(57)【要約】【課題】  長時間の使用においても、３６５ｎｍ付近の波長域の光の強さを維持することが可能な紫外線硬化用のメタルハライドランプを提供すること。【解決手段】  両端を封止した石英ガラス製発光管内に一対の電極が対向配置され、該発光管内に希ガスと、ハロゲンと、水銀と、少なくとも鉄を封入したメタルハライドランプにおいて、前記電極は電極先端から略柱状に伸びる電極胴部と扁平な箔接合部を有し、該電極胴部は該電極先端の径より小径の部位を有してなり、該小径の部位の周囲に環状の石英ガラス製支持体が配置されていることを特徴とするメタルハライドランプとする。【選択図】  図２
2006134710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端を封止した石英ガラス製発光管内に一対の電極が対向配置され、該発光管内に希ガスと、ハロゲンと、水銀と、少なくとも鉄を封入したメタルハライドランプにおいて、
前記電極は電極先端から略柱状に伸びる電極胴部と扁平な箔接合部を有し、該電極胴部は該電極先端の径より小径の部位を有してなり、該小径の部位の周囲に環状の石英ガラス製支持体が配置されていることを特徴とするメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロングアーク型のメタルハライドランプに関し、特に印刷、電子部品の接着、液晶の貼り合わせ等の紫外線硬化用のメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子工業界や印刷業界においては、紫外線硬化型のインキや塗料や接着材を紫外線により硬化乾燥するために水銀ランプやメタルハライドランプが従来から使用されている。その中でも、水銀の輝線の１つである３６５ｎｍ近傍の波長域の光を、封入元素を工夫して高めたメタルハライドランプがある。例えば特開２００１−１５０６４号公報には沃化ガリウムと沃化鉄を発光管内に封入した、紫外線硬化型のインキや塗料を乾燥する用途の小型のメタルハライドランプが記載されている。また、特開平７−２４５０８１号公報には紫外線硬化用ランプとして石英ガラス製発光管内に水銀とアルゴンガスと鉄（Ｆｅ）と錫（Ｓｎ）のハロゲン化物を封入し、ランプ端部の封止部をモリブデン箔を使用して封止している、管入力１２ｋＷで負荷２４０Ｗ／ｃｍのランプが開示されている。近年では、このような大きな管入力のメタルハライドランプが液晶の貼り合わせ等の接着にも使用されはじめている。この種のランプは長尺の直管型の発光管を有し、その発光管の両端に一対の対向電極を有する、いわゆるロングアーク型のランプと称される。近時、照射対象の液晶が大面積化し、紫外線照射部の長さが長くなってきており、発光長は長くなってきている。
【０００３】
前記公報にあるメタルハライドランプは管入力１２ｋＷであるが、さらに高入力のランプ、例えば管入力１４ｋＷや管入力１７ｋＷという大入力のランプになると、大電流を流す必要から、モリブデン箔は複数になり、電極は大電流が流れるために発光管の管軸方向に細長く太い形状をしている。図３に従来から使用されていたランプの封止部付近の拡大図を示す。また、電極部分を取り出した図を図４に示す。電極１２´は電極先端１２´ａから略柱状に伸びる電極胴部１２´ｂと、封止部１１´側の端部にモリブデン箔と接合するために削りだされた扁平な箔接合部１２´ｃを具備している。
【０００４】
ランプの製作中に、電極１２´を支えながら石英ガラスを加熱成形することはむずかしく、図４に電極の拡大図を示すが、箔接合部１２´ｃに近い電極本体部分に環状の支持体２０´を配置している。この環状の支持体２０´は石英ガラス製であり、電極１２´はトリエーテッドタングステン製である。ランプの製作工程においては、発光管１０´内を減圧して封止部１１´を封止部１１´外部から加熱して収縮させる。その加熱の際に、電極１２´は熱膨張をするので電極径が広がり、石英ガラス製の環状の支持体２０´に電極が接触し、ランプの管軸中心に電極配置することになる。
【０００５】
石英ガラス製の環状の支持体２０´は、ランプ製作時の加熱で熱膨張するが、電極１２´に比べ膨張する長さは小さい。それゆえ、石英ガラス製の環状の支持体２０´はその中央に有する穴径はランプ製作時の電極１２´および支持体２０´のそれぞれの熱膨張を加味して設計される。
【０００６】
図７（ａ）には封止前のこの種の放電ランプの封止部近傍の構造を示し、図７（ｂ）には封止後の封止部近傍の構造を示す。図７（ａ）で容器内を減圧状態にして右側からバーナー５０で炙りながら左方向へ加熱してモリブデン箔１４´１５´と封止管１１０´を密着させていく。１７´はモリブデン箔１４´１５´の間に挟むガラス部材である。図７（ｂ）において、電極１２´を支える石英ガラス製の環状の支持体２０´のきわのところに空隙３０´が残る。そして、この空隙３０´を無くすように石英ガラス製の環状の支持体２０´のきわをバーナー５０でさらに炙り続けると発光管１０´側のランプ自体が変形して商品価値をなくしてしまうことになるため環状の支持体２０´きわのところの空隙３０´は残さざるを得ない。
【０００７】
本願発明者は、上述のように製作した、水銀や鉄を封入したメタルハライドランプにおいて、実使用でランプを点灯し、消灯するという過程を繰り返すうちに３６５ｎｍ付近の波長域の光の強さが減少していき、所期のランプ寿命にいたる前に必要な波長域の光が十分に得られなくなる、という現象を発見した。そして、その原因を鋭意研究して本発明を完成した。
【特許文献１】特開２００１−１５０６４号公報
【特許文献２】特開平７−２４５０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、長時間の使用においても、３６５ｎｍ付近の波長域の光の強さを維持することが可能な紫外線硬化用のメタルハライドランプを提供することにある。
【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、請求項1に記載の発明は、両端を封止した石英ガラス製発光管内に一対の電極が対向配置され、該発光管内に希ガスと、ハロゲンと、水銀と、少なくとも鉄を封入したメタルハライドランプにおいて、前記電極は電極先端から略柱状に伸びる電極胴部と扁平な箔接合部を有し、該電極胴部は該電極先端の径より小径の部位を有してなり、該小径の部位の周囲に環状の石英ガラス製支持体が配置されていることを特徴とするメタルハライドランプとするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極の先端径に比べて石英支持体で支持される電極胴部の径を小径にしたことで所期の寿命末期まで３６５ｎｍ付近の光量が十分に得られるメタルハライドランプを提供することが出来る。
【００１１】
ランプの実使用において、ランプを点灯し消灯するという過程というのは発光管や電極の温度が昇温降温を繰り返すということになる。ランプ点灯時は石英ガラス製の支持体と電極との間隙は電極の熱膨張により略塞がっているが、消灯時には電極の温度も下がり、収縮する。すると、石英ガラス製の支持体と電極の間隙が広がり、ランプに封入された鉄とハロゲンとから生成する、凝固点の高いハロゲン化鉄がその間隙を通り、温度の低い封止部側の空隙部に溜まって凝固する。そして、再点灯時には封止部側の空隙部の温度は十分にハロゲン化鉄の蒸発温度に達せず、発光空間に存在するハロゲン化鉄の量は減少する。その結果、ハロゲン化鉄は３６５ｎｍ付近に発光のピークを有しているので、その３６５ｎｍ付近の光量が大きく減じられることがわかった。
【００１２】
本発明においては、電極の先端径に比べて石英ガラス製の支持体に対応する電極の後部径を小径としたので、石英ガラス製の環状の支持体はその中央に有する穴径を小さくでき、すなわち開口部面積を小さく出来、支持体自体も小さいことから、環状の支持体の金属箔側のきわに形成される空隙の大きさが小さく出来る。すなわち、ハロゲン化鉄が、その空隙に入り込む量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に本願発明のメタルハライドランプの全体図を示し、図２に本願発明のメタルハライドランプの封止部近傍の拡大断面図を示す。図１において、メタルハライドランプ１は発光管１０の両端に封止部１１を備え、封止部１1内には、モリブデン箔１４，１５が電極１２と接続され、外部の給電導体（不図示）とつながっている。１８は給電線、１９はベースである。発光管は石英ガラス製で、内径２２．５ｍｍ、外径２６．１ｍｍ、発光長（電極間）は５００ｍｍである。
【００１４】
図２において、電極１２はタングステンに酸化トリウムを含有したトリエーテッドタングステン製である。電極１２の直径は３．５ｍｍ、電極１２の電極胴部１２ｂの発光管封止部側に位置する小径部１２Ｓの直径は２．５ｍｍである。石英ガラス製の環状の支持体２０の幅は２ｍｍ、内径２．６ｍｍ、外径５．８ｍｍである。つまり、ランプ消灯時の冷状態では環状の支持体２０と電極１２の小径部１２Ｓとの間の間隙４０は０．０２５ｍｍである。環状の支持体２０と電極１２の小径部１２Ｓとの間の間隙４０の隙間は面積で表すと０．００４ｃｍ２である。また、モリブデン箔は１４および１５で示した２枚である。
【００１５】
封入物は希ガスと、所定量のハロゲンと、水銀と、少なくとも鉄である。ランプの入力電力は１４ｋＷであり、発光長単位長さ当たりのランプ負荷は１４ｋＷ÷５０ｃｍで２８０Ｗ／ｃｍである。また。この図において記載がないが、電極コイルを初期の点灯性を良くするために電極先端を除いた電極胴部に具備することもある。図５には本発明のメタルハライドランプの発光スペクトル分布を示す。３６５ｎｍ近辺に強い発光ピークが集まっているのがわかる。
【００１６】
本発明の効果を確認すべく、従来のメタルハライドランプと本発明のメタルハライドランプで、３６５ｎｍの波長の紫外線照度を比較測定した。
【００１７】
従来のメタルハライドランプとしては、発光管は石英ガラス製で、内径２２．５ｍｍ、外径２６．１ｍｍ、発光長（電極間）は本発明のランプ同様に５００ｍｍのものを用意した。図３に従来のメタルハライドランプの封止部近傍の拡大断面図を示す。
電極１２´も本発明のランプ同様にトリエーテッドタングステン製である。電極１２´の径は、削りだされた箔接合部１２´ｃに至るきわまでの電極胴部１２´ｂで３．５ｍｍで一定であり、石英ガラス製の環状の支持体２０´の幅は２ｍｍ、内径３．６mm、外径６．４mmである。つまり、ランプ消灯時の冷状態では環状の支持体２０´と電極との間の間隙４０´の面積は０．００６ｃｍ２である。また、モリブデン箔１４´、１５´も本発明のランプ同様である。ランプの入力電力も本発明のランプ同様に１４ｋＷである。なお発光スペクトルは本発明のメタルハライドランプと同様に図５である。
【００１８】
本発明のランプおよび従来のランプも共に、発光長単位長さ当たりのランプ負荷を２８０Ｗ／ｃｍとして照射３０秒、スタンバイ３０秒というサイクルを繰り返して点灯した。
【００１９】
メタルハライドランプからの紫外線照度について、ランプ中心から５０ｃｍ離間した位置にセンサーヘッドを配置し３６５ｎｍの紫外線照度を測定し、点灯初期の照度を１００として照度の劣化をみた。図６を見て明らかなように、従来のメタルハライドランプは点灯開始後３５０時間経過に、もはや初期照度の６０％以下の照度になってしまったが、本発明のメタルハライドランプでは、８００時間を越えても初期照度の８０％程度を維持していた。
【００２０】
この結果から、本発明のメタルハライドランプでは、電極後部の径が小さいので昇温時の電極の膨張量の絶対値が減少し、石英ガラス製の環状の支持体の内周と電極外面との間に形成される間隙の総断面積が小さくなることで、鉄のハロゲン化物が間隙から電極後部の空洞への逃げ出し量が大きく減少することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願発明のメタルハライドランプの全体図を示す。
【図２】本願発明のメタルハライドランプの封止部付近の拡大断面図を示す。
【図３】従来のメタルハライドランプの封止部付近の拡大断面図を示す。
【図４】電極の拡大図を示す。
【図５】本願発明のメタルハライドランプの発光スペクトル図を示す。
【図６】３６５ｎｍの光出力で比較した本願発明ランプと従来のランプの比較図を示す。
【図７】封止前後のランプ封止部の近傍の様子を模式図的に示す。
【符号の説明】
【００２２】
１        メタルハライドランプ
１０、１０´      発光管
１１、１１´      封止部
１２、１２´      電極
１２ａ、１２´ａ      電極先端
１２ｂ、１２´ｂ      電極胴部
１２ｃ、１２´ｃ      箔接合部
１２Ｓ      小径部
１３、１３´      外部リード
１４、１４´      モリブデン箔
１５、１５´      モリブデン箔
１７、１７´      ガラス部材
１８    給電線
１９    ベース
２０、２０´      支持体
３０、３０´      空隙
４０、４０´      間隙
５０  バーナー
１１０´  封止管  
【図１】
2006134710.tif 000003
【図２】
2006134710.tif 000004
【図３】
2006134710.tif 000005
【図４】
2006134710.tif 000006
【図５】
2006134710.tif 000007
【図６】
2006134710.tif 000008
【図７】
2006134710.tif 000009