(57)【要約】【課題】  均一な精度を持ち、放電灯内で電極を容易に精度良く配置することを可能とした放電灯用の電極を提供する。【解決手段】  キセノン・ショートアークランプ等の放電灯において用いられる陰極２は、実質的に放電を行う放電部２１と、それを支持する胴部２２とからなる電極本体２０と、外部接続用の端子部２３とが、高融点金属（例えば、タングステン）からなる原料を金属射出成形法により一体的に射出成形後、焼結することで一体として形成した多孔質体である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に放電を行う電極本体と、外部との電気的導通のための端子部と、を備え、少なくとも前記電極本体に易電子放射物質が含まれている放電灯用電極であって、
前記電極本体と前記端子部とが金属射出成形法により一体的に成形され、焼結されていることを特徴とする放電灯用電極。
【請求項２】
前記電極本体の放電端部は尖頭形であり、その先端部に易電子放射物質が集中して含有されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯用電極に関し、例えば、ショートアークランプの電極として用いられるような放電灯用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電灯の電極には高融点金属に易電子放射物質を添加した電極が知られている。特許文献１は、こうした電極の一例であって、高融点金属の粉末を焼結して多孔性の電極本体を成形し、その孔に易電子放射物質を充填するものである。そして、このように製造された電極本体を別に製造された端子部と接合した電極を、放電灯に取り付ける。また、特許文献２には、金属射出成形法により複雑な形状を有する電極を成形できる旨が記載されており、易電子放射物質を含有する放電部の収容部を射出成形し、その後、放電部を収容部に挿入した電極本体を焼結する製法が開示されている。そして、このように製造された電極本体を別に製造された端子部と接合した電極を放電灯に取り付けられている。
【特許文献１】特表２０００−５０５９３９号公報（５頁〜８頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−２１９６８３号公報（段落００２０〜００２７、００３１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようにして製造された放電灯用電極では、その製造工程において必ず電極構成部材同士の接合が必要なため、電極本体と端子部、また、さらに電極本体が複数部材の構成からなる場合、例えば、実質的に放電を行う放電部と、放電部を支持する胴部からなる場合は、放電部と胴部、さらには胴部と端子部との接合精度にばらつきが生じる可能性があり、均一な精度を持つ電極を製造するのは困難であった。その結果、個々の電極の精度のばらつきにより、放電灯内において電極を最適な位置に精度良く配置することが困難であり、放電灯の品質にばらつきを生ずる要因となっていた。つまり、放電灯の安定した品質を確保するためには個々の電極に合わせた調整が必要となり、組立工程が複雑になるなどの問題があった。また、各部材を別々に製作しているため、製造工程が多くなるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、均一な精度を持ち、放電灯内で電極を容易に精度良く配置することを可能とした放電灯用の電極を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る放電灯用電極は、実質的に放電を行う電極本体と、外部との電気的導通のための端子部と、を備え、少なくとも電極本体に易電子放射物質が含まれている放電灯用電極であって、電極本体と端子部とが金属射出成形法により一体的に成形され、焼結されていることを特徴とする。つまり、電極本体と端子部とが予め一体化される。
【０００６】
この電極本体の放電端部は尖頭形であり、その先端部に易電子放射物質が集中して含有されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
電極本体と端子部が金属射出成形法により一体的に成形されているため、電極構成部材を接合する必要がなく、均一な精度を持つ電極を少ない工程で製造することができる。また、均一な精度を持つ電極が得られる結果、放電灯内の放電部の位置合わせが容易かつ高精度で行うことができ、安定した品質の放電灯を容易に作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【０００９】
図１は、本発明に係る電極を陰極に用いたキセノン・ショートアークランプの構成を示す縦断面図であり、図２は、その陰極の構成を示す側面図である。棒状の石英製ガラスバルブ１の中間部に中空のガス封入部１１が形成され、その内部には放電ガスとしてキセノンが約１０気圧（約１ＭＰａ）の圧力となるよう封入されている。ガス封入部１１の内部では陰極２と陽極３とが対向しており、ガラスバルブ１の棒状の長手方向両端には陰極２および陽極３にそれぞれ電気的に接続されている外部端子４、５が取り付けられている。
【００１０】
陰極２は石英製のガラスバルブ１に基部（後述する胴部２２の一部から端子部２３側の末端に至る部分）が固定されており、電極本体２０と端子部２３とからなる。このうち、電極本体２０は、実質的に放電を行う放電部２１とその支持体である胴部２２とからなる。先端の放電部２１は、陽極３と対向する側（放電端部）が尖頭形で、中間部の胴部２２は略円筒形状であり、末端の端子部２３は、胴部２２より細い略円筒形状であって、胴部２２と端子部２３との接続部はテーパー形状をなしている。胴部２２と端子部２３との接続部をテーパー形状とすることにより、胴部２２と端子部２３との間の径の変化を緩やかなものとし、折れ等の破損に対する強度を高めている。陰極２は、放電部２１から胴部２２を経て端子部２３までがタングステン、モリブデン等の高融点金属（以下の説明では、タングステンを主体とする場合を例に説明する）により一体成形された多孔質体であって、全体に易電子放射物質を含んでいる。含有される易電子放射物質としては、例えば、アルミン酸バリウム、または、酸化スカンジウムに酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムといったアルカリ土類金属の炭酸塩を混合した混合物が用いられる。
【００１１】
この陰極２は、以下のような金属射出成形（Metal Injection Molding＝ＭＩＭ）法によって製造される。ＭＩＭ法は、複雑な形状を精度良く成形できるだけでなく、充填密度の高い電極を作成することが可能であり、消耗しにくく、寿命の長い電極を作成することができる。図３は、陰極２の製造プロセスを説明するフローチャートである。まず、所定の空間を有する金型を用意する（ステップＳ１）。この空間は、製造対象である陰極２を所定比率で拡大した形状を有する。一方で、易電子放射物質と平均粒径が２μｍ〜８μｍのタングステン粉末に、バインダーとしてパラフィンワックスにポリプロピレン等の樹脂を添加した熱可塑性ポリマー材料を所定量添加して混練して、直径数ｍｍ程度の顆粒状にして原料とする（ステップＳ２＝原料生成工程）。
【００１２】
次に、この原料を１００℃〜２００℃程度に加熱して流動状態とし、ステップＳ１で用意した金型内に射出、成する（ステップＳ３＝射出成形工程）。
【００１３】
射出成形された原料が金型内で固化したら、固化した成形品を金型から取り出す（ステップＳ４）。そして、不活性ガス中で成形品を所定の温度プロファイルで加熱後、冷却することにより、バインダー成分を蒸発させて除去する脱脂を行う（ステップＳ５＝脱脂工程）。脱脂した成形品を、さらに真空中で加熱することによりタングステン粉末を結合させる焼結を行う（ステップＳ６＝焼結工程）。これにより、タングステンの充填密度が高い一体型の多孔質電極である陰極２が得られる。
【００１４】
このようにして成形される陰極２においては、電極本体２０と端子部２３とが一体的に製造される。つまり、陰極２は電極構成部材（放電部２１、胴部２２、端子部２３）を別々に製造する必要はなく、またそれぞれを接合する必要がないため、工程が少なく、かつ、従来のように接合精度の違いによる電極の個体差が生ずることがない。そのため、陰極２を均一に精度よく製造することができる。
【００１５】
一方、陽極３は、直径３．０ｍｍのタングステン棒からなり、陰極２と陽極３の先端部の間隔は２．０ｍｍに調整されている。陰極２、陽極３は、それぞれの端子部と外部端子４、５とがモリブデン箔等の配線により接続される。このランプ組立工程時においても陰極２が一体成形された均一な精度を持っているため、ランプごとに陰極２の位置合わせ、陰極２−陽極３の間隔、ガラスバルブ１への組付け等に関して、電極ごとの細かい調整をすることなく、高精度に行うことができ、ランプの製造が容易になり、製品による性能のばらつきも抑制できる。
【００１６】
そして、外部端子４、５に接続される外部電源から、この陽極３と陰極２の間に所定の電圧を印加することで、陽極３と陰極２間にアーク放電を発生させ、それにより封入されているキセノンガスを励起させて発光させる。この光は、ガス封入部１１を通過して外部へ導かれる。
【００１７】
本実施形態においては、上述したように、陰極２と陽極３の位置合わせ精度が向上するので、安定した放電を行うことができる。
【００１８】
本発明に係る放電灯用の電極は図２の形態に限られるものではない。図４に示されるように、胴部２２と端子部２３との接続部分のテーパー形状を円錐台形ではなく、曲面で接続するようにしてもよい。さらに、放電部２１の尖頭形側の先端部２１ａのみに易電子放射物質を集中して含有させてもよい。そのためには、前述の製造工程において易電子放射物質を含む原料と含まない原料を生成しておき、放電部２１の先端部２１ａは、易電子放射物質を含む原料を射出成形し、それ以外の部分は易電子放射物質を含まない原料を射出成形すればよい。例えば、特開２０００−２８０２７７号公報に開示されている金型構造を用いることにより２種類の原料を用いた射出成形が可能である。
【００１９】
また、放電部２１と胴部２２、端子部２３が同軸で並ぶ構成に限られず、放電部２１と端子部２３の中心軸が並行にずらされていたり、放電部２１の中心軸の方向と、端子部２３の軸方向とが所定の角度で交差するような構成であってもよい。また、図３、図４では、陰極２が回転対称形である場合を示しているが、回転対称形ではなく、複雑な形状を有している場合であっても、ＭＩＭ法により精度よく製造することができる。
【００２０】
以上の説明では、陰極２の主材料である高融点金属としてタングステンを用いた例について詳細に説明してきたが、モリブデン、レニウム、タンタル等を素材にしても同様な効果を得ることができる。
【００２１】
易電子放射物質は、アルカリ土類金属であるカルシウム、バリウム、ストロンチウム等の酸化物の単体あるいは混合物が好ましい。または、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、トリウム等の元素周期律表IIIａ族の酸化物であってもよい。
【００２２】
また、ここでは、キセノン・ショートアークランプの陰極を例にして説明してきたが、その他の各種の放電管（例えば、メタルハライドランプやフラッシュランプ）用の陰極として用いた場合にも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る電極を陰極に用いたキセノン・ショートアークランプの構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の陰極の構成を示す側面図である。
【図３】図２の陰極の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電極の別の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…ガラスバルブ、２…陰極、３…陽極、４、５…外部端子、１１…ガス封入部、２１…放電部、２２…胴部、２３…端子部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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