JP4329845B2 - 放電ランプ保持機構 - Google Patents

Description

本発明は、放電ランプ保持機構に関し、特に、ホルダへの取り付け作業が困難な大型の放電ランプに対する放電ランプ保持機構に関する。

近年、半導体や液晶の露光、その他の微細加工の分野でフォトリソグラフィの光源としてショートアーク型放電ランプを用いた露光技術が利用されている。
フォトリソグラフィにおける光源は、フォトレジストが感度を有する波長３６５ｎｍ（ｉ線）の光を効率よく放射する放電ランプが適用され、また、液晶やプリント基板の露光では、波長３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの光を放射する放電ランプが適用される。放電ランプは発光物質として水銀が封入されるとともに、始動用ガスとしてアルゴン、キセノンなどの希ガスが封入される。

光源装置は、露光すべき面積が大きくなる一方で、処理時間(スループット)は短くなる傾向にあり、光源である放電ランプも、入力を増加させることで露光量を増加させる傾向にある。
しかし、ランプ入力の増大はランプを物理的に大型化させることになり、反射ミラーへの組み付ける作業が一段と煩雑化する。特に、ランプが大型化すると、寸法的にも重量的にも作業者への負担が増大することになる。

図１４は、このような放電ランプを使った光源装置を示す。
光源装置は、ランプハウス１００の中に、放電ランプ１０、反射ミラー２０およびランプホルダ５を備えて構成される。反射ミラー２０は凹面形状で、上側開口部２１を上部に向けて設置され、反射ミラー２０の下側開口部２２の下方にランプホルダ５が設置され、それはホルダ固定台３０に取り付けられている。反射ミラー２０の中に口金４が装着された放電ランプ１０が垂直方向に立てるように取り付けられる。放電ランプ１０を取り付けるには、反射ミラー２０の下側開口部２２からリード線１５を先に通し、その後、放電ランプ１０を挿入し、反射ミラー２０の内部空間において片手で保持しつつ、もう一方の片手で反射ミラー２０の外側で、放電ランプ１０に装着された口金４に対してランプホルダ５をネジ止めする。

このような構造の場合、反射ミラー２０の下側開口部２２からリード線１５を通す際に、反射ミラー２０に傷をつける恐れがある。また、上記ネジ止めは、片手で放電ランプ１０を保持しつつ、もう一方の片手で反射ミラー２０の外側で行わなければならないため、非常に煩雑である。
実公平７−１３１７１号公報

本発明は、大型化した放電ランプであっても、容易に放電ランプを固定することができる放電ランプ用保持機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明に係る放電ランプ用保持機構は、少なくとも一方の端部に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを垂直方向に立てるとともに着脱することのできるよう保持するランプホルダとからなり、
前記放電ランプの口金は、放電ランプの管軸に沿って伸びて放電ランプの端部に被さるよう装着される口金側基体部と、当該口金側基体部よりも管軸に対し直交する方向の幅が小さく形成された、当該口金側基体部の先端面から突出するとともに前記ランプホルダに向けて管軸に沿って伸びる柱状の口金側仮固定機構と、当該口金側基体部の先端側の外周面に形成された口金側本固定機構とを備え、
前記ランプホルダは、前記口金側仮固定機構と係合するための、管軸に沿って伸びる凹所よりなるホルダ側仮固定機構を備えるホルダ側基体部と、前記口金側本固定機構と係合するための、当該ホルダ側基体部の外周面に設けられ、当該ホルダ側基体部を中心として周方向に回転する筒状のホルダ側本固定機構とを備え、
前記口金と前記ランプホルダとが、前記口金側仮固定機構と前記ホルダ側仮固定機構とを係合することにより仮固定されるとともに、前記口金側本固定機構と前記ホルダ側本固定機構とを係合することにより本固定される放電ランプ保持機構であって、
前記口金側仮固定機構には、管軸方向に離間した２箇所に、基端側嵌合部と先端側嵌合部とが形成されると共に、当該基端側嵌合部と当該先端側嵌合部との間に口金側挿入部が形成され、
前記ホルダ側仮固定機構には、ランプホルダの中心軸方向に離間した２箇所に、前記基端側嵌合部と前記先端側嵌合部のそれぞれに嵌合するための基端側嵌合用凹部と先端側嵌合用凹部とが形成されると共に、当該基端側嵌合用凹部と当該先端側嵌合用凹部との間に、前記口金側挿入部を挿入するためのホルダ側被挿入部が形成され、
前記口金と前記ランプホルダとは、以下の関係１に示す関係を満たすことを特徴とする。
（関係１）
前記ホルダ側被挿入部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記口金側挿入部における管軸に直交する方向の幅との差をＤとし、
前記基端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記基端側嵌合部における管軸に直交する方向の幅との差をＥとし、
前記先端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記先端側嵌合部における管軸に直交する方向の幅との差をＦとしたとき、
ＤがＥ及びＦの何れもより大である。

さらに、本発明の放電ランプ用保持機構は、前記の関係１に加え、以下の関係２に示す関係を満たすことを特徴とする。
（関係２）
前記基端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記先端側嵌合部の管軸に直交する方向の幅との差をＡとし、
前記基端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記口金側挿入部の管軸に直交する方向の幅との差をＢとし、
前記ホルダ側被挿入部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記先端側嵌合部の管軸に直交する方向の幅との差をＣとしたとき、
Ａ、Ｂ及びＣの何れもがＥ及びＦの何れもより大である。

前記口金側本固定機構は、前記口金側基体部の先端側の側縁に口金側螺子部が形成され、前記ホルダ側本固定機構は、その内周面にホルダ側螺子部が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明の放電ランプ用保持機構は、前記口金および前記ランプホルダは、導電性部材よりなり、前記口金側基体部の先端面と前記ホルダ側基体部の基端面とが当接した状態で前記口金と前記ランプホルダとが本固定されることにより、電気的給電機構が形成されることを特徴とする。

さらに、本発明の放電ランプ用保持機構は、前記ランプホルダには、前記ホルダ側基体部の基端面から前記口金側基体部に向けて突出する突起部が形成され、前記口金には、前記口金側基体部の先端面に前記突起部に係合するための凹所が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明の放電ランプ用保持機構は、定格電流が５０Ａ以上であることを特徴とする。

本発明に係る放電ランプ用保持機構は、口金側仮固定機構とホルダ側仮固定機構を動作させることで、放電ランプを手放しても保持できる（仮固定）ので、従来のように、片手でランプを保持しつつ、他方の片手でランプを固定させる困難を必要としない。
しかも、口金側仮固定機構には、管軸方向に離間した２箇所に口金側嵌合部が形成され、ホルダ側仮固定機構には、各口金側嵌合部に対応する管軸方向に離間した２箇所にホルダ側嵌合部が形成されているので、ランプホルダに対して放電ランプを仮固定する作業において、仮固定が終了したことを確実に認識することができるため、仮固定する作業の効率が向上する。
また、口金とランプホルダとは、上記の関係１を満たす構成であるので、ホルダ側仮固定機構の内部において口金側仮固定機構が管軸に対し直交する方向に自在に動くことができるので、仮固定の作業を行う際に口金側仮固定機構の中心軸がホルダ中心軸から偏芯した状態となったとしても、放電ランプを損傷することなく口金側仮固定機構をホルダ側仮固定機構に確実に係合することができる。

さらに本発明に係る放電ランプ用保持機構は、前記の関係１に加え、前記の関係２を満たす構成であるので、ホルダ側仮固定機構の内部において口金側仮固定機構が管軸に対し直交する方向に自在に動くことがさらに容易となるので、仮固定の作業を行う際に放電ランプが損傷することをより確実に防止することができる。

さらに、口金側本固定機構の先端側の外周面に口金側螺子部が形成され、ホルダ側本固定機構の内周面にホルダ側螺子部が形成されているので、それぞれの螺子部を螺合することにより放電ランプの口金とランプホルダとを確実に本固定することができる。
さらには、口金およびランプホルダが導電性部材よりなり、口金側基体部の先端面とホルダ側基体部の基端面とが当接した状態で口金とランプホルダとが本固定されることによって、口金とランプホルダとの電気的給電機構が形成されているので、従来のように、リード線を用いる必要がないので、反射ミラーに対して放電ランプを取付ける際に反射ミラーを傷つける虞がない。

さらにまた、ランプホルダには、ホルダ側基体部の基端面から口金側基体部に向けて突出する突起部が形成され、口金には、口金側基体部の先端面に前記突起部に係合するための凹所が形成されているので、ホルダ側本固定機構を回転させてホルダ側本固定機構を口金側本固定機構に対して固定する本固定作業の際に、口金が周方向に回転することがないために本固定の作業効率が向上する。

図１は、露光装置の保持台３０に取り付けられたランプホルダ５に放電ランプ１０が装着され、両者が固定された状態の放電ランプ保持機構を示す。
放電ランプ１０（以下、単に「ランプ」ともいう）は、反射ミラー２０の下側開口部２２を通過して、ランプホルダ５に取り付けられる。ここで、口金４を装着したランプ１０とホルダ５を放電ランプ保持機構とし、ランプ１０、反射ミラー２０、ランプホルダ５を光源装置と称する。ランプホルダ５は、例えばネジ止めにより露光装置の保持台３０に固定される。また、ランプホルダ５の下部にはピン３１が設けられ、保持台３０の側面に押し当てられている。なお、反射ミラー２０は、図示略の機構により露光装置などに固定される。

図２は、ホルダ５に固定される前の状態の放電ランプ１０を示す図面である。放電ランプ１０は、例えば、石英ガラスからなる発光管部１１を管軸方向の中央に有し、その両端にロッド状の封止部１２が伸びるように一体的に形成されている。発光管部１１は球形、あるいは管軸方向（図面の上下方向）に細長く伸びる紡錘形になっており、その内部は気密空間が形成されて、発光物質である水銀や始動用ガスであるキセノンやアルゴンが封入される。また、発光管部１１の内部には陽極１３と陰極１４が対向配置しており、その先端同士の間隔が放電ギャップとして形成される。放電ギャップは電極間距離でもあり、例えば、５ｍｍ程度となる。下方側の封止部１２の先端には円筒状の口金４が装着する。なお、図における上方側の封止部の先端にも円筒状の口金４が装着されるが、本発明では必須ではない。
このランプ１０は、何れかの電極を上方に、他方の電極を下方に位置させる垂直配置をしており、この実施例では陰極１４を下方に、陽極１３を上方に配置している。

図１に戻り、反射ミラー２０は、例えばガラス基材の反射面に多層膜をコーティングしたもので、全体が凹面形状でランプ１０からの放射光を良好に反射する。反射ミラー２０は楕円集光鏡が用いられることが多く、その場合は、放電ランプ１０のアークと、反射ミラー２０の第一焦点を一致させる必要がある。このアークは、一般に、放電ギャップ間に形成されるので、反射ミラー２０の第一焦点に放電ギャップが位置するようにランプを設置する。反射ミラー２０の向きは上に開のものを示したが、下（ホルダ側）に開のものもある。

ランプ１０や反射ミラー２０は、近年、大型化している。前述のとおり、この発明の放電ランプ保持機構は、ランプや反射ミラーが大型化した場合に、特に有用となる。
ランプ１０について、数値例を示すと、ランプ電力は定格値３ＫＷ〜４０ＫＷ、ランプ電流は定格値５０Ａ〜２００Ａ、発光管部１１の最大外径（電極の伸びる方向に垂直な方向の径）は５０ｍｍ〜２５０ｍｍである。また、ランプの重量は０．５ｋｇ〜１０ｋｇである。反射ミラー２０について、数値例を示すと、上側開口部２１はφ３００ｍｍ〜１０００ｍｍであり、ランプが伸びる方向の奥行きは２００ｍｍ〜８００ｍｍである。

図３は、図１に示す光源装置を、図１とは異なる方向から眺めた状態を示し、反射ミラー２０の一部を切り欠いて反射ミラー２０の内部構造を表現している。
反射ミラー２０は、大径の上側開口部２１と小径の下側開口部２２を有する。下側開口部２２は、ランプ１０の封止部１２あるいは口金４が通過できるだけの大きさを少なくとも必要とする。下側開口部２２があまりに大きいと、ランプ１０の放射光が、下側開口部２２から漏れてしまい光の利用効率が低下する。

図４は、本発明の放電ランプの封止部に装着される口金の構成を説明するための拡大図である。
口金４は、全体として円筒状に形成され放電ランプ１０の管軸に沿って伸びて封止部１２に装着される口金側基体部４１と、口金側基体部４１に連続して形成され、管軸に沿って伸びる柱状の口金側仮固定機構４２とを備えている。口金側基体部４１は、ランプ１０の封止部１２に装着される口金側胴部４１１と、この口金側胴部４１１の先端側に連続して、口金側胴部４１１よりも管軸に対し直交する方向の幅（以下、単に幅ともいう）が大きくなるよう鍔状に形成された口金側フランジ部４１２とを備えている。口金側基体部４１と口金側仮固定機構４２とは、物理的に一部材によって構成されており、例えば真鍮などの導電性部材により構成されている。

口金側フランジ部４１２は、先端側に平坦な口金側給電面４１３を備えると共に、その外周面に口金側螺子部４１４が形成されている。図４に示す例では、このフランジ部４１２に形成された口金側螺子部４１４が口金側本固定機構である。口金側給電面４１３は、放電ランプ１０の管軸に対し直交する方向に広がっており、ランプホルダ５のホルダ側給電面と面接触することにより、ランプ１０と口金４との給電機構を形成する。

口金側仮固定機構４２は、口金側基体部４１よりも幅の小さい柱状に形成され、口金側基体部４１に形成された口金側給電面４１３の概ね中心位置に設けられ、ランプホルダ側に向けて管軸に沿って凸状に伸びている。口金側仮固定機構４２は、ランプホルダ５の基端側嵌合用凹部５３１に嵌合するための、口金側給電面４１３に連続して形成された円柱状の基端側嵌合部４２１と、ランプホルダ３のホルダ側被挿入部５３２に挿通するための、基端側嵌合部４２１に連続して基端側嵌合部４２１よりも幅の小さい円柱状に形成された口金側挿入部４２２と、ランプホルダ３の先端側凹部５３３に嵌合するための、口金側挿入部４２２に連続して口金側挿入部４２２よりも幅の小さい円柱状に形成された先端側嵌合部４２３とを備えている。すなわち、口金側仮固定機構４２は、口金側挿入部４２２を挟んで管軸方向に離間した２箇所に口金側嵌合部が形成されている。

口金側給電面４１３上の２箇所には、ランプホルダ３のホルダ側給電面３１５に設けられた各突起部５１７を係合するための各凹所４１５が形成されている。口金側給電面４１３に設けられた凹所４１５に突起部５１７を係合することにより、後述するようにランプ１０とランプホルダ５とを本固定する作業の際に、ランプ１０に装着された口金４が周方向に回転することを防止することができる。
さらに、口金側給電面４１３上の２箇所には、ランプホルダ５の突起部５２０を係合することで、ランプホルダ５との関係で適合しない口金４を備える放電ランプ１０がランプホルダ５に固定されることを防止するための、凹所４１６が形成されている。

図５は、本発明に係るランプホルダの構成を説明するための図である。図５はランプホルダをその中心軸方向に切断した断面を斜め方向から見た図である。
ランプホルダ５は、口金側基体部４１と係合するためのホルダ側基体部５１と、ホルダ側基体部５１の基端側に取付けられ、ホルダ側基体部５１を中心として回転する回転部５２とを備えている。ホルダ側基体部５１は、露光装置の保持台３０に電気的に接続される円柱状のホルダ側胴部５１１と、ホルダ側胴部５１１の基端側に連続して、ホルダ側胴部５１１の基端部５１８よりも大きい幅を有するよう鍔状に形成されたホルダ側フランジ部５１２とを備えている。

ホルダ側胴部５１１は、ホルダ側フランジ部５１２よりやや下方の位置に、回転部５２が下方に落下することを防止するための回転部留５１３が形成されている。回転部留５１３は、ホルダ側胴部５１１の基端部５１８よりも幅がやや大きくなるよう形成されている。この回転部留５１３のやや上方の位置に、回転部５２と口金４とが完全に本固定されたときの回転部５２の位置を示す目印５１４が形成されている。目印５１４は、ホルダ側胴部５１１の周方向に環状の切欠きを設けたもの、ホルダ側胴部５１１の外周面に環状に染料を塗布したものなど、目視により視認できるものであれば良い。ホルダ側胴部５１１の先端部５１５は、露光装置の保持台３０に取付けられて保持台３０に電気的に接続されている。ホルダ側フランジ部５１２の基端側には、平坦なホルダ側給電面５１６が形成されている

ホルダ側胴部５１１およびホルダ側フランジ部５１２は、例えば、銅、真鍮などや、これらの基材にニッケル、銀、金などの低酸化性、耐薬品性のものをコーティングした導電性材料から構成されている。導電性を有するホルダ側基体部５１のホルダ側給電面５１６と、導電性を有する口金側基体部５１の口金側給電面４１３とを面接触させることにより、口金４とランプホルダ５とが電気的に接続することができる。従って、従来のように、リード線を使用することなく、口金側給電面４１３とホルダ側給電面５１６とを面接触させるのみで、ランプホルダ５を介して放電ランプ１０に対して給電することが可能になる。

ホルダ側フランジ部５１２には、口金側給電面４１３に設けられた各凹所４１５に挿入するための２つの突起部５１７が、ホルダ側給電面５１６上の２箇所から口金側基体部４１に向けて凸状に伸びるよう形成されている。各突起部５１７を口金基体部４１の各凹所４１５にそれぞれ係合することにより、回転部３２を回して口金４とランプホルダ５とを本固定する作業の際に、各突起部５１７により口金４が周方向に回転することが規制されるため、本固定の作業の効率が向上する。
さらに、ホルダ側フランジ部５１２には、口金側給電面４１３に設けられた各凹所４１６に挿入するための２つの突起部５２０が、ホルダ側給電面５１６上の２箇所から口金側基体部４１に向けて凸状に伸びるよう形成されている（図５は、断面であるので１箇所のみに突起部５２０が形成されている）。各凹所４１６に対して各突起部５２０をそれぞれ係合することにより、互いに適合することが可能な関係にある口金４とランプホルダ５とのみを固定することができ、ランプホルダ５との関係で適合しない口金４を備える放電ランプ１０がランプホルダ５に対して固定される虞がない。

ホルダ側フランジ部５１２は、概ね中心の位置に、ランプホルダ５の中心軸に沿ってホルダ側胴部５１１の先端部５１５側に向けて伸びる凹部よりなるホルダ側仮固定機構５３を備えている。ホルダ側仮固定機構５３は、口金４の基端側嵌合部４２１に嵌合するための基端側嵌合用凹部５３１と、口金側挿入部４２２を挿入するための、基端側嵌合用凹部５３１よりもホルダ側基体部５１の中心軸に直交する方向の幅が大であるホルダ側被挿入部５３２と、口金４の先端側嵌合部４２３に嵌合するための、ホルダ側基体部５１の中心軸に直交する方向の幅がホルダ側被挿入部５３２よりも小であり、かつ、基端側嵌合用凹部５３１と一致する先端側嵌合用凹部５３３とを備えている。すなわち、ホルダ側仮固定機構５３は、ホルダ側被挿入部５３２を挟んでホルダ側基体部５１の中心軸方向に離間した２箇所に、口金側仮固定機構４２を嵌合するためのホルダ側嵌合用凹部が形成されている。

ここで、口金側仮固定機構４２とホルダ側仮固定機構５３の仕様について以下に説明する。基端側嵌合部４２１は、基端側嵌合用凹部５３１に対して嵌め合いの関係になるよう、ホルダ側基体部５１の中心軸に直交する方向の幅（以下、単に幅ともいう）が、基端側嵌合用凹部５３１よりも０〜１％（通常は０．０５〜０．３％）小さく形成されている。口金側挿入部４２２は、ホルダ側被挿入部５３２に対して嵌め合いの関係にならないよう、幅がホルダ側被挿入部５３２よりも０．５〜１００％（通常は５〜２０％）小さく形成されている。先端側嵌合部４２３は、先端側嵌合用凹部５３３に対して嵌め合いの関係になるよう、幅が先端側嵌合用凹部５３３よりも０〜１％（通常は０．０５〜０．３％）小さく形成されている。このような仕様を有することにより、口金４とランプホルダ５とを仮固定した際に、口金４が径方向に動いて偏芯しないようにすることができるとともに、口金４を管軸方向において適切な位置に固定することができるので、放電ランプ１０の管軸方向の位置決めをすることができる。

さらに、前記の放電ランプ保持機構の例によれば、口金側仮固定機構４２とホルダ側仮固定機構５３とは、以下の関係を満たすよう構成されている。
基端側嵌合用凹部５３１の幅Ｄ１と先端側嵌合部４２３の幅ｄ３との差をＡとし、
基端側嵌合用凹部５３１の幅Ｄ１と口金側挿入部４２２の幅ｄ２との差をＢとし、
ホルダ側被挿入部５３２の幅Ｄ２と先端側嵌合部４２３の幅ｄ３との差をＣとし、
ホルダ側被挿入部５３２の幅Ｄ２と口金側挿入部４２２の幅ｄ２との差をＤとし、
基端側嵌合用凹部５３１の幅Ｄ１と基端側嵌合部４２１の幅ｄ１との差をＥとし、
先端側嵌合用凹部５３３の幅Ｄ３と先端側嵌合部４２３の幅ｄ３との差をＦとしたとき、
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの何れもがＥ及びＦの何れもより大である。

このような構成を備えることにより、後述するように、放電ランプ１０に装着された口金４をランプホルダ５に挿入して仮固定する作業を行う際に、口金４の中心軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜した状態で口金が挿入されたとしても、傾斜が極端に大きくない限りは放電ランプ１０の封止部１２が破損する虞がない。

回転部５２は、回転本体部５２１がホルダ側フランジ部５１２の外周面に取付けられており、回転本体部５２１の基端側の一部分がホルダ側給電面５１６を超えて管軸方向に伸び出しているもので、ホルダ側基体部５１を中心として周方向に手動により回転するものである。回転本体部５２１の先端側には、回転本体部５２１よりも小さい外径を有する回転縮径部５２２が連続して形成されており、回転縮径部５２２がホルダ側胴部５１１の基端部５１８の外周面に取付けられている。回転部３２は、周方向に回転することによって、回転縮径部５２２の基端面５２３がホルダ側フランジ部５１２の先端面５１９に当接する位置と、回転縮径部５２２の先端面５２４が回転部留５１３に当接する位置との間にわたって、上下方向に可動するこができる。

回転本体部５２１の内周面には、口金４に形成された口金側螺子部４１４に螺合するためのホルダ側螺子部５２５が形成されている。回転部５２１の外周面には、手動による回転作業がやりやすいように、例えばローレット加工が施されている。ホルダ側本固定機構は、ホルダ側螺子部５２５を備える回転部５２により構成されている。

図６は、ランプホルダ５に対して放電ランプ１０に装着された口金４を固定するための手順を説明するための図である。口金４をランプホルダ５に固定するときの手順は（ａ）〜（ｃ）の順であり、口金４をランプホルダ５から取り外すときの手順は（ｃ）〜（ａ）の順となる。（ａ）は口金４がランプホルダ５に挿入される直前の状態を示す。（ｂ）は口金４がランプホルダ５に挿入されて仮固定が完了した状態を示す。（ｃ）は口金４とランプホルダ５との本固定が完了した状態を示す。

図６（ｂ）に示すように、口金４の口金側給電面４１３がランプホルダ５のホルダ側給電面５１６に当接するまで放電ランプ１０をランプホルダ５側に移動させることにより、先端側嵌合部４２３が先端側嵌合用凹部５３３に嵌合され、口金側挿入部４２２がホルダ側被挿入部５３２に挿入され、基端側嵌合部４２１が基端側嵌合用凹部５３１に嵌合された状態にするとともに、ホルダ側給電面５１６から凸状に伸びる各突起部５１７を、口金側給電面４１３に形成された各凹所４１５に挿入された状態にすることで、ランプホルダ５に対して口金４を仮固定する作業が完了する。口金側仮固定機構４２は、ホルダ側仮固定機構５３に対し、先端側嵌合部４２３の外端面４２４が先端側嵌合用凹部５３３の底面５３５に当接していない状態で係合されている。仮固定が完了した後は、放電ランプ１０が口金４を介してランプホルダ５によって保持されるため、作業者の手で放電ランプ１０を支える必要がなくなる。

このように、口金側給電面４１３をホルダ側給電面５１６に当接させることにより、放電ランプ１０の管軸方向の位置が決定されるとともに、先端側嵌合部４２３を先端側嵌合用凹部５３３に対して嵌合し、かつ、基端側嵌合部４２１を基端側嵌合用凹部５３１に対して嵌合することにより、放電ランプ１０の管軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜することが規制され、しかも、口金４が管軸に対し直交する方向に移動することが規制される。

前記したように、口金側仮固定機構４２の管軸方向に離間した２箇所に形成された基端側嵌合部４２１と先端側嵌合部４２３とが、それぞれ、ホルダ側仮固定機構５３のホルダ中心軸方向に離間した２箇所に形成された基端側嵌合用凹部５３１と先端側嵌合用凹部５３３とに嵌合されている。これにより、口金側仮固定機構４２が、ホルダ側仮固定機構５３における奥側の位置と入り口側の位置の２箇所において、放電ランプが管軸に対し直交する方向に動くことが規制されて、放電ランプ１０がランプホルダ５に対して可動する範囲が狭くなるので、作業者はこの状態を認識することで仮固定作業が終了したことを認識することができる。

さらには、口金側仮固定機構４２とホルダ側仮固定機構５３とは、前記したように（段落００３２）、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの何れもがＥ，Ｆの何れもより大であるという関係を満たすよう構成されているので、図７〜１０を用いて説明するように、口金４の中心軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜した状態で口金が挿入されたとしても、傾斜が極端に大きくない限りは放電ランプ１０の封止部１２が破損する虞がない。
図７は、口金４の口金側仮固定機構４２がランプホルダ５のホルダ側仮固定機構５３に係合される前の状態を示す。図８は、口金側仮固定機構４２が、その中心軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜してランプホルダ５のホルダ側仮固定機構５３に係合される状態を示す。図９は、口側側仮固定機構４２の先端側嵌合部４２３の一部が、ホルダ側仮固定機構５３の先端側嵌合用凹部５３３に嵌合されるとともに、基端側嵌合部４２１の一部が、基端側嵌合用凹部５３１に嵌合される状態を示す。図１０は、口側側仮固定機構４２の先端側嵌合部４２３が、ホルダ側仮固定機構５３の先端側嵌合用凹部５３３に完全に嵌合されるとともに、基端側嵌合部４２１が、基端側嵌合用凹部５３１に完全に嵌合される状態を示す。

すなわち、図８に示すように、口金側仮固定機構４２の中心軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜した状態で、ホルダ側仮固定機構５３に対し口金側仮固定機構４２が挿入されたとしても、ランプホルダ５における基端側嵌合用凹部５３１とホルダ側被挿入部５３２とにおいて、口金４における先端側嵌合部４２３と口金側挿入部４２２とが管軸に対し直交する方向に自在に動くことのできるスペースがあるために、口金側仮固定機構４２の傾斜が極端に大きくない限りは放電ランプ１０の封止部１２に応力が加わることがないため、放電ランプ１０の封止部１２が破損するという不具合を生じる虞がない。
そして、図９に示すように、先端側嵌合部４２３の一部が先端側嵌合用凹部５３３に嵌合されるとともに、基端側嵌合部４２１の一部が基端側嵌合用凹部５３１に嵌合されることで、各々の中心軸に直交する幅方向における放電ランプ１０の位置が決まり、その状態で口金側給電面４１３をホルダ側給電面５１６に当接させることで、管軸方向における放電ランプ１０の位置が決まり、仮固定作業が完了する。

これに対し、図１１に示すように、口金側仮固定機構４２´とホルダ側仮固定機構５３´とが、口金側仮固定機構４２´の全長にわたってホルダ側仮固定機構５３に嵌合される場合によれば、口金側仮固定機構４２´がホルダ側仮固定機構５３´において管軸に対し直交する方向に自在に動くスペースがないため、仮固定の作業の際に僅かでも口金側仮固定機構４２の中心軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜するようなことがあれば、放電ランプ１０の封止部１２に応力が加わることになって、封止部１２が破損する危険性が高い。

図６（ｃ）に戻り、口金４とランプホルダ５とを本固定する作業について説明する。仮固定の終了後には、口金側螺子部４１４とホルダ側螺子部５２５とを螺合することによって、放電ランプ１０に装着された口金４をランプホルダ５に固定する作業が必要となる。口金４とランプホルダ５とを仮固定したのみでは、露光装置に対して振動が加わったりしたときに、放電ランプが転倒して破損する虞があり危険だからである。同図に示す例では、口金側螺子部４１４が雄螺子であり、ホルダ側螺子部５２５が雌螺子であるが、この逆にしても良い。

図６（ｃ）に示すように、回転部５２を周方向に回転させ、回転本体部５２１の内周面に形成されたホルダ側螺子部５２５が口金側螺子部４１４に螺合するとともに、回転縮径部５２２の基端面５２３をホルダ側フランジ部５１２の先端面５１９に当接するまで回転部５２を上昇させることによって、ランプホルダ５に対する口金４の本固定の作業が完了する。

本固定の作業においては、仮固定の段階でホルダ側給電面５１６から凸状に伸びる各突起部５１７が口金側給電面４１３に形成された各凹所４１５に係合されているので、ホルダ側螺子部５２５と口金側螺子部４１４とを螺合するのに回転部５２を回転させる際に、口金４および放電ランプ１０が周方向に回転する虞がない。

本固定後には、口金側給電面４１３とホルダ側給電面５１６とが当接することで、口金側給電面４１３がホルダ側給電面５１６を下方側に押圧し、回転縮径部５２２の基端面５２３がホルダ側フランジ部５１２の先端面５１９に当接することで、基端面５３２が先端面５１９を上方側に押圧することになるので、口金側給電面４１３およびホルダ側給電面５１６とが離間することなく、口金４をホルダ側基体部５１上に載置した状態で強固に固定することができる。従って、本固定後には、口金４とランプホルダ５とが導通した状態になるとともに、放電ランプ１０が転倒する心配がない。

本固定の作業の終了時には、回転本体部５２１及び回転縮径部５２２とホルダ側胴部５１１との間に隠れていて視認することのできなかった目印５１４が、ホルダ側胴部５１１の外周面上に出現することになり、作業者は目印５１４を視認することによって本固定の作業が完了したことを認識することができる。

寿命末期の放電ランプ１０を取り外す際には、図６の（ｃ）〜（ａ）の手順をおこなうことになる。すなわち、回転部５２を本固定時と逆方向に回転させて、口金側螺子部４１４をホルダ側螺子部５２５から解除するとともに、回転縮径部５２２の先端面５２４が回転部留５１３に当接するまで回転部５２を下方側に移動させ、図６（ｂ）に示す仮固定の状態にする。そして、ランプホルダ５に対して口金４が仮固定された状態にある放電ランプ１０を上方側に引き抜くことにより、寿命末期の放電ランプ１０をランプホルダ５から取り外すことができる。

以上のような本発明の放電ランプ保持機構によれば、基本的には、口金側仮固定機構４２をホルダ側仮固定機構５３に挿入して口金４とランプホルダ５とが仮固定された状態にすることで、作業者は放電ランプから手を離すことができる。従って、重量の大きい放電ランプ１０をランプホルダ５に固定する場合に、放電ランプを一方の手で支えつつ他方の手で放電ランプを固定するという煩雑な作業を行う必要がないので、放電ランプを取付ける作業の効率が向上する。

また、口金側給電面４１３とホルダ側給電面５１６とを接触させることにより、口金４とランプホルダ５とを導通することができるので、ランプホルダ５を介して放電ランプ１０に対して給電することができる。そのため、例えば５０〜２５０Ａ（アンペア）もの大電流を流す必要のある大型の放電ランプを使用する場合であっても、口金４とランプホルダ５とを本固定することで口金側給電面４１３とをホルダ側給電面５１６とを強固に面接触させることができるので、確実に放電ランプに大電流を供給することができる。しかも、従来の放電ランプ１０のように給電用のリード線を必要としないので、放電ランプ１０をランプホルダ５に固定する際に、反射ミラー２０の反射面に傷を付けることがないので、反射面の光反射特性を損なう虞がない。

さらに、本発明の放電ランプ保持機構によれば、ランプホルダ５に対して口金４を仮固定する作業の際に、放電ランプ１０の管軸がランプホルダ５の中心軸に対して傾斜した状態で口金４がランプホルダ５に挿入されたとしても、放電ランプ１０の封止部１２に破損する虞がなく、しかも、作業者が仮固定の作業が完了したことを容易に認識することができる。

以下に、図１２、１３を用いて本発明の他の実施形態を説明する。図１２、１３に示す実施形態においては、口金側仮固定機構およびホルダ側仮固定機構の構成を除くその他の構成が前記した図４、５に示す実施形態と共通し、さらに、仮固定、本固定の作業手順についても図６に示す実施形態と共通している。

図１２は、本発明の他の実施形態を説明するための図である。図１２（ａ）〜（ｃ）に示す形態は、それぞれ図４に示す口金側仮固定機構の構成と同様に、前記した（段落００３２）Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの何れもがＥ，Ｆの何れもより大であるという関係と、先端側嵌合部の幅ｄ３が基端側嵌合部の幅ｄ１よりも小である、という関係を共に満たしている。

図１２（ａ）に示す形態は、口金側仮固定機構４２ａが、口金側給電面４１３ａの中央から突出する円柱状の基端側嵌合部４２１ａと、基端側嵌合部４２１ａよりも幅の小さい円柱状となるよう基端側嵌合部４２１ａに連続して形成された口金側挿入部４２２ａとを備え、口金側挿入部４２２ａの先端側に先端側嵌合部４２３ａを備えている。すなわち、口金側仮固定機構４２ａは、口金側挿入部４２２ａの幅が先端側嵌合部４２３ａと一致するよう形成されている。

ホルダ側仮固定機構５３ａは、基端側嵌合部４２１ａに嵌合するための、ホルダ側給電面５１６ａの中央に形成された基端側嵌合用凹部５３１ａと、口金側挿入部４２２ａを挿入するための、基端側嵌合用凹部５３１ａと同一の幅を有するホルダ側被挿入部５３２ａと、先端側嵌合部４２３ａを嵌合するための、ホルダ側被挿入部５３２ａよりも幅の小さい先端側嵌合用凹部５３３ａとが形成されている。口金側仮固定機構４２ａは、口金側仮固定機構５３ａに対し、先端側嵌合部４２３ａの外端面４２５ａが先端側嵌合用凹部５３３ａの底面５３５ａに当接することのないよう係合される。

図１２（ｂ）に示す形態は、口金側仮固定機構４２ｂが、口金側給電面４１３ｂの中央から突出する基端部４２０ｂに連続して、径方向に鍔状に広がる基端側嵌合部４２１ｂと、基端側嵌合部４２１ｂよりも幅の小さい円柱状となるよう基端側嵌合部４２１ｂに連続して形成された口金側挿入部４２２ｂと、口金側挿入部４２２ｂの先端側に口金側挿入部４２２ｂと同一の幅を有するよう形成された先端側嵌合部４２３ｂと、先端側嵌合部４２３ｂよりも幅の小さい円柱状となるよう先端側嵌合部４２３ｂに連続して形成された先端部４２４ｂとを備えている。

ホルダ側仮固定機構５３ｂは、基端側嵌合部４２１ｂを嵌合するための、ホルダ側給電面５１６ｂの中央に形成された基端側嵌合用凹部５３１ｂと、口金側挿入部４２２ｂを挿入するための、基端側嵌合用凹部５３１ｂと同一の幅を有するホルダ側被挿入部５３２ｂと、先端側嵌合部４２３ｂを嵌合するための、ホルダ側被挿入部５３２ｂよりも幅の小さい先端側嵌合用凹部５３３ｂとを備えている。口金側仮固定機構４２ｂは、ホルダ側仮固定機構５３ｂに対し、先端部４２４ｂの外端面４２５ｂが先端側嵌合用凹部５３３ｂの底面５３５ｂに当接することのないよう係合される。

図１２（ｃ）に示す形態は、口金側仮固定機構４２ｃが、口金側給電面４１３ｃの中央側から突出する基端部４２０ｃに連続して径方向に鍔状に広がる基端側嵌合部４２１ｃと、基端側嵌合部４２１ｃよりも幅の小さい円柱状となるよう基端側嵌合部４２１ｃに連続して形成された口金側挿入部４２２ｃと、口金側挿入部４２２ｃに連続して径方向に鍔状に広がる先端側嵌合部４２３ｃとを備えている。

ホルダ側仮固定機構５３ｃは、基端側嵌合部４２１ｃを嵌合するための基端側嵌合用凹部５３１ｃと、口金側挿入部４２２ｃを挿入するための、基端側嵌合用凹部５３１ｃと同一の幅を有するホルダ側被挿入部５３２ｃと、先端側嵌合部４２３ｃを嵌合するための、ホルダ側被挿入部５３２ｃよりも幅の小さい先端側嵌合用凹部５３３ｃとを備えている。

図１３は、本発明の他の実施形態を説明するための図である。図１３（ａ）に示す形態は、それぞれ、前記（段落００３２）したＢ，Ｃ，Ｄの何れもがＥ，Ｆの何れもより大である、という関係を満たしており、図１３（ｂ）に示す形態は、前記したＢ，Ｃ，Ｄの何れもがＥ，Ｆの何れもより大である、という関係を満たしている。さらに、図１３（ａ），（ｂ）に示す形態は、口金側仮固定機構４２における基端側嵌合部４２１の幅ｄ１が先端側嵌合部４２３の幅ｄ３に一致していることに特徴を有している。

図１３（ａ）に示す形態は、口金側仮固定機構４２ｄが、口金側給電面４１３ｄの中央側から突出する基端部４２０ｄに連続して径方向に鍔状に広がる基端側嵌合部４２１ｄと、基端側嵌合部４２１ｄよりも幅の小さい円柱状となるよう基端側嵌合部４２１ｄに連続して形成された口金側挿入部４２２ｄと、口金側挿入部４２２ｄに連続して、基端側嵌合部４２１ｄと同一の幅を有するよう径方向に鍔状に広がる先端側嵌合部４２３ｄとを備えている。

ホルダ側仮固定機構５３ｄは、ホルダ側給電面５１６ｄの中央に形成された凹所よりなるもので、基端側嵌合部４２１ｄを嵌合するための基端側嵌合用凹部５３１ｄと、口金側挿入部４２２ｄを挿入するための、基端側嵌合用凹部５３１ｄよりも幅の大きいホルダ側被挿入部５３２ｄと、先端側嵌合部４２３ｄを嵌合するための先端側嵌合用凹部５３３ｄとが、この順で連続して形成されている。

図１３（ｂ）に示す形態は、口金側仮固定機構４２ｅが、口金側給電面４１３ｅの中央から凸状に伸びる、放電ランプの管軸方向の全長にわたって同一の幅を有する柱状のものよりなるもので、基端側嵌合部４２１ｅと、口金側挿入部４２２ｅと、先端側嵌合部４２３ｅとがこの順に連続して形成されている。

ホルダ側仮固定機構は５３ｅは、基端側嵌合部４２１ｅを嵌合するための、ホルダ側給電面５１６ｅの中央に形成された基端側嵌合用凹部５３１ｅと、口金側挿入部４２２ｅを挿入するための、基端側嵌合用凹部５３１ｅよりも幅の大きいホルダ側被挿入部５３２ｅと、先端側嵌合部４２３ｅを嵌合するための、ホルダ側被挿入部５３２ｅよりも幅の小さい先端側嵌合用凹部５３３ｅとを備えている。基端側嵌合用凹部５３１ｅは、先端側嵌合部４２３ｅおよび口金側挿入部４２２ｅよりも幅が大きくなるよう形成されている。

このような図１２、１３に示す実施形態によれば、口金側仮固定機構４２ａ〜４２ｅ、ホルダ側仮固定機構５３ａ〜５３ｅのそれぞれが、管軸方向（ホルダの中心軸方向）に離間した２箇所において嵌合されるとともに、前記した（段落００３２）Ｂ，Ｃ，ＤがＥ，Ｆの何れもより大であるという関係を満たすために、図４、５に示す実施形態と同様の効果を期待することができる。

本発明に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。 本発明に係る放電ランプを示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。 本発明に係る口金を示す。 本発明に係るランプホルダを示す。 本発明に係る口金とランプホルダとを固定する手順を示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構の作用の説明を示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構の作用の説明を示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構の作用の説明を示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構の作用の説明を示す。 比較例に係る放電ランプ保持機構を示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構の他の実施例を示す。 本発明に係る放電ランプ保持機構の他の実施例を示す。 従来に係る放電ランプ保持機構を有する光源装置を示す。

符号の説明

１０ 放電ランプ
１１ 発光管部
１２ 封止部
１３ 陽極
１４ 陰極
２０ 反射ミラー
４ 口金
４１ 口金側基体部
４１１ 口金側胴部
４１２ 口金側フランジ部
４１３ 口金側給電面
４１４ 口金側螺子部
４１５ 凹所
４２ 口金側仮固定機構
４２１ 基端側嵌合部
４２２ 口金側挿入部
４２３ 先端側嵌合部
５ ランプホルダ
５１ ホルダ側基体部
５１１ ホルダ側胴部
５１２ ホルダ側フランジ部
５１３ 回転部留
５１４ 目印
５１６ ホルダ側給電面
５１７ 突起部
５２ 回転部
５２１ 回転本体部
５２２ 回転縮径部
５２５ ホルダ側螺子部
５３ ホルダ側仮固定機構
５３１ 基端側嵌合用凹部
５３２ ホルダ側被挿入部
５３３ 先端側嵌合用凹部

Claims (6)

1. 少なくとも一方の端部に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを垂直方向に立てるとともに着脱することのできるよう保持するランプホルダとからなり、
   前記放電ランプの口金は、放電ランプの管軸に沿って伸びて放電ランプの端部に被さるよう装着される口金側基体部と、当該口金側基体部よりも管軸に対し直交する方向の幅が小さく形成された、当該口金側基体部の先端面から突出するとともに前記ランプホルダに向けて管軸に沿って伸びる柱状の口金側仮固定機構と、当該口金側基体部の先端側の外周面に形成された口金側本固定機構とを備え、
   前記ランプホルダは、前記口金側仮固定機構と係合するための、管軸に沿って伸びる凹所よりなるホルダ側仮固定機構を備えるホルダ側基体部と、前記口金側本固定機構と係合するための、当該ホルダ側基体部の外周面に設けられ、当該ホルダ側基体部を中心として周方向に回転する筒状のホルダ側本固定機構とを備え、
   前記口金と前記ランプホルダとが、前記口金側仮固定機構と前記ホルダ側仮固定機構とを係合することにより仮固定されるとともに、前記口金側本固定機構と前記ホルダ側本固定機構とを係合することにより本固定される放電ランプ保持機構であって、
   前記口金側仮固定機構には、管軸方向に離間した２箇所に、基端側嵌合部と先端側嵌合部とが形成されると共に、当該基端側嵌合部と当該先端側嵌合部との間に口金側挿入部が形成され、
   前記ホルダ側仮固定機構には、ランプホルダの中心軸方向に離間した２箇所に、前記基端側嵌合部と前記先端側嵌合部のそれぞれに嵌合するための基端側嵌合用凹部と先端側嵌合用凹部とが形成されると共に、当該基端側嵌合用凹部と当該先端側嵌合用凹部との間に、前記口金側挿入部を挿入するためのホルダ側被挿入部が形成され、
   前記口金と前記ランプホルダとは、以下の関係１に示す関係を満たすことを特徴とする放電ランプ保持機構。
   （関係１）
   前記ホルダ側被挿入部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記口金側挿入部における管軸に直交する方向の幅との差をＤとし、
   前記基端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記基端側嵌合部における管軸に直交する方向の幅との差をＥとし、
   前記先端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記先端側嵌合部における管軸に直交する方向の幅との差をＦとしたとき、
   ＤがＥ及びＦの何れもより大である。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
2. 前記口金と前記ランプホルダとは、以下の関係２に示す関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
   （関係２）
   前記基端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記先端側嵌合部の管軸に直交する方向の幅との差をＡとし、
   前記基端側嵌合用凹部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記口金側挿入部の管軸に直交する方向の幅との差をＢとし、
   前記ホルダ側被挿入部におけるランプホルダの中心軸に直交する方向の幅と、前記先端側嵌合部の管軸に直交する方向の幅との差をＣとしたとき、
   Ａ、Ｂ及びＣの何れもがＥ及びＦの何れもより大である。
3. 前記口金側本固定機構は、前記口金側基体部の先端側の外周面に口金側螺子部が形成され、
   前記ホルダ側本固定機構は、その内周面にホルダ側螺子部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
4. 前記口金および前記ランプホルダは、導電性部材よりなり、前記口金側基体部の先端面と前記ホルダ側基体部の基端面とが当接した状態で前記口金と前記ランプホルダとが本固定されることにより、電気的給電機構が形成されることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
5. 前記ランプホルダには、前記ホルダ側基体部の基端面から前記口金側基体部に向けて突出する突起部が形成され、
   前記口金には、前記口金側基体部の先端面に前記突起部に係合するための凹所が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。
6. 前記放電ランプは、定格電流が５０Ａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ保持機構。

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