外部電極型放電ランプおよびその製造方法
【課題】 低い焼成温度および短い焼成時間で反射膜を形成することができる外部電極型放電ランプの製造方法および外部電極型放電ランプの提供。
【解決手段】 外部電極型放電ランプの製造方法は、発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプを製造する方法であって、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成する反射膜形成工程を有することを特徴とする。
【解決手段】 外部電極型放電ランプの製造方法は、発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプを製造する方法であって、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成する反射膜形成工程を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電極型放電ランプおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外光光源は、紫外線硬化や医療などの技術分野において広く利用されている。例えば、電子部品の組み立て作業における紫外線硬化型の樹脂を硬化させる目的、あるいは、医療分野における生体内外部の紫外線照射による殺菌、治療、分光（発光）診断などにおいては、紫外光光源として高圧水銀ランプ、水銀キセノンランプまたはメタルハライドランプなどを備えた紫外線光源装置が利用されている。
【０００３】
しかしながら、近年、環境汚染防止の観点から、水銀を使用しない紫外光光源が要請されている。
このような要請に応えるために、水銀を含まない紫外光光源として、発光管の外表面に一対の帯状電極を配設し、これらの帯状電極間にトランスで昇圧された高周波電圧を印加することにより紫外光を発生させる外部電極型放電ランプが提案されている。
【０００４】
このような外部電極型放電ランプにおいては、発生された紫外光の出射方向を定める目的や、発生された紫外光の発光管への入射に伴う紫外光歪みによるダメージを小さくする目的などから、発光管の内表面に、反射材料としてアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）やシリカ（ＳｉＯ2 ）を含有する反射膜を設ける技術が提案されている（特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５１９６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、アルミナやシリカを含有する反射膜を形成する際に、これらを発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に固着させるために、例えばシリカの溶融温度またはガラス管の溶融温度付近、具体的には例えば１０００℃まで昇温させることとなるので昇温時間および降温時間が長く、またその焼成時間も長く、従って外部電極型放電ランプの製造時間が長い、という製造上の不利点がある。
また、反射膜を形成する際に１０００℃まで昇温させる必要がある場合、電極を形成すべき電極材料の再溶融を回避するという理由から、電極をガラス管の外表面に形成する前に反射膜を形成しておくこととなる。しかしながら、電極を例えば金属ペーストの印刷・焼成によって形成する場合に、金属ペーストの印刷の位置精度が高くないことから、ガラス管の内表面の反射膜の形成されない領域によって構成されるアパーチャ部との位置合わせが困難であり、従って、所期の大きさのアパーチャ部が形成できないことがある、という問題もある。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、低い焼成温度および短い焼成時間で反射膜を形成することができる外部電極型放電ランプの製造方法および外部電極型放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の外部電極型放電ランプの製造方法は、発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプを製造する方法であって、
発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成する反射膜形成工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の外部電極型放電ランプの製造方法においては、発光管を形成する材料であるガラス管の外表面に焼成によって電極を形成する電極形成工程を有し、
当該電極形成工程の後に、前記反射膜形成工程が行われ、
当該反射膜形成工程における焼成処理が、前記電極形成工程における焼成温度よりも低い温度で行われることが好ましい。
【００１０】
本発明の外部電極型放電ランプは、発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプであって、
前記反射膜は、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面にアルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の外部電極型放電ランプの製造方法によれば、結着材としてリン酸を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成するために、低い焼成温度および短い焼成時間でアルミナをガラス管の内表面に固着することができる。従って、短い時間で外部電極型放電ランプを製造することができ、製造上有利である。
また、電極を形成すべき電極材料として銀などの比較的融点の低いものを用いる場合にも、電極を形成するための焼成温度よりも低い焼成温度で反射膜を形成することができるので、電極をガラス管の外表面に形成した後に反射膜を形成することができ、従って、電極が形成された位置に合わせて反射膜を形成することにより、反射膜は容易に高い位置精度で形成できることから、所期の大きさのアパーチャ部を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の外部電極型放電ランプの構成の一例を模式的に示す説明用図であり、（ａ）はアパーチャ部を正面として示す説明用図、（ｂ）は外部電極を正面として示す説明用図である。
【図２】図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の外部電極型放電ランプの構成の別の一例を模式的に示す説明用断面図である。
【図４】本発明の外部電極型放電ランプの構成のさらに別の一例を模式的に示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について具体的に説明する。
図１は、本発明の外部電極型放電ランプの構成の一例を模式的に示す説明用図であり、（ａ）はアパーチャ部を正面として示す説明用図、（ｂ）は外部電極を正面として示す説明用図である。また、図２は、図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
本発明の外部電極型放電ランプ１０は、具体的には、両端が気密に封止された、透光性の誘電材料であるガラスよりなる直管状の発光管１２を備え、当該発光管１２の外表面に、発光管１２を挟んで離間する一対の帯状の外部電極１４，１４が、発光管１２の管軸方向に沿って配設されており、発光管１２の内表面には、反射膜１５が周方向における一部分を除いて形成されており、この反射膜１５が形成されていない一部分により、光出射用のアパーチャ部１９が形成されている。さらに、発光管１２の内部空間である放電空間Ｓには、希ガスよりなる発光ガスが封入されている。また、発光管１２の内表面においては、一対の外部電極１４，１４間にまたがる状態に始動補助電極１８，１８が設けられている。
図１において、１６は外部電極１４，１４を被覆する保護膜であり、また、１７は、酸素などの不純ガスを吸着するためのゲッターである。
【００１４】
発光管１２を構成する材料としては、具体的には、例えば合成石英ガラス、石英ガラス、オゾンレス石英ガラス、酸化セリウムコーティングの石英ガラス、紫外線透過ガラス、軟質ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどを用いることができる。
【００１５】
外部電極１４，１４を構成する電極材料としては、導電性のものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金、アルミニウムなどを好適に用いることができる。
【００１６】
保護膜１６を構成する材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ビスマス−ホウ酸ガラスなどを用いることができる。
【００１７】
発光管１２の内部に封入される希ガス（封入ガス）としては、例えばＸｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ａｒガスまたはそれらの混合ガスなどが挙げられ、封入圧は、例えば封入ガスがＸｅガスのみである場合、１０〜４５ｋＰａとすることが好ましく、ＸｅガスおよびＮｅガスの混合ガスである場合、１０〜７０ｋＰａとすることが好ましい。
【００１８】
反射膜１５は、少なくともアルミナを含有するものであり、後記に詳述するように、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面にアルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する反射膜形成用塗布液を塗布して焼成することにより形成されたものである。
【００１９】
反射膜１５の膜厚は、４０〜５０μｍとされることが好ましい。
反射膜１５の膜厚が４０μｍ未満である場合は、当該反射膜１５に入射される紫外光が反射膜１５を透過する蓋然性が高くなって反射率が低下するおそれがある。また、反射膜１５の膜厚が５０μｍを超える場合は、反射膜にクラックが入りやすくなる、剥離しやすくなるなどの不利点がある。
ここに、反射膜１５の膜厚の大きさは、後記に詳述するように、反射膜形成用塗布液の粘度を調整することにより調整することができ、例えば粘度を低くすることにより反射膜１５の膜厚を薄くすることができ、粘度を高くすることにより反射膜１５の膜厚を厚くすることができる。
【００２０】
ゲッター１７は、酸素などの不純ガスを吸着する機能を有するものであって、具体的には、Ｚｒ−Ａｌ合金、Ｚｒ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ｃｏ−希土類合金、Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ合金、Ｂａ−Ａｌ合金、Ｚｒ−Ｐｄ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｍｏ合金などよりなる、酸素などの不純ガスを吸着する金属微粒子からなるものとすることができる。
ゲッター１７を構成する金属微粒子の平均粒径は、例えば０．１〜５０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．３〜３．０μｍである。
【００２１】
リン酸を含有する反射膜形成用塗布液から形成させた反射膜１５からは放電中に酸素が発生する場合があるが、ゲッター１７が発光管１２内に封入されていることにより、当該酸素がゲッター１７に吸着され、エキシマ放電の発生の阻害を抑制することができる。
【００２２】
以上の外部電極型放電ランプ１０においては、外部電極１４，１４間に高周波電圧が印加されると、誘電材料からなる発光管１２を介して放電空間Ｓ内にエキシマ放電が発生し、このエキシマ放電により真空紫外光が発生する。
そして、発生した真空紫外光が、直接または反射膜１５に反射されてアパーチャ部１９を介して外部電極型放電ランプ１０から出射される。
【００２３】
〔外部電極型放電ランプの製造方法〕
本発明の外部電極型放電ランプ１０の製造方法は、発光管１２を形成する材料であるガラス管の内表面のアパーチャ部１９を形成すべき領域を除く所定の領域（以下、「反射膜予定領域」ともいう。）に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する反射膜形成用塗布液を塗布して焼成することにより反射膜１５を形成する反射膜形成工程を有する。
そして、外部電極１４，１４を焼成によって形成する場合は、ガラス管の外表面に電極材料を印刷、焼成して外部電極１４，１４を形成する電極形成工程の後に、反射膜形成工程を行い、当該反射膜形成工程における焼成処理が、電極形成工程における焼成温度よりも低い温度で行われることが好ましい。
また、ガラス管の外表面の外部電極１４，１４を含む領域に保護膜１６，１６を形成する保護膜形成工程は、電極形成工程と反射膜形成工程との間に行われることが好ましい。
以下、各工程について説明する。
【００２４】
〔電極形成工程〕
外部電極１４，１４は、例えば、ペースト状の電極材料をガラス管の外表面の所定の領域にスクリーン印刷し、焼成することによって形成することができる。
外部電極１４，１４の形成に係る焼成温度は４００〜９００℃、焼成時間は２０〜１２０分間とされ、例えば電極材料として銀を用いる場合は、焼成温度が８００℃、焼成時間が１時間とされる。
【００２５】
〔保護膜形成工程〕
保護膜１６，１６は、例えばガラスペーストをガラス管の外表面の外部電極１４，１４を含む領域にスクリーン印刷し、焼成することによって形成することができる。
保護膜１６，１６の形成に係る焼成温度は７００〜８００℃、焼成時間は１時間とされる。
【００２６】
〔反射膜形成工程〕
このような反射膜１５は、具体的には、反射膜１５を形成すべき反射材料を含有する反射膜形成用塗布液をガラス管内に流し込むことにより、ガラス管の内表面の反射膜予定領域に塗布した後、乾燥させて水を蒸発させることにより塗布膜を形成し、この塗布膜を焼成することにより、形成される。
【００２７】
〔反射膜形成用塗布液〕
反射膜形成用塗布液は、反射材料およびリン酸よりなる結着材が水中に分散または溶解されてなるものである。
水の含有割合は、反射膜形成用塗布液全体に対して例えば１０〜５０質量％とされる。
反射膜形成用塗布液の粘度は、所望する反射膜１５の膜厚によっても異なるが、例えば５〜５００mＰａ・ｓとされることが好ましい。
【００２８】
〔反射材料〕
反射材料としては、アルミナが用いられていればよく、シリカを共に用いてもよい。また、ジルコニア、Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｂａなどのその他の反射材料を共に用いてもよい。
アルミナは、以下のように定義される粒子径が例えば０．１〜５０μｍの範囲内にある微粒子状のものであることが好ましい。
反射材料中のアルミナの含有割合は、反射材料全体に対して例えば３０〜１００質量％とされる。
アルミナが３０質量％以上含有されていることにより、得られる反射膜１５に十分な反射率を得ることができる。
【００２９】
シリカを用いる場合、シリカは、以下のように定義される粒子径が例えば０．１〜５０μｍの範囲内にある微粒子状のものであることが好ましい。
シリカの含有割合は、反射材料全体に対して例えば０〜７０質量％とされる。
シリカの含有割合が７０質量％を超える場合は、アルミナはシリカよりも高い屈折率を有して反射膜に高い反射率が得られるところ、アルミナの含有割合が３０質量％未満となるため、得られる反射膜に十分な反射率を得ることができないおそれがある。
【００３０】
その他の反射材料を用いる場合、その他の反射材料の含有割合は、反射材料全体に対して合計で０〜７０質量％とされる。
【００３１】
反射膜１５を構成するシリカ粒子およびアルミナ粒子の「粒子径」とは、反射膜１５をその表面に対して垂直方向に破断したときの破断面における、厚み方向におけるおよそ中間の位置を観察範囲として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって拡大投影像を取得し、この拡大投影像における任意の粒子を一定方向の２本の平行線で挟んだときの当該平行線の間隔であるフェレー（Ｆｅｒｅｔ）径をいう。
【００３２】
これらの反射材料の含有割合は、反射膜形成用塗布液全体に対して合計で１０〜５０質量％とされる。
【００３３】
反射膜形成用塗布液におけるリン酸よりなる結着材の含有割合は、反射膜形成用塗布液全体に対して例えば１〜２０質量％であることが好ましく、好ましくは３〜１０質量％である。
結着材の含有割合が過多である場合は、反射膜に十分な反射率が得られないおそれがあり、また、結着材の含有割合が過少である場合は、反射材料のガラス管への固着が不十分となって得られる反射膜がガラス管から剥がれるものとなるおそれがある。
【００３４】
反射膜１５となる塗布膜を得るための乾燥温度は、水が蒸発されれば特に限定されないが、例えば５０〜２００℃、乾燥時間は例えば１０〜６０分間とされる。
そして、反射膜１５の形成に係る焼成温度は５００〜６００℃、焼成時間は１０〜６０分間とされ、具体的な一例を挙げれば例えば焼成温度が５００℃、焼成時間が３０分間とされる。
【００３５】
以上のような外部電極型放電ランプ１０の製造方法によれば、結着材としてリン酸を含有する反射膜形成用塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成するために、低い焼成温度および短い焼成時間でアルミナをガラス管の内表面に固着することができる。従って、短い時間で外部電極型放電ランプ１０を製造することができ、製造上有利である。
【００３６】
また、外部電極１４，１４を形成すべき電極材料として銀などの比較的融点の低いものを用いる場合にも、電極形成工程の後に反射膜形成工程を行うことにより、外部電極１４，１４を形成するための焼成温度よりも低い焼成温度で反射膜１５を形成することができるので、外部電極１４，１４をガラス管の外表面に形成した後に反射膜１５を形成することができ、従って、外部電極１４，１４が形成された位置に合わせて反射膜１５を形成することにより、反射膜１５は容易に高い位置精度で形成できることから、所期の大きさのアパーチャ部１９を確実に形成することができる。
【００３７】
本発明の外部電極型放電ランプにおいては、上記の実施の形態に限られず、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明の外部電極型放電ランプは、そのガラス管が断面が矩形の筒状のものであってもよく、また、二重管構造を有するものであってもよい。
【００３８】
また例えば、本発明の外部電極型放電ランプは、図３に示されるように、蛍光体膜２１を有するものとして構成されていてもよい。
具体的には、この外部電極型放電ランプ２０は、図１および図２に示される外部電極型放電ランプ１０の反射膜１５の内表面に、蛍光体膜２１が形成されたものである。
このような蛍光体膜２１は、ガラス管に反射膜１５を形成した後、形成される。具体的には、蛍光体膜２１を形成すべき蛍光体材料を発光管１２の反射膜１５上に塗布、乾燥させて蛍光体膜２１となる塗布膜を形成し、この塗布膜を焼成することにより、形成することができる。
蛍光体膜２１の形成に係る焼成温度は４００〜８００℃、焼成時間は２０〜１２０分間とされ、具体的な一例を挙げれば焼成温度が６００℃、焼成時間が５０分間とされる。
【００３９】
さらに例えば、本発明の外部電極型放電ランプは、反射膜を、図４に示されるように、２つのアパーチャ部３９，３９を有する構成のものとしてもよい。具体的には、この外部電極型放電ランプ３０の２つの反射膜３５，３５は、ガラス管の内表面の外部電極１４，１４の形成された領域に対応する領域に各々形成することにより、達成される。
【００４０】
以下、本発明の効果を確認するために、結着材としてリン酸を含む反射膜形成用塗布液を用いた場合と、リン酸を含まない比較用の塗布液を用いた場合について、それぞれ反射膜の形成に要する時間を調査した。
【００４１】
＜実験例１＞
まず、発光管（１２）となるガラス管の外表面に電極材料をスクリーン印刷、焼成して外部電極（１４，１４）を形成した後、ガラスペーストをスクリーン印刷、焼成して保護膜（１６，１６）を形成した。
次いで、反射膜（１５）に係る反射材料および結着材（リン酸）を、水に分散または溶解させることにより、反射膜形成用塗布液〔Ａ〕を調製した。
そして、外部電極（１４，１４）および保護膜（１６，１６）が形成されたガラス管の内表面のアパーチャ部（１９）となる領域を除いた領域に、反射膜形成用塗布液〔Ａ〕を塗布し、１５０℃で１５分間乾燥させて塗布膜を形成し、５５０℃で３０分間焼成することにより、反射膜（１５）を形成した。
反射膜形成用塗布液〔Ａ〕の塗布から、焼成した後常温に戻るまでに要する時間は２０分間であった。
なお、この反射膜（１５）においては、ガラス管からの剥がれは観察されなかった。
【００４２】
実験に使用した部材の具体的な構成は次の通りである。
［１］発光管（１２）：材質；合成石英ガラス、外径；φ１０ｍｍ、全長；３２０ｍｍ、肉厚；０．５ｍｍ
［２］反射膜（１５）：膜厚；５０μｍ、アパーチャ部；６５°
［３］反射膜形成用塗布液
・水；２５質量％
・反射材料：アルミナ微粒子；２２．５質量％、シリカ微粒子；４８．７５質量％
・結着材（リン酸）；３．７５質量％
［４］外部電極（１４）：材質；Ａｇ、幅；８ｍｍ、全長；２６０ｍｍ
［５］保護膜（１６）：材質；ビスマス−ホウ酸ガラス
【００４３】
＜比較実験例１＞
実験例１において、反射膜形成用塗布液〔Ａ〕の代わりに、反射膜形成用塗布液〔Ｂ〕として、
・水：２５質量％
・反射材料：アルミナ微粒子；２２．５質量％、シリカ微粒子；５２．５質量％
を含有するものを使用し、反射膜の形成に係る焼成温度を１０００℃、焼成時間を１２０分間にしたことの他は同様にして、反射膜を形成した。
反射膜形成用塗布液〔Ｂ〕の塗布から、焼成した後常温に戻るまでに要する時間は６０分間であった。
なお、この反射膜においては、ガラス管からの剥がれは観察されなかった。
【００４４】
以上の実験例１および比較実験例１から明らかなように、リン酸を含む反射膜形成用塗布液を使用した場合は、反射膜の形成に要する時間を著しく短くすることができることが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 外部電極型放電ランプ
１２ 発光管
１４ 外部電極
１５ 反射膜
１６ 保護膜
１７ ゲッター
１８ 始動補助電極
１９ アパーチャ部
２０ 外部電極型放電ランプ
２１ 蛍光体膜
３０ 外部電極型放電ランプ
３５ 反射膜
３９ アパーチャ部
Ｓ 放電空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電極型放電ランプおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外光光源は、紫外線硬化や医療などの技術分野において広く利用されている。例えば、電子部品の組み立て作業における紫外線硬化型の樹脂を硬化させる目的、あるいは、医療分野における生体内外部の紫外線照射による殺菌、治療、分光（発光）診断などにおいては、紫外光光源として高圧水銀ランプ、水銀キセノンランプまたはメタルハライドランプなどを備えた紫外線光源装置が利用されている。
【０００３】
しかしながら、近年、環境汚染防止の観点から、水銀を使用しない紫外光光源が要請されている。
このような要請に応えるために、水銀を含まない紫外光光源として、発光管の外表面に一対の帯状電極を配設し、これらの帯状電極間にトランスで昇圧された高周波電圧を印加することにより紫外光を発生させる外部電極型放電ランプが提案されている。
【０００４】
このような外部電極型放電ランプにおいては、発生された紫外光の出射方向を定める目的や、発生された紫外光の発光管への入射に伴う紫外光歪みによるダメージを小さくする目的などから、発光管の内表面に、反射材料としてアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）やシリカ（ＳｉＯ2 ）を含有する反射膜を設ける技術が提案されている（特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５１９６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、アルミナやシリカを含有する反射膜を形成する際に、これらを発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に固着させるために、例えばシリカの溶融温度またはガラス管の溶融温度付近、具体的には例えば１０００℃まで昇温させることとなるので昇温時間および降温時間が長く、またその焼成時間も長く、従って外部電極型放電ランプの製造時間が長い、という製造上の不利点がある。
また、反射膜を形成する際に１０００℃まで昇温させる必要がある場合、電極を形成すべき電極材料の再溶融を回避するという理由から、電極をガラス管の外表面に形成する前に反射膜を形成しておくこととなる。しかしながら、電極を例えば金属ペーストの印刷・焼成によって形成する場合に、金属ペーストの印刷の位置精度が高くないことから、ガラス管の内表面の反射膜の形成されない領域によって構成されるアパーチャ部との位置合わせが困難であり、従って、所期の大きさのアパーチャ部が形成できないことがある、という問題もある。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、低い焼成温度および短い焼成時間で反射膜を形成することができる外部電極型放電ランプの製造方法および外部電極型放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の外部電極型放電ランプの製造方法は、発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプを製造する方法であって、
発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成する反射膜形成工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の外部電極型放電ランプの製造方法においては、発光管を形成する材料であるガラス管の外表面に焼成によって電極を形成する電極形成工程を有し、
当該電極形成工程の後に、前記反射膜形成工程が行われ、
当該反射膜形成工程における焼成処理が、前記電極形成工程における焼成温度よりも低い温度で行われることが好ましい。
【００１０】
本発明の外部電極型放電ランプは、発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプであって、
前記反射膜は、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面にアルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の外部電極型放電ランプの製造方法によれば、結着材としてリン酸を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成するために、低い焼成温度および短い焼成時間でアルミナをガラス管の内表面に固着することができる。従って、短い時間で外部電極型放電ランプを製造することができ、製造上有利である。
また、電極を形成すべき電極材料として銀などの比較的融点の低いものを用いる場合にも、電極を形成するための焼成温度よりも低い焼成温度で反射膜を形成することができるので、電極をガラス管の外表面に形成した後に反射膜を形成することができ、従って、電極が形成された位置に合わせて反射膜を形成することにより、反射膜は容易に高い位置精度で形成できることから、所期の大きさのアパーチャ部を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の外部電極型放電ランプの構成の一例を模式的に示す説明用図であり、（ａ）はアパーチャ部を正面として示す説明用図、（ｂ）は外部電極を正面として示す説明用図である。
【図２】図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の外部電極型放電ランプの構成の別の一例を模式的に示す説明用断面図である。
【図４】本発明の外部電極型放電ランプの構成のさらに別の一例を模式的に示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について具体的に説明する。
図１は、本発明の外部電極型放電ランプの構成の一例を模式的に示す説明用図であり、（ａ）はアパーチャ部を正面として示す説明用図、（ｂ）は外部電極を正面として示す説明用図である。また、図２は、図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
本発明の外部電極型放電ランプ１０は、具体的には、両端が気密に封止された、透光性の誘電材料であるガラスよりなる直管状の発光管１２を備え、当該発光管１２の外表面に、発光管１２を挟んで離間する一対の帯状の外部電極１４，１４が、発光管１２の管軸方向に沿って配設されており、発光管１２の内表面には、反射膜１５が周方向における一部分を除いて形成されており、この反射膜１５が形成されていない一部分により、光出射用のアパーチャ部１９が形成されている。さらに、発光管１２の内部空間である放電空間Ｓには、希ガスよりなる発光ガスが封入されている。また、発光管１２の内表面においては、一対の外部電極１４，１４間にまたがる状態に始動補助電極１８，１８が設けられている。
図１において、１６は外部電極１４，１４を被覆する保護膜であり、また、１７は、酸素などの不純ガスを吸着するためのゲッターである。
【００１４】
発光管１２を構成する材料としては、具体的には、例えば合成石英ガラス、石英ガラス、オゾンレス石英ガラス、酸化セリウムコーティングの石英ガラス、紫外線透過ガラス、軟質ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどを用いることができる。
【００１５】
外部電極１４，１４を構成する電極材料としては、導電性のものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金、アルミニウムなどを好適に用いることができる。
【００１６】
保護膜１６を構成する材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ビスマス−ホウ酸ガラスなどを用いることができる。
【００１７】
発光管１２の内部に封入される希ガス（封入ガス）としては、例えばＸｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ａｒガスまたはそれらの混合ガスなどが挙げられ、封入圧は、例えば封入ガスがＸｅガスのみである場合、１０〜４５ｋＰａとすることが好ましく、ＸｅガスおよびＮｅガスの混合ガスである場合、１０〜７０ｋＰａとすることが好ましい。
【００１８】
反射膜１５は、少なくともアルミナを含有するものであり、後記に詳述するように、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面にアルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する反射膜形成用塗布液を塗布して焼成することにより形成されたものである。
【００１９】
反射膜１５の膜厚は、４０〜５０μｍとされることが好ましい。
反射膜１５の膜厚が４０μｍ未満である場合は、当該反射膜１５に入射される紫外光が反射膜１５を透過する蓋然性が高くなって反射率が低下するおそれがある。また、反射膜１５の膜厚が５０μｍを超える場合は、反射膜にクラックが入りやすくなる、剥離しやすくなるなどの不利点がある。
ここに、反射膜１５の膜厚の大きさは、後記に詳述するように、反射膜形成用塗布液の粘度を調整することにより調整することができ、例えば粘度を低くすることにより反射膜１５の膜厚を薄くすることができ、粘度を高くすることにより反射膜１５の膜厚を厚くすることができる。
【００２０】
ゲッター１７は、酸素などの不純ガスを吸着する機能を有するものであって、具体的には、Ｚｒ−Ａｌ合金、Ｚｒ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ｃｏ−希土類合金、Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ合金、Ｂａ−Ａｌ合金、Ｚｒ−Ｐｄ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｍｏ合金などよりなる、酸素などの不純ガスを吸着する金属微粒子からなるものとすることができる。
ゲッター１７を構成する金属微粒子の平均粒径は、例えば０．１〜５０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．３〜３．０μｍである。
【００２１】
リン酸を含有する反射膜形成用塗布液から形成させた反射膜１５からは放電中に酸素が発生する場合があるが、ゲッター１７が発光管１２内に封入されていることにより、当該酸素がゲッター１７に吸着され、エキシマ放電の発生の阻害を抑制することができる。
【００２２】
以上の外部電極型放電ランプ１０においては、外部電極１４，１４間に高周波電圧が印加されると、誘電材料からなる発光管１２を介して放電空間Ｓ内にエキシマ放電が発生し、このエキシマ放電により真空紫外光が発生する。
そして、発生した真空紫外光が、直接または反射膜１５に反射されてアパーチャ部１９を介して外部電極型放電ランプ１０から出射される。
【００２３】
〔外部電極型放電ランプの製造方法〕
本発明の外部電極型放電ランプ１０の製造方法は、発光管１２を形成する材料であるガラス管の内表面のアパーチャ部１９を形成すべき領域を除く所定の領域（以下、「反射膜予定領域」ともいう。）に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する反射膜形成用塗布液を塗布して焼成することにより反射膜１５を形成する反射膜形成工程を有する。
そして、外部電極１４，１４を焼成によって形成する場合は、ガラス管の外表面に電極材料を印刷、焼成して外部電極１４，１４を形成する電極形成工程の後に、反射膜形成工程を行い、当該反射膜形成工程における焼成処理が、電極形成工程における焼成温度よりも低い温度で行われることが好ましい。
また、ガラス管の外表面の外部電極１４，１４を含む領域に保護膜１６，１６を形成する保護膜形成工程は、電極形成工程と反射膜形成工程との間に行われることが好ましい。
以下、各工程について説明する。
【００２４】
〔電極形成工程〕
外部電極１４，１４は、例えば、ペースト状の電極材料をガラス管の外表面の所定の領域にスクリーン印刷し、焼成することによって形成することができる。
外部電極１４，１４の形成に係る焼成温度は４００〜９００℃、焼成時間は２０〜１２０分間とされ、例えば電極材料として銀を用いる場合は、焼成温度が８００℃、焼成時間が１時間とされる。
【００２５】
〔保護膜形成工程〕
保護膜１６，１６は、例えばガラスペーストをガラス管の外表面の外部電極１４，１４を含む領域にスクリーン印刷し、焼成することによって形成することができる。
保護膜１６，１６の形成に係る焼成温度は７００〜８００℃、焼成時間は１時間とされる。
【００２６】
〔反射膜形成工程〕
このような反射膜１５は、具体的には、反射膜１５を形成すべき反射材料を含有する反射膜形成用塗布液をガラス管内に流し込むことにより、ガラス管の内表面の反射膜予定領域に塗布した後、乾燥させて水を蒸発させることにより塗布膜を形成し、この塗布膜を焼成することにより、形成される。
【００２７】
〔反射膜形成用塗布液〕
反射膜形成用塗布液は、反射材料およびリン酸よりなる結着材が水中に分散または溶解されてなるものである。
水の含有割合は、反射膜形成用塗布液全体に対して例えば１０〜５０質量％とされる。
反射膜形成用塗布液の粘度は、所望する反射膜１５の膜厚によっても異なるが、例えば５〜５００mＰａ・ｓとされることが好ましい。
【００２８】
〔反射材料〕
反射材料としては、アルミナが用いられていればよく、シリカを共に用いてもよい。また、ジルコニア、Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｂａなどのその他の反射材料を共に用いてもよい。
アルミナは、以下のように定義される粒子径が例えば０．１〜５０μｍの範囲内にある微粒子状のものであることが好ましい。
反射材料中のアルミナの含有割合は、反射材料全体に対して例えば３０〜１００質量％とされる。
アルミナが３０質量％以上含有されていることにより、得られる反射膜１５に十分な反射率を得ることができる。
【００２９】
シリカを用いる場合、シリカは、以下のように定義される粒子径が例えば０．１〜５０μｍの範囲内にある微粒子状のものであることが好ましい。
シリカの含有割合は、反射材料全体に対して例えば０〜７０質量％とされる。
シリカの含有割合が７０質量％を超える場合は、アルミナはシリカよりも高い屈折率を有して反射膜に高い反射率が得られるところ、アルミナの含有割合が３０質量％未満となるため、得られる反射膜に十分な反射率を得ることができないおそれがある。
【００３０】
その他の反射材料を用いる場合、その他の反射材料の含有割合は、反射材料全体に対して合計で０〜７０質量％とされる。
【００３１】
反射膜１５を構成するシリカ粒子およびアルミナ粒子の「粒子径」とは、反射膜１５をその表面に対して垂直方向に破断したときの破断面における、厚み方向におけるおよそ中間の位置を観察範囲として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって拡大投影像を取得し、この拡大投影像における任意の粒子を一定方向の２本の平行線で挟んだときの当該平行線の間隔であるフェレー（Ｆｅｒｅｔ）径をいう。
【００３２】
これらの反射材料の含有割合は、反射膜形成用塗布液全体に対して合計で１０〜５０質量％とされる。
【００３３】
反射膜形成用塗布液におけるリン酸よりなる結着材の含有割合は、反射膜形成用塗布液全体に対して例えば１〜２０質量％であることが好ましく、好ましくは３〜１０質量％である。
結着材の含有割合が過多である場合は、反射膜に十分な反射率が得られないおそれがあり、また、結着材の含有割合が過少である場合は、反射材料のガラス管への固着が不十分となって得られる反射膜がガラス管から剥がれるものとなるおそれがある。
【００３４】
反射膜１５となる塗布膜を得るための乾燥温度は、水が蒸発されれば特に限定されないが、例えば５０〜２００℃、乾燥時間は例えば１０〜６０分間とされる。
そして、反射膜１５の形成に係る焼成温度は５００〜６００℃、焼成時間は１０〜６０分間とされ、具体的な一例を挙げれば例えば焼成温度が５００℃、焼成時間が３０分間とされる。
【００３５】
以上のような外部電極型放電ランプ１０の製造方法によれば、結着材としてリン酸を含有する反射膜形成用塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成するために、低い焼成温度および短い焼成時間でアルミナをガラス管の内表面に固着することができる。従って、短い時間で外部電極型放電ランプ１０を製造することができ、製造上有利である。
【００３６】
また、外部電極１４，１４を形成すべき電極材料として銀などの比較的融点の低いものを用いる場合にも、電極形成工程の後に反射膜形成工程を行うことにより、外部電極１４，１４を形成するための焼成温度よりも低い焼成温度で反射膜１５を形成することができるので、外部電極１４，１４をガラス管の外表面に形成した後に反射膜１５を形成することができ、従って、外部電極１４，１４が形成された位置に合わせて反射膜１５を形成することにより、反射膜１５は容易に高い位置精度で形成できることから、所期の大きさのアパーチャ部１９を確実に形成することができる。
【００３７】
本発明の外部電極型放電ランプにおいては、上記の実施の形態に限られず、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明の外部電極型放電ランプは、そのガラス管が断面が矩形の筒状のものであってもよく、また、二重管構造を有するものであってもよい。
【００３８】
また例えば、本発明の外部電極型放電ランプは、図３に示されるように、蛍光体膜２１を有するものとして構成されていてもよい。
具体的には、この外部電極型放電ランプ２０は、図１および図２に示される外部電極型放電ランプ１０の反射膜１５の内表面に、蛍光体膜２１が形成されたものである。
このような蛍光体膜２１は、ガラス管に反射膜１５を形成した後、形成される。具体的には、蛍光体膜２１を形成すべき蛍光体材料を発光管１２の反射膜１５上に塗布、乾燥させて蛍光体膜２１となる塗布膜を形成し、この塗布膜を焼成することにより、形成することができる。
蛍光体膜２１の形成に係る焼成温度は４００〜８００℃、焼成時間は２０〜１２０分間とされ、具体的な一例を挙げれば焼成温度が６００℃、焼成時間が５０分間とされる。
【００３９】
さらに例えば、本発明の外部電極型放電ランプは、反射膜を、図４に示されるように、２つのアパーチャ部３９，３９を有する構成のものとしてもよい。具体的には、この外部電極型放電ランプ３０の２つの反射膜３５，３５は、ガラス管の内表面の外部電極１４，１４の形成された領域に対応する領域に各々形成することにより、達成される。
【００４０】
以下、本発明の効果を確認するために、結着材としてリン酸を含む反射膜形成用塗布液を用いた場合と、リン酸を含まない比較用の塗布液を用いた場合について、それぞれ反射膜の形成に要する時間を調査した。
【００４１】
＜実験例１＞
まず、発光管（１２）となるガラス管の外表面に電極材料をスクリーン印刷、焼成して外部電極（１４，１４）を形成した後、ガラスペーストをスクリーン印刷、焼成して保護膜（１６，１６）を形成した。
次いで、反射膜（１５）に係る反射材料および結着材（リン酸）を、水に分散または溶解させることにより、反射膜形成用塗布液〔Ａ〕を調製した。
そして、外部電極（１４，１４）および保護膜（１６，１６）が形成されたガラス管の内表面のアパーチャ部（１９）となる領域を除いた領域に、反射膜形成用塗布液〔Ａ〕を塗布し、１５０℃で１５分間乾燥させて塗布膜を形成し、５５０℃で３０分間焼成することにより、反射膜（１５）を形成した。
反射膜形成用塗布液〔Ａ〕の塗布から、焼成した後常温に戻るまでに要する時間は２０分間であった。
なお、この反射膜（１５）においては、ガラス管からの剥がれは観察されなかった。
【００４２】
実験に使用した部材の具体的な構成は次の通りである。
［１］発光管（１２）：材質；合成石英ガラス、外径；φ１０ｍｍ、全長；３２０ｍｍ、肉厚；０．５ｍｍ
［２］反射膜（１５）：膜厚；５０μｍ、アパーチャ部；６５°
［３］反射膜形成用塗布液
・水；２５質量％
・反射材料：アルミナ微粒子；２２．５質量％、シリカ微粒子；４８．７５質量％
・結着材（リン酸）；３．７５質量％
［４］外部電極（１４）：材質；Ａｇ、幅；８ｍｍ、全長；２６０ｍｍ
［５］保護膜（１６）：材質；ビスマス−ホウ酸ガラス
【００４３】
＜比較実験例１＞
実験例１において、反射膜形成用塗布液〔Ａ〕の代わりに、反射膜形成用塗布液〔Ｂ〕として、
・水：２５質量％
・反射材料：アルミナ微粒子；２２．５質量％、シリカ微粒子；５２．５質量％
を含有するものを使用し、反射膜の形成に係る焼成温度を１０００℃、焼成時間を１２０分間にしたことの他は同様にして、反射膜を形成した。
反射膜形成用塗布液〔Ｂ〕の塗布から、焼成した後常温に戻るまでに要する時間は６０分間であった。
なお、この反射膜においては、ガラス管からの剥がれは観察されなかった。
【００４４】
以上の実験例１および比較実験例１から明らかなように、リン酸を含む反射膜形成用塗布液を使用した場合は、反射膜の形成に要する時間を著しく短くすることができることが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 外部電極型放電ランプ
１２ 発光管
１４ 外部電極
１５ 反射膜
１６ 保護膜
１７ ゲッター
１８ 始動補助電極
１９ アパーチャ部
２０ 外部電極型放電ランプ
２１ 蛍光体膜
３０ 外部電極型放電ランプ
３５ 反射膜
３９ アパーチャ部
Ｓ 放電空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプを製造する方法であって、
発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成する反射膜形成工程を有することを特徴とする外部電極型放電ランプの製造方法。
【請求項２】
発光管を形成する材料であるガラス管の外表面に焼成によって電極を形成する電極形成工程を有し、
当該電極形成工程の後に、前記反射膜形成工程が行われ、
当該反射膜形成工程における焼成処理が、前記電極形成工程における焼成温度よりも低い温度で行われることを特徴とする請求項１に記載の外部電極型放電ランプの製造方法。
【請求項３】
発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプであって、
前記反射膜は、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面にアルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより形成されたものであることを特徴とする外部電極型放電ランプ。
【請求項１】
発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプを製造する方法であって、
発光管を形成する材料であるガラス管の内表面に、アルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより反射膜を形成する反射膜形成工程を有することを特徴とする外部電極型放電ランプの製造方法。
【請求項２】
発光管を形成する材料であるガラス管の外表面に焼成によって電極を形成する電極形成工程を有し、
当該電極形成工程の後に、前記反射膜形成工程が行われ、
当該反射膜形成工程における焼成処理が、前記電極形成工程における焼成温度よりも低い温度で行われることを特徴とする請求項１に記載の外部電極型放電ランプの製造方法。
【請求項３】
発光管の内部に希ガスが封入され、当該発光管の内表面にアルミナを含有する反射膜が形成されると共に、当該発光管の外表面に一対の電極が配置されてなる外部電極型放電ランプであって、
前記反射膜は、発光管を形成する材料であるガラス管の内表面にアルミナを含有すると共にリン酸からなる結着材を含有する塗布液を塗布して焼成することにより形成されたものであることを特徴とする外部電極型放電ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２５９１５（Ｐ２０１３−２５９１５Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７４７０（Ｐ２０１１−１５７４７０）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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