(57)【要約】【課題】発光管内に、水素透過性の密閉中空容器と該中空容器の内部に水素を吸着するゲッター材を封入してなる水素ゲッターを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、前記水素ゲッターを電極軸に取り付けるとともに、該水素ゲッターと電極間の異常放電を防止した構造を提供することである。【解決手段】水素ゲッターを構成する中空容器を覆うように、高融点材料からなるカバーを設け、該カバーにカバー内部空間と放電空間を連通する連通口を形成したことを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を形成する発光管を備え、電極本体とこれに連設される電極軸とよりなる一対の電極が該発光管内に配置され、前記発光管内には、水素透過性材料からなる密閉中空容器内に水素を吸着するゲッター材を封入してなる水素ゲッターが設けられているショートアーク型放電ランプにおいて、
前記水素ゲッターは、前記電極軸に取り付けられており、
該水素ゲッターは高融点材料からなるカバーで覆われ、該カバーには当該カバーの内部空間と前記放電空間とを連通する連通口が形成されていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
前記カバーは、前記水素ゲッターの電極本体側を覆う先端壁と、当該先端壁に続き前記水素ゲッターの側面を覆う側面壁とからなり、後方端が開放さており、該開放端が前記連通口を構成することを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項３】
前記カバーは、前記水素ゲッターの電極本体側を覆う先端壁と、該先端壁に続き前記水素ゲッターの側面を覆う側面壁と、該側面壁に続き前記水素ゲッターの電極本体側とは反対側を覆う後端壁からなり、
前記連通口が前記先端壁および／または側面壁および／または後端壁に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造分野などの露光用光源や映写機のバックライト用光源に適用されるショートアーク型放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ショートアーク型放電ランプは、発光管内に対向配置された一対の電極の先端距離が短く点光源に近いことから、光学系と組み合わせることによって露光装置用若しくは映写機のバックライト用の光源として利用されている。
【０００３】
特許文献１および２は、従来のショートアーク型放電ランプを開示する。特許文献１に開示されているように、クセノンショートアークランプにおいては発光ガスであるキセノンガス、水銀蒸気ショートアークランプにおいてはバッファガスであるキセノンガス、クリプトンガスおよびアルゴンガスのエキシマ発光が、石英ガラス製の放電容器の内面に白濁を生じさせる、という問題を引き起こしていた。同文献は、このような問題の対策として、該放電容器の紫外線放射発散度が最大となる部分の内面から２００μｍの範囲の平均ＯＨ基濃度が７．８×１０２４個／ｍ３以上であり、かつ該内表面から深さ２０μｍの範囲の平均ＯＨ基濃度が１．５×１０２５個／ｍ３以上１．２×１０２６個／ｍ３以下であることを規定している。このように、ショートアーク型放電ランプでは、放電容器の内面にＯＨ基を含有させることは一般的な技術である。
【０００４】
一方、特許文献２は、発光管の内表面に極近い領域に高濃度のＯＨ基が存在すると、放電ランプの点灯初期においてランプ始動と共に発光管が高温になるため、ＯＨ基を発光管内表面から放出し、発光管内表面から放出されたＯＨ基がＨ２Ｏとなって発光管内に拡散することが開示されている。同文献は、その対策として、紫外線放射発散度が最大となる部分の内面から２０μｍの範囲の平均ＯＨ基濃度を１０ｐｐｍ以上、１９０ｐｐｍ以下と規定している。
【０００５】
このように発光管にはＯＨ基が含まれており、それが発光空間内にＨ２Ｏとして拡散することが知られている。更に、発光管内に拡散したＨ２Ｏは、アークからの熱により酸素と水素に熱分解される。発明者等の鋭意検討によって、このようにして発光管内に生成した水素は、照度の安定度を低下させることを見出した。照度安定度はアークが揺らぐことによって、光学系へ光の入射量や入射角度分布が変化することによって生ずる。揺らぎの周期は光学系によって異なるが、概ね数ミリ秒から数秒の間で照度変動が大きくなる所謂チラツキを生じさせる。この照度安定度の低下は、画像投影装置においては、画面のチラツキとして問題になり、露光装置においては、露光ムラという問題を引き起こす。
【０００６】
特許文献３は、発光管内に放出される水素を吸収する水素ゲッターを発光管内に配置することを開示する。図１１は、同文献に開示される放電ランプの構成の概略を示す説明図である。図１２は、図１１に示す放電ランプが備える水素ゲッターの断面構造を示す。
【０００７】
図１１に示す放電ランプは、バルブ２０１、電極２０２、２０３、封止部２０４、金属箔２０５を備える。２０６は石英筒、２０７は石英棒、２１０は水素ゲッターである。図１２に示すように、水素ゲッター２１０は、タンタル等の金属からなる有底円筒２１１と蓋２１２とからなる金属外皮２１３と、当該金属外皮２１３の内部に密封された円筒状のイットリウムからなる水素ゲッター材２１４とで構成され、有底円筒２１１の鍔部２１１Ａと蓋２１２とが抵抗溶接されることによって金属外皮２１３の内部が密封されている。
【０００８】
そして、この水素ゲッター２１０は、同図に示すように、石英筒２０６でバルブに固定され、当該石英筒２０６に設けられた石英棒２０７の他端をバルブ２０１に溶着することによりバルブ２０１に固定されている。バルブ２０１内の水素は、タンタル等の水素透過性を有する金属外皮２１３を通じて金属外皮２１３の内部に侵入し、ゲッター材２１４によって吸着される。
この文献に記載の水素ゲッター２１０によれば、金属外皮２１３の内部に水素ゲッター材２１４が密封されているため、発光空間内の他の物質と反応することなく水素を吸着することができる。
【０００９】
しかしながら、上記のように水素ゲッター２１０をバルブ２０１に取付ける構造であるために、水素ゲッター２１０がバルブ２０１の構成成分であるシリカと反応してしまうことがあり、これによりバルブが失透して照度低下を招いたり、バルブ破裂を引き起こすという惧れがあった。
【００１０】
上記に鑑みて、本発明者等は先に、上記従来技術の欠点を解消すべく、水素透過性の中空容器とこの内部に水素を吸着するゲッター材とからなる水素ゲッターを電極軸の周りに取り付ける構造を提案している。特願２００９−０４８０６６号がそれである。
【００１１】
図８〜図１０にその構造を示す。図８において、ショートアーク型放電ランプ１０は、発光管１１とその両端に連続する封止管部１２Ａと１２Ｂを備える。発光管１１の内部には、陰極２の本体部２Ｂと陽極３の本体部３Ｂとが、互いに向き合って配置されると共に、放電空間Ｓに発光物質が封入されている。
陰極２は、軸部２Ａとこれより大径の本体部２Ｂとにより構成され、また、陽極３は、軸部３Ａとこれより大径の本体部３Ｂとにより構成される。
【００１２】
図８のＸ部分は、発光管１１の放電空間Ｓにおいて水素ゲッターが取付けられた場所を示し、該水素ゲッターは陰極２の軸部２Ａに固定されている。
【００１３】
図９は、図８のショートアーク型放電ランプのＸ部分を拡大した水素ゲッターの取り付け構造を示す部分説明図であり、図１０は、水素ゲッターの詳細構造図である。
【００１４】
図１０において、図１０（Ａ）は水素ゲッターを斜め方向から見た斜視図、図１０（Ｂ）は水素ゲッターを図１０（Ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した長手方向断面図、図１０（Ｃ）は水素ゲッターを図１０（Ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断した径方向断面図である。
図に示すように、水素ゲッター３０は、水素を透過させる金属によって構成される直管状の中空容器３１と、該中空容器３１の内部に密閉された水素を吸着するゲッター材料３２とにより構成される。３１Ａ、３１Ａは両端封止部であり、中空容器３１を構成する直管部材の両端を圧接加工することにより、あるいは、溶着もしくは溶接することによって機密に密閉される。これにより、中空容器３１内のゲッター材料３２を放電空間と隔離して、放電空間内のガスと直接的に触れることを防止するとともに、該ゲッター材料３２が中空容器３１の外部に漏れることのないようにしている。
【００１５】
なお、中空容器３１は、必ずしもその両端に封止部を形成する必要は無く、例えば有底筒状の部材を用いて一端側のみを封止した構造とすることもできる。
また、中空容器３１は、水素を透過させるが水銀と反応し難い金属からなり、例えばタンタル若しくはニオビウムによって構成される。タンタルおよびニオビウムは、単体でも良いし他の物質との化合物でも良い。
これらの物質により構成された中空容器３１は、水素を効率良く透過させると共にゲッター材料３２が特に水銀等の放電媒体と反応することを防止し、しかも、発光管１１内に発生した水素などの不純ガスを除去することができる。中空容器３１は、例えば内径が３．０ｍｍ、肉厚が０．１ｍｍである。
【００１６】
中空容器３１の内部に封入されたゲッター材料３２は、例えばイットリウム若しくはジルコニウムである。イットリウムやジルコニウムといった物質は、水素の吸蔵力が優れている。イットリウム、ジルコニウムは、単体であっても他の物質との化合物であっても良い。
【００１７】
上記のような構造をもつ水素ゲッター３０は、図９に示すように、複数個が、電極軸部２Ａの側面を包囲するように互いに離間して該軸部２Ａの円周方向に順次に並んで配置され、陰極２の軸線Ｌと平行な姿勢で軸部２Ａの側面に固定されている。これら水素ゲッター３０は、２つの固定部材４Ａおよび４Ｂが各中空容器３１を取囲むようにして各中空容器３１の外側に巻回されることによって軸部２Ａから落下しないように軸部２Ａの側面に固定されている。
【００１８】
上記構成とすることにより、水素ゲッターが発光管と反応するという従来技術の欠点をなくすとともに、放電空間内に発生する水素を中空容器３１によって内部に透過させ、これをゲッター材料３２によって吸着するという本来的な機能を十分に奏することを可能にしたものである。
【００１９】
ところで、本発明者等によるその後の知見によれば、該先行出願に基づく先行技術においては、水素ゲッター３０は、金属製の中空容器３１が放電空間Ｓに露出した状態で配置されているために、ランプの構造や点灯条件などによっては、始動時に、陰極２と陽極３に始動電圧を印加すると、陽極３と水素ゲッター３０の中空容器３１との間で異常放電が発生する場合があることが判明した。
【００２０】
このような異常放電が発生すると、中空容器３１に穴があき、この穴を通して放電空間Ｓに封入された水銀などの発光物質がゲッター材料３２と反応してしまい、ゲッター材料３２の本来の機能である水素吸着能力が大幅に低下してしまい、機能不全となることがあった。
【００２１】
さらには、中空容器３１にあいた穴を通してゲッター材料３２が放電空間Ｓに飛散し、これがバルブに付着することにより、バルブの光透過性が低下し、放射光が低下するという問題も発生することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特許２８９１９９７号
【特許文献２】特許３５９１４７０号
【特許文献３】特公昭５７−２１８３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
この発明が解決しようとする課題は、水素透過性の中空容器内に水素を吸着するゲッター材を封入してなる水素ゲッターを発光管内に設けたショートアーク型放電ランプにおいて、前記水素ゲッターを電極軸に取り付けて、水素ゲッターが発光管と反応することを防止しつつ発光管の放電空間内の水素を吸着でき、かつ、水素ゲッターの中空容器と電極間の異常放電を防止したショートアーク型放電ランプを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、この発明に係るショートアーク型放電ランプは、前記水素ゲッターが電極軸に巻き付けられるように取り付けられ、該水素ゲッターを覆うように高融点材料からなるカバーを設け、該カバーには当該カバーの内部空間と発光管内の放電空間とを連通する連通口が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、前記カバーが、水素ゲッターの電極本体側を覆う先端壁と、該先端壁に続き前記水素ゲッターの側面を覆う側面壁とからなり、後方端が開放さており、該開放端が前記連通口を構成することを特徴とする。
【００２６】
更に、前記カバーが、水素ゲッターの電極本体側を覆う先端壁と、該先端壁に続き前記水素ゲッターの側面を覆う側面壁と、該側面壁に続き前記水素ゲッターの電極本体側とは反対側を覆う後端壁からなり、前記連通口が前記先端壁および／または側面壁および／または後端壁に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
この発明のショートアーク型放電ランプによれば、電極軸に取り付けられ水素ゲッターが高融点材料からなるカバーで覆われているので、放電ランプの始動時に、電極間に高電圧を印加しても、水素ゲッターと電極との間で異常放電が発生せず、その結果、異常放電に基づく水素ゲッターの破損という事態を招くことがないものである。
さらに、カバーには放電空間とカバーの内部空間を連通する連通口が形成されているので、カバー内の水素ゲッターが放電空間内の気体と接する構造になり、放電空間に存在する水素を水素ゲッターで確実に吸収することができる。
【００２８】
また、前記カバーが、水素ゲッターの電極本体側を覆う先端壁と、先端壁に続き水素ゲッターの側面を覆う側面壁とからなるので、水素ゲッターにおいて、電極との間で異常放電が最も起きやすい部分を覆う構造であり、確実に異常放電を防止し、確実に水素ゲッターの破損を防止することができる。
【００２９】
更に、前記カバーが、水素ゲッターの電極本体側を覆う先端壁と、先端壁部に続き水素ゲッターの側面を覆う側面壁と、側面壁に続き水素ゲッターの電極本体とは反対側を覆う後端壁からなるので、放電空間に位置する水素ゲッターを完全に覆うことができ、水素ゲッターと電極との間で異常放電が発生することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るショートアーク型放電ランプの水素ゲッターの取り付          け構造を示す分部断面斜視図。
【図２】図１の断面図。
【図３】他の実施例の断面図。
【図４】他の実施例の断面図。
【図５】他の実施例の断面図。
【図６】他の実施例の説明図。
【図７】他の実施例の説明図
【図８】先行出願に係る先行技術を表す全体図。
【図９】図８の要部斜視図。
【図１０】図９の水素ゲッターの詳細図。
【図１１】従来技術の部分断面図。
【図１２】図１１の要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、電極２（図８）の電極軸２Ａに固定された水素ゲッター３０とカバー５０の構造を示す部分断面斜視図であり、図２は、その電極軸方向の断面図である。
図において、水素ゲッター３０は、上述した先行技術に係るものと同様の構造であり、固定部材４Ａ、４Ｂにより電極軸２Ａに取り付けられている。
そして、該水素ゲッター３０を覆うようにカバー５０が設けられている。該カバー５０は、タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点材料からなる。
【００３２】
該カバー５０は、水素ゲッター３０の電極本体側を覆う先端壁５１と、該先端壁５１に続き水素ゲッター３０の側面を覆う側面壁５２からなり、その後方端５２Ａは開放されている。
前記先端壁５１の一部が電極軸２Ａに溶接によって接合されており、カバー５０が電極軸２Ａに固定された状態になっている。
そして、該カバー５０の開放後方端５２Ａは、放電空間とカバーの内部空間を連通する連通口７を形成する。
【００３３】
上記カバー５の一例を示すと以下の通りである。
カバー５０の先端壁５１は直径６〜４０ｍｍの円盤状であり、中心に電極軸２Ａが貫通する穴があいている。側面壁５２は、円筒体であり水素ゲッター３０の中空容器３１の後方端側を越える長さを有していて、電極軸方向に５〜５０ｍｍの長さを有している。
また、先端壁５１と側面壁５２の厚さは０．３〜５ｍｍである。
【００３４】
図３は、カバー５０の変形例である。
カバー５０は、水素ゲッター３０の電極本体側を覆う先端壁５１と、該先端壁５１に続き水素ゲッター３０の側面を覆う側面壁５２と、該側面壁５２に続き水素ゲッター３０の電極本体方向とは反対側を覆う後端壁５３を有し、該後端壁５３と電極軸２Ａとの間に隙間が形成されていて、該隙間が連通口７を構成している。
そして、先端壁５１の一部が電極軸２Ａに溶接によって接合されており、カバー５０が電極軸２Ａに固定された状態になっている。
【００３５】
図４は、カバー５０の別の変形例である。
カバー５０は、水素ゲッター３０の電極先端方向側を覆う先端壁５１と、該先端壁５１に続き水素ゲッター３０の側面を覆う側面壁５２と、該側面壁５２に続き水素ゲッター３０の電極本体とは反対側を覆う後端壁５３を有している。
そして、前記先端壁５１と電極軸２Ａとの間に隙間が空いており、この隙間が連通口７となっている。
また、後端壁５３の一部が電極軸２Ａに溶接によって接合されており、カバー５０が軸部に固定された状態になっている。
【００３６】
なお、上記図３および図４に示す実施例においては、カバー５０の先端壁５１あるいは後端壁５３と、電極軸２Ａとの間に形成された隙間が連通口７を構成するものとして説明したが、連通口７はこれに限られず、先端壁５１や後端壁５３に開口を形成して連通口とするものであってもよい。
【００３７】
図５は、カバー５０の更に別の変形例である。
カバー５０が、先端壁５１と側面壁５２と後端壁５３を有していることは上記図３、４と同様である。そして、この例では側面壁５２に複数の開口が形成されて連通口７、７を形成している。
【００３８】
なお、上記図３〜５においては、それぞれ後端壁５３、先端壁５１、側面壁５２に連通口７が形成されているとして説明したが、これに限られず、これらの壁の１つ、もしくは２つ、あるいは３つに設けるようにしてもよい。
すなわち、先端壁５１および／もしくは側面壁５２および／もしくは後端壁５３に連通口７を形成すればよい。
【００３９】
図６は、カバー５０の更に別の変形例である。
カバー５０は、先端壁５１と側面壁５２と後端壁５３を有している。
前記先端壁５１および後端壁５２と、電極軸２Ａとの間にそれぞれ隙間が形成されており、該隙間が連通口７、７を形成している。
そして、先端壁５１の電極本体側及び後端壁５３の電極本体反対側には、カバー５０の移動を防止するコイルばね等からなる固定部材９Ａ及び９Ｂがそれぞれ設けられている。
【００４０】
なお、水素ゲッター３０の中空容器３１の形状は上記実施例のように直管状であるとは限らず、図７に示すように、中空リング状であってもよい。
この図に示すものは、図７（Ａ）に示すように、断面が扁平四角形の中空リング状であって、図７（Ｂ）（Ｃ）に示すように、全体をリング状に折り曲げて、電極軸２Ａに巻き付けるように取り付けられる。
更には、図示しないが、リング状中空容器の断面が円形等であってもよい。
その電極軸への取り付け方も、細長の中空容器をコイル状に電極軸に巻き付けるようにしてもよい。
即ち、水素ゲッター３０の中空容器３１の形状及びその電極軸への取り付け方は種々の形態が採用されうるものである。
【００４１】
なお、カバー５０は、その表面が異常放電の放電起点とならないように、カバーに含まれるトリアやランタノイド系の酸化物の含有量は１Ｗ％以下、望ましくは０．１Ｗ％が良い。
また、図３〜図６に示すカバー５０は、先端壁５１と側面壁５２と後端壁５３を有する構造であるので、水素ゲッター３０の中空容器３１がカバー内に位置する状態になり、中空容器３１とカバー５０の寸法関係によっては、必ずしも中空容器３０を固定部材４Ａ、４Ｂによって電極軸２Ａに固定する構造でなくてもよい。
【００４２】
なお、電極は電極本体とこれより小径の電極軸より成るものを図示したが、必ずしもこれに限られず、同径のものであってもよい。
また、水素ゲッターは陰極軸に取り付けるものを示したが、陽極軸に取り付けるものであってもよい。
【００４３】
以上説明したように、本発明に係るショートアーク型放電ランプは、密閉中空容器と、これに封入されたゲッター材とからなる水素ゲッターを電極軸に取り付け、該水素ゲッターを覆うようにカバーを設けたので、該水素ゲッターの中空容器と電極間で異常放電を生じることがなく、中空容器が破損するようなことがなく、その安全が保たれるという効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００４４】
２、３      電極
２Ａ、３Ａ  電極軸
２Ｂ、３Ｂ  電極本体
４Ａ、４Ｂ  固定部材
３０        水素ゲッター
３１        中空容器
５０        カバー
５１        先端壁
５２        側面壁
５３        後端壁
７          連通口
【図１】
2011014375.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011014375.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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