JP2005302540A - 放電ランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 微細な粉の発生を低減しつつ、効率のよい放電を行うことができる放電ランプ装置を提供する。
【解決手段】 内部に放電媒体が封入された管状のランプ本体１１の内部に、内部給電電極１２１と導電性アンカー１２２からなる内部電極１２が、軸方向に配置されている。そして、このランプ本体１１の外周面の一部には、収容部４２が形成された外部電極として作用する導電性保持部材４が、このランプ本体１１の長手方向と対向配置されている。そして、導電性保持部材４の長手方向の両端部には、ランプ本体１１の外周面と前記収容部４２の面とが形成するギャップＤ（ｍｍ）を、０＜Ｄ≦０．５に調節する保持部材５１、５２が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶基板のドライ洗浄やプラスチックの表面改質等に使用される放電ランプ装置に関するものである。

従来のドライ洗浄に使用される放電ランプ装置は、ランプ本体内部の軸方向に内部電極を配置し、その外周面に面接触をさせ、ランプの内部電極に対して外部電極として作用する導電性保持部材とで構成され、誘電体バリア放電により、導電性保持部材が存在しないランプ本体の側面から紫外線を照射させている。（たとえば、特許文献１）
特開２００３−１９７１５２公報（第５頁、図１、２）

上記の特許文献１の放電ランプ装置は、ランプ本体と導電性保持部材とが面接触して配置されているため、ランプの点灯、消灯により、ランプや導電性保持部材の膨張、収縮が起こり、熱膨張率の違いによって、それらが互いに擦れることで、微細な粉が発生し、この粉がランプの照射対象である被照射体に付着し、被照射体の不良品化の一因になっていた。

また、ランプ本体と導電性保持部材とをある程度の距離をおいて配置した場合、ランプ本体内の内部電極と外部電極として作用する導電性保持部材との間にギャップができてしまうため、放電の効率が下がっていた。

本発明の目的は、微細な粉の発生を低減しつつ、効率のよい放電を行うことができる放電ランプ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の放電ランプ装置は、内部に放電媒体が封入された管状またはトーラス状の透光性のランプ本体と、前記ランプ本体のほぼ中心軸または中心部空間に、前記ランプ本体の軸方向に設けられた内部電極と、前記ランプ本体の外周面の一部を覆い、かつ前記ランプ本体の長手方向を対向配置させる収容部を有し、前記内部電極に対して外部電極として作用する導電性保持部材と、前記ランプ本体の外周面と前記収容部面とが形成するギャップＤ（ｍｍ）を、０＜Ｄ≦０．５に調節する調節手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、微細な粉の発生を低減しつつ、高効率の放電を行うことができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態の放電ランプ装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態である放電ランプ装置の全体図、図２は、図１の長手方向に対して直角方向の断面図である。

ランプ本体１１は、紫外線透過性を有する、例えば石英ガラスからなり、細長い管状部と、図示していないがその両端に形成された封止部で構成されている。図２において、ランプ本体１１の内部には、内部給電電極１２１と導電性アンカー１２２からなる内部電極１２がランプの管軸方向に沿って配置されており、内部給電電極１２１は、例えばタングステンからなり、螺旋状に形成され、ランプ本体１１のほぼ中央に管軸に沿って配置されている。導電性アンカー１２２は、例えばタングステンからなり、一端が内部給電電極１２１の周囲を巻き付けるように接続され、他端はランプ本体１１の内部給電電極１２１に対して直角方向に延伸したあと、管内壁に沿って円弧状に形成されている。この導電性アンカー１２２は、同様に形成されたものが内部給電電極１２１の管軸方向に複数、ほぼ同ピッチで配置されている。また、ランプ本体１１の内部には、エキシマ生成ガスとしてキセノンが封入されている。このエキシマ生成ガスには、アルゴンなどの希ガスや、ハロゲン化物などを混合して封入しても良い。

ランプ本体１１の封止部には、内部に、例えばモリブデンからなる金属箔が気密に封着され、その一端にはランプ本体１１の内部に配置された内部給電電極１２１が、他端には封止部から外部に延出される外部導入線が接続されている。そして封止部の外側には、図１に示すように、有底で円筒状の例えば、鉄にクロムやニッケルを含有させた合金鋼のＳＵＳ製のソケット２１、２２が取着されている。このソケット２１、２２は、封止部を保持する円筒部２１１、２２１と、封止部が円筒部２１１、２２１の奥まで挿入されたあと、容器１の外周面を締め付け固定する締結部２１２、２２２からなる。

ソケット２１、２２の外周面には、ランプを吊り下げ支持するための吊下部材３１、３２が設けられており、その吊下部材３１、３２は、ソケット支持部３１１、３２１、板バネ部３１２、３２２および装置取着部３１３、３２３からなる。ソケット支持部３１１、３２１は、一端は円筒部２１１、２２１の外周面に対して直立に接続され、他端は板バネ部３１２、３２２と接続されている。そして、ソケット支持部３１１、３２１との接続部分とは反対側の板バネ部３１２、３２２には、ソケット支持部３１１、３２１と直角方向に装置取着部３１３、３２３がそれぞれネジ止めにより接続されている。

ここで、ソケット２１、２２のうち、ソケット２２には、ランプ本体１１内部の内部給電電極１２１と電気的に接続されるように設けられたリード線３３が、円筒部２２１の内部から外部に導出し、板バネ部３２２と装置取着部３２３とを接続する同じネジによりネジ止めして接続されている。したがって、このリード線３３を介して内部に電力を供給することになるため、吊下部材３２の方に電流が流れないように、ソケット支持部３２１は、絶縁部材３４を介してソケット２２の円筒部２２１を支持している。

ランプ本体１１の上半分には、ランプ本体１１の内部給電電極１２１に対して外部電極として作用する、例えばアルミニウムからなる導電性保持部材４が位置している。そして、導電性保持部材４の内部の長手方向には、点灯により高温になるランプ本体１１を冷却するための冷却水を流すための冷却孔４１１が形成されている。また、導電性保持部材４には、長手方向に垂直な断面形状が半円弧状の収容部４２が形成されている。

図３は、図１の導電性部材の長手方向の両端部付近の拡大図、図４は、図３においてＡ方向から見た図を示している。

導電性保持部材４の長手方向の両側部には、例えばＳＵＳからなるＬ字状の保持部材５１、５２が、ネジ５３により取着されており、保持部材５１、５２には、ソケット２１、２２の外周面の一部とほぼ同形状に削られた接触部５１２、（５２２）を有する保持部５１１、５２１が形成されている。保持部材５１、５２は、主にランプ本体１１と収容部４２とのギャップＤを、その長手方向にほぼ均一に保つための調節手段として取着される。

収容部４２が形成された導電性保持部材４の部分に対して、対向側面の長手方向の両端部には、ランプ固定部材６１、６２が取着されている。ランプ固定部材６１、６２は、Ｌ字状の支持部材６１１、６２１、それに直角に接続された腕部６１２、６２２、および支持部材６１１、６２１との接続部分に対して反対側の端部付近に取着された固定部６１３、６２３からなる。ここで、腕部６２２に接続された固定部６２３の反対側には、リード線３３に電力を供給するための給電端子６３が設けられている。

ランプ本体１１にソケット２１、２２および吊下部材３１、３２が取着された放電ランプと導電性保持部材４に保持部材５１、５２およびランプ固定部材６１、６２が取着された装置本体との接続について説明する。

まず、放電ランプのソケット２１、２２の外周面を保持部材５１、５２の接触部５１２、（５２２）に合致させる。そして、吊下部材３１、３２を上方向に引っ張り、強く接触させる。すなわち、吊下部材３１、３２の板バネ部３１２、３２２は伸びた状態となり、この状態で、装置取着部３１３、３２３とランプ固定部材６１、６２の固定部６１３、６２３とをネジ３５により接続させる。これにより、ソケット２１、２２と保持部材５１、５２との接触部分において、放電ランプのソケット２１、２２に上方向の力がかかった状態で保持されているので、装置本体にズレ無く、放電ランプを取着することができ、ランプ本体１１と収容部４２とにギャップＤを保つことができる。このギャップＤは、保持部材５１、５２の導電性保持部材４への接続位置を変更することで、微調節できる。

次に、ギャップＤと管面照度との関係について、図５および図６参照して説明する。図５は、ランプ本体と導電性保持部材の収容部とのギャップを変え、ランプの管面照度を測定した結果を示す図、図６は、図５のギャップと照度率との関係を示す図である。ここで、給電端子９３には電圧１７３．２Ｖ、電流２．６５Ａ、すなわち、電力４５９Ｗを供給し、測定を行った。また、図６に示す縦軸の管面照度率とは、ギャップＤが０ｍｍ、すなわち、ランプ本体１１と収容部４２が接触状態における管面照度を１００％ととしたときの、それぞれのギャップＤでの管面照度の割合である。この管面照度率が低い状態で、高い管面照度を得ようとすると、給電端子６３に、さらに高電力を供給しなくてはならなくなるため、照度率が８０％以上のときを高効率とした。

図からわかるように、ギャップＤが０ｍｍのとき管面照度が６６ｍＷ／ｃｍ^２と最大になり、ギャップＤが大きくなるにつれて、管面照度が低下している。これは、ギャップＤが大きくなったことにより、ランプ本体１１内部の内部電極１２と外部電極として作用する収容部４２との電極間距離が離れ、放電の効率が低下したことが原因である。

管面照度率は、ギャップＤが大きくなるほど、ほぼ比例の関係で低下しており、ギャップＤが０．６ｍｍになると、管面照度率が８０％を下回っている。また、ギャップＤによる微紛の発生については、ギャップＤが大きくなるほど微紛の発生量が少なくなり、少なくともランプ本体１１と収容部４２が接触しないギャップＤを保てば、接触時よりも微紛の発生量が激減することが確認できた。

この実施の形態では、保持部材５１、５２により、ランプ本体１１の外周面と収容部４２とのギャップＤを０＜Ｄ≦０．５に保つことによって、微粉の発生を抑えつつ、高い放電効率を維持することができる。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態の放電ランプ装置の断面図、図８は、図７を９０度回転させた断面図である。この第２の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の放電ランプ装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

第２の実施の形態では、導電性保持部材４の収容部４２の長手方向のほぼ中間部分に、穴が形成されており、この穴に、ギャップ調節手段として、例えばＳＵＳからなる板状の接触部材７が、その端部をネジの傘状部分で押さえることにより固定されている。接触部材７は、その固定時に収容部４２と一体になるように、幅方向に溝の直径と同径に形成された半円状の溝と、その溝のほぼ中央部の円弧に沿って、ランプ本体１１の外周面の直径と同径に形成された凸状部７１とで構成されている。この凸状部７１は、半円状の溝から、所望のギャップＤだけ突出した形状となっている。

また、接触部材７が取着された導電性保持部材４の収容部４２の最も深い部分には、接触部材７の幅方向を跨乗して吸引孔４３が、ランプ本体１１の方向に対して反対方向に貫通して設けられている。導電性保持部材４の長手方向のほぼ中間部の上面には、吸引孔４３が複数設けられた場合に一つの空間にまとめ、吸引手段の設置数を少なくするための吸引空間８１と吸引孔４３の延長線上に形成されたネジ孔８２を内部に有する吸引ポート８が、吸引孔４３と挿通するように取り付けられている。そして、ネジ孔８２には、そのネジ穴に螺合する内部が中空のネジ部９１、微粉を吸引するためのパイプ部９２、それらを接続する接続部９３を有する吸引手段である吸引ポンプ９が接続されている。

この実施の形態では、半円状の溝よりも所望のギャップＤだけ突出した凸状部７１接触部材７にランプ本体１１を接触させることで、収容部４２とランプ本体１１とのギャップをＤだけ保つことができ、微粉の発生を抑えつつ、高い放電効率を維持することができる。

また、ランプ本体１１の形状が曲がっている場合でも、収容部４２に接触させず、接触部材７に接触箇所を特定することできるため、微紛の発生場所を特定でき、さらに、接触部材７とランプ本体１１との接触部付近には、発生した微紛の吸引手段が設けられているので、発生した微紛を照射対象に付着させてしまうことなく、微紛の除去が可能となる。

接触部材７は、収容部４２の溝面の一部に、ある程度の厚さを有する接触片を接着等で設けるだけでもよく、この場合、接触部材７とほぼ同様の作用効果を持たせつつ、簡単に取り付けることができる。

また、導電性保持部材４の長手方向に、接触部材７を複数設けることで、長手方向のギャップＤの均一さを増すことができる。

（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態の放電ランプ装置の断面図である。この第３の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の放電ランプ装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

第３の実施の形態では、ランプ本体１１’が、外管１１１とその内部に形成された内管１１２からなるトーラス状、すなわち、長手方向に垂直な断面形状が、ドーナツ形の形状をしている。内管１１２が形成する中心部空間には、内管１１２の内壁面に沿って内部電極１２が配設されており、内部電極１２に電力を供給することで、第１の実施の形態と同様に、電極間で誘電体バリア放電が発生する。

このランプ本体１１を備えた放電ランプ装置でも、第１、第２の実施の形態に示すようなギャップの調節手段により、ランプ本体１１の外周面と収容部４２とのギャップＤを０＜Ｄ≦０．５に保つことによって、微粉の発生を抑えつつ、高い放電効率を維持することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。

本発明では、調節手段により、ランプ本体１１の外周面と導電性保持部材４の収容部４２とが少なくとも接触しないギャップＤを保つが、ランプ本体１１の中には、長手方向の形状が曲がったものがあり、この場合、本来、収容部４２と接触しないギャップＤを保っても、曲がった部分で接触することもある。この接触する部分は一部であり、大部分でギャップＤが形成され、ほとんどが接触していないという点と、全面接触と比較すると、一部接触の場合は、微紛の発生量は、極めて少ないという点から、このような場合も本発明に含まれる。

アルミニウムからなる収容部４２に電気的、化学的に酸化膜を生成することで表面にアルマイト処理を施してもよい。これにより、万が一、ランプ本体１１と収容部４２とが接触し、互いに擦れたとしても、粉を発生しにくくすることができる。また、導電性保持部材４の材料として、ＳＵＳ、クロムメッキ、亜鉛を使用しても同様の効果が得られる。

ギャップの調節手段として、放電ランプのソケット２１、２２と装置本体との接続に、ネジを使用することによって、ギャップＤを調節しながら、ランプを固定することができる。

また、ソケット２１、２２を側面から挿入保持するランプ保持については、あらかじめソケットを挿入するだけで特定のギャップＤにすることができるようにしたり、ランプ固定後、上下できる機構を備えたりすることで、ギャップＤを所望の間隔にすることができる。

本発明の放電ランプ装置の第１の実施の形態について説明する全体図。 図１の長手方向に対して直角方向の断面図。 図１の導電性部材の長手方向の両端部付近の拡大図。 図３においてＡ方向から見た図。 ランプ本体と導電性保持部材の収容部とのギャップを変え、ランプの管面照度を測定した結果を示す図。 図７のギャップと照度率との関係を示す図。 本発明の放電ランプ装置の第２の実施の形態について説明する断面図。 図７を９０度回転させた断面図。 本発明の放電ランプ装置の第３の実施の形態について説明する断面図。

符号の説明

１１ ランプ本体
１２ 内部電極
２１、２２ ソケット
３１、３２ 吊下部材
４ 導電性保持部材
４２ 収容部
５１、５２ 保持部材
６１、６２ ランプ固定部材
７ 接触部材
８ 吸引ポート
９ 吸引孔

Claims (1)

1. 内部に放電媒体が封入された管状またはトーラス状の透光性のランプ本体と、
   前記ランプ本体のほぼ中心軸または中心部空間に、前記ランプ本体の軸方向に設けられた内部電極と、
   前記ランプ本体の外周面の一部を覆い、かつ前記ランプ本体の長手方向を対向配置させる収容部を有し、前記内部電極に対して外部電極として作用する導電性保持部材と、
   前記ランプ本体の外周面と前記収容部面とが形成するギャップＤ（ｍｍ）を、０＜Ｄ≦０．５に調節する調節手段と
   を具備することを特徴とする放電ランプ装置。
   
   
   

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