JP3003191B2 - ランプ点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、高速ディジタルPPC（普通紙複写機）や
フルカラーPPC、ファクシミリ、スキャナー等露光用ラ
ンプをパルス点灯する装置に好適なランプ装置に係り、
特に、ランプの印加されるパルス電圧の検出精度の向上
と定電力点灯を図ったランプ点灯装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の露光用ハロゲンランプを点灯させるラ
ンプ点灯装置としては第３図に示すように商用電源１の
交流電圧を降圧トランス２により定格電圧に降圧してか
らハロゲンランプ３に印加するものがある。

しかし、このランプ点灯装置では電源電圧の変動に応
じてハロゲンランプ３の負荷電力が変動して明るさが変
動してしまう上に、降圧トランス２が小型軽量化を妨げ
ている。

一方、第４図で示す位相制御方式のランプ点灯装置は
商用電源４の交流電圧をトライアック５を介してハロゲ
ンランプ６に印加し、この印加電圧の位相角を、商用電
源１に同期させて制御回路７により制御し、この位相角
を適宜変えることにより、このハロゲンランプ３に供給
する正弦波交流電圧を連続的に制御し、ハロゲンランプ
３を調光点灯、光出力一定化点灯するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の位相制御方式のラン
プ点灯装置では周波数が50/60KHzの低い周波数の商用電
源電圧の位相角を制御してハロゲンランプ６を間欠的に
通電しているので、ハロゲンランプ６の発光に若干のリ
ップルが生ずる。

しかも、この光リップルの周波数が、、このハロゲン
ランプ６により露光された原稿等の被写体等の露光像を
高速で読み取る高速ディジタル読取り素子であるCCD
（電化結合素子）の読取り速度、つまり、サンプリング
周波数よりも低いので、この光リップルがCCDにより読
み込まれてしまう。

このために、このランプ点灯装置を組み込む複写機等
では画像の濃淡に縞模様を発生させる上に、色の再現性
を悪化させるという課題がある。

また、商用交流電圧を整流し、この整流電圧をスイッ
チングしてパルス状の電圧をランプに供給するようにし
たものも提案されている。しかし、一般に実効値100Vの
商用電源４については例えば約85〜130V程度の電源電圧
変動を考慮しなければならないが、前記パルス状の電圧
を供給するものでハロゲンランプ３に印加されるパルス
電圧のデューティ比（パルス幅／パルス繰返し周期）が
一定であると、ハロゲンランプ６に電圧変動が印加さ
れ、その明るさが変動するという課題がある。

そこで、この発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、その第１の目的はランプ印加電圧を検出す
る際の検出精度を高めることができるランプ点灯装置を
提供することにある。

また、本願の第２の目的は電源電圧の変動に拘らずラ
ンプを定電力点灯し、その明るさを高精度に設定値で一
定に保持することができるランプ点灯装置を提供するこ
とにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本願発明は、前記課題を解決するために次のように構
成される。

本願の請求項１記載の発明（以下第１の発明という）
は、直流電圧をスイッチングしてパルス電圧に変換する
スイッチング素子と、このパルス電圧を印加されて点灯
するランプと、このランプに印加されたパルス電圧を検
出するトランスとを有するランプ点灯装置において、前
記トランスにより検出されたランプ印加パルス電圧のフ
ォワードのみを整流してフライバックを除去する半波整
流回路と、この半波整流回路からのランプ印加電圧検出
値と設定値との偏差を解消させるように上記スイッチン
グ素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、を具
備していることを特徴とするランプ点灯装置。

また、本願の請求項２記載の発明（以下第２の発明と
いう）は、前記ランプを流れるパルス電流を検出するカ
レントトランスと、このカレントトランスにより検出さ
れたパルス電流のフォワードのみを整流してフライバッ
クを除去する第２の半波整流回路と、この第２の半波整
流回路からの直流電流と前記半波整流回路からの直流電
圧とを実効値の直流電圧に変換する変換器と、この変換
器からの実効値の直流電圧が設定値で一定となるように
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制
御回路とを有することを特徴とする。

（作用） ＜第１の発明＞ 商用電源電圧は整流回路により直流電圧に整流され
る。さらに、この直流電圧はスイッチング素子のスイッ
チングにより単極のパルス電圧に変換されてランプに印
加され、ランプが点灯する。

このランプに印加された単極パルス電圧はトランスに
より検出され、その出力端には入力パルスの実効値の中
間値を零レベルとして、その零レベル以上を正値のフォ
ワードとし、その零値レベル以下を負値のフライバック
として正負対称かつ交互に表われる複極パルスとして出
力される。

この複極パルスのフォワードはランプに印加された電
圧であるが、フライバックはトランスのインダクタンス
成分に蓄積された電磁エネルギーであるので、ランプ印
加電圧の検出に対しては誤差となる。

そこで、このトランスからの出力中のフォワードのみ
を半波整流回路により半波整流して、誤差の原因をなす
フライバックを除去している。

したがってこの発明によれば、パルストランスにより
検出されるランプ印加電圧の検出精度を高めることがで
き、このランプ印加電圧検出値と設定値との偏差を解消
させるようにスイッチング素子のスイッチング動作を制
御する制御回路の制御等の精度を高めることができる。

＜第２の発明＞ 商用電源電圧は整流回路により直流電圧に整流され
る。さらに、この直流電圧はスイッチング素子により単
極のパルス電圧に変換されてランプに印加され、このラ
ンプが点灯する。

このランプの印加電圧がトランスにより複極パルスと
して検出されると共に、ランプを流れる電流がカレント
トランスにより複極パルスとして検出される。このトラ
ンスから出力される複極パルスは半波整流回路により半
波整流されて、フライバックが除去され、カレントトラ
ンスから出力される複極パルスとしては第２の半波整流
回路により半波整流されてフライバックが除去される。

したがって、ランプの印加電圧と通電電流が高精度で
検出される。

これらランプ印加電圧と通電電流の検出値は変換器で
実効値の直流電圧に変換され、この直流電圧は制御回路
にて設定値に比較され、その偏差が求められる。

制御回路はその偏差を解消せしめるデューティ比のパ
ルス電圧を出力させるようにスイッチング素子のスイッ
チング動作をフィードバック制御する。

したがって、ランプに印加される電圧および通電電流
の実効値が設定値で一定となるように常に制御される。

このために、商用電源電圧の変動の有無に拘らず、ラ
ンプに印加される電力が常に一定に保持される。

しかも、トランスおよびカレントトランスからの出力
中、負の半波の各フライバックをそれぞれ除去するの
で、ランプの印加電圧および通電電流の検出精度を高め
ることができる。

したがって、このランプの印加電圧および通電電流の
検出値に基づいて行なう制御回路の制御精度が向上し、
ランプに印加される電力を高精度で設定値一定に保持す
ることができる。

（実施例） 以下本願の第１、第２発明の実施例を第１図および第
２図に基づいて説明する。

第１図は本願第１および第２の発明を含む一実施例の
構成図であり、図において、ランプ点灯装置10は商用電
源11、この商用電源電圧を直流電圧に整流する整流回路
12、制御回路13によりスイッチング動作が制御されるス
イッチング素子14、回生ダイオード15、露光用のハロゲ
ンランプ等のランプ16をこの順に順次電気的に接続し、
ランプ16を調光自在にパルス点灯するようになってい
る。

スイッチング素子14はFET（電界効果型トランジス
タ）等より成り、そのドレインを整流回路12に、ゲート
を制御回路13に、ソースを回生ダイオード15に接続して
いる。

制御回路13は、スイッチング素子14を、明るさ（画像
濃淡）設定値に対応したデューティ比（パルス幅／パル
スの繰返し周期）で商用電源11に同期させてオン／オフ
制御するものである。

つまり、制御回路13は、整流回路12からの直流電圧
を、スイッチング素子14のスイッチング動作により、明
るさ設定値に対応したデューティ比の単極パルス電圧に
変換してランプ16に印加し、これを点灯させるものであ
り、パルス電圧のデューティ比を適宜制御することによ
り、ランプ16の明るさを制御するようになっている。

そして、ランプ16はその点灯により例えば図示しない
複写機の原稿等の被写体を露光し、その露光像を高速デ
ィジタル読取り素子であるCCD（電荷結合素子）により
電気的に読み取り、その読み取った画像信号を例えば感
光ドラム等に書き込むようになっている。

そして、ランプ16の両端にパルストランス17を並列に
接続する一方、ランプ16の一端にカレントトランス18を
接続し、パルストランス17によりランプ16の印加電圧を
検出すると共に、カレントトランス18によりランプ通電
電流を検出するようになっている。

パルストランス17およびカレントトランス18は、第２
図に示すようにその入力のランプ印加電圧および通電電
流を、その実効値の中間値を零値として、その零値以上
を正値のフォワードＦWに、その零値以下を負値のフラ
イバックＦBに正負対称かつ交互に振り分ける複極パル
スとして出力するものである。

そして、これら出力中の各フォワードＦWがランプ16
の印加電圧および通電電流にそれぞれ対応する一方、各
フライバックＦBはパルス、カレント両トランス17,18の
Ｌ成分により蓄積されたエネルギーであるので、むし
ろ、フライバックＦBをフォワードＦWと共に検出すると
誤差になる。

そこで、これらパルス、カレント両トランス17,18の
出力を第１、第２半波整流回路19,20により各正値の半
波、つまり、各フォワードＦWのみを整流して直流電圧
および直流電流をそれぞれ出力する一方、各フライバッ
クＦBを除去し、その検出精度を高めている。

これら第１、第２、半波整流回路19,20からの直流電
圧、電流は、変換器であるrms/DC変換器（例えば新日本
無線株式会社製NJM4200）に与えられ、ここで、２乗平
均平方根されて、直流電圧の実効値に変換され、制御回
路13に与えられる。

制御回路13はrms/DC変換器21からの直流電圧の実効値
を設定値の基準電圧ｅと比較し、その偏差を求め、しか
も、その偏差を解消せしめるようにスイッチング素子14
のスイッチング動作を制御することにより、スイッチン
グ素子14の出力側のパルス電圧のデューティ比をフィー
ドバック制御するものである。

次に本実施例の作用を説明する。

商用電源11の交流電圧は整流回路12により直流電圧に
整流され、この直流電圧は制御回路13により制御される
スイッチング素子14のスイッチング動作により、明るさ
設定値に対応したデューティ比の単極パルス電圧に変換
される。

さらに、このパルス電圧は、ランプ16に印加され、こ
のランプ16が設定値の明るさで点灯する。

このランプ16の印加パルス電圧はパルストランス17に
より検出される一方、ランプ通電電流はカレントトラン
ス18によりそれぞれ検出され、パルストランス17から出
力されるランプ印加電圧の復極パルスは第１半波整流回
路19によりフォーワードＦWのみが半波整流されて、誤
差の原因をなすフライバックＦBが除去される。

これと同様にカレントトランス18からのランプ検出電
流の複極パルスは第２半波整流回路20によりフォワード
ＦWのみが半波整流されて、フライバックＦBが除去され
る。

その結果、正確なランプ印加電圧を検出している直流
電圧と、正確にランプ通電電流を検出している直流電流
はrms/DC変換器21により直流電圧の実効値に変換されて
制御回路13に与えられる。

制御回路13はその直流電圧の実効値を設定値の外部基
準電圧ｅと比較し、両者の偏差を解消せしめるパルス電
圧のデューティ比を求め、このデューティ比に応じたオ
ン／オフ信号をスイッチング素子14に与え、このスイッ
チング動作を制御する。

したがって、スイッチング素子14の出力側には電源電
圧変動を相殺せしめるデューティ比のパルス電圧が出力
され、ランプ16に印加される。

したがって、ランプ16は商用電源21の電圧変動に拘ら
ず常に定電力一定で点灯される。

しかも、ランプ16の印加電圧および通電電流の検出精
度が高いので、ランプ16の明るさを設定値一定で保持す
る精度が高い。

そして、この実施例によれば、商用電源11の電圧変動
の有無に拘らず、ランプ16を常に定電力で点灯すること
ができるので、例えばコピー機等の画像濃淡を設定値で
常に一定に高精度に保持することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願第１の発明は、ランプに印加
されたパルス電圧をトランスにより検出し、この検出電
圧中から、トランスのインダクタンスに蓄積された電気
エネルギーであるフライバックを半波整流回路により除
去し、ランプ印加電圧であるフォワードのみを半波整流
するので、ランプ印加電圧の検出精度を高めることがで
きる。

また、本願第２の発明は、ランプ印加電圧を検出する
トランスの検出電圧からフライバックを半波整流回路に
より除去すると共に、ランプ通電電流を検出するカレン
トトランスの検出電流からフライバックを第２の半波整
流回路により除去して、これら検出値の精度を高めた上
で、実効値の直流電圧に変換し、この直流電圧と設定値
との偏差を解消するようにスイッチング素子のスイッチ
ング動作をフィードバック制御するので、ランプを定電
力で点灯することができる。

したがって、ランプの印加電圧および直流電流に変動
が生じても、常に設定値で一定の明るさでランプを点灯
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１、第２の発明を含む一実施例の電気回
路図、第２図は第１図で示すパルストランスとカレント
トランスの出力波形図、第３図および第４図は従来のラ
ンプ点灯装置の電気回路図である。 11……商用電源、12……整流回路、13……制御回路、14
……スイッチング素子、16……ランプ、17……パルスト
ランス、18……カレントトランス、19……第１半波整流
回路、20……第２半波整流回路、21……rms/DC。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−51358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−66563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−172894（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−218357（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−194293（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−110063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−208092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−180722（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 37/02 G03G 15/04 G03B 27/72

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧をスイッチングしてパルス電圧に
   変換するスイッチング素子と、このパルス電圧を印加さ
   れて点灯するランプと、このランプに印加されたパルス
   電圧を検出するトランスとを有するランプ点灯装置にお
   いて、前記トランスにより検出されたランプ印加パルス
   電圧のフォワードのみを整流してフライバックを除去す
   る半波整流回路と、この半波整流回路からのランプ印加
   電圧検出値と設定値との偏差を解消させるように上記ス
   イッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路
   と、を具備していることを特徴とするランプ点灯装置。
2. 【請求項２】前記ランプを流れるパルス電流を検出する
   カレントトランスと、このカレントトランスにより検出
   されたパルス電流のフォワードのみを整流してフライバ
   ックを除去する第２の半波整流回路と、この第２の半波
   整流回路からの直流電流と前記半波整流回路からの直流
   電圧とを実効値の直流電圧に変換する変換器と、この変
   換器からの実効値の直流電圧が設定値で一定となるよう
   に前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する
   制御回路とを有することを特徴とする請求項１記載のラ
   ンプ点灯装置。