JPS6334895A - 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】 ； 本発明は、一般にｔま種々の用途に利ｍ　ｔ、　ｔｕる
照明装置に関するもので蔦り、特に事務機器等において
原稿を照射し原稿画像を読取る原稿読取り装置、つまり
霧光手殴等辷好適に使用し得る照明装置に関するもので
ある。以下未明ＩＩＩＩａにては、本発明は主として事
ａ槻器の原稿読取り装置に関連してａ明するが１本発明
に係る照明装置はその用途を該装置にｆｆ１足されるも
のではない。

′、　　　　び１．１古 従来、原稿読取り！Ａｆ２’４のＩ！！！明装置として
有効な長尺（ＪＩｌ長形状）の光源としては　Ｓ長形状
の蛍光灯やハロゲンランプ等がＩａ繁に使用されている
。

蛍光灯は、光畢が小さく０通常は低速用の事務４１器用
の照明装置として使用されており、該蛍光灯を、Ｍ近要
望されている高速事務機器の照明装置として使用するべ
く供給電力を増大し＃ｌバ（発光光ム１）を向上せしめ
ると、蛍光管内部に設置された内＃！ｌフィラメントが
溶解するため、供給電力の増大にも限界があり、現実に
は高速事務機器用Ｗｆｉ、明装置としては不適である。

一方、ハロゲンランプは発光光量が大であり。

高速の事務４１器用として使用されているが、事務ａ器
の原稿読取りに必要とされる可視充填より赤外領域の波
長の光を多く発生し１発光効率が悪いのみならず、斯る
波長によりもたらされる発熱が大きく、この発熱作用を
軽減せしめるべく冷却装置、特に大型の冷却装置が必要
とされ、事務機器の小型化、低価格化が望まれている今
日では好ましい照明装置とは言えない。

本出願人は、上記従来の蛍光灯及びハロゲンランプの欠
点を解決する。一般の照明用は勿論、特に事務Ｉ１ｍの
原稿読取り装ａ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）、第８図に図示され
るように、該照ＩＩ　ｒｔ２１１００は、高周波電磁界
により発光する放電管１と、該放電管の外壁に配設され
た電極２と、該電極に高周波を印加する高周波印加手段
３とを具備する。

更に説明すれば、第８図において、故？Ｉｔ管１は、通
常ソーダガラス又はパリレックスガラスで作袈された細
長形状のガラス管内に蛍光体を塗布して形成され、且つ
放’＋ｔｉ管内部には水銀の如き放’ＩｒＬ開始材及び
Ａｒの如き不活性ガスが封入される、又、故？ｌｔ管１
の両端に又は両ｆａ近傍には導電体にて形成される。酸
化の少ない例えば銅又はステンレス等とされる？ｔｔ極
２が配設される。該電極は、　Ｊ＆電管外壁から僅かに
離間して設けることもで！るが通常放電管の外壁に密着
して設けられることが故、’ｔｔ管に加わる電力損失が
小さいため好ましい。

と記−１ｔｔＪ４ｉ２には、高周波印加手段３にて高周
波−ｉ＋を圧が印加される。高周波印加手段３は任意の
構成とし肖るが１例えば第９図に例示されるように、高
周波電圧を発振させる高周波発振回路４と、該高周波発
振回路４のための入力電源５と。

高周波発振回路５からの高周波電圧を所望の電圧へと増
幅する増幅器６と、増＠器６からの高周波電圧を放電管
１のインピーダンスとプッチングさせるためのＬＣカプ
ラー７とを有する。

このような構成とされる高周波電磁界つ３から電極２に
高周波電圧が印加されると、放電管内の水銀ガスは高周
波電磁界により励起状態となり。

紫外線を発生する。該紫外線は放電管内壁に塗布された
蛍光体に作用し可視充填め光を発生せしめる。

第１０図には、他の態様の照明Ｓｔａが示されるが、第
８図の隔ｒｊ１装置とは、電極の構成が相違するもので
ある。つまり本例の電極２ａは、第８図に関連して説明
した放電管ｌと同様の４＃成とされる細長形状の放電管
１の長芋方向に泊って複ｆ！に回コイル状に巻付けられ
た形態にて該放電管工の外壁に設けられている点でｙ４
なり、高周波印加手研３も第８図に関連して説明したと
同じ構成とされる。尚、第１０図の照明装置には第８図
の照明装置に比較し電極により大きな電力を印加するこ
とができ、より大きな光量を得ることができる点に特長
があり、原稿読み取り装置等の大きい光量が求められる
ものにとっては好ましいものである。

上記第８図〜第１Ｏ図に示す照明装置は、電極２．２ａ
が放電管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ＴＬ＋７？内部にフィラメン
トを有しておらず、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でき、常に所
望の大きさの輝度（光に）を得ることが可能である。更
に、斯る照明装置は、電極に大電力を印加することがで
き、光量の増大を図ることが可能である。又、斯る照明
装置は、従来のハロゲンランプのような高熱を発生する
ことがなく、発光効率が極めて良好であり、事務機器等
に使用した場合に小型の冷却装置を用意するだけでよく
、場合によっては冷却装置を特別用意する必要がないと
いう利益がある。更に又、断る照明装置は放電管が長尺
に形成し得るために、特に原稿読取り装置として使用し
た場合に原稿幅方向にわたり照明ムラが発生せず極めて
有効であるという特長を有する。

上記照明装置は上述のようにに種々の利点をイｉしてい
るが１本発明者等の研究実験によると、初期点灯時に、
安定した点灯が得られないという欠点があることが分か
った。つまり、初期点灯が非常に不安定であり、全く点
灯しないか或いは長尺放電管の半分のみの点灯しか得ら
れない等の現象が発生する場合がある。又は点灯まで相
当長い、例えば６秒〜１０秒を必要とする場合がある。

本発明者等は、斯る問題点を解決するへ〈多くの研究実
験を行なった結果、初期点灯時に放電管を予備加熱して
おくことにより放電管の初期点灯が極めて迅速に且つ安
定して達成されることを見出した。これは、放電管を予
備加熱することにより放電管の管壁が加熱され、これに
より放電管内部に封入された放電開始材１例えば水銀が
蒸気化され、該水銀蒸気及び不活性ガスの電子及び原子
が振動を開始し、放電管に放電用高周波電圧が印加され
た時、放電管内の水銀が直ちに励起状態となり得るから
であると考えられる。換言すれば。

放電管を予備加熱することにより、負荷（ＩＩＩ（放電
管側）のインピーダンスと駆動側（ＬＣカプラー側）の
インピーダンスとの間に例えインピーダンス差が存在し
ていても放電を開始せしめることが可能であり、又第５
図に図示するように予備加熱温度を上昇せしめることに
より、より大きなインピーダンス差を許容し得ることを
見出した。

しかしながら、放電管の予備加熱には限度があり、過大
の予備加熱は放Ｍｌ管の劣化を促進するのみならず、照
明装置雰囲気温度を上昇せしめ、好ましいものではない
０本発明者等は、斯る点を考慮に入れ、更に安定した且
つ確実な初期点灯を達成するべく研究実験を行なった結
果、放電管を予備加熱すると共に、該放電管の′電極に
印加される高周波印加手段からの高周波電圧、高周波パ
ルスのデユーティ比及び周波数から成る出力ファクター
の少なくとも一つを、初期点灯時には安定点灯状態時の
規定出力値より一時的に犬きくすることにより、短時間
にて安定した点灯を得ることができ９その後出力値を低
下しても放電管は消灯しないことを見出した。

未発１り１は斯る新規な知見にＸすきなされたものであ
る。

褒ｍ節 本発明の目的は、安定した確実な初期点灯を達成するこ
とのできる高輝度、長寿命の照明装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、特に、例えばＩ［子写真複写装置
等のような事務機器の原稿読取り装置に好適に使用し得
る。高周波電磁界により発光する。

好ましくは細長形状の放電管を備え、安定した確実な初
期点灯を極めて短時間にて達成することができ、従って
立上がり時間の短かい高輝度、長寿命の照明装置を提供
することである。

へ１１電古　　　　るーめの　− 」二記目的は本発明に係る照明装置にて達成さ才する。

要約すれば本発明は、高周波電磁界により発光する放電
管と、該放電管の外部に配設された電極と、該電極を介
して前記放゛改管に高周波電磁界を付与する高周波印加
手段とを具備した照明装置において、前記放電管を加熱
するための加熱手段と、前記加熱手段の作動を制御する
と共に、前記高周波印加手段に作用し前記電極に印加さ
れる前記高周波印加手段の高周波電圧、高周波パルスの
デユーティ比及び周波数から成る出力ファクターの少な
くとも一つを、初期点灯時には安定点灯状態時の規定出
力値より大きな出力を前記電極に印加するように制御す
る制御手段とを具備することを特徴とする照明装置であ
る。

凡１」 次に、図面を参照して本発明に係る照明装置を更に詳し
く説明する。

第２図を参照すると本発明に係る照明装置の一実施例が
示され１本実施例において、照明装２！１１００Ａの放
電管ｌ及び電極２の構成は第８図に関連して説明した放
電管ｌ及び電Ｊ４ｉ２と同じ構成とされる。より具体的
に一例を挙げて説明すれば、放電管の直径が５〜３０ｍ
ｍ、、長さが３００ｍｍの場合で、放電管内部にＡｒを
数Ｔｏｒｒ、更に放電開始材としてＨｇを封入して作製
された第２図の構成の放電管には１通常点灯状態時には
高周波印加手段から周波数が８　Ｍ　Ｈｚ　−１０Ｍ　
Ｈｚ、電圧がＶＰＰにて２００Ｖ以上、高周波パルスの
デユーティ比が５〜９０％とされる高周波電圧が印加さ
れ、良好な点灯が達成される。

しかしながら、このような照明装置を使用した場合、初
期点灯時に該点灯状態と同じ電圧ＶＰＰにて且つ該８Ｍ
１（ｚ〜ｌＯＭＨｚを供給したのでは放電管の半分しか
点灯せず、完全に点灯することはできない。

本発明に従えば、第２図に図示されるように、放電管１
の°外周囲を囲包して放電管１の管壁を加熱するための
放電管加熱手段ｌＯが配置される。

本実施例にて、放電管加熱手段１０は、第２図及び第３
図に図示されるように、放電管ｌの大略全長にわたり、
且つ放電管ｌの外壁を囲包する態様で発光アパーチャ部
１ａを除いた大略半周にわたって配置された加熱部材１
２を有する。該加熱部材１２は、任意の構造とし得るが
１例えば、ニクロム線等を絶縁性の樹脂等に埋設したシ
ート状の電２ヒータ、又はセラミックスの誘電損失を利
用したシート状のセラミックスヒータ等のシート状ヒー
タとすることができる。又、加熱手段１０は該ヒータ１
２に電力を供給する交流又は直流の加熱電源手段１４を
具備する。

」−記説明にて放電管は第２図に図、示される構造のも
のとされたが本発明はこれに限定されることなく、第１
０図と同様第４図に図示されるように、第２図に関連し
て説明した放電管の外周囲に数回巻付けることにより電
極２ａを構成したコイル型の放電管ｌにも適用すること
ができる。

このような構成の放電管を有した照明装置は、点灯に先
立って、加熱電源手段１４から加熱部材１２に電圧が印
加される。斯るスタンバイ状態。

つまり一定時間の点灯準備時間が経過することにより、
放電管の管壁は加熱され、放電管内の水銀及び不活性ガ
スの原子及び電子は振動を繰り返し、放電管は放電開始
直前の状態となる。

放電管壁の温度と１点灯電圧が印加された時安定して且
つ最も早く点灯する立上り時間との関係は１本発明者等
の研究結果によると、放電管の管壁が２０℃〜４０℃の
とき照明装置の立上り時間は最小となり、１〜３秒にて
完全に且つ安定して点灯し得る状態となる。従って、本
照明装置においては、例えば放電管ｌの管壁を温度セン
サー（図示せず）にて温度を検知し、放電管加熱手段１
０の加熱部材１２にて管壁が２０℃〜４０”Ｏに保持さ
れるようにその加熱電源手段１４が制御される。つまり
、更に本発明に従えば、゛第２図に図示されるように、
照明装ｊ！１１００Ａにおいて、初期点灯時には、安定
して且つ確実に放電管を点灯せしめるべく制御手段２０
０により前記放電管を加熱するための加熱手段１０が作
動され、放電管１が所定温度に加熱されると、高周波印
加手段３が作動状態にもたらされると共に、該制御手段
２００により前記高周波印加手段の高周波電圧、高周波
パルスのデユーティ比及び周波数から成る出力ファクタ
ーの少なくとも一つは、初期点灯時には安定点灯状態時
の規定出力値より大きな出力を前記放電管１の電極２に
印加するように制御される。該高周波印加手段３の構成
作用については後で第１図並びに第１１図から第１３図
を参照して説明する。

本発明に従えば、放電管１が長手方向にわたり均一に発
光した後該出カフアクタ−の出力値は通常点灯出力値に
減少される。一般に、初期点灯時の出力ファクターの出
力値は、該ファクターが電圧及びデユーティ比である場
合には安定点灯状態時の出力値の１．５〜３倍とされ、
又該ファクターが周波数である場合には安定点灯状態時
の周波数出力値の２〜ｌＯ倍であ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
出力ファクターの出力値の大きざに依存して種々に変更
し得る。該増大された初期出力ファクターの供給時間も
又、放電管の直径及び長さ等の寸法形状並びに安定点灯
状態時の出力値の大きさ、初期出力値の大きさに依存し
て種々に変えることができる。しかしながら、いずれに
しても本発明に従えば照明装置、つまり放電管は約２．
３秒あれば安定した江っ完全な点灯を達成することがで
き１点灯の立ち丘かり時間を大幅に短縮できた。

上述のように、放電管への出力ファクターの出力値を一
時的に増大して点灯した後、放電管への該出力ファクタ
ーの出力値は安定点灯時の値へと低減される。この時、
出力ファクターの出力値を低減しても一旦点灯した放電
管が消灯することはなく、安定した点灯状態を維持する
（第７図）３このような現象が発生する理由については
未だ明確には解明されていないが、斯る現象は再現性よ
く発生し、照明装置への入力電力の節減及び点灯時間の
短縮・をもたらす。

本発明の好ましい実施態様に従えば２第６図に図示され
るように、照明装置１００Ａの点灯に先立ち、放電管ｌ
を予備加熱すると同時に点灯時の高周波印加手段３の電
圧、デユーティ−比、周波数の値より小さな電圧、デユ
ーティ−比、周波数を有した高周波印加電圧が印加され
る０点灯１ｉｊに斯るスタンバイ状態、つまり一定時間
の準備時間が経過することにより、故？ｆｔ管の管壁は
加熱部材１２にて加熱され、と同時に放’ｉｌｔ管自体
にも低い′電圧、デユーティ比、周波数等の出力ファク
ターの出力値を有した高周波電圧が印加され、放″ｒｒ
Ｌ管内の水銀及び不活性ガスの原子及び電子は振動を綴
り返し、放ｆｆｉ管は放電開始直前の状態となる。

未実施例においても、加熱部材１２ａは管壁が２０℃〜
４０℃に保持されるように制御されることが必要であり
、そのためにスタンバイ状態時の高周波印加手段３の電
圧、デユーティ比及び周波数の少なくとも＝一つ出力フ
ァクターが適当に制御される。第６図及び第７図には出
力ファクターのうち、高周波電圧を変動した場合の状態
と、斯る高周波電圧出力値の変動に伴なう先着の変動を
示す、デユーティ比及び周波数を変動させた場合も同様
の結果が得られる。

本照明装置を複写装置等の原稿読取り装置に使用した場
合には２上述のようにして照明装置が点灯した後、照明
装置への入力電力、つまり出力ファクターの出力値を低
下させ、その後通常のコピー動作が行なわれる。コピー
動作が終了すると。

高周波印加手段もＯＦＦとされる０次に、ひきつづきコ
ピー動作が行なわれる場合には、照明装置は前回と同様
に出力ファクターの出力値を増大して放電管を点灯して
も良いが、連続コピー等のように放電管の消灯時間が短
い場合には出力ファクターの出力値を増大せず、通常の
安定点灯状態の低下した電力の供給にて点灯することが
できる。

次に、本発明に係る照明装置の放電管への出力ファクタ
ーの出力値変動手段について説明する。

出力ファクタ変動手段８は、第１図に図示されるように
、高周波印加手段３の高周波発振回路４と増幅回路６と
の間に設けられが、出力ファクターが高周波電圧である
場合には、第１１図に図示されるように、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へ〜夕
回路８とされ、該インバータ回路８をマイクロプロセツ
ヴ等の制御手段９にて高周波発振回路４と共に制御する
ことにより達成される。制御手段２００は、加熱手段１
０をも制御するのに利用し得る。

又、高周波パルスのデユーティ比を変えることにより放
電管の点灯を制御するためには、第１２図に図示される
ように、出力ファクタ変動手段８は高周波発振回路４と
増幅回路６との間に設けられた当業者には周知のパルス
幅変調インバータ回路８とされ、該インバータ回路８を
マイクロプロセッサ等の制御手段２００にて高周波発振
回路４と共に制御することにより達成される。

又、放電管への周波数を変動せしめる出力ファクタ変動
手段８は、第１３図に図示されるように、高周波印加手
段３の高周波発振回路４と増幅回路６との間に設けられ
た当業者には周知の可変周波数変換器８ａと、該可変周
波数変換器８ａに接続されたゲート回路８ｂとから成り
、マイクロプロセッサ等の制御手段２００にて高周波発
振回路４と共に制御することにより達成される。

上記説明にて放電管ｌは特に事務機器の原稿読取り装置
に好適なように細長形状とされたが、一般照明用として
は他の形状、例えば丸形等とすることができる。更には
、第１４図に図示されるように、丸形のガラス管内に蛍
光体を塗布して形成され、且つ内部には水銀の如き放電
開始材及びＡｒの如き不活性ガスが封入されて形成され
る放電管ｌの一部に凹所１ａを設け、該凹所に電極２ｂ
、つまりコア２１及び該コアの回りに巻装されたコイル
２２から成る変成器を有し、高周波印加手段３にて該電
極２ｂに電力を印加し、放電管ｌに高周波電磁界を付与
することにより発光せしめる構成の照明装置にも本発明
は適用し得ることを理解されたい。

１１立Ａ」 上述の如くに構成される本発明に係る照明装置は、一般
照明は勿論、特に、例えば電子写真複写装置等のような
事務機器の原稿読取り装置に好適に使用し得る。好まし
くは細長形状とされる放電管を備え、安定した確実な初
期点灯を達成することができ且つ立上がり時間が短かく
、更には高輝度、長寿命であるという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に従った照明装置の高周波印加手段及
び加熱手段を示すブロック図である。 第２図及び第３図は１本発明が適用される一つの照明装
置の斜視図及び側面図である。 第４図は１本発明が適用される他の照明装置の概略斜視
図である。 第５図は、インピーダンス差と、予備加熱温度と、放電
可能領域との関係を示すグラフである。 第６図は、高周波印加手段の出力ファクター変動手段の
予備加熱時と点灯時の関係を示すグラフである。 第７図は、第６図に基づき点灯される放電管の光？＃を
示すグラフである。 第８図は、従来の照明、！１ｅ２１ｉの概略構成図であ
る。 第９図は、従来の高周波印加手段の一例を示すブロック
図である。 第１０図は、従来の照明装置の他の概略構成図である。 第１１図、第１２図及び第１３図は、本発明に従って構
成される高周波印加手段の実施例を示すブロック図であ
る。 第１４図は、本発明が適用される他の照明装置の断面図
である。 ｌ：放電管 ２．２ａ、２ｂ：電極 ３：高周波印加手段 ８：出力ファクター変動手段 ｌＯ：加熱手段 ２００：制御手段 第１日 第２色 第４図 （予備加熱）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）高周波電磁界により発光する放電管と、該放電管の
   外部に配設された電極と、該電極を介して前記放電管に
   高周波電磁界を付与する高周波印加手段とを具備した照
   明装置において、前記放電管を加熱するための加熱手段
   と、前記加熱手段の作動を制御すると共に、前記高周波
   印加手段に作用し前記電極に印加される前記高周波印加
   手段の高周波電圧、高周波パルスのデューティ比及び周
   波数から成る出力ファクターの少なくとも一つを、初期
   点灯時には安定点灯状態時の規定出力値より大きな出力
   を前記電極に印加するように制御する制御手段とを具備
   することを特徴とする照明装置。 ２）放電管は細長形状とされる特許請求の範囲第１項記
   植の装置。 ３）初期点灯時の出力ファクターの高周波電圧及び高周
   波パルスのデューティ比の出力値は安定点灯状態時の出
   力値の１．５〜３倍である特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の装置。 ４）初期点灯時の出力ファクターの周波数の出力値は安
   定点灯状態時の周波数出力値の２〜１０倍である特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ５）初期点灯時の出力ファクターの出力値は、放電管が
   点灯した後、安定点灯状態の出力値にまで低減される特
   許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかの項に記載の装
   置。 ６）高周波印加手段は放電管の予備加熱時にも作動し、
   このときの出力ファクターの出力値は、放電管が点灯し
   た後の安定点灯状態の出力値とされる特許請求の範囲第
   １項〜第５項のいずれかの項に記載の装置。 ７）加熱手段は放電管の予備加熱後作動が停止される特
   許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかの項に記載の装
   置。