JPH04306056A - 蛍光ランプアセンブリ、電子写真式複写装置及び電子写真式印刷機 - 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】

【０００１】〔背景および重要な開示情報〕本発明は、
文書走査システムの照射システムに関し、より詳細には
、長手方向に沿った軸方向光出力における時間的な変動
が最小限になるようにして出力するために温度が安定化
されるように成した螢光ランプ及び加熱アセンブリに関
するものである。

【０００２】螢光ランプの不安定さは、高出力の照射レ
ベルを産み出すために超高出力（ＥＨＯ）ランプの使用
を必要とする用途において特に先鋭的となる。本発明の
目的のため、そのようなランプは、ほぼ２アンペアの電
流を引き出すランプとして定義される。この範囲内のラ
ンプは、ランプがプラテン上の文書を照射するために使
用され、反射した線画像が電荷結合ダイオード（ＣＣＤ
）のような感光体のリニアアレイから成る画像面に電子
的に捕捉されることになる高処理能力ラスター入力走査
（ＲＩＳ）システムにおいて典型的な用途を見出すもの
である。しかし、本発明は、電子的な走査用途において
使用されるＥＨＯランプのみに限定されるものではなく
、照射器として螢光ランプを必要とする従来型の光学レ
ンズ・コピー機においても有用性を見出すことになる。

【０００３】当該分野において、ランプの廻りに加熱ジ
ャケットを巻回させてジャケットの温度を低温スポット
の温度よりも高い温度に維持することによって螢光ラン
プの機能を安定させることは周知である。米国特許第４
，７５１，５５１号は、その長さ方向の大部分にヒータ
・ジャケット８を巻回せしめた典型的なランプアセンブ
リを開示している。当該分野において、例えば米国特許
第４，８２７，３１３号及び日本特許の特開昭５９−４
２５３４号公報のように、その全長に沿って温度勾配を
産み出すために独立して電力供給を受ける各部に分節さ
れたジャケットを使用することも周知である。これらの
先行技術のランプ／ジャケットアセンブリは、ランプの
プロフィル変動を或る程度は補正するが、総ての環境条
件及び温度条件に関するシステム全体については有効で
はない可能性もある。螢光ランプを使用する際において
頻発する障害は、待機状態と完全作動状態の間を変化す
る際の照射変動の問題である。通常運転に続く待機状態
への復帰において、ランプ内の水銀は、所望の低温スポ
ット位置へは戻らずにランプの内壁に付着する傾向を有
する。運転温度プロフィルと低温の待機温度プロフィル
の間の差が大きくなればなるほど、エンベロープ壁にお
ける水銀の集中及び変化させるためのランプ・エンベロ
ープの吐出し区域における水銀の集中という傾向も大き
くなるのである。これらの変動は、ランプの照射出力に
おける有害な時変変動に直接関連する。先行技術では、
熱は待機状態における低温スポットの温度以上にランプ
を維持するためにヒータ・ブランケットによって供給さ
れるが、電源オン・モードにおいてランプは一般に待機
状態よりも遥かに高温で機能するので、ランプが全出力
で電力供給されるときにヒータ・ブランケットが切れな
いことを保証するための設備は存在しなかったのである
。これは、特に高出力ランプの場合に当てはまる。 そのような場合、温度はブランケット温度制御ポイント
を越えて、ブランケットへの電気エネルギーが遮断され
る。これは、待機状態と運転機能状態の間におけるラン
プ壁に沿った温度プロフィルにおいて大きな差を産み出
すことになる。プロフィル温度及び高い温度は、待機モ
ードではブランケットによって規定され、運転モードで
はランプによって規定される。待機状態と電源オン状態
の間を変化する際の決定的な期間には時変温度変動が存
在する。ランプ壁温度において生じる変動は、局所的な
水銀蒸気圧における変動を引き起こし、それに応じて局
所的な照射における変動をも引き起こすことになる。

【０００４】従って、ランプ運転サイクルだけでなく待
機状態の間においても同じ一定のランプ温度プロフィル
を維持するヒータ・ブランケットを備えた螢光ランプを
提供することが所望されるのである。フィラメントに隣
接する区域を包含するランプの末端部に対して温度制御
を行うことも等しく所望されることになる。

【０００５】本発明の第１の特徴に拠れば、開口付き螢
光ランプは、一様な抵抗グリッド・パターンを組み込ん
だヒータ・ブランケットを一端から他端まで巻回される
。ブランケットは、単体部品であるので、ランプ・エン
ベロープに対して容易かつ機械的に固定される。端部フ
ィラメントに隣接するランプの長手方向に沿った環境的
な温度変動についての補正は、中心点から分割されたラ
ンプの左側及び右側に対して熱を独立して付加すること
になる分岐した熱制御を準備することによって達成され
る。フィラメントによって引き起こされる増大したラン
プの温度負荷についての補正は、電流を分流するように
設計されてフィラメント区域を覆うヒータ・ブランケッ
トの上に配置される独立したサーモスタットによって提
供され、熱はフィラメント区域に隣接するヒータ・ブラ
ンケットに対して或る温度上昇条件において付加される
ことになる。別個に電力供給されるヒータ要素ではない
分流器の使用は、小さな端部切片に電力を供給するため
の独立した特殊な電源なくしてヒータ・ブランケットの
末端部の局所的な温度上昇制御を可能とする。そして、
特殊な別個の低電圧電源についての必要性は、例えラン
プの末端部における小型のヒータが、必然的に短くて、
エッチング・フォイルの抵抗加熱ブランケットにおける
小さな抵抗のものであったとしても、省略されるのであ
る。本発明のもう１つの特徴に拠れば、ヒータ・ブラン
ケットは初めにアルミニウムのようなシート障壁層の廻
りに巻回され、これが過渡的な温度現象を遅らせ、電源
作動時においてブランケットに対する積層分離及び温度
変動を引き起こし得ることになる過度の局所的加熱を防
止することになる。

【０００６】より正確に言えば、本発明は、内部におけ
る低温スポットに過剰の水銀を収容して、電源によって
付勢されるとき透明な開口スリットを介して光線を放出
するように成した伸長した螢光ランプと、ランプの表面
に取付けられる抵抗加熱ブランケットと、前記ランプが
待機状態にあるか付勢状態にあるかに関わらず、前記加
熱ブランケットへの電力を制御して、前記ランプの端か
ら端までの一様な温度分布を維持するように成した手段
とを組合せて成る螢光ランプアセンブリに関するもので
ある。

【０００７】〔図面において〕図１は、本発明の螢光ラ
ンプアセンブリを組み込んだ文書スキャナ部を有する電
子的印刷システムを示している。

【０００８】図２は、図１に示された印刷システムの主
要な要素を示しているブロック線図である。

【０００９】図３は、図１に示された印刷システムの文
書スキャナを拡大して示す概略図である。

【００１０】図４は、図３に示された螢光ランプの前部
透視図である。

【００１１】図５は、ランプ・ヒータ・ブランケットを
横断する電力供給の電気回路図である。

【００１２】図６、図７及び図８は、ランプの電力供給
及びヒータ制御回路構成の配線図である。

【００１３】〔発明の説明〕図１及び図２に注目すると
、スキャナ部６、コントローラ部７及びプリンタ部８に
分割されるレーザに基づいた例示的な印刷システム２が
示されている。後に論議されることになるヒータ及び制
御回路を包含している螢光ランプアセンブリは、スキャ
ナ部６に関連している。特定の印刷システムが示されて
説明されるが、本発明は、感光体の表面にコピーする光
学レンズ、インク・ジェット、イオノグラフィ等のその
他の種類の印刷システムと共に使用されることも可能で
ある。

【００１４】図２及び図３に注目すると、スキャナ部６
は、走査されることになる文書２２が載置される透明プ
ラテン２０を組み込んでいる。１つ又はそれ以上のリニ
アアレイ２４は、プラテン２０の下において往復して走
査運動するように支持される。光学的アセンブリ２３は
、単一ユニットとして共に作用する複数の光学的構成要
素を含んで成る。それらの構成要素には、付随する反射
鏡２６を備えた線形の螢光ランプアセンブリ２５と、ラ
ンプ開口部から放出される高輝度の細い光ビームをプラ
テンの増分区域へ導くように協働するバッフル２７とが
包含される。更に、アセンブリ２３には、減光レンズ２
７と、プラテン２０とそこで走査された文書とから反射
した照射線をアレイ２４に焦点合わせするように協働す
るミラー２８、２９及び３０とが包含される。アレイ２
４は、焦点合わせされた照射帯域によって照射される２
列のＣＣＤフォト・センサから構成され得るものであり
、プロセッサ３５による適切な処理の後でコントローラ
部７へ出力されることになる走査された画像を示す画像
信号又はピクセルを生起することになる。

【００１５】プロセッサ３５は、アレイ２４のアナログ
の画像信号出力をデジタル信号に変換し、システム２が
プログラムされたジョブを実行するために必要な形態で
画像データを記憶して処理できるようにデジタル画像信
号を処理する。更に、プロセッサ３５は、フィルタ処理
、閾値制御、スクリーニング、クロッピング、縮小／拡
大等の画像信号に対する改良及び変更をも準備する。 図２に注目すると、コントローラ部７は、説明の目的の
ため、画像入力コントローラ４０、ユーザー・インター
フェース（ＵＩ）４２、システムコントローラ４４、主
記憶装置４６、画像操作部６８、及び画像出力コントロ
ーラ５０に分割されている。スキャナ部６のプロセッサ
３５から入力される走査された画像データは、コントロ
ーラ部７によって操作される。コントローラ７の出力は
、プリンタ８内におけるラスター出力スキャナ（ＲＯＳ
）５２を操作する。ＲＯＳ５２は、印刷モジュール５６
の中に配置された可動感光体を横断して走査されること
になる出力ビーム５４を産み出すレーザを有する。画像
線は、各々の走査線によって感光体において露光され、
調整されるように入力される文書の静電写真的潜像を形
成することになる。更に、例示的な印刷システム２に関
するこれ以上の詳細な説明は、本発明と同じ譲受人に譲
渡された出願中の米国特許出願（Ｄ／８９２８９）にお
いて見出されるものであり、その内容は引例として組み
込まれるものとする。

【００１６】スキャナ６において走査されるべき文書画
像を正しく検出する一様の高い照射レベルを得るために
、実施例におけるランプアセンブリ２５、即ちＴ８（直
径１インチ（２．５４ｃｍ）の）ＥＨＯランプは、２ア
ンペアの電流で機能し、ほぼ華氏３００度（１４９℃）
という運転エンベロープ温度に達する。これらの比較的
高い温度において、ランプは、補正されない場合には、
センサアレイ２４における露光レベルにおいて望ましく
ない変動を生じる温度不安定性の影響をその長さ方向に
沿って受けることになる。不安定性についての補正は、
ランプにヒータ・ブランケットを取付けて、更にヒータ
に分岐した電気入力接続部を取付け、ヒータの各々の半
分が独立してオン・オフされるように電力供給されるこ
とを許容することによって準備される。ここで図４に注
目すると、照射ランプアセンブリ２５が示されている。 このアセンブリは、内表面に形成される螢光体物質の層
を備えたエンベロープ６０と、エンベロープの中に密封
される一定量の水銀及び内部の希ガスとを有する伸長し
た螢光ランプ５８から構成される。フィラメント６６、
６８を包含する電極６２、６４は、端部キャップ７０、
７２の中に密封される。開口部７４は、照射帯域が放出
されてプラテン２０へ導かれる（図３）ことを許容する
ために準備される。本発明の第１の特徴に従って、ヒー
タ・ブランケット８０は、開口部の区域とペルチエ冷却
器８１の電極が取付けられる小さな矩形の低温スポット
区域とを除いてランプ・エンベロープの全体に巻回され
る。

【００１７】実施例におけるブランケット８０は、高温
でポリアミドを含浸されたガラス繊維構造物である。高
密度の抵抗グリッドワークパターンは、ジャケットの一
端から他端まで直列に接続してジャケット内に形成され
る。中央のサーモスタット８２及び８４は、ランプ・エ
ンベロープの中心点から離れた対称的な位置においてジ
ャケットの表面に配置される。２つの補助的なフィラメ
ント制御サーモスタット８６、８８は、理解されるであ
ろうようにフィラメント端部区域における加熱温度を別
個に制御するためにランプの端部に配置される。

【００１８】ここで図５及び図６から図８の各図に注目
すると、ヒータの電力は、ヒューズで保護されてランプ
電源９２を介してジャケット８０に達する２０８ボルト
の交流線電源から直接に供給される。ランプに対する運
転電力は、ランプ点灯（走査モード）信号に応じて照射
交流電源９２によって準備される。待機状態と運転状態
の両方において、低電圧の交流フィラメント電力は、ラ
ンプ電源における変圧器からフィラメント６６、６８へ
付加される。ペルチエ制御回路９４は、水銀の低温スポ
ットの温度を所望の値に保つために使用される温度制御
（冷却及び加熱の両方）と熱交換の構成要素を回路に組
み込んでいる。本件の実施例に関しては、華氏１０８度
（４２℃）という低温スポットの設定ポイントが、最適
なものとして見出された。

【００１９】本件の具体例において、ランプ５８は、ほ
ぼ１５２ワットの電力入力によって連続的に機能し、２
アンペアの電流を引き出す。待機状態又は運転状態にお
いてフィラメント及び低温スポットから離れた位置にお
けるランプの外壁温度は、典型的には、華氏３００度（
１４９℃）という温度範囲にある。ブランケットに対す
るヒータ電力は、ブランケットの裏面に装着された小型
で高精度のサーモスタット８２−８８によって制御され
る。本件の実効化において使用された特殊な装着の幾何
学的構成に関しては、華氏２７０度（１３２℃）の小型
で精密なサーモスタットがブランケットを待機モード及
び運転モードの両者におけるランプの温度よりも高い温
度に保つことになるように経験に基づいて決定された。

【００２０】本発明の第１の特徴に従って、ランプの照
射出力における時間的な変動は、ブランケット８０の温
度を待機状態及び運転状態においてその長さ全体に沿っ
てほぼ華氏３００度（１４９℃）という一様な温度に維
持することによって低減される。これは、先ずフィラメ
ント区域を包含するランプ・エンベロープ６０の表面全
体にジャケットを巻回するが、ジャケットの左側と右側
の独立した制御を準備することによって可能とされる。 更に、各々の側面は、フィラメント端部区域に隣接する
ヒータ・ブランケット部分の独立した制御を許容するこ
とになる更なる改良をも有する。再び図５に注目すると
、中心点位置のポイントＡから右側位置のポイントＢま
でのジャケット８０の抵抗は、抵抗器１００によって提
示される。ポイントＢからジャケットの右側端部までの
ジャケットの抵抗は、抵抗器１０２によって提示される
。同様に、ポイントＡからポイントＣまでのジャケット
８０の抵抗は抵抗器１０４によって示され、ポイントＣ
からジャケットの左側端部までの抵抗は抵抗器１０６に
よって示される。抵抗器の各々の組についての典型的な
値は、それぞれ４７６オーム及び１００オームである。 ヒータ電源９０は、ポイントＡを横断してランプの端部
に接続される。実際上、図５に示されるようにして、分
岐したヒータ制御が可能とされる。待機状態において、
サーモスタット８２、８４は標準的に閉じ、サーモスタ
ット８６、８８は標準的に開放している。抵抗器１００
−１０６は直列に接続され、ヒータ電源９０からの電力
は電流を抵抗器を介して流れさせ、ヒータ・ブランケッ
トの長さ方向に沿った華氏３００度（１４９℃）という
一様な温度を産み出すことになる。ブランケットは、こ
の比較的高い華氏３００度（当該分野では従来的には華
氏１７０度（７７℃））という温度に維持されて、高い
エンベロープ温度で機能するランプが比較的低温の待機
温度に戻されるときに生じる、低温スポット以外のエン
ベロープの内部区域に対する水銀／螢光体物質の付着と
いう現象を防止することになる。

【００２１】ランプがスキャナ部６からの走査開始信号
に応じて付勢されるとき、フィラメント区域（フィラメ
ント６６、６８を取り囲む区域）は、直ちにランプ・エ
ンベロープの中央部分よりも遥かに高温になり、起こり
得る華氏４７５度（２４６℃）という過渡的な温度にま
で到達する。この温度において、ヒータ・ブランケット
は、ブランケット・サイクルのオン部分におけるヒータ
・ブランケットの主要部分によって供給される過度の熱
による障害を受けることになる。本発明の第２の特徴に
従って、サーモスタット８６、８８はブランケットの裏
側における華氏２７０度（１３２℃）を越える温度の上
昇を感知して閉じ、ヒータ部分１０２、１０６における
電流を抵抗器１００及び１０４へ戻るようにそれぞれに
分流することになる。サーモスタット８２、８４は、ヒ
ータ・ブランケットの裏面における温度が華氏２７０度
（１３２℃）を越える場合にのみ開放されることになり
、操作の待機モード及び運転モードの両方の間において
オン・オフ循環するようにして設計される。その正味の
結果は、ランプの長さ方向に沿ったランプ壁の温度プロ
フィルにおける時間的な変動が、待機状態において、又
は全出力状態において、或いは待機状態から全出力状態
への移行の間においても最小限にされることである。 ヒータ・ブランケットの温度制御の支配の利点は、全出
力運転の間及び待機状態から全出力モードへの移行の場
合における水銀の圧力動揺の実質的な低減である。ラン
プが運転モードにおいてヒータ・ブランケット制御範囲
を越えることを防止するために必要とされる最も高いブ
ランケット温度制御ポイントは、待機状態におけるラン
プ・エンベロープの内壁への水銀／螢光体物質の付着の
プロセスを限定して遅らせるようにも作用して、移行の
間における軸方向の照射プロフィル安定性の向上を生じ
ることになる過渡的周期の間における温度で誘発される
圧力変動の低減に通じるのである。ランプの末端部まで
のヒータ・ブランケットの延長は、低温環境における長
引いた待機状態の間においてフィラメントに隣接するラ
ンプの端部区域の中に水銀が温度によって捕捉されてい
ないことを保証することによって、水銀の圧力変動を更
に制御する。この区域内への熱の付加は、ランプのこれ
らの末端部において凝縮する水銀が蒸気化されて低温ス
ポットへ戻るために掛る時間をも減少させる。この迅速
な端部安定化は、例え電力供給が切れたときの空間環境
が比較的低温であったとしても、比較的短い初期の暖機
運転期間の後に、ランプが安定化されて使用の準備が為
されることを許容する。これは、ユーザーが待たなけれ
ばならない初期の電源立上りプロセスの間の時間を減少
させることになる。

【００２２】本発明の第２の特徴に従って、障壁層９１
は、ジャケットとランプ・エンベロープの間（図４）に
配置されて、ランプの付勢においてブランケットに対し
て積層分離又は温度による障害を引き起こし得る局在化
した加熱を防止することになる。本発明の更なる特徴に
従って、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ「登録商標」）製の潤
滑材は、層９１とランプのガラス製エンベロープの間に
おいて使用される。この物質は、ブランケット又は汚染
物質からの凝縮したポリアミドによって、ランプに対す
るブランケットの不都合な付着を防止する。これは、ラ
ンプからのブランケットの容易な取外しを用意すること
になる。本発明のランプアセンブリのヒータ制御は高出
力の照射用途において特に有益に機能するが、それらは
時間的に安定した照射プロフィルを必要とするその他の
文書走査機能に対しても同様に適合するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の螢光ランプアセンブリを組み込ん
だ文書スキャナ部を有する電子的印刷システムを示して
いる。

【図２】　　図１に示された印刷システムの主要な要素
を示しているブロック線図である。

【図３】　　図１に示された印刷システムの文書スキャ
ナを拡大して示す概略図である。

【図４】　　図３に示された螢光ランプの前部透視図で
ある。

【図５】　　ランプ・ヒータ・ブランケットを横断する
電力供給の電気回路図である。

【図６】　　図７及び図８と共にランプの電力供給及び
ヒータ制御回路構成の配線図を示している。

【図７】　　図６及び図８と共にランプの電力供給及び
ヒータ制御回路構成の配線図を示している。

【図８】　　図６及び図７と共にランプの電力供給及び
ヒータ制御回路構成の配線図を示している。

【符号の説明】

２　　印刷システム、６　　スキャナ部、７　　コント
ローラ部、８　　プリンタ部、２０　　プラテン、２２
　　文書、２３　　光学的アセンブリ、２５　　螢光ラ
ンプアセンブリ、２６　　反射鏡、２７　　バッフル、
２８，２９，３０　　ミラー、３５　　プロセッサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内部における低温スポットに過剰の水
   銀を収容して、電源によって付勢されるとき透明な開口
   スリットを介して光線を放出する長い螢光ランプと、ラ
   ンプの表面に取付けられるヒータ・ブランケットと、前
   記ランプが待機状態にあるか付勢状態にあるかに関わら
   ず、前記ヒータ・ブランケットへの電力を制御して、前
   記ランプの端から端までの一様な温度分布を維持する手
   段とを組合せてなる螢光ランプアセンブリ。
2. 【請求項２】　　少なくとも線形の螢光ランプと走査ミ
   ラーとを包含する光学的アセンブリによって対物平面に
   おける文書がコピー・モードで走査される電子写真式複
   写装置において、ランプは、表面に取付けられたヒータ
   ・ブランケットを有して、ブランケットへのヒータ入力
   電力は、ブランケットの両側に独立して付加され、待機
   段階だけでなくランプ機能段階におけるランプの温度プ
   ロフィルをも一定の値に維持するようにしたその改良。
3. 【請求項３】　　原稿の増分幅の長手方向部分に照射す
   るための走査システムと、感光媒体を走査された光画像
   に露光させるための手段とを有する電子写真式印刷機で
   あって、走査システムが、ランプ・エンベロープの廻り
   に巻回されたランプ・ヒータ・ブランケットを有してラ
   ンプの一端から他端にまで延在する伸長した開口付き螢
   光ランプと、　　前記ブランケットの各々の半分に電力
   を独立して付加するための分岐した加熱制御手段と、前
   記ブランケットの各々の半分と関連付けられてランプ待
   機及びランプ付勢の両方の間においてブランケットの全
   長に沿って所定の一定温度を維持するように成したサー
   モスタット制御手段とを包含する、前記電子写真式印刷
   機。