JP2997464B1 - 発光管の製造方法 - Google Patents
発光管の製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/04—Re-forming tubes or rods
- C03B23/043—Heating devices specially adapted for re-forming tubes or rods in general, e.g. burners
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B23/04—Re-forming tubes or rods
- C03B23/057—Re-forming tubes or rods by fusing, e.g. for flame sealing
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- C03B23/04—Re-forming tubes or rods
- C03B23/09—Reshaping the ends, e.g. as grooves, threads or mouths
- C03B23/099—Reshaping the ends, e.g. as grooves, threads or mouths by fusing, e.g. flame sealing
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
- H01J9/26—Sealing together parts of vessels
- H01J9/265—Sealing together parts of vessels specially adapted for gas-discharge tubes or lamps
Abstract
【要約】
【課題】 石英管をレーザー光の照射によって加熱して
封着する工程において、石英管の加熱温度のばらつきを
低減し得るような発光管の製造方法を提供する。 【解決手段】 石英管１の一部にレーザー光を照射する
工程と、石英管１のレーザー光が照射された部分１１を
封着する工程とを含む。レーザー光を照射する工程は、
石英管１の管軸方向に揺動させるように走査し、且つ、
レーザー光２の変位量が最大となるときの出力が、レー
ザー光２の変位量が最小となるときの出力よりも小さく
なるように、レーザー光２を制御しながら実施される。
封着する工程において、石英管の加熱温度のばらつきを
低減し得るような発光管の製造方法を提供する。 【解決手段】 石英管１の一部にレーザー光を照射する
工程と、石英管１のレーザー光が照射された部分１１を
封着する工程とを含む。レーザー光を照射する工程は、
石英管１の管軸方向に揺動させるように走査し、且つ、
レーザー光２の変位量が最大となるときの出力が、レー
ザー光２の変位量が最小となるときの出力よりも小さく
なるように、レーザー光２を制御しながら実施される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光管の製造方法
に関するものであり、更に詳しくは、透光性絶縁管の封
着工程に特徴を有する発光管の製造方法に関するもので
ある。
に関するものであり、更に詳しくは、透光性絶縁管の封
着工程に特徴を有する発光管の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】発光管は、石英管内に一対の電極を対向
配置するとともに、所定のガスおよび発光物質を封入し
てなるものである。発光管の封止は、通常、石英管の一
部を、加熱により軟化させた状態で封着することにより
実施される。加熱源としては、一般に、酸素―水素バー
ナーが使用されている。しかし、バーナーは、加熱範囲
を小範囲に特定することが極めて困難であるため、石英
管の所望の封止部以外の領域までもが加熱されて変形す
るおそれがあった。発光管の放電空間となる部分の変形
は、その発光管を使用した放電灯の特性に大きな影響を
与えるため、特に問題となっていた。更に、酸素―水素
バーナーを使用すると、炎に含まれる水素が石英ガラス
に吸収され、発光管の特性を劣化させるおそれがあると
いう問題があった。
配置するとともに、所定のガスおよび発光物質を封入し
てなるものである。発光管の封止は、通常、石英管の一
部を、加熱により軟化させた状態で封着することにより
実施される。加熱源としては、一般に、酸素―水素バー
ナーが使用されている。しかし、バーナーは、加熱範囲
を小範囲に特定することが極めて困難であるため、石英
管の所望の封止部以外の領域までもが加熱されて変形す
るおそれがあった。発光管の放電空間となる部分の変形
は、その発光管を使用した放電灯の特性に大きな影響を
与えるため、特に問題となっていた。更に、酸素―水素
バーナーを使用すると、炎に含まれる水素が石英ガラス
に吸収され、発光管の特性を劣化させるおそれがあると
いう問題があった。
【０００３】上記問題を解決するため、石英管を加熱す
る加熱源として、レーザー光を使用することが提案され
ている（特開昭５７−１０９２３４号公報、特開昭５８
−７８３４８号公報など）。例えば、特開昭５８−７８
３４８号公報には、レーザー光を、石英管の管軸方向に
一定の振幅で走査しながら照射することにより、石英管
を加熱し、封着することが記載されている。
る加熱源として、レーザー光を使用することが提案され
ている（特開昭５７−１０９２３４号公報、特開昭５８
−７８３４８号公報など）。例えば、特開昭５８−７８
３４８号公報には、レーザー光を、石英管の管軸方向に
一定の振幅で走査しながら照射することにより、石英管
を加熱し、封着することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、レーザー光を
一定振幅で走査しながら照射することによって石英管を
加熱した場合、石英管の加熱温度にばらつきが生じる。
その結果、加工時に発光管が破裂したり、封止耐圧の変
動が大きくなるため、使用中に発光管にクラックが発生
するおそれがあるという問題があった。
一定振幅で走査しながら照射することによって石英管を
加熱した場合、石英管の加熱温度にばらつきが生じる。
その結果、加工時に発光管が破裂したり、封止耐圧の変
動が大きくなるため、使用中に発光管にクラックが発生
するおそれがあるという問題があった。
【０００５】本発明は、レーザー光を用いた透光性絶縁
管の封着工程において、透光性絶縁管の加熱温度のばら
つきを低減し、高品質の発光管を安定して製造し得る、
発光管の製造方法を提供することを目的とする。
管の封着工程において、透光性絶縁管の加熱温度のばら
つきを低減し、高品質の発光管を安定して製造し得る、
発光管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の発光管の製造方法は、透光性絶縁管の一部
にレーザー光を照射する工程と、前記透光性絶縁管の前
記レーザー光が照射された部分を封着する工程とを含
み、前記レーザー光を照射する工程が、前記レーザー光
を前記透光性絶縁管の管軸方向に揺動させるように走査
し、且つ、前記レーザー光の出力および揺動幅の少なく
とも一方を変化させながら実施されることを特徴とす
る。このような構成によれば、レーザー光の出力および
揺動幅の少なくとも一方を制御することによって、透光
性絶縁管の加熱温度のばらつきを低減し、高品質の発光
管を安定して製造することができる。更に、加熱パター
ンを変化させることができるため、透光性絶縁管を、選
択的に局部的に加熱することができる。
め、本発明の発光管の製造方法は、透光性絶縁管の一部
にレーザー光を照射する工程と、前記透光性絶縁管の前
記レーザー光が照射された部分を封着する工程とを含
み、前記レーザー光を照射する工程が、前記レーザー光
を前記透光性絶縁管の管軸方向に揺動させるように走査
し、且つ、前記レーザー光の出力および揺動幅の少なく
とも一方を変化させながら実施されることを特徴とす
る。このような構成によれば、レーザー光の出力および
揺動幅の少なくとも一方を制御することによって、透光
性絶縁管の加熱温度のばらつきを低減し、高品質の発光
管を安定して製造することができる。更に、加熱パター
ンを変化させることができるため、透光性絶縁管を、選
択的に局部的に加熱することができる。
【０００７】前記製造方法においては、前記レーザー光
を照射する工程は、前記レーザー光の変位量が最大とな
るときの出力が、前記レーザー光の変位量が最小となる
ときの出力よりも小さくなるように、前記レーザー光の
出力を変化させながら実施されることが好ましい。但
し、前記変位量は、レーザー光の変位を、レーザー光の
平均位置を基準(変位＝０)として表したとき、前記変位
の絶対値で表される量である。また、前記変位は、レー
ザー光が照射される箇所の位置を、透光性絶縁管の管軸
方向に関して表したものである。
を照射する工程は、前記レーザー光の変位量が最大とな
るときの出力が、前記レーザー光の変位量が最小となる
ときの出力よりも小さくなるように、前記レーザー光の
出力を変化させながら実施されることが好ましい。但
し、前記変位量は、レーザー光の変位を、レーザー光の
平均位置を基準(変位＝０)として表したとき、前記変位
の絶対値で表される量である。また、前記変位は、レー
ザー光が照射される箇所の位置を、透光性絶縁管の管軸
方向に関して表したものである。
【０００８】図７は、従来のレーザー光を用いた発光管
の封着工程における、レーザー光の変位および出力の時
間に伴う変化を示したものである。また、図８は、図７
のようにレーザー光の照射を実施したときの、レーザー
光の照射エネルギーの分布を示すものである。レーザー
光を一定の出力および振幅で揺動させながら照射した場
合、照射エネルギーは、レーザー光の変位量が最大とな
る部分(照射領域の端部（図８のＧ点およびＩ点付近）)
は高く、変位量が最小となる部分(照射領域の中央部
（図８のＨ点付近）)では低くなる傾向がある。この照
射エネルギーの不均一が、加熱温度のばらつきの一因と
なっていた。
の封着工程における、レーザー光の変位および出力の時
間に伴う変化を示したものである。また、図８は、図７
のようにレーザー光の照射を実施したときの、レーザー
光の照射エネルギーの分布を示すものである。レーザー
光を一定の出力および振幅で揺動させながら照射した場
合、照射エネルギーは、レーザー光の変位量が最大とな
る部分(照射領域の端部（図８のＧ点およびＩ点付近）)
は高く、変位量が最小となる部分(照射領域の中央部
（図８のＨ点付近）)では低くなる傾向がある。この照
射エネルギーの不均一が、加熱温度のばらつきの一因と
なっていた。
【０００９】しかし、本発明の製造方法の好ましい例に
よれば、変位量に対応させてレーザー光の出力を制御す
るため、上記のような照射エネルギーの不均一を緩和す
ることができ、透光性絶縁管の加熱温度のばらつきを低
減することができる。
よれば、変位量に対応させてレーザー光の出力を制御す
るため、上記のような照射エネルギーの不均一を緩和す
ることができ、透光性絶縁管の加熱温度のばらつきを低
減することができる。
【００１０】また、この好ましい例においては、前記レ
ーザー光の変位量の増大に対応して低下し、前記レーザ
ー光の変位量の減少に対応して増大するように、前記レ
ーザー光の出力を、段階的または連続的に変化させるこ
とが好ましい。
ーザー光の変位量の増大に対応して低下し、前記レーザ
ー光の変位量の減少に対応して増大するように、前記レ
ーザー光の出力を、段階的または連続的に変化させるこ
とが好ましい。
【００１１】前記製造方法においては、前記レーザー光
を照射する工程は、前記レーザー光の走査速度が最小と
なるときの出力が、前記レーザー光の走査速度が最大と
なるときの出力よりも小さくなるように、前記レーザー
光の出力を変化させながら実施されることが好ましい。
を照射する工程は、前記レーザー光の走査速度が最小と
なるときの出力が、前記レーザー光の走査速度が最大と
なるときの出力よりも小さくなるように、前記レーザー
光の出力を変化させながら実施されることが好ましい。
【００１２】前述したように、従来の製造方法において
は、レーザー光の照射エネルギーは、照射領域の端部で
高く、中央部で低いという分布を示す。これは、レーザ
ー光の走査は、通常、レーザー光の変位が時間に対して
三角関数的に変化するように実施されるため、レーザー
光の走査速度が照射領域の端部で小さく、中央部で大き
くなることに起因している。走査速度が小さい領域は、
走査速度が大きい領域に比べてレーザー光が照射される
時間が長くなるため、従来の製造方法のようにレーザー
光の出力が一定である場合は、走査速度が小さい領域
は、走査速度が大きい領域に比べてより大きなエネルギ
ーが吸収されるのである。
は、レーザー光の照射エネルギーは、照射領域の端部で
高く、中央部で低いという分布を示す。これは、レーザ
ー光の走査は、通常、レーザー光の変位が時間に対して
三角関数的に変化するように実施されるため、レーザー
光の走査速度が照射領域の端部で小さく、中央部で大き
くなることに起因している。走査速度が小さい領域は、
走査速度が大きい領域に比べてレーザー光が照射される
時間が長くなるため、従来の製造方法のようにレーザー
光の出力が一定である場合は、走査速度が小さい領域
は、走査速度が大きい領域に比べてより大きなエネルギ
ーが吸収されるのである。
【００１３】しかし、本発明の製造方法の好ましい例に
よれば、走査速度に対応させてレーザー光の出力を制御
するため、上記のような走査速度の相違に起因する照射
エネルギーの不均一を緩和することができ、透光性絶縁
管の加熱温度のばらつきを低減することができる。
よれば、走査速度に対応させてレーザー光の出力を制御
するため、上記のような走査速度の相違に起因する照射
エネルギーの不均一を緩和することができ、透光性絶縁
管の加熱温度のばらつきを低減することができる。
【００１４】また、この好ましい例においては、前記レ
ーザー光の走査速度の増大に対応して増大し、前記レー
ザー光の走査速度の低下に対応して低下するように、前
記レーザー光の出力を、段階的または連続的に変化させ
ることが好ましい。
ーザー光の走査速度の増大に対応して増大し、前記レー
ザー光の走査速度の低下に対応して低下するように、前
記レーザー光の出力を、段階的または連続的に変化させ
ることが好ましい。
【００１５】また、前記製造方法においては、前記レー
ザー光を照射する工程を、前記透光性絶縁管の前記レー
ザー光が照射されていない領域の一部を、冷却媒体に接
触させながら実施することができる。この場合、前記レ
ーザー光の出力を、前記透光性絶縁管の前記レーザー光
が照射される領域内で前記冷却媒体に接触する部分に最
近の部分を走査するときの出力が、前記領域内で前記冷
却媒体に接触する部分に最遠の部分を走査するときの出
力よりも大きくなるように変化させることが好ましい。
ザー光を照射する工程を、前記透光性絶縁管の前記レー
ザー光が照射されていない領域の一部を、冷却媒体に接
触させながら実施することができる。この場合、前記レ
ーザー光の出力を、前記透光性絶縁管の前記レーザー光
が照射される領域内で前記冷却媒体に接触する部分に最
近の部分を走査するときの出力が、前記領域内で前記冷
却媒体に接触する部分に最遠の部分を走査するときの出
力よりも大きくなるように変化させることが好ましい。
【００１６】レーザー光の照射を、透光性絶縁管の一部
を冷却媒体に接触させるながら実施する場合、冷却媒体
に接触する部分に近い部分は、遠い部分に比べて周囲か
らエネルギーを奪われやすいため、加熱温度が低くなる
傾向がある。しかし、この好ましい例によれば、レーザ
ー光の出力を、冷却媒体に接触する部分に近い部分を走
査するときに大きくなるように制御することにより、冷
却媒体に接触する部分に近い部分に照射されるエネルギ
ーを高くして、透光性絶縁管の加熱温度のばらつきを低
減することができる。
を冷却媒体に接触させるながら実施する場合、冷却媒体
に接触する部分に近い部分は、遠い部分に比べて周囲か
らエネルギーを奪われやすいため、加熱温度が低くなる
傾向がある。しかし、この好ましい例によれば、レーザ
ー光の出力を、冷却媒体に接触する部分に近い部分を走
査するときに大きくなるように制御することにより、冷
却媒体に接触する部分に近い部分に照射されるエネルギ
ーを高くして、透光性絶縁管の加熱温度のばらつきを低
減することができる。
【００１７】また、前記製造方法においては、前記レー
ザー光を照射する工程が、前記透光性絶縁管を、前記透
光性絶縁管の管軸を回転軸として回転させながら実施さ
れることが好ましい。透光性絶縁管の周方向における加
熱温度のばらつきを低減することができるからである。
ザー光を照射する工程が、前記透光性絶縁管を、前記透
光性絶縁管の管軸を回転軸として回転させながら実施さ
れることが好ましい。透光性絶縁管の周方向における加
熱温度のばらつきを低減することができるからである。
【００１８】また、前記製造方法においては、前記レー
ザー光としては、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザ
ー、ＹＡＧレーザーおよび半導体レーザーから選ばれる
いずれかのレーザー光を使用することができる。また、
前記透光性絶縁管の材料としては、石英ガラス、硼珪酸
塩ガラスおよび透光性アルミナから選ばれるいずれかの
透光性絶縁体を使用することができる。
ザー光としては、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザ
ー、ＹＡＧレーザーおよび半導体レーザーから選ばれる
いずれかのレーザー光を使用することができる。また、
前記透光性絶縁管の材料としては、石英ガラス、硼珪酸
塩ガラスおよび透光性アルミナから選ばれるいずれかの
透光性絶縁体を使用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の製造方法で作製
される発光管の構造の一例を示す正面図である。発光管
は、石英管内に、一対の電極体１５および１７を対向す
るように配置するとともに、不活性ガス、水銀および金
属ハロゲン化物を封入してなるものである。電極体１５
および１７は、コイルに電極棒を挿入してなる電極コイ
ル部と、モリブデン箔などの金属箔と、リード線部とが
接合したものである。
される発光管の構造の一例を示す正面図である。発光管
は、石英管内に、一対の電極体１５および１７を対向す
るように配置するとともに、不活性ガス、水銀および金
属ハロゲン化物を封入してなるものである。電極体１５
および１７は、コイルに電極棒を挿入してなる電極コイ
ル部と、モリブデン箔などの金属箔と、リード線部とが
接合したものである。
【００２０】図１は、本発明の発光管の製造方法におい
て使用される封止装置の一例を示す模式図である。この
封止装置は、石英管支持機構３と、レーザー照射機構と
を備えている。
て使用される封止装置の一例を示す模式図である。この
封止装置は、石英管支持機構３と、レーザー照射機構と
を備えている。
【００２１】石英管支持機構３は、可動テーブル３５上
に設置された支持部３３および３４を備えており、この
支持部３３および３４は、部材３２を介してモーター３
１と接続されている。また、石英管支持機構３は、冷却
剤噴霧口４５を備えている。更に、石英管支持機構３
は、図示を省略するが、石英管を封着するためのピンチ
ャー、磁性体などの電極体保持部を備えている。
に設置された支持部３３および３４を備えており、この
支持部３３および３４は、部材３２を介してモーター３
１と接続されている。また、石英管支持機構３は、冷却
剤噴霧口４５を備えている。更に、石英管支持機構３
は、図示を省略するが、石英管を封着するためのピンチ
ャー、磁性体などの電極体保持部を備えている。
【００２２】レーザー照射機構は、光源２１と、反射鏡
２２および２３と、凹面反射鏡（放物面鏡）２４と、遠
隔操作により反射面の傾斜角度を調整できる反射鏡（ス
キャンニングミラー）２５とを備えている。光源２１お
よび各反射鏡２２〜２５は、光源２１から出力されたレ
ーザー光が、反射鏡２２および２３で進路を調整されて
放物面鏡２４まで導かれ、放物面鏡２４によってスキャ
ンニングミラー２５の反射面に集光できるような位置関
係で配置されている。
２２および２３と、凹面反射鏡（放物面鏡）２４と、遠
隔操作により反射面の傾斜角度を調整できる反射鏡（ス
キャンニングミラー）２５とを備えている。光源２１お
よび各反射鏡２２〜２５は、光源２１から出力されたレ
ーザー光が、反射鏡２２および２３で進路を調整されて
放物面鏡２４まで導かれ、放物面鏡２４によってスキャ
ンニングミラー２５の反射面に集光できるような位置関
係で配置されている。
【００２３】光源２１は、例えば、炭酸ガスレーザー、
エキシマレーザー、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウム
ガーネット）レーザー、半導体レーザーなど、レーザー
加工用として慣用の光源を使用することができる。特
に、炭酸ガスレーザーは、主な波長が１０μｍ程度であ
って、石英管に吸収され易いため好ましい。また、図示
を省略しているが、光源２１は、スキャンニングミラー
２５の反射面の傾斜角度に対応して出力を制御するため
の制御機構を備えている。
エキシマレーザー、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウム
ガーネット）レーザー、半導体レーザーなど、レーザー
加工用として慣用の光源を使用することができる。特
に、炭酸ガスレーザーは、主な波長が１０μｍ程度であ
って、石英管に吸収され易いため好ましい。また、図示
を省略しているが、光源２１は、スキャンニングミラー
２５の反射面の傾斜角度に対応して出力を制御するため
の制御機構を備えている。
【００２４】なお、石英管支持機構３とレーザー照射機
構とは、スキャンニングミラー２５で反射したレーザー
光２が、石英管１の所定の領域１１に照射されるような
位置関係で配置されている。また、レーザー照射機構
と、石英管支持機構３に支持された石英管１との間の距
離は、石英管に照射されるレーザー光２のスポット径を
決定する一因となる。レーザー照射機構と石英管１との
間の距離は可動テーブル３５によって調整することがで
きる。また、スポット径は、特に限定するものではない
が、石英管の直径の、１〜２００％程度に調整すること
が好ましい。
構とは、スキャンニングミラー２５で反射したレーザー
光２が、石英管１の所定の領域１１に照射されるような
位置関係で配置されている。また、レーザー照射機構
と、石英管支持機構３に支持された石英管１との間の距
離は、石英管に照射されるレーザー光２のスポット径を
決定する一因となる。レーザー照射機構と石英管１との
間の距離は可動テーブル３５によって調整することがで
きる。また、スポット径は、特に限定するものではない
が、石英管の直径の、１〜２００％程度に調整すること
が好ましい。
【００２５】次に、上記封止装置の動作を説明するとと
もに、本発明の製造方法について詳細に説明する。な
お、以下の説明は、図２に示すような構造の発光管を製
造する場合を例示したものである。
もに、本発明の製造方法について詳細に説明する。な
お、以下の説明は、図２に示すような構造の発光管を製
造する場合を例示したものである。
【００２６】まず、石英管１を作製する。直管状の石英
管の一部を、加熱により軟化させて球管状に成形する。
これにより、球管１２の両端に、直管状の側管１３ａお
よび１３ｂが対称的に設けられた形状を有する石英管１
が得られる。
管の一部を、加熱により軟化させて球管状に成形する。
これにより、球管１２の両端に、直管状の側管１３ａお
よび１３ｂが対称的に設けられた形状を有する石英管１
が得られる。
【００２７】次に、石英管１の一方の側管１３ａに、第
１の電極体１５を挿入した後、以下の要領で側管１３ａ
を封着する（以下、この工程を「第１の封止工程」とす
る。）。なお、この第１の封止工程は、石英管１内を排
気しながら実施することが好ましい。
１の電極体１５を挿入した後、以下の要領で側管１３ａ
を封着する（以下、この工程を「第１の封止工程」とす
る。）。なお、この第１の封止工程は、石英管１内を排
気しながら実施することが好ましい。
【００２８】まず、第１の電極体１５が挿入された石英
管１を、支持部３３および３４で支持するように封止装
置に設置する。このとき、石英管１内での第１の電極体
１５の位置は、封止装置の電極体保持部と、電極体の金
属箔との間に働く磁力などの相互作用によって規制され
る。石英管１を設置した後、モーター３１を始動させ
る。これにより、石英管１は、管軸（管の中心を通る
軸）を軸とした回転運動を始める。
管１を、支持部３３および３４で支持するように封止装
置に設置する。このとき、石英管１内での第１の電極体
１５の位置は、封止装置の電極体保持部と、電極体の金
属箔との間に働く磁力などの相互作用によって規制され
る。石英管１を設置した後、モーター３１を始動させ
る。これにより、石英管１は、管軸（管の中心を通る
軸）を軸とした回転運動を始める。
【００２９】次に、光源２１よりレーザー光２が発せら
れ、反射鏡２２、反射鏡２３、放物面鏡２４およびスキ
ャンニングミラー２５での反射を経て、石英管１の所定
の領域１１に照射される。なお、領域１１は、第１の電
極体１５の金属箔の部分およびその周辺に相当する領域
である。
れ、反射鏡２２、反射鏡２３、放物面鏡２４およびスキ
ャンニングミラー２５での反射を経て、石英管１の所定
の領域１１に照射される。なお、領域１１は、第１の電
極体１５の金属箔の部分およびその周辺に相当する領域
である。
【００３０】レーザー光の照射は、スキャンニングミラ
ー２５の反射面の傾斜角度を、所定の角度範囲内で変化
させながら実施される。このため、レーザー光２は、石
英管１の所定の領域１１内を揺動するように走査するこ
ととなる。スキャンニングミラー２５の反射面の傾斜角
度は、通常、時間に対して三角関数的に変化するように
実施される。この場合、図３に示すように、レーザー光
２の変位（照射位置）は時間に対して三角関数的に変化
する。すなわち、レーザー光の走査速度は一定ではな
く、変位量が大きいほど走査速度は小さく、変位量が小
さいほど走査速度が大きくなる。なお、「傾斜角度」
は、スキャンニングミラー２５で反射したレーザー光２
の進行方向を、石英管１の管軸方向に直交する方向を基
準（θ＝０）として表した角度（θ）で表すことができ
る。また、「変位」は、レーザー光の照射位置を、θが
零度のときの照射位置を基準（変位＝０）として表すこ
とができ、「変位量」は変位の絶対値で表すことができ
る。
ー２５の反射面の傾斜角度を、所定の角度範囲内で変化
させながら実施される。このため、レーザー光２は、石
英管１の所定の領域１１内を揺動するように走査するこ
ととなる。スキャンニングミラー２５の反射面の傾斜角
度は、通常、時間に対して三角関数的に変化するように
実施される。この場合、図３に示すように、レーザー光
２の変位（照射位置）は時間に対して三角関数的に変化
する。すなわち、レーザー光の走査速度は一定ではな
く、変位量が大きいほど走査速度は小さく、変位量が小
さいほど走査速度が大きくなる。なお、「傾斜角度」
は、スキャンニングミラー２５で反射したレーザー光２
の進行方向を、石英管１の管軸方向に直交する方向を基
準（θ＝０）として表した角度（θ）で表すことができ
る。また、「変位」は、レーザー光の照射位置を、θが
零度のときの照射位置を基準（変位＝０）として表すこ
とができ、「変位量」は変位の絶対値で表すことができ
る。
【００３１】また、レーザー光の照射は、スキャンニン
グミラー２５の反射面の傾斜角度の変化に対応して、レ
ーザー光の出力が変化するように実施される。図３は、
第１の封止工程における、レーザー光の出力パターンの
一例を示すものである。この出力パターンによれば、レ
ーザー光の出力は、θの変化に伴って段階的に変化する
ように制御されており、θの絶対値が大きくなり、レー
ザー光の変位量が大きくなるに従って、レーザー光の出
力が小さくなるように制御されている。換言すれば、レ
ーザー光の出力は、レーザー光の走査速度が小さくなる
に従って、小さくなるように制御されている。このよう
に、レーザー光の出力を、レーザー光の変位量が最小と
なるときに最大出力とし、レーザー光の変位量が最大と
なるときに最大出力の数％程度とするように制御するこ
とにより、レーザー光の照射エネルギー量を実質的に均
一に調整することができる。このような制御により、図
４に示すように、照射領域内の各点（Ａ、ＢおよびＣ）
に照射されるレーザー光のエネルギーを、ほぼ同等に調
整することが可能となる。
グミラー２５の反射面の傾斜角度の変化に対応して、レ
ーザー光の出力が変化するように実施される。図３は、
第１の封止工程における、レーザー光の出力パターンの
一例を示すものである。この出力パターンによれば、レ
ーザー光の出力は、θの変化に伴って段階的に変化する
ように制御されており、θの絶対値が大きくなり、レー
ザー光の変位量が大きくなるに従って、レーザー光の出
力が小さくなるように制御されている。換言すれば、レ
ーザー光の出力は、レーザー光の走査速度が小さくなる
に従って、小さくなるように制御されている。このよう
に、レーザー光の出力を、レーザー光の変位量が最小と
なるときに最大出力とし、レーザー光の変位量が最大と
なるときに最大出力の数％程度とするように制御するこ
とにより、レーザー光の照射エネルギー量を実質的に均
一に調整することができる。このような制御により、図
４に示すように、照射領域内の各点（Ａ、ＢおよびＣ）
に照射されるレーザー光のエネルギーを、ほぼ同等に調
整することが可能となる。
【００３２】石英管１の領域１１は、レーザー光２を吸
収して加熱され、次第に温度が上昇する。領域１１の加
熱温度は、石英管１を変形可能な程度まで軟化できる温
度であれば特に限定するものではない。
収して加熱され、次第に温度が上昇する。領域１１の加
熱温度は、石英管１を変形可能な程度まで軟化できる温
度であれば特に限定するものではない。
【００３３】前述したように、領域１１内においては、
レーザー光の照射エネルギー量がほぼ均一となるため、
石英管１の加熱温度のばらつきを比較的小さくすること
ができる。
レーザー光の照射エネルギー量がほぼ均一となるため、
石英管１の加熱温度のばらつきを比較的小さくすること
ができる。
【００３４】次に、レーザー光照射によって軟化した領
域１１を、ピンチャーで挟持して封止する。
域１１を、ピンチャーで挟持して封止する。
【００３５】その後、石英管１を上下に反転させ、石英
管１の側管１３ｂから石英管１内を排気した後、石英管
１内に水銀および金属ハロゲン化物を投入する。続い
て、側管１３ｂ内に第２の電極体を挿入した後、石英管
１内に不活性ガスを封入する。
管１の側管１３ｂから石英管１内を排気した後、石英管
１内に水銀および金属ハロゲン化物を投入する。続い
て、側管１３ｂ内に第２の電極体を挿入した後、石英管
１内に不活性ガスを封入する。
【００３６】次に、石英管１の所定の領域、すなわち、
第２の電極体１７の金属箔が挿入されている部分に相当
する領域を、レーザー光の照射により加熱し封着する
（以下、この工程を「第２の封止工程」とする。）。こ
の第２の封止工程は、通常、石英管１の一部に、冷却剤
噴霧口４５から液体窒素などの冷却剤４６を噴霧して、
石英管１を冷却しながら実施される。
第２の電極体１７の金属箔が挿入されている部分に相当
する領域を、レーザー光の照射により加熱し封着する
（以下、この工程を「第２の封止工程」とする。）。こ
の第２の封止工程は、通常、石英管１の一部に、冷却剤
噴霧口４５から液体窒素などの冷却剤４６を噴霧して、
石英管１を冷却しながら実施される。
【００３７】第２の封止工程は、レーザー光の出力パタ
ーンが異なること以外は、前述した第１の封止工程と実
質的に同様にして、実施することができる。
ーンが異なること以外は、前述した第１の封止工程と実
質的に同様にして、実施することができる。
【００３８】図５は、第２の封止工程において好適な、
レーザー光の出力パターンの一例を示すものである。第
２封止工程におけるレーザー光の出力は、図３と同様
に、スキャンニングミラー２５の傾斜角度（θ）の絶対
値が最大となる、すなわちレーザー光の変位量が最大と
なるときに小さくなるように制御されている。但し、θ
の絶対値（レーザー光の変位量）が最大となるときに
は、θが正である場合（変位が正である場合；図５のａ
点）と、θが負である場合（変位が負である場合；図５
のｂ点）とがあるが、図５においては、レーザー光の出
力がａ点よりもｂ点において大きくなるように制御され
ている。換言すれば、レーザー光は、照射領域の液体窒
素４６と接触する部分に近い方の端部（図６のＦ点に相
当する領域）を走査するときの出力が、照射領域の液体
窒素４６と接触する部分に遠い方の端部（図６のＤ点に
相当する領域）を走査するときの出力よりも大きくなる
ように制御されている。このようにレーザー光の出力を
制御すれば、図６に示すように、レーザー光の照射エネ
ルギー分布に、照射領域の一端（Ｄ点）から他端（Ｆ
点）に向かって増大するような勾配など、所望の加熱パ
ターンを形成することができる。
レーザー光の出力パターンの一例を示すものである。第
２封止工程におけるレーザー光の出力は、図３と同様
に、スキャンニングミラー２５の傾斜角度（θ）の絶対
値が最大となる、すなわちレーザー光の変位量が最大と
なるときに小さくなるように制御されている。但し、θ
の絶対値（レーザー光の変位量）が最大となるときに
は、θが正である場合（変位が正である場合；図５のａ
点）と、θが負である場合（変位が負である場合；図５
のｂ点）とがあるが、図５においては、レーザー光の出
力がａ点よりもｂ点において大きくなるように制御され
ている。換言すれば、レーザー光は、照射領域の液体窒
素４６と接触する部分に近い方の端部（図６のＦ点に相
当する領域）を走査するときの出力が、照射領域の液体
窒素４６と接触する部分に遠い方の端部（図６のＤ点に
相当する領域）を走査するときの出力よりも大きくなる
ように制御されている。このようにレーザー光の出力を
制御すれば、図６に示すように、レーザー光の照射エネ
ルギー分布に、照射領域の一端（Ｄ点）から他端（Ｆ
点）に向かって増大するような勾配など、所望の加熱パ
ターンを形成することができる。
【００３９】レーザー光が照射される領域の石英管１
は、レーザー光を吸収して加熱され、次第に温度が上昇
する。加熱温度のピークは、第１の封止工程と同様、石
英管１を変形可能な程度まで軟化できる温度であれば、
特に限定するものではない。
は、レーザー光を吸収して加熱され、次第に温度が上昇
する。加熱温度のピークは、第１の封止工程と同様、石
英管１を変形可能な程度まで軟化できる温度であれば、
特に限定するものではない。
【００４０】第２の封止工程は、前述したように、石英
管１の一部を液体窒素４６と接触させながら実施するた
め、液体窒素４６と接触する部分に近いＦ点付近は、Ｄ
点付近よりも温度が低下し易い。例えば、図４に示す出
力パターンによって第２の封止工程を実施した場合、レ
ーザー光の加熱温度はＤ点、Ｅ点、Ｆ点の順で低くな
り、Ｄ点とＦ点との間の照射エネルギー量の差が１０倍
以上となる場合もある。
管１の一部を液体窒素４６と接触させながら実施するた
め、液体窒素４６と接触する部分に近いＦ点付近は、Ｄ
点付近よりも温度が低下し易い。例えば、図４に示す出
力パターンによって第２の封止工程を実施した場合、レ
ーザー光の加熱温度はＤ点、Ｅ点、Ｆ点の順で低くな
り、Ｄ点とＦ点との間の照射エネルギー量の差が１０倍
以上となる場合もある。
【００４１】しかし、上記のようにレーザー光の出力を
制御すれば、照射エネルギーを、液体窒素４６と接触す
る部分に近いＦ点付近において大きく、他端Ｄ点付近に
おいて小さくなるように調整できるため、照射領域内の
各点における加熱温度のばらつきを比較的小さくするこ
とができる。
制御すれば、照射エネルギーを、液体窒素４６と接触す
る部分に近いＦ点付近において大きく、他端Ｄ点付近に
おいて小さくなるように調整できるため、照射領域内の
各点における加熱温度のばらつきを比較的小さくするこ
とができる。
【００４２】レーザー光照射により軟化した領域をピン
チャーで挟持して封止した後、側管１３ａおよび１３ｂ
の不要な部分を切除し、発光管を得る。
チャーで挟持して封止した後、側管１３ａおよび１３ｂ
の不要な部分を切除し、発光管を得る。
【００４３】また、以上の説明においては、透光性絶縁
管として石英管を使用した場合を例示しているが、本発
明の製造方法はこれに限定されるものではない。例え
ば、透光性絶縁管を構成する材料として、石英ガラスの
ほか、硼珪酸塩ガラスや、透光性アルミナなどの透光性
セラミックスを使用することができる。
管として石英管を使用した場合を例示しているが、本発
明の製造方法はこれに限定されるものではない。例え
ば、透光性絶縁管を構成する材料として、石英ガラスの
ほか、硼珪酸塩ガラスや、透光性アルミナなどの透光性
セラミックスを使用することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光管の
製造方法によれば、透光性絶縁管の一部にレーザー光を
照射する工程と、前記透光性絶縁管の前記レーザー光が
照射された部分を封着する工程とを含み、前記レーザー
光を照射する工程が、前記レーザー光を前記透光性絶縁
管の管軸方向に揺動させるように走査し、且つ、前記レ
ーザー光の出力および揺動幅の少なくとも一方を変化さ
せながら実施されるため、透光性絶縁管の加熱温度のば
らつきを低減し、高品質の発光管を安定して製造するこ
とができる。
製造方法によれば、透光性絶縁管の一部にレーザー光を
照射する工程と、前記透光性絶縁管の前記レーザー光が
照射された部分を封着する工程とを含み、前記レーザー
光を照射する工程が、前記レーザー光を前記透光性絶縁
管の管軸方向に揺動させるように走査し、且つ、前記レ
ーザー光の出力および揺動幅の少なくとも一方を変化さ
せながら実施されるため、透光性絶縁管の加熱温度のば
らつきを低減し、高品質の発光管を安定して製造するこ
とができる。
【図１】 本発明の製造方法において使用し得る封止装
置の構造を示す模式図である。
置の構造を示す模式図である。
【図２】 本発明の製造方法によって製造し得る発光管
の構造を示す正面図である。
の構造を示す正面図である。
【図３】 本発明の製造方法の第１の封止工程において
好適な、レーザー光の出力パターンを示す図である。
好適な、レーザー光の出力パターンを示す図である。
【図４】 図３に示す出力パターンで照射した場合の、
レーザー光の照射エネルギー分布を示す図である。
レーザー光の照射エネルギー分布を示す図である。
【図５】 本発明の製造方法の第２の封止工程において
好適な、レーザー光の出力パターンを示す図である。
好適な、レーザー光の出力パターンを示す図である。
【図６】 図５に示す出力パターンで照射した場合の、
レーザー光の照射エネルギー分布を示す図である。
レーザー光の照射エネルギー分布を示す図である。
【図７】 従来の製造方法におけるレーザー光の出力パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
【図８】 図７に示す出力パターンで照射した場合の、
レーザー光の照射エネルギー分布を示す図である。
レーザー光の照射エネルギー分布を示す図である。
１ 石英管 ２ レーザー光 ３ 石英管支持機構 １１ 封着部 １２ 球管 １３ａ、１３ｂ 側管 １５、１７ 電極体 ２１ 光源 ２２、２３ 反射鏡 ２４ 放物面鏡 ２５ スキャンニングミラー ３１ モーター ３３、３４ 支持部 ３５ 可動テーブル ４５ 冷却剤噴霧口 ４６ 液体窒素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐古田 素三 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−78348（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−109234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 9/32 H01J 9/40 H01J 61/36
Claims (10)
- 【請求項１】 透光性絶縁管の一部にレーザー光を照射
する工程と、前記透光性絶縁管の前記レーザー光が照射
された部分を封着する工程とを含み、前記レーザー光を
照射する工程が、前記レーザー光を前記透光性絶縁管の
管軸方向に揺動させるように走査し、且つ、前記レーザ
ー光の出力および揺動幅の少なくとも一方を変化させな
がら実施されることを特徴とする発光管の製造方法。 - 【請求項２】 前記レーザー光を照射する工程は、前記
レーザー光の変位量が最大となるときの出力を、前記レ
ーザー光の変位量が最小となるときの出力よりも小さく
なるように、前記レーザー光の出力を変化させながら実
施される請求項１に記載の発光管の製造方法。但し、前
記変位量は、レーザー光の変位を、レーザー光の平均位
置を基準として表したとき、前記変位の絶対値で表され
る量である。 - 【請求項３】 前記レーザー光の出力を、前記レーザー
光の変位量の増大に対応して低下し、前記レーザー光の
変位量の減少に対応して増大するように、段階的または
連続的に変化させる請求項２に記載の発光管の製造方
法。 - 【請求項４】 前記レーザー光を照射する工程は、前記
レーザー光の走査速度が最小となるときの出力が、前記
レーザー光の走査速度が最大となるときの出力よりも小
さくなるように、前記レーザー光の出力を変化させなが
ら実施される請求項１に記載の発光管の製造方法。 - 【請求項５】 前記レーザー光の走査速度の増大に対応
して増大し、前記レーザー光の走査速度の低下に対応し
て低下するように、前記レーザー光の出力を、段階的ま
たは連続的に変化させる請求項４に記載の発光管の製造
方法。 - 【請求項６】 前記レーザー光を照射する工程は、前記
透光性絶縁管の前記レーザー光が照射されていない領域
の一部を、冷却媒体に接触させながら実施される請求項
１〜５のいずれかに記載の発光管の製造方法。 - 【請求項７】 前記透光性絶縁管の前記レーザー光が照
射される領域内で前記冷却媒体に接触する部分に最近の
部分を走査するときの出力が、前記領域内で前記冷却媒
体に接触する部分に最遠の部分を走査するときの出力よ
りも大きくなるように、前記レーザー光の出力を変化さ
せる請求項６に記載の発光管の製造方法。 - 【請求項８】 前記レーザー光を照射する工程は、前記
透光性絶縁管を、前記透光性絶縁管の管軸を回転軸とし
て回転させながら実施される請求項１〜７のいずれかに
記載の発光管の製造方法。 - 【請求項９】 前記レーザー光が、炭酸ガスレーザー、
エキシマレーザー、ＹＡＧレーザーおよび半導体レーザ
ーから選ばれる請求項１〜８に記載の発光管の製造方
法。 - 【請求項１０】 前記透光性絶縁管が、石英ガラス、硼
珪酸塩ガラスおよび透光性アルミナから選ばれるいずれ
かの透光性絶縁材料を主成分とする請求項１〜９のいず
れかに記載の発光管の製造方法。
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| EP00101256A EP1024515B1 (en) | 1999-01-27 | 2000-01-26 | Method for manufacturing a discharge tube |
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| DE10138628A1 (de) * | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung eines Verschlusses eines Hohlraums einer Glasröhre |
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| DE102004027997A1 (de) | 2004-06-09 | 2005-12-29 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Lampe |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5878348A (ja) | 1981-10-31 | 1983-05-11 | Toshiba Corp | 発光管用ガラス球体製造装置 |
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