JP2014049220A - 放電ランプ着脱機構及び放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】着脱操作が簡便（迅速）であって、異常放電を防止することができる新たな着想の放電ランプ着脱機構及び放電ランプを得る。
【解決手段】放電ランプの一方の固定口金に、ランプ固定台座への接触端面と、この接触端面から軸方向に延びる接触軸と、この接触軸に上記接触端面から離間させた被牽引突起とを設ける一方、上記固定口金を支持するランプ固定台座に、被牽引突起と接触軸を挿通させ接触端面を通過させない大きさのランプ支持孔を形成し、さらに、上記ランプ支持孔に挿通した固定口金の被牽引突起に係合して、該被牽引突起を介して接触端面をランプ固定台座に押し付ける一対の開閉脚と、該一対の開閉脚を閉位置に固定する開閉脚ロック機構を設けた放電ランプ着脱機構。
【選択図】図４

Description

本発明は、放電ランプ着脱機構及び放電ランプに関する。

ショートアーク型放電ランプ（以下、放電ランプ）は、発光管の両端にそれぞれ、同軸上に位置する口金（導通金具）が存在する。一方の口金は、ランプ着脱機構を介して照明装置（例えば露光装置）のランプ固定台座に固定される固定口金であり、他方の口金は導電用のリード線が接続される自由口金である。ランプ固定台座とリード線との間（つまり一対の口金の間）に放電電圧が印加されると、発光管内の陽極と陰極の間（輝点）で放電が発生し、照明光が生ずる。

この照明装置では、ランプ口金とランプ固定台座との間に微小な隙間も生じない状態で両者を固定することが好ましい。隙間が生じると、その隙間の間で異常放電が発生して放電ランプあるいはランプ固定台座の寿命が短くなる。また、隙間によってがたつき（遊び）が生じると、輝点の位置が変動し、設計通りの光強度及び分布の照明光が得られない。

ランプ固定台座に対する放電ランプの向き（ランプ軸線を中心とする回転位置）も特定位置に保つ必要がある。ランプ固定台座に対する放電ランプの向きが一定範囲に保てないと、自由口金から出るリード線を介して放電ランプにストレスがかかり、破損（破裂）の原因となる。

特開２００３-４５２１９号公報 特開２００３-２９７２２８号公報 特開２００７-２７３１６８号公報 特開２００８-３０５６１５号公報 特開２０１０-２３２１８３号公報

従来、放電ランプ着脱機構として各種が提案されている（特許文献１ないし５）。しかしいずれも、着脱操作の簡便性（迅速性）と異常放電防止の観点から、満足されるものではなかった。

本発明は、着脱操作を簡便（迅速）に行うことができ、異常放電も良好に防止することができる新たな着想の放電ランプ着脱機構及び放電ランプを提供することを目的とする。
また、本発明は、放電ランプの向きを容易に一定（範囲）に制限できる放電ランプ着脱機構及び放電ランプを得ることを目的とする。

本発明による放電ランプ着脱機構は、放電ランプの一方の口金に、ランプ固定台座への接触端面と、この接触端面から軸方向に延びる接触軸と、この接触軸と一体に上記接触端面から離間させた被牽引突起とを設ける一方、上記固定口金を支持するランプ固定台座に、被牽引突起と接触軸を挿通させ接触端面を通過させない大きさのランプ支持孔を設け、さらに、上記ランプ支持孔に挿通した固定口金の被牽引突起に係合して、該被牽引突起を介して接触端面をランプ固定台座に押し付ける一対の開閉脚と、該一対の開閉脚を閉位置に固定する開閉脚ロック機構を設けたことを特徴としている。

一対の開閉脚と放電ランプの被牽引突起の少なくとも一方には、該一対の開閉脚を閉じたとき、接触軸の外周面をランプ支持孔内壁に押し付ける方向の力を作用させるテーパ面を形成することができる。

このテーパ面は、一実施形態では、接触軸のランプ支持孔内での移動方向を特定方向に規制するように設けられる。

また別の実施形態では、一対の開閉脚と放電ランプの被牽引突起に、該一対の開閉脚を閉じたとき、接触軸の外周面とランプ支持孔内壁とを接触させることなく、該接触軸のランプ支持孔内での位置を定めるテーパ面を形成することができる。

いずれの実施形態でも、放電ランプの接触軸の外周面と、ランプ固定台座のランプ支持孔の内壁との間には、互いに係合して放電ランプの軸線を中心とする回転方向の位置を定める非円弧部を設けることが好ましい。

本発明は、放電ランプの態様では、ランプ固定台座のランプ支持孔に着脱される固定口金を有する放電ランプであって、上記固定口金に、ランプ固定台座への接触端面と、この接触端面から軸方向に延びる接触軸と、この接触軸に上記接触端面から離間させて形成され、上記接触端面をランプ固定台座に接触させる被牽引突起とを設けたことを特徴としている。

接触軸の外周面には、該放電ランプの軸線を中心とする回転方向の位置を定める非円弧部を形成することが好ましい。

本発明による放電ランプ着脱機構及び放電ランプによれば、ランプ固定台座に支持した開閉脚を閉めることにより、放電ランプの接触端面をランプ固定台座に押し付けることができるので、放電ランプ着脱操作を迅速かつ簡便に行い、異常放電を防止することができる。

本発明による放電ランプ着脱機構を有する照明装置の全体を示す正面図である。 本発明による放電ランプ着脱機構の一実施形態を示す、開閉脚を開いた状態の平面図である。 同開閉脚を閉じてロックした状態の平面図である。 図３のIV-IV線に沿う断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、放電ランプの被牽引突起と、一対の開閉脚の断面形状（テーパ形状）の他の例を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明による放電ランプ着脱機構の別の実施形態を示す、ランプ支持孔と放電ランプ接触軸の形状例を示す平面図と、放電ランプ接触軸回りの斜視図である。 本発明による放電ランプ着脱機構のさらに別の実施形態を示す、ランプ支持孔と放電ランプ接触軸の形状例を示す平面図である。 本発明による放電ランプ着脱機構の他の実施形態を示す、ランプ支持孔と放電ランプ接触軸の形状例を示す平面図である。 本発明による放電ランプ着脱機構のさらに他の実施形態を示す、ランプ支持孔と放電ランプ接触軸の形状例を示す平面図である。 本発明による放電ランプ着脱機構の他の実施形態を示す平面図である。 本発明による放電ランプ着脱機構の他の実施形態を示す平面図である。

図１は本発明による放電ランプ着脱機構を備えた照明装置の全体を示している。放電ランプ１０は、発光管１１の両端部にそれぞれ、口金（導通金具）１２と口金１３を備えている。発光管１１内には、円筒状の口金１２と口金１３に導通する陽極１２ａと陰極１３ａを位置しており、この陽極１２ａと陰極１３ａの間に放電時の輝点が形成される。輝点は、円筒状の口金１２と口金１３の軸心を通る軸線上に形成される（生じる）。口金１２と口金１３の軸心を通る線分を放電ランプ１０の軸線と定義する。この放電ランプ１０の口金１２は、照明装置の躯体２０に着脱機構２１を介して着脱される固定口金であり、口金１３は、導電用のリード線１４が接続される自由口金である。照明装置躯体２０には、反射鏡２２が備えられている。

放電ランプ１０の固定口金１２は、導電性材料、例えば、真鍮からなるもので、図２に示すように、固定口金１２には、軸線に直交する接触端面１６と、この接触端面１６の中心から延びる接触軸１７と、接触軸１７に一体に、小径部１８を介して軸方向に離間させて形成された被牽引突起１９とが備えられている。被牽引突起１９は軸線を中心とする回転対称形状であり、その接触端面１６側に、徐々に縮径する截頭円錐面部（テーパ面部）１９ｔを備えている。

着脱機構２１は、リード線２３が接続されるランプ固定台座２４を備えており、このランプ固定台座２４に、ランプ支持孔２５が穿設されている。図４にはリード線２３を描いていない。ランプ固定台座２４（照明装置躯体２０）上には、また、ランプ支持孔２５の中心を通る分割線２５ａを介して対称に、一対の開閉脚２６が軸２６ａで開閉可能に枢着されている。一対の開閉脚２６は、被牽引突起１９の截頭円錐面部１９ｔに係合するテーパ面部２６ｔを備えている。また一対の開閉脚２６の軸２６ａとは反対側の端部には、一対の開閉脚２６を閉じた状態でロックする開閉脚ロック機構２７が設けられている。開閉脚ロック機構２７は、一方の開閉脚２６に設けたロック腕部２７ａと、他方の開閉脚２６に軸２７ｃを中心に起倒可能に設けたロックレバー２７ｄを備え、ロックレバー２７ｄ上には、軸２７ｅでロックリング２７ｆの一端部が枢着されている。ロックリング２７ｆの他端ロック部２７ｇは、ロック腕部２７ａに係脱するもので、他端ロック部２７ｇをロック腕部２７ａに掛けた状態でロックレバー２７ｄをロック方向Ｘに倒すとロックされ、ロックレバー２７ｄをアンロック方向に起こすとロックが解除される。このようなスナップロック機構は周知である。

以上の着脱機構２１のランプ支持孔２５及び一対の開閉脚２６並びに固定口金１２（接触端面１６）、接触軸１７、小径部１８及び被牽引突起１９は、次の条件を満足するように各寸法及び位置が定められている。
１）ランプ支持孔２５は、被牽引突起１９と接触軸１７を挿通させることができ、固定口金１２（接触端面１６）は挿通できない大きさである。そして、ランプ固定台座２４の裏面（固定口金１２側の面）２４ｓと接触端面１６とは、ランプ支持孔２５と固定口金１２の軸線直交方向の位置を問わず、必ず面接触する。
２）ランプ支持孔２５に接触軸１７ないし被牽引突起１９を挿通した状態で、一対の開閉脚２６を軸２６ａを中心に図２、図４の矢印Ａ方向に回動させて閉じると、テーパ面部２６ｔが被牽引突起１９の截頭円錐面部１９ｔと係合して、固定口金１２にランプ固定台座２４側の力（図４矢印Ｂ）が生じ、その結果、ランプ固定台座２４の裏面２４ｓと固定口金１２の接触端面１６との間に接触圧力が生じる。
３）一対の開閉脚２６を軸２６ａを中心に回動させて閉じると、同時に、被牽引突起１９（固定口金１２）に軸線直交方向の力（図２矢印Ｃ）が作用し、接触軸１７の外周面一部とランプ支持孔２５の内壁一部との間に接触圧力が生じる。図２と図３では、接触軸１７と被牽引突起１９とを同一径に描いている。
４）開閉脚ロック機構２７により、一対の開閉脚２６を閉じた状態でロックしたとき、以上のランプ固定台座２４の裏面２４ｓと固定口金１２の接触端面１６との接触（密着）状態、及び接触軸１７の周面一部とランプ支持孔２５の内壁一部との接触（密着）状態が維持される。図３、図４は、一対の開閉脚２６を閉じてロック機構２７によってロックした状態を示している。このように、ランプ固定台座２４と固定口金１２の接触端面１６及び接触軸１７との密着関係が維持される結果、ランプ固定台座２４と固定口金１２との間の異常放電が防止される。なお、図３では、一対の開閉脚２６を平行に描いているが、これは、被牽引突起１９に軸線直交方向の力（図２矢印Ｃ）が作用して、接触軸１７の外周面一部とランプ支持孔２５の内壁一部との間に十分な接触圧力が生じた後、さらにロック機構２７の弾力性により開閉脚２６を閉じた状態を描いているためである。

一対の開閉脚２６の軸２６ａの位置、固定口金１２の径、及び接触軸１７と小径部１８の長さは、以上の作用を得るために考慮されなければならない。つまり、一対の開閉脚２６の軸２６ａの位置は、一対の開閉脚２６を閉じたとき、被牽引突起１９（固定口金１２）に軸線直交方向（矢印Ｃ方向）の十分な移動力が作用するように定め、固定口金１２の径は、ランプ固定台座２４の裏面２４ｓと接触端面１６とが十分な接触面積で接触するように定め、接触軸１７と小径部１８の長さは、一対の開閉脚２６により被牽引突起１９（固定口金１２）に軸方向移動力Ｂと軸直交方向移動力Ｃが作用するように定める。

以上の実施形態では、一対の開閉脚２６が、開閉脚ロック機構２７側より、軸２６ａ側が接近している「ハ」字状をなしているが、「逆ハ」字状に配置してもよい。また、一対の開閉脚２６は、同軸に枢着してもよい。さらに、以上の実施形態では、被牽引突起１９と開閉脚２６の双方に互いに係合するテーパ面を形成したが、いずれか一方だけにテーパ面を形成しても本発明は成立する。図５（Ａ）は、開閉脚２６側のテーパ面を廃して被牽引突起１９の截頭円錐面部１９ｔに接触するコーナ部２６ｃを形成した例、同（Ｂ）は、被牽引突起１９側のテーパ面を廃して開閉脚２６のテーパ面部２６ｔに接触するコーナ部１９ｃを形成した例である。

図６は、放電ランプ１０（口金１２）の軸線を中心とする回転方向の位置を定めるため、放電ランプ１０の接触軸１７とランプ固定台座２４のランプ支持孔２５とにそれぞれ、互いに係合して同回転方向の位置を定める凹部（非円弧部、円形のランプ支持孔２５の円弧とは異なる形状）１７ｒと、凸部（非円弧部）２５ｐを形成した実施形態を示している。図６（Ｂ）は、放電ランプ１０の接触軸１７回りの形状を示し、同（Ａ）は、接触軸１７の凹部１７ｒと、ランプ支持孔２５の凸部２５ｐとの関係を示している。ランプ支持孔２５の凸部２５ｐは、一対の開閉脚２６の対称中心線（ランプ支持孔２５の中心を通る分割線２５ａ）上に形成されており、放電ランプ接触軸１７の凹部１７ｒは、凸部２５ｐと係合したとき、リード線１４を介して放電ランプ１０に有害なストレスを生じさせない位置に形成されている。

放電ランプ１０の接触軸１７の非円弧部１７ｒとランプ固定台座２４のランプ支持孔２５の非円弧部２５ｐの形状には自由度がある。要は、接触軸１７とランプ支持孔２５の両者に、放電ランプ１０のランプ支持孔２５内での回転を拘束できる非円弧部が存在すれば足りる。図７は、ランプ支持孔２５の内面一部を、一対の開閉脚２６の対称中心線（ランプ支持孔２５の中心を通る分割線２５ａ）と直交する平面２５ｆとし、放電ランプ接触軸１７に、この平面２５ｆに係合する平面１７ｆを形成した例を示している。また、図８は、ランプ支持孔２５を、一対の開閉脚２６の対称中心線（ランプ支持孔２５の中心を通る分割線２５ａ）と直交する平面２５ｆを含む正方形孔から構成してその平面２５ｆに凸部２５ｐを形成し、放電ランプ接触軸１７に、この平面２５ｆに係合する平面１７ｆと、凸部２５ｐに係合する凹部１７ｒを形成した例を示している。さらに、図９は、閉成される一対の開閉脚２６による接触軸１７（放電ランプ１０）の移動方向の反対側に位置させて、ランプ支持孔２５の凸部２５ｐと、接触軸１７の凹部１７ｒを形成した例である。

図１０は、一対の開閉脚２６のテーパ面部２６ｔと、被牽引突起１９に形成したテーパ面部１９ｔ’により、接触軸１７がランプ支持孔２５の特定の方向（Ｃ方向）に移動するようにした実施形態である。図１０では、接触軸１７を被牽引突起１９より大径に描いている。被牽引突起１９のテーパ面部１９ｔ’は、ハッチングを付した部分に平面「ハ」字状に左右対称に形成されており、一対の開閉脚２６を閉じる力により、被牽引突起１９（接触軸１７）にはランプ支持孔２５に対する矢印Ｃ方向の力が作用する。つまり、被牽引突起１９の左右対称テーパ面部１９ｔ’は、ランプ支持孔２５内での接触軸１７（放電ランプ１０）の移動方向を規制するため、接触軸１７とランプ支持孔２５には、回転方向を規制する非円弧部を設ける必要がない。

図１１は、一対の開閉脚２６に、被牽引突起１９の截頭円錐面部１９ｔと係合してセンタリング機能を発揮する平面半円弧テーパ面部２６ｔ’を形成した実施形態である。図１１では、截頭円錐面部１９ｔと平面半円弧テーパ面部２６ｔ’との接触部分にハッチングを施している。この実施形態によれば、接触軸１７の外周面とランプ支持孔２５の内壁とを接触させることなく、該接触軸１７のランプ支持孔２５内での位置（つまり放電ランプの輝点の位置）を定めることができる。この実施形態においても、図６の実施形態と同様に、接触軸１７の外周面とランプ支持孔２５の内壁とにそれぞれ、互いに係合して同回転方向の位置を定める凹部（非円弧部）と、凸部（非円弧部）を形成することができる。

一対の開閉脚２６を閉じた状態でロックする実施形態の開閉脚ロック機構２７は、一例を示すものである。本発明は、開閉脚ロック機構の具体構成を問わない。

１０ 放電ランプ
１１ 発光管
１２ 口金（固定口金）
１３ 口金（自由口金）
１４ リード線
１６ 接触端面
１７ 接触軸
１７ｒ 凹部（非円弧部）
１７ｆ 平面（非円弧部）
１８ 小径部
１９ 被牽引突起
１９ｔ 截頭円錐面部（テーパ面部）
１９ｔ’ テーパ面部
１９ｃ コーナ部
２０ 照明装置躯体
２１ 着脱機構
２２ 反射鏡
２３ リード線
２４ ランプ固定台座
２４ｓ 裏面
２５ ランプ支持孔
２５ａ 分割線
２５ｒ 凹部（非円弧部）
２５ｆ 平面（非円弧部）
２６ 開閉脚
２６ａ 軸
２６ｔ テーパ面部
２６ｔ’ 平面半円弧テーパ面部
２６ｃ コーナ部
２７ 開閉脚ロック機構

Claims (7)

1. 発光管の両端にそれぞれ、同軸上に位置する口金を有する放電ランプの一方の固定口金を、ランプ固定台座に着脱させる放電ランプ着脱機構において、
   放電ランプの上記固定口金に一体に形成された、上記ランプ固定台座への接触端面、この接触端面から軸方向に延びる接触軸、及びこの接触軸に上記接触端面から離間させて形成した被牽引突起；
   上記固定口金を支持するランプ固定台座に形成した、上記被牽引突起及び接触軸を挿通させ接触端面を通過させない大きさのランプ支持孔；
   上記ランプ支持孔に挿通した固定口金の被牽引突起に係合して、該被牽引突起を介して接触端面をランプ固定台座に押し付ける一対の開閉脚；及び
   上記一対の開閉脚を閉位置に固定する開閉脚ロック機構；
   を有することを特徴とする放電ランプ着脱機構。
2. 請求項１記載の放電ランプ着脱機構において、上記一対の開閉脚と放電ランプの被牽引突起の少なくとも一方には、該一対の開閉脚を閉じたとき、上記接触軸の外周面を上記ランプ支持孔内壁に押し付ける方向の力を作用させるテーパ面が形成されている放電ランプ着脱機構。
3. 請求項２記載の放電ランプ着脱機構において、上記テーパ面は、上記接触軸の上記ランプ支持孔内での移動方向を特定方向に規制するように設けられている放電ランプ着脱機構。
4. 請求項１記載の放電ランプ着脱機構において、上記一対の開閉脚と放電ランプの被牽引突起には、該一対の開閉脚を閉じたとき、上記接触軸の外周面と上記ランプ支持孔内壁とを接触させることなく、該接触軸のランプ支持孔内での位置を定めるテーパ面が形成されている放電ランプ着脱機構。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の放電ランプ着脱機構において、放電ランプの上記接触軸の外周面と、ランプ固定台座のランプ支持孔の内壁との間には、互いに係合して放電ランプの軸線を中心とする回転方向の位置を定める非円弧部が形成されている放電ランプ着脱機構。
6. ランプ固定台座のランプ支持孔に着脱される固定口金を有する放電ランプであって、上記固定口金に、ランプ固定台座への接触端面と、この接触端面から軸方向に延びる接触軸と、この接触軸に上記接触端面から離間させて形成され、上記接触端面をランプ固定台座に接触させる被牽引突起とを設けたことを特徴とする放電ランプ。
7. 請求項６記載の放電ランプにおいて、上記接触軸の外周面には、該放電ランプの軸線を中心とする回転方向の位置を定める非円弧部が形成されている放電ランプ。

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