JP2005109591A - 放電灯点灯装置及び原稿露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変化や電源電圧変動に関わらず放電灯の出力光量を安定化し、読取りの斑が生じることを防止可能とする。
【解決手段】 電極の少なくとも１つが透光性バルブの外面または内面に沿って設けられた放電灯６であって、その発光色に少なくとも青色光を含む放電灯６を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と、スイッチング素子のスイッチングによって上記放電灯側へ与える電圧を得る回路と、原稿に対して上記放電灯６により照射された光を受けて原稿イメージを得るイメージセンサに与える読取同期信号に基づく期間内に、上記放電灯６の駆動パルスが所定数となるように固定する駆動パルス固定回路と；を具備した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ファクシミリ装置や複写機などに用いられる放電灯を点灯する放電灯点灯装置及びこれを用いた原稿露光装置に関するものであり、特に、電極の少なくとも１つが透光性バルブの外面または内面に沿って設けられた放電灯の放電灯点灯装置及びこれを用いた原稿露光装置に関するものである。

従来のファクシミリ装置等に用いられる希ガス蛍光ランプを点灯する放電灯点灯装置としては、特開２０００−１６０４９７号に記載のものを挙げることができる。

特開２０００−１６０４９７号（全般）

上記の如き従来の放電灯点灯装置を用いたファクシミリ装置等は、例えば、図７に示すように、放電灯５１により原稿５０を照射して、反射光を図示しない光学系を用いてＣＣＤなどのイメージセンサ５３に集光し、原稿イメージを光電変換して画像信号を得て、画像処理部５４へ送り処理する構成を備えている。このように、原稿露光装置は、放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯させられ、原稿を照射する放電灯と、原稿５０に照射された光をイメージセンサに導く光学系とを具備する。画像処理部５４において処理された画像情報は、ファクシミリ装置であれば送信部などの出力部５６へ送られて処理される。

イメージセンサ５３に対しては、画像処理部５４から例えば１ラインの読取り時間に対応する読取同期信号が与えられ、イメージセンサ５３は上記読取同期信号に同期して１ライン毎の画像信号を画像処理部５４へ送り出す。上記読取同期信号は放電灯を点灯する放電灯点灯装置５２に対しても与えられており、放電灯点灯装置５２は放電灯５１の駆動信号のオンオフに用いている。オペレータが操作する操作部５５からは、装置のオンオフを制御する信号が放電灯点灯装置５２及び画像処理部５４へ与えられる。

以上のファクシミリ装置等における放電灯点灯装置５２と放電灯５１の構成例を示すと、図８の如くである。放電灯５１を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路として、スイッチング素子であるＦＥＴ２とＦＥＴ３が備えられており、２石駆動回路（プッシュプル回路）４により制御信号ＯＵＴ２と制御信号ＯＵＴ３とを出力して、上記ＦＥＴ２とＦＥＴ３がオンオフされる。

２石駆動回路４では、ＣＴ端子に接続されたコンデンサＣ４の値と、ＲＴ端子に接続された抵抗Ｒ４の値により、出力する制御信号ＯＵＴ２と制御信号ＯＵＴ３の周波数を変更する。

従来においては、入力部ＣＮ１の４番端子に与えられた読取同期信号は、コンデンサＣ４の両端間を短絡するためのトランジスタＱ１のベースに与えられている。読取同期信号のパルスが到来しＨｉｇｈレベルとなると、トランジスタＱ１がオンとなって２石駆動回路４による発振が停止され、次にＬｏｗレベルとなることにより２石駆動回路４による発振が開始される。

しかしながら、上記のように構成された従来の放電灯点灯装置にあっては、温度変動や電源電圧変動により２石駆動回路４の発振周波数が変動し、読取同期信号に基づく期間（例えば、１ラインの画像信号読出期間）に入るランプ電圧パルス数が変動する。

図９には、２石駆動回路４における温度が摂氏０度であり、その電源電圧が１３．５Ｖの場合に、周波数が５．１９８ＫＨｚの読取同期信号が２石駆動回路４に到来したときのクロックＣＬＫ（Ｃ４に現れる三角波の２倍の周波数）とランプ電圧の変化が示されている。この例では、クロックＣＬＫの周波数は１０６．０ＫＨｚであり、読取同期信号の１周期内にクロックＣＬＫが１９パルス、ランプ電圧のパルスが１０パルス入っている。

上記に対し図１０には、２石駆動回路４における温度が摂氏８０度であり、その電源電圧が１６．５Ｖの場合に、周波数が５．２００ＫＨｚの読取同期信号が２石駆動回路４に到来したときのクロックＣＬＫ（Ｃ４に現れる三角波の２倍の周波数）とランプ電圧の変化が示されている。この例では、クロックＣＬＫの周波数は９０．５４ＫＨｚであり、読取同期信号の１周期内にクロックＣＬＫが１７パルス、ランプ電圧のパルスが９パルス入っている。

上記のように１周期内に入る電圧のパルス数が変動すると、１周期内における放電灯５１の出力光量に変動が生じ、原稿５０の読取りに斑が発生する問題があった。

解決しようとする課題は、温度変化や電源電圧変動に関わらず放電灯の出力光量を安定化し、読取りの斑が生じることを防止可能な放電灯点灯装置を提供することである。また、この放電灯点灯装置を用いた原稿露光装置を提供することを課題とする。

本発明に係る放電灯点灯装置は、電極の少なくとも１つが透光性バルブの外面または内面に沿って設けられた放電灯であって、その発光色に少なくとも青色光を含む放電灯を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；スイッチング素子のスイッチングによって上記放電灯側へへ与える電圧を得る回路と；原稿に対して上記放電灯により照射された光を受けて原稿イメージを得るイメージセンサに与える読取同期信号に基づく期間内に、上記放電灯の駆動パルスが所定数となるように固定する駆動パルス固定回路と；を具備したことを特徴とする。

本発明に係る放電灯点灯装置は、上記放電灯側へ与える電圧に対し定電圧制御を行う定電圧制御回路を；更に具備したことを特徴とする。

本発明に係る原稿露光装置は、上記請求項１または２に記載の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置により点灯させられ、原稿を照射する放電灯と；前記原稿に照射された光をイメージセンサに導く光学系と；を具備することを特徴とする。

本発明に係る放電灯点灯装置及び原稿露光装置は、イメージセンサに与える読取同期信号に基づく期間内に、上記放電灯の駆動パルスが所定数となるように固定するので、温度変化や電源電圧変動に関わらず上記期間内に入るランプ電圧のパルス数を一定にすることができ、放電灯の出力光量を安定化し、読取りの斑が生じることを防止可能である。

以下添付図面を参照して、本発明の実施例に係る放電灯点灯装置及び原稿露光装置を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に放電灯６を負荷とする放電灯点灯装置の構成図を示す。放電灯６は、透光性バルブ内に放電を生起させるための１対の電極を備え、その電極の少なくとも１つが上記透光性バルブの外面または内面に沿って設けられたものである。透光性バルブの内面に発光層を有し、内部に希ガスが封入された構成を有する。

上記の放電灯６は図４に外観図を示し図５に縦断面図を示すように、放電容器１１、蛍光体層１２、一対の外部電極１３、１３、アパーチャ１４、透光性樹脂シート１５、透光性絶縁チューブ１６を具備している。

放電容器１１は、細長くて両端が気密に封止された直径１０ｍｍ、実効長さ３７０ｍｍのガラスバルブ１１ａからなり、一端に排気チップオフ部１１ｂを備え、内部に放電媒体としてキセノンが封入されている。蛍光体層１２は、放電容器１１の内面に長手方向に沿ったスリット状の部分を除いて形成されている。

一対の外部電極１３、１３は、それぞれアルミ箔からなり、図４に示すように、平行に離間対向して放電容器１１の外面に貼着することにより配設される。そして、外部電極１３は、予め後述する透光性樹脂シート１５の一面に貼着され、透光性樹脂シート１５を放電容器１１の外周に巻き付けることによって放電容器１１の外面の所定位置に配設される。

また、外部電極１３は、波形状の電極主部１３ａ、端子接続部１３ｂ及び端子１３ｃからなる。電極主部１３ａは、波形状をなして放電容器１１の長手方向の大部分にわたり延在するように構成されている。端子接続部１３ｂは、電極主部１３ａの一端に接続して配設され、端子１３ｃとの接触面積が大きくなるように方形状に形成されている。端子１３ｃは、端子接続部１３ｂに導電性接着剤により接着されているとともに、透光性樹脂シート１５および透光性熱収縮チューブである透光性絶縁チューブ１６から外部へ突出している。

アパーチャ１４は、放電容器１１の長手方向に沿って蛍光体層１２がスリット状に形成されていない部分により形成されている。したがって、放電容器１１のアパーチャ１３の部分は、ガラスバルブ１１ａを介して放電容器１１の内部が素通しになって見える。放電灯６の点灯時には蛍光発色により、少なくとも青色光を含んだ光照射がなされる。

透光性樹脂シート１５は、透明なＰＥＴからなり、放電容器１１の実質的全長にわたる長さで、かつ放電容器１１の周囲方向に対してアパーチャ１４の上から被覆するような幅を有している。上述したように、一面に一対の外部電極１３、１３を所定間隔で貼着されている。さらにその上にアクリル系粘着剤を施与して放電容器１１の外面に貼着されている。これにより一対の外部電極１３、１３は、アパーチャ１４を挟んでその両側位置に配設されるが、アパーチャ１４の上にも透光性樹脂シート１５が貼着されている。

透光性絶縁チューブ１６は、透明フッ素系樹脂からなり、外部電極１３、１３およびアパーチャ１４の上から放電容器１１の全周を被覆している。

この放電灯６は、高周波パルス電圧などの繰り返し波形を有する電圧を電極間に印加することにより点灯させられるのであるが、色発光蛍光体の種類により残光時間に差異がある。つまり、赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体においては残光時間が長く、そのために繰り返し波形の印加電圧の１周期中に生じる発光量の変化は比較的少ない。これに対して、青色発光蛍光体は、残光時間が短く、従って上記１周期中に生じる発光量変化が大きい。このため、イメージセンサの読取周期中において青色発光蛍光体によって発光される積算光量は、当該周期中に印加される繰り返し波形の電圧波の数によって大きく変化することになる。本実施例では、放電灯６は、発光色として少なくとも青色光を含んでいるために、上記電圧波の数が問題となる。

放電灯６の等価回路は、図６に示すように、コンデンサＣ_IN1 と負荷抵抗Ｒ_L およびコンデンサＣ_IN2 の直列回路と、コンデンサＣ_OUT1とコンデンサＣ_OUT2との並列回路からなっている。コンデンサＣ_IN1 およびコンデンサＣ_IN2 は、外部電極１３と放電容器１１の内面との間に形成される静電容量である。したがって、コンデンサＣ_IN1 およびコンデンサＣ_IN2 の静電容量は、外部電極１３の面積、放電容器１１の構成材料であるガラスの比誘電率および厚さ、ならびに外部電極１３を放電容器１１の外面に貼着している粘着剤の比誘電率および厚さにより決定する。このように放電灯６は、少なくとも容量性成分を含んでいる。

上記の放電灯６に対する電源供給は、次の経路で行われる。入力部ＣＮ１中の１番端子と３番端子の間に供給される入力電源電圧を、コンデンサＣ１に蓄積して、チョークコイルＬ１を介して昇圧チョッパ回路のスイッチング素子であるＦＥＴ１によりスイッチングして昇圧する。つまり、ＦＥＴ１がオン状態においてチョークコイルＬ１に１／２（ＬＩ² ）のエネルギーが蓄積され、ＦＥＴ１がオン状態からオフ状態へ移行するときに、チョークコイルＬ１に生じた誘導電圧をダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２へ蓄積する。ＦＥＴ１のドレイン−ソース間にはコイルＬ０とコンデンサＣ０による直列回路が接続されており、このコンデンサＣ０の電位がコンデンサＣ２を超えるときに電流を流してコンデンサＣ２の充電を行っている。

上記のコンデンサＣ２に蓄積された電圧は昇圧トランスＴ１により昇圧されて２次側巻線Ｐ４へ至り、放電灯６へ印加される構成となっている。

一方、放電灯６を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路として、スイッチング素子であるＦＥＴ２とＦＥＴ３と、トランジスタＱ２とトランジスタＱ３によりそれぞれ構成される２つのバッファと、２石駆動回路（プッシュプル回路）４等により構成される回路が用いられている。この２石駆動回路４及び後に説明する昇圧駆動回路５は共に、トランジスタＱ４とコンデンサＣ１０等により構成される電源部から電力を供給されて動作するものである。

本実施例では、昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧が所定となるように制御を行う。そこで、平滑コンデンサＣ２に蓄積された電位を検出するために、コンデンサＣ２に並列に抵抗Ｒ１、Ｒ２による直列回路を接続し、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点の電圧をダイオードＤ２を介して整流し、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３により積分して昇圧駆動回路５へ導く構成を採用している。

昇圧駆動回路５は、上記積分電圧が一定となるように駆動信号ＯＵＴ１によりＦＥＴ１をスイッチングする。このように、昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧が所定となるように定電圧制御を行っている。係る構成によって、放電灯６の温度上昇によりそのインピーダンスが低下し、放電灯６の電力は上昇し、放電灯６の照度低下する不具合を改善することができる。

２石駆動回路４は、一方の出力端子を介してトランジスタＱ１等により構成されるバッファへ制御信号ＯＵＴ２を与え、他方の出力端子を介してトランジスタＱ２等により構成されるバッファへ制御信号ＯＵＴ３を与えて、それぞれのバッファに接続されたＦＥＴ２、３を駆動することにより所要周波数の高周波が昇圧トランスＴ１の１次側巻線Ｐ１、Ｐ２から２次巻線Ｐ４を介して放電灯６へ与えられ、放電灯６が高周波駆動されて点灯するように構成されている。

本実施例においては、図７において説明したように画像処理部５４から読取同期信号が入力部ＣＮ１の４番端子へ与えられている。また、操作部５５から与えられる装置のオンオフ信号が入力部ＣＮ１の２番端子へ与えられている。

２石駆動回路４は、ＣＴ端子に接続されたコンデンサＣ４の値と、ＲＴ端子に接続された抵抗Ｒ４の値により、出力する制御信号ＯＵＴ２と制御信号ＯＵＴ３の周波数を変更する。つまり、２石駆動回路４は、コンデンサＣ４に対して充電を行い、コンデンサＣ４の電荷の放電を抵抗Ｒ４にて行う結果、コンデンサＣ４に現れる電圧は図１の右隅に示されるような三角波の波形となり、この三角波の周波数に対応する周波数にて制御信号ＯＵＴ２と制御信号ＯＵＴ３が作成されて出力される。

本実施例では、２石駆動回路４に接続されたコンデンサＣ４に発生する三角波を波形整形回路２１にて図１の右隅に示される矩形のクロックＣＬＫに整形し、そのパルス数をカウンタ２２にてカウントし、このカウンタ２２が所定数ｎのパルスをカウントしたときにＨｉｇｈレベルを出力する分周出力端子の出力信号をトランジスタＱ１のベースへ与えることにより、イメージセンサに与える読取同期信号に基づく期間毎にトランジスタＱ１がオンとなるようにして、上記放電灯６の駆動パルスが所定数となるように固定している。

トランジスタＱ１はオンのときにコンデンサＣ４の両端間を短絡するように、コレクタとエミッタがコンデンサのそれぞれ一端に接続される。カウンタ２２のリセット端子ＲＥＳＥＴには、入力部ＣＮ１の４番端子から読取同期信号が与えられ、読取同期信号のパルスが到来する度にカウンタ２２がリセットされるようになっている。カウンタ２２がカウントする所定数ｎは、予め固定に設定される構成を有するか、または、カウンタ２２に対し外部から可変設定するように構成されている。上記において、波形整形回路２１、カウンタ２２及びトランジスタＱ１及びその周辺回路は、放電灯６の駆動パルスが所定数となるように固定する駆動パルス固定回路を構成している。

以上のように構成された放電灯点灯装置では、読取同期信号のパルスが到来すると、カウンタ２２がリセットされ分周出力端子からはＬｏｗレベルが出力され、トランジスタＱ１はオフとなる。これにより、２石駆動回路４は発振動作を開始するので、コンデンサＣ４には三角波の電圧が現れる。

コンデンサＣ４に現れる三角波の電圧は、波形整形回路２１により図１の右隅に示される矩形波に変換され、カウンタ２２へ送られる。カウンタ２２は、所定値（ｎ＝１６）をカウントするように設定されており、クロック端子に到来するパルスを１６個カウントすると、分周出力端子へＨｉｇｈレベルを出力する。この結果、トランジスタＱ１はオンとなり、２石駆動回路４のＣＴ端子がＬｏｗレベルとなることから、２石駆動回路４は発振動作を停止する。以上の通りに動作が行われる結果、読取同期信号の１周期内にクロックＣＬＫが必ず１６パルス入ることになる。

図２には上記回路による動作波形が示されている。この例では、２石駆動回路４における温度が摂氏０度であり、その電源電圧が１３．５Ｖの場合に、周波数が５．１９７ＫＨｚの読取同期信号が２石駆動回路４に到来したときのクロックＣＬＫとランプ電圧の変化が示されている。ここでは、クロックＣＬＫの周波数は１２３．７ＫＨｚであり、読取同期信号の１周期内にクロックＣＬＫが１６パルス、ランプ電圧のパルスが８パルス入っている。

図３には上記回路に別の条件下における動作波形が示されている。この例では、２石駆動回路４における温度が摂氏８０度であり、その電源電圧が１６．５Ｖの場合に、周波数が５．１９８ＫＨｚの読取同期信号が２石駆動回路４に到来したときのクロックＣＬＫとランプ電圧の変化が示されている。ここでは、クロックＣＬＫの周波数は９４．７０ＫＨｚであり、読取同期信号の１周期内にクロックＣＬＫが１６パルス、ランプ電圧のパルスが８パルス入っている。このように、温度条件や電源電圧に変動があっても、読取同期信号の１周期内にクロックＣＬＫが１６パルス、ランプ電圧のパルスが８パルス入ることになり、温度変化や電源電圧変動に関わらず放電灯６の出力光量を安定化し、読取りの斑が生じることを防止可能である。斯して、読取同期信号に基づく周期内に、放電灯６の駆動パスルの数が変動しないので、放電灯６は、発光色として少なくとも青色光を含んでいることにより蛍光体間に残光時間の差があっても、当該１周期における発光の積算光量における変動が少なくなり、安定した読取に寄与することが可能となる。

尚、上記おいては、放電灯へ与える電圧をフィードバックして定電圧制御する構成を採用したが、放電灯側の信号をフィードバックして点灯周波数制御を行う構成でもよく、また、定電力制御を行う構成を採用しても良い。

上記の如き放電灯点灯装置を用いたファクシミリ装置等は、例えば、図７に示すように、放電灯５１により原稿５０を照射して、反射光を図示しない光学系を用いてＣＣＤなどのイメージセンサ５３に集光し、原稿イメージを光電変換して画像信号を得て、画像処理部５４へ送り処理する構成を備えている。このように、原稿露光装置は、放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯させられ、原稿を照射する放電灯と、原稿５０に照射された光をイメージセンサに導く光学系とを具備する。

本発明に係る放電灯点灯装置における実施例の構成を示す回路図。 本発明に係る放電灯点灯装置における実施例により実現される読取同期信号の１周期内における波形の変化を示す図であって、温度が摂氏０度であり、その電源電圧が１３．５Ｖの場合に相当する波形図。 本発明に係る放電灯点灯装置における実施例により実現される読取同期信号の１周期内における波形の変化を示す図であって、温度が摂氏８０度であり、その電源電圧が１６．５Ｖの場合に相当する波形図。 本発明に係る放電灯点灯装置に用いる放電灯の外観を示す図。 図４に示した放電灯の縦断面図。 図４に示した放電灯の等価回路を示す図。 本発明に係る放電灯点灯装置を用いて構成するファクシミリ装置等の概略ブロック図。 従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図。 従来例により実現される読取同期信号の１周期内における波形の変化を示す図であって、温度が摂氏０度であり、その電源電圧が１３．５Ｖの場合に相当する波形図。 従来例により実現される読取同期信号の１周期内における波形の変化を示す図であって、温度が摂氏８０度であり、その電源電圧が１６．５Ｖの場合に相当する波形図。

符号の説明

１ ＦＥＴ（昇圧チョッパ回路のスイッチング素子）
２ ＦＥＴ（インバータ回路のスイッチング素子）
３ ＦＥＴ（インバータ回路のスイッチング素子）
４ ２石駆動回路
５ 昇圧駆動回路
６ 放電灯
１１ 放電容器
１２ 蛍光体層
１３ 外部電極
１４ アパーチャ
１５ 透光性樹脂シート
１６ 透光性絶縁チューブ
２１ 波形整形回路
２２ カウンタ
Ｔ１ 昇圧トランス

Claims (3)

1. 電極の少なくとも１つが透光性バルブの外面または内面に沿って設けられた放電灯であって、その発光色に少なくとも青色光を含む放電灯を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；
   スイッチング素子のスイッチングによって上記放電灯側へ与える電圧を得る回路と；
   原稿に対して上記放電灯により照射された光を受けて原稿イメージを得るイメージセンサに与える読取同期信号に基づく期間内に、上記放電灯の駆動パルスが所定数となるように固定する駆動パルス固定回路と；
   を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 上記放電灯側へ与える電圧に対し定電圧制御を行う定電圧制御回路を；
   更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 上記請求項１または２に記載の放電灯点灯装置と；
   この放電灯点灯装置により点灯させられ、原稿を照射する放電灯と；
   前記原稿に照射された光をイメージセンサに導く光学系と；
   を具備することを特徴とする原稿露光装置。

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