(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側管と外側管を同軸に配置した放電容器と、前記外側管の外表面に設けられた外側電極と、前記内側管の内表面に設けられた内側電極と、内側電極を内側管に押し付け固定する弾性体からなるエキシマランプにおいて、
前記内側管の軸方向の一部であって、内側電極と内側管の間であって弾性体と対向する位置に介在物を設け、
前記介在物の周りであって、前記内側電極と前記内側管との間に非密着領域が形成されたことを特徴とするエキシマランプ。
【請求項２】
内側管と外側管を同軸に配置した放電容器と、前記外側管の外表面に設けられた外側電極と、前記内側管の内表面に設けられた内側電極と、内側電極を内側管に押し付け固定する弾性体からなるエキシマランプにおいて、
前記内側管の軸方向の一部であって、内側電極と弾性体の間に介在物を設け、
前記介在物の周りであって、前記内側電極と前記弾性体との間に非密着領域が形成されたことを特徴とするエキシマランプ。
【請求項３】
前記放電容器は、一端の内側管および外側管はそれぞれ円盤状に閉塞され、他端は内側管および外側管をドーナツ状に気密に閉じた側壁部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエキシマランプ。
【請求項４】
前記介在物は、前記内側電極の前記内側管に対向する面に径方向外方に突出する突出部を設けたことよりなることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
【請求項５】
前記介在物は、前記内側電極の内側管に向く面に、金属板を重ねたことよりなることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
【請求項６】
前記介在物は、前記内側電極の弾性体に向く面に、金属板を重ねたことよりなることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。
【請求項７】
前記弾性体は板状バネよりなり、前記内側管の軸方向の一部に弾性体が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のエキシマランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光化学反応用の紫外線光源として利用される放電ランプの一種であって、特に外側管と内側管が同軸上に配置されて二重管構造を有するエキシマランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
エキシマランプは、単一の波長の真空紫外光を強く放射する特長を有しており、放電用ガスとしてキセノンガスが封入されており、波長１７２ｎｍの真空紫外光が放射されることが知られている。キセノンエキシマランプを搭載した光照射装置は、主として液晶パネル表示素子のパネル基板表面に付着した有機物の分解除去やパネル基板の表面改質等に用いられている。
【０００３】
図１０は、特開平８−９６７７０号に記載される従来のエキシマランプを管軸方向にて切断した説明用断面図である。
エキシマランプは、外側管３と内側管２が同軸方向に配置された二重管構造の放電容器１を構成し、外側管３の端部と内側管２の端部は溶着されることによって側壁部１３が形成されている。この放電容器１内には放電用ガスとして、例えば、キセノンガスが封入されている。外側管３の外表面には外側電極５が設けられ、内側管２の内表面には一対の半円筒状の金属部材よりなる内側電極４が設けられ、板状のバネよりなる弾性体９により内側電極４が内側管２に押し付け固定されている。外側電極５と内側電極４の間には高周波電圧が印加されることにより、放電空間１１内にはエキシマ分子が形成され、このエキシマ分子が解離することでキセノンエキシマ光が放射される。
【０００４】
また、近年液晶パネル表示素子の基板が大面積化していることに伴って、全長が、例えば、８００ｍｍを超えるような長尺のエキシマランプが求められている。しかしながら、図１０に示されるような両端開口構造のエキシマランプは、ランプが長尺化すると、ランプ点灯時において、外側管３と内側管２には相当な温度差が生じ、外側管３と内側管２の各々が熱膨張することによって伸びる長さが異なり、側壁部１３に応力が発生し、外側管３と内側管２を溶着している側壁部１３が破損するという問題が生じる。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開２００４−３３５２１３号に記載されるように、図１１に示す片端封止構造のエキシマランプを管軸方向にて切断した説明用断面図において、外側管３と内側管２を同軸上に配置して、一端の内側管２および外側管３はそれぞれ円盤状に閉塞され、他端は内側管２および外側管３をドーナツ状に気密に閉じた側壁部１３を有する放電容器が有効であると考えられる。
封止側の内側管２は円盤状に閉塞された内壁部１２を具え、外側管３と内側管２はそれぞれコ字状となるように構成されているので、ランプ点灯時において、内側管２と外側管３の間で温度差が生じ各々の熱膨張により伸びる量が異なるとしても、封止側に伸縮することにより伸び量を吸収することができ、開口側の側壁部１３に応力が集中することがない。
【０００６】
しかしながら、図１０および図１１に示すエキシマランプにおいて、内側管２の内表面に固定される内側電極４は、一般には、ステンレスなどの金属で構成されており、点灯および消灯に伴う伸長収縮により移動することがある。内側電極４が移動した場合、放電容器1と内側電極４の相対的な位置関係が崩れ放射照度の分布が悪くなり、さらに内側電極４が放電容器1の外に飛び出すという問題が生じる恐れがある。一般に、内側電極4には高電圧が印加されているので著しく危険である。また、図１１に示すエキシマランプにおいて内側電極４が内壁部１２方向へ移動した場合、内側電極４が内壁部１２衝突し、内壁部１２を破損するという問題が生じる恐れがある。
【０００７】
図１２は、図１０に示す両端開口構造のエキシマランプの内側管内部の拡大断面図であり、内部電極４が内側管２内を移動することを説明するための図である。図１２（ａ）に示すエキシマランプにおいて、内側管２の形状や内側電極４の形状にばらつきがあるので、エキシマランプを点灯すると、内側管２の管径がわずかに小さくなっている部分など内側電極４と内側管２の接触圧力が高い部分が固定された状態で、内側電極４が温度上昇に伴い内側管２の内表面を沿うようにすりながら伸びる。このとき、内側管２の中央より右側に点灯時の固定点が形成されて内側電極４が伸びると、図１２（ｂ）に示すように、伸長長さは右側より左側の方が大きくなる。
【０００８】
定常点灯中は内側電極４の温度分布は一様となるが、エキシマランプを消灯すると、内側電極４は伸びた状態から冷却されて収縮する。このとき、点灯時に内側電極４と内側管２の接触圧力が高く固定された部分が、収縮時にも固定されて両端から収縮すれば内側電極４と放電容器の相対的な位置関係は変化することはない。しかし、一様な温度分布を示していた内側電極４は、消灯直後から開口側から放熱が進み、開口側は例えば２００℃ぐらいまで冷却されるが、中央部は放熱されにくく例えば２８０℃ぐらいまでしか冷却されない。また、点灯中の内側電極４は放電容器の軸方向だけでなく、径方向にも伸長するため、消灯時は放熱されにくい内側電極４の中央部が径方向に伸長したまま、内側管２を押し付けて固定された状態で収縮することになる。そのため、図１２（ｃ）に示すように、伸長時と異なり中央部が固定された状態で他端が収縮することになり、収縮長さは左側と右側で等しくなるため、内側電極４と放電容器の相対的な位置関係が変わり、内側電極４は内側管２の中を左側に移動する。このように、点灯時の固定点が中央より右側に形成されると、内側電極４は左側に移動し、逆に点灯時の固定点が中央より左側に形成されると内側電極４は右側に移動することになる。
【０００９】
また、図１３は、図１１に示す片端開口構造のエキシマランプの内側管内部の拡大断面図であり、内部電極４が内側管２内を移動することを説明するための図である。図１３（ａ）に示すエキシマランプにおいても、内側管２の形状や内側電極４の形状にばらつきがあるので、エキシマランプを点灯させると、内側管２の管径がわずかに小さくなっている部分など内側電極４と内側管２の接触圧力が高い部分が固定された状態で内側電極４が温度上昇に伴い内側管２の内表面を沿うようにすりながら伸びる。このとき、内側管２の開口側に点灯時の固定点が形成されて内側電極４が伸びると、図１３（ｂ）に示すように、伸長長さは開口側より封止側の方が大きくなる。
【００１０】
定常点灯中は内側電極４の温度分布は一様となるが、エキシマランプを消灯すると、内側電極４は伸びた状態から冷却されて収縮する。内側電極４は、消灯直後から、開口側は放熱が進み例えば２００℃ぐらいまで冷却されるが、封止側は熱が放熱されにくく例えば３５０℃ぐらいまでしか冷却されない。また、点灯中の内側電極４は放電容器の軸方向だけでなく、径方向にも伸長するため、消灯時は放熱されにくい内側電極４の内壁部１２近傍が径方向に伸長したまま、内側管２を押し付けて固定された状態で収縮することになる。そのため、図１３（ｃ）に示すように、伸長時と異なり封止側が固定された状態で他端が収縮することになり、収縮長さは封止側より開口側の方が大きくなるため、内側電極４と放電容器の相対的な位置関係が変わり、内側電極４は内側管２の中を封止側に移動する。また、内側電極４の移動量は、両端開口構造のエキシマランプに比べて、片端封止構造のエキシマランプの方が大きくなる傾向にある。
【００１１】
以上のような内側電極４の移動を伴って、エキシマランプの点灯と消灯を繰り返すと、移動した内側電極４がさらに移動することになり、内側電極４が放電容器の外側に飛び出してしまうこともあり、放電自体が不安定になる。一般に、内側電極４には高電圧が印加されているので著しく危険でもある。
【特許文献１】特開平８−９６７７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、エキシマランプが点灯と消灯を繰り返して、内側電極が伸長と収縮を繰り返したとしても、内側電極が内側管の中を移動して放電容器との相対的な位置関係を崩すということを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願第１の発明は、内側管と外側管を同軸に配置した放電容器と、前記外側管の外表面に設けられた外側電極と、前記内側管の内表面に設けられた内側電極と、内側電極を内側管に押し付け固定する弾性体からなるエキシマランプにおいて、前記内側管の軸方向の一部であって、内側電極と内側管の間であって弾性体と対向する位置に介在物を設け、前記介在物の周りであって、前記内側電極と前記内側管との間に非密着領域が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本願第２の発明は、内側管と外側管を同軸に配置した放電容器と、前記外側管の外表面に設けられた外側電極と、前記内側管の内表面に設けられた内側電極と、内側電極を内側管に押し付け固定する弾性体からなるエキシマランプにおいて、前記内側管の軸方向の一部であって、内側電極と弾性体の間に介在物を設け、前記介在物の周りであって、前記内側電極と前記弾性体との間に非密着領域が形成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本願第３の発明は、本願第１、２の発明において、前記放電容器は、一端の内側管および外側管はそれぞれ円盤状に閉塞され、他端は内側管および外側管をドーナツ状に気密に閉じた側壁部を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本願第４の発明は、本願第１の発明において、前記介在物は、前記内側電極の前記内側管に対向する面に径方向外方に突出する突出部を設けたことよりなることを特徴とする。
【００１７】
また、本願第５の発明は、本願第１の発明において、前記介在物は、前記内側電極の内側管に向く面に、金属板を重ねたことよりなることを特徴とする。
【００１８】
また、本願第６の発明は、本願第２の発明において、前記内側電極の弾性体に向く面に、金属板を重ねたことよりなることを特徴とする。
【００１９】
また、本願第７の発明は、本願第１乃至６の発明において、前記弾性体は板状バネよりなり、前記内側管の軸方向の一部に弾性体が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るエキシマランプによれば、エキシマランプが点灯と消灯を繰り返して、内側電極が伸長と収縮を繰り返したとしても、点灯時と消灯時で固定される部分が同一となるようにしたため、内側電極が内側管の中を移動して放電容器との相対的な位置関係を崩すということを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１および図２は、本発明の実施例であるエキシマランプを説明するための図である。図１はエキシマランプを管軸方向に切断した断面図を示し、図２は図１のエキシマランプを径方向に切断した内側電極の断面図を示す。
【００２２】
図１に示すように、両端開口構造のエキシマランプの放電容器１は、外側管３と内側管２を同軸上に配置して、外側管３の端部と内側管２の端部は溶着されることによって側壁部１３が形成されている。この放電容器１内の放電空間１１には放電用ガスとして、例えば、キセノンガスが封入されている。
【００２３】
内側管２の内表面には、両端に約２０ｍｍのクリアランス４３が設けられ、その間にエキシマ放電の電極として機能する一対の半円筒状の金属部材よりなる内側電極４が設けられ、湾曲形状で外方向への弾性力を有する板状のバネよりなる弾性体９により内側電極４は内側管２に押し付けて固定されている。また、弾性体９は螺旋状の板バネであっても良い。内側電極４の径は、通例内側管２の管径より０．５ｍｍ程度小さくなるように形成され、ランプ点灯によって温度が上昇して内側電極４が径方向に伸長しても内側管２を割らないようになっている。外側管３の外表面には外側電極５が設けられる。外側電極５は、金属線をシームレスに円筒状に編んだものの中に放電容器１を挿入したもので網状の形状をなし、網目の間から光を放射することができる。外側電極５と内側電極４の間には高周波電圧が印加されることにより、放電空間１１内にはエキシマ分子が形成され、エキシマ分子が解離することでキセノンエキシマ光を放射する。
【００２４】
図２（ａ）は図１のエキシマランプのＡ−Ａ‘断面図を示し、内側電極４として、一対の半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂが２つ設けられ、この間に離間部４２ａ、４２ｂが存在する。このように一対の半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂを内側管２の中に挿入することで、内側管２の内径が少々ばらついたとしても、半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂの曲がり具合を調整することで容易に内側管２に半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂを密着させることができる。さらに、内側電極４の内側に板状のバネよりなる弾性体９を径方向外方に押圧力が働くように設けられ、内側電極４は弾性体９により内側管２に押し付けて固定されているので、内側電極４と内側管２は密着して保持されている。したがって、放電空間への電力の供給が効率よく行われる。この半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂは、例えば、厚さ０．５ｍｍのステンレスよりなり、１ｍｍの離間部４２ａ、４２ｂをもつ。
【００２５】
図２（ｂ）は図１のエキシマランプのＢ−Ｂ断面図を示し、内側電極４として、一対の半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂが２つ設けられ、内側電極４の内側管２に対向する面であって、内側電極４と内側管２の間であって弾性体９と対向する位置に、径方向外方に突出して介在物として突出部先端が内側管２に接するように設けられた突出部６が設けられている。突出部の材質としては、例えばステンレスが上げられる。なお、突出部６は、内側電極４と一体に形成しても、内側電極４と別体で形成しても良く、内側電極４の内側管２の軸方向の一部の切断面に沿って帯状に設けても良いし、内側管２の軸方向の一部の切断面に複数個設けても良い。また、突出部６は金属部材４１ａ、４１ｂそれぞれに径方向に対向する位置に設けられていることが好ましい。
【００２６】
突出部６が設けられた内側管の軸方向の中央部の一部では、内側電極４が突出部６の径方向の長さだけ内側管２の内方に移動する。内側管２の軸方向の一部では、内側電極４が内方に移動しているため、図２（ａ）に示す内側管の介在体の入らない箇所の内側電極４の内径Ａに比べ、図２（ｂ）に示す内側管２の軸方向の一部の内側電極４の内径Ｂは小さくなっている。内側電極４の内側には、板状のバネよりなる弾性体９を径方向外方に押圧力が働くように設けられ、内側電極４は弾性体９により内側管２に押し付け固定されているので、内側管２の軸方向の一部では、弾性体９による押圧力が大きく働き、内側電極４と内側管２との接触圧力が、介在体の入らない箇所の内側電極４と内側管２との接触圧力より大きくなっている。
【００２７】
図３は、図１のエキシマランプの内側管内部の拡大断面図であり、介在物として内側電極４の内側管の軸方向の中央部の一部に予め突出部６が設けられたエキシマランプにおいて、点灯と消灯を繰り返しても内側電極４が内側管２に対して相対的位置関係が変わらないことを説明するための図である。図３(ａ)に示すエキシマランプにおいて、介在物として内側電極４の内側管の軸方向の中央部の一部に予め突出部６が設けられている。これより、点灯時に内側管２の形状や内側電極４の形状のばらつきに左右されず、内側管２の軸方向の一部が固定された状態で内側電極４を温度上昇に伴い内側管２の内表面をすりながら伸ばすことができる。このとき、図３（ｂ）に示すように、伸長長さは封止側と開口側で等しくなる。
【００２８】
定常点灯中は内側電極４の温度分布は一様となるが、エキシマランプを消灯すると、内側電極４は伸びた状態から冷却されて収縮する。従来技術の両端開口構造のエキシマランプにおいても、消灯時は放熱されにくい内側電極４の中央部が固定されたが、本発明のランプは内側電極４の内側管の軸方向の中央部の一部に突出部を設けたので、より確実に内側管２の軸方向の一部が内側管２を強く押し付けて固定された状態で収縮することになる。
【００２９】
これより、点灯時と消灯時で同一部分が固定された状態で伸長及び収縮することになり、図３（ｃ）に示すように、消灯時と点灯時、開口側においても、封止側においても、ともに内側電極４の伸長長さと収縮長さが一致するので、内側電極４と放電容器との相対的な位置関係は変化することはない。これより、エキシマランプが点灯と消灯を繰り返して、内側電極４が伸長と収縮を繰り返したとしても、点灯時と消灯時で固定される部分が同一となるようにしたため、内側電極４が内側管２の中を移動して放電容器との相対的な位置関係を崩すということを防止することができる。
【００３０】
また、内側電極４と内側管２の密着性が悪くなると放電空間への電力の供給量がばらつくという問題が生じるため、内側電極４に設ける突出部６はできるだけ小さいものの方がよい。そこで、消灯時に内側管２を押し付けて固定した状態となる中央部の内側電極４に予め突出部６を設ければ、点灯時に内側管２の形状や内側電極４の形状にばらつきに左右されずに内側管２の軸方向の一部を固定できさえすれば、中央部は消灯時に放熱されにくい部分であるため、内側電極４が径方向外方に伸長し、さらに突出部６により内側管２の軸方向の一部を確実に固定することができる。これより、突出部６の大きさは、点灯時に内側管２の形状や内側電極４の形状にばらつきに左右されずに固定できればいいので、例えば径方向内側に０．５ｍｍ突出したものに抑えることができる。
【００３１】
また、突出部６を径方向内側に１．０ｍｍ以上突出したものを用いると、内側管２の軸方向の一部において弾性体９による押圧力が大きく働くため、内側電極４と内側管２との接触圧力は高くなるが、突出部６近傍における内側電極４と内側管２との非密着領域が大きくなり、エキシマランプの明るさに影響を及ぼして均等に照射することができなくなるため、製品としては好ましくない。
【００３２】
また、本発明の第２の実施の形態について、図４および図５は、本発明の実施例であるエキシマランプを説明するための図である。図４はエキシマランプを管軸方向に切断した断面図を示し、図５は図４のエキシマランプを径方向に切断した内側電極の断面図を示す。
【００３３】
図４に示すような、片端封止構造のエキシマランプは、外側管３と内側管２を同軸上に配置して、一端の内側管２は円盤状に閉塞され、外側管３もまた円盤状に閉塞され、他端は内側管２および外側管３をドーナツ状に気密に閉じた側壁部１３が形成されている。これより、封止側の内側管２は円盤状に閉塞された内壁部１２を具え、コ字状となるように構成されているので、封止側に伸縮することにより伸び量を吸収することができ、開口側の側壁部１３に応力が集中することがない。この放電容器１内の放電空間１１には放電用ガスとして、例えば、キセノンガスが封入されている。
【００３４】
内側管２の内表面には、両端に約２０ｍｍのクリアランス４３が設けられ、その間にエキシマ放電の電極として機能する一対の半円筒状の金属部材よりなる内側電極４が設けられ、湾曲形状で外方向への弾性力を有する板状のバネよりなる弾性体９により内側電極４は内側管２に押し付けて固定されている。また、弾性体９は螺旋状の板バネであっても良い。内側電極４の径は、通例内側管２の管径より０．５ｍｍ程度小さくなるように形成され、ランプ点灯によって温度が上昇して内側電極４が径方向に伸長しても内側管２を割らないようになっている。外側管３の外表面には外側電極５が設けられる。外側電極５は、金属線をシームレスに円筒状に編んだものの中に放電容器１を挿入したもので網状の形状をなし、網目の間から光を放射することができる。外側電極５と内側電極４の間には高周波電圧が印加されることにより、放電空間１１内にはエキシマ分子が形成され、エキシマ分子が解離することでキセノンエキシマ光を放射する。
【００３５】
図５（ａ）は図４のエキシマランプのＡ−Ａ‘断面図を示し、内側電極４として、一対の半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂが２つ設けられ、この間に離間部４２ａ、４２ｂが存在する。このように一対の半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂを内側管２の中に挿入することで、内側管２の内径が少々ばらついたとしても、半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂの曲がり具合を調整することで容易に内側管２に半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂを密着させることができる。さらに、内側電極４の内側に板状のバネよりなる弾性体９を径方向外方に押圧力が働くように設けられ、内側電極４は弾性体９により内側管２に押し付けて固定されているので、内側電極４と内側管２は密着して保持されている。したがって、放電空間への電力の供給が効率よく行われる。この半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂは、例えば、厚さ０．５ｍｍのステンレスよりなり、例えば、１ｍｍの離間部４２ａ、４２ｂをもつ。
【００３６】
図５（ｂ）は図４のエキシマランプのＢ−Ｂ断面図を示し、内側電極４として、一対の半円筒状の金属部材４１ａ、４１ｂが２つ設けられ、内側電極４の内側管２に対向する面であって、内側電極４と内側管２の間であって弾性体９と対向する位置に、径方向外方に突出して介在物として突出部先端が内側管２に接するように設けられた突出部６が設けられている。突出部の材質としては、例えばステンレスが上げられる。なお、突出部６は、内側電極４と一体に形成しても、内側電極４と別体で形成しても良く、突出部６は、内側電極４の内側管２の軸方向の一部の切断面に沿って帯状に設けても良いし、内側管２の軸方向の一部の切断面に複数個設けても良い。また、突出部６は金属部材４１ａ、４１ｂそれぞれに径方向に対向する位置に設けられていることが好ましい。
【００３７】
突出部６が設けられた封止側の内側管２の軸方向の一部では、内側電極４が突出部６の径方向の長さだけ内側管２の内方に移動する。内側管２の軸方向の一部では、内側電極４が内方に移動しているため、図５（ａ）に示す介在物の設けられていない箇所の内側電極４の内径Ａに比べ、図５（ｂ）に示す内側管２の軸方向の一部の内側電極４の内径Ｂは小さくなっている。内側電極４の内側には、板状のバネよりなる弾性体９を径方向外方に押圧力が働くように設けられ、内側電極４は弾性体９により内側管２に押し付け固定されているので、内側管２の軸方向の一部では、弾性体９による押圧力が大きく働き、内側電極４と内側管２との接触圧力が、介在物の設けられていない箇所の内側電極４と内側管２との接触圧力より大きくなっている。
【００３８】
図６は、図４のエキシマランプの内側管内部の拡大断面図であり、介在物として内側電極４の封止側の内側管２の軸方向の一部に予め突出部６が設けられたエキシマランプにおいて、点灯と消灯を繰り返しても内側電極４が内側管２に対して相対的位置関係が変わらないことを説明するための図である。図６(ａ)に示すエキシマランプにおいて、介在物として内側電極４の封止側の内側管２の軸方向の一部に予め突出部６が設けられている。これより、点灯時に内側管２の形状や内側電極４の形状のばらつきに左右されず、内側管２の軸方向の一部が固定された状態で内側電極４を温度上昇に伴い内側管２の内表面をすりながら伸ばすことができる。このとき、図６（ｂ）に示すように、伸長長さは封止側より開口側の方が大きくなる。
【００３９】
定常点灯中は内側電極４の温度分布は一様となるが、エキシマランプを消灯すると、内側電極４は伸びた状態から冷却されて収縮する。従来技術にエキシマランプにおいても、消灯時は放熱されにくい内側電極４の内壁部１２近傍が固定されたが、本発明のランプは内側電極４の内壁部１２近傍である封止側の内側管２の軸方向の一部に突出部を設けたので、より確実に内側管２の軸方向の一部が内側管２を強く押し付けて固定された状態で収縮することになる。
【００４０】
これより、点灯時と消灯時で同一部分が固定された状態で伸長及び収縮することになり、図６（ｃ）に示すように、消灯時と点灯時、開口側においても、封止側においても、ともに内側電極４の伸長長さと収縮長さが一致するので、内側電極４と放電容器との相対的な位置関係は変化することはない。これより、エキシマランプが点灯と消灯を繰り返して、内側電極４が伸長と収縮を繰り返したとしても、点灯時と消灯時で固定される部分が同一となるようにしたため、内側電極４が内側管２の中を移動して放電容器との相対的な位置関係を崩すということを防止することができる。
【００４１】
また、内側電極４と内側管２の密着性が悪くなると放電空間への電力の供給量がばらつくという問題が生じるため、内側電極４に設ける突出部６はできるだけ小さいものの方がよい。そこで、消灯時に内側管２を押し付けて固定した状態となる封止側の内壁部１２近傍の内側電極４に予め突出部６を設ければ、点灯時に内側管２の形状や内側電極４の形状にばらつきに左右されずに内側管２の軸方向の一部を固定できさえすれば、封止側は消灯時に放熱されにくい部分であるため、内側電極４が径方向外方に伸長し、さらに突出部６により内側管２の軸方向の一部を確実に固定することができる。これより、突出部６の大きさは、点灯時に内側管２の形状や内側電極４の形状にばらつきに左右されずに固定できればいいので、例えば径方向内側に０．５ｍｍ突出したものに抑えることができる。
【００４２】
また、突出部６を径方向内側に１．０ｍｍ以上突出したものを用いると、内側管２の軸方向の一部において弾性体９による押圧力が大きく働くため、内側電極４と内側管２との接触圧力は高くなるが、突出部６近傍における内側電極４と内側管２との非密着領域が大きくなり、エキシマランプの明るさに影響を及ぼして均等に照射することができなくなるため、製品としては好ましくない。
【００４３】
以下、片端封止構造のエキシマランプについてのみ説明するが、両端封止構造のエキシマランプにおいて、内側電極３の中央部の内側管２の軸方向の一部に介在物を設けた場合にも、片端封止構造のエキシマランプと同様の効果を有し、内側電極３の移動を抑えることができる。
【００４４】
介在物として突出部を用いた場合では、内側管２の軸方向の一部において突出部先端だけが内側管２と接することになり、この部分に応力集中が起こり、長時間点灯すると内側管２が劣化する恐れがある。そこで、本発明の第３の実施形態として、図７に示すような、片端封止構造のエキシマランプにおいて、介在物として内側電極４と内側管２の間で、内側電極４の封止側の内壁部１２近傍の内側管２の軸方向の一部に、例えばステンレスよりなる幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの金属板７を内側管２と接するように内側電極４の内側管２に向く面に巻きつけるように重ねて貼り付け、内側電極４が金属板７の厚さだけ内側管２の内方に移動させてもよい。このとき、金属板７の径は、内側電極４の径から内側管２の径の大きさになるようにする。なお、金属板８は、内側電極４と一体に形成しても、内側電極４と別体で形成しても良い。
【００４５】
このように、介在物として帯状の金属板７を用いれば、内側管２の軸方向の一部において内側管２と接する面積が大きくなり、応力集中を緩和することができる。内側管２の軸方向の一部では、内側電極４が帯状の金属板６の径方向の長さだけ内側管２の内方に移動する。内側管２の軸方向の一部では、内側電極４が内方に移動しているため、介在物が設けられていない箇所の内側電極４の内径に比べ、内側管２の軸方向の一部の内側電極４の内径は小さくなっている。内側電極４の内側には、板状のバネよりなる弾性体９を径方向外方に押圧力が働くように設けられ、内側電極４は弾性体９により内側管２に押し付け固定されているので、内側管２の軸方向の一部では、弾性体９による押圧力が大きく働くため、内側電極４と内側管２との接触圧力が、介在物が設けられていない箇所の内側電極４と内側管２との接触圧力より大きくなっている。
【００４６】
このとき、金属板７を内側電極４より熱膨張率の大きな部材を使用すると、点灯時においてより強く内側電極４を押し付けることができる。以上より、エキシマランプが点灯と消灯を繰り返して、内側電極４が伸長と収縮が繰り返したとしても、点灯時と消灯時で固定される部分が同一となるようにしたため、内側電極４が内側管２の中を移動して放電容器１との相対的な位置関係を崩すということを防止することができる。
また、内側管２の軸方向の一部だけ径が大きくなっている内側電極４を用いた場合でも、内側電極４の外表面に金属板７を貼り付けた場合と同様の効果がある。
【００４７】
また、図８に示すような、片端封止構造のエキシマランプにおいて、介在物として内側電極４と弾性体９の間で、封止側の内壁部１２近傍の内側管２の軸方向の一部の内側電極４の弾性体９に向く面に、内側電極４と略同径または０．５ｍｍ程度小さい径をもつステンレスよりなる金属板８を内側電極４に重ねてもよい。なお、金属板８は、内側電極４と一体に形成しても、内側電極４と別体で形成しても良い。
【００４８】
内側管２の軸方向の一部では、金属板８が、金属板８の径方向の長さだけ内側電極４の内側に付属するので厚みが増す。そして、金属板８の周りであって、内側電極４と弾性体９との間に非密着領域が形成されている。内側管２の軸方向の一部では、内側電極４の径方向内方に金属板８が付属するため、介在物が設けられていない箇所の内側電極４の内径に比べ、内側管２の軸方向の一部の金属板８の内径は小さくなっている。内側電極４の内側には、板状のバネよりなる弾性体９を径方向外方に押圧力が働くように設けられ、内側電極４は弾性体９により内側管２に押し付け固定されているので、内側管２の軸方向の一部では、弾性体９による押圧力が大きく働くため、内側電極４と内側管２との接触圧力が、介在物が設けられていない箇所の内側電極４と内側管２との接触圧力より大きくなっている。これより、エキシマランプが点灯と消灯を繰り返して、内側電極４が伸長と収縮を繰り返したとしても、点灯時と消灯時で固定される部分が同一となるようにしたため、内側電極４が内側管２の中を移動して放電容器１との相対的な位置関係を崩すということを防止することができる
【００４９】
さらに、内側電極４と略同径の金属板８を重ねた場合では、内側電極４が径方向外方に押し広げられ、金属板８が重ね合わせられた部分の内側電極４と内側管２の接触圧力を放電容器全体の内側電極４と内側管２の接触圧力より高めることができる。このように、内側電極４を内側から押さえつけることができるので、内側管２の軸方向の一部とその他の部分の内部電極４の段差が小さく、内側電極４に金属板８よりなる介在物を設けた場合にも、内側電極４と内側管２との密着性に影響を及ぼすことがなく、さらに内側電極４と内側管２との密着性を高めるように力が働く。また、金属板８を内側電極４より熱膨張率の大きな部材を使用すると、点灯時においてより強く内側電極４を押し付けることができる。
【００５０】
また、内側管２の軸方向の一部と重なる内壁部１２側の一部分だけに弾性力の強いバネを用い、内壁部１２近傍の内側電極４と内側管２の接触圧力を放電容器全体の内側電極４と内側管２の接触圧力より高めることができる。また、弾性力の強いバネは他のバネと目視で区別しにくいので、製造過程における誤作業を防ぐために、内側電極５の内壁部１２側の内側管２の軸方向の一部の一部分だけにバネを余分に設けてもよい。
【００５１】
図９に示すように、介在物として内側管２の軸方向の一部の内側電極４の弾性体９に向く面に金属板８を内側電極４に重ねた片端封止構造のエキシマランプにおいて、内側電極５の内壁部１２側の内側管２の軸方向の一部分だけにバネを余分に設けることによって弾性体９の弾性力を強め、内壁部１２近傍の内側電極４と内側管２の接触圧力をさらに高めることができる。なお、図４に示す内側管２の軸方向の一部に突出部６を設けたエキシマランプにおいても、図７に示す内側管２の軸方向の一部の内側電極４の内側管２に向く面に金属板８を内側電極４に重ねたエキシマランプにおいても、内側電極５の内壁部１２側の内側管２の軸方向の一部分だけにバネを余分に設けることによって弾性体９の弾性力を強め、内壁部１２近傍の内側電極４と内側管２の接触圧力をさらに高めることができる。
【００５２】
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例に使用した本発明に係るエキシマランプを下記条件で作成し、エキシマランプＡとした。全長約１６００ｍｍの片端封止構造の放電容器に、外径１３ｍｍ、肉厚１ｍｍの内側管と、外径３５ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管とが同軸に配置された。内側電極は両端に２０ｍｍのクリアランスが設けられ、厚さ０．５ｍｍの一対の半円筒状のステンレス板よりなり、内側電極の封止側の端部から１０ｍｍの箇所に、介在物として径方向の長さが１ｍｍの突出部を設けたエキシマランプＡを作成した。
また、エキシマランプＡと同様の構造で、介在物として突出部に代わり内側電極の外径と同径で厚さ０．５ｍｍの金属板を内側電極の内側管２に向く面に重ねられたエキシマランプＢを作成した。
また、エキシマランプＡと同様の構造で、介在物として突出部に代わり内側電極の外径と同径で厚さ０．５ｍｍの金属板を内側電極の弾性体９に向く面に重ねられたエキシマランプＣを作成した。
また、エキシマランプＣの内側管２の軸方向の一部において２倍バネを挿入したエキシマランプＤを作成した。
また比較のため、介在物を有さない、従来技術に係るエキシマランプＥを作成した。
【００５３】
エキシマランプA乃至Ｅを１００回点灯と消灯を繰り返させ、内側電極の移動量をみた。
エキシマランプAでは、内側電極が全く移動しない場合もあり、最大でも５ｍｍ移動しただけであった。１００回点灯と消灯を繰り返させても、内側電極が内側管の中を移動して放電容器の外側に飛び出すことはなかった。
また、エキシマランプＢでは、エキシマランプＡより内側電極と内側管の押圧力は小さくなるが、最大でも８ｍｍ移動しただけであった。
また、エキシマランプＣでは、エキシマランプＢより内側電極と内側管の押圧力は小さくなるが、最大でも１３ｍｍ移動しただけであった。
また、エキシマランプＤでは、エキシマランプＣの内側電極と内側管の押圧力を補強することができるので、最大でも８ｍｍ移動しただけであった。
一方、エキシマランプＥでは、１００回点灯と消灯を繰り返すと、５０％のエキシマランプの内側電極が内側管の中を移動し、１０％のエキシマランプの内側電極が２０ｍｍのクリアランス以上移動し、内壁部を破損して、放電容器の外側に飛び出した。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のエキシマランプの概略断面図である。
【図２】本発明のエキシマランプの内側電極の断面図である。
【図３】本発明のエキシマランプの説明用断面図である。
【図４】本発明のエキシマランプの概略断面図である。
【図５】本発明のエキシマランプの内側電極の断面図である。
【図６】本発明のエキシマランプの説明用断面図である。
【図７】本発明のエキシマランプの概略断面図である。
【図８】本発明のエキシマランプの概略断面図である。
【図９】本発明のエキシマランプの概略断面図である。
【図１０】従来技術にかかるエキシマランプの説明用断面図である。
【図１１】従来技術にかかるエキシマランプの説明用断面図である。
【図１２】従来技術にかかるエキシマランプの説明用断面図である。
【図１３】従来技術にかかるエキシマランプの説明用断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１              放電容器
２              内側管
３              外側管
４              内側電極
５              外側電極
６              突出部
７              金属板
８              金属板
９              弾性体
１１            放電空間
１２            内壁部
１３            側壁部
４１ａ、４１ｂ  半円筒状の金属部材
４２ａ、４２ｂ  離間部
４３            クリアランス
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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