JP2018010795A - エキシマランプ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、発光管とベースとの管軸方向の相対的な変位が生じた場合であっても、発光管が破損することを回避することのできるエキシマランプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のエキシマランプは、発光管の端部における外周面に接触して当該発光管を保持するベースを備えており、前記発光管における前記端部の外面側において、当該発光管と前記ベースとの間に、当該発光管の当該ベースに対する管軸方向変位を防止する緩衝部材が設けられていることを特徴とする。発光管の前記端部が端壁によって閉塞された構成のものであって、ベースとして有底円筒状のものが用いられた構成のものにおいては、緩衝部材は、当該ベースの周壁の内周に沿って伸びるコイル、もしくは、当該ベースの周壁の内周面から内方に突出する弾性体により構成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線を照射することによる洗浄処理、アッシング処理、成膜処理等の表面処理を行うために用いられるエキシマランプに関する。

エキシマランプは、真空紫外光を利用した被処理体の表面処理、例えば洗浄処理、アッシング処理および成膜処理などにおける光源として好適に用いられている。
エキシマランプを灯具に設置するに際しては、通常、発光管の端部にベースが取付けられる。ベースの取り付けは、例えば接着剤を用いて固定することが一般的であるが、ベースを、接着剤を用いることなく、機械的に取り付ける構造のものが知られている（特許文献１参照。）。

図５は、従来のエキシマランプの一例における構成の一部を概略的に示す、管軸に沿った断面図である。
このエキシマランプは、内部にエキシマ放電を生成するための放電ガスが封入された、断面矩形状の発光管４０を備えており、発光管４０の外壁面に一対の外部電極４５が設けられて構成されている。発光管４０の端部には、外部電極４５とリード４６の接続を確保し給電構造を保護するための有底筒状のベース５５が取り付けられている。具体的には、ランプの製造工程時において発光管４０の端部に形成された凹部４１に巻付けられた線状部材５０を介して、発光管４０の端部がベース５５に圧入されることにより、ベース５５が発光管４０に対して固定されている。図５において、４２は、発光管４０への表面処理（例えば洗浄処理）や放電用ガスの充填を行うために設けられた流体流通管が、放電用ガスが発光管４０内部に充填された後に、封じ切られて形成されたチップ管である。なお、図示はされていないが、チップ管４２は、作業効率の観点から、発光管４０の両端に形成されている。

而して、ベース５５を含めたランプ全長は、製造上の理由から、実際上、どうしても誤差が避けられない。このため、上記のようなエキシマランプにおいては、例えば、ベース５５の底壁５６と発光管４０の端面との間のギャップＧの大きさを調整することにより、ランプ全長を一定の大きさとしている。

特開２０１２−１６４５３１号公報

而して、上記のエキシマランプにおいては、ベース５５は、その内部に発光管４０の端部が圧入されることにより固定されており、また、ベース５５の底壁５６と発光管４０の端面との間にギャップＧが存在している。このため、エキシマランプを例えば灯具に設置するに際して、ベース５５に対して強い力が作用されると、ベース５５と発光管４０との管軸方向に対する相対的な変位が生じてしまう。その結果、発光管４０の端部がベース５５に衝突して発光管４０が破損するおそれがある。特に、上記のエキシマランプのように、チップ管４２が発光管４０の管軸方向に伸びるよう形成されている場合には、このような問題が生じるおそれが高くなる。
さらには、エキシマランプを垂直に点灯する場合や傾けて点灯する場合など、エキシマランプをその管軸方向の端部に重量が作用するような取り付け状態に置くときにおいても、このような問題が一層発生しやすくなる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、発光管とベースとの管軸方向の相対的な変位が生じた場合であっても、発光管が破損することを回避することのできるエキシマランプを提供することを目的とする。

本発明のエキシマランプは、発光管の端部における外周面に接触して当該発光管を保持するベースを備えており、
前記発光管における前記端部の外面側において、当該発光管と前記ベースとの間に、当該発光管の当該ベースに対する管軸方向変位を防止する緩衝部材が設けられていることを特徴とする。

本発明のエキシマランプにおいては、前記発光管は、前記端部が端壁によって閉塞されて構成されており、
前記緩衝部材は、当該発光管の端壁の外面側において、当該発光管と前記ベースとの間に設けられた構成とすることができる。

さらにまた、本発明のエキシマランプにおいては、前記ベースが有底筒状であり、
前記緩衝部材を、当該ベースの周壁の内周に沿って伸びるコイル、もしくは、当該ベースの周壁の内周面から内方に突出する弾性体により構成することができる。

本発明のエキシマランプによれば、例えばランプ搬送時やランプ取扱い時において、発光管のベースに対する管軸方向変位を生じさせるような振動や衝撃などが作用した場合であっても、当該振動や衝撃が緩衝部材によって吸収されるので、発光管の端部がベースに衝突して発光管が破損することを確実に回避することができる。

本発明のエキシマランプの一例における構成を概略的に示す、管軸方向に沿った断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明のエキシマランプの他の例における構成の一部を概略的に示す図であって、（ａ）管軸方向に沿った断面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明のエキシマランプのさらに他の例における構成の一部を概略的に示す図であって、（ａ）管軸方向に沿った断面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。 従来のエキシマランプの一例における構成の一部を概略的に示す、管軸に沿った断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のエキシマランプの一例における構成を概略的に示す、管軸方向に沿った断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
このエキシマランプ１０は、環状の放電空間Ｓが形成された二重管構造の発光管１１を備えており、放電空間Ｓ内には、エキシマ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入されている。発光管１１は、互いに同軸上に配置された円筒状の外側管１２および円筒状の内側管１３の各々の両端部が端壁１４によって接合されて形成されている。各々の端壁１４には、外面より管軸方向外方に突出するチップ管１５が形成されている。チップ管１５は、上述したように、発光管１１への表面処理（例えば洗浄処理）や放電ガスの充填を行うために設けられた流体流通管が封じ切られて形成されたものである。

発光管１１は、当該発光管１１内において放出されるエキシマ光（例えば波長２００ｎｍ以下の光）に対して透過性を有する誘電体材料により構成されている。発光管１１を構成する誘電体材料としては、例えば合成石英ガラスなどを用いることができる。
放電用ガスとしては、例えばキセノンガス、アルゴンと塩素との混合ガスなどを用いることができる。

発光管１１における外側管１２の外周面には、例えば金網等の導電性材料からなる外部電極１７が密接して設けられている。また、発光管１１における内側管１３の内周面には、内部電極１８が密接して設けられている。外部電極１７および内部電極１８の各々は、高周波電源（図示せず）に接続されており、例えば、内部電極１８が高周波電源の高電圧側に接続されて高電圧給電電極として機能する。

発光管１１の両端部の各々には、発光管１１の端部における外周面に接触して発光管１１を保持するベース２０が設けられている。
図示した例におけるベース２０は、例えば有底円筒状であって、周壁２１の内周面における開口側の位置に、発光管１１の端部における外周面に弾性接触して発光管１１を保持するランプ保持部材２５が設けられている。ランプ保持部材２５は、例えば導電性材料よりなるコイルバネにより構成されており、コイル軸がベース２０の周壁２１の内周面に沿って伸びるよう配置されている。
ベース２０は、発光管１１の端部に圧入されることによって装着されており、ランプ保持部材２５が発光管１１の端部における外周面に弾性接触することによって、ベース２０が発光管１１に対して機械的に固定されている。
ベース２０の底壁２２と発光管１１の端壁１４との間には、ギャップＧが形成されており、当該ギャップＧの大きさが適宜調整されることにより、ランプ全長が一定の大きさとされている。ここに、ギャップＧの大きさは、例えば３〜８ｍｍであって、発光管１１におけるチップ管１５の突出高さは、例えば２〜６ｍｍである。
ベース２０を構成する材料としては、例えばセラミックスを用いることができる。

而して、上記のエキシマランプ１０においては、発光管１１の端壁１４の外面側において、発光管１１とベース２０との間に、発光管１１のベース２０に対する管軸方向変位を防止する緩衝部材３０が設けられている。
図示した例においては、緩衝部材３０は、ベース２０の周壁２１の内周に沿って環状に伸びるコイル３０ａにより構成されている。コイル３０ａは、ベース２０の底壁２２上において、発光管１１におけるチップ管１５と干渉せず、発光管１１の端壁１４における平坦な部分に対して多点で接触する状態で、配置されている。この例においては、コイル３０ａが、ベース２０の底壁２２における平坦面上に配置された構成とされているが、コイル３０ａの移動を防止するために、コイル配置用溝をベース２０の底壁２２に形成して当該コイル配置用溝内にコイル３０ａを配置するようにしてもよい。

上記のエキシマランプ１０は、発光管１１のベース２０に対する管軸方向変位を生じさせるような振動や衝撃といった外力が作用した場合に、コイル３０ａの径方向の弾性を利用して当該外力を吸収するものである。従って、コイル３０ａは、その許容荷重時の高さ（圧縮しきったときの厚み）が、チップ管１５の突出高さよりも大きくなる弾性を有する構成とされていることが好ましい。コイル３０ａの構成例を示すと、材質がＳＵＳ、素線径がφ０．３〜φ０．６ｍｍ、コイルピッチ（外周縁側の線間の中心間隔）が１〜３ｍｍ、コイル外径が３〜８ｍｍである。

而して、上記構成のエキシマランプ１０によれば、例えばランプ搬送時やランプ取扱い時において、発光管１１のベース２０に対する管軸方向変位を生じさせるような振動や衝撃などが作用した場合であっても、当該振動や衝撃が緩衝部材３０を構成するコイル３０ａの径方向の弾性によって吸収されるので、発光管１１の端部がベース２０に衝突して発光管１１が破損することを確実に回避することができる。

以上、本発明のエキシマランプの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、緩衝部材は、上記実施形態に係る構成のものに限定されず、例えば弾性変形して発光管の管軸方向変位を吸収することのできるものであればよい。以下、本発明のエキシマランプにおいて用いられる緩衝部材の他の具体例について、図面を参照しながら説明する。

図３は、本発明のエキシマランプの他の例における構成の一部を概略的に示す図であって、（ａ）管軸方向に沿った断面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
このエキシマランプは、緩衝部材３０の構成が異なる他は図１および図２に示すエキシマランプ１０と同一の構成を有するものである。図１および図２に示すエキシマランプ１０と同一の構成部材には、同一の符号が付してあり、説明を省略することとする。

この例における緩衝部材３０は、ベース２０の周壁２１の内周面から径方向内方に突出する弾性体により構成されている。具体的には、緩衝部材３０は、金属薄板が弧状に湾曲されてなる板バネ３０ｂにより構成されている。板バネ３０ｂは、ベース２０の周壁２１の内周に沿って環状に伸びるよう径方向内方に突出する状態で、ベース２０の周壁２１に形成された周方向に伸びる溝２１ａ内に配置されている。板バネ３０ｂは、発光管１１の端壁１４における周縁部（角部）に接触しており、発光管１１におけるチップ管１５は、板バネ３０ｂの内周縁より径方向内方側に位置されている。従って、板バネ３０ｂは、発光管１１におけるチップ管１５と干渉しない状態とされている。

上記のエキシマランプは、発光管１１のベース２０に対する管軸方向変位を生じさせるような振動や衝撃といった外力が作用した場合に、板バネ３０ｂの弾性を利用して当該外力を吸収するものである。従って、板バネ３０ｂは、その許容荷重時（圧縮しきった状態）において、チップ管１５がベース２０の底壁２２に衝突することが回避される弾性を有する構成とされていることが好ましい。
緩衝部材３０を構成する板バネ３０ｂの材質としては、例えばベリリウム、コバルト、ニッケル、鉄、銅より選ばれた金属またはその合金などを用いることができる。
板バネ３０ｂを構成する金属薄板の厚みは、例えば０．１０〜０．３ｍｍである。

このような構成のエキシマランプにおいても、図１に示すエキシマランプと同様の効果を得ることができる。すなわち、例えばランプ搬送時やランプ取扱い時において、発光管１１のベース２０に対する管軸方向変位を生じさせるような振動や衝撃などが作用した場合であっても、当該振動や衝撃が緩衝部材３０を構成する板バネ３０ｂ自体の弾性によって吸収される。従って、上記構成のエキシマランプによれば、発光管１１の端部がベース２０に衝突して発光管１１が破損することを確実に回避することができる。

図４は、本発明のエキシマランプのさらに他の例における構成の一部を概略的に示す図であって、（ａ）管軸方向に沿った断面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
このエキシマランプは、緩衝部材３０の構成が異なる他は図１および図２に示すエキシマランプ１０と同一の構成を有するものである。図１および図２に示すエキシマランプ１０と同一の構成部材には、同一の符号が付してあり、説明を省略することとする。

この例における緩衝部材３０は、各々コイル軸が管軸方向に伸びる複数のコイルバネ３０ｃにより構成されており、各々のコイルバネ３０ｃの軸方向の弾性を利用してエキシマランプに作用する外力を吸収するものである。
各々のコイルバネ３０ｃは、ベース２０の底壁２２上におけるベース２０の周壁２１の内周に沿って並んだ位置において、発光管１１におけるチップ管１５と干渉せず、発光管２０の端壁における平坦部に接触した状態で、配置されている。コイルバネ３０ｃの数は、特に限定されるものではない。
各々のコイルバネ３０ｃは、その許容荷重時の高さ（圧縮しきったときの厚み）が、チップ管１５の突出高さよりも大きくなる弾性を有する構成とされていることが好ましい。
コイルバネ３０ｃの構成例を示すと、材質がＳＵＳ、素線径がφ０．３〜φ０．６ｍｍ、ピッチが１〜３ｍｍ、長さ（自由長）が１０〜３０ｍｍ、外径がφ３〜φ８ｍｍである。

このような構成のエキシマランプにおいても、図１に示すエキシマランプと同様の効果を得ることができる。すなわち、ランプ搬送時やランプ取扱い時において、発光管１１のベース２０に対する管軸方向変位を生じさせるような振動や衝撃などが作用した場合であっても、当該振動や衝撃が緩衝部材３０を構成する複数のコイルバネ３０ｃの各々の軸方向の弾性によって吸収される。従って、上記構成のエキシマランプによれば、発光管１１の端部がベース２０に衝突して発光管１１が破損することを確実に回避することができる。

さらにまた、緩衝部材３０としては、コイルバネや板バネの代わりに、例えばゴム状弾性体が用いられてもよい。また、緩衝部材３０を構成する弾性体の形状、配置位置などについても、特に限定されるものではない。

さらにまた、本発明は、上記のようないわゆる二重管構造のエキシマランプに限定されるものではない。例えば、両端が端面によって閉じられた断面矩形状の扁平な中空長尺状の発光管を備えており、発光管の外面に一対の外部電極が対向配置されてなるエキシマランプであってもよい。また、図５に示されるエキシマランプのように、断面矩形状の扁平な中空長尺状の発光管の端部が封止部材によって閉塞された構成のものであってもよい。

１０ エキシマランプ
１１ 発光管
１２ 外側管
１３ 内側管
１４ 端壁
１５ チップ管
１７ 外部電極
１８ 内部電極
２０ ベース
２１ 周壁
２１ａ 溝
２２ 底壁
２５ ランプ保持部材
３０ 緩衝部材
３０ａ コイル
３０ｂ 板バネ
３０ｃ コイルバネ
４０ 発光管
４１ 凹部
４２ チップ管
４５ 外部電極
４６ リード
５０ 線状部材
５５ ベース
５６ 底壁
Ｇ ギャップ
Ｓ 放電空間

Claims (4)

1. 発光管の端部における外周面に接触して当該発光管を保持するベースを備えており、
   前記発光管における前記端部の外面側において、当該発光管と前記ベースとの間に、当該発光管の当該ベースに対する管軸方向変位を防止する緩衝部材が設けられていることを特徴とするエキシマランプ。
2. 前記発光管は、前記端部が端壁によって閉塞されて構成されており、
   前記緩衝部材は、当該発光管の端壁の外面側において、当該発光管と前記ベースとの間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
3. 前記ベースが有底筒状であり、
   前記緩衝部材は、当該ベースの周壁の内周に沿って伸びるコイルよりなることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。
4. 前記ベースが有底筒状であり、
   前記緩衝部材は、当該ベースの周壁の内周面から内方に突出する弾性体よりなることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。
   

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