JP5407452B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents

Description

この発明は、希ガスとヨウ素ガスとを含む放電ガスを使用することにより、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光を放射するランプを備える紫外線照射装置に関する。

液晶ディスプレイの製造工程においては、液晶の画素を構成する際に液晶にモノマーを混入させ、液晶分子を傾斜させた状態でモノマーを重合させることによって液晶分子の傾斜方向を固定させる技術（ＰＳＡ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が用いられている。ＰＳＡについて開示する特許文献１によれば、モノマーを重合させるための光源として、液晶に与えるダメージが少ないこと、モノマーの感度、液晶用ガラスの透過率等を考慮して、モノマーに対して例えば波長３００−３８０ｎｍの紫外光を照射することが好ましいとされている（特許文献１の段落０２３７）。

モノマーを重合させるために必要とされる波長３００−３８０ｎｍの紫外光を放射する紫外線光源としては種々のものが知られているが、現状ではＰＳＡ用途に最適な光源については検討が重ねられている段階である。例えば、水銀を放電媒体として波長３６５ｎｍの紫外光を主として放射する水銀ランプ、金属ハロゲン化物を放電媒体とするメタルハライドランプ等がＰＳＡ用途の光源の候補とされている。しかしながら、水銀ランプは、複数の水銀ランプを搭載して紫外線照射装置を構成しようとした場合に紫外線照射装置が大型化するといった問題があり、また、水銀を放電媒体とするために環境への負荷が大きいといったデメリットがある。メタルハライドランプは投入電力に比して放射される紫外線の出力が低いというエネルギー効率の面で問題があり、また、ハロゲン化金属を放電媒体とするために環境への悪影響を無視できない。

一方、対向して配置される誘電体材料よりなる一対の壁部の間に形成された放電空間内に、希ガス、ハロゲンガス、またはこれらの混合ガスを充填して、前記壁部を介して高周波電圧を印加して放電空間内に各種のエキシマーを形成することによって、各種のエキシマーから発せられる紫外線を放電容器外部に放射するランプが知られている。この種のランプは、複数のランプを搭載して紫外線照射装置を構成しようとした場合に紫外線照射装置を比較的小型化することができると共に、印加した電力に比して放射される紫外線の出力が高いためにエネルギー効率に優れ、しかも、希ガスやハロゲンガスを放電媒体として使用するので環境への負荷が小さい、という実用的な面でメリットが大きいため、ＰＳＡ用の光源として有望視されている。

このようなランプは、従来より主として液晶基板等の被処理物の表面に対して真空紫外線を照射することによって被処理物の表面改質をするための光源として使用されているが、ＰＳＡ用途においてモノマーを重合させるために必要とされる波長３００−３８０ｎｍの波長域の紫外光の出力が不十分であった。

特開２００３−２５７３７３号公報

以上から本発明は、ＰＳＡ用途に最適な光源を提供するために、モノマーを重合させるために必要となる３００−３８０ｎｍの波長域の紫外線を効率良く放射するランプを備える紫外線照射装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る紫外線照射装置は、常温で固体のヨウ素固形物および希ガスと、互いに対向する一対の壁部と封止用壁部との間に形成される放電空間および前記放電空間の最冷部を形成するヨウ素固形物収容空間を備える放電容器と、前記放電空間を挟んで対向するように配置された一対の電極とを備え、前記ヨウ素固形物により前記放電空間に供給されるヨウ素ガスが励起ヨウ素分子を形成することによって、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にある紫外線を放射するランプと、前記ヨウ素固形物収容空間を所定の温度にする温度可変部と、前記温度可変部の動作を制御する制御部と、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱するための瞬時加熱部と、前記瞬時加熱部の動作を制御する制御部とを備える、というものである。

請求項２の発明に係る紫外線照射装置は、請求項１記載の紫外線照射装置において、前記制御部が、前記ランプより放射されるピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の照度を検知する光センサーを備え、前記ランプの初期照度データを格納すると共に、前記光センサーにより検知される前記ランプの実測照度データが前記初期照度データに対して所定割合以下に低下したかを判定し、前記実測照度データが前記初期照度データに対して所定割合以下に低下したときに前記瞬時加熱部を動作させ、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱する、というものである。

請求項３の発明に係る紫外線照射装置は、請求項１記載の紫外線照射装置において、前記制御部が、前記ランプの点灯時間を検知するタイマーを備え、前記瞬時加熱部を動作させるタイミングを決定する基準になる標準的な時間に係る標準時間データを格納すると共に、前記タイマーにより検知されるランプ点灯時間データが前記標準時間データを上回るかどうかを判定し、前記ランプ点灯時間データが前記標準時間データを上回ったときに前記瞬時加熱部を動作させ、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱する、というものである。

請求項４の発明に係る紫外線照射装置は、請求項１ないし請求項３記載の紫外線照射
装置において、前記温度制御手段が前記瞬時加熱手段を兼ねる、というものである。

請求項５の発明に係る紫外線照射装置は、請求項１ないし請求項３記載の紫外線照射装置において、前記瞬時加熱手段は前記ヨウ素固形物収容空間の温度が１１０℃以上になるように前記ヨウ素固形物を瞬時加熱する、というものである。

請求項１の発明に係る紫外線照射装置によれば、ヨウ素固形物を瞬時加熱する瞬時加熱部を備えるため、その表面にヨウ素酸化膜が形成されることによりヨウ素ガスを供給できなくなったヨウ素固形物を瞬時加熱することができる。したがって、放電空間に供給されるヨウ素ガスの濃度が常に一定になることにより、ランプから放射されるピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の強度が経時的に低下することがないため、ランプを長寿命にすることができる。

請求項２の発明に係る紫外線照射装置によれば、前記ランプより放射されるピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の強度を検知する光センサーを備え、光センサーにより検知される照度データに基いて前記瞬時加熱部の動作を制御する。このため、ヨウ素固形物が適切なタイミングで瞬時加熱され、放電空間内のヨウ素ガスの濃度が常に一定となるので、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の強度をより安定させることができる。

請求項３の発明に係る紫外線照射装置によれば、前記ランプの点灯時間を検知するタイマーを備え、タイマーにより検知される時間データに基いて前記瞬時加熱部の動作を制御する。このため、ヨウ素固形物が適切なタイミングで瞬時加熱され、放電空間内のヨウ素ガスの濃度が常に一定となるので、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の強度をより安定させることができる。

請求項４の発明に係る紫外線照射装置によれば、前記温度可変部が前記瞬時加熱部を兼ねるため、紫外線照射装置の構成を簡易にすることができ、経済的である。

請求項５の発明に係る紫外線照射装置によれば、前記瞬時加熱部は前記ヨウ素固形物収容空間の温度が１１０℃以上になるように前記ヨウ素固形物を瞬時加熱するため、ヨウ素固形物より確実に再生することができる。

本発明の第１実施形態の紫外線照射装置のシステム構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１実施形態の紫外線照射装置の機能ブロック図である。 温度可変部の温度が一定となるように制御する処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の紫外線照射装置のシステム構成を示す図である。 本発明の第２実施形態の紫外線照射装置に係る機能ブロック図である。 ヨウ素固形物の瞬時加熱処理を示すフローチャートである。 ヨウ素固形物の瞬時加熱処理の他の例について説明する機能ブロック図である。 ヨウ素固形物の瞬時加熱処理の他の例を示すフローチャートである。 放電容器の各種の実施例を示す断面図である。

〔第１の実施形態の紫外線照射装置〕
図１は、本発明の第１実施形態の紫外線照射装置のシステム構成を示す図である。図２は、図１のランプ１０をＡ−Ａ線で切断した幅方向の断面図を示す。紫外線照射装置１００は、ランプ１０と、ランプ１０を点灯駆動する点灯電源２１と、ヨウ素固形物Ｉが配置されたヨウ素固形物収容空間Ｋを加熱または冷却する温度可変部３０と、温度可変部３０の動作を制御する制御部４０とを備えて構成される。

ランプ１０は、例えば石英ガラス等の誘電体材料よりなる一対の壁部２および３が上下に離間して対向して配置されると共に、一方の壁部２および他方の壁部３のそれぞれの両端部が封止用壁部４および５によって接合され、一方の壁部２および他方の壁部３の間に断面が方形状の放電空間Ｓが形成された角筒形状の放電容器１を備える。

放電容器１における一方の壁部２には、その外周面に密接して例えば導電性材料よりなるメッシュ状の一方の電極６が設けられ、放電容器１における他方の壁部３には導電性材料よりなる膜状の他方の電極７が設けられている。一方の電極６および他方の電極７のそれぞれは、例えば金により形成されている。一方の電極６および他方の電極７は、それぞれ点灯電源２１に接続されている。放電空間Ｓは、一方の壁部２および他方の壁部３の、一方の電極６および他方の電極７が配設された部分の内部に形成される。

放電容器１の内部には、図２に示すように、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）を主成分として含む紫外線反射膜８が他方の壁部３に密接して設けられている。このランプ１０は、放電空間Ｓ内にて発生した紫外線を紫外線反射膜８によって反射して光出射方向側に位置する一方の壁部２に設けられたメッシュ状の一方の電極６の隙間を透過して放出する。

放電容器１は、図１に示すように封止用壁部４から外方に伸びるよう設けられた、放電空間Ｓ内を排気して放電ガスを充填するために用いられた排気管残部９が設けられている。排気管残部９は、外径４〜８ｍｍ、肉厚１ｍｍの石英ガラス管よりなり、その内部は放電空間Ｓに連通する個別の空間とされ、発光用元素収容空間Ｋを形成する。

発光用元素収容空間Ｋには、常温で固体であるヨウ素固形物Ｉが配置されている。発光用元素収容空間Ｋは、放電容器１の内部空間のうちで最冷部となるよう、一方の電極６および他方の電極７のそれぞれの端部から少なくとも５０ｍｍ程離れて形成されている。そのため、発光用元素収容空間Ｋの温度を制御することにより、ヨウ素ガスの濃度を最適に制御することができる。

発光用元素収容空間Ｋに配置されたヨウ素固形物Ｉは、常温で固体である昇華性を有する。ヨウ素固形物Ｉは、排気管残部９を囲むようにして排気管残部９に固定されたコイル状の温度可変部３０により加熱または冷却され、放電空間Ｓにヨウ素ガスを供給する。
放電空間Ｓには、ヨウ素固形物Ｉから供給されるヨウ素ガスの他、クリプトンガス、アルゴンガス、またはこれらの混合ガスが充填されている。クリプトンガス、アルゴンガス、またはこれらの混合ガスは、その全圧が例えば４０〜１３３ｋＰａの範囲となるように放電容器に充填される。

温度可変部３０は、排気管残部９の外表面に密接するように排気管残部９の外表面に巻回されたコイル状の抵抗加熱器によって構成され、発光用元素収容空間Ｋの温度が所定の温度で一定になるように発光用元素収容空間Ｋを定温加熱する。

温度可変部３０は、図１に示すようなコイル状の抵抗加熱器に限らず、シート状或いは板状の抵抗加熱器および温水を流通させる配管であっても良いし、ハロゲンランプのような白熱ランプ、フラッシュランプのような放電ランプ、熱風送風機および高周波加熱器等のように、排気管残部９に接触することなくヨウ素固形物Ｉを加熱するものであっても良い。また、発光用元素収容空間Ｋが放電空間Ｓに近接していることによりランプ点灯時に発光用元素収容空間Ｋが高温状態になるランプにおいては、ペルチェ素子のような熱電冷却素子を使用することもできる。

このような構成のランプ１０は、点灯電源２１によって一方の電極６および他方の電極７の間に例えば１〜１２０ｋＨｚの交流電圧またはパルス電圧を供給することにより、放電空間Ｓに放電が形成される。

このような放電により、放電容器に封入されたヨウ素Ｉの正イオンＩ^＋および陰イオンＩ⁻は下記［化１］で示すように、放電ガスに含まれるヨウ素以外のクリプトン又はアルゴンの原子又は分子Ｍと反応することによって励起ヨウ素分子Ｉ_２ ^＊を形成する。

［化１］
Ｉ^＋ ＋ Ｉ⁻ ＋ Ｍ → Ｉ_２ ^＊ ＋ Ｍ

［化１］で示すようにして放電空間に形成された励起ヨウ素分子Ｉ_２ ^＊は、ピーク波長が３４２ｎｍのヨウ素分子発光を放射する。励起ヨウ素分子Ｉ_２ ^＊を形成する基になるヨウ素イオンＩ^＋およびＩ⁻は、準安定励起原子のエネルギーによりヨウ素が電離されるぺニング効果と呼ばれる反応が主な要因となって生成する。

このぺニング効果は、クリプトン又はアルゴンの準安定励起原子のエネルギーがヨウ素原子の電離エネルギーよりもわずかに高いことによって発生する。参考までに、準安定励起原子のエネルギーは、クリプトンが１０．５ｅＶであり、アルゴンが１１．５、１１．７ｅＶであり、ヨウ素原子の電離エネルギーは１０．４ｅＶである。したがって、クリプトンガス、アルゴンガス、またはこれらの混合ガスと、ヨウ素ガスとを含む放電ガスを放電容器に封入すれば、放電空間においてヨウ素イオンＩ^＋およびＩ⁻がより多く生成され、多数の励起ヨウ素分子Ｉ_２ ^＊が形成される。

励起ヨウ素分子Ｉ_２ ^＊は、ヨウ素ガスの濃度が例えば０．０４〜０．９％の範囲であれば、上記した放電空間Ｓに形成され易くなる。したがって、ヨウ素ガスの濃度を最適に規定することにより、波長３４２ｎｍのヨウ素分子発光の強度を高めることができる。ヨウ素の濃度は、温度可変部３０により発光用元素収容空間Ｋの温度を例えば２０〜７０℃の範囲に適切に制御することにより調整される。ここにいうヨウ素ガスの濃度は、クリプトン、アルゴンといった希ガスの分圧に対するヨウ素ガスの分圧である。

図３は、本発明の第１の実施形態の紫外線照射装置の機能ブロック図を示す。同図に示す２０は点灯制御部、３０はランプ１０の発光用元素収容空間Ｋを加熱または冷却する温度可変部、４０は温度可変部３０の動作を制御する制御部を示す。制御部４０は、温度センサー４１、温調制御部４２、記憶部４３および電源４４を備えて構成される。

温度センサー４１は、図１に示すランプ１０の排気管残部９の外表面近傍に設置された例えば放射温度計などによって構成される。温度センサー４１は、放射ランプ１０の発光用元素収容空間Ｋの温度を測定し、発光用元素収容空間Ｋの実測温度データＴ_Mを温調制御部４２に送信する。記憶部４３は、目標温度データＴ_Sを記憶することのできる書換え可能な不揮発性のメモリＥＥＰＲＯＭ等より構成される。記憶部４３に格納される目標温度データＴ_Sは、ヨウ素固形物により放電空間Ｓに供給されるヨウ素ガスの濃度が例えば０．０４〜０．９％の範囲となるように適宜決められる。

温調制御部４２は、記憶部４３に格納された目標温度データＴ_Sを取得すると共に、温度センサー４１により検知される実測温度データＴ_Mが目標温度データＴ_Sと一致しているかどうかを判定するＣＰＵである。温調制御部４２は、目標温度データＴ_Sと温度センサー４１により検知された実測温度データＴ_Mとを対比判断して、実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致しないときに、実測温度データＴ_Mが目標温度データＴ_Ｓに一致するために必要となる電力を演算して算出する。温調制御部４２は、算出した電力を電力指令として電源４４に送出する。

電源４４は、温調制御部４２より送出された電力指令に従って、温度可変部３０に電力を供給する。これにより、温度可変部３０によって加熱される発光用元素収容空間Ｋの温度が目標温度データＴ_Ｓに一致するように温調される。

点灯制御部２０は、ランプ１０を点灯させるための電力および周波数を算出し、それぞれ電力指令、周波数指令として点灯電源２１に送出する。また、点灯制御部２０は、紫外線照射装置の外部から送出される開始指令および消灯指令にしたがって、点灯電源２１をＯＮ・ＯＦＦする。

本発明の第１実施形態の紫外線照射装置の動作について図４に示すフローチャートにより説明する。本発明の第１実施形態の紫外線照射装置においては、図１に示すランプ１０の発光用元素収容空間Ｋの温度を制御するための温度可変部３０と温度可変部３０の動作を制御する制御部４０とを備える。制御部４０は、ヨウ素固形物Ｉから放電空間Ｓに供給されるヨウ素ガスの濃度が最適になるように、発光用元素収容空間Ｋの温度を制御する。

図４は、温度可変部３０の温度が一定となるように制御する処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）
点灯制御部２０は、受信した点灯指令に従い、電力指令および周波数指令を点灯電源２１に送出する。点灯電源２１は、受信した電力指令および周波数指令に従ってランプ１０を点灯させる。
（ステップＳ１０２）
温調制御部４２は、記憶部４３に格納された目標温度データＴ_Ｓを読出す。
（ステップＳ１０３）
温調制御部４２は、温度センサー４１により検知された実測温度データＴ_Ｍを取得する。
（ステップＳ１０４）
温調制御部４２は、実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Sに一致しているかを確認する。実測温度データＴ_Mが目標温度データＴ_Sに一致している場合は、ステップＳ１０５に進む。実測温度データＴ_Mが目標温度データＴ_Sに一致していない場合は、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０５）
点灯制御部２０に消灯指令が送出された場合は、点灯制御部２０は電源２１に消灯指令を送出し、点灯電源２１がランプ１０への電力供給を停止してランプ１０を消灯する。ステップＳ１０５においてランプ消灯指令が入力されていない場合は、ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３〜Ｓ１０４のプロセスが繰り返し実行される。

以上の本発明の第１実施形態の紫外線照射装置によれば、発光用元素収容空間Ｋの温度が温度可変部３０および制御部４０によって所定の温度となるように制御されるため、発光用元素収容空間Ｋに配置された発光用元素であるヨウ素固形物Ｉの温度を一定に制御することができる。このため、ヨウ素固形物Ｉによって放電空間Ｓに供給されるヨウ素ガスの濃度が最適に制御されて、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の出力を高いレベルに安定させることができる。したがって、ＰＳＡにおいてモノマーを重合させるために必要とされる、３００−３８０ｎｍの波長域の紫外光の出力を高いものとすることができる。

なお、図１に示す発光用元素収容空間Ｋに配置されたヨウ素固形物Ｉは、放電空間Ｓ内に存在する水や酸素といった不純物と反応してその表面にヨウ素酸化膜が形成されることにより、放電空間Ｓにヨウ素ガスを供給することが阻害されることがある。ヨウ素固形物Ｉの表面にヨウ素酸化膜が形成される原因は、定かでないが、放電容器１を構成する石英ガラスに不可避的に含まれているＯＨ基が、ランプの点灯時に石英ガラスが放電に晒されることにより放電空間Ｓに不純ガスとして放出され、この放出されたＯＨ基が放電空間Ｓで解離することによって生成した水や酸素といった不純物がヨウ素固形物Ｉと反応するためと考えられる。特に、図２に示すように、シリカを主成分として含む紫外線反射膜８が放電容器１の内壁面に形成されている場合は、ヨウ素固形物Ｉの酸化反応が活発になるため、放電空間Ｓにヨウ素ガスを供給することが阻害され易くなる。

次に説明する本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置においては、ヨウ素固形物Ｉの表面にヨウ素酸化膜が形成されたときに、ヨウ素固形物Ｉを上記した定温加熱の温度よりも高い温度で瞬時加熱することによって、ヨウ素固形物を溶融させて、ヨウ素酸化膜の内側に閉じ込められたヨウ素を外側に放出させることで、ヨウ素を再び供給できる状態にする。

〔第２実施形態の紫外線照射装置〕
図５は、本発明の第２実施形態の紫外線照射装置のシステム構成を示す図である。紫外線照射装置２００は、ランプ１０と、ランプ１０を点灯駆動する点灯電源２１と、ヨウ素固形物収容空間Ｋを所定の温度に加熱または冷却する温度可変部３０と、ヨウ素固形物Ｉを瞬時加熱する瞬時加熱部５０と、これらの動作を制御する制御部６０とを備えて構成される。図５では、図１および２に示す第１の実施形態の紫外線照射装置と共通する箇所は図１および２と同一符号を付すことにより説明を省略する。

瞬時加熱部５０は、ヨウ素固形物を溶融させることができるような、例えば、シート状の抵抗加熱器で構成される。

図６は、本実施形態の紫外線照射装置の機能ブロック図を示す。制御部６０は、点灯制御部２０、温度センサー４１、温調制御部４２、電源４４、光センサー６１、瞬時加熱制御部６２、記憶部６３および電源６４を備えて構成される。点灯制御部２０、温度可変部３０、温度センサー４１、温度制御部４２および電源４４は図２に示すものと共通する。

光センサー６１は、上記したヨウ素エキシマーＩ_２ ^＊から発せられるピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光に感度を有するものであり、例えばシリコンフォトダイオード等の光電変換素子であるが、紫外光を可視光に変更する蛍光体等であっても良い。

瞬時加熱制御部６２は、光センサー６１により検知されるヨウ素分子発光の強度が所定の割合を超えて低下したときに、瞬時加熱部５０を駆動する電源６４に対し指令を送る。つまり、瞬時加熱制御部６２は、ヨウ素分子発光の強度が所定の割合を超えて低下したときに、発光用元素であるヨウ素固形物Ｉの表面にヨウ素酸化膜が形成されたものと判定し、ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱処理を行うように制御する。すなわち、瞬時加熱部６２は、記憶部６３から読出した初期照度データＸ_Ｓと光センサー６１により検知された実測照度データＸ_Ｍとを対比判断して、初期照度データＸ_Ｓに対して実測照度データＸ_Ｍが例えば３０％以上低下したときに、電源６４を瞬時加熱するタイミングを制御する。

また、瞬時加熱制御部６２は、ヨウ素固形物Ｉを瞬時加熱するときに必要とされる電力および時間を、それぞれ電力指令および時間指令として電源６４に送出する。ヨウ素固形物Ｉを瞬時加熱するときの電力および時間は、ヨウ素固形物Ｉの表面温度がヨウ素酸化膜を溶融して消滅させることのできる温度となるようにそれぞれ設定され、例えば電力が２０Ｗ、時間が９０秒である。

以下は本実施形態において用いられる各種のデータである。記憶部６３は、初期照度データＸ_Ｓ、電力データＷ_０、時間データＳ_０および目標温度データＴ_Ｓが格納され、瞬時加熱制御部６２の指令を受けたときに各種のデータを瞬時加熱制御部６２に送出する。
・初期照度データＸ_Ｓ：個々のランプ毎にランプを製造した直後においてランプ１０から発せられるヨウ素分子発光の強度を測定した照度データ
・実測照度データＸ_Ｍ：光センサー６１によってランプ１０から発せられるヨウ素分子発光の強度を測定した照度データ
・電力データＷ_０：ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱するときの電力データ
・時間データＳ_０：ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱するときの時間データ
・目標温度データＴ_Ｓ：ヨウ素固形物Ｉを定温加熱するときの温度データ

記憶部６３は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリによって構成され、記憶部６３に格納された各種データを書換えることができる。例えば、本実施形態の紫外線照射装置に使用するランプを新品のものに交換したときは、交換前のランプに係る初期照度データＸ_Ｓ、電力データＷ_０、時間データＳ_０および目標温度データＴ_Ｓが記憶部６３から消去され、新品のランプに係る初期照度データＸ_Ｓ、電力データＷ_０、時間データＳ_０および目標温度データＴ_Ｓが記憶部６３に格納される。

＜瞬時加熱部の制御 １＞
図７は、本実施形態の紫外線照射装置の動作についてのフローチャートを示す。
（ステップＳ２０１）
点灯制御部２０は、受信した点灯指令に従い、電力指令および周波数指令を点灯電源２１に送出する。点灯電源２１は、受信した電力指令および周波数指令に従ってランプ１０を点灯させる。
（ステップＳ２０２）
温調制御部４２は、記憶部６３に格納された目標温度データＴ_Ｓを読出す。
（ステップＳ２０３）
温調制御部４２は、温度センサー４１により検知された実測温度データＴ_Ｍを取得する。
（ステップＳ２０４）
温調制御部４２は、実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致しているかを確認する。実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致している場合は、ステップＳ２０５に進む。実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致していない場合は、ステップＳ２０３に進む。
（ステップＳ２０５）
瞬時加熱制御部６２は、記憶部６３に格納された初期照度データＸ_Ｓを読み出す。
（ステップＳ２０６）
瞬時加熱制御部６２は、光センサー６１により検知された実測照度データＸ_Ｍを取得する。
（ステップＳ２０７）
瞬時加熱制御部６２は、実測照度データＸ_Ｍが初期照度データＸ_Ｓに対して、例えば３０％以上低下したかを判定する。照度低下が３０％を超える場合はステップＳ２０８に進む。照度低下が３０％を超えない場合はステップＳ２１０に進む。
（ステップＳ２０８）
瞬時加熱制御部６２は、記憶部６３に格納された、電力データＷ_０および時間データＳ_０を読み出す。
（ステップＳ２０９）
瞬時加熱制御部６２は、記憶部６３から読み出した電力データＷ_０および時間データＳ_０を、それぞれ電力指令および時間指令として電源６４に送出する。
電源６４は、瞬時加熱制御部６２から送出された各種の指令にしたがって、瞬時加熱部５０を駆動する。このようにして、瞬時加熱部５０がヨウ素固形物Ｉを瞬時加熱することにより、ヨウ素固形物が溶融してヨウ素を供給できる状態にする。
（ステップＳ２１０）
点灯制御部２０に消灯指令が送出された場合は、ランプ１０への電力供給を停止してランプ１０を消灯する。ランプ消灯指令が入力されていない場合は、ステップＳ２０６に戻り、ステップＳ２０６〜Ｓ２０９のプロセスが繰り返し実行される。

本実施形態の紫外線照射装置においては、上記したように、発光用元素収容空間Ｋの温度を一定に温調すると共に、定期的にヨウ素固形物を瞬時加熱して溶融させている。そのため、ヨウ素固形物から供給されるヨウ素ガスの量が減少することなく常に一定となることにより、図５に示す放電空間Ｓに存在するヨウ素ガスの濃度が最適範囲で一定なるので、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の強度を高めることができる。したがって、ＰＳＡにおいてモノマーを重合させるために必要とされる３００−３８０ｎｍの波長域の紫外光の出力を高いものとすることができる。

＜瞬時加熱部の制御 ２＞
図８は、本発明の第２実施形態の紫外線照射装置において、ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱処理の他の例について説明するための機能ブロック図を示す。
同図に示す制御部８０は、点灯制御部２０、温度センサー４１、温調制御部４２、電源４４、タイマー８１、瞬時加熱制御部８２、記憶部８３および電源８４を備えて構成される。点灯制御部２０、温度可変部３０、温度センサー４１、温度制御部４２、電源４４および瞬時加熱部５０は、図２に示すものと共通する。

同図に示す瞬時加熱制御部８２は、タイマー８１により検知されるランプの点灯時間のデータに基づいて、電源８４に各種の指令を送出することによって、瞬時加熱部５０の動作を制御するようになっている。

タイマー８１は、ランプの点灯時間をカウントするものである。タイマー８１によりカウントされたランプの点灯時間データは、後述するフローチャートで説明するように、瞬時加熱制御部８２によりリセット指令を受ける毎に（つまり、瞬時加熱が実行される毎に）、リセットされる。

瞬時加熱制御部８２は、タイマー８１により検知されるランプ点灯時間データに基いて、瞬時加熱部５０を駆動する電源８４に対し指令を送る。つまり、瞬時加熱制御部８２は、ランプ点灯時間が所定の時間を超えたときに、発光用元素であるヨウ素固形物Ｉの表面にヨウ素酸化膜が形成されたものと判定し、ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱を行うように制御する。

記憶部８３は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリによって構成され、格納された各種データを書換えることができる。例えば、本実施形態の紫外線照射装置に使用するランプを新品のものに交換したときは、交換前のランプに係る標準時間データＳ_Ｓ、電力データＷ_０、時間データＳ_０および目標温度データＴ_Ｓが記憶部８３から消去され、新品のランプに係る標準時間データＳ_Ｓ、電力データＷ_０、時間データＳ_０および目標温度データＴ_Ｓが記憶部８３に格納される。

以下は、ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱処理の他の例の説明に使用する各種のデータを示す。
・標準時間データＳ_Ｓ：各ランプ毎に決めた、前記瞬時加熱部を動作させるタイミングを決定する基準になる時間データ
・ランプ点灯時間データＳ_Ｍ：タイマー８１により検知されるランプの点灯時間のデータ
・電力データＷ_０：ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱するときの電力データ
・時間データＳ_０：ヨウ素固形物Ｉの瞬時加熱するときの時間データ
・目標温度データＴ_Ｓ：ヨウ素固形物Ｉを定温加熱するときの温度データ

図９は、本実施形態の紫外線照射装置の動作についてのフローチャートを示す。
（ステップＳ３０１）
点灯制御部２０は、点灯指令を受信することにより、電力指令および周波数指令を点灯電源２１に送出する。点灯電源２１は、点灯制御部２０より送られた電力指令および周波数指令に従ってランプ１０を点灯させる。
（ステップＳ３０２）
点灯制御部２０は、点灯指令と同期してタイマー８１にカウント開始指令を送出する。タイマー８１は、カウント開始指令を受信することにより、ランプ点灯時間のカウントを開始する。
（ステップＳ３０３）
温調制御部４２は、記憶部８３に格納された目標温度データＴ_Ｓを読出す。
（ステップＳ３０４）
温調制御部４２は、温度センサー４１により検知された実測温度データＴ_Ｍを取得する。
（ステップＳ３０５）
温調制御部４２は、実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致しているかを確認する。実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致している場合は、ステップＳ３０５に進む。実測温度データＴ_Ｍが目標温度データＴ_Ｓに一致していない場合は、ステップＳ３０４に進む。
（ステップＳ３０６）
瞬時加熱制御部８２は、記憶部８３に格納された標準時間データＳ_Ｓを読み出す。
（ステップＳ３０７）
瞬時加熱制御部８２は、タイマー８１によってカウントされたランプ点灯時間データＳ_Ｍを取得する。
（ステップＳ３０８）
瞬時加熱制御部８２は、ランプ点灯時間データＳ_Ｍが標準時間データＳ_Ｓを超えたかを判定する。ランプ点灯時間データＳ_Ｍが標準時間データＳ_Ｓを超えた場合はステップＳ３０９に進む。ランプ点灯時間データＳ_Ｍが標準時間データＳ_Ｓを超えない場合は、ステップＳ３１２に進む。
（ステップＳ３０９）
瞬時加熱制御部８２は、記憶部８３に格納された、電力データＷ_０および時間データＳ_０を読み出す。
（ステップＳ３１０）
瞬時加熱制御部８２は、記憶部８３から読み出した電力データＷ_０および時間データＳ_０を、それぞれ電力指令および時間指令として電源８４に送出する。
電源８４は、瞬時加熱制御部８２から送出された各種の指令にしたがって、瞬時加熱部５０を駆動する。このようにして、瞬時加熱部５０がヨウ素固形物Ｉを瞬時加熱することにより、ヨウ素固形物が溶融してヨウ素を供給できる状態にする。
（ステップＳ３１１）
瞬時加熱制御部８２は、タイマー８１に対し、リセット指令を送出する。タイマー８１は、受信したリセット指令に従ってランプ点灯時間データＳ_Ｍをリセットして零にしてから点灯時間データＳ_Ｍのカウントを再開する。
（ステップＳ３１２）
点灯制御部２０に消灯指令が送出された場合は、ランプ１０への電力供給を停止してランプ１０を消灯する。消灯指令が入力されていない場合は、ステップＳ３０７に戻り、ステップＳ３０７〜Ｓ３１１のプロセスが繰り返し実行される。

なお、本実施形態の紫外線照射装置に係る瞬時加熱部５０は、上記では抵抗加熱器を例示して説明しているが、これに限らず、以下のような各種の加熱手段を採用することもできる。すなわち、瞬時加熱部５０は、ハロゲンランプのような白熱電球、フラッシュランプのような放電ランプ、熱風送風機、高周波加熱器、温水流通管などを使用しても良い。

また、本実施形態の紫外線照射装置に係る瞬時加熱部５０は、温度可変部３０から独立して設けられていることは必須ではない。すなわち、温度可変部３０が瞬時加熱部５０を兼ねるようにしても良い。

図１０は、図１又は図５に示すランプが備える放電容器の他の構成を示す拡大断面図である。

図１０（Ａ）に示す放電容器１Ａは、封止用壁部４から外方に向けて伸びる排気管残部９Ａの根本部が縮径することによって環状の規制部９０Ａが形成され、発光用元素収容空間Ｋの入口の径方向の幅が狭められている。このため、ランプ１０の搬送時・使用時等に放電容器１に衝撃が加わった場合でも、ヨウ素固形物Ｉが発光用元素収容空間Ｋから放電空間Ｓに転がり込むことが規制部９０Ａによって確実に防止される。
したがって、ヨウ素固形物Ｉが放電空間Ｓ内に転がり込んで放電空間Ｓ中で熱せられて過剰なヨウ素ガスを放出する、といった不具合の発生を確実に防止することができる。

図１０（Ｂ）に示す放電容器１Ｂは、封止用壁部４から外方に向けて伸びる排気管残部９Ｂの先端が屈曲している。すなわち、排気管残部９Ｂは、放電容器の管軸と平行に伸びる水平部９１Ｂと、その先端に連続して水平部９１Ｂに対して概ね直角に屈曲して径方向に伸びる規制部９０Ｂとを備え、規制部９０Ｂの内部にヨウ素固形物Ｉが配置されている。このため、図１０（Ａ）に示すものと同様に、ランプ１０の搬送時・使用時等に放電容器１Ｂに衝撃が加わった場合でも、ヨウ素固形物Ｉが発光用元素収容空間Ｋから放電空間Ｓに転がり込むことが規制部９０Ｂによって確実に防止される。

図１０（Ｃ）に示す放電容器１Ｃは、図１等に示す放電容器とは形状が異なっており、封止用壁部４から外方に伸びる排気管残部が設けられていない。すなわち、放電容器１Ｃは、一対の電極６および７が配置されていない領域が壁部２および３の一部に形成され、この電極が配置されていない壁部２および３の内部にヨウ素固形物Ｉが配置されている。つまり、同図の放電容器１Ｃは、電極６および７が配置されていない壁部２および３の内部が発光用元素収容空間Ｋである。

図１０（Ｄ）に示す放電容器１Ｄは、図１０（Ｃ）に示す放電容器と同様に排気管残部を有しない構造である。放電容器１Ｄは、板状の規制部９０Ｄが封止用壁部４の近傍において放電容器１Ｄと一体的に形成されている。このため、ランプ１０の搬送時・使用時等に放電容器１に衝撃が加わった場合でも、ヨウ素固形物Ｉが発光用元素収容空間Ｋから放電空間Ｓに転がり込むことが規制部９０Ｄによって確実に防止される。

１０ ランプ
１ 放電容器
２ 一方の壁部
３ 他方の壁部
４ 一方の封止用壁部
５ 他方の封止用壁部
６ 一方の電極
７ 他方の電極
８ 紫外線反射膜
９ 排気管残部
２０ 点灯制御部
２１ 点灯電源
３０ 温度可変部
４０、６０、８０ 制御部
４１ 温度センサー
４２ 温調制御部
４３、６３、８３ 記憶部
４４、６４、８４ 電源
５０ 瞬時加熱部
６１ 光センサー
６２、８２ 瞬時加熱制御部
８１ タイマー

Claims (5)

1. ヨウ素固形物および希ガスと、
   互いに対向する一対の壁部と封止用壁部との間に形成される放電空間および前記放電空間の最冷部を形成するヨウ素固形物収容空間を備える放電容器と、
   前記放電空間を挟んで対向するように配置された一対の電極とを備え、
   前記ヨウ素固形物により前記放電空間に供給されるヨウ素ガスが励起ヨウ素分子を形成することによって、ピーク波長が３４２ｎｍ付近にある紫外線を放射するランプと、
   前記ヨウ素固形物収容空間を所定の温度にする温度可変部と、前記温度可変部の動作を制御する制御部と、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱するための瞬時加熱部と、前記瞬時加熱部の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記制御部が、前記ランプより放射されるピーク波長が３４２ｎｍ付近にあるヨウ素分子発光の照度を検知する光センサーを備え、前記ランプの初期照度データを格納すると共に、前記光センサーにより検知される前記ランプの実測照度データが前記初期照度データに対して所定割合以下に低下したかを判定し、前記実測照度データが前記初期照度データに対して所定割合以下に低下したときに前記瞬時加熱部を動作させ、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱することを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
3. 前記制御部が、前記ランプの点灯時間を検知するタイマーを備え、前記瞬時加熱部を動作させるタイミングを決定する基準になる標準時間データを格納すると共に、前記タイマーにより検知されるランプ点灯時間データが前記標準時間データを上回るかどうかを判定し、前記ランプ点灯時間データが前記標準時間データを上回ったときに前記瞬時加熱部を動作させ、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱することを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
4. 前記温度可変部が前記瞬時加熱部を兼ねることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の紫外線照射装置。
5. 前記瞬時加熱部が前記ヨウ素固形物収容空間の温度が１１０℃以上になるように、前記ヨウ素固形物を瞬時加熱することを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の紫外線照射装置。

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