(57)【要約】【課題】セラミック材料からなる放電本管部の両端に接合された一対のセラミック細管部の開口端部に、Ｗ電極を保持した給電体をフリット封着するためのレーザ封着工程におけるセラミック細管部の破損を抑制する。【解決手段】高圧放電ランプに装備されるセラミック発光管であって、管容囲器が、セラミック材料からなる放電本管部とその両端に接合された一対のセラミック細管部４とから構成され、セラミック細管部の開口端部４ａに、Ｗ電極を保持した一対の給電体１２がフリット封着されたセラミック発光管を構成するために、フリット封着をレーザ封着工程により行う。フリット封着されるセラミック細管部の開口端部と給電体を、それぞれに対して吸収率が高い波長領域の放射を照射する個別のレーザ装置により加熱する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電ランプに装備されるセラミック発光管であって、管容囲器が、セラミック材料からなる放電本管部とその両端に接合された一対のセラミック細管部とから構成され、前記セラミック細管部の開口端部に、Ｗ電極を保持した一対の給電体がフリット封着されたセラミック発光管を構成するために、前記フリット封着をレーザ封着工程により行うセラミック発光管の製造方法において、
前記フリット封着される前記セラミック細管部の開口端部と前記給電体を、それぞれに対して吸収率が高い波長領域の放射を照射する個別のレーザ装置により加熱することを特徴とするセラミック発光管の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ封着工程では、前記セラミック細管部の開口端部およびフリットを遠赤外放射を放出するレーザ装置により加熱し、前記給電体を可視から近赤外放射を放出するレーザ装置により加熱する請求項１に記載のセラミック発光管の製造方法。
【請求項３】
前記セラミック材料として、多結晶体アルミナセラミック（ＰＣＡ）材料を用いる請求項１または２に記載のセラミック発光管の製造方法。
【請求項４】
前記レーザ封着工程でのフリット溶融・充填時には、前記セラミック細管部の開口端部の温度Ｔａに対する前記給電体の温度Ｔｂの温度差を、相対比率｜Ｔａ−Ｔｂ｜／Ｔａにして４．５％以下の範囲に規定する請求項３に記載のセラミック発光管の製造方法。
【請求項５】
前記レーザ封着工程におけるフリット充填直後の前記セラミック細管部及び前記給電体の徐冷処理を、前記レーザ装置に隣接して付設された徐冷炉により、前記レーザ封着工程と併行して行う請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック発光管の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により製造されたセラミック発光管を備えた高圧放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプ等の高圧放電ランプを構成するための、多結晶体アルミナセラミック材料等からなるセラミック発光管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電ランプとして、最初に多結晶体アルミナセラミック（ＰＣＡ）材料の発光管を用いた例は高圧ナトリウムランプであり、これは従来から道路等の屋外照明用の主力光源として普及されてきた。そして、近年では、従来の石英に代ってＰＣＡ発光管を用いたメタルハライドランプの開発・展開が活発に進められている。
【０００３】
ＰＣＡ発光管の特長は、従来の石英の約１０００℃の耐熱性に対して約１２００℃までの高い耐熱性があり、それだけ発光管の管壁負荷をより高く設定できるので、基本的に高効率・高演色性のランプ特性が得られることである。例えば、１５０Ｗメタルハライドランプで効率が約９７ｌｍ／Ｗ、一般演色評価数がＲａ９２以上という特性が得られている。そのようなランプは、主に店舗などの商業空間における屋内インテリア照明分野に適用され、従来の石英発光管のメタルハライドランプに代わる省エネルギー光源として普及化が図られている。
【０００４】
従来技術による典型的なメタルハライドランプのＰＣＡ発光管は、管容囲器がＰＣＡ材料からなる円筒状の放電本管部とその両端部に接合された一対の細管部から構成されている。発光管の放電本管部の両端には、一対のタングステン（Ｗ）電極が設置され、両者は例えばＡｌ２Ｏ３−Ｍｏ系の導電性サーメットからなる給電体に接合・保持されている。そして、当該給電体は、上記発光管の細管部の開口端部にフリットにより気密封着され、またその管外端部にはニオブＮｂからなる外部リード棒がそれぞれ接合されている。なお、上記給電体としては、外部リード棒を含む一連のニオブＮｂ棒で構成されたものもある。発光管内には、ＤｙＩ３−ＴｍＩ３−ＨｏＩ３−ＴｌＩ−ＮａＩ系等の金属ハライドからなる発光物質と、緩衝ガスとしての水銀及びアルゴンなどの始動補助用希ガスが封入されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
なお、完成ランプは、上記発光管が石英あるいは硬質ガラスからなる外管バルブの内部に設置され、外管バルブに口金が装着された構成を有する。また、当該ランプは、始動装置内蔵の電子形安定器、あるいは銅鉄形インダクタンス安定器により点灯される。
【０００６】
上記ＰＣＡ発光管の製造における主要工程は、管両端の細管部にＷ電極を保持した給電体を、フリットによって気密封着する際の封着工程である。
【０００７】
従来技術による現行封着工程は、基本的に従来の高圧ナトリウムランでの封着工程に準じた、カーボンあるいはタンタルヒーターによる電熱封着方式に基づくものである。具体的には、まず封着すべきＰＣＡ発光管の細管部に、Ｗ電極付の給電体とリング状のフリット部材を載せて、これら複数個を並行する細長形の板状ヒーターの内側に設置する。最終的にヒーター加熱によってフリット部材を溶融し、次いで給電体と細管部の隙間に充填せしめることで、細管部に対する給電体の気密封着を行う（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
ところが、従来の電熱封着方式は、種々の問題を抱えてきた。すなわち、上記電熱ヒーターは、基本的に熱慣性を有するために精密な温度制御が難しく、また細長形のために位置的な温度変動幅も比較的大きくなり、従ってＰＣＡ発光管毎にフリットの充填状態が変動することになる。この結果、当該封着工程でのＰＣＡ細管部の破損及びリーク等の不良発生が比較的多くなり、例えば９５％以上の良品歩留の達成が極めて困難であった。また、完成ランプにおける封着部を通じての発光物質の消失や、封着部クラック等の品質問題も発生した。その他に、ヒーターから放出される不純ガスや物質による発光管の汚染から、ランプの始動不良や光束低下などの問題も発生した。
【０００９】
以上の状況のなかで、従来の高圧ナトリウムランプ及びＰＣＡ管メタルハライドランプで適用されてきた電熱封着方式に代って、新しいＣＯ２ガスレ−ザあるいはＹＡＧレ−ザによるレ−ザ封着方式が検討されてきた。この方式の特長は、基本的に個々の発光管ごとの精密な温度制御が可能であり、またいわゆるクリーンな封着工程の実現が可能であることである。そして、先行文献には、次のようなレーザ封着装置や封着工程等に関する技術が開示されている。
【００１０】
まず、本発明が関係するＰＣＡ管メタルハライドの製造に用いられる封着装置は、大形のいわゆる真空グローボックスのなかにＰＣＡ管保持用のホルダーが設置され、またボックス外に配置された１台のレーザ発振器から分岐された３つの照射ユニットが装備された構成を有する。そして、封着工程では、ホルダーに保持したＰＣＡ細管部に、Ｗ電極付の給電体（電極棒）とリング状の固形フリット部材を載せる。当該ＰＣＡ管を回転させながら、封着工程で過熱ぎみになる給電体へのフリットの偏りを抑制するために、レーザ光を固形フリット部材とＰＣＡ細管部の２箇所に照射する。但し、ＰＣＡ細管部には、レーザ光の吸収率の高いＭｏ細管を被せ、且つ２つの照射ユニットからのレーザ光で照射する。（特許文献２参照）
また、上記のようにＰＣＡ細管部に給電体を直接封着する代わりに、まずＭｏ細管をＰＣＡ細管部に気密接合し、次いで当該Ｍｏ細管にＷ電極付のＭｏ給電体と同質のＭｏろう部材が設置された封止部をＹＡＧレーザ光の照射により気密接合する、という技術も開示されている（特許文献３参照）。
【００１１】
その他、従来の高圧ナトリウムランプについて、ＰＣＡ管端部にいわゆる閉塞体のニオブキャップとフリット部材が設置された封着部を、セラミック管への吸収率の高いＣＯ２ガスレーザ放射（波長１０．６μｍ）の照射により気密封着する、という技術が開示されている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平１１−２７３６２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３４０１１８号公報
【特許文献３】特開２００４−６１３５号公報
【特許文献４】特開昭５３−７２３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らも、ＰＣＡ発光管からなるメタルハライドランプの製造方法について、主要な封着工程での良品歩留の向上とランプ品質の改善を図るために、量産対応も可能なレーザ封着方式による封着装置とこれによる封着工程の開発に取り組んだ。
【００１３】
開発の当初において、封着装置は特許文献２等に開示された従来技術にもとづき設計・製作し、また封着工程も従来技術に準じて規定した。具体的には、まず封着装置は、大形の真空グローボックスのなかにＰＣＡ管保持用のホルダー２０台を配置し、また２台のＣＯ２ガスレーザ装置（波長１０．６μｍ）とそれぞれ付帯の照射ユニットを装備したもので構成した。そして、封着工程では、ホルダーに保持したＰＣＡ管の細管部にＷ電極付の給電体と固形フリット部材を設置し、当該ＰＣＡ管を回転させながら、上記フリット部材と細管部の２箇所にそれぞれレーザ放射を照射することにより、上記給電体の細管部への気密封着を行った。なお、ＣＯ２ガスレーザを用いたので、ＰＣＡ細管部に被せるＭｏ細管は用いなかった。
【００１４】
上記当初のレーザ封着装置及び工程により、ＰＣＡ管メタルハライドランプの量産試作を行ったところ、最重要問題として、特に給電体が封着されたＰＣＡ発光管の細管部において、破損が比較的多く発生することがわかった。例えば、フリット封着工程では不良率８％のうちの実に約６％が細管部破損で占められた。
【００１５】
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、セラミック材料からなる放電本管部の両端に接合された一対のセラミック細管部の開口端部に、Ｗ電極を保持した給電体をフリット封着するためのレーザ封着工程におけるセラミック細管部の破損を抑制できるセラミック発光管の製造方法を提供し、これにより主要な封着工程での総合良品歩留の改善を図って、低コストで高品質のメタルハライドランプ等の高圧放電ランプを製造可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のセラミック発光管の製造方法は、高圧放電ランプに装備されるセラミック発光管であって、管容囲器が、セラミック材料からなる放電本管部とその両端に接合された一対のセラミック細管部とから構成され、前記セラミック細管部の開口端部に、Ｗ電極を保持した一対の給電体がフリット封着されたセラミック発光管を構成するために、前記フリット封着をレーザ封着工程により行う。
【００１７】
上記課題を解決するために、前記フリット封着される前記セラミック細管部の開口端部と前記給電体を、それぞれに対して吸収率が高い波長領域の放射を照射する個別のレーザ装置により加熱する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基本的にフリット封着されるＰＣＡ細管部の開口端部と給電体の温度を個別に精度高く制御することができて、比較的容易に両者間の温度差を確実に低減することが可能となる。したがって、ＰＣＡ細管部の破損発生を顕著に抑制でき、最終的に主要な封着工程での総合良品歩留を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のセラミック発光管の製造方法において、前記レーザ封着工程では、前記セラミック細管部の開口端部およびフリットを遠赤外放射を放出するレーザ装置により加熱し、前記給電体を可視から近赤外放射を放出するレーザ装置により加熱することができる。それにより、実際にフリット封着されるＰＣＡ細管部の開口端部と給電体の温度を個別に精度高く制御することができて、フリット封着工程でのＰＣＡ細管部の破損発生を顕著に抑制することができる。
【００２０】
また、上記いずれかの製造方法において、前記セラミック材料として、多結晶体アルミナセラミック（ＰＣＡ）材料を用いることができる。
【００２１】
前記レーザ封着工程でのフリット溶融・充填時には、前記セラミック細管部の開口端部の温度Ｔａに対する前記給電体の温度Ｔｂの温度差を、相対比率｜Ｔａ−Ｔｂ｜／Ｔａにして４．５％以下の範囲に規定することが好ましい。それにより、レーザ封着工程でのＰＣＡ細管部破損発生率を例えば０．８％以下のレベルまで顕著に抑制でき、そして総合良品歩留も例えば９７％以上の高いレベルまで改善できる。
【００２２】
また、前記レーザ封着工程におけるフリット充填直後の前記セラミック細管部及び前記給電体の徐冷処理を、前記レーザ装置に隣接して付設された徐冷炉により、前記レーザ封着工程と併行して行うことが好ましい。それにより、フリット充填直後の複数本のＰＣＡ管の徐冷処理を順次速やかに行うことができ、レーザ封着工程での生産能率を大幅に高めることができる。
【００２３】
上記いずれかの製造方法により製造されたセラミック発光管を備えた高圧放電ランプを構成することにより、低コストで高品質のメタルハライドランプ等の高圧放電ランプが得られる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態におけるランプ入力１５０ＷのＰＣＡ管メタルハライドランプの発光管の構成を示す断面図である。図１（ｂ）は、同発光管の一部を拡大して示した断面図である。図２は、メタルハライドランプの組立構成を示す断面図である。なお、本実施形態における発光管の構成は、基本的に上述の従来技術による構成に準じたものである。
【００２６】
発光管１の管容囲器であるＰＣＡ材料からなるＰＣＡ管２は、放電領域を囲む放電本管部３と、その両端に接合されたＰＣＡ細管部４、５からなる一体もので構成されている。放電本管部３の寸法は、中央円筒部の管内径φｉ＝１１．０ｍｍ、管外径φｏ＝１２．３ｍｍ、全長Ｌｏ＝１６．２ｍｍである。ＰＣＡ細管部４、５の寸法は、管外径３．２ｍｍ、孔径１．０３ｍｍ、全長１６．４ｍｍである。
【００２７】
発光管１の両端には、それぞれタングステン（Ｗ）コイル８、９（単線径０．２ｍｍでコイル巻数５回）とＷ電極棒１０、１１（線径０．５ｍｍ）からなる一対のＷ電極６、７（電極間距離Ｌｅ１０ｍｍ）が設けられている。そして、外方に延長されたＷ電極棒１０、１１の端部には、Ａｌ２Ｏ３−Ｍｏ系の導電性サーメットからなる給電体１２、１３（外径０．９ｍｍ、全長６．０ｍｍ）が、それぞれレーザ溶接により接合されている。給電体１２、１３は、ＰＣＡ細管部４、５の開口端部４ａ、５ａに、封着部材であるＤｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系封着フリット１４（重量組成比６１％−１７％−２２％、融点  １３５０℃）により気密封着されている。給電体１２、１３の管外端部には、ニオブＮｂからなる外部リード棒１５、１６が、同質のＮｂからなるいわゆる接合管１７、１８を介してレーザ溶接により接合されている。
【００２８】
発光管１内には、例えば色温度４３００Ｋの品種では組成（ＤｙＩ３１９．３％＋ＴｍＩ３９．９％＋ＨｏＩ３８．７％＋ＴｌＩ８．４％＋ＮａＩ２２．６％）（但し、組成比はｗｔ％）の金属ハライドからなる発光物質１９が９ｍｇと、緩衝ガスとしての水銀Ｈｇ２０が約１０ｍｇ、始動補助用希ガスとしてのアルゴンＡｒ２１が約２０ｋＰａそれぞれ封入されている。なお、ＰＣＡ細管部４、５とＷ電極棒１０、１１との隙間２２、２３には、モリブデンコイル（Ｍｏ）２４、２５がＷ電極棒１０、１１に巻かれる形で設けられている。
【００２９】
上記発光管１の構成において、ＰＣＡ細管部４、５への給電体１２，１３の気密封着に関しては、３つの要点が組み込まれている。これについて、図１（ｂ）の拡大図を参照して説明する。
【００３０】
（１）給電体１２、１３は、基本的に放電本管部３から約１４ｍｍ離れたＰＣＡ細管部４、５の開口端部４ａ、５ａにフリット封着されている。これにより、ランプ点灯時の封着フリット１４の温度が約７５０℃以下の低いレベルに保たれて、発光物質１９による封着フリット１４の浸蝕が抑えられている。
【００３１】
（２）封着フリット１４の充填は、まず給電体１２、１３とＷ電極棒１０、１１の接合部からＤｍｉｎ＝０．２ｍｍ以上の距離範囲を蓋うように規定されており、これにより発光物質１９による給電体１２、１３の浸蝕も抑えられている。
【００３２】
（３）封着フリット１４の充填は一方で、給電体１２、１３とＷ電極棒１０、１１の接合部からＤｍａｘ＝２．０ｍｍ以下の距離範囲を蓋うように規定されており、これにより封着フリット１４との熱膨張差によるＰＣＡ細管部４，５の破損が防止されている。なお、封着工程においてフリット充填が上記距離範囲を外れたときは、発光管１はフリット充填不良として廃棄されることになる。
【００３３】
完成ランプ２６は、図２に示すように、窒素６０〜８０ｋＰａを封入した硬質ガラスからなる外管バルブ２７の内部に上記発光管１が保持され、これに口金２８が装着された構成である。また、発光管１の廻りには、外管バルブ破損防止用の石英シールド管２９が設けられている。そして、ランプ２６は、入力１５０Ｗにおいて初期光束１４，５００ｌｍ、効率９７ｌｍ／Ｗ及び平均演色評価数Ｒａ９２以上という優れたランプ特性と、定格寿命時間１２，０００ｈｒｓというランプ寿命が得られる。
【００３４】
さて、前述のように、開発当初に従来技術（特許文献２参照）に準じたレーザ封着装置及び封着工程により上記ＰＣＡ管メタルハライドランプ２６を量産試作したときに、給電体１２、１３との封着工程におけるＰＣＡ細管部４、５の破損が、約６％の最多割合で発生した。この発生要因を解析したところ、当該破損は、フリット封着される給電体１２，１３とＰＣＡ細管部４，５の両者間での比較的大きい温度差に起因していることを突き止めた。すなわち、前記量産試作での封着工程では、レーザ照射がＰＣＡ細管部４、５に収束されて、ＰＣＡ細管部４、５の温度が給電体１２、１３より高くなる故に、フリット封着後の冷却されたＰＣＡ細管部４、５は、給電体１２、１３との熱膨張差によって半径外方向への引張応力が印加されることになり、最終的に破損に至ったといえる。なお、当該破損は、図３に模式的に示すように、主にＰＣＡ細管部４の縦軸方向に発生した。結局、レーザ照射によるフリット封着工程でのＰＣＡ細管部４、５の破損を抑えるには、フリット封着されるＰＣＡ細管部４，５と給電体１２，１３の両者間の温度差を小さくすることが、基本的な必要条件であることが判明した。
【００３５】
以上の結果を踏まえて、ＰＣＡ発光管のレーザ封着方式による製造方法において、特にフリット封着工程でのＰＣＡ細管部の破損発生を確実に抑制するために、フリット封着される細管部と給電体の両者間の温度差を顕著に低減できる具体的なレーザ封着装置及び封着工程について検討した。以下に、本発明の実施の形態であるレーザ封着装置及び封着工程について詳しく説明する。
【００３６】
図４は、本発明の実施の形態におけるレーザ封着装置３０の構成を模式的に示す。レーザ封着装置３０には、大形の真空グローボックス３１の内部にＰＣＡ管２を保持するための無酸素銅からなる２０台のホルダー３２が設置されている。また、加熱封着用のＣＯ２ガスレーザ装置３３、及び半導体（ＬＤ）レーザ装置３４（両者とも出力２００Ｗ）と、それぞれに付帯の照射ユニット３３ａ及び３４ａが装備されている。更に、フリット溶融封着直前後のＰＣＡ細管部４あるいは５と給電体１２あるいは１３を徐冷するための、小形で電熱トンネル方式の徐冷炉３５が配置されている。
【００３７】
真空グローボックス３１は、内部が高真空に排気でき、また内部に高純度アルゴンＡｒが封入できるように設計されている。なお、アルゴンＡｒは、図示されていない付帯の高純度アルゴン循環装置から供給される。また、２０台のホルダー３２は、一本のステンレス鋼からなる細長レール形の基盤体３６に保持され、更に基盤体３６は徐冷炉３５を経由するように延長され配置されている。そして、各ホルダー３２は、（ａ）基盤体３６上を個別に任意に移動でき、且つ（ｂ）フリット封着時には、特定の位置に停止できて、保持したＰＣＡ管２とともに縦軸Ｚ廻りに回転できるように設計されている。
【００３８】
図５は、上記構成のレーザ封着装置３０による封着工程における、ＰＣＡ管２の設置構成（図４に一点鎖線Ｘで示した範囲の）を示す。理解し易いように、一部のみ断面で示す。封着工程は、（１）まずＰＣＡ管２の一方の細管部４に給電体１２をフリット封着する第１の封着工程と、（２）次いで給電体１２がフリット封着され、次いで管内に発光物質１９、水銀Ｈｇ２０及びアルゴンＡｒが封入された状態にあるＰＣＡ管２の他方の細管部５に給電体１３をフリット封着する第２の封着工程からなる。第１及び第２の封着工程そのものは基本的に同じであり、以下の説明では、第１の封着工程について説明する。
【００３９】
本実施形態における封着工程は、高純度アルゴンＡｒが約２０ｋＰａ封入された真空グローボックス３１内において行われる、以下の素工程を含む。
【００４０】
（１）一端にＷ電極６、他端にＮｂ外部リード棒１５及び繋ぎ手のＮｂ管１７がそれぞれ接合された給電体１２を、リング状の固形の封着フリット１４と合せてＰＣＡ管２の細管部４の開口端部４ａに挿入・設置し、次いで当該ＰＣＡ管２を２０台のホルダー３２に順次設置しておく。
【００４１】
（２）各ホルダー３２を順次基盤体３６の特定の位置へと移動・停止させる。
【００４２】
（３）ホルダー３２を回転させながら、ＣＯ２ガスレーザ装置３３の照射ユニット３３ａ及び、及びＬＤレーザ装置３４の照射ユニット３４ａからのレーザ放射を、各々、ＰＣＡ細管部４の開口端部４ａ、及び給電体１２の開口端部４ａ部分に照射し、これによりＰＣＡ細管部４の開口端部４ａ及び給電体１２を、封着フリット１４とも合せて加熱・昇温してゆく。
【００４３】
（４）レーザ照射を続けることで、最終的に封着フリット１４を溶融せしめて、封着フリット１４を細管部４の開口端部４ａと給電体１２の上記規定範囲の隙間へ充填せしめる。
【００４４】
（５）次いで速やかに当該ＰＣＡ管２を保持したホルダー３２を徐冷炉３５の内部に移動させて、フリット充填直後の細管部４の開口端部４ａと給電体１２の徐冷処理を行なう。
【００４５】
このうち、本封着工程の良否を決めるのは、特にレーザ照射による加熱から徐冷炉３５による徐冷処理に至るまでの素工程（３）〜（５）である。
【００４６】
上記本実施形態におけるレーザ封着装置３０、およびこれを用いた封着工程の特徴は、フリット封着するＰＣＡ細管部４と給電体１２を、それぞれに対して吸収率が高い波長領域の放射を照射する個別のレーザ装置により加熱することである。具体的には、レーザ封着装置３０にはＣＯ２ガスレーザ装置３３（放射波長１０．６μｍ）及びＬＤレーザ装置３４（放射波長０．８μｍ）を装備する。封着工程においては、ＣＯ２ガスレーザ装置３３をＰＣＡ細管部４の開口端部４ａおよび封着フリット１４の加熱に、ＬＤレーザ装置３４を給電体１２の開口端部４ａ部分の加熱にそれぞれ用いる。この場合、細管部４等のＰＣＡ部材は、ＣＯ２ガスレーザ装置３３からのレーザ放射１０．６μｍに対する吸収率が９０％強と高く、一方で給電体１２等の金属はＬＤレーザ装置３４からのレーザ放射０．８μｍに対する吸収率が約４０％と高いことはよく知られている。これにより、フリット封着されるＰＣＡ細管部４の開口端部４ａと給電体１２の温度を個別に精度高く制御することができる。その結果、比較的容易に両者間の温度差を確実に低減することが可能となり、実際のフリット封着工程でのＰＣＡ細管部４の破損発生を顕著に抑制することができた。
【００４７】
なお、本実施形態における素工程（３）〜（５）での封着フリット１４は、その熱容量が極めて小さい故に、ＣＯ２ガスレーザ装置３３及びＬＤレーザ装置３４からのレーザ照射によるＰＣＡ細管部４の開口端部４ａと給電体１２の温度上昇に略連動して加熱することができる。従って、特許文献２に記載の従来技術による封着工程のように、封着フリットに対する個別のレーザ照射による加熱は必ずしも必要ではない。
【００４８】
次に、上記本実施形態における封着工程の主要な素工程（３）〜（５）について、ＰＣＡ細管部３の破損発生を顕著に抑制でき、よって良品歩留りを改善できるような具体的な封着条件を、実際の量産試作を重ねることにより検討した結果について説明する。
【００４９】
検討に際して、事前に前記従来技術による現行電熱封着工程での封着条件に準じて、素工程（３）〜（５）でフリット封着される一方のＰＣＡ細管部４の開口端部４ａにおける、熱処理の時間ｔに対する妥当な温度曲線を設定した。すなわち、図６に示すように、まず素工程（３）では、上記レーザ放射出力を高めながら約６０秒で１４５０℃の最高温度まで上昇させ、次の素工程（４）では、その最高温度を封着フリット１４の溶融・充填のために所定の時間ｔ（５〜１０秒）に亘って維持し、最終の素工程（５）では、徐冷炉３５において約５分で最高温度１４５０℃から約３００℃まで低下させる、という典型的な温度曲線を設定した。
【００５０】
上記検討結果から、目的とするＰＣＡ細管部４の破損発生を顕著に抑制するには、素工程（４）でのフリット溶融・充填において、少なくともフリット封着されるＰＣＡ細管部４の開口端部４ａの温度Ｔａに対する給電体１２の温度Ｔｂの温度差を、相対比率｜Ｔａ−Ｔｂ｜／Ｔａにして４．５％以下の範囲に規定することが、基本的な封着条件であることを見出した。これにより、本実施形態における第１および第２の封着工程を合せたＰＣＡ細管部４及び５の破損発生率を、０．８％以下のレベルまで顕著に抑制でき、そして総合良品歩留も９７％以上の高いレベルまで改善できることを実証できた。
【００５１】
その他に、素工程（４）においては、図１（ｂ）に拡大して示したように、封着フリット１４がＰＣＡ細管部４の開口端部４ａと給電体１２との接合部からＤｍｉｎ＝０．２ｍｍ〜Ｄｍａｘ＝２．０ｍｍの距離範囲に充填されることが望ましい。本発明者らの検討結果から、封着フリット１４が充填される上記接合部からの距離Ｄは、主に素工程（４）での最高温度を維持する上記時間ｔに依存しており、封着フリット１４の充填を距離範囲内にするためには、時間ｔを５〜１０秒の範囲に規定すればよいことがわかった。これにより、本実施形態における第１および第２の封着工程を合せた封着フリット１４の充填不良率を、０．４％以下と顕著に抑制でき、それだけ総合良品歩留の向上にも寄与できた。なお、封着フリット１４の充填不良率は、従来技術による現行電熱付着工程での例えば約３％のレベルに比べて大幅に低減されている。
【００５２】
本実施形態における封着工程のもう１つの特徴は、最終の素工程（５）でのフリット充填直後のＰＣＡ細管部４と給電体１２の徐冷処理を、ＣＯ２ガスレーザ装置３３及びＬＤレーザ装置３４から、トンネル方式の徐冷炉３５に切り替えて行うことである。これにより、フリット充填直後の複数本のＰＣＡ管２の徐冷処理を順次速やかに行うことができ、レーザ封着工程の生産能率を大幅に高めることができる。それにより、本実施形態におけるレーザ封着装置３０および封着工程による量産対応が初めて可能となった。仮に、素工程（５）で個々のＰＣＡ管２に対して約５ｍｉｎも要する徐冷処理を、ＣＯ２ガスレーザ装置３３及びＬＤレーザ装置３４により引き続き行った場合、生産能率が低過ぎてレーザ封着方式による量産化は不可能である。
【００５３】
なお、本実施形態における封着工程で用いたＣＯ２ガスレーザ装置３３及びＬＤレーザ装置３４は、必ずしも特定されたものでなく、前者は基本的にＰＣＡ管による吸収率が高い、例えば波長３μｍ以上の遠赤外放射を照射する他のレーザ装置で、また後者も同様に、金属による吸収率が高い、例えば波長１μｍ以下の近赤外から可視放射を照射する他のレーザ装置でそれぞれ置き換えてもよい。
【００５４】
以上のように、メタルハライドランプ等の高圧放電ランプに装備され、管容囲器がＰＣＡ材料からなる放電本管部とその両端に接合された一対の細管部から構成され、当該細管部の開口端部にＷ電極を保持した給電体をレーザ封着工程によりフリット封着するＰＣＡ発光管の製造方法に、本実施形態におけるレーザ封着装置および封着工程を用いることにより、封着工程におけるＰＣＡ発光管の細管部破損を顕著に抑制でき、これにより主要な封着工程での総合良品歩留を改善できて、低コストで高品質のメタルハライドランプが得られる。
【００５５】
なお、本発明によるセラミック発光管の製造方法は、基本的にＰＣＡ材料のほかに例えばイットリア材料等からなるセラミック発光管の製造にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によるセラミック発光管の製造方法は、レーザ封着工程におけるセラミック細管部の破損を抑制することができ、メタルハライドランプ等の高圧放電ランプの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態における製造方法の対象であるメタルハライドランプを構成するＰＣＡ発光管の構成を示す断面図、（ｂ）は同発光管の一部を拡大して示した断面図
【図２】同メタルハライドランプの組立構成を示す断面図
【図３】図１のＰＣＡ発光管の細管部での破損発生状況を示す図
【図４】本発明の実施の形態におけるレーザ封着装置の構成図
【図５】同レーザ封着装置による封着工程が施されるＰＣＡ管の設置状態を示す図
【図６】同封着工程について設定された熱処理に伴うＰＣＡ細管部の温度曲線を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１  発光管
２  ＰＣＡ管
３  ＰＣＡ放電本管部
４、５  ＰＣＡ細管部
６、７  タングステン電極
８、９  タングステン（Ｗ）コイル
１０、１１  Ｗ電極棒
１２、１３  給電体
１４  封着フリット
１５、１６  外部リード棒
１７、１８  接合管管
１９  発光物質
２０  水銀Ｈｇ
２１  アルゴンＡｒ
２２、２３  隙間
２４、２５  モリブデンコイル（Ｍｏ）
２６  ランプ
２７  外管バルブ
２８  口金
２９  石英シールド管
３０  レーザ封着装置
３１  真空グローボックス
３２  ホルダー
３３  ＣＯ２ガスレーザ装置
３４  半導体レーザ装置
３３ａ、３４ａ  照射ユニット
３５  徐冷炉
３６  基盤体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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