JP3168126B2

JP3168126B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3168126B2
Application number: JP24621094A
Authority: JP
Inventors: 利幸関谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH08110598A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、露光用光源に蛍光灯を
用いた電子写真方式の画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機等の露光用光源には主とし
てハロゲンランプが用いられている。また、蛍光灯は大
きな光量を必要としない低速機において使用されること
が多いが、消費電力の少なさからより高速な機種におい
ても蛍光灯光源への移行が望まれている。

【０００３】図９は従来の複写機に搭載される蛍光灯の
駆動及び制御回路を示す図である。同図において、１は
蛍光灯、２は蛍光灯１の点灯電流制限用のインダクタ、
３は蛍光灯１を点灯させるためのインバータトランス、
４はインバータトランス３のドライブ用のスイッチング
トランジスタで、発振回路（ＯＳＣ）５により駆動され
る。６はスナバコンデンサ、７はダイオードブリッジ、
８は蛍光灯１の点灯，消灯を行う制御トランジスタ、
９，１０はバイパスコンデンサ、１１，１２は蛍光灯１
内のフィラメント、１３は整流用ダイオード、１４は蛍
光灯１の光量を検出する光量センサ、２０は商用交流電
源、２１は商用交流電源２０から装置本体で使用するＤ
Ｃ低電圧Ｖｄｄを生成するＡＣ−ＤＣコンバータ、２２
は平滑用コンデンサ、２３は装置のシステム制御を行う
システムコントローラで、制御トランジスタ８にＬＯＳ
信号(Light On Signal) を出力し、またＡＣ−ＤＣコン
バータ２１の出力制御を指令するモード信号であるＣＭ
Ｓ信号(COPY Mode Signal)及びＳＭＳ信号(STBY Mode S
ignal)を出力する。

【０００４】次に、上記従来例の動作を図１０に示すタ
イミングチャートを用いて説明する。まず電源が投入さ
れると、装置は待機（スタンバイ）状態となる。この
時、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１にはコントローラ２３よ
りスタンバイモードの信号（ＳＭＳ信号）が送られる。
これにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１はコピー動作時
の電圧よりも低い電圧出力に制御され、ここでは１２Ｖ
出力となる。

【０００５】一方、蛍光灯１は待機中は当然のことなが
ら消灯状態にあるが、コピー動作を開始する際、よりス
ムーズな点灯開始を行うために若干の予熱電流をフィラ
メント１１，１２に流しておく必要がある。図９の回路
では、インバータトランス３の入力巻線の一端にＡＣ−
ＤＣコンバータ２１の出力電圧が印加されており、もう
一端を３０ｋＨｚの周波数でオン，オフしてスイッチン
グさせている。これにより、インバータトランス３の出
力には巻線比に応じた高電圧Ｖｈが発生する。この時、
ダイオードブリッジ７は制御トランジスタ８によりショ
ートされているので、インバータトランス３の出力側は
インダクタ２，フィラメント１１及びバイパスコンデン
サ９，フィラメント１２及びバイパスコンデンサ１０に
よる直列回路が接続された状態となる。

【０００６】したがって、インバータトランス３の出力
巻線はＩは、Ｉ＝Ｖｈ／ｊωＬとなる。これからバイパスコンデンサ９，１０により分
流する電流を差引いた値が蛍光灯１のフィラメント１
１，１２に流れる予熱電流となる。ここで、この予熱電
流として３５０ｍＡのフィラメント電流が流れるものと
し、この状態をハーフ予熱状態とする。次に、コピース
タートキーが押されると、コントローラ２３からＡＣ−
ＤＣコンバータ２１にコピーモードの信号（ＣＭＳ信
号）が送られ、ＡＣ−ＤＣコンバータ２１は装置の各ユ
ニットが動作可能な電圧に出力を上昇させる。ここでは
２４Ｖとする。これにより、インバータトランス３の出
力巻線の電圧はほぼ２倍に上昇し、予熱電流も２倍とな
る。この時、本実施例では７００ｍＡのフィラメント電
流が流れるものとし、これをフル予熱状態とする。点灯
開始直前のこのフル予熱は蛍光灯１の速やかな点灯開始
のために効果があり、一般に必須のシーケンスである。

【０００７】次に、原稿の露光のタイミングの時に制御
トランジスタ８によるダイオードブリッジ７のショート
が停止し、インバータトランス３の出力電圧が蛍光灯１
の両端に印加され、蛍光灯１が点灯を開始する。露光が
終了すると、再びダイオードブリッジ７がショートさ
れ、蛍光灯１が消灯する。そして、装置が複写動作の後
処理を終えて再びスタンバイモードへ移行するまで、予
熱はフル予熱モード状態を継続する。さらに、調光機能
を有する場合は以下のようになる。

【０００８】すなわち、蛍光灯１の光量検出手段である
光量センサ１４からの出力はコントローラ２３に入力さ
れ、逆にコントローラ２３からは目標とする光量に対
し、暗い場合は点灯信号が、明るい場合は消灯信号が出
力される。この点灯，消灯の切替えは電子写真装置の露
光用光源として、光量が十分問題のないレベルのちらつ
き程度に抑えられる必要から、ある程度高い周波数で行
われる。例えば点灯，消灯の１周期を１ｍｓ程度の周期
で切替える系が考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の蛍光灯点灯装置を有した画像形成装置にあって
は、次のような問題点があった。

【００１０】例えば高速機において、露光用光源として
蛍光灯を使用するためには、高い光量とその長寿命化が
必須の条件となるが、蛍光灯の長寿命化をはかる上で、
スムーズな点灯始動は最も重要な要件の一つである。

【００１１】しかしながら、従来の点灯方式では、点灯
信号直前のフィラメントフル予熱の後、直ちに光量検出
手段による光量制御ループが、マイクロコンピュータの
ソフトウエアあるいは完全なハードウエアによって常に
構成されるため、蛍光灯の寿命進行あるいは低温等の外
部環境等によって、点灯信号入力後直ちに点灯移行しな
い場合、調光のための点灯，消灯の割合は急速に点灯比
率が増加する方向に動き、フィラメント予熱電流は時間
の結果とともに少なくなり、フィラメント温度は時間と
ともに急速に低下する。そのため、ますます点灯移行し
にくくなるという悪循環を生み、結果的に蛍光灯の寿命
の実効的な短命化を招いていた。

【００１２】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、所定時間消灯が続いた状態から蛍光灯
の点灯を開始する際でも、所定期間内に正常な点灯状態
に確実に移行させることができ、常に良好な画像形成を
行うことができ、また実質的に蛍光灯の寿命を延ばすこ
とが可能な画像形成装置を得ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置は、次のように構成したものである。

【００１４】（１）露光用光源に蛍光灯を用いた電子写
真方式の画像形成装置において、前記蛍光灯の光量を検
出する光量検出手段と、前記光量検出手段からの検出信
号に応じた比率で前記蛍光灯の点灯，消灯を切替えるこ
とにより調光を行うとともに、前記蛍光灯の消灯期間に
前記蛍光灯のフィラメント予熱を行う調光手段とを備
え、前記調光手段は、所定時間消灯が続いた状態から前
記蛍光灯の点灯を開始する際、所定期間は前記光量検出
手段からの信号にかかわらず特定の比率で前記蛍光灯の
点灯，消灯を繰り返し、その消灯期間に前記蛍光灯のフ
ィラメント予熱を行い、その後、前記光量検出手段から
の信号に応じた比率で前記蛍光灯の点灯、消灯を切替え
ることにより調光を行うように構成した。

【００１５】（２）上記（１）の画像形成装置におい
て、前記調光手段は、所定時間消灯が続いた状態から前
記蛍光灯の点灯を開始する際、所定期間は前記光量検出
手段からの信号にかかわらず特定の比率で前記蛍光灯の
点灯，消灯を繰り返し、その後、所定比率での前記蛍光
灯の点灯，消灯において前記光量検出手段により所定光
量が検出されたときに、前記光量検出手段からの信号に
応じた比率で前記蛍光灯の点灯，消灯を切替えることに
より調光を行うように構成した。

【００１６】（３）上記（２）の画像形成装置におい
て、前記調光手段は、所定時間消灯が続いた状態から前
記蛍光灯の点灯を開始する際、所定期間は前記光量検出
手段からの信号にかかわらず特定の比率で前記蛍光灯の
点灯，消灯を繰り返し、その後、所定の比率での前記蛍
光灯の点灯，消灯において前記光量検出手段により所定
の光量が検出されないときは、前記蛍光灯の異常を表示
させ、画像形成動作を中止させるように構成した。

【００１７】

【作用】本発明によれば、所定時間消灯が続いた状態か
ら蛍光灯の点灯を開始する際、所定の期間は光量検出手
段からの信号にかかわらず特定の比率で点灯，消灯を繰
り返し、その消灯期間にフィラメントの予熱を行い、そ
の後所定の比率から光量検出手段からの信号に応じた比
率で蛍光灯の点灯，消灯を切替えるので、フィラメント
温度を適正に保った状態で、蛍光灯の点灯を開始させる
ことができ、これにより、蛍光灯を正常な状態へ確実に
移行させることができ、常に良好な画像形成を行うこと
ができる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の回路構成を示す
ブロック図である。図中、１〜１４及び２０〜２２は図
９に示す従来例の同一符号のものと同一であるので重複
する説明は省略するが、図９のシステムコントローラ２
３に相当するシステムコントローラ２４は、光量検出手
段である光量センサ１４からの検出信号に応じて蛍光灯
１の点灯，消灯を画像に影響の出ない周波数（デューテ
ィ）で切替え、その比率で光量を調整することにより調
光を行う調光手段を構成している。

【００１９】また、上記の調光手段は、所定時間消灯が
続いた状態、つまり完全な消灯状態から蛍光灯１の点灯
を開始する際、所定期間は光量センサ１４からの信号に
かかわらず特定の比率で点灯，消灯を繰り返し、その後
所定の比率から光量センサ１４からの信号に応じた光量
制御状態に移行するようになっている。

【００２０】図２は本実施例における点灯時の主要な信
号のタイミングを示す図である。図中、Ｔ１は点灯開始
直前のフル予熱状態、Ｔ２は５０％の固定デューティで
点灯信号，消灯信号を繰り返す状態、Ｔ３は光量センサ
１４からの信号に基づいて所望の光量が得られるように
点灯，消灯の比率を制御する状態をそれぞれ示す。また
図３は点灯時のより時間スケールの小さい主要な信号の
詳細タイミングを示す図である。図３の（ａ）はトラン
ジスタ４のベース信号、（ｂ）はトランジスタ４のコレ
クタ電流、（ｃ）はトランジスタ４のコレクタ電圧、
（ｄ）は蛍光灯点灯時の管電流をそれぞれ示す。

【００２１】まず、図２の（ａ）に示す蛍光灯１の点
灯，消灯信号はＴ１の期間は当然Ｈ（高レベル）となっ
ており、蛍光灯１の両端をダイオードブリッジ７，トラ
ンジスタ８によってショートさせている。また、そのＴ
１の期間、図２の（ｅ）に示すフィラメント電流は連続
的に流れ、フィラメント１１，１２を十分な温度に熱す
る。

【００２２】次に、上記蛍光灯１の点灯，消灯信号は５
０％の固定デューティを所定の時間保持する。この時、
蛍光灯１が比較的新しく、明らかな経時変化を起こす前
は、図２の（ｃ）に示すように、Ｔ２の期間に入った直
後からこの点灯期間には直ちに蛍光灯管電流が流れ、点
灯，消灯信号に忠実な追従をみせる。この蛍光灯管電流
が流れている期間のより詳しい内部波形は、図３に示す
とおりである。図３の（ａ）は発振回路５の出力信号
で、インバータトランス３の駆動トランジスタ４への信
号となる。また蛍光灯管電流は、電流制限用のインダク
タ２により図３の（ｄ）に示すような波形となる。

【００２３】ここで、蛍光灯１の経時変化が進むにつれ
て、上述の蛍光灯管電流は図２の（ｂ），（ｄ）に示す
ように点灯，消灯信号が繰り返し入力されるうちによう
やく流れ出すようになる。この時もし、本実施例のよう
に固定デューティで所定期間点灯，消灯信号を繰り返さ
ず、フル予熱後直ちに光量センサ１４による調光をスタ
ートさせた場合、例えば調光を１００％点灯から開始し
たとすると、点灯信号入力直後速やかに点灯しなければ
フィラメント温度は急速に低下し、さらにますます点灯
しにくくなり、ついには全く点灯しないかあるいはフィ
ラメント温度がかなり下がった時点で突然点灯に移行す
るような結果となる。特に後者の場合、フィラメント近
傍での異常放電、点灯促進物質の枯渇等、フィラメント
１１，１２の寿命に与える影響は大きく、蛍光灯１とし
て急速な寿命劣化を引起こしてしまう。また、前者にお
いても、蛍光灯１としての機能を失うことになる。また
調光を５０％程度からスタートさせたとしても、直ちに
点灯移行しない場合には光量制御によって結局１００％
点灯の方向に制御されるため、本質的には上記と同じこ
ととなる。

【００２４】しかし、本実施例のように、点灯開始後の
所定期間は点灯，消灯信号を５０％の固定とすることに
より、点灯信号開始直後に点灯移行しなくても、図２の
Ｔ２の期間は平均的にフル予熱の半分の電力がフィラメ
ント１１，１２に印加されているので、何回かの点灯信
号で管電流が流れ始めれば、その後は蛍光灯管内が活性
化され、図２の（ｄ）のように通常の点灯，消灯動作に
追従するようになる。

【００２５】なお本実施例では、点灯，消灯信号の繰り
返し周期は１ＫＨｚの５０％としているが、蛍光灯１の
特性によって４０％程度がよい場合、６０％程度がよい
場合等、個別に最適な比率を設定すればよい。また、固
定デューティとする期間については、本実施例では５０
ｍｓとしているが、これについても、システム構成とし
て蛍光灯１の調光が安定するまでの要求時間にあわせ、
適正に決定すればよい。

【００２６】図４は本実施例の動作の流れを示したもの
である。上述のように、例えば５０％の固定デューティ
で点灯し（ステップＳ１）、５０％から調光をスタート
させる（ステップＳ２）。

【００２７】このように、完全な消灯状態から蛍光灯１
の点灯を開始する際、所定の期間は光量センサ１４から
の信号にかかわらず特定の比率で点灯，消灯を繰り返
し、その後所定の比率から光量センサ１４からの信号に
応じた光量制御状態に移行させるので、経時変化や外部
環境等により蛍光灯１の始動性がある程度劣化している
場合でも、所定期間内に正常な点灯状態に移行させるこ
とができ、常に良好な画像形成を行うことができ、また
実質的に蛍光灯の寿命を延ばすことができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例について図５の
フローチャート及び図６のタイミング図を用いて説明す
る。本実施例の構成は図１と同様であるが、コントロー
ラ２４は上述の第１実施例における点灯開始の際、固定
デューティの所定期間後に所定の比率において所定の光
量が得られているか否かを確認し、所定の光量が得られ
ていることを確認した時のみ光量センサ１４からの信号
に応じた光量制御状態に移行するようにしたもので、所
定の光量が得られない時はエラー処理（点灯失敗処理）
を行い、蛍光灯１の異常を外部に表示させるとともに、
画像形成動作を中止させる。

【００２９】フル予熱後、まず５０％固定デューティの
点灯，消灯信号でスタートさせるところは（ステップＳ
１１）、前述の第１実施例と同様である。次に本実施例
では、１００％の固定デューティに切替える（ステップ
Ｓ１２）。そこで、光量センサ１４からの出力が所定値
に到達しているかを判別する（ステップＳ１３）。これ
は、蛍光灯１が上記５０％固定駆動の期間に安定点灯に
移行したかを確認するためのもので、もし所定の光量に
達していない場合は、蛍光灯１の寿命劣化をはじめ、な
んらかの要因で点灯に移行することができなかったこと
を示しており、所定のエラー処理の手続きをとることと
なる（ステップＳ１５）。

【００３０】しかし、ステップＳ１３で所定の光量に達
している場合は、蛍光灯１が点灯移行したものとして、
調光に入る（ステップＳ１４）。この時、本実施例では
５０％を初期値として調光を開始する。これらの様子を
示すのが図６であり、（ａ）は蛍光灯１の点灯，消灯信
号、（ｂ）は光量センサ１４の出力をそれぞれ示し、ま
たＴ４の期間は特に本例で特徴的な光量判別の期間であ
る。

【００３１】図７は本発明の第３実施例の動作を示すフ
ローチャートである。本実施例の特徴は、固定デューテ
ィの点灯，消灯信号を入力している期間に光量の判別を
行い、所定の光量が得られた場合は、次に目標光量に対
応する目標光量検出手段出力が得られる蛍光灯１の点
灯，消灯信号の比率を演算し、その結果を初期値として
調光を開始することである。

【００３２】すなわち、まず蛍光灯１を５０％の固定デ
ューティで点灯し（ステップＳ２１）、次に１００％の
デューティで点灯する（ステップＳ２２）。そして、こ
の間に光量が所定値に達しているかの判別を行い（ステ
ップＳ２３）、達していなければ前述のエラー処理を行
う（ステップＳ２５）。また、１００％駆動で所定光量
に達していれば、調光スタート値を計算し（ステップＳ
２４）、その比率で調光をスタートさせる（ステップＳ
２６）。

【００３３】ここで、蛍光灯１を１００％の割合で点灯
させた時の光量は、蛍光灯１の劣化、管面温度、連続使
用時間等に影響を受けるが、いずれにしても、１００％
の点灯の時の光量と最終的に目標とする光量の差より、
何％程度の割合にすれば目標光量が得られるかは種々の
方法により推定可能である。例えば、図８に示すように
目標光量を２５６ステップに分割し、それに対する最適
な調光スタート時の点灯，消灯信号デューティを１００
％点灯時の光量別に必要数（ここでは４種類）メモリに
テーブルとして持つことなどが考えられる。

【００３４】本実施例により、最終的な目標光量が得ら
れるまでの期間は、蛍光灯１の経時変化後、環境温度、
画像制御条件より求められる目標光量設定値の変動によ
らず、ほぼ一定の短い値となるため、点灯開始時の固定
デューティによる点灯，消灯シーケンスをより長い期間
に渡って実施することが可能となり、蛍光灯１の点灯移
行への確率はより大きくなる。したがって、実効的な蛍
光灯１の寿命を大きく延ばすことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定時間消灯が続いた状態から蛍光灯の点灯を開始する
際、所定の期間は光量検出手段からの信号にかかわらず
特定の比率で点灯，消灯を繰り返し、その消灯期間にフ
ィラメントの予熱を行い、その後所定の比率から光量検
出手段からの信号に応じた比率で蛍光灯の点灯，消灯を
切替えるようにしたため、フィラメント温度を適正に保
った状態で、蛍光灯の点灯を開始させることができ、こ
れにより、蛍光灯を正常な点灯状態へ確実に移行させる
ことができ、常に良好な画像形成を行うことができ、ま
た実効的に蛍光灯の寿命を延ばすことが可能になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回路構成図

【図２】第１実施例の点灯時のタイミング図

【図３】第１実施例の点灯時の詳細タイミング図

【図４】第１実施例の動作を示すフローチャート

【図５】第２実施例の動作を示すフローチャート

【図６】第２実施例の点灯時のタイミング図

【図７】第３実施例の動作を示すフローチャート

【図８】第３実施例の調光スタート時の信号デューテ
ィを示す説明図

【図９】従来例の回路構成図

【図１０】従来の点灯時のタイミング図

【符号の説明】

１蛍光灯８制御トランジスタ１４光量センサ（光量検出手段）２４システムコントローラ（調光手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０５Ｂ 41/392 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 27/54 H05B 41/24 G03G 15/04 G03G 15/043 H05B 41/16 310 H05B 41/392

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用光源に蛍光灯を用いた電子写真方
式の画像形成装置において、前記蛍光灯の光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段からの検出信号に応じた比率で前記蛍
光灯の点灯，消灯を切替えることにより調光を行うとと
もに、前記蛍光灯の消灯期間に前記蛍光灯のフィラメン
ト予熱を行う調光手段とを備え、前記調光手段は、所定時間消灯が続いた状態から前記蛍
光灯の点灯を開始する際、所定期間は前記光量検出手段
からの信号にかかわらず特定の比率で前記蛍光灯の点
灯，消灯を繰り返し、その消灯期間に前記蛍光灯のフィ
ラメント予熱を行い、その後、前記光量検出手段からの
信号に応じた比率で前記蛍光灯の点灯、消灯を切替える
ことにより調光を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記調光手段は、所定時間消灯が続いた
状態から前記蛍光灯の点灯を開始する際、所定期間は前
記光量検出手段からの信号にかかわらず特定の比率で前
記蛍光灯の点灯，消灯を繰り返し、その後、所定比率で
の前記蛍光灯の点灯，消灯において前記光量検出手段に
より所定光量が検出されたときに、前記光量検出手段か
らの信号に応じた比率で前記蛍光灯の点灯，消灯を切替
えることにより調光を行うことを特徴とする請求項１記
載の画像形成装置。
【請求項３】前記調光手段は、所定時間消灯が続いた
状態から前記蛍光灯の点灯を開始する際、所定期間は前
記光量検出手段からの信号にかかわらず特定の比率で前
記蛍光灯の点灯，消灯を繰り返し、その後、所定の比率
での前記蛍光灯の点灯，消灯において前記光量検出手段
により所定の光量が検出されないときは、前記蛍光灯の
異常を表示させ、画像形成動作を中止させることを特徴
とする請求項２記載の画像形成装置。