JPH1131480A

JPH1131480A - 誘電体バリヤ放電ランプ用放電体、誘電体バリヤ放電ランプ、誘電体バリヤ放電ランプ装置および紫外線照射装置

Info

Publication number: JPH1131480A
Application number: JP8328798A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Inoue; 昭浩井上; Kunio Yuasa; 邦夫湯浅; Hiroshi Onishi; 博大西; Shigehisa Kawazuru; 滋久川鶴
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】所要方向へ放射を効率よく導出でき、種々の形
状に形成できて、製作が容易で、堅牢で、取扱いを容易
にする。【解決手段】絶縁性基体１ａの表面に複数の対向電極１
ｂを形成し、誘電体膜１ｃで被覆した放電体１で、エキ
シマ生成ガスを導入した放電室に収納し、放電室には放
電体の対向電極に対向する放射導出窓を備えた誘電体バ
リヤ放電ランプを構成し、放電体の対向電極を形成して
ある領域の全体から均一にエキシマ発光を得、放射導出
窓から外部にそのまま導出する。エキシマ生成ガスは、
供給式、封じ切り式のいずれでもよい。誘電体バリヤ放
電ランプ装置は、誘電体バリヤ放電ランプ及び高周波発
生手段により構成される。紫外線照射装置は、エキシマ
生成ガス供給式の誘電体バリヤ放電ランプを用いて、さ
らに紫外線照射室に不活性ガスを導入しながら紫外線照
射を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリヤ放電
ランプ用放電体、これを用いた誘電体バリヤ放電ラン
プ、誘電体バリヤ放電ランプ装置および紫外線照射装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】キセノンなどの希ガスまたはキセノンま
たはクリプトンなどの希ガスおよび塩素などの混合ガス
を無電極放電させて、固有の単色に近い放射を発生させ
るエキシマ放電ランプはたとえば下記文献に記載されて
従来から知られている。

【０００３】(1) B.Gellert and U.Kogelschatz "Gene
ration of Excimer Emission inDielectric Barrier Di
scharges" Applied Physics B 52, 14-21 (2) 特開平７−２７２６９２号公報 (3) 同平７−２２０６８７号公報図８は，従来技術（３）を示す誘電体バリヤ放電ランプ
の断面図である。

【０００４】図において、８１は同軸円筒形放電容器、
８２は導電性網電極、８３は導電性薄膜電極、８４は口
金、８５は電源である。

【０００５】同軸円筒形放電容器８１は、内側管８１ａ
および外側管８１ｂを離間して環状の端板と円形の端板
とで両端を塞いで形成されている。そして、外側管８１
ｂは、放射導出窓を兼ねている。

【０００６】導電性網電極８２は、同軸形放電容器８１
の外側管８１ｂに装着されている。

【０００７】導電性薄膜電極８３は、同軸形放電容器８
１の内側管８１ａに形成されたアルミニウム薄膜からな
り、反射板を兼ねている。

【０００８】口金８４は、誘電体バリヤ放電ランプの支
持に用いられる。

【０００９】電源８５は、導電性網電極８２および導電
性薄膜電極８３の間に電圧を印加して、誘電体バリヤ放
電に必要な電気エネルギーを供給する。

【００１０】そうして、誘電体バリヤ放電によって発生
した放射は、導電性網電極８２の網目の間から所要方向
に導出される。所要方向と異なる方向の放射は反射板を
兼ねた導電性薄膜電極８３および同軸形放電容器８１を
包囲する図示しない反射板によって反射されて所要方向
へ導かれる。

【００１１】さらに、所要の放射量を得るためには、上
記誘電体バリヤ放電ランプを複数並列して用いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
この種誘電体バリヤ放電ランプにおいては、放射の波長
がかなり短いので、反射板による反射効率が低く、この
ため装置全体の効率が悪くなるという問題がある。

【００１３】また、同軸形放電容器を用いるために、容
器の内部側に位置する管の径寸法だけ余分に大きくな
り、誘電体バリヤ放電ランプの小形化を阻害し、これに
伴い紫外線照射装置が嵩ばるという問題もある。

【００１４】本発明は、製作が容易で、堅牢であり、し
かも取扱いが容易であるとともに、板状、柱状、筒状、
棒状など任意所望の形状のものを得ることができる誘電
体バリヤ放電ランプ用放電体、これを用いた誘電体バリ
ヤ放電ランプ、誘電体バリヤ放電ランプ装置および紫外
線照射装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の誘電体
バリヤ放電ランプ用放電体は、絶縁性基体と；絶縁性基
体の表面に形成された複数の対向電極と；対向電極を被
覆して絶縁性基体に被着された誘電体膜と；とを具備
し、エキシマ生成ガス雰囲気中で作動するように構成さ
れていることを特徴としている。

【００１６】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１７】「放電体」とは、エキシマ生成ガス雰囲気
中において、対向電極間に電圧を印加することにより、
誘電体バリヤ放電を生起することができるように構成さ
れた誘電体バリヤ放電ランプの主要部を意味し、絶縁基
体、対向電極および誘電体膜から構成される。

【００１８】絶縁性基体について「絶縁性基体」とは、絶縁性にして誘電体バリヤ放電時
の発生熱に耐える耐熱性を備えるとともに、なるべく作
動中に不純ガスを放出しにくい材料たとえば石英ガラ
ス、軟質ないし硬質ガラス、セラミックスまたはその単
結晶などを用いて形成された対向電極を支持する部材を
いう。

【００１９】絶縁性基体の形状および寸法は制限されな
い。すなわち、絶縁性基体は、板状、柱状、筒状、棒状
など任意所望の形状を採用することができ、そのサイズ
も自由である。板状としては、平坦状、湾曲状たとえば
円弧状、波板状などが許容される。また、絶縁性基体の
表面積は、放射量の所要値に応じて任意に設定すること
ができる。

【００２０】対向電極について「対向電極」とは、一対の電極が同一面上に対向して配
設され、それらの間に電源電圧が印加される関係にある
電極をいう。そして、この対向電極は絶縁性基体上に複
数組が形成される。

【００２１】複数の対向電極を絶縁性基体の表面に形成
するのに好適な構成は、電極の形状を櫛刃状に形成する
こと（以下、櫛刃状電極という。）であり、この櫛刃状
電極は印刷配線技術を用いて容易に製作することができ
る。

【００２２】櫛刃状電極を採用する場合、一対の櫛刃状
電極の各櫛刃の部分すなわち電極片が対向電極の一方の
電極として作用するのであるが、反対極を互いに所要の
程度に接近して配置するために、一対の櫛刃電極を互い
に入り込ませる。このように配置することにより、複数
の対向電極を無駄なく、しかも効果的に配設することが
できる。

【００２３】対向電極は、絶縁性基体の形状によっては
櫛刃状電極以外の構成も好適である。たとえば、絶縁性
基体が円柱状または円筒状などにおいては、一対の平行
電極線をスパイラルに形成すると、簡単に対向電極を形
成することができる。

【００２４】対向電極を印刷配線技術を用いて形成する
場合、タングステン、モリブデンおよびカーボンなどの
導電性を有して、かつ耐久性に優れた物質を用いること
ができる。そして、たとえばスクリーン印刷法を採用し
てすることができる。

【００２５】スクリーン印刷は、導電性のペーストを所
望のパターンでスクリーン印刷し、ペーストを乾燥後、
焼成することにより、絶縁性基板の表面に対向電極を形
成することができる。

【００２６】しかし、対向電極は、印刷技術によらない
で形成することもできる。たとえば、金属線を絶縁性基
板の表面にガラス質の接着剤を用いて接着させることに
よって、対向電極を形成できる。また、鍍金によって対
向電極を形成してもよい。

【００２７】ところで、対向電極の間隔は、なるべく低
い印加電圧で対向電極間の所要の電界強度を確保するた
めには、たとえば１ｍｍ以下、好ましくは０．１〜０．
５ｍｍ程度に設定することが望ましい。

【００２８】また、各電極の幅は、所定の面積でなるべ
く多くの対向電極を配設するためには、幅が狭い方がよ
いが、所要の電力を伝達するのに支障ないようにする必
要もあるので、１ｍｍ以下、好ましくは０．２〜０．５
ｍｍ程度である。

【００２９】誘電体膜について誘電体膜は、絶縁性基体の対向電極間を埋め、かつ対向
電極を被覆するように絶縁性基体の表面に被着される。
誘電体膜は、対向電極の間に介在して誘電体バリヤ放電
の際に誘電体として作用する。

【００３０】誘電体膜の材質としては、シリカ、アルミ
ナなど絶縁性および耐久性に優れた材料を用いることが
できる。

【００３１】誘電体膜の膜厚は、１ｍｍ以下であること
が好ましい。

【００３２】作用について本発明の放電体をエキシマ生成ガス雰囲気中において対
向電極間に所要の電圧を印加する。誘電体膜を挟んで対
向電極間には静電容量が形成されているから、放電室の
外部から放電室に収納されている放電体の対向電極間へ
の電圧印加の瞬間に誘電体膜に負極性の電極から電子が
発生して正極性の電極側へ移動する。すなわち、沿面放
電が発生して、この静電容量が充電される。静電容量が
充電されると、沿面放電は停止する。したがって、沿面
放電は、瞬間的である。

【００３３】次に、印加電圧の極性が反転すると、上記
とは逆方向の電子の移動すなわち沿面放電が発生する。

【００３４】沿面放電の電子がエキシマ生成ガスを励起
して、エキシマ分子を形成する。このエキシマ分子が解
離するときに固有の波長の放射を発生する。これがエキ
シマ発光である。

【００３５】そして、エキシマ発光は、放電板の対向電
極を配設している領域全体に、しかも均一に発光する。

【００３６】したがって、エキシマ発光を外部に導出さ
せることにより、所望の処理に利用することができる。

【００３７】以上のように、本発明においては、放電体
が絶縁基体の表面に対向電極を形成して誘電体膜で被覆
してなるので、この放電体を放電室に収納して電圧を印
加すれば、誘電体バリヤ放電を生起させてエキシマ発光
を得ることができる。

【００３８】したがって、放電体の製作が容易で、堅牢
であり、しかも取扱いが容易である。

【００３９】また、絶縁基体は、種々の形状であること
が許容されるので、希望する誘電体バリヤ放電ランプの
形状に応じて任意所望の形状を採用するとともに、所望
量のエキシマ発光量に応じて適当な面積のものを得るこ
とができる。

【００４０】さらに、放電体を収納する放電室に放電体
に対向して放射導出窓を配設すれば、エキシマ発光を直
接導出することができるので、反射板は必須ではない。
このため、エキシマ発光がたとえばキセノンの特性スペ
クトルの１７２ｎｍのように波長の短い紫外線であって
も、反射板によって吸収されるようなことを回避するこ
とができるから、効率を高く維持できる。しかし、絶縁
基体の形状およびエキシマ発光の取り出し方向によって
は反射板を用いると便利な場合もあるから、本発明の実
施に際しては反射板の使用を排除するものではない。

【００４１】また、絶縁基体を板状に形成した場合に
は、放電体自体を薄くすることができるのはもちろん、
これに伴って放電室も薄く形成することができるので、
装置をコンパクトにすることができる。

【００４２】請求項２の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体は、請求項１記載の誘電体バリヤ放電ランプ用
放電体において、複数の対向電極は、互い違いに入り込
んだ多数の電極片を備えた一対の櫛刃状電極より形成さ
れていることを特徴としている。

【００４３】櫛刃状電極は、印刷配線技術によって比較
的容易に形成することができる。しかし、本発明はこれ
に限定されない。既述のように金属線条を貼着したり、
鍍金により形成することもできる。

【００４４】放電体のなるべく大きな面積部分に、対向
電極をなるべく多く配設する場合には、本発明は効果的
である。

【００４５】櫛刃状電極においては、隣接する電極がそ
れぞれ対向電極になるから、たとえば電源電圧のある瞬
間の極性時に負電極となる１個の電極片に対して、両側
に隣接する２個の電極片は正電極となるので、これら３
個の電極片によって２組の対向電極が形成されることに
なる。

【００４６】請求項３の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体は、請求項１または２記載の誘電体バリヤ放電
ランプ用放電体において、対向電極は、印刷形成されて
いることを特徴としている。

【００４７】対向電極を印刷形成することにより、電極
間の間隔およびまたは電極の幅が小さい場合でも間隔お
よびまたは幅を正確に揃えて形成することができる。

【００４８】印刷技術によりいわゆる厚膜による対向電
極を形成できる。

【００４９】請求項４の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体は、請求項１ないし３のいずれか一記載の誘電
体バリヤ放電ランプ用放電体において、絶縁性基体は、
少なくとも対向電極側の表面が紫外線反射性であること
を特徴としている。

【００５０】絶縁性基体の対向電極側の表面を紫外線反
射性にするには、たとえばジルコニア、アルミナを主成
分とするセラミックスで絶縁性基体を形成するか、対向
電極側の表面にアルミナ、ジルコニアの白色粉体を適当
な結着材を用いて被着させればよい。

【００５１】そうして、エキシマ発光の紫外線は、絶縁
性基体の表面でよく反射するので、たとえ誘電体膜が紫
外線をよく透過するシリカ膜であったとしても、利用す
ることのできる紫外線発生量を増加させることができ
る。

【００５２】請求項５の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体は、請求項１ないし３のいずれか一記載の誘電
体バリヤ放電ランプ用放電体において、誘電体膜は、紫
外線反射性であることを特徴としている。

【００５３】紫外線反射性の誘電体膜を形成するには、
たとえば対向電極を予め絶縁性基体に配設してから、ア
ルミナ、ジルコニアなどの紫外線反射性であるとともに
絶縁性の白色粉体をシリカなどの結着材中に分散させた
誘電体膜を対向電極を含めて絶縁体の表面全体に形成す
ればよい。

【００５４】そうして、誘電体膜の表面で発生したエキ
シマ発光の紫外線は、誘電体膜でよく反射するから、利
用することのできる紫外線発生量を増加させることがで
きる。

【００５５】請求項６の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体は、請求項１ないし５のいずれか一記載の誘電
体バリヤ放電ランプ用放電体において、対向電極は、表
面に深さ１μｍ〜１ｍｍの凹凸が形成されていることを
特徴としている。

【００５６】対向電極の表面に上記の凹凸を形成するに
は、対向電極自体に凹凸を形成するか、絶縁性基体の少
なくとも対向電極を形成する部分の表面に凹凸を形成
し、その上に対向電極をほぼ均一厚さに形成すればよ
い。

【００５７】対向電極の表面に凹凸があると、その凸部
の近傍に電界が集中して放電しやすくなるとともに、放
電エネルギーを投入しやすくなるため、エキシマ発光量
を増加させることができる。したがって、紫外線放射効
率が良好になるとともに、放電開始電圧も低下する。

【００５８】対向電極の表面の凹凸が深さ１μｍ未満で
あると、凹凸による電界強度の増強効果が十分でなくな
る。また、同じく１ｍｍを超えると、実用性のある凹凸
の形成が困難になる。

【００５９】本発明の実施に際して、紫外線反射性の誘
電体膜を形成するか、絶縁性基体の表面側を紫外線反射
性にするのと併用すると、さらに効果的である。それ
は、一般に凹凸面は、光の放射率が１に近く、光を吸収
するので、紫外線放射効率が低下しやすいのであるが、
紫外線反射率が向上することにより、これを補償するか
らである。

【００６０】請求項７の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
は、請求項１ないし５のいずれか一記載の誘電体バリヤ
放電ランプ用放電体において、対向電極は、紫外線反射
性であることを特徴としている。

【００６１】本発明は、対向電極を紫外線反射性にして
利用することのできる紫外線量を増加したものである。

【００６２】対向電極を紫外線反射性にするには、たと
えば電極材料として球状の金属微粒子を用いればよい。
金属粒子が球状であると、紫外線反射率が大きくなる。
また、対向電極を鍍金によって形成してもよい。

【００６３】請求項８の誘電体バリヤ放電ランプは、請
求項１ないし７にいずれか一記載の誘電体バリヤ放電ラ
ンプ用放電体と；当該放電体を収納するとともに、当該
放電体の対向電極に対向する放射導出窓を備えた放電室
と；放電室内に導入されたエキシマ生成ガスと；を具備
していることを特徴としている。

【００６４】本発明において、放射導出窓は、誘電体バ
リヤ放電ランプ用放電体の対向電極の全ての部分に対向
している必要はない。少なくとも一部に対向していれば
よい。したがって、絶縁性基体がたとえば柱状や筒状
である場合には、その周囲に対向電極を配設していて
も、従来の同軸形気密容器を備えた誘電体バリヤ放電ラ
ンプのように、絶縁性基体の約半分を冷却ブロックなど
に埋設させて使用してもよい。この場合であっても、放
射導出窓から紫外線を導出させることができるからであ
る。

【００６５】放電室について放電室は、放電体を内部に
配設して、かつエキシマ生成ガスを収容するとともに、
エキシマ放電によって発生したエキシマ光を外部に導出
するための放射導出窓を備えている。

【００６６】放電体を放電室の内部に配設するとは、放
電室内に放電体が臨んでいて、誘電体バリヤ放電が放電
室内で発生すればよいという意味である。したがって、
放電体が放電室の一部構成部分を兼ねていることは許容
される。たとえば、放電室の底板部分を放電体の絶縁性
基体に兼用することができ、このような構成も放電体が
放電室の内部に配設されているという。

【００６７】放電室は、大別して２種類の構成に分かれ
る。その一つは、エキシマ生成ガス供給式であり、他は
エキシマ生成ガス封じ切り式である。本発明はいずれの
方式にも適合するものである。

【００６８】エキシマ生成ガス供給式について説明す
る。

【００６９】この方式の放電室は、放電室の外部からエ
キシマ生成ガスを供給される構成である。そのために、
放電室はエキシマ生成ガス導入部およびエキシマ生成ガ
ス排出部を備えている。

【００７０】エキシマ生成ガス封じ切り式について説明
する。

【００７１】この方式の放電室は、最初に必要な量のエ
キシマ生成ガスを所要の圧力で内部に封入している。し
たがって、構造は簡単であるが、気密性を要求される。

【００７２】上記のいずれの方式においても、エキシマ
生成ガスにハロゲンを含む場合には、放電室がハロゲン
によって損傷しないように内面をフッ素樹脂、シリカ、
アルミナなどの不反応性物質で被覆するのがよい。

【００７３】エキシマ生成ガスは、キセノン、クリプト
ンまたはアルゴンなどの希ガス単体または希ガスおよび
フッ素、塩素、臭素またはよう素などのハロゲンの混合
ガスなどを用いることができる。

【００７４】作用について本発明においては、請求項１ないし７の誘電体バリヤ放
電ランプ用放電体を、エキシマ生成ガスを導入した放電
室内に収納して構成されているので、構造が簡単である
とともに、エキシマ生成ガス供給方式およびエキシマ生
成ガス封じ切り方式のいずれをも構成できる。このた
め、多様なニーズに対応した誘電体バリヤ放電ランプを
提供することができる。

【００７５】請求項９の発明の誘電体バリヤ放電ランプ
は、請求項８記載の誘電体バリヤ放電ランプにおいて、
放電室は、エキシマ生成ガス導入部およびエキシマ生成
ガス排出部を備えていることを特徴としている。

【００７６】本発明は、エキシマ生成ガス供給式の誘電
体バリヤ放電ランプである。

【００７７】エキシマ生成ガスは、エキシマ生成ガス供
給タンクから放電室のエキシマ生成ガス導入部へ導入
し、余剰ないし使用後のエキシマ生成ガスを回収タンク
に回収するか、エキシマ生成ガスが単に希ガスのみであ
るなら、大気中に放出することもできる。

【００７８】しかし、エキシマ生成ガスを大気に対して
遮断された循環系に構成して、使用後のエキシマ生成ガ
スから不純ガスを除去した後に再び還流させて再使用す
ることができる。

【００７９】エキシマ生成ガスを還流式に構成すると、
混入した不純ガスを除去しながら点灯を継続できるの
で、長期間の点灯が可能になる。

【００８０】本発明においては、エキシマ生成ガスを大
気圧ないしそれに近い圧力で放電作動させることができ
るので、放電室は高度の気密性を備えている必要がな
い。このことは、放電室を任意所望の形状に製作するこ
とができるとともに、構造の簡素化を図ることが可能で
あることを意味する。

【００８１】したがって、エキシマ発光を利用する立場
で都合のよい形状およびサイズの放電室にすることがで
きる。

【００８２】請求項１０の発明の誘電体バリヤ放電ラン
プは、請求項８記載の誘電体バリヤ放電ランプにおい
て、放電室は、気密に形成されており；エキシマ生成ガ
スは、放電室に封入されている；ことを特徴としてい
る。

【００８３】本発明は、エキシマ生成ガス封じ切り式の
誘電体バリヤ放電ランプである。

【００８４】放電室を気密にしてエキシマ生成ガスを放
電室に封入しているので、放電室の構造が簡単になる。
しかし、気密性には十分に留意する必要がある。

【００８５】請求項１１の発明の誘電体バリヤ放電ラン
プは、請求項８ないし１０のいずれか一記載の誘電体バ
リヤ放電ランプにおいて、放電室内のエキシマ生成ガス
は、圧力が１０１〜１３０ＫＰａであることを特徴とし
ている。

【００８６】エキシマ生成ガスの圧力は、１０１〜１３
０ｋＰａが適当である。エキシマ生成ガスの圧力を上記
のように高くすると、放電室の気密性をそれほどシビヤ
に管理する必要がない。

【００８７】また、エキシマ生成ガスに外部の不純ガス
が混入しにくくなる。特に、大気圧より高い場合には、
Ｈ₂などの不純ガス混入はなく、したがって点灯中に不
純ガスが混入して、点灯が困難になることがない。

【００８８】請求項１２の発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ装置は、請求項８ないし１１のいずれか一記載の誘電
体バリヤ放電ランプと；誘電体バリヤ放電ランプの対向
電極間に高周波電圧を印加する高周波発生手段と；を具
備していることを特徴としている。

【００８９】高周波発生手段は、周波数が１ＫＨｚ〜２
００ＫＨｚ、印加電圧が３００〜８００Ｖの高周波電圧
を誘電体バリヤ放電ランプに印加することが好ましい。

【００９０】請求項１３の発明の紫外線照射装置は、請
求項８ないし１１記載の誘電体バリヤ放電ランプと；誘
電体バリヤ放電ランプの放射導出窓の外側に配設された
紫外線照射室と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００９１】請求項８ないし１１記載の誘電体バリヤ放
電ランプは、放電板に対向して放射導出窓を備えている
ので、要すれば反射板を用いることなく、効果的に放射
を紫外線照射室へ導出でき、効率の高い紫外線照射を行
うことができる。

【００９２】また、エキシマ生成ガス導入部を放電室に
設けるとともに、エキシマ生成ガス供給手段を設けるこ
とにより、放電室のエキシマ生成ガスは、大気圧または
その前後の大気圧に近い圧力下で放電体を放電させるこ
とができ、放電室を気密にする必要がない。したがっ
て、放電室を紫外線照射に望ましい薄形に形成すること
ができる。

【００９３】さらに、誘電体バリヤ放電ランプで発生し
た短波長の紫外線は、酸素、水分などに吸収されやすい
が、紫外線照射室に不活性ガスを流通させる不活性ガス
供給手段を設けることにより、不活性ガス雰囲気中で紫
外線照射処理を行うことができ、酸素、水分などが混入
して紫外線が不所望に減衰することがない。

【００９４】不活性ガスとしては、たとえばキセノン、
クリプトン、アルゴン、窒素などを用いることができ
る。

【００９５】本発明の紫外線照射装置は、半導体ステッ
パー、光洗浄装置、光架橋樹脂の硬化装置、光硬化性イ
ンクの乾燥装置などに適用することができる。

【００９６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００９７】図１は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体および誘電体バリヤ放電ランプの第１の実施形
態を示す一部切欠断面図である。

【００９８】図２は、同じく放電体の平面図である。

【００９９】図３は、同じく放電体の概念的要部拡大断
面図である。

【０１００】図において、１は放電体、２は放電室、３
は電源である。

【０１０１】放電体１は、板状に絶縁性基体１ａ、対向
電極１ｂおよび誘電体膜１ｃからなる。

【０１０２】絶縁性基体１ａは、平板状の石英ガラスか
ら構成されている。

【０１０３】対向電極１ｂは、一対の櫛刃状電極からな
り、多数の電極片１ｂ１と、各電極片１ｂ１の一端に接
続した共通導体１ｂ２を備えている。共通導体１ｂ２を
電源３に接続する。

【０１０４】また、対向電極１ｂは、絶縁性基板１ａの
表面にタングステンを主成分とする導電性ペーストをス
クリーン印刷し、乾燥後焼成して形成した印刷配線によ
るものである。

【０１０５】さらに、対向電極１ｂの幅は０．５ｍｍ、
隣接する対向電極との間隔が０．５ｍｍである。

【０１０６】誘電体膜１ｃは、膜厚０．６ｍｍのシリカ
膜からなる。

【０１０７】放電室２は、放電室本体２ａ、放射導出窓
２ｂ、エキシマ生成ガス導入部２ｃ、エキシマ生成ガス
排出部２ｄおよび放電体支持具２ｅからなる。

【０１０８】放電室本体２ａは、箱状をなしている。

【０１０９】放射導出窓２ｂは、放電室２の放電体１の
対向電極１ｂが形成されている側すなわち発光側に対向
する部分に配設されている。そして、放射導出窓２ｂ
は、石英ガラスからなる。

【０１１０】エキシマ生成ガス導入部２ｃは、放電室本
体２ａの一方の側壁の放電体１より上方の位置に開口す
る。

【０１１１】エキシマ生成ガス排出部２ｄは、放電室本
体２ａの他方の側壁の放電体１より下方の位置に開口す
る。

【０１１２】そうして、エキシマ生成ガス導入部２ｃ
は、エキシマ生成ガスタンク（図示しない。）からエキ
シマ生成ガスの供給を受けて、放電室２内の圧力を大気
圧とほぼ等しい値に維持する。エキシマ生成ガス排出部
２ｄから排出されたエキシマ生成ガスは、不純ガスが除
去されてエキシマ生成ガスタンクに還流するように構成
されている。

【０１１３】放電体支持部２ｅは、放電体１を放電室２
内の適当な位置に支持する。

【０１１４】電源３は、５０ＫＨｚ、６０００Ｖの電圧
を対向電極２ｂに印加する。

【０１１５】次に、図３を参照して放電のメカニズムを
説明する。

【０１１６】図において、対向電極１ｂが図示の極性に
あるとすると、−の極性の電極は負電極として作用し、
隣接の＋の極性の電極は正電極として作用する。電圧の
印加により、瞬間的に沿面放電が発生し、負電極から電
子が放出されて正電極側に移動する。このときは、対向
電極間の静電容量が充電された状態であり、沿面放電は
充電の完了に伴って停止する。

【０１１７】印加電圧の極性が反転すると、対向電極１
ｂの極性も反転して逆方向の沿面放電が発生して充電電
荷が放電し、さらに逆方向の充電が行われて沿面放電は
停止する。

【０１１８】以上のようにして、沿面放電により電子が
発生すると、エキシマ生成ガスたとえばキセノンに衝突
する。この衝突により、キセノンが励起されてＸｅ₂分
子の励起体を形成する。そして、Ｘｅ₂分子の励起体が
解離するときに発光して１７２ｎｍの紫外線を生じる。

【０１１９】図４は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体および誘電体バリヤ放電ランプの第２の実施形
態を示す断面図である。

【０１２０】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２１】本実施形態は、エキシマ生成ガスを封じ切
りにした点において異なる。

【０１２２】放電室２’は、アルミナセラミックスにて
形成された気密容器から構成されている。

【０１２３】放電体１’は、放電室２’の一部たとえば
底面を利用して形成されている。すなわち、放電体１’
の絶縁性基体１ａは放電室２の底板が兼ねている。

【０１２４】放射導出窓１ｃは、石英ガラスからなり、
放電室２の上面に配設されている。

【０１２５】図示を省略しているが、対向電極は、モリ
ブデンを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷
法により、幅０．２ｍｍ、間隔０．２ｍｍに形成されて
いる。誘電体膜１ｃは、アルミナにて形成されてい
る。

【０１２６】エキシマ生成ガスとしては、クリプトンお
よび塩素の混合ガスを封入している。

【０１２７】そうして、対向電極間に３０ＫＨｚ，２０
００Ｖの高周波電圧を印加したところ、２２２ｎｍの単
色に近い放射を得ることができた。

【０１２８】図５は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体の第３の実施形態における絶縁性基体を示す側
面図である。

【０１２９】本実施形態は、絶縁性基体１ａの表面を波
形に形成している点において異なる。すなわち、絶縁性
基体１ａは、その表面が波形であるため、表面積が平板
に比べて多くなる。

【０１３０】したがって、対向電極の数をその分多くし
て、発光量を増加することができる。

【０１３１】図６は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体の第４の実施形態における絶縁性基体を示す側
面図である。

【０１３２】本実施形態は、絶縁性基体１ａの表面を円
弧状に形成している点において異なる。

【０１３３】すなわち、絶縁性基体１ａは、その表面が
円弧状であるため、表面積が平板に比べて多くなるの
で、やはり発光量を増加させることができる。

【０１３４】また、本実施形態の放電体は絶縁性基体１
ａの円弧のほぼ中心Ｐ近傍において、ある程度の発光の
集中を得ることができる。

【０１３５】図７は、本発明の紫外線照射装置の第１の
実施形態を示す一部切欠斜視図である。

【０１３６】図において、４は誘電体バリヤ放電ラン
プ、５は紫外線照射室、６はベルトコンベヤである。

【０１３７】誘電体バリヤ放電ランプ４は、図１に示す
のと同一構造である。したがって、図１と同一部分には
同一符号を付して説明は省略する。

【０１３８】４ａは電力ケーブルで、図示しない高周波
発生手段に接続し、誘電体バリヤ放電ランプ４内におい
ては、対向電極に接続している。なお、４ｂは絶縁ブッ
シュである。

【０１３９】紫外線照射室５は、その頂面に誘電体バリ
ヤ放電ランプ４がその放射導出窓を下向きにして配設さ
れている。また、紫外線照射室５の下部にはベルトコン
ベヤ６を移動可能にする挿通部５ａを備え、不活性ガス
導入部５ｂを有している。挿通部５ａには、不活性ガス
のシール部５ａ１が取り付けられている。

【０１４０】ベルトコンベヤ６は、被照射物７を乗せて
紫外線照射室５内を通過するように設備されている。

【０１４１】そうして、誘電体バリヤ放電ランプ４で発
光した紫外線は、放射導出窓を通過して紫外線照射室５
に導入される。紫外線照射室５内は、不活性ガスが不活
性ガス導入部５ｂから導入されて充満しているから、紫
外線照射室５内にＯ₂、Ｈ₂やＨ₂Ｏが侵入するのを防止
するとともに、短波長紫外線の減衰を低減する。すなわ
ち、波長１７２０ｎｍのように波長の短い紫外線が被照
射物７に到達する前にＯ₂、Ｈ₂やＨ₂Ｏ₂によって減衰す
るのを防止する。

【０１４２】シール部５ａ１は、紫外線照射室５から不
活性ガスが外部へ漏洩するのを防止する。

【０１４３】図９は、本発明の誘電体バリヤ放電ランプ
用放電体の第５の実施形態を示す斜視図である。

【０１４４】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１４５】本実施形態は、絶縁性基体１ａが円柱状を
なしている点で異なる。

【０１４６】対向電極１ｂは、絶縁性基体１ａの円周方
向に延在し、かつ軸方向に離間している。

【０１４７】なお、誘電体膜は図示を省略している。

【０１４８】図１０は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第６の実施形態を示す斜視図である。

【０１４９】図において、図９と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１５０】本実施形態は、対向電極１ｂが互いに離間
した２本のスパイラル電極１ｂ３および１ｂ４からなる
点で異なる。

【０１５１】図１１は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第７の実施形態を示す斜視図である。

【０１５２】図において、図９と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１５３】本実施形態は、対向電極１ｂが絶縁性基体
１ａの軸方向に延在し、かつ円周方向に離間している。

【０１５４】図１２は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第８の実施形態を示す斜視図である。

【０１５５】図において、図１１と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１５６】本実施形態は、絶縁性基体１ａが円筒状を
なしている点で異なる。

【０１５７】図１３は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第９の実施形態を示す要部拡大断面図であ
る。

【０１５８】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１５９】本実施形態は、絶縁性基体１ａの表面に紫
外線反射膜１ｄを備えているとともに、対向電極の表面
が凹凸に形成されている点で異なる。

【０１６０】絶縁性基体１ａは、石英ガラスからなり、
その表面の紫外線反射膜１ｄは、アルミナ微粒子からな
る白色粉末をシリカを結着材として層状に形成したもの
である。

【０１６１】誘電体膜１ｃは、シリカ膜からなり、この
膜は紫外線透過性である。

【０１６２】そうして、誘電体バリヤ放電によって発生
した紫外線が紫外線反射膜１ｄにより良好に反射するの
で、利用することのできる紫外線発生量が増加する。

【０１６３】また、対向電極１ｂの表面が深さ約１０μ
ｍの凹凸に形成されているので、凹凸部に電界が集中し
て放電しやすいとともに、効率的に電力投入ができるの
で、紫外線放射効率が著しく向上して、利用することの
できる紫外線量を増加できる。

【０１６４】図１４は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第１０の実施形態を示す要部拡大断面図で
ある。

【０１６５】図において、図１３と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１６６】本実施形態は、誘電体膜１ｃ’が紫外線反
射性である点で異なる。

【０１６７】誘電体膜１ｃ’は、ジルコニア微粒子から
なる白色粉体をシリカを結着材として絶縁性基体１ａお
よび対向電極１ｂの上に膜状に形成したものである。

【０１６８】なお、絶縁性基体１ａは、アルミナセラミ
ックスからなる。

【０１６９】そうして、誘電体膜１ｃ’の表面近傍で発
生した紫外線が誘電体膜によって反射するので、利用す
ることのできる紫外線量が増加する。

【０１７０】図１５は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第１１の実施形態を示す要部拡大断面図で
ある。

【０１７１】図において、図１３と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１７２】本実施形態は、対向電極１ｂ’の表面が紫
外線反射性に形成されている点で異なる。

【０１７３】対向電極１ｂ’は、球状の金属粒子により
形成されている。球状の金属粒子は、紫外線反射性が良
好である。

【０１７４】誘電体膜１ｃは、シリカからなり、紫外線
透過性である。

【０１７５】そうして、対向電極に入射した紫外線は、
反射されるので、利用することのできる紫外線量が増加
する。

【０１７６】図１６は、本発明の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体の第１２の実施形態を示す要部拡大断面図で
ある。

【０１７７】図において、図１３と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１７８】本実施形態は、絶縁性基体１ａの表面に凹
凸１ａ１が形成され、これに伴い対向電極１ｂ’の表面
が深さ約１ｍｍの凹凸に形成されているとともに、誘電
体膜１ｃ’が紫外線反射性である点で異なる。

【０１７９】絶縁性基体１ａは、アルミナセラミックス
からなり、成形時に型を押し当てて表面に多数の凹凸条
１ａ１を形成し、乾燥後に焼結して形成される。

【０１８０】対向電極１ｂ’は、導電性塗料を印刷によ
り絶縁性基体１ａの表面の凹凸１ａ１に沿って形成して
いるので、絶縁性基体１ａの凹凸１ａ１が鈍った形の凹
凸になる。

【０１８１】そうして、対向電極１ｂ’の表面が凹凸に
形成されているので、実施形態９と同様の効果を奏す
る。

【０１８２】また、誘電体層１ｃ’が紫外線反射性であ
るので、実施形態１０と同様の効果を奏する。

【０１８３】図１７は、本発明の紫外線照射装置の第２
の実施形態を示す概念図である。

【０１８４】図において、１１は誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体、１２はワークである。

【０１８５】誘電体バリヤ放電ランプ用放電体１１は、
図９ないし図１１に示すような円柱体形状をなしてい
る。

【０１８６】ワーク１２は、環状をなし、その環の内面
を紫外線照射して処理しようとするものである。

【０１８７】そうして、図示のように誘電体バリヤ放電
ランプ用放電体１１をワーク１２内にほぼ同心関係に挿
入した状態にして、図示しない放電室内に収納し、誘電
体バリヤ放電ランプ用放電体の対向電極間に高周波電圧
を印加すると、当該放電体１１の周囲に紫外線が放射さ
れるから、ワーク１２の内側は良好に紫外線照射処理が
行われる。

【０１８８】

【発明の効果】請求項１ないし７の各発明によれば、絶
縁性基体の表面に複数の対向電極を配設し、誘電体膜で
被覆して、エキシマ生成ガス中で作動させるように構成
したことにより、製作が容易で、堅牢であり、しかも取
扱いが容易であるとともに、板状を始め筒状、柱状、棒
状など任意所望の形状のものを得ることができる誘電体
バリヤ放電ランプ用放電体を提供することができる。

【０１８９】請求項２の発明によれば、加えて複数の対
向電極が一対の櫛刃状電極で形成したことにより、放電
体のなるべく大きな面積部分に対向電極をなるべく多く
配設しやすい誘電体バリヤ放電ランプ用放電体を提供す
ることができる。

【０１９０】請求項３の発明によれば、加えて対向電極
を印刷形成したことにより、対向電極の間隔およびまた
は幅が小さくても正確に形成した誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体を提供することができる。

【０１９１】請求項４の発明によれば、加えて絶縁性基
体の少なくとも対向電極側の表面が紫外線反射性である
ことにより、利用することのできる紫外線量を増加した
誘電体バリヤ放電ランプ用放電体を提供することができ
る。

【０１９２】請求項５の発明によれば、加えて誘電体膜
が紫外線反射性であることにより、利用することにでき
る紫外線量を増加した誘電体バリヤ放電ランプ用放電体
を提供することができる。

【０１９３】請求項６の発明によれば、加えて対向電極
の表面に深さ１μｍ〜１ｍｍの凹凸を形成したことによ
り、その凹凸部に電界が集中して放電しやすくなるとと
もに、放電エネルギーを投入しやすくなるために、紫外
線量を増加した誘電体バリヤ放電ランプ用放電体を提供
することができる。

【０１９４】請求項７の発明によれば、加えて対向電極
を紫外線反射性にしたことにより、利用することのでき
る紫外線量を増加した誘電体バリヤ放電ランプ用放電体
を提供することができる。

【０１９５】請求項８の発明によれば、請求項１ないし
７のいずれか一記載の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体
を放射導出窓を備えた放電室に収納するとともに、放電
室内にエキシマ生成ガスを導入したことにより、請求項
１ないし７の効果を奏するとともに、反射板を用いなく
ても所要方向へ紫外線を効率よく導出でき利用すること
のできる紫外線量を多くしたり、コンパクトな誘電体バ
リヤ放電ランプを提供することができる。

【０１９６】請求項９の発明によれば、加えて放電室を
エキシマ生成ガス供給式にしたことにより、長期間にわ
たって点灯させることができ、しかも所望の形状の放電
室にできる誘電体バリヤ放電ランプを供給することがで
きる。

【０１９７】請求項１０の発明によれば、加えて放電室
をエキシマ生成ガス封じ切り式にしたことにより、放電
室の構造を簡単にした誘電体バリヤ放電ランプを提供す
ることができる。

【０１９８】請求項１１の発明によれば、加えてエキシ
マ生成ガスの圧力を１０１〜１３０ＫＰａにしたことに
より、放電室の気密性が問題になりにくい誘電体バリヤ
放電ランプを提供することができる。

【０１９９】請求項１２の発明によれば、請求項８ない
し１１の効果を有する誘電体バリヤ放電ランプ装置を提
供することができる。

【０２００】請求項１３の発明によれば、請求項８ない
し１１の効果を有する紫外線照射装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体およ
び誘電体バリヤ放電ランプの第１の実施形態を示す一部
切欠断面図

【図２】同じく放電体の平面図

【図３】同じく放電体の概念的要部拡大断面図

【図４】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体およ
び誘電体バリヤ放電ランプの第２の実施形態を示す断面
図

【図５】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ放電体の第３
の実施形態における絶縁性基体を示す側面図

【図６】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の第
４の実施形態における絶縁性基体を示す側面図

【図７】本発明の紫外線照射装置の第１の実施形態を示
す一部切欠斜視図

【図８】従来技術（３）を示す誘電体バリヤ放電ランプ
の断面図

【図９】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の第
５の実施形態を示す斜視図

【図１０】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の
第６の実施形態を示す斜視図

【図１１】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の
第７の実施形態を示す斜視図

【図１２】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の
第８の実施形態を示す斜視図

【図１３】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ放電体の第
９の実施形態を示す要部拡大断面図

【図１４】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の
第１０の実施形態を示す要部拡大断面図

【図１５】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の
第１１の実施形態を示す要部拡大断面図

【図１６】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ用放電体の
第１２の実施形態を示す要部拡大断面図

【図１７】本発明の紫外線照射装置の第２の実施形態を
示す概念図

【符号の説明】

１…放電体１ａ…絶縁性基体１ｂ…対向電極１ｃ…誘電体膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川鶴滋久東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基体と；絶縁性基体の表面に形成さ
れた複数の対向電極と；対向電極を被覆して絶縁性基体
に被着された誘電体膜と；とを具備し、エキシマ生成ガ
ス雰囲気中で作動するように構成されていることを特徴
とする誘電体バリヤ放電ランプ用放電体。
【請求項２】複数の対向電極は、互い違いに入り込んだ
多数の電極片を備えた一対の櫛刃状電極より形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の誘電体バリヤ放電
ランプ用放電体。
【請求項３】対向電極は、印刷形成されていることを特
徴とする請求項１または２記載の誘電体バリヤ放電ラン
プ用放電体。
【請求項４】絶縁基体は、少なくとも対向電極側の表面
が紫外線反射性であることを特徴とする請求項１ないし
３のいずれか一記載の誘電体バリヤ放電ランプ用放電
体。
【請求項５】誘電体膜は、紫外線反射性であることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の誘電体バ
リヤ放電ランプ用放電体。
【請求項６】対向電極は、表面に深さ１μｍ〜１ｍｍの
凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１ないし
５のいずれか一記載の誘電体バリヤ放電ランプ用放電
体。
【請求項７】対向電極は、紫外線反射性であることを特
徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の誘電体バ
リヤ放電ランプ用放電体。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか一記載の誘電
体バリヤ放電ランプ用放電体と；当該放電体を収納する
とともに、当該放電体の対向電極に対向する放射導出窓
を備えた放電室と；放電室内に導入されたエキシマ生成
ガスと；を具備していることを特徴とする誘電体バリヤ
放電ランプ。
【請求項９】放電室は、エキシマ生成ガス導入部および
エキシマ生成ガス排出部を備えていることを特徴とする
請求項８記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
【請求項１０】放電室は、気密に形成されており；エキ
シマ生成ガスは、放電室に封入されている；ことを特徴
とする請求項８記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
【請求項１１】放電室内のエキシマ生成ガスは、圧力が
１０１〜１３０ＫＰｓであることを特徴とする請求項８
ないし１０のいずれか一記載の誘電体バリヤ放電ラン
プ。
【請求項１２】請求項８ないし１１のいずれか一記載の
誘電体バリヤ放電ランプと；誘電体バリヤ放電ランプの
対向電極間に高周波電圧を印加する高周波発生手段と；
を具備していることを特徴とする誘電体バリヤ放電ラン
プ装置。
【請求項１３】請求項１２記載の誘電体バリヤ放電ラン
プと；誘電体バリヤ放電ランプの放射導出窓の外側に配
設された紫外線照射室と；を具備していることを特徴と
する紫外線照射装置。