JPS63215157A - 照明装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、種々の用途に適用し得る照明装置に関し、特
に裏務機器等において原稿を照射し原稿画像を読取る原
稿読取り装置の露光手段等に好適な照明装置に関する。

（従来の技術） 従来より１例えば原稿読取り装置の照明装置として有効
な長尺の光源として細長形状の蛍光灯やハロゲンランプ
等が頻繁に使用されている。

ところで蛍光灯は発光光量が小さいので通常は低速用の
原稿読取り装置の照明装置として使用されている。この
蛍光灯を、最近所望されている高速用の原稿読取り装置
の照明装置として使用するべく供給電力を増大し輝度（
発光光量）を向上せしめると、蛍光管内部に設置された
内部フィラメントを蒸発させ寿命を著しく低下させるば
かりか溶解により断線することもあるので、供給電力の
増大にも限界があり、現実には高速用の原稿読取り装置
には不適である。

一方、ハロゲンランプは発光光量が大であり、高速の原
稿読取り装置の照明装置として使用されているが、原稿
読取りに必要とされる可視光域より赤外領域の波長の光
を多く発生し、斯る波長によりもたらされる発熱量が大
きくて、発光効率が悪く、この発熱作用を軽減せしめる
べく冷却装置が余分に必要とされ、装置の小型化、低価
格化を阻む欠点があった。

そこで、本出願人は、上記従来の蛍光灯及びハロゲンラ
ンプの欠点を解決し、発光効率がよくて大光量が得られ
る装置であって一般の照明用はもちろん、特に事務機器
の原稿読取り装置として好適な細長形状の照明装置を提
案した（特願昭６０−７８７８２号）。

この照明装置は、第１３図又は第１４図に−示すように
高周波電磁界が印加されることにより可視光を発する放
電管１０１と、該放電管１０１外壁に接して、もしくは
近くに設けられた電極１０２と、該電極１０２に高周波
電力を印加するための高周波印加手段１０３とを具備し
、この高周波印加手段１０３にて電極１０２に高周波電
圧を印加し、電極１０２から発せられる高周波電磁界が
放電管１０１内の水銀ガスを励起させて紫外線を発生さ
せ、この紫外線が放電管１０１内壁に塗布された蛍光体
に作用することで、主に可視光域の光を発生せしめる。

このような照明装置は、電極１０２が放電管１０１の外
部に設けられており、従来の蛍光灯及びハロゲンランプ
等のように放電管内部にフィラメントを有しておらず、
電極に形状面の制約が少ないので劣化する度合が極めて
少なく、大電力供給ができ、又劣化した時点で電極を交
換することも容易にできるので、非常に大きな輝度（光
量）を得ることが可能である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、斯かる従来例においては照明装置が放電
管１０１内の水銀の如き放電開始材の励起による紫外線
発光がその発光源となるため、該放電開始材気体の蒸気
圧変化により紫外線発光効率が変化し、依って発光効率
が変動する。そして、紫外線発光効率は管壁温度３０°
〜５０℃付近に頂点を持ち、高温による飽和水蒸気圧上
昇及び低温による飼料水銀蒸気圧の低下のいずれの場合
にあっても紫外線の発光効率が低下する性質を有するた
め（第３図参照）、例えば点灯時に外気温度が低い場合
や点灯後に高周波電磁界により放電管１０１が高温とな
った場合のいずれの場合においても放電管１０１からの
発光効率が低下し最大光量を得ることができないという
問題点があった。

そこで本発明は従来技術の上記した問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、高輝度
、長寿命の照明装置であって、光量変動が少なく常に安
定した光量が得られる照明装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明に係る照明装置は
、高周波電磁界を印加することによって発光する放電管
と、該放電管の外周近傍に配設した電極と、該電極に高
周波を印加する高周波印加手段とを有する照明装置にお
いて、前記放電管外壁の一部を延長して突出部を形成し
、該突出部の温度を温度制御手段により所定値に制御す
ると共に、装置スタンバイ時に前記放電管外壁温度が前
記突出部温度より低い場合、前記高周波印加手段により
所定電圧の高周波出力を所定時間前記電極に印加するよ
うに構成される。

（作　　　用） 上記の構成を有する本発明は、放電管外壁の一部を延長
して突出部を形成し、該突出部の温度を温度制御手段に
より所定値に制御することにょって、前記放電管内の気
体圧力を適正値に調整して光量を制御するものであり、
さらに装置スタンバイ時に前記放電管外壁温度が前記突
出部温度より低い場合、前記高周波印加手段から所定電
圧の高周波出力を所定時間前記電極に印加することによ
って、前記放電管の温度を前記突出部の温度以上に上昇
させて上記光量制御を有効にするものである。

（実　施　例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る照明装置の一実施例を示す概略構
成図である０本装置において放電管１は通常ソーダガラ
ス又はパイレックスガラスで形成された直径５〜３０ｍ
組長さ３０　（ｊｍ厘程度の細長形状のガラス管内壁に
蛍光体を塗布して構成されており、さらに該放電管ｌ外
壁の一部を延長して小径部（突出部）４を、そしてその
先端に最冷点部４１を形成している。放電管ｌ内部には
水銀ガスの如き放電開始材及びＡｒガスの如き電離可能
な始動用不活性ガスが数Ｔｏｒｒ封入されている。

また、放電管１はその長手方向に沿って導体線を複数回
コイル状に巻きつけた形の電極２が配設されている。そ
して、この電極２には高周波印加手段３より高周波電圧
が印加される構成となっ−ている。

以上の構成を有する照明装置は電極に大きな電力を印加
することができ、大光量を得ることができる点に特徴が
あり、原稿読−取り装置等のように大光量が要求される
装置にとっては好ましいものである。なぜなら、電極２
が放電管１の外部に設けられており、従来の蛍光灯やハ
ロゲンランプ等のように放電管内部にフィラメントを有
しておらず、電極に形状的制限が少なく従って電極が劣
化する度合が極めて少なく、又劣化した時点で電極を交
換することも容易にでき電極に大電力を印加することに
よって光量の増大を図ることが可能だからである。

そして１本実施例においては上記最冷点部４１は電極２
に印加された高周波電圧により発生する高周波電磁界の
強度が放電開始強度以下に弱まる箇所であってこの高周
波電磁界によって起こる放電管１の昇温の影響を受けに
くい箇所、即ち高周波電磁界の集中する発光部〔大径部
〕より離して設定されており、放電管１形状をその一部
（本実施例では一端）を細く直径数■で長さ５０〜１０
０ｍｍに延長し、Ｌ字状に曲げた形の突出部４の先端部
として設けられる。尚、この放電管形状は装置の設置条
件により、前記条件を満たす範囲で、例えば放電管１中
央よりＴ字型に延長せしめ小径部をコ字型に曲げて形成
し最冷点部を設定することも可能である。

ところで温度変化による光景変動は内部の飽和蒸気圧の
変動に起因する。この最冷点部を設けることにより内部
の飽和蒸気圧は最冷点によって決定されるため、光量変
動を大きく減少させうる。

そこで、最冷点部４１には温度検知手段６と加熱手段１
０とを有する温度調節手段５が具備されている。

以上の構成において、高周波印加手段３より電極２に印
加された周波数Ｉ　ＭＨｚ　〜１００　ＭＨｚ　。

電圧Ｖｐｐ２００Ｖ以上、デユーティ比５〜９０％の高
周波電圧により発生した高周波電磁界により放電管１の
水銀ガスの如き放電開始材気体原子か励起され、紫外線
（主として２５３．７ｎｍ　）を発生する。この紫外線
は放電管Ｊ、内壁に塗布された蛍光体に作用し、可視光
域の光を発光せしめる。そしてこの時の発光光量は放電
管ｌ内部の飽和蒸気圧の変動に起因して変動し即ち、既
に述べたように、放電管の一部に最冷点部４１を設け、
温度調節手段５によって、最冷点部４１の温度調節を行
なうことによって放電管１内部の飽和蒸気圧を調整して
放電管１の発光光量を制御することができ、放電管壁温
度が紫外線発光効率の最大を示す３０’〜５０’になる
よう制御することによって外気温度の低温時及び高温時
に生じる光量変化をなくし常に、最大の発光光量を得る
ことができる。

以下にまず、外気が高温時の場合の動作について説明す
る。

電極２により発生した前記高周波電磁界により、放電管
１並びに管内気体が昇温し、放電開始材気体の飽和蒸気
圧が変化すると、それに伴い放電開始材気体からの紫外
線発光量が変化し、従って蛍光体よりの可視光の発光光
量も変動する。この光量変化は３０〜５０℃間に頂点を
もつ凸形状カーブを示し、放電管１の管壁温度変化に対
する光量変化として現われる。前記高周波電磁界の集中
する部分では放電管ｌ外壁温度は、印加電圧が高まると
高周波電磁界が集中する発光部において２００℃以上に
なり、最冷点部４１を具備しない従来の放電管では、光
量が著しく減少する。ところが、最冷点部４１を具備し
た本実施例の放電管１においては、飽和蒸気圧が放電管
ｌの最低温度部の温度により決定される性質を有するた
め、放電管最低温度部即ち最冷点部４１を設けることに
より、水銀蒸気圧は高周波電磁界の影響を受けず且つ放
熱効果の高い最冷点部の温度により調整できるために光
量変動をなくすることができる。さらに、好ましくは最
冷点部４１を前記最大発光量を得る温度（３０’Ｃ〜５
０℃間）に保ち放電管１管壁温度を調節することにより
光量の低下を防ぐことができ安定で且つ大量の光量が得
られる。

次に、低温時の場合の動作について説明する。

初期点灯時における外気温度が低く放電管１外壁温度が
最冷点部４１よりも低い場合、前述したように、発光光
量は、放電管ｌ内部の最も低い部分の温度に対応する飽
和蒸気圧によって決定される。即ち、この場合発光光量
は、放電管１が最大発光量を得る温度（通常３０℃〜５
０°Ｃ間）になるように温度制御されている最冷点部４
１によって、決定されずに、この温度よりも低い放電管
工の管壁温度によって決定されてしまう。

この時には本照明装置では、最大光量を得ることはでき
ないので管壁温度を温度検知手段２３によってモニター
しておき、この温度が最冷点部４１温度よりも低い場合
には、コピースタートの画像露光用の点灯前に高周波印
加手段３によって、放電管ｌ全体の管壁温度を最冷点部
４１の温度以上に上げるために、予備加熱として、所定
時間安定点灯時と同等または、それ以上の高周波印加電
圧を電極に印加する。

ところで、最冷点部４１は以下に述べるように、最大発
光光量を得るように、温度調節されている。したがって
、外気温度が１０℃〜２０℃程度であり、最冷点の調節
温度が３０℃であるような場合で、長時間点灯されてい
ないときには、管壁温度は外気温度に、はぼ等しい１０
℃〜２０℃となり、このため管壁温度が、最冷点の温度
（３０”０）以下となってしまい点灯時における放電管
１内の水銀蒸気圧が管壁温度によって決定され、最大発
光光量が得られない、このような時には本実施例のよう
に、コピースタートの画像露光以前のスタンバイ中に、
管壁温度を、予備加熱して、最冷点部４１の温度以上に
上げておくことで、放電管ｌ内の水銀蒸気圧は最適に制
御され、最大発光量を得ることができる。

本実施例のように、特に安定点灯時と同等または、それ
以上の高周波印加電圧を印加することにより、コピース
タートの画像露光以前に、放電管１を点灯させかつ瞬時
に、放電管ｌを加熱することができ、放電管１の管壁温
度を最冷点部４１以上に上げることが可能となる。

ちなみに、本照明装置の放電管１形状においては、放電
管１のＬ字状に曲げられた突出部４においては電極２に
印加される高周波電圧により発生する高周波電磁界の強
度は弱く、該箇所に前記放電管内と同組成同圧の不活性
気体（例えばＡｒ）と放電開始材（例えば水銀）を薊じ
込めた、前記放電管ｌ小径部と同形状の放電セルを置い
ても放電を開始することはなく、核部の高周波電磁界強
度が放電開始強度以下に出来る。実際に小径部４を一体
化した第１図に示した如き形状をもつ放電管ｌでは、放
電管１大径部の放電により放電管ｌ内の放電気体イオン
並びに電子等により電磁界分布が生じ、それに伴って放
電管ｌ小径部にもれ出した電子によって、放電管ｌ内気
体の弱い発光が見られるが、この発光は、小径部４内の
気体に電極により発生した高周波電磁界が放電開始強度
以上となり、開始され持続している放電によるものとは
異なり、該発光部の昇温か極めて少ない。

該部分の発光は主として管内電子運動による誘起された
放電のものであり、前記放電開始強度以上の高周波電磁
界のかかる放電管１大径部の電子運動及びイオン気体運
動を伴う放電状態の如く急激なガス（気体）温度上昇を
引き起こさないものと考えられる。また小径部４は放電
管１材質の低熱伝導率のため高温となる発光部よりの熱
を受けずに昇温せず、周囲温度とほぼ同温となり小径部
４は放電管の最低温度部となっている。このためこの部
分を最冷点部４１として（室温以上の温度で）、温度調
節を行うことにより放電管発光量の調節可能となり、ひ
いては安定した光量が得られる。

また、最冷点温度ａ４節は、温度調節手段５によって行
われるが該手段５の構成は例えば第２図に示す如き温度
に応じた大きさの電気信号を発生するサーミスタの如き
温度検知手段６と該温度検知手段６よりのアナログ信号
をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ
）変換手段７、制御手段８、ヒータの如き加熱手段１０
並びに該加熱手段を駆動する駆動手段９から成る。温度
検知手段６は放電管ｌ小径部（最冷点部）４近傍に複数
設置され、温度に応じた大きさのアナログ信号を発生し
、該アナログ信号はＡ／Ｄ変換手段７でデジタル信号に
変換され、制御手段８では複数個のデジタル化された温
度検知結果を比較し、うち最低温度（最冷点温度）に対
応するものを選択し、さらにあらかじめ設定された最高
光量を与える基準温度と比較し、基準温度以上の温度に
対応する信号入力に対し差分値信号を加熱手段の駆動手
段９に送る。加熱手段１０は最冷点部４１を備えた小径
部４全体に設置され駆動手段９によって駆動する。最高
光量で発光する放電開始強度以上を与える放電管ｌ管壁
温度は３０’〜５０℃間にあり（本実施例では３７℃付
近）、通常室温より高温のため、設定温度への冷却は大
気の空冷（放熱）をもって行なわれる０本構成において
は、強制冷却を行わなくても十分な冷却効果が得られる
ため冷却装置の必要性がなく、また温度調節における出
力ファクターが少なく、装置の構成が単純になり、温度
調節手段が簡略になっている。

以上述べたように、本実施例においては第３図に示すよ
うにこの最冷点部４１の温度調節は、放電管ｌの管壁温
度よりも、最冷点部４１の温度が低い状態で有効であり
１点灯後に管壁温度が最大光量を得る温度（たとえば３
０’〜５０℃間）以上になったときに、最冷点部４１の
温度を常に、最大光量を得る温度に保つと最冷点部４１
が放電管１の管壁の中で、最も低い温度であるため、こ
の温度によって、発光光量が決定される。

逆の場合、すなわち、最冷点部４１が放電管１の管壁温
度よりも高い場合には、最冷点部４１を有効にするため
に、放電管ｌの管壁温度を最冷点部４１よりも高くしな
ければならない。

上述したように、放電管ｌへの高周波電圧を変動せしめ
るために、第４図のブロック図に示すような構成にあっ
て高周波印加手段３の入力電源５１からの電力を受ける
高周波発振回路５２と増幅回路５４との間に当業者には
周知のＰＷＭ制御を施したブリッジ形の電圧形インバー
タ回路５３を設け、該インバータ回路５３をマイクロプ
ロセッサ等の制御手段５５にて高周波発振回路５２と共
に制御することにより第５図に示すように安定点灯時と
同等の高周波電圧を印加することにより初期点灯時に、
予備加熱され管壁温度が最冷点部４１以上の温度になる
ように設定される。

この状態において点灯信号が入力されると電極２には放
電管１を放電させうるに十分な高周波電圧が印加され放
電管１は放電状態となる。このとき、点灯前後において
、放電管１全体の管壁温度でもっとも低い温度部は、最
冷点部４１となるように設定されているため、点灯時発
光光量は最冷点部４１温度により決定する最大光量を得
ることができる。

尚、上記実施例においては電圧型インバータ回路５３を
制御することによって高周波電圧を所定電圧に変動させ
て予備加熱を行った場合について説明したが、第６図に
示すように低電圧発振回路６２と高電圧発振回路６３の
２台の発振回路を備え、これら発振回路６２．６３の入
力電源６１側及び出力端側の双方にそれぞれスイッチン
グ手段６４．６５を備え、第７図に示すように予備加熱
時には低電圧発振回路６２側の伝送路ＣをＯＮとし、放
電管点灯時には高電圧発振回路６３側の伝送路ｄをＯＮ
とするよう制御してもよい。このように予備加熱時にお
いて低電圧を印加する場合、予備加熱の時間は第４図に
示す構成のときより長く必要となるが、スタンバイ時放
電管が不用に点灯をなくすることができる。

次に、本発明に係る照明装置の一実施例を電子写真複写
装置の原稿読取り装置において露光手段として使用した
場合を例にとって、本照明装置をさらに詳しく説明する
。

第８図に示すように、この電子写真複写装置においては
、感光ドラム１１が矢印Ｘ方向に回転自在に設けられ、
該感光ドラム１１の周囲には当業者に既に周知の電子写
真画像形成手段、即ち、帯電手段１２、現像手段１３、
転写用帯電手段１４、クリーニング手段１５が配置され
ている。

また、装置の上部には原稿蔵置台１６が設けられ、その
下方に露光手段１７が配置される。該露光手段１７に上
記実施例の照明装置１０Ａが適用されている。ここで照
明装置１０Ａにて照明された原稿の光像を、帯電手段１
２にて一様に帯電された感光ドラム１１上に照射するた
めの従来周知の光学系１９を有する。この原稿像を読み
取る手段としては原稿載置台１６を“動かす、所謂、原
稿台移動型、又は光学系１９等を移動する原稿台固定型
のいずれの光学走査であってもよい。

上記構成において、帯電手段１２及び露光手段１７にて
感光ドラムｌｌ上に形成された潜像は現像手段１３にて
顕像化され、該顕画像は給紙装置２０にて給紙された転
写紙Ｐに転写帯電手段１４により転写される。該転写紙
Ｐは感光ドラム１１から分離され、定着装置２１にて定
着される。一方、感光ドラム１１上の残留現像剤はクリ
ーニング手段１５にて除去され、次の画像形成プロセス
に備える。

さらに、本発明に係る照明装置を適用した末装置の動作
を第８図に示すタイミングチャートに基づいて説明する
。先ず、装置のメインスイッチがＯＮとされると、該装
置は複写作動可能状態（スタンバイ状態）とされ次いで
、コピースイッチが押されると、先ず感光ドラム１１が
前回転し、その間に照明装置１０Ａを除いて他の電子写
真画像形成手段も又ＯＮとされ、複写作動準備が完了し
、ひきつづきコピー動作に入る。ここで、照明装置１０
Ａは、複写装置がコピー動作に入ると共に、点灯される
が、初期点灯時には、安定してかつ確実に放電管を点灯
せしめるべく、照明装置の高周波印加手段の高周波出力
は、安定点灯状態時の電圧と同等またはそれ以上の電圧
を前記電極に印加して放電管を長子方向全域にわたり発
光させ放電管を急速に加熱し放電管の管壁を最冷点部よ
りも高い状態へ加熱する。一般に、初期点灯時の供給電
力Ｗｏは安定点灯状態時の供給電力Ｗの１〜３倍とされ
るのが好適であるが、放電管の直径、長さ等の寸法形状
及び安定点灯状態時の供給電力の大きさに依存して種々
に変更し得る。

また、初期点灯時の高周波出力は、放電管１が点灯後、
直ちに安定点灯状態の高周波出力にまで低減されるが、
この初期の高周波出力は数ミリ秒〜２．３秒間印加され
る。この初期の高周波出力Ｗｏの供給時間ｔｏ　　（第
９図）も、また放電管の直径及び長さ等の寸法形状並び
に安定点灯状態時の高周波出力Ｗの大きさ、初期の高周
波出力ＷＱの大きさに依存して種々に変えることができ
る。

而して、上記実施例によれば照明装置、つまり放電管は
、約２，３秒あれば、放電管の管壁温度は、最冷点部以
上に上昇させることができ、最冷点部の温度によって決
定される最大発光量を得ることができる飽和蒸気圧で発
光できる。尚、スタンバイ状態において印加する高周波
電圧を第１０図に示すように安定点灯時より低く保った
場合には加熱時間ｔＱは前述した第９図の場合より長く
なる。

第１１図は本発明の他の実施例を示す概略構成図で、放
電管１ｂはその長手方向に沿って側い幅で蛍光体未塗布
部分を持つアパーチャ型で光量を増加する形となってお
り、発光部を金属容器１１中に、小径の突出部４を金属
容器外、外気中に置くことを特徴とする。電極２ｂは導
体線を複数回コイル状に巻いた形状で１組または数組設
置される。電極２ｂには第１図に説明したと同様の高周
波印加手段より高周波電圧が印加される。高周波印加手
段は全部またはその一部を前記金属容器内に収納するが
、容器外に設置することも可能である。放電管発光光は
金属容器窓部１２より外部へ照射される。

本構成では、電極近傍に発生する高周波電磁界が金属容
器１１により遮蔽することができるので、放電管突出部
４まで至らず該小径部４を加熱しないので制御が特に有
効である。

さらに、金属容器外へ露出した放電管突出部４の温度調
節手段５を具備した本構成では放電管が外部気温の変動
の影響を受けにくく、さらに外部への高周波雑音の軽減
化の効果を合せ持つ。

第１２図は本発明に係る照明装置の発光量と室温の関係
について調べた結果を示す、室温の変化にかかわらず発
光量は一定となり外部気温に対して安定した発光が実現
できる。

（発明の効果） 本発明は以上の構成及び作用よりなるもので、放電管の
一部を延長して形成した突出部の温度を所定値に制御す
ると共に、スタンバイ時に放電管の′Ｉｌｌ？壁温度が
前記突出部の温度よりより低い場合に所定電圧の高周波
出力を電極に印加することで、光量変動が少なく常に安
定した大光量の光照射を行うことができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る照明装置の一実施例を示す概略構
成図、第２図は同実施例の温度制御手段のブロック図、
第３図は最冷点温度と比光量の関係を示すグラフ、第４
図は同実施例のブロック図、第５図は同実施例の高周波
出力の波形図。 第６図は他の実施例のブロック図、第７図は同実第４図 第５図 口 第６図 第７図 → 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波電磁界を印加することによって発光する放
   電管と、該放電管の外周近傍に配設した電極と、該電極
   に高周波を印加する高周波印加手段とを有する照明装置
   において、前記放電管外壁の一部を延長して突出部を形
   成 し、該突出部の温度を温度制御手段により所定値に制御
   すると共に、装置スタンバイ時に前記放電管外壁温度が
   前記突出部温度より低い場合、前記高周波印加手段によ
   り所定電圧の高周波出力を所定時間前記電極に印加する
   ことを特徴とする照明装置。
2. （２）前記温度制御手段が、前記突出部の温度検知手段
   と、加熱手段とを備え、前記温度検知手段の検知結果に
   基づいて前記加熱手段を駆動制御することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の照明装置。
3. （３）装置スタンバイ時に前記高周波印加手段が前記電
   極に印加する電圧は、前記放電管の安定点灯時の印加電
   圧と等しいか、またはそれを超える値であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の照明装
   置。
4. （４）装置スタンバイ時に前記高周波印加手段が前記電
   極に印加する電圧は、前記放電管の安定点灯時の印加電
   圧より低い値であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の照明装置。