JPS637657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マイクロ波放電を利用したマイク
ロ波放電光源装置に関するものである。

第１図は従来提案されているマイクロ波放電光
源装置であり、図において、１はマイクロ波を発
生するマグネトロン、２はこのマグネトロンのマ
グネトロンアンテナ、３はこのマグネトロンアン
テナから放射されるマイクロ波を導く導波管で、
一部に通気口８が設けられている。４はこの導波
管の端部にマイクロ波給電口５を介して接続され
た内壁の形状が回転対称形に形成された反射面を
有する反射板で、給電口５の反対面は開口されて
いる。６は内部にアルゴン等の希ガス、水銀およ
びその他の金属が封入された球形の無電極放電灯
で、一体に形成された一対の支持用の突起６ａ，
６ａを具備している。７は上記マグネトロン等の
冷却用のフアン、９は上記反射板４の開口部を覆
うように反射板４の周端部に装着された金属メツ
シユ板で、光を通すが、マイクロ波を通さないも
のであり、上記反射板４とでマイクロ波空胴４１
を構成しているものである。１０は上記マグネト
ロン１、導波管３、反射板４等を覆う箱体、１１
は一端が上記放電灯６の支持用突起６ａに嵌合
し、他端が上記反射板４の側面に設けられた取付
部４ａに装着された石英ガラス等の低損失の誘電
体で形成された中空円筒体の支持部材で、マイク
ロ波空胴４１内に放電灯６を配設するものであ
る。

この様に構成されたマイクロ波放電光源装置に
おいて、電源を投入すると、マグネトロン１によ
つてマイクロ波が発生され、このマイクロ波はマ
グネトロンアンテナ２を通じて導波管３中に放射
される。そして、放射されたマイクロ波は、導波
管３を伝播し、給電口５を通してマイクロ波空胴
４１内に放射され、マイクロ波空胴４１内にマイ
クロ波電磁界を形成する。このマイクロ波電磁界
により、放電灯６中の希ガスが放電して放電灯６
の内壁が熱せられ、放電灯６内に封入された水銀
等の金属が加熱されて蒸発し、放電は金属ガスの
放電に移行し、封入金属の種類に応じた特定の発
光スペクトルを持つ光が放射される。この光を有
効に利用するため、反射板４の反射面で光を反射
して、金属メツシユ板９から光を前方のみに投射
させるものである。なお、マイクロ波は金属メツ
シユ板９で遮えぎられ、マイクロ波空胴４１外へ
漏れることはないものである。このマイクロ波放
電光源装置にあつては放電灯６が球形であり、点
光源に近似できるので、反射板４の反射面の形状
を回転対称形とし、この形状を適宜設定すること
により、円形の面域内で所望の照度分布、例えば
均一照度が得られるようにしてあるものであり、
また、放電灯６がマイクロ波空胴４１内のマイク
ロ波電磁界分布の変化の少ない位置に置くことが
できるため、刷版用光源装置あるいは明室用光源
装置として使用した場合、発光むらが少なく、均
一な照度分布を得るうえで有利となるものであ
る。

しかるに、このマイクロ波放電光源装置にあつ
ては、マイクロ波の空胴４１のマイクロ波インピ
ーダンスが、放電灯６の点灯前と点灯後で異なる
ため、マイクロ波入力を有効に放電エネルギーと
して用いるには、点灯後、安定放電状態でインピ
ーダンス整合させる必要があり、このようにした
場合、点灯前にはインピーダンス不整合の状態と
なつているため、マイクロ波空胴４１内に形成さ
れる電磁界が弱くなつているものである。このよ
うに点灯前の電磁界が安定放電状態の電磁界より
弱くなるので、放電灯を点灯させるには、放電灯
の放電開始電磁界より点灯前、つまり、インピー
ダンス不整合状態での電磁界を強める必要があ
り、大きなマイクロ波入力が得られる大出力のマ
グネトロン１が必要となり、不経済なものであつ
た。

この点を是正するには、第２図に示すようなマ
イクロ波放電光源装置が考えられる。つまり第２
図は要部拡大断面図であり、図において１２は放
電灯６の外壁面に放電灯６の管体と同質の材料、
例えば石英ガラスで一体に形成された突起で、内
部に金属線などで形成された放電始動補助体１３
が埋設されており、先端が給電口５を向く様に配
設されているものである。

この様に構成されたマイクロ波放電光源装置に
あつては、点灯前つまり、インピーダンス不整合
の状態のマイクロ波空胴４１内に生じる電磁界が
弱い場合でも、突起１２内に埋設された放電始動
補助体１３の両端で第２図に点線、矢印で示すよ
うに電界Ｅが生じて、電磁界の集中が起こり、そ
の部分における電磁界強度が高まり、放電灯６内
部の電磁界強度を放電開始電磁界強度よりも高く
することが容易となるため、点灯のためにマイク
ロ波入力を大きくしなくともすみ、マグネトロン
１を第１図に示すものに比し、出力の低いものが
使用できるようになるものである。

しかしながら、第２図に示すマイクロ波放電光
源装置では、放電灯６が放電開始後でも金属の放
電始動補助体１３がマイクロ波電磁界中にある。
一方放電灯６が点灯つまり放電した状態では、マ
イクロ波空胴４１中の電磁界の生じ方は、主とし
て、放電灯６とマイクロ波空胴４１壁により決ま
るものであるが、始動補助体１３がマイクロ波の
電磁界中に位置するため、電磁界の生じ方に始動
補助体１３が影響して放電灯６の放電状態に影響
を及ぼすこととなつた。すなわち、放電始動補助
体１３の放電灯６側の先端にマイクロ波エネルギ
ーが偏り、放電むらが生じ、時には放電灯６壁が
溶けることがあつた。又、放電始動補助体６が、
放電灯６の外壁に突出しているため、この放電始
動補助体６の突起が外力により折れやすいという
欠点もあつた。

この発明は、上述のような従来のものの欠点を
除くためになされたもので、マイクロ波放電光源
装置において、放電始動補助体を放電灯内部に設
けるようにして、点灯前つまりインピーダンス不
整合の状態でも電磁界強度を高められるようにし
てマイクロ波発生装置の出力を低めるとともに、
放電灯の放電むらが生じ難く、かつ始動補助体の
折れる恐れのないマイクロ波放電光源装置を提供
するものである。

以下にこの発明の一実施例を第３図に基づいて
説明すると、第３図は要部拡大断面図であり、図
において１３は放電灯６内部に収納され、耐熱性
の金属線からなる放電始動補助体で、その全周囲
をマイクロ波損失が低く耐熱性の誘電体、例えば
石英ガラス等で構成された始動補助体覆い１２１
で覆われているものである。

この様に構成されたマイクロ波放電光源装置に
おいては、第２図に示すものと同様に、マグネト
ロン１からマイクロ波が発生され、この発生され
たマイクロ波によつて形成される電磁界が放電灯
の点灯前、つまりインピーダンスの不整合により
弱いものであつても、放電始動補助体１３の両端
に第３図に点線、矢印で示すように電界Ｅが生じ
て、電磁界の集中が起こり、始動補助体１３周囲
の電磁界が高まり、放電灯６の点灯のためにマイ
クロ波空胴４１へのマイクロ波入力、つまりマグ
ネトロン１の出力を大きくせずに放電灯６の放電
を容易に行なえることになる。特に始動補助体１
３の周囲は放電始動補助体覆い１２１を介してす
べて放電灯６内部の希ガスで覆われているため、
電磁界の集中の影響は主に放電灯６内部の希ガス
に強く現われるため、放電始動補助体１３が放電
灯６外部にある場合に比べてさらに放電灯６の放
電始動が容易となる。一方、一度放電灯６の放電
が始動すれば、放電領域は、放電灯６の内壁近傍
だけになり、放電領域より内部へはマイクロ波が
浸透しなくなるため、放電始動補助体１３部分に
はマイクロ波電磁界がほとんどない状態となり、
もはや強い電磁界集中は起らなくなるものであ
る。このため、放電始動補助体１３が、放電灯６
の放電状態に影響することなく、放電灯６の放電
むらが生じないものである。また、放電始動補助
体１３は、放電灯６内部にあるため、外力が加わ
ることがなく、これが原因で折れることはなくな
るものである。

第４図は、この発明の他の実施例を示すもので
あり、互いに近接した２片の放電始動補助体１３
１，１３１を放電始動補助体覆い１２１で覆うと
ともに、非接触状態としたものを放電灯６内に収
納したものである。

この様に構成されたマイクロ波放電光源装置に
あつても、放電灯６の点灯前、マイクロ波空胴４
１内に入力されるマイクロ波が弱い場合でも、放
電灯始動補助体１３１，１３１の両端に第４図に
点線、矢印で示すように電界Ｅが生じ、この電界
Ｅは、近接した放電始動補助体１３１，１３１の
間隙で、放電始動補助体が１片の時よりも、電磁
界集中が大きくなるため、第３図に示すものより
さらに放電始動が容易となるとともに、放電灯６
の点灯のためにマグネトロン１の出力をさらに低
められるものである。

なお、上記実施例では、放電始動補助体を１片
のものと２片のものとについて説明したが、３片
以上でもよく、それらを異る放電始動補助体覆い
で覆つたものであつてもよい。

なお、放電始動補助体は、例えば0.5mmタンタ
ル線のような細い金属細線を用いれば良く、特に
外径１mm以下の金属細線であれば良い特性を示し
た。また、先端を細く尖らせた金属線を用いれ
ば、電界集中の効果をさらに大きくできるのはい
うまでもない。

この発明は、以上述べたように、マイクロ波を
発生させる装置、この装置からのマイクロ波によ
りマイクロ波電磁界が形成されるマイクロ波空胴
内に配設され、この空胴内に設けられ、内部に少
なくとも希ガスおよび水銀が封入された放電灯を
備えたマイクロ波放電光源装置において、放電灯
内部に誘電体で覆われた金属の放電始動補助体を
収納したので、放電始動の容易なマイクロ波放電
光源装置を放電灯の点灯前、つまりインピーダン
ス不整合の状態でも放電灯周囲の電磁界強度が高
められ、マイクロ波発生装置の出力を高めずと
も、放電灯の放電始動が容易になるとともに、始
動補助体が放電灯の点灯中に悪影響を及ぼさず、
しかも始動補助体が放電に直接さらされず、放電
ガスの劣化もほとんどないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロ波放電光源装置の構成
を示す縦断面図、第２図は先行技術に係るマイク
ロ波放電光源装置の要部断面図、第３図はこの発
明の一実施例の要部拡大断面図、第４図はこの発
明の他の実施例の放電灯の断面を示す図である。 図において６は放電灯、４１はマイクロ波空
胴、１３および１３１は放電始動補助体、１２１
は放電始動補助体覆いである。なお各図中、同一
符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置、
   このマイクロ波発生装置からのマイクロ波により
   マイクロ波電磁界が形成されるマイクロ波空胴内
   に配設され、内部に少なくとも希ガスと水銀が封
   入された無電極放電灯、この無電極放電灯内に収
   納されると共に、その周囲が誘電体で覆われたマ
   イクロ波電界を集中させる放電始動補助体とを備
   えたマイクロ波放電光源装置。 ２ 始動補助体を金属線で構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波放電
   光源装置。 ３ 金属線を、互いに近接した２片のものとした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のマ
   イクロ波放電光源装置。 ４ 金属線を外径１mm以下のものとしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載
   のマイクロ波放電光源装置。 ５ 金属線を先端が尖つたものとしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項ないし第４項のいず
   れかに記載のマイクロ波放電光源装置。