JPH07302558A

JPH07302558A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07302558A
Application number: JP9327094A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Ando; 友和安藤; Masahiro Tagawa; 昌宏多川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】耐大気圧構造として強度を落さずに効率的に
軽量化された画像形成装置を提供する。【構成】画像形成装置は、電子放出素子群（不図示）
および電極（不図示）を搭載した背面板１と、背面板１
と対向配置され、電子放出素子群（不図示）からの電子
線の照射により画像が形成される画像形成部材を搭載し
た前面板２と、前面板２と背面板１との間にあって、前
面板２および背面板１の周縁を前記電子放出素子群を囲
むように支持する支持枠３とにより真空容器として構成
される。支持枠３の各辺中心の枠幅は、大気圧によって
背面板と前面板とが真空容器内部にたわむ際に支持枠外
周部に働く引っ張り応力が均一になるように、その引っ
張り応力に応じて広くなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面型の画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。このうち冷陰極電
子源には電界放出型（以下、「ＦＥ型」と略す）、金属
／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩＭ型」と略す）や表面
伝導型電子放出素子などがある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an,"Field emission",Advance in Electron Physics,8,
89(1956)やC.A.Spindt,"Physical properties of thin-
film field emission cathodes with molybdenum cone
s",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead,"The tu
nnel-emission amplifier",J.Appl.Phys.,32,646(1961)
等が知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、E.
I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290(1965)等
がある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は基板上に形成さ
れた小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生じる現象を利用するものである。

【０００７】この表面伝導型電子放出素子としては、前
記エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ
薄膜によるもの［G.Dittmer:"Thin Solid Films",9,31
7，(1972)］、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［M.Ha
rtwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans. ED Conf.",519,
(1975)］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：”真
空”，第２６巻，第１号，２２頁（１９８３年）］等が
報告されている。

【０００８】ここで、上述の電子放出素子を応用して画
像を形成する、従来の画像形成装置を図６および図７に
基づいて説明する。

【０００９】図６は、従来の画像形成装置の構成を説明
するための分解斜視図、図７は、図６に示した画像形成
装置の縦断面図である。

【００１０】画像形成装置は一般に、図６および図７に
示すように、電子放出素子群を搭載した背面板１０３
と、背面板１０３と対向配置され、電子放出素子群から
の電子線の照射により画像が形成される画像形成部材を
搭載した前面板１０２と、前面板１０２と背面板１０３
との間にあって、前面板１０２および背面板１０３の周
縁を前記電子放出素子群を囲むように支持する支持枠１
０４とから構成され、前面板１０２、背面板１０３およ
び支持枠１０４の接合部は、フリットガラス１０１によ
り固着されている。

【００１１】従来の画像形成装置の組立方法について説
明すると、前面板１０２と背面板１０３の接合面にそれ
ぞれフリットガラス１０１を塗布し、乾燥させた後に前
面板１０２と背面板１０３を所定の間隔に保ち、外周部
を構成する支持枠１０４を中央に挟み、上下から固定
し、荷重を加えながらフリットガラス１０１が軟化する
温度まで加熱した後、冷却する。これにより、画像形成
装置は、図７に示したような気密構造となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したような画像形
成装置は、内部を１０^-6Ｔｏｒｒ程度以上の真空にして
電子放出素子を動作させるので、このときの大気圧に耐
えるような真空容器の構造を持つ必要がある。

【００１３】従来、安全な耐大気圧構造を有する画像形
成装置を作製するには、背面板および前面板の板厚を厚
くしたり、支持枠の枠幅を広くしたりするなどといっ
た、各構成部材の肉厚を厚くする手段がある。

【００１４】しかしながら、画面サイズの大きい画像形
成装置（例えば、６０インチ）を製造するにあたり、上
述の構成部材の肉厚を一様に厚くする手段を用いると、
画像形成装置の重量が大きくなってしまう。重量の増加
は、画像形成装置の運搬または設置などにおいて不利で
あり、利用範囲を狭める原因となる。

【００１５】そのため、画像形成装置の真空容器として
の耐大気圧構造の強度を落さずに、構成部材の形状変更
により効率的に軽量化を行なう必要がある。

【００１６】本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、耐
大気圧構造として強度を落さずに効率的に軽量化された
画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、素子および電極を搭載した背面板と、該背
面板と対向して配置されると共に画像形成部材を搭載し
た前面板と、前記背面板と前記前面板の間に配置された
支持枠とによって、気密構造に作られた画像形成装置に
おいて、前記支持枠の枠幅が均一ではなく、前記支持枠
の角部が最小の枠幅であり、前記支持枠の外周部側面が
凸状に膨らんだ形状を有することを特徴とする。

【００１８】また、前記画像形成装置において、前記支
持枠の外周部側面が複数の曲面によって作られる形状を
有することを特徴とするものや、前記支持枠の外周部側
面が複数の曲面と複数の平面によって作られる形状を有
することを特徴とするものが考えられる。

【００１９】そして、前記曲面が円柱または楕円柱の側
面の一部であることを特徴とするものや、前記支持枠が
複数の側壁から形成されることを特徴とするものや、前
記支持枠が複数の側壁と複数の補強壁から形成されるこ
とを特徴とするものであってもよい。

【００２０】この場合、前記前面板および前記背面板の
少なくとも一方の形状が前記支持枠の外周部側面と同じ
形状であることを特徴とするものが好ましい。

【００２１】前記素子としては、表面伝導型電子放出素
子を用いたことを特徴とするものが考えられ、前記画像
形成装置はガス放電型画像形成装置や熱電子源型画像形
成装置であってもよい。

【００２２】

【作用】上記のとおりに構成された本発明では、真空容
器である画像形成装置を構成する各部材に大気圧がかか
る。大気圧によって背面板と前面板とは真空容器内部に
たわむので、その変形を支える支持枠には、内周部側面
においては、背面板または前面板の板面に対して垂直な
方向（以下、「ｚ方向」）に圧縮応力が働き、外周部側
面においてはｚ軸方向に引き離すような引っ張り応力が
働く。

【００２３】ほぼ直方体の形状をした画像形成装置にお
いて均一の枠幅を持つ支持枠を用いた場合、支持枠の外
周部側面に働く引っ張り応力の最大値は、支持枠の外周
部長辺の側面の中心で発生する。また、支持枠の外周部
短辺の側面の中心にも極大値がある。一方、支持枠の外
周部側面における４つの角部の周辺部分で発生する引っ
張り応力は小さい。

【００２４】そこで、引っ張り応力の小さい部分におい
ての支持枠の枠幅をきめ、さらに大きな引っ張り応力が
働く部分においては、引っ張り応力に応じた広い枠幅を
設定する、すなわち、支持枠の枠幅が均一ではなく、支
持枠の角部が最小の枠幅であり、支持枠の外周部側面が
凸状に膨らんだ形状にすることにより、引っ張り応力分
布が支持枠の全周にわたってほぼ均一になる。

【００２５】このため、設計強度の低下を招くことな
く、支持枠の体積を減らすことが可能になり、画像形成
装置の効率的な軽量化が行なえる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２７】（第１の実施例）図１は、本発明の画像形
成装置の第１の実施例の構成を示す、一部を切り欠いて
見た斜視図、図２は、図１に示した支持枠の平面図であ
る。

【００２８】画像形成装置は、図１に示すように、電子
放出素子群（不図示）および電極（不図示）を搭載した
背面板１と、背面板１と対向配置され、電子放出素子群
（不図示）からの電子線の照射により画像が形成される
画像形成部材を搭載した前面板２と、前面板２と背面板
１との間にあって、前面板２および背面板１の周縁を前
記電子放出素子群を囲むように支持する支持枠３とから
構成され、前面板２、背面板１および支持枠２の接合部
は、フリットガラスにより固着されている。これによ
り、画像形成装置は密閉容器となっている。

【００２９】なお、支持枠３の、背面板１または前面板
２の板面に対して垂直方向（図中ｚ方向）の厚さは一様
である。

【００３０】次に、支持枠の形状を図２を用いて説明す
る。

【００３１】本実施例では、大気圧によって前面板２
（図１参照）と背面板１（図１参照）とが真空容器内部
へとたわむ際の、支持枠３の各辺の中心における最大引
っ張り応力値が、支持枠３の許容限界値（安全を考えた
設計強度を満たすための最大引っ張り応力に対する許容
値）になるように、その部分での枠幅を決めた。その
後、４つの角部周辺に発生する最大引っ張り応力がほぼ
許容限界値になるように、曲線の一部（本実施例ではほ
ぼ円弧）を用いて支持枠３の形状を定めた。その結果、
支持枠３に発生する最大引っ張り応力がほぼ許容限界値
または許容限界値以下となった。

【００３２】実際には、画面サイズが６０インチで、背
面板１（図１参照）と前面板２（図１参照）の板厚６０
ｍｍの青板ガラスを用い、支持枠３として高さ５ｍｍの
青板ガラス枠を以下のように加工して用いた。

【００３３】支持枠３の内周に関しては長辺側が１．４
ｍ、短辺が０．８ｍの長方形であり、外周に関しては、
長辺側の最大枠幅５０ｍｍで半径約１２．９ｍの円弧の
一部を用い、短辺側は最大枠幅が４０ｍｍで半径約９．
３ｍの円弧の一部を用いた。実際には、上記の半径を持
つ円柱の側面の一部を用いた。さらに、支持枠の外周形
状と同一の形状を持つ背面板１（図１参照）と前面板２
（図２参照）を用いたことで、重量として約３％の軽量
化を行なうことができた。

【００３４】また、図１に示した支持枠は一体型である
が、枠を複数の側壁で組み立てることによって作製する
ことも有効である。

【００３５】図３は、支持枠の他の構成例を示した図で
ある。

【００３６】図３において、支持枠３は、枠の長辺を構
成する２つの側壁４と、枠の短辺を構成する２つの側壁
５とを、フリットガラスにより固着して構成されてい
る。

【００３７】ここでは、４つの側壁から枠を構成する場
合を説明したが、側壁の数または組立方法などについて
何等制限するものではない。

【００３８】また、本実施例では、支持枠３の外周に沿
った形状の前面板１および背面板２を用いたが、本実施
例と比較して、背面板１または前面板２と支持枠３の接
着面が小さくならなければ、つまり、支持枠３の外周の
大きさに比較して背面板１または前面板２が同一かまた
はそれ以上の大きさであればどのような形状でも構わな
い。しかし、軽量化を目的とする限り、支持枠３の外周
と背面板１および前面板２の形状は同一であることが望
ましい。これは、本発明を説明する全ての実施例におい
て同様である。

【００３９】（第２の実施例）図４は、本発明の画像形
成装置の第２の実施例における、支持枠を示す平面図で
ある。

【００４０】本実施例の画像形成装置は、図４に示すよ
うな支持枠７を有し、具体的にこの支持枠７は、枠の長
辺を構成する直方体形状の２つの側壁８と、枠の短辺を
構成する直方体形状の２つの側壁９とをフリットガラス
１０により固着し、さらに、２つの側壁８にそれぞれ補
強壁１２を、２つの側壁９にそれぞれ補強壁１１をフリ
ットガラス１０で固着して補強することにより、構成さ
れている。

【００４１】本実施例では、支持枠の外周部の側面にお
いて、４つの角部周辺に発生する最大引っ張り応力が許
容限界値であるように側壁８と側壁９の均一枠幅を決め
た。各側壁の外周部の側面の中央部分を中心に最大引っ
張り応力値が発生するので、側壁８および側壁９の外側
に補強壁１１および補強壁１２を加えて支持枠を補強す
ることで、支持枠の各部分における引っ張り応力がほぼ
許容限界値もしくは許容限界値以下になった。

【００４２】なお、本実施例の補強壁の形状として楕円
の一部を用いた。

【００４３】本実施例では、枠外周部側面において、最
も引っ張り応力の小さい部分における引っ張り応力が許
容限界値になるように枠幅を設定し、さらに引っ張り応
力の大きい部分にはその大きさに対応した枠幅を増加さ
せることで効率のよい軽量化が行なわれた。

【００４４】上述した第１および第２の実施例におい
て、背面板上に搭載される複数の素子としては、従来技
術の説明で述べた冷陰極電子源を用いることができる。
冷陰極電子源のうち例として表面伝導型電子放出素子を
挙げてその構成を簡単に説明する。図５は、表面伝導型
電子放出素子の基本的な構成の一例を示すものであり、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は縦断面図である。

【００４５】表面伝導型電子放出素子は図５に示すよう
に、絶縁性基板２１を備えており、絶縁性基板２１上に
は、素子電極２５，２６が一定間隔Ｌ１でそれぞれ配置
されている。この絶縁性基板上２１の各素子電極２５，
２６の間には、薄膜導電体２４が形成されている。薄膜
導電体２４には、電子を放出する電子放出部２３が薄膜
導電体２４に通電加熱を施すことにより形成されている
（特開平２−５６８２２号公報、特開平４−２８１３９
号公報参照）。

【００４６】電子放出部２３としては粒径が数十オング
ストローム程度の導電性微粒子からなり、電子放出部２
３以外の薄膜導電体２４は微粒子膜からなる。

【００４７】なおここで述べる微粒子膜とは、複数の微
粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子
が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに
隣接、あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜を
さす。

【００４８】またこれとは別に薄膜導電体２４には、導
電性微粒子が分散されたカーボン薄膜等の場合がある。

【００４９】薄膜導電体２４の具体例を挙げるならば、
Ｐｂ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂなどの金属、ＰｂＯ、ＳｎＯ
₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃などの酸化物、ＨｆＢ
2、ＺｒＢ2、ＬａＢ6、ＣｅＢ6、ＹＢ4、ＧｄＢ4などの
硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、Ｗ
Ｃなどの炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮなどの窒化
物、Ｓｉ、Ｇｅなどの半導体、カーボン、ＡｇＭｇ、Ｎ
ｉＣｕなどである。

【００５０】そして、薄膜導電体２４は、真空蒸着法、
スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピ
ング法、スピナー法などによって形成される。

【００５１】この表面伝導型電子放出素子の製造方法の
一例について説明すると、図５において、まず、絶縁性
基板２１として青板ガラスを用い、絶縁性基板２１上に
Ｎｉを用いて素子電極２５，２６を形成した。この時、
素子電極間隔Ｌ１を３μｍ、素子電極幅Ｗ１を５００μ
ｍ、素子電極の厚さｄを１０００Åとした。

【００５２】次に、素子電極上を含む所望の位置に有機
パラジウム（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬株式会社製）
含有溶液を塗布した後、３００℃で１０分間の加熱処理
をして、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子（平均粒径：
７０Å）からなる薄膜導電体２４を形成した。この時、
薄膜導電体２４の幅Ｗ２は３００μｍとした。

【００５３】なお本発明は、このような表面伝導型電子
放出素子に限られず、従来技術の説明で述べたようなＦ
Ｅ型、ＭＩＭ型等を用いても良い。

【００５４】（第３の実施例）本実施例は、第１および
第２の実施例に示した枠をガス放電型画像形成装置に適
用したものである（不図示）。以下、製造方法を簡単に
説明する。

【００５５】まず、ガラス製の背面板上に放電プラズマ
を生起する放電電極を配し、次に、放電プラズマから電
子を引き出すための電子引き出し電極を配置した。前記
引き出し電極は、規則正しい多数の透孔を有する金属板
からなる。さらに、板状の絶縁基体上の付設された帯状
の電極群からなる制御電極を配置した。なお、前記制御
電極には、前記電子引き出し電極上の透孔と同軸上に透
孔を有し、電子の直進を妨げない様になっている。

【００５６】その後、蛍光膜が付設してあるガラス製の
前面板を、前記背面板上に形成された前記引き出し電極
と平行に相対するように配置し、前記前面板と前記背面
板の間に第１および第２の実施例に示した形状のガラス
製の支持枠を挟み、フリットガラスで封着した。

【００５７】封着後、画像形成装置内の真空排気を行な
い、低気圧の稀ガスを封入することでガス放電型画像形
成装置を製造した。

【００５８】支持枠の外周部側面の引っ張り応力に応じ
た枠幅を設定することで効率のよい軽量化が行なわれ
た。

【００５９】（第４の実施例）本実施例は、第１の実施
例に示した枠を蛍光表示管に適用したものである（不図
示）。以下に製造方法を簡単に説明する。

【００６０】はじめに、ガラス製の背面板上に内部接続
配線およびそれらの接続端子などを構成する導電性被膜
をプリントにより形成し、さらに上記背面板上における
接続配線の上面には導通孔を有する絶縁性の絶縁被膜を
形成した。さらに、前記絶縁被膜の上面には、各上面に
蛍光体を有する陽極セグメントを積設状に被着形成す
る。複数個の前記陽極セグメントは、一組のセグメント
群がその選択組み合わせによって所望の文字・数字・記
号などを表示し得るように配設してあり、この単位陽極
セグメント群が複数組並設されて所望の蛍光表示をなし
得る。前記陽極セグメントの上方位置にはグリットホル
ダを介してグリット電極を配置し、さらにその上方位置
には２つのフィラメントホルダ間に陰極フィラメントを
張設した。なお、前記グリット電極は、前記グリットホ
ルダを介して導電性接着剤により固定されており、前記
絶縁被膜に形成された導通孔を通して前記接続配線と電
気的に接続導出されている。

【００６１】その後、ガラス製の前面板を、前記背面板
と平行に相対するように配置し、前記前面板と前記背面
板の間に第１および第２の実施例に示した形状のガラス
製の支持枠を挟み、フリットガラスで封着した。

【００６２】封着後、画像形成装置内の真空排気を行な
い、蛍光表示管を製造した。

【００６３】支持枠の外周部側面の引っ張り応力に応じ
た枠幅を設定することで効率のよい軽量化が行われた。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、大気圧に
よって背面板と前面板とが真空容器内部へと撓み、その
変形を支持する支持枠の外周部側面に引っ張り応力が働
くが、このときの前記外周部側面の応力分布に対応し、
引っ張り応力の小さい部分においての支持枠の枠幅をき
め、さらに大きな引っ張り応力が働く部分においては、
引っ張り応力に応じた広い枠幅を設定することにより、
引っ張り応力分布が支持枠の全周にわたってほぼ均一に
なるようにした。

【００６５】したがって、表面伝導型電子放出素子を用
いた画像形成装置、またはガス放電型画像形成装置、蛍
光表示管などの画像形成装置などを大型化するにあた
り、真空容器としての耐大気圧構造における強度を落す
ことなく、支持枠の体積を減らすことが可能になり、効
率的な軽量化を行なうことができる。そして、運搬や設
置などにおいて軽くて利用しやすい画像形成装置を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施例の構成を
示す、一部を切り欠いて見た斜視図である。

【図２】図１に示した支持枠の平面図である。

【図３】支持枠の他の構成例を示した図である。

【図４】本発明の画像形成装置の第２の実施例におけ
る、支持枠を示す平面図である。

【図５】表面伝導型電子放出素子の基本的な構成の一例
を示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は縦断
面図である。

【図６】従来の画像形成装置の構成を説明するための分
解斜視図である。

【図７】図６に示した画像形成装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１背面板２前面板３，７支持枠４，５，８，９側壁６，１０フリットガラス１１，１２補強壁２１絶縁性基板２３電子放出部２４薄膜導電体２５，２６素子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素子および電極を搭載した背面板と、該
背面板と対向して配置されると共に画像形成部材を搭載
した前面板と、前記背面板と前記前面板の間に配置され
た支持枠とによって、気密構造に作られた画像形成装置
において、前記支持枠の枠幅が均一ではなく、前記支持枠の角部が
最小の枠幅であり、前記支持枠の外周部側面が凸状に膨
らんだ形状を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記支持枠の外周部側面が複数の曲面に
よって作られる形状を有することを特徴とする、請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記支持枠の外周部側面が複数の曲面と
複数の平面によって作られる形状を有することを特徴と
する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記曲面が円柱または楕円柱の側面の一
部であることを特徴とする、請求項２または３に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記支持枠が複数の側壁から形成される
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の画像形成
装置。
【請求項６】前記支持枠が複数の側壁と複数の補強壁
から形成されることを特徴とする、請求項２または３に
記載の画像形成装置。
【請求項７】前記前面板および前記背面板の少なくと
も一方の形状が前記支持枠の外周部側面と同じ形状であ
ることを特徴とする、請求項４乃至６のいづれか１項に
記載の画像形成装置。
【請求項８】前記素子として、表面伝導型電子放出素
子を用いたことを特徴とする、請求項７に記載の画像形
成装置。
【請求項９】前記画像形成装置がガス放電型画像形成
装置であることを特徴とする、請求項７に記載の画像形
成装置。
【請求項１０】前記画像形成装置が熱電子源型画像形
成装置であることを特徴とする、請求項７に記載の画像
形成装置。