JP5565711B1 - 高圧放電ランプ点灯装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて電極先端から離れた箇所に微小突起が形成されるような場合においても、安定したアーク放電を維持しながらかかる微小突起を消滅させることを可能にする、ＤＭＤ利用方式の高圧放電ランプの点灯装置を実現する。
【解決手段】 点灯装置１は、高圧放電ランプ１０からの光が照射される対象のカラーホイールの色領域が切り替わるタイミングに同期した同期信号Ｓｂに基づき、極性を変化させるパルス波Ｐを発生するパルス発生部４と、直流電圧が供給され、パルス波Ｐの周波数に応じた交流電流に変換して高圧放電ランプ１０に交流電流を供給する給電部３を備える。パルス発生部４は、第１期間にわたって第１パルス波を出力した後、第１期間より短い第２期間にわたって第１パルス波よりも周波数の低い第２パルス波を出力するというサイクルを複数回繰り返した後、第２パルス波の周波数を変化させてこのサイクルを複数回繰り返す。
【選択図】 図５

Description

本発明はプロジェクタなどの光源に好適に使用される高圧放電ランプの点灯装置に関する。また、本発明はこの点灯装置を備えた画像形成装置に関する。

高圧放電ランプを光源とするデータプロジェクタ装置には、大きく分けて２種類の装置がある。１つは、液晶方式であり、高圧放電ランプより放射された光をＲＧＢ三色の液晶パネルに投影するものである。もう１つは、ＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）を利用する方式であり、高圧放電ランプより放射された光を、カラーホイールを介してＤＭＤに投影するものである。

このような高圧放電ランプとしては、透明なガラス製放電容器の内部に水銀が０．２ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されて、点灯時の容器内の圧力が２００気圧以上にもなるものが使用されている。水銀蒸気圧を高くすることにより、可視波長域の光を高い出力で得ることが可能になる。

図１４Ａ及び図１４Ｂに、高圧放電ランプの断面模式図を示す。図１４Ｂは、図１４Ａの電極先端付近を拡大した断面模式図である。

図１４Ａに示すように、高圧放電ランプ１０は、放電容器によって形成されたほぼ球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には、一対の電極２０ａ，２０ｂが２ｍｍ以下という極めて小さい間隔で対向して配置されている。

また、発光部１１の両端には封止部１２が形成される。封止部１２には、導電用の金属箔１３が気密に埋設されており、金属箔１３の一端には、電極２０ａ，２０ｂの軸部（３０ａ，３０ｂ）が接合している。また、金属箔１３の他端には、外部リード１４が接合し、図示しない給電部から電力が供給される。

このような高圧放電ランプ１０は、点灯中、発光管の発光部１１内に対向配置された一対の電極２０ａ、２０ｂの先端側表面にそれぞれ突起２１が形成され、この突起２１間に放電アーク２２が保持されることにより、安定的な点灯状態が維持される（図１４Ｂ，図１５Ａ参照）。

一方、高圧放電ランプ１０を長期間同じ状態で点灯した場合には、高温により微小な突起２３が複数形成されたり、電極の先端表面部に微小な凹凸が発生したりすることがある（図１５Ｂ参照）。これら微小突起２３や凹凸は、電極２０ａ，２０ｂを構成する材料（例えばタングステン）が溶融し、発光部１１内に封入されたガスと結合して生じた化合物が凝集して生じたものであり、この存在が電極先端の表面部の形状を変化させる。これに伴ってアークの起点が移動し、放電位置が不安定となり、照度低下やチラツキが発生することが知られている。

このような問題を解決するため、下記特許文献１には、所定の周波数（基本周波数）のパルス波Ｐ１の電流波形を高圧放電ランプに供給すると共に、基本周波数よりも低周波のパルス波Ｐ２の電流波形を前記基本周波数のパルス波に間欠的又は周期的に挿入する放電ランプの点灯方式が開示されている（図１６参照）。より詳細には、基本周波数を６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された一の周波数とし、低周波の周波数を５〜２００Ｈｚの範囲から選択された一の周波数とする。そして、基本周波数を供給する時間を所定時間毎に漸次増減するように制御する。つまり、低周波のパルス波の発生頻度を時間に応じて変更させる構成である。

パルス波を低周波とすることで、一方の電極が陽極に、他方の電極が陰極に固定化される期間、つまり両電極間に高電圧が印加される期間が長くなる。この結果、電極に対する加熱の度合いが高まり、電極先端のみならず先端から離れた箇所に対しても熱を伝達させることができる。よって、低周波のパルス波が印加される間、電極先端から離れた箇所に対しても熱が伝達され、かかる箇所に生じていた微小突起や凹凸を溶融、蒸発させることができる。これにより、アーク起点となるべき突起ではなく、むしろ悪影響を及ぼし兼ねない電極先端部以外の突起や凹凸を消滅させることができる。

また、下記特許文献２には、ＤＭＤを利用する方式に対応した点灯装置に関する記述がある。この文献には、液晶方式又はＤＭＤを利用する方式の高圧放電ランプ点灯装置において、高圧放電ランプの点灯姿勢が水平配置の場合と、垂直配置の場合で一方の極性と他方の極性に投入する電力を調整することにより、画面のチラツキを抑える技術が開示されている。そして、ＤＭＤを利用する方式の場合には、カラーホイールの色領域（セグメント）が切り替わるタイミングと同期して、パルス波の極性反転を行うことが記載されている。セグメントの切替タイミングと同期してパルス波の極性反転を行うことで、チラツキを防止する狙いがある。

特開２０１１−２１０５６４号公報 特開２０１１−１８７３６８号公報

上記特許文献１に記載の点灯方式によれば、アーク起点となるべき突起２１のみを生成、維持するとともに、当該突起２１以外の余計な微小突起２３を消失させることができる。

ところで、昨今、プロジェクタに使用されるランプは、市場のニーズにより明るさの増加が求められており、そのためにランプへの投入電力が増加傾向にある。そしてランプ電力の増加に伴ってアークで発生する熱も増加するので、温度条件を満たすために熱容量を確保すべく電極のサイズ自体も増加傾向にある。

そして、電極のサイズが大型化することによって、突起の移動という新たな問題が生じるようになった。これについて図１Ａ〜図１Ｃを参照して説明する。

図１Ａは、図１５Ａと同様に、放電アーク２２が形成されて安定的に点灯状態が維持されている状態における電極先端付近を拡大した断面模式図である。

上述したように、放電が所定時間継続すると、電極２０ａ、２０ｂの構成材料（タングステンなど）を含む化合物の再凝集により、アーク２２の起点となる突起２１の周辺には微小突起２３が形成される（図１Ｂ参照）。特に電極サイズの大型化により、電極先端面において突起が形成されていない領域Ｓが増加している。つまり、従来と比較して、電極先端から更に離れた箇所にこのような微小突起２３が形成され得る状態となっている。特許文献１に記載された点灯制御方式では、このような箇所に形成された微小突起２３を溶融、蒸発させるのに必要な熱エネルギーを供給することができない。

また、微小突起２３の形成可能領域が増えたことで、近接した位置に形成された複数の微小突起２３が結合して移動するという事態も生じ得る（図１Ｃ参照）。

アーク２２を維持している突起２１は、常に固体の状態を維持しているわけではなく、高温によって表面などが溶融している場合がある。また、微小突起２３は体積そのものが小さいので熱容量が小さく、溶融しやすい状態にある。すると、アーク２２を維持していた突起２１と微小突起２３が共に溶融した状態になると、表面張力などの力により結合し、突起２１の位置そのものが移動してしまう。これにより、アーク２２の起点が移動してしまい、アーク２２の長さが延びる。

図１Ａと図１Ｃを比較すると、図１Ｃは突起２１同士が完全に対向しておらず、その結果アーク２２が斜め方向に形成されていることが分かる。これにより、図１Ａの状態と比べて、図１Ｃの状態はアーク２２の長さが伸びていることが分かる。このことは、集光効率及び明るさの低下を招く。

上記の課題を解決する方法として、電極先端から離れた位置にまで熱エネルギーが届くように、低周波の交流電流を供給する時間を長くすることが考えられる。しかし、この方法を採用すると、突起２１に対して供給される熱エネルギーが大きくなりすぎ、本来必要である突起２１自体を溶融、蒸発させてしまう。この結果、安定したアーク２２が維持できなくなるため、かかる方法を採用することはできない。

そこで、低周波の交流電流をある範囲内の時間で供給することで、電極への過熱を防ぎつつ電極先端から離れた位置に生じた微小突起２３の溶融を図る方法が考えられる。ただし、ＤＭＤを利用する方式の場合には、上述したように、画面のチラツキが発生するのを防止すべく、セグメントの切替タイミングに同期して交流電流の極性の反転処理を行う必要がある。

図２は、白（Ｗ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）及び緑（Ｇ）からなる４色の色領域（セグメント）を有するカラーホイールを用いる場合において、図１６と同様に、所定の周波数（基本周波数）のパルス波Ｐ１の電流波形を高圧放電ランプに供給すると共に、基本周波数よりも低周波のパルス波Ｐ２の電流波形を前記基本周波数のパルス波に間欠的又は周期的に挿入した場合の電流波形の一例である。

カラーホイールは常に等速で回転している。白色領域のセグメント期間をTw、青色領域のセグメント期間をTb、赤色領域のセグメント期間をTr、緑色領域のセグメント期間をTgとする。ここでは、説明を簡単化するために、各セグメントが同一の角度を有し、１枚のカラーホイールには同一の色セグメントが１領域だけ存在する場合を想定している。この場合、各セグメント期間（Tw，Tb，Tr，Tg）は全て同一の長さである。

カラーホイールが１回転するのに要する時間をＴとする。図２の例では、各セグメント期間（Tw，Tb，Tr，Tg）の合計がＴに一致する。

図２の例では、上述したように、画面チラツキを防止するために、セグメントの切替タイミングで電流極性を反転させている。つまり、基本周波数のパルス波Ｐ１は、各セグメント期間経過した時点で極性が反転する構成である。

そして、所定のタイミングで、電流極性を一方に固定した低周波のパルス波Ｐ２を挿入している。図２では、一例として、カラーホイールの７回転目に負極性のパルス波Ｐ２を挿入し、１４回転目に正極性のパルス波Ｐ２を挿入している。ここでは、低周波のパルス波Ｐ２は、１回転の期間Ｔにわたって同一極性を保持する電流パルスとしている。

このような構成としたとき、所定のタイミングで極性が一定の低周波電流が印加されるので、電極先端から離れた箇所にも熱が到達し、微小突起２３を溶融する効果がある程度期待される。また、セグメントの切替タイミングに応じて極性を切り替える構成としているため、画面へのチラツキを招くこともない。

しかし、本出願人の鋭意研究によれば、この方法を採用した場合においても、微小突起２３を十分に溶融・消滅させる効果が得られなかった。また、パルス波Ｐ２の周期を、回転時間Ｔの２倍以上の整数倍に設定して同様の電流供給を行ったが、この場合においても同様に十分満足できる効果が得られなかった。

本発明は、上記の課題に鑑み、従来に比べて電極先端から離れた箇所に微小突起が形成されるような場合においても、安定したアーク放電を維持しながらかかる微小突起を消滅させることを可能にする、ＤＭＤ利用方式の高圧放電ランプの点灯装置を実現することを目的とする。また、本発明は、このような点灯装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の高圧放電ランプ点灯装置は、所定のガスが封入された放電容器内に一対の電極が対向配置された高圧放電ランプに対して交流電流を供給する、複数の色領域が形成されたカラーホイールを有する画像形成装置用の点灯装置であって、
前記高圧放電ランプからの光が照射される対象の前記色領域が切り替わるタイミングに同期した同期信号に基づき、極性を変化させるパルス波を発生するパルス発生部と、
直流電圧が供給され、前記パルス波の周波数に応じた交流電流に変換して前記高圧放電ランプに前記交流電流を供給する給電部を備える。

そして、前記パルス発生部は、
第１期間にわたって第１パルス波を出力した後、前記第１期間より短い第２期間にわたって前記第１パルス波よりも周波数の低い第２パルス波を出力するというサイクルを複数回繰り返した後、前記第２パルス波の周波数を変化させて前記サイクルを複数回繰り返す構成である。

上記構成によれば、低周波の第２パルス波の周波数が変動する構成である。第２パルス波の周波数が低下すると、更に長い期間にわたって、一方の電極から他方の電極に対して所定の極性の電圧が印加され続ける。これにより、電極の加熱時間が伸び、周波数低下前の段階での第２パルス波の印加では届かなかった、電極先端付近から離れた箇所まで熱を伝達させることができる。よって、電極先端から離れた位置に形成されていた微小突起を消滅させることができる。なお、このサイクルは後述する「繰り返し単位」に相当する。

そして、第１パルス波、第２パルス波共に、高圧放電ランプからの光が照射される対象の色領域が切り替わるタイミングに同期した同期信号に基づいて、極性が変化する態様であるため、ＤＭＤを利用する画像形成装置に用いられた場合においても、画面のチラツキが生じることはない。

ここで、前記サイクルの繰り返し回数を、前記第２パルス波の周波数が低いほど少なくするのが好適である。

第２パルス波の周波数が低下するほど、それだけ同一極性の電流が両電極に印加される時間が長くなる。この結果、電極先端から離れた箇所まで熱を伝達させることができる反面、電極先端に対して与えられる熱量も著しく高くなる。この結果、電極先端に構成された、放電に必要な突起自体が溶融し、両電極間距離を長くしてしまうおそれがある。そこで、周波数が低下するほどサイクルの繰り返し回数を少なくすることで、このような高い熱量が供給される頻度が意図的に減らされ、これによって、放電に必要な突起自体が溶融することによる電極間距離の拡大を抑制する効果が得られる。

また、前記第２パルス波の周波数が、最も高い値となった後は漸次低下し、最も低い値となった後は漸次上昇するように変化するのが好適である。

第２パルス波の周波数を漸次低下、漸次上昇するような変化態様としたことで、同一極性の電流が両電極に印加される時間も、徐々に長くなり、また徐々に短くなる。これによって、熱が伝達する領域も徐々に変化し、様々な箇所に形成される微小突起を確実に消滅させ、微小突起と結合することによる突起の移動を抑制する効果が得られる。

また、前記パルス発生部は、直前の前記サイクルで出力された前記第２パルス波から極性を反転させた前記第２パルス波を出力する構成とするのが好適である。

このように、低周波の第２パルス波の極性を交互に反転させることで、一対の電極の双方を、満遍なく加熱することができ、両電極共に微小突起の消滅を図ることができる。

本発明の画像形成装置は、上記の特徴を有した高圧放電ランプ点灯装置と、
前記高圧放電ランプ点灯装置からの電流供給を受けて点灯する高圧放電ランプと、
複数の色領域を有して回転可能な構成であって、一の前記色領域に前記高圧放電ランプからの光を通過させて前記色領域に対応した色の光を出力するカラーホイールと、
前記カラーホイールの回転駆動を行うカラーホイール駆動部と、
前記カラーホイール駆動部からの信号に基づいて、前記高圧放電ランプ点灯装置に前記同期信号を出力する制御処理部を備えたことを特徴とする。

本発明の構成によれば、従来に比べて電極先端から離れた箇所に微小突起が形成されるような場合においても、画面チラツキを招来することなく、安定したアーク放電を維持しながらかかる微小突起を消滅させることができる。また、これにより、微小突起がアークの起点となる突起と結合することでアークの起点となる突起が移動するといった事態を回避する効果が得られる。

高圧放電ランプにおいて、放電アークが形成されて安定的に点灯状態が維持されている状態における電極先端付近を拡大した断面模式図である。 高圧放電ランプにおいて、電極先端から離れた位置に微小突起が形成されている状態における電極先端付近を拡大した断面模式図である。 高圧放電ランプにおいて、微小突起と結合することで電極先端が移動した状態における電極先端付近を拡大した断面模式図である。 ＤＭＤを利用する方式の画像形成装置用のランプ電流波形の一例を示す図である。 ＤＭＤを利用する方式の画像形成装置の構成を模式的に示すブロック図である。 カラーホイールの模式図である。 高圧放電ランプ点灯装置の構成を模式的に示す回路ブロック図である。 ＤＭＤを利用する方式の画像形成装置用のランプ電流波形の一例を示す図である。 第１実施形態の点灯装置が出力するパルス波形のパターンの変化の態様の一例を示す表である。 パルス波Ｐ１が出力されている状態の電極先端付近への熱伝達の様子を模式的に示す図である。 パターンＸ（１）の実行中にパルス波Ｐ２が出力されている状態の電極先端付近への熱伝達の様子を模式的に示す図である。 パターンＸ（２）の実行中にパルス波Ｐ２が出力されている状態の電極先端付近への熱伝達の様子を模式的に示す図である。 第２実施形態の点灯装置が出力するパルス波形のパターンの変化の態様の一例を示す表である。 比較例、第１実施形態、第２実施形態の各点灯装置でそれぞれ高圧放電ランプを点灯させたときのランプ間電圧の経時的な変化を比較したグラフである。 第３実施形態の点灯装置が出力するパルス波形のパターンの変化の態様の一例を示す表である。 ＤＭＤを利用する方式の画像形成装置用のランプ電流波形の一例を示す図である。 ＤＭＤを利用する方式の画像形成装置用のランプ電流波形の一例を示す図である。 高圧放電ランプの断面模式図である。 高圧放電ランプの電極先端付近を拡大した断面模式図である。 放電アークが形成されて安定的に点灯状態が維持されている状態における電極先端付近を拡大した断面模式図である。 電極先端以外の箇所に微小突起が形成されている状態における電極先端付近を拡大した断面模式図である。 従来のランプ電流波形の一例を示す図である。

＜第１実施形態＞
本発明の高圧放電ランプ点灯装置の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。

また、本発明の高圧放電ランプ点灯装置は、後述するように、特に従来よりも電極サイズが大きいタイプの放電ランプに対する点灯制御に利用可能である。しかし、従来サイズの電極を有する放電ランプに対して利用することも可能であり、このような利用態様を排除する趣旨ではない。

［ランプの構成］
ランプの構成自体は、図１４Ａ及び図１４Ｂと同様であるので、以下これらの図面を参照して説明する。ただし、前述したように、電極のサイズが大型化されていても構わない。

高圧放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された、ほぼ球形の発光部１１を有する。放電容器の材料は石英ガラスに限定されず、他の材料で構成されていても構わない。

この発光部１１の中には、一対の電極２０ａ，２０ｂが例えば２ｍｍ以下という極めて小さい間隔で対向配置している。

また、発光部１１の両端部には封止部１２が形成される。この封止部１２には、モリブデンなどよりなる導電用の金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔１３の一端には電極２０ａ，２０ｂの軸部が接合しており、また、金属箔１３の他端には外部リード１４が接合し、後述する本発明の高圧放電ランプ点灯装置から電力が供給される構成である。

本実施形態における高圧放電ランプ１０の発光部１１には、水銀，希ガス，及びハロゲンガスが封入されている。

水銀は、必要な可視光波長（例えば波長３６０〜７８０ｎｍ）の放射光を得るためのものであり、具体的数値でいうと、０．２０ｍｇ／ｍｍ^３以上封入されている。この封入量は温度条件によっても異なるが、点灯時における発光部内部の圧力を２００気圧以上という高い蒸気圧を実現するものである。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２５０気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の高圧放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクタに適した光源を実現できる。

希ガスとしては、例えばアルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。

また、ハロゲンガスとしては、ヨウ素、臭素、塩素などが水銀又はその他の金属との化合物形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０^−６μｍｏｌ／ｍｍ^３〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３の範囲から選択される。ハロゲンを封入する最大の理由は、いわゆるハロゲンサイクルを利用した放電ランプの長寿命化のためである。また、本発明の高圧放電ランプ１０のように極めて小型できわめて高い点灯蒸気圧のものは、ハロゲンを封入することで、放電容器の失透防止という作用も得られる。失透とは、準安定のガラス状態から結晶化が進行し、多くの結晶核から成長した結晶粒の集合体へと変化することをいう。仮にこのような現象が生じると、結晶の粒界で光が散乱されて放電容器が不透明になってしまう。

なお、本発明において、同様の機能を実現できるのであれば、発光部１１に封入されるガスは上記ガスに限定されるものではない。

高圧放電ランプ１０の一実施例としては、発光部の最大外径９．４ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、放電容器内容積５５ｍｍ^３、定格電圧７０Ｖ、定格電力１８０Ｗであり交流方式で電力が供給される構成とすることができる。

また、高圧放電ランプ１０は、小型化が進行するプロジェクタに内蔵されることが想定されており、全体寸法として極めて小型化が要請され、その一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなり、ランプの管壁負荷は０．８〜２．５Ｗ／ｍｍ^２、具体的には２．４Ｗ／ｍｍ^２となる。このように、高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有する高圧放電ランプ１０が、プロジェクタやオーバーヘッドプロジェクタのようなプレゼンテーション用機器に搭載されることで、プレゼンテーション用機器に演色性の良い放射光を提供することができる。

［電極先端の形状］
図１４Ｂに示すように、電極２０ａは頭部２９ａと軸部３０ａによって構成され、電極２０ｂは頭部２９ｂと軸部３０ｂによって構成される。そして、電極２０ａ及び電極２０ｂには、いずれも先端に突起２１が形成されている。この突起２１は、ランプ点灯時、電極先端において溶融した電極材料が凝集して形成されるものである。本実施形態では、電極２０ａ及び電極２０ｂがいずれもタングステンで構成されるものとして説明するが、材料はこれに限定されるものではない。

電極２０ａ及び電極２０ｂに対して通電がされると、白熱して高温化され、これらを構成するタングステンが昇華する。昇華したタングステンは、比較的に低温部である発光部１１の内壁面領域において、封入されていたハロゲンガスと結合して、ハロゲン化タングステンを形成する。ハロゲン化タングステンの蒸気圧は比較的高いことから、ガスの状態で再び電極２０ａ及び電極２０ｂの先端付近に再び移動する。そして、この箇所で再度加熱されると、ハロゲン化タングステンはハロゲンとタングステンに分離される。このうちタングステンは、電極２０ａ及び電極２０ｂの先端に戻って凝集され、ハロゲンは発光部１１内のハロゲンガスとして復帰する。これをハロゲンサイクルと呼ぶ。なお、この凝集されたタングステンが、電極２０ａ及び電極２０ｂの先端近傍に付着することで、突起２１が形成される。

なお、上述したように、電極のサイズが大型化すると、ハロゲン化タングステンから凝集したタングステンが付着できる領域Ｓが増加するため、アーク２２の起点となる突起２１から大きく離れた箇所に微小突起２３が形成されてしまう（図１５Ｂ参照）。アーク２２の起点となる突起２１を残しつつ、このような微小突起２３を消滅させることのできる本発明の点灯装置の構成につき、以下で説明する。

［画像形成装置の構成］
点灯装置の構成に先駆けて、まず本発明の点灯装置の利用が想定される画像形成装置の構成について、図面を参照して説明する。

図３はＤＭＤを利用する方式の画像形成装置の構成を模式的に示すブロック図である。ここでは、画像形成装置６０として、単板式のプロジェクタを想定している。画像形成装置６０は、光源装置６１、カラーホイール６３、ロッドインテグレータレンズ６４、光学素子６５、ＤＭＤ素子６６、光学系６７などを備える。

光源装置６１は、高圧放電ランプ１０及び凹面反射鏡６２を備える。高圧放電ランプ１０は交流点灯タイプのランプであり、ランプのアーク輝点と凹面反射鏡６２の第一焦点がほぼ一致するように配置されている。

凹面反射鏡６２からの反射光はカラーホイール６３を介してロッドインテグレータレンズ６４に入射する。カラーホイール６３は、図４に示すような複数の色領域によって分割された構成であり、カラーホイール駆動部６８によって回転、停止などの駆動制御が行なわれ、所定の光集光領域７２を通過した光がロッドインテグレータレンズ６４に入射する構成である。

なお、本実施形態では、カラーホイール６３は、白（Ｗ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）の各色が、同一の角度にて分割された構成であるものとして説明するが、色の数や分割方法はこの形態に限られるものではない。

画像形成装置６０は、演算を行うプロセッサ、演算に必要なプログラム等の情報を記憶するＲＯＭ、及び一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭなどからなる制御処理部６９を備える。この制御処理部６９は、画像形成装置６０全体の動作を制御する処理を行う。前述のカラーホイール駆動部６８は、制御処理部６９に接続されており、制御処理部６９からの制御信号に基づいて駆動用の信号をカラーホイール６３に出力する。

ＤＭＤ素子６６には、ＤＭＤ素子６６に必要な画像を形成させる処理を行うデバイス制御部７１が接続されている。このデバイス制御部７１も制御処理部６９に接続されている。

凹面反射鏡６２からの反射光は、カラーホイール６３上に形成される光集光領域７２（図４参照）を透過する。カラーホイール６３が回転することにより、光集光領域７２に対応する色が順次、後段のロッドインテグレータレンズ６４に導かれる。つまり、白（Ｗ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）が時間分割的に投影されるため、瞬間的にはいずれかの色しかＤＭＤ素子６７を介してスクリーンに投影されないが、人間の視覚的にはこれらの色又はその混合色が画像として認識される。

なお、白（Ｗ）は画像を全体に明るくするためのものであり、一定周期ごとに白色が投影されることで画像全体を明るくする効果が得られる。例えば、カラーホイール６３が１８０Ｈｚで回転（毎秒１８０回転）する場合、１秒間に白、青、赤、緑が１８０回投影されることとなる。

図４に示すカラーホイール６３は、いずれの色領域も９０°にて構成されているが、最終的な画像の色バランスや明るさを考慮して、各々の領域面積が規定されるものとして構わない。なお、カラーホイール６３上に仮想的に形成される光集光領域７２は例えば３．６×４．８ｍｍの矩形形状である。

点灯装置１は、制御処理部６９に接続されており、制御処理部６９からカラーホイール６３の色領域の切替タイミングに同期した同期信号Ｓｂが供給される。点灯装置１は、この同期信号Ｓｂに基づいてパルス波の極性を反転させる。

［点灯装置の構成］
次に、点灯装置１の具体的な構成について、図面を参照して説明する。図５は、点灯装置１の構成を模式的に示す回路ブロック図である。図５に示すように、点灯装置１は、給電部３とパルス発生部４を含んで構成される。パルス発生部４から出力されたパルス波Ｐに基づき、給電部３で生成された交流電流が高圧放電ランプ１０に供給されることで、高圧放電ランプ１０が点灯する。

（給電部）
給電部３は、降圧チョッパ部３１、ＤＣ／ＡＣ変換部３２、及びスタータ部３３を備える。

降圧チョッパ部３１は、供給される直流電圧Ｖｄｃを所望の低電圧に降圧し、後段のＤＣ／ＡＣ変換部３２に出力する。図５では、具体的な構成例として、降圧チョッパ部３１は、スイッチング素子Ｑｘ、リアクトルＬｘ、ダイオードＤｘ、平滑コンデンサＣｘ、及び抵抗Ｒｘを有するものが図示されている。

スイッチング素子Ｑｘは、直流電圧Ｖｄｃが供給される＋側電源端子に一端が接続され、他端がリアクトルＬｘの一端に接続される。ダイオードＤｘは、カソード端子がスイッチング素子Ｑｘ及びリアクトルＬｘの接続点に接続され、アノード端子が−側電源端子に接続される。平滑コンデンサＣｘは、一端がリアクトルＬｘの出力側端子に接続され、他端（−側端子）が抵抗Ｒｘの出力側端子に接続される。抵抗Ｒｘは、平滑コンデンサＣｘの−側端子とダイオードＤｘのアノード端子の間に接続され、電流検出の機能を実現している。

スイッチング素子Ｑｘは、電力制御部３４が出力するゲート信号Ｇｘによって駆動される。このゲート信号Ｇｘのデューティにより、降圧チョッパ部３１は入力直流電圧Ｖｄｃをこのデューティに応じた電圧に降圧して後段のＤＣ／ＡＣ変換部３２に出力する。

ＤＣ／ＡＣ変換部３２は、入力された直流電圧を所望の周波数の交流電圧に変換して、後段のスタータ部３３に出力する。図５では、具体的な構成例として、ＤＣ／ＡＣ変換部３２が、ブリッジ状に接続したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から構成されたものが図示されている（フルブリッジ回路）。

スイッチング素子Ｑ１は、ドライバ３５から出力されるゲート信号Ｇ１によって駆動される。同様に、スイッチング素子Ｑ２はゲート信号Ｇ２によって駆動され、スイッチング素子Ｑ３はゲート信号Ｇ３によって駆動され、スイッチング素子Ｑ４はゲート信号Ｇ４によって駆動される。ドライバ３５は、対角に配置されたスイッチング素子Ｑ１及びＱ４の組と、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の組に対して、交互にオン／オフを繰り返すようにゲート信号を出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の接続点と、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４の接続点の間に、矩形波状の交流電圧が発生する。

スタータ部３３は、高圧放電ランプ始動時にＤＣ／ＡＣ部３２から供給される交流電圧を昇圧して高圧放電ランプ１０に供給するための回路部である。図５では、具体的な構成例として、スタータ部３３が、コイルＬｈ及びコンデンサＣｈで構成されたものが図示されている。高圧放電ランプ始動時に、コイルＬｈ、コンデンサＣｈからなるＬＣ直列回路の共振周波数近傍の高いスイッチング周波数（例えば数百ｋＨｚ）の交流電圧をＤＣ／ＡＣ部３２から印加することで、スタータ部３３の２次側において放電ランプの始動に必要な高い電圧が生成され、これが高圧放電ランプ１０に供給される。なお、高圧放電ランプ１０が点灯した後はＤＣ／ＡＣ部３２から供給される交流電圧の周波数を定常周波数（例えば６０〜１０００Ｈｚ）に移行し、定常点灯動作が行われる。この定常周波数は、後述するパルス波Ｐ１の周波数に対応する。

なお、上記回路において、スタータ部３３に供給される交流電圧の周波数の変更は、ＤＣ／ＡＣ部３２におけるスイッチング素子Ｑ１及びＱ４の組と、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の組のオン／オフ切替の周期を調整することで達成できる。また、スタータ部３３に供給される交流電圧の波高値の変更は、降圧チョッパ部３１におけるスイッチング素子Ｑｘの動作デューティを調整することで達成できる。

すなわち、降圧チョッパ部３１のスイッチング素子Ｑｘは、電力制御部３４が出力するゲート信号Ｇｘのデューティに応じたスイッチング周波数でオン／オフし、これによって高圧放電ランプ１０に供給される電力が変化する。例えば高圧放電ランプ１０への供給電力を上昇させたい場合、電力制御部３４は、所望の電力値となるようにゲート信号Ｇｘのデューティを下げる制御を行う。

（パルス発生部）
パルス発生部４は、パルス発生回路４１、パターン決定部４２、メモリ部４３、同期信号カウント部４４を備え、発生したパルス信号ＰをＤＣ／ＡＣ部３２のドライバ３５に出力する。前述したように、このパルス信号に基づいて、ＤＣ／ＡＣ部３２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に対するスイッチング制御が行われる。

パルス発生回路４１は、パターン決定部４２から送られるパターン情報に基づいて、繰り返し単位内において発生するパルス波のパターンを決定して出力する。この「パターン情報」及び「繰り返し単位」については後述される。また、パルス発生回路４１は、制御処理部６９から供給される同期信号Ｓｂ（図５、図３参照）に基づいて、後述する基本周波数のパルス波Ｐ１の極性を変更する。

また、同期信号カウント部４４は、制御処理部６９から供給される同期信号Ｓｂをカウントし、パターン決定部４２にその情報を出力する。パターン決定部４２は、メモリ部４３に格納されているパターン情報と、カウントされた同期信号数に基づいてパターンを決定する。

カラーホイール６３の色領域の切替タイミングに同期して、制御処理部６９が同期信号Ｓｂを出力する仕組みについて、図３を再度参照して説明する。

カラーホイール６３には色領域の位置を決定するために、カラーホイール６３の回転部にマーク（不図示）が備えられている。カラーホイール駆動部６８は、このマークを読み取るためのセンサ（不図示）を備えており、このセンサにより、カラーホイール６３の回転位置検出信号Ｓｃを生成して制御処理部６９に出力する。制御処理部６９は、この回転位置検出信号Ｓｃによって、動作中、どの色領域を通過した光がスクリーンに投影されているかを認識する。

制御処理部６９は、ＤＶＤプレーヤーやパソコンなどの映像出力機器からの画像データを受け付け、画像信号の垂直同期信号に応じた回転制御信号Ｓｄをカラーホイール駆動部６８へ出力する。カラーホイール駆動部６８は、制御処理部６９からの回転制御信号Ｓｄに従って、カラーホイール６３を一定速度で回転させる。制御処理部６９は、カラーホイール６３の回転位置に合わせてデバイス制御部７１の動作を制御し、画像データに基づいた各色用の画像を映像表示素子で表示させる。

制御処理部６９は、更に回転位置検出信号Ｓｃに基づいて、高圧放電ランプ１０からの光がカラーホイール６３内の色領域の境界を通過するタイミング（スポークタイム）に同期させるための同期信号Ｓｂを生成し、点灯装置１に出力する。より詳細には、この同期信号Ｓｂは、パルス発生回路４１及び同期信号カウント部４４に供給される（図５参照）。パルス発生回路４１は、この同期信号Ｓｂのタイミングに基づいてパルス波Ｐの極性を反転させ、ＤＣ／ＡＣ変換部３２を介してランプ電流の極性を反転させる。なお、図３では、点灯装置１から点灯検出信号Ｓａが制御処理部６９に出力される構成としている。これは、点灯装置１が正しく機能していることを制御処理部６９に認識させるための信号であるが、必ずしも必須の信号というわけではない。

以下、パルス発生部４から出力されるパルス信号Ｐの周波数について、図２、図６及び図７を参照して詳細に説明する。図２及び図６は、本発明の点灯装置１において、それぞれ別の時間帯におけるパルス発生部４から出力されるパルス信号Ｐの波形、すなわち、高圧放電ランプ１０のランプ電流波形の一例を示す図である。

本実施形態では、パルス発生部４は、カラーホイール６３の色領域が変わる各タイミングに同期して、極性が変化する基本周波数のパルス波Ｐ１（「第１パルス波」に対応）を所定期間出力した後、カラーホイール６３が１回転又は複数回転する間、極性を変化させない、基本周波数よりも低周波のパルス波Ｐ２（「第２パルス波」に対応）を出力するサイクルを繰り返す。

本実施形態では、パルス発生部４は、カラーホイール６３がＮ回転する間、低周波のパルス波Ｐ２を１回出力すると共に、これ以外の時間には基本周波数のパルス波Ｐ１を出力する。以下、カラーホイール６３がＮ回転する毎に、パルス発生部４は、このような波形を示すパルス波の出力を繰り返す。ここで、前述したように、低周波のパルス波Ｐ２は、カラーホイール６３がＭ（１≦Ｍ≦Ｎ−１，Ｍは自然数）回転する間にわたって極性が反転しないパルス波である。

ここで、カラーホイール６３がＮ回転する間に、カラーホイール６３がＭ回転する間にわたって極性が反転しないパルス波Ｐ２を１回出力し、これ以外の時間に基本周波数のパルス波Ｐ１を出力するパターンを、パターンＸ（Ｍ）とする。この表記に従えば、図２に示す波形は、Ｎ＝７においてパターンＸ（１）としたときの波形に対応する。同様に、図６に示す波形は、Ｎ＝７においてパターンＸ（２）としたときの波形に対応する。カラーホイール６３のＮ回転が「繰り返し単位」に対応する。

パルス発生部４は、繰り返し単位Ｎの下で、あるパターンＸ（Ｍ）を複数回繰り返した後、Ｍの値を変化させて異なるパターンＸ（Ｍ）を複数回繰り返すように、パルス波を出力する構成である。図７に示す表は、パターンＸ（Ｍ）の変化の態様の一例を示す表である。この表によれば、まず、図２に示す波形パターンであるパターンＸ（１）を２０回繰り返した後、図６に示す波形パターンであるパターンＸ（２）を２０回繰り返す。以下、順に、パターンＸ（３）、Ｘ（４）を２０回ずつ繰り返した後、Ｘ（３）、Ｘ（２）、Ｘ（１）をこの順に２０回ずつ繰り返す。その後も同様の繰り返しを実行する。なお、この図７の表に示すパターンの変化態様に関する情報（パターン情報）が、メモリ部４３に記憶されており、パルス発生回路４１がメモリ部４３よりこの情報を読み出して認識することのできる構成として構わない。

この構成によれば、パターンＸ（１）を２０回実行している間は、時間Ｔにわたって極性が変化しない低周波パルスＰ２が間欠的に２０回含まれてそれ以外の時間は基本周波数のパルス波Ｐ１によって構成される電流パルスが、パルス発生回路４１からドライバ３５に出力される。その後、パターンＸ（２）に移行すると、時間２Ｔにわたって変化しない低周波パルスＰ２が間欠的に２０回含まれてそれ以外の時間は基本周波数のパルス波Ｐ１によって構成される電流パルスがパルス発生回路４１からドライバ３５に出力される。以下、パターンＸ（３）、Ｘ（４）と変化するに連れ、低周波パルスＰ２が極性を変化しない時間の長さが徐々に長くなる。その後、再びパターンＸ（３）、Ｘ（２）、Ｘ（１）と変化するに連れ、低周波パルスＰ２が極性を変化しない時間の長さが徐々に短くなる。

図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、それぞれ電極先端付近への熱伝達の様子を模式的に示す図である。各図面において、濃く塗りつぶされている箇所は熱が伝達されている領域を示している。

ここで、図８Ａは、基本周波数のパルス波Ｐ１がパルス発生部４から出力されている時間における熱伝達の様子を示している。また、図８Ｂは、パターンＸ（１）実行中において、低周波のパルス波Ｐ２がパルス発生部４から出力されている時間における熱伝達の様子を示している。また、図８Ｃは、パターンＸ（２）実行中において、低周波パルスＰ２がパルス発生部４から出力されている時間における熱伝達の様子を示している。

上述したように、通常の点灯動作時における基本周波数のパルス波Ｐ１が出力されている間は、アーク２２の起点となる突起２１に対して短時間、熱が伝達される。このため、その周辺領域に対しては熱が伝達されず、突起２１の周辺位置又は離れた位置に微小突起２３が形成される（図８Ａ参照）。

低周波パルスＰ２が出力されている間、高圧放電ランプ１０の２つの電極２１間に印加される電圧の正負が反転しない。このため、当該期間にわたって、一方の電極から他方の電極に対して所定の極性の電圧が印加され続ける。これにより、加熱領域が拡大し、突起２１の周辺位置に対しても熱が伝達され、この位置に形成されていた微小突起２３は昇華されて消滅する。

ここで、パターンＸ（１）においては、パルス波Ｐ２の印加時間はカラーホイール６３が１回転する時間に対応している。このため、パルス波Ｐ１の印加中よりは熱伝達が進むものの、突起２１から十分離れた位置までは熱が伝達しない。このため、かかる位置に形成されていた微小突起は依然として残存している（図８Ｂ参照）。

ここで、パターンＸ（１）を実行中においては、低周波パルスＰ２は、カラーホイール６３が１回転する時間にわたって極性が同一となる波形である。これに対し、パターンＸ（２）を実行中においては、低周波パルスＰ２は、カラーホイール６３が２回転する時間にわたって極性が同一となる波形である。つまり、パターンＸ（２）を実行中における低周波パルスＰ２の周波数は、パターンＸ（１）を実行中における低周波パルスＰ２の周波数よりも更に低い周波数となる。

つまり、パターンＸ（２）に移行した後、基本周波数のパルス波Ｐ１が出力されている間は、図８Ａに示すような熱伝達の状態となる。しかし、低周波のパルス波Ｐ２が出力されている間は、パターンＸ（１）における低周波のパルス波Ｐ２よりも周波数が低いため、パターンＸ（１）の実行中よりも更に長い期間にわたって、一方の電極から他方の電極に対して同一極性の電流が印加され続ける。このため、低周波パルスＰ２が出力されている間において、パターンＸ（２）ではパターンＸ（１）よりも電極の加熱時間が伸び、パターンＸ（１）下で低周波パルスＰ２の印加では届かなかった電極先端付近から離れた箇所まで熱を伝達させることができる。これにより、突起２１から離れた位置に形成されていた微小突起２３も消滅させることができる（図８Ｃ参照）。

更にパターンＸ（３）、パターンＸ（４）と変化させていくことで、低周波パルスＰ２の出力時に、熱を伝達させることのできる距離を、電極先端付近から更に伸ばすことができる。しかも、図７に示すように、低周波パルスＰ２の周波数が、パターン毎に漸次上昇、漸次低下するように変化させていくことにより、パターンが移行するに連れて、加熱領域を徐々に変化させることが可能となる。これにより、熱が伝達する領域を徐々に変化させることができるので、様々な箇所に形成される微小突起２３を確実に消滅させることができると共に、微小突起２３と結合することによる突起２１の移動を回避できる。

ところで、図２及び図６に示す波形によれば、パルス発生部４は、カラーホイール６３がＮ回転する間、低周波パルスＰ２を１回出力すると共に、これ以外の時間には基本周波数のパルス波Ｐ１を出力する。そして、カラーホイール６３が次にＮ回転する間において、極性を反転させて低周波パルスＰ２を１回出力すると共に、これ以外の時間には基本周波数のパルス波Ｐ１を出力している。このように連続する繰り返し単位Ｎ毎に、低周波パルスＰ２の極性を交互に反転させることで、電極２０ａ及び電極２０ｂの双方を、満遍なく加熱することができ、両電極共に微小突起２３の消滅を図ることができる。ただし、必ずしも繰り返し単位Ｎ毎に低周波パルスＰ２の極性を反転させなければならないというものではない。

また、本実施形態においては、繰り返し単位Ｎ、及び低周波パルスＰ２の印加時間共に、カラーホイール６３の１回転に要する時間の倍数で構成される。このため、カラーホイール６３が１回転するタイミングに同期した信号（Ｓｂとは異なる信号）を、制御処理部６９がパルス発生回路４１及び同期信号カウント部４４に出力し、この信号に基づいて極性切り替え及びパターン変更を行うものとしても構わない。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第２実施形態について、第１実施形態と異なる箇所のみを説明する。

第１実施形態では、パルス波Ｐを構成する基本周波数のパルス波Ｐ１と低周波パルスＰ２の組み合わせパターンＸ（Ｍ）について、図７に示すように、各パターンＸ（Ｍ）で繰り返し回数を共通としていた。本実施形態では、各パターンＸ（Ｍ）において、低周波パルスＰ２の長さに応じて繰り返し回数も変化させる点が異なる。

図９は、本実施形態の点灯装置１が出力するパルス波形ＰのパターンＸ（Ｍ）の変化の態様の一例を示す表である。なお、ここでも第１実施形態と同様に、繰り返し単位Ｎをカラーホイール６３が７回転する時間としている。

図９によれば、まず、図２に示す波形パターンであるパターンＸ（１）を２４回繰り返した後、図６に示す波形パターンであるパターンＸ（２）を２２回繰り返す。以下、順に、パターンＸ（３）を１８回、Ｘ（４）を１４回ずつ繰り返す。その後、パターンＸ（３）を１８回、パターンＸ（２）を２２回、パターンＸ（１）を２４回この順に繰り返す。その後も同様の繰り返しを実行する。

つまり、本実施形態の場合、低周波パルスＰ２の印加時間が長いパターンほど、繰り返し回数が少なくなるように設定されている。

図１０は、第１実施形態、第２実施形態の各点灯装置１でそれぞれ高圧放電ランプ１０を点灯させたときのランプ間電圧（電極間電圧に対応）の経時的な変化を比較したグラフである。また、図１０には、比較例として、図２に示すパルス波形のみを用いて点灯を行ったときのランプ間電圧の経時変化も併せて示している。つまり、この比較例は、図７及び図９におけるパターンＸ（１）のみを繰り返し実行している場合に対応する。

図１０において、横軸は点灯開始からの経過時間、縦軸はランプ電圧を示している。曲線８０が比較例、曲線８１が第１実施形態、曲線８２が第２実施形態にそれぞれ対応している。なお、いずれも以下のランプを用いて計測を行なっている。

（ランプの仕様）
・定格電力：３３０Ｗ
・定格電圧：８５Ｖ
・発光部の内容積：２５０ｍｍ^３
・電極間距離：１．５ｍｍ
・封入物：水銀０．２９ｍｇ／ｍｍ^３、アルゴンガス１３ｋＰａ、ハロゲン１０^−６〜１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３

比較例、第１実施形態、第２実施形態のそれぞれの点灯装置によって、上記ランプを各々３０００時間連続点灯してランプ電圧を測定した。図１０によれば、時間が経過すると、比較例の電圧が最も高い電圧値を示しており（曲線８０）、第１実施形態（曲線８１）、第２実施形態（曲線８２）の順に、電圧値は低く抑えられていることが分かる。

点灯時間が長くなるほど、電極の突起２１が溶融、移動することで、電極間距離が長くなる。ランプ電圧は電極間距離に比例するので、初期の電圧値（８０Ｖ）に比べて電圧値が大きく増加するように変動したランプは、電極間距離が拡大していること、すなわち突起２１が所定の位置に無く移動してしまっていることを意味する。

つまり、図１０によれば、図２に示す波形のように、同一周波数の低周波パルスＰ２が間欠的に一定のタイミングで挿入されるパルス波形Ｐで点灯を行った比較例に比べて、低周波パルスＰ２の周波数を適宜変更させながら点灯を行った第１実施形態の構成の方が、突起２１の移動を抑制する効果が得られていることが分かる。

これは、比較例では、挿入される低周波パルスＰ２の印加時間が常に一定であることから、低周波パルスＰ２の印加時に熱が伝達される領域がほぼ一定となり、同じ箇所に形成された微小突起２３ばかりを溶融させることとなり、突起２１の移動を抑制する効果が十分に得られていないものと考えられる。

これに対し、第１実施形態では、挿入される低周波パルスＰ２の印加時間を適宜変更する構成としたことから、熱が伝達される領域もこれに応じて変化する。しかも、図７に示すように、パターンの変更に応じて、低周波パルスＰ２の印加時間を徐々に長くし、徐々に短くすることで滑らかな変化を持たせている。これによって、熱が伝達する領域も徐々に変化し、様々な箇所に形成される微小突起２３を確実に消滅させ、微小突起２３と結合することによる突起２１の移動を抑制する効果が得られている。

低周波パルスＰ２の周波数に応じて当該低周波パルスＰ２の挿入回数も変化させた第２実施形態では、第１実施形態よりも更に突起２１の移動を抑制する効果が得られている。第２実施形態の構成では、３０００時間の連続点灯の後においても、ランプ電圧は初期電圧と比べてもあまり大きな変動はなく、電圧の変動が大幅に抑制されている。

パターンＸ（Ｍ）におけるＭ値が高くなると、それだけ同一極性の電圧が両電極に印加される時間が長くなる。この結果、突起２１から離れた箇所まで熱を伝達させることはできる反面、突起２１に対して与えられる熱量も著しく高くなる。この結果、突起２１自体が溶融し、両電極間距離を長くしてしまうおそれがある。第２実施形態では、パターンＸ（Ｍ）のＭ値が高くなるに連れて繰り返し回数を少なくする構成としたため、このような高い熱量が供給される頻度が意図的に減らされており、これによって、突起２１自体が溶融することによる電極間距離の拡大が抑制されている。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第３実施形態について、第１及び第２実施形態と異なる箇所のみを説明する。

第２実施形態では、図９に示すようなパターンＸ（Ｍ）の変化態様に基づいて、低周波パルスＰ２の印加時間（周波数）や繰り返し回数を変化させていた。そして、この低周波パルスＰ２の印加時間（周波数）や繰り返し回数の変化方法については、図９に示すように、予め定められた一のパターン変化態様に基づいていた。

これに対し、本実施形態では、パターンＸ（Ｍ）の変化態様、すなわちパターン情報をメモリ部４３内に複数用意しておき、高圧放電ランプ１０の点灯状態やモードに応じて、パターンＸ（Ｍ）の変化態様を異ならせる構成である。

図１１は、本実施形態の点灯装置１が出力するパルス波形ＰのパターンＸ（Ｍ）の変化態様の一例を示す表である。本実施形態では、（ａ）第１セット、（ｂ）第２セット、（ｃ）第３セットの３セットがメモリ部４３に格納されている。いずれのセットも、第２実施形態と同様に、低周波パルスＰ２の長さに応じて繰り返し回数は変化させる構成となっている。

例えば、通常点灯時においては、パルス発生部４は（ａ）第１セットに基づいてパルス波を出力する。そして、低電圧駆動となるエコモード時において、（ｂ）第２セットに基づいてパルス波を出力する。更に、累積点灯時間が所定時間を超え、ランプの寿命が近くなったような場合には、（ｃ）第３セットに基づいてパルス波を出力する。

エコモード時や寿命が近い状態においては、同じ電力でも負荷が低下する。このため、突起２１から離れた位置まで熱を伝達させるためには、通常時よりも低周波パルスの印加時間を長くするのが効果的となる。本実施形態によれば、点灯状態に応じて、突起２１の溶融を防ぎつつ、微小突起２３の消滅効果を発現できる最適なパルス波ＰのパターンＸ（Ｍ）を選択することができる。

＜別実施形態＞
以下、別実施形態について説明する。

〈１〉上記各実施形態では、繰り返し単位Ｎをカラーホイール６３が７回転する時間として設定したが、これはあくまで一例であって、７回転に限られるものではない。

〈２〉各パターンＸ（Ｍ）を実行中における低周波パルスＰ２の挿入タイミングは、繰り返し単位Ｎ内のどのタイミングであっても構わない。例えば、図２に示す波形は、Ｎ＝７におけるパターンＸ（１）実行時の電流パルスを示すものであるが、ここでは、各繰り返し単位Ｎの末尾において低周波パルスＰ２を挿入する態様としている。しかし、この態様に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、繰り返し単位の途中に低周波パルスＰ２を挿入するパルス波形としても構わない。

更には、正極性と負極性の低周波パルスＰ２を１セットとして、繰り返し単位Ｎの２倍の数をカラーホイール６３が回転する間に、この１セットの低周波パルスＰ２が１回挿入される構成としても構わない。図１３は、Ｎ＝７におけるパターンＸ（１）における、この態様の一例を示すパルス波形である。

〈３〉 上記実施形態で説明した各パターンＸ（Ｍ）において、低周波パルスＰ２の印加時間の最小単位を、カラーホイール６３が１回転する時間、すなわちＭ＝１としたが、これは一例である。例えば、カラーホイール６３が２回転する時間、すなわちＸ（２）が最も印加時間の短い場合の低周波パルスＰ２であるものとしても構わない。

〈４〉 上記実施形態では、低周波パルスＰ２の印加時間を、カラーホイール６３の回転数の倍数として説明した。しかし、ＤＭＤを利用する方式において、色領域の切替タイミングに極性が変化していればバラツキの問題は生じないので、このタイミングで極性を変化する態様であれば、必ずしもカラーホイール６３の回転数の倍数でなくても構わない。

例えば、青色領域のセグメント期間Tb、及び赤色領域のセグメント期間Trにわたって同一極性を示すパルス波をもって低周波パルスＰ２としても構わない。特にこの態様は、カラーホイール６３が各色を異なる角度で分割された構成である場合に有用である。例えば、赤１１０°、青１１０°、緑９０°、白５０°でカラーホイール６３が構成されているような場合、上記TbとTrの時間にわたって同一極性を印加する低周波パルスＰ２であっても、突起２５から離れた箇所を加熱する効果が期待できる。

ところで、上記の実施形態では、１枚のカラーホイール６３上に、白、青、赤、緑の各色が１領域ずつ存在する構成としたが、このうちの少なくとも一色が２回以上存在する構成としても構わない。例えば、全ての色が２回以上存在するような場合、ある色から別の色に切り替えられるまでの時間、すなわち各セグメント期間（Tw，Tb，Tr，Tg）が短くなる。このような場合、基本周波数のパルス波Ｐ１として、複数のセグメント期間（例えば２セグメント期間）にわたって極性が同一のパルスとしても構わない。

つまり、パルス発生部４は、パルス波Ｐ１及びパルス波Ｐ２共に、色領域の切替タイミングに同期して極性が反転する構成であって、パルス波Ｐ１を出力する時間よりもパルス波Ｐ２を出力する時間が短く、このパルス波Ｐ２の周波数を適宜変更する構成であればよい。

なお、このカラーホイール６３は、上記の４色構成に限定されるものではなく、例えば黄（Ｙ）、シアン（Ｃ）を含む６色構成としても構わない。

〈５〉 上記の実施形態では、図５を参照して説明したように、同期信号カウント部４４が制御処理部６９から供給される同期信号Ｓｂをカウントすることで、パルス波Ｐ２の出力タイミングや繰り返し回数を認識する構成とした。これに対し、パルス発生部４が、パルス発生回路４１から出力されるパルス波Ｐの波数をカウントするパルスカウント部（不図示）を備え、このパルスカウント部でのカウント数によって、パルス波Ｐ２の出力タイミングや繰り返し回数を認識するものとしても構わない。

〈６〉 上述の実施形態では、図７、図９、又は図１１に示すようなテーブルに従って、パルス波Ｐの周波数を適宜変化させる構成とした。しかし、点灯開始からの経過時間が長くなってきた場合において、低周波パルスＰ２の出力中に、色領域の切替タイミングに同期させた状態で、パルス波Ｐ１を例外的にカラーホイール６３の１回転〜２回転程度の時間だけ挿入するものとしても構わない。これは、例えば以下のような目的である。

図５に示したように、ＡＣ／ＤＣ部３２がフルブリッジ・インバータ回路である場合には、ハイサイドのスイッチＱ１及びＱ４を駆動するための電源が必要となる。この電源としては例えばブートストラップ回路を用いることができ、ハイサイドのスイッチＱ１及びＱ４がＯＦＦ時に、不図示のブートストラップ用コンデンサに充電を行う。ただし、このコンデンサの充電量が不足すると、電源電圧が不足することでスイッチＱ１及びＱ４をＯＮ駆動できなくなる。このため、当該コンデンサを充電する目的で、例外的にカラーホイール６３の１回転〜２回転程度の時間だけ、パルス波Ｐ１を挿入する構成とするものとして構わない。

別の目的としては、上述したようにＤＭＤを利用する方式のプロジェクタにおいては、映し出される映像に悪影響が及ばないよう、カラーホイール６３の色領域の切替タイミングに同期して極性を反転させる制御が行われ、この極性反転時に上記のコンデンサへの充電が行われる。ここで上記と同様の理由により、点灯開始からの経過時間が長くなり、コンデンサへの充電量が不足してきた場合には、低周波パルスＰ２の出力中に、コンデンサへの充電を目的として、例外的にカラーホイール６３の１回転〜２回転程度の時間だけパルス波Ｐ１を挿入する構成としても構わない。

１ ： 点灯装置
３ ： 給電部
４ ： パルス発生部
１０ ： 高圧放電ランプ
１１ ： 発光部
１２ ： 封止部
１３ ： 金属箔
１４ ： 外部リード
２０ａ、２０ｂ ： 電極
２１ ： 突起
２２ ： 放電アーク
２３ ： 微小突起
２９ａ、２９ｂ ： 電極の頭部
３０ａ、３０ｂ ： 電極の軸部
３１ ： 降圧チョッパ部
３２ ： ＤＣ／ＡＣ変換部
３３ ： スタータ部
３４ ： 電力制御部
３５ ： ドライバ
４１ ： パルス発生回路
４２ ： パターン決定部
４３ ： メモリ部
４４ ： 同期信号カウント部
６０ ： 画像形成装置
６１ ： 光源装置
６２ ： 凹面反射鏡
６３ ： カラーホイール
６４ ： ロッドインテグレータレンズ
６５ ： 光学素子
６６ ： ＤＭＤ素子
６７ ： 光学系
６８ ： カラーホイール駆動部
６９ ： 制御処理部
７１ ： デバイス制御部
７２ ： 光集光領域
８０ ： 比較例の結果
８１ ： 第１実施形態の結果
８２ ： 第２実施形態の結果

Claims (5)

1. 所定のガスが封入された放電容器内に一対の電極が対向配置された高圧放電ランプに対して交流電流を供給する、複数の色領域が形成されたカラーホイールを有する画像形成装置用の高圧放電ランプ点灯装置であって、
   前記高圧放電ランプからの光が照射される対象の前記色領域が切り替わるタイミングに同期した同期信号に基づき、極性を変化させるパルス波を発生するパルス発生部と、
   直流電圧が供給され、前記パルス波の周波数に応じた交流電流に変換して前記高圧放電ランプに前記交流電流を供給する給電部を備え、
   前記パルス発生部は、
   第１期間にわたって第１パルス波を出力した後、前記第１期間より短い第２期間にわたって前記第１パルス波よりも周波数の低い第２パルス波を出力するというサイクルを複数回繰り返した後、前記第２パルス波の周波数を変化させて前記サイクルを複数回繰り返すことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
2. 前記サイクルの繰り返し回数は、前記第２パルス波の周波数が低いほど少ないことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
3. 前記第２パルス波の周波数が、最も高い値となった後は漸次低下し、最も低い値となった後は漸次上昇するように変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
4. 前記パルス発生部は、直前の前記サイクルで出力された前記第２パルス波から極性を反転させた前記第２パルス波を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高圧放電ランプ点灯装置と、
   前記高圧放電ランプ点灯装置からの電流供給を受けて点灯する高圧放電ランプと、
   複数の色領域を有して回転可能な構成であって、一の前記色領域に前記高圧放電ランプからの光を通過させて前記色領域に対応した色の光を出力するカラーホイールと、
   前記カラーホイールの回転駆動を行うカラーホイール駆動部と、
   前記カラーホイール駆動部からの信号に基づいて、前記高圧放電ランプ点灯装置に前記同期信号を出力する制御処理部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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