JP4570988B2 - 発光管の製造方法、発光管および蛍光ランプ - Google Patents

Description

本発明は、発光管の製造方法、発光管および前記発光管を備えた蛍光ランプに関する。

近年、照明分野において、省エネ・省資源光源として種々のコンパクト形蛍光ランプ（以下、単に蛍光ランプ）が開発されている。その一例として、未だ実用化はされていないが、二重渦巻形の放電路を有する外観視略円盤形状の発光管を備えた蛍光ランプ（以下、渦巻形蛍光ランプ）が提案されている。このような渦巻形蛍光ランプは、従来の環形蛍光ランプに比べてコンパクトであり、かつ特性面においても被照射面が円形となる好ましい配光分布を有する。

従来の渦巻形蛍光ランプの製造方法における発光管本体作製工程では、まず、軟化させたガラス管を、略円錐体形状の成形治具の錘面に沿って二重螺旋状に巻き付けて外観視略円錐体形状の中間体を作製し（例えば、特許文献１および２に開示されている方法による。）、次に、前記中間体を、軟化点以下の温度下で圧力を加えて外観視略円盤形状に変形させて発光管本体を作製している。

ところで、図１１に示すように、渦巻形蛍光ランプをコンパクトにし、かつ発光面の輝度むらを少なくするためには、発光管本体５００の巻層部５１０の隣接する管同士の距離Ｇｂが均一かつ比較的短いことが好ましい。そこで、前記発光管本体作製工程において、ガラス管は成形治具に均一かつ比較的短い巻ピッチで巻き付けられる。
一方、発光管本体５００の端部５２０ａ，５２０ｂに電極を封着する際のバーナー等の熱によって、隣接する巻層部５１０までもが軟化・変形しないように、前記端部５２０ａ，５２０ｂと巻層部５１０との距離Ｇｅは、所定の長さ以上にしておく必要がある。また、端部５２０ａ，５２０ｂに口金を取り付けるためにも、距離Ｇｅは所定の長さ以上にしておく必要がある。なお、上述した巻層部５１０の軟化・変形は、バーナー等の火力を弱めることによって防止することができるが、その場合、加熱不十分となり封着部分にクラックやリーク等の封着不良が発生し、電極封着工程の良品歩留が低下するおそれがある。

そこで、従来、発光管本体作製工程後に、巻層部５１０における端部５２０ａ，５２０ｂ付近の所定位置を、バーナー５３０ａ，５３０ｂ等によって加熱・軟化させ、前記端部５２０ａ，５２０ｂが仮想線で示す位置から実線で示す位置まで移動するよう外方へ曲げて、距離Ｇｅを長くする再加工を行っている。
ドイツ特許８６０６７５号 ドイツ特許８７１９２７号

ところが、前記再加工は、加熱、成形、冷却等の各ステップを含んだ比較的時間のかかる工程を有するため、蛍光ランプの製造コストが増大する。また、再加工すると、成形治具を用いて滑らかな二重渦巻状に巻いた発光管本体５００にゆがみが生じ、蛍光ランプの外観が損なわれる。
本発明は、上記した課題に鑑み、製造コストが安く、外観の良好な蛍光ランプを製造可能な発光管の製造方法を提供することを主たる目的とする。本発明の他の目的は、そのような製造コストが安く外観の良好な発光管および蛍光ランプを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明に係る発光管の製造方法は、軟化させたガラス管の中央部を略円錐体形状の成形治具の頂部に掛止し、前記中央部よりも端部側の部分をそれぞれ前記成形治具の錘面に沿って巻き付けて、前記ガラス管を外観視略円錐体形状に成形する第１の工程と、前記外観視略円錐体形状に成形したガラス管を、前記中央部と前記ガラス管の端部との間の巻層部の管軸が略一平面内に含まれる外観視略円盤形状に変形させる第２の工程とを含む発光管の製造方法であって、前記第１の工程において、前記巻層部の少なくとも前記中央部側の領域における隣接する管同士の前記平面と平行な方向における距離Ｇｂ１を略一定に保ち、前記ガラス管の端部と前記端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ１を前記距離Ｇｂ１よりも長く保つように、前記成形治具に前記ガラス管を巻き付けることを特徴とする。

請求項２記載の本発明に係る発光管の製造方法は、請求項１記載の発光管の製造方法において、前記成形治具の錘面には、前記ガラス管の巻き付け経路に沿って誘導溝が形成されており、前記誘導溝は、前記ガラス管の巻層部の少なくとも中央部側に対応する領域の巻ピッチＤｐｏが略均一で、前記ガラス管の端部に対応する領域の巻ピッチＤｐｅとしたとき前記巻ピッチＤｐｅの寸法は前記巻ピッチＤｐｏよりも長いことを特徴とする。

請求項３記載の本発明に係る発光管の製造方法は、請求項１または２記載の発光管の製造方法において、前記巻ピッチＤｐｏが０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、前記巻ピッチＤｐｅが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項４記載の本発明に係る発光管の製造方法は、請求項１から３のいずれかに記載の発光管の製造方法において、前記外観視略円盤形状のガラス管の端部に電極を封着する第３の工程と、前記第３の工程後、前記ガラス管の巻層部における前記端部付近の所定範囲を、前記端部が前記巻層部側に近づくように曲げ加工する第４の工程とを含むことを特徴とする。

請求項５記載の本発明に係る発光管の製造方法は、請求項４記載の発光管の製造方法において、前記第４工程後の前記ガラス管の端部と前記端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ２が０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満であることを特徴とする。
請求項６記載の本発明に係る発光管は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光管の製造方法により製造された発光管であって、前記外観視略円錐体形状のガラス管は、前記巻層部の隣接する管同士の前記平面と平行な方向における距離Ｇｂ１が略均一で、前記端部とその端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ１が前記距離Ｇｂ１よりも長い構成を有する。

請求項７記載の本発明に係る発光管は、請求項６記載の発光管において、前記距離Ｇｂ１が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、前記距離Ｇｅ１が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である構成を有する。
請求項８記載の本発明に係る発光管は、請求項６または７記載の発光管において、前記ガラス管の端部に電極を封着後、前記ガラス管の巻層部における端部付近の所定範囲を曲げ加工することにより、前記端部を前記巻層部側に近づけてなる構成を有する。

請求項９記載の本発明に係る発光管は、請求項８記載の発光管において、前記ガラス管の端部と前記端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ２が０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満である構成を有する。
請求項１０記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項６から９のいずれか１項に記載の発光管を備えている構成を有する。

本発明の発光管の製造方法は、軟化させたガラス管を成形治具に巻き付けて外観視略円錐体形状に成形する第１の工程において、距離Ｇｂ１を略一定に保ち、かつ、距離Ｇｅ１を前記距離Ｇｂ１よりも長く保つように、成形治具にガラス管を巻き付けるため、前記ガラス管の成形後に前記距離Ｇｅ１を長くする再加工が不要である。したがって、発光管および蛍光ランプの製造コストを削減することができ、また、ゆがみの少ない外観の良好な発光管および蛍光ランプを製造することができる。

また、成形後のガラス管の距離Ｇｅ１が距離Ｇｂ１よりも長いため、電極封着工程において前記ガラス管の端部を加熱し易く、封着部分にクラックやリーク等の封着不良が発生し難い。したがって、電極封着工程における良品歩留が良い。例えば、管入力２５Ｗの渦巻形蛍光ランプの発光管を製造する場合、従来の製造方法では、再加工を行わずに電極を封着しようとすると良品歩留が約８７％であったのに対し、本発明に係る製造方法の場合、同様に再加工を行わずに電極を封着しても良品歩留が最高９９．３％に到達した。そして、このようにして製造された発光管を備えた蛍光ランプは、使用開始後も封着部分にクラックやリーク等が発生せず、光束が２３００ｌｍ、ランプ効率が９２ｌｍ／Ｗ、定格寿命が約１００００時間以上という優れたランプ特性を発揮した。

本発明の発光管の製造方法において、成形治具の錘面に、巻ピッチＤｐｏが略均一かつ巻ピッチＤｐｅが前記巻ピッチＤｐｏよりも長い誘導溝が、ガラス管の巻き付け経路に沿って形成されている場合は、前記誘導溝に沿ってガラス管を巻き付けるだけの簡単な作業で前記ガラス管の成形を行うことができる。
また、巻き付けたガラス管が誘導溝に嵌まり込むため、前記ガラス管の巻き付け時や巻き付け後に、前記ガラス管が巻き付け経路からずれ動くことが少ない。したがって、精度良く前記ガラス管を成形することができる。

本発明の発光管の製造方法において、巻ピッチＤｐｏを０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、巻ピッチＤｐｅを３ｍｍ以上１０ｍｍ以下にした場合は、よりコンパクトで輝度むらの少ない発光管を製造することができる。
本発明の発光管の製造方法において、電極を封着後、前記ガラス管の巻層部における端部付近の所定範囲を前記端部が前記巻層部側に近づくように曲げ加工することによって、従来の製造方法では封着不良が発生するため製造が困難とされていた距離Ｇｅの比較的短い発光管を、従来の発光管と同程度のひずみの範囲で製造することができる。

これに対し、従来の製造方法によって距離Ｇｅの比較的短い発光管を製造しようとした場合、一旦曲げ加工により距離Ｇｅを長くし、電極を封着した後で再度曲げ加工により前記距離Ｇｅを短く戻さなければならず、二度の曲げ加工が行われることによってゆがみが酷くなり発光管の外観が著しく損なわれるため、本発明の製造方法に及ぶものではない。
本発明の発光管の製造方法において、距離Ｇｅ２を０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満にした場合は、発光管全体に亘ってガラス管同士の距離を略均一にすることができ、より外観の良好な発光管を製造することができる。

本発明の発光管および前記発光管を備えた蛍光ランプは、上述したように、製造コストが安く外観が良好である。

以下、本発明の実施の形態に係る発光管の製造方法、発光管および蛍光ランプについて、図面を参照しながら説明する。
（発光管および蛍光ランプの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る蛍光ランプを示す図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態にかかる蛍光ランプ１は、本発明の一実施形態にかかる発光管１０と、前記発光管１０の両端部に取り付けられた口金２０ａ，２０ｂとを備える管入力２５Ｗの渦巻形蛍光ランプであって、店舗・住宅照明等の天井直付ダウンライト用、ウオールライト用等として用いられる。蛍光ランプ１は、口金２０ａ，２０ｂを介して灯具（不図示）に取り付けられ、前記灯具に設けられた高周波専用の電子安定器によって点灯される。なお、蛍光ランプ１は、上記構成に限定されるものではなく、例えば口金２０ａ，２０ｂを備えていなくてもよい。

図２は、発光管を示す図であって、図２（ａ）は一部破断平面図、図２（ｂ）は正面図である。図３も同じく、発光管を示す図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。
図２に示すように、発光管１０は、外観視略円盤形状であって、最大外囲径は１５０ｍｍである。前記発光管１０は、外観視略円盤形状の発光管本体１００と、前記発光管本体１００の両端部１１０ａ，１１０ｂに封着された電極２００ａ．２００ｂとを備える。発光管１０の外径は９ｍｍ、内径は７．４ｍｍ、管全長は９００ｍｍ、電極２００間距離は８００ｍｍ、管壁負荷は約０．１８Ｗ／ｃｍ^２である。

なお、発光管１０は上記構成に限定されるものではないが、蛍光ランプ１をコンパクトにするためには、前記発光管１０の管内径が３〜２０ｍｍの範囲であることが好ましく、その場合には管入力が６〜８０Ｗの範囲であることが好ましい。例えば、管入力８〜４０Ｗの蛍光ランプの場合、発光管１０の管外径が８〜１４ｍｍ、管内径が６〜１２ｍｍ、管壁負荷が０．１４〜０．２２Ｗ／ｃｍ^２であることが好ましい。また、管入力４０〜１００Ｗの光ワットタイプの蛍光ランプの場合、管内径が１２〜１６ｍｍであることが好ましい。

発光管本体１００は、例えばバリウム・ストロンチウムシリケートガラス（軟化点６７５℃の軟質ガラス）で形成された断面略円形のガラス管を二重渦巻状に成形したものであって、図３に示すように、発光管本体１００の管軸１０１が、後述する直線Ａの周りを二重渦巻状に旋回している。
また、発光管本体１００の管軸１０１は、直線Ａと略直交する一平面内に含まれている。なお、発光管本体１００の管軸１０１は、全長に亘り一平面内に含まれている必要はなく、後述する巻層部１３０の管軸が少なくとも略一平面内に含まれていれば良い。

ここで、巻層部１３０の管軸が略同一平面内に含まれていれば良いとは、前記巻層部１３０の管軸の一部が前記平面内に含まれていなくても良いことを意味し、言い換えれば、前記巻層部１３０の管軸が完全に同一平面内に含まれていなくても、発光管本体１００全体として外観視略円盤形状であれば良いことを意味する。但し、蛍光ランプ１が円形の好ましい発光面を得るためには、巻層部１３０の大部分の管軸が一平面内に含まれていることが好ましい。

発光管本体１００は、中央部１２０と、前記中央部１２０を挟んで対向する両端部１１０ａ，１１０ｂと、前記中央部１２０と前記両端部１１０ａ，１１０ｂとの間の部分で形成される巻層部１３０とからなる。具体的に説明すると、図３（ａ）に示すように、中央部１２０とは、発光管本体１００のうち斜線模様で示す領域を構成する部分であり、端部１１０ａ，１１０ｂとは、格子模様で示す領域を構成する部分であり、巻層部１３０とは、中央部１２０および端部１１０ａ，１１０ｂ以外の領域、すなわち模様のない領域を構成する部分である。

略円錐体形状の成形治具３２０（後述する）の頂に掛止される部分の周辺を中央部１２０とし、この中央部１２０は、発光管本体１００の管軸１０１の中間点付近に対応しており、二重渦巻の折り返し部分となっている。また、中央部１２０は、巻層部１３０よりも管外径の太くなった膨出部分１２１を有し、蛍光ランプ１の点灯時は前記膨出部分１２１が最冷点となる。なお、発光管１０の管内径が３〜１６ｍｍの蛍光ランプ１の場合、点灯時に膨出部分１２１の温度が４０〜５０℃になるように設計されていれば好適なランプ効率を得ることができる。

巻層部１３０は、約４周旋回している。なお、巻層部１３０は、必ずしも約４周旋回している必要はないが、２〜５周程度旋回していることが好ましい。
巻層部１３０の少なくとも中央部１２０側の領域における隣接する管同士の隙間において、前記隙間の発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と平行な方向、すなわち直線Ａと略直交する方向における距離Ｇｂ２は略均一であり、２ｍｍである。なお、蛍光ランプ１をコンパクトにし、かつ発光面の色むらを少なくするためには、距離Ｇｂ２は０．５〜２ｍｍの範囲であることが好ましい。

一方、巻層部１３０の端部１１０ａ，１１０ｂに近い領域における隣接する管同士の隙間において、前記隙間の発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と平行な方向、すなわち直線Ａと略直交する方向における距離は、前記端部１１０ａ，１１０ｂに近づく程長くなっている。
具体的には、図２（ａ）に示すように、端部１１０ａ，１１０ｂから管軸１０１に沿って中央部１２０側へ１／４周分旋回した位置Ｐ１を境に、前記位置Ｐ１よりも前記中央部１２０側は管同士の距離Ｇｂ２が略均一であり、前記位置Ｐ１よりも前記端部１１０ａ，１１０ｂ側は前記端部１１０ａ，１１０ｂに近づく程管同士の距離が長くなっている。なお、位置Ｐ１と中央部１２０とを結ぶ直線Ｌ１と、端部１１０ａ，１１０ｂと前記中央部１２０とを結ぶ直線Ｌ２とは、約９０°の角度で交差、すなわち略直交している。

端部１１０ａ，１１０ｂは、電極封着工程においてバーナー等により加熱される部分、または、口金２０ａ，２０ｂ内に収納される部分を意味する。端部１１０ａ，１１０ｂと前記端部１１０ａ，１１０ｂに隣接する管との隙間において、前記隙間の発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と平行な方向、すなわち直線Ａと略直交する方向における距離Ｇｅ２は、距離Ｇｂ２よりも長い５ｍｍである。

なお、距離Ｇｅは３〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。距離Ｇｅ２が３ｍｍ以上であると、電極封着工程において管端部１１０ａ，１１０ｂをバーナー等で加熱し易い。したがって、封着部分のクラックやリーク等の不良発生を防止することができ、良品歩留まりを向上させることができる。また、発光管１０に口金２０ａ，２０ｂを取り付け易い。

一方、距離Ｇｅ２が１０ｍｍを超えると、加工の困難性を招いたり、形状的にも所望の外観形状から逸脱した形状となって商品価値が低下したりすることから基本的に好ましくない。但し、蛍光ランプ１の形状や大きさ次第では、距離Ｇｂが１０ｍｍを超えても上記不都合が生じない場合がある。
発光管本体１００は、上記構成に限定されるものではない。例えば、発光管本体１００は、円弧状に旋回する二重渦巻状である以外に、多角形状に旋回する二重渦巻状であっても良い。また、発光管本体１００の断面形状は略円形に限定されず、例えば、略楕円形や略多角形であっても良い。

電極２００ａ，２００ｂは、タングステン製のフィラメントコイル２０１ａ，２０１ｂと一対のリード線２０２ａ，２０２ｂとを備える。電極２００ａ，２００ｂは、ビーズガラスマウント方式により、フィラメントコイル２０１ａ，２０１ｂが発光管本体１００内部に収容された状態で、前記発光管本体１００の端部１１０ａ，１１０ｂに気密封着されている。

また、発光管本体１００の一方の端部１１０ａには、発光管１０内のエアの排気や前記発光管１０への希ガスの封入に用いられる排気管１４０が、先端部が封着された状態で気密封着されている。
発光管１０の内面には蛍光体層（不図示）が形成され、前記発光管１０の内部には水銀１５０および希ガス（不図示）が封入されている。

蛍光体層は、赤色蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）、緑色蛍光体（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ）および青色蛍光体（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ）からなる希土類蛍光体で形成されている。なお、蛍光体層は、上記構成に限定されず、公知の希土類の蛍光体で形成されていれば良い。
水銀１５０は、発光管本体１００内に水銀単体の形態で５ｍｇ封入されている。なお、水銀１５０の封入形態は、前記水銀単体の形態に限定されず、例えば亜鉛水銀や錫水銀の形態、或いはビスマス・インジウム水銀等のアマルガムの形態であっても良い。つまり、蛍光ランプ１を点灯させた際に、発光管１０内の水銀の蒸気圧特性が、水銀単体で用いたときの蒸気圧特性とほぼ同じになれば良い。

緩衝ガスは、アルゴン（Ａｒ）であって、発光管本体１００内に封入圧が約４００Ｐａとなるよう封入されている。なお、緩衝ガスは、前記アルゴンに限定されず、ネオン（Ｎｅ）やクリプトン（Ｋｒ）、或いはアルゴン、ネオンおよびクリプトンを所定の比率で混合させた混合ガスでも良い。
口金２０ａ，２０ｂは、電極２００ａ，２００ｂのリード線２０２ａ，２０２ｂに接続された一対の電源接続端子ピン２１ａ，２１ｂを備えており、前記口金２０ａ，２０ｂと前記電極２００ａ，２００ｂとは、前記電源接続端子ピン２１ａ，２１ｂおよび前記リード線２０２ａ，２０２ｂを介して電気的に接続されている。なお、口金２０ａ，２０ｂは、例えば、接着剤により発光管１０の端部１１０ａ，１１０ｂに固着されている。

（発光管の製造方法）
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプ１の製造方法について図面を用いて説明する。本発明の実施の形態に係る発光管１０の製造方法は、発光管本体１００の作製に係る工程に特徴を有し、他の工程は従来技術に準ずるものであるため、前記発光管本体１００の作製に係る工程のみを詳細に説明し、他の工程についてはその説明を省略するか簡略するに留める。

１．全体の流れ
最初に、発光管１０の製造方法の全体の流れについて簡単に説明する。
図４は、発光管本体の作製工程を説明するための図であって、図４（ａ）は前記発光管本体の作製に使用されるガラス管を示す図、図４（ｂ）は中間体を示す図、図４（ｃ）は発光管本体を示す図である。

図５は、成形工程を説明するための図であって、図５（ａ）は成形治具を駆動装置に取り付けるステップを示す図、図５（ｂ）は前記成形治具にガラス管を巻き付けるステップを示す図、図５（ｃ）は前記成形治具からガラス管を外すステップを示す図である。
図６は、変形工程を説明するための図であって、図６（ａ）は中間体を変形装置に設置するステップを示す図、図６（ｂ）は前記中間体を加熱するステップを示す図、図６（ｃ）は前記中間体に圧力を加え変形させるステップを示す図である。

図７は、電極封着工程を説明する図であって、図７（ａ）は発光管本体の端部に電極および排気管を配置するステップを示す図、図７（ｂ）はピンチブロックで前記発光管本体の端部を封着するステップを示す図である。
発光管本体１００の作製においては、まず、第１の工程としての成形工程でガラス管３００から中間体３１０を作製する。成形工程では、図４（ａ）に示すような直管状のガラス管３００を用意し、前記ガラス管３００を加熱により軟化させ、後述する成形治具３２０の錐面に巻き付けて、図４（ｂ）に示すような二重螺旋状の管軸を有する外観視略円錐体形状の中間体３１０を作製する。なお、中間体３１０は、成形後のガラス管から後述する除去部３０４ａ，３０４ｂを除去した状態をいう。

次に、蛍光体層形成工程を行う。蛍光体層形成工程では、中間体３１０の内面に蛍光体を塗布し、その後、前記中間体３１０を加熱して前記蛍光体を焼成する。
次に、第２の工程としての変形工程を行う。変形工程では、中間体３１０を再度加熱した後、圧力を加えて変形させ、外観視略円錐体形状から図４（ｃ）に示すような外観視略円盤形状に変形させる。なお、蛍光体層形成工程における蛍光体の焼成は、変形工程の熱を利用して行っても良い。これにより、生産効率の向上および製造コストの低減を図ることができる。

次に、電極封着工程を行う。図７（ａ），（ｂ）に示すように、電極封着工程では、発光管本体１００の端部１１０ａ，１１０ｂに電極２００ａ，２００ｂを封着する。具体的には、電極２００ａ，２００ｂと排気管１４０とが挿入された発光管本体１００の端部１１０ａ，１１０ｂを、発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と略直交する方向、すなわち直線Ａと同方向両側からバーナー等で加熱・軟化させ、さらに、前記同方向両側から封着用治具としての一対のピンチブロック３５０ａ，３５０ｂによって前記軟化箇所を圧壊封着する。図２（ａ），（ｂ）に示すように、圧壊封着された部分１１１ａ，１１１ｂは、前記平面と略平行な板状に形成される。

なお、距離Ｇｅ２が比較的長いため、電極２００ａ，２００ｂを発光管本体１００の端部１１０ａ，１１０ｂに封着する際の加熱によって、前記端部１１０ａ，１１０ｂに隣接する巻層部１３０が軟化・変形することがなく、容易に歩留の良い封着を行うことができる。
このようにして作製された発光管１０の端部に口金２０ａ，２０ｂが取り付けられ、蛍光ランプ１が完成する。

２．成形工程
以下に、成形工程について詳細に説明する。
発光管本体１００の作製に使用するガラス管３００は、外径が９ｍｍ、内径が７．４ｍｍ、全長１５００ｍｍであって、図４（ａ）に示すように、前記発光管本体１００の中央部１２０となる中央部３０１と、前記発光管本体１００の巻層部１３０となる巻層部３０２ａ，３０２ｂと、前記発光管本体１００の端部１１０ａ，１１０ｂとなる端部３０３ａ，３０３ｂと、中間体３１０に成形後に除去される除去部３０４ａ，３０４ｂとからなる。

図８は、成形治具を示す図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図である。ガラス管３００は、図８に示すような成形治具３２０を用いて、外観視略円錐形状の中間体３１０に成形される。
成形治具３２０は、外観視略円錐体形状であって、頂部には一対の係止部３２１ａ，３２１ｂが設けられ、錘面には前記錘面を凹入させて誘導溝３２２が形成されている。なお、成形治具３２０は厳密な円錐形状である必要はないことは言うまでもなく、外観視略円錐形状であれば良い。

図８（ｂ）に示す直線Ａは、成形治具３２０が完全な円錐体であると仮想した場合において、前記仮想円錐体の頂点と底面中心とを結ぶ線であり、前記直線Ａが前記成形治具３２０の軸心となる。また、直線Ｂは、前記仮想円錐体の錐面の母線である。なお、直線Ａと直線Ｂとのなす角度αは例えば約５３°であるが、前記角度αは約５３°に限定されない。

本発明における成形治具の錐面とは、本実施の形態に係る成形治具３２０のように錘面に誘導溝３２２が形成されているため錘面が実際には存在しない場合、前記仮想円錐体の錐面を意味する。前記誘導溝３２２等が形成されておらず錘面が実際に存在する場合、前記存在する錘面を意味する。
係止部３２１ａ，３２１ｂは、ガラス管３００を成形治具３２０に巻き付ける際に、前記ガラス管３００の中央部３０１を固定するためのものであって、前記係止部３２１ａ，３２１ｂ間に前記ガラス管３００の中央部３０１が配置される。

誘導溝３２２は、成形治具３２０の錘面に、ガラス管３００の巻き付け経路に沿って形成されている。具体的には、係止部３２１ａ，３２１ｂ間を折り返し点として、成形治具３２０の頂部から裾部までに亘って、直線Ａを回転軸として二重螺旋状に形成されている。
図８（ｂ）に示すように、誘導溝３２２は、断面が略Ｌ字形であって、直線Ａと平行を保ちながら螺旋状に旋回する当接面３２３を有する。ガラス管３００は、当接面３２３に前記ガラス管３００の直線Ａ側を当接させるようにして巻き付けられる。なお、誘導溝３２２の断面形状は略Ｌ字形に限定されず、例えばガラス管３００の形状に合わせた曲率を有する円弧形であっても良い。

誘導溝３２２は、錘面の一部を凹入させて形成する以外に、前記錘面の一部に凸部を設けて形成しても良い。また、誘導溝３２２は、必ずしも全体に亘って連続している必要はなく、例えば一定の間隔を空けて断続的に連なっているなど一部に不連続な部分があっても良い。さらに、錐面には必ずしも誘導溝３２２が形成されている必要もなく、凹凸のない平らな錘面であっても良い。

誘導溝３２２は、ガラス管３００の巻層部３０２ａ，３０２ｂの少なくとも中央部３０１側に対応する領域の巻ピッチＤｐｏが略均一であって、１１ｍｍである。一方、ガラス管３００の端部３０３ａ，３０３ｂに対応する領域の巻ピッチＤｐｅ、すなわち誘導溝３２２の端部３２４ａ，３２４ｂの巻ピッチは、１４ｍｍである。したがって、図８（ｂ）に示すように、巻ピッチＤｐｅの寸法は、巻ピッチＤｐｏよりも幅Ｗ分（３ｍｍ）だけ長い。

ここで、ガラス管３００の巻層部３０２ａ，３０２ｂの少なくとも中央部３０１側に対応する領域とは、具体的には、前記巻層部３０２ａ，３０２ｂに対応する領域のうちの、誘導溝３２２の端部３２４ａ，３２４ｂから中間部３２５側へ１／４周分旋回した位置Ｐ２よりも前記誘導溝３２２の前記中間部２３５側である。なお、図８（ａ）に示すように、位置Ｐ２と中間部３２５とを結ぶ直線Ｌ３と、端部３２４ａ，３２４ｂと前記中間部３２５とを結ぶ直線Ｌ４とは約９０°の角度で交差すなわち略直交している。

誘導溝３２２の位置Ｐ２における巻ピッチ（巻ピッチＤｐｏ）は１１ｍｍであるが、前記誘導溝３２２の巻ピッチは、前記位置Ｐ２から徐々に広がり始め、端部３２４ａ，３２４ｂ側へ１／４周分旋回する間に幅Ｗ分だけ長くなる。したがって、誘導溝３２２の端部３２４ａ，３２４ｂの巻ピッチ（巻ピッチＤｐｅ）は１４ｍｍになる。
本実施の形態に係る成形治具３２０において、誘導溝３２２の巻ピッチとは、図８（ｂ）に示すように、巻層する誘導溝３２２の当接面３２３間の距離である。巻ピッチを当接面３２３間の距離で規定しているのは、前記当接面３２３に当接させるようにしてガラス管１００を成形治具３２０に巻き付けるからであり、前記当接面３２３間の距離によって前記ガラス管３００の巻ピッチが定まるからである。なお、巻ピッチは、必ずしも当接面３２３間の距離で規定される必要はなく、ガラス管３００の巻ピッチが定まる部位間の距離であれば良い。

前記ガラス管３００の中央部３０１を前記成形治具３２０の頂部に掛止し、前記中央部１２０よりも端部側の部分、すなわち前記ガラス管３００の巻層部３０２ａ，３０２ｂおよび端部３０３ａ，３０３ｂを前記成形治具３２０の錘面に沿って二重螺旋状に巻き付けることによって、前記ガラス管３００を中間体３１０の形状に成形することができる。
図５（ａ）に示すように、成形治具３２０は、駆動装置（不図示）の回転軸３４０に取り付けられる。成形治具３２０の軸心（直線Ａ）と回転軸３４０の軸心とは一致しており、図５ではこれらをまとめて直線Ａとして示す。

中間体３１０の作製においては、まず、ガラス管３００の中央部３０１、巻層部３０２ａ，３０２ｂ、端部３０３ａ，３０３ｂを、加熱炉等で例えば約７８０℃に加熱し軟化させる。そして、ガラス管３００の中央部３０１を、成形治具３２０の係止部３２１ａ，３２１ｂ間に挿入し、図５の（ｂ）に示すように、ガラス管３００の両端を移動可能に保持した状態で、駆動装置を駆動させて、成形治具３２０を図５の（ｂ）に示す矢印Ｃの方向に回転させながら上昇させる。

これにより、ガラス管３００の中央部３０１が係止部３２１ａ，３２１ｂ間に係止され、巻層部３０２ａ，３０２ｂが成形治具３２０の誘導溝３２２に沿って巻き上げられる。なお、巻き上げる際に、ガラス管３００が潰れて変形しないように、前記ガラス管３００内に圧力制御されたエア、窒素、アルゴン等のガスが吹き込まれている。
成形治具３２０への巻き付けが終了し、ガラス管３００の温度が下がってガラスが硬化した後、図５の（ｃ）に示すように、硬化したガラス管３００を成形治具３２０から取り外す。そして、取り外したガラス管３００から除去部３０４ａ，３０４ｂを除去して中間体３１０を完成させる。

図９は、中間体を示す図であって、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は一部破断正面図である。
図９に示すように、中間体３１０は、中央部３１２と、両端部３１１ａ，３１１ｂと、前記中央部３１２と前記両端部３１１ａ，３１１ｂとの間の部分で形成される巻層部３１３とからなる。中間体３１０は、管軸が二重螺旋状になるように形成された外観視略円錐体形状である。

中央部３１２は、発光管本体１００の中央部１２０に対応する部分であって、二重螺旋の折り返し部分となっている。また、中央部３１２は、巻層部３１３および端部３１１ａ，３１１ｂよりも管外径の太くなった突出部３１４を有しており、前記突出部３１４が発光管１０の膨出部１２１となる。前記突出部３１４は、中間体３１０の頂部を局所的に軟化させて、中間体３１０内の圧力を高めることにより形成される。なお、この突出部３１４は、成形治具３２０の円錐面に沿ってガラス管３００を巻き付けた直後に形成しても良く、前記成形治具３２０から取り外した後に形成しても良い。

図９（ｂ）に示すように、巻層部３１３の少なくとも中央部３１２側の領域における隣接する管同士の隙間において、前記隙間の発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と平行な方向、すなわち直線Ａと略直交する方向における距離Ｇｂ１は略均一であり、２ｍｍである。一方、巻層部３１３の端部３１１ａ，３１１ｂに近い領域における隣接する管同士の隙間に関して、前記隙間の発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と平行な方向、すなわち直線Ａと略直交する方向における距離は、前記端部３１１ａ，３１１ｂに近づく程長くなっている。

具体的には、端部３１１ａ，３１１ｂから管軸に沿って中央部３１２側へ１／４周分旋回させた位置Ｐ３よりも前記中央部３１２側では管同士の距離が略均一であり、前記位置Ｐ３よりも前記端部３１１ａ，３１１ｂ側では前記端部３１１ａ，３１１ｂに近づく程管同士の距離が長くなっている。なお、位置Ｐ３と中央部３１２とを結ぶ直線Ｌ５と、端部３１１ａ，３１１ｂと前記中央部３１２とを結ぶ直線Ｌ６とは約９０°の角度で交差すなわち略直交している。

端部３１１ａ，３１１ｂは、電極封着工程においてバーナー等により加熱される部分、または、口金２０ａ，２０ｂ内に収納される部分を意味する。端部３１１ａ，３１１ｂと前記端部３１１ａ，３１１ｂに隣接する管との隙間について、前記隙間の発光管本体１００の管軸１０１が含まれる平面と平行な方向、すなわち直線Ａと略直交する方向における距離Ｇｅ１は、距離Ｇｂ１よりも長い５ｍｍである。

なお、中間体３１０の外観形状は、円錐体形状に限定されず、例えば、外観視略円錐体形状の多角錐体形状であっても良い。
３．変形工程
以下に、変形工程について詳細に説明する。
図６に示すように、変形装置３４０を用いて中間体３１０から発光管本体１００を作製する。変形装置３４０は、可動板３４１、固定板３４２、複数のガイド棒３４３および複数の規制部材３４４を備える。

可動板３４１および固定板３４２は、例えばステンレス鋼製であって、中間体３１０挟んで上下に対向配置される。可動板３４１は、固定板３４２に対して略平行な状態を保ちながら上下に移動可能である。また、可動板３４１には、中間体３１０の突出部３１４が収まるような貫通孔３４５が、前記可動板３４１の略中央に形成されている。
ガイド棒３４３は、固定板３４２の上面に立設され、可動板３４１の孔部（不図示）を貫通している。規制部材３４４は、固定板３４２の上面の四隅に配置されており、可動板３４１が前記固定板３４２に近づき過ぎるのを規制する。

変形工程においては、まず、図６（ａ）に示すように、中間体３１０を可動板３４１と固定板３４２との間に配置する。中間体３１０は、固定板３４２の上面の略中央であって、前記中間体３１０の突出部３１４が可動板３４１の貫通孔３４５の真下となる位置に配置されている。このとき、可動板３４１における貫通孔３４５の周辺は、中間体３１０の巻層部３１３の上面側に当接している。

次に、可動板３４１を中間体３１０の巻層部３１２に当接させた状態で、図６の（ｂ）に示すように、前記中間体３１０の外周面の温度が例えば約６２０℃になるよう加熱する。なお、６２０℃は、中間体３１０の内面に塗布されている蛍光体を焼成可能な温度であって、これにより、中間体３１０の内面に蛍光体層が焼成される。
なお、加熱温度は６２０℃に限定されないが、ガラス（軟質ガラス）の軟化点（６７５℃）よりも低く設定されていることが好ましい。中間体３１０の温度が軟化点以上になると、ガラスが自重で変形するため前記中間体３１０の形状の保持が困難となる。また、ガラスの軟化点付近まで温度を上げると、中間体３１０の内面に形成された蛍光体層が剥離し始める等の不具合も生じる。

中間体３１０の外周面の温度が約６２０℃になると、中間体３１０は塑性変形可能となり、可動板３４１が自重により下降し始める。つまり、中間体３１０が上下方向に圧縮され変形し始める。なお、可動板３４１の下降は、前記可動板３４１が規制部材３４４に当接すると止まる。
図６の（ｃ）に示すように、可動板３４１が規制部材３４４に当接した状態になると、中間体３１０の発光管本体１００への変形が完了する。

（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を実施することができる。
図１０は、変形例に係る蛍光ランプを示す図であって、図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は正面図である。図１０に示すように、変形例に係る蛍光ランプ４００は、発光管４１０と、前記発光管４１０の両端部に取り付けられた口金４２０ａ，４２０ｂとを備えている。

発光管４１０は、上記本実施の形態に係る蛍光ランプ１の発光管１０を再加工したものであって、管軸４３４が直線Ａの周りを二重渦巻状に旋回し、かつ、前記管軸４３４が前記直線Ａと略直交する一平面内にほぼ含まれるように成形された外観視略円盤形状の発光管本体４３０を備える。発光管本体４３０は、中央部４３２と、前記中央部４３２を挟んで対向する両端部４３１ａ，４３１ｂと、前記中央部４３２と前記両端部４３１ａ，４３１ｂとの間の部分で形成される巻層部４３３とからなる。

変形例に係る蛍光ランプ４００は、発光管本体４３０の端部４３１ａ，４３１ｂに電極（不図示）を封着後、前記発光管本体４３０の巻層部４３３における端部４３１ａ，４３１ｂ付近の所定位置を、バーナー４４０ａ，４４０ｂ等によって加熱・軟化させ、前記端部４３１ａ，４３１ｂを中央部４３２側へ近づける曲げ加工によって、距離Ｇｅ２が距離Ｇｂ２とほぼ同じ長さとなっている。

口金４２０ａ，４２０ｂは、それぞれ一対の電源接続端子ピン４２１ａ，４２１ｂを備えている。また、口金４２０ａ，４２０ｂは、発光管本体４３０の中央部４３２側が開放しており、前記発光管本体４３０の端部４３１ａ，４３１ｂが前記開放した部分から露見している。このように、口金４２０ａ，４２０ｂは、発光管本体４３０の中央部４３２側が開放しているため、距離Ｇｅ２が短くても前記口金４２０ａ，４２０ｂが巻層部４３３に当たることがない。

発光管本体４３０の端部４３１ａ，４３１ｂと巻層部４３３との距離Ｇｅ２は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満であることが好ましい。距離Ｇｅ２が０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満であると、蛍光ランプ１をコンパクトにし、かつ発光面の色むらを少なくすることができる。特に、距離Ｇｅが３ｍｍ未満であると、前記距離Ｇｅを距離Ｇｂ２と同じ位の長さにすることができ、蛍光ランプ４００の外観を良好にすることができる。

本発明の発光管の製造方法は、二重渦巻状の管軸が略一平面内に含まれるように成形された外観視略円盤形状の発光管、および、前記発光管を備えた蛍光ランプの製造に利用できる。

本発明の一実施形態に係る蛍光ランプを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図 発光管を示す図であって、（ａ）は一部破断平面図、（ｂ）は正面図 発光管を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図 発光管本体作製工程を説明するための図であって、図４（ａ）は発光管本体の作製に使用されるガラス管を示す図、図４（ｂ）は中間体を示す図、図４（ｃ）は発光管本体を示す図 成形工程を説明するための図であって、図５（ａ）は成形治具を駆動装置に取り付けるステップを示す図、図５（ｂ）は成形治具にガラス管を巻き付けるステップを示す図、図５（ｃ）は成形治具からガラス管を外すステップを示す図 変形工程を説明するための図であって、図６（ａ）は中間体を変形装置に設置するステップを示す図、図６（ｂ）は中間体を加熱するステップを示す図、図６（ｃ）は中間体に圧力を加え変形させるステップを示す図 電極封着工程を説明する図であって、図７（ａ）は発光管本体の端部に電極および排気管を配置するステップを示す図、図７（ｂ）はピンチブロックで発光管本体の端部を封着するステップを示す図 成形治具を示す図であって、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図 発光管本体の中間体を示す図であって、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は一部破断正面図 変形例に係る蛍光ランプを示す図であって、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は正面図 従来の蛍光ランプの製造方法を説明するための図

符号の説明

１ 蛍光ランプ
１０ 発光管
３００ ガラス管
３０１ａ，３０１ｂ 端部
３０２ 中央部
３０３ 巻層部
３２０ 成形治具
３２２ 誘導溝

Claims (10)

1. 軟化させたガラス管の中央部を略円錐体形状の成形治具の頂部に掛止し、前記中央部よりも端部側の部分をそれぞれ前記成形治具の錘面に沿って巻き付けて、前記ガラス管を外観視略円錐体形状に成形する第１の工程と、
   前記外観視略円錐体形状に成形したガラス管を、前記中央部と前記ガラス管の端部との間の巻層部の管軸が略一平面内に含まれる外観視略円盤形状に変形させる第２の工程とを含む発光管の製造方法であって、
   前記第１の工程において、前記巻層部の少なくとも前記中央部側の領域における隣接する管同士の前記平面と平行な方向における距離Ｇｂ１を略一定に保ち、前記ガラス管の端部と前記端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ１を前記距離Ｇｂ１よりも長く保つように、前記成形治具に前記ガラス管を巻き付けることを特徴とする発光管の製造方法。
2. 前記成形治具の錘面には、前記ガラス管の巻き付け経路に沿って誘導溝が形成されており、
   前記誘導溝は、前記ガラス管の巻層部の少なくとも中央部側に対応する領域の巻ピッチＤｐｏが略均一で、前記ガラス管の端部に対応する領域の巻ピッチＤｐｅとしたとき前記巻ピッチＤｐｅの寸法は前記巻ピッチＤｐｏよりも長いことを特徴とする請求項１記載の発光管の製造方法。
3. 前記巻ピッチＤｐｏが０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、前記巻ピッチＤｐｅが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の発光管の製造方法。
4. 前記外観視略円盤形状のガラス管の端部に電極を封着する第３の工程と、
   前記第３の工程後、前記ガラス管の巻層部における前記端部付近の所定範囲を、前記端部が前記巻層部側に近づくように曲げ加工する第４の工程と
   を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光管の製造方法。
5. 前記第４工程後の前記ガラス管の端部と前記端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ２が０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満であることを特徴とする請求項４記載の発光管の製造方法。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の発光管の製造方法により製造された発光管であって、
   前記外観視略円錐体形状のガラス管は、前記巻層部の隣接する管同士の前記平面と平行な方向における距離Ｇｂ１が略均一で、前記端部とその端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ１が前記距離Ｇｂ１よりも長いことを特徴とする発光管。
7. 前記距離Ｇｂ１が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、前記距離Ｇｅ１が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の発光管。
8. 前記ガラス管の端部に電極を封着後、前記ガラス管の巻層部における端部付近の所定範囲を曲げ加工することにより、前記端部を前記巻層部側に近づけてなることを特徴とする請求項６または７に記載の発光管。
9. 前記ガラス管の端部と前記端部に隣接する管との前記平面と平行な方向における距離Ｇｅ２が０．５ｍｍ以上３ｍｍ未満であることを特徴とする請求項８記載の発光管。
10. 請求項６から９のいずれか１項に記載の発光管を備えていることを特徴とする蛍光ランプ。

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