WO2011108288A1 - 放電ランプ用電極、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

高圧放電ランプの封止部および電極の破損を防止することを目的として、一端が放電ランプの発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極（１００）であって、前記棒状部（１０１）の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が複数存在し、かつ、前記結晶方位の違いにより前記結晶粒が存在する各領域の表面状態がそれぞれ異なることによって、前記棒状部（１０１）の表面に凹凸が形成されている構成の放電ランプ用電極（１００）とする。

Description

放電ランプ用電極、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置

　本発明は、放電ランプ用電極、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に関する。

　従来の高圧放電ランプの要部拡大断面図を図２０に示す。従来の高圧放電ランプ（以下、「高圧放電ランプ１」という。）は、例えばショートアーク型超高圧放電ランプの場合、内部に一対の電極２が対向配置され、かつ、０．１５［ｍｇ／ｍｍ³］以上の水銀が封入された発光部３と、その両側に延在して電極２の一部を封止する封止部４とを備える。また、電極２の表面には凹凸６が設けられており、封止部４内において、電極２の表面と封止部４の構成材料である石英ガラスとの間には微少空隙５が存在する（例えば、特許文献１等参照。）。

　高圧放電ランプ１の場合、ランプ製造時における電極２封止の際、封止部４に振動を与えて、電極２の表面の凹凸６の凹部６ａに位置する溶融した石英ガラスを振動により凹部６ａの外に飛び出させ、封止部４と電極２との間に隙間を形成している。この隙間によって電極２の表面と石英ガラスとの界面における応力集中が緩和されるため、封止部４が破損し難い。電極２の表面の凹凸６は、前記隙間を形成するために設けられているものであり、単に、電極２の表面に凹部６ａが形成されてさえいればよいものである。

特許第３４８０４５３号公報 特開２００８－２８２５５４号公報

　しかしながら、凹凸６を形成するための旋盤加工や円筒切削加工は、加工制御そのものが困難であり、それら加工によって適度な隙間が生じる凹凸６を形成することは容易でない。

　発明者らが検討したところ、電極２の表面に適度な凹凸６が形成されていなければ封止部の破損の原因となることがわかった。すなわち、適度な凹凸６が形成されていなければ、封止部４と電極２との間に図２０に示すような空隙５ができてしまうため、電極２を十分に封止することが困難となり、封止部４が破損しやすくなる。さらに、発光部３の内部に封入された水銀が空隙５内に侵入し溜まってしまうと、その水銀が点灯時に蒸発して空隙５内が高圧になってしまうため、電極２が発光部３側に押し出されて電極２や封止部４が破損してしまう。

　そこで、本発明に係る放電ランプ用電極および放電ランプ用電極の製造方法は、高圧放電ランプに用いた場合に、高圧放電ランプの封止部および電極の破損を防止することを目的とする。

　また、本発明に係る高圧放電ランプは、封止部および電極の破損を防止することを目的とする。

　さらに、本発明に係るランプユニットおよび投射型画像表示装置は、封止部および電極の破損を防止した高圧放電ランプを備えることで、信頼性を向上させることを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明に係る放電ランプ用電極は、一端が放電ランプの発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極であって、前記棒状部の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が複数存在し、かつ、前記結晶方位の違いにより前記結晶粒が存在する各領域の表面状態がそれぞれ異なることによって、前記棒状部の表面に凹凸が形成されていることを特徴とする。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極は、前記各領域の表面状態の違いは、前記各結晶粒に対するエッチングの程度差であって、前記棒状部の表面において、少なくとも［００１］方位を有する結晶粒がエッチングされていることが好ましい。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極は、前記棒状部の表面において、［１１１］方位を有する結晶粒が、他の結晶方位を有する結晶粒に対してエッチングされていないことが好ましい。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極は、前記棒状部は、副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、ＵおよびＴｈの元素の総含有量を１０［ｐｐｍ］以下に抑えた高純度タングステンからなることが好ましい。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極は、前記棒状部の前記他端側の端面の線粗さの最大高さをＲｙ１とし、前記棒状部の長手方向に沿う面のうち、前記他端側の端面から前記一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さをＲｙ２としたとき、前記Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、前記Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であることが好ましい。

　また、本発明に係る高圧放電ランプは、前記放電ランプ用電極と、ガラス製の発光管とを備え、前記発光管は、内部に封入物が封入され、かつ放電空間が形成されている発光部と、前記発光部に連設された封止部とを有し、前記封止部には、前記棒状部の前記他端側が封止されていることを特徴とする。

　さらに、本発明に係るランプユニットは、前記高圧放電ランプと、凹状の反射面を有する反射鏡とを備え、前記高圧放電ランプは、前記高圧放電ランプからの射出光が前記反射面によって反射されるように前記反射鏡の内部に取り付けられていることを特徴とする。

　また、本発明に係る投射型画像表示装置は、前記ランプユニットと、前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極の製造方法は、一端が発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極の製造方法であって、前記棒状部の材料である棒状部材を熱処理して、その表面に異なる結晶方位を有する結晶粒を複数形成する熱処理工程と、前記熱処理された棒状部材を化学エッチングする化学エッチング工程とを有することを特徴とする。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極の製造方法は、前記熱処理工程では、前記棒状部材を１０００［℃］以上２２００［℃］以下で熱処理することが好ましい。

　また、本発明に係る放電ランプ用電極の製造方法は、化学エッチング後の棒状部材の少なくとも前記他端側の端部を除去する除去工程を有し、前記化学エッチング工程では、前記熱処理された棒状部材の長手方向に沿う面のうち、前記他端側の端部が除去された後に前記他端側の端面から前記一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置になる予定の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さＲｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内となるように、棒状部材をエッチングすることが好ましい。

　本発明に係る放電ランプ用電極および放電ランプ用電極の製造方法は、高圧放電ランプに用いた場合に、高圧放電ランプの封止部および電極の破損を防止することができる。

　また、本発明に係る高圧放電ランプは、封止部および電極の破損を防止することができる。

　さらに、本発明に係るランプユニットおよび画像表示装置は、封止部および電極の破損を防止した高圧放電ランプを備えることで、信頼性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の正面図 本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の約１５０［倍］の電子顕微鏡写真 従来の放電ランプ用電極の他端部の約１５０［倍］の電子顕微鏡写真 本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の他端部の約１５０［倍］の電子顕微鏡写真 実験試料の表面の結晶粒の結晶方位を示す図 実験試料の約１００［倍］の電子顕微鏡写真 エッチングされていることが確認できる部分を示す図 実験試料の表面において［００１］方位を有する結晶粒を示す図 （ａ）エッチング工程の概念図、（ｂ）除去工程の概念図、（ｃ）コイル体装着行程の概念図、（ｄ）溶融行程の概念図 熱処理工程およびエッチング工程を行わなかった棒状部材の約１００［倍］の電子顕微鏡写真 Ｒｙ１およびＲｙ２の値における電極破損の有無を示す図 本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの長手方向の中心軸を含む断面図 （ａ）本発明の第３の実施形態に係る高圧放電ランプの長手方向の中心軸を含む正面断面図、（ｂ）同じく高圧放電ランプの左側面断面図 本発明の第４の実施形態に係るランプユニットの一部切欠き斜視図 本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図 本発明の第６の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図 （ａ）本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の変形例１の正面図、（ｂ）同じく放電ランプ用電極の変形例１ａの正面図、（ｃ）同じく放電ランプ用電極の変形例１ｂの正面図、（ｄ）同じく放電ランプ用電極の変形例１ｃの正面図 （ａ）同じく放電ランプ用電極の変形例２の正面図、（ｂ）同じく放電ランプ用電極の変形例３の正面図 （ａ）本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの変形例１の長手方向の中心軸を含む断面図、（ｂ）（ａ）のＡ－Ａ´断面図 従来の高圧放電ランプの長手方向の中心軸を含む要部拡大断面図 従来の高圧放電ランプの長手方向の中心軸Ｘ₁を含む要部拡大断面図

　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ用電極の正面図を図１に示す。本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極（以下、「電極１００」という。）は、一端が放電ランプの発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部１０１を有する高圧放電ランプ用の電極である。

　図１に示す電極１００は、例えば線径が０．５［ｍｍ］の略円柱形状のタングステン製の棒状部１０１と、棒状部１０１の一端側の端部（以下、「一端部」という。）に形成された電極部１０２とを有する。電極部１０２は、例えば、棒状部１０１の一端部に、線径０．３［ｍｍ］の２重巻のコイル１０３（コイル巻数６［ターン］）を外嵌および固定したものである。なお、電極部１０２の先端部は、例えばレーザー等を照射することにより、溶融された略半球状の形状となっている。電極部１０２は、予め略半球状、略球状または略円錐状に削り出したもの、もしくは、そのような形状で焼結したものであってもよい。また、棒状部１０１は、略円柱形状に限らず、略多角柱形状であってもよい。

　なお、棒状部１０１および電極部１０２の材料としては、副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、ＵおよびＴｈの元素の総含有量を１０［ｐｐｍ］以下に抑えた高純度タングステンを用いてもよい。このような高純度タングステン材料を採用した電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、ランプ寿命中の発光管（図示せず。）の黒化を抑制して光束維持率の改善に効果的である。

　また、電極１００は、図１に示すような棒状部１０１および電極部１０２を有するものに限らず、例えば、棒状部１０１のみであってもよい。

　棒状部１０１の約１５０［倍］の電子顕微鏡写真を図２に示す。電極１００は、棒状部１０１の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が複数存在し、かつ、前記結晶方位の違いにより前記結晶粒が存在する各領域の表面状態がそれぞれ異なることによって、棒状部１０１の表面に凹凸が形成されている。これにより、棒状部１０１の表面には、適度にばらついた凹凸が形成されているため電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、高圧放電ランプの封止部および電極の破損を防止することができる。

　棒状部１０１の他端側の端面１０１ａ（以下、「他端面１０１ａ」という。）の線粗さの最大高さをＲｙ１とし、棒状部１０１の長手方向に沿う面のうち、他端面１０１ａから一端側に電極１００の長手方向の長さの３分の１の位置Ｐにおいて、棒状部１０１の周回方向の線粗さの最大高さをＲｙ２としたとき、Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内となっている。「棒状部１０１の長手方向に沿う面」とは、図１に示す略円柱形状の棒状部１０１の場合には、長手方向に延びる面、すなわち周面のことをいう。なお、棒状部１０１が略多角柱形状の場合においても同様に、長手方向に延びる面のことをいう。

　従来の高圧放電ランプのランプ軸を含む断面図を図２１に示す。従来の高圧放電ランプ（以下、「ランプ１１」という。）は、例えば一対の電極１２が対向配置され、光透過性材料からなる放電容器１３内に０．１５［ｍｇ／ｍｍ^３］以上の水銀が封入され、放電容器１３の両端に形成した封止部１４に埋設された金属箔１５に該電極１２の端部が溶接され、該金属箔１５と、電極１２の一部とが、ガラスに封着されたショートアーク型の超高圧放電ランプにおいて、電極１２は、全周に亘ってランプ軸Ｘ1に略軸対象の大径部１３ａと、大径部１３ａに連接する縮径部１３ｂとを持ち、大径部１３ａと縮径部１３ｂとが連続した外表面を介して一体的に形成された電極１２であり、電極１２のガラスに封着されている部分の表面は、電極１２の軸Ｘ1方向に沿ったスジ状部であって、軸Ｘ1方向に直交する断面円周全体に亘って凹凸部が形成されている。電極１２は、例えばφ１．４［ｍｍ］の純タングステン棒材をＮＣ旋盤等で切削加工後に全体を化学薬品によりエッチングしたものである（例えば、特許文献２等参照。）。

　しかしながら、発明者らの検討により、ランプ１１のように、化学薬品によりエッチングすると、電極１２の長手方向に沿う面に対して、電極１２の端面のほうがエッチングにより浸食されやすく、端面に大きな凹凸が形成されることがわかった。

　本発明に係る電極１００の製造工程においても、棒状部１０１をエッチングすると棒状部１０１に沿う面１０１ａに対して棒状部１０１の他端面１０１ａがエッチングにより過度に浸食されてしまい、図３に示すように、棒状部の端面に、例えば線粗さＲｙ１が４０［μｍ］を超えるような、大きな凹凸が形成されてしまう場合がある。この場合、その端面をそのままにしておくと、高圧放電ランプの製造に用いる際、その端面の凹凸の窪みに水銀が入り込みやすく、かつ、その窪みに入り込んだ水銀がその端面に溜まりやすく、点灯時に水銀の溜まっている部分が高温となり、高圧になってしまうと、その力に封止部が耐えきれずに破損したり、電極が放電容器側に押し出されて破損してしまう。よって、図４に示すように、棒状部１０１は、凹凸の大きな端面をその端部ごと除去する等して、Ｒｙ１を４０［μｍ］以下とすることで、電極１００の棒状部１０１の他端面１０１ａに水銀が付着したままになることを防止し、高圧放電ランプに用いた場合に、封止部や電極１００が破損するのを防止することが好ましい。

　「他端面１０１ａの線粗さの最大高さをＲｙ１」としたのは、棒状部１０１の他端面１０１ａにおける水銀の溜まりやすさは、凹凸の差が影響するためである。また、他端面１０１ａは、棒状部１０１の長手方向に沿う面に対して面積が小さいため、面粗さではなく線粗さとした。

　なお、Ｒｙ１は、他端面１０１ａの中心から外縁に向かう線上において測定した。

　Ｐを、「棒状部１０１の長手方向に沿う面のうち、他端面１０１ａから一端側に電極１００の長手方向の長さの３分の１の位置」としたのは、電極１００を高圧放電ランプに用いた場合に、封止部に封止される部分であり、棒状部１０１の長手方向に沿う面において、封止の性能を左右する部分であるためである。

　また、「棒状部１０１の周回方向の線粗さ」としたのは、棒状部１０１は、引き伸ばされて加工されることが多く、その長手方向に沿う方向に溝が形成されやすく、仮に、棒状部１０１の長手方向とした場合には、測定位置によって溝の有無によりＲｙ２の値が大きく変わるおそれがあるためである。

　また、「最大高さＲｙ２」としたのは、最大高さは、エッチングの程度によって変化するため、表面の状態をより適確に把握することができるためである。

　Ｒｙ１およびＲｙ２は、株式会社キーエンス製の表面粗さ測定装置（ＶＫ－８７００）により、１００［μｍ］の長さを約５０［倍］の倍率により測定した。

　以上のように、本発明の第１の実施形態に係る電極１００は、棒状部１０１の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が複数存在し、かつ、前記結晶方位の違いにより前記結晶粒が存在する各領域の表面状態がそれぞれ異なることによって、棒状部１０１の表面に凹凸が形成されているという第１の特徴と、棒状部１０１の他端面１０１ａの線粗さの最大高さをＲｙ１とし、棒状部１０１の長手方向に沿う面のうち、他端面１０１ａから一端側に棒状部１０１の長手方向の長さの３分の１の位置において、棒状部１０１の周回方向の線粗さの最大高さをＲｙ２としたとき、前記Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、前記Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であるという第２の特徴とを有する。

　但し、本発明の第１の実施形態に係る電極１００の変形例として、上記２つの特徴のうちのいずれか１つの特徴を有さない電極としても良い。すなわち、第１の特徴は有するが、第２の特徴は有さない電極としても良いし、第２の特徴は有するが、第１の特徴は有さない電極としても良い。いずれの変形例に係る電極も、高圧放電ランプに用いた場合に、高圧放電ランプの封止部および電極の破損を防止することができる。

　なお、本発明の第１の実施形態に係る電極１００の変形例としての、第２の特徴は有するが、第１の特徴は有さない電極とは、具体的には、一端が放電ランプの発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極であって、前記棒状部の前記他端側の端面の線粗さの最大高さをＲｙ１とし、前記棒状部の長手方向に沿う面のうち、前記他端側の端面から前記一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さをＲｙ２としたとき、前記Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、前記Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であることを特徴とする放電ランプ用電極である。

　（実験１）
　発明者らは、棒状部１０１の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が存在し、かつ、前記結晶方位の違いにより結晶粒が存在する各領域の表面状態がそれぞれ異なることによって、棒状部１０１の表面に凹凸が形成されていること、すなわち電極１００が第１の特徴を有すること、を確認するために、検証実験を行った。なお、より広範囲の結晶方位を確認しやすくするために、平板状の部材について、その表面が電極１００と同様の状態としたものを実験試料とした。

　実験試料の表面の結晶方位を示す図を図５に、同じく実験試料の約１００［倍］の電子顕微鏡写真を図６に、それぞれ示す。図５に示すように、実験試料の表面には、異なる結晶方位を有する結晶粒が存在することが確認できた。さらに、図５に示す結晶方位によって、図６に示すように凹凸の状態が異なることが確認できた。なお、図５においては、実験試料の表面において、［００１］、［１１４］、［１０３］、［２２５］および［１０２］の結晶方位を有する結晶粒について詳細に図示し、［１１１］などのその他の結晶方位を有する結晶粒については、まとめて図示を省略している。図５に示す結晶方位は、ＥＢＳＤ法によるマッピングに基づくものである。ＥＢＳＤ法で得られるマッピングは、通常、数千～数十万のピクセル（測定点）で構成されており、各々のピクセルがその位置での結晶方位情報を持っている。ＥＢＳＤ法において、粒界は、ピクセル間の方位差（回転角）が指定した角度以上の値の場合に、このピクセル間の境界をいう。角度は任意に指定できるが、一般的には、１５［°］以上あるいは５［°］以上を粒界とする場合が多い。本発明においては、１０［°］以上を粒界とした。

　さらに、実験試料の表面のうち、エッチングされていることが確認できる部分を示す図を図７に示す。ここで、「エッチングされている」とは、約１００［倍］の電子顕微鏡写真において確認できる程度に、エッチングにより侵食されていることをいう。

　また、実験試料の表面において、［００１］方位を有する結晶粒を示す図を図８に示す。図８は、図５のうち、実験試料の表面において、［００１］方位を有する結晶粒のみを図示したものである。図７および８に示すように、棒状部１０１の表面において、少なくとも［００１］方位を有する結晶粒がエッチングされていることが好ましい。この場合、化学エッチングにより凹凸を形成しやすくすることができる。

　また、図５および６において図示していないが、棒状部１０１の表面において、［１１１］方位を有する結晶粒が、他の結晶方位を有する結晶粒に対してエッチングされていないことが好ましい。発明者らの検討により、［１１１］方位の結晶粒は、エッチングされ難いことがわかったため、［１１１］方位の結晶粒がエッチングされすぎると、棒状部１０１の表面がエッチングされ過ぎ、棒状部１０１の線径を制御し難くなるためである。

　なお、棒状部１０１の表面の結晶方位および凹凸の状態は、以下の手順で確認することが好ましい。

　（ｉ）棒状部１０１を、その長手方向に対して略垂直に切る。

　（ii）（ｉ）で切った棒状部１０１の断面を研磨し、その断面をＥＢＳＰシステム（テクセム　ラボラトリーズ　インコーポレイテッド製ＯＩＭシステム〔Ｖｅｒ．５．２〕）で測定することで、その断面における棒状部１０１の外表面の結晶粒の結晶方位および凹凸の状態を測定する。なお、測定条件は、加速電圧２５［ｋＶ］、測定エリア３５０［μｍ］×６００［μｍ］、測定間隔１．５［μｍ］である。

　以上の（ｉ）、（ii）手順により、棒状部１０１の表面の結晶方位および凹凸の状態を確認することができる。

　（放電ランプ用電極の製造方法）
　本発明の第１の実施形態に係る電極１００の製造方法について、以下に説明する。

　本発明の第１の実施形態に係る電極１００の製造方法は、棒状部材を熱処理して、その表面に異なる方位を有する結晶粒を形成する工程（熱処理工程）と、前記熱処理された棒状部材を化学エッチングする工程（エッチング工程）と、棒状部の少なくとも一方の端部を除去する工程（除去工程）とを有する。また、エッチング工程では、棒状部の長手方向に沿う面のうち、除去工程によって他端側の端部が除去された後に他端側の端面から一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置になる予定の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さＲｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内となるように、棒状部材をエッチングする。熱処理工程およびエッチング工程の概念図を図９（ａ）に、除去工程の概念図を図９（ｂ）にそれぞれ示す。

　なお、本発明の第１の実施形態に係る電極１００の製造方法の変形例について説明すると、上記第１の特徴は有するが、上記第２の特徴は有さない電極の製造方法に関しては、棒状部の少なくとも一方の端部を除去する除去工程を省略可能である。さらに、エッチング工程において、棒状部の長手方向に沿う面のうち、除去工程によって他端側の端部が除去された後に他端側の端面から一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置になる予定の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さＲｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内となるように、棒状部材をエッチングする必要もない。

　また、本発明の第１の実施形態に係る電極１００の製造方法の別の変形例として、上記第２の特徴は有するが、上記第１の特徴は有さない電極の製造方法に関しては、棒状部材を熱処理して、その表面に異なる方位を有する結晶粒を形成する熱処理工程を省略可能である。

　なお、本発明の第１の実施形態に係る電極１００の製造方法の変形例としての、上記第２の特徴は有するが、上記第１の特徴は有さない電極の製造方法とは、具体的には、一端が発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極の製造方法であって、前記棒状部の材料である棒状部材の長手方向に沿う面のうち、前記他端側の端部が除去された後に前記他端側の端面から前記一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置になる予定の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さＲｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内となるように、前記棒状部材をエッチングする工程と、前記棒状部材の少なくとも一方の端部を除去する工程とを有することを特徴とする放電ランプ用電極の製造方法である。
１．熱処理工程
　まず、図９（ａ）に示すように、棒状部材１０４を準備する。棒状部材１０４は、例えば線径０．５［ｍｍ］のタングステン製で、電極１００の完成後に棒状部１０１となるものである。

　続いて、棒状部材１０４を熱処理する。熱処理は、例えば、棒状部材を真空雰囲気中、１８００［℃］、６０［ｍｉｎ］の条件下で行う。この熱処理により、棒状部材の表面に、異なる結晶方位を有する結晶粒が形成される。なお、熱処理は、１８００［℃］、６０［ｍｉｎ］の条件下で行うことに限らず、例えば１０００［℃］～２４００［℃］、１０［ｍｉｎ］～１２０［ｍｉｎ］の条件下等で行うこともできる。
２．化学エッチング工程
　続いて、熱処理された棒状部材を、化学エッチングする。化学エッチングは、例えば２５［℃］の過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）の溶液に６０［ｍｉｎ］浸して行う。この化学エッチングによって、棒状部材の表面において、結晶粒の方位により凹凸状態を異ならせることができる。

　このエッチングの一態様では、棒状部の長手方向に沿う面のうち、他端面から一端側に棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置において、棒状部の周回方向の線粗さの最大高さＲｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内とすることができる。

　電極１００が棒状部１０１のみで形成される場合には、以上の工程により、電極１００を形成することができる。なお、化学エッチングに用いる溶液は、２５［℃］の過酸化水素水に限られず、例えば過酸化水素水の沸騰液、ヘキサシアノ鉄酸カリの溶液、または苛性ソーダとヘキサシアノ鉄酸カリとの混合液等を用いることができる。また、過酸化水素水を用いる場合には、その濃度は１０［ｗｔ％］以上３０［ｗｔ％］以下の範囲内であることが好ましい。この場合、適度な時間で適度に凹凸を形成して化学エッチングを行うことができる。

　また、エッチングのための溶液に浸す時間は、６０［ｍｉｎ］に限られず、例えば６０［ｍｉｎ］～３００［ｍｉｎ］浸してもよい。
３．除去行程
　棒状部材１０４の他端面１０４ａおよび一端面１０４ｂに、過度のエッチングにより大きな凹凸が形成された場合は、図９（ｂ）に示すように、エッチング工程後の棒状部材１０４の少なくとも他端側の端部（以下、「他端部」という。）他端部を例えば刃物で切除することにより、除去することが好ましい。この除去工程により、棒状部の他端面の線粗さの最大高さＲｙ１を、４０［μｍ］以下とすることができる。なお、除去する部分は、棒状部材の他端面および一端面のうち、除去工程を施した側において、凹凸の大きな部分が、無くなる程度でよい。例えば、除去予定の端面から、棒状部材の長手方向に１［ｍｍ］の位置まで除去すればよい。

　なお、除去の方法は、刃物での切除に限らず、例えばレーザーによる切除や研磨等でもよい。

　以上の工程を経ることにより、電極１００が棒状部１０１のみの場合には、電極１００を完成することができる。
４．その他の工程
　なお、電極１００が棒状部１０１のみではなく、電極部１０２も有する場合には、さらに以下の工程を行う。以下、図９（ｃ）および（ｄ）を用いて順に説明する。
４－１．コイル体装着工程
　まず、図９（ｃ）に示すように、棒状部１０１に、例えば線径０．３［ｍｍ］のタングステン製の金属線を密に巻回してコイル体１０５を形成する。なお、コイル体１０５は、電極１００の完成後に電極部１０２となるものである。
４－２．溶融工程
　続いて、図９（ｄ）に示すように、コイル体１０５の先端部を溶融させる。具体的には、例えば、コイル体１０５の先端から、アルゴンプラズマ溶接装置（図示せず）の電極（陰極）の先端までの距離を、１．０［ｍｍ］に設定および保持し、アーク放電を行う。このアーク放電によってコイル体１０５の先端部が溶融され、電極部１０２が完成する。なお、この溶融工程において、複数回の間欠的なアーク放電を行い、アーク放電の合間に少なくとも１［回］の冷却期間を設けることが好ましい。これにより、連続的な１［回］のアーク放電で溶融させて電極部１０２の形状を制御する場合に比して、その制御を行いやすく、電極部１０２の先端部に空洞が発生するのを抑制することができる。

　以上の工程を経ることにより、電極部１０２を有する電極１００が完成される。

　（実験２）
　発明者らは、電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、封止部の破損を防止できることを確認するために、実験を行った。実験で使用したのは、上記第１の特徴を有するが、上記第２の特徴は有さない電極１００である。実験では、実験試料として作製した高圧放電ランプの封止部が目視で破損しているかどうかを確認した。各実験試料は、２０［個］ずつ作製し、初期点灯後の状態を目視にて確認し、２０［個］中破損しているものがなかった場合には「○」と判定し、２０［個］中１［個］でも破損があった場合には、［×］と判定した。

　実験試料は、以下の手順で作製した。

　（１）５００［℃］、１０００［℃］、１２００［℃］、１４００［℃］、１６００［℃］、１８００［℃］、２０００［℃］、２２００［℃］または２４００［℃］で真空雰囲気中、６０［ｍｉｎ］タングステン製の棒状部材に熱処理工程を行う。なお、比較用に、熱処理工程を行わないものを作製する。

　（２）上記（１）で作製したものに対して、それぞれ１０［ｗｔ％］または３０［ｗｔ％］の２５［℃］の過酸化水素水に１［ｈ］、もしくは１０［ｗｔ％］または３０［ｗｔ％］の５０［℃］の過酸化水素水に１［ｈ］浸し、エッチング工程を行う。なお、比較用に、エッチング工程を行わないものを作製する。

　（３）上記（２）で作製したものに対して、真空雰囲気中、１８００［℃］、３０［ｍｉｎ］の条件で熱処理を行う。なお、この熱処理は、本発明において必須の熱処理ではなく、金属部材の表面の不純物除去および脱ガスを目的として行うものであり、棒状部材の表面の凹凸にはほとんど影響を及ぼさないものである。

　（４）上記（１）～（３）を経た棒状部材を電極として発光管の封止部に封止し、高圧放電ランプを作製する。

　実験結果を表１に示す。

　表１に示すように、熱処理工程のみ行っていないもの、熱処理工程およびエッチング工程を行っていないもの、ならびにエッチング工程のみ行っていないものは封止部が破損したものがある。これらの棒状部材の約１００［倍］の電子顕微鏡写真を図１０に示す。図１０に示すように、これらの棒状部材は、その表面に適度な凹凸が形成されておらず、封止部と適度に接触することができず、封止部に棒状部材を封止する際に発生する熱応力により歪みが発生し、封止部が破損したものと考えられる。

　一方、熱処理工程を行った後にエッチング工程を行ったものは、５００［℃］および２４００［℃］で熱処理を行ったものを除いて、封止部が破損していなかった。これは、熱処理により、棒状部材の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が形成されるため、その結晶方位ごとにエッチングの度合いを異ならせることができ、棒状部材の表面に適度な凹凸を形成することができるためと考えられる。そして、熱処理の温度は、５００［℃］を超え２４００［℃］未満が好適であり、１０００［℃］以上２２００［℃］以下がさらに好適であると考えられる。

　なお、５００［℃］で熱処理を行った後にエッチング工程を行ったものは、加熱温度の不足した５００［℃］で熱処理を行ったために、棒状部材の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が形成されず、その後にエッチング工程を行っても、電極の表面に適度な凹凸が形成され難いためと考えられる。一方、２４００［℃］で熱処理を行った後にエッチング工程を行ったものは、加熱温度が過多な２４００［℃］で熱処理を行ったために、棒状部材の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が形成されず、その後にエッチング工程を行っても、電極の表面に適度な凹凸が形成され難いためと考えられる。

　よって、実験２より、電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、封止部の破損を防止できることがわかった。

　（実験３）
　さらに、発明者らは、電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、電極の破損を防止できることを確認するために、実験を行った。実験で使用したのは、上記第１の特徴を有するが、上記第２の特徴は有さない電極１００である。実験では、実験２において、○の評価だったもの（実施例）について、１０［ｍｉｎ］点灯、１０［ｍｉｎ］不点灯を繰り返して、１０００［回］点滅させた後の電極の状態を目視で確認し、電極が封止部から外れているものの本数を数えた。なお、図２０に示す高圧放電ランプ１のように、電極の表面に旋盤加工の凹凸を形成し、電極と封止部との間に微小空間が形成されているものを比較例とした。実験結果を表２に示す。

　表２に示すように、実施例では、電極が破損したものはなかった。一方、比較例は、２０［本］中１７［本］が破損した。これは、比較例のものは、電極の凹凸の凹部に水銀が溜まり、ランプが点灯されることによって、電極と封止部との間に形成された微小空間が高圧となり、電極が封止部から押し出されることで、電極が封止部に留まることができず、破損したものと考えられる。

　実施例の場合、電極の棒状部の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が存在し、かつ結晶方位により凹凸状態が異なることで、棒状部と封止部との間が適度に接触し、棒状部と封止部との間に水銀が侵入し難くすることで、電極が破損するのを防止することができたものと考えられる。

　よって、実験３より、電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、電極の破損を防止できることがわかった。

　上記のとおり、本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の構成によれば、高圧放電ランプに用いた場合に、高圧放電ランプの封止部および電極の破損を防止することができる。

　なお、棒状部１０１の表面において、結晶粒の最小粒径が５［μｍ］以上でかつ最大粒径が２００［μｍ］以下の範囲内であることが好ましい。この場合、棒状部１０１の表面に適度な凹凸を形成しやすくすることができる。さらには、棒状部１０１の表面において、結晶粒の最小粒径が５［μｍ］以上でかつ最大粒径が１００［μｍ］以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、棒状部１０１の表面にさらに適度な凹凸を形成しやすくすることができる。

　棒状部１０１の表面の結晶粒の最小粒径および最大粒径は、例えば棒状部１０１の表面の約１５０［倍］の電子顕微鏡写真や、棒状部１０１の表面をエッチングした後の約１５０［倍］の光学顕微鏡写真により測定することができる。

　（実験４）
　さらに、発明者らは、棒状部１０１の他端面１０１ａの線粗さの最大高さをＲｙ１とし、棒状部１０１の長手方向に沿う面のうち、他端面１０１ａから一端側に棒状部１０１の長手方向の長さの３分の１の位置において、棒状部１０１の周回方向の線粗さの最大高さをＲｙ２としたとき、前記Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、前記Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内である電極１００、すなわち上記第２の特徴を有する電極１００を高圧放電ランプに用いた場合、電極の破損を防止できることを確認するために、実験を行った。実験で使用したのは、上記第２の特徴を有するが、上記第１の特徴は有さない電極１００である。

　発明者らは、棒状部材のエッチング条件、エッチングの後の棒状部材の端部の除去の有無の条件を変えてＲｙ１およびＲｙ２の値を変えた種々の放電ランプ用電極を作製し、それを用いた高圧放電ランプを実験試料として作製した。なお、棒状部材の他端部が除去されているものは、除去された側の端部が高圧放電ランプの封止部に位置するように高圧放電ランプを作製した。

　そして各実験試料について、１０［ｍｉｎ］点灯、１０［ｍｉｎ］不点灯を繰り返して、１０００［回］点滅させた後、電極および封止部が破損しているものがあるか否かを目視で確認した。各実験試料について、２０［本］全ての電極および封止部が破損していない場合に「●」と評価し、２０［本］中１［本］でも破損しているものがある場合に「▲」と評価した。実験結果を図１１に示す。

　図１１に示すように、Ｒｙ１＝２［μｍ］かつＲｙ２＝１０［μｍ］の場合、Ｒｙ１＝２［μｍ］かつＲｙ２＝２７［μｍ］の場合、Ｒｙ１＝２［μｍ］かつＲｙ２＝４０［μｍ］の場合、Ｒｙ１＝４０［μｍ］かつＲｙ２＝１０［μｍ］の場合、Ｒｙ１＝４０［μｍ］かつＲｙ２＝２７［μｍ］の場合、かつＲｙ１＝４０［μｍ］かつＲｙ２＝４０［μｍ］の場合に「●」と評価され、電極および封止部の破損を防止できていることがわかった。これらの実験試料は、棒状部材をエッチングした後に、棒状部材の少なくとも一方の端部を除去したものを放電ランプ用電極として用いたものである。この場合、棒状部材の除去された側の端部が高圧放電ランプの封止部に位置しているため、棒状部材の端面に水銀が付着して溜まる現象が起こり難く、高圧放電ランプが点灯、不点灯を繰り返しても、水銀の蒸気圧により電極が破損するのを防止することができる。

　一方、Ｒｙ１＝７０［μｍ］かつＲｙ２＝１０［μｍ］、Ｒｙ１＝１００［μｍ］かつＲｙ２＝２７［μｍ］、Ｒｙ１＝１０６［μｍ］かつＲｙ２＝４０［μｍ］、Ｒｙ１＝１２０［μｍ］かつＲｙ２＝５０［μｍ］の場合、電極の破損を防止できていないことがわかった。これらの実験試料は、棒状部材をエッチングした後に、棒状部材の端部を除去していないものである。この場合、高圧放電ランプの封止部に位置する棒状部材の端面に水銀が付着して溜まりやすく、高圧放電ランプが点灯、不点灯を繰り返したときに、水銀の蒸気圧によって、電極が発光管の中央部側に押し出される力によって破損してしまうことがわかった。

　また、Ｒｙ１＝２［μｍ］かつＲｙ２＝６［μｍ］、Ｒｙ１＝１２［μｍ］かつＲｙ２＝６［μｍ］、Ｒｙ１＝２０［μｍ］かつＲｙ２＝５０［μｍ］の場合においても、電極の破損を防止できないことがわかった。この場合、棒状部材の長手方向に沿う面のエッチングが不十分または過度であるために、棒状部材と高圧放電ランプの封止部との間の熱膨張係数の違いにより生じる応力を逃がすことができずに封止部が破損するのに伴い、電極が破損するためであると考えられる。

　よって、Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であることで、電極の破損を防止できることがわかった。なお、実験結果においては、Ｒｙ１の最小値が２［μｍ］となっているが、棒状部の除去の方法によってさらに小さくすることは可能であり、棒状部の端面に水銀が付着して溜まりにくくするためには、Ｒｙ１の値をできるだけ小さくすることがよいことは、実験結果から容易に推察することができる。

　なお、Ｒｙ１が２［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、棒状部材の端部を刃物で切除する等、簡易的な方法により除去できるため、放電ランプ用電極の生産性を向上することができる。

　さらに、例えば、端部を除去した後に、バレル研磨等の研磨加工を施すことで、Ｒｙ１の値を２０［μｍ］以下としやすくすることができる。

　上記のとおり、Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であれば、高圧放電ランプに用いた場合に、高圧放電ランプの封止部および電極１００の破損をより確実に防止することができる。

　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの長手方向の中心軸を含む断面図を図１２に示す。本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプ（以下、「高圧放電ランプ２００」という。）は、内部に電極１００が配置されたガラス製の発光管２０１を備え、発光管２０１は、内部に封入物が封入され、かつ放電空間が形成されている発光部２０２と、発光部２０２に連設された封止部２０３とを有する。なお、図示の便宜上、図１２における電極１００、後述する金属箔２０４およびリード線２０５は、断面で切らずに図示している。

　発光部２０２は、放電空間が形成される部分であり、透光性材料である石英ガラスで形成された球状体または楕円球状体の部材である。発光部２０２の形状は、例えば、外径が約１２［ｍｍ］、内径が約５［ｍｍ］の略球状であって、内部に内容積が約０．１［ｃｍ³］の放電空間を有する。なお、発光部２０２の外径、内径、および放電空間の内容積等は特に限定されず、高圧放電ランプ２００の仕様によって適宜設計変更してよい。また、本実施形態では、両端が封止されているダブルエンド型の高圧放電ランプを示したが、封止の形態は特に限定されず、例えば、シングルエンド型であってもよい。

　発光部２０２の内部には、発光物質である水銀（Ｈｇ）、始動補助用の希ガス、およびハロゲン物質がそれぞれ所定量封入されている。

　容量が０．１［ｃｍ³］程度の発光部２０２の中に、発光物質として約０．３［ｍｇ／ｍｍ³］の水銀と、始動補助用として約３０［ｋＰａ］の希ガスと、ハロゲン物質として約１０^-7［μｍｏｌ／ｍｍ³］～１０^-2［μｍｏｌ／ｍｍ³］程度の臭素を封入すれば、ランプ点灯中の水銀蒸気圧は３００［気圧］程度になる。

　希ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）のいずれか、またはそれらの中から少なくとも２種以上の混合ガス等を用いることができる。ハロゲン物質は、例えばヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか、またはそれらの少なくとも２種以上の混合物質等を用いることができる。また、本発明のランプ点灯中の水銀蒸気圧は３００［気圧］程度に限定されず、発光部２０２に封入する水銀の量などを適宜変更することにより、任意に調整してもよい。

　封止部２０３は、発光部２０２に連設されている。封止部２０３は、石英ガラスを溶融状態で圧着することにより形成された略円柱形状の部材であり、発光部２０２を気密に封止する。封止部２０３を形成する方法は、例えば、公知のシュリンクシール法などが挙げられるが、特に限定されない。封止部２０３の外径、長さ、形状等も特に限定されず、高圧放電ランプ２００の仕様に応じて適宜変更してもよい。

　発光部２０２の内部には、例えばタングステンで形成された一対の電極１００が対向して配置されている。電極１００は、例えば電極部１０２側の一端部が放電空間の内部に位置し、かつ棒状部１０１側の他端部が後述する金属箔２０４と例えば溶接によって接続された状態で封止部２０３に封止されるように配置されている。高輝度化等の観点から、一対の電極１００間の距離Ｌｄは、例えば、ショートアーク型の高圧放電ランプの場合、点光源に近づけるために、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内で適宜調整されることが好ましい（図１２参照）。

　封止部２０３には、電極１００の棒状部１０１の少なくとも一端側が封止されている。封止部２０３において、棒状部１０１における電極部１０２の反対側の端部は、例えば、棒状部１０１の周面において、金属箔２０４の一端部と接続されている。金属箔２０４は、例えば、長方形状であって、モリブデン等の金属部材である。金属箔２０４は、発光部２０２側の一端部が棒状部１０１の端部と重ねられた状態で封止部２０３に埋設されており、他端部がリード線２０５の一端部に接続されている。棒状部１０１と金属箔２０４との接続、および金属箔とリード線との接続は、例えば抵抗溶接、レーザー溶接、アーク溶接等により行うことができる。このように棒状部１０１と金属箔２０４とを接続した状態で封止部２０３に埋設すると、放電空間の気密性が向上するため好ましい。なお、棒状部１０１と金属箔２０４とが接続される箇所は、特に限定されるものではないが、接続部分の長さ、すなわち金属箔２０４の電極１００側の端部から棒状部１０１の金属箔２０４側の端部までの最短距離ｄは、１．０［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下の範囲内で適宜調整することが好ましい。

　本実施形態における高圧放電ランプの具体的数値は、例えば、次の通りである。

　　　発光部の中央部における内径φａｉ：５［ｍｍ］
　　　　　　　　　　　　　　外径φａｏ：１２［ｍｍ］
　　　　　　　　　　　　発光部の内容積：０．１［ｃｍ³］
　　　　　　　　　　　　電極間距離Ｌｄ：１．２［ｍｍ］
　　　　　　　　　　　　　　水銀封入量：０．３５［ｍｇ／ｍｍ³］
　　　　　　　　　　アルゴンガス封入量：３０［ｋＰａ］（２５［℃］）
　　　　　　　　　　　　　　臭素封入量：０．５×１０^-3［μｍｏｌ］
　なお、図１２において、電極１００は、棒状部１０１および電極部１０２からなるものを用いたが、棒状部１０１のみからなる電極１００であってもよい。

　上記のとおり、本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプ２００の構成によれば、封止部２０３および電極１００の破損を防止することができる。

　（第３の実施形態）
　本発明に係る第３の実施形態に係る高圧放電ランプの管軸を含む正面断面図を図１３（ａ）に、その左側面断面図を図１３（ｂ）にそれぞれ示す。本発明の第３の実施形態に係る高圧放電ランプ（以下、「高圧放電ランプ３００」という。）は、少なくとも一方の封止部２０３にキャビティ３０１が形成され、その外部にアンテナ３０２が設けられている点を除いては、高圧放電ランプ２００と実質的に同じ構成を有する。よって、キャビティ３０１およびアンテナ３０２について詳細に説明し、その他の点については説明を省略する。なお、図示の便宜上、図１３（ａ）における電極１００、金属箔２０４およびリード線２０５、ならびに図１３（ｂ）における電極１００およびリード線２０５は、断面で切らずに図示している。

　少なくとも一方の封止部２０３には、キャビティ３０１が形成されている。キャビティ３０１の内部には、少なくとも希ガスが封入されている。なお、発光部２０２の内部と同様のガス（例えば、希ガスおよび水銀）が封入されていてもよい。また、キャビティ３０１の内部に酸化バリウムやトリウムタングステンを配置してもよい。この場合、酸化バリウムやトリウムタングステンが電子を放出しやすいため、金属箔２０４とアンテナ３０２との間の放電を容易に起こすことができる。

　キャビティ３０１が位置する封止部２０３の外周には、アンテナ３０２が設けられている。アンテナ３０２は、例えば鉄とクロムとの合金製で、一端部側が封止部の外周に３［ターン］巻きつけられ、他端部側が外部リード線２０５に接続されている。なお、アンテナ３０２は、鉄とクロムとの合金製に限らず、例えばモリブデンやタングステン等の金属線も用いることができる。

　なお、いわゆるトリガー線の役割を果たす第２のアンテナ（図示せず。）が、封止部２０３と発光部２０２側の端部（おおよそ、棒状部１０１が埋め込まれている封止部２０３の外周）に設けられていてもよい。

　上記のとおり、本発明の第３の実施形態に係る高圧放電ランプ３００の構成によれば、封止部２０３および電極１００の破損を防止することができる。また、キャビティ３０１およびアンテナ３０２により、容易に放電を開始することができる。

　（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態に係るランプユニットの一部切欠き斜視図を図１４に示す。図１４に示すように、本発明の第４の実施形態に係るランプユニット（以下、「ランプユニット４００」という。）は、高圧放電ランプ２００と、高圧放電ランプ２００からの射出光が反射面４０１によって反射されるように高圧放電ランプ２００が内部に取り付けられた、凹状の反射面４０１を有する反射鏡４０２とを備える。

　反射鏡４０２の内面には、凹面の反射面４０１が形成されており、反射面４０１によって高圧放電ランプ２００からの射出光を反射させる。また、反射鏡４０２は、反射鏡４０２による高圧放電ランプ２００の集光効率を高めるために、高圧放電ランプ２００の長手方向の中心軸Ｘと反射鏡４０２の光軸Ｙとが略一致するように高圧放電ランプ２００と組み合わされている。なお、反射面４０１は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されたものが一般的に使用されるが、本発明では特に限定されない。

　反射鏡４０２のネック部４０３側に位置する封止部２０３は、口金４０４に挿入され、反射鏡４０２に対して固定されている。口金４０４は、例えば、円筒形であって、反射鏡４０２に対して接着剤４０５等を介して固着されている。また、この口金４０４には、電源接続用端子４０６が付設されている。

　また、高圧放電ランプ２００のうち、口金４０４とは反対側のリード線２０５は、電力供給線４０７に接続されており、電力供給線４０７は、反射鏡４０２に設けられた貫通孔４０８に挿通されている。

　なお、図１４では、高圧放電ランプ２００を用いたが、高圧放電ランプ３００を用いることもできる。

　上記のとおり、本発明の第４の実施形態に係るランプユニット４００の構成によれば、封止部２０３および電極１００の破損を防止した高圧放電ランプ２００、３００を備えることで、信頼性を向上させることができる。

　（第５の実施形態）
　本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図１５に示す。本発明の第５の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置５００」という。）は、その前方に設置したスクリーン（図示しない）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。

　画像表示装置５００は、ランプユニット４００と、ランプユニット４００からの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニット５０２と、光学像を拡大投射する投射装置５０４とを備える。

　具体的には、筐体５０１と、筐体５０１に収納されたランプユニット４００と、光学ユニット５０２と、制御ユニット５０３と、投射装置５０４と、冷却ファンユニット５０５と、電源ユニット５０６とを備える。

　電源ユニット５０６は、ＤＣ電源回路と高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示しない）を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット５０３、ランプユニット４００、および冷却ファンユニット５０５に適した電力に変換してそれぞれ供給する。なお、図１５は、画像表示装置５００の構成を見易くするため、筐体５０１の天板が取り除かれた状態で示されている。

　上記のとおり、本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置５００の構成によれば、封止部２０３および電極１００の破損を防止した高圧放電ランプ２００、３００を備えることで、信頼性を向上させることができる。

　（第６の実施形態）
　本発明の第６の実施形態に係る投射型画像表示装置の斜視図を図１６に示す。本発明の第６の実施形態に係る投射型画像表示装置（以下、「画像表示装置６００」という。）は、リアプロジェクタであって、高圧放電ランプが組み込まれたランプユニット４００と、光学ユニット、投射装置およびミラー（いずれも図示せず。）等が収納された筐体６０１とを有する。

　画像表示装置６００は、投射レンズ（図示せず。）から投射され、ミラー（図示せず。）で反射された画像が、筐体６０１の開口部に設けられた透過式スクリーン６０２の裏側から投影されて画像表示される。

　上記のとおり、本発明の第６の実施形態に係る投射型画像表示装置６００の構成によれば、封止部２０３および電極１００の破損を防止した高圧放電ランプ２００、３００を備えることで、信頼性を向上させることができる。

　＜変形例＞
　以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、種々の放電ランプ用電極、放電ランプ用電極の製造方法、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に適用することができる。

　例えば、以下の変形例に係る構成を、上記第１の特徴および上記第２の特徴のうちの少なくとも一方の特徴を備えた電極に適用することができる。
１．電極の変形例
１－１．放電ランプ用電極の変形例１
　本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の変形例１の正面図を図１７（ａ）に示す。本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極（以下、「電極１０６」という。）は、棒状部１０７の一方の端部に切欠き部１０８が形成されている点を除いて、電極１００と実質的に同じ構成を有する。よって、切欠き部について詳細に説明し、それ以外の点については説明を省略する。

　電極１０６は、棒状部１０７の電極部１０２とは反対側の端部に切欠き部１０８を有する。切欠き部１０８は、棒状部１０７の端部において、半割りされた形状となっている。

　この場合、棒状部１０７の電極部１０２とは反対側を金属箔に接続する際、切欠き部１０８によって、金属箔と接続される部分が大きくなるため、金属箔と接続しやすくすることができる。

　なお、切欠き部１０８の形状は、図１７（ａ）に示すものに限られず、例えば図１７（ｂ）の変形例１ａに示すように、棒状部１０７における切欠かれた残部（以下、「切欠き残部１０９」という。）の端面１０９ａは、切欠き部１０８から離れている側が電極部１０２側に傾斜していてもよい。この場合、棒状部１０７の切欠き部１０８を金属箔と接続した後に、高圧放電ランプの封止部に封止する際、封止部のガラスが切欠き残部１０９の端面１０９ａにつきやすく、封止部の歪みを低減することができる。

　また、図１７（ｃ）の変形例１ｂに示すように、棒状部１０７における切欠かれた端面１０７ａは、切欠き残部１０９から離れている側が電極部１０２側に傾斜していてもよい。この場合、棒状部１０７における切欠き部１０８を金属箔と接続した後に、高圧放電ランプの封止部に封止する際、封止部のガラスが棒状部１０７における切欠かれた端面１０７ａにつきやすく、封止部の歪みを低減することができる。

　さらに、図１７（ｄ）の変形例１ｃに示すように、切欠き残部１０９の端面１０９ａは、切欠き部１０８から離れている側が電極部１０２側に傾斜し、かつ棒状部１０７における切欠かれた端面１０７ａは、切欠き残部１０９から離れている側が電極部１０２側に傾斜していてもよい。この場合、棒状部１０７における切欠き部１０８を金属箔と接続した後に、高圧放電ランプの封止部に封止する際、封止部のガラスが、切欠き残部１０９の端面１０９ａおよび棒状部１０７における切欠かれた端面１０７ａにつきやすく、封止部の歪みをさらに低減することができる。

　また、切欠き部１０８における棒状部１０７の径方向の深さｍと、切欠き残部１０９における棒状部１０７の径方向の長さｎとの比は、１：０．２５以上１：４以下の範囲内であることが好ましい。この場合、切欠き残部１０９が破損するのを防止しつつ、高圧放電ランプに用いる際、封止部への封着性を向上させることができる。さらには、ｍとｎとの比は、１：０．３以上１：３以下の範囲内であることがより好ましい。

　また、電極１０６を製造する際、切欠き部１０８をどの時点で形成してもよいが、熱処理工程およびエッチング工程の前に形成することが好ましい。この場合、切欠き部１０８の表面においても、適度な凹凸が形成され、切欠き部１０８と金属箔とを抵抗溶接で接続する際、その抵抗値を適度に高めることができ、溶接しやすくすることができる。

　なお、図１７（ａ）～（ｄ）における「他端側の端面」とは、棒状部の軸方向から見たときに見える端面のことであり、Ｒｙ１は、本発明の第１の実施形態で述べた場合と同様に、端面の中心から周縁に向かう線上において測定することができる。
１－２．放電ランプ用電極の変形例２
　本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極の変形例２の正面図を図１８（ａ）に示す。本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ用電極（以下、「電極１１０という。）は、棒状部１０１の少なくとも一部が金属部材１１１により覆われている点を除いて電極１００と実質的に同じ構成を有する。よって、金属部材１１１について詳細に説明し、それ以外の点については説明を省略する。

　金属部材１１１は、例えばモリブデン製の略円筒形のスリーブ形状であって、その長手方向にスリットを有する。棒状部１０１は、金属部材１１１に覆われているが、金属部材１１１のスリットの部分から棒状部１０１の表面が露出している。

　電極１１０は、棒状部１０１の少なくとも一部が金属部材１１１に覆われていることで、高圧放電ランプに用いる場合、金属部材１１１および金属部材１１１のスリットの部分から露出する棒状部１０１の表面の凹凸により、封止部の応力を低減しやくすることができる。

　なお、図１８（ａ）において、金属部材１１１の一端は、棒状部１０１の電極部１０２とは反対側の端に揃えられているが、これに限らず、金属部材１１１の一端が棒状部１０１の電極部とは反対側の端よりも電極部１０２側に位置していてもよい。

　また、図１８（ｂ）の変形例３に示すように、金属部材１１１の電極部１０２とは反対側の端部が切欠かかれていてもよい。この場合、棒状部１０１の電極部１０２とは反対側の端部を金属箔に接続する際、その接続部分に金属部材１１１が当り難くなり、棒状部１０１と金属箔とを接続しやすくすることができる。

　また、金属部材１１１は、モリブデン製に限らず、耐熱性の観点から、例えばモリブデン、ニオブ、タンタルおよびタングステンのうちのいずれか１種、またはそれを主成分とする合金等を用いることができる。

　さらに、図１７（ａ）～（ｄ）に示す電極１０６のように、棒状部１０１の一方の端部に切欠き部（図示せず。）が形成されていてもよい。
２．高圧放電ランプの変形例
　本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの変形例の長手方向の中心軸を含む断面図を図１９（ａ）に、そのＡ－Ａ´線で切った断面図を図１９（ｂ）にそれぞれ示す。本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプの変形例（以下、「ランプ２０６」という。）は、金属箔２０７の形状が異なる点を除いてランプ２００と実質的に同じ構成を有する。よって、金属箔２０７について詳細に説明し、それ以外の点については説明を省略する。なお、図示の便宜上、図１９（ａ）における電極１００、金属箔２０７およびリード線２０５は、断面で切らずに図示している。

　金属箔２０７は、その長手方向に沿うよう折り曲げられている。具体的には、図１９（ｂ）に示すように、その短手方向の略中央部において、棒状部１０１の外周面を半分程度覆うように折り曲げられている。この場合、金属箔２０７を封止部２０３に封着させる際、金属箔２０７が不用意に湾曲して電極１００を封止する位置がずれるのを防止することができる。

　なお、金属箔２０７の形状は、図１９（ａ）および（ｂ）に示すものに限らず、金属箔２０７の短手方向で切った断面において、鋸歯形状、ジグザグ形状、コの字形状、Ｕ字形状等、金属箔２０７の長手方向に沿うように折り曲げられたものであればよい。

　本発明は、放電ランプ用電極、放電ランプ用電極の製造方法、高圧放電ランプ、ランプユニットおよび投射型画像表示装置に広く適用することができる。

　１００、１０６、１１０　放電ランプ用電極
　１０１、１０７　棒状部
　１０２　電極部
　１０３　コイル
　１０４　棒状部材
　１０５　コイル体
　２００、２０６、３００　高圧放電ランプ
　２０１　発光管
　２０２　発光部
　２０３　封止部
　２０４、２０７　金属箔
　２０５　リード線
　４００　ランプユニット
　４０１　反射面
　４０２　反射鏡
　５００、６００　投射型画像表示装置
　５０２　光学ユニット
　５０４　投射装置

Claims (11)

1. 　一端が放電ランプの発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極であって、
   　前記棒状部の表面に異なる結晶方位を有する結晶粒が複数存在し、かつ、前記結晶方位の違いにより前記結晶粒が存在する各領域の表面状態がそれぞれ異なることによって、前記棒状部の表面に凹凸が形成されていることを特徴とする放電ランプ用電極。
2. 　前記各領域の表面状態の違いは、前記各結晶粒に対するエッチングの程度差であって、前記棒状部の表面において、少なくとも［００１］方位を有する結晶粒がエッチングされていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ用電極。
3. 　前記棒状部の表面において、［１１１］方位を有する結晶粒が、他の結晶方位を有する結晶粒に対してエッチングされていないことを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ用電極。
4. 　前記棒状部は、副成分組成Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、ＵおよびＴｈの元素の総含有量を１０［ｐｐｍ］以下に抑えた高純度タングステンからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放電ランプ用電極。
5. 　前記棒状部の前記他端側の端面の線粗さの最大高さをＲｙ１とし、
   　前記棒状部の長手方向に沿う面のうち、前記他端側の端面から前記一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さをＲｙ２としたとき、
   　前記Ｒｙ１が４０［μｍ］以下であり、
   　前記Ｒｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電ランプ用電極。
6. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の放電ランプ用電極と、
   　ガラス製の発光管とを備え、
   　前記発光管は、内部に封入物が封入され、かつ放電空間が形成されている発光部と、前記発光部に連設された封止部とを有し、
   　前記封止部には、前記棒状部の前記他端側が封止されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
7. 　請求項６に記載の高圧放電ランプと、
   　凹状の反射面を有する反射鏡とを備え、
   　前記高圧放電ランプは、前記高圧放電ランプからの射出光が前記反射面によって反射されるように前記反射鏡の内部に取り付けられていることを特徴とするランプユニット。
8. 　請求項７に記載のランプユニットと、
   　前記ランプユニットからの照明光が変調して光学像を形成する光学ユニットと、
   　前記光学像を拡大投射する投射装置とを備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
9. 　一端が発光管の封止部に封止され、他端が前記発光管の放電空間内に配置される棒状部を有する放電ランプ用電極の製造方法であって、
   　前記棒状部の材料である棒状部材を熱処理して、その表面に異なる結晶方位を有する結晶粒を複数形成する熱処理工程と、
   　前記熱処理された棒状部材を化学エッチングする化学エッチング工程とを有することを特徴とする放電ランプ用電極の製造方法。
10. 　前記熱処理工程では、前記棒状部材を１０００［℃］以上２２００［℃］以下で熱処理することを特徴とする請求項９記載の放電ランプ用電極の製造方法。
11. 　化学エッチング後の棒状部材の少なくとも前記他端側の端部を除去する除去工程を有し、
    　前記化学エッチング工程では、前記熱処理された棒状部材の長手方向に沿う面のうち、前記他端側の端部が除去された後に前記他端側の端面から前記一端側に前記棒状部の長手方向の長さの３分の１の位置になる予定の位置において、前記棒状部の周回方向の線粗さの最大高さＲｙ２が１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内となるように、棒状部材をエッチングすることを特徴とする請求項９または１０に記載の放電ランプ用電極の製造方法。

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