放電ランプ保持機構
【課題】 大型化したランプであっても、容易に装置に取り付けることができる放電ランプ保持機構を提供することである。
【解決手段】 本発明の放電ランプ保持機構は、放電ランプ１０を着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダ３０からなる放電ランプ保持機構であって、ランプホルダ３０は、ホルダ側仮固定機構とホルダ側本固定機構を有し、放電ランプの口金は、ランプ側仮固定機構とランプ側本固定機構を有し、ホルダ側本固定機構はホルダ側ネジ機構３２１であり、ランプ側本固定機構は口金側ネジ機構４２ｃであり、ランプホルダ３０の回転部３２を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構３２１と口金側ネジ機構４２ｃが螺合し本固定され、ホルダ側ネジ機構のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢ及び／又は口金側ネジ機構のネジ山Ａの始点側の端部ＡＡは、ネジ山の頂Ａ１，Ｂ１からネジ底ａ，ｂに向かうエッジ面Ａ３，Ｂ３が形成されていることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の放電ランプ保持機構は、放電ランプ１０を着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダ３０からなる放電ランプ保持機構であって、ランプホルダ３０は、ホルダ側仮固定機構とホルダ側本固定機構を有し、放電ランプの口金は、ランプ側仮固定機構とランプ側本固定機構を有し、ホルダ側本固定機構はホルダ側ネジ機構３２１であり、ランプ側本固定機構は口金側ネジ機構４２ｃであり、ランプホルダ３０の回転部３２を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構３２１と口金側ネジ機構４２ｃが螺合し本固定され、ホルダ側ネジ機構のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢ及び／又は口金側ネジ機構のネジ山Ａの始点側の端部ＡＡは、ネジ山の頂Ａ１，Ｂ１からネジ底ａ，ｂに向かうエッジ面Ａ３，Ｂ３が形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は放電ランプ保持機構に関する。特に、物理的に大型かつ大電流化により、ホルダへの取り付け作業が困難になった放電ランプの保持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体や液晶の露光、その他の微細加工の分野でフォトリソグラフィ用光源としてショートアーク型水銀ランプを用いた露光技術が利用される。
フォトリソグラフィ用の露光では、フォトレジストが感度を有する波長３６５ｎｍ（ｉ線）の光を効率良く放射する水銀ランプが使われ、また、液晶やプリント基板の露光では、波長３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの光を放射する水銀ランプが使われる。水銀ランプは発光物質として水銀が封入されるとともに、始動用ガスとしてアルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスが封入される。
【０００３】
このような水銀ランプは、例えば、特開平９−２１３１２９号に示されるように凹面反射鏡と組み合わせて光学系を構成する。
【０００４】
露光装置は、露光すべき面積が大きくなる一方で、処理時間（スループット）は短くなる傾向にある。光源である水銀ランプも、入力を増加させることで露光量を増加させる傾向にある。
しかし、ランプ入力の増大は、ランプを物理的に大型化させることとなり、反射ミラーへ組み付ける作業が一段と煩雑化してしまう。
【０００５】
特に、ランプが大型化すると、寸法的にも重量的にも作業者がランプを保持することが困難になる。例えば、前記特開平９−２１３１２９号に示すように吊り下げてランプを保持する構造の場合、ランプを吊り下げた状態で保持しつつ、同時に、ネジ止めなどの固定作業をする必要がある。さらに、ランプが大型化すると反射ミラーも大型化する。上記作業は、ランプの口金を、反射ミラーの内側空間から入れて頂部開口を通して、頂部開口の外部にある保持機構で固定させる。
【０００６】
この固定作業では、反射ミラーの内側空間でランプの一端を保持しつつ、同時に、反射ミラーの頂部開口の外側でネジ止めなどの固定作業をする必要があるが、この場合、反射ミラーの内側空間において片手でランプを保持するとともに、もう一方の片手でネジ止め作業をしなければならない。この作業は、ランプが大型化すると、片手で保持することとなり、時として、ランプを落下させたり、反射ミラーを傷つけるという問題を生じる。
【０００７】
さらに、放電ランプと保持機構の固定作業では、確実な給電構成を形成しなければならない。給電リードや給電線の電気的接続が不十分であると電流供給が不十分になるからである。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２１３１２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、大型化したランプであっても、容易に装置に取り付けることができる放電ランプ保持機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の放電ランプ保持機構は、一端に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダからなる放電ランプ保持機構であって、前記ランプホルダは、ホルダ側仮固定機構とホルダ側本固定機構を有し、前記放電ランプの口金は、ホルダ側仮固定機構と係合するランプ側仮固定機構と、ホルダ側本固定機構と係合するランプ側本固定機構を有し、前記ホルダ側本固定機構はランプホルダの回転部の内壁に形成されたホルダ側ネジ機構であり、前記ランプ側本固定機構は口金の終端部の側面に形成された口金側ネジ機構であり、当該放電ランプの口金をランプホルダに挿入して、口金を回転させることで、ホルダ側仮固定機構とランプ側仮保持機構を係合させて、両者の仮固定を行うとともに、その後、ランプホルダの回転部を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構と口金側ネジ機構が螺合し、両者が本固定され、前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部、及び／又は、前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部は、ネジ山の頂からネジ底に向かうエッジ面が形成されていることを特徴とする。
さらには、前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接するホルダ側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする。
或いは、前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接する口金側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る放電ランプ保持機構は、上記構成を有することで、放電ランプの口金をランプホルダ（以下、単に「ホルダ」ともいう）の挿入孔に差し込み、口金を回転させるだけで、この挿入孔内部に設けられたホルダ側仮固定機構と、口金に設けられたランプ側仮固定機構が係合し、手を離しても落下することなく吊り下がった状態にできる。この状態において、反射鏡の頂部外部からホルダとランプの本固定機構を作動させることで両者を強固に固定できる。つまり、ランプに着脱作業では、従来のように、片手でランプを保持しつつ、他方の片手でランプを固定させるという困難を必要としない。
さらに、放電ランプの口金とランプホルダの本固定の際に、ランプホルダの回転部を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構と口金側ネジ機構が螺合するが、その際、ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部、及び／又は、口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部は、ネジ山の頂からネジ底に向かうエッジ面が形成されているので、確実にネジ山とネジ底が螺合するので、障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の放電ランプ保持機構を説明する。
図１は、この発明に係る放電ランプ保持機構を示す。
放電ランプ１０（以下、単に「ランプ」ともいう）は、反射ミラー２０の頂部開口を通過して、ランプホルダ３０（以下、単に「ホルダ」ともいう）に取り付けられる。ここで、ランプ１０とホルダ３０を放電ランプ保持機構とし、ランプ１０、反射ミラー２０、ホルダ３０を光源装置と称する。なお、反射ミラー２０とホルダ３０は、図示略の機構により露光装置などに固定される。
【００１３】
図２は、ランプ１０のみを示す図面であり、例えば、石英ガラスからなる発光管部１１を略中央に有し、その両端にロッド状の封止部１２が伸びるように一体的に形成される。
発光管部１１は球形、あるいは管軸方向（図面の上下方向）に細長く伸びる紡錘形になっており、その内部は気密空間が形成されて、発光物質である水銀や始動用ガスであるキセノンやアルゴンが封入される。また、発光管部１１の内部には陽極１３と陰極１４が対向配置しており、その先端同士の間隔が放電ギャップとして形成される。放電ギャップは電極間距離でもあり、例えば、５ｍｍ程度となる。封止部１２の先端にはキャップ状の口金４０が装着する。なお、図における下方の封止部の先端にもキャップ状の口金が装着されるが、本発明ではこの口金は必須ではない。
このランプ１０は、何れかの電極を上方に、他方の電極を下方に位置させる垂直配置をしており、この実施例では陰極を下方に、陽極を上方に配置している。
【００１４】
図１に戻り、反射ミラー２０は、例えばガラス基材の反射面に多層膜をコーティングしたもので、全体が凹面形状でランプ１０からの放射光を良好に反射する。反射ミラー２０は楕円集光鏡が用いられることが多く、その場合は、放電ランプ１０のアークと、反射ミラー２０の第一焦点を一致させる必要がある。このアークは、一般に、放電ギャップ間に形成されるので、反射ミラー２０の第一焦点に放電ギャップ間の適当な箇所が来るようにランプを設置する。ミラーの向きは下に開のものを示したが、上（ホルダ側）に開のものもある。
【００１５】
ランプ１０や反射ミラー２０は、近年、大型化している。前述のとおり、この発明の放電ランプ保持機構は、ランプや反射ミラーが大型化した場合に、特に有用となる。
ランプ１０について、数値例を示すと、ランプ電力は定格値３ＫＷ〜４０ＫＷ、ランプ電流は定格値５０Ａ〜２００Ａ、発光管部１１の最大外径（電極の伸びる方向に垂直な方向の径）は５０ｍｍ〜２５０ｍｍである。また、ランプの重量は０．５ｋｇ〜１０ｋｇである。
また、反射ミラー２０について、数値例を示すと、前面開口はφ３００ｍｍ〜１０００ｍｍであり、ランプが伸びる方向の奥行きは２００ｍｍ〜８００ｍｍである。
【００１６】
図３は、図１に示す光源装置を、図１とは異なる方向から眺めた状態を示し、反射ミラー２０の一部を切り欠いて反射ミラー２０の内部構造を表現している。
反射ミラー２０の頂部開口２１は、ランプ１０の封止部１２あるいは口金４０が通過できるだけの大きさを少なくとも必要とする。頂部開口２１があまりに大きいと、ランプ１０の放射光が、頂部開口２１から漏れてしまい光の利用効率が低下する。
【００１７】
図４は本発明に係る放電ランプの口金、特に、ホルダ３０に装着される口金４０の拡大構造を示す。
口金４０は、キャップ状の全体ボディ４１と、この全体ボディ４１の端部に構成される終端部４２と、終端部４２の中心から伸びる突出部４３から構成される。これら全体ボディ４１、終端部４２および突出部４３は物理的に一部材から構成され、例えば真鍮などの導電性部材からなる。
【００１８】
全体ボディ４１は、石英ガラスからなる封止部１２の端部に嵌め込まれる部位である。全体ボディ４１はキャップ状であって、封止部１２に被せるよう差し込んで装着するものであり、封止部１２内部の給電機構と電気的に接続することで全体ボディ４１自体が給電経路の一部となる。
【００１９】
終端部４２は、ホルダと面接触することでランプ外部と電気的接続構造を形成する終端面４２ａを形成する。また、終端部４２は全体ボディ４１より大径に形成したものを示したが、同径、小径のものでもよい。終端面４２ａは放電ランプの軸と垂直な平面に形成されており、ホルダとの接触および電気経路の形成を容易にしている。終端面４２ａには後述する穴部４２ｂが形成される。また、終端部４２の側面には後述する口金側ネジ機構４２ｃが形成される。
【００２０】
突出部４３は、ホルダ内に差し込まれる際の先端部分に相当し、先端小径部４３ａと、先端テーパ部４３ｂと、円柱部４３ｃから構成される。円柱部４３ｃには釣り針形状の溝部４４が形成されており、後述するが、この溝部４４がホルダとの噛み合わせ機構を形成する。
【００２１】
図５は本発明に係るホルダ３０の拡大構造を示す。
ホルダ３０は、棒状の中心ボディ３１と、その先端に位置する回転部３２から構成される。中心ボディ３１、回転部３２は物理的な別部材が組み合わされて構成され、例えば、中心ボディ３１は銅、真鍮等の電気抵抗の低いものやそれらの基材にニッケル、銀、金等の電気抵抗が低く耐酸化、耐薬品性のものコーティングしたもの、回転部３２はステンレス、ニッケルメッキされた真鍮等の耐磨耗、耐酸化、耐薬品性のものなどからなる。
【００２２】
中心ボディ３１は、口金の先端部４３が挿入するための挿入孔３１１、口金が挿入した場合に口金の終端面４２ａと面接触するホルダ側接触部３１２、およびホルダ側接触部３１２の内部に構成された回転防止棒３１３から構成される。挿入孔３１１は中心ボディ３１に穴加工することで形成される部位であり、その内部に挿入孔３１１の内径方向に突出して伸びる突起３１５が形成される。ホルダ側接触部３１２も中心ボディ３１を切削加工することで形成される部位であり中心ボディ３１の一部分である。回転防止棒３１３はホルダ側接触部３１２に空洞を設けて、その中に配置されたものであり、中心ボディ３１とは物理的に別部材である。中心ボディ３１は、放電ランプが装着された場合に放電ランプを吊り下げて支持する部位となり、また、装着時においては仮固定を達成するための機能を有する部位になる。さらに、口金が装着された後は給電経路の一部を形成する部位にもなる。中心ボディ３１は、例えば銅、真鍮などやそれらの基材にニッケル、銀、金などをコーティングしたものなどの導電性部材から形成される。
【００２３】
回転部３２は中心ボディ３１の先端に取り付けられ、口金の脱着作業において、人間が中心ボディ３１を軸として手動で回転させる。回転部３２の内壁には口金が挿入した場合に本固定するためのホルダ側ネジ機構３２１が形成される。
また、回転部３２の外表面には手動による回転作動がやりやすいように、例えばローレット加工が施される。回転部３２は、口金との本固定を達成する部位であり、例えばステンレス、ニッケルメッキされた真鍮などの材料から構成される。
【００２４】
中心ボディ３１の外方（図における上方）は図示省略されているが、給電線が中心ボディの一部に接続される。あるいは、中心ボディの一部に給電のための機構が接続されたりする。
【００２５】
図６は、口金４０（放電ランプ）をホルダ３０に装着する時の両機構の原理を模式的に表したものである。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ口金とホルダの動きを表し、（ａ）から（ｅ）に進むに従い、口金がホルダに装着される。逆に、口金をホルダから脱着させるときは、（ｅ）から（ａ）にいたる手順となる。なお、ホルダ３０は断面図を示す。
【００２６】
（ａ）は口金４０がホルダ３０の中に挿入される直前の状態を示す。
（ｂ）は口金４０がホルダ３０の中に挿入された状態を示す。具体的には、口金の突出部４３が中心ボディ３１の挿入孔３１１の中に進入している。このとき突出部４３は比較的容易に中心ボディ３１の挿入孔３１１に導かれる。突出部４３は前記したように先端小径部４３ａが小径であり、かつ先端テーパ部４３ｂがテーパに構成されるからである。
また、突出部４３の外径は挿入孔３１１の内径にほぼ等しいので、突出部４３が挿入孔に挿入されることにより、口金４０はホルダ３０に対する横方向（放電ランプの長手方向と垂直方向であって、紙面における横方向を示す）の位置が決まる。
なお、突出部４３を挿入孔３１１に挿入する際には、挿入孔４３の内部には突起３１５が存在するため、突出部４３が突起３１５に衝突することでそれ以上の進入が阻止されることがある。この場合は口金４０を回転させることで、突起３１５が口金の溝部４４に位置したところで挿入孔３１１内への更なる挿入を可能にする。突出部４３の挿入は、挿入孔３１１内の突起３１５と溝部４４との関係で停止、このとき口金４０の終端面４２ａはホルダ３０のホルダ側接触部３１２の接触面３１２ａと面接触する。なお、図における突起３１５は挿入孔３１１の省略されている側面から伸びるものであり、本来、断面図の構造としては省略するべきであるが、図では溝部４４との係合を理解するために突起３１５のみを表現している。
【００２７】
（ｃ）は口金４０がホルダ３０に仮固定された状態を示す。（ｂ）の状態から口金４０を回転させることで溝部４４は突起３１５に対する進行方向を変えることとなる。なお、突起３１５と溝部４４の関係は、次の図７で詳細に説明する。口金４０を回転させて手を離すことで、口金４０は若干落下するが、溝部４４の終点と突起３１５が係合して図の状態となる。この状態では、放電ランプ１０を手放していても、放電ランプ１０は落下することなく、ホルダ３０に吊り下がった状態である。
【００２８】
（ｄ）は口金４０とホルダ３０を本固定させるための動作を開始する状態を示す。ホルダ３０の回転部３２の内壁の一部と、口金の終端部４２の側部に、それぞれ形成されたネジ機構（３２１、４２ｃ）が互いに係合する。ホルダ３０には回転防止ピン３１３が設けられ、口金４０の終端面４２ａに設けられた穴４２ｂに挿入する。回転部３２の回転により、口金自体を回転させないためである。
（ｅ）は口金４０とホルダ３０の本固定が完了した状態を示す。上記（ｃ）で示す仮固定状態からホルダ３０の回転部３２を回すことで、ネジ構造が働き、ホルダ側接触部３１２の接触面３１２ａと、口金４０の終端面４２ａが押し合う力は強力となり両者が強く固定される（本固定）。
【００２９】
図７は、図６と同一の状態であって、別の角度から眺めた状態を示す。具体的には、図６は真横から見た状態であるのに対し、図７は斜め上方から眺めた状態を示す。図６と同様にホルダ３０は半割りの断面構造を示す。図６（ａ）〜（ｅ）の状態と、図７（ａ）〜（ｅ）の状態がそれぞれ直接対応する。
【００３０】
図８は、ホルダに形成された突起３１５と、口金に形成された溝部４４の噛み合わせ機構の模式的に表したものである。
（ａ）は、図６（ａ）および図７（ａ）の状態における溝部４４と突起３１５の位置関係を示す。口金４０はホルダ３０に挿入していないため、突起３１５と溝部４４の係合していない。矢印は口金４０が動く方向を示し、口金４０の動きに応じて溝部４４も矢印の方向に動く。
（ｂ）は、溝部４４の壁４４ａが突起３１５と衝突し、口金４０をそれ以上に上方には移動できなくなった状態を示す。この状態は図６（ｂ）および図７（ｂ）に相当しており、口金を回転方向（図における矢印方向）に動かすことになる。
（ｃ）は、溝部４４の壁４４ｂが突起３１５に衝突し、口金４０をそれ以上回転方向に動かすことができなくなった状態を表す。この状態は図６（ｂ）と（ｃ）、および図７（ｂ）と（ｃ）の中間の状態に相当する。
（ｄ）は、放電ランプを手放すことで落下し、溝部４４の壁４４ｃが突起３１５に衝突した状態を示す。矢印は放電ランプの落下方向を示す。溝部４４の壁４４ｃは突起３１５と衝突することで、放電ランプ１０は落下しなくなる。すなわち、放電ランプ（口金４０）とホルダ３０の仮固定が達成する。この状態は図６（ｄ）に相当する。
（ｅ）は、ホルダ３０の回転部３２を回転させることで、ホルダ３０と口金４０が本固定された状態を示す。前記したように回転部３２の内壁にはネジ機構３２１と有し、口金の終端部４２の側面にはネジ機構４２ｃを有するので、両ネジ機構が噛みあることで両者は強固に固定される。回転部３２の回転にしたがい、口金３０は相対的に上昇する。
【００３１】
以上説明したように、本発明に係る放電ランプ保持機構は、ホルダ内に放電ランプの口金を挿入して回転させるだけで、まず、放電ランプが落下しない程度に仮固定が行われ、次に、当該状態で放電ランプを手放すことでホルダを動かすだけで本固定することができる。
このため、従来のように、片手で放電ランプを保持しつつ、もう一方の片手で装着作業、例えば、ネジ止めを行うという煩雑な作業がなくなり、きわめて安全に装着作業をすることができる。これは放電ランプが大型化した場合に特に有用となる。
【００３２】
ここで、上記実施例においては、「ホルダ側仮固定機構」は中心ボディ３１の挿入孔３１１内に設けられた突起３１５であり、「ホルダ側本固定機構」は回転部３２に設けられたホルダ側ネジ機構３２１が相当する。また、「ランプ側仮固定機構」は突出部４３に設けられた溝部４４であり、「ランプ側本固定機構」は口金の終端部４２の側面に形成された口金側ネジ機構４２ｃが相当する。なお、ネジはメートルネジ、台形ネジ、多条ネジ、右ネジ、左ネジなど状況に応じて適宜選択できる。
【００３３】
また、口金４０導電性部材により構成することで、ホルダ３０に本固定するだけで、電気的結合を同時に行うことができる。しかし、口金４０は導電性部材に限定するものではなく、セラミックなどの絶縁部材で構成してもかまわない。この場合は口金４０の突出部４３の先端面に電気接点を設けて、ホルダ３０の中心ボディ３１の挿入孔３１１の内部で電気的接触ができる構造にする必要がある。
【００３４】
口金４０の終端部４２の終端面４２ａは、放電ランプの長手方向と垂直に形成される。
放電ランプを上方に押し当てるだけでホルダと強固な接触関係を形成するためである。
【００３５】
本発明の放電ランプ保持構造は、放電ランプの定格電流が５０Ａ以上のランプ、特に７０Ａ以上、重量で示せば０．５Ｋｇ以上、特に１．０Ｋｇ以上の大型ランプに適している。定格電流が５０Ａ以上（特に７０Ａ以上）、重量が０．５Ｋｇ以上（特に１．０Ｋｇ以上）のサイズにおいて、片手でランプを保持しつつ、もう一方の手でランプとホルダを固定するという作業をすることが難しくなるからである。
【００３６】
放電ランプ１０をホルダ３０から取り外す場合は、上記装着手順を逆に行えばよい。すなわち、まず、ホルダ３０の回転部３２を回すことで、本固定から仮固定の状態にする。
次に、放電ランプ１０を軽く持ち上げて（ホルダ３０の中に押し当てる方向に動かす）、図６（ｅ）の状態から（ｄ）の状態にする。この状態から口金４０（放電ランプ）を回転方向に回して、図７（ｂ）の状態にして、その後、放電ランプ１０を引き下げてホルダから脱着させる。
【００３７】
図４、図５、図６、図７、図８の構造について、一例を示すと、口金４０の外径は４０ｍｍ、突出部４３の突出長は２０ｍｍ、外径は１０ｍｍ、ホルダ３０の回転部３２の外径は、４５ｍｍ、溝部４４の幅は２ｍｍ程度である。突起３１５は、例えばステンレスなどからなり、挿入孔３１１の内壁面に差し込んで形成される。突起３１５と溝部４４は、実施例で示したように、１組だけ設けてもよいが、突出部４３の円周方向に複数組設けてもかまわない。
【００３８】
なお、本発明に係る放電ランプ保持機構は、図４、図５、図６、図７、図８に示した構造だけに限定するものではなく、具体的な構造は種々の構造が採用できる。具体的には、ランプの口金をホルダに挿入して、ホルダを回転させることでランプを手放しても吊り下げる状態（仮固定）を達成でき、その後、口金とホルダを強固に固定する（本固定）構造であれば適用できる。例えば、溝部４４は実施例に示すように略釣り針状である必要はなく、本発明の作用効果を奏することができれば他の構造も採用できる。
【００３９】
次に、ランプの口金４０の口金側ネジ機構４２ｃについて詳細に説明する。
図９は、口金４０の回転中心軸から外れた位置であって、全体ボディ４１の斜め上方から、ネジ山の始点側の端部を見た口金４０の斜視図である。なお、図９は、口金側ネジ機構４２ｃを分かりやすくするために、口金４０の一部分を示すものであり、全体構造図は、図４で示す。
図１０は、図９に示されている始点側の端部の拡大した斜視図であり、図１０は図９と方向同一位置から口金を見た斜視図である。
【００４０】
口金側ネジ機構４２ｃは、雄ネジとなっており、ネジ山Ａとネジ底ａからなるものである。
ネジ山Ａは頂Ａ１を有し、この頂Ａ１からネジ底ａに向かうようにネジ山側面Ａ２となっている。
【００４１】
そして、図１０に示すように、ネジ山Ａの始点側の端部ＡＡは、ネジ山側面Ａ２と交差する方向であって、頂Ａ１からネジ底ａに向かうようにエッジ面Ａ３が形成されている。
ネジ山Ａを形成する場合、通常は、ネジ山Ａの始点側の端部は、ネジ山Ａの高さを徐々に低くしてネジ底ａに一致させる構造であり、このような場合は、本願発明のエッジ面Ａ３は形成されないものである。
【００４２】
図１１は、ネジ山Ａの始点側の端部ＡＡを説明する説明図であり、図１１（ａ）は、図１０に示すネジ山側面Ａ２と直交する方向である矢印ｅ方向から見たネジ山Ａの始点側の端部ＡＡの平面図であり、図１１（ｂ）は、図１０に示すネジ山の頂Ａ１方向から見たネジ山Ａの始点側の端部ＡＡの側面図である。なお、図１１（ｂ）では、ネジ山ＡＡと隣接するネジ山Ａも記載している。
図１１（ａ）に示すように、ネジ山側面Ａ２は紙面と並行になっており、エッジ面Ａ３は紙面と交差する方向に伸びており、エッジ面Ａ３はネジ山側面Ａ２と交差する方向に存在している。
また、図１１（ｂ）に示すように、エッジ面Ａ３は隣接する隣接するネジ山Ａの方向に向かって傾斜しており、エッジ面Ａ３は隣接するネジ山Ａの方向に向いている状態になっている。
【００４３】
次に、ランプホルダ３０のホルダ側ネジ機構３２１について詳細に説明する。
図１２は、ランプホルダ３０の回転中心軸から外れた位置であって、ホルダ側接触部の接触面３１２ａの斜め下方から、ネジ山の始点側の端部を見上げたランプホルダ３０の斜視図である。
なお、図１２は、ホルダ側ネジ機構３２１を分かりやすくするために、ランプホルダ３０の回転部３２の一部分を示すものであり、全体構造図は、図５で示す。
図１３は、ネジ山の始点側の端部の拡大した斜視図であり、具体的には、ランプホルダ３０の回転中心軸から外れた位置であって、回転部３２の内部であってホルダ側接触部の接触面３１２ａの方向から、ネジ山の始点側の端部を見下ろした拡大斜視図である。
【００４４】
ホルダ側ネジ機構３２１は、雌ネジとなっており、ネジ山Ｂとネジ底ｂからなるものである。
ネジ山Ｂは頂Ｂ１を有し、この頂Ｂ１からネジ底ｂに向かう面がネジ山側面Ｂ２となっている。
【００４５】
そして、図１３に示すように、ネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢは、ネジ山側面Ｂ２と交差する方向であって、頂Ｂ１からネジ底ｂに向かうようにエッジ面Ｂ３が形成されている。
ネジ山Ｂを形成する場合、通常は、ネジ山Ｂの始点側の端部は、ネジ山Ｂの高さを徐々に低くしてネジ底ｂに一致させる構造であり、このような場合は、本願発明のエッジ面Ｂ３は形成されないものである。
【００４６】
図１４は、ネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢを説明する説明図であり、図１４（ａ）は、図１３に示すネジ山側面Ｂ２と直交する方向である矢印ｅ方向から見たネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢの平面図であり、図１４（ｂ）は、図１３に示すネジ山の頂Ｂ１方向から見たネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢの側面図である。なお、図１４（ｂ）では、ネジ山ＢＢと隣接するネジ山Ｂも記載している。
図１４（ａ）に示すように、ネジ山側面Ｂ２は紙面と並行になっており、エッジ面Ｂ３は紙面と交差する方向に伸びており、エッジ面Ｂ３はネジ山側面Ｂ２と交差する方向に存在している。
また、図１４（ｂ）に示すように、エッジ面Ｂ３は隣接する隣接するネジ山Ｂの方向に向かって傾斜しており、エッジ面Ｂ３は隣接するネジ山Ｂの方向に向いている状態になっている。
【００４７】
本願発明では、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡはエッジ面Ａ３を有しているので、ランプホルダ３０の回転部３２が回転する際に、エッジ面Ａ３がホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢに衝突し、更に、回転部３２が回転することにより、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、図１３中矢印ｇ方向で示す口金３２が螺合して噛み込む方向に動くことになり、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの頂Ａ１が、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ底ｂに噛み合いやすくなり、障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【００４８】
或いは、本願発明では、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢはエッジ面Ｂ３を有しているので、ランプホルダ３０の回転部３２が回転する際に、エッジ面Ｂ３が口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡに衝突し、更に、回転部３２が回転することにより、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、図１３中矢印ｇ方向で示す口金３２が螺合して噛み込む方向に動くことになり、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ底ｂに口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの頂Ａ１が噛み合いやすくなり、障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【００４９】
さらに、図１０、図１１に示すように、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡのエッジ面Ａ３は、隣接するネジ山Ａの方向に向かって傾斜しているので、ホルダ３０の回転部３２が回転して、ホルダ側ネジ機構３２１のエッジ面Ｂ３或いはネジ山側面Ｂ２がこのエッジ面Ａ３に衝突し、更に、回転部３２が回転すると、ホルダ側ネジ機構３２１のエッジ面Ｂ３或いはネジ山側面Ｂ２が、エッジ面Ａ３の表面に沿って図１０中矢印ｇ方向で示す回転部３２が螺合して噛み込む方向である口金側ネジ機構４２ｃの端部ＡＡに隣接する他のネジ山Ａ方向に滑って移動する。
この結果、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡと隣接するネジ山Ａとの間のネジ底ａに確実に導かれることになり、ホルダ側のネジ山Ｂの頂Ｂ１が、確実に、口金側のネジ機構４２ｃのネジ底ａに案内され、極めて障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【００５０】
或いは、図１３、図１４に示すように、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢのエッジ面Ｂ３は、隣接するネジ山Ｂの方向に向かって傾斜しているので、ホルダ３０の回転部３２が回転して、このエッジ面Ｂ３が、口金側ネジ機構４２ｃのエッジ面Ａ３或いはネジ山側面Ａ２に衝突し、更に、回転部３２が回転すると、エッジ面Ｂ３がエッジ面Ａ３或いはネジ山側面Ａ２乗り越えて図１３中矢印ｇ方向で示す回転部３２が螺合して噛み込む方向に移動する。
この結果、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡと隣接するネジ山Ａとの間のネジ底ａに確実に導かれることになり、ホルダ側のネジ山Ｂの頂Ｂ１が、確実に、口金側のネジ機構４２ｃのネジ底ａに案内され、極めて障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。
【図２】本発明に係る放電ランプを示す。
【図３】本発明に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。
【図４】本発明に係る放電ランプの口金を示す。
【図５】本発明に係る放電ランプホルダを示す。
【図６】本発明に係る放電ランプホルダと口金の駆動原理を示す。
【図７】本発明に係る放電ランプホルダと口金の駆動原理を示す。
【図８】本発明に係る放電ランプホルダと口金の駆動原理を示す。
【図９】本発明に係る放電ランプの口金の終端部の側面に形成された口金側ネジ機構のネジ山の状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る放電ランプの口金のネジ山の始点側の端部の拡大斜視図である。
【図１１】口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部の平面図と側面図である。
【図１２】本発明に係るランプホルダの回転部の内壁に形成されたホルダ側ネジ機構のネジ山の状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係るランプホルダのネジ山の始点側の端部の拡大斜視図である。
【図１４】ランプホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部の平面図と側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
２０ 反射ミラー
３０ ホルダ
３１ 中心ボディ
３１５ 突起
３２ 回転部
４０ 口金
４１ 全体ボディ
４２ 終端部
４３ 突出部
４４ 溝部
【技術分野】
【０００１】
この発明は放電ランプ保持機構に関する。特に、物理的に大型かつ大電流化により、ホルダへの取り付け作業が困難になった放電ランプの保持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体や液晶の露光、その他の微細加工の分野でフォトリソグラフィ用光源としてショートアーク型水銀ランプを用いた露光技術が利用される。
フォトリソグラフィ用の露光では、フォトレジストが感度を有する波長３６５ｎｍ（ｉ線）の光を効率良く放射する水銀ランプが使われ、また、液晶やプリント基板の露光では、波長３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの光を放射する水銀ランプが使われる。水銀ランプは発光物質として水銀が封入されるとともに、始動用ガスとしてアルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスが封入される。
【０００３】
このような水銀ランプは、例えば、特開平９−２１３１２９号に示されるように凹面反射鏡と組み合わせて光学系を構成する。
【０００４】
露光装置は、露光すべき面積が大きくなる一方で、処理時間（スループット）は短くなる傾向にある。光源である水銀ランプも、入力を増加させることで露光量を増加させる傾向にある。
しかし、ランプ入力の増大は、ランプを物理的に大型化させることとなり、反射ミラーへ組み付ける作業が一段と煩雑化してしまう。
【０００５】
特に、ランプが大型化すると、寸法的にも重量的にも作業者がランプを保持することが困難になる。例えば、前記特開平９−２１３１２９号に示すように吊り下げてランプを保持する構造の場合、ランプを吊り下げた状態で保持しつつ、同時に、ネジ止めなどの固定作業をする必要がある。さらに、ランプが大型化すると反射ミラーも大型化する。上記作業は、ランプの口金を、反射ミラーの内側空間から入れて頂部開口を通して、頂部開口の外部にある保持機構で固定させる。
【０００６】
この固定作業では、反射ミラーの内側空間でランプの一端を保持しつつ、同時に、反射ミラーの頂部開口の外側でネジ止めなどの固定作業をする必要があるが、この場合、反射ミラーの内側空間において片手でランプを保持するとともに、もう一方の片手でネジ止め作業をしなければならない。この作業は、ランプが大型化すると、片手で保持することとなり、時として、ランプを落下させたり、反射ミラーを傷つけるという問題を生じる。
【０００７】
さらに、放電ランプと保持機構の固定作業では、確実な給電構成を形成しなければならない。給電リードや給電線の電気的接続が不十分であると電流供給が不十分になるからである。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２１３１２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、大型化したランプであっても、容易に装置に取り付けることができる放電ランプ保持機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の放電ランプ保持機構は、一端に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダからなる放電ランプ保持機構であって、前記ランプホルダは、ホルダ側仮固定機構とホルダ側本固定機構を有し、前記放電ランプの口金は、ホルダ側仮固定機構と係合するランプ側仮固定機構と、ホルダ側本固定機構と係合するランプ側本固定機構を有し、前記ホルダ側本固定機構はランプホルダの回転部の内壁に形成されたホルダ側ネジ機構であり、前記ランプ側本固定機構は口金の終端部の側面に形成された口金側ネジ機構であり、当該放電ランプの口金をランプホルダに挿入して、口金を回転させることで、ホルダ側仮固定機構とランプ側仮保持機構を係合させて、両者の仮固定を行うとともに、その後、ランプホルダの回転部を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構と口金側ネジ機構が螺合し、両者が本固定され、前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部、及び／又は、前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部は、ネジ山の頂からネジ底に向かうエッジ面が形成されていることを特徴とする。
さらには、前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接するホルダ側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする。
或いは、前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接する口金側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る放電ランプ保持機構は、上記構成を有することで、放電ランプの口金をランプホルダ（以下、単に「ホルダ」ともいう）の挿入孔に差し込み、口金を回転させるだけで、この挿入孔内部に設けられたホルダ側仮固定機構と、口金に設けられたランプ側仮固定機構が係合し、手を離しても落下することなく吊り下がった状態にできる。この状態において、反射鏡の頂部外部からホルダとランプの本固定機構を作動させることで両者を強固に固定できる。つまり、ランプに着脱作業では、従来のように、片手でランプを保持しつつ、他方の片手でランプを固定させるという困難を必要としない。
さらに、放電ランプの口金とランプホルダの本固定の際に、ランプホルダの回転部を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構と口金側ネジ機構が螺合するが、その際、ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部、及び／又は、口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部は、ネジ山の頂からネジ底に向かうエッジ面が形成されているので、確実にネジ山とネジ底が螺合するので、障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の放電ランプ保持機構を説明する。
図１は、この発明に係る放電ランプ保持機構を示す。
放電ランプ１０（以下、単に「ランプ」ともいう）は、反射ミラー２０の頂部開口を通過して、ランプホルダ３０（以下、単に「ホルダ」ともいう）に取り付けられる。ここで、ランプ１０とホルダ３０を放電ランプ保持機構とし、ランプ１０、反射ミラー２０、ホルダ３０を光源装置と称する。なお、反射ミラー２０とホルダ３０は、図示略の機構により露光装置などに固定される。
【００１３】
図２は、ランプ１０のみを示す図面であり、例えば、石英ガラスからなる発光管部１１を略中央に有し、その両端にロッド状の封止部１２が伸びるように一体的に形成される。
発光管部１１は球形、あるいは管軸方向（図面の上下方向）に細長く伸びる紡錘形になっており、その内部は気密空間が形成されて、発光物質である水銀や始動用ガスであるキセノンやアルゴンが封入される。また、発光管部１１の内部には陽極１３と陰極１４が対向配置しており、その先端同士の間隔が放電ギャップとして形成される。放電ギャップは電極間距離でもあり、例えば、５ｍｍ程度となる。封止部１２の先端にはキャップ状の口金４０が装着する。なお、図における下方の封止部の先端にもキャップ状の口金が装着されるが、本発明ではこの口金は必須ではない。
このランプ１０は、何れかの電極を上方に、他方の電極を下方に位置させる垂直配置をしており、この実施例では陰極を下方に、陽極を上方に配置している。
【００１４】
図１に戻り、反射ミラー２０は、例えばガラス基材の反射面に多層膜をコーティングしたもので、全体が凹面形状でランプ１０からの放射光を良好に反射する。反射ミラー２０は楕円集光鏡が用いられることが多く、その場合は、放電ランプ１０のアークと、反射ミラー２０の第一焦点を一致させる必要がある。このアークは、一般に、放電ギャップ間に形成されるので、反射ミラー２０の第一焦点に放電ギャップ間の適当な箇所が来るようにランプを設置する。ミラーの向きは下に開のものを示したが、上（ホルダ側）に開のものもある。
【００１５】
ランプ１０や反射ミラー２０は、近年、大型化している。前述のとおり、この発明の放電ランプ保持機構は、ランプや反射ミラーが大型化した場合に、特に有用となる。
ランプ１０について、数値例を示すと、ランプ電力は定格値３ＫＷ〜４０ＫＷ、ランプ電流は定格値５０Ａ〜２００Ａ、発光管部１１の最大外径（電極の伸びる方向に垂直な方向の径）は５０ｍｍ〜２５０ｍｍである。また、ランプの重量は０．５ｋｇ〜１０ｋｇである。
また、反射ミラー２０について、数値例を示すと、前面開口はφ３００ｍｍ〜１０００ｍｍであり、ランプが伸びる方向の奥行きは２００ｍｍ〜８００ｍｍである。
【００１６】
図３は、図１に示す光源装置を、図１とは異なる方向から眺めた状態を示し、反射ミラー２０の一部を切り欠いて反射ミラー２０の内部構造を表現している。
反射ミラー２０の頂部開口２１は、ランプ１０の封止部１２あるいは口金４０が通過できるだけの大きさを少なくとも必要とする。頂部開口２１があまりに大きいと、ランプ１０の放射光が、頂部開口２１から漏れてしまい光の利用効率が低下する。
【００１７】
図４は本発明に係る放電ランプの口金、特に、ホルダ３０に装着される口金４０の拡大構造を示す。
口金４０は、キャップ状の全体ボディ４１と、この全体ボディ４１の端部に構成される終端部４２と、終端部４２の中心から伸びる突出部４３から構成される。これら全体ボディ４１、終端部４２および突出部４３は物理的に一部材から構成され、例えば真鍮などの導電性部材からなる。
【００１８】
全体ボディ４１は、石英ガラスからなる封止部１２の端部に嵌め込まれる部位である。全体ボディ４１はキャップ状であって、封止部１２に被せるよう差し込んで装着するものであり、封止部１２内部の給電機構と電気的に接続することで全体ボディ４１自体が給電経路の一部となる。
【００１９】
終端部４２は、ホルダと面接触することでランプ外部と電気的接続構造を形成する終端面４２ａを形成する。また、終端部４２は全体ボディ４１より大径に形成したものを示したが、同径、小径のものでもよい。終端面４２ａは放電ランプの軸と垂直な平面に形成されており、ホルダとの接触および電気経路の形成を容易にしている。終端面４２ａには後述する穴部４２ｂが形成される。また、終端部４２の側面には後述する口金側ネジ機構４２ｃが形成される。
【００２０】
突出部４３は、ホルダ内に差し込まれる際の先端部分に相当し、先端小径部４３ａと、先端テーパ部４３ｂと、円柱部４３ｃから構成される。円柱部４３ｃには釣り針形状の溝部４４が形成されており、後述するが、この溝部４４がホルダとの噛み合わせ機構を形成する。
【００２１】
図５は本発明に係るホルダ３０の拡大構造を示す。
ホルダ３０は、棒状の中心ボディ３１と、その先端に位置する回転部３２から構成される。中心ボディ３１、回転部３２は物理的な別部材が組み合わされて構成され、例えば、中心ボディ３１は銅、真鍮等の電気抵抗の低いものやそれらの基材にニッケル、銀、金等の電気抵抗が低く耐酸化、耐薬品性のものコーティングしたもの、回転部３２はステンレス、ニッケルメッキされた真鍮等の耐磨耗、耐酸化、耐薬品性のものなどからなる。
【００２２】
中心ボディ３１は、口金の先端部４３が挿入するための挿入孔３１１、口金が挿入した場合に口金の終端面４２ａと面接触するホルダ側接触部３１２、およびホルダ側接触部３１２の内部に構成された回転防止棒３１３から構成される。挿入孔３１１は中心ボディ３１に穴加工することで形成される部位であり、その内部に挿入孔３１１の内径方向に突出して伸びる突起３１５が形成される。ホルダ側接触部３１２も中心ボディ３１を切削加工することで形成される部位であり中心ボディ３１の一部分である。回転防止棒３１３はホルダ側接触部３１２に空洞を設けて、その中に配置されたものであり、中心ボディ３１とは物理的に別部材である。中心ボディ３１は、放電ランプが装着された場合に放電ランプを吊り下げて支持する部位となり、また、装着時においては仮固定を達成するための機能を有する部位になる。さらに、口金が装着された後は給電経路の一部を形成する部位にもなる。中心ボディ３１は、例えば銅、真鍮などやそれらの基材にニッケル、銀、金などをコーティングしたものなどの導電性部材から形成される。
【００２３】
回転部３２は中心ボディ３１の先端に取り付けられ、口金の脱着作業において、人間が中心ボディ３１を軸として手動で回転させる。回転部３２の内壁には口金が挿入した場合に本固定するためのホルダ側ネジ機構３２１が形成される。
また、回転部３２の外表面には手動による回転作動がやりやすいように、例えばローレット加工が施される。回転部３２は、口金との本固定を達成する部位であり、例えばステンレス、ニッケルメッキされた真鍮などの材料から構成される。
【００２４】
中心ボディ３１の外方（図における上方）は図示省略されているが、給電線が中心ボディの一部に接続される。あるいは、中心ボディの一部に給電のための機構が接続されたりする。
【００２５】
図６は、口金４０（放電ランプ）をホルダ３０に装着する時の両機構の原理を模式的に表したものである。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ口金とホルダの動きを表し、（ａ）から（ｅ）に進むに従い、口金がホルダに装着される。逆に、口金をホルダから脱着させるときは、（ｅ）から（ａ）にいたる手順となる。なお、ホルダ３０は断面図を示す。
【００２６】
（ａ）は口金４０がホルダ３０の中に挿入される直前の状態を示す。
（ｂ）は口金４０がホルダ３０の中に挿入された状態を示す。具体的には、口金の突出部４３が中心ボディ３１の挿入孔３１１の中に進入している。このとき突出部４３は比較的容易に中心ボディ３１の挿入孔３１１に導かれる。突出部４３は前記したように先端小径部４３ａが小径であり、かつ先端テーパ部４３ｂがテーパに構成されるからである。
また、突出部４３の外径は挿入孔３１１の内径にほぼ等しいので、突出部４３が挿入孔に挿入されることにより、口金４０はホルダ３０に対する横方向（放電ランプの長手方向と垂直方向であって、紙面における横方向を示す）の位置が決まる。
なお、突出部４３を挿入孔３１１に挿入する際には、挿入孔４３の内部には突起３１５が存在するため、突出部４３が突起３１５に衝突することでそれ以上の進入が阻止されることがある。この場合は口金４０を回転させることで、突起３１５が口金の溝部４４に位置したところで挿入孔３１１内への更なる挿入を可能にする。突出部４３の挿入は、挿入孔３１１内の突起３１５と溝部４４との関係で停止、このとき口金４０の終端面４２ａはホルダ３０のホルダ側接触部３１２の接触面３１２ａと面接触する。なお、図における突起３１５は挿入孔３１１の省略されている側面から伸びるものであり、本来、断面図の構造としては省略するべきであるが、図では溝部４４との係合を理解するために突起３１５のみを表現している。
【００２７】
（ｃ）は口金４０がホルダ３０に仮固定された状態を示す。（ｂ）の状態から口金４０を回転させることで溝部４４は突起３１５に対する進行方向を変えることとなる。なお、突起３１５と溝部４４の関係は、次の図７で詳細に説明する。口金４０を回転させて手を離すことで、口金４０は若干落下するが、溝部４４の終点と突起３１５が係合して図の状態となる。この状態では、放電ランプ１０を手放していても、放電ランプ１０は落下することなく、ホルダ３０に吊り下がった状態である。
【００２８】
（ｄ）は口金４０とホルダ３０を本固定させるための動作を開始する状態を示す。ホルダ３０の回転部３２の内壁の一部と、口金の終端部４２の側部に、それぞれ形成されたネジ機構（３２１、４２ｃ）が互いに係合する。ホルダ３０には回転防止ピン３１３が設けられ、口金４０の終端面４２ａに設けられた穴４２ｂに挿入する。回転部３２の回転により、口金自体を回転させないためである。
（ｅ）は口金４０とホルダ３０の本固定が完了した状態を示す。上記（ｃ）で示す仮固定状態からホルダ３０の回転部３２を回すことで、ネジ構造が働き、ホルダ側接触部３１２の接触面３１２ａと、口金４０の終端面４２ａが押し合う力は強力となり両者が強く固定される（本固定）。
【００２９】
図７は、図６と同一の状態であって、別の角度から眺めた状態を示す。具体的には、図６は真横から見た状態であるのに対し、図７は斜め上方から眺めた状態を示す。図６と同様にホルダ３０は半割りの断面構造を示す。図６（ａ）〜（ｅ）の状態と、図７（ａ）〜（ｅ）の状態がそれぞれ直接対応する。
【００３０】
図８は、ホルダに形成された突起３１５と、口金に形成された溝部４４の噛み合わせ機構の模式的に表したものである。
（ａ）は、図６（ａ）および図７（ａ）の状態における溝部４４と突起３１５の位置関係を示す。口金４０はホルダ３０に挿入していないため、突起３１５と溝部４４の係合していない。矢印は口金４０が動く方向を示し、口金４０の動きに応じて溝部４４も矢印の方向に動く。
（ｂ）は、溝部４４の壁４４ａが突起３１５と衝突し、口金４０をそれ以上に上方には移動できなくなった状態を示す。この状態は図６（ｂ）および図７（ｂ）に相当しており、口金を回転方向（図における矢印方向）に動かすことになる。
（ｃ）は、溝部４４の壁４４ｂが突起３１５に衝突し、口金４０をそれ以上回転方向に動かすことができなくなった状態を表す。この状態は図６（ｂ）と（ｃ）、および図７（ｂ）と（ｃ）の中間の状態に相当する。
（ｄ）は、放電ランプを手放すことで落下し、溝部４４の壁４４ｃが突起３１５に衝突した状態を示す。矢印は放電ランプの落下方向を示す。溝部４４の壁４４ｃは突起３１５と衝突することで、放電ランプ１０は落下しなくなる。すなわち、放電ランプ（口金４０）とホルダ３０の仮固定が達成する。この状態は図６（ｄ）に相当する。
（ｅ）は、ホルダ３０の回転部３２を回転させることで、ホルダ３０と口金４０が本固定された状態を示す。前記したように回転部３２の内壁にはネジ機構３２１と有し、口金の終端部４２の側面にはネジ機構４２ｃを有するので、両ネジ機構が噛みあることで両者は強固に固定される。回転部３２の回転にしたがい、口金３０は相対的に上昇する。
【００３１】
以上説明したように、本発明に係る放電ランプ保持機構は、ホルダ内に放電ランプの口金を挿入して回転させるだけで、まず、放電ランプが落下しない程度に仮固定が行われ、次に、当該状態で放電ランプを手放すことでホルダを動かすだけで本固定することができる。
このため、従来のように、片手で放電ランプを保持しつつ、もう一方の片手で装着作業、例えば、ネジ止めを行うという煩雑な作業がなくなり、きわめて安全に装着作業をすることができる。これは放電ランプが大型化した場合に特に有用となる。
【００３２】
ここで、上記実施例においては、「ホルダ側仮固定機構」は中心ボディ３１の挿入孔３１１内に設けられた突起３１５であり、「ホルダ側本固定機構」は回転部３２に設けられたホルダ側ネジ機構３２１が相当する。また、「ランプ側仮固定機構」は突出部４３に設けられた溝部４４であり、「ランプ側本固定機構」は口金の終端部４２の側面に形成された口金側ネジ機構４２ｃが相当する。なお、ネジはメートルネジ、台形ネジ、多条ネジ、右ネジ、左ネジなど状況に応じて適宜選択できる。
【００３３】
また、口金４０導電性部材により構成することで、ホルダ３０に本固定するだけで、電気的結合を同時に行うことができる。しかし、口金４０は導電性部材に限定するものではなく、セラミックなどの絶縁部材で構成してもかまわない。この場合は口金４０の突出部４３の先端面に電気接点を設けて、ホルダ３０の中心ボディ３１の挿入孔３１１の内部で電気的接触ができる構造にする必要がある。
【００３４】
口金４０の終端部４２の終端面４２ａは、放電ランプの長手方向と垂直に形成される。
放電ランプを上方に押し当てるだけでホルダと強固な接触関係を形成するためである。
【００３５】
本発明の放電ランプ保持構造は、放電ランプの定格電流が５０Ａ以上のランプ、特に７０Ａ以上、重量で示せば０．５Ｋｇ以上、特に１．０Ｋｇ以上の大型ランプに適している。定格電流が５０Ａ以上（特に７０Ａ以上）、重量が０．５Ｋｇ以上（特に１．０Ｋｇ以上）のサイズにおいて、片手でランプを保持しつつ、もう一方の手でランプとホルダを固定するという作業をすることが難しくなるからである。
【００３６】
放電ランプ１０をホルダ３０から取り外す場合は、上記装着手順を逆に行えばよい。すなわち、まず、ホルダ３０の回転部３２を回すことで、本固定から仮固定の状態にする。
次に、放電ランプ１０を軽く持ち上げて（ホルダ３０の中に押し当てる方向に動かす）、図６（ｅ）の状態から（ｄ）の状態にする。この状態から口金４０（放電ランプ）を回転方向に回して、図７（ｂ）の状態にして、その後、放電ランプ１０を引き下げてホルダから脱着させる。
【００３７】
図４、図５、図６、図７、図８の構造について、一例を示すと、口金４０の外径は４０ｍｍ、突出部４３の突出長は２０ｍｍ、外径は１０ｍｍ、ホルダ３０の回転部３２の外径は、４５ｍｍ、溝部４４の幅は２ｍｍ程度である。突起３１５は、例えばステンレスなどからなり、挿入孔３１１の内壁面に差し込んで形成される。突起３１５と溝部４４は、実施例で示したように、１組だけ設けてもよいが、突出部４３の円周方向に複数組設けてもかまわない。
【００３８】
なお、本発明に係る放電ランプ保持機構は、図４、図５、図６、図７、図８に示した構造だけに限定するものではなく、具体的な構造は種々の構造が採用できる。具体的には、ランプの口金をホルダに挿入して、ホルダを回転させることでランプを手放しても吊り下げる状態（仮固定）を達成でき、その後、口金とホルダを強固に固定する（本固定）構造であれば適用できる。例えば、溝部４４は実施例に示すように略釣り針状である必要はなく、本発明の作用効果を奏することができれば他の構造も採用できる。
【００３９】
次に、ランプの口金４０の口金側ネジ機構４２ｃについて詳細に説明する。
図９は、口金４０の回転中心軸から外れた位置であって、全体ボディ４１の斜め上方から、ネジ山の始点側の端部を見た口金４０の斜視図である。なお、図９は、口金側ネジ機構４２ｃを分かりやすくするために、口金４０の一部分を示すものであり、全体構造図は、図４で示す。
図１０は、図９に示されている始点側の端部の拡大した斜視図であり、図１０は図９と方向同一位置から口金を見た斜視図である。
【００４０】
口金側ネジ機構４２ｃは、雄ネジとなっており、ネジ山Ａとネジ底ａからなるものである。
ネジ山Ａは頂Ａ１を有し、この頂Ａ１からネジ底ａに向かうようにネジ山側面Ａ２となっている。
【００４１】
そして、図１０に示すように、ネジ山Ａの始点側の端部ＡＡは、ネジ山側面Ａ２と交差する方向であって、頂Ａ１からネジ底ａに向かうようにエッジ面Ａ３が形成されている。
ネジ山Ａを形成する場合、通常は、ネジ山Ａの始点側の端部は、ネジ山Ａの高さを徐々に低くしてネジ底ａに一致させる構造であり、このような場合は、本願発明のエッジ面Ａ３は形成されないものである。
【００４２】
図１１は、ネジ山Ａの始点側の端部ＡＡを説明する説明図であり、図１１（ａ）は、図１０に示すネジ山側面Ａ２と直交する方向である矢印ｅ方向から見たネジ山Ａの始点側の端部ＡＡの平面図であり、図１１（ｂ）は、図１０に示すネジ山の頂Ａ１方向から見たネジ山Ａの始点側の端部ＡＡの側面図である。なお、図１１（ｂ）では、ネジ山ＡＡと隣接するネジ山Ａも記載している。
図１１（ａ）に示すように、ネジ山側面Ａ２は紙面と並行になっており、エッジ面Ａ３は紙面と交差する方向に伸びており、エッジ面Ａ３はネジ山側面Ａ２と交差する方向に存在している。
また、図１１（ｂ）に示すように、エッジ面Ａ３は隣接する隣接するネジ山Ａの方向に向かって傾斜しており、エッジ面Ａ３は隣接するネジ山Ａの方向に向いている状態になっている。
【００４３】
次に、ランプホルダ３０のホルダ側ネジ機構３２１について詳細に説明する。
図１２は、ランプホルダ３０の回転中心軸から外れた位置であって、ホルダ側接触部の接触面３１２ａの斜め下方から、ネジ山の始点側の端部を見上げたランプホルダ３０の斜視図である。
なお、図１２は、ホルダ側ネジ機構３２１を分かりやすくするために、ランプホルダ３０の回転部３２の一部分を示すものであり、全体構造図は、図５で示す。
図１３は、ネジ山の始点側の端部の拡大した斜視図であり、具体的には、ランプホルダ３０の回転中心軸から外れた位置であって、回転部３２の内部であってホルダ側接触部の接触面３１２ａの方向から、ネジ山の始点側の端部を見下ろした拡大斜視図である。
【００４４】
ホルダ側ネジ機構３２１は、雌ネジとなっており、ネジ山Ｂとネジ底ｂからなるものである。
ネジ山Ｂは頂Ｂ１を有し、この頂Ｂ１からネジ底ｂに向かう面がネジ山側面Ｂ２となっている。
【００４５】
そして、図１３に示すように、ネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢは、ネジ山側面Ｂ２と交差する方向であって、頂Ｂ１からネジ底ｂに向かうようにエッジ面Ｂ３が形成されている。
ネジ山Ｂを形成する場合、通常は、ネジ山Ｂの始点側の端部は、ネジ山Ｂの高さを徐々に低くしてネジ底ｂに一致させる構造であり、このような場合は、本願発明のエッジ面Ｂ３は形成されないものである。
【００４６】
図１４は、ネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢを説明する説明図であり、図１４（ａ）は、図１３に示すネジ山側面Ｂ２と直交する方向である矢印ｅ方向から見たネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢの平面図であり、図１４（ｂ）は、図１３に示すネジ山の頂Ｂ１方向から見たネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢの側面図である。なお、図１４（ｂ）では、ネジ山ＢＢと隣接するネジ山Ｂも記載している。
図１４（ａ）に示すように、ネジ山側面Ｂ２は紙面と並行になっており、エッジ面Ｂ３は紙面と交差する方向に伸びており、エッジ面Ｂ３はネジ山側面Ｂ２と交差する方向に存在している。
また、図１４（ｂ）に示すように、エッジ面Ｂ３は隣接する隣接するネジ山Ｂの方向に向かって傾斜しており、エッジ面Ｂ３は隣接するネジ山Ｂの方向に向いている状態になっている。
【００４７】
本願発明では、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡはエッジ面Ａ３を有しているので、ランプホルダ３０の回転部３２が回転する際に、エッジ面Ａ３がホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢに衝突し、更に、回転部３２が回転することにより、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、図１３中矢印ｇ方向で示す口金３２が螺合して噛み込む方向に動くことになり、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの頂Ａ１が、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ底ｂに噛み合いやすくなり、障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【００４８】
或いは、本願発明では、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢはエッジ面Ｂ３を有しているので、ランプホルダ３０の回転部３２が回転する際に、エッジ面Ｂ３が口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡに衝突し、更に、回転部３２が回転することにより、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、図１３中矢印ｇ方向で示す口金３２が螺合して噛み込む方向に動くことになり、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ底ｂに口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの頂Ａ１が噛み合いやすくなり、障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【００４９】
さらに、図１０、図１１に示すように、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡのエッジ面Ａ３は、隣接するネジ山Ａの方向に向かって傾斜しているので、ホルダ３０の回転部３２が回転して、ホルダ側ネジ機構３２１のエッジ面Ｂ３或いはネジ山側面Ｂ２がこのエッジ面Ａ３に衝突し、更に、回転部３２が回転すると、ホルダ側ネジ機構３２１のエッジ面Ｂ３或いはネジ山側面Ｂ２が、エッジ面Ａ３の表面に沿って図１０中矢印ｇ方向で示す回転部３２が螺合して噛み込む方向である口金側ネジ機構４２ｃの端部ＡＡに隣接する他のネジ山Ａ方向に滑って移動する。
この結果、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡと隣接するネジ山Ａとの間のネジ底ａに確実に導かれることになり、ホルダ側のネジ山Ｂの頂Ｂ１が、確実に、口金側のネジ機構４２ｃのネジ底ａに案内され、極めて障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【００５０】
或いは、図１３、図１４に示すように、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢのエッジ面Ｂ３は、隣接するネジ山Ｂの方向に向かって傾斜しているので、ホルダ３０の回転部３２が回転して、このエッジ面Ｂ３が、口金側ネジ機構４２ｃのエッジ面Ａ３或いはネジ山側面Ａ２に衝突し、更に、回転部３２が回転すると、エッジ面Ｂ３がエッジ面Ａ３或いはネジ山側面Ａ２乗り越えて図１３中矢印ｇ方向で示す回転部３２が螺合して噛み込む方向に移動する。
この結果、ホルダ側ネジ機構３２１のネジ山Ｂの始点側の端部ＢＢが、口金側ネジ機構４２ｃのネジ山Ａの始点側の端部ＡＡと隣接するネジ山Ａとの間のネジ底ａに確実に導かれることになり、ホルダ側のネジ山Ｂの頂Ｂ１が、確実に、口金側のネジ機構４２ｃのネジ底ａに案内され、極めて障害なく滑らかに放電ランプの口金をランプホルダに螺合して本固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。
【図２】本発明に係る放電ランプを示す。
【図３】本発明に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。
【図４】本発明に係る放電ランプの口金を示す。
【図５】本発明に係る放電ランプホルダを示す。
【図６】本発明に係る放電ランプホルダと口金の駆動原理を示す。
【図７】本発明に係る放電ランプホルダと口金の駆動原理を示す。
【図８】本発明に係る放電ランプホルダと口金の駆動原理を示す。
【図９】本発明に係る放電ランプの口金の終端部の側面に形成された口金側ネジ機構のネジ山の状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る放電ランプの口金のネジ山の始点側の端部の拡大斜視図である。
【図１１】口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部の平面図と側面図である。
【図１２】本発明に係るランプホルダの回転部の内壁に形成されたホルダ側ネジ機構のネジ山の状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係るランプホルダのネジ山の始点側の端部の拡大斜視図である。
【図１４】ランプホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部の平面図と側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
２０ 反射ミラー
３０ ホルダ
３１ 中心ボディ
３１５ 突起
３２ 回転部
４０ 口金
４１ 全体ボディ
４２ 終端部
４３ 突出部
４４ 溝部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダからなる放電ランプ保持機構であって、
前記ランプホルダは、ホルダ側仮固定機構とホルダ側本固定機構を有し、
前記放電ランプの口金は、ホルダ側仮固定機構と係合するランプ側仮固定機構と、ホルダ側本固定機構と係合するランプ側本固定機構を有し、
前記ホルダ側本固定機構はランプホルダの回転部の内壁に形成されたホルダ側ネジ機構であり、
前記ランプ側本固定機構は口金の終端部の側面に形成された口金側ネジ機構であり、
当該放電ランプの口金をランプホルダに挿入して、口金を回転させることで、ホルダ側仮固定機構とランプ側仮固定機構を係合させて、両者の仮固定を行うとともに、その後、ランプホルダの回転部を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構と口金側ネジ機構が螺合し、両者が本固定され、
前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部、及び／又は、前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部は、ネジ山の頂からネジ底に向かうエッジ面が形成されていることを特徴とする放電ランプ保持機構。
【請求項２】
前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接するホルダ側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
【請求項３】
前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接する口金側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
【請求項１】
一端に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダからなる放電ランプ保持機構であって、
前記ランプホルダは、ホルダ側仮固定機構とホルダ側本固定機構を有し、
前記放電ランプの口金は、ホルダ側仮固定機構と係合するランプ側仮固定機構と、ホルダ側本固定機構と係合するランプ側本固定機構を有し、
前記ホルダ側本固定機構はランプホルダの回転部の内壁に形成されたホルダ側ネジ機構であり、
前記ランプ側本固定機構は口金の終端部の側面に形成された口金側ネジ機構であり、
当該放電ランプの口金をランプホルダに挿入して、口金を回転させることで、ホルダ側仮固定機構とランプ側仮固定機構を係合させて、両者の仮固定を行うとともに、その後、ランプホルダの回転部を回転させることにより、ホルダ側ネジ機構と口金側ネジ機構が螺合し、両者が本固定され、
前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部、及び／又は、前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部は、ネジ山の頂からネジ底に向かうエッジ面が形成されていることを特徴とする放電ランプ保持機構。
【請求項２】
前記ホルダ側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接するホルダ側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
【請求項３】
前記口金側ネジ機構のネジ山の始点側の端部のエッジ面は、隣接する口金側ネジ機構のネジ山の方向に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１３０４１７（Ｐ２００８−１３０４１７Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１５３３７（Ｐ２００６−３１５３３７）
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【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２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【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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