JP2932145B2 - 熱陰極形低圧希ガス放電ランプの点灯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＦＡＸ、複写機などＯ
Ａ機器に用いられる少なくとも一方の電極がランプ点灯
中熱陰極として動作する低圧希ガス放電ランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＯＡ機器用光源として、希ガス放
電による発光を利用したランプが採用されている。しか
し、実用化に至るまでに、まずその輝度分布の乱れに関
する問題を解決しなければならなかった。例えば、平成
３年度（第２４回）照明学会創立７５周年記念全国大会
講演予稿集ＮＯ．５７、（１９９１）、財団法人照明学
会全国大会委員会・実行委員会、ｐ．８４に記された様
な低圧希ガス放電特有の移動縞の発生がある。これに関
しては、詳細が三菱電機技報、６５〔４〕（１９９
１）、ｐ．８２−８６に記載されているように、放電陽
光柱の明るい部分と暗い部分が縞状になってランプ軸方
向へ不規則に移動するので、ＯＡ機器の読み取り用光源
として用いる場合、この移動縞は瞬時的な輝度分布の乱
れとなり、読み取りに悪影響を与える場合がある。この
ため、その解決策として直流点灯方式が提案され、この
方式によれば、ランプに大きさが一様な縞の群が規則正
しく発生し、しかも、一方向に高速で移動するため、移
動縞が発生しているにもかかわらず、原稿の読み取り期
間中、読み取り用ＣＣＤは移動縞から一様な影響を受け
るため、受光量は一様となり、移動縞の悪影響を発生し
ないようにしたものである。一方、特開平１−１５７０
５３号公報には、熱陰極を点灯中８００℃以上、１２０
０℃以下に加熱し、輝度分布を改善する手段が開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のＯＡ
機器の高速動作にともない、例えばＦＡＸなどの１ライ
ン読取り時間が短かくなり、また、要求階調数の増加で
ランプの光出力安定性が更に要求されてきている。しか
しここに至り、従来報告されていない、移動縞とは別な
光量変動現象、即ち、移動縞より長周期の光量のうねり
（以下ちらつき、という）の発生するランプが、全数で
はなく、その様なランプの発生率も一様ではないが、見
られるようになっている。

【０００４】読取り時間が長く凹凸が数多く含まれれ
ば、これらのちらつきによる１ラインごとの受光総量の
変化も問題にはならないが、最近のＯＡ機器のように高
速かつ読取り時間が短かくなるようなものであっては、
上述した移動縞とは別に、これらちらつきに起因する読
み取りへの悪影響が大きな問題となってきている。ま
た、これらちらつきによる問題を更に大きくする要因と
して読取り階調数の増加が挙げられる。読取る１ライン
各部分が、単純に白か黒かの判定だけであれば光量変動
はさほど問題にならないが、読み取り階調数が、例えば
２５６階調という様に、多階調になってくると、原稿の
１／２５６の濃度差を読み取るため、光源に対する光量
安定性は当然読取り時間ごとに１／２５６以下の変動で
なければならなくなる。また、これらちらつきは、上述
のようにランプ点灯中に常に発生するものではないが、
当然外部からコントロール不能なものであった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、ランプ点灯中に発生するち
らつきをなくした、熱陰極形低圧希ガス放電ランプの点
灯方法を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱陰極形低
圧希ガス放電ランプの点灯方法は、ガラスバルブの両端
に設けられた電極の、少くとも一方を放電安定状態にお
いて熱陰極として動作する電極とすると共に、ガラスバ
ルブ内に封入された低圧希ガス放電により発生する紫外
線により蛍光体を発光、又は直接可視発光させ、かつ、
少くとも点灯中、熱陰極は加熱されている熱陰極形低圧
希ガス放電ランプの点灯方法において、電極間に流れる
ランプ電流に対して、熱陰極の温度を、放電ランプがち
らつきを起こさない範囲として、電極間に流れるランプ
電流をＩL （ｍＡ）とし、熱陰極の温度をＴf （℃）と
したとき、下式の範囲に設定したものである。 ＩL ＜５５ｍＡのとき Ｔf ＜６．５ＩL ＋５９２．５（℃） ５５ｍＡ≦ＩL のとき Ｔf ＜２ＩL ＋８４０（℃）

【０００７】

【作用】本発明においては、電極間に流れるランプ電流
に対して、熱陰極の温度を、放電ランプがちらつきを起
こさない範囲として、電極間に流れるランプ電流をＩL
とし、熱陰極の温度をＴf としたとき、下式の範囲に設
定したので、放電ランプは、ちらつきが発生しない範囲
で点灯する。 ＩL ＜５５ｍＡのとき Ｔf ＜６．５ＩL ＋５９２．５（℃） ５５ｍＡ≦ＩL のとき Ｔf ＜２ＩL ＋８４０（℃）

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る熱陰極形低圧
希ガス放電ランプの点灯方法を適用するアパーチャー開
口部を有した熱陰極型低圧希ガス放電ランプを示す一部
切欠き正面図である。図において、１は外径１０ｍｍ、
肉厚０．５ｍｍのガラスバルブ、２はこのガラスバルブ
１の内面に形成された反射膜、３はこの反射膜２上に形
成された蛍光体層で、例えば化成オプトニクス社製ＧＰ
1 Ｇ1 緑色蛍光体よりなっている。この蛍光体層３と反
射膜２のガラスバルブ１の長手方向に沿った共通の箇所
には、それら蛍光体層３および反射膜２が塗着されてい
ない幅２ｍｍのアパーチャー開口部８をガラスバルブ１
面に露呈させて形成している。

【０００９】４は電極であり、ガラスバルブ１の端部を
気密に塞ぐステム５に植設された一対のリード線６と、
このリード線６に接続された、熱陰極であるタングステ
ン製のフィラメントコイル７とで構成されている。さら
に、このフィラメントコイル７は３重巻されたいわゆる
トリプルコイルであり、この上には電子放射性物質が塗
布されている。そして、互いの電極間を結ぶ距離は２６
０ｍｍに設定されている。また上記ガラスバルブ１内に
はＸｅ１０％、Ｎｅ９０％の混合ガスが１Ｔｏｒｒの封
入圧力をもって封入されている。なお、９は不純ガスを
吸着するゲッターであり、ランプが寿命になるまではガ
スを吸着する能力をもつものである。また、放電ランプ
の点灯に際しては、５０ｋＨｚの正弦波電源を用い、ブ
リッジ回路を介して半波整流により直流点灯させた。

【００１０】図２は、電極４間に流れるランプ電流、電
極４のフィラメント７の温度及びちらつきの発生の関係
を示した図であり、フィラメント７に流す電流を制御し
てフィラメント温度を目的の温度にしておき、電極４間
に流すランプ電流を変化させた時の、ランプ中央かつア
パーチャ開口部８の発光量をオプティカルプローブで測
定し、ちらつきの有無を測定したものである。図におい
て、○はちらきが発生しない、△は微妙に発生する、×
は顕著に発生することが確認されたことを示す。なお、
この結果は１０本のランプの測定結果を総合判定したも
のであり、図中×の判定がなされ、ちらつき発生領域と
されていても必ずちらくとは言えず、中には、ちらつき
が観察されないものがあった。しかし、逆に○と判定さ
れちらつき非発生領域とされたものの中には、全くちら
つきが発生するものはなかった。言い換えれば、ちらつ
き非発生領域ではちらつきは全く発生せず、ちらつき発
生領域では、ちらつきが発生する可能性が極めて高いと
いうことになる。

【００１１】このように、この実施例では、ランプ電流
とフィラメント温度の関係を、ちらつき非発生領域に入
るようにすることにより、ちらつきを全く発生させない
ようにすることが可能となる。

【００１２】また、ランプ電流とフィラメント温度の関
係により、ちらつき非発生領域とちらつき発生領域が存
在するメカニズムは、次のように考えられる。まず、あ
るランプ電流を流すためには、それにみあう必要な電子
放射能力レベルが存在しており、フィラメント等の熱陰
極の場合、これを熱陰極の温度というパラメータで制御
することができる。例えば、ランプ電流５５ｍＡを流す
ためには、熱陰極の極温度は９５０［℃］以下でなけれ
ばならず、これ以上熱陰極の温度を高くすると、ランプ
電流を維持するのに必要な電子数以上に、熱陰極から過
剰な電子が放射され、スムーズな電子電流の流れが損な
われるのではないかと考えられる。

【００１３】したがって、あるランプ電流に対して、熱
陰極の温度が高すぎると、熱陰極から放出される電子の
数が多くなりすぎて、放電ランプは不安定な状態で点灯
することとなり、図２に示すように、ちらつき発生領域
が存在することになると考えられる。そして、ちらつき
発生領域に入らなければ、熱陰極から放出される電子
は、ランプ電流の流れをみだすことはなく、放電ランプ
は安定な状態で点灯することとなり、ちらつきは全く発
生せず、図２に示すように、ちらつき非発生領域が存在
することになると考えられる。

【００１４】また、例えばランプ電流５５ｍＡを流すと
き、陰極温度約７５０℃以下では、熱陰極としての熱電
子放射だけではランプ電流を維持できず、陰極降下電圧
が上昇し、電界電子放射をも行なっている様な現象が観
察されており、これは、Ｘｅ，Ｎｅ混合ガス放電におい
て陰極付近のＮｅ発光の有無で確認された。しかし、こ
の場合でも、本発明でいうちらつきは観察されない。

【００１５】従来では、特開平１−１５７０５３号公報
に示された様に、単に８００℃〜１２００℃の熱陰極温
度としていたため、電源電圧変動等により往々にして、
放電ランプが上述のちらつき発生領域で点灯されていた
のである。

【００１６】さて、図２において、ちらつき発生領域
と、ちらつき非発生領域との境界を直線近似し下式を得
た。

【００１７】 ［数１］ ＩL ＜５５ｍＡのとき Ｔf ＝６．５ＩL ＋５９２．５（℃） ５５ｍＡ≦ＩL のとき Ｔf ＝２ＩL ＋８４０（℃） ただし、ＩL はランプ電流、Ｔf はフィラメント温度で
ある。

【００１８】また、図２に示したように、ランプ電流Ｉ
L に対して、ちらつき発生領域と、ちらつき非発生領域
との境界より低いフィラメント温度であれば、放電ラン
プのちらつきは全く発生しないことから、ランプ電流Ｉ
L に対して、フィラメント温度Ｔf が下式に示すように
なっていれば、ちらつきは全く発生しないことになる。

【００１９】 ［数２］ ＩL ＜５５ｍＡのとき Ｔf ＜６．５ＩL ＋５９２．５（℃） ５５ｍＡ≦ＩL のとき Ｔf ＜２ＩL ＋８４０（℃）

【００２０】このように、この実施例では、フィラメン
ト温度Ｔf を、ランプ電流ＩL に対して、数２に示す式
に示す範囲にすることにより、放電ランプのちらつきを
全く発生させないようにすることが可能となる。

【００２１】なお、実施例では実際一般的に利用されて
いる半波整流直流点灯の例を示したが、交流においても
結果は同様なものとなった。また、ちらつきは放電その
ものの現象が原因であり、蛍光体の種類や、蛍光体の有
無には関係がなく、また、ランプ管径や、ランプ長を変
化させて測定したが、結果は同様なものとなった。さら
に、発光ガスはＸｅ（Ｎｅバッファー）の例を示した
が、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒと結果は同様なものとなっ
た。

【００２２】また、一般的に放電ランプには、定格入力
に対して、その変動補償範囲が定められており、変動補
償範囲の上限においても、数２に示す式の関係を満たす
ようにすることとなる。例えば、定格入力２４Ｖで変動
補償範囲±６％であれば、入力電圧２４Ｖにおいて、そ
のランプ電流ＩL とフィラメント温度Ｔf の関係が、数
２に示す式を満たすようにするのではなく、＋６％の電
圧変動があり、入力電圧が約２５．５Ｖになったときで
も、そのランプ電流ＩL とフィラメント温度Ｔf の関係
が、数２に示す式を満たすようにすることにより、放電
ランプがちらつき発生領域で点灯することはなくなり、
放電ランプのちらつきを全く発生させないようにするこ
とが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電極間
に流れるランプ電流に対して、熱陰極の温度を、放電ラ
ンプがちらつきを起こさない範囲として、電極間に流れ
るランプ電流をＩL （ｍＡ）とし、熱陰極の温度をＴf
（℃）としたとき、下式の範囲に設定したので、放電ラ
ンプを、ちらつきの起こらない、安定な状態で点灯させ
ることができるという効果を有する。 ＩL ＜５５ｍＡのとき Ｔf ＜６．５ＩL ＋５９２．５（℃） ５５ｍＡ≦ＩL のとき Ｔf ＜２ＩL ＋８４０（℃）

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を一部切欠いて示す正面図
である。

【図２】陰極温度、ランプ電流及びちらつき発生を示す
図である。

【符号の説明】

１ ガラスバルブ ４ 電極 ７ フィラメントコイル（熱陰極）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスバルブの両端に設けられた電極
   の、少くとも一方を放電安定状態において熱陰極として
   動作する電極とすると共に、前記ガラスバルブ内に封入
   された低圧希ガス放電により発生する紫外線により蛍光
   体を発光、又は直接可視発光させ、かつ、少くとも点灯
   中、熱陰極は加熱する熱陰極形低圧希ガス放電ランプの
   点灯方法において、 前記電極間に流れるランプ電流に対して、前記熱陰極の
   温度を、前記放電ランプがちらつきを起こさない範囲と
   して、 前記電極間に流れるランプ電流をＩL （ｍＡ）とし、前
   記熱陰極の温度をＴf（℃）としたとき、下式の範囲に
   設定したことを特徴とする熱陰極形低圧希ガス放電ラン
   プの点灯方法。 ＩL ＜５５ｍＡのとき Ｔf ＜６．５ＩL ＋５９２．５（℃） ５５ｍＡ≦ＩL のとき Ｔf ＜２ＩL ＋８４０（℃）