JP5293986B2 - 紫外線ランプおよび紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線ランプおよび紫外線照射装置に関する。

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）。
さらに、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ＷＯ２００４／０２５１７５号公報参照）。

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９−９７５９７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か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。

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。

しかしながら、このようにランプハウス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っ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。

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、上述のランプハウスは不要となる。

しかしながら、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、ランプをなるべくワーク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、紫外線がランプから放出されてからワークＷに届くまでの距離が、紫外線がどの方向に放出されるか、およびランプのどの位置から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。

国際特許出願の国際公開番号ＷＯ２００４／０２５１７５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ハウスは不要である。

なお、説明の便宜上、ＷＯ２００４／０２５１７５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（１ｂ）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（１ｃ）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、側面に向かう方向を側方向とする。

このＷＯ２００４／０２５１７５号公報の例では、放電容器が方形箱型であるので、ワーク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。したがって、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。

しかしながら、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、外部から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かかる場合がある。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。

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）

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って、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いることを特徴とする（第２図参照）。

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。

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。

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、ＷＯ２００４／０２５１７５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。

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。

なお、第一の発明における曲面部とは、必ずしも曲面のみから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からなっていてもよい。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２／３以下であること好ましく、１／２以下であることがさらに好ましく、１／３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か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いう効果は得られない。

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い複数の平坦部２０４から構成されていてもよい。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。
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。

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が、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、放電管の内部に向かう方向が、一方の側部からもう一方の側部へ向かう方向よりも下向きであることを特徴とする。

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２０１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、底辺から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Ｓ１、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いては、第二の発明以外の発明においても同じである。

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に沿って一方の側部Ｓ１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。

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１２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、放電管内部に向かう方向（第１２図で、点Ａから放電管内部に向かう矢印の方向）は、側部Ｓ１から側部Ｓ２に向かう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におい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に向かっ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。

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に向かっ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。

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、放電管の内部に向かう方向（第１１図で、点Ａから放電管内部に向かう矢印の方向）が、一方の側部Ｓ１からもう一方の側部Ｓ２へ向かう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、紫外線が放電管からワークＷに向かっ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。

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に沿って、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２０６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Ｓ１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が設けられていなくてもよい。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。

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、放電管の内部に向かう方向が、一方の側部からもう一方の側部へ向か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ったとしても、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。

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いてもよい。

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ことを特徴とする。

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。

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。

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）。

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。

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。

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が、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かっており、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いた場合、角とその周囲において分子構造変化の度合いにムラが生る。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。

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。

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。

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アース電極を、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の種類によっては、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。

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く、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、第一の電極からワーク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。

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。

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いることを特徴とする。

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Ｗ１との距離の１／４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、底辺から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。

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。

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いる。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い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。

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から等距離の位置に、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。

第七の発明における「等距離」とは、完全に距離が等しい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から放電が生じる程度の違いである場合は「等距離」であるとみなされる。

第七の発明によれば、実質的に第一の電極のほぼ全体から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。

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に、主放電を安定化させる役割を果たす。

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）が起こる。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化させたりすることが可能となる。

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。

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、かつ放電管内に広い主放電領域を確保することができる。

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。

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。

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く、平坦部と離れて放電管の内部に設けられていてもよい。

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。

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）。

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Ｗ１との距離の１／４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。

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。

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。

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）。

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いた場合であっても、第一の電極とワークＷとの間で放電が生じ難いという効果が得られる。

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、紫外線照射部位から外れた、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、補助電極から遠い位置での主放電を誘導することによって、放電管の全体によって放電が生じるようになる。しかしながら、このような場合には、補助電極から遠い所においては、点灯時の放電を安定化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。

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。

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。 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。 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。 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。 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いる様子を示す断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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

＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第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。

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。

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化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、アルゴン、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。

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。

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、一方の側部からもう一方の側部へ向かう方向よりも下向きになっている。

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（言い換えれば、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はニッケル線からなり、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。

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に接続されている。

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、照射の対象となるワーク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。

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、上方からエキシマランプ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に向かって出射される。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側からワークＷに向かって出射される。
照射終了後のワークＷは、コンベアにより照射室から搬出されて次の工程に運ばれる。

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っ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。

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い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。

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、例えばワーク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いるから、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。

加えて、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、電極が酸化し、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。

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）の影響を受け易い従来のランプと比較して、放電の均一性に優れる。

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。

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。

＜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。

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化した形状になっている。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。

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。

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２３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。

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。

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。

＜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。

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。

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化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３５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３３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いる。

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ニウム膜からなる。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。

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の内側から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化させることができるからである。

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３５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。

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）。

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い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きる。

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。

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。

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に向かって出射される。

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。

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３９と近接しているほど良く、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が配されていればよい。

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ロ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。

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。

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）製であって、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１ｍｍ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３ｍ／ｍｉｎ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倍大きくなっており、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１０００ｍｍ、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。しかも、主放電は補助放電に阻害されないことが分かった。すなわち、ランプの始動に最低限必要な印加電圧は５．５ｋＶであった。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かった。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く、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く、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い場合においては、一方の電極により曲面部の全面が覆われていても構わない。
（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く、細線状の金属箔の複数を並列した縞状に形成されていても構わない。
（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い。
（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く、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いて平坦部の内側面にほぼ密着しているのが最も良いが、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いるが、部分的に平坦な面を介して繋いだ形となっても良い。
（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が、本発明は、エ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２００６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 (14)

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、
   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おり、
   前記曲面部に沿って第一の電極が設けられており、
   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、前記平坦部の中心部の近傍に位置し、かつ、前記第一の電極の各点から等距離の位置に第二の電極が設けられており、
   前記断面において、前記第一の電極の一方の端縁部と他方の端縁部と、前記平坦部の一方の側端縁と他方の側端縁との間には、前記第一の電極が存在しない隙間が設けられている、紫外線ランプ。
2. 請求項１に記載の紫外線ランプであって、
   前記曲面部と前記平坦部とが接合する一対の部分それぞれには丸みが付けられている、紫外線ランプ。
3. 請求項２に記載の紫外線ランプであって、
   前記平坦部は、前記断面において前記第一の電極の前記一方の端縁部と前記他方の端縁部との間に位置し、
   前記接合する一対の部分それぞれは、前記断面において前記第一の電極の前記一方の端縁部と前記他方の端縁部との間に位置し、前記第一の電極の前記端縁部から前記平坦部の前記側端縁に向かって延びている、紫外線ランプ。
4. 請求項１に記載の紫外線ランプであって、
   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、前記曲面部の曲周方向に沿って、前記放電管の前記断面において、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前記第一の電極である、紫外線ランプ。
5. 請求項４に記載の紫外線ランプであって、
   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が、前記の一方の側部から前記のもう一方の側部へ向かう方向よりも下向きである、紫外線ランプ。
6. 請求項１に記載の紫外線ランプであって、
   前記放電管の材質が石英ガラスである、紫外線ランプ。
7. 請求項４に記載の紫外線ランプであって、
   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前記第二の電極が設けられている、紫外線ランプ。
8. 請求項１に記載の紫外線ランプであって、
   前記第一の電極は、前記曲面部の曲周方向に沿って、前記放電管の前記断面において、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、
   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前記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いる、紫外線ランプ。
9. 請求項８に記載の紫外線ランプであって、
   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、紫外線ランプ。
10. 請求項８に記載の紫外線ランプであって、
    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いない、紫外線ランプ。
11. 請求項１に記載の紫外線ランプであって、
    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前記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、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いない、紫外線ランプ。
12. 請求項９に記載の紫外線ランプであって、
    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、紫外線ランプ。
13. 請求項１に記載の紫外線ランプであって、
    前記紫外線ランプがエキシマランプである、紫外線ランプ。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項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。

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