(57)【要約】      （修正有）【課題】発光空間を構成する発光管と、その両端に接続された封止管とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、真空紫外光が出射される発光管にチタニアドープのオゾンレス石英ガラスを用い、真空紫外光が出射されない封止管にノンドープの石英ガラスを用いても、接続部での破損がない、廉価な放電ランプを提供する。【解決手段】電極を含む電極構造体１０が封止管３内で封止され、該電極構造体は、電極と、電極芯線と、金属製の電極芯線保持体１２と、封止用ガラス体１３と、後方集電板と、これらを一体的に封止する副封止管１９とからなり、副封止管が封止管によって封止されていて、発光管はオゾンレス石英ガラスからなり、封止管は、発光管と一体のオゾンレス石英ガラスからな前方部分３ａと、ノンドープ石英ガラスからなる後方部分３ｂとからなり、前方部分と後方部分の接続部が、副封止管の先端より後方にあることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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緩衝箔と、
前記電極芯線保持体と前記封止用ガラス体と前記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、
前記発光管は、紫外線を吸収する金属酸化物が添加されたオゾンレス石英ガラスからなり、
前記封止管は、前記発光管と一体のオゾンレス石英ガラスからなる前方部分と、これと接続された、紫外線を吸収する金属酸化物が添加されないノンドープ石英ガラスからなる後方部分とからなり、
前記前方部分と前記後方部分の接続部が、前記電極構造体の副封止管の先端よりも後方にあ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】
前記接続部が、前記電極構造体の封止用ガラス体の先端と一致しない位置にあ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】
前記接続部が、前記電極構造体の電極芯線保持体よりも後方に位置す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。
【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、封止管が分割構造とさ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、封止管内で電極の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。
このように、電極を保持する保持体としてガラス製の筒体が用いられる理由は、この種の放電ランプは、点灯時には電極間中心に近いほど温度が高くなり、発光空間に露出する電極芯線保持体もその影響で高温となるので、封止管との間に熱膨張による熱応力が生じることを避けるためである。
【０００３】
また一方で、発光管内に水銀を封入したショートアーク型放電ランプでは、放射される紫外線のうち波長２５０ｎｍ以下の真空紫外線が大気中の酸素に照射されることによって、人体に有害なオゾンが発生することから、これらが発生しない工夫がされてきた。
特許４７３６９００号公報（特許文献１）に示されるように、ランプを構成する発光管となる石英ガラス管に酸化チタン（チタニア）をドープすることによって、このチタニアが波長２５０ｎｍ以下の紫外線を吸収し、オゾンの発生を低減させることができる、ことが知られている。
【０００４】
しかし、ランプを構成する発光管および封止管の全てをチタニアドープの石英ガラス（オゾンレス石英管）で構成すると以下のような問題がある。
まず、チタニアドープの石英ガラスでは、ノンドープの石英ガラスと比較して同温度での粘性が高く、加工しにくいという問題がある。そのため、熱封止する封止管用のガラスとしては加工性の面から不向きである。
また、チタニアドープの石英ガラスは、ノンドープの石英ガラスと比較して高価であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明者らはランプを構成する石英ガラス製の発光管および封止管は、真空紫外光がランプの外へ放出される中央の球状の発光管のみがチタニアドープの石英ガラス（オゾンレス石英ガラス）であればよく、両端の封止管部分は、真空紫外光がランプの外へ放出されないからオゾンの発生が生じることが無いので、チタニアがドープされないノンドープの石英ガラスであればよい、という考えに基づいて、これら２種類のガラスを用いてこれらを接続し、ランプを構成することを検討した。
しかし、単に２種類のガラスを接続するだけでは、ガラスの接続部分には熱歪が発生し、この接続部の熱歪が、後々バルブが破損する原因となるおそれがある。
また、発光管と封止管とを２種類のガラスで構成すると、発光管から封止管に至る最も変形の大きい部分が接続部となるので、応力集中が起きて好ましいものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４７３６９００号公報公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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ガラス製の封止管とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、真空紫外光が出射される発光管にチタニアドープのオゾンレス石英ガラスを用い、真空紫外光が出射されない封止管にノンドープの石英ガラスを用いても、接続部での破損がなく、溶着封止作業性が良好で、廉価な放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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封止管内で封止され、該電極構造体は、電極と、電極芯線と、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緩衝箔と、前記電極芯線保持体と前記封止用ガラス体と前記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いて、
前記発光管は、紫外線を吸収する金属酸化物が添加されたオゾンレス石英ガラスからなり、前記封止管は、前記発光管と一体のオゾンレス石英ガラスからなる前方部分と、これと接続された、紫外線を吸収する金属酸化物が添加されないノンドープ石英ガラスからなる後方部分とからなり、前記前方部分と後方部分の接続部が、副封止管の先端よりも後方にあることを特徴とする。
また、前記接続部が、前記電極構造体の封止用ガラス体の先端と一致しない位置にあることを特徴とする。
また、前記接続部が、前記電極構造体の電極芯線保持体よりも後方に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電極を含む電極構造体を用い、該電極構造体の副封止管を封止管によって封止するとともに、該封止管におけるオゾンレス石英ガラス製の前方部分と、ノンドープ石英ガラス製の後方部分の接続部を、電極芯線保持体における副封止管の先端よりも後方に位置させたので、発光空間内の圧力が接続部に直接作用することがなく、当該接続部での破損が防止される。
また、発光空間内の圧力は、前記電極芯線保持体と前記副封止管の間の緩衝箔によって形成される微小間隙によって連通されて、封止用ガラス体の先端にまで至るので、該封止用ガラス体と副封止管の溶着隅部に応力集中が起こることになるが、封止管の接続部をこの位置を避けた位置にすることで、この圧力による応力が接続部に掛かることもない。
また、前記接続部を、高温になる金属製電極芯線保持体よりも後方に位置させることにより、その熱応力の影響を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの断面図
【図２】本発明の電極構造体のみの断面図
【図３】本発明の発光管および封止管のみの断面図
【図４】本発明の実施例の部分断面図
【図５】本発明の他の実施例の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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はそのうちの電極構造体のみを示す断面図である。
ショートアーク型放電ランプ１は発光管２と封止管３を有し、発光管２内の発光空間内に一対の陽極４と陰極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に電極構造体１０の詳細が示されていて、図２には、陽極４を含む電極構造体１０が示されているが、他方の陰極５を含む電極構造体１０も同様な構造である。
【００１２】
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（陽極）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。
【００１３】
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、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。そして、この緩衝箔１８には、エンボス加工により凹凸が形成されていて、この凹凸によって、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微小間隙が形成される。
【００１４】
そして、図２に示すように、これらの電極芯線保持体１２、封止用ガラス体１３および後方集電板１５、更には外部リード保持体１６を含んで、石英ガラスよりなる副封止管１９が被嵌されて、加熱溶融されて封止されている。
このとき、金属製の電極芯線保持体１２には緩衝箔１８が巻回されているので、電極芯線保持体１２にガラス製の副封止管１９が溶着してしまうことがなく、副封止管１９が破損するという事故が防止される。
また、緩衝箔１８が凹凸を有し、副封止管１７と金属製電極芯線保持体１２との間に微小間隙が形成されるので、点灯時に電極芯線保持体１２が膨張しても、この間隙に吸収されるので、副封止管１２更には封止管３を損傷したり破損したりすることがない。
このようにして、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などを副封止管１９により封止した電極構造体１０が形成される。
【００１５】
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の前端面は、発光管２の発光空間に露出して配置されることになる。
【００１６】
図３に示すように、発光管２と封止管３は分割構造であって、発光管２は紫外線を吸収する酸化チタン（チタニア）などの金属酸化物が添加（ドープ）されたオゾンレス石英ガラスからなる。
一方、封止管３は、前記発光管２と一体のオゾンレス石英ガラスからなる前方部分３ａと、これと接続された、紫外線を吸収する金属酸化物が添加されないノンドープ石英ガラスからなる後方部分３ｂとからなり、互いに溶着により接続されている。
【００１７】
図４に示すように、前記封止管３の前方部分３ａと後方部分３ｂの接続部３ｃは、前記電極構造体１０における副封止管１９の先端Ａよりも後方に位置する。
こうすることによって、発光管２の発光空間内の圧力は、電極構造体１０の副封止管１９の内方から作用することになり、封止管３の前方部分３ａと後方部分３ｂとの接続部３ｃには、直接的に作用することがなく、該接続部３ｃへの応力集中が起こらず破損の恐れがなくなる。
【００１８】
また、その接続部３ｃは、電極構造体１０における封止用ガラス体１３の先端Ｂに一致しない位置にある。封止用ガラス体１３は、副封止管１９と溶着されており、この副封止管１９が封止管３と溶着されていることから、これら３者が溶融一体化されていることになる。そのため、封止用ガラス体１３の先端部Ｂには、ガラス溶融体の隅部が形成され、応力集中が起こり易いことから、当該部位と一致しない位置に前記接続部３ｃを位置させるものである。
【００１９】
更には、図５に示すように、電極構造体１０の電極芯線保持体１２が金属製であることから、高温となりその周辺は熱応力が大きくなるので、前記接続部３ｃは、当該電極芯線保持体１２よりも後方に位置させることが好ましい。
このように、この接続部３ｃの位置は、破損防止の観点からは前記電極芯線保持体１２より後方とすることがよいが、あまり後方にすると、ドープ石英ガラスの使用を抑えて低コスト化を図るという初期の目的を実現できなくなってしまう。そのうえ、ドープ石英ガラスからなる封止管３と副封止管１９とを封止することになってしまって溶着封止作業性が悪くなるという問題がある。
従って、接続部３ｃの位置は、全体としての低コスト化と、封止部での溶着封止作業性の改善という初期の目的を踏まえつつ、上記のいくつかの観点を総合勘案して決定されることになる。
【００２０】
以上説明したように、本発明では、発光管と、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し、前記発光管をオゾンレス石英ガラスとし、前記封止管を、前記発光管と一体のオゾンレス石英ガラスからなる前方部分と、ノンドープ石英ガラスからなる後方部分とから構成して、前記前方部分と前記後方部分の接続部を、前記電極構造体の副封止管の先端よりも後方にあるようにしたことで、発光管の発光空間内の圧力が、副封止管の内方から作用して、接続部に直接作用しないことから、当該接続部での破損が防止できるものである。
【００２１】
また、前記接続部を、封止用ガラス体の先端と一致しない位置にあるようにしたので、ガラス体の隅部の応力集中の影響を受けない。
更には、金属製電極芯線保持体よりも後方に位置させることにより、その熱応力の影響を回避できる。
このようにして、紫外線が外部に出射される発光管にのみオゾンレス石英ガラスを用い、それ以外の紫外線が外部に出射されない封止管にはノンドープ石英ガラスを用いる構造を実現できて、全体の低コスト化と封止作業性の改善を実現できたものである。
【符号の説明】
【００２２】
１      ショートアーク型放電ランプ
２      発光管
３      封止管
３ａ    前方部分
３ｂ    後方部分
３ｃ    接続部
４      陽極
５      陰極
１０    電極構造体
１１    電極芯線
１２    金属製電極芯線保持体
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
Ａ      副封止管の先端
Ｂ      封止用ガラス体の先端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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