(57)【要約】  この発明は、発光部（１ａ）を形成する球体部と、球体部の両端に設けられた封止部と、各封止部に封着された電極（２ａ）と、各電極の後端と接続された金属箔（３ａ）とを備えた高圧放電ランプを製造する方法である。球体部の両端に円筒状のガラス管（８）を設けた容器を用意し、金属箔と電極との接続構造体を、当該電極の先端が球体部内に位置するようにガラス管内に配置し、ガラス管を加熱溶融し、収縮させて、金属箔と電極とを封着して封止部を形成する。加熱溶融される前のガラス管の内径φと、金属箔の先端から球体部の内部空間までの距離Ｌとを、Ｌ／φ≦１．３５の関係を満足するよう設定し、金属箔の電極との接続側における端部の角を切り欠いて楔形形状（７ａ）にした後、封着の工程を行う。高輝度特性を持つ高圧放電ランプの封止加工に際して金属箔から電極軸上に亘って発生する空隙に起因する、点灯寿命中における破損の発生を低減させることができる。
2008023492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、
前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、
先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、
前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された金属箔とを備えた高圧放電ランプを製造するために、
前記略球体部の両端に前記各封止部を形成するための略円筒状のガラス管を設けた容囲器を用い、
前記金属箔と前記電極の接続構造体を前記電極の先端が前記発光部内に位置するように前記ガラス管内に配置し、
前記ガラス管を加熱溶融し収縮させることにより前記金属箔と前記電極を封着して前記封止部を形成する高圧放電ランプの製造方法において、
前記加熱溶融加工される前の前記ガラス管の内径φと、前記金属箔の先端から前記略球体部の内部空間までの距離Ｌとを、Ｌ／φ≦１．３５の関係を満足するよう設定し、
前記金属箔の前記電極との接続側における端部の角を切り欠いて楔形形状に形成した後、前記封着の工程を行うことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２】
前記金属箔の切り欠きを、前記封止部に封着された前記電極の軸棒の中心軸の垂線に対し２０°以上、８０°以下の角度範囲内で行う請求項１に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項３】
前記切り欠き加工を、機械的な切断、または過熱溶融切断により行う請求項１または２に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項４】
前記切り欠きを加工した後に、前記切り欠き部に対してエッチングまたは研磨を施す請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項５】
前記エッチングを、電解液中の電解エッチングにより行う請求項４に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項６】
発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、
前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、
先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、
前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された短冊形状の金属箔とを備えた高圧放電ランプであって、
前記金属箔は、前記電極との接続側における端部の両角部が切欠かれて、前記短冊形状の内側に向かって窪んだ変曲点がない曲線状の輪郭を形成していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記封止部は、収縮封止加工により形成されたものである請求項６に記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
請求項７に記載の高圧放電ランプと、
凹面の反射面を有する反射鏡とを備え、
前記反射鏡に前記高圧放電ランプが装着されて、前記高圧放電ランプの射出光が前記反射面により反射されるように構成されたランプユニット。
【請求項９】
請求項８に記載の高圧放電ランプと、
前記高圧放電ランプからの照明光を変調して光学像を形成する光学ユニットと、
前記光学像を拡大透写する投写装置とを備えた投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型画像表示装置のバックライト用光源に適した高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ、ランプユニット及び投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタやオーバヘッドプロジェクタ等の投写型画像表示装置のバックライトとして、高圧水銀放電ランプと反射鏡とを組み合わせた投射型光源（ランプユニット）が知られている。高圧水銀放電ランプは、点灯中の水銀の蒸気圧を２０ＭＰａ〜３５ＭＰａの範囲内に上昇させることにより可視域の連続発光を増大させたものが用いられる。【０００３】
このような点灯中の圧力が高いタイプの放電ランプは、その高い圧力のために、発光管ガラス部内に存在するわずかなクラックまたは構造的な応力集中により、点灯中に破損する不具合が発生する可能性がある。そのような破損不具合を防止するために、封止部の内部に封着された金属箔の構造を改良して、金属箔の周囲に発生し得るクラックを抑制する提案がなされている。例えば特許文献１には、応力集中が生じないように、金属箔の端部に外側に膨らんだ丸みを持たせた曲線形状にすることが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１１１２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶プロジェクタ等に用いられるバックライトには、高輝度であることが第一条件として要求される。そのため、電極間距離を１．５ｍｍ以下に短縮すること、あるいは、封入水銀量を増量し点灯時の水銀蒸気圧を１５０気圧以上にすること、などの工夫がなされてきた。【０００５】
また水銀を十分に蒸発させ高圧に保つために、発光管球体部内の最冷部温度を上昇させる必要がある。そのためには、発光管球体部内の温度分布を極力均一にする構造が要求される。そのような構造にする一環として、発光管の両端に封着された電極がガラスに埋没する長さを極力短縮することにより、電極の軸棒端部の温度を上昇させることが臨まれる。【０００６】
しかしながら、従来の高圧水銀放電ランプでは、発光管の両端部に封着されている電極部材の構造に起因して、点灯中の破損不具合が発生する可能性があった。そのため、上述の特許文献１のような金属箔の構造を改良する提案がなされているが、封止部に封着された電極の埋没長を短縮しランプの輝度を向上させていく設計方向の中で、単に金属箔の端部を曲線形状にする、あるいは、他の対策として提案されているように端部のエッジを化学エッチング研磨するだけでは、十分な破損防止効果が得られないことが判明した。【０００７】
電極の埋没長を短縮した場合、電極軸棒をガラス溶融封止する部位が狭くなる。そのため、溶融封止する際、その狭い部位に向かって鋭角的に溶融ガラスを押し込むような形で収縮溶融させる必要がある。鋭角的にガラスを溶融させるためには、熱拡散の少ないレーザー溶融や、極力鋭角的なバーナー炎で封止する必要がある。【０００８】
ところが、これに伴い新たな問題が発生することが判った。すなわち、極力鋭角的なガラス溶融手段を講じても、ガラスが溶融収縮する段階で、電極に接続された金属箔の端部に溶融ガラスが接触してしまい、金属箔と接触した部位のガラスが冷却される。それにより、ガラスが溶融収縮しきれずに空隙が発生し、その空隙が金属箔端部に沿った形で残存してしまう。この空隙は、金属箔端部から電極の軸棒に沿うような形で延長されて発光管の球体部まで届く場合がある。その結果、ランプ点灯中の動作圧が空隙に印加されて応力集中が発生し、点灯中の破損不具合の原因となる。【０００９】
本発明は、高輝度の特性を有するとともに、封止加工に際して金属箔から電極軸上に亘って発生する空隙に起因して、点灯寿命中における破損が発生することを低減することが可能な高圧放電ランプの製造方法を提供することを目的とする。【００１０】
また、そのような原因で発生する破損を抑制することが可能な構造を有する高圧放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の高圧放電ランプの製造方法は、発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された金属箔とを備えた高圧放電ランプを製造する方法であって、前記略球体部の両端に前記各封止部を形成するための略円筒状のガラス管を設けた容囲器を用い、前記金属箔と前記電極の接続構造体を前記電極の先端が前記発光部内に位置するように前記ガラス管内に配置し、前記ガラス管を加熱溶融し収縮させることにより前記金属箔と前記電極を封着して前記封止部を形成する。【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の高圧放電ランプの製造方法は、前記加熱溶融加工される前の前記ガラス管の内径φと、前記金属箔の先端から前記略球体部の内部空間までの距離Ｌとを、Ｌ／φ≦１．３５の関係を満足するよう設定し、前記金属箔の前記電極との接続側における端部の角を切り欠いて楔形形状に形成した後、前記封着の工程を行うことを特徴とする。【００１３】
本発明の高圧放電ランプは、発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された短冊形状の金属箔とを備え、前記金属箔は、前記電極との接続側における端部の両角部が切欠かれて、前記短冊形状の内側に向かって窪んだ変曲点がない曲線状の輪郭を形成している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、封止加工中のガラスが溶融収縮する際にガラスと金属箔が接触することを極力迎えることができ、従来発生していた金属箔から電極軸上の空隙を抑制することが可能となり、高輝度で、点灯寿命中において空隙に起因する破損不具合の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における高圧放電ランプの製造方法により作製される高圧水銀放電ランプの断面図である。
【図２】図２は、従来の構成の高圧放電ランプの場合の封止加工の状態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における高圧放電ランプの場合の封止加工の状態を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、高圧放電ランプを構成する金属箔のカット角度の例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、高圧放電ランプを構成する金属箔のカット角度の例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、高圧放電ランプを構成する金属箔のカット角度の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２における高圧放電ランプを構成する金属箔のカット形状の例を示す平面図である。
【図６】図６は、同金属箔のカット形状の他の例を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３におけるランプユニットを示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４におけるフロントプロジェクタを示す斜視図である。
【図９】図９は、同実施の形態におけるリアプロジェクタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  球体部
１ａ  発光部
２ａ，２ｂ  電極
３ａ，３ｂ  金属箔
４ａ，４ｂ  封止部
５  水銀
６ａ，６ｂ  外部導線
７ａ、７ｂ  面取り部
８  石英ガラス管
９  加熱ガスバーナ
１０  レーザー
１１、１２  面取り部
２０  ランプユニット
２１  高圧放電ランプ
２２  反射鏡
２３  セメント
２４  基体
２４ａ  凹面部分
２４ｂ  ネック部
２４ｃ  取付孔
２５  反射膜
３０  フロントプロジェクタ
３１  筐体
３２  光学ユニット
３３  制御ユニット
３４  投写レンズ
３５  冷却ファンユニット
３６  電源ユニット
４０  リアプロジェクタ
４１  筐体
４２  透過式スクリーン
φ  石英ガラス管の内径
Ｌ  電極２ａの封止部への埋没長さ
Ａ  加工線（金属箔３ａ、３ｂの端部）
Ｂ  加工線（発光部１ａの封止部と球体部の内部空間の境界線）
α  石英ガラス管の中心軸の垂線に対し封止加工中の収縮ガラス管内壁がなす角度
β  金属箔の先端が中心軸の垂線に対して切断された面取り部がなす角度
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、上記構成を基本として、以下のような種々の態様をとることが可能である。【００１８】
例えば、上記構成の高圧放電ランプの製造方法において、前記金属箔の切り欠きを、前記封止部に封着された前記電極の軸棒の中心軸の垂線に対し２０°以上、８０°以下の角度範囲内で行うことが好ましい。【００１９】
また、前記切り欠き加工を、機械的な切断、または過熱溶融切断により行うことができる。また、前記切り欠きを加工した後に、前記切り欠き部に対してエッチングまたは研磨を施すことが好ましい。また、前記エッチングを、電解液中の電解エッチングにより行うことができる。【００２０】
上記構成の高圧放電ランプにおいて、前記封止部は、収縮封止加工により形成されたものとすることができる。【００２１】
また、本発明のランプユニットは、上記構成の高圧放電ランプと、凹面の反射面を有する反射鏡とを備え、前記反射鏡に前記高圧放電ランプが装着されて、前記高圧放電ランプの射出光が前記反射面により反射されるように構成される。【００２２】
また、本発明の投写型画像表示装置は、上記構成の高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの照明光を変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大透写する投写装置とを備える。【００２３】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００２４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における高圧放電ランプの製造方法について、図１〜図３、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。【００２５】
図１は、本実施の形態の製造方法により作製される高圧放電ランプの構造を示す断面図である。この高圧放電ランプは、略球体部１と、略球体部１の両端に連設された封止部４ａ，４ｂとを有し、略球体部１および封止部４ａ，４ｂは石英ガラスからなる。例えば、点灯電力が１３０Ｗの高圧水銀放電ランプの場合であれば、封止部４ａ、４ｂは、加熱溶融封止加工する前は肉厚２．０ｍｍの円筒形状であり、円筒部の内径φ（ｍｍ）が２．０ｍｍとなっている。【００２６】
略球体部１の内部には発光部１ａである内部空間が形成され、封止部４ａ，４ｂには、電極２ａ，２ｂが発光部１ａ内に位置するように、電極２ａ，２ｂと接続されたモリブデンからなる金属箔３ａ，３ｂが気密封着されている。金属箔３ａ，３ｂには、外部導線６ａ，６ｂの一端がそれぞれ接続され、外部導線６ａ，６ｂの他端は封止部４ａ、４ｂの外部に導出されている。【００２７】
発光部１ａには、タングステンからなる一対の電極２ａ，２ｂが、電極間距離を１．０ｍｍとして設けられている。電極２ａ，２ｂは軸棒とその先端に設けられたコイルとからなり、電極間距離とは、コイルの先端間の距離である。電極２ａ，２ｂの軸棒は直径０．４ｍｍであり、モリブデンからなる一対の金属箔３ａ，３ｂの先端に接続されている。電極２ａ，２ｂが封止部４ａ、４ｂに埋没している埋没長さＬ、すなわち、金属箔３ａ，３ｂの先端から電極２ａ，２ｂの軸棒が発光部１ａの空間に至るまでの距離は２．３ｍｍである。埋没長さＬと、封止部４ａ，４ｂが加熱溶融加工される前の円筒状ガラス管の内径φとの関係は、Ｌ／φ≦１．３５を満たす構造となっている。例えば、Ｌ／φ＝１．１５に設定される。【００２８】
金属箔３ａ，３ｂは全体としては短冊形状を有し、その先端部の角は、電極２ａ，２ｂが接続される前にカッター等にて中心軸の垂線に対し約７０度の角度によって切断され、面取り部７ａ、７ｂが形成されている。切断により面取り部７ａ、７ｂが形成された金属箔３ａ，３ｂは、約２〜５％の水酸化ナトリウム溶液中で電解エッチングされ、切断時に発生した端部のバリが除去されており、楔形形状になっている。楔形形状になることにより封止加工時に金属箔３ａ，３ｂの端部のバリから発生するクラックを極力抑制することが可能となり、クラックが原因による破損を抑えることが可能となる。以上の加工処理後の金属箔３ａ，３ｂに、電極２ａ，２ｂがスポット溶接により接続されている。【００２９】
なお、略球体部１の内部には水銀５が約１５０〜２５０ｍｇ／ｃｍ3の密度で封入され、点灯中の動作圧は約１５０〜２５０気圧となる。始動用希ガスとしては、アルゴンガスが２００ｈＰａ、また臭素が約１×１０-7ｍｏｌ／ｃｍ3の密度でそれぞれ封入されている。【００３０】
次に、本実施の形態における高圧水銀放電ランプ（以下、本発明品という）の封止加工の状態について、図を用い、従来の高圧水銀放電ランプ（以下、従来品という）の封止加工の状態と比較して説明する。【００３１】
先ず従来品の封止加工について図２に示す。図２には、電極２ａと金属箔３ａの接続部近傍における、加熱溶融加工が終了する前の略円筒形状の石英ガラス管８が示される。略球体部１の両端に連結されている石英ガラス管８は、肉厚が２．０ｍｍ、内径φが２．０ｍｍである。電極２ａおよび電極２ａに接続された金属箔３ａを封着するために、酸素，水素またはプロパンガスの混合ガスからなるガスバーナ、またはレーザーを石英ガラス管８に加熱照射することにより、石英ガラスを溶融せしめ収縮封止加工する。【００３２】
通常、ガスバーナ９またはレーザー１０は、加工線Ａから加工線Ｂの間から照射加工を開始する。加工線の目安は、金属箔３ａの端部から、石英ガラス管８（封止部４ａ、４ｂ）と略球体部１の境界線の部位である。加熱収縮封止する時、電極２ａの軸棒が石英ガラス管８に封着される部位の長さＬが、内径φに対し十分な長さを有する場合は、石英ガラス管８が収縮し、電極２ａの軸棒上の（ｙ）の部位に石英ガラス管８が接触して電極２ａを封止しつつ金属箔３ａを封止する。【００３３】
ところが内径φに対し長さＬに裕度がない場合は、石英ガラス管８が収縮する際に先ず金属箔３ａの先端（ｘ）に接触する。そのため、金属箔３ａと接触した部位のガラスが冷却されることにより、石英ガラス管８が溶融収縮しきれずに空隙（ｚ）が発生する。そして、発生した空隙（ｚ）が金属箔３ａの端部に沿った形で残存してしまう。この空隙（ｚ）は、金属箔３ａの端部から電極の軸棒に沿うような形で延長されて、高圧放電ランプの略球体部１まで到達する。その結果、ランプ点灯中の動作圧が空隙（ｚ）部に印加されて応力集中が発生し、点灯中の破損不具合の原因となる。【００３４】
溶融ガラスと金属箔３ａの先端（ｘ）が接触することを極力迎えるために、加熱ガスバーナ９の炎を極力鋭角的に調整し石英ガラス管８を局所過熱したり、あるいは熱拡散が少なく局所加熱が可能なレーザー１０を照射する。それにより、溶融収縮して電極２ａに近づく石英ガラス管８の内壁が石英ガラス管８の中心軸の垂線に対してなす角度をαとするとき、石英ガラス管８の内壁がα＝２０度〜３０度の範囲の角度でもって収縮して、電極２ａの軸棒上の（ｙ）の部位から接触するようにガラス加工を調整することは可能となる。ただし、Ｌが短くなると加工は極めて困難となり、わずかな加工バラツキ、石英ガラス管８の材料バラツキにより空隙（ｚ）が発生してしまう。【００３５】
内径φ＝２ｍｍに対し、電極２ａの軸棒が石英ガラス管８に封着される部位の長さＬを変えて封止実験を繰り返したところ、以下の結果が得られた。すなわち、Ｌが２．８ｍｍ以上の長さの場合、空隙（ｚ）の発生率はｎ＝１０００本に対し発生０〜１本と、発生率が０〜０．１％程度であった。これに対して、Ｌが２．７ｍｍになると、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が１〜５本となり、発生率が０．１〜０．５％と増加し始めた。Ｌが２．５ｍｍの場合は、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が３〜８本、Ｌが２．３ｍｍの場合、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が１０以上で、発生率が１％以上となった。【００３６】
次に、本発明品における封止加工の状態を図３に示す。本発明品の構成においては、金属箔３ａの先端部の角部は、電極が接続される前にカッターにより、中心軸の垂線に対する角度βが２０度から８０度となるように切断されて、面取り部７ａが形成されている。角部が切断された金属箔３ａは、約２〜５％の水酸化ナトリウム溶液中で電解エッチングされて、切断時に発生した端部のバリが除去されている。この加工処理後に、金属箔３ａには電極２ａがスポット溶接により接続されている。【００３７】
本発明品の封止加工では、金属箔３ａの先端部が切り欠かれているため、石英ガラス管８が加熱溶融収縮する際に、溶融ガラスが金属箔３ａの先端に接触することを抑制することが可能となる。それにより、溶融ガラスが先ず電極２ａの軸棒上の（ｙ）の部位から接触するようにガラス加工を調整することが極めて容易となる。その結果、十分に電極２ａの軸棒が封着された後に、金属箔３ａが封着されることとなり、空隙（ｚ）が発生し難くなる。【００３８】
本発明品の封止加工においては、長さＬが２．７ｍｍの場合に、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０本、Ｌが２．３ｍｍの場合でも、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０本と、顕著な効果が見られた。さらにＬが２．０ｍｍの場合でも、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０本、Ｌが１．５ｍｍの場合に、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０〜３本と、ほとんど空隙（ｚ）の発生を抑えることができた。【００３９】
したがって、封止部の石英ガラス管８の内径φ＝２ｍｍに対しＬが２．７ｍｍ以下、つまり関係式Ｌ／φ≦１．３５を満たしている場合、金属箔３ａ，３ｂの先端部が中心軸の垂線に対し２０度から８０度の角度で切断されていることが、空隙（ｚ）の発生を抑制するのに大きな効果があることが判った。【００４０】
以上の説明においては、金属箔３ａ，３ｂの先端部が中心軸の垂線に対して切断される角度βを、２０度から８０度とした（図４Ａ参照）。加熱バーナーまたレーザーの調整により、図４Ｂに示すように２０度以上であれば、空隙（ｚ）が発生し難くなるような加工が可能であり、２０度〜８０度の範囲内ならば特に問題なく封止できる。図４Ｃに示すように８０度を超えても、空隙（ｚ）が発生し難くなるような加工は可能であるが、切り欠き切断面が長くなるため、金属箔３ａ，３ｂのカットは困難になる。【００４１】
またカットは、鋏で行ってもカッターで行っても良いが、カットする際に切断面に返りが発生するために、そのまま用いると返り部からクラックが発生しやすくなる。したがって、電解エッチングで返りを除去することが望ましい。また切断はレーザーでもよく、レーザーでカットした際は特に返りは発生しないので、電解エッチングする必要はない。ただし切断面が若干荒れているため、電解エッチングする方が望ましい。【００４２】
従来品および本発明品のランプについて、Ｌ／φ＝１．３５とし、水銀を２７０ｍｇ／ｃｍ3の密度で封入し、点灯中の動作圧が２７０気圧相当のものを試作して、ｎ＝１０００本について１００時間点灯する実験を行った。従来品の場合は点灯初期に１〜３本破損が発生したが、本発明品では破損は０であった。また同様にＬ／φ＝０．７５のものを試作し、ｎ＝１０００本について１００時間点灯実験を行った。従来品の場合、点灯初期に２０本破損が発生したが、本発明品の場合は、破損は０であった。【００４３】
また、これら本発明品の場合の、Ｌ／φ＝１．３５、および０．７５の場合のランプについて、それぞれ１０本ずつ点灯寿命試験を行った。その結果、本発明品の高圧水銀放電ランプでは３０００時間において若干の発光部の膨張が観察されたが破損はなく、寿命中でも破損に対する信頼性は保つことが確認された。また３０００時間を経過してもほとんど黒化が発生していないことも見出された。これは発光部の両端に封着された電極のガラス埋没長Ｌを極力短縮することにより、電極の軸棒端部の温度が上昇し、発光部球体内の温度分布の均一化が図られたため、寿命中の黒化を防ぐハロゲンサイクルの安定化が同時に図られたものと考えられる。【００４４】
本実施の形態の高圧放電ランプの製造方法は、上述の例の高圧水銀ランプだけでなく、他の高圧放電ランプ、例えば、メタルハライドランプの場合でも同様の効果が得られる。また点灯方式についても、高周波点灯、ＡＣ点灯、ＤＣ点灯のいずれでも同様の効果が得られる。【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における高圧放電ランプについて、図５及び図６を参照して説明する。【００４６】
本実施の形態の高圧放電ランプは、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であり、図１に示したような構造を有する。実施の形態１では、金属箔３ａ，３ｂの先端部がカットされた面取り部の形状が直線状である場合について示したが、本実施の形態では面取り部が他の形状を有する場合について示す。【００４７】
すなわち、面取り部の形状は直線状のみならず、金属箔３ａ，３ｂの先端部が中心軸の垂線に対して２０度から８０度の範囲内で切断されるならば、他の形状でも同様の効果を得ることが可能である。すなわち、図５に示すように曲線状の面取り部１１でも、図６に示すように段階的にカットされた面取り部１２でも、実施の形態１に記載した効果と同様の効果を得ることができる。【００４８】
特に、図５に示す窪んだ曲線状をなす面取り部１１は、収縮封止加工時に際して、封止部の石英ガラス管８（図３参照）が加熱により溶融収縮したときに、金属箔３ａの角と接触する可能性を低減させる効果が大きい。その理由は次のとおりである。すなわち、石英ガラス管８が収縮するときは、金属箔３ａの側に膨らんだ曲線形状を成して金属箔３ａに接近して行く。窪んだ曲線状の面取り部１１の場合、石英ガラスの膨らんだ形状に近似しているので、石英ガラスが金属箔３ａに接触するまでの時間が長くなり、まず電極２ａの軸棒に石英ガラス管８が接触して電極２ａを封止しつつ、さらに金属箔３ａに接触して封止するように、収縮封止加工を進捗させることが容易になる。【００４９】
そのような効果を確実にするために、面取り部１１は、金属箔３ａの短冊形状の内側に窪んだ変曲点がない曲線状の輪郭を形成している。変曲点があると、金属箔を予めエッチングする際にバリが残り易い。また、変曲点があると、封止部に歪が生じ易い。【００５０】
面取り部１１の曲線形状は、直線の面取り部の輪郭よりも金属箔の内側に窪んでいれば、円弧、楕円の一部、双曲線の一部、放物線の一部等、どのような曲線であってもよい。【００５１】
以上のような曲線形状の面取り部１１は、所定形状を有するパンチとダイを用いて容易に加工することができる。特に、面取り部１１の曲線が逆アールの円弧の場合は、既製の円柱状のパンチとダイから選択できるので、安価に加工できる。【００５２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３におけるランプユニット２０について、図７を参照して説明する。図７は、ランプユニット２０の概略構成を示す縦断面図である。ランプユニット２０を構成する高圧放電ランプ２１は、上述の実施の形態に係るものである。【００５３】
ランプユニット２０は、高圧放電ランプ２１と、高圧放電ランプ２１からの射出光を反射して集光する反射鏡２２とを備える。反射鏡２２としては、例えば回転楕円面鏡を用いることができる。高圧放電ランプ２１は、封止部４ｂ部分においてセメント２３により、反射鏡２２に固着されている。反射鏡２２は、漏斗状をした硬質ガラス製基体２４を有する。基体２４において回転楕円面に形成された凹面部分２４ａには、多層干渉膜からなる反射膜２５が蒸着されている。反射鏡２２の開口径は、例えば５０ｍｍである。【００５４】
高圧放電ランプ２１は、基体２４のネック部２４ｂに開設された取付孔２４ｃに封止部４ｂを挿入して、反射鏡２２の軸方向の所定位置に位置決めがなされた後、セメント２３で固着される。所定位置とは、理想的には反射鏡２２の設計上の第１焦点と高圧放電ランプ１０の設計上の光中心（両電極２ａ，２ｂの対向する先端間の中心点）とが略一致する位置である。しかし、実際には、反射鏡２２の反射面の形状ばらつきや、電極２ａ，２ｂの軸ずれ等が発生している場合がある。そこで、具体的には、高圧放電ランプ２１を試験点灯させ、図７の紙面に向かって左右・上下・前後方向にスライドさせた際に、反射鏡２２前方の照度が最大となる位置に、高圧放電ランプ２１が位置決めされる。したがって、高圧放電ランプ２１が反射鏡２２に一体化された状態において、反射鏡２２の第１焦点と光中心とが必ずしも完全に一致しているとは限らない。【００５５】
上記の構成からなるランプユニット２０において、高圧放電ランプ２１が点灯されると、光中心から反射鏡２２に向かう射出光が、反射膜２５で反射されて、反射鏡２２の第２焦点に集光される。第２焦点は、言うまでも無く、反射鏡２２の前方、反射鏡２２の軸上に存在する点である。【００５６】
上記説明では、反射鏡２２として回転楕円面鏡を用いた場合に言及したが、これに限らず、回転放物面鏡や凹面（球面）鏡を用いることもできる。【００５７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における投写型画像表示装置について、図８及び図９を参照して説明する。【００５８】
図８は、実施の形態３のランプユニット２０が用いられた投写型画像表示装置の一例として、フロントプロジェクタ３０の概略構成を示す。図８は、筐体３１の天板を取り除いた状態を表している。フロントプロジェクタ３０は、その前方に設置したスクリーン（不図示）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。【００５９】
フロントプロジェクタ３０は、筐体３１に収納された、光源であるランプユニット２０、光学ユニット３２、制御ユニット３３、投写レンズ３４、冷却ファンユニット３５、および電源ユニット３６等から構成されている。【００６０】
光学ユニット３２は、入射光を変調して画像を形成する画像形成ユニット、及びランプユニット２０からの照明光を画像形成ユニットに照射する照明ユニット（いずれも不図示）を有する。照明ユニットは、３色のカラーフィルタからなるカラーホイール等（不図示）を有し、照明光を３原色に分解して画像形成ユニットに照射する。【００６１】
制御ユニット３３は、画像形成ユニット等を駆動制御する。投写レンズ３４は、画像形成ユニットにより変調されて形成された光学像を拡大透写する。電源ユニット３６は、商用電源から供給される電力を、制御ユニット３３やランプユニット２０に適した電力に変換してそれぞれ供給する。【００６２】
また、ランプユニット２０は、図９に示す投写型画像表示装置の一例であるリアプロジェクタ４０の光源としても用いることができる。リアプロジェクタ４０は、ランプユニット２０、光学ユニット、投写レンズ、ミラー（いずれも不図示）等が筐体４１内に収納された構成を有する。投写レンズから投写されミラーで反射された画像が、透過式スクリーン４２の裏側から投影されて画像表示される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、高輝度とともに寿命中の破損を低減することを可能にするものであり、液晶プロジェクタやオーバヘッドプロジェクタ等の光学機器のバックライトの製造に有用である。
【図１】
2008023492.tif 000003
【図２】
2008023492.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2008023492.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年1月15日(2008.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、
前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、
先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、
前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された金属箔とを備えた高圧放電ランプを製造するために、
前記略球体部の両端に前記各封止部を形成するための略円筒状のガラス管を設けた容囲器を用い、
前記金属箔と前記電極の接続構造体を前記電極の先端が前記発光部内に位置するように前記ガラス管内に配置し、
前記ガラス管を加熱溶融し収縮させることにより前記金属箔と前記電極を封着して前記封止部を形成する高圧放電ランプの製造方法において、
前記加熱溶融加工される前の前記ガラス管の内径φと、前記金属箔の先端から前記略球体部の内部空間までの距離Ｌとを、Ｌ／φ≦１．３５の関係を満足するよう設定し、
前記金属箔の前記電極との接続側における端部の角を切り欠いて楔形形状に形成した後、前記封着の工程を行うことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２】
前記金属箔の切り欠きを、前記封止部に封着された前記電極の軸棒の中心軸の垂線に対し２０°以上、８０°以下の角度範囲内で行う請求項１に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項３】
前記切り欠き加工を、機械的な切断、または過熱溶融切断により行う請求項１または２に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項４】
前記切り欠きを加工した後に、前記切り欠き部に対してエッチングまたは研磨を施す請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項５】
前記エッチングを、電解液中の電解エッチングにより行う請求項４に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項６】
発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、
前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、
先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、
前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された短冊形状の金属箔とを備えた高圧放電ランプであって、
前記金属箔は、前記電極との接続側における端部の両角部が切欠かれて、前記短冊形状の内側に向かって窪んだ変曲点がない曲線状の輪郭を形成していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記封止部は、収縮封止加工により形成されたものである請求項６に記載の高圧放電ランプ。
【請求項８】
請求項７に記載の高圧放電ランプと、
凹面の反射面を有する反射鏡とを備え、
前記反射鏡に前記高圧放電ランプが装着されて、前記高圧放電ランプの射出光が前記反射面により反射されるように構成されたランプユニット。
【請求項９】
請求項８に記載の高圧放電ランプと、
前記高圧放電ランプからの照明光を変調して光学像を形成する光学ユニットと、
前記光学像を拡大透写する投写装置とを備えた投写型画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型画像表示装置のバックライト用光源に適した高圧放電ランプの製造方法、高圧放電ランプ、ランプユニット及び投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタやオーバヘッドプロジェクタ等の投写型画像表示装置のバックライトとして、高圧水銀放電ランプと反射鏡とを組み合わせた投射型光源（ランプユニット）が知られている。高圧水銀放電ランプは、点灯中の水銀の蒸気圧を２０ＭＰａ〜３５ＭＰａの範囲内に上昇させることにより可視域の連続発光を増大させたものが用いられる。
【０００３】
このような点灯中の圧力が高いタイプの放電ランプは、その高い圧力のために、発光管ガラス部内に存在するわずかなクラックまたは構造的な応力集中により、点灯中に破損する不具合が発生する可能性がある。そのような破損不具合を防止するために、封止部の内部に封着された金属箔の構造を改良して、金属箔の周囲に発生し得るクラックを抑制する提案がなされている。例えば特許文献１には、応力集中が生じないように、金属箔の端部に外側に膨らんだ丸みを持たせた曲線形状にすることが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１１１２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶プロジェクタ等に用いられるバックライトには、高輝度であることが第一条件として要求される。そのため、電極間距離を１．５ｍｍ以下に短縮すること、あるいは、封入水銀量を増量し点灯時の水銀蒸気圧を１５０気圧以上にすること、などの工夫がなされてきた。
【０００５】
また水銀を十分に蒸発させ高圧に保つために、発光管球体部内の最冷部温度を上昇させる必要がある。そのためには、発光管球体部内の温度分布を極力均一にする構造が要求される。そのような構造にする一環として、発光管の両端に封着された電極がガラスに埋没する長さを極力短縮することにより、電極の軸棒端部の温度を上昇させることが臨まれる。
【０００６】
しかしながら、従来の高圧水銀放電ランプでは、発光管の両端部に封着されている電極部材の構造に起因して、点灯中の破損不具合が発生する可能性があった。そのため、上述の特許文献１のような金属箔の構造を改良する提案がなされているが、封止部に封着された電極の埋没長を短縮しランプの輝度を向上させていく設計方向の中で、単に金属箔の端部を曲線形状にする、あるいは、他の対策として提案されているように端部のエッジを化学エッチング研磨するだけでは、十分な破損防止効果が得られないことが判明した。
【０００７】
電極の埋没長を短縮した場合、電極軸棒をガラス溶融封止する部位が狭くなる。そのため、溶融封止する際、その狭い部位に向かって鋭角的に溶融ガラスを押し込むような形で収縮溶融させる必要がある。鋭角的にガラスを溶融させるためには、熱拡散の少ないレーザー溶融や、極力鋭角的なバーナー炎で封止する必要がある。
【０００８】
ところが、これに伴い新たな問題が発生することが判った。すなわち、極力鋭角的なガラス溶融手段を講じても、ガラスが溶融収縮する段階で、電極に接続された金属箔の端部に溶融ガラスが接触してしまい、金属箔と接触した部位のガラスが冷却される。それにより、ガラスが溶融収縮しきれずに空隙が発生し、その空隙が金属箔端部に沿った形で残存してしまう。この空隙は、金属箔端部から電極の軸棒に沿うような形で延長されて発光管の球体部まで届く場合がある。その結果、ランプ点灯中の動作圧が空隙に印加されて応力集中が発生し、点灯中の破損不具合の原因となる。
【０００９】
本発明は、高輝度の特性を有するとともに、封止加工に際して金属箔から電極軸上に亘って発生する空隙に起因して、点灯寿命中における破損が発生することを低減することが可能な高圧放電ランプの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、そのような原因で発生する破損を抑制することが可能な構造を有する高圧放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の高圧放電ランプの製造方法は、発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された金属箔とを備えた高圧放電ランプを製造する方法であって、前記略球体部の両端に前記各封止部を形成するための略円筒状のガラス管を設けた容囲器を用い、前記金属箔と前記電極の接続構造体を前記電極の先端が前記発光部内に位置するように前記ガラス管内に配置し、前記ガラス管を加熱溶融し収縮させることにより前記金属箔と前記電極を封着して前記封止部を形成する。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の高圧放電ランプの製造方法は、前記加熱溶融加工される前の前記ガラス管の内径φと、前記金属箔の先端から前記略球体部の内部空間までの距離Ｌとを、Ｌ／φ≦１．３５の関係を満足するよう設定し、前記金属箔の前記電極との接続側における端部の角を切り欠いて楔形形状に形成した後、前記封着の工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の高圧放電ランプは、発光部である内部空間を形成するガラスからなる略球体部と、前記略球体部の両端に各々連設されたガラスからなる一対の封止部と、先端を前記発光部内に位置させて後端部が前記各封止部に封着された一対の電極であって、前記各電極の先端が前記発光部内で所定の電極間距離を設けて対向している一対の電極と、前記各封止部に封着され前記電極の後端と接続された短冊形状の金属箔とを備え、前記金属箔は、前記電極との接続側における端部の両角部が切欠かれて、前記短冊形状の内側に向かって窪んだ変曲点がない曲線状の輪郭を形成している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、封止加工中のガラスが溶融収縮する際にガラスと金属箔が接触することを極力迎えることができ、従来発生していた金属箔から電極軸上の空隙を抑制することが可能となり、高輝度で、点灯寿命中において空隙に起因する破損不具合の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、上記構成を基本として、以下のような種々の態様をとることが可能である。
【００１６】
例えば、上記構成の高圧放電ランプの製造方法において、前記金属箔の切り欠きを、前記封止部に封着された前記電極の軸棒の中心軸の垂線に対し２０°以上、８０°以下の角度範囲内で行うことが好ましい。
【００１７】
また、前記切り欠き加工を、機械的な切断、または過熱溶融切断により行うことができる。また、前記切り欠きを加工した後に、前記切り欠き部に対してエッチングまたは研磨を施すことが好ましい。また、前記エッチングを、電解液中の電解エッチングにより行うことができる。
【００１８】
上記構成の高圧放電ランプにおいて、前記封止部は、収縮封止加工により形成されたものとすることができる。
【００１９】
また、本発明のランプユニットは、上記構成の高圧放電ランプと、凹面の反射面を有する反射鏡とを備え、前記反射鏡に前記高圧放電ランプが装着されて、前記高圧放電ランプの射出光が前記反射面により反射されるように構成される。
【００２０】
また、本発明の投写型画像表示装置は、上記構成の高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプからの照明光を変調して光学像を形成する光学ユニットと、前記光学像を拡大透写する投写装置とを備える。
【００２１】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における高圧放電ランプの製造方法について、図１〜図３、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態の製造方法により作製される高圧放電ランプの構造を示す断面図である。この高圧放電ランプは、略球体部１と、略球体部１の両端に連設された封止部４ａ，４ｂとを有し、略球体部１および封止部４ａ，４ｂは石英ガラスからなる。例えば、点灯電力が１３０Ｗの高圧水銀放電ランプの場合であれば、封止部４ａ、４ｂは、加熱溶融封止加工する前は肉厚２．０ｍｍの円筒形状であり、円筒部の内径φ（ｍｍ）が２．０ｍｍとなっている。
【００２４】
略球体部１の内部には発光部１ａである内部空間が形成され、封止部４ａ，４ｂには、電極２ａ，２ｂが発光部１ａ内に位置するように、電極２ａ，２ｂと接続されたモリブデンからなる金属箔３ａ，３ｂが気密封着されている。金属箔３ａ，３ｂには、外部導線６ａ，６ｂの一端がそれぞれ接続され、外部導線６ａ，６ｂの他端は封止部４ａ、４ｂの外部に導出されている。
【００２５】
発光部１ａには、タングステンからなる一対の電極２ａ，２ｂが、電極間距離を１．０ｍｍとして設けられている。電極２ａ，２ｂは軸棒とその先端に設けられたコイルとからなり、電極間距離とは、コイルの先端間の距離である。電極２ａ，２ｂの軸棒は直径０．４ｍｍであり、モリブデンからなる一対の金属箔３ａ，３ｂの先端に接続されている。電極２ａ，２ｂが封止部４ａ、４ｂに埋没している埋没長さＬ、すなわち、金属箔３ａ，３ｂの先端から電極２ａ，２ｂの軸棒が発光部１ａの空間に至るまでの距離は２．３ｍｍである。埋没長さＬと、封止部４ａ，４ｂが加熱溶融加工される前の円筒状ガラス管の内径φとの関係は、Ｌ／φ≦１．３５を満たす構造となっている。例えば、Ｌ／φ＝１．１５に設定される。
【００２６】
金属箔３ａ，３ｂは全体としては短冊形状を有し、その先端部の角は、電極２ａ，２ｂが接続される前にカッター等にて中心軸の垂線に対し約７０度の角度によって切断され、面取り部７ａ、７ｂが形成されている。切断により面取り部７ａ、７ｂが形成された金属箔３ａ，３ｂは、約２〜５％の水酸化ナトリウム溶液中で電解エッチングされ、切断時に発生した端部のバリが除去されており、楔形形状になっている。楔形形状になることにより封止加工時に金属箔３ａ，３ｂの端部のバリから発生するクラックを極力抑制することが可能となり、クラックが原因による破損を抑えることが可能となる。以上の加工処理後の金属箔３ａ，３ｂに、電極２ａ，２ｂがスポット溶接により接続されている。
【００２７】
なお、略球体部１の内部には水銀５が約１５０〜２５０ｍｇ／ｃｍ３の密度で封入され、点灯中の動作圧は約１５０〜２５０気圧となる。始動用希ガスとしては、アルゴンガスが２００ｈＰａ、また臭素が約１×１０−７ｍｏｌ／ｃｍ３の密度でそれぞれ封入されてい
る。
【００２８】
次に、本実施の形態における高圧水銀放電ランプ（以下、本発明品という）の封止加工の状態について、図を用い、従来の高圧水銀放電ランプ（以下、従来品という）の封止加工の状態と比較して説明する。
【００２９】
先ず従来品の封止加工について図２に示す。図２には、電極２ａと金属箔３ａの接続部近傍における、加熱溶融加工が終了する前の略円筒形状の石英ガラス管８が示される。略球体部１の両端に連結されている石英ガラス管８は、肉厚が２．０ｍｍ、内径φが２．０ｍｍである。電極２ａおよび電極２ａに接続された金属箔３ａを封着するために、酸素，水素またはプロパンガスの混合ガスからなるガスバーナ、またはレーザーを石英ガラス管８に加熱照射することにより、石英ガラスを溶融せしめ収縮封止加工する。
【００３０】
通常、ガスバーナ９またはレーザー１０は、加工線Ａから加工線Ｂの間から照射加工を開始する。加工線の目安は、金属箔３ａの端部から、石英ガラス管８（封止部４ａ、４ｂ）と略球体部１の境界線の部位である。加熱収縮封止する時、電極２ａの軸棒が石英ガラス管８に封着される部位の長さＬが、内径φに対し十分な長さを有する場合は、石英ガラス管８が収縮し、電極２ａの軸棒上の（ｙ）の部位に石英ガラス管８が接触して電極２ａを封止しつつ金属箔３ａを封止する。
【００３１】
ところが内径φに対し長さＬに裕度がない場合は、石英ガラス管８が収縮する際に先ず金属箔３ａの先端（ｘ）に接触する。そのため、金属箔３ａと接触した部位のガラスが冷却されることにより、石英ガラス管８が溶融収縮しきれずに空隙（ｚ）が発生する。そして、発生した空隙（ｚ）が金属箔３ａの端部に沿った形で残存してしまう。この空隙（ｚ）は、金属箔３ａの端部から電極の軸棒に沿うような形で延長されて、高圧放電ランプの略球体部１まで到達する。その結果、ランプ点灯中の動作圧が空隙（ｚ）部に印加されて応力集中が発生し、点灯中の破損不具合の原因となる。
【００３２】
溶融ガラスと金属箔３ａの先端（ｘ）が接触することを極力迎えるために、加熱ガスバーナ９の炎を極力鋭角的に調整し石英ガラス管８を局所過熱したり、あるいは熱拡散が少なく局所加熱が可能なレーザー１０を照射する。それにより、溶融収縮して電極２ａに近づく石英ガラス管８の内壁が石英ガラス管８の中心軸の垂線に対してなす角度をαとするとき、石英ガラス管８の内壁がα＝２０度〜３０度の範囲の角度でもって収縮して、電極２ａの軸棒上の（ｙ）の部位から接触するようにガラス加工を調整することは可能となる。ただし、Ｌが短くなると加工は極めて困難となり、わずかな加工バラツキ、石英ガラス管８の材料バラツキにより空隙（ｚ）が発生してしまう。
【００３３】
内径φ＝２ｍｍに対し、電極２ａの軸棒が石英ガラス管８に封着される部位の長さＬを変えて封止実験を繰り返したところ、以下の結果が得られた。すなわち、Ｌが２．８ｍｍ以上の長さの場合、空隙（ｚ）の発生率はｎ＝１０００本に対し発生０〜１本と、発生率が０〜０．１％程度であった。これに対して、Ｌが２．７ｍｍになると、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が１〜５本となり、発生率が０．１〜０．５％と増加し始めた。Ｌが２．５ｍｍの場合は、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が３〜８本、Ｌが２．３ｍｍの場合、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が１０以上で、発生率が１％以上となった。
【００３４】
次に、本発明品における封止加工の状態を図３に示す。本発明品の構成においては、金属箔３ａの先端部の角部は、電極が接続される前にカッターにより、中心軸の垂線に対する角度βが２０度から８０度となるように切断されて、面取り部７ａが形成されている。角部が切断された金属箔３ａは、約２〜５％の水酸化ナトリウム溶液中で電解エッチングされて、切断時に発生した端部のバリが除去されている。この加工処理後に、金属箔３ａには電極２ａがスポット溶接により接続されている。
【００３５】
本発明品の封止加工では、金属箔３ａの先端部が切り欠かれているため、石英ガラス管８が加熱溶融収縮する際に、溶融ガラスが金属箔３ａの先端に接触することを抑制することが可能となる。それにより、溶融ガラスが先ず電極２ａの軸棒上の（ｙ）の部位から接触するようにガラス加工を調整することが極めて容易となる。その結果、十分に電極２ａの軸棒が封着された後に、金属箔３ａが封着されることとなり、空隙（ｚ）が発生し難くなる。
【００３６】
本発明品の封止加工においては、長さＬが２．７ｍｍの場合に、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０本、Ｌが２．３ｍｍの場合でも、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０本と、顕著な効果が見られた。さらにＬが２．０ｍｍの場合でも、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０本、Ｌが１．５ｍｍの場合に、ｎ＝１０００本に対し空隙（ｚ）の発生が０〜３本と、ほとんど空隙（ｚ）の発生を抑えることができた。
【００３７】
したがって、封止部の石英ガラス管８の内径φ＝２ｍｍに対しＬが２．７ｍｍ以下、つまり関係式Ｌ／φ≦１．３５を満たしている場合、金属箔３ａ，３ｂの先端部が中心軸の垂線に対し２０度から８０度の角度で切断されていることが、空隙（ｚ）の発生を抑制するのに大きな効果があることが判った。
【００３８】
以上の説明においては、金属箔３ａ，３ｂの先端部が中心軸の垂線に対して切断される角度βを、２０度から８０度とした（図４Ａ参照）。加熱バーナーまたレーザーの調整により、図４Ｂに示すように２０度以上であれば、空隙（ｚ）が発生し難くなるような加工が可能であり、２０度〜８０度の範囲内ならば特に問題なく封止できる。図４Ｃに示すように８０度を超えても、空隙（ｚ）が発生し難くなるような加工は可能であるが、切り欠き切断面が長くなるため、金属箔３ａ，３ｂのカットは困難になる。
【００３９】
またカットは、鋏で行ってもカッターで行っても良いが、カットする際に切断面に返りが発生するために、そのまま用いると返り部からクラックが発生しやすくなる。したがって、電解エッチングで返りを除去することが望ましい。また切断はレーザーでもよく、レーザーでカットした際は特に返りは発生しないので、電解エッチングする必要はない。ただし切断面が若干荒れているため、電解エッチングする方が望ましい。
【００４０】
従来品および本発明品のランプについて、Ｌ／φ＝１．３５とし、水銀を２７０ｍｇ／ｃｍ３の密度で封入し、点灯中の動作圧が２７０気圧相当のものを試作して、ｎ＝１０００本について１００時間点灯する実験を行った。従来品の場合は点灯初期に１〜３本破損が発生したが、本発明品では破損は０であった。また同様にＬ／φ＝０．７５のものを試作し、ｎ＝１０００本について１００時間点灯実験を行った。従来品の場合、点灯初期に２０本破損が発生したが、本発明品の場合は、破損は０であった。
【００４１】
また、これら本発明品の場合の、Ｌ／φ＝１．３５、および０．７５の場合のランプについて、それぞれ１０本ずつ点灯寿命試験を行った。その結果、本発明品の高圧水銀放電ランプでは３０００時間において若干の発光部の膨張が観察されたが破損はなく、寿命中でも破損に対する信頼性は保つことが確認された。また３０００時間を経過してもほとんど黒化が発生していないことも見出された。これは発光部の両端に封着された電極のガラス埋没長Ｌを極力短縮することにより、電極の軸棒端部の温度が上昇し、発光部球体内の温度分布の均一化が図られたため、寿命中の黒化を防ぐハロゲンサイクルの安定化が同時に図られたものと考えられる。
【００４２】
本実施の形態の高圧放電ランプの製造方法は、上述の例の高圧水銀ランプだけでなく、他の高圧放電ランプ、例えば、メタルハライドランプの場合でも同様の効果が得られる。また点灯方式についても、高周波点灯、ＡＣ点灯、ＤＣ点灯のいずれでも同様の効果が得られる。
【００４３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における高圧放電ランプについて、図５及び図６を参照して説明する。
【００４４】
本実施の形態の高圧放電ランプは、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であり、図１に示したような構造を有する。実施の形態１では、金属箔３ａ，３ｂの先端部がカットされた面取り部の形状が直線状である場合について示したが、本実施の形態では面取り部が他の形状を有する場合について示す。
【００４５】
すなわち、面取り部の形状は直線状のみならず、金属箔３ａ，３ｂの先端部が中心軸の垂線に対して２０度から８０度の範囲内で切断されるならば、他の形状でも同様の効果を得ることが可能である。すなわち、図５に示すように曲線状の面取り部１１でも、図６に示すように段階的にカットされた面取り部１２でも、実施の形態１に記載した効果と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
特に、図５に示す窪んだ曲線状をなす面取り部１１は、収縮封止加工時に際して、封止部の石英ガラス管８（図３参照）が加熱により溶融収縮したときに、金属箔３ａの角と接触する可能性を低減させる効果が大きい。その理由は次のとおりである。すなわち、石英ガラス管８が収縮するときは、金属箔３ａの側に膨らんだ曲線形状を成して金属箔３ａに接近して行く。窪んだ曲線状の面取り部１１の場合、石英ガラスの膨らんだ形状に近似しているので、石英ガラスが金属箔３ａに接触するまでの時間が長くなり、まず電極２ａの軸棒に石英ガラス管８が接触して電極２ａを封止しつつ、さらに金属箔３ａに接触して封止するように、収縮封止加工を進捗させることが容易になる。
【００４７】
そのような効果を確実にするために、面取り部１１は、金属箔３ａの短冊形状の内側に窪んだ変曲点がない曲線状の輪郭を形成している。変曲点があると、金属箔を予めエッチングする際にバリが残り易い。また、変曲点があると、封止部に歪が生じ易い。
【００４８】
面取り部１１の曲線形状は、直線の面取り部の輪郭よりも金属箔の内側に窪んでいれば、円弧、楕円の一部、双曲線の一部、放物線の一部等、どのような曲線であってもよい。
【００４９】
以上のような曲線形状の面取り部１１は、所定形状を有するパンチとダイを用いて容易に加工することができる。特に、面取り部１１の曲線が逆アールの円弧の場合は、既製の円柱状のパンチとダイから選択できるので、安価に加工できる。
【００５０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３におけるランプユニット２０について、図７を参照して説明する。図７は、ランプユニット２０の概略構成を示す縦断面図である。ランプユニット２０を構成する高圧放電ランプ２１は、上述の実施の形態に係るものである。
【００５１】
ランプユニット２０は、高圧放電ランプ２１と、高圧放電ランプ２１からの射出光を反射して集光する反射鏡２２とを備える。反射鏡２２としては、例えば回転楕円面鏡を用いることができる。高圧放電ランプ２１は、封止部４ｂ部分においてセメント２３により、反射鏡２２に固着されている。反射鏡２２は、漏斗状をした硬質ガラス製基体２４を有する。基体２４において回転楕円面に形成された凹面部分２４ａには、多層干渉膜からなる反射膜２５が蒸着されている。反射鏡２２の開口径は、例えば５０ｍｍである。
【００５２】
高圧放電ランプ２１は、基体２４のネック部２４ｂに開設された取付孔２４ｃに封止部４ｂを挿入して、反射鏡２２の軸方向の所定位置に位置決めがなされた後、セメント２３で固着される。所定位置とは、理想的には反射鏡２２の設計上の第１焦点と高圧放電ランプ１０の設計上の光中心（両電極２ａ，２ｂの対向する先端間の中心点）とが略一致する位置である。しかし、実際には、反射鏡２２の反射面の形状ばらつきや、電極２ａ，２ｂの軸ずれ等が発生している場合がある。そこで、具体的には、高圧放電ランプ２１を試験点灯させ、図７の紙面に向かって左右・上下・前後方向にスライドさせた際に、反射鏡２２前方の照度が最大となる位置に、高圧放電ランプ２１が位置決めされる。したがって、高圧放電ランプ２１が反射鏡２２に一体化された状態において、反射鏡２２の第１焦点と光中心とが必ずしも完全に一致しているとは限らない。
【００５３】
上記の構成からなるランプユニット２０において、高圧放電ランプ２１が点灯されると、光中心から反射鏡２２に向かう射出光が、反射膜２５で反射されて、反射鏡２２の第２焦点に集光される。第２焦点は、言うまでも無く、反射鏡２２の前方、反射鏡２２の軸上に存在する点である。
【００５４】
上記説明では、反射鏡２２として回転楕円面鏡を用いた場合に言及したが、これに限らず、回転放物面鏡や凹面（球面）鏡を用いることもできる。
【００５５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における投写型画像表示装置について、図８及び図９を参照して説明する。
【００５６】
図８は、実施の形態３のランプユニット２０が用いられた投写型画像表示装置の一例として、フロントプロジェクタ３０の概略構成を示す。図８は、筐体３１の天板を取り除いた状態を表している。フロントプロジェクタ３０は、その前方に設置したスクリーン（不図示）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタである。
【００５７】
フロントプロジェクタ３０は、筐体３１に収納された、光源であるランプユニット２０、光学ユニット３２、制御ユニット３３、投写レンズ３４、冷却ファンユニット３５、および電源ユニット３６等から構成されている。
【００５８】
光学ユニット３２は、入射光を変調して画像を形成する画像形成ユニット、及びランプユニット２０からの照明光を画像形成ユニットに照射する照明ユニット（いずれも不図示）を有する。照明ユニットは、３色のカラーフィルタからなるカラーホイール等（不図示）を有し、照明光を３原色に分解して画像形成ユニットに照射する。
【００５９】
制御ユニット３３は、画像形成ユニット等を駆動制御する。投写レンズ３４は、画像形成ユニットにより変調されて形成された光学像を拡大透写する。電源ユニット３６は、商用電源から供給される電力を、制御ユニット３３やランプユニット２０に適した電力に変換してそれぞれ供給する。
【００６０】
また、ランプユニット２０は、図９に示す投写型画像表示装置の一例であるリアプロジェクタ４０の光源としても用いることができる。リアプロジェクタ４０は、ランプユニット２０、光学ユニット、投写レンズ、ミラー（いずれも不図示）等が筐体４１内に収納された構成を有する。投写レンズから投写されミラーで反射された画像が、透過式スクリーン４２の裏側から投影されて画像表示される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、高輝度とともに寿命中の破損を低減することを可能にするものであり、液晶プロジェクタやオーバヘッドプロジェクタ等の光学機器のバックライトの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における高圧放電ランプの製造方法により作製される高圧水銀放電ランプの断面図である。
【図２】図２は、従来の構成の高圧放電ランプの場合の封止加工の状態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における高圧放電ランプの場合の封止加工の状態を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、高圧放電ランプを構成する金属箔のカット角度の例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、高圧放電ランプを構成する金属箔のカット角度の例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、高圧放電ランプを構成する金属箔のカット角度の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２における高圧放電ランプを構成する金属箔のカット形状の例を示す平面図である。
【図６】図６は、同金属箔のカット形状の他の例を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３におけるランプユニットを示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４におけるフロントプロジェクタを示す斜視図である。
【図９】図９は、同実施の形態におけるリアプロジェクタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  球体部
１ａ  発光部
２ａ，２ｂ  電極
３ａ，３ｂ  金属箔
４ａ，４ｂ  封止部
５  水銀
６ａ，６ｂ  外部導線
７ａ、７ｂ  面取り部
８  石英ガラス管
９  加熱ガスバーナ
１０  レーザー
１１、１２  面取り部
２０  ランプユニット
２１  高圧放電ランプ
２２  反射鏡
２３  セメント
２４  基体
２４ａ  凹面部分
２４ｂ  ネック部
２４ｃ  取付孔
２５  反射膜
３０  フロントプロジェクタ
３１  筐体
３２  光学ユニット
３３  制御ユニット
３４  投写レンズ
３５  冷却ファンユニット
３６  電源ユニット
４０  リアプロジェクタ
４１  筐体
４２  透過式スクリーン
φ  石英ガラス管の内径
Ｌ  電極２ａの封止部への埋没長さ
Ａ  加工線（金属箔３ａ、３ｂの端部）
Ｂ  加工線（発光部１ａの封止部と球体部の内部空間の境界線）
α  石英ガラス管の中心軸の垂線に対し封止加工中の収縮ガラス管内壁がなす角度
β  金属箔の先端が中心軸の垂線に対して切断された面取り部がなす角度
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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2008023492.tif 000026
2008023492.tif 000027
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