JPH03108234A - 管球の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、管球の排気工程などに適用され、バルブ内部
をクリーニングする管球の製造方法に関する。

（従来の技術） ガラスや石英あるいはセラミックスからなるバルブに電
極やフィラメントを封着した管球においては、バルブの
内壁や電極あるいはリード線の表面が汚れていたり、不
純物が吸着されていたり、ガスや酸化層が形成されてい
たりするので、表面処理によりこれら不純物をクリーニ
ングする必要がある。

このようなりリーニング処理は管球製造過程の排気工程
時に行うことが多い。

従来においては、バルブをガスバーナや加熱炉で加熱す
ることにより管球のバルブ壁や管球の収容部品に付着あ
るいは吸蔵されている不純物を強制的に放出させたり（
ベーキング法）、電極に通電してこの電極を点灯させる
ことによりバルブ内部のガスを加熱して不純物を遊離さ
せる（フラッシング法）等の方法が採用されていた。

上記ベーキング法はバルブを外部から加熱するので、内
部の温度コントロールが難しく、熱歪を発生させたり、
クラックを発生させる等の不具合があり、また処理時間
が長く能率的でない。

フラッシング法は、電極への通電装置が複雑になり、そ
の電気接続作業も面倒であり、しかも電極近傍の温度が
他の場所に比べて上昇し易いので温度ばらつきが発生し
て、不純物を遊離させる機能が充分でなく、この場合も
能率がよくない。

このため、最近、バルブ内のガスにプラズマを発生させ
、このプラズマにより励起されたガス分子でバルブ壁お
よび管球内の部品に付着している不純物を遊離させ、こ
の遊離不純物を排出する方法が検討されている。

このようなプラズマを利用する方法は、マイクロ波をバ
ルブに印加すれば内部のガスがプラズマを発生するので
、装置が比較的簡単であり、また管内で全体に亘りプラ
ズマが発生するので不純物の遊離にばらつきがなく、効
率よくクリーニングできる等の利点がある。

しかしながら、現在までに検討されているプラズマによ
るクリーニング方法は、管球内部にアルゴンＡｒや窒素
Ｎ２等の不活性ガスを１〜２０Ｔ　ｏｒｒ封入し、外部
からマイクロ波を照射して管球内にプラズマを発生させ
、このプラズマにより励起された上記不活性ガスの分子
でバルブ壁および管球内の部品に付着している水、炭酸
ガスＣ０１０Ｈ基などの不純物を遊離させる。

次に、上記マイクロ波の照射を止めてプラズマを停止し
、管球を排気装置に連結して上記不純物を管球外に強制
的に排出する方法が採用されていた。

（発明が解決しようとする課Ｗｉ） しかしながら、このような方法は、不純物を遊離させる
工程と、不純物を管球外に排出する工程が別れているた
め、プラズマ化したガスの分子で叩き出された不純物は
遊離しても行く場所がなくて管球内に残存するので、再
度管壁や内部部品に付着し、クリーニング効果が低くな
る不具合がある。

また、プラズマ化した活性化エネルギーにより管球内の
圧力が上昇し、時間の経過とともに圧力上昇が進むので
プラズマ化し難くなるばかりでなく、この圧力上昇のた
めに不純物も出にくくなる。

このため連続したプラズマクリーニング処理が不可能と
なり、上記不純物を遊離させる工程と、不純物を管球外
に排出する工程とを複数回繰り返す必要があり、能率を
低下させる不具合がある。

繰り返し回数を少なくすると不純物が残り、ランプの諸
特性に悪影響を及ぼす欠点がある。

本発明は、プラズマによるクリーニングを効率よく行え
、作業時間の短縮および浄化性能の向上が可能になる管
球の製造方法を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、管球バルブにマイクロ波を与えてこのバルブ
内にプラズマを発生させ、このプラズマにより励起され
たガス分子でバルブ壁および管球内の部品に付着してい
る不純物を遊離させ、このプラズマ発生中に上記不純物
を管球外に排出するようにしたことを特徴とする。

（作　用） 本発明によれば、管球バルブ内にプラズマを発生させて
バルブ壁および管球内の部品に付着している不純物を遊
離させると同時にこの遊離された不純物を管球外に排出
するようにしたので、プラズマ化したガスの分子で叩き
出された不純物が遊離すると管球内に残存しなくなり、
再度管壁や内部部品に付着することはない。また、管球
内の圧力上昇がなくなるのでプラズマが継続して発生し
、かつ不純物の放出も連続してなされ、連続したプラズ
マクリーニング処理が可能となる。したがって、クリー
ニングを効率よく行え、作業時間の短縮および浄化性能
の向上が可能になる。

（実施例） 以下本発明について、第１図および第２図に示す第１の
実施例にもとづき説明する。

図において１はＵ字形に屈曲成形されたけい光ランプで
あり、Ｕ字形バルブ２の両端部には図示を省略するが電
極マウントを封装しであるとともに、内面にけい光体被
膜を形成しである。そして、上記バルブ２の両端部から
はバルブ２内に通じる排気管３．３が延長されている。

４はマイクロ波照射室であり、上記けい光ランプのバル
ブ２を収容できるようになっている。マイクロ波照射室
４は、導波管５を介してマイクロ波発信装置としてのマ
グネトロン６に連通されている。したがって、マグネト
ロン６で発生されたマイクロ波は導波管５を通じてマイ
クロ波照射室４に導かれ、このマイクロ波照射室４に収
容した上記けい光ランプのバルブ２に照射する。

上記排気管３．３は排気ヘッド１０に接続されている。

排気ヘッド１０はガス弁８と主排気弁９を備えており、
上記一方の排気管３はガス弁８に接続されているととも
に、他方の排気管３は排気弁９に接続されている。

ガス弁８は、それぞれ切換弁１１．１２を介して例えば
アルゴンＡｒや窒素Ｎ２な度からなるプラズマクリーニ
ングガスのボンベ１３およびアルゴンＡｒなどの封入ガ
スのボンベ１４に接続されている。

排気弁９は、それぞれ切換弁１５．１６を介して主排気
ポンプ１７および補助排気ポンプ１８に接続されている
。

なお、補助排気ポンプ１８の前方にはバルブ２内の圧力
を制御する圧力制御弁１９が設置されている。

このような構成の装置を用いてけい光ランプの内部を表
面処理してクリーニングする方法を説明する。

けい光ランプバルブ２をマイクロ波照射室４に収容する
とともに、排気管３．３をそれぞれガス弁８と排気弁９
に接続する。

この状態で、まず排気弁９と一方の切換弁１５を開いて
主排気ポンプ１７によりバルブ２内の空気を抜く。

次に、上記一方の切換弁１５を期し、ガス弁８および切
換弁１１を開いてプラズマクリーニングガスボンベ１３
から、例えばアルゴンＡ「や窒素Ｎ２などのプラズマ用
ガスをバルブ２内に供給する。

この時、排気弁９と他の切換弁１６を開いて補助排気ポ
ンプ１８から排気するようにし、かつ補助排気ポンプ１
８に設けた圧力制御弁１９により排気を制御してバルブ
２内の圧力が例えば１〜２０Ｔｏ　ｒ　ｒ程度となるよ
うに維持する。

この状態でマイクロ波発信装置としてのマグネトロン６
を作動させ、マイクロ波を導波管５を通じてマイクロ波
照射室４に導き、上記けい光ランプのバルブ２に照射す
る。

すると、バルブ２内でアルゴンＡｒや窒素Ｎ２などのク
リーニングガスがプラズマを発生し、このプラズマによ
り励起されたガス分子がバルブ壁面や電極あるいはリー
ド線などの管球内部品に付着している水、炭酸ガスＣｏ
、ＯＨ基などの不純物を叩き出して遊離させる。

この時、プラズマクリーニングガスボンベ１３からプラ
ズマ用ガスが供給し続けられているとともに、補助排気
ポンプ１８はバルブ２内のガスを引き出しているので、
遊離された不純物は補助排気ポンプ１８から強制的に排
除され、したがってバルブ２内は清浄なプラズマクリー
ニングガスと置換され続けられる。

したがって、叩き出された不純物が管球内に残存するこ
とはなく、管壁や内部部品に再び付着する不具合はなく
なる。

また、圧力制御弁１９が排気を制御してバルブ２内の圧
力を例えば１〜２０Ｔｏ　ｒ　ｒ程度のプラズマを発生
させるに適した圧力に保つので、バルブ２内の圧力上昇
が防止され、プラズマが継続して発生するとともに不純
物の遊離も円滑に保たれ、したがって、所定時間に亘り
連続したプラズマクリーニング処理が可能となる。

このことから、清浄能率が良く、作業性も向上し、不純
物の残存割合が少なくなるから、ランプの諸特性が向上
する。

このようなりリーニング処理が終了すると、切換弁１１
を閉じてプラズマクリーニングガスボンベ１３からのガ
ス供給を停止し、かつ切換弁１６を閉じて補助排気ポン
プ１８からの排気を止める。

そして、一方の切換弁１５を開き、主排気ポンプ１７に
よりバルブ２内に残存しているプラズマ用ガスを抜く。

バルブ２内が所定の真空圧になると、一方の切換弁１５
を閉じて主排気ポンプ１７を止め、図示しない封入物供
給ラインから所定量の水銀をいずれかの排気管３を通じ
て投入する。

次で、切換弁１２を開き、封入ガスボンベ１４＼ からアルゴンＡ「などの封入ガスをバルブ２内に供給す
る。

そして、バルブ２内に所定圧力の封入ガスが送り込まれ
ると、排気管３．３を封止切りし、これにより排気工程
を終了する。

第２図は、ＯＨ基が遊離された状態の実験結果を示す特
性図である。

第２図のグラフにおいて、縦軸はＯＨ基のスペクトル（
３０７ｒｖ）出力を示し、すなわちバルブ内にＯＨ基の
残存量が多い程スペクトル強度が高くする。

この結果によると、時間の経過とともにＯＨ基は確実に
排出されることが判る。

なお、プラズマによるクリーニング時間はランプの種類
、大きさによって差異があるが、Ｕ字形１８Ｗけい光ラ
ンプでは、第２図に示すように、約２分間でクリーニン
グが行える。

次に、第２の実施例について説明する。

本実施例で第１の実施例と異なる点は、プラズマクリー
ニングガスとして還元性ガスを用いたことであり、した
がって第１図に示したプラズマクリーニングガスボンベ
１３を還元性ガスボンベと読み替えることで、第１図の
構成と同様な装置で実施可能である。

前述した第１の実施例の場合、プラズマクリーニングガ
スとしてアルゴンＡｒや窒素Ｎ２などを用いたが、これ
らの場合不純物の遊離作用は期待できるが、電極やリー
ド線の酸化を還元することは期待できない。

ところが、バルブ２を封着する場合などには加熱を伴う
ものであり、このため電極やリード線が酸化する。

このため本実施例のように、プラズマクリーニングガス
として例えば水素と窒素の混合ガスなどからなる還元性
ガスを用いれば、バルブや収容部品の表面処理とともに
、還元が同時に行え、ランプ特性が向上する。

第３図はプラズマクリーニングガスとして還元性ガスを
使用した場合と、アルゴンＡｒを使用した場合とのＯＨ
基のスペクトル放射強度を示す。

なお、この場合は排気を止めて、ＯＨ基の放出量を調べ
たものである。

還元性ガスを使用した場合Ａは、アルゴンＡｒを使用し
た場合Ｂよりもスペクトル放射強度が強く、ＯＨ基を多
く放出することが判る。

次に第４図に示す第３の実施例について説明する。

本実施例で第１および第２の実施例と異なる点は、プラ
ズマ化用ガスを封入ガスで兼用したことであり、したが
って切換弁１１およびプラズマ化用ガスボンベ１３を省
略することができる。

また、排気系としては切換弁１６と補助排気ポンプ１８
を使用せずに、主排気ポンプ１７のみで排気する。なお
、圧力制御弁１９は主排気ポンプ１７の前方に設置しで
ある。

このような構成の場合、プラズマクリーニングガスと封
入ガスが同一種類であるため、プラズマによるクリーニ
ングが終了した後このクリーニングガスを完全に排気し
なくても、すなわち若干クリーニングガスが残っていて
も、次の封入ガス供給を開始することができ、作業時間
を短縮することができ、前記第１実施例の場合よりも排
気工程時間は５％の短縮が可能となった。

また、切換弁１１とプラズマ化用ガスボンベ１３および
切換弁１６と補助排気ポンプ１８を省略することができ
るので配管設備が簡素化し、保守管理が容易になり、コ
ストダウンにも有効となる。

そしで、適用するランプがハロゲンランプの場合、プラ
ズマクリーニングガスとしてハロゲンガスを使用すれば
、プラズマクリーニング中にバルブ内面や収容部品の表
面にハロゲンガスが付若し、したがって後で封入したハ
ロゲンの量を、ハロゲンサイクルを起こさせるに適した
量に維持することができる。

すなわち、プラズマクリーニングガスがハロゲンガスと
異なる場合は、プラズマクリーニングにより活性化され
たバルブ内面や収容部品の表面に後から封入したハロゲ
ンの一部が吸着されて、ハロゲンサイクルを起こさせる
に適した量を維持することができず、ハロゲンサイクル
が不安定になるが、上記のようにプラズマクリーニング
ガスとしてハロゲンガスを使用すればバルブ内面や収容
部品の表面が既にハロゲンにより安定状態となっている
から、安定したハロゲンサイクルが行える。

次に、第５図に示す第４の実施例について説明する。

本実施例で第１の実施例と異なる点は、プラズマにより
遊離された不純物をバルブ内の圧力上昇にともなって自
動的に排出するようにした点である。

すなわち、第１ないし第３実施例の場合、プラズマクリ
ーニング中は、圧力制御弁１９によりバルブ２内の圧力
を、プラズマを維持するに適した値に保りつつ排気ポン
プ１８または１７で強制排気するようになっている。

本実施例の場合は、バルブ２内の圧力を圧力計２０によ
りｎ１定し、この測定信号を制御器２１に送り、この制
御器２１で上記測定値と設定値を比較し、１１ｐ１定値
が所定圧以上であれば圧力制御弁２２を開いてバルブ２
内の圧力を外部に逃がすようになっている。

このようにしても、プラズマにより遊離された不純物が
プラズマクリーニング中に外部に放出され、またバルブ
内の圧力が上昇すると自動的に圧力を逃がしてプラズマ
の発生を維持することができる。

したがって、第１実施例と同様な効果が得られる。

第６図に示す第５の実施例の場合、バルブ２から導出さ
れている外部リード線３０．３０をアンテナとして利用
してバルブ２内にプラズマを発生させるようにしたもの
である。

バルブ２内に収容されたフィラメント３１に接続された
外部リード線３０．３０は必ずバルブ２の端部から導出
されるものであるから、これら外部リード線３０．３０
をマイクロ波照射室４に導いである。

このようにすれば、マグネトロン６からマイクロ波照射
室４に導かれたマイクロ波は、外部リード線３０．３０
をアンテナとして、これら外部リード線３０，３０より
内部リード線およびフィラメント３１を通じてバルブ２
内に伝達される。したがってバルブ２内でプラズマが発
生され、不純物が放出されるものである。

このような構成によれば、マイクロ波照射室４は外部リ
ード線３０．３０を挿入できる大きさの空間があればよ
く、装置が小形簡素化し、また、バルブの表面に導電性
被膜を形成してマイクロ波が透過できないランプであっ
てもプラズマを発生させることができる。

なお、本発明は上記各実施例に制約されるものではなく
、特に適用されるランプは、白熱電球、ハロゲンランプ
、けい光ランプ、その他高圧放電灯など全ての管球には
実施可能である。

［発明の効果］ 以上説明した通り本発明によれば、管球バルブ内にプラ
ズマを発生させてバルブ壁および管球内の部品に付着し
ている不純物を遊離させると同時にこの遊離された不純
物を管球外に排出するようにしたので、プラズマ化した
ガスの分子で叩き出された不純物が管球内に残存しなく
なり、再度管壁や内部部品に付着することはなく、また
、管球内の圧力上昇がなくなるのでプラズマが継続して
発生し、連続したプラズマクリーニング処理が可能とな
る。したがって、クリーニングを効率よく行え、作業時
間の短縮および浄化性能の向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はプラズマクリーニング装置Ｊ構成図、第２図は特
性図、第３図は本発明の第２の実施例に係わる特性図、
第４図は本発明の第３の実施例を示すプラズマクリーニ
ング装置の構成図、第５図は本発明の第４の実施例を示
すプラズマクリーニング装置の構成図、第６図は本発明
の第５の実施例を示すプラズマ発生装置の構成図である
。 １・・・ランプ、２・・・バルブ、３・・・排気管、４
・・・マイクロ波照射室、５・・・導波管、６・・・マ
グネトロン、 １０・・・排気ヘッド、１３．１４・・・ガスボンベ、
１７．１８・・・排気ポンプ、１９・・・圧力制御弁。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）管球バルブにマイクロ波を伝えてこのバルブ内に
   プラズマを発生させ、このプラズマにより励起されたガ
   ス分子でバルブ壁および管球内の部品に付着している不
   純物を遊離させ、このプラズマ発生中に上記不純物を管
   球の外に排出するようにしたことを特徴とする管球の製
   造方法。
2. （２）上記プラズマを発生するガスは、管球の封入ガス
   と同一ガスを使用することを特徴とする第１の請求項に
   記載の管球の製造方法。
3. （３）上記プラズマを発生するガスは、還元性ガスを使
   用することを特徴とする第１の請求項に記載の管球の製
   造方法。