【事件の表示】
　特許第３３２７８９５号「高圧放電ランプ、当該ランプの製造方法および当該ランプの点灯方法並びに点灯装置」の請求項１ないし６に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３２７８９５号の請求項１ないし３に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　特許第３３２７８９５号「高圧放電ランプ、当該ランプの製造方法および当該ランプの点灯方法並びに点灯装置」の特許請求の範囲第１ないし１０項に記載された発明についての出願は、平成１２年４月２８日に特許出願され、平成１４年７月１２日にその特許の設定登録がなされたものであり、その後、平成１５年３月１９日に　山田保則　より請求項１ないし６に係る特許について特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その所定の期間内である平成１５年１２月２６日に特許異議意見書と共に、訂正請求書が提出されたものである。
　
２．訂正の適否について
　（１）訂正の内容
　訂正事項ａ
　　特許請求の範囲の請求項１を次のように訂正する。
「【請求項１】　副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量がｌ０ｐｐｍ以下のタングステンからなる一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するように配設されており、かつ前記電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定された高圧放電ランプの製造方法であって、
　一対の電極の少なくとも一方の電極軸の先端部を溶融することにより、軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大きく、かつ凸曲面の形状をなす電極部を形成する電極部形成工程と、
　前記一対の電極を、その先端部同士が所定間隔をおいた状態で対向するように発光管に封止する封止工程と、
　前記電極部の、相手方の電極先端部に対向する部分に突起部を形成する突起部形成工程とを含み、
　前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質がｌ×ｌ０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜ｌ×ｌ０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、
　前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにしたことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。」
　
　訂正事項ｂ
　　特許請求の範囲の請求項２、３および５を削除する。
　
　訂正事項ｃ
　　特許請求の範囲の請求項４を、項番を繰り上げて請求項２とし、次のように訂正する。
「【請求項２】　前記封止工程は、定常点灯時における発光管内の水銀蒸気圧が１５ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下となるような量の水銀を封入する水銀封入工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプの製造方法。」
　
　訂正事項ｄ
　　特許請求の範囲の請求項７ないし１０をそれぞれ項番を繰り上げてそれぞれ請求項４ないし７とする。
　
　訂正事項ｅ
　　明細書の段落０００８の記載を次のように訂正する。
「【課題を解決するための手段】
　　上記目的を達成するために本発明に係る高圧放電ランプの製造方法は、副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量がｌ０ｐｐｍ以下のタングステンからなる一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するように配設されており、かつ前記電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定された高圧放電ランプの製造方法であって、一対の電極の少なくとも一方の電極軸の先端部を溶融することにより、軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大きく、かつ凸曲面の形状をなす電極部を形成する電極部形成工程と、前記一対の電極を、その先端部同士が所定間隔をおいた状態で対向するように発光管に封止する封止工程と、前記電極部の、相手方の電極先端部に対向する部分に突起部を形成する突起部形成工程とを含み、前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質がｌ×ｌ０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜ｌ×ｌ０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにしたことを特徴とする。」
　
　訂正事項ｆ
　　明細書の段落００１１の記載を次のように訂正する。
「ここで、前記突起部形成工程において、上記範囲内の周波数で点灯することにより、電極先端部に突起部が効果的に形成される。」
　
　訂正事項ｇ
　　明細書の段落００１２の記載を次のように訂正する。
「また、前記封止工程は、定常点灯時における発光管内の水銀蒸気圧が１５ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下となるような量の水銀を封入する水銀封入工程を含むことが望ましい。」
　
　訂正事項ｈ
　　明細書の段落００８９の記載を次のように訂正する。
「【発明の効果】
　以上説明したように本発明に係る高圧放電ランプの製造方法によれば、一対の電極の少なくとも一方の電極軸の先端部を溶融することにより軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大きく、かつ凸曲面の形状をなす電極部を形成する電極部形成工程と、前記一対の電極を、その先端部同士が所定間隔をおいた状態で対向するように発光管に封止する封止工程と、前記電極部の、相手方の電極先端部に対向する部分に突起部を形成する突起部形成工程とを含み、前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質がｌ×ｌ０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜ｌ×ｌ０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにしたので、これによって製造された高圧放電ランプは、電極先端部の熱容量が増大し、点灯時に溶融・変形しにくくなると共に、放電アークを電極先端部の前記突起部が形成された箇所に安定して集束させることができる。」
　（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａについて；
　　「一対の電極」を「副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量がｌ０ｐｐｍ以下のタングステンからなる一対の電極」と訂正することは、明細書の段落００２８の記載に基づき電極の成分を限定するものであり、電極間距離について、「電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定」と訂正することは、明細書の段落００１９の記載に基づき限定を付加したものであり、「電極部」を「凸曲面の形状をなす電極部」と訂正することは、明細書の段落００４８の記載に基づき形状を限定するものであり、封止工程について、「前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質がｌ×ｌ０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜ｌ×ｌ０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、」と訂正することは、訂正前の請求項５及び明細書の段落００４５の記載に基づき限定を付加したものであり、突起部形成工程について、「突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにした」と訂正することは、訂正前の請求項３及び明細書の段落００３８の記載に基づき限定を付加したものであり、これら訂正はいずれも特許請求の範囲の減縮を目的とした訂正に該当し、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
　訂正事項ｂについて；
　　請求項を削除することは、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであって、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
　訂正事項ｃについて；
　　請求項の項番号を繰り上げて請求項２とする訂正は、上記訂正事項ｂに基づき請求項の項番号を整理をするものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、また、「１５Ｍｐａ以上３５Ｍｐａ以下」を「１５ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下」と訂正することは、明細書の段落００２０の記載に基づく誤記の訂正を目的とするものであって、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
　訂正事項ｄについて；
　　これらの請求項の項番号を繰り上げる訂正は、上記訂正事項ｂ及びｃに基づき請求項の項番号を整理をするものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
　訂正事項ｅないしｈについて；
　　これらの訂正は、上記訂正事項ａ及びｃとの整合を図るものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、また、実質上特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
　（３）むすび
　したがって、上記各訂正事項による訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについての判断
　（１）本件発明
　上述のとおり、本件訂正請求は認められるので、本件発明は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし７に記載された事項により特定される次のとおりのものである。（以下、「本件発明１」、「本件発明２」・・・「本件発明７」という。）
　【請求項１】　副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量がｌ０ｐｐｍ以下のタングステンからなる一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するよう配設されており、かつ前記電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定された高圧放電ランプの製造方法であって、
　一対の電極の少なくとも一方の電極軸の先端部を溶融することにより、軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大きく、かつ凸曲面の形状をなす電極部を形成する電極部形成工程と、
　前記一対の電極を、その先端部同士が所定間隔をおいた状態で対向するように発光管に封止する封止工程と、
　前記電極部の、相手方の電極先端部に対向する部分に突起部を形成する突起部形成工程とを含み、
　前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質がｌ×ｌ０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜ｌ×ｌ０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、
　前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにしたことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
　【請求項２】　前記封止工程は、定常点灯時における発光管内の水銀蒸気圧が１５ＭＰａ以上３５ＭＰａ以下となるような量の水銀を封入する水銀封入工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプの製造方法。
　【請求項３】　請求項１または請求項２に記載の高圧放電ランプの製造方法によって製造されたことを特徴とする高圧放電ランプ。
　【請求項４】　一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するように配設され、かつ前記電極の先端部に突起部が形成されている高圧放電ランプの点灯方法であって、
　前記突起部の成長により電極間距離が正規の値より減少した場合に、両電極間に流れる放電アーク電流を強制的に増大させて点灯すると共に、前記突起部の長さが減少して電極間距離が正規の値より増加した場合に、放電アーク電流を強制的に減少させて点灯するようにしたことを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。　　　　　　　　　　　　　　
　【請求項５】　一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するように配設され、かつ前記電極の先端部に突起部が形成されている高圧放電ランプの点灯方法であって、
　前記突起部の成長により電極間距離が正規の値より減少した場合に、両電極間に通電する交流の周波数を５０Ｈｚ未満または７５０Ｈｚ以上の第１の周波数に設定すると共に、前記突起部の長さが減少して電極間距離が正規の値より増加した場合に、両電極間に通電する交流の周波数を５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の第２の周波数に設定することを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。
　【請求項６】　請求項４に記載の高圧放電ランプの点灯方法に用いるためのランプ点灯装置であって、
　高圧放電ランプに通電する電流を生成する電流生成手段と、
　ランプ電圧を検出する電圧検出手段と、
　前記電圧検出手段による検出結果に基づき、前記電流生成手段を制御して放電アーク電流の大きさを変化させる制御手段とを備えることを特徴とするランプ点灯装置。
　【請求項７】　請求項５に記載の高圧放電ランプの点灯方法に用いるためのランプ点灯装置であって、
　高圧放電ランプに通電する交流電流を生成する電流生成手段と、
　ランプ電圧を検出する電圧検出手段と、
　前記電圧検出手段による検出結果に基づき、前記電流生成手段を制御して、交流電流の周波数を変更させる制御手段とを備えることを特徴とするランプ点灯装置。
　（２）申立ての理由の概要
　特許異議申立人　山田保則　は、訂正前の請求項１ないし６に係る発明は下記の甲第１ないし５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない発明であって、それらの特許は取り消されるべきものである旨主張している。
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　
甲第１号証：特開平１０−　９２３７７号公報
甲第２号証：特開平　６−　１３０２９号公報
甲第３号証：特開平　５−　５４８５５号公報
甲第４号証：特開平１１−１４９８９９号公報
甲第５号証：特開平１１−２９７２６８号公報
　
　（３）対比・判断
　申立てのあった訂正前の請求項１ないし６に係る発明の内、訂正前の請求項２、３及び５に係る発明は上記訂正請求により削除されている。
　訂正前の請求項１に係る発明は上記訂正により本件発明１となっているので、以下、本件発明１について検討すると、
　本件発明１と特許異議申立人が提出した甲第１ないし５号証に記載されている発明を対比すると、当該いずれの甲号証にも、高圧放電ランプの製造に際し、「副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量がｌ０ｐｐｍ以下のタングステンからなる一対の電極」とし、「電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定」し、「封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質がｌ×ｌ０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜ｌ×ｌ０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程」を含ませ、「突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにした」構成は記載されていない。そして、本件発明１は、当該構成及び当該構成以外の本件発明１の構成と相俟って、「電極先端部の熱容量が増大し、点灯時に溶融・変形しにくくなると共に、放電アークを電極先端部の前記突起部が形成された箇所に安定して集束させることができる。」という作用効果を奏するものと認められる。したがって、本件発明１は、上記各甲号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　また、申立てのあった訂正前の請求項４及び６に係る発明に対応する本件発明２及び３は、いずれも本件発明１を記載した請求項１を引用するものであるから、本件発明１と同様に上記各甲号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　なお、特許異議申立人は、特許異議申立書において、「甲第３号証刊行物の記載から、高圧放電ランプの点灯中、ハロゲンサイクル作用によりタングステンが電極の温度点の高い部分に堆積し、電極間距離を短縮させて行くように成長する現象があることが従来から知られていて公知である以上、このハロゲンサイクル作用による電極上のタングステンの堆積成長現象を利用して、高圧放電ランプを所定時間交流で点灯させて電極先端部に突起部を形成することは、当業者であれば何の困難性を伴うことなく容易になし得ることと認められる。」（特許異議申立書第２０頁第８〜１６行）と主張しているのでこの点について検討すると、
　甲第３号証には、メタルハライドランプの点灯中、ハロゲンサイクル作用によりタングステンが電極の温度点の高い部分に堆積し、これが次第に成長して電極先端がどんどん伸びていき、電極間距離を短縮させランプ特性を大幅に変動させる現象があることが記載されている。そして、当該課題を解決するために、電極軸の軸部分よりも大きく、かつ球面部の形状をなす電極軸の先端部を形成することにより、電極先端にタングステンが付着し発達するのを防止するメタルハライドランプが甲第３号証に記載されている。してみれば、甲第３号証は、当該電極軸の先端部と同様の構成である本件発明１の「電極軸の軸部分よりも大きく、かつ凸曲面の形状をなす電極部」にハロゲン作用によりタングステンを付着させて発達させることを想起させることの阻害要因というべきものである。したがって、特許異議申立人の上記主張は採用することはできない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、本件の請求項１ないし３に係る特許は、特許異議申立ての理由及び証拠によっては取り消すことができない。
　また、他に本件の請求項１ないし３に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年１月１６日（２００４．１．１６）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
高圧放電ランプ、当該ランプの製造方法および当該ランプの点灯方法並びに点灯装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　
副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量が１０ｐｐｍ以下のタングステンからなる
おり、かつ前記電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定された
　一対の電極の少なくとも一方の電極軸の先端部を溶融することにより、軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大き
く、かつ凸曲面の形状をなす
　前記一対の電極を、その先端部同士が所定間隔をおいた状態で対向するように発光管に封止する封止工程と、
　前記電極部の、相手方の電極先端部に対向する部分に突起部を形成する突起部形成工程
とを
み、
　
前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質が１×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜１×１０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、
　
前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにした
　【請求項
２
Ｐ
Ｐ
１に
　【請求項
３
または
２
　【請求項
４
　前記突起部の成長により電極間距離が正規の値より減少した場合に、両電極間に流れる放電アーク電流を強制的に増大させて点灯すると共に、前記突起部の長さが減少して電極間距離が正規の値より増加した場合に、放電アーク電流を強制的に減少させて点灯するようにしたことを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。
　【請求項
５
　前記突起部の成長により電極間距離が正規の値より減少した場合に、両電極間に通電する交流の周波数を５０Ｈｚ未満または７５０Ｈｚ以上の第１の周波数に設定すると共に、前記突起部の長さが減少して電極間距離が正規の値より増加した場合に、両電極間に通電する交流の周波数を５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の第２の周波数に設定することを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。
　【請求項
６
４
　高圧放電ランプに通電する電流を生成する電流生成手段と、
　ランプ電圧を検出する電圧検出手段と、
　前記電圧検出手段による検出結果に基づき、前記電流生成手段を制御して放電アーク電流の大きさを変化させる制御手段とを備えることを特徴とするランプ点灯装置。
　【請求項
７
５
　高圧放電ランプに通電する交流電流を生成する電流生成手段と、
　ランプ電圧を検出する電圧検出手段と、
　前記電圧検出手段による検出結果に基づき、前記電流生成手段を制御して、交流電流の周波数を変更させる制御手段とを備えることを特徴とするランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、ショートアーク型の高圧放電ランプ、当該ランプの製造方法および当該ランプの点灯方法並びに点灯装置に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、液晶プロジェクタ等の投射型画像表示装置の開発・展開が活発に図られている。かかる投射型表示装置には点光源に近い高輝度の光源が必要であり、一般的にショートアーク型の超高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの高圧放電ランプが用いられている。
　【０００３】
　当初、投射型表示装置用の光源として採用されているショートアーク型の超高圧水銀ランプ及びメタルハライドランプでは、従来のロングアーク型の一般照明用高圧放電ランプと同一構成のタングステン電極が用いられてきた。
　図８は、当該ロングアーク型の高圧放電ランプにおける電極５０の構成を示す図である。同図に示すように、この電極５０は、タングステン電極軸５１の先端部に線径の細いタングステン線からなるコイル５２を取り付けて形成される。このコイル５２は、放熱の作用を有し、電極の過熱防止を目的として付着されるものである。
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】
　ところが、このような電極５０を用いたショートアーク型ランプでは、電極間距離が短いため、特に電極先端部５３がロングアーク型のランプよりさらに高温になり、コイル５２の放熱だけでは、タングステン電極物質の溶融・蒸発と電極先端部の変形・損耗を避けることができず、発光管黒化によるランプの光束劣化も増大し、ランプの長寿命化が難しいことが判明した。
　【０００５】
　一方、投射型表示装置用のショートアーク型高圧放電ランプに関する最近の動向としてスクリーン面上の輝度向上が図られており、このために反射ミラー系と組み合わせたときの光利用効率を高めるために、電極間距離が従来の２．０〜５．０ｍｍの範囲から２．０ｍｍ以下へと短縮された、さらにショートアーク型のランプの開発が進められている。このような、よりショートアーク型のランプに新たな固有の問題として、図９に示すように、ランプの点灯時間の経過に連れて当初電極５０と５５の先端部の中心付近に形成されていた電極輝点（陰極動作時に電子電流が放射される箇所）が一カ所に安定することなく無秩序に移動するというアークジャンプ現象がより顕著に発生することが判明した。
　【０００６】
　このようなアークジャンプ現象が発生すると、放電アークが反射ミラー系と組み合わされたランプユニットの光軸から外れるために、かかるランプユニットで照射されたスクリーン面上の輝度が大きく変動することになる。市場からは、かかるアークジャンプ現象によるスクリーン面上の輝度変動が確実に抑制された高品質のショートアーク型高圧放電ランプの開発が要請されている。
　【０００７】
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、寿命が比較的長く、かつ、アークジャンプの生じにくい高圧放電ランプを提供すると共に、そのような高圧放電ランプの製造方法、点灯方法および点灯装置を提供することを目的とする。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】
　上記目的を達成するために本発明に係る高圧放電ランプの製造方法は、
副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｕ及びＴｈの元素の総含有量が１０ｐｐｍ以下のタングステンからなる
おり、かつ前記電極間の距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定された
く、かつ凸曲面の形状をなす
とを
み、前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質が１×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜１×１０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにした
　【０００９】
　このように電極部形成工程において、軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大きい電極部が形成されることにより電極先端部の熱容量が従来よりも大きくなり、熱による変形・消耗がしにくくなる。
　【００１０】
　また、突起部形成工程において電極の先端部に突起部が形成されることにより、当該高圧放電ランプを点灯したときに当該突起部に放電アークを安定して集束させることができ、アークジャンプの発生を抑えることができる。
　【００１１】
　ここで、前記突起部形成工程において
、上
　【００１２】
　また、前記封止工程は、定常点灯時における発光管内の水銀蒸気圧が１５Ｍ
Ｐ
Ｐ
。
　【００１３】
　また、本発明に係る高圧放電ランプは、上記高圧放電ランプの製造方法によって製造されていることを特徴としている。
　【００１４】
　また、本発明に係る高圧放電ランプの点灯方法は、一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するように配設され、かつ前記電極の先端部に突起部が形成されている高圧放電ランプの点灯方法であって、前記突起部の成長により電極間距離が正規の値より減少した場合に、両電極間に流れる放電アーク電流を強制的に増大させて点灯すると共に、前記突起部の長さが減少して電極間距離が正規の値より増加した場合に、放電アーク電流を強制的に減少させて点灯するようにしたことを特徴としている。
　【００１５】
　ここで、本発明に係るランプ点灯装置は、上記高圧放電ランプの点灯方法に用いるためのランプ点灯装置であって、高圧放電ランプに通電する電流を生成する電流生成手段と、ランプ電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段による検出結果に基づき、前記電流生成手段を制御して放電アーク電流の大きさを変化させる制御手段とを備えることを特徴としている。
　【００１６】
　また、本発明に係る高圧放電ランプの点灯方法は、一対の電極が、その先端部同士が発光管内で対向するように配設され、かつ前記電極の先端部に突起部が形成されている高圧放電ランプの点灯方法であって、前記突起部の成長により電極間距離が正規の値より減少した場合に、両電極間に通電する交流の周波数を５０Ｈｚ未満または７５０Ｈｚ以上の第１の周波数に設定すると共に、前記突起部の長さが減少して電極間距離が正規の値より増加した場合に、両電極間に通電する交流の周波数を５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の第２の周波数に設定することを特徴とする。
　【００１７】
　ここで、本発明に係るランプ点灯装置は、上記高圧放電ランプの点灯方法に用いるためのランプ点灯装置であって、高圧放電ランプに通電する交流電流を生成する電流生成手段と、ランプ電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段による検出結果に基づき、前記電流生成手段を制御して、交流電流の周波数を変更させる制御手段とを備えることを特徴とする。
　【００１８】
　【発明の実施の形態】
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
　図１は、本発明の実施の形態に係る超高圧水銀ランプ１００の発光管構造を示す図であり、便宜上、電極が露出する部分での断面図で示している。
　同図に示すように超高圧水銀ランプ１００は、石英で形成されたほぼ回転楕円体形状の発光管１に、一対のタングステン電極２及び３が発光管両端部においてそれぞれモリブデン箔４、５を接続された状態で気密封着される。モリブデン箔４、５は、その外側にそれぞれ外部モリブデンリード線６及び７が接続されて発光管１外部に導出される。
　【００１９】
　ここで、タングステン電極２及び３の先端部同士の間隔、すなわち電極間距離Ｄｅは、従来は２．０〜５．０ｍｍの範囲に設定されていたが、本実施の形態ではランプの光利用効率をより高めるためにＤｅの値は、０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定される。なお、本明細書において、ｎ１〜ｎ２と表記する場合は、下限ｎ１および上限ｎ２の数値を含む範囲を示すものとする。
　【００２０】
　発光管１内部の発光空間８内には、発光物質である水銀９及び始動補助用としてのアルゴン、クリプトン、キセノンなど希ガスと、併せて沃素、臭素などのハロゲン物質が封入されている。この場合、前記水銀９の封入量は、発光管内容積あたり１５０〜３５０ｍｇ／ｃｍ３（ランプ定常点灯時の水銀封入圧力にして約１５ＭＰａ〜３５ＭＰａに相当）の範囲に、前記希ガスのランプ冷却時の封入圧力は、０．０１ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲にそれぞれ設定されている。
　【００２１】
　なお、前記ハロゲン物質としては、従来から１×１０−１０〜１×１０−４ｍｏｌ／ｃｍ３の範囲の臭素が用いられており、これはいわゆるハロゲンサイクル作用により電極から蒸発して石英発光管内面に付着したタングステンを元の電極に戻して発光管黒化を抑制するという機能を果たすために封入されるものである。さらに、前記発光管１の管壁負荷Ｗｅ（ランプ入力を前記発光管１の容囲器全内表面積で除した値）は、石英発光管で得られる最高に近いランプ効率を実現するために、０．８Ｗ／ｍｍ２以上の比較的高い範囲に設定されている。つまり、高圧放電ランプのランプ効率は基本的に管壁負荷Ｗｅとともに上昇するので、ランプ効率を高めるためにＷｅ値は定常点灯で石英発光管に許容できる限界温度（約１３５０Ｋ）に相当する範囲まで高められている。
　【００２２】
　図２は、上記高圧放電ランプ１００を組み込んだランプユニット２００の構成を示す一部切欠き斜視図である。同図に示すように、ランプユニット２００は、発光管１の片方の管端部に口金１０が装着され、スペーサ１１を介して反射ミラー１２に、その放電アークの位置が反射ミラー１２の光軸と一致するように調整された状態で取り付けられて構成される。超高圧水銀ランプ１００の両電極には、反射ミラー１２に穿設された貫通孔１５を通過して外側に引き出されたリード線１４および端子１３を介してそれぞれ電流が供給されるようになっている。
　【００２３】
　図３は、電極２の先端部の形状を示す図である。タングステンの電極軸２１の先端には、当該電極軸２１より大径であって先端に向けてほぼ半球状をした電極部２２を有し、その頂点部に突起部２４を形成される。これにより、ランプの長寿命化とアークジャンプの発生防止の効果を得ることができるようになった。なお、電極３も全く同じ形状なので、以下において電極の形状などを説明する際には、特別の場合を除き、図３により電極２に付された番号のみを用いて示すことにする。
　【００２４】
　次に、図３に示すような電極形状を発明するにいたった経過およびこのような形状によって得られる効果を実験結果と共に詳しく説明する。
　まず、本発明者は、電極先端部の形状を除き、図１の高圧放電ランプ１００と同じ基本的構造をもつ複数の試験ランプを用いて、点灯時間の経過に伴って生じるアークジャンプ現象の発生を効果的に阻止するための一連の検討を行った。
　【００２５】
　ここで、用いた試験ランプの具体的な発光管設計として、ランプ入力Ｗｌａは１５０Ｗに設定し、前記発光管１の管寸法は管中央部の最大管外径ＤＯ９．４ｍｍ（最大管内径Ｄｉ４．４ｍｍ）、電極間距離Ｄｅ１．１ｍｍ、管全内容積０．０６ｃｍ３、管全長ＬＯ５７ｍｍ、容囲器全内表面積ＳＩ　１６０ｍｍ２に設定した。この管寸法では、前記発光管１の管壁負荷Ｗｅは０．９Ｗ／ｍｍ２となる。
　【００２６】
　また、管内には水銀１３．８ｍｇ（単位管内容積あたり２３０ｍｇ／ｃｍ３、点灯時の水銀蒸気圧約２３ＭＰａに相当）とアルゴン２０ｋＰａを封入した。また、前記ハロゲンとして、１０−６ｍｏｌ／ｃｍ３の臭素をＣＨ２Ｂｒ２の組成で封入した。なお、ここで臭素の封入組成は、ＨＢｒまたはＨｇＢｒ２でも構わない。
　【００２７】
　前記試験ランプの点灯試験は、図２に示した前記ランプユニット２００に組み立て、点灯装置として矩形波点灯のフルブリッジ方式電子安定器を用い、発光管１を水平位置に保って３．５時間点灯／０．５時間消灯サイクルで行なった。この場合、前述のように、アークジャンプ現象の発生が、使用する電子安定器に左右されることの要因を探索するために、前記矩形波点灯の周波数を５０〜１０００Ｈｚの範囲で変化させてみた。アークジャンプ現象の観測は、特定の点灯時間経過後の前記試験ランプ（各試験ごとのランプ数５本）を２時間点灯し、その間の現象発生の有無を調べることで行なった。
　【００２８】
　（実験１）
　まず、本発明者は、最初の予備検討で、前記電極として図８に示したような従来のロングアーク型ランプ用の電極５０を用いた試験ランプを準備して、点灯時間の経過に伴うアークジャンプ現象の発生状態を調べた。
　この場合、線径０．４ｍｍのタングステン製の電極軸５１の先端部に、線径０．２ｍｍのタングステン線の２層巻のコイル５２（コイル巻数８ターン）を挿入・固定したものを用いた。前記電極軸５１及び前記コイル５２の材料としては、副成分組成Ａｌ、Ｃａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｏ，Ｕ及びＴｈの元素の総含有量を１０ｐｐｍ以下に抑えた高純度タングステンを用いている。このような高純度タングステン材料の採用は、ランプ寿命中の発光管黒化を抑制して光束維持率の改善に効果があることが知られている。　この予備実験により、次の表１に示すような結果が得られた。
　【００２９】
　【表１】
　【００３０】
　本実験により次のような事実が判明した。
（１）従来ロングアーク型ランプ用電極５０を用いた全ての試験ランプにおいて、点灯時間５００時間以内においてアークジャンプ現象が発生した。実験後の試験ランプの電極を調べると、その先端部の変形・損耗が進んでいることが観測された。
（２）アークジャンプ現象の発生状態と矩形波点灯周波数の相関関係を観てみると、表１に示すように、アークジャンプ現象が発生する点灯時間が、点灯周波数７００Ｈｚ以下の範囲では長くなり、７００Ｈｚより高い範囲では短くなる傾向が認められた。
　【００３１】
　以上から、従来ロングアーク型ランプ用電極５０を用いる限り、本発明が目的とするよりショートアーク型でアークジャンプ現象が確実に抑制された高圧放電ランプは得られないことが分かった。また、アークジャンプ現象の発生と矩形波点灯周波数との間に何らかの相関関係があることも判明した。
　（実験２）
　本発明者は、第２の検討としてランプの電極先端部の変形・損耗を抑えることでアークジャンプ現象が抑制されることを期待して、電極先端部に大径部を有する電極を使用して実験を行った。
　【００３２】
　図４（ｂ）は、当該電極の先端部の形状を示す一部切欠き断面図である。電極軸２１の先端にほぼ半球状の電極部２２が形成されている。
　このような形状は、まず、図４（ａ）に示すように、タングステンの電極軸２１の先端部にタングステン線コイル２３を取付けて、この電極軸２１の先端部及びコイル２３の一部を溶融・加工することにより得られる。本実験例では、具体的に、線径０．４ｍｍのタングステン電極軸２１に線径０．２ｍｍのタングステン線の２層巻コイル２３（コイル巻数８ターン）を挿入・固定し、タングステン電極軸２１と前記コイル２３の先端部を、アルゴンプラズマ溶接装置を用いた放電加工方法により溶融・加工した。
　【００３３】
　図５は、当該アルゴンプラズマ溶接装置の構成を示す図である。同図に示すようにプラズマトーチ４０は、ノズル４１内に陰極棒４２を遊挿して構成され、電極軸２１と陰極棒４２の高電圧を印加してアーク放電をさせつつ、ノズル４１を介して、アルゴンを含む作動ガスを供給することにより高温のプラズマを発生させて、溶融加工するものである。この放電加工では、（ｉ）前記電極部２２の形状を半球状の凸曲面をなすように加工し、かつ（ｉｉ）溶融・加工された前記電極部２２の内部に空孔などの欠陥が残存しないように、製造プロセス条件として複数発の間欠的な放電アーク加工（アーク電流３２Ａ×時間３０ｍｓｅｃで５〜８発）と特定の冷却時間（１．５〜３．０ｓｅｃ）を組み合わせることにより、前記電極部２２の加工温度を適切に制御して行った。
　【００３４】
　このような当該電極軸２１の先端に大径部の電極部２２を設けることにより、先端部での熱容量が増大するためアーク放電により溶融変形しにくくなると共に、溶融加工により、電極部２２がほぼ一体としてコイル２３に繋がるので、熱が速やかにコイル２３に伝導されて電極部２２における温度が上がりにくくなり、電極物質の溶融・蒸発による電極先端部の変形・損耗が抑制されて、ランプの長寿命化が得られるものである。
　【００３５】
　上記図４（ｂ）に示すような改良電極を形成して、試験ランプを作製し、上記実験１と同様にして、点灯時間とアークジャンプ現象の発生の有無の関係を調べたところ次の（表２）に示すような実験結果が得られた。
　なお、この実験で用いた試験ランプの電極構成を除く具体的ランプ及び発光管設計は、上記の実験１で用いたものと同一である。
　【００３６】
　【表２】
　【００３７】
　この表２に示すように、溶融・加工された前記電極部を備えた電極を用いた試験ランプにおいては、アークジャンプ現象の発生と電子安定器の矩形波点灯周波数の相関関係がより明確になることが分かった。すなわち、点灯周波数が７００Ｈｚより高い範囲で点灯された全ての試験ランプにおいて、アークジャンプ現象が点灯時間５００時間以内で発生した。これは、実験１におけるロングアーク型ランプ用電極を用いたランプの結果とほぼ同様である。他方、点灯周波数が５０〜７００Ｈｚの範囲で点灯された前記試験ランプでは、アークジャンプ現象が発生するまでの点灯時間が著しく長くなり、実際に試験された前記試験ランプ２５個のうち２３個においてアークジャンプ現象が点灯時間３０００時間まで未発生であり、実験１の場合に比べてランプ寿命が飛躍的に延びているのが分かる。
　【００３８】
　このように７００Ｈｚの点灯周波数を境にして実験結果に大きな隔たりが生じたのは、単に電極軸２１の先端を大径部にしたことのみに起因するものではないと考えられる。そこで、本発明者は、アーク放電における電極先端部の変形の様子を詳細に観察したところ、点灯周波数７００Ｈｚより高い範囲で点灯されて、点灯時間５００時間以内にアークジャンプ現象が発生した試験ランプの電極の先端部は、変形・損耗が比較的に進んで、当初の半球状を維持していないことが判明した。これに対して、点灯周波数５０〜７００Ｈｚの範囲で点灯され、３０００時間までアークジャンプ現象が未発生の前記試験ランプでは、半球状の電極先端部の変形・損耗は軽微であると共に、その電極軸のほぼ延長線上（半球状の中心部付近）に突起部が形成されているのが観察された。
　【００３９】
　図６は、このときの電極２、３の形状を示す図である。それぞれの電極部２２、３２の半球部の中心付近（相手方電極と最も近い箇所）に突起部２４．３４が形成されており、放電アークは、両突起部２４、３４間で安定して形成され、アークジャンプ現象が発生しにくい状態になっている。これにより電極軸の先端部に大径部で相手方電極方向に向けて凸曲面をなす電極部を形成し、その先端の中心付近に突起部を形成することこそが、ショートアーク型でアークジャンプ現象を確実に抑制できる効果的な構成であることが明らかとなった。
　【００４０】
　さらに、上記突起部が前記試験ランプの点灯試験により形成される過程を詳しく調べてみると、当該突起部は点灯時間が１０時間以内（平均２〜３時間）の初期の段階で形成されることが確認された。このような突起部が形成される現象は、封入臭素によるハロゲンサイクル作用により、前記電極から蒸発したタングステンが特に最高温の前記電極部先端部の中心付近に戻されて集積されることによって生じるものと考察される。
　【００４１】
　一般に、ハロゲンサイクルの程度は、電極部の温度と管壁温度およびハロゲン物質の量により大きく影響される。そして、大径の電極部２２の形成により熱容量が大きくなってその昇温がロングアーク型の電極の場合よりも抑えられ、先端部のアーク放電の生じる高温部位のみに集中してタングステンが集積しやすくなったために、突起部が形成されるようになったと考えられる。
　【００４２】
　形成された突起部に関するもうひとつの特徴は、初期点灯による前記突起部２４の形状がその後の点灯時間３０００時間において変化せずに保たれることである。これは、突起部の形状がある特定の大きさ（本実験例では、突起部の平均高さ約０．０５ｍｍ）になると、突起部２４におけるタングステン物質の上記ハロゲンサイクル作用による集積と温度による蒸発が均衡するからといえる。さらにこれが、点灯時間３０００時間を通じて放電アークを前記電極先端部の中心付近に安定して集束させて、アークジャンプ現象の発生を抑制しているものといえる。
　【００４３】
　他方、矩形波点灯周波数７００Ｈｚより高くなると断続的にアークジャンプ現象が顕著に発生するのは、本発明が目的とする電極管距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍというより短い範囲にあり、かつ発光管内の水銀蒸気圧が１５ＭＰａ〜３５ＭＰａという高い範囲にある高圧放電ランプにおいては、発光管内の音響共鳴が７００Ｈｚより高く１０００Ｈｚまでの低い点灯周波数領域でも発生し易く、これが基本的に放電アークの不安定性に繋がって電極先端部の変形・損耗を加速させて、最終的にアークジャンプ現象の発生の引き金になっているからであると考えられる。
　【００４４】
　以上の考察から、ショートアーク型の高圧放電ランプに関して、点灯時間の経過に伴うアークジャンプ現象の発生を実際上ほぼ確実に抑制するには、基本的に凸曲面の形状をなすように加工された電極先端部の中心付近に放電アークを安定させるための突起部を設ければよいことが明らかとなった。
　（実験３）
　本発明者は、前記電極部２２の中心付近に突起部２４が形成される現象とハロゲンサイクル作用を行う臭素の封入量の関係を明らかにするために、前記発光管１の臭素封入量を１×１０−１０〜１×１０−４ｍｏｌ／ｃｍ３の範囲で変えた試験ランプを準備して、点灯周波数１５０Ｈｚの矩形波点灯によるエイジングで前記突起部２４が形成される現象を調べてみた。
　【００４５】
　この場合、臭素封入量以外のランプ及び発光管設計は、上記実験２のときと同一である。この実験により、前記発光管１の臭素封入量が１×１０−９〜１×１０−５ｍｏｌ／ｃｍ３の範囲であれば、放電アークが集束されるような形状からなる前記突起部２４が、初期点灯１０時間以内に、前記電極部２２の中心付近に形成されることが分かった。そして、かかるランプではアークジャンプ現象が点灯時間３０００時間まで実際上ほぼ確実に抑制されることを確認した。
　【００４６】
　この場合、臭素封入量が前記範囲より少なくなるとハロゲンサイクル作用が弱すぎて放電アークが集束されるような突起部２４は、前記電極部２２に形成されず、従ってアークジャンプ現象を抑えることはできなかった。他方、前記範囲より多くなると突起部２４そのものは形成されるが、逆にハロゲンサイクル作用が過剰となり突起部２４が針状の比較的大きいものとなって、前記電極部２１が変形してもはや半球状の凸曲面をなさない形状となり、電極先端部の損耗が著しく増大した。
　【００４７】
　上記のように、臭素封入量を前記範囲に規定することにより、本発明の特徴とするアークジャンプ現象の抑制に大きい効果をもつ前記突起部２４を初期点灯段階で比較的容易に形成できる。
　（実験４）
　本発明者は、第４の検討として、アークジャンプ現象抑制に対する前記突起部２４の効果をさらに傍証するために、半球状の凸曲面の形状をなすように加工された電極先端部の中心付近に前もって突起部を設けた電極を準備して、これを用いたランプを点灯周波数１５０Ｈｚの矩形波点灯によりエイジングしたときのアークジャンプ現象の発生状態を調べた。
　【００４８】
　この場合、前記電極２及び３としては、（ｉ）先ず上記第２の検討に用いた先端部が凸曲面の形状をなすように溶融・加工された電極と同じものを準備し、（ｉｉ）次いでその凸曲面の形状をなす前記電極部２２の中心付近に、タングステン線の小片（ψ０．１５ｍｍ×０．７ｍｍ）を前記アークプラズマ溶接装置により溶融・溶着して前記突起部２４と同様のものを形成する、というプロセスで作製した。
　【００４９】
　また、前記発光管１の臭素封入量は、上記結果で初期点灯により前記突起部２４が形成されない範囲にある０．４×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ３の値に設定した。なお、電極及び臭素封入量以外のランプ及び発光管設計は、上記第２の検討のときと同一である。この検討結果からも、定常点灯時の放電アークは前記電極部２２先端の中心付近に安定して集束されて、点灯時間３０００時間までアークジャンプ現象が実際上ほぼ確実に抑制されることを確かめた。
　【００５０】
　以上のように、本発明による半球状の凸曲面の形状をなすように加工された電極先端部の中心付近に突起部を形成することにより、放電アークが前記電極先端部の中心付近に安定して集束され、これによりランプ寿命中のアークジャンプ現象の発生が確実に抑制されることが明らかとなった。さらに、前記突起部は、発光管の臭素封入量を特定範囲に規定し、次いでランプを短時間点灯するという簡易な方法により形成されることが分かった。
　【００５１】
　（実験５）
　最後に、本発明者は、上記初期点灯により突起部２４を形成する方法を、実際のランプに応用したときに起こる問題について検討した。
　すなわち、ハロゲンサイクルを利用して突起部を形成させていくと、電極間距離Ｄｅが減少した場合、ランプ電圧が比較的大きく低下してしまい、このランプ電圧が安定器の設計で決められた所定のランプ電圧値を下回った場合は、ランプ入力電力が低下するために、ランプの光出力、すなわちスクリーン面上の輝度が低下することが分かった。
　【００５２】
　次の（表３）は、電極先端部における突起部の形成により生ずるランプ電圧の変動量ΔＶ１ａの値を示す実験結果である。
　【００５３】
　【表３】
　【００５４】
　同表は、上記表２の試験ランプの初期点灯１０時間後のランプ電圧変動ΔＶｌａを測定した結果を示す。ここで、試験ランプのランプ電圧は、周波数５０〜７００Ｈｚの矩形波点灯で前記電極部２２先端の中心付近に前記突起部２４が形成されたランプでは、平均してΔＶｌａ−６．２Ｖと低下し、他方７００Ｈｚより高い周波数で点灯されて前記突起部２４が形成されないランプでは逆にΔＶｌａ５．７Ｖと上昇している。このように小さな突起部２４の形成により比較的大きなランプ電圧の低下が生じるのは、電極間距離Ｄｅが、２．０ｍｍ以下のショートアーク型のランプにおいては、突起部の高さに小さな変動Δｄｅが生じても、電極間距離Ｄｅに対する変動割合Δｄｅ／Ｄｅの値が、比較的大きくなってしまうことに起因するものである。
　【００５５】
　突起部２４の形成により、せっかくショートアーク型ランプに固有の問題であるアークジャンプ現象の発生を抑制できても、付随的に発生するランプ電圧低下の問題を解決しない限り、本発明にかかる高圧放電ランプの実用化は難しい。そこで、上述のランプ電圧低下の問題を解決するため、予め、電極間距離を突起部の成長分（図６におけるｄ１＋ｄ２）だけ大きく設定しておくようにした。
　【００５６】
　（表３）より、試験ランプの放電アークの平均電位傾度Ｅｌａ＝（平均初期ランプ電圧Ｖｌａ）／（電極間距離Ｄｅ）＝６１．６／１．１＝５６Ｖ／ｍｍとなるので、突起部の形成による平均ランプ電圧変動（低下）ΔＶｌａ＝−６．２Ｖは、電極間距離Ｄｅの変動Δｄｅとして約０．１ｍｍに相当する。そこで、初期点灯による平均ランプ電圧変動（低下）ΔＶｌａ−６．２Ｖ、すなわち電極間距離変動Δｄｅの約０．１ｍｍに留意して、ランプ製造にあたり事前に電極間距離ＤｅＯを１．２ｍｍに設定した試験ランプを製作して、突起部の形成と１０時間エイジング点灯によるランプ電圧変動ΔＶｌａを調べた結果が次の（表４）である。
　【００５７】
　なお、以下の試験ランプの発光管設計は変更記述がない限り上記実験２の場合と同一であり、点灯周波数は、１５０Ｈｚである。
　【００５８】
　【表４】
　【００５９】
　表４に示すように、１０時間の初期点灯により突起部が形成されるのが観測され、このときの平均ランプ電圧変動ΔＶｌａは−６．２Ｖとなり、エイジング点灯後の平均ランプ電圧Ｖｌａはランプ本来の定格値６１Ｖに近い値が得られた。なお、前述のように、ここで形成された前記突起部２４の形状は、その後の点灯時間３０００時間を通じてあまり変化することなく保たれて、従ってランプ電圧Ｖｌａ値は比較的安定し、またアークジャンプ現象の発生も実際上ほぼ確実に抑制されている。
　【００６０】
　このように、ランプの電極間距離Ｄｅを初期点灯によって形成される突起部による変動分Δｄｅだけ前もって補正することにより、所期の光出力を得ることができる。
　（実験６）
　次いで本発明者は、点灯条件を変化させることにより電極間距離Ｄｅを調整する方法を検討し、次の２つの方法を考案した。第１の方法は、放電アーク電流を強制的に増減させる方法であり、第２の方法は、点灯周波数を変化させる方法である。以下、詳説する。
　【００６１】
　（１）放電アーク電流の増減
　放電アーク電流を所定値以上に増大させると電極部の中心付近の温度が上昇し、そこでの温度によるタングステン物質の蒸発がハロゲンサイクル作用による集積に対して増大するために前記突起部が縮小すると考えられる。
　そこで、前記放電アーク電流を平均値で２．４５Ａから２．７２Ａに増大してランプ電圧を測定する実験を行ったところ次の（表５）に示すような実験結果を得ることができた。
　【００６２】
　【表５】
　【００６３】
　（表５）に示すように、初期ランプ電圧が平均６１．２Ｖであったが、その後１０時間点灯することにより、平均６．１Ｖ低下した。ところが、放電アーク電流を増大させると、ランプ電圧が上昇し、前記試験ランプの初期ランプ電圧より平均で３．８Ｖの低下までに回復された。これに対応して突起部の形状も縮小していることが確認された。
　【００６４】
　以上によって、ランプ電圧が正規の値より低下した場合には、アーク放電電流を増加させることにより突起部の長さが縮小しランプ電圧が回復できることが実証された。逆に、ランプ電圧が正規の値より大きくなった場合には、突起部の長さが短く成り過ぎていると考えることができ、アーク放電電流を所定量下げることにより突起部の長さを回復させて、常にランプ電圧を最適化した状態での点灯が可能となる。
　【００６５】
　この点灯方法による確認実験を試みた結果、試験ランプは、点灯時間３０００時間を通じてランプ電圧は比較的安定し、またアークジャンプ現象の発生も抑制されることが確認された。これにより、本点灯方法によればスクリーン面上の輝度変動及び低下がなく長寿命かつ高品質の光出力を得ることができることが実証された。
　【００６６】
　図７は、上記点灯方法を実行するためのランプ点灯装置（安定器）３００の構成を示すブロック図である。同図に示すように本ランプ点灯装置３００は、ＤＣ電源３０１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２、ＤＣ／ＡＣインバータ３０３、高圧発生器３０４、制御部３０５、電流検出器３０６および電圧検出器３０７から構成される。
　【００６７】
　ＤＣ電源３０１は、家庭用の交流１００Ｖにより直流電圧を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、制御部３０５より制御されて所定の大きさの直流電流をＤＣ／ＡＣインバータ３０３に供給する。ＤＣ／ＡＣインバータ３０３は、制御部３０５の指示を受けて所定の周波数の交流矩形電流を生成して高圧発生器３０４に送る。高圧発生器３０４で発生された高電圧は、超高圧水銀ランプ１００に印加される。
　【００６８】
　一方、超高圧水銀ランプ１００のアーク放電電流を検出する電流検出器３０６と、超高圧水銀ランプ１００のランプ電圧を検出する電圧検出器３０７のそれぞれの検出信号が、制御部３０５に入力されており、制御部３０５はこれらの入力信号に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２を制御して所定値の電流を生成させる。
　【００６９】
　具体的には、制御部３０５の内部メモリ内に基準電圧値および制御プログラムが格納されており、検出されたランプ電圧と当該基準電圧値を比較して、前者が後者より低い場合には、高めの放電アーク電流Ａ１を流すようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０２をフィードバック制御し、反対に前者が後者より高い場合には、Ａ１より高い放電アーク電流Ａ２を流すようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０２をフィードバック制御する。基準電圧値としては規格のランプ電圧が設定され、Ａ１、Ａ２の具体的な値は、ランプの種類ごとに実験などにより予め求められるものである。
　【００７０】
　なお、検出されたランプ電圧から、ランプ電圧変動量ΔＶｌａを求めて、当該変動量が所定値以上になったときに始めて上記の放電アーク電流の変更を実行するようにすれば、電流切換え制御の頻度を抑えることができる。
　（２）点灯周波数の変更
　また、実験２で説明したように矩形波点灯の周波数を７００Ｈｚより高くしたときに突起部が形成されなかったことに着目し、矩形波周波数１５０Ｈｚの初期点灯により突起部２４が形成された試験ランプを試みに周波数８００Ｈｚで１０時間点灯し、そのときの突起部２４の形状変化とランプ電圧変動ΔＶｌａの変化を調べる実験を行ったところ、次の（表６）に示すような結果を得た。
　【００７１】
　【表６】
　【００７２】
　同表に示すように突起部が形成された試験ランプを点灯周波数１５０Ｈｚで１０時間点灯するとランプ電圧が初期ランプの状態よりも平均６．０Ｖ低下したが、同じ試験ランプを点灯周波数を８００Ｈｚにして１０時間点灯すると、上記（１）の実験において突起部の形状が縮小したのとは異なり、突起部がほとんど消散している状態が観測された。そして、それに対応してランプ電圧変動ΔＶｌａは小さくなり、ランプ電圧Ｖｌａが初期点灯前の元の値にほぼ近いレベルになることが分かった。
　【００７３】
　このような突起部の消散は、点灯周波数を１５０Ｈｚから８００Ｈｚに高めることにより、前記電極部２２の先端部の温度が上昇してタングステン物質の蒸発が増大することに起因するといえる。さらに、前記突起部２４が消失した前記試験ランプを再度１５０Ｈｚで１０時間のエイジング点灯を行うと、再度前記突起部が形成されて、ランプ電圧Ｖｌａも再度低下することを確かめた。
　【００７４】
　上記のように、点灯周波数により前記突起部２４の形成と消散が繰り返されるという現象に着目して、ランプ点灯装置として（ｉ）エイジング点灯中のランプ電圧の初期値に対する増減±ΔＶｌａを検出して、（ｉｉ）ΔＶｌａ値が−２Ｖになる度毎に矩形波周波数を１５０Ｈｚから８００Ｈｚへ切り変え、他方ΔＶｌａが０Ｖになる度毎に逆に８００Ｈｚから１５０Ｈｚへ切り換える、というフィードバック制御回路を装備したものを用いて、エイジング点灯したときの試験ランプの前記電極部の形状変化とアークジャンプ現象の発生状態を観測した。
　【００７５】
　この結果、前記試験ランプに関して、点灯時間３０００時間を通じて前記電極先端部の変形・損耗は比較的軽微であり、一方アークジャンプ現象もほとんど発生しないことが分かった。なお、この場合のランプ入力変動、すなわちスクリーン面上の輝度変動は、ランプ電圧変動ΔＶｌａ−２Ｖに相当して約１／３に低減されたものとなり、実用上問題とならないことも判明した。
　【００７６】
　このように、エイジング点灯によるランプ電圧変動ΔＶｌａを点灯安定器の矩形波周波数を変えることにより比較的低い値に抑えて制御することも、問題解決のひとつの具体的方式といえる。
　なお、切り換える点灯周波数の組は、１５０Ｈｚと８００Ｈｚの場合に限らない。突起部２４を成長させる場合には７００Ｈｚ以下の他の適当な周波数を選択してもよい。但し、５０Ｈｚ未満になると、極性が反転するまでの時間（半周期）がそれだけ長くなり、その間、陽極となった電極の先端部が過熱し、却って突起部が溶融してしまうおそれがあるので、５０Ｈｚ以上での点灯が望ましい。反対に、突起部を減少させたい場合には、５０Ｈｚ未満か７５０Ｈｚ以上の他の適当な周波数が選択される。
　【００７７】
　このような点灯方法を実施するランプ点灯装置は、図７で示したランプ点灯装置３００と同じ構成となる。但し、制御部３０５における制御内容が異なる。すなわち、電圧検出器３０７により検出されたランプ電圧に基づき、制御部３０５は、ランプ電圧変動ΔＶｌａを求め、それが所定量より大きくなった場合に、その変動量の正負に応じて、上記したように突起部が正常な大きさとなるような周波数を選択して、ＤＣ／ＡＣインバータ３０３に当該点灯周波数の矩形波を生成するように指示するように構成されるものである。
　【００７８】
　上記実験５．６における検討結果から、本発明によりアークジャンプ現象の発生を抑制するために前記電極部２２に前記突起部２４を形成するときに、付随的に発生するランプ電圧変動（低下）によるランプ入力電力低下という問題は、（ａ）電極間距離Ｄｅの事前補正、（ｂ）放電アーク電流による電極間距離Ｄｅの補正制御、（ｃ）矩形波の点灯周波数による電極間距離Ｄｅの補正制御、という３つの有効な手段により解決されることが明らかとなった。
　【００７９】
　以上説明してきたように、本発明により半球状の凸局面の形状をなすように加工された電極先端部の中心付近に突起部を形成することにより、放電アークを前記電極先端部の中心付近に安定して集束せしめて、エイジングにつれてのアークジャンプ現象の発生を確実に抑制でき、さらに付随的に発生するランプ入力電力低下という問題も上記（ａ）〜（ｃ）の３つの有効な手段により解決できて、目的とするよりショートアーク型でありながらスクリーン面上の輝度変動及び低下がない高品質の高圧放電ランプが得られるものである。
（製造方法）
　最後に、上記超高圧水銀ランプ１００の製造方法について、特に初期点灯により電極２の突起部２４を形成する場合について簡単に説明しておく。この超高圧水銀ランプ１００の製造方法は大まかに次の３段階に分けることができる。
　【００８０】
　（１）電極部形成工程
　図４で説明したように、タングステンの電極軸２１の先端部に二層に巻かれたタングステンコイル２３を取り付けて（図４（ａ））、その先端部をアルゴンプラズマ溶接機（図５参照）で溶融・加工してほぼ半球状の電極部２２を形成する（図４（ｂ））。
　【００８１】
　（２）電極封止工程
　図４（ｂ）のように形成された一対の電極のそれぞれにモリブデン箔・外部モリブデンリード線を接続し、その電極間間隔が、正規の出力を得るための距離ＤｅよりΔｄｅだけ長い間隔で対向する状態で発光管１の両端部に封止する。この際に、内部の空気が抜かれると共に、上述した量の水銀およびハロゲン物質などが封入される。なお、Δｄｅの値は、次の突起部形成工程において両電極に形成される突起部の高さの和にほぼ等しい値であって、実験などにより予め求められるものである。
　【００８２】
　（３）突起部形成工程
　上記電極が封止された超高圧水銀ランプ１００を矩形波電流により所定時間だけ点灯し、電極部２２の先端に突起部２４を形成する。この所定時間は、突起部２４が所定高さまで成長し、ハロゲンサイクル作用によりその高さが安定するまでに要する時間が望ましく、各種の条件により若干異なる。本実施の形態においてはおよそ３時間程度に設定される。
　【００８３】
　この際、交流の矩形波点灯が行われるが、その周波数は５０〜７００Ｈｚの範囲内の適当な周波数が設定される。これにより、上述したように半球状の電極部の先端の中心部に突起部が形成される。
　以上により、図３のような電極を備えた超高圧水銀ランプ１００が製造される。
（変形例）
　なお、本発明の内容は、上記実施の形態に限定されないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考えることができる。
　【００８４】
　▲１▼上記実施の形態においては、電極軸先端の電極部の形状は、ほぼ半球形状としたが、初期点灯により突起部が形成されるのは、最初にアーク放電が生じやすい位置、すなわち相手方電極に一番近接する位置であると考えられるから、半球形状でなくとも相手方電極に対向する面が凸曲面であれば、当該凸曲面の頂部もしくはその付近に突起部が安定して形成される。
　【００８５】
　また、初期点灯におけるハロゲンサイクル作用を使用せず、溶接などによりタングステンのチップを電極部先端に取り付ける方法によれば、上記のように初期点灯において突起部の形成されやすい位置を特に考える必要もないので、先端電極部の熱容量が電極軸の熱容量より大きければ、その形状が凸曲面に限定される必要はない。
　【００８６】
　なお、このように電極先端部を凸曲面形状に限定しない場合には、一般的に当該電極部の軸方向の単位長さ当たりの体積が電極軸の部分より大きくなるように形成しておけば、先端電極部の熱容量（厳密には、軸方向の単位長さ当たりの熱容量）を電極軸の部分より大きくすることができる。
　▲２▼上記実施の形態においては、ハロゲンサイクル作用を起こさせるハロゲン物質として臭素を選択したが、他の適当なハロゲン物質を使用することも可能である。
　【００８７】
　▲３▼上記実施の形態においては、ほぼ半球状の電極部２２の中心部に突起部２４を形成する際に、５０〜７００Ｈｚの範囲の適当な周波数の矩形波電流を通電したが、矩形波に限定されずｓｉｎ波の交流であってもよい。
　▲４▼上記実施の形態においては、電極管距離Ｄｅが０．５〜２．０ｍｍの範囲に、あり、かつ定常点灯時の管内水銀蒸気圧が１５ＭＰａ〜３５ＭＰａの範囲にある超高圧水銀ランプを例にして説明したが、本発明は、アークジャンプ現象が問題となる他の高圧放電ランプにも適用できることは言うまでもない。
　【００８８】
　▲５▼また、上記実施の形態においては、交流型の放電ランプについて説明したが、上記電極形状によるアークジャンプ現象防止の効果は、理論的には直流型の放電ランプにおいても享受し得る筈である。この場合には、少なくとも陽極の電極が、上記突起部を有する凸曲面の先端電極部を有するようにすればよいであろう。
　【００８９】
　【発明の効果】
　以上説明したように本発明に係る高圧放電ランプの製造方法によれば、一対の電極の少なくとも一方の電極軸の先端部を溶融することにより軸方向の単位長さ当たりの体積が、当該電極軸の軸部分よりも大き
く、かつ凸曲面の形状をなす
み、前記封止工程は、前記発光管内のハロゲン物質が１×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ３〜１×１０−５ｍｏｌ／ｃｍ３となるようにハロゲン物質を封入するハロゲン物質封入工程を含み、前記突起部形成工程は、封止された前記一対の電極に周波数が５０Ｈｚ以上７００Ｈｚ以下の交流を所定時間通電して点灯させることにより前記電極部に突起部を形成するようにした
　【００９０】
　これによりアークジャンプ現象の発生をほぼ確実に抑制することが可能となる。また、本発明に係るランプの点灯方法によれば、放電アーク電流や点灯周波数を制御することにより常に最適な電極間距離を維持することができる。
　【００９１】
　したがって、上記高圧放電ランプを、例えば液晶投射型プロジェクタの光源としてこの点灯方法を実施した場合、長時間使用してもスクリーン面上の輝度の変動及び低下のない点灯が可能となる。
　【００９２】
　また、本発明に係るランプ点灯装置によれば、上記点灯方法を実施するのに好適なランプ点灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の実施の形態に係る超高圧水銀ランプの構造を示す断面図である。
　【図２】
　上記超高圧水銀ランプを使用したランプユニットの構成を示す一部切欠き斜視図である。
　【図３】
　上記超高圧水銀ランプにおける電極の形状を示す図である。
　【図４】
　上記電極の製造における電極先端部の溶融・加工の工程を説明するための図である。
　【図５】
　上記電極先端部を溶融・加工するアルゴンプラズマ溶接装置の構成を示す図である。
　【図６】
　上記超高圧水銀ランプにおける電極間のアーク放電の様子を示す図である。
　【図７】
　上記超高圧水銀ランプの点灯装置の構成を示すブロック図である。
　【図８】
　従来のショートアーク型高圧放電ランプ用電極の先端形状を示す図である。
　【図９】
　上記ショートアーク型高圧放電ランプ用電極におけるアークジャンプ現象の発生状態を示す図である。
　【符号の説明】
　　　１　　発光管
　　　２、３　　電極
　　　４、５　　モリブデン箔
　　　６、７　　外部モリブデンリード線
　　　８　　発光空間
　　　９　　水銀
　　１１　　スペーサ
　　１２　　反射ミラー
　　２１，３１　　電極軸
　　２２，３２　　電極部
　　２３，３３　　コイル
　　２４，３４　　突起部
　　４０　　プラズマトーチ
　　４２　　陰極棒
　１００　　超高圧水銀ランプ
　２００　　ランプユニット
　３００　　ランプ点灯装置
　３０１　　ＤＣ電源
　３０２　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　３０３　　ＤＣ／ＡＣインバータ
　３０４　　高圧発生器
　３０５　　制御部
　３０６　　電流検出器
　３０７　　電圧検出器