JP5821520B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents
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Description
この液晶パネル23のバックライト用光源は、複数本の棒状の希ガス蛍光ランプ10が、一方が開口するランプハウス20内において、互いに管軸が同一平面内に位置されて平行に延びる状態で並んで配置されて構成されている。各々の希ガス蛍光ランプ10は、両端が封止されて内部に放電空間Sが形成された直管状のガラス管11を具えている。このガラス管11の外周面には、各々帯状の一対の外部電極12が誘電体であるガラス管11と当該ガラス管11内の放電空間Sとが介在された状態で対向して配設されている。また、ガラス管11の内周面には蛍光体層13が設けられており、ガラス管11の内部には、例えばキセノン、アルゴン、クリプトンなどの希ガスが封入されている。
各々の希ガス蛍光ランプ10は、図示を省略した給電手段によって、一対の外部電極12に高周波電圧が印加されることにより外部電極12間に誘電体を介在させた誘電体バリア放電(以下、希ガス放電ともいう。)が放電空間S内で形成され、この希ガス放電により発生する紫外光(ガラス管11内に封入された希ガスがキセノンガスである場合には、波長172nmの紫外光)が蛍光体層13に照射され、所定の波長の紫外線を含む光が放射される。そして、希ガス蛍光ランプ10からの光は、直接的に、あるいは、ランプハウス20の内面に設けられた拡散反射鏡20Aによって反射されてランプハウス20の開口を覆うよう設けられた拡散部材21に入射され、この拡散部材21によって、拡散光として液晶パネル23に照射される。
従って、希ガス蛍光ランプを紫外線照射光源として用い、太陽電池モジュールの長期寿命試験のようなワークへの紫外線照射を長時間の間にわたって行う場合には、希ガス蛍光ランプのランプ交換頻度は、ショートアークキセノンランプやメタルハライドランプを使用する場合の交換頻度より低くなる。従って、このような紫外線照射条件の場合、ランプ寿命の観点においては、希ガス蛍光ランプは実用的な紫外線照射光源であるといえる。
ここで、インバータ回路を構成する回路基板や昇圧トランスといった電気部品は、インバータ基板上に装着されることが一般的である。そして、電気エネルギーの送電損失を小さくするために、インバータ基板は希ガス蛍光ランプの比較的近くに設置される。すなわち、希ガス蛍光ランプおよびインバータ基板は、同一の光源ユニット(筐体)内に配置されることが多い。
前記各々の開口板における開口の位置は、前記希ガス蛍光ランプの点灯時において、前記一方の空間に対面する一の開口板における開口を通過する光が、他の開口板の開口を通過して前記電源回路部に当たらない状態となるよう設定されていることを特徴とする。
前記2枚の開口板のうちの一方の開口板を、他方の開口板と一定間隔で離間した状態とする第1の位置と、他方の開口板と対接された状態とする第2の位置との間で、当該一方の開口板に垂直な方向に駆動する開口板駆動手段が更に設けられており、
当該開口板駆動手段は、前記一方の開口板を前記第2の位置に移動させることにより前記他方の開口板における開口の各々を当該一方の開口板によって遮蔽させて前記筐体の内部における一方の空間および他方の空間を空間的に隔離する構成とされていることが好ましい。
前記補助開口板は、前記一方の開口板における複数の開口の形成パターンと同一の形成パターンで複数の開口が形成されてなり、
当該補助開口板を、当該補助開口板が配置される平面内において、当該補助開口板における各々の開口が前記一方の開口板における各々の開口と一致した状態とされる第1の位置と、前記一方の開口板における開口の各々が当該補助開口板によって遮蔽される第2の位置との間で、移動させる補助開口板駆動手段が更に設けられており、
当該補助開口板駆動手段は、前記補助開口板を前記第2の位置に移動させることにより前記筐体の内部における一方の空間および他方の空間を空間的に隔離する構成とされていることが好ましい。
当該筐体の内部には、当該冷却風流通用開口を開放する開位置と、当該冷却風流通用開口を遮蔽する閉位置との間で駆動可能とされたシャッターが更に設けられており、当該シャッターは、前記一方の空間と前記他方の空間とが空間的に隔離された状態において、前記開位置に移動される構成とされていることが好ましい。
前記光源ユニットの各々は、前記筐体における開口端面が同一の平面内に位置されると共に前記希ガス蛍光ランプの管軸が互いに平行に延びる姿勢で、縦横に並んで配置された構成とすることができる。
図4−Aは、本発明に係る紫外線照射装置の一例における構成の概略を示す、希ガス蛍光ランプの管軸に垂直な断面図、図4−Bは、図4−AのA−A線における部分断面図である。
この例における紫外線照射装置は、一方(図4−Aにおいて下方)に光照射口51Aが開口する略直方体の箱型形状の筐体51と、この筐体51の内部における光照射口51A側の領域において、管軸が光照射口51Aの開口端面と平行な同一平面内に位置されると共に互いに平行に延びる状態で並列に配置された複数本の棒状の希ガス蛍光ランプ10と、各々の希ガス蛍光ランプ10に電力を供給する給電手段40と、筐体51の内部に冷却風を供給する送風手段とを有する光源ユニット50を具えている。
蛍光体層13を構成する蛍光体物質としては、例えば、Ce−Mg−Al−O,La−Ce−Mg−Al−Oなどを例示することができる。
具体的には、図4−Aおよび図4−Bに示すように、インバータ基板41は、平板状の支持板42に取り付けられ、この支持板42は、光源ユニット50の筐体51の内部において、希ガス蛍光ランプ10のランプ配置面に垂直に延びる姿勢で、支持板保持手段43によって保持される。この例においては、筐体51を構成する、希ガス蛍光ランプ10の管軸に沿って延びる一対の側壁52A側の領域の各々にそれぞれ2つの支持板42が互いに平行に延びるよう所定の間隔で設けられており、各々の支持板42に複数のインバータ基板41が設けられる。
また、インバータ基板41上の電気部品と直流電源45とは、筐体51を構成する上壁53に設けられた給電ポート44を介して電気的に接続される。
ここで、上部開口板55に設けられた複数の開口55Aは、ランプ点灯時に下部開口板56に設けられた開口56Aを通過して上部開口板55へ到達する通過光が、当該上部開口板55に設けられたいずれの開口55Aも通過せず、インバータ基板41等に当たらないよう(上部開口板55により遮光されるよう)形成されている。
すなわち、インバータ基板収容空間S2とランプ収容空間S1とは、少なくとも2枚以上の開口板により分割される。そして、少なくとも2枚以上の開口板のうち、インバータ基板収容空間S2に対面する開口板に設けられた開口の位置は、ランプ点灯時にランプ収容空間S1に対面する開口板を通過してインバータ基板収容空間S2に対面する開口板へ到達する通過光が当該インバータ基板収容空間S2に対面する開口板に設けられた開口を通過せず、上記通過光がインバータ基板収容空間S2に対面する開口板により遮光されるように設定される。
この例においては、図8(a)に示すように、下部開口板56は、その両端面(希ガス蛍光ランプ10と対面する側の面に垂直な面)が光源ユニット50の筐体51における希ガス蛍光ランプ10の管軸に沿って延びる一対の側壁52Aに固定されており(図8(a)において一点鎖線で囲まれた領域)、一方、上部開口板55は、筐体51における側壁52A,52Bに対して固定されず、分離している。
上記したように、ソレノイドアクチュエータ65のシリンダ67は上部開口板55とは独立に駆動可能であるが、先端部は下部開口板56と接続、固定されている。よって、シリンダ67は下部開口板56とともに、ソレノイドアクチュエータ65の本体66内部側へ移動しようとする。しかしながら、下部開口板56は筐体51における側壁52Aに固定されているので、図8(a)の下方向には移動できない。よって、シリンダ67の先端部の位置は固定された状態のまま、ソレノイドアクチュエータ65の本体66が図8(a)において下方向に移動することによって、シリンダ67は本体66内部側へ移動することになる。すなわち、ソレノイドアクチュエータ65の本体66は下部開口板56側に向かって移動することになる。
ここで、上記したように、ソレノイドアクチュエータ65の本体66は上部開口板55に固定されており、上部開口板55は筐体51における側壁52A,52Bと分離しているので、シリンダ67を図8(a)において下方向に移動するようにソレノイドアクチュエータ65を動作させると、上部開口板55は、ソレノイドアクチュエータ65の本体66とともに下部開口板56側に向かって移動する。
本実施例の紫外線光源装置においては、上記したように、例えば上部開口板55が下部開口板56と接触するように駆動することが可能なように構成されており、上部開口板55に設けられた各々の開口55Aの位置は、ランプ点灯時に下部開口板56に設けられた各々の開口56Aを通過して上部開口板55へ到達する通過光が当該上部開口板55に設けられた各々の開口55Aのいずれをも通過せず、上記通過光が上部開口板55により遮光されるように設定されている。
すなわち、垂直方向から上部開口板55または下部開口板56を見たとき、上部開口板55の開口55Aの位置と下部開口板56の開口56Aの位置とは互いにずれているので、上部開口板55と下部開口板56とを接触させると、一方の開口板の開口は、他方の開口板により遮蔽されることとなる。
この紫外線照射装置における光源ユニット50においては、各々複数の開口55A,56A,57Aを有する上部開口板55、下部開口板56および補助開口板57によって、筐体51の内部空間がインバータ基板収容空間S2とランプ収容空間S1とに分割された構成とされている。
補助開口板57は、例えば下部開口板56における複数の開口56Aの形成パターンと同一の形成パターンで複数の開口57Aが形成されてなり、図11(a)および図11(b)に示すように、下部開口板56の上部開口板55側の表面上において、1次元方向(図11(a)において矢印で示す方向、希ガス蛍光ランプ10の配列方向)に移動可能に設けられている。具体的には、補助開口板57が、補助開口板駆動機構70によって、補助開口板57における各々の開口57Aの位置と下部開口板56の各々の開口56Aの位置が一致した状態とされる開位置と、下部開口板56の各々の開口56Aを遮蔽した状態とされる閉位置との間で駆動される。
また、アパーチャ14以外の部分から放出される紫外線を含む光の光量は著しく小さいので、ランプ収容空間S1を区画する内壁表面を希ガス蛍光ランプ10から放出される紫外線を含む光を反射するような表面としなくてもよい。
なお、希ガス蛍光ランプ10から直接下部開口板56に照射されて下部開口板56の開口56Aを通過する光は殆どないが、希ガス蛍光ランプ10からワークWに照射された紫外線を含む光の一部がワークWにより反射されて下部開口板56の開口56Aを通過することがあるので、本発明の紫外線照射装置においては、上記したような上部開口板55は必須となる。
この例の紫外線照射装置は、筐体51の開口端面に対する離間距離の大きさが互いに異なる、すなわちワークWの表面に対するレベル位置が互いに異なる複数のランプ配置面の各々において、複数の希ガス蛍光ランプ10が当該複数の希ガス蛍光ランプ10の管軸が互いに平行に延びるよう並列に配置された構成とされている。この例においては、例えば互いにレベル位置の異なる第1のランプ配置面L1および第2のランプ配置面L2の各々に、複数本の希ガス蛍光ランプ10が例えば等間隔で並設されており、第1のランプ配置面L1に並ぶ第1の希ガス蛍光ランプ群G1は、第2のランプ配置面L2に並ぶ第2の希ガス蛍光ランプ群G2に対して、希ガス蛍光ランプ10の並ぶ方向に相対的に変位した状態とされている。よって、第1の希ガス蛍光ランプ群G1に属する各希ガス蛍光ランプ10のアパーチャ14から放出される紫外線を含む光が、できるだけ第2の希ガス蛍光ランプ群G2に属する各希ガス蛍光ランプ10に遮光されないように適宜設定されている。
このような構成とすることにより、紫外線照射光源を構成する希ガス蛍光ランプ10の本数を増やすことができるので、ワークW上の照度を更に増大させることが可能となる。
この例の紫外線照射装置は、各々、棒状のガラス管11と、このガラス管11が内部に配置された外管16とにより構成された二重管構造の複数の希ガス蛍光ランプ10Aを紫外線光源として備えている。外管16は、ガラス管11から放出される紫外線に対して透光性を有し、かつ、電気的な絶縁性を有する材料からなり、その両端が、耐熱性、電気的な絶縁性を有する材料からなる蓋部材17によって封止されている。従って、ガラス管11の全体が外管16に覆われた構成とされている。
ガラス管11における一対の外部電極12は給電端子75と接続され、この給電端子75の一部は蓋部材17を貫通して突出し、この突出部分が給電線76Aに接続される。ここで、蓋部材17と外管16、蓋部材17と給電端子75は、例えば、耐熱性および電気的な絶縁性に富む接着剤等により封止される。
この給電用空間S4は、筐体51における希ガス蛍光ランプ10の管軸に垂直な方向に延びる一対の側壁52Bのうちの一方の一部分と、各々当該一方の側壁52Bに対して垂直に延びる互いに対向する平板状の一対の端壁部58Aと、当該端壁部58A間の領域の周囲を囲むよう設けられた断面形状がコの字型の周側壁部58Bとにより包囲されて形成されており、周側壁部58Bの一端側が下部開口板56に対してランプ収容空間S1に突出しており、他端側が下部開口板56に対してインバータ基板収容空間S2に突出している。
この例の紫外線照射装置においては、各々の光源ユニット50における希ガス放電ランプ10の管軸が同一平面内に位置されると共に互いに平行に延びる姿勢で、ワークWの大きさに対応して縦横に並べられた状態で、ユニットホルダ85によって保持された複数台の光源ユニット50を具えている。
隣接する光源ユニット50間の間隔は、各光源ユニット50の筐体51における側壁52Aに設けられている冷却風流通用開口54から冷却風が外部へ放出可能であって、ワークW上の放射照度のむらができるだけ小さくなるように構成される。
なお、この例の紫外線照射装置においては、給電ポート44が光源ユニット50の上壁53側に設けられているので、図示を省略した直流電源と光源ユニット50の内部に設けられるインバータ基板41とを結線する給電線の位置を考慮することなく、複数の光源ユニット50を並べることが可能となる。
11 ガラス管
12 外部電極
13 蛍光体層
14 アパーチャ
16 外管
17 蓋部材
20 ランプハウス
20A 拡散反射鏡
21 拡散部材
23 液晶パネル
25 チャンバ
26 反射鏡
26A 反射面
40 給電手段
41 インバータ基板
42 支持板
43 支持板保持手段
44 給電ポート
45 直流電源
46 インバータ回路
47 昇圧トランス
50 光源ユニット
51 筐体
51A 光照射口
52A,52B 側壁
53 上壁
53A 開口
54 冷却風流通用開口
55 上部開口板(第1の開口板)
55A 開口
55B シリンダ用開口
56 下部開口板(第2の開口板)
56A 開口
57 補助開口板
57A 開口
58A 端壁部
58B 周側壁部
60 軸流ファン(送風手段)
63 シャッター
65 ソレノイドアクチュエータ
66 本体
67 シリンダ
70 補助開口板駆動機構
71 シャッター駆動機構
75 給電端子
76A,76B 給電線
77 電力導入端子
78 ランプ支持手段
80 ヒータ
85 ユニットホルダ
S 放電空間
S1 ランプ収容空間
S2 インバータ基板収容空間
S4 給電用空間
W ワーク
Claims (10)
- 一方に光照射口が開口する筺体と、当該筐体の内部において当該筐体の開口端面と平行に延びるよう互いに離間して配設されて当該筐体の内部空間を分割する、各々複数の開口を有する少なくとも2枚以上の開口板と、当該筐体の内部における前記光照射口側に位置される一方の空間内において並列に配列された複数の棒状の希ガス蛍光ランプと、当該筐体内部における他方の空間内に配設された、前記各々の希ガス蛍光ランプに対応する複数の電源回路部を含む給電手段と、冷却風が前記一方の空間から他方の空間に流通されるよう当該筐体の内部に冷却風を送出する送風手段とを有する光源ユニットを具えてなり、
前記各々の開口板における開口の位置は、前記希ガス蛍光ランプの点灯時において、前記一方の空間に対面する一の開口板における開口を通過する光が、他の開口板の開口を通過して前記電源回路部に当たらない状態となるよう設定されていることを特徴とする紫外線照射装置。 - 前記筐体の内部空間が互いに離間する2枚の開口板によって区画されて、前記希ガス蛍光ランプが配設される一方の空間および前記電源回路部が配設される他方の空間が形成されており、
前記2枚の開口板のうちの一方の開口板を、他方の開口板と一定間隔で離間した状態とする第1の位置と、他方の開口板と対接された状態とする第2の位置との間で、当該一方の開口板に垂直な方向に駆動する開口板駆動手段が更に設けられており、
当該開口板駆動手段は、前記一方の開口板を前記第2の位置に移動させることにより前記他方の開口板における開口の各々を当該一方の開口板によって遮蔽させて前記筐体の内部における一方の空間および他方の空間を空間的に隔離することを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。 - 前記筐体の内部空間が互いに離間する2枚の開口板および一方の開口板に対接された状態で配置された補助開口板によって区画されて、前記希ガス蛍光ランプが配設される一方の空間および前記電源回路部が配設される他方の空間が形成されており、
前記補助開口板は、前記一方の開口板における複数の開口の形成パターンと同一の形成パターンで複数の開口が形成されてなり、
当該補助開口板を、当該補助開口板が配置される平面内において、当該補助開口板における各々の開口が前記一方の開口板における各々の開口と一致した状態とされる第1の位置と、前記一方の開口板における開口の各々が当該補助開口板によって遮蔽される第2の位置との間で、移動させる補助開口板駆動手段が更に設けられており、
当該補助開口板駆動手段は、前記補助開口板を前記第2の位置に移動させることにより前記筐体の内部における一方の空間および他方の空間を空間的に隔離することを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。 - 前記筐体には、前記他方の空間と当該筐体の外部空間とを空間的に接続する冷却風流通用開口が形成されており、
当該筐体の内部には、当該冷却風流通用開口を開放する開位置と、当該冷却風流通用開口を遮蔽する閉位置との間で駆動可能とされたシャッターが更に設けられており、当該シャッターは、前記一方の空間と前記他方の空間とが空間的に隔離された状態において、前記開位置に移動されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。
- 前記希ガス蛍光ランプの各々は、内部に放電空間が形成されたガラス管を具え、当該ガラス管の内表面に蛍光体層が設けられると共に当該蛍光体層が形成されていないことにより前記ガラス管の管軸に沿って延びるアパーチャが形成されており、当該アパーチャが前記筐体における光照射口方向を向く姿勢で配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。
- 前記筐体における一方の空間内において、当該筐体の開口端面に対する離間距離が互いに異なる当該開口端面に平行な複数のランプ配置面の各々に、複数の希ガス蛍光ランプが当該複数の希ガス蛍光ランプの管軸が互いに平行に延びるよう等間隔毎に並設されており、一のランプ配置面に並ぶ希ガス蛍光ランプの各々は、他のランプ配置面に並ぶ希ガス蛍光ランプの各々に対して、管軸が希ガス蛍光ランプの並ぶ方向に相対的に変位した状態とされていることを特徴とする請求項5に記載の紫外線照射装置。
- 希ガス蛍光ランプの各々は、前記ガラス管と、当該ガラス管が内部に配置された透光性を有する直管状の外管と、当該外管の両端開口の各々を塞ぐ蓋部材とにより構成された二重管構造を有するものであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の紫外線照射装置。
- 少なくとも1枚の開口板にヒータが設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。
- 前記電源回路部は、前記筐体の光照射口と対向する壁に設けられた給電ポートを介して電源に電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の紫外線照射装置。
- 複数台の前記光源ユニットと、当該光源ユニットの各々に対応する複数の電源とを具えており、
前記光源ユニットの各々は、前記筐体における開口端面が同一の平面内に位置されると共に前記希ガス蛍光ランプの管軸が互いに平行に延びる姿勢で、縦横に並んで配置されていることを特徴とする請求項9に記載の紫外線照射装置。
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