JP3888298B2 - Excimer lamp device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマランプ装置に係わり、特に、管軸上に複数配列されたエキシマランプの照度分布を改善したエキシマランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶基板の光洗浄等の紫外線処理にはエキシマ分子の発光を利用した、高効率で単一波長の紫外線を放射するエキシマランプが使用されている。
【0003】
図11(a)はエキシマランプの一例を示す正面断面図、図11(b)、(c)はそれぞれ図11(a)に示すエキシマランプの内側管に設けられる内側電極の例を示す側面断面図である。
図11(a)に示すように、エキシマランプは、内側管と外側管が同軸に配置された2重円筒管で構成され、それらの両端は閉じられて内側管と外側管によって放電空間が形成されている。この放電空間には放電によってエキシマ光を放射するためのキセノンガス等の希ガス、希ガスの混合ガス、希ガスとハロゲンガスや水銀を入れた混合ガス等からなる放電ガスが封入されている。
【0004】
外側管の外表面には外側電極(網状電極)が設けられ、内側管の内部には他方の電極となる内側電極が設けられている。外側電極(網状電極)はシームレスに構成し、伸縮性を持たせて、外側管への密着性を良くしている。内側電極は、図11(b)に示すように、2つの半円状、または図11(c)に示すように、一部に切り欠き有し、断面略C字状に形成し、内側管に密着するように構成されている。
【0005】
ところで、近年は、液晶基板パネルの大画面化に伴い、液晶基板の紫外線処理に使用されるエキシマランプの長尺化が望まれており、全長が800mmを越えるもの、さらには、1000mmのものが使用されるようになっている。
【0006】
しかし、このような管軸方向に長尺のエキシマランプを、段ボール等の梱包容器に概略水平に梱包してトラック等で輸送した場合、ランプに与える大きな衝撃や振動で放電容器が割れるという不具合が発生する場合がある。
【0007】
そこで、このような問題を解決するために、エキシマランプを軸上に複数個配列し、擬似的に1本のランプとして構成することが考えられている。
【0008】
図12(a)は、エキシマランプを軸上に2本配置し、両ランプ間において外側電極と内側電極とをそれぞれ接続部材によって接続することにより、給電を1箇所から行うように構成したエキシマランプ装置の構成を示す図であり、また図12(b)は、図12(a)に示すエキシマランプ装置における、ランプ点灯時の管軸方向における内側電極の温度分布を示す図である。
【0009】
図12(a)に示すように、2本のエキシマランプを軸上に配置すると、両ランプの接合部におけるランプ軸上の照度が低下してしまう問題が発生する。そのため、この接合部における照度低下を防止するために、ランプ間隔を狭くしたり、さらには接合部付近の内側電極や外側電極を放電容器の端まで配置するようにして、両ランプの間隔を、例えば、10mm以下、極端な場合には、1mm以下に配置して、接合部における照度の低下を防止している。
【0010】
【特許文献1】
特願2002−105706号
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図12(a)に示すようなエキシマランプ装置において、2本のエキシマランプの接合部における照度低下を防止するために、ランプ間隔を狭くして、ランプの点灯、消灯を繰り返すと、ランプ点灯時には温度上昇に伴い内側電極が膨張し、逆に消灯時には内側電極が収縮するため、両エキシマランプの内側電極が互いに徐々に接合部側に移動し、ついには接合部において両内側電極同士が衝突する現象が発生する。なお、この現象は、複数のエキシマランプを管軸上に配置した全てのエキシマランプ装置に起こるものである。
【0012】
上述のごとく、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって両ランプの内側電極が膨張、伸縮を繰り返す結果、内側電極同士が衝突し、さらにこの現象が進行すると、ついには接合部における放電容器(ランプ)間の間隔が拡がり始め、接合部において照度が低下してしまう。この現象は、点灯時間が増すに連れて次第に放電容器(ランプ)の間隔が拡がるため、エキシマランプの寿命末期においては、エキシマランプ全体の照度分布が極端に悪化してしまう。
【0013】
以下に、このようなエキシマランプ装置において、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両ランプの内側電極が互いに管軸に沿って接合部方向に移動する理由について説明する。
【0014】
図13(a)は、2本のエキシマランプを組み込んだエキシマランプ装置の構成を示す図、図13(b)は、図13(a)のX−Xにおける断面図、図13(c)は、図13(a)のY−Yにおける断面図である。
【0015】
これらの図に示すように、両エキシマランプは、ベース部分と放電容器部分で、管軸と交差するようにフック部材によって保持されている。つまり、フック部材とベース間およびフック部材と放電容器間の摩擦は小さいので、ランプは管軸方向に移動し易い構造となっている。
【0016】
また、両エキシマランプの内側電極は、図11(b)、(c)に示すように、半円状の部材を2枚合わせたもの、または断面略C字状のもので構成されているため、ランプ点灯中、内側電極は径方向に膨張するが、内側電極の管軸方向への移動は妨げられない。
【0017】
そこで、一般に、内側管は石英ガラス管で構成され、内側電極はステンレスや、アルミ等の金属材料で構成されているため、ランプが点灯して、内側管と内側電極の温度が上昇すると、内側電極の熱膨張係数が内側管のそれより高いので、内側電極の方が内側管に比べて相対的に大きく伸びる。
【0018】
ランプ点灯中の内側電極の温度分布は、図12(b)に示すように、他のエキシマランプの端部に隣接しないエキシマランプの端部(以下、両端部という)は熱が逃げ易いため温度は低くなるが、他のエキシマランプの端部に隣接するエキシマランプの端部(以下、接合部という)では熱が逃げにくいため温度が高くなる。
【0019】
そのため、ランプを点灯して温度が徐々に上昇していく過程では、内側電極は、熱の逃げにくい接合部の温度が早く上昇するため、接合部に向かって伸びる。より詳細には、内側電極の接合部付近が熱膨張すると、内側電極は、接合部側および両端部側の両方に向かって伸びようとするが、両端部側は、温度の低い部位の長さが長いので、内側電極と内側管間の摩擦が大きく、相対的に温度の高い接合部側に大きく伸びる。
【0020】
また、ランプを消灯して温度が徐々に低下していく過程では、熱の逃げ易い両端部の温度が早く下がるので、両端部側の内側電極が接合部側に向かって縮む。
【0021】
つまり、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、その度に内側電極は伸縮するが、全体としては次第に接合部側に向かって移動することになる。
【0022】
即ち、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極は接合部側に向かって移動し、ついには両者は接合部において衝突することになる。衝突後も、ランプの点灯、消灯が繰り返されるので、相対的な内側電極の内側管に対する接合部側への移動は止まらず、また両内側電極は衝突後は接合部側には移動できないために、反対に放電容器が、接合部において離反し始め、両放電容器の間隔が拡がってしまう。
【0023】
先にも述べたように、エキシマランプは、管軸と交差する方向の力だけで保持されているので、管軸と同方向への摩擦力は弱く、両放電容器は容易に間隔を拡げるように働く。
両放電容器の間隔が拡がると、両放電容器の接合部での照度低下を来たし、さらにはランプ軸上全体の照度分布が悪化してしまう。
【0024】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、複数本のエキシマランプを同一ランプ軸上に配列しても、エキシマランプ間の接合部における照度が低下しないようにして、エキシマランプの経時的な照度分布の変化を無くしたエキシマランプ装置を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第1の手段は、外形が略円筒状の外側管と内側管を同軸上に配置し、前記外側管と前記内側管の両端が封止された中空円筒状の放電容器にエキシマ分子を生成するための放電用ガスを封入し、前記外側管の外表面に外側電極と前記内側管の内表面に内側電極を備えたエキシマランプが管軸上に複数配置されたエキシマランプ装置において、前記隣接するエキシマランプの放電容器の間隔を一定に保持するための規制手段を設けたことを特徴とするエキシマランプ装置である。
【0026】
第2の手段は、第1の手段において、前記規制手段は、前記各エキシマランプの前記放電容器に設けられた係合部と、該係合部を連結する連結部材とから構成されていることを特徴とする。
【0027】
第3の手段は、第1の手段において、前記規制手段は、他のエキシマランプの端部に隣接しないエキシマランプの端部に取り付けられたランプベースと、該ランプベースを連結する連結部材とから構成されていることを特徴とする。
【0028】
第4の手段は、第1の手段において、前記規制手段は、他のエキシマランプの端部に隣接しないエキシマランプの端部に設けられた固定部材と、各エキシマランプの前記内側管の内部を貫通し前記固定部材に固定される連結部材とから構成されていることを特徴とするエキシマランプ装置である。
【0029】
第5の手段は、第1の手段において、前記規制手段は、前記各エキシマランプの前記外側管に設けられた係合部と、前記各エキシマランプの前記外側管間に亘って形成され、前記係合部を連結する外側電極とから構成されていることを特徴とする。
【0030】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態を図1を用いて説明する。
図1(a)は、本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図、図1(b)は図1(a)に示すエキシマランプの断面A−Aから見た断面図である。
【0031】
同図において、1はエキシマランプ、2は石英ガラス管で構成された外側管、3は石英ガラス管で構成された内側管、4はシームレスの網状電極で構成され、伸縮性を有し、外側管2の外表面に密着性良く配置された外側電極、5はステンレス、アルミ等の金属材料で構成され、内側管3の内表面に密着性良く配置された内側電極、6は両エキシマランプ1間の接合部、7は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段の一部を構成し、外側管2の排気管の残部等を利用して形成された係合部としての突起、8は前記規制手段の一部を構成し、突起7に係合されるアルミやステンレス等の材料からなる板状の連結部材である。
【0032】
なお、内側電極5は、内側管3の内表面に密着性良く配置しているが、必ずしも密着性良く配置する必要はなく、内側電極5は、その一部が内側管3に当接し、他の一部が部分的に離れ、わずかな隙間が空いていてもよい。このように構成しても、高周波電圧を印加して点灯する場合は、電気的なロスをほとんど生じない。そのため、内側電極5は、金属板を任意の形状に折り曲げて、一部が内側管3に当接する形状にしても良く、或いは、金網を断面C字状に曲げて内側管3の内空間に挿入しても良い。
【0033】
さらに、外側管2と内側管3は、石英ガラス以外にサファイアやアルミナ等の誘電体であって、内側電極5と熱膨張係数が違うものであってもよい。
【0034】
両エキシマランプ1は、外側管2と内側管3が同軸に配置された2重円筒管で構成され、それらの両端は閉じられて外側管2と内側管3とによって放電空間が形成されている。この放電空間には、放電によってエキシマ光を放射するためのキセノンガス等の希ガス、希ガスの混合ガス、希ガスとハロゲンガスや水銀を入れた混合ガス等からなる放電ガスが封入されている。
【0035】
なお、連結部材8は、連結部材8に空けた穴に突起7を挿入して係合するが、このままでは、エキシマランプ1を軸に垂直方向に動かすと容易に外れてしまうので、図示するように、細いワイヤ等で外側管2の外表面に縛り固定する。
【0036】
各エキシマランプ1としては、例えば、ランプ全長が800mm、外側管2の外径が35mm、内側管3の外径が16mm、外側管2および内側管3の肉厚がそれぞれ1.5mm、1mmのものを用いた。
【0037】
同図に示すように、本実施形態の発明によれば、連結部材8の穴に突起7を係合したので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0038】
本発明の第2の実施形態を図2を用いて説明する。
図2(a)は、本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図、図2(b)は図2(a)に示すエキシマランプの断面B−Bから見た断面図、図2(c)は図2(a)に示した規制手段の拡大図、図2(d)は図2(c)に示した規制手段と異なる形態を有する規制手段の拡大図である。
【0039】
これらの図において、9は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段の一部を構成し、外側管2の外側に形成された係合部としての、図2(c)に示す輪状や図2(d)に示す略L字状のフック、10は前記規制手段の一部を構成し、輪状のフック9に通され、または略L字状のフック9に係合されるニッケル、ステンレス、金、白金等の材料からなる連結部材としてのワイヤである。ここで、フック9は、略L字状形状以外でもフック機能を有する形状であれば、どのような形状のものでも良い。
なお、その他の構成は、図1に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【0040】
同図に示すように、本実施形態の発明によれば、ワイヤ10を輪状のフック9に通して固定、または略L字状のフック9に係合して固定したので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0041】
本発明の第3の実施形態を図3を用いて説明する。
図3は、本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図である。
【0042】
同図において、11は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段の一部を構成し、内側管3の内表面に設けられた係合部としての窪み、12は前記規制手段の一部を構成し、連結部材としての、剛性のある肉厚のステンレスや鉄鋼材またはインコネルやSUS631等の材料からなる耐熱性を有する略コ字状部材、13は略コ字状部材12が窪み11から外れないように、略コ字状部材12と内側電極5間に設けられる押え部材である。
なお、その他の構成は、図1に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【0043】
同図に示すように、本実施形態の発明によれば、略コ字状部材12の両端の係止部を窪み11に係合し、係止部が窪み11から抜けないように押え部材13で押さえるようにしたので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0044】
本発明の第4の実施形態を図4および図5を用いて説明する。
図4および図5は、それぞれ本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図である。
【0045】
これらの図において、14は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段の一部を構成し、両エキシマランプの内側電極5内を貫通する連結部材としてのシャフト、15は金属製バネ等からなる伸縮可能な伸縮部材または光や熱に強いテフロン(登録商標)製のスペーサ、16は前記規制手段の一部を構成し、シャフト14をスペーサ15を介して両エキシマランプ1の両端において固定する固定部材、17はスペーサである。
【0046】
ここで、シャフト14は、熱膨張率の小さな材料が望ましく、アルミナ等のセラミックや低膨張合金である31Ni−5Co−Fe合金(商品名:スーパーインバー)、36Ni−Fe合金(商品名:インバー)等の材料が望ましい。また、シャフト14が熱膨張率が大きい材料の場合、シャフト14の内部にガスや水等の冷媒を流したり、シャフト14がヒートパイプを兼ねることによって、シャフト14自身の温度を下げ、熱膨張を抑え、ランプ間隔の拡がることを抑えることができ、さらにはランプ自身も冷却する、ことができる。
なお、その他の構成は、図1に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【0047】
図4および図5に示すように、本実施形態の発明によれば、シャフト14の両端において固定部材16によって、スペーサ15を介して両エキシマランプ1の両端を固定したので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0048】
なお、シャフト14は温度の高い内側管3の内部に入れるため、シャフト14自身が伸びる問題が生じるが、スペーサ15を入れることによってランプ間隔の拡がることを抑えることが可能となる。
【0049】
また、図4に示すように、両エキシマランプ1間にはスペーサ17を設けなくてもよいが、図5に示すようにスペーサ17を設ける場合は、スペーサ17は伸縮性の無いものの方が照度分布の変化がなく望ましい。
【0050】
本発明の第5の実施形態を図6を用いて説明する。
図6(a)は、本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図、図6(b)は、図6(a)に示すエキシマランプの断面C−Cから見た断面図である。
【0051】
同図において、18は、両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段としての連結部材を兼ね、両エキシマランプの外側管2間に亘って形成される外側電極であり、シームレスの筒状に編んだ1本の網状電極で構成される。なお、その他の構成は、図1に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【0052】
同図に示すように、本実施形態の発明によれば、網状の外側電極18を2本の外側管2に挿入して軸方向に引っ張ることによって外側電極18の径を小さくして、それぞれの外側管2に密着させる。その際、ランプ間隔を決めて網状の外側電極18を引っ張り、突起7を網目に挿入するようにしたので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0053】
さらに、本実施形態の発明によれば、外側電極18を規制手段の連結部材と兼ねるようにしたので、連結部材として別部材を設ける必要がないので、装置を安価に製作できる利点がある。
【0054】
なお、本実施形態では、外側電極を網状電極で構成したが、必ずしも網状電極に限定されるものではなく、薄い金属製のパンチングメタル等を用いてもよく、要は、2本のエキシマランプを1つの外側電極で固定すればよい。
【0055】
本発明の第6の実施形態を図7を用いて説明する。
図7(a)は、本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図、図7(b)は図7(a)に示すエキシマランプの断面D−Dから見た断面図である。
【0056】
同図において、19は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段としての連結部材を兼用し、放射面と反対側に出てくる光を放射面側に取り出すために設けられた反射板である。
【0057】
ここで、反射板19は、2本のエキシマランプに設けられた1枚のアルミニウム製反射板で構成され、反射板19には、決められた間隔で穴が設けられ、この穴に突起7が係合されるように構成されている。
なお、その他の構成は、図1に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【0058】
同図に示すように、本実施形態の発明によれば、連結部材を兼ねる反射板19の穴に突起7を挿入するようにしたので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。なお、反射板19は3分割、4分割しても良く、要は、分割された反射板のうち1つは必ず2本のエキシマランプをまたいで、それぞれのエキシマランプの係合部と連結されていればよい。
【0059】
本発明の第7の実施形態を図8および図9を用いて説明する。
図8および図9は、それぞれ本実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図である。
【0060】
これらの図において、20は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段としての連結部材を兼ねる冷却ブロックであり、この冷却ブロック20は、決められた間隔で穴201が設けられ、この穴201に規制手段としての排気管の残部を利用した突起7を係合するように構成されている。21は冷却ブロック20に設けられた冷却水を流す通路である。22は両エキシマランプ1の管軸方向への移動を規制する規制手段の連結部材を兼ねる冷却ブロックであり、この冷却ブロック22には、ランプベース23を嵌合する規制手段としての凹部24が設けられ、この凹部24にランプベース23を嵌合するように構成されている。23は2本のエキシマランプ1の両端に設けられたランプベース、24は冷却ブロック22に設けた凹部である。
なお、その他の構成は、図1に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【0061】
本実施形態の発明によれば、図8に示すように連結部材を兼ねる冷却ブロック20の穴201に突起7を挿入して係合するようにしたので、また、図9に示すように連結部材を兼ねる冷却ブロック22の凹部24にランプベース23を嵌合するようにしたので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両方の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が接合部6からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0062】
本発明の第8の実施形態を図10を用いて説明する。
図10は、本実施形態の発明に係る3本のエキシマランプを軸上に配置したエキシマランプ装置の構成を示す図である。
【0063】
同図に示すように、本実施形態のエキシマランプ装置は、第1の実施形態のエキシマランプ装置が2本のエキシマランプを同一軸上に配置しているのに対して、3本のエキシマランプ1を同一軸上に配置している点で相違する。
【0064】
本実施形態の発明においても、第1の実施形態のものと同様に、規制手段を構成する連結部材8の穴に突起7を係合したので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、両端のエキシマランプ1の内側電極5が接合部6側に向かって移動し、中央のエキシマランプ1の内側電極5と衝突し、その結果、両端の放電容器が接合部6から拡がろうとしても、各放電容器はその間隔の拡がることが規制され、その間隔が一定に保持されることになる。そのため、各エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることができる。
【0065】
なお、エキシマランプ1を3本配列した場合は、両側のエキシマランプ1の内側電極5は、中央のランプ方向に移動するが、中央のエキシマランプ1の内側電極5は、どちらのランプ方向に移動するかは装置の設置状態によって異なる。
【0066】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、外形が略円筒状の外側管と内側管を同軸上に配置し、前記外側管と前記内側管の両端が封止された中空円筒状の放電容器にエキシマ分子を生成するための放電用ガスが封入され、前記外側管の外表面に外側電極と前記内側管の内表面に内側電極を備えたエキシマランプが管軸上に複数配置されたエキシマランプ装置において、前記隣接するエキシマランプの放電容器の間隔を一定に保持するための規制手段を設けたので、ランプの点灯、消灯を繰り返すことによって、内側電極がエキシマランプ間に向かって移動し、両者が衝突し、その結果、両放電容器が両者間からランプ両端に向かって拡がろうとしても、両放電容器はその間隔の拡がることが規制され、間隔が一定に保持されることになるので、両エキシマランプは、寿命末期まで同じ照度分布を保ち続けることが可能となる。
【0067】
請求項2に記載の発明によれば、規制手段は、各エキシマランプの放電容器に設けられた係合部と、該係合部を連結する連結部材とから構成したので、簡単な構成で規制手段を実現することができる。
【0068】
請求項3に記載の発明によれば、規制手段は、他のエキシマランプの端部に隣接しないエキシマランプの端部に取り付けられたランプベースと、該ランプベースを連結する連結部材とから構成したので、ランプベースを利用して簡便に規制手段を実現することができる。
【0069】
請求項4に記載の発明によれば、規制手段は、他のエキシマランプの端部に隣接しないエキシマランプの端部に設けられた固定部材と、各エキシマランプの前記内側管の内部を貫通し前記固定部材に固定される連結部材とから構成したので、エキシマランプの内側管の内部空間を利用して規制手段を実現することができる。
【0070】
請求項5に記載の発明によれば、規制手段は、各エキシマランプの外側管に設けられた係合部と、前記各エキシマランプの前記外側管間に亘って形成され、前記係合部を連結する外側電極とから構成したので、外側電極を規制手段として兼用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図、およびエキシマランプの断面A−Aにおける断面図である。
【図2】第2の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図、エキシマランプの断面B−Bにおける断面図、および規制手段の拡大図である。
【図3】第3の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図である。
【図4】第4の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図である。
【図5】第4の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図である。
【図6】第5の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図、およびエキシマランプの断面C−Cにおける断面図である。
【図7】第6の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図、およびエキシマランプの断面D−Dにおける断面図である。
【図8】第7の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図である。
【図9】第7の実施形態の発明に係る2本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図である。
【図10】第8の実施形態の発明に係る3本のエキシマランプを同一軸上に配置したエキシマランプ装置の構成図である。
【図11】従来技術に係るエキシマランプの一例を示す正面断面図およびエキシマランプの内側管に設けられる内側電極の例を示す側面断面図である。
【図12】2本のエキシマランプ間において外側電極と内側電極とをそれぞれ接続部材によって接続し、給電を1箇所から行うようにしたエキシマランプ装置の構成図、およびランプ点灯時の管軸方向における内側電極の温度分布を示す図である。
【図13】2本のエキシマランプを組み込んだエキシマランプ装置の構成図、およびエキシマランプの断面X−X、断面Y−Yにおける断面図である。
【符号の説明】
1 エキシマランプ
2 外側管
3 内側管
4 外側電極
5 内側電極
6 接合部
7 突起
8 連結部材
9 フック
10 ワイヤ
11 窪み
12 略コ字状部材
13 押え部材
14 シャフト
15 スペーサ
16 固定部材
17 スペーサ
18 外側電極
19 反射板
20 冷却ブロック
21 通路
22 冷却ブロック
23 ランプベース
24 凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an excimer lamp device, and more particularly to an excimer lamp device that improves the illuminance distribution of a plurality of excimer lamps arranged on a tube axis.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, excimer lamps that emit light of a single wavelength with high efficiency using light emission of excimer molecules are used for ultraviolet treatment such as optical cleaning of a liquid crystal substrate.
[0003]
11A is a front sectional view showing an example of an excimer lamp, and FIGS. 11B and 11C are side sectional views showing examples of inner electrodes provided on the inner tube of the excimer lamp shown in FIG. 11A. FIG.
As shown in FIG. 11A, the excimer lamp is composed of a double cylindrical tube in which an inner tube and an outer tube are coaxially arranged, and both ends thereof are closed to form a discharge space by the inner tube and the outer tube. Has been. The discharge space is filled with a discharge gas composed of a rare gas such as xenon gas for emitting excimer light by discharge, a mixed gas of a rare gas, a mixed gas containing a rare gas and a halogen gas or mercury, or the like.
[0004]
An outer electrode (mesh electrode) is provided on the outer surface of the outer tube, and an inner electrode serving as the other electrode is provided inside the inner tube. The outer electrode (mesh electrode) is seamlessly configured and has elasticity to improve adhesion to the outer tube. The inner electrode has two semicircular shapes as shown in FIG. 11 (b), or a cutout part and a substantially C-shaped cross section as shown in FIG. 11 (c). It is comprised so that it may closely_contact | adhere.
[0005]
By the way, in recent years, with the enlargement of the liquid crystal substrate panel, it is desired to increase the length of the excimer lamp used for the ultraviolet treatment of the liquid crystal substrate. It has come to be used.
[0006]
However, when such an excimer lamp that is long in the tube axis direction is packed roughly horizontally in a packaging container such as cardboard and transported by a truck or the like, there is a problem that the discharge container breaks due to a large impact or vibration applied to the lamp. May occur.
[0007]
Therefore, in order to solve such a problem, it is considered that a plurality of excimer lamps are arranged on the shaft and configured as a single pseudo lamp.
[0008]
FIG. 12A shows an excimer lamp in which two excimer lamps are arranged on the shaft, and the outer electrode and the inner electrode are connected by a connecting member between the two lamps so that power is supplied from one place. It is a figure which shows the structure of an apparatus, and FIG.12 (b) is a figure which shows the temperature distribution of the inner side electrode in the tube-axis direction at the time of lamp | ramp lighting in the excimer lamp apparatus shown to Fig.12 (a).
[0009]
As shown in FIG. 12A, when two excimer lamps are arranged on the shaft, there arises a problem that the illuminance on the lamp shaft at the joint portion of both lamps is lowered. Therefore, in order to prevent a decrease in illuminance at this junction, the lamp interval is narrowed, and further, the inner electrode and outer electrode near the junction are arranged to the end of the discharge vessel, For example, it is 10 mm or less, and in extreme cases, it is arranged to 1 mm or less to prevent a decrease in illuminance at the joint.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2002-105706
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the excimer lamp device as shown in FIG. 12 (a), in order to prevent a decrease in illuminance at the junction of the two excimer lamps, if the lamp interval is reduced and the lamp is turned on and off repeatedly, The inner electrode expands as the temperature rises when the lamp is turned on, and conversely, the inner electrode contracts when the lamp is extinguished, so that the inner electrodes of both excimer lamps gradually move toward each other. Colliding phenomenon occurs. This phenomenon occurs in all excimer lamp devices in which a plurality of excimer lamps are arranged on the tube axis.
[0012]
As described above, when the lamps are repeatedly turned on and off, the inner electrodes of both lamps repeatedly expand and contract. As a result, the inner electrodes collide with each other, and when this phenomenon progresses, the discharge vessel (lamp) at the junction is finally reached. The interval between them starts to widen, and the illuminance decreases at the joint. In this phenomenon, the interval between the discharge vessels (lamps) gradually increases as the lighting time increases, so that the illuminance distribution of the entire excimer lamp is extremely deteriorated at the end of the life of the excimer lamp.
[0013]
Hereinafter, in such an excimer lamp device, the reason why the inner electrodes of both lamps move in the direction of the joint along the tube axis by repeatedly turning on and off the lamp will be described.
[0014]
FIG. 13A is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device incorporating two excimer lamps, FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 13A, and FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
[0015]
As shown in these drawings, both excimer lamps are held by hook members at the base portion and the discharge vessel portion so as to intersect the tube axis. That is, since the friction between the hook member and the base and between the hook member and the discharge vessel is small, the lamp is structured to be easily moved in the tube axis direction.
[0016]
Further, as shown in FIGS. 11B and 11C, the inner electrodes of both excimer lamps are composed of a combination of two semicircular members or a substantially C-shaped cross section. While the lamp is lit, the inner electrode expands in the radial direction, but the movement of the inner electrode in the tube axis direction is not hindered.
[0017]
Therefore, in general, the inner tube is made of a quartz glass tube, and the inner electrode is made of a metal material such as stainless steel or aluminum. Therefore, when the lamp is turned on and the temperature of the inner tube and the inner electrode rises, Since the coefficient of thermal expansion of the electrode is higher than that of the inner tube, the inner electrode extends relatively larger than the inner tube.
[0018]
As shown in FIG. 12B, the temperature distribution of the inner electrode during lamp operation is such that the end of the excimer lamp that is not adjacent to the end of the other excimer lamp (hereinafter referred to as both ends) easily escapes heat. However, at the end portion of the excimer lamp adjacent to the end portion of the other excimer lamp (hereinafter referred to as the junction portion), the heat is difficult to escape, and the temperature becomes high.
[0019]
For this reason, in the process of gradually increasing the temperature after the lamp is turned on, the inner electrode extends toward the bonding portion because the temperature of the bonding portion where heat does not easily escape increases quickly. More specifically, when the vicinity of the joint portion of the inner electrode is thermally expanded, the inner electrode tends to extend toward both the joint portion side and the both end portions side. Therefore, the friction between the inner electrode and the inner tube is large, and the friction is greatly extended to the joint portion having a relatively high temperature.
[0020]
Further, in the process of gradually decreasing the temperature after the lamp is turned off, the temperature at both ends where heat can easily escape decreases quickly, so that the inner electrodes on both ends shrink toward the junction.
[0021]
That is, by repeatedly turning on and off the lamp, the inner electrode expands and contracts each time, but as a whole, gradually moves toward the joint portion.
[0022]
That is, by repeatedly turning on and off the lamp, both inner electrodes move toward the joint, and finally they collide at the joint. Since the lamp is repeatedly turned on and off after the collision, the relative inner electrode does not stop moving to the joint side with respect to the inner tube, and both inner electrodes cannot move to the joint side after the collision. On the contrary, the discharge vessel begins to separate at the joint, and the interval between the two discharge vessels is widened.
[0023]
As described above, since the excimer lamp is held only by the force in the direction intersecting the tube axis, the frictional force in the same direction as the tube axis is weak, so that both discharge containers can be easily expanded. To work.
If the interval between the two discharge vessels is widened, the illuminance at the junction between the two discharge vessels is reduced, and further the illuminance distribution on the entire lamp axis is deteriorated.
[0024]
In view of the above problems, the object of the present invention is to prevent the illuminance at the junction between the excimer lamps from decreasing even if a plurality of excimer lamps are arranged on the same lamp axis. An object of the present invention is to provide an excimer lamp device that eliminates a change in illuminance distribution.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means generates an excimer molecule in a hollow cylindrical discharge vessel in which an outer tube and an inner tube having a substantially cylindrical shape are coaxially arranged, and both ends of the outer tube and the inner tube are sealed. In the excimer lamp device, a plurality of excimer lamps are disposed on a tube axis, the discharge gas for enclosing the gas is discharged, and an outer electrode is provided on the outer surface of the outer tube and an inner electrode is provided on the inner surface of the inner tube. Adjacent Excimer lamp To keep the discharge vessel spacing constant An excimer lamp device provided with a regulating means.
[0026]
The second means is the first means, wherein the restricting means comprises an engaging portion provided in the discharge vessel of each excimer lamp and a connecting member for connecting the engaging portions. It is characterized by.
[0027]
A third means is the first means, wherein the restricting means comprises: a lamp base attached to an end of an excimer lamp not adjacent to an end of another excimer lamp; and a connecting member for connecting the lamp base. It is configured.
[0028]
The fourth means is the first means, wherein the regulating means is: A fixing member provided at the end of the excimer lamp not adjacent to the end of the other excimer lamp; Penetrates the inside of the inner tube of each excimer lamp. To the fixing member Fixed connecting member And from An excimer lamp device characterized in that it is configured.
[0029]
A fifth means is the first means, wherein the regulating means is formed between an engaging portion provided in the outer tube of each excimer lamp and the outer tube of each excimer lamp, It is comprised from the outer side electrode which connects an engaging part.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1A is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the present embodiment are arranged on the same axis, and FIG. 1B is an excimer lamp shown in FIG. It is sectional drawing seen from the cross section A-A.
[0031]
In the figure, 1 is an excimer lamp, 2 is an outer tube made of a quartz glass tube, 3 is an inner tube made of a quartz glass tube, 4 is made of a seamless mesh electrode, and has a stretchability. The
[0032]
The
[0033]
Further, the
[0034]
Both
[0035]
The connecting
[0036]
As each
[0037]
As shown in the figure, according to the invention of this embodiment, since the
[0038]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2A is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the present invention are arranged on the same axis, and FIG. 2B is an excimer lamp shown in FIG. FIG. 2C is an enlarged view of the restricting means shown in FIG. 2A, and FIG. 2D is a different form from the restricting means shown in FIG. 2C. It is an enlarged view of the control means which has.
[0039]
In these drawings, reference numeral 9 denotes a part of a restricting means for restricting movement of both
Other configurations correspond to the configurations of the same symbols shown in FIG.
[0040]
As shown in the figure, according to the invention of the present embodiment, the
[0041]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the present embodiment are arranged on the same axis.
[0042]
In the same figure, 11 constitutes a part of restricting means for restricting the movement of both
Other configurations correspond to the configurations of the same symbols shown in FIG.
[0043]
As shown in the figure, according to the invention of the present embodiment, the locking portions at both ends of the substantially
[0044]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
4 and 5 are diagrams showing the configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the present embodiment are arranged on the same axis.
[0045]
In these drawings, 14 constitutes a part of a restricting means for restricting movement of both
[0046]
Here, the
Other configurations correspond to the configurations of the same symbols shown in FIG.
[0047]
As shown in FIGS. 4 and 5, according to the invention of this embodiment, both ends of the
[0048]
In addition, since the
[0049]
Further, as shown in FIG. 4, it is not necessary to provide the
[0050]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6A is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the present embodiment are arranged on the same axis, and FIG. 6B is an excimer shown in FIG. It is sectional drawing seen from the cross section CC of the lamp | ramp.
[0051]
In the figure,
[0052]
As shown in the figure, according to the invention of the present embodiment, the diameter of the
[0053]
Further, according to the invention of this embodiment, the
[0054]
In this embodiment, the outer electrode is a mesh electrode. However, the outer electrode is not necessarily limited to the mesh electrode, and a thin metal punching metal or the like may be used. In short, two excimer lamps are used. What is necessary is just to fix with one outer side electrode.
[0055]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7A is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the present embodiment are arranged on the same axis, and FIG. 7B is an excimer lamp shown in FIG. 7A. It is sectional drawing seen from the cross section DD.
[0056]
In the figure,
[0057]
Here, the reflecting
Other configurations correspond to the configurations of the same symbols shown in FIG.
[0058]
As shown in the figure, according to the invention of the present embodiment, since the
[0059]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams each showing a configuration of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of this embodiment are arranged on the same axis.
[0060]
In these drawings,
Other configurations correspond to the configurations of the same symbols shown in FIG.
[0061]
According to the invention of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
[0062]
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an excimer lamp device in which three excimer lamps according to the invention of the present embodiment are arranged on an axis.
[0063]
As shown in the figure, the excimer lamp device according to the present embodiment is different from the excimer lamp device according to the first embodiment in that two excimer lamps are arranged on the same axis. The difference is that 1 is arranged on the same axis.
[0064]
In the invention of this embodiment as well, the
[0065]
When three
[0066]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a hollow cylindrical discharge vessel in which the outer tube and the inner tube having a substantially cylindrical outer shape are coaxially arranged, and both ends of the outer tube and the inner tube are sealed. An excimer lamp device in which a discharge gas for generating excimer molecules is sealed and a plurality of excimer lamps having an outer electrode on the outer surface of the outer tube and an inner electrode on the inner surface of the inner tube are arranged on the tube axis. In the above Adjacent Excimer lamp To keep the discharge vessel spacing constant Since the regulating means is provided, by repeatedly turning on and off the lamp, the inner electrode moves between the excimer lamps and collides with each other. As a result, both discharge vessels expand from both to the both ends of the lamp. Even if it is going to happen, both discharge containers are restricted from expanding the interval, and the interval is kept constant. Therefore, both excimer lamps can keep the same illuminance distribution until the end of their lifetime.
[0067]
According to the second aspect of the present invention, since the restricting means is constituted by the engaging portion provided in the discharge vessel of each excimer lamp and the connecting member for connecting the engaging portion, the restricting means is restricted with a simple configuration. Means can be realized.
[0068]
According to the third aspect of the present invention, the restricting means includes a lamp base attached to an end of an excimer lamp that is not adjacent to an end of another excimer lamp, and a connecting member that connects the lamp base. Therefore, it is possible to easily realize the regulation means using the lamp base.
[0069]
According to the invention of
[0070]
According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the first embodiment are arranged on the same axis, and a cross-sectional view taken along a section AA of the excimer lamp.
FIG. 2 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the second embodiment are arranged on the same axis, a cross-sectional view of a cross section BB of the excimer lamp, and an enlarged view of a regulating means. is there.
FIG. 3 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the third embodiment are arranged on the same axis.
FIG. 4 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the fourth embodiment are arranged on the same axis.
FIG. 5 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the fourth embodiment are arranged on the same axis.
FIG. 6 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the fifth embodiment are arranged on the same axis, and a sectional view taken along a section CC of the excimer lamp.
FIG. 7 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the sixth embodiment are arranged on the same axis, and a cross-sectional view taken along a section DD of the excimer lamp.
FIG. 8 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the seventh embodiment are arranged on the same axis.
FIG. 9 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which two excimer lamps according to the invention of the seventh embodiment are arranged on the same axis.
FIG. 10 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which three excimer lamps according to the invention of the eighth embodiment are arranged on the same axis.
FIG. 11 is a front sectional view showing an example of an excimer lamp according to the prior art and a side sectional view showing an example of an inner electrode provided on an inner tube of the excimer lamp.
FIG. 12 is a configuration diagram of an excimer lamp device in which an outer electrode and an inner electrode are connected by a connecting member between two excimer lamps, and power is supplied from one place, and in the tube axis direction when the lamp is lit It is a figure which shows the temperature distribution of an inner side electrode.
FIG. 13 is a configuration diagram of an excimer lamp device incorporating two excimer lamps, and a cross-sectional view of the excimer lamp at a section XX and a section YY.
[Explanation of symbols]
1 Excimer lamp
2 outer tube
3 Inner pipe
4 outer electrode
5 Inner electrode
6 joints
7 Protrusions
8 connecting members
9 Hook
10 wires
11 depression
12 Substantially U-shaped member
13 Presser member
14 Shaft
15 Spacer
16 Fixing member
17 Spacer
18 outer electrode
19 Reflector
20 Cooling block
21 passage
22 Cooling block
23 Lamp base
24 recess
Claims (5)
前記隣接するエキシマランプの放電容器の間隔を一定に保持するための規制手段を設けたことを特徴とするエキシマランプ装置。A discharge gas for generating excimer molecules in a hollow cylindrical discharge vessel in which an outer tube and an inner tube having a substantially cylindrical outer shape are coaxially arranged and both ends of the outer tube and the inner tube are sealed. In an excimer lamp device in which a plurality of excimer lamps are disposed on a tube axis, and are provided with an outer electrode on the outer surface of the outer tube and an inner electrode on the inner surface of the inner tube.
An excimer lamp device comprising a regulating means for maintaining a constant interval between discharge vessels of adjacent excimer lamps.
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