JP6086265B2 - 両端封止型ショートアークフラッシュランプ - Google Patents

Description

この発明は両端封止型ショートアークフラッシュランプに関するものであり、特に、一方の封止管部分が二重管構造とされた両端封止型ショートアークフラッシュランプに係わるものである。

フラッシュ点灯を行う放電灯は、半導体製造工程におけるフラッシュアニールをはじめとした産業用途に広く用いられていて、本発明のランプは、特に真空紫外光を用いた露光工程に使用されるものである。
上記露光工程においては、小領域に高密度な光を短時間で照射でき、光の方向性や分布にムラが比較的少ない、平行光に近い光を使用することが求められる。
そのためには、フラッシュランプを、凹面反射鏡等により集光して平行光を形成することが望ましく、集光効率を高めるためには封止部の径が小さい両端封止型ショートアークフラッシュランプが有利である。

このような両端封止型ショートアークフラッシュランプが、特許第５３６００３３号公報に開示されている。
図５にその概略構造が示されていて、両端封止型ショートアークフラッシュランプにおいて、発光管１の両端に第１封止管２と第２封止管３が連設されている。そして、前記第２封止管３には封止用ガラス管４が挿入されていて、両者は溶着されている。
発光管１内に一対の第１主電極５と第２主電極６とが対向配置されている。前記第１主電極５は、その芯線７が第１封止管２に段継ガラスなどの手段により支持・封止されてその外方に導出されており、一方、前記第２主電極６は、その芯線８が前記封止用ガラス管４に段継ガラスなどの手段により支持・封止されてその外方に導出されている。

発光管１内の主電極５、６の間には、一対の第１始動補助電極１０と第２始動補助電極１１が配設されていて、それぞれの内部リード１２、１５と外部リード１３、１６とが、前記第２封止管３と封止用ガラス管４との間の溶着領域において、金属封止箔１４、１７を介して電気的に接続されている。
そして、発光管１内には、発光ガスとして、例えばキセノンガスが封入されている。
この両端封止型ショートアークフラッシュランプは、所定の電圧が印加されることにより、まず始動補助電極１０、１１間で予備放電し、主電極５、６間の放電を補助する荷電粒子を発光管１内に発生させる構成となっている。

このような両端封止型ショートアークフラシュランプは、例えば放物反射面鏡の焦点にランプの発光点（輝点）を一致させて配置することにより、ランプから放射される光を平行光として照射する光源装置が構成される。

ところで、こうした二重管構造をとる第２封止部側においては、図６に示されるように、その溶着工程において、封止用ガラス管４の外周面に、始動補助電極１０、１１の内部リード１２、１５と外部リード１３、１６および金属封止箔１４、１７を配置して、これを第２封止管３内に挿入して、その外周からバーナーＢにより加熱し、封止用ガラス管４と第２封止管３とを溶着するという作業が行われている。
そして、この溶着作業においては、金属封止箔１４、１７部分において密封封止することから、この金属封止箔１４、１７を中心とした領域を特に加熱して溶着する。
そのため、図６に示されるように、封止用ガラス管４のこの領域のガラスが加熱により軟化して、その内面が変形し、内部に向けた膨出形状２５となって、遂には第２主電極６の芯線８と接触するといった事態を招くことがあり、クラックの原因となるという問題がある。

ところで、前記した図５に示す従来例においては、第２封止管３と封止用ガラス管４との溶着作業では、封止用ガラス管４の外周の内部リード１２、１５や外部リード１３、１６および金属封止箔１４、１７を正確な位置に保った状態で溶着することが難しく、溶着後に正確な位置での組み立て構造が得られ難いという問題が生じる場合がある。
このような問題点に対しては、図７、８に示すように、前記封止用ガラス管４における前記第２封止管３との溶着領域の外周面に、前記内部リード１２、１５、外部リード１３、１６および金属封止箔１４、１７を被覆するように一次封止用ガラス部材２０を溶着する構造とすることによって解決することができる。

つまり、封止用ガラス管４の先端側の第２封止管３との重なり領域、つまり、溶着領域において、その外周に、前記内部リード１２、１５、外部リード１３、１６および金属封止箔１４、１７を被覆するように一次封止用ガラス部材２０を溶着した構造とするものである。
こうして、先端領域の外周において一次封止用ガラス部材２０が溶着された封止用ガラス管４が、第２封止管３内に挿入されて、当該第２封止管３と一次封止用ガラス部材２０とが溶着され、これにより、第２封止管３と封止用ガラス管４とが溶着されるものである。
こうした構造を採用することで、内部リード１２、１５や外部リード１３、１６および金属封止箔１４、１７の位置を正確に保って溶着することができるものである。

ところが、このような二重封止構造を採用した場合にあっても、前記図６に示すような加熱溶着時の封止用ガラス管４内面の膨出形状の発生は同様な問題として生じることがある。
図９に示すように、封止用ガラス管４と一次封止用ガラス部材２０との加熱溶着時に、封止用ガラス管４が軟化してその内面が膨出形状２５となり、芯線８と接触してしまうことがある。この構造においては、一次封止後の二次封止時に第２封止管３と溶着作業を行うことから、この時にも同様の問題が重なって生じることがある。

特許第５３６００３３号公報

この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ガラス製の発光管の内部に一対の主電極と、始動補助電極を有し、当該発光管の両端に第１封止管と第２封止管とを備え、前記第１封止管には、第１主電極の芯線が封止されて発光管外に導出され、前記第２封止管には、当該第２封止管の内部に挿入された封止用ガラス管が溶着され、該封止用ガラス管には、第２主電極の芯線が封止されて発光管外に導出されてなり、前記第２封止管と前記封止用ガラス管との間で、前記始動補助電極の内部リードと外部リード、およびこれらを電気的に接続する金属封止箔とが封止されてなる両端封止型ショートアークフラシュランプにおいて、前記第２封止管と前記封止用ガラス管の加熱溶着時に、封止用ガラス管が軟化してもその内面に膨出形状が生じることがないようにした構造を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明に係る両端封止型ショートアークフラッシュランプは、前記封止用ガラス管における、前記第２封止管との溶着領域の内周面に、ガラスの変形を防止する金属筒状体が設けられていることを特徴とする。
また、前記金属筒状体は、高融点金属からなる巻回した金属箔であることを特徴とする。
また、前記金属筒状体は、前記第２封止管と前記封止用ガラス管との間に設けられた前記金属封止箔の長さよりも長く、該金属封止箔の両端部よりも突出するように配置されていることを特徴とする。
また、前記金属筒状体を構成する前記金属箔は、前記封止用ガラス管の内周面と接する表面にロジウムがめっきされていることを特徴とする。
また、前記封止用ガラス管の内面には、前記金属筒状体の端部に隣接して、該金属筒状体が前記発光管の軸方向に移動することを規制する突起部が形成されていることを特徴とする。
また、前記封止用ガラス管における前記第２封止管との溶着領域の外周面には、主電極の内部リード、外部リードおよび金属封止箔を被覆するように一次封止用ガラス部材が溶着されており、前記第２封止管と該一次封止用ガラス部材が溶着されており、前記封止用ガラス管における、前記第２封止管との溶着領域の内周面に、ガラスの変形を防止する金属筒状体が設けられていることを特徴とする。

この発明の両端封止型ショートアークフラッシュランプによれば、封止用ガラス管の内周面に金属筒状体を設けたので、第２封止管と封止用ガラス管との溶着時に、ガラスが軟化しても当該金属筒状体によって変形が防止され、内周面が膨出して主電極の芯線と接触してしまうようなことがない。これにより、封止用ガラス管にクラックが入り破損してしまうようなことがなくなる。
また、前記金属筒状体の端部に突起部を形成したので、該金属筒状体が発光管の管軸方向に移動することが防止されて、封止用ガラス管の内周面の膨出抑制作用が損なわれることがない。

本発明の第１の実施例の部分断面図 本発明の第２の実施例の部分断面図 本発明の第３の実施例の部分断面図 本発明の第４の実施例の部分断面図 従来の両端封止型ショートアークフラッシュランプの断面図 従来例の不具合の説明断面図 従来例の改良構造に係る両端封止型ショートアークフラッシュランプ 図７の分解部分拡大図 図７の改良構造における不具合の説明断面図

図１に本発明の両端封止型ショートアークフラシュランプの第１の実施例が示されていて、封止用ガラス管４における、第２封止管３との溶着領域の内周面に、ガラスの膨出変形を防止する金属筒状体３０が設けられている。この金属筒状体３０は、高融点金属材料からなり、例えばモリブデン、タングステン、タンタルなどであり、特にモリブデンが好ましい。
この金属筒状体３０は、パイプのように円筒形状に成型されたものか、金属箔などを丸めて筒状としたもののいずれでもよい。このうち、金属箔を用いる場合は、少なくとも一回り以上丸めて筒状として、その半径方向への弾性復元力により封止用ガラス管４の内周面に当接させることができる。
主電極の芯線８と、封止用ガラス管４の内周面との距離はおおよそ２ｍｍ程度である。金属筒状体３０を構成する金属箔は０．０１〜０．０４ｍｍ程度の厚みのもの、例えば０．０１５ｍｍのモリブデン箔を何周か巻き回して封止用ガラス管４の内周面に当接することで、封止用ガラス４の軟化に伴う内周面の変形、および主電極の芯線８との癒着を防止することができる。

この金属筒状体３０は、封止用ガラス管４が加熱によって軟化して最も変形しやすい部位に設けるのが良い。第２封止管３と封止用ガラス管４の溶着時に最も加熱される部位は、封止構造を担う金属封止箔１４、１７の周辺であり、従って、金属筒状体３０は、金属封止箔１４、１７よりも長くして、金属封止箔１４、１７の両端部よりも突出するように配置されていることが好適である。
また、この金属筒状体の３０外周面は、封止用ガラス管４の内周面と接触することになるため、金属筒状体３０と封止用ガラス管４が癒着すること、若しくは擦れあうことにより封止用ガラス管４の表面に微小なクラックが生じる恐れがある。
これを防止するために、金属筒状体３０の表面にはロジウムがコーティングされていることが好ましい。このようなロジウムの性質については、特公昭４０−８９２号公報にも開示されているが、１７５０℃以上の融点を有し酸化性の弱いロジウムは、石英ガラスと化学結合を生ぜず、石英ガラスと物理的に接触したままで保持されるからである。

図２に第２の実施例が示されている。封止用ガラス管４の内周面に設けられた金属筒状体３０は、所定位置から発光管４の管軸方向に移動する恐れがあり、例えば、輸送中などに、金属筒状体３０が動いてしまうと、当初、最適な位置に配置したものが、その位置がずれてしまい、封止用ガラス管４のガラスの内方への膨出を抑制する効果が薄れてしまうことがある。
また、極端な場合には、封止用ガラス管４から離脱して発光空間内に侵入してしまうことがあり、ランプの点灯自体が困難になるなどの問題がある。

このような現象を防止するために、この実施例では、封止用ガラス管４内周面に設けた金属筒状体３０の両端部に隣接する位置に、突起部３１、３１を設けている。
この突起部３１は、封止用ガラス管４を加熱して、その内周面の一部を内側に突出させることにより形成することができる。
これにより、金属筒状体３０は、発光管の管軸方向での移動が防止されて、適正位置に保持される。
この突起部３１は、少なくとも金属筒状体３０の発光空間側に設けることが必要であり、更に好ましくは、金属筒状体３０の両側に設けるのがよい。

この実施例の構造では、先ず、封止用ガラス管４の溶着領域に相当する内周面に金属筒状体３０を設け、その金属筒状体３０の両端部近傍を加熱してガラスを軟化させ、内周面の一部に突起部３１、３１を形成する。
こうして内周面に金属筒状体３０が設けられ、その両端部に近接して突起部３１、３１が形成された封止用ガラス管４を第２封止管３内に挿入して加熱溶着するものである。

図３に第３の実施例が示されていて、この実施例では、図７，８に示された従来例の改良構造に係る両端封止型ショートアークフラシュランプが示されていて、前記段落０００７、０００８で説明したように、封止用ガラス管４の先端側、即ち、第２封止管３との溶着領域、の外周に一次封止用ガラス部材２０が融着されている。この構造においても、前記封止用ガラス管４の内周面に金属筒状体３０が設けられている。そして、この実施例における金属筒状体３０も、図１の第１の実施例と同様に、金属封止箔１４、１７よりも長くして、かつ、金属封止箔１４，１７の両端部よりも突出するように配置されている。
この構造により、一次封止用ガラス部材２０と封止用ガラス管４との溶着時に、封止用ガラス管４内面で、軟化したガラスが内部に膨出することを抑制している。また更に、一次封止用ガラス部材２０と第２封止管３との溶着時においても、同様の膨出抑制効果が期待できる。

図４の第４の実施例では、図２の第２の実施例と同様に、金属筒状体３０の両端部に近接する位置に、移動防止用の突起部３１、３１が形成されている。
この実施例においても、先ず、封止用ガラス管４の溶着領域に相当する内周面に金属筒状体３０を設け、その金属筒状体３０の両端部近傍を加熱してガラスを軟化させ、内周面の一部に突起部３１、３１を形成する。
こうして内周面に金属筒状体３０が設けられ、その両端部に近接して突起部３１、３１が形成された封止用ガラス管４に一次封止用ガラス部材２０を被嵌させ、これらを外周から加熱して溶着させる。
このとき、金属筒状体３０によって、一次封止用ガラス部材２０が軟化しても内部に膨出変形することが抑制される。

以上説明したように、本発明に係る両端封止型ショートアークフラッシュランプでは、封止用ガラス管における、第２封止管との溶着領域の内周面に、ガラスの変形を防止する金属筒状体が設けられているので、第２封止管と封止用ガラス管の溶着時に、封止用ガラス管が加熱により軟化しても、内部に膨出変形することが抑制されて、封止用ガラス管を貫通する主電極の芯線と接触するといった事態が防止できる。
そして、前記金属筒状体の端部に近接して突起部を形成することにより、該金属筒状体が封止用ガラス管内で軸方向に移動することが抑制されて適正位置に保たれる。

１ 発光管
２ 第１封止管
３ 第２封止管
４ 封止用ガラス管
５ 第１主電極
６ 第２主電極
７ 第１主電極の芯線
８ 第２主電極の芯線
１０ 第１始動補助電極
１１ 第２始動補助電極
１２ 第１始動補助電極の内部リード
１３ 第１始動補助電極の外部リード
１４ 金属封止箔
１５ 第２始動補助電極の内部リード
１６ 第２始動補助電極の外部リード
１７ 金属封止箔
２０ 一次封止用ガラス部材
３０ （変形防止用）金属筒状体
３１ （移動規制）突起部

Claims (6)

1. ガラス製の発光管の内部に一対の主電極と、始動補助電極を有し、当該発光管の両端に第１封止管と第２封止管とを備え、
   前記第１封止管には、第１主電極の芯線が封止されて発光管外に導出され、
   前記第２封止管には、当該第２封止管の内部に挿入された封止用ガラス管が溶着され、該封止用ガラス管には、第２主電極の芯線が封止されて発光管外に導出されてなり、
   前記第２封止管と前記封止用ガラス管との間で、前記始動補助電極の内部リードと外部リード、およびこれらを電気的に接続する金属封止箔とが封止されてなる両端封止型ショートアークフラシュランプにおいて、
   前記封止用ガラス管における、前記第２封止管との溶着領域の内周面に、ガラスの変形を防止する金属筒状体が設けられていることを特徴とする両端封止型ショートアークフラッシュランプ。
2. 前記金属筒状体は、高融点金属からなる巻回した金属箔であることを特徴とする請求項１に記載の両端封止型ショートアークフラッシュランプ。
3. 前記金属筒状体は、前記第２封止管と前記封止用ガラス管との間に設けられた前記金属封止箔の長さよりも長く、該金属封止箔の両端部よりも突出するように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の両端封止型ショートアークフラッシュランプ。
4. 前記金属筒状体を構成する前記金属箔は、前記封止用ガラス管の内周面と接する表面にロジウムがめっきされていることを特徴とする請求項２に記載の両端封止型ショートアークフラッシュランプ。
   
5. 前記封止用ガラス管の内面には、前記金属筒状体の端部に隣接して、該金属筒状体が前記発光管の軸方向に移動することを規制する突起部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の両端封止型ショートアークフラッシュランプ。
6. 前記封止用ガラス管における前記第２封止管との溶着領域の外周面には、前記内部リード、外部リードおよび金属封止箔を被覆するように一次封止用ガラス部材が溶着されており、前記第２封止管と該一次封止用ガラス部材が溶着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の両端封止型ショートアークフラシュランプ。
   
   
   

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