JPH09180677A - フラッシュランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高入力、高電流を印加しても電子放射性物質の
蒸発と、それに伴い起こる石英の蒸発を良好に抑えるこ
とが可能な電極を具備したフラッシュランプを提供する
こと 【解決手段】発光管１の両端に一対の陰極２と陽極３が
配置され、この発光管１の外表面でこれら電極間を張り
渡すように配設されたトリガーワイヤー４を有しこの電
極間で間欠的な発光をさせるフラッシュランプであっ
て、陰極２は、電子放射性物質と高融点金属からなる焼
結体より構成され、かつ、少なくともトリガーワイヤ４
に対向する部位には保護部材２０が設けられ、この保護
部材２０は前記焼結体よりも融点の高い金属で構成され
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はフラッシュランプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラッシュランプは、複写機の露光、プ
リンターのトナー定着用などに使われ、コンデンサに電
荷を蓄積させてランプ発光管の外表面に付設したトリガ
ーワイヤーに高周波のトリガー電圧を印加することで、
コンデンサの充電電荷を発光管内部の電極に瞬時に放電
させて発光させるものである。従って、ランプの発光は
トリガ電圧の印加に同調して繰り返し行われることとな
る。

【０００３】ところで、このようなフラッシュランプが
使われる複写機やプリンター等では近年高速化が強く要
求されるようになり、従来使われていた以上に、１回の
発光に対する入力を増やし、発光周波数を上げることが
必要となってきた。このような手段を施すことは、電気
回路的には可能ではあるが、電極に対するダメージが大
きくなり、ランプからの発光光量が従来よりも早く低下
してしまい、ランプの交換頻度が上がるなどの弊害を併
発するに至った。ここで光量の低下について説明する
と、１回の発光に対して入力を上げ、発光周波数を増や
すと、電極の温度が上昇してしまい、電極に含まれてい
た電子放射性物質（エミッター）が早期に蒸発を起こし
て発光管の内面を汚してしまう。発光管の内面がエミッ
ターの汚れで覆われると放射光が発光管の外へ放出され
なくなって管内に熱が籠もり、遂には、発光管材料であ
る石英の蒸発を引き起すことになってしまう。この時、
石英に含まれていた物質が不純ガスとなって管内に発生
して、これら不純ガスが電極物質と反応して、電極物質
の蒸発をより促進させてしまう。

【０００４】この電子放射性物質の蒸発を抑えるために
は、高融点の電子放射性物質を使うことも考えられる
が、高融点の電子放射性物質は、通常電流が０〜１００
０Ａと広い範囲で変化するフラッシュランプでは、十分
な電子放射機能ができず、早期に基体金属がスパッタリ
ングを起こし短寿命となる。つまり、電極に含まれる電
子放射性物質の材質を変えることなく高電流に耐えるこ
とができる電極が必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、高入力、高電流を印加しても電子放射性
物質の蒸発と、それに伴い起こる石英の蒸発を良好に抑
えることが可能な電極を具備したフラッシュランプを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、発光管の両
端に一対の陽極と陰極が配置され、この発光管の外表面
でこれら電極間を張渡すように配設されたトリガーワイ
ヤを有し、この電極間で間欠的な発光をさせるフラッシ
ュランプであって、以下の構成を有する。すなわち、陰
極は、電子放射性物質と高融点金属からなる焼結体より
構成され、少なくともトリガーワイヤに対向する部分に
は保護部材が設けられ、この保護部材は、焼結体よりも
融点の高い金属で構成することを特徴とする。さらに、
保護部材を構成する高融点金属には、焼結体を構成する
電子放射性物質よりも融点の高い電子放射性物質がドー
プされることを特徴とする。また、このフラッシュラン
プは、電極の動作温度が 800℃以上、ピーク電流が１．
５ＫＡ以上、管璧負荷が５〜６Ｗ／cm² 以上で発光する
ことを特徴とする。さらに、この保護部材は、前記陰極
の周囲を囲繞するコイル、あるいは、筒よりなることを
特徴とする。さらに、この保護部材にドープされる電子
放射性物質は、ランタン、スカンジウム、トリウムなど
の酸化物であり、陰極にドープされる電子放射性物質
は、バリウム、カルシウム、アルミニウムなどの酸化物
であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明者は、発光管の内面に電子放射性物質が
付着する現象を詳細に調べ上げた結果、電子放射性物質
は発光管の内面であってもトリガーワイヤーが存在する
位置に集中的に付着しており、また、電極はトリガーワ
イヤーに対向する部分において顕著に損耗していること
を見出した。そこで、電極のうち少なくともトリガーワ
イヤに対向する部位に保護部材を設けることで電子放射
性物質の蒸発を良好に抑えることにした。また、電子放
射機能を十分に維持するためには電極自体には従来と同
様の低融点の電子放射性物質を含ませ、陽極と対面する
前方面からはこの低融点の電子放射性物質の働きにより
良好に発光させることにした。さらに、保護部材には、
陰極に含ませた低融点の電子放射物質の蒸発を抑えると
ともに、保護部材自体も高電流モードで電子放射を機能
を持たせるべく高融点の電子放射性物質を含ませて、電
子放射性物質の蒸発の防止と良好な発光を担保させてい
る。つまり、フラッシュランプの発光にあたっては、陰
極の構造を、少なくとも最も高温になるトリガーワイヤ
に対向した部位に高融点の電子放射性物質を含む保護部
材を設けるとともに、保護部材で覆われていない陰極部
分は陰極の温度がまだ十分に上がり切らない低温動作時
の低電流域での電流供給面として機能する。

【０００８】

【実施例】図１にフラッシュランプの全体図を示す。石
英ガラスからなる発光管１の両端部には陰極２と陽極３
が設けられ、その内部にはキセノンガス等の希ガスが封
入される。一方、発光管１の外面の両電極付近には金属
リング５が固定され、トリガーワイヤー４が発光管１の
外面にらせん状に巻かれている。このフラッシュランプ
を発光させるためには、陰極２と陽極３の間にコンデン
サーに蓄積した高電圧を印加して、次に、トリガー電極
４に高周波のトリガー電圧を印加して瞬時にランプを発
光させる。尚、陰極２と陽極３にはリード６が埋設され
ている。

【０００９】図２に、この発明にかかる陰極の拡大図を
示す。（ａ）図は陰極２の側面を示し、（ｂ）図は陰極
２を陽極３側から見た状態を示す。陰極２は、タングス
テン等の高融点金属に、融点の比較的低い電子放射性物
質が含まれてなる焼結体であり、陰極２の中心には外部
から電流の供給を行うリード６が埋設されてなる。陰極
２には、トリガーワイヤー４と対向する部位に保護部材
２０が設けられる。この保護部材２０はタングステン等
の高融点金属に、融点の比較的高い電子放射性物質が含
まれてなる。ここで、融点の高低は、一般的には、ラン
プが発光する時の陰極の動作温度を基準に判断して、陰
極２に含まれる融点の低い電子放射性物質にはバリウム
(Ba)、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)の混合物など
が適用される。また保護部材２０に含まれる融点の高い
電子放射性物質には、酸化スカンジウム(Sc₂O₃) 、酸化
ランタン(La₂O₃) 、酸化トリウム(ThO2)などが適用され
る。一例をあげれば、陰極２は直径８mm、長さ８mmで、
リード６は直径２mmで、保護部材２０は厚さ１mmのもの
よりなる。なお、陰極２の先端は平坦状であってもよい
が、図に示すように円弧状であることが好ましい。これ
は電界の一点集中を避けるためである。また、リード６
は電極本体を支持するものである。

【００１０】このような陰極２においては、保護部材２
０の働きによって、融点の低い電子放射性物質の蒸発を
良好に抑えることができる。一方、発光としての電子放
射性物質は、陰極２の本体に含まれた融点の低い電子放
射性物質の働きにより、通常の動作温度においても良好
に行われるとともに、保護部材２０にも融点の高い電子
放射性物質を含ませることで、さらに、保護部材２０に
も電子放射性機能を持たせることができる。

【００１１】ここで、図１に示したランプの一例を示す
と、外径１３φmm、発光長150 mm、周波数1.7 Hz、一回
当たりのエネルギー１８５Ｊで発光する。

【００１２】図３に陰極の他の実施例を示す。（ａ）図
は陰極２の側面を示し、（ｂ）図は陰極２を陽極側から
見た状態を示す。陰極２は、図２に示したものと同一で
あり、保護部材が陰極２の周囲を囲繞するコイルより形
成されてなる。保護部材は、少なくともトリガーワイヤ
ーに対向する部分に設けられれば足りるものであるが、
製造上の便宜等の理由により、このような構成をとるこ
とができる。保護部材を形成するワイヤ３０は、酸化ラ
ンタンを含むタングステンワイヤーよりなるものであっ
て、外径１mmのものが５ターン巻かれてなる。ワイヤ３
０は、必ずしも陰極２の後端部まで全て囲繞する必要は
ない。

【００１３】図４に陰極の他の実施例を示す。（ａ）図
は陰極２の側面を示し、（ｂ）図は陰極２を陽極側から
見た状態を示す。陰極２は、図２に示したものと同一で
あり、保護部材が陰極２の周囲を囲繞する筒により形成
されてなる。保護部材は、少なくともトリガーワイヤー
に対向する部分に設けられれば足りるものであるが、製
造上の便宜等の理由により、このような構成をとること
ができる。保護部材を形成する筒４０は、酸化ランタン
を含むタングステンよりなるものであって、厚さ 0.2mm
のもので陰極２と略密着してなる。筒４０は必ずしも陰
極２の後端部まで全て囲繞する必要はない。このように
筒をして保護部材を構成することで陰極２からの電子放
射性物質の蒸発を抑えることができる。

【００１４】図５は、この発明にかかる陰極を使ったフ
ラッシュランプにおいて、従来のランプとの比較におい
て光量維持率を示すものである。図において横軸は発光
回数を表し、縦軸は初期発光光量を１００としたときの
光量維持率を示す。ａは本発明にかかるランプによる光
量維持率の変化を示すので、ｂは従来のランプによる光
量維持率の変化を示すものである。ここで、本発明にか
かるランプとは、図３に示す酸化ランタンを含むタング
ステンワイヤーを巻いたものであり、従来のランプはバ
リウム系の低融点の電子放射性物質を含有したランプを
示す。図５より、従来のランプは５０万回の発光で光量
維持率が８０％まで減衰しているのに対して、本発明に
かかるランプは１２０万回の発光であっても９０％以上
を光量を維持していることがわかる。なお、図示はして
いないが、従来のランプは５万回程度の発光で電子放射
物質が蒸発を始め発光管内面を汚し始めたのに対して、
本発明にかかるランプは８０万回程度の発光において発
光管内面を汚し始めた。

【００１５】このように本発明によれば、電子放射性物
質の蒸発を良好に抑えることができ、それによって石英
の蒸発も良好に抑えることができる。さらに、この発明
は高入力、高電流で使用されるフラッシュランプにおい
て好適に利用されるものであって、具体的には、ピーク
電流が１．８ＫＡ以上、管璧負荷が５〜６Ｗ／cm² で発
光される場合に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のフラッシュランプの全体図を示す。

【図２】この発明のフラッシュランプに使われる陰極の
構造を示す。

【図３】この発明のフラッシュランプに使われる陰極の
別の構造を示す。

【図４】この発明のフラッシュランプに使われる陰極の
別の構造を示す。

【図５】この発明のフラッシュランプによる光量維持率
の効果を示す。

【符号の説明】

１ 発光管 ２ 陰極 ３ 陽極 ４ トリガーワイヤー ２０ 保護部材 ３０ 保護部材 ４０ 保護部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光管の両端に一対の陽極と陰極が配置さ
   れ、この発光管の外表面であってこれら電極間を張渡す
   ように配設されたトリガーワイヤを有し、この電極間で
   間欠的な発光をさせるフラッシュランプにおいて、 前記陰極は、電子放射性物質と高融点金属からなる焼結
   体より構成され、かつ少なくとも前記トリガーワイヤに
   対向する部分には保護部材が設けられ、 この保護部材は、前記焼結体よりも融点の高い金属で構
   成することを特徴とするフラッシュランプ。
2. 【請求項２】前記保護部材を構成する高融点金属には、
   前記焼結体を構成する電子放射性物質よりも融点の高い
   電子放射性物質がドープされ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. 【請求項３】前記フラッシュランプは、電極の動作温度
   が 800℃以上、ピーク電流が１．５ＫＡ以上、管璧負荷
   が５〜６Ｗ／cm² 以上で発光す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。
4. 【請求項４】前記保護部材は、前記陰極の周囲を囲繞す
   るコイルよりな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。
5. 【請求項５】前記保護部材は、前記陰極の周囲を囲繞す
   る筒よりな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。
6. 【請求項６】前記保護部材にドープされる電子放射性物
   質は、ランタン、スカンジウム、トリウムの酸化物であ
   ることを特徴とする請求項２に記載のフラッシュラン
   プ。
7. 【請求項７】前記陰極にドープされる電子放射性物質
   は、バリウム、カルシウム、アルミニウムの酸化物であ
   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。