(57)【要約】【課題】蛍光体層がインピーダンスとして作用することによる電力ロスを低減する。【解決手段】蛍光体層３について、電極５ａの開口部４に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分を除去する。これによって、蛍光体層３の放電が集中する部分のインピーダンスを下げ、管電圧を抑える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のガラスバルブと、
前記ガラスバルブの全長と同程度の長さを有し、前記ガラスバルブの外周面に管軸方向に沿った光投射用の開口部を避けて配置された一対の電極と、
前記ガラスバルブの内周面に前記開口部を避けて形成され、前記電極の前記開口部に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分が除去された蛍光体層と、
前記ガラスバルブの内部に封入されたキセノンを含む希ガスと、
前記電極が配置されたガラスバルブの外周面に被着された透光性絶縁樹脂と、
を有することを特徴とする外部電極型蛍光ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体層は、一対の電極の双方について電極の端辺に対応する部分が除去されたことを特徴とする請求項１記載の外部電極型蛍光ランプ。
【請求項３】
前記蛍光体層の除去された部分は、径方向の幅が０．５〜４ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の外部電極型蛍光ランプ。
【請求項４】
前記蛍光体層の除去された部分は、略直線状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の外部電極型蛍光ランプ。
【請求項５】
前記蛍光体層の除去された部分は、前記ガラスバルブの管軸方向の長さに対して１／４以上の長さで除去されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の外部電極型蛍光ランプ。
【請求項６】
前記蛍光体層の除去された部分は、前記蛍光体層が残された部分と交互に配置されることを特徴とする請求項５記載の外部電極型蛍光ランプ。
【請求項７】
前記電極は、前記開口部に対向する側の端辺が凹凸状となっており、
前記蛍光体層は、当該電極の凸部に対応する部分が除去されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の外部電極型蛍光ランプ。
【請求項８】
前記蛍光体層の除去された部分に対応するガラスバルブの外周面に光反射性の樹脂が被着されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の外部電極型蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機の読み取り等に光源として用いられる外部電極型蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の外部電極型蛍光ランプは、管状のガラスバルブの内周面に管軸方向に沿った光放射用の開口部を残して蛍光体層を形成し、キセノンガスを主成分とした希ガスを一定の圧力で封入して両端を気密に封止し、ガラスバルブの外周面にガラスバルブとほぼ同程度の長さを有する一対の電極を対向して配置し、その外側に各電極を被膜するための絶縁性の高い透光性絶縁樹脂を被着した構成である（特許文献１参照）。
【０００３】
外部電極型蛍光ランプは、対向配置された１対の電極間に位置するガラスバルブや蛍光体層を介して充電放電を行う。外部電極型蛍光ランプの主な用途は、複写機などの読み取りの際等に用いられる光源であり、複写機等の高性能化に伴い、光源の高光束化・高効率化が求められている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１５８５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光体層はインピーダンスとしても作用するため、蛍光体層に起因して電力ロスが生じる。特に蛍光体層を厚くした場合には、この傾向が顕著になる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蛍光体層がインピーダンスとして作用することによる電力ロスを低減し得る外部電極型蛍光ランプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る外部電極型蛍光ランプは、管状のガラスバルブと、前記ガラスバルブの全長と同程度の長さを有し、前記ガラスバルブの外周面に管軸方向に沿った光投射用の開口部を避けて配置された一対の電極と、前記ガラスバルブの内周面に前記開口部を避けて形成され、前記電極の前記開口部に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分が除去された蛍光体層と、前記ガラスバルブの内部に封入されたキセノンを含む希ガスと、前記電極が配置されたガラスバルブの外周面に被着された透光性絶縁樹脂と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、蛍光体層について、電極の開口部に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分を除去したことで、蛍光体層の放電が集中する部分のインピーダンスを下げ、管電圧を抑えるようにしている。
【０００９】
前記蛍光体層は、一対の電極の双方について電極の端辺に対応する部分が除去されたことを特徴とする。
【００１０】
前記蛍光体層の除去された部分は、径方向の幅が０．５〜４ｍｍの範囲であることを特徴とする。
【００１１】
前記蛍光体層の除去された部分は、略直線状であることを特徴とする。
【００１２】
前記蛍光体層の除去された部分は、前記ガラスバルブの管軸方向の長さに対して１／４以上の長さで除去されたことを特徴とする。
【００１３】
前記蛍光体層の除去された部分は、前記蛍光体層が残された部分と交互に配置されることを特徴とする。
【００１４】
前記電極は、前記開口部に対向する側の端辺が凹凸状となっており、前記蛍光体層は、当該電極の凸部に対応する部分が除去されたことを特徴とする。
【００１５】
前記蛍光体層の除去された部分に対応するガラスバルブの外周面に光反射性の樹脂が被着されたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１の管軸方向の側面図および図２の径方向の断面図に示すように、本実施の形態における外部電極型蛍光ランプは、管状のガラスバルブ１の内周面に、管軸方向に沿った光投射用の開口部４を残して蛍光体層３が形成され、キセノンを主成分とする希ガス２が１３．３ｋＰａの圧力で気密に封入される。ガラスバルブ１の外周面には、ガラスバルブ１の全長とほぼ同程度の長さの一対の電極５ａ，５ｂが対向するように配置され、その外周面にガラスバルブ１の全長とほぼ同程度の長さの絶縁性の高い透光性絶縁樹脂６が電極５ａ，５ｂを被膜するために被着される。電極５ａ，５ｂには、電源給電を受けるための平板状の給電用端子８がそれぞれ接続される。
【００１８】
各部の寸法については、例えばガラスバルブ１は外径８ｍｍ、長さ２７０ｍｍとする。径方向断面からみた開口部４の開口角度は６５°とする。電極５ａ，５ｂの径方向の幅は７ｍｍとし、両電極は開口部４側の間隔を広く空け、開口部４の対向側の間隔を狭く空けるように配置される。電極５ａ，５ｂの材質は例えばアルミニウムとする。蛍光体層３の材料は、ＬａＰＯ４：Ｃｅ：，Ｔｂとし、層の厚さを約８０μｍとする。給電用端子８の材質は、例えばＣｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ａｇ，Ａｕといった導電性金属とする。
【００１９】
蛍光体層３は、電極５ａの開口部４に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分が幅２ｍｍで略直線的に除去された除去部分７を有する。外部電極型蛍光ランプでは、電極５ａ，５ｂ間で生じる放電は、電極５ａ，５ｂ間の最も近い部分に集中する傾向がある。本実施の形態の外部電極型蛍光ランプでは、電極５ａ，５ｂ間の距離が最も近づく電極５ａの開口部４に対向する側の端辺に着目し、この端辺に対応する蛍光体層３の部分を管軸方向に沿って除去した構成となっている。
【００２０】
次に、本実施の形態の効果を確認するために行った実験について説明する。電極５ａ，５ｂに周波数３０ｋＨｚの正弦高周波電圧を印加し、管電流は実行値で３８ｍＡｒｍｓとする。本実施の形態の外部電極型蛍光ランプ（以下「実施例」という）では、管電圧は実行値で１７００Ｖｒｍｓとなり、そのときの照度は３１８００ｌｘとなった。これに対し、蛍光体層３に除去部分を設けなかった外部電極型蛍光ランプ（以下「比較例」という）では、管電圧は１８００Ｖｒｍｓとなり、照度は３２０００ｌｘとなった。この結果から、実施例の電力は６．４６Ｗ、比較例の電力は６．８４Ｗとなる。効率換算すると、実施例の効率は４９２３１ｌｘ／Ｗ、比較例の効率は４６７８１ｌｘ／Ｗとなり、実施例では約５％の効率アップとなる。
【００２１】
続いて、本実施の形態の別の外部電極型蛍光ランプについて説明する。図３の断面図に示すように、本外部電極型蛍光ランプは、電極５ａ，５ｂの双方の開口部４に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分について、蛍光体層１３が管軸方向に略直線状に除去された除去部分１７ａ，１７ｂを有する構成である。その他、図１、図２と同一物については、同一の符号を付し、ここでは重複した説明は省略する。
【００２２】
蛍光体層の径方向の除去部分の幅（除去幅）については、広いほど電力のロスを低減できるが、その一方で広すぎると発光量が低減し、輝度の低下を招くことになる。このため、除去幅については最適な範囲を検討する必要がある。
【００２３】
図４の除去幅に対する光束の特性グラフに示すように、除去幅の合計が４ｍｍを超えたところから相対光束が急激に低下し始めることが確認された。除去幅の下限については、相対光束がほぼ１００％に近い０．０５ｍｍとすることが適切である。すなわち、除去幅の合計は、０．０５〜４ｍｍの範囲とすることが最適である。
【００２４】
したがって、本実施の形態によれば、蛍光体層３について、電極５ａの開口部４に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分を除去したことで、放電が集中する部分の蛍光体層３のインピーダンスが下がるので、管電圧を抑えることができ、電力ロスを低減することができる。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、電極５ａ，５ｂの双方の開口部４に対向する側の端辺に対応するそれぞれの部分について、蛍光体層１３を管軸方向に沿って除去したことで、蛍光体層１３の放電が集中する部分のインピーダンスをさらに下げることができ、電力を低減することができる。
【００２６】
［第２の実施の形態］
図５の管軸方向の側面図および図６の径方向の断面図に示すように、本実施の形態における外部電極型蛍光ランプは、電極５ａの開口部４に対向する側の管軸方向の端辺に対応する部分について、蛍光体層２３がガラスバルブ１の管軸方向の長さの１／４以上の範囲で除去された除去部分２７を有する構成である。図５では、除去された部分と残された部分が交互に配置された状態を示す。なお、その他、図１、図２と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態では、蛍光体層２３をガラスバルブ１の管軸方向の長さの１／４以上の範囲で除去したことで、除去されない部分が最大で３／４はあるので、蛍光体層を略直線的に完全に除去した場合に比較して明るい輝度を確保しつつ、電力ロスを低減する最低限の効果を得ることができる。
【００２８】
除去部分２７の軸方向の長さは、例えばガラスバルブ１の管軸方向の長さの１／２程度としてもよい。除去部分を長くすることによって、電力ロスをより低減することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、電極５ａの開口部４に対向する側の端辺に対応する部分について、蛍光体層２３を管軸方向に除去することとしたが、電極５ｂの開口部４に対向する側の端辺に対応する部分についても、同様に蛍光体層２３を管軸方向に沿って除去するようにしてもよい。この場合には、蛍光体層２３の放電が集中する部分のインピーダンスをさらに下げることができ、電力をさらに低減することができる。
【００３０】
［第３の実施の形態］
図７の管軸方向の側面図および図８の径方向の断面図に示すように、本実施の形態における外部電極型蛍光ランプは、ガラスバルブ１の外周面に対向配置された一対の電極３５ａ，３５ｂのうち、電極３５ａの開口部４に対向する側の管軸方向の端辺が凹凸状となっており、電極３５ａの凸部に対応する部分が除去された除去部分３７を蛍光体層３３が有する構成である。除去部分３７の管軸方向の長さは、ガラスバルブ１の管軸方向の約１／４程度である。なお、その他、図１、図２と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態では、電極３５ａの端辺を凹凸状としたことで、放電が凸部に集中するようにし、凸部に対応する蛍光体層３３の部分だけを除去するようにしたことで、電力ロスを効率的に低減でき、かつ蛍光体層３３の除去する長さが最小限で済むので明るい輝度を確保することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、電極３５ａの開口部４に対向する側の端辺を凹凸状としたが、電極３５ｂについても同様に端辺を凹凸状とし、電極３５ｂの凸部に対応する蛍光体層３３の部分を除去するようにしてもよい。この場合には、蛍光体層３３の放電が集中する部分のインピーダンスをさらに下げることができ、電力ロスをさらに低減することができる。
【００３３】
［第４の実施の形態］
図９の管軸方向の側面図および図１０の径方向の断面図に示すように、本実施の形態における外部電極型蛍光ランプは、蛍光体層の除去された部分に対応するガラスバルブ１の外周面に光反射性樹脂９が被着された構成である。図１０では、電極５ａ，５ｂの開口部４に対向する側の端辺に対応して蛍光体層３に略直線的に設けられた除去部分７ａ，７ｂを覆うように光反射性樹脂９がガラスバルブ１の外周面に被着された状態を示す。なお、その他、図１、図３と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態では、除去部分７ａ，７ｂに対応するガラスバルブ１の外周面に光反射性樹脂９を被着したことで、除去部分７ａ，７ｂからガラスバルブ１の外部への光の漏洩が防止されるので、光投射用の開口部４から全光量を出射することができ、輝度をより明るくすることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、図１、図３を用いて説明した外部電極型蛍光ランプの外周面に光反射性樹脂９を被着することとしたが、これに限られるものではない。光反射性樹脂９は、上記各実施の形態で説明した全ての外部電極型蛍光ランプについて被着することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る外部電極型蛍光ランプによれば、蛍光体層の放電が集中する部分のインピーダンスが下がるので、電力ロスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。
【図２】図１の外部電極型蛍光ランプのＡ−Ａ部の断面図である。
【図３】第１の実施の形態における別の外部電極型蛍光ランプの構成を示す断面図である。
【図４】蛍光体層の除去幅に対する相対光束の特性を示すグラフであり、横軸は径方向の除去幅の合計（ｍｍ）、縦軸は除去幅が０ｍｍのときの光束を１００％としたときの相対値（％）である。
【図５】第２の実施の形態における外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。
【図６】図５の外部電極型蛍光ランプのＢ−Ｂ部の断面図である。
【図７】第３の実施の形態における外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。
【図８】同図（ａ）は図７の外部電極型蛍光ランプのＣ−Ｃ部の断面図であり、同図（ｂ）は図７の外部電極型蛍光ランプのＤ−Ｄ部の断面図である。
【図９】第４の実施の形態における外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。
【図１０】図９の外部電極型蛍光ランプのＥ−Ｅ部の断面図である。
【符号の説明】
１…ガラスバルブ
２…希ガス
３，１３…蛍光体層
４…開口部
５ａ，５ｂ…電極
６…透光性絶縁樹脂
７ａ，７ｂ…除去部分
８…給電用端子
９…光反射性樹脂
１７ａ，１７ｂ…除去部分
２３，３３…蛍光体層
２７，３７…除去部分
３５ａ，３５ｂ…電極
【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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【図９】
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【図１０】
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