JPH09111235A

JPH09111235A - 蛍光体および蛍光ランプ

Info

Publication number: JPH09111235A
Application number: JP26848995A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Takemura; 博文竹村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外線励起したときの発光スペクトル分布がシ
ャープであり、経時劣化が少ない紫外ないし青色発光の
蛍光体と、使用目的とする波長域に発光エネルギーが集
中しており、長時間使用した場合においても発光効率の
低下が少なく色素定着用光源として好適な蛍光ランプと
を提供する。【解決手段】蛍光体を紫外線で励起したときの発光スペ
クトル分布の発光ピーク波長が４２０nm以上４３０nm以
下であり、かつ発光ピーク波長における発光強度を１と
した場合に、４１０nmの波長における発光強度が０．４
以下であることを特徴とする。また蛍光体は一般式（Sr
_1-a-b-c-dCa_aBa_bMg_cEu_d）₂Ｐ₂Ｏ₇（但し、０≦
ａ≦０．３，０≦ｂ≦０．３，０≦ｃ≦０．３，０．０
０１≦ｄ≦０．１，０．１≦ａ＋ｂ＋ｃ≦０．４）で表
わされる組成を有する。さらに本発明の蛍光ランプは、
上記蛍光体を含有する蛍光体膜をガラスバルブ内面に形
成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光体および蛍光ラ
ンプに係り、特に紫外線で励起したときに狭い発光スペ
クトル分布を形成し、ジアゾ色素等の定着用光源として
好適な紫外ないし青紫色の蛍光を発する蛍光体と、その
蛍光体を用いて形成され、特定波長で感光する色素以外
の色素を劣化させることが少なく、さらに発光強度の低
下が少ない蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のカラー印刷技術の飛躍的な進歩に
よって、フルカラー印刷が可能な複写機やパーソナルコ
ンピューター用プリンターなどが広く普及しつつある。
フルカラー印刷方式としては、従来までに開発された昇
華転写方式，熱現像方式，色像転写方式，電子写真方
式，静電記録方式，インクジェット方式などの種々の方
式に加えて、最近になって感熱方式が採用される場合が
多くなり、各種フルカラー印刷機器に使用されている。
この感熱方式によれば、インクカートリッジや現像液な
どの消耗品の補給が不要であり、保守管理（メンテナン
ス）が容易であり、また廃棄物の排出がないために環境
汚染が少なく安全性に優れているという特長があり、優
れた印刷方式として注目されている。

【０００３】上記のようなフルカラー感熱方式を使用し
た印刷機器においては、シアン，イエロー，マゼンタの
３種類の有機色素を発色させてカラー化する方式が採用
されている。そして、染料や発色剤から成る感熱発色層
を塗布した感熱紙を使用し、熱によって発色したジアゾ
色素を定着させるために、感熱紙に紫外線を照射して未
反応のジアゾ色素を分解して画像の定着を図る方式が採
用されている。上記紫外発光光源としては、所定の波長
の蛍光を放射する各種蛍光ランプが使用されている。紫
外発光用の蛍光体としては、例えば４２０nmに発光ピー
ク波長を有するユーロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウ
ム（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）蛍光体や３７０nmに発光ピ
ーク波長を有するユーロピウム付活硼酸ストロンチウム
（Ｓｒ₂Ｂ₄Ｏ₇：Ｅｕ）蛍光体が比較的に発光効率が
高いために実用化されている。

【０００４】ここで一般に感熱紙に使用されているジア
ゾ色素は、イエロー色とマゼンタ色との２色であるが、
このうちマゼンタ色は、波長λが３６５nm付近の紫外線
によって分解され無色化する。そして現在までに実用化
されている感熱方式のフルカラー印刷機器においては、
マゼンタ色を定着するための光源として、ユーロピウム
付活四ほう酸ストロンチウム（ＳｒＢ₄Ｏ₇：Ｅｕ）蛍
光体から成る蛍光膜を備えた紫外発光蛍光ランプが装着
されている。

【０００５】上記ユーロピウム付活四ほう酸ストロンチ
ウム蛍光体は波長λが２５４nmの紫外線の照射を受ける
ことによって、波長λが３６７nmの紫外線を発する性質
がある。

【０００６】また感熱方式を採用したフルカラー印刷機
器の開発に際して、上記ユーロピウム付活四ほう酸スト
ロンチウム蛍光体の分光分布が、マゼンタ色を発現する
ジアゾ色素の分解感度波長分布と符合するという理由、
および同波長光を発する他の蛍光体と比較して発光効率
が良好であるという理由から、上記蛍光体が、フルカラ
ー感熱紙の色素定着用紫外蛍光ランプの蛍光体として採
用された経緯がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の蛍光体を使用した蛍光ランプを色素定着用の光源と
して使用した場合、紫外線励起による蛍光体の発光スペ
クトル分布の裾が拡がっているために、本来の目的とす
る種類の色素以外の色素を定着してしまい、他の色素の
発光特性を劣化させるという問題点があった。

【０００８】例えば、４２０nmに発光ピーク波長を有す
る従来のユーロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウム蛍光
体の発光スクトル分布の形状は、ピーク波長における発
光強度を１としたときに、４１０nmにおける発光強度が
０．６であり、また４００nmにおける発光強度は０．２
であるというようにブロードな分布形状を呈している。
このように本来の目的とする波長より短波長側に強い発
光エネルギーが存在しているために、本来の目的でない
色素を感光し劣化させてしまう不具合があった。一旦、
感光してしまった色素は、本来の発色特性が十分に発揮
されないため、色の再現性が悪化する問題を生起してい
た。近年、高精彩で色の再現性が優れた複写画像が要求
される状況で、上記色素の劣化を低減する方策が求めら
れている。

【０００９】また、従来のユーロピウム付活ピロ燐酸ス
トロンチウム蛍光体は、経時劣化が極めて大きいため、
感熱方式のフルカラー印刷機器における色素定着用光源
ランプ（紫外発光蛍光ランプ）の蛍光体として使用した
場合には、定着処理操作が煩雑になる問題点があった。
すなわち上記蛍光体を使用した紫外発光蛍光ランプにお
いては、点灯時間の経過に伴う光束の低下が顕著であ
り、短寿命となる問題点があった。そのため、あるレベ
ルの発光強度を維持しようとする場合には、蛍光ランプ
を頻繁に交換する必要があった。さらに、上記紫外発光
蛍光ランプを用いた感熱方式フルカラー印刷機器の場合
には、上記光束の劣化度合をセンサーでモニターし、そ
のモニター結果を、ランプの感熱紙に対する照射時間に
フィードバックさせることにより、画質の一定化を図る
機構を付設している。その結果、印刷機器の構成が複雑
化するとともに、ランプの蛍光体の劣化につれて印刷時
間が長期化して印刷事務効率が低下してしまうという問
題点があった。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、紫外線励起したときの発光スペクトル
分布がシャープであり、経時劣化が少ない紫外ないし青
色発光の蛍光体と、使用目的とする波長域に発光エネル
ギーが集中しており、長時間使用した場合においても発
光効率の低下が少なく色素定着用光源として好適な蛍光
ランプとを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明者は、４２０nm付近に発光ピーク波長を有
する蛍光体に、アルカリ金属元素やアルカリ土類金属元
素など種々の元素成分を添加して蛍光体組成物とし、そ
の組成物を使用して蛍光体層を形成した蛍光ランプを調
製し、添加した元素成分や添加量が各蛍光ランプの発光
スペクトル分布形状や発光効率や経時劣化特性に及ぼす
影響を実験により比較調査した。その結果、従来のユー
ロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウムに、Ｃａ（カルシ
ウム），Ｂａ（バリウム），Ｍｇ（マグネシウム）など
のアルカリ金属を所定比率で含有させることにより、従
来の蛍光体と比較して、発光スペクトル分布がシャープ
であり、また経時劣化が少ない紫外発光蛍光体が得られ
た。さらに、この蛍光体をガラス管内壁に被着して色素
定着用の蛍光ランプを形成することにより、特定波長で
感光する色素以外の色素を劣化させることが少なく、ま
た、発光効率の経時低下が少ない高特性の蛍光ランプが
初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見に
基づいて完成されたものである。

【００１２】すなわち本発明に係る蛍光体は、蛍光体を
紫外線で励起したときの発光スペクトル分布の発光ピー
ク波長が４２０nm以上４３０nm以下であり、かつ発光ピ
ーク波長における発光強度を１とした場合に、４１０nm
の波長における発光強度が０．４以下であることを特徴
とする。また４００nmの波長における発光強度が０．１
以下であるとよい。さらに発光スペクトル分布の半値幅
が３０nm以上３５nm以下であるとよい。

【００１３】また、蛍光体が一般式（Ｓｒ_1-a-b-c-dＣ
ａ_aＢａ_bＭｇ_cＥｕ_d）₂Ｐ₂Ｏ₇（但し、０≦ａ≦
０．３，０≦ｂ≦０．３，０≦ｃ≦０．３，０．００１
≦ｄ≦０．１，０．１≦ａ＋ｂ＋ｃ≦０．４）で表わさ
れる組成を有することを特徴とする。さらに上記一般式
において、ＣａとＢａとの合計含有量（ａ＋ｂ）は０．
１〜０．３の範囲に設定することが望ましい。

【００１４】また本発明に係る蛍光ランプは、上記記載
の蛍光体を含有する蛍光体膜をガラスバルブ内面に被膜
状に形成したことを特徴とする。

【００１５】ここで上記一般式で示されるように、Ｃ
ａ，Ｂａ，Ｍｇを添加したユーロピウム付活ピロ燐酸ス
トロンチウムは、波長２５４nmの紫外線の照射を受ける
ことによって波長４２０〜４３０nmの紫外光を発する蛍
光体であり、ジアゾ色素等を定着するための光源ランプ
の蛍光体として使用される。

【００１６】上記一般式で表わされる蛍光体に含有され
るＣａ，Ｂａ，Ｍｇは、発光ピーク波長を長波長側にシ
フトさせるとともに、蛍光体の発光効率および劣化を改
善する作用がある。しかし、Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇの含有量
ａ，ｂ，ｃがそれぞれ原子比で０．３を超えると、発光
効率が低下して実用性が喪失される。したがってＣａ，
Ｂａ，Ｍｇの各含有量は０．３以下に設定される。ま
た、Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇの合計の含有量（ａ＋ｂ＋ｃ）は
０．１〜０，４の範囲が好適である。特にＣａおよびＢ
ａの合計含有量（ａ＋ｂ）を、０．１〜０．３の範囲に
設定することにより、発光効率および劣化の度合をさら
に改善できる。

【００１７】Ｅｕ（ユーロピウム）は蛍光体の発光効率
を高める活性体（付活剤）として作用し、Ｓｒ（ストロ
ンチウム）に対して原子比で０．００１〜０．１の割合
で添加される。添加割合が０．００１未満では発光効率
の改善効果が少ない。一方、添加割合が０．１を超える
と、着色を生じ易くなり、ランプの発光効率を却って阻
害することになる。

【００１８】上記一般式で表わされる蛍光体を２５４nm
の紫外線で励起したときに得られる発光スペクトル分布
の形状は、発光ピーク波長が４２０〜４３０nmの範囲で
あり、発光ピーク波長における発光強度を１とした場合
に、４１０nmの波長における発光強度が０．４以下であ
り、４００nmにおける発光強度が０．１以下であり、さ
らには半値幅が３０〜３５nmの範囲となる。

【００１９】上記構成に係る蛍光体によれば、発光スペ
クトル分布がシャープであり、使用目的とする波長域に
発光エネルギーが集中している。そのため、この蛍光体
を使用してカラー複写機の色素定着用の蛍光ランプを形
成した場合に、使用目的以外の波長域で感光する他の色
素を劣化させるおそれが少ない。したがって、色の再現
性が優れた複写画像を得ることができる。

【００２０】また蛍光体の成分および組成を好適に調整
しているため、蛍光体の劣化が効果的に防止でき、この
蛍光体を使用することにより、発光強度が高く、発光効
率の低下が少ない蛍光ランプを提供することが可能とな
る。この蛍光ランプは、特にカラー複写機におけるジア
ゾ色素等の定着用光源として極めて有用である。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について、
以下の実施例を参照して、より具体的に説明する。

【００２２】実施例１〜７リン源として（ＮＨ₄）₂ＨＰＯ₄粉末，ＳｒＨＰＯ₄
粉末，ＣａＨＰＯ₄粉末を用意し、ストロンチウム源と
してＳｒＨＰＯ₄粉末，ＳｒＣＯ₃粉末を用意し、カル
シウム源としてＣａＨＰＯ₄粉末，ＣａＣＯ₃粉末を用
意し、バリウム源としてＢａＨＰＯ₄粉末，ＢａＣＯ₃
粉末を用意し、マグネシウム源としてＭｇＣＯ₃粉末，
ＭｇＯ粉末を用意し、ユーロピウム源としてＥｕ₂Ｏ₃
粉末をそれぞれ用意した。

【００２３】次に、表１左欄に示す蛍光体の化学量論比
となるように各原料粉末を秤量し、十分に混合した。得
られた原料混合体を、還元性雰囲気中で温度９００〜１
０００℃で３〜５時間焼成し、得られた焼成物を粉砕
し、さらに分散処理することにより、実施例１〜７に係
る蛍光体をそれぞれ調製した。

【００２４】比較例１〜３Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇの各成分を全く添加しない点以外は実
施例１と同様に処理して比較例１に係る蛍光体を調製し
た。また、Ｃａ成分とＢａ成分との合計含有量（ａ＋
ｂ）が過量となるように組成を設定した点以外は、実施
例１と同様に処理して比較例２に係る蛍光体を調製し
た。さらにＣａ成分の含有量（ａ）を０．５と過量に設
定した以外は実施例６と同一条件で処理して、比較例３
に係る蛍光体を調製した。

【００２５】上記実施例および比較例に係る各蛍光体の
特性を評価するために、各蛍光体に、波長が２５４nmの
紫外線を照射して励起し、得られた発光スペクトルにつ
いて、ピーク波長，４１０nmおよび４００nmにおける発
光強度，半値幅などの各種パラメータおよび発光強度の
劣化特性を測定した。

【００２６】また各蛍光体を使用して、カラー複写機の
色素定着用蛍光ランプを作成して、カラー印刷の色素定
着操作に供して、ジアゾ色素の劣化レベルを測定した。
色素の劣化レベルは、３７０nmに感光ピークを有するジ
アゾ色素の定着処理後における劣化率として測定した。
また、蛍光強度は２５４nmの紫外線で励起したときの４
２０nmにおける発光強度を示し、従来例の蛍光体を使用
した比較例１の場合を基準値（１００）として相対的に
示した。さらに発光強度の劣化特性は、真空中において
１８５nmの紫外線を各蛍光体に１時間照射した前後にお
ける発光強度をそれぞれ測定し、初期値からの減少割合
で表示した。測定結果を下記表１に示す。また、実施例
１および比較例１に係る蛍光体の発光スペクトル分布を
図１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記表１および添付図１に示す結果から明
らかなように、Ｃａ，Ｂａ成分等を適量に含有させた実
施例１〜７に係る蛍光体は、従来のＥｕ付活Ｓｒ₂Ｐ₂
Ｏ₇蛍光体と比較してピーク波長が長波長側にシフトし
ており、かつ発光スペクトル分布の半値幅が３２〜３５
nmであり、分布形状がシャープである。すなわち各発光
スペクトル分布において４２０nmの発光強度を１とした
ときに、４１０nmにおける発光強度が０．４以下であ
り、また４００nmにおける発光強度が０．１以下にな
り、特に短波長側における発光エネルギーが小さい。し
たがってこの蛍光体を使用して色素定着用の蛍光ランプ
とした場合に、３７０nmで感光する色素の劣化率は２０
％以下となり、色の再現性が良好になることが判明し
た。

【００２９】一方、比較例１に係る蛍光体においては、
図１に示すようにピーク波長が４２０nmであり、４１０
nmと短波長域における発光強度が０．６と高くなるた
め、３７０nmで感光する色素の劣化率は５０％にも達
し、色の再現性が悪化することが判明した。

【００３０】またＣａ成分および／またはＢａ成分を過
量に添加した比較例２，３に係る蛍光体においては、ピ
ーク波長が４３３〜４３５nmと長波長側にシフトし、半
値幅も拡がっているため、４２０nm付近における発光強
度（出力）が過度に低くなり、本来の定着目的に適合し
難くなってしまう。

【００３１】本実施例に係る紫外ないし青色発光の蛍光
体を使用した蛍光ランプは、短波長側の発光スペクトル
分布がシャープであり、ジアゾ色素等の定着用光源とし
て好適な発光スペクトル分布を呈する。

【００３２】また各実施例に係る蛍光体を使用した蛍光
ランプにおいては、発光強度の劣化特性が２０〜２５％
と低い値であるが、比較例においては、３３〜４０％と
高い値になった。すなわち、本実施例に係る蛍光体を使
用することにより、発光強度が高く、また発光効率の低
下が少ない蛍光ランプが得られた。

【００３３】

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る蛍光体に
よれば、発光スペクトル分布がシャープであり、使用目
的とする波長域に発光エネルギーが集中している。その
ため、この蛍光体を使用してカラー複写機の色素定着用
の蛍光ランプを形成した場合に、使用目的以外の波長域
で感光する他の色素を劣化させるおそれが少ない。した
がって、色の再現性が優れた複写画像を得ることができ
る。

【００３４】また蛍光体の成分および組成を好適に調整
しているため、蛍光体の劣化が効果的に防止でき、この
蛍光体を使用することにより、発光強度が高く、発光効
率の低下が少ない蛍光ランプを提供することが可能とな
る。この蛍光ランプは、特にカラー複写機におけるジア
ゾ色素等の定着用光源として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蛍光体および従来の蛍光体の発光
スペクトル分布を示すグラフ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体を紫外線で励起したときの発光ス
ペクトル分布の発光ピーク波長が４２０nm以上４３０nm
以下であり、かつ発光ピーク波長における発光強度を１
とした場合に、４１０nmの波長における発光強度が０．
４以下であることを特徴とする蛍光体。
【請求項２】４００nmの波長における発光強度が０．
１以下であることを特徴とする請求項１記載の蛍光体。
【請求項３】発光スペクトル分布の半値幅が３０nm以
上３５nm以下であることを特徴とする請求項１記載の蛍
光体。
【請求項４】蛍光体が一般式（Ｓｒ_1-a-b-c-dＣａ_a
Ｂａ_bＭｇ_cＥｕ_d）₂Ｐ₂Ｏ₇（但し、０≦ａ≦０．
３，０≦ｂ≦０．３，０≦ｃ≦０．３，０．００１≦ｄ
≦０．１，０．１≦ａ＋ｂ＋ｃ≦０．４）で表わされる
組成を有することを特徴とする請求項１記載の蛍光体。
【請求項５】一般式（Ｓｒ_1-a-b-c-dＣａ_aＢａ_bＭ
ｇ_cＥｕ_d）₂Ｐ₂Ｏ₇（但し、０≦ａ≦０．３，０≦
ｂ≦０．３，０≦ｃ≦０．３，０．００１≦ｄ≦０．
１，０．１≦ａ＋ｂ≦０．３）で表わされる組成を有す
ることを特徴とする蛍光体。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の蛍光体を含有する蛍光体膜をガラスバルブ内面に形
成したことを特徴とする蛍光ランプ。