JP4419330B2 - 希ガス蛍光ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファクシミリ、イメージスキャナ、コピー機などのＯＡ機器における原稿照明用光源に適用される希ガス蛍光ランプに関し、特に、一対の電極のうち少なくとも１つの電極が、放電容器の内部に形成された内部電極からなる希ガス蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記のような原稿照明用光源として、希ガスを主成分とした放電ガスを封入した放電容器を具備し、その管壁に一対の帯状の電極を当該放電容器の長さ方向に伸びるように配設した希ガス蛍光ランプが知られている。
例えば、実開平３−８４５５０号公報には、バルブの一側内壁面に帯状電極を形成し、この帯状電極と対向してバルブの他側外壁面に帯状電極を添設して、一対の電極を構成し、該一対の電極間に高周波電圧を印加するようにして、該バルブの内周面に形成された蛍光体層を発光させる希ガス放電灯が記載されている。また、特開２０００−２０８１０２号公報には、管状ガラスバルブの内面に内部電極を塗布形成し、該ガラスバルブの外面に外部電極を設けて一対の電極を構成し、ガラス管内部においてアパーチャ部となる開口部を除いて形成した蛍光体層を発光させて、これにより得られた可視光を前記アパーチャ部より取出すようにした希ガス放電灯が記載されている。
【０００３】
以上の２つの公報に記載の技術は何れも、一対の電極に高周波電圧を印加することにより電極間に誘電体バリア放電を生じさせて、放電容器に封入された希ガス（例えば、キセノン）のエキシマ分子による紫外光を発生させ、この紫外光が、放電容器内に塗布形成された蛍光体層において可視光に変換されることで有効発光を得るというものである。
【０００４】
以上の構成の希ガス蛍光ランプは、少なくとも一方の電極が放電容器内部においてガラス管の内周面上に形成されているので、一対の電極が何れもガラス管の外周面上にのみ形成されたいわゆる外部電極型希ガス蛍光ランプに比較して、電極間に介在する誘電体が少なくてランプの始動電圧を低くできると共に、ガラス管の外周面で沿面放電を生じることが無いので絶縁処理が簡単になるなどの優位点を具備している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、希ガス蛍光ランプは、例えば、複写機、スキャナなど各種ＯＡ機器において、原稿照明用に使用される場合は、原稿の読取りの高速化、及び、高精細化の要求が高く、益々の光量の増大化が求められており、このためにランプの入力電力を増大する場合がある。
上記事情に鑑み、少なくとも1つの内部電極を有する希ガス蛍光ランプを、入力電力を増大させて点灯しようとしたところ、内部電極と該内部電極と対向する他の電極との間において、アーク放電を発生する場合があると判明した。
【０００６】
希ガス蛍光ランプにおいて係るアーク放電が生じるとランプにちらつきを生じたり、ランプの全長で均一な誘電体バリア放電が得られず、ランプの主要部分における照度が低下するといった不具合を発生する。そして更に入力電力を増大してランプを点灯させた場合には、アーク放電の発生した箇所で放電容器を構成するガラス管にクラックを発生してランプが不点灯に至ることがある。特に、点灯装置が高出力化されている場合には、これらの傾向が一層顕著に現われる。
【０００７】
希ガス蛍光ランプでは、蛍光体層は真空紫外領域の光を可視光に変換するほか、当該蛍光体層が単一の層で形成されているために、該蛍光体層における内部電極の直上に形成された部位においては誘電体としての機能を有しており、つまり、誘電体バリア放電に対する絶縁破壊を防止する役割をも果たす。よって、上記問題に鑑み、内部電極の絶縁性を高めるために蛍光体層の厚さを大きくすることでこれを解決することも可能と考えられるが、蛍光体層を所望に厚く形成しようとしても均質な蛍光体層の形成が困難になり、更には蛍光物質がガラス管から剥離するといった不具合を生じるようになるので妥当ではない。
また、蛍光体層を単に厚く形成しても蛍光物質を必要以上に多量に用いることでコスト高となり、ランプ単価の高騰につながる。
【０００８】
ところで、特開平７−２１９８４号公報には、放電空間内に一対の内部電極が対向配置され、該内部電極と対向する電極との間で誘電体バリア放電を発生させることにより、真空紫外領域の紫外線を放出し、これにより蛍光物質を発光させて可視光を得る平板形光源が記載されている。そして、上記公報には、一対の内部電極のいずれもが、放電空間に露出しないようにその表面全体が低融点ガラスからなる絶縁層で被覆されている点が記載されている。本発明に係る希ガス蛍光ランプにおいてもこの公報に記載の技術と同様、内部電極の放電空間側表面を絶縁層で被覆することにより不所望なアーク放電を回避することが可能と考えられる。
しかしながら、上記公報に記載の技術は、放電容器が平板状のガラスの組み合わせにより構成されるので、該ガラス上に電極を配設して更にその上に低融点ガラスからなる絶縁層を形成するときも、当該電極が形成される面が平面であるため一連の作業工程を極めて容易に行うことができる。然るに、本願発明に係るような、放電容器がガラス管からなる蛍光ランプでは、内部電極が形成される面がガラス管の内周面でつまり曲面からなるために、該内部電極の全域を覆うように低融点ガラスを設けるのが困難で種々の問題が生じてしまう。即ち、低融点ガラスを焼成する際に軟化した低融点ガラスが垂直下方に流れることがあるので、内部電極の表面全域をむらなく絶縁層で被覆するのは大変困難になる。また、希ガス蛍光ランプの放電容器には、歪み点がガラスのなかでも比較的低い、例えば歪み点が約４００℃〜４６０℃という特性を有する材質のガラス管が好ましく使用されているために、低融点ガラスの焼成時にガラス管が変形することがある。特に、ガラス管が外径φ１０ｍｍ以下で長さが４００ｍｍ以上となるような細長いガラス管の場合は不良の発生率が非常に高い。
更には、絶縁層を少なくとも内部電極全域を覆うように設けねばならないためにガラス管の内周面上にも低融点ガラスの層が形成され、この際、低融点ガラスの熱膨張率が内部電極とガラス管の両方に合致していない場合は、低融点ガラスを焼成する工程において該低融点ガラスやガラス管にクラックを生じることがあった。このために、低融点ガラスを、内部電極とガラス管の両方材質を考慮してこれらの熱膨張率に合うように選択する必要があった。
【０００９】
そこで、本発明は、比較的簡単な構成でありながら、少なくとも１つの内部電極と、該ガラス管の内部に蛍光体層が形成された希ガス蛍光ランプにおいて、内部電極と他の電極との間に生じるアーク放電を防止し、配光特性が良好で、いっそうの光出力の増大を図ることができる希ガス蛍光ランプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する手段】
そこで、本願第一の発明の希ガス蛍光ランプは、ガラス管の長手方向に沿って一対の電極を設け、該一対の電極のうち少なくとも一方を前記ガラス管の内周面上に設けて内部電極とし、当該ガラス管の内部に蛍光体層を形成した希ガス蛍光ランプにおいて、前記内部電極と前記蛍光体層との間に、該蛍光体層を形成する蛍光物質の平均粒径よりも小さな平均粒径を有する粉末絶縁材からなる絶縁層を介在させたことを特徴とする。
【００１１】
更に、前記絶縁材は、ピロ燐酸カルシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化ケイ素のうち１種以上の物質からなることを特徴とする。
【００１２】
なお、上記において「平均粒径」は粉体の粒度測定法で知られている公知の方法により求めることができる。例えば、日本セラミックス協会著作「セラミックス基礎工学講座シリーズ３、セラミックスの製造プロセス−粉末調整と成形」には、電子顕微鏡法、細孔通過法（コールターカウンター）、沈降法、レーザー光散乱法、水銀圧入法、気体透過法、吸着法（ＢＥＴ法）、Ｘ線回折法といった粒度測定法について記載されている。
無論、各粉末メーカーが公開している値、例えばカタログ値や技術データ値を採用しても良い。
【００１３】
【作用】
蛍光物質は、例えば粒径が１．５μｍ以下のものを製造することが困難であるため、希ガス蛍光ランプにおいては生産性に見合うように平均粒径が約２〜６μｍ程度（メーカ値）のものが好ましく使用されている。蛍光体層は、蛍光物質を適宜の溶媒と混合して懸濁液を作製し、放電容器用のガラス管の内周面に塗布、乾燥、焼成して形成されており、係る製法によると蛍光体層には蛍光物質の粒子による間隙が形成されることになる。しかも、最終製品における希ガス蛍光ランプにおいて、蛍光体層を構成する蛍光物質がおおむね当初の粒子形態を残存しているので、蛍光物質の間隙が大きくて絶縁破壊を生じ易いうえ、ガラス管から剥がれ落ち易くて蛍光体層の厚さを大きくすることができない。
本願発明によれば、絶縁層においては、これを構成する絶縁材の平均粒径が蛍光物質の平均粒径よりも小さいので、蛍光体層に比較して、粒子の隙間が小さくなり、誘電体バリア放電に対する絶縁破壊の発生を抑制できるようになる。その結果、ちらつきを防止できて配光特性の良好な希ガス蛍光ランプとすることができる。
また、前記絶縁材は粒径が小さい分ガラス管から剥がれ落ち難く、よって絶縁層の厚さを大きく形成することも可能となる。そして、絶縁層を厚さを大きく形成することで絶縁破壊に対する耐性をいっそう大きくすることが可能となるので、従来よりも入力電力を大きくできて、高照度のランプを提供できるようになる。
更には、従来型の希ガス蛍光ランプに比較して蛍光体層の厚さを小さくできるので、蛍光物質の使用量を必要最小限に抑えることができて低コストの希ガス蛍光ランプとすることができる。
なお、絶縁層が粉末の層で形成されているので低融点ガラスのように内部電極やガラス管との熱膨張率の差異を考慮する必要もない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る希ガス蛍光ランプの構成について、放電容器を構成するガラス管１の管軸に沿った断面を、一部を省略して示す説明用断面図であり、図２は、図１における線分Ｌ−Ｌで切った管軸に垂直方向の説明用断面図である。
直管状のガラス管１０の内周面上には、当該ガラス管１０の長手方向に概略帯状の内部電極２０が配設されている。
そして、ガラス管１０の一端部１１における外周面上には、前記内部電極２０と該ガラス管１０の管壁を挟んで対応する位置に、導電膜からなる外部給電部２０２が、概略帯状に形成されている。
更に、一端部１１におけるガラス管１０端面上には、導電性材料からなる中継導電部２０１が形成されており、当該中継導電部２０１が、ガラス管１０の内周面側においては内部電極２０の外端部と連設した状態とされ、一方の外周面側においては外部給電部２０２の外端部と連設した状態とされることにより、内部電極２０と外部給電部２０２とが該中継導電部２０１を介して電気的に接続された状態が達成されている。従って外部給電部２０２に外部電源に接続された給電用端子などを接続するとこの電源から内部電極２０に電圧を印加することができる。
【００１５】
前記一端部１１におけるガラス管１０の開放端部は、当該ガラス管１０の内径に適合する外径の突出プラグ部４０１を有する円板状のプラグ状の閉塞部材４０が、低融点ガラスよりなるシール材４１により、ガラス管１０の端面に配設された中継導電部２０１を介して気密に接合されて閉塞構造が形成されている。
そして、ガラス管１０の他端部１２における開放端部が、例えば、バーナ加熱などによりチップ部１３が形成されて封止され、内部にエキシマ生成ガスが充填されることによって密閉された放電容器とされ、放電空間４Ａが形成されるようになる。
なお、この放電容器を構成するガラス管１０は透光性のガラスよりなり、その材質としては例えば鉛ガラス、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、バリウムガラス、石英ガラスなどを挙げることができる。
【００１６】
図１，２において、前記内部電極２０と対をなす、もう一方の電極は、放電空間４Ａの外部にその全体が形成された概略帯状の外部電極２１であり、ガラス管１０の外周面上において、前記内部電極２０に対して所定の開口角度を有するように、離隔して略平行に配設されている。
即ち、この実施形態に係る希ガス蛍光ランプ１は、内部電極２０と外部電極２１とは、誘電体であるガラス管１０の管壁を介して配設され、構成されている。
【００１７】
前記内部電極２０、または、前記外部電極２１の材質は、導電性のものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金などを好適に用いることができる。具体的には、例えば、低融点ガラス粉末と金属粉末とバインダーとが適宜の有機媒体に分散されてなる導電性ペースト（例えば銀ペーストなど）を、スクリーン印刷法、蒸着法、例えばパイプ状の棒材を装入し、その先端部からディスペンサーなどの加圧手段により、導電性ペーストを押し出して塗布する、ディスペンサー法などを利用して、ガラス管における目的個所または領域面上に膜状に塗布し、これを焼成することによって、形成することができる。無論、上記に限定されること無く適宜の方法を採用できる。例えば、外部電極２１を導電性を有する金属テープ等を貼設することにより形成してもよい。
【００１８】
そして、中継導電部２０１、或は、外部給電部２０２の材質は、上記内部電極等と同様の材質を用いることができ、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金などを好適に用いることができる。具体的には、例えば、低融点ガラス粉末と金属粉末とバインダーとが適宜の有機媒体に分散されてなる導電性ペースト（例えば銀ペーストなど）を、スクリーン印刷法、蒸着法などの方法により、ガラス管１０における目的個所または領域面上に膜状に塗布し、これを焼成することによって、形成することができる。無論、上記に限定されること無く適宜の方法を採用できる。例えば、外部給電部２０２を導電性を有する金属テープ等を貼設することにより形成してもよい。
【００１９】
ガラス管１０の内周面上には、蛍光体層３０が、周方向における一部分を除き形成されており、この蛍光体層３０が形成されていない該一部分により、光取出し用のアパーチャ部８が形成されている。この蛍光体層３０は表層が放電空間４Ａに露出するように配設されている。
【００２０】
前記蛍光体層３０と前記内部電極２０との間には、少なくとも該内部電極２０の全部を覆うように、粉末の絶縁材からなる絶縁層５０が形成されている。この絶縁材の粉末の平均粒径は、前記蛍光層３０を形成する蛍光物質の平均粒径よりも小さいものとされており、これにより、前記内部電極２０、及び、前記外部電極２１間にランプの入力電力を増大して高電圧が印加されたときにも、これらの間におけるアーク放電は生じ難いので、良好な誘電体バリア放電が維持されるようになる。
【００２１】
前記蛍光体層３０を構成する蛍光物質としては、希土類蛍光体やハロリン酸系蛍光体など、適宜の蛍光物質を用いることができ、具体的には、特に赤色の可視光を得るためにはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕなどを、緑色の可視光を得るためにはＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、Ｙ_２ＳｉＯ_４：Ｔｂなどを、青色の可視光を得るためには（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎなどを挙げることができる。
誘電体バリア放電により得られたエキシマ光が、蛍光体層３０を励起して、ここから放射される可視光が、アパーチャ部８から好ましく出射されるようになる。
【００２２】
絶縁層５０を形成するための絶縁材は、絶縁性を具えた粉末であれば特に制限されるものではなく、適宜用いることができる。ここで、絶縁材として特に有効な物質を具体的に列挙すると、ピロ燐酸カルシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化ケイ素などである。
なお、絶縁材は、１種の物質のみからなるものであっても良いし、２種以上の物質を含んでいても良い。
【００２３】
上記絶縁材のなかでも、可視領域における分光反射率が高い物質、例えば略白色の物質を用いると、蛍光体層より放出した可視光が絶縁層で効率よく反射されるようになるので、アパーチャ部より出射される光出力の増大に寄与するので好ましいものとなる。係る可視領域における分光反射率が高い物質名を列挙すると、ピロ燐酸カルシウム、酸化アルミニウムなどである。
【００２４】
以上のような粉末の絶縁材は、予め内部電極２０が設けられたガラス管１０の内周面に絶縁材の粉末が分散されて含有される懸濁液を、少なくとも内部電極２０の表面上に塗布し、乾燥、焼成することによって、内部電極２０上に積層されて形成される。
【００２５】
蛍光物質は、上記絶縁層５０の形成方法と同様の方法により層状に形成することで蛍光体層３０を形成することができる。即ち、予め内部電極２０及び絶縁層５０が形成されたガラス管１０の内周面に、蛍光物質が分散されて含有される懸濁液を、所定領域に塗布し、乾燥、焼成することにより蛍光体層３０を形成することができる。なお、前記懸濁液の塗布方法としては、流し込み、スプレー法、吸引法などの方法を採用できる。
【００２６】
蛍光体層３０の厚さは、例えば、平均粒径が２〜６μｍの蛍光物質を用いた場合は１０〜３０μｍとされる。
また、上述の絶縁層５０及び蛍光体層３０などを、未焼成状態のシート状に一体的に成形したいわゆるグリーンシートの構体として、ガラス管１０内周面上に配設することもできる。係る場合、例えば、内部電極２０、絶縁層５０、蛍光体層３０の各層を構成する材料物質にそれぞれ適宜のバインダなどを混錬してポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等よりなるシート面上に膜状に塗布し、内部電極材料層、絶縁材材料層および蛍光体材料層が一体に積層されてなるグリーンシート構体を製作する。そして、係るグリーンシート構体を、ガラス管の内周面上において内部電極２０、絶縁層５０、蛍光体層３０の順に積層されるように該ガラス管１０の内に挿入して該ガラス管１０の内周面上に転写して焼成する。
【００２７】
絶縁材の平均粒径は、前記蛍光物質の平均粒径よりも小さく、数値例を挙げると１．５μｍ以下とされる。なお、絶縁材は平均粒径が１．０μｍ以下であるのがより好ましい。
最終的な絶縁層５０は、例えば平均粒径が０．３〜０．９μｍの絶縁材を用いた場合、例えば厚さ５０〜１８０μｍとされて形成される。絶縁層５０は８０μｍ以上の厚さで設けるのが特に好ましい。
【００２８】
ここで、「平均粒径」の測定法について説明する。先に述べたように、公知の粉体の粒度測定法（電子顕微鏡法、細孔通過法(コールターカウンター)、沈降法、レーザー光散乱法、水銀圧入法、気体透過法、吸着法(BET法)、X線回折法など）を採用することにより平均粒径を求めることができる。然るに、同じサンプルでも粒度測定法が異なれば平均粒径の測定値にばらつきが生じることがあるのは言うまでもなく、例えば、粒子の形態が細長い針状の場合やＵ字状のように球状から大きく外れるような複雑な形態である場合は吸着法（ＢＥＴ法）を採用して平均粒径を測定すると他の測定方法による場合に比較して、平均粒径を示す数値は小さい方にシフトする傾向にあり、粒子の形態によって粒度測定法を選択するのが肝要である。
なお、最終製品における希ガス蛍光ランプにおいて、蛍光物質と絶縁材との平均粒径を比較する際、最も簡単な方法としては、走査型電子顕微鏡(SEM；Scanning Electron Microscope)の写真像等で、直接観察する方法である。これは、希ガス蛍光ランプにおいては、当該ランプに使用可能な蛍光物質は平均粒径が概略決まっていて約２〜６μｍの範囲に概略決められてしまうのに対し、粉末絶縁材は平均粒径が約１μm以下の、いわゆるサブミクロンのオーダーのものを容易にかつ安価に入手できて係る１μｍ以下の絶縁材を用いればすなわち、写真像にてもその粒径の大小を一見して判別することができるようになるからである。
【００２９】
なお、更に上記絶縁層においては、粉末絶縁材の充填率が高いとよりアーク放電の防止に対しての耐性、つまり絶縁性が向上するようになる。なおこの「充填率」とは、かさ密度を、粉末固有の真比重で除算した値で定義される数値である。係る充填率はできるだけ高いことが望ましく、好ましくは３５％以上で、特に好ましくは４５％以上である。
【００３０】
なお、絶縁材に用いられる粉末は、その粒度分布が単一のピークを有するようなものに限定されることなく、二つ以上のピークを有するものでも構わない。例えば、平均粒径が異なる粉末絶縁材を２種以上用意して混合しても良い。要は、絶縁層としたときに、個々の粉末絶縁材が、蛍光層における蛍光物質同士の隙間に比較してより小さい隙間を形成するように該絶縁材の平均粒径が小さければよい。
【００３１】
このような構成を有する希ガス蛍光ランプ１の寸法例を挙げると、放電容器用のガラス管１０の外径がφ６〜φ１５ｍｍ、肉厚が０．４〜１ｍｍ、長さが３４０〜４００ｍｍ、露出する外部給電部２０２の管軸方向における長さが５〜１５ｍｍの範囲である。また、内部電極２０の周方向における幅が３〜１０ｍｍ、外部電極２１の周方向における幅が４〜２１ｍｍ、アパーチャ部８における中心角度αが３０〜９０°である。
そして、絶縁層５０は、内部電極２０が放電空間４Ａにさらされることがないように、周方向における両縁部及び管軸方向における他端部１２側の縁部のいずれもが、内部電極２０の縁部よも０．５〜２ｍｍ超えるように形成されている。
【００３２】
本発明によれば、内部電極と蛍光体層との間に蛍光物質の平均粒径よりも小さな平均粒径を有する粉末絶縁材からなる絶縁層を介在させているので誘電体バリア放電に対する絶縁破壊を生じ難くなり、蛍光体層の厚さを小さくできて蛍光物質を必要最小限の使用量に抑えることができるようになる。
【００３３】
また、更に、本願発明によれば、絶縁材とする物質については、蛍光物質と異なり自由度があり、適宜物質を選択することで該絶縁層を所望に厚く形成することも可能なのでランプへの入力電力に対応させて該絶縁層を厚く形成できる。
【００３４】
また、本発明によれば、その製造工程においてガラス管を焼成しても、絶縁層が粉末の絶縁材により構成されているので、係る粉末間で内部電極とガラス管との熱膨張差を緩衝でき、クラックやひび割れ等を生じることなく絶縁層を形成できる。よって、絶縁層の熱膨張率を内部電極或いはガラス管のそれに合致させる必要がなく、内部電極やガラス管の材質ごとに絶縁材の物質を変更するような手間も不要となる。
【００３５】
図３は、本発明の更に他の実施形態に係る希ガス蛍光ランプ１の端部の構成について、ガラス管１０の管軸に沿った断面を示す説明用断面端面図、図４は、図３の線Ｌ−Ｌに沿った断面の状態を示す説明用断面図である。なお、図３，４において上記第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用いておりその説明については省略する。
この第２の実施形態に係る希ガス蛍光ランプ１においては、ガラス管１０の内周面上に一方の内部電極２０、及び、他の内部電極２２が共に配設されている。
【００３６】
一方の内部電極２０に電気的に連続する外部給電部２０２が中継導電部２０１を介して当該ガラス管１０における外周面上に配設され、そしてもう一方の他の内部電極２２もまた上記内部電極２０と同様に中継導電部２２１を介して、外部給電部２２２がガラス管１０の外周面上に導出されて形成されている。外部給電部２０２、２２２には当該ランプに給電を行うための給電用端子などが接続され、一対の内部電極２０，２２間に電圧が印加されるようになる。
２つの内部電極２０、２２に電気的に接続されている中継導電部２０１、２２１は、それぞれガラス管１０の環状の外端面の一部に弧状に互いに分離した状態で形成されている。
なお、この実施形態における、内部電極２０、他の内部電極２２、中継導電部２０１、２０２、或は、外部給電部２０２、２２２は、上記第１の実施形態と同様の材質を用いて構成することができる。
【００３７】
放電空間４Ａ側における内部電極２０には、これを全て覆うよう絶縁層５０が積層されており、他の内部電極２２の表面もその全て覆うように絶縁層５１が積層されて形成されている。更に、前記絶縁層５０及び絶縁層５１の上には蛍光体層３０が積層されて形成されている。
【００３８】
第２の実施形態においては、内部電極２０、及び、他の内部電極２２は、各々の表面上に形成された絶縁層５０、５１及び蛍光体層３０を介して対向配置されており、これらの間に高電圧が印加されることによって誘電体バリア放電が生ずるようになる。
なお、第２の実施形態に係る希ガス蛍光ランプ１によれば、ガラス管１０の管壁を介して誘電体バリア放電が生ずる場合に比較して、誘電体の厚さをより薄いものとすることが可能であるため、高い効率の誘電体バリア放電を発生させることができ、併せて、この実施形態による希ガス蛍光ランプ１の外周面上には、外部電極が存在しないので、絶縁処理が不要になる。
【００３９】
以上のように、内部電極（２０、２２）と蛍光体層（３０）との間に絶縁層（５０、５１）が形成されているので、ランプの入力電力を大きくしたときにも対向する電極（２０、２２）間でアーク放電を発生すること無く誘電体バリア放電を維持できるようになる。なお、この実施形態において、一方の内部電極（２０）側の絶縁層（５０）と他方の内部電極（２２）側の絶縁層（５１）とを別々に形成していても良いし、両者を反アパーチャ部側において連続するように一体に形成しても良い。
【００４０】
以上説明した第１及び第２の実施形態において、絶縁層は少なくとも内部電極を覆うように内部電極と蛍光体層との間に介在されていれば足りる。無論、蛍光体層とガラス管との間の略全域に絶縁層を介在させても構わない。
【００４１】
図５は、更に別の実施形態を示す、希ガス蛍光ランプのガラス管の管軸に対して垂直な面で切断した断面図である。
図５において、上記第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用いておりその説明については省略する。
この第３の実施形態において、絶縁層５２は可視領域で高い反射率を有する粉末絶縁材からなり、具体的には、ピロ燐酸カルシウム、酸化アルミニウムなどの絶縁材が挙げられる。係る粉末絶縁材からなる絶縁層５２は、該内部電極２０と蛍光体層３０との間のみならず、当該蛍光体層３０とガラス管１０との間のほぼ全域にわたって介在するよう形成されている。この第３の実施形態によれば、絶縁層５２が可視領域の光を高効率に反射し、かつ、該絶縁層５２がアパーチャ部８を除くほぼ全領域に形成されているので、該アパーチャ部８よりの可視光の出力を増大できて希ガス蛍光ランプの高照度化を図ることができる。
【００４２】
図６は、第４の実施形態に係る希ガス蛍光ランプを示す図で、ガラス管の管軸に対して垂直な面で切断した断面図である。同図において、上記第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用いておりその説明については省略する。
同図は、可視領域における光の反射率が、前記絶縁層５０を構成する粉末絶縁材よりも高い光反射機能を備えてなる反射材層６を、少なくとも蛍光体層３０と絶縁層５０との間に介在させた希ガス蛍光ランプである。
この第４の実施形態に係る希ガス蛍光ランプによれば、絶縁層５０を構成する絶縁材として仮に光吸収性を有する（例えば黒色の）物質を用いた場合にも、放電容器内の可視光は反射材層６においてランプの中心方向に反射されることで該絶縁層５０で吸収されずに済み、アパーチャ部８よりの可視光出射率を高めることができる。
【００４３】
なお、同図に示すように蛍光体層３０とガラス管１０との間の略全域にわたって反射材層６を介在させるとアパーチャ部８よりの光出力の増大によりいっそう寄与するので好適である。更に、このものにおいて、絶縁層５０を光吸収性を有する（例えば黒色の）絶縁材により形成し、更にこの絶縁層５０をアパーチャ部８を除く領域に設けるようにすると、該アパーチャ部８以外からの可視光の出射いわゆる「迷光」を防止できるようになるので、原稿照明用の光源として好適な希ガス蛍光ランプとなる。
【００４４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、本実施例では、平均粒径として各粉末メーカーが公開している値（カタログ値、技術データ値）を採用した。
＜実施例１＞
ガラス管の内周壁面に、銀粉末とガラス粉末と有機系バインダーとを含有してなる銀ペーストをディスペンサー法により塗布し、乾燥することにより内部電極を形成し、更に同一の銀ペーストを当該ガラス管の外周壁面にスクリーン印刷法により塗布し、乾燥することにより外部電極を形成した。ガラス管の寸法は、外径が８ｍｍ、肉厚が０．５５ｍｍ、軸方向の長さが４６５ｍｍである。内部電極の寸法は、厚さ５μｍ、幅４ｍｍ、長さ３５７ｍｍであり、外部電極の寸法は、厚さ７μｍ、幅６ｍｍ、長さ３５６ｍｍである。内部電極の給電側の縁部には中継導電部を連設し、更に該中継導電部の縁部には外部給電部を連設して形成した。
【００４５】
上記内部電極の表面全域を覆うように、絶縁材としてピロ燐酸カルシウム（日亜化学製、NP-970-10）を選択して絶縁層を形成した。
実施例１に用いたピロ燐酸カルシウムの平均粒径はF.S.S.S.No.（Fisher Sub-Sieve Sizer No.）（メーカ値）でおよそ０．７〜０．９であった。なお、このもののＢＥＴ法による平均粒径（メーカ値）は、０．６μｍであった。
絶縁層を、ガラス管の周方向においては、内部電極の両縁部より約１ｍｍ超えるように形成し、一方、ガラス管の管軸方向においては、ランプ給電部と反対側においては内部電極の縁部より約１ｍｍ超えるように形成した。なお絶縁層の厚さは８０μｍであり、またピロ燐酸カルシウム（真比重：２．８８(メーカ値)）粉末の充填率は約４９．５％であった。
【００４６】
前記ガラス管の最内周面側に平均粒径２〜３μｍの蛍光物質を塗布、乾燥して、しかる後、このガラス管を加熱炉において焼成して厚さ２０μｍの蛍光体層を設けた。なお、蛍光体層は、赤色、緑色、青色の三種類の蛍光物質を調整して使用し、白色発光とした。使用した蛍光物質の中央粒径は、赤色蛍光物質が２．６μｍ、緑色蛍光物質が２．１μｍ、青色蛍光物質が２．９μｍであった。最終形状としたときの蛍光体層における蛍光物質の充填率は約５３．０％であった。
【００４７】
ガラス管の給電部側端部を閉塞部材及びフリットガラスを用いて閉塞してその内部空間にキセノンを１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入すると共に、該ガラス管の給電部とは反対側における開口側周縁部をバーナー加熱により封止して放電容器を形成し、実施例１に係る希ガス蛍光ランプを製作した。
実施例１に係る希ガス蛍光ランプを、フライバックインバータにて、電流０．７Ａ、電圧２４Ｖの電力を投入して点灯したところ、内部電極にアーク放電を生じることなく、ちらつき等の発生もなくて、良好に点灯すると確認された。なおこの希ガス蛍光ランプにおいて、アパーチャ部より放射される光の照度は、距離８ｍｍの点において２６０００ｌｘであった。
【００４８】
図７は、実施例１に係る希ガス蛍光ランプについて、絶縁層と蛍光体層との境界部分を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて拡大した図である。絶縁層を形成するピロ燐酸カルシウムの平均粒径が、蛍光体層を形成する蛍光物質の平均粒径よりも小さいことにより、内部電極のアーク放電が防止されて高照度の希ガス蛍光ランプとすることができると確認できた。
【００４９】
＜実施例２＞
絶縁材とした物質を、ピロ燐酸カルシウムから酸化アルミニウム（昭和電工製、UA-5035）に変えたこと以外は、上記実施例１と同様にして、希ガス蛍光ランプを製作し、実施例２に係る希ガス蛍光ランプとした。
実施例２に用いた酸化アルミニウムの光透過法による平均粒径（メーカ値）は０．５μｍであった。なお、このもののＢＥＴ法による平均粒径（メーカ値）も０．５μｍであった。また、酸化アルミニウム（真比重：３．９７(メーカ値)）粉末の充填率は約５２．０％であった。
実施例２に係る希ガス蛍光ランプを電流２Ａ、電圧２４Ｖの電力を投入して点灯したところ、アーク放電を生じることなく、ちらつき等の発生もみられず良好に点灯すると確認され、更に、アパーチャ部より放射される光の照度は距離８ｍｍの点において２７０００ｌｘであって、高照度の希ガス蛍光ランプとすることができた。
【００５０】
図８は、実施例２に係る希ガス蛍光ランプについて、絶縁層と蛍光体層との境界部分を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて拡大した図である。絶縁層を形成する酸化アルミニウムの平均粒径が蛍光体層を形成する蛍光物質の平均粒径よりも小さいことにより、高照度の希ガス蛍光ランプとすることができると確認できた。
【００５１】
＜比較例＞
蛍光体層の厚さを１００μｍに変え、絶縁層を形成しなかったこと以外は、上記実施例１と同様にして、比較用の希ガス蛍光ランプを製作した。なお、比較例においても、平均粒径として各粉末メーカーが公開している値（カタログ値、技術データ値）を採用した。
この比較例に係るランプを、電圧２４Ｖ、電流０．４Ａで点灯し、徐々に電流値を上昇させたところ、係る電流値が、０．８Ａとなったところで内部電極と他の電極との間にアーク放電を生じ、ランプにちらつきが発生した。更に、１．０Ａまで電流値を上昇させたところ、ガラス管にクラックが発生してランプが不点灯となった。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項１の発明によれば、希ガス蛍光ランプの内部電極と該内部電極と対向する電極との間に生じるアーク放電が防止されるようになり、ちらつき、配光特性の不均一化、不点灯などの問題が生じることがなく、いっそうの光出力の増大を図ることができる。
【００５３】
また、本願請求項２の発明によれば電極間におけるアーク放電を確実に防止できるようになる。
また、本願請求項３及び４の発明によれば、アパーチャ部よりの光出力をより大きなものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る希ガス蛍光ランプの管軸方向の説明用断面図
【図２】 図１における線分Ｌ−Ｌで切った管軸に垂直方向の説明用断面図
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る希ガス蛍光ランプの管軸方向の説明用断面図
【図４】 図３における線分Ｌ−Ｌで切った管軸に垂直方向の説明用断面図
【図５】 本発明の第３の実施形態に係る希ガス蛍光ランプの管軸方向に対して垂直面で切断した断面図
【図６】 本発明の第３の実施形態に係る希ガス蛍光ランプの管軸方向に対して垂直面で切断した断面図
【図７】 実施例１の希ガス蛍光ランプについて、絶縁層と蛍光体層との境界部分を拡大した図
【図８】 実施例２の希ガス蛍光ランプについて、絶縁層と蛍光体層との境界部分を拡大した図
【符号の説明】
１ 希ガス蛍光ランプ
１０ ガラス管
１１ 一端部
１２ 他端部
１３ チップ部
２０ 内部電極
２１ 外部電極
２２ 他の内部電極
２０１、２２１ 中継導電部
２０２、２２２ 外部給電部
３０ 蛍光体層
４０ 閉塞部材
４０１ プラグ部
４１ シール材
５０、５１、５２ 絶縁層
６ 反射材層
８ アパーチャ部

Claims (2)

1. ガラス管の長手方向に沿って一対の電極を設け、該一対の電極のうち少なくとも一方を前記ガラス管の内周面上に設けて内部電極とし、
   当該ガラス管の内部に蛍光体層を形成した希ガス蛍光ランプにおいて、
   前記内部電極と前記蛍光体層との間に、該蛍光体層を形成する蛍光物質の平均粒径よりも小さな平均粒径を有する粉末絶縁材からなる絶縁層を介在させたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ。
2. 前記絶縁材は、ピロ燐酸カルシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化ケイ素のうち１種以上の物質からなることを特徴とする請求項１に記載の希ガス蛍光ランプ。

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