(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードルミネッセンス式照明装置の駆動方法において、
前記照明装置の陰極に通電してその電位を前記照明装置のグリッドに印加する電位よりも高くかつその両端において電位差を生じる電位にして加熱する加熱過程と、
前記陰極に通電せずにその電位を前記グリッドに印加する電位よりも低い電位にして電子放出させて発光を起こす発光過程と、
前記陰極に通電せずその電位を前記グリッドに印加する電位よりも高くかつその両端において電位差を生じない電位にして電子放出もさせない休止過程と、を所定の点灯周期で繰り返し、
少なくとも前記発光過程と前記休止過程の期間が可変であることを特徴とする照明装置の駆動方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記点灯周期に占める前記加熱過程の期間の割合が一定に保持されることを特徴とする照明装置の駆動方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
前記加熱、発光及び休止の３過程のタイミングを制御する過程を備え、
このタイミング制御過程では、前記発光過程のタイミングを前記加熱及び休止過程のタイミングからは独立して決定し、前記加熱及び休止過程のタイミングを前記発光過程のタイミングに従属して決定する、
ことを特徴とする照明装置の駆動方法。
【請求項４】
陰極と陽極との間に制御グリッドを有するカソードルミネッセンス式照明装置の駆動回路において、
前記陰極の第１の端子の電位を制御するための第１の制御部と、
前記陰極の第２の端子の電位を制御するための第２の制御部と、
を備え、
前記第１及び第２制御部は、所定の点灯周期で繰り返しかつ連続的に発生する点灯期間、加熱期間及びダミー期間において動作し、
前記第１制御部は、前記点灯期間において、前記第１端子を前記制御グリッドの電位より低い電位に制御し、前記点灯期間以外の期間において、前記第１端子を前記制御グリッドよりも高い電位に制御し、
前記第２制御部は、前記加熱期間において、前記第２端子を前記制御グリッドの電位より高くかつ前記第１端子の電位とは異なる電位に制御し、前記加熱期間以外の期間において、前記第２端子を前記第１端子と同一の電位に制御する、
ことを特徴とする照明装置の駆動回路。
【請求項５】
請求項４記載の回路において、
前記第２制御部が、前記加熱期間以外の期間において、前記第２端子を前記第１端子と同じ電位にするために、前記陰極を流れる電流ループを開放することを特徴とする照明装置の駆動回路。
【請求項６】
請求項４記載の回路において、
前記第２制御部が、前記加熱期間において、前記第２端子を前記第１端子の電位より高い電位に制御することを特徴とする照明装置の駆動回路。
【請求項７】
請求項４記載の回路において、
前記第２制御部が、前記加熱期間において、前記第２端子を前記第１端子の電位より低い電位に制御することを特徴とする照明装置の駆動回路。
【請求項８】
請求項４記載の回路において、
前記第１制御部は、前記点灯期間を示す点灯信号を受けて動作し、
前記第２制御部は、前記加熱期間を示す過熱信号を受けて動作し、
さらに、前記点灯信号及び加熱信号を発生する信号発生部を備え、この信号発生部は、前記点灯信号の発生タイミングを前記加熱信号から独立して決定し、前記加熱信号の発生タイミングを前記点灯信号に従属して決定することを特徴とする照明装置の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カソードルミネッセンスを利用した照明装置の駆動に関し、特に、イメージスキャナー、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像入力装置の光源として、或いは屋外用ＴＶ等の大型表示装置として使用する場合に適した照明装置の駆動方法及び駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像入力装置用等に使用される線状の光源として、蛍光ランプやラインハロゲンランプ等の従来光源に代り、小型で、有効光出力が大きく、かつ低消費電力の光源として特開昭５６−７３９７０号公報に示されているカソードルミネッセンスを利用した光源が提唱されている。
【０００３】
図１は、従来のカソードルミネッセンスを用いた光源の断面図を示したものであり、同図をもとに従来の光源の構成を説明する。
【０００４】
１０は所定真空度に保たれたガラス管であり、このガラス管１０の管軸に沿って陰極１２が架張されている。１４はガラス基板でその表面には蛍光体１６が塗布されており、更に蛍光体１６の上にメタルバックとなるアルミニウム薄膜からなる陽極１８が蒸着してある。制御電極であるグリッド２０は陰極１２と陽極１８との間に配設されており、０．３〜１ｍｍ程度のスリット１１が中央に設けられた金属板で成っている。蛍光体材料としては、主に発光効率の高い流化亜鉛系を母体とする材料（ＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌ）が使用される。
【０００５】
この様に構成された発光管の陽極１８には、通常電源Ｅ２により８ｋＶ程度の高電圧を印加し、また、グリッド２０には電源Ｅ４により数ボルト程度の電圧Ｖ４を印加し使用する。
【０００６】
次に駆動方法について説明する。特開昭５３−３７４０号には、このカーソドルミネッセンス光源を点灯するための駆動方法が開示されており、図２はその点灯タイミングチャートを示すもので、ＣＴＬｏｎは、図示しないカソード駆動回路に入力される点灯信号を示している。カソード駆動信号、Ｅｋ１、Ｅｋ２は、そのカソード駆動回路から発生する出力信号で、カソード駆動信号Ｅｋ１、Ｅｋ２は、それぞれ図１に示した発光管における陰極１２の両端子Ｋ１、Ｋ２に印加される。ここで、点灯信号ＣＴＬｏｎは、消灯時間ｔｏｆｆと点灯期間ｔｏｎを単位とする周期ｔ０で繰り返されるものである。
【０００７】
消灯時間ｔｏｆｆにおいて、カソード駆動信号Ｅｋ１、Ｅｋ２は、それぞれ電圧Ｖ２、Ｖ１となる。ここで、電圧Ｖ１、Ｖ２は共に、グリッド２０に印加する電圧Ｖ４よりも高い電圧である。電圧Ｖ１、Ｖ２が陰極１２の端子Ｋ１、Ｋ２に印加されると、電圧差△Ｖ＝Ｖ２−Ｖ１が供給されジュール加熱により陰極１２の表面から後述する熱電子２４を放射しやすい状態となる。
【０００８】
しかし、陰極１２端子Ｋ１、Ｋ２に印加される電圧Ｖ１、Ｖ２は、グリッド２０に印加する電位Ｖ４よりも高いため、熱電子２４は陰極１２から放出されない。
【０００９】
次に点灯期間ｔｏｎにおいて、カソード駆動信号Ｅｋ１、Ｅｋ２は、共に電圧０Ｖとなる。ここでグリッド２０に印加してある電圧Ｖ４よりも陰極１２の電圧が低くなるため、余熱により暖められた陰極１２から熱電子２４が引き出される。熱電子２４はグリッド２０のスリット１１を通過し、高電圧を印加した陽極１８に衝突する。この薄膜からなる陽極１８を通過した熱電子２４は蛍光体１６に衝突しカソードルミネッセンスに発光が行なわれる。
【００１０】
ところで、陰極１２の表面からの熱電子放出量は、陰極１２の表面温度に依存する。図示しないエミッタ材料と呼ばれる熱電子放出物質を陰極１２表面に塗布すると、通常、表面温度を６００度から７００度にて十分な熱電子放出を得ることができる。しかし、もし温度が上昇し過ぎると、エミッタ材料の蒸発が促進され、たちまち熱電子放出量が減退してしまい、その結果、光源の光量は急激に劣化する。逆に表面温度が低すぎると、十分な熱電子放出が得られない。そのため、陰極１２の表面温度を適当な温度範囲に維持する様に、陰極を加熱する際の通電電圧、陰極抵抗値、及び使用時の通電デューティ（つまり、即ち図２における点灯周期ｔ０に対する消灯時間ｔｏｆｆの比率）の３点を事前に正確に設計し、駆動しなければならない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、画像入力装置等に用いられる照明装置においては、光電変換装置のＣＣＤからの出力信号の精度を高めるために、照明装置の点灯期間ｔｏｎを可変にすることにより、ＣＣＤに蓄積される光量積分値を調節できる機能が求められる。しかしながら、もし従来の駆動回路で点灯期間ｔｏｎを変化させると、点灯周期ｔ０を固定とした場合、消灯時間ｔｏｆｆも変わることになる。即ち、通電デューティを変化させることとなり、結果として陰極１２の表面温度が適切な温度範囲からはずれることになり、発光管の寿命が短くなるという問題が生じていた。
【００１２】
本発明はこの様な問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、カソードルミネッセンス方式の照明装置において、点灯期間を可変に調節可能にすると共に、寿命も長く維持できるようにした駆動技術を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する駆動方法は、照明装置の陰極に通電してその電位を照明装置のグリッドに印加する電位よりも高くかつその両端において電位差を生じる電位にして加熱する加熱過程と、陰極に通電せずにその電位をグリッドに印加する電位よりも低い電位にして電子放出させて発光を起こす発光過程と、陰極に通電せずその電位をグリッドに印加する電位よりも高くかつその両端において電位差を生じない電位にして電子放出もさせない休止過程とを所定の点灯周期で繰り返す。そして、少なくとも発光過程と休止過程の期間が可変である。
【００１４】
また、本発明が提供する駆動回路は、陰極の第１端子の電位を制御するための第１制御部と、陰極の第２端子の電位を制御するための第２制御部とを備え、この第１及び第２制御部は、所定の点灯周期で繰り返しかつ連続的に発生する点灯期間、加熱期間及びダミー期間において動作する。そして、第１制御部は、点灯期間において、第１端子を制御グリッドの電位より低い電位に制御し、点灯期間以外の期間において、第１端子を制御グリッドよりも高い電位に制御する。また、第２制御部は、加熱期間において、第２端子を制御グリッドの電位より高くかつ第１端子の電位より高い又は低い電位に制御し、加熱期間以外の期間において、第２端子を第１端子と同一の電位に制御する。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、一つの点灯周期に、加熱期間と点灯期間と休止期間とが存在する。点灯期間を可変調節した場合、これに合わせて休止期間を変化させることにより、加熱期間は一定に保持しておくことが出来る。従って、点灯期間を可変調節しても、陰極の温度を常に適正範囲に維持しておけるので、発光管が長持ちする。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
【００１７】
図３は、本発明に係る駆動回路が適用されるカソードミネッセンス式の発光管の一例を示す斜視図である。この発光管２６の前面プレート２８の内側には、平方センチメートル当り０．１から１００ミリグラム、最適には４ミリグラムのカソードルミネッセンス用の蛍光体１６を発光管２６の長手方向に塗布してある。蛍光体１６は、０．１から０．４μｍの厚みに真空蒸着により形成されたアルミニウムからなる陽極３０により覆われている。
【００１８】
発光管２６の背面プレート３２の内側面には、その長手方向にアルミニウムからなる背面電極３４が真空蒸着等により形成され、背面電極３４の直上には、ワイヤ状の陰極３６を架張してある。尚、陰極３６は、タングステンからなる直径５から１００ミクロンの細線であり、その陰極３６の表面には、図示しないエミッタ材料が塗布してある。打ち抜きや電鋳等により穿孔された複数の開口部４２が設けられた金属板よりなるグリッド４０は、陽極３０と陰極３６との間を遮る位置に配置してある。陽極３０、グリッド４０、陰極３６、背面電極３４は、発光管の外部に引き出した端子により、後述する駆動回路４４と電気的導通を取ることが可能になっている。４６は、排気管で、これを通して発光管内部の真空度を１００ｍパスカルから０．１ｍパスカル程度まで排気した後、ガス燃焼加熱により排気管４６を溶かし封止する。
【００１９】
図４は図３に示した発光管２６のための本発明に係わる駆動回路の一実施例のブロック構成を、発光管２６の断面概略図と共に示したものである。
【００２０】
駆動回路４４は、３つの直流定電圧電源Ｅ２〜Ｅ４と点灯制御のためのカソード駆動回路４８からなる。
【００２１】
陽極３０には、電源Ｅ２により８ｋＶ程度の高電圧を印加する。また、グリッド４０には、電源Ｅ４により数ボルト程度の電圧Ｖ４を印加する。更に、背面電極３４には、電源Ｅ３により適当な電圧を印加し、陰極３６からの熱電子放出量を最大化する。陰極３６の両端子Ｋ１、Ｋ２は、カソード駆動回路４８に接続される。
【００２２】
図５は、カソード駆動回路４８の動作を説明するためのタイミングチャートであり、ＣＴＬｏｎ及びＣＴＬｈは、それぞれカソード駆動回路４８の点灯信号入力端子Ｃｏｎ，及び加熱信号入力端子Ｃｈに入力する信号であり、Ｅｋ１及びＥｋ２は、端子Ｋ１、Ｋ２に出力される駆動電圧信号を示している。
【００２３】
まず、期間ｔｈ（加熱期間）では、カソード駆動電圧信号Ｅｋ１は、所定の電圧Ｖ３（例えば、２３ボルト）で、もう片方のカソード駆動電圧信号Ｅｋ２は、所定の電圧Ｖ１（例えば、８ボルト）である。すると陰極３６の端子Ｋ１、Ｋ２には、電圧差△Ｖ＝Ｖ３−Ｖ１が生じ、ジュール加熱により陰極３６の表面から熱電子２４を放射しやすい状態となる。
【００２４】
しかし、陰極３６の端子Ｋ１、Ｋ２に印加される電圧Ｖ１、Ｖ３は共に、グリッド４０に印加する電位Ｖ４よりも高いため熱電子２４は陰極３６から放出されない。  次に、点灯信号ＣＴＬｏｎが０Ｖから５Ｖに立上がってから、再度０Ｖに立下がるまでの期間ｔｏｎ（点灯期間）では、カソード駆動電圧信号Ｅｋ１，Ｅｋ２は、共に電圧０Ｖとなり印加してある電圧Ｖ４よりも陰極３６の電圧が低くなるため、余熱により暖められた陰極３６から熱電子２４が引き出される。熱電子２４はグリッド４１のスリット４１を通過し、高電圧を印加した陽極３０に衝突する。更に、薄膜からなる陽極３０を通過した熱電子２４は蛍光体１６に衝突しカソードルミネッセンス発光を行なう。
【００２５】
最後に期間ｔｄ（ダミー期間）では、点灯信号ＣＴＬｏｎ、加熱信号ＣＴＬｈ共に０Ｖであり、カソード駆動信号Ｅｋ１、Ｅｋ２は、共に電圧Ｖ１となる。陰極３６は、両端において電圧差が生じないため、前述の点灯期間ｔｏｎと同様、陰極３６の加熱はされない。更に、陰極３６の端子Ｋ１、Ｋ２に印加される電圧Ｖ１はグリッド４０に印加する電位Ｖ４よりも高いため、熱電子２４は陰極３６から放出されない。
【００２６】
このタイムチャートにおいて、点灯期間ｔｏｎを可変調整する場合、周期ｔｏと加熱期間ｔｈは一定に固定しておき、ｔｏ−ｔｈの範囲内で点灯期間ｔｏｎを変化させる。これにより、加熱デューディは一定のまま、発光デューディのみ変えられる。
【００２７】
図６は、図５に示したカソード駆動回路４８の一回路例を示す。
【００２８】
このカソード駆動回路４８は、２つのオペアンプＯＰ１とＯＰ２とを有し、共に電源Ｅ８より直流電圧Ｖ１が電源電圧として供給されていると共に、各々の反転入力端子（−）にしきい値電圧Ｖ０（例えば、１．５ボルト）が加えられている。
【００２９】
一方のオペアンプＯＰ１は、その非反転入力端子（＋）が信号入力端子Ｃｏｎに接続されて点灯信号ＣＴＬｏｎを受けるようになっていると共に、その出力端子が相補的な２つのトランジスタＴｒ１及びＴｒ２の制御ゲートへ分圧抵抗Ｒ２とＲ３の組及びＲ５とＲ４の組を介して接続されている。そして、相補的トランジスタＴｒ１及びＴｒ２の出力端子が一方の陰極用端子Ｋ２に接続されている。
【００３０】
他方のオペアンプＯＰ２は、その非反転入力端子（＋）が信号入力端子Ｃｈに接続されて加熱信号ＣＴＬｈを受けるようになっていると共に、その出力端子が抵抗Ｒ８を介してスイッチングトランジスタＴｒ４のベースに接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ４は、そのコレクタが接地され、かつ、エミッタが抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ３の制御ゲートに接続されている。このトランジスタＴｒ３の制御ゲートにはまた、抵抗Ｒ７を介して、電源Ｅ８の電圧Ｖ１に電源Ｅ５の電圧を加えた電圧Ｖ３が加えられている。この電圧Ｖ３は、トランジスタＴｒ３のソースにも加えられ、このトランジスタＴｒ３のドレインがもう一方の陰極用端子ｋ１に接続されている。
【００３１】
以下に、回路動作を説明する。まず、加熱期間ｔｈにおける動作を説明する。
【００３２】
加熱信号ＣＴＬｈが０Ｖから５Ｖに立ち上がると、オペアンプＯＰ２の出力電圧が０ＶからＶ１に立ち上がるため、トランジスタＴｒ４がターンオンし抵抗Ｒ７とＲ６の接続点をほぼ０Ｖとする。それにより、トランジスタＴｒ３がターンオンするため、陰極３６の端子Ｋ１へ電圧Ｖ３が加えられる。
【００３３】
この加熱期間ｔｈでは、点灯信号ＣＴＬｏｎが０Ｖであるため、オペアンプＯＰ１の出力電圧は０Ｖである。それにより、トランジスタＴｒ１がＯＦＦ、トランジスタＴｒ１はＯＮとなるから、陰極３６の端子Ｋ２へ電源Ｅ８の電圧Ｖ１が加えられる。
【００３４】
この様にして、陰極３６の端子Ｋ１及びＫ２にはそれぞれ電圧Ｖ３及びＶ１が加えられて、陰極３６に電流が流れ発熱することになる。
【００３５】
次に点灯期間ｔｏｎにおける回路動作を説明する。
【００３６】
点灯信号ＣＴＬｏｎが０Ｖから５Ｖに立ち上がると、オペアンプＯＰ１の出力はＶ１となる。すると、トランジスタＴｒ１がターンオンし、トランジスタＴｒ２はターンオンするから、陰極３６の端子Ｋ２の電圧はほぼ０Ｖとなる。
【００３７】
この時、加熱信号ＣＴＬｈは０Ｖであるので、オペアンプＯＰ２の出力は０Ｖで、トランジスタＴｒ４はＯＦＦとなっている。そのため、トランジスタＴｒ３がＯＦＦとなっていて、陰極３６を流れる電流ループを開放しているので、陰極３６の端子Ｋ１は端子Ｋ２と同じ電位０Ｖである。
【００３８】
次にダミー期間（ｔｄ）における回路動作を説明する。
【００３９】
点灯信号ＣＴＬｏｎが５Ｖから０Ｖに立ち下がると、オペアンプＯＰ１の出力が０Ｖに立ち下がる。すると、トランジスタＴｒ１がターンオフし、トランジスタＴｒ２がターンオンし、陰極３６の端子Ｋ２の電圧は、電源Ｅ８の電圧Ｖ１となる。  この時、通電信号ＣＴＬｈは、点灯期間ｔｏｎの時と同様０Ｖであるので、陰極３６を流れる電流ループは開放されているから、陰極３６の端子Ｋ１の電位は端子Ｋ２と同じくＶ１となる。
【００４０】
図５、６に示した駆動回路では、陰極３６の加熱デューティはｔｈ／ｔ０であり、従って点灯周期ｔ０と、加熱期間ｔｈとを常に一定とすれば、加熱デューティは一定となり、陰極３６の表面温度は一定範囲に保たれる。そして、点灯期間ｔｏｎは、ダミー期間ｔｄを用いることにより、加熱期間ｔｈから独立して可変調整できる。
【００４１】
点灯期間ｔｏｎの可変範囲はゼロからｔ０−ｔｈの間である。従って、図５に示すカソード駆動信号Ｅｋ１の加熱期間ｔｈにおける電圧Ｖ３を可能な限り高くし、その分加熱デューティを小さく、つまりｔｈを短くすることにより、点灯期間ｔｏｎの可変範囲を広くとることが可能となる。
【００４２】
図７は、図４のカソード駆動回路４８として採用できる別の回路例を示し、図８はその動作を示すタイムチャートである。
【００４３】
この図７に示した回路は、図６の回路に比較して構成が簡素であるというメリットを持つ。
【００４４】
また、図８に示す動作は、点灯期間ｔｏｎを最初に行ない、この点灯期間ｔｏｎの終了に応答して加熱期間ｔｈを開始させている点に一つの特徴をもつ。つまり、点灯信号ＣＴＬｏｎは独自のタイミングで発生させ、加熱信号ＣＴＬｈは点灯信号ＣＴＬｏｎに従属したタイミングで発生させている。この方式の１つの利点は、照明装置を画像入力装置の光源として用いた場合、画像の読み取り期間と点灯期間との同期がとり易いことである。何故なら、画像入力装置から発生する読み取り期間に同期したパルス信号に直接的に同期して、点灯信号ＣＴＬｏｎを生成できるからである。これに対し、図５に示した動作では、加熱信号ＣＴＬｈの立ち下がりで点灯信号ＣＴＬｏｎが立ち上がるというように、加熱信号ＣＴＬｈに従属したタイミングで点灯信号ＣＴＬｏｎを生成しているため、画像入力装置からのパルス信号に直接的に同期させて点灯信号ＣＴＬｏｎを発生させることが出来ない。
【００４５】
図８の動作のもう一つの利点は、点灯期間ｔｏｎを非常に長くする必要が生じた場合、加熱期間ｔｈを犠牲にすることができるので、点灯期間ｔｏｎをｔ０−ｔｈより長く延ばせる点である。何故なら、点灯信号ＣＴＬｏｎを加熱信号ＣＴＬｈから独立したタイミングで生成し、加熱信号ＣＴＬｈは点灯信号ＣＴＬｏｎに従属したタイミングで生成しているからである。つまり、点灯期間ｔｏｎが支配的で、加熱期間ｔｈが従属的であるからである。これに対し、図５の動作では、加熱信号ＣＴＬｈに従属したタイミングで点灯信号ＣＴＬｏｎを生成しているため、加熱期間ｔｈが支配的であり、点灯期間ｔｏｎはｔ０−ｔｈより長くすることができない。
【００４６】
図７の回路を説明する。
【００４７】
トランジスタＴｒ１１は、そのベースに抵抗Ｒ１１を介して点灯信号ＣＴＬｏｎを受けるようになっており、エミッタが接地され、かつコレクタが抵抗Ｒ１２を介して直流定電圧源（例えば、２４Ｖ±１０％）に接続されると共にトランジスタＴｒ１２のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１２は、コレクタが上述の直流定電圧源に接続され、かつエミッタが陰極用の端子ｋ２に接続されると共に抵抗Ｒ１３を介して接地される。また、トランジスタＴｒ１２のベースとアースとの間には、上記直流電源の電圧が高側に変動した時にこれをクランプするための、ツェナ電圧が例えば２５．８ＶのツェナダイオードＺＤ１が接続されている。
【００４８】
トランジスタＴｒ１３は、ベースに抵抗Ｒ１４を介して加熱信号を受けるようになっており、エミッタが接地され、かつコレクタがツェナ電圧例えば７．４ＶのツェナダイオードＺＤ２を導通方向に介してトランジスタＴｒ１４のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１４は、エミッタとベースとの間に抵抗Ｒ１５が接続され、エミッタが陰極用の端子ｋ１に接続され、かつコレクタが接地されている。
【００４９】
次に図７及び図８を参照して動作を説明する。
【００５０】
図８に示すように、点灯周期ｔｏの開始と同時に点灯信号ＣＴＬｏｎが０Ｖから５Ｖに立ち上がり、所定の点灯期間ｔｏｎの後に０Ｖへ立ち下がる。点灯信号ＣＴＬｏｎの立ち下がりに応答して加熱信号ＣＴＬｈが０Ｖから５Ｖへ立ち上がり、所定の加熱期間ｔｈの後に０Ｖへ立ち下がる。
【００５１】
図７を参照して、点灯期間ｔｏｎの開始で点灯信号ＣＴＬｏｎが立ち上がると、トランジスタＴｒ１１がターンオンし、そしてトランジスタＴｒ１２がターンオフするため、陰極３６の端子ｋ２は接地されて、図８に示すように電位０Ｖとなる。
【００５２】
この時、加熱信号ＣＴＬｈは０Ｖであるため、トランジスタＴｒ１３はＯＦＦであり、よってトランジスタＴｒ１４もＯＦＦである。従って、陰極３６を流れる電流ループが開放されて、陰極端子ｋ１の電位は他方の端子Ｋ２と同一の０Ｖである。
【００５３】
このように、点灯期間ｔｏｎでは、陰極３６の両端子ｋ１、ｋ２が共に０Ｖあってグリッド電圧Ｖ４より低いため、既に加熱済の陰極３６から電子が放出され、グリッドにより加速されて陽極の蛍光体に当り、発光が生じる。
【００５４】
点灯期間ｔｏｎが終わると、点灯信号ＣＴＬｏｎが立ち下がり、同時に加熱信号ＣＴＬｈが立ち上がる。点灯信号ＣＴＬｏｎが立ち下がると、トランジスタＴｒ１１がターンオフし、そしてトランジスタＴｒ１２がターンオンする。それにより、トランジスタＴｒ１２のコレクタに接続された陰極端子ｋ２の電位は電源電圧２４ＶからトランジスタＴｒ１２の電圧降下を引いたほぼ２３Ｖ（Ｖ３）となる。
【００５５】
また、加熱信号ＣＴＬｈの立ち上がりによって、トランジスタＴｒ１３がターンオンし、そしてトランジスタＴｒ１４もターンオンするため、陰極端子ｋ１の電位はツェナ電圧７．４ＶにトランジスタＴｒ１３のベース・エミッタ間電圧を加えたほぼ８Ｖ（Ｖ１）となる。
【００５６】
このように、加熱期間ｔｈでは、陰極３６の一方の端子ｋ２が２３Ｖ（Ｖ３）、他方の端子ｋ２が８Ｖ（Ｖ１）となるため、陰極３６に電流が流れ加熱が行なわれる。しかし、陰極３６の電位Ｖ３、Ｖ１はグリッド電位Ｖ４より高いため、電子放出は行なわれない。
【００５７】
加熱期間ｔｈが終了すると、加熱信号ＣＴＬｈが立ち下がる。すると、トランジスタＴｒ１３及びＴｒ１４がターンオフするため、陰極３６を通る電流ループが開放される。この時、陰極端子ｋ１は加熱期間と同じ２３Ｖ（Ｖ３）であるため、端子ｋ２も同じ２３Ｖ（Ｖ３）となる。従って、陰極３６には電流が流れないので加熱が行なわれず、かつ陰極３６の電位Ｖ３はグリッド電位Ｖ４より高いので、発光も行なわれない。
【００５８】
以上、図３に示すような単色発光用の照明装置に適用した実施例を説明した。次に、カラー画像入力装置に用いる３色発光用の照明装置に適用した本発明の実施例を説明する。
【００５９】
図９は、本発明が適用できるカラー画像入力装置用の照明装置として用いる発光管１１０の一例の斜視図である。
【００６０】
図１０は図９のＡ−Ａ’の断面図で、図１１は図９のグリッド電極１０４とセパレーター１０６−ＢＢ、１０６−ＢＲ、１０６−ＲＧ、１０６−ＧＧの部分拡大図である。
【００６１】
以下に発光管１１０の構成を説明する。赤、緑及び青色用陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂが、後述するグリッド電極１０４と背面電極１０５との間に、各色用陰極支持部材１０８−Ｒ、１０８−Ｇ、１０８−Ｂで両端を支持することにより架張する。陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂは、例えばタングステンからなる直径１０〜５０μｍの細線で、表面には図示しない酸化バリウム等の電子放射物資にて被覆してあり電子放射効率を高める働きをする。
【００６２】
グリッド電極１０４は、ステンレス鋼やしんちゅう、アルミニウム等の導電性がありかつ非磁性の材料からなる１枚の板を台形状に折曲げて陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂと陽極１０２の間に配置し、図１０に示すようにガラス側板１７１、１７２と底板１７３でグリッド電極１０４をはさんで固定する。又、図１１に示すようにグリッド電極１０４には、各色陰極間を仕切るための４枚のセパレータ１０６−ＢＢ、１０６−ＢＲ、１０６−ＲＧ、１０６−ＧＧが複数箇所の固定点１６０で固定され、グリッド電極１０４と電気的導通を取る。さらにグリッド電極１０４の陽極と対向する側には各色用陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂから発生する電子を通過させる役目を成す網目状又は、複数のスリット状の開口部１４５−Ｒ、１４５−Ｇ、１４５−Ｂが設けられている。
【００６３】
尚、セパレータ１０６は、陰極からの輻射熱により熱膨張すると、固定点１６０と固定点１６０との間でわん曲し、これが光量むらを生じさせる。このわん曲をできるだけ抑えるため、固定点１６０の数は多い方が望ましい。さらに、セパレータ１０６の上縁部又は下縁部又はその双方をＬ字形に折り曲げてわん曲しにくくするとよい。或いは、図１２に示すように、「コ」の字形に形成したセパレータ１６１−Ｂ、１６１−Ｒ、１６１−Ｇを使用してもよい。
【００６４】
背面電極１０５は、陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂとガラス底板１７３との間に形成する。背面電極１０５は、カーボンペーストにより形成する。緑色蛍光体１０３−Ｇ、赤色蛍光体１０３−Ｒ、青色蛍光体１０３−Ｂの３種類の蛍光体が、スクリーン印刷等の方法を用いて、透明ガラス板１０７の内側面に順次塗布される。ここで、使用する蛍光体は、カソードルミネッセンスによる発光可能な蛍光体であり、具体的には赤色蛍光体としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ、緑色蛍光体としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、青色蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌなどを用いる。
【００６５】
陽極１０２は、真空蒸着法等により厚さ０．１〜１０μｍのアルミニウムを、蛍光体が塗布した透明ガラス板１０７の内側面に蒸着することにより形成する。
【００６６】
最後に、低融点ガラス等により各ガラス部の接触面及び各電極から発光管１１０外部に引き出されるリード線の境界部をふさぎ、５００度〜６００度の高温槽に入れ、融着することにより、図９に示した透明ガラス板１０７とガラス板１７１、１７２、１７３、１７４、１７５からなる容器１７７を形成する。しかる後に排気管１７６より排気し真空度１００ｍ〜０．１ｍパスカルとなった状態で封止することにより、容器１７７中を真空状態に保持する。
【００６７】
この３色発光管１１０は、カラー画像入力装置の光源として用いた場合、３色の発光が実質的に単一の光源から同一方向へ射出されるため、段差や凹凸のある原稿を入力した場合にも、色ずれのない良好な色再現性が得られるものである。このような発光管１１０の各色蛍光体１０３−Ｒ、１０３−Ｇ、１０３−Ｂを独立発光させるための本発明に係わる駆動回路の一実施例のブロック構成を図１３に示す。
【００６８】
図１３に示す駆動回路１６７は、３つの直流定電圧電源と陰極駆動回路１６６からなる。各陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂは、その両端子Ｋ１−Ｒ、Ｋ２−Ｒ、Ｋ１−Ｇ、Ｋ２−Ｇ、Ｋ１−Ｂ、Ｋ２−Ｂにてカソード駆動回路１６６と接続する。
【００６９】
図１４は、カソード駆動回路１６６の回路図を示す。図示の回路１６６−Ｒは赤色用陰極１０１−Ｒの駆動用のものであり、他にこれと同構成の２つの回路が緑色用陰極１０１−Ｇの駆動用及び青色用陰極１０１−Ｂの駆動用に並列的に設けられている。それら３つの回路により、３つの陰極１０１−Ｒ、１０１−Ｇ、１０１−Ｂが互いに独立に駆動される。
【００７０】
図１４の回路構成自体は図６に示した単色発光管のカソード駆動回路のそれと同一である。点灯信号入力端子Ｃｏｎ−Ｒ及び加熱信号入力端子Ｃｈ−Ｒには赤色用の点灯信号ＣＴＬ−Ｒ及び加熱信号ＣＴＬ−Ｒｈ（図１５参照）がそれぞれ加えられる。また、陰極用端子Ｋ１−Ｒ及びＫ２−Ｒには赤色用陰極１０１−Ｒが接続される。
【００７１】
図１５はカソード駆動回路１６６の動作を示すタイミングチャートである。
【００７２】
図１５に示すように、赤色用駆動信号ＣＴＬ−Ｒｈ、ＣＴＬ−Ｒ、緑色用駆動信号ＣＴＬ−Ｇｈ、ＣＴＬ−Ｇ、及びＣＴＬ−Ｂｈ、ＣＴＬ−Ｂは、互いに１２０°づつ位相がずれて発生させられる。各色毎の動作は、図５に示した動作と同一である。
【００７３】
この３色発光管の駆動を、図７に示したと同一構成の３つの回路を用いて行なうことも勿論可能である。その場合、各色毎に図８に示すような動作が行なわれ、それら３色の動作は互いに１２０度づつ位相がずらされる。
【００７４】
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、本発明はそれら実施例にのみ限定されるものではなく、他の種々の態様で実施することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、点灯周期内に加熱も点灯も行なわないダミー期間を設け、このダミー期間と点灯期間とを可変にしているため、点灯期間を可変調節しても加熱デューティを一定に維持することができるので、寿命を長く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カソードルミネッセンスを用いた従来光源の構成を示す断面図。
【図２】従来光源におけるカソード駆動回路のタイミングチャート。
【図３】本発明に係わる駆動回路が適用される発光管の一例を示す斜視図。
【図４】図３に示した発光管のための本発明に係わる駆動回路の一実施例のブロック構成を、発光管の概略断面構造と合せて示した図。
【図５】図４の駆動回路内のカソード駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図６】図５の動作を行うカソード駆動回路の一回路例を示す回路図。
【図７】図４の駆動回路内のカソード駆動回路の別の回路例を示す回路図。
【図８】図７のカソード駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図９】本発明に係わる駆動回路が適用されるカラー画像入力装置用照明装置の発光管１１０を示す斜視図。
【図１０】図９中のＡ−Ａ’断面図。
【図１１】図９中のグリッド電極１０４とセパレーター１０６−ＢＢ、１０６−ＢＲ、１０６−ＲＧ、１０６−ＧＧの部分拡大図。
【図１２】図９の発光管に適用できるグリッド電極１０４と「コ」の字形セパレーター１６１−Ｂ、１６１−Ｒ、１６１−Ｇの部分拡大図。
【図１３】図９中の発光管１１０のための本発明に係わる駆動回路の一実施例のブロック構成を、発光管１１０の部分断面図と共に示した図。
【図１４】図１３のカソード駆動回路１６６内の赤色発光用回路１６６−Ｒの回路図。
【図１５】カソード駆動回路１６６の動作を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
２６、１１０  発光管
３６、１０１  陰極
４４、１６７  発光管の駆動回路
４８、１６６  カソード駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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