(57)【要約】【課題】本発明は、ランプ発光部の径を大きくしても、始動特性が低下しない新規なキセノンフラッシュランプを提供することを目的とする。【解決手段】このキセノンフラッシュランプは、陽極電極及び陰極電極が内封された管状の発光管と、前記発光管の外周面に沿って配置されたトリガー線とを有するキセノンフラッシュランプであって、前記陰極電極の先端付近に位置する前記発光管の一部に凹部が形成され、前記トリガー線の一部が該凹部内に敷設され該発光管を巻回している。【選択図】図２Ａ
2018129231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極電極及び陰極電極が内封された管状の発光管と、
前記発光管の外周面に沿って配置されたトリガー線とを有するキセノンフラッシュランプにおいて、
前記陰極電極の先端付近に位置する前記発光管の一部に凹部が形成され、前記トリガー線の一部が該凹部内に敷設され該発光管を巻回している、キセノンフラッシュランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、更に、
前記陽極電極の先端付近に位置する前記発光管の一部に凹部が形成され、前記トリガー線の一部が該凹部内に敷設され該発光管を巻回している、キセノンフラッシュランプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、
前記陰極電極は、大径部と、該大径部の先端断面に固着されたエミッタ部とから成る、キセノンフラッシュランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、
前記トリガー線は、各々、前記発光管の外周面を円周方向に延在する複数個のリング部ワイヤと、これらリング部ワイヤを相互に電気的に接続する連結部ワイヤとを有し、
少なくとも、前記リング部ワイヤの１つは、前記凹部内に敷設され前記発光管を巻回している、キセノンフラッシュランプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、
前記凹部は、前記発光管の断面で見て、該発光管の円周部の一部をほぼ直線状に変形させた円弧状である、キセノンフラッシュランプ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、
前記凹部は、前記発光管の断面で見て、該発光管の円周部の一部を凹ましたほぼＶ字状である、キセノンフラッシュランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス照射するために使用されるキセノンフラッシュランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
キセノンランプは、高輝度放電灯の一種であり、キセノンガス中の放電による発光を利用したランプである。キセノンフラッシュランプの主な用途として、紫外線を使った殺菌処理、ＵＶ硬化性樹脂の光硬化処理等に使用されている。
【０００３】
生産工場における光硬化処理工程では、被照射物の品質を維持したまま生産効率を上げるため、「強い発光を短時間照射」することが求められる。特に、強い発光を短時間照射することにより、熱に弱い被照射物に対しても加熱によるダメージを与えずに処理が可能となる。このため、近年、薄層基材に塗布されたインクを焼成する光焼成技術にも応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005-11781号「フラッシュランプ」（公開日：2005.01.13）出願人：ウシオ電機株式会社
【特許文献２】特開2005-19131号「閃光放電ランプ、閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置」（公開日：2005.01.20）出願人：ハリソン東芝ライティング株式会社（特許第4177720号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
「強い発光を短時間照射」するため、ランプの発光部の径を大きくしてインピーダンスを小さくし、短時間に大電流を流すことが考えられる。しかし、ランプ発光部の径を大きくした場合、ランプ発光部に沿って配置されている始動用トリガー線と電極との距離が拡がるため、始動特性が低下する。
【０００６】
これに対し、拡大したランプ発光部に合わせて電極放電部の径を大きくすることも考えられる。しかし、市販品の電極放電部を特別仕様の大きな径の電極放電部に代えることはコストアップにつながる。更に、大きな径の電極放電部を用いると、放電起点部分の面積も広くなって始動時に温まりにくくなる。この結果、いろいろな箇所が放電起点となり、放電時に電極部材の飛散が多くなり、ランプの黒化現象が発生した。
【０００７】
そこで、上記問題点に鑑みて、本発明は、ランプ発光部の径を大きくしても始動特性が低下しない新規なキセノンフラッシュランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るキセノンフラッシュランプは、その発明の一面において、陽極電極及び陰極電極が内封された管状の発光管と、前記発光管の外周面に沿って配置されたトリガー線とを有するキセノンフラッシュランプであって、前記陰極電極の先端付近に位置する前記発光管の一部に凹部が形成され、前記トリガー線の一部が該凹部内に敷設され該発光管を巻回している。
【０００９】
更に、上記キセノンフラッシュランプでは、更に、前記陽極電極の先端付近に位置する前記発光管の一部に凹部が形成され、前記トリガー線の一部が該凹部内に敷設され該発光管を巻回していてもよい。
【００１０】
更に、上記キセノンフラッシュランプでは、前記陰極電極は、大径部と、該大径部の先端断面に固着されたエミッタ部とから成っていてもよい。
【００１１】
更に、上記キセノンフラッシュランプでは、前記トリガー線は、各々、前記発光管の外周面を円周方向に延在する複数個のリング部ワイヤと、これらリング部ワイヤを相互に電気的に接続する連結部ワイヤとを有し、少なくとも、前記リング部ワイヤの１つは、前記凹部内に敷設され前記発光管を巻回していてもよい。。
【００１２】
更に、上記キセノンフラッシュランプでは  前記凹部は、前記発光管の断面で見て、該発光管の円周部の一部をほぼ直線状に変形させた円弧状であってよい。
【００１３】
更に、上記キセノンフラッシュランプでは  前記凹部は、前記発光管の断面で見て、該発光管の円周部の一部を凹ましたほぼＶ字状であってよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ランプ発光部の径を大きくしても始動特性が低下しない新規なキセノンフラッシュランプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、従来のキセノンフラッシュランプを説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプのトリガー線の形状を説明する図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプの陰極電極の形状を説明する図である。（ａ）は、図１Ａに示すＸ−Ｘ方向断面図であり、（ｂ）は、図１Ａに破線で示す矩形部分の拡大断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプの陽極電極の形状を説明する図である。（ａ）は、図１Ａに示すＹ−Ｙ方向断面図であり、（ｂ）は、図１Ａに破線で示す矩形部分の拡大断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施形態に係るキセノンフラッシュランプを説明する図である。ここで、（ａ）は実施例１であり、（ｂ）は実施例２である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態に係るキセノンフラッシュランプのトリガー線の形状を説明する図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示す本実施形態に係るキセノンフラッシュランプの陰極電極の形状を説明する図である。（ａ）は、図１Ａに示すＸ−Ｘ方向断面図であり、（ｂ）は、図１Ａに破線で示す矩形部分の拡大断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ａに示す本実施形態に係るキセノンフラッシュランプの陽極電極の形状を説明する図である。（ａ）は、図２Ａに示すＹ−Ｙ方向断面図であり、（ｂ）は、図２Ａに破線で示す矩形部分の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２Ａに示す本実施形態に係るキセノンフラッシュランプの点灯回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るキセノンフラッシュランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。
【００１７】
［キセノンフラッシュランプ］
図１Ａは、従来のキセノンフラッシュランプ１１０を説明する図である。これに対して、図２Ａは、本実施形態に係るキセノンフラッシュランプ１０（実施例１），２０（実施例２）を説明する図である。本実施形態に係るランプ１０，２０と従来のランプ１１０との相違は、主として、ランプ１０，２０の発光部の径がランプ１１０の径より大きいこと、これに伴う始動特性の低下を補償するため発光管形状を一部変形して、トリガー線の一部を陰極電極又は陰極電極及び陽極電極の両電極に接近させた構成にある。
【００１８】
最初に、両ランプに共通する事項に関して、図１Ａ及び図２Ａを参照しながら、まとめて説明する。なお、図２Ａに示すキセノンフラッシュランプ１０（実施例１）と２０（実施例２）の相違は、後に表１に示すように、陰極大径部及び陽極のサイズ、これに伴う発光部凹部の深さ、である。従って、本実施形態としては、キセノンフラッシュランプ１０（実施例１）を挙げて説明する。ここで、図１Ａの従来のランプ１１０の参照符号を最初に表示し、図２Ａの本実施形態に係るランプ１０の参照符号を（）内に表示する。
【００１９】
キセノンフラッシュランプ１１０（１０）は、希ガスのキセノンを封入した発光管１０２（２）の両端に、陽極電極１０４ａ（４ａ）と陰極電極１０４ｂ（４ｂ）とが対向して配置された構造となっている。発光管１０２（２）は、円筒形に成形された紫外線透過率の高い石英ガラスから成る。
【００２０】
図１Ｂは、図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプ１１０のトリガー線（「始動用補助電極」ともいう。）１０８の形状を説明する図である。同様に、図２Ｂは、図２Ａに示す本実施形態に係るキセノンフラッシュランプ１０のトリガー線８の形状を説明する図である。発光管１０２（２）の外周面に沿って、トリガー線１０８（８）が配置されている。トリガー線１０８（８）は、各々が発光管１０２（２）の外周面に密着しながら該発光管を取り囲む複数個のリング部ワイヤ１０８−１（８−１）と、発光管の軸線に沿って延在して複数個のリング部ワイヤ１０８−１（８−１）を連結する連結部ワイヤ１０８−２（８−２）とから成る。ランプ１０の発光部の径がランプ１１０の径より大きいため、ランプ１０のリング部ワイヤ８−１が、ランプ１１０のリング部ワイヤ１０８−１より大きな円形である。
【００２１】
陽極電極１０４ａ（４ａ）は、電極リード棒１０４ａ−１（４ａ−１）の先端部を円柱状に成形加工した陽極大径部１０４ａ−２（４ａ−２）を備えるタングステンロッドによって形成されている。
【００２２】
図１Ｃ（図２Ｃ）は、キセノンフラッシュランプ１１０（１０）の陰極電極１０４ｂ（４ｂ）の形状を説明する図である。（ａ）は、図１Ａ（図２Ａ）に示すＸ−Ｘ方向断面図であり、（ｂ）は、図１Ａ（図２Ａ）に破線で示す矩形部分の側面部分拡大断面図である。陰極側電極１０４ｂ（４ｂ）は、電極リード棒１０４ｂ−１（４ｂ−１）の先端部を円柱状に成形加工して陰極大径部１０４ｂ−２（４ｂ−２）とし、この陰極大径部の端部上面に電子放出性物質から成る円柱状の焼結体（「エミッタ部」ともいう。）１０４ｂ−３（４ｂ−３）が固着されたタングステンロッドによって形成されている。エミッタ部１０４ｂ−３（４ｂ−３）の先端周囲にリング部ワイヤ８−１が位置決めされている。
【００２３】
ここで、本実施形態に係るランプ１０と従来のランプ１１０とを比較すると、次の相違点がある。
(1)ランプ１０の陰極大径部４ｂ−２は、ランプ１１０の陰極大径部１０４ｂ−２より管径が太い。
(2)ランプ１１０の発光管１０２は、直管形状であるが、ランプ１０の発光管２は、一部に、凹部６ａ，６ｂが形成されている。これら凹部６ｂ，６ａ内に、トリガー線８の一部が延在している。
これら相違点に関しては、後で詳しく説明する。
【００２４】
表１は、従来のランプ１１０及び本実施形態に係るランプ１０の仕様である。
【００２５】
【表１】
2018129231.tif 000003
【００２６】
［本実施形態の特徴］
（発光管の形状）
次に、図２Ａに示す本実施形態に係るキセノンフラッシュランプ１０に関し、図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプ１１０と比較しながら、相違点に基づく本実施形態の特徴を説明する。
【００２７】
図１Ａに示すように、従来のキセノンフラッシュランプ１１０の発光管１０２は、全長に亘って同じ管径の直管形状である。
【００２８】
これに対して、図２Ａに示すように、本実施形態に係るキセノンフラッシュランプ１０の発光管２は、陰極電極４ｂの先端部付近に凹部６ｂが形成され、陽極電極４ａの先端部付近に凹部６ａが形成されている。凹部６ａ，６ｂ内に、トリガー線８のリング部８-１の一部が発光管２に巻回している。このため、図２Ｂに示すように、トリガー線８の両端にあるリング部８-１は、一部が凹部６ａ，６ｂを使って発光管２の外周に巻き付けられている。
【００２９】
なお、陰極電極４ｂの先端部付近に凹部６ｂは、必須である。これに対して、陽極電極４ａの先端部付近に凹部６ａは、任意であることを承知されたい。
【００３０】
凹部６ａ，６ｂの形状は、例えば、次のいずれであってもよい。(1)発光管２の断面で見て、発光管の円周部の一部をほぼ直線状に変形させた円弧状凹部、(2) 発光管２の断面で見て、発光管の円周部の一部を凹ましたほぼＶ字状凹部。
【００３１】
凹部６ａ，６ｂの形成方法は、例えば、次のいずれであってもよい。第1の方法として、(1)発光管の凹部形成箇所をバーナで加熱し、(2)専用の治具（例えば、焼きごて）を押し当てて、凹部の形状に成形し、(3)形状を維持したまま冷却する。第２の方法として、発光管を1本バーナで加熱し、凹部を形成する。
【００３２】
発光管２に対するトリガー線８の巻き付け方法は、例えば、次のいずれであってもよい。第1の方法として、凹部６ａ，６ｂ内でトリガー線８の連結部ワイヤ８−２を発光管の外周を取り巻くように撚って固定する。第２の方法として、予め、凹部６ａ，６ｂの形状に合わせてリング部ワイヤ８−１を成形し、凹部６ａ，６ｂ内に敷設して発光管の外周を巻回し、発光管２の外周でこのリング部ワイヤ８−１の一部を撚って、連結部ワイヤ８−２を押さえつけるように固定する。
【００３３】
「強い発光を短時間照射」を実現するため、発光管２の径を大きくした結果、陰極電極４ｂでは、エミッタ部４ｂ−３とトリガー線８との距離が拡大し、ランプの始動特性が低下した。これを補償するため、発光管２に凹部６ｂを形成してトリガー線８の一部を凹部６ｂ内に延在させてエミッタ部４ｂ−３に近づけることにより、距離を縮めている。陽極電極４ａに関しても同様である。
【００３４】
トリガー線８の一部を凹部６ａ，６ｂに係止することにより、トリガー線８のランプ軸線方向のズレを防止する効果も有る。
【００３５】
（凹部に関する検討）
先ず、陰極電極４ｂの先端部付近に形成される発光管２の凹部６ｂに関して検討する。目標となるのは、図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプ１１０におけるエミッタ部４ｂ−３とトリガー線８との間隙Ｘである。キセノンフラッシュランプ１１０では、始動特性に問題は無かったからである。表１及び図１Ｃを参照すると、間隙Ｘは、Ｘ＝(発光部の外径Dout-エミッタ部径De)×0.5=(10-6)×0.5=2.0 [mm]であった。
【００３６】
図２Ａ（ａ）に示す本実施形態の実施例1のキセノンフラッシュランプ１０では、発光管２の径を大きくした結果、間隙Ｘは、Ｘ＝(発光部の外径Dout-エミッタ部径De)×0.5=(16-6)×0.5=5.0[mm]に拡大している。従って、凹部６bを形成し、トリガー線８の一部をランプ軸線に垂直面で軸線方向に3.0[mm]だけ近づけることが必要である。即ち、凹部６ｂが円弧状凹部及びＶ字状凹部のいずれの場合も、発光管２の外周面の一部を3.0[mm]だけランプ軸線方向に近づくように凹ますことにより、外周面に位置するトリガー線８の一部が3.0[mm]だけエミッタ部４ｂ−３に近づく。
【００３７】
発光管２の凹部６ｂがエミッタ部４ｂ−３に接触すると、放電時の熱伝導により発光管の破損を招くおそれがある。これを避けるため、本発明者等の経験によれば、発光管２の凹部６ｂとエミッタ部４ｂ−３との間隙として、0.5[mm]が必要である。これに発光管の肉厚ｔ=1.0[mm]を考慮すると、拡大した間隙Ｘ=5.0[mm]を1.5[mm]まで減縮することが可能であり、凹部６ｂの最大凹み量は3.5[mm]となる。
【００３８】
凹部６ｂの最小凹み量に関しては、次のような推定が可能である。本発明は、エミッタ部４ｂ−３とトリガー線８との間隙Ｘを縮めるため、凹部６ｂを形成して、トリガー線８の一部をエミッタ部４ｂ−３に接近させている。本出願人は、別途、特願2017-022139（出願日：2017年2月9日）により、エミッタ部４ｂ−３をランプ軸線から偏位させてトリガー線８の一部に接近させることにより間隙Ｘを縮める発明を出願している。ランプの仕様は、凹部の有無の相違以外は、本願のランプと同じである。この出願によれば、間隙Ｘと始動可能な電圧との関係は、表２に示す通りである。
【００３９】
【表２】
2018129231.tif 000004
【００４０】
即ち、間隙Ｘ＝4.0[mm]までは、始動特性の低下は見られない。発光管２の径を大きくした結果、拡大した間隙Ｘ=5.0[mm]を4.0[mm]まで減縮すると始動特性を維持することが出来るので、凹部６ｂの最小凹み量は1.0[mm]となる。以上により、凹み量は、1.0〜3.5[mm]の範囲内であり、好ましくは、3.0[mm]となる。
【００４１】
図２Ａ（ｂ）に示す本実施形態の実施例２のキセノンフラッシュランプ２０に関しても、発光部の外径Dout及びエミッタ部径Deは実施例１と同じなので、凹部６ｂの凹み量の議論は、凹部６ａの凹み量と同じである.
次に、陽極電極４ａの先端部付近に形成される発光管２の凹部６ａに関して検討する。放電開始のメカニズムから、陽極電極４ａとトリガー線８との間隙Ｙは、間隙Ｘに比較すれば重要度は低い。図１Ａに示す従来のキセノンフラッシュランプ１１０の間隙Ｙは、表１及び図１Ｃを参照すると、Ｙ＝(発光部の外径Dout-陽極の径Da)×0.5=(10-7.5)×0.5=1.25[mm]であった。
【００４２】
図２Ａ（ａ）及び表１に示す本実施形態の実施例１のキセノンフラッシュランプ１０では、発光管２の径を大きくしている。この結果、図２Ｄ（ａ）に示すように、間隙Ｙは、Y=(Dout-Da)×0.5=(16-11)×0.5=2.5[mm]に拡大している。従って、凹部６aを形成し、トリガー線８の一部をランプ軸線に垂直面で軸線方向に1.25 [mm]だけ移動することが必要である。発光管２の外周面の一部を1.25 [mm]だけランプ軸線方向に近づくように凹ますことにより、外周面に位置するトリガー線８の一部が1.25 [mm]だけ陽極電極４ａに近づく。
【００４３】
図２Ａ（ｂ）及び表１に示す本実施形態の実施例２のキセノンフラッシュランプ２０では、上記の図２Ｄ（ａ）と同様に、間隙Ｙは、
Y=(Dout-Da)×0.5=(16-7.5)×0.5=4.25 [mm]に拡大している。従って、凹部６aを形成し、トリガー線８の一部をランプ軸線に垂直面で軸線方向に3.0 [mm]だけ移動することが必要である。発光管２の外周面の一部を3.0 [mm]だけランプ軸線方向に近づくように凹ますことにより、外周面に位置するトリガー線８の一部が3.0 [mm]だけ陽極電極４ａに近づく。間隙Ｙは、間隙Ｘに比較して重要度は低いため、最大凹み量及び最小凹み量の検討は省略する。
【００４４】
（点灯回路）
図４は、図２Ａに示すキセノンフラッシュランプ１０の点灯回路３０の一例を説明する図である。ここで、符号１０はランプであり、符号８はトリガー線である。点灯回路３０は、商用交流電源２２と、これを昇圧し整流する充電用高圧電源回路２４と、この出力を蓄電する充放電用コンデンサ２６と、波形調整用コイル２８とを備えている。更に、始動用外部トリガー発生回路３２と、トリガーパルスを昇圧してトリガー線８に送るパルス昇圧トランス３４とを備えている。
【００４５】
［代替手段・変形例等］
以上、本実施形態に係るキセノンフラッシュランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を何等制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易に成し得る追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。
当業者が、本実施形態に対して容易に成し得る追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。
【００４６】
例えば、本実施形態は、ランプ発光部のインピーダンスを下げるため発光部の径を大きくした結果、トリガー線とエミッタ部との間隙が拡大したことにより始動特性が低下した課題を解決したものである。しかし、発光管に凹部を設けてトリガー線を敷設して陰極電極や陽極電極に対して接近させて始動特性を改善することは、従来のキセノンフラッシュランプに対しても有効であることは自明である。即ち、発光管の径の大小に拘わらず、発光管に凹部を設けてトリガー線に接近させることは始動特性改善に有効な手段である。
本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【符号の説明】
【００４７】
２：発光管、  ４ａ：陽極電極、  ４ａ−１：陽極電極リード棒、４ａ−２：陽極大径部、  ４ｂ：陰極電極、  ４ｂ−１：陰極電極リード棒  、４ｂ−２：陰極大径部、  ４ｂ−３：エミッタ部、電子放出物質から成る焼結体、  ６ａ，６ｂ：凹部、  ８：始動用補助電極，トリガー線、  ８−１：リング部ワイヤ、  ８−２：連結部ワイヤ、  １０：キセノンフラッシュランプ，ランプ、  ２０：キセノンフラッシュランプ，ランプ、  ２２：商用交流電源、  ２４：充電用高圧電源回路、  ２６：充放電用コンデンサ、  ２８：波形調整用コイル、  ３０：点灯回路、  ３２：始動用外部トリガー発生回路、  ３４：パルス昇圧トランス、  １１０：キセノンフラッシュランプ，ランプ、  １０２：発光管、  １０４ａ：陽極電極、  １０４ｂ：陰極電極、  １０４ｂ−１：陰極電極リード棒、  １０４ｂ−２：陰極大径部、  １０４ｂ−３：エミッタ部、電子放出物質から成る焼結体、  １０８：始動用補助電極，トリガー線、  １０８−１：リング部ワイヤ、  １０８−２：連結部ワイヤ、
【図１Ａ】
2018129231.tif 000005
【図１Ｂ】
2018129231.tif 000006
【図１Ｃ】
2018129231.tif 000007
【図１Ｄ】
2018129231.tif 000008
【図２Ａ】
2018129231.tif 000009
【図２Ｂ】
2018129231.tif 000010
【図２Ｃ】
2018129231.tif 000011
【図２Ｄ】
2018129231.tif 000012
【図３】
2018129231.tif 000013