JP2001015286A

JP2001015286A - 希ガス放電灯の点灯装置

Info

Publication number: JP2001015286A
Application number: JP11182644A
Authority: JP
Inventors: Isao Yomo; 功四方
Original assignee: NEC Home Electronics Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Home Electronics Ltd; NEC Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的に簡単な構成によって原稿面照度の高
照度化が可能な希ガス放電灯の点灯装置を提供するこ
と。【解決手段】外周面に帯状の一対の外部電極５，６を
配置した希ガス放電灯ＤＬと、パルス状の高周波電圧を
発生する高周波電圧発生回路ＨＣとを備え、高周波電圧
発生回路を、一次コイル，二次コイルを有する第１，第
２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２と、第１の出力トラン
スＴＲ１の一次コイルＬｐ₁に直列的に接続した第１の
スイッチング素子Ｓ１と、第２の出力トランスＴＲ２の
一次コイルＬｐ₂に直列的に接続した第２のスイッチン
グ素子Ｓ２と、第１，第２のスイッチング素子に交互に
駆動信号を付与する駆動回路ＰＤＡとから構成し、第
１，第２の出力トランスの二次コイルＬｓ₁，Ｌｓ₂側に
希ガス放電灯を、それぞれの二次コイルに発生する高周
波電圧が交互に外部電極に印加されるように接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は希ガス放電灯の点
灯装置に関し、特に、内面に発光層を有するガラスバル
ブの外周面に一対の帯状の外部電極を配置した希ガス放
電灯を高周波電圧発生回路に接続してなる点灯装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に、図８に示す希ガス放
電灯ＤＬを提案した。同図において、Ａは例えばガラス
バルブにて密閉状に構成された直管状の外囲器であっ
て、その内面には希土類蛍光体，ハロリン酸塩蛍光体な
どの蛍光体よりなる発光層Ｂが形成されている。特に、
この発光層Ｂには所定の開口角を有するアパーチャ部
（発光層の未形成部）Ｂａがほぼ全長に亘って形成され
ている。そして、外囲器Ａの封着構造はガラスバルブの
端部にディスク状の封着ガラス板を封着して構成されて
いるが、例えば単にガラスバルブを加熱しながら縮径加
工し溶断するいわゆるトップシールによって構成するこ
ともできる。尚、この外囲器Ａの密閉空間には水銀など
の金属蒸気を含まないキセノンを主成分とする希ガスが
所定量封入されている。この外囲器Ａの外周面には金属
部材よりなる帯状の一対の外部電極Ｃ，Ｄが、外囲器Ａ
のほぼ全長に亘って互いに離隔して配置されている。

【０００３】この希ガス放電灯ＤＬは、例えば図９に示
す点灯装置によって点灯される。この点灯装置は、例え
ば周波数が３０ＫＨｚ，電圧が１８８０Ｖ程度の高周波
電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波である高周波
電圧発生回路（インバータ回路）ＨＡと、直流電源ＥＢ
からインバータ回路ＨＡへの直流電力の供給をコントロ
ールするトランジスタなどのスイッチング素子ＱＡと、
スイッチング素子ＱＡに駆動信号を供給する駆動回路Ｐ
とから構成されている。そして、このインバータ回路Ｈ
Ａの出力側には希ガス放電灯ＤＬが、外部電極Ｃ，Ｄに
高周波電圧が印加されるように接続されている。

【０００４】この点灯装置において、駆動回路Ｐからス
イッチング素子ＱＡのベースに駆動信号を所定のタイミ
ングで付与・停止すると、スイッチング素子ＱＡは所定
の間隔でオン・オフ動作する。スイッチング素子ＱＡが
オン動作の期間中、インバータ回路ＨＡが動作すること
によって高周波電圧が出力され、希ガス放電灯ＤＬの外
部電極Ｃ，Ｄに印加される。これにより、希ガス放電灯
ＤＬは、熱陰極や冷陰極を用いた放電灯のように外囲器
の長手方向に沿った１つの放電路によって点灯するもの
とは異なり、外部電極Ｃ，Ｄの間（外囲器Ａの長手方向
に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されるこ
とによって縞状の状態で点灯する。この状態において、
希ガスの励起線によって発光層Ｂが励起されて発光し、
光は主としてアパーチャ部Ｂａを介して外部に放出され
る。

【０００５】特に、この希ガス放電灯ＤＬには水銀が用
いられていないために、点灯後における光量の立ち上が
りが急峻であり、点灯と同時に光量がほぼ１００％近く
にまで達するという特徴を有している。このために、フ
ァクシミリ，イメージスキャナ，複写機などのＯＡ機器
の原稿読取用の光源として好適するものである。

【０００６】例えばこの希ガス放電灯ＤＬを上述の原稿
照射装置（原稿照射読取装置）に適用した場合には、ア
パーチャ部構造の採用により発光層Ｂの放射光の高密度
化が可能となることから、原稿面照度を高めることがで
き、原稿の読み取り性を改善できるものである。

【０００７】しかしながら、近時、ＯＡ機器は、その処
理能力を高め、事務処理の効率化を図るために、原稿の
送り速度をさらに高速化する傾向にあり、上述の希ガス
放電灯ＤＬをそのまま適用すると、原稿の読み取り精度
（解像度）が損なわれるようになる。このために、一層
の照度アップが求められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本出願人は、
先に図１０に示す希ガス放電灯の点灯装置を提案した。
この点灯装置はパルス状の高周波電圧を発生する高周波
電圧発生回路ＨＢの出力側に希ガス放電灯ＤＬが、外部
電極Ｃ，Ｄに高周波電圧が印加されるように接続して構
成されている。この高周波電圧発生回路ＨＢは、例えば
一次コイルＬｐ，二次コイルＬｓを有する出力トランス
ＴＲと、それの一次コイルＬｐに直列的に接続された電
界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素
子Ｓ１と、出力トランスＴＲの一次コイルＬｐとスイッ
チング素子Ｓ１との直列回路に並列的に接続されたコン
デンサＣＡと、スイッチング素子Ｓ１にほぼ方形波の駆
動信号を付与するための駆動回路ＰＤとから構成されて
いる。

【０００９】特に、上述の駆動回路ＰＤには駆動信号の
デューティ比を変更できるようにＰＷＭ（Ｐulse Ｗid
th Ｍodulation ）機能が付与されており、スイッチン
グ素子Ｓ１をオン動作させる駆動タイミングが、後述す
る繰り返し波形の１周期（Ｔ）内において希ガス放電灯
ＤＬに流れるランプ電流Ｉｂの方向が反転する跳ね返り
期間（Ｔ₂）内に設定されている。

【００１０】このように構成された点灯装置は次のよう
に動作する。まず、高周波高電圧発生回路ＨＢの入力側
に直流電源ＥＢを接続すると、コンデンサＣＡは充電さ
れる。この状態で、駆動回路ＰＤからスイッチング素子
Ｓ１のゲートに図１１（ａ）に示す方形波の駆動信号を
印加すると、スイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）及び図
１２（ａ）に示すように時点ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃・・・で交
互にオン，オフ動作する。スイッチング素子Ｓ１がオン
状態になると、コンデンサＣＡ，直流電源ＥＢから出力
トランスＴＲの一次コイルＬｐには同図（ｃ）に示すよ
うに電流（コイル電流Ｉ_L）が流れ、出力トランスＴＲ
の一次コイルＬｐには電磁エネルギーが蓄積される。次
に、スイッチング素子Ｓ１がオフ状態になると、蓄積さ
れた電磁エネルギーの作用に基づいて二次コイルＬｓに
はパルス状の高周波電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの
外部電極Ｃ，Ｄに印加されることによって、外部電極間
には放電が生起され、希ガス放電灯ＤＬは点灯状態にな
り、図１１（ｄ）及び図１２（ｂ）に示すようにランプ
電流Ｉｂが流れる。

【００１１】このランプ電流Ｉｂは、繰り返し周期にお
けるそれぞれの１周期（Ｔ）の前半部分の期間Ｔ₁に流
れると共に、希ガス放電灯ＤＬに蓄積された電荷がラン
プ電流Ｉｂとして跳ね返り期間Ｔ₂に、期間Ｔ₁の方向と
は逆方向に流れるようになる。この跳ね返り期間Ｔ₂の
間にスイッチング素子Ｓ１に駆動信号を付与すると、図
１１（ｃ）に示すように、時点ｔ₁，ｔ₃・・・において
コイル電流Ｉ_Lにパルス的な電流が流れる。この電流に
関連してランプ電流Ｉｂには図１１（ｄ）及び図１２
（ｂ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが、期間Ｔ
₂に流れるランプ電流に重畳されて流れる。尚、スイッ
チング素子Ｓ１への駆動信号の付与タイミングを跳ね返
り期間Ｔ₂の範囲外に遅らせると、ランプ電流Ｉｂは単
なる減衰振動となり、斜線で示すランプ電流Ｉｂｊは流
れなくなる。これによって、希ガス放電灯ＤＬは図１１
（ｅ）に示すように発光（φ）し、ランプ電流Ｉｂｊの
増加に対応して明るさφも同図において斜線（φｊ）で
示すように増加される。尚、スイッチング素子Ｓ１への
駆動信号の付与タイミングは跳ね返り期間Ｔ₂の早い時
期ほど、点灯装置への入力をことさらに増やさなくても
斜線で示すランプ電流Ｉｂｊを効果的に増加させること
ができる。

【００１２】この点灯装置によれば、希ガス放電灯ＤＬ
の点灯状態において、スイッチング素子Ｓ１のオフ動作
後の期間Ｔ₁に流れるランプ電流Ｉｂの方向が反転する
跳ね返り期間Ｔ₂内にスイッチング素子Ｓ１をオン動作
させているために、高周波電圧発生回路ＨＢの入力電流
をことさらに増加させなくても、跳ね返り期間Ｔ₂に流
れるランプ電流をＩｂｊ分だけ増加させることができ、
これに伴って、明るさ（光量）φもφｊ分だけ増加させ
ることができる。従って、ＯＡ機器の原稿照射装置に適
用した場合には、図９に示す点灯装置による場合に比較
すれば、原稿面照度を高めることができ、原稿の送り速
度の高速化への対応も可能となる。

【００１３】しかしながら、近時、原稿の送り速度の高
速化への対応は勿論のこと、原稿の読取品位のより高品
位化のために、原稿面照度の高照度化が求められるよう
になっている。例えば図８に示す希ガス放電灯ＤＬにお
いて、その発光層Ｂを、青色領域に発光を呈するユーロ
ピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体，
緑色領域に発光を呈するセリウム・テルビウム付活リン
酸ランタン蛍光体，赤色領域に発光を呈するユーロピウ
ム付活硼酸イットリウム・ガドリウム蛍光体を混合して
形成したものではほぼ１８０００Ｌｘ程度の高い原稿面
照度が得られるものの、上記要求を満たすには不十分で
ある。

【００１４】このような要求を満たすには、例えば上述
の原稿面照度を２倍以上に高める必要があると推測され
ているものの、解決すべき技術的課題も存在し、より一
層の高照度化が可能な希ガス放電灯の点灯装置の開発が
望まれている。

【００１５】それ故に、本発明の目的は、比較的に簡単
な構成によって原稿面照度の高照度化が可能な希ガス放
電灯の点灯装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、上述
の目的を達成するために、内面に発光層を有し、かつ内
部空間に希ガスを封入した外囲器の外周面に金属部材よ
りなる帯状の一対の外部電極を、外囲器のほぼ全長に亘
って互いに離隔して配置してなる希ガス放電灯と、パル
ス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路とを具
備し、前記高周波電圧発生回路を、少なくとも、一次コ
イル，二次コイルを有する第１の出力トランスと、一次
コイル，二次コイルを有する第２の出力トランスと、第
１の出力トランスの一次コイルに直列的に接続した第１
のスイッチング素子と、第２の出力トランスの一次コイ
ルに直列的に接続した第２のスイッチング素子と、第
１，第２のスイッチング素子に交互に駆動信号を付与す
る駆動回路とから構成し、第１，第２の出力トランスの
それぞれの二次コイル側に希ガス放電灯を、それぞれの
二次コイルに発生する高周波電圧が交互に外部電極に印
加されるように接続したことを特徴とする。

【００１７】又、本発明の第２の発明は、内面に発光層
を有し、かつ内部空間に希ガスを封入した外囲器の外周
面に金属部材よりなる帯状の一対の外部電極を、外囲器
のほぼ全長に亘って互いに離隔して配置すると共に、外
囲器の外周面に透光性の絶縁部材を、外部電極が被覆さ
れるように装着してなる希ガス放電灯と、パルス状の高
周波電圧を発生する高周波電圧発生回路とを具備し、前
記高周波電圧発生回路を、少なくとも、一次コイル，二
次コイルを有する第１の出力トランスと、一次コイル，
二次コイルを有する第２の出力トランスと、第１の出力
トランスの一次コイルに直列的に接続した第１のスイッ
チング素子と、第２の出力トランスの一次コイルに直列
的に接続した第２のスイッチング素子と、第１，第２の
スイッチング素子に交互に駆動信号を付与する駆動回路
とから構成し、第１，第２の出力トランスのそれぞれの
二次コイル側に希ガス放電灯を、それぞれの二次コイル
に発生する高周波電圧が交互に外部電極に印加されるよ
うに接続したことを特徴とする。

【００１８】又、本発明の第３の発明は、前記第１，第
２の出力トランスをほぼ同一に構成すると共に、第１の
出力トランスの二次コイルの巻き始め端（又は巻き終り
端）と第２の出力トランスの二次コイルの巻き終り端
（又は巻き始め端）とを接続し、第１の出力トランスの
二次コイルの巻き終り端（又は巻き始め端）と第２の出
力トランスの二次コイルの巻き始め端（又は巻き終り
端）とを希ガス放電灯の外部電極に接続したことを特徴
とし、第４の発明は、前記第１，第２の出力トランスの
それぞれの二次コイルの接続点を接地したことを特徴と
する。

【００１９】さらに、本発明の第５の発明は、前記第
１，第２のスイッチング素子のオフ期間を、第１，第２
の出力トランスのそれぞれの二次コイル側の実効インダ
クタンスと希ガス放電灯が点灯した状態の実効静電容量
とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期
以内に設定したことを特徴とし、第６の発明は、前記第
１，第２のスイッチング素子のオンデューティ比をそれ
ぞれ６０％以上に設定したことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる希ガス放電
灯の点灯装置の１実施例について図１〜図４を参照して
説明する。同図において、ＤＬは希ガス放電灯であっ
て、次のように構成されている。即ち、１は例えばガラ
スバルブにて密閉状に構成された直管状の外囲器であっ
て、その内面には希土類蛍光体，ハロリン酸塩蛍光体な
どの蛍光体よりなる発光層２が形成されている。特に、
この発光層２には所定の開口角を有するアパーチャ部２
ａがほぼ全長に亘って形成されている。そして、外囲器
１の封着構造はガラスバルブの端部にディスク状の封着
ガラス板を封着して構成されているが、例えば単にガラ
スバルブを加熱しながら縮径加工し溶断するいわゆるト
ップシールによって構成することもできる。尚、この外
囲器１の密閉空間には後述するように水銀などの金属蒸
気を含まないキセノンを主成分とする希ガスが所定量封
入されている。

【００２１】この外囲器１の外周面にはシート構体３が
密着するように巻回されている。このシート構体３は、
例えば外囲器１の全長とほぼ同程度の長さを有する絶縁
性の透光性シート４と、この透光性シート４の一方の面
に互いに所定の間隔だけ離隔配置して接着された金属部
材よりなる帯状の一対の外部電極５，６と、この外部電
極５，６の端部から導出された端子５１，６１と、透光
性シート４の一方の面及び外部電極５，６の一方の面に
付与された接着層９とから構成されている。尚、シート
構体３の外囲器１への装着状態において、外部電極５，
６の一方の側縁部間には第１の開口部７が、他方の側縁
部間には第２の開口部８がそれぞれ形成されており、発
光層２からの光は主としてアパーチャ部２ａから第１の
開口部７を介して外部に放出される。

【００２２】上述のシート構体３は外囲器１の外周面
に、外部電極５，６が外囲器１と透光性シート４との間
に位置するように装着（巻回）されている。このシート
構体３の外囲器１への装着は、例えば図５に示すように
行われる。まず、シート構体３をステージ１０に展開状
態で配置する。次に、このシート構体３における透光性
シート４の一端４ａに外囲器１を配置すると共に、外囲
器１が一対の従動ローラ１１，１１にて透光性シート４
に押しつけられるようにセットした上で、ステージ１０
を若干Ｍ方向に移動させた後、Ｎ方向に移動させる。す
ると、外囲器１は透光性シート４の上において相対的に
転動し、その外周面にはシート構体３が巻回されること
により装着が行われる。尚、シート構体３において、外
部電極５，６はその表面に形成された接着層９を利用し
て外囲器１の外周面に接着されており、透光性シート４
はそれの一方に形成された接着層９を利用して巻回時に
外囲器１の外周面に接着されると共に、それぞれの端部
４ａ，４ｂは図２に示すように第２の開口部８で重ね合
わされて接着されている。

【００２３】上述の希ガス放電灯ＤＬの外囲器１の構成
部材としては、例えば１５０°Ｃにおける体積抵抗率が
１×１０⁹Ωｃｍ以上であり、酸化珪素，酸化硼素を主
成分とする鉛を含まない硼珪酸ガラス系（以下、便宜的
にＢＦＫガラスと呼称する）が好適する。このＢＦＫガ
ラスは、例えば酸化珪素（６７．６％），アルミナ（４
％），酸化硼素（１８％），酸化ナトリウム（１％），
酸化カリウム（８％），酸化リチウム（１％），酸化チ
タン（０．４％）などから構成されている。この他に
も、鉛ガラスやバリウムガラスなどが適用できる。この
バリウムガラスは、例えば珪酸，アルミナ，硼酸，カリ
ウム，バリウム，カルシウムなどの酸化物などから構成
されている。これらガラスの肉厚は０．２〜０．７ｍｍ
の範囲（好ましくは０．４〜０．７ｍｍの範囲）に設定
されている。しかしながら、肉厚が０．４ｍｍ未満、特
に０．２ｍｍ未満になると、外囲器１の機械的な強度が
極端に低下するために、量産設備による生産工程でのガ
ラス破損に伴う不良率が増加するようになるし、逆に、
肉厚が０．７ｍｍを超えると、縞状の放電状態が目視さ
れ、アパーチャ部２ａから放出される光にチラツキが生
ずることがある。従って、外囲器１の肉厚は上記範囲内
に設定することが望ましい。尚、用途などによっては上
記範囲を逸脱して使用することも可能である。

【００２４】又、この外囲器１の内部空間にはキセノン
ガスを主成分とする希ガスが封入されており、その封入
圧力は例えば８３〜２００トルの範囲に設定されてい
る。この範囲では始動特性，光出力（原稿面照度），チ
ラツキに関する改善効果が得られる。しかしながら、封
入圧力が８３トル未満になると、光出力に対する改善効
果が不十分になるし、逆に、封入圧力が２００トルを超
えると、始動特性が損なわれるのみならず、縞状の放電
状態が目視され、アパーチャ部２ａから放出される光に
チラツキが生ずることがある。従って、希ガスの封入圧
力は上記範囲内に設定することが望ましい。尚、用途な
どによっては上記範囲を逸脱して使用することも可能で
ある。

【００２５】さらには、発光層２は、希ガス放電灯の用
途によって、使用する蛍光体が１種のみにて構成された
り、２種以上を適宜に混合して構成されたりする。例え
ば三波長域発光形の場合には、例えば青色領域に発光ス
ペクトルを有するユーロピウム付活アルミン酸バリウム
・マグネシウム蛍光体，緑色領域に発光スペクトルを有
するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，
赤色領域に発光スペクトルを有するユーロピウム付活硼
酸イットリウム・ガドリウム蛍光体を混合してなる混合
蛍光体にて形成され、その付着量は１ｃｍ²当たり５〜
３０ｍｇの範囲に設定されている。この範囲では十分の
光量（光出力）が得られるものの、その付着量が５ｍｇ
未満になると、光量不足によって原稿面照度が不十分に
なるし、逆に、付着量が３０ｍｇを超えると、均質な発
光層の形成が困難になる。従って、発光層２の付着量は
上記範囲内に設定することが望ましい。

【００２６】一方、パルス状の高周波電圧を発生する高
周波電圧発生回路ＨＣは、例えば一次コイルＬｐ₁，二
次コイルＬｓ₁を有する第１の出力トランスＴＲ１と、
一次コイルＬｐ₂，二次コイルＬｓ₂を有する第２の出力
トランスＴＲ２と、第１の出力トランスＴＲ１の一次コ
イルＬｐ₁と直列的に接続された第１のスイッチング素
子Ｓ１と、第２の出力トランスＴＲ２の一次コイルＬｐ
₂と直列的に接続された第２のスイッチング素子Ｓ２
と、第１，第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に交互に
駆動信号Ｖ₁，Ｖ₂を付与する駆動回路ＰＤＡと、第１，
第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２の一次コイルＬ
ｐ₁，Ｌｐ₂の入力側とアースとの間に接続されたコンデ
ンサＣＡとから構成されている。尚、上述の「第１，第
２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に交互に駆動信号
Ｖ₁，Ｖ₂を付与する」という意味はハイレベル（又はロ
ウレベル）の駆動信号の出力されるタイミングが互いに
一定のタイミング差（Ｔｄ）を有していることを意味し
ている。

【００２７】この高周波電圧発生回路において、第１，
第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２はほぼ同一に構成さ
れており、一次コイル，二次コイルの巻回方向（極性）
は、例えば図１において黒丸で示すように設定されてい
る。そして、第１の出力トランスＴＲ１の一次コイルＬ
ｐ₁及び第１のスイッチング素子Ｓ１の直列回路と、第
２の出力トランスＴＲ２の一次コイルＬｐ₂及び第２の
スイッチング素子Ｓ２の直列回路とは並列的に接続され
ている。又、第１，第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２
の二次コイルＬｓ₁，Ｌｓ₂は、二次コイルＬｓ₁の巻き
始め端と二次コイルＬｓ₂の巻き終り端とが接続されて
接地されており、二次コイルＬｓ₁の巻き終り端と二次
コイルＬｓ₂の巻き始め端とが希ガス放電灯ＤＬの外部
電極５，６に端子５１，６１を介して接続されている。

【００２８】又、この高周波電圧発生回路において、駆
動回路ＰＤＡは第１，第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ
２にほぼ同一の方形波の駆動信号Ｖ₁，Ｖ₂が一定のタイ
ミング差にて交互に出力されるように構成されている。
特に、駆動回路ＰＤＡからの駆動信号Ｖ₁，Ｖ₂に基づく
第１，第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオフ期間
は、第１，第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２の二次コ
イルＬｓ₁，Ｌｓ₂側の実効インダクタンスと希ガス放電
灯ＤＬが点灯した状態の実効静電容量とにより発生する
ランプ電流の自由振動の最初の１周期以内、好ましくは
ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間Ｔ₂の間に設
定されている。

【００２９】さらに、高周波電圧発生回路において、第
１，第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は駆動回路ＰＤ
Ａからの駆動信号に基づいて一定のタイミング差にて交
互にスイッチング動作されるのであるが、それぞれのオ
ンデューティ比は６０％以上に設定されている。この理
由は、第１，第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオフ
状態からオン状態に移行する際に、第１，第２の出力ト
ランスＴＲ１，ＴＲ２の一次コイルＬｐ₁，Ｌｐ₂にパル
ス的に流れるコイル電流に基づくランプ電流成分を、第
１，第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２の二次コイルＬ
ｓ₁，Ｌｓ₂側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬ
が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ
電流の自由振動において、ランプ電流の方向が反転する
跳ね返り期間Ｔ₂に流れるランプ電流に有効に重畳させ
ることができるからである。尚、第１，第２のスイッチ
ング素子Ｓ１，Ｓ２には電界効果形トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）が適用されているが、バイポーラトランジスタ，サ
イリスタなど他の半導体スイッチング素子も適用でき
る。

【００３０】このように構成された点灯装置は次のよう
に動作する。まず、高周波高電圧発生回路ＨＣの入力側
に直流電源ＥＢを接続すると、コンデンサＣＡは充電さ
れる。この状態において、駆動回路ＰＤＡからは図６
（ａ），（ｂ）に示すように一定のタイミング差（Ｔ
ｄ）をもってほぼ方形波の駆動信号Ｖ₁，Ｖ₂が連続的に
出力されており、この駆動信号Ｖ₁，Ｖ₂は第１，第２の
スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲートに印加される。駆
動信号Ｖ₁が第１のスイッチング素子Ｓ１のゲートに印
加されると、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｃ）
及び図７（ａ）に示すように時点ｔ₁にてオン状態にな
り、コンデンサＣＡ，直流電源ＥＢから第１の出力トラ
ンスＴＲ１の一次コイルＬｐ₁には同図（ｅ）に示すよ
うに時点ｔ₁にてパルス的に電流（コイル電流Ｉ_L1）が
流れた後に、ほぼ直線的に増加し、一次コイルＬｐ₁に
は電磁エネルギーが蓄積される。

【００３１】次に、図６（ａ）に示すように時点ｔ₂に
て駆動信号Ｖ₁がロウレベルになると、第１のスイッチ
ング素子Ｓ１も同図（ｃ）及び図７（ａ）に示すように
時点ｔ₂にてオフ状態になると共に、コイル電流Ｉ_L1も
図６（ｅ）に示すように時点ｔ₂において流れなくな
る。この際に、第１の出力トランスＴＲ１の一次コイル
Ｌｐ₁に蓄積された電磁エネルギーの作用に基づき、二
次コイルＬｓ₁には一次コイルＬｐ₁と二次コイルＬｓ₁
との巻線比によるパルス状の高周波高電圧が発生し、希
ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。そし
て、外部電極５，６間には放電が生起され、希ガス放電
灯ＤＬは点灯状態になり、図６（ｇ）に示すようにほぼ
時点ｔ₂からランプ電流Ｉｂが流れると共に、希ガス放
電灯ＤＬがコンデンサを形成する関係で同放電灯に電荷
が蓄積される。ランプ電流Ｉｂが０になると、希ガス放
電灯ＤＬに蓄積された電荷が再びランプ電流として最初
の期間Ｔ₁の方向とは逆方向に流れるようになる。尚、
この逆方向の期間Ｔ₂を便宜的に跳ね返り期間と呼称す
る。これに伴って、希ガス放電灯ＤＬは同図（ｈ）に示
すように時点ｔ₂から強い発光（φ）を呈する。

【００３２】次に、図６（ａ）に示すように時点ｔ₃に
て駆動信号Ｖ₁がハイレベルになると、第１のスイッチ
ング素子Ｓ１も同図（ｃ）及び図７（ａ）に示すように
時点ｔ₃にてオン状態になる。この際に、第１の出力ト
ランスＴＲ１の一次コイルＬｐ₁には図６（ｅ）に示す
ようにパルス的な電流（コイル電流Ｉ_L1）が流れ、この
コイル電流Ｉ_L1に基づいて第１の出力トランスＴＲ１の
二次コイルＬｓ₁には電力が供給される関係で、跳ね返
り期間中Ｔ₂に流れるランプ電流に同図（ｇ）及び図７
（ｃ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが重畳され
ると共に、図６（ｈ）において斜線で示す光量φｊがラ
ンプ光量φに重畳される。

【００３３】次に、図６（ｂ）に示すように、駆動信号
Ｖ₁に対して一定のタイミング差Ｔｄを有する駆動信号
Ｖ₂が第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートに印加され
ると、第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｄ）及び図
７（ｂ）に示すように時点ｔ₁₁にてオン状態になり、コ
ンデンサＣＡ，直流電源ＥＢから第２の出力トランスＴ
Ｒ２の一次コイルＬｐ₂には図６（ｆ）に示すように時
点ｔ₁₁にてパルス的に電流（コイル電流Ｉ_L2）が流れた
後に、ほぼ直線的に増加し、一次コイルＬｐ₂には電磁
エネルギーが蓄積される。

【００３４】次に、図６（ｂ）に示すように時点ｔ₁₂に
て駆動信号Ｖ₂がロウレベルになると、第２のスイッチ
ング素子Ｓ２も同図（ｄ）及び図７（ｂ）に示すように
時点ｔ₁₂にてオフ状態になると共に、コイル電流Ｉ_L2も
図６（ｆ）に示すように時点ｔ₁₂において流れなくな
る。この際に、第２の出力トランスＴＲ２の一次コイル
Ｌｐ₂に蓄積された電磁エネルギーの作用に基づき、二
次コイルＬｓ₂には一次コイルＬｐ₂と二次コイルＬｓ₂
との巻線比によるパルス状の高周波高電圧が発生し、希
ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。そし
て、外部電極５，６間には放電が生起され、希ガス放電
灯ＤＬは点灯状態になり、同図（ｇ）に示すようにほぼ
時点ｔ₁₂からランプ電流Ｉｂが流れると共に、希ガス放
電灯ＤＬがコンデンサを形成する関係で同放電灯に電荷
が蓄積される。ランプ電流Ｉｂが０になると、希ガス放
電灯ＤＬに蓄積された電荷が再びランプ電流として最初
の期間Ｔ₁₁の方向とは逆方向となる跳ね返り期間Ｔ₁₂に
流れるようになる。これに伴って、希ガス放電灯ＤＬは
同図（ｈ）に示すように時点ｔ₁₂から強い発光（φ）を
呈する。

【００３５】次に、図６（ｂ）に示すように時点ｔ₁₃に
て駆動信号Ｖ₂がハイレベルになると、第２のスイッチ
ング素子Ｓ２も同図（ｄ）及び図７（ｂ）に示すように
時点ｔ₁₃にてオン状態になる。この際に、第２の出力ト
ランスＴＲ２の一次コイルＬｐ₂には図６（ｆ）に示す
ようにパルス的な電流（コイル電流Ｉ_L2）が流れ、この
コイル電流Ｉ_L2に基づいて第２の出力トランスＴＲ２の
二次コイルＬｓ₂には電力が供給される関係で、跳ね返
り期間中Ｔ₁₂に流れるランプ電流に同図（ｇ）及び図７
（ｃ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが重畳され
ると共に、図６（ｈ）において斜線で示す光量φｊがラ
ンプ光量φに重畳される。

【００３６】特に、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、
第１，第２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオフ状態か
らオン状態に反転する時点ｔ₃，ｔ₁₃が、第１，第２の
出力トランスＴＲ１，ＴＲ２の二次コイルＬｓ₁，Ｌｓ₂
側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬが点灯した
状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由
振動の最初の１周期内（好ましくはランプ電流の方向が
反転する跳ね返り期間Ｔ₂，Ｔ₁₂）に設定されているた
めに、上述の斜線で示す電流Ｉｂｊを、ランプ電流の自
由振動成分に有効に重畳させることができる。以下、時
点ｔ₃，ｔ₁₃以降も時点ｔ₁〜ｔ₃，ｔ₁₁〜ｔ₁₃期間と同
様な動作が継続的に繰り返し行なわれる。

【００３７】この実施例によれば、第１，第２のスイッ
チング素子Ｓ１，Ｓ２は同一の周期Ｔで、かつ１周期Ｔ
より短い一定のタイミング差Ｔｄをもってスイッチング
動作するように構成されているために、それぞれのスイ
ッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオン状態からオフ状態に反転
した際に図６（ｇ）に示すようにランプ電流が異なった
方向に交互に流れると共に、これに伴って同図（ｈ）に
示すように発光（φ）する。従って、希ガス放電灯ＤＬ
は１周期Ｔの間に２回発光することになり、明るさを飛
躍的に増加させることができ、例えばＯＡ機器における
原稿の送り速度の高速化，高照度化への対応も可能にな
る。

【００３８】しかも、第１，第２のスイッチング素子Ｓ
１，Ｓ２がオフ状態からオン状態に反転するタイミング
（ランプ電流の跳ね返り期間）において、パルス的に流
れるコイル電流Ｉ_L1，Ｉ_L2に基づくランプ電流Ｉｂｊが
跳ね返り期間Ｔ₂，Ｔ₁₂における自由振動成分に重畳さ
れるために、特別に第１，第２の出力トランスＴＲ１，
ＴＲ２への入力を増加しなくても、ランプ電流を有効に
増加させることができ、これに伴って光量もφｊだけ増
加させることができる。従って、上述の多重発光効果に
加えて光量を一層に増加させることができる。

【００３９】又、第１，第２のスイッチング素子Ｓ１，
Ｓ２のオンデューティ比はそれぞれ６０％以上、好まし
くは７０〜８０％程度に設定されているために、第１，
第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２の二次コイルＬ
ｓ₁，Ｌｓ₂側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬ
が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ
電流の自由振動の最初の１周期において、ランプ電流の
流れる方向が反転する跳ね返り期間Ｔ₂，Ｔ₁₂にランプ
電流Ｉｂｊを自由振動成分に有効に重畳させることがで
きる。しかしながら、オンデューティ比が６０％未満に
なると、ランプ電流の自由振動成分に有効に重畳できな
くなり、光量の増加は期待できなくなる。従って、光量
の増加を期待する場合には上記デューティ比に設定する
ことが望ましい。

【００４０】特に、先行技術と同等の明るさに設定する
場合には、第１，第２の出力トランスＴＲ１，ＴＲ２へ
の入力をほぼ半減できることから、それの小形化を図る
ことが可能になり、点灯装置の小形化が可能になる。

【００４１】尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約
されることなく、例えば第１，第２のスイッチング素子
のデューティ比は、用途などによっては６０％未満に設
定することも可能である。又、第１，第２の出力トラン
スの図示極性以外に設定することも可能である。又、直
流電源と高周波電圧発生回路との間にＤＣ／ＤＣコンバ
ータを介在させたり、第１，第２のスイッチング素子に
コイル電流を検出する電流検出回路を接続し、この電流
を一定化することによって第１，第２の出力トランスの
入力側の電力を定電力化させることも可能である。又、
点灯装置に組み込まれる希ガス放電灯において、外囲器
に装着される絶縁部材は透光性シートの他に、熱収縮性
樹脂チューブを適用したりすることもできるし、或いは
省略することもできるし、発光層はアパーチャ部を省略
して外囲器の内面全体に形成することもできるし、外部
電極の側縁部に鋸歯状などの異形部を形成したりするこ
ともできる。さらには、外部電極の形態において、帯状
とは全体としての形態が帯状であることを意味し、側縁
部や側縁部でない部分に異形部，孔などが存在したりす
るものも含まれるものとする。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１，第
２のスイッチング素子はほぼ同一の周期で、かつ１周期
より短い一定のタイミング差をもってスイッチング動作
するように構成されているために、それぞれのスイッチ
ング素子がオン状態からオフ状態に反転した際にランプ
電流が一定のタイミング差で異なった方向に流れると共
に、これに伴って発光する。従って、希ガス放電灯は１
周期の間に２回発光することになり、明るさを飛躍的に
増加させることができ、例えばＯＡ機器における原稿の
送り速度の高速化，高照度化への対応も可能になる。

【００４３】しかも、第１，第２のスイッチング素子が
オフ状態からオン状態に反転するタイミング（ランプ電
流の跳ね返り期間）において、パルス的に流れるコイル
電流に基づくランプ電流が跳ね返り期間における自由振
動成分に重畳されるために、特別に第１，第２の出力ト
ランスへの入力をことさらに増加しなくても、ランプ電
流を有効に増加させることができ、これに伴って光量も
増加させることができる。従って、上述の発光効果に加
えて光量を一層に増加させることができる。

【００４４】又、第１，第２のスイッチング素子のオン
デューティ比をそれぞれ６０％以上、好ましくは７０〜
８０％程度に設定すれば、第１，第２の出力トランスの
二次コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点
灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流
の自由振動の最初の１周期において、ランプ電流の流れ
る方向が反転する跳ね返り期間にランプ電流を自由振動
成分に有効に重畳させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す点灯装置の電気回路
図。

【図２】図１に示す希ガス放電灯の縦断面図。

【図３】図２に示す希ガス放電灯に適用したシート構体
の展開図。

【図４】図３のＸ−Ｘ断面図。

【図５】図２に示す希ガス放電灯の製造方法を説明する
ための縦断面図。

【図６】図１の動作説明図であって、同図（ａ）は駆動
回路から第１のスイッチング素子に出力される駆動信号
の出力タイミング図、同図（ｂ）は駆動回路から第２の
スイッチング素子に出力される駆動信号の出力タイミン
グ図、同図（ｃ）は第１のスイッチング素子の動作タイ
ミング図、同図（ｄ）は第２のスイッチング素子の動作
タイミング図、同図（ｅ）は第１の出力トランスの一次
コイルに流れるコイル電流図、同図（ｆ）は第２の出力
トランスの一次コイルに流れるコイル電流図、同図
（ｇ）はランプ電流図、同図（ｈ）は発光波形図。

【図７】図６の拡大図であって、、同図（ａ）は第１の
スイッチング素子の動作タイミング図、同図（ｂ）は第
２のスイッチング素子の動作タイミング図、同図（ｃ）
はランプ電流図。

【図８】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。

【図９】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の電
気回路図。

【図１０】先行技術にかかる他の希ガス放電灯の点灯装
置の電気回路図。

【図１１】図１０の動作説明図であって、同図（ａ）は
駆動回路の出力タイミング図、同図（ｂ）はスイッチン
グ素子の動作タイミング図、同図（ｃ）はコイル電流
図、同図（ｄ）はランプ電流図、同図（ｅ）は発光波形
図。

【図１２】図１２の拡大図であって、同図（ａ）はスイ
ッチング素子の動作タイミング図、同図（ｂ）はランプ
電流図。

【符号の説明】

１外囲器２発光層２ａアパーチャ部３シート構体４透光性シート（絶縁部材）５，６外部電極７第１の開口部８第２の開口部９接着層ＤＬ希ガス放電灯ＥＢ直流電源ＨＣ高周波電圧発生回路ＣＡコンデンサＴＲ１第１の出力トランスＴＲ２第２の出力トランスＬｐ₁，Ｌｐ₂ 一次コイルＬｓ₁，Ｌｓ₂ 二次コイルＰＤＡ駆動回路Ｓ１第１のスイッチング素子Ｓ２第２のスイッチング素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に発光層を有し、かつ内部空間に希
ガスを封入した外囲器の外周面に金属部材よりなる帯状
の一対の外部電極を、外囲器のほぼ全長に亘って互いに
離隔して配置してなる希ガス放電灯と、パルス状の高周
波電圧を発生する高周波電圧発生回路とを具備し、前記
高周波電圧発生回路を、少なくとも、一次コイル，二次
コイルを有する第１の出力トランスと、一次コイル，二
次コイルを有する第２の出力トランスと、第１の出力ト
ランスの一次コイルに直列的に接続した第１のスイッチ
ング素子と、第２の出力トランスの一次コイルに直列的
に接続した第２のスイッチング素子と、第１，第２のス
イッチング素子に交互に駆動信号を付与する駆動回路と
から構成し、第１，第２の出力トランスのそれぞれの二
次コイル側に希ガス放電灯を、それぞれの二次コイルに
発生する高周波電圧が交互に外部電極に印加されるよう
に接続したことを特徴とする希ガス放電灯の点灯装置。
【請求項２】内面に発光層を有し、かつ内部空間に希
ガスを封入した外囲器の外周面に金属部材よりなる帯状
の一対の外部電極を、外囲器のほぼ全長に亘って互いに
離隔して配置すると共に、外囲器の外周面に透光性の絶
縁部材を、外部電極が被覆されるように装着してなる希
ガス放電灯と、パルス状の高周波電圧を発生する高周波
電圧発生回路とを具備し、前記高周波電圧発生回路を、
少なくとも、一次コイル，二次コイルを有する第１の出
力トランスと、一次コイル，二次コイルを有する第２の
出力トランスと、第１の出力トランスの一次コイルに直
列的に接続した第１のスイッチング素子と、第２の出力
トランスの一次コイルに直列的に接続した第２のスイッ
チング素子と、第１，第２のスイッチング素子に交互に
駆動信号を付与する駆動回路とから構成し、第１，第２
の出力トランスのそれぞれの二次コイル側に希ガス放電
灯を、それぞれの二次コイルに発生する高周波電圧が交
互に外部電極に印加されるように接続したことを特徴と
する希ガス放電灯の点灯装置。
【請求項３】前記第１，第２の出力トランスをほぼ同
一に構成すると共に、第１の出力トランスの二次コイル
の巻き始め端（又は巻き終り端）と第２の出力トランス
の二次コイルの巻き終り端（又は巻き始め端）とを接続
し、第１の出力トランスの二次コイルの巻き終り端（又
は巻き始め端）と第２の出力トランスの二次コイルの巻
き始め端（又は巻き終り端）とを希ガス放電灯の外部電
極に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の
希ガス放電灯の点灯装置。
【請求項４】前記第１，第２の出力トランスのそれぞ
れの二次コイルの接続点を接地したことを特徴とする請
求項３に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
【請求項５】前記第１，第２のスイッチング素子のオ
フ期間を、第１，第２の出力トランスのそれぞれの二次
コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点灯し
た状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自
由振動の最初の１周期以内に設定したことを特徴とする
請求項１又は２に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
【請求項６】前記第１，第２のスイッチング素子のオ
ンデューティ比をそれぞれ６０％以上に設定したことを
特徴とする請求項１又は２に記載の希ガス放電灯の点灯
装置。