JP4287330B2

JP4287330B2 - 発光管の製造方法

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Publication number: JP4287330B2
Application number: JP2004196846A
Authority: JP
Inventors: 紀幸内田; 史朗飯田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006019175A

Description

本発明は、内周面に蛍光体層が塗布・焼成された屈曲ガラスからなる発光管の製造方法に関する。

一般照明に用いられる低圧水銀放電ランプに、環形状の発光管を用いた環形蛍光ランプが広く知られている。この環形蛍光ランプについて、近年、小形化の要請が強くなっている。これは、環形蛍光ランプを小形化することにより、環形蛍光ランプは勿論、照明装置の小形化、省スペース化、さらには省資源化が図れるからである。
従来の環形状の発光管よりも小形化を図ったものとしては、例えば、発光管を構成するガラス管の軸心が、一平面内であって所定軸の廻りを、ガラス管の一端から他端に移るに従って前記所定軸から離れるように旋回するような形状（この形状を、「平坦状の一重螺旋形状」という。）に形成されたものがある（特許文献１）。

このようにガラス管を平坦状の一重螺旋形状にすることにより、従来の環形状の内側にある空間にガラス管を配することができ、従来の発光管と比較して発光管の最大環外径を小さくできるのである。
この平坦状の一重螺旋形状の発光管の製造方法としては、軟化したガラス管を円錐状の形成治具の外周面に沿って巻き付けて円錐状に形成する形成工程と、この円錐状に形成されたガラスを、その軟化温度より高い温度にまで加熱して、ガラス管の自重を利用して平坦状の一重螺旋形状に変形させる変形工程と、この平坦状の一重螺旋形状をしたガラス管内に蛍光体の懸濁液を塗布して、これを蛍光体層へと焼成する焼成工程とを経て製造される。なお、ガラス管への電極の取着工程や、ガラス管の内部への水銀・緩衝ガスの封入工程は、上記の焼成工程の後に行われる。
特開平９−９２１５４号公報

従来の発光管の製造方法では、量産ベースにおいて平坦状の一重螺旋形状のガラス管内に流入した蛍光体が滑らかに流出されないこと、管内に局所的な蛍光体溜まりが形成されることなどから、生産効率や品質が悪いという問題や、形成工程、変形工程及び焼成工程のそれぞれでガラス管を加熱する必要があり、ガラス管の昇温・降温に時間を要し生産効率が悪いと共に、加熱するための費用が高くコスト高という問題がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、生産効率の向上、品質向上及びコストの低減が可能な発光管の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る発光管の製造方法は、ガラス管を、軟化点温度以上に加熱し、錐体形状の形成治具の錐面に沿って巻き付けてなる錐体形状に形成する形成工程と、前記錐体形状のガラス管を、前記軟化点温度より低く且つガラス管が変形可能な温度以上に加熱して、ガラス管の軸心の少なくとも一部が前記錐体形状の中心軸と略直交する面内に含まれる平坦な形状に変形させる変形工程とを含み、前記形成工程と前記変形工程との間に、前記錐体形状に形成されたガラス管の内周面に蛍光体を塗布させる塗布工程があり、前記塗布した蛍光体の焼成処理を前記変形工程における加熱の際の熱を利用して行うことを特徴としている。この方法によると、蛍光体を塗布するガラス管の形状が錐体形状なので、ガラス管内に流入した蛍光体が滑らかに流出する。

ここでいう「錐体形状」とは、後述の二重螺旋形状に限定するものではなく、例えば、一重螺旋形状も含む概念である。さらには、例えば、１本のガラス管の中間部分が二重螺旋形状で、ガラス管の端部寄り部分が直線状に所定方向に延出するような形状も含む。
また、「錐体形状」とは、円錐形状、多角錐形状、楕円錐形状等を含む概念である。

また、前記塗布した蛍光体の焼成処理を前記変形工程における加熱の際の熱を利用して行うことを特徴としている。
ここでいう「加熱の際の熱を利用して」とは、ガラス管の形状を錐体形状から平坦形状へと変形させるためにガラス管を加熱する熱を利用して蛍光体の焼成を行えば良く、利用する熱量の多い・少ないは関係ない。つまり、変形工程で加熱された熱がガラス管に残っている間に蛍光体の焼成処理を開始すれば、変形工程での加熱の際の熱を利用したことになる。

また、前記形成工程では、前記ガラス管の中央部を円錐体形状の形成治具の頂部に掛止し、掛止された前記ガラス管の中央部から端部に至る途中までの部分を前記円錐体形状の形成治具の円錐面に沿って巻き付けた二重螺旋状の円錐体形状に形成することを特徴としている。

本発明に係る発光管の製造方法は、前記形成工程と前記変形工程との間に、前記錐体形状に形成されたガラス管の内周面に蛍光体を塗布させる塗布工程がある。これにより、ガラス管内に流入した蛍光体が滑らかに流出し、かつ、ガラス管内に局所的な蛍光体溜まりが形成されないので、時間的な生産効率や品質も向上する。
また、前記塗布した蛍光体の焼成処理を前記変形工程の熱を利用している。これにより、蛍光体の焼成温度まで加熱する際の光熱費等のコストを削減できる上、加熱設備が不要となり設備導入費等のコスト低減が図られる。さらには、例えば、ガラス管を室温から加熱する場合に比べて、加熱時間の短縮が図ることができ、生産効率の向上も合せて図ることができる。

特に、焼成処理を変形工程で略同時に行うと、ガラス管を変形させるために加熱した熱を有効に利用でき、上記効果が大きくなる。

以下、本発明に係る発光管を用いた蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
１．蛍光ランプの構成について
図１は、実施の形態における蛍光ランプの斜視図である。図２は、蛍光ランプを図１における下方から見た図であり、また、図３は、蛍光ランプを図２におけるＸ方向から見た図である。なお、図２及び図３において、発光管及びホルダの内部の様子が分かるようにその一部を切り欠いている。また、図１における下方は照射側であり、図１における下方から見ることを、「照射面側から見る」ともいう。

この蛍光ランプ１０は、図１〜図３に示すように、内部に一本の放電路を有する発光管１００と、この発光管１００を保持するホルダ２００とからなる。なお、ホルダ２００には、後述するが、給電用の口金２５０が取着されている。
（１）発光管について
発光管１００は、図１〜図３に示すように、１本の、例えば、直管状のガラス管を二重螺旋形状に湾曲させてなる発光管本体１１０と、発光管本体１１０の両端部１１４，１１６に封着された電極１４０とを備える。

なお、発光管本体１１０の両端部１１４，１１６とは、発光管本体１１０を構成するガラス管の両端部に相当する部分であり、この部分が発光管１００にしたときに内部の放電路の端部に相当する。
また、図３において、発光管本体１１０の端部１１６における電極の記載は、図面の便宜上省略しているが、この端部１１６にも、電極１４０と同じ構造の電極が封着されている。

発光管本体１１０の内部には、水銀（例えば、５（ｍｇ））のほか、緩衝ガスとしてアルゴン−ネオン混合ガス（例えば、アルゴンガスとネオンガスの比率が７５：２５であり、封入圧が４００（Ｐａ）である。）が封入されている。
なお、この緩衝ガスにおけるアルゴンガスとネオンガスの混合比は、上記比率に限定するものではなく、さらに、緩衝ガスをアルゴンガス単体、或いはネオンガス単体で構成しても良い。

また、発光管本体１１０の内部に封入される水銀の形態は単体形態でも良く、また、例えば、亜鉛水銀、錫水銀、さらには、ビスマス・インジウム水銀等のアマルガム形態でも良い。つまり、水銀の形態は、蛍光ランプ１０を点灯した際に、発光管１００内の水銀の蒸気圧特性が、水銀単体で用いたときと略同じ特性を示すものであれば良く、特に限定するものでない。

発光管本体１１０の内周面には、図２に示すように、例えば、蛍光体層１６０が形成されている。この蛍光体層１６０には、公知の希土類の蛍光体を焼成したものである。ここでは、この蛍光体は、赤、緑、青発光の３種類であり、例えば、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ、Ｔｂ及びＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｍｎ蛍光体が含まれる。
電極１４０は、図２に示すように、所謂、ビーズガラスマウント方式のものであり、タングステン製のフィラメントコイル電極１４２と、このフィラメントコイル電極１４２を架持する一対のリード線１４６，１４８と、この一対のリード線１４６，１４８を固定支持するビーズガラス１４４とからなる。

電極１４０において発光管本体１１０の端部１１４（，１１６）に封着されるのは、リード線１４６，１４８の一部分であり、具体的には、ビーズガラス１４４からコイル電極１４２と反対側に延出している部分である。
なお、発光管本体１１０の一の端部（ここでは、端部１１４）には、排気管１５０が電極１４０と共に封着されている。この排気管１５０は、電極１４０等を封着した後に、発光管本体１１０内を排気したり、緩衝ガスを封入したり等するときに使用される。

発光管本体１１０は、図１〜図３に示すように、後述する所定軸Ａの廻りを旋回する２つの旋回部１２２，１２４と、この旋回部１２２，１２４の間にあって両者を連結する中間部１２０とを有する。
中間部１２０及び旋回部１２２，１２４を構成するガラス管１１２の軸心は、所定軸Ａと略直交する一平面内に略あり、旋回部１２２，１２４は、中間部１２０側から両端部１１４，１１６側に移るに従って、所定軸Ａから離れるように旋回している。

つまり、発光管本体１１０は、旋回部１２２，１２４が２つあり、旋回部１２２，１２４を構成するガラス管１１２の軸心が略一平面内にあることから、このような形状を平坦状の二重螺旋形状という。
発光管本体１１０における所定軸Ａが通過する位置、つまり、ガラス管１１２の中間部１２０の略中央には、図２及び図３に示すように、所定軸方向の一方（ホルダが位置する側と反対側）に膨出する膨出部１２６が形成されている。

ガラス管１１２には、例えば、バリウム・ストロンチウムシリケイトガラス（鉛フリーガラスでもあり、軟質ガラスである。）が用いられ、このガラス材料の軟化点は、６７５（℃）である。ガラス管１１２の横断面形状は、例えば、略円形状をしている。
なお、ガラス管１１２の横断面形状は、円形状に限定するものではなく、例えば、略楕円形状であっても、多角形状であっても良い。但し、発光管本体１１０は、軟化させたガラス管１１２を湾曲させて平坦状の二重螺旋形状に形成されており、形成後のガラス管の横断面形状は、真円ではなく若干変形したものとなる。

図２に示すように、発光管本体１１０を照射面側から見ると、所定軸Ａと直交する方向（以下、この方向を「径方向」という。）に隣接する旋回部１２２と旋回部１２４との間に隙間が生じている。
この隣接する旋回部１２２，１２４間の隙間は、旋回部１２２，１２４を構成するガラス管１１２の横断面が円形状をしていることから、旋回部１２２，１２４の横断面における中心同士を結ぶ線分上での両者の隙間が最小となり、この最小の隙間を隙間Ｇａとして表している。

隣接する旋回部１２２，１２４間の隙間は、発光管本体１１０の端部１１４，１１６に近い部分では、他の旋回部１２２，１２４同士の隙間よりも大きくなっている。これは、発光管１００をホルダ２００に取着するためであり、「隙間Ｇａ」は、発光管本体１１０の端部１１４，１１６に近い部分（例えば、端部１１４，１１６から中間部１２０側へ各旋回部１２２，１２４に沿って４５度程度戻ったところまでの部分）を除く範囲での隙間を指す。

ここで、発光管本体１１０の内面に蛍光体層１６０が形成された後、電極１４０が封着され、また発光管本体１１０の内部に緩衝ガス等が封入されて完成したものが発光管１００であり、以下、「発光管１００」を使って説明する際には、発光管本体１１０の端部１１４，１１６、中間部１２０に相当する部分及び符号を、そのまま使って、発光管１００の端部１１４，１１６、中間部１２０等とする。また、発光管本体１１０の径方向及び所定軸Ａは、発光管１００の説明の際にも、そのまま径方向及び所定軸Ａとして行う。

（２）ホルダについて
ホルダ２００は、図１〜図３に示すように、発光管１００の端部１１４，１１６を保持するための保持部材２１０と、発光管１００に給電するための口金２５０が取着された口金取着部材２３０とからなる。なお、上記の発光管１００は、その膨出部１２６側が表側（照射面）となるようにホルダ２００に取着される。

口金２５０は、図１及び図３に示すように、４本の電源接続ピン２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，２５０ｄを備えるタイプである。従って、この蛍光ランプ１０は、口金２５０を介して灯具に取り付けられ、灯具側に設けられている高周波専用の電子安定器により点灯されることになる。
保持部材２１０は、発光管１００の端部１１４，１１６を結ぶ方向に長い方形状をした基台２１２と、この基台２１２の長手方向の両端部に形成された隆起部２１４，２１６とを備え、隆起部２１４，２１６に発光管１００の端部１１４，１１６を挿入するための挿入孔が形成されている。

これにより、発光管１００の端部１１４，１１６は、挿入孔に挿入されたときに挿入孔を構成する壁面に当接することで支持され、また、端部１１４，１１６から導出するリード線１４６，１４８は、図３に示すように、挿入孔の内部を通って基台２１２の裏面側へと導かれることになる。
保持部材２１０の内部には、図３に示すように、発光管１００の端部１１４，１１６から導出する一対のリード線１４６，１４８を口金２５０側へと接続できるように空間部２２２が設けられており、この空間部２２２を上方から塞ぐように口金取着部材２３０が保持部材２１０に取着される。なお、この口金取着部材２３０は、例えば、接着剤により保持部材２１０に固着される。
２．蛍光ランプの具体的構成について
本発明に係る蛍光ランプの具体的構成について説明する。発光管本体１１０に用いられるガラス管１１２は、外径Ｄ１が９．０（ｍｍ）、内径Ｄ２が７．４（ｍｍ）である（図２参照）。

発光管本体１１０は、２つの旋回部１２２，１２４をあわせて約２回〜約５回程度、例えば、略４回所定軸Ａの廻りを旋回している。発光管１００は、図２に示すように、端部１１４，１１６同士を結ぶ方向の長さＬ１が１２０（ｍｍ）、端部１１４，１１６同士をぶ線分と直交する方向の長さＬ２が１１０（ｍｍ）である。
発光管１００の径方向に隣接するガラス管１１２同士の隙間Ｇａは、約１．５（ｍｍ）であり、蛍光ランプ１０における膨出部１２６を含んだ全体の高さは、１０（ｍｍ）〜１１（ｍｍ）である。また、ガラス管１１２の全長は９５０（ｍｍ）で、発光管１００の内部の電極間距離は９２０（ｍｍ）である。なお、発光管１００の径方向に隣接するガラス管１１２同士の隙間Ｇａは、ここでは、１．５（ｍｍ）としているが、製品として、１（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）程度が妥当と考えられる。

この発光管１００を用いた蛍光ランプ１０は、ランプ入力が２５（W）に設定され、このときの発光管１００の管壁負荷は１．５８（Ｗ／ｃｍ²）である。また、点灯中は、発光管１００（を構成する発光管本体１１０）の膨出部１２６が、最冷点箇所となり、その温度が４７（℃）〜５２（℃）となるように設定されている。なお、この温度範囲内には、ランプ効率が最高値に達するピーク値があり、この温度の範囲では、ランプ効率の最高値に対してさほど差がないのである。
３．発光管の製造方法
上記構成の発光管１００の製造方法について図面を用いて説明する。

図４は、発光管本体を製造する工程を説明するための図である。
ここで説明する発光管本体の製造方法は、上記具体的構成で説明した発光管本体１１０を製造するものとし、最初に製造工程の流れを簡単に説明し、その後各工程について説明する。
先ず、図４の（ａ）に示すように、直管状のガラス管５１０を用意し、このガラス管５１０を加熱により軟化させ、後述する形成治具の錐面に沿って、形成治具の軸心（この軸心は、後述の中間体の中心軸Ａ１、所定軸Ａに相当する。）の廻りを巻回させた中間体５４０を形成する。この中間体５４０は、図４の（ｂ）に示すように、巻回したガラス管５１０を径方向から見た外観形状が略円錐体形状（本発明の「錐体体状」に相当する。）をしている。

次に、得られた中間体５４０におけるガラス管の端部側の不要部を除去し、その後に、中間体５４０を構成するガラス管５５４の内周面に蛍光体を含んだ懸濁液を塗布し、その後乾燥させてガラス管５５４の内周面に蛍光体を塗布し、最後にガラス管５５４を加熱して塗布蛍光体の焼成処理を行う。この場合、最後の塗布蛍光体の焼成は、次の変形工程における加熱を利用して行っても良く、これにより、生産効率アップと製造コスト低減が図れる。

そして、上記の中間体５４０を再度加熱して、中間体５４０をその中心軸Ａ１の延伸方向（以下、単に、「中心軸方向」ともいう。）に圧縮させて変形させる。これにより平坦状の二重螺旋形状をした発光管本体１１０が製造される。
このあと、発光管本体１１０の端部１１４，１１６に電極１４０，１４０を封着する電極封着工程、内部に水銀及び緩衝ガスを封入する封入工程等が行われるが、これらの工程は、従来と同じ技術を用いて行うため、ここでの説明は省略する。

以下、円錐体形状の中間体を形成する形成工程、そして、蛍光体を塗布させる塗布工程、中間体を平坦状に変形させる変形工程と蛍光体を焼成させる焼成工程とを合せた変形・焼成工程についてそれぞれ説明する。
（１）中間体を形成する形成工程の１例
Ａ．ガラス管について
まず、ガラス管５１０について説明する。このガラス管５１０は、図４の（ａ）に示すように、中間部５１０ａと、この中間部５１０ａを挟む２つの巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃとを長手方向に備えている。ガラス管５１０から中間体５４０を形成する際には、中間部５１０ａ及び２つの巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃの全部を少なくとも含む範囲を加熱により軟化させる。なお、このガラス管５１０は、横断面形状が略円形であって、本例は、外径が９．５（ｍｍ）、内径が８．０（ｍｍ）、全長１５００（ｍｍ）である。

Ｂ．中間体について
中間体５４０はガラス管５１０の中間部５１０ａ及び巻回予定部を５１０ｂ，５１０ｃを湾曲形成させてなる。
図５の（ａ）は、図４の（ｂ）の中間体の一部切欠側面図であり、（ｂ）は、図５の（ａ）におけるＹ方向から中間体を見たときの図である。

中間体５４０は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ガラス管５１０の２つの巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃを形成治具５９０の軸心Ｂの廻りを巻回させてなる２つの巻回部５４８，５５０と、両巻回部５４８，５５０の間に挟まれて両者を連結する中間部５４２とを有している。
巻回部５４８，５５０は、具体的には、ガラス管５１０の巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃが形成治具５９０の円錐面（本発明の「錐面」に相当する。）に沿って巻回されてなる。この巻回部５４８，５５０は、中間部５４２側からガラス管５１０の端部側に移るに従って、中心軸Ａ１上を中間部５４２から離れる（図５の（ａ）では下方に離れる）と共に中心軸Ａ１からも径方向に離れるように、中心軸Ａ１の廻りを旋回する二重螺旋形状をしている。このため、中間体５４０の外観形状は略円錐体形状となっている。なお、この円錐体形状の母線と円錐体形状である本体部５９１の軸心Ｂとの角度は略５３度であり、図５の（ａ）では「α」で示している。

２つの巻回部５４８，５５０の位置関係は、中間体５４０を中心軸方向から見たとき（これは図５のＹ方向から見たときであり、そのときの図が図５の（ｂ）である。）、径方向に隣接する巻回部５４８，５５０の間にできる最小の隙間Ｌ３は１．０（ｍｍ）〜１．５（ｍｍ）である。
また、中間体５４０を中心軸Ａ１と直交する方向から見たとき（つまり、図５の（ａ）となる。）、中心軸方向に隣接する巻回部５４８，５５０の一部は、その方向に重なっており、この重なり部Ｌ４はＤ１／２以下である。

Ｃ．中間体を形成するための治具について
上記形状の中間体５４０は、軟化したガラス管５１０の中間部５１０ａを、形成治具５９０の係止部５９３，５９４に係止した後に、ガラス管５１０の巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃを形成治具５９０の円錐面に巻き付けることにより形成される。
図６は、中間体を形成する工程を説明する図であり、図６の（ａ）は、ガラス管を巻回する前の形成治具の状態を示す図である。

まず、形成治具５９０は、図６の（ａ）に示すように、円錐面を有する（円錐体形状の）本体部５９１と、図外の駆動装置に取着される円柱状の取付部５９２とからなり、本体部５９１の円錐面に軟化状態のガラス管５１０が巻回される。なお、本体部５９１の軸心と取付部５９２の軸心とは一致しており、図６の（ａ）では、これらをまとめて形成治具５９０の軸心として符号「Ｂ」で示している。なお、形成治具５９０の軸心Ｂと直交する方向を「径方向」とする。

本体部５９１の頂部には、ガラス管５１０の中間部５１０ａを係止するための一対の係止部５９３，５９４が向い合って立設し、また、本体部５９１の円錐面には、本体部５９１に巻回されるガラス管５１０の巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃを受け入れる窪み部５９５，５９６が頂部から底部にわたって連続する二重螺旋形状に形成されている。
一対の係止部５９３，５９４は、その間にガラス管５１０が入る間隔を有した状態で、本体部５９１の頂部から形成治具５９０の軸心Ｂと平行な方向に突出している。この係止部５９３，５９４は、例えば、ピン等の柱体により構成されている。

窪み部５９５，５９６の横断面は、本体部５９１の外周縁に沿った段状となっており、窪み部５９５，５９６の隅となる部分がガラス管５１０の外周と同じ曲率の円弧面となっている。
ここで、本体部５９１の外周面は、正確な形状で言うと、段差状であって円錐面ではないが、段差の角を結んでできる面（図６では母線Ｂ１で示している。）が円錐面となるため、そして、形成治具５９０に巻回されたガラス管５１０の外観形状が略円錐体形状になるため、仮想の円錐面と考えている。

次に、形成治具５９０の具体的構成について説明する。ここで説明する形成治具５９０も、上記３．（１）Ｂ中間体についての欄で説明した中間体５４０用である。本体部５９１の外周に形成されている窪み部５９５，５９６の段差Ｈは、巻回させるガラス管５１０の外径Ｄ１に対して約０．８５倍となっている。また、段状の窪み部５９５，５９６の張り出しＷは、巻回させるガラス管５１０の外径Ｄ１に対して約１．５（ｍｍ）大きくなっている。なお、円錐面の母線Ｂ１と本体部５９１の軸心Ｂとの間の角度βは、約５３度となっている。

では、中間体の形成工程について説明する。
先ず、形成治具５９０の取付部５９２を図外の駆動装置に装着する。この駆動装置は、図６の（ｂ）に示すように、形成治具５９０を、その軸心Ｂの廻りをＦ方向に回転させながら、軸心Ｂ上をＧ方向に移動させる機能を有している。
次に、ガラス管５１０の中間部分（中間部５１０ａ，巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃを少なくとも含む）を加熱炉等で、例えば、８００±２０（℃）になるように加熱して軟化させる。

この軟化したガラス管５１０の中間部５１０ａの略中央を、形成治具５９０の係止部５９３，５９４間に挿入させて、図６の（ｂ）に示すように、ガラス管５１０の両端を移動可能に保持した状態で、形成治具５９０をその軸心Ｂの廻りをＦ方向に回転させると共にＧ方向に移動させる。
これにより、ガラス管５１０の中間部５１０ａが係止部５９３，５９４に係止され、２つの巻回予定部５１０ｂ，５１０ｃが本体部５９１の窪み部５９５，５９６（円錐面）に沿って巻き付けられる。

なお、形成治具５９０が１回転する間にＧ方向に移動する移動量は、本体部５９１上に形成されている各窪み部５９５，５９６の段差Ｈ分、つまり段差Ｈの２倍である。この際に、巻回されたガラス管５１０の横断面が円形状となるように、圧力制御された窒素、アルゴン等のガスがガラス管５１０内に吹き込まれている。
そして、ガラス管５１０の形成治具５９０への巻き付けが終了し、ガラス管５１０の温度が下がってガラス管５１０が硬化すると、図６の（ｃ）に示すように、この硬化したガラス管５１５を形成治具５９０から取り外す。

なお、外観形状が円錐体形状に形成された状態のガラス管の符号を、形成治具５９０に巻き巻き付ける前及び巻き付け中のガラス管５１０と区別するために、「５１５」として用いる。
形成治具５９０から取り外したガラス管５１５は、その不要部分が切断され、これにより中間体５４０の形成が完了する。

中間体５４０の頂部には、発光管１００の膨出部１２６用の突出部５５２（図７の（ａ）参照）が形成される。この突出部５５２は、中間体５４０の頂部を局部的に軟化させて、中間体５４０内の圧力を高めることにより形成される。なお、この突出部５５２は、形成治具５９０の円錐面に沿って巻回した直後に形成しても良いし、形成治具５９０から取り外した後に形成しても良い。

（２）蛍光体の塗布工程
Ａ．塗布工程について
上記のようにして製造された中間体５４０を構成するガラス管５１５の内周面に蛍光体を塗布する工程について図７を用いて説明する。なお、図７は、蛍光体を塗布する工程を説明する図である。

まず、使用する蛍光体は、三波長域用で、上述の赤、緑、青発光の３種類を含んだ懸濁液を製作する。製作する懸濁液は、上記の蛍光体のほか、増粘剤（例えば、ポリエチレンオキサイト（ＰＥＯ）が２（ｗｔ％））、結着剤（例えば、酸化ランタン・アルミニウム（ＬＡＦ）２（ｗｔ％））、界面活性剤（例えば、ノイゲン）、ＰＨ調整用液（例えば、アンモニア）をそれぞれ添加した水ベースである。

次に、中間体５４０を、図７の（ａ）に示すように、その中間部５４２が上となるように配置させる。このときの中間体５４０の姿勢は、その中心軸Ａ１が、略垂直となるように配されている。
この状態で、一方の端部、例えば、端部５４６から懸濁液を注入する。この懸濁液は、例えば、注入ノズル（図示省略）で注入され、注入された懸濁液は巻回部５４８の内部を上がって行く。なお、懸濁液の単位時間当たりの注入量は、１（ｌ／ｍｉｎ）〜３（ｌ／ｍｉｎ）である。

そして、中間体５４０の巻回部５４８を中間部５４２に向かって上がる懸濁液の先端が、中間部５４２を超えると、懸濁液の注入をやめる。そして、中間体５４０内の懸濁液を、図７の（ｂ）に示すように、排出させると共に、中間体５４０の中心軸Ａ１が略垂直となる姿勢に中間体５４０を配し、その姿勢のまま中間体５４０をその中心軸Ａ１を回転中心として自転させて、中間体５４０内に残存する懸濁液の排出を行う。

なお、中間体５４０を自転させる向きは、その中間部５４２からガラス管の端部５４４，５４６に向かう方向（図７の（ｂ）ではδ方向）と逆方向である。
懸濁液の排出が終了すると、もう１つの端部５４４から巻回部５５０の内部に懸濁液を注入する。このときも懸濁液の先端が中間部５４２を超えるまで注入した後、中間体５４０をその中心軸Ａ１を回転中心としてδ方向に自転させて巻回部５４８の内部に残存する懸濁液を排出する。

これにより、中間部５４２及び両巻回部５４８，５５０の内周面に懸濁液が塗布される。なお、このときの中間体５４０の回転は、１回転／２５秒の速度で行っている。
Ｂ．乾燥工程について
中間体５４０内の懸濁液の排出が終了すると、図７の（ｃ）に示すように、中間体５４０の外周に温風を吹きかけて、中間体５４０の内部の懸濁液を乾燥させる。このときの中間体５４０も、上記の塗布工程における懸濁液の排出時と同様に、中心軸Ａ１を回転中心として自転させている。このときの中間体５４０の自転は、１回転／２５秒である。

なお、乾燥がより早く終了するように、中間体５４０の両端部５４４，５４６から内部に温風を交互に流し込んでいる。中間体５４０に吹きかけている温風の温度は、略４５℃に設定されており、懸濁液の排出も含めて約１３〜１５分間行われる。
また、中間体５４０の内部への温風の流し込みは、例えば、温風ノズルにより行なっており、この温風ノズルから流出する温風量は、約７（ｌ／ｍｉｎ）であり、また、温風の温度は約４５℃である。このようにして、中間体５４０を構成するガラス管の内周面に塗布した懸濁液の乾燥が終了すると、蛍光体の内周面への塗布が完了する。

ここで、懸濁液に含まれる蛍光体は、その平均粒径が約５（μｍ）のものが用いられ、中間体５４０を構成するガラス管の内周面に塗布する蛍光体の膜厚は１８±３（μｍ）になるように、懸濁液の粘度等が調整されている。
（３）中間体の変形・焼成工程
次に、略円錐体形状の中間体を平坦状に変形させると共に蛍光体の焼成を行い、発光管本体を完成させる工程について説明する。図８は、変形・焼成工程を説明する図である。

Ａ．変形装置について
中間体５４０の変形には、図８に示すような、変形装置５８０を用いて行う。
この変形装置５８０は、図８の（ａ）に示すように、中間体５４０を中心軸方向（図８では、上下方向）から挟む構造をしており、一対の平板と、互いの平板の対向面が略並行な状態で移動できるように、例えば、上位の平板を下方へと案内する複数のガイド棒とからなる。一対の平板は、具体的には、その１つは中間体５４０が載置される載置面５８２ａを有する固定板５８２であり、もう一つは、固定板５８２の上方に配され且つガイド棒５８６により固定板５８２の載置面５８２ａに直交する方向（図８では、上下方向）に可動する可動板５８４である。

固定板５８２には、例えば、６本のガイド棒５８６が立設されている。このガイド棒５８６は、中間体５４０の最外周を旋回するガラス管に沿って周方向に間隔をおいて設けられている。なお、固定板５８２の載置面５８２ａの４隅には、可動板５８４の固定板５８２への近接を規制する規制部材５８９がそれぞれ設けられている。
可動板５８４には、中間体５４０の突出部５５２が収まるように貫通孔５８７が略中央に、そして、ガイド棒５８６の位置に対応してガイド孔５８５が６個それぞれ設けられている。

Ｂ．変形・焼成工程について
次に、中間体５４０を平坦状に変形させると共に蛍光体の焼成を行う工程について説明する。
まず、変形装置５８０を準備し、可動板５８４と固定板５８２との間に、図８の（ａ）に示すように中間体５４０をセットする。

セットする位置は固定板５８２の載置面５８２ａ上の所定位置、例えば、略中央であって、可動板５８４の貫通孔５８７内に中間体５４０の突出部５５２がちょうど進入する位置である。このとき、可動板５８４の貫通孔５８７の周縁が中間体５４０の中間部５４２に当接する。
次に、可動板５８４を中間体５４０の中間部５４２に当接させた状態で、図８の（ｂ）に示すように、中間体５４０におけるガラス管の外周面の温度が、約６００（℃）になるように加熱する。

なお、この温度は、ガラス（軟質ガラス）の軟化点（６７５℃）に対して、７５（℃）程度低く設定されている。これは、中間体５４０の温度が、軟化点以上になると、ガラス管がその自重で変形し出すと共に自己の形状が保持できなくなり、横断面形状が異形になるからである。また、ガラス管の軟化点付近まで温度をあげると、ガラス管から蛍光体が剥離し出す等の不具合が生じる。

そして、中間体５４０のガラス管の外周面の温度が６００（℃）付近になると、中間体５４０は塑性変形可能となり、可動板５８４はその自重により下降（固定板５８２に近づく）し始める。つまり、中間体５４０が中心軸方向に圧縮され変形し始める。なお、この変形は可動板５８４が固定板５８２の規制部材５８９に当接するまで続く。
可動板５８４が規制部材５８９に当接する状態は、図８の（ｃ）に示すように、可動板５８４の貫通孔５８７内に進入している突出部５５２を除く、他の部分が平坦状となっている。これにより、平坦状の発光管本体１１０が得られる。

また、中間体５４０を変形させるための加熱温度は、上述のように、６００（℃）であり、この温度は、中間体５４０を構成するガラス管５５４の内周面に塗布されている蛍光体を焼成する温度に相当し、これにより、ガラス管１１２の内周面に蛍光体層１６０が形成される。
上記の変形・焼成工程は、例えば、図９に示す加熱炉を用いて行っている。

この加熱炉６００は、炉内の温度が、６８０（℃）に設定されており、また、中間体５４０がセットされた変形装置５８０は、搬送装置、例えば、コンベア６１０で炉内に搬送される。そして、加熱炉６００の内部を搬送される間に中間体５４０が略６００（℃）にまで加熱され、変形装置５８０により、蛍光体層１６０が形成されているガラス管１１２をその円錐体形状の中心軸方向から圧縮して平坦状に変形されると共に蛍光体が焼成されて、発光管本体１１０が完成する。

＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を実施することができる。
１．蛍光体の塗布工程
（１）中間体の姿勢について
実施の形態では、中間体５４０内に注入した懸濁液を排出させる際に、中間体５４０をその中心軸Ａ１が垂直となるようにして回転（自転）させているが、例えば、中間体を傾斜させて、その状態で、中間体を自転させながら懸濁液の排出を行っても良い。

図１０は、中間体を傾斜させて懸濁液を排出する場合を説明する図である。
まず、中間体５４０を、図１０の（ａ）に示すように、その中間部５４２が上となる状態であって中間体５４０の中心軸Ａ１が垂直となる状態に配置し、この状態で、一方の端部から懸濁液を注入する。この懸濁液は、注入された懸濁液が巻回部の内部を上がって行って中間部５４２を超えるまで行われる。

その後、中間体５４０内の懸濁液を、図１０の（ｂ）に示すように、排出させると共に、中間体５４０の姿勢を、中心軸Ａ１を水平軸Ｓに対して所定角度（図１０の（ｂ）では、γに相当し、具体的な角度としては、４５度程度である。）傾斜させ、そして、中間体５４０をその中心軸Ａ１を回転軸として自転させて、中間体５４０内に残存する懸濁液を排出する。なお、中間体５４０を自転させる向きは、実施の形態と同じである。

懸濁液の排出が終了すると、中間体５４０の（傾斜）姿勢を戻して（図１０の（ａ）参照）、他方の端部から中間体５４０の巻回部の内部に懸濁液を注入した後、中間体５４０の姿勢を傾斜させると共に中間体５４０を自転させて巻回部の内部に残存する懸濁液を排出する。
中間体５４０内の懸濁液の流出が終了すると、図１０の（ｃ）に示すように、中間体５４０の外周に温風を吹きかけて、中間体５４０の内部の懸濁液を乾燥させる。このとき、中間体５４０は、上記の排出工程における懸濁液の排出時と同様に、傾斜した姿勢のまま中間体５４０の中心軸Ａ１を回転中心として自転させている。

このように中間体５４０を傾斜させると、懸濁液の排出が確実に行えると共に、ガラス管の内周面に懸濁液を均一に塗布できる。
なお、中間体を傾斜させる場合には、図１０の（ｂ）に示す、水平軸Ｓに対する中間体の中心軸Ａ１の傾斜角度γは、４０度から４５度程度が好ましい。この角度は、中間体を構成するガラス管の中心軸に対する傾斜角度、或いは、懸濁液の粘度、懸濁液に含まれる溶剤の種類、乾燥時の温風温度等により変化するものと考えら、実験により適宜決定する必要がある。

また、実施の形態及びここでの変形例の説明では、中間体５４０を構成するガラス管内に懸濁液を注入する際に、中間体５４０の姿勢は傾斜していない（中心軸Ａ１が垂直状態である。）が、例えば、中間体５４０を傾斜させた状態で懸濁液を注入しても良い。
さらに、懸濁液の排出する際、中間体５４０は、その中心軸Ａ１が垂直軸に対して一定の角度傾斜した状態で、その中心軸Ａ１を回転軸として自転させているが、例えば、中間体５４０を所定の角度の範囲で傾斜状態を変化させながら、自転させても良い。

（２）中間体の自転について
実施の形態では、懸濁液を排出する際に、中間体５４０をその中心軸Ａ１を回転軸として自転させていたが、回転軸は、中間体５４０の内部に注入された懸濁液を排出できれば良く、中間体５４０の中心軸Ａ１でなく、例えば、垂直軸或いは水平軸Ｓであっても良い。

なお、自転の速度は、実施の形態では、１回転／２５秒であったが、この速度は、当然、懸濁液の粘度、中間体の大きさ、ガラス管の太さ、中間体の形状（例えば、旋回部におけるガラス管の中心軸に対する角度）等によって変化するものであり、実験により適宜決定するのが好ましい。
さらに、中間体５４０を自転させる速度は、実施の形態では一定に設定されていたが、例えば、懸濁液の排出時の速度と懸濁液の乾燥時の速度とを変えて自転させても良い。この場合、排出時及び乾燥時の速度は一定でも良く、例えば、自転開始時と終了時で速度が途中で変わるように設定されていても良い。

（３）懸濁液の塗布方法
実施の形態では、懸濁液を中間体５４０の端部５４４、５４６から注入して、ガラス管内の懸濁液の先端が中間部５４２を越えると、その注入を停止しているが、例えば、懸濁液の注入を引き続き行い、他方の端部から懸濁液が注出するまで、その注入を行っても良い。

つまり、ガラス管の内周面への懸濁液の塗布は、懸濁液が塗布されれば良く、実施の形態及び上述の方法に限定するものではない。
２．円錐体形状の中間体の形状について
上記説明における中間体５４０は、外観形状が略円錐体形状であり、その母線と中心軸Aとの間の角度α（図５の（ａ）参照）が５３度であったが、この角度αは、４５度以上、７０度以下の範囲内であれば良い。

角度αが７０度より大になると、形成治具５９０の窪み部５９５，５９６の段差Ｈが、ガラス管の外径に対して０．５倍より小となり、直管状のガラス管から円錐体形状の中間体へ形成する際の良品歩留まりが著しく悪くなり、逆に、角度αが４５度より小になると、円錐体形状の中間体から平坦状の発光管本体へ変形させた際の良品歩留まりが悪くなるからである。

なお、角度αが５３度のときは、直管状のガラス管から平坦状の二重螺旋形状をした発光管本体１１０が得られる製造歩留まりが９０（％）以上であり、上記範囲の中でもっとも良かった。
なお、形成治具５９０の本体部５９１の外周面に形成されている窪み部５９５，５９６の段差Ｈをガラス管の５１０の外径に対して０．５６倍としている理由は、上述の発光管本体１１０において隣接するガラス管１１２の隙間Ｇａを、輝度むらのないように１．５（ｍｍ）〜６（ｍｍ）とし、また、図６に示すように、形成治具５９０の錐面の母線Ｂ１と軸心Ｂとの角度βを、上述の理由により６０度程度にするためである。
３．変形工程における中間体の温度について
上記説明では、変形工程における中間体５４０の温度（この温度を、以下、「圧縮時温度」という。）を６００（℃）として設定したが、この変形時の温度は、ガラス管１１２が割れることなく塑性変形できるようになる温度（実験では５５０（℃）であった）以上であってガラス管１１２の軟化点（６７５（℃））より低ければ良い。

変形時の温度がガラス管１１２の軟化点以上になると、ガラス管１１２は、軟化状態となり、自己の形状を保持できなくなり、ガラス管１１２の横断面形状が略円形状からそれ以外の歪な形状に変形したり、隣接するガラス管１１２が変形しすぎて触接したり、さらには、ガラス管の端部の径が細くなりその分ガラス管の軸方向に伸長したりする不具合が生じる。

なお、実際の工程では、ガラス管の材料自体のばらつき、加熱時の装置の温度のばらつき等を考慮すると、変形時の温度は、５８０（℃）以上、６３５（℃）以下の範囲内であれば良い。これは、ガラス管の横断面形状が略円形状を保ち、かつ、平坦状に加工できる温度である。
なお、蛍光体の焼成温度は、５５０（℃）以上６５０（℃）以下であれば良く、ちょうど、ガラス管を変形させるために加熱する温度と略一致している。
４．発光管本体の形状について
実施の形態では、発光管１００は、平坦な二重螺旋形状をしていたが、本発明に係る発光管１００の形状は、平坦な二重螺旋形状に限定するものではなく、例えば、円錐体形状の中間体の一部を平坦に変形させて、発光管本体を形成しても良い。さらには、旋回部を１つ有する一重螺旋形状であっても良い。

また、実施の形態では、旋回部１２２，１２４は、所定軸Ａの廻りを円弧状に旋回する形状をしていたが、例えば、旋回部は、所定方向から見たときに、多角形状、例えば、４角形状に旋回するような形状でも良い。
さらに、実施の形態では、発光管本体１１０は、中間部１２０から端部１１４，１１６までの全範囲が、所定軸Ａの廻りを旋回しているが、例えば、中間部から、端部手前の所定位置までの部分が旋回しても良い。
５．錐体形状（中間体の外観形状）について
実施の形態における中間体５４０の外観形状は、円錐体形状であったが、本発明における錐体形状は円錐体形状に限定するものではなく、例えば、中間体の外観形状は、四角錐体形状等の多角錐体形状であっても良い。

また、中間体５４０は、一本のガラス管５１０を、その中央部（５１０ａ）を形成治具５９０の頂部に掛止して、ガラス管５１０の中央部から各端部側の部分を形成治具５９０の円錐面に沿って巻き付けることにより、二重螺旋状に形成されているが、例えば、ガラス管の一端部を形成治具の頂部に掛止して、この端部から他方の端部に至るまでの部分を形成治具の錐面に沿って巻き付けた一重螺旋形状でも良い。この場合も、形成治具（本体部）の形状は、円錐体状に限定するものではない。
６．平坦な形状（発光管本体の外観形状）について
実施の形態における発光管本体１１０の外観形状は、平坦状（ガラス管の軸心が略同一平面内にある。）であったが、ガラス管のすべてが同一平面内に位置する形状であっても良いし、ガラス管の一部の軸心が同一平面に位置する形状であっても良い。

また、実施の形態における発光管本体１１０は、所定軸の延伸方向から見たときに、旋回部は円弧状に前記所定軸Ａの廻りを旋回する形状をしているが、例えば、旋回部が三角形状等の多角形状の一辺を構成するように直線状に所定軸の廻りを旋回するような形状であっても良い。なお、ガラス管を、所定軸の廻りを直線状に旋回させるには、上述の錐体形状が多角錐体状に広がりを持つ必要がある。

本発明は、従来の環形蛍光ランプの外径よりも小さくでき発光管を効率的に製造するのに利用できる。

本発明の実施の形態である蛍光ランプの斜視図蛍光ランプを図１における下方から見た図であり、ホルダ及び発光管の内部の様子が分かるようにその一部を切り欠いた図蛍光ランプを図２におけるＸ方向から見た図であり、ホルダの内部の様子が分かるようにその一部を切り欠いた図発光管本体を製造する工程を説明するための図（ａ）は図４の（ｂ）の中間体の一部切欠側面図、（ｂ）は図５の（ａ）におけるＹ方向から中間体を見たときの図中間体を形成する工程を説明する図蛍光体を塗布する工程を説明する図変形・焼成工程を説明する図変形・焼成工程で使用する加熱炉の概略図変形例における蛍光体を塗布する工程を説明する図

符号の説明

１０蛍光ランプ
１００発光管
１１０発光管本体
１１２ガラス管
１１４，１１６端部
１２０中間部
１２２，１２４旋回部
２００ホルダ
５１０ガラス管
５４０中間体
５４２中間部
５４８，５５０巻回部
５８０変形装置
Ａ所定軸
Ａ１中心軸

Claims

ガラス管を、軟化点温度以上に加熱し、錐体形状の形成治具の錐面に沿って巻き付けてなる錐体形状に形成する形成工程と、前記錐体形状のガラス管を、前記軟化点温度より低く且つガラス管が変形可能な温度以上に加熱して、ガラス管の軸心の少なくとも一部が前記錐体形状の中心軸と略直交する面内に含まれる平坦な形状に変形させる変形工程とを含む発光管の製造方法であって、前記形成工程と前記変形工程との間に、前記錐体形状に形成されたガラス管の内周面に蛍光体を塗布させる塗布工程があり、前記塗布した蛍光体の焼成処理を前記変形工程における加熱の際の熱を利用して行うことを特徴とする発光管の製造方法。
前記形成工程では、前記ガラス管の中央部を円錐体形状の形成治具の頂部に掛止し、掛止された前記ガラス管の中央部から端部に至る途中までの部分を前記円錐体形状の形成治具の円錐面に沿って巻き付けた二重螺旋状の円錐体形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の発光管の製造方法。