JP3533603B2 - 放電ランプ用陰極の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光硬化性樹
脂を露光するための光源として使用される放電ランプの
陰極を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は放電ランプの構造を示す正面図で
あり、図中、10は石英ガラス製の封体である。封体10は
円筒の長手方向の中央部を、長径の中心軸が円筒の中心
軸と略一致する卵殻形状にしてあり、該中央部の短径は
円筒の直径より大きい。封体10の両端は石英ガラスによ
って封止してあり、その封止部に金属製の口金17，17が
外嵌固定してある。この封体10内にはキセノンガス等の
所要のガスが加圧された状態で封入してある。

【０００３】封体10の中央部内には、尖頭棒状の陰極11
及び高融点金属を先断砲弾形状にした陽極12が、封体10
の中心軸上に所定距離を隔てて対向配置してある。陰極
11及び陽極12はモリブデン等の導電性金属帯を用いてな
る支持部材15，15によって支持されており、両支持部材
15，15は前述した封止部を貫通してターミナルたる口金
17，17にそれぞれ連結してある。そして、両口金17，17
間に所要の電圧を印加し、陰極11から陽極12へアーク放
電させることによって高輝度の光を放射させる。このよ
うな陰極11は従来、次のようにして製造していた。

【０００４】図４は、特開平11−306970号公報に開示さ
れた放電ランプ用陰極の製造手順を説明する説明図であ
る。図４（ａ）に示した如く、高融点金属製の円柱の先
端中央に所要寸法の凹部22を設けてなる陰極基体21、及
び前記凹部22の内法寸法より少し小さい外法寸法であ
り、凹部22の深さ寸法より少し長い寸法のチップ23を用
意しておく。該チップ23はタングステン等の高融点金属
粉末と、アルカリ土類金属（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ等）若し
くはその酸化物、酸化トリウム、又はアルカリ土類金属
と他の金属との複合酸化物等の電子放射性物質の粉末と
を混合し、得られた混合粉末を前述した寸法に焼結して
ある。

【０００５】図４（ｂ）に示した如く、チップ23を陰極
基体21の凹部22内に装入し、チップ23及び陰極基体21を
適宜の温度まで加熱した後、前記凹部22の外法寸法より
少し大きい外法寸法のハンマＨによって、チップ23の頭
部を打叩することによって、図４（ｃ）に示した如く、
チップ23を長手方向に縮小させる一方、チップ23の周面
が凹部22の内面に圧接するまでチップ23を径方向へ拡大
させ、更に、陰極基体21の凹部22の開口の周囲を前記ハ
ンマＨによって打叩することによって、陰極基体21の凹
部22の開口周縁を凹部22の中心方向へ叩潰して、凹部22
の開口を縮径させる。これによって、チップ23は凹部22
内に固定される。そして、図４（ｄ）に示した如く、陰
極基体21の先端を尖鋭に切削加工していた。

【０００６】また、特開平10−112258号公報には、タン
グステン製又はモリブデン製の陰極基体の凹部に、バリ
ウム系電子放射物質の粉末及びタングステン粉末を混合
した混合粉末を加圧挿入し、その状態で混合粉末を焼結
した後、陰極基体の先端を鋭尖状に切削加工する方法が
開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−112258号公報に開示された方法によって製造された
陰極では、放電ランプを点灯した場合のアーク放電によ
る陰極の熱膨張、放電ランプの消灯による陰極の収縮の
繰り返しによって、陰極基体内に焼成した混合粉末の焼
結体が陰極基体から脱落する虞があった。

【０００８】特開平11−306970号公報に開示された方法
によって製造された陰極では、ハンマＨによって陰極基
体21の凹部22の開口周縁を凹部22の中心方向へ叩潰し
て、凹部22の開口を縮径させてあるため、前述した如き
焼結体が陰極基体から脱落する虞は、特開平10−112258
号公報に開示された方法による陰極に比べて低いもの
の、縮径した陰極基体21の凹部22の開口周縁によるチッ
プ23の脱落防止能は十分ではない。また、陰極基体21の
凹部22の寸法、及び焼結されたチップ23の寸法にバラツ
キがあり、前述したチップ23の脱落防止能が低下する場
合もあった。

【０００９】一方、前述した何方の方法によって製造さ
れた陰極でも、チップ23又は焼結体の陰極の先端に露出
する露出面積が広いため、露出した面内でアーク放電の
起点が移動範囲が広く、アーク放電の起点移動によって
発光のチラツキが発生するという問題があった。更に、
前述した如く、チップ23又は焼結体の露出面積がチップ
23又は焼結体の蒸発量が多いため、従来の方法によって
製造された陰極を内蔵する放電ランプの寿命が短いとい
う問題があった。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、基体の先端部
分の外法寸法及び先端に設けた凹部内の焼結体の外法寸
法が基体の先端方向へ漸次縮小するように基体の先端部
分を鍛造することによって、熱膨張・収縮によっても焼
結体の脱落を十分防止することができると共に、発光の
チラツキが少なく、放電ランプの寿命が長い放電ランプ
用陰極を製造することができる方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る放電ラン
プ用陰極の製造方法は、棒状の基体の先端に設けた凹部
内に、電子放射物質を含む焼結体を嵌合して放電ランプ
用の陰極を製造する方法において、前記基体の凹部を含
む先端部分の外法寸法及び焼結体の外形寸法が基体の先
端方向へ漸次縮小するように、前記基体の先端部分を鍛
造することを特徴とする。

【００１２】第２発明に係る放電ランプ用陰極の製造方
法は、棒状の基体の先端に設けた凹部内に、電子放射物
質を含む粉体を充填し、基体及び粉体を加熱して前記粉
体を焼結することによって放電ランプ用の陰極を製造す
る方法において、前記基体の凹部を含む先端部分の外法
寸法及び前記粉体を焼結して得られた焼結体の外形寸法
が基体の先端方向へ漸次縮小するように、前記基体の先
端部分を鍛造することを特徴とする。

【００１３】第３発明に係る放電ランプ用陰極の製造方
法は、第１又は第２発明において、鍛造は回転ローラに
よって行うことを特徴とする。

【００１４】本発明の放電ランプ用陰極の製造方法にあ
っては、棒状の基体の先端に設けた凹部に、電子放射物
質を含む焼結体を装入した後、又は前記凹部内に充填し
た電子放射物質を含む粉体を焼結して焼結体を得た後、
基体及び焼結体を適宜温度まで加熱する。なお、基体及
び焼結体を適宜温度まで加熱した後、焼結体を基体に装
入してもよい。そして、基体の先端部分を鍛造して、該
先端部分の外法寸法及び焼結体の外形寸法が基体の先端
方向へ漸次縮小した筆先状に整形する。

【００１５】このとき回転ローラによって鍛造した場
合、鍛造中の焼結体の破損が防止され、また、整形後の
基体の先端部の形状が滑らかであり、基体及び焼結体の
寸法精度も高い。

【００１６】このように、基体の先端部分の外法寸法及
び凹部内の焼結体の外形寸法を基体の先端方向へ漸次縮
小してあるため、凹部の略全内周面と焼結体の略全周面
とが係合し、基体及び焼結体が熱膨張・収縮を繰り返し
た場合であっても、焼結体が凹部から脱落することが防
止される。また、基体の先端から焼結体が露出する露出
面積が狭いため、アーク放電の起点が移動し得る範囲が
狭く、放電ランプの発光のチラツキが抑制される。更
に、焼結体の蒸発量が少なく、放電ランプの寿命が長
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。 （実施の形態１）図１は本発明に係る放電ランプ用陰極
の製造手順を説明する説明図である。図１（ａ）に示し
た如く、タングステン製又はモリブデン製等の丸棒の先
端中央に、円柱の底部が円錐状の凹部２を設けてなる陰
極基体１、及びタングステン等の高融点金属粉末と、ア
ルカリ土類金属（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ等）若しくはその酸
化物、酸化トリウム、又はアルカリ土類金属と他の金属
との複合酸化物等の電子放射性物質の粉末とを混合し、
得られた混合粉末を前記凹部２の形状に対応する形状で
あって、凹部２の深さ寸法より少し短い寸法に焼結した
チップ３を用意しておき、陰極基体１の凹部２内にチッ
プ３を装入する。

【００１８】図１（ｂ）に示した如く、不活性ガス雰囲
気内で、陰極基体１及び凹部２内に装入したチップ３を
所要温度（１０００℃〜２５００℃）まで加熱した後、
前記雰囲気内で一対のローラ７，７によって、陰極基体
１の先端からチップ３の底部を越える適宜の領域が漸次
縮径するように圧延することによって、図１（ｃ）に示
した如く、陰極基体１の先端部分を円錐台筒状に、また
チップ３の円柱状であった部分を円錐台状に整形する。
そして、図１（ｄ）に示した如く、陰極基体１の先端及
びチップ３の先端を尖鋭に切削加工する。

【００１９】これによって、凹部２の略全内周面とチッ
プ３の略全周面とが係合するため、放電ランプの点灯・
消灯の繰り返しによって、陰極基体１及びチップ３が熱
膨張・収縮を繰り返した場合であっても、チップ３が凹
部２から脱落することが防止される。また、陰極基体１
の先端からチップ３が露出する露出面積が狭いため、ア
ーク放電の起点が移動し得る範囲が狭く、放電ランプの
発光のチラツキが抑制される。更に、前述した如く、露
出面積が狭いため、チップ３の蒸発量が少なく、この陰
極を取り付けた放電ランプの寿命が長い。

【００２０】また、凹部２内に、該凹部２の深さ寸法よ
り少し短い寸法に焼結したチップ３が装入してあるた
め、陰極基体１の先端部分及びチップ３を圧延する場
合、圧延されたチップ３の先端が凹部２の開口から延出
することが防止され、材料のロスが回避される。

【００２１】（実施の形態２）図２は実施の形態２に係
る放電ランプ用陰極の製造手順を説明する説明図であ
る。図２（ａ）に示した如く、高融点金属粉末及び電子
放射物質の粉末を混合した混合粉末４を、陰極基体１の
凹部２内に加圧充填し、陰極基体１及び混合粉末４を、
不活性雰囲気中で所要温度まで昇温することによって、
混合粉末を焼結させて焼結体を生成する。このとき、陰
極基体１の融点より低い温度で焼結するように高融点金
属粉末及び電子放射物質の種類及び混合比を定めてお
く。また、生成された焼結体の表面の位置が前記凹部２
の開口より少し浅い位置であるように、凹部２に混合粉
末４を充填する。

【００２２】そして、図１に示した（ｂ）〜（ｄ）の操
作と同様、不活性ガス雰囲気内で、陰極基体１及び凹部
２内の焼結体５を所要温度（１０００℃〜２５００℃）
まで加熱した後、前記雰囲気内で一対のローラ７，７に
よって、陰極基体１の先端から焼結体５の底部を越える
適宜の領域が漸次縮径するように圧延する（図２
（ｂ））ことによって、陰極基体１の先端部分を円錐台
筒状に、また焼結体５の円柱状であった部分を円錐台状
に整形した整形品を得（図２（ｃ））、陰極基体１の先
端及び焼結体５の先端を尖鋭に切削加工する（図２
（ｄ））。

【００２３】これによって、前同様、凹部２の略全内周
面と焼結体５の略全周面とが係合するため、放電ランプ
の点灯・消灯の繰り返しによって、陰極基体１及び焼結
体５が熱膨張・収縮を繰り返した場合であっても、焼結
体５が凹部２から脱落することが防止される。また、陰
極基体１の先端から焼結体５が露出する露出面積が狭い
ため、アーク放電の起点が移動し得る範囲が狭く、放電
ランプの発光のチラツキが抑制される。更に、前述した
如く、露出面積が狭いため、焼結体５の蒸発量が少な
く、この陰極を取り付けた放電ランプの寿命が長い。ま
た、陰極基体１の先端部分及び焼結体５を圧延する場
合、圧延された焼結体５の先端が凹部２の開口から延出
することが防止され、材料のロスが回避される。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係る放電ラ
ンプ用陰極の製造方法にあっては、基体の先端部分の外
法寸法及び凹部内の焼結体の外形寸法が基体の先端方向
へ漸次縮小してあるため、凹部の略全内周面と焼結体の
略全周面とが係合し、基体及び焼結体が熱膨張・収縮を
繰り返した場合であっても、焼結体が凹部から脱落する
ことが防止される。また、基体の先端から焼結体が露出
する露出面積が狭いため、アーク放電の起点が移動し得
る範囲が狭く、放電ランプの発光のチラツキが抑制され
る。更に、焼結体の蒸発量が少なく、放電ランプの寿命
が長い等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放電ランプ用陰極の製造手順を説
明する説明図である。

【図２】実施の形態２に係る放電ランプ用陰極の製造手
順を説明する説明図である。

【図３】放電ランプの構造を示す正面図である。

【図４】特開平11−306970号公報に開示された放電ラン
プ用陰極の製造手順を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 陰極基体 ２ 凹部 ３ チップ ４ 混合粉末 ５ 焼結体 ７ ローラ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状の基体の先端に設けた凹部内に、電
   子放射物質を含む焼結体を嵌合して放電ランプ用の陰極
   を製造する方法において、 前記基体の凹部を含む先端部分の外法寸法及び焼結体の
   外形寸法が基体の先端方向へ漸次縮小するように、前記
   基体の先端部分を鍛造することを特徴とする放電ランプ
   用陰極の製造方法。
2. 【請求項２】 棒状の基体の先端に設けた凹部内に、電
   子放射物質を含む粉体を充填し、基体及び粉体を加熱し
   て前記粉体を焼結することによって放電ランプ用の陰極
   を製造する方法において、 前記基体の凹部を含む先端部分の外法寸法及び前記粉体
   を焼結して得られた焼結体の外形寸法が基体の先端方向
   へ漸次縮小するように、前記基体の先端部分を鍛造する
   ことを特徴とする放電ランプ用陰極の製造方法。
3. 【請求項３】 鍛造は回転ローラによって行う請求項１
   又は２記載の放電ランプ用陰極の製造方法。