JP4371200B2

JP4371200B2 - Ultra high pressure mercury lamp sealing method and sealing device

Info

Publication number: JP4371200B2
Application number: JP2003138767A
Authority: JP
Inventors: 政行尾上
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP2004342497A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高圧水銀ランプの封止方法および封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、プロジェクタに使用する光源として超高圧水銀ランプが定着し、着実に出荷数量を延ばしている。超高圧水銀ランプはその材料や生産方式などから、一般的な水銀ランプなどに比べて非常に高価であるため、プロジェクタの低価格化を担う非常に重要なデバイスである。しかし、プロジェクタの低価格化を実現するのに安価なランプ材料を選択することは、ランプ品質に直接影響するため、安易に実施できない。このため、製造ラインにおける歩留りを向上させてランプ価格を引き下げる必要が生じてくる。
【０００３】
そこで歩留りについて着目すると、現在、ランプの歩留まりを最も悪化させている要因は、ランプ内で対向する電極の精度不具合である。この不具合は、以下の２種類に大別できる。
１）電極間隔（主にランプ中心軸方向）
２）ランプ中心軸に対する電極の偏心（ランプ中心軸と交差する方向）
また、光学系を小さくする為には、ランプの電極間距離を短くしなければならず、その場合、電極間距離の規格は更に厳しくなることが予想される。従って、必然的に製造ラインの歩留まりは悪化する。
【０００４】
ここで、超高圧水銀ランプの一般的な構造および製造方法について説明する。超高圧水銀ランプの構造を図３に、さらにこの製造時における封止方法の概要を図４、５に示す。
【０００５】
超高圧水銀ランプは図３に示すように石英ガラス管１０１からなり、石英ガラス管１０１は中空の球体部１０２と、この球体部１０２の両端に形成された直管部１０３，１０４と、各直管部１０３，１０４に一部が埋設され、球体部１０２内で電極が対向する電極アセンブリとにより構成されている。各電極アセンブリはモリブテン箔１０５の一端にタングステン電極１０６を接続し、もう一端に外部リード線１０７を接続してなる。球体部１０２内の空間には水銀、不活性ガスおよびハロゲンガスが封入されている。
【０００６】
また製法は、まず、中央部に球体部１０２が形成されて両端部に直管部１０３，１０４が形成され、直管部１０３，１０４がそれぞれ開口された石英ガラス管１０１を用意し、一方の直管部１０３の端部を加熱溶融して封止しておく。次に、もう一方の直管部１０４の開口から電極アセンブリを挿入し、直管部１０３内に位置させる。
【０００７】
直管部１０３内に電極アセンブリを挿入した石英ガラス管１０１を、この石英ガラス管１０１の中心軸が上下方向を向くように治具等で保持、固定する。このとき、石英ガラス管１０１の中心軸周りに、加熱溶融装置（不図示）を構成する複数のバーナー１０８が均等に配置されることになる。これらのバーナー１０８からなる加熱溶融装置は上下方向に移動可能で、バーナー１０８が石英ガラス管１０１の周りを回転する構成となっている。
【０００８】
次に、直管部１０３におけるモリブテン箔１０５が挿入された部分をバーナー１０８で加熱溶融する。このランプは通常、発光部となる球体部１０２の上（タングステン電極１０６とモリブテン箔１０５の溶接部分に対応する位置）からバーナー１０８で加熱を開始し（図４）、石英ガラス管１０１を加熱溶融してタングステン電極１０６と封着しながら、バーナー１０８を上昇させていく。バーナー１０８を移動させる速度は、バーナー１０８の熱量や、封止対象物である石英ガラス管１０１などにより大幅に変わるので、通常、バーナー１０８の移動速度や、石英ガラス管１０１に対する加熱位置等を加熱溶融装置側でプログラムできる様にしてある。バーナー１０８を上下させるだけでは、石英ガラス管１０１をその中心軸周りに均一に溶融できない為、バーナー１０８を回転させなければならない。したがって、石英ガラス管１０１の中心軸周りにバーナー１０８を回転させながら所定の位置まで上昇させる（図５）。これにより、直管部１０３における加熱溶融された部分が内側に収縮し、直管部１０３におけるモリブテン箔１０５の周囲の部分が封止され、封止完了となる。
【０００９】
次に、石英ガラス管１０１のもう一方の直管部１０４内に電極アセンブリを配置し、石英ガラス管１０１内を排気しつつ、水銀、不活性ガスおよびハロゲンガスを導入した後、直管部１０４の端部を加熱溶融して封止する。
【００１０】
そして、上述した直管部１０３における封止と同様に、直管部１０４におけるモリブテン箔１０５が挿入された部分を、バーナー１０８を回転しつつ移動させて加熱溶融し、このモリブテン箔１０５の周囲部分を封止する。
【００１１】
以上の工程により超高圧水銀ランプが完成する。
【００１２】
上記従来例の封止は石英ガラス管１０１の中心軸周りにバーナー１０８を回転させる方法であるが、特許文献１および２に開示されているように、バーナー１０８に対して石英ガラス管をその中心軸周りに回転させる封止技術もある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１７３５４３号公報（図１〜３）
【特許文献２】
特開平１０−３０２６３６号公報（図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の封止では、石英ガラス管１０１の中心軸周りにバーナーを回転させる方法を採用しているが、この方式の場合、図６で示すように電極の偏心が発生しやすい。
【００１５】
その理由を図７に基づいて説明する。図７は石英ガラス管の中心軸方向から封止工程を見た概要図である。この図に示すとおり、石英ガラス管１０１を中心とした円周上の等間隔の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにバーナー１０８を配置したときのバーナー回転軸のセンターＢが、石英ガラス管のセンターＡに対して少しでも偏心している場合、石英ガラス管の、バーナーと近い部分は常にバーナーに近くにあり、逆にバーナーと遠い部分は常にバーナーから遠くなる傾向にある。したがって、バーナーが近い部分と遠い部分での、加熱むらが生じて、封止対象物である石英ガラス管が曲がるという結果に至る。石英ガラス管が曲がると、電極も曲がり易くなり、これが、石英ガラス管の両側の直管部の封止で発生した場合、著しく電極が偏心する。また、ランプ中心軸方向の電極間隔の精度も悪くなる。
【００１６】
このように従来の封止方法では電極の精度不具合が多く、歩留りが悪いため、加熱むらが生じない封止方法を発明する必要性が生じていた。
【００１７】
そこで本発明の目的は、上述した実状に鑑み、電極アセンブリを挿入した石英ガラス管の直管部を封止する時に加熱を石英ガラス管の円周方向にばらつき無く行うことができる超高圧水銀ランプの封止方法および封止装置を提供することにある。
【００１８】
なお、特許文献１および２は、電極アセンブリを組み込んだ石英ガラス管の封止方法と、封止後の電極位置精度との因果関係については全く検討しておらず、本明細書に記載の発明はこれらの文献とは大きく相違する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために本発明は、中空の球体部とその両端に形成された直管部とを備え、一対の電極が前記球体部内に対向配置されるように前記電極と金属箔と外部リード線とを含む電極アセンブリが前記直管部に挿入された石英ガラス管からなる超高圧水銀ランプを製造する際、
前記石英ガラス管を中心とした円周上に配置された複数のバーナーを用い、該円周の中心と、前記石英ガラス管の中心軸とが偏心した状態で、前記直管部を封止する方法であって、
前記石英ガラス管の中心軸が上下方向を向くように、前記電極アセンブリが挿入された前記石英ガラス管の一方の直管部のみを保持し、
該石英ガラス管の中心軸と交差する方向から該一方の直管部を前記バーナーで加熱しながら、前記石英ガラス管をその中心軸周りに回転させ、上下方向に移動させることを特徴とする。
【００２０】
上記の封止方法では、前記直管部の、前記電極と前記金属箔の接合部分に対応する位置から加熱を開始することが好ましい。さらに、前記石英ガラス管の一部を水槽に浸漬した状態で、該石英ガラス管の中心軸と交差する方向から加熱することが好ましい。
【００２１】
また本発明は、中空の球体部とその両端に形成された直管部とを備え、一対の電極が前記球体部内に対向配置されるように前記電極と金属箔と外部リード線とを含む電極アセンブリが前記直管部に挿入された石英ガラス管からなる超高圧水銀ランプを製造する際、
前記石英ガラス管を中心とした円周上に配置された複数のバーナーを用い、該円周の中心と、前記石英ガラス管の中心軸とが偏心した状態で、前記直管部を封止する装置であって、
前記石英ガラス管の中心軸が上下方向を向くように、前記電極アセンブリが挿入された前記石英ガラス管の一方の直管部のみを保持する保持部と、
前記保持部を上下に移動する昇降装置と、
前記保持部に保持された前記石英ガラス管をその中心軸周りに回転させる回転駆動装置とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記の封止装置では、前記保持部に保持された前記石英ガラス管の一部を浸漬させる水槽を備え、該水槽の上部近傍に前記加熱溶融装置が配置されていることが好ましい。
【００２３】
また前記加熱溶融装置は前記保持部で保持された前記石英ガラス管を挟んで対向するバーナーであることが好ましい。
【００２４】
上記のとおりの発明では、電極アセンブリが直管部に挿入された石英ガラス管をその中心軸が上下方向を向くように保持し、この石英ガラス管の中心軸と交差する方向から、電極アセンブリが挿入された直管部をバーナー等で加熱しながら、石英ガラス管をその中心軸周りに回転させたことにより、バーナー等の近い部分と遠い部分は、常時、回転によって入れ替わるという現象が起こる。このため、加熱むらが無く、石英ガラス管の円周方向は均一に加熱される。この結果、石英ガラス管の曲がりは抑制され、電極の精度不具合が生じにくい。したがって、ランプ製造過程での歩留りが上がり、製品価格も低下する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態による、超高圧水銀ランプの製造装置を示す概略構成図である。
【００２７】
図１に示すランプ製造装置は、封止対象物である石英ガラス管１０１を保持する保持部と、保持部を上下に移動する昇降装置と、石英ガラス管１０１の周囲に配置された加熱溶融装置と、石英ガラス管１０１の保持部を回転させる回転駆動装置と備えている。石英ガラス管１０１の保持部はチャック２を備えた機器（例えばエアチャック）であり、チャック２で石英ガラス管１０１の一端を挟み、石英ガラス管１０１の中心軸が上下方向を向くように保持する。チャック２は回転駆動装置であるチャック回転モータ３に取り付けられ、回転可能となっている。
【００２８】
チャック回転モータ３は支持部材５に取り付けられており、支持部材５はスプライン軸４の回転に伴い上下方向に移動する。スプライン軸４は、台座７に固定されたサーボモータ６により回転可能となっている。このような昇降装置は、位置決め精度の高いサーボモータ６が望ましいが、ステッピングモータやエアシリンダ等でも良い。
【００２９】
また、台座７には石英ガラス管１０１を浸漬させる水槽８が設置され、水槽８の上部近傍に加熱溶融装置であるバーナー９が、チャック２で保持された石英ガラス管１０１を挟んで対向して配置されている。本例では２個の対向するバーナーを設置したが、１個のバーナーもしくは、２個以上の複数のバーナーを設けてもよい。すなわち、石英ガラス管１０１を中心とする円周方向において、本例のように２個のバーナーを１８０度で対向配置する以外に、４個のバーナーを互いに９０度をなすように配置して対向させたり、６個のバーナーを互いに６０度をなすように配置して対向させたりしてもよい。
【００３０】
次に、この製造装置を用いた超高圧水銀ランプの製造方法について説明する。なお、ここの説明では超高圧水銀ランプの構成部品を示す図３中の符号を流用する。
【００３１】
まず、直管部１０３，１０４がそれぞれ開口された石英ガラス管１０１を用意し、一方の直管部１０３の端部を加熱溶融して封止しておく。そして、もう一方の直管部１０４の開口から電極アセンブリを挿入し、直管部１０３内に位置させる（図４参照）。
【００３２】
直管部１０３内に電極アセンブリを挿入した石英ガラス管１０１を、この石英ガラス管１０１の中心軸が上下方向を向くようにチャック２で保持する。このとき、石英ガラス管１０１の中心軸周りに、加熱溶融装置（不図示）の対向するバーナー９が配置されることになる。
【００３３】
次に、サーボモータ６によりスプライン軸４を回転させることで、支持部材５に支持されたチャック２が保持する石英ガラス管１０１を上下方向に移動させ、石英ガラス管１０１の一部を水槽８に浸漬するとともに、発光部となる球体部１０２の上（タングステン電極１０６とモリブテン箔１０５の溶接部分に対応する位置）をバーナー９に対向させる。この位置から、石英ガラス管１０１の中心軸と交差する方向にバーナー９で加熱を開始し、チャック回転モータ３によりチャック２と共に石英ガラス管１０１を回転させながら、サーボモータ６により石英ガラス管１０１を所定の位置まで下降させていく。これにより、直管部１０３における加熱溶融された部分が円周方向に均等に収縮し、直管部１０３におけるモリブテン箔１０５の周囲の部分が封止され、封止完了となる（図５参照）。
【００３４】
次に、石英ガラス管１０１のもう一方の直管部１０４内に電極アセンブリを配置し、石英ガラス管１０１内を排気しつつ、水銀、不活性ガスおよびハロゲンガスを導入した後、直管部１０４の端部を加熱溶融して封止する。
【００３５】
そして、上述した直管部１０３における封止と同様に、直管部１０４におけるモリブテン箔１０５が挿入された部分を、石英ガラス管１０１を回転しつつ移動させてバーナー９で加熱溶融し、このモリブテン箔１０５の周囲部分を封止する。
【００３６】
以上の工程により超高圧水銀ランプが完成する。
【００３７】
このように本実施形態では、封止対象物である石英ガラス管１０１を保持しているチャックを回転させる方法を採用した。この場合、図２に示す通り、バーナーの近い部分（Ｃ点）と遠い部分は、常時、回転によって入れ替わるという現象が起こる。したがって、加熱むらが無く、石英ガラス管１０１の円周方向は均一に加熱され、結果として石英ガラス管１０１の曲がりは抑制される。また、この封止方式においては、加熱途中に電極先端が、発光部（球体部１０２）中央に向き易いという傾向にある。
【００３８】
その結果、電極の偏心に関しては、下記の表１の様に大幅に改善される。この偏心が大きいと、電極間距離（ちなみに、電極間距離とは図６に示した電極先端の最短距離であり、図中のＸ、Ｙから算出する。）も大きくなるので、偏心が改善されれば、自動的に電極間隔の精度も改善される（表２）。電極間隔はそのまま製品の歩留まりであり、規格が±０．１５mmとした場合に、不良率は従来技術と比較し、約１割改善する。今後、電極間隔がさらに短くなってくれば、規格は±０．１０mm程度になることも十分予想され、その場合は、約３割の改善効果が得られることが分かる。
１）偏心の改善（定義：図６において上下電極先端の左右方向のずれで最も大きい値）
【００３９】
【表１】

２）電極間距離の改善（定義：図６において上下電極先端距離で最も大きい値）
【００４０】
【表２】

【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、中空の球体部とその両端に形成された直管部とを備え、一対の電極が前記球体部内に対向配置されるように前記電極と金属箔と外部リード線とを含む電極アセンブリが前記直管部に挿入された石英ガラス管からなる超高圧水銀ランプを製造する際、前記石英ガラス管を中心とした円周上に配置された複数のバーナーを用い、該円周の中心と、前記石英ガラス管の中心軸とが偏心した状態で、前記直管部を封止する場合、
前記石英ガラス管の中心軸が上下方向を向くように、前記電極アセンブリが挿入された前記石英ガラス管の一方の直管部のみを保持し、
該石英ガラス管の中心軸と交差する方向から該一方の直管部を前記バーナーで加熱しながら、前記石英ガラス管をその中心軸周りに回転させ、上下方向に移動させることにより、
加熱を石英ガラス管の円周方向にばらつき無く行うことができる。この結果、石英ガラス管の曲がりは抑制され、電極の精度不具合が生じにくいので、ランプ製造過程での歩留まりが上がり、ランプ価格を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による、超高圧水銀ランプの製造装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態として、超高圧水銀ランプを構成する石英ガラス管の中心軸方向から封止工程を見た概要図である
【図３】超高圧水銀ランプの一般構造を示す断面図である。
【図４】超高圧水銀ランプ製造時における一般の封止工程の一部を示す概要図である。
【図５】超高圧水銀ランプ製造時における一般の封止工程の一部を示す概要図である。
【図６】超高圧水銀ランプの従来の封止工程後の電極周辺部を拡大した断面図である。
【図７】超高圧水銀ランプを構成する石英ガラス管の中心軸方向から従来の封止工程を見た概要図である。
【符号の説明】
２チャック
３チャック回転モータ
４スプライン軸
５支持部材
６サーボモータ
７台座
８水槽
９バーナー
１０１石英ガラス管
１０２球体部
１０３，１０４直管部
１０５モリブテン箔
１０６タングステン電極
１０７外部リード線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing method and a sealing device for an ultra-high pressure mercury lamp.
[0002]
[Prior art]
Recently, an ultra-high pressure mercury lamp has been established as a light source used in projectors, and the shipment quantity has been steadily increased. An ultra-high pressure mercury lamp is very expensive compared to a general mercury lamp because of its material and production method, and is therefore an extremely important device for reducing the price of a projector. However, selecting an inexpensive lamp material to reduce the price of the projector directly affects the lamp quality and cannot be easily implemented. For this reason, it is necessary to improve the yield in the production line and lower the lamp price.
[0003]
Therefore, when attention is paid to the yield, the factor that most deteriorates the yield of the lamp at present is an accuracy defect of the electrodes facing each other in the lamp. This defect can be roughly divided into the following two types.
1) Electrode spacing (mainly in the lamp central axis direction)
2) Eccentricity of electrode with respect to lamp center axis (direction intersecting lamp center axis)
Further, in order to reduce the optical system, the distance between the electrodes of the lamp must be shortened. In this case, it is expected that the standard for the distance between the electrodes will become stricter. Therefore, the yield of the production line inevitably deteriorates.
[0004]
Here, the general structure and manufacturing method of the ultra high pressure mercury lamp will be described. FIG. 3 shows the structure of the ultra-high pressure mercury lamp, and FIGS. 4 and 5 show an outline of the sealing method at the time of manufacturing.
[0005]
As shown in FIG. 3, the ultra-high pressure mercury lamp includes a quartz glass tube 101. The quartz glass tube 101 includes a hollow sphere portion 102, straight tube portions 103 and 104 formed at both ends of the sphere portion 102, and each straight tube portion. A part of the tube portions 103 and 104 are embedded, and the electrode assembly is configured such that the electrodes face each other in the spherical portion 102. Each electrode assembly includes a tungsten electrode 106 connected to one end of a molybdenum foil 105 and an external lead wire 107 connected to the other end. Mercury, an inert gas, and a halogen gas are sealed in the space inside the sphere portion 102.
[0006]
In addition, the manufacturing method first prepares a quartz glass tube 101 in which a sphere portion 102 is formed in the central portion, straight pipe portions 103 and 104 are formed at both ends, and the straight pipe portions 103 and 104 are respectively opened. The end portion of the straight pipe portion 103 is heated and melted and sealed. Next, the electrode assembly is inserted from the opening of the other straight pipe portion 104 and positioned in the straight pipe portion 103.
[0007]
The quartz glass tube 101 in which the electrode assembly is inserted into the straight tube portion 103 is held and fixed with a jig or the like so that the central axis of the quartz glass tube 101 is directed in the vertical direction. At this time, a plurality of burners 108 constituting a heating and melting apparatus (not shown) are evenly arranged around the central axis of the quartz glass tube 101. The heating and melting apparatus including these burners 108 can move in the vertical direction, and the burner 108 rotates around the quartz glass tube 101.
[0008]
Next, the portion of the straight pipe portion 103 where the molybdenum foil 105 is inserted is heated and melted by the burner 108. This lamp usually starts heating with a burner 108 from above the spherical portion 102 (light emitting portion corresponding to the welded portion of the tungsten electrode 106 and molybdenum foil 105) (FIG. 4), and the quartz glass tube 101 is heated and melted. Then, the burner 108 is raised while sealing with the tungsten electrode 106. The speed at which the burner 108 is moved varies greatly depending on the amount of heat of the burner 108, the quartz glass tube 101 that is the object to be sealed, etc. Therefore, the moving speed of the burner 108, the heating position with respect to the quartz glass tube 101, etc. are usually heated. It can be programmed on the melter side. Since the quartz glass tube 101 cannot be uniformly melted around its central axis simply by moving the burner 108 up and down, the burner 108 must be rotated. Therefore, the burner 108 is rotated up to a predetermined position while rotating around the central axis of the quartz glass tube 101 (FIG. 5). As a result, the heated and melted portion of the straight pipe portion 103 contracts inward, and the portion around the molybdenum foil 105 in the straight pipe portion 103 is sealed, and the sealing is completed.
[0009]
Next, an electrode assembly is disposed in the other straight pipe portion 104 of the quartz glass tube 101, and after introducing mercury, an inert gas and a halogen gas while exhausting the quartz glass tube 101, the straight pipe portion 104 is introduced. The end of each is heated and melted and sealed.
[0010]
Then, similarly to the sealing in the straight pipe portion 103 described above, the portion where the molybdenum foil 105 is inserted in the straight pipe portion 104 is heated and melted by rotating the burner 108, and the peripheral portion of the molybdenum foil 105 is Is sealed.
[0011]
The ultra high pressure mercury lamp is completed through the above process.
[0012]
The sealing in the conventional example is a method in which the burner 108 is rotated around the central axis of the quartz glass tube 101. As disclosed in Patent Documents 1 and 2, the quartz glass tube is centered with respect to the burner 108. There is also a sealing technique that rotates around an axis.
[0013]
[Patent Document 1]
JP 2000-173543 A (FIGS. 1 to 3)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-302636 (FIG. 1)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional sealing shown in FIG. 3, a method of rotating the burner around the central axis of the quartz glass tube 101 is adopted, but in this method, the eccentricity of the electrode is likely to occur as shown in FIG. .
[0015]
The reason will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic view of the sealing process viewed from the central axis direction of the quartz glass tube. As shown in this figure, the center B of the burner rotation axis when the burners 108 are arranged at equidistant positions A, B, C, D on the circumference around the quartz glass tube 101 is the center of the quartz glass tube. When it is slightly eccentric with respect to A, the portion of the quartz glass tube close to the burner is always close to the burner, and conversely, the portion far from the burner tends to be far from the burner. Therefore, heating unevenness occurs between the portion where the burner is near and the portion where the burner is far, and the quartz glass tube which is the object to be sealed is bent. When the quartz glass tube is bent, the electrode is also easily bent. When this occurs when the straight tube portions on both sides of the quartz glass tube are sealed, the electrode is significantly decentered. In addition, the accuracy of the electrode interval in the lamp central axis direction also deteriorates.
[0016]
As described above, in the conventional sealing method, there are many electrode accuracy defects, and the yield is poor, and therefore, it is necessary to invent a sealing method that does not cause uneven heating.
[0017]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultra-high pressure mercury lamp capable of performing heating without variation in the circumferential direction of the quartz glass tube when sealing the straight tube portion of the quartz glass tube into which the electrode assembly is inserted in view of the above-described actual situation. It is providing the sealing method and sealing apparatus.
[0018]
Patent Documents 1 and 2 do not examine the causal relationship between the sealing method of the quartz glass tube incorporating the electrode assembly and the electrode position accuracy after sealing, and the invention described in this specification. Is very different from these documents.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a hollow sphere part and straight pipe parts formed at both ends thereof, and the electrode and the metal foil are arranged so that a pair of electrodes are opposed to each other in the sphere part. When manufacturing an ultra-high pressure mercury lamp composed of a quartz glass tube in which an electrode assembly including an external lead wire is inserted into the straight tube portion,
Using a plurality of burners arranged on the circumference centering on the quartz glass tube, the straight pipe portion is sealed in a state where the center of the circumference and the central axis of the quartz glass tube are eccentric. A method,
Holding only one straight tube portion of the quartz glass tube into which the electrode assembly is inserted, so that the central axis of the quartz glass tube is directed in the vertical direction ,
The quartz glass tube is rotated about its central axis and moved in the vertical direction while heating the one straight pipe portion with the burner from the direction intersecting the central axis of the quartz glass tube.
[0020]
In said sealing method, it is preferable to start a heating from the position of the said straight pipe part corresponding to the junction part of the said electrode and the said metal foil. Furthermore, it is preferable that the quartz glass tube is heated from the direction intersecting the central axis of the quartz glass tube in a state where a portion of the quartz glass tube is immersed in the water tank.
[0021]
The present invention also includes an electrode including a hollow sphere portion and straight pipe portions formed at both ends thereof, and the electrode, the metal foil, and an external lead wire so that a pair of electrodes are disposed opposite to each other in the sphere portion. When manufacturing an ultra-high pressure mercury lamp composed of a quartz glass tube inserted into the straight tube part,
Using a plurality of burners arranged on the circumference centering on the quartz glass tube, the straight pipe portion is sealed in a state where the center of the circumference and the central axis of the quartz glass tube are eccentric. A device,
A holding part for holding only one straight pipe part of the quartz glass tube into which the electrode assembly is inserted, so that the central axis of the quartz glass tube is directed in the vertical direction ;
A lifting device for moving the holding part up and down;
And a rotation driving device for rotating the quartz glass tube held by the holding portion around a central axis thereof.
[0022]
The sealing device preferably includes a water tank in which a part of the quartz glass tube held by the holding part is immersed, and the heating and melting apparatus is disposed in the vicinity of the upper part of the water tank.
[0023]
The heating and melting apparatus is preferably a burner that faces the quartz glass tube held by the holding unit.
[0024]
In the invention as described above, the electrode assembly is held in such a manner that the quartz glass tube in which the electrode assembly is inserted in the straight tube portion is oriented so that its central axis faces the vertical direction. By rotating the quartz glass tube around its central axis while heating the inserted straight tube portion with a burner or the like, a phenomenon occurs in which the near and far portions of the burner and the like are always interchanged by rotation. For this reason, there is no uneven heating and the circumferential direction of the quartz glass tube is heated uniformly. As a result, the bending of the quartz glass tube is suppressed, and the accuracy defect of the electrode hardly occurs. Therefore, the yield in the lamp manufacturing process increases and the product price also decreases.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an apparatus for manufacturing an ultrahigh pressure mercury lamp according to an embodiment of the present invention.
[0027]
The lamp manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a holding unit that holds a quartz glass tube 101 that is an object to be sealed, a lifting device that moves the holding unit up and down, and a heating and melting device that is disposed around the quartz glass tube 101. And a rotation drive device that rotates the holding portion of the quartz glass tube 101. The holding part of the quartz glass tube 101 is a device (for example, an air chuck) provided with the chuck 2. One end of the quartz glass tube 101 is sandwiched by the chuck 2 and is held so that the central axis of the quartz glass tube 101 faces the vertical direction. . The chuck 2 is attached to a chuck rotation motor 3 which is a rotation driving device, and is rotatable.
[0028]
The chuck rotation motor 3 is attached to a support member 5, and the support member 5 moves in the vertical direction as the spline shaft 4 rotates. The spline shaft 4 can be rotated by a servo motor 6 fixed to a pedestal 7. Such a lifting device is preferably a servo motor 6 with high positioning accuracy, but may be a stepping motor, an air cylinder, or the like.
[0029]
In addition, a water tank 8 in which the quartz glass tube 101 is immersed is installed on the pedestal 7, and a burner 9, which is a heating and melting device, opposes the quartz glass tube 101 held by the chuck 2 in the vicinity of the upper part of the water tank 8. Has been placed. In this example, two opposing burners are installed, but one burner or two or more burners may be provided. That is, in the circumferential direction around the quartz glass tube 101, in addition to the two burners facing each other at 180 degrees as in this example, the four burners are disposed at 90 degrees to face each other. Alternatively, the six burners may be arranged to face each other at 60 degrees.
[0030]
Next, the manufacturing method of the ultra high pressure mercury lamp using this manufacturing apparatus is demonstrated. In the description here, the reference numerals in FIG. 3 showing the components of the ultrahigh pressure mercury lamp are used.
[0031]
First, a quartz glass tube 101 in which the straight pipe portions 103 and 104 are respectively opened is prepared, and an end portion of one straight pipe portion 103 is heated and melted and sealed. Then, the electrode assembly is inserted from the opening of the other straight pipe portion 104 and positioned in the straight pipe portion 103 (see FIG. 4).
[0032]
The quartz glass tube 101 with the electrode assembly inserted into the straight tube portion 103 is held by the chuck 2 so that the central axis of the quartz glass tube 101 faces the vertical direction. At this time, the opposed burner 9 of the heating and melting apparatus (not shown) is disposed around the central axis of the quartz glass tube 101.
[0033]
Next, by rotating the spline shaft 4 by the servo motor 6, the quartz glass tube 101 held by the chuck 2 supported by the support member 5 is moved in the vertical direction, and a part of the quartz glass tube 101 is moved to the water tank 8. While being immersed, the burner 9 is made to face the sphere portion 102 (position corresponding to the welded portion of the tungsten electrode 106 and the molybdenum foil 105) as the light emitting portion. From this position, heating is started by the burner 9 in a direction crossing the central axis of the quartz glass tube 101, and the quartz glass tube 101 is rotated by the servo motor 6 while rotating the quartz glass tube 101 together with the chuck 2 by the chuck rotating motor 3. Lower to a predetermined position. As a result, the heated and melted portion of the straight pipe portion 103 is evenly contracted in the circumferential direction, and the portion around the molybdenum foil 105 in the straight pipe portion 103 is sealed to complete the sealing (see FIG. 5). .
[0034]
Next, an electrode assembly is disposed in the other straight pipe portion 104 of the quartz glass tube 101, and after introducing mercury, an inert gas and a halogen gas while exhausting the quartz glass tube 101, the straight pipe portion 104 is introduced. The end of each is heated and melted and sealed.
[0035]
Then, similarly to the sealing in the straight pipe portion 103 described above, the portion of the straight pipe portion 104 where the molybdenum foil 105 is inserted is moved while rotating the quartz glass tube 101 and heated and melted by the burner 9. The peripheral part of the foil 105 is sealed.
[0036]
The ultra high pressure mercury lamp is completed through the above process.
[0037]
Thus, in this embodiment, the method of rotating the chuck holding the quartz glass tube 101 that is the sealing object is employed. In this case, as shown in FIG. 2, a phenomenon occurs in which the portion near the burner (point C) and the portion far from the burner are always interchanged by rotation. Therefore, there is no unevenness in heating, and the circumferential direction of the quartz glass tube 101 is heated uniformly, and as a result, the bending of the quartz glass tube 101 is suppressed. Further, in this sealing method, the electrode tip tends to be easily directed to the center of the light emitting part (sphere part 102) during heating.
[0038]
As a result, the electrode eccentricity is greatly improved as shown in Table 1 below. When this eccentricity is large, the distance between the electrodes (by the way, the distance between the electrodes is the shortest distance at the tip of the electrode shown in FIG. 6 and is calculated from X and Y in the figure) is also increased, so that the eccentricity is improved. Then, the accuracy of the electrode spacing is automatically improved (Table 2). The electrode spacing is the product yield as it is, and when the standard is ± 0.15 mm, the defect rate is improved by about 10% compared to the conventional technology. In the future, it is expected that the standard will be about ± 0.10 mm if the electrode interval is further shortened. In this case, it can be seen that an improvement effect of about 30% can be obtained.
1) Improvement of eccentricity (definition: the largest value in the lateral displacement of the upper and lower electrode tips in FIG. 6)
[0039]
[Table 1]

2) Improvement of the distance between the electrodes (Definition: The largest value of the distance between the upper and lower electrode tips in FIG. 6)
[0040]
[Table 2]

[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, a hollow sphere portion and straight pipe portions formed at both ends thereof are provided, and the electrode, the metal foil, and the external lead wire are included so that a pair of electrodes are disposed to face each other in the sphere portion. When manufacturing an ultra-high pressure mercury lamp in which an electrode assembly is formed of a quartz glass tube inserted into the straight tube portion, a plurality of burners arranged on the circumference around the quartz glass tube are used, When the straight tube portion is sealed with the center and the central axis of the quartz glass tube being eccentric ,
Holding only one straight tube portion of the quartz glass tube into which the electrode assembly is inserted, so that the central axis of the quartz glass tube is directed in the vertical direction ,
By rotating the quartz glass tube around its central axis while moving the one straight pipe part with the burner from the direction intersecting the central axis of the quartz glass tube, and moving it up and down,
Heating can be performed without variation in the circumferential direction of the quartz glass tube. As a result, the bending of the quartz glass tube is suppressed, and the accuracy defect of the electrode hardly occurs, so that the yield in the lamp manufacturing process is increased and the lamp price can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an apparatus for manufacturing an ultrahigh pressure mercury lamp according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a sealing process viewed from the central axis direction of a quartz glass tube constituting an ultra high pressure mercury lamp as an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a general structure of the ultra high pressure mercury lamp. It is sectional drawing.
FIG. 4 is a schematic view showing a part of a general sealing process when manufacturing an ultrahigh pressure mercury lamp.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a part of a general sealing process at the time of manufacturing an ultra-high pressure mercury lamp.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of an electrode after a conventional sealing process of an ultra-high pressure mercury lamp.
FIG. 7 is a schematic view of a conventional sealing process viewed from the central axis direction of a quartz glass tube constituting an ultrahigh pressure mercury lamp.
[Explanation of symbols]
2 Chuck 3 Chuck rotation motor 4 Spline shaft 5 Support member 6 Servo motor 7 Base 8 Water tank 9 Burner 101 Silica glass tube 102 Spherical part 103, 104 Straight pipe part 105 Molybden foil 106 Tungsten electrode 107 External lead wire

Claims

An electrode assembly including a hollow sphere portion and straight pipe portions formed at both ends thereof, and including the electrodes, metal foil, and external lead wires so that a pair of electrodes are disposed opposite to each other in the sphere portion, includes the straight pipe. When manufacturing an ultra-high pressure mercury lamp consisting of a quartz glass tube inserted in the section,
Using a plurality of burners arranged on the circumference centering on the quartz glass tube, the straight pipe portion is sealed in a state where the center of the circumference and the central axis of the quartz glass tube are eccentric. A method,
Holding only one straight tube portion of the quartz glass tube into which the electrode assembly is inserted, so that the central axis of the quartz glass tube is directed in the vertical direction ,
An ultra-high pressure mercury lamp that rotates the quartz glass tube around its central axis and moves it up and down while heating the one straight pipe portion with the burner from the direction intersecting the central axis of the quartz glass tube. Sealing method.

The method for sealing an ultrahigh pressure mercury lamp according to claim 1, wherein heating by the burner is started from a position of the straight pipe portion corresponding to a joint portion between the electrode and the metal foil.

2. The method for sealing an ultrahigh pressure mercury lamp according to claim 1, wherein heating with the burner is performed from a direction intersecting a central axis of the quartz glass tube while a part of the quartz glass tube is immersed in a water tank.

An electrode assembly including a hollow sphere portion and straight pipe portions formed at both ends thereof, and including the electrodes, metal foil, and external lead wires so that a pair of electrodes are disposed opposite to each other in the sphere portion, includes the straight pipe. When manufacturing an ultra-high pressure mercury lamp consisting of a quartz glass tube inserted in the section,
Using a plurality of burners arranged on the circumference centering on the quartz glass tube, the straight pipe portion is sealed in a state where the center of the circumference and the central axis of the quartz glass tube are eccentric. A device,
A holding part for holding only one straight pipe part of the quartz glass tube into which the electrode assembly is inserted, so that the central axis of the quartz glass tube is directed in the vertical direction ;
A lifting device for moving the holding part up and down;
A sealing device for an ultra-high pressure mercury lamp, comprising: a rotation driving device that rotates the quartz glass tube held by the holding portion around a central axis thereof.

Comprising a water tank for immersing a part of the pre-Symbol quartz glass tube, the burner near the top of the water tank is arranged, the sealing device of the ultra-high pressure mercury lamp according to claim 4.

Wherein the plurality of burners you face each other across said quartz glass tube which is held by the holding portion, the sealing device of the ultra-high pressure mercury lamp according to claim 4.