放电灯、放电灯的制造方法以及放电灯用电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在曝光装置等中使用的放电灯，特别是涉及将多个金属部件接合而成的电极的构造。
【背景技术】
[0002]在短弧型放电灯中，将高亮度的光照射到基板等曝光对象物。由于曝光对象物的大型化，还为了提高生产量，要求放电灯的高输出化，伴随于此，要求额定消耗功率的增加。
[0003]当实现大功率化时，在现有的基于单一金属的电极构造中，电子放射、热释放、耐久性等受到影响。另外，由于电极的重量变重，电极支承棒等的负荷大。
[0004]因此，提出了将多个金属接合来构成电极的方案。例如，将由含有钍的钍钨等构成的电极前端部与由纯钨等构成的后方主体部固相接合来构成电极(参照专利文献1、2)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2011 — 154927号公报
[0008]专利文献2:日本特开2011 — 070823号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的问题
[0010]在将不同的金属固相接合来构成电极的情况下，由于热膨胀率的差异等，伴随着接合时的升温、降温而容易在接合面的外缘附近产生间隙。若电极在灯点亮时成为高温，则有可能间隙扩大而导致电极破损。另外，即使在将相同的金属部件固相接合而成的电极中，在接合面附近也会形成楔形的间隙。
[0011]因而，在通过固相接合来形成的电极中，需要提高接合面附近的接合强度。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]本发明的放电灯具备:放电管；以及一对电极，它们配置在放电管内，至少一个电极由将前端侧部件和后端侧部件固相接合而成的电极构成。前端侧部件位于电极前端面侦叭即与另一个电极侧靠近的位置处，后端侧部件位于与电极支承棒靠近的位置处。而且，后端侧部件的延展性比前端侧部件高/大。
[0014]前端侧部件及后端侧部件能够由金属部件构成。例如，能够由钍钨构前端侧部件成，且能够由延展性相对高的钼来构成后端侧部件。
[0015]在本发明中，以跨越前端侧部件与后端侧部件之间的接合面的方式、即以接合面介于中间的方式，在电极侧面形成槽部。其中，“电极侧面”包含形成在电极前端侧的锥形面以及主体部分的侧面(外周面)的全部。
[0016]为了提高接合强度而形成的槽部具有比毫米级的散热用槽的间距、深度小的槽间距、槽深度。例如，能够形成具有100 μπι以下的间距、深度的槽。通过形成这样的微细的槽，使得延展性高的后端侧部件的接合面外缘附近较深地变形。
[0017]关于包含这样的接合面的槽部，优选使后端侧部件侧面的表面粗糙度Ra为
1.2μπι以上。另外，优选使前端侧部件侧面的表面粗糙度Ra为0.7μπι以下。此外，以使后端侧部件侧面的反射率比前端侧部件侧面的反射率小的方式形成槽部即可。通过满足这样的数值，能够提高接合面强度。
[0018]关于微细槽，通过形成比前端侧部件粗糙的槽，能够使楔附近变形。例如，优选在后端侧部件侧面以产生“划痕”(沟槽或毛边)的方式形成槽。即，优选以对局部进行刮削或剥掉的方式形成槽。另一方面，考虑到稳定的电弧放电，优选在槽部的前端侧部件侧面形成无划痕的微细槽。
[0019]另外，也可以构成为微细槽在后端侧部件侧面处的深度比在前端侧部件侧面深。在楔附近，后端侧金属部件表面容易变形。
[0020]当通过切削加工来制造电极的情况下，优选在对电极进行固相接合后的切削加工中形成槽部。通过在使用了车床等的切削加工时同时形成槽部，使得制造工序不会变得复杂ο
[0021]在槽部中，能够跨越接合面而形成间距及深度比微细槽大的宽幅槽。
[0022]本发明的其他方式的放电灯的制造方法中，将前端侧部件与延展性比前端侧部件高的后端侧部件固相接合，且对固相接合后的电极部件的侧面进行切削加工，在该放电灯的制造方法中，在切削加工中，以跨越前端侧部件与后端侧部件之间的接合面的方式，在电极部件侧面形成槽部。例如，在切削加工中，优选在后端侧部件侧面形成基于划痕的微细槽。
[0023]本发明的其他方式的放电灯用电极具备:前端侧部件；以及后端侧部件，其与前端侧部件固相接合，跨越前端侧部件与后端侧部件之间的接合面而在电极侧面形成了槽部。也可以同时将延展性相同的部件固相接合。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明，在将多个部件固相接合而成的电极中，能够构成提高了接合强度的电极。
【附图说明】
[0026]图1是示意性地示出了第1实施方式的短弧型放电灯的俯视图。
[0027]图2是阳极、阴极的概要侧视图。
[0028]图3是阴极的局部侧视图。
[0029]图4是对阴极中的金属部件接合面附近进行了放大的图。
[0030]图5是第2实施方式中的阴极的局部侧视图。
[0031]图6是示出了接合面附近的阴极的照片的图。
[0032]图7是示出了图6的放大照片的图。
[0033]图8是示出了利用电子显微镜得到的接合面附近的照片的图。
【具体实施方式】
[0034]以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0035]图1是示意性地示出了第1实施方式的短弧型放电灯的俯视图。
[0036]短弧型放电灯10是能够在进行图案形成的曝光装置(未图示)的光源等中使用的放电灯，具备透明的石英玻璃制的放电管(发光管)12。在放电管12中，阴极20及阳极30隔开规定间隔而相对配置。
[0037]在放电管12的两侧，石英玻璃制的密封管13A、13B以相对的方式与放电管12 —体设置，密封管13A、13B的两端被灯头19A、19B封闭。这里，放电灯10以阳极30处于上侧、阴极20处于下侧的方式沿着铅直方向配置。
[0038]在密封管13A、13B的内部，配设有支承金属性的阴极20及阳极30的导电性的电极支承棒17A、17B，电极支承棒17A、17B经由金属环(未图示)以及钼这样的金属箔16A、16B分别与导电性的引线棒15A、15B连接。密封管13A、13B熔敷于设置在密封管13A、13B内的玻璃管(未图示)，由此，封入有水银及稀有气体的放电空间DS被密封。
[0039]引线棒15A、15B与外部的电源部(未图示)连接，经由引线棒15A、15B、金属箔16AU6B以及电极支承棒17A、17B在阴极20与阳极30之间施加电压。当向放电灯10供电时，在电极之间产生电弧放电，放射水银的亮线(紫外光)。
[0040]图2是阳极、阴极的概要侧视图。
[0041]阴极20由具有与电极轴E垂直的电极前端面20S的金属部件(前端侧部件)20A、以及在其后方与金属部件20A接合的金属部件(后端侧部件)20B构成。由电极支承棒17A支承的金属部件20B由圆柱状部分23B及圆锥台形状部分23A构成，圆锥台形状的金属部件20A与金属部件20B的圆锥台形状部分23A接合。
[0042]阳极30由具有与电极轴E垂直的电极前端面30S的金属部件(前端侧部件)30A、以及与金属部件30A接合的金属部件(后端侧部件)30B构成。金属部件30A由圆锥台形状部分33A及圆柱状部分33B构成，圆柱状的金属部件30B与金属部件30A的圆柱状部分33B接合。
[0043]前端侧的金属部件20A由钍钨等以钨为主成分的合金、或纯钨(W)等高熔点金属构成。另一方面，后端侧的金属部件20B由延展性比金属部件20A高的金属、或以该金属为主成分的合金构成。这里，金属部件20B由钼(Mo)构成。阳极30的金属部件30A、30B分别由纯钨(W)和钼(Mo)构成。
[0044]图3是阴极的局部侧视图。图4是对阴极中的金属部件接合面附近进行了放大的图。使用图3、4，对形成在阴极侧面的槽部进行说明。
[0045]按照放电等离子烧结(SPS烧结)方式，固相接合将金属粉体烧结而固形化后的、构成金属部件20A、20B的原材料，然后，利用车床进行切削加工，由此制造出阴极20。通过切削加工，形成阴极20的锥形面(缩径面)20Q。
[0046]在切削加工中，沿着与电极轴E垂直的方向即周向对金属部件20A、20B进行切削。这里，对接合面S1以±10°以下的角度α实施切削。而且，在用于形成具有锥形面20Q的电极的切削工序中，同时形成槽部R。
[0047]槽部R跨越接合面S1而形成，其由微细的槽(以下称作微细槽)构成。微细槽r是在切削加工处理时以规定的间距间隔P1同时形成的槽，间距间隔P1在1 ym?5 μπι的范围内进行确定。其与在现有的放电灯中形成的散热用槽相比足够小。在图4中，关于微细槽r，将形成在金属部件20A的微细槽示为“rlA”，将形成在金属部件20B的微细槽示为“rlB”。
[0048]在后端侧的金属部件20B形成的微细槽rlB是具有划痕扎)的槽，槽深度d达到比工具切削刃棱线位置深的位置。其中，这里将槽深度d示为将槽峰顶点连起来的线到底部的距离。另一方面，在延展性相对低的金属部件20A中，形成有无划痕、或几乎不会产生划痕的微细槽rlA。关于槽深度d，金属部件20A侧的槽深度d比金属部件20B侧小(浅)。
[0049]对在切削加工时的车床的转数/转速、刃的材质、切入角度、切入量等进行调整，使得夹着这样的接合面S1形成深度、粗糙度等表面状态不同的微细槽r。这里，在连续地进行切削加工的期间，进行调整，使得以接合面S1为界而产生槽的差异。
[0050]关于金属部件20B中的槽深度d，由于是基于划痕的槽，所以相对存在偏差，不过对刃的切入量等进行调整，以使深度成为5 μπι以上。另一方面，对切入量等进行调整，以防止在金属部件20Α中产生划痕。
[0051]当金属表面变得粗糙时，光的漫反射增大而反射率变小。原本钼对光的反射率比钨大，但是，由于形成了微细槽r(rlA、rlB)，所以槽部R中的金属部件20B侧的反射率比金属部件20A侧的反射率小。另外，通过切削加工，金属部件20B的表面粗糙度Ra成为1.2 μ m以上、且金属部件20A的表面粗糙度Ra成为0.7 μπι以下。
[0052]如上所述，后端侧的由钼(Mo)构成的金属部件20B与前端侧的由钨(W)构成的金属部件20A相比，延展性高且容易变形。因而，当将金属部件20A、20B固相接合时，如图3所示那样在接合面S1的外缘附近