JP4591563B2 - 放電ランプ - Google Patents
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Description
図8は、特許文献1,2に記載されているようなショートアーク型放電ランプの構成を示す一部断面図である。
同図に示すように、ショートアーク型放電ランプ101における放電容器102は、発光管103の両端に外方に伸びる封止管104が連設されている。発光管103の内部には、1対の電極105,106が所定の間隔を隔てて互いに対向するよう配置されている。電極105,106は、各々電極本体1051,1061が、電極軸部1052,1062に固定されて構成されている。なお、電極軸部1052,1062は封止管104,104内の不図示の金属ディスクに固定されて石英により支持されている。電極105,106はタングステンからなり、例えば、全体が略円柱状であって先端部および後端部に各々外方に向かって先細りするよう曲面ないしは斜面が形成された陽極105と、先端が尖塔状に成形された陰極106とから構成されている。なお、このショートアーク型放電ランプ101は、上記技術分野のうち、各種素子の露光用に使用されるものにおいては、
通常、陽極105が上、陰極106が下という、垂直姿勢に保持されて、適宜の光学系と共に使用される。
第1の手段は、発光管の両端に封止管が連設されてなる放電容器の内部空間に、前記発光管の管軸方向において対向する一対の電極が配置され、前記電極が、先端部に続く略円柱状の胴部を有する電極本体と電極軸部とを備え、前記電極軸部の先端部に雄ネジ部が、前記電極本体の後端部に形成された凹所内壁に雌ネジ部が形成され、電極本体と電極軸部とが螺合することにより接続してなる放電ランプであって、前記電極本体の雄ネジ部と前記電極軸部の雄ネジ部との間に、金属部材が介装されてなり、前記金属部材を複数備え、該複数の金属部材は、前記電極本体の周方向に間隔を置いて配置され、前記電極軸部の雄ネジ部に、穴または溝がネジ山を貫通するように軸方向に形成されてなり、前記金属部材が棒状体であり、前記金属部材が前記穴または前記溝に嵌合して配置され、前記螺合によって、前記金属部材の一部が圧潰された状態で配置されていることを特徴とする放電ランプである。
第2の手段は、第1の手段において、前記雄ネジ部の基端部が前記電極本体内部に埋め込まれていることを特徴とする放電ランプである。
第3の手段は、第2の手段において、前記電極軸部には、前記雄ネジ部の基端部から電極軸部の後方に向かって拡径するテーパ面が形成され、該テーパ面が前記電極本体内部に埋め込まれていることを特徴とする放電ランプである。
請求項2に記載の発明によれば、応力が雄ネジ部の基端部に集中することを防止することができ、電極軸部が折損を防止することができ、信頼性の高いランプとすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、雄ネジ部の基端部にかかる応力をいっそう緩和でき、更に信頼性の高いランプとすることができる。
図1は、本実施形態の発明に係るショートアーク型放電ランプ1の構成を示す一部断面図である。
同図に示すように、ショートアーク型放電ランプ1における放電容器2は、石英ガラスで形成され、楕円球形の発光管3と、発光管3の両端から外方に伸びるよう連設された筒状の封止管4とからなり、発光管3に続く封止管4の発光管3に接近した個所に、封止管4の一部が縮径された状態の絞り込み部41が形成されている。放電容器2の発光管3内には、陽極5および陰極6が互いに対向するように配置されている。これらの電極5,6は、各々電極本体51,61がタングステンよりなり、各々同じくタングステンからなる円柱状の電極軸部52,62の先端部に固定されて支持され、配置されている。
同図に示すように、陽極5は電極本体51と電極軸部52とから構成され、電極本体51の基端面511には、電極軸部52の径より僅かに小さい円柱状の凹所が設けられており、その内周面にネジ山が形成されることによって雌ネジ部512が形成されている。一方、電極軸部52の先端部には雌ネジ部512のネジ山に螺合するネジ山が外周に形成された雄ネジ部522が形成されており、電極本体51の雌ネジ部512に電極軸部52の雄ネジ部522が挿入し、螺合して結合するように構成されている。
さらに、螺合部には、雌ネジ部512および雄ネジ部522間に、金属部材としての金属箔7が介在し、螺合されることによって圧潰された状態で配置されている。金属箔7は、特に、陽極5に使用されるため、高温下での耐性を備える高融点金属からなり、具体的な材質としては、モリブデン、タンタル等の易変形性を有するものが好ましく、中でもタンタルが好ましい。
図3(a)は、電極本体51となるタングステン円柱体51Aの断面図、図3(b)は電極軸部52となるタングステン棒52Aの側面図と断面図である。
図3(a)に示すように、電極本体51となるタングステン円柱体51Aの中心部に有底穴を穿設した後、機械加工でネジ山を形成し、雌ネジ部512を作製する。一方、電極軸部52となるタングステン棒52Aの先端部に機械加工でネジ山を形成し、雄ネジ部522を作製する。続いて、金属箔7を雄ネジ部522に、例えば、4枚をほぼ等間隔に離間して配置し、金属箔7を介在させた状態で、雄ネジ部522と雌ネジ部512を螺合して接続する。金属箔7は、雄ネジ部522と雌ネジ部512を完全に螺合すると、先端側においては潰れてしまい摩擦が少なくなるおそれがあるので、雄ネジ部522の基端部521近傍においては、金属箔7を配置した状態とすることが望ましい。その後、タングステン円柱体51Aを所定の陽極形状に旋盤により加工することによって陽極5が作製される。
図4(a)は電極本体51と電極軸部52の一部断面図、図4(b)は図4(a)のM−M線における電極軸部52の断面図である。
同図に示すように、電極軸部52の先端部には雄ネジ部522Aが形成されている。この雄ネジ部522Aには、機械加工により電極軸部52の軸と平行に伸びる貫通穴5221Aが、該雄ネジ部522Aのネジ山を貫通して形成されている。貫通穴5221Aの内部には、貫通穴5221Aの内径に適合する直径を有する棒状の金属部材としてのワイヤー7Aが挿入されて、嵌合状態に配置されている。ワイヤー7Aは、タンタル、モリブデン、インジウム等の高融点金属からなり、中でもタンタルが好ましい。電極軸部52に係る数値例を示すと、電極軸部52の直径はφ8mm、雄ネジ部522Aの外径はφ5mm、貫通穴5221Aの内径はφ0.55mm、ワイヤー7Aの直径は0.5mmである。なお、その他の構成は図2に示した陽極5に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
図6は、図2,4,5に示した電極軸部52と異なる形状を有する電極軸部52の拡大断面図である。
図2に示した陽極5においては、電極本体51と電極軸部52の外径差が大きく、電極軸部52の雄ネジ部522における基端部521の近傍Pにおいては応力が集中しやすい構造となっている。そのため、雄ネジ部522の基端部521では、更に径が小さく加工されると共に、ネジ加工されており、更に折れやすい構造になっている。このような、雄ネジ部522の基端部521における応力集中を回避するため、図6に示すように、電極本体51の凹所に電極軸部52が嵌入する拡径部を形成しておいて、電極軸部52の雄ネジ部522に続く軸部本体の一部を電極本体51の内部に埋入する構造とするのが良い。すなわち、雄ネジ部522における基端部521Aを、電極本体51の雌ネジ部512に続く基端面511Aに形成される凹所の内部に完全に埋め込むようにする。このように構成することによって雄ネジ部522の基端部521Aにおける折損を防止することができる。
更に、テーパ面と基端面511B間に金属箔7を挿入配置することによって、テーパ面において電極本体51と電極軸部52との密着性を高めると共に、雄ネジ部522の基端部521Bにかかる応力を一層小さくし、雄ネジ部522の基端部521Bにおける折損を防止するようにしてもよい。
2 放電容器
3 発光管
4 封止管
41 絞り込み部
5 陽極
51 電極本体
51A タングステン円柱体
511 基端面
511A 基端面
511B 基端面
512 雌ネジ部
52 電極軸部
52A タングステン棒
521 基端部
521A 基端部
521B 基端部
522 雄ネジ部
522A 雄ネジ部
5221A 貫通穴
522B 雄ネジ部
5221B 貫通溝
6 陰極
61 電極本体
62 電極軸部
7 金属箔
7A ワイヤー
7B 金属板
Claims (3)
- 発光管の両端に封止管が連設されてなる放電容器の内部空間に、前記発光管の管軸方向において対向する一対の電極が配置され、前記電極が、先端部に続く略円柱状の胴部を有する電極本体と電極軸部とを備え、前記電極軸部の先端部に雄ネジ部が、前記電極本体の後端部に形成された凹所内壁に雌ネジ部が形成され、電極本体と電極軸部とが螺合することにより接続してなる放電ランプであって、
前記電極本体の雌ネジ部と前記電極軸部の雄ネジ部との間に、金属部材が介装されてなり、
前記金属部材を複数備え、該複数の金属部材は、前記電極本体の周方向に間隔を置いて配置され、
前記電極軸部の雄ネジ部に、穴または溝がネジ山を貫通するように軸方向に形成されてなり、前記金属部材が棒状体であり、前記金属部材が前記穴または前記溝に嵌合して配置され、
前記螺合によって、前記金属部材の一部が圧潰された状態で配置されていることを特徴とする放電ランプ。 - 前記雄ネジ部の基端部が前記電極本体内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項1記載の放電ランプ。
- 前記電極軸部には、前記雄ネジ部の基端部から電極軸部の後方に向かって拡径するテーパ面が形成され、該テーパ面が前記電極本体内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項2記載の放電ランプ。
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