(57)【要約】【目的】      電極の相対位置保持用の接続部材を使用できるようにし、現時点では不可能と考えられていたチップレスタイプの超小型放電灯の大量生産に道を開くことをその課題とする。【解決手段】(a)  一端に発光部(3)が形成された片口用封体(10)に電極マウント(M)を挿入する電極マウント挿入工程と、(b)  封体(10)の封止部分(F)の一部(Fa)を封止して、石英ガラス製接続部材(14a)及び給電部材(4)(5)の埋設部分を前記封止部分(F)の一部(Fa)内に埋設すると共に一方の給電部材(4)(5)の外側に当該給電部材(4)(5)に沿って発光部(3)に開口する充填物供給通孔(15)が残留するように封止する部分封止工程と、(c)  前記充填物供給通孔(15)から発光部(3)内に必要充填物質(11)と充填ガスとを充填する必要物質・ガス充填工程と、(d)  発光部を冷却しつつ充填物供給通孔(15)のその一部(Y)を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)  一端が閉塞され、当該閉塞端に発光部となる空間を有し、他端が開放した封体に、一対の電極が給電部材に取り付けられ且つ前記電極同士が位置保持用の石英ガラス製接続部材にて接続されている電極マウントを挿入する電極マウント挿入工程と、
(b)  発光部に連なる封体の封止部分を加熱した後、前記加熱した封止部分の一部を封止して、石英ガラス製接続部材及び給電部材の埋設部分を前記封止部分の一部内に埋設すると共にいずれか一方の給電部材の外側に当該給電部材に沿って発光部に開口する充填物供給通孔が残留するように封止する部分封止工程と、
(c)  前記充填物供給通孔から発光部内に必要充填物質と充填ガスとを充填する必要物質・ガス充填工程と、
(d)  発光部を冷却しつつ充填物供給通孔の少なくともその一部を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする片口放電灯の製造方法。
【請求項２】
(a)  一端が閉塞され、当該閉塞端に発光部となる空間を有し、他端が開放した封体に、一対の電極が給電部材に取り付けられ且つ前記電極同士が位置保持用の石英ガラス製接続部材にて接続されている電極マウントを挿入する電極マウント挿入工程と、
(b)  発光部内に充填ガスを充填するガス充填工程と、
(c)  発光部に連なる封体の封止部分を加熱した後、前記加熱した封止部分の一部を封止して、石英ガラス製接続部材及び給電部材の埋設部分を前記封止部分の一部内に埋設すると共にいずれか一方の給電部材の外側に当該給電部材に沿って発光部に開口する充填物供給通孔が残留するように封止する部分封止工程と、
(d)  前記充填物供給通孔から発光部内に必要充填物質を充填する必要物質充填工程と、
(e)  発光部を冷却しつつ充填物供給通孔の少なくともその一部を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする片口放電灯の製造方法。
【請求項３】
(a)  一端が閉塞され、当該閉塞端に発光部となる空間を有し、他端が開放した封体に、充填ガスを充填するガス充填工程と、
(b)  前記封体に一対の電極が給電部材に取り付けられ且つ前記電極同士が位置保持用の石英ガラス製接続部材にて接続されている電極マウントを挿入する電極マウント挿入工程と、
(c)  発光部に連なる封体の封止部分を加熱した後、前記加熱した封止部分の一部を封止して、石英ガラス製接続部材及び給電部材の埋設部分を前記封止部分の一部内に埋設すると共にいずれか一方の給電部材の外側に当該給電部材に沿って発光部に開口する充填物供給通孔が残留するように封止する部分封止工程と、
(d)  前記充填物供給通孔から発光部内に必要充填物質を充填する必要物質充填工程と、
(e)  発光部を冷却しつつ充填物供給通孔の少なくともその一部を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする片口放電灯の製造方法。
【請求項４】
(a)  一端に発光部が形成され、他端に封止部が形成された封体と、
(b)  その先端部分が発光部内に対向して配設され、その基端部分が前記封止部から導出されている給電部に接続されている片口放電灯において、
いずれか一方の給電部の外側に給電部に沿って形成され、その一端が発光部に達する充填物供給通孔の少なくともその一部が閉塞されていることを特徴とする片口放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超小型片口放電灯の新規な製造方法並びに該方法にて製造された片口放電灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電灯は一般的に発光部の両側に封止部が形成されている両口タイプのものが使用されている。ところが、最近では放電灯の使用用途が急拡大しており、超小型精密光学機器、ハンディタイプの照明機器などの用途も用いられるようになってきている。これら機器類に放電灯を用いるためには更なる小型化と点光源化を推し進める必要があるが、両口放電灯では限界があり、当該目的に対応する最適のものは片口放電灯である。
【０００３】
このような小型化と点光源化を実現するために重要なのは、電極位置と電極間距離の精度である。放電灯において、電極は石英ガラス封体の封止部を軟化温度まで加熱し、当該軟化部分をピンチシール或いはシュリンクシールにより封止し、この封止部内にその基部を埋設固定するという方法がとられている。この方法では、封止時に軟化部分が変形するので、当然その変形による石英ガラスの流れが電極基部のまわりに発生し、封体に前記電極マウントを挿入した時点では平行に配置された一対の電極の相対位置関係が一定の値を保っていたとしても、前記石英ガラスの流れに影響されて前記相対位置関係が狂い、最終製品の電極位置と電極間距離の精度がばらつき、予定された精度のものを大量生産することができないという超小型片口放電灯特有の問題があった。
【０００４】
そこで、電極同士を石英片で接続し、封止時にこの石英片ともども封止部分を軟化温度まで加熱し、前記石英片ともども封止して封止部分内に一体化するという手法が提案された（オスラム特許；特開平２−１８６５３０号公報  第３頁左下欄第３−５行）。
【０００５】
この方法はそれなりに画期的なものであるが、当該発明は発光部に排気管封切跡が発生しない所謂チップレスタイプの放電灯であるため、封体の開口側から必要物質充填用の管を発光部内に挿脱する必要があり、前記電極同士を石英片で接続した場合、この相対位置保持用の石英片に必要物質充填用の管が接触し、事実上、発光部内に当該管を挿脱することができないという致命的問題があり、実現不可能であった。勿論、発光部に排気管を取り付けるようなタイプの場合には実現可能である。
【０００６】
換言すれば、発光部に排気管封切跡が発生しない所謂プレスタイプの放電灯で、電極相対位置保持用の接続部材を用いることは現時点では不可能であり、それ故、高精度チップレスタイプの超小型放電灯の大量生産は不可能であった。
【特許文献１】特開平２−１８６５３０号公報  第３頁左下欄第３−５行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、電極の相対位置保持用の接続部材を使用できるようにし、現時点では不可能と考えられていたチップレスタイプの超小型放電灯の大量生産に道を開くことをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
「請求項１」は石英ガラス製接続部材(14a)を使用する場合の第１例で、
(a)  一端が閉塞され、当該閉塞端に発光部(3)となる空間を有し、他端が開放した封体(10)に、一対の電極(1)(2)が給電部材(4)(5)に取り付けられ且つ前記電極(1)(2)同士が位置保持用の石英ガラス製接続部材(14a)にて接続されている電極マウント(M)を挿入する電極マウント挿入工程と、
(b)  発光部(3)に連なる封体(10)の封止部分(F)を加熱した後、前記加熱した封止部分(F)の一部(Fa)を封止して、石英ガラス製接続部材(14a)及び給電部材(4)(5)の埋設部分を前記封止部分(F)の一部(Fa)内に埋設すると共にいずれか一方の給電部材(4)(5)の外側に当該給電部材(4)(5)に沿って発光部(3)に開口する充填物供給通孔(15)が残留するように封止する部分封止工程と、
(c)  前記充填物供給通孔(15)から発光部(3)内に必要充填物質(11)と充填ガスとを充填する必要物質・ガス充填工程と、
(d)  発光部を冷却しつつ充填物供給通孔(15)の少なくともその一部(Y)を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする。
【０００９】
「請求項２」はその第２法で、
(a)  一端が閉塞され、当該閉塞端に発光部(3)となる空間を有し、他端が開放した封体(10)に、一対の電極(1)(2)が給電部材(4)(5)に取り付けられ且つ前記電極(1)(2)同士が位置保持用の石英ガラス製接続部材(14a)にて接続されている電極マウント(M)を挿入する電極マウント挿入工程と、
(b)  発光部内に充填ガスを充填するガス充填工程と、
(c)  発光部(3)に連なる封体(10)の封止部分(F)を加熱した後、前記加熱した封止部分(F)の一部(Fa)を封止して、石英ガラス製接続部材(14a)及び給電部材(4)(5)の埋設部分を前記封止部分(F)の一部(Fa)内に埋設すると共にいずれか一方の給電部材(4)又は(5)の外側に当該給電部材(4)又は(5)に沿って発光部(3)に開口する充填物供給通孔(15)が残留するように封止する部分封止工程と、
(d)  前記充填物供給通孔(15)から発光部(3)内に必要充填物質(11)を充填する必要物質充填工程と、
(e)  発光部(3)を冷却しつつ充填物供給通孔(15)の少なくともその一部(Y)を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする。
【００１０】
「請求項３」はその第３法で、
(a)  一端が閉塞され、当該閉塞端に発光部(3)となる空間を有し、他端が開放した封体(10)に、充填ガスを充填するガス充填工程と、
(b)  前記封体(10)に一対の電極(1)(2)が給電部材(4)(5)に取り付けられ且つ前記電極(1)(2)同士が位置保持用の石英ガラス製接続部材(14a)にて接続されている電極マウント(M)を挿入する電極マウント挿入工程と、
(c)  発光部(3)に連なる封体(10)の封止部分(F)を加熱した後、前記加熱した封止部分(F)の一部(6)を封止して、石英ガラス製接続部材(14a)及び給電部材(4)(5)の埋設部分を前記封止部分(F)の一部内に埋設すると共にいずれか一方の給電部材(4)(5)の外側に当該給電部材(4)(5)に沿って発光部(3)に開口する充填物供給通孔(15)が残留するように封止する部分封止工程と、
(d)  前記充填物供給通孔(15)から発光部(3)内に必要充填物質を充填する必要物質充填工程と、
(e)  発光部(3)を冷却しつつ充填物供給通孔(15)の少なくともその一部(Y)を封止する通孔封止工程とで構成されることを特徴とする。
【００１１】
このように封止部分(F)に石英ガラス製接続部材(14a)の架設部分から外れた位置に充填物供給通孔(15)を設けることにより、必要充填物質や必要充填ガス、特に固形の必要充填物質を充填物供給通孔(15)から発光部(3)内に石英ガラス製接続部材(14a)に邪魔されることなく供給することができ、これによって片口放電灯、特にチップレスタイプで超小型の点光源型片口放電灯の大量生産が初めてできるようになった。
【００１２】
請求項４は前記請求項１〜３の方法によって形成された片口放電灯(A)で、
(a)  一端に発光部(3)が形成され、他端に封止部分(F)が形成された封体(10)と、
(b)  その先端部分が発光部(3)内に対向して配設され、その基端部分が前記封止部分(F)から導出されている給電部材(4)(5)に接続されている片口放電灯(A)において、
いずれか一方の給電部材(4)又は(5)の外側に給電部材(4)又は(5)に沿って形成され、その一端が発光部(3)に達する充填物供給通孔(15)の少なくともその一部(Y)が閉塞されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、１次封止、２次封止の間、電極は石英ガラス接続部材により接続されているので、封止後も電極の相対位置は固定的に極めて高い精度で維持されることになる。これに加えて、充填物供給通孔が接続部架設位置から外れた部分に別個に設けられているので、前記石英ガラス接続部材によって必要充填物質の発光部内の充填が妨げられず、その結果、特にチップレス超小型片口放電灯の大量生産が可能となった。なお、この生産過程において、２次封止部より、発光部内容積の小さい超小型放電灯にとって短寿命、黒化防止の原因となるなど、超小型放電灯に対して影響を与える発光部内への不純物の混入を極力制限することができるようになり、この面からも超小型放電灯の大量生産に寄与するものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１〜８、９は本発明方法(３通り)の各工程を描いた共通図面で、図１０は本発明方法によって製造された片口放電灯(A)の断面図である。まず、本発明方法の第１実施例(請求項１)について説明し、続いて第２実施例(請求項２)、第３実施例(請求項３)について説明する。第２実施例、第３実施例については第１実施例と相違する点を中心に説明し、重複する説明は煩雑を避ける意味で第１実施例の説明を援用し、その説明を省略する。
【００１５】
図１、２は本発明方法(３通り)で使用される封体(10)の製造手順の一例で、石英ガラス直管(10a)を回転させつつその中央部分を加熱して軟化させ、続いて軟化部分にローラ(20)を押圧して次第に縮径させ、図３のように一端が半球状に形成され、他端が開口している封体(10)を形成する(封体半製品形成工程)。
【００１６】
続いて、略Ｕ形に曲成された外部リード用部材(13)の両端にスポット溶接された金属箔(4a)(5a)及びこの金属箔(4a)(5a)の他端にスポット溶接された電極(1)(2)とで構成された電極マウント(M)を封体(10)に挿入し、一対の電極(1)(2)を封体(10)の閉塞球状端部内に並設させ且つ封体(10)の内径より若干幅広に形成された外部リード用部材(13)を封体(10)の内面に弾接させて電極マウント(M)を封体(10)内に仮止めする(電極マウント挿入工程)。
【００１７】
この電極マウント(M)は図４から分るように、電極(1)(2)はタングステン製で略L形に形成され、その電極基部(1b)(2b)が平行に配置され、その先端部(1a)(2a)が互いに対向するように、換言すれば電極は(1)(2)同士が対称に配置されており、その電極基部(1b)(2b)が石英ガラス製接続部材(14a)で接続されており、電極(1)(2)の相対位置が固定されている。この石英ガラス製接続部材(14a)は、電極(1)(2)の基部(1b)(2b)を両側から挟み込むように融着により固定することになる。
【００１８】
前述のように電極マウント(M)が装着されると、封体(10)の開口端が排気台(30)に装着され、０リング(31)により気密状に保持される。続いて排気台(30)により真空引きが行われ封体(10)内が高真空にされた後、アルゴンガス等の不活性ガスが封入され、１,０００℃〜１,０５０℃の温度で必要箇所が所定時間（約１５秒程度）加熱される。この間、封体(10)の内部の清浄化のためのアルゴンガスの排気→真空引き→アルゴンガスの封入→アルゴンガスの排気…工程（所謂ウォッシング或いはフラッシング工程）が複数回繰り返され、このフラッシングにより金属製の電極マウント(M)や石英ガラス製の封体(10)から封体(10)内に放出された不純物を封体(10)から完全に除去する。
【００１９】
その後、金属箔(4a)(5a)に一致する封止部分(F)を強熱し、この部分を２,１００℃以上の温度まで上昇させる。この時点で封体(10)内のアルゴンガス圧は加熱膨張した状態で約１気圧となるように封入ガス圧が設定される。
【００２０】
封止部分(F)の温度が所定温度に到達し、加熱部分が軟化状態となるとアルゴンガスを封体(10)に追加封入し、これと同時或いはこの直後に充填物供給通孔(15)形成用の溝(42)(43)がそれぞれ形成されている雌雄一対のピンチャ(40)(41)で軟化封止部分(F)をピンチングする(部分封止工程)。
【００２１】
この図が図５〜７で、前記軟化封止部分(F)はピンチャ(40)(41)の溝(42)(43)以外の部分［この部分を１次封止部(Fa)とする］で押圧され、溝(42)(43)に一致する部分を残して１次封止がなされ、この１次封止部(Fa)内に石英ガラス製接続部材(14a)が一体化すると共に金属箔(4a)(5a)とその近傍部分が埋設される。そして、前述のように追加封入アルゴンガスの圧力によりピンチング時の押圧力に抗して溝(42)(43)に一致する部分が押し潰されず、発光部(3)に連通する充填物供給通孔(15)が封止部分(F)に残留する。換言すれば、1次封止により形成された発光部(3)は充填物供給通孔(15)により外部と連通しているということである。
【００２２】
そして、この１次封止時に所定時間の強熱加熱が封止部分(F)に加えられるため、前述同様、封止部分(F)や金属電極マウント(M)から不純物が封体(10)内に放出されるが、発光部(3)が前述のように充填物供給通孔(15)により外部と連通しているので、一次封止後のフラッシングにより一次封止中に発生し、発光部(3)内に侵入した不純物を充填物供給通孔(15)により完全に除去することができる。
【００２３】
なお、前記１次封止時及びこのフラッシング工程中、発光部(3)は１,０００℃以上で封体(10)を構成する石英ガラスが軟化しない温度に加熱される。発光部(3)の加熱温度が低温である場合、封止部分(F)や金属電極マウント(M)から放出された不純物が発光部(3)に吸蔵・蓄積され、製晶化後の黒化、ランプ破裂あるいは短寿命等の欠陥の原因となる。換言すれば、１次封止時及びフラッシング工程中、発光部(3)の温度をある程度高温に保っておき、発光部(3)自体の分解は発生しないが、封止部分(F)や金属電極マウント(M)からの放出不純物の吸蔵も行わない状態を保っておくことが重要である。
【００２４】
このようにして１次封止を行った後、充填物供給通孔(15)を通じて発光部(3)内にハロゲン化金属、水銀のような必要充填物質(11)とキセノンガス及び/又はアルゴンガスのような必要封入ガスを発光部(3)に封入する(必要物質・ガス充填工程)。
【００２５】
第１実施例では、この後、図８の封体(10)の根元を封切しない状態で図１０に示すように充填物供給通孔(15)の一部(Y)(封止位置は後述)を封止することになる。即ち、遮蔽板(50)から発光部(3)を外に突き出させ、発光部(3)をたとえば窒素ガスを吹きつけて冷却しつつ、細いバーナ(60)から例えば酸水素炎のようなバーナ炎(61)を噴出させ、バーナ炎(61)により充填物供給通孔(15)の発光部(3)の基部に沿って局部加熱し、２次封止部(Y)となるこの部分を軟化・閉塞する（通孔封止工程）。
【００２６】
然る後、不要部分を削除し、最終的に図１０の状態となる。図１０において、(4a)(4b)は外部リード棒で、外部リード用部材(13)の不要部分を切除して構成される。
【００２７】
なお、前述の場合は（通孔封止工程）において、排気台(30)に封体(10)を接続した状態(換言すれば、封体(10)の根元を封切しない状態)で直接２次封止を行ったが、図９に示すように封体(10)の根元を封切し、然る後、通孔封止を行ってもよい。前者の場合は、（通孔封止工程）をたとえばグローブボックス内で行わねばならないのに対し、後者の場合は、根元の封切後、グローブボックスから取り出して作業することができる。
【００２８】
なお、前記(通孔封止工程)において、発光部(3)に低温部が生じないようにするため、2次封止箇所(Y)は発光部(3)の基部に沿って形成されることが好ましい。また、2次封止箇所(Y)は充填物供給通孔(15)の一部において行われているが、充填物供給通孔(15)全体を閉塞するようにしてもよい。
【００２９】
また、２次封止時は、半製品(B)内部全体が減圧状態となっているので、軟化部分が収縮により自然と閉塞する。勿論、外部からピンのようなもので押圧し、２次封止部(Y)となる軟化部分を押し込んで閉塞するようにしてもよい。いずれにせよこの２次封止は局部的加熱であるから、加熱時間はきわめて短く、従ってこの２次封止部(Y)から発生する不純物は極く微量であり、従来例で示したような不純物の発光部(3)内の混入は無視できる程度である。この２次封止部(Y)の封止長さは点灯時にこの２次封止部(Y)が発光部(3)内のガス膨張による圧力増大に耐えるだけの長さで足り、一般的には２ｍｍ程度である。これらの点は以下に述べる第２，３実施例で同じである。
【００３０】
第２実施例(請求項２)は、電極マウント挿入工程に続き、発光部(3)を冷却しつつ封体(10)内にキセノンガス及び/又はアルゴンガスのような必要封入ガスを発光部(3)に封入し(ガス充填工程)、必要封入ガスが発光部(3)に冷却により体積収縮して溜るようにする。続いて、封止部分(F)を加熱し、前述のように軟化封止部分(F)をピンチングする(部分封止工程)。その後、必要充填物質(11)を充填物供給通孔(15)から発光部(3)に挿入し(必要物質充填工程)、続いて封体(10)の根本を加熱封切して図９のような半製品(B)として取り出し、充填物供給通孔(15)の一部または全体を封止し(通孔封止工程)、最後に不要部分を切除して図１０の最終形状にする。あるいは、前述同様、直接、充填物供給通孔(15)の一部または全体を封止し(通孔封止工程)、最後に不要部分を切除して図１０の最終形状にする。
【００３１】
第３実施例(請求項２)は、前２つの実施例と若干異なり、最初に発光部(3)を冷却しつつ封体(10)内にキセノンガス及び/又はアルゴンガスのような必要封入ガスを発光部(3)に封入し(ガス充填工程)、続いて封体(10)内に電極マウント(M)を挿入し(電極マウント挿入工程)、これに続いて封止部分(F)を加熱し、前述のように軟化封止部分(F)をピンチングする(部分封止工程)。その後、必要充填物質(11)を充填物供給通孔(15)から発光部(3)に挿入し(必要物質充填工程)、封体(10)の根本を加熱封切して図９のような半製品(B)として取り出し、充填物供給通孔(15)の一部または全体を封止し(通孔封止工程)、最後に不要部分を切除して図１０の最終形状にする。あるいは、前述同様、直接、充填物供給通孔(15)の一部または全体を封止し(通孔封止工程)、最後に不要部分を切除して図１０の最終形状にする。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
高圧放電灯は通常発光部の両側に封止部が形成された両口タイプのものが一般的であるが、その一方の封止部が凹面反射鏡に取り付けられて使用される場合、他方の封止部が凹面反射鏡の中央に位置し、これが凹面反射鏡からの反射光の妨げとなっていた。また、光学機器の高精度化および小型化につれて、高圧放電灯も小型化、点光源化が求められており、今回の片口放電灯およびその製造方法はこの要請に応えるものであり、高圧放電灯の常識を変革する可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に使用する石英ガラス直管の加熱状態を示す正面図。
【図２】図１で加熱された直管の軟化部分をローラで変形させている状態を示す正面図。
【図３】図２で製造された本発明の斜体用一端閉塞管の断面図。
【図４】図３の封体用一端閉塞管に電極マウントを挿入し、排気台に装着させた状態の断面図。
【図５】本発明の第１法における封体用一端閉塞管の封止部分を１次封止した状態を示す正断面図。
【図６】図５の直角方向の断面図。
【図７】図５のＸ１−Ｘ１断面図。
【図８】本発明の第１法における封体の根本封切がなされず、排気台に装着されたままで行われる２次封止状態を示す正断面図。
【図９】本発明の第１法における封体の根本封切がなされた半製品の２次封止状態を示す正断面図。
【図１０】本発明方法により製造された完成品の側断面図。
【符号の説明】
【００３４】
(1)(2)  電極
(3)     発光部
(4)(5)  給電部材
(6)(7)  １次封止部
(8)     充填物供給通孔
(10)    封体
(X)(Y)  ２次封止部
(Z)     切断部分埋設部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005116280.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005116280.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005116280.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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