JP3644224B2 - 希ガス放電灯及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は希ガス放電灯及びその製造方法に関し、特にガラスバルブの内面にアパ−チャ部を有する発光層を形成すると共に、外周面に一対の帯状の外部電極を配置した希ガス放電灯において、希ガス放電灯に照射される外来光が乏しい環境下での始動特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、図１１〜図１３に示す希ガス放電灯を提案した。同図において、１は例えばガラスバルブにて密閉状に構成された直管状の外囲器であって、その内面には希土類蛍光体，ハロリン酸塩蛍光体などの１種又は２種以上の蛍光体を含む発光層２が形成されている。特に、この発光層２には所定の開口角を有するアパ−チャ部２ａがほぼ全長に亘って形成されている。そして、外囲器１の封着構造はガラスバルブの端部にディスク状の封着ガラス板を封着して構成されているが、例えば単にガラスバルブを加熱しながら縮径加工し溶断して構成することもできる。尚、この外囲器１の内部空間には水銀などの金属蒸気を含まないキセノン（Ｘｅ），クリプトン（Ｋｒ），ネオン（Ｎｅ），ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスが単一又は混合して所定量封入されているが、キセノンを主成分とする希ガスの封入が望ましい。
【０００３】
この外囲器１の外周面にはシ−ト構体３が密着するように巻回されている。このシ−ト構体３は、例えば外囲器１の全長とほぼ同程度の長さを有する絶縁性の透光性シ−ト４と、この透光性シ−ト４の一方の面に互いに所定の間隔だけ離隔配置して接着された不透光性の金属部材よりなる一対の帯状の外部電極５，６と、この外部電極５，６の端部から導出された端子５１，６１と、透光性シ−ト４の一方の面に付与された粘着ないし接着機能を有する接着層９とから構成されている。
【０００４】
特に、シ−ト構体３の外囲器１への装着状態において、外部電極５，６の一端５ａ，６ａの間には第１の開口部７が、外部電極５，６の他端５ｂ，６ｂの間には第２の開口部８がそれぞれ形成されており、発光層２からの光は主としてアパ−チャ部２ａから第１の開口部７を介して外部に放出される。そして、第２の開口部８において、透光性シ−ト４の一方の端部４ａには他方の端部４ｂが重ね合わせた上で接着されている。このシ−ト構体３において、透光性シ−ト４は、例えばポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）樹脂が好適するが、ポリエステル樹脂など他の樹脂も利用できる。又、外部電極５，６は、例えばアルミニウム箔が好適するが、導電性に優れ、かつ不透光性の金属部材であれば、ニッケル，銀などのように他の金属部材も利用できる。さらに、接着層９としてはシリコ−ン系接着剤が好適するが、アクリル系接着剤など他の接着剤も使用できる。
【０００５】
この希ガス放電灯Ｌは、例えば次のように製造される。まず、例えば青色領域，緑色領域，赤色領域にそれぞれ発光スペクトルを有する蛍光体を含む蛍光体塗布液をガラスバルブよりなる外囲器１の内面に塗布・乾燥し、焼成することにより発光層２が形成される。次に、図示しないスクレ−パを利用して発光層２の一部を強制的に所定の開口角を以て剥離・除去することにより、アパ−チャ部２ａが形成される。次に、この外囲器１を密閉状に構成し、かつ内部空間にキセノンなどの希ガスを所定量封入する。
【０００６】
次に、図１２〜図１３に示すように、透光性シ−ト４の所定部分に一対の外部電極５，６を離隔して配置すると共に、外部電極５，６の端部から端子５１，６１を導出し、かつ透光性シ−ト４及び外部電極５，６に接着層９を形成してシ−ト構体３を構成する。次に、図１４に示すように、シ−ト構体３を展開した状態で例えば組み立てステ−ジ１０に載置する。引き続き、外囲器１をシ−ト構体３の透光性シ−ト４の一端４ａに、外囲器１の長手方向が外部電極５，６の長手方向に沿うように（平行となるように）位置させる。この状態で、外囲器１に従動ロ−ラ１１，１１を、外囲器１が透光性シ−ト４に若干押し付けられるように配置する。この状態で、ステ−ジ１０を若干Ｍ方向に移動させた後、Ｎ方向に移動させる。これによって、シ−ト構体３は、図１１に示すように、外囲器１の外周面に巻回される上、透光性シ−ト４の一端４ａに他端４ｂが重ね合わされ、接着層９によって接着されて希ガス放電灯Ｌが完成する。
【０００７】
この希ガス放電灯Ｌは、例えば図１５に示す点灯装置によって点灯される。この点灯装置は、例えば周波数が２５ＫＨｚ，電圧が２５００ＶO-P 程度の高周波高電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波であるインバ−タ回路Ｈと、インバ−タ回路Ｈへの直流電力の供給をコントロ−ルするスイッチング素子（例えばトランジスタ）Ｑと、平滑用のコンデンサＣとから構成されている。そして、インバ−タ回路Ｈは、例えば一次コイルＴＲａ，ＴＲｂ、二次コイルＴＲｃ及び励磁コイルＴＲｄを有する発振トランスＴＲと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂ間に接続された発振コンデンサＣｏと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂの中点とスイッチング素子Ｑとの間に接続されたチョ−クコイルＣＨと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂに接続された第１，第２のスイッチング素子（例えばトランジスタ）Ｑａ，Ｑｂと、第１，第２のスイッチング素子Ｑａ，Ｑｂのベ−スと励磁コイルＴＲｄとの間に接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂとから構成されている。そして、インバ−タ回路Ｈの出力側（二次コイルＴＲｃ）には希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６が接続される。
【０００８】
この点灯装置において、端子Ｔ１，Ｔ２間に例えば商用電源を全波整流した直流電源を接続した上で、端子Ｔ３に矩形波などの駆動信号を付与すると、スイッチング素子ＱがＯＮとなり、第１，第２のスイッチング素子Ｑａ，ＱｂのＯＮ，ＯＦＦに関連する発振トランスＴＲ，発振コンデンサＣｏなどとの協働作用に基づく発振動作により、発振トランスＴＲの二次コイルＴＲｃには上述の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加される。これにより、この希ガス放電灯Ｌは、熱陰極や冷陰極を用いた放電灯のように外囲器の長手方向に沿った１つの放電路によって点灯するものとは異なり、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する。この状態において、希ガスの励起線によって発光層２が励起されて発光し、光はアパ−チャ部２ａから第１の開口部７を介して外部に放出される。尚、希ガス放電灯Ｌの明るさは、端子Ｔ３に印加する駆動信号のＯＮデュ−ティ比を適宜に設定することによって、変更できる。
【０００９】
特に、この希ガス放電灯Ｌには水銀が用いられていないために、点灯後における光量の立ち上がりが急峻であり、点灯と同時に光量がほぼ１００％近くまで達するという特徴を有している。このために、ファクシミリ，イメ−ジスキャナ，複写機などのＯＡ機器における原稿読取用の光源として好適するものである。
【００１０】
又、希ガス放電灯の組み立てに上述の方法を採用すれば、透光性シ−ト４の一方の面には接着層９が形成されているために、外囲器１をシ−ト構体３の上で転動させるだけの単純動作によって、シ−ト構体３を外囲器１の外周面に巻回し密着できるために、作業能率を著しく改善できるのみならず、機械化が可能となり、量産性を高めることができるなどの優れた効果が期待できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、この希ガス放電灯が原稿照射装置に適用された場合には、アパ−チャ部構造により発光層２の放射光の高密度化が可能となることから、例えば２００００Ｌｘ程度の原稿面照度を得ることができ、原稿の読み取り性を改善することができるものである。
【００１２】
しかしながら、近時、ＯＡ機器の高速化，読み取り精度の向上，信頼性の向上などの観点から、原稿面照度を３００００〜４００００Ｌｘにまで高めることのできる高照度型の希ガス放電灯が求められている。この要求を満たすためには各種の改善が必要となる。例えば外囲器に封入する希ガスの封入圧力を高くしたり、図１６に示すようなパルス状の高周波高電圧を発生する点灯装置（特開平９−１９９２８５号公報参照）を利用したりすることは、１つの有効な解決手段であると考えられる。
【００１３】
前者の解決手段は、一般に、希ガス放電灯における希ガスの封入圧力と明るさとの間には相関関係があり、封入圧力を高くすると明るさが増加し、逆に、封入圧力を低くすると明るさが減少する傾向にあることが知られている。通常、例えば２００００Ｌｘ程度の原稿面照度が求められる場合には、希ガス放電灯Ｌにおける希ガスの封入圧力は、例えば７０Ｔｏｒｒ（トル）程度に設定されることから、それより高い１００Ｔｏｒｒ以上の封入圧力に設定すれば、明るさも増加して原稿面照度の高照度化が可能となる。
【００１４】
しかしながら、希ガスの封入圧力を上述のように高く設定した場合、図１５に示すような点灯装置では希ガス放電灯Ｌの始動特性が損なわれるのみならず、点灯状態も不安定になって縞状の放電やチラツキが目視されるようになり、特に、ファクシミリ，イメ−ジスキャナなどの原稿読取用の光源としては読み取り精度，信頼性が損なわれるために、望ましくない。
【００１５】
後者の解決手段は、希ガス放電灯Ｌにパルス状の高周波高電圧を印加するものであり、上述のように希ガスの封入圧力を高く設定しても、希ガス放電灯Ｌの始動特性は図１５に示す点灯装置より改善できるし、高照度化も期待できる。
【００１６】
図１６に示す点灯装置において、インバ−タ回路ＨＡは、一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃを有する発振トランスＴＲＡと、発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続されたトランジスタ，電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子ＱＡと、発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａとスイッチング素子ＱＡとの直列回路にほぼ並列接続されたコンデンサＣＡとから構成されている。そして、インバ−タ回路ＨＡの出力側（二次コイルＴＲｃ）には希ガス放電灯Ｌが、その外部電極５，６にパルス状の高周波高電圧が印加されるように接続されている。
【００１７】
この点灯装置は次のように動作する。まず、端子Ｔ１，Ｔ２に商用電源から全波整流された直流電源を接続すると、コンデンサＣＡは充電される。この状態で、端子Ｔ３を介してスイッチング素子ＱＡに駆動信号を印加すると、スイッチング素子ＱＡは図１７（ａ）に示すようにＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、スイッチング素子ＱＡがＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには図１７（ｂ）に示すようにパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加されることによって、希ガス放電灯Ｌは点灯状態になる。従って、この点灯装置によれば、希ガス放電灯Ｌにおける希ガスの封入圧力を高く設定しても、一応の始動特性が得られるのみならず、高照度化も達成できる。
【００１８】
しかしながら、近時、原稿照射装置はＯＡ機器の小形化に関連して密閉構造に構成されることがあり、このような場合、希ガス放電灯Ｌには外来光が照射されることは殆んどなく、ほぼ暗黒状態におかれる。従って、外来光の存在下では、希ガスの封入圧力を高く設定した希ガス放電灯Ｌを図１６に示す点灯装置に組み込み、例えば周波数が２５ＫＨｚ，電圧が２５００ＶO-P 程度のパルス状の高周波高電圧を外部電極５，６に印加すれば、電圧印加後ほぼ１５００〜２０００ｍＳ（ミリ秒）程度以下で点灯するものの、かかる暗黒状態では点灯に５０００〜６０００ｍＳ以上を要するのみならず、中には全く点灯しないものが発生するなど、点灯時間のバラツキも極めて大きくなる。このために、時には、ＯＡ機器の使用に支障が生ずることがある。
【００１９】
この原因は、次のように考えられる。即ち、一般に蛍光ランプは、始動に際し、初期電子が存在しないと電離が円滑に行われないために、始動ができないか若しくは困難になる。通常、放電のきっかけとなる初期電子としては、熱電子，光電子，高電界により放出される電子及び自然界の宇宙線などがある。しかし、例えば上述のＯＡ機器のように外界から完全に遮断された部所に希ガス放電灯が配置される場合には、希ガス放電灯に自然界の宇宙線が届かなくなり、初期電子は期待できなくなる。従って、この種希ガス放電灯では始動特性が不安定になり、点灯時間のバラツキも大きくなるという問題がある。
【００２０】
それ故に、本発明の目的は、比較的に簡単な構成によって暗黒状態での始動特性を容易に改善できる希ガス放電灯及びその製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、上述の目的を達成するために、内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の外周面に、それのほぼ全長に亘って互いに離隔して配置した金属部材よりなる一対の帯状の外部電極とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことを特徴とする。
【００２２】
又、本発明の第２の発明は、内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の外周面に、それのほぼ全長に亘って互いに離隔して配置した金属部材よりなる一対の帯状の外部電極と、外囲器の外周面に、外部電極が被覆されるように装着した透光性の絶縁部材とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことを特徴とし、第３の発明は、前記絶縁部材を、透光性シ−ト又は熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブにて構成したことを特徴とする。
【００２３】
又、本発明の第４の発明は、内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の全長とほぼ同程度の長さを有する透光性シ−トの一方の面に金属部材よりなる一対の帯状の外部電極を互いに離隔して配置し、かつ外部電極の位置する側の透光性シ−ト面に接着層を形成してなるシ−ト構体とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させ、かつ外囲器の外周面にシ−ト構体を、外囲器と透光性シ−トとの間に外部電極が位置するように巻回したことを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明の第５の発明は、少なくともセシウム化合物と蛍光体とを含む蛍光体塗布液を外囲器の内面に塗布し乾燥することによって塗布膜を形成する工程と、塗布膜の形成された外囲器を加熱することによって発光層を形成する焼成工程と、外囲器の内部空間に希ガスを封入する工程と、外囲器の外周面に、一対の帯状の外部電極を配置する工程とを含み、前記焼成工程においてセシウム化合物をセシウムの酸化物に変換することを特徴とし、第６の発明は、前記セシウム化合物が酢酸セシウムであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる希ガス放電灯の第１の実施例について図１〜図２を参照して説明する。尚、図１１〜図１４に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。同図において、この実施例の特徴部分は、外囲器１の内面に形成された発光層２Ａにセシウム（Ｃｓ）の酸化物を分散して含有させたことであり、さらに詳しくは、発光層２Ａにセシウムの酸化物を、蛍光体の全重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことである。
【００２６】
このように発光層２Ａにセシウムの酸化物を分散して存在させることによって、希ガス放電灯の設置環境下の照度が仮に０．０１Ｌｘ以下のほぼ暗黒状態であっても、セシウムの酸化物の含有量が０．２〜５．０重量％の範囲に設定されている場合には、外部電極５，６に高周波高電圧を印加後、ほぼ２０００ｍＳ以下の時間で確実に点灯させることができる上、点灯時間のバラツキも小さくできる。しかしながら、セシウムの酸化物の含有量が０．２重量％未満になると、点灯時間が３０００ｍＳを超えるようになるのみならず、点灯時間のバラツキも大きくなる。逆に、セシウムの酸化物の含有量が５．０重量％を超えると、短時間で点灯するものの、照度の低下が大きくなって高照度化の達成が難しくなる。従って、セシウムの酸化物の含有量は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２７】
この発光層２Ａは、例えば次のように形成される。まず、酢酸セシウムなどのセシウム化合物と蛍光体とバインダと溶剤とを混合してなる蛍光体塗布液を外囲器１の内面に塗布し乾燥することによって塗布膜を形成する。次に、塗布膜の形成された外囲器１を例えば４５０〜５５０°Ｃ程度の温度で焼成することによって、発光層２Ａが形成される。この際に、バインダは除去されると共に、セシウム化合物はセシウムの酸化物に化学変化され、発光層２Ａに分散して含有されることになる。その後、発光層２Ａにアパ−チャ部２ａを形成し、外囲器１の内部空間にキセノンガスなどの希ガスを例えば８０Ｔｏｒｒ以上、好ましくは１００〜１５０Ｔｏｒｒ封入すると共に、外囲器１の外周面に、一対の帯状の外部電極５，６を配置することによって、希ガス放電灯ＤＬが製造される。
【００２８】
特に、この発光層２Ａは、希ガス放電灯の用途によっては、１種のみの蛍光体にて構成したり、或いは２種以上を混合して構成したりされる。例えば三波長域発光形の希ガス放電灯の場合には、例えば青色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体，緑色領域に発光スペクトルを有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，赤色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活酸化イットリウム蛍光体を混合してなる混合蛍光体にて発光層が形成されている。この発光層２Ａの付着量は１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定されている。この範囲内では所望の光出力が得られるものの、その付着量が５ｍｇ未満になると、光出力の低下に伴って原稿面照度が不足するようになるし、逆に、３０ｍｇを超えると、均質な発光層の形成が困難になる。従って、発光層２Ａの付着量は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２９】
又、外囲器１の外周面には外部電極５，６が、それぞれの端部５ａ，６ａ及び５ｂ，６ｂの間に第１の開口部７及び第２の開口部８が形成されるように配置されている。特に、外部電極５の端部５ｂ側には、例えば周期性を有する三角状の異形部５Ａが形成されており、外部電極５の端部５ａ及び外部電極６の端部６ａ，６ｂはストレ−ト状に構成されている。尚、この異形部５Ａは三角状の他、矩形状，半円状などとすることもできる。
【００３０】
例えば外囲器１に鉛ガラスを適用する場合には、それの肉厚は、例えば０．２〜０．７ｍｍの範囲、好ましくは０．４〜０．６ｍｍの範囲に設定される。しかしながら、肉厚が０．４ｍｍ未満、特に０．２ｍｍ未満になると、外囲器１の機械的な強度が極端に低下するために、量産設備による生産工程でのガラス破損に伴う不良率が増加するようになるし、逆に、肉厚が０．６ｍｍ、特に０．７ｍｍを超えると、縞状の放電状態が目視され、アパ−チャ部２ａから放出される光にチラツキが生ずるようになるのみならず、希ガス放電灯にパワ−が十分に入りにくくなる。従って、外囲器１の肉厚は上記範囲内に設定することが望ましい。しかしながら、上述のように外部電極５，６の適宜の端部に異形部を形成すれば、外囲器１の肉厚範囲を厚い側に拡大することが可能となる。
【００３１】
さらに、外部電極５，６のそれぞれの離隔部分には第１，第２の開口部７，８が形成されており、それぞれの開口角θ1 ，θ2 はθ1 ＞θ2 の関係に設定されている。第１の開口部７の開口角θ1 は６０〜１２０°の範囲が、第２の開口部８の開口角θ2 は５５°程度がそれぞれ望ましい。しかしながら、第２の開口部８は絶縁破壊しない程度に狭いことが望ましく、例えば最低２ｍｍ程度の離隔距離を確保することが推奨される。尚、上述のアパ−チャ部２ａの開口角は第１の開口部７の開口角θ1 とほぼ同程度に設定されている。
【００３２】
このように構成された希ガス放電灯ＤＬは、例えば図３に示す点灯装置に組み込まれ、異形部５Ａの形成された外部電極５を接地した上で点灯される。この点灯装置は、基本的には図１６に示すものと同じであり、外部電極の一方を接地する点が異なっている。従って、この実施例によれば、発光層２Ａにはセシウムの酸化物が０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有されているために、仮に外来光が遮断された環境下に適用されても、消灯後、かなり長い時間（例えば２４時間程度）を経過してから、外部電極５，６にパルス状の高周波高電圧を印加してもほぼ２０００ｍＳ以下で確実に点灯させることができるし、点灯時間のバラツキも小さくできる。
【００３３】
又、外囲器１の内部空間には希ガスが８０Ｔｏｒｒ以上の圧力で封入されており、しかも、外部電極５，６にはパルス状の高周波高電圧が印加されることと相俟って第１の開口部７から放出される光出力を効果的に改善できる。従って、例えばＯＡ機器の原稿照射装置に適用した場合には、原稿面照度の高照度化が可能となり、読み取り精度，信頼性を向上できる。尚、その上、発光層２Ａの付着量を１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇに設定すれば、上述の構成と相俟って光出力の一層の改善が可能となる。
【００３４】
特に、発光層２Ａの付着量は通常の照明用蛍光ランプに比較すると２〜１０倍程度に設定されており、通常の照明用蛍光ランプでは特性的に好ましいものではないと考えられている量であるにも拘らず、希ガス放電灯では光出力が有効に増加している。この原因については明らかではないが、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する希ガス放電灯に特有の現象と考えられる。
【００３５】
図４は本発明の第２の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯ＤＬと同じである。異なる点は、外部電極５の端部５ｂを端部５ａと同様にストレ−ト状に構成したことと、第１の開口部７に対応する外囲器１の内面部分に形成されているアパ−チャ部２ａの開口角θ3 を第１の開口部７の開口角θ1 より大きく設定したことである。このアパ−チャ部２ａの開口角θ3 は、例えば７０〜１３０度の範囲に設定されているが、用途，目的などに応じて適宜に変更できる。尚、開口部７，８の開口角θ1 ，θ2 はθ1 ＞θ2 の関係に設定されている。
【００３６】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に外来光の乏しい環境下においても確実に希ガス放電灯を始動させることができる。その上に、外囲器１の外周面にシ−ト構体３を巻回する際に、第１の開口部７とアパ−チャ部２ａとのセンタ−が若干ずれても、第１の開口部７から放出される光の光軸のずれを緩和できる。このために、例えば原稿照射装置に適用しても、十分に高い読み取り精度を得ることができる。
【００３７】
図５は本発明の第３の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯ＤＬと同じである。異なる点は、透光性シ−ト４のそれぞれの端部４ａ，４ｂを外部電極５の上において重ね合わせ、この重ね合わせ部分を超音波溶着したことである。尚、この重ね合わせ部分は外部電極６の上に位置させることもできる。
【００３８】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に外来光の乏しい環境下においても確実に希ガス放電灯を始動させることができる。その上に、透光性シ−ト４の重ね合わせ部分４ａ，４ｂの超音波溶着が外部電極５の外面側において行われるために、外囲器内面の発光層２Ａに作用する超音波振動が緩和される。従って、第１，第２の実施例に比較すると、発光層２Ａの外囲器内面からの剥離を抑制でき、光出力の改善が可能となる。
【００３９】
図６は本発明の第４の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外囲器１の外周面に一対の外部電極５，６を接着層を利用して貼着した後に、一方の面に接着層を有するＰＥＴ樹脂などの透光性シ−ト４Ａを外囲器１の外周面に、外部電極５，６が被覆されるように巻回して接着したことである。
【００４０】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に外来光の乏しい環境下においても確実に希ガス放電灯を点灯させることができる。その上、外囲器１の外周面に透光性シ−ト４Ａを巻回するに先立って、外囲器１の外周面にシリコ−ンワニスなどの透光性の絶縁被膜を形成しておけば、外部電極間の絶縁耐力を改善できるし、透光性シ−ト４Ａへの孔あきも抑制できる。
【００４１】
図７は本発明の第５の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外囲器１の外周面に一対の外部電極５，６を接着層を利用して貼着した後に、外囲器１の外周面にＰＥＴ樹脂などの熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブ１２を、外部電極５，６が被覆されるように装着し、熱収縮させたことである。尚、この保護チュ−ブ１２は外囲器１に装着した後、例えば１５０〜２００°Ｃ程度に加熱し、収縮させることにより外囲器１の外周面に密着される。
【００４２】
この実施例によれば、上述の各実施例に比較すると、機械化，作業能率の点で劣るものの、保護チュ−ブ１２に接着層を使用しないために、どのような材料の端子を使用しても、端子の構成部材と接着剤成分との反応による腐食がなく、長期間に亘って安定した動作状態を維持できる上、保護チュ−ブ１２に継目がないために、上述の実施例のように透光性シ−ト４の端部の重ね合わせ部分の剥がれを完全に防止できる。
【００４３】
特に、外囲器１の外周面に保護チュ−ブ１２を装着するに先立って、外囲器１の外周面にシリコ−ンワニスなどの透光性の絶縁被膜を形成しておけば、外部電極間の絶縁耐力を一層高めることができる。
【００４４】
図８は本発明の第６の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、シ−ト構体３の外周面にＰＥＴ樹脂などの熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブ１２を装着した後に、熱収縮させたことである。尚、この保護チュ−ブ１２は外囲器１（シ−ト構体３）に装着した後、例えば１５０〜２００°Ｃ程度に加熱し、収縮させることにより透光性シ−ト４の外周面に密着される。
【００４５】
この実施例によれば、希ガス放電灯の適用部所における環境条件が厳しい，安全基準が高いなどの場合には、例えば耐熱性，絶縁性などに優れ、かつ透光性を有する保護チュ−ブ１２にてシ−ト構体３を被覆することによって、より高品位の製品を提供できる。
【００４６】
特に、この実施例の構造は、図４，図５，図６，図７に示す実施例にも適用することができる。
【００４７】
図９は本発明の第７の実施例を示すものであって、外囲器１を展開した状態を示しており、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外部電極５，６の端部５ｂ，６ｂに周期性を有する三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成することと、異形部５Ａ，６Ａの先端部５Ａａ，６Ａａが、異形部ピッチの２０％以内において対向するように配置したことである。尚、異形部は三角状の他、台形を含む矩形状，楕円を含む半円状などにすることもできる。
【００４８】
この実施例の外部電極の構造は第１の実施例から第６の実施例にまで適用することもできる。
【００４９】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば発光層を構成する蛍光体としては、セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，ユ−ロピウム付活酸化イットリウム蛍光体などの他に、セリウム・テルビウム付活アルミン酸マグネシウム蛍光体（ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ，Ｔｂ），セリウム・テルビウム付活イットリウム・シリケ−ト蛍光体（Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｃｅ，Ｔｂ），ユ−ロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体（ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ）なども使用できる。発光層におけるアパ−チャ部を省略し、シ−ト構体の外囲器への巻回作業性を改善することも可能である。又、透光性シ−トの端部の重ね合わせ部分は接着，超音波溶着の他に、熱溶着や接着と溶着を併用したりして結合することもできる。又、希ガスの封入圧力は８０〜１５０Ｔｏｒｒの範囲に制約されることなく、封入圧力の低い希ガス放電灯にも適用できる。特に、外部電極の形態において、「帯状」とは全体としての形態が帯状であることを意味し、上述のように端部に異形部を有するものは勿論のこと、端部でない部分に孔などが存在したり、編目状になっているものなども含まれるものとする。さらに、点灯装置との組合せ状態において、外部電極の一方の接地は省略することもできる。
【００５０】
【実施例】
次に、実験例について説明する。まず、酢酸セシウムの１０％水溶液とセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体とポリエチレンオキサイド（水溶性バインダ）と水（溶剤）とを混合してなる蛍光体塗布液を、外径が８ｍｍ，肉厚が０．５ｍｍ，長さが３６０ｍｍの鉛ガラスよりなる外囲器の内面に塗布し、焼成して発光層を形成する。この状態において、発光層にはセシウムの酸化物が分散して含有されている。次に、スクレ−パを用いて発光層の一部を強制的に剥がすことによって開口角７５度のアパ−チャ部を形成する。特に、発光層の付着量を１５ｍｇ／ｃｍ2 一定にすると共に、焼成後における蛍光体の全重量に対するセシウムの酸化物の含有量を図１０に示すように０〜６．０重量％の範囲で変化させた。以下、図１１〜図１４に示す先行技術と同様の方法にて希ガス放電灯を製造した。尚、キセノンガスの封入圧力は１２０Ｔｏｒｒに設定すると共に、一対の外部電極には幅が８ｍｍのアルミニウム箔を用い、第２の開口部を形成する外部電極の一方の端部にのみピッチが４ｍｍで頂点の高さが１．５ｍｍの三角状の異形部を形成し、対向する他方の端部はストレ−ト状に形成した。
【００５１】
この希ガス放電灯を図３に示す点灯装置に組み込むと共に、これらを、その周辺の照度が０．０１Ｌｘ以下の暗黒状態に２４時間放置した後に、一対の外部電極間に周波数が２５ＫＨｚ，電圧が２５００Ｖ0-P のパルス状の高周波高電圧を印加し、完全に点灯するまでの時間（点灯時間）及び正常点灯下において希ガス放電灯より８ｍｍ離隔した原稿面の照度を測定したところ、図１０に示す結果が得られた。
【００５２】
同図から明らかなように、希ガス放電灯の点灯時間は、セシウムの酸化物の含有量が多くなるほど暗黒状態での点灯時間が短くなる傾向を示しており、それの含有量が０．２重量％以上の範囲において２０００ｍＳ以下で点灯している。一方、照度は、セシウムの酸化物の含有量が増加するほど低下する傾向にあり、それの含有量が５．０重量％を超えると、高照度化の目安となる３００００Ｌｘより低下するようになる。これはセシウムの酸化物が発光に寄与しないためと考えられる。従って、発光層に対するセシウムの酸化物の含有量は、完全に点灯するまでの時間及び照度の両評価項目から０．２〜５．０重量％の範囲に設定することが望ましい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発光層にはセシウムの酸化物が０．２〜５．０重量％の範囲にて分散して含有されているために、仮に外来光が遮断された環境下に適用されても、消灯後、かなり長い時間を経過してから、外部電極間に高周波高電圧を印加してもほぼ２０００ｍＳ以下で確実に点灯させることができるし、点灯時間のバラツキも小さくできる。
【００５４】
特に、希ガスの封入圧力を例えば８０Ｔｏｒｒ以上に設定すれば、明るさを改善でき、ＯＡ機器の原稿照射装置に適用した場合には原稿面照度の高照度化が可能となり、読み取り精度，信頼性を向上できる。
【００５５】
又、発光層の付着量を１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定すれば、上述の構成と相俟って光出力の一層の改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図。
【図２】図１の外囲器及び外部電極部分の展開図。
【図３】図１に示す希ガス放電灯を組み込んだ点灯装置の電気回路図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す縦断面図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す縦断面図。
【図６】本発明の第４の実施例を示す縦断面図。
【図７】本発明の第５の実施例を示す縦断面図。
【図８】本発明の第６の実施例を示す縦断面図。
【図９】本発明の第７の実施例を示す外囲器及び外部電極部分の展開図。
【図１０】セシウムの酸化物の含有量と暗黒下での点灯時間及び正常点灯時の照度との関係を示す図。
【図１１】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１２】先行技術にかかるシ−ト構体の展開図。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ断面図。
【図１４】先行技術にかかる希ガス放電灯の製造方法を説明するための縦断面図。
【図１５】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の電気回路図。
【図１６】先行技術にかかる希ガス放電灯の他の点灯装置の電気回路図。
【図１７】図１６の動作を説明するための図であって、同図（ａ）はスイッチング素子の動作タイミング図、同図（ｂ）はインバ−タ回路の二次電圧波形図。
【符号の説明】
ＤＬ 希ガス放電灯
ＨＡ インバ−タ回路（点灯装置）
１ 外囲器
２Ａ 発光層
２ａ アパ−チャ部
３ シ−ト構体
４，４Ａ 透光性シ−ト（絶縁部材）
４ａ，４ｂ 端部
５，６ 外部電極
５Ａ，６Ａ 異形部
７ 第１の開口部
８ 第２の開口部
９ 接着層
１２ 保護チュ−ブ（絶縁部材）
【発明の属する技術分野】
この発明は希ガス放電灯及びその製造方法に関し、特にガラスバルブの内面にアパ−チャ部を有する発光層を形成すると共に、外周面に一対の帯状の外部電極を配置した希ガス放電灯において、希ガス放電灯に照射される外来光が乏しい環境下での始動特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、図１１〜図１３に示す希ガス放電灯を提案した。同図において、１は例えばガラスバルブにて密閉状に構成された直管状の外囲器であって、その内面には希土類蛍光体，ハロリン酸塩蛍光体などの１種又は２種以上の蛍光体を含む発光層２が形成されている。特に、この発光層２には所定の開口角を有するアパ−チャ部２ａがほぼ全長に亘って形成されている。そして、外囲器１の封着構造はガラスバルブの端部にディスク状の封着ガラス板を封着して構成されているが、例えば単にガラスバルブを加熱しながら縮径加工し溶断して構成することもできる。尚、この外囲器１の内部空間には水銀などの金属蒸気を含まないキセノン（Ｘｅ），クリプトン（Ｋｒ），ネオン（Ｎｅ），ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスが単一又は混合して所定量封入されているが、キセノンを主成分とする希ガスの封入が望ましい。
【０００３】
この外囲器１の外周面にはシ−ト構体３が密着するように巻回されている。このシ−ト構体３は、例えば外囲器１の全長とほぼ同程度の長さを有する絶縁性の透光性シ−ト４と、この透光性シ−ト４の一方の面に互いに所定の間隔だけ離隔配置して接着された不透光性の金属部材よりなる一対の帯状の外部電極５，６と、この外部電極５，６の端部から導出された端子５１，６１と、透光性シ−ト４の一方の面に付与された粘着ないし接着機能を有する接着層９とから構成されている。
【０００４】
特に、シ−ト構体３の外囲器１への装着状態において、外部電極５，６の一端５ａ，６ａの間には第１の開口部７が、外部電極５，６の他端５ｂ，６ｂの間には第２の開口部８がそれぞれ形成されており、発光層２からの光は主としてアパ−チャ部２ａから第１の開口部７を介して外部に放出される。そして、第２の開口部８において、透光性シ−ト４の一方の端部４ａには他方の端部４ｂが重ね合わせた上で接着されている。このシ−ト構体３において、透光性シ−ト４は、例えばポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）樹脂が好適するが、ポリエステル樹脂など他の樹脂も利用できる。又、外部電極５，６は、例えばアルミニウム箔が好適するが、導電性に優れ、かつ不透光性の金属部材であれば、ニッケル，銀などのように他の金属部材も利用できる。さらに、接着層９としてはシリコ−ン系接着剤が好適するが、アクリル系接着剤など他の接着剤も使用できる。
【０００５】
この希ガス放電灯Ｌは、例えば次のように製造される。まず、例えば青色領域，緑色領域，赤色領域にそれぞれ発光スペクトルを有する蛍光体を含む蛍光体塗布液をガラスバルブよりなる外囲器１の内面に塗布・乾燥し、焼成することにより発光層２が形成される。次に、図示しないスクレ−パを利用して発光層２の一部を強制的に所定の開口角を以て剥離・除去することにより、アパ−チャ部２ａが形成される。次に、この外囲器１を密閉状に構成し、かつ内部空間にキセノンなどの希ガスを所定量封入する。
【０００６】
次に、図１２〜図１３に示すように、透光性シ−ト４の所定部分に一対の外部電極５，６を離隔して配置すると共に、外部電極５，６の端部から端子５１，６１を導出し、かつ透光性シ−ト４及び外部電極５，６に接着層９を形成してシ−ト構体３を構成する。次に、図１４に示すように、シ−ト構体３を展開した状態で例えば組み立てステ−ジ１０に載置する。引き続き、外囲器１をシ−ト構体３の透光性シ−ト４の一端４ａに、外囲器１の長手方向が外部電極５，６の長手方向に沿うように（平行となるように）位置させる。この状態で、外囲器１に従動ロ−ラ１１，１１を、外囲器１が透光性シ−ト４に若干押し付けられるように配置する。この状態で、ステ−ジ１０を若干Ｍ方向に移動させた後、Ｎ方向に移動させる。これによって、シ−ト構体３は、図１１に示すように、外囲器１の外周面に巻回される上、透光性シ−ト４の一端４ａに他端４ｂが重ね合わされ、接着層９によって接着されて希ガス放電灯Ｌが完成する。
【０００７】
この希ガス放電灯Ｌは、例えば図１５に示す点灯装置によって点灯される。この点灯装置は、例えば周波数が２５ＫＨｚ，電圧が２５００ＶO-P 程度の高周波高電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波であるインバ−タ回路Ｈと、インバ−タ回路Ｈへの直流電力の供給をコントロ−ルするスイッチング素子（例えばトランジスタ）Ｑと、平滑用のコンデンサＣとから構成されている。そして、インバ−タ回路Ｈは、例えば一次コイルＴＲａ，ＴＲｂ、二次コイルＴＲｃ及び励磁コイルＴＲｄを有する発振トランスＴＲと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂ間に接続された発振コンデンサＣｏと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂの中点とスイッチング素子Ｑとの間に接続されたチョ−クコイルＣＨと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂに接続された第１，第２のスイッチング素子（例えばトランジスタ）Ｑａ，Ｑｂと、第１，第２のスイッチング素子Ｑａ，Ｑｂのベ−スと励磁コイルＴＲｄとの間に接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂとから構成されている。そして、インバ−タ回路Ｈの出力側（二次コイルＴＲｃ）には希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６が接続される。
【０００８】
この点灯装置において、端子Ｔ１，Ｔ２間に例えば商用電源を全波整流した直流電源を接続した上で、端子Ｔ３に矩形波などの駆動信号を付与すると、スイッチング素子ＱがＯＮとなり、第１，第２のスイッチング素子Ｑａ，ＱｂのＯＮ，ＯＦＦに関連する発振トランスＴＲ，発振コンデンサＣｏなどとの協働作用に基づく発振動作により、発振トランスＴＲの二次コイルＴＲｃには上述の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加される。これにより、この希ガス放電灯Ｌは、熱陰極や冷陰極を用いた放電灯のように外囲器の長手方向に沿った１つの放電路によって点灯するものとは異なり、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する。この状態において、希ガスの励起線によって発光層２が励起されて発光し、光はアパ−チャ部２ａから第１の開口部７を介して外部に放出される。尚、希ガス放電灯Ｌの明るさは、端子Ｔ３に印加する駆動信号のＯＮデュ−ティ比を適宜に設定することによって、変更できる。
【０００９】
特に、この希ガス放電灯Ｌには水銀が用いられていないために、点灯後における光量の立ち上がりが急峻であり、点灯と同時に光量がほぼ１００％近くまで達するという特徴を有している。このために、ファクシミリ，イメ−ジスキャナ，複写機などのＯＡ機器における原稿読取用の光源として好適するものである。
【００１０】
又、希ガス放電灯の組み立てに上述の方法を採用すれば、透光性シ−ト４の一方の面には接着層９が形成されているために、外囲器１をシ−ト構体３の上で転動させるだけの単純動作によって、シ−ト構体３を外囲器１の外周面に巻回し密着できるために、作業能率を著しく改善できるのみならず、機械化が可能となり、量産性を高めることができるなどの優れた効果が期待できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、この希ガス放電灯が原稿照射装置に適用された場合には、アパ−チャ部構造により発光層２の放射光の高密度化が可能となることから、例えば２００００Ｌｘ程度の原稿面照度を得ることができ、原稿の読み取り性を改善することができるものである。
【００１２】
しかしながら、近時、ＯＡ機器の高速化，読み取り精度の向上，信頼性の向上などの観点から、原稿面照度を３００００〜４００００Ｌｘにまで高めることのできる高照度型の希ガス放電灯が求められている。この要求を満たすためには各種の改善が必要となる。例えば外囲器に封入する希ガスの封入圧力を高くしたり、図１６に示すようなパルス状の高周波高電圧を発生する点灯装置（特開平９−１９９２８５号公報参照）を利用したりすることは、１つの有効な解決手段であると考えられる。
【００１３】
前者の解決手段は、一般に、希ガス放電灯における希ガスの封入圧力と明るさとの間には相関関係があり、封入圧力を高くすると明るさが増加し、逆に、封入圧力を低くすると明るさが減少する傾向にあることが知られている。通常、例えば２００００Ｌｘ程度の原稿面照度が求められる場合には、希ガス放電灯Ｌにおける希ガスの封入圧力は、例えば７０Ｔｏｒｒ（トル）程度に設定されることから、それより高い１００Ｔｏｒｒ以上の封入圧力に設定すれば、明るさも増加して原稿面照度の高照度化が可能となる。
【００１４】
しかしながら、希ガスの封入圧力を上述のように高く設定した場合、図１５に示すような点灯装置では希ガス放電灯Ｌの始動特性が損なわれるのみならず、点灯状態も不安定になって縞状の放電やチラツキが目視されるようになり、特に、ファクシミリ，イメ−ジスキャナなどの原稿読取用の光源としては読み取り精度，信頼性が損なわれるために、望ましくない。
【００１５】
後者の解決手段は、希ガス放電灯Ｌにパルス状の高周波高電圧を印加するものであり、上述のように希ガスの封入圧力を高く設定しても、希ガス放電灯Ｌの始動特性は図１５に示す点灯装置より改善できるし、高照度化も期待できる。
【００１６】
図１６に示す点灯装置において、インバ−タ回路ＨＡは、一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃを有する発振トランスＴＲＡと、発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続されたトランジスタ，電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子ＱＡと、発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａとスイッチング素子ＱＡとの直列回路にほぼ並列接続されたコンデンサＣＡとから構成されている。そして、インバ−タ回路ＨＡの出力側（二次コイルＴＲｃ）には希ガス放電灯Ｌが、その外部電極５，６にパルス状の高周波高電圧が印加されるように接続されている。
【００１７】
この点灯装置は次のように動作する。まず、端子Ｔ１，Ｔ２に商用電源から全波整流された直流電源を接続すると、コンデンサＣＡは充電される。この状態で、端子Ｔ３を介してスイッチング素子ＱＡに駆動信号を印加すると、スイッチング素子ＱＡは図１７（ａ）に示すようにＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、スイッチング素子ＱＡがＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには図１７（ｂ）に示すようにパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加されることによって、希ガス放電灯Ｌは点灯状態になる。従って、この点灯装置によれば、希ガス放電灯Ｌにおける希ガスの封入圧力を高く設定しても、一応の始動特性が得られるのみならず、高照度化も達成できる。
【００１８】
しかしながら、近時、原稿照射装置はＯＡ機器の小形化に関連して密閉構造に構成されることがあり、このような場合、希ガス放電灯Ｌには外来光が照射されることは殆んどなく、ほぼ暗黒状態におかれる。従って、外来光の存在下では、希ガスの封入圧力を高く設定した希ガス放電灯Ｌを図１６に示す点灯装置に組み込み、例えば周波数が２５ＫＨｚ，電圧が２５００ＶO-P 程度のパルス状の高周波高電圧を外部電極５，６に印加すれば、電圧印加後ほぼ１５００〜２０００ｍＳ（ミリ秒）程度以下で点灯するものの、かかる暗黒状態では点灯に５０００〜６０００ｍＳ以上を要するのみならず、中には全く点灯しないものが発生するなど、点灯時間のバラツキも極めて大きくなる。このために、時には、ＯＡ機器の使用に支障が生ずることがある。
【００１９】
この原因は、次のように考えられる。即ち、一般に蛍光ランプは、始動に際し、初期電子が存在しないと電離が円滑に行われないために、始動ができないか若しくは困難になる。通常、放電のきっかけとなる初期電子としては、熱電子，光電子，高電界により放出される電子及び自然界の宇宙線などがある。しかし、例えば上述のＯＡ機器のように外界から完全に遮断された部所に希ガス放電灯が配置される場合には、希ガス放電灯に自然界の宇宙線が届かなくなり、初期電子は期待できなくなる。従って、この種希ガス放電灯では始動特性が不安定になり、点灯時間のバラツキも大きくなるという問題がある。
【００２０】
それ故に、本発明の目的は、比較的に簡単な構成によって暗黒状態での始動特性を容易に改善できる希ガス放電灯及びその製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、上述の目的を達成するために、内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の外周面に、それのほぼ全長に亘って互いに離隔して配置した金属部材よりなる一対の帯状の外部電極とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことを特徴とする。
【００２２】
又、本発明の第２の発明は、内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の外周面に、それのほぼ全長に亘って互いに離隔して配置した金属部材よりなる一対の帯状の外部電極と、外囲器の外周面に、外部電極が被覆されるように装着した透光性の絶縁部材とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことを特徴とし、第３の発明は、前記絶縁部材を、透光性シ−ト又は熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブにて構成したことを特徴とする。
【００２３】
又、本発明の第４の発明は、内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の全長とほぼ同程度の長さを有する透光性シ−トの一方の面に金属部材よりなる一対の帯状の外部電極を互いに離隔して配置し、かつ外部電極の位置する側の透光性シ−ト面に接着層を形成してなるシ−ト構体とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させ、かつ外囲器の外周面にシ−ト構体を、外囲器と透光性シ−トとの間に外部電極が位置するように巻回したことを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明の第５の発明は、少なくともセシウム化合物と蛍光体とを含む蛍光体塗布液を外囲器の内面に塗布し乾燥することによって塗布膜を形成する工程と、塗布膜の形成された外囲器を加熱することによって発光層を形成する焼成工程と、外囲器の内部空間に希ガスを封入する工程と、外囲器の外周面に、一対の帯状の外部電極を配置する工程とを含み、前記焼成工程においてセシウム化合物をセシウムの酸化物に変換することを特徴とし、第６の発明は、前記セシウム化合物が酢酸セシウムであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる希ガス放電灯の第１の実施例について図１〜図２を参照して説明する。尚、図１１〜図１４に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。同図において、この実施例の特徴部分は、外囲器１の内面に形成された発光層２Ａにセシウム（Ｃｓ）の酸化物を分散して含有させたことであり、さらに詳しくは、発光層２Ａにセシウムの酸化物を、蛍光体の全重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことである。
【００２６】
このように発光層２Ａにセシウムの酸化物を分散して存在させることによって、希ガス放電灯の設置環境下の照度が仮に０．０１Ｌｘ以下のほぼ暗黒状態であっても、セシウムの酸化物の含有量が０．２〜５．０重量％の範囲に設定されている場合には、外部電極５，６に高周波高電圧を印加後、ほぼ２０００ｍＳ以下の時間で確実に点灯させることができる上、点灯時間のバラツキも小さくできる。しかしながら、セシウムの酸化物の含有量が０．２重量％未満になると、点灯時間が３０００ｍＳを超えるようになるのみならず、点灯時間のバラツキも大きくなる。逆に、セシウムの酸化物の含有量が５．０重量％を超えると、短時間で点灯するものの、照度の低下が大きくなって高照度化の達成が難しくなる。従って、セシウムの酸化物の含有量は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２７】
この発光層２Ａは、例えば次のように形成される。まず、酢酸セシウムなどのセシウム化合物と蛍光体とバインダと溶剤とを混合してなる蛍光体塗布液を外囲器１の内面に塗布し乾燥することによって塗布膜を形成する。次に、塗布膜の形成された外囲器１を例えば４５０〜５５０°Ｃ程度の温度で焼成することによって、発光層２Ａが形成される。この際に、バインダは除去されると共に、セシウム化合物はセシウムの酸化物に化学変化され、発光層２Ａに分散して含有されることになる。その後、発光層２Ａにアパ−チャ部２ａを形成し、外囲器１の内部空間にキセノンガスなどの希ガスを例えば８０Ｔｏｒｒ以上、好ましくは１００〜１５０Ｔｏｒｒ封入すると共に、外囲器１の外周面に、一対の帯状の外部電極５，６を配置することによって、希ガス放電灯ＤＬが製造される。
【００２８】
特に、この発光層２Ａは、希ガス放電灯の用途によっては、１種のみの蛍光体にて構成したり、或いは２種以上を混合して構成したりされる。例えば三波長域発光形の希ガス放電灯の場合には、例えば青色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体，緑色領域に発光スペクトルを有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，赤色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活酸化イットリウム蛍光体を混合してなる混合蛍光体にて発光層が形成されている。この発光層２Ａの付着量は１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定されている。この範囲内では所望の光出力が得られるものの、その付着量が５ｍｇ未満になると、光出力の低下に伴って原稿面照度が不足するようになるし、逆に、３０ｍｇを超えると、均質な発光層の形成が困難になる。従って、発光層２Ａの付着量は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２９】
又、外囲器１の外周面には外部電極５，６が、それぞれの端部５ａ，６ａ及び５ｂ，６ｂの間に第１の開口部７及び第２の開口部８が形成されるように配置されている。特に、外部電極５の端部５ｂ側には、例えば周期性を有する三角状の異形部５Ａが形成されており、外部電極５の端部５ａ及び外部電極６の端部６ａ，６ｂはストレ−ト状に構成されている。尚、この異形部５Ａは三角状の他、矩形状，半円状などとすることもできる。
【００３０】
例えば外囲器１に鉛ガラスを適用する場合には、それの肉厚は、例えば０．２〜０．７ｍｍの範囲、好ましくは０．４〜０．６ｍｍの範囲に設定される。しかしながら、肉厚が０．４ｍｍ未満、特に０．２ｍｍ未満になると、外囲器１の機械的な強度が極端に低下するために、量産設備による生産工程でのガラス破損に伴う不良率が増加するようになるし、逆に、肉厚が０．６ｍｍ、特に０．７ｍｍを超えると、縞状の放電状態が目視され、アパ−チャ部２ａから放出される光にチラツキが生ずるようになるのみならず、希ガス放電灯にパワ−が十分に入りにくくなる。従って、外囲器１の肉厚は上記範囲内に設定することが望ましい。しかしながら、上述のように外部電極５，６の適宜の端部に異形部を形成すれば、外囲器１の肉厚範囲を厚い側に拡大することが可能となる。
【００３１】
さらに、外部電極５，６のそれぞれの離隔部分には第１，第２の開口部７，８が形成されており、それぞれの開口角θ1 ，θ2 はθ1 ＞θ2 の関係に設定されている。第１の開口部７の開口角θ1 は６０〜１２０°の範囲が、第２の開口部８の開口角θ2 は５５°程度がそれぞれ望ましい。しかしながら、第２の開口部８は絶縁破壊しない程度に狭いことが望ましく、例えば最低２ｍｍ程度の離隔距離を確保することが推奨される。尚、上述のアパ−チャ部２ａの開口角は第１の開口部７の開口角θ1 とほぼ同程度に設定されている。
【００３２】
このように構成された希ガス放電灯ＤＬは、例えば図３に示す点灯装置に組み込まれ、異形部５Ａの形成された外部電極５を接地した上で点灯される。この点灯装置は、基本的には図１６に示すものと同じであり、外部電極の一方を接地する点が異なっている。従って、この実施例によれば、発光層２Ａにはセシウムの酸化物が０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有されているために、仮に外来光が遮断された環境下に適用されても、消灯後、かなり長い時間（例えば２４時間程度）を経過してから、外部電極５，６にパルス状の高周波高電圧を印加してもほぼ２０００ｍＳ以下で確実に点灯させることができるし、点灯時間のバラツキも小さくできる。
【００３３】
又、外囲器１の内部空間には希ガスが８０Ｔｏｒｒ以上の圧力で封入されており、しかも、外部電極５，６にはパルス状の高周波高電圧が印加されることと相俟って第１の開口部７から放出される光出力を効果的に改善できる。従って、例えばＯＡ機器の原稿照射装置に適用した場合には、原稿面照度の高照度化が可能となり、読み取り精度，信頼性を向上できる。尚、その上、発光層２Ａの付着量を１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇに設定すれば、上述の構成と相俟って光出力の一層の改善が可能となる。
【００３４】
特に、発光層２Ａの付着量は通常の照明用蛍光ランプに比較すると２〜１０倍程度に設定されており、通常の照明用蛍光ランプでは特性的に好ましいものではないと考えられている量であるにも拘らず、希ガス放電灯では光出力が有効に増加している。この原因については明らかではないが、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する希ガス放電灯に特有の現象と考えられる。
【００３５】
図４は本発明の第２の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯ＤＬと同じである。異なる点は、外部電極５の端部５ｂを端部５ａと同様にストレ−ト状に構成したことと、第１の開口部７に対応する外囲器１の内面部分に形成されているアパ−チャ部２ａの開口角θ3 を第１の開口部７の開口角θ1 より大きく設定したことである。このアパ−チャ部２ａの開口角θ3 は、例えば７０〜１３０度の範囲に設定されているが、用途，目的などに応じて適宜に変更できる。尚、開口部７，８の開口角θ1 ，θ2 はθ1 ＞θ2 の関係に設定されている。
【００３６】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に外来光の乏しい環境下においても確実に希ガス放電灯を始動させることができる。その上に、外囲器１の外周面にシ−ト構体３を巻回する際に、第１の開口部７とアパ−チャ部２ａとのセンタ−が若干ずれても、第１の開口部７から放出される光の光軸のずれを緩和できる。このために、例えば原稿照射装置に適用しても、十分に高い読み取り精度を得ることができる。
【００３７】
図５は本発明の第３の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯ＤＬと同じである。異なる点は、透光性シ−ト４のそれぞれの端部４ａ，４ｂを外部電極５の上において重ね合わせ、この重ね合わせ部分を超音波溶着したことである。尚、この重ね合わせ部分は外部電極６の上に位置させることもできる。
【００３８】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に外来光の乏しい環境下においても確実に希ガス放電灯を始動させることができる。その上に、透光性シ−ト４の重ね合わせ部分４ａ，４ｂの超音波溶着が外部電極５の外面側において行われるために、外囲器内面の発光層２Ａに作用する超音波振動が緩和される。従って、第１，第２の実施例に比較すると、発光層２Ａの外囲器内面からの剥離を抑制でき、光出力の改善が可能となる。
【００３９】
図６は本発明の第４の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外囲器１の外周面に一対の外部電極５，６を接着層を利用して貼着した後に、一方の面に接着層を有するＰＥＴ樹脂などの透光性シ−ト４Ａを外囲器１の外周面に、外部電極５，６が被覆されるように巻回して接着したことである。
【００４０】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に外来光の乏しい環境下においても確実に希ガス放電灯を点灯させることができる。その上、外囲器１の外周面に透光性シ−ト４Ａを巻回するに先立って、外囲器１の外周面にシリコ−ンワニスなどの透光性の絶縁被膜を形成しておけば、外部電極間の絶縁耐力を改善できるし、透光性シ−ト４Ａへの孔あきも抑制できる。
【００４１】
図７は本発明の第５の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外囲器１の外周面に一対の外部電極５，６を接着層を利用して貼着した後に、外囲器１の外周面にＰＥＴ樹脂などの熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブ１２を、外部電極５，６が被覆されるように装着し、熱収縮させたことである。尚、この保護チュ−ブ１２は外囲器１に装着した後、例えば１５０〜２００°Ｃ程度に加熱し、収縮させることにより外囲器１の外周面に密着される。
【００４２】
この実施例によれば、上述の各実施例に比較すると、機械化，作業能率の点で劣るものの、保護チュ−ブ１２に接着層を使用しないために、どのような材料の端子を使用しても、端子の構成部材と接着剤成分との反応による腐食がなく、長期間に亘って安定した動作状態を維持できる上、保護チュ−ブ１２に継目がないために、上述の実施例のように透光性シ−ト４の端部の重ね合わせ部分の剥がれを完全に防止できる。
【００４３】
特に、外囲器１の外周面に保護チュ−ブ１２を装着するに先立って、外囲器１の外周面にシリコ−ンワニスなどの透光性の絶縁被膜を形成しておけば、外部電極間の絶縁耐力を一層高めることができる。
【００４４】
図８は本発明の第６の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、シ−ト構体３の外周面にＰＥＴ樹脂などの熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブ１２を装着した後に、熱収縮させたことである。尚、この保護チュ−ブ１２は外囲器１（シ−ト構体３）に装着した後、例えば１５０〜２００°Ｃ程度に加熱し、収縮させることにより透光性シ−ト４の外周面に密着される。
【００４５】
この実施例によれば、希ガス放電灯の適用部所における環境条件が厳しい，安全基準が高いなどの場合には、例えば耐熱性，絶縁性などに優れ、かつ透光性を有する保護チュ−ブ１２にてシ−ト構体３を被覆することによって、より高品位の製品を提供できる。
【００４６】
特に、この実施例の構造は、図４，図５，図６，図７に示す実施例にも適用することができる。
【００４７】
図９は本発明の第７の実施例を示すものであって、外囲器１を展開した状態を示しており、基本的な構成は図１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外部電極５，６の端部５ｂ，６ｂに周期性を有する三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成することと、異形部５Ａ，６Ａの先端部５Ａａ，６Ａａが、異形部ピッチの２０％以内において対向するように配置したことである。尚、異形部は三角状の他、台形を含む矩形状，楕円を含む半円状などにすることもできる。
【００４８】
この実施例の外部電極の構造は第１の実施例から第６の実施例にまで適用することもできる。
【００４９】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば発光層を構成する蛍光体としては、セリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，ユ−ロピウム付活酸化イットリウム蛍光体などの他に、セリウム・テルビウム付活アルミン酸マグネシウム蛍光体（ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ，Ｔｂ），セリウム・テルビウム付活イットリウム・シリケ−ト蛍光体（Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｃｅ，Ｔｂ），ユ−ロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体（ＢａＭｇ2 Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ）なども使用できる。発光層におけるアパ−チャ部を省略し、シ−ト構体の外囲器への巻回作業性を改善することも可能である。又、透光性シ−トの端部の重ね合わせ部分は接着，超音波溶着の他に、熱溶着や接着と溶着を併用したりして結合することもできる。又、希ガスの封入圧力は８０〜１５０Ｔｏｒｒの範囲に制約されることなく、封入圧力の低い希ガス放電灯にも適用できる。特に、外部電極の形態において、「帯状」とは全体としての形態が帯状であることを意味し、上述のように端部に異形部を有するものは勿論のこと、端部でない部分に孔などが存在したり、編目状になっているものなども含まれるものとする。さらに、点灯装置との組合せ状態において、外部電極の一方の接地は省略することもできる。
【００５０】
【実施例】
次に、実験例について説明する。まず、酢酸セシウムの１０％水溶液とセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体とポリエチレンオキサイド（水溶性バインダ）と水（溶剤）とを混合してなる蛍光体塗布液を、外径が８ｍｍ，肉厚が０．５ｍｍ，長さが３６０ｍｍの鉛ガラスよりなる外囲器の内面に塗布し、焼成して発光層を形成する。この状態において、発光層にはセシウムの酸化物が分散して含有されている。次に、スクレ−パを用いて発光層の一部を強制的に剥がすことによって開口角７５度のアパ−チャ部を形成する。特に、発光層の付着量を１５ｍｇ／ｃｍ2 一定にすると共に、焼成後における蛍光体の全重量に対するセシウムの酸化物の含有量を図１０に示すように０〜６．０重量％の範囲で変化させた。以下、図１１〜図１４に示す先行技術と同様の方法にて希ガス放電灯を製造した。尚、キセノンガスの封入圧力は１２０Ｔｏｒｒに設定すると共に、一対の外部電極には幅が８ｍｍのアルミニウム箔を用い、第２の開口部を形成する外部電極の一方の端部にのみピッチが４ｍｍで頂点の高さが１．５ｍｍの三角状の異形部を形成し、対向する他方の端部はストレ−ト状に形成した。
【００５１】
この希ガス放電灯を図３に示す点灯装置に組み込むと共に、これらを、その周辺の照度が０．０１Ｌｘ以下の暗黒状態に２４時間放置した後に、一対の外部電極間に周波数が２５ＫＨｚ，電圧が２５００Ｖ0-P のパルス状の高周波高電圧を印加し、完全に点灯するまでの時間（点灯時間）及び正常点灯下において希ガス放電灯より８ｍｍ離隔した原稿面の照度を測定したところ、図１０に示す結果が得られた。
【００５２】
同図から明らかなように、希ガス放電灯の点灯時間は、セシウムの酸化物の含有量が多くなるほど暗黒状態での点灯時間が短くなる傾向を示しており、それの含有量が０．２重量％以上の範囲において２０００ｍＳ以下で点灯している。一方、照度は、セシウムの酸化物の含有量が増加するほど低下する傾向にあり、それの含有量が５．０重量％を超えると、高照度化の目安となる３００００Ｌｘより低下するようになる。これはセシウムの酸化物が発光に寄与しないためと考えられる。従って、発光層に対するセシウムの酸化物の含有量は、完全に点灯するまでの時間及び照度の両評価項目から０．２〜５．０重量％の範囲に設定することが望ましい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発光層にはセシウムの酸化物が０．２〜５．０重量％の範囲にて分散して含有されているために、仮に外来光が遮断された環境下に適用されても、消灯後、かなり長い時間を経過してから、外部電極間に高周波高電圧を印加してもほぼ２０００ｍＳ以下で確実に点灯させることができるし、点灯時間のバラツキも小さくできる。
【００５４】
特に、希ガスの封入圧力を例えば８０Ｔｏｒｒ以上に設定すれば、明るさを改善でき、ＯＡ機器の原稿照射装置に適用した場合には原稿面照度の高照度化が可能となり、読み取り精度，信頼性を向上できる。
【００５５】
又、発光層の付着量を１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定すれば、上述の構成と相俟って光出力の一層の改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図。
【図２】図１の外囲器及び外部電極部分の展開図。
【図３】図１に示す希ガス放電灯を組み込んだ点灯装置の電気回路図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す縦断面図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す縦断面図。
【図６】本発明の第４の実施例を示す縦断面図。
【図７】本発明の第５の実施例を示す縦断面図。
【図８】本発明の第６の実施例を示す縦断面図。
【図９】本発明の第７の実施例を示す外囲器及び外部電極部分の展開図。
【図１０】セシウムの酸化物の含有量と暗黒下での点灯時間及び正常点灯時の照度との関係を示す図。
【図１１】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１２】先行技術にかかるシ−ト構体の展開図。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ断面図。
【図１４】先行技術にかかる希ガス放電灯の製造方法を説明するための縦断面図。
【図１５】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の電気回路図。
【図１６】先行技術にかかる希ガス放電灯の他の点灯装置の電気回路図。
【図１７】図１６の動作を説明するための図であって、同図（ａ）はスイッチング素子の動作タイミング図、同図（ｂ）はインバ−タ回路の二次電圧波形図。
【符号の説明】
ＤＬ 希ガス放電灯
ＨＡ インバ−タ回路（点灯装置）
１ 外囲器
２Ａ 発光層
２ａ アパ−チャ部
３ シ−ト構体
４，４Ａ 透光性シ−ト（絶縁部材）
４ａ，４ｂ 端部
５，６ 外部電極
５Ａ，６Ａ 異形部
７ 第１の開口部
８ 第２の開口部
９ 接着層
１２ 保護チュ−ブ（絶縁部材）
Claims (6)
- 内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の外周面に、それのほぼ全長に亘って互いに離隔して配置した金属部材よりなる一対の帯状の外部電極とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことを特徴とする希ガス放電灯。
- 内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の外周面に、それのほぼ全長に亘って互いに離隔して配置した金属部材よりなる一対の帯状の外部電極と、外囲器の外周面に、外部電極が被覆されるように装着した透光性の絶縁部材とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させたことを特徴とする希ガス放電灯。
- 前記絶縁部材を、透光性シ−ト又は熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブにて構成したことを特徴とする請求項２に記載の希ガス放電灯。
- 内面に蛍光体よりなる発光層を有する外囲器と、外囲器の全長とほぼ同程度の長さを有する透光性シ−トの一方の面に金属部材よりなる一対の帯状の外部電極を互いに離隔して配置し、かつ外部電極の位置する側の透光性シ−ト面に接着層を形成してなるシ−ト構体とを具備し、前記発光層にセシウムの酸化物を、蛍光体重量に対し０．２〜５．０重量％の範囲で分散して含有させ、かつ外囲器の外周面にシ−ト構体を、外囲器と透光性シ−トとの間に外部電極が位置するように巻回したことを特徴とする希ガス放電灯。
- 少なくともセシウム化合物と蛍光体とを含む蛍光体塗布液を外囲器の内面に塗布し乾燥することによって塗布膜を形成する工程と、塗布膜の形成された外囲器を加熱することによって発光層を形成する焼成工程と、外囲器の内部空間に希ガスを封入する工程と、外囲器の外周面に、一対の帯状の外部電極を配置する工程とを含み、前記焼成工程においてセシウム化合物をセシウムの酸化物に変換することを特徴とする希ガス放電灯の製造方法。
- 前記セシウム化合物が酢酸セシウムであることを特徴とする請求項５に記載の希ガス放電灯の製造方法。
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