JP3224823B2 - 光書込み装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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ための光書き込み装
置に関し、特に蛍光表示管の原理を応用した光書き込み
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、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ており、このような
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き込み装置としては、回転多面体
ミラーやガルバノミラーなどとレーザを組み合わせたも
のや、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
発光素子アレイなど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などが用いられてい
る。しかしこれらの光書き込み装置は、信頼性、コス
ト、占有容積などの点で十分とはいえず、新たな方式の
光書き込み装置の研究が進められており、そのひとつと
して蛍光表示管の原理を応用したものが挙げられる。

【０００３】蛍光表示管の原理を応用した光書き込み装
置は、直熱型三極真空管構造を基本としている。その一
例の断面図を図４に、平面図を図５にそれぞれ示す。こ
の光書き込み装置８１はガラス基板８２とその上に低融
点ガラスで接着されたフェイスガラス８９とで真空容器
を構成している。ガラス基板８２上にはアノード電極８
３が形成され、このアノード電極８３上には、電着によ
って蛍光体ドット８４が塗布されている。これらのアノ
ード電極８３と蛍光体ドット８４は、図５に示すよう
に、列状に多数配列されている。また、このアノード電
極８３の上方には、タングステンの極細線に電子放射性
物質を塗布した電子源であるカソードフィラメント８７
が張られており、さらにこのカソードフィラメント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およびカソードフ
ィラメント８７に対して一定距離を保って保持されてい
る。

【０００４】この光書き込み装置８１は、ロッドレンズ
９１を挟んで、感光体９０と対向して配置されている。

【０００５】ガラス基板８２上には、ドライブ回路８８
が配置されている。ドライブ回路８８は、図６に示され
る駆動用ＩＣ１０２とクロックインターフェイス１０３
と画像信号発生回路１２８にそれぞれ接続されている。

【０００６】以上のように構成された光書き込み装置に
おいて、カソードフィラメント８７に交流または直流の
電圧を加えると、フィラメントが加熱され、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、カソードフィラメント８７に対し正の電
圧が加えられており、カソードフィラメント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、グリッド電極を通過し
た熱電子は、アノード電極８３に向かう。

【０００７】ここでカソードフィラメント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、アノード電流となる。このとき、熱電子
はアノード電極８３に塗布されている蛍光体８４を刺激
し、発光させる。また、カソードフィラメント８７に対
し負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に到達することができず、蛍光体８４は発光しな
い。

【０００８】そこで、基板８２上に配置したドライブ回
路８８により、記録すべき画像情報に応じてアノード電
極８３に印加する電圧を選択的に変化し、蛍光体８４の
発光・非発光を制御する。つまり、図６に駆動用ＩＣ１
０２、クロックインターフェイス回路１０３、及び外部
の画像信号発生回路１２８の間の信号授受を示す様に、
クロックインターフェイス回路１０３から画像信号発生
回路１２８へ、ラインスタート信号を発生すると、クロ
ック信号のタイミングで画像信号発生回路１２８からク
ロックインターフェイス回路３へデータが送られる。ク
ロックインターフェイス回路３からはクロック信号のタ
イミングでデータが駆動用ＩＣのシフトレジスタへ送ら
れる。さらにシフトレジスタからの信号をラッチ回路へ
取り込むためのラッチ信号が駆動用ＩＣのラッチ回路へ
送られる。その結果、蛍光体８４が所望の画像信号に基
づいて、選択的に発生する。蛍光体８４の発光はフェイ
スガラス８９を透過して出力され、ロッドレンズ９１に
より感光体９０の表面に結像される。これにより、記録
すべき画像情報を感光体９０上に書き込むことができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光書き込み装置では、塗布されている蛍光体の大き
さが感光体に書き込むピッチと同程度またはそれ以下の
大きさで作製される。このため、特に書き込みピッチの
小さい高解像度用の光書き込み装置においては、蛍光体
の面積が小さくなり、その結果として十分な光量が得ら
れないという欠点を有していた。

【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、蛍光表示管の原理を応用した光
書き込み装置であって、高解像度用の光書き込み装置に
おいても十分な光量を得られるようにすることを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１の光書き込み装置は、１列または複
数列に配列された多数のアノード電極と、これらのアノ
ード電極上に配設された蛍光体と、この蛍光体の上方に
配設された電子源と、この電子源と前記蛍光体との間に
配設されたグリッド電極とを有し、これらのアノード電
極、蛍光体、電子源、グリッド電極が透光性の封止部材
により真空中に保持され、前記蛍光体から発せられた光
を感光体の表面に結像させる光学部材を備えた光書き込
み装置において、前記各蛍光体が、前記アノード電極の
配列方向に対して直交する方向に長く延びる形状に形成
され、前記封止部材は、屈折率が各蛍光体の中心に対応
する位置に頂点を持ち、前記アノード電極の配列方向及
びそれと直交する方向にそれぞれ前記中心から離れるに
従って減少するような面分布を有し、前記蛍光体から入
射した光を前記感光体の表面に結像させる前記光学部材
として機能するよう に構成されていることを特徴とす
る。

【００１２】また、請求項２の光書き込み装置は、１方
向に長い形状を持つアノード電極と、このアノード電極
上に配設された蛍光体と、この蛍光体の上方に配設され
た電子源と、この電子源と前記蛍光体との間に配設さ
れ、前記アノード電極の長手方向に多数に分割配列され
たグリッド電極とを有し、これらのアノード電極、蛍光
体、電子源、グリッド電極が透光性の封止部材により真
空中に保持され、前記蛍光体から発せられた光を感光体
の表面に結像させる光学部材を備えた光書き込み装置に
おいて、前記蛍光体は、前記アノード電極の長手方向に
対して直交する方向の長さが、前記グリッド電極の配列
ピッチに比べて長く設定され、かつ前記グリッド電極の
配列範囲全体に亘って設けられたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１の光書き
込み装置によれば、前記グリッド電極に正の電圧が加え
られている状態で、前記電子源から放出された熱電子は
加速され、一部はグリッド電極に流れ込みグリッド電流
となるが、グリッド電極を通過した熱電子は、前記アノ
ード電極に到達し、アノード電流となる。このとき、熱
電子はアノード電極上に配置されている蛍光体を刺激
し、発光させる。また、前記グリッド電極に対して負の
電圧が加えられている場合には、前記熱電子はアノード
電極に到達することができず、蛍光体は発光しない。前
記蛍光体から発光した光は前記感光体に向かって発せら
れ、その光が前記透光性の封止部材を通過するとき、そ
の透光性部材が前記如き屈折率特性を持ち、かつ光学部
材として機能することにより、その光を前記感光体の表
面に結像することができる。この場合、前記蛍光体がア
ノード電極の配列方向と垂直な方向に長く延びる形状に
形成されているので、蛍光体の塗布されている面積を十
分大きくすることができ、このため、蛍光体の配列ピッ
チの小さな高解像度用の光書き込み装置であっても十分
な光量を得ることができる。

【００１４】また、請求項２の光書き込み装置によれ
ば、前記グリッド電極に正の電圧が加 えられている状態
で、前記電子源から放出された熱電子は加速され、一部
はグリッド電極に流れ込みグリッド電流となるが、グリ
ッド電極を通過した熱電子は、前記アノード電極に到達
する。このとき、前記グリッド電極に対応する前記アノ
ード電極上の前記蛍光体の部分を刺激してこの部分を発
光させる。また、前記グリッド電極に対して負の電圧が
加えられている場合には、前記熱電子はアノード電極に
到達することができず、従って、前記負の電圧が加えら
れたグリッド電極に対応する前記アノード電極上の前記
蛍光体の部分は発光しない。前記蛍光体から発光した光
は前記感光体に向かって発せられ、その光は前記光学部
材によって前記感光体の表面に結像される。この場合、
前記蛍光体は、前記アノード電極の長手方向に対して直
交する方向の長さが、前記グリッド電極の配列ピッチに
比べて長く設定され、かつ前記グリッド電極の配列範囲
全体に亘って設けられているので、光書き込み装置とし
て十分な光量を得ることができることはもとより、高解
像度化にさらに有利に対応させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。

【００１６】はじめに、本実施例の構成について説明す
る。本実施例の光書き込み装置４０を副走査方向に切断
した断面図を図１に、同光書き込み装置４０を主走査方
向に切断した断面図を図２に示す。

【００１７】透光性の封止部材の一方を構成する基板ガ
ラス４２の下面（図１では上）には、光を透過可能な透
明なアノード電極４３が図２に示すように主走査方向に
１列に配列されている。各アノード電極４３上には、Ｚ
ｎＯ：Ｚｎの蛍光体４が電着により塗布されている。蛍
光体４は図２に示すようにアノード電極４３の配列方向
である主走査方向と垂直な方向である副走査方向に長く
塗布されている。アノード電極４３の下方には、タング
ステンの極細線に電子放射性物質を塗布した、電子源で
あるカソードフィラメント７が張設されている。また、
このカソードフィラメント７とアノード電極４３の間に
は、金属メッシュを加工したグリッド電極６がアノード
電極４３とカソードフィラメント７に対して一定距離を
保って、絶縁体５により保持されている。

【００１８】これらのアノード電極４３、グリッド電極
６、カソードフィラメント７の各電極および蛍光体４
は、前記基板ガラス４２と封止部材の他方を構成するフ
ェイスガラス９とによって構成される容器に内封されて
おり、真空中に保持されている。また、基板ガラス４２
の下面の前記フェイスガラス９の外側にはドライブ用の
ＩＣ８が設置されており、図示しない配線により前述の
各電極と接続されている。

【００１９】前記基板ガラス４２は、屈折率が各蛍光体
４の中心に対応する位置に頂点を持ち、主走査方向、副
走査方向にそれぞれ中心から離れるにしたがって２次関
数的に減少するような面分布をもっている。これにより
基板ガラス４２は結像作用を持つようになり、入射した
光を感光体ドラム１０の表面上に結像する。このとき屈
折率の分布関数の係数を主走査方向と副走査方向とで変
えることにより、各方向での結像倍率を変えることが可
能となる。

【００２０】本実施例の光書き込み装置４０は以上のよ
うな構成であり、これが感光体ドラム１０に対向して配
設されている。

【００２１】つぎに、本実施例の動作を説明する。

【００２２】従来の技術の項で述べたように、前記グリ
ッド電極６に正の電圧が加えられている状態で、前記カ
ソードフィラメント７から放出された熱電子は加速さ
れ、一部はグリッド電極６に流れ込みグリッド電流とな
るが、グリッド電極６を通過した熱電子は、前記アノー
ド電極４３に到達し、アノード電流となる。このとき、
熱電子はアノード電極４３上に配置されている蛍光体４
を刺激し、発光させる。また、前記グリッド電極６に対
して負の電圧が加えられている場合には、前記熱電子は
アノード電極４３に到達することができず、蛍光体４は
発光しない。前記 蛍光体４から発光した光は透明なアノ
ード電極４３を経て前記感光体ドラム１０に向かって発
せられ、その光が前記透光性の基板ガラス４２を通過す
るとき、その基板ガラス４２が前記の如き屈折率特性を
持ち、かつ光学部材として機能することにより、その光
を前記感光体トラム１０の表面に結像することができ
る。このように、記録すべき情報に応じてアノード電極
４３に加える電圧を選択的に変化させることにより、記
録すべき情報に応じて蛍光体４を発光・非発光させるこ
とができる。

【００２３】この場合、前記蛍光体４がアノード電極４
３の配列方向と垂直な方向、即ち、副走査方向に長く延
びる形状に形成されているので、高解像度用の光書き込
み装置において、蛍光体４の主走査方向の幅Ｗを狭くし
ても、副走査方向の長さが長いため、蛍光体の塗布面積
を十分確保することができ、必要な光量を十分確保する
ことができる。

【００２４】なお、本実施例の光書き込み装置４０は、
結像光学系も含めて一体化することができるため、装置
が小型化できると共に、組み付け工程などにおいて取扱
が容易となる。

【００２５】次に、本実施例を具体化した別の実施例を
説明する。

【００２６】図３に本実施例の光書き込み装置６０の平
面図を示す。先の実施例と同様の部分については同じ番
号を付し、説明を省略する。

【００２７】本実施例の光書き込み装置６０は、特に、
基板ガラス２上には、主走査方向に長い一枚の電極で構
成されたアノード電極６３が配置され、この上に一面に
蛍光体６４が塗布されている。一方、前記アノード電極
６３の上方には、電子源としてのカソードフィラメント
７が主走査方向に張設されている。そのカソードフィラ
メント７と前記アノード電極６３との間には、主走査方
向に多数に分割して構成されたグリッド電極６６が主走
査方向に配列される。なお、前記蛍光体６４の 副走査方
向の長さは、グリッド電極６６の配列ピッチより長く設
定され、また、その蛍光体６４は、図３に示されるよう
に、前記グリッド電極６６の配列範囲全体をカバーして
その外側に僅か突出する長さを有する。

【００２８】前記アノード電極６３、グリッド電極６
６、カソードフィラメント７の各電極および蛍光体６４
は、封止部材の一方を構成する前記基板ガラス２と封止
部材の他方を構成するフェイスガラス９とによって構成
される容器に内封され、真空中に保持されている。ま
た、前記基板ガラス２の下面の前記フェイスガラス９の
外側にはドライブ用のＩＣ８が設置されており、図示し
ない配線により前述の各電極と接続されている。

【００２９】このような構成を有する光書き込み装置６
０では、カソードフィラメント７より放出された電子
は、グリッド電極６６に正の電圧が加えられている場合
には、前記実施例と同様に、グリッド電極６６によって
加速され、正の電圧が印加されているアノード電極６３
に射突し、このときアノード電極６３上の蛍光体６４の
前記グリッド電極６６と対応する部分を発光させる。一
方、グリッド電極６６に負の電圧が加えられている場合
には、カソードフィラメント７より放出された電子はグ
リッド電極６６を通過することができず、従って、蛍光
体６４のそのグリッド電極６６と対応する位置の部分は
発光しない。

【００３０】このことを利用し、書き込むべき情報に応
じてグリッド電極６６に加える電圧を変化することによ
り、書き込むべき情報に応じた発光を得ることができ
る。この光を取り出す方法や結像する方法についてはこ
れまでの実施例で述べた方法が利用できる。例えば、蛍
光体４から発せられた光をシリンドリカルレンズおよび
ロッドレンズからなる結像光学系に入射させて感光体ド
ラムの表面上に結像させることができる。

【００３１】高解像度用に用いられる光書き込み装置を
作製する場合、これまでの実施例で説明したように発光
ドット毎の蛍光体を用いると、ドット間隔が小さいため
に隣 のドットと接触してし、導通してしまうことがあっ
た。本実施例のような構成を利用することによりこのよ
うな不具合がなくなり、高解像度化に有利となる。

【００３２】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において種々の変
更を加えることができる。

【００３３】例えば、発光セグメントの配列は複数列に
してもよいし、屈折率分布ガラスロッドの配列は１列や
３列以上にしてもよい。また、ここでは三極管タイプの
蛍光表示管を基にして説明を行ったが、蓄積電荷の影響
をなくすための電極を設けた四極管タイプなど他のタイ
プの蛍光表示管を応用することもできる。

【００３４】電子源はここで用いた直熱型のフィラメン
トに限らず、ヒーター芯部とカソード部を電気的に絶縁
した傍熱型フィラメントでもよいし、電界放射型電子源
や固体電子源等を用いることもできる。ここではグリッ
ド電極をアノード電極とカソードフィラメントに対して
一定距離を保って保持したが、フィラメントの抵抗成分
による電圧効果によって起こる輝度の不均一を補正する
ために、フィラメントとグリッド電極の距離が場所によ
って変化するようにしてもよい。さらに、結像のための
光学系はここで挙げたものだけでなく、所望の結像特性
を満たせばどのような構成のものであってもよい。

【００３５】以上の説明で挙げた材質は一例に過ぎず、
例えば透明電極には酸化スズなども用いることができ
る。蛍光体の種類を変えることにより感光体材料に対応
した発光色を得ることもできる。

【００３６】なお、ここで用いる感光体としては、カー
ルソンプロセスによる電子写真方式に用いられる光導電
体や、銀塩フィルム、マイクロカプセル感光紙などがあ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１の光書き込み装置によ れば、特に、蛍光
体がアノード電極の配列方向と垂直な方向に長く延びる
形状に形成されているので、蛍光体の塗布されている面
積を十分大きくすることができ、このため、蛍光体の配
列ピッチの小さな高解像度用の光書き込み装置であって
も十分な光量を得ることができる。また、前記蛍光体、
アノード電極等を真空封止する透光性の封止部材に光学
部材の機能を持たせたので、光書き込み装置は、結像光
学系も含めて一体化することができ、その装置を小型化
できると共に、組み付け工程等において取扱が容易とな
る。

【００３８】また、請求項２の光書き込み装置によれ
ば、特に、蛍光体は、アノード電極の長手方向に対して
直交する方向の長さが、グリッド電極の配列ピッチに比
べて長く設定され、かつ前記グリッド電極の配列範囲全
体に亘って設けられているので、光書き込み装置として
十分な光量を得ることができることはもとより、発光ド
ット毎の蛍光体を用いるものと比べて、ドット間隔が小
さいために隣のドットと接触して導通してしまうという
ようなことがなく、高解像度化にさらに有利に対応させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を具体化した光書き込み装置の
副走査方向の断面図である。

【図２】図２は、光書き込み装置の主走査方向の断面図
である。

【図３】図３は、本発明を具体化した他の光書き込み装
置の平面図である。

【図４】図４は、従来の光書き込み装置の構成を説明す
るための断面図である。

【図５】図５は、従来の光書き込み装置の構成を説明す
るための平面図である。

【図６】図６は、従来の光書き込み装置の構成を説明す
るためのブロック図である。

【符号の説明】

２、４２ 基板ガラス ４、６４ 蛍光体 ６、６６ グリッド電極 ７ カソードフィラメント ９ フェイスガラス １０ 感光体ドラム ４３、６３ アノード電極

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １列または複数列に配列された多数のア
   ノード電極と、これらのアノード電極上に配設された蛍
   光体と、この蛍光体の上方に配設された電子源と、この
   電子源と前記蛍光体との間に配設されたグリッド電極と
   を有し、これらのアノード電極、蛍光体、電子源、グリ
   ッド電極が透光性の封止部材により真空中に保持され、
   前記蛍光体から発せられた光を感光体の表面に結像させ
   る光学部材を備えた光書き込み装置において、 前記各蛍光体が、前記アノード電極の配列方向に対して
   直交する方向に長く延びる形状に形成され、 前記封止部材は、屈折率が各蛍光体の中心に対応する位
   置に頂点を持ち、前記アノード電極の配列方向及びそれ
   と直交する方向にそれぞれ前記中心から離れるに従って
   減少するような面分布を有し、前記蛍光体から入射した
   光を前記感光体の表面に結像させる前記光学部材として
   機能するように構成されている ことを特徴とする光書き
   込み装置。
2. 【請求項２】 １方向に長い形状を持つアノード電極
   と、このアノード電極上に配設された蛍光体と、この蛍
   光体の上方に配設された電子源と、この電子源と前記蛍
   光体との間に配設され、前記アノード電極の長手方向に
   多数に分割配列されたグリッド電極とを有し、これらの
   アノード電極、蛍光体、電子源、グリッド電極が透光性
   の封止部材により真空中に保持され、前記蛍光体から発
   せられた光を感光体の表面に結像させる光学部材を備え
   た光書き込み装置において、 前記蛍光体は、前記アノード電極の長手方向に対して直
   交する方向の長さが、前記グリッド電極の配列ピッチに
   比べて長く設定され、かつ前記グリッド電極の配列範囲
   全体に亘って設けられたことを特徴とする光書き込み装
   置。