JP3740996B2 - 蛍光プリントヘッドの駆動方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカラープリンタ等のように、インスタントフィルム等の感光フィルムや銀塩ペーパー等の印画紙などの記録媒体に画像を形成するための光プリンタ（画像形成装置）の光源として用いられる蛍光プリントヘッド駆動方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばカラープリンタ等の光プリンタとして、蛍光体への電子の射突による発光を利用して感光フィルムや印画紙等の記録媒体に所望の画像を形成する蛍光プリントヘッドが搭載されたものは既に知られている。
【０００３】
図３はこの種の蛍光プリントヘッドの部分断面図、図４は同蛍光プリントヘッドの発光ドットの平面図、図５（ａ）は同蛍光プリントヘッドの陽極基板の部分斜視図、図５（ｂ）は陽極部分の部分平面図、図６はＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光色による３本の蛍光プリントヘッドを備えた光プリンタの側面図である。
【０００４】
図６に示すように、光プリンタ１は、ドットアレイとして３個の蛍光プリントヘッド２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）を有している。各蛍光プリントヘッド２は、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に発光する発光ドット（又は、ＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体等のＲＧＢの各成分を有するブロードな波長の蛍光体からなる発光ドットにＲＧＢの各フィルタを組み合わせた発光ドット）を有している。そして、各蛍光プリントヘッド２からの光をフィルム等の記録媒体に照射して露光することにより所望の画像が形成される。
【０００５】
ここで、上記３個の蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは同一構成（なお、蛍光体又は蛍光体とＲＧＢの各フィルタの組み合わせは異なる）なので、赤色に発光する蛍光プリントヘッド２Ｒの構成を例にとって説明する。
【０００６】
図３に示すように、蛍光プリントヘッド２Ｒは、陽極基板３と側面板４と背面基板５が封着ガラスによって箱形に組み立てられた外囲器６を有している。外囲器６の内部は真空状態とされている。
【０００７】
図４に示すように、陽極基板３の内面の上には、陽極基板３の長手方向に沿って、各々複数個の発光ドット７からなる第１の発光ドット列８と第２の発光ドット列９とが並設されている。各発光ドット７は、スパッタリング法及びフォトリソグラフィー法を用いて陽極基板３上にパターン形成されたアルミニウム等の枠状導電薄膜からなる陽極１０と、陽極１０上に被着された蛍光体層１１とを有する。
【０００８】
蛍光体層１１は、例えば酸化亜鉛蛍光体（ＺｎＯ：Ｚｎ）、硫化カドミウム系蛍光体（（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ，Ｃｌ）等からなり、陽極１０の矩形の開口１０ａよりも広く、かつ枠からははみ出さないように形成される。蛍光体層１１の表面の発光は、陽極１０の開口１０ａから蛍光体及び陽極基板３を通して陽極基板３の外側に照射される。従って、発光ドット７の面積とは、陽極１０の開口１０ａで区画された蛍光体層１１の有効発光面積を示している。
【０００９】
第１及び第２の発光ドット列８，９の各発光ドット７，７は、それぞれ各発光ドット列８，９の外側に陽極配線１２で導出され、図３や図６に示すように、例えばＴＡＢ（tape-automated bonding）等を介して回路基板１３上の制御回路１４に電気的に接続されている。
【００１０】
ここで、発光ドット７の形状と、第１及び第２の発光ドット列８，９の配置について説明する。図４に示すように、発光ドット７は、一辺の長さがａの正方形状である。第１及び第２の発光ドット列８，９は、それぞれ多数の発光ドット７が主走査方向に並んだものであり、主走査方向に間隔ａで並んでいる。各発光ドット列８，９の発光ドット７は、主走査方向についてピッチＰ（＝ａ）だけずれた状態で、副走査方向についてはピッチｂ（主走査方向のピッチＰの整数倍）だけ離れて互いに平行に並んで千鳥状に配置されている。
【００１１】
図３に示すように、陽極基板３の上面には、制御電極としての平面制御電極１５が設けられている。平面制御電極１５は，アルミニウム等の導電膜からなり、発光ドット７及び陽極配線１２等を囲んで発光ドット７と同一平面内に設けられている。平面制御電極１５には駆動時に常時正の電圧が印加され、近傍の電界を一定にする。
【００１２】
図３に示すように、外囲器６内において、第１及び第２の各発光ドット列８，９のそれぞれ上方には、各発光ドット列８，９の主走査方向に沿って各発光ドット列８，９の中心からほぼ等しい距離に熱陰極である第１のフィラメント状陰極１６と第２のフィラメント状陰極１７とが張設されている。各フィラメント状陰極１６，１７は、主として直径７〜５０μｍのタングステン又はレニウム−タングステン等のタングステン合金の極細線に電子放射性物質を塗布したものである。電子放射性物質は、酸化バリウム・酸化カルシウム・酸化ストロンチウムの３元酸化物からなり、これら酸化物は直径数μｍ〜数十μｍのタングステン極細線に５〜１０μｍの厚みになるように均一に塗布されている。各フィラメント状陰極１６，１７のフィラメント温度は、６００〜７００℃の範囲になるようにフィラメント電圧が設定され、各フィラメント状陰極１６，１７は熱電子源として機能する。
【００１３】
背面基板５の内面には、帯電防止用の透光性の導電膜であるネサ膜１８ａが形成されている。このネサ膜１８ａの表面には、例えば黒鉛からなる反射防止層１８ｂが形成されている。この反射防止層１８ｂは、発光ドット７（陽極１０）からの光を吸収して発光ドット７側に反射させないように機能する。反射防止層１８ｂがないと発光側に反射して陽極１０と平面制御電極１５の隙間から漏れを生じ、コントラストが低下してしまう。
【００１４】
図３に示すように、外囲器６内において、発光ドット列８及び第１のフィラメント状陰極１６の外側には、ステンレス等の薄板からなる第１の遮蔽電極１９が設けられている。同様に、発光ドット列９及び第２のフィラメント状陰極１７の外側には、ステンレス等の薄板からなる第２の遮蔽電極２０が設けられている。各遮蔽電極１９，２０は共通に接続され、同電位になっている。また、各遮蔽電極１９，２０は、主走査方向に直交する面内で見て断面略Ｌ字形の板材からなり、フランジ板部を陽極基板３の表面に平行に配置している。なお、遮蔽電極１９，２０は、Ｌ字形板材でなくとも、平形板材でも良い。遮蔽電極１９，２０のフランジ板部は、陽極基板３から例えば低融点ガラスを主成分とする絶縁性材料からなる絶縁層２１を介して（又は例えば約０．５ｍｍ以下のギャップをおいて）陽極基板３の上方に設けられている。両遮蔽電極１９，２０は、フィラメント状陰極１６，１７を囲むように、その上端がフィラメント状陰極１６，１７よりも上方に位置する。遮蔽電極１９，２０は、絶縁層２１の表面のチャージ防止を行う他、発光ドット７の陽極配線１２や平面制御電極１５の配線等を覆って無効電流の低減を図る機能を有する。また、遮蔽電極１９，２０の開口幅を制限すれば、平面制御電極１５や発光ドット７に流れる無効電流を低減することができる。
【００１５】
図６に示すように、３個の蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの各発光ドット列８，９は、陽極基板３の長手方向を水平方向（紙面垂直方向）とし、陽極基板３の短手方向を鉛直方向（紙面内上方向）とした姿勢で、所定の間隔で互いに平行に配置されている。各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光ドット７から照射されるドット状の光は、透光性の陽極基板３を透過して水平方向前方（紙面内右方向）に向けて照射される。各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの陽極基板３の前面側には、例えばプリズム２２（又は反射ミラー）とセルフォックレンズアレイ（等倍結像レンズアレイ）２３からなる結像光学系２４がそれぞれ設けられている。
【００１６】
結像光学系２４は、蛍光プリントヘッド２の陽極１０の開口１０ａを焦点位置とし、記録媒体であるフィルム２５の感光面を投影像位置としており、正立等倍結像を形成する。蛍光プリントヘッド２から陽極基板３の前方へ向けて照射されたドット状の光は、直角に光路を変更して鉛直下方に導かれる。記録媒体である水平なフィルム２５の感光面において、発光ドット７は、陽極基板３の長手方向を水平方向（紙面垂直方向）とし、陽極基板３の短手方向の直角方向を鉛直方向（紙面内右方向）としている。
【００１７】
図６に示すように、各セルフォックレンズアレイ２３の下にはそれぞれ赤，緑，青のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂが設けられている。Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂは、所定の間隔をおいて記録媒体としてのフィルム２５に対面している。
【００１８】
上記のように構成される３つの蛍光プリントヘッドは、図６に示すように、各種電極（陽極１０、平面制御電極１５、フィラメント状陰極１６，１７）の駆動を制御する回路基板１３上の制御回路１４や電源回路３３等からなる駆動回路２６を含めて一つの筐体２７に実装され、モジュール化されている。
【００１９】
そして、上記のように構成される光プリンタ１により記録を行う場合には、図６に示すように、蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂからの光に対してフィルム２５を副走査方向について相対的に移動させる。そして、ＲＧＢの各色に分解された画像データを対応する色の各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに与え、前記相対移動に同期して所定のタイミングで各蛍光プリントヘッド２の発光ドット列８，９を発光させる。
【００２０】
この駆動により、蛍光プリントヘッド２における千鳥状の発光ドット列８，９の各発光ドット７からの光は、フィルム２５上で主走査方向に平行な一直線上に連続して照射される。そして、各蛍光プリントヘッド２からの光をフィルム２５上に重ねて照射することにより、所望のフルカラーの画像がフィルム２５上に形成される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の蛍光プリントヘッド２を備えた光プリンタ１では、ヘッドが蛍光発光管で構成されるので、プリントに際して蛍光発光管を長時間点灯駆動すると、光量が低下するという問題があった。
【００２２】
そして、蛍光発光管の光量が低下すると、印画紙等の記録媒体では必要な濃度が得られず、プリントの画質を低下させるという問題が生じる。
【００２３】
蛍光発光管の光量は、蛍光体を刺激する電子流の大きさ（入力：電圧×電流）、発光時間と蛍光体の発光効率で決まる。蛍光体そのものは、加速電圧が低い（２０〜７０Ｖ程度、平均３０〜４０Ｖ）ために変質劣化することはほとんど無い。
【００２４】
ところが、蛍光プリントヘッド２は、図３に示すように、蛍光体の上方に高温（約７００度）に加熱されたフィラメント状陰極１６，１７があり、フィラメント状陰極１６，１７の表面に被着された３元炭酸塩等からなる電子放射性物質、特にバリウム（Ｂａ）が長時間の間に徐々に蒸発して蛍光体層１１の表面に付着して蛍光体層１１の表面が汚染される。このため、フィラメント状陰極１６，１７から放出される加速電子は、蛍光体層１１の表面に付着した汚染物によって拒まれ、蛍光体層１１の発光を阻害し、光量が低下するという問題が生じる。
【００２５】
また、フィラメント状陰極１６，１７の電子線放射性物質の蒸発によって電子放射能力が低下し、これに伴って電子流が減少して光量が低下するという問題があった。
【００２６】
このように、光量（初期光量、ここでは光量＝輝度×時間）の低下は主としてフィラメント状陰極１６，１７の電子放射性物質（主としてＢａ）の蒸発により起こるが、この蒸発の速さを支配するのは、フィラメント状陰極１６，１７の動作温度である。すなわち、図８に示すように、フィラメント状陰極１６，１７の動作温度を高くすると、蒸発が多くなって光量の低下が早まり、逆に温度を低くすると蒸発が少なくなって光量の低下が遅くなる。
【００２７】
また、図９に示すように、フィラメント状陰極１６，１７の動作温度を低くすると寿命は伸びるが、図１０に示すように、逆に低くし過ぎるとフィラメント状陰極１６，１７の電子放射量（エミッション電流）が減少する。同一駆動条件では、フィラメント状陰極１６，１７が図１０（熱陰極における真空管特性：フィラメント５ＭＧの場合）に示す温度制限領域（フィラメント状陰極１６，１７自身の温度に依存する領域）になってしまい、光量が低下したり、発光が不安定になるという問題があった。
【００２８】
ところで、一般的に、光プリンタ等の画像形成装置に組込まれる蛍光プリントヘッド２は、出力画像によっては常に点灯する所や非点灯状態になる所があり、特に非点灯状態にある所は外囲器６内のガスが蛍光体層１１の表面に付着するために光量が変動する。そして、光量が変動すると、異なる画像を出力した時に、先に非点灯だった発光ドット７の光量が変動し、部分的に出力画像の濃度が変化してしまう問題があった。
【００２９】
このため、従来、上述した蛍光プリントヘッド２を備えた光プリンタ１により画像をプリントする場合、上記非点灯部分の光量変動を緩和するため、プリント動作に入る前に例えば数分間だけ全ドットを光らせて予備の発光動作（以下、プレ発光という）を行い、発光を安定化させた後に画像をプリント動作を実行していた。このときのプレ発光は、発光状態を安定化させるため事前に行われる予備発光である。
【００３０】
更に説明すると、従来の構成では、図７に示すように、まず、プレ発光期間Ｔ１の直前からフィラメント状陰極１６，１７を６００℃〜７００℃で加熱駆動し、プレ発光期間Ｔ１において、アノード電圧及びグリッド電圧を定格条件（ここでいう定格条件とは、プリント発光期間Ｔ２と同一の駆動条件（電圧）を指す）で駆動し、プリント発光期間Ｔ２が終了するまでフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動するとともに、アノード電圧及びグリッド電圧を定格条件で駆動していた。
【００３１】
しかしながら、上述した従来のプレ発光動作では、プリントに寄与しない発光時間が加算されてしまうため、寿命を早める要因となっていた。
【００３２】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、プリント時以外の発光ドットの点灯時にフィラメント電圧を下げ、加熱駆動されるフィラメント状陰極の電子放射性物質に含まれる主にＢａの蒸発量を減らし、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる蛍光プリントヘッドの駆動方法及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧の少なくとも一方をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３４】
請求項２の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３５】
請求項３の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御するとともに、前記アノード電圧又前記グリッド電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記陽極に印加されるアノード電圧の前記記録媒体の１ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間に対応させて前記グリッド電圧のブランク期間を設け、
前記記録媒体への画像形成時に前記発光ドットを点灯するプリント発光期間において、
前記アノード電圧及び前記グリッド電圧を前記ブランク期間に対応したデューティー比のプリント発光時の定格電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３８】
請求項５の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３９】
請求項６の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００４０】
請求項７の発明は、フィラメント状陰極と、該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドと、
入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光パターンデータを取り込んで出力すると共に入力されたプレ発光信号に基づいて電圧切り替え信号を出力し、入力されたプリント開始信号に基づいて画像データを取り込んで出力すると共に入力されたプリント開始信号に基づいて電圧切り替え信号を出力する制御手段と、
前記制御手段から入力される前記プリント開始信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極の駆動電圧をプリント発光時の定格電圧に切り替え、前記制御手段から入力される前記プレ発光信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極の駆動電圧を前記プリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に切り替える電圧切り替え手段と、
前記制御手段から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光駆動する駆動手段と、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力されるプレ発光パターンデータに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させてプレ発光を行い、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力される前記画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させて前記発光ドットからの光を被記録媒体に照射して所望の画像を形成することを特徴とする。
【００４１】
請求項８の発明は、フィラメント状陰極と、該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドと、
入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光パターンデータを取り込んで出力すると共に入力されたプレ発光信号に基づいて電圧切り替え信号を出力し、入力されたプリント開始信号に基づいて画像データを取り込んで出力すると共に入力されたプリント開始信号に基づいて電圧切り替え信号を出力する制御手段と、
前記制御手段から入力される前記プリント開始信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極又は前記制御電極の駆動電圧をプリント発光時の定格電圧に切り替え、前記制御手段から入力される前記プレ発光信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極又は前記制御電極の駆動電圧を前記プリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に切り替える電圧切り替え手段と、
前記制御手段から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光駆動する駆動手段と、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力されるプレ発光パターンデータに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させてプレ発光を行い、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力される前記画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させて前記発光ドットからの光を被記録媒体に照射して所望の画像を形成することを特徴とする。
【００４２】
請求項９の発明は、請求項７又は８記載の画像形成装置において、
前記電圧切り替え手段は、異なる駆動電圧を発生する複数の電源と、前記制御手段から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する前記電源を選択するセレクター回路とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
請求項１０の発明は、請求項７又は８記載の画像形成装置において、
更に、前記制御手段は、入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光駆動データを取り込んで出力し、入力されたプリント開始信号に基づいてプリント駆動データを取り込んで出力すると共に、
前記電圧切り替え手段は、前記制御手段から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する異なる駆動電圧を発生可能な可変電源を備えたことを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による画像形成装置のブロック構成図、図２（ａ）〜（ｅ）は同装置における蛍光プリントヘッドの駆動回路のタイミングチャートの一例を示す図である。
【００４５】
本例の画像形成装置は、複数本の蛍光プリントヘッドを用いることにより、例えばカラープリンタ等のように、感光フィルムや印画紙等の記録媒体に画像を形成する光プリンタ（例えば図６に示す構造）に利用される。なお、蛍光プリントヘッドの構造は、図３、図５及び図６に示すものと同一構成なので、同一番号を付し、その説明については省略する。
【００４６】
蛍光プリントヘッド２を搭載した光プリンタ１によって記録媒体であるフィルム２５に画像を形成する場合、記録媒体に露光するための必要光量は決まってしまう。なお、プリント時のアノード・グリッド電圧条件は、アノード電圧（Ｅｂ）＝２０〜６０Ｖ、グリッド電圧（Ｅｃ）＝４０〜６０Ｖで、望ましいのは、Ｅｂ≦Ｅｃである。
【００４７】
蛍光プリントヘッド２の寿命は、従来の問題点で指摘したようにフィラメント温度が支配的であり、フィラメント温度を低くして寿命を伸ばす必要がある。
【００４８】
そして、図１０に示すように、空間電荷領域でのフィラメント温度の下限値はＩｋ（エミッション電流）に依存していることから、本例の画像形成装置（光プリンタ１）に搭載される蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、Ｉｋを下げることによってＥｆ（フィラメント電圧）を低くすることにより、フィラメント温度を下げている。
【００４９】
すなわち、本例の光プリンタ１における蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、実際にプリントに寄与していないタイミング、すなわち発光していないタイミングの所では極力駆動電圧を下げることにより平均電流を下げ、フィラメント状陰極１６，１７への負荷（Ｉｋ：エミッション電流を下げる）を軽減し、フィラメント温度を下げることにより寿命の向上を図っている。
【００５０】
また、従来、プレ発光もプリント発光と同条件で駆動していたので、プレ発光が寿命をさらに短くする要因となっていた。そこで、本例の光プリンタ１における蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、プレ発光のフィラメント状陰極１６，１７にかかる負荷をプリント時の発光より軽減し、フィラメント温度を下げて使えるようにしている。
【００５１】
そこで、本例の光プリンタ１における蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、図２（ａ）に示すように、（１）記録媒体への画像形成前に発光ドット７を点灯するプレ発光期間Ｔ１、（２）記録媒体への画像形成時に発光ドット７を点灯するプリント発光期間Ｔ２、（３）発光ドット７を消灯して記録媒体への画像形成を行わない非発光期間Ｔ３の３つの期間に分けて各種電極（陽極１０、平面制御電極１５、フィラメント状陰極１６，１７を図２（ｂ）〜（ｅ）に示すタイミングで駆動を制御している。
【００５２】
本例の蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１は、図６に示すように、モジュール化された筐体２７内の回路基板１３上に搭載された制御回路３２と電源回路３３を備えている。
【００５３】
図１に示すように、制御回路３２は信号処理部３２ａ、制御部（ＣＰＵ）３５を備えて構成され、電源回路３３は電圧切り替え手段３３ａを備えている。そして、本例の駆動回路３１では、上述した３つの期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に分けて陽極１０、平面制御電極１５、フィラメント状陰極１６，１７の駆動を制御している。
【００５４】
また、本例の光プリンタ１の本体側には、図１に示すシステム制御部（ＣＰＵ）３４、制御部（ＣＰＵ）３５、画像メモリ３６を搭載した回路基板が設けられている。また、光プリンタ１には、プリント時に蛍光プリントヘッド２と記録媒体２５を相対的に移動させるためのモーター駆動回路３７とステッピングモーター３８が設けられている。
【００５５】
システム制御部３４は、プリント動作を行うにあたって各部を統括制御しており、制御部３５にプレ発光信号、プリント開始信号、カラー画像データを入力している。また、システム制御部３４は、蛍光プリントヘッド２と記録媒体２５を相対的に移動する際に、ステッピングモーター３８の回転・停止を制御するべく、モーター駆動回路３７に制御信号を出力している。
【００５６】
制御部３５は、システム制御部３４からプレ発光信号が入力されると、画像メモリ３６からプレ発光パターンデータ（プレ発光駆動データ）を取り込んで信号処理部３２ａに出力している。また同時に、画像メモリ３６から電源駆動条件のデータを取り込み、取り込んだ電源駆動条件のデータに基づいて電圧切り替え手段３３ａに電圧切り替え信号を出力している。
【００５７】
これに対し、制御部３５は、システム制御部３４からプリント開始信号が入力されると、システム制御部３４からのカラー画像データ（プリント駆動データ）を取り込み、この取り込んだカラー画像データを各原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の画像データにして信号処理部に出力している。また同時に、画像メモリ３６から電源駆動条件のデータを取り込み、取り込んだ電圧駆動条件のデータに基づいて電圧切り替え手段３３ａに電圧切り替え信号を出力している。
【００５８】
画像メモリ３６には、電源駆動条件（電圧など）や発光パターン条件（ベタのパターンで発光など）等のデータが格納されている。
【００５９】
信号処理部３２ａは、制御部３５から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づき、駆動部３２ｂに制御信号を出力している。
【００６０】
駆動部３２ｂは、対応する原色に関する露光を行う蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに電気的に接続されており、信号処理部３２ａからの制御信号に基づき、上記３つの期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に応じて各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの対象となる陽極１０に駆動制御信号を出力し、陽極１０を駆動している。
【００６１】
電圧切り替え手段３３ａは、制御部３５から入力される電圧切り替え信号に基づいて蛍光プリントヘッド２のフィラメント状陰極１６，１７と陽極１０（及び平面制御電極１５）の駆動電圧を切り替えている。
【００６２】
なお、図示はしないが、電圧切り替え手段３３ａは、異なる駆動電圧を発生する複数の電源と、制御部３５から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する前記電源を選択するセレクター回路とを備えた構成とすることができる。また、電圧切り替え手段３３ａは、異なる駆動電圧の発生が可能で、制御部３５から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する可変電源を備えた構成としてもよい。
【００６３】
また、図１において、光プリンタ１の本体側に設けられる制御部３５と、蛍光プリントヘッド２側に設けられる信号処理部３２ａは、特許請求の範囲の制御手段に該当するものであり、これら制御部３５と信号処理部３２ａを一つの制御手段（ＣＰＵ）として構成することもできる。その場合、制御手段は、光プリンタ１の本体側、蛍光プリントヘッド２側の何れに設けても良い。
【００６４】
ところで、図１の構成において、画像メモリ３６に格納される電源駆動条件や発光パターン条件等のデータは、別途メモリを設けて格納し、この格納されたデータをシステム制御部３４から読み込み、制御部３５に出力するようにしても良い。また、画像メモリ３６を蛍光プリントヘッド２側に設け、制御部３５から画像メモリ３６に格納されたデータを読み込むようにしても良い。
【００６５】
次に、本例の駆動回路３１の制御回路３２が実行する上記プレ発光期間Ｔ１、プリント発光期間Ｔ２、非発光期間Ｔ３の３つの期間における各々の動作について説明する。なお、以下の説明において、プレ発光期間Ｔ１での定格条件とは、記録媒体（フィルム２５）への画像形成時に発光ドット７を点灯するプリント発光期間Ｔ２間における駆動条件（駆動電圧）として定義されるものである。また、プリント発光期間Ｔ２での定格条件とは、アノード電圧及びグリッド電圧をブランク期間に対応したデューティー比で制御しない場合にフィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧として定義されるものである。
【００６６】
（１）プレ発光期間
プレ発光期間Ｔ１では、陽極１０に印加されるアノード電圧Ｅｂ、平面制御電極１５に印加されるグリッド電圧Ｅｃの少なくとも一方を定格条件よりも低い所定電圧に制御して陽極１０及び平面制御電極１５を駆動している。
【００６７】
図２の例では、グリッド電圧Ｅｃを定格条件よりも低い所定電圧に制御しているが、アノード電圧Ｅｂを定格条件よりも低い所定電圧で制御してもよい。これにより、フィラメント状陰極１６，１７への負荷が軽減し、平均電流（Ｉｋ）を下げることができ、フィラメント電圧Ｅｆを定格条件よりも低い所定電圧に制御してフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動することによりフィラメント温度を低下させることができる。その結果、フィラメント状陰極１６，１７のＢａの蒸発量が減少し、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる。
【００６８】
また、上記プレ発光期間Ｔ１における別の駆動方法として、図２（ｅ）に示すように、陽極１０に印加されるアノード電圧及び／又は平面制御電極１５に印加されるグリッド電圧を所定のデューティー比に設定し、陽極１０及び／又は平面制御電極１５を時分割駆動し、発光ドット７を点滅発光してもよい。これにより、フィラメント状陰極１６，１７への負荷が軽減し、平均電流（Ｉｋ）を下げることができ、フィラメント電圧Ｅｆを定格条件よりも低い所定電圧に制御してフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動することによりフィラメント温度を下げることができる。その結果、フィラメント状陰極１６，１７のＢａの蒸発量が減少し、プレ発光時の光量変動が緩和され、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる。
【００６９】
なお、アノード電圧及びグリッド電圧の両方を所定のデューティー比に設定し、陽極１０及び平面制御電極１５を時分割駆動する場合には、両者を同一のデューティー比に設定し、陽極１０及び平面制御電極１５を同期させて時分割駆動する。
【００７０】
さらに、図示はしないが、上述した駆動方法を組み合わせることもできる。具体的には、アノード電圧及び／又はグリッド電圧を定格条件よりも低い所定電圧で、かつ所定のデューティー比に設定して陽極１０及び／又は平面制御電極１５を時分割駆動する。この駆動方法によれば、フィラメント状陰極１６，１７への負荷が更に軽減して平均電流（Ｉｋ）を下げることができる。その結果、更に発光効率の劣化が抑えられ、寿命を延ばすことができる。
【００７１】
このように、プレ発光期間Ｔ１では、アノード電圧を下げても、グリッド電圧を下げても、或いは両者とも下げても、蛍光体に熱電子が均一に衝突して蛍光体表面の残留ガスを除去できればどの場合でも効果が現れる。しかし、プレ発光は、蛍光体に付着したガスを除去し、発光（光量）を安定させる為のものであるので、蛍光体に付着したガスを除去するのは、アノード電圧は高い方が良い。よって、アノード電圧よりもグリッド電圧を下げる駆動の方が、ガス除去効果を低下させずにフィラメント負荷を軽減させる手段としては効果的である。
【００７２】
例えばフィラメントをセンタータップ駆動した場合は、エミッション電流（Ｉｋ）はフィラメント両端部へと流れる。この為、フィラメントの両端部では、このエミッション電流の重畳分だけジュール熱により温度が上昇することになり、長手方向（本文の主走査方向）に対するフィラメント温度の均一性が失われる（フィラメントＤＣ駆動でも同様である。）。これにより、フィラメントの長手方向で、主にＢａ等の蒸発速度が異なり、寿命特性にバラツキをもたらすことになるので、寿命改善には、アノード電圧、グリッド電圧を下げ、エミッション電流（Ｉｋ）を減らしてやることが必要である。そして、エミッション電流（Ｉｋ）を減らすことは、フィラメントの温度を奪って放出される電子が減少するため、フィラメント温度を上昇させることになるので、フィラメント電圧も下げる必要がある。
【００７３】
（２）プリント発光期間
プリント発光期間Ｔ２では、各記録媒体のプリント時にアノード電圧及びグリッド電圧を定格条件で制御して陽極１０及び平面制御電極１５を駆動し、各記録媒体の各ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間ｔに対応するアノード電圧及び／又はグリッド電圧を定格条件よりも低い電圧に制御している。
【００７４】
図２はプリント発光期間Ｔ２内に５枚の記録媒体のプリントを行うときのタイミングを示しており、特に、ライン光源（線状光源）の場合には、各記録媒体の１ライン毎の書込み時の発光の間には陽極１０に印加されるアノード電圧に周期的なブランク期間があり、このブランク期間に対応するグリッド電圧を定格以下に制御している。これにより、従来よりもフィラメント状陰極１６，１７への負荷が軽減し、トータルの平均電流（Ｉｋ）を下げることができ、フィラメント電圧Ｅｆを定格条件より低い所定電圧に制御してフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動することによりフィラメント温度を低下させることができる。その結果、フィラメント状陰極１６，１７のＢａの蒸発量が減少し、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる。なお、上記アノード電圧及びグリッド電圧のブランク期間は極めて短いので、フィラメント温度の温度変化としては表れにくいので、トータルの平均エミッション電流（Ｉｋ）の変化として表れる。
【００７５】
なお、アノード電圧は、実際には画像信号によりブランク期間がある。これはパルス幅階調制御（ＰＷＭ）を行っている為、画像信号がフル階調でない限り必ずアノード電圧がｏｆｆとなる期間（ブランク期間）が存在する。つまり、ある画像を出力させる時には、その画像の平均階調分が見かけ上のＤｕ（デューティー）駆動となり、トータルの平均エミッション電流（Ｉｋ）を下げることになる。
【００７６】
更に説明すると、ライン状光源を使用した場合、１ラインの書込時間の間にパルス幅で光量の制御を行っている。この光量の制御には、光量バラツキの補正制御、画像データの階調数に応じた光量制御、管光量の固体差の補正制御があり、非発光のブランク期間がある。
【００７７】
仮にバラツキ補正を行うことでフィラメントの両端部に２０％の光量の落ち込みがあり、最小値補正をかけると、発光時間は平均９０％（Ｍａｘ８０％）になり、さらに各蛍光プリントヘッドの固体差補正を行うと平均７０％（Ｍａｘ６０％）になると仮定すると、入力データが１０２４のフル階調の場合でも、平均４０％のブランク期間が発生することになる。
【００７８】
（３）非発光期間
非発光期間Ｔ３では、アノード電圧、グリッド電圧を０Ｖに制御している。これにより、陽極１０及び平面制御電極１５には電流が流れないので、フィラメント電圧も０Ｖに制御している。これにより、フィラメント温度を下げることができる。
【００７９】
このように、本例の蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１によれば、プレ発光期間Ｔ１、プリント発光期間Ｔ２において、記録媒体（フィルム２５）へのプリント時以外の発光ドット７の点灯時にアノード電圧及び／又はグリッド電圧を制御し、フィラメント電圧を下げることにより、フィラメント状陰極１６，１７の電子放射性物質に含まれるＢａの蒸発量を減らすことができる。これにより、発光効率の劣化を抑制でき、消費エネルギーの低減とともに、蛍光プリントヘッドの寿命を向上させることができる。しかも、低発熱化による温度消光緩和やプレ発光による光量変動緩和により、光量の安定化を図ることができる。
【００８０】
なお、プレ発光期間Ｔ１は、蛍光体に付着したガスを除去できれば良いので、プリント発光期間Ｔ２の駆動電圧よりも低くて良い。つまり、プレ発光期間Ｔ１は、それほど負荷をかけなくても良いので、フィラメント電圧を低く設定できる。
【００８１】
ここで、従来の定格条件で駆動した場合と、本発明（プレ発光期間Ｔ１とプリント発光期間Ｔ２）による駆動の場合の具体的数値例を示した比較表を下記表１に示す。
【００８２】
【表１】
【００８３】
なお、表１の例において、本発明のプレ発光期間Ｔ１では、グリッド電圧を定格条件よりも低い電圧で駆動している。また、本発明のプリント発光期間Ｔ２では、陽極１０に印加されるアノード電圧の記録媒体２５の１ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間に対応させて平面制御電極１５に印加されるグリッド電圧のブランク期間を設け、アノードの平均電流値とグリッド平均電流値を定格条件（定格時の平均駆動電流値）よりも低くしている。
【００８４】
この表１からも判るように、本発明によれば、従来の定格条件で駆動した場合に比べ、フィラメント温度を低下させて駆動でき、フィラメント状陰極の電子放射性物質に含まれる主にＢａの蒸発量を減少させることができる。また、従来の定格条件で駆動した場合に比べ、寿命を１桁向上させることができる。
【００８５】
ところで、上述した実施の形態では、フィラメント状陰極１６，１７から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極（平面制御電極１５）を備えた蛍光プリントヘッド２を採用した例について説明したが、この制御電極が無い構成でも本例の構成及び駆動方法を採用することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、蛍光体の発光効率の劣化を抑制し、消費エネルギーの低減とともに、蛍光プリントヘッドの寿命を向上させることができる。しかも、低発熱化による温度消光緩和やプレ発光による光量変動緩和により、光量の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置のブロック構成図
【図２】本発明による画像形成装置のタイミングチャートの一例を示す図
【図３】画像形成装置としての光プリンタに搭載される蛍光プリントヘッドの部分断面図
【図４】図３の蛍光プリントヘッドの発光ドットの平面図
【図５】（ａ）図３の蛍光プリントヘッドの陽極基板の部分斜視図
（ｂ）陽極部分の部分平面図
【図６】Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光色による３本の蛍光プリントヘッドを備えた光プリンタの側面図
【図７】従来の蛍光プリントヘッドの駆動回路のタイミングチャートの一例を示す図
【図８】フィラメント温度とＢａ蒸発速度の関係を示す図
【図９】フィラメント温度と寿命の関係を示す図
【図１０】フィラメント電圧とエミッション電流（Ｉｋ）の関係を示す図
【符号の説明】
１…光プリンタ（画像形成装置）、２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）…蛍光プリントヘッド、７…発光ドット、１０…陽極、１５…平面制御電極、１６，１７…フィラメント状陰極、１９，２０…遮蔽電極、２５…フィルム（記録媒体）、３１…駆動回路、３２…制御回路、３３ａ…電圧切り替え手段、Ｅｂ…アノード電圧、Ｅｃ…グリッド電圧、Ｅｆ…フィラメント電圧。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカラープリンタ等のように、インスタントフィルム等の感光フィルムや銀塩ペーパー等の印画紙などの記録媒体に画像を形成するための光プリンタ（画像形成装置）の光源として用いられる蛍光プリントヘッド駆動方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばカラープリンタ等の光プリンタとして、蛍光体への電子の射突による発光を利用して感光フィルムや印画紙等の記録媒体に所望の画像を形成する蛍光プリントヘッドが搭載されたものは既に知られている。
【０００３】
図３はこの種の蛍光プリントヘッドの部分断面図、図４は同蛍光プリントヘッドの発光ドットの平面図、図５（ａ）は同蛍光プリントヘッドの陽極基板の部分斜視図、図５（ｂ）は陽極部分の部分平面図、図６はＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光色による３本の蛍光プリントヘッドを備えた光プリンタの側面図である。
【０００４】
図６に示すように、光プリンタ１は、ドットアレイとして３個の蛍光プリントヘッド２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）を有している。各蛍光プリントヘッド２は、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に発光する発光ドット（又は、ＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体等のＲＧＢの各成分を有するブロードな波長の蛍光体からなる発光ドットにＲＧＢの各フィルタを組み合わせた発光ドット）を有している。そして、各蛍光プリントヘッド２からの光をフィルム等の記録媒体に照射して露光することにより所望の画像が形成される。
【０００５】
ここで、上記３個の蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは同一構成（なお、蛍光体又は蛍光体とＲＧＢの各フィルタの組み合わせは異なる）なので、赤色に発光する蛍光プリントヘッド２Ｒの構成を例にとって説明する。
【０００６】
図３に示すように、蛍光プリントヘッド２Ｒは、陽極基板３と側面板４と背面基板５が封着ガラスによって箱形に組み立てられた外囲器６を有している。外囲器６の内部は真空状態とされている。
【０００７】
図４に示すように、陽極基板３の内面の上には、陽極基板３の長手方向に沿って、各々複数個の発光ドット７からなる第１の発光ドット列８と第２の発光ドット列９とが並設されている。各発光ドット７は、スパッタリング法及びフォトリソグラフィー法を用いて陽極基板３上にパターン形成されたアルミニウム等の枠状導電薄膜からなる陽極１０と、陽極１０上に被着された蛍光体層１１とを有する。
【０００８】
蛍光体層１１は、例えば酸化亜鉛蛍光体（ＺｎＯ：Ｚｎ）、硫化カドミウム系蛍光体（（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ，Ｃｌ）等からなり、陽極１０の矩形の開口１０ａよりも広く、かつ枠からははみ出さないように形成される。蛍光体層１１の表面の発光は、陽極１０の開口１０ａから蛍光体及び陽極基板３を通して陽極基板３の外側に照射される。従って、発光ドット７の面積とは、陽極１０の開口１０ａで区画された蛍光体層１１の有効発光面積を示している。
【０００９】
第１及び第２の発光ドット列８，９の各発光ドット７，７は、それぞれ各発光ドット列８，９の外側に陽極配線１２で導出され、図３や図６に示すように、例えばＴＡＢ（tape-automated bonding）等を介して回路基板１３上の制御回路１４に電気的に接続されている。
【００１０】
ここで、発光ドット７の形状と、第１及び第２の発光ドット列８，９の配置について説明する。図４に示すように、発光ドット７は、一辺の長さがａの正方形状である。第１及び第２の発光ドット列８，９は、それぞれ多数の発光ドット７が主走査方向に並んだものであり、主走査方向に間隔ａで並んでいる。各発光ドット列８，９の発光ドット７は、主走査方向についてピッチＰ（＝ａ）だけずれた状態で、副走査方向についてはピッチｂ（主走査方向のピッチＰの整数倍）だけ離れて互いに平行に並んで千鳥状に配置されている。
【００１１】
図３に示すように、陽極基板３の上面には、制御電極としての平面制御電極１５が設けられている。平面制御電極１５は，アルミニウム等の導電膜からなり、発光ドット７及び陽極配線１２等を囲んで発光ドット７と同一平面内に設けられている。平面制御電極１５には駆動時に常時正の電圧が印加され、近傍の電界を一定にする。
【００１２】
図３に示すように、外囲器６内において、第１及び第２の各発光ドット列８，９のそれぞれ上方には、各発光ドット列８，９の主走査方向に沿って各発光ドット列８，９の中心からほぼ等しい距離に熱陰極である第１のフィラメント状陰極１６と第２のフィラメント状陰極１７とが張設されている。各フィラメント状陰極１６，１７は、主として直径７〜５０μｍのタングステン又はレニウム−タングステン等のタングステン合金の極細線に電子放射性物質を塗布したものである。電子放射性物質は、酸化バリウム・酸化カルシウム・酸化ストロンチウムの３元酸化物からなり、これら酸化物は直径数μｍ〜数十μｍのタングステン極細線に５〜１０μｍの厚みになるように均一に塗布されている。各フィラメント状陰極１６，１７のフィラメント温度は、６００〜７００℃の範囲になるようにフィラメント電圧が設定され、各フィラメント状陰極１６，１７は熱電子源として機能する。
【００１３】
背面基板５の内面には、帯電防止用の透光性の導電膜であるネサ膜１８ａが形成されている。このネサ膜１８ａの表面には、例えば黒鉛からなる反射防止層１８ｂが形成されている。この反射防止層１８ｂは、発光ドット７（陽極１０）からの光を吸収して発光ドット７側に反射させないように機能する。反射防止層１８ｂがないと発光側に反射して陽極１０と平面制御電極１５の隙間から漏れを生じ、コントラストが低下してしまう。
【００１４】
図３に示すように、外囲器６内において、発光ドット列８及び第１のフィラメント状陰極１６の外側には、ステンレス等の薄板からなる第１の遮蔽電極１９が設けられている。同様に、発光ドット列９及び第２のフィラメント状陰極１７の外側には、ステンレス等の薄板からなる第２の遮蔽電極２０が設けられている。各遮蔽電極１９，２０は共通に接続され、同電位になっている。また、各遮蔽電極１９，２０は、主走査方向に直交する面内で見て断面略Ｌ字形の板材からなり、フランジ板部を陽極基板３の表面に平行に配置している。なお、遮蔽電極１９，２０は、Ｌ字形板材でなくとも、平形板材でも良い。遮蔽電極１９，２０のフランジ板部は、陽極基板３から例えば低融点ガラスを主成分とする絶縁性材料からなる絶縁層２１を介して（又は例えば約０．５ｍｍ以下のギャップをおいて）陽極基板３の上方に設けられている。両遮蔽電極１９，２０は、フィラメント状陰極１６，１７を囲むように、その上端がフィラメント状陰極１６，１７よりも上方に位置する。遮蔽電極１９，２０は、絶縁層２１の表面のチャージ防止を行う他、発光ドット７の陽極配線１２や平面制御電極１５の配線等を覆って無効電流の低減を図る機能を有する。また、遮蔽電極１９，２０の開口幅を制限すれば、平面制御電極１５や発光ドット７に流れる無効電流を低減することができる。
【００１５】
図６に示すように、３個の蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの各発光ドット列８，９は、陽極基板３の長手方向を水平方向（紙面垂直方向）とし、陽極基板３の短手方向を鉛直方向（紙面内上方向）とした姿勢で、所定の間隔で互いに平行に配置されている。各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光ドット７から照射されるドット状の光は、透光性の陽極基板３を透過して水平方向前方（紙面内右方向）に向けて照射される。各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの陽極基板３の前面側には、例えばプリズム２２（又は反射ミラー）とセルフォックレンズアレイ（等倍結像レンズアレイ）２３からなる結像光学系２４がそれぞれ設けられている。
【００１６】
結像光学系２４は、蛍光プリントヘッド２の陽極１０の開口１０ａを焦点位置とし、記録媒体であるフィルム２５の感光面を投影像位置としており、正立等倍結像を形成する。蛍光プリントヘッド２から陽極基板３の前方へ向けて照射されたドット状の光は、直角に光路を変更して鉛直下方に導かれる。記録媒体である水平なフィルム２５の感光面において、発光ドット７は、陽極基板３の長手方向を水平方向（紙面垂直方向）とし、陽極基板３の短手方向の直角方向を鉛直方向（紙面内右方向）としている。
【００１７】
図６に示すように、各セルフォックレンズアレイ２３の下にはそれぞれ赤，緑，青のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂが設けられている。Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂは、所定の間隔をおいて記録媒体としてのフィルム２５に対面している。
【００１８】
上記のように構成される３つの蛍光プリントヘッドは、図６に示すように、各種電極（陽極１０、平面制御電極１５、フィラメント状陰極１６，１７）の駆動を制御する回路基板１３上の制御回路１４や電源回路３３等からなる駆動回路２６を含めて一つの筐体２７に実装され、モジュール化されている。
【００１９】
そして、上記のように構成される光プリンタ１により記録を行う場合には、図６に示すように、蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂからの光に対してフィルム２５を副走査方向について相対的に移動させる。そして、ＲＧＢの各色に分解された画像データを対応する色の各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに与え、前記相対移動に同期して所定のタイミングで各蛍光プリントヘッド２の発光ドット列８，９を発光させる。
【００２０】
この駆動により、蛍光プリントヘッド２における千鳥状の発光ドット列８，９の各発光ドット７からの光は、フィルム２５上で主走査方向に平行な一直線上に連続して照射される。そして、各蛍光プリントヘッド２からの光をフィルム２５上に重ねて照射することにより、所望のフルカラーの画像がフィルム２５上に形成される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の蛍光プリントヘッド２を備えた光プリンタ１では、ヘッドが蛍光発光管で構成されるので、プリントに際して蛍光発光管を長時間点灯駆動すると、光量が低下するという問題があった。
【００２２】
そして、蛍光発光管の光量が低下すると、印画紙等の記録媒体では必要な濃度が得られず、プリントの画質を低下させるという問題が生じる。
【００２３】
蛍光発光管の光量は、蛍光体を刺激する電子流の大きさ（入力：電圧×電流）、発光時間と蛍光体の発光効率で決まる。蛍光体そのものは、加速電圧が低い（２０〜７０Ｖ程度、平均３０〜４０Ｖ）ために変質劣化することはほとんど無い。
【００２４】
ところが、蛍光プリントヘッド２は、図３に示すように、蛍光体の上方に高温（約７００度）に加熱されたフィラメント状陰極１６，１７があり、フィラメント状陰極１６，１７の表面に被着された３元炭酸塩等からなる電子放射性物質、特にバリウム（Ｂａ）が長時間の間に徐々に蒸発して蛍光体層１１の表面に付着して蛍光体層１１の表面が汚染される。このため、フィラメント状陰極１６，１７から放出される加速電子は、蛍光体層１１の表面に付着した汚染物によって拒まれ、蛍光体層１１の発光を阻害し、光量が低下するという問題が生じる。
【００２５】
また、フィラメント状陰極１６，１７の電子線放射性物質の蒸発によって電子放射能力が低下し、これに伴って電子流が減少して光量が低下するという問題があった。
【００２６】
このように、光量（初期光量、ここでは光量＝輝度×時間）の低下は主としてフィラメント状陰極１６，１７の電子放射性物質（主としてＢａ）の蒸発により起こるが、この蒸発の速さを支配するのは、フィラメント状陰極１６，１７の動作温度である。すなわち、図８に示すように、フィラメント状陰極１６，１７の動作温度を高くすると、蒸発が多くなって光量の低下が早まり、逆に温度を低くすると蒸発が少なくなって光量の低下が遅くなる。
【００２７】
また、図９に示すように、フィラメント状陰極１６，１７の動作温度を低くすると寿命は伸びるが、図１０に示すように、逆に低くし過ぎるとフィラメント状陰極１６，１７の電子放射量（エミッション電流）が減少する。同一駆動条件では、フィラメント状陰極１６，１７が図１０（熱陰極における真空管特性：フィラメント５ＭＧの場合）に示す温度制限領域（フィラメント状陰極１６，１７自身の温度に依存する領域）になってしまい、光量が低下したり、発光が不安定になるという問題があった。
【００２８】
ところで、一般的に、光プリンタ等の画像形成装置に組込まれる蛍光プリントヘッド２は、出力画像によっては常に点灯する所や非点灯状態になる所があり、特に非点灯状態にある所は外囲器６内のガスが蛍光体層１１の表面に付着するために光量が変動する。そして、光量が変動すると、異なる画像を出力した時に、先に非点灯だった発光ドット７の光量が変動し、部分的に出力画像の濃度が変化してしまう問題があった。
【００２９】
このため、従来、上述した蛍光プリントヘッド２を備えた光プリンタ１により画像をプリントする場合、上記非点灯部分の光量変動を緩和するため、プリント動作に入る前に例えば数分間だけ全ドットを光らせて予備の発光動作（以下、プレ発光という）を行い、発光を安定化させた後に画像をプリント動作を実行していた。このときのプレ発光は、発光状態を安定化させるため事前に行われる予備発光である。
【００３０】
更に説明すると、従来の構成では、図７に示すように、まず、プレ発光期間Ｔ１の直前からフィラメント状陰極１６，１７を６００℃〜７００℃で加熱駆動し、プレ発光期間Ｔ１において、アノード電圧及びグリッド電圧を定格条件（ここでいう定格条件とは、プリント発光期間Ｔ２と同一の駆動条件（電圧）を指す）で駆動し、プリント発光期間Ｔ２が終了するまでフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動するとともに、アノード電圧及びグリッド電圧を定格条件で駆動していた。
【００３１】
しかしながら、上述した従来のプレ発光動作では、プリントに寄与しない発光時間が加算されてしまうため、寿命を早める要因となっていた。
【００３２】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、プリント時以外の発光ドットの点灯時にフィラメント電圧を下げ、加熱駆動されるフィラメント状陰極の電子放射性物質に含まれる主にＢａの蒸発量を減らし、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる蛍光プリントヘッドの駆動方法及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧の少なくとも一方をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３４】
請求項２の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３５】
請求項３の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御するとともに、前記アノード電圧又前記グリッド電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記陽極に印加されるアノード電圧の前記記録媒体の１ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間に対応させて前記グリッド電圧のブランク期間を設け、
前記記録媒体への画像形成時に前記発光ドットを点灯するプリント発光期間において、
前記アノード電圧及び前記グリッド電圧を前記ブランク期間に対応したデューティー比のプリント発光時の定格電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３８】
請求項５の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００３９】
請求項６の発明は、フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする。
【００４０】
請求項７の発明は、フィラメント状陰極と、該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドと、
入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光パターンデータを取り込んで出力すると共に入力されたプレ発光信号に基づいて電圧切り替え信号を出力し、入力されたプリント開始信号に基づいて画像データを取り込んで出力すると共に入力されたプリント開始信号に基づいて電圧切り替え信号を出力する制御手段と、
前記制御手段から入力される前記プリント開始信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極の駆動電圧をプリント発光時の定格電圧に切り替え、前記制御手段から入力される前記プレ発光信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極の駆動電圧を前記プリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に切り替える電圧切り替え手段と、
前記制御手段から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光駆動する駆動手段と、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力されるプレ発光パターンデータに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させてプレ発光を行い、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力される前記画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させて前記発光ドットからの光を被記録媒体に照射して所望の画像を形成することを特徴とする。
【００４１】
請求項８の発明は、フィラメント状陰極と、該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドと、
入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光パターンデータを取り込んで出力すると共に入力されたプレ発光信号に基づいて電圧切り替え信号を出力し、入力されたプリント開始信号に基づいて画像データを取り込んで出力すると共に入力されたプリント開始信号に基づいて電圧切り替え信号を出力する制御手段と、
前記制御手段から入力される前記プリント開始信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極又は前記制御電極の駆動電圧をプリント発光時の定格電圧に切り替え、前記制御手段から入力される前記プレ発光信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極又は前記制御電極の駆動電圧を前記プリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に切り替える電圧切り替え手段と、
前記制御手段から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光駆動する駆動手段と、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力されるプレ発光パターンデータに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させてプレ発光を行い、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力される前記画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させて前記発光ドットからの光を被記録媒体に照射して所望の画像を形成することを特徴とする。
【００４２】
請求項９の発明は、請求項７又は８記載の画像形成装置において、
前記電圧切り替え手段は、異なる駆動電圧を発生する複数の電源と、前記制御手段から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する前記電源を選択するセレクター回路とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
請求項１０の発明は、請求項７又は８記載の画像形成装置において、
更に、前記制御手段は、入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光駆動データを取り込んで出力し、入力されたプリント開始信号に基づいてプリント駆動データを取り込んで出力すると共に、
前記電圧切り替え手段は、前記制御手段から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する異なる駆動電圧を発生可能な可変電源を備えたことを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による画像形成装置のブロック構成図、図２（ａ）〜（ｅ）は同装置における蛍光プリントヘッドの駆動回路のタイミングチャートの一例を示す図である。
【００４５】
本例の画像形成装置は、複数本の蛍光プリントヘッドを用いることにより、例えばカラープリンタ等のように、感光フィルムや印画紙等の記録媒体に画像を形成する光プリンタ（例えば図６に示す構造）に利用される。なお、蛍光プリントヘッドの構造は、図３、図５及び図６に示すものと同一構成なので、同一番号を付し、その説明については省略する。
【００４６】
蛍光プリントヘッド２を搭載した光プリンタ１によって記録媒体であるフィルム２５に画像を形成する場合、記録媒体に露光するための必要光量は決まってしまう。なお、プリント時のアノード・グリッド電圧条件は、アノード電圧（Ｅｂ）＝２０〜６０Ｖ、グリッド電圧（Ｅｃ）＝４０〜６０Ｖで、望ましいのは、Ｅｂ≦Ｅｃである。
【００４７】
蛍光プリントヘッド２の寿命は、従来の問題点で指摘したようにフィラメント温度が支配的であり、フィラメント温度を低くして寿命を伸ばす必要がある。
【００４８】
そして、図１０に示すように、空間電荷領域でのフィラメント温度の下限値はＩｋ（エミッション電流）に依存していることから、本例の画像形成装置（光プリンタ１）に搭載される蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、Ｉｋを下げることによってＥｆ（フィラメント電圧）を低くすることにより、フィラメント温度を下げている。
【００４９】
すなわち、本例の光プリンタ１における蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、実際にプリントに寄与していないタイミング、すなわち発光していないタイミングの所では極力駆動電圧を下げることにより平均電流を下げ、フィラメント状陰極１６，１７への負荷（Ｉｋ：エミッション電流を下げる）を軽減し、フィラメント温度を下げることにより寿命の向上を図っている。
【００５０】
また、従来、プレ発光もプリント発光と同条件で駆動していたので、プレ発光が寿命をさらに短くする要因となっていた。そこで、本例の光プリンタ１における蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、プレ発光のフィラメント状陰極１６，１７にかかる負荷をプリント時の発光より軽減し、フィラメント温度を下げて使えるようにしている。
【００５１】
そこで、本例の光プリンタ１における蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１では、図２（ａ）に示すように、（１）記録媒体への画像形成前に発光ドット７を点灯するプレ発光期間Ｔ１、（２）記録媒体への画像形成時に発光ドット７を点灯するプリント発光期間Ｔ２、（３）発光ドット７を消灯して記録媒体への画像形成を行わない非発光期間Ｔ３の３つの期間に分けて各種電極（陽極１０、平面制御電極１５、フィラメント状陰極１６，１７を図２（ｂ）〜（ｅ）に示すタイミングで駆動を制御している。
【００５２】
本例の蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１は、図６に示すように、モジュール化された筐体２７内の回路基板１３上に搭載された制御回路３２と電源回路３３を備えている。
【００５３】
図１に示すように、制御回路３２は信号処理部３２ａ、制御部（ＣＰＵ）３５を備えて構成され、電源回路３３は電圧切り替え手段３３ａを備えている。そして、本例の駆動回路３１では、上述した３つの期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に分けて陽極１０、平面制御電極１５、フィラメント状陰極１６，１７の駆動を制御している。
【００５４】
また、本例の光プリンタ１の本体側には、図１に示すシステム制御部（ＣＰＵ）３４、制御部（ＣＰＵ）３５、画像メモリ３６を搭載した回路基板が設けられている。また、光プリンタ１には、プリント時に蛍光プリントヘッド２と記録媒体２５を相対的に移動させるためのモーター駆動回路３７とステッピングモーター３８が設けられている。
【００５５】
システム制御部３４は、プリント動作を行うにあたって各部を統括制御しており、制御部３５にプレ発光信号、プリント開始信号、カラー画像データを入力している。また、システム制御部３４は、蛍光プリントヘッド２と記録媒体２５を相対的に移動する際に、ステッピングモーター３８の回転・停止を制御するべく、モーター駆動回路３７に制御信号を出力している。
【００５６】
制御部３５は、システム制御部３４からプレ発光信号が入力されると、画像メモリ３６からプレ発光パターンデータ（プレ発光駆動データ）を取り込んで信号処理部３２ａに出力している。また同時に、画像メモリ３６から電源駆動条件のデータを取り込み、取り込んだ電源駆動条件のデータに基づいて電圧切り替え手段３３ａに電圧切り替え信号を出力している。
【００５７】
これに対し、制御部３５は、システム制御部３４からプリント開始信号が入力されると、システム制御部３４からのカラー画像データ（プリント駆動データ）を取り込み、この取り込んだカラー画像データを各原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の画像データにして信号処理部に出力している。また同時に、画像メモリ３６から電源駆動条件のデータを取り込み、取り込んだ電圧駆動条件のデータに基づいて電圧切り替え手段３３ａに電圧切り替え信号を出力している。
【００５８】
画像メモリ３６には、電源駆動条件（電圧など）や発光パターン条件（ベタのパターンで発光など）等のデータが格納されている。
【００５９】
信号処理部３２ａは、制御部３５から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づき、駆動部３２ｂに制御信号を出力している。
【００６０】
駆動部３２ｂは、対応する原色に関する露光を行う蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに電気的に接続されており、信号処理部３２ａからの制御信号に基づき、上記３つの期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に応じて各蛍光プリントヘッド２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの対象となる陽極１０に駆動制御信号を出力し、陽極１０を駆動している。
【００６１】
電圧切り替え手段３３ａは、制御部３５から入力される電圧切り替え信号に基づいて蛍光プリントヘッド２のフィラメント状陰極１６，１７と陽極１０（及び平面制御電極１５）の駆動電圧を切り替えている。
【００６２】
なお、図示はしないが、電圧切り替え手段３３ａは、異なる駆動電圧を発生する複数の電源と、制御部３５から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する前記電源を選択するセレクター回路とを備えた構成とすることができる。また、電圧切り替え手段３３ａは、異なる駆動電圧の発生が可能で、制御部３５から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する可変電源を備えた構成としてもよい。
【００６３】
また、図１において、光プリンタ１の本体側に設けられる制御部３５と、蛍光プリントヘッド２側に設けられる信号処理部３２ａは、特許請求の範囲の制御手段に該当するものであり、これら制御部３５と信号処理部３２ａを一つの制御手段（ＣＰＵ）として構成することもできる。その場合、制御手段は、光プリンタ１の本体側、蛍光プリントヘッド２側の何れに設けても良い。
【００６４】
ところで、図１の構成において、画像メモリ３６に格納される電源駆動条件や発光パターン条件等のデータは、別途メモリを設けて格納し、この格納されたデータをシステム制御部３４から読み込み、制御部３５に出力するようにしても良い。また、画像メモリ３６を蛍光プリントヘッド２側に設け、制御部３５から画像メモリ３６に格納されたデータを読み込むようにしても良い。
【００６５】
次に、本例の駆動回路３１の制御回路３２が実行する上記プレ発光期間Ｔ１、プリント発光期間Ｔ２、非発光期間Ｔ３の３つの期間における各々の動作について説明する。なお、以下の説明において、プレ発光期間Ｔ１での定格条件とは、記録媒体（フィルム２５）への画像形成時に発光ドット７を点灯するプリント発光期間Ｔ２間における駆動条件（駆動電圧）として定義されるものである。また、プリント発光期間Ｔ２での定格条件とは、アノード電圧及びグリッド電圧をブランク期間に対応したデューティー比で制御しない場合にフィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧として定義されるものである。
【００６６】
（１）プレ発光期間
プレ発光期間Ｔ１では、陽極１０に印加されるアノード電圧Ｅｂ、平面制御電極１５に印加されるグリッド電圧Ｅｃの少なくとも一方を定格条件よりも低い所定電圧に制御して陽極１０及び平面制御電極１５を駆動している。
【００６７】
図２の例では、グリッド電圧Ｅｃを定格条件よりも低い所定電圧に制御しているが、アノード電圧Ｅｂを定格条件よりも低い所定電圧で制御してもよい。これにより、フィラメント状陰極１６，１７への負荷が軽減し、平均電流（Ｉｋ）を下げることができ、フィラメント電圧Ｅｆを定格条件よりも低い所定電圧に制御してフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動することによりフィラメント温度を低下させることができる。その結果、フィラメント状陰極１６，１７のＢａの蒸発量が減少し、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる。
【００６８】
また、上記プレ発光期間Ｔ１における別の駆動方法として、図２（ｅ）に示すように、陽極１０に印加されるアノード電圧及び／又は平面制御電極１５に印加されるグリッド電圧を所定のデューティー比に設定し、陽極１０及び／又は平面制御電極１５を時分割駆動し、発光ドット７を点滅発光してもよい。これにより、フィラメント状陰極１６，１７への負荷が軽減し、平均電流（Ｉｋ）を下げることができ、フィラメント電圧Ｅｆを定格条件よりも低い所定電圧に制御してフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動することによりフィラメント温度を下げることができる。その結果、フィラメント状陰極１６，１７のＢａの蒸発量が減少し、プレ発光時の光量変動が緩和され、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる。
【００６９】
なお、アノード電圧及びグリッド電圧の両方を所定のデューティー比に設定し、陽極１０及び平面制御電極１５を時分割駆動する場合には、両者を同一のデューティー比に設定し、陽極１０及び平面制御電極１５を同期させて時分割駆動する。
【００７０】
さらに、図示はしないが、上述した駆動方法を組み合わせることもできる。具体的には、アノード電圧及び／又はグリッド電圧を定格条件よりも低い所定電圧で、かつ所定のデューティー比に設定して陽極１０及び／又は平面制御電極１５を時分割駆動する。この駆動方法によれば、フィラメント状陰極１６，１７への負荷が更に軽減して平均電流（Ｉｋ）を下げることができる。その結果、更に発光効率の劣化が抑えられ、寿命を延ばすことができる。
【００７１】
このように、プレ発光期間Ｔ１では、アノード電圧を下げても、グリッド電圧を下げても、或いは両者とも下げても、蛍光体に熱電子が均一に衝突して蛍光体表面の残留ガスを除去できればどの場合でも効果が現れる。しかし、プレ発光は、蛍光体に付着したガスを除去し、発光（光量）を安定させる為のものであるので、蛍光体に付着したガスを除去するのは、アノード電圧は高い方が良い。よって、アノード電圧よりもグリッド電圧を下げる駆動の方が、ガス除去効果を低下させずにフィラメント負荷を軽減させる手段としては効果的である。
【００７２】
例えばフィラメントをセンタータップ駆動した場合は、エミッション電流（Ｉｋ）はフィラメント両端部へと流れる。この為、フィラメントの両端部では、このエミッション電流の重畳分だけジュール熱により温度が上昇することになり、長手方向（本文の主走査方向）に対するフィラメント温度の均一性が失われる（フィラメントＤＣ駆動でも同様である。）。これにより、フィラメントの長手方向で、主にＢａ等の蒸発速度が異なり、寿命特性にバラツキをもたらすことになるので、寿命改善には、アノード電圧、グリッド電圧を下げ、エミッション電流（Ｉｋ）を減らしてやることが必要である。そして、エミッション電流（Ｉｋ）を減らすことは、フィラメントの温度を奪って放出される電子が減少するため、フィラメント温度を上昇させることになるので、フィラメント電圧も下げる必要がある。
【００７３】
（２）プリント発光期間
プリント発光期間Ｔ２では、各記録媒体のプリント時にアノード電圧及びグリッド電圧を定格条件で制御して陽極１０及び平面制御電極１５を駆動し、各記録媒体の各ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間ｔに対応するアノード電圧及び／又はグリッド電圧を定格条件よりも低い電圧に制御している。
【００７４】
図２はプリント発光期間Ｔ２内に５枚の記録媒体のプリントを行うときのタイミングを示しており、特に、ライン光源（線状光源）の場合には、各記録媒体の１ライン毎の書込み時の発光の間には陽極１０に印加されるアノード電圧に周期的なブランク期間があり、このブランク期間に対応するグリッド電圧を定格以下に制御している。これにより、従来よりもフィラメント状陰極１６，１７への負荷が軽減し、トータルの平均電流（Ｉｋ）を下げることができ、フィラメント電圧Ｅｆを定格条件より低い所定電圧に制御してフィラメント状陰極１６，１７を加熱駆動することによりフィラメント温度を低下させることができる。その結果、フィラメント状陰極１６，１７のＢａの蒸発量が減少し、発光効率の劣化を抑えて寿命の向上を図ることができる。なお、上記アノード電圧及びグリッド電圧のブランク期間は極めて短いので、フィラメント温度の温度変化としては表れにくいので、トータルの平均エミッション電流（Ｉｋ）の変化として表れる。
【００７５】
なお、アノード電圧は、実際には画像信号によりブランク期間がある。これはパルス幅階調制御（ＰＷＭ）を行っている為、画像信号がフル階調でない限り必ずアノード電圧がｏｆｆとなる期間（ブランク期間）が存在する。つまり、ある画像を出力させる時には、その画像の平均階調分が見かけ上のＤｕ（デューティー）駆動となり、トータルの平均エミッション電流（Ｉｋ）を下げることになる。
【００７６】
更に説明すると、ライン状光源を使用した場合、１ラインの書込時間の間にパルス幅で光量の制御を行っている。この光量の制御には、光量バラツキの補正制御、画像データの階調数に応じた光量制御、管光量の固体差の補正制御があり、非発光のブランク期間がある。
【００７７】
仮にバラツキ補正を行うことでフィラメントの両端部に２０％の光量の落ち込みがあり、最小値補正をかけると、発光時間は平均９０％（Ｍａｘ８０％）になり、さらに各蛍光プリントヘッドの固体差補正を行うと平均７０％（Ｍａｘ６０％）になると仮定すると、入力データが１０２４のフル階調の場合でも、平均４０％のブランク期間が発生することになる。
【００７８】
（３）非発光期間
非発光期間Ｔ３では、アノード電圧、グリッド電圧を０Ｖに制御している。これにより、陽極１０及び平面制御電極１５には電流が流れないので、フィラメント電圧も０Ｖに制御している。これにより、フィラメント温度を下げることができる。
【００７９】
このように、本例の蛍光プリントヘッド２の駆動回路３１によれば、プレ発光期間Ｔ１、プリント発光期間Ｔ２において、記録媒体（フィルム２５）へのプリント時以外の発光ドット７の点灯時にアノード電圧及び／又はグリッド電圧を制御し、フィラメント電圧を下げることにより、フィラメント状陰極１６，１７の電子放射性物質に含まれるＢａの蒸発量を減らすことができる。これにより、発光効率の劣化を抑制でき、消費エネルギーの低減とともに、蛍光プリントヘッドの寿命を向上させることができる。しかも、低発熱化による温度消光緩和やプレ発光による光量変動緩和により、光量の安定化を図ることができる。
【００８０】
なお、プレ発光期間Ｔ１は、蛍光体に付着したガスを除去できれば良いので、プリント発光期間Ｔ２の駆動電圧よりも低くて良い。つまり、プレ発光期間Ｔ１は、それほど負荷をかけなくても良いので、フィラメント電圧を低く設定できる。
【００８１】
ここで、従来の定格条件で駆動した場合と、本発明（プレ発光期間Ｔ１とプリント発光期間Ｔ２）による駆動の場合の具体的数値例を示した比較表を下記表１に示す。
【００８２】
【表１】
なお、表１の例において、本発明のプレ発光期間Ｔ１では、グリッド電圧を定格条件よりも低い電圧で駆動している。また、本発明のプリント発光期間Ｔ２では、陽極１０に印加されるアノード電圧の記録媒体２５の１ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間に対応させて平面制御電極１５に印加されるグリッド電圧のブランク期間を設け、アノードの平均電流値とグリッド平均電流値を定格条件（定格時の平均駆動電流値）よりも低くしている。
【００８４】
この表１からも判るように、本発明によれば、従来の定格条件で駆動した場合に比べ、フィラメント温度を低下させて駆動でき、フィラメント状陰極の電子放射性物質に含まれる主にＢａの蒸発量を減少させることができる。また、従来の定格条件で駆動した場合に比べ、寿命を１桁向上させることができる。
【００８５】
ところで、上述した実施の形態では、フィラメント状陰極１６，１７から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極（平面制御電極１５）を備えた蛍光プリントヘッド２を採用した例について説明したが、この制御電極が無い構成でも本例の構成及び駆動方法を採用することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、蛍光体の発光効率の劣化を抑制し、消費エネルギーの低減とともに、蛍光プリントヘッドの寿命を向上させることができる。しかも、低発熱化による温度消光緩和やプレ発光による光量変動緩和により、光量の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置のブロック構成図
【図２】本発明による画像形成装置のタイミングチャートの一例を示す図
【図３】画像形成装置としての光プリンタに搭載される蛍光プリントヘッドの部分断面図
【図４】図３の蛍光プリントヘッドの発光ドットの平面図
【図５】（ａ）図３の蛍光プリントヘッドの陽極基板の部分斜視図
（ｂ）陽極部分の部分平面図
【図６】Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光色による３本の蛍光プリントヘッドを備えた光プリンタの側面図
【図７】従来の蛍光プリントヘッドの駆動回路のタイミングチャートの一例を示す図
【図８】フィラメント温度とＢａ蒸発速度の関係を示す図
【図９】フィラメント温度と寿命の関係を示す図
【図１０】フィラメント電圧とエミッション電流（Ｉｋ）の関係を示す図
【符号の説明】
１…光プリンタ（画像形成装置）、２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）…蛍光プリントヘッド、７…発光ドット、１０…陽極、１５…平面制御電極、１６，１７…フィラメント状陰極、１９，２０…遮蔽電極、２５…フィルム（記録媒体）、３１…駆動回路、３２…制御回路、３３ａ…電圧切り替え手段、Ｅｂ…アノード電圧、Ｅｃ…グリッド電圧、Ｅｆ…フィラメント電圧。
Claims (10)
- フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧の少なくとも一方をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする蛍光プリントヘッドの駆動方法。 - フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする蛍光プリントヘッドの駆動方法。 - フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、
前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧又は前記制御電極に印加されるグリッド電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御するとともに、前記アノード電圧又前記グリッド電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする蛍光プリントヘッドの駆動方法。 - 前記陽極に印加されるアノード電圧の前記記録媒体の１ライン毎の書込み時の発光の間のブランク期間に対応させて前記グリッド電圧のブランク期間を設け、
前記記録媒体への画像形成時に前記発光ドットを点灯するプリント発光期間において、
前記アノード電圧及び前記グリッド電圧を前記ブランク期間に対応したデューティー比のプリント発光時の定格電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント電圧をプリント発光 時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の蛍光プリントヘッドの駆動方法。 - フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする蛍光プリントヘッドの駆動方法。 - フィラメント状陰極と、
該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、
該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドの駆動方法において、
前記記録媒体への画像形成前に前記発光ドットを点灯するプレ発光期間と、
該記録媒体へ画像を形成するため前記発光ドットを点灯するプリント発光期間を備え、
前記プレ発光期間において、前記陽極に印加されるアノード電圧を所定デューティー比で制御することにより前記フィラメント状陰極への負荷を軽減して前記フィラメント状陰極の平均電流を下げ、前記フィラメント状陰極に印加されるフィラメント電圧をプリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に制御して前記フィラメント状陰極の温度を低下させることを特徴とする蛍光プリントヘッドの駆動方法。 - フィラメント状陰極と、該フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドと、
入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光パターンデータを取り込んで出力すると共に入力されたプレ発光信号に基づいて電圧切り替え信号を出力し、入力されたプリント開始信号に基づいて画像データを取り込んで出力すると共に入力されたプリント開始信号に基づいて電圧切り替え信号を出力する制御手段と、
前記制御手段から入力される前記プリント開始信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極の駆動電圧をプリント発光時の定格電圧に切り替え、前記制御手段から入力される前記プレ発光信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極の駆動電圧を前記プリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に切り替える電圧切り替え手段と、
前記制御手段から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光駆動する駆動手段と、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力されるプレ発光パターンデータに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させてプレ発光を行い、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力される前記画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させて前記発光ドットからの光を被記録媒体に照射して所望の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - フィラメント状陰極と、該フィラメント状陰極から放出される電子を制御するため又は電界を均一に保つための制御電極と、前記フィラメント状陰極から放出された電子が衝突することにより発光する複数の発光ドットを有する蛍光体層と、該蛍光体層が被着された陽極とを備えた蛍光プリントヘッドと、
入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光パターンデータを取り込んで出力すると共 に入力されたプレ発光信号に基づいて電圧切り替え信号を出力し、入力されたプリント開始信号に基づいて画像データを取り込んで出力すると共に入力されたプリント開始信号に基づいて電圧切り替え信号を出力する制御手段と、
前記制御手段から入力される前記プリント開始信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極又は前記制御電極の駆動電圧をプリント発光時の定格電圧に切り替え、前記制御手段から入力される前記プレ発光信号に基づく電圧切り替え信号に基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記フィラメント状陰極と前記陽極又は前記制御電極の駆動電圧を前記プリント発光時の定格電圧よりも低い電圧に切り替える電圧切り替え手段と、
前記制御手段から入力されるプレ発光パターンデータ又は画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光駆動する駆動手段と、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力されるプレ発光パターンデータに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させてプレ発光を行い、
前記電圧切り替え手段から入力される駆動電圧と前記駆動手段から入力される前記画像データに基づいて前記蛍光プリントヘッドの前記発光ドットを発光させて前記発光ドットからの光を被記録媒体に照射して所望の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 前記電圧切り替え手段は、異なる駆動電圧を発生する複数の電源と、前記制御手段から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する前記電源を選択するセレクター回路とを備えたことを特徴とする請求項７又は８記載の画像形成装置。
- 更に、前記制御手段は、入力されたプレ発光信号に基づいてプレ発光駆動データを取り込んで出力し、入力されたプリント開始信号に基づいてプリント駆動データを取り込んで出力すると共に、
前記電圧切り替え手段は、前記制御手段から入力される電圧切り替え信号と対応する駆動電圧を発生する異なる駆動電圧を発生可能な可変電源を備えたことを特徴とする請求項７又は８記載の画像形成装置。
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