JP3110564B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子を用いた
画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、面状に展開した複数の電子放
出素子と、この電子放出素子から放出された電子線の照
射により画像を形成する画像形成部材（例えば、蛍光
体、レジスト材等、電子が衝突することで発光、変色、
帯電、変質等する部材）とを各々相対向させた薄型の画
像形成装置がある。この画像形成装置の一例として、図
３５、図３６に、従来の電子線ディスプレー装置の該略
構成図を示す。ここで、図３６は、図３５におけるＡ−
Ａ’断面図である。
【０００３】図３５、図３６に示される従来の電子線デ
ィスプレー装置の構成について詳述すると、図中、１０
１はリアプレート、１１１は外枠、１０９はフェースプ
レートであり、これらにより外囲器を形成し、外囲器内
を真空に保持する。１０３ａ及び１０３ｂは電極、１０
４は電子放出部であり、これらにより電子放出素子１０
５が形成されている。１０２ａ（走査電極）及び１０２
ｂ（情報信号電極）は配線電極であり、それぞれ電極１
０３ａ、１０３ｂに接続されている。１０６はガラス基
板、１０７は透明電極、１０８は蛍光体（画像形成部
材）であり、これらによりフェースプレート１０９が形
成されている。また、１１２は蛍光体の輝点であり、１
１０は大気圧を支持するための支持部材である。以上の
電子線ディスプレー装置は、ＸＹマトリックス状に配置
された走査電極１０２ａと情報信号電極１０２ｂに所定
の信号電圧を印加することにより、情報信号に応じた電
子線を画像形成部材である所望の蛍光体１０８に衝突さ
せ、画像表示が行われる。また、上記電子放出素子１０
５としては、電子放出部１０４を加熱することで電子放
出させる熱電子放出素子や、ＵＳＰ３，７５５，７０４
号及びＵＳＰ４，９０４，８９５号で技術開示された電
界放出素子、または、ＵＳＰ５，０６６，８８３号で技
術開示された表面伝導形放出素子が利用できる。
【０００４】ここで、上記の平面型の電子線ディスプレ
ー装置において、外囲器内は真空に保持されているの
で、リアプレート１０１及びフェースプレート１０９に
は、大気圧がかかり、この大気圧を支持するために、図
３６に示される様に、リアプレート１０１とフェースプ
レート１０９との間に支持部材１１０が配置されてい
る。また、該支持部材１１０は蛍光体１０８（あるいは
透明電極１０７）と電子放出素子１０５との間に印加さ
れている高電圧の耐圧性を持たせるために、通常、絶縁
性材料にて形成されている。係る支持部材は、電子線デ
ィスプレー装置が大画面になる程、大気圧が大きくなる
ので、装置全体の構成の簡素化、小型化及び軽量化の上
で、必要不可欠の構成部材となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の電子線ディスプレー装置においては、図３５、図
３６に示される様に、支持部材１１０は絶縁性材料にて
形成されているため、該装置の駆動により、係る支持部
材に不測の電子線やイオンが衝突し、該支持部材表面が
帯電してしまう為に、以下の様な問題点を生じていた。
即ち、（１）電子線の軌道が曲げられ、画素内の所望の
蛍光体への電子線照射量が変化し、輝度ムラ及び色ムラ
を生じる。更に、上記帯電量が大きい場合には、電子線
が所望の蛍光体に衝突せず、これと隣接する蛍光体への
不測の照射を招きクロストークを生じる。（２）支持部
材の帯電量が時間とともに変化する為、電子線の軌道が
時間とともに変化し、輝度の経時的揺らぎを生じる。
（３）帯電した支持部材から放電が発生し、係る放電に
より、電子放出素子がダメージを受けたり、該支持部材
の電気絶縁性を低下させる。
【０００６】上記、支持部材の電子線による帯電を防止
する方法として、例えば、図３７（断面図）に示す様
に、支持部材１１０の絶縁性材料部分の周囲を金属カバ
ー１１３で覆う等の方法が採られていた（特開昭６４−
４１１５０号公報）。図３７において、１１４は金属カ
バー１１３を支持部材１１０に保持する為の部材であ
る。該金属カバー１１３は、電気的に透明電極１０７に
接続されており、よって、該金属カバー１１３には、透
明電極１０７（蛍光体１０８）に印加される電圧と同じ
電圧が印加されることとなり、透明電極１０７と同電位
に保たれる。ここで、透明電極１０７には一般に、電子
線を捕捉し得る高電位が印加される為、かような高電位
の金属カバーが電子放出素子１０５近傍に配置される
と、電子放出素子１０５から放出される電子線の軌道が
金属カバー１１３側に曲げられ、以下の様な新たな問題
点を生じてしまう。即ち、（４）電子線の一部が金属カ
バーに捕捉されて、蛍光体に照射される電子線の量が低
減し、係る支持部材近傍に設けられた蛍光体は暗くな
り、輝度ムラを生じる。（５）透明電極（蛍光体）に印
加する電圧を一定値以上に上げられない為、輝度が暗
く、赤及び青色発光の蛍光体を使用できないので、フル
カラー画像の表示ができない。
【０００７】従って、本発明の目的は、大気圧に対して
十分な支持構造を有し、クロストークを防止し、且つ、
画像コントラストまたは輝度の均一性の向上した画像形
成装置を提供することにある。更に、本発明の目的は、
輝度の経時的揺らぎを防止した安定な画像形成装置を提
供することにある。更に、本発明の目的は、高コントラ
ストまたは高輝度のカラー画像の得られる画像形成装置
を提供することにある。更に、本発明の目的は、支持部
材の放電を防止し、長寿命の画像形成装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、外囲器内に、
同一基体面上に配置された電極間に電圧を印加すること
により電子放出する電子放出素子と、該電子放出素子か
ら放出される電子線の照射により画像形成する画像形成
部材と、該外囲器を支持するための導電性を有する支持
部材とを備える画像形成装置において、該支持部材が、
該電極のうち低電位側電極に電気的に接続されている画
像形成装置である。
【０００９】
【作用】以下、本発明について詳述する。本発明の主た
る特徴は、上述の如く、支持部材として、特定の電位に
制御された支持部材を配置することにある。即ち、本発
明に係る支持部材は、外囲器の耐大気圧性の向上、及
び、支持部材表面の帯電を防止することのみならず、電
子放出素子から放出される電子線の画像形成部材までの
飛翔軌道及び飛翔量の経時的揺らぎを抑制し、電子線
の、所定の画像形成部材への効率的な照射を補足する機
能をも兼ね備えるものである。
【００１０】本発明者等はまず、画像形成装置に上記機
能を付与するにあたって、係る機能の付与は、装置の画
像形成面が大型（大画面）になればなる程必要不可欠と
なること、更には、装置が大画面になればなる程支持部
材が必要不可欠の構成部材となることに鑑み、支持部材
に上記機能を兼備せしめることが、装置全体の構成の簡
素化、小型化、軽量化の上で最適であることを知見し
た。更に、本発明者等は、支持部材に上記機能を兼備せ
しめる際、支持部材にどの程度の電位を印加せしめるこ
とが最適であるかについて、以下に示す検討を行った。
【００１１】上記検討を図３に示す評価装置を用いて行
った。図３において、２５ａ及び２５ｂは蛍光体、２４
ａ及び２４ｂは該蛍光体２５ａ、２５ｂへの電子線の捕
捉を促す為の透明電極、２８は該各透明電極に電圧Ｖ1
を印加する為の電源、２２はフェースプレート、２９ａ
と２９ｂは各蛍光体に流れる電流（蛍光体２５ａに流れ
る電流を画素電流Ｉ1 、蛍光体２５ｂに流れる電流をク
ロストーク電流Ｉ2 と以後言う）を測定する為の電流
計、２０は電子放出素子で、蛍光体２５ａ側と相対向し
てリヤプレート２３上に配置されている。また、２１は
電子放出素子２０に電圧Ｖ2 を印加する為の電源、２６
は支持部材で、電子放出素子２０の近傍に適当に配置さ
れ、後述する様に、絶縁性材料で形成されているか、導
電性材料で形成されているかいずれかである。２７は支
持部材が導電性材料で形成されている場合に、該支持部
材に電位Ｖ3 を印加する為の電源である。
【００１２】上記図３の評価装置を用いて、以下の評価
を行った。まず電子放出素子として、（イ）実施例にて
後述する表面伝導形放出素子、（ロ）ＵＳＰ３，７５
５，７０４号に記載の縦型電界放出素子、（ハ）ＵＳＰ
４，９０４，８９５号に記載の横型電界放出素子を用い
た。ここで、上記電子放出素子（ロ）、（ハ）の概略構
成図をそれぞれ図４、図５に示す。図４（断面図）に示
す縦型電界放出素子は、基板３０上に、絶縁層３２を介
して積層された一対の低電位側電極３１ａ及び高電位側
電極３１ｂと、該高電位側電極３１ｂ及び絶縁層３２の
開口部３４に、該低電位側電極３１ａに電気的に接続し
て配置された電子放出部３３より形成され、該電極３１
ａ及び３１ｂ間に、所定の電圧を印加することにより、
該電子放出部３３から電子線を放出する素子である。ま
た、図５に示す横型電界放出素子は、基板４０上に並設
された一対の低電位側電極４１ａ及び高電位側電極４１
ｂと、該低電位側電極４１ａに電気的に接続され、基板
４０に平行且つ非接触に配置された電子放出部４３より
形成され、該電極４１ａ及び４１ｂ間に、所定電圧を印
加することにより、該電子放出部から電子線を放出する
素子である。また、電子放出素子（ロ）、（ハ）は、上
記一対の電極間に、一般に５０Ｖ〜２００Ｖもの高電圧
を印加することで、電子放出部の先鋭端より電子放出す
るもので、印加電圧が高い為に、高電位側電極３１ｂ及
び４１ｂ方向に速度成分を得て電子線は飛翔する。
【００１３】（評価Ｉ−１） 上記（イ）の電子放出素子２０、及び、絶縁性材料から
なる支持部材２６を用い、Ｖ1 を１ｋＶ〜４ｋＶ、Ｖ2
を５Ｖ〜３０Ｖ、装置内の真空度を２×１０-5〜３×１
０-7ｔｏｒｒのそれぞれ範囲内から任意に設定し、その
ときの上記画素電流Ｉ1 、及び、上記クロストーク電流
Ｉ2 の経時変化について評価した。評価結果を図６に示
す。
【００１４】図６から明らかな様に、絶縁性支持部材を
用いた場合には、一定時間（Ｔ1 ）以上の駆動により、
画素電流Ｉ1 は急激な減少を生じ、更に、一定時間（Ｔ
2 ）経過後は、クロストーク電流Ｉ2 の急激な増加を生
じた。ここで、Ｔ1 及びＴ2は、装置内の真空度、Ｖ
1 、及びＶ2 の上記各設定値に依存するが、上記範囲内
のこれら設定値において、Ｔ1 は１秒〜６０分、Ｔ2 は
数分〜１２０分の範囲で、図６に示すごときほぼ同様の
傾向を示した。このような、画素電流Ｉ1 の減少及びク
ロストーク電流Ｉ2 の発生は、上記（ロ）、（ハ）の電
子放出素子においても、同様に確認された。
【００１５】（評価Ｉ−２） 支持部材２６として、導電性支持部材を用い、Ｖ3 を−
３０Ｖ〜３０Ｖの範囲内から任意に設定した以外は、評
価Ｉ−１と同様にして、上記画素電流Ｉ1 及び、上記ク
ロストーク電流Ｉ2 の経時変化について評価した。評価
結果を図６に示す。
【００１６】図６から明らかな様に、導電性支持部材を
用いた場合には、装置内の真空度、Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ
3 の上記各設定値にかかわらず、画素電流Ｉ1 及びクロ
ストーク電流Ｉ2 の経時的変化は認められなかった。こ
れは、画像形成装置においては、画像を形成する各画素
への電子線の照射量の経時的変化、及び、不測の画素へ
の電子線照射を生せず、よって、画像コントラストまた
は画像輝度の均一性に優れ、更にはクロストークを生じ
ないことを意味する。
【００１７】（評価ＩＩ−１） 上記（イ）の電子放出素子２０、及び、導電性材料から
なる支持部材２６を用い、装置内の真空度、Ｖ1 及びＶ
2 をそれぞれ評価Ｉ−１と同様の範囲内から任意に設定
し、Ｖ3 を−３０Ｖから３０Ｖまで変化させたときの上
記画素電流Ｉ1を測定した。結果を図７に示す。
【００１８】（評価ＩＩ−２） 電子放出素子２０として、上記（ロ）の電子放出素子を
用い、Ｖ2 を５０Ｖ〜２００Ｖの範囲内から任意に設定
し、Ｖ3 を−５０Ｖから２００Ｖまで変化させた以外は
評価ＩＩ−１と同様に上記画素電流Ｉ1 を測定した。結
果を図７に示す。
【００１９】（評価ＩＩ−３） 電子放出素子２０として、上記（ハ）の電子放出素子を
用いた以外は評価ＩＩ−２と同様に上記画素電流Ｉ1 を
測定した。結果を図７に示す。
【００２０】以上の評価ＩＩ−１〜３の結果を図７に示
す。但し、同図において、Ｉｅは、上記それぞれの各条
件において得られた最大の画素電流値、Ｖｄは、上記そ
れぞれの各条件において設定されたＶ 3 値（即ち、本発
明においては、電子放出素子の低電位側電極を０Ｖに設
定してあるから、この値は、用いた電子放出素子に印加
された最大電位値に等しい）をそれぞれ意味する。
【００２１】図７から明らかな様に、グラフの各曲線
は、電子放出素子の種類、及び、装置内の真空度、Ｖ
1 、Ｖ2 の上記各範囲内における設定値にかかわりな
く、Ｖ3 ＝０Ｖ、とＶ3 ＝Ｖｄに２つの変曲点を有す
る。即ち、Ｖ3 が０Ｖ以下では、画素電流Ｉ1 はほぼＩ
ｅで変化せず、Ｖ3 が０Ｖ〜Ｖｄの範囲では画素電流Ｉ
1 のわずかな減少を呈するにとどまるが、Ｖ3 がＶｄを
越えると、画素電流Ｉ1 の著しい減少を呈すようにな
る。
【００２２】本発明者等は、上述の如く、電子線の画像
形成部材への照射効率及び、隣接画像形成部材への予期
せぬ電子線照射（クロストーク）の問題は、用いる電子
放出素子に印加される電子放出電圧（Ｖ2 ）と支持部材
に印加される電位（Ｖ3 ）との関係に大きく起因するこ
とを知見し、上述のごとく、支持部材を、少なくとも電
子放出素子に印加される最大電位（Ｖｄ）以下の電位に
制御することが、上記照射効率及びクロストークの問題
を飛躍的に改善し得ることを見出し本発明に至った。
【００２３】上記支持部材の電位を制御するための手段
は、（ａ）電子放出素子に電子放出電圧を印加する為の
電圧印加手段、（ｂ）電子放出素子に電子放出電圧を印
加する為の電圧印加手段とは独立して設けられた別の電
圧印加手段に大別される。
【００２４】上記（ａ）においては、該支持部材を電子
放出素子電極（電子放出部に電圧を印加する一対の電
極）の一つに電気的に接続させておくことで、該支持部
材の電位は、上記所望の電位に制御される。更にこの場
合、上述の検討結果から明らかなように、電子放出素子
電極のうちの低電位側電極に接続させておく方が好まし
い。
【００２５】上記（ｂ）においては、該支持部材を上記
所望の電位に制御し得る、装置内の別の電圧印加手段を
兼用して良いが、専用の電圧印加手段を独立に配置し、
これと支持部材とを電気的に接続させておいても良い。
更にこれらの場合、上述の検討結果から明らかなよう
に、０Ｖ以下（電子放出素子の低電位側電極の電位以
下）の電圧を印加する手段であることが好ましい。
【００２６】本発明では、構成が比較的簡略な（ａ）の
手段を採用すると共に、接続する電極も照射効率及びク
ロストークの改善が著しい、低電位側電極とした。本発
明の画像形成装置のその他の構成部材について以下に詳
述する。
【００２７】本発明の画像形成装置において、まず、電
子放出素子は従来より画像形成装置の電子源として用い
られているものであれば、熱陰極、冷陰極のいずれであ
っても良いが、熱陰極の場合には、それが配置される基
体への熱拡散により電子放出効率及び応答速度が低下す
る。また、熱による画像形成部材の変質が考えられるた
め熱陰極と画像形成部材を高密度に配置するには限界が
ある。以上の点を考慮するならば、本発明においては、
電子放出素子として好ましくは、後述する表面伝導形放
出素子、半導体電子放出素子、電界電子放出素子等の冷
陰極であるほうが望ましく、特に、これら冷陰極の中で
も、表面伝導形放出素子と呼ばれる電子放出素子を用い
た方が、本発明の画像形成装置において、（１）高い電
子放出効率が得られる、（２）素子構造が簡単であるた
め、製造が容易で、同一基板上に多数の素子を配列形成
できる、（３）応答速度が速い、（４）輝度コントラス
トが一層優れている、等の利点を有するので特に好まし
い。
【００２８】ここで、表面伝導形放出素子とは、例え
ば、エム アイ エリンソン（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ）
等によって発表された冷陰極素子が知られている［ラジ
オエンジニアリング エレクトロン フィジックス（Ｒａ
ｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．）第１０
巻、１２９０〜１２９６頁、１９６５年］。これは、基
板上に形成された小面積の薄膜に、膜内に平行に電流を
流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するもの
で、一般には表面伝導形電子放出素子と呼ばれている。
この表面伝導形電子放出素子としては、前記エリンソン
等により開発された、ＳｎＯ2 （Ｓｂ）薄膜を用いたも
の、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー“スイン
ソリド フィルムス”（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉ
ｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”）第９巻、３１７頁、１９
７２年］、ＩＴＯ薄膜によるもの［エム ハートウエル
アンド シージーフォンスタッド“アイイーイーイート
ランスイーディーコンファレン”（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；“ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”）５１９頁、１９８３年］
等が報告されている。
【００２９】これらの表面伝導形電子放出素子の典型的
な素子構成を図８に示す。同図において５１ａ及び５１
ｂは電気的接続を得るための電極、５２は電子放出材料
で形成される薄膜、５４は基板、５３は電子放出部を示
す。従来、これらの表面伝導形電子放出素子において
は、電子放出を行なう前に予めフォーミング処理と呼ば
れる通電加熱処理によって電子放出部を形成する。即
ち、前記電極５１ａと電極５１ｂの間に電圧を印加する
事により、薄膜５２に通電し、これにより発生するジュ
ール熱で薄膜５２を局所的に破壊、変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部５３を形
成することにより電子放出機能を得ている。尚、電気的
に高抵抗な状態とは、薄膜５２の一部に、０．５μｍ〜
５μｍの長さの亀裂を有し、かつ亀裂内がいわゆる島構
造を有する不連続状態膜を言う。島構造とは一般に数十
オングストロームから数ミクロンメーター径の微粒子が
基板にあり、各微粒子は空間的に不連続で電気的には連
続な膜をいう。従来、表面伝導形電子放出素子は上述の
高抵抗不連続膜に電極５１ａ、５１ｂにより電圧を印加
し、素子表面に電流を流すことにより、上述微粒子より
電子を放出せしめるものである。
【００３０】また、本発明者らは、ＵＳＰ５，０６６，
８８３において、電極間に電子を放出せしめる微粒子を
分散配置した新規な表面伝導形電子放出素子を技術開示
した。この電子放出素子は、上記従来の表面伝導形放出
素子に対し、より高い電子放出効率が得られる等の利点
を有するものである。この表面伝導形電子放出素子の典
型的な素子構成を図９に示す。図９において、５１ａ及
び５１ｂは電気的接続を得るための電極、５５は電子放
出せしめる、その粒子径が１０Å〜１０μｍの範囲内に
ある微粒子５６が分散配置した薄膜（電子放出部）、５
４は絶縁性の平面基板である。特に、図９において、薄
膜５５は、１０3 Ω／□〜１０9 Ω／□のシート抵抗を
有し、電極間隔は、０．０１μｍ〜１００μｍであるこ
とが望ましい。
【００３１】 上述のように、種々の形態の電子放出素子
が本発明において使用し得るが、特に、上記冷陰極、中
でもとりわけ、表面伝導形放出素子や電界放出素子等の
ように、その放出電子の初速度の大きな電子放出素子、
特に、４．０ｅＶ〜２００ｅＶの放出電子の初速度を有
する電子放出素子、或いは、表面伝導形放出素子や電界
放出素子等のように、電極間に形成された電子放出部か
ら放出される電子線が電圧印加時の高電位側電極方向に
速度成分を得て飛翔してくる為、電子線の軌道が、鉛直
方向に対して、高電位側電極方向に偏向される電子放出
素子においては、上記電子放出効率の低下及びクロスト
ークはより顕著な問題として生じ、よって、とりわけ係
る電子放出素子を用いる画像形成装置において、本発明
の支持部材の電位制御技術は、極めて有効である。
【００３２】また、本発明において画像形成部材は、電
子放出素子から放出された電子線の照射により、発光、
変色、帯電、変質、或いは変形等を起こす材料より形成
されたものであればいかなるものであっても良いが、例
えば、蛍光体、レジスト材料等が挙げられる。とりわ
け、画像形成部材として蛍光体が用いられる場合には、
形成される画像は発光（蛍光）画像であるが、フルカラ
ーの発光画像形成にあたっては、該画像形成部材は、レ
ッド、グリーン、ブルーの三原色発光体により形成され
る。
【００３３】次に、上述の電子放出素子と画像形成部材
との配置関係は、例えば、（Ａ）図１に示すように、電
子放出素子５と画像形成部材８とが、外囲器内の相対向
する基体面６、１に各々配置される。或いは、（Ｂ）図
１７に示すように、電子放出素子７５と画像形成部材７
８とが、外囲器内の同一基体７１面上に並設される。こ
こで、特に、（Ｂ）の場合には、放出電子が外囲器内の
残留ガスに衝突することにより発生する正イオンの電子
放出素子への衝突が少なく、よって、電子放出素子の劣
化をかなり防止することができる為、上記（Ａ）よりも
大きな電子放出素子寿命が得られる。また、（Ｂ）の場
合には、電子放出素子として特に、表面伝導形放出素子
や電界放出素子等のように、電子線の軌道が、鉛直方向
に対して、高電位側電極方向に偏向される電子放出素子
においては好ましい態様である。
【００３４】また、本発明において支持部材は、導電性
材料から構成された部材或いはガラス等の絶縁性部材の
表面を導電性材料にて被覆したものであっても良い。更
には、支持部材は、その一部に導電性を付与したもので
あっても良く、この場合は、該導電性付与領域が少なく
とも電子放出素子の電子放出部近傍に位置するよう配置
される。
【００３５】また、本発明において該支持部材は、大気
圧に対して外囲器を支持し得る様配置されれば、いかな
る配置のしかたでも良く、各電子放出部ごとに必ずしも
配置される必要はない。
【００３６】また、本発明の画像形成装置において、電
子放出素子から放出される電子線を情報信号に応じて変
調（放出電子のＯＮ／ＯＦＦを含む放出電子量の制御）
を行う場合、更に、変調手段が設けられる。かかる変調
手段は、（Ｉ）図１１に示されるように、電子放出素子
５と同一基体１面上に配置された変調電極１８ａ或い
は、図１５に示されるように、電子放出素子５に絶縁層
６２を介して積層された変調電極６０に、画像情報信号
に応じて電圧を印加し、電子放出部近傍に所望の電位面
を形成することで放出電子量を制御する手段、（ＩＩ）
図１に示されるように、基体１面上にＸＹマトリックス
状に配置された複数の電子放出部４に対し、同様にＸＹ
マトリックス状に配置され、該電子放出部の各々に接続
された走査電極２ａと情報信号電極２ｂとに、画像情報
信号に応じた所望電圧を印加することで、所望の電子放
出部より選択的に電子放出させる手段、等が挙げられ
る。
【００３７】以上の構成部材が外囲器内に配置される
が、該外囲器内は電子放出素子の電子放出特性の点から
１０-5〜１０-9ｔｏｒｒの真空度とされ、上記支持部材
は、該真空外囲器にかかる大気圧に対して、十分な支持
構造をとるよう配置され、その形状及び配置位置等は適
宜決定される。
【００３８】また、本発明の画像形成装置は、以下の光
プリンターをも包含する。本発明に係る光プリンター
は、図３１〜３３に示すように、上述の画像形成装置の
画像形成部材を発光体で構成した装置を発光源８３とし
て用い、上述の通り、情報信号に応じた発光パターンを
形成し、係る発光パターンに従い発光体から放出される
光線を被記録体（８６，８８，８９）に照射することに
より、該被記録体が感光材である場合には感光パターン
が、また該被記録体が感熱材である場合には感熱パター
ンがそれぞれ該被記録体表面に形成される。該光プリン
ターは、被記録体を支持或いは搬送するための支持体
（例えば図３１、３２のドラム８７、搬送ローラ８５）
を有し、また、該被記録体は図３３に示すように、感光
ドラム８９であっても良い。
【００３９】
【実施例及び参考例】 更に、本発明について、以下に具
体的な実施例及び参考例を挙げて詳述する。［参考 例１］ 図１、図２に本発明の第１の参考例に係る画像形成装置
を示す。図１は該画像形成装置の概略斜視図、図２は図
１のＡ−Ａ’断面図である。
【００４０】図中、１はリアプレート、１１は外枠、９
はフェースプレートであり、これらにより外囲器を形成
している。４は電子放出部、３ａ及び３ｂは該電子放出
部に電圧を印加する為の電極であり、これらにより電子
放出素子５を形成している。２ａ及び２ｂは配線電極で
あり、特に、２ａは走査電極、２ｂは情報信号電極とし
て用いられ、これらはそれぞれ前記電極３ａ及び３ｂに
電気的に接続されている。６はガラス基板、８は蛍光体
（画像形成部材）、７は該蛍光体に電圧を印加する為の
透明電極であり、これらにより前記フェースプレート９
を形成している。１２は蛍光体の輝点、１０は外囲器に
かかる大気圧を支持する導電性の支持部材、１３は該導
電性支持部材に所定の電位を与えるための電源である。
【００４１】同図に示す様に、電子放出素子５と画像形
成部材としての蛍光体８は、外囲器内の相対向する基体
（リアプレート１とガラス基板６）上に配置されてお
り、また、導電性支持部材１０は、リアプレート１とフ
ェースプレート９にかかる大気圧を支持し得る様に、該
基体間に配置されている。ただし、図２に示す様に、該
支持部材１０は、リアプレート側においては、電子放出
素子５間に配置されており、フェースプレート側におい
ては、蛍光体８及び透明電極７とは電気的に非接触な状
態で配置される。つまり、該支持部材１０の電位は、ま
さに、電源１３より印加される電位によって規定され
る。
【００４２】電子放出素子５は、前述の表面伝導形放出
素子であり、これら複数の電子放出素子がＸＹマトリッ
クス状に配置され、すべての電子放出素子の電極３ａは
走査電極２ａに接続され、電極３ｂは情報信号電極２ｂ
に接続されており、情報信号に応じて、該電極２ａ及び
２ｂ間に電圧を印加することにより電子放出させる、所
謂、単純マトリックス構造を有している。
【００４３】フェースプレート９を形成する透明電極７
は、不図示であるが外部の電源と接続されており、該透
明電極７を通じて、該透明電極７に隣接配置された蛍光
体８に所定電圧が印加される。この電圧は、通常、８０
０Ｖ〜６ｋＶであるが、かかる範囲に限定されるもので
はない。また、カラー画像を表示する場合には、蛍光体
８は、レッド、グリーン、ブルーの三原色蛍光体に置換
される。
【００４４】次に本参考例の画像形成装置の製造方法に
ついて簡単に説明する。
【００４５】本参考例の画像形成装置は、．まず、リ
ヤプレート１としての絶縁性基板を十分洗浄し、通常良
く用いられる蒸着技術とホトリソグラフィー技術によ
り、電極３ａ、３ｂを作成し、続いて、情報信号電極２
ｂを同様に作成する。．次に、情報信号電極２ｂと走
査電極２ａとの電気的絶縁を得る為に、これらの交点と
なる位置に、絶縁層を形成し（不図示）、続いて、蒸着
技術とパターニング技術（ホトリソグラフィー技術、エ
ッチング技術など）で走査電極２ａを作成する。ここ
で、以上の工程、において、電極材は、電気抵抗が
十分小さくなる様な、Ｎｉ、金、またはアルミニウム等
を主成分とする材料で作成され、絶縁層には主としてＳ
ｉＯ2 などが用いられる。また、表面伝導形放出素子に
おいては、とりわけ、その電子放出効率の点から、電極
３ａ及び３ｂ間の幅Ｇ（電極ギャップ）は０．０１μｍ
〜１００μｍ、特に、０．１μｍ〜１０μｍとされるの
が好ましく、本参考例においては２μｍとした。また、
電子放出部４の長さＬは３００μｍ、各電子放出素子５
の配列ピッチは１．２ｍｍとした。次に、．ガスデポ
ジション法を用いて、相対向する電極３ａ及び３ｂ間に
粒径が約１００ÅのＰｄ超微粒子膜を形成する。超微粒
子の材料としては、Ｐｄの他にＡｇ、Ａｕ等の金属材料
やＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ3 などの酸化物材料が好適であ
り、また、表面伝導形放出素子においては、とりわけ、
その電子放出効率の点から粒径は１０Å〜１０μｍの範
囲内に設定されることが好ましく、超微粒子膜は、１０
3 Ω／□〜１０9 Ω／□のシート抵抗となる様に調整さ
れることが好ましい。また、上記ガスデポジション法以
外にも、例えば、有機金属を分散塗布し、その後熱処理
することにより該電極間に超微粒子膜を形成するように
しても所望の特性が得られる。．次に、フェースプレ
ート９を、ガラス基板６上に、通常良く用いられる真空
蒸着技術とパターニング技術でＩＴＯ材にて透明電極７
を作成し、更に、該透明電極７上に蛍光体８を積層する
ことで作成する。．次に、導電性支持部材１０を図２
に示す様に配置する。ここで、該導電性支持部材は感光
性ガラス１０ａを加工し、その表面に導電性皮膜１０ｂ
を設けたものを用いた。また、該導電性支持部材の厚さ
Ｔ2 は１５０μｍ、高さＴ1 は１５００μｍとなる様に
形成された。．以上のように電子放出素子が配列され
たリヤプレート１とフェースプレート９との間に厚さが
１．５ｍｍの外枠１１を配置し、フェースプレート９と
外枠１１との間、リヤプレート１と外枠１１との間にフ
リットガラスを塗布し、４１０℃で１０分以上焼成して
それらの間を接着する。このとき、導電性支持部材１０
は、リヤプレート１に対して鉛直方向となるように配置
し、リヤプレート１とフェースプレート９との間の大気
圧支持柱となる様にする。．次に、以上の様に作成さ
れた外囲器内の雰囲気を真空ポンプによって排気し、１
０-6〜１０-7ｔｏｒｒの真空度にした後、フォーミング
処理を行い、そして該外囲器の封止を行う。
【００４６】次に、以上述べた本参考例の画像形成装置
の駆動方法について説明する。
【００４７】まず、複数の電子放出素子が接続された複
数の走査電極２ａの内、所望の１ラインに対して１４Ｖ
の電子放出電圧を、他のラインに対して電子放出電圧の
１／２（７Ｖ）の電圧をそれぞれ印加するとともに、画
像の上記１ライン分の情報信号に応じて、電子放出させ
る素子が接続された情報信号電極２ｂには０Ｖの電圧
を、他の電子放出素子が接続された情報信号電極２ｂに
は電子放出電圧の１／２（７Ｖ）の電圧を、それぞれ印
加する。かかる動作を隣接走査電極２ａに対して順次行
うことにより１画像分の電子放出を行い、蛍光体８によ
る発光画像が得られる。ここで、装置内の導電性支持部
材１０は、電源１３によって、電子放出素子に印加され
る最大電位である１４Ｖ以下の電位にあらかじめ設定さ
れる。
【００４８】以上述べた本参考例の画像形成装置によれ
ば、輝度ムラがなく、経時的な輝度の変化もない、極め
て安定した発光画像が形成された。しかも、装置の駆動
中に、電子放出素子に致命的ダメージを与えるような放
電も発生せず、長寿命の画像表示が可能であった。ま
た、蛍光体電圧も１ｋＶ以上に設定することができ、装
置内の蛍光体８を三原色蛍光体に置き換えることで、カ
ラー画像表示も可能であった。
【００４９】［参考例２］ 本参考例の画像形成装置は、参考例１の導電性支持部材
１０の構成を、図１０（断面図）に示す様に変更した以
外は、参考例１と同様に作成された。即ち、本参考例の
導電性支持部材１５は、導電性付与領域（導電性皮膜１
５ｂ）が電子放出素子５近傍にのみ位置するように形成
されたもので、蛍光体８近傍には導電性皮膜１５ｂは被
覆されていない。
【００５０】本参考例においても、参考例１と同様な効
果が確認された。更には、導電性支持部材１５の蛍光体
８近傍が絶縁性領域（感光性ガラス１５ａ）であるた
め、透明電極７による蛍光体電圧を参考例１よりもより
高く設定することが可能で、よって、より一層高輝度の
画像表示が可能となり、カラー画像もまた、より一層容
易に得ることができた。
【００５１】［参考例３］ 図１１に、本参考例の画像形成装置の概略的斜視図、図
１２に、図１１のＡ−Ａ’断面図を示す。
【００５２】図１１、図１２において、１７ａと１７ｂ
は電子放出素子５の配線電極であり、それぞれ電極３
ａ、３ｂに接続されている。また、該配線電極１７ａ、
１７ｂ間には、複数の電子放出素子（表面伝導形放出素
子）５が配置され、リヤプレート１上に、ライン状の電
子源が複数ライン形成されている。１８ａは情報信号に
応じて、電子放出素子から放出される電子線のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御する為の変調電極であり、該ライン状の電子
源に対して、ＸＹマトリックス状に配置されている。こ
こで、不図示であるが、該配線電極１７ａ、１７ｂと変
調電極１８ａとは、絶縁性材料によって、電気的に絶縁
されている。また、１６は導電性支持部材であり、電極
３ｂ上に配置され、該導電性支持部材１６の表面が該電
極３ｂと同電位になる様に電気的に接続されている。
尚、以上の本参考例の画像形成装置は、参考例１とほぼ
同様の方法で作成された。
【００５３】次に、本参考例の画像形成装置の駆動方法
について説明する。蛍光体８に透明電極７を通じて０．
８〜６．０ｋＶの電圧を印加する。また、所望の上記ラ
イン状電子源に、配線電極１７ａを０Ｖに、配線電極１
７ｂを１４Ｖとすることで電圧を印加するとともに、表
示画像の１ライン分の情報信号に応じて、複数の変調電
極１８ａに所定の電圧を印加して、情報信号に応じた所
望の電子放出素子より電子線を放出させる。ここで、導
電性支持部材１６の電位は、配線電極１７ｂ及び電極３
ｂを通じ、電子放出素子５に印加される最大電位１４Ｖ
に制御される。また、該変調電極に印加する電圧に関し
ては、−５０Ｖ以下で電子線をオフ制御でき、２０Ｖ以
上でオン制御が可能であった。また、−６０Ｖ〜４０Ｖ
の間で電子線の放出電子量を連続的に変化させることが
でき、階調表示も可能であった。
【００５４】かかる動作を隣接するライン状の電子源に
対して順次行うことにより１画像分の電子放出を行い、
蛍光体による発光画像が得られた。
【００５５】以上述べた本参考例の画像形成装置によれ
ば、参考例１とほぼ同様に、輝度ムラがなく、経時的な
輝度の変化もない、極めて安定した発光画像が形成され
た。しかも、装置の駆動中に、電子放出素子に致命的ダ
メージを与えるような放電も発生せず、長寿命の画像表
示が可能であった。また、蛍光体電圧も１ｋＶ以上に設
定することができ、装置内の蛍光体を三原色蛍光体に置
き換えることで、カラー画像表示も可能であった。更に
は、本参考例の画像形成装置は、参考例１と比較し、導
電性支持部材１６の電位を規定するための電源を別個必
要としない為、装置の簡易化がより計られ、安価に作成
できる。
【００５６】［実施例１］ 本実施例においては、参考例３における配線電極への印
加電圧を、配線電極１７ｂを０Ｖに、配線電極１７ａを
１４Ｖにした以外は全く同様に、参考例３の画像形成装
置を駆動した。即ち、本実施例においては、導電性支持
部材１６の電位は、配線電極１７ｂ及び電極３ｂ（低電
位側電極）を通じ、０Ｖに制御される。
【００５７】本実施例の画像形成装置によれば、参考例
３とほぼ同様の効果が確認できた他、参考例３に比較し
て、変調電極１８ａに印加する電圧を全体的により低く
設定しても、ほぼ同質の表示画像を得ることができた。
【００５８】［参考例４］ 図１３に、本参考例の画像形成装置の概略的斜視図、図
１４に、図１３のＡ−Ａ’の断面図を示す。図中、１８
ｂが変調電極、１９が導電性支持部材である。
【００５９】本参考例の画像形成装置は、参考例３にお
ける変調電極１８ａを、図１３の１８ｂで示す様に、電
子放出素子の両側を囲む様に配置し、更には、参考例３
における導電性支持部材を、図１３の１９で示す様に、
配線電極１７ａ上に該導電性支持部材の表面が該配線電
極１７ａと同電位となる様に電気的に接続されている点
を除いて、参考例３と同様の構成を有している。
【００６０】また、本参考例の画像形成装置も参考例３
と同様の方法にて駆動される。ここで、導電性支持部材
１９の電位は、配線電極１７ａを通じ、電子放出素子５
に印加される最大電位１４Ｖに制御される。
【００６１】以上述べた本参考例の画像形成装置によれ
ば、参考例３とほぼ同様に、輝度ムラがなく、経時的な
輝度の変化もない、極めて安定した発光画像が形成され
た。しかも、装置の駆動中に、電子放出素子に致命的ダ
メージを与えるような放電も発生せず、長寿命の画像表
示が可能であった。また、蛍光体電圧も１ｋＶ以上に設
定することができ、装置内の蛍光体８を三原色蛍光体に
置き換えることで、カラー画像表示も可能であった。更
には、参考例３に比較して、変調電極１８ｂに印加する
電圧を全体的により低く設定しても、ほぼ同質の表示画
像を得ることができた。
【００６２】［実施例２］ 本実施例においては、参考例４における配線電極への印
加電圧を、配線電極１７ｂを１４Ｖに、配線電極１７ａ
を０Ｖにした以外は全く同様に、参考例４の画像形成装
置を駆動した。即ち、本実施例においては、導電性支持
部材１９の電位は、配線電極１７ａ（低電位側電極）を
通じ、０Ｖに制御される。
【００６３】本実施例の画像形成装置によれば、参考例
４とほぼ同様の効果が確認できた他、参考例４に比較し
て、より、均一な表示画像を得ることができた。
【００６４】［参考例５］ 図１５に、本参考例の画像形成装置の概略的斜視図、図
１６に、図１５のＡ−Ａ’の断面図を示す。図中、６０
が変調電極、６２は絶縁層、６１が導電性支持部材であ
る。
【００６５】本参考例の画像形成装置は、変調電極６０
を絶縁層６２を介して、電子放出素子５の下部に設けた
点を除いて、参考例４と同様の構成を有し、また、参考
例４と同様の方法にて駆動される。ここで、導電性支持
部材６１の電位は、配線電極１７ａを通じ、電子放出素
子５に印加される最大電位１４Ｖに制御される。
【００６６】以上述べた本参考例の画像形成装置によれ
ば、参考例４とほぼ同様に、輝度ムラがなく、経時的な
輝度の変化もない、極めて安定した発光画像が形成され
た。しかも、装置の駆動中に、電子放出素子に致命的ダ
メージを与えるような放電も発生せず、長寿命の画像表
示が可能であった。また、蛍光体電圧も１ｋＶ以上に設
定することができ、装置内の蛍光体８を三原色蛍光体に
置き換えることで、カラー画像表示も可能であった。
【００６７】［実施例３］ 本実施例においては、参考例５における配線電極への印
加電圧を、配線電極１７ｂを１４Ｖに、配線電極１７ａ
を０Ｖにした以外は全く同様に、参考例５の画像形成装
置を駆動した。即ち、本実施例においては、導電性支持
部材６１の電位は、配線電極１７ａ（低電位側電極）を
通じ、０Ｖに制御される。
【００６８】本実施例の画像形成装置によれば、参考例
５とほぼ同様の効果が確認できた他、参考例５に比較し
て、より、均一な表示画像を得ることができた。
【００６９】［実施例４］ 図１７は本発明の第４の実施例に係る画像形成装置の斜
視図、図１８は図１７の断面図、そして図１９は図１７
の１つの電子放出素子部分の断面図である。これらの図
に示すように、この装置は、相対向する正側（高電位
側）および負側（低電位側）の電極７３ａおよび７３ｂ
を有しこれら電極間に電圧が印加されることにより電子
を放出する電子放出素子７５と、電子放出素子７５から
放出される電子線の照射により画像形成する画像形成部
材７８とを備え、電子放出素子７５および画像形成部材
７８は絶縁性基板７１上に並設されるとともに、絶縁性
基板７１、支持枠８０、およびフェースプレート７９を
含んで構成される真空容器（外面器）に加えられる大気
圧のほぼ基板７１に垂直な成分を支持する導電性部材壁
（大気圧支持部材）７６を少なくともその端部の一部が
負側電極７３ｂの一部の上に位置するように具備する。
導電性部材壁７６は負側電極７３ｂと電気的に接続して
いるため、負側電極７３ｂと等電位（０Ｖ）に設定され
る。
【００７０】電子放出素子７５は複数が行列状に配置さ
れ、各列ごとに正側および負側の電極７３ａおよび７３
ｂがそれぞれ素子配線電極７２ａおよび７２ｂによって
接続されている。そして、１つの素子配線電極７２ａお
よび７２ｂによって接続された各電子放出素子７５によ
って、同時に駆動される１つの電子放出素子列を形成し
ている。
【００７１】画像形成部材７８は、蛍光体で構成され、
各電子放出素子に対応して形成される。そして前記電子
放出素子列に直交する方向に、列ごとに接続された画像
形成部材列をなしている。この列ごとの接続は、各画像
形成部材７８の下部に配置された画像形成部材配線電極
７７によって行われ、画像形成部材配線電極７７を介し
て各画像形成部材７８に電圧が印加されるようになって
いる。画像形成部材配線電極７７と素子配線電極７２
ａ、７２ｂとの間にはこれらの間の電気的な絶縁を保持
するための絶縁体膜が配置される。なお、カラー画像を
形成する場合は、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ
（ブルー）の蛍光体による画像形成部材７８が順次配置
される。
【００７２】電子放出素子７５は、正側および負側の電
極７３ａおよび７３ｂ間に電子放出部７４を有し、これ
ら電極間に電圧を印加することにより電子放出部７４よ
り電子を放出するものであり、冷陰極型の表面伝導形の
ものである。フェースプレート７９は透明であり、絶縁
性基板７１に対し、外枠８０によって支持される。これ
らフェースプレート７９、絶縁性基板７１および外枠８
０によってパネル容器（外囲器）が構成され、容器内
は、電子放出素子の電子放出特性の点から１０-5〜１０
-7ｔｏｒｒの真空度とされる。
【００７３】次に、装置の製造方法を説明する。まず絶
縁性基板７１を十分洗浄し、通常良く用いられる蒸着技
術とホトリソグラフィー技術により、素子電極７３ａお
よび７３ｂ、ならびに画像形成部材配線電極７７を、Ｎ
ｉを主成分とする材料で作製する。これら電極は、電気
抵抗が十分小さくなるように作製しさえすれば、いかな
る材料を用いてもかまわない。
【００７４】次に、画像形成部材配線電極７７と素子配
線電極７２ａおよび７２ｂとの間の電気的絶縁をとるた
めの絶縁層を画像形成部材配線電極７７上の素子配線電
極７２ａおよび７２ｂに対応する位置に、薄膜および厚
膜製膜技術によりＳｉＯ2 を用いて形成する。絶縁層の
厚さは、ここでは５μｍとする。
【００７５】次に、蒸着技術とエッチング技術により素
子配線電極７２ａおよび７２ｂをＮｉを主成分とする材
料で作製する。このとき、素子電極７３ａおよび７３ｂ
を、素子配線電極７２ａおよび７２ｂで接続し、素子電
極７３ａおよび７３ｂが相対向する電子放出部７４を形
成するようにする。素子電極７３ａおよび７３ｂ間の電
極ギャップＧ（図１９参照）は表面伝導形放出素子にお
いては、その電子放出効率の点から、０．０１μｍ〜１
００μｍ、特に０．１〜１０μｍが好適であり、ここで
は２μｍに形成する。電子放出部７４に対応する対向部
分の長さＬ（図１７参照）は３００μｍとなるように形
成する。素子電極７３ａおよび７３ｂの幅Ｓ２（図１９
参照）は狭い方が望ましいが、実際には、１〜１００μ
ｍがより好ましく、さらに１〜５０μｍが最も好まし
い。ここでは、図１９に示す、素子電極７３ａとそれに
隣接する画像形成部材７８までの距離Ｓ１を８０μｍ、
素子電極７３ａおよび７３ｂの幅Ｓ２を５０μｍ、そし
て素子電極７３ｂとそれに隣接する画像形成部材７８と
の距離Ｓ３を２００μｍとする。また、各素子配線電極
７２ａおよび７２ｂの配列ピッチは１ｍｍ、電子放出部
７４の配列ピッチは１ｍｍとする。
【００７６】次に、ガスデポジション法を用いて相対向
する電極間に超微粒子膜を設けることにより電子放出部
７４を形成する。超微粒子の材料にはＰｄを用いる。そ
の他の材料としてＡｇ、Ａｕ等の金属材料やＳｎＯ2 、
Ｉｎ2 Ｏ3 等の酸化物材料が好適であるが、これに限定
されるものではない。また、表面伝導形放出素子におい
ては、とりわけその電子放出効率の点から粒径は、１０
Å〜１．０μｍの範囲内に設定されるのが好ましく、超
微粒子膜は、１０3 Ω／□〜１０9 Ω／□のシート抵抗
となる様調整される。本実施例ではＰｄ粒子の直径を約
１００Åに設定した。また、ガスデポジション法以外に
も、例えば有機金属を分散塗布し、その後熱処理するこ
とにより電極間に超微粒子膜を形成するようにしても所
望の特性が得られる。
【００７７】次に、印刷法により、蛍光体から成る画像
形成部材７８を、ほぼ１０μｍの厚さで作製する。スラ
リー法、沈殿法等他の方法により、蛍光体から成る画像
形成部材７８を形成しても良い。
【００７８】次に、導電性部材壁７６を負極側の素子電
極７３ｂ上に配置する。大気圧支持部材７６は導電性の
材料で構成されるが、ここでは、通常良く用いられる感
光性ガラスを加工し、その表面全体に電極を設けたもの
を用いる。しかし、これに限るものではなく金属部材を
所定の大きさに加工したもの等でもよい。導電性部材壁
７６の厚さＴ2 は１５０μｍ、高さＴ1 は１２００μｍ
となるように形成する（図１８参照）。
【００７９】そして、このようにして電子放出素子等が
形成された絶縁性基板７１と、フェースプレート７９と
の間に厚さ約１．２ｍｍの外枠８０を配置し、フェース
プレート７９と外枠８０との間、および絶縁性基板７１
と外枠８０との間にフリットガラスを塗布し、そして４
３０℃で１０分以上焼成してそれらの間を接着する。こ
のとき、導電性支持部材７６は図１８に示すように、絶
縁性基板７１に対して鉛直方向となるように配置し、絶
縁性基板７１とフェースプレート７９間の大気圧支持柱
となるようにする。
【００８０】このようにしてガラス容器が完成すると、
容器内の雰囲気を真空ポンプによって排気し、十分な真
空度にした後、フォーミング処理を行い、そしてガラス
容器の封止を行う。このときの真空度は、一層安定な動
作を得るために十分な１０-6〜１０-7ｔｏｒｒとする。
【００８１】次に、装置の動作について説明する。上記
構成において、ある電子放出素子列の素子配線電極７２
ｂに０Ｖ、対応する素子配線電極７２ａに１４Ｖの電圧
パルスが印加されるとそれらに接続された電子放出素子
７５から電子が放出される。このとき、導電性支持部材
７６には負側素子電極７３ｂを介して０Ｖの電圧が印加
される。また、各画像形成部材７８には、その電子放出
素子列の情報信号に対応する電圧が画像形成部材配線電
極７７を介して印加される。
【００８２】各電子放出素子７５から放出された電子ビ
ームは、その正側の電極７３ａ方向に偏向されて飛翔
し、さらに、その正側の電極７３ａに隣接する画像形成
部材７８に印加される電圧によりＯＮ／ＯＦＦ制御され
る。すなわち、対応する画像形成部材７８に正の高電圧
が印加されているとすれば、画像形成部材７８側に引き
付けられて画像形成部材７８に衝突してその発光体を発
光させ、ＯＮ状態を生じさせる。また、画像形成部材７
８に正の比較的低い電圧が印加されているとすれば、画
像形成部材７８は発光せず、ＯＦＦ状態を示す。この画
像形成部材７８に印加される電圧は、ここでは、１０〜
１０００Ｖの範囲の値を有するものであるが、使用する
蛍光体の種類や、必要な輝度によって決まる値であり、
特に上記値の範囲に限定されない。これにより、その電
子放出素子列に対応する画像形成部材７８によって、情
報信号に応じた１ライン分の表示が行われる。
【００８３】次に、隣の電子放出素子列の素子配線電極
７２ｂ、７２ａに１４Ｖの電圧パルスが印加され、同様
にして次の１ライン分の表示が行われる。さらにこれが
順次行われ、一画面分の画像が形成される。すなわち、
素子配線電極群を走査電極とし、これと画像形成部材列
とでＸＹマトリックスが形成され、画像表示が行われ
る。
【００８４】ここで、本実施例の場合のように高精細化
し、あるいは画像形成部材７８への印加電圧を高くする
と、導電性部材壁７６を有しない場合、その他は上記構
成と同一であるとしても、同様にして駆動すると、図２
０に示すように、電子放出素子７５から放出された電子
ビームｅが２画素分の画像形成部材７８に衝突するとい
う、いわゆるクロストークの問題が生じる。しかし、本
実施例においては、図１８に示すように、導電性支持部
材７６が各画素間に配置されているため、クロストーク
が発生しない。しかも、導電性支持部材７６が負極側の
素子電極７３ｂに接続されているため、電子放出素子７
５から放出された電子ビームｅが有効に画像形成部材７
８に衝突させられる。したがって、より精細度の高い画
像を得ることができる。
【００８５】本実施例によれば、表面伝導形放出素子７
５は、１００ピコ秒以下の電圧パルスに応答して駆動で
きるので、３０分の１秒で１画面分の画像表示を行うと
すれば、１万本以上の走査線が形成可能である。
【００８６】また、電子放出素子７５と画像形成部材７
８とが同一の基板７１上に形成されかつ電子ビームが画
像形成部材７８に印加される電圧によって画像形成部材
に衝突するため、電子放出素子７５がイオン衝撃により
破壊されて輝度むらが発生することがなく長期にわたっ
て均一な画像表示が行われる。すなわち、表面伝導形電
子放出素子においては数エレクトロンボルトの初速度を
持った電子が真空中に放出されるが、このような素子を
用いた場合の変調が極めて有効に行われる。
【００８７】また、装置の製造においては、電子放出素
子７５と画像形成部材７８とのアライメントが容易で、
かつ、薄膜製造技術を用いることができるため、大画面
で高精細なディスプレイが安価に得られる。また、電子
放出部７４と画像形成部材７８の間隔を極めて精度良く
作製することができるため、輝度むらのない極めて一様
な画像表示装置が得られる。
【００８８】また、容器内を真空排気すると、フェース
プレート７９および絶縁性基板７１は大気圧で押圧され
るが、この押圧力が加えられたフェースプレート７９お
よび絶縁性基板７１間は導電性支持部材７６によって押
圧力に対抗して支持される。したがって、フェースプレ
ート７９および絶縁性基板７１はより薄い部材を用いて
構成することができ、これにより、装置をより軽量に作
製し、また容易に大画面化することができる。
【００８９】［実施例５］ 図２１は、本発明の第５の実施例に係る画像表示装置の
斜視図、そして図２２はその断面図である。この装置
は、実施例４の装置に対し、さらにフェースプレート７
９の基板７１に対向する面上に、透明電極８１を設け、
かつ導電性支持部材７６と透明電極８１との間に絶縁体
８２を設けたものである。また、不図示ではあるが、透
明電極８１に電圧を印加するための電源を備える。透明
電極８１にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）膜を用いるが、これに限るものではない。また、絶
縁体８２は、透明電極８１と導電性部材壁７６との間の
電気的絶縁をとるもので、導電性部材壁７６の幅Ｔ２と
同程度の大きさであることが望ましい。その他は、実施
例４の装置と同様の構成を有し、同様にして作製され
る。
【００９０】透明電極８１に印加する電圧は、電子放出
素子７５から放出された電子ビームが均一に画像形成部
材７８上に衝突するような値に設定するのが望ましく、
電子放出素子７５と画像形成部材７８に印加する電圧や
電子放出素子７５の構造によって異なるが、一般に０Ｖ
から画像形成部材７８に印加する電圧までの値で設定さ
れる。
【００９１】この装置を、実施例４の場合と同様に駆動
して評価したところ、実施例４の場合と同様な効果が得
られるばかりでなく、画像形成部材７８により均一な電
子が衝突するため、より高精細で、高画質の画像表示が
行われた。
【００９２】［参考例６］ 図２３は本発明の第６の参考例に係る画像表示装置の斜
視図、図２４は図２３の断面図、そして図２５は図２４
の１つの電子放出素子部分の断面図である。この装置
は、導電性部材壁７６を、その下端部が、負側電極７３
ｂ上でなく、負側電極７３ｂとそれに隣接する画像形成
部材７８との間の絶縁性基板７１上に位置するように配
置するとともに、上端を、絶縁体８２を介さずに直接、
透明電極（電位規定電極）８１に接するようにした以外
は、実施例５の装置と同様の構成を有し、同様にして作
製される。したがって、導電支持部材７６は、透明電極
８１と等電位になる。
【００９３】駆動時には、不図示の外部電源によって透
明電極８１は、あらかじめ実施例５の場合と同様の範囲
であって、実用的には画像形成部材７８の蛍光体の輝度
や輝点の均一性が良好となるような電圧値に設定され
る。そして、実施例４の場合と同様にして駆動すること
ができる。その際、実施例４の場合と同様に電子ビーム
ｅの軌跡は図２４のようになり、導電性部材壁７６のな
い図２６の場合と比較してクロストークがなく、さらに
透明電極８１の作用も加わって、実施例５の場合と同様
の効果が得られる。
【００９４】［実施例６］ 図２７は本発明の第６の実施例に係る画像表示装置の断
面図である。本実施例は、実施例５の画像表示装置にお
いて絶縁体８２と導電性支持部材の電圧印加手段を取除
き（透明電極８１と導電性支持部材７６が接続し）導電
性支持部材７６と透明電極８１を、素子電極７３ｂと同
電位０Ｖとしたものである。本実施例において実施例１
０と同様な駆動を行ったところ同等の効果が確認でき
た。
【００９５】［参考例７］ 図２８は本発明の第７の参考例に係る画像表示装置の斜
視図、そして図２９はその断面図である。この装置は、
導電性支持部材７６の位置を実施例４の場合と同様に負
側電極７３ｂ上とし、導電性支持部材７６と負側電極７
３ｂとの間に絶縁体８２を配置した以外は、参考例６の
装置と同様の構成を有し、同様にして作製される。
【００９６】絶縁体８２は、導電性支持部材７６と負側
素子電極７３ｂとの間の電気的絶縁を維持するためのも
ので、ＳｉＯ2 、ガラスその他のどのような絶縁体を用
いて構成してもよいが、ここでは、ＳｉＯ2 を用いる。
また、絶縁体８２の大きさは、電気的絶縁が維持しうる
限り、できるだけ小さいほうが望ましい。導電性支持部
材７６と比べ著しく大きくなると、絶縁体８２がイオ
ン、電子などの荷電ビームによりチャージアップし、画
像の不安定性を生じるからである。そのため、絶縁体８
２は、導電性支持部材７６の厚さＴ２より小さくする方
が望ましい。
【００９７】この装置を、実施例４の場合と同様に駆動
して評価したところ、実施例４の場合と同様な効果が得
られるばかりでなく、画像形成部材７８および電子放出
素子７５の配列ピッチをより小さくしても、クロストー
クを生じず、明るい画像表示が行われた。
【００９８】［実施例７］ 図３０は、本発明の第７の実施例に係る光プリンタの概
略的な構成図である。同図において、図１７と同一符号
を付した部分は、その符号を付した図１７の部分と同様
の部分であることを示す。この装置は、発光源８３、レ
ンズアレイ８４および被記録体８６を備える。レンズア
レイ８４は、一般的にはセルフォックレンズによって形
成され、発光源８３と被記録体８６との間に配置され
て、発光源８３の画像形成部材７８が発する光のパター
ンを被記録体８６上に結像するものである。発光源８３
は、電子放出素子列を１列のみ有する、一次元的な発光
源でありほぼ実施例４の場合と同様にして作製される。
導電性支持部材７６は、図３０に示すように、櫛の歯状
の形状を有する。図中、９９はガラス製の真空容器（外
囲器）、９７はリアプレート、１２１は電子放出素子７
５の負極側の素子配線電極７２に電圧を印加するための
電極、１２０は正極側の素子電極７３ａに電圧を印加す
るための電極、９８は蛍光体で構成された各画像形成部
材７８に接続された画像形成部材配線電極、１２３は画
像形成部材配線電極９８へ電圧を印加するための電極で
ある。被記録体８６は、感光性組成物をポリエチレンテ
レフタレート膜上に２μｍの厚さで均一に塗布すること
により作製される。この感光性組成物は、ａ．バインダ
ー：ポリエチレンメタクリレート（商品名；ダイヤナー
ルＢＲ、三菱レーヨン）１０重量部、ｂ．モノマー：ト
リメチロールプロパントリアクリレート（商品名；ＴＭ
ＰＴＡ、新中村化学）１０重量部、ｃ．重合開始剤：２
−メチル−２−モルホリノ（４−チオメチルフェニル）
プロパン−１−オン（商品名；イルガキュア９０７、チ
バガイギー）２．２重量部、の混合組成物であり、溶媒
としてメチルエチルケトン７０重量部を用いて作製され
る。画像形成部材７８を構成する蛍光体はけい酸塩蛍光
体（Ｂａ，Ｍｇ，Ｚｎ）3 Ｓｉ2 Ｏ7 ：Ｐｂ2+を主たる
材料とするものである。
【００９９】この構成において、画像形成部材７８に
は、あらかじめ１０〜５００Ｖの電圧が電極１２３を介
して印加される。また、電子放出素子７５の負側素子電
極７３ｂには０Ｖが印加され、したがって導電性支持部
材７６にも０Ｖが印加される。
【０１００】この状態で、形成すべき画像の情報信号に
応じた画像１ライン分の変調電圧が各電子放出素子７５
の正側素子電極７３ａに対し、電極１２０を介して印加
されると、画像１ライン分の発光パターンが形成され
る。この発光パターンの光線は、レンズアレイ８４を介
して被記録体８６上で結像し、被記録体８６を照射す
る。これにより被記録体８６は発光パターンに応じて光
重合により硬化し、１ライン分の画像が形成される。次
に、発光源８３と被記録体８６とが１ライン分相対移動
され、次の１ライン分の画像形成が同様にして行われ
る。そしてこのような画像形成と相対移動が繰り返さ
れ、画像が形成される。
【０１０１】この１ライン分の画像形成タイミングに同
期した発光源８３と被記録体８６間の相対移動は、図３
１に示すように、被記録体８６を支持体８７で支持しつ
つ、搬送ローラ８５を駆動させることにより行うことが
できる。あるいは、図３２に示すように、発光源８３を
移動させるようにしてもよい。いずれにしても、この同
期した駆動を行うことにより、情報信号に応じた光重合
パターンが被記録体上に形成される。そして、この光重
合パターンをメチルエチルケトンで現像することによ
り、情報信号に応じた光記録パターンがポリエチレンテ
レフタレート上に形成される。
【０１０２】これによれば、均一で高速かつ高コントラ
ストな、鮮明な光記録パターンが得られる。また、導電
性支持部７６が設けられているため、クロストークのな
い高精細な画像が形成される。また、本実施例の光プリ
ンターの発光源として実施例１〜６のどの構成を用いて
も同様な効果を有する光プリンターが形成される。
【０１０３】［実施例８］ 図３３は本発明の第８の実施例に係る光プリンタの概略
的構成図である。この装置は、実施例７におけるのと同
様の構成で同様に動作する発光源８３とレンズアレイ８
４、被記録体であるところのドラム状の電子写真用感光
体８９、帯電器９４、現像器９０、除電器９１、および
クリーナ９３を備え、紙９５上に最終的に画像を形成す
るものである。発光源８３に用いられる蛍光体として
は、Ｚｎ2ＳｉＯ4 ：Ｍｎ（Ｐ１蛍光体）の黄緑発光蛍
光体を用いている。また、電子写真用感光体８９として
は、アモルファスシリコン感光体を用いている。
【０１０４】この構成において、被記録体８９は、発光
源８３に対し上述のように同期して矢印９２ｂ方向に回
転されるとともに、紙９５も同期して矢印９２ａ方向に
移動される。この間、被記録体８９は、帯電器９４によ
りプラス電圧に帯電され、そしてレンズアレイ８４を介
した発光源８３からの発光パターンの結像照射により光
照射部が除電されて静電潜像パターンが形成される。帯
電する電圧は１００〜５００Ｖが適当であるが、これに
限るものではない。この潜像パターンは、現像機９０に
よりトナー粒子で現像される。吸着されたトナーは被記
録体８９の回転と共に移動し、除電器９１によって帯電
が解除されると、被記録体８９と除電器９１との間に位
置する紙９５上に落下する。そして、トナーを受け止め
た紙９５は、不図示の定着装置において定着処理が行わ
れ、これにより紙９５上に発光源８３で表わされた画像
が再現記録される。このとき感光体８９上に残留するト
ナーはクリーナ９３下へ移動し、クリーナ９３によって
払い落とされ、その部分は再び帯電器９４によって帯電
される。
【０１０５】これによれば、発光源８３が有する上述し
た利点により、高コントラストで鮮明かつ高解像度の画
像が露光むらもなく高速度で形成される。また、導電性
支持部材７６による上述の作用により、画像にじみのな
い高画質のトナー画像を記録することができる。また、
本実施例の光プリンター発光源として実施例１〜６の構
成を用いても同様な効果を有するプリンターが形成でき
る。
【０１０６】［参考例８］ 図３４は、本発明の第８の参考例に係る光プリンタの概
略的な構成図である。この装置は、実施例７の装置に対
し、さらにフェースプレート７９面上に、透明電極８１
を設け、これに導電性支持部材７６が接触するように
し、かつ、導電性支持部材７６と負側電極７３ｂとの間
に絶縁体９６を配置した以外は、実施例７の装置と同様
の構成を有し、同様にして作製される。ただし、不図示
ではあるが、透明電極８１に対し、電極１２２を介して
電圧を印加するための電源を備える。
【０１０７】あらかじめ電極１２２を介して透明電極８
１に適当な電圧が印加される以外は、実施例７の場合と
同様にして駆動されるが、導電性支持部材７６は、ここ
では透明電極８１と同電位（０Ｖ）になる。
【０１０８】この場合も、実施例７の場合と同様な効果
が得られるばかりでなく、画像形成部材７８により均一
な電子が衝突するため、より高精細で、高画質の画像表
示が行われる。また、この装置１３１を実施例８におけ
る発光源８３として用いて、より高精細かつ高画質化を
図ることができる。
【０１０９】
【発明の効果】以上詳述した本発明の画像形成装置はク
ロストークや経時変化のない均一かつ安定な画像が得ら
れ、真空容器の形成部材を薄くして、装置をより軽量か
つ大画面のものとすることができる。とりわけ、画像形
成部材として蛍光体を有する表示装置にあっては、輝度
のバラツキ・輝度の変化・色調ムラの極めて少ない情報
信号に忠実な画像が得られる装置である。
【０１１０】特に電子放出素子および画像形成部材を基
板上に並設する装置にあっては、正イオンの電子放出素
子への衝突がなく、電子放出素子の損傷を防止すること
ができる。また、電子放出素子と画像形成部材との厳密
な位置合わせは不要であり、画像形成部材を極めて容易
に配置することができる。またしたがって、装置作成後
は、電子放出素子と画像形成部材との位置関係の変動も
生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１〜２，１０〜１６】 電子放出素子と画像形成部
材とを相対向させて配置したタイプの画像形成装置の概
略図である。
【図３】 導電性支持部材に印加される電位値に関する
評価装置の概略図である。
【図４】 従来の縦型電界放出素子の概略図である。
【図５】 従来の横型電界放出素子の概略図である。
【図６および７】 図３の装置を用いた導電性支持部材
に印加される電位値に関する評価結果を示すグラフであ
る。
【図８および９】 従来の表面伝導形放出素子の概略図
である。
【図１７〜１９，２１〜２５，２７〜２９】 電子放出
素子と画像形成部材とを同一基体面に並設したタイプの
画像形成装置の概略図である。
【図２０および２６】 放出電子軌道を説明する為の図
である。
【図３０〜３４】 画像形成装置を用いた光プリンター
の概略図である。
【図３５〜３７】 従来の画像形成装置の概略図であ
る。
【符号の説明】
１，９７：リヤプレート、２ａ：走査電極、２ｂ：情報
信号電極、３ａ，３ｂ，７３ａ，７３ｂ：電極、７４，
４：電子放出部、５，７５：電子放出素子、６：ガラス
基板、７：透明電極、８：蛍光体、９，７９：フェース
プレート、１０，１５，１６，１９，６１，７６：導電
性支持部材、１１：外枠、１７ａ，１７ｂ：配線電極、
１８ａ，６０：変調電極、７１：絶縁性基板、７２ａ，
７２ｂ：素子配線電極、７７：画像形成部材配線電極、
７８：画像形成部材、８１：透明電極、８２：絶縁体、
９９：真空容器、８９，１２５：被記録体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三品 伸也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金子 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−299140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−88656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−118355（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 29/87

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外囲器内に、同一基体面上に配置された
    電極間に電圧を印加することにより電子放出する電子放
    出素子と、該電子放出素子から放出される電子線の照射
    により画像形成する画像形成部材と、該外囲器を支持す
    るための導電性を有する支持部材とを備える画像形成装
    置において、該支持部材が、該電極のうち低電位側電極
    に電気的に接続されている画像形成装置。
  2. 【請求項２】 前記支持部材が、前記低電位側電極面上
    に配置されている請求項１記載の画像形成装置。
  3. 【請求項３】 前記低電位側電極に、０ｖ以下の電圧を
    印加する手段を有する請求項１または２記載の画像形成
    装置。
  4. 【請求項４】 前記電子放出素子と前記画像形成部材と
    が、前記外囲器内の相対向する基体面上に各々配置され
    ている請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 【請求項５】 前記電子放出素子がＸＹマトリックス状
    に配置された複数の電子放出部を有し、且つ、前記支持
    部材が該電子放出部間に配置されている請求項１〜４の
    いずれかに記載の画像形成装置。
  6. 【請求項６】 更に、前記電子放出素子から放出される
    電子線を、情報信号に応じて変調する為の変調手段を有
    する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 【請求項７】 前記変調手段が、前記電子放出素子と同
    一基体面上に配置された変調電極を有する請求項６記載
    の画像形成装置。
  8. 【請求項８】 前記変調手段が、前記電子放出素子に絶
    縁層を介して積層された変調電極を有する請求項６記載
    の画像形成装置。
  9. 【請求項９】 前記変調手段が、ＸＹマトリックス状に
    配置されしかも前記電子放出素子の電子放出部に接続さ
    れた、走査電極と情報信号電極とを有する請求項６記載
    の画像形成装置。
  10. 【請求項１０】 前記画像形成部材が、電子線の照射に
    より発光する発光体である請求項１〜９のいずれかに記
    載の画像形成装置。
  11. 【請求項１１】 前記発光体が、レッド、グリーン、ブ
    ルーの三原色の発光体を有する請求項１０記載の画像形
    成装置。
  12. 【請求項１２】 前記画像形成部材が、電子線の照射に
    より発光する発光体であり、更に、該発光体からの光の
    照射により画像記録される被記録体を有する請求項１〜
    ９のいずれかに記載の画像形成装置。
  13. 【請求項１３】 前記画像形成部材が、電子線の照射に
    より発光する発光体であり、更に、該発光体からの光の
    照射により画像記録される被記録体の支持手段を有する
    請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
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