特許 7465450 ショートアーク型放電ランプ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】ショートアーク型放電ランプ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/073 20060101AFI20240404BHJP

   H01J 61/06 20060101ALI20240404BHJP

   H01J 9/385 20060101ALI20240404BHJP

   H01J 9/02 20060101ALI20240404BHJP

   H01J 61/86 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H01J61/073 B

H01J61/06 Z

H01J9/385 B

H01J9/02 L

H01J61/86

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020149928

(22)【出願日】2020-09-07

(65)【公開番号】P2022044345

(43)【公開日】2022-03-17

【審査請求日】2023-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】團 雅史

(72)【発明者】

【氏名】山根 巧

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２３２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５０－１２３１７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－１１５４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０５５７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－１０６３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４８０６８２６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ６１／００－６１／２８

Ｈ０１Ｊ ６１／５０－６５／０８

Ｈ０１Ｊ ９／００－９／１８

Ｈ０１Ｊ ９／２４－９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光管の内部に一対の電極が対向して配置されると共に所定の発光物質が封入されており、１ｋＷ以上の電力で直流点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の外表面には、炭化物系セラミックスを含む被膜が形成され、
前記被膜は、前記炭化物系セラミックスの粒子の焼結体であり、
非点灯状態での前記発光管の内部の酸素濃度が、１００ｖｏｌｐｐｍ以下であることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。

【請求項2】

定格電力で点灯させたときの前記被膜の少なくとも一部の温度は、４００℃以上３０００℃以下であることを特徴とする請求項１記載のショートアーク型放電ランプ。

【請求項3】

前記炭化物系セラミックスは、ジルコニウムカーバイド、タンタルカーバイド、ニオブカーバイド、チタンカーバイド、バナジウムカーバイド、モリブデンカーバイド、ハフニウムカーバイド、シリコンカーバイドのうち少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１または２記載のショートアーク型放電ランプ。

【請求項4】

発光管の内部に一対の電極が対向して配置されると共に所定の発光物質が封入されており、１ｋＷ以上の電力で直流点灯されるショートアーク型放電ランプの製造方法であって、
前記発光管を準備する工程と、
炭化物系セラミックスの粒子を溶媒に分散させたペーストを少なくとも一方の電極の外表面に塗布する工程と、
前記ペーストが塗布された電極を真空雰囲気中で１２００℃～１８００℃、８時間以上熱処理することにより、前記電極の外表面に炭化物系セラミックスを含む被膜を形成する工程と、
前記被膜が形成された電極と前記発光管とを含む各部材を組み合わせる工程と、
前記発光管の内部を真空排気する工程と、
真空排気した前記発光管内に前記発光物質を封入する工程と、を含むことを特徴とするショートアーク型放電ランプの製造方法。

【請求項5】

前記真空排気する工程において、前記発光管を加熱しながら真空排気することを特徴とする請求項４に記載のショートアーク型放電ランプの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ショートアーク型放電ランプに関し、特にランプ点灯時に電極温度を低下させるために電極の外表面に放熱層が形成されているショートアーク型放電ランプ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体素子、液晶表示素子等の製造工程に用いられる露光装置や、種々の映写機においては、光源としてショートアーク型放電ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう）が用いられている。このショートアーク型放電ランプは、発光管内に陽極および陰極が互いに対向して配置されると共に、当該発光管内に、水銀、キセノンガス等の発光物質が封入されて構成されている。

【0003】

このようなショートアーク型放電ランプにおいては、点灯時に陽極にかかる熱的負荷が高いことから、陽極の過熱等に起因する電極材料の蒸発が生じ、この蒸発物が発光管の内壁に付着して光透過率が低下する、いわゆる黒化が生じることが知られている。

【0004】

このような問題を解決するため、電極表面に放熱層を形成して電極の温度上昇を抑制する技術が知られており、下記特許文献１には、放電灯の陽極先端放電部分がカーバイドで覆われていることを特徴とする短電弧形高圧放電灯が開示されている。

【0005】

特許文献１には、電極の被覆材質としてジルコニウムカーバイドを用いる例が開示されている。セラミックスの中でも、炭化物系セラミックスは放射率が高く、また、耐熱性が高いという特徴がある。さらに、炭化物系セラミックスは、酸化物系セラミックスと比べて金属との付着性も良好である。このため、炭化物系セラミックスは、電極の放熱層として好適に使用できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】実公昭５３－０４３７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、電極表面を金属炭化物で被覆した電極を用いてショートアーク型放電ランプを作製し、点灯させたところ、炭化物系セラミックスの酸化により生じる遊離炭素及び一酸化炭素の影響で、所望の性能が得られない、という問題が生じた。

【0008】

遊離炭素は発光管内壁に付着して黒化の要因となる。また、一酸化炭素は気相状態で発光管内を拡散する。そして、アークに到達した一酸化炭素は、電極先端にタングステンの炭化物を生成させる。そうすると、電極先端の融点が下がり、電極材料であるタングステンが蒸発しやすくなり、蒸発したタングステンによって発光管が黒化する。

【0009】

本発明は、上記の課題に鑑み、発光管の内部に一対の電極が対向して配置され、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の外表面に放熱層が形成されているショートアーク型放電ランプにおいて、放熱性に優れ、かつ長寿命のショートアーク型放電ランプ及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るショートアーク型放電ランプは、発光管の内部に一対の電極が対向して配置されると共に所定の発光物質が封入されており、１ｋＷ以上の電力で直流点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の外表面には、炭化物系セラミックスを含む被膜が形成され、
非点灯状態での前記発光管の内部の酸素濃度が、１００ｖｏｌｐｐｍ以下である。

【0011】

この構成によれば、電極の外表面は、炭化物系セラミックスを含む放射率が高い被膜（放熱層）で覆われているため、放射性に優れる。また、発光管の内部の不純ガスとなる酸素を所定の濃度以下としているため、放熱層を構成する炭化物系セラミックスの酸化を防止できる。すなわち、放熱層の機能が長期に亘って維持されるため、電極の温度上昇が適切に抑制され、放電ランプの発光管内壁の黒化を少なくして、放電ランプの使用寿命を長くすることができる。

【0012】

本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、定格電力で点灯させたときの前記被膜の少なくとも一部の温度は、４００℃以上３０００℃以下であるという構成でもよい。

【0013】

被膜の温度がこの範囲であれば、炭化物系セラミックスの酸化を防止し、かつ電極材料の蒸発を防止できる。この温度が４００℃を下回る場合には、炭化物系セラミックスの酸化が問題となりにくい。一方、この温度が３０００℃を超える場合には、電極の材料自体が蒸発する可能性がある。

【0014】

また、本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記炭化物系セラミックスは、ジルコニウムカーバイド、タンタルカーバイド、ニオブカーバイド、チタンカーバイド、バナジウムカーバイド、モリブデンカーバイド、ハフニウムカーバイド、シリコンカーバイドのうち少なくとも１種からなるという構成でもよい。

【0015】

これらの炭化物系セラミックスであれば、放射率が高いため、電極の温度上昇を適切に抑制することができる。

【0016】

また、本発明に係るショートアーク型放電ランプの製造方法は、発光管の内部に一対の電極が対向して配置されると共に所定の発光物質が封入されており、１ｋＷ以上の電力で直流点灯されるショートアーク型放電ランプの製造方法であって、
前記発光管を準備する工程と、
炭化物系セラミックスの粒子を溶媒に分散させたペーストを少なくとも一方の電極の外表面に塗布する工程と、
前記ペーストが塗布された電極を真空雰囲気中で１２００℃～１８００℃、８時間以上熱処理することにより、前記電極の外表面に炭化物系セラミックスを含む被膜を形成する工程と、
前記被膜が形成された電極と前記発光管とを含む各部材を組み合わせる工程と、
前記発光管の内部を真空排気する工程と、
真空排気した前記発光管内に前記発光物質を封入する工程と、を含む。

【0017】

この製造方法によれば、電極の外表面に炭化物系セラミックスを含む被膜が形成され、非点灯状態での発光管の内部の酸素濃度が１００ｖｏｌｐｐｍ以下であるショートアーク型放電ランプを製造することができる。上記のように、このショートアーク型放電ランプは、放熱性に優れ、かつ長寿命である。

【0018】

また、本発明に係るショートアーク型放電ランプの製造方法において、前記真空排気する工程において、前記発光管を加熱しながら真空排気するという構成でもよい。

【0019】

この構成によれば、発光管内の部材の表面に吸着している酸素を除去し、さらに発光管の材料である石英ガラスに含まれるＯＨ基を低減させることができる。ＯＨ基は、点灯時に解離して発光管内にて酸素となり得るため、ＯＨ基を低減させることで発光管内の酸素濃度を低減できる。その結果、炭化物系セラミックスの酸化を効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明図

【図2】図１に示すショートアーク型放電ランプのＰ領域拡大図

【図3】発光管の内部の酸素濃度を分析する装置を示す模式図

【図4】ショートアーク型放電ランプの製造方法の一例を示すフローチャート

【図5】ショートアーク型放電ランプの製造方法の別例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明に係るショートアーク型放電ランプにつき、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書に開示された各図面は、あくまで模式的に図示されたものである。すなわち、図面上の寸法比と実際の寸法比とは必ずしも一致しておらず、また、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。

【0022】

以下において、ＸＹＺ座標系を適宜参照して説明される。また、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。

【0023】

［構造］
図１は、ショートアーク型放電ランプの一実施形態を示している。本実施形態のショートアーク型放電ランプ１００（以下、「ランプ１００」という）は、発光管１と、発光管１の内部に、Ｙ方向（第一軸方向）に離間して対向配置される陽極３及び陰極４と、第一リード棒５ａと、第二リード棒５ｂと、を有する。

【0024】

発光管１は、発光管部１０及びその両端に連設された封止管部１１ａ，１１ｂを備える。発光管部１０は、ガラス管の中央を膨らませて形成される。発光管部１０は、－Ｙ方向に位置する一端及び＋Ｙ方向に位置する他端から、それぞれ中央に向かうにつれて、その内径が大きくなるガラス管の領域である。発光管部１０は、略球状である。

【0025】

第一封止管部１１ａは、発光管部１０の一端に連なり、Ｙ方向において陰極４から遠ざかる側（－Ｙ方向）に延伸する。第二封止管部１１ｂは、発光管部１０の他端に連なり、Ｙ方向において陽極３から遠ざかる側（＋Ｙ方向）に延伸する。言い換えると、発光管１は、２個１組である第一封止管部１１ａと第二封止管部１１ｂとの間に発光管部１０が挟まれるように、構成されている。

【0026】

第一封止管部１１ａ及び第二封止管部１１ｂがそれぞれ有する中心軸は互いに重なり、図１の軸Ａ１で示される。また、軸Ａ１は、発光管部１０の中心点を通過するとよい。発光管部１０、第一封止管部１１ａ及び第二封止管部１１ｂの内部には、水銀、キセノンガス等の発光物質が、所定量、封入されている。

【0027】

発光管１の内部に陽極３及び陰極４が設けられる。本明細書において、ショートアーク型放電ランプとは、陽極３と陰極４とが１０ｍｍ以下の間隔（熱膨張をしていない常温時の値）を空けて、互いに対向配置される放電ランプである。本実施形態において、陽極３はタングステン、陰極４はトリエーテッドタングステンで形成されている。

【0028】

第一リード棒５ａは陽極３に接続され、第一封止管部１１ａ内をＹ方向に延伸する。第二リード棒５ｂは陰極４に接続され、第二封止管部１１ｂ内をＹ方向に延伸する。第一リード棒５ａ及び第二リード棒５ｂのそれぞれの中心軸は、軸Ａ１と重なるとよい。第一リード棒５ａ及び第二リード棒５ｂは、例えばタングステンで形成されている。

【0029】

口金１２ａは、第一封止管部１１ａの陽極３から遠ざかる側（－Ｙ方向側）を覆い、口金１２ｂは、第二封止管部１１ｂの陰極４から遠ざかる側（＋Ｙ方向側）を覆う。口金１２ａは第一リード棒５ａに電気的に接続され、口金１２ｂは第二リード棒５ｂに電気的に接続される。なお、図１において、口金１２ｂは断面図で示し、口金１２ａは側面図で示しているが、口金１２ａ及び第一封止管部１１ａの内部構造は、口金１２ｂ及び第二封止管部１１ｂと同様の構造を有する。

【0030】

ランプ１００は、口金１２ａ，１２ｂを介して不図示の外部電源から給電される。この口金１２ａ，１２ｂに電圧を印加することにより、放電が開始し、ランプ１００は直流点灯する。本実施形態のランプ１００は、１ｋＷ以上の電力で直流点灯される大型のランプである。１ｋＷ以上の電力が投入されるランプについては、点灯時に電極にかかる熱的負荷が特に高いため、電極の放熱性を高める必要がある。入力電力の上限値は、ランプ１００の大きさや出力にも依存するため、本発明では限定されないが、一例として、７ｋＷ未満である。

【0031】

封止管を代表して第二封止管部１１ｂの構造を説明する。第二封止管部１１ｂの端部においては、第二リード棒５ｂが段継ガラス７によって封着されており、この段継シール構造によって発光管１内を気密に保っている。第二封止管部１１ｂは、その一部が絞り込まれるように加工された縮径領域９ｂによって、第二リード棒５ｂを支持している。

【0032】

縮径領域９ｂは、Ｙ方向に関して、その周囲の第二封止管部１１ｂよりも内径の小さい領域である。縮径領域９ｂは、第二封止管部１１ｂを絞り込んで成型される。縮径領域９ｂは、例えば、支持部材６を介して第二リード棒５ｂを支持してもよい。縮径領域９ｂは、第二リード棒５ｂを挿入した筒状の第二封止管部１１ｂを、ガスバーナ等で加熱して絞り込むことで成型される。縮径領域９ｂは、段継ガラス７よりも陰極４に近い。

【0033】

非点灯状態において、発光管１の内部の酸素濃度は、１００ｖｏｌｐｐｍ以下である。なお、従来のランプにおいて、発光管１の内部の酸素濃度は１８０～３００ｖｏｌｐｐｍ程度である。このように、本発明のランプ１００は、発光管１内の酸素濃度が従来のランプよりも大幅に低下されている。この方法については製造方法の説明の箇所で後述される。

【0034】

図３は、発光管１の内部の酸素濃度（ｖｏｌｐｐｍ）を分析する装置を示す模式図である。この分析装置は、ランプ１００を破壊して分析をする装置である。

【0035】

まず、試料破壊室のチャンバ１０１にランプ１００を入れ、チャンバ１０１を真空引きする。真空引き後に真空ポンプ１０２のバルブを閉じて、直線導入機１０３をランプ１００に押し当て、ランプ１００を破壊する。

【0036】

これにより発光管１内のガスがチャンバ１０１に満たされる。チャンバ１０１と検出装置をつなぐバルブを開けて真空に引いている装置側にガスを流し、その一部を質量分析計（Ｍａｓｓ）１０４に導入してガス成分を定性分析する。

【0037】

定量分析するには試料破壊室にサンプルを入れていない状態で、上記同様にチャンバ１０１を真空引き後に濃度既知の標準ガスを導入して、上記と同様の操作で質量分析計１０４にガスを導入し、そのイオン電流値を標準として、発光管１内のガス量を定量分析する。

【0038】

図２は、図１に示すランプ１００のＰ領域拡大図である。陽極３の外表面には、放熱層としての被膜２が設けられている。ここで、陽極３の外表面とは、陰極４に対向する先端面３ａを除く外表面である。陽極３の先端面３ａは、ランプ１００の点灯時に被膜２の融点以上にまで温度が上昇する場合があるため、本実施形態においては陽極３の先端面３ａには被膜２を設けていない。本実施形態では、陽極３の外表面のうち、軸Ａ１を中心とした円柱状の胴部の外周面３ｂに被膜２が設けられているが、外周面３ｂと先端面３ａの間に位置するテーパ面３ｃにも被膜２を設けても構わない。さらに、陽極３の外周面３ｂの－Ｙ側に位置する後部テーパ面３ｄに被膜２を設けても構わない。

【0039】

被膜２の材料としては、融点、蒸気圧、放射率、熱膨張率等が重要となる。陽極３の温度を下げるためには、被膜２は、放熱量が多くなるように放射率が高い材料で構成されるのが好ましい。すなわち、被膜２は、放熱性を向上させるための高輻射膜であり得る。

【0040】

被膜２の材料は、炭化物系セラミックスを含む。炭化物系セラミックスは、ジルコニウムカーバイド、タンタルカーバイド、ニオブカーバイド、チタンカーバイド、バナジウムカーバイド、モリブデンカーバイド、ハフニウムカーバイド、シリコンカーバイドのうち少なくとも１種からなる。

【0041】

ランプ１００を定格電力で点灯させたときの被膜２の少なくとも一部の温度は、４００℃以上３０００℃以下であるのが好ましい。被膜２の温度がこの範囲であれば、炭化物系セラミックスの酸化を防止し、かつ電極材料の蒸発を防止できる。なお、被膜２を含む電極の温度を測定する方法としては、例えば特開平０２－２５９４３４号公報に開示された公知の方法を用いることができる。

【0042】

以上のように本実施形態に係るランプ１００は、陽極３の外表面には、炭化物系セラミックスを含む被膜２が形成され、非点灯状態での発光管１の内部の酸素濃度が、１００ｖｏｌｐｐｍ以下となっている。

【0043】

この構成によれば、陽極３の外表面は、炭化物系セラミックスを含む被膜２で覆われているため、放射性に優れる。また、発光管１の内部の不純ガスとなる酸素の濃度を１００ｖｏｌｐｐｍ以下としているため、放熱層を構成する炭化物系セラミックスの酸化を防止できる。すなわち、放熱層の機能が長期に亘って維持されるため、陽極３の温度上昇が適切に抑制され、ランプ１００の発光管１の内壁の黒化を少なくして、ランプ１００の使用寿命を長くすることができる。

【0044】

［製造方法］
次に、ランプ１００の製造方法について詳細に説明する。図４は、ランプ１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【0045】

初めに、発光管１、陽極３、陰極４、リード棒５ａ，５ｂ、口金１２ａ，１２ｂ等の各部材を準備する（図４では図示していない）。なお、陽極３以外の部材の準備は、後述するステップＳＴ３０よりも前であればよく、そのタイミングは特に限定されない。

【0046】

次いで、ステップＳＴ１０において、被膜２を構成する炭化物系セラミックスの粒子（例えば、粒径１０μｍ以下のジルコニウムカーバイドの粒子）を溶媒（例えば、ニトロセルロースと酢酸ブチルからなる溶媒）に分散させ、このセラミックスペーストを陽極３の外周面３ｂに筆で塗布する。なお、セラミックスペーストの陽極３の外周面３ｂへの塗布は、スプレーコートなど、筆によるもの以外であっても構わない。

【0047】

次いで、ステップＳＴ２０において、１５０℃で３０分間乾燥した後、真空雰囲気下、任意の温度・時間で陽極３を熱処理して炭化物系セラミックスの粒子を焼結させる。このとき、炭化物系セラミックスが酸化しない範囲内の温度で焼結させる必要があり、ジルコニウムカーバイドでは、例えば１６００℃で加熱する。この熱処理は、炭化物系セラミックスの粒子を焼結させて被膜２を形成させるという役割のほか、電極材料に含まれる酸素を除去するという、脱ガス処理としての役割も果たす。熱処理の時間は適宜設定されるが、例えば８時間以上である。長時間の熱処理をすることで、酸素をより多く除去できる。なお、加熱温度は、１２００℃以上、１８００℃以下であるのが好ましい。

【0048】

次いで、ステップＳＴ３０において、被膜２が形成された陽極３と発光管１とを含む各部材を組み合わせる。

【0049】

次いで、ステップＳＴ４０において、ランプの姿になった後、発光管１に取り付けられている枝管と、真空ポンプからの吸気用の管とを接続し、発光管１の内部を真空排気する。

【0050】

最後に、ステップＳＴ５０において、真空排気した発光管１内に、発光物質（キセノンランプであればキセノンガス、水銀ランプであれば水銀）を導入し、枝管をバーナーで焼き切り、封じる。

【0051】

この製造方法によれば、陽極３の外表面に炭化物系セラミックスを含む被膜２が形成され、非点灯状態での発光管１の内部の酸素濃度が、１００ｖｏｌｐｐｍ以下であるランプ１００を製造することができる。

【0052】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0053】

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよい。

【0054】

（１）上記の実施形態では、陽極３の外表面のみに被膜２が設けられているが、陰極４の外表面にも被膜２を設けてもよく、陰極４の外表面のみに被膜２を設けても構わない。

【0055】

（２）上記のランプ１００の製造方法において、ステップＳＴ４０に代えて、図５に示すようなステップＳＴ４１の温排気をするようにしてもよい。温排気は、真空排気できるように枝管が付いた状態の発光管１を排気台に接続し、枝管から内部空間を真空に排気しながら電気炉により発光管１を高温に保持して行う。このとき、発光管１は例えば１０００℃に加熱される。

【0056】

温排気をする際は、発光管１の第一封止管部１１ａ及び第二封止管部１１ｂに使用されるガラスは高温に耐えられないため、発光管１のうち発光管部１０の部分のみを加熱する。温排気をすることで、発光管１内の部材（発光管１の内面、電極３，４、リード棒５ａ，５ｂ）の表面に吸着している酸素を除去し、さらに発光管１の材料である石英ガラスに含まれるＯＨ基を低減させることができる。温排気の時間は適宜設定されるが、例えば４時間以上である。長時間の温排気をすることで、石英ガラスに含まれるＯＨ基をより多く除去できる。

【実施例】

【0057】

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。

【0058】

［実施例１］
実施例１のランプ１００は、図４に示す製造方法によって製造した。初めに、発光管１、陽極３、陰極４、及びその他の部材（リード棒５ａ，５ｂ、口金１２ａ，１２ｂなど）をそれぞれ準備した。次いで、粒径１０μｍ以下のジルコニウムカーバイドの粒子を溶媒（例えば、ニトロセルロースと酢酸ブチルからなる溶媒）に分散させ、このセラミックスペーストを陽極３の外周面３ｂに筆で塗布した。次いで、塗布後の陽極３を、１５０℃で３０分間乾燥した後、真空雰囲気下、１６００℃で８時間熱処理を行い、ジルコニウムカーバイドの粒子を焼結させた。次いで、被膜２が形成された陽極３を、発光管１の内部に組み付け、その他の各部材も組み合わせた。次いで、発光管１に取り付けられている枝管と、真空ポンプからの吸気用の管とを接続し、発光管１の内部を真空排気した。最後に、真空排気した発光管１内に、発光物質を導入し、枝管をバーナーで焼き切り、封じた。完成したランプ１００において、非点灯状態での発光管１の内部の酸素濃度は１００ｖｏｌｐｐｍであった。なお、酸素濃度は、上記の方法にてランプ１００を破壊して測定した。以下の実施例２～４及び比較例１～２についても、同様の方法にて酸素濃度を測定した。
なお、実施例１のランプ１００は、発光管１が石英ガラス製であり、発光管部１０の寸法は外径８０ｍｍ、長さ１２０ｍｍである。なお、以下の実施例２～４及び比較例１～２において、ランプ１００の形状及び寸法は実施例１と同一とした。

【0059】

［実施例２］
実施例２のランプ１００は、図５に示す製造方法によって製造した。具体的には、各部材を組み合わせた後、発光管１の内部を真空排気する工程において、発光管部１０を１０００℃に加熱しながら、発光管１の内部を４時間真空排気（温排気）したこと以外は、実施例１と同じ製造方法によって製造した。完成したランプ１００において、非点灯状態での発光管１の内部の酸素濃度は５０ｖｏｌｐｐｍであった。

【0060】

［実施例３］
実施例３のランプ１００は、温排気の時間を８時間としたこと以外は実施例２と同じ製造方法によって製造した。完成したランプ１００において、非点灯状態での発光管１の内部の酸素濃度は３０ｖｏｌｐｐｍであった。

【0061】

［実施例４］
実施例４のランプ１００は、温排気の時間を１６時間としたこと以外は実施例２と同じ製造方法によって製造した。完成したランプ１００において、非点灯状態での発光管１の内部の酸素濃度は１０ｖｏｌｐｐｍであった。

【0062】

［比較例１］
比較例１の被膜は、タングステンの粒子を焼結させたもので、粒径１０μｍ以下のタングステンの粒子を溶媒（例：ニトロセルロースと酢酸ブチル）に分散させ、このタングステンのペーストを陽極３の外周面３ｂに筆で塗布した。次いで、塗布後の陽極３を、１５０℃で３０分間乾燥した後、真空雰囲気下、２０００℃で２時間熱処理を行い、タングステンの粒子を焼結させた。その他の工程は、実施例１と同じとした。完成したランプにおいて、非点灯状態での発光管の内部の酸素濃度は２００ｖｏｌｐｐｍであった。

【0063】

［比較例２］
比較例２は、陽極３の真空熱処理の時間を４時間としたこと以外は実施例１と同じ製造方法によって製造した。完成したランプにおいて、非点灯状態での発光管の内部の酸素濃度は１４０ｖｏｌｐｐｍであった。

【0064】

なお、実施例、比較例共に、陰極４は同じ条件での真空熱処理を実施した。

【0065】

これらのランプについて、定格電力６ｋＷで２時間点灯、３０分消灯のサイクルで繰り返し点灯した。照度が点灯開始時の初期照度の７０％（照度維持率７０％）となるまでの時間を比較した。結果を表１に示す。

【0066】

【表1】

【0067】

比較例１では、電極材料の蒸発が生じ、黒化が生じた。比較例１が照度維持率７０％となる時間を１とした場合、比較例２はほぼ同等の結果となった。これは、発光管内の酸素濃度が高く、ジルコニウムカーバイドの被膜の酸化により生じた遊離炭素及び一酸化炭素の影響で、早期に黒化が生じたためである。他方、実施例１～４については１を超える結果となり、ランプ寿命改善の効果が確認された。すなわち、実施例１～４によれば、比較例１～２と比べて、ランプ１００の発光管部１０の内壁の黒化の経時的な進行が抑制されていることが示唆される。

【符号の説明】

【0068】

１ ：発光管
２ ：被膜
３ ：陽極
４ ：陰極
１０ ：発光管部
１１ａ ：第一封止管部
１１ｂ ：第二封止管部
１２ａ ：口金
１２ｂ ：口金
１００ ：ショートアーク型放電ランプ（ランプ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】