JPWO2006114965A1 - 放電灯点灯装置及び放電灯点灯制御方法 - Google Patents

Abstract

チョッパ回路はトランスの１次側に供給する電圧を発生し、インバータ回路はチョッパ回路の出力電圧をトランスの１次側に正相又は逆相で供給する。これにより、トランス２次側に接続された放電灯が点灯する。制御部は、ランプ電流を検出することで、放電灯の種類を判定する。制御部は、この判定結果に基づいて、チョッパ回路及びインバータ回路に最適な制御値を決定する。制御部は決定した制御値でチョッパ回路及びインバータ回路を制御する。これにより、放電灯を最適な状態で駆動する。例えば、放電灯の種類に拘わらず、常にその放電灯を１００％調光の状態で点灯させる。

Description

本発明は、容量性を有する誘電体バリア放電灯を点灯させる放電灯点灯装置及び放電灯点灯制御方法に関する。

従来、複写機、スキャナー等の読み取り用光源として、外面電極蛍光ランプが採用されることがある。外面電極蛍光ランプは、環境負荷が高い水銀が使用されていない点、周囲温度による光量変化が少ない点、発熱が少ない点、蛍光体の選択によって発光色の変更が可能である点等の特徴を有する（日本国特開２００１−２８３７８３号公報に詳述）。

外面電極蛍光ランプの点灯電圧は、高周波を発生するインバータ回路によって得られる。インバータ回路は高周波を発生させるためのプッシュプル回路を備えており、このプッシュプル回路の動作周波数を変化させることで、外面電極蛍光ランプの調光が可能である。

更に、日本国特開２００２−２０３６９９号公報においては、プッシュプル回路のスイッチングを負帰還制御する第１の制御手段、スイッチングの制御による高周波出力を変化させて調光する第２の制御手段及び外面電極蛍光ランプに印加される電圧ピーク値を制御する第３の制御手段を備えることにより、調光範囲を広げることを可能にした技術が開示されている。

ところで、外面電極蛍光ランプは、バルブ外面に電極を有しており、電極とバルブとによって容量負荷を構成する。なお、バルブの内外面に電極を構成した内外面電極放電灯においても容量負荷となる。これらのランプは誘電体バリア放電によって点灯しており、誘電体バリア放電灯と呼ばれる。

誘電体バリア放電灯においては、ランプの点灯電圧及び電流に変化が無い場合でも、ランプの温度特性によって、点灯開始から所定時間経過すると光量に変化が生じてしまう。しかも、このような時間経過に伴う光量の変化は、調光率毎に異なる特性となる。

例えば、光量を増大させるために、点灯電圧を上げると、ランプの損失も大きくなり、バルブ内に封入された希ガスの温度上昇が促進されて効率が低下してしまう。これにより、光量の低下が大きくなってしまう。逆に、光量を低下させるために、点灯電圧を下げると、ランプの損失も小さくなり、希ガスの温度上昇が抑制されて効率が高くなる。即ち、この場合には、誘電体バリア放電灯の光量が増大する傾向となる。

このため、誘電体バリア放電灯をスキャナー等の読み取り用光源として用いる場合には、特性の変化が比較的小さい調光範囲での使用に限られる。

また、スキャナー等の読み取り用光源として用いられる誘電体バリア放電灯は、細長い筒状のバルブを採用している。ところが、調光を行うために、例えばランプ点灯電圧を低下させると、長軸方向の両端側で光量が低下し、配光不良が生じることがある。

これらの理由から、誘電体バリア放電灯については、十分広い調光範囲での使用は困難であった。例えば、誘電体バリア放電灯をスキャナー等の読み取り用光源として用いる場合には、調光率として１００〜８０％程度の範囲でしか使用することができなかった。

このため、必要な光量が異なる複数のシステムにおいては、各システムに適したランプ及び放電灯点灯装置のセットを夫々用意する必要があるという問題があった。

また、希ガスを用いた蛍光ランプの場合、蛍光ランプの仕様に最適な明るさから外れた所望の光量レベルに調光するべく、蛍光ランプへ供給する電圧あるいは電流を変更すると、点灯直後からしばらくの間は、蛍光ランプの光出力が大きく変動して、光出力が安定しないという問題もあった。

本発明は、各システムに最適な光量に応じて各ランプを駆動制御することにより、複数のシステムに利用可能にすることができると共に、点灯直後からランプを所望の光量にすることができる放電灯点灯装置及び放電灯点灯制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る放電灯点灯装置は、誘電体バリア放電灯に点灯電圧を供給するトランスと、前記トランスの１次側に電圧を供給するための電圧制御回路と、前記電圧制御回路の出力を前記トランスの１次側に正相又は逆相で供給するプッシュプル回路と、前記誘電体バリア放電灯のランプ電流を検出し、検出結果に基づいて前記誘電体バリア放電灯の種類を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記電圧制御回路及びプッシュプル回路を制御する制御手段とを、を具備したことを特徴とする。

また、本発明に係る放電灯点灯装置は、誘電体バリア放電灯を点灯させるものであって、与えられた設定光量と、前記希ガス蛍光ランプの検出された光量とを比較する光量比較部と、該光量比較部の比較結果に応じて、前記設定光量と前記検出された光量とが一致するように、前記希ガス蛍光ランプへ供給する電圧及び電流の少なくとも一方を制御する制御手段とを有する。

また、本発明に係る放電灯点灯制御方法は、誘電体バリア放電灯に点灯電圧を供給するトランスと、前記トランスの１次側に電圧を供給するための電圧制御回路と、前記電圧制御回路の出力を前記トランスの１次側に正相又は逆相で供給するインバータ回路と、前記電圧制御回路及びインバータ回路を制御する制御手段と、を具備した放電灯点灯装置の放電灯点灯制御方法であって、前記電圧制御回路及びインバータ回路を第１の制御値で駆動して前記誘電体バリア放電灯のランプ電流を検出する検出手順と、前記検出手順の検出結果に基づいて前記誘電体バリア放電灯の種類を判定する判定手順と、前記判定手順の判定結果に基づいて、前記誘電体バリア放電灯の種類に応じた第２の制御値を決定する手順と、前記第２の制御値によって前記電圧制御回路及びインバータ回路を駆動する手順とを具備したことを特徴とする。

本発明の第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図。 誘電体バリア放電灯である外面電極放電灯の周面を示す側面図。 図２の縦断面図。 透光性樹脂シート１５の展開図。 放電灯６の等価回路図。 制御部５の動作を説明するためのタイミングチャート。 制御部５の動作を説明するためのフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路図である。 放電灯の光量の変動を説明するためのグラフである。 放電灯の光量の変動を説明するための他のグラフである。 制御部における光量制御のための部分の回路図である。 インバータ回路のＦＥＴのオン・オフ制御を説明するための図である。 インバータ回路のＦＥＴのオン・オフ制御を説明するための他の図である。 カラーコピーとモノクロコピーの場合における光量の変動を説明するためのグラフである。 ソフトウエアによる照明制御処理の例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図である。

本実施の形態は、複写機、ファクシミリ等に用いられる原稿照射用の外面電極放電灯の点灯回路の例である。外面電極放電灯として、キセノンガスが封入された希ガス蛍光ランプを用いる。本実施の形態においては、複写機やファクシミリ等の各種システム毎に、光量的に最適な外面電極放電灯を採用するものである。例えば、高速複写機と低速複写機では、原稿照射用の光源として必要な光量が夫々異なり、高速複写機用では比較的大きな光量を必要とし、低速複写機では比較的小さな光量を必要とする。

この場合において、ランプ毎にその特性に応じた最適なランプ電圧及びランプ電流を与えた場合の調光率を１００％調光とすると、いずれのシステムにおいても、例えば、１００％調光で使用した場合にそのシステムに最適な光量が得られるランプを夫々採用する。

即ち、図１の放電灯６は、図１の点灯回路１が組み込まれるシステムにおいて、例えば１００％調光時にそのシステムで最適な光量が得られるものである。本実施の形態においては、このような放電灯６の特性を自動検出して、例えば１００％調光での駆動を可能にするものであり、いずれのシステムに適したいずれの放電灯を点灯制御する場合でも、常に例えば１００％調光に自動設定可能な装置を提供する。

先ず、図２乃至図５を参照して外面電極放電灯の構造について説明する。図２は誘電体バリア放電灯である外面電極放電灯の周面を示す側面図であり、図３はその縦断面図である。図４は透光性樹脂シート１５の展開図であり、図５は放電灯６の等価回路図である。

放電灯６は、透光性バルブであるガラスバルブ１１ａ内に放電を生起させるための１対の電極１３，１３を有している。誘電体バリア放電灯では、電極１３，１３の少なくとも１つがガラスバルブ１１ａの外面又は内面に設けられている。ガラスバルブ１１ａの内面には発光層が設けられ、ガラスバルブ１１ａの内部には希ガスが封入される。

即ち、図３の断面図に示すように、放電灯６は、放電容器１１、蛍光体層１２、１対の外部電極１３，１３、アパーチャ１４、透光性樹脂シート１５及び透光性絶縁チューブ１６によって構成される。

放電容器１１は、細長く、両端が気密に封止された直径１０ｍｍ、実効長さ３７０ｍｍのガラスバルブ１１ａを有すると共に、一端に排気チップオフ部１１ｂを有する。放電容器１１の内部には、放電媒体としてキセノンが封入されている。蛍光体層１２は、放電容器１１の内面に長手方向に沿ったスリット状の部分以外の部分に形成される。

１対の外部電極１３，１３は、夫々アルミ箔によって構成され、図２に示すように、平行に離間対向されて放電容器１１の外面に貼着される。外部電極１３は、予め後述する透光性樹脂シート１５の一面に粘着され、透光性樹脂シート１５が放電容器１１の外周に巻き付けられることによって放電容器１１の外面の所定位置に配設されるようになっている。

また、外部電極１３は、図５に示すように、波形状の電極主部１３ａ、端子接続部１３ｂ及び端子１３ｃによって構成される。電極主部１３ａは、波形状をなして放電容器１１の長手方向の大部分にわたり延在するように構成されている。端子接続部１３ｂは、電極主部１３ａの一端に接続されて配設され、端子１３ｃとの接触面積が大きくなるように方形状に形成されている。端子１３ｃは、端子接続部１３ｂに導電性接着剤により接着される。端子１３ｃは、透光性樹脂シート１５及び透光性熱収縮チューブである透光性絶縁チューブ１６から外部に突出されている。

アパーチャ１４は、蛍光体層１２を形成していないスリット状部分であり、放電容器１１の長手方向に沿って設けられる。従って、放電容器１１のアパーチャ１４の部分においては、ガラスバルブ１１ａを介して放電容器１１の内部が素通しになって見られる状態となっている。

透光性樹脂シート１５は、透明なＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）によって構成され、放電容器１１の実質的全長にわたる長さで、かつ放電容器１１の周囲方向に対してアパーチャ１４の上から被覆するような幅を有している。上述したように、一面に１対の外部電極１３，１３が所定間隔で貼着されている。更に、その上にアクリル系粘着材が塗布されて、放電容器１１の外面に貼着されている。これにより１対の外部電極１３，１３は、アパーチャ１４を挟んでその両側の位置に配設され、アパーチャ１４の上に透光性樹脂シート１５が貼着される。

透光性絶縁チューブ１６は、透明フッ素系樹脂によって構成され、外部電極１３，１３及びアパーチャ１４の上から放電容器１１の全周を被覆している。

放電灯６の等価回路は、図５に示すように、コンデンサＣｉｎ１と負荷抵抗ＲＬ及びコンデンサＣｉｎ２の直列回路と、コンデンサＣｏｕｔ１とコンデンサＣｏｕｔ２の並列回路によって表される。コンデンサＣｉｎ１，Ｃｉｎ２は、外部電極１３と放電容器１１の内面との間に形成される静電容量である。従って、コンデンサＣｉｎ１，ｉｎ２の静電容量は、外部電極１３の面積、放電容器１１の構成材料であるガラスの比誘電率及び厚さにより決定される。このように、放電灯６は、少なくとも容量性を有する。

図１において、点灯回路１の入力端子部２には、直流電源からの直流電圧（ＤＣ）、例えば２４Ｖの電圧が与えられる端子Ｔ１と、回路のオン・オフ信号ＣＮＴが入力される端子Ｔ２と、基準電位ＧＮＤが与えられる端子Ｔ３とが設けられている。

端子Ｔ１からの電源電圧は、フューズ３を介して電圧制御回路としてのチョッパ回路４の電源端に供給される。フューズ３の出力端はコンデンサＣ１を介して基準電位点（端子Ｔ３）にも接続されている。コンデンサＣ１の一端は制御部５の電源端に接続されており、コンデンサＣ１によって平滑された電源電圧は、制御部５に供給される。制御部５には、端子Ｔ２からのオン・オフ信号ＣＮＴも与えられる。

点灯回路１は、チョッパ回路４と、インバータ回路７とを含む。チョッパ回路４は、直流電圧が印加される電源端に一端が接続されたコイルＬ４１と、コイルＬ４１の他端と基準電位点との間にソース・ドレイン路が接続された電界効果トランジスタＦＱ４１とを有している。また、コイルＬ４１の他端と基準電位点との間には、ダイオードＤ４１及びコンデンサＣ４１の直列回路が接続される。トランジスタＦＱ４１のゲートと基準電位点との間には抵抗Ｒ４１が接続され、トランジスタＦＱ４１は、制御部５から抵抗Ｒ４２を介して供給される制御信号によってオン，オフ制御される。

チョッパ回路４は、トランジスタＦＱ４１のオン期間にコイルＬ４１にエネルギを蓄えることで、電源端に供給された電圧を昇圧して出力端から出力する。チョッパ回路４の出力電圧は、トランジスタＦＱ４１のオンデューティによって決定される。チョッパ回路４の出力電圧は、ダイオードＤ４１及びコンデンサＣ４１の平滑回路によって平滑されて出力される。チョッパ回路４の出力端であるダイオードＤ４１とコンデンサＣ４１との接続点は、昇圧トランス７１の中点に接続されると共に、抵抗Ｒ４３，Ｒ４４を介して基準電位点に接続される。抵抗Ｒ４３，Ｒ４４は、チョッパ回路４の出力電圧に基づく制御電圧Ｖｎを制御部５に出力するようになっている。

なお、図１では昇圧チョッパ回路を例に説明したが、降圧チョッパ回路を用いてもよい。

判定手段及び制御手段としての制御部５は、フィードバックされた制御電圧Ｖｎに応じた制御信号を発生することで、チョッパ回路４を定電圧駆動するようになっている。

インバータ回路７は、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２によって構成されるプッシュプル回路２２ａを有している。トランジスタＦＱ１は、ドレインが昇圧トランス７１の１次コイルの一端に接続され、ソースがトランス７１の２次コイルの他端に接続される。トランジスタＦＱ２は、ドレインが昇圧トランス７１の１次コイルの他端に接続され、ソースがトランス７１の２次コイルの他端に接続される。トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のゲートには、夫々抵抗Ｒ７１，Ｒ７３を介して制御部５から制御信号が供給されるようになっている。

制御部５は、トランジスタＦＱ７１，ＲＱ７２を交互にオンさせるための制御信号を出力する。これにより、トランス７１の１次コイルの両端には、互いに逆極性の駆動パルスがを加えられる。昇圧トランス７１は１次コイルに印加された電圧を昇圧して２次コイルから出力する。２次コイルの一端は放電灯６の一方電極に接続され、２次コイルの他端は抵抗Ｒ６１を介して放電灯６の他方電極に接続される。

抵抗Ｒ６１はランプ電流検出用であり、抵抗Ｒ６１に流れるランプ電流は、制御部５にフィードバックされるようになっている。

本実施の形態においては、制御部５は、ランプ電流と放電灯６の種類との関係を示すテーブルを備えたランプメモリ５１を有している。また、制御部５は、第１の記憶部としての制御値メモリ５１を有している。制御値メモリ５２には、ランプの種類に応じた最適なランプ電圧及びランプ電流に設定するためのチョッパ回路４のオンデューティ及びインバータ回路７のプッシュプル回路のオン，オフ周波数についての情報が記憶される。

制御部５は、マイクロコンピュータ等によって構成されており、抵抗Ｒ６１によって検出されたランプ電流に基づいて、ランプメモリ５１を用いて放電灯６として使用されいるランプの種類を判定する。更に、制御部５は、判定したランプの種類に応じて、設定すべきチョッパ回路４のオンデューティ及びプッシュプル回路のオン，オフ周波数の情報を制御値メモリ５２から読み出し、これらの情報に基づいてチョッパ回路４及びインバータ回路７のトランジスタＦＱ４１，ＦＱ７１，ＦＱ７２に制御信号を出力するようになっている。

また、制御部５は、フィードバックされる電圧Ｖｎに応じて、トランジスタＦＱ４１に与える制御信号を調整するフィードバック制御を行うと共に、検出されたランプ電流に応じて、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２に与える制御信号を調整するフィードバック制御を行うようになっている。

なお、制御部５を、マイクロコンピュータによって構成する例について説明したが、ディスクリート部品を用いて構成してもよい。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図６及び図７を参照して説明する。図６は制御部５の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図７は制御部５の動作を説明するためのフローチャートである。

図１の点灯回路は、図示しない複写機等のシステム内に組み込まれているものとし、放電灯６は当該システムに必要な光量に適した種類であるものとする。

図６（ａ）に示すように、所定のタイミングにおいてオン・オフ信号ＣＮＴがオン信号となって、放電灯６の点灯が指示されるものとする。制御部５は放電灯６の定常駆動に先立って、図６（ｂ）に示すように、先ず、ランプ特性観察用の制御信号を出力する。ランプ観察用の制御信号は、例えば約数ｍ秒間に渡って出力される。

具体的には、制御部５は、図７のステップＳ１において、チョッパ回路４に供給する制御信号を観察用のオンデューティに設定する。また、制御部５は、インバータ回路７のプッシュプルトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン，オフ周波数を観察用出力周波数に設定する。

これにより、チョッパ回路４は観察用の出力電圧を発生する。この出力電圧はトランス７１の１次コイル供給される。チョッパ回路４の出力は、抵抗Ｒ４３，Ｒ４４によって制御電圧Ｖｎとして制御部５にフィードバックされる（ステップＳ２）。制御部５は、制御電圧Ｖｎが一定となるようにチョッパ回路４を制御する。これにより、チョッパ回路４からは、観察用の出力電圧が安定的に出力される。

一方、インバータ回路７のプッシュプルトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２は、制御部５からの制御信号に基づいて、観察用の周期で交互にオン，オフする。これにより、トランス７１の１次コイルの両端には、観察用の電圧レベルで観察用の周期の駆動パルスが得られる。この駆動パルスは、昇圧トランス７１によって昇圧されて、２次コイルに駆動パルスに基づく電圧が発生する。

所定時間経過後に、２次コイルの電圧が観察用の所定のランプ電圧に到達すると、放電灯６は点灯する。放電灯６が点灯すると抵抗Ｒ６１に電流が流れる。この電流は、制御部５に供給される。

ランプ電流の正確な検出に必要な時間が経過すると、制御部５は、ランプメモリ５１を用いて、検出されたランプ電流の電流値から放電灯６の種類を判定する（ステップＳ３，Ｓ４）。次に、制御部５は、制御値メモリ５２を用いて、判定した放電灯の種類に応じて設定すべきオンデューティ及びオン，オフ周波数を読み出す（ステップＳ５）。

制御値メモリ５２から読み出したオンデューティ及びオン，オフ周波数は、その種類の放電灯を最適な光量、例えば１００％調光するために必要なランプ電圧及びランプ電流を与えるものである。

ランプ特性の観察期間が終了すると、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、制御部５は、種類を判定した放電灯６を、例えば１００％調光で駆動するための制御信号を出力する。即ち、制御部５は、制御値メモリ５２から読み出した情報に基づいて、チョッパ回路４のトランジスタＦＱ４１のオンデューティを設定する。また、制御部５は、制御値メモリ５２から読み出した情報に基づいて、インバータ回路７のプッシュプルトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン，オフ周波数を設定する。

これにより、トランス７１の２次コイルには、オンデューティに対応した適切なランプ電圧が発生すると共に、オン，オフ周波数に対応した適切なランプ電流が流れる。なお、チョッパ回路４の出力は抵抗Ｒ４３，Ｒ４４によって電圧Ｖｎとして検出されており、制御部５は、電圧Ｖｎに基づいてチョッパ回路４をフィードバック制御している。これにより、トランス７１の２次コイルからは安定したランプ電圧が得られる。また、制御部５は、ランプ電流を検出して、プッシュプルトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２をフィードバック制御しており、安定したランプ電流も得られている。

このように本実施の形態においては、点灯開始時においてランプ電流に基づいてランプの種類を判定し、判定したランプの種類に応じて最適なランプ電圧及びランプ電流が得られるように駆動制御が行われており、システムにどのような放電灯が用いられている場合でも、常に最適なランプ駆動が可能である。

従って、システム毎に、ランプ及び点灯回路のセットを用意する必要はなく、システムに応じたランプと１つの点灯回路によって、システムを構築することが可能となる。

図８は本発明の第２の実施の形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図である。図８において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態は、複写機、ファクシミリ等に用いられる、原稿照射用希ガス蛍光ランプの点灯回路の例である。図８は希ガス蛍光ランプ点灯回路の回路図を示している。

点灯回路１００は、例えば、複写機等の光源として用いられる希ガスを用いた蛍光ランプへ印加する電圧と電流の少なくとも一方を制御するものである。

点灯回路１００の入力端子部１１１には、直流電源からの直流電圧、例えば２４Ｖの電圧が与えられる端子Ｔ１と、回路のオン・オフ信号ＣＮＴが入力される端子Ｔ２と、接地（ＧＮＤ）用の端子Ｔ３と、光量の切替信号ＣＬＫが入力される端子Ｔ４とが設けられている。

特に、端子Ｔ４には、複写機の操作パネルにおける各種機能ボタンに対する操作に応じた信号が、入力される。例えば、機能の選択ボタンである、カラーコピーか、モノクロコピーかの選択信号が、操作パネル１１２からの選択信号として、信号変換回路１１３に入力される。カラーコピーの場合は、光量は多く、モノクロコピーの場合は、光量は少ないので、その選択信号は、カラーコピー用の光量とモノクロ用の光量のいずれかの光量を指示する指示信号ということができる。

変換回路１１３は、操作パネル１１２からの選択信号を、制御手段である制御部１１４が選択信号に応じた信号を受け取れるような信号に変換する回路である。例えば、制御部１１４が選択信号をパルス幅信号の形で受信する場合は、選択信号に応じてパルス信号のパルス幅を変更することによって、選択信号を識別できるように、変換回路１１３は、入力端子部１１１を介して、選択信号に応じた所定のパルス幅の信号を制御部１１４へ供給する。

点灯回路１００の出力端子部１１５には、外面電極型の希ガス蛍光ランプ、例えばキセノンランプ（以下、外面電極キセノンランプともいう）等の放電灯６が接続されている。そして、放電灯６の近傍に光量を検出する光検出装置１１６が設けられている。光検出装置１１６の検出した光量信号は、制御部１１４に供給される。光検出装置１１６は、例えば、光量を検出できる光センサであればなんでもよく、さらにＣＣＤでもよい。

制御部１１４には、端子Ｔ２から放電灯６のオン・オフ信号ＣＮＴと、接地された端子Ｔ３の接地電位信号と、端子Ｔ４からの光量の切替信号ＣＬＫが入力される。さらに、制御部１１４には、一端が接地電位レベルに接続され、他端がフューズＦ１を介して直流電圧の端子Ｔ１に接続されたコンデンサＣ１からの直流電圧が入力される。

点灯回路１００は、チョッパ回路４と、インバータ回路７とを含む。トランジスタＦＱ４１のゲートには、制御部１１４からの制御信号が抵抗Ｒ４２を介して供給されるようになっている。チョッパ回路４の出力電圧は抵抗Ｒ４３，Ｒ４４によって分圧され、その分圧された電圧Ｖｎが制御部１１４に供給されるようになっている。

インバータ回路７は、制御素子であるトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２とによって構成されるプッシュプル回路２２ａを有しており、このプッシュプル回路２２ａは、制御部１１４によって駆動制御されるようになっている。昇圧トランス７１の２次コイルの一端は、抵抗Ｒ６１を介して出力端子部１１５に接続されている。

出力端子部１１５の電圧は、制御部１１４によってモニタされる。そして、制御部１１４は、プッシュプル回路２２ａの２つのトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２に対して、それぞれ矩形波のパルス信号を交互に供給する。具体的には、プッシュプル回路２２ａは、制御部１１４に制御されて、昇圧トランス７１の１次側コイルの両端に、互いに逆極性の駆動パルス信号を印加する。こうして、昇圧トランス７１の２次コイルの電圧が所定の電圧に達して、放電灯６が点灯する。

放電灯６の明るさは、チョッパ回路４の出力電圧と、プッシュプル回路２２ｂのパルス信号の周波数によって決定される。チョッパ回路４の出力電圧は、制御部１１４からのトランジスタＦＱ４１のゲートへのパルス信号のデューティ比によって決定される。

以上のような構成に係る希ガス蛍光ランプの点灯回路１００は、放電灯６へ供給する電圧と電流の少なくとも一方を変更することによって、放電灯６の明るさ、すなわち光量の変更を行うことができる。

図９と図１０は、放電灯６の光量の変動を説明するためのグラフである。図９において、放電灯６の最適な光量を１００（％）として、縦軸は光量を示し、横軸は時間軸である。

放電灯６は、仕様に合った最適な光量（以下、１００（％）光量という）となるように、ランプの電圧と電流の少なくとも一方を供給すると、所定時間経過（ｔ１）時、例えば５分程度経過時、図９に示すように、５（％）程度の明るさの低下（Δ）が見られる。

複写機等において、カラーコピー時はより明るくし、モノクロコピー時はより暗くして、放電灯６の光出力も、点灯直後から得たいという要求がある。

しかし、例えば、１００（％）の＋２０（％）および−２０（％）を超えた範囲において調光するべく、放電灯６へ供給される電圧と電流の少なくとも一方を変更すると、点灯直後からしばらくの間は、図１０に示すように、放電灯６の光出力が大きく変動して、光出力が安定しない。図１０は、８０（％）以下において光量を制御しようとした場合のグラフを示す。そこで、本実施の形態では、点灯直後から放電灯６の光出力を一定にするように、光検出装置１１６の光量の検出値に応じて、放電灯６に供給する電圧と電流の少なくとも一方を制御する。

例えば、カラーコピー時は、光量を１２０（％）にするべく、点灯回路１００は、放電灯６へ供給する電圧と電流の少なくとも一方を変更する。同様に、モノクロコピー時は、光量を８０（％）にするべく、点灯回路１００は、放電灯６へ供給する電圧と電流の少なくとも一方を変更する。

図１１は、制御部１１４における光量制御のための部分の回路図である。制御部１１４には、カラーコピーか、モノクロコピーかの選択信号に応じた所定のパルス信号が、入力端子部１１１を介して入力される。制御部１１４は、内部で、そのパルス信号に応じた所定の電圧信号Ｖ１、Ｖ２を選択するスイッチ部１４１と、スイッチ部１４１を介して入力される所定の電圧信号と光検出装置１１６からの明るさを示す電圧信号ＬＡとを入力とし、これら２つの電圧信号の差を示す差信号を出力する比較回路１４２と、その比較回路１４２の差信号を入力とし、差信号に応じた周波数のパルス信号を、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２に出力するパルス信号発生回路１４３とを含む。

従って、モノクロコピーが選択されると、モノクロコピーに必要な光量に対応する電圧Ｖ１が、スイッチ部１４１において選択される。比較回路１４２は、モノクロコピーの光量設定値に対応する電圧Ｖ１と、光検出装置１１６によって検出された放電灯６の光量に対応する電圧信号ＬＡとを比較し、放電灯６の光量が設定値より高ければトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン・オフの周期を長くするように、すなわちオン・オフの周波数を低くするように、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２へのパルス信号を出力する。図１２は、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン・オフの現在の周期Ｔ１に対して、放電灯６の光出力すなわち明るさを減らすために、長い周期Ｔ２のパルス信号が出力されることを示す図である。

また、一方、カラーコピーが選択されると、カラーコピーに必要な光量に対応する電圧Ｖ２が、スイッチ部１４１において選択される。比較回路１４２は、カラーコピーの光量設定値に対応する電圧Ｖ２と、光検出装置１１６によって検出された放電灯６の光量に対応する電圧信号ＬＡとを比較し、放電灯６の光量が設定値より低ければトランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン・オフ周期を短くするように、すなわちオン・オフの周波数を高くするように、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２へのパルス信号を出力する。図１３は、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン・オフの現在の周期Ｔ１に対して、放電灯６の明るさを増やすために、より短い周期Ｔ３のパルス信号が出力されることを示す図である。

以上のように、点灯回路１００は、点灯直後から光検出装置１１６によって放電灯６の明るさすなわち光量を検出して、所定の用途に応じて予め設定された光量になるようにフィードバック制御を行う。

図１４は、カラーコピーとモノクロコピーの場合における光量の変動を説明するためのグラフである。図１４に示すように、カラーコピーの場合には１２０（％）で、モノクロコピーの場合は８０（％）の明るさで、原稿に光を当てなければならないような複写機において、従来であれば、点灯直後は点線Ａ，Ｂで示すような不安定な光出力状態であったが、点灯直後から設定された明るさである、一定の１２０（％）あるいは８０（％）の光出力を得ることができる。

従って、本実施の形態の点灯回路によれば、点灯直後から希ガス蛍光ランプの光出力を所望の値でかつ一定にすることができる。

なお、以上の例では、制御部１１４における光量制御は、ハードウエア回路によって実現しているが、コンピュータプログラム（以下、ソフトウエアという）によって行ってもよい。

図１５は、ソフトウエアによる照明制御処理の例を示すフローチャートである。この場合は、制御部１１４にはソフトウエアを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、ソフトウエアを格納し実行するためのＲＯＭ，ＲＡＭを有する。

図１５に示すように、制御部１１４には、カラーコピーか、モノクロコピーかの選択信号に応じた所定のパルス信号が、入力端子部１１１を介して入力されるので、選択されたコピーの種類に応じた明るさの設定値である設定光量を読み込む（ステップＳ１１）。次に、制御部１１４は、光検出装置１１６の出力信号から放電灯６の明るさすなわち光量を検出する（ステップＳ１２）。

次に、制御部１１４は、設定値（設定光量）と検出した現在の明るさとを比較し、設定値よりも現在の明るさが明るいか否かを判断する（ステップＳ１３）。制御部１１４は、設定値よりも現在の明るさが低いときは、ステップＳ３でＮＯを選択し、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン・オフ周期を短く、すなわち周波数を高くするように、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２へのパルス信号を出力する（ステップＳ１４）。

また、制御部１１４は、設定値よりも現在の明るさが明るいときは、ステップＳ３でＹＥＳを選択し、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２のオン・オフ周期を長く、すなわち周波数を低くするように、トランジスタＦＱ７１，ＦＱ７２へのパルス信号を出力する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４とステップＳ１５の後、設定値よりも現在の明るさが一致したか否かを判断し（ステップＳ１６）、一致していなければ、ステップＳ１３の処理に戻る。一致していれば、処理は終了する。

なお、以上、光量が違うの例として、カラーコピーとモノクロコピーの場合を説明したが、他にもコピーの速度の違い（高速と低速）等の場合もある。

以上のように、本実施の形態に係る放電灯点灯装置は、点灯直後から光検出装置１１６によって放電灯６の明るさすなわち光量を検出して、所定の用途に応じて予め設定された光量になるようにフィードバック制御を行う。よって、本実施の形態に係る放電灯点灯装置によれば、点灯直後からランプの光出力を所望の値でかつ一定にすることができる。

Claims (13)

1. 誘電体バリア放電灯に点灯電圧を供給するトランスと、
   前記トランスの１次側に電圧を供給するための電圧制御回路と、
   前記電圧制御回路の出力を前記トランスの１次側に正相又は逆相で供給するインバータ回路と、
   前記誘電体バリア放電灯のランプ電流を検出し、検出結果に基づいて前記誘電体バリア放電灯の種類を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて、前記電圧制御回路及びインバータ回路を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記制御手段は、前記誘電体バリア放電灯の種類毎に、前記電圧制御回路及びインバータ回路に適した制御値を保持する第１の記憶部を有することを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
3. 前記第１の記憶部は、各種類の前記誘電体バリア放電灯を夫々１００％調光で点灯させるために必要な制御値を保持することを特徴とする請求項２に記載の放電灯点灯装置。
4. 前記判定手段は、所定のランプ電圧を前記誘電体バリア放電灯に供給した場合のランプ電流の値を、前記誘電体バリア放電灯の種類毎に記憶した第２の記憶部を有することを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
5. 前記電圧制御回路は、チョッパ回路によって構成され、
   前記インバータ回路は、プッシュプル回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
6. 誘電体バリア放電灯に点灯電圧を供給するトランスと、前記トランスの１次側に電圧を供給するための電圧制御回路と、前記電圧制御回路の出力を前記トランスの１次側に正相又は逆相で供給するインバータ回路と、前記電圧制御回路及びインバータ回路を制御する制御手段と、を具備した放電灯点灯装置の放電灯点灯制御方法であって、
   前記電圧制御回路及びインバータ回路を第１の制御値で駆動して前記誘電体バリア放電灯のランプ電流を検出する検出手順と、
   前記検出手順の検出結果に基づいて前記誘電体バリア放電灯の種類を判定する判定手順と、
   前記判定手順の判定結果に基づいて、前記誘電体バリア放電灯の種類に応じた第２の制御値を決定する手順と、
   前記第２の制御値によって前記電圧制御回路及びインバータ回路を駆動する手順とを具備したことを特徴とする放電灯点灯制御方法。
7. 前記第２の制御値は、各種類の前記誘電体バリア放電灯を夫々１００％調光で点灯させるために必要な値であることを特徴とする請求項６に記載の放電灯点灯制御方法。
8. 誘電体バリア放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
   与えられた設定光量と、前記誘電体バリア放電灯の検出された光量とを比較する光量比較部と、
   該光量比較部の比較結果に応じて、前記設定光量と前記検出された光量とが一致するように、前記誘電体バリア放電灯へ供給する電圧及び電流の少なくとも一方を制御する制御手段とを有することを特徴とする放電灯点灯装置。
9. 前記誘電体バリア放電灯にランプ電圧を供給するためのインバータ回路を更に具備し、
   前記制御手段は、前記インバータ回路の制御素子のオン・オフの周波数を制御して、前記設定光量と前記検出された光量とを一致させることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
10. 前記誘電体バリア放電灯にランプ電圧を供給するためのチョッパ回路を更に具備し、
    前記制御手段は、前記チョッパ回路の制御素子のオン・オフのデューティ比を制御して、前記設定光量と前記検出された光量とを一致させることを特徴とする請求項８又は９のいずれか一方に記載の放電灯点灯装置。
11. 誘電体バリア放電灯に点灯電圧を供給するための電圧制御回路及びインバータ回路を具備した放電灯点灯装置の放電灯点灯制御方法であって、
    前記電圧制御回路及びインバータ回路を第１の制御値で駆動して前記誘電体バリア放電灯を点灯させる手順と、
    前記第１の制御値に対応した設定光量と、前記誘電体バリア放電灯の検出された光量とを比較する光量比較手順と、
    該光量比較部の比較結果に応じて、前記設定光量と前記検出された光量とが一致するように、第２の制御値を決定する手順と、
    前記第２の制御値によって前記電圧制御回路及びインバータ回路を駆動する手順とを具備したことを特徴とする放電灯点灯制御方法。
12. 前記誘電体バリア放電灯は、希ガス蛍光ランプであることを特徴とする請求項１乃至５及び請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の放電灯点灯装置。
13. 前記誘電体バリア放電灯は、外面電極型であることを特徴とする請求項１２に記載の放電灯点灯装置。

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