(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ粉末を主成分とする坏土を発光管形状に成形する成形工程と、
その成形体を成形体と同成分の粉体を含有するスラリー中に浸漬させるディッピング工程と、
ディッピングした成形体を仮焼する仮焼工程と、
仮焼後に還元雰囲気中もしくは真空中で昇温速度１５〜７０℃／分、最高温度１６５０〜１７５０℃、降温速度５０〜１５０℃／分で焼成する本焼工程とを備えたことを特徴とする高輝度放電灯用発光管の製造方法。
【請求項２】
成形工程とディッピング工程の間にも仮焼工程を設けた請求項１記載の高輝度放電灯用発光管の製造方法。
【請求項３】
坏土を形成するシリカ粉末は、平均粒径０．５〜５μｍ粉末と平均粒径７〜１５μｍ粉末を１０／９０〜９０／１０重量％で混合して成る請求項１又は２記載の高輝度放電灯用発光管の製造方法。
【請求項４】
ディッピングするスラリーの粉末配合比は、坏土の粉末配合比と同一であるか、当該配合比よりも小径粉末配合比を大とした請求項１乃至３の何れかに記載の高輝度放電灯用発光管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英製の高輝度放電灯用発光管の製造方法に関し、詳しくはシリカ粉末を原料とする焼結石英により作製した高輝度放電灯用発光管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石英製の高輝度放電灯用発光管は溶融石英ガラスを加熱、成形処理して作製しており、シリカ粉末からスタートして成形・焼成により作製したものは無かった。
このシリカ粉末からスタートする製法は、例えば雑誌Journal of Ceramic Society of Japan 104［６］1996  第５２４頁〜５２８頁に記載されているように、光ファイバの作製において報告があり、これはシリカ粉末にバインダや水を加えて混練し、坏土を作製した後、加圧成形によりコアロッドの周りにシリカ粉末の多孔質体を被覆し、脱脂工程、精製工程により不純物を除去し、本焼成をして透明化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記、溶融石英ガラスの加熱成形では作製工程は比較的容易であるが、発光部の内部寸法精度の確保が難しく、光学特性或いはランプ特性にばらつきを生じ、ランプ特性に悪影響を与えるため量産には不利であったし、成形型の形状で型が決定されるため、後加工がし難く形状の自由度が少なかった。また、一部でシリカ粉末からスタートする製法が試みられた例はあるものの、発光部に大きな且つ多数の気泡が発生し、全光線透過率及び直線透過率を著しく低下させるため、実用化には至らなかった。
【０００４】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明はシリカ粉末からスタートする製法を用いることで安定した寸法精度を確保できる点に注目し、寸法精度が良好で更に量産性に優れ、且つ実用に供し得るランプ効率を達成した高輝度放電灯用発光管の製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、シリカ粉末を主成分とする坏土を発光管形状に成形する成形工程と、その成形体を成形体と同成分の粉体を含有するスラリー中に浸漬させるディッピング工程と、ディッピングした成形体を仮焼する仮焼工程と、仮焼後に還元雰囲気中もしくは真空中で昇温速度１５〜７０℃／分、最高温度１６５０〜１７５０℃、降温速度５０〜１５０℃／分で焼成する本焼工程とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、成形工程とディッピング工程の間にも仮焼工程を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、坏土を形成するシリカ粉末は、平均粒径０．５〜５μｍ粉末と平均粒径７〜１５μｍ粉末を１０／９０〜９０／１０重量％で混合して成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、ディッピングするスラリーの粉末配合比は、坏土の粉末配合比と同一であるか、当該配合比よりも小径粉末配合比を大としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を基に詳細に説明する。図１は本発明に係る高輝度放電灯用発光管の製造工程を示すフローチャート、図２はこの工程を経て製造された発光管の概略図であり、１は発光管、１ａは放電空間を形成する発光部、１ｂは電極挿入用筒部である。
【００１２】
発光管の製造手順を説明すると、まず坏土作製のためにシリカ粉末を調合する。Ｓ１（ステップ１）では、平均粒径８μｍ（比表面積１．５ｍ２／ｇ）のシリカ粉末を６０重量％に対し、平均粒径１μｍ（比表面積２０ｍ２／ｇ）のシリカ粉末を４０重量％の割合で混合し、Ｓ２では、Ｓ１で調整したシリカ粉末混合物１００重量％に対して、水を４０重量％、バインダとして例えばポリビニルアルコールを１０重量％添加して混練して坏土を形成する。
そして、作製した坏土を押出成形により成形（Ｓ３）し、仮焼（Ｓ４）してバインダを除去する。仮焼温度は４００〜１１００℃で行うと良く、例えばバインダがポリビニルアルコールの場合は５００℃で５時間仮焼すると良い。尚、成形体の作製は量産の容易さから押出成形が好適であるが、これに限定されることなく適宜選択可能である。
【００１３】
仮焼後、ディッピング工程（Ｓ５）に入る。この工程は、水にシリカ粉末を分散させたスラリー中に仮焼した成形体を浸す工程で、スラリーは坏土形成の粉末配合比と同一配合、若しくはスラリーの粉末配合比が小径粉末をより多く含む配合比の粉末を乾式粉砕して形成され、仮焼した成形体表面にその粉体を付着させることで、焼成後の表面を滑らかにするために行う。尚、仮焼工程（Ｓ４）は適宜省略可能である。
ディッピング後、再度仮焼（Ｓ６）を行い、Ｓ７で本焼成を行い発光管を完成させる。本焼成は還元雰囲気中又は真空中で行い、昇温速度１５〜７０℃／分、最高温度１６５０〜１７５０℃とし、降温速度５０〜１５０℃／分で行うと良い。
【００１４】
上記工程により形成した発光管を評価したところ、発光部１ａの曲率半径のばらつきがσ＝０．３ｍｍ、表面粗さＲａ＝０．０４μｍであった。また、長径２００μｍ以上の気泡が殆ど無く、５〜６０μｍの気泡が４０個／ｃｍ２であった。尚、気泡は発光部にて測定した。また、観察された気泡は長径５〜６０μｍのものだけでなく、他の長径範囲の気泡も存在しているため、断熱性や透光性等のランプ特性に影響を与える気泡は長径５〜６０μｍに限られないが、指標として長径５〜６０μｍが最適であるため、これを採用した。
【００１５】
ここで、気泡と透光性及び断熱性の関係を説明すると、高輝度放電灯において、気泡は断熱効果により、即ち高輝度放電灯を保温することでエネルギー効率の向上に寄与するが、同時に気泡の存在はランプの透光性にとっては好適でない。
図３は気泡の個数／ｃｍ２と直線透過率及びエネルギー効率の関係を示す図であり、図示されるように長径５〜６０μｍの気泡が５〜１００個数／ｃｍ２のとき、直線透過率の面でもエネルギー効率の面でも優れ、５個／ｃｍ２を下回ると所望のエネルギー効率が得られずランプ特性が低下することから好適ではなくなる。また、１００個／ｃｍ２を上回ると直線透過率の面から好適ではない。
また、表面粗さはＲａ＝０．０４μｍであったが、Ｒａが０．０５μｍ以下であることが好ましく、Ｒａが０．０５μｍを越えると光の散乱が増加するためランプ特性面で好適ではない。
【００１６】
更に、発光管の製造において、上記Ｓ１でシリカ粉末を平均粒径８μｍと平均粒径１μｍとを６０／４０重量％の間で混合しているが、これらに限定されるものではなく、坏土を形成するシリカ粉末は、平均粒径０．５〜５μｍ粉末と平均粒径７〜１５μｍ粉末を１０／９０〜９０／１０重量％で混合されれば良い。ここで、１０／９０重量％を下回ると平均粒径が大きいものの割合が多すぎるため好適な焼結体が得られず、９０／１０重量％を上回ると平均粒径が小さいものの割合が多すぎるため成形性に影響を与える。
また、特に成形性に着目すると、平均粒径０．５〜５μｍ粉末と平均粒径７〜１５μｍ粉末を１０／９０〜６０／４０重量％で混合すると好適であり、特に透光性に着目すると平均粒径０．５から５μｍ粉末と平均粒径７〜１５μｍ粉末を４０／６０〜９０／１０重量％で混合すると好適である。
尚、Ｒａを０．０５μｍ以下にするにはディッピング工程を設けることが好ましいが、これに限定されることはなく適宜選択可能である。
【００１７】
このように、シリカ粉末からスタートする製法で曲率半径のばらつきを溶融石英に比べ大幅に小さくすることができ、寸法精度を向上させることができたし、押出ブロー成型により成型することが可能であり、そうすることで量産することが容易となる。更に、ディッピング工程を設けることで、表面粗さを従来の表面粗さに比べ小さくでき、溶融石英のレベルに近い値とすることができたし、気泡の大きさ及び個数を特定の数値とすることができるので、透光性及び断熱性を両立させることができ、直線透過率を９０％以上と、ランプとして良好な値にすることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１，２，４の発明によれば、シリカ粉末から成形する焼結石英により発光管を製造するので、従来の溶融石英による加熱成形に比べて寸法精度を向上させることができ、光学及びランプ特性を向上させることができる。また、押し出しブロー成形ができるので製造工程を簡略化でき、量産化が容易である。
そして、ディッピング工程を設けることで発光部の表面粗さを小さくでき、直線透過率をランプとして良好なものにすることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加えて、発生する気泡の大きさ及び個数を特定の数値とすることができ、透光性及び遮断性をり両立させた発光管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高輝度放電灯用発光管の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の高輝度放電灯の概略斜視図である。
【図３】発光管の気泡の個数（個／ｃｍ２）と直線透過率及びエネルギー効率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１・・高輝度放電灯用発光管、１ａ・・発光部、１ｂ・・電極挿入用筒部。
【図１】
0004380008.tif 000002
【図２】
0004380008.tif 000003
【図３】
0004380008.tif 000004