(57)【要約】【課題】輸送するに際して、放電容器の破損を抑える構造を有する、外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置したエキシマ放電ランプを提供すること。【解決手段】外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置して、該外側管と内側管の間にエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入され両端が封じられた中空円筒状の放電容器を備えたエキシマ放電ランプであって、内側管と外側管の間に支持部材を前記放電容器の長さ方向で中央近傍に設けたことを特徴とするエキシマ放電ランプとする。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置して、該外側管と該内側管の間にエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入され両端が封じられた中空円筒状の放電容器を備えたエキシマ放電ランプであって、
該内側管と該外側管の間に支持部材を前記放電容器の長さ方向で中央近傍に設けたことを特徴とするエキシマ放電ランプ。
【請求項２】
前記支持部材を前記内側管および／または前記外側管と固定したことを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項３】
前記支持部材を前記放電容器の管軸方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項４】
前記支持部材は放電容器の外部に設けた保持部材の移動をすることで管軸方向に移動可能にしたことを特徴とする請求項３に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項５】
前記支持部材の少なくとも一部および前記保持部材の少なくとも一部が磁力を有する材料からなっていることを特徴とする請求項４に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項６】
前記支持部材の少なくとも一部が磁力を有する材料からなり、前記保持部材の少なくとも一部が強磁性体からなっていることを特徴とする請求項４に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項７】
前記支持部材の少なくとも一部が強磁性体からなり、前記保持部材の少なくとも一部が磁力を有する材料からなっていることを特徴とする請求項４に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項８】
前記支持部材が複数あり、該支持部材の少なくとも一つを中央近傍に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のエキシマ放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置して、該外側管と内側管の間にエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入され両端が封じられた中空円筒状の放電容器を備えたエキシマ放電ランプに関し、特に該エキシマ放電ランプの搬送時の放電容器割れを防止した構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶基板パネルの大画面化に伴い、液晶基板の紫外線処理に供される放電ランプの長尺化が望まれるようになってきている。近年、液晶基板の光洗浄など紫外線処理用途にはエキシマ分子の発光を利用し、高効率で単一波長の紫外線を放射する、例えば特開平１０−２８３９９４号公報に示されるようなエキシマ放電ランプが使用されるようになってきている。
【０００３】
エキシマ放電ランプにおいては、全長が８００ｍｍを超えるもの、例えば１０００ｍｍのものもある。図１は従来のエキシマ放電ランプの概略断面図である。放電ランプ１は内側管２１と外側管２２が同軸に配置して二重円筒管を構成するとともに、両端を閉じたことから内側管２１と外側管２２の間に放電空間３が形成された放電容器２となる。放電空間３には誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子からエキシマ光を放射するための放電ガス、例えばキセノンガスが封入されている。
【０００４】
外側管２２の外面には網状電極８が設けられ、内側管２１の内部に他方の電極である内側電極７が設けられる。網状電極８はシームレスに構成され、全体として伸縮性を有することから外側管２２への密着性を良くすることができる。内側電極７はパイプ状、あるいは断面において一部に切り欠きを有する概略Ｃ字状のものであり内側管２１に密着するように設けられる。
【０００５】
このような管軸方向の全長の長い放電ランプを、ダンボール等の梱包容器で概略水平に梱包してトラックなどで搬送した場合、ランプに与えられる大きな衝撃や振動で放電容器が割れるという不具合が起る場合があった。割れる場所は、図２に示すように両端部の内側管２１と外側管２２をシール（溶着）している側壁部２３やその近傍であった。割れる原因は以下のように考えられる。
【０００６】
衝撃がかかると外側管部は梱包材に固定されているために殆ど変形しないが、内側管部は両端で支持されており、中央部が撓む。撓みは管に応力を発生させる、と同時に両端の溶着している部位にも応力を発生させる。
【０００７】
両端の側壁部２３にかかる応力の方が、内側管２１自体にかかる応力より高いので、内側管２１自身より先に両端側壁部付近、特に内側管２１との接続部付近が破損するものと推測される。振動についても同様であり、さらにある周波数の振動がかかると、小さな振動でも内側管２１が両端を支点に共振して中央部が上下に変位（撓み）破損するものと推定される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２８３９９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、概略ランプ管軸に垂直に衝撃や振動が加わった場合に、放電容器の破損を抑える構造を有する、外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置して該外側管と内側管の間にエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入され両端が封じられた中空円筒状の放電容器を備えた、エキシマ放電ランプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置して、該外側管と該内側管の間にエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入され両端が封じられた中空円筒状の放電容器を備えたエキシマ放電ランプであって、該内側管と該外側管の間に支持部材を前記放電容器の長さ方向で中央近傍に設けたことを特徴とするエキシマ放電ランプとする。
【００１１】
本発明において放電容器の長さ方向で中央近傍とは放電容器端部から容器全長の１／４長さよりも中央寄りのことをいう。
【００１２】
請求項２の発明は、前記支持部材を前記内側管および／または前記外側管と固定したことを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１３】
請求項３の発明は、前記支持部材を前記放電容器の管軸方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１４】
請求項４の発明は、前記支持部材は放電容器の外部に設けた保持部材の移動をすることで管軸方向に移動可能にしたことを特徴とする請求項３に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１５】
請求項５の発明は、前記支持部材の少なくとも一部および前記保持部材の少なくとも一部が磁力を有する材料からなっていることを特徴とする請求項４に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１６】
請求項６の発明は、前記支持部材の少なくとも一部が磁力を有する材料からなり、前記保持部材の少なくとも一部が強磁性体からなっていることを特徴とする請求項４に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１７】
請求項７の発明は、前記支持部材の少なくとも一部が強磁性体からなり、前記保持部材の少なくとも一部が磁力を有する材料からなっていることを特徴とする請求項４に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１８】
請求項８の発明は、前記支持部材が複数あり、該支持部材の少なくとも一つを中央近傍に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のエキシマ放電ランプとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明における第１の実施例として図３（ａ）にエキシマ放電ランプ用の放電容器２の構造を示す。全長は例えば１０００ｍｍの放電容器である。
図３（ａ）では、放電容器２の中央部付近に支持部材４を挿入した。支持部材４は石英ガラス製で図３（ｃ）に示すようドーナツ状の円板形状をしたものを用いた。厚さは２ｍｍである。支持部材４は、輸送中の振動や衝撃、また放電容器２を垂直方向に傾けるときに管軸方向に移動しないように、放電容器２と溶着し固定した。具体的には、図３（ｂ）に示すように内側管２１と外側管２２に溶着させた。
【００２０】
支持部材４の固定方法について説明する。内側管２１と支持部材４の接合は、外側管２２との封止前に行う。まず内側管２１となるガラス管に支持部材４を固定位置まで通す。内側管２１を旋盤などで回転させながら支持部材４の両側から支持部材４と内側管２１の接触部を加熱し、内側管２１の中の圧力を少しずつ上げていくと、内側管２１は径方向に均一に広がり、支持部材４の外周は内側管２１と同軸上に固定される。
【００２１】
外側管２２と支持部材４の接合は、外側管２２と内側管２１を封止した後に行う。封止した放電容器２を旋盤などで回転させながら、支持部材４の真上の外側管を加熱する。ガラスがやわらかくなった時点で、少しずつ径方向に外側管２２を押さえと、外側管２２と固定される。また、放電空間部分を少し減圧状態にして旋盤を回転させながら加熱することだけでも外側管２２は均一に径が小さくなり、支持部材４は外側管２２と固定される。
【００２２】
このように放電容器２の中央部付近に支持部材４を固定することで、支点間の距離が短くなり、同じ衝撃が加わっても内側管２１の撓み量は大幅に減少する。したがって、両端の側板にかかる応力も大幅に減り、破損しにくくなる。
【００２３】
この実施例では支持部材４に図３（ｃ）のような構造のものを用いた。内側管２１と外側管２２を溶着すると放電容器２は支持部材４によって二つに仕切られるため、２度のガス封入工程が必要になる。しかし、図４（ａ）、図４（ｂ）のように支持部材４に穴４１や切れ込み４２を入れることで、放電ランプの製造工程において支持部材を挟んで両方の放電空間のガス流通が可能となり一度のガス封入工程で済む。
【００２４】
図５に本発明における第２の実施例としての放電容器の構造を示す。図５（ａ）は、前記第１実施例の放電容器において、支持部材４の固定を内側管２１だけに行ったものである。固定方法は前記第１実施例に記したものと同じである。衝撃が加わると内側管２１が撓み、放電容器中央部の支持部材４である円板付近が最も撓む。支持部材４が外側管２２と接触するまでは、両端部側壁を支点にして内側管２１が撓むが、外側管２２と接触すると、両端部側壁と支持部材４の３点が支点になるので、それ以上は撓みにくくなる。
【００２５】
図６は横軸に放電容器に加わる衝撃値、縦軸にそのとき端部に発生する応力を模式的に示したの一例である。図１のような従来の両端側壁部のみの放電容器では、衝撃値が高くなるに従い放電容器端部に発生する応力は増えつづけ、破壊応力に達する（ア）のようなグラフになると考えられる。
【００２６】
実施例１の放電容器では支持部材４があることにより支点間の距離が短いため撓みも小さく、発生する応力も小さくなる（ウ）のようなグラフになると考えられる。本実施例の内側管２１に支えを固定した場合は、衝撃値を高くしていくと、支持部材が外側管と接触するまでは、従来と同じ応力が生じるが、その衝撃値をこえると支点間隔が短くなり、撓み量の変化量が減る。例えば図５（ａ）の形態では、応力の変化量、すなわち傾きが小さく（イ）のようなグラフになると考えられる。
【００２７】
図５（ａ）の形態において、固定された支持部材４と外側管２２との隙間は極力狭い方がよい。隙間が広いと強い衝撃がかかると内側管２１は大きく撓み発生する応力が大きくなり（エ）のようなグラフになると考えられる。そのため隙間の間隔によっては両端部が破損する場合がある。また、支持部材４と外側管２２との衝撃が大きくなることで、固定部の破損、支持部材４自身の破損、内側管２１自身の破損になり、他の不具合も発生しやすくなる。反対に、図５（ａ）の形態において、間隔が狭い場合、弱い衝撃でも外側管と接触するので、撓み量が小さくなり両端部で発生する応力は小さくなり（オ）のようなグラフになると考えられる。
【００２８】
また、外側管２２又は内側管２１と支持部材４は極力同軸上に固定することが望ましい。固定後、支持部材４と外側管２２又は内側管２１との距離がばらつくので、ある径の方向に衝撃が加わった場合には内側管２１は撓まないが、ある径の方向では撓みが大きくなりすぎて、支持部材４の役目を果たさなくなり、放電容器２が破損することがある。
【００２９】
支持部材４と内側管２１や外側管２２とは必ずしも溶着固定されていなくても良い。この支持部材４は、決められた位置（軸方向）において内側管２１の変位量がある一定値以下にすることが目的であるため、図５（ｃ），（ｄ）のように内側管２１に突起４３を設けたり、内側管２１を変形させたりして、支持部材４が左右（軸方向）に移動しないようにしておいてもよい。
【００３０】
図５（ｂ）のように、支持部材４を外側管２２だけ溶着した場合も同様のメカニズムで破損しにくくなる。
【００３１】
実施例１、実施例２における支持部材４を設ける位置の放電容器２の中央部付近とは、必ずしも放電容器２の両端側壁の１／２の距離である必要はない。放電容器２の全長を４等分した時の中央の２／４分の範囲であればよい。または、３等分したときの１／３分の範囲などでもよい。両端で固定された内側管２１の撓みは中央（１／２の距離）が一番良く撓む。したがって、中央に支持部材４を設けると効果が大きい。
【００３２】
しかし、放電容器の管径、肉厚、支点間の間隔、支持部材を内側管又は外側管に設けた場合の他方の管との隙間などによって、上記の範囲で支持部材を管軸方向に移動させても破損しない範囲がある。支持部材を設けると支持部材の厚さの範囲は放電プラズマがなくなる。
【００３３】
したがって、支持部材の厚さによるが軸上の照度分布が悪くなる。例えば光透過性の石英ガラスからなる厚さ２ｍｍの支持部材を設けた場合、ランプから約２０ｍｍ離れた点で、５％出力が低下した。４ｍｍの場合９％出力が低下した。要求される光源の特性によって、中央に出力低下部を設けたくない場合は、中央から移動させて固定することが可能である。
【００３４】
さらにランプ長が長くなった場合などでは、中央に１点の支持部材を設けただけで支点間の距離が十分短くなく、破損することがある。この場合、例えば３点、５点と複数の支点を設けることで更に長いランプでも破損しないランプを作ることができる。図７は３点の支持部材を設けた例である。
【００３５】
第３の実施例を図８に示す。前述のように厚さ２ｍｍの光透過性の支持部材４を設けた場合、ランプから約２０ｍｍ離れた点で５％出力が低下した。この照度低下を無くするために、図８（ａ）のように輸送中は支持部材４を中央部に配置し、点灯中は端部（４´の位置）に移動させる構造にした。
【００３６】
具体的には、次のような構造にした。支持部材は内側管に通しただけで固定はしていない。支持部材を配置する位置には内側管に突起５を設け、図８（ａ）の軸方向の右側を上、左側を下に傾斜させることで支持部材を移動させ、突起５に引っ掛けることで中央部付近に配置する（図８（ｂ））。
【００３７】
そして、輸送中は軸方向右側を上、左側を下になるように傾斜させたまま梱包することで支持部材を配置し、輸送中の振動によって支持部材は端部に移動することはなく、大きな衝撃が加わっても支持部材と外側管が接触して撓みを抑え、破損を防止する。ランプを点灯する場合は一度軸方向右側を下、左側を上に傾斜させて支持部材を有効発光部の外の端部に移動させた後、装置に装着する。点灯中に支持部材は放電空間から外れた場所にある（図８（ａ））ために、ランプ軸方向で均一に放電し、照度低下はない。
【００３８】
中央部付近は図８（ｃ）のようになる。突起５は支持部材４が乗り越えて移動しなければ良いので、高さ１ｍｍ程度であり、点灯中の放電安定性にはほとんど影響しない。材質は内側管２１に石英ガラスを用いた場合には、同じ石英ガラス片等を溶着しても良い。また、金属線等を巻きつけても良い。
【００３９】
支持部材４は光透過性の石英ガラスやサファイア、ＭｇＦ２などを用いても良いし、不透明であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やステンレスなどの金属板を用いても良い。
【００４０】
第４の実施例を図９に示す。この実施例も第３の実施例と同様に第１，２の実施例の照度分布を改善するものである。図９（ａ）のように輸送中は支持部材を中央部に配置し、点灯中は端部に移動させる構造にし、磁力によって移動、また保持を行った。図中４´は端部に移動させたときの支持部材を表す。
【００４１】
図９（ｂ）は、輸送時に中央付近に支持部材を保持したときの様子である。支持部材４の一部には強磁性体９を固定した。具体的には、図１０（ａ）に示したように石英ガラス製の支持部材４に穴４１を空け、強磁性体９であるニッケル線を巻きつけた。そして、外側管２２の外に保持材６（永久磁石）を配置して、支持部材４を保持した。保持材６は放電容器２又はランプの中央付近に梱包材と一緒に水平に梱包される。
【００４２】
輸送中の振動や衝撃が加わっても、支持部材は磁力によって保持されるので中央部付近から移動せず、また内側管が撓んでも支持部材が外側管と接触することで、放電容器は破損しない。ランプを点灯させる場合は、保持部材の磁力を使って放電空間から外れた場所の移動させたり、磁石を外した後、ランプを傾斜させて支持部材を放電空間から外れた場所に移動させ、その位置で再度磁力によって保持する。保持材は図示していないベースの一部にはめ込むように固定することで、ランプ点灯中も支持部材を保持することができる。中央部付近は図９（ｃ）のように何もないので、照度分布の低下はない。
【００４３】
支持部材４と保持材６は磁力によって保持することができればよいので、種々の形態が考えられる。▲１▼少なくとも支持部材の一部、保持材の一部の両方が磁力を有する材料でできている場合，▲２▼少なくとも支持部材の一部が磁力を有する材料でできていて、少なくとも保持材の一部が強磁性体でできている場合，▲３▼反対に、少なくとも支持部材の一部が強磁性体でできていて、少なくとも保持材の一部が磁力を有する材料でできている場合がある。
【００４４】
具体的な形状としては、支持部材４、保持材６全体を磁力を有する材料や強磁性体で作ったり、前述のように、石英ガラス製の部材に穴を空けてワイヤーを通したり（図１０（ａ））、支持部材４として強磁性体９を石英ガラス１０で覆う構造にしたり（図１０（ｂ））、石英ガラスと磁力を有する材料や強磁性体の混合した焼結体などであっても良い。当然、石英ガラスは別の誘電体材料であっても良い。
【００４５】
磁力を有する材料としては、永久磁石が考えられ、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石が考えられる。表面の磁束密度が高い方が保持力が高く、支持部材を強固に固定することができ、望ましい。強磁性材料としては、鉄、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイ、商品名でアルパーム・アルフェ・センダスト・パーミンバー・イソパームなどの鉄系合金でも良い。
【００４６】
全長６００，８００，１０００，１２００，１４００，１６００，１８００，２０００ｍｍの放電容器を緩衝材とダンボールで二重に梱包した梱包容器で、高さ６０ｃｍからコンクリートの地面に落下させて割れるかどうかの比較を行った。結果を図１１の表に示す。従来の図１のランプでは、全長１０００ｍｍの放電容器で割れる放電容器が２本出た。それ以上の長さの放電容器では全数が割れた。しかし、支持部材を設けた図３，図５（ａ），図８，図９のランプでは、長さ１６００ｍｍの放電容器でも割れなかった。さらに図７のランプ（支持部材を３箇所入れた）では長さ２０００ｍｍの放電容器でも割れなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、放電容器の中央部近傍に内側管と外側管の間に支持部材を入れることによって、衝撃、振動によって内側管が撓もうとする力を、支持部材に分散させることで、内側管の撓み量を抑えることができ、エキシマ放電ランプ用放電容器やエキシマ放電ランプの両端部に発生する応力を抑え、放電容器の端部からの破損を抑えることができる。また、撓み量をある一定値以下に抑えることで放電容器の破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のエキシマ放電ランプの概略断面図である。
【図２】従来のエキシマ放電ランプの破損部位を示す図である。
【図３】本発明のエキシマ放電ランプの放電容器の構造例である。
【図４】本発明に供される支持部材の構造例である。
【図５】本発明に供される支持部材の種々の固定例を示す。
【図６】ランプに与える衝撃値と端部の応力の関係を示す。
【図７】本発明のエキシマ放電ランプの放電容器の構造例である。
【図８】本発明のエキシマ放電ランプの放電容器の構造例である。
【図９】本発明のエキシマ放電ランプの放電容器の構造例である。
【図１０】本発明に供される支持部材の例を示す。
【図１１】本発明の効果を落下試験の結果で示した表である。
【符号の説明】
１　エキシマ放電ランプ
２　放電容器
３　放電空間
４、４´　支持部材
５　支持部材止め
６　保持材
７　内部電極
８　外部電極
９　強磁性体
１０　石英ガラス
２１　内側管
２２　外側管
２３　側壁部
４１　穴
４２　切れ込み
４３　突起
【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】
2004139889.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004139889.tif 000011
【図１０】
2004139889.tif 000012
【図１１】
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