(57)【要約】【課題】電極軸のコイルから生じた放電が、放電空間の内面に接触することを抑える。【解決手段】実施形態の放電ランプは、放電空間を封止する封止部を有する発光管と、封止部に支持された電極軸と、電極軸の端部を保持し、封止部に設けられた筒状部材と、電極軸に巻回されたコイルと、を備える。筒状部材における放電空間側の端面は、放電空間の内面と一致し、または、放電空間の内面から放電空間内へ突出し、電極軸に巻回されたコイルにおける封止部側の一端は、放電空間の内面から１．５［ｍｍ］以上離れている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を封止する封止部を有する発光管と；
前記封止部に支持された電極軸と；
前記電極軸の端部を保持し、前記封止部に設けられた筒状部材と；
前記電極軸に巻回されたコイルと；を具備し、
前記筒状部材における前記放電空間側の端面は、前記放電空間の内面と一致し、または、前記放電空間の内面から前記放電空間内へ突出し、
前記電極軸に巻回された前記コイルにおける前記封止部側の一端は、前記放電空間の内面から１．５［ｍｍ］以上離れている、放電ランプ。
【請求項２】
前記筒状部材の内径をＩＤ、前記筒状部材の外径をＯＤとしたとき、比率（ＩＤ／ＯＤ）が、０．２５以上、０．６８以下である、
請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記筒状部材は、前記電極軸の軸方向において、前記放電空間の内面から前記放電空間内へ突出する突出量が、１［ｍｍ］以上、５［ｍｍ］以下である、
請求項１または２に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体の露光工程や、ＵＶ（ultraviolet）インクやＵＶ塗料の乾燥工程、樹脂の硬化工程等では、紫外線によって光化学反応を行うために、紫外線を発する光源としてロングアーク型放電ランプが用いられている。
【０００３】
この種のロングアーク型紫外線ランプには、発光管の両端部に電極が設けられており、例えば、発光管の内部に、希ガスと水銀を封入した水銀ランプや、水銀に加えて他の金属及びハロゲン元素等を封入したメタルハライドランプがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ロングアーク型放電ランプのうち、特にメタルハライドランプでは、点灯開始時に、電極のコイルからアーク放電（以下、放電と称する。）が生じる場合がある。このとき、発光管の内面とコイルとの距離が近い場合には、コイルから生じた放電が発光管の内面に接触することによって、発光管の温度の過剰な上昇を招くことがある。
【０００６】
また、放電ランプの点灯をオン／オフする際や光量を調光して点灯する際に、電極のコイルの外周面上でのアークスポット位置が変動するので、放電が接触、または接近した発光管の温度が上昇と下降を繰り返すことで、発光管のガラス材の内部に歪が生じる。このような熱履歴によって発光管に発生した歪（引張応力）が原因となり、発光管にクラックリークが発生し、放電ランプの寿命を低下させるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、電極軸のコイルから生じた放電が、放電空間の内面に接触することを抑えることができる放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る放電ランプは、放電空間を封止する封止部を有する発光管と、前記封止部に支持された電極軸と、前記電極軸の端部を保持し、前記封止部に設けられた筒状部材と、前記電極軸に巻回されたコイルと、を具備し、前記筒状部材における前記放電空間側の端面は、前記放電空間の内面と一致し、または、前記放電空間の内面から前記放電空間内へ突出し、前記電極軸に巻回された前記コイルにおける前記封止部側の一端は、前記放電空間の内面から１．５［ｍｍ］以上離れている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電極軸のコイルから生じた放電が、放電空間の内面に接触することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る放電ランプを示す模式図である。
【図２】実施形態に係る放電ランプにおける封止部近傍を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る放電ランプにおいてコイルから生じた放電を模式的に示す断面図である。
【図４】実施形態に係る放電ランプにおいてホールディングチューブの突出量と黒化発生率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で説明する実施形態に係る放電ランプ５は、発光管６と、電極軸８と、筒状部材（ホールディングチューブ１５）と、コイル９と、を備える。発光管６は、封止部１１を有する。封止部１１は、放電空間６ａを封止する。電極軸８は、封止部１１に支持されている。筒状部材（ホールディングチューブ１５）は、電極軸８の端部を保持している。筒状部材（ホールディングチューブ１５）は、封止部１１に設けられている。コイル９は、電極軸８に巻回されている。筒状部材（ホールディングチューブ１５）における放電空間６ａ側の端面１５ａは、放電空間６ａの内面６ｂと一致し、または、放電空間６ａの内面６ｂから放電空間６ａ内へ突出している。電極軸８に巻回されたコイル９における封止部１１側の一端は、放電空間６ａの内面６ｂから１．５［ｍｍ］以上離れている。
【００１２】
また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプ５は、筒状部材（ホールディングチューブ１５）の内径をＩＤ、筒状部材（ホールディングチューブ１５）の外径をＯＤとしたとき、比率（ＩＤ／ＯＤ）が、０．２５以上、０．６８以下である。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプ５における筒状部材（ホールディングチューブ１５）は、電極軸８の軸方向において、放電空間６ａの内面６ｂから放電空間６ａ内へ突出する突出量Ｐが、１［ｍｍ］以上、５［ｍｍ］以下である。
【００１４】
（実施形態）
以下、実施形態に係るロングアーク型の放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」と称する）について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る放電ランプ５を示す模式図である。図１に示すように、実施形態の放電ランプ５は、例えば、紫外線照射装置１が備える装着部３に装着されて、被照射体へ紫外線を照射するために使用される。装着部３は、放電ランプ５を保持する一対の保持部材４を有しており、一対の保持部材４によって、放電ランプ５が有する後述の一対の口金部材１３が保持される。
【００１５】
（放電ランプの構成）
本実施形態に係る放電ランプ５は、ロングアーク型の水銀ランプ、あるいはロングアーク型のメタルハライドランプであり、いわゆる高輝度放電灯（ＨＩＤ：High  Intensity  Discharge  lamp）である。図１に示すように、放電ランプ５は、発光管６と、口金部材１３と、接続線１４と、を備える。
【００１６】
発光管６は、透過光性を有する石英ガラスによって円筒状に形成されており、内部に放電空間６ａを有する。放電空間６ａの内部には、例えば、アルゴンガス、高蒸気圧の水銀が封入され、これらに加えて、鉄、錫、ヨウ素等の金属ハロゲン化物が封入されている。発光管６は、例えば、電極間距離が１６００［ｍｍ］、放電ランプ５の全長が１７４０［ｍｍ］、放電空間６ａの内径がφ２４［ｍｍ］程度、外径がφ２７．６５［ｍｍ］程度に形成されている。放電空間６ａに封入される金属の一例としては、Ｈｇが３５４［ｍｇ］、ＨｇＩ２が７０［ｍｇ］、Ｆｅが９［ｍｇ］、Ｓｎが５［ｍｇ］封入されている。また、放電空間６ａ内には、アルゴンガスが１０［Ｔｏｒｒ］封入されている。
【００１７】
図１に示すように、発光管６の放電空間６ａの両端には、一対の電極７が設けられている。図２は、実施形態に係る放電ランプ５の封止部近傍を示す断面図である。図２に示すように、電極７は、電極軸８と、コイル９と、を有する。電極軸８は、一端部側が放電空間６ａ側に向けられており、一端部が放電空間６ａに設けられている。電極軸８の他端部は、金属箔１０に溶接されて接合されている。コイル９は、電極軸８の一端部の外周面に巻回されており、放電空間６ａ内にコイル９全体が配置されている。電極軸８及びコイル９は、トリエーテッドタングステンを主成分とする金属材料によって形成されている。電極軸８としては、軸径がφ１．５［ｍｍ］〜φ３．０［ｍｍ］程度の電極軸８が用いられている。電極軸８の軸径がφ１．５［ｍｍ］未満の場合には、長期点灯時に電極軸８の消耗が激しくなるので好ましくない。
【００１８】
電極軸８の他端部は、図２に示すように、筒状部材としてのホールディングチューブ１５によって保持されている。ホールディングチューブ１５は、例えば、石英ガラスによって円筒状に形成されている。ホールディングチューブ１５の内周部には、電極軸８における金属箔１０側の他端部が保持されている。ホールディングチューブ１５は、例えば、外径がφ６［ｍｍ］、内径がφ２．７［ｍｍ］、長さが７［ｍｍ］に形成されている。本実施形態では、ホールディングチューブ１５によって、軸径がφ２［ｍｍ］の電極軸８が保持されている。本実施形態の要部であるコイル９及びホールディングチューブ１５の位置については後述する。
【００１９】
発光管６の両端部には、図１及び図２に示すように、放電空間６ａを封止する封止部１１が形成されている。封止部１１は、発光管６の両端部が熱収縮（縮径）されて封止された、いわゆるシュリンクシールによって形成された円柱状のシュリンクシール部である。封止部１１には、電極軸８を保持したホールディングチューブ１５と融着される。封止部１１が封止された状態で電極軸８は、ホールディングチューブ１５と完全に融着されずに固定されている。また、封止部１１は、図２に示すように、放電空間６ａに隣接する位置に、ホールディングチューブ１５の外周側を封止する筒状部１１Ａを有しており、筒状部１１Ａが、例えば、外径がφ１１．５［ｍｍ］程度、内径がφ６．９［ｍｍ］程度に形成されている。
【００２０】
図２に示すように、封止部１１の内部には、金属箔１０が埋め込まれており、電極軸８の他端部を保持するホールディングチューブ１５、及び金属箔１０、リード線（導線）１２の一端部が封止されている。金属箔１０は、例えば、モリブデンによって矩形状に形成されている。また、金属箔１０の他端部には、リード線１２の一端部の外周面が溶接されて接合されている。
【００２１】
また、金属箔１０に接合されたリード線１２の他端部は、封止部１１から引き出されている。また、封止部１１の外周部には、図１に示すように、円筒状の口金部材１３が設けられている。口金部材１３は、接着剤によって発光管６の封止部１１に接合されている。
【００２２】
接続線１４は、発光管６の外部に配置されており、封止部１１から引き出されたリード線１２の他端部に一端部が接続されている。接続線１４の一端部とリード線１２の他端部は、例えば溶接により形成された接続部（図示せず）を介して接続されている。そして、放電ランプ５は、紫外線照射装置１の装着部３に装着されたときに、装着部３に設けられた一対の保持部材４によって口金部材１３が保持されて、接続線１４が電源部（図示せず）に接続される。なお、電源部によって放電ランプ５に供給される電圧が１８３０［Ｖ］、電流が１５．１［Ａ］程度に設定されている。
【００２３】
（コイル及びホールディングチューブの位置）
以下、本実施形態の要部であるコイル９及びホールディングチューブ１５の位置について説明する。図２に示すように、ホールディングチューブ１５に保持された電極軸８において、電極軸８に巻回されたコイル９における封止部１１側の一端は、放電空間６ａの内面６ｂから１．５［ｍｍ］以上離れている。すなわち、放電空間６ａは、コイル９における封止部１１側の一端の外周面と、放電空間６ａの内面６ｂとの離間距離Ｓが１．５［ｍｍ］以上になる位置に、コイル９が位置決めされている。言い換えると、離間距離Ｓは、コイル９の封止部１１側の一端の線材が、放電空間６ａの内面６ｂから離れている距離である。
【００２４】
また、実施形態では、コイル９における封止部１１側の一端と、ホールディングチューブ１５の端面１５ａとが、例えば、１［ｍｍ］〜２［ｍｍ］程度の間隔をあけて隣接しているが、この間隔が限定されるものではない。例えば、コイル９における封止部１１側の一端と、ホールディングチューブ１５の端面１５ａとが接触していてもよい。
【００２５】
図３は、実施形態に係る放電ランプ５においてコイル９から生じた放電を模式的に示す断面図である。上述したように離間距離Ｓが確保された放電ランプ５では、図３に示すように、コイル９から放出された放電と、放電空間６ａの内面６ｂとが接触することが抑えられる。このため、発光管６の温度の過剰な上昇、発光管６のガラス材の内部に歪が生じることが抑えられる。
【００２６】
また、本実施形態では、ホールディングチューブ１５の内径をＩＤ、ホールディングチューブ１５の外径をＯＤとしたとき、比率（ＩＤ／ＯＤ）が、０．２５以上、０．６８以下の範囲内になるように形成されている。ホールディングチューブ１５の比率（ＩＤ／ＯＤ）が上述の範囲内になることにより、封止部１１に融着されるホールディングチューブ１５の機械的強度が適正に確保されるので、封止部１１の割れを抑えることができる。したがって、比率（ＩＤ／ＯＤ）が０．２５未満の場合と、比率（ＩＤ／ＯＤ）が０．６８を超える場合には、封止部１１が割れやすくなる不都合がある。比率（ＩＤ／ＯＤ）の値は、０．２５以上、０．６８以下の範囲内で、０．２５よりも大きくなるに従って封止部１１の機械的強度が高められ、０．６８よりも小さくなるに従って封止部１１の機械的強度が高められる。
【００２７】
また、本実施形態におけるホールディングチューブ１５は、放電空間６ａ側の端面１５ａが、封止部１１から放電空間６ａ内へ所定の突出量Ｐだけ突出して配置されている。ホールディングチューブ１５の端面１５ａは、電極軸８の軸方向において、放電空間６ａの内面６ｂから放電空間６ａ内へ突出する突出量Ｐが、１［ｍｍ］以上、５［ｍｍ］以下の範囲内が好ましい。ここで、放電空間６ａの内面６ｂとは、封止部１１における放電空間６ａ側の面を含めて指す。
【００２８】
突出量Ｐが０［ｍｍ］未満（マイナス）の場合、すなわち放電空間６ａの内面６ｂとホールディングチューブ１５の端面１５ａとの間に段差が生じて凹部が生じる場合には、放電ランプ５の点灯時の放電空間６ａと封止部１１との温度差に起因して、放電空間６ａ内に封入された金属等が凹部内に溜まりやすくなり、凹部内に溜まった金属等が放電ランプ５の点灯時に蒸発しにくくなり、所定の発光が得られなくなる不都合がある。加えて、この場合、放電空間６ａ内に形成された凹部の角に、コイル９から放出される放電が接触するおそれがあり、発光管６の温度の上昇や、発光管６のガラス材の内部に歪が生じやすくなる不都合がある。
【００２９】
また、突出量Ｐが０［ｍｍ］、すなわち放電空間６ａの内面６ｂとホールディングチューブ１５の端面１５ａとが一致する場合には、ホールディングチューブ１５の端面１５ａに凹部が生じないが、ホールディングチューブ１５の内周部と電極軸８との間の微小隙間に、放電空間６ａに封入された金属が溜りやすく、所定の発光が得られなくなる不都合がある。また、微小隙間に侵入した金属によって金属箔１０が腐食し、破断するおそれもある。ホールディングチューブ１５の端面１５ａが放電空間６ａの内面６ｂから突出することにより、放電空間６ａ内に封入された金属が熱対流によって流れるときにホールディングチューブ１５の外周面に沿って流れやすくなるので、上述の微小間隙に侵入することが抑えられる。したがって、突出量Ｐは１［ｍｍ］以上に設定されることが好ましい。
【００３０】
図４は、実施形態に係る放電ランプ５においてホールディングチューブ１５の突出量Ｐと黒化発生率との関係を示す図である。図４において、縦軸が、発光管における黒化発生率［％］を示し、横軸が、ホールディングチューブ１５の突出量Ｐ［ｍｍ］を示す。図４に示すように、ホールディングチューブ１５の突出量Ｐが５［ｍｍ］以下の範囲では、黒化発生率が１０［％］以下に抑えられた。一方、ホールディングチューブ１５の突出量Ｐが５［ｍｍ］を超えると、黒化発生率が顕著に上昇した。したがって、黒化発生率を適正に抑えるために、ホールディングチューブ１５の突出量Ｐは５［ｍｍ］以下が好ましい。また、上述したように、放電ランプ５の発光状態を適正に確保すると共に、金属箔１０の損傷を抑えるために、ホールディングチューブ１５の突出量Ｐは１［ｍｍ］以上が好ましい。
【００３１】
なお、本実施形態におけるホールディングチューブ１５の端面１５ａは、放電空間６ａの内面６ｂから所定の突出量Ｐだけ突出されたが、放電空間６ａの内面６ｂと段差なく一致する、いわゆる面一（つらいち）に配置されてもよい。
【００３２】
上述したように、実施形態の放電ランプ５は、ホールディングチューブ１５における放電空間６ａ側の端面１５ａが、放電空間６ａの内面６ｂから放電空間６ａ内へ突出する。電極軸８に巻回されたコイル９における封止部１１側の一端は、放電空間６ａの内面６ｂから１．５［ｍｍ］以上離れている。これにより、電極軸８のコイル９から生じた放電が、放電空間６ａの内面６ｂに接触することを抑えられるので、発光管６の温度の過剰な上昇、発光管６のガラス材の内部に歪が生じることを抑えることができる。その結果、発光管６に黒化が発生することを抑え、放電空間６ａのクラックリークの発生を抑えることができるので、放電ランプ５の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
また、実施形態の放電ランプ５は、ホールディングチューブ１５の内径をＩＤ、ホールディングチューブ１５の外径をＯＤとしたとき、比率（ＩＤ／ＯＤ）が、０．２５以上、０．６８以下である。これにより、ホールディングチューブ１５の機械的強度が適正に確保されるので、封止部１１の割れを抑えることができる。
【００３４】
また、実施形態の放電ランプ５におけるホールディングチューブ１５は、電極軸８の軸方向において、放電空間６ａの内面６ｂから放電空間６ａ内へ突出する突出量Ｐが、１［ｍｍ］以上、５［ｍｍ］以下である。これにより、発光管６の黒化発生率を適正に抑え、放電ランプ５の発光状態を適正に確保し、金属箔１０の損傷を抑えることができる。
【００３５】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３６】
５  放電ランプ
６  発光管
６ａ  放電空間
６ｂ  内面
８  電極軸
９  コイル
１１  封止部
１５  ホールディングチューブ（筒状部材）
１５ａ  端面
ＩＤ  内径
ＯＤ  外径
Ｐ  突出量
Ｓ  離間距離
【図１】
2019009087.tif 000003
【図２】
2019009087.tif 000004
【図３】
2019009087.tif 000005
【図４】
2019009087.tif 000006