(57)【要約】【課題】より信頼性を高めることができる高圧放電ランプを提供する。【解決手段】発光管１と側管部２とを備え、側管部２は、発光管１から延在した第１のガラス部１７と、電極棒３と金属箔４との接合部および電極棒３の少なくとも一部を覆う第２のガラス部９と有し、第２のガラス部９における発光管１側の端部の前面は、電極棒３に設けられたコイル６に接している、高圧放電ランプである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内に発光物質が封入される発光管と、
前記発光管から延在し、前記発光管の気密性を保持する側管部と、
前記発光管内に放電アークを維持するために一端が配置された一対の電極棒と、
前記側管部に配置され、前記電極棒の他端と電気的に接続された金属箔とを備え、
前記側管部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側であって、前記電極棒と前記金属箔との接合部および前記電極棒の少なくとも一部を覆う第２のガラス部とを有しており、
前記第２のガラス部における前記発光管側の端部の前面は、前記電極棒に設けられたコイルに接している、高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記第２のガラス部内には、前記電極棒の一部と、当該電極棒と前記金属箔との接続部が位置しており、
前記発光管の側を前方としたときに、前記コイルが位置する領域の後方に、前記第２のガラス部が配置されており、
前記第２のガラス部における前記前面は、前記第１のガラス部に接触していない、請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
一対の電極棒のそれぞれの一端が管内に配置された発光管と、
前記発光管の両端から延在する側管部とを備え、
前記側管部内には、前記電極棒の前記一端に対する他端に電気的に接続された前記金属箔が位置しており、
少なくとも一方の前記側管部は、
前記発光管から延在した第１のガラス部と、
前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられ、当該第１のガラス部の軟化点よりも低い第２のガラス部と、
前記第１のガラス部と第２のガラス部との間に設けられ、前記第１のガラス部と前記２のガラス部との中間の軟化点を有する第３のガラス部とを含んでおり、
前記電極棒のうち、前記少なくとも一方の側管部内に位置している部位の少なくとも一部には、コイルが設けられており、
前記第２のガラス部内には、前記電極棒と前記金属箔との接続部が位置しており、
前記第２のガラス部のうち前記発光管側に位置する部位は、前記コイルと前記第３のガラス部によって囲まれている、高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記第２のガラス部の前記前方に位置する前面は、前記コイルが位置する領域に接触しており、且つ、前記第２のガラス部の前記前面は、前記第１のガラス部に接触していない、請求項３に記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記第２のガラス部は、銅、アルミニウム、鉄、ナトリウムおよびホウ素ならびにそれらの酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含んでいる、請求項１から４の何れか一つに記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記第２のガラス部は、シリカと、銅および酸化銅の少なくとも一方と、アルミナとを含んでいるガラスから構成されている、請求項１から４の何れか一つに記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
一対の電極棒のそれぞれの一端が管内に配置された発光管と、
前記発光管の両端から延在する側管部とを備え、
前記側管部内には、前記電極棒の前記一端に対する他端に電気的に接続された前記金属箔が位置しており、
少なくとも一方の前記側管部は、
前記発光管から延在した第１のガラス部と、
前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられ、当該第１のガラス部の軟化点よりも低い第２のガラス部と、
前記第１のガラス部と第２のガラス部との間に設けられ、前記第１のガラス部と前記２のガラス部との中間の軟化点を有する第３のガラス部とを含んでおり、
前記電極棒のうち、前記少なくとも一方の側管部内に位置している部位の少なくとも一部には、円盤状構造体が設けられており、
前記第２のガラス部内には、前記電極棒と前記金属箔との接続部が位置しており、
前記第２のガラス部のうち前記発光管側に位置する部位は、前記円盤状構造体と前記第３のガラス部によって囲まれている、高圧放電ランプ。
【請求項８】
一対の電極棒のそれぞれの一端が管内に配置された発光管と、
前記発光管の両端から延在する側管部とを備え、
前記側管部内には、前記電極棒の前記一端に対する他端に電気的に接続された前記金属箔が位置しており、
少なくとも一方の前記側管部は、
前記発光管から延在した第１のガラス部と、
前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられ、当該第１のガラス部の軟化点よりも低い第２のガラス部とを含んでおり、
前記第２のガラス部のうち前記発光管側に位置する部位は、前記第１のガラスに接触していない、高圧放電ランプ。
【請求項９】
前記高圧放電ランプは、高圧水銀ランプであり、
前記発光物質として水銀が、前記発光管の内容積を基準に、１５０ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている、請求項１から８の何れか一つに記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
前記水銀が３００ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている、請求項９に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１１】
一端および他端の間にコイルまたは円盤構造体が配置された電極棒を用意する工程と、
前記電極棒に、第１のガラスである石英ガラスよりも軟化点の低い第２のガラスから構成されたガラス筒構造体を挿入し、それによって、前記コイルまたは前記円盤構造体と前記他端との間に、前記ガラス筒構造体を配置した後、前記他端と金属箔とを溶接する工程と、
前記電極棒、前記ガラス筒構造体および前記金属箔を含む電極組立体を、第２のガラスから構成された側管部に挿入する工程とを包含する、高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１２】
他端に金属箔が溶接された電極棒の一端に、第１のガラスである石英ガラスよりも軟化点の低い第２のガラスから構成されたガラス筒構造体を挿入する工程と、
前記電極棒にコイルを溶接し、それによって、前記ガラス筒構造体を前記金属棒に固定する工程と、
前記電極棒、前記ガラス筒構造体および前記金属箔を含む電極組立体を、第２のガラスから構成された側管部に挿入する工程とを包含する、高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１３】
前記ガラス筒構造体を覆うように、前記第１のガラスと前記２のガラスとの中間の軟化点を有する第３のガラスから構成された更なるガラス筒構造体を配置する工程をさらに包含する、請求項１１または１２に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１４】
前記第２のガラスの軟化点よりも高い温度で、加熱処理を行う工程をさらに包含する、請求項１３に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプおよびその製造方法に関する。特に、一般照明や、反射鏡と組み合わせてプロジェクター、自動車の前照灯などの用途に使用され、点灯時に内圧が１気圧以上になる高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２３に、従来の高圧放電ランプの一例を示す。図２３に示した高圧放電ランプは、発光管１と側管部２とから構成されており、側管部２は、発光管１から延在している。発光管１内には、電極棒３が対向して配置されており、電極棒３は、金属箔４に電気的に接続されている。なお、金属箔４の他端には、外部リード線５が電気的に接続されている。発光管１には、水銀７が封入されており、図示しないが希ガスも封入されている。このような高圧放電ランプは、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、電極棒３は、タングステンを主たる材料としており、また、発光管１および側管部２は、石英ガラスを主たる材料としている。そもそも、タングステンと石英ガラスとは、互いに熱膨張係数が違うため、両者を密着させることは非常に困難である。そこで、高圧放電ランプにおいては、薄い金属箔４を塑性変形させることで、側管部２の石英ガラスと封着させ、それによって、発光管１内の気密を保持している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１４８５６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高圧放電ランプには、ランプ点灯中、発光管１側の金属箔４の端部を起点として、ガラスに亀裂が入りやすいという問題があった。このような問題を解決するための取り組みは従来よりなされており、例えば、特開平１１−７９１８号公報では、次のような技術が開示されている。モリブデン箔（金属箔４と同等品）は、貯蔵ロール上に巻き付けられたモリブデンテープを切断することによって作製するが、この切断の際に生じるモリブデン箔端部のまくれが、ガラスに亀裂あるいは割れ目を生じさせる要因となるので、当該技術では、この切断時にできるまくれを防止するために、モリブデン箔の圧延加工により、モリブデン箔の端部をくさび状に形成し、それによって、ガラスに亀裂が入ることを防止している。
【０００６】
しかしながら、上記取り組みだけでは、金属箔の端部から発生するガラスの亀裂を必ずしも確実に防止できないことが、本願発明者の検討によりわかった。本願発明者が検討により導き出した、箔端部のガラスに亀裂が発生するメカニズムを以下に説明する。
【０００７】
まず前提として、電極棒３と側管部２は、あたかも封着されているように見えるが、実はごくわずかな間隙８がある。例えばシュリンク封止行なった場合、電極棒３と側管部２との間隙８を、図２１（ａ）中のＡ−Ａ’の断面に沿って見てみると、これは、図２１（ｂ）に示すように、略円形の間隙８ａであり、特に応力が集中する形状とはなっていない。しかしながら、金属箔４と電極棒３との接合部Ｂ−Ｂ’断面の間隙８は、図２１（ｃ）に示すように、金属箔４の箔エッジ部に沿って、鋭い切り欠け形状の間隙８ｂとなっている。間隙８ｂは、応力が集中する形状となっているので、ここを起点にして、ガラスに亀裂が入るのである。
【０００８】
上記特開平１１−７９１８号公報の技術では、箔端部をくさび状にするので、箔端部からの亀裂の発生については緩和できるかもしれないが、接合部の間隙８ｂに関する亀裂の発生まで抑制できるわけではない。
【０００９】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、より信頼性を高めることができる高圧放電ランプおよびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の高圧放電ランプは、管内に発光物質が封入される発光管と、前記発光管から延在し、前記発光管の気密性を保持する側管部と、前記発光管内に放電アークを維持するために一端が配置された一対の電極棒と、前記側管部に配置され、前記電極棒の他端と電気的に接続された金属箔とを備え、前記側管部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側であって、前記電極棒と前記金属箔との接合部および前記電極棒の少なくとも一部を覆う第２のガラス部とを有しており、前記第２のガラス部における前記発光管側の端部の前面は、前記電極棒に設けられたコイルに接している。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記第２のガラス部内には、前記電極棒の一部と、当該電極棒と前記金属箔との接続部が位置しており、前記発光管の側を前方としたときに、前記コイルが位置する領域の後方に、前記第２のガラス部が配置されており、前記第２のガラス部における前記前面は、前記第１のガラス部に接触していない。
【００１２】
本発明の第２の高圧放電ランプは、一対の電極棒のそれぞれの一端が管内に配置された発光管と、前記発光管の両端から延在する側管部とを備え、前記側管部内には、前記電極棒の前記一端に対する他端に電気的に接続された前記金属箔が位置しており、少なくとも一方の前記側管部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられ、当該第１のガラス部の軟化点よりも低い第２のガラス部と、前記第１のガラス部と第２のガラス部との間に設けられ、前記第１のガラス部と前記２のガラス部との中間の軟化点を有する第３のガラス部とを含んでおり、前記電極棒のうち、前記少なくとも一方の側管部内に位置している部位の少なくとも一部には、コイルが設けられており、前記第２のガラス部内には、前記電極棒と前記金属箔との接続部が位置しており、前記第２のガラス部のうち前記発光管側に位置する部位は、前記コイルと前記第３のガラス部によって囲まれている。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記第２のガラス部の前記前方に位置する前面は、前記コイルが位置する領域に接触しており、且つ、前記第２のガラス部の前記前面は、前記第１のガラス部に接触していない。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記第２のガラス部は、銅、アルミニウム、鉄、ナトリウムおよびホウ素ならびにそれらの酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含んでいる。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記第２のガラス部は、シリカと、銅および酸化銅の少なくとも一方と、アルミナとを含んでいるガラスから構成されている。
【００１６】
本発明の第３の高圧放電ランプは、一対の電極棒のそれぞれの一端が管内に配置された発光管と、前記発光管の両端から延在する側管部とを備え、前記側管部内には、前記電極棒の前記一端に対する他端に電気的に接続された前記金属箔が位置しており、少なくとも一方の前記側管部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられ、当該第１のガラス部の軟化点よりも低い第２のガラス部と、前記第１のガラス部と第２のガラス部との間に設けられ、前記第１のガラス部と前記２のガラス部との中間の軟化点を有する第３のガラス部とを含んでおり、前記電極棒のうち、前記少なくとも一方の側管部内に位置している部位の少なくとも一部には、円盤状構造体が設けられており、前記第２のガラス部内には、前記電極棒と前記金属箔との接続部が位置しており、前記第２のガラス部のうち前記発光管側に位置する部位は、前記円盤状構造体と前記第３のガラス部によって囲まれている。
【００１７】
本発明の第４の高圧放電ランプは、一対の電極棒のそれぞれの一端が管内に配置された発光管と、前記発光管の両端から延在する側管部とを備え、前記側管部内には、前記電極棒の前記一端に対する他端に電気的に接続された前記金属箔が位置しており、少なくとも一方の前記側管部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられ、当該第１のガラス部の軟化点よりも低い第２のガラス部とを含んでおり、前記第２のガラス部のうち前記発光管側に位置する部位は、前記第１のガラスに接触していない。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記高圧放電ランプは、高圧水銀ランプであり、前記発光物質として水銀が、前記発光管の内容積を基準に、１５０ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている。
【００１９】
ある好適な実施形態では、前記水銀は３００ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている。
【００２０】
本発明の第１の高圧放電ランプの製造方法は、一端および他端の間にコイルまたは円盤構造体が配置された電極棒を用意する工程と、前記電極棒に、第１のガラスである石英ガラスよりも軟化点の低い第２のガラスから構成されたガラス筒構造体を挿入し、それによって、前記コイルまたは前記円盤構造体と前記他端との間に、前記ガラス筒構造体を配置した後、前記他端と金属箔とを溶接する工程と、前記電極棒、前記ガラス筒構造体および前記金属箔を含む電極組立体を、第２のガラスから構成された側管部に挿入する工程とを包含する。
【００２１】
本発明の第２の高圧放電ランプの製造方法は、他端に金属箔が溶接された電極棒の一端に、第１のガラスである石英ガラスよりも軟化点の低い第２のガラスから構成されたガラス筒構造体を挿入する工程と、前記電極棒にコイルを溶接し、それによって、前記ガラス筒構造体を前記金属棒に固定する工程と、前記電極棒、前記ガラス筒構造体および前記金属箔を含む電極組立体を、第２のガラスから構成された側管部に挿入する工程とを包含する。
【００２２】
ある好適な実施形態では、前記ガラス筒構造体を覆うように、前記第１のガラスと前記２のガラスとの中間の軟化点を有する第３のガラスから構成された更なるガラス筒構造体を配置する工程をさらに包含する。
【００２３】
ある好適な実施形態では、前記第２のガラスの軟化点よりも高い温度で、加熱処理を行う工程をさらに包含する。
【００２４】
ある実施形態において、高圧放電ランプの側管部は、発光管から延在した第１のガラス部と、第１のガラス部の内側であって、電極棒と金属箔との接合部および電極棒の少なくとも一部を覆う第２のガラス部とを有しており、第２のガラス層の発光管側の端部の前面は、電極棒に設けられたコイルの少なくとも一部に接している構成となっている。
【００２５】
ある実施形態において、高圧放電ランプの側管部は、発光管から延在した第１のガラス部と、第１のガラス部の内側であって、電極棒と金属箔との接合部および電極棒の少なくとも一部を覆う第２のガラス部とを有しており、第２のガラス層の発光管側の端部の前面は、電極棒に設けられた円盤状金属体の少なくとも一部に接している構成となっている。
【００２６】
ある実施形態において、前記円盤状金属体は、前記電極棒に一体成形されている。
【００２７】
ある実施形態では、前記第１のガラス部と前記第２のガラス部との間に第３のガラス部を有しており、前記第３のガラス部の融点は、前記第１のガラス部の融点より低く、前記第２のガラス部の融点より高い。
【００２８】
ある実施形態では、第２のガラス層は、銅、もしくは酸化銅、もしくはアルミナを含有している。
【００２９】
ある実施形態では、点灯時、発光管内圧力は、３０ＭＰａ以上になる。
【００３０】
ある実施形態の高圧放電ランプの製造方法では、電極棒とコイルと金属箔と常温でガラス化している第１の筒状構造物を準備し、電極棒にコイルを挿入、溶接し、コイルの溶接された電極棒に第１の筒状構造物を挿入し、その後電極棒と金属箔を溶接する工程を含んでいる。
【００３１】
ある実施形態の高圧放電ランプの製造方法では、電極棒とコイルと金属箔と常温でガラス化している第１の筒状構造物を準備し、電極棒に金属箔を溶接し、電極棒に第１の筒状構造物を挿入し、電極棒にコイルを挿入、溶接する工程を含んでいる。
【００３２】
ある実施形態の高圧放電ランプの製造方法では、電極棒とコイルと金属箔と常温でガラス化している第１の筒状構造物を準備し、電極棒に第１の筒状構造物を挿入し、電極棒にコイルを挿入、溶接し、電極棒に金属箔を溶接する工程を含んでいる。
【００３３】
ある実施形態では、少なくとも第１の筒状構造物の周りに、石英ガラスよりも融点が低く、第１の筒状構造物よりも融点が高い常温でガラス化している第２の筒状構造物を包む工程をさらに包含している。
【００３４】
ある実施形態では、第１の筒状構造物の周りに、第２の筒状構造物を包んだ状態で、第１の筒状構造物の軟化点より高い温度で、加熱処理する工程をさらに包含している。
【００３５】
ある実施形態において、前記発光物質として水銀が、前記発光管の内容積を基準に、１５０ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている。ある好適な実施形態では、前記水銀は、２２０ｍｇ／ｃｍ３以上封入されている。
【００３６】
ある実施形態において、前記電極組立体は、前記電極棒と、前記電極棒に接続された金属箔と、前記金属箔に接続された外部リード線とから構成されている。
【００３７】
前記電極棒の少なくとも一部に、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成された金属膜が形成されていることが好ましい。
【００３８】
ある実施形態において、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属を少なくとも表面に有するコイルが、前記電極棒の少なくとも一部に巻き付けられている。
【００３９】
ある実施形態に高圧放電ランプは、管内に発光物質が封入される発光管と、前記発光管の気密性を保持する封止部とを備え、前記封止部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられた第２のガラス部とを有しており、かつ、前記封止部は、圧縮応力が印加されている部位を有している。
【００４０】
ある実施形態における高圧放電ランプは、管内に発光物質が封入される発光管と、前記発光管の気密性を保持する封止部とを備え、前記封止部は、前記発光管から延在した第１のガラス部と、前記第１のガラス部の内側の少なくとも一部に設けられた第２のガラス部とを有しており、光弾性効果を利用した鋭敏色板法による歪み測定を実行すると、前記封止部のうち、前記第２のガラス部に相当する領域の少なくとも一部に、圧縮応力が観察される。
【００４１】
ある好適な実施形態において、前記発光管は、チップレスの発光管である。
【００４２】
前記歪み測定は、東芝製のＳＶＰ−２００の歪検査器を用いて行えばよい。
【００４３】
ある実施形態におけるランプユニットは、上記高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプから発する光を反射する反射鏡とを備えている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本願発明者らは、間隙８ｂ周囲におけるガラスに亀裂が入ることを防止するために鋭意研究し、その結果、電極棒３と金属箔４の溶接部と、側管部２との間隙８ｂをなくし、応力の集中をなくすことで、箔端部を起点とするガラスの亀裂を防止し、ランプ寿命と安全性を高めた高圧放電ランプを実現することに成功し、そのことを特願２００１−２６０７４５号明細書に開示した。
【００４５】
そのランプの構成を図２６に示す。なお、説明の簡素化を図るために、後述する図１中の構成要素と実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図２６に示したランプは、電極棒３と金属箔４の接合部が、側管部２と間隙なく封着した構成となっている。また、少なくとも電極棒３と金属箔４の接合部を含む、電極棒３の一部もしくは、金属箔４の一部もしくは、金属箔４部全体が、銅または酸化銅、またはアルミナ、または酸化鉄、または鉄、または炭酸ナトリウム、またはナトリウム、または酸化ボロンのいずれか少なくとも一つと、ＳｉＯ２を含むガラス層９と密着していて、ガラス層９と接する一部にコイル状の金属体６を被膜している構成となっている。
このように、電極棒３と金属箔４の接合部を、隙間が存在しない構成にすることで、ランプの耐圧強度が向上し、また、点灯中でのリークによる不点灯もなくなった。
【００４６】
しかしながら、図２６に示したランプには、次のような問題が生じることを、本願発明者は、新たに見出した。すなわち、ランプを数多く製作した場合、ガラス層９と、側管部２の境界面にクラックが入るランプが製作される場合がある。
特願２００１−２６０７４５号明細書で開示したランプ（比較例２）の耐圧強度は、図２７に示すように、３０ＭＰａから４０ＭＰａとばらつきがあった。なお、従来のランプは、図２３に示したランプであり、比較例１のランプは、図２６に示したランプ（比較例２）から、コイル６を取り除いた構造のランプである。
【００４７】
比較例２のランプについて、ガラス層９と側管部２との境界面にできるクラックに注目して解析しなおした結果、３５ＭＰａ未満のランプには、ガラス層９と側管部２との境界面にできるクラックが入っていたことが新たに判明した。すなわち、同一製作条件下において、入ったり入らなかったりするこのガラス層９と側管部２との境界面にできるクラックが、ランプの耐圧強度のばらつきを大きくしており、これは品質を落とす可能性がある。
【００４８】
そこで、なぜ同一製作条件下において、ガラス層９と側管部ガラスとの境界面にクラックが入ったり入らなかったりするのか、本願出願人は検討行なった。
【００４９】
その結果、おそらく次のような理由で、ガラス層９と側管部２との境界面にクラックが入るのではないかと考える。すなわち、封止工程において、一旦加熱溶融された側管部２、ガラス層９は、封止後、冷却され、固化する。その際、ガラス層９は、側管部２よりも、歪点が低く、側管部２が歪点を通過した後に、ガラス層９が歪点を通過冷却する。そこで、ガラス層９が固化しつつ歪点を通過する際に、電極棒３の長軸方向に残留応力が入る。ガラスの冷却速度は、特に管理していないため、その冷却速度の違いにより、応力が強く残ったり、弱く残ったりする。このガラスに残る応力が強いと、ガラス層９と側管部２との境界にクラックが入るのだと考えられる。図２８に、応力がクラックを発生させるイメージ図を示す。
【００５０】
そこで、本願発明者は、製作ばらつきに左右されず、高耐圧強度ランプを安定供給でき、ランプ寿命と安全性をより高めた高圧放電ランプを実現すべく研究開発を行い、その結果、そのようなランプを完成させ、本発明に至った。
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本実施形態の高圧放電ランプの構成を模式的に示している。
【００５１】
本実施形態の高圧放電ランプは、管内に発光物質が封入される発光管１と、発光管１の気密性を保持する側管部２とから構成されている。側管部２は、発光管１から延在しており、発光管１内には、一対の電極棒３が配置されている。電極棒３の一端は、放電アークを維持するために発光管１内に露出して配置されている。側管部２内には、電極棒３の他端と電気的に接続された金属箔４が配置されている。
【００５２】
側管部２は、発光管１から延在した第１のガラス部１７と、第２のガラス部９とを有している。第２のガラス部９は、第１のガラス部１７の内側であって、電極棒３と金属箔４との接合部を覆っており、また、電極棒３の一部も覆っている。ここで、第２のガラス部９の前面（すなわち、発光管１側の端部の前面）は、電極棒３に設けられたコイル６に接している。
【００５３】
図１に示した本実施形態のランプと、図２６に示したランプとでは、第２のガラス部９の前面がコイル６に接している点が異なる。加えて、本実施形態のランプの場合、第２のガラス部９の前面は、第１のガラス部１７に接触していない。
つまり、図２６に示したランプでは、電極棒３の径方向において、第２のガラス部９の前面（発光管１側の端部の前面）と、石英ガラス（発光管１から延在した第１のガラス部）とが密着している部分が存在するが、本実施形態のランプでは、そのような構成とはなっていない。
【００５４】
さらに、本実施形態の構成について説明を続ける。図１において、発光管１は、石英ガラスを主なる材料とし、その内容積は、例えば約０．０２５ｃｃである。発光管１から側管部２が延在しているので、側管部２の第１のガラス部８は石英ガラスから構成されている。発光管１には、発光種である水銀７が７．５ｍｇと、図示しないが、アルゴンガスが２００ｍｂａｒ（２５℃時）封入されている。
【００５５】
また、側管部２には、棒径０．２５ｍｍのタングステンを主なる材料とする電極棒３と、電極棒３に電気的に接続されたモリブデンを主なる材料とする金属箔４、そして更に金属箔４の他端には、外部リード線５が電気的に接続されている。
【００５６】
側管部２に位置する電極棒３のまわりには、図２に示すような、断面直径６０ミクロンのタングステン製のコイル６が配置されている。このコイル６の外径は、約０．４２ｍｍから０．５２ｍｍである。もともとコイル６は内径０．３ｍｍになるよう巻かれているものの、巻き緩み等から出来あがり寸法はばらつきができる。
【００５７】
上述したように、側管部２には、発光管１から延在した石英ガラスを材料とする第１のガラス部１７の内側に、電極棒３と金属箔４との接合部および電極棒３の一部を覆う第２のガラス部９が設けられている。そして、この第２のガラス部９の発光管１側の端部前面は、コイル６に接している。また、電極棒３と側管部２との間と、コイル６と側管部２との間には、熱膨張係数の違いにより、電極の封止工程で自然と発生するごくわずかな間隙８がある。図１では、分かりやすくするために大きく間隙８を図示しているが、実際には目視で観察できないほど狭い隙間である。
【００５８】
さらに、第２のガラス部９には、銅および／または酸化銅と、アルミナと、ＳｉＯ２とが存在している。ここでは、ＳＥＭ−ＣＯＭ社のＳＣＹ−２ガラスを用いた。第２のガラス部９と第１のガラス部（石英ガラス）１７とは電極棒３の長軸方向では密着している。一方、第２のガラス部９の前面（発光管１側の端部）は、コイル６と接しているため、第１のガラス部１７とは電極棒３の径方向では接していない。また、第２のガラス部９と第１のガラス部との電極棒３の長軸方向での境界部分は、互いに拡散し合うことで、混在している。また、第２のガラス部９と電極棒３は密着しており、また、第２のガラス部９と金属箔４も密着しており、其々の間に、間隙はない。
【００５９】
封止工程後の側管部様子を、歪計で観察してみると、その差は明らかであった。観察は、電極棒３の長軸方向に残る第２のガラス部９に対して行なった。
【００６０】
観察では、東芝歪検査器（ＳＶＰ−２００）を用いた。歪計は、一般にガラスに、偏光板を通過して生じた直線偏光を入れて観察する。その直線偏光の振動方向をＵとする。Ｕは、ｕ１とｕ２が合成されてできたものとみなす。ガラスに歪がない場合は、ｕ１とｕ２は同じ速さでその中を通過する。しかし、ガラス内に歪が残り、応力Ｆが働いているときは、ｕ１とｕ２は同じ速さでは通過しない。
この遅れた距離を光路差Ｒといい、光路差Ｒを観察することで、ガラスに残る歪の大きさを比較したり、ガラスにかかっている応力を測ったりすることができる。以下に、光路差Ｒと応力Ｆの関係式を表す。
Ｒ＝Ｃ×Ｆ×Ｌ
ここで、Ｒは光路差（ｎｍ）、Ｆは応力（ｋｇ／ｃｍ２）、Ｌはガラスの厚み（ｃｍ）、Ｃはガラス材料の光弾性常数（（ｎｍ／ｃｍ）／（ｋｇ／ｃｍ２））である。
【００６１】
今回用いたＳＣＹ−２ガラスの光弾性常数は、不明だったので、そのままＣとして計算した。Ｃとして計算しても、本測定に用いた比較ランプと、本実施形態のランプのガラス９は、同じくＳＣＹ−２ガラスを用いたので、応力Ｆを比較するためには、特に問題はないことを付言しておく。
【００６２】
測定結果を示すと、比較ランプのガラス９に残るＣ×Ｆは約１５０〜４００であったのに対し、本実施形態のランプのガラス９に残るＣ×Ｆは約４０から１４０であった。つまり、本実施形態のランプの第２のガラス部９に残る応力は、著しく減少した。この観察により、第２のガラス部９に残る応力が、第２のガラス部９の端部にクラックを生じさせる可能性が減ったことがわかる。
【００６３】
この応力の減少した原因は、詳しくは不明だが、おそらく以下のことが起こっているのではないかと推測される。すなわち、本発明の実施形態のランプは、第２のガラス部９と、コイル６が接しているため、両者の熱膨張係数の違いにより、封止直後に両者に隙間ができる。そこで、封止後、ガラス部９が冷却、固化してもそこに応力は残らない、と推測する。
【００６４】
一方、第２のガラス部９と、第１のガラス部の、電極棒３の長軸方向の界面は、密着しているにもかかわらず、クラックがはいったりしない。この現象は、電極棒３の径方向に、第２のガラス部９と、第１のガラスが接していると、クラックが入る原因は、第２のガラス部９にある残留応力である、という発明が解決しようとする課題で述べた推測から一見矛盾しているように思える。しかし、本願発明者は、そのことを次のように考えた。
【００６５】
すなわち、第２のガラス部９は、もともとＳＣＹ―２ガラス製の筒状構造物を配置し、加熱溶融してできている。この筒状構造物は、図１３に示すように、厚みが０．１ｍｍで、長さが１ｍｍである。すなわち、この筒状構造物を電極棒３に挿入し、加熱溶融した結果、電極棒３の径方向に、第２のガラス部９は最高で０．１ｍｍの厚さをもつ。第２のガラス部９の電極棒３の径方向の厚みは、加熱条件に依り、第２のガラス部が拡散することで、さらに薄くなる可能性がある。
それに比べて、電極棒３の長軸方向に第２のガラス部９は、最低でも１ｍｍの長さを有している。第２のガラス部９の電極棒３の長軸方向の長さは、加熱条件により、第２のガラス部が拡散することで、さらに伸びる可能性がある。つまり、第２のガラス部９が冷却していくとき、電極棒３の径方向に収縮する量は、長軸方向に収縮する量の最高でも約１０分の１なのである。
【００６６】
この収縮量の違いにより、第１のガラス部と第２のガラス部９が密着している点では同じであっても、電極棒３の径方向ではクラックが発生し、電極棒３の長軸方向にはクラックが発生しないという、違いがでると推測する。
【００６７】
以上の検討により、第２のガラス部９の発光管部１側端部にクラックを発生させない効果を得るために重要なことは、第２のガラス部９と、コイル６の位置関係において、電極棒３の径方向での接触面が、コイル６の外径とほぼ同等かそれ以下であることが重要であるとわかる。
【００６８】
上記同等の意味する所は、図３のように、第２のガラス部９の、電極棒３の径方向でのコイル６との接触面が、コイル６の外径より大きくても、第２のガラス部９と第１のガラス部の断極棒３の径方向での接触面厚みが０．１ｍｍより小さければ、第２のガラス部９の発光管部１側端部にクラックを発生させない効果に影響はない、ということである。これは、第１のガラスと第２のガラス部９が、電極棒３の長軸方向に密着していてもクラックを生じないことから、厚み０．１ｍｍ以下の密着であれば、クラックが発生しないと判る。また、例えば、図４のように、コイルと接触していない部分の第２のガラス部９の電極棒３の径方向が、コイルの径以上に大きくても、コイルと接触しているクラックを生じさせないという構成に影響はない。
【００６９】
図２６に示した構成を有するランプの製作を行なったところ、８本中４本にクラックが生じた。一方、本実施形態の構成を有するランプの製作を行なったところ、８本中８本が、クラックを生じなかった。
【００７０】
同様に、図３に示した構成のランプと、図４に示した構成のランプにおいても、８本ずつ製作した結果、全数クラックが発生しなかった。
【００７１】
次に、ランプの耐圧強度テストを行なった。測定用には、図５に示すようなランプを用いた。すなわち、一方側の閉塞側管部１０は、図１構成の側管部２と同様の構成であり、電極は側管部１０内に封止している。他方の開口側管部１１は、封止せずに、開放状態である。この開口側管部１１から高圧水を導入し、破壊する圧力を測定する。そのランプ破壊圧力を、ランプの初期耐圧とした。
【００７２】
その結果、図６に示すように、図２６に示した構成で製作したランプ（比較例）で、クラックが発生したランプの耐圧強度は、３０ＭＰａ〜３５ＭＰａであった。また、破壊後ランプの様子を観察した結果、全数、クラックの部分を起点として破壊していることが観察できた。
【００７３】
一方、本実施形態の構成で製作したランプ（本発明）の耐圧強度は、図６に示すように３８ＭＰａ以上であった。
【００７４】
もちろん、両者の製作条件は、ばらつき、管理を含めて同等である。つまり、構成の違いにより、ばらつきなく、より確実に耐圧強度を増したランプを製作することができたのである。
【００７５】
また、例えば、コイル６にプラチナなどのガラスとの濡れ性を悪くするような物質をメッキを施すことにより、第１のガラスとコイル６の界面にできる微小なクラックの防止をすることもでき、さらに高耐圧構造の効果をあげることができるので、有用である。また、図７に示すように、第２のガラス部９で覆う電極棒３の部分に、コイル１２を巻くと、ガラス部９と電極棒３との密着性がより向上し、高耐圧構造の効果をあげることができる。
【００７６】
また、図８に示すように、コイル６を用いない構成であっても、同様の効果を得ることができる。図８に示した構成のランプに用いた電極棒１５を図９に示す。  電極棒１５は、例えば、外径が０．２５ｍｍの電極棒で、更に、電極棒の一部に外径が０．９ｍｍ、厚みが０．１ｍｍの円盤状金属体１６が成形されている。図８に示した構成のランプでは、円盤状金属体１６と第２のガラス部９は、第２のガラス部９の発光管部１側端部の前面において接するように配置されている。図８に示した構成のランプにおいても、第２のガラス部９の端部にクラックが入ることなく、３８ＭＰａ以上の高耐圧なランプを得ることができた。また、この構成の利点として、図１に示した構成のランプに比べて、より発光管１側に近い部分に第２のガラス部９を配置することができる。図１に示した構成のランプは、ランプ点灯動作温度時に、第２のガラス部９の融点よりも低い場所に、第２のガラス部９を配置するのが望ましい。それは、第２のガラス部９が、ランプの点灯中に溶け、発光管内１に第２のガラス部９の成分が進入するのを防ぐためである。しかし、図８構成のランプでは、円盤状金属体１６が、第２のガラス部９の発光管１内への進入を防ぐため、第２のガラス部９の成分が、点灯中に、発光管１内に溶け出て行くことを防止することができる。
【００７７】
また、円盤状金属体１６の厚みについては、その厚み量により、第２のガラス部９のクラックがなくなる効果は変わらない。図１０に示すように、例えば金属体１６の部分が発光管１内にまで延在してもよい。この場合、電極棒１５の成形が簡便になる。というのも、ここでは図示していないが、一般に電極棒の発光管１内にある端部は、放電アークを保持するため、コイルを巻くなどして、電極先端温度をコントロールしている。しかし、図１０では、円盤状金属体１６が、その電極先端コイルの役割をも兼ねてくれるため、新たに先端コイルを巻くなどの工程が減るのである。
【００７８】
また、図８に示した構成の円盤状金属体１６をより薄いものにしてもよい。これは、円盤状金属体１６の厚みは、ランプを設計する時々の工夫により変更しても、第２のガラス部９のクラックをなくし、高耐圧構造のランプを製作するという効果に影響しないはずだからである。また、円盤状金属体１６を薄くすると、それだけ、電極棒３の外径の細い部分が多くなり、その結果、電極棒３と第１のガラスとの間にできうる微小クラック発生が小さくなるという利点も得られる。
なぜなら、電極棒３と第１のガラスとの間の微小クラックは、両者の熱膨張係数の差より起こるが、電極棒３の外径が小さければ、その収縮量の違いも緩和されるからである。
【００７９】
また、円盤状金属体１６に例えばプラチナなどのガラスとの濡れ性を悪くするような物質を塗っておくと、封止時にプラチナなどは拡散し、電極棒とコイル６の界面にできる微小なクラックの防止をすることもでき、さらに高耐圧構造の効果をあげることができるので、有用である。
【００８０】
また、図１１は、第２のガラス部９と第１のガラス部１７との間に、第３のガラス部２０を設けたランプの構成を示している。この第３のガラス部２０は、第１のガラス（石英ガラス）よりも融点が低く、第２のガラス部９よりも融点が高い。本実施形態では、コーニング社製バイコール（Ｖｙｃｏｒ）を用いた。バイコールの組成は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）９６．５重量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）０．５重量％、ホウ素（Ｂ）３重量％である。
【００８１】
なお、第３のガラス部２０のガラスとしては、１５重量％以下のＡｌ２Ｏ３および４重量％以下のＢのうちの少なくとも一方と、ＳｉＯ２とを含むものを用いればよい。ここで、第１のガラス部１７のガラスとしては、ＳｉＯ２を９９重量％以上含むものを用いればよく、上述したように、例えば、石英ガラスを用いればよい。そして、第２のガラス部９のガラスは、銅、アルミニウム、鉄、ナトリウムおよびホウ素ならびにそれらの酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含んでいるガラスであり、本実施形態では、シリカと、銅および酸化銅の少なくとも一方と、アルミナとを含んでいるガラスから第２のガラス部９を構成している。この例でも、第２のガラス部９は、ＳＥＭ−ＣＯＭ社のＳＣＹ−２ガラスから構成しており、そのガラス組成は、例えば、ＳｉＯ２：６２重量％、Ａｌ２Ｏ３：１３．８重量％、ＣｕＯ：２３．７重量％である。
【００８２】
第２のガラス部９よりも融点の高いバイコール（第３のガラス）で、第２のガラス部９を覆うことにより、封止工程時、第２のガラス部９が加熱軟化した際に、第２のガラス部９が過剰に拡散することを防ぐことができる。第２のガラス部９が、拡散しすぎると、電極棒３と金属箔４の接合部付近に存在する第２のガラス部９が減り、電極棒３と金属箔４の接合部と、ガラスとの密着が悪くなり、隙間が形成されやすい。隙間が断続的に存在していても、密着力が低下するので、ランプの耐圧低下の要因となる。さらに、隙間が発光管１と貫通してしまうと、せっかくの電極棒３と金属箔４の接合部の隙間をなくすという有用な構成が得られなくなり、ランプの耐圧低下をもたらす。以上のような第２のガラス部９の溶けだしは、バイコールガラスを用いない構成においても、発生しない製作条件や使用条件がある。しかし、封止時のガラス温度など、管理することが必要であって、バイコールガラスを用いた図９に示した構成にすることで、より安定した高耐圧ランプを簡便に供給することができる。さらに、電極棒３と金属箔４の接合部だけでなく、金属箔４を第３のガラス部２０で、覆うことにより、金属箔４と側管部ガラスとの密着性も向上し、よりランプの高耐圧化に貢献することができる。
【００８３】
また、第３のガラスを、第１のガラスと同等の融点のガラスを用いても、第２のガラス部９の過剰な拡散を防止する効果はある。しかし、封止する工程において、側管部２の外側から加熱する方法では、第１のガラスの最外部と、第３のガラス部では、温度差ができる。特に、側管部内を減圧状態で加熱する場合、断熱効果もあり、第１のガラスと第３のガラスの温度差はより大きくなると推測される。実際、第３のガラスを、第１のガラスと同等の融点のガラスを用いると、第３のガラスの溶融が不充分で、封止後も第１のガラスと第３のガラスの境がすじとして残り、ランプの耐圧強度が低下する要因となったり、第３のガラスのシュリンクが不充分で空洞が残り、封止が不完全になったりする場合がある。もちろん、これは加熱条件などで改善できるが、第３のガラスとして、第１のガラスより低い融点のガラスを使用することにより、より安定した高耐圧ランプを簡便に供給することができる。
【００８４】
また、ここでは、コイル６や、円盤状金属体１６は、タングステン材料を用いたが、タングステンに限定されることはない。設計仕様に応じて、適宜、他の金属を用いることも可能である。
【００８５】
本実施形態の構成を用いると、特に３０ＭＰａ以上の圧力で点灯する時に、ランプ電圧を電極間距離でわった値（以下、単位あたりのランプ電圧と称す）が急激に高くなるという有用な利点が発生する。図１２に、様々な動作圧のランプのランプ電圧を示す。ここで、動作圧とは、発光管１内に封入した水銀７量を、発光管１の内容積で割ったものと定義する。図１２によれば、動作圧３０ＭＰａ以上で、単位あたりのランプ電圧は、上昇する。単位あたりのランプ電圧の上昇がもたらす有用な利点を、以下に説明する。
【００８６】
特に、液晶プロジェクター用光源などのミラーと組み合わせて用いるランプは、光利用率向上のため、より点光源に近づける工夫がなされている。具体的には、電極間距離を短くするが、その際、ランプ電圧が足りないという課題が発生する。ランプ内抵抗を決める電極間の距離が短くなることで、ランプ電圧が低くなると、その分ランプ電流を多く流す必要がある。しかし、適正なランプ電流は電極棒径等で決まり、それ以上に電流を流すと、電極棒の温度が過度に上昇し、電極材料が飛散し、発光管は黒化し、ランプ寿命を低下させる原因となる。そこで、電極棒を大きくして、電流を多く流そうとすれば、今度は、アークが太り、点光源化に反する。さらに極端な電極棒の太化は、輝点移動等によりアークが不安定動作になりやすい。また、電流をより多く流そうとすれば、安定器は大きく、高価になるため、システムの小型化、安価化に合わない。
【００８７】
このような理由により、単位あたりのランプ電圧が上昇することは、ランプの点光源化にする際の技術的な課題を解決するという有用な利点である。また、もちろん耐圧向上により、例えば１０ＭＰａ動作圧のランプに対しても、その安全性がより向上するという大きな利点がある。
（実施の形態２）
次に、上記実施形態１のランプの製造方法について説明する。
【００８８】
図２に、電極棒３に溶接するコイル６を示す。コイル６は、コイル線径は約６０ミクロンで、０．３ｍｍの芯線に巻き、製作している。出来上がりのコイル内径は、およそ０．３ｍｍから０．４ｍｍである。これは、コイルの巻き緩みのために出来上がり内径がばらつくためである。出来あがりのコイル外径は、およそ０．４２ｍｍから０．５２ｍｍになっている。コイル６の全長は約５ｍｍである。なお、電極棒３の外径は０．２５ｍｍで、長さは１２ｍｍである。
【００８９】
さらに、図１３に示すような、ＳＥＭ−ＣＯＭ社製ＳＣＹ―２ガラスからなる第１の筒状構造物１０３を準備する。この第１の筒状構造物１０３の外径は、約０．６ｍｍ、内径は約０．４ｍｍである。また、長さは約１ｍｍである。そして、金属箔４も準備する。金属箔４は、幅１．０ｍｍで長さが６ｍｍであり、モリブデンからできている。
【００９０】
まず、図１４に示すように、コイル６を電極棒３に挿入する。コイル６の配置は、金属箔と電極棒３との溶接部となる部分１ｍｍと、第１の筒状構造物１０３が位置する部分１ｍｍを空けるために、端部より約２ｍｍの部分を空ける。そして、電極棒３とコイル６を溶接する。溶接時、コイルの変形防止のため、圧潰しないよう溶接圧力は極力小さくする方が良い。このようにして、コイル６付き電極棒１００が作製される。
【００９１】
次に、コイル６付き電極棒１００に、第１の筒状構造物１０３を挿入する。さらに、コイル６に第１の筒状構造物１０３をしっかり接するように配置したまま、コイル６付き電極棒１００と、金属箔４を溶接する。このようにして製作したのが、図１５に示す電極組立体１０１である。ここで、外部リード線５や、金属バネ（保持部材）２１は、あらかじめ、金属箔４に溶接していても良いし、金属箔４とコイル６付き電極棒１００を溶接した後で、溶接してもどちらでもよい。
外部リード線５は、例えばモリブデンからなり、金属バネ２１も、例えばモリブデンからなる。金属バネ２１は、電極組立体１０１を側管部中に保持できるように外部リード線の端部に接続されている。
【００９２】
以上の工程で電極組立体１０１を製作することにより、第１の筒状構造物１０３が、簡便に、また確実にコイル６と接した状態で保持される。また、この工程では、電極棒３にあらかじめ、図１６に示すような放電を維持するためのコイル１１０が溶接していてもよい。放電を維持するためのコイルの清浄性は、ランプの性能に大きく影響する。放電を維持するためのコイルは、点灯中非常に高温となり、不純物などがあると、燃えて発光管内を黒く汚し、光の出力を低下させるためである。そこで、放電を維持するためのコイル１１０が溶接された状態で電極棒３を例えば酸などで洗浄したりすることは、ランプの性能向上に大きな効果がある。このように、コイル１１０付き電極棒３を洗浄した後で、コイル６や第１の筒状構造物１０３を取り付ける工程を踏むことで、より清浄性が向上した電極組立体１０１を製作することができ、ランプの性能向上も図ることが出来る。
【００９３】
あるいは、電極棒３に金属箔４を溶接した後で、電極棒３に第１の筒状構造物１０３を挿入し、次いで、電極棒３にコイル６を挿入し、第１の筒状構造物１０３を、一方の端部は、金属箔４に接するように、他方の端部はコイル６に接するように配置し、その後、コイル６を電極棒３に溶接することによって、電極組立体１０１を作製しても良い。
【００９４】
この工程の利点は、第１の筒状構造物１０３の配置をする際に、金属箔４で規制され、簡便に行なえる点である。すなわち、量産工程において、電極組立体１０１の製作を自動化しやすい点にある。
【００９５】
また、まず、電極棒３に第１の筒状構造物１０３を挿入し、電極棒３の金属箔４と溶接する端部約１ｍｍを残して配置し、それから、コイル６を電極棒３に挿入し、第１の筒状構造物１０３に接するように配置した後、コイル６と電極棒３とを溶接し、次いで、電極棒３と金属箔４とを溶接することによって、電極組立体１０１を作製しても良い。
【００９６】
この工程の利点は、溶接工程を一度にまとめることが出来るという点である。すなわち、コイル６と電極棒３の溶接工程と、金属箔４と電極棒３の溶接工程を続けて行なうことが出来るので、工程が単純化できる。
【００９７】
さらに、電極棒３の代わりに、図９に示したような構成の電極棒１５を用いても良い。すなわち、電極棒１５は、外径が０．２５ｍｍの電極棒で、更に、電極棒の一部に外径が０．５ｍｍ、厚みが０．１ｍｍの部分（円盤状金属体１６）が成形されている。この電極棒１５は、棒径０．９ｍｍのタングステン棒を、削り出して製作しても良いし、あるいは、上記電極組立体１０１の製作工程において、コイル６の代わりに円盤状金属体１６を用いてもよい。円盤状金属体１６を用いて製作することで、コイルよりも簡便に取り扱いが出来、また作製も簡単でコストを下げるという利点がある。
【００９８】
また、図１７に示すような、電極組立体１０５を用いて封止行なっても良い。この電極組立体１０５には、第１の筒状構造物１０３の周りに第２の筒状構造物１０６が配置されている。本実施形態では、第２の筒状構造物１０６として、例えば、コーニング社製のバイコールからなるガラス管を用いた。
【００９９】
この第２の筒状構造物１０６を固定するために、電極組立体１０５を、真空炉にて１０００℃３０分焼成すれば、第１の筒状構造物１０３が溶け、第２の筒状構造物１０６と一体化する。
【０１００】
あるいは、例えば、水素炉を用いて焼成すれば、電極組立体１０５の還元もでき、より不純物混入の恐れのないランプを製作することができる。この焼成温度は、第１の筒状構造物１０３よりも高く、第２の筒状構造物１０６よりも低ければ、第１の筒状構造物１０３と第２の筒状構造物１０６の一体化には、影響がない。つまり、１０００℃という焼成温度や、焼成時間、その雰囲気に左右されるものではない。
【０１０１】
以上のようにして作製した電極組立体１０１を用いてランプを製造する工程を以下に説明する。
【０１０２】
図１８は、別の工程で準備した管（放電ランプ用ガラスパイプ）１０２で、石英ガラスを加熱し膨張させて、所定の形状に形成された中空の略球状の発光管部１と、発光管部１の両端から延在する石英ガラス管の側管部１３ａ，１３ｂから構成されている。側管部１３ａ，１３ｂの径は外径約４ｍｍ、内径約２ｍｍである。側管部１３ａは開口している。側管部１３ｂの一端は閉じている。
【０１０３】
次に、図１９に示すように、側管部１３ａより電極組立体１０１を挿入する。電極組立体１０１は、側管部１３ａ内径よりも充分細い挿入棒１０４により押し入れる。この時、金属バネ２１と、側管部１３ａの内径が接ることで、電極組立体１０１は固定されている。電極組立体１０１を挿入する様子は、例えばＣＣＤカメラにより観察し、所定の位置に配置する。
【０１０４】
この状態で、管１０２内の排気を行なう。図２０にその様子を示す。図２０には示さないが、回転可能なチャックにて管１０２を保持し、矢印Ａで示すように、管１０２を回転させる。そして、管１０２内を排気しながら、端部がまだ封止されていない側管部１３ａの端付近１４ａを、加熱し封止する。
【０１０５】
続いて回転可能なチャックにて管１０２を保持した状態で、図２１に示すように、管１０２を矢印Ｂが示すように回転させ、まず、発光管部１と側管部１３ａの境界あたりの部分から、外部リード線５まで、加熱しシュリンクする。
【０１０６】
このとき、加熱の方向は重要である。すなわち、図２１に矢印で示すように、発光管部１側から、外部リード線２１の配している側へと加熱をする方が良い。
というのは、封止時に融点の低い第１の筒状構造物１０３が溶け流れて拡散する場合、発光管部１内へ拡散すると、発光管部１が、第１の筒状構造物１０３の成分により、汚染される。ガラスは、温度の高いところから、温度の低いところへ拡散されるので、発光管部１側から加熱をすることで、発光管部１内に第１の筒状構造物１０３の成分が拡散することを防ぐことが出来る。また、発光管部１側から、外部リード線５の配している側へと加熱をすることで、第１の筒状構造物１０３とコイル６の、電極棒３の径方向の接触面積が小さくなるという利点もある。すなわち、第１の筒状構造物１０３の外径は０．６ｍｍでコイル６の外径０．５２ｍｍより大きい。しかし、封止後、第１の筒状構造物１０３とコイル６の、電極棒３の径方向の接触面積は、コイル６の外径より小さくなっている。ちょうど、図２４のように第１の筒状構造物は、丸みを帯びて封止されている。これは、発光管部１側から、外部リード線５の配している側へと加熱をすることで、第１の筒状構造物１０３が、金属箔４側へ拡散し、第１の筒状構造物のコイル６側端部を細らせているためだと推測する。
【０１０７】
また、まず発光管部１と側管部１３ａの境部分から、第１の筒状構造物１０３の位置する手前まで加熱しシュリンク行ない（第１の封止と称す）、この第１の封止した部分が冷却した後で、ガラス筒１０３の位置する部分から、外部リード線５まで加熱封止（第２の封止）行なう方法でも良い。
【０１０８】
このように２段階に分けて、封止行なうことで、第２の封止工程中に第１の筒状構造物１０３が溶融し、第１の筒状構造物１０３内から発生する、ランプにとっては不純物となるガスが、第１の封止部の冷えたガラスに阻まれ、発光管内に進入するのを防ぐことができる。もちろん第１の封止部と第２の封止部は、全封止工程が終了した後に、その境界に隙間が残らぬよう充分溶融するのが望ましい。
【０１０９】
また更に、箔部を加熱する際、箔部のみ外部から圧潰（ピンチング）してもよい。その利点は、金属箔４と側管部ガラスとの密着がより向上する。
【０１１０】
次に、封止のための加熱をやめ、自然冷却する時、収縮量の違いにより、第１のガラスと電極棒３の密着は剥がれ、ごくわずかに間隙ができる。しかし、電極棒３と、第１の筒状構造物１０３が密着している部分は、間隙はできない。以上の工程において、発光管中に電極が１本封止された。
【０１１１】
ランプには電極が一対必要であるから、他端の電極を挿入するため、閉じてあった側管部１３ｂの端部をカッターにより切断する。その開口部より、ランプの発光材料である水銀を封入する。この状態で上記と同様に電極を挿入する。
【０１１２】
次に、図２２に示すように、管１０２内の排気を再び行なう。図２２に示した符号７は、発光管内に封入した水銀である。図２２には示していないが、回転可能なチャックで管１０２を保持し、矢印Ｄで示すように、管１０２を回転させる。そして管１０２内を真空排気して、今度は、乾燥した所定量のアルゴンガスを導入し、側管部１３ｂの端付近１４ｂを加熱封止する。
【０１１３】
そして、図２１に示した側管部１３ａを気密封着する工程と同様の手順で、側管部１３ｂに対して電極封止を行なう。ただし、発光管部には水銀や、希ガスが封入されているので、例えば水冷などによる冷却を行ないながら、気密封着を行なうことが好ましい。そして、図１と同じ形のランプを得るために、両側管端部のガラスをカッターにより切断し、外部リード線５を露出させる。この時点で、両電極端にある金属バネ２１は、除去しておいても良い。
【０１１４】
（他の実施形態）
さらに、本発明の実施形態のランプは、反射鏡と組み合わせて、ミラー付きランプないしランプユニットにすることができる。
【０１１５】
反射鏡は、例えば、平行光束、所定の微小領域に収束する集光光束、または、所定の微小領域から発散したのと同等の発散光束になるようにランプからの放射光を反射するように構成されており、反射鏡としては、例えば、放物面鏡や楕円面鏡を用いることができる。
【０１１６】
ミラー付ランプないしランプユニットは、例えば、液晶やＤＭＤを用いたプロジェクタ等のような画像投影装置に取り付けることができ、画像投影装置用光源として使用される。また、このようなミラー付ランプないしランプユニットと、画像素子（ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）パネルや液晶パネルなど）を含む光学系とを組み合わせることにより、画像投影装置を構成することができる。例えば、ＤＭＤを用いたプロジェクタ（デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）プロジェクタ）や、液晶プロジェクタ（ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）構造を採用した反射型のプロジェクタも含む。）を提供することができる。さらに、本実施形態のランプ、およびミラー付ランプないしランプユニットは、画像投影装置用光源の他に、紫外線ステッパ用光源、または競技スタジアム用光源や自動車のヘッドライト用光源、道路標識を照らす投光器用光源などとしても使用することができる。
【０１１７】
上記実施形態では、発光物質として水銀を使用する水銀ランプを高圧放電ランプの一例として説明したが、本発明は、側管部（シール部）によって発光管の気密を保持する構成を有するいずれの高圧放電ランプにも適用可能である。例えば、金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプやキセノンランプなどの高圧放電ランプにも適用することができる。メタルハライドランプ等においても、耐圧が向上すればするほど好ましいからである。つまり、リーク防止やクラック防止を図ることにより、高信頼性で長寿命のランプを実現することができるからである。
【０１１８】
また、水銀だけでなく金属ハロゲン化物も封入されているメタルハライドランプに、上記実施形態の構成を適用する場合には、次のような効果も得られる。すなわち、第２のガラス部９によって、金属棒３と封止部２のガラスの間にある僅かな隙間から侵入して金属箔４に反応して箔の脆化をもたらす金属ハロゲン化物の侵入を、効果的に軽減させることが可能となる。このように、上記実施形態の構成は、メタルハライドランプに好適に適用可能である。近年、水銀を封入しない無水銀メタルハライドランプの開発も進んでいるが、そのような無水銀メタルハライドランプに、上記実施形態の技術を適用することも可能である。
【０１１９】
なお、封入水銀量が３００〜４００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（点灯動作圧３０〜４０ＭＰａ）を実現できる技術というのは、特に点灯動作圧２０ＭＰａを超えるレベルのランプ（すなわち、今日の１５ＭＰａ〜２０ＭＰａのランプを超える点灯動作圧を有するランプ。例えば、２３ＭＰａ以上または２５ＭＰａ以上のランプ）について、その安全性および信頼性を確保できる意義も有している。つまり、ランプを大量生産する場合には、ランプの特性にどうしてもばらつきが生じ得るため、点灯動作圧が２３ＭＰａ程度のランプであっても、マージンを考えた上で耐圧を確保する必要があるので、３０ＭＰａ以上の耐圧を達成できる技術は、３０ＭＰａ未満のランプについても、実際に製品を供給できるという観点からの利点は大きい。もちろん、３０ＭＰａ以上の耐圧を達成できる技術を用いて、２３ＭＰａあるいはそれ以下の耐圧でもよいランプを作製すれば、安全性および信頼性の向上を図ることができる。
【０１２０】
また、点灯動作圧が約３０〜４０ＭＰａまたはそれ以上（約３００〜４００気圧またはそれ以上）である極めて高耐圧を示す高圧水銀ランプについては、本願出願人による特願２００１−３７１３６５号明細書および特願２００２−３５１５２４号明細書にも開示がある。ここでは、これらの特許出願を本願明細書に参考のため援用することとする。
【０１２１】
これらの出願には、約１０ｋｇｆ／ｃｍ２以上約５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の圧縮応力が、側管部の一部（特に、第２のガラス部９の内部および／または境界）に、少なくとも長手方向にて生じていることが開示されており、また、一対の側管部のそれぞれについて、圧縮応力が生じることが好ましいことが開示されている。
【０１２２】
また、その圧縮応力（圧縮歪み）を生じさせるには、加熱（アニール）を、２時間以上行うこと（例えば、１００時間以上）行うことがよいことが開示されており、そして、その加熱は、前記第２のガラスの歪点温度よりも高く且つ前記第１のガラスの歪点温度よりも低い温度の炉に、ランプ完成体（加熱する前の高圧放電ランプの形態）を配置することよって実行されることが開示されている。その炉内は、例えば、真空または減圧状態となっている。
【０１２３】
以上、本発明の好ましい例について説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の変形が可能である。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の高圧放電ランプは、側管部に、発光管から延在した第１のガラス部と、第１のガラス部の内側であって、電極棒と金属箔との接合部および電極棒の少なくとも一部を覆う第２のガラス部とを有しており、第２のガラス部の発光管側の端部の前面が、電極棒に設けられたコイルに接していることにより、より信頼性を高めることができる高圧放電ランプを提供することができる。
特に、本発明によれば、製作ばらつきに左右されず、高耐圧強度ランプを安定供給でき、ランプ寿命と安全性をより高めるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態におけるコイルを示す図
【図３】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図４】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図５】本発明の実施の形態における耐圧測定をするためのランプの構成を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態を説明するランプを示す図
【図７】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図８】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図９】本発明の実施の形態における電極棒の構成を示す図
【図１０】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図１１】本発明の実施の形態のランプの構成を示す模式図
【図１２】本発明の実施の形態を説明するグラフを示す図
【図１３】本発明の実施の形態における第１の筒状構造物を示す図
【図１４】本発明の実施の形態における電極棒の構成を示す図
【図１５】本発明の実施の形態における電極組立体の構成を示す図
【図１６】本発明の実施の形態における電極棒の構成を示す図
【図１７】本発明の実施の形態における電極組立体の構成を示す図
【図１８】本発明の実施の形態における管の構成を示す図
【図１９】本発明の実施の形態における管に電極組立体を挿入する方法を示す図
【図２０】本発明の実施の形態における管を真空排気する方法を示す図
【図２１】本発明の実施の形態における電極封止をする方法を示す図
【図２２】本発明の実施の形態における電極封止をする方法を示す図
【図２３】封止構造を備えた高圧放電ランプの構成を示す図
【図２４】封止構造の断面図
【図２５】封止構造の断面図
【図２６】封止構造を備えた高圧放電ランプの構成を示す図
【図２７】封止構造を備えた高圧放電ランプの説明をするグラフを示す図
【図２８】封止構造を備えた高圧放電ランプの説明をするイメージ図
【符号の説明】
１  発光管
２  側管部
３  電極棒
４  金属箔
５  外部リード線
６  コイル
７  水銀
８、８ａ、８ｂ  間隙
９  ガラス層、第２のガラス部
１０  閉塞側管部
１１  開口側管部
１２  コイル
１３ａ、ｂ  側管部
１４ａ，ｂ  端付近
１５  電極棒
１６  円盤状金属体
１７  第１のガラス部
２０  第３のガラス部
２１  金属バネ
１００  コイル６付き電極棒
１０１  電極組立体
１０２  管
１０３  第１の筒状構造物
１０４  電極組立体
１０５  電極組立体
１０６  第２の筒状構造物
１１０  コイル
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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