高圧放電ランプの製造方法
耐圧強度の大きな高圧水銀ランプの製造方法において、高圧水銀ランプを高温に保持した状態で少なくとも発光部に電界を印加する電界印加工程を包含することにより、放電空間内、および、発光部（１）や封止部（２）に使用されているガラス中の水素およびアルカリ金属などの不純物を減らし、点灯時における黒化、失透を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、光束維持率が高く長寿命な高圧放電ランプの製造方法、この製造方法を用いて製造された高圧放電ランプ、ランプユニットおよび画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
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（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）プロジェクタなどの投射型の画像表示装置が広く使用されている。このような画像表示装置の光源として高輝度の高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプが広く用いられている（例えば、特開平２−１４８５６１号公報参照）。
図１に、上記公報に開示された高圧水銀ランプ１０００の構造を示す。
同図に示すように高圧水銀ランプ１０００は、石英を主成分とする発光部５０１とその両側に延在する一対の封止部５０２とからなる。封止部５０２には、金属製の電極構造体が封止され、発光部５０１内部を気密に封止すると共に外部から発光部内に電力を供給できるようになっている。
電極構造体は、タングステン（Ｗ）製の電極５０３、モリブデン（Ｍｏ）箔５０４、外部リード線５０５を順に電気的に接続した構成をとる。なお、電極５０３の先端には、コイル５１２が巻回されている。
発光部５０１内には、発光物質である水銀（Ｈｇ）、アルゴン（Ａｒ）および少量のハロゲンガスが封入されている。
このような高圧水銀ランプ１０００の一対の外部リード線５０５の両端に始動電圧を印加させると、Ａｒの放電が起こり発光部５０１内の温度が上昇する。この温度上昇によって、Ｈｇ原子は蒸発し発光部５０１内に気体として充満する。このとき、Ｈｇ蒸気圧は１５〜２０ＭＰａにも達するが、封止部５０２におけるモリブデン箔５０４の部分で気密性を保つことができる構造となっている（箔シール構造）。
一方、上記構成の高圧水銀ランプ１０００において、長寿命化、また高輝度化を実現すべく、水銀の高封入圧化が進んでいる。
しかし、封入圧を高くすると、点灯時間の経過と共に封止部５０２においてモリブデン箔と石英ガラスとの熱膨張係数の差などに起因して両者の剥離が進行し、その結果、発光部５０１内の封入物がリークするという問題があった。
このような不都合を解消するため、例えば、特開２００２−９３３６１号公報には、電極における電極棒のうち封止部に位置している部分と、封止部を形成する石英ガラスとの間に、シリカ（ＳｉＯ２）に酸化銅（ＣｕＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の原料を添加した別の部材を介在させて封止させる構成が開示されており、これにより当該別部材の介在する部分において、封止時に電極構造体との密着性が向上し、モリブデン箔と石英ガラスとの剥離が抑制されて、透光性容器がリークするのを防止できるとしている。
また、例えば、特開２０００−１８２５６６号公報や特開２０００−１９５４６８号公報における高圧水銀ランプにおいては、封止部において傾斜機能部材を介して電極構造体を封止することにより耐圧強度の信頼性の向上を図るようにしている。
図２は、上記特開２０００−１８２５６６号公報に開示された高圧水銀ランプの構造を示す一部切り欠き図である。同図に示すように石英ガラス製の発光官５２１の両端に延在する側管部５２２内に、傾斜機能部材である閉塞体５２３を固着し、この閉塞体５２３の外側端部付近で給電体５２４が封止される。
ここで傾斜機能部材とは、その位置によって熱膨張係数が異なるものであって、図２の例では、閉塞体５２３は、側管部５２２に近いほど、その熱膨張係数が石英ガラスに近く、外側に移動するほど給電体５２４に使用された金属に熱膨張係数が近いように構成されている。より具体的には、閉塞体５２３は、導電性成分としてのモリブデンとおよび非導電成分としてのシリカから構成されており、発光部５２１と反対側の端部において、モリブデン成分に富んだ導電性であり、発光部５２１側に向かうにしたがって、シリカ成分が連続的もしくは段階的に増大し、その端部においては、シリカ成分に富んだ非導電性となっている。
これにより、熱膨張係数の差により生じる各封止箇所における異部材間の接触部分における熱応力の発生を低減してクラックなどが可及的に生じないようにして封止部の耐圧強度を向上させている。
しかしながら、上述のように酸化銅等を含む別の部材を介して電極構造体を封止する構成や、傾斜機能部材を介して封止する構成は、確かに封止部における耐圧強度を向上させ、高圧水銀ランプの高輝度化に貢献するものであるが、その一方で点灯中に発光部に黒化や失透が生じやすく高圧水銀ランプの点灯寿命を短くするという問題を孕んでいる。
この問題は、酸化銅等を合む別の部材や傾斜機能部材には、それらの性質上どうしても不純物が含まれざるを得ず、高圧水銀ランプの製造過程や点灯中に、当該不純物が発光部内の放電空間内に混入することが避けられないことに起因するものと考えられる。
すなわち、放電空間内に不純物があれば、特に温度が高い箇所において放電空間内面の石英ガラスと反応して失透が生じやすく、あるいは当該不純物、特にアルカリ金属がイオン化して同放電空間内に封入されているハロゲンと結合し、ハロゲンサイクルが十分に機能しなくなり、電極から蒸発したタングステンが発光部の内壁に固着するため、黒化が生じるのである。
このような封止部の高耐圧構造に起因して高圧水銀ランプの発光部内に混入する不純物をなくす試みが今までなされてきたが、決定的な抑制手段は提案されていないのが現状である。そして、同じような問題は、高圧水銀ランプのみならず、封止部を有する高圧放電ランプ一般に生じる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、耐圧強度を増すために封止部内部に傾斜機能材料や石英ガラスに他の物質を添加した材料などを介在させた高圧放電ランプにおいて、非常に簡単な方法により、特に、発光部内の放電空間に混入している不純物を除去し、発光部における黒化および失透の発生を可及的に抑制できる高圧放電ランプの製造方法、そのような製造方法により製造された高圧放電ランプ、ランプユニット並びに画像表示装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
上記目的を達成するため、本発明に係る高圧放電ランプの製造方法は、内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプの製造方法であって、前記給電体を、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で、第１の部材内に封止する封止工程と、少なくとも前記発光部に電界を印加する電界印加工程とを含むことを特徴とする。
上記電界印加工程の実行により、発光部内部の不純物が、外部から作用する電界により静電力を受けて移動し、発光部を形成するガラス部材内に拡散され、あるいはさらに当該ガラス部材を透過して発光部外部に放出されるため、発光部内部の不純物の量を可及的に低減でき、失透や黒化が抑制される。その結果、高圧放電ランプの照度維持率を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。
ここで、「給電体」とは、電極に電力を供給するための導電体をいい、金属箔だけでなくランプの封止部に位置する電極構造体の形状によってさまざまなものが考えられ、場合によっては、電極軸そのものであってもよい。また、「給電体の周囲」とは、必ずしもその部位における全周である必要はない。
また、本発明は、前記電界印加工程において、少なくとも前記発光部を所定以上の温度に保持しつつ、前記発光部に電界を印加することを特徴としている。
ここで、前記電界印加工程における所定以上の温度は、発光部内部に存在する不純物をイオン化させるに必要な温度であることが望ましく、前記発光部が石英ガラス製の場合には、当該電界印加工程における所定以上の温度は、６００℃以上１１００℃以下の範囲の温度であることが望ましい。
これにより、発光部内部の不純物がイオン化されやすくなり、それだけ電界の作用により発光部内の放電空間から放出しやすくなる。
また、上記のような製造方法により製造された高圧放電ランプは、発光部の失透や黒化が抑制され長寿命であるため、当該高圧放電ランプと凹面反射鏡を組み合わせてランプユニットを構成し、画像表示装置の光源として用いれば、頻繁にランプユニットを交換する必要がなくなり、メンテナンスコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の高圧水銀ランプの構成を示す模式図である。
図２は、従来の傾斜機能構造を有する高圧水銀ランプの構成を示す模式図である。
図３（ａ）は、本実施の形態に係る高圧水銀ランプ１１００の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線における横断面図である。
図４の（ａ）および（ｂ）は、封止部２の長手方向（電極軸方向）に沿った圧縮歪みの分布を概念的に示す要部拡大図である。
図５の（ａ）および（ｂ）は、実際に鋭敏色板法を用いて測定された圧縮応力の分布を示す模式図である。
図６は、放電ランプ用ガラスパイプ８０の構成を示す断面図である。
図７は、ガラス管７０の構成を示す断面図である。
図８は、ガラスパイプ８０の側管部２’にガラス管７０を固定する工程を説明するための断面図である。
図９は、電極構造体５０の構成を模式的に示す図である。
図１０は、電極構造体５０の挿入工程を説明するための断面図である。
図１１は、図１０におけるｃ−ｃ線における横断面図である。
図１２は、封止部形成工程を説明するための断面図である。
図１３は、本実施の形態に係る電界印加工程を説明するための図である。
図１４は、図１３における点灯装置２０の構成を示すブロック図である。
図１５（ａ）は、本実施の形態における電界印加工程を実施しなかった高圧水銀ランプの光束の分光分布、（ｂ）は、電界印加工程を実施した高圧水銀ランプの光束の分光分布を示す図である。
図１６（ａ）は、本実施の形態に係る電界印加工程を実施した高圧水銀ランプにおけるＮａの含有量の測定箇所、（ｂ）は、当該測定結果の表を示す図である。
図１７は、第２の実施の形態に係る電界印加工程を説明するための図である。
図１８は、第３の実施の形態に係る電界印加工程を説明するための図である。
図１９は、水銀ランプ１１００と凹面反射鏡を組み合わせたランプユニットの構成を示す一部切り欠き図である。
図２０は、図１９のランプユニットを用いた画像表示装置の構成の一例を示す図である。
図２１の（ａ），（ｂ）は、それぞれ電界印加工程において電界を発生させるための変形例を示す図である。
図２２の（ａ），（ｂ）は、それぞれ電界印加工程において電界を発生させるための別の変形例を示す図である。
図２３は、変形例１に係る電界印加工程を実施する装置の概略を示す図である。
図２４は、図２３の電界印加工程を実施した場合の効果を示すための図である。
図２５は、図２３の電界印加工程において、導電線５１，５２に印加する電圧を変化させた場合の実験結果を示す図である。
図２６は、変形例１に係る電界印加工程を実施する装置の概略を示す図である。
図２７は、第２のガラス部７を封止部２内の別の位置に設けた例を示す図である。
図２８は、第２のガラス部７を金属箔４全体を覆うようにして設けた例を示す図である。
図２９は、本発明に係る高圧水銀ランプの変形例として、バイコールガラス管の代わりに使用される傾斜材料管を示す斜視図である。
図３０は、傾斜材料管が２層になっている場合の封止構造を示す模式図である。
図３１は、図３０における傾斜材料管のｄ−ｄ線における矢視断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施の形態＞
本願発明者は、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプを含む）において、発光部内の圧力が高くなった場合に封止部の耐圧を上げる新たな構成を発明し、耐圧強度の信頼性を向上させることに成功し、これに基づき特許出願した（特願２００２−３５１５２３号、特開２００３−２３４０６７）。
本実施の形態においては、このような耐圧強度の高い高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプにおいて、発光部における黒化や失透の発生を抑制して、ランプの長寿命化を達成できる製造方法について説明する。
（１）高圧水銀ランプの構成
図３（ａ）、（ｂ）に、本実施の形態に係る高圧水銀ランプ（以下、単に「ランプ」という。）１１００の構造を示す。
図３（ａ）は、ランプ１１００の全体の構成を示す正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線を含む平面でランプ１１００を切断したときの横断面図を、それぞれ模式的に示す図である。なお、本来であれば、図３（ａ）において、発光部や封止部内部に位置する電極や金属箔などは、破線で表示すべきであるが、発光部、封止部自体が透明なガラス部材からなり内部が透けて見えるので、実際の視覚を重視して、あえて実線で表している（以下、図１８を除き、他の類似の図面について同じ。）。
このランプ１１００は、管内に発光物質６が封入される発光部１と、当該発光部１の両端から延在した２つの封止部２とを備えたダブルエンド型のランプである。
図３（ａ）に示すように封止部２は、発光部１の内部の気密性を保持する部位であり、発光部１から延在した第１のガラス部（側管部）８と、第１のガラス部８の内側（中心側）の少なくとも一部に第２のガラス部７が介在する。
図３（ｂ）に示すように、封止部２の横断面形状は、ほぼ円形であり、封止部２内にランプ電力を供給するため、例えばモリブデンからなる金属箔（給電体）４が配設されている。この金属箔４は、封止部のほぼ中心部に位置し、その周囲において第２のガラス部７に接している。また、第２のガラス部７も封止部２のほぼ中心部に位置しており、第２のガラス部７の外周は、第１のガラス部８の内面に密着している。
発光部１は、ほぼ球状であり、その外径は例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、ガラス厚は例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。発光部１内の放電空間９の容積は、例えば０．０１〜１ｃｃ程度（０．０１〜１ｃｍ３）である。
具体的に本実施の形態では、発光部１の寸法は、外径１０ｍｍ程度、内径５ｍｍ程度、放電空間の容量０．０６ｃｃ程度としている。また、第２ガラス部７の発光部１側の端面から発光部１の放電空間９までの距離Ｈは、約１ｍｍであった。
発光部１内には、発光物質として、水銀６が封入されている。超高圧水銀ランプとしてランプ１１００を動作させる場合、水銀６は、例えば、２００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（２２０ｍｇ／ｃｃ以上または２３０ｍｇ／ｃｃ以上、あるいは２５０ｍｇ／ｃｃ以上）、好ましくは、３００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（例えば、３００ｍｇ／ｃｃ〜５００ｍｇ／ｃｃ）の水銀と、５〜３０ｋＰａの希ガス（例えば、アルゴン）と、必要に応じて、少量のハロゲンとが発光部１内に封入されている。
発光部１内に封入されるハロゲンは、ランプ動作中に電極棒３から蒸発したＷ（タングステン）を再び電極棒３に戻すハロゲンサイクルの役割を担っており、例えば、臭素（Ｂｒ）が用いられる。
ここで、封入するハロゲンは、単体の形態だけでなく、ハロゲン前駆体の形態（化合物の形態）のものでもよく、本実施の形態では、ハロゲンをＣＨ２Ｂｒ２の形態で発光部１内に導入している。
また、本実施の形態におけるＣＨ２Ｂｒ２の封入量は、０．００１７〜０．１７ｍｇ／ｃｃ程度であり、これは、ランプ動作時のハロゲン原子密度に換算すると、０．０１〜１μｍｏｌ／ｃｃ程度に相当する。なお、ランプ１１００の耐圧強度（動作圧力）は、本実施の形態によれば、２０ＭＰａ以上（例えば、３０〜５０ＭＰａ程度、またはそれ以上）にすることができる。
また、管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ２程度以上であり、特に上限は設定されない。例示的に示すと、管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ２程度以上から、３００Ｗ／ｃｍ２程度の範囲（好ましくは、８０〜２００Ｗ／ｃｍ２程度）のランプを実現することができる。ファン装置などの冷却手段を設ければ、３００Ｗ／ｃｍ２程度以上の管壁負荷を達成することも可能である。なお、定格電力は、例えば、１５０Ｗ（その場合の管壁負荷は、約１３０Ｗ／ｃｍ２に相当）であるが、これに限定されない。
封止部２における第１のガラス部８は、ＳｉＯ２を９９重量％以上含むものであり、例えば、石英ガラスから構成されている。一方、第２のガラス部７は、１５重量％以下のＡｌ２Ｏ３および４重量％以下のＢのうちの少なくとも一方と、シリカ（ＳｉＯ２）とを含むものであり、例えば、コーニング社製のバイコールガラス（登録商標第１６５７１５２号）から構成されている。ＳｉＯ２にＡｌ２Ｏ３やＢを添加すると、ガラスの軟化点は下がるため、第２のガラス部７の軟化点は、第１のガラス部８の軟化点温度よりも低くなる。
ここで、バイコールガラスとは、石英ガラスに添加物を混入させて軟化点を下げて、石英ガラスよりも加工性を向上させたガラスであり、例えば、ホウケイ酸ガラスを熱・化学処理して、石英の特性に近づけることによって作製することができる。バイコールガラスの組成は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）９６．５重量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）０．５重量％、ホウ素（Ｂ）３重量％である。第２のガラス部７は、第１のガラスに比較して不純物を多く含んでいる。
（２）耐圧強度向上の原理
このようにランプ１１００の封止部２において、給電体である金属箔４の放電空間９側の一部を第２のガラス部７を介して第１のガラス部８内に封止することにより、耐圧強度が飛躍的に増大する（４０ＭＰａ〜５０ＭＰａ）ことができる。これは、封止部２において圧縮歪み、特に封止部長手方向に圧縮応力が発生しているからであると考えられる。
以下その原理について説明する。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、封止部２の長手方向（電極軸方向）に沿った圧縮歪みの分布を模式的に示しており、図４（ａ）は、第２のガラス部７が設けられたランプ１１００の構成の場合、一方、図４（ｂ）は、第２のガラス部７のない従来のランプ１１００’の構成（比較例）の場合を示している。
ここで、図４（ａ）に示した封止部２のうち、第２のガラス部７に相当する領域（網掛け領域）に圧縮応力（圧縮歪み）が存在するが、第１のガラス部８の箇所（斜線領域）における圧縮応力の大きさは、実質的にゼロとなる。一方、図４（ｂ）に示すように、第２のガラス部７のない封止部２の場合、局所的に圧縮歪みが存在している箇所はなく、第１のガラス部８の圧縮応力の大きさは、実質的にゼロである。
実際にランプ１１００の歪みを定量的に測定し、封止部２のうち第２のガラス部７に圧縮応力が存在することを観測した。この歪みの定量化は、光弾性効果を利用した鋭敏色板法を用いて行った。この手法によると、歪み（応力）のある箇所の色が変化して見え、その色を歪み標準器と比較して歪みの大きさを定量化することができる。つまり、測定したい歪みの色と同色の光路差を読みとることで、応力を算出することができる。歪みの定量化のために使用した測定器は、歪検査器（東芝製：ＳＶＰ−２００）であり、この歪検査器を用いると、封止部２の圧縮歪みの大きさを、封止部２に印加されている応力の平均値として求めることができる。
図５（ａ）は、光弾性効果を利用した鋭敏色板法を用いて測定されたランプ１１００についての圧縮応力の分布を示す模式図であり、一方、図５（ｂ）は、第２のガラス部７のないランプ１１００’についての圧縮応力の分布を示す模式図である。
図５（ａ）に示すように、ランプ１１００の封止部２のうち、第２のガラス部７の領域７ａ内の部分が、第１のガラス部８と異なる色（図では白い部分７ａ）となっているところがあり、第２のガラス部７に圧縮応力（圧縮歪み）が存在していることがわかる。
一方、図５（ｂ）に示すように、ランプ１１００’の封止部２のうち、異なる色の領域はなく、したがって、封止部２（第１のガラス部８）の特定部分に圧縮応力が存在していないことがわかる。
このように圧縮応力を生じる原因は、石英ガラスとバイコールガラスの軟化点および歪点の相違にあると考えられている。この点については、上掲の特開２００３−２３４０６７号公報に詳しいので、ここでの詳しい説明は省略するが、要するに側管部を加熱して第１と第２のガラス部を共に軟化させて封止した後に、軟化点の高い外側の第１のガラス部８が先に硬化してしまい、第２のガラス部７は、硬化した第１のガラス部８内部の拘束された空間内において自由度のない状態で硬化するために内部で圧縮応力が生じると考えられる。
したがって、図５（ａ）に示した鋭敏色板法による測定結果では、金属箔の長手方向のみの圧縮応力しか確認することができなかったが、上記圧縮応力の発生原因に関する考察から、第２のガラス部の径方向にも圧縮応力が発生しているものと推察される。
因みに、第１のガラス部８である石英ガラスの軟化点は、約１６５０℃であり、第２のガラス部７であるバイコールガラスの軟化点は、１５３０℃であって両者には１００℃以上も差がある。
そして、このように封止部２内部の金属箔４の周囲に、圧縮応力とりわけ電極棒３の軸方向における圧縮応力を有する部位が存在することにより耐圧強度が向上し、最高５０ＭＰａの内圧でも点灯が可能となり、それだけ高出力化が可能になった。
このような封止部内部における圧縮応力の存在と、耐圧強度の向上の直接的な因果関係は、明確に解明されているわけではないが、第２のガラス部７の長手方向に圧縮応力が加わっていると、金属箔４からの応力の発生を抑制することができるからであると推測される。
すなわち、第２のガラス部７の圧縮応力によって、金属箔４により発生する応力を抑制することができ、その結果、例えば、封止部２のガラス部にクラックが生じ、封止部２のガラス部と金属箔４との間でのリークの発生が低減して、封止部２の強度が向上するのである。
（３）ランプの製造方法
次に、本実施の形態に係るランプの製造方法について説明する。
この製造方法は、大きく分けて、ランプの形成工程とこの形成されたランプに電界を印加して発光部１内部における不純物を除去する電界印加工程とからなる。
以下、図６から図１２を参照しながら、本実施の形態に係るランプ１１００の製造方法を詳しく説明する。
（３−１）ランプ形成工程
まず、図６に示すように、ランプ１１００の発光部１となるべき発光部形成予定部１’と、発光部形成予定部１’から延在した側管部２’とを有する放電ランプ用ガラスパイプ８０を用意する。
本実施の形態のガラスパイプ８０は、外径６ｍｍ、内径２ｍｍの筒状石英ガラスの中央部を加熱し膨張させて、ほぼ球形の発光部１’を形成したものである。
また、図７に示すように、別途、第２のガラス部７となるガラス管７０を用意する。本実施の形態のガラス管７０は、外径（Ｄ１）１．９ｍｍ、内径（Ｄ２）１．７ｍｍ、長さ（Ｌ）７ｍｍのバイコール製ガラス管である。ここで、ガラス管７０の外径Ｄ１は、ガラスパイプ８０の側管部２’に挿入できるように、側管部２’の内径よりも小さくしてある。
次に、図８に示すように、ガラスパイプ８０の側管部２’の内部の所定位置にガラス管７０を固定する。この固定は、側管部２’にガラス管７０を挿入した後、側管部２’をバーナなどで加熱して両者を密着させることによりなされる。
次に、図９に示すような、別途作製した電極構造体５０を用意しておき、ガラス管７０が固定された側管部２’に挿入する。電極構造体５０は、電極棒３と、電極棒３に接続された金属箔４と、金属箔４に接続された外部リード５とから構成されている。電極棒３は、タングステン製電極棒であり、その先端にはタングステン製コイル１２が巻きつけられている。コイル１２は、トリウム−タングステン製のものを用いてもよい。また、電極棒も、タングステン棒だけでなく、トリウム−タングステンから構成された棒を使用してもよい。
また、外部リード５の一端には、側管部２’の内面に電極構造体５０を固定するための支持部材（金属製の留め金）１１が設けられている。この支持部材１１は、モリブデンからなるモリブデンテープ（Ｍｏテープ）であるが、これに代えて、モリブデン製のリング状のバネを用いてもよい。Ｍｏテープ１１の幅ａは、側管部２’の内径２ｍｍよりも若干大きくされており、それにより、電極構造体５０を側管部２’内に固定することができる。
そして、図１０に示すように、一方の側管部２’に電極構造体５０を通して、電極棒３のコイル１２側を発光部形成予定部１’内に位置付ける。
図１１は、図１０のｃ−ｃ線における断面構成を示す図である。
次に、電極構造体５０挿入後のガラスパイプ８０の両端を、気密性を保ちながら、回転可能なチャック８２に取り付ける。
チャック８２は、真空系（不図示）に接続されており、ガラスパイプ８０内を減圧できる。ガラスパイプ８０内を真空排気した後、２００ｔｏｒｒ程度（約２０ｋＰａ）の希ガス（Ａｒ）を導入する。その後、電極棒３を回転中心軸として、矢印８１の方向に、ガラスパイプ８０を回転させる。
次いで、側管部２’およびガラス管７０を加熱・収縮させて、電極構造体５０を封止することにより、図１２に示すように、側管部２’であった第１のガラス部８の内側に、ガラス管７０であった第２のガラス部７が設けられた封止部２を形成する。
この封止部２の形成は、発光部形成予定部１’と側管部２’との間の境目部分から、外部リード５の中間付近まで、順々に、側管部２’およびガラス管７０を加熱して、シュリンクさせていくことにより行う。この封止部形成工程により、側管部２’およびガラス管７０から、少なくとも長手方向（電極棒３の軸方向）に圧縮応力が印加された状態の部位を含む封止部２が得られる。なお、外部リード５の方から、発光部形成予定部１’の方へ、加熱・収縮を行ってもよい。
この後、開放している側管部２’側の端部から、所定量の水銀６を導入する。このとき、必要に応じて、ハロゲン（例えば、ＣＨ２Ｂｒ２）も導入する。
水銀６の導入後、他方の側管部２’についても上記と同様の工程を実行する。すなわち、まだ封止されていない側管部２’に電極構造体５０を挿入した後、ガラスパイプ８０内を真空引きして（好ましくは、１０−４Ｐａ程度まで減圧して）、希ガスを封入し、次いで、加熱封止する。この時の加熱封止の際は、水銀が蒸発するのを防ぐため、発光部形成予定部１を冷却しながら行うことが好ましい。このようにして、両方の側管部２’を封止した後、側管部２’の不要な部分を切除することにより、図３に示したランプ１１００の構造が完成する。
（３−２）電界印加工程
電界印加工程は、ランプの少なくとも発光部１に電界を印加することにより、発光部１内部の不純物を除去する工程であり、本実施の形態では、ランプ完成後の初期点灯（エージング）の際に実行される。
図１３は、この電界印加工程を実施する装置の概略を示す図である。
２０は、ランプの点灯装置であり、直流電源２１とバラスト２２とからなり、バラスト２２から出力される交流電圧が、ランプ１１００の一対の外部リード線５のＣ，Ｄに接続される。
図１４は、上記点灯装置２０の、とりわけバラスト２２の構成を詳しく示すブロック図である。直流電源２１は、交流電源（ＡＣ１００Ｖ）（図示せず）に接続され、所定の直流電圧をバラスト２２に供給する。バラスト２２は、ランプ１１００が点灯に必要とする電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２３と、このＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力を所定の周波数の交流電流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ２４と、始動時にランプ１１００に高圧パルスを重畳するための高圧発生器２５と、ランプ１１００のランプ電流を検知するための電流検出部２６と、ランプ１１００のランプ電圧を検知するための電圧検出部２７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２４の出力を制御する制御部２８とを備えている。
制御部２８は、電流検出部２６および電圧検出部２７の検出信号を受けて、ランプ１１００へ供給する電力が所定の一定の値になるように上記ＤＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２４を制御するようになっている。
図１３に戻り、電界印加工程を実施する装置には、点灯装置２０における直流電源２１とは別に、直流電源３０が備えられており、その出力端子Ａが点灯装置２１のグランド出力（ＧＮＤ）に接続されると共に、出力端子Ｂからは所定の負の電圧が出力される。
一方、ランプ１１００の一対の封止部２には、その発光部１との境界部から所定の幅で、導電線１０が巻回されている。この導電線１０は、一方の封止部２から巻き、発光部１を跨ぐようにして、もう一方の封止部２に巻き付けられており、巻数は、左右それぞれ１０回転程度である。双方の巻き線を繋ぐ部分の導電線と、発光部１の表面との最短距離Ｌは、約２ｍｍである。本実施の形態においては、発光部１の外径が約１０ｍｍであるので、この部分における電極棒３から導電線１０までの距離は、約７ｍｍということになる。
このランプに巻いた導電線１０を、直流電源３０の出力端子Ｂに接続して、これに−３００Ｖを印加した状態で、点灯回路２０のスイッチを入れてランプ１１００を数時間点灯させた。
本実施の形態では、矩形波電流により交流点灯させているため、点灯中、Ｃ側、Ｄ側の電極が交互にＧＮＤになることになるが、Ｃ側、Ｄ側の電位差は、ランプ電圧と同等であり、６０〜９０Ｖ程度となる。ＧＮＤがＣ側、Ｄ側のいずれである場合でも、発光部内の電極と導電線１０の間に約３００Ｖの電位差が生じる。直流点灯形のランプの場合にも、Ｃ側、Ｄ側いずれかがＧＮＤに固定されることになるだけで効果は同じである。
この結果、電極棒３から導電線１０に向かう強い電界が発生し、発光部１に電界を印加することになる。
このような電界印加工程による効果を確認すべく、従来通り、電界を印加せずに初期点灯を行ったランプと、電圧を印加して初期点灯を行ったランプとで比較した。
具体的に、ランプ１１００と同じ構成で電界を印加していないランプを１５本用意し、そのうち５本を従来通りの方法で点灯させると共に、残りの１０本には図１３に示す通り、封止部２に導電線１０を巻回して直流電源３０から−３００Ｖの電圧を印加しながら点灯した。
双方のグループの点灯時間は、同じ２時間である。すると、従来通りの方法では全本数のランプが薄く黒化しており、これらのランプの光束の分光分布を分光光度計で測定したところ、図１５（ａ）の分布図に示すように、Ｎａ発光が観測された。
これに対して、電圧を印加した本発明品は、１０本とも黒化することなく、Ｎａ発光も観測されなかった（図１５（ｂ））。
そこで、従来品のランプと電界印加工程を行った発明品について、それぞれ図１６（ａ）の発光部１の斜線Ｅの部分と、封止部２の第２のガラス部７を配設していない部分（斜線Ｆの部分）のＮａの含有量を、原子吸光分析法で分析したところ、図１６（ｂ）の表１のような結果が得られた。
同表からも明らかなように、従来品では、発光部１のＮａ含有量が、０．６１ｐｐｍであるのに対し、本発明品では、その６分の１に近い０．１１ｐｐｍまで低減されている。
本実施の形態の電界印加工程を実施することで、発光部１内に混入した不純物を減らし、黒化を抑制できたことがわかる。また、不純物の低減により失透も抑制されるため、ランプ寿命も向上する。
次に、上記のように黒化、失透が抑制されるメカニズムについて考察する。
ランプの安定点灯中、電極棒３の間ではアーク放電が起こっており、その温度は最高で６０００℃以上にも達する。そのため、発光部１の温度が上昇し、１０００℃以上になる。このような高温下では、放電空間９内、および発光部１を形成するガラス中の不純物がイオン化すると考えられる。
このような状態のランプに、外部から電界を印加すると、イオンに静電力が働いて移動することになる。上記の実施の形態では、発光部内部がＧＮＤ、発光部外部を−３００Ｖにしたため、プラスイオンは発光部１の外部に向かっての力を受け、石英ガラス内部に拡散され、やがて発光部１外部に放出される。
特に、黒化、失透に悪影響を及ぼすのは水素、および、アルカリ金属（カリウム、リチウム、ナトリウム）などのプラスイオンであるため、本電界印加工程により放電空間９内の不純物を低減することができたものと推測される。
実際、Ｎａについて、図１５（ｂ）の分光分布および図１６（ｂ）の分析結果から、放電空間内および発光部のガラス内における含有量が、従来品よりも減っていることが確認された。
また、電界印加工程により放電空間９内の水素（Ｈ２）の量も大幅に低減していることも確認されている。従来は、放電空間９内の水素低減と発光管を形成するガラス部材の不要な歪の除去を兼ねて、ランプ封止後の適当な段階でランプ全体を所定時間真空ベークする工程が必要とされていたが、上記電界印加工程の実施により、この真空ベーク工程の時間を大幅に短縮できるものである。
なお、本実施の形態では、発光部１の外部の導電線１０と電極棒３の距離約７ｍｍの間に３００Ｖの電圧をかけたため、電界の大きさは、約４３ｋＶ／ｍであったが、これに限られるものではない。不純物を効率的に除去するためには、１０ｋＶ／ｍ以上である方が望ましい。この電界強度には特に上限はないが、不純物の除去に必要な以上に大きくしても意味はなく、その一方で、電源装置が大型化してコストがかかるため、５００ｋＶ／ｍ程度を上限としてよいであろう。
本実施の形態に係るランプ製造方法は、点灯動作圧が２３．３ＭＰａ（２３０ａｔｍ。発光部内容積あたりのＨｇ量：２３０ｍｇ／ｃｃ、）以上に達するランプには、特に効果的である。点灯動作圧が２３．３ＭＰａ以上のランプでは、アーク温度が上昇し電極の蒸発量も大きくなる。そのため、少量の不純物が存在するだけで、ハロゲンサイクルが円滑に回らず、黒化を起こしやすくなるからである。また、発光部温度自体も大きくなるため、早期に失透も起こしやすい。本実施の形態の工程を実施すれば、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム）などの不純物を従来よりもはるかに減らすことができるため、２３．３ＭＰａ以上の点灯動作圧のランプでは、これまで達成できなかった２０００ｈ以上の寿命を確保できる。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係るランプ製造方法における第２の実施の形態について説明する。
以下の実施の形態においては、ランプ形成工程は第１の実施の形態と同じであり、電界印加工程のみが異なるので、この点を中心に説明する。
図１７は、本第２の実施の形態における電界印加工程の概要を示す図である。
ランプ１１００完成後、初期点灯を行う前に、第１の実施の形態と同様に、ランプ１１００の封止部２の外周に、導電線１０を巻き付ける。導電線１０は一方の側管部から巻き、発光部を跨ぐようにして、もう一方の側管部に巻き付けた。巻数はそれぞれ１０回転程度である。発光部１と導電線１０との距離Ｌは約２ｍｍであった。発光部１の外径が約１０ｍｍであるので、この部分における電極棒３から導電線１０までの距離は、約７ｍｍということになる。
その後、電気加熱炉の内部に配置して加熱処理をしながら、図１３で示したのと同様な直流電源３０の出力端子Ａに一対の電極５を接続し、導電線１０には、出力端子Ｂに接続して−３００Ｖを印加した。
本実施の形態では、この電界印加工程は、ランプ１１００を１１００℃の温度に加熱しつつ数時間行った。この加熱は、ランプ１１００の電極および導電線１０が酸化しないように、加熱炉内をＡｒ雰囲気にして行ったが、Ｎ２雰囲気であっても真空であっても良い。
本実施の形態では、電極棒３はいずれもＧＮＤになっており、導電線１０は電位が−３００Ｖとなっている。ランプの温度も１１００℃と高温になるため、発光部空間内または発光部を形成するガラス中の不純物はイオン化し、水素やアルカリ金属などのプラスイオンは発光部外部へ放出されることになる。
本実施の形態においても、有効にランプの黒化、失透が抑制された。
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態に係る電界印加工程について説明する。
本実施の形態においては、ランプを形成する前段階で、発光部１、封止部２の材料となるガラスパイプから不純物を抜くようにした点に特徴がある。
図１８は、本第３の実施の形態における電界印加工程の概要を示す図である。
同図において、ガラスパイプ２０００は、ランプ製造前のランプ用ガラスパイプであり、ほぼ球状の中空の発光部形成予定部１’と筒状の側管部２’とからなっている。このガラスパイプ２０００の内側に、金属棒２０１０を挿通した。この金属棒２０１０は、ガラスパイプ２０００と管軸とほぼ一致する位置になるように不図示の保持部材により保持される。
また、ガラスパイプ２０００の一対の側管部２’に、導電線１０を巻き付けている。この導電線１０の巻回条件は、上記第１、第２の実施の形態と同じである。
そして、ランプに巻いた導電線１０および金属棒２０１０をそれぞれ直流電源の出力端子Ｂ、Ａに接続して、金属棒２０１０をＧＮＤにして、導電線１０に−３００Ｖを印加し、この状態でガラスパイプ２０００を加熱炉内で過熱した。
本実施の形態においても、第２の実施の形態同様、加熱は１１００℃で数時間行った。加熱炉は、金属棒２０１０や導電線１０が酸化しないように、Ａｒ雰囲気下で行ったが、Ｎ２雰囲気下であっても、真空であっても良い。
本実施の形態においても、ガラスパイプ２０００中の不純物はイオン化し、水素やアルカリ金属などのプラスのイオンはガラスパイプ外部へ放出されることになる。
図３に示した構造のランプの場合、第２のガラス部７を上記と同様の方法で熱処理することができる。例えば、第２のガラス部７がバイコールガラス（シリカ（ＳｉＯ２）９６．５重量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）０．５重量％、ホウ素（Ｂ）３重量％）である場合、熱処理により、その組成をほとんど変えることなく、水素およびアルカリ金属を減らすことができた。このような処理を行って製造したランプについても、黒化、失透の抑制が確認された。
なお、以上のような構成により電界印加工程を実施したランプは、本願の製造方法を使用しないランプと比較して構成的に次の違いがある。
（ａ）初期にランプを点灯したときの不純物による発光スペクトルが極端に少なくなる（図１５（ｂ）参照）。
これは電界を印加させることにより、発光部内の放電空間中の不純物が発光部の材料内か発光部の外に移動したことに起因する。発光スペクトルの差違は、特にバイコールガラス製の第２のガラス部や傾斜機能材料を封止部に使用した場合には顕著に現れる。
（ｂ）電界を印加することにより、発光部やその発光部から延在した封止部に不純物の濃度分布が生じる（図１６参照）。また、同じ発光部であっても外表に近い部分よりも内壁側に近い部分における不純物が少なくなっている。そして、導電線１０を巻回した部分に特にＮａ量の多い部分がリング状に現れる。これらのことからも、放電空間内のイオン化された不純物が発光部壁面内を外部に向かって移動していることが立証される。
これらの２つの特徴の有無がランプに存在するか否かによって、本願の製造方法を適用したか確認できる。
特に、Ｎａの含有量の差異は顕著であり、この点から本発明に係るランプを発光部１の単位体積当りのＮａ含有量が、この発光部から延在した第１のガラス部の単位体積当りのＮａ含有量よりも少ない構成として特徴付けることもできる。
なお、本発明における発光部のＮａの単位体積当りの含有量は、封止部の単位体積当りの含有量の、少なくとも２分の１以下であることが望ましい。
＜ランプユニットおよび画像表示装置＞
（１）ランプユニットの構成
ランプを画像表示装置の光源として使用する場合、光束の集光効率を向上させるため、一般的に凹面反射鏡と組み合わせたランプユニットとして構成される。
図１９は、光源として上記ランプ１１００を使用したプロジェクタ用のランプユニット１００の構成を示すための一部切り欠き斜視図である。
同図に示すようにランプユニット１００は、凹面反射鏡１０３内に、ランプ１１００が、その一対の電極棒３の電極間距離の中心と凹面反射鏡１０３の焦点位置とがほぼ一致するように、かつランプ１１００の長手方向の中心軸Ｘと凹面反射鏡１０３の光軸（図１では前記中心軸Ｘと一致）とがほぼ平行になるように配置されてなる。
一方の外部リード線５は、凹面反射鏡１０３に形成された貫通孔１１４を通って凹面反射鏡１０３の外部に導出されている電力供給線１１５に電気的に接続されている。
他方の外部リード線５（図１９では図示せず）は、ランプ１１００の一方の封止部２の端部に接着剤（図示せず）によって固着された口金１１６に電気的に接続されている。
凹面反射鏡１０３は、前方に開口部１１７を、後方にネック部１１８をそれぞれ有し、かつ内面が、例えば回転放物面または回転楕円面等の形状であって、その表面に金属等が蒸着されて反射面１１９が形成されている。
ランプ１１００と凹面反射鏡１０３とは、ランプ１１００に固着された口金１１６がネック部１１８内に挿入され、接着剤１２０によって固着されて一体化されている。
なお、開口部１１７には、図示はしていないが、前面ガラスが接着剤等によって固着され、内部に塵埃などが混入するのを防ぐようになっている。
（２） 次に、このようなランプユニット１００を用いた画像表示装置の一例として、３板式液晶プロジェクタについて説明する。
図２０は、当該液晶プロジェクタ１５０の構成を示す概略図である。
同図に示すように液晶プロジェクタ１５０は、光源としてのランプユニット１００と、ミラー１２８と、ランプユニット１００からの白色光を青、緑、赤の三原色に分離するためのダイクロイックミラー１２９，１３０と、分離された光をそれぞれ反射するミラー１３１，１３２，１３３と、分離された三原色について、それぞれ単色光画像を形成するための液晶ライトバルブ１３４，１３５，１３６と、フィールドレンズ１３７，１３８，１３９と、リレーレンズ１４０，１４１と、液晶ライトバルブ１３４，１３５，１３６をそれぞれ透過した光を合成するダイクロイックプリズム１４２と、投射レンズ１４３とを備えている。そして、画像表示装置からの画像は、スクリーンなどの被投射面１４４上に投影される。
なお、上記画像表示装置は、ランプユニット１００を除いては公知の構成なので、ＵＶフィルタ等の光学素子については省略している。
ランプユニット１００は、既述の製造方法によって製造されたランプ１１００を光源として用いているので、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。さらに、このような照度維持率の高いランプユニット１００を用いた画像表示装置においては、ランプユニット１００を頻繁に交換する必要がないので、そのメンテナンスコストを低減することができる。
ここでは、画像表示装置の一例として３板式液晶プロジェクタについて説明したが、本発明は、これ以外に単板式液晶プロジェクタやＤＬＰを用いたプロジェクタ等にも適用することができる。
＜変形例＞
なお、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に限られないことは言うまでもなく、例えば、さらに次のような変形例を考えることができる。
（１）電界印加工程における変形例
電圧を印加する方法は、上記各実施の形態に限定されない。発光部内部と発光部外部に電位差が生じる方法であれば、手段を問わない。
例えば、上記第１の実施の形態では、導電線１０を一対の封止部２にそれぞれ１０回巻回したが、巻回数はこれより多くても少なくてもよく、例えば、図２１（ａ）に示すように、導電線５１，５２をそれぞれ一巻きさせるだけでも同様な効果が得られる。また、図２１（ｂ）のように、板状もしくは棒状の導電部材１２を発光部付近に配置しても良い。さらに、図２２（ａ）に示すように筒状の電極５３’の内部にランプ１１００を挿入すれば、より効果的に不純物の放出が可能になるであろう。
また、図２２（ｂ）のように、２枚の板状の導電部材５４，５５をランプの両側に配置し、それらに電位差を与えるようにしてもよい。この場合、一方の導電板側にプラスイオンが引き寄せられ、他方の導電板にマイナスイオンが引き寄せられるため、プラスイオン、マイナスイオンの不純物が同時に除去されるという効果も得られる。
ここで、上記図２１（ａ）および図２２（ｂ）の例を利用して、具体的に電界印加工程を実施する場合の例を、それぞれ変形例１、２として説明する。
（１−１）変形例１
図２３は、図２１（ａ）の構成を利用した、電界印加工程の変形例を示す図である。
本変形例１におけるランプ１１００は、発光部１が、外形形状がほぼ球状またはほぼ回転楕円体状であり、最大外径が１２ｍｍ、最大肉厚が２．７ｍｍ〜３ｍｍであり、封止部２は、直径６ｍｍの円柱状である。ここで、最大外径は、発光部１の外形形状がほぼ回転楕円体状の場合、短軸方向における最大外径を示す。発光部１の内容積は例えば０．２ｃｃである。点灯中、発光部１の内壁に係る管壁負荷は６０Ｗ／ｃｍ２以上、例えば１４０Ｗ／ｃｍ２である。発光部１の構成材料が石英ガラスである場合、管壁負荷の実使用の範囲として２００Ｗ／ｃｍ２以下が好ましい。
また、発光部１内には、水銀のほか、例えばアルゴンガスやキセノンガス等の希ガス、および例えば臭素等のハロゲンがそれぞれ封入される。水銀の封入量は０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上、実使用の範囲としては０．３５ｍｇ／ｍｍ３以下が好ましい。希ガスの封入量は５ｋＰａ〜４０ｋＰａ程度である。ハロゲンの封入量は１０−７μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３である。
タングステンを主成分とし、不純物としてアルカリ金属等が含有されている直径０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍの電極棒３と、この電極棒の一端部に巻き付けられ、かつ電極棒３と同一成分のコイル１２とから電極が構成される。また、電極棒３の先端部は、コイル１２と共に一部が溶融してほぼ半球形状の塊状になっている。電極間距離は０．２ｍｍ〜５．０ｍｍである。
ここで、電極棒３の不純物の一例、およびその含有量を挙げると次の通りである。
カリウム １０ｐｐｍ
ナトリウム ２０ｐｐｍ
そして、電極棒３のうち封止部２内に位置する部分と、封止部２を形成する石英ガラスとの間には、第１の実施の形態と同様にバイコールガラスからなる筒状の第２のガラス部７（図２３では図示せず。図３参照）が介在している。
ここでの第２のガラス部７の成分は以下の通りである。
ＳｉＯ２：９６重量％以上
Ａｌ２Ｏ３：０．５重量％
Ｂ２Ｏ３：３．０重量％
Ｎａ２Ｏ：０．０４重量％
そして、上記ランプ１１００の発光部１と封止部２との境界部分の外周に、線径が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、例えば０．２ｍｍである鉄、クロムおよびアルミニウムの合金からなる線状の導電線５１，５２が近接または接触するように１ターンずつそれぞれ巻き付けられている。
また、これらの導電線５１，５２は、発光部１と封止部２との境界部分に巻き付けられた後、発光部１の長手方向の軸が鉛直方向に対してほぼ垂直になるような姿勢（以下、この姿勢を「水平配置」という。）で点灯された場合において下方に位置する発光部１の外面を跨ぐように、それの外面形状に沿って近接または接触させて配置され、その下方に位置する発光部１の外面の中央部で一本によりあわせられて接続されている。
つまり、ランプ１１００が水平配置で点灯された場合に、発光部１の外面のうち、最も温度が高くなる上方の外面に導電線５１，５２が近づくのを避けるため、その導電線５１，５２を、内面の温度が比較的低い下方に位置する発光部１の外面に配置させている。
電界印加工程において、ランプ１１００を、水平配置となるように保持し、外部リード線５，５をバラスト２２に接続すると共に、導電線５１，５２を別の直流電源３０の出力端子Ｂに接続する。直流電源２１の一方の端子と、直流電源３０の出力端子Ａとは同電位となるように接続されている。
例えば、ランプ１１００が、交流点灯形の定格電力２２０Ｗの高圧水銀ランプである場合、直流電源２１の一方の端子の電位を基準（０Ｖ）にすると、直流電源２１の他方の端子には＋３８０Ｖの電位を、別の直流電源３０の他方の端子Ｂには−５０Ｖ以下の電位をそれぞれ発生させる。
したがって、安定点灯時においては、直流電源２１の一方の端子の電位を基準（０Ｖ）にすると、両電極５の電位は０Ｖ〜１００Ｖの範囲で変動しており、導電線５１，５２には−５０Ｖ以下の電圧が印加される。
以上の準備を終えて、バラスト２２を用いてランプ１１００を実使用状態とほぼ同じ状態で連続点灯させると共に、導電線５１，５２には−５０Ｖ以下の電圧を印加する。
この状態で５分以上、好ましくは１５分以上、さらに好ましくは３時間〜１０時間以上放置する。この放置時間は印加直後からの時間である。
この間、ランプ１１００は点灯されているので、少なくとも発光部１は所定の温度、例えば８００℃に保たれている。また、このとき通常の点灯試験（初期点灯）も兼ねている。
放電空間内にある不純物、特にイオン化したアルカリ金属を石英ガラス中に十分に拡散させるためには、少なくとも発光部１を６００℃以上に保つことが好ましい。ただし、発光部１が石英ガラスからなる場合において、石英ガラスが再結晶化し、失透しないように１１００℃以下にすることが好ましい。
その後、ランプ１１００を自然冷却または強制冷却し、導電線５１，５２を取り外して、最終的な製品として完成する。
次に、ランプ１１００に凹面反射鏡を取り付けてランプユニット（図１９参照）を構成し（以下、「本発明品」という）、その作用効果の確認を行った。
本発明品において、３００時間点灯経過後、および２０００時間点灯経過後における発光部１の内面の黒化の有無、失透の有無、および５時間点灯時間後の照度を１００％とした場合の照度維持率（％）をそれぞれ測定したところ、図２４の表２に示す通りの結果が得られた。
なお、このランプ１１００の製造過程において、導電線５１，５２の印加電位を−５０Ｖとした。
また、ここでの「照度維持率」は、上記ランプユニットを画像表示装置（図２０参照）に搭載して４０インチのスクリーンに投影した場合の平均照度維持率（％）である。
さらに、比較のため、ランプ１１００の製造過程において、電界を印加させないで通常どおりの点灯試験のみを行った点を除いて本発明品と同じ製造方法を用い、かつ同じ構成を有しているランプユニット（以下、「比較品」という）についても、本発明品と同じ測定を行い、その結果を表２に併せて示す。
なお、サンプル数は本発明品、比較品ともに５本ずつである。
表２からも明らかなように、本発明品は、２０００時間点灯経過後であっても発光部１に失透や黒化はほとんど見られず、照度維持率も７４％を維持していた。一方、比較品は３００時間点灯経過後においてすでに発光部１の内面が著しく失透していると共に、黒化しており、照度維持率も８５％であり、さらに点灯時間２０００時間を経過する前には全数が失透により内部温度が上昇し、発光部１が膨れ上がり変形していた。
以上の通り図２３による電界印加工程を施した場合には、発光部１内の空間に存在する不純物やランプに使用されている部材（電極棒３、封入物である臭化水銀、第２のガラス部７等）中に含まれている不純物、特にアルカリ金属を、導電線５１，５２に一対の電極棒３の電位に対して負電位が印加されることによって電極棒３と導電線５１，５２との間に発生する電界によって導電線５１，５２に向かって誘引させることができ、石英ガラス中に拡散させて発光部１の外部へ放出させることができるため、ランプの使用中において、発光部１の石英ガラスが失透するのを抑制することができると共に、内面が黒化するのを防止することができる。
また、電界印加工程においてランプ全体のガラス部材のうち少なくとも発光部１が所定の温度以上に保たれているので、石英ガラス中でのイオン化したアルカリ金属の拡散速度を速めることができる。
特に、ランプ１１００を点灯させることによって発光部１を所定の温度以上に保っているので、特別な加熱のための設備を用いることなく、発光部１を所定の温度以上に保つことができ、その結果、設備コストを抑えることができると共に、製造過程において通常行われるランプ点灯試験と兼ねることができるため、効率よく、短時間で前記不純物の除去作業を行うことができる。
また、ランプ１１００を水平配置の状態にし、かつ、導電線５１，５２が発光部１と封止部２との境界部に近接または接触させて配置して電界を印加するようにしているので、その境界部に、不純物のうち特にアルカリ金属が集まってきても、水平配置状態での点灯においては、その部分の温度は発光部１の上部ほど高くはないため、この部分に誘引された石英ガラスとアルカリ金属とが化学的に反応しにくく、失透するおそれを小さくすることができる。
また、仮にその境界部が失透したとしてもわずかであり、石英ガラスが変形や破損するまでに至ることはなく、またその失透部分が電極の根元部分周辺のガラス部分であるということもあって、光束が低下することはない。
さらに、導電線５１，５２が発光部１の外面のうち上方に位置する部分に近接または接触していないので、使用時に発光部１の上方に位置する部分に、前記不純物、特にアルカリ金属が集中して誘引されないようにすることができ、その部分の石英ガラスが失透するのを抑制することができる。
したがって、実際にランプが使用される場合にも、この電界印加工程の実施時と同様な姿勢で点灯されるように、ランプ１１００の封止部２などに上下方向を示すマークなどが付けられるのが望ましいであろう。
次に、本発明品において、導電線５１，５２への印加電圧を０Ｖ、−２５Ｖ、−５０、−１００Ｖ、および−２００Ｖに変化させた場合の１０００時間点灯経過後と２０００時間点灯経過後との照度維持率（％）をそれぞれ測定したところ、図２５の表３に示す通りの結果が得られた。
同表３から明らかなように、印加電圧が−５０Ｖ以下、例えば−５０Ｖ、−１００Ｖ、および−２００Ｖの場合では、２０００時間点灯経過後であっても照度維持率が６０％以上あり、発光部１の変形等は見られなかった。
一方、印加電圧が−５０Ｖを越える、例えば−２５Ｖの場合では点灯経過時間が１０００時間であれば照度維持率は７１％あるものの、点灯経過時間が２０００時間に至るまでに発光部１が失透によって膨れ上がり、変形してしまった。
したがって、導電線５１，５２への印加電圧は、製造工程において不純物、特にアルカリ金属を十分に除去するため、一方の電極の電位０Ｖを基準にとると、−５０Ｖ以下の必要であることがわかった。
なお、上記図２３の例では、導電線５１，５２の材料として鉄、クロムおよびアルミニウムの合金を用いた場合について説明したが、他にタングステンやモリブデン等の特に耐熱性の高い金属でも上記と同様の効果を得ることができる。また、導電線５１，５２の線径は、上記０．２ｍｍ〜０．５ｍｍのものに限らず、それ以外の異なる線径でもよく、また形状についても例えば板状であっても上記と同様の効果を得ることができる。
また、図２３の例では、ランプ１１００を実使用状態とほぼ同じ状態で連続点灯させ、導電線５１，５２に−５０Ｖ以下の電位を印加した場合について説明したが、特にランプ１１００を実使用状態とほぼ同じ状態で連続点灯させる必要はなく、少なくとも発光部１の温度が６００℃以上となるように点灯すればよい。
さらに、図２３の例では、ランプ１１００が水平配置された状態で点灯されることを想定して、導電線５１，５２を発光部１と封止部２との境界部分に巻き付けた場合について説明したが、ランプ１１００の長手方向の軸が鉛直方向に対して４５度以上の範囲内にある状態であれば、導電線５１，５２を発光部１と封止部２との境界部分に巻き付けることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
もちろん、必ずしも導電線５１，５２を発光部１と封止部２との境界部分に巻き付ける必要はなく、点灯方向や温度環境によって導電線５１，５２を、アルカリ金属を誘引したい場所に適宜配置すればよい。
（１−２）変形例２
この変形例２では、図２２（ｂ）に示した電界印加方法を用いている。
図２６は、電界印加工程を実施する装置の概略を示している。
上記変形例１と同様な仕様のランプ１１００を形成した後、図２６に示すようにランプ１１００を水平配置すると共に、例えば銅製の四角い平らな板状の導電部材５４，５５を発光部１を挟むようにほぼ平行に対向配置する。
なお、失透や黒化の発生場所が主として発光部１であることを考慮すると、少なくとも発光部１全体を覆うことが好ましい。図２６の例では、導電部材５４，５５のランプ１１００の中心軸方向の長さを発光部１の同方向の寸法とほぼ同じとし、中心軸と直交する方向（図２６の紙面と直交する方向）における幅は、発光部１における径とほぼ同じになるようにしている。
そして導電部材５４，５５にはそれぞれ異なる電位が、例えば一方が正の電位、他方が負の電位が印加されている。この導電部材５４，５５間の距離は、所望の電界（望ましくは、１０ｋＶ／ｍ以上）が発生するように各々の導電部材５４，５５に印加される電圧との関係で適宜決定すればよい。
次に、図２６に示すように、このランプ１１００の外部リード線５，５を、バラスト２２に接続すると共に、導電部材５４，５５をそれぞれ直流電源３０に接続する。
ここで、例えば、下側に位置する導電部材５５をマイナスに、上側に位置する導電部材５４をプラスにすることにより、失透の要因であるアルカリ金属イオン（プラスイオン）を、温度が発光部１の上方よりも低い下方に誘引させることができ、その結果、発光部１の石英ガラス部分が失透するのを一層抑制することができる。
この変形例２に係るランプ１１００の製造方法によっても、上記した各実施の形態、変形例１におけるランプ１１００の製造方法と同様に、発光部１内の空間に存在する不純物やランプに使用されている部材（電極棒３、封入物である臭化水銀、および第２のガラス部７）中に含まれている不純物、特にアルカリ金属を印加した電界によって誘引させることができ、石英ガラス中に拡散させて発光部１の外部へ放出させることができるため、ランプの使用中において、発光部１の石英ガラス部分が失透するのを抑制することができると共に、発光部１の内面が黒化するのを防止することができる。
なお、変形例２では、四角い平らな板状の導電部材５４，５５を用いた場合について説明したが、その形状について特定されるものではく、例えば円板状の場合や、また発光部１の外面形状に沿うように湾曲している場合であっても上記と同様の効果を得ることができる。
また、変形例２では、導電部材５４，５５を、発光部１の丁度上下に設置した場合について説明したが、図２６の状態を基準にして発光部１の左右や、手前側と奥側とに設置した場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
なお、変形例１、２においては、ランプ１１００を連続点灯させることによって発光部１のうち少なくとも発光部１を加熱し所定の温度以上に保つ場合について説明したが、点灯、消灯を繰り返して少なくとも発光部１を所定の温度以上に保っても上記と同様の効果を得ることができる。また、例えば、外部からヒーター等の加熱手段によって発光部１のうち少なくとも発光部１を加熱し所定の温度以上に保ってもよい。さらに、ランプ１１００を一旦点灯させた後に消灯し、その後、前記加熱手段によってランプ１１００の少なくとも発光部１を加熱し所定の温度以上に保ってもよい。
また、上記各変形例では、定格電力２２０Ｗのランプ１１００を一例に示したが、定格電力が１５０Ｗの高圧水銀ランプや、定格電力が２２０Ｗを越える２５０Ｗの高圧水銀ランプにも本発明を適用することができる。
（２）電界印加工程の時期等について
上述したように電界印加工程において、ランプを点灯して発光部１を加熱する場合には、当該電界印加工程は、ランプの初期点灯時に行うことが望ましい。初期点灯（エージング）の工程は出荷前に必ず必要であり、このときに電界印加工程を合わせて行うことにより工程時間が削減できるからである。
加熱炉などで加熱しながら電界印加工程を実行する場合には、上記初期点灯前に実行することが望ましい。もし、初期点灯を先に実行すると、放電空間内の不純物により黒化、失透が生じてしまうからである。
また、電界は、最低でも５分間は印加する必要があり、望ましくは２時間以上印加するとよい。電界の印加時間の上限は、特に規定されないが、黒化や失透を抑制するに必要な限りで電界印加工程を実施すればよいので、上限の時間は、具体的には印加する電界の強さや加熱温度などによって、製造コストとのバランスから自ずと決定されるものである。
しかし、必ずしも初期点灯が電界印加工程に先行してはならないというわけでもない。実際に、不純物が原因で一度黒化したと考えられるランプに、電界印加工程を実行したところ、Ｎａが除去された。その後、数時間から数十時間、ランプを点灯させると、黒化は消えた。
また、加熱箇所は少なくとも発光部であればよく、その温度も放電空間内のほとんどの不純物がイオン化するために必要な温度（６００℃）以上が望ましく、発光部１の素材が石英ガラスの場合には、再結晶化をしないため上限は１１００℃までとなる。
なお、本実施の形態では、高温にすることによって、不純物をイオン化したが、イオン化する手段は、他の手段であっても良い。例えば、非常に大きな電界をかけることによって、不純物のイオン化を実現する方法もある。
（３）ランプ構造の変形例について
（３−１）上記実施の形態においては、第２のガラス部７は、金属箔４の電極棒３との接続部位を囲む位置に配設されていたが、配設位置にこの部分のみに限らない。図２７に示すように金属箔４の外部リード５との接続部側の端部を覆うように配設してもよいし、図２８のように金属箔４の全体を覆うようにしても構わない。耐圧強度をより増加させるためには、図２８のような構成にする方が望ましいが、第２のガラス部７の材料中に不純物が多いことや部品コストの点を考慮すると、第２のガラス部７の部分は、できるだけ少ない量が望ましく、また、封止部２のクラックは、放電による熱の影響により放電空間により近い側に生じやすいことを考えるならば、図３に示すように電極棒３との接合部を覆うように一部分のみに設ける方が望ましいであろう。
また、第２のガラス部７は、その位置する部分における金属箔４の全周を必ずしも覆わなくても、金属箔４の応力を抑える圧縮応力をある程度得ることができる。この場合には、ランプ形成工程においてガラス管７０（図７参照）の代わりに横断面がＣ形状の別のガラス管を用いればよい。
なお、第２のガラス部７は、上述のように第１のガラス部８よりも軟化点が低くなることにより、封止部内部に圧縮応力を生ぜしめる役目を果たす。シリカ（ＳｉＯ２）の軟化点を下げるための添加物としては、Ａｌ２Ｏ３およびＢのうちの少なくとも一方が含まれていればよい。しかし、これらをあまり多く添加すると軟化点が低くなり過ぎてしまい、適当な圧縮応力が得られない場合があり、また、放電空間に混入する不純物の量も不要に多くなってしまうので、ＳｉＯ２は、７０重量％以上９９重量％未満が望ましく、添加するＡｌ２Ｏ３は、１５重量％以下、Ｂは、４重量％以下が望ましい。
（３−２）また、上記実施の形態においては、封止部２にバイコールガラスからなる第２のガラス部７を設けることにより耐圧強度を向上させたが、バイコールガラスの代わりにいわゆる傾斜機能材料からなる部材を介在させて封止するようにしてもよい。
すなわち、ランプ形成工程において、バイコールガラスからなる図７に示すガラス管７０の代わりに、これとほぼ同寸法で傾斜機能材料からなる管（以下、「傾斜材料管」という。）７１を側管内に挿入して封止部２を形成する。傾斜材料管７１は、例えば、石英粉末とモリブデンやタングステンなどの金属粉を混ぜて加熱成形してなり、この際、内側の部分ほど金属粉７２の含有量が多くなるように形成されている。
これにより、傾斜材料管７１は、第１のガラス部８よりも大きくて、金属箔４よりも小さい範囲の熱膨張係数を持つことが可能となり、しかも、傾斜材料管７１の内側部分の熱膨張係数は、金属箔４の熱膨張係数に近く、傾斜材料管７１の外側部分の熱膨張係数は第１のガラス部８の熱膨張係数に近くでき、その間徐々に熱膨張係数を変化させることが可能である。
このように傾斜材料管７１は、徐々に熱膨張係数が変化するため、ランプの点灯時もしくは消灯時における発光部１の急激な温度変化（熱衝撃）によって封止部２における隣接する部材間に生じる熱応力を小さくすることができるので、クラックが発生しにくくなり、封止部２における耐圧強度が極めて向上する。
傾斜機能部材を介在させる箇所は、上記バイコールガラスを利用した第２のガラス部７の場合と同様、第２金属箔４の電極棒３との接続位置を含む端部だけに限らず、図２７や図２８に示す箇所であってもよい。
また、傾斜材料管は、上記のように内側から外側に向けてほぼ連続して熱膨張係数が変化するのではなく、多層構造として各層で熱膨張係数を異なるようにしてもよい。
図３０は、その一例として傾斜材料管が２層構造の場合における封止部２の構造を示すものである。
ここでは、金属箔４全体を覆うように２層の傾斜部材管７３が配されている。図３１は、図３０の傾斜材料管７３のｄ−ｄ線における矢視断面図である。同図に示すよう傾斜材料管７３は、第１の傾斜材料７４と第２の傾斜材料７５の２層構造となっており、金属箔４、第１の傾斜材料７４、第２の傾斜材料７５、第１のガラス部８の熱膨張係数を、それぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ４となるように第１、第２の傾斜材料が選定される。具体的な材料として、例えば、シリカに混入する金属粉の量を違えた２種類の材料を考えることができる。なお、このような多層構造の傾斜材料管の覆う箇所も、金属箔４の長手方向の一部分であっても構わない。
このように封止部に傾斜機能を持つ材料を使用したランプにおいても、特にその製造工程において不純物が放電空間に混入するおそれが高く、この場合でも電界印加工程を実行することにより発光部内の不純物を除去し、黒化や失透の抑制ができる。
（３−３） また、上記実施の形態では、金属箔４の一部または全部を第２のガラス部もしくは傾斜材料を介して封止するようにしたが、他の電極構造体を使用した場合には、金属箔ではなくその封止部分に存在する給電体の一部もしくは全部について上記第２のガラス部もしくは傾斜材料を介して封止する構成になる。この場合、給電体は電極軸そのものである場合もありうる。
（３−４） また、特に図示しないが、電極の封止部内の埋設部の少なくとも一部の表面に金属メッキを形成するようにしてもよい。このようにすれば、電極棒３の周囲に位置するガラスに、微小なクラックが発生することを防止することができる。この金属メッキにおける金属は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成されていればよく、電極棒３との密着性の観点から、下層にＡｕ層を形成した上でその上層に例えばＰｔ層をメッキすることが好ましい。
封止部２内に位置する電極棒３に金属メッキのないランプの場合、ランプ製造工程における封止部形成の際に、封止部２のガラスと電極棒３とが一度密着した後、冷却時において、両者の熱膨張係数の差違により、両者は離されることになる。この時に、電極棒３の周囲の石英ガラスにクラックが生じる。このクラックの存在により、クラックのない理想的なランプよりも、耐圧強度が低下することになる。
しかし、電極棒３の埋設部表面に上記金属のメッキが形成されていると、封止部２の石英ガラスと、電極棒３の表面（例えばＰｔ層）との間の濡れ性が悪くなっている。つまり、タングステンと石英ガラスとの組み合わせの場合よりも、白金と石英ガラスとの組み合わせの場合の方が、金属と石英ガラスとの濡れ性が悪くなるため、両者は引っ付かずに、離れやすくなるのである。このような電極棒３と石英ガラスとの濡れ性の悪さにより、加熱後の冷却時における両者の離れがよくなり、微細なクラックの発生を防止することが可能となり、さらに高い耐圧強度を得ることができる。
このように電極棒に他の金属をメッキする工程に起因して、たとえ発光部内への不純物が混入したとしても電界印加工程により除去可能である。
（３−５）上記実施の形態においては、ダブルエンド型の高圧水銀ランプの製造方法について説明したが、シングルエンド型のものであっても構わないし、高圧水銀ランプに限らず、例えばキセノンランプやハロゲンランプなど、およそ封止部を有して点灯時に内部圧が高くなる高圧放電ランプ一般に、本発明の製造方法が適用される。
特に、図１８に示したような、封止前のガラスパイプから不純物を除去する方法の対象は、高圧水銀ランプの放電用ガラスパイプに限定されない、例えば、メタルハライドや電球に使用されるガラス材料であってもよいし、また、プラズマディスプレイや液晶で使用されるガラス材料に対しても適用可能である。
すなわち、本発明に係る製造方法は、水素やアルカリ金属（カリウム、リチウム、ナトリウム）などの不純物が発光部内に混入することで生じる黒化・失透を起こすおそれのある全ての放電ランプや、放電効果を利用した表示用パネルにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
本発明に係る高圧放電ランプの製造方法によれば、放電空間内および発光部を構成するガラス中の水素およびアルカリ金属などの不純物を低減することができ、高出力であっても黒化、失透が抑制された長寿命の高圧放電ランプの製造方法として好適である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【技術分野】
本発明は、光束維持率が高く長寿命な高圧放電ランプの製造方法、この製造方法を用いて製造された高圧放電ランプ、ランプユニットおよび画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
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（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）プロジェクタなどの投射型の画像表示装置が広く使用されている。このような画像表示装置の光源として高輝度の高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプが広く用いられている（例えば、特開平２−１４８５６１号公報参照）。
図１に、上記公報に開示された高圧水銀ランプ１０００の構造を示す。
同図に示すように高圧水銀ランプ１０００は、石英を主成分とする発光部５０１とその両側に延在する一対の封止部５０２とからなる。封止部５０２には、金属製の電極構造体が封止され、発光部５０１内部を気密に封止すると共に外部から発光部内に電力を供給できるようになっている。
電極構造体は、タングステン（Ｗ）製の電極５０３、モリブデン（Ｍｏ）箔５０４、外部リード線５０５を順に電気的に接続した構成をとる。なお、電極５０３の先端には、コイル５１２が巻回されている。
発光部５０１内には、発光物質である水銀（Ｈｇ）、アルゴン（Ａｒ）および少量のハロゲンガスが封入されている。
このような高圧水銀ランプ１０００の一対の外部リード線５０５の両端に始動電圧を印加させると、Ａｒの放電が起こり発光部５０１内の温度が上昇する。この温度上昇によって、Ｈｇ原子は蒸発し発光部５０１内に気体として充満する。このとき、Ｈｇ蒸気圧は１５〜２０ＭＰａにも達するが、封止部５０２におけるモリブデン箔５０４の部分で気密性を保つことができる構造となっている（箔シール構造）。
一方、上記構成の高圧水銀ランプ１０００において、長寿命化、また高輝度化を実現すべく、水銀の高封入圧化が進んでいる。
しかし、封入圧を高くすると、点灯時間の経過と共に封止部５０２においてモリブデン箔と石英ガラスとの熱膨張係数の差などに起因して両者の剥離が進行し、その結果、発光部５０１内の封入物がリークするという問題があった。
このような不都合を解消するため、例えば、特開２００２−９３３６１号公報には、電極における電極棒のうち封止部に位置している部分と、封止部を形成する石英ガラスとの間に、シリカ（ＳｉＯ２）に酸化銅（ＣｕＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の原料を添加した別の部材を介在させて封止させる構成が開示されており、これにより当該別部材の介在する部分において、封止時に電極構造体との密着性が向上し、モリブデン箔と石英ガラスとの剥離が抑制されて、透光性容器がリークするのを防止できるとしている。
また、例えば、特開２０００−１８２５６６号公報や特開２０００−１９５４６８号公報における高圧水銀ランプにおいては、封止部において傾斜機能部材を介して電極構造体を封止することにより耐圧強度の信頼性の向上を図るようにしている。
図２は、上記特開２０００−１８２５６６号公報に開示された高圧水銀ランプの構造を示す一部切り欠き図である。同図に示すように石英ガラス製の発光官５２１の両端に延在する側管部５２２内に、傾斜機能部材である閉塞体５２３を固着し、この閉塞体５２３の外側端部付近で給電体５２４が封止される。
ここで傾斜機能部材とは、その位置によって熱膨張係数が異なるものであって、図２の例では、閉塞体５２３は、側管部５２２に近いほど、その熱膨張係数が石英ガラスに近く、外側に移動するほど給電体５２４に使用された金属に熱膨張係数が近いように構成されている。より具体的には、閉塞体５２３は、導電性成分としてのモリブデンとおよび非導電成分としてのシリカから構成されており、発光部５２１と反対側の端部において、モリブデン成分に富んだ導電性であり、発光部５２１側に向かうにしたがって、シリカ成分が連続的もしくは段階的に増大し、その端部においては、シリカ成分に富んだ非導電性となっている。
これにより、熱膨張係数の差により生じる各封止箇所における異部材間の接触部分における熱応力の発生を低減してクラックなどが可及的に生じないようにして封止部の耐圧強度を向上させている。
しかしながら、上述のように酸化銅等を含む別の部材を介して電極構造体を封止する構成や、傾斜機能部材を介して封止する構成は、確かに封止部における耐圧強度を向上させ、高圧水銀ランプの高輝度化に貢献するものであるが、その一方で点灯中に発光部に黒化や失透が生じやすく高圧水銀ランプの点灯寿命を短くするという問題を孕んでいる。
この問題は、酸化銅等を合む別の部材や傾斜機能部材には、それらの性質上どうしても不純物が含まれざるを得ず、高圧水銀ランプの製造過程や点灯中に、当該不純物が発光部内の放電空間内に混入することが避けられないことに起因するものと考えられる。
すなわち、放電空間内に不純物があれば、特に温度が高い箇所において放電空間内面の石英ガラスと反応して失透が生じやすく、あるいは当該不純物、特にアルカリ金属がイオン化して同放電空間内に封入されているハロゲンと結合し、ハロゲンサイクルが十分に機能しなくなり、電極から蒸発したタングステンが発光部の内壁に固着するため、黒化が生じるのである。
このような封止部の高耐圧構造に起因して高圧水銀ランプの発光部内に混入する不純物をなくす試みが今までなされてきたが、決定的な抑制手段は提案されていないのが現状である。そして、同じような問題は、高圧水銀ランプのみならず、封止部を有する高圧放電ランプ一般に生じる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、耐圧強度を増すために封止部内部に傾斜機能材料や石英ガラスに他の物質を添加した材料などを介在させた高圧放電ランプにおいて、非常に簡単な方法により、特に、発光部内の放電空間に混入している不純物を除去し、発光部における黒化および失透の発生を可及的に抑制できる高圧放電ランプの製造方法、そのような製造方法により製造された高圧放電ランプ、ランプユニット並びに画像表示装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
上記目的を達成するため、本発明に係る高圧放電ランプの製造方法は、内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプの製造方法であって、前記給電体を、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で、第１の部材内に封止する封止工程と、少なくとも前記発光部に電界を印加する電界印加工程とを含むことを特徴とする。
上記電界印加工程の実行により、発光部内部の不純物が、外部から作用する電界により静電力を受けて移動し、発光部を形成するガラス部材内に拡散され、あるいはさらに当該ガラス部材を透過して発光部外部に放出されるため、発光部内部の不純物の量を可及的に低減でき、失透や黒化が抑制される。その結果、高圧放電ランプの照度維持率を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。
ここで、「給電体」とは、電極に電力を供給するための導電体をいい、金属箔だけでなくランプの封止部に位置する電極構造体の形状によってさまざまなものが考えられ、場合によっては、電極軸そのものであってもよい。また、「給電体の周囲」とは、必ずしもその部位における全周である必要はない。
また、本発明は、前記電界印加工程において、少なくとも前記発光部を所定以上の温度に保持しつつ、前記発光部に電界を印加することを特徴としている。
ここで、前記電界印加工程における所定以上の温度は、発光部内部に存在する不純物をイオン化させるに必要な温度であることが望ましく、前記発光部が石英ガラス製の場合には、当該電界印加工程における所定以上の温度は、６００℃以上１１００℃以下の範囲の温度であることが望ましい。
これにより、発光部内部の不純物がイオン化されやすくなり、それだけ電界の作用により発光部内の放電空間から放出しやすくなる。
また、上記のような製造方法により製造された高圧放電ランプは、発光部の失透や黒化が抑制され長寿命であるため、当該高圧放電ランプと凹面反射鏡を組み合わせてランプユニットを構成し、画像表示装置の光源として用いれば、頻繁にランプユニットを交換する必要がなくなり、メンテナンスコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の高圧水銀ランプの構成を示す模式図である。
図２は、従来の傾斜機能構造を有する高圧水銀ランプの構成を示す模式図である。
図３（ａ）は、本実施の形態に係る高圧水銀ランプ１１００の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線における横断面図である。
図４の（ａ）および（ｂ）は、封止部２の長手方向（電極軸方向）に沿った圧縮歪みの分布を概念的に示す要部拡大図である。
図５の（ａ）および（ｂ）は、実際に鋭敏色板法を用いて測定された圧縮応力の分布を示す模式図である。
図６は、放電ランプ用ガラスパイプ８０の構成を示す断面図である。
図７は、ガラス管７０の構成を示す断面図である。
図８は、ガラスパイプ８０の側管部２’にガラス管７０を固定する工程を説明するための断面図である。
図９は、電極構造体５０の構成を模式的に示す図である。
図１０は、電極構造体５０の挿入工程を説明するための断面図である。
図１１は、図１０におけるｃ−ｃ線における横断面図である。
図１２は、封止部形成工程を説明するための断面図である。
図１３は、本実施の形態に係る電界印加工程を説明するための図である。
図１４は、図１３における点灯装置２０の構成を示すブロック図である。
図１５（ａ）は、本実施の形態における電界印加工程を実施しなかった高圧水銀ランプの光束の分光分布、（ｂ）は、電界印加工程を実施した高圧水銀ランプの光束の分光分布を示す図である。
図１６（ａ）は、本実施の形態に係る電界印加工程を実施した高圧水銀ランプにおけるＮａの含有量の測定箇所、（ｂ）は、当該測定結果の表を示す図である。
図１７は、第２の実施の形態に係る電界印加工程を説明するための図である。
図１８は、第３の実施の形態に係る電界印加工程を説明するための図である。
図１９は、水銀ランプ１１００と凹面反射鏡を組み合わせたランプユニットの構成を示す一部切り欠き図である。
図２０は、図１９のランプユニットを用いた画像表示装置の構成の一例を示す図である。
図２１の（ａ），（ｂ）は、それぞれ電界印加工程において電界を発生させるための変形例を示す図である。
図２２の（ａ），（ｂ）は、それぞれ電界印加工程において電界を発生させるための別の変形例を示す図である。
図２３は、変形例１に係る電界印加工程を実施する装置の概略を示す図である。
図２４は、図２３の電界印加工程を実施した場合の効果を示すための図である。
図２５は、図２３の電界印加工程において、導電線５１，５２に印加する電圧を変化させた場合の実験結果を示す図である。
図２６は、変形例１に係る電界印加工程を実施する装置の概略を示す図である。
図２７は、第２のガラス部７を封止部２内の別の位置に設けた例を示す図である。
図２８は、第２のガラス部７を金属箔４全体を覆うようにして設けた例を示す図である。
図２９は、本発明に係る高圧水銀ランプの変形例として、バイコールガラス管の代わりに使用される傾斜材料管を示す斜視図である。
図３０は、傾斜材料管が２層になっている場合の封止構造を示す模式図である。
図３１は、図３０における傾斜材料管のｄ−ｄ線における矢視断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施の形態＞
本願発明者は、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプを含む）において、発光部内の圧力が高くなった場合に封止部の耐圧を上げる新たな構成を発明し、耐圧強度の信頼性を向上させることに成功し、これに基づき特許出願した（特願２００２−３５１５２３号、特開２００３−２３４０６７）。
本実施の形態においては、このような耐圧強度の高い高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプにおいて、発光部における黒化や失透の発生を抑制して、ランプの長寿命化を達成できる製造方法について説明する。
（１）高圧水銀ランプの構成
図３（ａ）、（ｂ）に、本実施の形態に係る高圧水銀ランプ（以下、単に「ランプ」という。）１１００の構造を示す。
図３（ａ）は、ランプ１１００の全体の構成を示す正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線を含む平面でランプ１１００を切断したときの横断面図を、それぞれ模式的に示す図である。なお、本来であれば、図３（ａ）において、発光部や封止部内部に位置する電極や金属箔などは、破線で表示すべきであるが、発光部、封止部自体が透明なガラス部材からなり内部が透けて見えるので、実際の視覚を重視して、あえて実線で表している（以下、図１８を除き、他の類似の図面について同じ。）。
このランプ１１００は、管内に発光物質６が封入される発光部１と、当該発光部１の両端から延在した２つの封止部２とを備えたダブルエンド型のランプである。
図３（ａ）に示すように封止部２は、発光部１の内部の気密性を保持する部位であり、発光部１から延在した第１のガラス部（側管部）８と、第１のガラス部８の内側（中心側）の少なくとも一部に第２のガラス部７が介在する。
図３（ｂ）に示すように、封止部２の横断面形状は、ほぼ円形であり、封止部２内にランプ電力を供給するため、例えばモリブデンからなる金属箔（給電体）４が配設されている。この金属箔４は、封止部のほぼ中心部に位置し、その周囲において第２のガラス部７に接している。また、第２のガラス部７も封止部２のほぼ中心部に位置しており、第２のガラス部７の外周は、第１のガラス部８の内面に密着している。
発光部１は、ほぼ球状であり、その外径は例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、ガラス厚は例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。発光部１内の放電空間９の容積は、例えば０．０１〜１ｃｃ程度（０．０１〜１ｃｍ３）である。
具体的に本実施の形態では、発光部１の寸法は、外径１０ｍｍ程度、内径５ｍｍ程度、放電空間の容量０．０６ｃｃ程度としている。また、第２ガラス部７の発光部１側の端面から発光部１の放電空間９までの距離Ｈは、約１ｍｍであった。
発光部１内には、発光物質として、水銀６が封入されている。超高圧水銀ランプとしてランプ１１００を動作させる場合、水銀６は、例えば、２００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（２２０ｍｇ／ｃｃ以上または２３０ｍｇ／ｃｃ以上、あるいは２５０ｍｇ／ｃｃ以上）、好ましくは、３００ｍｇ／ｃｃ程度またはそれ以上（例えば、３００ｍｇ／ｃｃ〜５００ｍｇ／ｃｃ）の水銀と、５〜３０ｋＰａの希ガス（例えば、アルゴン）と、必要に応じて、少量のハロゲンとが発光部１内に封入されている。
発光部１内に封入されるハロゲンは、ランプ動作中に電極棒３から蒸発したＷ（タングステン）を再び電極棒３に戻すハロゲンサイクルの役割を担っており、例えば、臭素（Ｂｒ）が用いられる。
ここで、封入するハロゲンは、単体の形態だけでなく、ハロゲン前駆体の形態（化合物の形態）のものでもよく、本実施の形態では、ハロゲンをＣＨ２Ｂｒ２の形態で発光部１内に導入している。
また、本実施の形態におけるＣＨ２Ｂｒ２の封入量は、０．００１７〜０．１７ｍｇ／ｃｃ程度であり、これは、ランプ動作時のハロゲン原子密度に換算すると、０．０１〜１μｍｏｌ／ｃｃ程度に相当する。なお、ランプ１１００の耐圧強度（動作圧力）は、本実施の形態によれば、２０ＭＰａ以上（例えば、３０〜５０ＭＰａ程度、またはそれ以上）にすることができる。
また、管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ２程度以上であり、特に上限は設定されない。例示的に示すと、管壁負荷は、例えば、６０Ｗ／ｃｍ２程度以上から、３００Ｗ／ｃｍ２程度の範囲（好ましくは、８０〜２００Ｗ／ｃｍ２程度）のランプを実現することができる。ファン装置などの冷却手段を設ければ、３００Ｗ／ｃｍ２程度以上の管壁負荷を達成することも可能である。なお、定格電力は、例えば、１５０Ｗ（その場合の管壁負荷は、約１３０Ｗ／ｃｍ２に相当）であるが、これに限定されない。
封止部２における第１のガラス部８は、ＳｉＯ２を９９重量％以上含むものであり、例えば、石英ガラスから構成されている。一方、第２のガラス部７は、１５重量％以下のＡｌ２Ｏ３および４重量％以下のＢのうちの少なくとも一方と、シリカ（ＳｉＯ２）とを含むものであり、例えば、コーニング社製のバイコールガラス（登録商標第１６５７１５２号）から構成されている。ＳｉＯ２にＡｌ２Ｏ３やＢを添加すると、ガラスの軟化点は下がるため、第２のガラス部７の軟化点は、第１のガラス部８の軟化点温度よりも低くなる。
ここで、バイコールガラスとは、石英ガラスに添加物を混入させて軟化点を下げて、石英ガラスよりも加工性を向上させたガラスであり、例えば、ホウケイ酸ガラスを熱・化学処理して、石英の特性に近づけることによって作製することができる。バイコールガラスの組成は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）９６．５重量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）０．５重量％、ホウ素（Ｂ）３重量％である。第２のガラス部７は、第１のガラスに比較して不純物を多く含んでいる。
（２）耐圧強度向上の原理
このようにランプ１１００の封止部２において、給電体である金属箔４の放電空間９側の一部を第２のガラス部７を介して第１のガラス部８内に封止することにより、耐圧強度が飛躍的に増大する（４０ＭＰａ〜５０ＭＰａ）ことができる。これは、封止部２において圧縮歪み、特に封止部長手方向に圧縮応力が発生しているからであると考えられる。
以下その原理について説明する。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、封止部２の長手方向（電極軸方向）に沿った圧縮歪みの分布を模式的に示しており、図４（ａ）は、第２のガラス部７が設けられたランプ１１００の構成の場合、一方、図４（ｂ）は、第２のガラス部７のない従来のランプ１１００’の構成（比較例）の場合を示している。
ここで、図４（ａ）に示した封止部２のうち、第２のガラス部７に相当する領域（網掛け領域）に圧縮応力（圧縮歪み）が存在するが、第１のガラス部８の箇所（斜線領域）における圧縮応力の大きさは、実質的にゼロとなる。一方、図４（ｂ）に示すように、第２のガラス部７のない封止部２の場合、局所的に圧縮歪みが存在している箇所はなく、第１のガラス部８の圧縮応力の大きさは、実質的にゼロである。
実際にランプ１１００の歪みを定量的に測定し、封止部２のうち第２のガラス部７に圧縮応力が存在することを観測した。この歪みの定量化は、光弾性効果を利用した鋭敏色板法を用いて行った。この手法によると、歪み（応力）のある箇所の色が変化して見え、その色を歪み標準器と比較して歪みの大きさを定量化することができる。つまり、測定したい歪みの色と同色の光路差を読みとることで、応力を算出することができる。歪みの定量化のために使用した測定器は、歪検査器（東芝製：ＳＶＰ−２００）であり、この歪検査器を用いると、封止部２の圧縮歪みの大きさを、封止部２に印加されている応力の平均値として求めることができる。
図５（ａ）は、光弾性効果を利用した鋭敏色板法を用いて測定されたランプ１１００についての圧縮応力の分布を示す模式図であり、一方、図５（ｂ）は、第２のガラス部７のないランプ１１００’についての圧縮応力の分布を示す模式図である。
図５（ａ）に示すように、ランプ１１００の封止部２のうち、第２のガラス部７の領域７ａ内の部分が、第１のガラス部８と異なる色（図では白い部分７ａ）となっているところがあり、第２のガラス部７に圧縮応力（圧縮歪み）が存在していることがわかる。
一方、図５（ｂ）に示すように、ランプ１１００’の封止部２のうち、異なる色の領域はなく、したがって、封止部２（第１のガラス部８）の特定部分に圧縮応力が存在していないことがわかる。
このように圧縮応力を生じる原因は、石英ガラスとバイコールガラスの軟化点および歪点の相違にあると考えられている。この点については、上掲の特開２００３−２３４０６７号公報に詳しいので、ここでの詳しい説明は省略するが、要するに側管部を加熱して第１と第２のガラス部を共に軟化させて封止した後に、軟化点の高い外側の第１のガラス部８が先に硬化してしまい、第２のガラス部７は、硬化した第１のガラス部８内部の拘束された空間内において自由度のない状態で硬化するために内部で圧縮応力が生じると考えられる。
したがって、図５（ａ）に示した鋭敏色板法による測定結果では、金属箔の長手方向のみの圧縮応力しか確認することができなかったが、上記圧縮応力の発生原因に関する考察から、第２のガラス部の径方向にも圧縮応力が発生しているものと推察される。
因みに、第１のガラス部８である石英ガラスの軟化点は、約１６５０℃であり、第２のガラス部７であるバイコールガラスの軟化点は、１５３０℃であって両者には１００℃以上も差がある。
そして、このように封止部２内部の金属箔４の周囲に、圧縮応力とりわけ電極棒３の軸方向における圧縮応力を有する部位が存在することにより耐圧強度が向上し、最高５０ＭＰａの内圧でも点灯が可能となり、それだけ高出力化が可能になった。
このような封止部内部における圧縮応力の存在と、耐圧強度の向上の直接的な因果関係は、明確に解明されているわけではないが、第２のガラス部７の長手方向に圧縮応力が加わっていると、金属箔４からの応力の発生を抑制することができるからであると推測される。
すなわち、第２のガラス部７の圧縮応力によって、金属箔４により発生する応力を抑制することができ、その結果、例えば、封止部２のガラス部にクラックが生じ、封止部２のガラス部と金属箔４との間でのリークの発生が低減して、封止部２の強度が向上するのである。
（３）ランプの製造方法
次に、本実施の形態に係るランプの製造方法について説明する。
この製造方法は、大きく分けて、ランプの形成工程とこの形成されたランプに電界を印加して発光部１内部における不純物を除去する電界印加工程とからなる。
以下、図６から図１２を参照しながら、本実施の形態に係るランプ１１００の製造方法を詳しく説明する。
（３−１）ランプ形成工程
まず、図６に示すように、ランプ１１００の発光部１となるべき発光部形成予定部１’と、発光部形成予定部１’から延在した側管部２’とを有する放電ランプ用ガラスパイプ８０を用意する。
本実施の形態のガラスパイプ８０は、外径６ｍｍ、内径２ｍｍの筒状石英ガラスの中央部を加熱し膨張させて、ほぼ球形の発光部１’を形成したものである。
また、図７に示すように、別途、第２のガラス部７となるガラス管７０を用意する。本実施の形態のガラス管７０は、外径（Ｄ１）１．９ｍｍ、内径（Ｄ２）１．７ｍｍ、長さ（Ｌ）７ｍｍのバイコール製ガラス管である。ここで、ガラス管７０の外径Ｄ１は、ガラスパイプ８０の側管部２’に挿入できるように、側管部２’の内径よりも小さくしてある。
次に、図８に示すように、ガラスパイプ８０の側管部２’の内部の所定位置にガラス管７０を固定する。この固定は、側管部２’にガラス管７０を挿入した後、側管部２’をバーナなどで加熱して両者を密着させることによりなされる。
次に、図９に示すような、別途作製した電極構造体５０を用意しておき、ガラス管７０が固定された側管部２’に挿入する。電極構造体５０は、電極棒３と、電極棒３に接続された金属箔４と、金属箔４に接続された外部リード５とから構成されている。電極棒３は、タングステン製電極棒であり、その先端にはタングステン製コイル１２が巻きつけられている。コイル１２は、トリウム−タングステン製のものを用いてもよい。また、電極棒も、タングステン棒だけでなく、トリウム−タングステンから構成された棒を使用してもよい。
また、外部リード５の一端には、側管部２’の内面に電極構造体５０を固定するための支持部材（金属製の留め金）１１が設けられている。この支持部材１１は、モリブデンからなるモリブデンテープ（Ｍｏテープ）であるが、これに代えて、モリブデン製のリング状のバネを用いてもよい。Ｍｏテープ１１の幅ａは、側管部２’の内径２ｍｍよりも若干大きくされており、それにより、電極構造体５０を側管部２’内に固定することができる。
そして、図１０に示すように、一方の側管部２’に電極構造体５０を通して、電極棒３のコイル１２側を発光部形成予定部１’内に位置付ける。
図１１は、図１０のｃ−ｃ線における断面構成を示す図である。
次に、電極構造体５０挿入後のガラスパイプ８０の両端を、気密性を保ちながら、回転可能なチャック８２に取り付ける。
チャック８２は、真空系（不図示）に接続されており、ガラスパイプ８０内を減圧できる。ガラスパイプ８０内を真空排気した後、２００ｔｏｒｒ程度（約２０ｋＰａ）の希ガス（Ａｒ）を導入する。その後、電極棒３を回転中心軸として、矢印８１の方向に、ガラスパイプ８０を回転させる。
次いで、側管部２’およびガラス管７０を加熱・収縮させて、電極構造体５０を封止することにより、図１２に示すように、側管部２’であった第１のガラス部８の内側に、ガラス管７０であった第２のガラス部７が設けられた封止部２を形成する。
この封止部２の形成は、発光部形成予定部１’と側管部２’との間の境目部分から、外部リード５の中間付近まで、順々に、側管部２’およびガラス管７０を加熱して、シュリンクさせていくことにより行う。この封止部形成工程により、側管部２’およびガラス管７０から、少なくとも長手方向（電極棒３の軸方向）に圧縮応力が印加された状態の部位を含む封止部２が得られる。なお、外部リード５の方から、発光部形成予定部１’の方へ、加熱・収縮を行ってもよい。
この後、開放している側管部２’側の端部から、所定量の水銀６を導入する。このとき、必要に応じて、ハロゲン（例えば、ＣＨ２Ｂｒ２）も導入する。
水銀６の導入後、他方の側管部２’についても上記と同様の工程を実行する。すなわち、まだ封止されていない側管部２’に電極構造体５０を挿入した後、ガラスパイプ８０内を真空引きして（好ましくは、１０−４Ｐａ程度まで減圧して）、希ガスを封入し、次いで、加熱封止する。この時の加熱封止の際は、水銀が蒸発するのを防ぐため、発光部形成予定部１を冷却しながら行うことが好ましい。このようにして、両方の側管部２’を封止した後、側管部２’の不要な部分を切除することにより、図３に示したランプ１１００の構造が完成する。
（３−２）電界印加工程
電界印加工程は、ランプの少なくとも発光部１に電界を印加することにより、発光部１内部の不純物を除去する工程であり、本実施の形態では、ランプ完成後の初期点灯（エージング）の際に実行される。
図１３は、この電界印加工程を実施する装置の概略を示す図である。
２０は、ランプの点灯装置であり、直流電源２１とバラスト２２とからなり、バラスト２２から出力される交流電圧が、ランプ１１００の一対の外部リード線５のＣ，Ｄに接続される。
図１４は、上記点灯装置２０の、とりわけバラスト２２の構成を詳しく示すブロック図である。直流電源２１は、交流電源（ＡＣ１００Ｖ）（図示せず）に接続され、所定の直流電圧をバラスト２２に供給する。バラスト２２は、ランプ１１００が点灯に必要とする電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２３と、このＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力を所定の周波数の交流電流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ２４と、始動時にランプ１１００に高圧パルスを重畳するための高圧発生器２５と、ランプ１１００のランプ電流を検知するための電流検出部２６と、ランプ１１００のランプ電圧を検知するための電圧検出部２７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２４の出力を制御する制御部２８とを備えている。
制御部２８は、電流検出部２６および電圧検出部２７の検出信号を受けて、ランプ１１００へ供給する電力が所定の一定の値になるように上記ＤＣ／ＤＣコンバータ２３およびＤＣ／ＡＣインバータ２４を制御するようになっている。
図１３に戻り、電界印加工程を実施する装置には、点灯装置２０における直流電源２１とは別に、直流電源３０が備えられており、その出力端子Ａが点灯装置２１のグランド出力（ＧＮＤ）に接続されると共に、出力端子Ｂからは所定の負の電圧が出力される。
一方、ランプ１１００の一対の封止部２には、その発光部１との境界部から所定の幅で、導電線１０が巻回されている。この導電線１０は、一方の封止部２から巻き、発光部１を跨ぐようにして、もう一方の封止部２に巻き付けられており、巻数は、左右それぞれ１０回転程度である。双方の巻き線を繋ぐ部分の導電線と、発光部１の表面との最短距離Ｌは、約２ｍｍである。本実施の形態においては、発光部１の外径が約１０ｍｍであるので、この部分における電極棒３から導電線１０までの距離は、約７ｍｍということになる。
このランプに巻いた導電線１０を、直流電源３０の出力端子Ｂに接続して、これに−３００Ｖを印加した状態で、点灯回路２０のスイッチを入れてランプ１１００を数時間点灯させた。
本実施の形態では、矩形波電流により交流点灯させているため、点灯中、Ｃ側、Ｄ側の電極が交互にＧＮＤになることになるが、Ｃ側、Ｄ側の電位差は、ランプ電圧と同等であり、６０〜９０Ｖ程度となる。ＧＮＤがＣ側、Ｄ側のいずれである場合でも、発光部内の電極と導電線１０の間に約３００Ｖの電位差が生じる。直流点灯形のランプの場合にも、Ｃ側、Ｄ側いずれかがＧＮＤに固定されることになるだけで効果は同じである。
この結果、電極棒３から導電線１０に向かう強い電界が発生し、発光部１に電界を印加することになる。
このような電界印加工程による効果を確認すべく、従来通り、電界を印加せずに初期点灯を行ったランプと、電圧を印加して初期点灯を行ったランプとで比較した。
具体的に、ランプ１１００と同じ構成で電界を印加していないランプを１５本用意し、そのうち５本を従来通りの方法で点灯させると共に、残りの１０本には図１３に示す通り、封止部２に導電線１０を巻回して直流電源３０から−３００Ｖの電圧を印加しながら点灯した。
双方のグループの点灯時間は、同じ２時間である。すると、従来通りの方法では全本数のランプが薄く黒化しており、これらのランプの光束の分光分布を分光光度計で測定したところ、図１５（ａ）の分布図に示すように、Ｎａ発光が観測された。
これに対して、電圧を印加した本発明品は、１０本とも黒化することなく、Ｎａ発光も観測されなかった（図１５（ｂ））。
そこで、従来品のランプと電界印加工程を行った発明品について、それぞれ図１６（ａ）の発光部１の斜線Ｅの部分と、封止部２の第２のガラス部７を配設していない部分（斜線Ｆの部分）のＮａの含有量を、原子吸光分析法で分析したところ、図１６（ｂ）の表１のような結果が得られた。
同表からも明らかなように、従来品では、発光部１のＮａ含有量が、０．６１ｐｐｍであるのに対し、本発明品では、その６分の１に近い０．１１ｐｐｍまで低減されている。
本実施の形態の電界印加工程を実施することで、発光部１内に混入した不純物を減らし、黒化を抑制できたことがわかる。また、不純物の低減により失透も抑制されるため、ランプ寿命も向上する。
次に、上記のように黒化、失透が抑制されるメカニズムについて考察する。
ランプの安定点灯中、電極棒３の間ではアーク放電が起こっており、その温度は最高で６０００℃以上にも達する。そのため、発光部１の温度が上昇し、１０００℃以上になる。このような高温下では、放電空間９内、および発光部１を形成するガラス中の不純物がイオン化すると考えられる。
このような状態のランプに、外部から電界を印加すると、イオンに静電力が働いて移動することになる。上記の実施の形態では、発光部内部がＧＮＤ、発光部外部を−３００Ｖにしたため、プラスイオンは発光部１の外部に向かっての力を受け、石英ガラス内部に拡散され、やがて発光部１外部に放出される。
特に、黒化、失透に悪影響を及ぼすのは水素、および、アルカリ金属（カリウム、リチウム、ナトリウム）などのプラスイオンであるため、本電界印加工程により放電空間９内の不純物を低減することができたものと推測される。
実際、Ｎａについて、図１５（ｂ）の分光分布および図１６（ｂ）の分析結果から、放電空間内および発光部のガラス内における含有量が、従来品よりも減っていることが確認された。
また、電界印加工程により放電空間９内の水素（Ｈ２）の量も大幅に低減していることも確認されている。従来は、放電空間９内の水素低減と発光管を形成するガラス部材の不要な歪の除去を兼ねて、ランプ封止後の適当な段階でランプ全体を所定時間真空ベークする工程が必要とされていたが、上記電界印加工程の実施により、この真空ベーク工程の時間を大幅に短縮できるものである。
なお、本実施の形態では、発光部１の外部の導電線１０と電極棒３の距離約７ｍｍの間に３００Ｖの電圧をかけたため、電界の大きさは、約４３ｋＶ／ｍであったが、これに限られるものではない。不純物を効率的に除去するためには、１０ｋＶ／ｍ以上である方が望ましい。この電界強度には特に上限はないが、不純物の除去に必要な以上に大きくしても意味はなく、その一方で、電源装置が大型化してコストがかかるため、５００ｋＶ／ｍ程度を上限としてよいであろう。
本実施の形態に係るランプ製造方法は、点灯動作圧が２３．３ＭＰａ（２３０ａｔｍ。発光部内容積あたりのＨｇ量：２３０ｍｇ／ｃｃ、）以上に達するランプには、特に効果的である。点灯動作圧が２３．３ＭＰａ以上のランプでは、アーク温度が上昇し電極の蒸発量も大きくなる。そのため、少量の不純物が存在するだけで、ハロゲンサイクルが円滑に回らず、黒化を起こしやすくなるからである。また、発光部温度自体も大きくなるため、早期に失透も起こしやすい。本実施の形態の工程を実施すれば、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム）などの不純物を従来よりもはるかに減らすことができるため、２３．３ＭＰａ以上の点灯動作圧のランプでは、これまで達成できなかった２０００ｈ以上の寿命を確保できる。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係るランプ製造方法における第２の実施の形態について説明する。
以下の実施の形態においては、ランプ形成工程は第１の実施の形態と同じであり、電界印加工程のみが異なるので、この点を中心に説明する。
図１７は、本第２の実施の形態における電界印加工程の概要を示す図である。
ランプ１１００完成後、初期点灯を行う前に、第１の実施の形態と同様に、ランプ１１００の封止部２の外周に、導電線１０を巻き付ける。導電線１０は一方の側管部から巻き、発光部を跨ぐようにして、もう一方の側管部に巻き付けた。巻数はそれぞれ１０回転程度である。発光部１と導電線１０との距離Ｌは約２ｍｍであった。発光部１の外径が約１０ｍｍであるので、この部分における電極棒３から導電線１０までの距離は、約７ｍｍということになる。
その後、電気加熱炉の内部に配置して加熱処理をしながら、図１３で示したのと同様な直流電源３０の出力端子Ａに一対の電極５を接続し、導電線１０には、出力端子Ｂに接続して−３００Ｖを印加した。
本実施の形態では、この電界印加工程は、ランプ１１００を１１００℃の温度に加熱しつつ数時間行った。この加熱は、ランプ１１００の電極および導電線１０が酸化しないように、加熱炉内をＡｒ雰囲気にして行ったが、Ｎ２雰囲気であっても真空であっても良い。
本実施の形態では、電極棒３はいずれもＧＮＤになっており、導電線１０は電位が−３００Ｖとなっている。ランプの温度も１１００℃と高温になるため、発光部空間内または発光部を形成するガラス中の不純物はイオン化し、水素やアルカリ金属などのプラスイオンは発光部外部へ放出されることになる。
本実施の形態においても、有効にランプの黒化、失透が抑制された。
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態に係る電界印加工程について説明する。
本実施の形態においては、ランプを形成する前段階で、発光部１、封止部２の材料となるガラスパイプから不純物を抜くようにした点に特徴がある。
図１８は、本第３の実施の形態における電界印加工程の概要を示す図である。
同図において、ガラスパイプ２０００は、ランプ製造前のランプ用ガラスパイプであり、ほぼ球状の中空の発光部形成予定部１’と筒状の側管部２’とからなっている。このガラスパイプ２０００の内側に、金属棒２０１０を挿通した。この金属棒２０１０は、ガラスパイプ２０００と管軸とほぼ一致する位置になるように不図示の保持部材により保持される。
また、ガラスパイプ２０００の一対の側管部２’に、導電線１０を巻き付けている。この導電線１０の巻回条件は、上記第１、第２の実施の形態と同じである。
そして、ランプに巻いた導電線１０および金属棒２０１０をそれぞれ直流電源の出力端子Ｂ、Ａに接続して、金属棒２０１０をＧＮＤにして、導電線１０に−３００Ｖを印加し、この状態でガラスパイプ２０００を加熱炉内で過熱した。
本実施の形態においても、第２の実施の形態同様、加熱は１１００℃で数時間行った。加熱炉は、金属棒２０１０や導電線１０が酸化しないように、Ａｒ雰囲気下で行ったが、Ｎ２雰囲気下であっても、真空であっても良い。
本実施の形態においても、ガラスパイプ２０００中の不純物はイオン化し、水素やアルカリ金属などのプラスのイオンはガラスパイプ外部へ放出されることになる。
図３に示した構造のランプの場合、第２のガラス部７を上記と同様の方法で熱処理することができる。例えば、第２のガラス部７がバイコールガラス（シリカ（ＳｉＯ２）９６．５重量％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）０．５重量％、ホウ素（Ｂ）３重量％）である場合、熱処理により、その組成をほとんど変えることなく、水素およびアルカリ金属を減らすことができた。このような処理を行って製造したランプについても、黒化、失透の抑制が確認された。
なお、以上のような構成により電界印加工程を実施したランプは、本願の製造方法を使用しないランプと比較して構成的に次の違いがある。
（ａ）初期にランプを点灯したときの不純物による発光スペクトルが極端に少なくなる（図１５（ｂ）参照）。
これは電界を印加させることにより、発光部内の放電空間中の不純物が発光部の材料内か発光部の外に移動したことに起因する。発光スペクトルの差違は、特にバイコールガラス製の第２のガラス部や傾斜機能材料を封止部に使用した場合には顕著に現れる。
（ｂ）電界を印加することにより、発光部やその発光部から延在した封止部に不純物の濃度分布が生じる（図１６参照）。また、同じ発光部であっても外表に近い部分よりも内壁側に近い部分における不純物が少なくなっている。そして、導電線１０を巻回した部分に特にＮａ量の多い部分がリング状に現れる。これらのことからも、放電空間内のイオン化された不純物が発光部壁面内を外部に向かって移動していることが立証される。
これらの２つの特徴の有無がランプに存在するか否かによって、本願の製造方法を適用したか確認できる。
特に、Ｎａの含有量の差異は顕著であり、この点から本発明に係るランプを発光部１の単位体積当りのＮａ含有量が、この発光部から延在した第１のガラス部の単位体積当りのＮａ含有量よりも少ない構成として特徴付けることもできる。
なお、本発明における発光部のＮａの単位体積当りの含有量は、封止部の単位体積当りの含有量の、少なくとも２分の１以下であることが望ましい。
＜ランプユニットおよび画像表示装置＞
（１）ランプユニットの構成
ランプを画像表示装置の光源として使用する場合、光束の集光効率を向上させるため、一般的に凹面反射鏡と組み合わせたランプユニットとして構成される。
図１９は、光源として上記ランプ１１００を使用したプロジェクタ用のランプユニット１００の構成を示すための一部切り欠き斜視図である。
同図に示すようにランプユニット１００は、凹面反射鏡１０３内に、ランプ１１００が、その一対の電極棒３の電極間距離の中心と凹面反射鏡１０３の焦点位置とがほぼ一致するように、かつランプ１１００の長手方向の中心軸Ｘと凹面反射鏡１０３の光軸（図１では前記中心軸Ｘと一致）とがほぼ平行になるように配置されてなる。
一方の外部リード線５は、凹面反射鏡１０３に形成された貫通孔１１４を通って凹面反射鏡１０３の外部に導出されている電力供給線１１５に電気的に接続されている。
他方の外部リード線５（図１９では図示せず）は、ランプ１１００の一方の封止部２の端部に接着剤（図示せず）によって固着された口金１１６に電気的に接続されている。
凹面反射鏡１０３は、前方に開口部１１７を、後方にネック部１１８をそれぞれ有し、かつ内面が、例えば回転放物面または回転楕円面等の形状であって、その表面に金属等が蒸着されて反射面１１９が形成されている。
ランプ１１００と凹面反射鏡１０３とは、ランプ１１００に固着された口金１１６がネック部１１８内に挿入され、接着剤１２０によって固着されて一体化されている。
なお、開口部１１７には、図示はしていないが、前面ガラスが接着剤等によって固着され、内部に塵埃などが混入するのを防ぐようになっている。
（２） 次に、このようなランプユニット１００を用いた画像表示装置の一例として、３板式液晶プロジェクタについて説明する。
図２０は、当該液晶プロジェクタ１５０の構成を示す概略図である。
同図に示すように液晶プロジェクタ１５０は、光源としてのランプユニット１００と、ミラー１２８と、ランプユニット１００からの白色光を青、緑、赤の三原色に分離するためのダイクロイックミラー１２９，１３０と、分離された光をそれぞれ反射するミラー１３１，１３２，１３３と、分離された三原色について、それぞれ単色光画像を形成するための液晶ライトバルブ１３４，１３５，１３６と、フィールドレンズ１３７，１３８，１３９と、リレーレンズ１４０，１４１と、液晶ライトバルブ１３４，１３５，１３６をそれぞれ透過した光を合成するダイクロイックプリズム１４２と、投射レンズ１４３とを備えている。そして、画像表示装置からの画像は、スクリーンなどの被投射面１４４上に投影される。
なお、上記画像表示装置は、ランプユニット１００を除いては公知の構成なので、ＵＶフィルタ等の光学素子については省略している。
ランプユニット１００は、既述の製造方法によって製造されたランプ１１００を光源として用いているので、照度維持率を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。さらに、このような照度維持率の高いランプユニット１００を用いた画像表示装置においては、ランプユニット１００を頻繁に交換する必要がないので、そのメンテナンスコストを低減することができる。
ここでは、画像表示装置の一例として３板式液晶プロジェクタについて説明したが、本発明は、これ以外に単板式液晶プロジェクタやＤＬＰを用いたプロジェクタ等にも適用することができる。
＜変形例＞
なお、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に限られないことは言うまでもなく、例えば、さらに次のような変形例を考えることができる。
（１）電界印加工程における変形例
電圧を印加する方法は、上記各実施の形態に限定されない。発光部内部と発光部外部に電位差が生じる方法であれば、手段を問わない。
例えば、上記第１の実施の形態では、導電線１０を一対の封止部２にそれぞれ１０回巻回したが、巻回数はこれより多くても少なくてもよく、例えば、図２１（ａ）に示すように、導電線５１，５２をそれぞれ一巻きさせるだけでも同様な効果が得られる。また、図２１（ｂ）のように、板状もしくは棒状の導電部材１２を発光部付近に配置しても良い。さらに、図２２（ａ）に示すように筒状の電極５３’の内部にランプ１１００を挿入すれば、より効果的に不純物の放出が可能になるであろう。
また、図２２（ｂ）のように、２枚の板状の導電部材５４，５５をランプの両側に配置し、それらに電位差を与えるようにしてもよい。この場合、一方の導電板側にプラスイオンが引き寄せられ、他方の導電板にマイナスイオンが引き寄せられるため、プラスイオン、マイナスイオンの不純物が同時に除去されるという効果も得られる。
ここで、上記図２１（ａ）および図２２（ｂ）の例を利用して、具体的に電界印加工程を実施する場合の例を、それぞれ変形例１、２として説明する。
（１−１）変形例１
図２３は、図２１（ａ）の構成を利用した、電界印加工程の変形例を示す図である。
本変形例１におけるランプ１１００は、発光部１が、外形形状がほぼ球状またはほぼ回転楕円体状であり、最大外径が１２ｍｍ、最大肉厚が２．７ｍｍ〜３ｍｍであり、封止部２は、直径６ｍｍの円柱状である。ここで、最大外径は、発光部１の外形形状がほぼ回転楕円体状の場合、短軸方向における最大外径を示す。発光部１の内容積は例えば０．２ｃｃである。点灯中、発光部１の内壁に係る管壁負荷は６０Ｗ／ｃｍ２以上、例えば１４０Ｗ／ｃｍ２である。発光部１の構成材料が石英ガラスである場合、管壁負荷の実使用の範囲として２００Ｗ／ｃｍ２以下が好ましい。
また、発光部１内には、水銀のほか、例えばアルゴンガスやキセノンガス等の希ガス、および例えば臭素等のハロゲンがそれぞれ封入される。水銀の封入量は０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上、実使用の範囲としては０．３５ｍｇ／ｍｍ３以下が好ましい。希ガスの封入量は５ｋＰａ〜４０ｋＰａ程度である。ハロゲンの封入量は１０−７μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３である。
タングステンを主成分とし、不純物としてアルカリ金属等が含有されている直径０．３ｍｍ〜０．４５ｍｍの電極棒３と、この電極棒の一端部に巻き付けられ、かつ電極棒３と同一成分のコイル１２とから電極が構成される。また、電極棒３の先端部は、コイル１２と共に一部が溶融してほぼ半球形状の塊状になっている。電極間距離は０．２ｍｍ〜５．０ｍｍである。
ここで、電極棒３の不純物の一例、およびその含有量を挙げると次の通りである。
カリウム １０ｐｐｍ
ナトリウム ２０ｐｐｍ
そして、電極棒３のうち封止部２内に位置する部分と、封止部２を形成する石英ガラスとの間には、第１の実施の形態と同様にバイコールガラスからなる筒状の第２のガラス部７（図２３では図示せず。図３参照）が介在している。
ここでの第２のガラス部７の成分は以下の通りである。
ＳｉＯ２：９６重量％以上
Ａｌ２Ｏ３：０．５重量％
Ｂ２Ｏ３：３．０重量％
Ｎａ２Ｏ：０．０４重量％
そして、上記ランプ１１００の発光部１と封止部２との境界部分の外周に、線径が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、例えば０．２ｍｍである鉄、クロムおよびアルミニウムの合金からなる線状の導電線５１，５２が近接または接触するように１ターンずつそれぞれ巻き付けられている。
また、これらの導電線５１，５２は、発光部１と封止部２との境界部分に巻き付けられた後、発光部１の長手方向の軸が鉛直方向に対してほぼ垂直になるような姿勢（以下、この姿勢を「水平配置」という。）で点灯された場合において下方に位置する発光部１の外面を跨ぐように、それの外面形状に沿って近接または接触させて配置され、その下方に位置する発光部１の外面の中央部で一本によりあわせられて接続されている。
つまり、ランプ１１００が水平配置で点灯された場合に、発光部１の外面のうち、最も温度が高くなる上方の外面に導電線５１，５２が近づくのを避けるため、その導電線５１，５２を、内面の温度が比較的低い下方に位置する発光部１の外面に配置させている。
電界印加工程において、ランプ１１００を、水平配置となるように保持し、外部リード線５，５をバラスト２２に接続すると共に、導電線５１，５２を別の直流電源３０の出力端子Ｂに接続する。直流電源２１の一方の端子と、直流電源３０の出力端子Ａとは同電位となるように接続されている。
例えば、ランプ１１００が、交流点灯形の定格電力２２０Ｗの高圧水銀ランプである場合、直流電源２１の一方の端子の電位を基準（０Ｖ）にすると、直流電源２１の他方の端子には＋３８０Ｖの電位を、別の直流電源３０の他方の端子Ｂには−５０Ｖ以下の電位をそれぞれ発生させる。
したがって、安定点灯時においては、直流電源２１の一方の端子の電位を基準（０Ｖ）にすると、両電極５の電位は０Ｖ〜１００Ｖの範囲で変動しており、導電線５１，５２には−５０Ｖ以下の電圧が印加される。
以上の準備を終えて、バラスト２２を用いてランプ１１００を実使用状態とほぼ同じ状態で連続点灯させると共に、導電線５１，５２には−５０Ｖ以下の電圧を印加する。
この状態で５分以上、好ましくは１５分以上、さらに好ましくは３時間〜１０時間以上放置する。この放置時間は印加直後からの時間である。
この間、ランプ１１００は点灯されているので、少なくとも発光部１は所定の温度、例えば８００℃に保たれている。また、このとき通常の点灯試験（初期点灯）も兼ねている。
放電空間内にある不純物、特にイオン化したアルカリ金属を石英ガラス中に十分に拡散させるためには、少なくとも発光部１を６００℃以上に保つことが好ましい。ただし、発光部１が石英ガラスからなる場合において、石英ガラスが再結晶化し、失透しないように１１００℃以下にすることが好ましい。
その後、ランプ１１００を自然冷却または強制冷却し、導電線５１，５２を取り外して、最終的な製品として完成する。
次に、ランプ１１００に凹面反射鏡を取り付けてランプユニット（図１９参照）を構成し（以下、「本発明品」という）、その作用効果の確認を行った。
本発明品において、３００時間点灯経過後、および２０００時間点灯経過後における発光部１の内面の黒化の有無、失透の有無、および５時間点灯時間後の照度を１００％とした場合の照度維持率（％）をそれぞれ測定したところ、図２４の表２に示す通りの結果が得られた。
なお、このランプ１１００の製造過程において、導電線５１，５２の印加電位を−５０Ｖとした。
また、ここでの「照度維持率」は、上記ランプユニットを画像表示装置（図２０参照）に搭載して４０インチのスクリーンに投影した場合の平均照度維持率（％）である。
さらに、比較のため、ランプ１１００の製造過程において、電界を印加させないで通常どおりの点灯試験のみを行った点を除いて本発明品と同じ製造方法を用い、かつ同じ構成を有しているランプユニット（以下、「比較品」という）についても、本発明品と同じ測定を行い、その結果を表２に併せて示す。
なお、サンプル数は本発明品、比較品ともに５本ずつである。
表２からも明らかなように、本発明品は、２０００時間点灯経過後であっても発光部１に失透や黒化はほとんど見られず、照度維持率も７４％を維持していた。一方、比較品は３００時間点灯経過後においてすでに発光部１の内面が著しく失透していると共に、黒化しており、照度維持率も８５％であり、さらに点灯時間２０００時間を経過する前には全数が失透により内部温度が上昇し、発光部１が膨れ上がり変形していた。
以上の通り図２３による電界印加工程を施した場合には、発光部１内の空間に存在する不純物やランプに使用されている部材（電極棒３、封入物である臭化水銀、第２のガラス部７等）中に含まれている不純物、特にアルカリ金属を、導電線５１，５２に一対の電極棒３の電位に対して負電位が印加されることによって電極棒３と導電線５１，５２との間に発生する電界によって導電線５１，５２に向かって誘引させることができ、石英ガラス中に拡散させて発光部１の外部へ放出させることができるため、ランプの使用中において、発光部１の石英ガラスが失透するのを抑制することができると共に、内面が黒化するのを防止することができる。
また、電界印加工程においてランプ全体のガラス部材のうち少なくとも発光部１が所定の温度以上に保たれているので、石英ガラス中でのイオン化したアルカリ金属の拡散速度を速めることができる。
特に、ランプ１１００を点灯させることによって発光部１を所定の温度以上に保っているので、特別な加熱のための設備を用いることなく、発光部１を所定の温度以上に保つことができ、その結果、設備コストを抑えることができると共に、製造過程において通常行われるランプ点灯試験と兼ねることができるため、効率よく、短時間で前記不純物の除去作業を行うことができる。
また、ランプ１１００を水平配置の状態にし、かつ、導電線５１，５２が発光部１と封止部２との境界部に近接または接触させて配置して電界を印加するようにしているので、その境界部に、不純物のうち特にアルカリ金属が集まってきても、水平配置状態での点灯においては、その部分の温度は発光部１の上部ほど高くはないため、この部分に誘引された石英ガラスとアルカリ金属とが化学的に反応しにくく、失透するおそれを小さくすることができる。
また、仮にその境界部が失透したとしてもわずかであり、石英ガラスが変形や破損するまでに至ることはなく、またその失透部分が電極の根元部分周辺のガラス部分であるということもあって、光束が低下することはない。
さらに、導電線５１，５２が発光部１の外面のうち上方に位置する部分に近接または接触していないので、使用時に発光部１の上方に位置する部分に、前記不純物、特にアルカリ金属が集中して誘引されないようにすることができ、その部分の石英ガラスが失透するのを抑制することができる。
したがって、実際にランプが使用される場合にも、この電界印加工程の実施時と同様な姿勢で点灯されるように、ランプ１１００の封止部２などに上下方向を示すマークなどが付けられるのが望ましいであろう。
次に、本発明品において、導電線５１，５２への印加電圧を０Ｖ、−２５Ｖ、−５０、−１００Ｖ、および−２００Ｖに変化させた場合の１０００時間点灯経過後と２０００時間点灯経過後との照度維持率（％）をそれぞれ測定したところ、図２５の表３に示す通りの結果が得られた。
同表３から明らかなように、印加電圧が−５０Ｖ以下、例えば−５０Ｖ、−１００Ｖ、および−２００Ｖの場合では、２０００時間点灯経過後であっても照度維持率が６０％以上あり、発光部１の変形等は見られなかった。
一方、印加電圧が−５０Ｖを越える、例えば−２５Ｖの場合では点灯経過時間が１０００時間であれば照度維持率は７１％あるものの、点灯経過時間が２０００時間に至るまでに発光部１が失透によって膨れ上がり、変形してしまった。
したがって、導電線５１，５２への印加電圧は、製造工程において不純物、特にアルカリ金属を十分に除去するため、一方の電極の電位０Ｖを基準にとると、−５０Ｖ以下の必要であることがわかった。
なお、上記図２３の例では、導電線５１，５２の材料として鉄、クロムおよびアルミニウムの合金を用いた場合について説明したが、他にタングステンやモリブデン等の特に耐熱性の高い金属でも上記と同様の効果を得ることができる。また、導電線５１，５２の線径は、上記０．２ｍｍ〜０．５ｍｍのものに限らず、それ以外の異なる線径でもよく、また形状についても例えば板状であっても上記と同様の効果を得ることができる。
また、図２３の例では、ランプ１１００を実使用状態とほぼ同じ状態で連続点灯させ、導電線５１，５２に−５０Ｖ以下の電位を印加した場合について説明したが、特にランプ１１００を実使用状態とほぼ同じ状態で連続点灯させる必要はなく、少なくとも発光部１の温度が６００℃以上となるように点灯すればよい。
さらに、図２３の例では、ランプ１１００が水平配置された状態で点灯されることを想定して、導電線５１，５２を発光部１と封止部２との境界部分に巻き付けた場合について説明したが、ランプ１１００の長手方向の軸が鉛直方向に対して４５度以上の範囲内にある状態であれば、導電線５１，５２を発光部１と封止部２との境界部分に巻き付けることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
もちろん、必ずしも導電線５１，５２を発光部１と封止部２との境界部分に巻き付ける必要はなく、点灯方向や温度環境によって導電線５１，５２を、アルカリ金属を誘引したい場所に適宜配置すればよい。
（１−２）変形例２
この変形例２では、図２２（ｂ）に示した電界印加方法を用いている。
図２６は、電界印加工程を実施する装置の概略を示している。
上記変形例１と同様な仕様のランプ１１００を形成した後、図２６に示すようにランプ１１００を水平配置すると共に、例えば銅製の四角い平らな板状の導電部材５４，５５を発光部１を挟むようにほぼ平行に対向配置する。
なお、失透や黒化の発生場所が主として発光部１であることを考慮すると、少なくとも発光部１全体を覆うことが好ましい。図２６の例では、導電部材５４，５５のランプ１１００の中心軸方向の長さを発光部１の同方向の寸法とほぼ同じとし、中心軸と直交する方向（図２６の紙面と直交する方向）における幅は、発光部１における径とほぼ同じになるようにしている。
そして導電部材５４，５５にはそれぞれ異なる電位が、例えば一方が正の電位、他方が負の電位が印加されている。この導電部材５４，５５間の距離は、所望の電界（望ましくは、１０ｋＶ／ｍ以上）が発生するように各々の導電部材５４，５５に印加される電圧との関係で適宜決定すればよい。
次に、図２６に示すように、このランプ１１００の外部リード線５，５を、バラスト２２に接続すると共に、導電部材５４，５５をそれぞれ直流電源３０に接続する。
ここで、例えば、下側に位置する導電部材５５をマイナスに、上側に位置する導電部材５４をプラスにすることにより、失透の要因であるアルカリ金属イオン（プラスイオン）を、温度が発光部１の上方よりも低い下方に誘引させることができ、その結果、発光部１の石英ガラス部分が失透するのを一層抑制することができる。
この変形例２に係るランプ１１００の製造方法によっても、上記した各実施の形態、変形例１におけるランプ１１００の製造方法と同様に、発光部１内の空間に存在する不純物やランプに使用されている部材（電極棒３、封入物である臭化水銀、および第２のガラス部７）中に含まれている不純物、特にアルカリ金属を印加した電界によって誘引させることができ、石英ガラス中に拡散させて発光部１の外部へ放出させることができるため、ランプの使用中において、発光部１の石英ガラス部分が失透するのを抑制することができると共に、発光部１の内面が黒化するのを防止することができる。
なお、変形例２では、四角い平らな板状の導電部材５４，５５を用いた場合について説明したが、その形状について特定されるものではく、例えば円板状の場合や、また発光部１の外面形状に沿うように湾曲している場合であっても上記と同様の効果を得ることができる。
また、変形例２では、導電部材５４，５５を、発光部１の丁度上下に設置した場合について説明したが、図２６の状態を基準にして発光部１の左右や、手前側と奥側とに設置した場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
なお、変形例１、２においては、ランプ１１００を連続点灯させることによって発光部１のうち少なくとも発光部１を加熱し所定の温度以上に保つ場合について説明したが、点灯、消灯を繰り返して少なくとも発光部１を所定の温度以上に保っても上記と同様の効果を得ることができる。また、例えば、外部からヒーター等の加熱手段によって発光部１のうち少なくとも発光部１を加熱し所定の温度以上に保ってもよい。さらに、ランプ１１００を一旦点灯させた後に消灯し、その後、前記加熱手段によってランプ１１００の少なくとも発光部１を加熱し所定の温度以上に保ってもよい。
また、上記各変形例では、定格電力２２０Ｗのランプ１１００を一例に示したが、定格電力が１５０Ｗの高圧水銀ランプや、定格電力が２２０Ｗを越える２５０Ｗの高圧水銀ランプにも本発明を適用することができる。
（２）電界印加工程の時期等について
上述したように電界印加工程において、ランプを点灯して発光部１を加熱する場合には、当該電界印加工程は、ランプの初期点灯時に行うことが望ましい。初期点灯（エージング）の工程は出荷前に必ず必要であり、このときに電界印加工程を合わせて行うことにより工程時間が削減できるからである。
加熱炉などで加熱しながら電界印加工程を実行する場合には、上記初期点灯前に実行することが望ましい。もし、初期点灯を先に実行すると、放電空間内の不純物により黒化、失透が生じてしまうからである。
また、電界は、最低でも５分間は印加する必要があり、望ましくは２時間以上印加するとよい。電界の印加時間の上限は、特に規定されないが、黒化や失透を抑制するに必要な限りで電界印加工程を実施すればよいので、上限の時間は、具体的には印加する電界の強さや加熱温度などによって、製造コストとのバランスから自ずと決定されるものである。
しかし、必ずしも初期点灯が電界印加工程に先行してはならないというわけでもない。実際に、不純物が原因で一度黒化したと考えられるランプに、電界印加工程を実行したところ、Ｎａが除去された。その後、数時間から数十時間、ランプを点灯させると、黒化は消えた。
また、加熱箇所は少なくとも発光部であればよく、その温度も放電空間内のほとんどの不純物がイオン化するために必要な温度（６００℃）以上が望ましく、発光部１の素材が石英ガラスの場合には、再結晶化をしないため上限は１１００℃までとなる。
なお、本実施の形態では、高温にすることによって、不純物をイオン化したが、イオン化する手段は、他の手段であっても良い。例えば、非常に大きな電界をかけることによって、不純物のイオン化を実現する方法もある。
（３）ランプ構造の変形例について
（３−１）上記実施の形態においては、第２のガラス部７は、金属箔４の電極棒３との接続部位を囲む位置に配設されていたが、配設位置にこの部分のみに限らない。図２７に示すように金属箔４の外部リード５との接続部側の端部を覆うように配設してもよいし、図２８のように金属箔４の全体を覆うようにしても構わない。耐圧強度をより増加させるためには、図２８のような構成にする方が望ましいが、第２のガラス部７の材料中に不純物が多いことや部品コストの点を考慮すると、第２のガラス部７の部分は、できるだけ少ない量が望ましく、また、封止部２のクラックは、放電による熱の影響により放電空間により近い側に生じやすいことを考えるならば、図３に示すように電極棒３との接合部を覆うように一部分のみに設ける方が望ましいであろう。
また、第２のガラス部７は、その位置する部分における金属箔４の全周を必ずしも覆わなくても、金属箔４の応力を抑える圧縮応力をある程度得ることができる。この場合には、ランプ形成工程においてガラス管７０（図７参照）の代わりに横断面がＣ形状の別のガラス管を用いればよい。
なお、第２のガラス部７は、上述のように第１のガラス部８よりも軟化点が低くなることにより、封止部内部に圧縮応力を生ぜしめる役目を果たす。シリカ（ＳｉＯ２）の軟化点を下げるための添加物としては、Ａｌ２Ｏ３およびＢのうちの少なくとも一方が含まれていればよい。しかし、これらをあまり多く添加すると軟化点が低くなり過ぎてしまい、適当な圧縮応力が得られない場合があり、また、放電空間に混入する不純物の量も不要に多くなってしまうので、ＳｉＯ２は、７０重量％以上９９重量％未満が望ましく、添加するＡｌ２Ｏ３は、１５重量％以下、Ｂは、４重量％以下が望ましい。
（３−２）また、上記実施の形態においては、封止部２にバイコールガラスからなる第２のガラス部７を設けることにより耐圧強度を向上させたが、バイコールガラスの代わりにいわゆる傾斜機能材料からなる部材を介在させて封止するようにしてもよい。
すなわち、ランプ形成工程において、バイコールガラスからなる図７に示すガラス管７０の代わりに、これとほぼ同寸法で傾斜機能材料からなる管（以下、「傾斜材料管」という。）７１を側管内に挿入して封止部２を形成する。傾斜材料管７１は、例えば、石英粉末とモリブデンやタングステンなどの金属粉を混ぜて加熱成形してなり、この際、内側の部分ほど金属粉７２の含有量が多くなるように形成されている。
これにより、傾斜材料管７１は、第１のガラス部８よりも大きくて、金属箔４よりも小さい範囲の熱膨張係数を持つことが可能となり、しかも、傾斜材料管７１の内側部分の熱膨張係数は、金属箔４の熱膨張係数に近く、傾斜材料管７１の外側部分の熱膨張係数は第１のガラス部８の熱膨張係数に近くでき、その間徐々に熱膨張係数を変化させることが可能である。
このように傾斜材料管７１は、徐々に熱膨張係数が変化するため、ランプの点灯時もしくは消灯時における発光部１の急激な温度変化（熱衝撃）によって封止部２における隣接する部材間に生じる熱応力を小さくすることができるので、クラックが発生しにくくなり、封止部２における耐圧強度が極めて向上する。
傾斜機能部材を介在させる箇所は、上記バイコールガラスを利用した第２のガラス部７の場合と同様、第２金属箔４の電極棒３との接続位置を含む端部だけに限らず、図２７や図２８に示す箇所であってもよい。
また、傾斜材料管は、上記のように内側から外側に向けてほぼ連続して熱膨張係数が変化するのではなく、多層構造として各層で熱膨張係数を異なるようにしてもよい。
図３０は、その一例として傾斜材料管が２層構造の場合における封止部２の構造を示すものである。
ここでは、金属箔４全体を覆うように２層の傾斜部材管７３が配されている。図３１は、図３０の傾斜材料管７３のｄ−ｄ線における矢視断面図である。同図に示すよう傾斜材料管７３は、第１の傾斜材料７４と第２の傾斜材料７５の２層構造となっており、金属箔４、第１の傾斜材料７４、第２の傾斜材料７５、第１のガラス部８の熱膨張係数を、それぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４とした場合に、Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ４となるように第１、第２の傾斜材料が選定される。具体的な材料として、例えば、シリカに混入する金属粉の量を違えた２種類の材料を考えることができる。なお、このような多層構造の傾斜材料管の覆う箇所も、金属箔４の長手方向の一部分であっても構わない。
このように封止部に傾斜機能を持つ材料を使用したランプにおいても、特にその製造工程において不純物が放電空間に混入するおそれが高く、この場合でも電界印加工程を実行することにより発光部内の不純物を除去し、黒化や失透の抑制ができる。
（３−３） また、上記実施の形態では、金属箔４の一部または全部を第２のガラス部もしくは傾斜材料を介して封止するようにしたが、他の電極構造体を使用した場合には、金属箔ではなくその封止部分に存在する給電体の一部もしくは全部について上記第２のガラス部もしくは傾斜材料を介して封止する構成になる。この場合、給電体は電極軸そのものである場合もありうる。
（３−４） また、特に図示しないが、電極の封止部内の埋設部の少なくとも一部の表面に金属メッキを形成するようにしてもよい。このようにすれば、電極棒３の周囲に位置するガラスに、微小なクラックが発生することを防止することができる。この金属メッキにおける金属は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１種の金属から構成されていればよく、電極棒３との密着性の観点から、下層にＡｕ層を形成した上でその上層に例えばＰｔ層をメッキすることが好ましい。
封止部２内に位置する電極棒３に金属メッキのないランプの場合、ランプ製造工程における封止部形成の際に、封止部２のガラスと電極棒３とが一度密着した後、冷却時において、両者の熱膨張係数の差違により、両者は離されることになる。この時に、電極棒３の周囲の石英ガラスにクラックが生じる。このクラックの存在により、クラックのない理想的なランプよりも、耐圧強度が低下することになる。
しかし、電極棒３の埋設部表面に上記金属のメッキが形成されていると、封止部２の石英ガラスと、電極棒３の表面（例えばＰｔ層）との間の濡れ性が悪くなっている。つまり、タングステンと石英ガラスとの組み合わせの場合よりも、白金と石英ガラスとの組み合わせの場合の方が、金属と石英ガラスとの濡れ性が悪くなるため、両者は引っ付かずに、離れやすくなるのである。このような電極棒３と石英ガラスとの濡れ性の悪さにより、加熱後の冷却時における両者の離れがよくなり、微細なクラックの発生を防止することが可能となり、さらに高い耐圧強度を得ることができる。
このように電極棒に他の金属をメッキする工程に起因して、たとえ発光部内への不純物が混入したとしても電界印加工程により除去可能である。
（３−５）上記実施の形態においては、ダブルエンド型の高圧水銀ランプの製造方法について説明したが、シングルエンド型のものであっても構わないし、高圧水銀ランプに限らず、例えばキセノンランプやハロゲンランプなど、およそ封止部を有して点灯時に内部圧が高くなる高圧放電ランプ一般に、本発明の製造方法が適用される。
特に、図１８に示したような、封止前のガラスパイプから不純物を除去する方法の対象は、高圧水銀ランプの放電用ガラスパイプに限定されない、例えば、メタルハライドや電球に使用されるガラス材料であってもよいし、また、プラズマディスプレイや液晶で使用されるガラス材料に対しても適用可能である。
すなわち、本発明に係る製造方法は、水素やアルカリ金属（カリウム、リチウム、ナトリウム）などの不純物が発光部内に混入することで生じる黒化・失透を起こすおそれのある全ての放電ランプや、放電効果を利用した表示用パネルにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
本発明に係る高圧放電ランプの製造方法によれば、放電空間内および発光部を構成するガラス中の水素およびアルカリ金属などの不純物を低減することができ、高出力であっても黒化、失透が抑制された長寿命の高圧放電ランプの製造方法として好適である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプの製造方法であって、
前記給電体を、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で、第１の部材内に封止する封止工程と、
少なくとも前記発光部に電界を印加する電界印加工程と、
を含むことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２】
前記電界印加工程において、少なくとも前記発光部を所定以上の温度に保持しつつ、前記発光部に電界を印加することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項３】
前記電界印加工程における所定以上の温度は、発光部内部に存在する不純物をイオン化させるに必要な温度であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項４】
前記発光部は石英ガラス製であって、前記電界印加工程における所定以上の温度は、６００℃以上１１００℃以下の範囲の温度であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項５】
前記第２の部材の軟化点温度は、前記第１の部材の軟化点温度よりも低いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項６】
前記第１の部材は、ＳｉＯ２を９９重量％以上含み、前記第２の部材は、ＳｉＯ２が７０重量％以上９９重量％未満であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項７】
前記第２の部材は、Ａｌ２Ｏ３およびＢのうちの少なくとも一方を含み、Ａｌ２Ｏ３の含有量をＰ重量％とし、Ｂの含有量をＱ重量％とした場合に、それぞれの材料における含有量の範囲は、０＜Ｐ≦１５、０＜Ｑ≦４であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項８】
前記第２の部材の熱膨張係数は、前記給電体の熱膨張係数よりも小さく、前記第１の部材の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
前記第２の部材は、前記給電体側から前記第１の部材側に移るに連れて、連続的あるいは段階的に熱膨張係数が小さくなることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
前記発光部内に、発光物質として少なくとも水銀が封入されており、前記水銀封入量は、２３０ｍｇ／ｃｃ以上５００ｍｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１１】
前記電界印加工程において、高圧放電ランプを点灯させることにより、少なくとも発光部を所定以上の温度に保持することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１２】
前記電界印加工程において、高圧放電ランプを加熱炉内で加熱して、少なくとも発光部を所定以上の温度に保持することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１３】
前記電界印加工程において、発光部内に存在する電極、および、発光部の外部に配された導電材料との間に電位差を与えることにより、少なくとも発光部に電界を印加することを特徴とする請求の範囲第１項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１４】
前記導電材料は、封止部の周囲に巻回された導電線であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１５】
前記導電材料は、高圧放電ランプの少なくとも発光部に対向する位置に配された金属板であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１６】
前記導電材料は、高圧放電ランプの少なくとも発光部に対向する位置に配された金属棒であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１７】
前記電界印加工程において、発光部の外部に配された導電材料の電位が、電極に印加される電位よりも低いことを特徴とする請求の範囲第１３に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１８】
前記電界印加工程において、２枚の金属板の間に発光部を介在させて、当該２枚の金属板の間に電位差を与えることにより少なくとも発光部に電界を印加することを特徴とする請求の範囲第１に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１９】
前記電界印加工程において、前記少なくとも発光部に印加する電界は、電界強度にして１０ｋＶ／ｍ以上であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２０】
前記電界印加工程において、電界を印加する時間は５分以上であることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２１】
前記電界印加工程は、初期点灯の実行前もしくは初期点灯時に実行されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２２】
ガラスパイプを加工して、内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプを製造する方法であって、
ガラスパイプに封止部を形成する前に、当該ガラスパイプの少なくとも発光部形成予定部を所定以上の温度に保持しつつ、電界を印加する電界印加工程と、
前記給電体を、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で、第１の部材内に封止する封止工程と、
を含むことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２３】
請求の範囲第１項から第２２項のいずれかに記載の高圧放電ランプの製造方法により製造された高圧放電ランプ。
【請求項２４】
凹面反射鏡内に、請求の範囲第２３項に記載の高圧放電ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とがほぼ一致するように、取り付けられていることを特徴とするランプユニット。
【請求項２５】
請求の範囲第２４項に記載のランプユニットと、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射面に投射する投射手段とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２６】
内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプであって、
前記封止部において、前記給電体は、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で第１の部材内に封止されており、
前記発光部におけるＮａの単位体積当りの含有量は、前記第１の部材におけるＮａの単位体積当りの含有量よりも低いことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２７】
前記第２の部材の軟化点温度は、前記第１の部材の軟化点温度よりも低いことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項２８】
前記第２の部材の熱膨張係数は、前記導電部材の熱膨張係数よりも小さく、前記第１の部材の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第２６に記載の高圧放電ランプ。
【請求項２９】
前記第２の部材の、前記導電部材側の熱膨張係数は、前記第１の部材側の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３０】
前記発光部内に、発光物質として少なくとも水銀が封入されており、前記水銀封入量は、２３０ｍｇ／ｃｃ以上５００ｍｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３１】
凹面反射鏡内に、請求の範囲第２６項から第３０項のいずれかに記載の高圧放電ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とがほぼ一致するように、取り付けられていることを特徴とするランプユニット。
【請求項３２】
請求の範囲第３１項に記載のランプユニットと、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射面に投射する投射手段とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプの製造方法であって、
前記給電体を、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で、第１の部材内に封止する封止工程と、
少なくとも前記発光部に電界を印加する電界印加工程と、
を含むことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２】
前記電界印加工程において、少なくとも前記発光部を所定以上の温度に保持しつつ、前記発光部に電界を印加することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項３】
前記電界印加工程における所定以上の温度は、発光部内部に存在する不純物をイオン化させるに必要な温度であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項４】
前記発光部は石英ガラス製であって、前記電界印加工程における所定以上の温度は、６００℃以上１１００℃以下の範囲の温度であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項５】
前記第２の部材の軟化点温度は、前記第１の部材の軟化点温度よりも低いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項６】
前記第１の部材は、ＳｉＯ２を９９重量％以上含み、前記第２の部材は、ＳｉＯ２が７０重量％以上９９重量％未満であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項７】
前記第２の部材は、Ａｌ２Ｏ３およびＢのうちの少なくとも一方を含み、Ａｌ２Ｏ３の含有量をＰ重量％とし、Ｂの含有量をＱ重量％とした場合に、それぞれの材料における含有量の範囲は、０＜Ｐ≦１５、０＜Ｑ≦４であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項８】
前記第２の部材の熱膨張係数は、前記給電体の熱膨張係数よりも小さく、前記第１の部材の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】
前記第２の部材は、前記給電体側から前記第１の部材側に移るに連れて、連続的あるいは段階的に熱膨張係数が小さくなることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】
前記発光部内に、発光物質として少なくとも水銀が封入されており、前記水銀封入量は、２３０ｍｇ／ｃｃ以上５００ｍｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１１】
前記電界印加工程において、高圧放電ランプを点灯させることにより、少なくとも発光部を所定以上の温度に保持することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１２】
前記電界印加工程において、高圧放電ランプを加熱炉内で加熱して、少なくとも発光部を所定以上の温度に保持することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１３】
前記電界印加工程において、発光部内に存在する電極、および、発光部の外部に配された導電材料との間に電位差を与えることにより、少なくとも発光部に電界を印加することを特徴とする請求の範囲第１項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１４】
前記導電材料は、封止部の周囲に巻回された導電線であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１５】
前記導電材料は、高圧放電ランプの少なくとも発光部に対向する位置に配された金属板であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１６】
前記導電材料は、高圧放電ランプの少なくとも発光部に対向する位置に配された金属棒であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１７】
前記電界印加工程において、発光部の外部に配された導電材料の電位が、電極に印加される電位よりも低いことを特徴とする請求の範囲第１３に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１８】
前記電界印加工程において、２枚の金属板の間に発光部を介在させて、当該２枚の金属板の間に電位差を与えることにより少なくとも発光部に電界を印加することを特徴とする請求の範囲第１に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項１９】
前記電界印加工程において、前記少なくとも発光部に印加する電界は、電界強度にして１０ｋＶ／ｍ以上であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２０】
前記電界印加工程において、電界を印加する時間は５分以上であることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２１】
前記電界印加工程は、初期点灯の実行前もしくは初期点灯時に実行されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２２】
ガラスパイプを加工して、内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプを製造する方法であって、
ガラスパイプに封止部を形成する前に、当該ガラスパイプの少なくとも発光部形成予定部を所定以上の温度に保持しつつ、電界を印加する電界印加工程と、
前記給電体を、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で、第１の部材内に封止する封止工程と、
を含むことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。
【請求項２３】
請求の範囲第１項から第２２項のいずれかに記載の高圧放電ランプの製造方法により製造された高圧放電ランプ。
【請求項２４】
凹面反射鏡内に、請求の範囲第２３項に記載の高圧放電ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とがほぼ一致するように、取り付けられていることを特徴とするランプユニット。
【請求項２５】
請求の範囲第２４項に記載のランプユニットと、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射面に投射する投射手段とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２６】
内部に一対の電極が配設されると共に発光物質が封入されるガラス製の発光部と、前記発光部から延在した第１の部材内に前記電極に接続された給電体を封止して発光部内部を気密に保持する封止部とを有する高圧放電ランプであって、
前記封止部において、前記給電体は、少なくともその長手方向における一部の周囲に第２の部材を介在させた状態で第１の部材内に封止されており、
前記発光部におけるＮａの単位体積当りの含有量は、前記第１の部材におけるＮａの単位体積当りの含有量よりも低いことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２７】
前記第２の部材の軟化点温度は、前記第１の部材の軟化点温度よりも低いことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項２８】
前記第２の部材の熱膨張係数は、前記導電部材の熱膨張係数よりも小さく、前記第１の部材の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第２６に記載の高圧放電ランプ。
【請求項２９】
前記第２の部材の、前記導電部材側の熱膨張係数は、前記第１の部材側の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３０】
前記発光部内に、発光物質として少なくとも水銀が封入されており、前記水銀封入量は、２３０ｍｇ／ｃｃ以上５００ｍｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３１】
凹面反射鏡内に、請求の範囲第２６項から第３０項のいずれかに記載の高圧放電ランプが、前記一対の電極間の中心と前記反射鏡の焦点位置とがほぼ一致するように、取り付けられていることを特徴とするランプユニット。
【請求項３２】
請求の範囲第３１項に記載のランプユニットと、前記ランプユニットから照射される光を集光する集光手段と、前記集光手段によって集光された光を用いて画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を、被投射面に投射する投射手段とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８６４４３
【国際公開日】平成１６年１０月７日（２００４．１０．７）
【発行日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０４００６（Ｐ２００５−５０４００６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００３５２１
【国際出願日】平成１６年３月１７日（２００４．３．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年１０月７日（２００４．１０．７）
【発行日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００３５２１
【国際出願日】平成１６年３月１７日（２００４．３．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]