JPH04123570A - ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、高速ディジタルＰＰＣ（普通紙複写機）や
フルカラーＰＰＣ，ファクシミリ、スキャナー等露光用
ランプを有するランプ装置に係り、特に、ハロゲンラン
プ等の露光用ランプを調光自在にパルス点灯させるパル
ス点灯装置を改良したランプ装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の露光用ハロゲンランプを調光自在に点灯
させる点灯装置としては位相制御方式とチョッパ制御方
式とがある。

前者の位相制御方式の一例としては第５図に示すように
構成されたランプ点灯装置があり、これは商用電源１か
らトライアック２を介してノ＼ロゲンランプ３に加える
交流電圧の位相角を、商用電源１に同期させて制御回路
４により制御し、この位相角を適宜変えることにより、
このハロゲンランプ３に供給する正弦波交流電圧を連続
的に制御し、ハロゲンランプ３を調光自在に点灯させる
ものである。

一方、チョッパ制御方式のランプ点灯装置は商用電源１
の交流電圧を整流回路６により直流電圧に整流し、この
直流電圧を、制御回路７により商用電源１に同期してオ
ン／オフ制御されるスイッチング素子８のスイッチング
動作によりパルス電圧に変換し、このパルス電圧のリッ
プルを平滑回路９により平滑してハロゲンランプ１０に
与え、パルス電圧のデユーティ比（パルス幅／パルス繰
返し周期）を適宜変えることにより調光自在にハロゲン
ランプ１０を点灯するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の位相制御方式のランプ
点灯装置では、ハロゲンランプ３の印加電圧の位相角を
制御してハロゲンランプ３を間欠的に通電しているので
、ハロゲンランプ３の発光に若干のリップルが生ずる。

しかも、この光リップルの周波数が１、このハロゲンラ
ンプ３により露光された原稿等の被写体等の露光像を高
速で読み取る高速ディジタル読取り素子であるＣＣＤ　
（電化結合素子）の読取り速度、つまり、サンプリング
周波数よりも低いので、この光リップルかＣＣＤにより
読み込まれてしまう。

このために、このランプ点灯装置を組み込む複写機等で
は画像の濃淡に縞模様を発生させる上に、色の再現性を
悪化させるという課題がある。

一方、従来のチョッパ制御方式では殆ど直流点灯に近い
ために、ハロゲンランプ１０には光リップルが殆ど発生
せず、画像の濃淡についての悪影響を防止できるが、平
滑回路９のチョークコイル９ａが発熱する上に、大形化
と重量化を招いているという課題がある。

ところで、一般に商用電源１が実効値１００Ｖの場合、
例えば約８５〜１３０ｖ程度の電源電圧変動を考慮して
、この変動補償を行なわなければならないという課題が
ある。

そこで、この発明は、このような事情を考慮してなされ
もので、その第１の目的は簡単な構成によりランプの光
リップルの悪影響を防止し、画像再現精度を高めること
ができるランプ装置を提供することにある。

また、本願の第２の目的は電源電圧の変動に拘らずラン
プの明るさ（画像濃淡）を設定値で一定に保持すること
ができるランプ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本願発明は、前記課題を解決するために次のように構成
される。

本願の請求項１記載の発明（以下第１の発明という）は
、被写体を露光するランプと、商用電源電圧を直流電圧
に整流する整流回路と、この整流回路からの直流電圧を
設定値に対応したデユーティ比のパルス電圧に変換して
前記ランプに印加し点灯させるランプ点灯回路と、前記
露光像を読み取る読取り素子とを有し、前記ランプ点灯
回路を、前記ランプに印加するパルス電圧の周波数が前
記読取り素子の読取り周波数よりも高くなるように構成
したことを特徴とする。

また、本願の請求項２記載の発明（以下第２の発明とい
う）は、被写体を露光するランプと、商用電源電圧を直
流電圧に整流する整流回路と、この整流回路からの直流
電圧を設定値に対応したデユーティ比のパルス電圧に変
換して前記ランプに印加し点灯させるランプ点灯回路と
、前記ランプの両端に印加されるパルス電圧を検出し、
その実効値が設定値で一定になるようにこのパルス電圧
のデユーティ比を制御するデユーティ比制御手段とを設
けたことを特徴とする。

（作用） 〈第１の発明〉 商用電源電圧は整流回路により直流電圧に整流される。

さらに、この直流電圧はランプ点灯回路により設定値に
対応したデユーティ比のパルス電圧に変換されてランプ
に印加され、ランプが点灯する。

このランプの発光には、ランプがパルス電圧により間欠
的に通電されるので、光リップルを含んでいるが、この
光リップルはランプに印加されるパルス電圧の周波数に
対応しており、しかも、例えばＣＯＤ　（電化結合素子
）等の読取り素子の読取り周波数（サンプリング周波数
）よりも高いので、その読取り素子により読み込まれる
のを防止することができる。

したがって、ランプの光リップルは読取り素子により読
み取れないので、コピー機等の画像の濃淡に縞模様等が
生じるのを防止し、画像の再現精度を高めることができ
る。

〈第２の発明〉 商用電源電圧は整流回路により直流電圧に整流される。

さらに、この直流電圧はランプ点灯回路により設定値に
対応したデユーティ比のパルス電圧に変換されてランプ
に印加され、このランプが点灯する。

ここで、仮に商用電源電圧が変動すると、ランプに印加
されるパルス電圧の実効値電圧も変動するが、このラン
プ印加電圧がデユーティ比制御手段により検出され、し
かも、そのパルス電圧の実効値が設定値で一定になるよ
うにランプに印加されるパルス電圧のデユーティ比が制
御される。

したがって、この発明によれば、商用電源の電圧変動の
有無に拘らず、ランプの明るさを設定値で常に一定に制
御することができるので、調光機能の精度を高めること
ができる。つまり、コピー機等においては画像の濃淡調
節機能の精度を高めることができる。

（実施例） 以下本願の第１、第２発明の実施例を第１図〜第４図に
基づいて説明する。

第１図は本願第１の発明の一実施例の構成図であり、図
において、ランプ点灯装置２０は商用電源２１、この商
用電源電圧を直流電圧に整流する整流回路２２、コンデ
ンサ２３、ランプ点灯回路２４、露光用のハロゲンラン
プ２５をこの順に順次電気的に接続し、ハロゲンランプ
２５を調光自在にパルス点灯するようになっている。

点灯回路２４は、ＦＥＴ　（電界効果型トランジスタ）
等より成るスイッチング素子２４ａと、このスイッチン
グ素子２４ａを画像濃淡（明るさ）設定値に対応したデ
ユーティ比（パルス幅／パルスの繰返し周期）で商用電
源２１に同期させてオン／オフ制御する制御回路２４ｂ
とから成り、整流回路２２からの直流電圧を、スイッチ
ング素子２４ａのスイッチング動作により、画像濃淡設
定値に対応したデユーティ比のパルス電圧に変換してハ
ロゲンランプ２５に印加し、これを点灯させるものであ
り、パルス電圧のデユーティ比を適宜制御することによ
り、ハロゲンランプ２５の明るさを制御するようになっ
ている。

そして、ハロゲンランプ２５はその点灯により原稿等の
被写体２６を露光し、その露光像を高速ディジタル読取
り素子であるＣＣＤ　（電荷結合素子）２７により電気
的に読み取り、その読み取った画像信号を例えば感光ド
ラム等に書き込むようになっており、ＣＣＤ２７の読取
り速度、つまりサンプリング周波数は例えば約２ＫＨｚ
である。

また、ハロゲンランプ２５はパルス点灯であるために、
前記したようにその発光にはパルス電圧と同一の周波数
の若干の光リップルが含まれている。

そこで、制御回路２４ｂはハロゲンランプ２５に印加す
べきパルス電圧の周波数がＣＣＤ２７のサンプリング周
波数より高い、例えば３ＫＨｚ〜５０ＫＨｚになるよう
にスイッチング素子２４ａのスイッチング動作を制御す
るようになっており、ハロゲンランプ２５の光リップル
がＣＣＤ２７により読み取れないようになっている。

つまり、ハロゲンランプ２５の残光時間とＣＣＤ２７の
読取り速度を考慮した場合には、若干の余裕を持ってパ
ルス周波数が３ＫＨｚ以上であれば問題がない。

但し、このパルス周波数が高過ぎる場合には１、ハロゲ
ンランプ２５自体が持つ微少なインダクタンス（Ｌ）成
分により、パルスＯＦＦ時に逆起電圧が発生して、回路
部品へのストレスを増大させる上に、第２図に示すよう
にハロゲンランプ２５のインピーダンスの高周波特性に
よるロスが増大する等によりランプ効率が急激に悪化す
る。そこで、本実施例では、パルス周波数の上限を約５
０ＫＨｚ程度に設定している。

次に本実施例の作用を説明する。

商用電源２１の電源電圧は整流回路２２により直流電圧
に整流される。さらに、この直流電圧はスイッチング素
子２４ａのスイッチング動作により３ＫＨｚ〜５０ＫＨ
ｚの周波数であって、画像濃淡設定値に対応したデユー
ティ比のパルス電圧に変換され、ハロゲンランプ２５に
印加されてこれが点灯する。

ハロゲンランプ２５の明るさは、制御回路２４ｂに設定
された画像濃淡設定値に基づいてパルス電圧のデユーテ
ィ比を制御することにより適宜調光される。

そして、ハロゲンランプ２５の光リップルはＣＣＤ２７
のサンプリング周波数よりも高いので、このハロゲンラ
ンプ２５により露光された被写体２６の露光像をＣＣＤ
２７により読み込む場合には、その先リップルが読み取
れず、光リップルに起因する画像の濃淡に縞模様が発生
したり、色の再現性が低下するのを防止することができ
、画像再現精度を高めることができる。

また、ハロゲンランプ２５に印加されるパルス電圧の周
波数が５０ＫＨｚ以下であるので、ハロゲンランプ２５
自体が持つ微少なインダクタンス成分によるＯＦＦ時の
逆起電圧の発生による回路部品へのストレスの増大を防
止する上に、ハロゲンランプ２５のインピーダンスの高
周波特性によるロスの増大を防止し、ランプ効率の悪化
を防止することができる。

第３図は本願第２の発明の一実施例の電子回路図であり
、図において、ランプ点灯装置３１は前記第１図で示す
実施例において、商用電源２１の電圧変動の有無に拘ら
ず、ハロゲンランプ２５の明るさ、つまり、画像濃淡を
設定値で常に一定に維持するようにパルス電圧のデユー
ティ比をフィードバック制御する点に特徴がある。

つまり、ランプ点灯装置３１は商用電源２１、整流回路
２２、ＦＥＴ等より成るスイッチング素子２４ａ１回生
ダイオード３２、分圧抵抗３３およびハロゲンランプ２
５をこの順に順次電気的に接続し、分圧抵抗３３の一方
にはトランス３４の一次側を並列に接続している。

スイッチング素子２４ａはそのドレインを整流回路２２
の出力側に、ゲートを制御回路３５に、ソースを回生ダ
イオード３２の出力側に接続し、制御回路３５からのオ
ンオフ制御信号に応じてスイッチング動作をし、整流回
路２２からの直流電圧を明るさ（画像濃淡）設定値に対
応したデユーティ比の例えば方形パルス電圧に変換する
ものである。

回生ダイオード３２はスイッチング素子２４ａのスイッ
チング動作時にハロゲンランプ２５およびトランス３３
のインダクタンス分により発生するパルスＯＦＦ時の逆
起電力の発生を抑制するものである。

トランス３４はその二次側にｒ　ｍ　ｓ　／　Ｄ　Ｃ変
換器（例えば新日本無線社製のＮＪＭ４２００）３６を
接続している。

ｒ　ｍ　ｓ　／　Ｄ　Ｃ３６はトランス３４を介して検
出したハロゲンランプ２５の印加パルス電圧の実効値を
直流に変換するものであり、その直流電圧出力を制御回
路３５に与えるものである。

制御回路３５は例えば図示しないコピー機等の画像濃淡
調節器等により設定された画像の濃淡（明るさ）設定値
である外部基準電圧Ｅを受けて、その設定値に応じて、
ハロゲンランプ２５に印加されるパルス電圧のデユーテ
ィ比を設定し、そのデユーティ比に応じてスイッチング
素子２４ａをオンオフ制御し、ハロゲンランプ２５を調
光自在に点灯させるものである。

また、制御回路３５は、デユーティ比制御手段３５ａを
備えており、これはトランス３４により検出され、ｒ　
ｍ　ｓ　／　Ｄ　Ｃ変換器３６により直流電圧に変換さ
れたハロゲンランプ２５の印加パルス電圧検ａ信号を受
けて、この検出電圧を画像濃淡の設定値である外部基準
電圧Ｅと比較し、両者の偏差を解消させるパルス電圧の
デユーティ比を求め、このデユーティ比に従ったオン／
オフ信号をスイッチング素子２４ａに与え、そのスイッ
チング動作を制御するようになっている。

次に本実施例の作用を説明する。

商用電源２１の交流電圧は整流回路２２により直流電圧
に整流され、この直流電圧はスイッチング素子２４ａの
スイッチング動作により、画像濃淡設定値に対応したデ
ユーティ比のパルス電圧に変換される。

さらに、このパルス電圧は、ハロゲンランプ２５に印加
され、このハロゲンランプ２５が設定−値の明るさで点
灯する。

このハロゲンランプ２５の印加パルス電圧は分圧抵抗３
３により分圧されてからトランス３４により検出され、
その検出電圧はｒ　ｍ　ｓ　／　Ｄ　Ｃ変換器３６によ
り直流電圧に変換されて制御回路３５のデユーティ比制
御手段３５ａに与えられる。

デユーティ比制御手段３５はこのノ）ロゲンランプ２５
の印加電圧検出信号を画像濃淡設定値を示す外部基準電
圧Ｅと比較し、両者の偏差を解消せしめるデユーティ比
を求め、このデユーティ比に応じたオン／オフ信号をス
イッチング素子２４ａに与える。

したがって、スイッチング素子２４ａの出力側には電源
電圧変動を相殺せしめるデユーティ比のパルス電圧が出
力され、ハロゲンランプ２５に印加される。

したがって、ハロゲンランプ２５の明るさは商用電源２
１の電圧変動に拘らず常に一定に保持される。

このために、この実施例によれば、商用電源２１の電圧
変動の有無に拘らず、ノ＼ロゲンランプ２５を常に設定
値一定に制御することができる。つまり、コピー機等の
画像濃淡を設定値で常に一定に保持することができる。

第４図で示すランプ点灯装置４１は第１図で示す実施例
において、点灯特発熱するノ１０ゲンランプ２５に外気
等を送風して冷却するランプ冷却ファン４２を、商用電
源の投入後に確実に起動させ、その電源投入以前には起
動させないように構成した点に特徴がある。

ランプ点灯装置４１は第１図で示すランプ装置２０の整
流回路２２とランプ点灯回路２４との間に、抵抗４３と
フォトカプラ発光部４４ａとの直列回路を並列に接続し
、ランプ点灯回路２４にはソフトスタート機能を有する
コントロール回路４５を接続している。

コントロール回路４５は、コピー機等のスタートボタン
等の押込み操作等のＯＮ操作により、トリガパルスを出
力するトリガパルス出力端４６を接続しており、このト
リガパルスを受けたときにソフトスタート機能を起動さ
せる。

このソフトスタート機能はハロゲンランプ２５を即時に
設定値の明るさで点灯させずに、このノ１０ゲンランプ
２５に印加されるパルス電圧のデユーティ比を徐々に増
大させて、ノ１０ゲンランプ２５の明るさを設定値まで
徐々に増大させるものである。

また、コントロール回路４５はランプ冷却ファン４２と
、トランジスタより成るスイッチング素子４７のエミッ
タとに接続され、スイッチング素子４７のベースは抵抗
４８とフォトカプラ受光部４４ｂとの直列回路の中間点
に接続されている。

フォトカプラ受光部４４ｂは前記フォトカプラ発光部４
４ａからの発光を受光したときにＯＮしてベース電流を
スイッチング素子４７に流してこれをＯＮするものであ
る。

次に本実施例の作用を説明する。

商用電源２１が整流回路２２に投入されると、この整流
回路２２からの直流電圧がフォトカプラ発光部４４ａと
ランプ点灯回路２４とに与えられ、フォトカプラ発光部
４４ａが発光する。

このとき、コピー機等のスタートボタン等が押され、ト
リガ出力端子４６からトリガパルスが出力されていると
、このトリガパルスを受けるコントロール回路４５がそ
のソフトスタート機能を起動させる。

二のために、ランプ点灯回路２４からはデユーティ比を
設定値まで次第に増大させていくパルス電圧がハロゲン
ランプ２５に印加され、ハロゲンランプ２５が点灯し、
その明るさを次第に増大させて行き、設定値の明るさで
一定に保持される。

一方、フォトカプラ発光部４４ａからの発光が同受光部
４４ｂにより受光されてＯＮするので、スイッチング素
子４７がＯＮして直流電圧ｅがランプ冷却ファン４２に
通電され、運転が開始される。

したがって、ランプ冷却ファン４２の送風によりハロゲ
ンランプ２５が冷却され、その過熱が防止される。

つまり、商用電源２１の投入後に、例えばスタートボタ
ンが押された（ＯＮ操作）ときに必ず冷却ファン４２を
起動するが、商用電源２１の投入前にコピー機のスター
トボタンが押された場合には冷却ファン４２が運転され
ない。

したがって、この実施例によれば、電源投入後にスター
トボタンが押されたときにはランプ冷却ファン４２を確
実に起動させることができるので、ハロゲンランプ２５
の過熱を防止し、ランプ効率の向上を図ることができる
。

なお、前記各実施例では露光用光源としてハロゲンラン
プ２５を用いた場合について説明したが、この発明はこ
れに限定されるものではなく、露光用ランプ一般に適用
することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願の第１の発明は、ランプをパル
ス点灯させるランプ点灯回路を、そのパルス電圧の周波
数が読取り素子の読取り周波数よりも高くなるように構
成したので、ランプに光リップルがあってもこの光リッ
プルは読取り素子の読取り周波数よりも高いので、この
読取り素子により光リップルが読み込まれるのを防止す
ることができる。

したがって、光リップルが読取り素子に読み込まれて画
像の濃淡に縞模様が発生したり、色の再現性を低下させ
るのを防止することができる。つまり、画像の再現精度
を高めることができる。

また、本願第２の発明は、ランプに印加されるパルス電
圧のデユーティ比を、商用電源電圧の変動を解消させる
ように制御するデユーティ比制御手段を設けたので、商
用電源電圧の変動の有無に拘らず、ランプの明るさを設
定値で一定にすることができる。

このために、ランプの明るさ、つまり、コピー機等の画
像濃淡の調節機能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１の発明に係るランプ装置の一実施例の
構成図、第２図は第１図で示すハロゲンランプのインピ
ーダンスと周波数特性を示すグラフ、第３図は本願第２
の発明に係るランプ装置の一実施例の要部電子回路図、
第４図は本願第１、第２の発明の他の実施例の電子回路
図、第５図は従来の位相制御方式のランプ点灯装置の電
子回路図、第６図は従来のチョッパ制御方式のランプ点
灯装置の電子回路図である。 ２０・・・ランプ点灯装置、２１・・・商用電源、２２
・・・整流回路、２４・・・ランプ点灯回路、２４ａ・
・・スイッチング素子、２４ｂ・・・制御回路、２５川
ハロゲンランプ、２６・・・被写体、２７・・・ＣＣＤ
、３４・・・トランス、３５・・・制御回路、３５ａ・
・・デユーティ比制御手段、３６・・・ｒｍｓ／ＤＣ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被写体を露光するランプと、商用電源電圧を直流電
   圧に整流する整流回路と、この整流回路からの直流電圧
   を設定値に対応したデューティ比のパルス電圧に変換し
   て前記ランプに印加し点灯させるランプ点灯回路と、前
   記露光像を読み取る読取り素子とを有し、前記ランプ点
   灯回路を、前記ランプに印加するパルス電圧の周波数が
   前記読取り素子の読取り周波数よりも高くなるように構
   成したことを特徴とするランプ装置。 ２、被写体を露光するランプと、商用電源電圧を直流電
   圧に整流する整流回路と、この整流回路からの直流電圧
   を設定値に対応したデューティ比のパルス電圧に変換し
   て前記ランプに印加し点灯させるランプ点灯回路と、前
   記ランプの両端に印加されるパルス電圧を検出し、その
   パルス電圧の実効値が設定値で一定になるようにこのパ
   ルス電圧のデューティ比を制御するデューティ比制御手
   段とを設けたことを特徴とするランプ装置。