(57)【要約】      （修正有）【課題】封止管内に配設する電極芯線保持体と電極芯線との組立作業を簡便化して作業効率を向上するとともに、寸法精度を向上させて対向電極の相対位置を精確に整合し、更に、発光空間に直接曝さずに、電極芯線の強度を低めることなく、かつ、確実な水素経路を確保できる水素ゲッターの配置構造を提供する。【解決手段】発光空間を構成する発光管と、その両端のガラス製の封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極と、を備えたショートアーク型放電ランプにおいて、電極を含む電極構造体１０が封止管内で封止され、電極構造体１０は、電極に繋がる電極芯線１１を保持する金属製の電極芯線保持体１２を含んで副封止管１９によって封止され、電極芯線保持体１２の外周には凹凸を有する緩衝箔１８が巻回されて水素経路が確保され、電極芯線保持体１２の後端面に形成された収容凹部２０に水素ゲッター２１が配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光空間を構成する発光管と、該発光管の両端に接続された封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極とを具備してなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極を含む電極構造体が前記封止管内で封止され、
前記電極構造体は、
電極と、
電極芯線と、
前記発光管内に露出し、集電機能を備える金属製の電極芯線保持体と、
該電極芯線保持体の後方の封止用ガラス体と、
該封止用ガラス体の後端の後方集電板と、
前記電極芯線保持体と前記後方集電板に接続された導電箔と、
前記電極芯線保持体の外周に巻回された凹凸を有する緩衝箔と、
前記電極芯線保持体と封止用ガラス体と後方集電板とを封止する
副封止管と
からなり、
前記副封止管が前記封止管によって封止されており、
前記電極芯線保持体の後端面に収容凹部が形成され、該収容凹部に水素ゲッターが配置され、
前記緩衝箔の凹凸により前記電極芯線保持体と前記副封止管との間に形成された隙間が、前記発光空間と前記収容凹部とを連通させる水素経路とな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】
前記電極芯線保持体と前記封止用ガラス体の間に凹凸を有する円形状の緩衝箔が介在して水素経路が確保されているとともに、前記水素ゲッターが前記円形状緩衝箔上に載置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。
【請求項３】
前記収容凹部内において、前記水素ゲッターと前記電極芯線保持体との間に、凹凸を有する円形状の緩衝箔が介在していることを特徴とする請求項２に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項４】
前記水素ゲッターは、水素透過性金属シートより形成された円盤状中空容器と、該中空容器内に密閉された水素吸収材とから構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項５】
前記電極芯線保持体に、前記発光空間と前記収容凹部とを連通して水素経路となる貫通孔が穿設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項６】
前記電極芯線保持体の外周面に、前記発光空間と前記収容凹部とを連通する溝を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項７】
前記電極芯線の外周面に、前記発光空間と前記収容凹部とを連通する溝を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか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】
この発明はショートアーク型放電ランプに関し、特に、封止管内に電極芯線保持体が用いられているショートアーク型放電ランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光するのに使用される露光装置の紫外線光源として、水銀を封入したショートアーク型放電ランプが多用されている。
この種のショートアーク型放電ランプでは、特開２０１０−１０８８９２号公報（引用文献１）に示されるような、封止管内で電極芯線を保持するためにガラス製の円筒状の電極芯線保持体が配置されていて、大型化する電極を保持する構造が採用されている。
【０００３】
図８に、かかる従来のショートアーク型放電ランプが示されている。
図８に示すように、このショートアーク型放電ランプ３１は、発光空間Ｓを構成する石英ガラス製の発光管３２と、この発光管３２の両端から外方に伸びるよう連設された封止管３３とにより構成されている。
前記発光管３２内には、陰極３４と陽極３５が対向配置されており、その各々は、封止管３３から発光管３２に管軸に沿って伸びる、例えばタングステンよりなる電極芯線３６、３６の先端に固定されて支持されている。そして、前記発光管３２内には、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス若しくはこれらの混合物よりなる封入ガスおよび水銀などの発光物質が封入されている。
【０００４】
前記封止管３３内においては、発光管３２の発光空間Ｓに露出した位置に、石英ガラスよりなる円筒状の電極芯線保持体３７が配設され、前記電極芯線３６はこの円筒状の電極芯線保持体３７を貫通して支持されている。
この電極芯線保持体３７の後方には封止用ガラス体３８が配置され、この封止用ガラス体３８と前記電極芯線保持体３７との間には、前方集電板４２が設けられていて、電極芯線３６と接続されている。
【０００５】
一方、前記封止用ガラス体３８の後端面には後方集電板４３が配置され、外部リード３９がこの後方集電板４３に接続されている。
なお、この後方集電板４３の後方には、外部リード保持体４０が配置され、前記外部リード３９がこの外部リード保持体４０に挿通・支持されていて、該外部リード保持体４０の外周面は、封止部３３の内面に気密に溶着されている。
【０００６】
前記封止用ガラス体３８の外周面には、帯状の金属箔４１が、長手方向に伸びるように配置されており、該金属箔４１の内端部は前記前方集電板４２に、外端部は前記後方集電板４３に溶接により接続されている。
これにより、前記電極芯線３６と外部リード３９とは、前方集電板４２、金属箔４１および後方集電板４３を介して電気的に接続される。
そして、封止用ガラス体３８の外周面は、金属箔４１を介して封止部３３の内面に気密に溶着されている。
【０００７】
かかる従来技術においては、電極芯線３６を保持する円筒状の電極芯線保持体３７は、石英ガラス製であって、その内部を電極芯線３６が貫通しており、封止管３３による封止時には、該封止管３３と電極芯線保持体３７とが互いに溶着される構成とされている。
【０００８】
しかして、ガラス製の電極芯線保持体は、石英ガラスという材質の性質上、そもそも加工精度が悪く、このガラス製保持体に金属製の電極芯線を貫通させると、両者の間には不可避的に隙間が生じる。しかも、その隙間も軸方向で一定ではない。
こうしたことにより、電極芯線保持体と電極芯線との間に位置ずれが生じることがあり、電極の位置が不安定となり、対向電極間でその先端に位置ずれが生じて、精確な対向位置の確保が難しく、しかも、電極間距離が安定せずに個々のランプで変わってしまい、所望の性能が得られないという不具合がある。
【０００９】
ところで上記従来技術では、図９に示すように、発光空間内に放出される水素を吸収するために、水素ゲッターを発光管内と連通する位置に配置することが提案されている。
この水素は、ランプ点灯時に発光管を構成する石英ガラスに含まれるＯＨ基が、点灯時間経過とともに発光空間内にＨ２Ｏの状態で放出され、このＨ２Ｏが、アークからの熱により酸素と水素とに分解して発生するものである。この水素が原因となってアークが揺らぐことにより、紫外線の照射面における照度安定度が低下するという問題があり、この水素を除去すべく、水素ゲッターを配置したものである。
【００１０】
上記従来技術では電極芯線内に水素ゲッターを配置する構成が提案されている。即ち、図９において、電極芯線３６の後端に軸方向にゲッター収容孔４５を穿設し、該収容孔４５内に水素ゲッター５０を収容したものである。この水素ゲッター５０は円筒状の水素透過性の中空容器５１内に水素吸収材５２を封入したものである。
図８をも参照して、発光管３２の発光空間Ｓからゲッター収容孔４５内の水素ゲッター５０に至る水素経路は、電極芯線３６と電極芯線保持体３７の貫通孔３７ａの間の隙間から、電極芯線保持体３７と集電板４２との隙間、集電板４２と封止管３３との間に導電箔４１によって形成される隙間、そして、集電板４２と封止用ガラス体３８の間の隙間を経て、ゲッター収容孔４５に至る経路である。
【００１１】
この構造によれば、水素ゲッター５０を危険な発光空間Ｓに直接曝すことなく、発光空間Ｓと連通する水素経路を介して水素を吸蔵することができるとしている。
【００１２】
しかしながら、この構造では細い電極芯線に収容孔を形成するため、電極芯線の強度が低下するという問題があり、発光空間からの水素経路が複雑であり、特に、集電板と封止管との間は導電箔が介在することによる隙間であって、その隙間の確保が難しいという不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１０８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来技術の問題点に鑑みて、この発明が解決しようとする課題は、発光空間を構成するガラス製の発光管と、該発光管の両端に接続された封止管と、前記発光管内に対向配置された一対の電極と、を備えたショートアーク型放電ランプにおいて、封止管内に配設する電極芯線保持体と電極芯線との組立作業を簡便化して作業効率を向上するとともに、寸法精度を向上させて対向電極の相対位置を精確に整合し、更には、発光空間に直接曝さずに、電極芯線の強度を低めることなく、かつ、確実な水素経路を確保することができる水素ゲッターの適正な配置をもたらす構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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では、
電極を含む電極構造体が前記封止管内で封止され、前記電極構造体は、電極と、電極芯線と、前記発光管内に露出し、集電機能を備える金属製の電極芯線保持体と、該電極芯線保持体の後方の封止用ガラス体と、該封止用ガラス体の後端の後方集電板と、前記電極芯線保持体と前記後方集電板に接続された導電箔と、前記電極芯線保持体の外周に巻回された凹凸を有する緩衝箔と、前記電極芯線保持体と封止用ガラス体と後方集電板とを封止する副封止管とからなり、該副封止管が前記封止管によって封止されてなり、
前記電極芯線保持体の後端面に収容凹部が形成され、該収容凹部に水素ゲッターが配置され、
前記緩衝箔の凹凸により前記電極芯線保持体と前記副封止管との間に形成された隙間が、前記発光空間と前記収容凹部とを連通させる水素経路となることを特徴とする。
【００１６】
また、前記電極芯線保持体と前記封止用ガラス体の間に凹凸を有する円形状の緩衝箔が介在して水素経路が確保されているとともに、前記水素ゲッターが前記円形状緩衝箔上に載置されていることを特徴とする。
また、前記収容凹部内において、前記水素ゲッターと前記電極芯線保持体との間に、凹凸を有する円形状の緩衝箔が介在していることを特徴とする。
また、前記水素ゲッターは、水素透過性金属シートより形成された円盤状中空容器と、該中空容器内に密閉された水素吸収材とから構成されていることを特徴とする。
また、前記電極芯線保持体に、前記発光空間と前記収容凹部とを連通して水素経路となる貫通孔が穿設されていることを特徴とする。
また、前記電極芯線保持体の外周面に、前記発光空間と前記収容凹部とを連通する溝を形成したことを特徴とする。
また、前記電極芯線の外周面に、前記発光空間と前記収容凹部とを連通する溝を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、電極芯線保持体を金属製とし、該金属製電極芯線保持体を含めて電極構造体を構成したので、該電極構造体を封止管内に封止すればよく、ランプ組立作業の自動化が促進され、作業効率の一層の向上が図られるとともに、寸法精度が向上して対向電極間の相対位置決めが精確なものとなる。
そして、前記金属製電極芯線保持体の後端面に収容凹部を形成して、該収容凹部内に水素ゲッターを収容したので、電極芯線の強度を弱めることなく放電空間に直接曝されない水素ゲッターの配置構造を得ることができる。
更には、電極構造体の副封止管と電極芯線保持体の間に凹凸を有する緩衝箔を配置して水素経路を確保したので、複雑な水素経路となることがなく、効率的な水素吸収が可能となった。
【００１８】
また、電極芯線保持体と封止用ガラス管の間にも凹凸を有する緩衝箔を配置して、水素経路がより確実に確保される。
また、収容凹部内の水素ゲッターと電極芯線保持体との間に凹凸を有する緩衝箔を介在させることにより、運搬時や据付時などにランプに振動があっても、水素ゲッターの中空容器が破損することを防止できる。
加えて、前述した副封止管と電極芯線保持体に介在させた凹凸を有する緩衝箔は、副封止管を加熱溶融して電極芯線保持体を封止しても、該副封止管と電極芯線保持体とが融着することがなく、その上、金属製電極芯線保持体の熱膨張があっても緩衝箔の凹凸形状によって吸収されるので、副封止管の損傷・破裂といった事故が生じることもないという機能も有する。
また、電極芯線保持体に貫通孔を設けて、発光空間と収容凹部とを連通させたので、水素経路をより確実に確保することができる。
また、電極芯線保持体の外周面に溝を設けたので、発光空間と収容凹部とを連通させたので、水素経路をより確実に確保することができる。
また、電極芯線の外周面に溝を設けたので、発光空間と収容凹部とを連通させたので、水素経路をより確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例の断面図
【図２】本発明の電極構造体のみの断面図
【図３】図３の要部の拡大図
【図４】水素ゲッターの断面図
【図５】本発明の他の実施例の要部断面図
【図６】更に他の実施例の要部断面図
【図７】更に他の実施例の要部断面図
【図８】従来のショートアーク型放電ランプの全体図
【図９】図８の要部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明にかかるショートアーク型放電ランプ１の断面図であり、図２は図１における電極構造体のみを表す断面図である。
ショートアーク型放電ランプ１は石英ガラスからなる発光管２と封止管３を有し、発光管２内の発光空間Ｓ内に一対の陰極４と陽極５とが対向配置されている。
そして、本発明のショートアーク型放電ランプにおいては、電極４、５を含む電極構造体１０が形成されていて、該電極構造体１０が封止管３内に封止されているものである。
図２には、陰極４を含む電極構造体１０の詳細が示されているが、他方の陽極５を含む電極構造体１０も同様な構造である。
【００２１】
以下、本明細書において、前端、前方とは、発光管２内の発光空間Ｓ側を意味し、後端、後方とは、その反対側、即ち、ランプの外部側を意味する。
電極（陰極）４の電極芯線１１には、その後端部側に金属製の円筒状の電極芯線保持体１２が被嵌されている。換言すれば、電極芯線１１は、円筒状の電極芯線保持体１２を貫通している。そして、これら両者はロウ付け、カシメ止めなどにより互いに固定されている。
電極芯線保持体１２の後方には封止用ガラス体１３が配置され、その後端にはリング状の金属製の後方集電板１５が配置されていて、外部リード１４がこの後方集電板１５を貫通しており、その前方が前記封止用ガラス板１３に当接している。
後方集電板１５と外部リード１４とは、ロウ付け、カシメ止め等の手段により固定されている。
また、後方集電板１５の後方には、必要に応じて外部リード保持用円筒体１６が設けられる。
【００２２】
前記金属製の電極芯線保持体１２は集電機能も併せ有していて、該電極芯線保持体１２と後方集電板１５の間には、前記封止用ガラス体１３の外周に沿って複数の導電箔１７が設けられている。該導電箔１７は、前端部で電極芯線保持体１２に溶接され、後端部で後方集電板１５に溶接されている。
そして、電極芯線保持体１２の外周には、緩衝箔１８が巻回されている。この緩衝箔１８は、電極芯線保持体１２の外周に1回り以上巻きつけられて、重ね合わせ部分で溶接により電極芯線保持体１２に固定される。このとき、前記緩衝箔１８は、前記導電箔１７の上から電極芯線保持体１２に巻回される。
【００２３】
前記電極４を含み、電極芯線１１、金属製の電極芯線保持体１２、封止用ガラス体１３、後方集電板１５および、必要に応じて外部リード保持体１６などを含んで、石英ガラスよりなる副封止管１９が被嵌され、加熱溶融されて封止され、電極構造体１０が形成される。
【００２４】
そして、図１に示すように、この電極構造体１０を封止管３内に配置して、該封止管１０を加熱溶融して封止管１０と副封止管１９とを溶着する。こうして電極構造体１０が封止管３内に封着されたショートアーク型放電ランプ１が完成する。
このとき、電極構造体１０の金属製の電極芯線保持体１２の前端面１２ａは、発光管２の発光空間Ｓに露出して配置されることになる。
【００２５】
図２の部分拡大断面図である図３で詳細が示されるように、前記電極構造体１０において、電極芯線保持体１２の外周に巻回される緩衝箔１８には、エンボス加工により凹凸が形成されている。
この緩衝箔１８の凹凸によって、前記副封止管１９の内周面と前記電極芯線保持体１２の外周面との間には間隙が形成され、この間隙が水素経路となる。
【００２６】
また、図３に示すように、前記電極芯線保持体１２の後端面１２ｂには、収容凹部２０が形成されている。このとき、電極芯線１１が電極芯線保持体１２を貫通する形態であるときには、電極芯線１１の後端面も含めて同時に加工される。
そして、この収容凹部２０内には、水素ゲッター２１が収容されている。詳細を後述するように、この水素ゲッター２１は、水素透過性金属シートより形成された円盤状中空容器２２と、該中空容器２２内に密閉された円盤状の水素吸収材２３とから構成されている。
【００２７】
また、前記電極芯線保持体１２の後端面１２ｂと封止用ガラス体１３の間には、エンボス加工されて凹凸を有する円形状の緩衝箔２４が介在していて、この凹凸により前記電極芯線保持体１２の後端面１２ｂと封止用ガラス体１３の間には間隙が形成されていて、この間隙が水素経路となる。
一方、収容凹部２０内において、前記水素ゲッター２１と記電極芯線保持体との間も、凹凸を有する円形状の緩衝箔２５が介在している。
このような配置構造によって、水素ゲッター２１は凹凸を有する緩衝箔２４，２５によって上下を挟まれる態様となり、ランプの移送時や、装置への組み込み時などで、振動があっても緩衝箔２４，２５に保護されて破損することがない。
【００２８】
図４に水素ゲッター２１の詳細が示されていて、中空容器２２は、モリブデン等の水素透過性金属からなる一対の円形状の半割容器２２ａ、２２ｂをその周辺において溶接し、密閉されて形成される。その中空容器２２内の収容空所２４内に、イットリウム等からなりプレス成型された円盤状の水素吸収材２３が収容されている。
なお、この例では、一対の同形状の半割容器２２ａ、２２ｂを用いたものを説明したが、一方のシートにのみ収容凹部を形成し、他方のシートは平板状とするものであってもよい。
【００２９】
水素吸収材であるイットリウムは、その水素吸蔵能力に温度依存性があり、高温になるほど吸蔵能力が低下する。
水素ゲッター２１を円盤状とすることで、電極芯線保持体１２の後端に収容することができて、図９に示す従来技術のように、電極芯線の後端に軸方向に配置した場合と比較して、温度雰囲気を低温とすることができ、水素吸蔵能力を低下させることがない。換言すれば、より少量の水素吸収材でよく、全体としてコンパクト化することができる。
また、電極芯線に軸方向の収容孔を形成する従来技術と比べて、その強度低下を招くことがない。
【００３０】
上記構成において、発光空間Ｓ内の水素は、電極構造体１０の副封止管１９と電極芯線保持体１２の間の水素経路から、電極芯線保持体１２と封止用ガラス体１３の間の水素経路を経て、電極芯線保持体１２の後端面の収容凹部２０に流入して、ここで水素ゲッター２１によって吸蔵されるものである。
【００３１】
更に、図５には他の実施例が示されていて、上記図３の構造に加えて、電極芯線保持体１２に、貫通孔２７を形成し、発光空間Ｓと水素ゲッター収容凹部２０とを連通させている。これにより、発光空間から収容凹部２０に至る水素経路がより確実に形成される。
【００３２】
図６に他の実施例が示されていて、図６（Ａ）の例では、電極芯線保持体１２の外周面に直線状の溝２８ａを形成して、発光空間Ｓ内と収容凹部２０を連通している。図６（Ｂ）の例では、上記直線状の溝２８ａに代えて、螺旋状の溝２８ｂが形成されている。
【００３３】
図７には更に他の実施例が示されていて、電極芯線１１の外周面に直線状の溝２９が形成されていて、該電極芯線１１と電極芯線保持体１２とが嵌合する部位において、発光空間Ｓと収容凹部２０を連通している。この溝２９も螺旋状であってもよい。
これらの溝２８ａ、２８ｂ、２９によって、発光空間Ｓと水素ゲッター収容凹部２０との連通をより確実なものとしている。
【００３４】
以上説明したように、本発明では、発光空間を構成する発光管と、封止管と、前記発光空間内に対向配置された一対の電極とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、封止管内に配置される電極芯線保持体を金属製とし、該電極芯線保持体を含んで電極構造体を作成し、該電極構造体の副封止管を前記封止管に溶着封止する構成とするとともに、前記電極芯線保持体の外周に凹凸を有する緩衝箔が巻回され、前記電極芯線保持体の後端面に形成された収容凹部に水素ゲッターが配置される構成としたので、前記緩衝箔の凹凸により前記電極芯線保持体と前記副封止管との間に形成された隙間が水素経路となり、発光空間内の水素がこの経路を経て収容凹部に至り、水素ゲッターにより効果的に吸収される。
そして、水素ゲッター収容凹部が電極芯線保持体の後端面に形成されるので、電極芯線に形成した従来例よりも構造が簡単であり、電極芯線の強度低下を招くことなく、コンパクトに水素ゲッターを収容することができるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１      ショートアーク型放電ランプ
２      発光管
３      封止管
４      陰極
５      陽極
１０    電極構造体
１１    電極芯線
１２    金属製電極芯線保持体
１２ａ  前端面
１２ｂ  後端面
１３    封止用ガラス体
１４    外部リード
１５    後方集電板
１７    導電箔
１８    緩衝箔
１９    副封止管
２０    収容凹部
２１    水素ゲッター
２２    水素透過性中空容器
２３    水素吸収材
２５、２６  凹凸を有する緩衝箔
２７    貫通孔
２８ａ、２８ｂ  電極芯線保持体外周面の溝
２９    電極芯線保持体外周面の溝
【図１】
2015076256.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015076256.tif 000007
【図６】
2015076256.tif 000008
【図７】
2015076256.tif 000009
【図８】
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【図９】
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