(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管と、前記放電管の内部にて互いに対向して配置した陰極及び陽極と、を有し、前記放電管の中心軸線が略垂直に設置されるように構成されたショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陰極は先端部と該先端部を支持する芯棒と該芯棒の外面に巻かれたコイルとを有し、前記芯棒の外面には軸線方向に延びる溝が形成され、前記コイルの両側の端部は半径方向内方に曲げられており、該コイルの端部は前記芯棒の溝に係合していることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
請求項１のショートアーク型放電ランプにおいて、
前記芯棒の溝の軸線方向の両側の側面のうちの一方の側面は、前記陰極の先端部の端面によって構成されていることを特徴とする、ショートアーク型放電ランプ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
前記芯棒の溝の軸線方向の寸法は、前記コイルの軸線方向の寸法に等しいことを特徴とする、ショートアーク型放電ランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
前記先端部はトリエーテッドタングステンによって形成され、前記芯棒と前記コイルは高純度のタングステンによって形成されることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を発光する高圧水銀ランプに関し、特に、アーク長が比較的短いショートアーク型放電ランプに関する。本発明は、特に、ショートアーク型放電ランプの陰極に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水銀ランプのうち、アーク長が比較的短い構造のランプはショートアーク型放電ランプと称される。ショートアーク型放電ランプは、高輝度の光を放射することができるため広い分野で用いられる。特に、中心発光波長が３６５ｎｍのｉ線ランプや４３６ｎｍのｇ線ランプは、半導体、液晶、プリント基板等の製造工程における露光用光源及び映写機用として用いられる。
【０００３】
ショートアーク型放電ランプの電極は通常タングステン製であるが、近年、エミッション性能を向上させるために、トリエーテッドタングステン（以下、トリタン）製の電極が用いられる。トリタンはタングステンにトリウムを添加したものである。トリタン製の電極では、トリウムがエミッタとなる。
【０００４】
ショートアーク型放電ランプの陰極は、典型的には、先端部と芯棒からなる。しかしながら、陰極の温度を好適に保持し、エミッション性能を向上させるために、芯棒にコイルが巻かれることがある。しかしながら、コイルの端部が鋭角な部分を有すると、始動時にそこから放電が起きることがあり、好ましくない。このような異常放電を回避する技術が知られている。
【０００５】
特許文献１及び２には、異常放電を回避するために、放電の起点となる電極のコイルの鋭角な部分である根元側の端部を溶融することによって、丸みを形成することが記載されている。特許文献３には、異常放電を回避するために、電極のコイルの両端部の鋭角な部分を溶融することによって、丸みを形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６２８６１号公報（ウシオ電機株式会社）
【特許文献２】特開２００６−７９９８６号公報（ウシオ電機株式会社）
【特許文献３】特開２０１１−６０５２７号公報（岩崎電気株式会社）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のショートアーク型放電ランプの陰極の製造工程では、コイルの端部の鋭角な部分に丸みを形成するために、レーザ線照射又は電子線照射による溶融工程が必要である。この溶融工程は熟練を必要とするばかりでなく、非効率的であり、陰極の製造工程の効率化の妨げとなる。そこで本願の発明者は、異常放電を回避すると同時に、陰極の製造工程を効率化する技術を鋭意検討した。
【０００８】
本発明の目的は、レーザ線照射又は電子線照射による溶融工程を必要とせず、簡単な構成で電極のコイルの端部の鋭角な部分を露出させない、ショートアーク型放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によると、放電管と、前記放電管の内部にて互いに対向して配置した陰極及び陽極と、を有し、前記放電管の中心軸線が略垂直に設置されるように構成されたショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陰極は先端部と該先端部を支持する芯棒と該芯棒の外面に巻かれたコイルとを有し、前記芯棒の外面には軸線方向に延びる溝が形成され、前記コイルの両側の端部は半径方向内方に曲げられており、該コイルの端部は前記芯棒の溝に係合している、としてよい。
【００１０】
本発明の実施形態によると、前記ショートアーク型放電ランプにおいて、
前記芯棒の溝の軸線方向の両側の側面のうちの一方の側面は、前記陰極の先端部の端面によって構成されている、としてよい。
【００１１】
本発明の実施形態によると、前記ショートアーク型放電ランプにおいて、
前記芯棒の溝の軸線方向の寸法は、前記コイルの軸線方向の寸法に等しい、としてよい。
【００１２】
本発明の実施形態によると、前記ショートアーク型放電ランプにおいて、
前記先端部はトリエーテッドタングステンによって形成され、前記芯棒と前記コイルは高純度のタングステンによって形成される、としてよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、レーザ線照射又は電子線照射による溶融工程を必要とせず、簡単な構成で電極のコイルの端部の鋭角な部分を露出させない、ショートアーク型放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの概略構成を示すための簡略化した断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部の拡大断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部の電極マウントにおける電気的接続方法を説明する図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の芯棒の側面構成を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の芯棒の端面構成を説明する図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の芯棒の断面構成を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の先端部の断面構成を説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極のコイルの側面構成を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極のコイルの端面構成を説明する図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極のコイルの端面構成を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の組立工程を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の組立工程を説明する図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの陰極の組立工程を説明する図である。
【図７】図７は、従来のショートアーク型放電ランプの電極における異常放電を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプを説明する。なお、全図において、各部材の厚さ、長さ、形状、部材同士の間隔、隙間等は、理解の容易のために、適宜、拡大・縮小・変形・簡略化等をしている。図の説明の際の上下・左右の表現は、その図を鉛直面内に置いた状態でのその図面の面に沿った方向を表すものとする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプ１０の概略構造を示すための簡略化した断面図である。ショートアーク型放電ランプ１０は、球状の発光部１Ａとその両側の管状のシール管部１Ｂ、１Ｃからなる放電管１を有する。放電管１は石英ガラスによって形成される。放電管１の発光部１Ａにはチップオフ１ｄが形成されている。ランプの製造時に、チップオフ１ｄの位置に取り付けられた排気管から放電管１内に、水銀、不活性ガスを単独またはそれらの混合ガスの形で封入する。
【００１７】
ショートアーク型放電ランプ１０は、陽極２と陰極３を有する。陽極２は先端部２Ａと芯棒２Ｂを含む。陰極３は先端部３Ａと芯棒３Ｂとコイル３Ｃを含む。本実施形態による陰極３の構造は後に詳細に説明する。芯棒２Ｂ、３Ｂには、放電管１の封入後もその中に残った不純物や点灯時に発生する不純物を除去するためにゲッター材１１が装着されている。発光部１Ａの内部の空間１ａには、先端部２Ａ、３Ａが対向して配置されている。本実施形態のショートアーク型放電ランプ１０は、垂直点灯型であり、陽極２が下側に陰極３が上側となるように、ランプの中心軸線が略垂直となるように設置される。
【００１８】
シール管部１Ｂ、１Ｃには、それぞれ電極マウント９が装着されている。電極マウント９の外端からそれぞれリード線６が突出している。電極マウント９は、芯棒２Ｂ、３Ｂ及びリード線６を支持すると同時に放電管１の内部を密閉する機能を有する。電極マウント９は、このような機能を備えればどのような構造であってもよく、特に限定されるものではない。電極マウント９の例は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。
【００１９】
シール管部１Ｂ、１Ｃの電極側端部には、電極マウント９の内端面９ａを底面とする円形の凹部１ｂ、１ｃがそれぞれ形成されている。このような凹部１ｂ、１ｃを設けるのは、電極マウント９をシール管部１Ｂ、１Ｃに溶着するためにシール管部１Ｂ、１Ｃをバーナ等で加熱するときに、その熱が発光部１Ａに伝わってその発光部１Ａが変形することを防ぐためである。
【００２０】
本実施形態のショートアーク型放電ランプ１０は、１〜１０ｋＷ、好ましくは、１．５〜５．０ｋＷのランプ電力を有し、中心発光波長が３６５ｎｍの紫外線を出力するｉ線ランプ、又は、中心発光波長が４３６ｎｍのｇ線ランプである。放電管１の発光部１Ａの最大外径は、発光出力の大きさに応じて異なり、３０〜１５０ｍｍであり、例えば５０〜７０ｍｍであってよい。発光部１Ａの軸線方向の長さは５０〜１８０ｍｍであり、例えば７０〜９０ｍｍであってよい。陽極２と陰極３の冷間時先端部間の距離は、１．０〜１５．０ｍｍであり、例えば２．５〜７．０ｍｍであってよい。
【００２１】
本実施形態では、放電管１内には、３〜７５ｍｇ/ｃｍ３の水銀、例えば、４〜４０ｍｇ/ｃｍ３の水銀が封入されてよい。更に、放電管１内には、キセノン（Xe）、アルゴン（Ar）及びクリプトン（Kr）の中の少なくとも１つの希ガスが封入される。ただし、１つの希ガスに代えて、混合ガス、例えばＫｒ及びＡｒの混合ガスを用いてもよい。希ガスの封入圧は、封入されたガスの種類によっても異なるが、概略０．０５〜１．０ＭＰａであり、例えば０．０８〜０．６ＭＰａであってよい、ランプ点灯時には、放電管１内の圧力は１．０〜４．０ＭＰａ程度になる。
【００２２】
陰極３を構成する材料を説明する。先端部３Ａはトリエーテッドタングステン（トリタン）によって形成される。トリタンは酸化トリウムを含有するタングスタンである。酸化トリウムの含有率は通常２ｗｔ％程度である。本実施形態では、エミッタとしてトリウムを用いる。先端部３Ａは、酸化トリウム粉末とタングステン粉末の混合物を金型にてプレス成形し、それを焼結させることによって１次成形体を形成し、更に、この１次成形体を熱間加工することによって形成される。芯棒３Ｂとコイル３Ｃは、純度９９．９ｗｔ％以上のタングステンによって構成される。
【００２３】
図２Ａを参照してショートアーク型放電ランプ１０の陰極側のシール管部１Ｂの構造の例を説明する。なお、陽極側のシール管部１Ｃの構造は、陰極側のシール管部１Ｂの構造と同様である。陰極３は、先端部３Ａと芯棒３Ｂとコイル３Ｃを含む。シール管部１Ｂの内部には、電極マウント９が溶着されており、それによって放電管１の気密性が保たれている。シール管部１Ｂの外端には口金２８が装着される。図示のように、電極マウント９の軸線方向の寸法はシール管部１Ｂの軸線方向の寸法より短い。
【００２４】
本実施形態の電極マウント９は、第１のシール部材２１、第２のシール部材２２及び第３のシール部材２３を有する。電極マウント９は、更に、第１のシール部材２１と第２のシール部材２２の間に介装された第１の集電円盤３１と第２のシール部材２２と第３のシール部材２３の間に介装された第２の集電円盤３２を有する。これらのシール部材２１、２２及び２３は、石英ガラス製の円柱部材によって形成されている。集電円盤３１、３２は、電導性材料からなる円板状部材によって形成される。
【００２５】
第１のシール部材２１及び第１の集電円盤３１には貫通孔が形成されている。これらの貫通孔に、芯棒３Ｂが挿入されている。こうして、芯棒３Ｂは、第１の集電円盤３１に電気的に接続され、且つ、第１のシール部材２１に固定される。なお、第１の集電円盤３１には貫通孔を形成しないで、芯棒３Ｂの端部を第１の集電円盤３１に当接させることによって、芯棒３Ｂを、第１の集電円盤３１に電気的に接続してもよい。
【００２６】
また、第３のシール部材２３及び第２の集電円盤３２には貫通孔が形成されている。これらの貫通孔に、リード線６が挿入されている。こうして、リード線６は、第２の集電円盤３２に電気的に接続され、且つ、第２及び第３のシール部材２２、２３に固定される。なお、第２のシール部材２２に孔を形成し、この孔にリード線６を挿入してもよい。
【００２７】
図２Ｂを参照して第１の集電円盤３１と第２の集電円盤３２とを電気的に接続する方法を説明する。図示のように、第１の集電円盤３１の両端面に、円形のモリブデン製の緩衝箔２４ａ、２４ｂがそれぞれ配置されている。第２の集電円盤３２の両端面に、円形のモリブデン製の緩衝箔２４ｃ、２４ｄがそれぞれ配置されている。
【００２８】
第２のシール部材２２の両端の全周を覆うように、第１及び第２の緩衝箔２５ａ、２５ｂ（点線のハッチングで示す）が装着されている。第１の緩衝箔２５ａは、第１の集電円盤３１と、それに隣接する緩衝箔２４ｂと、それに隣接する第２のシール部材２２の一部の全周を覆うように配置されている。第２の緩衝箔２５ｂは、第２の集電円盤３２と、その両側の緩衝箔２４ｃ、２４ｄと、それに隣接する第２のシール部材２２及び第３のシール部材２３の一部をそれぞれ全周覆うように配置されている。
【００２９】
また、第２のシール部材２２の外周面には、軸線方向に沿って、複数の短冊状のモリブデン製のシール箔２６（点線のハッチングで示す）が、間隔を置いて配置されている。シール箔２６によって、第１の集電円盤３１と第２の集電円盤３２とが電気的に接続される。その結果、芯棒３Ｂとリード線６とが電気的に接続される。一方、リード線６は口金２８に接続される。従って、口金２８及びリード線６を経由して外部の電源から陰極３に電力が供給される。
【００３０】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、陰極３の芯棒３Ｂの構造を説明する。図３Ａは芯棒３Ｂの側面を示す外観図であり、図３Ｂは、図３Ａの矢印Ａ−Ａから見た芯棒３Ｂの端面構成を示す図であり、図３Ｃは図３Ａの矢印Ｂ−Ｂから見た芯棒３Ｂの断面構成を示す図である。図３Ａに示すように、陰極３の芯棒３Ｂは、円柱状の棒状部３２１と円柱状の凸部３２３からなり、一体物として形成される。凸部３２３は棒状部３２１の端面より軸線方向に突出しており、凸部３２３の外径は棒状部３２１の外径より小さい。従って、両者の間に段差が形成されている。この段差にて、棒状部３２１には環状の端面３２１Ａが形成されている。凸部３２３の端面の周縁にはテーパ３２３ａが形成されてよい。凸部３２３の外周面には先端部３Ａを挿入する際の気体を逃がすための逃げ溝３２３ｂが形成されてよい。
【００３１】
陰極３の芯棒３Ｂの棒状部３２１の外周面には、軸線方向に延びる溝３２５が形成されている。溝３２５の両側の端部３２５Ａ、３２５Ｂのうち一方の端部３２５Ａは、棒状部３２１の環状の端面３２１Ａにて開口している。
【００３２】
図４を参照して陰極３の先端部３Ａの構造を説明する。陰極３の先端部３Ａは、円柱部３１１と円錐頂部３１２からなり、一体物として形成される。円錐頂部３１２の先端は完全に尖っている必要はなく、小さな円形の端面が形成されてよい。円柱部３１１の端面３１１Ａに軸線方向に延びる円筒状の凹部３１３が形成されている。凹部３１３の底面には円錐状のテーパ面３１３ａが形成されてよい。
【００３３】
先端部３Ａの円柱部３１１と芯棒３Ｂの棒状部３２１の外径は等しい。円柱部３１１の環状の端面３１１Ａは、芯棒３Ｂの棒状部３２１の環状の端面３２１Ａに対応している。
【００３４】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃを参照して、陰極３のコイル３Ｃの構造を説明する。図５Ａはコイル３Ｃの側面を示す外観図であり、図５Ｂは、図５Ａの矢印Ｃ−Ｃから見たコイル３Ｃの端面構成を示す図であり、図５Ｃは図５Ａの矢印Ｄ−Ｄから見たコイル３Ｃの端面構成を示す図である。コイル３Ｃは、巻き線部３３１と端部３３１Ａ、３３１Ｂを有し、一本の長い線状部材を螺旋状に巻いて形成される。線状部材の断面は円であってよい。図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、端部３３１Ａ、３３１Ｂは半径方向内方に延びている。即ち、端部３３１Ａ、３３１Ｂは半径方向内方に曲げられている。端部３３１Ａ、３３１Ｂの先端の端面３３１ａ、３３１ｂは、略半径方向に対して直交する方向に沿っている。端部３３１Ａ、３３１Ｂの曲げられた部分は滑らかな曲面からなり、鋭角な部分、尖った部分は存在しない。
【００３５】
図６Ａ〜図６Ｃを参照して本実施形態の陰極３の組立方法を説明する。先ず、図６Ａに示すように、陰極３の芯棒３Ｂの棒状部３２１とコイル３Ｃを互いに係合させる。即ち、芯棒３Ｂの棒状部３２１にコイル３Ｃを被せるか、又は、コイル３Ｃに芯棒３Ｂの棒状部３２１を挿入する。なお、コイル３Ｃは、焼嵌めによって陰極３の芯棒３Ｂの棒状部３２１に装着してもよい。このとき、コイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂを芯棒３Ｂの溝３２５に挿入する。溝３２５の両側の端部３２５Ａ、３２５Ｂのうち先端側の端部３２５Ａは開口している。従って、この開口を介して、コイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂを芯棒３Ｂの溝３２５に滑り込ませることができる。コイル３Ｃの端部３３１Ｂは、溝３２５の奥側の端部３２５Ｂに当接する。
【００３６】
次に、図６Ｂに示すように、陰極３の芯棒３Ｂの凸部３２３と先端部３Ａの円柱部３１１の凹部３１３を互いに係合させる。即ち、芯棒３Ｂの凸部３２３に先端部３Ａを被せるか、又は、先端部３Ａの凹部３１３に芯棒３Ｂの凸部３２３を挿入する。芯棒３Ｂの棒状部３２１の環状の端面３２１Ａが先端部３Ａの環状の端面３１１Ａに当接し、面接触する。こうして、図６Ｃに示すように、先端部３Ａと芯棒３Ｂとコイル３Ｃからなる陰極３が組み立てられる。
【００３７】
なお、ここでは図示しないが、実際には、芯棒３Ｂの凸部３２３と先端部３Ａの凹部３１３の間に先端部３Ａの抜けを防止するためにモリブデン箔が挿入される。モリブデン箔は、芯棒３Ｂの凸部３２３の円筒状側面と、先端部３Ａの凹部３１３の円筒状の内面の間に挿入されてよい。
【００３８】
図６Ｃに示すように、本実施形態の陰極３では、コイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂは芯棒３Ｂの溝３２５に挿入されており、端部３３１Ａ、３３１Ｂの端面３３１ａ、３３１Ｂ（図５Ｂ、図５Ｃ）は、芯棒３Ｂの棒状部３２１の外周面にて露出していない。コイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂは半径方向内方に曲げられており、端部３３１Ａ、３３１Ｂの曲げられた部分は滑らかな曲面からなり、芯棒３Ｂの棒状部３２１の外周面より突出した部分にて鋭角な部分、尖った部分は存在しない。従って、本実施形態の陰極３では、コイル３Ｃの表面を起点とした異常放電が起きることはない。これについては後に説明するように、本願の発明者が行った実験による検証済である。
【００３９】
本実施形態の陰極３では、コイル３Ｃの一方の端部３３１Ｂは、溝３２５の一方の端部３２５Ｂに当接し、コイル３Ｃの他方の端部３３１Ａは、先端部３Ａの環状の端面３１１Ａに当接する。こうして、本実施形態によると、コイル３Ｃは芯棒３Ｂの溝３２５に保持され、軸線方向の移動が阻止される。
【００４０】
本実施形態の陰極３の組立工程は、従来技術のようにレーザ照射等による溶着工程を含まない。従って、熟練技術を必要としない。また、陰極３の組立工程を迅速に且つ効率的に実行することができる。そのため、陰極の製造費及び製造時間を節減することができる。
【００４１】
次に本願の発明者が行った点滅実験を説明する。本願の発明者は、本実施形態によるショートアーク型放電ランプと、比較用の従来技術によるショートアーク型放電ランプを用意した。両者は陰極の構造が異なるが、それ以外の部分は同一である。実験に使用したショートアーク型放電ランプはいずれも、中心発光波長が３６５ｎｍのｉ線ランプである。垂直点灯型であり、陰極が上となるように設置した。放電管１の発光部１Ａの最大外径は５４ｍｍ、軸線方向の寸法は７４ｍｍである。シール管部１Ｂの軸線方向の長さは６０ｍｍ、シール管部１Ｂの電極側端部における外径は２５ｍｍ、内径は１８〜１９ｍｍである。電極マウント９の外径は１８ｍｍである。また、陽極２の外径は約１８ｍｍ、冷間時電極間距離は約４．６ｍｍである。
【００４２】
更に、この実験に使用したショートアーク型放電ランプでは、定格入力電力は１．７５ｋＷ、ランプ入力電圧は２６±３Ｖ、ランプ入力電流は６０〜７６Ａ（６７Ａ）である。封入ガスはキセノン０．１５２ＭＰａ（１．５ａｔｍ）、発光物質は水銀６ｍｇ／ｃｃである。
【００４３】
図７及び表１を参照して、点滅実験の詳細を説明する。図７は従来技術によるショートアーク型放電ランプの電極付近を拡大して示す。従来技術による陰極７００は先端部７００Ａ、芯棒７００Ｂ、及び、コイル７００Ｃを有する。コイル７００Ｃは芯棒７００Ｂの外周面に巻かれており、その両端の端面７３１、７３２は切り出し面となっている。従って、端面７３１、７３２の円周縁に鋭角な部分、又は、尖った部分を有する。始動時に、正常放電を行う場合には、陰極７００の先端部７００Ａの先端にて放電が開始する。従って、放電アークは、陰極７００の先端部７００Ａの先端と陽極２の先端部２Ａの先端を結ぶ比較的短い経路７０１を辿る。この場合、放電アークは安定する。しかしながら、始動時に、異常放電を起こす場合には、コイル７００Ｃの先端側の端面７３１を起点とした放電が起こる。従って、放電アークは、コイル７００Ｃの端面７３１より半径方向外方に湾曲し、比較的長い経路７０３を形成し、陽極２の先端部２Ａに戻る。この場合、放電アークは不安定となり、大きく揺れ、放電管１の発光部１Ａの内面に接触することがある。それによって、放電管１は熱歪を生じ、破裂することがある。
【００４４】
次に、本実施形態による陰極３の寸法を説明する。図３Ａ及び図３Ｃに示すように、陰極３の芯棒３Ｂの棒状部３２１の外径をＤＢ、溝３２５の軸線方向の寸法をＬＢ、幅をＷＢ、深さをＨＢとする。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、コイル３Ｃの軸線方向の寸法をＬＣ、外径をＤＣ１、内径をＤＣ２、線径をｄＣ、両側の端部３３１Ａ、３３１Ｂの半径方向内方に突出した部分の寸法をＨＣとする。
ＤＢ＝６．０ｍｍ
ＬＢ＝９．６ｍｍ
ＷＢ＝２．０ｍｍ
ＨＢ＝１．０ｍｍ
ＬＣ＝９．６ｍｍ
ＤＣ１＝９．１６ｍｍ
ＤＣ２＝５．９６ｍｍ
ｄＣ＝１．６ｍｍ
ＨＣ＝１．０ｍｍ
なお、ＤＣ１＝ＤＣ２＋２ｄＣである。コイル３Ｃの内径ＤＣ２が芯棒３Ｂの棒状部３２１の外径ＤＢより小さいが、これは、コイル３Ｃを芯棒３Ｂの棒状部３２１に挿入するときに焼嵌めを行うためである。
【００４５】
【表１】
0006593777.tif 000002
【００４６】
表１は本願の発明者が行った点滅実験の結果を示す。本願の発明者は、本実施形態によるショートアーク型放電ランプと、比較用の従来技術によるショートアーク型放電ランプをそれぞれ２本用意した。実施例１、２は、本実施形態によるショートアーク型放電ランプのサンプルであり、従来例１、２は、比較用の従来技術によるショートアーク型放電ランプのサンプルである。
【００４７】
点滅実験の内容は次のとおりである。無負荷電圧は１３５Ｖ、パルス電圧は約７ｋＶである。１０分間の点灯と５０分間の消灯（強制冷却）を３０回繰り返した。なお、ランプは初期特性を安定させるため、エージングを２時間３０分行ったものを使用した。３０回の放電のうち異常放電がどのタイミングで発生したかを確認した。表１において丸印は正常放電を表し、×印は異常放電を表す。表１に示すように、従来例１の場合、異常放電が３回目と７回目で発生した。従来例２の場合、異常放電が。４回目と１３回目で発生した。ランプは所定の時間（約２０時間）経過すると、放電開始の位置が定まり、アークが安定化する傾向がある。従って、２０回目以降に異常放電が観察されなかったので、実験を打ち切った。一方、実施例１、２の場合、異常放電は観察されなかった。
【００４８】
本願の発明者が行った点滅実験から次のことが判る。本実施形態の陰極を備えたショートアーク型放電ランプによると、陰極３のコイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂを半径方向内方に曲げることによって、異常放電を回避することができる。即ち、陰極３のコイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂを半径方向内方に曲げることによって、芯棒３Ｂの棒状部３２１の外周面より鋭角な部分、尖った部分が露出することが無い。こうして本実施形態によると、レーザ照射等の溶着工程を用いることなく、単に、コイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂを半径方向内方に曲げるだけで、異常放電を回避できることが判った。
【００４９】
本実施形態の陰極を備えたショートアーク型放電ランプによると、芯棒３Ｂの棒状部３２１の外周面に軸線方向の溝３２５を形成し、この溝３２５にコイル３Ｃの端部３３１Ａ、３３１Ｂを係合させることによってコイル３Ｃの位置決めと固定が可能となる。特に、レーザ照射等によるコイル端部の溶着による固定を用いることなく、コイル３Ｃの回転移動と軸線方向の移動を拘束することができる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプについて説明したが、本発明は上記の実施形態に拘束されるものではなく、当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれるものであり、また、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められることを承知されたい。
【符号の説明】
【００５１】
１…放電管、１Ａ…発光部、１Ｂ、１Ｃ…シール管部、１ａ…空間、１ｂ、１ｃ…凹部、１ｄ…チップオフ、２…陽極、２Ａ…先端部、２Ｂ…芯棒、３…陰極、３Ａ…先端部、３Ｂ…芯棒、３Ｃ…コイル、６…リード線、９…電極マウント、１０…ショートアーク型放電ランプ、１１…ゲッター材、２１…第１のシール部材、２２…第２のシール部材、２３…第３のシール部材、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…緩衝箔、２５ａ、２５ｂ…緩衝箔、２６…シール箔、２８…口金、３１…第１の集電円盤、３２…第２の集電円盤、３１０…頭部、３１１…円柱部、３１１Ａ…端面、３１２…円錐頂部、３１３…凹部、３１３ａ…テーパ面、３２１…棒状部、３２１Ａ…端面、３２３…凸部、３２３Ａ…端面、３２３ａ…テーパ面、３２３ｂ…逃げ溝、３２５…溝、３３１…巻き線部、３３１Ａ、３３１Ｂ…端部、３３１ａ、３３１ｂ…端面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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