フラッシュランプ用外套容器
【課題】小型のフラッシュランプであっても、前面レンズを劣化させず、しかもランプの光量減少を引き起こすことのないフラッシュランプ用外套容器を提供する。
【解決手段】本発明のフラッシュランプ用外套容器は、質量百分率でＳｉＯ２ ４５〜８０％、Ｂ２Ｏ３ １１〜２２％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｃｓ２Ｏ ９〜２５％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．００１〜０．１％、ＴｉＯ２ ０〜２％含有するガラスからなることを特徴とする。
【解決手段】本発明のフラッシュランプ用外套容器は、質量百分率でＳｉＯ２ ４５〜８０％、Ｂ２Ｏ３ １１〜２２％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｃｓ２Ｏ ９〜２５％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．００１〜０．１％、ＴｉＯ２ ０〜２％含有するガラスからなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュランプの外套容器に関し、特に小型フラッシュランプの外套容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、携帯電話等に搭載されるストロボ装置は、フラッシュランプと透明樹脂製の前面レンズとを有し、フラッシュランプから発せられた閃光を前面レンズで集光して被写体に投影する。使用されるフラッシュランプは、高圧のキセノンガス等が充填された管内に、電極からの高電圧が放電されることによって閃光を生じさせる電子フラッシュランプである。この種のフラッシュランプの１回の点灯時間は約１／１０００秒と極めて短い。この短時間に強烈な光が熱を伴って発せられる。
【０００３】
ところで最近の機器の小型化の傾向に伴い、フラッシュランプも小型化され、ランプ外套容器には細径薄肉の管ガラスが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５３１４４５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０６７２１号公報
【特許文献３】特開平７−８９７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機器が小型化された結果、従来では問題にならなかった課題が認識されるようになってきた。具体的には、ストロボ装置の小型化によってフラッシュランプと前面レンズの距離が近くなり、ランプから漏洩する紫外線や熱線のレンズに与える影響が大きくなっている。言い換えればレンズに照射される単位面積当たりの紫外線や熱線の強度が相対的に大きくなっている。その結果、レンズの劣化が急速に起こって黄色に変色し、ランプからの光束が減少したり、色調が変化したり、外観不良となったりする。
【０００６】
このような事情から、外套容器ガラスに紫外線吸収成分を添加することが提案されている。例えば特許文献１、２には、ガラス成分にＦｅ２Ｏ３等を添加することによって、ランプ管外への紫外線漏洩を抑制したフラッシュランプ用ガラスが開示されている。
しかしながら、紫外線吸収成分を添加したガラスを用いて小型のフラッシュランプを作製すると、ランプ光量の減少を容易に引き起こすという別の問題が生じることが判明した。
【０００７】
本発明の目的は、小型のフラッシュランプであっても、前面レンズを劣化させず、しかもランプの光量減少を引き起こすことのないフラッシュランプ用外套容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は種々検討を行った結果、ランプ光量の減少が起こる原因が、外套容器ガラスの小型化と紫外線吸収能力付与の相乗作用であることを見いだした。即ち、ランプの小型化によって容器内面の表面積は小さくなる。一方、ランプ管内で発生する紫外線量は、ランプが小型化しても大きく変化することはない。つまり容器内表面の単位面積当たりの紫外線照射量が著しく増大する結果となる。しかもガラス中には紫外線吸収成分が含有されており、照射された紫外線を吸収するため、過度の紫外線がガラスに吸収される。吸収された強い紫外線エネルギーは、ガラス構造の結合の弱い部分を切断してガラス構造の再配列を引き起こし、内表面付近のガラスを収縮させる。このため変質していない深部ガラスとの間で強いテンションが生じ、容器内表面にクラックが発生する。この内表面に発生したクラックは、光を乱反射させて、ランプからの光取り出し量を低下させる。
【０００９】
さらに本発明者等は、イオン半径の大きいＣｓ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの収縮を抑えてクラックの発生を防止できることを見いだした。
【００１０】
なお特許文献３には、フラッシュランプ用ガラスにＣｓ２Ｏを添加することにより、蒸発した電極材料による外套容器の着色が防止でき、フラッシュランプを長寿命化できることが開示されている。ただし特許文献３には、フラッシュランプの小型化に伴う諸問題や、Ｃｓ２Ｏのクラック防止効果について記載も示唆もない。
【００１１】
本発明のフラッシュランプ用外套容器は、質量百分率でＳｉＯ２ ４５〜８０％、Ｂ２Ｏ３ １１〜２２％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｃｓ２Ｏ ９〜２５％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．００１〜０．１％、ＴｉＯ２ ０〜２％含有するガラスからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、ガラスがさらにＣｅＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる１種以上を合量で０．００１〜１％含有することが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、ガラスの紫外線吸収性能が一層高まり、前面レンズ等の樹脂製周辺部材の劣化を抑制する効果が大きくなる。
【００１４】
本発明においては、ガラスがさらに質量百分率でＬｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％含有することが好ましい。
【００１５】
本発明においては、容器の外径が２ｍｍ以下の管ガラスからなることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、樹脂製周辺部材の劣化防止のために紫外線吸収性能を高めることが必要となり、これに伴ってガラスにクラックが生じやすい状況になることから、本発明を適用するメリットが大きい。
【００１７】
本発明においては、容器の肉厚が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、樹脂製周辺部材の劣化防止のために紫外線吸収性能を高めることが必要となり、これに伴ってガラスにクラックが生じやすい状況になることから、本発明を適用するメリットが大きい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフラッシュランプ用外套容器を用いれば、前面レンズとフラッシュランプが近接して組み込まれる小型のストロボ装置であっても、ランプ管外に漏洩する紫外線が少ないことから、前面レンズを劣化させ難い。しかも単位面積当たりの紫外線吸収量が多いにも関わらず、容器内表面のクラック発生を効果的に抑制できることから、ランプの光量低下を引き起こし難い。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のフラッシュランプ用外套容器は、Ｃｓ２ＯとＦｅ２Ｏ３を含有するＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスからなる。ガラス組成を上記のように限定した理由を以下に説明する。なお以下の説明では、特に断りのない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００２１】
ＳｉＯ２はガラスの主成分であり、その含有量は４５％以上、好ましくは５０％以上であり、また８０％以下、好ましくは７５％以下である。ＳｉＯ２の含有量が４５％以上であれば電極材料が低膨張であるタングステンであっても、熱膨張係数を適合させることが可能となる。５０％以上であれば耐候性に関して市場で高い信頼性を得ることができる。一方、ＳｉＯ２が８０％以下であればガラスを工業的に溶融しやすくなり、７５％以下であればＳｉＯ２系結晶が析出しやすくなるため好ましい。
【００２２】
Ｂ２Ｏ３はガラスの熱膨張係数を下げる効果とともに、耐候性を向上させる成分であり、その含有量は１１％以上、好ましくは１２％以上であり、また２２％以下、好ましくは１９％以下である。Ｂ２Ｏ３が１１％以上であれば上記効果を得ることができる。一方、Ｂ２Ｏ３が２２％以下であればガラスの溶融性が悪化しにくく、１９％以下であればガラスを再加熱しても揮発しにくくなり、熱加工を行う場合に有利である。
【００２３】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性を高め、また分相を抑制する効果がある。ただし高温粘性を高める作用がある。Ａｌ２Ｏ３は必須成分ではないが、０．１％以上、特に１％以上、さらには２％以上含有することが望ましい。Ａｌ２Ｏ３を１％以上含有すれば分相を効果的に抑制して結晶を析出させにくくすることができ、２％以上であれば熱加工を安定して行うことが容易になる。一方、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下であれば長石系の結晶がガラスに析出する危険性を低減することができ、６％以下であればガラスの溶融が容易になる。
【００２４】
Ｃｓ２Ｏはイオン半径が大きく、ガラスの収縮を抑えて内表面のクラック発生を防止する成分であり、その含有量は９％以上、好ましくは１２％以上、より好ましくは１０％以上であり、また２５％以下、好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１７％以下である。Ｃｓ２Ｏが少なすぎると上記効果が得られないことから、十分な紫外線吸収性を得ようとすると容器内表面にクラックが発生してランプの光量が低下してしまう。一方、多すぎるとガラスに結晶が生じてしまう。
【００２５】
Ｆｅ２Ｏ３はガラスに紫外線吸収性を与え、ランプ管外への紫外線の漏洩を防止する成分であり、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上、最適には０．０３％以上である。Ｆｅ２Ｏ３が少なすぎると上記効果が得られないことから、小型のストロボ装置では前面レンズ等の樹脂製周辺部材が劣化してしまう。一方、Ｆｅ２Ｏ３はガラスの着色原因となるため、０．１％以下、特に０．０５％以下とすることが望ましい。またガラスの酸化還元によってＦｅ２Ｏ３の紫外線吸収性が変化する。紫外線吸収性を高める観点からすれば、ガラスを酸化側に調整することが好ましい。より具体的にはＦｅ２＋／全Ｆｅ量を０．７以下にコントロールすることが望ましい。
【００２６】
ＴｉＯ２は紫外線吸収特性に優れる成分である。その一方でＦｅ２Ｏ３やＣｅＯ２と共存すると着色を生じやすくなる。またＴｉＯ２が多すぎると内表面のクラックが生じやすくなる。ＴｉＯ２は任意成分であるが、ガラス中に導入する場合、０．００１％以上、０．０１％以上、０．０２％以上、最適には０．０３％以上であることが好ましい。またその上限は２％以下、好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．１％以下であり、着色を厳しく抑制するためには０．０３％以下であることが望ましい。
【００２７】
本発明におけるガラスは、さらに紫外線吸収成分としてＣｅＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。これらの成分を含有する場合、合量で０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０２％以上、最適には０．０３％以上であり、また５％以下、好ましくは３％以下、さらに好ましくは１％以下である。これらの成分の合量が少なすぎると紫外線吸収性の向上効果がない。一方、これらの成分の合量が多すぎると紫外線を吸収しすぎるため、Ｃｓ２Ｏを多量に添加してもクラックの発生を抑制しきれなくなる。またガラスが着色しやすくなる。
【００２８】
ＣｅＯ２も紫外線吸収特性に優れる成分である。ＣｅＯ２を導入する場合、０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上、特に１％以下である。ＣｅＯ２が多すぎると内表面のクラックが生じやすくなる。
【００２９】
ＷＯ３を導入する場合、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また５％以下、好ましくは１％以下である。ＷＯ３が多すぎると分相しやすくなって好ましくない。
【００３０】
ＺｎＳは紫外線吸収特性に優れる成分である。ＺｎＳを導入する場合、０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また１％以下、好ましくは ０．５％以下である。ＺｎＳが多すぎると分相しやすくなって好ましくない。
【００３１】
Ｖ２Ｏ５を導入する場合、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また１％以下、好ましくは０．５％以下である。Ｖ２Ｏ５が多すぎると内表面のクラックが生じやすくなる。
【００３２】
ＭｏＯ３を導入する場合、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また２％以下、好ましくは０．５％以下である。ＭｏＯ３が多すぎると分相しやすくなって好ましくない。
【００３３】
本発明におけるガラスは、種々の目的でさらにＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ等を含有させることができる。
【００３４】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏはガラスのネットワークを切断する効果のある成分であり、ガラスの溶融性向上や熱膨張係数の調整のために添加する。本発明ではアルカリ金属酸化物の一種であるＣｓ２Ｏを９％以上含有することから、熱膨張係数を高める必要がない場合（例えばタングステンを封着する場合）には、これらの成分を含有しなくてもよい。ただし初期溶解性を向上させる観点から、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは合量で０．１％以上含有させることが好ましい。なおこれらの成分の合量は７％以下、特に６％以下であることが好ましい。
【００３５】
Ｌｉ２Ｏは高温粘性を下げる効果があり、Ａｌ２Ｏ３を２％以上含有し、高温粘性が高くなりやすい場合には、０．１％以上含有することが好ましい。なおＬｉ２Ｏの上限は５％、好ましくは３％以下である。
【００３６】
Ｎａ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜３％である。Ｎａ２Ｏが多すぎると耐候性が損なわれる。
【００３７】
Ｋ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％である。Ｋ２Ｏが多すぎると耐候性が損なわれる。
【００３８】
ＭｇＯ及びＣａＯはガラスの溶融を助け、また耐候性を高める成分であり、その含有量は各々０〜１０％、特に各々０〜５％であることが好ましい。ＭｇＯやＣａＯが１０％を超えると結晶傾向が大きくなる。
【００３９】
ＳｒＯ及びＢａＯはガラスの融点を下げ、また分相を抑制してガラスを安定させる成分であり、その含有量は各々０〜１０％、特に各々０〜５％であることが好ましい。ＳｒＯやＢａＯが１０％を超えると結晶傾向が大きくなる。
【００４０】
ＺｎＯはガラスの溶融を助け、また分相を抑制してガラスを安定させる成分であり、その含有量は０〜１０％、特に０〜５％であることが好ましい。ＺｎＯが１０％を超えると分相傾向が増大して寸法精度に優れたガラスが得にくくなる。
【００４１】
Ｓｂ２Ｏ３はＦｅ２Ｏ３の着色を減らす効果のある成分である。ただし内面クラックを促進するので、その含有量は０〜０．５％、特に０〜０．１％、さらには０〜０．０１％であることが好ましい。
【００４２】
Ａｓ２Ｏ３もＦｅ２Ｏ３の着色を減らす効果のある成分である。ただし内面クラックを促進することや、環境上好ましくない物質であることから、その含有量は０〜０．１％、特に０〜０．０１％であることが好ましい。
【００４３】
Ｃｌは清澄剤として効果的に使用できる成分である。Ｃｌは塩化物として原料に１％以下添加することが好ましい。なおガラスへの残留は、０．０１〜０．３％程度となる。
【００４４】
ＳＯ３は他の清澄剤と併用することで高い清澄効果が得られる成分である。ＳＯ３は硫酸塩として原料に０．００１〜０．５％添加することが好ましい。なおガラスへの残留は、０．０００３〜０．1％程度となる。
【００４５】
本発明のフラッシュランプ外套容器は、容器の外径が２ｍｍ以下、特に１.１〜１．８ｍｍ、容器の肉厚が０．５ｍｍ以下、特に０．２５〜０．５ｍｍの管ガラスであることが好ましい。ランプの小型化に伴って、外套容器も細径化、薄肉化が要求される。容器の外径や肉厚が上記範囲にあれば、ランプの小型化の要求を満足することが可能となる。なお外套容器の長さは特に制限はないが、例えば５〜７ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００４６】
次に、本発明のフラッシュランプ外套容器を説明する。
【００４７】
まず、所望の組成を有するガラスとなるようにガラス原料を調合し、バッチを作製する。次いでバッチを１５００〜１６５０℃で溶融し、ガラス化する。溶融に当たっては、清澄剤を用いてガラスの清澄を行ってもよいが、バッチにカーボンや金属アルミニウム粉末等を添加して還元清澄してもよい。続いて溶融ガラスをダウンドロー法やダンナー法等を用いて管状に成形し、所定の長さに切断する。このようにして本発明のフラッシュランプ外套容器を得ることができる。
【実施例】
【００４８】
以下，実施例を用いて本発明を説明する。表１、２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜９）及び比較例（試料Ｎｏ．１０〜１２）を示している。
【００４９】
まず表１、２の組成となるようにガラス原料を調合してバッチを用意した。ガラス原料としては珪石粉、ホウ酸、アルミナ、炭酸ソーダ、炭酸セシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、食塩、酸化第二鉄、酸化チタン、酸化タングステン、酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸化バナジウム、三酸化ヒ素、酸化アンチモンを用いた。なお原料の種類はこれらに限られるものではなく、ガラスの酸化還元状態や水分含有量等を考慮して適宜選択すればよい。また組成に示される含有量は換算値であり、標記の酸化物価数に限定されない。
【００５０】
次に用意したバッチを溶融炉に投入して１５００〜１６５０℃で溶融し、ダウンドロー法により管引き成形した。このようにして外径２．０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、長さ２０ｍｍのサイズを有する管状の外套容器試料を得、樹脂劣化防止性及びクラック防止性を評価した。
【００５１】
また上記と同様にしてバッチを調合し、白金坩堝に投入して１５８０℃で８時間溶融した。次いでガラス融液を所定の形状に成形し、さらに必要な加工を施した後、熱膨張係数及び紫外線吸収性を評価した。結果を表１、２に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
表１、２から明らかなように、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜８は、紫外線吸収性に優れており、樹脂劣化防止性が優れていた。さらにＣｓ２Ｏを含有しているために、クラック防止性が良好であり、光量の減少がないランプを作製できる。Ｎｏ．９は、試料Ｎｏ．１〜８に比べると紫外線吸収性がやや劣るが、クラック防止性に優れており、耐紫外線のよい樹脂と組み合わせる場合には十分に使用できる。
【００５５】
なお熱膨張係数は、熱膨張測定装置にて測定したものであり、３０〜３８０℃の平均値を示した。
【００５６】
紫外線吸収性は次のようにして評価した。まず両面を光学研磨した厚さ０．４ｍｍの板状試料を作製し、波長２６０ｎｍの透過率を透過率測定装置（島津製作所製）にて測定した。この波長における透過率が２０％以下の試料を「◎」、２０％を超え、５０％以下の試料を「○」、５０％を超える試料を「×」とした。
【００５７】
樹脂劣化防止性及びクラック防止性は次のようにして評価した。まず外套容器試料（外径２．０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、長さ２０ｍｍ）を用いて作製した電子フラッシュランプを用意した。このフラッシュランプを反射ケースにセットし、フラッシュランプとの距離が２ｍｍとなるようにアクリル板を設置した。次にフラッシュランプを１４Ｗｓで５０００回発光させた後、アクリル板及びフラッシュランプ外套管の変化を観察した。アクリル板については、変化が認められなかったものを「◎」、少し黄色に変色したものを「○」、強い変色が認められたものを「×」とした。外套容器については、変化が認められなかったものを「◎」、若干クラックが認められるものを「○」、内部に剥離が生じるほど劣化したものを「×」とした。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のフラッシュランプ用外套容器は、フラッシュランプ、特に小型のフラッシュランプの作製に使用される外套容器として好適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュランプの外套容器に関し、特に小型フラッシュランプの外套容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、携帯電話等に搭載されるストロボ装置は、フラッシュランプと透明樹脂製の前面レンズとを有し、フラッシュランプから発せられた閃光を前面レンズで集光して被写体に投影する。使用されるフラッシュランプは、高圧のキセノンガス等が充填された管内に、電極からの高電圧が放電されることによって閃光を生じさせる電子フラッシュランプである。この種のフラッシュランプの１回の点灯時間は約１／１０００秒と極めて短い。この短時間に強烈な光が熱を伴って発せられる。
【０００３】
ところで最近の機器の小型化の傾向に伴い、フラッシュランプも小型化され、ランプ外套容器には細径薄肉の管ガラスが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５３１４４５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０６７２１号公報
【特許文献３】特開平７−８９７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機器が小型化された結果、従来では問題にならなかった課題が認識されるようになってきた。具体的には、ストロボ装置の小型化によってフラッシュランプと前面レンズの距離が近くなり、ランプから漏洩する紫外線や熱線のレンズに与える影響が大きくなっている。言い換えればレンズに照射される単位面積当たりの紫外線や熱線の強度が相対的に大きくなっている。その結果、レンズの劣化が急速に起こって黄色に変色し、ランプからの光束が減少したり、色調が変化したり、外観不良となったりする。
【０００６】
このような事情から、外套容器ガラスに紫外線吸収成分を添加することが提案されている。例えば特許文献１、２には、ガラス成分にＦｅ２Ｏ３等を添加することによって、ランプ管外への紫外線漏洩を抑制したフラッシュランプ用ガラスが開示されている。
しかしながら、紫外線吸収成分を添加したガラスを用いて小型のフラッシュランプを作製すると、ランプ光量の減少を容易に引き起こすという別の問題が生じることが判明した。
【０００７】
本発明の目的は、小型のフラッシュランプであっても、前面レンズを劣化させず、しかもランプの光量減少を引き起こすことのないフラッシュランプ用外套容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は種々検討を行った結果、ランプ光量の減少が起こる原因が、外套容器ガラスの小型化と紫外線吸収能力付与の相乗作用であることを見いだした。即ち、ランプの小型化によって容器内面の表面積は小さくなる。一方、ランプ管内で発生する紫外線量は、ランプが小型化しても大きく変化することはない。つまり容器内表面の単位面積当たりの紫外線照射量が著しく増大する結果となる。しかもガラス中には紫外線吸収成分が含有されており、照射された紫外線を吸収するため、過度の紫外線がガラスに吸収される。吸収された強い紫外線エネルギーは、ガラス構造の結合の弱い部分を切断してガラス構造の再配列を引き起こし、内表面付近のガラスを収縮させる。このため変質していない深部ガラスとの間で強いテンションが生じ、容器内表面にクラックが発生する。この内表面に発生したクラックは、光を乱反射させて、ランプからの光取り出し量を低下させる。
【０００９】
さらに本発明者等は、イオン半径の大きいＣｓ２Ｏをガラスに添加することにより、ガラスの収縮を抑えてクラックの発生を防止できることを見いだした。
【００１０】
なお特許文献３には、フラッシュランプ用ガラスにＣｓ２Ｏを添加することにより、蒸発した電極材料による外套容器の着色が防止でき、フラッシュランプを長寿命化できることが開示されている。ただし特許文献３には、フラッシュランプの小型化に伴う諸問題や、Ｃｓ２Ｏのクラック防止効果について記載も示唆もない。
【００１１】
本発明のフラッシュランプ用外套容器は、質量百分率でＳｉＯ２ ４５〜８０％、Ｂ２Ｏ３ １１〜２２％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｃｓ２Ｏ ９〜２５％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．００１〜０．１％、ＴｉＯ２ ０〜２％含有するガラスからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、ガラスがさらにＣｅＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる１種以上を合量で０．００１〜１％含有することが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、ガラスの紫外線吸収性能が一層高まり、前面レンズ等の樹脂製周辺部材の劣化を抑制する効果が大きくなる。
【００１４】
本発明においては、ガラスがさらに質量百分率でＬｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％含有することが好ましい。
【００１５】
本発明においては、容器の外径が２ｍｍ以下の管ガラスからなることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、樹脂製周辺部材の劣化防止のために紫外線吸収性能を高めることが必要となり、これに伴ってガラスにクラックが生じやすい状況になることから、本発明を適用するメリットが大きい。
【００１７】
本発明においては、容器の肉厚が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、樹脂製周辺部材の劣化防止のために紫外線吸収性能を高めることが必要となり、これに伴ってガラスにクラックが生じやすい状況になることから、本発明を適用するメリットが大きい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフラッシュランプ用外套容器を用いれば、前面レンズとフラッシュランプが近接して組み込まれる小型のストロボ装置であっても、ランプ管外に漏洩する紫外線が少ないことから、前面レンズを劣化させ難い。しかも単位面積当たりの紫外線吸収量が多いにも関わらず、容器内表面のクラック発生を効果的に抑制できることから、ランプの光量低下を引き起こし難い。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のフラッシュランプ用外套容器は、Ｃｓ２ＯとＦｅ２Ｏ３を含有するＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスからなる。ガラス組成を上記のように限定した理由を以下に説明する。なお以下の説明では、特に断りのない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００２１】
ＳｉＯ２はガラスの主成分であり、その含有量は４５％以上、好ましくは５０％以上であり、また８０％以下、好ましくは７５％以下である。ＳｉＯ２の含有量が４５％以上であれば電極材料が低膨張であるタングステンであっても、熱膨張係数を適合させることが可能となる。５０％以上であれば耐候性に関して市場で高い信頼性を得ることができる。一方、ＳｉＯ２が８０％以下であればガラスを工業的に溶融しやすくなり、７５％以下であればＳｉＯ２系結晶が析出しやすくなるため好ましい。
【００２２】
Ｂ２Ｏ３はガラスの熱膨張係数を下げる効果とともに、耐候性を向上させる成分であり、その含有量は１１％以上、好ましくは１２％以上であり、また２２％以下、好ましくは１９％以下である。Ｂ２Ｏ３が１１％以上であれば上記効果を得ることができる。一方、Ｂ２Ｏ３が２２％以下であればガラスの溶融性が悪化しにくく、１９％以下であればガラスを再加熱しても揮発しにくくなり、熱加工を行う場合に有利である。
【００２３】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性を高め、また分相を抑制する効果がある。ただし高温粘性を高める作用がある。Ａｌ２Ｏ３は必須成分ではないが、０．１％以上、特に１％以上、さらには２％以上含有することが望ましい。Ａｌ２Ｏ３を１％以上含有すれば分相を効果的に抑制して結晶を析出させにくくすることができ、２％以上であれば熱加工を安定して行うことが容易になる。一方、Ａｌ２Ｏ３が１５％以下であれば長石系の結晶がガラスに析出する危険性を低減することができ、６％以下であればガラスの溶融が容易になる。
【００２４】
Ｃｓ２Ｏはイオン半径が大きく、ガラスの収縮を抑えて内表面のクラック発生を防止する成分であり、その含有量は９％以上、好ましくは１２％以上、より好ましくは１０％以上であり、また２５％以下、好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１７％以下である。Ｃｓ２Ｏが少なすぎると上記効果が得られないことから、十分な紫外線吸収性を得ようとすると容器内表面にクラックが発生してランプの光量が低下してしまう。一方、多すぎるとガラスに結晶が生じてしまう。
【００２５】
Ｆｅ２Ｏ３はガラスに紫外線吸収性を与え、ランプ管外への紫外線の漏洩を防止する成分であり、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上、最適には０．０３％以上である。Ｆｅ２Ｏ３が少なすぎると上記効果が得られないことから、小型のストロボ装置では前面レンズ等の樹脂製周辺部材が劣化してしまう。一方、Ｆｅ２Ｏ３はガラスの着色原因となるため、０．１％以下、特に０．０５％以下とすることが望ましい。またガラスの酸化還元によってＦｅ２Ｏ３の紫外線吸収性が変化する。紫外線吸収性を高める観点からすれば、ガラスを酸化側に調整することが好ましい。より具体的にはＦｅ２＋／全Ｆｅ量を０．７以下にコントロールすることが望ましい。
【００２６】
ＴｉＯ２は紫外線吸収特性に優れる成分である。その一方でＦｅ２Ｏ３やＣｅＯ２と共存すると着色を生じやすくなる。またＴｉＯ２が多すぎると内表面のクラックが生じやすくなる。ＴｉＯ２は任意成分であるが、ガラス中に導入する場合、０．００１％以上、０．０１％以上、０．０２％以上、最適には０．０３％以上であることが好ましい。またその上限は２％以下、好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．１％以下であり、着色を厳しく抑制するためには０．０３％以下であることが望ましい。
【００２７】
本発明におけるガラスは、さらに紫外線吸収成分としてＣｅＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。これらの成分を含有する場合、合量で０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０２％以上、最適には０．０３％以上であり、また５％以下、好ましくは３％以下、さらに好ましくは１％以下である。これらの成分の合量が少なすぎると紫外線吸収性の向上効果がない。一方、これらの成分の合量が多すぎると紫外線を吸収しすぎるため、Ｃｓ２Ｏを多量に添加してもクラックの発生を抑制しきれなくなる。またガラスが着色しやすくなる。
【００２８】
ＣｅＯ２も紫外線吸収特性に優れる成分である。ＣｅＯ２を導入する場合、０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上、特に１％以下である。ＣｅＯ２が多すぎると内表面のクラックが生じやすくなる。
【００２９】
ＷＯ３を導入する場合、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また５％以下、好ましくは１％以下である。ＷＯ３が多すぎると分相しやすくなって好ましくない。
【００３０】
ＺｎＳは紫外線吸収特性に優れる成分である。ＺｎＳを導入する場合、０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また１％以下、好ましくは ０．５％以下である。ＺｎＳが多すぎると分相しやすくなって好ましくない。
【００３１】
Ｖ２Ｏ５を導入する場合、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また１％以下、好ましくは０．５％以下である。Ｖ２Ｏ５が多すぎると内表面のクラックが生じやすくなる。
【００３２】
ＭｏＯ３を導入する場合、その含有量は０．００１％以上、好ましくは０．０１％以上であり、また２％以下、好ましくは０．５％以下である。ＭｏＯ３が多すぎると分相しやすくなって好ましくない。
【００３３】
本発明におけるガラスは、種々の目的でさらにＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ等を含有させることができる。
【００３４】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏはガラスのネットワークを切断する効果のある成分であり、ガラスの溶融性向上や熱膨張係数の調整のために添加する。本発明ではアルカリ金属酸化物の一種であるＣｓ２Ｏを９％以上含有することから、熱膨張係数を高める必要がない場合（例えばタングステンを封着する場合）には、これらの成分を含有しなくてもよい。ただし初期溶解性を向上させる観点から、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏは合量で０．１％以上含有させることが好ましい。なおこれらの成分の合量は７％以下、特に６％以下であることが好ましい。
【００３５】
Ｌｉ２Ｏは高温粘性を下げる効果があり、Ａｌ２Ｏ３を２％以上含有し、高温粘性が高くなりやすい場合には、０．１％以上含有することが好ましい。なおＬｉ２Ｏの上限は５％、好ましくは３％以下である。
【００３６】
Ｎａ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜３％である。Ｎａ２Ｏが多すぎると耐候性が損なわれる。
【００３７】
Ｋ２Ｏの含有量は０〜５％、好ましくは０〜４％である。Ｋ２Ｏが多すぎると耐候性が損なわれる。
【００３８】
ＭｇＯ及びＣａＯはガラスの溶融を助け、また耐候性を高める成分であり、その含有量は各々０〜１０％、特に各々０〜５％であることが好ましい。ＭｇＯやＣａＯが１０％を超えると結晶傾向が大きくなる。
【００３９】
ＳｒＯ及びＢａＯはガラスの融点を下げ、また分相を抑制してガラスを安定させる成分であり、その含有量は各々０〜１０％、特に各々０〜５％であることが好ましい。ＳｒＯやＢａＯが１０％を超えると結晶傾向が大きくなる。
【００４０】
ＺｎＯはガラスの溶融を助け、また分相を抑制してガラスを安定させる成分であり、その含有量は０〜１０％、特に０〜５％であることが好ましい。ＺｎＯが１０％を超えると分相傾向が増大して寸法精度に優れたガラスが得にくくなる。
【００４１】
Ｓｂ２Ｏ３はＦｅ２Ｏ３の着色を減らす効果のある成分である。ただし内面クラックを促進するので、その含有量は０〜０．５％、特に０〜０．１％、さらには０〜０．０１％であることが好ましい。
【００４２】
Ａｓ２Ｏ３もＦｅ２Ｏ３の着色を減らす効果のある成分である。ただし内面クラックを促進することや、環境上好ましくない物質であることから、その含有量は０〜０．１％、特に０〜０．０１％であることが好ましい。
【００４３】
Ｃｌは清澄剤として効果的に使用できる成分である。Ｃｌは塩化物として原料に１％以下添加することが好ましい。なおガラスへの残留は、０．０１〜０．３％程度となる。
【００４４】
ＳＯ３は他の清澄剤と併用することで高い清澄効果が得られる成分である。ＳＯ３は硫酸塩として原料に０．００１〜０．５％添加することが好ましい。なおガラスへの残留は、０．０００３〜０．1％程度となる。
【００４５】
本発明のフラッシュランプ外套容器は、容器の外径が２ｍｍ以下、特に１.１〜１．８ｍｍ、容器の肉厚が０．５ｍｍ以下、特に０．２５〜０．５ｍｍの管ガラスであることが好ましい。ランプの小型化に伴って、外套容器も細径化、薄肉化が要求される。容器の外径や肉厚が上記範囲にあれば、ランプの小型化の要求を満足することが可能となる。なお外套容器の長さは特に制限はないが、例えば５〜７ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００４６】
次に、本発明のフラッシュランプ外套容器を説明する。
【００４７】
まず、所望の組成を有するガラスとなるようにガラス原料を調合し、バッチを作製する。次いでバッチを１５００〜１６５０℃で溶融し、ガラス化する。溶融に当たっては、清澄剤を用いてガラスの清澄を行ってもよいが、バッチにカーボンや金属アルミニウム粉末等を添加して還元清澄してもよい。続いて溶融ガラスをダウンドロー法やダンナー法等を用いて管状に成形し、所定の長さに切断する。このようにして本発明のフラッシュランプ外套容器を得ることができる。
【実施例】
【００４８】
以下，実施例を用いて本発明を説明する。表１、２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜９）及び比較例（試料Ｎｏ．１０〜１２）を示している。
【００４９】
まず表１、２の組成となるようにガラス原料を調合してバッチを用意した。ガラス原料としては珪石粉、ホウ酸、アルミナ、炭酸ソーダ、炭酸セシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、食塩、酸化第二鉄、酸化チタン、酸化タングステン、酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸化バナジウム、三酸化ヒ素、酸化アンチモンを用いた。なお原料の種類はこれらに限られるものではなく、ガラスの酸化還元状態や水分含有量等を考慮して適宜選択すればよい。また組成に示される含有量は換算値であり、標記の酸化物価数に限定されない。
【００５０】
次に用意したバッチを溶融炉に投入して１５００〜１６５０℃で溶融し、ダウンドロー法により管引き成形した。このようにして外径２．０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、長さ２０ｍｍのサイズを有する管状の外套容器試料を得、樹脂劣化防止性及びクラック防止性を評価した。
【００５１】
また上記と同様にしてバッチを調合し、白金坩堝に投入して１５８０℃で８時間溶融した。次いでガラス融液を所定の形状に成形し、さらに必要な加工を施した後、熱膨張係数及び紫外線吸収性を評価した。結果を表１、２に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
表１、２から明らかなように、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜８は、紫外線吸収性に優れており、樹脂劣化防止性が優れていた。さらにＣｓ２Ｏを含有しているために、クラック防止性が良好であり、光量の減少がないランプを作製できる。Ｎｏ．９は、試料Ｎｏ．１〜８に比べると紫外線吸収性がやや劣るが、クラック防止性に優れており、耐紫外線のよい樹脂と組み合わせる場合には十分に使用できる。
【００５５】
なお熱膨張係数は、熱膨張測定装置にて測定したものであり、３０〜３８０℃の平均値を示した。
【００５６】
紫外線吸収性は次のようにして評価した。まず両面を光学研磨した厚さ０．４ｍｍの板状試料を作製し、波長２６０ｎｍの透過率を透過率測定装置（島津製作所製）にて測定した。この波長における透過率が２０％以下の試料を「◎」、２０％を超え、５０％以下の試料を「○」、５０％を超える試料を「×」とした。
【００５７】
樹脂劣化防止性及びクラック防止性は次のようにして評価した。まず外套容器試料（外径２．０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、長さ２０ｍｍ）を用いて作製した電子フラッシュランプを用意した。このフラッシュランプを反射ケースにセットし、フラッシュランプとの距離が２ｍｍとなるようにアクリル板を設置した。次にフラッシュランプを１４Ｗｓで５０００回発光させた後、アクリル板及びフラッシュランプ外套管の変化を観察した。アクリル板については、変化が認められなかったものを「◎」、少し黄色に変色したものを「○」、強い変色が認められたものを「×」とした。外套容器については、変化が認められなかったものを「◎」、若干クラックが認められるものを「○」、内部に剥離が生じるほど劣化したものを「×」とした。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のフラッシュランプ用外套容器は、フラッシュランプ、特に小型のフラッシュランプの作製に使用される外套容器として好適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量百分率でＳｉＯ２ ４５〜８０％、Ｂ２Ｏ３ １１〜２２％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｃｓ２Ｏ ９〜２５％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．００１〜０．１、ＴｉＯ２ ０〜２％含有するガラスからなることを特徴とするフラッシュランプ用外套容器。
【請求項２】
ガラスがさらにＣｅＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる１種以上を合量で０．００１〜１％含有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用外套容器。
【請求項３】
ガラスがさらに質量百分率でＬｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラッシュランプ用外套容器。
【請求項４】
容器の外径が２ｍｍ以下の管ガラスからなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のフラッシュランプ用外套容器。
【請求項５】
容器の肉厚が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフラッシュランプ用外套容器。
【請求項１】
質量百分率でＳｉＯ２ ４５〜８０％、Ｂ２Ｏ３ １１〜２２％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｃｓ２Ｏ ９〜２５％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．００１〜０．１、ＴｉＯ２ ０〜２％含有するガラスからなることを特徴とするフラッシュランプ用外套容器。
【請求項２】
ガラスがさらにＣｅＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５から選ばれる１種以上を合量で０．００１〜１％含有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用外套容器。
【請求項３】
ガラスがさらに質量百分率でＬｉ２Ｏ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフラッシュランプ用外套容器。
【請求項４】
容器の外径が２ｍｍ以下の管ガラスからなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のフラッシュランプ用外套容器。
【請求項５】
容器の肉厚が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフラッシュランプ用外套容器。
【公開番号】特開２０１１−９８８５２（Ｐ２０１１−９８８５２Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５３９０６（Ｐ２００９−２５３９０６）
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]