(57)【要約】【課題】ガラス管の欠陥を適式に検査することができる管球用ガラス管の欠陥検査方法を提供する。【解決手段】ローラ対２１，２２にガラス管１を積載し、ローラ対２１，２２を回転させる。ガラス管１の上方には、共焦点方式のセンサ部３１が配されており、当該センサ部３１によって検出された値から換算されるガラス管１の周方向における光学的な厚みの分布に基づき、ガラス管１の欠陥の有無を判断する。【選択図】    図１
2004198205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管球用ガラス管の周方向に共焦点方式の光学変位センサを相対的に変位させながら、前記ガラス管の第１の面と第２の面の間の光学的な厚みを測定し、当該測定された管球用ガラス管の周方向の厚み分布に基づき欠陥の有無を判断する
ことを特徴とする管球用ガラス管の欠陥検査方法。
【請求項２】
前記管球用ガラス管を対になったローラ間に積載し、当該ローラを回転することによって管球用ガラス管をその管軸を中心に回転させるとともに、前記光学変位センサを、前記管球用ガラス管と前記ローラとが接触する管球用ガラス管の周上近傍に配することにより、前記管球用ガラス管の周方向に前記光学変位センサを相対的に変位させる
ことを特徴とする請求項１に記載の管球用ガラス管の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記管球用ガラス管は、ダンナー法を用いて製造されたガラス管であることを特徴とする請求項１または２に記載の管球用ガラス管の検査方法。
【請求項４】
管球用ガラス管の製造方法であって、
管球用ガラス管の周方向に共焦点方式の光学変位センサを相対的に変位させながら、前記ガラス管の第１の表面と第２の表面の間の光学的な厚みを測定し、当該測定された管球用ガラス管の周方向の厚み分布に基づき欠陥の有無を判断する管球用ガラス管の欠陥検査ステップを備える
ことを特徴とする管球用ガラス管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸型蛍光灯や直管型蛍光灯等の管球に使用される円筒形ガラス管における脈理等の欠陥を検査する方法などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光灯などの管球においては、円筒形ガラス管を所定の長さに切断し直管型として利用したものや、その直管をリング状に屈曲させて丸型として利用したものが一般的である。このような蛍光灯に使用される管球用ガラス管（以下、「ガラス管」という。）の多くは、ダンナー法と呼ばれる方法によって製造されている。
【０００３】
ところで、ダンナー法は、溶融したガラスをチューブ状にして引き伸ばす方法のため、製造されたガラス管には、異物によって生じる傷や気泡、厚み斑、屈折率の違い、および脈理（以下、これらを含めて欠陥と呼ぶ。）がその管軸方向に沿って筋状に出やすい。すなわち、ガラス管の管軸方向には比較的均等な状態となるものの、ガラス管の周方向に沿っては欠陥を原因とする透過光の屈折状態が不均一になる場合がある。したがって、欠陥の度合いがひどい場合には、蛍光灯を点灯させた場合に筋が強調されて、その美的外観が損なわれてしまう。
【０００４】
そこで、欠陥のある不良ガラス管を判別するために、ガラス管に光を照射し、その透過光をスクリーンに投影してこれを撮像カメラにより撮像して画像処理し、欠陥を検査する方法が提案されている（特許文献1  図１参照）。
この方法によれば、欠陥によってスクリーンに投影された透過光に斑が生じることを利用してガラス管における欠陥の有無を検出することができるので、不良品の判定を効率よく行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７４７６４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の技術においては、本来不良品として判定しなくてもよいものまでを不良品として判定してしまう可能性がある。
スクリーンに投影される光は、ガラス管における光源側管壁を通過した後、スクリーン側管壁を通過してきたものであるため、両壁面に欠陥が存在する場合には、それらが互いに小さな欠陥であったとしてもその欠陥度合いが強調されてしまう可能性がある。他方、ユーザは、蛍光灯が点灯された場合、上記強調された欠陥ではなく、ガラス管における光源側あるいはスクリーン側壁面の一方の欠陥しか見ないため、欠陥の検出は、壁面ごとに形成されたもののみについて行うことが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑み、壁面に形成された欠陥を適式に検査することができるガラス管の欠陥検査方法などを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る管球用ガラス管の欠陥検査方法は、管球用ガラス管の周方向に共焦点方式の光学変位センサを相対的に変位させながら、ガラス管の第１の面と第２の面の間の厚みを光学的に測定し（以下、光学的に測定した厚みを「光学的な厚み」という。）、当該測定された管球用ガラス管の周方向の厚み分布に基づき欠陥の有無を判断することを特徴とする。
【０００９】
ここで、欠陥の存在をガラス管の周方向の厚み分布から判断する判断の仕方は、厚み分布の特徴が一定条件を満たすか否かで判断する。例えば、ガラス管における一定の外周距離内においてその厚みが一定基準以上変化した場合に欠陥があると判断する。
上記測定方法によって測定された厚み分布においては、従来のように周方向において別の位置に存在する欠陥同士の影響を受けることがないので、上述した従来の検査方法における不具合を解消し、適式に欠陥の有無を検査することができる。なお、第１の面とは、ガラス管表面（外側）に相当し、第２の面とは、ガラス管裏面（内側）もしくは厚み方向に泡が内包されている場合にはガラスと泡の境界面に相当する。
【００１０】
ここで、管球用ガラス管を対になったローラ間に積載し、当該ローラを回転することによって管球用ガラス管をその管軸を中心に回転させるとともに、光学変位センサを、管球用ガラス管とローラとが接触する管球用ガラス管の周上近傍に固定することにより、管球用ガラス管の周方向に光学変位センサを相対的に変位させるようにすれば、ガラス管が微妙に弓なり状に反っていたとしても、光学的な厚み測定における変動を少なくすることができる。
【００１１】
特に、ガラス管が、ダンナー法を用いて製造されたガラス管であれば、ガラス管の長さ方向には比較的均等なものが製造されるので、ガラス管の光学的な厚みを１箇所周方向に測定するようにすればよい。
このような管球用ガラス管の検査方法を適用した欠陥検査ステップを備えてガラス管を製造すれば、従来よりも歩留まりを向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス管の欠陥検査方法の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、ガラス管の欠陥検査を行う欠陥検査装置について説明する
（欠陥検査装置の全体構成）
図１は、欠陥検査装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【００１３】
同図に示すように、欠陥検査装置は、ガラス管１をその管軸を中心に回転可能に積載する積載部２と、ガラス管１の光学的な厚みを測定する厚み測定部３とからなる。
測定対象のガラス管１は、例えば直管型の蛍光ランプ（２０Ｗ）に用いられるものであり、本実施の形態においては、管内径２６．４ｍｍ、管外径２８．０ｍｍ、厚み０．８ｍｍのものが用いられる。測定対象の大きさ、径などについては特に限定されるものではないが、形状としては直管のものが用いられる。
【００１４】
積載部２は、図示しないモータなどの駆動部を備え、当該駆動部によってすべてが同方向に回転駆動されるローラ対２１，２２を備える。
各ローラ対２１，２２は、ガラス管１の両端部近傍に配され、対になったローラとローラ間においてガラス管１の端部を積載する。ここで、ローラ対２１，２２を同方向に一定速度で回転することにより、ガラス管１はその管軸を中心に一定方向に一定速度で回転される。なお、各ローラ対２１，２２におけるガラス管１と接触する部分は、ガラス破損防止のため、ガラス管１の組成よりもやわらかい素材であることが好ましく、ゴムなど弾力性のあるものが好ましい。
【００１５】
厚み測定部３は、公知の光学反射式レーザ変位センサを用い、第１面（表面）と第２面（裏面もしくは内部に泡が内包されている場合にはその泡の境界面）の反射光の光路差を利用した厚み測定が可能な装置であり、例えば株式会社キーエンスのレーザフォーカス変位計ＬＴ−８０１０を用いることができる。厚み測定部３は、厚みを検出するセンサ部３１とセンサ部３１によって検出された厚みを表示する表示部３２を備える。
【００１６】
センサ部３１は、ガラス管１とローラ対２１とが接触するガラス管１における周方向の軌跡上に近接して配される。このように配されることによって、ガラス管１がわずかに屈曲していたとしても、ガラス管１を支持するローラ対２１の上方にセンサ部３１が配されるので、ガラス管１に対するセンサ部３１の距離をほぼ一定に保つことができる。
【００１７】
表示部３２は、センサ部３１の検出結果に基づき、ガラス管１の屈折率が均等であるとの仮定の下において求められるガラス管１の光学的な厚みを、ガラス管１の外周距離に対してプロットしたグラフを表示する。
図２は、センサ部３１による厚み測定原理を説明するための、センサ部３１近傍の要部拡大図である。
【００１８】
同図に示すように、センサ部３１は、レーザ光を照射する光源部３１０と、光源部３１０より照射されたレーザ光の一部を透過させるハーフミラー３１１と、ハーフミラー３１１を透過したレーザ光をコリメートするレンズ３１２と、コリメートされたレーザ光を再びガラス管１において集束させるレンズ３１３と、ガラス管１から反射された光の一部を取り出すピンホール板３１４と、ピンホール板３１４を通過した光量を検出する検出部３１５、およびガラス管１の光学的な厚みを算出する算出部（不図示）を備える。
【００１９】
光源部３１０としては、例えば、波長６７０ｎｍ、スポット径１０〜２０μｍのレーザ光を射出する半導体レーザを用いることができる。その波長、出力範囲については、測定対象のガラス管の組成に応じて、照射された光が吸収されにくいものを選択することが好ましい。また、スポット径としては、細かい傷や泡（５０μｍ程度）の大きさの半分程度以下であることが望ましいので、２５μｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
ハーフミラー３１１は、光源部３１０の光軸に対して４５°傾けた状態でその光軸上に配され、照射されたレーザ光の一部を反射するとともにその残りを透過する。
レンズ３１２は、その光軸が光源部３１０の光軸上に配されており、ハーフミラー３１１を透過してきたレーザ光をコリメートする。
【００２１】
レンズ３１３は、その光軸が光源部３１０に合わせて移動可能に保持されるとともに、図示しない駆動手段によってその光軸方向に沿って駆動される。そして、レンズ３１３を駆動手段を駆動することによって、レンズ３１２を透過してきたレーザ光をガラス管１の表面および裏面（泡が内包されているときにはその境界面）において集束させることができる。
【００２２】
ガラス管１に照射されたレーザ光は、一部が反射してレンズ３１３、レンズ３１２を通過し、ハーフミラー３１１に照射される。
ピンホール板３１４および検出部３１５は、光源部３１０の光軸と直交する方向に配されており、ハーフミラー３１１に反射されたレーザ光は、ピンホール板３１４を通過し、検出部３１５はそのレーザ光の光量を検出する。
【００２３】
ガラス管１の厚みの測定は、以下のように行う。
まず、ガラス管１におけるセンサ部３１側の表面１ａにレーザ光が集束するようにレンズ３１３を移動する。レーザ光が表面１ａに集束されたときにガラス管１による反射光量が最大となり、検出部３１５が検出する光量値が極大値をとるので、レンズ３１３を検出部３１５が極大値となるように移動する。
【００２４】
続いて、表面１ａの場合と同様、ガラス管１におけるセンサ部３１と反対側に位置する裏面１ｂにレーザ光が集束するように検出部３１５の検出する値を確認しながらレンズ３１３を移動する。
算出部（不図示）は、表面１ａにレーザ光を集束させたときから裏面１ｂにレーザ光を集束するまでのレンズ３１３の移動距離を求め、ガラスの屈折率が均等であると仮定して、そのレンズ３１３の移動距離に基づいて、ガラス管１の厚みに換算する。この換算は、ガラス管１と屈折率が等しくかつ全体に均質である種々厚みの異なる基準ガラス板を用意して、あらかじめそれらについて厚みを測定し、この基準ガラス板の厚みに対するレンズ３１３の移動距離をプロットすることによって導かれるレンズ３１３の移動距離とガラス管１の厚みの関係式を元に行うことができる。なお、ガラス管１の屈折率が均等であることが前提であるので、屈折率が変化していた場合に換算される厚みは、実質的な厚みとは異なり欠陥による影響を受けた見かけ上の厚みとして求められる。
【００２５】
ガラス管１の厚みを周方向に測定するには、図１に示すローラ対２１，２２を一定速度で回転させてそれに積載されたガラス管１をその管軸を中心に一定速度（例えば６ｍｍ／秒）で回転させ、センサ部３１にガラス管１の周方向に沿った光学的な厚みをほぼ連続的に検出させることによって可能となる。
ここで、ガラス管に溝が形成されていたり、泡が内包されていたり、脈理が存在したりする欠陥が存在する場合、検出される光学的な厚みが周方向に急激に変動する場合がある。
【００２６】
例えば、図１に示すように、ガラス管１に溝１ｃが形成されていた場合には、その溝１ｃの底面と裏面１ｂとの間の厚みが測定されるので実質的に光学的な厚みが急激に薄くなる。また、泡が内包されていた場合には、表面１ａと泡の境界面との厚みが測定されるので、見かけ上、光学的な厚みが急激に薄くなる。さらに屈折率が局所的に異なっていたり、脈理が存在したりする場合には、以下のように見かけ上、光学的な厚みが変動する。
【００２７】
図３は、局所的に屈折率が変化する欠陥が存在していた場合に検出される光学的な厚みの変動を説明するための、センサ部３１近傍の要部拡大図である。
同図において、ガラス管１の実際の厚みは、Ｈ１で示される厚みを有しており、屈折率が変動していない場合には、実線で示すレンズ３１３の位置において、裏面１ｂにレーザ光が集束させることができるはずである。しかし、ガラス管１の組成が局所的に変化して屈折率が他のところよりも高くなっている場合には図中一点鎖線で示すようにレーザ光が屈折され、裏面１ｂにおいてはレーザ光が集束されない。そこで、レーザ光を裏面１ｂにおいて集束させるためにレンズ３１３を破線の位置まで距離Ｄだけ移動させる必要があるが、このような場合、換算されるガラス管１は、光学的な厚みが見かけ上実際の厚みＨ１よりも薄くなり、ガラス管１の周方向の光学的な厚みは急激に変化する場合がある。
【００２８】
このように、溝、泡、脈理などの欠陥が存在する場合には、欠陥の程度を光学的な厚みの変化として捕らえることができる。
ここで欠陥があるか否かの判断は、ガラス管１における外周距離の所定範囲内（例えば２ｍｍ）に、その厚みが所定値（１０μｍ）以上変化するか否かを基準として行うことができる。本実施の形態においては、表示部３２（図１）においてその判断基準をもとに欠陥の有無の判断を行うプログラムが組み込まれており、自動的に欠陥の有無を表示することができるようになっている。なお、この判断基準は、美的外観の基準であるので任意に設定することができる。
【００２９】
このような欠陥検査方法によれば、欠陥の存在を光学的な厚みの変化としてとらえることができ、従来のように欠陥同士が影響しあうことを防ぐことができるので、ガラス管の欠陥を適式に検査することができる。
また、蛍光灯の製造工程におけるガラス管の検査工程に、本欠陥検査方法を用いるようにすれば、従来よりも適式にガラス管を検査することができるので、歩留まりを向上することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態においては、管球用ガラス管と厚み測定部とを相対的に変位させるために管球用ガラス管を回転させるようにしていたが、管球用ガラス管を固定し、その周方向に沿って厚み測定部を移動させるようにしても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、上記実施の形態においては、管球用ガラス管の厚み測定を周方向に一周分行うようにしていたが、その測定途中において欠陥が見つかれば、その時点で測定を中止するようにしてもよい。
【００３１】
（実施例）
一般的な２０Ｗの直管型蛍光管に用いられる管球用ガラス管をダンナー法を採用した自動ガラス管連続生産装置からサンプリングした。このガラス管の標準管内径は２６．４ｍｍ、標準管外径は２８．０ｍｍ、標準厚みは０．８ｍｍである。
【００３２】
このガラス管を図１に示すローラ対に積載して当該ローラ対を回転させ、ガラス管の外周が６ｍｍ／秒の速度で回転するように設定した。
厚み測定部には、株式会社キーエンス社製のＬＴ−８１１０を使用し、測定された厚みは、厚みの値に比例して出力される電圧をデータレコーダ（株式会社キーエンス社製のＮＲ−２５０）を利用してパーソナルコンピュータに取り込んだ。
【００３３】
欠陥の有無は、管の周方向の長さ２ｍｍの範囲において、ガラス管の光学的な厚みの最大値と最小値の差、すなわちその厚み変化量が８μｍを超えるか否かによって判断している。
このようにしてガラス管の厚み分布を測定した結果を図４および図５に示す。なお、両図における縦軸には、標準厚み０．８ｍｍに対する差を厚み変化量として示し、横軸には、ガラス管の周方向の距離を示す。
【００３４】
図４に示すガラス管の厚み分布においては、どの周方向長さ２ｍｍ領域においても、厚み変化量は８μｍを超える値は検出されていない。このガラス管を使用して蛍光灯を作製しても、目視においては、欠陥は観察されなかった。
一方、図５に示すガラス管の厚み分布においては、図中に示すように、周方向長さ２ｍｍの範囲内において９μｍの厚み変化量が認められる。このような部分においては、実際に厚みが薄くなる溝が形成されていたり、脈理や気泡などが存在したりして、欠陥が存在していると認められる。このガラス管を使用して蛍光灯を作成した場合には、目視においても筋状の欠陥が観察された。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る管球用ガラス管の欠陥検査方法によれば、ガラス管の周方向の光学的な厚みの変化に基づいて欠陥の有無を判断することができるので、従来のよりも適式にガラス管の欠陥を検査することができる。また、このような管球用ガラス管の欠陥検査方法を用いた検査工程を蛍光灯の製造工程に備えることにより、従来よりも歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】欠陥検査装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】センサ部の構成を示す光路図である。
【図３】屈折率に変化があった場合のセンサ部近傍の光路図である。
【図４】良品と判断されるガラス管の光学的な厚み分布グラフである。
【図５】不良品と判断されるガラス管の光学的な厚み分布グラフである。
【符号の説明】
１    ガラス管
１ａ  表面
１ｂ  裏面
１ｃ  溝
２    積載部
３    厚み測定部
４    ケース
５    グローブ
２１，２２    ローラ対
３１    センサ部
３２    表示部
【図１】
2004198205.tif 000003
【図２】
2004198205.tif 000004
【図３】
2004198205.tif 000005
【図４】
2004198205.tif 000006
【図５】
2004198205.tif 000007