ショートアーク型放電ランプとその製造方法
【課題】二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプの生産の効率を高める。
【解決手段】発光管１と、その両端に連続する一対の外側封止管１２と、外側封止管の内側に外側封止管と同軸上に配置されて外側内側管に溶着された内側封止管１１と、発光部の内部に対向して配置される一対の電極２、３と、電極に電気的に接続された第１の集電板４と、第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔１０と、複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置され、複数の金属箔を挟むよう内側封止管の内部に溶着されたガラス部材６と、金属箔に電気的に接続された第２の集電板８と、第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒７と、を備えたショートアーク型放電ランプにおいて、内側封止管は、外側封止管に溶着されることなく外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有する。
【解決手段】発光管１と、その両端に連続する一対の外側封止管１２と、外側封止管の内側に外側封止管と同軸上に配置されて外側内側管に溶着された内側封止管１１と、発光部の内部に対向して配置される一対の電極２、３と、電極に電気的に接続された第１の集電板４と、第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔１０と、複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置され、複数の金属箔を挟むよう内側封止管の内部に溶着されたガラス部材６と、金属箔に電気的に接続された第２の集電板８と、第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒７と、を備えたショートアーク型放電ランプにおいて、内側封止管は、外側封止管に溶着されることなく外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造分野などで使用されるショートアーク型放電ランプとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体や液晶基板の露光用に用いられるショートアーク型放電ランプの点灯時には、高い点灯圧力を保持しつつ放電空間内と該ランプ外部との気密性を確保する目的で、モリブデン等の金属箔をガラスと封着させシールする方法がとられている。
このようにモリブデン等の金属箔により封止された一重シール構造を有するショートアーク型放電ランプは、例えば特許文献１に開示されるように周知である。
【０００３】
近年の半導体や液晶基板の露光には、半導体処理時のスループットを上げることや、液晶基板やカラーフィルターを対象とした大面積照射時の処理能力を向上することが要求されている。
このような要求に対し、露光用の光源に使用するショートアーク型放電ランプは、投入電力を従来以上に高くすることで対応している。これに伴って、電極が大型化し、電極が非常に重くなっている。
ショートアーク型放電ランプは、特許文献１に示すように、電極の一端のみが保持された片持梁構造である。そのため、電極が重くなると、製造時において、電極の軸部を介して金属箔に多大な応力がかかって、封止後の金属箔に皺が形成されたり、金属箔自体が破断することがあった。そして、金属箔に皺が形成された状態でショートアーク型放電ランプを点灯させると、封止部構造が破損するといった問題があった。
【０００４】
このような問題に対応するため、本出願人は、特許文献２において、二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプを提案した。図６は、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプの全体構成を示す。
発光管１は、水銀を封入した石英ガラス製の管である。陽極２、陰極３は、それぞれ、発光管内に配置された本体部２１、３１と、外側封止管内に向けて伸びる軸部２２、３２とを有する。
ショートアーク型放電ランプは、外側封止管１２、内側封止管１１、金属箔１０およびガラス部材６により気密に封止された二重封止構造を有する。以下で、陽極２側の封止部構造について説明するが、陰極側の封止部構造も陽極側と同様である。
外側封止管１２は、発光管１の両端に連続する円筒状部分である。
内側封止管１１は、気密封止のための円筒状のガラス部材である。
ガラス部材６は、２箇所に形成された有底穴において、軸部２２と、外部リード棒７とを保持する。
電極保持体５は、軸部２２を保持するための開口を有する筒状体である。
外部リード保持体９は、外部リード棒７を保持するための開口を有する筒状体である。
金属箔１０は、ガラス部材６と内側封止管１１との間に介在し、第１の集電板４と第２の集電板８とを電気的に接続する。
第１の集電板４は、軸部２２と金属箔１０とを電気的に接続する金属製の部材である。
第２の集電板８は、外部リード棒７と金属箔１０とを電気的に接続する金属製の部材である。
【０００５】
図７は、従来のショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。便宜上、陽極側の封止構造のみを説明する。以下の（ａ）〜（ｆ）の手順を順次に行うことにより、（ｇ）に示す電極マウントが完成する。
（ａ）に示すように、軸部２２、電極保持体５、第１の集電板４、ガラス部材６、金属箔１０、第２の集電板８、外部リード棒７、外部リード棒保持体９、マウントリボン２３により構成される電極マウント構成体を準備する。
（ｂ）に示すように、電極マウント構成体を、排気用の枝管１１ａを備える内側封止管１１の内部に挿入する。
（ｃ）に示すように、内側封止管１１の両端部をバーナー等で加熱して封止した後、排気用の枝管１１ａを介して内側封止管１１内を排気して真空状態にする。
（ｄ）に示すように、電極保持体５、ガラス部材６および外部リード棒保持体９の周囲の内側封止管１１をバーナーで加熱することにより、電極保持体５、ガラス部材６および外部リード棒保持体９の３つの部品を内側封止管１１に溶着する。内側封止管１１とガラス部材６との間に複数の金属箔１０を挟んで溶着して封止することにより、内側封止管１１と外部の間の気密状態を実現している。
（ｅ）に示す２箇所において内側封止管１１を切断する。
（ｆ）に示すように、軸部２２の先端部を本体部２１の有底穴２１ａに嵌入する。
（ｇ）は、完成した電極マウント２０´を示す。
【０００６】
図８は、従来のショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。以下の（ａ）〜（ｄ）の手順を順次に行うことにより、気密に封止された封止部構造が完成する。
（ａ）に示すように、電極マウント２０´を外側封止管１２内に挿入する。
（ｂ）に示すように、陽極２の本体部２１と軸部２２の一部を発光管の内部に配置するとともに、本体部２１を除く電極マウント２０´の構成部品の全てを外側封止管１２の内部に配置する。
（ｃ）に示すように、外側封止管１２の端部をバーナーで加熱することで封止し、発光管１に設けられた不図示の排気用の枝管を介して、発光管１と外側封止管１２の内部を排気して真空状態にする。
（ｄ）に示すように、外側封止管１２のＤの部分をバーナーなどで加熱することにより、内側封止管１１と外側封止管１２とを溶着する。前記したように、内側封止管１１とガラス部材６とが、複数の金属箔１０を内側封止管１１とガラス部材６との間に挟んだ状態で加熱して溶着されている。したがって、内側封止管１１と外側封止管１２とが溶着されることにより、外側封止管１２の内部と外部の間の気密状態が実現される。
【０００７】
【特許文献１】特許第３３７９４３８号
【特許文献２】特開２００５−２４３４８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、内側封止管１１とガラス部材６とを溶着して一次封止を完了した後に、重量の大きい電極の本体部２１を軸部２２に嵌入する。つまり、二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、一次封止を行う段階において、重量の大きい電極の本体部２１が軸部２２の先端側に嵌入されていないため、製造時に金属箔１０に皺が形成されることを防止できる。よって、点灯時に外側封止管１２が破損する心配が無い。
しかしながら、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、前記したように、外側封止管１２と内側封止管１１とが、内側封止管１１の全長にわたってバーナーなどで加熱されて溶着されることから、以下のような問題が新たに生じた。
【０００９】
前記の図８（ｄ）に示すように、外側封止管１２の、内側封止管１１の全長に相当する領域Ｄをバーナーなどで加熱しており、溶着の範囲が長いことから、加熱に時間がかかるとともに、バーナーなどを駆動するために多大なエネルギーが必要であった。したがって、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、生産効率が悪いという問題があった。
【００１０】
また、従来のショートアーク型放電ランプは、前記した図８（ｂ）に示したように、電極マウント２０´を外側封止管１２内に挿入する手順を行う際に、本体部２１および軸部２２を外側封止管１２の中心軸に一致させることが必要になる。この位置合わせは、内側封止管１１の外径と外側封止管１２の内径とは必ずしも一致していないため、外部リード棒７の基端部に設けられたマウントリボン２３の伸縮力を利用することによって行われる。この位置合わせは、作業者の高度の熟練を必要とし、作業者毎に位置精度の差異が生じるという問題があった。このように、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、電極マウント２０´を外側封止管１２内に挿入して、本体部２１および軸部２２を適切な位置に配置することが困難であった。
【００１１】
以上から、本発明の目的は、上記した従来の問題を解消することにより、二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプの生産の効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管と、その両端に連続する一対の外側封止管と、前記外側封止管の内側に当該外側封止管と同軸上に配置されて前記外側封止管に溶着された内側封止管と、前記発光部の内部に対向して配置される本体部とその基端側に連続して外側封止管の基端側に向けて延びる軸部とよりなる一対の電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置され、前記複数の金属箔を挟むよう前記内側封止管の内部に溶着されたガラス部材と、前記金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、前記内側封止管は、前記外側封止管に溶着されることなく前記外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記外側封止管が前記第１の集電板の径方向外方に延在することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記外側封止管の全長が、前記内側封止管の全長よりも短いことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記発光管内に、発光物質として水銀が封入されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明のショートアーク型放電ランプの二重封止構造を実現するための電極マウントは、本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有し、
前記内側封止管が、前記第１の集電板の径方向外方に延在しているとともに、前記外部リード棒の基端部を超えて延在していることを特徴とする。
【００１７】
本発明のショートアーク型放電ランプの製造方法は、本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有する電極マウントを組み立てる手順と、
前記電極マウントを、前記内側封止管が外側封止管の端部から外部に伸び出るように、外側封止管内に挿入する手順と、
前記外側封止管と、当該外側封止管内に配置された前記内側封止管とを溶着する手順と、を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のショートアーク型放電ランプは、ガラス部材と、内側封止管と、ガラス部材と内側封止管との間に挟まれた金属箔と、外側封止管とにより構成される二重封止構造を有する。よって、従来と同じく製造時において金属箔に皺が形成されることが無くなり、ショートアーク型放電ランプの点灯時における封止部の破損を確実に防止することができる。
しかも、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記内側封止管が、前記外側封止管に溶着されることなく外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有する。したがって、内側封止管が、その全長うちの限られた箇所でのみ外側封止管に溶着されるので、内側封止管と外側封止管とを加熱して溶着するために要する時間が短縮され、かつ、溶着するために必要となるエネルギーを低減することができる。よって、本発明の二重封止構造を採用することにより、ショートアーク型放電ランプの生産の効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明のショートアーク型放電ランプの全体の構成例を示す断面図である。
同図のショートアーク型放電ランプは、概ね球状に形成された発光管１と、その両端に連続して形成された一対の外側封止管１２とを備える。
発光管１の内部には、陽極２の本体部２１と、陰極３の本体部３１とが、互いに向き合って配置されるとともに、発光物質である水銀が封入されている。
陽極２は、その先端側に丸みが形成された本体部２１と、当該本体部２１の基端側に続く棒状の軸部２２とにより構成される。軸部２２の先端部が、本体部２１の基端側に形成された有底穴２１ａに嵌入されている。
陰極３は、その先端側が、陽極２の本体部２１に向かうにつれて次第に縮径するテーパー部を有する本体部３１と、当該本体部３１の基端側に続く棒状の軸部３２とにより構成される。軸部３２の先端部が、本体部３１の基端側に形成された有底穴３１ａに嵌入されている。
陽極２および陰極３は、例えばタングステンよりなる各本体部２１、３１および各軸部２２、３２により構成される。
陽極２および陰極３は、上記のように各本体部２１、３１と各軸部２２、３２とが互いに別部材であっても良いし、各本体部と各軸部とが一体に形成されていても良い。
水銀の封入量は、例えば２０ｍｇ／ｃｃ以上である。
【００２０】
図２は、図１のショートアーク型放電ランプの二重封止構造の拡大断面図を示す。陰極側の封止部構造については、説明を省略するが、陽極側の封止部構造と同一である。
軸部２２の基端部には、金属製の第１の集電板４が設けられている。第１の集電板４は、その中央に貫通孔４ａを有する円板形状を有している。軸部２２は、その基端部が第１の集電板４の貫通孔４ａを貫通して、第１の集電板４の基端面から伸びだすように配置され、例えば溶接などによって第１の集電板４の開口端部に固定されている。
電極保持体５は、例えば石英ガラスよりなる筒状の部材であり、その先端部が内側封止管１１の先端部から伸び出ることなくその全体が内側封止管１１の内方に収容され、第１の集電板４に隣接して配置される。軸部２２は、電極保持体５の中央に形成された貫通孔５ａを貫通して配置される。
ガラス部材６は、例えば石英ガラスよりなる柱状の部材であり、第１の集電板４に隣接して配置されている。ガラス部材６には、軸部２２と外部リード棒７とを保持するための有底穴６ａ、６ｂが、先端側と基端側の双方にそれぞれ形成されている。ガラス部材６の先端側の有底穴６ａには、軸部２２の基端部が嵌入され、軸部２２が保持される。ガラス部材６の基端側の有底穴６ｂには、外部リード棒７の先端部が嵌入され、外部リード棒７が保持される。
外部リード棒７は、例えばタングステンにより構成される棒状の部材であり、その先端部には、金属製の第２の集電板８が設けられている。第２の集電板８は、その中央に貫通孔８ａを有する円板形状を有している。外部リード棒７は、その先端部が第２の集電板８の貫通孔８ａを貫通して、第２の集電板８の先端面から伸び出すように配置され、例えば溶接などによって第２の集電板８の開口端部に固定されている。
外部リード棒保持体９は、例えば石英ガラスよりなる筒状の部材であり、第２の集電板８に隣接して配置される。外部リード棒７は、外部リード棒保持体９の貫通孔９ａを貫通して配置される。
ガラス部材６の側周面には、複数の金属箔１０が、互いに重なり合うことなく、外側封止管１２の管軸方向と平行に並んで配置される。各金属箔１０は、例えば、モリブデンなどの金属からなる。各金属箔１０は、例えば溶接などによって、その先端部が第１の集電板４の側周面に電気的に接続されるとともにその基端部が第２の集電板８の側集面に電気的に接続される。
内側封止管１１は、例えば石英ガラスからなる直管状の部材であり、電極保持体５、ガラス部材６および外部リード棒保持体９の径方向外方に延在するとともに、その先端が発光管１の内方に伸び出ることのないように配置される。内側封止管１１とガラス部材６とが、複数の金属箔１０を両者の間に挟んで、バーナーなどによって加熱されて溶着される。内側封止管１１は、外側封止管１２の基端部から外部に伸び出す部位１１ｘを有する。
外側封止管１２は、例えば石英ガラスによって直管状に形成され、その先端部が発光管１の端部に繋がっている。外側封止管１２は、電極保持体５および第１の集電板４の径方向外方に延在していることが好ましい。外側封止管１２の内部には、例えばバーナーなどで加熱されることにより、同軸で内側封止管１１が溶着されている。内側封止管１１は、外側封止管１２よりも全長が長くなっており、外側封止管１２と溶着されることなく、外側封止管１２の基端部から外方に伸び出す部位１１ｘを有している。
【００２１】
上記の構成を有するショートアーク型放電ランプは、所定のランプ電力で点灯駆動することにより、陽極２と陰極３との間で放電が形成され、波長３６５ｎｍの紫外線が発光管１の外方に出射する。
ショートアーク型放電ランプの点灯条件は、例えば、ランプ電力が１０ｋＷ以上である。
陽極２の本体部２１は、このような点灯条件に耐え得るようにするため、例えば、φ３０ｍｍ以上、重量が８００ｇ以上である。
【００２２】
次に、図３は、図１に示すショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。図３の（ａ）〜（ｆ）に示す手順を順次に行うことにより、（ｇ）に示す電極マウントが完成する。以下では、「電極マウント構成体」は、内側封止管が溶着されていないものを意味し、「電極マウント」は、内側封止管が溶着されたものを意味する。
（ａ）は、電極マウント構成体を製造する手順を示す。先端側と基端側の双方に有底穴６ａ、６ｂが形成されたガラス部材６、基端部に第１の集電板４が固定された軸部２２、電極保持体５、先端部に第２の集電板８が固定されるとともに基端側にマウントリボン２３が設けられた外部リード棒７、外部リード棒保持体９、および複数の金属箔１０を準備する。軸部２２の基端部をガラス部材６の先端側の有底穴６ａに嵌入するとともに、軸部２２の先端部が電極保持体５の貫通孔５ａを貫通するように電極保持体５を配置する。同時に、外部リード棒７の先端部をガラス部材６の基端側の有底穴６ｂに嵌入するとともに、外部リード棒７の基端部が外部リード棒保持体９の貫通孔９ａを貫通するように外部リード保持体９を配置する。最後に、複数の金属箔１０をガラス部材６の側周面上に互いに重なり合わないように配置し、各金属箔１０の先端部を第１の集電板４の側周面に溶接などによって固定するとともに、各金属箔１０の基端部を第２の集電板８の側周面に溶接などによって固定する。
（ｂ）は、（ａ）で製造した電極マウント構成体を内側封止管１１の内部に挿入する手順を示す。電極マウント構成体を内側封止管１１内に挿入し、電極マウント構成体の全体が内側封止管１１の内部に収容されるようにする。内側封止管１１の全長は、電極マウント構成体の全長よりも相当に大きい。電極マウント構成体は、マウントリボン２３の伸縮力を利用して、軸部２２が内側封止管１１の中心軸に一致するように配置される。
（ｃ）は、内側封止管１１の両端部を封止する手順を示す。内側封止管１１の双方の端部をバーナーなどで加熱して封じ切る。そして、内側封止管１１に設けられた排気用の枝管１１ａを通じて、内側封止管１１内を排気して真空状態にする。内側封止管１１の排気が完了した後に、排気用の枝管１１ａを封じ切る。
（ｄ）は、内側封止管１１を電極マウント構成体に溶着する手順を示す。複数の金属箔１０をガラス部材６と内側封止管１１との間に挟んだ状態で、内側封止管１１の、ガラス部材６の径方向外方に延在する箇所をバーナーなどで加熱する。内側封止管１１が、熱によって縮径してガラス部材６に溶着する。さらに、内側封止管１１の、電極保持体５および外部リード棒保持体９の径方向に延在する箇所を、同様にして加熱して溶着する。
（ｅ）は、電極マウント構成体に溶着した内側封止管１１の端部を切断する手順を示す。同図（ｅ）に示す２箇所において内側封止管を切断する。切断箇所は、電極保持体５の先端面よりもやや軸部２２の先端寄りの箇所である。
（ｆ）は、電極マウント構成体の軸部２２に陽極２の本体部２１を取付ける手順を示す。軸部２２の先端部を、本体部２１の基端側に設けられた有底穴２１ａに嵌入する。
図（ｇ）は、完成した電極マウント２０を示す。
【００２３】
ここで、完成した電極マウント２０の内側封止管１１は、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを有することが好ましい。すなわち、図３（ｅ）の内側封止管１１を切断する手順においては、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを残すように内側封止管１１を切断した方が良い。このようにした場合は、後述する二次封止において、外側封止管１２に対する電極マウント２０の位置合わせの手順を容易に行うことができる。
【００２４】
次に、図４は、図１に示すショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。図４の（ａ）〜（ｃ）に示す手順を順次に行うことにより、図１に示すショートアーク型放電ランプが完成する。
（ａ）は、電極マウント２０を外側封止管１２の中心軸に対して位置合わせする手順を示す。一方の外側封止管１２を一方の封止用旋盤４１に固定する。同時に、電極マウント２０の内側封止管１１を他方の封止用旋盤４２に固定する。このとき、内側封止管１１の、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを他方の封止用旋盤４２に固定することによって、陽極２の軸部２２を外側封止管１２の中心軸に対して容易に一致させることができる。つまり、内側封止管１１が、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを有することにより、当該部位を封止用旋盤４２によって保持することができるため、電極マウント２０を外側封止管１２に対して位置合わせする手順を容易に行うことができる。
（ｂ）は、電極マウント２０を発光管１および外側封止管１２の内部に挿入する手順を示す。
電極マウント２０が固定された他方の封止用旋盤４２を一方の封止用旋盤４１に向けて移動させることにより、電極マウント２０を他方の外側封止管１２内に挿入する。このとき、外側封止管１２が電極保持体５および第１の集電板４の径方向外方に延在するとともに、内側封止管１１の基端部が外側封止管１２の基端部から外方に伸び出すようにする。
（ｃ）は、外側封止管１２を電極マウント２０に溶着する手順を示す。希ガスや窒素などの不活性ガスを発光管１内に充満させた後に、外側封止管１２の同図に示すＢの箇所をバーナーなどで加熱する。外側封止管１２が熱によって縮径して内側封止管１１と溶着する。不活性ガスを発光管１に充満させる目的は、陽極２の本体部２１や軸部２２などの金属製の部材が酸化することを防止するためである。
なお、陰極側の二重封止構造については、上記した陽極側の二重封止構造と同じであるため、説明は省略する。
【００２５】
以上の本発明のショートアーク型放電ランプは、一次シールの際に、重量の大きい電極の本体部２１が軸部２２の先端部に設けられていないため、金属箔１０に皺が形成されることが無い。しかも、本発明のショートアーク型放電ランプは、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプと比べて、二次封止において、外側封止管１２を加熱する全長を短縮することができる。これに関し、以下に図５を用いて詳しく説明する。
図５は、本発明の二重封止構造による効果を、従来の二重封止構造と比較して示す拡大断面図である。同図（ｂ）に示すように、従来の二重封止構造は、外側封止管１２の全長が相対的に内側封止管１１の全長よりも長くなっている。よって、二次封止においては、外側封止管１２の、内側封止管１１の全長に相当する範囲Ｄをバーナーなどで加熱していた。
これに対し、同図（ａ）に示すように、本願の二重封止構造は、外側封止管１２の全長が相対的に内側封止管１１の全長よりも短いことにより、内側封止管１１が外側封止管１２の基端部から外方へ伸び出す部位１１ｘを有する構造である。よって、二次封止においては、同図（ａ）に示すＢの範囲をバーナーなどで加熱するだけで、二重シール構造を実現することができる。
同図（ａ）、（ｂ）を対比すれば、本願のＢの範囲が従来のＤの範囲よりも短いことが明らかである。したがって、本発明の二重封止構造を採用することにより、外側封止管１２の加熱に要する時間を短縮するとともに加熱に要するエネルギーを低減することができるため、ショートアーク型放電ランプの生産の効率を高めることができる。
【００２６】
しかも、本発明のショートアーク型放電ランプは、内側封止管１１の外側封止管１２に溶着されていない部位１１ｘが、外側封止管１２の基端部から外部に伸び出している構造であるため、以下の効果を期待することができる。以下では、図２に示す二重封止構造に基いて説明する。
外部リード棒７と外部リード棒保持体９との間には、微小な空隙が形成されるため、当該空隙を介して大気中の酸素が侵入する。モリブデンからなる各金属箔１０が例えば３５０℃以上の高温状態になった場合は、金属箔１０が上記の空隙を介して侵入した酸素と反応して酸化モリブデンを生成することによって劣化し、ショートアーク型放電ランプを点灯することができなくなる惧れがある。このような事情から、モリブデンからなる各金属箔１０の温度を出来る限り低くすることが望ましい。
本発明の二重封止構造によれば、内側封止管１１とガラス部材６との間に挟まれた複数の金属箔１０が、外側封止管１２の内部に配置されていない構造である。すなわち、金属箔１０の周囲に内側封止管１１のみを延在させることにより、点灯時の金属箔１０の温度を従来の二重封止構造に比べて低くすることができる。
【００２７】
さらに、本発明は、外側封止管１２と内側封止管１１の双方が、電極保持体５と第１の集電板４の径方向外方に延在する構造であるため、以下の効果を期待することができる。以下では、図１に示すショートアーク型放電ランプに基いて説明する。
第１の集電板４の外径は、金属とガラスとの熱膨張係数の相違を考慮して、電極保持体５の外径に比べて相対的に小さくなっている。そのため、第１の集電板４の両側に配置された電極保持体５の基端部およびガラス部材６の先端部と、その径方向外方に延在するガラスとの間には、それぞれ不可避的に楔状の空隙が形成される。すなわち、第１の集電板４の周辺には、楔状の空隙が形成される。
第１の集電板４の周辺は、上記の空隙の発生によって、機械的に脆い箇所であると言える。ショートアーク型放電ランプの点灯時に発光管内の内圧が第１の集電板４の付近の空隙に印加された場合は、当該空隙の径方向外方に延在するガラスにクラックが生じ、このクラックがガラスの径方向に向けて進行するという問題が生じる。
したがって、本発明のショートアーク型放電ランプは、外側封止管１２と内側封止管１１の双方が、少なくとも第１の集電板４の径方向外方に延在するような構成とすることが好ましい。このように構成することによって、第１の集電板４の径方向外方に延在するガラスの厚みが大きくなって、発光管１の内圧に対する強度と機械的強度の双方を高くすることができるので、上記したクラックの進行を確実に防止することができる。
【００２８】
なお、図１は、陽極２側と陰極３側の双方の内側封止管１１が、当該内側封止管１１に溶着された双方の外側封止管１２の基端部から外方に伸び出す構成を備えるショートアーク型放電ランプを示すが、これは本発明の一実施形態に過ぎない。例えば、本発明は、陽極側の内側封止管が当該内側封止管に溶着された外側封止管の基端部から外部に伸び出す部位を有しており、陰極側の二重封止構造が前述した従来の二重封止構造と同じであっても良く、また、陰極側を特許文献１に示すような一重封止構造にすることもできる。
つまり、本発明の二重封止構造は、陽極側と陰極側の双方に適用することもできるし、陽極側又は陰極側の何れか一方のみに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの全体の構成例を示す断面図である。
【図２】ショートアーク型放電ランプの二重封止構造の拡大断面図を示す。
【図３】ショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。
【図４】ショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。
【図５】本発明の効果を従来の二重封止構造と比較して示す拡大断面図である。
【図６】従来のショートアーク型放電ランプの全体の構成を示す断面図である。
【図７】従来のショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。
【図８】従来のショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 発光管
２ 陽極
２１ 本体部
２２ 軸部
３ 陰極
３１ 本体部
３２ 軸部
４ 第１の集電板
５ 電極保持体
６ ガラス部材
７ 外部リード棒
８ 第２の集電板
９ 外部リード棒保持体
１０ 金属箔
１１ 内側封止管
１１ａ 枝管
１１ｂ 外部リード棒の基端部を超えて延在する部位
１１ｘ 外側封止管の基端部から外部に伸び出している部位
１２ 外側封止管
２０ 電極マウント
２３ マウントリボン
４１ 一方の封止用旋盤
４２ 他方の封止用旋盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造分野などで使用されるショートアーク型放電ランプとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体や液晶基板の露光用に用いられるショートアーク型放電ランプの点灯時には、高い点灯圧力を保持しつつ放電空間内と該ランプ外部との気密性を確保する目的で、モリブデン等の金属箔をガラスと封着させシールする方法がとられている。
このようにモリブデン等の金属箔により封止された一重シール構造を有するショートアーク型放電ランプは、例えば特許文献１に開示されるように周知である。
【０００３】
近年の半導体や液晶基板の露光には、半導体処理時のスループットを上げることや、液晶基板やカラーフィルターを対象とした大面積照射時の処理能力を向上することが要求されている。
このような要求に対し、露光用の光源に使用するショートアーク型放電ランプは、投入電力を従来以上に高くすることで対応している。これに伴って、電極が大型化し、電極が非常に重くなっている。
ショートアーク型放電ランプは、特許文献１に示すように、電極の一端のみが保持された片持梁構造である。そのため、電極が重くなると、製造時において、電極の軸部を介して金属箔に多大な応力がかかって、封止後の金属箔に皺が形成されたり、金属箔自体が破断することがあった。そして、金属箔に皺が形成された状態でショートアーク型放電ランプを点灯させると、封止部構造が破損するといった問題があった。
【０００４】
このような問題に対応するため、本出願人は、特許文献２において、二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプを提案した。図６は、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプの全体構成を示す。
発光管１は、水銀を封入した石英ガラス製の管である。陽極２、陰極３は、それぞれ、発光管内に配置された本体部２１、３１と、外側封止管内に向けて伸びる軸部２２、３２とを有する。
ショートアーク型放電ランプは、外側封止管１２、内側封止管１１、金属箔１０およびガラス部材６により気密に封止された二重封止構造を有する。以下で、陽極２側の封止部構造について説明するが、陰極側の封止部構造も陽極側と同様である。
外側封止管１２は、発光管１の両端に連続する円筒状部分である。
内側封止管１１は、気密封止のための円筒状のガラス部材である。
ガラス部材６は、２箇所に形成された有底穴において、軸部２２と、外部リード棒７とを保持する。
電極保持体５は、軸部２２を保持するための開口を有する筒状体である。
外部リード保持体９は、外部リード棒７を保持するための開口を有する筒状体である。
金属箔１０は、ガラス部材６と内側封止管１１との間に介在し、第１の集電板４と第２の集電板８とを電気的に接続する。
第１の集電板４は、軸部２２と金属箔１０とを電気的に接続する金属製の部材である。
第２の集電板８は、外部リード棒７と金属箔１０とを電気的に接続する金属製の部材である。
【０００５】
図７は、従来のショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。便宜上、陽極側の封止構造のみを説明する。以下の（ａ）〜（ｆ）の手順を順次に行うことにより、（ｇ）に示す電極マウントが完成する。
（ａ）に示すように、軸部２２、電極保持体５、第１の集電板４、ガラス部材６、金属箔１０、第２の集電板８、外部リード棒７、外部リード棒保持体９、マウントリボン２３により構成される電極マウント構成体を準備する。
（ｂ）に示すように、電極マウント構成体を、排気用の枝管１１ａを備える内側封止管１１の内部に挿入する。
（ｃ）に示すように、内側封止管１１の両端部をバーナー等で加熱して封止した後、排気用の枝管１１ａを介して内側封止管１１内を排気して真空状態にする。
（ｄ）に示すように、電極保持体５、ガラス部材６および外部リード棒保持体９の周囲の内側封止管１１をバーナーで加熱することにより、電極保持体５、ガラス部材６および外部リード棒保持体９の３つの部品を内側封止管１１に溶着する。内側封止管１１とガラス部材６との間に複数の金属箔１０を挟んで溶着して封止することにより、内側封止管１１と外部の間の気密状態を実現している。
（ｅ）に示す２箇所において内側封止管１１を切断する。
（ｆ）に示すように、軸部２２の先端部を本体部２１の有底穴２１ａに嵌入する。
（ｇ）は、完成した電極マウント２０´を示す。
【０００６】
図８は、従来のショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。以下の（ａ）〜（ｄ）の手順を順次に行うことにより、気密に封止された封止部構造が完成する。
（ａ）に示すように、電極マウント２０´を外側封止管１２内に挿入する。
（ｂ）に示すように、陽極２の本体部２１と軸部２２の一部を発光管の内部に配置するとともに、本体部２１を除く電極マウント２０´の構成部品の全てを外側封止管１２の内部に配置する。
（ｃ）に示すように、外側封止管１２の端部をバーナーで加熱することで封止し、発光管１に設けられた不図示の排気用の枝管を介して、発光管１と外側封止管１２の内部を排気して真空状態にする。
（ｄ）に示すように、外側封止管１２のＤの部分をバーナーなどで加熱することにより、内側封止管１１と外側封止管１２とを溶着する。前記したように、内側封止管１１とガラス部材６とが、複数の金属箔１０を内側封止管１１とガラス部材６との間に挟んだ状態で加熱して溶着されている。したがって、内側封止管１１と外側封止管１２とが溶着されることにより、外側封止管１２の内部と外部の間の気密状態が実現される。
【０００７】
【特許文献１】特許第３３７９４３８号
【特許文献２】特開２００５−２４３４８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、内側封止管１１とガラス部材６とを溶着して一次封止を完了した後に、重量の大きい電極の本体部２１を軸部２２に嵌入する。つまり、二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、一次封止を行う段階において、重量の大きい電極の本体部２１が軸部２２の先端側に嵌入されていないため、製造時に金属箔１０に皺が形成されることを防止できる。よって、点灯時に外側封止管１２が破損する心配が無い。
しかしながら、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、前記したように、外側封止管１２と内側封止管１１とが、内側封止管１１の全長にわたってバーナーなどで加熱されて溶着されることから、以下のような問題が新たに生じた。
【０００９】
前記の図８（ｄ）に示すように、外側封止管１２の、内側封止管１１の全長に相当する領域Ｄをバーナーなどで加熱しており、溶着の範囲が長いことから、加熱に時間がかかるとともに、バーナーなどを駆動するために多大なエネルギーが必要であった。したがって、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、生産効率が悪いという問題があった。
【００１０】
また、従来のショートアーク型放電ランプは、前記した図８（ｂ）に示したように、電極マウント２０´を外側封止管１２内に挿入する手順を行う際に、本体部２１および軸部２２を外側封止管１２の中心軸に一致させることが必要になる。この位置合わせは、内側封止管１１の外径と外側封止管１２の内径とは必ずしも一致していないため、外部リード棒７の基端部に設けられたマウントリボン２３の伸縮力を利用することによって行われる。この位置合わせは、作業者の高度の熟練を必要とし、作業者毎に位置精度の差異が生じるという問題があった。このように、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプは、電極マウント２０´を外側封止管１２内に挿入して、本体部２１および軸部２２を適切な位置に配置することが困難であった。
【００１１】
以上から、本発明の目的は、上記した従来の問題を解消することにより、二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプの生産の効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管と、その両端に連続する一対の外側封止管と、前記外側封止管の内側に当該外側封止管と同軸上に配置されて前記外側封止管に溶着された内側封止管と、前記発光部の内部に対向して配置される本体部とその基端側に連続して外側封止管の基端側に向けて延びる軸部とよりなる一対の電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置され、前記複数の金属箔を挟むよう前記内側封止管の内部に溶着されたガラス部材と、前記金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、前記内側封止管は、前記外側封止管に溶着されることなく前記外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記外側封止管が前記第１の集電板の径方向外方に延在することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記外側封止管の全長が、前記内側封止管の全長よりも短いことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記発光管内に、発光物質として水銀が封入されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明のショートアーク型放電ランプの二重封止構造を実現するための電極マウントは、本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有し、
前記内側封止管が、前記第１の集電板の径方向外方に延在しているとともに、前記外部リード棒の基端部を超えて延在していることを特徴とする。
【００１７】
本発明のショートアーク型放電ランプの製造方法は、本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有する電極マウントを組み立てる手順と、
前記電極マウントを、前記内側封止管が外側封止管の端部から外部に伸び出るように、外側封止管内に挿入する手順と、
前記外側封止管と、当該外側封止管内に配置された前記内側封止管とを溶着する手順と、を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のショートアーク型放電ランプは、ガラス部材と、内側封止管と、ガラス部材と内側封止管との間に挟まれた金属箔と、外側封止管とにより構成される二重封止構造を有する。よって、従来と同じく製造時において金属箔に皺が形成されることが無くなり、ショートアーク型放電ランプの点灯時における封止部の破損を確実に防止することができる。
しかも、本発明のショートアーク型放電ランプは、前記内側封止管が、前記外側封止管に溶着されることなく外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有する。したがって、内側封止管が、その全長うちの限られた箇所でのみ外側封止管に溶着されるので、内側封止管と外側封止管とを加熱して溶着するために要する時間が短縮され、かつ、溶着するために必要となるエネルギーを低減することができる。よって、本発明の二重封止構造を採用することにより、ショートアーク型放電ランプの生産の効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明のショートアーク型放電ランプの全体の構成例を示す断面図である。
同図のショートアーク型放電ランプは、概ね球状に形成された発光管１と、その両端に連続して形成された一対の外側封止管１２とを備える。
発光管１の内部には、陽極２の本体部２１と、陰極３の本体部３１とが、互いに向き合って配置されるとともに、発光物質である水銀が封入されている。
陽極２は、その先端側に丸みが形成された本体部２１と、当該本体部２１の基端側に続く棒状の軸部２２とにより構成される。軸部２２の先端部が、本体部２１の基端側に形成された有底穴２１ａに嵌入されている。
陰極３は、その先端側が、陽極２の本体部２１に向かうにつれて次第に縮径するテーパー部を有する本体部３１と、当該本体部３１の基端側に続く棒状の軸部３２とにより構成される。軸部３２の先端部が、本体部３１の基端側に形成された有底穴３１ａに嵌入されている。
陽極２および陰極３は、例えばタングステンよりなる各本体部２１、３１および各軸部２２、３２により構成される。
陽極２および陰極３は、上記のように各本体部２１、３１と各軸部２２、３２とが互いに別部材であっても良いし、各本体部と各軸部とが一体に形成されていても良い。
水銀の封入量は、例えば２０ｍｇ／ｃｃ以上である。
【００２０】
図２は、図１のショートアーク型放電ランプの二重封止構造の拡大断面図を示す。陰極側の封止部構造については、説明を省略するが、陽極側の封止部構造と同一である。
軸部２２の基端部には、金属製の第１の集電板４が設けられている。第１の集電板４は、その中央に貫通孔４ａを有する円板形状を有している。軸部２２は、その基端部が第１の集電板４の貫通孔４ａを貫通して、第１の集電板４の基端面から伸びだすように配置され、例えば溶接などによって第１の集電板４の開口端部に固定されている。
電極保持体５は、例えば石英ガラスよりなる筒状の部材であり、その先端部が内側封止管１１の先端部から伸び出ることなくその全体が内側封止管１１の内方に収容され、第１の集電板４に隣接して配置される。軸部２２は、電極保持体５の中央に形成された貫通孔５ａを貫通して配置される。
ガラス部材６は、例えば石英ガラスよりなる柱状の部材であり、第１の集電板４に隣接して配置されている。ガラス部材６には、軸部２２と外部リード棒７とを保持するための有底穴６ａ、６ｂが、先端側と基端側の双方にそれぞれ形成されている。ガラス部材６の先端側の有底穴６ａには、軸部２２の基端部が嵌入され、軸部２２が保持される。ガラス部材６の基端側の有底穴６ｂには、外部リード棒７の先端部が嵌入され、外部リード棒７が保持される。
外部リード棒７は、例えばタングステンにより構成される棒状の部材であり、その先端部には、金属製の第２の集電板８が設けられている。第２の集電板８は、その中央に貫通孔８ａを有する円板形状を有している。外部リード棒７は、その先端部が第２の集電板８の貫通孔８ａを貫通して、第２の集電板８の先端面から伸び出すように配置され、例えば溶接などによって第２の集電板８の開口端部に固定されている。
外部リード棒保持体９は、例えば石英ガラスよりなる筒状の部材であり、第２の集電板８に隣接して配置される。外部リード棒７は、外部リード棒保持体９の貫通孔９ａを貫通して配置される。
ガラス部材６の側周面には、複数の金属箔１０が、互いに重なり合うことなく、外側封止管１２の管軸方向と平行に並んで配置される。各金属箔１０は、例えば、モリブデンなどの金属からなる。各金属箔１０は、例えば溶接などによって、その先端部が第１の集電板４の側周面に電気的に接続されるとともにその基端部が第２の集電板８の側集面に電気的に接続される。
内側封止管１１は、例えば石英ガラスからなる直管状の部材であり、電極保持体５、ガラス部材６および外部リード棒保持体９の径方向外方に延在するとともに、その先端が発光管１の内方に伸び出ることのないように配置される。内側封止管１１とガラス部材６とが、複数の金属箔１０を両者の間に挟んで、バーナーなどによって加熱されて溶着される。内側封止管１１は、外側封止管１２の基端部から外部に伸び出す部位１１ｘを有する。
外側封止管１２は、例えば石英ガラスによって直管状に形成され、その先端部が発光管１の端部に繋がっている。外側封止管１２は、電極保持体５および第１の集電板４の径方向外方に延在していることが好ましい。外側封止管１２の内部には、例えばバーナーなどで加熱されることにより、同軸で内側封止管１１が溶着されている。内側封止管１１は、外側封止管１２よりも全長が長くなっており、外側封止管１２と溶着されることなく、外側封止管１２の基端部から外方に伸び出す部位１１ｘを有している。
【００２１】
上記の構成を有するショートアーク型放電ランプは、所定のランプ電力で点灯駆動することにより、陽極２と陰極３との間で放電が形成され、波長３６５ｎｍの紫外線が発光管１の外方に出射する。
ショートアーク型放電ランプの点灯条件は、例えば、ランプ電力が１０ｋＷ以上である。
陽極２の本体部２１は、このような点灯条件に耐え得るようにするため、例えば、φ３０ｍｍ以上、重量が８００ｇ以上である。
【００２２】
次に、図３は、図１に示すショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。図３の（ａ）〜（ｆ）に示す手順を順次に行うことにより、（ｇ）に示す電極マウントが完成する。以下では、「電極マウント構成体」は、内側封止管が溶着されていないものを意味し、「電極マウント」は、内側封止管が溶着されたものを意味する。
（ａ）は、電極マウント構成体を製造する手順を示す。先端側と基端側の双方に有底穴６ａ、６ｂが形成されたガラス部材６、基端部に第１の集電板４が固定された軸部２２、電極保持体５、先端部に第２の集電板８が固定されるとともに基端側にマウントリボン２３が設けられた外部リード棒７、外部リード棒保持体９、および複数の金属箔１０を準備する。軸部２２の基端部をガラス部材６の先端側の有底穴６ａに嵌入するとともに、軸部２２の先端部が電極保持体５の貫通孔５ａを貫通するように電極保持体５を配置する。同時に、外部リード棒７の先端部をガラス部材６の基端側の有底穴６ｂに嵌入するとともに、外部リード棒７の基端部が外部リード棒保持体９の貫通孔９ａを貫通するように外部リード保持体９を配置する。最後に、複数の金属箔１０をガラス部材６の側周面上に互いに重なり合わないように配置し、各金属箔１０の先端部を第１の集電板４の側周面に溶接などによって固定するとともに、各金属箔１０の基端部を第２の集電板８の側周面に溶接などによって固定する。
（ｂ）は、（ａ）で製造した電極マウント構成体を内側封止管１１の内部に挿入する手順を示す。電極マウント構成体を内側封止管１１内に挿入し、電極マウント構成体の全体が内側封止管１１の内部に収容されるようにする。内側封止管１１の全長は、電極マウント構成体の全長よりも相当に大きい。電極マウント構成体は、マウントリボン２３の伸縮力を利用して、軸部２２が内側封止管１１の中心軸に一致するように配置される。
（ｃ）は、内側封止管１１の両端部を封止する手順を示す。内側封止管１１の双方の端部をバーナーなどで加熱して封じ切る。そして、内側封止管１１に設けられた排気用の枝管１１ａを通じて、内側封止管１１内を排気して真空状態にする。内側封止管１１の排気が完了した後に、排気用の枝管１１ａを封じ切る。
（ｄ）は、内側封止管１１を電極マウント構成体に溶着する手順を示す。複数の金属箔１０をガラス部材６と内側封止管１１との間に挟んだ状態で、内側封止管１１の、ガラス部材６の径方向外方に延在する箇所をバーナーなどで加熱する。内側封止管１１が、熱によって縮径してガラス部材６に溶着する。さらに、内側封止管１１の、電極保持体５および外部リード棒保持体９の径方向に延在する箇所を、同様にして加熱して溶着する。
（ｅ）は、電極マウント構成体に溶着した内側封止管１１の端部を切断する手順を示す。同図（ｅ）に示す２箇所において内側封止管を切断する。切断箇所は、電極保持体５の先端面よりもやや軸部２２の先端寄りの箇所である。
（ｆ）は、電極マウント構成体の軸部２２に陽極２の本体部２１を取付ける手順を示す。軸部２２の先端部を、本体部２１の基端側に設けられた有底穴２１ａに嵌入する。
図（ｇ）は、完成した電極マウント２０を示す。
【００２３】
ここで、完成した電極マウント２０の内側封止管１１は、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを有することが好ましい。すなわち、図３（ｅ）の内側封止管１１を切断する手順においては、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを残すように内側封止管１１を切断した方が良い。このようにした場合は、後述する二次封止において、外側封止管１２に対する電極マウント２０の位置合わせの手順を容易に行うことができる。
【００２４】
次に、図４は、図１に示すショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。図４の（ａ）〜（ｃ）に示す手順を順次に行うことにより、図１に示すショートアーク型放電ランプが完成する。
（ａ）は、電極マウント２０を外側封止管１２の中心軸に対して位置合わせする手順を示す。一方の外側封止管１２を一方の封止用旋盤４１に固定する。同時に、電極マウント２０の内側封止管１１を他方の封止用旋盤４２に固定する。このとき、内側封止管１１の、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを他方の封止用旋盤４２に固定することによって、陽極２の軸部２２を外側封止管１２の中心軸に対して容易に一致させることができる。つまり、内側封止管１１が、外部リード棒７の基端部を超えて延在する部位１１ｂを有することにより、当該部位を封止用旋盤４２によって保持することができるため、電極マウント２０を外側封止管１２に対して位置合わせする手順を容易に行うことができる。
（ｂ）は、電極マウント２０を発光管１および外側封止管１２の内部に挿入する手順を示す。
電極マウント２０が固定された他方の封止用旋盤４２を一方の封止用旋盤４１に向けて移動させることにより、電極マウント２０を他方の外側封止管１２内に挿入する。このとき、外側封止管１２が電極保持体５および第１の集電板４の径方向外方に延在するとともに、内側封止管１１の基端部が外側封止管１２の基端部から外方に伸び出すようにする。
（ｃ）は、外側封止管１２を電極マウント２０に溶着する手順を示す。希ガスや窒素などの不活性ガスを発光管１内に充満させた後に、外側封止管１２の同図に示すＢの箇所をバーナーなどで加熱する。外側封止管１２が熱によって縮径して内側封止管１１と溶着する。不活性ガスを発光管１に充満させる目的は、陽極２の本体部２１や軸部２２などの金属製の部材が酸化することを防止するためである。
なお、陰極側の二重封止構造については、上記した陽極側の二重封止構造と同じであるため、説明は省略する。
【００２５】
以上の本発明のショートアーク型放電ランプは、一次シールの際に、重量の大きい電極の本体部２１が軸部２２の先端部に設けられていないため、金属箔１０に皺が形成されることが無い。しかも、本発明のショートアーク型放電ランプは、従来の二重封止構造を有するショートアーク型放電ランプと比べて、二次封止において、外側封止管１２を加熱する全長を短縮することができる。これに関し、以下に図５を用いて詳しく説明する。
図５は、本発明の二重封止構造による効果を、従来の二重封止構造と比較して示す拡大断面図である。同図（ｂ）に示すように、従来の二重封止構造は、外側封止管１２の全長が相対的に内側封止管１１の全長よりも長くなっている。よって、二次封止においては、外側封止管１２の、内側封止管１１の全長に相当する範囲Ｄをバーナーなどで加熱していた。
これに対し、同図（ａ）に示すように、本願の二重封止構造は、外側封止管１２の全長が相対的に内側封止管１１の全長よりも短いことにより、内側封止管１１が外側封止管１２の基端部から外方へ伸び出す部位１１ｘを有する構造である。よって、二次封止においては、同図（ａ）に示すＢの範囲をバーナーなどで加熱するだけで、二重シール構造を実現することができる。
同図（ａ）、（ｂ）を対比すれば、本願のＢの範囲が従来のＤの範囲よりも短いことが明らかである。したがって、本発明の二重封止構造を採用することにより、外側封止管１２の加熱に要する時間を短縮するとともに加熱に要するエネルギーを低減することができるため、ショートアーク型放電ランプの生産の効率を高めることができる。
【００２６】
しかも、本発明のショートアーク型放電ランプは、内側封止管１１の外側封止管１２に溶着されていない部位１１ｘが、外側封止管１２の基端部から外部に伸び出している構造であるため、以下の効果を期待することができる。以下では、図２に示す二重封止構造に基いて説明する。
外部リード棒７と外部リード棒保持体９との間には、微小な空隙が形成されるため、当該空隙を介して大気中の酸素が侵入する。モリブデンからなる各金属箔１０が例えば３５０℃以上の高温状態になった場合は、金属箔１０が上記の空隙を介して侵入した酸素と反応して酸化モリブデンを生成することによって劣化し、ショートアーク型放電ランプを点灯することができなくなる惧れがある。このような事情から、モリブデンからなる各金属箔１０の温度を出来る限り低くすることが望ましい。
本発明の二重封止構造によれば、内側封止管１１とガラス部材６との間に挟まれた複数の金属箔１０が、外側封止管１２の内部に配置されていない構造である。すなわち、金属箔１０の周囲に内側封止管１１のみを延在させることにより、点灯時の金属箔１０の温度を従来の二重封止構造に比べて低くすることができる。
【００２７】
さらに、本発明は、外側封止管１２と内側封止管１１の双方が、電極保持体５と第１の集電板４の径方向外方に延在する構造であるため、以下の効果を期待することができる。以下では、図１に示すショートアーク型放電ランプに基いて説明する。
第１の集電板４の外径は、金属とガラスとの熱膨張係数の相違を考慮して、電極保持体５の外径に比べて相対的に小さくなっている。そのため、第１の集電板４の両側に配置された電極保持体５の基端部およびガラス部材６の先端部と、その径方向外方に延在するガラスとの間には、それぞれ不可避的に楔状の空隙が形成される。すなわち、第１の集電板４の周辺には、楔状の空隙が形成される。
第１の集電板４の周辺は、上記の空隙の発生によって、機械的に脆い箇所であると言える。ショートアーク型放電ランプの点灯時に発光管内の内圧が第１の集電板４の付近の空隙に印加された場合は、当該空隙の径方向外方に延在するガラスにクラックが生じ、このクラックがガラスの径方向に向けて進行するという問題が生じる。
したがって、本発明のショートアーク型放電ランプは、外側封止管１２と内側封止管１１の双方が、少なくとも第１の集電板４の径方向外方に延在するような構成とすることが好ましい。このように構成することによって、第１の集電板４の径方向外方に延在するガラスの厚みが大きくなって、発光管１の内圧に対する強度と機械的強度の双方を高くすることができるので、上記したクラックの進行を確実に防止することができる。
【００２８】
なお、図１は、陽極２側と陰極３側の双方の内側封止管１１が、当該内側封止管１１に溶着された双方の外側封止管１２の基端部から外方に伸び出す構成を備えるショートアーク型放電ランプを示すが、これは本発明の一実施形態に過ぎない。例えば、本発明は、陽極側の内側封止管が当該内側封止管に溶着された外側封止管の基端部から外部に伸び出す部位を有しており、陰極側の二重封止構造が前述した従来の二重封止構造と同じであっても良く、また、陰極側を特許文献１に示すような一重封止構造にすることもできる。
つまり、本発明の二重封止構造は、陽極側と陰極側の双方に適用することもできるし、陽極側又は陰極側の何れか一方のみに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの全体の構成例を示す断面図である。
【図２】ショートアーク型放電ランプの二重封止構造の拡大断面図を示す。
【図３】ショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。
【図４】ショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。
【図５】本発明の効果を従来の二重封止構造と比較して示す拡大断面図である。
【図６】従来のショートアーク型放電ランプの全体の構成を示す断面図である。
【図７】従来のショートアーク型放電ランプの一次封止の手順を示す断面図である。
【図８】従来のショートアーク型放電ランプの二次封止の手順を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 発光管
２ 陽極
２１ 本体部
２２ 軸部
３ 陰極
３１ 本体部
３２ 軸部
４ 第１の集電板
５ 電極保持体
６ ガラス部材
７ 外部リード棒
８ 第２の集電板
９ 外部リード棒保持体
１０ 金属箔
１１ 内側封止管
１１ａ 枝管
１１ｂ 外部リード棒の基端部を超えて延在する部位
１１ｘ 外側封止管の基端部から外部に伸び出している部位
１２ 外側封止管
２０ 電極マウント
２３ マウントリボン
４１ 一方の封止用旋盤
４２ 他方の封止用旋盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、その両端に連続する一対の外側封止管と、前記外側封止管の内側に当該外側封止管と同軸上に配置されて前記外側封止管に溶着された内側封止管と、前記発光部の内部に対向して配置される本体部とその基端側に連続して外側封止管の基端側に向けて延びる軸部とよりなる一対の電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置され、前記複数の金属箔を挟むよう前記内側封止管の内部に溶着されたガラス部材と、前記金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、
前記内側封止管は、前記外側封止管に溶着されることなく前記外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有す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】
前記外側封止管は、前記第１の集電板の径方向外方に延在す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】
前記外側封止管の全長が、前記内側封止管の全長よりも短い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４】
前記発光管内に、発光物質として水銀が封入されてい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５】
請求項１ないし請求項４に記載のショートアーク型放電ランプを製造するために使用する電極マウントであって、
本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有し、
前記内側封止管が、前記第１の集電板の径方向外方に延在しているとともに、前記外部リード棒の基端部を超えて延在していることを特徴とする電極マウント。
【請求項６】
本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有する電極マウントを組み立てる手順と、
前記電極マウントを、前記内側封止管が外側封止管の端部から外部に伸び出るように、外側封止管内に挿入する手順と、
前記外側封止管を、当該外側封止管内に配置された前記内側封止管に溶着する手順と、を行うことを特徴とするショートアーク型放電ランプの製造方法。
【請求項１】
発光管と、その両端に連続する一対の外側封止管と、前記外側封止管の内側に当該外側封止管と同軸上に配置されて前記外側封止管に溶着された内側封止管と、前記発光部の内部に対向して配置される本体部とその基端側に連続して外側封止管の基端側に向けて延びる軸部とよりなる一対の電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置され、前記複数の金属箔を挟むよう前記内側封止管の内部に溶着されたガラス部材と、前記金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒とを備えたショートアーク型放電ランプにおいて、
前記内側封止管は、前記外側封止管に溶着されることなく前記外側封止管の端部から外部に伸び出す部位を有す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】
前記外側封止管は、前記第１の集電板の径方向外方に延在す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】
前記外側封止管の全長が、前記内側封止管の全長よりも短い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４】
前記発光管内に、発光物質として水銀が封入されてい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５】
請求項１ないし請求項４に記載のショートアーク型放電ランプを製造するために使用する電極マウントであって、
本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有し、
前記内側封止管が、前記第１の集電板の径方向外方に延在しているとともに、前記外部リード棒の基端部を超えて延在していることを特徴とする電極マウント。
【請求項６】
本体部とその基端側に連続する軸部とよりなる電極と、前記電極に電気的に接続された第１の集電板と、前記第１の集電板に電気的に接続された複数の金属箔と、前記複数の金属箔が互いに重なり合うことなく外周面に配置されたガラス部材と、前記複数の金属箔に電気的に接続された第２の集電板と、前記第２の集電板に電気的に接続された外部リード棒と、前記金属箔を挟むように前記ガラス部材の径方向外方に溶着された内側封止管とを有する電極マウントを組み立てる手順と、
前記電極マウントを、前記内側封止管が外側封止管の端部から外部に伸び出るように、外側封止管内に挿入する手順と、
前記外側封止管を、当該外側封止管内に配置された前記内側封止管に溶着する手順と、を行うことを特徴とするショートアーク型放電ランプの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−４０４６８（Ｐ２０１０−４０４６８Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５３０４（Ｐ２００８−２０５３０４）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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