(57)【要約】【課題】点灯と消灯の繰り返しにより電極芯材と気密容器の封止部との間に隙間が生じることを抑制することができる放電ランプおよび放電電極を提供する。【解決手段】実施形態の放電ランプ１は、気密容器２と、一対の放電電極３とを具備する。気密容器２は、紫外線透過性の材料からなり、内部に少なくとも希ガス、水銀が封入された放電空間２３が形成され、放電空間２３の両端に設けられた封止部２１を有する。放電電極３は、気密容器２内に形成される放電空間２３の両端部に対向し、一部が封止部２１に埋設して設けられる。一対の放電電極３は、電極芯材３１と、コイル３２とを具備する。コイル３２は、電極芯材３１の放電空間２３側の端部の外周面３１ａに設けられる。電極芯材３１の外周面３１ａのうち、少なくとも気密容器３の封止部２１に密着する密着領域Ｓは、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす。【選択図】図３
2016071957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線透過性の材料からなり、内部に少なくとも希ガス、水銀が封入された放電空間が形成され、前記放電空間の両端に設けられた封止部を有する気密容器と；
前記気密容器内に形成される放電空間の両端部に対向し、一部が前記封止部に埋設して設けられる一対の放電電極と；
を具備する放電ランプであって、
前記一対の放電電極は、
電極芯材と；
前記電極芯材の前記放電空間側の端部の外周面に設けられるコイルと；
を具備し、
前記電極芯材の外周面のうち、少なくとも前記気密容器の前記封止部に密着する密着領域は、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす放電電極である放電ランプ。
【請求項２】
前記電極芯材の直径は１．０〜４．０ｍｍである請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記封止部の外径は５〜１５ｍｍである請求項１または２記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記放電ランプは、ロングアークの高圧水銀ランプまたはロングアークのメタルハライドランプである請求項１〜３のいずれか一に記載の放電ランプ。
【請求項５】
放電ランプの気密容器内の放電空間に対向し、一部が封止部に埋設して設けられる一対の放電電極であって、
電極芯材と；
前記電極芯材の前記放電空間側の端部の外周面に設けられるコイルと；
を具備し、
前記電極芯材の外周面のうち、少なくとも前記気密容器の前記封止部に密着する密着領域は、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす放電電極。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電ランプおよび放電電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電ランプは、例えば、プロジェクタ装置の光源、半導体素子製造用または液晶表示素子製造用の露光装置の光源、あるいは紫外線を利用した検査装置の光源などに用いられている。放電ランプ、特に高圧放電ランプは、希ガス及び水銀、または希ガス、水銀及び鉄などのメタルハライドを封入した気密容器の両端部に一対の放電電極が取り付けられており、点灯中は放電電極の温度が高温、例えば２３００度以上となる。また、消灯すると、放電電極の温度が低下する。このために、放電ランプの放電電極は、点灯、消灯を繰り返す際に、熱膨張・熱収縮を繰り返すこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１４０３７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電極芯材は、熱膨張・熱収縮を繰り返し、気密容器の封止部との間に隙間を生じ、当該隙間に気密容器内の水銀やメタルハライドが浸入する可能性がある。
【０００５】
本発明は、点灯と消灯の繰り返しにより電極芯材と気密容器の封止部との間に隙間が生じることを抑制することができる放電ランプおよび放電電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る放電ランプは、気密容器と、一対の放電電極とを具備する。気密容器は、紫外線透過性の材料からなり、内部に少なくとも希ガス、水銀が封入された放電空間が形成され、放電空間の両端に設けられた封止部を有する。放電電極は、気密容器内に形成される放電空間の両端部に対向し、一部が封止部に埋設して設けられる。一対の放電電極は、電極芯材と、コイルとを具備する。コイルは、電極芯材の放電空間側の端部の外周面に設けられる。電極芯材の外周面のうち、少なくとも気密容器の封止部に密着する密着領域は、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、点灯と消灯の繰り返しにより電極芯材と気密容器の封止部との間に隙間が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る放電ランプを示す正面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る放電電極を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る放電ランプの部分断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る放電ランプの評価結果を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る放電ランプの変形例１を示す部分断面図である。
【図６】図６は、実施形態に係る放電ランプの変形例２を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で説明する実施形態、変形例１及び変形例２に係る放電ランプ１は、気密容器２と、一対の放電電極３とを具備する。気密容器２は、紫外線透過性の材料からなり、内部に少なくとも希ガス、水銀が封入された放電空間２３が形成され、放電空間２３の両端に設けられた封止部２１を有する。放電電極３は、気密容器２内に形成される放電空間２３の両端部に対向し、一部が封止部２１に埋設して設けられる。一対の放電電極３は、電極芯材３１と、コイル３２とを具備する。コイル３２は、電極芯材３１の放電空間２３側の端部の外周面３１ａに設けられる。電極芯材３１の外周面３１ａのうち、少なくとも気密容器３の封止部２１に密着する密着領域Ｓは、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす。
【００１０】
また、以下で説明する実施形態、変形例１及び変形例２に係る放電ランプ１において、電極芯材３１の直径は１．０〜４．０ｍｍである。
【００１１】
また、以下で説明する実施形態、変形例１及び変形例２に係る放電ランプ１において、封止部２１の外径は５〜１５ｍｍである。
【００１２】
また、以下で説明する実施形態、変形例１及び変形例２に係る放電ランプ１において、放電ランプ１は、ロングアークの高圧水銀ランプまたはロングアークのメタルハライドランプである。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態、変形例１及び変形例２に係る放電電極３は、放電ランプ１の気密容器２内の放電空間２３に対向し、一部が封止部２１に埋設して設けられる。放電電極３は、電極芯材３１と、電極芯材３１の放電空間２３側の端部の外周面３１ａに設けられるコイル３２とを具備する。電極芯材３１の外周面３１ａのうち、少なくとも気密容器２の封止部２１に密着する密着領域Ｓは、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす。
【００１４】
〔実施形態〕
図１〜図３を参照して、実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る放電ランプを示す正面図である。図２は、実施形態に係る放電電極を示す断面図である。図３は、実施形態に係る放電ランプの部分断面図である。なお、図３は、コイル、気密容器を管軸方向を含む平面で断面とした図である。
【００１５】
図１に示すように、実施形態に係る放電ランプ１は、気密容器２と、一対の放電電極３，３とを含んで構成され、さらに気密容器２の管軸方向の両端部をそれぞれ支持するソケット４，４と、放電ランプ１に電力を供給する一対の外部リード５，５とを含んで構成されている。
【００１６】
気密容器２は、管状に形成され、管軸方向の両端に設けられた封止部２１を有し、内部が封止部２１により封止されることで、内部に放電空間２３が形成されているものである。気密容器２は、紫外線透過性の材料、例えば石英からなり、放電空間２３の内部に少なくとも希ガス、水銀が封入されている。本実施形態における放電空間２３には、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）などのうち１種類、または複数種組み合わせた希ガスと、微量な水銀（Ｈｇ）が封入されている。例えば、希ガスが約１．３ｋＰａ〜約６．７ｋＰａ、水銀が５０ｍｇ以上２０００ｍｇ以下封入されている。つまり、本実施形態における放電ランプ１は、いわゆる高圧放電型のロングアークの水銀ランプである。また、水銀が７０ｍｇ以上１０００ｍｇ以下、ヨウ化水銀が１０ｍｇ以上４０ｍｇ以下、ヨウ化タリウムが１ｍｇ以上３ｍｇ以下封入されることもある。つまり、本実施形態における放電ランプ１は、いわゆる高圧放電型のロングアークのメタルハライドランプであってもよい。また、気密容器２内には、鉄、ビスマス、タリウム、錫及びヨウ化物あるいは臭化物等のメタルハライドが封入されていてもよい。放電ランプ１は、一対の放電電極３，３と接続されている一対の外部リード５，５から供給される電力により、アーク放電を発生させ発光するものである。放電ランプ１は、管軸方向の長さＬＷを例えば１２００ｍｍとし、主な発光ピークを３５０ｎｍ〜４５０ｎｍとするものである。
【００１７】
一対の放電電極３は、気密容器２内に形成される放電空間２３の両端部に対向して設けられるものである。放電電極３は、放電空間２３において対向配置され、気密容器２の両端部に形成された封止部２１に一部が埋設してそれぞれ設けられている。封止部２１の外径は、５〜１５ｍｍである。放電電極３は、図２に示すようにコイル巻装電極であり、電極芯材３１と、コイル３２と、電極箔３３とを含んで構成されている。
【００１８】
電極芯材３１は、放電電極３の主要部であり、円筒形状に形成されており、耐熱性を有するためタングステン（Ｗ）を主成分とする。本実施形態における電極芯材３１は、電子放射性物質としてトリア（ＴｈＯ２）が０．５重量％〜３．０重量％含有されたタングステンを材料として形成されている。電極芯材３１の外径は、１．０〜４．０ｍｍである。電極芯材３１の外周面３１ａの放電空間２３内の先端部３１ｂにコイル３２が巻かれており、先端部３１ｂと反対側の基端部３１ｃが電極箔３３と接続されている。電極箔３３は、モリブデンを含む金属で構成される。電極箔３３の軸方向長さは、１０〔ｍｍ〕以上に形成され、電極箔３３の厚みは、０．０１０〜０．０３０〔ｍｍ〕程度に形成されている。各電極芯材３１は、各ソケット４の内部において、各電極箔３３、電力印加用の棒材（図示せず）を介して各外部リード５とそれぞれ接続されている。電力印加用の棒材は、純モリブデンあるいは酸化ランタンを添加したモリブデンを材料として構成され、電極箔３３の電極芯材３１の反対側に抵抗溶接等の手段により取り付けられている。なお、電極芯材３１が含有する電子放射性物質としては、トリアに限定されず、電子を放出しやすい物質であればよい。
【００１９】
コイル３２は、螺旋状に巻き回された金属線であり、放電電極３の表面積を増加させて放熱効果を向上するものである。コイル３２は、耐火性を有するため上記電極芯材３１と同様にタングステン（Ｗ）を主成分とする。本実施形態におけるコイル３２は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）のいずれか１つをドープ剤として添加したドープタングステン線で形成されている。コイル３２は、巻かれた状態で、電極芯材３１の先端部３１ｂから挿入され、電極芯材３１に対して嵌合している。実施形態で、コイル３２は、電極芯材３１の放電空間２３側の先端部３１ｂの外周面３１ａに設けられる。
【００２０】
ここで、電極芯材３１の外周面３１ａのうち、中央部３１ｄの気密容器２の封止部２１に密着する密着領域Ｓには、図３に示すように、粗面部ＣＦが形成されている。密着領域Ｓに形成された粗面部ＣＦ（同図に示す斜線領域）は、砥石ややすりによる研削処理や粒体を衝突させるブラスト処理などにより、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓを除く領域よりも表面粗さが大きく形成されている。つまり、密着領域Ｓでは、外周面３１ａの密着領域Ｓを除く領域よりも表面粗さが増大する。本実施形態における粗面部ＣＦは、電極芯材３１の外周面３１ａのうち、気密容器２の封止部２１に密着する密着領域Ｓの全域に形成されている。
【００２１】
つまり、粗面部ＣＦの電極芯材３１の軸方向における軸方向長さＬ１と、封止部２１の軸長Ｌ２とが同じである。ここで、粗面部ＣＦは、電極芯材３１の先端部３１ｂ及び基端部３１ｃには形成されていない。つまり、電極芯材３１の外周面３１ａのうち、先端部３１ｂ側及び基端部３１ｃ側は、密着領域Ｓよりも表面粗さが小さい。従って、電極芯材３１の先端部３１ｂからコイル３２を挿入する際に、先端部３１ｂに粗面部ＣＦが形成された場合と比較して、挿入が容易となる。これにより、放電電極３の組み付け性の低下を抑制することができる。
【００２２】
本実施形態における粗面部ＣＦ即ち密着領域Ｓの表面粗さは、算術平均粗さＲａにおいて、密着領域Ｓを除く領域よりも大きくなる。コイル３２を電極芯材３１に嵌合した後において、密着領域Ｓは、算術平均粗さＲａが、８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たしている。ここで、算術平均粗さＲａとは、公知であり、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ０６０１に規定されているものをいう。
【００２３】
なお、「コイル３２を電極芯材３１に嵌合した後の密着領域Ｓの算術平均粗さＲａ」とは、キーエンス社製のレーザー顕微鏡ＶＫ−８５００や、金属顕微鏡で測定することができる。
【００２４】
ここで、密着領域Ｓの表面粗さを算術平均粗さＲａで設定するのは、電極芯材３１の密着領域Ｓの封止部２１に対する密着度と、点灯、消灯の繰り返しによる封止部２１と電極芯材３１との間の隙間の生じ易さとの相関性が高いためである。例えば、放電ランプ１の点灯時には、発光部分の温度が最大８００℃程度まで上昇し、電力印加用の棒材の温度が最大３００℃程度まで上昇する。電極芯材３１は、前述した金属などで、また、気密容器２は、石英などで構成されている。このために、電極芯材３１の熱膨張係数と、気密容器２の熱膨張係数とが異なることとなり、電極芯材３１の点灯時の熱膨張及び消灯時の熱収縮と、気密容器２の点灯時の熱膨張及び消灯時の熱収縮とが異なることとなる。したがって、点灯と消灯の繰り返しにより、封止部２１にクラックが生じるなどの電極芯材３１と封止部２１との間に隙間が生じやすい。密着領域Ｓの表面粗さを算術平均粗さＲａ、即ち、電極芯材３１の密着領域Ｓの封止部２１に対する密着度を適切な範囲とすることで、点灯と消灯の繰り返しにより電極芯材３１と封止部２１との間に隙間が生じることを抑制することができるからである。
【００２５】
また、電極芯材３１の外径は１．０〜４．０ｍｍである。電極芯材３１の外径が１．０ｍｍ未満であると、電極芯材３１が細すぎることにより電極芯材３１の温度が高くなり、放電ランプ１の点灯中に、熱による電極芯材３１自身の曲がりや先端部３１ｂの溶融による始動性の低下や立ち消えが生じてしまう。一方、電極芯材３１の外径が４．０ｍｍを超えると、電極芯材３１自身の温度が下がり、先端部３１ｂから電子の放出が困難となり、放電ランプ１の点灯中に、立ち消えが生じてしまう。よって、電極芯材３１の外径は１．０〜４．０ｍｍ、好ましくは１．５〜３．０ｍｍであることが望ましい。
【００２６】
また、封止部２１の外径は５〜１５ｍｍである。封止部の外径が５ｍｍ未満であると、封止部２１を形成したときに電極箔３３の周囲を取り囲む溶融ガラスの量が少なくなり、扁平形状となる。扁平形状となると封止部２１の機械的強度が落ちるため、好ましくない。一方、封止部２１の外径が１５ｍｍを超えると、電極芯材３１と封止部２１を構成するガラスとの密着性が良くないため、好ましくない。よって、封止部２１の外径は５〜１５ｍｍ、好ましくは８〜１３ｍｍであることが望ましい。
【００２７】
ここで、電極芯材３１およびコイル３２は、図２に示すように、電極芯材３１の外径ＷＤと、コイル３２の線径ＭＤとの比であるマンドレル比ＷＤ／ＭＤが１５０〔％〕≦ＷＤ／ＭＤ≦３００〔％〕となるように形成されている。
【００２８】
以上のように、本実施形態に係る放電電極３（放電ランプ１）は、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの表面粗さがブラスト処理などにより大きく形成されているので、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との接触面積を大きくすることができる。このために、放電電極３（放電ランプ１）は、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との摩擦力を大きくすることができ、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との密着性を高めることができる。
【００２９】
このために、放電電極３（放電ランプ１）は、点灯と消灯の繰り返し、即ち熱膨張と熱収縮の繰り返しによっても、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１とを密着させることができ、電極芯材３１と気密容器２の封止部２１との間に隙間が生じることを抑制することができる。したがって、放電電極３（放電ランプ１）は、点灯と消灯とを繰り返しても、気密容器２内の希ガスや水銀が電極芯材３１と封止部２１との間に浸入して、電極芯材３１や電極箔３３が腐食されることを抑制することができる。
【００３０】
また、本実施形態に係る放電電極３（放電ランプ１）では、外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たすようにしたので、電極芯材３１と気密容器２の封止部２１との摩擦力を十分に確保することができる。つまり、電極芯材３１と気密容器２の封止部２１との摩擦力の増大により、点灯と消灯の繰り返しによりこれらの間に隙間が生じることを抑制することができる。ただし、放電電極３の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａが大きくなり過ぎると、点灯と消灯とを繰り返す前においても、電極芯材３１と気密容器２の封止部２１との間の隙間が大きくなる。このために、放電電極３の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａは、上記の範囲内であっても９０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１２０〔μｍ〕の範囲に納めることがより望ましい。
【００３１】
また、本実施形態に係る放電電極３（放電ランプ１）において、電極芯材３１の直径が１．０〜４．０ｍｍであるため、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との接触面積を更に大きくすることができる。このために、放電電極３（放電ランプ１）は、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との摩擦力を大きくすることができ、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との密着性を高めることができる。したがって、放電電極３（放電ランプ１）は、点灯と消灯を繰り返しても、気密容器２内の水銀やメタルハライドが電極芯材３１と封止部２１との間に浸入して、電極芯材３１や電極箔３３が腐食されることを抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る放電電極３（放電ランプ１）において、封止部の外径は５〜１５ｍｍであるため、気密容器２内の水銀やメタルハライドが電極芯材３１と封止部２１との間に浸入して、電極芯材３１や電極箔３３が腐食されることを抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る放電電極３（放電ランプ１）において、放電ランプは、ロングアークの高圧水銀ランプまたはロングアークのメタルハライドランプであるため、気密容器２内の水銀やメタルハライドが電極芯材３１と封止部２１との間に浸入して、電極芯材３１や電極箔３３が腐食されることを抑制することができる。
【００３４】
このように、本発明の発明者は、放電電極３の外周面３１ａの密着領域Ｓの表面粗さを高くすること、即ち、算術平均粗さＲａを８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たすようにするなどの適切な値とすることにより、放電電極３と気密容器２の封止部２１との間に隙間が生じることを抑制できるという事実を発見した。
【００３５】
ここで、密着領域Ｓの算術平均粗さＲａが異なる放電電極３を、比較例１〜比較例７、本発明品１〜本発明品９として製造して試験を行った。結果を図４に示す。図４は、実施形態に係る放電ランプの評価結果を示す図である。
【００３６】
結果を図４に示す試験では、製造した比較例１〜比較例７、本発明品１〜本発明品９の放電電極３を含む放電ランプ１を繰り返し、点灯、消灯した際に、放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の希ガス、水銀が付着しているか否かを目視により確認することで、放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との間に隙間が生じたかを確認した。電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の希ガス、水銀が付着していると、放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との間に隙間が生じたと確認し、電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の希ガス、水銀が付着していないと、放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓと封止部２１との間に隙間が生じていないと確認した。
【００３７】
また、比較例１〜比較例７、本発明品１〜本発明品９では、外径が１．５〔ｍｍ〕、長さが２０〔ｍｍ〕の電極芯材３１にサンドブラスト処理を施して、密着領域Ｓの表面粗さを所定の算術平均粗さＲａに形成し、コイル３２の外径を２．０〔ｍｍ〕とした放電電極３を用いた。比較例１〜比較例７、本発明品１〜本発明品９では、電極芯材３１の先端部３１ｂ間の間隔を１０００〔ｍｍ〕とし、内径が２２．５〔ｍｍ〕でかつ水銀３００〔ｍｇ〕、ヨウ化水銀１０〔ｍｇ〕、錫１〔ｍｇ〕を封入した気密容器２を備えた放電ランプ１を用いた。
【００３８】
比較例１の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを５０〔μｍ〕とし、比較例２の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを６０〔μｍ〕とし、比較例３の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを７０〔μｍ〕とした。本発明品１の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを８０〔μｍ〕とし、本発明品２の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを９０〔μｍ〕とし、本発明品３の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１００〔μｍ〕とした。本発明品４の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１１０〔μｍ〕とし、本発明品５の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１２０〔μｍ〕とし、本発明品６の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１３０〔μｍ〕とした。本発明品７の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１４０〔μｍ〕とし、本発明品８の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１５０〔μｍ〕とし、本発明品９の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１６０〔μｍ〕とした。比較例４の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１７０〔μｍ〕とし、比較例５の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１８０〔μｍ〕とし、比較例６の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを１９０〔μｍ〕とし、比較例７の放電ランプ１の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａを２００〔μｍ〕とした。なお、電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａは、金属顕微鏡を用いて測定した。
【００３９】
また、比較例１〜比較例７、本発明品１〜本発明品９では、放電ランプ１を３本ずつ用い、すべての放電ランプ１の放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の希ガス、水銀が付着していない場合、隙間が生じていないと確認し、少なくとも一つの放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の希ガス、水銀が付着した場合、隙間が生じたと確認した。試験においては、放電ランプ１への入力電力を１６ｋＷとし、放電ランプ１を昭和電機製１５００ｋＷ伝送送風機を、６０Ｈｚで空気を掃引し冷却した。
【００４０】
図４の結果によれば、比較例１〜７で、少なくとも一つの放電ランプ１の放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の水銀やメタルハライドが付着したが、本発明品１〜９で、すべての放電ランプ１の放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの基端部３１ｃに気密容器２内の水銀やメタルハライドが付着しなかった。よって、図４の結果によれば、放電ランプ１は、放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たすことで、点灯と消灯とを繰り返しても、電極芯材３１と気密容器２の封止部２１との間に隙間が生じることを抑制することができることが判明した。さらに、図４の結果によれば、放電ランプ１は、放電電極３の電極芯材３１の外周面３１ａの密着領域Ｓの算術平均粗さＲａが９０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１２０〔μｍ〕を満たすことで、点灯と消灯とを繰り返しても、電極芯材３１と気密容器２の封止部２１との間に隙間が生じることを抑制することができることが判明した。
【００４１】
本実施形態における粗面部ＣＦの軸方向長さＬ１は、封止部２１の軸長Ｌ２と同じであるがこれに限定されるものではなく、電極芯材３１の外周面３１ａのうち、少なくとも封止部２１に密着する密着領域Ｓを含む領域に粗面部ＣＦを形成し、少なくとも封止部２１に密着する密着領域Ｓの算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たせばよい。図５は、実施形態に係る放電ランプの変形例１を示す部分断面図である。図６は、実施形態に係る放電ランプの変形例２を示す部分断面図である。図５及び図６において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図５に示す変形例１のように、電極芯材３１の外周面３１ａのうち、密着領域Ｓとコイル３２が巻かれる領域の一部とに亘って、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす粗面部ＣＦを形成してもよい。また、図６に示す変形例２のように、電極芯材３１の外周面３１ａのうち、密着領域Ｓと電極箔３３に取り付けられる基端部３１ｃの一部とに亘って、算術平均粗さＲａが８０〔μｍ〕≦Ｒａ≦１６０〔μｍ〕を満たす粗面部ＣＦを形成してもよい。
【００４３】
なお、本実施形態における電極芯材３１の先端部３１ｂは、円柱形状であるがこれに限定されるものではなく、半球形状であってもよい。また、本実施形態における電極芯材３１の先端部３１ｂは、コイル３２から突出しているがこれに限定されるものではなく、径方向視において先端部３１ｂがコイル３２から突出していなくてもよい。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１  放電ランプ
２  気密容器
２１  封止部
２３  放電空間
３  放電電極
３１  電極芯材
３１ａ  外周面
３２  コイル
Ｓ  密着領域  
【図１】
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【図２】
2016071957.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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