(57)【要約】【課題】  本願の目的は、高圧放電ランプを充分に冷却し、高圧放電ランプからの照射光の長手方向における照度分布をランプ使用時間にかかわらず変化させることを防止した高圧放電ランプ及び簡便な構造の光照射装置を提供することにある。【解決手段】  第１の発明に係る高圧放電ランプは、内部に一対の電極が対向配置されると共に少なくとも水銀が封入される発光部と該発光部の両端から伸びると共に箔を埋設する封止部とからなる放電管と、該封止部の両端から突出する外部リードと、からなる高圧放電ランプにおいて、外管が前記放電管を覆うように設けられ、前記発光部の外周面の少なくとも一部が前記外管の内周面に接触状態で配置され、前記外管の外周面の少なくとも前記電極間の径方向に導電性部材を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2008311168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極が対向配置されると共に少なくとも水銀が封入される発光部と該発光部の両端から伸びると共に箔を埋設する封止部とからなる放電管と、
該封止部の両端から突出する外部リードと、
からなる高圧放電ランプにおいて、
外管が前記放電管を覆うように設けられ、
前記発光部の外周面の少なくとも一部が前記外管の内周面に接触状態で配置され、
前記外管の外周面の少なくとも前記電極間の径方向に導電性部材を設けた
ことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記導電性部材が網状の金属部材である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記導電性部材がクロムを含有するステンレスからなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記電極の径方向にある前記放電管と前記外管の内周面との間に全周に伸びる空隙が形成される
ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の高圧放電ランプを具備し、
ランプ点灯時において前記高圧放電ランプを冷却する冷却水が前記外管の外周面に沿って流れる流路を形成するジャケットが前記外管の外方に配置された
ことを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を照射するため高圧放電ランプと、これを水冷する光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接着剤などの樹脂の硬化処理やプリント基板の露光処理のような紫外線を用いる装置には、高圧放電ランプを用いた光照射装置がある。このような光照射装置として特許文献１に記載されるものがあった。
図８は、特許文献１に記載される従来の光照射装置９１のための説明図である。図８（ａ）は高圧放電ランプ９２の長手方向に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）の高圧放電ランプ９２の長手方向に対して垂直方向に沿ったＥ−Ｅ断面図である。
光照射装置９１は、後述する高圧放電ランプ９２を備えており、その長手方向に沿った外方に筒状のジャケット９３を配置したものである。
ジャケット９３は、冷却水Ｌの流路として機能するため、小径の石英ガラス９３１の外方に大径の石英ガラス９３２が配置され、内部に流路が形成された二重管構造である。小径の石英ガラス９３１と大径の石英ガラス９３２の両端部は封止される。ジャケット９３の端部には、冷却水Ｌの供給路・排出路となる筒状の接続管が接続される。
ジャケット９３の外方には、光出射口を有する樋状の反射鏡９５が高圧放電ランプ９２の長手方向に沿うように配置される。
二重管構造のジャケット９３の小径の石英ガラス９３１の内方には、高圧放電ランプ９２が配置される。高圧放電ランプ９２は、ランプ９２点灯時に後述する電極９２３間の放電により加熱される。このため、高圧放電ランプ９２の外周面がジャケット９３の小径の石英ガラス９３１の内周面に接触させ、支持部材９４によって固定される。これにより、高圧放電ランプ９２の放電による熱をジャケット９３に伝熱される。
【０００３】
図９は、図８の光照射装置９１に用いられる高圧放電ランプ９２のための説明図であり、高圧放電ランプ９２の長手方向に沿った断面図である。
高圧放電ランプ９２の石英ガラスからなる放電管は、発光部９２１と封止部９２２とからなる。放電管の発光部９２１内部９２７には、水銀などの発光金属と希ガスが封入され、一対の電極９２３が発光部９２１の中心軸に延在するように配置される。放電管の発光部９２１の管軸方向の両端は、電極９２３に電気的に接続される外部リード９２５が突出する封止部９２２が形成される。放電管の封止部９２２には、これを囲繞するベース９２６が設けられる。ベース９２６の端部には外部リード９２５が突出する。
【０００４】
従来の高圧放電ランプ９２の外部リード９２５には図示しない電源が接続される。ランプ９２点灯時、給電された高圧放電ランプ９２は、電極９２３間で放電が起き、放電管が加熱されて高温となる。
図８に示すように、光照射装置９１における高圧放電ランプ９２は、ジャケット９３と接するように配置され、ジャケット９３の内部を流れる冷却水Ｌによって冷却される。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−５３１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ランプに入力される電力が増加したり、ランプに封入される発光金属の封入量が増加したりすることにより、従来よりランプは高照度になった。高照度化されたランプは、図８の光照射装置９１のように冷却しても、冷却が不十分であった。
【０００７】
そこで、放電管の外周面の全周にジャケットを接するように設けることが考えられる。ところが、放電管の外周面とジャケットの内周面とを接触状態で設け、ジャケットの内部に冷却水を流すと、放電管の外周面と接触状態のジャケットの内周面に対して冷却水が流れる外周面に、その長手方向で黒色の物体が偏在して付着する問題が発生した。ジャケットの外周面に黒色の物体が偏在して付着すると、高圧放電ランプからの光を黒色の付着物が遮光する。これにより、ランプからの照射光は、長手方向における照度分布において、ランプ点灯初期とランプを長期間使用した後で異なってしまう問題があった。
【０００８】
一方で、高圧放電ランプを冷却水の中に入れて直接冷却する方法も考えられる。この場合、外部リードと冷却水との間に絶縁構造が必要となり、ランプ又は装置が複雑化してしまう。
【０００９】
そこで、本願の目的は、高圧放電ランプを充分に冷却し、高圧放電ランプからの照射光の長手方向における照度分布をランプ使用時間にかかわらず変化させることを防止した高圧放電ランプ及び簡便な構造の光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る高圧放電ランプは、内部に一対の電極が対向配置されると共に少なくとも水銀が封入される発光部と該発光部の両端から伸びると共に箔を埋設する封止部とからなる放電管と、該封止部の両端から突出する外部リードと、からなる高圧放電ランプにおいて、外管が前記放電管を覆うように設けられ、前記発光部の外周面の少なくとも一部が前記外管の内周面に接触状態で配置され、前記外管の外周面の少なくとも前記電極間の径方向に導電性部材を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明に係る高圧放電ランプは、第１の発明に係る高圧放電ランプにおいて、前記導電性部材が網状の金属部材であることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明に係る高圧放電ランプは、第１又は第２の発明に係る高圧放電ランプにおいて、前記導電性部材がクロムを含有するステンレスからなることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明に係る高圧放電ランプは、第１〜３のいずれかの発明に係る高圧放電ランプにおいて、前記電極の径方向にある前記放電管と前記外管の内周面との間に全周に伸びる空隙が形成されることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明に係る光照射装置は、第１〜４のいずれかの発明に係る高圧放電ランプを具備し、ランプ点灯時において前記高圧放電ランプを冷却する冷却水が前記外管の外周面に沿って流れる流路を形成するジャケットが前記外管の外方に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明に係る高圧放電ランプは、上記特徴により、外管における電極間の径方向にある部分の帯電を均一にすることができ、黒色物質が偏在して付着することを防止できる。このため、ランプの長手方向における照度分布をランプ使用時間にかかわらず一定にすることができる。
【００１６】
第２の発明に係る高圧放電ランプは、上記特徴により、放電管２１及び外管２２が破裂しても、その破片が飛散することを防止することができる。
【００１７】
第３の発明に係る高圧放電ランプは、上記特徴により、導電性部材中の金属イオンが冷却水中に溶出することを防止することができ、導電性部材による外管への黒色物質の付着を防止することができる。
【００１８】
第４の発明に係る高圧放電ランプは、上記特徴により、放電管２１における電極の径方向にある過冷却防止部分が過冷却されることを防止でき、水銀未蒸発による照度低下を防止することができる。
【００１９】
第５の発明に係る光照射装置は、上記特徴により、高圧放電ランプの外部リードと冷却水との間に複雑な絶縁構造を必要としないので、簡便な構造にすることができる。また、高圧放電ランプの外周面に冷却水で充分に冷却することができるので、所期の紫外線照射を確実に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る高圧放電ランプ２及び光照射装置１の第１の実施例を図１〜４を用いて説明する。
【００２１】
図１及び図２は本発明に係る光照射装置１の説明図である。図１は高圧放電ランプ２の長手方向に沿った断面図であり、図２は図１の高圧放電ランプ２の長手方向に対して垂直方向に沿った断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。図２は、図１に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
【００２２】
本発明に係る光照射装置１は、後述する二重管構造を有する棒状の高圧放電ランプ２が光源として用いられる。高圧放電ランプ２の外方には、高圧放電ランプ２を中心軸に延在するように円筒状のジャケット３が設けられる。これにより、図２に示すように高圧放電ランプ２の外周面とジャケット３の内周面の間に、周方向に伸びる流路３１が形成される。高圧放電ランプ２の外周面の周方向に伸びる流路３１は、高圧放電ランプ２を冷却するため、図１に示すように、高圧放電ランプ２の長手方向に沿って設けられる。ジャケット３は紫外線を透過する例えば石英ガラスから形成される。
高圧放電ランプ２とジャケット３との間に形成された流路３１に冷却水Ｌを供給・排出するため、高圧放電ランプ２とジャケット３の両端には、内部に冷却水Ｌの流路４１５，４２５を有したＬ字状の流路形成部材４１，４２が配置される。
流路形成部材４１，４２は、大径の口締め部４１１，４２１と小径の口締め部４１２，４２２を有しており、各口締め部４１１，４１２，４２１，４２２にはＯリング４１３，４１４，４２３，４２４が設けられる。高圧放電ランプ２の長手方向において、ジャケット３は高圧放電ランプ２よりも短い。このため、高圧放電ランプ２とジャケット３の両端に配置された流路形成部材４１，４２は、大径の口締め部４１１，４２１のＯリング４１３，４２３を介してジャケット３の外周面を保持固定し、小径の口締め部４１２，４２２のＯリング４１４，４２４を介して高圧放電ランプ２の外周面を保持固定する。これにより、流路形成部材４１，４２の有する流路４１５，４２５は、高圧放電ランプ２とジャケット３との間に形成された流路３１に連続される。
【００２３】
光照射方向（図１及び図２において、高圧放電ランプ２からマスクＭに向かう方向）に対して高圧放電ランプ２の背面側には、図２に示すように、例えば高圧放電ランプ２の長手方向に対して垂直方向に沿った断面が放物状の反射面５１を有する樋状の反射鏡５２が配置される。樋状の反射鏡５２は、その焦点を高圧放電ランプ２の中心軸に一致させ、高圧放電ランプ２の長手方向に沿うように配置される。反射鏡５２の反射面５１は、例えばチタニア及びシリカなどの異なる反射層を交互に蒸着させて形成した多層膜によって形成される。
【００２４】
光照射方向（図１及び図２において、高圧放電ランプ２からマスクＭに向かう方向）には、マスクステージ６に載置されたマスクＭが配置される。高圧放電ランプ２から照射された光及び反射面５１に反射された光はマスクＭを透って、ワークステージ７に載置された例えばレジスト等の感光剤が塗布された液晶パネルや半導体素子などのワークＷを照射する。
【００２５】
図３及び図４は、図１及び図２に示した光照射装置１に用いられる高圧放電ランプ２の説明図である。図３（ａ）は高圧放電ランプ２の長手方向に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）の高圧放電ランプ２の一方の電極２３１側の一部拡大図であり、（ｃ）は（ａ）の高圧放電ランプ２の長手方向に対して垂直方向に沿ったＢ−Ｂ断面図である。図４は、図３に示した高圧放電ランプ２の外観図である。図３及び図４は、図１に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
【００２６】
本発明に係る高圧放電ランプ２は、棒状の放電管２１を覆うように棒状の外管２２が配置された二重管構造を有し、外管２２の外周面に導電性部材２６を設けたものである。
放電管２１は、発光部２１１と発光部２１１の両端に設けられた封止部２１２とからなる。例えば石英ガラスからなる発光部２１１の内部２１４には、水銀などの発光金属と希ガスが封入され、長手方向の両端に一対の例えばタングステンからなる電極２３１，２３２が対向配置される。発光部２１１の長手方向の両端には、封止部２１２，２１３が設けられる。放電管２１の封止部２１２，２１３は、放電管２１の長手方向の両端から伸びる例えば石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして内部を減圧することにより形成されたものであり、すなわちシュリンクシール法により形成されたものである。封止部２１２，２１３の内部には電極２３１，２３２と外部リード２５１，２５２とを電気的に接続する例えばモリブデンからなる箔２４１，２４２が埋設される。
【００２７】
放電管２１の発光部２１１の直管状の中央部２１１１と封止部２１２，２１３との間には、発光部２１１の中央部２１１１の外径寸法Ｒ１より小さい封止部２１２，２１３の外径寸法Ｒ２に向かって外径が連続的に小さくなるように、縮径部２１１２が設けられる。放電管２１の内部に設けた電極２３１，２３２は、その径方向に放電管２１の縮径部２１１２が位置するように配置される。
外管２２は、放電管２１の発光部２１１の中央部２１１１の外径寸法Ｒ１と同等の内径寸法をもつ直管状であり、放電管２１の発光部２１１の中央部２１１１の外周面に設けられて接触状態になる。
電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１の縮径部２１１２は外管２２と接触しないので、縮径部２１１２の外周面と外管２２の内周面との間に全周に伸びる空隙２７が形成され、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１に過冷却防止部分２１７が形成される。すなわち、放電管２１において、発光部２１１の内部２１４に位置される電極２３１，２３２（発光部２１１の内部２１４にある電極２３１，２３２の先端部から発光部２１１の端部まで）の外方に、過冷却防止部分２１７が周方向に伸びるように形成される。
【００２８】
外管２の長手方向の両端に蓋をするように、中心軸に外部リード２５１，２５２を貫通させるベース２８２が設けられる。ベース２８２は、例えばセラミックスにより形成される。
放電管２１における外部リード２５１，２５２の径方向にある封止部２１２，２１３の外周面と、外管２２の内周面と、ベース２８２の封止部２１２，２１３側の端面との間には無機接着剤２８１が設けられ、放電管２１と外管２２とベース２８２とが固定される。
【００２９】
外管２２における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に、導電性部材２６である線状の金属部材２６が設けられる。線状の金属部材２６は、例えばステンレスで形成され、図４に示すように、外管２２の外周面に接するように螺旋状に巻回される。
【００３０】
なお、上記高圧放電ランプ２の一構成例を示すと、放電管２１の発光部２１１の中央部２１１１の内径寸法がφ３．４ｍｍ、放電管２１の発光部２１１の中央部２１１１の外径寸法Ｒ１がφ７．４ｍｍ、封止部２１２，２１３の外径寸法Ｒ２がφ６ｍｍ、放電管２１の全長が１５０ｍｍ、電極２３１，２３２間距離が１００ｍｍ、放電管２１の発光部２１１の内部２１４に位置される電極２３１，２３２部分の長さ３ｍｍ、水銀の封入量が４４ｍｇ／ｍｍ３であり、外管２２の外径寸法がφ９．５ｍｍ、外管２２の内径寸法がφ７．４ｍｍ、外管２２と放電管２１の過冷却防止部分２１７との間の大きさが３．６ｍｍである。
ランプ２点灯時における高圧放電ランプ２の定格電圧が２０００Ｖ、定格電流が１．２５Ａであり、ランプ２電力が２５００Ｗである。
【００３１】
高圧放電ランプ２の外部リード２５１，２５２には図示しない電源に接続される。高圧放電ランプ２は、図示しない電源から給電されると、電極２３１，２３２間で放電が起きて点灯する。
ランプ２点灯時、図示しない電源から給電された高圧放電ランプ２は、電極２３１，２３２間で放電が起きることによって点灯する。ランプ２点灯時、図１に示す一対の流路形成部材４１，４２には図示しないポンプが接続されており、図示しないポンプによって一方の流路形成部材４１の内部の流路４１５に冷却水Ｌが供給される。冷却水Ｌは、一方の流路形成部材４１の内部の流路４１５と連続した高圧放電ランプ２の外面とジャケット３の内面との間の流路３１に供給される。ジャケット３の流路３１を流れる冷却水Ｌは、ジャケット３の流路３１に連続した他方の流路形成部材４２の内部の流路４２５へ排出される。
【００３２】
高圧放電ランプ２の放電管２１１は、その内部の電極２３１，２３２間の放電によって加熱される。放電管２１の外周面は外管２２の内周面に接触状態にあるため、加熱された発光部２１１の熱は外管２２に伝熱される。外管２２は、その外方の流路３１に冷却水Ｌが流れることにより、発光部２１１からの熱を冷却水Ｌに伝熱する。結果として、放電管２１の発光部２１１の熱は、冷却水Ｌによって冷却される。これにより、放電管２１の発光部２１１における電極２３１，２３２間の径方向にある加熱される部分２１８を充分に冷却することができ、放電管２１の発光部２１１の過熱による破損を防止することができる。
なお、放電管２１及び外管２２を各々例えば石英ガラスから形成すると、その表面に微細な凹凸を有するものである。このため、放電管２１の発光部２１１の外周面と外管２２の内周面との接触状態とは、放電管２１と外管２２との間に微小な隙間が点在している点接触又は線接触している状態である。高圧放電ランプは、ランプ点灯時の管壁負荷が１００Ｗ／ｃｍ２以上であって、放電管２１と外管２２との間の隙間が例えば最大で１００μｍ程度のものであっても、充分な冷却効果を得ることができる。
【００３３】
ランプ２点灯時、放電は一対の電極２３１，２３２の対向する先端間で行なわれるので、放電管２１において電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８が加熱される。一方、放電管２１において電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７は、放電による加熱の影響が小さい。このため、放電管２１において電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を過冷却すると、発光部２１１の内部２１４に封入された水銀が未蒸発となり照度低下することがあった。
このため、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１と外管２２との間に、周方向に伸びる空隙２７が形成されることにより、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１に過冷却防止部分２１７が形成される。過冷却防止部分２１７は、その周方向にある空隙２７により外管２２への伝熱作用を弱められるので、冷却水Ｌによる過冷却を防止することができ、水銀の未蒸発による照度低下を防止できる。
【００３４】
ランプ２点灯中、発光部２１１の内部では、電極２３１，２３２間の放電により発光金属が分解される等してプラズマ状態となる。プラズマ中の電子は軽量であるため、発光部２１１に弾き飛ばされ帯電すると考えられる。特に、放電管２１における放電が発生する電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に、電子が帯電していると考えられる。放電管２１の発光部２１１の外周面と外管２２の内周面との接触状態は、上述したように、微小な隙間が点在する点接触又は線接触である。このため、放電管２１と外管２２の間において、隙間があるところでは外管２２への電子の帯電量は小さいが、点接触又は線接触のところでは外管２２への電子の帯電量が大きい。これにより、外管２２の長手方向において、電子の帯電が均一ではない。
外管２２に導電性部材２６を設けずに、外管２２の外周面に冷却水Ｌを流すと、帯電した外管２２の外周面に冷却水Ｌ中の金属イオンが引き寄せられ、蓄積されることにより黒色の付着物が形成される。放電管２１と外管２２との間に隙間が点在する点接触又は線接触の場合、外管２２の外周面において、放電管２１と点接触又は線接触しているところで電子が帯電されるため、外管２２の長手方向に置いて電子の帯電が偏在して形成される。これにより、黒色の付着物も外管２２の外周面に偏在して形成される。特に、外管２２における放電が発生する電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に、黒色の付着物が偏在して形成される。外管２２に黒色の付着物が偏在して形成されると、高圧放電ランプ２からの照射光が黒色の付着物によって遮光される。このため、高圧放電ランプ２の長手方向における照度分布が、ランプ２使用初期とランプ２を長期間使用した後とでは異なってしまい、線光源２としての機能が低下する問題がある。
このため、本実施例に係る高圧放電ランプ２は、外管２２の外周面において、少なくとも電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に導電性部材２６を設けたことにより、外管２２に偏在する電子の帯電を導電性部材２６で覆われた部分で均一にすることができる。このため、外管２２の外周面に冷却水Ｌを流しても、外管２２の長手方向において黒色の付着物が偏在して形成されることを防止することができ、線光源２として好適に機能させることができる。
【００３５】
ランプ２点灯時、外管２２において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８は、電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７に比べて電位が高い。このため、導電性部材２６は、外管２２の外周面において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８を覆うと共に、発光部２１１の内部２１４に位置する電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を覆うことにより、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の電子をそれ以外の部分に移動させることができる。よって、外管２２が帯電することを防止することができ、外管２２の外周面における金属イオンによる黒色物質の付着を防止することができる。
【００３６】
外管２２の外周面に接するように設けられる導電性部材２６の材質としては、外管２２よりも導電性を有するものが用いられるが、特にクロム（Ｃｒ）を含有するステンレスが好適に用いられる。これは、クロム（Ｃｒ）を含有するステンレスには酸化クロムからなる不動態膜が形成されるため、導電性部材２６中の金属イオンが冷却水Ｌ中に溶出することを防止することができ、導電性部材２６による外管２２への黒色物質の付着を防止することができる。
【００３７】
高圧放電ランプ２の放電管２１の内部２１４の電極２３１，２３２間での放電によって、発光金属から紫外線が照射される。高圧放電ランプ２から照射される紫外線には、光照射方向に向かうものと反射面５１に向かうものがある。反射面５１に向かった紫外線は、反射面５１によって反射されることで、光照射方向に向かって照射される。このため、高圧放電ランプ２からの紫外線は結果的に光照射方向に照射される。光照射方向に向かった紫外線は、マスクＭを透ってワークステージ７に載置されたワークＷを照射することができる。
【００３８】
本実施例に係る高圧放電ランプ２は、内部２１４に一対の電極２３１，２３２が対向配置されると共に少なくとも水銀が封入される発光部２１１と発光部２１１の両端から伸びると共に箔２４１，２４２を埋設する封止部２１２，２１３とからなる放電管２１と、封止部２１２，２１３の両端から突出する外部リード２５１，２５２と、からなる高圧放電ランプ２において、外管２２が放電管２１を覆うように設けられ、発光部２１１の外周面の少なくとも一部が外管２２の内周面に接触状態で配置され、外管２２の外周面の少なくとも電極２３１，２３２間の径方向に導電性部材２６を設けたことを特徴とする。
これにより、本実施例に係る高圧放電ランプ２は、外管２２における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の帯電を均一にすることができ、黒色物質が偏在して付着することを防止することができる。このため、ランプ２の長手方向における照度分布をランプ２使用時間にかかわらず一定にすることができる。
【００３９】
特に、導電性部材２６が、外管２２の外周面において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８を覆うと共に、発光部２１１の内部２１４に位置する電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を覆うことにより、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の電子をそれ以外の部分に移動させることができ、外管２２の外周面における金属イオンによる黒色物質の付着を防止することができる。
【００４０】
さらに、導電性部材２６がクロムを含有するステンレスからなることを特徴とすることにより、導電性部材２６中の金属イオンが冷却水Ｌ中に溶出することを防止することができ、導電性部材２６による外管２２への黒色物質の付着を防止することができる。
【００４１】
その上、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１と外管２２の内周面との間に全周に伸びる空隙２７が形成されることを特徴とすることにより、放電管２１における電極２３１，２３２の径方向にある過冷却防止部分２１７が過冷却されることを防止でき、水銀未蒸発による照度低下を防止することができる。
【００４２】
本実施例に係る光照射装置１は、上述の高圧放電ランプ２を具備し、高圧放電ランプ２の外方にジャケット３が配置され、高圧放電ランプ２に沿って反射鏡５２が配置されたことを特徴とする。これにより、上述の高圧放電ランプ２の外部リード２５１，２５２と冷却水Ｌとの間に複雑な絶縁構造を必要としないので、簡便な構造にすることができる。また、高圧放電ランプ２の外周面に冷却水Ｌで充分に冷却することができるので、所期の紫外線照射を確実に行なうことができる。
【００４３】
本発明に係る高圧放電ランプ２の第１の実施例の別の実施例を図５及び図６を用いて説明する。
【００４４】
図５及び図６は、図１及び図２に示した光照射装置１に用いられる高圧放電ランプ２の説明図である。図５は高圧放電ランプ２の長手方向に沿った断面図であり、図６は図５に示した高圧放電ランプ２の外観図である。図５及び図６は、図３に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
【００４５】
図５及び図６に示す高圧放電ランプ２は、網状の導電性部材２６を用いた点で、図３及び図４と相違する。図５及び図６の説明として、図３及び図４との相違点について述べる。
【００４６】
放電管２１の発光部２１１の直管状の中央部２１１１と封止部２１２，２１３との間には、発光部２１１の中央部２１１１の外径寸法より小さい封止部２１２，２１３の外径寸法に向かって外径が連続的に小さくなるように、縮径部２１１２が設けられる。放電管２１の内部に設けた電極２３１，２３２は、その径方向に放電管２１の縮径部２１１２が位置するように配置される。
外管２２は、放電管２１の発光部２１１の中央部２１１１の外径寸法Ｒ１と同等の内径寸法をもつ直管状であり、放電管２１の発光部２１１の中央部２１１１の外周面に設けられて接触状態になる。
電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１の縮径部２１１２は外管２２と接触しないので、縮径部２１１２の外周面と外管２２の内周面との間に全周に伸びる空隙２７が形成され、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１に過冷却防止部分２１７が形成される。すなわち、放電管２１において、発光部２１１の内部２１４に位置される電極２３１，２３２（発光部２１１の内部２１４にある電極２３１，２３２の先端部から発光部２１１の端部まで）の外方に、過冷却防止部分２１７が周方向に伸びるように形成される。
【００４７】
外管２の長手方向の両端に蓋をするように、中心軸に外部リード２５１，２５２を貫通させるベース２８２が設けられる。ベース２８２は、例えばセラミックスにより形成される。
放電管２１における外部リード２５１，２５２の径方向にある封止部２１２，２１３の外周面と、外管２２の内周面と、ベース２８２の封止部２１２，２１３側の端面との間には無機接着剤２８１が設けられ、放電管２１と外管２２とベース２８２とが固定される。
【００４８】
外管２２における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に、導電性部材２６である網状の金属部材２６が設けられる。網状の金属部材２６は、例えばステンレスにより形成され、図６に示すように、外管２２の外周面を接するよう囲繞する。特に、網状の金属部材２６が自己伸縮性を有すれば、外管２２の外周面に好適に密着させることができる。
【００４９】
高圧放電ランプ２の外部リード２５１，２５２には図示しない電源に接続される。高圧放電ランプ２は、図示しない電源から給電されると、電極２３１，２３２間で放電が起きて点灯する。
ランプ２点灯時、図示しない電源から給電された高圧放電ランプ２は、電極２３１，２３２間で放電が起きることによって点灯する。ランプ２点灯時、図１に示す一対の流路形成部材４１，４２には図示しないポンプが接続されており、図示しないポンプによって一方の流路形成部材４１の内部の流路４１５に冷却水Ｌが供給される。冷却水Ｌは、一方の流路形成部材４１の内部の流路４１５と連続した高圧放電ランプ２の外面とジャケット３の内面との間の流路３１に供給される。ジャケット３の流路３１を流れる冷却水Ｌは、ジャケット３の流路３１に連続した他方の流路形成部材４２の内部の流路４２５へ排出される。
【００５０】
高圧放電ランプ２の放電管２１１は、その内部の電極２３１，２３２間の放電によって加熱される。放電管２１の外周面は外管２２の内周面に接触状態にあるため、加熱された発光部２１１の熱は外管２２に伝熱される。外管２２は、その外方の流路３１に冷却水Ｌが流れることにより、発光部２１１からの熱を冷却水Ｌに伝熱する。結果として、放電管２１の発光部２１１の熱は、冷却水Ｌによって冷却される。これにより、放電管２１の発光部２１１における電極２３１，２３２間の径方向にある加熱される部分２１８を充分に冷却することができ、放電管２１の発光部２１１の過熱による破損を防止することができる。
【００５１】
電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１と外管２２との間に、周方向に伸びる空隙２７が形成されることにより、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１に過冷却防止部分２１７が形成される。過冷却防止部分２１７は、その周方向にある空隙２７により外管２２への伝熱作用を弱められるので、冷却水Ｌによる過冷却を防止することができ、水銀の未蒸発による照度低下を防止できる。
【００５２】
本実施例に係る高圧放電ランプ２は、外管２２の外周面において、少なくとも電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に導電性部材２６を設けたことにより、外管２２に偏在する電子の帯電を導電性部材２６で覆われた部分で均一にすることができる。このため、外管２２の外周面に冷却水Ｌを流しても、外管２２の長手方向において黒色の付着物が偏在して形成されることを防止することができ、線光源２として好適に機能させることができる。
特に、導電性部材２６は、外管２２の外周面において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８を覆うと共に、発光部２１１の内部２１４に位置する電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を覆うことにより、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の電子をそれ以外の部分に移動させることができ、外管２２の外周面における金属イオンによる黒色物質の付着を防止することができる。
【００５３】
外管２２の外周面に接するように設けられる導電性部材２６の材質としては、外管２２よりも導電性を有するものが用いられるが、特にクロム（Ｃｒ）を含有するステンレスが好適に用いられる。これは、クロム（Ｃｒ）を含有するステンレスには酸化クロムからなる不動態膜が形成されるため、導電性部材２６中の金属イオンが冷却水中に溶出することを防止することができ、導電性部材２６による外管２２への黒色物質の付着を防止することができる。
【００５４】
ランプ２点灯時、放電管２１が破損すると発光部２１１の内部２１４の圧力が大きいので、放電管２１が破裂する場合がある。本発明における高圧放電ランプ２は二重管構造なので、発光部２１１の内部２１４の水銀や放電管２１の破片を光照射装置１のジャケット３の流路３１に流入することを防止することができる。
さらに、放電管２１の破裂により外管２２も破損する場合、導電性部材２６として網状の金属部材２６を用いることにより、放電管２１及び外管２２の破片を光照射装置１のジャケット３の流路３１に流入することを防止することができる。
【００５５】
高圧放電ランプ２の放電管２１の内部２１４の電極２３１，２３２間での放電によって、発光金属から紫外線が照射される。高圧放電ランプ２から照射される紫外線には、光照射方向に向かうものと反射面５１に向かうものがある。反射面５１に向かった紫外線は、反射面５１によって反射されることで、光照射方向に向かって照射される。このため、高圧放電ランプ２からの紫外線は結果的に光照射方向に照射される。光照射方向に向かって紫外線は、マスクＭを透ってワークステージ７に載置されたワークＷを照射することができる。
【００５６】
本実施例に係る高圧放電ランプ２は、内部２１４に一対の電極２３１，２３２が対向配置されると共に少なくとも水銀が封入される発光部２１１と発光部２１１の両端から伸びると共に箔２４１，２４２を埋設する封止部２１２，２１３とからなる放電管２１と、封止部２１２，２１３の両端から突出する外部リード２５１，２５２と、からなる高圧放電ランプ２において、外管２２が放電管２１を覆うように設けられ、発光部２１１の外周面の少なくとも一部が外管２２の内周面に接触状態で配置され、外管２２の外周面の少なくとも電極２３１，２３２間の径方向に導電性部材２６を設け、導電性部材２６が網状の金属部材２６であることを特徴とする。
これにより、本実施例に係る高圧放電ランプ２は、外管２２における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の帯電を均一にすることができ、黒色物質が偏在して付着することを防止することができる。このため、ランプ２の長手方向における照度分布をランプ２使用時間にかかわらず一定にすることができる。
また、導電性部材２６が網状の金属部材２６であることにより、放電管２１及び外管２２が破裂しても、その破片が飛散することを防止することができる。
【００５７】
特に、導電性部材２６が、外管２２の外周面において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８を覆うと共に、発光部２１１の内部２１４に位置する電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を覆うことにより、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の電子をそれ以外の部分に移動させることができ、外管２２の外周面における黒色物質の付着を防止することができる。
【００５８】
さらに、導電性部材２６がクロムを含有するステンレスからなることを特徴とすることにより、導電性部材２６中の金属イオンが冷却水Ｌ中に溶出することを防止することができ、導電性部材２６による外管２２への黒色物質の付着を防止することができる。
【００５９】
その上、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１と外管２２の内周面との間に全周に伸びる空隙２７が形成されることを特徴とすることにより、放電管２１における電極２３１，２３２の径方向にある過冷却防止部分２１７が過冷却されることを防止でき、水銀未蒸発による照度低下を防止することができる。
【００６０】
本実施例に係る光照射装置１は、上述の高圧放電ランプ２を具備し、高圧放電ランプ２の外方にジャケット３が配置され、高圧放電ランプ２に沿って反射鏡５２が配置されたことを特徴とする。これにより、上述の高圧放電ランプ２の外部リード２５１，２５２と冷却水Ｌとの間に複雑な絶縁構造を必要としないので、簡便な構造にすることができる。また、高圧放電ランプ２の外周面に冷却水Ｌで充分に冷却することができるので、所期の紫外線照射を確実に行なうことができる。
【００６１】
本発明に係る高圧放電ランプ２の第１の実施例の別の実施例を図７を用いて説明する。
【００６２】
図７は、図１及び図２に示した光照射装置１に用いられる高圧放電ランプ２の説明図である。図７（ａ）は高圧放電ランプ２の長手方向に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）の高圧放電ランプ２の一方の電極２３１側の一部拡大図であり、（ｃ）は（ａ）の高圧放電ランプ２の長手方向に対して垂直方向に沿ったＣ−Ｃ断面図であり、（ｄ）は（ａ）の高圧放電ランプ２の長手方向に対して垂直方向に沿ったＤ−Ｄ断面図である。図７は、図３に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
【００６３】
図７に示す高圧放電ランプ２は、外管２２に拡径部を設けた点で、図３と相違する。図７の説明として、図３との相違点について述べる。
【００６４】
外管２２は、その中央に円筒状の中央部２２１と、その両端部に中央部２２１に比して内径寸法の大きな円筒状の拡径部２２２，２２３とからなるパイプ状である。
外管２２は、その中央部２２１の内周面が放電管２１の外周面に接触状態になるように設けられる。外管２２の両端部にある拡径部２２２，２２３は電極２３１，２３２の径方向に設けられる。これにより、外管２２と電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１との間に周方向に伸びる空隙２７が形成され、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１に過冷却防止部分２１７が形成される。すなわち、放電管２１において、発光部２１１の内部２１４に位置される電極２３１，２３２（発光部２１１の内部２１４にある電極２３１，２３２の先端部から発光部２１１の端部まで）の外方に、過冷却防止部分２１７が周方向に伸びるように形成される。
外管２２の拡径部２２３の内周面と放電管２１の一方の封止部２１２の外周面との間には、無機接着剤２８１が設けられる。
【００６５】
外管２２は、その中央部２２１の内径寸法Ｒ３が放電管２１の発光部２１１の外径寸法と同等の大きさをもつ主パイプ体と、主パイプ体より内径寸法Ｒ４が大きい拡径部２２２，２２３形成用パイプ体とからなり、拡径部２２２，２２３形成用パイプ体が主パイプ体の中心軸に一致するようにその両端に接続されることにより形成される。
外管２２の内部に放電管２１が挿入され、外管２２の中央部２２１の内周面は、放電管２１の外周面における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８が接触状態になる。また、外管２２の拡径部２２２，２２３の内方には、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１の過冷却防止部分２１７が配置される。これにより、過冷却防止部分２１７と拡径部２２２，２２３との間には周方向に伸びる空隙２７が形成される。
【００６６】
外管２の長手方向の両端に蓋をするように、中心軸に外部リード２５１，２５２を貫通させるベース２８２が設けられる。ベース２８２は、例えばセラミックスにより形成される。
放電管２１における外部リード２５１，２５２の径方向にある封止部２１２，２１３の外周面と、外管２２の内周面と、ベース２８２の封止部２１２，２１３側の端面との間には無機接着剤２８１が設けられ、放電管２１と外管２２とベース２８２とが固定される。
【００６７】
外管２２における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に、導電性部材２６である線状の金属部材２６が設けられる。線状の金属部材２６は、例えばステンレスにより形成され、外管２２の外周面に接するように螺旋状に巻回される。
【００６８】
高圧放電ランプ２の外部リード２５１，２５２には図示しない電源に接続される。高圧放電ランプ２は、図示しない電源から給電されると、電極２３１，２３２間で放電が起きて点灯する。
ランプ２点灯時、図示しない電源から給電された高圧放電ランプ２は、電極２３１，２３２間で放電が起きることによって点灯する。ランプ２点灯時、図１に示す一対の流路形成部材４１，４２には図示しないポンプが接続されており、図示しないポンプによって一方の流路形成部材４１の内部の流路４１５に冷却水Ｌが供給される。冷却水Ｌは、一方の流路形成部材４１の内部の流路４１５と連続した高圧放電ランプ２の外面とジャケット３の内面との間の流路３１に供給される。ジャケット３の流路３１を流れる冷却水Ｌは、ジャケット３の流路３１に連続した他方の流路形成部材４２の内部の流路４２５へ排出される。
【００６９】
高圧放電ランプ２の放電管２１１は、その内部の電極２３１，２３２間の放電によって加熱される。放電管２１の外周面は外管２２の中央部２２１の内周面に接触状態にあるため、加熱された発光部２１１の熱は外管２２に伝熱される。外管２２は、その外方の流路３１に冷却水Ｌが流れることにより、発光部２１１からの熱を冷却水Ｌに伝熱する。結果として、放電管２１の発光部２１１の熱は、冷却水Ｌによって冷却される。これにより、放電管２１の発光部２１１における電極２３１，２３２間の径方向にある加熱される部分２１８を充分に冷却することができ、放電管２１の発光部２１１の過熱による破損を防止することができる。
【００７０】
電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１と外管２２との間に、周方向に伸びる空隙２７が形成されることにより、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１に過冷却防止部分２１７が形成される。過冷却防止部分２１７は、その周方向にある空隙２７により外管２２への伝熱作用を弱められるので、冷却水Ｌによる過冷却を防止することができ、水銀の未蒸発による照度低下を防止できる。
【００７１】
本実施例に係る高圧放電ランプ２は、外管２２の外周面において、少なくとも電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８に導電性部材２６を設けたことにより、外管２２に偏在する電子の帯電を導電性部材２６で覆われた部分で均一にすることができる。このため、外管２２の外周面に冷却水を流しても、外管２２の長手方向において黒色の付着物が偏在して形成されることを防止することができ、線光源２として好適に機能させることができる。
特に、導電性部材２６は、外管２２の外周面において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８を覆うと共に、発光部２１１の内部２１４に位置する電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を覆うことにより、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の電子をそれ以外の部分に移動させることができ、外管２２の外周面における黒色物質の付着を防止することができる。
【００７２】
外管２２の外周面に接するように設けられる導電性部材２６の材質としては、外管２２よりも導電性を有するものが用いられるが、特にクロム（Ｃｒ）を含有するステンレスが好適に用いられる。これは、クロム（Ｃｒ）を含有するステンレスには酸化クロムからなる不動態膜が形成されるため、導電性部材２６中の金属イオンが冷却水中に溶出することを防止することができ、導電性部材２６による外管２２への黒色物質の付着を防止することができる。
【００７３】
高圧放電ランプ２の放電管２１の内部２１４の電極２３１，２３２間での放電によって、発光金属から紫外線が照射される。高圧放電ランプ２から照射される紫外線には、光照射方向に向かうものと反射面５１に向かうものがある。反射面５１に向かった紫外線は、反射面５１によって反射されることで、光照射方向に向かって照射される。このため、高圧放電ランプ２からの紫外線は結果的に光照射方向に照射される。光照射方向に向かって紫外線は、マスクＭを透ってワークステージ７に載置されたワークＷを照射することができる。
【００７４】
本実施例に係る高圧放電ランプ２は、内部２１４に一対の電極２３１，２３２が対向配置されると共に少なくとも水銀が封入される発光部２１１と発光部２１１の両端から伸びると共に箔２４１，２４２を埋設する封止部２１２，２１３とからなる放電管２１と、封止部２１２，２１３の両端から突出する外部リード２５１，２５２と、からなる高圧放電ランプ２において、外管２２が放電管２１を覆うように設けられ、発光部２１１の外周面の少なくとも一部が外管２２の内周面に接触状態で配置され、外管２２の外周面の少なくとも電極２３１，２３２間の径方向に導電性部材２６を設けたことを特徴とする。
これにより、本実施例に係る高圧放電ランプ２は、外管２２における電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の帯電を均一にすることができ、黒色物質が偏在して付着することを防止することができる。このため、ランプ２の長手方向における照度分布をランプ２使用時間にかかわらず一定にすることができる。
【００７５】
特に、導電性部材２６が、外管２２の外周面において、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８を覆うと共に、発光部２１１の内部２１４に位置する電極２３１，２３２の径方向にある部分２１７を覆うことにより、電極２３１，２３２間の径方向にある部分２１８の電子をそれ以外の部分に移動させることができ、外管２２の外周面における黒色物質の付着を防止することができる。
【００７６】
さらに、導電性部材２６がクロムを含有するステンレスからなることを特徴とすることにより、導電性部材２６中の金属イオンが冷却水Ｌ中に溶出することを防止することができ、導電性部材２６による外管２２への黒色物質の付着を防止することができる。
【００７７】
その上、電極２３１，２３２の径方向にある放電管２１と外管２２の内周面との間に全周に伸びる空隙２７が形成されることを特徴とすることにより、放電管２１における電極２３１，２３２の径方向にある過冷却防止部分２１７が過冷却されることを防止でき、水銀未蒸発による照度低下を防止することができる。
【００７８】
本実施例に係る光照射装置１は、上述の高圧放電ランプ２を具備し、高圧放電ランプ２の外方にジャケット３が配置され、高圧放電ランプ２に沿って反射鏡５２が配置されたことを特徴とする。これにより、上述の高圧放電ランプ２の外部リード２５１，２５２と冷却水Ｌとの間に複雑な絶縁構造を必要としないので、簡便な構造にすることができる。また、高圧放電ランプ２の外周面に冷却水Ｌで充分に冷却することができるので、所期の紫外線照射を確実に行なうことができる。
【００７９】
なお、図７に示す高圧放電ランプ２においても、導電性部材２６として、図５及び図６に示した網状の金属部材２６を設けてもかまわない。
【００８０】
なお、上述の高圧放電ランプ２は水銀と希ガスが封入されたものに限定されるものではなく、発光金属に水銀と共に金属ハロゲン化物（ヨウ化鉄）が封入され、希ガスとしてアルゴンが封入されたものであってもかまわない。
【００８１】
また、放電管２１の封止方法は、石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして圧潰するピンチシール法により形成してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る光照射装置の説明図である。
【図２】本発明に係る光照射装置の説明図である。
【図３】本発明に係る高圧放電ランプの説明図である。
【図４】本発明に係る高圧放電ランプの説明図である。
【図５】本発明に係る高圧放電ランプの説明図である。
【図６】本発明に係る高圧放電ランプの説明図である。
【図７】本発明に係る高圧放電ランプの説明図である。
【図８】従来に係る光照射装置の説明図である。
【図９】従来に係る高圧放電ランプの説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１        光照射装置
２        高圧放電ランプ
２１      放電管
２１１    発光部
２１１１  中央部
２１１２  縮径部
２１２    一方の封止部
２１３    他方の封止部
２１４    発光部の内部
２１７    過冷却防止部分
２１８    電極間の径方向にある部分
２２      外管
２２１    中央部
２２２    一方の拡径部
２２３    他方の拡径部
２３１    一方の電極
２３２    他方の電極
２４１    一方の箔
２４２    他方の箔
２５１    一方の外部リード
２５２    他方の外部リード
２６      導電性部材
２７      空隙
２８１    無機接着剤
２８２    ベース
３        ジャケット
３１      流路
４１      一方の流路形成部材
４１１    大径の口締め部
４１２    小径の口締め部
４１３    Ｏリング
４１４    Ｏリング
４１５    流路
４２      他方の流路形成部材
４２１    大径の口締め部
４２２    小径の口締め部
４２３    Ｏリング
４２４    Ｏリング
４２５    流路
５１      反射面
５２      反射鏡
６        マスクステージ
７        ワークステージ
Ｒ１      外管の中央部の内径寸法
Ｒ２      外管の拡径部の内径寸法
Ｒ３      放電管の発光部の外径寸法
Ｒ４      放電管の封止部の外径寸法
Ｌ        冷却水
Ｍ        マスク
Ｗ        ワーク
【図１】
2008311168.tif 000003
【図２】
2008311168.tif 000004
【図３】
2008311168.tif 000005
【図４】
2008311168.tif 000006
【図５】
2008311168.tif 000007
【図６】
2008311168.tif 000008
【図７】
2008311168.tif 000009
【図８】
2008311168.tif 000010
【図９】
2008311168.tif 000011