JP2006092906A - 希ガス蛍光ランプ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ランプ点灯初期の光量変動を小さくするとともに、周囲環境温度による光量変動への影響を低減化し、画像読取に際しての読取画質の低下を防止すること。
【解決手段】 点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し基準電圧に達する。誤差増幅器22は、この徐々に増加する電圧と検出部23で検出されるランプ10への投入電力を比較する。インバータ回路27は、上記誤差信号に応じてランプ10に供給する電力を制御する。このため点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は抑制される。また、基準電圧源部24に、上記時定数回路28に加え周囲環境温度を検出する感熱素子を設けることで、周囲環境温度による光量変動を低減化することができる。なお、上記時定数回路、感熱素子を検出部に設けてもよい。
【選択図】 図1
【解決手段】 点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し基準電圧に達する。誤差増幅器22は、この徐々に増加する電圧と検出部23で検出されるランプ10への投入電力を比較する。インバータ回路27は、上記誤差信号に応じてランプ10に供給する電力を制御する。このため点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は抑制される。また、基準電圧源部24に、上記時定数回路28に加え周囲環境温度を検出する感熱素子を設けることで、周囲環境温度による光量変動を低減化することができる。なお、上記時定数回路、感熱素子を検出部に設けてもよい。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージリーダ等の情報機器における原稿照明用等に利用される希ガス蛍光ランプに関する。
読取り用光源として、冷陰極蛍光ランプや希ガス蛍光ランプが知られている。
冷陰極蛍光ランプとは、内部に水銀を封入した外囲器と内部電極で構成されたランプであり、液晶バックライト用光源などにも使用される光源である。
冷陰極蛍光ランプは、2つの内部電極間に高周波電圧を印加することにより、内部の電子が移動し、電極に衝突し、このとき二次電子が放出され放電が開始する。この放電により、陽極に引かれる電子と管内の水銀分子が衝突して、水銀を励起させ、水銀の励起スペクトルである253.7nmの紫外線放射により、外囲器の内面に塗布された蛍光体を励起し、可視光を発するものである。内部に封入された水銀の蒸気圧は、ランプ近傍の周囲温度に依存するため、低温時には、起動不良や光量の低下という問題がある。
このような問題を解決するため、感温素子を利用して光量調整する技術が提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1の発明は、周囲温度により抵抗値が変化する感温素子を設け、感温素子の抵抗値に応じて出力パルス幅を調整して、平面蛍光管を点灯させるようにしたものである。特許文献1の記載の発明によれば、周囲温度に対する光量変化を低減することができるとされている。
冷陰極蛍光ランプとは、内部に水銀を封入した外囲器と内部電極で構成されたランプであり、液晶バックライト用光源などにも使用される光源である。
冷陰極蛍光ランプは、2つの内部電極間に高周波電圧を印加することにより、内部の電子が移動し、電極に衝突し、このとき二次電子が放出され放電が開始する。この放電により、陽極に引かれる電子と管内の水銀分子が衝突して、水銀を励起させ、水銀の励起スペクトルである253.7nmの紫外線放射により、外囲器の内面に塗布された蛍光体を励起し、可視光を発するものである。内部に封入された水銀の蒸気圧は、ランプ近傍の周囲温度に依存するため、低温時には、起動不良や光量の低下という問題がある。
このような問題を解決するため、感温素子を利用して光量調整する技術が提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1の発明は、周囲温度により抵抗値が変化する感温素子を設け、感温素子の抵抗値に応じて出力パルス幅を調整して、平面蛍光管を点灯させるようにしたものである。特許文献1の記載の発明によれば、周囲温度に対する光量変化を低減することができるとされている。
一方、放電により発生するエキシマ光を利用する希ガス蛍光ランプにおいては、高周波高電圧が印加されると、ランプの誘電体である外囲器に誘電分極で電圧が発生し、その電圧が外囲器と接した内部ガスの放電破壊電圧に達すると放電が開始する。
この放電は直径0.1mm程度の微細放電であり、電極間の誘電体表面で放電破壊の条件が成立すると多数の微細放電が発生する。
多数発生する微細放電は、短時間で放電が自動的に終了し、加速された電子はXe(キセノン)の最低励起エネルギーをわずかに越える程度の大きさのエネルギーを多く持つ分布となる。その結果、一つ一つの微細放電は比較的高い効率を実現できる。さらに生成した励起種や電離した原子がいくつかの過程で励起キセノン分子の生成に寄与しエキシマ発光による172nmが147nmの共鳴線より支配的となる。
この147nmおよび172nmの紫外線放射により、外囲器の内側に塗布された蛍光体を励起し、可視光を発するものである。希ガス蛍光ランプにおいては、内部に水銀を含まないため、水銀の励起による冷陰極ランプほど周囲の環境温度に光量が、依存することはない。希ガス蛍光ランプの場合、周囲温度変化に依存するのは、キセノンを主体とする希ガスの温度特性(エキシマの生成効率)、蛍光体の温度特性、および給電装置の特性である。
図17は希ガス蛍光ランプと水銀ランプの周囲温度変化に対する光量変化を示す図である。同図の横軸は温度 (°C)、縦軸は温度が20°Cの時の光量を100としたときの安定点灯時(点灯後、3−5分経過後、光量がおおむね時間的に変化せず、安定した状態)における相対照度を示している。同図に示すように、希ガス蛍光ランプは水銀ランプと比べると、周囲温度変化に対し、光量変動が少ない。
この放電は直径0.1mm程度の微細放電であり、電極間の誘電体表面で放電破壊の条件が成立すると多数の微細放電が発生する。
多数発生する微細放電は、短時間で放電が自動的に終了し、加速された電子はXe(キセノン)の最低励起エネルギーをわずかに越える程度の大きさのエネルギーを多く持つ分布となる。その結果、一つ一つの微細放電は比較的高い効率を実現できる。さらに生成した励起種や電離した原子がいくつかの過程で励起キセノン分子の生成に寄与しエキシマ発光による172nmが147nmの共鳴線より支配的となる。
この147nmおよび172nmの紫外線放射により、外囲器の内側に塗布された蛍光体を励起し、可視光を発するものである。希ガス蛍光ランプにおいては、内部に水銀を含まないため、水銀の励起による冷陰極ランプほど周囲の環境温度に光量が、依存することはない。希ガス蛍光ランプの場合、周囲温度変化に依存するのは、キセノンを主体とする希ガスの温度特性(エキシマの生成効率)、蛍光体の温度特性、および給電装置の特性である。
図17は希ガス蛍光ランプと水銀ランプの周囲温度変化に対する光量変化を示す図である。同図の横軸は温度 (°C)、縦軸は温度が20°Cの時の光量を100としたときの安定点灯時(点灯後、3−5分経過後、光量がおおむね時間的に変化せず、安定した状態)における相対照度を示している。同図に示すように、希ガス蛍光ランプは水銀ランプと比べると、周囲温度変化に対し、光量変動が少ない。
図18に希ガス蛍光ランプの構成例を示す。
ここで示したのは、一対の電極が外囲器外表面に対向配置されている外部電極型の希ガス蛍光ランプである。
図18(a)は希ガス蛍光ランプの構成を示す概略図であり、(b)は該希ガス蛍光ランプの管軸方向に垂直な方向の断面を示している。同図において、誘電体である外囲器1の内側には蛍光体層3が形成され、該外囲器1の外表面に一対の外部電極2a、2bが配置され、内部に所定の希ガスが封入され、外囲器1の両端が閉塞されている。内表面の蛍光体層は、一部除去することにより、光取り出し用のアパーチャ4が形成されている。20は外部電極に給電する給電装置である。
外囲器4の外径は一例を挙げれば、φ9.8 mmであり、長さは360mmであり、材質は透明な誘電体であるバリウムガラスなどである。外囲器1の外表面に設けた一対の外部電極2a,2bは金属テープ貼付や銀ペーストを孔版印刷して実現する。
なお、一対の電極は外囲器の管軸方向に沿って、該外囲器の内表面と外表面に、互いに対向するように配置してもよい。
該外囲器内に封入される希ガスは例えばXe(キセノン)30%,Ne(ネオン)70%からなる全封入圧5〜100kPaの希ガスである。
ここで示したのは、一対の電極が外囲器外表面に対向配置されている外部電極型の希ガス蛍光ランプである。
図18(a)は希ガス蛍光ランプの構成を示す概略図であり、(b)は該希ガス蛍光ランプの管軸方向に垂直な方向の断面を示している。同図において、誘電体である外囲器1の内側には蛍光体層3が形成され、該外囲器1の外表面に一対の外部電極2a、2bが配置され、内部に所定の希ガスが封入され、外囲器1の両端が閉塞されている。内表面の蛍光体層は、一部除去することにより、光取り出し用のアパーチャ4が形成されている。20は外部電極に給電する給電装置である。
外囲器4の外径は一例を挙げれば、φ9.8 mmであり、長さは360mmであり、材質は透明な誘電体であるバリウムガラスなどである。外囲器1の外表面に設けた一対の外部電極2a,2bは金属テープ貼付や銀ペーストを孔版印刷して実現する。
なお、一対の電極は外囲器の管軸方向に沿って、該外囲器の内表面と外表面に、互いに対向するように配置してもよい。
該外囲器内に封入される希ガスは例えばXe(キセノン)30%,Ne(ネオン)70%からなる全封入圧5〜100kPaの希ガスである。
従来の希ガス蛍光ランプ点灯装置のブロック図を図19に示す。
電源26から給電されるインバータ回路27の出力に希ガス蛍光ランプ10が接続され、インバータ回路27には制御部21が接続されている。制御部21は、検出部23と基準電圧源部24と誤差増幅器22、及びインバータ回路27の駆動信号を出力する発振器などを備えたインバータ回路駆動部25から構成される。
検出部23は、ランプ10に投入される電力を、電圧あるいは電流などの電気信号で検出する回路である。基準電圧を発生する基準電圧源部24は誤差増幅器22に接続されている。
まず、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が基準電圧を出力する。
誤差増幅器22は、上記基準電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号を発生しインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27はインバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じてランプ10に供給する電力を制御する。これにより、ランプ電力が基準電圧に対応した値になるように制御され、ランプ10への投入電力が安定するように制御される。
特開平5−335091号公報
電源26から給電されるインバータ回路27の出力に希ガス蛍光ランプ10が接続され、インバータ回路27には制御部21が接続されている。制御部21は、検出部23と基準電圧源部24と誤差増幅器22、及びインバータ回路27の駆動信号を出力する発振器などを備えたインバータ回路駆動部25から構成される。
検出部23は、ランプ10に投入される電力を、電圧あるいは電流などの電気信号で検出する回路である。基準電圧を発生する基準電圧源部24は誤差増幅器22に接続されている。
まず、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が基準電圧を出力する。
誤差増幅器22は、上記基準電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号を発生しインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27はインバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じてランプ10に供給する電力を制御する。これにより、ランプ電力が基準電圧に対応した値になるように制御され、ランプ10への投入電力が安定するように制御される。
図19に示したように、ランプ電力を検出し負帰還制御をすればランプへの投入電力を安定に制御できる。しかし、ランプへの投入電力を安定して供給した場合、ランプの発光特性は、ランプ自身の発熱などにより、蛍光体の発光効率が低下し、徐々に光量が減少する。すなわち、従来の放電ランプ点灯用の給電装置で行われているランプ電力を安定化する手段では、投入電力を一定に制御することができるが、点灯開始直後からの光量を一定に維持することはできない。
希ガス蛍光ランプは、前記した冷陰極蛍光ランプのように周囲の環境温度に光量が依存することは少ない。しかし、希ガス蛍光ランプを原稿読取光源として使用する場合には、点灯直後からの光量変動が少ないことが要求される。これは、光量が変動すると、読取画質に直接的に影響するためである。
希ガス蛍光ランプは、前記した冷陰極蛍光ランプのように周囲の環境温度に光量が依存することは少ない。しかし、希ガス蛍光ランプを原稿読取光源として使用する場合には、点灯直後からの光量変動が少ないことが要求される。これは、光量が変動すると、読取画質に直接的に影響するためである。
読取画質維持のため、光量変動が少ないことが要求される理由を以下に説明する。
モノクロ原稿読取装置は、原稿を順次走査して光−電圧変換素子により、時間要素、すなわち原稿の位置情報と光量を演算し、原稿読取を行う方式を採用している。ランプ点灯開始時に時間的に光量が変動すれば、前記読取方式の複写機やスキャナーにおいては、位置情報(走査方向)に対して光量が変化することとなり、走査方向に対して同じ濃度の原稿を読み取った場合において光量が変化する。このため、異なる濃度として認識し、結果として読取られた画像情報は、走査方向に濃淡が発生し、画質が低下することとなる。
カラー原稿読取の場合も、光量変動があると、点灯時間とともに色度が変動し、色ムラが発生するという問題がある。
すなわち、カラー原稿を読み取るためには白色光が必要となる。白色光は、赤色発光用蛍光体、緑色発光用蛍光体、青色発光用蛍光体の3波長の蛍光体の混合、あるいは4波長などの蛍光体の混合により、適宜白色を得る方式が採用されている。しかし、使用する蛍光体により光量の消光特性が異なっており、光量変動があると、点灯時間とともに色度が変動し、読み取られた画像情報は、走査方向に濃淡、すなわち色ムラが発生する。
また、各色の蛍光体の温度特性が異なるため、周囲環境温度による光量変動があると、同様に色ムラが発生し、画質が低下することとなる。
モノクロ原稿読取装置は、原稿を順次走査して光−電圧変換素子により、時間要素、すなわち原稿の位置情報と光量を演算し、原稿読取を行う方式を採用している。ランプ点灯開始時に時間的に光量が変動すれば、前記読取方式の複写機やスキャナーにおいては、位置情報(走査方向)に対して光量が変化することとなり、走査方向に対して同じ濃度の原稿を読み取った場合において光量が変化する。このため、異なる濃度として認識し、結果として読取られた画像情報は、走査方向に濃淡が発生し、画質が低下することとなる。
カラー原稿読取の場合も、光量変動があると、点灯時間とともに色度が変動し、色ムラが発生するという問題がある。
すなわち、カラー原稿を読み取るためには白色光が必要となる。白色光は、赤色発光用蛍光体、緑色発光用蛍光体、青色発光用蛍光体の3波長の蛍光体の混合、あるいは4波長などの蛍光体の混合により、適宜白色を得る方式が採用されている。しかし、使用する蛍光体により光量の消光特性が異なっており、光量変動があると、点灯時間とともに色度が変動し、読み取られた画像情報は、走査方向に濃淡、すなわち色ムラが発生する。
また、各色の蛍光体の温度特性が異なるため、周囲環境温度による光量変動があると、同様に色ムラが発生し、画質が低下することとなる。
したがって、複写機、スキャナー等の読取り制御系では、この光量変動を考慮し画像に影響のでないように設計する必要がある。光量変動とは、点灯開始時(例えば点灯開始から0.1秒後)の光量と点灯開始後の光量を、点灯開始時の光量を基準として求めた変化率であり、光量安定性は次の(1)式で定義される。
光量安定性=[1−φ (T=t600) /φ (T=t0)]×100 (%) …(1)
ここで、φ (T=t0) は、時間t=t0(例えば点灯開始から0.1秒後)における光量、φ (T=t600) は、600秒後の光量を示す。なお、このTの値は3分、5分、あるいは10分間など適宜選択することができるが、以下に示す各実験結果の図は、T=t600として求めたものである。
この光量変動は、少ない方が好ましいことはいうまでもないが、10%以上(希ガスランプにおいては、通常光量変動は時間の経過とともに大きくなるので、ここではT=t600のときの光量安定性をいう、以下同じ)となると著しく画質を低下させると言われている。
従来においてはランプ出力が比較的小さかったので、点灯開始後の光量変動は問題とならない場合もあったが、近年、ランプ出力が大きくなるに伴い、上記点灯開始後の光量変動による画質の低下が問題となってきた。
また、画像処理においては、これらの光量変動を補正したり、原稿を読取るごとに光量を測定して補正したりするなどの手法もとられているが、これらの手法をスキャナーや複写機に適用すると、製造コストが高くなるといった問題がある。
光量安定性=[1−φ (T=t600) /φ (T=t0)]×100 (%) …(1)
ここで、φ (T=t0) は、時間t=t0(例えば点灯開始から0.1秒後)における光量、φ (T=t600) は、600秒後の光量を示す。なお、このTの値は3分、5分、あるいは10分間など適宜選択することができるが、以下に示す各実験結果の図は、T=t600として求めたものである。
この光量変動は、少ない方が好ましいことはいうまでもないが、10%以上(希ガスランプにおいては、通常光量変動は時間の経過とともに大きくなるので、ここではT=t600のときの光量安定性をいう、以下同じ)となると著しく画質を低下させると言われている。
従来においてはランプ出力が比較的小さかったので、点灯開始後の光量変動は問題とならない場合もあったが、近年、ランプ出力が大きくなるに伴い、上記点灯開始後の光量変動による画質の低下が問題となってきた。
また、画像処理においては、これらの光量変動を補正したり、原稿を読取るごとに光量を測定して補正したりするなどの手法もとられているが、これらの手法をスキャナーや複写機に適用すると、製造コストが高くなるといった問題がある。
図20は、図19に示した従来の希ガス蛍光ランプ装置により希ガス蛍光ランプを点灯させたときの、点灯開始後の光量変動及び周囲環境温度を変えたときの光量変動を調べた実験結果である。
同図の横軸は時間(秒)を示し、縦軸は照度安定性を示す。ここで縦軸の照度安定性は、各周囲環境温度におけるランプ点灯開始直後(例えば0.1秒後)時の照度を100として、点灯開始後の各温度における相対照度を示したものである。希ガス蛍光ランプは、前記したように周囲の環境温度に光量が依存することは少なく、例えば点灯開始から600秒経過した後の照度は、各環境温度でそれほどの違いがないが、点灯開始直後においては、各周囲環境温度において照度が異なる。
なお、以下の実験結果は、蛍光体の組み合わせとして温度消光特性が近似した蛍光体を組み合わせた白色光での実験結果である。
同図に示すように、25°Cにおける光量安定性は約−10%、60°Cにおける光量安定性は−15%、−10°Cにおける光量安定性は5%であり、点灯開始直後から安定点灯に至るまでの間に照度が大きく変動していた。また、周囲環境温度変化におけるそれぞれの光量安定性の差は、−10°Cと60°Cとの間で、約20%であった。
このような光源で画像読取装置を構成した場合、光量変化が大きいためモノクロの場合には、画像に濃淡が発生し、また、カラー画像の場合には色ムラが発生する。また、周囲温度によって、読取画像の画質が変動する。
同図の横軸は時間(秒)を示し、縦軸は照度安定性を示す。ここで縦軸の照度安定性は、各周囲環境温度におけるランプ点灯開始直後(例えば0.1秒後)時の照度を100として、点灯開始後の各温度における相対照度を示したものである。希ガス蛍光ランプは、前記したように周囲の環境温度に光量が依存することは少なく、例えば点灯開始から600秒経過した後の照度は、各環境温度でそれほどの違いがないが、点灯開始直後においては、各周囲環境温度において照度が異なる。
なお、以下の実験結果は、蛍光体の組み合わせとして温度消光特性が近似した蛍光体を組み合わせた白色光での実験結果である。
同図に示すように、25°Cにおける光量安定性は約−10%、60°Cにおける光量安定性は−15%、−10°Cにおける光量安定性は5%であり、点灯開始直後から安定点灯に至るまでの間に照度が大きく変動していた。また、周囲環境温度変化におけるそれぞれの光量安定性の差は、−10°Cと60°Cとの間で、約20%であった。
このような光源で画像読取装置を構成した場合、光量変化が大きいためモノクロの場合には、画像に濃淡が発生し、また、カラー画像の場合には色ムラが発生する。また、周囲温度によって、読取画像の画質が変動する。
以上のように、希ガス蛍光ランプを原稿読取光源に適用する場合、点灯直後からの光量変動が大きいと、画像に濃淡が発生したり、色ムラが発生する。近年では、ランプ出力が大きくなってきたこともあり、特に、この光量変動が問題になってきた。また、この光量変動は周囲温度にも依存するので、周囲温度により、読取画質が変化するといった問題も生じた。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、ランプ点灯初期の光量変動を小さくするとともに、周囲環境温度による光量変動への影響を低減化し、画像読取に際しての読取画質の低下を防止した希ガス蛍光ランプ装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、ランプ点灯初期の光量変動を小さくするとともに、周囲環境温度による光量変動への影響を低減化し、画像読取に際しての読取画質の低下を防止した希ガス蛍光ランプ装置を提供することを目的とする。
本発明では、内部に放電を発生させる外囲器と該外囲器の外表面に、少なくとも一方の電極を配設し、該外囲器の内側に蛍光体層を配設し、放電により発生するエキシマ光を利用する希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置において、上記給電手段にインバータ回路部および制御部を設け、制御部を以下のように構成することで、上記課題を解決する。
(1)上記制御部に、該ランプ電圧またはランプ電流を検出し、所定の電圧信号へ変換する検出回路と、基準電圧源部と、上記検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に時定数制御手段とを設ける。
そして、ランプ管壁温度の上昇の時間変動やインバータ回路の立ち上がり特性等と、上記時定数回路の時定数を整合させ、給電装置の上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させて光量の変動を低減化させる。
(2)上記制御部に、該ランプ電圧またはランプ電流を検出し、所定の電圧信号へ変換する検出回路と、基準電圧源部と、上記検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に、上記希ガス蛍光ランプ装置の周囲温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを設ける。
そして、上記時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させるとともに、上記感温素子により、検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、周囲環境温度による光量変動を低減化させる。
(3)上記制御部に、上記インバータ回路部の入力電圧を検出する検出回路と、基準電圧源部と、該検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部の入力電圧を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に時定数制御手段とを設ける。
そして、ランプ管壁温度の上昇の時間変動やインバータ回路の立ち上がり特性等と、上記時定数回路の時定数を整合させ、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、該時定数制御手段により上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させて、光量変動を低減化する。
(4)上記制御部に、上記インバータ回路部の入力電圧を検出する検出回路と、基準電圧源部と、該検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部の入力電圧を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に、上記希ガス蛍光ランプ装置の周囲の温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを設ける。
そして、上記時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させるとともに、上記感温素子により検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、周囲環境温度による光量変動を低減化させる。
(1)上記制御部に、該ランプ電圧またはランプ電流を検出し、所定の電圧信号へ変換する検出回路と、基準電圧源部と、上記検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に時定数制御手段とを設ける。
そして、ランプ管壁温度の上昇の時間変動やインバータ回路の立ち上がり特性等と、上記時定数回路の時定数を整合させ、給電装置の上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させて光量の変動を低減化させる。
(2)上記制御部に、該ランプ電圧またはランプ電流を検出し、所定の電圧信号へ変換する検出回路と、基準電圧源部と、上記検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に、上記希ガス蛍光ランプ装置の周囲温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを設ける。
そして、上記時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させるとともに、上記感温素子により、検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、周囲環境温度による光量変動を低減化させる。
(3)上記制御部に、上記インバータ回路部の入力電圧を検出する検出回路と、基準電圧源部と、該検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部の入力電圧を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に時定数制御手段とを設ける。
そして、ランプ管壁温度の上昇の時間変動やインバータ回路の立ち上がり特性等と、上記時定数回路の時定数を整合させ、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、該時定数制御手段により上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させて、光量変動を低減化する。
(4)上記制御部に、上記インバータ回路部の入力電圧を検出する検出回路と、基準電圧源部と、該検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部の入力電圧を負帰還制御する誤差増幅器と、上記基準電圧源部または検出回路に、上記希ガス蛍光ランプ装置の周囲の温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを設ける。
そして、上記時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させるとともに、上記感温素子により検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、周囲環境温度による光量変動を低減化させる。
本発明では以下の効果を得ることができる。このため、複写機やスキャナーなどの制御において格別の色補正手段を設けることなく、画像に濃淡が発生したり、色ムラが発生するのを防止することができ、さらに、周囲温度によって読取画像の画質が変動するのを防ぐことができる。
(1)時定数回路を設け、給電装置の上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、点灯した直後に低温状態におけるランプへの投入電力を制御するようにしたので、初期光量を抑制することができ、光量安定性を向上させることができる。これにより、常温下における光量安定性を、10%以下程度まで低減させることができた。
(2)周囲温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを設け、時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、また、上記感温素子により、検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させて、点灯した直後におけるランプへの投入電力を制御するようにしたので、点灯直後からの初期光量を抑制し、光量安定性を向上させることができるとともに、光量変動の温度依存性を低減させることができる。これにより、−10°Cから60°Cの周囲環境温度において、光量減衰率を10%以下程度まで低減させることができた。
(1)時定数回路を設け、給電装置の上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、点灯した直後に低温状態におけるランプへの投入電力を制御するようにしたので、初期光量を抑制することができ、光量安定性を向上させることができる。これにより、常温下における光量安定性を、10%以下程度まで低減させることができた。
(2)周囲温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを設け、時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させ、また、上記感温素子により、検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させて、点灯した直後におけるランプへの投入電力を制御するようにしたので、点灯直後からの初期光量を抑制し、光量安定性を向上させることができるとともに、光量変動の温度依存性を低減させることができる。これにより、−10°Cから60°Cの周囲環境温度において、光量減衰率を10%以下程度まで低減させることができた。
図1に本発明の第1の実施例のランプ点灯装置のブロック図を示す。
電源26から給電されるインバータ回路27の出力に希ガス蛍光ランプ10が接続され、インバータ回路27には制御部21が接続されている。上記希ガス蛍光ランプ10としては、例えば前記図18に示したもの、あるいは、前記した一対の電極を外囲器の管軸方向に沿って該外囲器の内表面と外表面に、互いに対向するように配置したものが使用される。
制御部21は、検出部23と、時定数回路28を含む基準電圧源部24と、誤差増幅器22、及び発振器などを備え、インバータ回路27の駆動信号を発生するインバータ回路駆動部25から構成される。検出部23は、ランプ10に投入される電力を、電圧あるいは電流などの電気信号で検出する回路である。基準電圧を発生する基準電圧源部24は時定数回路28を有し、時定数回路の出力が誤差増幅器22に接続されている。
電源26から給電されるインバータ回路27の出力に希ガス蛍光ランプ10が接続され、インバータ回路27には制御部21が接続されている。上記希ガス蛍光ランプ10としては、例えば前記図18に示したもの、あるいは、前記した一対の電極を外囲器の管軸方向に沿って該外囲器の内表面と外表面に、互いに対向するように配置したものが使用される。
制御部21は、検出部23と、時定数回路28を含む基準電圧源部24と、誤差増幅器22、及び発振器などを備え、インバータ回路27の駆動信号を発生するインバータ回路駆動部25から構成される。検出部23は、ランプ10に投入される電力を、電圧あるいは電流などの電気信号で検出する回路である。基準電圧を発生する基準電圧源部24は時定数回路28を有し、時定数回路の出力が誤差増幅器22に接続されている。
図1において、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し、上記基準電圧に達する。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号をインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27は、インバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じて、パルス幅変調方式あるいは、周波数変調方式などにより、ランプ10に供給する電力を制御する。
このため点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は、安定時の電力よりも抑制される。したがって、蛍光体の温度消光特性に応じて、上記時定数回路28の時定数を設定することにより、点灯開始直後の光量は小さくなり、光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
なお、ここでは、説明のために検出は、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流などの電気信号を検出するとしているが、検出は、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号であってもよい。ここで、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号とは、スイッチ素子に印加される電圧や電流などがあるが、後述するようにインバータ回路の入力側の電圧、あるいは電力や、電流を検出してもよく、本発明はこれらに限定するものでもない。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号をインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27は、インバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じて、パルス幅変調方式あるいは、周波数変調方式などにより、ランプ10に供給する電力を制御する。
このため点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は、安定時の電力よりも抑制される。したがって、蛍光体の温度消光特性に応じて、上記時定数回路28の時定数を設定することにより、点灯開始直後の光量は小さくなり、光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
なお、ここでは、説明のために検出は、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流などの電気信号を検出するとしているが、検出は、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号であってもよい。ここで、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号とは、スイッチ素子に印加される電圧や電流などがあるが、後述するようにインバータ回路の入力側の電圧、あるいは電力や、電流を検出してもよく、本発明はこれらに限定するものでもない。
図2に、図1に示したランプ点灯装置の具体的な回路構成例を示す。図2はインバータ回路としてプッシュプル方式の回路を用いた例を示している。
基準電圧源部24は、抵抗R1,R2を直列接続した分圧回路とコンデンサC0の直列回路から構成され、抵抗R1,R2とコンデンサC0で時定数回路を構成する。
点灯制御信号が与えられ、基準電圧源部24に基準電圧Vrefが印加されると、抵抗R1と抵抗R2の接続点Aの電位は、Vref×[R2/(R1+R2)]の電位となり、その後、コンデンサC0が充電するにしたがって、T=C0×(R1+R2)の時定数で時間とともに上昇し、最終的に接続点Aの電位は基準電圧Vrefに達する。接続点Aに発生する電圧は誤差増幅器22の一方の入力端子に供給される。なお、C0はコンデンサC0の容量、R1,R2は抵抗R1,R2の抵抗値である。
また、検出部23は抵抗R3,R4の直列回路から構成され、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号は、抵抗R3,R4で分圧され、誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。
基準電圧源部24は、抵抗R1,R2を直列接続した分圧回路とコンデンサC0の直列回路から構成され、抵抗R1,R2とコンデンサC0で時定数回路を構成する。
点灯制御信号が与えられ、基準電圧源部24に基準電圧Vrefが印加されると、抵抗R1と抵抗R2の接続点Aの電位は、Vref×[R2/(R1+R2)]の電位となり、その後、コンデンサC0が充電するにしたがって、T=C0×(R1+R2)の時定数で時間とともに上昇し、最終的に接続点Aの電位は基準電圧Vrefに達する。接続点Aに発生する電圧は誤差増幅器22の一方の入力端子に供給される。なお、C0はコンデンサC0の容量、R1,R2は抵抗R1,R2の抵抗値である。
また、検出部23は抵抗R3,R4の直列回路から構成され、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号は、抵抗R3,R4で分圧され、誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。
誤差増幅器22は、例えば負帰還抵抗R5を有する演算増幅器から構成され、上記基準電圧源部24、検出部23の出力電圧の誤差に相当した電圧を出力する。
誤差増幅器22の出力は、インバータ回路駆動部25に与えられる。インバータ回路駆動部25は、上記誤差に応じてインバータ回路27の駆動周波数を制御する。例えば、検出部23により検出されるランプ電力が基準電圧源部24により設定される値より小さくなると、インバータ回路27の駆動周波数を大きくして、ランプ電力が増大するように制御し、ランプ電力が基準電圧源部24により設定される値より大きくなると、駆動周波数を小さくし、ランプ電力が小さくなるように制御する。
インバータ回路27はスイッチング素子SW1,SW2とセンタータップトランスTR1を備え、インバータ回路駆動部25の出力により上記スイッチング素子SW1,SW2が交互にオンになるように制御され、トランスTR1の二次側に交番電圧が発生する。トランスの二次側に発生する電圧は、ランプ10に供給されランプ10が点灯する。また、トランスTR1の二次側には、ランプ10に供給される電流又は電圧を検出するセンサSが設けられ、センサSの出力は、検出部23に与えられる。
誤差増幅器22の出力は、インバータ回路駆動部25に与えられる。インバータ回路駆動部25は、上記誤差に応じてインバータ回路27の駆動周波数を制御する。例えば、検出部23により検出されるランプ電力が基準電圧源部24により設定される値より小さくなると、インバータ回路27の駆動周波数を大きくして、ランプ電力が増大するように制御し、ランプ電力が基準電圧源部24により設定される値より大きくなると、駆動周波数を小さくし、ランプ電力が小さくなるように制御する。
インバータ回路27はスイッチング素子SW1,SW2とセンタータップトランスTR1を備え、インバータ回路駆動部25の出力により上記スイッチング素子SW1,SW2が交互にオンになるように制御され、トランスTR1の二次側に交番電圧が発生する。トランスの二次側に発生する電圧は、ランプ10に供給されランプ10が点灯する。また、トランスTR1の二次側には、ランプ10に供給される電流又は電圧を検出するセンサSが設けられ、センサSの出力は、検出部23に与えられる。
図2において、点灯制御信号が与えられると、前記したように、基準電圧源部24が出力する基準電圧は、上記時定数回路28の時定数に応じて時間とともに上昇する。これに応じて誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧も上昇し、ランプ10に供給される電力も上昇する。そして、時定数回路28のコンデンサC0が、基準電圧Vrefまで充電されると、誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧は基準電圧Vrefになり、ランプ電力は一定値になるように制御される。
上記時定数回路28の時定数は、ランプ点灯時の光量変動に応じて、光量変動が小さくなるような値に設定する。例えば、ランプの光量が図20に示したように、点灯開始から200秒後にほぼ安定する場合には、上記時定数は、200秒以下の適当な値に設定すればよい。
上記時定数回路28の時定数は、ランプ点灯時の光量変動に応じて、光量変動が小さくなるような値に設定する。例えば、ランプの光量が図20に示したように、点灯開始から200秒後にほぼ安定する場合には、上記時定数は、200秒以下の適当な値に設定すればよい。
図3に、図1に示したランプ点灯装置の他の具体的な回路構成例を示す。図3はインバータ回路としてフライバック方式の回路を用いた例を示している。
図3の回路構成は、インバータ回路がフライバック方式である点を除き、図2と同じである。
インバータ回路27はスイッチング素子SW1とトランスTR2を備える。誤差増幅器22の出力は、インバータ回路駆動部25に与えられ、インバータ回路駆動部25は、誤差増幅器22の出力に応じてインバータ回路27のスイッチング素子SW1の駆動周波数もしくはスイッチング素子SW1をオン時間を制御する。これにより、トランスTR2の二次側にパルス状の交番電圧が発生する。
トランスの二次側に発生する電圧は、ランプ10に供給されランプ10が点灯する。また、この例では、トランスTR2の一次側に、ランプ10に供給される電流又は電圧を検出するセンサSが設けられ、センサSの出力は、検出部23に与えられる。
その他の動作は前記図2に示したものと同じであり、点灯制御信号が与えられると、前記したように、基準電圧源部24が出力する基準電圧は、上記時定数回路28の時定数に応じて時間とともに上昇する。これに応じて誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧も上昇し、ランプ10に供給される電力も上昇する。そして、時定数回路28のコンデンサC0が、基準電圧Vrefまで充電されると、誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧は基準電圧Vrefになり、ランプ電力は一定値になるように制御される。
図3の回路構成は、インバータ回路がフライバック方式である点を除き、図2と同じである。
インバータ回路27はスイッチング素子SW1とトランスTR2を備える。誤差増幅器22の出力は、インバータ回路駆動部25に与えられ、インバータ回路駆動部25は、誤差増幅器22の出力に応じてインバータ回路27のスイッチング素子SW1の駆動周波数もしくはスイッチング素子SW1をオン時間を制御する。これにより、トランスTR2の二次側にパルス状の交番電圧が発生する。
トランスの二次側に発生する電圧は、ランプ10に供給されランプ10が点灯する。また、この例では、トランスTR2の一次側に、ランプ10に供給される電流又は電圧を検出するセンサSが設けられ、センサSの出力は、検出部23に与えられる。
その他の動作は前記図2に示したものと同じであり、点灯制御信号が与えられると、前記したように、基準電圧源部24が出力する基準電圧は、上記時定数回路28の時定数に応じて時間とともに上昇する。これに応じて誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧も上昇し、ランプ10に供給される電力も上昇する。そして、時定数回路28のコンデンサC0が、基準電圧Vrefまで充電されると、誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧は基準電圧Vrefになり、ランプ電力は一定値になるように制御される。
上記図2、図3では、時定数回路28を基準電圧源部24に設ける場合について説明したが、時定数回路28を検出部23に設けても同様の動作を実現することができる。
図4は上記第1の実施例の変形例を示すブロック図である。この実施例は、時定数回路28を上記のように検出部23に設けた場合を示しており、この点を除き、誤差増幅器22、インバータ回路駆動部25、インバータ回路27等の構成は前記実施例と同じである。
検出部23に時定数回路28を設ける場合には、ランプ点灯開始時には検出部23の出力が大きく、時間経過とともに検出部23の出力が小さくなるように構成する。これにより、前記図1に示した実施例と同様な動作とすることができる。
図4は上記第1の実施例の変形例を示すブロック図である。この実施例は、時定数回路28を上記のように検出部23に設けた場合を示しており、この点を除き、誤差増幅器22、インバータ回路駆動部25、インバータ回路27等の構成は前記実施例と同じである。
検出部23に時定数回路28を設ける場合には、ランプ点灯開始時には検出部23の出力が大きく、時間経過とともに検出部23の出力が小さくなるように構成する。これにより、前記図1に示した実施例と同様な動作とすることができる。
図5に上記検出部23、基準電圧源部24、誤差増幅器22の具体的な回路構成例を示す。なお、その他の部分は、図3、図4に示したものと同様の回路構成で実現することができる。
基準電圧源部24は、基準電圧Vrefを発生し、この基準電圧は誤差増幅器22の一方の入力端に供給される。
また、検出部23は、直列接続された抵抗R3と抵抗R4の接続点Bと検出信号入力端C間にコンデンサC0を抵抗R3に並列接続した回路から構成され、コンデンサC0と抵抗R4で時定数回路を構成する。
検出信号入力端Cに検出信号Vsensが入力されると、最初はコンデンサC0の充電電圧が0のため、抵抗R3と抵抗R4の接続点Bの電位はVsensになり、その後、コンデンサC0が充電するにしたがって、T=C0×R4の時定数で時間とともに低下し、最終的に接続点Cの電位はVsens×[(R4/(R3+R4)]に達する。
検出部23の接続点Bに発生する電圧は誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。誤差増幅器22は上記接続点Aに発生する基準電圧Vrefと、検出部23の接続点Bに発生する電圧の誤差を求め、前記したようにインバータ回路駆動部25に出力する。
基準電圧源部24は、基準電圧Vrefを発生し、この基準電圧は誤差増幅器22の一方の入力端に供給される。
また、検出部23は、直列接続された抵抗R3と抵抗R4の接続点Bと検出信号入力端C間にコンデンサC0を抵抗R3に並列接続した回路から構成され、コンデンサC0と抵抗R4で時定数回路を構成する。
検出信号入力端Cに検出信号Vsensが入力されると、最初はコンデンサC0の充電電圧が0のため、抵抗R3と抵抗R4の接続点Bの電位はVsensになり、その後、コンデンサC0が充電するにしたがって、T=C0×R4の時定数で時間とともに低下し、最終的に接続点Cの電位はVsens×[(R4/(R3+R4)]に達する。
検出部23の接続点Bに発生する電圧は誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。誤差増幅器22は上記接続点Aに発生する基準電圧Vrefと、検出部23の接続点Bに発生する電圧の誤差を求め、前記したようにインバータ回路駆動部25に出力する。
図4及び図5に示すランプ点灯装置は次のように動作する。
点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が基準電圧Vrefを出力する。これにより、誤差増幅器22が出力を発生し、この出力によりインバータ回路駆動部25は、インバータ回路27を駆動し、インバータ回路から供給される電力によりランプ10が点灯する。また、ランプ10に供給される電力に相当した信号が検出部23で検出される。
ここで、検出部23には時定数回路28が設けられているので、上記ランプ10に供給される電力に相当した信号は、そのまま誤差増幅器22に入力されず、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、前記したように、時間とともに徐々に低下する。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により時間とともに低下する電圧と、基準電圧源部22が出力する基準電圧を比較し、その誤差信号をインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27は、インバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じて、パルス幅変調方式あるいは、周波数変調方式などにより、ランプ10に供給する電力を制御する。
点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が基準電圧Vrefを出力する。これにより、誤差増幅器22が出力を発生し、この出力によりインバータ回路駆動部25は、インバータ回路27を駆動し、インバータ回路から供給される電力によりランプ10が点灯する。また、ランプ10に供給される電力に相当した信号が検出部23で検出される。
ここで、検出部23には時定数回路28が設けられているので、上記ランプ10に供給される電力に相当した信号は、そのまま誤差増幅器22に入力されず、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、前記したように、時間とともに徐々に低下する。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により時間とともに低下する電圧と、基準電圧源部22が出力する基準電圧を比較し、その誤差信号をインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27は、インバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じて、パルス幅変調方式あるいは、周波数変調方式などにより、ランプ10に供給する電力を制御する。
以上のように、本実施例では検出部23の出力が点灯開始時は大きく、点灯開始後、時間とともに低下するので、前記実施例と同様、点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は、安定時の電力よりも抑制される。したがって、蛍光体の温度消光特性に応じて、上記時定数回路28の時定数を設定することにより、点灯開始直後の光量は小さくなり、光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
図6は上記のように時定数回路を設けない従来の希ガス蛍光ランプ装置と、図1に示した本発明の実施例に係る希ガス蛍光ランプ装置について、常温における光量安定性を調べた実験結果を示す図である。同図の横軸は時間(秒)、縦軸は前記したように点灯開始直後の光量を100としたときの相対照度を示している。
光量安定性とは、前記(1)式で定義される値であり、ここでは、T=600として、光量安定性を求めた。
また、光量安定性の測定は、光源(ランプ)のアパーチャ4(前記図18参照)より法線方向に8mmの距離での光量を照度計で経時変化を測定したものである。
同図に示すように、従来の希ガス蛍光ランプ装置における光量安定性が11%であるのに対し、本実施例1に係る希ガス蛍光ランプ装置(b)においては2%であり、本実施例の希ガス蛍光ランプ装置においては、従来のものと比べ光量安定性が改善されていることが分かる。
画像読取装置に使用される光源の光量変化は、露光時の濃淡を少なくするために105%以下〜90%以上であることが要求される。常温時における図6の結果は、光量安定性が105%以下〜90%以上の範囲にあり、画像に濃淡や色ムラの発生を抑制することができる。このため、光量を測定して光量の差を補正するなどの手段を設ける必要はない。
光量安定性とは、前記(1)式で定義される値であり、ここでは、T=600として、光量安定性を求めた。
また、光量安定性の測定は、光源(ランプ)のアパーチャ4(前記図18参照)より法線方向に8mmの距離での光量を照度計で経時変化を測定したものである。
同図に示すように、従来の希ガス蛍光ランプ装置における光量安定性が11%であるのに対し、本実施例1に係る希ガス蛍光ランプ装置(b)においては2%であり、本実施例の希ガス蛍光ランプ装置においては、従来のものと比べ光量安定性が改善されていることが分かる。
画像読取装置に使用される光源の光量変化は、露光時の濃淡を少なくするために105%以下〜90%以上であることが要求される。常温時における図6の結果は、光量安定性が105%以下〜90%以上の範囲にあり、画像に濃淡や色ムラの発生を抑制することができる。このため、光量を測定して光量の差を補正するなどの手段を設ける必要はない。
図7は、時定数回路を設けない従来の希ガス蛍光ランプ装置と、図1に示した本発明の実施例に係る希ガス蛍光ランプ装置について、点灯開始から600秒後の光量を100としたときの、光量変化を示す図である。
なお、点灯開始から600秒経過後は、本実施例のランプ光量と従来例のランプ光量は、ほぼ等しくなっていると考えられるので、この図は、点灯開始直後における本実施例のランプの光量と、従来例の希ガス蛍光ランプ装置のランプ光量の相対的な大きさを示している。
同図に示すように、従来のものでは、点灯開始直後の相対光量が点灯開始から600秒後の光量に対して約112%であるのに対し、本実施例の希ガス蛍光ランプ装置では、時定数回路により点灯開始直後の光量の増大を抑制しているので、点灯開始直後の相対光量は約102%となり、従来のものに比べ、光量変動を小さくすることができる。
なお、点灯開始から600秒経過後は、本実施例のランプ光量と従来例のランプ光量は、ほぼ等しくなっていると考えられるので、この図は、点灯開始直後における本実施例のランプの光量と、従来例の希ガス蛍光ランプ装置のランプ光量の相対的な大きさを示している。
同図に示すように、従来のものでは、点灯開始直後の相対光量が点灯開始から600秒後の光量に対して約112%であるのに対し、本実施例の希ガス蛍光ランプ装置では、時定数回路により点灯開始直後の光量の増大を抑制しているので、点灯開始直後の相対光量は約102%となり、従来のものに比べ、光量変動を小さくすることができる。
図8は、図1に示した本発明の第1の実施例に係る希ガス蛍光ランプ装置おける周囲環境温度を変えたときの光量安定性を調べた実験結果である。前記図6と同様、横軸は時間(秒)、縦軸は前記したように点灯開始直後の光量を100としたときの相対照度を示している。
同図に示すように、周囲環境温度 −10°Cと60°Cとの光量安定性の差は約16%であり、前記図20に示した従来の希ガス蛍光ランプ装置の光量安定性(−10°Cと60°Cとの間で約20%)と比較して、改善されていることがわかる。
なお、画像読取装置においては、前記したように点灯直後、例えば0.1秒後の光量を測定し、この値を100とする。そして、この初期光量を基準として所定の階調、たとえば256階調などに受光量を分割する。このような装置においては、初期光量である100を超えると受光量が、設定値を越えることとなり、光電圧変換素子であるCCDなどの受光素子が飽和し、このような光源で画像読み取った場合、白浮き、すなわち画像の階調が劣化し、画像読取機能が損なわれる。
なお、実際の設計においては、余裕をみて初期値を設定するため、初期光量である100を超えると直ちに白浮きなどの現象が発生するわけではないが、通常光量の増加の許容値:105%を超えることは好ましくないとされている。
同図に示すように、周囲環境温度 −10°Cと60°Cとの光量安定性の差は約16%であり、前記図20に示した従来の希ガス蛍光ランプ装置の光量安定性(−10°Cと60°Cとの間で約20%)と比較して、改善されていることがわかる。
なお、画像読取装置においては、前記したように点灯直後、例えば0.1秒後の光量を測定し、この値を100とする。そして、この初期光量を基準として所定の階調、たとえば256階調などに受光量を分割する。このような装置においては、初期光量である100を超えると受光量が、設定値を越えることとなり、光電圧変換素子であるCCDなどの受光素子が飽和し、このような光源で画像読み取った場合、白浮き、すなわち画像の階調が劣化し、画像読取機能が損なわれる。
なお、実際の設計においては、余裕をみて初期値を設定するため、初期光量である100を超えると直ちに白浮きなどの現象が発生するわけではないが、通常光量の増加の許容値:105%を超えることは好ましくないとされている。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。この実施例は、基準電圧源部あるいは検出部に、時定数回路に加えて感温素子を設け、周囲環境温度による影響を低減化したものである。
図9は本発明の第2の実施例の希ガス蛍光ランプ装置のブロック図である。
前記第1の実施例と異なる点は、前記時定数回路28に加えて、感温素子29を基準電圧源部24に設けている。ここでは感温素子として、NTCサーミスタを用いた場合について説明するが、他の温度センサなどを使用することも可能である。NTCサーミスタとは、低温時に抵抗値が増大し、高温時に抵抗値が減少する素子である。この実施例では、感温素子29を、周囲環境温度が低い時、基準電圧源部24が出力する基準電圧の値が大きくなり、かつ、時定数回路の時定数が大きくなるように接続している。
図9は本発明の第2の実施例の希ガス蛍光ランプ装置のブロック図である。
前記第1の実施例と異なる点は、前記時定数回路28に加えて、感温素子29を基準電圧源部24に設けている。ここでは感温素子として、NTCサーミスタを用いた場合について説明するが、他の温度センサなどを使用することも可能である。NTCサーミスタとは、低温時に抵抗値が増大し、高温時に抵抗値が減少する素子である。この実施例では、感温素子29を、周囲環境温度が低い時、基準電圧源部24が出力する基準電圧の値が大きくなり、かつ、時定数回路の時定数が大きくなるように接続している。
その他の構成は、前記図1に示したものと同じであり、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し、上記基準電圧に達する。
ここで、本実施例では、基準電圧源部24に感温素子29が設けられているので、上記基準電圧源部24が出力する電圧は周囲環境温度が低いときには大きくなり、また、時定数も大きくなる。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号をインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27は、インバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じて、パルス幅変調方式あるいは、周波数変調方式などにより、ランプ10に供給する電力を制御する。
このため、前記第1の実施例と同様、点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は、安定時の電力よりも抑制される。
また、周囲環境温度が低いときには基準電圧が大きくなるためランプ電力が増大するように制御され、周囲環境温度が低い際の光量低下を補正することができる。また、周囲環境温度が高いときには、ランプ電力が減少するように制御されるので、周囲環境温度が高い際の光量増大を補正することができる。さらに、周囲環境温度に応じて時定数が変化し、点灯開始時の光量変動を補正することができる。
したがって、時定数回路28の時定数、上記感温素子29の温度特性を適切に選定することにより、周囲環境温度の影響による光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
ここで、本実施例では、基準電圧源部24に感温素子29が設けられているので、上記基準電圧源部24が出力する電圧は周囲環境温度が低いときには大きくなり、また、時定数も大きくなる。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号をインバータ回路駆動部25に出力する。インバータ回路27は、インバータ回路駆動部25により駆動され、上記誤差増幅器22の出力に応じて、パルス幅変調方式あるいは、周波数変調方式などにより、ランプ10に供給する電力を制御する。
このため、前記第1の実施例と同様、点灯制御信号が入力された直後のランプ電力は、安定時の電力よりも抑制される。
また、周囲環境温度が低いときには基準電圧が大きくなるためランプ電力が増大するように制御され、周囲環境温度が低い際の光量低下を補正することができる。また、周囲環境温度が高いときには、ランプ電力が減少するように制御されるので、周囲環境温度が高い際の光量増大を補正することができる。さらに、周囲環境温度に応じて時定数が変化し、点灯開始時の光量変動を補正することができる。
したがって、時定数回路28の時定数、上記感温素子29の温度特性を適切に選定することにより、周囲環境温度の影響による光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
図10に、図9に示したランプ点灯装置の具体的な回路構成例を示す。図10はインバータ回路としてプッシュプル方式の回路を用いた例を示している。
基準電圧源部24は、抵抗R1,R2、感温素子29を直列接続した分圧回路とコンデンサC0の直列回路から構成され、抵抗R1,R2、感温素子29、コンデンサC0で時定数回路を構成する。
点灯制御信号が与えられ、基準電圧源部24に基準電圧Vrefが印加されると、抵抗R1と感温素子29の接続点Aの電位は、Vref×[(R2+Rt)/(R1+R2+Rt)]の電位となる(ここでRtは感温素子29の抵抗値)。その後、コンデンサC0が充電するにしたがって、接続点Aの電位はT=C0×(R1+R2+Rt)の時定数で時間とともに上昇し、最終的に基準電圧Vrefに達する。接続点Aに発生する電圧は誤差増幅器22の一方の入力端子に供給される。
また、検出部23は抵抗R3,R4の直列回路から構成され、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号は、抵抗R3,R4で分圧され、誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。
基準電圧源部24は、抵抗R1,R2、感温素子29を直列接続した分圧回路とコンデンサC0の直列回路から構成され、抵抗R1,R2、感温素子29、コンデンサC0で時定数回路を構成する。
点灯制御信号が与えられ、基準電圧源部24に基準電圧Vrefが印加されると、抵抗R1と感温素子29の接続点Aの電位は、Vref×[(R2+Rt)/(R1+R2+Rt)]の電位となる(ここでRtは感温素子29の抵抗値)。その後、コンデンサC0が充電するにしたがって、接続点Aの電位はT=C0×(R1+R2+Rt)の時定数で時間とともに上昇し、最終的に基準電圧Vrefに達する。接続点Aに発生する電圧は誤差増幅器22の一方の入力端子に供給される。
また、検出部23は抵抗R3,R4の直列回路から構成され、ランプに投入される電力を電圧あるいは電流に相当する信号は、抵抗R3,R4で分圧され、誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。
その他の構成は、前記図2に示したものと同じであり、点灯制御信号が与えられると、前記したように、基準電圧源部24が出力する基準電圧は、上記時定数回路28の時定数に応じて時間とともに上昇する。これに応じて誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧も上昇し、ランプ10に供給される電力も上昇する。そして、時定数回路28のコンデンサC0が、基準電圧Vrefまで充電されると、誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧は基準電圧Vrefになり、ランプ電力は一定値になるように制御される。
図10では、インバータ回路としてプッシュプル方式のものを使用した場合について示したが、インバータ回路がフライバック方式は、前記図3に示したように構成することで、同様に実現することができる。
また、図10では、感熱素子29としてNTCサーミスタを用い、基準電圧源部24に感熱素子を設けた場合について示したが、感熱素子29としてPTCサーミスタを用いてもよい。
PTCサーミスタは、低温時に抵抗値が抵抗値が減少し、高温時に抵抗値が増大する素子であり、温度−抵抗特性がNTCサーミスタと逆であるので、図11(a)に示すように、感温素子29(PTCサーミスタ)を接続点Aに対して基準電圧Vref側に設ける。基準電圧源部24、検出部23、誤差増幅器22を上記図11(a)のように構成することにより、図10と同様の動作を実現することができる。
図10では、インバータ回路としてプッシュプル方式のものを使用した場合について示したが、インバータ回路がフライバック方式は、前記図3に示したように構成することで、同様に実現することができる。
また、図10では、感熱素子29としてNTCサーミスタを用い、基準電圧源部24に感熱素子を設けた場合について示したが、感熱素子29としてPTCサーミスタを用いてもよい。
PTCサーミスタは、低温時に抵抗値が抵抗値が減少し、高温時に抵抗値が増大する素子であり、温度−抵抗特性がNTCサーミスタと逆であるので、図11(a)に示すように、感温素子29(PTCサーミスタ)を接続点Aに対して基準電圧Vref側に設ける。基準電圧源部24、検出部23、誤差増幅器22を上記図11(a)のように構成することにより、図10と同様の動作を実現することができる。
また、上記例では、感熱素子29を基準電圧源部24に設ける場合について説明したが、感熱素子29を検出部23に設けてもよい。
図12は上記第2の実施例の変形例を示すブロック図であり、この実施例は、時定数回路28と感熱素子29を上記のように検出部23に設けた場合を示しており、この点を除き、誤差増幅器22、インバータ回路駆動部25、インバータ回路27等の構成は前記第2の実施例と同じである。
基準電圧源部24に時定数回路と感温素子を接続した場合、徐々に電圧が上昇するように設定しているが、検出部23に配置した場合、徐々に電圧が降下するように設定することにより、同様の動作を実現することができる。
図12は上記第2の実施例の変形例を示すブロック図であり、この実施例は、時定数回路28と感熱素子29を上記のように検出部23に設けた場合を示しており、この点を除き、誤差増幅器22、インバータ回路駆動部25、インバータ回路27等の構成は前記第2の実施例と同じである。
基準電圧源部24に時定数回路と感温素子を接続した場合、徐々に電圧が上昇するように設定しているが、検出部23に配置した場合、徐々に電圧が降下するように設定することにより、同様の動作を実現することができる。
例えば、感熱素子29としてPTCサーミスタを用い、感熱素子29を検出部23に設ける場合には、図11(b)に示すように、コンデンサC0を接続点Bより検出電圧Vsens側に設け、感熱素子29を接地側に設ける。
また、感熱素子29としてNTCサーミスタを用い、感熱素子29を検出部23に設ける場合には、図11(c)に示すように、コンデンサC0を接続点Bより検出電圧Vsens側に設け、感熱素子29をコンデンサC0に直列に接続する。
基準電圧源部24、検出部23、誤差増幅器22を上記(b)〜(c)のように構成することにより、図10と同様の動作を実現することができる。
また、感熱素子29としてNTCサーミスタを用い、感熱素子29を検出部23に設ける場合には、図11(c)に示すように、コンデンサC0を接続点Bより検出電圧Vsens側に設け、感熱素子29をコンデンサC0に直列に接続する。
基準電圧源部24、検出部23、誤差増幅器22を上記(b)〜(c)のように構成することにより、図10と同様の動作を実現することができる。
図13は、図9に示した本発明の第2の実施例の希ガス蛍光ランプ装置おいて、周囲環境温度を変えたときの光量安定性を調べた実験結果である。前記図6と同様、横軸は時間(秒)、縦軸は前記したように点灯開始直後の光量を100としたときの相対照度を示している。
本実施例のように構成することにより、周囲環境温度 −10°Cと60°Cとの光量安定性の差は約10%に改善される。このような光源で画像読取装置を構成することにより、画像に濃淡が発生することがなく、光量を測定して光量の差を補正するなどの手段を設ける必要はない。
すなわち、本発明の第1の実施例のものは、周囲環境温度が大きく変わらない条件下では光量安定性を改善することが可能であるが、周囲環境温度が大きく変化する条件下においては、本発明の第2の実施例のものを用いるのが望ましい。
本実施例のように構成することにより、周囲環境温度 −10°Cと60°Cとの光量安定性の差は約10%に改善される。このような光源で画像読取装置を構成することにより、画像に濃淡が発生することがなく、光量を測定して光量の差を補正するなどの手段を設ける必要はない。
すなわち、本発明の第1の実施例のものは、周囲環境温度が大きく変わらない条件下では光量安定性を改善することが可能であるが、周囲環境温度が大きく変化する条件下においては、本発明の第2の実施例のものを用いるのが望ましい。
上記第1、第2の実施例では、ランプ電力を検出し、ランプ電力と基準電圧の差に基づき、インバータ回路を制御するようにしたが、インバータ回路の入力電圧を制御することにより、同様に光量変動を補正することができる。
以下、インバータ回路の入力電圧を制御することにより、光量安定性を改善するように構成した本発明の第3の実施例について説明する。
図14に本発明の第3の実施例のランプ点灯装置のブロック図を示す。
電源26にはスイッチング回路30が接続され、該スイッチング回路30はインバータ回路27を介してランプ10に電力を供給する。
インバータ回路27には制御部21が接続されている。上記スイッチング回路30は、例えば昇圧チョッパ回路から構成され、電源26の電圧を昇圧する。
制御部21は、検出部23と、時定数回路28を含む基準電圧源部24と、誤差増幅器22、及び上記スイッチング回路30の駆動信号を発生するスイッチング回路駆動部31から構成される。検出部23は、インバータ回路27に供給される電圧を検出する回路であり、基準電圧源部24は時定数回路28を有する。
以下、インバータ回路の入力電圧を制御することにより、光量安定性を改善するように構成した本発明の第3の実施例について説明する。
図14に本発明の第3の実施例のランプ点灯装置のブロック図を示す。
電源26にはスイッチング回路30が接続され、該スイッチング回路30はインバータ回路27を介してランプ10に電力を供給する。
インバータ回路27には制御部21が接続されている。上記スイッチング回路30は、例えば昇圧チョッパ回路から構成され、電源26の電圧を昇圧する。
制御部21は、検出部23と、時定数回路28を含む基準電圧源部24と、誤差増幅器22、及び上記スイッチング回路30の駆動信号を発生するスイッチング回路駆動部31から構成される。検出部23は、インバータ回路27に供給される電圧を検出する回路であり、基準電圧源部24は時定数回路28を有する。
図14において、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し、上記基準電圧に達する。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23により検出されたインバータ回路27への供給電圧を比較し、その誤差信号をスイッチング回路駆動部31に出力する。スイッチング回路30は、該スイッチング回路駆動部31により上記誤差増幅器22の出力に応じたスイッチング周波数で駆動され、インバータ回路27に供給する電圧を制御する。
このため点灯制御信号が入力された直後のインバータ供給電圧は、安定時の電圧よりも抑制される。したがって、蛍光体の温度消光特性に応じて、上記時定数回路28の時定数を設定することにより、点灯開始直後の光量は小さくなり、光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23により検出されたインバータ回路27への供給電圧を比較し、その誤差信号をスイッチング回路駆動部31に出力する。スイッチング回路30は、該スイッチング回路駆動部31により上記誤差増幅器22の出力に応じたスイッチング周波数で駆動され、インバータ回路27に供給する電圧を制御する。
このため点灯制御信号が入力された直後のインバータ供給電圧は、安定時の電圧よりも抑制される。したがって、蛍光体の温度消光特性に応じて、上記時定数回路28の時定数を設定することにより、点灯開始直後の光量は小さくなり、光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
図15に、図14に示したランプ点灯装置の具体的な回路構成例を示す。図15はインバータ回路としてプッシュプル方式の回路を用いた例を示している。
スイッチング回路30は、リアクトルL1、スイッチング素子SW3、ダイオードD1等から構成される昇圧回路であり、ダイオードD1の出力側に接続されたコンデンサC1に充電された電圧がインバータ回路27に供給される。上記スイッチング素子SW3は、スイッチング回路駆動部31により、誤差増幅器22の出力に応じた周波数でスイッチングする。
基準電圧源部24の構成は前記図2、図3の基準電圧源部と同じであり、抵抗R1,R2を直列接続した分圧回路とコンデンサC0の直列回路から構成され、前記したように、点灯制御信号が与えられると、抵抗R1,R2の接続点Aの電圧は、T=C0×(R1+R2)の時定数で時間とともに上昇し、最終的に基準電圧Vrefに達する。この接続点Aに発生する電圧は誤差増幅器22の一方の入力端子に供給される。
また、上記スイッチング回路30の出力電圧は、検出部23により検出される。検出部23は抵抗R3,R4の直列回路から構成され、上記スイッチング回路30の出力電圧は、抵抗R3,R4で分圧され、誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。
スイッチング回路30は、リアクトルL1、スイッチング素子SW3、ダイオードD1等から構成される昇圧回路であり、ダイオードD1の出力側に接続されたコンデンサC1に充電された電圧がインバータ回路27に供給される。上記スイッチング素子SW3は、スイッチング回路駆動部31により、誤差増幅器22の出力に応じた周波数でスイッチングする。
基準電圧源部24の構成は前記図2、図3の基準電圧源部と同じであり、抵抗R1,R2を直列接続した分圧回路とコンデンサC0の直列回路から構成され、前記したように、点灯制御信号が与えられると、抵抗R1,R2の接続点Aの電圧は、T=C0×(R1+R2)の時定数で時間とともに上昇し、最終的に基準電圧Vrefに達する。この接続点Aに発生する電圧は誤差増幅器22の一方の入力端子に供給される。
また、上記スイッチング回路30の出力電圧は、検出部23により検出される。検出部23は抵抗R3,R4の直列回路から構成され、上記スイッチング回路30の出力電圧は、抵抗R3,R4で分圧され、誤差増幅器22の他方の入力端子に供給される。
誤差増幅器22の出力は、スイッチング回路駆動部31に与えられ、スイッチング回路駆動部31は、上記誤差に応じてスイッチング素子SW3のスイッチング周波数を制御する。例えば、検出部23により検出される電圧が基準電圧源部24により設定される値より小さくなると、スイッチング周波数を大きくして、インバータ回路27に供給される電圧が増大するように制御し、検出部23により検出される電圧が基準電圧源部24により設定される値より大きくなると、スイッチング周波数を小さくし、インバータ回路27に供給される電圧が小さくなるように制御する。
インバータ回路27のスイッチング素子SW1、SW2はインバータ回路駆動部25の出力により交互にオンになるように制御され、トランスTR1の二次側に交番電圧が発生する。トランスTR1の二次側に発生する電圧は、ランプ10に供給されランプ10が点灯する。
インバータ回路27のスイッチング素子SW1、SW2はインバータ回路駆動部25の出力により交互にオンになるように制御され、トランスTR1の二次側に交番電圧が発生する。トランスTR1の二次側に発生する電圧は、ランプ10に供給されランプ10が点灯する。
図15において、点灯制御信号が与えられると、前記したように、基準電圧源部24が出力する基準電圧は、上記時定数回路28の時定数に応じて時間とともに上昇する。これに応じて誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧も上昇し、インバータ回路27に供給される電圧も上昇する。そして、時定数回路28のコンデンサC0が、基準電圧Vrefまで充電されると、誤差増幅器22の一方の端子に入力される電圧は基準電圧Vrefになり、インバータ回路27に供給される電圧は一定値になるように制御される。
上記時定数回路28の時定数は、前記したように、ランプ点灯時の光量変動に応じて、光量変動が小さくなるような値に設定する。
図15では、インバータ回路としてプッシュプル方式のものを使用した場合について示したが、インバータ回路がフライバック方式の場合は、前記図3に示したように構成することで、同様に実現することができる。
また、上記実施例では、時定数回路28を基準電圧源部24に設ける場合について説明したが、前記図4に示したように、時定数回路28を検出部23に設けても同様の動作を実現することができる。
上記時定数回路28の時定数は、前記したように、ランプ点灯時の光量変動に応じて、光量変動が小さくなるような値に設定する。
図15では、インバータ回路としてプッシュプル方式のものを使用した場合について示したが、インバータ回路がフライバック方式の場合は、前記図3に示したように構成することで、同様に実現することができる。
また、上記実施例では、時定数回路28を基準電圧源部24に設ける場合について説明したが、前記図4に示したように、時定数回路28を検出部23に設けても同様の動作を実現することができる。
次に、本発明の第4の実施例について説明する。この実施例は、上記第3の実施例において、基準電圧源部あるいは検出部に、時定数回路に加えて感温素子を設け、周囲環境温度による影響を低減化したものである。
図16は本発明の第4の実施例の希ガス蛍光ランプ装置のブロック図である。
前記第3の実施例と異なる点は、前記時定数回路28に加えて、感温素子29を基準電圧源部24に設けている。
その他の構成は、前記図14に示したものと同じであり、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し、上記基準電圧に達する。
ここで、本実施例では、基準電圧源部24に感温素子29が設けられているので、上記基準電圧源部24が出力する電圧は周囲環境温度が低いときには大きくなり、また、時定数も大きくなる。
図16は本発明の第4の実施例の希ガス蛍光ランプ装置のブロック図である。
前記第3の実施例と異なる点は、前記時定数回路28に加えて、感温素子29を基準電圧源部24に設けている。
その他の構成は、前記図14に示したものと同じであり、点灯制御信号により制御部21が動作すると基準電圧源部24が電圧を出力するが、時定数回路28により誤差増幅器22に入力される電圧は、時間とともに徐々に増大し、上記基準電圧に達する。
ここで、本実施例では、基準電圧源部24に感温素子29が設けられているので、上記基準電圧源部24が出力する電圧は周囲環境温度が低いときには大きくなり、また、時定数も大きくなる。
誤差増幅器22は、上記時定数回路28により徐々に増加する電圧と、検出部23の出力を比較し、その誤差信号をスイッチング回路駆動部31に出力する。スイッチング回路駆動部31は、上記誤差に応じてスイッチング回路30のスイッチング周波数を制御する。例えば、検出部23により検出される電圧が基準電圧源部24により設定される値より小さくなると、スイッチング周波数を大きくして、インバータ回路27に供給される電圧が増大するように制御し、検出部23により検出される電圧が基準電圧源部24により設定される値より大きくなると、スイッチング周波数を小さくし、インバータ回路27に供給される電圧が小さくなるように制御する。
このため、点灯制御信号が入力された直後のインバータ回路27への供給電圧は、安定時の電圧よりも抑制される。また、周囲環境温度が低いときには基準電圧が大きくなるためインバータ回路27への供給電圧が増大するように制御され、周囲環境温度が低い際の光量低下を補正することができる。また、周囲環境温度が高いときには、インバータ回路への供給電圧が減少するように制御されるので、周囲環境温度が高い際の光量増大を補正することができる。さらに、周囲環境温度に応じて時定数が変化し、点灯開始時の光量変動を補正することができる。
したがって、時定数回路28の時定数、上記感温素子29の温度特性を適切に選定することにより、周囲環境温度の影響による光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
このため、点灯制御信号が入力された直後のインバータ回路27への供給電圧は、安定時の電圧よりも抑制される。また、周囲環境温度が低いときには基準電圧が大きくなるためインバータ回路27への供給電圧が増大するように制御され、周囲環境温度が低い際の光量低下を補正することができる。また、周囲環境温度が高いときには、インバータ回路への供給電圧が減少するように制御されるので、周囲環境温度が高い際の光量増大を補正することができる。さらに、周囲環境温度に応じて時定数が変化し、点灯開始時の光量変動を補正することができる。
したがって、時定数回路28の時定数、上記感温素子29の温度特性を適切に選定することにより、周囲環境温度の影響による光量の時間変動が少ない点灯装置を実現することができる。
本実施例の具体的な回路構成例は、基準電圧源部24に感熱素子を設けた点を除き、前記図15に示したものと同様であり、また、前記したようにフライバック方式のインバータ回路を有する希ガス蛍光ランプ装置にも同様に適用することができる。
また、上記実施例では、感熱素子を基準電圧源部に設ける場合について説明したが、前記図11に示したように感熱素子を検出部に設けてもよい。さらに、感熱素子として、NTCサーミスタ、PTCサーミスタのどちらを用いることもでき、それに応じて、図11に示したように、感熱素子を設ける場所を適宜選定する。
なお、上記第3、第4の実施例では、インバータ回路27に給電する回路として、昇圧チョッパー回路から構成されるスイッチング回路30を用いる場合について説明したが、インバータ回路27に給電する回路としては、上記昇圧チョッパー回路以外に、降圧チョッパー回路、降昇圧チョッパー回路等、その他の回路を用いることもでき、その他の給電回路を用いても、本願の効果は達成できる。
また、上記第1〜第4の実施例では、CR回路等から構成される時定数回路を用いる場合について示したが、演算増幅器を用いたパターン発生回路等、その他のパターン発生回路を用いてもよい。また、時間的変化パターンも、ランプの光量変動特性に応じて、光量変動が最も小さくなるように設定すればよい。
また、上記実施例では、感熱素子を基準電圧源部に設ける場合について説明したが、前記図11に示したように感熱素子を検出部に設けてもよい。さらに、感熱素子として、NTCサーミスタ、PTCサーミスタのどちらを用いることもでき、それに応じて、図11に示したように、感熱素子を設ける場所を適宜選定する。
なお、上記第3、第4の実施例では、インバータ回路27に給電する回路として、昇圧チョッパー回路から構成されるスイッチング回路30を用いる場合について説明したが、インバータ回路27に給電する回路としては、上記昇圧チョッパー回路以外に、降圧チョッパー回路、降昇圧チョッパー回路等、その他の回路を用いることもでき、その他の給電回路を用いても、本願の効果は達成できる。
また、上記第1〜第4の実施例では、CR回路等から構成される時定数回路を用いる場合について示したが、演算増幅器を用いたパターン発生回路等、その他のパターン発生回路を用いてもよい。また、時間的変化パターンも、ランプの光量変動特性に応じて、光量変動が最も小さくなるように設定すればよい。
ところで、前記したように、カラー原稿を読み取るためには白色光が必要となり、白色光は、赤色発光用蛍光体、緑色発光用蛍光体、青色発光用蛍光体の3波長の蛍光体の混合、あるいは4波長などの蛍光体の混合により、適宜白色を得る方式が採用されている。
しかし、使用する蛍光体により光量の消光特性が異なっており、光量変動があると、点灯時間とともに色度が変動し、読取られた画像情報は、走査方向に濃淡、すなわち色ムラが発生する。
光源における色ムラ対策として、先に特開2003−109544号公報記載のものを提案した。特開2003−109544号公報の記載のものは、該蛍光体層を構成する蛍光体の組み合わせとして温度消光特性の近似した蛍光体を組み合わせるようにしたものである。
本発明においても、上記特開2003−109544号公報記載の蛍光体を有するランプを用いることにより、カラー原稿読取において一層色ムラの発生を効果的に防止することが可能となる。
しかし、使用する蛍光体により光量の消光特性が異なっており、光量変動があると、点灯時間とともに色度が変動し、読取られた画像情報は、走査方向に濃淡、すなわち色ムラが発生する。
光源における色ムラ対策として、先に特開2003−109544号公報記載のものを提案した。特開2003−109544号公報の記載のものは、該蛍光体層を構成する蛍光体の組み合わせとして温度消光特性の近似した蛍光体を組み合わせるようにしたものである。
本発明においても、上記特開2003−109544号公報記載の蛍光体を有するランプを用いることにより、カラー原稿読取において一層色ムラの発生を効果的に防止することが可能となる。
1 外囲器
2a、2b 外部電極
3 蛍光体層
4 アパーチャ
10 希ガス蛍光ランプ
20 給電装置
21 制御部
22 誤差増幅器
23 検出部
24 基準電圧源部
25 インバータ回路駆動部
26 直流電源
27 インバータ回路
28 時定数回路
29 感温素子
30 スイッチング回路
31 スイッチング回路駆動部
2a、2b 外部電極
3 蛍光体層
4 アパーチャ
10 希ガス蛍光ランプ
20 給電装置
21 制御部
22 誤差増幅器
23 検出部
24 基準電圧源部
25 インバータ回路駆動部
26 直流電源
27 インバータ回路
28 時定数回路
29 感温素子
30 スイッチング回路
31 スイッチング回路駆動部
Claims (4)
- 内部に放電を発生させる外囲器と、該外囲器の外表面に少なくとも一方の電極を配設し、該外囲器の内側に蛍光体層を配設し、放電により発生するエキシマ光を利用する希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置において、
上記給電手段は、インバータ回路部および制御部を具備し、
該制御部は、該ランプ電圧またはランプ電流を検出し、所定の電圧信号へ変換する検出回路と、基準電圧源部と、
上記検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部を負帰還制御する誤差増幅器と、
上記基準電圧源部または検出回路に時定数制御手段とを具備し、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、該時定数制御手段により上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させる
ことを特徴とする希ガス蛍光ランプ装置。 - 内部に放電を発生させる外囲器と、該外囲器の外表面に少なくとも一方の電極を配設し、該外囲器の内側に蛍光体層を配設し、放電により発生するエキシマ光を利用する希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置において、
上記給電手段は、インバータ回路部および制御部を具備し、
該制御部は、該ランプ電圧またはランプ電流を検出し、所定の電圧信号へ変換する検出回路と、基準電圧源部と、
上記検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部を負帰還制御する誤差増幅器と、
上記基準電圧源部または検出回路に、上記希ガス蛍光ランプ装置の周囲温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを具備し、該時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させるとともに、上記感温素子により、検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させる
ことを特徴とする希ガス蛍光ランプ装置。 - 内部に放電を発生させる外囲器と、該外囲器の外表面に少なくとも一方の電極を配設し、該外囲器の内表面に蛍光体層を配設し、放電により発生するエキシマ光を利用する希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置において、
上記給電手段は、インバータ回路部および制御部を具備し、
該制御部は、上記インバータ回路部の入力電圧を検出する検出回路と、基準電圧源部と、該検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部の入力電圧を負帰還制御する誤差増幅器と、
上記基準電圧源部または検出回路に時定数制御手段とを具備し、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、該時定数制御手段により上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させる
ことを特徴とする希ガス蛍光ランプ装置。 - 内部に放電を発生させる外囲器と、該外囲器の外表面に少なくとも一方の電極を配設し、該外囲器の内表面に蛍光体層を配設し、放電により発生するエキシマ光を利用する希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置において、
上記給電手段は、インバータ回路部および制御部を具備し、
該制御部は、上記インバータ回路部の入力電圧を検出する検出回路と、基準電圧源部と、該検出回路より出力される検出信号と該基準電圧源部の電圧とを比較し、上記インバータ回路部の入力電圧を負帰還制御する誤差増幅器と、
上記基準電圧源部または検出回路に、上記希ガス蛍光ランプ装置の周囲の温度を検出する感温素子と、時定数制御手段とを具備し、該時定数制御手段により、上記希ガス蛍光ランプ点灯開始時に、上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させるとともに、上記感温素子により検出された温度に応じて上記基準電圧源部の電圧もしくは検出回路の検出信号を時間とともに変化させる
ことを特徴とする希ガス蛍光ランプ装置。
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