(57)【要約】【課題】カラー／モノクロを切り換えるための異なる同期信号が入力された場合でもランプ光量を安定化させる放電灯点灯装置を実現する。【解決手段】周波数の低いカラー用の同期信号ｅが供給された制御回路１２は、モノクロ用の同期信号ｅ’が供給された場合に比べてインバータ回路１５の電源となる直流電圧Ｖｄの値を低く、放電ランプ１００を駆動する電圧Ｖａは低くなる。逆に、同期信号ｅ’が供給された制御回路１２は、直流電圧Ｖｄは高く、駆動電圧Ｖｂは高くなる。駆動電圧Ｖａは電圧が低いが同期信号による発振休止期間において、ランプ電流の抜けが少なく、駆動電圧Ｖｂは電圧が高いが同期信号による発振休止期間が多く、ランプ電流の抜けが多い。この制御によって、放電ランプ１００を駆動する高電圧ＶｂはＶａと同じような値することが可能となり、異なる同期信号であっても放電ランプの光量を一定にすることが可能となる。【選択図】図１
2008052925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に希ガスを主体とする放電媒体が封入された透明なガラス製のバルブ、該バルブの内面または外面に配設された一対の電極を備えた外面電極型の放電ランプと、
異なる間隔の矩形波を有する第１および第２の同期信号と、
前記直流電源の直流電圧を高電圧に変換する電圧変換回路と、
前記第１および第２の同期信号に基づき、前記電圧変換回路の変換電圧を制御する制御回路と、
前記電圧変換回路で生成された電圧を、前記制御回路から生成されたスイッチング信号に基づき、前記第１および第２の同期信号に関係なく前記放電ランプの光量を一定させる駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
内部に希ガスを主体とする放電媒体が封入された透明なガラス製のバルブ、および該バルブの内面または外面に配設された一対の電極を備えた外面電極型の放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置において、
異なる間隔の矩形波を有する第１および第２の同期信号を供給して、直流電源の直流電圧を、前記第１および第２の同期信号に対応した高電圧に変換させる制御手段と、
前記高電圧を前記制御手段から生成されるスイッチング信号に基づき、前記第１および第２の同期信号に関係なく前記放電ランプの光量を一定させる駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、希ガスを主体とする放電媒体が封入された外面電極型の誘電体バリア放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘電体バリア放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置は、一読取周期中に発生する繰り返し波形を有するランプ電流のパルス数を一定にして画像読取手段の発光白色バランスを確実に向上させるものであるとしている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−２１７８８６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、同期信号により一定の周期毎に回路の発振を停止させていた。また、この同期信号の周期は画像読取手段により変化する。この変化に基づき放電ランプを駆動した場合、ランプ電流パルス数が変動してしまいランプ光量が変化する、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、異なる同期信号が入力された場合でもランプ光量をほぼ一定に安定化させることのできる放電灯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】
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、内部に希ガスを主体とする放電媒体が封入された透明なガラス製のバルブ、該バルブの内面または外面に配設された一対の電極を備えた外面電極型の放電ランプと、異なる間隔の矩形波を有する第１および第２の同期信号と、前記直流電源の直流電圧を高電圧に変換する電圧変換回路と、前記第１および第２の同期信号に基づき、前記電圧変換回路の変換電圧を制御する制御回路と、前記電圧変換回路で生成された電圧を、前記制御回路から生成されたスイッチング信号に基づき、前記第１および第２の同期信号に関係なく前記放電ランプの光量を一定させる駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、周期が異なる同期信号が入力された場合でも、ランプ光量の変化を抑制することでランプ光量の安定化を実現させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１は、この発明の放電灯点灯装置の一実施形態について説明するための回路構成図である。図２は誘電体バリア放電ランプである外面電極型放電ランプの一部を切欠して示す断面図、図３はその縦断面図である。図４は主要部品の展開図、図５は外面電極型放電ランプの等価回路図である。
【０００９】
図１を説明する前に、先ず図２〜図５を参照して外面電極型の誘電体バリア放電ランプの構造について説明する。  
放電ランプ１００は、透光性のバルブ１１外面に放電を生起させるための一対の電極１２１，１２２を有している。電極１２１，１２２は、少なくとも一方がバルブ１１の内面に設けても構わない。
【００１０】
バルブ１１には、図３の断面図にも示すように、蛍光体層１３、一対の電極１２１，１２２、アパーチャ１４、透光性樹脂シート１５および透光性絶縁チューブ１６を有している。
【００１１】
バルブ１１は、細長く、例えば両端が気密に封止された直径１０ｍｍ、実効長３７０ｍｍの例えば石英ガラスであり、一端に排気チップオフ部１１１を有する。バルブ１１の内部には、放電媒体として例えばキセノンを封入している。蛍光体層１３は、バルブ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する。
【００１２】
電極１２１，１２２は、それぞれ例えばアルミ箔からなり、図３に示すように、平行に離間対向させてバルブ１１の外面に貼着する。電極１２１，１２２は、予め後述する透光性樹脂シート１５の一面に粘着し、透光性樹脂シート１５をバルブ１１の外周に巻き付けることによってバルブ１１の外面の所定位置に配設するようになっている。
【００１３】
透光性樹脂シート１５を展開して示す図４のように、電極１２１，１２２は、透光性樹脂シート１５上に波形状の電極主部４１，４２を形成し、電極主部４１，４２のそれぞれ同一方向の一端に端子接続部４３，４４を一体形成している。電極主部４１，４２は、バルブ１１の長手方向の大部分にわたり延在するように構成している。端子接続部４３，４４にはそれぞれ端子４５，４６を例えば導電性接着剤を用いて電気的に接続する。端子接続部４３，４４は、端子４５，４６との接触面積が大きくなるように方形状に形成している。また、端子４５，４６は、透光性樹脂シート１５および透光性熱収縮チューブである透光性絶縁チューブ１６から外部に突出している。
【００１４】
アパーチャ１４は、バルブ１１の長手方向に沿って、蛍光体層１３が形成されていないスリット状部分である。従って、バルブ１１のアパーチャ１４の部分は、バルブ１１を介してバルブ１１の内部を素通しで見ることができる。
【００１５】
透光性樹脂シート１５は、例えば透明なＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）からなり、バルブ１１の実質的全長にわたる長さで、かつバルブ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、一面に一対の電極１２１，１２２を所定間隔で貼着している。さらに、その上にアクリル系粘着材を塗布して、バルブ１１の外面に貼着している。これにより電極１２１，１２２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。
【００１６】
透光性絶縁チューブ１６は、透明フッ素系樹脂からなり、電極１２１，１２２およびアパーチャ１４の上からバルブ１１の全周を被覆している。
【００１７】
放電ランプ１００の等価回路は、図５に示すように、コンデンサＣin１、負荷抵抗ＲＬおよびコンデンサＣin２による直列回路と、コンデンサＣout１，Ｃout２の並列回路によって構成している。コンデンサＣin１，Ｃin２は、電極１２１，１２２とバルブ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，Ｃin２の静電容量は、電極１２１，１２２の面積、バルブ１１の構成材料であるガラスの比誘電率および厚さにより決定する。このように、放電ランプ１００は、少なくとも容量性を有する。
【００１８】
ここで、図１を参照して、この発明の放電灯点灯装置について説明する。
【００１９】
図１において、２１は例えば２４Ｖの直流電源であり、直流電源２１の負極は接地し、正極は電解コンデンサＣ１を介して接地するとともに、例えばマイコンで構成される制御回路２２および電圧変換回路２３を構成するチョークコイルＬの一端に接続する。
【００２０】
電圧変換回路２３は、チョークコイルＬの他端をダイオードＤ１のアノードに接続するとともにソースが接地されたスイッチング用のＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタＱ１のドレインに接続する。トランジスタＱ１のゲートは抵抗Ｒ１を介して制御回路２２に接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のソースに接続する。ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ２を介して接地する。
【００２１】
電圧変換回路２３の出力端であるダイオードＤ１とコンデンサＣ２の接続点は、帰還電圧制御回路２４の抵抗Ｒ３の一端に接続するとともに、放電ランプ１００の駆動電圧を生成する手段であるインバータ回路２５を構成するトランスＴＲの一次側コイルＬ１，Ｌ２の接続点に接続する。
【００２２】
帰還電圧制御回路２４は、抵抗Ｒ３の他端に抵抗Ｒ４を直列接続して接地する。抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点はコンデンサＣ３を介して接地するとともに、抵抗Ｒ５を介してエミッタが接地されたＮＰＮ型トランジスタＱ２のコレクタに接続する。トランジスタＱ２はベース・エミッタ間に抵抗を接続し、ベースから抵抗を介して制御回路２２にも供給される同期信号が供給される制御端子ＣＲに接続する。抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点は、制御回路２２に接続する。同期信号は、放電ランプ１００をモノクロ／カラー対応に切り換えるためのものである。
【００２３】
制御回路２２はＭＯＳ型ＦＥＴトランジスタＱ３，Ｑ４をスイッチング制御するための駆動信号を出力し、この駆動信号をトランジスタＱ３，Ｑ４のゲートに供給する。トランジスタＱ３，Ｑ４のソースはそれぞれ接地し、トランジスタＱ３のドレインは一端が電圧変換回路２３の出力端に接続されたコイルＬ１の他端に接続し、トランジスタＱ４のドレインは一端が電圧変換回路２３の出力端に接続されたコイルＬ２の他端に接続する。一端が接地されたトランスＴＲの２次側コイルＬ３の両端は、図３で説明した放電ランプ１００の電極１２１，１２２にそれぞれ接続する。コイルＬ３は、１次側コイルＬ１，Ｌ２よりも多い巻線数とし、高い電圧を誘起させるように設定される。
【００２４】
次に、図６〜図８のタイミングチャートを参照して図１の点灯装置の動作について説明する。
【００２５】
制御回路２２から出力される図６（ａ）に示す駆動信号ａがトランジスタＱ１のゲートに供給されると、トランジスタＱ１はオン／オフ動作が行われる。トランジスタＱ１がオンしたときにチョークコイルＬにエネルギーを蓄積し、オフした瞬間に、蓄積されたエネルギー移行が負荷側に行われ、図６（ｂ）に示す例えば５倍程度に昇圧された電圧出力ｂが得られる。移行したエネルギーは、ダイオードＤ１とコンデンサＣ２により整流され、電圧変換回路２３の出力として図６（ｄ）に示す直流の出力電圧Ｖｄが得られる。出力電圧Ｖｄは、図６（ｂ）の電圧出力ｂのデューティにより異なってくる。つまり、電圧出力ｂのパルス幅が狭いと出力電圧Ｖｄは大きく、パルス幅が広いと出力電圧Ｖｄは小さい値となる。なお、図６（ｃ）は図６（ｂ）の電流波形を示す。
【００２６】
制御回路２２の制御端子ＣＲに、例えば電圧が１０Ｖ、周波数が１ＫＨｚ程度の図７（ｅ）に示すカラー用の同期信号ｅが制御回路２２およびトランジスタＱ２のベースに供給された場合、トランジスタＱ２がオンする同期信号ｅがＨｉレベルの期間は、並列接続状態となる抵抗Ｒ４，Ｒ５に直列接続の抵抗Ｒ３との分圧比により、Ｌｏレベルの期間は抵抗Ｒ３，Ｒ４との分圧比による図７（ｆ）の出力電圧を得る。この電圧をコンデンサＣ３で平滑し、図７（ｇ）に示す直流電圧ｖ１を得、トランスＴＲの同じ巻回数の一次側コイルＬ１，Ｌ２の接続点に供給する。
【００２７】
トランジスタＱ１をオン／オフする駆動信号ａのデューティ、すなわち電圧出力ｂのデューティは、制御回路２２に同期信号ｅの周波数により決定される。同期信号ｅは、制御回路２２に供給され、この情報に基づきトランジスタＱ２をオン／オフ制御し、直流電圧ｖ１を制御回路２２に帰還することで、駆動信号ａのデューティを設定し、直流電圧Ｖｄの値を決定している。
【００２８】
また、制御回路２２は、トランジスタＱ３，Ｑ４のゲートに、図７（ｈ１），（ｈ２）に示す反転した駆動信号ｈ１，ｈ２を供給し、トランジスタＱ３，Ｑ４を交互にスイッチングさせてトランスＴＲの１次側コイルＬ１，Ｌ２の接続点の電圧Ｖｄに基づき、２次側コイルＬ３には巻線比に応じた、図７（ｉ）に示す矩形波の高電圧Ｖａを発生させる。
【００２９】
ところで、駆動信号ｈ１，ｈ２は、同期信号ｅがＨｉレベルになるタイミングで、リセットされ、制御回路２２の回路動作の遅れで時間ｔを経過後に再び交互にトランジスタＱ３，Ｑ４をオンオフさせる信号となる（図７（ｈ２））。これは、制御回路２２の回路構成の遅れによるものである。
【００３０】
次に、図８（ｅ’）に示すモノクロ用の同期信号ｅ’が制御回路２２およびトランジスタＱ２のベースに供給された場合を考える。
【００３１】
同期信号ｅ’は、カラー用の同期信号ｅ比べて例えば３倍の周波数に設定してある。トランジスタＱ２がオン状態となる同期信号ｅ’がＨｉレベルの期間は、並列接続状態の抵抗Ｒ４，Ｒ５に直列接続の抵抗Ｒ３との分圧比により、Ｌｏレベルの期間は抵抗Ｒ３，Ｒ４との分圧比による図７（ｆ’）の出力電圧を得る。この電圧をコンデンサＣ３で平滑を行い、図７（ｇ’）に示す直流電圧ｖ２を得、トランスＴＲの同じ巻回数の一次側コイルＬ１，Ｌ２の接続点に供給する。
【００３２】
直流電圧ｖ２はｖ１よりも低い値となり、直流電圧ｖ２が供給された制御回路２２では、駆動信号ａのオンデューティを広げ、直流電圧Ｖｄの値を高くする。
【００３３】
同期信号ｅが供給された場合は、同期信号ｅ’が供給された場合に比べてインバータ回路１５の電源となる直流電圧Ｖｄの値が低くなり、放電ランプ１００を駆動する電圧Ｖａは低くなる。
【００３４】
逆に、同期信号ｅ’が供給された場合は、直流電圧Ｖｄは高くなるが、駆動電圧Ｖｂは高くなる。駆動電圧Ｖａは電圧が低いが同期信号による発振休止期間において、図７（ｊ）に示すようにランプ電流の抜け（破線）が少なく、駆動電圧Ｖｂは電圧が高いが同期信号による発振休止期間が多く、図７（ｊ’）に示すようにランプ電流の抜け（破線）が多い。この制御によって、放電ランプ１００の光量を一定にすることができる。
【００３５】
このように、帰還電圧制御回路２４から制御回路２２に同期信号に基づいた帰還される帰還信号を変化させることにより、電圧変換回路２３の出力電圧を変化させ、同期信号の違いによる放電ランプ１００の光量をほぼ一定にすることができる。
【００３６】
この実施形態では、カラー用とモノクロ用の場合でも、放電ランプを駆動する電圧を同じような値に設定することにより、放電ランプの光量をほぼ一定に安定化させることができる。
【００３７】
図９は、この発明の他の実施形態について説明するための回路構成図である。この実施形態は、ソフトウェアに基づいて周期が異なるモノラル／カラー用に対応した同期信号が入力された場合でもモノラル／カラー用に適した放電ランプのランプ光量を安定に点灯させたものである。この実施形態は、帰還電圧制御回路２４を削除するとともに、制御回路２２をマイコンとしたものである。同期信号ｅとｅ’の周波数の関係は、上記実施形態と同じであるとして説明する。
【００３８】
以下、図６〜図８、図１０に示す動作フローチャートを参照しながら、図９の動作について説明する。
【００３９】
先ず、制御回路２２は、制御端子ＣＲに供給される周波数が、図７（ｅ）の同期信号か図８（ｅ’）の同期信号かを判断する。同期信号ｅと判断した場合、この同期信号ｅに対応したデューティの図６（ａ）の駆動信号ａをトランジスタＱ１のゲートに供給し、トランジスタＱ１をオンオフ制御する。電圧変換回路２３の出力として同期信号ｅのデューティに基づいた直流電圧Ｖｄを、インバータ回路２５のトランスＴＲの１次側コイルＬ１，Ｌ２に供給する。
【００４０】
同期信号ｅ’と判断した場合、この同期信号ｅ’に対応したデューティの図６（ａ）の駆動信号ａをトランジスタＱ１のゲートに供給し、トランジスタＱ１をオンオフ制御する。電圧変換回路２３の出力として同期信号ｅ’のデューティに基づいた直流電圧Ｖｄを、インバータ回路２５のトランスＴＲの１次側コイルＬ１，Ｌ２に供給する。
【００４１】
トランスＴＲに供給される直流電圧Ｖｄは、同期信号がｅ場合とｅ’の場合とでは同期信号ｅの場合が高くなる。
【００４２】
制御回路１２の制御端子ＣＲに対し、同期信号ｅが供給された場合は、トランジスタＱ３，Ｑ４に図７（ｈ１），（ｈ２）に示す駆動信号を、同期信号ｅ’が供給された場合は、トランジスタＱ３，Ｑ４に図８（ｈ１’），（ｈ２’）に示す駆動信号を供給する。同期信号ｅが供給された場合は、同期信号ｅ’が供給された場合に比べてインバータ回路１５の電源となる直流電圧Ｖｄの値が低くなり、駆動電圧Ｖａは低くなる。逆に、同期信号ｅ’が供給された場合は、直流電圧Ｖｄは高くなり、駆動電圧Ｖｂも高くなる。
【００４３】
このように、同期信号ｅが供給された場合と同期信号ｅ’が供給された場合とでは放電ランプ１００を駆動する駆動電圧の値を同じように制御できる。この結果、放電ランプ１００の光量を同期信号ｅか同期信号ｅ’かに拘わらずほぼ一定にすることができる。
【００４４】
この実施形態では、カラー用とモノクロ用の異なる同期信号がそれぞれ制御回路に供給場合でも、制御回路のソフト処理に基づいて放電ランプを駆動する駆動電圧を制御することで、帰還電圧制御回路を省略できる等の簡単な構成で放電ランプの光量をほぼ一定に安定化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の放電灯点灯装置の一実施形態について説明するための回路構成図。
【図２】外面電極型放電ランプを一部切欠して示す断面図。
【図３】図２の縦断面図。
【図４】図２の主要部品の展開図。
【図５】外面電極型放電ランプの等価回路図。
【図６】図１の動作を説明するための動作波形図。
【図７】図１の動作を説明するための動作波形図。
【図８】図１の動作を説明するための動作波形図。
【図９】この発明の放電灯点灯装置の他の実施形態について説明するための回路構成図。
【図１０】図９の動作について説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１００  放電ランプ
２１  電源
２２  制御回路
２３  電圧変換回路
２４  帰還電圧制御回路
２５  インバータ回路
Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４  ＦＥＴトランジスタ
Ｑ２  トランジスタ
ＣＲ  制御端子
Ｌ  チョークコイル
Ｒ１〜Ｒ５  抵抗
ＴＲ  トランス
Ｃ１，Ｃ３  電解コンデンサ
Ｃ２  コンデンサ
【図１】
2008052925.tif 000003
【図２】
2008052925.tif 000004
【図３】
2008052925.tif 000005
【図４】
2008052925.tif 000006
【図５】
2008052925.tif 000007
【図６】
2008052925.tif 000008
【図７】
2008052925.tif 000009
【図８】
2008052925.tif 000010
【図９】
2008052925.tif 000011
【図１０】
2008052925.tif 000012