JPH04267046A - アマルガム蛍光ランプの監視／制御装置 - Google Patents

アマルガム蛍光ランプの監視／制御装置

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JPH04267046A
JPH04267046A JP3285838A JP28583891A JPH04267046A JP H04267046 A JPH04267046 A JP H04267046A JP 3285838 A JP3285838 A JP 3285838A JP 28583891 A JP28583891 A JP 28583891A JP H04267046 A JPH04267046 A JP H04267046A
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amalgam
patch
lamp
temperature
patches
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スティーヴン　シー　コロナ
Thomas J Hammond
トーマス　ジェイ　ハモンド
Dominick J Maiorano
ドミニク　ジェイ　マイオラノ
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    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G15/04—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
    • G03G15/04036—Details of illuminating systems, e.g. lamps, reflectors
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J61/02—Details
    • H01J61/24—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J61/28—Means for producing, introducing, or replenishing gas or vapour during operation of the lamp
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、照明装置、より詳細に
は、複数の内部アマルガムパッチと外部温度制御機構を
使用して、アマルガムの「コールドスポット温度」、結
果的に低圧（蛍光）ランプ管内の水銀圧を制御している
超高出力蛍光ランプ装置に関するものである。このラン
プの構造と外部制御機構との組合せは、連続動作および
過渡動作における照明出力を安定化し、始動時の水銀の
移行および消耗の問題と関係のある問題を大幅に少なく
する。
【０００２】
【従来の技術】高パワー負荷状態における蛍光ランプの
熱制御を良好に行うため、ランプの管の中にアマルガム
構成物質たとえばインジウムのパッチを組み入れる方法
が知られている。インジウムは水銀と共にアマルガムを
作り、水銀はアマルガムの中に化学的に含有される。ア
マルガムから水銀が遊離する温度は、通常の非アマルガ
ムランプの最適ランプ壁温度よりかなり高い（　１００
°Ｃ対　３５　°Ｃ　）　。（最適温度はアマルガムの
材料組成によってある程度加減することができる。）し
たがって、アマルガム蛍光ランプを使用すれば、高パワ
ー負荷状態におけるランプ壁温度に極めて近い最適コー
ルドスポット温度が得られるので、冷却する必要性がか
なり減る。
【０００３】アマルガムを使用している蛍光ランプ管が
開示されている代表的な特許文献として、米国特許第４
，８２７，３１３　号は、ランプの全表面に形成された
単一パッチを有するアマルガム蛍光ランプと、抵抗器ヒ
ータースリーブへ送る電力を変化させてアマルガムの温
度を制御するフィーバック制御回路網を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術が扱わなか
った問題の１つとして、動作状態および非動作状態にお
けるランプ管内の水銀の移行によって起きる照明の不安
定がある。非アマルガムランプの場合、動作中は水銀が
コールドスポットに集まるが、ランプに電力が加わって
いない非動作中は、水銀が次第に堆積し、最終的にラン
プ全体にわたって再堆積する（ランプ内部は等温状態と
仮定する）。この制御されていない堆積は、水銀の移行
と呼ばれ、ランプ内のすべての水銀が主としてコールド
スポットによって再び制御されるまで、耐えがたい、と
きには長期の軸方向照明劣化を引き起こす。アマルガム
方式のランプの場合、アマルガムが非常に有効なコレク
タであるため、長いオフ期間中でも水銀がアマルガムに
集まったままであることが多い。これは「過剰水銀状態
」を防止するが、ランプの端部で水銀が欠乏状態になっ
て、ランプ内の熱、対流および電気力によって、水銀が
再分配されるまで、それらの領域においては照明出力低
下が生じることがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明の第１の特徴に従って、複数アマルガムパッ
チ形ランプは、線形ランプの軸に沿って数個の水銀貯蔵
サイトを設け、各サイトがその局所的領域内の水銀圧の
持続に貢献するように設計される。本発明に係るランプ
は、さらに、前記アマルガムパッチの温度を監視し、制
御する装置を備えている。これらの分布した水銀源の特
性により、長期のパワーオフ期間の後でも、ランプの全
長にわたって水銀を迅速に利用することができる。また
、本発明の第２の特徴に従って、アマルガムパッチの実
際の配置および幾何学的形状は、個々のアマルガムパッ
チすなわち水銀貯蔵サイトの温度を個別に制御すること
により、ランプの最適軸方向照明出力を得るように設計
される。より正確に述べると、本発明は、ランプ管の両
端の内面に形成された第１および第２アマルガムパッチ
と、ランプ管のほぼ中央部分の内面に形成された少なく
とも１個の第３アマルガムパッチと、ランプの動作温度
を総合的に制御するため各アマルガムパッチの温度を個
別に監視し制御する手段とから成るアマルガム蛍光ラン
プ用の監視／制御装置に関するものである。
【０００６】
【実施例】図１に、本発明の制御回路網付きアマルガム
蛍光ランプ２２を組み入れた複写機の光学式走査装置を
示す。図示のように、透明プラテン１２の上に原文書１
０が下向きに置かれる。光学装置１６は、原文書を左か
ら右へ微小幅走査照明し、反射された光像を感光体２０
に投影する光学部品を含む。この実施例の場合、感光体
２０は、ベルト形式の感光体であるが、ドラム形式の感
光体または線形複数要素形式の感光体たとえばＣＣＤア
レイでもよい。光学装置１６は、細長いアマルガム蛍光
ランプ２２と付属反射器２４を有する。ランプ２２と反
射器２４は、ミラー２６と共に、一体で、プラテンに平
行な通路に沿って、プラテンの下を移動するようになっ
ている。ランプ２２は反射器２４と協同して、透明アパ
ーチャ２５を通して原文書１０の微小幅直線部分を照明
する。
【０００７】原文書から反射された光像は、走査ミラー
２６によってミラー２６の半分の速度で移動するように
なっているコーナーミラー組立体２８へ反射され、続い
て、光路に沿ってレンズ３０を通過し、第２コーナーミ
ラー組立体３２とベルトミラー３４で反射され、最後に
感光体２０の表面に投影される。これにより、原文書１
０に含まれている情報領域に対応する静電潜像が感光体
２０の表面に形成される。そのあと、静電潜像は既知の
ゼログラフィー処理によって現像され、出力媒体へ転写
され、定着される。感光体が光センサアレイの場合は、
走査されたイメージに対応する信号が記憶され、あとで
プリントアウトするため処理される。
【０００８】本発明の第１の特徴に従って、ランプ２２
の内壁に複数のアマルガムパッチを形成し、それらのパ
ッチを個別に監視し、ある最適温度（水銀の移行におけ
る温度変動が少ない）に維持するように温度制御を行う
ことにより、ランプ２２の動作温度が制御される。図２
および図３に示した実施例の場合には、ランプの両端の
近くに各１個、そしてほぼ中央に１個、計３個のアマル
ガムパッチ４０，４２，４４が形成される。ランプのフ
ィラメントによって生じた高温によって影響を受けない
ように、両端のパッチ４０，４４はフィラメントから十
分な距離をおいて配置される。ランプ管の外面に被せら
れたヒータースリーブ組立体４６は、アパーチュア２５
を除く、ランプの全面積を被覆している。ヒータースリ
ーブ組立体４６は４個の独立したヒータースリーブセグ
メント４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄから成る。セグ
メント４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃは、それぞれ、アマルガ
ムパッチ４０，４２，４４に隣接して配置される。セグ
メント４６Ｄはランプ管の残りの部分を被覆している。 あとで説明するように、各ヒータースリーブセグメント
は個別に制御され、ランプの表面すなわち対応するアマ
ルガムパッチを選択的に加熱する。各アマルガムパッチ
４０，４２，４４には、パッチ温度を監視するサーミス
タ４０Ｔ，４２Ｔ，４４Ｔが取り付けられている。４番
目のサーミスタ４６Ｔはヒータースリーブセグメント４
６Ｄの温度を監視する。
【０００９】ランプ２２は、図２および図３に示した温
度制御回路に電気的に接続されている。ランプ２２と主
マシンコントローラ５２との間に、ヒータースリーブコ
ントローラ回路５０が接続されている。回路５０はサー
ミスタ４０Ｔ，４２Ｔ，４４Ｔ，４６Ｔからアナログ電
気信号を受け取り、スリーブセグメント４６Ａ，４６Ｂ
，４６Ｃ，４６Ｄへ加熱信号を送る。高周波ランプ電源
回路５４はランプ２２へ電力を供給する。供給する電力
は、ランプ２２の出力を検出するため反射器２４に設置
された光検出器５６からの信号に応じて調節することが
できる。電源回路５４の動作は、さらに、コントローラ
５２によって制御される。制御装置の作用については、
あとで詳細に説明する。
【００１０】次に、ランプ２２とその複数のパッチ位置
および制御装置について詳細に説明する。図３は、アマ
ルガム蛍光ランプとヒータースリーブ４６の正面図であ
る。好ましい実施例の場合、ランプ２２は、最大１２０
ワットの負荷で動作する、長さ　２４．５　インチのト
リホスホル（Ｔｒｉ−ｐｈｏｓｐｈｏｒ）超高出力アマ
ルガム蛍光ランプである。アマルガムパッチ４０，４２
，４４は、ランプ管内のインジウムパッチに水銀を融合
させて作られる。最適水銀圧は、アマルガムが約　８８
　〜　１００°Ｃ　のとき得られる。ヒータースリーブ
セグメント４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄはランプ管
に機械的に固定され、各セグメントはランプの特定の部
分へ熱を伝える作用をする。ランプのヒータースリーブ
は、好ましい実施例の場合、エッチングしたフォイル加
熱エレメントと、ノメックス（　ｎｏｍｅｘ　）と高温
エポキシ樹脂の貼合せシートからできている。パッチ４
０，４４は、フィラメントが発生した熱による影響を受
けないように、ランプの両端に、フィラメントから十分
な距離をおいて配置される。ヒータースリーブセグメン
ト４６Ａ〜４６Ｃは、この実施例の場合、３．７５　Ｗ
／ｉｎ２の公称負荷で、１２Ｖ直流電源で動作するよう
に設計されている。これらのヒータースリーブセグメン
トは対応するアマルガムパッチ４０〜４４の温度を制御
する。ヒータースリーブパッチのサーミスタ４０Ｔ，４
２Ｔ，４４Ｔは、対応するパッチに接触した状態で永久
的に取り付けられている。４番目のヒータースリーブセ
グメント４６Ｄは、ヒータースリーブセグメント４６Ａ
〜４６Ｃに隣接していない表面領域の温度を制御するた
めに使用される。サーミスタ４６Ｔは前記表明領域の温
度を監視する。これら４個のサーミスタは、後で述べる
ように、ヒータースリーブコントローラ回路５０へ温度
情報を提供する。
【００１１】図２および図３を参照すると、ランプ２２
を監視し、制御する２つの主制御回路が存在することが
わかる。電源回路５４は、光検出器５６からの入力に基
づいてランプを適切な照明レベルに維持する。ヒーター
スリーブコントローラ回路５０は、サーミスタからの入
力に基づいてヒータースリーブとパッチの温度を最適な
温度レベルに維持する。コントローラ回路５０と電源回
路５４は、マシンコントローラ５２の総合制御の下にあ
る。
【００１２】
【作用】最初に、照明用電源回路５４の作用について説
明する。電源回路５４は１１５Ｖ交流電源に接続されて
いる。回路５４はコントローラ５２から受け取ったアナ
ログ基準信号と、ランプ動作中に光検出器５６が発生し
たアナログ照明強度信号とを比較する回路を含んでいる
。基準信号は、正常動作中のランプの望ましい照明出力
レベルを表す。感光体の変化、機械の汚れ、光学系の倍
率の変化などの要因のせいで、照明出力は設定された基
準から変動することがある。この場合、望ましい照明出
力レベルが再び得られるまで、ランプに対する入力電力
が調整される。
【００１３】ヒータースリーブコントローラ回路５０は
、ヒータースリーブセグメント４６Ａ〜４６Ｄに対する
ヒーター電力を制御して、アマルガムパッチ４０〜４４
を、最適温度（ランプオフ期間中の水銀の移行から生じ
る温度変動が最小である）に維持する作用をする。一例
として、装置のために高いパッチ温度（２００°Ｃ　以
上）　が必要であると仮定する。　２００°Ｃ　のパッ
チ温度と　１９０°Ｃ　のスリーブ温度の組合せは、照
明の均一性の変化（±　１．８５　％）を最小にする。 したがって、パッチを　２００°Ｃ　に維持するため、
図３の制御回路は　１９０°Ｃ　のスリーブ温度に合わ
せられる。
【００１４】上記実施例は、濃縮水銀の場合に一般に行
われているように、アパーチュアの反対側の位置に設置
され、長方形の形状を有するアマルガムパッチを開示し
ている。アマルガムの特性として、ランプのガラス管を
湿潤し、ガラス管にアマルガムが機械的に強力に付着す
る半流動体（ペースト）を形成する。本発明の第２の特
徴として、アパーチュアの反対側以外の場所に、パッチ
を設置できることが判った。従来の水銀コールドスポッ
トのようにアパーチュアの反対側に設置すると、プラテ
ンにおけるランプ照明プロフィールにパッチが悪い影響
を与えるので、上記の特徴は重要である。図４は、図２
に示した位置に単一パッチを有するランプ２２の相対照
明プロフィールをプロットしたものである（プロットＡ
）。しかし、もしパッチが露光領域の直接視野の内側に
ないように、たとえば図５に示すように、ランプの上部
にパッチを形成すれば、図４のプロットＢに示すように
、中央の落ち込みが減るので、照明プロフィールが改善
される。したがって、本発明の複数パッチの場合には、
露光領域の直接視野の外側にパッチを設置することがで
きるであろう。
【００１５】本発明のさらに別の特徴として、プラテン
で望ましい照明プロフィールが得られるように、アマル
ガムパッチの幾何学的形状を特別に仕立てることができ
る。この例の場合、パッチをアパーチュア２５の反対側
に、かつ視野角の中に設けてもよいであろう。しかし図
３に示した長方形の代わりに、たとえば、ランプ端にお
ける照明の落ち込み効果を少なくするため両端に幅狭の
長いセグメント、そして光を減衰させるため中央に幅広
の短いセグメントのようなパッチを形成することができ
る。
【００１６】図３に示した装置に対する別の修正として
、通常の長さ２４インチより長いランプ２２を必要とす
ることがある一部の装置（最大長さ３６インチのランプ
を必要とする大型複写機が知られている）の場合には、
３個以上のパッチが必要になるかも知れない。その場合
は、やはりランプの端に２個のパッチ、ほぼ中央に１個
のパッチを形成し、さらに、中央パッチと両端パッチの
間に１対のパッチを対称に形成することができる。 各追加パッチに対応して、電力が供給されるヒータース
リーブセグメントが設置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従って出力および温度を制御す
るアマルガム蛍光ランプを組み入れた原稿走査装置の側
面図である。
【図２】アマルガム蛍光ランプ、プラテン、光検出器付
き反射器を示す図１の装置の部分拡大図と、制御装置の
ブロック図である。
【図３】３個のアマルガムパッチの位置と個々の加熱エ
レメントとサーミスタを含む付属ヒータースリーブを示
す、図１および図２のアマルガム蛍光ランプの正面図で
ある。
【図４】１個のアマルガムパッチを異なる内部位置に置
いた場合の出力を比較した、ランプ２２の照明出力プロ
フィールのグラフである。
【図５】アマルガムパッチの別の設置場所を示す、図２
のアマルガム蛍光ランプの断面図である。
【符号の説明】
１０　　原文書 １２　　透明プラテン １６　　光学装置 ２０　　感光体 ２２　　アマルガム蛍光ランプ ２４　　付属反射器 ２５　　透明アパーチュア ２６　　走査ミラー ２８　　コーナーミラー組立体 ３０　　レンズ ３２　　別のコーナーミラー組立体 ３４　　ベルトミラー ４０，４２，４４　　アマルガムパッチ４０Ｔ，４２Ｔ
，４４Ｔ　　サーミスタ４６　　ランプヒータースリー
ブ組立体４６Ａ〜４６Ｄ　　ヒータースリーブセグメン
ト５０　　ヒータースリーブコントローラ回路５２　　
主マシンコントローラ ５４　　高周波ランプ電源回路 ５６　　光検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　アマルガム蛍光ランプの監視／制御装
    置であって、前記ランプの管の両端の内面に設けられた
    第１および第２アマルガムパッチと管のほぼ中央の内面
    に設けられた少なくとも１個の第３アマルガムパッチ、
    およびランプの動作温度を総合的に制御するため各アマ
    ルガムパッチの温度を個別に監視し制御する手段、から
    成ることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】　　前記アマルガムパッチの温度を監視し
    制御する手段は、管の外面に固定され、各アマルガムパ
    ッチに隣接し個別に電力が供給されるヒータースリーブ
    セグメントから成るヒータースリーブ組立体、各アマル
    ガムパッチの温度を検出する手段、およびアマルガムパ
    ッチの温度を所定の最適温度に維持するため、検出され
    たアマルガムパッチの温度を監視し、前記ヒータースリ
    ーブセグメントへ電力を供給する手段、の組合せから成
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】　　管の両端の内面に第１および第２アマ
    ルガムパッチが設けられ、管のほぼ中央の内面に少なく
    とも１個の第３アマルガムパッチが設けられた細長いア
    マルガム蛍光ランプ、管の外面に固定され、前記アマル
    ガムパッチと重なり合い、電気的に独立したスリーブセ
    グメントから成るヒータースリーブ組立体、および前記
    各スリーブセグメントに結合された温度検出手段、から
    成ることを特徴とするアマルガム蛍光ランプ装置。
JP3285838A 1990-11-08 1991-10-31 アマルガム蛍光ランプの監視／制御装置 Pending JPH04267046A (ja)

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US07/610872 1990-11-08
US07/610,872 US5095336A (en) 1990-11-08 1990-11-08 Temperature control of a fluorescent lamp having a central and two end amalgam patches

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