JP2007531228A - ランプバルブの少なくともバーナ上に部分コーティングを製造するためのホルダ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ランプバルブ（３）の少なくともバーナ（４）上に部分コーティングを製造するためのホルダ装置であって、少なくとも保持部材、調整部材及びスクリーン部材を有するホルダ装置であり、少なくとも１つの構成部品を有する本体（１）であって、前記本体は少なくとも、前記ランプバルブ（３）のコーティングされるべきでない部分がすき間をあけて収容され得る中空空間（１２）と、基準領域（１１）であって、該基準領域（１１）に対して前記バーナ（４）のコーティングされるべきでない部分の領域が実質的にすき間をあけることなく規定されるように置かれ得る基準領域と、当該本体（１）に結合されるスクリーン（５）とを有するホルダ装置に関する。

Description

本発明は、ランプバルブの少なくともバーナ(burner)上に部分コーティングを製造するためのホルダ装置であって、少なくとも保持部材、調整部材及びスクリーン部材を有するホルダ装置に関する。

少なくとも１つの構成部品からなるホルダ装置が、工業的量産においてランプバルブ上に部分コーティングを施すためのプロセスに必要とされる。ホルダ装置は、薄膜プロセスでランプバルブ上に部分コーティングを設けるコーティング装置において用いられる、又は該コーティング装置と併用される。

ランプバルブの外面は、照明技術における様々なアプリケーションのための、例えば、白熱電球や放電ランプのための機能層(functional layer)を備える。斯かる機能層の例は、自動車ランプ上のＵＶ吸収層、及びハロゲンランプ上のＩＲ反射層である。上述のアプリケーションの特徴は、コーティングが、ランプバルブの表面領域全体を覆わなければならないか、覆うことができることであり、このことは、これらの層を製造する有効性に肯定的な影響を与える。

本発明の範囲内において、機能層は、ランプの定義されたパラメータ変化を達成することが主機能である層と見なされる。

保持部材、調整部材及びスクリーン部材等の部材は、本発明の意味では、少なくとも１つの構成部品を有する構造である。例えば、スクリーン部材は少なくとも１つのスクリーンを有し、そして、該スクリーンは１つの構成部品又は幾つかの構成部品からなってもよい。

他のアプリケーションにおける機能層の主特性は、ランプバルブ表面のコーティング領域が表面領域全体を覆わない、すなわち、いわゆる部分コーティングが必要とされる場合にのみ達成され得る。

部分コーティングを備える斯かるアプリケーションの例は、熱放射特性が、例えば動作状態にあるランプ内部の規定領域で温度上昇を達成するためにある領域で部分的に変更されるべきランプに見られる。ここで述べられるアプリケーションのよくある特徴は、輪郭(contour)（鮮明度(sharpness)）、寸法（表面積、厚さ）及び／又は位置に関してコーティングの品質に高い要求が課されないことである。なぜなら、大抵のずれが層の機能の重大な障害をもたらさないからである。

より狭い許容誤差が、層の所望の機能が他のアプリケーションで達成されるべき場合の製造技術に見られることがある。斯かるアプリケーションの例は、より高い効率を達成するように白熱コイル又は放電アークにより放たれる光を所与の空間角度内に案内するためになされる、ランプバルブの部分反射器化(reflectorization)に見られる。機能層の輪郭の正確且つ鮮明な層勾配は、透明に保たれるべき表面のカバリングがこれら表面のコーティングを防止するためのスクリーン又は製品ホルダによりなされたとしても達成できない。とりわけコーティングプロセス中のコーティング材料の拡散又は反射が、しばしば、量産プロセスにおける狭い製造公差を維持できなくする。

反射型ランプの斯かる機能層は、例えば、ドイツ国特許出願公開第DE 102 11 015 A1号に述べられている。この反射型ランプは、とりわけ高圧放電ランプ、例えば、ＵＨＰランプの形態の光源、主反射器（二次反射器）、及び光源からの光を主反射器上に反射する一次反射器により実質的に形成される。マルチ干渉フィルタとして形成される機能層は、ランプバルブのバーナの一部に配設された場合光学的反射一次反射器を構成する。

このランプが投影のために用いられる場合、前記コーティングは、その機能を正しく行なうためには、製造プロセスにおいて当該狭い許容誤差を非常に正確に守らなければならない。

さらに、ランプバルブのコーティングされていない表面、いわゆる光放射窓から機能層への遷移が非常に急峻である必要がある。すなわち、テーパ領域とも称される、層の厚さを逸脱させる遷移領域はできる限り小さくなければならない。

カバリングの場合、光放射窓の輪郭にかなり影響を与えるスクリーンの領域は、可能な限り、バーナの表面に対していかなるすき間もなく位置しなければならない。この目的は、コーティング材料が前記すき間を介して光放射窓の領域に入り得ることを防止するためである。

他方、完全に接触するスクリーンは、その外縁において、例えナイフエッジのように形成されているとしてもある材料の厚みを持つ。それ故、バーナの表面に至る縦方向の段差がそこに存在する。この段差の縦方向寸法は、その場のすき間の幅及びスクリーンの縁の上記材料の厚みにより規定される。この段差は、粒子の流れにおけるシャドウ効果に起因してコーティング材料の堆積中に層の厚みの分布に不均等性をもたらす。縁において層の厚みが最も小さく、縁への距離が増すに連れて徐々に所望の値に到達することがよく観察される。コーティングの所望の作用にかなりの外乱をよく引き起こす、このテーパ領域の幅は、主として段差の形状及び高さに依存する。この遷移領域の横方向寸法の値は、段差の縦方向高さの値の２倍乃至７倍がよくある。とりわけ、バーナの球状部分の寸法が８乃至１２ｍｍであるＵＨＰタイプのランプについて、スクリーンの縁が比較的小さくなければならない、すなわち、とりわけ１５０μｍよりも小さくなければならないということが当てはまる。その場合にだけ、テーパ領域をランプの寸法に対して小さく保つことを達成できる。

斯かる開口又は部分コーティングの製造は、とりわけ量産の分野では技術的に複雑である。

斯かる部分コーティングは、コーティングプロセス、例えば、通例の薄膜プロセスで、とりわけコーティングされるべきではない領域の機械的なカバリングにより製造される。機械的スクリーンを備える適切なホルダ装置がこの目的のために用いられる。複数の構成部品を有することがよくあるそれら装置は、コーティングの塗付中規定されるように(in a defined manner)ランプバルブを位置決めし、保持し、カバーするように働く。これらの作用は、とりわけ、少なくとも１つの保持部材、１つの調整部材及び１つのスクリーン部材により果たされる。

斯かるホルダ装置は、工業的量産における多種多様な負荷にさらされる。ここで特定の問題が、ホルダ、とりわけ、その作用に極めて重要であるそれらの縁の耐久性及び寿命により形成される。これらセンシティブな領域へのダメージは、生産プロセスのハンドリング中排除することができない。そのような気付かれないダメージは、コーティングの幾何学的形状に相応の欠陥をよく招く。さらに、ホルダ装置は、コーティングプロセスにおいてランプバルブの信頼性のある保持を与えなければならないが、それと同時に、短いリードタイム、従って、効率的な製造プロセスを達成できるように装着及び取り外し(load and unload)が容易であるべきである。位置決めの非常に小さな不正確さが、上述したテーパ領域に必要とされる小さな寸法及び関連する狭い精度要求の場合不正確なコーティングを招く。

この技術的に複雑なハンドリングを実現するための保持、位置決め及びカバリングは、とりわけ別個に動かされる、それぞれ別個の装置又は装置の部品により今まで行なわれている。上述の作用は、とりわけ、別個の保持部材、調整部材及びスクリーン部材により果たされる。

スクリーンの使用は、コーティングプロセス中にコーティングされるべきではない表面に非常に近接して配置されるべき必要がある。これらスクリーンは、例えばスパッタリング等の指向性作用が本質的に低いコーティングプロセスに適している。斯かる予め製造されたスクリーンの使用は、高い要求が層の精度及び鮮明度に課されるアプリケーションにおいて以下の特定的な不利な点を持つ。上記のプロセスは、スクリーンもコーティングされることを本質的に伴い、それ故、洗浄又は交換を必要とする。スクリーンは、コーティング装置の装着及び取り外しのハンドリングをより困難にする。鮮明な輪郭を達成するために必要とされる、μｍの領域で鮮明な縁即ちカッティングエッジを備えるスクリーンは、工業的量産におけるダメージに対し非常にセンシティブである。

従って、本発明の目的は、工業的量産プロセスの範囲内で高い輪郭鮮明度及び精度を持つランプバルブの部分コーティングを効果的に製造することを可能にし、斯かる部分コーティングを備えるランプバルブを利用可能にする、冒頭段落に述べられる種類のホルダ装置、及び斯かるランプバルブ上に部分コーティングを製造する方法を提供することにある。

本発明の目的は、請求項１の特徴的な構成により達成される。

本発明によれば、本発明によるホルダ装置の少なくとも１つの構成部品を有する本体が、少なくとも、前記ランプバルブのコーティングされるべきでない部分がすき間をあけて収容され得る中空空間と、基準領域であって、該基準領域に対して前記バーナのコーティングされるべきではない部分の領域が実質的にすき間をあけることなく規定されるように置かれ得る基準領域と、当該本体に結合されるスクリーンとを持つ。

このホルダ装置は、ランプバルブが、部分コーティングを設けるプロセスの全期間にわたって規定されるようにスクリーンに対して所定の位置に保たれることを確実にする。ランプバルブがコーティングの製造プロセス全体にわたってしっかりと保持されるだけでなく、スクリーン、又はテーパ領域をなす該スクリーンの縁若しくは先端部に対するランプバルブの位置が不動で固定される。

本体に対して選択される構造的配置は、その機能のためにコーティングされるべきではないバーナの部分を有するランプバルブの部分が挿入された場合、本体の長手方向軸に対するセンタリングを実現する。基準領域の構造的配置は、本体の中空空間へのランプバルブの軸方向の挿入深さ(axial penetration)を決定することを可能にする。ランプバルブが基準領域に当たると、スクリーンが本体に結合されているのでスクリーンの外縁の位置、すなわち、ナイフエッジ先端部の位置が規定され、該ナイフエッジは、その位置でその空間的配置に関してテーパ領域を実質的に決定する。

機能層の輪郭の層勾配に対する用語“正確”の使用は、実際にコーティングされる領域と所望のものとの一致度を意味し、“鮮明”の使用は、輪郭の領域における層厚の勾配の一致度を意味する。輪郭は、ナイフエッジにおけるように、層厚が、輪郭にすぐ接している層領域の層厚と異なるテーパ効果が僅かしか生じていない場合に鮮明である。

本発明による対策は、原則的に、とりわけ部分コーティングの形態をとる機能層がランプバルブ又はバーナ上に設けられるべき全てのランプに用いられ得る。本対策は、とりわけ、機能層の正確な位置決めに高い要求が課される場合に有利である。

従属請求項は、本発明の有利な更なる実施例に関する。

本発明によるホルダ装置の好ましい実施例によれば、ランプバルブが、中空空間におけるすき間をあけた収容及び基準領域に対するすき間のない連結接合(interlocking abutment)との相互作用を通じて規定されるように位置決めされ得ることが達成される。整合形状(matching shapes)を伴う接合は、とりわけ基準領域に対して接合するランプバルブの部分がランプバルブの長軸に対して回転対称に形成される場合において正確な位置決めを保護するのに適している。ランプバルブ及び基準領域のそれぞれ関連する領域は、その場所でそれらの関連する形状に関して互いに一致する。

代替的には、本発明による対策は、基準領域と接するランプバルブの部分がランプバルブの長軸に対して回転対称に形成されない、すなわち、傾けられている場合にも用いられ得る。これは、例えば、非対称的な部分コーティングを製造することを可能にする。

さらに、前記スクリーンが消耗部分であることが好ましい。これは、製造プロセスにおけるホルダ装置のためのコストに肯定的な影響を与えるかもしれない。

さらに、例えば図４に示される、幾つかの構成部品を有する本体が用いられることが好ましい。この構成は、単一の口金の側におけるランプバルブの部分がコーティングされるべきであるシングルエンドランプに適している。

また、幾つかの構成部品を有する本体において、スクリーン部材が、該本体の構成部品各々に配設されることも好ましい。

さらに、本発明の目的は、ランプバルブ上に部分コーティングを製造する方法であって、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置を用いる薄膜プロセスにおいて機能層を設ける方法により達成される。

例えばそれ自体は既知である吹き付けプロセス(spraying process)によるコーティングプロセスが、とりわけランプバルブの幾何学的寸法がこのプロセスを可能にする場合において、工業的量産によく適している。

本発明によるホルダ装置は、上述したようにこの方法においてその機能に従って用いられる。

さらに、本発明の目的は、請求項６に記載のプロセスにより製造される部分コーティングを持つランプバルブにより達成される。

本発明の更なる特徴及び利点が、図面を参照して与えられる好ましい実施例の以下の記載から明らかになるであろう。

図１は、コーティング前のＵＨＰランプのランプバルブ３を備えたホルダ装置２の本体１の概略的な長手方向断面図である。多層部分コーティングが、通例の薄膜プロセスにおけるコーティングにより図１に示される位置においてバーナ４上に設けられる。

本発明によるホルダ装置２の本体１は、中空空間１２を有する。中空空間１２は、コーティングされるべきではないランプバルブ３の部分及びバーナ４の部分を収容する。バーナ４の一部は、実質的に、基準領域１１に対してすき間なく位置する。他には、本体１及びランプバルブ３だけが互いに点接触する。

実質的に対称である本体１は、中空空間１２の他に基準領域１１及び位置決め補助１３を持つ。さらに、スクリーン部材、この場合はスクリーン５を支持するための留め１４が、本体１の上部に配設されている。中空空間１２は、位置決め補助１３の領域において最小内径を持つ。位置決め補助１３は、円柱領域３１が小さなすき間をあけて位置決め補助１３の領域に挿入され得るような大きさとされている。この位置におけるすき間は略々０．３ｍｍであり、ゆえに、ランプバルブ３の対称軸と本体１との対称軸は、少なくとも下部領域において実質的に同じ位置をとる。

基準領域１１は、上部領域においてバーナ４、すなわち、ランプバルブ３の正確な空間固定を務める。この固定は、とりわけ、整合形状により達成される。なぜなら、基準領域１１と基準領域１に接するバーナ４の部分は対応する形状を持つからである。この基準領域１１に基づいて、スクリーン５は、コーティングユニットのプロセス操作毎に実質的に同じように改めて位置決めされ得る、すなわち、異なるランプバルブ３がプロセス操作毎にコーティングされ、その際、部分コーティングが常に何等の調整補正無しに所望の位置に設けられ得る。

留め１４は、スクリーン５を本体１に可逆的に固定するように働く。これは、スクリーン５だけを必要に応じて、とりわけ、コーティング上の許容できる製造公差からのずれが生じた場合に新しいものと取り替えることを可能にする。かくして、スクリーン５は消耗部分として作用する。

スクリーン５は、コーティングされるべきではないバーナ４の領域、例えば、光放射窓の領域を正確に覆うように働く。

スクリーン５は、整合形状により又はクランピング力により、いずれの場合も着脱可能に既知のようにして留め１４に結合される。

バーナ４のバルブの径は略々９ｍｍであり、同時に対称軸でもあるその長手方向軸に沿うランプバルブ３の寸法は略々５０ｍｍである。石英ガラスからなるバーナ４は、この長手方向軸に対して実質的に回転対称に形成され、その寸法において僅かな製造公差しか持たない（略々＋／−０．０５ｍｍ）。ランプバルブ３の２つの円柱領域３１及び３２がバーナ４から延びている。領域３１及び３２はそれぞれ、端部で６ｍｍの径を持つ。

高圧ガス放電ランプ（HID、すなわち、高輝度放電ランプ(High Intensity Discharge lamp)）に属するＵＨＰ(Ultra High Performance)ランプが、それらの光学的特性のため、とりわけ投影のために好ましく用いられる。用語“ＵＨＰランプ(UHP-lamp)”(Philips)はまた、本発明の範囲内で他の製造者のUHPタイプのランプも意味する。設けられべき機能性コーティングは、いわゆるダイクロイック又はコールドビームミラーとして作用し、略々０．１乃至２０μｍのトータルの厚さを持つことがよくある、複数の層からなる干渉フィルタとして構築される。反射器化は、部分コーティングが、その機能を鑑みてコーティングされないバーナ４の表面の一部、すなわち、（図１に示されない）光放射窓の領域を残している。

図２は、スクリーン５の第１実施例を備える図１の拡大された細部である。スクリーン５は、留め１４に対してその下部内側をもって配設されるスリーブの形状を持つ。ナイフエッジ５１が、バーナ４に向けてテーパーが付けられて、スクリーン５の上部に設けられている。スクリーン５は、略々２００μｍランプの赤道６、すなわち、ランプバルブ３の長手方向軸に直交する中心線に重なる。バーナ４及びナイフエッジ５２の先端部５１の間の環状のすき間は平均略々１０μｍである。

図３は、スクリーン５の他の実施例の拡大された細部である。スクリーン５のこの実施例は、ナイフエッジ５１に隣接する領域において図２の実施例と異なる。製造技術に関してより複雑であるこの実施例の場合、環状のすき間を拡大することなく略々２００μｍ以上ランプの赤道６に重なることができ、これは、更なる設計の可能性を広げる。

図４は、コーティング前の高圧放電ランプのランプバルブ３及びホルダ装置２の本体の概略的な長手方向断面図である。多層部分コーティングが、通例の薄膜プロセスにおけるコーティングにより図４に示される位置においてバーナ４上に設けられる。

本発明によるホルダ装置２の、いくつかの部分からなる本体の第１部分１５は、中空空間１２を有する。中空空間１２は、コーティングされるべきではないランプバルブ３の部分を収容する。実質的に対称である本体は、第１部分１５における中空空間１２の他に位置決め補助１３を有する。第１部分１５は、位置決め補助１３の領域において最小内径を持つ。位置決め補助１３は、円柱領域３１が僅かなすき間しかあけないで位置決め補助１３の領域に挿入され得るような大きさとされている。この位置におけるすき間は略々０．３ｍｍであり、ゆえに、ランプバルブ３の対称軸と本体１の第１部分１５の対称軸は、実質的に同じ位置にある。他には、第１部分１５及びランプバルブ３だけが互いに点接触する。

マルチ本体の第２部分１６は、基準領域１１、及びスクリーン部材、この場合はスクリーン５を固定するための留め１４を有する。留め１４は、スクリーン５を本体１の第２部分１６に可逆的に固定するように働く。

バーナ４のリングセグメントは、実質的に、基準領域１１に対してすき間なく位置する。基準領域１１は、バーナ４、すなわち、ランプバルブ３の正確な空間固定を務める。この固定は、とりわけ、整合形状により達成される。なぜなら、基準領域１１と基準領域１１に接して位置するバーナ４の部分は対応する形状を持つからである。スクリーンは、この基準領域１１に基づいて、コーティングユニットのプロセス工程毎に実質的に同じように改めて位置決めされ得る。

バーナ４のバルブの径は略々９ｍｍであり、同時に対称軸でもあるその長手方向軸に沿うランプバルブ３の寸法は略々３０ｍｍである。石英ガラスからなるバーナ４は、この長手方向軸に対して実質的に回転対称に形成され、その寸法において僅かな製造公差しか持たない（略々＋／−０．０５ｍｍ）。ランプバルブ３の円柱領域３１がバーナ４から出ている。領域３１は、端部で６ｍｍの径を持つ。

図１は、コーティング前のランプバルブ及びホルダ装置の本体の概略的な長手方向断面図である。 図２は、スクリーンを備える図１の一部を示す。 図３は、異なるスクリーンを備える一部を示す。 図４は、コーティング前のランプバルブ及びホルダ装置の幾つかの部分を有する本体の概略的な長手方向断面図である。

Claims (9)

1. ランプバルブの少なくともバーナ上に部分コーティングを製造するためのホルダ装置であって、少なくとも保持部材、調整部材及びスクリーン部材を有するホルダ装置であり、少なくとも１つの構成部品を有する本体を持ち、前記本体は少なくとも、
   − 前記ランプバルブのコーティングされるべきでない部分がすき間をあけて収容され得る中空空間と、
   − 基準領域であって、該基準領域に対して前記バーナのコーティングされるべきではない部分の領域が実質的にすき間をあけることなく規定されるように置かれ得る基準領域と、
   − 当該本体に結合されるスクリーンと、
   を持つホルダ装置。
2. 前記ランプバルブが、すき間をあけて行われる前記中空空間の収容及び前記基準領域に対するすき間のない接触の相互作用を通じた整合形状により規定されるように位置決めされ得ることを特徴とする請求項１に記載のホルダ装置。
3. 前記スクリーンは消耗部分であることを特徴とする請求項１に記載のホルダ装置。
4. 前記本体は第１部分及び第２部分を持ち、前記第１部分は、前記ランプバルブのコーティングされるべきではない部分がすき間をあけて収容され得る中空空間を有し、前記第２部分は、基準領域であって、該基準領域に対して前記バーナのコーティングされるべきではない部分の領域が実質的にすき間をあけることなく規定されるように置かれ得る基準領域を少なくとも持つことを特徴とする請求項１に記載のホルダ装置。
5. スクリーン部材が前記本体の前記第１部分及び／又は前記第２部分に配設されることを特徴とする請求項４に記載のホルダ装置。
6. ランプバルブ上に部分コーティングを製造する方法であって、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のホルダ装置を用いる薄膜プロセスにおいて機能層を設けることを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法により製造される部分コーティングを備えるランプバルブ。
8. 請求項７に記載のランプバルブを備えるランプ。
9. 請求項８に記載のランプを少なくとも備える投影システム。

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