JP3632520B2

JP3632520B2 - 蛍光発光管

Info

Publication number: JP3632520B2
Application number: JP25597999A
Authority: JP
Inventors: 智司山口; 幸彦清水; 昌夫斉藤; 欽也上田; 洋一小堀
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP2001076653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外囲器の内部において陰極から放出した電子を陽極の蛍光体に射突させて発光を行う蛍光発光管に係り、特にゲッター物質を蒸発させて外囲器の内面にゲッター膜を形成した蛍光発光管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は、蛍光発光管の原理を応用した従来の蛍光プリントヘッド（ＶＦＰＨ）の一部を破断して示した斜視図である。透光性を有するガラス等からなる陽極基板１の上面には、下面が開放されたガラス製で箱型の容器部２が封着されており、平たく細長い箱型の外囲器３が構成されている。外囲器３の内部は高真空雰囲気に排気・保持されている。この外囲器３内において、陽極基板１の上面には、蛍光体を有するドット状の陽極４が外囲器３の長手方向に沿って千鳥状のパターンで配設されている。各陽極４に導通する配線導体５は陽極基板１上に形成され、外囲器３の封着部分を気密に貫通して外囲器３の外側の陽極基板１上に引き出されて列設されている。外囲器３内において、配線導体５の間の陽極基板１上には、陽極４の千鳥状の配列パターンを囲んで平面制御電極６が形成されている。外囲器３内において、陽極４の上方にはフィラメント状の陰極７が張設されている。陰極７の両端はばね性を有する陰極金具としての張設金具８に固定されており、張設金具８は外囲器３の外に気密に導出される陰極金具としての陰極リード９に固定されている。この陰極リード９には支持体を介してＢａゲッター１０が設置されている。この蛍光プリントヘッドの製造工程の最後において、外囲器３の外側から高周波によってＢａゲッター１０を加熱蒸発させ、陽極基板１に対面する容器部２の下面にＢａのゲッターミラー（ゲッター膜）が形成される。蛍光プリントヘッドを使用するにつれて蛍光体等から種々のガスが放出されるが、このゲッターミラーが外囲器３内のガスを吸着するので、外囲器３内の真空度の低下は可及的に防止される。
【０００３】
この蛍光プリントヘッドで記録媒体に記録を行う場合には、蛍光プリントヘッドの陽極４の千鳥状の列方向を主走査方向とし、これに直交する方向を副走査方向とし、蛍光プリントヘッドと記録媒体を副走査方向に相対移動させながら、これに同期した適当なタイミングで各陽極４を発光駆動させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の蛍光プリントヘッドによれば、発光ドットである各陽極４の光量が均一にならなかった。図１９は、前記蛍光プリントヘッドの千鳥状に並んだ多数の陽極４の光量を端から順に示したグラフである。これから分かるように、従来の蛍光プリントヘッドによれば、両端の陽極４の光量が中央部よりも低く、光プリンタ用の蛍光プリントヘッドとして大きな問題となっていた。
【０００５】
光プリンタ用の蛍光プリントヘッドは、各陽極４の光量が均一でなければならない。このため、従来の蛍光プリントヘッドにおいては、すべての陽極４の光量を最も低い両端の陽極４の光量に合わせる光量補正を行わなければならなかった。そしてこの補正方法では、陽極４の光量は均一にはなるが光量が低くなるという問題があった。また、もともと光量のばらつきが大きいと、階調数の制限を受ける問題があった。これらの問題から従来の蛍光プリントヘッドは歩留りが悪く、無補正化ができず、また蛍光プリントヘッドの小型化がしにくいという問題があった。
【０００６】
なお、従来の蛍光プリントヘッドにおいて、両端の陽極４の光量が中央部よりも低くなる理由について、従来は次のように考えられていた。第１は、Ｂａゲッター１０は陽極列の端部に設けられているが、このＢａゲッター１０を高周波加熱して蒸発させてゲッターミラーを形成する時、飛散したＢａの一部が列の端部の陽極４の蛍光体に付着し、これによって両端の陽極４の光量が中央部よりも低くなるとの考えである。第２は、長いフィラメント状の陰極７は張設金具８で張られているが、両端の張設金具８に接続された部分は張設金具８に熱を奪われて温度が低下し、電子放出量が低下する。このため、両端の陽極４の光量が中央部よりも低くなるとの考えである。
【０００７】
本発明は、端部光量が落ち込まない光量分布が得られるため、補正後光量が高く、ばらつきの小さい光量分布が得られ、その結果、歩留りが改善され、小型化や無補正化が実現できる蛍光プリントヘッドを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された蛍光発光管は、陽極基板（１）を有する気密性の外囲器（３）と、前記外囲器内に設けられた陰極（７）と、前記外囲器内の前記陽極基板の上面に設けられて前記陰極から放出された電子が射突して発光する蛍光体を備えた陽極（４）と、前記外囲器内に設けられたゲッター物質が蒸発して前記陽極基板に対面する前記外囲器の内面に付着してなるゲッター膜（２０）と、前記ゲッター膜から放出された物質が前記蛍光体に移動するのを防止する遮蔽部材（５０）とを有する蛍光発光管において、
前記遮蔽板は前記外囲器の断面形状に近い板状であり、前記外囲器の内面側の上縁辺と反対側に前記陰極が接触せずに通過しうる切り欠き部（５３）が形成されており、
前記陰極から放出された電子の一部が前記遮蔽板に射突し、前記遮蔽板が一時吸着したＣＨ ₄ やＣ ₂ Ｈ ₈ 等のハイドロカーボン系物質が電子の射突を受けて前記遮蔽板にＣとなって固定されるように構成されたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、従来の蛍光プリントヘッドにおいて両端の陽極の光量が中央部よりも低くなる理由に関して、研究の結果、次のような新たな知見を得た。表１は、従来の蛍光プリントヘッドにおいて、列中央部の陽極の蛍光体と列端部の陽極の蛍光体をＡＥＳ分析した結果を示している。数値は各元素の原子量％を示している。従来は、端部陽極の輝度低下の原因はＢａと考えられていたが、この分析結果によると中央部と端部ではＢａの量に有意の差はないことが分かった。そして、端部の蛍光体は中央部の蛍光体よりもＣの比率が高いことが分かった。
【００１６】
【表１】

【００１７】
本発明者等は、従来の蛍光プリントヘッドにおいて両端の陽極の光量が中央部よりも低くなる理由は、このＣが蛍光体の発光特性を劣化させていることにあると考えた。端部の蛍光体のＣ比率が高くなるメカニズムは次のようなものと考えられる。まず、外囲器内のＣＯ等のガスがＢａのゲッターミラー（ゲッター膜）に吸着されてＢａＣが生成される。このＢａＣと外囲器３内のＨ_２Ｏが反応して、ＢａＯと、ＣＨ_４やＣ_２Ｈ_８等のようなハイドロカーボンがゲッターミラーに生成される。ゲッターミラーはＣＨ_４の吸着能力が非常に低い。そのため、ゲッターミラーを原点とし、ゲッターミラーから陽極に向かう陽極基板に垂直な線を基線として放出方向の角度θを考えた場合、ゲッターミラーから放出されるＣＨ_４は真下が一番多く、角度θが大きくなるにつれてｃｏｓθに比例して減少する。従って、ゲッターミラーに最も近い端部の陽極の蛍光体が特に汚染される。ＣＨ_４は弾性散乱せず、一度蛍光体に吸着する。吸着されている間にＣＨ_４が電子線によってＣとＨ_２に分解される。Ｈ_２はゲッターミラーに吸着され、Ｃは蛍光体に残る。このようにして、列の端部の陽極の蛍光体にＣが多く含有されるようになると考えられる。
【００１８】
以上の知見に基づき、本発明者等は、このような端部陽極の蛍光体にＣが付着するのを防止するために、ゲッターミラーから放出されるＣＨ_４が陽極につかないように、ゲッターミラーと陽極の間に遮蔽部材を設け、放出されたＣＨ_４が陽極に到達しにくいようにした。
【００１９】
図１〜３を参照して第１の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、従来と同一の部分に関しては図１８と同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
本例の蛍光プリントヘッドの構造の特徴は、Ｂａのゲッターミラー２０（ゲッター膜２０）ないしその周辺部で生成されたＣＨ_４が陽極４に飛散しないように、ゲッターミラー２０と陽極４の間に遮蔽部材としての遮蔽板３０を設けたことにある。図示のように、この遮蔽板３０は細長い棒板状であり、基部３１が陰極リード９の上面に固定され、本体部３２がゲッター１０の上面よりも高い位置でゲッターミラー２０からのＣＨ_４の飛散範囲を遮っている。
【００２１】
即ち、ゲッターミラー２０本来の機能を確保するため、遮蔽板はＣＨ_４の影響を受けやすい端部の陽極４のみを遮蔽する程度の寸法形状とし、遮蔽板３０と外囲器３の内面との間には隙間ができるようにした。
【００２２】
さらに、本例の遮蔽板３０は陰極リード９と一体なので、遮蔽板３０が陰極７に接触してもショートしない。また陰極リード９は陽極４から離れているので、遮蔽板３０と陰極７が接触して陰極７が損傷しても光量分布には影響がない。
なお、遮蔽板３０は蛍光体よりもハイドロカーボン系物質の吸着性がよい材質、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等のステンレス、４２６合金などのニッケル−クロム合金、３６合金などのニッケル合金からなる。
【００２３】
図４は、本例の蛍光プリントヘッドにおける陽極４の光量分布を示すグラフである。このデータが示す通り、多数のドット状の陽極４の光量分布は補正前から均一であり、中央部も両端部もほぼ同一の光量になっている。
本例によれば、陰極７から放出された電子の一部が遮蔽板３０に射突し、遮蔽板３０が一時吸着したＣＨ_４やＣ_２Ｈ_８等が電子の射突を受けて遮蔽板３０にＣとなって固定されるという効果がある。また、遮蔽板３０は陰極リード９と一体なので、スペース的にも有利である。
【００２４】
図５を参照して第２の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、第１の例と実質的に同一の部分に関しては説明を省略する。本例の遮蔽板４０は、陰極リード９とは電気的に絶縁された取り付けリード４１に固定されている。ゲッター１０も取り付けリード４１に固定されている。ゲッター１０は遮蔽板４０の外側にある。また本例の取り付けリード４１は陰極リード９の外側にある。本例によれば、第１の例で説明した遮蔽板３０よりも小さな寸法形状の遮蔽板４０で陽極４をカバーできるという効果がある。
また、第１の例では、陰極７を張設金具８に固定した後、陰極リード９に遮蔽板３０を溶接などにより取り付ける必要があるが、本例ではあらかじめ取り付けリード４１に溶接などにより（一体ものでもよい）取り付けておいた遮蔽板４０を適時組み込むことが可能となり、製造し易いという効果がある。
【００２５】
図６を参照して第３の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、前記各例と実質的に同一の部分に関しては説明を省略する。本例では、遮蔽板４０が固定された取り付けリード４１が陰極リード９の内側にあり、ゲッター１０は外側の陰極リード９にあるので、第１の例と同様に、電子の射突を受けやすく、第２の例で説明したＣの固定がより効率的に行われるという効果がある。
また、第１の例では、陰極７を張設金具８に固定した後、陰極リード９に遮蔽板３０を溶接などにより取り付ける必要があるが、本例では陰極７を張設金具８に固定した後、あらかじめ取り付けリード４１に溶接などにより取り付けておいた遮蔽板４０を、後から別体として挿入すればよく、第１の例で説明した遮蔽板よりも、容易に取り付け可能となり、製造し易いという効果がある。
【００２６】
図７〜図９を参照して第４の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、前記各例と実質的に同一の部分に関しては説明を省略する。本例では、Ｂａのゲッターミラー２０ないしその周辺部で生成されたＣＨ_４が陽極４に飛散しないように、ゲッターミラー２０と陽極４の間に設ける遮蔽板５０をなるべく大きくしたことを特徴とする。即ち、図示のように、この遮蔽板５０は外囲器３の断面形状に近い板状であり、基部５１が陰極リード９の上面に固定され、本体部５２の上縁辺が外囲器３の内面に接しており、陰極７が接触せずに通過しうる切り欠き部５３が形成されている。これによって、ゲッターミラー２０からＣＨ_４が陽極４に飛散するのを確実に防止しているが、外囲器３ないを完全に区画している訳ではないので、ゲッター１０の本来の機能に支障はない。
【００２７】
一部の内部機構を省略して示した図１０及び図１１を参照して第５の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、前記各例と実質的に同一の部分に関しては説明を省略する。本例は、ゲッター１０が蛍光プリントヘッドの長手方向の略中央部に設けられた例である。ゲッター１０は陽極基板１と容器部２の封着部に固定されて外囲器３内で陽極基板１に対して傾斜した姿勢になっており、容器部２の側面内面にゲッターミラー２０を形成する。ゲッター１０には略半円板状の遮蔽板６０が固定されている。遮蔽板６０の上縁は容器部２の上面内面に微小間隔をおいて接している。本例によっても前記各例と略同一の効果が得られる。
【００２８】
図１２及び図１３を参照して第６の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、前記各例と実質的に同一の部分に関しては説明を省略する。本例の遮蔽板７０は、第１の例の遮蔽板３０にコンタクトリード７１を一体に設けたものである。容器部２の上面の内面には、ネサ膜と呼ばれる透明導電膜７２が設けられており、電子のチャージを防止している。通常は、この透明導電膜７２に接触・導通する導電リードを別に設けるのであるが、本例では遮蔽板７０のコンタクトリード７１がこの透明導電膜７２に接触しており、部品点数を減少できる。
【００２９】
図１４〜図１６を参照して第７の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、前記各例と同一の部分に関しては説明を省略する。本例の遮蔽板８０は、両端と下面が開放された断面略コ字形の略箱型である。陽極４の列の両端部（例えば１００ドット、距離にして約１５ｍｍ程度）を上方からこの遮蔽板８０で覆い、ＣＨ_４が端部の陽極４の蛍光体に飛散・付着しないようにする。また、容器部２の上面の内面と、遮蔽板８０の間隔を十分にとり、ゲッター１０本来の機能を確保している。
【００３０】
図１７を参照して第８の例を説明する。この蛍光プリントヘッドの構造の内、本例の主要部分である遮蔽部材を中心に説明し、前記各例と実質的に同一の部分に関しては説明を省略する。第７の例の遮蔽板８０は断面略コ字形の略箱型であったが、本例の遮蔽板８０は断面円弧状（かまぼこ形）となっている。本例によっても前記例と略同一の効果が得られる。
【００３１】
以上説明した各例では、蛍光体にＣを生成させて輝度を劣化させる物質としてＣＨ_４を例示したが、その他のハイドロカーボンＣ_２Ｈ_８等も同様の機構で蛍光体にＣを生成させる。そして、本例のいずれの例でも、その他のハイドロカーボンの蛍光体への飛散・付着を防止することができる。
又、以上説明した各例では、陰極としてフィラメント状の熱陰極を例示したが，電子を放出する能力を有する電子源であればよい。例えば、平面状の熱陰極でもよく、また、電界放出型、ＭＩＭ型、ＰＮ型や表面伝導型などの冷陰極にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の蛍光発光管によれば、ゲッター膜から放出されたハイドロカーボン系物質が蛍光体に移動するのを防止する遮蔽部材を有しているので、多数のドット状の陽極４の端部光量が落ち込まない光量分布が得られるため、補正後光量が高く、ばらつきの小さい光量分布が得られ、その結果、歩留りが改善され、小型化や無補正化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の例の一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】本発明の第１の例の陰極７に直交する断面で切断した断面図である。
【図３】本発明の第１の例の陰極７に平行な断面で切断した断面図である。
【図４】本発明の第１の例における陽極４の光量分布を示す図である。
【図５】本発明の第２の例の一部を切り欠いた斜視図である。
【図６】本発明の第３の例の一部を切り欠いた斜視図である。
【図７】本発明の第４の例の一部を切り欠いた斜視図である。
【図８】本発明の第４の例の陰極７に直交する断面で切断した断面図である。
【図９】本発明の第４の例の陰極７に平行な断面で切断した断面図である。
【図１０】本発明の第５の例の平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ切断線における断面図である。
【図１２】本発明の第６の例の一部を切り欠いた斜視図である。
【図１３】本発明の第６の例の陰極７に直交する断面で切断した断面図である。
【図１４】本発明の第７の例の一部を切り欠いた斜視図である。
【図１５】本発明の第７の例の陰極７に直交する断面で切断した断面図である。
【図１６】本発明の第７の例の陰極７に平行な断面で切断した断面図である。
【図１７】本発明の第８の例の陰極７に直交する断面で切断した断面図である。
【図１８】従来の蛍光プリントヘッドの一部を切り欠いた斜視図である。
【図１９】従来の蛍光プリントヘッドにおける陽極４の光量分布を示す図である。
【符号の説明】
３…外囲器、４…陽極、７…陰極、
８…陰極金具としての張設金具、９…陰極金具としての陰極リード、
２０…ゲッターミラーあるいはゲッター膜、
３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０…遮蔽部材としての遮蔽板。

Claims

陽極基板を有する気密性の外囲器と、前記外囲器内に設けられた陰極と、前記外囲器内の前記陽極基板の上面に設けられて前記陰極から放出された電子が射突して発光する蛍光体を備えた陽極と、前記外囲器内に設けられたゲッター物質が蒸発して前記陽極基板に対面する前記外囲器の内面に付着してなるゲッター膜と、前記ゲッター膜から放出された物質が前記蛍光体に移動するのを防止する遮蔽部材とを有する蛍光発光管において、
前記遮蔽板は前記外囲器の断面形状に近い板状であり、前記外囲器の内面側の上縁辺と反対側に前記陰極が接触せずに通過しうる切り欠き部が形成されており、
前記陰極から放出された電子の一部が前記遮蔽板に射突し、前記遮蔽板が一時吸着したＣＨ ₄ やＣ ₂ Ｈ ₈ 等のハイドロカーボン系物質が電子の射突を受けて前記遮蔽板にＣとなって固定されるように構成された蛍光発光管。