JPH01283752A - ドットアレイ蛍光管 - 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】 （技術分野） 本発明は、ドツトアレイ蛍光管に係り、特に、陽極表面
に蛍光体を塗布してなる複数の発光セグメント列に陰極
から発せられる熱電子を射突して上記蛍光体を発光せし
めるようにしたドツトアレイ蛍光管の改良に関する。

（従来技術） 従来から、記録すべき画像に対応する情報信号を光情報
に変換し、それを感光体に書込む方式の光書込み装置と
してドツトアレイ蛍光管、ＬＥＤアレイならびに液晶ア
レイ等が用いられてる。このうち、ドツトアレイ蛍光管
は、構造および操作が簡易であり、くわえて製造６スト
が安価な点で好まれて多く採用されている。

ドツトアレイ蛍光管は、微小な蛍光体ドツトを表面に塗
布する陽極電極を直線状にアレイ配列してなり、陰極か
ら発せられる熱電子を、情報信号に応じて選択的に通電
されている陽極電極上の蛍光体に導いて発光させるもの
であって、情報信号を光情報に好適に変換するものであ
る。また陰極から発生される熱電子を蛍光体ドツトに効
率よく導くために、ドツトアレイ蛍光管は陰極と陽極ア
レイ配列との間にグリッドが設けられている。グリッド
は、蛍光体に送られる熱電子を加速制御するものである
。

ところで近年のこの種のドツトアレイ蛍光管においては
、高密度記録の要請から蛍光体ドツト自体を小さくする
とともに、各蛍光体ドツトの配列ピッチを小さくするこ
とによって、ドツトアレイ蛍光管を高密度化することが
行なわれている。ところがこのような蛍光体ドツトを高
密度化してなるドツトアレイ蛍光管においては、各蛍光
体ドツトが単独で点灯される際に、隣接する蛍光体ドツ
トあるいは各蛍光体ドツトの間部分に付着された電子の
影響を受けて安定した発光が得られないという問題があ
る。

例えば第５図（ａ）に示されるように、互いに隣接し合
う３つの蛍光体ドツト１．２．３を点灯させた後に、第
５図（ｂ）のように両端部がわの蛍光体ドツト１．３を
消灯させると、中央部の蛍光体ドツト２の両側縁部分に
発光が不十分となる領域が発生する。これは、消灯され
た両端部がわの蛍光体ドツト１．３上あるいはアレイ配
列された各陽極電極の間部分に設けられているガラス基
板上に、陰極がわから発生・放出された熱電子が付着し
て陽極電極およびその周囲が負に帯電されてしまい、陰
極と通電状態にある陽極電極との間に形成されている電
界が、上記帯電現象に基づいて第６図に示されるように
変化され、それによって、通電状態にある蛍光体ドツト
に対して熱電子が均一に到達されなくなることに基因す
ると考えられる。プリンターなどの光学系でこのような
不均一な発光が行なわれると、それによって印字品質が
低下されてしまうこととなる。蛍光体ドツト間に帯電さ
れた電子を非記録時において除電させる方法が既に提案
されているが、この方法では記録時における上記のよう
な問題は解消することはできない。

（目　　的） そこで本発明はこのような点に鑑み、陰極から発生・放
出される熱電子を各蛍光体ドツトの全面に対して均一に
到達させて発光むらを防止し、高品質の画像を得ること
ができるようにしたドツトアレイ蛍光管を提供すること
を目的とする。

（構　　成） 本発明は上記目的を達成するため、基板上に設置された
陽極表面に蛍光体を塗布してなる複数の発光セグメント
を７レイ状に列設しておき、これら発光セグメント列に
陰極から発せられる熱電子を射突して上記蛍光体を発光
せしめるようにしたトンドアレイ蛍光管において、上記
陰極と陽極との間に形成される電場と平行に、所定強さ
の磁場を形成してなる構成を備えている。

このような構成を有するドツトアレイ蛍光管においては
、陰極から発生・放出される熱電子が、陰極と陽極との
間に形成される電場によって、陽極がわに移行される際
に、上記電場と平行状態に形成された磁場によって上記
熱電子が螺旋運動を行ない、これによって蛍光体ドツト
の全面に対して熱電子が見掛は上−様に到達されるよう
になっている。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明するが、こ
れに先立ち、本発明の前提となる電子写真記録装置を一
列に採ってその構成説明をしておく。

第４図において、符号１１は感光体ドラムを示し、この
感光体ドラム１１は、プリントスタート時、矢印の方向
に回転され、帯電チャージャー１２からの出力によって
一様に帯電される。感光体ドラム１１が帯電されると、
ドツトアレイ蛍光管１３の発光セグメントは画像信号に
応じて選択的に発光され、この発光エネルギが結像光学
系、例えばレンズアレイ１４を通して集束され、集束光
が感光体ドラム１１に結像されて静電潜像が形成される
。このようにして感光体ドラム１１に結像された静電潜
像は、現像装置１５から供給される現像剤によって顕像
化され、その顕像は転写チャージャー１６、分離チャー
ジｔ−１７の作用により転写紙２０上に転写される。画
像転写後の転写紙２０は定着装置２１に送られ、ここで
定着処理され、しかる後、外部の排紙トレイ等に排出さ
れる。一方、感光体ドラム１１の残留電荷は除電ランプ
１８によって消去され、また残留現像剤はクリーニング
装置１９によって除去され、次の記録工程に移行されて
いく。

本実施例の記録方式は、ネガ−ポジ記録方式が採用され
ている。すなわちこの方式では、感光体ドラム１１に文
字等の画像が露光されると、これに対応した領域が零電
位に近い状態になされて静電潜像が形成され、その静電
潜像の零電位に近い部分にトナーが付着されて現像が行
なわれるようになっている。

上記電子写真記録装置に使用されるドツトアレイ蛍光管
１３は第１図および第２図に示す構成からなる。すなわ
ち図中、符号１３０は長板形状のガラスまたはセラミッ
ク等からなる基板である。

この基板１３０上には、その側端から中央に向って千鳥
状に陽極電極１３１が所定間隔をなして配設されており
、その陽極電極１３１の先端部がね表面には、蛍光体ド
ツト１３２が被着されて発光セグメントが形成されてい
る。そしてこれらの蛍光体ドツト１３２は一直線上にド
ツト状に並ぶようにアレイ配列されている。

また上記陽極電極１３１の基端部表面には、絶縁層１３
３を介して一定厚さのハニカム構造を有するメツシュ状
のグリッド１３４が被着されている。このグリッド１３
４は、上記基板１３０の長手方向の両側に沿って延在さ
れており、これらの両グリッド１３４．１３４が一定間
隔幅をもって各蛍光体ドツト１３２を挟むように配設さ
れている。

上記グリッド１３４を含む基板１３０上には、横断面コ
時状の７エイスガラス１３５が被せられており、その内
部空間は真空に保持されている。

またこの真空に保持される内部空間内には、陰極として
の一対のカソードフィラメント１３６゜１３６が上記基
板１３０の長手方向に沿って渡架されている。一方、こ
のカソードフィラメント１３６から発生・放出される熱
電子は、蛍光体ドツト１３２を刺激発光せしめるよう構
成されている。すなわち、グリッド１３４に一定電圧を
印加し、またカソードフィラメント１３６に一定の交流
電流を流しておけば、カソードフィラメント１３６はジ
ュール熱によって加熱され、このとき熱電子が発生する
。熱電子は、陽極電極１３１が陰極中心電位に対して正
電位状態になされていると、グリッド１３４を通過する
際に加速制御され、しかる後、陽極電極１３１に引き寄
せられ、蛍光物質のエネルギを励起させる。励起後の電
子は蛍光物質の基底部に流れ、この際蛍光体ドツト１３
２が所定の輝度で発光され、その発光エネルギは第４図
に示すレンズアレイ１４を介して感光体ドラム１１に静
電潜像として結像されるようになる。

また、上記フェイスガラス１３５の外側表面上および基
板１３０の外側表面上には、磁石体１３７および１３８
がそれぞれ装着されている。フェイスガラス１３５がわ
の磁石体１３７としてはＮ極の磁石体が用いられており
、上記一対のカソードフィラメント１３６，１３６に対
向して延在されるように２体設けられている。一方、基
板１３０がわの磁石体１３８としてはＳ極の磁石体が１
体用いられており、上記蛍光体ドツト１３２に対向する
ようにして設けられている。これらの磁石体１３７と１
３８との間に形成されるＩａ場は、カソードフィラメン
ト１３６とｒａ極電極１３１との間に形成される電場と
平行に形成されるようになつでいる。

上記構成を有するトンドアレイ蛍光管においては、陰極
としてのカソードフィラメント１３６と陽極電極１３１
との間に形成される電場によってカソードフィラメント
１３６から発生・放出される熱電子は陽極電極１３１が
わに移行されることとなるが、その際に、磁石体１３７
と１３８との間に形成されるＩｆＩ場によって上記熱電
子が螺旋運動を行なうこととなり、これによって蛍光体
ドツト１３２の全面に対して熱電子が見掛は上−様に到
達されるようになっている。

これを解析してみる。簡単のためにグリッドがない場合
を考える。まず第３図（ａ）に示されるように、カソー
ドフィラメント１３６から発生・放出される熱電子の初
速度をＶｅｘとするとともに、その初速度ｖｅｘの電場
・磁場方向成分をＶｅｘ〃、電場・磁場方向と垂直な方
向成分をＶｅｘふとし、さらに熱電子が電場Ｅおよび磁
場Ｂの方向に対して角度θをなして飛串すとする。つぎ
に電場旧における磁場お方向の成分を「〃、電場「の磁
場Ｂ方向と垂直な方向成分をＥＬとすると、熱電子の運
動方程式は、熱電子の質量をｍ、熱電子の電化をｅとす
るとき、 ｍ　Ｖ　ｅｘ／／　＝　ｅＥ／／・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・０ｍ　Ｖｅｘｉ　　＝　ｅ（ＥＬ　＋　８　　
（Ｖｅｘ　　　ｘ［Ｂ　）　　−■と表わされる。この
場合には電場Ｅは磁場Ｂに対する垂直方向成分を持たな
いから、 ｍＶｅｘｎ　＝　ｅ　Ｅ　　・・・・・・・・・・・−
・・・・・・・・・−・・・・・・・・・・・・−・・
■ｍＶｅｘよ＝ｅ（Ｖｅｘ工Ｘ［Ｂ）・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・■となる。上記■式は、電場Ｅ
（磁場Ｂ）の方向に加速度ｅＥ／ｍを持つ運動を表わし
ている。また上記■式から磁場Ｂの方向に垂直な平面上
の射影点の運動が定まる。すなわち上記０式中における
ｅｌ’ｅｃ上Ｘ０３）はｖｅｘ上方向の成分を持たず、
それに垂直な方向にｅＶｅｘよりの大きさを有する。

ここで、射影点の運動経路の曲率半径をｒとするとき、
■式を運動経路の接線方向と法線方向とにわけると、 ｍＶｅｘ上−０・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・−・・・・・・−・・−・・−・・
■ｍＶｅｘ工／ｒ＃ｅｖｅｘＬＢ・・−・・・・・・・
・・・・−・・・・・・■となる。そして上記０式より
Ｖｅｘ上＝一定が得らレルとともに、■式より、ｒ＝ｍ
Ｖｅｘ上／ｅＢ＝一定が得られる。したがって上記射影
点の運動は、半径ｒの円を定角速度ω＝ｖｅｘ１／ｒ＝
ｅ８／ｍで描く等連日運動となる。回転の向きは、円の
中心を左に見ながら進む方向となる。

以上の解析から判明するように、熱電子の運動は、第３
図（ｂ）に示されるように電場旧方向（ｔａ揚揚力方向
に加速度ｅＢ／ｍを有し、その射影が半径ｍＶｅｘ上／
ｅＢで表わされる円を定角速度ｅＢ／ｍで描く螺旋運動
を呈するものである。

このとき１周期を完了する時間ｔは、 ｔ　＝　２π／ｗ−２ｙｒｍ／ｅ　３ となる。ここで、熱電子の螺旋周期をある周期に設定し
、そのために必要な磁場を求めてやればよい。その設定
周期は、第６図に示される川原を最小限にするように選
定される。

その設定周期の一例として、第３図（ａ）に示される３
／４周期の場合を挙げてみる。３／４周期に要する時間
ｔ′は、 ｔ＝＝３／４−ｔ＝３πｍ／２ｅＢ・・・■となる。角
度θで飛出した熱電子が、３／４周期を完了するまでに
進む距離すなわちカソードフィラメント１３６とｒａａ
電極１３１との間の距ｗｉＬは、 ＝　Ｖｅｘ　ＣＯ３θｔ＋　ｅＥｔ′２／２ｍ／２ ′８′Ｖｅｘｔ＝　　ｅＥｔ　　／２ｍこれに上記０式
を代入して整理すると、８ｅ　Ｌ　Ｂ’−１２πｍＶｅ
ｘＢ−９π”　ｍＥ＝Ｏ−・・■が得られる。この０式
の２次方程式を解けば、必要な磁場Ｂを求めることがで
きる。ただしＢ２Ｏである。換言すれば、このようにし
て求められた磁場Ｂを印加することによって、１ドツト
発光時における不安定さを最小にするように熱電子に対
して螺旋運動を行なわせることができることとなる。

なお第１図および第２図に示される実施例のように、管
の外側に磁石体を装置した場合には、ガラスを考慮し、
その分だけ磁石体による磁場を強めに設定しておく必要
がある。磁石体は、管の内部に設置することもできるが
、いずれにしてもフェイスガラス前面からの視認性を過
わないように、すなわち蛍光体ドツトを覆い隠さないよ
うに設置することとする。

（効　　果） 以上説明したように、本発明は、陰極から発せられる熱
電子が螺旋運動を行なうように、陰極と陽極との間に形
成される電場と平行に、所定強さの磁場を形成してなる
から、陰極から発生・放出される熱電子を各蛍光体ドツ
トの全面に対して均一に到達させることができ、発光む
らを防止して高品質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例におけるドツト
アレイ蛍光管を表わした概略横断面図および概略平面図
、第３図（ａ＞、（ｂ）は本発明にかかる熱電子の螺旋
運動を解析するための説明図、第４図は電子写真記録装
置の概略構成を示す図、第５図（ａ）、ｌ）および第６
図はドツトアレイ蛍光管の発光不均一状態を説明する平
面説明図および側面説明図である。 １３・・・ドツトアレイ蛍光管、１３０・・・基葱、１
３１・・・陽極電極、１３２・・・蛍光体ドツト、１３
６・・・カソードフィラメント、１３７．１３８・・・
磁石体。 （外　１　名） ３４　図 詭り　区 （υ）　　　　　　　　　　　　　（か）ビー、１ ｊ１１ い；；す （ＯＦＦ）　（ＯＮ）　　（υ−「Ｊ 手続有ｎ正害（自宛）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に設置された陽極表面に蛍光体を塗布してなる複
   数の発光セグメントをアレイ状に列設しておき、これら
   発光セグメント列に陰極から発せられる熱電子を射突し
   て上記蛍光体を発光せしめるようにしたドットアレイ蛍
   光管において、上記陰極と陽極との間に形成される電場
   と平行に、所定強さの磁場を印加してなることを特徴と
   するドットアレイ蛍光管。