初期値Ｖｏを記憶する。初期値Ｖｏは、検出部８１により検出することもできるし、予め測定することもできる。また、初期値記憶部８３は、メタルハライドランプ６の交換時期を判定する際に用いる閾値を記憶することもできる。

【0061】

交換時期演算部８４は、検出部８１による検出値と、メタルハライドランプ６の、検出値に対応する初期値と、に基づいて、メタルハライドランプ６の交換時期を判定する。
例えば、交換時期演算部８４は、初期値と、検出値と、の差が所定の値に到達した場合、または、初期値に対する検出値の比が所定の値に到達した場合には、メタルハライドランプ６の交換時期と判定することができる。

【0062】

例えば、交換時期演算部８４は、初期値記憶部８３に記憶されているランプ電圧の初期値Ｖｏと、検出部８１により検出されたランプ電圧の検出値Ｖｐと、の差を演算して、ランプ電圧の上昇値Ｖｓ（Ｖｓ＝Ｖｏ－Ｖｐ）を求める。交換時期演算部８４は、演算されたランプ電圧の上昇値Ｖｓが、初期値記憶部８３に記憶されている閾値に到達した時をメタルハライドランプ６の交換時期と判定することができる。

【0063】

例えば、交換時期演算部８４は、初期値Ｖｏに対する検出値Ｖｐの比（Ｖｐ／Ｖｏ）が、初期値記憶部８３に記憶されている閾値に到達した時をメタルハライドランプ６の交換時期と判定することもできる。例えば、交換時期演算部８４は、初期値Ｖｏに対する検出値Ｖｐの比が１．１以上となった場合に、メタルハライドランプ６の交換時期と判定することができる。

【0064】

また、交換時期演算部８４は、メタルハライドランプ６の交換時期の情報を、例えば、コントローラ８に設けられた表示装置に表示することができる。

【0065】

警告部８５は、例えば、求められたメタルハライドランプ６の交換時期から所定の時間が経過した場合には、コントローラ８に設けられた表示装置に警告を表示することができる。この際、寿命までの残り時間等を併せて表示してもよい。また、スピーカを介して、音による警告を行うこともできる。

【0066】

なお、コントローラ８が、検出部８１、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５を有する場合を例示したが、検出部８１と、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５と、を別々に設けることもできる。

【0067】

また、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５は、コントローラ８に設けられたＣＰＵなどの演算部、ＲＯＭなどの記憶部、記憶部に記憶されたプログラム、閾値などのデータにより構成することができる。
また、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などにより構成することもできる。
すなわち、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５は、ソフトウェアで構成することもできるし、ハードウェアで構成することもできる。

【0068】

ここで、メタルハライドランプ６の初期設定時や、メタルハライドランプ６の交換時などに、メタルハライドランプ６のランプ電力を変更する場合がある。メタルハライドランプ６のランプ電力が変更されると、ランプ電圧およびランプ電流もそれに応じて変化する。そのため、ランプ電力を変更する前の、ランプ電圧の初期値やランプ電流の初期値を用いてメタルハライドランプ６の交換時期を判定すると、交換時期の誤差が生じるおそれがある。

【0069】

図７は、他の実施形態に係るコントローラ８ａの、メタルハライドランプ６の交換時期の判定に寄与する機能を例示するためのブロック図である。
図７に示すように、コントローラ８ａは、例えば、検出部８１、調光部８６、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５を有する。

【0070】

調光部８６は、例えば、メタルハライドランプ６の、ランプ電力およびランプ電流の少なくともいずれかを変更する。例えば、メタルハライドランプ６の初期設定時や、メタルハライドランプ６の交換時などに、メタルハライドランプ６のランプ電力を変更する場合には、調光部８６は、作業者などが入力した設定値に基づいて、メタルハライドランプ６のランプ電力およびランプ電流の少なくともいずれかを変更する。

【0071】

調光部８６により、メタルハライドランプ６のランプ電力（ランプ電流）が変更された場合には、検出部８１は、変更後のランプ電圧（ランプ電流）を測定する。初期値記憶部８３は、測定されたランプ電圧（ランプ電流）を、当該ランプ電力に対するランプ電圧（ランプ電流）の初期値として記憶する。交換時期演算部８４は、検出部８１による検出値と、初期値記憶部８３に記憶されている当該ランプ電力に対するランプ電圧（ランプ電流）の初期値と、に基づいて、メタルハライドランプ６の交換時期を判定する。
この様にすれば、メタルハライドランプ６のランプ電力が変更された場合であっても、交換時期の誤差が生じるのを抑制することができる。

【0072】

なお、予め、複数種類のランプ電力を設定することもできる。
例えば、ランプ電力Ｗ１を設定した際に、検出部８１により検出されたランプ電圧Ｖ１（ランプ電流Ｉ１）を初期値とすることができる。例えば、ランプ電力Ｗ２を設定した際に、検出部８１により検出されたランプ電圧Ｖ２（ランプ電流Ｉ２）を初期値とすることができる。例えば、ランプ電力Ｗ３を設定した際に、検出部８１により検出されたランプ電圧Ｖ３（ランプ電流Ｉ３）を初期値とすることができる。例えば、ランプ電力Ｗ４を設定した際に、検出部８１により検出されたランプ電圧Ｖ４（ランプ電流Ｉ４）を初期値とすることができる。
そして、例えば、ランプ電力Ｗ１で点灯することになった場合には、ランプ電圧Ｖ１（ランプ電流Ｉ１）を初期値として選択することができる。例えば、ランプ電力Ｗ３で点灯することになった場合には、ランプ電圧Ｖ３（ランプ電流Ｉ３）を初期値として選択することができる。

【0073】

調光部８６は、検出部８１、モニタタイミング設定部８２、初期値記憶部８３、交換時期演算部８４，および警告部８５と、一体化することもできるし、別々に設けることもできる。

【0074】

本実施の形態に係るメタルハライドランプの交換時期の検出方法は、少なくとも、鉄と、タリウムと、が封入されたメタルハライドランプ６の交換時期の検出方法である。
メタルハライドランプの交換時期の検出方法は、以下の工程を備えることができる。
メタルハライドランプ６のランプ電圧、およびランプ電流の少なくといずれかを検出する工程。
検出値と、メタルハライドランプ６の、検出値に対応する初期値と、に基づいて、メタルハライドランプ６の交換時期を判定する工程。
タリウムの量は、２．８μｇ/ｃｃ以上とすることができる。

【0075】

メタルハライドランプの交換時期を判定する工程において、初期値と、検出値と、の差が所定の値に到達した場合、または、初期値に対する検出値の比が所定の値に到達した場合には、交換時期と判定することができる。
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

【0076】

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0077】

１ 紫外線照射装置、６ メタルハライドランプ、７ 電源、８ コントローラ、８１ 検出部、８４ 交換時期演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】