JP2890558B2

JP2890558B2 - 蛍光表示管

Info

Publication number: JP2890558B2
Application number: JP31153389A
Authority: JP
Inventors: 信幸松木; 博之西; 雅裕小畑
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH03171171A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、蛍光表示管を用いるゼログラフィ利用の画
像処理装置に関する。

［従来の技術］はじめに、蛍光表示管の構造と動作を説明する。第９
図は、蛍光素子を列状に配置した蛍光表示管によって感
光体２上に静電潜像を形成する方式を採用した画像処理
装置の概略構成図である。図において、感光体２は、感
光ドラム３の外周面に層状に形成されている。この感光
ドラム３は、矢印Ａ方向に回転するよう図示しない駆動
装置に連結されている。感光ドラム３の外周には、チャ
ージコロトロン６、集光レンズ７、蛍光表示管内蔵の走
査型書込装置８、現像器９および転写コロトロン10、ク
リーニング装置11が配置されている。

この画像処理装置においては、感光ドラム３が矢印Ａ
方向に回転するにつれて、感光体２がチャージコロトロ
ン６によって一様に帯電された後、蛍光表示管による光
の照射を受け静電潜像が形成される。集光レンズ７は蛍
光表示管を構成する多数の発光素子の発する光を感光体
２上に集光するために、多数の集束性ロッドレンズを配
列したものである。

静電潜像が形成された感光体２は、その後、現像器９
で現像される。ここで感光体２上に形成されたトナー像
は、転写コロトロン10により用紙上に転写され、図示し
ない定着器を経て排出される。一方、感光体２は、クリ
ーニング装置11によりクリーニングされ再使用に供され
る。

このようにして使用される画像処理装置に装着される
蛍光表示管１の分解部分斜視図を第７図に示し、蛍光表
示管１の横断面図を第８図に示す。

第８図に示すように蛍光表示管１は透明な隔壁を有
し、内部を真空にした高さ5.8mm、幅20mm、長さ300mmの
密封ケース12内にアノード電極13が蛍光表示管１の長手
方向に互いに平行に、かつ等間隔で例えば８本配置され
ている。アノード電極13の上方には第２グリッド16およ
び第１グリッド15が、下からこの順にアノード電極13を
横切る方向にＭ本（例えばB4サイズ用紙240ドット／イ
ンチではＭ＝304）配置されている。第１グリッド15お
よび第２グリッド16の両端部は密封ケース12の側壁に焼
結ガラスで固着されている。

また、第７図の蛍光表示管１の分解部分斜視図に示す
ように密封ケース12の一構成部材である基板ガラス19上
に例えば８本のアノード電極13が蛍光表示管１の長手方
向に並列状に配置されている。基板ガラス19と第２グリ
ッド16の間および第２グリッド16と第１グリッド15の間
にはスペーサ20が配置されている。第２グリッド16の中
央部にはスリット21がアノード電極13の長手方向に対し
て斜め向きに設けられており、第１グリッド15には第２
グリッド16のスリット21にそれぞれ対応する位置にスリ
ット22が設けられている。

また、第１グリッド15上方にはカソードフィラメント
17がアノード電極13と同一方向に配置され基板ガラス19
上の弾性部材23で両端を支持されている。

また、アノード電極13上には蛍光体からなる発光素子
（図示せず）が配置され、感光ドラム２（第９図）側か
ら見て、第１グリッド15および第２グリッド16のスリッ
ト21、22を通して各スリット21、22の下方のアノード電
極13上の発光素子を見ることができる。

なお、密封ケース12の透明隔壁の外表面には反射防止
膜25（第８図）がコーティングされている。

さて、第７図では、第２グリッド16を４本だけ示した
が、実際には、必要に応じ、例えば、B4サイズの幅（25
7mm）の蛍光表示管１の場合には、これが合計304本設け
られる。カソードフィラメント17にはDC26V±0.6Vおよ
びAC6.1V±0.2Vの電圧が印加される。ここでAC6.1V電圧
はカソードフィラメント17を約600℃に加熱するために
印加される電圧であり、DC26Vは発光光量を適当な値に
コントロールするための電圧である。また、第１グリッ
ド15には80V、第２グリッド16には60Vの電圧がそれぞれ
印加され、さらに約幅1.6mm間に配置されるアノード電
極13群には280〜500Vの電圧が印加されている。

これらの各第２グリッド16には該グリッド駆動用のド
ライブ回路26が接続されている。アノード電極13にもド
ライブ回路27が接続されている。この駆動回路の他、ド
ライブ回路26に画信号を供給するデータ変換回路29と、
ドライブ回路26、27に制御信号を送るタイミング制御回
路30が設けられている。これらの回路により第７図の蛍
光表示管１は次のように、いわゆるダイナミック駆動が
なされる。

ドライブ回路26は、画信号の内容に応じて第２グリッ
ド16の電位をオンオフする回路である。また、ドライブ
回路27は、アノード電極13を順に交互に排他的にオン電
位にする回路である。

さてここで、データ変換回路29からドライブ回路26に
入力される画信号が白画素用の信号である場合、ドライ
ブ回路26は、対応する第２グリッド16をオン電位にす
る。これによって、カソードフィラメント17から飛び出
した熱電子がアノード電極13の方向に飛翔する。このと
きその第２グリッド16の直下でオン電位となっているア
ノード電極13上の発光素子がアノード電極電圧に応じた
光量で発光する。

従って、この発光素子の光の照射を受けて感光体２
（第９図）の該当箇所がドット状に除電される。この除
電された箇所には現像後トナーが付着しないから、白画
素となる。

反対に第２グリッド16がオフ電位になると、その直下
の発光素子がすべて発光を停止し、感光体２の除電が行
われない。そこで、その部分に現像によってトナーが付
着する。これが黒画素となる。

すなわち、この蛍光表示管１は、第２グリッド16の電
位のオンオフによって、ドット状の静電潜像の除電を行
うか除電を行わないかの決定を行う。このとき、第１グ
リッド15は第２グリッド16のすきま40を電子が通過して
アノード13に達し点灯することを防止する働きをする。

一方、アノード電極13の電位を順に排他的にサイクリ
ックにオンにすることによって、各発光素子列ごとの印
字タイミングを決定するよう動作する。ドライブ回路2
6、27はこのような制御のために設けられている。

なお、ドライブ回路26は、画信号をシリアルパラレル
変換し、所定時間ラッチして、第２グリッド16に供給す
る回路で、シフトレジスタ等によって構成される。タイ
ミング制御回路30は、この画信号の転送と選択動作を制
御するクロック信号をドライブ回路26、27に向けて出力
する回路である。また、ドライブ回路27も、タイミング
制御回路30により制御されて、第２グリッド16のオンオ
フ動作とタイミングをとりつつ８本のアノード電極13を
順次排他的にサイクリックにオン電位にする回路からな
る。データ変換回路29は、シリアルに入力する画信号を
ピックアップして所定の順にドライブ回路26に送り出す
回路である。ドライブ回路26には、第２グリッド16と同
数（Ｍ個）の画信号が格納される。一方、感光体２上に
形成しようとする８アノードサイクルのドット状の静電
潜像は８×Ｍ個である。第10図に示すように最初の８ア
ノードサイクルに点灯する画信号を左から順にD1、D2、
D3、……と呼び、次の８アノードサイクルにおける画信
号をE1、E2、E3……と呼ぶものとする。

まず、８アノードサイクルにおける最初のタイミング
でドライブ回路26にD1、D9、D17、D25……というように
８番おきに画信号がラッチされる。

そして第１列目の発光素子列がドライブ回路26により
駆動されて発光する。次のタイミングでドライブ回路26
に、画信号D2、D10、D18……というように別の８番おき
の画信号がラッチされる。そして第２番目の発光素子列
が発光する。８アノードサイクルにおける画信号の処理
はこの動作が合計８回繰り返されることにより進められ
る。次いで、次の８アノードサイクルに同様に最初のタ
イミングでE1、E9、E17……、次のタイミングでE2、E1
0、E18と画像がラッチされる。そしてこの場合、８回の
発光動作処理に要する時間が一ラインの書き込み完了に
相当する時間と等しくなるようように設定されている。

こうして、感光体２上に画像情報が順次書き込まれ
る。

第９図に示したように、発光素子列の発する光は、密
封ケース12の透明隔壁（第８図）を通り集光レンズ７に
より感光体２に集光される。集光レンズ７を構成する光
学系が、いわゆる等倍型であれば、感光体２が静止して
いるとき、発光素子列を構成する１個の発光素子が発光
すると、これと全く同サイズのドット状の静電潜像がこ
の感光体２上に形成される。これが現像されて用紙上に
転写処理された場合、その画像の１画素のサイズもこれ
と同一になる。

ところが、実際には発光素子列の発光中に感光体２が
第９図矢印Ａ方向に移動する。従って、感光体２上に形
成されたドット状の静電潜像のサイズは、この第９図矢
印Ａ方向に見た場合、発光素子のサイズよりもやや長い
ものとなる。

第12図（ａ）に感光体上のドット状の静電潜像を示
す。

この場合の発光素子のサイズは、長さ（矢印Ａ方向サ
イズ）Ｒ′、幅Ｗとする。

発光素子が一定時間発光する間に、感光体２が矢印Ａ
方向に移動すると、感光体２上には、長さＲ、幅Ｗのド
ット状の静電潜像100が形成される。これは、発光素子
の発光する間に、感光体２が距離（Ｒ−Ｒ′）だけ移動
したことを意味する。

ここで、感光体２面の除電効果に着目すると、図の静
電潜像100のうち、ハッチングを施した部分（イ）は、
発光素子の発光中、常に光の照射をうけた部分である。
これに対して、図の静電潜像100の残りの部分（ロ）
は、発光素子の発光中の前半または後半に光の照射を受
けなかった部分である。

この照射された光エネルギを縦軸にとり、感光体２上
の位置を横軸にとると、第12図（ｂ）に示すようにな
る。

このように、ドット状の静電潜像100の両端部分で
は、感光体２の受ける光エネルギーがやや低くなる。し
かしながら、このドットのサイズＲと発光素子の同方向
のサイズＲ′との比は小さく、実質上、現像後の画像の
画質に与える影響はわずかである。

こうして１個のドット状の静電潜像100が形成された
後、感光体２がさらに矢印Ａ方向に移動すると、再び発
光素子が発光して、間隔をあけずに同様のドット状の静
電潜像101が形成される。

ところが、感光体２の矢印Ａ方向の移動速度と発光素
子の発光タイミングが不整合になると、やや位置がずれ
たドット状の静電潜像102が形成される。この場合、両
ドット100、102の隙間103の部分では、感光体は除電さ
れなくなる。感光体が除電されない部分は現像後黒いラ
インになり、画質を著しく低下させる。

そこで通常は、第13図（ａ）に示すように、このドッ
ト状の静電潜像100の矢印Ａ方向のサイズＲを、その配
列ピッチｌよりも大きくなるように発光パターンを選定
し、矢印Ａ方向に見ると、各ドット状の静電潜像が互い
に一部重なり合うようにしている。これにより、感光体
２の移動速度のむらがあってもこれを吸収することがで
きる。

なお、こうすることによって、第13図（ｂ）に示した
ように、感光体の受ける光エネルギーが、隣り合うドッ
ト状の静電潜像の重なり部分において加算されて、矢印
Ａ方向にみて平坦に均一化（図中一点鎖線で表示）され
る効果がある。

そして、この蛍光表示管の電源部の回路図を第11図に
示す。電源部はグリッド電圧発生部（ａ）、カソードフ
ィラメント電圧発生部（ｂ）、アノード電圧発生部
（ｃ）、グリッド基準電圧発生部（ｄ）およびアノード
基準電圧発生部（ｅ）から成っている。したがって、グ
リッドとカソードフィラメント間には定電圧が発生して
いる。

また、カソードフィラメントには点で得られるDC電
圧とで得られるAC電圧の和が出力される。

［発明が解決しようとする課題］ところで、カソードフィラメント17は蛍光表示管１の
長手方向に約300mmの長さで張られているため、メカニ
カルな原因で両端支持部の間で振動することがある。一
旦カソードフィラメント17が振動をはじめるとカソード
フィラメント17とグリッド15、16間の電位差により生ず
るクーロン力も作用し、なかなか振動は止まらない。と
ころが、第11図に示す回路図の例ではカソードフィラメ
ント17には定電圧が発生しているため、カソードフィラ
メント17およびグリッド15、16間の電位差が一定である
場合に、カソードフィラメント17がグリッド15、16側に
近づくと電界の強さが増大し、カソードフィラメント17
およびグリッド15、16に流れる電流が大きくなる。その
ため、蛍光表示管１の発光光量が上がる。一方、カソー
ドフィラメント17がグリッド15、16より遠ざかると逆
に、カソードフィラメント17およびグリッド15、16に流
れる電流は小さくなり蛍光表示管１の発光光量は下が
る。こうして、蛍光表示管１の発光光量の変動幅は25〜
30％にもなることがある。この発光光量の変化がカソー
ドフィラメント17の振動に応じて周期的に起こり、第13
図（ａ）の部分（ハ）における発光光量が低下して本来
プリント画像として白画像となるべきところが光量不足
の場合には黒画像が現れ、また、本来黒となるべき所で
も近傍に白画像がある場合では光量が増加すると、その
光により黒画像が消去されることがある。その結果、本
来第14図（ａ）に示すプリント画像が、第14図（ｂ）に
示すような縞模様が生ずることがある。

第８図に示す蛍光表示管１の第１グリッド電流および
第２グリッド電流と蛍光表示管１の発光光量との関係を
第６図に示す。

すなわち、フィラメント電圧を一定電圧とした場合第
２グリッド16を流れる電流は蛍光表示管１の全点灯時は
大となり、データが全黒のための消灯状態時には小とな
る。一方第１グリッド15を流れる総電流は点灯ドット数
の増加とともに少なくなる。

そこで、本発明は上記従来技術の欠点を解消し、カソ
ードフィラメントの振動があっても、得られるプリント
画像の乱れが生じにくく、振動の減衰も早い蛍光表示管
をもつ画像処理装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明の上記目的は次の構成を採用することにより達
成される。

蛍光体が被着されたアノード電極と、カソードフィラ
メントと、アノード電極とカソードフィラメント間に配
置されるグリッドとを収容し、蛍光体の発する光を隔壁
を介して外部に透過させる密封ケースとからなる蛍光表
示管において、グリッド電流の変化分に対してカソード
フィラメント電圧を変化させてグリッドからカソードフ
ィラメントに流れる電流を一定値とする電流制御手段を
備えた蛍光表示管、または、上記電流制御手段は単位時間当たりの点灯ドット数を
カウントし、その値をアナログ値に変換した値をカソー
ドフィラメント電圧目標値とするよう構成した上記蛍光
表示管、または、グリッドは第１グリッドと第２グリッドとからなり、
第１グリッド電流I_C1と第２グリッド電流I_C2との間に aI_C1＋bI_C2＝一定（ただし、ａ、ｂは係数）なる関係式が成立するように電流を流す電流制御手段を
備えた上記蛍光表示管、または、上記表示管を感光ドラム周辺部に設けたゼログラフィ
利用の画像処理装置、である。

［作用］カソードフィラメントが振動し、カソードフィラメン
トとグリッド間の距離が変動しても、例えばグリッド電
流が増加するとその増加分に対応してカソードフィラメ
ント電圧が上昇することでグリッドとカソードフィラメ
ント間の電位差が小さくなり、その結果グリッドからカ
ソードフィラメントに流れる電流が減少する方向に作用
し、蛍光表示管の発光光量は一定となる。したがって、
蛍光表示管を利用する画像処理装置では乱れのないプリ
ント画像が得られる。また、電界の強さが一定となるた
め、カソードフィラメントの振動の減衰も早くなる。

［実施例］本発明の実施例を図面と共に説明する。

本実施例の画像処理装置の感光ドラム周辺部の構造は
第９図に示し、蛍光表示管の分解部分斜視図は第７図、
蛍光表示管の横断面図は第８図に示す通りである。

次に本発明のグリッド電流およびフィラメント電流定
電流化のための電流回路の具体例を説明する。

第１図に示す回路図は第11図の電源回路のＡ部分に置
き換えて配置される蛍光表示管電源回路の部分構成図で
ある。

第１図に示す例は、第１グリッド電流、第２グリッド
電流検出回路および第１グリッド電圧と第２グリッド電
圧の加算回路および目標電圧と上記第１グリッド電圧と
第２グリッド電圧の加算電圧との偏差を積分する積分回
路とからなる。この偏差積分されたカットオフバイアス
電圧（第11図点におけるカソードフィラメントDC電
圧）V_KをカソードフィラメントのDC電圧として出力する
ものである。

したがって、カソードフィラメント17が振動すること
により、グリッド電流が、例えば増加すると、このグリ
ッド電流の増加を検出して、カソードフィラメントDC電
圧（＝カットオフバイアス電圧）V_Kも増加する。すると
（V_C−V_K）値が小さくなるため、グリッドからカソード
フィラメント17に流れる電流を減少させる方向に作用
し、結局この電流が一定値を保つことになる。その結果
カソードフィラメント17からアノード電極13に向けて放
出される電子量も一定となり、カソードフィラメント17
の振動があってもアノード電極表面の蛍光体の発光光量
は、一定となる。

なお、第５図にカットオフバイアス電圧V_Kとカットオ
フバイアス電流I_Kとの関係を、第４図にカットオフバイ
アス電圧V_Kと蛍光表示管の発光光量との関係を示す。ま
た、上記したようにカソードフィラメント17が振動する
ことでグリッド電流が変化すると、その電流変化分を打
ち消す方向にカットオフバイアス電圧V_Kが変化するため
カソードフィラメント17の振動の減衰も早くなる効果が
ある。

第６図に示すように、第１グリッド電流I_C1および第
２グリッド電流I_C2と点灯ドット数Ｎとの間にはそれぞ
れ I_C1＝αＮ＋β （１） I_C2＝γＮ＋δ （２）なる関係が成立している。

そこで、下記の（３）式にI_C1、I_C2を代入すると、 aI_C1＋bI_C2＝Ｋ（Ｋ＝一定）（３）（４）式が得られる。

ここで、α、β、γ、δ、ａおよびｂは定数である。

（ａα＋ｂγ）Ｎ＋ａβ＋ｂδ＝Ｋ（４）（４）式が点灯ドット数Ｎに無関係に成立するために
は、ａα＋ｂγ＝０（５）ａβ＋ｂδ＝０（６）なる関係式が成立しなければならない。

したがって、ａ＝｛−γ／（αγ−βγ）｝Ｋ（７）ｂ＝｛α／（αδ−βγ）｝Ｋ（８）が成立する。

例えば、アノード電圧300V、第１グリッド電圧60V、
第２グリッド電圧80V、カソードフィラメント電圧26.24
Vの条件において、Ｋ＝60mAとするためには、α＝0.006
14、β＝42.54なる実測値から、ａ＝1.28 ｂ＝0.916 が得られる。

また、第２図に示す例は，第11図の蛍光表示管電源回
路のと間をカットして同図の回路を接続したもので
ある。アノードサイクルごとの点灯ドット数をカウント
し、カウント数をD/A変換し、一定電圧を加算する。こ
の値をカットオフバイアス電圧V_Kの目標値として制御を
行うものである。

すなわち、データ変換回路29（第７図）からのビデオ
データをカウンタでカウントしD/A変換器でアナログ値
に変え、さらに、一定電圧を加え、それを電圧目標値と
し、これとグリッド電流の増幅電圧変換値との偏差積分
値をカソードフィラメント17のDCの電圧値V_Kとして出力
するものである。

さらに、第３図に示す例は、第11図の蛍光表示管の電
源回路のととの間をカットして同図を接続したもの
である。増幅グリッド電圧と固定目標電圧との偏差積分
値をカソードフィラメント17に出力することで固定電流
を出力する例を示す。

［発明の効果］本発明によれば、蛍光表示管のカソードフィラメント
の振動防止のために、蛍光表示管を構造的に改良する必
要がなく、たとえカソードフィラメントが振動しても電
気的な処理のみで発光光量を一定に保つことができ、縞
模様のない安定したプリント画像を得ることができる。

しかも、画信号の点灯ドット数に無関係に乱れのない
画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は蛍光表示管のグリッド電流およびカソード
フィラメント電流定電流回路図、第４図はカットオフバ
イアス電圧と発光光量との関係図、第５図はカットオフ
バイアス電圧と電流の関係図、第６図は第１グリッド電
流と第２グリッド電流と蛍光表示管の全発光光量との関
係図、第７図は蛍光表示管の部分切断斜視図、第８図は
蛍光表示管の横断面図、第９図は感光ドラム周辺部の構
成図、第10図は各タイミングにおける蛍光表示管の発光
部の形状、第11図は蛍光表示管電源回路図、第12図と第
13図は感光体上のドット状の静電潜像の重なりの説明
図、第14図はカソードフィラメントの振動のない時とあ
る時におけるプリント画像である。１……蛍光表示管、２……感光体、13……アノード電
極、15……第１グリッド、16……第２グリッド、17……
カソードフィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−166970（ＪＰ，Ａ) 特開平１−245274（ＪＰ，Ａ) 特開平１−124897（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−138635（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−88735（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/447

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体が被着されたアノード電極と、カソ
ードフィラメントと、アノード電極とカソードフィラメ
ント間に配置されるグリッドとを収容し、蛍光体の発す
る光を隔壁を介して外部に透過させる密封ケースとから
なる蛍光表示管において、グリッド電流の変化分に対してカソードフィラメント電
圧を変化させてグリッドからカソードフィラメントに流
れる電流を一定値とする電流制御手段を備えたことを特
徴とする蛍光表示管。
【請求項２】電流制御手段は単位時間当たりの点灯ドッ
ト数をカウントし、その値をアナログ値に変換した値を
カソードフィラメント電圧目標値とするよう構成した請
求項１記載の蛍光表示管。
【請求項３】グリッドは第１グリッドと第２グリッドと
からなり、第１グリッド電流I_C1と第２グリッド電流I_C2
との間に aI_C1＋bI_C2＝一定（ただし、ａ、ｂは係数）なる関係式が成立するようにグリッド電流を流す電流制
御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の蛍光表
示管。
【請求項４】請求項１ないし３項記載の蛍光表示管を感
光ドラム周辺部に設けたゼログラフィ利用の画像処理装
置。