JPH0697605B2 - 無電極放電灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、希ガスあるいは金属蒸気等のガス体を透光性
バルブに封入し、このバルブの外部に周回したコイルに
高周波電圧を印加して、バルブ内のガス体を放電させ、
これに伴う発光を、あるいは発生した紫外線をバルブ内
壁に塗布した蛍光体により可視光に変換して用いる、い
わゆる無電極放電灯装置に関するものである。

［背景技術］ 従来より、無電極放電ランプは小型で高出力、長寿命と
いった特長を有するため、各所で研究開発されている。
その用途例は様々であるが、例えば、電子複写機やファ
クシミリ等の光学機器の原稿読み取り光源としての応用
も考えられる。

原稿読み取り光源として無電極放電ランプが利用される
背景は次のようである。すなわち、原稿読み取り光源は
光量を必要とするため、現在はハロゲン電球や超高出力
直管型蛍光ランプ等が用いられている。しかしながら、
ハロゲン電球は、光量は充分得られるが、寿命が短く、
また耐震性も悪い。さらに、効率が悪いため、発熱が非
常に大で、機器内に強制空冷ファンや熱フィルターを必
要とし、且つ事故対策等でコストも高くなる。

一方、超高出力直管型蛍光ランプでは、ハロゲン電球に
比べ効率が良く、発熱量が少ないことや寿命が長いとい
った特長はあるが、逆に光量が充分得られないといった
問題がある。それというのも、蛍光ランプの光出力は、
ランプ内部にあるフィラメント電極の制約を受け、許容
電流以上の電流を流すと、フィラメントが断線すること
は一般によく知られており、その為、電極を大きく、即
ちランプ径を太くしたり、複数本のランプを並べて配置
する等により、所望の光量を得るようにしている。しか
し、このような手段をとると、光源部のスペースが大き
くなり、また、光学的設計も容易ではないといった大き
な問題がある。

このような従来の光源に対して、先に述べた無電極放電
ランプでは、ランプ内部に電極がないことから、電極に
よる制約がなく、高出力化および小型化が可能である。
また、ランプ内壁に蛍光材料を塗布し、ランプ内部にア
ルゴン等の希ガスおよび水銀等の金属を封入した無電極
蛍光ランプを用いると、効率が良く、発熱量も少ない。
さらに、従来の直管型蛍光ランプのように、両管端電極
近傍における光の減退もなく、ランプ管軸方向の光の均
一性にも優れるといった様々な特長を有する。

第６図は上述の如き無電極蛍光ランプを用いた原稿読み
取り光源装置を示すもので、図中、１はいわゆるアパー
チャー型の無電極蛍光ランプで、バルブ２の内部に電極
を有さず、内壁面には酸化チタン等の反射膜３および蛍
光体４が、内壁面の一部を開口部５として残して被着さ
れており、バルブ２の内部にはアルゴン等の希ガスおよ
び水銀等の金属が封入されている。６は無電極蛍光ラン
プ１の長手方向に沿って巻かれた誘導コイル、７は高周
波発振回路、８は電源である。

かかる装置は、ランプ１を第７図に示すようにアパーチ
ャー型にすることにより、開口部５からの光出力を増加
させると共に、ランプ１の前面に光学設計に基づいて配
設された反射鏡の如き光学補助手段により、原稿面での
必要な照度を確保している。

第８図は複写機の光源部を示す概略構成図で、図中、９
は原稿台、10は反射鏡、11は感光体ドラムやCCD（charg
e coupled device）などの受光部、12は原稿であり、ラ
ンプ１より発した光は原稿台９を通り、原稿12に照射さ
れ反射した光はミラーやレンズ等を介して受光部11へ到
達する。

しかしながら、このような原稿読み取り光源装置には次
のような問題点がある。すなわち、第９図に示すよう
に、ある時間で、無電極蛍光ランプ１の長手方向に沿っ
て巻いた誘導コイル６に高周波電流が矢印方向に流れる
とすると、その時、磁界によるランプ１内における誘導
電流Iaは、電界と同様、コイル電流とは逆方向に流れ、
ランプ１内でのループ電流を形成する。この時、ランプ
１内に供給される電力が大きければ、ランプ１の内部に
は高密度なプラズマが一様に形成されるが、ランプ１内
に供給される電力が、例えば、調光等により少なくなれ
ば、時として、高密度なプラズマがランプ１内に一様に
形成されずに、第９図において破線で示す領域に収縮す
る場合がある。この時、プラズマ内の誘導電流Ibは、そ
の収縮したプラズマ内にループを形成しているものと思
われる。この収縮したプラズマは、安定しているもので
はなく、内部の金属蒸気圧等により、その領域は不規則
に変化する。また、このような収縮プラズマが形成され
る条件も、ランプ１の形状、管径、内部ガス圧、供給電
力等多くの要因に影響されることが実験により確認され
ている。

従って、従来の無電極蛍光ランプ１では、供給電力が少
ない時、ランプ内部に形成されるプラズマが不規則にな
り、これはランプ長手方向の配光分布が非常に不均一と
なり、かかるランプ１を原稿読み取り光源として用いた
場合、大きな欠点となる。また、不規則な収縮プラズマ
が形成されないように電力を供給すると、ランプ１の管
壁温度は非常に高温になり、蛍光体４の量子効率や寿命
の点でも大きな問題となる。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、ランプ全域にわたり均一発光し、しか
も、ランプサイズの小型化、製造コストの低減化が可能
な無電極放電灯装置を提供するにある。

［発明の開示］ 本発明は、直管状のバルブの外側に沿って周回したコイ
ルに高周波電圧を印加することにより、上記バルブ内に
封入したガス体を放電、発光させて成る無電極放電灯装
置であって、上記バルブの内側に沿って周回する放電路
を形成する手段をバルブ内に設けことを特徴とする。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第１図およ
び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので、ランプ
21は直管状のバルブ22で構成され、バルブ22の内側に沿
って周回する放電路を形成する手段としての仕切り板28
をバルブ22内に具備し、該仕切り板28はバルブ22の両端
部を除きバルブ22を二分するように構成されている。そ
して、上記周回放電路に沿ったバルブ22の外側にコイル
26が配設されている。なお、バルブ22の内部には、ガス
体としてのアルゴン等の希ガスもしくは希ガスに加えて
水銀等の金属が封入されている。また、バルブ22の内壁
面には必要に応じて蛍光体24が塗布される。

このように構成することにより、コイル26に高周波電流
が図中矢印の方向に流れると、それによるランプ21内に
流れる誘導電流Iaは、ランプ21内にループを形成するよ
うに流れる。この場合、前記従来例のように電力の低下
によっても、その誘導電流は短絡した別のループを形成
することなく、絶えずコイル26に沿ったループを維持
し、ランプ全域の均一発光が維持される。

また、本実施例では仕切り板28の両面にも蛍光体24が塗
布されているので、ランプ21内部の蛍光体面積は拡大さ
れ発光効率が向上する。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、本実施例
では、仕切り板28の長手方向の一方の端面のみがバルブ
22の内壁と接しており、他方の端面側には、反射膜23お
よび蛍光体24の塗布されていない開口部25が形成され、
アパーチャー型ランプを構成する。また、コイル26は平
板状のものが使用されている。

このように構成された無電極放電灯装置を原稿読み取り
光源装置として利用すると、ランプ長手方向の均斉度が
向上し、原稿面照度が均一になると共に、ランプ内には
電極がないので、ランプ両端部付近の光束減退がなく、
ランプ長の短縮化、すなわち機器の小型化が図れる。

第４図は本発明の第３の実施例を示すもので、本実施例
では、バルブ22の内側に沿って周回する放電路を形成す
る手段として、バルブ22の断面積の1/2程度の断面積を
持つ内管29がバルブ22内に配設されている。ここで、内
管29はガラス管よりなり、支持体30によりバルブ22内に
保持され、内管29の両端部はバルブ22内に開口してい
る。なお、図中、26はコイルである。

このような構成にすることにより、ランプ21の非常に製
造が容易になり、安価な無電極放電灯装置を提供するこ
とができる。なお、本実施例では、バルブ22内には１本
の内管29しか配設していないが、内管29は１本に限定さ
れるものではなく、同様の効果が得られるならば複数本
配設しても構わない。また、内管29の内壁面あるいは外
壁面もしくは内外壁面共に蛍光体を塗布することによ
り、発光効率が向上することは明らかである。

第５図は本発明の第４の実施例を示すもので、本実施例
では、直管状のバルブ22は、長尺の一面開口の箱体22a
と、該箱体22aの開口面を覆うガラス板22bとで構成さ
れ、箱体22aはセラミックで形成され、箱体22aとガラス
板22bはフリット等により接着されている。また、バル
ブ22の内側に沿って周回する放電路を形成する手段とし
ての仕切り板28は、箱体22aと一体にセラミックで形成
されている。なお、バルブ22の内壁面もしくは仕切り板
28の両面には必要に応じて蛍光体が塗布される。26は平
板状のコイルである。

このような構成にすることにより、ランプ21の形状を自
由に設計できると共に、非常に管断面サイズの小さいラ
ンプでも容易に製造でき、また、原稿読み取り光源装置
として利用する場合においても、光学設計の容易な無電
極放電灯装置を提供できる。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、直管状のバルブの外側に沿って
周回したコイルに高周波電圧を印加することにより、上
記バルブ内に封入したガス体を放電、発光させて成る無
電極放電灯装置であって、上記バルブの内側に沿って周
回する放電路を形成する手段をバルブ内に設けことによ
り、ランプバルブ内に局所的な誘導電流のループが形成
されることがなく、絶えずコイルに沿ったループを維持
し、ランプ全域の均一発光が維持されると共に、周回放
電路形成手段をバルブ内に設けるだけであるため、ラン
プサイズを変更する必要もなく、ランプサイズの小型
化、製造コストの低減化が可能な無電極放電灯装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す簡略平面図、第２
図は第１図におけるＡ−Ａ′線断面図、第３図は本発明
の第２の実施例を示す断面図、第４図は本発明の第３の
実施例を示す斜視図、第５図は本発明の第４の実施例を
示す斜視図、第６図は従来例を示す斜視図、第７図は同
上のランプ部断面図、第８図は複写機の光源部を示す概
略構成図、第９図は従来例の動作を説明する模式図であ
る。 21…ランプ、22…バルブ、26…コイル、28,29…周回放
電路形成手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直管状のバルブの外側に沿って周回したコ
   イルに高周波電圧を印加することにより、上記バルブ内
   に封入したガス体を放電、発光させて成る無電極放電灯
   装置であって、上記バルブの内側に沿って周回する放電
   路を形成する手段をバルブ内に設けことを特徴とする無
   電極放電灯装置。