(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えたガラス管を母材ガラス管としてなり、この母材ガラス管の内壁に、二酸化珪素被膜を、二酸化珪素が母材ガラス管の内壁内部へ拡散し前記結晶格子を形成している格子形成領域部を含んで形成したことを特徴とする放電管用強化ガラス管。
【請求項２】
前記母材ガラス管は、アルミノ珪酸塩を主成分としてアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備え、更に軟化点がホウ珪酸ガラス管よりも高いアルミノシリケートガラス管であることを特徴とする請求項１に記載の放電管用強化ガラス管。
【請求項３】
二酸化珪素被膜は、その膜厚が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１及び２に記載の放電管用強化ガラス管。
【請求項４】
少なく共、ガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えた母材ガラス管の内壁に、焼成されることにより二酸化珪素被膜となるシラノール溶液を塗布してシラノール塗布膜を形成する塗布工程と、前記内壁に塗布されたシラノール塗布膜を乾燥すると共に前記シラノール塗布膜の形成領域を所望領域に規制する乾燥規制工程と、母材ガラス管の徐冷点以上の温度にて前記シラノール塗布膜が形成された前記母材ガラス管を焼成し、前記母材ガラス管の内壁に、二酸化珪素が前記母材ガラス管内部に拡散して同ガラス管が含有しているアルミナ成分との間で結晶格子を形成してなる格子形成領域部を含んだ二酸化形成被膜を形成する焼成工程とを備えたことを特徴とする放電管用強化ガラス管の製造方法。
【請求項５】
焼成工程は、母材ガラス管としてアルミノ珪酸塩を主成分としてアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備え、更に軟化点がホウ珪酸ガラス管よりも高いアルミノシリケートガラス管を用いることにより、このアルミノシリケートガラス管の内壁に塗布されたシラノール塗布膜の焼成温度を高めたことを特徴とする請求項４に記載の放電管用強化ガラス管の製造方法。
【請求項６】
透光性の外囲器の両端に、その内部にキセノンガスを封入した状態で陽極及び陰極からなる一対の放電電極を気密封着してなる閃光放電管であって、前記外囲器として請求項１ないし３に記載の放電管用強化ガラス管を採用したことを特徴とする閃光放電管。
【請求項７】
前記放電電極の内の少なくとも陰極は、電極ピンと、ホウ珪酸ガラスからなり前記電極ピンに前記アルミノシリケートガラス管の内径未満の外径となるように直接巻付けられて形成、気密封着された陰極ビードと、前記電極ピンの先端部に固着される焼結体とからなり、前記陰極ビードの側面略中央部と前記アルミノシリケートガラス管端部近傍を局所的に加熱溶融することにより前記管端部を前記陰極ビードの側面略中央部に潜り込ませて前記陰極ビードの側面略中央部に凹部を形成することにより前記アルミノシリケートガラス管と気密封着されることを特徴とする請求項６に記載の閃光放電管。
【請求項８】
請求項６ないし７に記載の本発明による閃光放電管を光源として使用することを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管の外囲器として用いられる透光性のガラス管に関し、特に放電耐性を大幅に向上させた放電管用強化ガラス管及びその製造方法及びその強化ガラス管を用いた閃光放電管及び該閃光放電管を備えた光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、閃光放電管は、例えば写真撮影の際の被写体照明用の人工光源であるストロボ装置や橋梁・高層ビル等の高所に設置されている航空機障害灯、航空機やパトカー等の緊急自動車に搭載される警光灯などの光照射装置の光源として有用されている。
【０００３】
また、上記ストロボ装置で見れば、上記写真撮影を行うカメラのデジタル化が進み、このため、撮影ショット数が飛躍的に増大し、結果として先のストロボ装置においても発光寿命耐久特性の大幅向上が強く求められていることは周知である。なお、かかる発光寿命耐久特性の大幅な向上の要望は上述した他の光照射装置においても例外ではない。
【０００４】
ところで、上記ストロボ装置等の光照射装置の発光寿命耐久特性を向上させるには、光源である閃光放電管の耐久特性を向上させることが必須となり、そのためには、上記閃光放電管の構成材料個々の強化が必要となることは詳述するまでもない。
【０００５】
ここで、上記閃光放電管の構成について見てみると、閃光放電管の透光性の外囲器を構成するガラス管の両端に、その内部にキセノンガスを封入した状態で、電極ピンとこの電極ピンに取付けられる焼結体を主体として形成される陰極と、電極ピン自体を主体として形成される陽極とからなる一対の放電電極を気密封着してなる構成が周知であり、従って従来から上記ガラス管を含む構成材料の強化が強く望まれていた。なお、上記電極ピンの材料は、閃光放電管の発光はアーク放電現象であり瞬間的に大電流が流れることからこの大電流に耐える材料を選定する必要があり、従来、約３４００度の融点を有し、電極ピン状態への加工も比較的容易な高融点金属であるタングステンの採用が一般的であった。
【０００６】
一方、従来より外囲器であるガラス管の強化手段としては、外囲器用ガラス管として従来から採用されていた周知のタングステン封着ガラス、すなわち熱膨張係数を先のタングステンのそれと近似させ、かつアルカリ金属の酸化物である酸化ナトリウムや酸化カリウム等のアルカリ金属酸化物を適宜量含有させることにより軟化点を下降させるように設計したいわゆるホウ珪酸ガラス管の陰極封止部分を除く内外面に二酸化珪素等の透明な絶縁膜を形成する手段が周知であり、かかる手段にて、放電時のイオン衝突による不純ガスの発生を防止して耐久性、起動特性の向上を図り、さらに黒化を防止する、いわゆる放電動作に対する耐性（放電耐性）を向上させた閃光放電管が提案されている。（特許文献１）
また、二酸化珪素を用いて放電管における放電耐性を向上させる他例としては、放電管の外囲器を構成するガラスバルブの内面に０．０５μｍ〜０．１１μｍの二酸化珪素からなる被膜を形成して閃光放電管の発光寿命耐久特性を向上させる手段も周知である。（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−２０６７６１号公報
【特許文献２】特許第３９７７２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように特許文献１、２は、両者共に外囲器を構成する放電管用ガラス管であるホウ珪酸ガラス管に二酸化珪素被膜を形成することによってホウ珪酸ガラス管の一部（内壁）を石英化し、ホウ珪酸ガラス管の放電耐性、すなわちアーク放電時のガラス管内壁へのイオン衝突や封入ガスの熱膨張等のいわゆる熱衝撃という閃光放電管の外囲器を構成する放電管用ガラス管のみにおいて生じていた現象に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）を、二酸化珪素被膜を形成しない場合に比して改善、強化することができる。
【０００９】
しかしながら、ガラス分野でこれまで放電管用ガラス管の強化対策として広く認識されていた熱膨張係数が小さく、高耐熱衝撃特性並びに大きな機械的強度を有する石英ガラス管を放電管用ガラスとして使用する場合と比較すると、コスト面はともかく、先の放電耐性の強化レベルはまだまだ不十分と判断せざるを得ず、改善が要望されていた。
【００１０】
例えば、耐熱衝撃特性が大きく寄与する発光寿命回数を比較してみると、ホウ珪酸ガラス管に二酸化珪素被膜を形成した場合の回数は、確かにホウ珪酸ガラス管のみの場合に比して２倍超に増やすことができるが、石英ガラス管に比べると場合によっては約１／１０程度と圧倒的に少ない回数となっていた。すなわち、石英ガラス管を用いた場合、放電時の熱衝撃により石英ガラス管より先に内部電極が劣化し、これにより発光寿命回数が制限されることになるのに対し、ホウ珪酸ガラス管に二酸化珪素被膜を形成した場合には、内部電極の劣化に加えホウ珪酸ガラス管及び二酸化珪素被膜自体の劣化も発光寿命回数を制限する要素となり、結果として石英ガラス管に比して圧倒的に少ない発光寿命回数しか得ることはできなかった。
【００１１】
なお、ホウ珪酸ガラス管の放電耐性をより改善、強化するために先の二酸化珪素被膜の厚みを厚くして先の石英化領域を増大させることも考えられるが、ホウ珪酸ガラス管の場合、前述したように、軟化点を下降させるためにアルカリ金属酸化物である酸化ナトリウム等のアルカリ酸化物を適宜量含有させており、一方でかかるアルカリ金属酸化物はガラスの結晶格子を切断する性質を有する物質としても知られており、本願発明者らによる確認では、二酸化珪素被膜を厚くすればするほど形成した被膜にクラック（ひび割れ）が発生する現象の出現頻度が増加し、さらにこのクラックが発生すると石英化を実現できないことから耐久性能がホウ珪酸ガラス管に依存する状態となることと併せてクラック発生部の被膜の一部が放電時の発熱により溶融して管内に異物として存在することによるガラス管劣化を生じることから、期待する放電耐性の改善、強化を得られなくなることはもちろんクラック発生部の光透過状態の変化による比光量の低下を生じさせてしまうことが確認できている。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、二酸化珪素被膜を形成したホウ珪酸ガラス管に対して大幅な放電耐性の向上、すなわち高耐熱特性、並びに高耐熱衝撃特性の向上を実現することはもちろん、電極の放電耐性をも考慮した場合における石英ガラス管の放電耐性に、より近づけることができる二酸化珪素被膜を用いた放電管用強化ガラス管及びその製造方法及びその強化ガラス管を用いた閃光放電管及び該閃光放電管を備えた光照射装置を提供することを課題とする。
【００１３】
詳細には、本発明は、クラックの発生が少ないより緻密、強固な二酸化珪素被膜を形成することを課題とし、かかる課題を、従来はホウ珪酸ガラス管であった放電管用ガラス管の母材として、ガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えたガラス管を採用することにより解決するものである。
【００１４】
より具体的には、アルミノ珪酸塩を主成分としてアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備え、更に軟化点がホウ珪酸ガラス管よりも高いアルミノシリケートガラス管を放電管用ガラス管の母材として採用することにより先の課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかる放電管用強化ガラス管は、ガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えたガラス管を母材としてなり、この母材ガラス管の内壁に、二酸化珪素被膜を、二酸化珪素が母材ガラス管の内壁内部へ拡散し前記結晶格子を形成している格子形成領域部を含んで形成したことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、母材ガラス管の内壁に、アルカリ金属酸化物によるガラスの結晶格子の切断を殆ど生じることなく、二酸化珪素被膜が、母材ガラス管の内壁内部に二酸化珪素が拡散してなる格子形成領域部を含んで形成されることから、この形成された二酸化珪素被膜は、アルカリ金属酸化物を含むホウ珪酸ガラス管に形成した二酸化珪素被膜とは異なり、一部領域に結晶格子を形成したより緻密、強固な被膜となり、結果、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された放電管用強化ガラス管を得られることになる。さらに、同二酸化珪素被膜は、格子形成領域部を含んで形成されることから、その膜厚を厚くしてもクラックの発生が少ない緻密な被膜となり、したがって、より好ましい膜厚の厚い、より強固な二酸化珪素被膜を形成することができた放電管用強化ガラス管を得られることになる。
【００１７】
請求項１に記載の本発明において、母材ガラス管は、アルミノ珪酸塩を主成分としてアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備え、更に軟化点がホウ珪酸ガラス管よりも高いアルミノシリケートガラス管であることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、母材であるアルミノシリケートガラス管の内壁に、二酸化珪素被膜が、アルミノシリケートガラス管の内壁内部に二酸化珪素が拡散してなる格子形成領域部を含んで形成されることから、形成された二酸化珪素被膜は、一部領域に結晶格子を形成した緻密・強固な被膜となり、結果、より緻密、強固な二酸化珪素被膜を形成することができた放電管用強化ガラス管を得られることになる。
【００１９】
請求項１及び２に記載の本発明おいて、二酸化珪素被膜は、その膜厚が５０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、形成される二酸化珪素被膜は、アルカリ金属酸化物を含むホウ珪酸ガラス管に形成した二酸化珪素被膜とは異なり、一部領域に結晶格子を形成した緻密・強固な被膜となると共に、膜厚を１３０ｎｍ以上とすることにより、クラックの発生が少ない、かつ膜厚の厚い、より緻密、強固な被膜として得られることになる。
【００２１】
本発明にかかる放電管用強化ガラス管の製造方法は、少なく共、ガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えた母材ガラス管の内壁に、焼成されることにより二酸化珪素被膜となるシラノール溶液を塗布してシラノール塗布膜を形成する塗布工程と、前記内壁に塗布されたシラノール塗布膜を乾燥すると共に前記シラノール塗布膜の形成領域を所望領域に規制する乾燥規制工程と、母材ガラス管の徐冷点以上の温度にて前記シラノール塗布膜が形成された前記母材ガラス管を焼成し、前記母材ガラス管の内壁に、二酸化珪素が前記母材ガラス管内部に拡散して同ガラス管が含有しているアルミナ成分との間で結晶格子を形成してなる格子形成領域部を含んだ二酸化形成被膜を形成する焼成工程とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、アルカリ金属酸化物によるガラスの結晶格子の切断を殆ど生じることなく、かつ二酸化珪素が母材ガラス管の内壁内部に拡散、母材ガラス管が含有しているアルミナ成分と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成してなる格子形成領域部を形成できることになる。この格子形成領域部は、二酸化珪素が上記アルミナ成分と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成した極めて緻密、強固な被膜形成領域となることは詳述するまでも無く、結果、母材ガラス管の内壁に、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された放電管用強化ガラス管を製造できることになる。
【００２３】
請求項４に記載の本発明において、焼成工程は、母材ガラス管としてアルミノ珪酸塩を主成分としてアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備え、更に軟化点がホウ珪酸ガラス管よりも高いアルミノシリケートガラス管を用いることにより、このアルミノシリケートガラス管の内壁に塗布されたシラノール塗布膜の焼成温度を高めたことを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、焼成温度を高くできることから、より多くの二酸化珪素がアルミノシリケートガラス管の内壁内部に拡散してアルミノシリケートガラス管が含有しているアルミナ成分と共にガラスの骨格となる結晶格子を多く形成できることになる。よって、格子形成領域部は、多くの結晶格子が形成された極めて緻密、強固な被膜形成領域となることは詳述するまでも無く、結果、アルミノシリケートガラス管の内壁に、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された放電管用強化ガラス管を製造できることになる。  
【００２５】
本発明にかかる閃光放電管は、透光性の外囲器の両端に、その内部にキセノンガスを封入した状態で陽極及び陰極からなる一対の放電電極を気密封着してなる閃光放電管であって、前記外囲器として本発明による放電管用強化ガラス管を採用したことを特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、母材である例えばアルミノシリケートガラス管の内壁に、アルミノシリケートガラス管の内壁内部に二酸化珪素が拡散してなる格子形成領域部を含んで形成された、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された放電管用強化ガラス管を外囲器として備えることから、アーク放電時の熱衝撃に基づく閃光放電管の外囲器のみにおいて生じていた現象に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）の大幅な改善を実現できる閃光放電管を得られることになる。
【００２７】
また、請求項６に記載の本発明において、前記放電電極の内の少なくとも陰極は、電極ピンと、ホウ珪酸ガラスからなり前記電極ピンに前記アルミノシリケートガラス管の内径未満の外径となるように直接巻付けられて形成、気密封着された陰極ビードと、前記電極ピンの先端部に固着される焼結体とからなり、前記陰極ビードの側面略中央部と前記アルミノシリケートガラス管端部近傍を局所的に加熱溶融することにより前記管端部を前記陰極ビードの側面略中央部に潜り込ませて前記陰極ビードの側面略中央部に凹部を形成することにより前記アルミノシリケートガラス管と気密封着されることを特徴とする。
【００２８】
かかる構成によれば、陰極とアルミノシリケートガラス管との溶着が、陰極ビードの側面略中央部とアルミノシリケートガラス管の端面を含む管端部近傍のみを加熱溶融してこの管端部を上記側面略中央部に凹部を形成するように潜り込ませて実現されることから、上記側面部略中央部以外への加熱の影響を小さくでき、これにより熱膨張係数差に起因して生じる恐れのある不都合の発生を抑制でき、この結果、簡素な工程とすることができ、これにより閃光放電管を安価に形成できることになる。
【００２９】
本発明にかかる光照射装置は、本発明による閃光放電管を光源として使用するものであり、すなわち、閃光放電管の外囲器のみにおいて生じていたアーク放電時の熱衝撃現象等に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）の大幅な改善を安価に実現できた本発明による閃光放電管を用いることから、光照射装置、例えばストロボ装置としての発光寿命耐久特性や短時間の繰り返し発光耐久特性に優れた光照射装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の放電管用強化ガラス管及びその製造方法によれば、母材としてガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつ二酸化珪素とガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を有するガラス管を採用することから、母材ガラス管の内壁に、二酸化珪素被膜を、アルカリ金属酸化物によるガラスの結晶格子の切断を殆ど生じることなく二酸化珪素が母材ガラス管の内壁内部に拡散、母材ガラス管が含有しているアルミナ成分と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成してなる格子形成領域部を含んで形成できることになる。
【００３１】
したがって、この形成された二酸化珪素被膜は、アルカリ金属酸化物を含むホウ珪酸ガラス管に形成した二酸化珪素被膜とは異なり、一部領域に結晶格子を形成した緻密、強固な被膜となり、結果、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された放電管用強化ガラス管を得られることになる。さらに、同二酸化珪素被膜は、上述したように格子形成領域部を含んで形成されることから、その膜厚を厚くしてもクラックの発生が少ない緻密な被膜となることから、より好ましい膜厚の厚い、より強固な二酸化珪素被膜を形成することができた放電管用強化ガラス管を得られることになる。
【００３２】
本発明の閃光放電管によれば、母材ガラス管である例えばアルミノシリケートガラス管の内壁に、二酸化珪素被膜が、アルミノシリケートガラス管の内壁内部に二酸化珪素が拡散してなる格子形成領域部を含んで形成され、すなわち結晶格子を形成した格子形成領域部を含む膜厚の厚い、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された本発明による放電管用強化ガラス管を外囲器として備えることから、アーク放電時の熱衝撃という閃光放電管の外囲器のみにおいて生じていた現象に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）の大幅な改善を実現でき、この結果、発光に対する寿命耐久特性並びに短時間の繰返し発光耐久特性に優れた閃光放電管を提供することができる効果を有している。
【００３３】
本発明の光照射装置によれば、耐熱特性、耐熱衝撃特性を大幅に向上させた本発明による閃光放電管を光源として用いることから、発光寿命耐久特性並びに短時間の繰り返し発光耐久特性に優れた光照射装置を提供することができる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる放電管用強化ガラス管の一実施形態を示す一部拡大略断面図を含む概略図
【図２】同実施形態にかかる放電管用強化ガラス管の製造工程例を示す概略図
【図３】本発明にかかる放電管用強化ガラス管を用いた閃光放電管の一実施形態を示す概略図
【図４】同実施形態にかかる閃光放電管の製造工程例を示す概略図
【図５】同実施形態にかかる閃光放電管の製造工程例を示す概略図
【図６】同実施形態にかかる閃光放電管の製造工程例を示す概略図
【図７】本発明にかかる放電管用強化ガラス管を用いた閃光放電管の他の実施形態を示す部分断面を含む概略図
【図８】本発明にかかる閃光放電管を用いた光照射装置の一例であるストロボ装置の一実施形態を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明にかかる放電管用強化ガラス管及びその製造方法及びその強化ガラス管を用いた閃光放電管等について、図面を参酌しつつ説明する。
【００３６】
図１は、本発明にかかる放電管用強化ガラス管の一実施形態を示す一部拡大略断面図を含む概略断面図であり、図示のように、放電管用強化ガラス管１は、母材となるガラス管２の内壁に二酸化珪素被膜３が、格子形成領域部４を含んで形成されている。なお、ガラス管２の内壁両端部には、図示していない一対の放電電極を気密封着するために、二酸化珪素被膜３を形成しない非形成部２ａ、２ｂを設けている。
【００３７】
母材となるガラス管２は、ガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えたガラス管であり、本実施形態においては、アルミノ珪酸塩を主成分としてアルカリ金属酸化物を殆ど含まないことからホウ珪酸ガラス管より軟化点が高く、またアルミナ成分を含有することから二酸化珪素とガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を有するアルミノシリケートガラス管によって構成している。
【００３８】
このアルカリ金属酸化物を殆ど含まないアルミノシリケートガラス管は、アルカリ酸化物フリーのアルミノシリケートガラス管であり、その成分組成については、約２０ｗ％の酸化アルミニウム、約６０ｗ％の二酸化珪素、そして残部の殆どを占めるアルカリ土類金属を主組成として含み、アルカリ金属酸化物である上記アルカリ酸化物については０．０３ｗ％未満となるように構成されている従来周知のガラスである。
【００３９】
具体例としてＳＣＨＯＴＴ社Ｇｌａｓｓ８２５３の組成を見てみると、１６．５ｗ％の酸化アルミニウム、６１ｗ％の二酸化珪素、アルカリ土類金属の酸化物として１３ｗ％の酸化カルシウム、８ｗ％の酸化バリウム、アルカリ酸化物である０．０２ｗ％未満の酸化ナトリウム等を含んで構成され、かつアルカリ酸化物については合計でも０．０３ｗ％未満となるように設定されている。なお、上記ガラス８２５３の特性については、軟化点は約１０００度とアルカリ金属酸化物を含有している従来より放電管用ガラス管として周知のホウ珪酸ガラスの約７００〜８３０度より高い特性を備えている。
【００４０】
以下、本発明にかかる放電管用強化ガラス管１の詳細についてその製造工程例を示した図２を参照しつつ簡単に説明する。
【００４１】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明にかかる放電管用強化ガラス管の一実施形態にかかる放電管用強化ガラス管の製造工程例を示す概略図を示し、図２（ａ）は、母材となるガラス管２の内壁面に、焼成されることにより二酸化珪素被膜３となるシラノール溶液５を塗布する塗布工程の概略断面図を示している。
【００４２】
また、図２（ｂ）は、ガラス管２の内壁に塗布されたシラノール溶液を乾燥する共に上記シラノール溶液の塗布領域を所望領域に規制してシラノール塗布膜５ａを形成する乾燥規制工程の概略断面図を示し、図２（ｃ）は、シラノール塗布膜５ａが形成された上記ガラス管２を焼成する焼成工程の概略断面図を示している。
【００４３】
すなわち、本発明にかかる放電管用強化ガラス管１の製造方法は、少なくとも上記図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した各製造工程を備え、まず、図２（ａ）に示した塗布工程にて、母材として採用している前述したアルミノシリケートガラス管２の内壁に、焼成されることにより二酸化珪素被膜３を構成することになるシラノール溶液５が塗布される。
【００４４】
具体的には、図２（ａ）に示したように、容器Ｃに入れられたシラノール溶液５にアルミノシリケートガラス管２の一端を浸漬し、同ガラス管２の他端に接続された図示していない真空ポンプによりシラノール溶液５を吸引して放電電極が封止される部分を除く所定位置まで上昇させて上記ガラス管２の内壁面にシラノール溶液を供給し、その後、真空ポンプを解除して上記ガラス管２をシラノール溶液５から取り出し、その内部のシラノール溶液５を排出することにより、上記ガラス管２の内壁面にシラノール溶液５が塗布されることになる。
【００４５】
次に、図２（ｂ）に示した乾燥規定工程にて、アルミノシリケートガラス管２の内壁に塗布されたシラノール溶液を例えばファン６によって乾燥すると共に上記ガラス管２の下端部分に塗布されたシラノール溶液が例えば図示しないがブラシ等によって除去することになる。これにより、アルミノシリケートガラス管２の内壁面に前述した非形成部２ａ、２ｂが形成され、その形成領域が所望領域に規制されたシラノール塗布膜５ａが形成されることになる。
【００４６】
その後、図２（ｃ）に示した焼成工程にて、上記シラノール塗布膜５ａが形成されたアルミノシリケートガラス管２を、例えば適宜の焼成炉７を用いてアルミノシリケートガラス管２の徐冷点以上の温度にて焼成することにより、アルミノシリケートガラス管２の内壁に、二酸化珪素がアルミノシリケートガラス管２の内部に拡散して同ガラス管２が含有しているアルミナ成分との間でガラスの骨格となる結晶格子を形成してなる格子形成領域部４を含んだ二酸化形成被膜３が形成された本発明にかかる放電管用強化ガラス管が完成することになる。
【００４７】
すなわち、母材として、アルカリ金属酸化物を含有させて軟化点を下降させたホウ珪酸ガラス管より軟化点の高いアルミノシリケートガラス管２を採用したことから焼成工程におけるシラノール塗布膜５ａの焼成温度を高くすることができ、このため、二酸化珪素がアルミノシリケートガラス管２の内壁内部に拡散、アルミノシリケートガラス管２が含有しているアルミナ成分と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質によって形成される結晶格子を、より多く形成できることになる。
【００４８】
より多くの結晶格子が形成されてなる格子形成領域部４は、極めて緻密・強固な被膜形成領域となることは詳述するまでも無く、結果、本発明による放電管用強化ガラスの製造方法によれば、アルミノシリケートガラス管２の内壁に、より緻密・強固な二酸化珪素被膜３が形成された放電管用強化ガラス管１を製造できることになる。
【００４９】
なお、上記二酸化珪素被膜３の膜厚については、厚く形成できればできるほどアルミノシリケートガラス管２の内壁における石英化領域を拡大できることから放電管用ガラス管のみにおいて生じていた現象に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）、いわゆる放電耐性については大幅に向上できることにはなるが、本願発明者らによる確認では、膜厚が４００ｎｍを越えると形成した被膜にクラックが発生する現象の出現頻度が急激に上昇することが確認できている。
【００５０】
【表１】
0006634597.tif 000002
【００５１】
表１は、母材ガラス管としてアルミノシリケートガラス管を用いた後述する本発明による閃光放電管の一実施形態と冒頭に述べた母材ガラス管としてホウ珪酸ガラス管を用いた従来構成による閃光放電管における二酸化珪素被膜の膜厚とクラック並びに放電耐性の評価を簡単に纏めたものである。
【００５２】
なお、形成した被膜におけるクラックの発生は、ガラス管内壁の石英化を実現できていないことに他ならず、よって耐久性能が母材ガラス管に依存する状態となることと併せてクラック発生部の被膜の一部が放電時の発熱により溶融して管内に異物として存在することによる母材ガラス管劣化を生じることから、耐熱衝撃特性等の放電耐性の大幅向上を望めなくなることは詳述するまでも無い。加えて、クラックの存在自体による光透過状態の変化も発生し、これによって比光量の低下を生じることも明らかである。
【００５３】
表１に示したように、本発明の場合、従来構成では膜厚が１１０ｎｍを越えると不可であったクラック評価が４００ｎｍを越えてはじめて不可評価となる。すなわち、本発明においては、母材ガラス管をガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えたガラス管であるアルミノシリケートガラス管としていることから、クラックの発生頻度は膜厚が４００ｎｍまでは特に問題を生じることなく良評価であり、４００ｎｍを超えるとはじめて高くなることから評価も不可評価となり、よって従来構成よりも二酸化珪素被膜の膜厚を大幅に厚く形成できることになる。
【００５４】
このため、放電耐性についても、従来構成ではクラック発生頻度が高くなる１１０ｎｍを越えると不可評価であったが、本発明の場合には４００ｎｍを越えてはじめて不可評価となる。
【００５５】
また、放電耐性について更に詳細に見てみると、膜厚が５０ｎｍないし１１０ｎｍの範囲においては、本発明が良評価であるのに対し従来構成は可評価となることも確認できている。すなわち、本発明によれば、母材ガラス管の内壁に、アルカリ金属酸化物によるガラスの結晶格子の切断を殆ど生じることなく、二酸化珪素被膜が、母材ガラス管の内壁内部に二酸化珪素が拡散してなる格子形成領域部を含んで形成されることから、この形成された二酸化珪素被膜は、従来構成であるアルカリ金属酸化物を含むホウ珪酸ガラス管に形成した二酸化珪素被膜とは異なり、一部領域に結晶格子を形成した緻密、強固な被膜となり、よって、同一膜厚であっても放電耐性については、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された本発明の場合が有利となることも確認できている。
【００５６】
さらに、本発明の二酸化珪素被膜は、上述したように格子形成領域部を含んで形成されることから、その膜厚を厚くしてもクラックの発生が少ない緻密な被膜となり、したがって、二酸化珪素被膜の膜厚が１３０ｎｍ以上の厚みとなると、表１において優評価として記載したように、その厚みに基づく石英化の寄与・貢献度が大きくなり、先の放電耐性はそれまでの放電耐性に比して大きく向上することも確認できている。
【００５７】
以上のように、本発明によれば、母材ガラス管をガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつアルミナ成分を含有し二酸化珪素と共にガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を備えたガラス管としていることから、ホウ珪酸ガラス管を母材ガラス管として採用していた場合とは異なり、より緻密、強固な二酸化珪素被膜を形成できることになると共に、従来構成の場合には膜厚が１１０ｎｍ以上で発生頻度が高くなる二酸化珪素被膜のクラックが生じにくくなり、したがって、膜厚を厚く、好ましくは１３０ｎｍ以上と大幅に厚くできることになるが、膜厚が４００ｎｍを越えると、先のホウ珪酸ガラス管における膜厚１１０ｎｍ以上の場合と同様に、急激に形成した被膜におけるクラックの発生頻度が高くなってしまうことが確認できている。
【００５８】
したがって、二酸化珪素被膜の膜厚については、本発明においてもいたずらに厚くすることなく４００ｎｍ以下に設定することが望まれる。
【００５９】
図３は、図１に示した本発明にかかる放電管用強化ガラス管１を用いた閃光放電管の一実施形態を示す概略図であり、図示のように、閃光放電管８は、外囲器を構成する放電管用強化ガラス管１の両端に、このガラス管１の内部にキセノンガス９を封入した状態で陽極ビード１０を介して放電電極Ａ（陽極）の一部を形成する電極ピン１２と、陰極ビード１１を介して放電電極Ｃ（陰極）の一部を形成する電極ピン１３を気密封着することにより構成されている。
【００６０】
本発明にかかる閃光放電管８の外囲器を構成する放電管用強化ガラス管１は、アルカリ金属酸化物を殆ど含まないアルミノシリケートガラス管（例えば、ＳＣＨＯＴＴ社Ｇｌａｓｓ８２５３等）にて構成され、また陽極ビード１０並びに陰極ビード１１は、軟化点が低くなるように設計されたホウ珪酸ガラス管にて構成されている。（例えば、ＳＣＨＯＴＴ社Ｇｌａｓｓ８４８７等）
陽極である放電電極Ａは、図示のように陽極ビード１０が溶着される電極ピン１２とこの電極ピン１２に溶接された外部ピン１４で構成しており、さらにこの電極ピン１２は熱膨張係数が４．４〜４．５×１０−６・Ｋ−１であり融点が約３４００℃と極めて高いタングステンにて構成し、外部ピン１４としては例えばニッケルであるニッケル系金属を採用している。
【００６１】
陽極ビード１０は、電極ピン１２に対して直接溶着される第１ビード１０ａとこの第１ビード１０ａの周囲に上記ガラス管１の内径未満の外径を有し、かつ第１ビード１０ａの軸方向長さより短い長さにて溶着された第２ビード１０ｂとから形成しており、第２ビード１０ｂの側面部と上記ガラス管１の内壁面部とを溶融接合することにより、上記ガラス管１と電極ピン１２との気密封着を間接的に実現している。
【００６２】
陰極である放電電極Ｃは、図示のように陰極ビード１１が気密溶着される電極ピン１３とこの電極ピン１３にカシメ等の工法にて取り付けられた焼結電極１５と電極ピン１３に溶接された外部ピン１６とで構成しており、これらの陰極ビード１１と電極ピン１３と外部ピン１６も、先の放電電極Ａと同様に、夫々、ホウ珪酸ガラス、タングステン、ニッケル系金属にて構成している。
【００６３】
陰極ビード１１も、陽極ビード１０と同様に、電極ピン１３に対して直接溶着される第３ビード１１ａとこの第３ビード１１ａの周囲に上記ガラス管１の内径未満の外径を有し、かつ第３ビード１１ａの軸方向長さより短い長さにて溶着された第４ビード１１ｂとから形成しており、第４ビード１１ｂの側面部と上記ガラス管１の内壁面部とを溶融接合することにより、上記ガラス管１と電極ピン１３との気密封着を間接的に実現している。
【００６４】
次に、本発明の第１の実施形態にかかる閃光放電管８の製造工程について、同閃光放電管８の製造工程例を示す概略図である図４〜図６を参照しつつ簡単に説明する。
【００６５】
図４（ａ）、（ｂ）は陽極である放電電極Ａを製造する工程概略図を示し、図５（ａ）、（ｂ）は陰極である放電電極Ｃを製造する工程概略図を示し、図６（ａ）、（ｂ）は図４、図５にて製造した各工程部材を用いて本発明にかかる閃光放電管８を製造する工程概略図を示している。
【００６６】
図４、図５に示した放電電極ＡおよびＣ共に、電極ピン１２、１３である熱膨張係数が４．４〜４．５×１０−６・Ｋ−１のタングステンに、中空円筒形状を備え熱膨張係数が３．２〜４．１×１０−６・Ｋ−１のホウ珪酸ガラスからなる陽極ビード１０（第１ビード１０ａと第２ビード１０ｂ）、陰極ビード１１（第３ビード１１ａと第４ビード１１ｂ）を、図４（ａ）、図５（ａ）中に矢印で示した方向に移動させて挿通し、その後、例えば図４（ｂ）、図５（ｂ）に示したようにビード加熱用のバーナーＢ１、Ｂ２にて加熱することにより先の電極ピン１２、１３に溶融接合している。
【００６７】
すなわち、放電電極Ａは、ホウ珪酸ガラスからなる第１ビード１０ａを、タングステンからなる電極ピン１２に、閃光放電管８の外囲器を構成する本発明による放電管用強化ガラス管１の内径未満の外径となるように直接巻き付け、さらに同じくホウ珪酸ガラスからなる第２ビード１０ｂを、上記ガラス管１の内径未満の外径となるように上記第１ビード１０ａの周囲に上記第１ビード１０ａの軸方向長さより短い長さにて巻付けることにより形成している。
【００６８】
また、放電電極Ｃも放電電極Ａと同様に、ホウ珪酸ガラスからなる第３ビード１１ａを、タングステンからなる電極ピン１３に、閃光放電管８の外囲器を構成する本発明による放電管用強化ガラス管１の内径未満の外径となるように直接巻き付け、さらに同じくホウ珪酸ガラスからなる第４ビード１１ｂを、上記ガラス管１の内径未満の外径となるように上記第３ビード１１ａの周囲に上記第１ビード１１ａの軸方向長さより短い長さにて巻付け、さらに焼結電極１５を、図示はしないが周知のカシメ工程を経て電極ピン１３に取り付けることにより形成している。
【００６９】
この時、電極ピン１２、１３と陽極ビード１０、陰極ビード１１の夫々の熱膨張係数の差は小さく、具体的には１×１０−６・Ｋ−１以下の設定であることから、上記直接の加熱による溶融接着時における熱膨張係数差に基づく不都合の発生を防止できることになる。
【００７０】
また、ガラス管１に対し、必要に応じてトリガ電圧が印加されるトリガ電極として機能する透明導電性被膜を、その外表面の所定領域に周知の方法により形成しても良いことは詳述するまでもない。
【００７１】
次に図６に示したように、図４、図５にて説明したように製造した放電電極Ａ、Ｃが以下のように組み合わされることにより本発明にかかる閃光放電管８が完成する。
【００７２】
まず、陽極である放電電極Ａを図６（ａ）中の矢印方向に移動させ、その陽極ビード１０をガラス管１の一端部内部に位置させ、その後、例えばバーナーＢ３により加熱することによって上記陽極ビード１０を形成する第２ビード１０ｂの側面部とガラス管１の一端部の内壁面部とを溶融接合し、これにより陽極である放電電極Ａを陽極ビード１０を介してガラス管１に気密封着する。
【００７３】
次いで、図６（ａ）に図示したように放電電極Ｃを矢印方向に移動させ、その陰極ビード１１をガラス管１の他端部内部に位置させた状態でガラス管１の内部に所望量のキセノンガス９を充填し、例えばバーナーＢ４により加熱することによって上記陰極ビード１１を形成する第４ビード１１ｂの側面部とガラス管１の一端部の内壁面部とを溶融接合し、これにより陰極である放電電極Ｃを陰極ビード１１を介してガラス管１に気密封着する。
【００７４】
その後、図示はしないが、外部ピン１４、１６の長さを所望の長さに設定する工程や同外部ピン１４、１６に対して予備半田を施す工程等を必要に応じて行うことにより図３に示した本発明にかかる閃光放電管８が完成することになる。
【００７５】
なお、本発明にかかる閃光放電管は、上記した実施形態に限定されること無く、例えば放電電極Ａ、Ｃの気密封着工法やキセノンガスの封入工法等については、以下のように種々変更することができることはいうまでもない。
【００７６】
すなわち、上述した実施形態では、放電電極Ａ、Ｃ共、ガラス管１の両端部に、夫々二重ビード構成とした陽極ビード１０の第２ビード１０ｂの側面部と、陰極ビード１１の第４ビード１１ｂの側面部とガラス管１の端部内壁面部とを溶融接合することにより電極ピン１２、１３とガラス管１との気密封着を行っていたが、例えば図７に本発明にかかる閃光放電管８の他の実施形態として示した部分断面を含む概略図のように、夫々のビードを上述したような二重ビード構成ではなく一体物の陽極ビード１７、陰極ビード１８として構成し、この陽極ビード１７、陰極ビード１８を、夫々の側面略中央部に上記ガラス管１の両管端部が位置するようにガラス管１の両端部内に配置した状態にて両ビード１７、１８の夫々の側面略中央部を上記ガラス管１の管端部近傍と共に局所的に加熱することにより、同側面部略中央部にガラス管１の管端部を潜り込ませ、これにより凹部を形成してガラス管１と気密封着し、上記ガラス管１と放電電極Ａ並びに放電電極Ｃにおける電極ピン１２，１３との気密封着を間接的に実現しても良いことは言うまでもない。
【００７７】
換言すれば、陽極ビード１７、陰極ビード１８を夫々一体物として構成し、図７中の断面に示したように、ガラス管１（アルミノシリケートガラス管）の内径未満の側面部外径を有するように電極ピン１２、１３に直接巻き付けると共に、その夫々の側面部略中央部を、同側面部略中央部近傍に位置しているガラス管１の管端部近傍と共に局所的に加熱することにより、同側面部略中央部にガラス管１の管端部を潜り込ませることにより凹部を形成して両ビード１７，１８とガラス管１との気密封着を実現し、これによりガラス管１と電極ピン１２，１３との気密封着を間接的に実現しても良いことは言うまでもない。
【００７８】
また、上記した放電電極Ｃのガラス管１の内部にキセノンガスを封入しつつの気密封着工程を実現する他の工法例としては、バーナーＢ４に換えて例えばカーボンヒーターを用い、具体的にはバーナーＢ４を除く図６に示した放電電極Ａが封着されたガラス管１と放電電極Ｃ及びカーボンヒーターを、内部を真空にできると共に所定圧力のキセノンガスを充填できる作業空間を備えた真空容器内に配置し、この真空容器内にてキセノンガスの充填並びにカーボンヒーターによる放電電極Ｃの陰極ビード１１とガラス管１間の加熱および溶融接合を実施する工法を採用できることはもちろんである。
【００７９】
なお、上記した工法は、上記真空容器内に、例えばガラス管１の管端部が放電電極Ｃの陰極ビード１８の側面略中央部に位置するように配置し、この真空容器内にてキセノンガスの充填並びにカーボンヒーターによる放電電極Ｃの陰極ビード１８とガラス管の管端部近傍の局所を加熱する等、図７に示した構成例にも適用できることも言うまでもない。
【００８０】
次に、本発明にかかる光照射装置の一実施形態について説明する。
【００８１】
図８は、本発明にかかる閃光放電管８を用いた光照射装置の一例であるストロボ装置Ｓの一実施形態を示す概略構成図である。
【００８２】
図示のように、本発明による光照射装置の一実施形態例であるストロボ装置Ｓは、本体１９内に、被写体２０の照明用光源となる本発明にかかる閃光放電管８、この閃光放電管８の発光光を被写体２０方向に向けて導く反射傘２１、閃光放電管８と被写体２０の間に配置され短波長領域の光、例えば４００ｎｍ以下の光を遮断する光学部材２２、光学部材２２を介して入射する光の射出方向、射出角度等を制御する光学制御手段２３、閃光放電管８の発光動作を制御する発光動作制御手段２４等を備えて構成されている。
【００８３】
このため、発光動作制御手段２４により閃光放電管８が発光動作を行った場合、閃光放電管８が射出する発光光は、直接及び反射傘２１によって反射されて光学部材２２に到達して短波長領域の光が遮断された光（例えば４００ｎｍ以下の波長の光を含まない光）に制御され、さらに光学制御手段２３によって照射角度等が制御されて被写体２０に照射されることになる。
【００８４】
この時、本発明にかかる光照射装置の一例である上記ストロボ装置は、その光源として本発明にかかる閃光放電管８、すなわち母材ガラス管である例えばアルミノシリケートガラス管の内壁に、結晶格子を形成した格子形成領域部を含む、より好ましくは膜厚の厚い、より緻密・強固な二酸化珪素被膜が形成された、アーク放電時の熱衝撃という閃光放電管の外囲器のみにおいて生じていた現象に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）の大幅な改善を実現できた閃光放電管を用いていることから、ストロボ装置としての発光寿命耐久特性並びに短時間の繰り返し発光耐久特性の大幅向上を実現できることになる。
【００８５】
なお、本発明にかかる光照射装置は、上述したストロボ装置に限定されないことはいうまでもなく、例えば橋梁・高層ビル等の高所に設置されている航空機障害灯、航空機やパトカー等の緊急自動車に搭載される警光灯など、閃光放電管を光源として用いている、あるいは用いることができる各種の光照射装置に適用できることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の放電管用強化ガラス管及びその製造方法によれば、母材としてガラスの結晶格子を切断する性質を有するアルカリ金属酸化物を殆ど含まない、かつ二酸化珪素とガラスの骨格となる結晶格子を形成できる性質を有するガラス管を採用することから、母材ガラス管の内壁に、一部に結晶格子を形成した緻密、強固な領域である格子形成領域部を備えた、より好ましくは膜厚の厚い、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された放電管用強化ガラス管を得ることに適用することができる。
【００８７】
本発明の閃光放電管は、母材ガラス管である例えばアルミノシリケートガラス管の内壁に、結晶格子を形成した格子形成領域部を含む、より好ましくは膜厚の厚い、より緻密、強固な二酸化珪素被膜が形成された本発明による放電管用強化ガラス管を外囲器として備えることから、アーク放電時の熱衝撃という閃光放電管の外囲器のみにおいて生じていた現象に対する耐久特性（耐熱特性、耐熱衝撃特性）の大幅な改善を実現でき、この結果、発光に対する寿命耐久特性並びに短時間の繰返し発光耐久特性に優れた閃光放電管を得ることに適用することができる。
【００８８】
また、本発明の光照射装置は、耐熱特性、耐熱衝撃特性を大幅に向上させた本発明による閃光放電管を光源として用いることから、発光寿命耐久特性並びに短時間の繰り返し発光耐久特性に優れた光照射装置を得ることに適用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１    放電管用強化ガラス管
２    アルミノシリケートガラス管
３    二酸化珪素被膜
４    格子形成領域部
５    シラノール溶液
６    ファン
７    焼成炉
８    閃光放電管
９    キセノンガス
１０  陽極ビード
１０ａ  第１ビード
１０ｂ  第２ビード
１１  陰極ビード
１１ａ  第３ビード
１１ｂ  第４ビード
１２  電極ピン
１３  電極ピン
１４  外部ピン
１５  焼結体
１６  外部ピン
１７  陽極ビード
１８  陰極ビード
１９  本体
２０  被写体
２１  反射傘
２２  光学部材
２３  光学制御手段
２４  発光動作制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006634597.tif 000009
【図８】
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