JPH08106987A - 熱陰極放電灯点灯装置、照明装置および複写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 調光時のデューティ比を大きく変化させても
蛍光ランプの寿命を長くすることができる熱陰極放電灯
点灯装置を提供する。 【構成】 調光回路19のスイッチSW2 が閉成している休
止期間には、高周波インバータ17でフィラメントFLa ，
FLb を予熱する。フィラメントFLa ，FLb が開成してい
る点灯期間には、高周波インバータ17より電流を供給し
てフィラメントFLa ，FLb 間で放電してランプ電流とし
て供給する。オンデューティ比が５０％より大きく１０
０％以下の場合には、フィラメント電流を所定の電流値
とする。オンデューティ比が２０％より大きく５０％以
下の場合には、最も大きな電流値とする。オンデューテ
ィ比が２０％以下の場合にはやや大きな電流値とする。
点灯デューティ比に関わらず、フィラメント温度をほぼ
一定にして、電子放射物質のスパッタを防止して熱陰極
蛍光ランプの長寿命化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、点灯時間にはランプ電
流を供給し、休止時間には熱陰極に予熱電圧を印加して
放電ランプを点灯する熱陰極放電灯点灯装置、照明装置
および複写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱陰極であるフィラメントを有す
る放電ランプを調光する場合、点灯時間にランプ電流を
流し、休止時間にフィラメントを予熱する予熱電流を流
し、これら点灯時間および休止時間の比、すなわちデュ
ーティ比を変化させることにより、調光度合いを変化さ
せるいわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）が知ら
れている。

【０００３】この調光点灯方式では、調光時にフィラメ
ントに予熱電圧を印加することで、フィラメントの温度
が下がり、点灯時にエミッタがスパッタされてフィラメ
ントの寿命が短くなることを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方式で、デューティ比を大きく変化させて単に予熱
時にフィラメントに電圧を印加するのみでは、スポット
温度、すなわちフィラメントの温度が大きく変化してし
まい十分に蛍光ランプの寿命を長くできない問題を有し
ている。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、調光時のデューティ比を大きく変化させても蛍光ラ
ンプの寿命を長くすることができる熱陰極放電灯点灯装
置、照明装置および複写装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の熱陰極放
電灯点灯装置は、熱陰極を有する放電ランプにランプ電
流を供給するインバータ手段と、前記熱陰極を予熱する
予熱電圧を印加する熱陰極予熱手段と、前記インバータ
手段でランプ電流を供給する点灯時間および前記熱陰極
予熱手段で熱陰極を予熱する休止時間の比に対応して前
記点灯時間の比に対応して前記予熱電圧の電圧値を変化
させる制御手段とを具備したものである。

【０００７】請求項２記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１記載の熱陰極放電灯点灯装置において、点灯時
間の比を検出する点灯時間比検出手段を備え、制御手段
はこの点灯時間比検出手段で検出された前記点灯時間の
比に対応して予熱電圧の電圧値を制御するものである。

【０００８】請求項３記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１または２記載の熱陰極放電灯点灯装置におい
て、制御手段は、点灯時間の比が５０％以下の場合と、
５０％より大きい場合とで予熱電圧を変化させるもので
ある。

【０００９】請求項４記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１ないし３いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置
において、制御手段は、点灯時間の比が２０％以下の場
合と、２０％より大きく５０％以下の場合と、５０％よ
り大きい場合とで予熱電圧を変化させるものである。

【００１０】請求項５記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１ないし４いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置
において、熱陰極は、バリウムを含む電子放射物質を付
着させ、冷抵抗が０．５Ω〜３．５Ωであるものであ
る。

【００１１】請求項６記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
熱陰極を有する放電ランプにランプ電流を供給するイン
バータ手段と、前記熱陰極を予熱する予熱電圧を印加す
る熱陰極予熱手段と、前記熱陰極予熱手段で熱陰極を予
熱する休止時間電圧値を変化させ前記熱陰極の温度を一
定にする制御手段とを具備したものである。

【００１２】請求項７記載の照明装置は、請求項１ない
し６いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置と、この熱陰
極放電灯点灯装置を収納する筐体とを具備したものであ
る。

【００１３】請求項８記載の複写装置は、熱陰極を有す
る放電ランプと、請求項１ないし６いずれか記載の熱陰
極放電灯点灯装置と、前記放電ランプおよび前記熱陰極
放電灯点灯装置を収納する筐体とを具備したものであ
る。

【００１４】

【作用】請求項１記載の熱陰極放電灯点灯装置は、制御
手段でインバータ手段によりランプ電流を供給する点灯
時間および熱陰極予熱手段で熱陰極を予熱する休止時間
の比に対応して予熱電圧の電圧値を変化させることによ
り、予熱量を最適状態にして点灯時間が短くなることに
よる熱陰極のスポット温度が低下することを防止し、放
電ランプを長寿命化する。

【００１５】請求項２記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１記載の熱陰極放電灯点灯装置において、制御手
段は点灯時間の比を検出する点灯時間比検出手段で検出
された点灯時間の比に対応して予熱電圧の電圧値を制御
することにより、点灯時間の比が小さくなると予熱量を
大きくして点灯時間が短くなることによる熱陰極のスポ
ット温度が低下することを防止し、放電ランプを長寿命
化する。

【００１６】請求項３記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１または２記載の熱陰極放電灯点灯装置におい
て、制御手段は、点灯時間の比が５０％以下の場合と、
５０％より大きい場合とで予熱電圧を変化させることに
より、電圧値の制御を容易化できる。

【００１７】請求項４記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１ないし３いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置
において、制御手段は、点灯時間の比が２０％以下の場
合と、２０％より大きく５０％以下の場合と、５０％よ
り大きい場合とで予熱電圧を変化させることにより、最
も熱陰極の温度が低くなる２０％よりも大きく５０％以
下の場合で予熱量を多くし、電圧値の制御を容易化でき
る。

【００１８】請求項５記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
請求項１ないし４いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置
において、熱陰極はバリウムを含む電子放射物質を付着
させ、冷抵抗が０．５Ω〜３．５Ωであるため、温度の
低下により電子放射物質のバリウムがスパッタされて、
熱陰極の寿命が低下することを防止する。

【００１９】請求項６記載の熱陰極放電灯点灯装置は、
制御手段は熱陰極の温度を所定範囲に設定したため、温
度の低下により電子放射物質がスパッタされて、熱陰極
の寿命が低下することを防止する。

【００２０】請求項７記載の照明装置は、請求項１ない
し６いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置と、この熱陰
極放電灯点灯装置を収納する筐体とを具備したため、放
電ランプを長寿命化する。

【００２１】請求項８記載の複写装置は、熱陰極を有す
る放電ランプおよび請求項１ないし６いずれか記載の熱
陰極放電灯点灯装置を筐体に収納したため、放電ランプ
を長寿命化する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の複写装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

【００２３】図２において、１は複写装置本体で、この
複写装置本体１は上部に図示しない原稿載置用のガラス
面を有し、このガラス面上に開閉自在の蓋体２が取り付
けられている。また、複写装置本体１内には、用紙Ｐを
搬送する搬送手段３および搬送された用紙に画像を現
像、定着する現像手段４などが配設されている。

【００２４】さらに、ガラス面に対して平行にレール５
が配設され、このレール５にはランプユニット６が移動
可能に設けられ、このランプユニット６内には負荷であ
る放電ランプとしての熱陰極蛍光ランプFLが収納されて
いる。そして、この熱陰極蛍光ランプFLには、熱陰極放
電灯点灯装置としての点灯回路７が電気的に接続されて
いる。なお、熱陰極蛍光ランプFLはバリウム（Ｂａ）の
酸化物などからなる電子放射物質であるエミッタが熱陰
極であるたとえばトリプル巻きのフィラメントFLa ，FL
b に付着されている。

【００２５】また、図１に示すように、たとえば商用交
流電源を整流平滑した直流電源11は、操作部12によりス
イッチSW1 が制御されるようになっており、この操作部
12はＣＰＵ13にも接続されて、このＣＰＵ13を制御す
る。そして、これら直流電源11およびＣＰＵ13は点灯回
路７に接続されている。

【００２６】さらに、直流電源11は昇圧チョッパ回路な
どのプリレギュレータ回路などからなるＤＣ−ＤＣコン
バータ14に接続され、このＤＣ−ＤＣコンバータ14はＣ
ＰＵ13に接続された制御手段としてのコンバータ制御回
路15により制御される。また、このコンバータ制御回路
15は同様にＣＰＵ13に接続された調光制御回路16により
制御される。

【００２７】また、ＤＣ−ＤＣコンバータ14はインバー
タ手段および熱陰極予熱手段としての機能を有する高周
波インバータ17に接続され、この高周波インバータ17の
出力端子18を介して熱陰極蛍光ランプFLのフィラメント
FLa ，FLb に接続されている。

【００２８】そして、調光制御回路16には、調光回路19
が接続され、この調光回路19はフィラメントFLa ，FLb
間を短絡するスイッチSW2 が設けられ、このスイッチSW
2 が端子20を介して熱陰極蛍光ランプFLのフィラメント
FLa ．FLb に接続されている。なお、このスイッチSW2
を開成することにより、点灯期間となりフィラメントFL
a ，FLb 間が開放されて、高周波インバータ17でフィラ
メントFLa ，FLb 間に放電によりランプ電流が流れ、ス
イッチSW2 を閉成することにより、休止期間となりフィ
ラメントFLa ，FLb が短絡されて、これらフィラメント
FLa ，FLb に高周波インバータ17により予熱電圧が印加
されてフィラメントFLa ，FLb が予熱される。そして、
点灯期間および休止期間の比がオンデューティ比にな
り、点灯期間の比を長くすると、熱陰極蛍光ランプFLの
光出力が増加し、点灯期間の比を短くすると熱陰極蛍光
ランプFLの光出力が低下する。また、点灯期間が短くな
ると所定の条件で、高周波インバータ17の電圧が上昇し
て、予熱電圧が高くなる。

【００２９】さらに、調光制御回路16には、点灯時間比
検出手段としての調光状態検出回路21が接続され、オン
デューティ比などを検出することにより、調光状態を検
出するとともに、熱陰極蛍光ランプFLに対向してたとえ
ば光センサ22が配設され、この光センサ22で検出された
出力をＣＰＵ13に入力しフィードバック制御する。

【００３０】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００３１】まず、図示しないガラス面上に原稿を配置
し、熱陰極蛍光ランプFLを点灯させた状態で、ランプユ
ニット６をレール５に沿って移動させ、原稿の画像を読
み取り、搬送手段３で用紙Ｐを搬送して、現像手段４で
用紙Ｐに現像、定着を行なう。

【００３２】そして、操作部12を操作して直流電源11の
スイッチSW1 を閉成して、直流電圧をＤＣ−ＤＣコンバ
ータ14に印加し、このＤＣ−ＤＣコンバータ14で電圧制
御あるいは力率調整を行ない、高周波インバータ17で高
周波交流に変換して調光回路19のスイッチSW2 が閉成し
ている休止期間には、フィラメントFLa ，FLb を予熱
し、フィラメントFLa ，FLb が開成している点灯期間に
は、フィラメントFLa ，FLb 間で放電してランプ電流と
して供給する。なお、休止期間が長くなるにしたがっ
て、休止期間のたとえばコンバータ制御回路15によりＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ14の出力電圧を増加させ、高周波イ
ンバータ17の出力電圧は高くなる。

【００３３】さらに、操作部12により調光状態、すなわ
ちオンデューティ比を設定し、ＣＰＵ13により調光制御
回路16を制御して、調光回路19のスイッチSW2 のオン、
オフの比率、すなわちオンデューティ比を設定する。

【００３４】また、調光状態検出回路21で、熱陰極蛍光
ランプFLのオンデューティ比を検出して、熱陰極蛍光ラ
ンプFLの調光状態を検出するとともに、光センサ22で熱
陰極蛍光ランプFLの実際の調光量を検出して、フィード
バック制御する。

【００３５】そして、たとえばオンデューティ比が５０
％より大きく１００％以下の場合には、図３（ａ）に示
すように、フィラメント電流が流れる時間Ｔ１およびラ
ンプ電流が流れる時間ｔ１に対して、ランプ電流が流れ
る時間ｔ１が５０％より大きく１００％以下であり、フ
ィラメント電流は所定の電流値である。また、オンデュ
ーティ比が２０％より大きく５０％以下の場合には、図
３（ｂ）に示すように、フィラメント電流が流れる時間
Ｔ２およびランプ電流が流れる時間ｔ２に対して、ラン
プ電流が流れる時間ｔ２が２０％より大きく５０％以下
であり、フィラメント電流はオンデューティ比が５０％
より大きく１００％以下の場合より大きな電流値であ
る。さらに、オンデューティ比が２０％以下の場合に
は、図３（ｃ）に示すように、フィラメント電流が流れ
る時間Ｔ３およびランプ電流が流れる時間ｔ３に対し
て、ランプ電流が流れる時間ｔ３が２０％未満であり、
５０％以上１００％以下の場合より大きく、オンデュー
ティ比が２０％以上５０％未満の場合より小さな電流値
である。なお、このランプ電流値は、オンデューティ比
が５０％以上および５０％以下の２段階に分けても、あ
るいは、連続的に変化するようにしてもよい。

【００３６】そして、休止期間の予熱電流における点灯
デューティ比とフィラメント温度との関係は、図４に示
すように、点灯デューティ比が０％で最も高くなり、３
０％程度まで低下し、点灯期間のフィラメント電流にお
ける点灯デューティ比とフィラメント温度との関係は、
図５に示すように、点灯デューティ比が１００％で最も
高くなり、３０％程度まで低下する。すなわち、点灯デ
ューティ比が５０％以上で、フィラメントにスポットが
形成され、点灯デューティ比が高くなるにしたがってス
ポットが小さくなってスポット温度が上昇し、反対に、
点灯デューティ比が５０％以下では、スポットがフィラ
メント全体に広がり、スポット温度とフィラメント温度
とが等しくなり、フィラメント温度はフィラメント電流
に比例するため、点灯デューティ比が低下するにしたが
って低下する。

【００３７】そして、温度２５℃における冷抵抗が１．
１Ωのトリプルコイルを、予熱周波数４０ｋＨｚ、休止
時の予熱電圧が４．０ｒｍｓ、調光制御周波数が３ｋＨ
ｚ、点灯電流が６００ｍＡの実験によると、ある熱陰極
蛍光ランプFLを使用した場合ａ、他の熱陰極蛍光ランプ
FLを使用した場合ｂのいずれの場合でも、図６に示すよ
うに、フィラメント温度はオンデューティ比が３０％程
度で最も低くなり、３０％より低くなるに従っても、反
対に３０％より高くなるに従っても、フィラメント温度
は上昇する。

【００３８】したがって、このフィラメント温度に対応
させるため、フィラメント温度が低くなるデューティ比
の部分で最もフィラメント電流を大きくし、反対に、フ
ィラメント温度が高くなるデューティ比で最もフィラメ
ント電流を小さくすれば、フィラメント電流をたとえば
６００℃ないし７００℃などの所定範囲に設定すること
ができ、フィラメント電流の低下によるエミッタのスパ
ッタなどを防止できるため、熱陰極蛍光ランプFLの寿命
の低下を防止できる。

【００３９】また、他の実験として、点灯デューティ比
が７０％および３０％でいずれにも同一の予熱電圧４．
０Ｖｒｍｓを印加した場合と、点灯デューティ比が７０
％および３０％で予熱電圧をそれぞれ４．０Ｖｒｍｓ、
４．３Ｖｒｍｓを印加した場合と比較すると、表１に示
すようになる。なお、いずれの場合も休止時の予熱周波
数を４０ｋＨｚ、調光制御周波数を３ｋＨｚ、点灯デュ
ーティ比１００％での点灯電流を６００ｍＡとする。

【００４０】

【表１】 上記実験結果によれば、オンデューティ比が３０％の場
合の予熱電圧をオンデューティ比が７０％の場合の予熱
電圧より高くすることにより、すなわちオンデューティ
が低い場合にオンデューティ比が高い場合より予熱電圧
を高くすることにより、熱陰極蛍光ランプFLの寿命を長
期化できる。

【００４１】次に、他の動作について説明する。

【００４２】また、図１に示す回路において、冷抵抗値
１．１Ωでバリウムの酸化物を含む電子放射物質を３ｇ
付着させたトリプルコイルを用い、調光時の予熱電圧を
４．０Ｖで一定にした場合と、フィラメント抵抗が５．
４Ω以上６．０Ω以下、すなわち予熱電圧を３．６Ｖ以
上４．２Ｖ以下に可変した場合について、それぞれ１０
個ずつ実験を行なうと、表２に示す結果となる。なお、
点灯は５分サイクルで、点灯デューティ比を１００％か
ら３０％まで繰り返し変化させている。そして、熱陰極
蛍光ランプFLが不点となった状態を寿命としている。

【００４３】

【表２】 上述のように、点灯は５分サイクルで、点灯デューティ
比を１００％から３０％まで繰り返し変化させている。
そして、予熱電圧を可変させるとフィラメントの温度は
６００℃以上７００℃以下の範囲に収まり、フィラメン
ト温度が最適な状態となるので、ランプ寿命を長くする
ことができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の熱陰極放電灯点灯装置に
よれば、制御手段でインバータ手段によりランプ電流を
供給する点灯時間および熱陰極予熱手段で熱陰極を予熱
する休止時間の比に対応して予熱電圧の電圧値を変化さ
せることにより、予熱量を最適状態にして点灯時間が短
くなることによる熱陰極のスポット温度が低下すること
を防止し、放電ランプを長寿命化できる。

【００４５】請求項２記載の熱陰極放電灯点灯装置によ
れば、請求項１記載の熱陰極放電灯点灯装置に加え、制
御手段は点灯時間の比を検出する点灯時間比検出手段で
検出された点灯時間の比に対応して予熱電圧の電圧値を
制御することにより、点灯時間の比が小さくなると予熱
量を大きくして点灯時間が短くなることによる熱陰極の
スポット温度が低下することを防止し、放電ランプを長
寿命化できる。

【００４６】請求項３記載の熱陰極放電灯点灯装置によ
れば、請求項１または２記載の熱陰極放電灯点灯装置に
加え、制御手段は、点灯時間の比が５０％以下の場合
と、５０％より大きい場合とで予熱電圧を変化させるこ
とにより、電圧値の制御を容易化できる。

【００４７】請求項４記載の熱陰極放電灯点灯装置によ
れば、請求項１ないし３いずれか記載の熱陰極放電灯点
灯装置に加え、制御手段は、点灯時間の比が２０％以下
の場合と、２０％より大きく５０％以下の場合と、５０
％より大きい場合とで予熱電圧を変化させることによ
り、最も熱陰極の温度が低くなる２０％よりも大きく５
０％以下の場合で予熱量を多くし、電圧値の制御を容易
化できる。

【００４８】請求項５記載の熱陰極放電灯点灯装置によ
れば、請求項１ないし４いずれか記載の熱陰極放電灯点
灯装置に加え、熱陰極はバリウムを含む電子放射物質を
付着させ、冷抵抗が０．５Ω〜３．５Ωであるため、温
度の低下により電子放射物質のバリウムがスパッタされ
て、熱陰極の寿命が低下することを防止できる。

【００４９】請求項６記載の熱陰極放電灯点灯装置によ
れば、制御手段は熱陰極の温度を所定範囲に設定したた
め、温度の低下により電子放射物質がスパッタされて、
熱陰極の寿命が低下することを防止できる。

【００５０】請求項７記載の照明装置によれば、請求項
１ないし６いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置と、こ
の熱陰極放電灯点灯装置を収納する筐体とを具備したた
め、放電ランプを長寿命化できる。

【００５１】請求項８記載の複写装置によれば、熱陰極
を有する放電ランプおよび請求項１ないし６いずれか記
載の熱陰極放電灯点灯装置を筐体に収納したため、放電
ランプを長寿命化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱陰極放電灯点灯装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】同上複写装置を示す説明図である。

【図３】同上フィラメント電流およびランプ電流の関係
を示す波形図である。

【図４】同上点灯デューティ比とフィラメント温度との
関係を示すグラフである。

【図５】同上点灯デューティ比とスポット温度との関係
を示すグラフである。

【図６】同上点灯デューティ比とフィラメント温度との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 複写装置本体 ７ 熱陰極放電灯点灯装置としての点灯回路 15 制御手段としてのコンバータ制御回路 17 インバータ手段および熱陰極予熱手段としての高
周波インバータ 21 点灯時間比検出手段としての調光状態検出回路 FL 放電ランプとしての熱陰極蛍光ランプ FLa ，FLb 熱陰極としてのフィラメント

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱陰極を有する放電ランプにランプ電流
   を供給するインバータ手段と、 前記熱陰極を予熱する予熱電圧を印加する熱陰極予熱手
   段と、 前記インバータ手段でランプ電流を供給する点灯時間お
   よび前記熱陰極予熱手段で熱陰極を予熱する休止時間の
   比に対応して前記点灯時間の比に対応して前記予熱電圧
   の電圧値を変化させる制御手段とを具備したことを特徴
   とする熱陰極放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 点灯時間の比を検出する点灯時間比検出
   手段を備え、 制御手段はこの点灯時間比検出手段で検出された前記点
   灯時間の比に対応して予熱電圧の電圧値を制御すること
   を特徴とした請求項１記載の熱陰極放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、点灯時間の比が５０％以下
   の場合と、５０％より大きい場合とで予熱電圧を変化さ
   せることを特徴とする請求項１または２記載の熱陰極放
   電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、点灯時間の比が２０％以下
   の場合と、２０％より大きく５０％以下の場合と、５０
   ％より大きい場合とで予熱電圧を変化させることを特徴
   とする請求項１ないし３いずれか記載の熱陰極放電灯点
   灯装置。
5. 【請求項５】 熱陰極は、バリウムを含む電子放射物質
   を付着させ、冷抵抗が０．５Ω〜３．５Ωであることを
   特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の熱陰極放電
   灯点灯装置。
6. 【請求項６】 熱陰極を有する放電ランプにランプ電流
   を供給するインバータ手段と、 前記熱陰極を予熱する予熱電圧を印加する熱陰極予熱手
   段と、 前記熱陰極予熱手段で熱陰極を予熱する休止時間電圧値
   を変化させ前記熱陰極の温度を一定にする制御手段とを
   具備したことを特徴とする熱陰極放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか記載の熱陰極
   放電灯点灯装置と、 この熱陰極放電灯点灯装置を収納する筐体とを具備した
   ことを特徴とする照明装置。
8. 【請求項８】 熱陰極を有する放電ランプと、 請求項１ないし６いずれか記載の熱陰極放電灯点灯装置
   と、 前記放電ランプおよび前記熱陰ぬ放電灯点灯装置を収納
   する筐体とを具備したことを特徴とする複写装置。