JPS62284590A - 画像形成装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像形成装置に関し、特に、冷陰極型の固体電
子ビーム発生部材を用いた画像形成装置に関するもので
ある。

［開示の概要］ 本明細書及び図面は、冷陰極型の固体電子ビ−ム発生部
材を用いた画像形成装置において、加速電極に流れる電
流値を検出し、検出した電流値から電子ビームの放出量
が適正な値となるように各電源部の電圧を制御すること
により、カソード部材自身の昇温か防止できるようにし
たものである。

［従来の技術］ 従来、この種の画像形成装置に用いられる冷陰極型固体
電子ビーム発生部材（以下、冷陰極型カソード部材と称
す）は、動作温度が低く、電子発生密度（電流密度）が
高い等の理由から１表示装置や記録装置等への応用が考
えられており、様々な提案がなされている。

第５図は従来の冷陰極カソード部材の説明図である。第
５図に示された冷陰極型カソード部材は、特開昭５８−
１４４２９号において開示されたもので、Ｐ−ｎ接合を
有する半導体に逆方向の電圧を供給することにより電子
ビームを発生するものである。

第５図において、ｌはシリコンのＰ型半導体、２はシリ
コンのｎ型半導体、３はＰ−ｎ　ｖｃ合半導体に逆バイ
アスを印加するための電極、４は絶縁体、５は電子の発
生する窓、６は発生した電子を加速−するための加速電
極、７は電子ビームの量を測定するための検出子、８は
７で検出した電子ビームを電流密度として表示する電流
計、９はＰ−ｎ接合半導体に電圧を印加するための電源
。

１０は加速電極６に電圧を印加するための電源である。

上記構成において、Ｐ−ｎ接合半導体に電源９から所定
の逆方向電圧を印加すると、半導体内部は電子なだれ降
服を生じる。この結果、Ｐ−ｎ接合半導体付近の電子は
大きな運動エネルギーを得ることになり、電子は窓５か
ら外部へ放出される。

放出された電子は、５〜１５０　Ｖの定電圧が印加され
た加速電極によってさらに引出し加速されて電子ビーム
となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来、これらの画像形成装置は動作中に冷陰極型カソー
ド部材の温度が高くなり、電子ビームの放出量が変化す
るため、これを補正するために冷陰極型カソード部材の
駆動電圧を逐次変える必要があり、連続的に動作するこ
とがむずかしいという欠点があった０例えば、ＣＲＴの
カソード部にこの種の冷陰極型カソード部材を用いると
、カソード自身の温度が高くなり１発生する電子ビーム
の量が変化するため適正輝度が得られないという欠点が
あった。しかも、再び適正な輝度を得るためにはカソー
ドを冷やす必要があり、連続的に動作することがむずか
しかった。

本発明は、上記従来例の欠点を除去し、冷陰極型固体電
子ビーム発生部材の温度上昇による動作不良を改良する
と同時に、連続動作が可能な画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、冷陰極カソード部材と、この部材より発生し
た電子ビームを引き出す加速電極部材と、前記電子ビー
ムを変調する部材と、前記電子ビームを偏向する部材と
、前記電子ビームを用いた画像形成部材よりなる画像形
成装置であって、前記加速電極部材へ流れる電流値を検
出する検出手段と、検出した電流値に比例した制御信号
を出力する制御手段とを備え、この制御手段からの制御
信号を、前記冷陰極カソード部材または加速電極部材の
電源部に供給することにより、前記冷陰極カソード部材
からの電子ビーム量を一定に保つようにしたことを特徴
とするものである。

［作　用］ 加速電極へ流れた電流が検出手段により検出され、その
電流値が制御手段に送−られると、この電流値に比例し
た制御信号が制御手段より出力される。この制御信号が
冷陰極カソード部材の電源部にフィードバックされると
、電源部からの駆動電圧が変動し、冷陰極カソード部材
からの電子ビームの電流量が適正値に調節される。一方
、前記制御信号が加速電極部材の電源部にフィードバッ
クされると、電源部から供給される加速電極の電圧が変
動し、加速電極から冷陰極カソード部材へ流れる電流が
制御され、電子ビームの電流量が調節される。

［実施例］ 第５図に示した冷陰極カソード部材を真空容器内に入れ
、電源９によりＩＯＶの逆方向電圧をＰ−ｎ接合半導体
に印加するととも龜、加速電極６に５０Ｖの正電圧を印
加したところ、検出子７で検出した電流（電子発生量）
は、印加直後１４ｍＡあったものが徐々に増加し、５０
膳Ａに達したところでＰ−ｎ接合半導体は熱破壊した。

この現象は、一般にＰ−ｎ接合半導体が動作時間ととも
に昇温し、そのためＰ−ｎ接合半導体中のキャリア密度
が増加することが原因と考えられている。又、その昇温
する時間はＰ−ｎ接合半導体の構造やこれを支持する部
材、もしくは昇温防止用放熱板の構造により著しく異な
り、熱破壊までの時間は数秒から数十分程である。

実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例を示す冷陰極カソード部
材の説明図である。図中、１〜８は第４図の同符号のも
のと対応している。　１１はＰ−ｎ半導体に電圧を印加
するための駆動電源、１２は加速電極６に電圧を印加す
るための加速電極電源、１３は加速電源１２から加速電
極６及び窓５を通りＰ−ｎ接合半導体に流れる電流■ｌ
ｔ−測定するための電流計、’１４は電流Ｉ＋　を適正
値にするために駆動電源１１へ負帰還をかけるフィード
バック回路である。

上記構成において、窓５から放出された電子のうち、加
速電極６に流込む電子の量（電流Ｉ＋）は電流計１３に
より測定され、残りの電子（電流Ｉ２）は検出子まで到
達する。実際の画像形成装置においては、この残りの電
子を利用して画像形成が行なわれる０本発明者らは種々
の実験により、電流工１　と電流Ｉ２が比例関係にあり
、電流ＩＩ　を常に適当な値に調節すれば、電流Ｉ２を
安定に流すことが可能であることを見い出したものであ
る。

この実施例は、電流計１３により電流１１を検出し、電
流Ｉ＋が適正値から異なる場合は、フィードバック回路
１４により駆動電源１１の電圧を変化させ、Ｐ−ｎ接合
半導体より発生する電子の量を調節し、電流工１を適正
値に帰還させるように構成したものである。したがって
フィードバック回路１４は、電流ＩＩが小さいときには
電子放出量を増やし、電流工１が大きいときには電子放
出量を減するように駆動電源１１の電圧を調節するよう
に設定されている。このような冷陰極カソード部材を使
用し、電流工２が適正電流１４ｍＡとなるよう動作制御
したところ、電流変化量は±５％以内であった。

第２図は上記冷陰極カソード部材を用いたＣＲＴディス
プレイ装置の断面図であり、図中１５は内部が真空に維
持されているガラス容器、１Ｂはカソード部材からの電
子ビームを変調する変調電極、１７は電子ビームを偏向
する偏向電極、１８は偏向された電子ビーム、１８は電
子ビームが衝突すると光を発する蛍光体が内面に設けら
れたフェースプレートである。

第２図のＣＲＴディスプレイ装置において、上述したよ
うに冷陰極カソード部材を駆動制御すると共に、ＣＲＴ
ディスプレイの通常の方法で変調電極１６、偏向電極１
７を駆動し、適正な画像が得られるように調整したとこ
ろ、長時間表示させても輝度変化の少ない安定した画像
を得ることができた。

実施例２ カ 第３図は本発明の第２の実施例を示す冷陰極呉ソード部
材の説明図である。この実施例は、電流計１３により電
流工１を検出し、電流工１が適正値から異なる場合はフ
ィードバック回路１４により加速電極電源１２の電圧を
変化させ、Ｐ−ｎ接合半導体より発生する電子の量を調
節し、電流工！を適正な値に帰還させるように構成した
ものである。したがってフィードバック回路１４は、電
流ＩＩ　が小さいときには加速電極電源１２の電圧を高
くし、電流工１が大きいときには電圧を低くするように
設定されている。このような冷陰極カソード部材を使用
し、電流Ｉ２が適正電流１４＋ｓＡとなるように制御し
たところ、電流変化量は±６％以内であった。

第４図は上記冷陰カソード部材を用いたＣＲＴディスプ
レイ装置の断面図であり、図中１５〜１８は第２図に示
したものと同じである。第４図のＣＲＴディスプレイ装
置において前記実施例１と同様の実験を行ったところ、
長時間表示させても輝度変化の少ない安定した画像を得
ることができた。

以上説明した各実施例においては、１個の冷陰極カソー
ド部材によって電子銃を形成したものについて述べたが
、ＣＲＴディスプレイ装置を大型かつ高輝度にするため
に、冷陰極カソード部材を２個以上並列に配置して電子
銃を形成しても、上記実施例と同様の結果が得られる。

また、上記各実施例においては、Ｐ−ｎ接合を有する半
導体に逆方向電圧を供給して電子ビームを発生する冷陰
極カソード部材について述べたが、Ｐ−ｎ接合を有する
半導体に順方向電圧を供給して電子ビームを発生カソー
ド部材を用いても、上記実施例と同様の結果が得られる
。

また１本発明によれば、固体電子ビーム発生部材の代わ
りに、定電圧で駆動すると温度が上昇し、それと共に電
子放出の効率が変化するその他の冷陰極型カソード部材
を用いた場合においても上記実施例と同等な効果が期待
できる。ちなみに、現在公知とされる冷陰極型固体電子
ビーム発生部゛材は全て温度上昇に伴ない電子放出の効
率は変化するものと思われる。

さらに本発明は、通常のＣＲＴディスプレイ装置のほか
、フラット型のＣＲＴディスプレイ装置、電子線を利用
した記録・表示装置、電子ビーム半導体焼付は装置等、
冷陰極カソード部材を用いるすべての装置に応用するこ
とが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電子ビームを引
出す加速電極部材から冷陰極カソード部材へ流れる電流
が適正値となるように前記カソード部材の駆動を制御す
ることにより、カソードから発生する電子ビームの量を
適正に保ち１部材自身の昇温を防止することができる。

この結果、かかる部材を用いた画像形成装置を連続的に
安定動作させることができ、さらには装置の寿命を延ば
すことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施形を示す図、第
３図及び第４図は本発明の第２の実施例を示す図、第５
図は従来の冷陰極カソード部材の説明図である。 ｌ：Ｐ型半導体、２：ｎ型半導体。 ３：電極、５：窓、６：加速電極、 １１：駆動電極、１２：加速電極電源、１３：電流計、
１４：フィードバック回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）冷陰極カソード部材と、該部材より発生した電子ビ
   ームを引き出す加速電極部材と、前記電子ビームを変調
   する部材と、前記電子ビームを偏向する部材と、前記電
   子ビームを用いた画像形成部材よりなる画像形成装置に
   おいて、前記加速電極部材へ流れる電流値を検出する検
   出手段と、検出した電流値に比例した制御信号を出力す
   る制御手段とを備え、該制御手段からの制御信号を、前
   記冷陰極カソード部材または加速電極部材の電源部に供
   給することにより、前記冷陰極カソード部材からの電子
   ビーム量を一定に保つようにしたことを特徴とする画像
   形成装置。 ２）冷陰極カソード部材が、並列に配置された少なくと
   も２個以上の冷陰極型固体電子ビーム発生素子からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の画像形
   成装置。 ３）冷陰極カソード部材がＰ−ｎ接合を有する半導体に
   逆方向電圧を供給して電子ビームを発生するカソード部
   材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第
   ２項に記載の画像形成装置。 ４）冷陰極カソード部材がＰ−ｎ接合を有する半導体に
   順方向電圧を供給して電子ビームを発生するカソード部
   材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第
   ２項に記載の画像形成装置。 ５）冷陰極カソード部材と加速電極部材を一体に形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   に記載の画像形成装置。