(57)【要約】【課題】露光面或いは焼付面上に高輝度の分布光量が均一な高輝度放電ランプを得る。【解決手段】管体５又は６が略逆Ｕ字状又は方形状の第１及び少なくとも第２の高輝度放電ランプＭ1 ，Ｍ2 を有するダブルランプＷＬ或いはマルチランプＭＬを提供する。【選択図】        図１
2004207070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対の放電電極部間に曲管状の第１の放電空間部を形成した第１の管体から成る高輝度放電ランプであって、
上記第１の対の放電電極部間に少なくとも１つの曲管状の第２の放電空間部と第２の対の放電電極部を形成した第２の管体を配設させて成ることを特徴とする高輝度放電ランプ。
【請求項２】
前記第１及び少なくとも第２の放電空間部を略逆Ｕ字状と成したことを特徴とする請求項１記載の高輝度放電ランプ。
【請求項３】
前記第１及び少なくとも第２の放電空間部を略方形状と成したことを特徴とする請求項１記載の高輝度放電ランプ。
【請求項４】
前記少なくとも第２の放電空間内に第３の対の放電電極を有する第３の放電空間部を有する第３の管体を設けて成ることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の高輝度放電ランプ。
【請求項５】
前記第１及び第２の放電空間部を有する少なくとも第１及び第２の管体から放射される露光面或は焼付面上の照度域を同一で均一分布する様に成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のいづれか１項記載の高輝度放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高輝度放電ランプに係わり、特に超高圧水銀等の曲管放電灯を用いて露光面上の絶対光量を増加させた高輝度放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高輝度放電ランプ（High Intensity Discharge Lamp ：以下ＨＩＤと記す）は一般的には発光するアークが発光管の管壁温度によって、安定化される管壁負荷が３×１０-4ｗ．ｍ-2以上である熱陰極放電ランプと定義されていて一般的には高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプを指している。
【０００３】
高圧水銀ランプは点灯中の蒸気分圧が１０5 Ｐａ以上の水銀蒸気中の放電によって発光し、メタルハライドランプは金属蒸気とハロゲン化物の解離生成物との混合中の放電によって発光し、高圧ナトリウムランプは、点灯中の蒸気圧が１０4 Ｐａ程度のナトリウム蒸気中の放電によって発光している。
【０００４】
本発明者は上述の高圧水銀灯を超高圧化し、点灯時の圧力を２×１０7 Ｐａ程度とし、ガラス管を逆Ｕ字状に形成した曲管放電ランプを特許文献１で提案している。
【０００５】
図１２は特許文献１に開示された超高圧水銀灯を示すものであり、この構造を簡単に説明すると、超高圧水銀ランプＭは放電空間２２を内部に形成する逆Ｕ字状に弯曲形成された石英管等より成る管体２１を設け、この管体２１の両端に例えばタングステン線より成る棒状の放電電極２３Ｌ及び２３Ｒが、管体２１の両端部の管軸上に貫通配置され、且つ気密的に封着されている。
【０００６】
又、管体２１の両端部には各端から所要の間隔を保持した位置に環状に縊れ部２４Ｌ及び２４Ｒを管体２１自体に突設し、各縊れ部２４Ｌ及び２４Ｒからガラスの管体２１の各端の封着部の間に水銀２６Ｌ及び２６Ｒを充填した水銀溜２５Ｌ及び２５Ｒを形成する。各電極２３Ｌ及び２３Ｒは、その内端が水銀２６Ｌ及び２６Ｒより突出するようになされ、各電極２３Ｌ及び２３Ｒの外端自体より成るリード、又はこの外端に連結されて成るリード２７Ｌ及び２７Ｒが管体２１外に導出されている。
【０００７】
又、超高圧水銀ランプＭの両端には、他部との電気的連結及び機械的補強に供する金属又は合成樹脂より成るベース２８を設ける。このベース２８には、管体２１の両端部を夫々挿入する透孔２９Ｌ及び２９Ｒが穿設され、これら透孔２９Ｌ及び２９Ｒを通じて両電極２３Ｌ及び２３Ｒのリード２７Ｌ及び２７Ｒがベース２８の例えば下端より導出される。また、透孔２９Ｌ及び２９Ｒ内には、接着剤３０、例えばベース２８が導電性である場合は絶縁性接着剤が充填されてベース２８に管体２１の機械的保持がなされる。
【０００８】
上述の構成によると放電空間２２を物理的に両端の水銀溜２５Ｌ及び２５Ｒより上方に配置したので水銀の蒸発凝縮の繰り返しにおいて、液化した水銀２６Ｌ及び２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ及び２５Ｒへと戻ることから、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させることができると共に、管体２１が屈曲されていることによってベース２８から両電極の端子導出をなし得ることから、外部回路との連結が簡便となると共に、ベース２８によって管体２１の両端部が機械的に一体化されることによって補強効果を生じ、管体２１の破損事故が激減される。また、全体の小型コンパクト化もはかられる。更に、超高圧水銀ランプが直線状である場合に比し、配光分布もとり易いという利点がある。
【０００９】
【特許文献１】
特公平６−３０２４０号公報（３頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１１で説明した略逆Ｕ字状に形成した高輝度放電ランプによるとプリント基板、ＩＣリードフレーム、陰極線管の蛍光体やシャドウマスク、印刷製版等の露光或いは焼付等の光源として用いる場合、露光面或いは焼付面の絶対光量の不足及び配光分布を考慮した時の照度分布の均一性調整が難しい課題を有していた。
【００１１】
本発明は叙上の課題を解消した高輝度放電ランプを提供しようとするものであり、発明が解決しようとする課題は露光面或いは焼付面での絶対光量を増大させると共に、照度分布の均一性調整が容易な高輝度放電ランプを得ようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の高輝度放電ランプは第１の対の放電電極部１Ｌ，１Ｒ間に曲管状の第１の放電空間部３を形成した第１の管体５から成る高輝度放電ランプＭ1 であって、第１の対の放電電極部１Ｌ，１Ｒ間に少なくとも１つの曲管状の第２の放電空間２Ｌ，２Ｒ部と第２の対の放電電極部４を形成した第２の管体６を配設させて成るものである。
【００１３】
第２の本発明の高輝度放電ランプは第１及び少なくとも第２の放電空間部３又は４を略逆Ｕ字状と成したものである。
【００１４】
第３の本発明の高輝度放電ランプは第１及び少なくとも第２の放電空間部３又は４を略方形状と成したものである。
【００１５】
第４の本発明の高輝度放電ランプは少なくとも第２の放電空間部４内に第３の対の放電電極１４Ｌ，１４Ｒを有する第３の放電空間部１３を有する第１２の管体９を設けて成るものである。
【００１６】
第５の本発明の高輝度放電ランプは少なくとも第１及び第２の放電空間部３及び４から成る第１及び少なくとも第２の管体５及び６から放射される露光面或いは焼付面上の照度域を同一で均一分布と成る様に成したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高輝度放電ランプとして複数の超高圧水銀ランプを曲管状に形成した曲管放電ランプを図１乃至図１１を用いて詳記する。
【００１８】
図１（Ａ）（Ｂ）は本発明の１形態例を示す曲管放電ランプの正面図及び右側面図、図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の他の形態例を示す曲管放電ランプの正面図及び右側面図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の露光方法を説明する斜視図、図４乃至図８は本発明の更に他の形態例を示す曲管放電ランプの正面図及び右側面図、図９は本発明に用いる照度分布測定方法を説明するための斜視図、図１０（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１及び第２の高圧水銀ランプの夫々の露光面での照度分布特性図、図１１は本発明の露光面でのＷＬの照度分布特性図である。
【００１９】
以下、図１（Ａ）（Ｂ）乃至図１０に於いて、図１１との対応部分には同一符号を付して説明する。
【００２０】
図１（Ａ）（Ｂ）に於いて、第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 を構成する石英等の碍子より成る第１及び第２の管体５及び６はその平面形状が図１（Ａ）に示す様に略逆Ｕ字状の底部（図１（Ａ）では頂部）を折曲げ部を除いて直線状とした略方形状（以下方形状と記す）に形成される。
【００２１】
即ち、方形状に形成した第１及び第２の管体５及び６の両端内には図１１と同様にタングステン線より成る棒状の左右の放電電極２３Ｌ及び２３Ｒが設けられ、これら第１及び第２の管体５及び６の左右封止端から貫通立設されている。左右の放電電極２３Ｌ及び２３Ｒ近傍の第１及び第２の管体５及び６の内壁には縊れ部２４Ｌ及び２４Ｒが突出形成され、左右封止部と縊れ部２４Ｌ及び２４Ｒ間には水銀を挿入して水銀溜２５Ｌ及び２５Ｒが形成されている。
【００２２】
第１及び第２の管体５及び６内の左右の放電電極２３Ｌ及び２３Ｒ部に対向する第１及び第２の管体部分は略直線状と成され、第１及び第２の放電空間部３及び４を形成する曲管部分は直線部とコーナ部でＲをとったコ字状と成され、第１及び第２の管体５及び６は全体として方形状と成されている。
【００２３】
第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 の管体５及び６の左右両端の第１及び第２の放電電極部１Ｌ，１Ｒ及び２Ｌ，２Ｒは第１及び第２の放電電極２３Ｌ及び２３Ｒを電気的な連結及び機械的に補強するために合成樹脂より成る円筒状ベースと成され、これら円筒状ベースは板状で略長方形状のベース２８と一体に形成されている。
【００２４】
これら第１及び第２の放電電極部１Ｌ，１Ｒ及び２Ｌ，２Ｒの円筒状ベースと長方形状のベース２８を貫通したリード２７Ｌ及び２７Ｒは端子３５を介して外部に導出されている。尚８は第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 ，Ｍ2 を水冷するための水路管を示す。
【００２５】
即ち、図１（Ａ）の超高圧水銀灯（ダブルランプ、以下ＷＬと記す）は第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 で構成され、第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 を構成する第１及び第２の管体５及び６は方形状と成され、略コ字状の第１及び第２の放電空間部３及び４と第１及び第２の放電電極を内蔵した直線管体部より構成され、これら直線管体部が埋込まれた第１及び第２の放電電極部１Ｌ，１Ｒ及び２Ｌ，２Ｒは第１の高圧水銀ランプＭ1 の内側に第２の高圧水銀ランプＭ2 が配される様にして、第１及び第２の管体３及び４は異なる大きさの同一形状と成している。
【００２６】
図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の他の形態例を示す高圧水銀ランプであり、図１（Ａ）（Ｂ）との相違点は第１及び第２の高圧水銀ランプの曲管部を形成する第１及び第２放電空間部３及び４部分の管体５及び６を図１１と同様に逆Ｕ字状と成した以外は全く同一構成であるので同一部分には図１（Ａ）（Ｂ）と同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２７】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明のＷＬを光源として用いた場合の露光方法或いは焼付方法を説明するための斜視図である。
【００２８】
図３（Ｄ）は本発明のＷＬを露光面１０上に露光する場合の１形態例を示すものであり、パラボラ状の曲率を有する凹面鏡と成された反射板１１を介して露光面１０上に露光或いは焼付が行なわれる。この場合、図３（Ａ）に示す様にＷＬの小さいコ字状管体で構成される第２の高圧水銀ランプＭ2 で反射板１１を介して露光面或いは焼付面１０に投射される露光面或いは焼付面１０ａ上の光量は露光面或いは焼付面１０ａに対し均一に分布する様に調整される。
【００２９】
同様に、図３（Ｂ）に示すようにＷＬの大きいコ字状管体で構成される第１の高圧水銀ランプＭ1 で反射板１１を介して露光面或いは焼付面１０に投射される露光面或いは焼付面１０ｂ上の光量は露光面或いは焼付面１０ｂに対し均一に分布する様に調整される。
【００３０】
従って、露光面或いは焼付面１０上では図３（Ｃ）に示す様に第１の高圧水銀ランプＭ1 と第２の高圧水銀ランプＭ2 での均一に分布された露光面１０ａ及び１０ｂ  を合わせた露光用の光量と成るため、第１及び第２の点灯電力が１：１の割合であれば略２倍の光量が得られ露光或いは焼付面１０上の絶対光量の増加が図られると共に万一、一方の高圧水銀ランプが照度低下を起こしても照度分布全体としてみた時の影響を極めて小さく出来るため露光装置や焼付装置用の光源に適したＷＬを得ることが出来る。
【００３１】
図４（Ａ）（Ｂ）乃至図８（Ａ）（Ｂ）に示す高圧水銀ランプは本発明の更に他の形態例を示すＷＬ及び多段ランプ（マルチランプ：ＭＬ）を示すもので図１及び図２との対応部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３２】
図４（Ａ）（Ｂ）は図２で示した第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 の第１及び第２の管体５及び６の形状をΩ型とし、第１及び第２の管体を略円状の第１及び第２の放電空間部３及び４と放電電極２３Ｌ及び２３Ｒを内蔵した直線部と成した場合である。
【００３３】
図５（Ａ）（Ｂ）は図１で示した第１及び第２の高圧水銀灯ランプＭ1 及びＭ2 の第１及び第２の管体５及び６の形状を逆凸型と成し、第１及び第２の放電空間部３及び４を略方形状と成したものであり、第１及び第２の放電電極部１Ｌ，１Ｒ及び２Ｌ，２Ｒ間を図１の場合に比べて狭める様に成した場合である。
【００３４】
図６（Ａ）（Ｂ）は図４（Ａ）で説明した第２の高圧水銀ランプＭ2 と図１（Ａ）で説明した第１の高圧水銀ランプＭ1 を組合わせてＷＬを構成させた場合であり、図７（Ａ）（Ｂ）では図５（Ａ）で説明した第２の高圧水銀ランプＭ2 と図１で説明した第１の高圧水銀ランプＭ1 を組合せてＷＬを構成させた場合を示す。
【００３５】
上述には示されていないが図１及び図２（Ａ）（Ｂ）に示した第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 又はＭ2 と図４（Ａ）（Ｂ）及び図５（Ａ）（Ｂ）で説明した第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 又はＭ2 を適宜組合せてＷＬを構成可能である。
【００３６】
図８（Ａ）（Ｂ）は多段ランプ（ＭＬ）構成を示すもので図８（Ａ）では図１で詳記したと同様の第１及び第２の管体５及び６から成る第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 に、更に第３の高圧水銀ランプＭ3 を追加したものである。
【００３７】
即ち、図８（Ａ）（Ｂ）では第２の高圧水銀ランプＭ2 の第２の放電電極部２Ｌ及び２Ｒ間は第３の放電空間部１３を略方形状と成した第３の管体１２及び第３の放電電極１４Ｌ及び１４Ｒをベース２８上に設けたものであり、この構成でも第３の高圧水銀ランプＭ3 の露光面１０上での光量分布は第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 と同一分布と成る様に形成する。
【００３８】
図９は照度分布の測定方法を示す模式的な原理図であり、図９で４０は反射板を構成するランプハウス、ＷＬは少なくとも第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 を有する曲管放電用の光源である。
【００３９】
光源ＷＬから所定距離Ｓまでを露光用の照射面とすると、この位置に受光板４７の受光素子４６が来る様に配置する。受光板４７には前段に置かれた全面を黒色塗料を塗布した遮光板４４にマトリックス状に形成した複数の透孔４５（図９では９個）を通して通過した光を受光する様に同じくマトリックス状に配列した複数のフォトダイオード等の受光素子４６が受光板４７上に配設されている。実際には受光板４７と遮光板４４は重ねられている。
【００４０】
上述の構成で光源ＷＬから出射した光はランプハウス４０で反射された光を含めて遮光板４４の透孔４５を通過して受光素子４６の受光面に照射される。この様なマトリックス状に配列した受光素子４６の個々の本発明のＷＬと従来のシングルの曲管放電ランプＭ′の照射面での照度分布測定結果を図１０及び図１１によって説明する。
【００４１】
図１０（Ａ）は図２に示した逆Ｕ字状の第１の高圧水銀ランプＭ1 の１本（外側）のみを用いた場合の直射成分の照射分布を示すもので図９で示す光源と受光板４７までの距離Ｓ＝９００ｍｍで照射面である受光板４７の大きさは８００ｍｍ×８００ｍｍであり高圧水銀ランプＭ1 のアーク長は１７０ｍｍ、ランプ出力２４．７ｍｗ／ｍｍを用いた場合を示すもので中心を０としてＸ及びＹ軸をマトリックス状に６４等分して中心部を１００％とし、各分割単位ブロックの輝度を％表示したものであり、測定結果を下記表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
図１０（Ｂ）に本発明の図２に示した逆Ｕ字状の第２の高圧水銀ランプＭ2 の１本（内側）のみを用いた場合の直射成分の照射分布を示すもので第１の高圧水銀ランプＭ1 と比べてアーク長１３５ｍｍと成した以外、図１０（Ａ）と同一条件で測定したもので測定結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
2004207070.tif 000004
【００４５】
図１０（Ｂ）は本発明の図２に示した第１及び第２の高圧水銀ランプＭ1 及びＭ2 の２本を用いた場合の直接成分の総合照射分布を示すものであり、第１の高圧水銀ランプＭ1 及び第２の高圧水銀ランプＭ2 は図１０（Ａ）（Ｂ）と同一仕様であり、測定結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】
2004207070.tif 000005
【００４７】
本発明は上述の総合照射分布特性図からも明らかな様にＷＬ或いはＭＬは大幅に絶対照度の増大が図られ、照度面での均一性が改善され均一な露光可能なＷＬ或いはＭＬが得られていることが解る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の高輝度放電ランプに依ると、プリント基板やＩＣリードフレーム、ＣＲＴのシャドウマスク等の露光光源に用いる場合の露光面の絶対光量を増加させると共に照度分布の均一性調整が容易なものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高輝度放電ランプの１形態例を示す正面及び側面図である。
【図２】本発明の高輝度放電ランプの他の形態例を示す正面及び側面図である。
【図３】本発明の高輝度放電ランプを用いた露光方法の説明図である。
【図４】本発明の高輝度放電ランプの更に他の形態例（Ｉ）を示す正面及び側面図である。
【図５】本発明の高輝度放電ランプの更に他の形態例（II）を示す正面及び側面図である。
【図６】本発明の高輝度放電ランプの更に他の形態例（III ）を示す正面及び側面図である。
【図７】本発明の高輝度放電ランプの更に他の形態例（IV）を示す正面及び側面図である。
【図８】本発明の高輝度放電ランプの更に他の形態例（Ｖ）を示す正面及び側面図である。
【図９】本発明に用いる照度分布測定方法を説明するための斜視図である。
【図１０】本発明に用いた１本の高圧水銀ランプの露光面での夫々の照度分布特性図である。
【図１１】本発明の２本の高圧水銀ランプの露光面での総合照射分布特性図である。
【図１２】従来の高圧水銀ランプの構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
Ｍ，Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ‥‥高圧水銀ランプ、ＷＬ‥‥ダブルランプ、ＭＬ‥‥マルチランプ、１Ｌ，１Ｒ，２Ｌ，２Ｒ‥‥第１及び第２の放電電極部、３，４‥‥第１及び第２の放電空間部、５，６‥‥第１及び第２の管体、１０，１０ａ，１０ｂ‥‥露光面、２８‥‥ベース
【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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【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】
2004207070.tif 000015
【図１１】
2004207070.tif 000016
【図１２】
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