JP5903646B2 - 閃光放電管 - Google Patents

Description

本発明は、写真撮影時に使用されるストロボ装置の光源となる閃光放電管に関する。

従来から、写真撮影時に使用されるストロボ装置の光源として、閃光放電管が提供されている。かかる閃光放電管は、図２に示す如く、希ガスが封入された筒状のガラスバルブ２と、ビードガラス３，４を介してガラスバルブ２の両端部に封着された一対の主電極５，６とを備えている。

前記一対の主電極５，６は、それぞれ金属材料を棒状にしたもので、一方の主電極５は、ガラスバルブ２内にある先端部に焼結金属体８が取り付けられている。すなわち、閃光放電管１は、一方の主電極５がカソード電極とされ、他方の主電極６がアノード電極とされている。

上記構成の閃光放電管１は、棒状の主電極５，６を挿通したビードガラス３，４をガラスバルブ２の開口部に嵌入した上で該ガラスバルブ２の周囲を加熱することで、ガラスバルブ２の内周面とビードガラス３，４の外周面とが溶着されるとともに、ビードガラス３，４が主電極５，６の外周に溶着されている。

ところで、ガラスバルブ２及びビードガラス３，４は、同種の素材であるため、上述のようにガラスバルブ２を加熱すると、互いに溶け合ってこれらの間が確実に封止されることになるが、ビードガラス３，４及び主電極５，６は、異種の材料であるため、これらの間ではガラスバルブ２とビードガラス３，４との間のような確実な封止性能が得られないのが実情である。

このような状況のもと、この種の閃光放電管１には、ビードガラス３，４が密着する主電極５，６の外周面を凹凸面９にすることで、ビードガラス３，４と主電極５，６との密着面積を拡大させ、ビードガラス３，４と主電極５，６との間の封止性能を向上させたものが提供されている。

特開２０００−３１５４７５号公報

しかしながら、上記構成の閃光放電管１においても、ビードガラス３，４と主電極５，６との間の封止性能は十分ではなく、ガラスバルブ２内の希ガスがビードガラス３，４と主電極５，６との間からリークしまうことがある。すなわち、上記構成の閃光放電管１は、主電極５，６の外周面を凹凸面９にして主電極５，６とビードガラス３，４との密着面積の拡大が図られているが、主電極５，６の外周面上の凹凸面９（特に凹面）が比較的滑らかでビードガラス３，４と主電極５，６との接続強度が十分でない場合がある。そのため、外周面を凹凸面９にした主電極５，６を採用した閃光放電管１においても、ビードガラス３，４と主電極５，６との間を確実に封止できない場合がある。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、ビードガラスと主電極との接続強度を高めてビードガラスと主電極との間を確実に封止することのできる閃光放電管を提供することを課題とする。

本発明による閃光放電管は、希ガスが封入された筒状のガラスバルブと、ビードガラスを介してガラスバルブの両端部に封着された一対の主電極とを備え、各種電極における少なくともビードガラスが溶着される領域の外周面が凹凸面で構成され、ビードガラスの外周面とガラスバルブの内周面とが加熱溶着されるとともに、ビードガラスが主電極の凹凸面に加熱溶着されてガラスバルブ内が密閉された閃光放電管において、前記主電極は各々がほぼ同じ外径であって導電性を有する、概円柱状の第一の金属材料と該第一の金属材料とは異なる概円柱状の第二の金属材料の、各々の端部を付きあわせた状態で加熱溶着されることで接合され、その接合部の外径が広がる構成を有し、前記ビードガラスは前記第一の金属材料部分に溶着され、前記外径が広がった接合部に前記ビードガラスが当接することで、該ビードガラスに挿入された前記棒状の第一の金属材料が前記ガラスバルブ内で所定位置に位置決め可能となると共に、前記凹凸面は前記第一の金属材料上に形成され、該凹凸面に硬質微流体が分布するとともに、該硬質微流体は、前記凹凸面上で単位面積当り１．０３％〜２．３４％の付着率にて減り込んで分布していることを特徴とする。

上記構成の閃光放電管によれば、各主電極における少なくともビードガラスが溶着される領域の外周面（凹凸面）上に硬質微流体が分布するとともに、該硬質微流体が前記凹凸面上で単位面積当り１．０３％〜２．３４％の付着率にて減り込んでいるため、ビードガラスが主電極の外周面に対して該外周面の形態に即した状態で密着することになる。すなわち、ビードガラスは、主電極の凹凸面及び該凹凸面上で分布して該凹凸面に対して減り込んだ硬質微流体に沿った状態でこれらに密着し、ビードガラスと主電極との接続強度を好適なものにすることができる。

これにより、ビードガラスが硬質微粒体の周囲に回り込んだり、硬質微粒体がビードガラス側に突出して該ビードガラスに対してアンカーとして機能したりすることになる。従って、上記構成の閃光放電管は、主電極に対するビードガラスの接続強度が高まって主電極に対するビードガラスの密着性及び接着性が向上し、ビードガラスと主電極との間を確実に封止することができる。

本発明の一態様として、前記硬質微粒体は、酸化アルミニウムの微粒であることが好ましい。このようにすれば、ビードガラスが硬質微粒体になじみ易くなり、これらの接着性や密着性をより高めることができる。

以上のように、本発明に係る閃光放電管によれば、ビードガラスと主電極との接続強度を高めてビードガラスと主電極との間を確実に封止することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の一実施形態に係る閃光放電管の部分拡大断面図を含んだ縦断面図 従来の閃光放電管の部分拡大断面図を含んだ縦断面図

以下、本発明の一実施形態に係る閃光放電管について添付図面を参照しつつ説明する。

図１に示す如く、本実施形態に係る閃光放電管１は、ストロボ装置の光源に採用されるもので、希ガスが封入された筒状のガラスバルブ２と、ビードガラス３，４を介してガラスバルブ２の両端部に封着された一対の主電極５，６とを備えている。

ガラスバルブ２は、ガラス製の管体で構成されたもので、外周面上にトリガー電極７が配置されている。本実施形態のトリガー電極７は、ガラスバルブ２の外周面に形成された導電性を有する透明被膜で構成されており、高周波電圧が印加されることでガラスバルブ２内の希ガスを励起するようになっている。

前記ビードガラス３，４は、ガラスバルブ２（前記管体）の端部に封止し、ガラスバルブ２内に希ガスを封入している。該ビードガラス３，４は、ガラスバルブ２の軸心上を通るように主電極５，６（後述するタングステンピン５ａ，６ａ）が液密に挿通されている。

前記一対の主電極５，６のそれぞれは、導電性を有する金属材料で構成されており、一方向に延びる棒状に形成されている。

本実施形態に係る主電極５，６は、異種の金属棒を軸線方向に連結することで形成されている。具体的には、各主電極５，６は、タングステン製の棒材（以下、タングステンピンという）５ａ，６ａと、ニッケル製の棒材（以下、ニッケルピンという）５ｂ，６ｂとで構成されており、タングステンピン５ａ，６ａとニッケルピン５ｂ，６ｂとが同心になるように配置された上で互いの端部が連結されることで形成されている。

本実施形態においては、タングステンピン５ａ，６ａ及びニッケルピン５ｂ，６ｂは、互いの端部同士を付き合わせた状態で加熱溶着されており、ニッケルピン５ｂ，６ｂの端部にタングステンピン５ａ，６ａの端部が減り込んだ状態になっている。これにより、各主電極５，６は、ニッケルピン５ｂ，６ｂの端部が拡径した状態になっており、軸線方向の途中位置に大径部５ｃ，６ｃが形成された態様となっている。

そして、各主電極５，６は、タングステンピン５ａ，６ａがビードガラス３，４に対して液密に挿通されている。これにより、各主電極５，６は、タングステンピン５ａ，６ａの先端部がガラスバルブ２内に位置する一方、ニッケルピン５ｂ、６ｂが外部に延出して配線等が接続される外部端子を構成している。本実施形態において、主電極５，６は、軸心方向の途中位置にある大径部５ｃ，６ｃがビードガラス３，４と当接することで、ビードガラス３，４に挿通されたタングステンピン５ａ，６ａの先端部がガラスバルブ２内の所定位置に位置するように位置決めされている。

そして、一対の主電極５，６のうちの一方の主電極５は、ガラスバルブ２内にある先端部に焼結金属体８が取り付けられている。すなわち、一対の主電極５，６のうち、一方の主電極５は、金属製の棒材（タングステンピン５ａ，６ａ及びニッケルピン５ｂ，６ｂ）に焼結金属体８が取り付けられたアノード電極とされ、他方の主電極６は、金属製の棒材（タングステンピン５ａ，６ａ及びニッケルピン５ｂ，６ｂ）で構成されたカソード電極とされている。

各主電極５，６は、少なくともビードガラス３，４が溶着される領域の外周面が凹凸面９で構成されている。本実施形態において、各主電極５，６は、タングステンピン５ａ，６ａ及びニッケルピン５ｂ，６ｂで構成されてタングステンピン５ａ，６ａがビードガラス３，４に挿通されているため、該タングステンピン５ａ，６ａの少なくとも一端側（ニッケルピン５ｂ，６ｂと連結される側）の外周面（本実施形態にいおいては外周全面）上が凹凸面９になっている。

そして、本実施形態に係る主電極５，６のそれぞれは、少なくともビードガラス３，４との接着の対象となる領域にある凹凸面９上に多数の硬質微粒体１０が分布し、各硬質微粒体１０は、凹凸面９（凹面９ａ）に対して減り込んでいる。本実施形態に係る主電極５，６は、タングステンピン５ａ，６ａをビードガラス３，４に対して液密に挿通するようにしているため、タングステンピン５ａ，６ａの外周上の凹凸面９に対して硬質微粒体１０が減り込むようにして分布している。

該主電極５，６（タングステンピン５ａ，６ａ）の外周面を凹凸面９にするとともに凹面９ａに対して硬質微粒体１０を分布させるには、例えば、硬質微粒体１０となる硬質材料（例えば、硬質な粒状物）を主電極５，６（タングステンピン５ａ，６ａ）の外周面の高圧で吹き付けることで達成できる。すなわち、本実施形態においては、硬質な粒状物を処理の対象となる主電極５，６又は主電極５，６になる前の金属棒（タングステンピン５ａ，６ａ）に対してショットブラストによる表面処理を行うことで主電極５，６の外周面を凹凸面９にしつつ該凹凸面９に対して硬質微粒体１０を減り込んだ態様で分布させている。

このような表面処理を行うことで、硬質な粒状物が主電極５，６又は主電極５，６になる前の金属棒の外周面に衝突して該外周面が凹凸面９となり、また、粒状物に混入した微粒体（硬質微粒体１０）や外周面に対する衝突による衝撃で粒状物が粉砕して微粒化した微粒体（硬質微粒体１０）が主電極５，６又は主電極５，６になる前の金属棒の外周面（凹凸面９の凹面９ａ）に突き刺さって該外周面に減り込んだ状態で分布することになる。

本実施形態では、酸化アルミニウムをタングステンピン５ａ，６ａに吹き付けるようにして主電極５，６（タングステンピン５ａ，６ａ）の外周面を凹凸に形成している。従って、本実施形態に係る主電極５，６は、タングステンピン５ａ，６ａの外周面（凹面９ａ）に酸化アルミニウムからなる多数の硬質微粒体１０が減り込んだ状態になっている。すなわち、多数の硬質微粒体１０は、全体がタングステンピン５ａ，６ａの外周面より奥まった位置に減り込んでいたり、一部がタングステンピン５ａ，６ａの外周面から外方に突出させつつ残りの部分がタングステンピン５ａ，６ａの奥まった位置に減り込んだりしている。

本実施形態に係る主電極５，６は、凹凸面９上に硬質微粒体１０が１．０３％〜２．３４％の割合で存在している。すなわち、前記多数の硬質微粒体１０は、主電極５，６の外周面である凹凸面９上で１．０３％〜２．３４％の付着率で分布している。

これにより、本実施形態に係る閃光放電管１は、ビードガラス３，４が主電極５，６（タングステンピン５ａ，６ａ）の外周形状に即した状態で密着している。すなわち、ビードガラス３，４は、上述の如く、加熱溶融されることで、ガラスバルブ２（管体）の開口部及び主電極５，６と溶着しているため、主電極５，６の凹凸面９及び該凹凸面９に対して減り込むようにして分布した硬質微粒体１０に沿った状態でこれらに密着している。

すなわち、本実施形態に係る閃光放電管１は、ビードガラス３，４が硬質微粒体１０の周囲に回り込んだり、ビードガラス３，４側に硬質微粒体１０が突出してビードガラス３，４に対してアンカーとして機能したりしており、主電極５，６の外周面に対するビードガラス３，４の接続強度が高まって主電極５，６の外周面に対するビードガラス３，４の密着性及び接着性が向上している。

従って、本実施形態に係る閃光放電管１は、ビードガラス３，４と主電極５，６との間が確実に封止されることになり、ガラスバルブ２内の希ガスのリークが防止される。

以上のように、本実施形態に係る閃光放電管１は、主電極５，６における少なくともビードガラス３，４が溶着される領域の外周面が凹凸面９で構成され、該凹凸面９に対して硬質微粒体１０が減り込むような態様で分布しているため、ビードガラス３，４と主電極５，６との接続強度を高めてビードガラス３，４と主電極５，６との間を確実に封止することができるという優れた効果を奏し得る。

また、本実施形態に係る閃光放電管１は、硬質微粒体１０が酸化アルミニウムの微粒とされているため、ビードガラス３，４が硬質微粒体１０になじみ易くなり、これらの接着性や密着性をより高いものにすることができる。

さらに、硬質微粒体１０は、主電極５，６の凹凸面９に対して１．０３％〜２．３４％の付着率で分布しているため、製造時の不良品の発生を抑えつつビードガラス３，４と主電極５，６との接続強度を好適なものにすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加え得ることは勿論のことである。

上記実施形態において、主電極５，６（タングステンピン５ａ，６ａ）に対してショットブラストを行うことで、主電極５，６の外周面を凹凸面９にしつつ該外周面（凹凸面）９に硬質微粒体１０を減り込ませた状態にして分布させるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、主電極５，６となる金属材料同士或いは主電極５，６となる金属材料と他の素材とを擦り合わせたり押し付けたりすることで、該主電極５，６の外周面に凹凸面９を形成した後に、硬質微粒体１０を主電極５，６の凹凸面９に押し付けて減り込ませるようにしてもよい。

上記実施形態において、タングステンピン５ａ，６ａとニッケルピン５ｂ，６ｂとを付き合わせて主電極５，６を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、主電極５，６を単一な金属材料で構成してもよい。すなわち、主電極５，６を一本のタングステンピン５ａ，６ａで構成したり、他の金属材料で構成したりしてもよい。但し、主電極５，６は、少なくともビードガラス３，４の溶着する領域がビードガラス３，４と熱膨張係数が等しい又は近似する材料で構成することが好ましいことは言うまでもない。

上記実施形態において、硬質微粒体１０を酸化アルミニウムとしたが、これに限定されるものではなく、その他の金属材料であってもよい。また、硬質微粒体１０は、金属に限定されるものではなく、工業用ダイヤモンドやセラミック等の無機質材料であってもよい。すなわち、硬質微粒体１０は、該主電極５，６の表面に押し付けたり吹き付けたりすることで主電極５，６の外周面に減り込むことのできる硬度を有するものであればよい。

本発明者は、硬質微粒体の分布状態（付着率）と希ガスのリーク（主電極とビードガラスとの間からの漏れ）の発生状況との関係を把握するための確認試験を行った。

より具体的に説明すると、本発明者は、主電極のビードガラスと密着させる部分をタングスピンとし、該タングステンピンの外周面が凹凸面をなして該凹面に酸化アルミニウム（アルミナ）からなる硬質微粒体が減り込んで分布したもの試料とした。

そして、高温高湿試験により上記試料（主電極）を備えた閃光放電管を対象に、高温高湿試験（温度６５℃、湿度９５％、時間１０００ｈ）でビードガラスと試料（主電極）との間からの希ガスの漏れ（リーク）の確認を行った。

そして、走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＥＭ−ＥＤＳ法）により、一本の試料（主電極）の外周面上の５カ所のそれぞれでの硬質微粒体の付着率（％）を測定し、さらにその５カ所での付着率（％）の平均値を一本の試料における硬質微粒体の単位面積当りの付着率（％）として算出した。かかる表面分析を行うに当り、各箇所に対する測定対象の深さは、約１μｍとし、各箇所の測定範囲を３０００μｍ２ （２０００倍拡大）とした。

試料の表面分析（硬質微粒体の付着率）は、表１及び表２の通りである。

そして、上述の如く高温高質試験を行った結果、表１に示す試料No.１〜１０を備えた閃光放電管では希ガスのリークが一切認められなかったが、表２に示す試料No.１１〜２０を主電極として備えた閃光放電管の３５％がビードガラスと試料（主電極）との間から希ガスの漏れが発生した。

すなわち、主電極の表面に硬質微粒体が減り込んだ状態で存在すれば、主電極とビードガラスとの間からの希ガスの漏れを防止でき、硬質微粒体の単位面積当りの付着率（％）を１．０３％〜２．３４％にすれば製造時の不良品（ビードガラスと主電極との間から希ガスが漏れるもの）の発生を確実に防止でき、硬質微粒体の単位面積当りの付着率（％）を０．５％〜１％にすれば製造時に不良品が僅かながら発生した。

従って、上記確認試験により、ビードガラスと主電極との間から希ガスの漏れが発生することを防止する観点では、主電極の外周面に硬質微粒体が減り込んだ状態で存在すればよいが、製造時の不良品の発生を防止する観点を考慮すれば、硬質微粒体の単位面積当りの付着率（％）を１．０３％〜２．３４％の主電極を採用することがよいことを確認できた。

本発明の閃光放電管は、ビードガラスと主電極との接続強度を高めてビードガラスと主電極との間を確実に封止することができるという効果を有し、写真撮影時に使用されるストロボ装置の光源等として有用である。

１ 閃光放電管
２ ガラスバルブ
３，４ ビードガラス
５ 主電極（カソード電極）
６ 主電極（アノード電極）
５ａ，６ａ タングステンピン
５ｂ，６ｂ ニッケルピン
５ｃ，６ｃ 大径部
７ トリガー電極
８ 焼結金属体
９ 凹凸面
９ａ 凹面
１０ 硬質微粒体

Claims (3)

1. 希ガスが封入された筒状のガラスバルブと、ビードガラスを介してガラスバルブの両端部に封着された一対の主電極とを備え、各種電極における少なくともビードガラスが溶着される領域の外周面が凹凸面で構成され、ビードガラスの外周面とガラスバルブの内周面とが加熱溶着されるとともに、ビードガラスが主電極の凹凸面に加熱溶着されてガラスバルブ内が密閉された閃光放電管において、
   前記主電極は各々がほぼ同じ外径であって導電性を有する、概円柱状の第一の金属材料と該第一の金属材料とは異なる概円柱状の第二の金属材料の、各々の端部を付きあわせた状態で加熱溶着されることで接合され、その接合部の外径が広がる構成を有し、
   前記ビードガラスは前記第一の金属材料部分に溶着され、
   前記外径が広がった接合部に前記ビードガラスが当接することで、該ビードガラスに挿入された前記棒状の第一の金属材料が前記ガラスバルブ内で所定位置に位置決め可能となると共に、
   前記凹凸面は前記第一の金属材料上に形成され、該凹凸面に硬質微流体が分布するとともに、該硬質微流体は、前記凹凸面上で単位面積当り１．０３％〜２．３４％の付着率にて減り込んで分布していることを特徴とする閃光放電管。
2. 前記硬質微流体は、酸化アルミニウムの微粒であることを特徴とする請求項１に記載の閃光放電管。
3. 前記第一の金属材料はタングステンで、前記第二の金属材料はニッケルである請求項１から請求項２のいずれかに記載の閃光放電管。

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