(57)【要約】【課題】冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極を効率的に生産すること。【解決手段】金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物をカップ状に成形して電極本体のグリーン体を形成する電極本体グリーン体形成工程ＳＴ１と、電極本体のグリーン体を、カップ状の底部の外側面が上方を向く姿勢で、上方に突出する複数のピンを有したトレーの各ピンに装着する装着工程ＳＴ２と、電極本体のグリーン体が装着されたトレーを炉に送って電極本体のグリーン体を焼成して金属の電極を生成する焼成工程ＳＴ６と、金属の電極をトレーの各突出ピンから分離する分離工程ＳＴ８とを有してなる。【選択図】図８
2008270027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極放電管用電極の生産方法であって、
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物をカップ状に成形して電極本体のグリーン体を形成する電極本体グリーン体形成工程と、
前記電極本体のグリーン体をトレーに装着する装着工程と、
前記電極本体のグリーン体が装着された前記トレーを炉に送って前記電極本体のグリーン体を焼成して金属の電極を生成する焼成工程と、
前記金属の電極を前記トレーの前記各突出ピンから分離する分離工程と、
を有してなることを特徴とする冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項２】
前記装着工程において、前記電極本体のグリーン体を、前記カップ状の底部の外側面が上方を向く姿勢で、上方に突出する複数のピンを有したトレーの前記各ピンに装着する、
請求項１記載の冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項３】
前記焼成工程において、前記電極本体のグリーン体のカップ状の内周面に水素が反応するように水素を供給する、
請求項１または２記載の冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項４】
前記装着工程と前記焼成工程との間に、
前記トレーに装着された前記電極本体のグリーン体のそれぞれに対して、前記カップ状の底部の外側面上に、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する接合層グリーン体付加工程を有し、
前記焼成工程において、前記電極部本体のグリーン体と前記接合層のグリーン体とを同時に焼成することにより前記電極本体と前記接合層とが一体になった金属の電極を生成する、
請求項１ないし３のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項５】
前記装着工程と前記接合層グリーン体付加工程との間に、
前記電極本体のグリーン体を溶剤に浸けて脱脂する脱脂工程を有する、
請求項４記載の冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項６】
前記焼成工程と分離工程との間に、
前記トレーに装着された金属の電極をカメラで撮影して得た画像に対する画像処理を施すことによって検査を行う検査工程を有する、
請求項１ないし５のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項７】
前記トレーは、前記第１の混練物の金属とは合金層を作ることのない材料を用いて作製されている、
請求項１ないし６のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の生産方法。
【請求項８】
冷陰極放電管用電極の生産システムであって、
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物をカップ状に成形して電極本体のグリーン体を形成する電極本体グリーン体形成ステーションと、
前記電極本体のグリーン体を、前記カップ状の底部の外側面が上方を向く姿勢で、上方に突出する複数のピンを有したトレーの前記各ピンに装着する装着ステーションと、
前記トレーに装着された前記電極本体のグリーン体を焼成して金属の電極を生成する焼成ステーションと、
前記金属の電極を前記トレーの前記各突出ピンから分離する分離ステーションと、
を有してなることを特徴とする冷陰極放電管用電極の生産システム。
【請求項９】
前記トレーに装着された前記電極本体のグリーン体のそれぞれに対して、前記カップ状の底部の外側面上に、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する接合層グリーン体付加ステーションを有してなる、
請求項８記載の冷陰極放電管用電極の生産システム。
【請求項１０】
タングステン材料などからなるカップ状の冷陰極放電管用電極の生産に用いるトレーであって、
基部の上面に上方に突出し、前記冷陰極放電管用電極のカップ状の部分に挿入することによりその底部の外側面が上方を向く姿勢で装着可能であって且つ前記冷陰極放電管用電極の焼成後の内径よりも小さい外径の複数のピンを有しており、
少なくとも前記各ピンには、タングステンまたはモリブデンとは合金層を作ることのない材料が用いられている、
ことを特徴とする冷陰極放電管用電極の生産に用いるトレー。
【請求項１１】
前記少なくとも前記各ピンの材料は、アルミナ、ジルコニア、コーシェライト、または窒化珪素のいずれかである、
請求項１０記載の冷陰極放電管用電極の生産に用いるトレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライト用光源などとして用いられる冷陰極放電管用電極の生産方法および生産システム、並びにそれに用いるトレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、種々の形状の冷陰極放電管用電極およびその生産方法が提案されている。例えば、特許文献１には、金属の棒材をプレス加工することによって形成した、有底円筒状のホロー電極と棒状の封止金属とが一体となった冷陰極放電管用電極が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、中空部が形成されたカップ状の電極部と棒状の封着線とが一体となった冷陰極放電管用電極を射出成形によって生産することが開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、タングステンまたはモリブデンの微細焼結粉末と２液性熱可塑性バインダー樹脂とを混練したものを射出成形してグリーン体を形成し、溶剤により一方の熱可塑性バインダー樹脂を溶出させてポーラスな脱脂グリーン体とした後、これを焼成することによってカップ状の電極を生産することが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−５９４４５
【特許文献２】特開２００４−６３４６９
【特許文献３】特開２００５−７１９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年において、液晶テレビやパーソナルコンピュータなどの普及にともなって液晶表示装置の需要が急激に増大しており、これとともに液晶表示装置の大型化および長寿命化が急速に進んでいる。そのバックライト用光源として用いられる冷陰極放電管においてもさらなる長寿命化が望まれている。
【０００６】
従来においては、冷陰極放電管用電極の材料として、加工性およびコストの面で優れるニッケルが主として使われてきた。しかし、放電用の電極材料としてはニッケルよりも融点の遙かに高いタングステンやモリブデンの方が有利であり、タングステンを用いることによって冷陰極放電管の寿命を飛躍的に延ばすことが可能である。例えば、タングステンを用いることによって点灯２万時間を遙かに越える寿命を得ることも可能である。しかし、タングステンは加工が容易ではなくまた高価でもあるのでまだ量産化には至っていない。
【０００７】
つまり、特許文献１に記載のようにタングステンをプレス加工により放電用の電極とするには、極めて高い温度の下でプレスを行う必要があるなど、実用化は極めて困難である。また、特許文献２または３のようにタングステンの粉末を用いて射出成形を行うには、バインダー樹脂などの種類および混合方法、温度、圧力、金型など、解決すべき課題は多い。
【０００８】
このように、従来においては、冷陰極放電管の長寿命化を図ることのできる信頼性の高い冷陰極放電管用の電極を効率的に量産することの可能な生産システムはまだ存在していない。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極を効率的に生産することのできる生産方法および生産システム、並びにそれに用いるトレー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】
【００１０】
本発明に係る生産方法は、冷陰極放電管用電極の生産方法であって、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物をカップ状に成形して電極本体のグリーン体を形成する電極本体グリーン体形成工程と、前記電極本体のグリーン体を、前記カップ状の底部の外側面が上方を向く姿勢で、上方に突出する複数のピンを有したトレーの前記各ピンに装着する装着工程と、前記電極本体のグリーン体が装着された前記トレーを炉に送って前記電極本体のグリーン体を焼成して金属の電極を生成する焼成工程と、前記金属の電極を前記トレーの前記各突出ピンから分離する分離工程と、を有してなる。
【００１１】
好ましくは、前記装着工程と前記焼成工程との間に、前記トレーに装着された前記電極本体のグリーン体のそれぞれに対して、前記カップ状の底部の外側面上に、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する接合層グリーン体付加工程を有し、前記焼成工程において、前記電極部本体のグリーン体と前記接合層のグリーン体とを同時に焼成することにより前記電極本体と前記接合層とが一体になった金属の電極を生成する。
【００１２】
また、前記装着工程と前記接合層グリーン体付加工程との間に、前記電極本体のグリーン体を溶剤に浸けて脱脂する脱脂工程を有する。
【００１３】
また、前記焼成工程と分離工程との間に、前記トレーに装着された金属の電極をカメラで撮影して得た画像に対する画像処理を施すことによって検査を行う検査工程を有する。
【００１４】
また、前記トレーは、前記第１の混練物の金属とは合金層を作ることのない材料を用いて作製される。
【００１５】
本発明に係る生産システムは、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物をカップ状に成形して電極本体のグリーン体を形成する電極本体グリーン体形成ステーションと、前記電極本体のグリーン体を、前記カップ状の底部の外側面が上方を向く姿勢で、上方に突出する複数のピンを有したトレーの前記各ピンに装着する装着ステーションと、前記トレーに装着された前記電極本体のグリーン体を焼成して金属の電極を生成する焼成ステーションと、前記金属の電極を前記トレーの前記各突出ピンから分離する分離ステーションと、を有する。
【００１６】
本発明に係るトレーは、タングステンやモリブデンなどの材料からなるカップ状の冷陰極放電管用電極の生産に用いるトレーであって、基部の上面に上方に突出し、前記冷陰極放電管用電極のカップ状の部分に挿入することによりその底部の外側面が上方を向く姿勢で装着可能であって且つ前記冷陰極放電管用電極の焼成後の内径よりも小さい外径の複数のピンを有しており、少なくとも前記各ピンには、タングステンなどとは合金層を作ることのない材料が用いられている。
【００１７】
好ましくは、前記少なくとも前記各ピンの材料は、アルミナ、ジルコニア、コーシェライト、または窒化珪素のいずれかである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極を効率的に生産することのできる生産方法および生産システム、並びにそれに用いるトレーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明に係る冷陰極放電管１の断面正面図、図２は冷陰極放電管１の要部を拡大して示す断面図、図３は電極構造体１２の断面正面図、図４は図３に示す電極構造体１２の左側面図、図５は図３に示す電極構造体１２の右側面図、図６は電極ＤＫの断面正面図である。
【００２０】
図１および図２において、冷陰極放電管１は、ガラス管１１、ガラス管１１の両端に配置されて封止された電極構造体１２ａ，１２ｂ、および電極構造体１２ａ，１２ｂにそれぞれ接続されたリード線１３ａ，１３ｂを有する。
【００２１】
ガラス管１１は、細長い円筒形状を有した直管形のものである。ガラス管１１の両端部において、電極構造体１２ａ，１２ｂが、その各電極基部２５の部分でガラスビーズ２６を介し融着し、これによってガラス管１１との間が密封されている。ガラス管１１は、電極基部２５およびガラスビーズ２６とほぼ同じ熱膨張係数を有するので、この部分での温度変化による応力は生じない。ガラス管１１の寸法の例をあげると、外径１．５〜５ｍｍ程度、内径１〜４ｍｍ程度、長さ数十ｍｍ〜数百ｍｍ程度である。
【００２２】
２つの電極構造体１２ａ，１２ｂは互いに同じ構造のものであるので、一方の電極構造体１２ａについてのみ説明する。なお、これらの電極構造体１２ａ，１２ｂを「電極構造体１２」と記載することがある。
【００２３】
図３〜図６をも参照して、電極構造体１２は、電極ＤＫ、電極ＤＫに溶着された電極基部２５、および電極基部２５に装着されたガラスビーズ２６からなる。
【００２４】
電極ＤＫは、径大部２１と径小部２２とを有する２段の有底の円筒状つまりカップ状に形成されている。径大部２１の外径は、ガラス管１１の内径とほぼ同じであり、例えばガラス管１１の内径よりも僅かに小さい。しかし、ガラス管１１の内径と径大部２１の外径との間に十分な隙間を設けてもよい。径大部２１と径小部２２との連結部分３２は、テーパの円錐面状に形成されている。カップ状の底部３１ａの外側の端面２１ａには、その中心から軸方向に突出した突起部２３が一体に設けられている。本実施形態において、突起部２３は、先端にいく程径小となるテーパ状（円錐台状）に形成されている。そして、必要に応じて、突起部２３において、接合層２４が溶着によって一体に設けられる。
【００２５】
なお、本実施形態では、電極ＤＫを径大部２１と径小部２２とを有する２段のカップ状に形成したが、径大部２１と径小部２２とを同じ外径として段差のないカップ状に形成してもよい。
【００２６】
以下において、接合層２４の設けられた構造が示されているが、後で述べるように溶接の方法によっては接合層２４は不要であり、接合層２４を設けるための工程は省略可能である。
【００２７】
なお、電極ＤＫには、径小部２２の端面２２ａに開口する円柱形状の空洞部３１が、径大部２１に至る深さにまで設けられている。つまり、空洞部３１は、径小部２２から径大部２１の奥深くまで形成され、その底面部３１ａは端面２１ａに近づいており、それらの間に側端壁２１ｂを形成している。なお、底面部３１ａは、その隅部がアール状になっており、これによって底面部３１ａの全体が皿状ないし半球面状になっている。空洞部３１によって、上に述べたように電極ＤＫの全体がカップ状となっている。また、径小部２２の端面２２ａは、その外周縁および内周縁のいずれもアール状となっている。
【００２８】
電極ＤＫの寸法の例をあげると、径大部２１の外径１〜４ｍｍ程度、径小部２２の外径０．８〜３ｍｍ程度、全体の長さ３〜１０ｍｍ程度、空洞部３１の内径０．５〜２．５ｍｍ程度、深さ２〜８ｍｍ程度である。
【００２９】
本実施形態において、このような電極ＤＫは、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体ＤＨのグリーン体と、電極本体ＤＨのグリーン体の一方の端部に付加され第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層２４のグリーン体とが、同時に焼成（とも焼き）され、電極本体ＤＨと接合層２４とが溶着（融着）して一体に形成されたものである。
【００３０】
接合層２４のグリーン体として、第２の混練物によるペースト状のものを用いてもよく、また、第２の混練物を成形した固形状のものを用いてもよい。ペースト状のものを用いる場合には、それを電極本体ＤＨのグリーン体の端部に塗布すればよい。固形状のものを用いた場合には、それを電極本体ＤＨのグリーン体の端部に載せたり被せたりすればよい。
【００３１】
また、本実施形態において、第１の混練物の金属として、主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、これにニッケルなどの添加物が少量添加されている。第２の混練物の金属として、焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどが含まれている。これら、鉄、ニッケル、コバルトの微粉末は、焼成により融合してコバールとなる。コバールの熱膨張係数はタングステンとほぼ同じである。電極ＤＫの製造方法については後で詳しく説明する。
【００３２】
電極基部２５は、上に述べた第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含んで円柱状（線状）に形成されたものである。本実施形態において、電極基部２５は、電極本体ＤＨと同じ材料であるタングステンまたはモリブデンが用いられ、例えば熱間引き抜きによって緻密な構造の線材に形成されたものを所定の長さに切断することによって製造される。
【００３３】
この電極基部２５は、電極ＤＫの接合層２４との間で、抵抗溶接やレーザ溶接によって一体化されている。接合層２４は、電極本体ＤＨよりも融点が低く、溶融し易いので、極短時間の抵抗溶接によって確実に電極基部２５と一体化し、電極本体ＤＨの本来の機能である放電特性に悪い影響を与えない。
【００３４】
ガラスビーズ２６は、上に述べたように電極基部２５とほぼ同じ熱膨張係数を持つガラス材料からなり、球状またはそれに近い形状であり、中央に貫通孔が設けられたものである。
【００３５】
上に述べたような電極構造体１２が、ガラス管１１の端部から挿入され、ガラス管１１の端部およびガラスビーズ２６が加熱され、それらが溶融し電極基部２５に溶着することによって、それらの間が密封され、冷陰極放電管１が形成されている。なお、ガラス管１１の内部には少量の放電ガスや水銀などが封入される。
【００３６】
その後、電極基部２５の先端にリード線１３ａが溶着により接続される。リード線１３ａは、ニッケルまたはニッケル合金などの金属材料によって形成され、その先端部を電極基部２５の先端部と突き合わせた状態で溶接３３されている。
【００３７】
電極１２の製造に当たっては、例えば、粉末冶金法（ＰＭ法）の１つであるホットランナ方式による金属粉末射出成形法をその工程の１つに用いることができる。次に、電極ＤＫおよび電極構造体１２の製造方法についてさらに詳しく説明する。なお、グリーン体については、その最終生成物名の符号の後に「Ｇ」を付加して示すことがある。
【００３８】
図７は電極構造体１２の製造方法を説明するための図である。
【００３９】
図７において、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物ＲＢ１を準備する（図７左下）。第１の混練物ＲＢ１の金属として、主にタングステンまたはモリブデンを用いる。例えば、タングステンの微粉末を９５〜９９重量％程度とし、これにニッケルの微粉末を１重量％程度、残りを他の金属の微粉末とする。バインダ樹脂として、溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用いる。例えば、溶剤不溶性樹脂としてポリエチレンやポリプロピレンを用い、溶剤可溶性樹脂としてポリスチレンやアクリル樹脂またはワックスを用いる。必要に応じて可塑剤や離形剤などをも用いる。金属（メタルコンパウンド）とバインダ樹脂との混合比は体積比で１対１程度とする。または、金属を３０〜６０体積％程度とし、残りをバインダ樹脂とする。これを１２０〜２００℃程度の高温に加熱して溶融状態としたものが第１の混練物ＲＢ１である。
【００４０】
第１の混練物ＲＢ１を用いて電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を射出成形によって製作する。このような目的のための射出成形用金型および射出成形方法として、本発明者は先に特願２００５−２０２７２８を提案した。提案した金型を用いることによって、電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を射出成形によって高い効率で量産することができる。
【００４１】
その概略を説明すると、金型は、キャビティと、キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、材料注入室において注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、を有し、バルブピンの内部には、材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられており、バルブピンの先端部が注入口に当接することによって当該注入口が閉塞され、バルブピンの先端部が注入口から離れることによって当該注入口が開放され、且つバルブピンの先端部によって加熱されて溶融した材料が注入口からキャビティの内部に注入されるように構成される。
【００４２】
また、射出成形方法は、第１の混練物ＲＢ１をスプルーから材料注入室に送り込み、少なくともバルブピンの外周に沿った部分に材料の溶融層を形成しておき、油圧シリンダによってバルブピンの先端部が注入口に当接するように押し付けて注入口を閉塞した状態から、バルブピンを移動することによってバルブピンの先端部を注入口から離し、これによってバルブピンの先端部に存在する材料の溶融層を注入口からキャビティの内部に注入し、キャビティの内部において材料を冷却する。
【００４３】
その後、移動側金型を下降させ、これによってキャビティを開き、且つ雄型をキャビティ内から抜き出し、成形品を雄型から抜き出す。これによってカップ状の成形品が得られる。これが電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）となる。
【００４４】
電極本体ＤＨの成形において、本実施形態においては突起部２３がテーパ状に形成されているので、成形品の抜き出しが容易であり、金型が割り型でなくてもよいのでコスト的に有利である。
【００４５】
次に、電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を脱脂する。脱脂は、電極本体ＤＨＧを、溶剤可溶性樹脂を溶解する溶剤中に浸漬することにより行う。脱脂によって、溶剤可溶性樹脂が溶け出して、グリーン体（ＤＨＧ）は多孔質状態となる。この状態において、溶剤不溶性樹脂が繊維状となって電極本体ＤＨＧの形状が維持される。
【００４６】
また、第１の混練物ＲＢ１とは別に、第２の混練物ＲＢ２を準備する。第２の混練物ＲＢ２は、第１の混練物ＲＢ１と組成の異なる金属の微粉末を用い、これとバインダ樹脂とによる混練物である。つまり、第２の混練物ＲＢ２の金属として、例えば、鉄、ニッケル、コバルトの微粉末を用いる。これらは焼成により融合してコバールとすることもできる。これらの他、銀および銅などを用いることもある。バインダ樹脂として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、または第１の混練物ＲＢ１の場合と同様なものを用いる。必要に応じて、ケトン系、エステル系、石油系などの溶剤を入れて混合する。金属とバインダ樹脂との混合比および混合方法などについて、第１の混練物ＲＢ１の場合と同様とすることができる。このようにして第２の混練物ＲＢ２を得る。
【００４７】
第２の混練物ＲＢ２を、脱脂した電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）の突起部２３Ｇの先端部に付加し、これによって電極ＤＫのグリーン体（ＤＫＧ）を得る。第２の混練物ＲＢ２を付加するために、第２の混練物ＲＢ２をペースト状のままで付加する方法、または固形状として付加する方法がある。
【００４８】
例えば、第２の混練物ＲＢ２を、ペースト状の状態で、突起部２３Ｇの先端面に塗布する。塗布に際して、例えば、第２の混練物ＲＢ２を圧力タンクに収容して加圧し、デスペンサーによって第２の混練物ＲＢ２の一定量を突起部２３Ｇの先端面に向かって吐出させ、付着させる。
【００４９】
または、第２の混練物ＲＢ２を押し出し成形などによって丸棒ＭＢとし、丸棒ＭＢを切断してペレット状の接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を得る。また、第２の混練物ＲＢ２をペレット状に射出成形して固形状の接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を得る。接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を突起部２３Ｇの先端面に載せる。接合層２４Ｇを突起部２３Ｇに載せる際に、その前に接合層２４Ｇの先端部にシンナーなどの溶剤を塗布すると、両者がなじみや易く、離れ難くなる。
【００５０】
そして、電極ＤＫのグリーン体（ＤＫＧ）を焼成する。電極ＤＫＧの焼成は、例えば炉の中に電極ＤＫＧを入れて、１３００〜１４５０℃程度の温度となるまで加熱する。または、電極ＤＫＧをコンベアで搬送し、１４００〜１４５０℃程度のトンネル炉の中を通過させる。これによって、樹脂が熱分解して消失するとともに、金属同士が焼結して緻密に一体化した電極ＤＫとなる。つまり、電極本体ＤＨＧの金属同士および接合層２４Ｇの金属同士がそれぞれ融合して緻密に一体化するとともに、突起部２３Ｇと接合層２４Ｇとの間においてもそれらの金属同士が互いに融合して緻密で一体の合金層を形成する。電極ＤＫＧを焼成することによって、その形状を維持したまま相似的に収縮した電極ＤＫが得られる。
【００５１】
次に、電極ＤＫの接合層２４に、電極基部２５を抵抗溶接によって一体化する。電極基部２５は、ガラス管１１およびガラスビーズ２６とほぼ同じの熱膨張係数を持つ金属材料を用いて熱間引き抜きによって製造されたものである。電極基部２５の一方の端面を接合層２４の表面に押し当て、圧力を加えた状態で電流を流して両者を溶接する。抵抗溶接を不活性ガス中で行ってもよい。抵抗溶接によって、電極基部２５と接合層２４とのそれぞれの端部は溶融し、緻密で一体の合金層を形成する。このとき、接合層２４は、電極本体ＤＨよりも融点が低いので、溶接が短時間で容易に確実に行われる。これによって、一体化した電極構造体１２が製造される。また、ガラスビーズ２６を装着する。
【００５２】
なお、上に述べた電極本体ＤＨＧの成形や電極ＤＫＧの焼成などにおいて、本発明者が先に提案した特開２００３−３１３６０３に記載の粉末焼結用成形組成物および焼結用粉末の焼結方法を適用することができる。
【００５３】
このように製造した電極構造体１２を、ガラス管１１の両端部に挿入し、ガラス管１１およびガラスビーズ２６を加熱して電極基部２５に溶着させて密封する。これによって冷陰極放電管１が製造される。
【００５４】
上のように製造された冷陰極放電管１は、電極ＤＫとしてタングステンまたはモリブデンを用いることにより、放電によって電極ＤＫが劣化することがほとんどなく、寿命が極めて長い。電極構造体１２とガラス管１１との間の密封部分は、従来から実績のある熱間引き抜きによって製造された電極基部２５が貫通し、電極基部２５にガラスが融着しているので、長期にわたって密封性を維持する点において信頼性が高い。
【００５５】
また、電極ＤＫと電極基部２５とを連結するに当たり、連結部分は融点の低い金属からなる接合層２４であるから、その溶着が容易であり、連結を短時間で容易に確実に行うことができ、また電極本体ＤＨへの悪影響もない。
【００５６】
電極ＤＫは、空洞部３１の存在によって、径小部２２がリング状に突出しており、ガラス管１１内における露出表面積を大きくとることができるので、放電し易い。また、単位面積当たりの圧力が低くなるので寿命の点で有利である。端面２２ａの内外周縁部および底面部３１ａがアール状になっているので、放電特性が初期から安定し、放電による劣化が抑えられて冷陰極放電管１の寿命が延びる。
【００５７】
さて、次に、上のように製造される電極ＤＫまたは電極構造体１２を量産するための生産方法および生産システムについて説明する。
【００５８】
図８は電極ＤＫの生産システムＤＳを示す平面図、図９は電極ＤＫの生産に用いるトレー５０の平面図および側面図、図１０は電極ＤＫがトレー５０に装着された状態を示す図、図１１は電極ＤＫの生産方法を示すフローチャートである。
【００５９】
図９および図１０に示すように、トレー５０は、外形が矩形の板状の基部５１、および、基部５１の上面に上方に突出して設けられた複数のピン５２，５２…を有している。ピン５２は、電極ＤＫのカップ状の部分に挿入することにより、その底面部３１ａの外側面である端面２１ａが上方を向く姿勢で装着可能である。
【００６０】
図１０（Ａ）に示すように、ピン５２の外径は、電極ＤＫの焼成後の内径よりも小さくなっており、したがって焼成後の電極ＤＫをピン５２から引き抜いて容易に離脱が可能である。ピン５２の長さについても、電極ＤＫの焼成後における空洞部３１の深さ（長さ）よりも短く、ピン５２の先端は電極ＤＫの底面部３１ａに当たらない。１つのトレー５０当たりのピン５２の個数は、数十〜数百程度、例えば２００個程度である。ピン５２同士の間隔（ピッチ）は、図１０（Ｂ）に示すように、マニピュレータなどによって焼成前の電極本体ＤＨＧの自動装着が容易に行える程度となるよう、十分に間隔があけられている。
【００６１】
トレー５０の材料として、電極ＤＫの材料であるタングステンとは合金層を作ることのない無機材料が用いられる。そのような無機材料として、アルミナ、ジルコニア、コーシェライト、または窒化珪素などのセラミックスが用いられる。カーボンは含まない方が好ましい。トレー５０の製作に当たっては、例えば、これらの無機材料を溶融して型に流し込んで成形する。または、これらの無機材料の微粉末とバインダ樹脂または糊とを混練し、射出成形を行った後に焼成する。
【００６２】
このようにして製作したトレー５０は、ピン５２に電極ＤＫを装着した状態で高温で焼成しても両者が付着して離れなくなることがないので、分離のためにトレー５０に離形剤を塗布しておく必要がなく、離形剤の塗布工程を省略することができる。また、焼成時の両者の付着による形状歪みなどがなくなるので、製品の品質が安定し歩留りが向上するとともに、トレー５０が繰り返して使用できるので生産コストの削減にも有利である。
【００６３】
図８に示すように、電極ＤＫの生産システムＤＳは、電極本体グリーン体形成ステーションＳＴ１、装着ステーションＳＴ２、脱脂ステーションＳＴ３、接合層形成ステーションＳＴ４、接合層グリーン体付加ステーションＳＴ５、焼成ステーションＳＴ６、検査ステーションＳＴ７、分離ステーションＳＴ８、トレー洗浄ステーションＳＴ９、電極基部形成ステーションＳＴ１０、および電極基部溶接ステーションＳＴ１１などからなる。
【００６４】
これら各ステーションＳＴにおける工程内容の多くは、上に述べたのとほぼ同じであるが、ここでも簡単に説明する。
【００６５】
図８の鎖線で示す生産ラインにおいて、上に述べた多数のトレー５０がコンベアによって循環して流れており、トレー５０またはトレー５０上のワーク（電極本体ＤＨＧなど）に対しそれぞれのステーションＳＴにおいて所定の作業が行われる。各ステーションＳＴにおいて、必要に応じて、ワークなどのハンドリングを行うロボットまたはマニピュレータが設置されている。
【００６６】
電極本体グリーン体形成ステーションＳＴ１では、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物ＲＢ１をカップ状に成形して電極本体ＤＨのグリーン体ＤＨＧを形成する。
【００６７】
装着ステーションＳＴ２では、自動フィーダなどにより送られてくる電極本体のグリーン体ＤＨＧを、そのカップ状の底部の外側面が上方を向く姿勢で、トレー５０の各ピン５２に装着する（図１０参照）。
【００６８】
なお、トレー５０は、上に述べたようにセラミックスによって製作されるので、かなり高価なものとなる。高価なトレー５０を大量に製作すると生産コストのアップとなるので、装着ステーションＳＴ２において、次の方法でグリーン体ＤＨＧをトレー５０に装着してもよい。
【００６９】
すなわち、トレー５０と同じ形状のプレトレー５０ａを、適当な合成樹脂材料を用いて射出成形などによって大量に製作しておく。そして、グリーン体ＤＨＧをプレトレー５０ａに装着しておき、プレトレー５０ａに装着されたグリーン体ＤＨＧをトレー５０に移し変える。例えば、ロボットなどのマテリアルハンドリング装置を用いて、グリーン体ＤＨＧをプレトレー５０ａに装着し、これをコンベア上にストックしておく。トレー洗浄ステーションＳＴ９からトレー５０が送り込まれると、マテリアルハンドリング装置を用いてプレトレー５０ａに装着されたグリーン体ＤＨＧをそのトレー５０に移し変える。マテリアルハンドリング装置として、例えば、負圧によってワークを吸着し搬送し離脱するように構成された装置を用いるとができる。
【００７０】
プレトレー５０ａは、常温で用いられるものであるので、合成樹脂によって安価に大量生産することができる。高価なトレー５０は最小限の個数があればよいので、全体のコストダウンを図ることができる。装着ステーションＳＴ２では、トレー５０へのグリーン体ＤＨＧの装着が短時間で行われるので、サイクルタイムを短縮することが可能となる。
【００７１】
脱脂ステーションＳＴ３では、グリーン体ＤＨＧがフルに装着されたトレー５０をそのまま溶剤に浸け、グリーン体ＤＨＧの脱脂を行う。
【００７２】
接合層形成ステーションＳＴ４では、上に述べた第２の混練物ＲＢ２を準備し、接合層２４のグリーン体２４Ｇを作製する。接合層グリーン体付加ステーションＳＴ５では、接合層２４のグリーン体２４Ｇを、トレー５０上の各電極本体のグリーン体ＤＨＧの上端に載せる。
【００７３】
焼成ステーションＳＴ６では、電極本体のグリーン体ＤＨＧと接合層のグリーン体２４Ｇとを同時に焼成し、金属の電極ＤＫを生成する。
【００７４】
検査ステーションＳＴ７では、トレー５０上の電極ＤＫをデジタルカメラなどで撮影し、撮影した画像に画像処理を施すことによって、電極ＤＫの検査を行う。これにより、電極ＤＫの外観、形状、色、光沢、ひびや傷の有無、接合層２４と電極本体ＤＨとの接合状況などを自動で検査する。また、カメラで撮影された映像を担当者が目視し、またはトレー５０上の電極ＤＫを直接的に担当者が目視して検査を行うことも可能である。不良があれば、そのトレー５０上の電極ＤＫの全体を良品から除外する。
【００７５】
分離ステーションＳＴ８では、トレー５０の各ピン５２から電極ＤＫを分離し、完成された電極ＤＫとして次の工程へ搬出する。このときに、上に述べたように、本実施形態のトレー５０はカーボンを用いた場合のように離形剤を塗布することなく電極ＤＫをピン５２から容易に分離することができる。
【００７６】
トレー５０は、次のトレー洗浄ステーションＳＴ９で洗浄された後に乾燥され、装着ステーションＳＴ２に再度送り込まれる。
【００７７】
分離ステーションＳＴ８から搬出された電極ＤＫに対しては、電極基部溶接ステーションＳＴ１１において、電極基部形成ステーションＳＴ１０で作製された電極基部２５が溶接される。さらにガラスビーズ２６が装着され、電極構造体１２として完成する。完成した電極構造体１２、または電極ＤＫは、冷陰極放電管１の製造のために出荷され、または倉庫に在庫される。
【００７８】
図１１において、電極本体ＤＨのグリーン体ＤＨＧを形成し（＃１１）、これをトレー５０に装着する（＃１２）。脱脂を行った後（＃１３）、接合層２４のグリーン体２４Ｇを付加する（＃１４）。焼成し（＃１５）、検査を行う（＃１６）。電極ＤＫをトレー５０から分離して搬出し（＃１７）、トレー５０は洗浄して回収する（＃１８）。
【００７９】
上に述べた電極ＤＫの生産システムＤＳによると、信頼性の高い電極ＤＫまたは電極構造体１２を効率的に生産することができる。
【００８０】
上に述べた実施形態において、突起部２３Ｇと接合層２４Ｇの形状として種々の形状を採用することができる。例えば、図１２（Ａ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＡの先端面に円柱状の接合層２４ＧＡを配置する。図１２（Ｂ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＢの先端部に、キャップ状の接合層２４ＧＢを被せるように配置する。図１２（Ｃ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＣの先端部に凹部を設けておき、接合層２４ＧＢに設けられた突部が嵌入するように配置する。
【００８１】
また、図１２（Ｄ）に示すように、円柱状の突起部２３ＧＤの先端部に凹部を設けておき、凹部に円柱状の接合層２４ＧＤを嵌め込むように配置する。図１２（Ｅ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＥに凹部を設けておき、凹部に円柱状の接合層２４ＧＥを嵌め込むように配置する。このように、配置によって互いに嵌合する嵌合部を設けておくことによって、接合層２４Ｇの位置決めが容易に行われる。
【００８２】
また、図１２（Ｆ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＦに凹部を設けておき、凹部にペースト状の第２の混練物ＲＢ２を塗布して接合層２４ＧＦとする。また、図１２（Ａ）〜（Ｅ）に示す突起部２３ＧＡ〜Ｆに対しても、ペースト状の第２の混練物ＲＢ２を塗布して接合層２４Ｇとすることが可能である。
【００８３】
上に述べた実施形態において、電極ＤＫの形状は、上に述べた以外の種々の形状とすることができる。例えば、外径が２段になっていない単純なカップ状でもよい。また、冷陰極放電管１の使用時における温度変化によってガラス管１１が割れないようにするためには、電極基部２５、ガラス管１１、およびガラスビーズ２６との熱膨張係数を合わせる必要がある。電極本体ＤＨがガラス管１１に接しない場合には、電極本体ＤＨとガラス管１１との熱膨張係数、したがって電極本体ＤＨと電極基部２５との熱膨張係数を合わせる必要は必ずしもない。
【００８４】
上の実施形態において、第１の混練物ＲＢ１と第２の混練物ＲＢ２とで、金属の組成が互いに異なったものとしたが、これは、第２の混練物ＲＢ２による接合層２４に要求される性質に応じて第２の混練物ＲＢ２の金属の組成を選択すればよいのである。本実施形態においては、電極基部２５の溶接を容易化するために接合層２４を設けたので、接合層２４の融点が電極本体ＤＨの融点よりも低い金属を用いればよいのである。また、第２の混練物ＲＢ２の金属として、焼成された後においては第１の混練物ＲＢ１の金属に近い熱膨張係数を有した金属とした場合には、電極構造体１２の全体の熱膨張係数がほぼ一定となり、温度変化による歪みの発生が極限的に抑えられ、一層の長寿命化が期待できる。
【００８５】
上の実施形態においては、電極基部２５を、電極ＤＫの接合層２４を介して溶接を行って一体化した。これにより、極短時間で確実に溶接を行えるが、溶接が短時間で確実に行えれば接合層２４はなくてもよい。このように接合層２４を省略する場合には、接合層形成ステーションＳＴ４および接合層グリーン体付加ステーションＳＴ５を無くし、接合層２４のグリーン体２４Ｇを付加するステップ＃１４を省略すればよい。これによって工程が簡単化される。
【００８６】
また、上の実施形態においては、カップ状の底部３１ａの端面２１ａに突起部２３Ｇを形成したが、突起部２３Ｇを形成することなく、端面２１ａの外側面を平面に形成してもよい。特に、突起部２３Ｇを形成しなくても電極基部２５を確実に溶接できる場合には、突起部２３Ｇがない方が形状が簡単となって製造容易となる。
【００８７】
上の実施形態においては、図９および図１０に示すトレー５０またはプレトレー５０ａを準備し、これに、グリーン体ＤＨＧ（ＤＫＧ）を、端面２１ａが上方を向く姿勢で装着した。しかし、これに代えて、別の実施形態のトレーを準備し、グリーン体ＤＨＧを端面２１ａが下方を向く姿勢で装着してもよい。
【００８８】
すなわち、図１３に示すように、トレー５０のピン５２に代えて凹部６１が設けられたトレー６０を用い、各凹部６１にグリーン体ＤＨＧを挿入する。グリーン体ＤＨＧは、端面２２ａの開口部が上方を向いた状態で装着される。凹部６１は、グリーン体ＤＨＧの端面２１ａが余裕を持って嵌まり込む程度の大きさであり、突起部２３との干渉を避けるための空間も設けられている。
【００８９】
このように、トレー６０を用い、グリーン体ＤＨＧの開口部が上方を向いた状態で装着すると、ガスがグリーン体ＤＨＧの内周面に入り易くなる。例えば、焼成ステーションＳＴ６において、グリーン体ＤＨＧを焼成する際に水素ガスを供給することにより、グリーン体ＤＨＧのニッケルが水素ガスと反応してニッケルの蒸発が促進される。グリーン体ＤＨＧの開口部が上方を向いた状態で装着しておくことにより、水素が空洞部３１に流れ込み、ニッケルが蒸発して飛ばされる。空洞部３１は、冷陰極放電管１の放電に直接に関与する部分であり、これによって放電に対する耐久性の高いタングステンが残ることとなるので、放電特性がより好ましくなる。
【００９０】
なお、図９および図１０に示すトレー５０を用いた場合には、開口部が下方を向く姿勢で装着されるので、空洞部３１に水素ガスが流れ込み難い。したがって、空洞部３１にガスを流入させるためには、トレー５０の基部５１またはピン５２にガスの流通のための孔や溝を別途設けておくこととなる。
【００９１】
上の実施形態において、ガラス管１１を直管形としたが、Ｕ字管形でもよい。電極本体ＤＨ、電極ＤＫ、突起部２３、接合層２４、電極基部２５、電極構造体１２、リード線１３ａ，１３ｂ、ガラス管１１、冷陰極放電管１、トレー５０，６０、生産システムＤＳの全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材料、材質、混合比、温度、工程の順序またはタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る冷陰極放電管の断面正面図である。
【図２】冷陰極放電管の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】電極構造体の断面正面図である。
【図４】図３に示す電極構造体の左側面図である。
【図５】図３に示す電極構造体の右側面図である。
【図６】電極の断面正面図である。
【図７】電極構造体の製造方法を説明するための図である。
【図８】電極の生産システムを示す平面図である。
【図９】電極の生産に用いるトレーの平面図および側面図である。
【図１０】電極がトレーに装着された状態を示す図である。
【図１１】電極の生産方法を示すフローチャートである。
【図１２】突起部と接合層の形状の例を示す図である。
【図１３】トレーの他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  冷陰極放電管
１１  ガラス管
１２  電極構造体
２３  突起部
２４  接合層
２５  電極基部
５０  トレー
５１  基部
５２  ピン
６０  トレー
６１  凹部
ＤＳ  生産システム
ＳＴ１  電極本体グリーン体形成ステーション
ＳＴ２  装着ステーション
ＳＴ３  脱脂ステーション
ＳＴ４  接合層形成ステーション
ＳＴ５  接合層グリーン体付加ステーション
ＳＴ６  焼成ステーション
ＳＴ７  検査ステーション
ＳＴ８  分離ステーション
ＳＴ９  トレー洗浄ステーション
ＲＢ１  第１の混練物
ＲＢ２  第２の混練物
ＤＫ  電極（冷陰極放電管用電極）
ＤＫＧ  電極のグリーン体
ＤＨ  電極本体
ＤＨＧ  電極本体のグリーン体
【図１】
2008270027.tif 000003
【図２】
2008270027.tif 000004
【図３】
2008270027.tif 000005
【図４】
2008270027.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008270027.tif 000009
【図８】
2008270027.tif 000010
【図９】
2008270027.tif 000011
【図１０】
2008270027.tif 000012
【図１１】
2008270027.tif 000013
【図１２】
2008270027.tif 000014
【図１３】
2008270027.tif 000015