(57)【要約】【課題】  簡単な工程で外管と放電管を組み合わせることができると共に、外管と放電管の間に形成される間隙を挿入でき、作業工程を簡素化できる高圧放電ランプの製造方法を提供すること。【解決手段】  内部に一対の電極を有してなる円筒状の放電管と、この放電管の外周に配置された外管とを備え、放電管及び外管が端部領域で封止された高圧放電ランプの製造方法であって、外管の内面及び／又は放電管の外面に潤滑剤を塗布する工程と外管の内部に放電管を挿入する工程と前記外管及び放電管を加熱して潤滑剤を乾燥させる工程とを備えることを特徴とする。潤滑剤を乾燥させる工程の後、外管及び放電管を加熱する工程備えてなり、この加熱工程において、潤滑剤に含有するカーボンを残留させて、潤滑剤を焼失させることを特徴とする。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極を有してなる円筒状の放電管と、この放電管の外周に配置された外管とを備え、放電管及び外管が端部領域で封止された高圧放電ランプの製造方法であって、
外管の内面及び／又は放電管の外面に潤滑剤を塗布する工程と
外管の内部に放電管を挿入する工程と
前記外管及び放電管を加熱して潤滑剤を乾燥させる工程と
を備えることを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２】
潤滑剤を乾燥させる工程の後、外管及び放電管を加熱する工程を備えてなり、
この加熱工程において、潤滑剤に含有するカーボンを残留させて、潤滑剤を焼失させることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプの製造方法に関するものであり、特に放電管と外管とが接触状態ないしは密着状態に設けられ、外管の周囲から放電管を間接冷却する高圧放電ランプに係る製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
接着剤などの樹脂の硬化処理やプリント基板などの露光処理には紫外線が好適に利用されており、その光源としては高圧放電ランプが用いられている。かかる高圧放電ランプは、ランプ自体の破損防止や被処理物に対する熱的な影響を回避するといった目的で、通常冷却した状態で使用されている。
高圧放電ランプの冷却に関しては、例えば特許文献１のような技術が知られている。
【０００３】
図６は従来技術に係る高圧放電ランプの構成を説明する図であり、ランプを管軸方向に切断した断面図である。
同図において、高圧放電ランプ５０は、全体が棒状の例えば石英ガラスからなる放電管５１と、この放電管５１が内部に挿入配置された、例えば石英ガラスからなる外管５２とにより構成されている。
前記放電管５１は、その両端が封止され内部に、例えばタングステンからなる一対の電極５３が対向配置されたものであり、各電極５３は放電管５１に形成されたロッド状の封止部５４内に気密に埋設された、モリブデン等の金属箔５５を介して、外部リード５６に電気的に接続されており、該外部リード５６は前記封止部１４の外端より軸方向外方に突出して伸びている。
そして、この放電管５１は、外管５２内に接触状態ないしは密着状態に挿入されていて、その両端で接着剤５７およびベース５８により一体化されて、高圧放電ランプ５０を形成している。
また、前記放電管５１内には、Ｈｇ、あるいは、Ｈｇと共にＦｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｉｎ及びそれらのハロゲン化物などが封入されており、これらがランプ点灯中に励起され光が放射される。
【０００４】
この高圧放電ランプ装置では、前記高圧放電ランプ５０の外周には空隙を有してこれを被嵌するように円筒状の水冷ジャケット４１が設けられていて、この高圧放電ランプ５０、具体的には外管５２と、水冷ジャケット４１の間の空間には４２が形成されている。
そして前記高圧放電ランプ５０および水冷ジャケット４１は、架台４３および架台４５に取り付けられており、該架台４３，４５にはそれぞれ冷却水流入路４４、冷却水流出路４６が形成されていて、これら冷却水流入路３３および冷却水流出路４６が前記水冷ジャケット４１に連通している。外管５２と放電管５１の間には図６（Ｂ）において示すようにごくわずかな間隙ｄが形成されており、冷却水流路４２により外管５２が冷却され、間隙ｄを介して放電管５１が間接的に冷却されている。
高圧水銀ランプ５０の点灯時において、冷却水Ｗが図示しないポンプ等の適宜の冷却水供給手段によって冷却水流入路４４に供給され、冷却水Ｗは、高圧放電ランプ５０と水冷ジャケット４１との間に形成された冷却水流路４２内を、高圧放電ランプ５０の壁面、具体的には外管５２の外周面に沿って軸方向に流過して高圧放電ランプ５０全体を間接的に冷却した後、冷却水流出路４６を介して排出される。
【０００５】
また、光照射方向（図６において下方向）に対して高圧放電ランプ５０の背面側（上方向）には、例えば断面が放物状の反射面を有する樋状の反射鏡４０が、その第１焦点が高圧放電ランプ５０の中心軸線（高圧放電ランプ５０における一対の電極５３の中心を結ぶ直線）と一致する状態で、該高圧放電ランプ５０に沿って伸びるよう配置されている。
高圧放電ランプ５０から放射される光は、直接的にあるいは反射鏡４０により反射されて平行光とされてマスクステージ４７に保持されたマスクＭを介してワークステージ４８上に載置された、例えばレジスト等の感光剤が塗布された液晶パネルや半導体素子などのワーク４９に照射されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５２４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高圧放電ランプはその用途からも効率よく冷却されることが要求され、冷却媒体と高圧放電ランプの放電管との間の熱伝導性をできるだけ良好とすることが望まれている。このために外管と放電管との間に形成される隙間（ｄ）をできるだけ小さく構成することが必要となるが、外管の内径と内管の内径とを小さくしようとした場合、外管の内部に放電管を挿入する工程で傷がつくという問題が生じる。つまり、図７に示すように中空円筒状の外管用のガラス管内部に、電極等を組み付けた放電管を挿入するが、この時に、外管の内面及び／又は放電管の外周がこすれて傷がついてしまう。一方、ガラス管の公差を許容するよう設計すると、間隙が大きくなり冷却を十分に行うことができなくなる。
なお、特許文献１の中で開示されるように、外管を加熱、軟化させることで外管と放電管の間の間隙を小さくすることも考えられるが、個々のランプの冷却性能を均一化しつつ、生産性を高めることは難しい。
【０００８】
そこで本発明が目的とするところは、簡単な工程で外管と放電管を組み合わせることができると共に、外管と放電管の間に形成される間隙を挿入できて、作業工程を簡素化できる高圧放電ランプの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）
本願第１の発明にかかる高圧放電ランプの製造方法は、
内部に一対の電極を有してなる円筒状の放電管と、この放電管の外周に配置された外管とを備え、放電管及び外管が端部領域で封止された高圧放電ランプの製造方法であって、
外管の内面及び／又は放電管の外面に潤滑剤を塗布する工程と
外管の内部に放電管を挿入する工程と
前記外管及び放電管を加熱して潤滑剤を乾燥させる工程と
を備えることを特徴とする。
（２）
また更に、潤滑剤を乾燥させる工程の後、外管及び放電管を加熱する工程を備えてなり、
この加熱工程において、潤滑剤に含有するカーボンを残留させて、潤滑剤を焼失させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
（１）
外管の内面及び／又は放電管の外面に潤滑剤を塗布し、その後、外管の内部に放電管を挿入するので、高圧放電ランプの製造段階において放電管の外面および外管の内面に傷がつくことを防止することができ、高圧放電ランプの使用時、傷に起因してランプが破損するような事態を回避することができる。
（２）
加熱工程を実施することにより、無用に残留する潤滑剤を飛ばして光の利用効率を高めることができ、放電管と外管の内部にカーボンを残留させることで、高圧放電ランプの点灯・消灯の際に放電管が伸縮しても、緩衝材として機能するので、高圧放電ランプの製造段階のみならず使用中においても外管の内面や放電管の外面に傷がつくことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る高圧放電ランプの製造方法を説明する図であり、放電管の説明図である。
【図２】本発明に係る高圧放電ランプの製造方法を説明する図である。
【図３】本発明に係る高圧放電ランプの製造方法を説明する図であり、高圧放電ランプの最終形態を示す図である。
【図４】他の実施形態に係る高圧放電ランプの製造方法を説明する説明図である。
【図５】（Ａ）の乾燥工程後の潤滑剤の残部の状態と、（Ｂ）加熱工程後のカーボンの状態を模式的に示す図である。
【図６】高圧放電ランプを備えた光源装置の要部を示す説明図である
【図７】従来技術に係る高圧放電ランプの製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、高圧放電ランプの放電管部分の全体構造を示す図である。
放電管１１は、紫外線透過性の発光管１２の内部に一対の電極１３が対向して配置され、発光管１２の両端に封止部１２Ａに形成されて、構成されている。発光管１２の内部には、Ｈｇ、あるいは、Ｈｇと共にＦｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｉｎ及びそれらのハロゲン化物などが封入されており、これらがランプ点灯中に励起され光が放射される。封止部１２Ａにはモリブデンからなる金属箔１４が埋設されており、電極１３の軸部が当該金属箔１４に接続され、更に金属箔１４に外部リード棒１５が接続されて外部に導出されている。
【００１３】
図２は、本発明にかかる高圧放電ランプの製造方法を説明する図である。
（１）潤滑剤の調製工程
図２（ａ）に示すように適宜の容器３０に潤滑剤３１を用意する。潤滑剤３１は水溶性の高分子増粘剤を純水に溶解し、粘性が２〜１００センチポアズとなるよう調製した粘性液体からなる。高分子増粘剤としては、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。具体的な数値例を挙げると、ＰＥＯを用いた場合、水に対して混合比を０．１：１００の割合で混合することで７センチポアズの粘性液体を得ることができる。
（２）潤滑剤塗布工程
所定の粘性の潤滑剤を調製したところで、外管を構成するガラス管１７Ａの内面及び／又は放電管１１の外面上に潤滑剤を塗布する。
図２（ｂ）は外管１７の内面に潤滑塗布する工程を説明する図である。同図に示すように潤滑剤３１にガラス管１７Ａの一端部を浸し、吸引によって吸い上げて塗布する。
無論、塗布方法としては吸引法に限定されることなく、ディッピングや流し込みなど適宜の方法を採用することができる。
（３）挿入工程
外管を構成するガラス管１７Ａの内面及び／又は放電管１１の外面上に潤滑剤を塗布したのち、図２（ｃ）に示すように外管用ガラス管１７Ａの内部に放電管１１を挿入する。
この時、潤滑剤３１がガラス管１７Ａと放電管１１の間に介在することにより、ガラス管１７Ａの内部に放電１１管を挿入するときにガラス管１７Ａの内面や放電管１１の外面に傷がつくことが防止される。
なお、上記（２）のように少なくとも外管の方に潤滑剤３１を塗布しておいた場合には、放電管１１を挿入する際、ガラス管１７Ａ内面における放電管１１の挿入側端部の近傍に、確実に潤滑剤３１が存在することになる。よって、擦過性の傷がつきにくく、最後まで確実に挿入することができるようになる。
（４−Ａ）乾燥工程
このように外管の内部に放電管を挿入した状態で、図２（ｄ）に示すように電気炉３２にガラス管１７Ａと放電管１１の組み立て体Ｎを収容し、昇温して潤滑剤を乾燥させる。
この乾燥工程においては、潤滑剤に含まれる水分を飛ばすものであり、比較的低温の約１００〜１５０℃の範囲に加熱する。
（５）封止工程
潤滑剤の水分を十分飛ばしたのち、図３に示すように放電管１１の端部にベース１８を装着して接着剤１９を充填すると、高圧放電ランプ１０が出来上がる。
【００１４】
以上説明した本発明にかかる高圧放電ランプの製造方法によれば、ガラス管の内部に放電管を挿入するとき、ガラス管の内面及び／又は放電管の外面上に潤滑剤を塗布した状態で行うので、ガラス管の内部に放電管を挿入するときに外管の内面や放電管の外面に傷をつけることなく行うことができる。この結果、高圧放電ランプを使用したときに、外管や放電管の傷に由来してランプが破損してしまうという問題を回避することができるようになる。また更には、潤滑剤を用いない場合と比較して外管の内径と放電管の外径との間隙を小さく設定することができるので、最終的に得られる高圧放電ランプの冷却性能を高いものとすることができ、光源装置に適用されたときに冷却媒体と放電管の外面との間の熱伝導特性を好適なものとすることができるようになる。このような高圧放電ランプによれば、先に図６で示した光源装置に搭載して使用した場合に、外管と放電管の表面に傷がないので、長時間使用しても破損が生じることのない信頼性の高い放電ランプとすることができる。また、外管と放電管との間隙を小さく設定できるので、冷却水流路によって冷却される際に、放電管が効率よく冷やされるようになる。
【００１５】
ここで、上記実施形態より更に好ましい実施形態について説明する。
（４−Ｂ）加熱工程
上記（４−Ａ）の乾燥工程で潤滑剤の水分を飛ばしたのち、封止工程の前段階において、外管および放電管の組み立て体を、乾燥工程よりも高い温度で加熱する。
図４は加熱工程を説明する図である。放電管１１の両端部から外部に導出されたリード棒１５を露出させて、発光部の長さ領域Ｌ部分を電気炉で加熱する。ここでの温度は３００〜４００℃の範囲が好ましい。これにより潤滑剤残部の一部を焼成させて、カーボンを析出させる。そして更に、カーボンの一部が適度に残留するようカーボンを焼失させる。この工程を行ったのち、図３で示した封止工程を実施する。
なおこの加熱工程においては、上述した乾燥工程と連続的に行うことが可能であることは言うまでもない。
【００１６】
このような加熱工程において潤滑剤残部からカーボンを生成させることで、外管と放電管の間において無用に残留した遮光性の物質の一部を取り除くと共に、わずかにカーボンを残すことでカーボンを外管と放電管の間の緩衝物として機能させる。すなわち、高圧放電ランプの外管の外周には常に冷却媒体が存在しているのでほとんど熱膨張しないが、放電管は点灯によって発光管内部の温度が上がり、放電管は熱膨張するので、外管と放電管の間に適宜に残留するカーボンが外管の周方向および管軸方向に点在して、放電管が熱膨張、収縮で長さ方向に伸縮したときに緩衝材として機能する。よって、ランプの点灯、消灯を繰り返し行っても、外管内面と放電管外面が擦れて傷が形成するという問題が生じることがなく、ランプの破損を抑制することができるようになる。
なお、カーボンの残留量は加熱温度および加熱時間によって制御することができる。つまり、潤滑剤に用いた高分子増粘剤の種類、粘性液体における高分子増粘剤の割合、外管と放電管の間隙の大きさと、温度および時間を調製することによって、カーボンの残留量を制御することが可能になる。
【００１７】
図５に、（Ａ）乾燥工程後の潤滑剤の残部の状態と、（Ｂ）加熱工程後のカーボンの状態を模式的に示す。同図は、高圧放電ランプを管軸方向に切断した断面の拡大図であり、放電管と外管の間隙部分を拡大して示す説明図である。
図５（Ａ）に示すように潤滑剤の残部３１Ａは、間隙ｄの内部において外管１７及び／又は放電管１１の表面上に比較的大きな割合で存在する。材料とした高分子増粘剤の種類にもよるが、潤滑剤残部３１Ａは高分子材料を由来とするためＣ，Ｏ，Ｈにより構成される化合物であり、少なくともカーボンを含んでいる。乾燥後の状態では発光部面積に対する潤滑剤残部３１Ａが存在する割合が大きいために、高圧放電ランプの光出力にわずかながらも影響が生じる。
加熱処理によって、図５（Ｂ）に示すようにＯ及びＨと、Ｃの一部を飛ばしてカーボン（Ｃ）を残留させると、同図（Ａ）との比較で明らかなように発光部の表面積に対して介在物の存在面積が小さくなり、遮光される光がほとんどなくなる。
【００１８】
以上、説明したように、本願発明に高圧放電ランプの製造方法によれば、外管の内面及び／又は放電管の外面に潤滑剤を塗布し、その後、外管の内部に放電管を挿入するので、放電管の外面および外管の内面に傷がつくことが防止され、長期間使用しても破損が生じることのない信頼性の高い高圧放電ランプとすることができる。
そして、上記製造方法において更に、加熱工程を実施することにより、光の利用効率を高めると共に、放電管と外管の内部にカーボンが残留することで、高圧放電ランプの点灯・消灯の際に、緩衝材として機能させることができるようになり、高圧放電ランプの使用中においても、外管の内面や放電管の外面に傷がつくことを防止することができるようになる。
【符号の説明】
【００１９】
１０    高圧放電ランプ
１１    放電管
１２    発光管
１２Ａ  封止部
１３    電極
１４    金属箔
１５    外部リード棒
１７    外管
１７Ａ  ガラス管
１８    ベース
１９    接着剤
３０    容器
３１    潤滑剤
３１Ａ  潤滑剤残部
３２    乾燥用電気炉
３３    加熱用電気炉
Ｃ      カーボン
【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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【図７】
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