JP4497146B2 - 放電ランプ保持機構 - Google Patents
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Description
フォトリソグラフィ用の露光では、フォトレジストが感度を有する波長365nm(i線)の光を効率良く放射する水銀ランプが使われ、また、液晶やプリント基板の露光では、波長350nm〜450nmの光を放射する水銀ランプが使われる。水銀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、クリプトン、キセノンなどの希ガスが封入される。
このような水銀ランプは、例えば、特開平9−213129号に示されるように凹面反射鏡と組み合わせて光学系を構成する。
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となり、反射ミラーへ組み付ける作業が一段と煩雑化してしまう。
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がランプを保持することが困難になる。例えば、前記特開平9−213129号に示すように吊り下げてランプを保持する構造の場合、ランプを吊り下げた状態で保持しつつ、同時に、ネジ止めなどの固定作業をする必要がある。さらに、ランプが大型化すると反射ミラーも大型化する。上記作業は、ランプの口金を、反射ミラーの内側空間から入れて頂部開口を通して、頂部開口の外部にある保持機構で固定させる。この固定作業では、反射ミラーの内側空間でランプの一端を保持しつつ、同時に、反射ミラーの頂部開口の外側でネジ止めなどの固定作業をする必要があるが、この場合、反射ミラーの内側空間において片手でランプを保持するとともに、もう一方の片手でネジ止め作業をしなければならない。この作業は、ランプが大型化すると、片手で保持することとなり、時として、ランプを落下させたり、反射ミラーを傷つけるという問題を生じる。
さらに、放電ランプと保持機構の固定作業では、確実な給電構成を形成しなければならない。給電リードや給電線の電気的接続が不十分であると電流供給が不十分になるからである。
つまり、ランプに着脱作業では、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という困難を必要としない。
また、口金を導電性部材からなり、口金の上端面が全域においてホルダと接触して電気的給電構造を構成できる。
放電ランプ10(以下、単に「ランプ」ともいう)は、反射ミラー20の頂部開口を通過して、ランプホルダ30(以下、単に「ホルダ」ともいう)に取り付けられる。ここで、ランプ10とホルダ30を放電ランプ保持機構とし、ランプ10、反射ミラー20、ホルダ30を光源装置と称する。ホルダ30は、例えばネジ止めにより露光装置の保持台50に固定される。また、保持台50には、ホルダ30の軸中心から外れたところに、補助的な固定点51が設けられている。ホルダ30は、固定点51にも補助的に固定される。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。
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を下方に、陽極を上方に配置している。
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。
また、反射ミラー20について、数値例を示すと、前面開口はφ300mm〜1000mmであり、ランプが伸びる方向の奥行きは200mm〜800mmである。
反射ミラー20の頂部開口21は、ランプ10の封止部12あるいは口金40が通過できるだけの大きさを少なくとも必要とする。頂部開口21があまりに大きいと、ランプ10の放射光が、頂部開口21から漏れてしまい光の利用効率が低下する。
口金40は、キャップ状の全体ボディ41と、この全体ボディ41の端部に構成される終端部42と、終端部42の中心から伸びる突出部43から構成される。これら全体ボディ41、終端部42および突出部43は物理的に一部材から構成され、例えば真鍮などの導電性部材からなる。
ホルダ30は、棒状の中心ボディ31と、その先端に位置する回転部32から構成される。中心ボディ31、回転部32は物理的に別部材が組み合わされて構成され、例えば、中心ボディ31は銅、真鍮等の電気抵抗の低いものやそれらの基材にニッケル、銀、金等の電気抵抗が低く耐酸化、耐薬品性のものをコーティングしたもの、回転部32はステンレス、ニッケルメッキされた真鍮等の耐磨耗、耐酸化、耐薬品性のものなどからなる。
押圧部33は、サラバネ331と目印332を有し、中心ボディ31と回転部32の間に取り付けられる。回転部32の上下移動に伴い、押圧力が働くようにサラバネ331が設けられる。また、押圧部33には、回転部32と口金40が本固定したときの、回転部32の位置を示す目印332が形成される。目印332は、線状の切り欠きを設けたもの、線状に色を塗布したものなど、目視で線がわかるものであればよい。なお、ここではサラバネ331を用いたものを示したが、圧着コイルバネを用いることもできる。
(b)は口金40がホルダ30の中に挿入された状態を示す。具体的には、口金の突出部43が中心ボディ31の挿入孔311の中に進入している。このとき突出部43は比較的容易に中心ボディ31の挿入孔311に導かれる。突出部43は前記したように先端小径部43aが小径であり、かつ先端テーパ部43bがテーパに構成されるからである。また、突出部43の外径は挿入孔311の内径にほぼ等しいので、突出部43が挿入孔に挿入されることにより、口金40はホルダ30に対する横方向(放電ランプの長手方向と垂直方向であって、紙面における横方向を示す)の位置が決まる。なお、突出部43を挿入孔311に挿入する際には、挿入孔43の内部には突起315が存在するため、突出部43が突起315に衝突することでそれ以上の進入が阻止されることがある。この場合は口金40を回転させることで、突起315が口金の溝部44に位置したところで挿入孔311内への更なる挿入を可能にする。突出部43の挿入は、挿入孔311内の突起315と溝部44との関係で停止、このとき口金40の終端面42aはホルダ30のホルダ側接触部312の接触面312aと面接触する。なお、図における突起315は挿入孔311の省略されている側面から伸びるものであり、本来、断面図の構造としては省略するべきであるが、図では溝部44との係合を理解するために突起315のみを表現している。
本発明のホルダ30の構造によると、回転部32は自重により下方に位置し、口金40が挿入されると、口金40の終端面42aに接して押し上げられる。このため、回転部32と口金40の終端面42aとの間に隙間はない。仮固定は、ホルダ30内部でホルダ30の突起315を口金40の溝部44に係止して行うため、作業者は目視による仮固定完了の確認をすることができない。仮固定に失敗してランプ10から手を離すと、ランプ10が落下して破裂するため危険である。
これは仮固定完了を目視により確認するための他の実施例である。ピン317が溝323に係止して、予め回転部32を上方に保持して、ホルダ側接触部312と終端面42aとが見えるようにしている。仮固定完了後は、ピン317を溝323から外して、回転部32を回転させることができる。
(e)は口金40とホルダ30の本固定が完了した状態を示す。上記(c)で示す仮固定状態からホルダ30の回転部32を回すことで、ネジ構造が働き、ホルダ側接触部312の接触面312と、口金40の終端面42aが押し合う力は強力となり両者が強く固定される(本固定)。また、ホルダ30は、図1に示す固定点51にも補助的に固定されることによって、回転部32等を回転することによりホルダ30がつれ回り、ホルダ30のネジ止めが緩んで保持台50から外れることが抑制される。なお、本固定の状態にある回転部32の位置を示す目印314が見えるまで回転部32を回転させることにより、作業者は本固定が完了したことを確認できる。
(a)は、図7(a)および図10(a)の状態における溝部44と突起315の位置関係を示す。口金40はホルダ30に挿入していないため、突起315と溝部44の係合していない。矢印は口金40が動く方向を示し、口金40の動きに応じて溝部44も矢印の方向に動く。
(b)は、溝部44の壁44aが突起315と衝突し、口金40をそれ以上に上方には移動できなくなった状態を示す。この状態は図7(b)および図10(b)に相当しており、口金を回転方向(図における矢印方向)に動かすことになる。
(c)は、溝部44の壁44bが突起315に衝突し、口金40をそれ以上回転方向に動かすことができなくなった状態を表す。この状態は図7(b)と(c)、および図10(b)と(c)の中間の状態に相当する。
(d)は、放電ランプを手放すことで落下し、溝部44の壁44cが突起315に衝突した状態を示す。矢印は放電ランプの落下方向を示す。溝部44の壁44cは突起315と衝突することで、放電ランプ10は落下しなくなる。すなわち、放電ランプ(口金40)とホルダ30の仮固定が達成する。この状態は図7(d)に相当する。
(e)は、ホルダ30の回転部32を回転させることで、ホルダ30と口金40が本固定された状態を示す。前記したように回転部32の内壁にはネジ機構321と有し、口金の終端部42の外面にはネジ機構42cを有するので、両ネジ機構が噛みあることで両者は強固に固定される。回転部32の回転にしたがい、口金30は相対的に上昇する。
このため、従来のように、片手で放電ランプを保持しつつ、もう一方の片手で装着作業、例えば、ネジ止めを行うという煩雑な作業がなくなり、きわめて安全に装着作業をすることができる。これは放電ランプが大型化した場合に特に有用となる。
次に、放電ランプ10を軽く持ち上げて(ホルダ30の中に押し当てる方向に動かす)、図7(e)の状態から(d)の状態にする。この状態から口金40(放電ランプ)を回転方向に回して、図10(b)の状態にして、その後、放電ランプ10を引き下げてホルダから脱着させる。
11 発光部
12 封止部
20 反射ミラー
30 ホルダ
31 中心ボディ
315 突起
32 回転部
40 口金
41 全体ボディ
42 終端部
43 突出部
44 溝部
Claims (4)
- 一端に口金が装着された放電ランプと、この放電ランプを着脱可能にかつ吊り下げるように保持するランプホルダからなる放電ランプ保持機構であって、
前記ランプホルダは、前記口金が挿入される挿入孔の内部にホルダ側仮固定機構が設けられた中心ボディと内壁にホルダ側本固定機構が形成されて前記中心ボディを軸として回転する回転部とにより構成され、
前記放電ランプの口金は、先端部分に形成されたランプ側仮固定機構と側面に形成されたランプ側本固定機構とを有し、
当該放電ランプの口金をランプホルダに挿入して、口金を回転させることで、ホルダ側仮固定機構とランプ側仮固定機構とを係合させて放電ランプを吊り下げて仮固定し、その後、前記ランプホルダの回転部を回転させることで、ホルダ側本固定機構とランプ側本固定機構とを本固定することを特徴とする放電ランプ保持機構。 - 前記放電ランプの口金は導電性部材から構成され、前記ランプホルダと本固定することで、口金の端面とランプホルダの端面を接触させて電気的給電機構を形成することを特徴とする請求項1の放電ランプ保持機構。
- 前記放電ランプの口金の端面は、当該放電ランプ長手方向と垂直に形成されたことを特徴とする請求項2の放電ランプ保持機構。
- 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の放電ランプ保持機構。
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