(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に第１電極と第２電極を対向配置させた長尺状の発光管よりなるフラッシュランプにおいて、
前記発光管内の中間部に第３電極が配設され、該第３電極は、共通する電極軸の両端に設けられた２つの電極頭部を備え、前記電極軸には、前記発光管の外部に突出する外部リードが接続されているとともに、前記電極頭部は隣り合う電極に対向する放電端部を有し、当該隣り合う電極間で個別かつ同時に閃光放電することを特徴とするフラッシュランプ。
【請求項２】
前記第３電極が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ。
【請求項３】
前記第３電極は、前記発光管に取り付けられた電極保持体によって保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフラッシュランプ。
【請求項４】
前記電極保持体には発光管内部空間を連通する貫通孔が穿設されていることを特徴とする請求項３に記載のフラッシュランプ。
【請求項５】
前記第３電極は、該第３電極に接続された外部リードによって支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフラッシュランプ。
【請求項６】
両端に第１電極と第２電極を対向配置させた長尺状の発光管よりなるフラッシュランプと、該フラッシュランプを内部に有する筐体と、を備えたフラッシュランプ発光装置において、
前記発光管内の中間部に第３電極が配設され、該第３電極は、共通する電極軸の両端に設けられた２つの電極頭部を備え、該電極頭部は隣り合う電極に対向する放電端部を有し、当該隣り合う電極間で個別かつ同時に閃光放電するとともに、前記前記電極軸には、前記発光管の外部に突出する外部リードが接続されており、前記第３電極が前記筐体に保持されていることを特徴とするフラッシュランプ発光装置。
【請求項７】
前記フラッシュランプの背面には、反射鏡が設けられ、前記第３電極は、当該反射鏡を介して筐体に保持されていることを特徴とする請求項６に記載のフラッシュランプ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はフラッシュランプ及びフラッシュランプ発光装置に関するものであり、特に、ガラス基板上の非晶質シリコン膜を多結晶化するために用いられるフラッシュランプ及びフラッシュランプ発光装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの用途において、薄膜トランジスタ製造時にガラス基板上の非晶質シリコン膜を多結晶化するために、フラッシュランプが用いられている。
例えば、特開２００３−２０９０５４号公報（特許文献１）には、液晶ディスプレイ用として、スイッチング素子に多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられており、これを作製する際に例えば非晶質シリコンに光を照射して多結晶化することが記載されており、その光源としてフラッシュランプを利用することが開示されている。
また、特開２００９−１６４０８０号公報（特許文献２）には、フラッシュランプの具体的な構成と、このフラッシュランプを発光させるための給電装置が開示されている。
【０００３】
ところで、ガラス基板上の非晶質シリコンを多結晶化するとき、その多結晶シリコンの層が厚いとガラス基板が反ってしまうという問題が生じることがある。
この多結晶シリコンの層の厚さは、フラッシュランプのパルス幅によって決まり、例えばパルス幅が長いと非晶質シリコンの深いところまで温度上昇してしまい、その結果、厚い多結晶シリコンの層が形成されてしまう。この多結晶シリコンの層が厚くなるとガラス基板が反ってしまうので、フラッシュランプのパルス幅は短いほうが好ましい。
【０００４】
一方で、ガラス基板は年々大型化しており、これに併せてフラッシュランプの長尺化が望まれているが、フラッシュランプを長尺にしてしまうと、パルス幅が伸びてしまい、その結果前述したように、ガラス基板に反りが生じてしまうという不具合が生じている。
【０００５】
このように、フラッシュランプを長尺化するとパルス幅が伸びてしまう理由としては、フラッシュランプの長尺化に伴って必然的に、電極間の発光長も長くなってしまい、その結果、ランプインピーダンスが増え、パルス幅が伸びてしまうことにある。
このようなパルス幅の伸びを抑制しつつ、必要エネルギーを維持しながら発光するためには、充電電圧を上げ、コンデンサ容量を下げる方向が考えられるが、時定数の制約と大きな充電電圧とが必要となり、これを実現しようとすると非常に大掛かりな装置となってしまい現実的ではなかった。
【０００６】
しかして、特許文献２でも開示されているように、フラッシュランプの一般的な構造が図８に示されており、フラッシュランプ３０は、発光管３１の両端に電極３２、３３を有し、該発光管３１に沿ってトリガ電極３４が配設され、該トリガ電極３４はトリガ回路３５に接続されている。
上記の構成において、その一具体例をあげると、両電極３２、３３の電極間距離が５００ｍｍであり、必要なエネルギーが１２００Ｊであって、そのパルス幅を０．１ｍｓ以下にしようとすると、インダクタンス容量はＬ＝１０μＨとなり、コンデンサ容量が７０μＦである場合、その充電電圧は、５．９ｋＶと極めて大きな電圧が必要になってしまい、あまり現実的ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０９０５４号公報
【特許文献２】特開２００９−１６４０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、両端に第１電極と第２電極が配置された長尺状の発光管よりなるフラッシュランプ及びフラッシュランプ発光装置において、フラッシュランプを長尺化しても、パルス幅の伸びを抑制しつつ、充電電圧を小さくすることができる構造のフラッシュランプ及びフラッシュランプ発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明に係るフラッシュランプは、両端に第１電極と第２電極を対向配置させた長尺状の発光管よりなるフラッシュランプにおいて、前記発光管内の中間部に第３電極が配設され、該第３電極は隣り合う電極に対向する放電端部を有し、当該隣り合う全ての電極間で個別かつ同時に閃光放電することを特徴とする。
また、前記第３電極が複数設けられていることを特徴とする。
また、前記第３電極は、共通する電極軸の両端に設けられた２つの電極頭部を備え、前記電極軸には、前記発光管の外部に突出する外部リードが接続されていることを特徴とする。
また、前記第３電極は１つの電極頭部を備えるとともに、該電極頭部の両端に放電端部を有し、当該電極頭部には前記発光管の外部に突出する外部リードが接続されていることを特徴とする。
また、前記第３電極は、前記発光管に取り付けられた電極保持体によって保持されていることを特徴とする。
また、前記電極保持体には発光管内部空間を連通する貫通孔が穿設されていることを特徴とする。
また、前記第３電極は、該第３電極に接続された外部リードによって支持されていることを特徴とする。
更には、両端に第１電極と第２電極を対向配置させた長尺状の発光管よりなるフラッシュランプと、該フラッシュランプを内部に有する筐体と、を備えたフラッシュランプ発光装置において、前記発光管内の中間部に第３電極が配設され、該第３電極は隣り合う電極に対向する放電端部を有し、当該隣り合う電極間で個別かつ同時に閃光放電するとともに、前記第３電極が前記筐体に保持されていることを特徴とする。
また、前記フラッシュランプの背面には、反射鏡が設けられ、前記第３電極は、当該反射鏡を介して筐体に保持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のフラッシュランプによれば、両端に第１電極と第２電極を対向配置させた長尺状の発光管内の中間部に第３電極が配設され、該第３電極は隣り合う電極に対向する放電端部を有し、当該隣り合う全ての電極間で個別かつ同時に閃光放電することにより、ランプの全長を長尺化しても、電極間距離を小さくしてパルス幅を小さくでき、充電電圧を小さくすることができるという効果を奏するものである。
また、前記第３電極を複数個設けることにより、隣接する電極間の距離は更に短くなり、電極間のインピーダンスを下げることができて、低い充電電圧であってもパルス幅が伸びることを抑制できる。
また、前記第３電極を保持する電極保持体に発光管内部空間を連通する貫通孔が穿設されていることにより、発光管内において、第１電極と第３電極との電極間、及び、第２電極と第３電極との電極間の、それぞれ個別の電極間におけるガス圧を均一にすることができ、第１電極と第３電極との電極間、及び、第２電極と第３電極との電極間のそれぞれの閃光放電のパルス幅を均一にすることができる。
更には、一般的に、フラッシュランプは、閃光放電時に放電による振動が生じることが知られており、その振動が大きい場合、フラッシュランプの固定が不安定になり、被照射物に向かって落下・破損することや、フラッシュランプと被照射物の位置関係が変わってしまって、所望の処理ができなくなってしまうことがあるが、本発明に係るフラッシュランプ発光装置においては、第３電極が筐体に固定されていることで、その振動を抑制することができて、これらの不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のフラッシュランプを備えた発光装置の概略図。
【図２】本発明のフラッシュランプの第３電極部分の拡大図。
【図３】本発明の第２の実施例。
【図４】本発明の第３の実施例。
【図５】本発明の第４の実施例。
【図６】本発明の第３電極を複数設けた例。
【図７】本発明のフラッシュランプを千鳥配置した例。
【図８】従来のフラッシュランプ発光装置。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明のフラッシュランプを配置したフラッシュランプ発光装置の概略図である。
フラッシュランプ１は長尺の発光管２の両端部に第１電極３と第２電極４とが配置されており、発光管２の内部の中間部には、第３電極５が設けられている。この発光管２は、石英ガラス（ＳｉＯ２）などのガラス部材や、サファイア（単結晶アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）など透光性セラミックスを用いることができる。
そして、このフラッシュランプ１においては、前記第１電極３と第３電極５間と、および、前記第２電極４と第３電極５の間で、それぞれ個別かつ同時に閃光放電するものである。
図２に前記第３電極５部分の詳細が示されていて、該第３電極５は、共通する電極軸６と、その両端に設けられた電極頭部７、８とからなる。これらの電極頭部７、８は、それぞれ第１電極３と対向する放電端部１０と、第２電極４と対向する放電端部１１とを有する。
【００１３】
前記発光管２内には、これに当接する電極保持体１２が封止材１３によって気密的に設けられており、前記電極軸６はこの電極保持体１２を貫通して支持されている。この電極保持体１２には貫通孔１４が穿設されていて、その両端の発光空間を連通している。
また、当該電極保持体１２は、例えばアルミナなどのセラミックス材料や、アルミニウムなどの金属材料が用いられ、前記封止材１３は、電極保持体１２がセラミックス材料の場合、例えばフリットガラスなどのガラス部材を用いることができ、電極保持体１２が金属材料の場合、ロウ材を用いることができ、このロウ材を採用する場合は、ロウ材と発光管との接合強度を高めるため、発光管２のロウ材が塗布される部分をあらかじめメタライズしておくことが好ましい。
【００１４】
前記電極軸６には外部リード１５が接続され、該外部リード１５は電極保持体１２を貫通して、発光管２の外部に延出している。
図１も参照して、このフラッシュランプ発光装置では、フラッシュランプ２の上方に配設された反射鏡２０が、反射鏡支持体２１、２１によって筐体２２に支持されている。この反射鏡２０の開口部２２にはボルト２３aとナット２３ｂとからなる固定部材２３が取り付けられている。
前記外部リード１５は、この固定部材２３を貫通して伸び、先端のネジ部にナット２４が螺合し、該ナット２４により給電線２５の先端の圧着端子２６が挟持されていて、前記外部リード１５には該圧着端子２６を介して図示しない給電装置から給電される。
【００１５】
図１を参照して、筐体２２の外部には、前記第１電極３と第３電極５間、および、第３電極５と第２電極４間を結ぶ配線中には、それぞれ第１コンデンサＡと第２コンデンサＢが配設されている。
上記構成において、第１〜３電極は、不図示の電源に接続され、例えば第１電極３及び第２電極４が高圧側、第３電極５が低圧側としてコンデンサＡ、Ｂに接続され、これらコンデンサＡ、Ｂに所定のエネルギーが蓄えられた状態で、第１〜３電極３、４、５をまたがって設けられる不図示のトリガによって、第１電極３と第３電極５の電極間、及び、第２電極４と第３電極５の電極間のそれぞれ個別の電極間に、同時に閃光放電が生じ、被照射物（ワーク）Ｗに対してフラッシュランプからの光を照射することができる。
ここにおいて、一般的に、フラッシュランプは、閃光放電時に放電による振動が生じることが知られているが、本発明に係るランプにおいては、第３電極５が反射鏡２０を介して筐体２２に固定されていることで、その振動を抑制することができる。
【００１６】
ところで、前記発光管２内には、キセノンガスなどの発光ガスが封入されているが、この種フラッシュランプにおいては、電極間におけるパルス幅は、発光ガスのガス圧によって変動する。
本発明においては、電極保持体１２に貫通孔１４が穿設されているので、該電極保持体１２の両側の放電空間はこの貫通孔１４によって連通され、そのガス圧を均一化することができる。図１の例でいえば、第１電極３と第３電極５間、および、第３電極５と第２電極４間の放電空間のガス圧を均一化でき、従って、各電極間の閃光放電のパルス幅を均一にすることができるものである。
【００１７】
また、本発明に係るフラッシュランプ装置においては、各電極への給電のためのコンデンサが必要になるが、コンデンサと高圧側の電極との距離が離れてしまうと、パルス幅が伸びてしまうという問題がある。
このため、図１においては、第１電極３及び第２電極４を高圧側の電極としたとき、該第１電極３と第３電極５との間での閃光放電のためのコンデンサＡと、第２電極４と第３電極５との間での閃光放電のためのコンデンサＢとを設け、各コンデンサは低圧側の第３電極５よりも高圧側の第１電極３及び第２電極４に近接させて配置される。
このように、各電極間に対応するコンデンサを個別に設け、その電極間における高圧側にコンデンサを近接させることにより、各電極間での閃光放電のパルス幅が伸びることを抑制できる。
【００１８】
上記実施例においては、電極保持体１２は、発光管２の内面に設けられているが、図３に示すものでは、発光管２の外面において当接されるようにしてもよい。即ち、電極保持体１２には、発光管２の外部に位置してフランジ１２ａが形成され、該フランジ１２ａが発光管２の外面に封止材１３によって密閉封止されている。その他の構成については図２の構成と同様である。
なお、前記図２、図３における電極保持体１２は、金属部材など電気伝導性を有する部材で構成することで、電極軸６と外部リード１５と直接接続することなく、両者を電気的に接続する機能を持たせることもできる。
【００１９】
上記の実施例では、いずれも電極保持体１２によって第３電極５を支持する構成としたが、図４では、該電極保持体１２を設けることなく、外部リード１５によって直接第３電極５を支持することもできる。即ち、外部リード１５が発光管２を貫通して、第３電極５の電極軸６に接続され、これを支持するものである。この場合、前記外部リード１５は、発光管２に封止材１３によって密閉封止される。
こうすることにより、電極保持体を別途用意する必要がなく、発光管２には、外部リード１５が貫通する１つの貫通孔を設けるだけでよい。
【００２０】
更には、第３電極５を１つの電極頭部のみで構成することもできる。
図５に示されるように、第３電極５は１つの電極頭部から構成され、その両端が放電端部１０、１１を構成し、それぞれ、第１電極３と第２電極４に対向配置される。これによれば、電極軸を省いたので、その分だけ電極の短尺化が図られる。
なお、その他の構成は図４の構成と同様である。
【００２１】
上記実施例では、第３電極５が１つのものを例示したが、図６に示すように、更に、発光管２が長尺化する場合には、複数の第３電極５、５を設けることもできる。その場合は、当然ながら、閃光放電は各隣接する電極間でなされ、即ち、第１電極３とこれに隣接する第３電極５間、第２電極４とこれに隣接する第３電極５間、及び、隣接する各第３電極間５において放電が生成されるものである。
【００２２】
また、大型のワークに対してフラッシュランプを配置する場合、図７に示すように、複数のフラッシュランプ１、１を千鳥状に配置して対応することができる。このとき、各隣接するランプ１では、第３電極５が同じ位置に横並びしないようにずらせて配設することが好適である。これにより、第３電極５下方での照度低下が重ならないようにできる。
なお、この実施例では、発光管２の材料としてサファイア（単結晶アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）などの透光性セラミックスを用いたものを示したが、この場合には、両端の封止部のバーナー加工が困難であることから、発光管２の端部にフリットガラスなどの封着剤２７を介したベース２８によって封止構造を形成すればよい。
【００２３】
以上説明したように、本発明に係るフラッシュランプおよびフラッシュランプ発光装置によれば、両端に電極を備えた発光管内部の中間部に第３電極を配設し、全ての隣り合う電極間で個別に且つ同時に閃光放電することにより、ランプの全長を長尺化しても、電極間距離を小さくしてパルス幅を小さくでき、充電電圧を小さくすることができるという効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００２４】
１          フラッシュランプ
２          発光管
３          第１電極
４          第２電極
５          第３電極
６          電極軸
７、８      電極頭部
１０、１１  放電端部
１２        電極保持体
１３        封止材
１４        貫通孔
１５        外部リード
２０        反射鏡
２１        反射鏡支持体
２２        筐体
２３        固定部材
２５        給電線
２６        圧着端子
２７        封着剤
２８        ベース
Ｗ          ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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