(57)【要約】【課題】着色薄膜形成液をノズルでランプバルブの表面全体に吹き付けることによって、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少し、塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を可能とする。【解決手段】透明又は有色透明なガラス球１ａを有するランプバルブ１を着色対象とし、該ランプバルブ１のガラス球１ａの表面全体に、金属コロイドとゾルゲル溶液とから成る着色薄膜形成液４をノズル５でスプレー噴射により吹き付けて着色したものである。これにより、従来のディップ槽を利用したディップ方式のランプ塗布に比べて、格段に着色薄膜形成液４を節約すると共に廃液を減少することができる。また、着色薄膜形成液４の使用効率を高めることができる。さらに、塗布される着色薄膜形成液４の膜厚制御を可能とする。【選択図】      図１
2004241271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明又は有色透明なガラス球を有するランプバルブを着色対象とし、該ランプバルブのガラス球の表面全体に、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液をノズルでスプレー噴射により吹き付けて着色したことを特徴とする着色ランプ。
【請求項２】
上記着色薄膜形成液は、金属コロイドとゾルゲル溶液とから成るものであることを特徴とする請求項１記載の着色ランプ。
【請求項３】
上記着色薄膜形成液は、金属コロイドを有機溶媒中に分散させたものであることを特徴とする請求項１記載の着色ランプ。
【請求項４】
上記金属コロイドの金属は、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銅から選択された１種又は２種以上のものであることを特徴とする請求項２又は３記載の着色ランプ。
【請求項５】
上記金属コロイドの金属の粒子径は、１〜６０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項４記載の着色ランプ。
【請求項６】
上記ゾルゲル溶液は、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、酸化ニオブのいずれかを用いたものであることを特徴とする請求項２記載の着色ランプ。
【請求項７】
透明又は有色透明なガラス球を有するランプバルブを着色対象としてその中心軸周りに等速度で回転させ、液チャンバ内に収容された着色薄膜形成液をノズルで上記ランプバルブのガラス球に向けてスプレー噴射し、上記ノズルとランプバルブとを該ランプバルブの中心軸方向に沿って相対的に移動させることにより、上記ランプバルブのガラス球の表面全体に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布することを特徴とするランプ塗布方法。
【請求項８】
上記着色薄膜形成液は、金属コロイドとゾルゲル溶液とから成るものであることを特徴とする請求項７記載のランプ塗布方法。
【請求項９】
上記着色薄膜形成液は、金属コロイドを有機溶媒中に分散させたものであることを特徴とする請求項７記載のランプ塗布方法。
【請求項１０】
上記金属コロイドの金属は、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銅から選択された１種又は２種以上のものであることを特徴とする請求項８又は９記載のランプ塗布方法。
【請求項１１】
上記金属コロイドの金属の粒子径は、１〜６０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１０記載のランプ塗布方法。
【請求項１２】
上記ゾルゲル溶液は、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、酸化ニオブのいずれかを用いたものであることを特徴とする請求項８記載のランプ塗布方法。
【請求項１３】
上記ランプバルブは、その中心軸が水平又は所定角度だけ傾斜して保持されていることを特徴とする請求項７記載のランプ塗布方法。
【請求項１４】
上記ランプバルブを保持する傾斜角度は可変とされていることを特徴とする請求項１３記載のランプ塗布方法。
【請求項１５】
上記ノズルとランプバルブとの相対移動は、ランプバルブは固定しておき、ノズルを上記ランプバルブの中心軸方向に沿って移動させることを特徴とする請求項７記載のランプ塗布方法。
【請求項１６】
上記ノズルからスプレー噴射する着色薄膜形成液の流量を可変制御して、上記ランプバルブのガラス球に塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うことを特徴とする請求項１５記載のランプ塗布方法。
【請求項１７】
上記ノズルの移動速度を可変制御して、上記ランプバルブのガラス球に塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うことを特徴とする請求項１５記載のランプ塗布方法。
【請求項１８】
上記ノズルは、密閉可能とされた液チャンバにパイプで接続され外部からの高圧気体の送気により内部に発生する負圧を利用して上記液チャンバからの着色薄膜形成液を負圧吸引して該着色薄膜形成液をスプレー噴射するものであることを特徴とする請求項７記載のランプ塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ランプ、その他のランプのランプバルブの表面に各種の色を吹き付けて着色した着色ランプ及びランプ塗布方法に関し、詳しくは、着色薄膜形成液をノズルでランプバルブの表面全体に吹き付けることによって、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少し、塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うことができる着色ランプ及びランプ塗布方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車のランプは、白熱電球とその前面側を覆う無色又は色付きのカバーガラスとを組み合わせて成っている。そして、車両の保安基準により、制動灯（ストップランプ）及び尾灯（テールランプ）については赤色のカバーガラスを用いる必要があり、方向指示灯（ターンシグナルランプ）については橙色のカバーガラスを用いる必要があり、車幅灯（クリアランスランプ）については白色、淡黄色又は橙色のカバーガラスを用いる必要がある。
【０００３】
そして、自動車を廃車処分するときは、上記の自動車ランプは車体から取り外して廃棄する。このとき、自動車ランプを分解し、内部の白熱電球と、外側のカバーガラスとに分けて、それぞれリサイクル処理をして再利用するようにしている。しかし、色付きのカバーガラスは、その着色剤等の関係から、通常のガラスとして再生し再利用することが難しいのが現状である。特に、赤色のカバーガラスについては、クロム（Ｃｒ）系の有機色素が含まれており、殆ど再利用することができなかった。そこで、従来は、着色されたカバーガラスとそれ以外のガラスとを分別して廃棄していたが、多くの手間が掛かるものであった。また、着色されたカバーガラスについては、できるだけ細かく破砕して所定の場所に投棄するしかなく、環境保護の点から改善が望まれていた。
【０００４】
また、現在の自動車ランプのカバーガラスは、赤色、橙色、白色等のカバーガラスを成型するのにそれぞれの金型が必要となり、金型の製造コストが増大していた。さらに、テールランプでは、赤色、橙色、白色のカバーガラスを組み合わせてデザインをしなければならず、デザインの自由性が低いものであった。
【０００５】
これに対処して、カバーガラスを無色のものとし、白熱電球のガラス球に直接着色液を塗布するランプ塗布が行われようになってきた。このようにすれば、大きなカバーガラスは再利用することができる状態として、所定の色の自動車ランプを提供することができるからである。
【０００６】
この場合、白熱電球のガラス球に直接着色液を塗布するのは、所定容積を有するディップ槽に着色液を所定量だけ収容しておき、塗布対象の白熱電球を摘み上げて上記ディップ槽内の着色液にガラス球を浸漬し、その後上記白熱電球を持ち上げ、該白熱電球を適宜回転させながら着色液がガラス球の表面全体に広がるようにして乾燥させ、最後に例えば４００℃程度で焼き付けていた。特に、ストップランプやテールランプについて赤色を塗布するには、その点灯時間が長く耐熱性が要求されることから、金（Ａｕ）を有機溶剤で溶いてコロイド状にした金コロイド液を着色液として使用しており、着色液が非常に高価なものとなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１６１２３７号公報（第２頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のディップ槽を利用したディップ方式のランプ塗布においては、まず、ディップ槽に所定量以上の着色液を収容しておかなければ、塗布対象の白熱電球のガラス球を浸漬することができない。また、そのガラス球をディップ槽内に浸漬した後に持ち上げて、着色液がガラス球の表面全体に広がるように適宜回転しているだけなので、着色液が均一に塗布されず、色むらが生じることがあった。このとき、着色液塗布の膜厚を殆ど制御することができないものであった。さらに、ガラス球をディップ槽から持ち上げたときに、余分な着色液が落ちて行き（例えば、ガラス球に着色液を１〜０．５ｍｌ付着させ、約０．５ｍｌが落ちて行く）、着色液が無駄に消費されて経済性が低いものであった。また、ディップ槽内の着色液がある液量以下に減少したときには、ガラス球を浸漬することができなくなるが、その場合は、空気中で劣化し易い残りの着色液（例えば、全体の約半分）を廃液として捨てなければならないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、着色薄膜形成液をノズルでランプバルブの表面全体に吹き付けることによって、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少し、塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うことができる着色ランプ及びランプ塗布方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による着色ランプは、透明又は有色透明なガラス球を有するランプバルブを着色対象とし、該ランプバルブのガラス球の表面全体に、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液をノズルでスプレー噴射により吹き付けて着色したものである。
【００１１】
このような構成により、ランプバルブのガラス球の表面全体に、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液をノズルでスプレー噴射により吹き付けて着色したことにより、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少する。これにより、着色薄膜形成液の使用効率を高める。
【００１２】
また、上記着色薄膜形成液は、金属コロイドとゾルゲル溶液とから成るものである。
さらに、上記着色薄膜形成液は、金属コロイドを有機溶媒中に分散させたものである。
【００１３】
また、上記金属コロイドの金属は、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銅から選択された１種又は２種以上のものとされる。
さらに、上記金属コロイドの金属の粒子径は、１〜６０ｎｍの範囲内のものとされる。
さらにまた、上記ゾルゲル溶液は、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、酸化ニオブのいずれかを用いたものである。
【００１４】
そして、本発明によるランプ塗布方法は、透明又は有色透明なガラス球を有するランプバルブを着色対象としてその中心軸周りに等速度で回転させ、液チャンバ内に収容された着色薄膜形成液をノズルで上記ランプバルブのガラス球に向けてスプレー噴射し、上記ノズルとランプバルブとを該ランプバルブの中心軸方向に沿って相対的に移動させることにより、上記ランプバルブのガラス球の表面全体に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布するものである。
【００１５】
このような方法により、中心軸周りに等速度で回転されるランプバルブのガラス球に向けて、液チャンバ内に収容された着色薄膜形成液をノズルでスプレー噴射し、上記ノズルとランプバルブとを該ランプバルブの中心軸方向に沿って相対的に移動させながら上記ランプバルブのガラス球の表面全体に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布することにより、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少する。これにより、着色薄膜形成液の使用効率を高める。
【００１６】
また、上記ランプバルブは、その中心軸が水平又は所定角度だけ傾斜して保持されている。
さらに、上記ランプバルブを保持する傾斜角度は可変とされている。
これにより、ランプバルブを傾斜して保持した状態では、ガラス球の頭頂部や中央部及び根元部に対して着色薄膜形成液の塗布量を変化させる。
【００１７】
また、上記ノズルとランプバルブとの相対移動は、ランプバルブは固定しておき、ノズルを上記ランプバルブの中心軸方向に沿って移動させるものである。これにより、ノズルと回転するランプバルブとを相対的に移動させて、ランプバルブのガラス球の表面全体に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布する。
【００１８】
さらに、上記ノズルからスプレー噴射する着色薄膜形成液の流量を可変制御して、上記ランプバルブのガラス球に塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うものである。
さらにまた、上記ノズルの移動速度を可変制御して、上記ランプバルブのガラス球に塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うものである。
これにより、ノズルからスプレー噴射する着色薄膜形成液の流量と該ノズルの移動速度との組み合わせで、ガラス球のどの部位にどのくらいの着色薄膜形成液を塗布するかの膜厚制御を細かく行う。
【００１９】
また、上記ノズルは、密閉可能とされた液チャンバにパイプで接続され外部からの高圧気体の送気により内部に発生する負圧を利用して上記液チャンバからの着色薄膜形成液を負圧吸引して該着色薄膜形成液をスプレー噴射するものである。これにより、液チャンバから着色薄膜形成液をノズルで吸引し、ランプバルブのガラス球に向けて微少流量でスプレー噴射して塗布し、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による着色ランプを製造する際のランプ塗布方法の実施形態を示す概要図である。この着色ランプは、自動車用ランプ、その他のランプのランプバルブの表面に着色薄膜形成液をスプレー噴射により吹き付けて着色したものであり、本発明に係るランプ塗布方法によりランプバルブのガラス球の表面に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布するようになっている。
【００２１】
まず、本発明による着色ランプは、図１において、透明又は有色透明なガラス球１ａを有するランプバルブ１を着色対象とし、該ランプバルブ１のガラス球１ａの表面全体に、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液４をノズル５でスプレー噴射により吹き付けて薄膜形成し、着色したものである。
【００２２】
上記着色薄膜形成液４は、ランプバルブ１のガラス球１ａの表面に直接薄膜を形成して着色するもので、このように直接形成された着色薄膜としては、ランプの点灯による熱の発生と、ランプのスイッチオン又はスイッチオフによるヒート衝撃とがあることから、例えば３２０度で４００時間以上の耐熱性が要求され、その間において色、明るさに変化がないという特性が求められている。このような要求特性に応ずるものとして、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液４を用いている。この着色薄膜形成液４は、金属コロイドとゾルゲル溶液とから成る。
【００２３】
そして、上記金属コロイドの金属は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、銅（Ｃｕ）から選択された１種又は２種以上のものである。この場合、金（Ａｕ）コロイドを用いると、赤色の着色剤となる。また、銀（Ａｇ）コロイドを用いると、黄色の着色剤となる。さらに、白金（Ｐｔ）コロイド、パラジウム（Ｐｄ）コロイド、ルテニウム（Ｒｕ）コロイド、ロジウム（Ｒｈ）コロイド、銅（Ｃｕ）コロイドを用いると、それぞれ茶色の着色剤となる。
【００２４】
ここで、上記各種の金属コロイドの金属の粒子径は、１〜６０ｎｍの範囲内にあるものとされている。
【００２５】
また、上記ゾルゲル溶液は、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（ＮｂＯ）のいずれかを用いたものである。
【００２６】
なお、上記着色薄膜形成液４は、上述の金属コロイドとゾルゲル溶液とから成るものに限られず、金属コロイドを有機溶媒中に分散させたものであってもよい。有機溶媒としては、例えばメタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）等を用いればよい。
【００２７】
次に、本発明によるランプ塗布方法について説明する。このランプ塗布方法は、本発明に係る着色ランプを製造する際に、ランプバルブのガラス球の表面に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布するものである。
【００２８】
このランプ塗布方法は、図１において、透明又は有色透明なガラス球１ａを有するランプバルブ１を着色対象としてその中心軸２周りに等速度で回転させ、液チャンバ３内に収容された着色薄膜形成液４をノズル５で上記ランプバルブ１のガラス球１ａに向けてスプレー噴射し、上記ノズル５とランプバルブ１とを該ランプバルブ１の中心軸２方向に沿って相対的に移動させることにより、上記ランプバルブ１のガラス球１ａの表面全体に着色薄膜形成液４を吹き付けて塗布するものである。なお、図１において、符号６は、上記ランプバルブ１をその中心軸２周りに等速度で回転可能に保持するランプホルダを示している。
【００２９】
着色対象としてのランプバルブ１は、例えばストップランプやテールランプなどの自動車用ランプ等であり、内部にフィラメントを備えた透明又は有色透明なガラス球１ａと、口金１ｂとから成る。ガラス球１ａは用途に応じて種々の形状のものがあり、口金１ｂはネジ込み型と差込み型とがある。そして、上記ランプバルブ１を、その口金１ｂをランプホルダ６に挿入して保持し、該ランプホルダ６によりその中心軸２周りに等速度（例えば、２００ＲＰＭ程度）で回転する。
【００３０】
このとき、ランプバルブ１は、その中心軸２が水平又は所定角度θだけ傾斜して保持されている。なお、図１では、ランプバルブ１の中心軸２を、約４５度傾斜して保持した状態を示している。また、上記ランプホルダ６は、傾斜可変機構７に支持されており、上記ランプバルブ１を保持する傾斜角度θが可変とされている。このように、ランプバルブ１の中心軸２を所定角度θだけ傾斜することにより、ガラス球１ａの頭頂部や中央部及び根元部に対して着色薄膜形成液４の塗布量を変化させることができる。
【００３１】
液チャンバ３内には、上記ランプバルブ１のガラス球１ａの表面に塗布する着色薄膜形成液４が収容されている。この着色薄膜形成液４としては、各色に応じて種々の着色剤が使用されるが、自動車用のストップランプやテールランプなどに塗布する赤色においては、金（Ａｕ）を有機溶剤で溶いてコロイド状にした金コロイドを使用するとよい。そして、上記液チャンバ３にパイプ８で接続されたノズル５により、上記着色薄膜形成液４を吸引すると共に該着色薄膜形成液４をランプバルブ１のガラス球１ａに向けてスプレー噴射する。
【００３２】
このとき、上記ノズル５の軸心部に高圧気体供給パイプ９が接続されており、この高圧気体供給パイプ９の後端に設けられたコンプレッサ１０から、上記ノズル５の軸心部に高圧気体を供給して内部に負圧を発生するようになっている。さらに、上記液チャンバ３の上面には、開閉バルブＶ１を介して正圧供給手段１１が接続されており、液チャンバ３内に正圧を供給するようになっている。なお、図１において、符号１２は、圧力コントローラを示している。そして、この圧力コントローラ１２の動作により、正圧供給手段１１から液チャンバ３内に供給する正圧を制御して、上記ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量を可変制御する。これにより、上記ランプバルブ１のガラス球１ａに塗布される着色薄膜形成液４の膜厚制御が行われる。この着色薄膜形成液４の膜厚制御により、ランプバルブ１に塗布される色の濃さを制御できる。
【００３３】
この状態で、上記ノズル５とランプバルブ１とを該ランプバルブ１の中心軸２方向に沿って相対的に移動させる。すなわち、例えばランプバルブ１は固定しておき、ノズル５を上記ランプバルブ１の中心軸２方向に沿ってＸ，Ｘ′方向に移動させればよい。この場合、上記ノズル５は、ノズル移動機構１３に支持されており、このノズル移動機構１３の駆動により移動するようになっている。なお、図１においては、ランプバルブ１の中心軸２は角度θだけ傾斜しているが、ノズル５は水平方向にＸ，Ｘ′のように移動されるようになっている。
【００３４】
また、上記ノズル５は、ノズル移動機構１３によりその移動速度が制御される。例えば、図２（ａ）に示すように、図１に示すＸ，Ｘ′方向のノズル移動量に対し移動速度が一定となるように制御される。この場合は、ノズル５は等速移動となるので、該ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量を可変制御して、上記ランプバルブ１のガラス球１ａに塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行えばよい。
【００３５】
また、図２（ｂ）に示すように、図１に示すＸ，Ｘ′方向のノズル移動量に対し移動速度が例えば山型のカーブａ，ｂ，ｃとなるように可変制御される。図１に示す例では、ランプバルブ１のガラス球１ａの外表面形状が円弧状になっているので、ノズル５からガラス球１ａの外表面までの距離が遠い部位ａ，ｃでは移動速度が遅くされ、ガラス球１ａの外表面までの距離が近い部位ｂでは移動速度が速くされる。この場合は、ノズル５の移動速度が山型のカーブａ，ｂ，ｃのように変化するので、該ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量を一定としても、上記ランプバルブ１のガラス球１ａに塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御は行われる。なお、場合によっては、上記ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量を可変制御すると共に、上記ノズル５の移動速度を可変制御して、着色薄膜形成液４の膜厚制御を行ってもよい。
【００３６】
これにより、上記ランプバルブ１のガラス球１ａの表面全体に着色薄膜形成液４が吹き付け塗布される。そして、このノズル５による着色薄膜形成液４のスプレー噴射は、基本的に１個のランプバルブ１に対して行い、ランプバルブ１に１個ずつ着色薄膜形成液４を塗布する。このように、ガラス球１ａの表面全体に、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液４をノズル５でスプレー噴射により吹き付けて薄膜形成し、この着色薄膜により着色されたものが、本発明に係る着色ランプとなる。
【００３７】
次に、上述のランプ塗布方法の実施に使用するランプ塗布装置について説明する。このランプ塗布装置は、図１に示すように、ランプホルダ６と、液チャンバ３と、ノズル５と、ノズル移動機構１３とを備えて成る。
【００３８】
上記ランプホルダ６は、透明又は有色透明なガラス球１ａを有するランプバルブ１を着色対象としてその中心軸２周りに等速度で回転可能に保持するものである。そして、上記ランプバルブ１を、その口金１ｂをランプホルダ６に挿入して保持し、該ランプホルダ６によりその中心軸２周りに等速度（例えば、２００ＲＰＭ程度）で回転するようになっている。ここで、ランプバルブ１は、その中心軸２が水平又は所定角度θだけ傾斜して保持されている。図１では、ランプバルブ１の中心軸２を、約４５度傾斜して保持した状態を示している。また、上記ランプホルダ６は、傾斜可変機構７に支持されており、上記ランプバルブ１を保持する傾斜角度θが可変とされている。
【００３９】
上記液チャンバ３は、内部に所定量の着色薄膜形成液４を収容するもので、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂で所定の大きさの容器状に形成され、上面に蓋をして密閉可能とされている。また、液チャンバ３内には、上記蓋を密閉することにより負圧空間が形成されるようになっている。そして、液チャンバ３の上面には、該液チャンバ３内に着色薄膜形成液４を供給するためのパイプライン１４が接続されている。なお、符号Ｖ２は上記パイプライン１４の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００４０】
上記液チャンバ３の例えば底面にはパイプ８が接続され、このパイプ８の先端にノズル５が接続されている。このノズル５は、液チャンバ３内部の着色薄膜形成液４を吸引して該着色薄膜形成液４を前記ランプホルダ６に保持されたランプバルブ１のガラス球１ａに向けてスプレー噴射するもので、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂で形成されている。そして、上記ノズル５の側面部に上記パイプ８の先端が接続され、ノズル５の軸心部には高圧気体供給パイプ９が接続されている。なお、符号１０は上記高圧気体供給パイプ９の後端に設けられたコンプレッサを示している。
【００４１】
図３及び図４は、上記ノズル５の具体的な構造の一例を示す断面図である。図３は上記パイプ８が接続される面を含む縦断面図であり、図４は図３の断面と直交する縦断面図である。図３において、ノズル５の側面部には着色薄膜形成液送入口１７が形成され、この着色薄膜形成液送入口１７に上記パイプ８の先端が接続される。また、ノズル５の軸心部の後端には高圧気体送入口１８が形成され、この高圧気体送入口１８に上記高圧気体供給パイプ９の先端が接続される。
【００４２】
この状態で、図１に示すコンプレッサ１０の運転により高圧気体供給パイプ９を介して送られた高圧気体は、図３に示す高圧気体送入口１８からノズル５内の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口１９を通って高速噴射し内部混合室２０に入る。このとき、図１に示すパイプ８が接続された着色薄膜形成液送入口１７の位置にベンチュリ管の原理により負圧を生じ、上記パイプ８からの着色薄膜形成液４を内部混合室２０内に吸引する。上記一次気体噴出口１９から噴出する高速気体は、着色薄膜形成液送入口１７より吸引する着色薄膜形成液４を破砕し、広くなった内部混合室２０の中で着色薄膜形成液４と混合され、流速を落としてノズル先端の噴出口２１からスプレー噴射される。
【００４３】
一方、図４に示すように、上記高圧気体送入口１８からノズル５内に流入した高圧気体は、ノズル５内の軸心部の外側に形成された二次気体通路２２を通って、ノズル５の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝２３に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口２１からスプレー噴射される着色薄膜形成液４を二次混合しながら破砕微粒子化して前方にスプレー噴射する。なお、図３及び図４では、旋回流を発生してスプレー噴射するノズル５の例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のノズルであってもよい。
【００４４】
上記液チャンバ３の例えば上面には、図１に示すように、正圧供給手段１１が接続されている。この正圧供給手段１１は、上記液チャンバ３内に形成される負圧空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給するもので、基端部に１〜２気圧の不活性ガス、例えば窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガスボンベなどが接続されたパイプラインから成る。そして、上記正圧供給手段１１と液チャンバ３との間には、圧力コントローラ１２が設けられている。この圧力コントローラ１２は、液チャンバ３に供給する正圧ガスの圧力を調整する圧力制御手段となるもので、上記窒素ガスボンベから供給される窒素ガスの圧力を制御するようになっている。
なお、上記正圧供給手段１１としてのパイプラインの途中には、液チャンバ３への正圧供給路を開閉する開閉バルブＶ１が設けられている。
【００４５】
そして、上記正圧供給手段１１により液チャンバ３に正圧ガスを供給し、圧力コントローラ１２により正圧ガスの圧力を調整することによって、上記ノズル５への着色薄膜形成液４の供給量を制御するようになっている。これにより、上記ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量が可変制御される。
【００４６】
上記ノズル５は、ノズル移動機構１３によって支持されている。このノズル移動機構１３は、上記ノズル５とランプホルダ６とを該ランプホルダ６に保持されたランプバルブ１の中心軸２方向に沿って相対的に移動させる手段となるもので、ランプホルダ６は固定しておき、ノズル５を上記ランプホルダ６に保持されたランプバルブ１の中心軸２方向に沿ってＸ，Ｘ′方向に移動させるようになっている。なお、図１においては、ランプバルブ１の中心軸２は角度θだけ傾斜しているが、ノズル５は水平方向にＸ，Ｘ′のように移動されるようになっている。
【００４７】
また、上記ノズル５は、ノズル移動機構１３によりその移動速度が制御されるようになっている。例えば、前述の図２（ａ）に示すように、図１に示すＸ，Ｘ′方向のノズル移動量に対し移動速度が一定となるように制御される。また、図２（ｂ）に示すように、上記Ｘ，Ｘ′方向のノズル移動量に対し移動速度が例えば山型のカーブａ，ｂ，ｃとなるように可変制御される。
【００４８】
このような状態で、Ｘ，Ｘ′方向に移動するノズル５から着色薄膜形成液４をスプレー噴射して、ランプホルダ６に保持されたランプバルブ１のガラス球１ａの表面全体に着色薄膜形成液４を吹き付けて塗布するようになっている。なお、図１において、ノズル５を固定しておき、上記ランプホルダ６に保持されたランプバルブ１をＸ，Ｘ′方向に移動してもよい。
【００４９】
次に、このように構成されたランプ塗布装置の動作について説明する。まず、図１において、パイプライン１４の途中の開閉バルブＶ２を開いて液チャンバ３内に着色薄膜形成液４を所定量（例えば数ｍｌ〜数１０ｍｌ程度）だけ供給する。その後、上記開閉バルブＶ２及び正圧供給手段１１の開閉バルブＶ１を閉じて、上記液チャンバ３内を密閉状態とする。
【００５０】
この状態で、図１に示すコンプレッサ１０から高圧気体供給パイプ９を介してノズル５へ高圧気体を送る。すると、前述のようにノズル５内の着色薄膜形成液送入口１７の位置に負圧（例えば０．１〜０．４気圧）が発生してパイプ８からの着色薄膜形成液４を吸引し、ノズル５の噴出口２１（図３参照）から着色薄膜形成液４をスプレー噴射する。これにより、上記液チャンバ３内の着色薄膜形成液４が少しずつ減少し、該液チャンバ３の液面が徐々に下がって行く。このとき、液チャンバ３は密閉されているので、液面が下がった空間Ｓは負圧になって真空レベルに近付いて行き、ノズル５内に発生する負圧（Ｐ１）と、上記空間Ｓの負圧（Ｐ２）とが等しくなったところで、上記ノズル５からの着色薄膜形成液４のスプレー噴射が停止する。
【００５１】
この状態では、Ｐ１＝Ｐ２となって着色薄膜形成液４は流れず、液チャンバ３及びパイプ８に何ら遮断弁等を設けなくても着色薄膜形成液４が安定して停止する。そして、この状態をもって着色薄膜形成液供給の初期状態とし、ここから着色薄膜形成液供給の工程がスタートする。なお、このとき、着色薄膜形成液４は図３に示すノズル５内の着色薄膜形成液送入口１７の付近で停止することとなるので、ノズル５へ至る経路が乾くことがない。したがって、その後において、上記ノズル５から着色薄膜形成液４をすぐにスプレー噴射することができる。
【００５２】
次に、ノズル５の噴出口２１を着色対象としてのランプバルブ１のガラス球１ａの近傍に向けてセットし、上記と同様にコンプレッサ１０から高圧気体供給パイプ９を介してノズル５へ高圧気体を送る。しかし、この状態ではＰ１＝Ｐ２となるので、着色薄膜形成液４はノズル５からスプレー噴射されない。そこで、図１に示す正圧供給手段１１の途中の開閉バルブＶ１を開き、圧力コントローラ１２を適宜調整して、液チャンバ３に供給する正圧ガスの圧力を調整する。すると、上記液チャンバ３内の圧力が変化して圧力Ｐ２が大きくなって、Ｐ２とＰ１との差が生じてこの差圧により液チャンバ３からノズル５に着色薄膜形成液４が供給される。これにより、上記ノズル５から着色薄膜形成液４がスプレー噴射される。
【００５３】
このとき、上記圧力コントローラ１２による圧力調整を細かく行うことにより、圧力Ｐ２とＰ１との差を微細に調整して、ノズル５への着色薄膜形成液４の供給流量を微少に制御することができる。例えば、従来は不可能であった１ｍｌ／ｍｉｎ程度或いはそれ以下のレベル（例えば０．１〜０．９ｍｌ／ｍｉｎ程度）での流量制御が可能となる。また、ノズル５へ至るパイプ８の途中には何も設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに着色薄膜形成液４がノズル５に供給される。なお、上記正圧供給手段１１に窒素ガス（Ｎ２）を供給する代わりに、大気を供給してもよい。
【００５４】
そして、上記のようにノズル５から着色薄膜形成液４をスプレー噴射しつつ、図１に示すように、ノズル移動機構１３によりノズル５をランプバルブ１のガラス球１ａに対してＸ，Ｘ′方向に移動させて、該ガラス球１ａの表面全体に着色薄膜形成液４を吹き付けて塗布する。このとき、上記ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量を可変制御してもよい。また、上記ノズル５の移動速度を可変制御してもよい。これにより、ノズル５からスプレー噴射する着色薄膜形成液４の流量と該ノズル５の移動速度との組み合わせで、ガラス球１ａのどの部位にどのくらいの着色薄膜形成液４を塗布するかの膜厚制御を細かく行うことができる。
【００５５】
このような着色薄膜形成液４の塗布動作により、着色薄膜形成液４が収容された液チャンバ３から該着色薄膜形成液４をノズル５で吸引し、ランプバルブ１のガラス球１ａに向けて微少流量でスプレー噴射して１個ずつ塗布することにより、着色薄膜形成液４を節約すると共に廃液を減少することができる。
【００５６】
なお、以上の説明では、ランプバルブ１は、ストップランプやテールランプなどの自動車用ランプとしたが、本発明はこれに限らず、その他の各種のランプについても同様に適用できる。また、ノズル５は、液チャンバ３内の着色薄膜形成液４をベンチュリ管の原理により負圧で吸引してランプバルブ１に向けてスプレー噴射するものとしたが、本発明はこれに限らず、上記液チャンバ３内の着色薄膜形成液４を加圧したり、ポンプで圧送してランプバルブ１に向けてスプレー噴射する通常タイプのものとしてもよい。
【００５７】
【実施例】
次に、本発明による着色ランプに用いる、金属コロイドとゾルゲル溶液とから成る着色薄膜形成液４の実施例について説明する。
【００５８】
初めに、着色薄膜形成液４の成分としての金属コロイドのうち、金コロイドの作成について説明する。この金コロイドについては、従来より知られているクエン酸塩法を用いて作成を行った。まず、塩化金酸４１．２ｇをイオン交換水に溶解し、そこにクエン酸９８．６ｇを溶解させ、４０℃で加熱して金属コロイドを合成した。その後、限外ろ過法にて濃縮脱塩を行い、１０ｗｔ％の金コロイドを得た。
【００５９】
なお、金属コロイドは、他の方法、例えば高分子を保護剤とし、還元剤により還元して得る方法でも作成可能である。この場合、保護剤としてはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が使用でき、還元剤としてはクエン酸や、水素化ホウ素ナトリウム、或いはアルカノールアミン等が使用できる。
【００６０】
次に、ゾルゲル溶液の作成について説明する。ランプバルブ１は、点灯すると熱が発生し、ランプのスイッチオン又はスイッチオフによるヒート衝撃があることから、ゾルゲル溶液は耐熱性及び柔軟性を有する必要があり、原料として、アルキル基がシリコン（Ｓｉ）に直接結合したジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＳ）やメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）を使用した。その他の原料として、Ｍシリケート５１（ＭＳ５１）や、テトラメチルシリケート（ＴＭＳ）等を使用した。これらに水（Ｈ２Ｏ）を加え、溶媒で溶いてゾルゲル溶液を作成した。なお、ＭＳ５１やＴＭＳの代わりに、テトラエチルシリケート（ＴＥＯＳ）も使用可能である。
【００６１】
具体的には、図５に示す表１のような原料の組み合わせに基づいてゾルゲル溶液の合成を行った。表１において、例えば合成ａについては、原料として１５ｗｔ％のＳｉＯ２換算でＤＭＤＭＳを６．００３ｇ（ＳｉＯ２モル比２．０）、ＭＴＭＳを２７．２０６ｇ（ＳｉＯ２モル比８．０）使用し、これにＨ２Ｏ／ＳｉＯ２モル比６．０の水（Ｈ２Ｏ）を２６．９８５ｇ加え、溶媒としての無水エタノール（ＥｔＯＨ）３９．８０６ｇで溶いて、合計１００ｇのゾルゲル溶液を作成した。これは、シリカゾルゲルとなる。他の合成ｂ，ｃについても同様にして作成した。
【００６２】
上記のように作成したシリカゾルゲルを、その後６０℃で１時間加熱還流し、冷却した後に、前述のように作成した１０ｗｔ％の金コロイドを所定の濃度になるまで添加し、再び加熱還流を行って着色薄膜形成液４が得られた。
【００６３】
具体的には、図６に示す表２のようなシリカゾルゲルと金コロイドの組み合わせにより着色薄膜形成液４の作成を行った。表２において、例えば着色薄膜形成液Ａについては、１５ｗｔ％のシリカゾルゲルを１６ｇ、１０ｗｔ％の金コロイドを１６ｇ使用し、これらを溶媒としての無水エタノール（ＥｔＯＨ）８ｇで溶いて、合計４０ｇの着色薄膜形成液を作成した。この場合、１５ｗｔ％のシリカゾルゲル１６ｇの中にはＳｉＯ２が２．４ｇ含まれており、１０ｗｔ％の金コロイド１６ｇの中にはＡｕが１．６ｇ含まれているので、合計４０ｇの着色薄膜形成液Ａには、ＳｉＯ２／Ａｕが重量比で６％：４％含まれているものとなる。他の着色薄膜形成液Ｂ，Ｃについても同様にして作成し、ＳｉＯ２／Ａｕの重量比はそれぞれ６％：５％，６％：６％となる。
【００６４】
（比較例１）
前述の本発明の実施例におけるアルキル基がシリコン（Ｓｉ）に直接結合したＤＭＤＭＳやＭＴＭＳに代えて、原料として、シリコン（Ｓｉ）にアルキル基が結合していないテトラエチルシリケート（ＴＥＯＳ）を主成分として使用し、その他の原料として、ＭＳ５１やＴＭＳ等を使用して、これらに水（Ｈ２Ｏ）を加え、溶媒で溶いてゾルゲル溶液を作成した。
【００６５】
具体的には、図７に示す表３のような原料の組み合わせに基づいてゾルゲル溶液の合成を行った。表３において、例えば合成ｐについては、原料として１５ｗｔ％のＳｉＯ２換算でＭＳ５１を２９．３７６ｇ（ＳｉＯ２モル比１０．０）使用し、これにＨ２Ｏ／ＳｉＯ２モル比６．０の水（Ｈ２Ｏ）を２６．９８５ｇ加え、溶媒としての無水エタノール（ＥｔＯＨ）４３．６３９ｇで溶いて、合計１００ｇのゾルゲル溶液を作成した。これは、シリカゾルゲルとなる。他の合成ｑ，ｒについても同様にして作成した。
【００６６】
上記のように作成したシリカゾルゲルを、その後６０℃で１時間加熱還流し、冷却した後に、前述の本発明の実施例のように作成した１０ｗｔ％の金コロイドを所定の濃度になるまで添加し、再び加熱還流を行って着色薄膜形成液を作成した。このように作成された着色薄膜形成液を、図１に示すランプ塗布方法によりランプバルブ１のガラス球１ａに向けてノズル５でスプレー噴射により吹き付けて薄膜形成したところ、ガラス球１ａの表面に成膜した着色薄膜が乾燥後にクラックが発生した。
【００６７】
（比較例２）
前述の本発明の実施例において作成した着色薄膜形成液４を用いて、従来のディップ槽を利用したディップ方式により、ランプバルブ１のガラス球１ａに着色薄膜形成液４を塗布した。ディップ槽の中に着色薄膜形成液４が十分満たされている状態で、該着色薄膜形成液４内にランプバルブ１のガラス球１ａを浸漬させ、一定の速度で引き上げて乾燥して成膜させた。このままでは十分な着色が得られないため、再び着色薄膜形成液４内にガラス球１ａを浸漬するのを繰り返した。しかし、前述のアルキル基を含むシリカゾルゲルは、着色薄膜が乾燥後に撥水性を発現させるため、２度目の着色薄膜形成液４内への浸漬では着色薄膜が均一に成膜できなかった。したがって、ランプバルブ１のガラス球１ａの表面全体に均一に着色できなかった。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１〜６に係る着色ランプによれば、ランプバルブのガラス球の表面全体に、金属コロイドを含有した着色薄膜形成液をノズルでスプレー噴射により吹き付けて着色したことにより、従来のディップ槽を利用したディップ方式のランプ塗布に比べて、格段に着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少することができる。これにより、着色薄膜形成液の使用効率を高めることができる。
このように、ランプバルブのガラス球の表面に直接着色薄膜形成液を吹き付けて着色したので、例えば自動車ランプにおいて、カバーガラスを無色のものとすることができ、リサイクル処理が容易にできる。また、自動車ランプのカバーガラスの金型を、無色のもの１種類とすることができるので、金型の製造コストを低減することができる。さらに、テールランプのデザインにおいても、無色のカバーガラス１種類だけであるので、デザインの自由性を向上することができる。
【００６９】
そして、請求項７〜１２に係るランプ塗布方法によれば、中心軸周りに等速度で回転されるランプバルブのガラス球に向けて、液チャンバ内に収容された着色薄膜形成液をノズルでスプレー噴射し、上記ノズルとランプバルブとを該ランプバルブの中心軸方向に沿って相対的に移動させながら上記ランプバルブのガラス球の表面全体に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布することにより、従来のディップ槽を利用したディップ方式のランプ塗布に比べて、格段に着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少することができる。これにより、着色薄膜形成液の使用効率を高めることができる。
【００７０】
また、請求項１３又は１４に係る発明によれば、上記ランプバルブは、その中心軸が水平又は所定角度だけ傾斜して保持されており、上記ランプバルブを保持する傾斜角度は可変とされていることにより、ランプバルブを傾斜して保持した状態では、ガラス球の頭頂部や中央部及び根元部に対して着色薄膜形成液の塗布量を変化させることができる。これにより、ランプバルブに対する着色薄膜形成液の塗布を均一にしたり、変化させたりすることができる。
【００７１】
さらに、請求項１５に係る発明によれば、上記ノズルとランプバルブとの相対移動は、ランプバルブは固定しておき、ノズルを上記ランプバルブの中心軸方向に沿って移動させることにより、ノズルと回転するランプバルブとを相対的に移動させて、ランプバルブのガラス球の表面全体に着色薄膜形成液を吹き付けて塗布することができる。
【００７２】
さらにまた、請求項１６又は１７に係る発明によれば、上記ノズルからスプレー噴射する着色薄膜形成液の流量を可変制御して、上記ランプバルブのガラス球に塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行い、上記ノズルの移動速度を可変制御して、上記ランプバルブのガラス球に塗布される着色薄膜形成液の膜厚制御を行うことにより、ノズルからスプレー噴射する着色薄膜形成液の流量と該ノズルの移動速度との組み合わせで、ガラス球のどの部位にどのくらいの着色薄膜形成液を塗布するかの膜厚制御を細かく行うことができる。
【００７３】
また、請求項１８に係る発明によれば、上記ノズルは、密閉可能とされた液チャンバにパイプで接続され外部からの高圧気体の送気により内部に発生する負圧を利用して上記液チャンバからの着色薄膜形成液を負圧吸引して該着色薄膜形成液をスプレー噴射するものであることにより、液チャンバから着色薄膜形成液をノズルで吸引し、ランプバルブのガラス球に向けて微少流量でスプレー噴射して塗布し、着色薄膜形成液を節約すると共に廃液を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による着色ランプを製造する際のランプ塗布方法の実施形態を示す概要図である。
【図２】上記ランプ塗布方法で用いるノズル移動機構によりノズルの移動を制御する際のノズル移動量に対する移動速度の関係を示すグラフである。
【図３】上記ランプ塗布方法に用いるランプ塗布装置のノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示す断面と直交する断面における上記ノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図５】シリカゾルゲルの合成の実施例として、原料の組み合わせを示す表である。
【図６】着色薄膜形成液の作成の実施例として、シリカゾルゲルと金コロイドの組み合わせを示す表である。
【図７】ゾルゲル溶液の合成の比較例として、原料の組み合わせを示す表である。
【符号の説明】
１…ランプバルブ
１ａ…ガラス球
１ｂ…口金
２…ランプバルブの中心軸
３…液チャンバ
４…着色薄膜形成液
５…ノズル
６…ランプホルダ
７…傾斜可変機構
８…パイプ
９…高圧気体供給パイプ
１０…コンプレッサ
１１…正圧供給手段
１２…圧力コントローラ
【図１】
2004241271.tif 000003
【図２】
2004241271.tif 000004
【図３】
2004241271.tif 000005
【図４】
2004241271.tif 000006
【図５】
2004241271.tif 000007
【図６】
2004241271.tif 000008
【図７】
2004241271.tif 000009