JPH0217909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複写機の露光用光源として用いられ
るハロゲン電球に関する。

電子複写機の露光用光源として使用されるハロ
ゲン電球は、他のランプに比べて管径が細いから
スペースを小さくでき、しかも点滅特性が良好で
かつ調光が容易であるなどの理由により、多用さ
れている。

ところで電子複写機は近年複写速度の向上が強
く要望されており、このためその光源に対して点
灯時の急激な光束立上がりが要求されるようにな
つてきた。光束立上がり特性が悪いと、点灯直後
と安定点灯時とでは複写の濃淡が変化するため好
ましくない。ハロゲン電球は他のランプに比べて
立上がり特性が良好であるが、さらに一層高速な
立上がり、つまり光束が安定するまでに要する時
間の短縮化が要請されている。

しかしてハロゲン電球の立上がり特性はフイラ
メント温度が一定に達するまでに要する時間で決
定され、この決定要因として非発光部の熱容量が
挙げられる。通常複写機光源用ハロゲン電球は、
原稿面に対する照度分布が、管軸方向に沿つて均
一となるように、複数個の発光部と非発光部とを
交互に配置したフイラメントを用いており、この
非発光部は照度分布特性上不可欠である。しかし
ながら、この非発光部は点灯後におけるフイラメ
ントの温度上昇を阻害し、光束立上がり時間を長
くする原因となつている。すなわち一般に非発光
部はタングステン（Ｗ）やモリブテン（Mo）ワ
イヤによつて形成されており、この非発光部が温
度上昇するのは専ら発光部からの熱伝導に依つて
いる。したがつて発光部だけの場合には比較的早
く一定温度に達するが非発光部が存在することに
より発光部の熱が非発光部に奪われるため、発光
部の温度が一定に達するのに時間が掛るものであ
る。このような不具合を防止するため非発光部の
熱容量を小くする目的で非発光部の線径を細くす
ることなどが考えられるが、このようにすると耐
衝撃性が低下して実用的でない欠点がある。

一方、この種ハロゲン電球は、放出光の分光分
布のピークがほゞ1000nｍ近くにあり、赤外線領
域の光をかなり放出するので、多量の熱線が出さ
れる。しかしながら一般に複写機には回転ドラム
があり、このドラムの表面には硫化カドミユーム
（CdS）や無定形セレン等からなる光導電被膜が
形成されている。この光導電被膜は熱に弱い性質
があり、この被膜に熱線を照射することは極力避
けなければならない。

この発明は上記の事情にもとづきなされたもの
で、その目的とするところは、光束の立上がり時
間を短縮し、発光効率を向上させ、かつ周囲の部
材に対する熱的悪影響を極力防止することができ
る複写機用ハロゲン電球を提供することにある。

すなわち本発明は、透光性バルブの略管軸上に
複数個の発光部と非発光部とを交互に配置し、か
つこのバルブ内にハロゲンガスを封入した複写機
用ハロゲン電球において、上記バルブの外表面ま
たは内表面に可視光を透過し赤外線を反射する被
膜を形成し、この被膜は酸化チタン（TiO₂）と
酸化硅素（SiO₂）とを交互に多数層重層して形
成したことを特徴とする。

このような構成によれば、発光部から放射され
る光の赤外線、つまり熱線部分が被膜で反射され
て非発光部を加熱するから温度上昇が促され、光
束の立上がり時間が短縮される。また反射された
赤外線は発光部も加熱するので発光効率が向上す
る。さらに、外部に放出される熱が減少するから
外部の部材に熱影響を及ぼすことが少なくなる。

そしてまた、上記赤外線反射被膜は、酸化チタ
ン（TiO₂）と酸化硅素（SiO₂）とを交互に多数
層重層して形成したので、耐熱性に優れ、熱衝撃
に対しても強く、さらにはバルブを構成する石英
の熱膨脹率にも比較的近似しているので、早期剥
離が防止され、長寿命になる。

以下この発明の一実施例を図面にもとづき説明
する。

図中１は透光性バルブとしての石英ガラスチユ
ーブであり、両端に圧潰封止部２，２を有してい
る。これら封止部２，２内にはモリブデンなどか
らなる金属箔導体３，３が封止されている。また
上記バルブ１内には管軸上に沿つて複数個のタン
グステンフイラメント４…が間隔と存して配置さ
れており、これらフイラメント４…は発光部を構
成する。各フイラメント４…間には短絡用接続棒
５…が設けられており、これら各接続棒５…はフ
イラメント４…の各端部に接続されて管軸上に位
置されている。なお６…は上記接続棒５…および
フイラメント４を管軸上に保持するためのリング
アンカーである。両端部のフイラメント４，４は
内導線７，７を介して前記金属箔導体３，３に接
続されており、これら金属箔導体３，３は外導線
８，８を通じて端子９，９に接続されている。な
おバルブ１内にはハロゲンガスとアルゴンガスが
封入されている。

しかしてこのような構成に係る上記石英チユー
ブの外表面には、第２図に示される被膜１０が形
成されている。この被膜１０は可視光の透過を許
容し、しかしながら赤外線は反射する性質を有
し、酸化チタン（TiO₂）と酸化硅素（SiO₂）と
を石英チユーブの外表面に交互に多数層に形成し
たものである。このような赤外線反射被膜１０
は、真空中で電子ビーム法によりベルジヤー内で
回転させながら蒸着することにより構成すること
ができる。

このような実施例の構成によれば、点灯直後に
おいてはフイラメント４…の赤熱化に伴う発光
は、バルブ１を介して赤外線反射被膜１０に到達
する。すると反射被膜１０にあつては可視光を透
過するが、赤外線を反射するので熱線はバルブ１
内に戻される。この反射された熱線は非発光部と
しての短絡用接続棒５…やリングアンカー６を加
熱するので、フイラメント４…から熱伝導によつ
て短絡用接続棒５…に奪われる熱が少くなり、し
たがつてフイラメント４…が一定温度に達する時
間が短くなる。この結果光束の安定に必要な時
間、つまり光束立上がり時間が短縮されることに
なり、複写スピードの向上が可能になる。

そして、赤外線反射被膜１０で反射された赤外
線は発光部としてのフイラメント４…も加熱する
ので、フイラメント４…に供給する電力が少なく
てすみ、発光効率が向上する。

また上記のごとき熱線の放出が阻止されること
から回転ドラムの加熱も軽減され、回転ドラムに
被着した光導電被膜の熱的劣化も防止できること
になる。

さらに、上記赤外線反射被膜１０は、酸化チタ
ン（TiO₂）と酸化硅素（SiO₂）とを交互に多数
層重層して形成したので、耐熱性に優れ、熱衝撃
に対しても強く、さらにはバルブを構成する石英
の熱膨脹率にも比較的近似しているので早期剥離
が防止され、長寿命になる。

すなわち、この種の複写機用ハロゲン電球は、
点滅動作、つまりオン・オフ・オン・オフを繰り
返す。このため点灯時にはバルブ１および赤外線
反射被膜１０の温度が高くなり、消灯時はこれら
の温度は低くなり、したがつて高低温の熱衝撃が
加わることになるので赤外線反射被膜１０はこの
ような熱衝撃に耐える必要がある。

上記酸化チタン（TiO₂）と酸化硅素（SiO₂）
とで構成された赤外線反射被膜１０は約900℃の
温度にも耐える耐熱特性を有する。そして、ハロ
ゲン電球の場合は点灯時のバルブ温度が約250℃
以上でなければハロゲンサイクルが起こらず、こ
の種の複写機用ハロゲン電球ではバルブ温度が約
500℃にも達するが、上記酸化チタン（TiO₂）と
酸化硅素（SiO₂）とで構成された赤外線反射被
膜１０であれば、このような使用でも充分な耐熱
性が得られる。

そして、酸化硅素（SiO₂）の熱膨脹率（α＝
3.5×10^-7cm／cm／℃）はバルブ１を構成する石
英ガラスの熱膨脹率（α＝3.5×10^-7cm／cm／℃）
と略等しいから、厚肉のバルブ１の熱膨脹・収縮
に薄肉の赤外線反射被膜１０の熱膨脹・収縮が追
従し、このため赤外線反射被膜１０の剥がれが防
止され、長寿命になる。

本発明を実験した結果について説明する。外径
約8.0mm、肉厚約1.0mmの石英ガラスチユーブから
なるバルブ１の外表面に、酸化チタンと酸化硅素
とを交互に積層して合計22層からなる赤外線反射
被膜１０を形成した。この被膜１０の特性は、
500nｍ近傍の可視光透過率が90％であり、800n
ｍ〜1400nｍ付近の赤外線反射率は85％である。
上記バルブ１内には発光部フイラメント４…を合
計７個、互に非発光部としての短絡用接続棒５…
を介して配置し、リングアンカー６…によりフイ
ラメント４…が管軸上に位置するように設けた。
バルブ１内にはアルゴンガスを室温で700torr封
入し、かつハロゲンガスを封入した。このハロゲ
ン電球は80V360W定格とされ、これを点灯した
ところ第３図において曲線ａのごとき特性が得ら
れた。

これに対して同一構造でありながら赤外線反射
被膜１０を設けないハロゲン電球の特性は第３図
において曲線ｂのごときであつた。

また赤外線反射被膜１０を有するけれども、非
発光部としての接続棒５…を管軸上から約2.0mm
偏心させた電球の場合には第３図において曲線ｃ
のごとき特性が得られた。

これら第３図の特性から判る通り、本発明に係
るハロゲン電球ａは、赤外線が管軸上の接続棒５
…を効果的に加熱するので、光束の立上がりが向
上することが認められる。

なお上記第３図の特性では、全光束が安定した
状態を100％としたが、本発明に係る電球ａは、
赤外線の放射が減少してフイラメント４…へ戻さ
れることから光効率（ｌｍ／ｗ）がｂのものに比
べて約7.5％向上することが確認されており、こ
のことは省電力効果につながることにもなり実用
上有役でもある。

以上詳述したこの発明は、バルブの表面に可視
光を透過し赤外線を反射する被膜を形成したもの
であり、このものはランプ点灯直後において上記
被膜で反射される赤外線が主として非発光部の昇
温を促し、フイラメントから非発光部への熱伝導
による熱損失を軽減し、もつてフイラメントが安
定温度に達する時間を短縮するから、光束立上が
り時間を短縮化する。したがつて複写速度の向上
を可能にする。またこのものはランプから放射さ
れる熱線が少くなるので、回転ドラムの光導電被
膜の熱的劣化を防止し、その他機器の昇温が少な
くなる。しかも、赤外線を反射する被膜は、酸化
チタン（TiO₂）と酸化硅素（SiO₂）とを交互に
多数層重層して形成したので、耐熱性に優れ、熱
衝撃に対しても強く、さらにはバルブを構成する
石英の熱膨脹率にも比較的近似しているので、早
期剥離が防止され、長寿命になるなどの効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はハ
ロゲン電球の側面図、第２図は第１図中部の拡
大した断面図、第３図は光束立上がり特性を示す
図である。 １……バルブ、４……フイラメント（発光部）、
５……短絡用接続棒（非発光部）、６……リング
アンカー、１０……赤外線反射被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透光性バルブの略管軸上に複数個の発光部と
   非発光部とを交互に配置し、かつこのバルブ内に
   ハロゲンガスを封入した複写機用ハロゲン電球に
   おいて、 上記バルブの表面に可視光を透過し赤外線を反
   射する被膜を形成し、この被膜は酸化チタン
   （TiO₂）と酸化硅素（SiO₂）とを交互に多数層重
   層して形成したことを特徴とする複写機用ハロゲ
   ン電球。