JP3330592B2 - 放電ランプの製造方法および放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプおよび
ランプユニットに関する。特に、液晶プロジェクタ用光
源やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）プロジ
ェクタなどの画像投影装置用光源として使用される放電
ランプおよびランプユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面映像を実現するシステムと
して、液晶プロジェクタやＤＭＤを用いたプロジェクタ
などの画像投影装置が広く用いられている。このような
画像投影装置には、高い輝度を有する高圧放電ランプが
一般的に広く使用されている。画像投影装置に使用する
光源では、プロジェクタの光学系に含まれる画像素子に
光を集光する必要があるため、高輝度に加えて点光源に
近いことも要求されている。このため、高圧放電ランプ
の中でも、より点光源に近く高輝度の特長を有するショ
ートアーク型の超高圧水銀ランプが有望な光源として注
目されている。

【０００３】図４を参照しながら、従来におけるショー
トアーク型の超高圧水銀ランプ１０００の説明をする。
図４は、超高圧水銀ランプ１０００を模式的に示してい
る。ランプ１０００は、石英ガラスから構成され略球状
の発光管（バルブ）１１０と、同じく石英ガラスから構
成され発光管１１０に連結された一対の封止部（シール
部）１２０および１２０’とを有している。

【０００４】発光管１１０の内部には放電空間１１５が
あり、放電空間１１５には、発光物質として、水銀（水
銀封入量：例えば、１５０〜２５０ｍｇ／ｃｍ³）と、
希ガス（例えば、数十ｋＰａのアルゴン）と少量のハロ
ゲンとが封入されている。放電空間１１５には、一対の
タングステン電極（Ｗ電極）１１２および１１２’が一
定の電極間隔Ｄ（例えば、約１．５ｍｍ）をおいて互い
に対向して配置されている。Ｗ電極１１２および１１
２’は、それぞれ、電極軸（Ｗ棒）１１６と、電極軸１
１６の先端領域に巻かれたコイル１１４とを有してお
り、コイル１１４は、電極先端温度を低下させる機能を
有している。

【０００５】Ｗ電極１１２の電極軸１１６は、封止部１
２０内のモリブデン箔（Ｍｏ箔）１２４に溶接されてお
り、両者が溶接された溶接部によって、Ｗ電極１１２と
Ｍｏ箔１２４とは電気的に接続されている。封止部１２
０は、発光管１１０から延ばされたガラス部１２２とＭ
ｏ箔１２４とを有しており、ガラス部１２２とＭｏ箔１
２４とを圧着させることによって、発光管１１０内の放
電空間１１５の気密を保持している。すなわち、Ｍｏ箔
１２４とガラス部１２２との圧着による箔封止によっ
て、封止部１２０のシールは行われている。封止部１２
０の断面形状はいずれも略円形であり、封止部１２０内
部のほぼ中心に矩形のＭｏ箔１２４が配置されている。

【０００６】封止部１２０内のＭｏ箔１２４は、溶接部
側と反対の側に、モリブデンから構成された外部リード
（Ｍｏ棒）１３０を有している。Ｍｏ箔１２４と外部リ
ード１３０とは互いに溶接されており、溶接部１３２で
両者は電気的に接続されている。なお、Ｗ電極１１２’
および封止部１２０’の構成については、Ｗ電極１１２
および封止部１２０と同様であるので説明を省略する。

【０００７】次に、ランプ１０００の動作原理を簡単に
説明する。外部リード１３０およびＭｏ箔１２４を介し
てＷ電極１１２および１１２’に始動電圧が印加される
と、アルゴン（Ａｒ）の放電が起こり、この放電によっ
て発光管１１０の放電空間１１５内の温度が上昇し、そ
れによって水銀が加熱・気化される。その後、Ｗ電極１
１２および１１２’間のアーク中心部で水銀原子が励起
されて発光する。ランプ１０００の水銀蒸気圧が高いほ
ど発光効率も増加するため、水銀蒸気圧が高いほど画像
投影装置の光源として適しているが、発光管１１０の物
理的耐圧強度の観点から、１５〜２５ＭＰａの範囲の水
銀蒸気圧でランプ１０００は使用されている。

【０００８】従来のランプ１０００は、図５に示すよう
にして製造されている。図５（ａ）から（ｃ）は、ラン
プ１０００の製造方法の各工程を示す工程断面図であ
る。

【０００９】まず、ランプ１０００の発光管となる発光
管部１１０と封止部となる側管部（封止部部分）１２２
とを有する放電ランプ用ガラスパイプ１５０と、金属箔
（Ｍｏ箔）１２４の一端に電極１１２が接合され他端に
外部リード１３０が接合された電極組立体１４０とを用
意し、次いで、図５（ａ）に示すように、放電ランプ用
ガラスパイプ１５０内に電極組立体１４０を挿入する
（電極組立体挿入工程）。

【００１０】次に、図５（ｂ）に示すように、ガラスパ
イプ１５０内を減圧状態（例えば、１気圧未満）にした
上で、ガラスパイプ１５０の側管部１２２をバーナー５
４で加熱し軟化させることによって、側管部１２２とＭ
ｏ箔１２４との両者を密着させ、それによって封止部１
２０を形成する（封止部形成工程）。

【００１１】図５（ａ）および（ｂ）の工程と同様の工
程を他方の側管部に対して行う。具体的に説明すると、
まだ封止部が形成されていない方の側管部に、もう一つ
の電極組立体１４０を挿入する。この際、一対の電極１
１２が出来るだけ同軸になるように且つ所定の電極間隔
Ｄとなるように、すでに封止されている電極組立体１４
０の電極１１２に対して位置合わせを行いながら、電極
組立体１４０の挿入を行う。その後、封止部形成工程を
実行する。

【００１２】このようにして電極組立体挿入工程および
封止部形成工程を２回繰り返して行うと、図５（ｃ）に
示すように、一対の封止部１２０によって密閉された放
電空間１１５内に一対の電極１１２が配置された発光管
１１０を形成することができ、これによって、ランプ１
０００を製造することができる。なお、放電空間１１５
に封入される発光物質は、一方の封止部１２０を形成し
た後、他方の封止部１２０を形成する前において、発光
管部１１０の内部に導入すればよい。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ランプ１０００の電極
間隔Ｄは、放電ランプのアーク長を規定する極めて重要
な設計事項であり、放電ランプの電極間隔Ｄを短くする
と、より点光源に近くなり、より高輝度を有する放電ラ
ンプを実現することができる。しかし、従来の製造方法
を用いて、電極間隔Ｄをさらに短くすることには限界が
あることを本願発明者は見出した。すなわち、従来の製
造方法では、図５（ａ）に示した電極組立体挿入工程に
よって、電極間隔Ｄを規定する必要があるため、電極組
立体挿入工程における位置合わせ精度よりも高い精度で
電極間隔Ｄを規定することはできないという製造プロセ
ス上の限界を見出した。

【００１４】電極組立体１４０は、厚さの薄いＭｏ箔１
２４（例えば２０〜３０μｍ程度の厚さ）の両端にＷ棒
１１６と外部リード１３０とが接合された構成をしてい
るため、Ｍｏ箔１２４の薄さゆえに位置合わせ精度を向
上させることが難しい。このため、従来の製造方法によ
ってランプ１０００を製造した場合、電極間隔Ｄが１．
５ｍｍ〜１．２ｍｍ程度のショートアーク型のランプ１
０００を製造することが限界であり、これより短い電極
間隔Ｄを有するショートアーク型のランプ１０００を実
現することは技術的に極めて困難となっている。

【００１５】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、一対の電極の電極間隔を高精
度に規定できる放電ランプの製造方法を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による放電ランプ
の製造方法は、発光管部と側管部とを有する放電ランプ
用ガラスパイプと、放電ランプの一対の電極となる電極
構造部分を含む１個の電極組立体とを用意する工程と、
前記放電ランプ用ガラスパイプの前記発光管部に前記１
個の電極組立体の前記電極構造部分が位置するように、
前記１個の電極組立体を前記放電ランプ用ガラスパイプ
内に挿入する工程と、前記放電ランプ用ガラスパイプの
前記側管部を前記１個の電極組立体の一部に密着させる
ことによって、内部に前記電極構造部分が配置された発
光管を形成する工程と、前記電極構造部分の一部を選択
的に溶断することによって、前記発光管内に一対の電極
を形成する工程とを包含し、前記一対の電極を形成する
工程は、前記発光管を冷却しながら実行される。

【００１７】前記電極構造部分は、前記放電ランプの一
対の電極が同一軸となるように構成された構造を有して
いることが好ましい。

【００１８】ある実施形態では、前記放電ランプ用ガラ
スパイプの前記発光管部に発光物質を充填する工程をさ
らに包含する。

【００１９】ある実施形態において、さらに、ハロゲン
またはハロゲン前駆体を前記発光管部に充填する工程を
包含し、前記電極構造部分の一部を選択的に溶断した
後、前記ハロゲンまたは前記ハロゲン前駆体から誘導さ
れたハロゲンによって、前記一対の電極が形成された前
記発光管内をクリーニングする工程を実行する。

【００２０】ある実施形態において、前記発光管内をク
リーニングする工程は、前記発光管を真空ベークし、そ
れにより、前記ハロゲンによるハロゲンサイクルを起こ
す工程を含む。

【００２１】前記１個の電極組立体は、前記電極構造部
分として機能する一本のタングステン棒と、前記一本の
タングステン棒の両端に接合された金属箔とを含むこと
が好ましい。

【００２２】前記一本のタングステン棒のうち、選択的
に溶断される一部の両側にコイルが巻かれていることが
好ましい。

【００２３】前記一対の電極を形成する工程は、前記発
光管の外部からレーザ光を照射することによって実行す
ることが好ましい。

【００２４】前記レーザ光の照射は、前記発光管部を相
対的に回転させながら実行することが好ましい。

【００２５】前記一対の電極を形成する工程は、前記１
個の電極組立体に電流を流すことによって実行してもよ
い。

【００２６】

【００２７】前記一対の電極を形成する工程は、前記電
極構造部分が前記一対の電極となった場合における前記
一対の電極の根本部分を冷却しながら実行することが好
ましい。

【００２８】ある実施形態において、前記側管部を前記
１個の電極組立体の一部に密着させる工程は、前記電極
構造部分と前記側管部との間に隙間が生じるように、前
記側管部と前記１個の電極組立体の一部とを仮密着させ
る工程を含み、前記仮密着工程の後、前記電極構造部分
の前記一部を選択的に溶断する。

【００２９】前記隙間は、前記溶断の際の熱によって前
記電極構造部分が膨張しても前記側管部に接触しない程
度の隙間であることが好ましい。

【００３０】ある実施形態において、前記仮密着工程の
後、前記電極構造部分の一部を選択的に溶断し、次い
で、前記側管部を加熱してランプ長手方向に沿った応力
を加えることで溶断によって得られた一対の電極の電極
間隔を調節する工程をさらに包含する。

【００３１】ある実施形態において、前記電極構造部分
の一部を選択的に溶断した後、前記隙間を埋めるように
前記一対の電極のそれぞれの一部と前記側管部とを密着
させる工程をさらに包含する。

【００３２】本発明による放電ランプは、発光物質が封
入される管内に一対の電極が対向して配置された発光管
と、前記一対の電極のそれぞれに電気的に接続された一
対の金属箔のそれぞれを封止する一対の封止部とを備え
た放電ランプであって、発光管部と側管部とを有する放
電ランプ用ガラスパイプと、放電ランプの一対の電極と
なる電極構造部分を含む１個の電極組立体とを用意する
工程と、前記放電ランプ用ガラスパイプの前記発光管部
に前記１個の電極組立体の電極構造部分が位置するよう
に、前記１個の電極組立体を前記放電ランプ用ガラスパ
イプ内に挿入する工程と、前記放電ランプ用ガラスパイ
プの前記側管部を前記１個の電極組立体の一部に密着さ
せることによって、内部に前記電極構造部分が配置され
た発光管とを形成する工程と、前記電極構造部分の一部
を選択的に溶断することによって、前記発光管内に一対
の電極を形成する工程とを包含し、前記一対の電極を形
成する工程は、前記発光管を冷却しながら実行される放
電ランプの製造方法によって製造される、前記一対の電
極の電極間隔が１ｍｍ以下の放電ランプである。

【００３３】本発明では、電極組立体の電極構造部分の
一部を選択的に溶断することによって、発光管内に一対
の電極を形成するので、従来技術よりも高い精度で一対
の電極間隔を規定することができる。その結果、従来技
術では実現できなかったより短い電極間隔（例えば１ｍ
ｍ以下、好ましくは０．８ｍｍ以下）の放電ランプを製
造することが可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明を
簡明にするために、実質的に同一の機能を有する構成要
素を同一の参照符号で示す。図１（ａ）から（ｄ）は、
本実施形態にかかる放電ランプの製造方法を説明するた
めの工程断面図を示している。

【００３５】まず、図１（ａ）に示すように、放電ラン
プ用ガラスパイプ５０と、放電ランプの一対の電極とな
る電極構造部分４２を含む１個の電極組立体４０とを用
意した後、ガラスパイプ５０内に電極組立体４０を挿入
する（電極組立体挿入工程）。

【００３６】用意される放電ランプ用ガラスパイプ５０
は、放電ランプの発光管となる略球形の発光管部１０
と、発光管部１０から延ばされた側管部２２とを有して
いる。側管部２２の一部は、放電ランプの封止部となる
部分である。用意したガラスパイプ５０は、例えばチャ
ック５２によって保持するようにして固定すればよい。
本実施形態では、水平方向にガラスパイプ５０を保持し
ているが、鉛直方向に保持してもよい。ガラスパイプ５
０は、例えば石英ガラスから構成されており、本実施形
態において用意したガラスパイプ５０の発光管部１０の
内径およびガラス厚はそれぞれ６ｍｍおよび３ｍｍであ
り、側管部２２の内径および長手方向長さはそれぞれ
３．４ｍｍおよび２５０ｍｍである。

【００３７】電極組立体４０は、電極構造部分４２とな
る一本のタングステン棒（Ｗ棒）１６と、一本のＷ棒１
６の両端に接合された金属箔２４および２４’とを含ん
でいる。Ｗ棒１６は、放電ランプにおける一対の電極の
それぞれの電極軸となる部分であり、Ｗ棒１６の長さは
例えば約２０ｍｍ程度であり、その外径φは例えば０．
４ｍｍ程度である。Ｗ棒１６の中央部分には、後工程で
溶断されることとなる溶断部位１８があり、Ｗ棒１６の
うち溶断部位１８の外側に位置する箇所は、電極先端と
なる部分であり、その部分にはコイル１４が巻かれてい
る。コイル１４は、製造されたランプにおいて電極先端
温度を低下させる機能を有している。コイル１４が巻か
れた部分の外径φは例えば１．４ｍｍ程度である。な
お、本実施形態では、一対の電極となる電極構造部分４
２を一本のＷ棒によって構成しているので、一対の電極
の電極中心軸１９は最初から一致させることが可能とな
る。

【００３８】Ｗ棒１６と金属箔２４および２４’とは溶
接によって接合されており、金属箔２４および２４’
は、モリブデン箔（Ｍｏ箔）から構成されている。Ｍｏ
箔２４および２４’は例えば矩形の平板である。Ｍｏ箔
２４および２４’の寸法は適宜設定すればよい。Ｗ棒１
６と接合された側の反対側には、外部リード（例えばＭ
ｏ棒）３０が溶接によって接合されている。

【００３９】電極組立体４０の挿入は、ガラスパイプ５
０の発光管部１０に電極構造部分４２が位置するように
行われる。従来技術では電極組立体挿入工程の位置合わ
せによって電極間隔Ｄを規定する必要があったが、本実
施形態の方法では、電極組立体４０の電極構造部分４２
（または溶接部位１８）で電極間隔Ｄを規定することが
できるため、従来の電極組立体挿入工程における位置合
わせ精度による制約を受けることがない。すなわち、単
に、電極構造部分４２が発光管部１０の内部に位置する
ようにすればよい。また、従来技術においては、電極組
立体４０の挿入を２回行う必要があったが、本実施形態
の方法では、１個の電極組立体４０を１回だけ挿入すれ
ばよいため作業が簡便になるという利点も得られる。

【００４０】次に、図１（ｂ）に示すように、ガラスパ
イプ５０の側管部２２を電極組立体４０の一部（Ｍｏ
箔）に密着させることによって、放電ランプの封止部を
形成する（封止部形成工程）。ガラスパイプ５０の側管
部２２とＭｏ箔２４（または２４’）との密着（封止）
は、既知の方法にしたがって行えばよい。例えば、ガラ
スパイプ５０を減圧可能な状態にした後、ガラスパイプ
５０内を減圧（例えば、２０ｋＰａ）する。この減圧下
でチャック５２を用いてガラスパイプ５０を回転させな
がら、ガラスパイプ５０の側管部２２をバーナー５４で
加熱し軟化させると、側管部２２とＭｏ箔２４とが密着
して封止部２０を形成することができる。

【００４１】一方の封止部２０を形成した後、他方の封
止部２０’を形成する前において、ガラスパイプ５０の
発光管部１０の内部に放電ランプの発光物質を導入する
ようにすると、発光物質の導入を比較的簡便に行うこと
ができる。なお、一対の封止部２０および２０’を形成
した後、ガラスパイプ５０の発光管部（発光管）１０に
穴をあけて、そこから発光物質を導入し、次いで穴を塞
ぐような手法も採用することもできる。

【００４２】本実施形態では、発光管部１０の内部に、
発光物質としての水銀（例えば１５０〜２００ｍｇ／ｃ
ｍ³程度の水銀）と、５〜２０ｋＰａの希ガス（例え
ば、アルゴン）と、少量のハロゲンとを導入している。
ハロゲンは、例えば、臭素である。ハロゲンは、単体の
形態（例えば、Ｂｒ₂）で封入する場合に限らず、ハロ
ゲン前駆体の形態で封入することもでき、本実施形態で
は、ハロゲンをＣＨ₂Ｂｒ₂の形態で封入している。封入
されたハロゲン（または、ハロゲン前駆体から誘導され
たハロゲン）は、ランプ動作時においてハロゲンサイク
ルを行う役割を有している。

【００４３】図１（ｂ）に示した封止部形成工程を実行
して、封止部（シール部）２０および２０’を形成する
と、図１（ｃ）に示すように、密閉された内部１５に電
極構造部分４２が配置された発光管１０が得られる。次
いで、発光管１０内に位置する電極構造部分４２の一部
（溶断部位）１８を選択的に溶断することによって、所
定の電極間隔Ｄを有する一対の電極を形成することがで
きる（電極形成工程）。その後、封止部２０および２
０’が所定の長さとなるようにガラスパイプ５０を切断
すれば、図１（ｄ）に示すように、一対の電極１２およ
び１２’を発光管１０内に含む放電ランプ１００が得ら
れる。本実施形態の製造方法によって得られる放電ラン
プ１００は、位置合わせ精度による影響を受けずに電極
間隔Ｄを規定することができるため、従来技術で極めて
実現困難であった１ｍｍ以下の電極間隔Ｄを放電ランプ
を提供することが可能となる。電極間隔Ｄは、０．８ｍ
ｍ以下であることが好ましく、０．６ｍｍ〜０．２ｍｍ
であることがさらに好ましい。

【００４４】電極形成工程は、図２（ａ）および（ｂ）
に示すように、発光管１０の外部からレーザ光６０を照
射することによって実行することができる。図２（ａ）
は、レーザ光照射工程を模式的に示しており、図２
（ｂ）は、溶断部位１８が選択的に溶断されて、電極間
隔Ｄの一対の電極が形成された状態を模式的に示してい
る。

【００４５】図２（ａ）に示すように、発光管１０の外
部からレーザ光６０を溶断部位１８に照射することによ
って、電極構造部分４２の溶断部位１８を選択的に加熱
し溶解させることができる。レーザ光６０の照射条件
（出力、スポット径、照射時間など）は、Ｗ棒の溶断部
位１８や発光管１０のガラス厚などの条件に応じて適宜
決定すればよい。また、照射条件によっては、溶融した
材料を電極１２および１２’の先端部に付けるようにし
て、溶断後の電極１２および１２’の先端部の形状を例
えば球状にしたりする等の種々の形に制御することも可
能である。溶断によって電極１２および１２’の先端が
だんごのような状態になっても、放電を行うに際して特
に支障はない。

【００４６】本実施形態では、レーザ光６０による溶断
を容易にするために、溶断部位１８の中央部分に向かっ
てＷ棒１６の径が小さくなるようにＷ棒１６を加工して
いる。特開平１１−４００５８号公報には、１本のＷ棒
を引っ張ることにより切断して、一対の電極を作製する
技術が開示されており、その技術では、その切断を容易
にする目的で、切断箇所のＷ棒に弱い再結晶を起こさせ
る真空加熱処理を行っている。本実施形態では、そのよ
うな再結晶のための真空加熱処理を溶断部位１８に対し
て行う必要はなく、本実施形態のＷ棒は、弱い再結晶を
起こした部分を含まないＷ棒である。なお、処理工程が
増えて手続きは煩雑になるが、そのような弱い再結晶を
起こした部分を含むＷ棒を用いても構わない。

【００４７】また、本実施形態では、溶断部位１８を挟
むように溶断部位１８の両側にコイル１４を巻いている
ので、レーザ光６０の照射時に溶断部位１８の温度が上
昇しても、コイル１４の冷却作用によって、Ｗ棒１６の
他の部分（電極１２、１２’の根本周辺）の温度上昇を
緩和することが可能となる。電極１２、１２’の根本と
なるＷ棒１６の部分は、封止部２０、２０’によって封
止されているため、Ｗ棒１６の当該部分の温度が上昇し
すぎると、Ｗ棒１６と封止部（２０，２０’）の石英ガ
ラスとの熱膨張係数との相違により、封止部にクラック
が発生するおそれがある。本実施形態では、溶断部位１
８の両側にコイル１４を設けているので、そのようなク
ラックの発生を防止・緩和することができる。より積極
的にクラックの発生を防止には、封止部２０，２０’内
のＷ棒１６（電極１２、１２’の根本周辺）を冷却しな
がら、レーザ光６０の照射を行うことが好ましい。

【００４８】さらに、図１（ｂ）に示した封止部形成工
程を、図３（ａ）に示すように、Ｗ棒１６と封止部２
０，２０’との間に隙間１７が生じるように行い（仮封
止または仮密着）、その後、レーザ光６０の照射を行う
ようにしてもよい。このようにすれば、レーザ照射の際
にＷ棒１６が加熱されて膨張しても、隙間１７が設けら
れているので、封止部２０，２０’にクラックが入るこ
とをより確実に防止することができる。隙間１７は、レ
ーザ光照射の際の熱によってＷ棒１６が膨張しても、封
止部２０，２０’に接触しない程度にすることが好まし
い。ただし、クラックが生じないことが確認されていれ
ば、膨張時に封止部２０，２０’に接触する程度の隙間
であってもよい。

【００４９】図３（ａ）に示したようなレーザ光６０の
照射によって、一対の電極１２、１２’が形成された後
は、隙間１７を埋めるように電極１２、１２’の一部
（根本部分）と封止部２０、２０’とを密着させればよ
い。具体的には、図３（ｂ）に示すように、電極１２、
１２’の根本部分の周辺に位置する封止部２０、２０’
を加熱して、隙間１７を埋めればよい。なお、この段階
で、ランプの長手方向に沿った応力５０を加えることに
よって、電極間隔Ｄを微調整することができる。大量生
産の観点からは、一つ一つのランプに対して電極間隔Ｄ
を微調整するのは効率的ではないが、電極間隔Ｄをより
高精度に制御する場合や、規格から僅かにずれたものの
電極間隔Ｄを調節して規格内におさめるようにする場合
などには、電極間隔Ｄの微調整は好適な手法になる。隙
間１７が存在する状態であると、電極（例えば、１
２’）を簡単に移動させることができ、電極間隔Ｄの微
調整を良好に行いやすい。その理由を述べると、電極
（１２’）の根本と封止部（２０’）とが密着して隙間
１７がない状態では、電極（１２’）の根本と密着して
いるガラスを溶融するまで、外部から加熱を行うことは
この段階においては難しいからであり、そして、封止部
（２０’）の表面のガラスだけを溶融させた状態で応力
５０を加えても、溶融した部分のガラスが変形するもの
の、電極間隔Ｄの微調整を良好に行うのは難しいからで
ある。

【００５０】レーザ光６０の照射を行う場合、レーザ光
６０が発光管１０のガラスを透過する際に、発光管１０
のガラスに歪みが生じるおそれがあるため、この歪みが
ある箇所に集中しないように、レーザ光照射工程の時に
発光管１０を回転させながら、電極形成工程を行うこと
が好適である。発光管１０の回転は、ガラスパイプ５０
を保持しているチャック５２によってガラスパイプ５０
を回転させればよいので簡便に実行することができる。
なお、発光管１０の回転は、レーザ光６０に対して相対
的に行えばよいので、レーザ光６０のレーザ光源の方を
発光管１０を中心にして回転させるようにしてもよい。
また、発光管１０を回転させる手法でなく、複数のレー
ザ光源を用いて比較的出力を低くした複数のレーザ光６
０を照射する手法を採用してもよい。

【００５１】レーザ光６０によって、Ｗ棒１６の溶断部
位１８が加熱し溶解すると、溶断部位１８のタングステ
ンが蒸発して、それが発光管１０の黒化をもたらすので
はないかとも推測されたが、本願発明者が実験を行い、
Ｗ棒１６の溶断部位１８へ３方向からレーザ光６０を照
射したところ、発光管１０が黒化した状態にはならなか
った。その理由を考えると、発光管１０内に封入した少
量のハロゲンが蒸発したタングステンと反応して、ハロ
ゲンサイクルを行っているからと思われる。なお、溶断
部位１８へのレーザ照射によって、仮に、発光管１０が
黒化したとしても、その後、封入されたハロゲンを用い
てハロゲンサイクルを起こさせれば、発光管１０内をク
リーニングすることができる。このクリーニング処理
は、例えば、ハロゲンによるハロゲンサイクルを起こさ
せるように発光管１０を真空ベークすればよい。

【００５２】上述した実施形態では、電極形成工程をレ
ーザ光６０の照射によって行ったが、これに代えて、電
極組立体４０に電流を流すことによって実行することも
できる。例えば、電極組立体４０の一対の外部リード３
０のそれぞれを端子として、電極組立体４０に比較的大
きな電流を流すことによって、電極構造部分４２の溶断
部位１８を選択的に加熱し溶解させるようにすればよ
い。溶断部位１８となるＷ棒１６の径が小さくするよう
に加工して、その箇所の電気抵抗を高くするようにする
ことも好適である。なお、勿論、レーザの照射と電流の
供給とを組み合わせてもよい。

【００５３】本実施形態では、溶断部位１８をＷ棒１６
の一部として設けたが、溶断部位１８は、一対の電極間
に位置して電極間隔Ｄを規定するスペーサとして機能を
有しているので、この機能をより発揮させるべく、より
容易に溶断部位１８の溶断を実行できるように溶断部位
１８をＷ棒１６と異なる材料を用いて構成することも可
能である。例えば、レーザ６０の照射により溶断し易い
材料から構成したり、大電流により溶断し易いように抵
抗の大きい材料から溶断部位１８を構成することができ
る。Ｗ棒１６の溶断部位１８の部分に選択的に他の物質
を混入する方法も採用することが可能である。Ｗ棒１６
の材料と異なる材料から溶断部位１８を構成する場合に
は、溶断部位１８を構成する材料がランプの放電特性に
影響を与えない材料であることが好ましい。また、発光
物質と同じ材料であってもよい。この場合には、溶融し
た物質が発光材料として発光管１０内に残るので、発光
物質の導入を省略できるという利点がある。

【００５４】レーザ光６０を照射する場合や大電流を流
す場合において、発光管１０の温度が上昇しすぎないよ
うに、発光管１０を冷却しながら、電極形成工程を行う
ことが好適である。発光管１０の温度が上昇しすぎる
と、発光管１０内の充填物（水銀やＡｒなど）の体積が
膨張して、発光管１０が破損するおそれがあるからであ
る。発光管１０の冷却は、例えば窒素（Ｎ₂）や水など
を用いて行うことができる。

【００５５】本実施形態の製造方法では、電極組立体４
０の電極構造部分４２の溶断部位１８を選択的に溶断し
て、発光管１０内に一対の電極１２および１２’を形成
するので、従来技術よりも高い精度で一対の電極間隔Ｄ
を規定することができる。その結果、従来技術では実現
できなかったより短い電極間隔（例えば、１ｍｍ以下）
の放電ランプ１００を製造することが可能となる。

【００５６】本実施形態の製造方法によって得られたラ
ンプ１００は、例えば、液晶プロジェクタやＤＭＤを用
いるプロジェクタなどのような画像投影装置に取り付け
ることができ、プロジェクタ用光源として使用すること
ができる。また、上記実施形態の放電ランプ１００は、
プロジェクタ用光源の他に、紫外線ステッパ用光源、ま
たは競技スタジアム用光源や自動車のヘッドライト用光
源などとしても使用することが可能である。

【００５７】なお、上記実施形態では、一対の電極の電
極中心軸１９が一致しているＷ棒１６を使用したが、こ
の構成に限定されず、一対の電極の電極中心軸１９が同
一軸にない構成のＷ棒１６を用いて、電極形成工程を行
うことも可能である。さらに、電極組立体４０として、
Ｗ棒１６の両端にＭｏ箔２４および２４’が接合された
構成のものを用いたが、Ｍｏ箔２４の部分もＷ棒１６と
した構成の電極組立体を使用することも可能である。す
なわち、一本のＷ棒を電極組立体にすることができる。
この構成の場合、外部リード３０もＷ棒によって構成す
ることが可能となる。

【００５８】また、上記実施形態では、水銀蒸気圧が２
０ＭＰａ程度の放電ランプ（いわゆる超高圧水銀ラン
プ）の場合について説明したが、水銀蒸気圧が１ＭＰａ
程度の高圧水銀ランプや、水銀蒸気圧が１ｋＰａ程度の
低圧水銀ランプについても適応可能である。また、本発
明は、水銀ランプ以外の他の放電ランプにも適用可能で
あり、例えば、金属ハロゲン化物を封入したメタルハラ
イドランプなどの放電ランプに適用することができる。
本発明は、電極間隔Ｄ（アーク長）が比較的短いショー
トアーク型の場合に適用することが好適であるが、それ
に限定されず比較的長い電極間隔Ｄの場合に適用するこ
とができる。上記実施形態で得られた放電ランプ１００
は、交流点灯型および直流点灯型のいずれの点灯方式で
も使用可能である。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、電極組立体の電極構造
部分の一部を選択的に溶断することによって、発光管内
に一対の電極を形成するので、従来技術よりも高い精度
で一対の電極間隔を規定することができる。その結果、
従来技術では実現できなかったより短い電極間隔（例え
ば、１ｍｍ以下）の放電ランプを製造して提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）から（ｄ）は、実施形態１にかかる放電
ランプの製造方法を説明するための工程断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、レーザ照射工程を説明
するための発光管１０の部分拡大図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、レーザ照射工程の改変
例を説明するための発光管１０の部分拡大図である。

【図４】従来の超高圧水銀ランプ１０００の構成を模式
的に示す図である。

【図５】従来の超高圧水銀ランプ１０００の製造方法を
説明するための工程断面図である。

【符号の説明】

１０ 発光管（発光管部） １２、１２’ 電極（Ｗ電極） １４ コイル １５ 放電空間（管内） １６ 電極棒 １７ 隙間 １８ 溶断部位 ２０、２０’ 封止部 ２２ ガラス部（側管部） ２４ 金属箔（Ｍｏ箔） ３０ 外部リード ４０ 電極組立体 ４２ 電極構造部分 ５０ 放電ランプ用ガラスパイプ ５２ チャック ５４ バーナー １００ 放電ランプ １１０ 発光管（発光管部） １１２、１１２’ Ｗ電極 １１４ コイル １１５ 放電空間（管内） １１６ 電極棒 １１８ 発光物質（水銀） １２０、１２０’ 封止部 １２２ ガラス部 １２４ Ｍｏ箔 １３０ 外部リード １０００ 超高圧水銀ランプ

フロントページの続き (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 山本 真一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 佐々木 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 審査官 村田 尚英 (56)参考文献 特開 平７−45237（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−69353（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−310030（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−55757（ＪＰ，Ａ) 特開2000−57995（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/32 H01J 9/02 H01J 61/88

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光管部と側管部とを有する放電ランプ
   用ガラスパイプと、放電ランプの一対の電極となる電極
   構造部分を含む１個の電極組立体とを用意する工程と、 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記発光管部に前記１
   個の電極組立体の前記電極構造部分が位置するように、
   前記１個の電極組立体を前記放電ランプ用ガラスパイプ
   内に挿入する工程と、 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記側管部を前記１個
   の電極組立体の一部に密着させることによって、内部に
   前記電極構造部分が配置された発光管を形成する工程
   と、 前記電極構造部分の一部を選択的に溶断することによっ
   て、前記発光管内に一対の電極を形成する工程とを包含
   し、 前記一対の電極を形成する工程は、前記発光管を冷却し
   ながら実行される、 放電ランプの製造方法。
2. 【請求項２】 前記電極構造部分は、前記放電ランプの
   一対の電極が同一軸となるように構成された構造を有し
   ている、請求項１に記載の放電ランプの製造方法。
3. 【請求項３】 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記発
   光管部に発光物質を充填する工程をさらに包含する、請
   求項１または２に記載の放電ランプの製造方法。
4. 【請求項４】 さらに、ハロゲンまたはハロゲン前駆体
   を前記発光管部に充填する工程を包含し、 前記電極構造部分の一部を選択的に溶断した後、前記ハ
   ロゲンまたは前記ハロゲン前駆体から誘導されたハロゲ
   ンによって、前記一対の電極が形成された前記発光管内
   をクリーニングする工程を実行する、請求項１から３の
   何れか一つに記載の放電ランプの製造方法。
5. 【請求項５】 前記発光管内をクリーニングする工程
   は、前記発光管を真空ベークし、それにより、前記ハロ
   ゲンによるハロゲンサイクルを起こす工程を含む、請求
   項４に記載の放電ランプの製造方法。
6. 【請求項６】 前記１個の電極組立体は、前記電極構造
   部分として機能する一本のタングステン棒と、前記一本
   のタングステン棒の両端に接合された金属箔とを含む、
   請求項１から５の何れか一つに記載の放電ランプの製造
   方法。
7. 【請求項７】 前記一本のタングステン棒のうち、選択
   的に溶断される一部の両側にコイルが巻かれている、請
   求項６に記載の放電ランプの製造方法。
8. 【請求項８】 前記一対の電極を形成する工程は、前記
   発光管の外部からレーザ光を照射することによって実行
   される、請求項１から７の何れか一つに記載の放電ラン
   プの製造方法。
9. 【請求項９】 前記レーザ光の照射は、前記発光管部を
   相対的に回転させながら実行する、請求項８に記載の放
   電ランプの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記一対の電極を形成する工程は、前
    記１個の電極組立体に電流を流すことによって実行され
    る、請求項１から７の何れか一つに記載の放電ランプの
    製造方法。
11. 【請求項１１】 前記一対の電極を形成する工程は、前
    記電極構造部分が前記一対の電極となった場合における
    前記一対の電極の根本部分を冷却しながら実行される、
    請求項１から１０の何れか一つに記載の放電ランプの製
    造方法。
12. 【請求項１２】 発光管部と側管部とを有する放電ラン
    プ用ガラスパイプと、放電ランプの一対の電極となる電
    極構造部分を含む１個の電極組立体とを用意する工程
    と、 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記発光管部に前記１
    個の電極組立体の前記電極構造部分が位置するように、
    前記１個の電極組立体を前記放電ランプ用ガラスパイプ
    内に挿入する工程と、 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記側管部を前記１個
    の電極組立体の一部に密着させることによって、内部に
    前記電極構造部分が配置された発光管を形成する工程
    と、 前記電極構造部分の一部を選択的に溶断することによっ
    て、前記発光管内に一対の電極を形成する工程とを包含
    し、 前記側管部を前記１個の電極組立体の一部に密着させる
    工程は、前記電極構造部分と前記側管部との間に隙間が
    生じるように、前記側管部と前記１個の電極組立体の一
    部とを仮密着させる工程を含み、 前記仮密着工程の後、前記電極構造部分の前記一部を選
    択的に溶断する、放電ランプの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記隙間は、前記溶断の際の熱によっ
    て前記電極構造部分が膨張しても前記側管部に接触しな
    い程度の隙間である、請求項１２に記載の放電ランプの
    製造方法。
14. 【請求項１４】 前記仮密着工程の後、前記電極構造部
    分の一部を選択的に溶断し、次いで、前記側管部を加熱
    してランプ長手方向に沿った応力を加えることで溶断に
    よって得られた一対の電極の電極間隔を調節する工程を
    さらに包含する、請求項１２または１３に記載の放電ラ
    ンプの製造方法。
15. 【請求項１５】 前記電極構造部分の一部を選択的に溶
    断した後、前記隙間を埋めるように前記一対の電極のそ
    れぞれの一部と前記側管部とを密着させる工程をさらに
    包含する、請求項１２から１４の何れか一つに記載の放
    電ランプの製造方法。
16. 【請求項１６】 発光物質が封入される管内に一対の電
    極が対向して配置された発光管と、前記一対の電極のそ
    れぞれに電気的に接続された一対の金属箔のそれぞれを
    封止する一対の封止部とを備えた放電ランプであって、 発光管部と側管部とを有する放電ランプ用ガラスパイプ
    と、放電ランプの一対の電極となる電極構造部分を含む
    １個の電極組立体とを用意する工程と、 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記発光管部に前記１
    個の電極組立体の電極構造部分が位置するように、前記
    １個の電極組立体を前記放電ランプ用ガラスパイプ内に
    挿入する工程と、 前記放電ランプ用ガラスパイプの前記側管部を前記１個
    の電極組立体の一部に密着させることによって、内部に
    前記電極構造部分が配置された発光管とを形成する工程
    と、 前記電極構造部分の一部を選択的に溶断することによっ
    て、前記発光管内に一対の電極を形成する工程とを包含
    し、 前記一対の電極を形成する工程は、前記発光管を冷却し
    ながら実行される、 放電ランプの製造方法によって製造
    される、前記一対の電極の電極間隔が１ｍｍ以下の放電
    ランプ。