(57)【要約】【目的】  耐熱衝撃性に優れる放電管用ガラス管及びそれを使用した放電管を提供することにある。【構成】  質量％で、ＳｉＯ２  ７７％、Ａｌ２Ｏ３  １％、Ｂ２Ｏ３  １６％、Ｎａ２Ｏ  ５％、Ｋ２Ｏ  １％の組成を有するガラス（Ａ）からなるガラス管（長さ１８ｍｍ×外径２ｍｍ×内径１ｍｍ）を表１の処理温度−処理時間浸漬し、イオン交換処理を行った後、水洗・乾燥を行い、実施例１〜３の放電管用ガラス管を作製した。その放電管用ガラス管は、内表面に２μｍ以上の厚みのイオン交換層を有し、圧縮応力が付与されてなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内表面に２μｍ以上の厚みのイオン交換層を有し、圧縮応力が付与されてなることを特徴とする放電管用ガラス管。
【請求項２】
内表面のレターデーションが圧縮応力方向で１０〜１０００ｎｍ／ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の放電管用ガラス管。
【請求項３】
内表面の圧縮応力が０．５〜３０ＭＰａであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電管用ガラス管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の放電管用ガラス管を用いてなることを特徴とする放電管。
【請求項５】
カリウム化合物を、その融点以上且つガラス管の歪点以下の温度で溶融した溶融塩中に、ガラス管を５〜１００時間浸漬することによってイオン交換処理することを特徴とする放電管用ガラス管の製造方法。
【請求項６】
イオン交換が、ガラス中のＬｉイオン及び／又はＮａイオンと、カリウム化合物中のＫイオンとのイオン交換であることを特徴とする請求項５に記載の放電管用ガラス管の製造方法。
【請求項７】
ガラス管がＬｉ２Ｏ及び／又はＮａ２Ｏを２〜１０質量％含有するガラスからなることを特徴とする請求項５又は６に記載の放電管用ガラス管。
【請求項８】
ガラス管がＫ２Ｏを２質量％以下含有するガラスからなることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の放電管用ガラス管。
【請求項９】
カリウム化合物が硝酸カリウムであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の放電管用ガラス管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管用ガラス管およびそれを使用した放電管に関するものであり、特に、キセノンフラッシュランプ用のガラス管およびそれを使用したキセノンフラッシュランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フラッシュ光源装置は、カメラに取り付けて使用されるか、カメラに内蔵して使用されている。近年、カメラの小型化に伴い、このようなフラッシュ光源装置も小型化されるようになった。そのため、フラッシュ光源装置に使用される放電管として、例えば、図１に示すような全長が２０ｍｍ程度で、外径が２ｍｍ程度の小型の放電管１が使用されるようになってきた。この放電管１には、例えば、ガラス管２の両端部２ａ、２ａにタングステンやコバール等の高融点の金属からなる主電極３、３が封止され、内部にＸｅガスが封入され、ガラス管２の外表面２ｂには、ＩＴＯ膜からなるトリガー電極４が形成されている。
【０００３】
この放電管１は、両主電極３、３間で瞬時に放電させて発光させるが、特に放電管１のサイズが小さくなれば、封入されたＸｅガスの量を増やしたり、主電極に印加する電気エネルギーを多くしたりしないと、同程度の発光エネルギー（ガイドナンバー）を得ることができない。そのため、放電管１のガラス管２の内表面２ｃは、放電時の熱衝撃によってダメージを受けやすく、クラックが発生したり、破損したりする現象が顕著になり、放電管の寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、これを解決するために、例えば、放電管に使用するガラス管を、４２０〜４５０℃に保った硝酸セシウムの融液に０．５〜２時間浸漬し強化した放電管用強化ガラス管が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−０７２４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際には、特許文献１に記載の放電管用ガラス管を用いても、放電時の耐熱衝撃性を充分に向上させることができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、耐熱衝撃性に優れる放電管用ガラス管及びそれを使用した放電管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、放電時の熱衝撃によって、ガラス管の内面に引張応力が加わり、それによってクラックが発生することをつきとめ、ガラス管の内面に引張応力が入りにくいように、ガラス管の内表面にイオン交換処理を施し、所定の厚みのイオン交換層を形成すれば、放電管用ガラス管の耐熱衝撃性が向上することを見出し、本発明として提案するものである。
【０００８】
すなわち、本発明の放電管用ガラス管は、内表面に２μｍ以上の厚みのイオン交換層を有し、圧縮応力が付与されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の放電管は、内表面に２μｍ以上の厚みのイオン交換層を有し、圧縮応力が付与されてなる放電管用ガラス管を用いてなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の放電管用ガラス管の製造方法は、カリウム化合物を、その融点以上且つガラス管の歪点以下の温度で溶融し、その中にガラス管を５〜１００時間浸漬することによってイオン交換処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の放電管用ガラス管は、内表面に２μｍ以上の厚みのイオン交換層を有し、圧縮応力を付与してなるため、耐熱衝撃性に優れる。すなわち、ガラス管内表面に圧縮応力を付与してなるため、放電時の熱衝撃によってガラス管内表面にクラックが入りにくく、たとえクラックが入っても２μｍ以上の厚みのイオン交換層によってクラックが伝搬しにくく破損しにくいからである。このような放電管用ガラス管を使用した放電管は、放電時の熱衝撃によってダメージを受けにくく、クラックが発生したり、破損したりする現象を抑制でき、放電管の寿命が長くなる。イオン交換層の厚みの好ましい範囲は、５〜８０μｍである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
また、内表面のレターデーションが圧縮応力方向で１０〜１０００ｎｍ／ｃｍであり、あるいは内表面の圧縮応力が０．５〜３０ＭＰａであると、内表面にクラックが入りにくいため好ましい。内表面のレターデーションが圧縮応力方向で１０ｎｍ／ｃｍよりも小さい、或いは内表面の圧縮応力が０．５ＭＰａよりも小さいと、放電時に内表面に付与される引張応力を抑制することができない。また、レターデーションが１０００ｎｍ／ｃｍよりも大きい、或いは圧縮応力が３０ＭＰａよりも大きいと、その圧縮応力によってガラス管が破損しやすくなる。レターデーションの好ましい範囲は、３０〜７００ｎｍ／ｃｍであり、圧縮応力の好ましい範囲は、１〜２０ＭＰａである。
【００１３】
尚、レターデーション（Ｒ）は、セナルモン法によって測定し、圧縮応力は、レターデーションと光弾性係数から求めた応力値を用いた。
【００１４】
また、ガラス管の外表面も内表面と同様にイオン交換されてなり、圧縮応力が付与されてなると、取扱い時にキズが入っても破損し難く好ましい。
【００１５】
本発明において使用するガラス管は、ホウケイ酸塩ガラスからなると、電極材料であるタングステンやコバールと熱膨張係数が同じ又は熱膨張係数の差が小さく、電極材料を封着してもガラス管が破損しにくいため好ましい。
【００１６】
また、本発明の放電管用ガラス管の製造方法は、カリウム化合物を、その融点以上且つガラス管の歪点以下の温度で溶融した溶融塩中に、ガラス管を５〜１００時間浸漬することによってイオン交換処理するため、管内表面に２μｍ以上の厚みのイオン交換層を有し、圧縮応力が付与された放電管用ガラス管が得られる。浸漬時間の好ましい範囲は１０〜８０時間である。
【００１７】
またイオン交換が、Ｌｉイオン及び／又はＮａイオンと、カリウム化合物中のＫイオンとのイオン交換であると、Ｋイオンのイオン半径（１．３３Å）がＬｉイオンのイオン半径（０．６０Å）やＮａイオンのイオン半径（０．９５Å）よりも大きいため、イオン交換によりガラス管の内表面に圧縮応力が付与される。また、Ｋイオンのイオン半径が、Ｃｓイオンのイオン半径（１．６９Å）よりも小さいため、Ｋイオンがガラス表面深くまで入り込みやすく、厚いイオン交換層を形成しやすい。
【００１８】
また、ガラス管がＬｉ２Ｏ及び／又はＮａ２Ｏを２〜１０質量％含有するガラスからなると、ガラス中のＬｉイオン及び／又はＮａイオンと、溶融塩中のＫイオンとのイオン交換処理が容易になり、内表面にイオン交換層が形成され、圧縮応力を付与しやすいため好ましい。
【００１９】
また、ガラス管がＫ２Ｏを２質量％以下含有するガラスからなると、ガラスと溶融塩中のＫイオンの濃度差が大きくなり、イオン交換反応が進行しやすいため好ましい。
【００２０】
また、カリウム化合物が硝酸カリウムであると、硝酸カリウムの融点が約３３５℃と低く、例えば３６０〜４００℃程度の低温でイオン交換処理を施すことが可能であり、イオン交換層の応力緩和が発生しにくいため、圧縮応力値を高くすることができる。また、硝酸カリウムの比重が約２．１とガラスの比重よりも小さいため、ガラス管が溶融塩の表面に浮くことがなく、均一なイオン交換が可能である。
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
【００２２】
表１は、本発明の実施例１〜３及び比較例１、２を示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
まず、質量％で、ＳｉＯ２  ７７％、Ａｌ２Ｏ３  １％、Ｂ２Ｏ３  １６％、Ｎａ２Ｏ  ５％、Ｋ２Ｏ  １％の組成を有するガラス（Ａ）からなるガラス管（長さ１８ｍｍ×外径２ｍｍ×内径１ｍｍ）と質量％で、ＳｉＯ２  ６８％、Ａｌ２Ｏ３  ３％、Ｂ２Ｏ３  １９％、Ｌｉ２Ｏ  １％、Ｎａ２Ｏ  １％、Ｋ２Ｏ  ８％の組成を有するガラス（Ｂ）からなるガラス管（長さ１８ｍｍ×外径２ｍｍ×内径１ｍｍ）を準備した。
【００２５】
次いで、表１に示す溶融塩中に、両端を開放したガラス管を表１の処理温度−処理時間浸漬し、イオン交換処理を行った後、水洗・乾燥を行い、実施例１〜３及び比較例２の放電管用ガラス管を作製した。尚、比較例１は、イオン交換処理は行わなかった。
【００２６】
次に、実施例１〜３及び比較例１、２の各１０本の放電管用ガラス管を、０℃の氷水に１５分間浸漬後すぐに５００℃の電気炉で１５分間保持するという工程を連続で１０サイクル行った後、クラックの発生又は破損が見られたガラス管の本数をカウントし、耐熱衝撃性を評価した。
【００２７】
尚、イオン交換層厚さは、管の断面をＥＰＭＡによって線分析して測定した。
【００２８】
また、レターデーション（Ｒ）は、５４６ｎｍの波長を有する光源を用い、セナルモン法によって測定した。また、圧縮応力（ρ）は、レターデーションの値を用い、次式によって求めた。この時、光弾性係数（Ｃ）として３６ｎｍ／ｃｍ／ＭＰａを用いた。
【００２９】
圧縮応力（ρ）＝Ｒ／（Ｃ×Ｌ）
ここで、Ｌはガラス管の肉厚（１ｍｍ）である。
【００３０】
表１に示すように、実施例１〜３は、ガラス管の内面にイオン交換層を有し、圧縮応力が付与されてなるため、耐熱衝撃性に優れていた。
【００３１】
一方、比較例１は、イオン交換処理を行っていないため、圧縮応力が付与されておらず、耐熱衝撃性が低かった。また、比較例２は、イオン交換処理を行ったものの、全くイオン交換層が形成されておらず、圧縮応力が付与されていなかったため、耐熱衝撃性が低かった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したように、本発明のガラス管は、耐熱衝撃性が高く、放電管用ガラス管として、特にタングステンやコバールを主電極として用いたキセノンフラッシュランプ用のガラス管として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】放電管の縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１  放電管
２  ガラス管
２ａ  端部
２ｂ  外表面
２ｃ  内表面
３  主電極
４  トリガー電極
【図１】
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