JPH0353742B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低圧ガス放電ランプ装置、特に、一
つの面上に一様な照射分布を与えるような型式の
開口付螢光ランプ装置に関する。従来のナトリウ
ム蒸着式螢光ランプ装置のような管状低圧アーク
放電ランプ装置は、両端近傍において照度がしだ
いに低下する点を除き、一つの表面を比較的一様
に照射する。この端部減衰は、そのランプ装置を
通常のように部屋を明るくするために用いる場合
には問題とならない。しかしながら、ある用途、
たとえば複写機の露光源として用いる場合には、
複写すべき原稿の全幅について比較的一様な照度
が得られなければならないので、ある方法で補償
されなければならない。この補償技術としては、
種々の方法が知られているが、米国特許第
3225241号明細書及び同第3717781号明細書に記載
された技術がいわゆる開口付螢光ランプ装置の代
表例であり、これによればランプ両端付近の被覆
物の性質を変える方法が開示されている。電子写
真複写業界では、ランプと原稿との間にいわゆる
蝶形スリツトを配置し、そのスリツト形状により
原稿の両端部における照度を大きくすることによ
り走査ランプの出力光の形状を成形するのが常で
ある。これとは別に、ランプの長手方向の寸法を
大きくし、比較的照度が一様なランプの中心部分
のみを用いる方法もある。

従つて、本発明の主目的は、開口付ガス放電ラ
ンプ装置において、その開口の全長について比較
的一様な照射を行なう放電ランプ装置を提供する
ことである。

本発明の別の目的は、開口付ランプの長さを縮
小したにも係わらず、開口の長さ方向について一
様な照度を与えるランプ装置を提供することであ
る。

本発明の第１の特徴によれば、低圧アーク放電
ランプ装置において、イオン化可能な媒体を内部
に含む細長い光透過性包囲体と、該包囲体内に含
まれ付勢時に前記媒体のイオン化放電を開始する
ようになつている隔置電極と、前記電極を2600〓
ないし3200〓の色温度まで加熱するとともに放電
中その温度を維持するランプ駆動回路とを包含す
る低圧アーク放電ランプ装置が提供される。

このランプ装置では、2600〓ないし3200〓のよ
うな比較的高い色温度まで加熱される隔置電極、
すなわち、高輝度フイラメントを用いることによ
り従来のランプ端部の照度減衰を補償するような
光出力が得られる。

基本的に、ダングステンランプ電極すなわち高
輝度フイラメントを加熱してその温度を2600〓な
いし3200〓の範囲まで高めると、この発光波長範
囲が低下して4000Åないし7000Åの範囲になる。

プランクの放射則によれば、完全放射体（黒
体）のスペクトル放射発散度Ｗは、完全放射体の
温度及び発光放射線の波長の関数として表され
る。

Ｗ＝C₁／λ⁵｛exp（C₂／λT）−１｝ 〔ワツト・cm^-2・μ^-1） で表される。ここで、Ｗは、完全放射体の単位面
積当たりの放射量であり、λは発光放射線の波長
（μ）、Ｔは完全放射体の絶対温度、C₁及びC₂は
共に定数で、C₁＝3.7405×10⁴、C₂＝1.43879×10⁴
（面積をcm²、波長をμで表した場合）である。

この式を積分すれば、すべての波長における総
放射量を得ることができる。得られた結果は、ス
テフアン−ポルツマン則として知られ、次の式で
表される。

W_TOT＝5.6697×10^-12T⁴ワツト・cm^-2 このように、完全放射体が発生する総放射量
は、絶対温度の４乗に比例して変化する。

プランク放射則の式を微分してその結果を０に
等しくすることにより、特定放射発散度Ｗが最大
となる波長を決定し、この波長におけるその放射
発散度の値を定めることができる。最大放射発散
度λ_naxは、ウイーンの置換法則により次の式で与
えられる。

λ_nax＝2897.8T^-1μ また、λ_naxにおける放射発散度W_naxは、 W_nax＝1.288×10^-15T⁵ワツト・cm^-2・μ^-1 で表される。

このように、温度が高くなればなるほど、ピー
ク波長が短くなり、そのピーク波長における放射
発散度Ｗは、絶対温度の５乗に比例して変化す
る。

また、光源の色温度は可視光源に関係する測色
の概念であり、光源の温度そのものではない。完
全放射体の光源の場合は、色温度は実際の絶対温
度に等しい。しかしながら他の光源については、
この色温度は、（可視領域において）同じスペク
トル分布を有する完全放射体の実際の温度であ
る。

このように色温度という用語は、特定の温度に
加熱されている特定の物質の温度及び発光波長
（色）の双方を表すのに用いる光学用語である。

したがつて、原稿面の照度レベルは、電極の放
射量すなわち放射発散度が大きくなればなるほど
大きくなると考えられるから、この放射発散度を
最大にすれば、本発明の目的は達成される。

しかしながら原稿の照射レベルは、単に温度上
昇範囲に追従して変化するのではなく、その色波
長スペクルの紫外線領域から低波長領域への遷移
に従つて変化する。そこでランプの機能は、可視
スペクトル範囲（原稿照射に適する範囲）では効
率良くなるが、例えば紫外線領域の照射を必要と
する感光体の照射には適さなくなる。

また、本発明の第２の特徴によれば、バラスト
内蔵の低圧アーク放電ランプ装置において、イオ
ン可能媒体を内部に含む細長い光透過性包囲体
と、交流電圧源と、前記包囲体の両端に封入され
た低放射率の第１電極対と、前記包囲体の両端に
封入された高放射率の第２電極対と、前記交流電
圧源と前記第２電極対の一方の間に接続された一
次側巻線と前記第１電極対に接続された二次側巻
線とを有する変圧器と、前記第１電極対に予加熱
電圧を加えて前記媒体のイオン化を開始するゲー
ト手段と、から成り、前記第１電極対は、アーク
放電中に前記変圧器とともに前記バラストの一部
を形成し且つ前記第２電極対を加熱してより高い
輝度レベルにするように前記第２電極対に非常に
近接して配置されていることを特徴とする低圧ア
ーク放電ランプ装置が提供される。

このランプ装置では、低放射率を有する第１電
極対に加えて、高放射率を有する第２電極対を補
助電極として用いている。第１電極対は、第２電
極対を予加熱して放電を容易にするとともに、ア
ーク放電中に前記変圧器とともにバラストの一部
を形成してランプ装置の安定化を図ることができ
る。

本発明の進歩的特徴は、任意の低圧ガス放電ラ
ンプ装置に応用できるが、次の説明が螢光型ラン
プ装置に関連する。市販の螢光ランプ装置は、基
本的には、2537Åの水銀スペクトル線においてそ
のエネルギーの最大部分を発生するよう設計され
た低圧水銀放電ランプ装置である。この短波紫外
線エネルギーは、管の内側を被覆するリンにより
可視光に変換される。第１図は、従来の螢光ラン
プを代表的な原稿照射形状とともに示したもので
ある。図示するように、ランプ２は、高放射率
の、すなわち高い電子放出能力を有する白熱フイ
ラメント３，４を有している。この酸化物被覆フ
イラメントは、通常低電力用（約4W）であり、
アーク放電を行なう前に約1350〓の低い色温度ま
で加熱される。ランプは付勢されると、ランプの
軸に平行な平面Ｄにおいて原稿照射出力形状５を
与える。この形状は、中心部Ａにおいて十分に一
様であるが、アークの長さが有限であるために両
端部Ｂ及びＣにおいては減衰している。たとえ
ば、複写機において複写すべき原稿を照射する場
合のように、面を一様照射することが必要な場合
には、数個の限られた選択物がこれまで利用され
ている。１つの解決法としては、１つの開口付ラ
ンプのランプ出力の中心部Ａのみを利用し、その
中心部Ａが、必要な表面の長さを照射する程十分
な長さを有するまで、ランプの長さを延長する方
法がある。別の解決法としては、両端から多量の
光が放出されるようにランプの開口の形状を作る
ことにより光の減衰を補償することである。さら
に別の方法としては、複写機の光路に蝶形スリツ
トを設けることにより照射形状の中心部を減衰さ
せる方法がある。この解決法には、十分な露光量
を維持するためにランプのパワーを増大させるこ
とが必要である。

本発明の原理によれば、フイラメント３，４
は、端部Ｂ及びＣにおける照度減衰を補償する付
加的な光成分を与えるのに十分な色温度とパワー
レベルになるまで付勢される。

第２図は、ランプ１４のタングステンフイラメ
ント１２，１３を約3000〓で動作させる回路を示
したものである。電源（図示せず）に接続された
変圧器１６がフイラメント１２及び１３に非接地
電流を供給する。このランプは、フイラメント１
２及び１３の間に放電を引起すのに十分な電流を
供給する交流電圧源１８により動作される。バラ
スト２０は、ランプ交流電源１８の間に接続され
正インピーダンス装置であり、必要な電流制御を
行なうものである。可能な動作パラメータの一例
として、変圧器１６はフイラメント１２，１３の
各々に対して40Wの電力を与え、それによりフイ
ラメント１２，１３を白熱して約3000〓の色温度
にする。第３図は、管端部を補償した図であり、
これは、端フイラメントによる寄与光量が大きく
なることにより得られる。部分B′はランプ端に
おける固有照度減衰を示すものであり、部分Ｆ
は、高輝度フイラメントによる光出力への寄与量
を示したものであり、部分Ｒは照度レベルの増加
量を示したものである。もちろん、他の動作パラ
メータであつても、フイラメントの光出力を増加
させる限りは本発明の原理と矛盾しないことは理
解されたい。

第４ａ図及び第４ｂ図は、本発明の別の形状の
ものを示すもので、これによれば、高電力及び低
放射率を有する１組のフイラメントが端部の照度
を増大させている。第２組のフイラメントは、高
放射率電極から構成され、正常水銀放電を容易に
するためにランプ内に組込まれている。本発明の
別の特徴によれば、この高電力の低放射率フイラ
メントは、回路のバラストとして用いることもで
きる。

第４ａ図及び第４ｂ図を参照すると、ランプ５
０は、一対の高電力低放射率フイラメント５２，
５４及び一対の高放射率電極５６，５８を有す
る。フイラメント５２，５４は、高電子放出材料
で構成される電極５６，５８ほど効率よく電子を
放出しない低電子放出材料から構成されている。
フイラメント５２，５４が発生した熱は、それぞ
れ間接的に電極５６及び５８を加熱し、その電極
５６及び５８を有効エミツタにする。変圧器５９
は、フイラメント５２，５４の電気絶縁作用を与
えている。

トライアツク６０，６２は、二方向性半導体ス
イツチであり、これはゲート時に、その半導体の
順方向バイアスにより指示される方向へ電流を導
通させる。理解されるように、トライアツク６
０，６２の代わりに地の型式の二方向性スイツチ
ング電流を用いることもできる。動作に際し、か
つ放電ランプ５０がオフ状態になると、ゲート６
０ａ及び６２ａに電圧が加えられ、それによりス
イツチ６０及び６２導通してフイラメント５６，
５８に初期予加熱電圧を加え、それによりフイラ
メント５６，５８が加熱される。

電極５６，５８が十分に加熱されて約1350〓に
されると、トライアツク６２がオフ状態にされ、
それにより電極５６と５８の間に十分な電圧降下
が生じて水銀放電を開始する。一旦放電が始まる
と、そのアーク放電は“自続性”となる。フイラ
メント５２及び５４は、ほとんと電子を放出しな
いので水銀アークの主放電通路と直列な変圧器５
９の一次側にその抵抗が負荷されることにより必
要なバラストの一部となる。

上記実施例の場合には第１図のランプセグメン
トＢ及びＣの端部は、ランプの中心部分Ａと均一
な照度を与えるように作られていることは明らか
である。このように、管の長さを長くする必要も
なく、必要な照度の一様性を達成することがで
き、それにより使用する照射装置をよりコンパク
トなものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の螢光ランプとその原稿面にお
ける不均一な照射形状を示す概略図である。 第２図は、絶縁変圧器により供給される電力に
より動作する高電力フイラメントを用いた螢光ラ
ンプ装置の概略図である。 第３図は、第２図に示すランプの管の長さに対
する原稿面放射照度をプロツトしたグラフであ
る。 第４ａ図は、高放射率を有する一対の補助電極
を用いた第２の電極構造を有する螢光ランプの概
略図である。 第４ｂ図は、第４ａ図に示されるランプを用い
たランプ装置のランプ駆動回路図である。 ２，１４，５０……螢光ランプ、３，４，１
２，１３，５２，５４……フイラメント、１６，
５９……変圧器、５６，５８……電極、１８……
交流電圧源、６０，６２……トライアツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低圧アーク放電ランプ装置において、 イオン化可能な媒体を内部に含む細長い光透過
   性包囲体と、 該包囲体内に含まれ付勢時に前期媒体のイオン
   化放電を開始するようになつている隔置電極と、 前記電極を2600°Kないし3200°Kの色温度まで
   加熱するとともに放電中その温度を維持するラン
   プ駆動回路と を包含する低圧アーク放電ランプ装置。 ２ バラスト内蔵の低圧マーク放電ランプ装置に
   おいて、 イオン可能媒体を内部に含む細長い光透過性包
   囲体と、 交流電圧源と、 前記包囲体の両端に封入された低放射率の第１
   電極対と、 前記包囲体の両端に封入された高放射率の第２
   電極対と、 前記交流電圧源と前記第２電極対の一方の間に
   接続された一次側巻線と前記第１電極対に接続さ
   れた二次側巻線とを有する変圧器と、 前記第１電極対に予加熱電圧を加えて前記媒体
   のイオン化を開始するゲート手段と、 から成り、前記第１電極対は、アーク放電中に前
   記変圧器とともに前記バラストの一部を形成し且
   つ前記第２電極対を加熱してより高い輝度レベル
   にするように前記第２電極対に非常に近接して配
   置されていることを特徴とする低圧アーク放電ラ
   ンプ装置。