JP3655686B2 - 希ガス放電灯及び原稿照射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は希ガス放電灯及び原稿照射装置に関し、特にファクシミリ，イメ−ジスキャナ，コピ−機などのＯＡ機器における原稿照射装置に適用される希ガス放電灯の軸方向の光特性及び原稿照射装置の読み取り精度の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原稿照射装置は、例えば図１４に示すように、放電灯１からの放射光を原稿面Ｐに照射し、原稿面Ｐからの反射光をＣＣＤ素子よりなるラインセンサ−Ｓにて受光するように構成されている。
【０００３】
この装置に適用される放電灯としては、装置の稼働態勢に応じて直ちに点灯し、かつその光量も極めて短時間に所定の光量以上例えば１００％程度にまで達することが要求されており、図１５〜図１６（図１５の展開図）に示す希ガス放電灯が提案されている。
【０００４】
同図において、希ガス放電灯１は、両端が封止され、管径が例えば５〜１０ｍｍ程度の直管形のガラスバルブよりなる外囲器２と、この外囲器２の内面に例えば開口部（アパ−チャ部２ａ）を有するように形成された蛍光体よりなる発光層３と、外囲器２の外周面に、それの長手方向に沿って適宜の間隔を保って形成された一対の帯状の外部電極４，５とから構成されており、外囲器内の密閉空間には例えばキセノンガスを主成分とする希ガスが封入されている。尚、外囲器２はガラスバルブの他、セラミックスなどにて形成することもできるし、又、希ガスはキセノンの他、クリプトン，ネオン，ヘリウムなども使用できるし、これらを適宜に混合することもできる。
【０００５】
この希ガス放電灯１は、例えば図１７に示す点灯装置によって点灯される。この点灯装置は、例えば直流電源Ｅと、一般的なインバ−タ回路ＩＮＶと、直流電源Ｅとインバ−タ回路ＩＮＶの一次側との間に接続された第１のスイッチング手段例えばトランジスタＳＷ１と、インバ−タ回路ＩＮＶの二次側に接続された希ガス放電灯１と、トランジスタＳＷ１のベ−スとグランドとの間に抵抗を介して接続された第２のスイッチング手段例えばトランジスタＳＷ２と、このトランジスタＳＷ２のベ−スにクロック信号を供給するクロック発生部ＣＧと、クロック発生部ＣＧからのクロック信号のデュ−ティ比を変更するための可変抵抗器ＶＲとから構成されている。例えばクロック信号のデュ−ティ比が１００％の場合にはトランジスタＳＷ１が連続的に導通状態となって図１８ａに示す高周波電圧が、又、デュ−ティ比が１００％以下になると、そのデュ−ティ比に応じて間欠的に導通状態となって図１８ｂに示す高周波電圧がそれぞれ希ガス放電灯１の外部電極４，５に印加される。
【０００６】
そして、同点灯装置において、例えば周波数が２８０Ｈｚのクロック信号のデュ−ティ比を１００％に設定すると、トランジスタＳＷ１は連続的な導通状態となり、インバ−タ回路ＩＮＶからは図１８ａに示すような高周波高電圧（例えば２８ＫＨｚで２７００Ｖｏ−ｐ）が出力され、外部電極４，５に印加される。すると、外部電極４，５の軸方向の全体に亘って、外囲器内にキセノンガスの放電が生じる。発光層３は、この放電に基づくキセノンガスの励起線によって刺激されて発光する。この光は、主として外部電極４，５の間の光放出部（アパ−チャ部）２ａから放出される。又、例えばクロック信号のデュ−ティ比を１００％以下に設定すると、トランジスタＳＷ１は間欠的な導通状態となり、インバ−タ回路ＩＮＶからは図１８ｂに示すような高周波高電圧が出力され、光放出部２ａから放出される光量はデュ−ティ比に応じて減少（調光）される。
【０００７】
特に、この希ガス放電灯１には水銀が用いられていないために、上述のいずれの点灯態様であっても、点灯後における光量の立ち上がりが急峻であり、ほぼ点灯と同時に光量が設定値近くにまで達するという特徴を有している。従って、この希ガス放電灯１を図１４に示す原稿照射装置に適用した場合には、原稿の読み取り品位を高めることができるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＯＡ機器における原稿の読み取り品位は、例えば原稿面Ｐの照度に影響され、照度が高いほど読み取り精度が高くなることから、極力、希ガス放電灯１の光量を増加することが求められている。
【０００９】
この希ガス放電灯１においては、希ガスの封入圧力を高くすることによって光量を増加させることができるものの、あまり高くすると、光にチラツキが発生して逆に原稿の読み取り精度が損なわれるようになる。
【００１０】
このチラツキ現象は、希ガスの封入圧力が高くなることによって、外部電極４，５間に縞状の放電が視認されるようになり、しかも、放電が軸方向にランダムに移動するために生ずるものと推測される。
【００１１】
しかしながら、図１４に示す原稿照射装置においては、希ガス放電灯１を点灯してから例えば２秒後における照度分布（軸方向の配光パタ−ン）が記憶され、同一の配光パタ−ンで光量のレベルに変動が生じた場合には記憶デ−タに基づいて補正が行なわれる関係で、原稿の読み取り品位を高精度に維持することができるものの、上述のように、光のチラツキによって配光パタ−ンが軸方向で局部的に崩れたり，短い周期で崩れたり，或いは光量の変動が大きくなったりした場合には、最早、記憶デ−タに基づく補正が不可能となり、原稿の読み取り精度も損なわれることになる。
【００１２】
特に、光のチラツキは放電電流，外部電極に印加される電圧などに影響されることから、例えばクロック発生部ＣＧからのクロック信号のデュ−ティ比が小さくなるほど、換言すれば、調光率が大きく（光量が小さく）なるほど放電電流が減少する。このために、放電の生成部位が不安定となり、光のチラツキが顕著に現われる結果、原稿の読み取り精度も一層に損なわれるという問題がある。
【００１３】
それ故に、本発明の目的は、簡単な構成によって外部電極間に安定した放電を生成でき、光のチラツキを効果的に抑制できる上、原稿の読み取り品位を改善し得る希ガス放電灯及び原稿照射装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、上述の目的を達成するために、内面に発光層を有する外囲器の外周面に一対の帯状の外部電極を離隔して配置し、かつ外囲器内に希ガスを封入してなり、前記一対の帯状の外部電極双方の対向したいずれかの側縁部に、前記外部電極の軸方向に延在する、三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
又、本発明の第２の発明は、内面に発光層を有する外囲器の外周面に一対の帯状の外部電極を離隔して配置し、外囲器内に希ガスを封入してなり、前記一対の外部電極におけるそれぞれの側縁部であって、前記外部電極の軸方向に延在する、三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の第３の発明は、内面に発光層を有する外囲器の外周面に一対の帯状の外部電極を離隔して配置し、かつ外囲器内に希ガスを封入してなる希ガス放電灯からの放射光を原稿面に照射し、反射光をセンサにて受光する原稿照射装置において、前記一対の帯状の外部電極双方の対向したいずれかの側縁部に、前記外部電極の軸方向に延在する、三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施例について図１〜図３を参照して説明する。尚、図１５〜図１６に示す従来例と同一部分には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施例の特徴部分は、希ガス放電灯１の外周面に配置した一対の外部電極４，５におけるそれぞれの側縁部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂにほぼ全長に亘って周期性を有する三角形状の異形部６を形成したことである。特に、外部電極４，５は外囲器２の外周面に、対向するそれぞれの異形部６が最短距離となるように配置することが望ましい。
【００１８】
この外部電極４，５における三角形状の異形部６は、外囲器２としてのガラスバルブの外径が例えば８ｍｍの場合には幅が８ｍｍ，異形部６のピッチが４ｍｍ，異形部６の高さが１．５ｍｍ程度の寸法に設定することが望ましいが、希ガス放電灯，点灯装置の仕様によっては適宜に変更できる。
【００１９】
又、この外部電極４，５は、例えばアルミニウム，銅，銀などのように導電性に優れ、かつ不透光性の金属部材にて構成されており、特に、ガラスバルブに接する側の面に光反射性を付与することが望ましい。これら外部電極の一方の面には、接着層などが形成されており、ガラスバルブ２の外周面にはこの接着層を利用して固定・配置されている。
【００２０】
この実施例によれば、外部電極４，５のそれぞれの側縁部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂには周期性を有する三角形状の異形部６が形成されているために、例えば図１７に示す点灯装置で始動させる際に、異形部６の先端部分の電位傾度が他の部分より高くなり、放電が安定に生成される上、その生成部位も安定化される。従って、動作状態における光のチラツキを効果的に抑制できる。このために、原稿照射装置での補正操作を最小限に抑えることができ、十分の読み取り精度を得ることができる。
【００２１】
又、従来の電極構造では光量を増加させるために希ガスの封入圧を高く設定すると、縞状の放電が視認されるようになって原稿照射装置の読み取り精度が損なわれるという問題があったが、この実施例では、そのような封入圧に設定しても、視認し得るような縞状の放電の発生はなく、チラツキも発生しない。このために、希ガスの封入圧を高く設定できた分だけ、希ガス放電灯の光量を効果的に増加でき、原稿照射装置の読み取り精度をより一層高めることができる。
【００２２】
図４は、本発明の第２の実施例を示すものであって、光放出部２ａ側における外部電極４，５の側縁部４ａ，５ａは互いに平行な直線状に形成されており、非光放出部側の側縁部４ｂ，５ｂは周期性を有する三角形状の異形部６がほぼ全長に亘って形成されている。尚、異形部６と直線部との形成部位は、互いに入れ替えることもできる。
【００２３】
この実施例によれば、第１の実施例と同様に縞状の放電に基づく光のチラツキを効果的に抑制できるものの、調光状態においては、チラツキを抑制できる点灯条件の幅が若干狭くなる傾向にある。
【００２４】
特に、外部電極４，５の一方の側縁部４ａ，５ａは直線状に形成されているために、その直線部を利用して、それぞれの外部電極を外囲器２の外周面に平行状態となるように容易に配置することができる。
【００２５】
図５〜図６は、本発明の第３の実施例を示すものであって、外部電極４，５におけるそれぞれの側縁部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂにはほぼ全長に亘って周期性を有する矩形状の異形部６Ａが形成されている。特に、外部電極４，５は外囲器２の外周面に、対向するそれぞれの異形部６Ａが最短距離となるように配置することが望ましい。尚、この異形部６Ａは、先端部の幅が狭くなる台形状も含むものであり、むしろ台形状に形成することが望ましい。
【００２６】
この外部電極４，５における矩形状の異形部６Ａは、外囲器２としてのガラスバルブの外径が例えば８ｍｍの場合には幅が８ｍｍ，異形部６Ａのピッチが４ｍｍ，異形部６Ａの高さが１．５ｍｍ程度の寸法に設定することが望ましいが、希ガス放電灯，点灯装置の仕様によっては適宜に変更できる。
【００２７】
この実施例によれば、第１の実施例とほぼ同様に光のチラツキを効果的に抑制することができる。
【００２８】
図７〜図８は、本発明の第４の実施例を示すものであって、基本的には図５〜図６に示す実施例と同様である。異なる点は、光放出部２ａ側における外部電極４，５の側縁部４ａ，５ａのみを互いに平行な直線状に形成したことである。尚、異形部６Ａと直線部との形成部位は、側縁部４ａ，５ａに異形部６Ａを、側縁部４ｂ，５ｂに直線部をそれぞれ形成するように互いに入れ替えることもできる。
【００２９】
この実施例によれば、第２の実施例と同様に光のチラツキを効果的に抑制できる上、それぞれの外部電極を外囲器２の外周面に、直線部を利用して容易に平行状態となるように配置することができる。
【００３０】
図９は、本発明の第５の実施例を示すものであって、外部電極４，５におけるそれぞれの側縁部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂにはほぼ全長に亘って周期性を有する半円形状の異形部６Ｂが形成されている。特に、外部電極４，５は外囲器２の外周面に、対向するそれぞれの異形部６Ｂが最短距離となるように配置することが望ましい。尚、この異形部６Ｂは、扁平状の半円形状も含むものである。
【００３１】
この外部電極４，５における矩形状の異形部６Ｂは、外囲器２としてのガラスバルブの外径が例えば８ｍｍの場合には幅が８ｍｍ，異形部６Ｂのピッチが４ｍｍ，異形部６Ｂの高さが１．５ｍｍ程度の寸法に設定することが望ましいが、希ガス放電灯，点灯回路の仕様によっては適宜に変更できる。
【００３２】
この実施例によれば、第１の実施例とほぼ同様に光のチラツキを効果的に抑制することができる。
【００３３】
図１０は、本発明の第６の実施例を示すものであって、基本的には図９に示す実施例と同様である。異なる点は、光放出部２ａ側における外部電極４，５の側縁部４ａ，５ａのみを互いに平行な直線状に形成したことである。尚、異形部６Ｂと直線部との形成部位は、側縁部４ａ，５ａに異形部６Ｂを、側縁部４ｂ，５ｂに直線部をそれぞれ形成するように互いに入れ替えることもできる。
【００３４】
この実施例によれば、第２の実施例と同様に光のチラツキを効果的に抑制できる上、それぞれの外部電極を外囲器２の外周面に、直線部を利用して容易に平行状態となるように配置することができる。
【００３５】
図１１は、本発明の第７の実施例を示すものであって、図１〜図３に示す希ガス放電灯１を原稿照射装置に適用したものである。希ガス放電灯１は、それの光放出部２ａから放出される光が原稿面Ｐに照射され、原稿面Ｐからの反射光がＣＣＤ素子などよりなるラインセンサ−Ｓにて受光されるように構成・配置されている。尚、この原稿照射装置には、第２〜第６の実施例に示す希ガス放電灯を適宜に適用することもできる。
【００３６】
この実施例によれば、外部電極４，５のそれぞれの側縁部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂには周期性を有する三角形状の異形部６が形成されているために、例えば図１７に示す点灯回路で始動させる際に、異形部６の先端部分の電位傾度が他の部分より高くなり、放電が安定に生成される上、その生成部位も安定化される。従って、動作状態における光のチラツキを効果的に抑制できる。このために、原稿照射装置での補正操作を最小限に抑えることができ、読み取り精度を高めることができる。
【００３７】
特に、希ガス放電灯１における希ガスの封入圧を、光のチラツキが発生しない程度に高くすれば、その分だけ光量を増加させることができ、読み取り品位をさらに高精度化し得る。
【００３８】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば外部電極の異形部はそれぞれの外部電極の一方又は両方の側縁部に形成する他、いずれかの外部電極の少なくとも一つの側縁部に形成することもできる。又、外部電極を外囲器の外周面に配置するに当たって、予め透光性シ−トに所望形状の外部電極を相互に離隔するように貼着しておけば、外部電極の外囲器への貼り付け作業を能率化できる。又、外囲器内の発光層はアパ−チャ−部が形成されるように形成する他、内面全体に形成することもできるし、或いは光反射層と組合せることもできる。さらに、希ガス放電灯は、その外面を例えば熱収縮性を有する絶縁部材などにて被覆することもできる。
【００３９】
【実施例】
次に、第１の実験例について説明する。図１〜図３に示す希ガス放電灯１において、外径が８ｍｍ，全長が３００ｍｍの鉛ガラスよりなるガラスバルブ２の外周面に、両側縁部に周期性を有する三角形状の異形部６を形成し、かつ異形部６の幅が８ｍｍ，異形部６のピッチが４ｍｍ，異形部６の高さが１．５ｍｍに設定されたアルミニウム箔よりなる一対の外部電極４，５をほぼ全長に亘って接着する。尚、この希ガス放電灯における発光層には白色発光する三波長形の蛍光体が使用されており、又、キセノンガスの封入圧は７０トル及び８０トルに設定されている。
【００４０】
この希ガス放電灯の光放出部２ａの法線方向に８ｍｍ離隔した位置に照度計を配置し、図１７に示す点灯装置を使用して定格動作させて光特性を測定したところ、いずれの封入圧のものにも縞状の放電は視認できず、光のチラツキも観測できなかった。又、光放出部２ａの中央部分の初期照度は封入圧が７０トルのものが１００００（Ｌｘ）、８０トルのものが１２０００（Ｌｘ）であった。しかしながら、外部電極の幅が全長に亘って８ｍｍで、キセノンガスの封入圧が７０トル及び８０トルに設定された図１５〜図１６に示す構造の従来例の照度は、本発明品と同様であったが、封入圧が８０トルのものは定格電圧ではチラツキが発生し、２８２０Ｖ程度にまで電圧を高めなければチラツキの発生を抑えることができなかった。
【００４１】
次に、第２の実験例について説明する。キセノンガスの封入圧が７０トルで、外径が８ｍｍ，全長が１８０ｍｍの鉛ガラスよりなるガラスバルブ２の外周面に、図１〜図３，図４，図１５〜図１６に示す形状の外部電極を配置し、図１７に示す点灯装置にて定格（２７００Ｖｏ−ｐ）にて点灯させ、定格電圧を徐々に下げていき、光のチラツキが発生する電圧を測定したところ、図１２に示す結果が得られた。
【００４２】
図１２
同図から明らかなように、本発明品はいずれも従来例に比べて光のチラツキ発生電圧が低くなっている。このために、電源電圧に大幅な変動があっても、光のチラツキ発生を抑えることができ、原稿照射装置における読み取り品位を高く維持できる。
【００４３】
次に、第３の実験例について説明する。第２の実験例に使用した希ガス放電灯を、インバ−タ回路ＩＮＶの出力電圧が２７００Ｖ，発振周波数が２８ＫＨｚに、クロック発生部ＣＧのクロック信号の周波数が２８０Ｈｚにそれぞれ設定された図１７に示す点灯装置に組み合わせ、可変抵抗ＶＲを調整することによりクロック信号のデュ−ティ比を１００％〜１０％までの範囲で変化させてＰＷＭ（Ｐｈａｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光し、光のチラツキの発生状況を観察したところ、図１３に示す結果が得られた。尚、インバ−タ回路の出力電圧は一定である。
【００４４】
図１３
同図から明らかなように、本発明１及び本発明２はいずれもデュ−ティ比が２０％までチラツキの発生は認められなかったが、１０％で非ハ−ネス側（各外部電極の端部に接続されたリ−ド線の非接続側）にチラツキの発生が認められた。しかしながら、従来例ではデュ−ティ比が４０％で非ハ−ネス側にチラツキが発生し、２０％でガラスバルブ全体にチラツキが拡大した。従って、本発明では調光率が広い範囲でも原稿照射装置への適用が可能であるが、従来例ではその使用範囲がかなり制約されるという不利がある。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一対の外部電極双方の対向したいずれかの側縁部には電位傾度が局部的に高くなるような、外部電極の軸方向に延在する三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部を形成したことされているために、放電の生成部位が安定化する。特に、異形部を周期性を有する三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状などの形状に構成すると共に、外部電極のほぼ全長に亘って形成したことにより、光のチラツキ発生を効果的に抑制でき、原稿照射装置での読み取り精度を高めることができる。
【００４６】
又、外部電極の適宜の軸方向に延在する側縁部には三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されているために、希ガスの封入圧を高く設定しても、縞状の放電に起因するチラツキは発生しない。従って、希ガス放電灯の光量を効果的に増加でき、原稿照射装置の読み取り精度をより一層高めることができる。
【００４７】
さらには、外部電極のいずれかの軸方向に延在する側縁部には三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されているために、放電が安定に生成される。従って、放電電流が大幅に減少するような調光範囲でもチラツキが発生しない安定した放電を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す側面図。
【図２】図１の中央部分における縦断面図。
【図３】図１の展開図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す側面図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す側面図。
【図６】図５の展開図。
【図７】本発明の第４の実施例を示す側面図。
【図８】図７の展開図。
【図９】本発明の第５の実施例を示す側面図。
【図１０】本発明の第６の実施例を示す側面図。
【図１１】本発明の第７の実施例を示す原稿照射装置の概略図。
【図１２】外部電極の構造とチラツキ発生電圧との関係を示す図。
【図１３】クロック信号のデュ−ティ比とチラツキ発生状況との関係を示す図。
【図１４】従来の原稿照射装置の概略図。
【図１５】従来の原稿照射装置に使用される放電灯の断面図。
【図１６】図１５の展開図。
【図１７】点灯装置の電気回路図。
【図１８】図１７に示すインバ−タ回路の出力電圧の波形図であって、（ａ）はクロック信号のデュ−ティ比が１００％のときの出力波形図、（ｂ）はデュ−ティ比が１００％未満のときの出力波形図。
【符号の説明】
１ 希ガス放電灯
２ 外囲器（ガラスバルブ）
２ａ 光放出部
３ 発光層
４，５ 外部電極
４ａ，５ａ，４ｂ，５ｂ 側縁部
６，６Ａ，６Ｂ 異形部
Ｓ センサ−
Ｐ 原稿面

Claims (3)

1. 内面に発光層を有する外囲器の外周面に一対の帯状の外部電極を離隔して配置し、かつ外囲器内に希ガスを封入してなり、前記一対の帯状の外部電極双方の対向したいずれかの側縁部に、前記外部電極の軸方向に延在する三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されていることを特徴とする希ガス放電灯。
2. 内面に発光層を有する外囲器の外周面に一対の帯状の外部電極を離隔して配置し、外囲器内に希ガスを封入してなり、前記一対の外部電極におけるそれぞれの側縁部であって、前記外部電極の軸方向に延在する、三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されていることを特徴とする希ガス放電灯。
3. 内面に発光層を有する外囲器の外周面に一対の帯状の外部電極を離隔して配置し、かつ外囲器内に希ガスを封入してなる希ガス放電灯からの放射光を原稿面に照射し、反射光をセンサにて受光する原稿照射装置において、前記一対の帯状の外部電極双方の対向したいずれかの側縁部に、前記外部電極の軸方向に延在する、三角形状，台形状を含む矩形状，半円形状のいずれかの形状であって、ほぼ全長に亘って所定のピッチで設定した異形部が形成されていることを特徴とする原稿照射装置。

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