JP3880246B2 - 希ガス放電灯の点灯装置 - Google Patents
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Description
【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１２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１３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とから構成されており、このインバータ回路ＨＡ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１４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ＴＲａ，二次コイルＴＲｂを有する出力トランスＴＲと、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａ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、一次コイルＴＲａ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 Ｗidth 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１５（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１６（ａ）に示すように時点ｔ1，ｔ2，ｔ3・・・でオン，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ＴＲａには同図（ｃ）に示すように電流（コイル電流Ｉｃ）が流れ、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａ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ＴＲｂ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１５（ｄ）及び図１６（ｂ）に示すようにランプ電流Ｉｂが流れる。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１５（ｃ）に示すように、時点ｔ1，ｔ3・・・においてコイル電流Ｉｃ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１５（ｄ）及び図１６（ｂ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが、期間Ｔ2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１５（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。
【００１１】
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、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にも対応が可能となる。
【００１２】
しかしながら、動作状態において、高周波電圧発生回路ＨＢの入力電圧（出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａ側の電圧）Ｖｃｃが電源変動などによって高くなると、コイル電流Ｉｃは図１５（ｃ）において点線で示すように時点ｔ2での電流値が高くなる。これに伴って、ランプ電流Ｉｂ，光量φも同図（ｄ），（ｅ）において点線で示すように増加することになる。従って、ＯＡ機器の稼働中に電源変動が生じたりすると、再生品位が損なわれるという問題が生ずる。
【００１３】
又、この点灯装置は希ガス放電灯ＤＬが点灯後における光量の立ち上がり性に優れていることから、ＯＡ機器の原稿照射装置に適用した場合、ＯＡ機器の稼働とほぼ同時に原稿の読み取り動作を行なうことができるものであるが、例えば５分間程度動作させた後の照度が点灯直後の照度に比較して５％程度低下するために、時間の経過と共に読み取り精度が変化してしまい、再生品位が損なわれるという問題もある。
【００１４】
具体的には、希ガス放電灯ＤＬは、上述のように外部電極Ｃ，Ｄに高周波電圧を印加することによって外囲器（ガラスバルブ）Ａを介して外部電極間に放電が生起されて点灯されるのであるが、この際に、ガラスバルブが放電などによって例えば１００°Ｃ程度にまで温度上昇する。このために、発光層Ｂの発光特性が損なわれるようになったり、高周波電圧発生回路ＨＢの特性に影響を及ぼしたりすることになり、照度が５％程度も低下するようになる。従って、点灯装置の動作後における希ガス放電灯ＤＬの光量の安定化が求められている。
【００１５】
それ故に、本発明の目的は、動作後における希ガス放電灯の光量変動を安定化できる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、一次コイル，二次コイルを有する出力トランス及び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を含み、第１のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの二次コイル側に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、出力をほぼ一定の電力に制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを具備し、前記一次コイルおよび前記第１のスイッチング素子からなる前記高周波電圧発生回路の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを、前記二次コイルからなる前記高周波電圧発生回路の出力側に希ガス放電灯をそれぞれ接続し、希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電力化機能によってほぼ一定となるように制御し、前記第１のスイッチング素子のオフ期間を、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周期の跳ね返り期間においてランプ電流の絶対値が最大値となる近傍までの期間に設定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、一次コイル，二次コイルを有する出力トランス、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及び第１のスイッチング素子に周波数，デューティ比が一定の駆動信号を付与する第１の駆動回路を含み、第１のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの二次コイル側に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、出力をほぼ一定の電力に制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを具備し、前記一次コイルおよび前記第１のスイッチング素子からなる前記高周波電圧発生回路の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを、前記二次コイルからなる前記高周波電圧発生回路の出力側に希ガス放電灯をそれぞれ接続し、希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電力化機能によってほぼ一定となるように制御し、前記第１のスイッチング素子のオフ期間を、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周期の跳ね返り期間においてランプ電流の絶対値が最大値となる近傍までの期間に設定したことを特徴とする。
【００１８】
又、本発明の第３の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、直流電源の接続された入力と出力との間に接続したコイルとダイオードとの直列回路と、コイルとダイオードの接続点に接続され、コイルに流れる電流をスイッチング制御する第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、前記直列回路に直列に前記ダイオードに接続され、第２のスイッチング素子のオン動作時に蓄積されたコイルの蓄積エネルギーを第２のスイッチング素子のオフ動作時にダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、第２のスイッチング素子に接続された電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御することを特徴とし、第４の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧型コンバータであることを特徴とする。
【００１９】
又、本発明の第５の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、直流電源の一端に接続された入力と出力との間に接続した第３のスイッチング素子とコイルと第１のダイオードとの直列回路と、第３のスイッチング素子の出力側と接地間に逆方向に接続した第２のダイオードと、コイルと第１のダイオードの接続点に接続され、第３のスイッチング素子とは導電型が異なり、かつコイルに流れる電流をスイッチング制御する第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子と接地間に接続され第２のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２，３のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、第２の駆動回路と第２のスイッチング素子又は第３のスイッチング素子との間に接続した第２の駆動回路からの駆動信号の極性を反転させるための反転回路と、前記直列回路に直列に前記第１のダイオードに接続され、コイルに蓄積された電磁エネルギーを第１，第２のダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、前記直流電源の他端が接地されており、前記反転回路によって前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子に極性が逆の駆動信号を付与することで第３のスイッチング素子を第２のスイッチング素子のスイッチング動作に応じてスイッチング動作させると共に、電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御することを特徴とし、第６の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが昇降圧型コンバータであることを特徴とする。
【００２０】
又、本発明の第７の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側の一次コイル，出力側の二次コイルを有するコイルと、コイル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２のスイッチング素子に直列的に接続した電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、コイルの二次コイルと高周波電圧発生回路の入力側との間に接続したダイオードと、前記ダイオードに直列に接続され、コイルに蓄積された電磁エネルギーをダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御することを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の第８の発明は、前記第２の駆動回路は、少なくとも、ほぼ一定の周波数の信号を出力する発振器と、入力信号が基準電圧に達した際にハイレベルの信号を出力する比較回路と、前記発振器の出力信号でセットされ、前記比較回路の出力信号でリセットされ、得られた出力を前記第２のスイッチング素子に付与するフリップフロップ回路とから構成し、電流検出回路での検出電流に基づく電圧が基準電圧に達した際に比較回路から出力される信号により第２のスイッチング素子をオフ状態に制御することにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値をほぼ一定にすることを特徴とする。
【００２２】
【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第１の実施例について図１〜図５を参照して説明する。尚、図１２〜図１６に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
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２ａ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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６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は第２の開口部８で重ね合わされて接着されている。
【００２６】
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、場合によっては、外囲器１の肉厚はそれの上限を逸脱して設定することも可能である。
【００２７】
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。この範囲内では始動特性，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、希ガス放電灯の用途，要求などによっては、希ガスの封入圧力は上記範囲から逸脱して設定することも可能である。
【００２８】
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。尚、希ガス放電灯の用途，要求などによっては付着量は上記範囲から逸脱させることも可能である。
【００２９】
一方、上述の希ガス放電灯ＤＬを点灯させる点灯装置は、図１に示すように、例えば直流電源Ｅ１に接続され、出力をほぼ一定の電力に制御し得る機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータＣＶと、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶの出力側に接続され、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、高周波電圧発生回路ＨＣの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬとから構成されている。
【００３０】
この点灯装置において、高周波電圧発生回路ＨＣは、例えば一次コイルＴＲｐ，二次コイルＴＲｓを有する出力トランスＴＲと、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲｐに直列的に接続された第１のスイッチング素子Ｓ１と、第１のスイッチング素子Ｓ１に一定の周波数（例えば５０〜１００ＫＨｚ），一定のデューティ比（例えば６０％以上の固定デューティ）の駆動信号Ｖ1を付与するための第１の駆動回路ＰＤとから構成されている。尚、第１のスイッチング素子Ｓ１は、例えばＮチャンネルの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などによって構成されている。又、第１の駆動回路ＰＤとしては、例えば周波数，デューティ比がほぼ一定のパルス発振器が好適する。
【００３１】
この高周波電圧発生回路ＨＣにおいて、出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓには希ガス放電灯ＤＬが、その外部電極５，６にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続されており、外部電極５，６のうち一方の外部電極６が接地されている。特に、第１の駆動回路ＰＤからの駆動信号Ｖ1に基づく第１のスイッチング素子Ｓ１のオフ期間は、出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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。
【００３２】
又、点灯装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶは、例えば入力（直流電源Ｅ１の出力側）と出力（高周波電圧発生回路ＨＣの入力側）との間に接続されたコイルＬ１，ダイオードＤ１の直列回路と、コイルＬ１の出力側（コイルＬ１，ダイオードＤ１の接続点）に接続された第２のスイッチング素子Ｓ２と、第２のスイッチング素子Ｓ２と接地との間に接続された電流検出回路Ｒと、第２のスイッチング素子Ｓ２に駆動信号Ｖ2を付与する第２の駆動回路ＣＴと、第２のスイッチング素子Ｓ２のオン動作時にコイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーがそれのオフ動作時にダイオードＤ１を介して蓄積（充電）されるコンデンサＣ１とから構成されている。このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶは入力電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｃとが Ｖｃｃ＜Ｖｃ の関係を有する昇圧型コンバータに構成されている。尚、第２のスイッチング素子Ｓ２は、例えばＮチャンネルの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などによって、又、電流検出回路Ｒは抵抗によってそれぞれ構成されている。
【００３３】
このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶにおいて、第２の駆動回路ＣＴはＰＷＭ制御機能を有しており、例えば図２に示すように一定周波数のパルス信号ＶS が出力される発振器ＯＳＣと、反転入力端子（−）に基準電源（基準電圧）Ｅ２が、非反転入力端子（＋）に電流検出回路Ｒの出力がそれぞれ接続された比較回路ＯＰと、セット端子Ｓに発振器ＯＳＣの出力側が、リセット端子Ｒに比較回路ＯＰの出力側がそれぞれ接続されたフリップフロップ回路ＦＦと、入力側がフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑに、出力側が第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートにそれぞれ接続されたドライバー回路ＤＲ１とから構成されている。尚、比較回路ＯＰは、例えばオペアンプにて構成されている。
【００３４】
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、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶの入力側に直流電源Ｅ１を接続すると、第２の駆動回路ＣＴにおける発振器ＯＳＣからは図７（ａ）に示すように一定周波数のパルス信号ＶSが時点ｔ11，ｔ14・・・にて出力され、フリップフロップ回路ＦＦのセット端子Ｓに付与される。これによりフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑからは同図（ｂ）に示すようにパルス信号ＶSの立ち上がりによってハイレベルとなる信号ＶQが出力され、ドライバー回路ＤＲ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートに駆動信号Ｖ2として付与される。
【００３５】
駆動信号Ｖ2の付与された第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｃ）に示すように時点ｔ11にてオン状態になり、コイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２，電流検出回路Ｒには同図（ｄ）に示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩS2が流れる。電流検出回路Ｒの端子電圧ＶR（ＶR＝ＩS2・Ｒ）は抵抗値Ｒが一定であることから、電流ＩS2の増加に伴って高くなる。電流ＩS2が一定の電流値（ピーク値）ＩS2Pに達した際に、端子電圧ＶRはＶR＝ＩS2P・Ｒとなる。比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２は、予め、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達した際に生ずる電圧ＶRに相当する電圧値に設定されている。従って、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達すると、その端子電圧ＶRは比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２に達する。これにより、比較回路ＯＰからは同図（ｅ）に示すように時点ｔ12にてハイレベルの信号ＶPが出力され、フリップフロップ回路ＦＦはリセットされ、出力端子Ｑの信号ＶQは同図（ｂ）に示すように時点ｔ12にてロウレベルとなり、第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｃ）に示すように時点ｔ12にてオフ状態になると同時に、第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2も同図（ｄ）に示すように時点ｔ12にて流れなくなる。
【００３６】
時点ｔ12において、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になった際に、コイルＬ１の出力側には同図（ｆ）に示すように直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃより高い電圧Ｖ（コイルＬ１に蓄積された電磁エネルギー）が発生し、時点ｔ13においてほぼ電圧Ｖｃｃにまで降下し、時点ｔ14における発振器ＯＳＣからの信号ＶSによって第２のスイッチング素子Ｓ２が再びオン状態になることによってコイルＬ１の出力側の電圧Ｖは０レベルとなる。一方、第２のスイッチング素子Ｓ２が時点ｔ11にてオン状態になると、コイルＬ１には同図（ｇ）に示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩL1が流れ、時点ｔ12において最大となる。この時点ｔ12において、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になることによってコイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーがダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に蓄積（充電）され、時点ｔ13において流れなくなる。これによって、コンデンサＣ１から高周波電圧発生回路ＨＣに電圧Ｖｃが出力される。
【００３７】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータＣＶから高周波電圧発生回路ＨＣに電圧Ｖｃが供給された状態において、第１の駆動回路ＰＤから図８（ａ）に示すようにほぼ一定の周波数で一定のデューティ比の信号Ｖ1が出力されると、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）に示すように時点ｔ1にてオン状態になる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶから出力トランスＴＲの一次コイルＴＲｐを介して第１のスイッチング素子Ｓ１には同図（ｃ）に示すようにほぼ直線的に増加するコイル電流Ｉｃが流れる。次に、同図（ａ）に示すように時点ｔ2にて信号Ｖ1がロウレベルになると、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）に示すように時点ｔ2にてオフ状態になる。
【００３８】
第１のスイッチング素子Ｓ１が時点ｔ2にてオフ状態になると、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲｐ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ＴＲｓには一次コイルＴＲｐと二次コイルＴＲｓとの卷線比による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８（ｄ）に示すようにほぼ時点ｔ2からランプ電流Ｉｂが流れ始めると共に、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（図１６参照）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（ｅ）に示すように発光（φ）を呈する。
【００３９】
又、第１の駆動回路ＰＤの出力信号Ｖ1は周波数が一定であり、オンデューティ比が６０％以上の一定値に設定されている関係で、図８（ａ）に示すように時点ｔ2でロウレベルになった後、時点ｔ3にて再びハイレベルになる。その結果、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）に示すように時点ｔ3において再びオン状態になる。これによって、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａには同図（ｃ）に示すように時点ｔ3においてパルス的にコイル電流が流れた後に、ほぼ直線的に増加する。このパルス的なコイル電流に基づいて出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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（ｄ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが重畳されると共に、同図（ｅ）において斜線で示す光量φｊが重畳される。
【００４０】
特に、図８（ｂ）に示すように、第１のスイッチング素子Ｓ１がオフ状態からオン状態に反転する時点ｔ3が、出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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。しかしながら、デューティ比が６０％未満になると、時点ｔ3におけるランプ電流の自由振動成分が小さくなるために、十分にランプ電流の重畳効果が得られなくなる。以下、時点ｔ3以降も時点ｔ1〜ｔ3期間と同様な動作が継続的に繰り返し行なわれる。
【００４１】
ところで、電源変動などにより電圧Ｖｃｃが高くなると、第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2は図７（ｄ）において点線で示すように時点ｔ12より早い時点ｔ12Xにて一定のピーク値ＩS2Pに達する。これにより、電流検出回路Ｒの電圧ＶRは基準電圧Ｅ２に達し、比較回路ＯＰからは同図（ｅ）において点線で示すように時点ｔ12Xにてハイレベルの信号ＶPが出力される結果、フリップフロップ回路ＦＦの出力信号ＶQは同図（ｂ）において点線で示すように時点ｔ12Xにてロウレベルとなり、第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｃ）において点線で示すように時点ｔ12Xにてオフ状態になる。これにより、コイルＬ１の出力側には同図（ｆ）において点線で示すように電圧Ｖｃｃより高い電圧Ｖが発生される。一方、第２のスイッチング素子Ｓ２が時点ｔ12Xでオフ状態になるまで、コイルＬ１には同図（ｇ）において点線で示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩL1が流れ、時点ｔ12Xにおいて最大となる。この時点において、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になると、コイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーがダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に蓄積（充電）される。このように電圧Ｖｃｃが高くなると、第２のスイッチング素子Ｓ２のオン期間が短くなり、逆に、電圧Ｖｃｃが低くなると、第２のスイッチング素子Ｓ２のオン期間が長くなるように制御される。これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶの出力がほぼ一定の電力となるように制御される。
【００４２】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータＣＶによる高周波電圧発生回路ＨＣへの供給電力の定電力化は、基本的にはコイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2のピーク電流を一定値ＩS2Pに制御することによって行われる。ここで、コイルＬ１のインダクタンスをＬ1、電流をＩS2P、第２のスイッチング素子Ｓ２のスイッチング周波数をｆとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶから出力される電力Ｐは Ｐ＝０．５Ｌ1・ＩS2P 2・ｆ なる式で表される。この電力Ｐは、コイルＬ１のインダクタンスＬ1がほぼ一定である上に、スイッチング周波数ｆもほぼ一定値に設定されていることから、コイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2に依存することになる。従って、電流ＩS2のピーク電流が常に一定値ＩS2Pになるように制御することによって定電力化を図ることができるものである。このために、希ガス放電灯ＤＬの明るさはほぼ一定に維持される。
【００４３】
この実施例によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶにおける第２の駆動回路ＣＴは、電流検出回路Ｒからフィードバックされた信号に基づき、電流検出回路Ｒにて検出された電流ＩS2のピーク電流が常に一定値ＩS2Pになるように、第２のスイッチング素子Ｓ２にＰＷＭ変調された信号Ｖ2が付与されるように構成されているために、直流電源の電圧変動，負荷の変動などに影響されることなく、出力をほぼ一定の電力に制御することができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を安定化させることができる。
【００４４】
又、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶが定電力化機能を有するために、高周波電圧発生回路ＨＣの回路構成を、出力トランスＴＲ，第１のスイッチング素子Ｓ１，第１の駆動回路ＰＤにて簡素に構成することができる。特に、第１の駆動回路ＰＤは、その出力信号Ｖ1のスイッチング周波数，デューティ比が一定値に固定される関係で、安価な単なる発振器にて構成することができ、点灯装置のコストを低減できる。
【００４５】
さらには、希ガス放電灯ＤＬの点灯状態におけるランプ電流Ｉｂは出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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る自由振動に基づいて流れるのであるが、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間Ｔ2に、第１のスイッチング素子Ｓ１が再びオン動作する際に生ずるパルス的なコイル電流に基づき、図８（ｄ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが有効に重畳される。このために、高周波電圧発生回路ＨＣの入力電流をことさらに増加させなくても、実質的にランプ電流を増加させることができ、これに伴って、明るさも同図（ｅ）において斜線で示すようにさらに増加させることができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量増加のみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００４６】
特に、第１の駆動回路ＰＤの出力信号Ｖ1のオンデューティ比は６０％以上に設定されているために、跳ね返り期間Ｔ2においてパルス的なコイル電流に基づいて流れる電流Ｉｂｊをランプ電流に有効に重畳させることができ、希ガス放電灯ＤＬの光量を増加させることができる。しかしながら、この範囲外では跳ね返り期間Ｔ2にランプ電流を効果的に増加させることができなくなるし、光量の増加も期待できなくなる。
【００４７】
図９は本発明にかかるＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１の第２の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１〜図２に示す実施例と同じである。異なる点は、直流電源Ｅ１とコイルＬ１との間に第３のスイッチング素子Ｓ３を直列的に接続すると共に、第１のドライバー回路ＤＲ１の出力側と第３のスイッチング素子Ｓ３のゲートとの間に反転機能を有する第２のドライバー回路ＤＲ２を接続したことと、第３のスイッチング素子Ｓ３の出力側と接地との間に第２のダイオードＤ２を逆方向に接続したことである。尚、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１は昇降圧型コンバータにて構成されており、Ｖｃｃ＜Ｖｃ，Ｖｃｃ＞Ｖｃ のいずれの動作も可能である。又、第１のドライバー回路ＤＲ１は第２の駆動回路ＣＴに含まれるドライバー回路ＤＲ１を便宜的に第２の駆動回路ＣＴのブロック外に記載したものである。さらに、第３のスイッチング素子Ｓ３は、例えばＰチャンネルの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などによって構成されている。
【００４８】
このように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１は次のように動作する。尚、このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１の基本的な動作は図１〜図２に示す第１の実施例とほぼ同じである。
【００４９】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１の入力側に直流電源Ｅ１を接続すると、第２の駆動回路ＣＴにおける発振器ＯＳＣからは図１０（ａ）に示すように一定周波数のパルス信号ＶSが時点ｔ11，ｔ14・・・にて出力され、フリップフロップ回路ＦＦのセット端子Ｓに付与される。これによってフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑからはパルス信号ＶSの立ち上がりによってハイレベルとなる信号ＶQが出力され、第１のドライバー回路ＤＲ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートに駆動信号Ｖ2として付与されると同時に、第３のスイッチング素子Ｓ３のゲートには第２のドライバー回路ＤＲ２によって極性の反転された駆動信号が付与される。これによって、第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３は同図（ｂ），（ｃ）に示すように時点ｔ11にてオン状態になる。
【００５０】
第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態になると、第３のスイッチング素子Ｓ３，コイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２，電流検出回路Ｒには同図（ｄ）に示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩS2が流れ、一定のピーク電流値ＩS2Pに達した際に、端子電圧ＶRはＶR＝ＩS2P・Ｒとなる。比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２は、予め、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達した際に生ずる電圧ＶRに相当する電圧値に設定されている。従って、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達すると、その端子電圧ＶRは比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２に達する。これにより、比較回路ＯＰからは同図（ｅ）に示すように時点ｔ12にてハイレベルの信号ＶPが出力され、フリップフロップ回路ＦＦはリセットされ、出力端子Ｑの信号ＶQは時点ｔ12にてロウレベルとなる。このために、第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３は同図（ｂ），（ｃ）に示すように時点ｔ12にてオフ状態になると同時に、第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2も同図（ｄ）に示すように時点ｔ12において流れなくなる。
【００５１】
時点ｔ12において、第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフ状態になった際に、コイルＬ１の出力側には同図（ｆ）に示すように直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃより高い電圧Ｖが発生し、第１のダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される。このために、コンデンサＣ１の端子電圧（出力電圧）Ｖｃは同図（ｇ）に示すように時点ｔ12からコンデンサＣ１への充電が開始され、時点ｔ13にて電圧Ｖがほぼ０Ｖレベルにまで降下することによって充電も終了する。時点ｔ13以降はコンデンサＣ１から高周波電圧発生回路ＨＣに電力が供給されることにより、端子電圧Ｖｃは徐々に降下することになる。
【００５２】
この実施例によれば、直流電源Ｅ１とコイルＬ１との間に第３のスイッチング素子Ｓ３を接続し、第２のスイッチング素子Ｓ２に合わせてスイッチング動作されるように構成されているために、第２のスイッチング素子Ｓ２のオフ動作時には第３のスイッチング素子Ｓ３もオフ状態になり、図１０（ｆ）に示すように電圧Ｖに直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃがバイアス電圧として現われなくなる。従って、仮に直流電源Ｅ１に電源変動が生じたとしても、コイルＬ１の出力側に生ずる電圧Ｖへの影響を抑制でき、より望ましい定電力化が実現できる。
【００５３】
図１１は本発明にかかるＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２の第３の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１〜図２に示す実施例と同じである。異なる点は、コイルＬ１を一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとから構成したことと、コイルＬ１の一次コイルＬｐに第２のスイッチング素子Ｓ２を直列的に接続したことと、コイルＬ１の二次コイルＬｓを第１のダイオードＤ１を介して高周波電圧発生回路ＨＣの入力側に接続したことである。
【００５４】
このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２の基本的な動作は図１〜図２に示す実施例とほぼ同じであるが、次の点の動作が異なる。即ち、図７（ｃ）に示すように時点ｔ12にて第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になると、コイルＬ１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Ｌｓには図１０（ｆ）に示すように一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとの卷線比による電圧Ｖが発生し、第１のダイオードＤ１を介して同図（ｇ）に示すようにコンデンサＣ１に蓄積（充電）されることである。
【００５５】
この実施例によれば、コイルＬ１は一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとによって絶縁トランス形式に構成されている関係で、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になった際に、二次コイルＬｓに発生する電圧Ｖには、第２の実施例と同様に、直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃがバイアス電圧として現われなくなる。従って、仮に直流電源Ｅ１に電源変動が生じたとしても、二次コイルＬｓに発生する電圧Ｖへの影響を抑制でき、より望ましい定電力化が実現できる。
【００５６】
又、このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２では入力側と出力側とが、コイルＬ１の一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとによって磁気的に結合されているために、入力電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｃとが Ｖｃｃ＜Ｖｃ，Ｖｃｃ＞Ｖｃ のいずれの状態でも動作させることができる。
【００５７】
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３のスイッチング素子はＦＥＴの他、トランジスタなども利用可能である。又、ＤＣ／ＤＣコンバータの第２の駆動回路は第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値を一定値に制御する機能を有するものであれば、図示例に制約されない。又、スイッチング素子の駆動回路はスイッチング素子の導電型に応じて適宜の回路を適用できる。又、ダイオードは単方向性素子を意味し、一般的なダイオード素子の他に、トランジスタなどを単方向性素子として使用したものも含むものである。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。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける第２の駆動回路は、電流検出回路からフィードバックされた信号に基づき、電流検出回路にて検出された電流のピーク電流が常に一定値になるように、第２のスイッチング素子にＰＷＭ変調された信号が付与されるように構成されているために、直流電源の電圧変動，負荷の変動などに影響されることなく、出力をほぼ一定の電力に制御することができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を安定化させることができる。
【００５９】
又、ＤＣ／ＤＣコンバータが定電力化機能を有するために、高周波電圧発生回路の回路構成を、出力トランス，第１のスイッチング素子，第１の駆動回路にて簡素に構成することができる。特に、第１の駆動回路は、その出力信号のスイッチング周波数，デューティ比が一定値に固定される関係で、安価な単なる発振器にて構成することも可能となり、点灯装置のコストを低減できる。
【００６０】
さらには、希ガス放電灯の点灯状態におけるランプ電流は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る自由振動に基づいて流れるのであるが、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間に、第１のスイッチング素子が再びオン動作する際に生ずるパルス的なコイル電流に基づいて流れる電流がランプ電流に重畳される。このために、高周波電圧発生回路の入力電流をことさらに増加させなくても、実質的にランプ電流を増加させることができ、これに伴って、明るさも増加させることができる。従って、希ガス放電灯の光量増加のみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００６１】
特に、高周波電圧発生回路における第１の駆動回路の出力信号のオンデューティ比を６０％以上に設定すれば、跳ね返り期間においてパルス的なコイル電流に基づいて流れる電流をランプ電流に有効に重畳させることができ、希ガス放電灯の光量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図２】図１に示す第２の駆動回路の回路ブロック図。
【図３】図１に示す希ガス放電灯の縦断面図。
【図４】図３に示す希ガス放電灯に適用したシート構体の展開図。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図。
【図６】図３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７】図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの動作説明図であって、同図（ａ）は第２の駆動回路における発振器の出力タイミング図、同図（ｂ）は第１のドライバー回路の出力タイミング図、同図（ｃ）は第２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に流れる電流図、同図（ｅ）は比較回路の出力タイミング図、同図（ｆ）はコイルの出力側の電圧図、同図（ｇ）はコイルに流れる電流図。
【図８】図１における高周波電圧発生回路の動作説明図であって、同図（ａ）は第１の駆動回路の出力タイミング図、同図（ｂ）は第１のスイッチング素子の動作タイミング図、同図（ｃ）は出力トランスの一次コイルに流れるコイル電流図、同図（ｄ）はランプ電流図、同図（ｅ）は発光波形図。
【図９】本発明の第２の実施例を示すＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路図。
【図１０】図９に示すＤＣ／ＤＣコンバータの動作説明図であって、同図（ａ）は第２の駆動回路における発振器の出力タイミング図、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）は第３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に流れる電流図、同図（ｅ）は比較回路の出力タイミング図、同図（ｆ）はコイルの出力側の電圧図、同図（ｇ）はコンデンサの端子電圧図。
【図１１】本発明の第３の実施例を示すＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路図。
【図１２】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１３】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１４】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１５】図１４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１６】図１５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
ＤＬ 希ガス放電灯
Ｅ１ 直流電源
Ｅ２ 基準電源（基準電圧）
ＨＣ 高周波電圧発生回路
ＴＲ 出力トランス
ＴＲｐ 一次コイル
ＴＲｓ 二次コイル
Ｓ１ 第１のスイッチング素子
Ｓ２ 第２のスイッチング素子
Ｓ３ 第３のスイッチング素子
ＰＤ 第１の駆動回路
ＣＴ 第２の駆動回路
ＣＶ，ＣＶ１，ＣＶ２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｒ 電流検出回路（抵抗）
Ｌ１ コイル
Ｌｐ 一次コイル
Ｌｓ 二次コイル
Ｃ１ コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
ＤＲ１，ＤＲ２ ドライバー回路
ＯＳＣ 発振器
ＯＰ 比較回路
ＦＦ フリップフロップ回路
【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１２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１３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とから構成されており、このインバータ回路ＨＡ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１４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ＴＲａ，二次コイルＴＲｂを有する出力トランスＴＲと、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａ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、一次コイルＴＲａ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 Ｗidth 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１５（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１６（ａ）に示すように時点ｔ1，ｔ2，ｔ3・・・でオン，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ＴＲａには同図（ｃ）に示すように電流（コイル電流Ｉｃ）が流れ、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａ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ＴＲｂ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１５（ｄ）及び図１６（ｂ）に示すようにランプ電流Ｉｂが流れる。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１５（ｃ）に示すように、時点ｔ1，ｔ3・・・においてコイル電流Ｉｃ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１５（ｄ）及び図１６（ｂ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが、期間Ｔ2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１５（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。
【００１１】
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、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にも対応が可能となる。
【００１２】
しかしながら、動作状態において、高周波電圧発生回路ＨＢの入力電圧（出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａ側の電圧）Ｖｃｃが電源変動などによって高くなると、コイル電流Ｉｃは図１５（ｃ）において点線で示すように時点ｔ2での電流値が高くなる。これに伴って、ランプ電流Ｉｂ，光量φも同図（ｄ），（ｅ）において点線で示すように増加することになる。従って、ＯＡ機器の稼働中に電源変動が生じたりすると、再生品位が損なわれるという問題が生ずる。
【００１３】
又、この点灯装置は希ガス放電灯ＤＬが点灯後における光量の立ち上がり性に優れていることから、ＯＡ機器の原稿照射装置に適用した場合、ＯＡ機器の稼働とほぼ同時に原稿の読み取り動作を行なうことができるものであるが、例えば５分間程度動作させた後の照度が点灯直後の照度に比較して５％程度低下するために、時間の経過と共に読み取り精度が変化してしまい、再生品位が損なわれるという問題もある。
【００１４】
具体的には、希ガス放電灯ＤＬは、上述のように外部電極Ｃ，Ｄに高周波電圧を印加することによって外囲器（ガラスバルブ）Ａを介して外部電極間に放電が生起されて点灯されるのであるが、この際に、ガラスバルブが放電などによって例えば１００°Ｃ程度にまで温度上昇する。このために、発光層Ｂの発光特性が損なわれるようになったり、高周波電圧発生回路ＨＢの特性に影響を及ぼしたりすることになり、照度が５％程度も低下するようになる。従って、点灯装置の動作後における希ガス放電灯ＤＬの光量の安定化が求められている。
【００１５】
それ故に、本発明の目的は、動作後における希ガス放電灯の光量変動を安定化できる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、一次コイル，二次コイルを有する出力トランス及び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を含み、第１のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの二次コイル側に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、出力をほぼ一定の電力に制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを具備し、前記一次コイルおよび前記第１のスイッチング素子からなる前記高周波電圧発生回路の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを、前記二次コイルからなる前記高周波電圧発生回路の出力側に希ガス放電灯をそれぞれ接続し、希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電力化機能によってほぼ一定となるように制御し、前記第１のスイッチング素子のオフ期間を、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周期の跳ね返り期間においてランプ電流の絶対値が最大値となる近傍までの期間に設定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、一次コイル，二次コイルを有する出力トランス、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及び第１のスイッチング素子に周波数，デューティ比が一定の駆動信号を付与する第１の駆動回路を含み、第１のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの二次コイル側に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、出力をほぼ一定の電力に制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを具備し、前記一次コイルおよび前記第１のスイッチング素子からなる前記高周波電圧発生回路の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを、前記二次コイルからなる前記高周波電圧発生回路の出力側に希ガス放電灯をそれぞれ接続し、希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電力化機能によってほぼ一定となるように制御し、前記第１のスイッチング素子のオフ期間を、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周期の跳ね返り期間においてランプ電流の絶対値が最大値となる近傍までの期間に設定したことを特徴とする。
【００１８】
又、本発明の第３の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、直流電源の接続された入力と出力との間に接続したコイルとダイオードとの直列回路と、コイルとダイオードの接続点に接続され、コイルに流れる電流をスイッチング制御する第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、前記直列回路に直列に前記ダイオードに接続され、第２のスイッチング素子のオン動作時に蓄積されたコイルの蓄積エネルギーを第２のスイッチング素子のオフ動作時にダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、第２のスイッチング素子に接続された電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御することを特徴とし、第４の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧型コンバータであることを特徴とする。
【００１９】
又、本発明の第５の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、直流電源の一端に接続された入力と出力との間に接続した第３のスイッチング素子とコイルと第１のダイオードとの直列回路と、第３のスイッチング素子の出力側と接地間に逆方向に接続した第２のダイオードと、コイルと第１のダイオードの接続点に接続され、第３のスイッチング素子とは導電型が異なり、かつコイルに流れる電流をスイッチング制御する第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子と接地間に接続され第２のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２，３のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、第２の駆動回路と第２のスイッチング素子又は第３のスイッチング素子との間に接続した第２の駆動回路からの駆動信号の極性を反転させるための反転回路と、前記直列回路に直列に前記第１のダイオードに接続され、コイルに蓄積された電磁エネルギーを第１，第２のダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、前記直流電源の他端が接地されており、前記反転回路によって前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子に極性が逆の駆動信号を付与することで第３のスイッチング素子を第２のスイッチング素子のスイッチング動作に応じてスイッチング動作させると共に、電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御することを特徴とし、第６の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが昇降圧型コンバータであることを特徴とする。
【００２０】
又、本発明の第７の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側の一次コイル，出力側の二次コイルを有するコイルと、コイル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２のスイッチング素子に直列的に接続した電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、コイルの二次コイルと高周波電圧発生回路の入力側との間に接続したダイオードと、前記ダイオードに直列に接続され、コイルに蓄積された電磁エネルギーをダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御することを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の第８の発明は、前記第２の駆動回路は、少なくとも、ほぼ一定の周波数の信号を出力する発振器と、入力信号が基準電圧に達した際にハイレベルの信号を出力する比較回路と、前記発振器の出力信号でセットされ、前記比較回路の出力信号でリセットされ、得られた出力を前記第２のスイッチング素子に付与するフリップフロップ回路とから構成し、電流検出回路での検出電流に基づく電圧が基準電圧に達した際に比較回路から出力される信号により第２のスイッチング素子をオフ状態に制御することにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値をほぼ一定にすることを特徴とする。
【００２２】
【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第１の実施例について図１〜図５を参照して説明する。尚、図１２〜図１６に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
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２ａ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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６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は第２の開口部８で重ね合わされて接着されている。
【００２６】
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、場合によっては、外囲器１の肉厚はそれの上限を逸脱して設定することも可能である。
【００２７】
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。この範囲内では始動特性，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、希ガス放電灯の用途，要求などによっては、希ガスの封入圧力は上記範囲から逸脱して設定することも可能である。
【００２８】
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。尚、希ガス放電灯の用途，要求などによっては付着量は上記範囲から逸脱させることも可能である。
【００２９】
一方、上述の希ガス放電灯ＤＬを点灯させる点灯装置は、図１に示すように、例えば直流電源Ｅ１に接続され、出力をほぼ一定の電力に制御し得る機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータＣＶと、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶの出力側に接続され、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、高周波電圧発生回路ＨＣの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬとから構成されている。
【００３０】
この点灯装置において、高周波電圧発生回路ＨＣは、例えば一次コイルＴＲｐ，二次コイルＴＲｓを有する出力トランスＴＲと、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲｐに直列的に接続された第１のスイッチング素子Ｓ１と、第１のスイッチング素子Ｓ１に一定の周波数（例えば５０〜１００ＫＨｚ），一定のデューティ比（例えば６０％以上の固定デューティ）の駆動信号Ｖ1を付与するための第１の駆動回路ＰＤとから構成されている。尚、第１のスイッチング素子Ｓ１は、例えばＮチャンネルの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などによって構成されている。又、第１の駆動回路ＰＤとしては、例えば周波数，デューティ比がほぼ一定のパルス発振器が好適する。
【００３１】
この高周波電圧発生回路ＨＣにおいて、出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓには希ガス放電灯ＤＬが、その外部電極５，６にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続されており、外部電極５，６のうち一方の外部電極６が接地されている。特に、第１の駆動回路ＰＤからの駆動信号Ｖ1に基づく第１のスイッチング素子Ｓ１のオフ期間は、出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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。
【００３２】
又、点灯装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶは、例えば入力（直流電源Ｅ１の出力側）と出力（高周波電圧発生回路ＨＣの入力側）との間に接続されたコイルＬ１，ダイオードＤ１の直列回路と、コイルＬ１の出力側（コイルＬ１，ダイオードＤ１の接続点）に接続された第２のスイッチング素子Ｓ２と、第２のスイッチング素子Ｓ２と接地との間に接続された電流検出回路Ｒと、第２のスイッチング素子Ｓ２に駆動信号Ｖ2を付与する第２の駆動回路ＣＴと、第２のスイッチング素子Ｓ２のオン動作時にコイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーがそれのオフ動作時にダイオードＤ１を介して蓄積（充電）されるコンデンサＣ１とから構成されている。このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶは入力電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｃとが Ｖｃｃ＜Ｖｃ の関係を有する昇圧型コンバータに構成されている。尚、第２のスイッチング素子Ｓ２は、例えばＮチャンネルの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などによって、又、電流検出回路Ｒは抵抗によってそれぞれ構成されている。
【００３３】
このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶにおいて、第２の駆動回路ＣＴはＰＷＭ制御機能を有しており、例えば図２に示すように一定周波数のパルス信号ＶS が出力される発振器ＯＳＣと、反転入力端子（−）に基準電源（基準電圧）Ｅ２が、非反転入力端子（＋）に電流検出回路Ｒの出力がそれぞれ接続された比較回路ＯＰと、セット端子Ｓに発振器ＯＳＣの出力側が、リセット端子Ｒに比較回路ＯＰの出力側がそれぞれ接続されたフリップフロップ回路ＦＦと、入力側がフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑに、出力側が第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートにそれぞれ接続されたドライバー回路ＤＲ１とから構成されている。尚、比較回路ＯＰは、例えばオペアンプにて構成されている。
【００３４】
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、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶの入力側に直流電源Ｅ１を接続すると、第２の駆動回路ＣＴにおける発振器ＯＳＣからは図７（ａ）に示すように一定周波数のパルス信号ＶSが時点ｔ11，ｔ14・・・にて出力され、フリップフロップ回路ＦＦのセット端子Ｓに付与される。これによりフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑからは同図（ｂ）に示すようにパルス信号ＶSの立ち上がりによってハイレベルとなる信号ＶQが出力され、ドライバー回路ＤＲ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートに駆動信号Ｖ2として付与される。
【００３５】
駆動信号Ｖ2の付与された第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｃ）に示すように時点ｔ11にてオン状態になり、コイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２，電流検出回路Ｒには同図（ｄ）に示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩS2が流れる。電流検出回路Ｒの端子電圧ＶR（ＶR＝ＩS2・Ｒ）は抵抗値Ｒが一定であることから、電流ＩS2の増加に伴って高くなる。電流ＩS2が一定の電流値（ピーク値）ＩS2Pに達した際に、端子電圧ＶRはＶR＝ＩS2P・Ｒとなる。比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２は、予め、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達した際に生ずる電圧ＶRに相当する電圧値に設定されている。従って、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達すると、その端子電圧ＶRは比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２に達する。これにより、比較回路ＯＰからは同図（ｅ）に示すように時点ｔ12にてハイレベルの信号ＶPが出力され、フリップフロップ回路ＦＦはリセットされ、出力端子Ｑの信号ＶQは同図（ｂ）に示すように時点ｔ12にてロウレベルとなり、第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｃ）に示すように時点ｔ12にてオフ状態になると同時に、第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2も同図（ｄ）に示すように時点ｔ12にて流れなくなる。
【００３６】
時点ｔ12において、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になった際に、コイルＬ１の出力側には同図（ｆ）に示すように直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃより高い電圧Ｖ（コイルＬ１に蓄積された電磁エネルギー）が発生し、時点ｔ13においてほぼ電圧Ｖｃｃにまで降下し、時点ｔ14における発振器ＯＳＣからの信号ＶSによって第２のスイッチング素子Ｓ２が再びオン状態になることによってコイルＬ１の出力側の電圧Ｖは０レベルとなる。一方、第２のスイッチング素子Ｓ２が時点ｔ11にてオン状態になると、コイルＬ１には同図（ｇ）に示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩL1が流れ、時点ｔ12において最大となる。この時点ｔ12において、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になることによってコイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーがダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に蓄積（充電）され、時点ｔ13において流れなくなる。これによって、コンデンサＣ１から高周波電圧発生回路ＨＣに電圧Ｖｃが出力される。
【００３７】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータＣＶから高周波電圧発生回路ＨＣに電圧Ｖｃが供給された状態において、第１の駆動回路ＰＤから図８（ａ）に示すようにほぼ一定の周波数で一定のデューティ比の信号Ｖ1が出力されると、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）に示すように時点ｔ1にてオン状態になる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶから出力トランスＴＲの一次コイルＴＲｐを介して第１のスイッチング素子Ｓ１には同図（ｃ）に示すようにほぼ直線的に増加するコイル電流Ｉｃが流れる。次に、同図（ａ）に示すように時点ｔ2にて信号Ｖ1がロウレベルになると、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）に示すように時点ｔ2にてオフ状態になる。
【００３８】
第１のスイッチング素子Ｓ１が時点ｔ2にてオフ状態になると、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲｐ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ＴＲｓには一次コイルＴＲｐと二次コイルＴＲｓとの卷線比による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８（ｄ）に示すようにほぼ時点ｔ2からランプ電流Ｉｂが流れ始めると共に、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（図１６参照）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（ｅ）に示すように発光（φ）を呈する。
【００３９】
又、第１の駆動回路ＰＤの出力信号Ｖ1は周波数が一定であり、オンデューティ比が６０％以上の一定値に設定されている関係で、図８（ａ）に示すように時点ｔ2でロウレベルになった後、時点ｔ3にて再びハイレベルになる。その結果、第１のスイッチング素子Ｓ１は同図（ｂ）に示すように時点ｔ3において再びオン状態になる。これによって、出力トランスＴＲの一次コイルＴＲａには同図（ｃ）に示すように時点ｔ3においてパルス的にコイル電流が流れた後に、ほぼ直線的に増加する。このパルス的なコイル電流に基づいて出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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（ｄ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが重畳されると共に、同図（ｅ）において斜線で示す光量φｊが重畳される。
【００４０】
特に、図８（ｂ）に示すように、第１のスイッチング素子Ｓ１がオフ状態からオン状態に反転する時点ｔ3が、出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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。しかしながら、デューティ比が６０％未満になると、時点ｔ3におけるランプ電流の自由振動成分が小さくなるために、十分にランプ電流の重畳効果が得られなくなる。以下、時点ｔ3以降も時点ｔ1〜ｔ3期間と同様な動作が継続的に繰り返し行なわれる。
【００４１】
ところで、電源変動などにより電圧Ｖｃｃが高くなると、第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2は図７（ｄ）において点線で示すように時点ｔ12より早い時点ｔ12Xにて一定のピーク値ＩS2Pに達する。これにより、電流検出回路Ｒの電圧ＶRは基準電圧Ｅ２に達し、比較回路ＯＰからは同図（ｅ）において点線で示すように時点ｔ12Xにてハイレベルの信号ＶPが出力される結果、フリップフロップ回路ＦＦの出力信号ＶQは同図（ｂ）において点線で示すように時点ｔ12Xにてロウレベルとなり、第２のスイッチング素子Ｓ２は同図（ｃ）において点線で示すように時点ｔ12Xにてオフ状態になる。これにより、コイルＬ１の出力側には同図（ｆ）において点線で示すように電圧Ｖｃｃより高い電圧Ｖが発生される。一方、第２のスイッチング素子Ｓ２が時点ｔ12Xでオフ状態になるまで、コイルＬ１には同図（ｇ）において点線で示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩL1が流れ、時点ｔ12Xにおいて最大となる。この時点において、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になると、コイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーがダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に蓄積（充電）される。このように電圧Ｖｃｃが高くなると、第２のスイッチング素子Ｓ２のオン期間が短くなり、逆に、電圧Ｖｃｃが低くなると、第２のスイッチング素子Ｓ２のオン期間が長くなるように制御される。これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶの出力がほぼ一定の電力となるように制御される。
【００４２】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータＣＶによる高周波電圧発生回路ＨＣへの供給電力の定電力化は、基本的にはコイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2のピーク電流を一定値ＩS2Pに制御することによって行われる。ここで、コイルＬ１のインダクタンスをＬ1、電流をＩS2P、第２のスイッチング素子Ｓ２のスイッチング周波数をｆとすると、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶから出力される電力Ｐは Ｐ＝０．５Ｌ1・ＩS2P 2・ｆ なる式で表される。この電力Ｐは、コイルＬ１のインダクタンスＬ1がほぼ一定である上に、スイッチング周波数ｆもほぼ一定値に設定されていることから、コイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2に依存することになる。従って、電流ＩS2のピーク電流が常に一定値ＩS2Pになるように制御することによって定電力化を図ることができるものである。このために、希ガス放電灯ＤＬの明るさはほぼ一定に維持される。
【００４３】
この実施例によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶにおける第２の駆動回路ＣＴは、電流検出回路Ｒからフィードバックされた信号に基づき、電流検出回路Ｒにて検出された電流ＩS2のピーク電流が常に一定値ＩS2Pになるように、第２のスイッチング素子Ｓ２にＰＷＭ変調された信号Ｖ2が付与されるように構成されているために、直流電源の電圧変動，負荷の変動などに影響されることなく、出力をほぼ一定の電力に制御することができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を安定化させることができる。
【００４４】
又、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶが定電力化機能を有するために、高周波電圧発生回路ＨＣの回路構成を、出力トランスＴＲ，第１のスイッチング素子Ｓ１，第１の駆動回路ＰＤにて簡素に構成することができる。特に、第１の駆動回路ＰＤは、その出力信号Ｖ1のスイッチング周波数，デューティ比が一定値に固定される関係で、安価な単なる発振器にて構成することができ、点灯装置のコストを低減できる。
【００４５】
さらには、希ガス放電灯ＤＬの点灯状態におけるランプ電流Ｉｂは出力トランスＴＲの二次コイルＴＲｓ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る自由振動に基づいて流れるのであるが、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間Ｔ2に、第１のスイッチング素子Ｓ１が再びオン動作する際に生ずるパルス的なコイル電流に基づき、図８（ｄ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが有効に重畳される。このために、高周波電圧発生回路ＨＣの入力電流をことさらに増加させなくても、実質的にランプ電流を増加させることができ、これに伴って、明るさも同図（ｅ）において斜線で示すようにさらに増加させることができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量増加のみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００４６】
特に、第１の駆動回路ＰＤの出力信号Ｖ1のオンデューティ比は６０％以上に設定されているために、跳ね返り期間Ｔ2においてパルス的なコイル電流に基づいて流れる電流Ｉｂｊをランプ電流に有効に重畳させることができ、希ガス放電灯ＤＬの光量を増加させることができる。しかしながら、この範囲外では跳ね返り期間Ｔ2にランプ電流を効果的に増加させることができなくなるし、光量の増加も期待できなくなる。
【００４７】
図９は本発明にかかるＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１の第２の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１〜図２に示す実施例と同じである。異なる点は、直流電源Ｅ１とコイルＬ１との間に第３のスイッチング素子Ｓ３を直列的に接続すると共に、第１のドライバー回路ＤＲ１の出力側と第３のスイッチング素子Ｓ３のゲートとの間に反転機能を有する第２のドライバー回路ＤＲ２を接続したことと、第３のスイッチング素子Ｓ３の出力側と接地との間に第２のダイオードＤ２を逆方向に接続したことである。尚、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１は昇降圧型コンバータにて構成されており、Ｖｃｃ＜Ｖｃ，Ｖｃｃ＞Ｖｃ のいずれの動作も可能である。又、第１のドライバー回路ＤＲ１は第２の駆動回路ＣＴに含まれるドライバー回路ＤＲ１を便宜的に第２の駆動回路ＣＴのブロック外に記載したものである。さらに、第３のスイッチング素子Ｓ３は、例えばＰチャンネルの電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などによって構成されている。
【００４８】
このように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１は次のように動作する。尚、このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１の基本的な動作は図１〜図２に示す第１の実施例とほぼ同じである。
【００４９】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１の入力側に直流電源Ｅ１を接続すると、第２の駆動回路ＣＴにおける発振器ＯＳＣからは図１０（ａ）に示すように一定周波数のパルス信号ＶSが時点ｔ11，ｔ14・・・にて出力され、フリップフロップ回路ＦＦのセット端子Ｓに付与される。これによってフリップフロップ回路ＦＦの出力端子Ｑからはパルス信号ＶSの立ち上がりによってハイレベルとなる信号ＶQが出力され、第１のドライバー回路ＤＲ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２のゲートに駆動信号Ｖ2として付与されると同時に、第３のスイッチング素子Ｓ３のゲートには第２のドライバー回路ＤＲ２によって極性の反転された駆動信号が付与される。これによって、第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３は同図（ｂ），（ｃ）に示すように時点ｔ11にてオン状態になる。
【００５０】
第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態になると、第３のスイッチング素子Ｓ３，コイルＬ１を介して第２のスイッチング素子Ｓ２，電流検出回路Ｒには同図（ｄ）に示すようにほぼ直線的に増加する電流ＩS2が流れ、一定のピーク電流値ＩS2Pに達した際に、端子電圧ＶRはＶR＝ＩS2P・Ｒとなる。比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２は、予め、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達した際に生ずる電圧ＶRに相当する電圧値に設定されている。従って、電流ＩS2が一定のピーク電流値ＩS2Pに達すると、その端子電圧ＶRは比較回路ＯＰの基準電圧Ｅ２に達する。これにより、比較回路ＯＰからは同図（ｅ）に示すように時点ｔ12にてハイレベルの信号ＶPが出力され、フリップフロップ回路ＦＦはリセットされ、出力端子Ｑの信号ＶQは時点ｔ12にてロウレベルとなる。このために、第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３は同図（ｂ），（ｃ）に示すように時点ｔ12にてオフ状態になると同時に、第２のスイッチング素子Ｓ２に流れる電流ＩS2も同図（ｄ）に示すように時点ｔ12において流れなくなる。
【００５１】
時点ｔ12において、第２，第３のスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフ状態になった際に、コイルＬ１の出力側には同図（ｆ）に示すように直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃより高い電圧Ｖが発生し、第１のダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される。このために、コンデンサＣ１の端子電圧（出力電圧）Ｖｃは同図（ｇ）に示すように時点ｔ12からコンデンサＣ１への充電が開始され、時点ｔ13にて電圧Ｖがほぼ０Ｖレベルにまで降下することによって充電も終了する。時点ｔ13以降はコンデンサＣ１から高周波電圧発生回路ＨＣに電力が供給されることにより、端子電圧Ｖｃは徐々に降下することになる。
【００５２】
この実施例によれば、直流電源Ｅ１とコイルＬ１との間に第３のスイッチング素子Ｓ３を接続し、第２のスイッチング素子Ｓ２に合わせてスイッチング動作されるように構成されているために、第２のスイッチング素子Ｓ２のオフ動作時には第３のスイッチング素子Ｓ３もオフ状態になり、図１０（ｆ）に示すように電圧Ｖに直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃがバイアス電圧として現われなくなる。従って、仮に直流電源Ｅ１に電源変動が生じたとしても、コイルＬ１の出力側に生ずる電圧Ｖへの影響を抑制でき、より望ましい定電力化が実現できる。
【００５３】
図１１は本発明にかかるＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２の第３の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１〜図２に示す実施例と同じである。異なる点は、コイルＬ１を一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとから構成したことと、コイルＬ１の一次コイルＬｐに第２のスイッチング素子Ｓ２を直列的に接続したことと、コイルＬ１の二次コイルＬｓを第１のダイオードＤ１を介して高周波電圧発生回路ＨＣの入力側に接続したことである。
【００５４】
このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２の基本的な動作は図１〜図２に示す実施例とほぼ同じであるが、次の点の動作が異なる。即ち、図７（ｃ）に示すように時点ｔ12にて第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になると、コイルＬ１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Ｌｓには図１０（ｆ）に示すように一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとの卷線比による電圧Ｖが発生し、第１のダイオードＤ１を介して同図（ｇ）に示すようにコンデンサＣ１に蓄積（充電）されることである。
【００５５】
この実施例によれば、コイルＬ１は一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとによって絶縁トランス形式に構成されている関係で、第２のスイッチング素子Ｓ２がオフ状態になった際に、二次コイルＬｓに発生する電圧Ｖには、第２の実施例と同様に、直流電源Ｅ１の電圧Ｖｃｃがバイアス電圧として現われなくなる。従って、仮に直流電源Ｅ１に電源変動が生じたとしても、二次コイルＬｓに発生する電圧Ｖへの影響を抑制でき、より望ましい定電力化が実現できる。
【００５６】
又、このＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２では入力側と出力側とが、コイルＬ１の一次コイルＬｐと二次コイルＬｓとによって磁気的に結合されているために、入力電圧Ｖｃｃと出力電圧Ｖｃとが Ｖｃｃ＜Ｖｃ，Ｖｃｃ＞Ｖｃ のいずれの状態でも動作させることができる。
【００５７】
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３のスイッチング素子はＦＥＴの他、トランジスタなども利用可能である。又、ＤＣ／ＤＣコンバータの第２の駆動回路は第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値を一定値に制御する機能を有するものであれば、図示例に制約されない。又、スイッチング素子の駆動回路はスイッチング素子の導電型に応じて適宜の回路を適用できる。又、ダイオードは単方向性素子を意味し、一般的なダイオード素子の他に、トランジスタなどを単方向性素子として使用したものも含むものである。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。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける第２の駆動回路は、電流検出回路からフィードバックされた信号に基づき、電流検出回路にて検出された電流のピーク電流が常に一定値になるように、第２のスイッチング素子にＰＷＭ変調された信号が付与されるように構成されているために、直流電源の電圧変動，負荷の変動などに影響されることなく、出力をほぼ一定の電力に制御することができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を安定化させることができる。
【００５９】
又、ＤＣ／ＤＣコンバータが定電力化機能を有するために、高周波電圧発生回路の回路構成を、出力トランス，第１のスイッチング素子，第１の駆動回路にて簡素に構成することができる。特に、第１の駆動回路は、その出力信号のスイッチング周波数，デューティ比が一定値に固定される関係で、安価な単なる発振器にて構成することも可能となり、点灯装置のコストを低減できる。
【００６０】
さらには、希ガス放電灯の点灯状態におけるランプ電流は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る自由振動に基づいて流れるのであるが、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間に、第１のスイッチング素子が再びオン動作する際に生ずるパルス的なコイル電流に基づいて流れる電流がランプ電流に重畳される。このために、高周波電圧発生回路の入力電流をことさらに増加させなくても、実質的にランプ電流を増加させることができ、これに伴って、明るさも増加させることができる。従って、希ガス放電灯の光量増加のみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００６１】
特に、高周波電圧発生回路における第１の駆動回路の出力信号のオンデューティ比を６０％以上に設定すれば、跳ね返り期間においてパルス的なコイル電流に基づいて流れる電流をランプ電流に有効に重畳させることができ、希ガス放電灯の光量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図２】図１に示す第２の駆動回路の回路ブロック図。
【図３】図１に示す希ガス放電灯の縦断面図。
【図４】図３に示す希ガス放電灯に適用したシート構体の展開図。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図。
【図６】図３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７】図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの動作説明図であって、同図（ａ）は第２の駆動回路における発振器の出力タイミング図、同図（ｂ）は第１のドライバー回路の出力タイミング図、同図（ｃ）は第２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に流れる電流図、同図（ｅ）は比較回路の出力タイミング図、同図（ｆ）はコイルの出力側の電圧図、同図（ｇ）はコイルに流れる電流図。
【図８】図１における高周波電圧発生回路の動作説明図であって、同図（ａ）は第１の駆動回路の出力タイミング図、同図（ｂ）は第１のスイッチング素子の動作タイミング図、同図（ｃ）は出力トランスの一次コイルに流れるコイル電流図、同図（ｄ）はランプ電流図、同図（ｅ）は発光波形図。
【図９】本発明の第２の実施例を示すＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路図。
【図１０】図９に示すＤＣ／ＤＣコンバータの動作説明図であって、同図（ａ）は第２の駆動回路における発振器の出力タイミング図、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）は第３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に流れる電流図、同図（ｅ）は比較回路の出力タイミング図、同図（ｆ）はコイルの出力側の電圧図、同図（ｇ）はコンデンサの端子電圧図。
【図１１】本発明の第３の実施例を示すＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路図。
【図１２】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１３】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１４】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１５】図１４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１６】図１５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
ＤＬ 希ガス放電灯
Ｅ１ 直流電源
Ｅ２ 基準電源（基準電圧）
ＨＣ 高周波電圧発生回路
ＴＲ 出力トランス
ＴＲｐ 一次コイル
ＴＲｓ 二次コイル
Ｓ１ 第１のスイッチング素子
Ｓ２ 第２のスイッチング素子
Ｓ３ 第３のスイッチング素子
ＰＤ 第１の駆動回路
ＣＴ 第２の駆動回路
ＣＶ，ＣＶ１，ＣＶ２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｒ 電流検出回路（抵抗）
Ｌ１ コイル
Ｌｐ 一次コイル
Ｌｓ 二次コイル
Ｃ１ コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
ＤＲ１，ＤＲ２ ドライバー回路
ＯＳＣ 発振器
ＯＰ 比較回路
ＦＦ フリップフロップ回路
Claims (8)
- 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、一次コイル，二次コイルを有する出力トランス及び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を含み、第１のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの二次コイル側に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、出力をほぼ一定の電力に制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを具備し、前記一次コイルおよび前記第１のスイッチング素子からなる前記高周波電圧発生回路の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを、前記二次コイルからなる前記高周波電圧発生回路の出力側に希ガス放電灯をそれぞれ接続し、希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電力化機能によってほぼ一定となるように制御し、前記第１のスイッチング素子のオフ期間を、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周期の跳ね返り期間においてランプ電流の絶対値が最大値となる近傍までの期間に設定したことを特徴とする希ガス放電灯の点灯装置。
- 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、一次コイル，二次コイルを有する出力トランス、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及び第１のスイッチング素子に周波数，デューティ比が一定の駆動信号を付与する第１の駆動回路を含み、第１のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの二次コイル側に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、出力をほぼ一定の電力に制御するＤＣ／ＤＣコンバータとを具備し、前記一次コイルおよび前記第１のスイッチング素子からなる前記高周波電圧発生回路の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを、前記二次コイルからなる前記高周波電圧発生回路の出力側に希ガス放電灯をそれぞれ接続し、希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電力化機能によってほぼ一定となるように制御し、前記第１のスイッチング素子のオフ期間を、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周期の跳ね返り期間においてランプ電流の絶対値が最大値となる近傍までの期間に設定したことを特徴とする希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、直流電源の接続された入力と出力との間に接続したコイルとダイオードとの直列回路と、コイルとダイオードの接続点に接続され、コイルに流れる電流をスイッチング制御する第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、前記直列回路に直列に前記ダイオードに接続され、第２のスイッチング素子のオン動作時に蓄積されたコイルの蓄積エネルギーを第２のスイッチング素子のオフ動作時にダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、第２のスイッチング素子に接続された電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御する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。
- 前記ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧型コンバータである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。
- 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、直流電源の一端に接続された入力と出力との間に接続した第３のスイッチング素子とコイルと第１のダイオードとの直列回路と、第３のスイッチング素子の出力側と接地間に逆方向に接続した第２のダイオードと、コイルと第１のダイオードの接続点に接続され、第３のスイッチング素子とは導電型が異なり、かつコイルに流れる電流をスイッチング制御する第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子と接地間に接続され第２のスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２，３のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、第２の駆動回路と第２のスイッチング素子又は第３のスイッチング素子との間に接続した第２の駆動回路からの駆動信号の極性を反転させるための反転回路と、前記直列回路に直列に前記第１のダイオードに接続され、コイルに蓄積された電磁エネルギーを第１，第２のダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、前記直流電源の他端が接地されており、前記反転回路によって前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子に極性が逆の駆動信号を付与することで第３のスイッチング素子を第２のスイッチング素子のスイッチング動作に応じてスイッチング動作させると共に、電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御する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。
- 前記ＤＣ／ＤＣコンバータが昇降圧型コンバータであることを特徴とする請求項５に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、少なくとも、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側の一次コイル，出力側の二次コイルを有するコイルと、コイル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２のスイッチング素子に直列的に接続した電流検出回路と、前記電流検出回路の検出電流に対応する電位と基準電圧とを比較し、それらが等しくなったときにオフすることでパルス幅を決定し、周期が一定の駆動信号を第２のスイッチング素子に付与する第２の駆動回路と、コイルの二次コイルと高周波電圧発生回路の入力側との間に接続したダイオードと、前記ダイオードに直列に接続され、コイルに蓄積された電磁エネルギーをダイオードを介して蓄積するコンデンサとから構成し、電流検出回路での検出電流を第２の駆動回路にフィードバックすることにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値がほぼ一定となるように制御する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。
- 前記第２の駆動回路は、少なくとも、ほぼ一定の周波数の信号を出力する発振器と、入力信号が基準電圧に達した際にハイレベルの信号を出力する比較回路と、前記発振器の出力信号でセットされ、前記比較回路の出力信号でリセットされ、得られた出力を前記第２のスイッチング素子に付与するフリップフロップ回路とから構成し、電流検出回路での検出電流に基づく電圧が基準電圧に達した際に比較回路から出力される信号により第２のスイッチング素子をオフ状態に制御することにより第２のスイッチング素子に流れる電流のピーク値をほぼ一定にすることを特徴とする請求項３又は７に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
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