JP5076816B2 - フラッシュランプ - Google Patents

Description

本発明はフラッシュランプに関し、特に、例えば、光ディスク（ＤＶＤ）の製造において、２枚のディスクピースの接着用の光硬化性樹脂の硬化処理に好適に用いられるフラッシュランプに関する。

現在、例えば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）の製作におけるディスクピースの貼り合わせ工程において、一方または両方に情報記録膜が形成された２枚のディスクピースの間に塗布された接着用の光硬化性樹脂に、ディスクピースを介して光を照射することにより光硬化性樹脂を硬化させて、これにより、２枚のディスクピースを貼り合わせることが行われている。

このような処理に用いられる光源においては、光硬化性樹脂を硬化させるための十分な光が、ディスクピースに形成された例えばアルミニウムなどの金属蒸着膜よりなる情報記録膜を通過するよう、強度の高い光を照射することができるものであること、および、ディスクピースの基材が例えばポリカーボネイトといった樹脂よりなり、熱による変形を生じやすいものであるため、ディスクピースの加熱による変形を生じさせることないものであることが必要とされている。
従って、光源としては、瞬時に非常に強度の高い光、例えば紫外線を放射することができ、しかも、熱輻射の少ないフラッシュランプが好適に用いられている。

このようなフラッシュランプやフラッシュランプを用いた光照射装置としては、これまでに種々の構成のものが提案されている（特許文献１〜３参照）。

図７は、従来におけるフラッシュランプの一例における構成を概略的に示す平面図、図８は、図７に示すフラッシュランプの一部を破断した状態で示す側面図である。
このフラッシュランプ３０は、同一平面上においてうずまき形状をなすように成形された発光部３２と、当該発光部３２の両端のそれぞれに連続する端部領域が、発光部３２を含む平面に対して垂直方向に屈曲されて構成された脚部３３とを有し、内部に放電空間Ｓ１を有する発光管３１を備えている。
発光管３１の脚部３３の内部には、例えばバリウムアルミネートをエミッタ物質として微量に含んだモリブデンにより構成された電極４０が配置されると共に、当該電極４０を先端に有する電極棒４１が脚部３３の管軸に沿って伸び、発光管３１の外端面から外方に突出して伸びるよう配設されており、発光管３１の端部において気密に溶着されて封止部３４が形成されている。

このフラッシュランプ３０においては、発光管３１における、電極の後方側の空間内には、不純ガスを吸着して発光管３１の内部のガスを清浄な状態に維持する機能を有するゲッタ４６が配置されている。
ゲッタ４６は、電極棒の外周面上に固定されたゲッタカプセル４５に担持されていた蒸発型のゲッタ材がランプの製造段階において加熱されることにより蒸発し、これにより、発光管３１の内面に蒸着されて清浄な蒸着面を形成する状態で膜状に設けられて構成されている。この蒸発型ゲッタ材によるゲッタ４６は、表面積が大きく、ゲッタ４６の作用の効率が良好であるという特徴を有する。

而して、光硬化性樹脂の硬化処理に用いられるフラッシュランプにおいては、以下に示す理由から、電極を、他の用途に用いられるものに比して熱容量の小さいものとして構成する必要がある。

ディスク要素の貼り合わせ工程においては、フラッシュランプは、例えば図９に示すように、先行するワークに係る接着用の光硬化性樹脂の硬化処理が、例えば１秒間の間で１０回の閃光発光を連続的に行う条件で行われた後、後続のワークに係る接着用の光硬化性樹脂の硬化処理が行われる時点、具体的には、後続のワークがセットされる時点までの時間の間、例えば１．２秒間の間は、休止状態とされる。
このように、ディスク要素の貼り合わせに用いられる場合には、フラッシュランプは、連続的にパルス発生するのではなく、休止期間を有する状態で用いられることから、電極が休止期間の間に冷却されるため、休止後の１回目ないしは２回目の閃光発光においては、電極の温度が不十分な状態で行われることとなり電極の消耗が激しくなる。その結果、ランプの寿命が近くなると、ミス発光が生じやすくなると共に、発光管が黒化して発光ヌケが生じる、という問題が生ずる。例えば、ミス発光は、１０回パルスのうち４回パルスという高い頻度で生じるようになる。
従って、ランプの始動性を良くするために、電極を熱容量の小さいもの、例えば直径がφ３．５ｍｍという小さなものとすることにより、電極が早期に温まるよう構成することが必要とされる。

特表２００２−５２８８４６号公報 特開２００１−１８５０８８号公報 特開平０９−１９３２４９号公報

しかしながら、上記のように、電極の径を小さく構成した場合には、電極と発光管の内壁との隙間が過大となり、フラッシュランプの放電により生成される放電プラズマが電極の側部を通過して、電極の後方側に位置されるゲッタが配置された空間領域にまで及ぶことになる結果、ゲッタが加熱されてゲッタの機能を低下させることになる。
また、電極のスパッタと共に、ゲッタ物質が放電により生成される放電プラズマにさらされることによりゲッタ物質からもスパッタが発生して、発光管の発光部領域が早期に黒化する、という事態に至る。
これに対して、電極を小さくすることに伴って電極が位置される発光管の脚部の管径も小さく構成すると、蒸発型のゲッタ材の蒸着面積が稼げなくなるため、所期のゲッタの機能が得られなくなる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、蒸発型のゲッタ材が蒸着されて膜状に構成されたゲッタを備えたフラッシュランプにおいて、十分な大きさのゲッタの蒸着領域が確保された構成のものでありながら、放電プラズマがゲッタが配置された空間に到達することがなく、従って、所期のゲッタの機能を確実に得ることができ、しかも、発光管の黒化が生ずることを防止することのできるフラッシュランプを提供することを目的とする。

本発明のフラッシュランプは、内部に放電空間を有する石英ガラスよりなる発光管を備え、当該発光管の内部における両端部に一対の電極が配置されると共に、電極の後方に位置される発光管の内面に、蒸発型のゲッタ材の蒸着膜からなるゲッタが設けられてなるフラッシュランプであって、
前記発光管には、ゲッタが設けられた空間と放電空間との間に、前記発光管の内周面と電極の外周面との間の環状の空隙による狭隘部が形成されていることを特徴とする。

本発明のフラッシュランプにおいては狭隘部が電極の周囲に位置される箇所に形成されていることが好ましい。
本発明のフラッシュランプは、閃光発光が所定回数連続して行われる点灯動作が間欠的に行われるよう用いられる場合に有用なものとなる。

本発明のフラッシュランプによれば、発光管における、ゲッタが配置された空間と放電空間との間の位置に、狭隘部が形成されていることにより、蒸発型のゲッタ材の十分な大きさの蒸着領域が確保された構成のものでありながら、電極の外周面と発光管の内周面との間の空隙を可及的に小さくされたものとして構成することができて放電空間内で生成された放電プラズマがゲッタが配置された空間内に入ることを防止することができるので、ゲッタのスパッタが生ずることを確実に防止することができ、従って、所期のゲッタの機能を確実に得ることができると共に、ゲッタがスパッタされることに起因して発光部領域が早期に黒化する、という問題が生ずることを確実に防止することができる。

また、電極の外周面と発光管の内周面との間の離間距離が小さいことにより、放電プラズマが電極の後方部分に及ばず、放電が電極先端に集約されて発生されるので、電極の先端部が効率よく加熱される結果、休止後の温度上昇が速くなって優れたランプ始動性を長期間の間にわたって維持することができ、しかも、電極がスパッタされることも軽減されるため、これに起因した発光部領域の黒化をも抑制することができる。
従って、閃光発光が所定回数連続して行われる点灯動作が間欠的に行われるよう用いられる場合に、極めて有用なものとなる。

図１は、本発明のフラッシュランプの一例における構成を示す斜視図、図２は、図１に示すフラッシュランプの、一部を破断した状態で示す側面図、図３は、図２において破線で囲まれた領域の構成を示す拡大断面図である。
このフラッシュランプ１０は、例えばＤＶＤ製造における２枚の円板状ディスクピースの貼り合わせ工程において接着用の光硬化性樹脂の硬化処理に好適に用いられるものであって、円筒状の発光管形成材料が同一平面上においてうずまき形状をなすように成形された発光部１２と、当該発光部１２の両端のそれぞれに連続する端部領域が、発光部１２を含む平面に対して垂直方向に屈曲されて構成された脚部１３とを有し、内部に放電空間Ｓ１を有する石英ガラスよりなる発光管１１を備えている。
発光管１１の内部には、希ガスであるキセノン、クリプトンおよびアルゴンのうちの１種あるいは２種以上が封入されており、例えば２００〜１１００ｎｍの波長領域の光が放射される。

発光管１１の脚部１３は、発光部領域の内縁側位置と外縁側位置とのそれぞれに位置されており、各々の脚部１３の内部には、例えばバリウムアルミネートをエミッタ物質として微量に含んだモリブデンにより構成された略円柱状の電極２０が配置されると共に、当該電極２０を先端に有する電極棒２１が脚部１３の管軸に沿って伸び、発光管１１の外端面から外方に突出して伸びるよう配設されており、発光管１１の端部において気密に溶着されて、いわゆるロッドシール構造の封止部１４が形成されている。ここに、電極２０の直径は、例えばφ３〜φ４ｍｍとされている。

発光管１１における電極２０の後方側、すなわち、封止部１４側の空間内には、蒸発型のゲッタ材を担持する、例えばニッケルよりなるリング状のゲッタカプセル２５が電極棒２１の外周面上に固定されて配置されていると共に、このゲッタカプセル２５の周囲における発光管１１の内面に、ゲッタ材が蒸着によって膜状に構成された蒸着膜からなるゲッタ２６が設けられている。ここに、ゲッタ材としては、例えばバリウムなどを例示することができる。

而して、上記構成のフラッシュランプ１０においては、発光管１１における、ゲッタ２６が設けられると共にゲッタカプセル２５が配置された空間（以下、「ゲッタ配置空間」という。）Ｓ２と、放電空間Ｓ１との間の位置に、狭隘部が形成されている。
このフラッシュランプ１０においては、電極２０の周囲に位置される箇所、具体的には、電極２０の軸方向長さ部分に相当する箇所において、放電開始を妨げないよう電極２０の先端面の全体が露出された状態で、発光管１１の管径が小さく縮径されて縮径部１８が形成されることにより狭隘部が形成されている。
縮径部１８（狭隘部）は、発光管１１の内周面と電極２０の外周面との間に形成される環状空隙の大きさが、例えば１〜２ｍｍとなる状態で形成されていることが好ましい。

このフラッシュランプ１０は、上述したように、例えばＤＶＤ製造における２枚の円板状ディスクピースの貼り合わせ工程において接着用の光硬化性樹脂の硬化処理に好適に用いられ、このような硬化処理においては、フラッシュランプ１０が、連続的な所定回数の閃光発光を１サイクルとする点灯動作が間欠的に行われて、用いられる（図９参照）。なお、フラッシュランプ１０の、例えばパルス幅や電流密度等の点灯条件、および、休止期間の長さは、目的に応じて適宜に変更することができる。

而して、上記構成のフラッシュランプ１０によれば、基本的には、上記のような点灯方法で用いられる場合であっても、電極２０がその直径が比較的小さくされて熱容量が小さいものとして構成されていることにより、電極２０が温まりやすい（電極温度の上昇速度が速くなる）ので、優れたランプの始動性を長期間の間にわたって維持することができ、再点灯時の電極２０の消耗が少なくてランプ寿命末期のミス発光の発生頻度を少なくすることができる。
しかも、発光管１１のゲッタ配置空間Ｓ２と放電空間Ｓ１との間の位置に縮径部１８が形成されることにより狭隘部が形成されていることにより、ゲッタ材の十分な大きさの蒸着領域が確保された構成とされたものでありながら、発光管１１が直管状のものであれば電極２０を小さく構成することに伴って大きくなる電極２０の外周面と発光管１１の内周面との間の環状空隙が、可及的に小さくされたものとして構成することができて放電空間Ｓ１内で生成された放電プラズマがゲッタ配置空間Ｓ２内に入ることを防止することができるので、ゲッタ２６およびゲッタカプセル２５のスパッタが生ずることを確実に防止することができ、従って、所期のゲッタ２６の機能（不純ガスの吸着能力）を確実に得ることができると共に、ゲッタ２６のスパッタに起因して発光部領域が早期に黒化する、という問題が生ずることを確実に防止することができる。

また、電極２０の外周面と発光管１１の内周面との間の離間距離が小さいことにより、放電プラズマが電極２０の後方部分に及ばず、放電が放電空間Ｓ１に露出された電極２０の先端に集約されて発生されるので、電極２０の先端部が効率よく加熱される結果、休止後の温度上昇が速くなって優れたランプ始動性を長期間の間にわたって維持することができる。このように電極２０の先端部がよく加熱される結果、電極２０からのスパッタの発生も軽減されるようになり、電極２０のスパッタに起因した発光部領域の黒化をも抑制することができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例を示す。
＜実験例１＞
図１〜図３に示す構成に従って、本発明に係るフラッシュランプを作製すると共に、発光管が狭隘部を有さないものであることの他は同一構成を有する比較用のフラッシュランプを作製した。
〔フラッシュランプ構成〕
発光管：発光部；外径φ１０．５ｍｍ，内径φ８．５ｍｍ、脚部；外径φ１０．５ｍｍ，内径φ８．５ｍｍ、狭隘部（縮径部）；外径φ８ｍｍ，内径φ６ｍｍ，全長５ｍｍ、
封入ガス（希ガス）：キセノン、封入圧（静圧）；４０ｋＰａ
電極；外径φ３．５ｍｍ、全長５ｍｍ、材質；主材料Ｍｏ（モリブデン）、
ゲッタ材：バリウム、
ゲッタカプセル：材質；ニッケル，形状；重量（ゲッタ材の量）が１ｍｇであるリング状のもの、配置位置；電極の後端から軸方向外方側に２０ｍｍ離間した位置、
膜状のゲッタの形成領域（ゲッタ材の蒸着領域）；電極の後端から軸方向外方側に約１０ｍｍ離間した位置から軸方向外方側に長さ約２０ｍｍの領域において発光管の内面の全周にわたって形成。

各々のフラッシュランプについて、１回の閃光発光における発光エネルギーが２００Ｊとなる条件で、１秒間の時間の間に１０回の閃光発光を連続的に行う点灯動作を１．２秒間の時間間隔（休止期間）毎に間欠的に行う点灯試験を行った。
そして、波長３６５ｎｍの紫外光の照度を、所定の点灯回数（点灯サイクル）毎に測定し、１回目の閃光発光による照度を１００〔％〕とした場合の照度維持率を調べた。結果を図４に示す。
照度測定は、フラッシュランプをミラーに組み込まれた状態で配置し、当該フラッシュランプから放射される紫外光を、当該フラッシュランプから３０ｃｍ離れた位置に配置された照度計によって測定することにより、行った。

本発明に係るフラッシュランプによれば、図４の曲線（イ）に示されるように、目標寿命である１０００万回の閃光発光（１００万サイクル）が行われた場合であっても、８０％以上の照度を維持しているのに対し、比較用のフラッシュランプにおいては、図４の曲線（ロ）に示されるように、照度維持率が４００万回の閃光発光（４０万サイクル）が行われた時点で、照度維持率の寿命規格である６０％以下にまで低下することが確認された。この原因は、放電により生成される放電プラズマがゲッタ配置空間内に侵入することによって、ゲッタのスパッタが発生し、ゲッタそれ自体の機能が低下すると共に発光管の壁面を汚してしまうためであると考えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明においては、発光管における、放電空間とゲッタ配置空間との間の位置に、狭隘部が形成されていればよく、狭隘部を形成する手段は、発光管の管径を縮径する方法に限定されるものではなく、例えば図５に示すように、リング状部材１９を発光管３１内に設けることによって行ってもよい。
また、狭隘部は、例えば図６に示すように、電極２０の後端より後方側の位置に形成されていてもよい。このような構成の場合には、電極２０の後端縁と発光管１１の縮径部１８における前端縁との間の離間距離の大きさｄを、例えば１〜２ｍｍとすればよい。
さらに、ランプ（発光管）の形状およびその他の具体的な構成は、上記実施例のものに限定されない。

本発明のフラッシュランプの一例における構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示すフラッシュランプの一部を破断した状態で示す側面図である。 図２において破線で囲まれた領域の構成を示す拡大断面図である。 実験例において作製したフラッシュランプの照度維持率を示す図である。 本発明のフラッシュランプの他の例における要部の構成を概略的に示す断面図である。 本発明のフラッシュランプのさらに他の例における要部の構成を概略的に示す断面図である。 従来におけるフラッシュランプの一例における構成を概略的に示す平面図である。 図７に示すフラッシュランプの一部を破断した状態で示す側面図である。 ディスク材貼り合わせ工程における樹脂硬化処理に用いられる場合の、フィラメントランプの点灯方法の一例を電極の温度変化と共に示す図である。

符号の説明

１０ フラッシュランプ
１１ 発光管
１２ 発光部
１３ 脚部
１４ 封止部
１８ 縮径部
１９ リング状部材
２０ 電極
２１ 電極棒
２５ ゲッタカプセル
２６ ゲッタ
Ｓ１ 放電空間
Ｓ２ ゲッタ配置空間
３０ フラッシュランプ
３１ 発光管
３２ 発光部
３３ 脚部
３４ 封止部
４０ 電極
４１ 電極棒
４５ ゲッタカプセル
４６ ゲッタ

Claims (3)

1. 内部に放電空間を有する石英ガラスよりなる発光管を備え、当該発光管の内部における両端部に一対の電極が配置されると共に、電極の後方に位置される発光管の内面に、蒸発型のゲッタ材の蒸着膜からなるゲッタが設けられてなるフラッシュランプであって、
   前記発光管には、ゲッタが設けられた空間と放電空間との間に、前記発光管の内周面と電極の外周面との間の環状の空隙による狭隘部が形成されていることを特徴とするフラッシュランプ。
2. 前記狭隘部が電極の周囲に位置される箇所に形成さ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。
3. 閃光発光が所定回数連続して行われる点灯動作が間欠的に行われるよう用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフラッシュランプ。

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