JPH04230950A - 無電極ランプ及びランプ被包体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波励起型無電極
ランプに関するものであって、且つ無電極ランプにおい
て使用する改良型ランプ被包体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無電極放電ランプは従来公知であり、且
つプラズマ形成用媒体を収納する光透過性の被包体と、
マイクロ波供給源と、マイクロ波供給源から被包体へマ
イクロ波エネルギを結合させる手段と、プラズマ形成媒
体のイオン化を開始させる手段とを有している。最近、
マイクロ波励起型無電極ランプ装置は、無電極ランプに
よって射出される紫外線と光重合可能物質との間の作用
によりインク及びコーティングをキュアー、即ち硬化す
るために業界において幅広く使用されている。マイクロ
波室は、被包体によって射出された光を反射するための
反射器を有しており、且つマイクロ波室内のマイクロ波
エネルギに対しては不透過性であるが射出された光に対
しては透過性のメッシュを有している。マイクロ波エネ
ルギは、一つ又はそれ以上のマグネトロンによって発生
され、且つ反射器内のスロットを介してマイクロ波室と
結合される。

【０００３】インク及びコーティングを硬化するための
一つのタイプの装置においては、１個又はそれ以上の長
尺状ランプ及びそれと関連する反射器が、射出された光
を、例えばコンベア上に担持される複数個の物品などの
ようなウエブ上の物質又は基板へ向けて指向される。長
尺状ランプの機能は、ウエブ又は物品の移動方向に垂直
な方向においてインクが付けられ又はコーティングが施
された基板を一様に照射することである。照射される表
面の幅に亘って一様な光強度を与えることが望ましく、
且つ最小の強度が平均強度に可及的に近いランプを提供
することが望ましい。なぜならば、最低強度の点は、イ
ンク又はコーティングを硬化するのに十分な大きさでな
ければならず、従ってパワーレベルを支配するからであ
る。

【０００４】照射中の表面の単位面積当りの光エネルギ
は中央部分におけるよりもランプの端部近傍において著
しく低いものであることが分かっている。端部における
照射強度が比較的低いことは、被包体を取付けるための
取付け構成体が存在することに起因しており、該取付け
構成体は被包体がランプハウジングの全長に亘って延在
することを阻止している。光学理論によれば、無限に長
い光源のみが照射表面において照射強度の降下点を発生
することはない。このランプの端部近傍における照射強
度の降下は、基板の幅が小さなものであって、従って基
板がランプの中央部分に対応する照明パターンの比較的
一様な部分の中に入る場合には、問題となることはない
。アークランプは数インチから長いもので７２インチ以
上のものの長さとすることが可能であるが、例えば本出
願人のフュージョンシステムズコーポレーションによっ
て製造されている典型的な無電極ランプでは、モジュー
ル型でのみ形成することが可能であり、それらのモジュ
ールは長さが短く、例えば６乃至は１０インチの長さの
程度である。尚、１インチは２．５４ｃｍ換算である。

【０００５】ランプが、一様な照射光の部分で照射すべ
き光をカバーするのに十分な幅を有するものではない場
合には、複数個のランプを端部同士を合わせた形で装着
し、１個のランプの長さよりも大きな幅を有する基板に
対して光を照射することが可能である。しかしながら、
この場合には、ランプ間における照射強度における減少
を発生する領域が発生することを回避することは不可能
である。第一列に関して千鳥状の関係で配設した第二列
のランプを使用することにより、基板の全ての区域が適
切な硬化用の照射を受取るようにすることを確保するこ
とが可能であるが、この様な構成は高価な問題解決方法
である。

【０００６】この様な問題を解消する一つのアプローチ
は、取付け台の幅を減少させて、被包体の光射出部分を
被包体を支持するハウジングに可及的に近付け、従って
隣接するハウジングを可及的に近接させる試みがなされ
ている。しかしながら、上述した照射強度の不均一の問
題を解消するのに十分にハウジングの幅を減少すること
は不可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
の一つとするところは、直線状ランプの軸と平行な方向
において光照射を受ける基板上においてより大きな一様
性を有する光照射を与える長尺状の被包体を有するマイ
クロ波駆動型無電極ランプ装置を提供することである。 本発明の別の目的とするところは、複数個のランプ装置
のスパンに亘ってより大きな一様性を有する照射強度を
与える改良型無電極ランプ装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明において、予想に
反し驚くべきこととして知見されたことであるが、ラン
プ被包体の光射出部分とランプ被包体を支持する支持ハ
ウジングとの間の距離を増加させた場合には、被照射基
板上においてより一様な光強度の軸方向分布が得られる
ということである。本発明の好適実施例によれば、マイ
クロ波駆動型無電極ランプ装置が提供され、該ランプ装
置においては、端部壁を具備しており且つ第一方向にお
いて端部壁間に延在する長尺寸法を有するマイクロ波室
が設けられており、マイクロ波供給源をマイクロ波室へ
結合させる手段が設けられており、長尺状の反射器手段
が第一方向に延在して設けられており、マイクロ波室内
にマイクロ波を閉込めるが光を透過させるメッシュ部材
が設けられており、プラズマ形成用媒体を収納する長尺
状のランプ被包体が反射器手段とメッシュ部材との間に
おいてマイクロ波室内に配設されており、前記ランプ被
包体は前記第一方向に延在しており、且つ前記ランプ被
包体を前記端部壁に支持し且つ前記ランプ被包体の光射
出部分の端部を前記端部壁から少なくとも約０．５イン
チ離隔させる手段が設けられていることを特徴としてい
る。

【０００９】更に、本発明によれば、プラズマ形成用媒
体を収納する長尺状のランプ被包体が提供され、前記被
包体は、それをマイクロ波室の端部壁に支持させるため
に各端部に少なくとも０．５インチの長さの突起乃至は
取付け用ステムを有している。該突起乃至はステムは、
ランプ被包体の光射出部分とマイクロ波室の端部壁との
間に少なくとも約０．５インチの離隔距離を与えるため
のスペーサ要素として作用する。

【００１０】

【実施例】図１（ａ）は、従来技術に基づいて構成され
た長尺状無電極ランプ被包体１０を示している。この被
包体の端部には、突起１１，１２が設けられており、こ
れらの突起は装着用の壁に本被包体１０を支持するため
に使用される。米国特許第４，５０４，７６８号及び第
４，６５２，７９０号は、従来技術の無電極ランプに関
するものであり、それは、マイクロ波室内に装着するた
めに端部に突起を有する長尺状の被包体を有している。 しかしながら、実際上、これらの被包体の突起は、比較
的短いものであり、即ち、０．３５０乃至０．４０６イ
ンチの範囲のものであって、標準的な被包体製品は、約
０．３８インチの長さの突起を有している。

【００１１】図１（ｂ）は、本発明の一実施例に基づい
て構成された長尺状の無電極ランプ被包体２０を示して
いる。本発明に基づく突起２１，２２は、各々、被包体
放電ゾーンをハウジングから各端部において離隔させる
ために少なくとも約０．５インチの長さである。該被包
体内のプラズマの各端部は、少なくとも約０．５インチ
だけハウジングから離隔されており、且つ好適には０．
５乃至１インチ離隔されており、且つ最も好適には０．
６乃至０．７インチ離隔されている。被包体の放電領域
の端部と端部壁との間の間隔が約０．５インチ以下であ
る場合には、最小強度を増加させるという利点を得るこ
とはできない。図１（ｂ）に示した如く、突起の長さに
ついて言及する場合、その長さの測定値は、突起２１の
外側端部２３から、長尺状被包体２０内のプラズマ形成
ゾーンの端部２４までの距離である。

【００１２】図２に示した無電極ランプ装置３０におい
て、マグネトロン３１，３２が導波路３３へ結合されて
おり、導波路３３は反射器３５内のスロット３４に結合
されている。該スロットは、マイクロ波室２９内に比較
的一様な平均的な電磁界を確立すべく構成されており、
尚マイクロ波室２９は、反射器３５と、メッシュスクリ
ーン３６と、端部壁２５，２６とによって画定されてい
る。無電極ランプ被包体２０は、端部壁２５，２６内の
孔によってマイクロ波室２９内の所定位置に保持されて
おり、且つ板ばね２７，２８によって中心位置決めがさ
れている。無電極ランプ被包体２０は、好適には、反射
器の焦点近傍に位置されており、その場合には光の合焦
動作が最適化される。

【００１３】本願出願人に譲渡されている米国特許第４
，０４２，８５０号は、長尺状のランプ被包体を有する
マイクロ波駆動型無電極ランプ装置について記載してお
り、そこに記載されている無電極ランプ装置の構造及び
機能などは本発明に適用することが可能である。

【００１４】図３は、ハウジング４１内に装着されてお
り且つウエブ４０を照明するために軸方向に整合されて
配設した一連の長尺状無電極ランプ３０′，３０″，３
０′′′を示している。

【００１５】図４に示した如く、被包体２０′及び２０
″は、それぞれ、突起２２′及び２１′によって端部壁
２５′及び２６′の所定位置に保持されている。ウエブ
４０′上の区域は、直線Ａ及びＣによって示した如く、
被包体２０′からの直接的に照射される光線によって照
明され、且つ直線Ｂによって示した如く、反射器３５′
からの反射光線によっても照射される。短い突起を有す
る従来のランプ被包体においては、被包体の射出部分が
端部壁２５′のより近くまで延在しているので、直線Ｂ
によって表わされる光線が被包体の光射出部分に入射さ
れ且つ実質的に吸収されてしまう。しかしながら、本発
明に基づくより長い突起２２′の場合には、直線Ｂによ
って示される如く、光線にとって透明なゾーンの部分が
端部において増加されており、従って長尺状のランプの
間のゾーンにおけるウエブ４０′に入射される光の強度
が増加される。反射器３５′，３５″は、好適には、そ
れぞれ、端部壁２５′，２６′まで延在している。

【００１６】軸方向に整合させた従来の長尺状被包体の
典型的な配列においては、端部壁２５′，２６′の間の
ゾーンにおけるウエブ４０′上の最も低い照射強度の点
においては、ウエブ全体に亘っての平均強度の約７６％
であった。本発明に基づいて約０．６乃至０．７インチ
の長さの一対の突起を有するランプ被包体を使用した場
合には、端部壁間のゾーンにおける光強度は、平均強度
の約８０％以上に増加させることが可能である。最小の
光強度を平均強度の７６％から８０％へ増加させること
により、産業上の適用において、時間及び／又は電力消
費の点で著しい節約を得ることが可能である。例えば、
この様な最小強度における改善は、硬化速度を、８０／
７６、即ち１．０５倍増加させることが可能である。従
って、本発明を使用する場合には、従来の端部の突起が
短い長尺状被包体を使用するランプ装置の場合には８．
４時間かかる処理物質に対して８時間で硬化処理するこ
とが可能である。本発明は、物質を硬化させるために必
要とされる電力消費を著しく減少させ（典型的なランプ
では、６ｋＷの電力入力を有する場合がある）、硬化ラ
インの処理能力を増加させることが可能である。

【００１７】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　（ａ）は従来技術に基づいて構成した長尺
状の無電極ランプ被包体の概略断面図であり、（ｂ）は
本発明の一実施例に基づいて構成した長尺状の無電極ラ
ンプ被包体の概略断面図。

【図２】　　本発明の一実施例に基づいて構成した長尺
状ランプ被包体を有する無電極ランプ装置を示した概略
断面図。

【図３】　　本発明の一実施例に基づいて構成した複数
個のランプ装置を一体化した組立体を示した概略斜視図
。

【図４】　　本発明に基づいて構成したランプ装置によ
り光昭射される基板及び被包体から射出される光束を示
した概略説明図。

【符号の説明】

２０　　ランプ被包体 ２１，２２　　突起 ２５，２６　　端部壁

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プラズマ形成媒体を収納しており且つ
   一対の端部壁を有するマイクロ波室内で使用すべく適合
   された長尺状の無電極ランプ被包体において、前記ラン
   プ被包体を前記端部壁に支持する手段が設けられており
   、前記ランプ被包体の光射出部分の端部を前記端部壁か
   ら少なくとも約０．５インチ離隔させた状態を維持する
   手段が設けられていることを特徴とする無電極ランプ被
   包体。
2. 【請求項２】　　プラズマ形成用媒体を収納する長尺状
   の無電極ランプ被包体において、マイクロ波空洞内に前
   記ランプ被包体を支持するために各端部に突起が設けら
   れており、前記突起が少なくとも約０．５インチの長さ
   を有することを特徴とする無電極ランプ被包体。
3. 【請求項３】　　請求項２において、前記突起の各々が
   約０．５インチ乃至約１．０インチの長さを有すること
   を特徴とする無電極ランプ被包体。
4. 【請求項４】　　請求項２において、前記各突起が約０
   ．６乃至約１．０インチの長さを有することを特徴とす
   る無電極ランプ被包体。
5. 【請求項５】　　請求項２において、前記各突起が約０
   ．６乃至約０．７インチの長さを有することを特徴とす
   る無電極ランプ被包体。
6. 【請求項６】　　マイクロ波駆動型無電極ランプ装置に
   おいて、第一方向における端部壁間に延在する長尺寸法
   を有するマイクロ波室が設けられており、前記マイクロ
   波室は前記第一方向に延在する長尺状の反射器手段を有
   すると共にマイクロ波を前記室内に閉込めるが光を透過
   させるメッシュ部材を有しており、前記反射器手段と前
   記メッシュ部材との間であって前記マイクロ波室内に配
   設してプラズマ形成媒体を収納する長尺状のランプ被包
   体が設けられており、前記ランプ被包体は前記第一方向
   に延在しており、前記マイクロ波室へマイクロ波エネル
   ギを結合させる手段が設けられており、前記ランプ被包
   体を前記端部壁に支持し且つ前記ランプ被包体の光射出
   部分の端部を前記端部壁から少なくとも約０．５インチ
   だけ離隔させる手段が設けられていることを特徴とする
   マイクロ波駆動型無電極ランプ装置。
7. 【請求項７】　　請求項６において、前記ランプ被包体
   を支持し且つその光射出部分の端部を前記端部壁から離
   隔させる手段が、前記ランプ被包体の各端部において少
   なくとも約０．５インチの長さの突起を有することを特
   徴とするマイクロ波駆動型無電極ランプ装置。
8. 【請求項８】　　請求項７において、前記突起が約０．
   ６乃至約１．０インチの長さであることを特徴とするマ
   イクロ波駆動型無電極ランプ装置。
9. 【請求項９】　　請求項７において、前記突起が約０．
   ６乃至約０．７インチの長さを有することを特徴とする
   マイクロ波駆動型無電極ランプ装置。
10. 【請求項１０】　　請求項７において、前記反射器が前
    記端部壁の一方から他方へかけて実質的に延在している
    ことを特徴とするマイクロ波駆動型無電極ランプ装置。
11. 【請求項１１】　　光重合可能物質を硬化させるための
    マイクロ波駆動型無電極ランプ装置組立体において、複
    数個の長尺状ランプが端部を合わせた関係で配列されて
    おり、前記各ランプ装置が、第一方向において端部壁間
    に延在する長尺寸法を有するマイクロ波室が設けられて
    おり、前記マイクロ波室は前記第一方向に延在する長尺
    状の反射器手段を有すると共に前記マイクロ波室内にマ
    イクロ波を閉込めるが光を透過させるメッシュ部材を有
    しており、前記反射器手段と前記メッシュ部材との間に
    おいて前記マイクロ波室内に配設してプラズマ形成用媒
    体を収納する長尺状のランプ被包体が設けられており、
    前記ランプ被包体は前記第一方向に延在しており、前記
    マイクロ波室へマイクロ波エネルギを結合させる手段が
    設けられており、前記端部壁において前記ランプ被包体
    を支持し且つ前記ランプ被包体の光射出部分の端部を前
    記端部壁から少なくとも約０．５インチだけ離隔させる
    手段が設けられており、その際に前記ランプの端部同士
    の間のゾーンにおける前記光重合可能物質に照射される
    光の量を増加させることを特徴とする組立体。
12. 【請求項１２】　　請求項１１において、前記ランプ被
    包体の光射出部分の端部を前記端部壁から離隔させる手
    段が、前記被包体の各端部に設けた突起を有しており、
    各突起が約０．６乃至約１．０インチの長さであること
    を特徴とする組立体。
13. 【請求項１３】　　マイクロ波駆動型無電極ランプ装置
    において、第一方向において端部壁間に延在する長尺寸
    法を有するマイクロ波室が設けられており、前記マイク
    ロ波室の少なくとも一部はランプによって発生される光
    に対して透過性であり、プラズマ形成用媒体を収納する
    長尺状のランプ被包体が前記マイクロ波室内に配設され
    ており、前記ランプ被包体は前記第一方向に延在してお
    り、前記マイクロ波室へマイクロ波エネルギを結合させ
    る手段が設けられており、前記ランプ被包体を前記端部
    壁に支持し且つ前記ランプ被包体の光射出部分の端部を
    前記端部壁から少なくとも約０．５インチだけ離隔させ
    るための突起手段が設けられていることを特徴とする無
    電極ランプ装置。