(57)【要約】【課題】インバータ回路を使用した希ガス蛍光ランプ点灯装置において光量安定性のよい希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供すること。【解決手段】希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段からなる希ガス蛍光ランプ点灯装置において、供給電源入力部とインバータ回路部の間に負の温度係数をもつ回路素子を配置し、かつ、該負の温度係数をもつ回路素子に並列に抵抗素子を具備することで、インバータに流れる電流量を任意に調整し、光量安定性の良い希ガス蛍光ランプ点灯装置を実現する。【選択図】図１
2006120390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電を発生させる外囲器と該外囲器の外表面に
少なくとも一方の電極を配設し、
該外囲器の内側に蛍光体層を配設した希ガス蛍光ランプと
該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ点灯装置において、
該給電手段は供給電源入力部と、インバータ回路部を具備し、
該供給電源入力部とインバータ回路部の間に負の温度係数をもつ回路素子を配置し、かつ、該負の温度係数をもつ回路素子に並列に抵抗素子を具備したこと、
を特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記インバータ回路はプッシュプル回路であることを特徴とする請求項１に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記インバータ回路はフライバック回路であることを特徴とする請求項１に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、ファクシミリ、複写機、イメージリーダ等の原稿照明用の希ガス蛍光ランプ、あるいは、液晶パネルディスプレイのバックライト等に利用される希ガス蛍光ランプの点灯装置に関する分野である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファクシミリ、複写機、イメージリーダ等の情報機器における原稿照明用光源として希ガス蛍光ランプが採用されており、また、液晶パネルディスプレイのバックライト用にも希ガス蛍光ランプが採用されている。この希ガス蛍光ランプは、放電容器を形成する直管状のガラス管と、このガラス管の外壁に管軸方向に延びる一対の帯状電極を配設する、いわゆる外部電極型蛍光ランプである。
【０００３】
近年、複写機で使用される希ガス蛍光ランプの光量の安定性に関する要求が厳しくなっている。これは一般利用者のコピー画像に対する要求が厳しくなったことによるものであり、具体的には一度に複数枚スキャンする場合において、スキャン初期（一枚目の原稿をスキャンする時）に対するスキャン終期（複数枚目の原稿をスキャンする時）のランプ光量が小さくなるため、スキャン初期からスキャン終期にかけて光量変動が大きいという問題である。従来は、このような光量変動を避けるべく、原稿に対してランプによる照明を行なった後で何らかの画像処理による光量補正を行っていた。しかし、最近では、このような光量補正だけでは十分に対処できなくなっている。
【特許文献１】特開平０８−２７３８６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の課題は、インバータ回路を使用した希ガス蛍光ランプ点灯装置において光量安定性のよい希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内部に放電を発生させる外囲器と該外囲器の外表面に少なくとも一方の電極を配設し、該外囲器の内側に蛍光体層を配設した希ガス蛍光ランプと該希ガス蛍光ランプの電極間に高周波電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ点灯装置において、該供給電源入力部とインバータ回路部の間に負の温度係数をもつ回路素子を配置し、かつ、該負の温度係数をもつ回路素子に並列に抵抗素子を具備したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記インバータ回路はプッシュプル回路であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、前記インバータ回路はフライバック回路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明はインバータ回路よりも前段に負の温度係数をもつ回路素子と該負の温度係数をもつ回路素子に並列に抵抗素子を配設することで、放電ランプに流れる電流量を任意に調整している。すなわち、負の温度係数をもつ回路素子は電流が流れ始めると時間経過とともに自己発熱して、負の温度係数をもつ回路素子の抵抗値を低下させるため、点灯初期の突入電流を抑制するとともに、点灯後のインバータ回路に供給する電流変化を小さくすることができる。特に、本願発明は、一般の電気機械のように主電源の投入時のみに突入電流を抑制するのではなく、複写機の使うために原稿をセットして蛍光ランプを点灯する毎に突入電流を抑制することを特徴とする。
【０００９】
負の温度係数をもつ回路素子の抵抗値は一般の抵抗器と同様に値が離散的であるため、所望の光量安定性を得るには負の温度係数をもつ回路素子の選択に制約があった。そこで、負の温度係数をもつ回路素子に並列に抵抗素子を配設することで、負の温度係数をもつ回路素子と抵抗素子の合成抵抗値は選択する抵抗素子の抵抗値によってほぼ連続的に変えることができ、所望の光量安定性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の希ガス蛍光ランプ点灯装置の給電手段の構成例を示す。
点灯装置は、供給電源入力部とインバータ回路部および希ガス蛍光ランプが直列に接続されており、該供給電源入力部と該インバータ回路部の間に直列に負の温度係数をもつ回路素子を配置し、かつ、該負の温度係数をもつ回路素子に並列に抵抗素子が配置されている。したがって、負の温度係数をもつ回路素子と、該負の温度係数をもつ回路素子に並列に配置した抵抗素子は、インバータ回路部よりも前段に配置される。供給電源入力部には、入力電源装置、点灯装置のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ素子、および該スイッチ素子を操作するための回路素子も含まれる。ここで、負の温度係数をもつ回路素子として代表的なものとしてはＮＴＣサーミスタがあり、以下、負の温度係数をもつ回路素子をＮＴＣサーミスタとして記載する。
【００１１】
図２は本発明の希ガス蛍光ランプ点灯装置の具体的な構成を示す。
点灯装置は、供給電源入力部２０、コンデンサＣ１、抵抗器Ｒ６、抵抗器Ｒ９、ＮＴＣサーミスタＴＨ１、チョークコイルＬ１、出力コネクタＣＮ２、インバータ回路３０を構成するプッシュプル回路部から構成しており、希ガス蛍光ランプ１は出力コネクタＣＮ２に接続される。
入力コネクタＣＮ１は、例えば２４Ｖの直流電圧が端子Ｖinと端子ＧＮＤの間に供給される。また、入力コネクタＣＮ１には、複写機などの外部信号の入力端子Ｓ１を有する。この入力端子Ｓ１に入力されるオン／オフ信号は、ベース抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してスイッチ素子Ｑ１のベースに接続される。
【００１２】
スイッチ素子Ｑ１は、トランジスタなどの半導体素子であり、複写機などの外部装置からの信号により導通制御される。具体的には、スイッチ素子Ｑ１にオン信号が入力される
と、スイッチ素子Ｑ１は導通状態となって後段に対し電流が流れる。このスイッチ素子は
複写機に原稿をセットしたランプを点灯するたびにオンするものであり、１回の原稿露光
が終了するとスイッチ素子Ｑ１はオフする。なお、スイッチ素子Ｑ１の周囲にはバイアス抵抗器Ｒ４、静電防止のコンデンサＣ２が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１はトランジスタに限定されずＦＥＴなどを使うこともできる。
【００１３】
スイッチ素子Ｑ１の後段にはＮＴＣサーミスタＴＨ１と抵抗器Ｒ９が並列接続される。このＮＴＣサーミスタＴＨ１は、負の温度係数を有するセラミック半導体からなり、ＮＴＣサーミスタに流れる電流によりＮＴＣサーミスタ自身が発熱し、ＮＴＣサーミスタ自身の抵抗値が低下する。このとき、ＮＴＣサーミスタのもつ抵抗値は一般の抵抗器と同様に値が離散的であるため、所望の光量安定性を得るにはＮＴＣサーミスタの選択に制約があった。そこで、ＮＴＣサーミスタに並列に抵抗器を配設することで、ＮＴＣサーミスタと抵抗器の合成抵抗値は選択する抵抗器の抵抗値によってほぼ連続的に変えることができ、所望の光量安定性を得ることができる。
さらに、ＮＴＣサーミスタＴＨ１の後段には、抵抗器Ｒ６、コンデンサＣ１を介して、インバータ回路であるプッシュプル回路が接続される。
【００１４】
インバータ回路３０であるプッシュプル回路は、トランジスタＱ２，トランジスタＱ３、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ５、コンデンサＣ３とトランスＴ１から構成される。この回路は、いわゆる自励型スイッチング回路であり、トランジスタＱ２とトランジスタＱ３が交互にオン、オフのスイッチング動作を行なう。具体的には、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ５を通って流れる各ベース電流によってトランジスタＱ２、トランジスタＱ３の増幅率の差により、増幅率の高いトランジスタが先にＯＮし、片方のトランジスタはＯＦＦ状態になる。そして、コンデンサＣ３によって電圧は共振し正弦波となり、その電圧に応じた電圧は帰還巻線に発生し、トランジスタＱ２、トランジスタＱ３は交互にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。
トランスＴ１の２次側の端子間に一次側巻線との巻数比に応じた正弦波電圧を出力し、
出力コネクタＣＮ２に接続された希ガス蛍光ランプ１を点灯する。
数値例をあげると、周波数２９kＨｚ〜３９kＨｚ、定格電圧４０００〜６０００Ｖp-pで点灯する。
【００１５】
ＮＴＣサーミスタＴＨ１とそれに並列接続された抵抗器Ｒ９は、スイッチ素子Ｑ１とインバータ回路の間に接続され、具体的には、トランジスタＱ１のコレクタ端子とチョークコイルＬ１に直列に接続される。
入力コネクタＣＮ１の端子Ｓ１に、複写機などの外部装置からランプ点灯の信号が入
力されるとトランジスタＱ１がオンすることでインバータ回路へ電流が流れ始める。
通常、電流が流れ始めると突入電流として初期に大電流が流れる。しかしながら、ＮＴＣサーミスタ自身が有する特性により、点灯初期に電流量を大きく抑制するとともにその後、抵抗値の低下に伴い電流量を大きくすることができる。
従って、初期の突入電流とその後の電流量の変化量を小さく制限することができ、変化量の小さい電流を後段のインバータ回路部に流すことで光量変化の小さい蛍光ランプの発光が可能となる。
【００１６】
ここで、電気回路構成素子を保護するために、ＮＴＣサーミスタを電気回路の入力部に
設けて突入電流を防止すること自体は従来から広く知られている。しかしながら、これら
技術は、主電源をオンしたときに流れる突入電流を抑えることを目的とするものである。
一方、本発明は、ランプ点灯の信号を受けて導通制御されるスイッチ素子の後段に、パ
ワーサーミスタを配置することを特徴としている。従って、ランプ点灯に伴いスイッチ素子のオンオフが繰り返されるたびに、ＮＴＣサーミスタは機能することとなる。
つまり、本発明は、電気回路素子の保護をいう目的ではなく、
一度に複数枚スキャンする場合において、スキャン初期（一枚目の原稿をスキャンする時）からスキャン終期（複数枚目の原稿をスキャンする時）における光量変動を小さくし、１回の原稿照明におけるランプの発光光量を一定にすることを目的としている。
【００１７】
ＮＴＣサーミスタは、複写機の原稿照明という短い時間の中で抵抗値が変化するものが必要となり、例えば初期の抵抗値が常温で５Ω、１０秒後に６０℃に上昇して抵抗値がゼロΩになるものが適用される。
なお、図３に示したように、ＮＴＣサーミスタＴＨ１とそれに並列接続された抵抗器Ｒ９は、チョークコイルＬ１とトランスＴ１の間に接続することもできる。
【００１８】
図４は本発明に係る希ガス蛍光ランプ点灯装置の他の実施例を示す。
図２に示した回路は、インバータ回路部３０がプッシュプル回路であったのに対し、図４に示す回路はインバータ回路部３０がフライバック回路である点で相違している。
点灯装置は、供給電源入力部２０、抵抗器Ｒ９、ＮＴＣサーミスタＴＨ１、インバータ回路部３０を構成するフライバック回路部、出力コネクタＣＮ２から構成しており、希ガス蛍光ランプ１は出力コネクタＣＮ２に接続される。
入力コネクタＣＮ１は、直流電圧が端子Ｖinと端子ＧＮＤの間に供給される。また、入力コネクタＣＮ１は複写機などの外部信号の入力端子Ｓ１を有し、この外部信号によってスイッチ素子Ｑ１がオン／オフする。スイッチ素子Ｑ１は、例えばトランジスタからな
り、その周囲には抵抗器Ｒ７、抵抗器Ｒ８が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１の後段にはＮＴＣサーミスタＴＨ１とＴＨ１に並列に配設された抵抗器Ｒ９が接続される。
インバータ回路部３０の前段部分の基本動作については、図２に示す回路と同様である。
【００１９】
ＮＴＣサーミスタＴＨ１とＴＨ１に並列に配設された抵抗器Ｒ９の後段には、コンデンサＣ１を介して、トランスＴ２が接続される。また、スイッチ素子Ｑ１のコレクタ端子には駆動回路ＩＣ１０が接続されて、インバータ回路部のスイッチング素子Ｑ４（ＦＥＴ）が接続される。
フライバック回路は、スイッチング素子Ｑ４、トランスＴ２、コンデンサＣ４、駆動回路ＩＣ１０から構成される。図２に示す回路が自励型で２つのトランジスタが自動的にオン、オフを繰り返すのに対して、この回路はスイッチング素子Ｑ４が駆動回路ＩＣ１０からの信号によりオン、オフ制御される。
【００２０】
このように、インバータ回路部３０として、フライバック回路を使うことの利点は、プッシュプル回路のように連続した交流高電圧を蛍光ランプに印加するのではなく、図４に示しように、電流波形は最大ピークの後に漸次振幅が小さくなる振動波形を経て、休止期間が設けた後、次の最大ピークを印加する波形になることである。このような波形の場合は、エキシマ発光を有効利用できることからランプの発光効率が良いという利点がある。
なお、図５に示したように、ＮＴＣサーミスタＴＨ１とＴＨ１に並列に配設されたＲ９はコンデンサＣ４とトランスＴ２の間に接続することもできる。
【００２１】
次に、希ガス蛍光ランプ（以下、単に「蛍光ランプ」ともいう）について説明する。
図６は希ガス蛍光ランプを示し、（ａ）は蛍光ランプの全体図を示し、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ´断面図を示す。
蛍光ランプ１は放電容器を構成する直管状のガラス管１１の外周壁面上に、管軸方向に
伸びる一対の概略帯状の外部電極１２が形成される。ガラス管１１の内部にはキセノンな
どの希ガスが封入されるとともに、ガラス管１１の内壁面には蛍光物質１３が塗布されて
いる。さらに、外部電極１２を含みガラス管１１全体が保護膜１４で覆われている。ガラ
ス管１１の端部には口金１５が設けられる。その一方からは給電線１６が伸びている。こ
の給電線１６には図示略の給電装置が接続される。
数値例をあげると、ガラス管１１は外径８〜１２ｍｍの範囲から選択されて、例えば１
０ｍｍ、長さは３５０〜４００ｍｍの範囲から選択されて、例えば３７０ｍｍ、キセノン
ガスは１０〜１５ｋＰａの範囲から選択されて、例えば１３ｋＰａ封入される。
【００２２】
この蛍光ランプ１は、一対の電極１２間に誘電体を兼ねるガラスが介在するので、電極
間に電圧が印加されると、給電装置からの電流は直接放電空間に流れることはなく、誘電
体を一種のコンデンサの機能として電流が流れる。そして、誘電体バリア放電によって、
効率的に放射光を獲得するためには、放電後に一定の休止期間を設けて、一度生成したエ
キシマ放電を次の電圧印加で消滅させることなく利用することが好ましい。
【００２３】
なお、蛍光ランプを消灯後、短い時間（例えば、数分）で再点灯する場合は、ＮＴＣザーミスタは未だ温度が高いためその抵抗値は低い状態にある。しかしながら、蛍光ランプのインピーダンスそのものが高い状態であるため、インバータ回路部に対しては突入電流が流れるものの、蛍光ランプに対する突入電流の流れが鈍くなり、結果として突入電流によるランプ発光を抑えることができる。
【００２４】
次に、本発明の希ガス蛍光ランプ点灯装置の実施例を説明する。
図２に示した点灯装置と従来の点灯装置により、それぞれランプ光量の変化率を測定し
た。なお、従来の点灯装置は、図２に示した点灯装置において、ＮＴＣサーミスタＴＨ１
とＮＴＣサーミスタＴＨ１に並列接続した抵抗器Ｒ９を設けていないものであり、それ以外の構成は図２に示すものと同じである。
測定対象である希ガス蛍光ランプは、図６に示す構造のものであり、具体的には、キセノン・ネオンの混合ガスを発光ガスとして数十ｋＰａ封入し、鉛レスガラス製の放電容器を採用した。放電容器の外壁には、アルミニウム箔製の一対の帯状電極を付設しており、
放電容器の内壁にＬａＰＯ４蛍光体を塗布している。
また、図２に示した点灯装置のＮＴＣサーミスタはＥＰＣＯＳ製Ｂ５７２３６−Ｓを使用した。
【００２５】
測定は、希ガス蛍光ランプの点灯開始０．１秒後の照度と、点灯開始１８０秒後の照度
を各々測定して、当該測定値からランプ光量の変化率を求めている。具体的には、点灯開
始０．１秒後の照度をａとして、点灯開始後１８０秒後の照度をｂとして、
変化率（ΔＬｘ（％））は、（ａ−ｂ）／ａ×１００として求めている。
なお、照度ａは点灯開始後の光量の高いときの照度を表し、照度ｂは希ガス蛍光ランプ
が安定したときの照度を表している。また、照度ａ、照度ｂはともにランプから８ｃｍ離
れた位置で測定した。
【００２６】
図７、図８は上記測定値を模式的に示すものであり、図７は本発明の点灯装置によりランプ光量の変化を示し、図８は従来の点灯装置によるランプ光量の変化を示す。両図とも（ａ）は希ガス蛍光ランプのオン、オフの状態を示し、（ｂ）はランプ光量の変化の状態を表す。（ａ）の縦軸は入力コネクタＣＮ１に入力されるオン／オフ信号を示し、横軸は時間を表す。（ｂ）の縦軸はランプ光量（Ｌｘ）を示し、横軸は（ａ）と同様に時間を表す。
【００２７】
上記測定結果より、本発明の希ガス蛍光ランプ点灯装置は、点灯初期に流れる電流がＮＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタに並列接続した抵抗器により制限されるので点灯初期のランプ光量も制限できることがわかる。結果として、ランプ光量の変化率が小さくなっている。
一方、従来の点灯装置は、点灯初期に過剰な突入電流が流れるため、点灯初期のランプ光量は突入電流により大きくなっている。結果として、ランプ光量の変化率が大きくなっている。
【００２８】
照度測定とその測定結果からの計算によると、従来の回路を使用した点灯装置によれば、光量変化率ΔＬｘ（％）は１５〜１７％であったが、本発明の点灯装置によれば光量変動率ΔＬｘ（％）は、ＮＴＣサーミスタ５Ωに対して並列接続する抵抗器の抵抗値を３．３Ωや６．８Ωに変えると、光量変化率はそれぞれ１１％、６％となり、並列に接続する抵抗値により光量変化率が改善された。また、ＮＴＣサーミスタ２．５Ωの場合は、並列接続する抵抗器を２．２Ωにすると、光量変化率は９％になり、ＮＴＣサーミスタとＮＴＣサーミスタに並列に接続する抵抗器の抵抗値のバランスによって所望の光量安定性を得ることができた。なお、いずれも安定時の照度は２６０００ｌｘ（ルックス）であった。
【００２９】
本発明によれば、ＮＴＣサーミスタと抵抗器を並列に直流電源とインバータ回路部の間に具備したことで、希ガス蛍光ランプへ供給される初期の電流を制限し、ＮＴＣサーミスタの自己発熱作用を利用して、インバータへの入力電流を増加させることで希ガス蛍光ランプの光量変動を抑制し、光量安定性が改善された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の点灯装置に係る給電手段の構成例を示す。
【図２】本発明の点灯装置に係る回路の実施例を示す。
【図３】本発明の点灯装置に係る回路の他の実施例を示す。
【図４】本発明の点灯装置に係る回路の他の実施例を示す。
【図５】本発明の点灯装置に係る回路の他の実施例を示す。
【図６】本発明の点灯装置に係る蛍光ランプの構造図を示す。
【図７】本発明の点灯装置を使用したときの蛍光ランプの光量変化を模式図で示す。
【図８】従来の点灯装置を使用したときの蛍光ランプの光量変化を模式図で示す。
【符号の説明】
【００３１】
１  希ガス蛍光ランプ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３  トランジスタ
Ｑ４  スイッチング素子（ＦＥＴ）
ＴＨ１  ＮＴＣサーミスタ
Ｔ１、Ｔ２  トランス
Ｌ１  チョークコイル
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９  抵抗器
１０  駆動回路ＩＣ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  コンデンサ
ＣＮ１  入力コネクタ
ＣＮ２  出力コネクタ
２０  供給電源入力部
３０  インバータ回路部
【図１】
2006120390.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006120390.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006120390.tif 000007
【図６】
2006120390.tif 000008
【図７】
2006120390.tif 000009
【図８】
2006120390.tif 000010