JPH0664222A - 光書込みヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光体に照射される光量を均一にした光書込
みヘッドを提供すること。 【構成】 蛍光体８４が棒状電子放出源８７から放出さ
れる電子で刺激されて発光し、その光は透明な真空部材
（ケーシング）８２を通して感光体９０に照射される。
その際、導電性薄膜が形成された反射部材１１の方向に
向かった電子は、前記反射部材によりグリッド電極８６
やアノード電極側８３に反射される。また、導電性薄膜
１１は棒状電子放出源の長手方向における電子放出量の
違いを補償するような形状をしているために蛍光体から
の発光量は均一となり、感光体に対して一様な照射がな
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光書込みヘッドに係
り、特に感光体への光の照射量が均一になるようにした
直熱型三極真空管構造を原理構造とする光書込みヘッド
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種情報機器の出力装置として
は、高速・高品質のものが求められ、かかる要求を満た
すため、記録すべき画像情報を光信号に変換して感光体
に書き込む方式のものが普及してきている。ここで用い
られる光書込み装置としては、回転多面体ミラーやガル
バノミラー等とレーザを組み合わせたもの、液晶などに
よる光シャッタアレイを用いるもの、発光ダイオードア
レイやプラズマ放電素子アレイ、電界発光素子アレイ等
のアレイ光源を用いるもの、ＣＲＴと光ファイバを組み
合わせたもの等がある。しかし、これらの光書込み装置
は、信頼性、コスト、占有容積等の点で十分と言えず、
新たな方式の光書込み装置の研究が進められ、その一つ
として螢光表示管の原理を応用したものがある。

【０００３】この螢光表示管の原理を応用した光書込み
ヘッドは、直熱型三極真空管構造を基本としている。図
５（Ａ），（Ｂ）に蛍光表示管の原理を応用した光書込
みヘッドの断面図と部分拡大平面図を示す。

【０００４】図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、この光
書込みヘッド８１は、基板８２とその上に低融点ガラス
で接着されたケーシング８９とにより真空容器（ケーシ
ング）が構成されている。基板８２上には、パターニン
グされたアノード電極８３が設置され、このアノード電
極８３上に電着により螢光体画素８４が塗布されてい
る。これらのアノード電極８３と蛍光体画素８４は、光
書込みヘッド８１の長手方向に列状に多数配設されてい
る。また、このアノード電極８３の上方には、タングス
テン線に電子放射性物質が塗布された電子源としてのフ
ィラメントカソード８７が張られ（実際の間隔は約５０
０μｍ）、このフィラメントカソード８７とアノード電
極８３の間には、金属メッシュを加工したグリッド電極
８６がアノード電極８３とフィラメントカソード８７に
対して一定距離に保持されている。

【０００５】基板８２上には、短冊状に整形されたアノ
ード電極８３が基板８２の長手方向に多数設置されてい
る。このアノード電極８３とグリッド電極８６との電気
的接触を避けるため、蛍光体画素８４の設置領域を残し
てアノード電極８３と基板８２が絶縁層８５により被覆
されている。絶縁層８５により露出したアノード電極８
３上には電着により蛍光体画素８４が設置されている。

【０００６】かかる構成の光書込みヘッド８１は、ロッ
ドレンズ９１を挟んで感光体９０と対向配置されてい
る。また、感光体９０は図示しない駆動装置により光書
込みヘッド８１の長手方向に対して垂直方向（即ち、副
走査方向Ｘ）に搬送される。

【０００７】このような光書込みヘッド８１においてフ
ィラメントカソード８７に交流のフィラメント電圧が印
加され、更に、この交流電圧の他に、接地電圧に対して
常に正の電位となるように直流のカットオフ電圧が重畳
されている。フィラメント電圧がフィラメントカソード
８７に印加されると、これが加熱され、塗布されている
電子放射性物質から熱電子が放出される。グリッド電極
８６には、フィラメントカソード８７に対し正の電圧が
加えられ、フィラメントカソード８７から放出された熱
電子は加速され、一部はグリッド電極８６に流れ込みグ
リッド電流となるが、グリッド電極８６を通過した熱電
子はアノード電極８３に向う。

【０００８】ここで、フィラメントカソード８７に対し
て正の電圧がアノード電極８３に加えられている場合に
は、グリッド電極８６を通過した熱電子はアノード電極
８３に到達し、アノード電極８３に塗布されている蛍光
体画素８４を刺激し、これらを発光させる。また、フィ
ラメントカソード８７に対し負の電圧がアノード電極８
３に印加されている場合には、グリッド電極８６を通過
した熱電子はアノード電極８３に到達できず、蛍光体画
素８４は発光しない。そこで、駆動回路（図示せず）に
より、記録すべき画像情報に応じてアノード電極８３に
印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御を選択的に行い、蛍光
体画素８４の発光・非発光を制御する。

【０００９】なお、ケーシング８９の真空側の面には導
電性薄膜８９ａが形成され、これをフィラメント電位ま
たは正の一定の電位に保つことにより、導電性薄膜８９
ａは外部からの静電気により電子がケーシング８９内面
に帯電し、発光強度にばらつきを発生することを防ぐ電
気的シールドとして働いている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の光書込みヘッドにおいて、フィラメントカソード８
７にはカットオフバイアスの低減と電位勾配による輝度
の分布を小さくするために、図６に示すように交流電圧
が印加されている。即ち、フィラメントトランス９２の
センタータップにカットオフバイアスＶＣを印加する電
源９３が接続され、この場合、フィラメントカソード電
圧の振幅が中央部を境に左右に半分ずつ振り分けられ、
フィラメントカソード８７の端部へ向かって大きくなっ
ている。フィラメントカソード電圧は交流であるのでカ
ットオフバイアスＶＣを中心に、プラス側に振れたりマ
イナス側に振れたりする。これに対応してフィラメント
カソード８７から電子が放出される。

【００１１】この場合、フィラメントカソード８７に流
れる電流を考えると、グリッド電極８６やアノード電極
８３からの電流がフィラメントカソード８７に流入する
ことになり、フィラメント電流はフィラメントカソード
８７の位置により異なる。フィラメントカソード８７の
高電位側から低電位側に移るにつれてフィラメント電流
は大きくなり位置の関数となる。仮に、フィラメントカ
ソード８７の抵抗率が一定で、グリッド電流やアノード
電流も一様にフィラメントカソード８７に流入すると考
えると、フィラメントカソード８７内の電位は位置に対
し２次関数的な変化を示す。即ち、フィラメントカソー
ド８７の中央部より端部の方が、時間平均をとると電位
は高く、フィラメントカソード８７から放出される電子
はより大きな加速度が与えられる。さらに、電流の２乗
に比例するジュール熱によりフィラメントカソード８７
の温度は決まる。この場合も、発生するジュール熱の時
間平均値はフィラメントカソード８７の中央部より端部
の方が大きくなりフィラメント温度も高くなる。

【００１２】以上の「フィラメント電流の位置関数」
「ジュール熱」等の原因により、図７に示すように、フ
ィラメント端部は中央部より電子の放出量が多くなる。
ここで、蛍光体画素８４の発光量は、入射する電子エネ
ルギと数に比例するので、光書込みヘッドの中央部より
両端部の蛍光体画素の方が輝度は高くなる。これは、
「印字濃度のばらつき」という問題につながる。

【００１３】そこで、本発明は、前記問題点を解決する
ためになされたものであり、感光体に照射される光量を
均一にした光書込みヘッドを提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ほぼ真空に保持されたケーシング部材の内
部に棒状電子放出源と、この棒状電子放出源の加熱用電
源と、前記棒状電子放出源から放出された熱電子の加速
用電源と、アレイ状に配設された蛍光体とを備え、前記
蛍光体を画素単位に選択的に棒状電子放出源からの熱電
子で刺激して発光させ、この発光を前記ケーシング部材
に近接配置された感光体に照射することにより感光体に
画像情報を書き込む光書込みヘッドにおいて、前記ケー
シング部材の内面に前記熱電子を反射せしめる反射部材
を備えて構成した。

【００１５】

【作用】蛍光体が棒状電子放出源から放出される電子で
刺激されて発光し、その光は透明な真空部材（ケーシン
グ）を通して感光体に照射される。その際、導電性薄膜
が形成された反射部材の方向に向かった電子は、前記反
射部材によりグリッド電極やアノード電極側に反射され
る。また、導電性薄膜は棒状電子放出源の長手方向にお
ける電子放出量の違いを補償するような形状をしている
ために蛍光体からの発光量は均一となり、感光体に対し
て一様な照射がなされる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の光書込みヘッドの実施例を図
面を参照して説明する。図１（Ａ）に光書込みヘッドの
断面図を示し、図１（Ｂ）に本発明の要部をなす反射部
材の拡大図を示す。なお、既に説明した部分には同一符
号を付し、重複記載を省略する。

【００１７】図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ケ−シ
ング８９の上部内面には反射部材Ｈが取り付けられ、こ
の反射部材Ｈは、第１導電性薄膜１１と、第２導電性薄
膜１２とからなる。

【００１８】ケーシング８９の上部内面の中央部にはほ
ぼ楕円形をした第１導電性薄膜部１１と、この第１導電
性薄膜部１１の周囲に形成された絶縁溝１３を挟んで第
２導電性薄膜部１２が形成されている。前記導電性薄膜
部材としてはＩＴＯやＳｎＯ ₂ が好適であり、スプレー
法，塗布法，真空蒸着法，スパッタ法等により作成され
る。また、前記導電性薄膜のパターニングは、一般的な
フォトリソ工程とプラズマを用いる気相のエッチング、
酸やアルカリの溶液を用いる液相のエッチング、あるい
はフォトレジストのリストオフ等により行われる。

【００１９】このようにして得られる第１導電性薄膜部
１１は、図２に示すようにフィラメントカソード８７の
加熱用電源ＥＦのセンタータップより低電位になるよう
に（図３参照）バイアス電源ＥＢを介して電子の加速用
電源ＥＡ₁ に接続されている。この時、バイアス電源Ｅ
Ｂの電圧はフィラメントカソード８７の加熱用電源ＥＦ
の最大電圧と同程度かそれ以上に設定する。このように
電位設定をすることにより、フィラメントカソード８６
から放出される電子は第１導電性薄膜部１１に流入しな
くなり、その分グリッド電極８６やアノード電極８３の
方向に多く放出されることになる。

【００２０】一方、第２導電性薄膜部１２は図示しない
別のバイアス用電源によりフィラメントカソード８７の
加熱用電源ＥＦの電位と同等もしくはそれ以下の電位に
保持されている。ここで、第１導電性薄膜部１１は、フ
ィラメントカソード８７の電子放出量の分布に対応して
フィラメントカソード８７の長手方向と垂直方向の幅が
変化してパターニングされている。即ち、電子放出量の
少ないフィラメントカソード８７の中央部に対応した第
１導電性薄膜部１１はその幅が両端部に比べて広く、フ
ィラメントカソード８７から導電性薄膜側に向かう電子
に対する反射制御機能が強く働く。結果的に、図４に示
すように、フィラメントカソード８７からの電子の放出
量の分布が補償され、蛍光体画素が設置されているアノ
ード電極８３には、アノード電極８３の設置位置によら
ず一様な発光量が得られるような数の電子が流入するこ
とになる。従って、電子の放出量がほぼ均一になるの
で、従来の如き「印字濃度のばらつき」を抑制すること
ができ、印字品質の優れた印刷物を得ることが可能とな
る。

【００２１】本発明は以上詳述した実施例に限定される
ことなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加
えることができる。例えば、第１導電性薄膜部１１は、
フィラメントカソード８７の電子放出量の分布に対応し
てフィラメントカソード８７の長手方向と垂直方向の幅
が変化してパターニングされており、電子放出量の少な
いフィラメントカソード８７の中央部に対応した第１導
電性薄膜部１１はその幅が両端部に比べて狭く、かつフ
ィラメントカソード８７の加熱用電源の電位と同等もし
くはバイアス用電源によりそれ以上の電位に保持され、
他方の導電性薄膜１２がフィラメントカソード８７の加
熱用電源の瞬時最小電位と同等もしくはそれ以下の電位
に保持されていてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、棒状電子放出源の電子放出量の違いに応
じて、棒状電子放出源から放出される電子の一部を反射
する反射部材を備えているので、蛍光体から感光体に照
射される光量を均一にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施例の光書込みヘッドの断
面図、（Ｂ）は前記光書込みヘッドの反射部材の模式図
である。

【図２】前記実施例における電気回路図である。

【図３】前記実施例における反射部材の電位を説明する
図である。

【図４】電子放出量の分布を本発明と実施例とで比較し
て示す図である。

【図５】従来の光書込みヘッドを示す図であって、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は光書込みヘッドの基板部の平
面図である。

【図６】従来のフィラメントカソードに対する駆動回路
を示す図である。

【図７】従来の光書込みヘッドの電子放出量の分布を示
す図である。

【符号の説明】

１１…第１導電性薄膜部 １２…第２導電性薄膜部 ８３…アノード電極 ８６…グリッド電極 ８７…フィラメント電極（棒状電子放出源） ８９…ケーシング ＥＦ…加熱用電源 ＥＡ₁ …加速用電源 Ｈ…反射部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ真空に保持されたケーシング部材の
   内部に棒状電子放出源と、この棒状電子放出源の加熱用
   電源と、前記棒状電子放出源から放出された熱電子の加
   速用電源と、アレイ状に配設された蛍光体とを備え、前
   記蛍光体を画素単位に選択的に棒状電子放出源からの熱
   電子で刺激して発光させ、この発光を前記ケーシング部
   材に近接配置された感光体に照射することにより画像情
   報を書き込む光書込みヘッドにおいて、 前記ケーシング部材の内面に前記熱電子を反射せしめる
   反射部材を備えたことを特徴とする光書込みヘッド。
2. 【請求項２】 前記反射部材は、互いに電気的に絶縁さ
   れた少なくとも２個の導電性薄膜からなり、一方の導電
   性薄膜が前記加熱用電源の電位と同等もしくはそれ以上
   の電位に保持され、他方の導電性薄膜が前記加熱用電源
   の瞬時最小電位と同等もしくはそれ以下の電位に保持さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の光書込みヘッド。
3. 【請求項３】 前記反射部材の形状は、前記棒状電子放
   出源から放出された熱電子が前記感光体に均一に照射さ
   れるような形状であることを特徴とする請求項１記載の
   光書込みヘッド。