JPH07266611A - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 経時的変化で発光素子からの光ビームの光強
度が変化されたとしても、その変化を補正して常に適正
な発光状態に維持できる露光装置を提供するにある 【構成】 透明なガラス基板２１上には真空室２４が形
成され、その中には熱電子を放出するカソード電極２５
が設けられている。ガラス基板２１上のカソード電極２
５と対向する部位には、カソード電極２５からの熱電子
が衝突することにより発光する発光素子列２６が設けら
れている。発光素子列２６の各発光素子は、アノード電
極と蛍光体ドッド３２とから構成され、各発光素子の周
囲にはグリッド電極３３が配設されている。真空室２４
上には、カソード電極２５からの赤外線を吸収する赤外
線フイルター３７が設けられ、このフイルター３７上に
は、発光素子列２６からの光ビームを検出するフォトセ
ンサ３８が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、露光装置及びこの露
光装置を組み込んだ画像形成装置に係り、特に、発光素
子として蛍光体を用いた露光装置としての固体走査ヘッ
ド及びこの固体走査ヘッドを組み込んだ電子写真式プリ
ンタ、デジタル式複写機、ファクシミリ装置等の画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置として固体走査ヘッドを用いた
電子写真式プリンタ等のような画像形成装置は、一般的
に小形化が容易であるというメリットがあり、近年、固
体走査ヘッド及びこれを用いた画像形成装置の開発が盛
んである。固体走査ヘッドには、発光素子として蛍光体
を用いるタイプ、あるいは、端面発光形ＥＬ（エレクト
ロ・ルミネッセンス）素子、プラズマイメージバー、発
光ダイオード、イオンフロー、液晶素子などを発光素子
として用いたタイプが開発されている。また、このよう
な固体走査ヘッドを露光装置として複数用いることによ
り、複数色の画像を得、これを重ね合わせることにより
カラー画像を形成する画像形成装置の開発も盛んであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、固体走査ヘッ
ドは、多数の発光素子をライン状に配列して構成されて
いるため、個々の発光素子の発光強度がそれぞれ異なる
という欠点がある。このため、この種の固体走査ヘッド
を用いた画像形成装置の出力画像には、濃度むらが生じ
るという問題がある。この光強度のばらつきを補正する
ため、電気的に各発光点の発光光量に応じて、発光時間
を調整するなどの対策が考案されている。しかし、画像
形成装置の置かれる環境変化などにより、画像濃度が経
時的に変化したり、或いは発光点ごとの使用頻度の違い
により、光強度のばらつきが発生し、画像濃度むらが発
生するなどの問題がある。

【０００４】即ち、蛍光体ヘッドにおいては、環境温度
が上がると発光強度が低下するといういわゆる温度消光
特性を有している。従って、電子写真プロセスの反転現
像を用いた画像形成装置においては、温度上昇とともに
画像濃度が低下するという問題がある。また、正転現像
を用いた画像形成装置においては、温度上昇とともに、
画像濃度が高くなるという問題がある。

【０００５】また、蛍光体ヘッドの発光点（蛍光体）
は、発光時間に比例して光強度が低下するという性質を
持っている。この発光時間とともに光強度が低下すると
いう性質は、発光点毎に異なる、例えば、使用頻度が高
い発光点は、使用頻度の低い発光点に比べ、光強度の低
下が激しい。従って、使用頻度が片寄った状態で、長時
間画像形成を行なった後は、発光光量は均一でないとい
う問題がある。

【０００６】この発明は、上述したような事情に基づき
なされたものであって、その目的は、経時的変化で発光
素子からの光ビームの光強度が変化されたとしても、そ
の変化を補正して常に適正な発光状態に維持できる露光
装置を提供するにある。また、この発明の目的は、常に
むらのない良好な画像を得ることができる画像形成装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、真空
室の一部を構成する透明な基体と前記真空室内に設けら
れ熱電子を放出するカソード電極と、前記基体上に設け
られ前記カソード電極から放出される熱電子が衝突する
ことにより発光する発光手段と、この発光手段からの光
線を被露光部に集光させる光学手段と、前記発光手段か
らの光線の一部を検出して検出信号を発生する検出手段
と、この検出信号を基に前記発光手段の発光を制御する
発光制御手段と、を具備していることを特徴とする露光
装置が提供される。

【０００８】また、この発明によれば、真空室の一部を
構成する透明な基体と前記真空室内に設けられ熱電子を
放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カ
ソード電極から放出される熱電子が衝突することにより
発光する発光手段と、この発光手段からの光線を被露光
部に集光させる光学手段と、前記発光手段からの光線を
前記光学手段に反射するとともにその光線の一部を透過
する反射手段と、この反射手段を透過した光線の一部を
検出して検出信号を発生する検出手段と、この検出信号
を基に前記発光手段の発光を制御する発光制御手段と、
を具備していることを特徴とする露光装置が提供され
る。

【０００９】更に、この発明によれば、真空室の一部を
構成する透明な基体と前記真空室内に設けられ熱電子を
放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カ
ソード電極から放出される熱電子が衝突することにより
発光する多数の発光素子と、この発光素子からの光線を
被露光部に集光させる光学手段と、前記発光素子に画像
データに対応する駆動信号を与えて前記発光素子を駆動
して画像デ−タに対応する発光素子を発光させる駆動手
段と、前記発光素子からの光線の一部を検出して検出信
号を発生する検出手段と、前記複数の発光素子の全てを
前記駆動手段で駆動させ、この時の検出信号を基に前記
駆動手段の駆動信号レベルを定めて前記発光素子の発光
を制御する発光制御手段と、を具備していることを特徴
とする露光装置が提供される。

【００１０】更にまた、この発明によれば、真空室の一
部を構成する透明な基体と前記真空室内に設けられ熱電
子を放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前
記カソード電極から放出される熱電子が衝突することに
より発光する多数の発光素子と、この発光素子からの光
線を被露光部に集光させる光学手段と、前記発光素子に
画像データに対応する駆動信号を与えて前記発光素子を
駆動して画像デ−タに対応する発光素子を発光させる駆
動手段と、前記発光素子からの光線の一部を検出して検
出信号を発生する検出手段と、前記複数の発光素子の夫
々を順番に前記駆動手段で駆動させ、この時の検出信号
を基に前記発光素子の夫々に対する前記駆動手段の駆動
信号期間を定め、この駆動信号期間に亘って駆動信号を
発生することによって前記発光素子の発光を制御する発
光制御手段と、を具備していることを特徴とする露光装
置が提供される。

【００１１】また、この発明によれば、真空室の一部を
構成する透明な基体と前記真空室内に設けられ熱電子を
放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カ
ソード電極から放出される熱電子が衝突することにより
発光する発光手段と、この発光手段からの光線を被露光
部に集光させる光学手段と、前記発光手段からの光線の
一部を検出して検出信号を発生する検出手段と、この検
出信号を基に前記発光手段の発光を制御する発光制御手
段と、を具備し、画像情報に応じて前記各発光素子を選
択的に発光させることにより、前記帯電された感光体上
に潜像を形成する露光装置と、この露光装置によって形
成された前記感光体上の潜像を現像する現像手段とを具
備していることを特徴とする画像形成装置が提供され
る。

【００１２】更に、この発明によれば、真空室の一部を
構成する透明な基体と前記真空室内に設けられ熱電子を
放出するカソード電極と、前記基体上に設けられ前記カ
ソード電極から放出される熱電子が衝突することにより
発光する発光手段と、この発光手段からの光線を被露光
部に集光させる光学手段と、前記発光手段からの光線を
前記光学手段に反射するとともにその光線の一部を透過
する反射手段と、この反射手段を透過した光線の一部を
検出して検出信号を発生する検出手段と、この検出信号
を基に前記発光手段の発光を制御する発光制御手段と、
を具備し、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に
発光させることにより、前記帯電された感光体上に潜像
を形成する露光装置と、この露光装置によって形成され
た前記感光体上の潜像を現像する現像手段とを具備して
いることを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１３】

【作用】この発明の露光装置によれば、発光手段の発光
状態が露光前にモニターされ、適正な発光手段の駆動条
件が定められる為に常に最適な状態で露光装置を作動さ
せることができる。

【００１４】特に、個々の発光素子に関しての発光条件
に関するデータがメモリに格納され、これが画像データ
に応じて読み出され、ここの発光素子が最適条件で発光
されることから、良好な状態で露光装置により画像が記
録される。このような露光装置を組み込んだ画像形成装
置においては、むらのない良好な画像を得ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の露光装置及びこの露光装置
を組み込んだ画像形成装置の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明に係る露光装置として固
体走査ヘッドを用いた電子写真式プリンタの作像部を概
略的に示している。図１において、１は、静電潜像が形
成される像担持体としての感光体ドラムで、図示矢印方
向に一定の速度で回転される。感光体ドラム１の周囲部
には、その回転方向に沿って順次、感光ドラム１を帯電
する帯電用帯電器２、この感光ドラム１に画像を露光す
るための固体走査ヘッド３、感光ドラム１に形成された
潜像を現像するための現像器４、感光ドラム１から画像
を用紙８に転写するための転写ローラ５、感光ドラム１
を除電する除電ランプ６、及び、感光ドラム１をクリー
ニングするクリーナ７が配設されている。

【００１６】上述したプリンタにおいては、画像形成時
には、感光体ドラム１が一定速度で回転され、帯電用帯
電器２を通過する際、その表面が一様に帯電される。固
体走査ヘッド、即ち、蛍光体ヘッド３は、多数の発光素
子がライン状に配列され、図示しないスキャナあるいは
外部から送られてくる画像データに従って、選択的に発
光され、その光ビームをレンズで集光し、帯電された感
光体ドラム１上を走査露光する。この露光により、光線
が照射された感光体ドラム１の表面の電位が変化され、
画像データに応じた静電潜像が形成される。この形成さ
れた感光体ドラム１上の静電潜像は、現像器４を通過す
る際にトナーが付着されることにより現像され、可視像
となる。

【００１７】一方、転写用紙は、図示しない給紙部から
転写ベルト８によって転写ローラ５の部分に搬送され、
現像器４で現像された感光体ドラム１上の可視像（トナ
ー像）は、転写ローラ５によって転写紙上に転写され
る。トナー像が転写された転写紙は、図示しない定着部
に搬送され、転写紙上のトナー像は、加熱及び加圧され
ることにより、転写紙に確実に定着される。転写後の感
光体ドラム１は、除電ランプ６によって除電され、その
後、転写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーは、
クリーナ７によってクリーニングされ、再び帯電用帯電
器２に達する。このように、電子写真式プリンタは、上
記したプロセスを繰り返すことによって、連続的に転写
紙に画像がプリントされる。

【００１８】次に、固体走査ヘッド３の構造について詳
細に説明する。図２は、固体走査ヘッドの構成を一部切
欠して模式的に示す斜視図である。図において、２１
は、長尺状の透明なガラス基板で、このガラス基板２１
上は、このガラス基板２１上に設けたサイドガラス２２
及びサイドガラス２２上に設けたカバーガラス２３によ
って気密に囲まれており、この囲まれている空間は、高
真空、例えば、１０-8 Ｔｏｒｒ以下に維持されて、真
空室２４となっている。真空室２４内の短尺方向ほぼ中
心部には、長尺方向に沿って電子放射性物質が塗布され
た１本のワイヤ状のカソード電極、即ち、フィラメント
２５が張設されている。

【００１９】ガラス基板２１上のカソード電極２５と対
向する発光点に相当する領域には、たとえば、真空蒸着
によって形成されたアルミニウム薄膜配線からなるアノ
ード電極と一体となった蛍光体セグメント層、即ち、蛍
光体ドットを多数配列してなる発光素子列２６が設けら
れている。発光素子列２６の両側には、アノード電極の
電位を制御して発光素子の点灯、非点灯を決定するため
の駆動用ＩＣ２７が配設されている。発光素子列２６か
らの光ビームは、ガラス基板２１を透過し、ガラス基板
２１の下方近傍に配置されている光学手段としてのセル
フォックレンズ２８によってガイドされ、その下方に位
置する感光体ドラム１に集光され、これに光学像を露光
している。

【００２０】この発明の蛍光ヘッドでは、図２に示され
るように発光素子列２６からの光ビームの発光強度をモ
ニタするためにカバーガラス２３上に赤外線をカットす
る赤外カットフィルター３７及びとフォトセンサ３８が
設けられている。この赤外カットフィルター３７は、カ
ソード２５から輻射される赤外光線がフォトセンサ３８
に入射してフォトセンサ３８の出力が悪化することを防
止するために設けられている。

【００２１】尚、通常、酸化亜鉛（ＺｎＯ）で作られた
蛍光体の発光する光ビームの波長は、５０５ｎｍを中心
波長とする可視光（緑）である。このような可視光に対
しては、フォトセンサ３８は、蛍光体の発光強度に比例
した電圧を出力する。フォトセンサ３８と赤外カットフ
ィルター３７の大きさは、全発光点をカバーするに十分
な大きさを有している。

【００２２】図３は、図２に示した発光素子列２６の一
部分を拡大して示すものである。図３に示すように、１
つの発光素子２６ａは、一対のアノード電極３１と蛍光
体ドッド３２とから構成され、２列の千鳥配置となって
いる。各発光素子２６ａの周囲には、それぞれグリッド
電極３３が配設されている。アノード電極３１及びグリ
ッド電極３３は、たとえば、真空蒸着によってアルミニ
ウム薄膜として形成される。蛍光体ドッド３２は、たと
えば、厚膜印刷法、即ち、スクリーン印刷法、あるい
は、フォトリソ法、リフトオフ法などの電着法によっ
て、一対のアノード電極３１間にアノード電極３１を覆
う形で形成されている。

【００２３】蛍光体ドッド３２は、たとえば、電子ビー
ムに高速に応答して発光される高速発光応答特性及び高
輝度で光ビームを発光する高輝度発光特性を有する酸化
亜鉛ＺｎＯで作られている。また、アノード電極３１か
ら延びているリード線３１ａは、駆動用ＩＣ２７とワイ
ヤボンディングなどで電気的に接続されている。

【００２４】蛍光体ドッド３２の下部には、一定の発光
形状で一定の光量の露光を行うために、遮光パターンが
形成されたマスクとしての遮光部材、即ち、遮光マスク
３５が設けられている。図４は、図３に示した発光素子
列２６から蛍光体ドッド３２を取り除いた状態を示して
いる。この図４から明かなように、遮光部材３５には、
蛍光体ドッド３２下の領域に相当する箇所に円形の穴３
５ａが開けられている。この穴３５ａは、蛍光体ドッド
３２が塗布される部分に蛍光体より小さく一定の大きさ
形で設けられ、この穴３５ａを介して多少、蛍光体を塗
布する際、蛍光体ドッド３２の大きさや形がまちまちで
も、一定の大きさ、形の光ビームを取り出すことができ
る。また、この遮光部材３５は、カソード２５からの輻
射光線、特に、赤外光線が蛍光ヘッドの外部へ漏れるこ
とを防止している。

【００２５】図５及び図６を参照して固体走査ヘッドの
発光原理について簡単に説明する。図５に示すように、
電源回路４０からカソード（フィラメント）２５の両端
にＡＣ５Ｖ（１０ｋＨｚ）程度の交流電圧が、印加さ
れ、この電圧によってカソード（フィラメント）は、６
００〜６５０℃程度に加熱される。カソード（フィラメ
ント）２５は、加熱されることにより、熱電子を放出す
る。また、カソード（フィラメント）２５は、赤外光も
同時に輻射する。一方、発光する発光点のアノード電極
３１には、カソード２５の中心電位に対し、３０Ｖ程度
の直流電圧が、駆動ＩＣ２７によって供給される。この
電位差によって、カソード（フィラメント）３１から放
出された熱電子は、アノード電極３１の方向に加速さ
れ、蛍光体ドッド３２に衝突される。この熱電子の衝突
により、蛍光体ドッド３２は、発光される。発光した光
ビームのうちガラス基板２１を通ったものがセルフォッ
クレンズ２８により集光され、感光体ドラム１を露光す
る。このように駆動ＩＣ２７により電圧が印加されたア
ノード電極３１上の蛍光体ドッド３２のみが発光される
ので、駆動ＩＣ２７に、画像データが入力されることに
よって、画像データに応じて、選択的に蛍光体ドッド３
２が発光される。

【００２６】グリッド３３は、発光点同士の干渉、即
ち、クロストークを防ぐために設けられている。即ち、
グリッド３３に対して、常に３５Ｖ程度の直流電圧が印
加することにより、常にカソード２５からグリッド３３
への熱電子の流れを作り、隣接の蛍光体ドッド３２が発
光状態か非発光状態かに関わり無く、一定の光量を得る
ために設けられている。

【００２７】図６に示すように蛍光体ヘッドの下面に
は、セルフォックレンズ２８を保持するホルダー５０が
設けられ、真空容器を構成するガラス基板２１とセルフ
ォックレンズ２８とがこのホルダ５０によって一定距離
に維持されている。発光素子列２６の蛍光ドッド３２か
らの光ビームは、ガラス基板２１を通過し、セルフォッ
クレンズ２８により感光体ドラム１上に集光される。ま
た、蛍光ドッド３２から上方に出る光ビームは、カバー
ガラス２３と赤外カットフィルタ３７を通過し、フォト
センサ３８に到達する。この蛍光体ドッド３２からの光
ビームは、先に説明したように、５０５ｎｍを中心波長
とする可視光（緑）であるため、赤外カットフィルタ３
７で吸収されることなく、フォトセンサ３８に到達す
る。また、カソード２５から輻射される赤外光線につい
ては、この赤外カットフィルタ３７によって吸収され、
フォトセンサ３８には到達されない。

【００２８】図２及び図６に示したように蛍光体ヘッド
３に全蛍光ドット３２をカバーする赤外カットフィルタ
ー３７とフォトセンサ３８を装着することにより、後に
述べるように各蛍光ドッド３２の発光強度をモニタする
ことができる。後に詳しく述べるが、ヘッド全体の光強
度がどのように変化しているかのみならず、各発光点に
相当する蛍光ドッド３２の発光強度がどのように変化し
ているかも、発光点の発光を制御することによって区別
することができる。

【００２９】次に、蛍光体ヘッドの発光特性について簡
単に説明して発光特性をモニタすることの重要度を説明
する。図７は、環境温度と蛍光体の発光強度の関係を示
している。この図７のグラフに示すように、一般に、蛍
光体の発光強度は、温度上昇とともに低下するいわゆる
温度消光特性を示すことが知られている。一方、先に説
明したように、蛍光体ヘッド３では、多数の発光素子２
６ａが配列されたもので、ヘッドに送られてくる画像デ
ータに従って、選択的に発光させ、この光ビームをレン
ズで集光し、像感光体ドラム１を露光している。この露
光により光ビームのあたった感光体ドラム表面の電位は
変化し、画像データに応じた潜像が形成される。潜像
は、現像器を通過する際に現像されることによって可視
像となる。従って、環境温度の変動は、光強度の変動を
引き起し、最終的にはトナー付着量の変動となり、結果
として画像濃度変化として表れる。

【００３０】図８は、蛍光体の発光時間と発光強度の関
係を表している。図８のグラフに示す通り、蛍光体は、
長時間使用すると、発光能力が低下する。発光点一点ず
つがこの特性を有しているため、印字する内容によっ
て、各発光点の発光能力の低下の割合が異なってくる。
従って、初期に発光強度のばらつきが補正されたとして
も、すべての発光点の発光時間が同じでない限り、各発
光点の発光能力に差が出てくるため、ハーフトンを印字
する場合には、むらが生じることになる。

【００３１】このような蛍光体ヘッド３の発光強度変化
を補正するには、環境温度の変化によって蛍光体ヘッド
からの光強度がどのように変化しているのか、あるい
は、各発光点の使用頻度により各発光点の発光強度がど
のように変化しているのかを正確にモニタする機能が必
要となる。これらの要求から、図２及び図６示すように
フォトセンサ３８が蛍光体ヘッド３に設けられている。

【００３２】図９及び図１０は、蛍光体ドッド３２から
の光ビームの強度をモニターする機能を有する他の実施
例に係る蛍光体ヘッド３が示されている。図９及び図１
０と図２及び図６との比較から明らかなように、図９及
び図１０に示された蛍光体ヘッドは、図２及び図６に示
された蛍光体ヘッド３と真空室２４の構成は全く同じで
ある。然ながら、蛍光ドッド３２からセルフォックレン
ズ２８に至る光路が異なっている。即ち、ホルダー５０
にガラス基板２１、セルフォックレンズ２８、ハーフミ
ラー５２が固定され、発光点としての蛍光ドッド３２か
ら発光された光ビームがガラス基板を通過してハーフミ
ラー５２で反射され、この光ビームがセルフォックレン
ズ２８を通り、感光体ドラム１上に集光する点が異なっ
ている。このような構成とすると図１０より明らかなよ
うに、感光体ドラム１から見た蛍光体ヘッド３に対して
占有する角度が小さくなり、装置を小型化するのが容易
になる。また、本実施例では、ハーフミラー５２の背後
には、フォトセンサ３８が装着されている。

【００３３】更に、図１１から図１３を参照してフォト
センサ３８を備えた蛍光ヘッド３の変形実施例を説明す
る。図１１の実施例に係る蛍光ヘッド３では、遮光部
材、即ち、遮光マスク３５が例えば、アルミの薄膜で形
成され、真空蒸着などにより、精度良くガラス基板２１
上に形成される。遮光部材３５がアルミの薄膜のように
導電性を有するものである場合には、アノード電極３
１、グリッド電極３３、蛍光体ドッド３２及び遮光マス
ク３５との絶縁性を保つために、図１１に示すように例
えば、ＳｉＯ2 等の絶縁性と透明性を兼ね備えた透明絶
縁層５４が基板２１及び遮光マスク３５上に設けられる
ことが好ましい。

【００３４】図１２の実施例に係る蛍光ヘッド３では、
遮光マスク３５として、絶縁性を有する材料、例えば、
窒化珪素（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）やボロンリン（ＢＰ）
の薄膜が用いられている。この図１２に示す蛍光体ヘッ
ド３においては、前述した透明絶縁層３５は必要とされ
ない。

【００３５】図１３の実施例に係る蛍光ヘッド３では、
遮光マスク３５が真空室２４外のガラス基板２１の裏面
に設けれられている。この図１３に示す遮光マスク３５
は、遮光性のみを有していればよく、導電性でも絶縁性
でもよいこととなる。

【００３６】尚、上述した実施例では、マスクのアパー
チャを円形としているが、必ずしも円形でなくともよ
い。例えば、楕円や正方形、長方形等の形状でもよい。
また、図１１から図１３に示され蛍光ヘッド３において
は、発光点からの光ビームは、遮光マスク３５を通過す
る際に一定の大きさ形の光ビームとなってミラー５２に
到達する。図１１から図１３に示すミラーはハーフミラ
ー５２であり光ビームの一部は反射せずにハーフミラー
５２を通過することとなる。このハーフミラー５２の裏
面には、フォトセンサ３８が設けてあり、この通過した
光ビームの強度に比例した電圧を出力する。このハーフ
ミラーの光の透過率は、場所によらず一定である。ま
た、全ての発光点からの光ビームを受けるようにハーフ
ミラー５２及びフォトセンサ３８は、共に長尺に設計さ
れている。

【００３７】更に、図２及び図６に示された蛍光体ヘッ
ド３では、カソード２５から輻射される赤外光線がフォ
トセンサ３８に入射するのを防ぐため、赤外カットフィ
ルタ３７をフォトセンサ３８の手前に設けたが、図１１
から図１３に示すようにハーフミラー５２に裏面にフォ
トセンサ３８を設けた場合には、赤外カットフィルタ３
７は、不要である。この理由は先に説明したように、遮
光マスク３５がカソード２５からの赤外光線をも遮光す
るからである。

【００３８】次に、図１４から図１７を参照して上述し
た蛍光体ヘッドにおいて、発光点からの発光強度を一定
に保つ制御回路及びその制御方法について説明する。図
１４は、画像形成装置の蛍光体ヘッド３を制御するため
の制御系を示すブロック図である。蛍光体ヘッド３に
は、蛍光体ヘッドドライバ６２が接続されており、発光
時間決定部６３からの発光時間データに基づいて発光し
たり、直接制御部６７からの発光時間データに基づいて
発光する。

【００３９】蛍光体ヘッドドライバ６２には、蛍光体ヘ
ッド３の発光点が発光する時間を決定する発光時間決定
部６３が接続されている。この発光時間決定部６３に
は、各発光点の発光強度に応じた値が記録されているメ
モリが内蔵されており、蛍光体ヘッド３の発光点が発光
する際に同じ画像データに対しては同じ強度で光るよう
に発光時間を調整している。この発光時間決定部６３
は、制御部６７に接続されており、必要に応じて制御部
６７での演算結果に基づきメモリの内容を変更すること
ができる。

【００４０】蛍光体ヘッド３には、電源を供給するため
の蛍光体ヘッド用電源６４が接続されている。この蛍光
体ヘッド用電源６４については、図５に示されるように
構成され、制御部６７に接続され、制御部６７からの指
令に基づき、蛍光体ヘッド３に供給する電圧値を変更す
ることができる。

【００４１】蛍光体ヘッド３に設けられているフォトセ
ンサ３８は、フォトセンサ３８からの出力を増幅するア
ンプ６５に接続されている。このアンプ６５は、制御部
６７とＡ／Ｄ変換器６６に接続されており、制御部６７
から指定されたゲインでフォトセンサ３８からの出力電
圧を増幅し、Ａ／Ｄ変換器６６へ入力する。

【００４２】Ａ／Ｄ変換器６６は、制御部６７に接続さ
れ、アンプ６５からの出力をディジタル信号に変換して
制御部に６７に出力している。従って、制御部６７は、
蛍光体ヘッド３の発光点の発光強度をデジタルデータと
して取り込むことができる。

【００４３】既に説明した図５は、蛍光体ヘッド３への
電源系統と画像データの流れを模式的に示している。ヘ
ッド３に供給される電源は、カソード（フィラメント）
に供給されるＡＣ電源４０、グリッドに供給されるＤＣ
電源４２、アノードをドライブするための駆動ＩＣに供
給されるＤＣ電源４２の３種類がある。図５に示すよう
に、ＡＣ電源のトランス４２Ａは、センタータップ接地
になっている。また、グリッド用のＤＣ電源４２とアノ
ード駆動用の電源４２は、図１４に示した制御部６７か
らの指令により、その出力電圧を変更することができ
る。

【００４４】一方、発光時間データは、図５の左方より
２系統で入力される。このデータは、８ビットデータ
で、左の駆動ＩＣからシフトし、全ドット分のデータが
入力された段階で全駆動ＩＣにデータが行き渡る。即
ち、一度のデータ転送で、１発光点ごとに２５６種類の
発光時間を規定できる。

【００４５】次に、発光時間決定部６３は、図１５に示
すようにメモリ６３Ａとアドレスカウンタ６３Ｂから構
成されている。画像データは、例えば、４ドットデータ
で画像クロックと共に、この発光時間決定部６３に入力
される。画像データは、直接メモリ６３Ｂにアドレスと
して、画像クロックは、アドレスカウンタ６３Ｂでカウ
ントされそのカウント結果がメモリ６３Ａにアドレスと
して入力される。メモリ６３Ａのアドレスは、蛍光体ヘ
ッド３の発光点に対応しており、各アドレスに各発光点
に対しての発光時間データが記録されている。即ち、同
じ画像データが送られてきた場合、各発光点の発光能力
が違っても発光時間を発光能力に応じた時間とすること
によって、どの発光点も画像データに応じた一定の光強
度で感光体ドラム１を露光することができる。従って、
画像データとして入力されるビット数（階調数）より
も、メモリ６３Ａに記憶されている発光時間のビット数
の方が大きい。この発明の実施例の場合、画像データと
しては４ビット即ち、１６階調のデータと画像クロック
をカウントしたカウント値即ち発光点番号がアドレスと
して入力され、メモリ６３Ａ内に記憶されている発光時
間データ８ビットが蛍光体ヘッド３に発光時間データと
して入力される構成となっている。

【００４６】しかし、各発光点の発光能力が変化した場
合には、メモリ６３Ａに記憶されている各発光点に対す
る発光時間データを変更する必要が生じる。この変更の
仕方については、後に詳述するが、図１５に示すように
メモリ６３Ａの内容は制御部６７からの指令により、ア
ドレスを指定し、その内容を読み出し、変更することが
できる。

【００４７】次に、図１６を用いて、蛍光体ヘッド３全
体の発光強度制御について説明する。まず、印字前の処
理が開始され、アンプのゲインが規定の値に設定され
る。（ステップ７１、ステップ７２）この値は、蛍光体
の全ドットが発光した場合にセンサ３８が出力するレベ
ルを精度良くＡ／Ｄ変換器６６で変換できるレベルに変
換するのに適したある固定値である。

【００４８】次に、蛍光体ヘッド３の全発光点を制御部
６７から蛍光体ヘッドドライバ６２へ全発光点強制発光
指令を送ることにより強制的に発光させる。（ステップ
７３）次に、センサ３８の出力をチェックする。即ち、
センサ出力のレベルを、Ａ／Ｄ変換器６６からデジタル
データとして制御部６７に読み込む。（ステップ７４） 次に、この値が予め決められた許容範囲内にあるかどう
かを判定し、その判定結果に基づいてアノード電圧、グ
リッド電圧をコントロールする。（ステップ７５、ステ
ップ７６、ステップ７７、ステップ７８）即ち、センサ
出力が許容範囲をオーバーしていた際には、アノード電
圧、グリッド電圧を下げる。また逆に、許容範囲を下回
っていた際には、アノード電圧、グリッド電圧を上げ
る。このような操作をセンサ出力が許容範囲内に収まる
まで繰り返す。

【００４９】このようにして、蛍光体ヘッド３の発光強
度を適正な強度にすることができ、この適正な強度で印
字が開始される。（ステップ７９）このような操作は、
例えば、画像形成装置の電源が投入された直後のイニシ
ャル動作時に行う。

【００５０】次に、各発光点の発光強度を均一に調整す
る方法、即ち、先に述べたメモリ内６３Ａの発光時間デ
ータの変更方法を図１７を用いて説明する。まず、印字
前の処理が開始され、アンプのゲインをある固定した発
光強度の測定に適した値に設定する。（ステップ８０、
ステップ８１）この値は、先の全ドット発光の際に比べ
て、かなり大きい値に定められる。例えば、本実施例の
場合、蛍光体ヘッド３の発光点は、２５６０点ある。一
点ずつ発光させた場合のセンサ出力レベルは、単純に計
算すると、全ドットを発光させた場合の１／２５６０に
なる。従って、アンプのゲインは、先の全ドット発光の
場合に比べ、２５６０倍程度に設定する。

【００５１】次に、制御部６７は、例えば、最大濃度を
指定する画像データが入力された際に出力される１ドッ
ト目の発光時間データを発光時間決定部６３のメモリ６
３Ａから読み出す。（ステップ８２、ステップ８３、ス
テップ８４）制御部６７は、蛍光体ヘッドドライバ６２
をコントロールし、この値を用いて１ドット目を発光さ
せ、センサ出力をチェックする。（ステップ８５、８
６）このレベルが規定の値からずれている場合には、適
正なレベルとなるように値を変更し、再びセンサ出力を
チェックする。（ステップ８７、ステップ８９）このよ
うにして得た適正な値を発光時間決定部６３のメモリ６
３Ａに欠き込み１ドット目に対する処理を終了する。
（ステップ８８）同様の処理を、すべての発光点（ドッ
ト）について行うことで、この処理を終了する。（ステ
ップ９０、ステップ９１）

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の固体走査ヘ
ッドによれば、経時的変化で発光素子からの光ビームの
光強度が変化されたとしても、その変化を補正して常に
適正な発光状態に維持できる。また、このような固体走
査ヘッドが組み込まれた画像形成装置においては、発光
強度が経時的に変化されないことから、常にむらのない
良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の固体走査ヘッドを組み込んだ露光装
置を用いた電子写真式プリンタの作像部を概略的に示す
構成図である。

【図２】この発明の一実施例に係る固体走査ヘッドの構
成を一部切欠して模式的に示す斜視図である。

【図３】図２に示す固体走査ヘッドの発光素子列の部分
を拡大して示す斜視図である。

【図４】図３に示す発光素子列から蛍光体ドッドを除去
した斜視図である。

【図５】図２に示された固体走査ヘッドの駆動回路を示
すブロック図である。

【図６】図２に示される固体走査ヘッドを概略的に示す
断面図である。

【図７】ヘッドにおける環境温度と蛍光体の発光強度の
関係を示すグラフである。

【図８】固体走査ヘッドにおける蛍光体の発光時間と発
光強度の関係を示すグラフである。

【図９】この発明の他の実施例に係る固体走査ヘッドを
一部切欠して概略的に示す斜視図である。

【図１０】図９に示した固体走査ヘッドの断面図であ
る。

【図１１】図１０に示した固体走査ヘッドの拡大図であ
る。

【図１２】図１０に示した固体走査ヘッドの変形例を示
す拡大図である。

【図１３】図１０に示した固体走査ヘッドの変形例を示
す拡大図である。

【図１４】画像形成装置の蛍光体ヘッド３を制御するた
めの制御系を示すブロック図である。

【図１５】図１４に示した発光時間決定部の回路構成を
示すブロック図である。

【図１６】この発明の固体走査ヘッド全体の発光強度を
制御するためのフローチャートである。

【図１７】この発明の固体走査ヘッドの各発光点の発光
強度を均一に調整するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・感光ドラム ２・・・帯電用帯電器 ３・・・固体走査ヘッド ４・・・現像器 ５・・・転写ローラ ２１・・・ガラス基板 ２４・・・真空室 ２５・・・カソード電極 ２６・・・発光素子列 ２６ａ・・・発光素子 ２７・・・駆動用ＩＣ ２８・・・セルフォックレンズ ３１・・・アノード電極 ３２・・・蛍光体ドッド ３３・・・グリッド電極 ３５・・・遮光部材 ３７・・・赤外線フィルター ３８・・・フォトセンサ ４０・・・電源回路 ５０・・・ホルダ ５２・・・ハーフミラー ６２・・・蛍光体ヘッドドライバ ６３・・・発光時間決定部 ６７・・・制御部

フロントページの続き (72)発明者 小関 順一 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 東芝イン テリジェントテクノロジ株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室の一部を構成する透明な基体と前記
   真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光手段と、 この発光手段からの光線を被露光部に集光させる光学手
   段と、 前記発光手段からの光線の一部を検出して検出信号を発
   生する検出手段と、 この検出信号を基に前記発光手段の発光を制御する発光
   制御手段と、 を具備していることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】前記カソード電極から発生される赤外光線
   を吸収し、前記発光手段から検出手段に向かう光線を透
   過するフイルター手段を更に具備することを特徴とする
   請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】真空室の一部を構成する透明な基体と前記
   真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する発光手段と、 この発光手段からの光線を被露光部に集光させる光学手
   段と、 前記発光手段からの光線を前記光学手段に反射するとと
   もにその光線の一部を透過する反射手段と、 この反射手段を透過した光線の一部を検出して検出信号
   を発生する検出手段と、 この検出信号を基に前記発光手段の発光を制御する発光
   制御手段と、 を具備していることを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】前記基体上に設けられ、前記光学手段への
   光線の通過を許す所定形状の開口部を複数有する遮光部
   材と、 前記基体及び前記遮光部材上に設けられ絶縁性を有する
   透明部材と、 を更に具備し、 前記発光手段は、前記遮光部材の各開口部にそれぞれ対
   応して前記透明部材上に設けられ、前記カソード電極か
   ら放出される熱電子が衝突することにより発光し、その
   発光形状が前記遮光部材の開口部よりも大きい複数の発
   光素子を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光装
   置。
5. 【請求項５】前記基体上に設けられ、前記光学手段への
   光線の通過を許す所定形状の開口部を複数有する絶縁性
   の遮光部材と、 を更に具備し、 前記発光手段は、この遮光部材の各開口部にそれぞれ対
   応して前記基体上に設けられ、前記カソード電極から放
   出される熱電子が衝突することにより発光し、その発光
   形状が前記遮光部材の開口部よりも大きい複数の発光素
   子を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
6. 【請求項６】前記真空室外に設けられ、前記光学手段へ
   の光線の通過を許す前記発光素子の形状よりも小さい開
   口部を有し、前記発光素子からの光の一部を遮光する遮
   光部材を更に具備することを特徴とする請求項３に記載
   の露光装置。
7. 【請求項７】真空室の一部を構成する透明な基体と前記
   真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する多数の発光素子
   と、 この発光素子からの光線を被露光部に集光させる光学手
   段と、 前記発光素子に画像データに対応する駆動信号を与えて
   前記発光素子を駆動して画像デ−タに対応する発光素子
   を発光させる駆動手段と、 前記発光素子からの光線の一部を検出して検出信号を発
   生する検出手段と、 前記複数の発光素子の全てを前記駆動手段で駆動させ、
   この時の検出信号を基に前記駆動手段の駆動信号レベル
   を定めて前記発光素子の発光を制御する発光制御手段
   と、 を具備していることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】真空室の一部を構成する透明な基体と前記
   真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
   熱電子が衝突することにより発光する多数の発光素子
   と、 この発光素子からの光線を被露光部に集光させる光学手
   段と、 前記発光素子に画像データに対応する駆動信号を与えて
   前記発光素子を駆動して画像デ−タに対応する発光素子
   を発光させる駆動手段と、 前記発光素子からの光線の一部を検出して検出信号を発
   生する検出手段と、 前記複数の発光素子の夫々を順番に前記駆動手段で駆動
   させ、この時の検出信号を基に前記発光素子の夫々に対
   する前記駆動手段の駆動信号期間を定め、この駆動信号
   期間に亘って駆動信号を発生することによって前記発光
   素子の発光を制御する発光制御手段と、 を具備していることを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】前記発光制御手段は、前記発光素子の夫々
   に関する前記駆動信号期間を格納、画像信号に関連して
   その駆動信号期間を読み出すことができるメモリを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。。
10. 【請求項１０】真空室の一部を構成する透明な基体と前
    記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
    と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
    熱電子が衝突することにより発光する発光手段と、 この発光手段からの光線を被露光部に集光させる光学手
    段と、 前記発光手段からの光線の一部を検出して検出信号を発
    生する検出手段と、 この検出信号を基に前記発光手段の発光を制御する発光
    制御手段と、 を具備し、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に
    発光させることにより、前記帯電された感光体上に潜像
    を形成する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記感光体上の潜像を
    現像する現像手段とを具備していることを特徴とする画
    像形成装置。
11. 【請求項１１】真空室の一部を構成する透明な基体と前
    記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
    と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
    熱電子が衝突することにより発光する発光手段と、 この発光手段からの光線を被露光部に集光させる光学手
    段と、 前記発光手段からの光線を前記光学手段に反射するとと
    もにその光線の一部を透過する反射手段と、 この反射手段を透過した光線の一部を検出して検出信号
    を発生する検出手段と、 この検出信号を基に前記発光手段の発光を制御する発光
    制御手段と、 を具備し、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に
    発光させることにより、前記帯電された感光体上に潜像
    を形成する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記感光体上の潜像を
    現像する現像手段とを具備していることを特徴とする画
    像形成装置。
12. 【請求項１２】真空室の一部を構成する透明な基体と前
    記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
    と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
    熱電子が衝突することにより発光する多数の発光素子
    と、 この発光素子からの光線を被露光部に集光させる光学手
    段と、 前記発光素子に画像データに対応する駆動信号を与えて
    前記発光素子を駆動して画像デ−タに対応する発光素子
    を発光させる駆動手段と、 前記発光素子からの光線の一部を検出して検出信号を発
    生する検出手段と、 前記複数の発光素子の全てを前記駆動手段で駆動させ、
    この時の検出信号を基に前記駆動手段の駆動信号レベル
    を定めて前記発光素子の発光を制御する発光制御手段
    と、 を具備し、画像情報に応じて前記各発光素子を選択的に
    発光させることにより、前記帯電された感光体上に潜像
    を形成する露光装置と、 この露光装置によって形成された前記感光体上の潜像を
    現像する現像手段とを具備していることを特徴とする画
    像形成装置。
13. 【請求項１３】真空室の一部を構成する透明な基体と前
    記真空室内に設けられ熱電子を放出するカソード電極
    と、 前記基体上に設けられ前記カソード電極から放出される
    熱電子が衝突することにより発光する多数の発光素子
    と、 この発光素子からの光線を被露光部に集光させる光学手
    段と、 前記発光素子に画像データに対応する駆動信号を与えて
    前記発光素子を駆動して画像デ−タに対応する発光素子
    を発光させる駆動手段と、 前記発光素子からの光線の一部を検出して検出信号を発
    生する検出手段と、 前記複数の発光素子の全てを前記駆動手段で駆動させ、
    この時の検出信号を基に前記駆動手段の駆動信号レベル
    を定めるとともに前記複数の発光素子の夫々を順番に前
    記駆動手段で駆動させ、この時の検出信号を基に前記発
    光素子の夫々に対する前記駆動手段の駆動信号期間を定
    め、この駆動信号期間に亘って前記駆動信号レベルを有
    する駆動信号を発生することによって前記発光素子の発
    光を制御する発光制御手段と、 を具備していることを特徴とする露光装置。