特許 6011111 ロングアーク型メタルハライドランプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011111

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】ロングアーク型メタルハライドランプ

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/20 20060101AFI20161006BHJP

   H01J 61/30 20060101ALI20161006BHJP

   H01J 61/88 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01J61/20 D

   H01J61/30 C

   H01J61/88 F

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-166704(P2012-166704)

(22)【出願日】2012年7月27日

(65)【公開番号】特開2014-26845(P2014-26845A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000192

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135965

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 要泰

(72)【発明者】

【氏名】折戸 日出海

(72)【発明者】

【氏名】大野 正之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 和明

(72)【発明者】

【氏名】野口 幸男

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０１５１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４７−０４４９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０８６９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８４７７１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ６１／００−６５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外線硬化のインキ、塗料又は接着剤を乾燥硬化させるためのロングアーク型メタルハライドランプにおいて、
発光管内に、少なくとも、水銀、希ガス及びヨウ化ガリウムが封入され、
前記発光管は、アーク長Ｌａが５００≦Ｌａ≦２０００ｍｍの範囲にあり、
前記ヨウ化ガリウムに含まれる金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)は、７．６Ｅ−０３≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２にあり、
ランプの発光ムラの指標である均斉度は、７０％以上である、ロングアーク型メタルハライドランプ。

【請求項2】

紫外線硬化のインキ、塗料又は接着剤を乾燥硬化させるためのロングアーク型メタルハライドランプにおいて、
発光管内に、少なくとも、水銀、希ガス及び臭化ガリウムが封入され、
前記発光管は、アーク長Ｌａが５００≦Ｌａ≦２０００ｍｍの範囲にあり、
前記臭化ガリウムに含まれる金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)は、７．６Ｅ−０３≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２にあり、
ランプの発光ムラの指標である均斉度は、７０％以上である、ロングアーク型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、ロングアーク型メタルハライドランプに関する。更に具体的には、本発明は、紫外線硬化性（ＵＶキュア）のインキ、塗料、接着剤等を硬化させるために利用される、発光管にガリウム（Ｇａ）を封入したロングアーク型メタルハライドランプに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、印刷業界の紫外線印刷（ＵＶオフセット印刷）のように、ガラス、金属、紙、プラスチック等（ワーク）の表面に紫外線硬化のインク、塗料又は接着剤を塗布し、紫外線を照射して硬化乾燥するため、水銀ランプやメタルハライドランプが利用されている。

【0003】

水銀ランプと比較すると、メタルハライドランプは、発光管内の封入元素を工夫して水銀の輝線の１つである３６５ｎｍ付近の光の波長域を高めにシフトし、インキ等を硬化乾燥するために有効な波長域４００〜４１０ｎｍ付近の光にしたランプとなっている。

【0004】

特許文献１０には、ヨウ化ガリウムとヨウ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硬化乾燥する用途の小型メタルハライドランプが記載されている。特許文献４には、紫外線硬化用ランプとして、石英ガラス発光管内に水銀とアルゴンガスと鉄と錫のハロゲン化物を封入した、管入力１２ｋＷで負荷２４０Ｗ／ｃｍのランプが記載されている。

【0005】

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は、液晶の貼り合わせ等の接着にも使用されている。この種のランプは、長尺の発光管を備え、その発光管の両端に一対の対向電極を有する、所謂、ロングアーク型メタルハライドランプと称されている。最近では、照射対象の液晶パネルの面積が益々大型化して紫外線被照射部が大きくなり、このためランプのアーク長も益々長尺化している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭47-044975「放電灯」（公開日：1972年02月23日）（特許第0898635号）岩崎電気株式会社

【特許文献2】特開昭49-081035「複写機用メタルハライドランプ」（公開日：1974年08月05日）（特許第0927642号）日本電池株式会社

【特許文献3】特開平03-15148「メタルハライドランプ」（公開日：1991年01月23日）（特許第3060461号）三菱電機株式会社

【特許文献4】特開平07-245081「紫外線硬化用ランプ」（公開日：1995年09月19日）岩崎電気株式会社

【特許文献5】特開平10-302722「金属蒸気放電灯」（公開日：1998年11月13日）（特許第3651535号）岩崎電気株式会社

【特許文献6】特開平10-308196「金属蒸気放電灯」（公開日：1998年11月17日）（特許第3648917号）岩崎電気株式会社

【特許文献7】特開平11-135066「金属蒸気放電灯」（公開日：1999年05月21日）岩崎電気株式会社

【特許文献8】特開平11-162401「金属蒸気放電灯用封入物」（公開日：1999年06月18日）岩崎電気株式会社

【特許文献9】特開平11-329352「メタルハライドランプおよび照明装置」（公開日：1999年11月30日）松下電工株式会社

【特許文献10】特開2001-015064「紫外線放電灯及び紫外線照射装置」（公開日：年月日）（公開日：2001年01月19日）コスモ技研株式会社，株式会社ユーブイ

【特許文献11】特開2003-217507「メタルハライドランプ」（公開日：2003年7月31日）（特許第4178951号）松下電工株式会社

【特許文献12】特開2007-184272「無水銀放電組成物およびガリウム組み込みランプ」（公開日：2007年07月19日）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

【特許文献13】特開2011-048944「ロングアーク型メタルハライドランプ」（公開日：2011年03月10日）ウシオ電機株式会社

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

同じ出力でランプが長尺化する共に、インキ、接着剤を短時間で乾燥硬化し作業効率を上げるためには、ランプ照度を益々上げる必要がある。ランプ照度を上げるためには、前掲特許文献１０に記載するように、金属ガリウムＧａをヨウ化物として封入することが有効である。

【0008】

しかし、本発明者等の経験より、金属ガリウム量を増量してランプ照度を向上すると、ランプの発光ムラが目立つことが分かっている。

【0009】

なお、特許文献１〜１３において、本出願書類で記載する所望の均斉度を実現したロングアーク型メタルハライドランプに関する記載、これを示唆する記載は存在しない。具体的には、本出願書類で記載する、(1)ランプ照度を向上させるために金属ガリウム（実際は、ヨウ化ガリウムとして添加する。）を増量し、(2)金属ガリウムを増量した場合、ロングアーク型メタルハライドランプでは発光ムラが顕在化する問題点があることを指摘し、(3)発光ムラの許容限度として「均斉度」の概念を導入してその仕様値を規定し、(4) 種々のランプ長（実際は、アーク長で規定）において金属ガリウム量（実際は、金属ガリウム量と水銀量の比で規定）を変えたサンプルを作成して均斉度を測定し、均斉度の仕様値を満たすサンプルのみを選択して、これらのサンプルのデータからアーク長と金属ガリウム量（実際は、金属ガリウム量と水銀量の比）を規定した技術的記載は存在しない。

【課題を解決するための手段】

【0010】

そこで、本発明は、発光管内の金属ガリウムを増量してランプ照度を向上させると共に、所望の均斉度を実現したロングアーク型メタルハライドランプを提供することを目的とする。

【0011】

上記目的に鑑みて、本発明に係るロングアーク型メタルハライドランプは、紫外線硬化のインキ、塗料又は接着剤を乾燥硬化させるためのロングアーク型メタルハライドランプであって、発光管内に、少なくとも、水銀、希ガス及びヨウ化ガリウムが封入され、前記発光管は、アーク長Ｌａが５００≦Ｌａ≦３０００ｍｍの範囲にあり、前記ヨウ化ガリウムに含まれる金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)は、３．０Ｅ−０３≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２の範囲にあり、ランプの発光ムラの指標である均斉度は、７０％以上にある。

【0012】

更に、本発明に係るロングアーク型メタルハライドランプは、紫外線硬化のインキ、塗料又は接着剤を乾燥硬化させるためのロングアーク型メタルハライドランプにおいて、発光管内に、少なくとも、水銀、希ガス及び臭化ガリウムが封入され、前記発光管は、アーク長Ｌａが５００≦Ｌａ≦３０００ｍｍの範囲にあり、前記臭化ガリウムに含まれる金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)は、３．０Ｅ−０３≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２の範囲にあり、ランプの発光ムラの指標である均斉度は、７０％以上である。

【0013】

更に、上記ロングアーク型メタルハライドランプでは、前記発光管は、アーク長Ｌａが５００≦Ｌａ≦２０００ｍｍの範囲にあり、金属ガリウム量と水銀量の比は、７．６Ｅ−０３≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２にある。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、発光管内の金属ガリウムを増量してランプ照度を向上させると共に、所望の均斉度を実現したロングアーク型メタルハライドランプを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本実施形態に係るロングアーク型メタルハライドランプの一例を示す図である。

【図2】図２は、本出願人が採用している均斉度の測定方法を説明する図であり、ここで、図２（Ａ）は、測定中のランプを側面から見た図であり、図２（Ｂ）はランプを軸線方向に見た図である。

【図3】図３は、均斉度の仕様値を満足したサンプルに関して、横軸にアーク長Ｌａ（ｍｍ）をとり、縦軸に金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)をとってプロットしたグラフである。

【図4】図４は、図３の範囲から選択した典型的なランプ関する均斉度の推移を図示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係るロングアーク型メタルハライド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】

［ロングアーク型メタルハライドランプ］
（構造）
図１は、本実施形態に係るロングアーク型メタルハライドランプの一例を示す図である。このメタルハライドランプ１０は、長尺で直管タイプの石英ガラス製発光管１の両端に、封止部２−１，２−２が夫々形成され、これら封止部にモリブデン箔３−１，３−２が夫々埋設され、これらモリブデン箔の一端にタングステン等の高融点金属から成る電極４−１，４−２が夫々形成され、他端に外部導入線５−１，５−２が夫々形成されている。

【0018】

発光管内には、後で詳しく説明するが、水銀、希ガス及びハロゲン化ガリウム等から成る発光物質が封入されている。

【0019】

発光管の外部から、外部導入線５−１，５−２を介して電力が供給されると、両電極間で放電が発生し、水銀及びハロゲン化ガリウムの蒸気が電子によって励起され、主として３５０〜４５０ｎｍの光を放射するようになっている。

【0020】

（発光管と発光物質）
図１に示すランプ１０は、所謂ロングアーク型放電ランプと呼ばれ、アーク長Ｌａ（「発光長」ともいい、２つの電極間距離に等しい。）が、５００≦Ｌａ≦３０００ｍｍの範囲にあるランプである。ランプ１０は、例えば、発光管内径Ｄ＝２６．０ｍｍφ、アーク長Ｌａ＝１８５０ｍｍである。このランプ１０は、ランプ電力Ｗ＝３６ｋＷ、ランプ電圧Ｖ＝２．６ｋＶ、ランプ電流Ｉ＝１３.８Ａで駆動点灯される。

【0021】

発光管には、発光物質として、水銀（Ｈｇ）が２．２ｍｇ／ｃｃ、ヨウ化ガリウム（ＧａＩ₃）が０．０５ｍｇ／ｃｃ、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）が５Ｔｏｒｒ（＝６．６×１０^-4ＭＰａ）の割合で封入されている。

【0022】

ここで、発光物質に関して説明する。ロングアーク型ランプは、益々長尺化して照射領域が広範囲になり、インキ、接着剤を短時間で乾燥硬化し作業効率を上げるために、ランプ照度を上げる必要がある。インキ等を硬化乾燥するために有効な波長域４００〜４１０ｎｍ付近のランプ照度を上げるため、前掲特許文献１０に記載するように、金属ガリウムＧａをヨウ化物として封入することが有効である。

【0023】

しかし、本発明者等の経験より、金属ガリウム量を増量するとランプ照度は向上するが、ランプの軸線方向に沿って発光ムラが目立つ傾向にある。発光ムラを定量的に示す指標として、「均斉度」がある。この均斉度とは、特にロングアーク型ランプに関しての問題であり、ランプ軸線の中心部から両端部に沿って測定したランプ照度の低下の割合で示され、中心部のランプ照度を１００％として各箇所のランプ照度を百分率で示した数値である。現在、均斉度に関する測定方法及び仕様値の統一的な規格はなく、ランプ製造メーカは、夫々の顧客のニーズに応じて、各社が均斉度の測定方法及び仕様値を社内規格として定めている。

【0024】

また、このようなロングアーク型メタルハライドランプは、多くの場合、ランプを照射器に装着した状態で使用される。しかし、ランプ製造メーカは、顧客から、ランプ単体での所定のランプ照度及び均斉度と、照射器に装着した状態での所定のランプ照度及び均斉度とを要求される場合が多い。

【0025】

従って、本実施形態では、ランプ単体における所望のランプ照度及び均斉度を実現することを目指している。

【0026】

（均斉度の測定方法及び仕様値）
図２は、本出願人が採用している均斉度の測定方法を説明する図である。図２（Ａ）は、測定中のランプを側面から見た図であり、図２（Ｂ）はランプを軸線方向に見た図である。

【0027】

均斉度の測定は、点灯中のランプに関して、ランプ軸線から垂直方向に３３０ｍｍ、水平方向に２５０ｍｍ離れた位置でランプ軸線に沿って、紫外線照度計によりランプ照度を測定する。使用した紫外線照度計は、本出願人の製造・販売するアイ紫外線照度計 型番ＵＰＶＦ−Ａ１ ＰＤ４０５であり、インキ硬化用に特化した４０５ｎｍ受光器を備え、測定波長範囲は波長域が約３５０〜４９０ｎｍとなっている。

【0028】

本出願人が採用する均斉度の仕様値は、いずれのランプ長に関しても、ランプ軸線に沿ってランプ両端から１０％の部分を除き、中央部のランプ照度を１００％としていずれの箇所のランプ照度も７０％以上と規定されている。図２の例では、均斉度の規格値は、両端の１８５ｍｍを夫々除いた中央部１４８０ｍｍに対して７０％以上となる。

【0029】

（アーク長とヨウ化ガリウム量との関係）
発光管には、発光物質として、少なくとも、水銀（Ｈｇ）、ヨウ化ガリウム（ＧａＩ₃）、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）が封入されている。

【0030】

上述したように、本発明者等の経験から、ランプ照度を高くするためにガリウム量を増量する必要がある。しかし、ガリウム量を増量するとランプ照度は向上するが、ランプの発光ムラが目立つ傾向にあることが分かる。そこで、アーク長及び封入ガリウム量の異なる多数本のランプのサンプルを作成し、図２に関連して説明した測定方法に従って各サンプルの均斉度を測定した。次に、これらサンプルから、均斉度の仕様値を満足するサンプルを抜き出した。

【0031】

表１は、この均斉度の仕様値を満足したサンプルのアーク長Ｌａとこれに対応する金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)のデータであり、図３は、横軸にアーク長Ｌａ（ｍｍ）をとり、縦軸に金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)をとってプロットしたグラフである。

【0032】

【表1】

【0033】

図３から分かるように、これらサンプルのアーク長Ｌａは、５００≦Ｌａ≦３０００ｍｍの範囲にあり、金属ガリウム量と水銀量の比Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)は、０．３−Ｅ０２≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２にあった。

【0034】

更に、今回の開発では、ランプ照度を上げるため金属ガリウム量を増量している。しかし、発光ムラの観点から、金属ガリウム量の増量に一定の制限を加えた状態にある。従って、均斉度の仕様値を満たす限り、金属ガリウム量が多い方が好ましい。このため、好ましくはサンプルＮｏ．１４，１７，１８，２０〜２３を除き、アーク長は、５００≦Ｌａ≦２０００ｍｍの範囲にあり、金属ガリウム量と水銀量の比は、７．６Ｅ−０３≦Ｇａ(mg/cc)／Ｈｇ(mg/cc)≦２．５Ｅ−０２である。なお、この金属ガリウム量と水銀量の比は、従来のランプと比較すると、ほぼ２倍に相当する。

【0035】

また発明者等は、ヨウ素に代えて、臭素を用いた臭化ガリウムＧａＢｒ₃を用いて同様の実験を行ったところ、略同様の結果が得られた。

【0036】

（均斉度の例）
次に、表１（図３）に示したランプから選択した典型的なランプの均斉度の推移を説明する。表２は、均斉度の推移を示すデータであり、図４はこれを図示したグラフである。このランプは、表１にサンプルＮｏ．１７，１８として示したアーク長Ｌａ＝１８５０ｍｍのランプである。均斉度の測定方法は、両端から１８５ｍｍ（１０％に相当）の部分を除き、残りの１４８０ｍｍの部分のランプ照度を測定し、中央部のランプ照度を１００％として、各部分のランプ照度を相対値（％）で示している。

【0037】

【表2】

【0038】

図４から、各測定点のランプ照度はいずれも８０．０〜１００％の範囲内にあり、均斉度に関する社内規格である「ランプ軸線に沿ってランプ両端から１０％の部分を除き、中央部のランプ照度に対していずれの箇所のランプ照度も７０％以上」を満たしていることが分かる。

【0039】

以上、本発明に係るロングアーク型メタルハライドランプの実施形態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なしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。

【符号の説明】

【0040】

１：石英ガラス製発光管、 ２：封止部、 ３：モリブデン箔、 ４：電極、 ５：外部導入線、 １０：メタルハライドランプ，ランプ、
Ｄ：発光管内径、 Ｉ：ランプ電流、 Ｖ：ランプ電圧、 Ｗ：ランプ電力、
Ｇａ：金属ガリウム、 ＧａＢｒ₃：臭化ガリウム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】