JP2009245756A - 放電管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極とビードガラスとの密着性を高めて十分な接続強度を得ることができる上に、ビードガラスとガラスバルブとの封着を確実に行うことのできる放電管の製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラスバルブ２と、ガラスバルブ２を封止するビードガラス３と、ビードガラス３に挿通状態で溶着される導入線４ａを有する電極４とを備えた放電管１の製造方法において、ビードガラス３に穿設された導入線挿通用穴３ａの内周面にガラスに含有される所定の成分を除去する除去剤７を吹き付ける除去剤吹付工程と、除去剤吹付工程後にビードガラス３の導入線挿通用穴３ａに導入線４ａを挿入し、ビードガラス３を加熱して導入線４ａに溶着させる電極取付工程と、電極取付工程後にビードガラス３をガラスバルブ２の端部に挿入し、ガラスバルブ２とビードガラス３とを加熱溶着する封止工程とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、閃光放電管や冷陰極放電管等の放電管の製造方法に関し、より具体的には、筒状のガラスバルブの両端部にビードガラスを介して電極が封着された放電管の製造方法に関する。

ストロボ装置の光源に採用される閃光放電管や液晶ディスプレイの光源（バックライト）に採用される冷陰極放電管等の放電管は、何れも、筒状のガラスバルブと、ガラスバルブの両端部に溶着され、ガラスバルブの両端開口を封止するビードガラスと、ビードガラスに挿通状態で溶着される導入線を有する電極とを備えており、両端部の電極に電力供給することで点灯するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

これらの放電管は、ビードガラスに穿設された導入線挿通用穴に電極の導入線を挿入し、ビードガラスを加熱して導入線に溶着させた後、該ビードガラスをガラスバルブの端部に加熱溶着することで製造されている。

ところで、近年、ストロボ装置や照明装置等の機器の小型化や薄型化が進んでいるため、これらの機器に採用される放電管についても、従前の発光性能を維持或いはそれ以上にした上で小型化することが要求されている。

この要求を満たすべく、小型化された機器に採用される放電管は、ガラスバルブを小径化するとともに軸心方向の長さを短くし、両端部の電極の間隔をガラスバルブ内で最大にして有効発光長を確保するようにしている。すなわち、放電管は、ガラスバルブ内における一対の電極間の間隔が発光性能の一つである有効発光長に対応することになるが、ガラスバルブの軸線方向の長さが短くなると、その両端部に封着される電極の間隔も必然的に狭くなって必要な有効発光長を確保できなくなることから、ガラスバルブの両端部を封止するビードガラスを小さくしてガラスバルブ内の空間における軸線方向の長さを最大限確保し、電極の間隔を確保するようにしている。

そして、放電管の小型化に伴ってその一構成であるビードガラスが小型化されると、ビードガラスと電極（導入線）との接触範囲が小さくなって十分な接続強度を確保できないとして、導入線を挿通したビードガラスを一旦高温に加熱して冷却することでビードガラスに内部応力を発生させ、その内部応力の作用で導入線に対するビードガラスの密着性を高めて必要な接続強度を得るようにしている。
特開２００５−１４２０７５号公報

しかしながら、前述の如く、放電管の小型化に伴ってビードガラスが小さく形成されるため、放電管を製造するに当たり、ビードガラスを導入線に溶着する際にビードガラスの外周までもが溶けて変形してしまう。

そのため、ガラスバルブに挿入できなくなったり、ガラスバルブに挿入できたとしても、ガラスバルブの内面とビードガラスの外周との間に不均一な隙間が形成され、ガラスバルブとビードガラスとの封着が確実にならなかったりする場合がある。特に、閃光放電管においては、携帯電話やカメラ付き携帯電話のストロボとして採用されるため、冷陰極放電管よりも小型化が進んでおり、上述のような問題の発生が顕著である。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、電極とビードガラスとの密着性を高めて十分な接続強度を得ることができる上に、ビードガラスとガラスバルブとの封着を確実に行うことのできる放電管の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る放電管の製造方法は、筒状のガラスバルブと、ガラスバルブの両端部に溶着され、ガラスバルブの両端開口を封止するビードガラスと、ビードガラスに挿通状態で溶着される導入線を有する電極とを備えた放電管の製造方法において、ビードガラスに穿設された導入線挿通用穴の内周面にガラスに含有される所定の成分を除去する除去剤を吹き付ける除去剤吹付工程と、該除去剤吹付工程後にビードガラスの導入線挿通用穴に導入線を挿入し、ビードガラスを加熱して導入線に溶着させる電極取付工程と、電極取付工程後にビードガラスをガラスバルブの端部に挿入し、ガラスバルブとビードガラスとを加熱溶着する封止工程とを備えていることを特徴とする。

上記放電管の製造方法によれば、ビードガラスに穿設された導入線挿通用穴の内周面にガラスに含有される所定の成分を除去する除去剤を吹き付ける除去剤吹付工程を備えているため、この工程においてビードガラスの導入線挿通用穴の内周面を粗面にすることができる。すなわち、ガラスは、種々の成分を含有しており、除去剤を導入線挿通用穴の内周面に吹き付けると、所定の成分が存在していた部分が無くなって導入線挿通用穴の内周面が粗面となり、また、除去剤の吹き付け対応（時間等）に応じて内周面から径方向外方の所定領域内で前記所定の成分が無くなって部分的に空洞化することになる。そうすると、除去剤吹付工程を経たビードガラスは、熱伝導等の関係から、外周側よりも導入線挿通用穴側の融点が低くなる。

そのため、次工程の電極取付工程において、導入線を挿通したビードガラスを加熱したとき、ビードガラスは、外周が溶融しないまま粗面となった内周面側から溶融し始めることになる。従って、ビードガラスの外周が溶融するまでに加熱を停止して冷却とすると、ビードガラスは、導入線挿通用穴付近で導入線に溶着し、冷却によって生じる内部応力（収縮応力）で導入線に対する密着性が高まった状態になる。これにより、ビードガラスは、外周がガラスバルブの端部に適正な状態で挿入可能な形状で維持する一方、導入線に対して気密状態で溶着した状態となる。

従って、次工程の封止工程において、ビードガラスはガラスバルブの端部に適正に挿入された状態で加熱溶融によって封着され、ガラスバルブ、ビードガラス、電極のそれぞれが相対的に適正な配置の状態で一体化することになる。これにより、小型化された放電管であってもガラスバルブの両端部をビードガラスで適正に封止できるとともに、電極についても十分な接続強度で封着することができるため、高品質な放電管を製造することができる。

また、上述のように、ビードガラスの外周が歪にならずにガラスバルブの端部に適正に挿入できることで、ビードガラスに封着した電極（導入線）をガラスバルブに対して位置決め（芯だし）した状態にすることができ、放電管の品質を一層高めることができる。

本発明の一態様として、除去剤にフッ酸が用いられることが好ましい。このようにすれば、ガラスに含有される所定の成分（例えば、二酸化ケイ素）を高確率で除去することができ、内周面の粗面化を効率よく行うことができる。

本発明に係る放電管の製造方法によれば、電極とビードガラスとの密着性を高めて十分な接続強度を得ることができる上に、ビードガラスとガラスバルブとの封着を確実に行うことができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の一実施形態に係る放電管の製造方法について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本発明に係る放電管は、ストロボ装置の光源として採用される閃光放電管や照明装置や液晶ディスプレイ等の光源として採用される冷陰極放電管を対象としているが、これらは、封入されるガスや電極におけるガラスバルブ内に位置する部位の形態を除いて基本構成が共通しているため、以下において、近年極小化が進んでいる閃光放電管の場合を一例にして説明することとする。

まず、本実施形態に係る製造方法で製造される閃光放電管の構成について説明する。本実施形態に係る閃光放電管は、図１に示す如く、筒状のガラスバルブ２と、ガラスバルブ２の両端部に溶着され、ガラスバルブ２の両端開口を封止するビードガラス３と、ビードガラス３に挿通状態で溶着される導入線４ａを有する電極４とを備えている。

ガラスバルブ２は、硼珪酸ガラス等の硬質ガラスで形成されており、内部にキセノン等の希ガス６が所定圧力で封入されている。また、ガラスバルブ２は、外周面に図示しないトリガー電極が配置される。該トリガー電極は、例えば、酸化スズや酸化インジウムを主成分とした透明導電性被膜によって形成される。

ビードガラス３は、円柱状に形成されており、ガラスバルブ２に対して同心で挿入できるように外径が設定され、中心に電極４の導入線４ａを挿通させるための導入線挿通用穴３ａが穿設されている。そして、ビードガラス３は、ガラスバルブ２の端部に挿入された状態で外周がガラスバルブ２の内周に溶着されるとともに、挿通状態になる導入線４ａに対しても溶着されている。これにより、前記ガラスバルブ２は、両端部がビードガラス３を介して封止されて気密な状態になっている。

ガラスバルブ２の両端部に封着された一対の電極４のそれぞれは、タングステンやコバール等の棒材を所定長さに切断して形成されたもので、一端部がガラスバルブ２内に位置して内部電極４ｂを構成し、他端側がビードガラス３に封着されて外方に延出した導入線４ａを構成する。そして、一方の電極４（ガラスバルブ２の一端部に封着された電極４）は、一端部（内部電極４ｂ）に焼結金属５を備えている。該焼結金属５は、タングステンとタンタルの金属微粉末の混合物や、タンタルとニッケルの金属微粉末の混合物を成形して導入線４ａの延長部分である一端部（内部電極４ｂ）にかしめ等によって取り付けた後、約６００℃の温度で焼結することで電極４（導入線４ａ及び内部電極４ｂ）と一体的に形成されている。なお、本実施形態において、他方の電極４は、上述の棒材のみから構成されている。

上記構成の閃光放電管１は、ストロボ装置に取り付けられ、該ストロボ装置が備える発光回路に電気的に接続され、該発光回路に従って発光するようになっている。すなわち、閃光放電管１は、一対の電極４が高電圧の電気を充電するコンデンサに電気的に接続され、トリガー電極にトリガー電圧が供給されて励起されることにより、コンデンサに充電された電気を一対の電極４間で放電して発光するようになっている。

次に、閃光放電管１の製造方法について説明する。上記構成の閃光放電管１を製造するに当り、両端が開口した直管状のガラス管からなるガラスバルブ２、中央に導入線挿通用穴３ａが貫通して穿設された円柱状のビードガラス３、一対の電極４が独立した材料として予め用意される。

まず、図２（ａ）に示す如く、ビードガラス３の導入線挿通用穴３ａの内周面に対し、ガラスに含有される所定の成分を除去するための除去剤７を吹き付ける（除去剤吹付工程）。かかる除去剤７としては、ガラスに含まれる種々の成分の中から除去する成分（所定の成分）に応じて選択され、本実施形態においては、一般的に含まれる成分（例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３））を除去の対象として、除去剤７にフッ酸（フッ化水素）を採用している。

そして、上述の如く、閃光放電管１が極小化されたもので、ビードガラス３（導入線挿通用穴３ａ）が非常に小さなものとなっているため、除去剤７を導入線挿通用穴３ａの内周面に吹き付けるに当り、導入線挿通用穴３ａの穴径に対応したノズル８を導入線挿通用穴３ａの一端開口側に配置し、除去剤７を一端開口から他端開口に通過させるようにして内周面に吹き付けるようにしている。このようにすることで、導入線挿通用穴３ａの内周面にある所定の成分が除去される結果、その所定の成分が存在していた部分が無くなって導入線挿通用穴３ａの内周面が粗面となり、また、除去剤の吹き付け対応（時間等）に応じて内周面から径方向外方の所定領域内で前記所定の成分が無くなって部分的に空洞化することになる。これにより、ビードガラス３は、熱伝導等の関係から、外周側よりも導入線挿通用穴３ａ側の融点が低くなった状態となる。

しかる後、図２（ｂ）に示す如く、導入線挿通用穴３ａに電極４の導入線４ａを挿入し、導入線４ａ（電極４）を適正な配置にした状態でビードガラス３の外周側、或いは全体に加熱し、ビードガラス３を導入線４ａに溶着させる（電極取付工程）。

このとき既に、ビードガラス３は、上述の如く、導入線挿通用穴３ａ側が外周よりも融点が低くなっているため、ビートガラスを外周側或いは全体を加熱しても、ビードガラス３は、外周が溶融しないまま導入線挿通用穴３ａ側から溶融し始めることになる。従って、ビードガラス３の外周が溶融するまでに加熱を停止して冷却とすると、ビードガラス３は、導入線挿通用穴３ａ付近で導入線４ａに溶着し、冷却によって生じるビードガラス３の内部応力（収縮応力）で導入線４ａに対する密着性が高まった状態になる。これにより、図３に示す如く、ビードガラス３は、外周がガラスバルブ２の端部に適正な状態で挿入可能な形状で維持する一方、導入線４ａに対して気密状態で溶着した状態となり、ビードガラス３と電極４とが一体となった部材となる。

そして、電極４が取り付けられたビードガラス３は、外径が当初の状態で維持されているため、図２（ｃ）に示す如く、ガラスバルブ２の端部に同心になるように挿入される。しかる後、ガラスバルブ２の外周が加熱され、ビードガラス３とガラスバルブ２とが溶着してガラスバルブ２の開口が封止される（封止工程）。なお、ガラスバルブ２の端部を封止するに当たって、ガラスバルブ２内に希ガス６封入されるが、希ガス６の封入方法については既に周知であるため、ここでは説明を割愛する。

このように、電極取付工程において、ビードガラス３の外周が溶融せずに初期の外径及び形状で維持するため、ガラスバルブ２、ビードガラス３、電極４のそれぞれが相対的に適正な配置状態で一体化することになり、小型化されてもガラスバルブ２の両端部をビードガラス３で適正に封止できるとともに、電極４についても適正に封着することができ、高品質な放電管を製造することができる。

以上のように、本実施形態に係る閃光放電管１の製造方法によれば、電極とビードガラスとの密着性を高めて十分な接続強度を得ることができる上に、ビードガラスとガラスバルブとの封着を確実に行うことができ、不良発生率を抑えて高品質な放電管を製造することができるという優れた効果を奏し得る。

また、除去剤７にフッ酸を用いるようにしたので、ガラスに含有される所定の成分（二酸化ケイ素）を高確率で除去することができる。

尚、本発明の放電管の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態において、放電管として閃光放電管１を一例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、照明装置の光源に採用される冷陰極放電管であっても勿論よい。すなわち、冷陰極放電管は、閃光放電管１に対して、内部に封入されるガスや、ガラスバルブ２にトリガー電極が取り付けられない点で相違するが、ガラスバルブ２の両端部にビードガラス３を介して導入線４ａを有する電極４が封着されるといった基本構成が共通するため、上記実施形態と同様の製造方法を採用することができる。

上記実施形態において、除去剤７としてフッ酸のみを採用したが、除去剤７はフッ酸単独のものに限定されず、例えば、フッ酸を含んだものであってもよい。また、除去剤７は、フッ酸に限定されるものではなく、除去の対象となる所定の成分に応じて適宜選択可能であり、例えば、フッ化アンモニウムを採用してもよい。

上記実施形態において、ノズル８から吐出した除去剤７を導入線挿通用穴３ａの一端から他端に流通させるようにすることで、内周面の吹き付けるようにしたが、例えば、導入線挿通用穴３ａ内にノズル８を挿入できるのであれば、ノズル８を挿入して内周面に直接除去剤７を吹き付けるようにしても勿論よい。

本発明の放電管の製造方法は、電極とビードガラスとの密着性を高めて十分な接続強度を得ることができる上に、ビードガラスとガラスバルブとの封着を確実に行うことが必要な、冷陰極放電管や閃光放電管等の放電管の分野に有用である。

本発明の一実施形態に係る放電管の製造方法によって製造される閃光放電管の断面図 同実施形態に係る放電管の製造方法の説明図であって、（ａ）は、除去剤吹付工程の状態図、（ｂ）は、電極取付工程の状態図、（ｃ）は、封止工程の状態図 同実施形態に係る放電管の製造方法の電極取付工程によってビードガラスと電極とが一体的になった部材の正面図

符号の説明

１ 閃光放電管
２ ガラスバルブ
３ ビードガラス
３ａ 導入線挿通用穴
４ 電極
４ａ 導入線
４ｂ 内部電極
５ 焼結金属
６ 希ガス
７ 除去剤
８ ノズル

Claims (2)

1. 筒状のガラスバルブと、ガラスバルブの両端部に溶着され、ガラスバルブの両端開口を封止するビードガラスと、ビードガラスに挿通状態で溶着される導入線を有する電極とを備えた放電管の製造方法において、ビードガラスに穿設された導入線挿通用穴の内周面にガラスに含有される所定の成分を除去する除去剤を吹き付ける除去剤吹付工程と、該除去剤吹付工程後にビードガラスの導入線挿通用穴に導入線を挿入し、ビードガラスを加熱して導入線に溶着させる電極取付工程と、電極取付工程後にビードガラスをガラスバルブの端部に挿入し、ガラスバルブとビードガラスとを加熱溶着する封止工程とを備えていることを特徴とする放電管の製造方法。
2. 除去剤にフッ酸が用いられる請求項１に記載の放電管の製造方法。

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