JPH02172146A - ドットアレイ蛍光管 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、アレイ状に列設された発光セグメント列に熱
電子を射突して発光させるようにしたドツトアレイ蛍光
管に関する。

［従来の技術］ 従来から、記録すべき画像に対応する情報信号を光情報
に変換し、それを感光体に書き込む方式の光書過装置と
してドツトアレイ蛍光管、ＬＥＤアレイならびに液晶ア
レイなどが用いられている。

このうちドツトアレイ蛍光管は、構造および操作が簡易
であり、加えて製造コストが安価な点で広く採用されて
いる。

ドツトアレイ蛍光管は、微小な蛍光体ドツトを陽極表面
上に塗布・被着してなる発光セグメントをアレイ状に列
設したものであり、情報信号に対応して選択的に通電さ
れている陽極電極上の螢光体に陰極から発せられる熱電
子を射突させることによって発光動作を行なわせ、情報
信号を光情報に好適に変換するようにしている。上記陰
極と陽極との間部分には、各蛍光体ドツトに送り込まれ
る熱電子を加速制御するグリッドが設置されている。

このようなドツトアレイ蛍光管においては、近年の高密
度記録の要請から、蛍光体ドツト自体を小さくするとと
もに各蛍光体ドツトの配列ピッチを小さくし、これによ
り蛍光管の構造を高密度化することが試みられている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上記のように高密度化を図ったドツトアレイ蛍
光管では、各蛍光体ドツトが単独で点灯される際に、点
灯ドツトに隣接するドツト上あるいはドツトどうしの間
部分に残留されている電子の影響によって発光動作が不
安定化されてしまうという問題がある。

例えば第６図（ａ）に示されるように、互いに隣接し合
う３つの蛍光体ドツト１，２．３を同時点灯させた後、
第６１１　（ｂ）に示されるように中央部の蛍光体ドツ
ト２を残して両側の蛍光体ドツト１，３を消灯させるこ
ととすると、中央部の蛍光体ドツト２の両端縁部分にお
いて発光が不十分になることがある。その理由は、まず
上記両側の蛍光体ドツト１，３の消灯後においても、当
該蛍光体ドツト１，３上あるいは蛍光体ドツト１，２お
よび２，３どうしの各間部分における基板上に熱電子が
残留付着されており、中央部の蛍光体ドツト２の周囲が
負に帯電されている。このような帯電現象により陰極と
陽極との間に形成されている電界が第７図破線で示され
ように影響を受けて湾曲状に変形され、その結果上記中
央部の蛍光体ドツト２の全面に対して熱電子が均一に到
達されなくなってしまい、上述したような不均一な発光
が行なわれるものと考えられる。

プリンターなどの光書送装置において上記のような不均
一な発光が行なわれると、それによって印字品質が低下
されることとになってしまう。このような問題を解消す
べく、蛍光体ドツト間における残留電子を非記録時に除
電させる方法が既に提案されている。しかしながらこの
提案方法においては、記録時に除電作用が行なわれない
ため、不均一な発光状態を完全に解消させるものにはな
っていない。

そこで本発明は、陰極側から発生・放出される熱電子を
残留電子の影響にかかわらず各蛍光体ドツトの全面に対
し均一に到達させて均質な発光を得、高品質な画像形成
を行なわせることができるようにしたドツトアレイ蛍光
管を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、基板上に設置されて
いる陽極表面に蛍光体を塗布してなる複数の発光セグメ
ントをアレイ状に列設しておき、この発光セグメント列
に陰極がら発せられる熱電子を射突して上記蛍光体を発
光させるようにしたドツトアレイ蛍光管において、上記
陰極から陽極に向かう方向に直交する任意の平面上に、
所定周期に変調された電場と一定強さの磁場とを互いに
直交する方向に印加してなる構成を備えている。

Ｃ作　　用コ このような構成を有する手段においては、陰極側から陽
極上の蛍光体ドツト側に向−がって放出・移行される熱
電子が、所定周期に変調されて印加されている電場およ
び一定強さに印加されている磁場により周期的な偏向作
用を受け、これにより上記熱電子は、その軌跡が振れる
ようにして蛍光体ドツト表面の全面にほぼ均一に射突さ
れ、残留帯電電荷の影響にかかわらず見掛は上−様な発
光が得られるようになっている。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず本発明にかかるドツトアレイ蛍光管を適用する画像
形成装置の一例として電子写真記録装置の概要を説明し
ておく。第５図において、符号１１は感光体ドラムを示
している。この感光体ドラム１１は、プリントスタート
と同時に矢印方向に回転駆動され、帯電チャージャー１
２からの出力によって一様に帯電される。感光体ドラム
１１が一様帯電されると、ドツトアレイ蛍光管１３の各
発光セグメントは画像情報信号に対応して選択的に発光
される。この発光エネルギーは結像光学系を構成するレ
ンズアレイ１４を通して収束され、該収束光が感光体ド
ラム１１表面上に結像されて静電潜像が形成される。こ
のようにして感光体ドラム１１上に形成された静電潜像
は、現像装置１５から供給されるトナーによって顕像化
され、その顕像は転写チャージャー１６、分離チャージ
ャー１７の作用によって転写紙２０上に転写される。画
像転写後の転写紙２０は定着装置２１に送られ、ここで
定着処理されて外部の排紙トレイなどに排出されていく
。−力感光体ドラム１１上の残留電荷および現像剤は、
イレーサー１８およびクリーニング装置１９などによっ
て除去され、つぎの記録工程に移行されていく。

上記装置における記録方式としては、ネガ−ポジ記録方
式が採用されている。この方式では、感光体ドラム１１
に文字などの画像が露光されると、これに対応した領域
がＯ電位に近い状態になされるようにして静電潜像が形
成され、該静電潜像の上記Ｏ電位に近い部分にトナーが
付着されて現像が行なわれるようになっている。

上記電子写真記録装置に使用されているドツトアレイ蛍
光管１３は、第１図に示される構成を備えている。第１
図中の符号１３０は、ガラスまたはセラミックなどを細
長板状に形成してなる基板を示している。この基板１３
０上には、その両側縁部から中心部に向かって延出され
るように多数の陽極電極１３１が所定間隔をなして千鳥
状に設置されている。これらの各陽極電極１３１の延出
端部分には蛍光体ドツト１３２がそれぞれ塗布・被着さ
れており、これによって発光セグメントが構成されるよ
うになっている。上記蛍光体ドツト１３２は、−直線上
に列設されるようにして上記基板１３０の長手方向にプ
レイ配列されている。

また上記陽極電極１３１の基端部分表面上には。

絶縁層１３３を介して一定厚さのハニカム構造からなる
メツシュ状のグリッド１３４，１３４が被着されている
。これらの各グリッド１３４は、上記基４ｆｉ　ｌ　３
０の長手方向の両端縁部分に沿うようにしてそれぞれ延
在されており、上記両グリッド１３４．１３４どうしは
、前記各蛍光体ドツト１３２を両側から挾む込むように
して一定間隔をもって配設されている。

上記グリッド１３４を含む基板１３０上には、横断面コ
字状のフェイスガラス１３５が被せられており、その内
部空間はほぼ真空状態に保持されている。このほぼ真空
状態に保持されている内部空間内には、陰極としての一
対のカソードフィラメント１３６，１３６が上記基板１
３０の長手方向に沿って張架されている。そして上記カ
ソードフィラメント１３６に所定の電流を流すと、該カ
ソードフィラメント１３Ｇがジュール加熱されて熱電子
が発生・放出されるようになっている。このカソードフ
ィラメント１３６から発せられた熱電子は、一定電圧が
印加されている前記グリッド１３４により加速制御され
た後、正電位状態になされている陽極電極１３１に引き
付けられていき、蛍光体ドツト１３２を刺激・発光させ
る。すなわち上記熱電子は、蛍光体ドツト１３２におけ
る蛍光物質のエネルギーを励起させ、励起後の電子が蛍
光物質の底部に流れる。そしてこの際蛍光体ドツト１３
２が所定の輝度で発光され、その発光エネルギーは第５
図に示されるレンズアレイ１４を介して感光体ドラム１
１に静電潜像として結像されるようになっている。

また上記構成を有するドツトアレイ蛍光管におけるアレ
イ配列方向の両端部分には、カソードフィラメント１３
６から陽極電極１３１に向かう方向に直交する方向であ
ってアレイ配列方向に所定の電場を与えるように一対の
電極１３７，１３７が対向して取り付けられている。こ
れら一対の電極１３７，１３７に電圧を与える図示を省
略した電源回路には、電場を所定周期にて変調させるス
イッチング回路が設けられている。そしてこのスイッチ
ング回路の切り替え動作によって、上記−対の電極１３
７，１３７どうしの間に形成される電場が、第２図に示
されるように（ＥＯ＋ΔＥ）と（Ｅｏ−ΔＥ）との間で
所定周期にて変調されるようになされている。一方上記
構成を有するドツトアレイ蛍光管の両側縁部分には、一
対の磁極１３８．１３８が対向されるようにして取り付
けられている。そしてこれら一対の磁極１３８゜１３８
によって、カソードフィラメント１３６から陽極電極１
３１に向かう方向に直交する方向であってかつ上記電極
１３７，１３７により与えられる電場の方向に直交する
方向に一定強さの磁場Ｂｏが形成されるようになってい
る。

このようなドツトアレイ蛍光管においては、カソードフ
ィラメント１３６側から陽極電極１３１上の蛍光体ドツ
ト１３２側に向かって放出・移行される熱電子が、所定
周期に変調・印加されている電場および一定強さに印加
されている磁場により周期的な偏向作用を受ける。これ
により上記熱電子は、その軌跡が振れるようにして蛍光
体ドツト１３２表面の全面にほぼ均一に射突され、残留
付着電荷の影響にかかわらず見掛は上−様な発光が得ら
れるようになっている。

以下これを解析する。まず第３図（ａ）で示されるよう
に互いに直交する方向に印加形成されている電場Ｅおよ
び磁場Ｂの双方に対して垂直となる方向に、電荷ｅの電
子が入射される場合を考える。この場合上記電子ｅが速
度■で直進されるための条件は、電場Ｅからの作用力と
磁場Ｂ０からの作用力とが互いに釣り合い一方の力が他
方の力を打ち消すことであるから、 ｅＥ＝ｅｖＢ すなわち、 丁＝■・・・・・・・■ である。このような平衡状態が崩れると電子ｅは直進さ
れず、例えば第３図（ｂ）および（ｃ）で示されるよう
にその軌道がずれてしまう。ここで第３図（ｂ）は、上
記平衡状態に対して第４図に示されるように電場ＥをΔ
Ｅだけ大きく設定して（Ｅ＋ΔＥ）にした場合であり、
第３図（ｃ）は。

上記平衡状態に対して第４図に示されるように電場Ｅを
ΔＥだけ小さくして（Ｅ−ΔＥ）に設定した場合である
。なお磁場Ｂを小さくした場合は第３図（ｂ）に示され
る状態となり、また磁場Ｂを大きくした場合は第３図（
、）に示される状態となる。

具体的に、カソードフィラメント１３６から初速塵■。

で飛び出した熱電子ｅが電位差Ｖで加速された後、上記
のような場に突入された場合を考えてみる。突入直後の
速度をＶとすると、ｙｍｖ、２＋ｅ　Ｖ＝Ｔｍｖ””■ となり、 すなわち、 が得られる。この点については後述する。

■、■式より。

が得られる。したがって電子ｅが直進するために形成さ
れるべき電場Ｅ、は、 である、ここで上述したようなＥの増減分ΔＥにより以
下のような変調をかけることとする。

Ｅ＝Ｅ、＋ΔＥ−ｓｉｎ２　ｙｃ　ｆ　ｔ　”・・・■
このようなスイッチング動作によって、カソードフィラ
メント１３６から放出された熱電子ｅはアレイ配列方向
に周期ｆで軌跡が振れるようにして目標の蛍光体ドツト
１３２に至る。このような軌跡の振れによって熱電子が
、蛍光体ドツト１３２の表面上に広く到達することがで
き、残留帯電電荷の影響にかかわらず蛍光体ドツト１３
２の全面にわたってほぼ均一に熱電子が射突されて見掛
は上−様な発光が得られることとなる。

このときのスイッチング速度は、１ドツトの両端部分に
おいて発光のオン・オフが視認されないような速度に設
定することが望ましく、さらにプリンターなどの書込装
置においては書き込み速度より遅くならないように設定
することが望ましい。

プリンターの光学系の場合、例えば上記０式における変
調周波数を、実際の書き込み周波数（５ＰＰＭで約２５
０Ｈ，）の２倍以上とることが好ましい。

ここで上記０式を求めておく、まず温度Ｔ　（’Ｃ）の
物質から単位表面あたりに放出される電流密度の飽和値
は。

Ｊ、＝ＡＴ”ｅｘｐ（−φ／ｋＴ）・−−−−・■で示
される。ここで、符号Ａは表面の状態で定まる定数（４
？Ｃｅ　ｍ　ｋ”／　ｈ３）　、φは仕事関数（フェル
ミ準位の電子と真空準位の電子とのエネルギー差）、に
はボルツマン定数、ｈはブランク定数をそれぞれ表わし
ている。

一方毎秒１ｃｍあたりに放出される電子の総数は、Ｎ＝
（４ｘｍ　ｋ”／　ｈ３）Ｔ”ｅｘｐ（−φ／ｋＴ）−
−−−・−■であり、Ｐ、ｌ≧Ｐ、、で面に垂直なｄｖ
ｘなる範囲の速度で１秒間に１ａｌＦに到達する電子の
数は、ｎ　（ｖ　、）ｖ　、４ｄｖｘ　＝ （４？Ｃａ　ｍ　ｋ”／　ｈ’）ａｘｐ（Ｅ、／　ｋ　
Ｔ）ａｓ）ｔｐ（−ｍ　ｖ、”／　２　ｋ　Ｔ）Ｘ　ｖ
、１ｄｖｘ”＝■放出後の電子のＸ方向の速度をｖｌ、
で表わすと、ｖ、、ｄｖ、、＝ｖ、ｄｖ。

■式で表わされるグループの各々の電子は、０式で表わ
されるように外部電子に寄与するから、放出電子の速度
分布ｆλ（ＶａｊｄＶ＊−は、■式を０式で割り、０式
に代入すれば。

ｎ　（ｖ　、、）ｄ　ｖ　、、／　Ｎ　＝（ｒｎｖ、、
／ｋＴ）（ａｘｐ（−ｒｎｖ、、”／２　ｋＴ）・ｄｖ
、、・・・・・・■ となり、したがって表面に垂直な速度分布はマックスウ
ェル型となる０表面に垂直に放出された電子の平均エネ
ルギーは。

（Ｅ、＞＝（ｍ／　２）＜ｖ、、”＞＝　　Ｉ（’ｒ＋
＊＊＋ｅ＊ａ■したがってこの場合には。

１ｍ　ｖ、’　＝　ｋ　Ｔ より、飛び出す電子のＸ方向の初速度は。

となる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明は、陰極側から発生される熱電
子が、一定周期でアレイ配列方向に振れながら蛍光体ド
ツトの表面に到達されるように、所定周期に変調された
電場と一定強さの磁場とを互いに直交する方向に印加す
ることとしたから、残留電子の影響を受けながらも蛍光
体ドツトの表面に熱電子を均一に到達させることができ
、螢光体ドツトの発光輝度むら自体を低減させることが
できるとともに、ドライブのオン・オフ時に発生される
ドツトの発光不安定を改善させることができ１発売金体
を安定かつ均一化させてプリンターなどにおける印字品
質を良好に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるドツトアレイ蛍光管
を表わした分解斜視図、第２図は電場の変調状態を表わ
した線図、第３図（ａ）、（ｂ）　。 （ｃ）は熱電子の軌道変動を表わした原理説明図、第４
図は電場と磁場との関係を表わした線図、第５図は本発
明にかかるドツトアレイ蛍光管を使用する画像形成装置
の一例を表わした側面説明図、第６図（ａ）、（ｂ）お
よび第７図はドツトアレイ蛍光管の発光不均一状態を表
わした平面説明図および側面説明図である。 １３・・・ドツトアレイ蛍光管、１３１・・・陽極電極
、１３２・・・螢光体ドツト、１３３・・・電極、１３
４・・・磁極、１３６・・・カソードフィラメント。 驚４ 図 売Ｚ図 θ ｖ）ｒ５ 図 １づ ｑコ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　陽極表面上に蛍光体を被着してなる複数の発光セグメ
   ントをアレイ状に列設しておき、この発光セグメント列
   に陰極から発せられる熱電子を射突して上記蛍光体を発
   光させるようにしたドットアレイ蛍光管において、 上記陰極から陽極に向かう方向に直交する任意の平面上
   に、所定周期に変調される電場と一定強さの磁場とを互
   いに直交する方向に印加してなることを特徴とするドッ
   トアレイ蛍光管。