JPH0829604B2 - プリンタ用線光源装置 - Google Patents
プリンタ用線光源装置Info
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- JPH0829604B2 JPH0829604B2 JP9895787A JP9895787A JPH0829604B2 JP H0829604 B2 JPH0829604 B2 JP H0829604B2 JP 9895787 A JP9895787 A JP 9895787A JP 9895787 A JP9895787 A JP 9895787A JP H0829604 B2 JPH0829604 B2 JP H0829604B2
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- electron beam
- source device
- light source
- light emitting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
- B41J2/4476—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using cathode ray or electron beam tubes
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光プリンタ用線光源装置に関するものであ
る。
る。
従来の技術 第７図，第８図に発光ダイオードアレイを用いた光プ
リンタ用線光源の一例を示す。このプリンタは発光ダイ
オード点光源40（以後LEDともよぶ）を一次元アレイ状
に多数個並べた構造になっている。
リンタ用線光源の一例を示す。このプリンタは発光ダイ
オード点光源40（以後LEDともよぶ）を一次元アレイ状
に多数個並べた構造になっている。
各々の点光源は、GaAsPもしくはGaAlAs等の半導体チ
ップ上にモノリシックに形成されたLEDより成る。
ップ上にモノリシックに形成されたLEDより成る。
現在の半導体技術では、A4もしくはA3原稿長にも及ぶ
LEDアレイをモノリシックに形成できる大きさの半導体
基板を形成することは困難であるため、第８図に示すよ
うな長さ５〜20mm程度のアレイチップ41を所定の長さに
なる様につながあわせて構成されている。本従来例では
１チップあたり64個のLEDを配列したものを64個つなぎ
あわせて計4096絵素で、B4サイズに対応している。
LEDアレイをモノリシックに形成できる大きさの半導体
基板を形成することは困難であるため、第８図に示すよ
うな長さ５〜20mm程度のアレイチップ41を所定の長さに
なる様につながあわせて構成されている。本従来例では
１チップあたり64個のLEDを配列したものを64個つなぎ
あわせて計4096絵素で、B4サイズに対応している。
発光波長は570nm,各LEDの発光部面積は40μｍ×50μ
ｍであり、62.5μｍピッチでならんでいる。１ドット当
りの光量は４μW/ドット（2mW/mm2に相当）である。
ｍであり、62.5μｍピッチでならんでいる。１ドット当
りの光量は４μW/ドット（2mW/mm2に相当）である。
これらの発光ダイオード点光源40は並設された専用ド
ライバLSI42により駆動点灯される。LEDより発せられた
光はセルフォックレンズアレイ43を介して、感光体ドラ
ム上に結像する。
ライバLSI42により駆動点灯される。LEDより発せられた
光はセルフォックレンズアレイ43を介して、感光体ドラ
ム上に結像する。
発光ダイオードアレイを用いた光プリンタは、すでに
商品化されている。
商品化されている。
しかし、現在実用化されている汎用感光体は、その感
度が可視短波長域になるにつれ高くなるものが多いが、
上記の様なLEDにより構成されたプリンタの発光波長
は、短くとも650nm程度までである。また、各LED毎の輝
度バラツキが10〜15％程度あり、これを５％以下に均一
に保つことは、かなり難しかった。
度が可視短波長域になるにつれ高くなるものが多いが、
上記の様なLEDにより構成されたプリンタの発光波長
は、短くとも650nm程度までである。また、各LED毎の輝
度バラツキが10〜15％程度あり、これを５％以下に均一
に保つことは、かなり難しかった。
そこで上記問題点を解消し、高精度で、感光体との波
長マッチングがとれて、発光輝度のバラツキが小さく、
安価に製造できる光プリンタ用線光源として最近、螢光
電子管式の一次元アレイ光源が注目されている。
長マッチングがとれて、発光輝度のバラツキが小さく、
安価に製造できる光プリンタ用線光源として最近、螢光
電子管式の一次元アレイ光源が注目されている。
具体的には、数10V〜100V程度の低速電子線により高
い効率で励起でき、しかも発光波長は500nm付近である
酸化亜鉛の粉末螢光体層に電子線を照射し、発光させ
る。ｉ）従来の螢光表示管同様にシャワー状に電子ビー
ムを照射し、発光させ、基板ガラスとは対向方向に出射
する光を利用する方法（特開昭58−223243号公報）ii）
線状熱陰極から放射された電子ビームを収束電極を用い
て帯状に収束して、パワー密度を上げて螢光体層に照射
し、基板ガラスを透過して出射する光を利用する方法
（特願昭60−1273号）等がある。
い効率で励起でき、しかも発光波長は500nm付近である
酸化亜鉛の粉末螢光体層に電子線を照射し、発光させ
る。ｉ）従来の螢光表示管同様にシャワー状に電子ビー
ムを照射し、発光させ、基板ガラスとは対向方向に出射
する光を利用する方法（特開昭58−223243号公報）ii）
線状熱陰極から放射された電子ビームを収束電極を用い
て帯状に収束して、パワー密度を上げて螢光体層に照射
し、基板ガラスを透過して出射する光を利用する方法
（特願昭60−1273号）等がある。
第９図，第10図に、特願昭60−1273号に示された、i
i）の方式の一実施例を示す。線状熱陰極53,電子ビーム
取り出し電極57,収束電極62,加速電極59,電子ビーム制
御電極55上に形成された螢光体粉末層56等が真空外囲器
51の中に封入されており、線状熱陰極53から放射された
電子ビームを収束電極62を用いて帯状の収束し、スリッ
ト60を通して螢光体粉末層56に照射，発光させる。アレ
イ状に並んだ発光点は第10図に示す様に、その下に設け
られた電子ビーム制御電極55に数10Vの電位を印加する
か否かで、電子ビームを制御し、光をスイッチングす
る。電子ビーム制御電極55は透明導電膜でできており、
基板ガラス54を透過した光は、その下部に設けたセルフ
ォックレンズを介して、感光ドラム上に集光、結像され
る。
i）の方式の一実施例を示す。線状熱陰極53,電子ビーム
取り出し電極57,収束電極62,加速電極59,電子ビーム制
御電極55上に形成された螢光体粉末層56等が真空外囲器
51の中に封入されており、線状熱陰極53から放射された
電子ビームを収束電極62を用いて帯状の収束し、スリッ
ト60を通して螢光体粉末層56に照射，発光させる。アレ
イ状に並んだ発光点は第10図に示す様に、その下に設け
られた電子ビーム制御電極55に数10Vの電位を印加する
か否かで、電子ビームを制御し、光をスイッチングす
る。電子ビーム制御電極55は透明導電膜でできており、
基板ガラス54を透過した光は、その下部に設けたセルフ
ォックレンズを介して、感光ドラム上に集光、結像され
る。
発明が解決しようとする問題点 ところが、上記の様な、螢光電子管式アレイ光源に
は、十分な輝度が得にくいという問題点があった。
は、十分な輝度が得にくいという問題点があった。
上記ｉ）の方式のアレイ光源では、電子ビームのパワ
ー密度を上げることは難しく、十分な輝度は得られなか
った。またii）の方式では、電子ビームを収束すること
によりビームパワー密度は上げることができるが、300
〜400mW/mm2の高パワー密度の電子ビームを照射して３
〜4mW/mm2の高光出力を得ようとしても、電子ビーム照
射により螢光体粉末層表面の温度が200℃〜300℃にも達
し、螢光体は温度消光をおこし、発光効率は大幅に低下
し、いくら電子ビームのパワー密度を上げても、発光量
は飽和してしまって、高光出力は得にくかった。
ー密度を上げることは難しく、十分な輝度は得られなか
った。またii）の方式では、電子ビームを収束すること
によりビームパワー密度は上げることができるが、300
〜400mW/mm2の高パワー密度の電子ビームを照射して３
〜4mW/mm2の高光出力を得ようとしても、電子ビーム照
射により螢光体粉末層表面の温度が200℃〜300℃にも達
し、螢光体は温度消光をおこし、発光効率は大幅に低下
し、いくら電子ビームのパワー密度を上げても、発光量
は飽和してしまって、高光出力は得にくかった。
本発明は、上記問題点を解決し、高アレイ密度で、且
つ、各発光素の光量を飛躍的に増加することのできる螢
光管式アレイ光源方式のプリンタ用線光源装置を提供す
ることを目的とする。
つ、各発光素の光量を飛躍的に増加することのできる螢
光管式アレイ光源方式のプリンタ用線光源装置を提供す
ることを目的とする。
問題点を解決するための手段 電子ビームを放射する線状もしくは帯状の熱陰極と、
前記電子ビームを加速する加速電極と、アレイ状に配列
された複数の短冊状の電子ビーム制御電極が真空中に封
入されている構造のプリンタ用線光源装置において、誘
電体基板上に、透明で、少なくとも真空側及び前記基板
側界面が平滑な、光ガイド性を有する短冊状の螢光体発
光部をそれぞれの電子ビーム制御電極に対応してアレイ
状に形成し、しかも前記螢光体発光部の側縁端部表面を
光拡散表面状態で露出させるとともに、前記螢光体発光
部の前記側縁端部以外の表面に、部分的に、前記電子ビ
ーム制御電極に導通した導電層を設けた構造とし、前記
側縁端部界面から外部に放射する光を利用する。
前記電子ビームを加速する加速電極と、アレイ状に配列
された複数の短冊状の電子ビーム制御電極が真空中に封
入されている構造のプリンタ用線光源装置において、誘
電体基板上に、透明で、少なくとも真空側及び前記基板
側界面が平滑な、光ガイド性を有する短冊状の螢光体発
光部をそれぞれの電子ビーム制御電極に対応してアレイ
状に形成し、しかも前記螢光体発光部の側縁端部表面を
光拡散表面状態で露出させるとともに、前記螢光体発光
部の前記側縁端部以外の表面に、部分的に、前記電子ビ
ーム制御電極に導通した導電層を設けた構造とし、前記
側縁端部界面から外部に放射する光を利用する。
作用 蛍光体発光部表面に電子ビームが照射され発光した光
のうち、その法線となす角が螢光体発光部と誘電体基板
の屈折率比で決まる臨界角よりも大きな角で放射される
光線は真空側界面と基板側界面で全反射を繰り返しなが
ら、螢光体発光部の側縁端部まで、ほとんど減衰せず導
かれる。螢光体発光部の電子ビームが照射される表面の
面積は内面反射した光が射出される側縁端部の面積より
広いので、電子ビームのビームパワー密度がさほど高く
なくても、内面反射により導かれ側縁端部より射出され
る光のパワーは大きくなる。螢光体発光部の電子ビーム
が照射される表面の面積は、線光源アレイのピッチにか
かわらず、アレイ方向とは垂直の方向に短冊状に細長く
広げることができるため、側縁端部から射出される光パ
ワーもそれに応じて大きくできる。さらには、短冊状に
広く電子ビーム照射面積をとり、且つ、電子ビームのパ
ワー密度を上げてやれば、側縁端部から射出される光の
パワーは、飛躍的に高まる。この際、螢光体発光部は、
その下の誘電体基板に密着しているため放熱性が良い。
したがって発光部の温度消光による発光効率の低下はお
こらない。また、螢光体発光部の側縁端部表面以外の表
面には、部分的に電子ビーム制御電極に導通した導電層
を設けてあるので、ビーム電流量が大きくても、チャー
ジアップは僅かで、実効電子ビームのパワーはほとんど
低下しない。
のうち、その法線となす角が螢光体発光部と誘電体基板
の屈折率比で決まる臨界角よりも大きな角で放射される
光線は真空側界面と基板側界面で全反射を繰り返しなが
ら、螢光体発光部の側縁端部まで、ほとんど減衰せず導
かれる。螢光体発光部の電子ビームが照射される表面の
面積は内面反射した光が射出される側縁端部の面積より
広いので、電子ビームのビームパワー密度がさほど高く
なくても、内面反射により導かれ側縁端部より射出され
る光のパワーは大きくなる。螢光体発光部の電子ビーム
が照射される表面の面積は、線光源アレイのピッチにか
かわらず、アレイ方向とは垂直の方向に短冊状に細長く
広げることができるため、側縁端部から射出される光パ
ワーもそれに応じて大きくできる。さらには、短冊状に
広く電子ビーム照射面積をとり、且つ、電子ビームのパ
ワー密度を上げてやれば、側縁端部から射出される光の
パワーは、飛躍的に高まる。この際、螢光体発光部は、
その下の誘電体基板に密着しているため放熱性が良い。
したがって発光部の温度消光による発光効率の低下はお
こらない。また、螢光体発光部の側縁端部表面以外の表
面には、部分的に電子ビーム制御電極に導通した導電層
を設けてあるので、ビーム電流量が大きくても、チャー
ジアップは僅かで、実効電子ビームのパワーはほとんど
低下しない。
また、側縁端部表面は光拡散性の表面状態であるた
め、側縁端部表面から射出する光の放射強度は拡散性の
角度分布を示す。したがって、側縁端部表面の鉛直軸方
向所定の位置にセルフォックレンズを配することによ
り、射出光をセルフォックレンズ系を介して、感光ドラ
ム上に、効率良く伝送することができる。
め、側縁端部表面から射出する光の放射強度は拡散性の
角度分布を示す。したがって、側縁端部表面の鉛直軸方
向所定の位置にセルフォックレンズを配することによ
り、射出光をセルフォックレンズ系を介して、感光ドラ
ム上に、効率良く伝送することができる。
以上の作用により、前記螢光体発光部の側縁端部が発
光素である本発明は、従来に比べて非常に高輝度のプリ
ンタ用線光源装置を実現する。
光素である本発明は、従来に比べて非常に高輝度のプリ
ンタ用線光源装置を実現する。
実施例 第１〜第３図に本発明の一実施例を示す。１は真空外
囲器であり、ガラス等で形成した容器である。真空外囲
器１の内面には、背面電極２が設けられており、外部か
らの電界によって線状熱陰極３から放射される電子ビー
ムが影響されないようにしている。４は基板ガラスで、
真空外囲器１と低融点ガラス等により接合して、内部を
真空にしている。基板ガラス４の表面には、短冊状の電
子ビーム制御電極５が一定の間隔で配列されている。電
子ビーム制御電極５のピッチは、プリンタの必要解像度
によって決められる。本実施例は16本/mmの解像度を必
要とする場合で、62.5μｍピッチで、図内座標のｙ軸方
向に297mmにわたってアレイ状に形成されている。電子
ビーム制御電極５に隣接して基板ガラス４上に、各々、
表面が平滑で透明な、光ガイド性を有する螢光体発光部
６が形成されており、イの側縁端部７がそれぞれの電子
ビーム制御電極５に対応した発光素８となる。線状熱陰
極３と、螢光体発光部６の間には、所定の間げきをおい
て加速電極９が設けられている。加速電極９は金属メッ
シュから成る格子電極である。
囲器であり、ガラス等で形成した容器である。真空外囲
器１の内面には、背面電極２が設けられており、外部か
らの電界によって線状熱陰極３から放射される電子ビー
ムが影響されないようにしている。４は基板ガラスで、
真空外囲器１と低融点ガラス等により接合して、内部を
真空にしている。基板ガラス４の表面には、短冊状の電
子ビーム制御電極５が一定の間隔で配列されている。電
子ビーム制御電極５のピッチは、プリンタの必要解像度
によって決められる。本実施例は16本/mmの解像度を必
要とする場合で、62.5μｍピッチで、図内座標のｙ軸方
向に297mmにわたってアレイ状に形成されている。電子
ビーム制御電極５に隣接して基板ガラス４上に、各々、
表面が平滑で透明な、光ガイド性を有する螢光体発光部
６が形成されており、イの側縁端部７がそれぞれの電子
ビーム制御電極５に対応した発光素８となる。線状熱陰
極３と、螢光体発光部６の間には、所定の間げきをおい
て加速電極９が設けられている。加速電極９は金属メッ
シュから成る格子電極である。
線状熱陰極は、直径20〜50μｍのタングステン線表面
に酸化物放射材料を電着等によって設けたものを使用す
ることができる。線状熱陰極３は、必要電子ビーム電流
量に応じて所定の本数架張する。線状熱陰極３から放射
された電子ビームは、加速電極９の電位によって加速電
極９に向け加速される。電子ビーム制御電極５には、ワ
イアボンド等により接続されている駆動用LSIより、画
像信号に応じた所定の電位が駆動回路側から与えられ、
加速電極９に50Vの正電位が与えられている状態で、例
えば、ある電子ビーム制御電極５に50Vの電位が与えら
れ、その他の電子ビーム制御電極５の電位が0Vの場合、
50Vの電位を与えられた電子ビーム制御電極５上の螢光
体発光部にのみ選択的に、加速電極９のメッシュを通過
した電子ビームを照射することができる。なお電子ビー
ムのクロストークを防ぐため、加速電極９と螢光体発光
部６との間げきは200μｍと狭い。
に酸化物放射材料を電着等によって設けたものを使用す
ることができる。線状熱陰極３は、必要電子ビーム電流
量に応じて所定の本数架張する。線状熱陰極３から放射
された電子ビームは、加速電極９の電位によって加速電
極９に向け加速される。電子ビーム制御電極５には、ワ
イアボンド等により接続されている駆動用LSIより、画
像信号に応じた所定の電位が駆動回路側から与えられ、
加速電極９に50Vの正電位が与えられている状態で、例
えば、ある電子ビーム制御電極５に50Vの電位が与えら
れ、その他の電子ビーム制御電極５の電位が0Vの場合、
50Vの電位を与えられた電子ビーム制御電極５上の螢光
体発光部にのみ選択的に、加速電極９のメッシュを通過
した電子ビームを照射することができる。なお電子ビー
ムのクロストークを防ぐため、加速電極９と螢光体発光
部６との間げきは200μｍと狭い。
螢光体発光部は、数10Vの低速電子線でも高い発光効
率で発光する、ZnO:Zn螢光体より形成されている。電子
ビームの照射によりその表面で発光した光のうち、表面
の法線となす角が基板ガラス４とZnO:Zn螢光体との屈折
率比によってきまる臨界角より大きい角度で出射する光
は、螢光体内を全反射により側縁端部７にまで導かれ発
光する（出射光10）。発光素８より出射した光は、ｘ軸
方向の所定の位置に発光素列11に平行に配置されたセル
フォックレンズを介して、感光ドラム上に集光，結像さ
れる。
率で発光する、ZnO:Zn螢光体より形成されている。電子
ビームの照射によりその表面で発光した光のうち、表面
の法線となす角が基板ガラス４とZnO:Zn螢光体との屈折
率比によってきまる臨界角より大きい角度で出射する光
は、螢光体内を全反射により側縁端部７にまで導かれ発
光する（出射光10）。発光素８より出射した光は、ｘ軸
方向の所定の位置に発光素列11に平行に配置されたセル
フォックレンズを介して、感光ドラム上に集光，結像さ
れる。
次に、本発明の作用と効果を、上記実施例に基づいて
説明する。第２図は、螢光体発光部付近の拡大斜視図、
第３図はそのｙ面の断面図である。本実施例では、電子
ビーム制御電極５、チタンタングステン，モリブデン等
の金属蒸着膜で、側面金属コート12,背面金属コート13
は前記金属蒸着膜もしくはアルミニウム蒸着膜である。
厚さは約2000Åである。螢光体発光部６は、厚さ30μm,
幅50μm,長さ20mmの短冊状のZnO:Zn螢光体薄膜で、可視
光に対する吸収は小さく、ZnO:Znの発光波長である500n
m付近の波長の光は低減衰で進行する。しかも、螢光体
発光部６と真空もしくは基板ガラス４との界面は非常に
平滑なのでこの螢光体発光部６は対向する平行な界面で
の全反射による光ガイド性を有する。
説明する。第２図は、螢光体発光部付近の拡大斜視図、
第３図はそのｙ面の断面図である。本実施例では、電子
ビーム制御電極５、チタンタングステン，モリブデン等
の金属蒸着膜で、側面金属コート12,背面金属コート13
は前記金属蒸着膜もしくはアルミニウム蒸着膜である。
厚さは約2000Åである。螢光体発光部６は、厚さ30μm,
幅50μm,長さ20mmの短冊状のZnO:Zn螢光体薄膜で、可視
光に対する吸収は小さく、ZnO:Znの発光波長である500n
m付近の波長の光は低減衰で進行する。しかも、螢光体
発光部６と真空もしくは基板ガラス４との界面は非常に
平滑なのでこの螢光体発光部６は対向する平行な界面で
の全反射による光ガイド性を有する。
第３図において、50eVの入射エネルギーで入射した電
子ビーム束14の侵入長は数10Å程度と非常に浅く、発光
も、短い寿命で、表層付近でおこる。いま、螢光体発光
部６の表層部の微小面dA（15）より放射された光は、拡
散性の放射強度分布Ｉ（θ）を示す。即ち、ここでは Ｉ（θ）L0cosθdA ……（１） L0＝一定 θ：螢光体発光部表面の法線と光線がなす角 波長500nmの光に対する螢光体発光部６の屈折率はnp
＝2.07,同じく基板ガラスの屈折率はng＝1.50である。
したがって、螢光体発光部６と真空との界面（以後界面
ｖとよぶ）での臨界角及び螢光体発光部６と基板ガラス
４との界面（以後界面ｇ）での臨界角はそれぞれ である。
子ビーム束14の侵入長は数10Å程度と非常に浅く、発光
も、短い寿命で、表層付近でおこる。いま、螢光体発光
部６の表層部の微小面dA（15）より放射された光は、拡
散性の放射強度分布Ｉ（θ）を示す。即ち、ここでは Ｉ（θ）L0cosθdA ……（１） L0＝一定 θ：螢光体発光部表面の法線と光線がなす角 波長500nmの光に対する螢光体発光部６の屈折率はnp
＝2.07,同じく基板ガラスの屈折率はng＝1.50である。
したがって、螢光体発光部６と真空との界面（以後界面
ｖとよぶ）での臨界角及び螢光体発光部６と基板ガラス
４との界面（以後界面ｇ）での臨界角はそれぞれ である。
したがって、θθcgの放射束のみ界面ｖ及びｇで全
反射しながら、理想的には減衰せず螢光体光ガイド部16
を経てｘ軸方向へ伝播してゆく。θ＜θcgの光について
は、界面で基板ガラス４もしくは真空側に透過してゆく
成分と、フレネル反射によって内部へ再び反射される成
分とがある。フレネル反射成分については、幾度か反射
するうちに急速に０に近づいてゆき、伝播しかゆかな
い。基板ガラス４側への透過成分については、基板側光
吸収層17が外部の基板ガラス４の表面にスクリーン印刷
等により形成されており、他の発光素に対応した螢光体
発光部へのフレア光とならない様にしている。
反射しながら、理想的には減衰せず螢光体光ガイド部16
を経てｘ軸方向へ伝播してゆく。θ＜θcgの光について
は、界面で基板ガラス４もしくは真空側に透過してゆく
成分と、フレネル反射によって内部へ再び反射される成
分とがある。フレネル反射成分については、幾度か反射
するうちに急速に０に近づいてゆき、伝播しかゆかな
い。基板ガラス４側への透過成分については、基板側光
吸収層17が外部の基板ガラス４の表面にスクリーン印刷
等により形成されており、他の発光素に対応した螢光体
発光部へのフレア光とならない様にしている。
いま簡単のため，伝播中に光減衰が全くないとし、全
反射した光はすべて側縁端部７にまで到達すると仮定す
ると、全放射束Itotに対して側縁端部７にまで到達した
光パワーＩの比は 側縁端部７の界面（以後界面ｅ）についても、非常に
細かい粗面であり、微視的に見てやった場合、ある光線
がその表面と交わる角度は、０°から90°の間ですべて
等しい確率で分布していると仮定する。また、界面ｅで
のフレネル反射も小さいとして無視して、単に全反射成
分のみが反射して出射されず、残りはすべて出射すると
すれば、界面ｅに入射する光パワーIinに対して出射す
る光のパワーIoutの比は単に となる。また入射光強度はLcosθ即ちLsinの角度分布
をもつが界面ｅから出射する光強度は、拡散性の、即ち
Lcos′に近い角度分布をもつと考えてよい。
反射した光はすべて側縁端部７にまで到達すると仮定す
ると、全放射束Itotに対して側縁端部７にまで到達した
光パワーＩの比は 側縁端部７の界面（以後界面ｅ）についても、非常に
細かい粗面であり、微視的に見てやった場合、ある光線
がその表面と交わる角度は、０°から90°の間ですべて
等しい確率で分布していると仮定する。また、界面ｅで
のフレネル反射も小さいとして無視して、単に全反射成
分のみが反射して出射されず、残りはすべて出射すると
すれば、界面ｅに入射する光パワーIinに対して出射す
る光のパワーIoutの比は単に となる。また入射光強度はLcosθ即ちLsinの角度分布
をもつが界面ｅから出射する光強度は、拡散性の、即ち
Lcos′に近い角度分布をもつと考えてよい。
したがって螢光体発光部での全発光エネルギーφtot
に対して出射光エネルギーφoutの比は、（４），
（５）より、 φout／φin ＝47.5％×32.1％ ＝15.2％ ……（６） したがってエネルギー密度比Mout／Minはそれぞれの
面積をSA，SBとすれば Mout／Min ＝SA／SB×φout／φin ＝1.0mm2×1.5×10-3mm2＝15.2％ ＝100倍 ……（７） となる。
に対して出射光エネルギーφoutの比は、（４），
（５）より、 φout／φin ＝47.5％×32.1％ ＝15.2％ ……（６） したがってエネルギー密度比Mout／Minはそれぞれの
面積をSA，SBとすれば Mout／Min ＝SA／SB×φout／φin ＝1.0mm2×1.5×10-3mm2＝15.2％ ＝100倍 ……（７） となる。
しかし、実際には、様々な光損失がある。
いま界面ｅからｘの距離の微小面dAから角度θでｙ方
向に出た光の減衰を考えると、まず、螢光体内部の吸収
によるロスがある。
向に出た光の減衰を考えると、まず、螢光体内部の吸収
によるロスがある。
螢光体の吸収係数をαとすると exp（−αx/sinθ）…… （８） で表わされる。それから、界面v,gは実際には理想的な
全反射面ではなく、小さな凹凸等によりv,gの損失が
あるとすると、全反射によるトータルの損失は、 （１−v,g）x/dtanθ ……（９） 但しαは螢光体発光部の厚さ したがって、ｙ面内背面ｅにむかっての光伝播のみを
考えても exp（−αx/sinθ）×（１−）x/dtanθ ……（10） の光減衰がある。
全反射面ではなく、小さな凹凸等によりv,gの損失が
あるとすると、全反射によるトータルの損失は、 （１−v,g）x/dtanθ ……（９） 但しαは螢光体発光部の厚さ したがって、ｙ面内背面ｅにむかっての光伝播のみを
考えても exp（−αx/sinθ）×（１−）x/dtanθ ……（10） の光減衰がある。
また、他にも側面金属コート12,背面金属コート13,側
縁端部７等におけるフレネル反射による損失の寄与があ
り、側縁端部７より出てくる出射光の発光エネルギーに
対する比は実際には（６），（７）よりかなり小さくな
る。
縁端部７等におけるフレネル反射による損失の寄与があ
り、側縁端部７より出てくる出射光の発光エネルギーに
対する比は実際には（６），（７）よりかなり小さくな
る。
次に、ZnO:Zn螢光体自体、CRT用螢光体とは異なり比
抵抗は103〜105Ω・cmとかなり低抵抗で電子ビームとし
て螢光体発光部６に入射する電荷は、側面金属コート12
もしくは背面金属コート13を介して電子ビーム制御電極
５へ流れるため照射電流量を増加させても、チャージア
ップによる実効入射電子ビームパワーの減少はなく、発
光量を相当高めることができる。
抵抗は103〜105Ω・cmとかなり低抵抗で電子ビームとし
て螢光体発光部６に入射する電荷は、側面金属コート12
もしくは背面金属コート13を介して電子ビーム制御電極
５へ流れるため照射電流量を増加させても、チャージア
ップによる実効入射電子ビームパワーの減少はなく、発
光量を相当高めることができる。
また、入射する電子ビームのパワーを上げても、螢光
体発光部６と基板ガラス４は密着しており、熱放散が良
いため、従来の粉末層状螢光体面でおこっていた温度消
光は回避でき、エネルギー発光効率は減少せず、発光量
を相当高めることができる。
体発光部６と基板ガラス４は密着しており、熱放散が良
いため、従来の粉末層状螢光体面でおこっていた温度消
光は回避でき、エネルギー発光効率は減少せず、発光量
を相当高めることができる。
螢光体発光部６の成膜方法としては、基板ガラス表面
を鏡面研磨した上に、まず、スパッタ法によりZnO薄膜
を50〜100Å堆製し、その上に、こんどは、水素ガスを
キャリアガスとした気相輸送法によりZnO:Zn薄膜層を30
μｍ堆積したところ、表面が非常に平滑な、低光損失の
膜を得ることができた。このスパッタ法によってあらか
じめZnO薄膜層を薄く堆積しておく方法により、低光損
失の膜を得たという報告は以前にある（例えば、ティ
ー，シオサキ（T.Shiosaki），エス，オーニシ（S.Ohni
shi），アンド，エイ，カワバタ（A.Kawabata）；ジャ
ーナルオブアプライド フィジックス（J.Appl.Phys.）
50（５）（1979）3113P〜3117P）。また、気相輸送によ
るZnO:Zn螢光代発光層の形成は、例えば特願昭61−2289
81号に示された装置に類似の装置で行った。
を鏡面研磨した上に、まず、スパッタ法によりZnO薄膜
を50〜100Å堆製し、その上に、こんどは、水素ガスを
キャリアガスとした気相輸送法によりZnO:Zn薄膜層を30
μｍ堆積したところ、表面が非常に平滑な、低光損失の
膜を得ることができた。このスパッタ法によってあらか
じめZnO薄膜層を薄く堆積しておく方法により、低光損
失の膜を得たという報告は以前にある（例えば、ティ
ー，シオサキ（T.Shiosaki），エス，オーニシ（S.Ohni
shi），アンド，エイ，カワバタ（A.Kawabata）；ジャ
ーナルオブアプライド フィジックス（J.Appl.Phys.）
50（５）（1979）3113P〜3117P）。また、気相輸送によ
るZnO:Zn螢光代発光層の形成は、例えば特願昭61−2289
81号に示された装置に類似の装置で行った。
また側縁端部７において、＃400〜＃1000ていどのサン
ドペーパーでその表面を粗面化することにより、良好な
光拡散性表面を得ることができた。これは、サンドブラ
スト法やエッチング法等によっても同様の効果を有す
る。
ドペーパーでその表面を粗面化することにより、良好な
光拡散性表面を得ることができた。これは、サンドブラ
スト法やエッチング法等によっても同様の効果を有す
る。
得られた本実施例に示すプリンタ用線光源装置におい
て、線状熱陰極５本から計100mA/cmの電流密度の電子ビ
ームを電子ビーム制御電極５から50Vの電圧を印加した
螢光体発光部に照射することにより、発光素８から約６
μW/発光素の放射パワーを得ることができた。また、フ
レア光による光漏話はなく、輝度バラツキは５％以内で
あった。出射光10は拡散性の放射強度分布を示した。発
光素列11と所定の間隔をおいて平行に設置したセルフォ
ックレンズアレイを介して、出射光を感光体ドラムに集
光，結像することにより、高速，高解像度，高印字品質
の電子写真式光プリンターを実現することができた。
て、線状熱陰極５本から計100mA/cmの電流密度の電子ビ
ームを電子ビーム制御電極５から50Vの電圧を印加した
螢光体発光部に照射することにより、発光素８から約６
μW/発光素の放射パワーを得ることができた。また、フ
レア光による光漏話はなく、輝度バラツキは５％以内で
あった。出射光10は拡散性の放射強度分布を示した。発
光素列11と所定の間隔をおいて平行に設置したセルフォ
ックレンズアレイを介して、出射光を感光体ドラムに集
光，結像することにより、高速，高解像度，高印字品質
の電子写真式光プリンターを実現することができた。
第４図から第６図に、本発明の他の実施例を示す。全
体の構成は実施例１と同様で第１図に示す通りである
が、各螢光体発光部６の近傍の構成に以下のような違い
がある。
体の構成は実施例１と同様で第１図に示す通りである
が、各螢光体発光部６の近傍の構成に以下のような違い
がある。
本実施例において第４図は螢光体発光部付近の拡大斜
視図、第５図は同螢光体発光部のｙ面断面図、第６図は
螢光体発光部付近をｚ軸方向から見た図である。
視図、第５図は同螢光体発光部のｙ面断面図、第６図は
螢光体発光部付近をｚ軸方向から見た図である。
本実施例においては、電子ビーム制御電極５に導通し
た導電層として、第５図，第６図に示すように、基板ガ
ラス４と螢光体発光部６の間に、螢光体発光部６の直下
にｘ軸方向に等間隔で形成された梯子状の部分的な導電
層20が設けられている。導電層20は電子ビーム制御電極
５と同じチタン，タングステンもしくはモリブデンの金
属薄膜またはネサ膜等の透明導電膜でも良い。本実施例
では膜厚約2000Åのチタン薄膜を用いた。
た導電層として、第５図，第６図に示すように、基板ガ
ラス４と螢光体発光部６の間に、螢光体発光部６の直下
にｘ軸方向に等間隔で形成された梯子状の部分的な導電
層20が設けられている。導電層20は電子ビーム制御電極
５と同じチタン，タングステンもしくはモリブデンの金
属薄膜またはネサ膜等の透明導電膜でも良い。本実施例
では膜厚約2000Åのチタン薄膜を用いた。
一方、第４図において、側面光遮蔽コート21,背面光
遮蔽コート22はZnO:Zn製の螢光体発光部６とりも低屈折
率の光非透過性の誘電体薄膜で形成されている。
遮蔽コート22はZnO:Zn製の螢光体発光部６とりも低屈折
率の光非透過性の誘電体薄膜で形成されている。
実施例１同様、電子ビームの照射によりその表面で発
光した光のうち、表面の法線とする角θが基板ガラス４
とZnO:Zn螢光体との屈折率比できまる臨界角より大きい
角度で出射する光は、大部分は螢光体と基板ガラス４と
の界面及び真空との界面で全反射する。一方、部分的に
設けられた梯子状の導電層20との界面での反射は、フレ
ネル反射で、若干光強度は減衰する。光は、これらの反
射を繰り返しながら、螢光体内を伝播し、側縁端部７に
まで到達し発光する（出射光10）。
光した光のうち、表面の法線とする角θが基板ガラス４
とZnO:Zn螢光体との屈折率比できまる臨界角より大きい
角度で出射する光は、大部分は螢光体と基板ガラス４と
の界面及び真空との界面で全反射する。一方、部分的に
設けられた梯子状の導電層20との界面での反射は、フレ
ネル反射で、若干光強度は減衰する。光は、これらの反
射を繰り返しながら、螢光体内を伝播し、側縁端部７に
まで到達し発光する（出射光10）。
なお、第５図，第６図では梯子状の部分的な導電層20
は３本しか示されていないが、実際には本実施例では１
本の幅が50μｍで、螢光体発光部６のｘ軸方向の長さ20
mm内に、1mmピッチで計20本形成した。
は３本しか示されていないが、実際には本実施例では１
本の幅が50μｍで、螢光体発光部６のｘ軸方向の長さ20
mm内に、1mmピッチで計20本形成した。
本実施例における作用と効果も、ほぼ実施例１と同様
であるが、前述の様に導電層20との界面での光の反射の
ロスがあり、光伝達効率は実施例１に比べれば低下す
る。
であるが、前述の様に導電層20との界面での光の反射の
ロスがあり、光伝達効率は実施例１に比べれば低下す
る。
即ち、実際の光損失は、実施例１と同様に、界面ｅから
ｘの距離の微小面dAから角度θでｙ方向に出た光の減衰
を考えると、螢光体内吸収によるロス分、 exp（−αx/sinθ） ……（11） 全反射面におけるロス分、 （１−v,g）（x/dtanθ−ｎ′（θ）） ……（12） 但しｎ′は導電層20との界面での反射回数 の他に新たに、 導電層20との界面でのフレネル反射によるロス分、 （１−Rf（θ））ｎ′（θ） ……（13） 但しRf（θ）フレネル反射のエネルギー反射率 が乗算される。
ｘの距離の微小面dAから角度θでｙ方向に出た光の減衰
を考えると、螢光体内吸収によるロス分、 exp（−αx/sinθ） ……（11） 全反射面におけるロス分、 （１−v,g）（x/dtanθ−ｎ′（θ）） ……（12） 但しｎ′は導電層20との界面での反射回数 の他に新たに、 導電層20との界面でのフレネル反射によるロス分、 （１−Rf（θ））ｎ′（θ） ……（13） 但しRf（θ）フレネル反射のエネルギー反射率 が乗算される。
しかし、梯子状の部分的な導電層20の面積は、螢光体
発光部６及び螢光体光ガイド部16と基板ガラス４との界
面の全面積の1/20で、導電層20におけるフレネル反射の
ロス分は小さい。
発光部６及び螢光体光ガイド部16と基板ガラス４との界
面の全面積の1/20で、導電層20におけるフレネル反射の
ロス分は小さい。
その他、側面光遮蔽コート21,背面光遮蔽コート22,側
縁端部７等におけるフレネル反射による光損失があるこ
とは、実施例１と同様である。ところで、ZnO:Zn螢光体
自体、CRT用螢光体とは異なり、比抵抗は103〜105Ω・c
mと低抵抗で、電子ビームとして螢光体発光部６に入射
する電荷は、螢光体発光部直下におかれた、梯子状の導
電層20を介して、電子ビーム制御電極５へ流れるため、
照射電流量を増加させても、チャージアップによる実効
入射電子ビームパワーの減少は少なく発光量を相当高め
ることができる。
縁端部７等におけるフレネル反射による光損失があるこ
とは、実施例１と同様である。ところで、ZnO:Zn螢光体
自体、CRT用螢光体とは異なり、比抵抗は103〜105Ω・c
mと低抵抗で、電子ビームとして螢光体発光部６に入射
する電荷は、螢光体発光部直下におかれた、梯子状の導
電層20を介して、電子ビーム制御電極５へ流れるため、
照射電流量を増加させても、チャージアップによる実効
入射電子ビームパワーの減少は少なく発光量を相当高め
ることができる。
また、入射する電子ビームのパワーを上げても、螢光
体発光部６と基板ガラス４は密着しており、熱放散が良
いため、従来の粉末層状螢光体面でおこっていた温度消
光は回避でき、エネルギー発光効率は減少せず、発光量
を相当高めることができる。
体発光部６と基板ガラス４は密着しており、熱放散が良
いため、従来の粉末層状螢光体面でおこっていた温度消
光は回避でき、エネルギー発光効率は減少せず、発光量
を相当高めることができる。
螢光体発光部６の成膜方法についても、基板ガラス表
面を鏡面研磨した上に、まず導電層20を蒸着し、所定の
形状にパターンニングしてやった上で、実施例１と同じ
気相輸送法を用いた。
面を鏡面研磨した上に、まず導電層20を蒸着し、所定の
形状にパターンニングしてやった上で、実施例１と同じ
気相輸送法を用いた。
得られた本実施例に示すプリンタ用線光源装置におい
て、線状熱陰極５本から計100mA/cmの電流密度の電子ビ
ームを電子ビーム制御電極５から50Vの電圧を印加した
螢光体発光部６に照射することにより、発光素８から約
4.5μW/発光素の放射パワーを得ることができた。ま
た、フレア光による光漏話はなく、輝度バラツキは５％
以内であった。出射光10は拡散性の放射強度分布を示し
た。発光素列11と所定の間隔をおいて平行に設置したセ
ルフォックレンズアレイを介して、出射光を感光体ドラ
ムに集光、結像することにより、高速、高解像度、高印
字品質の電子写真式光プリンターを実現することができ
た。
て、線状熱陰極５本から計100mA/cmの電流密度の電子ビ
ームを電子ビーム制御電極５から50Vの電圧を印加した
螢光体発光部６に照射することにより、発光素８から約
4.5μW/発光素の放射パワーを得ることができた。ま
た、フレア光による光漏話はなく、輝度バラツキは５％
以内であった。出射光10は拡散性の放射強度分布を示し
た。発光素列11と所定の間隔をおいて平行に設置したセ
ルフォックレンズアレイを介して、出射光を感光体ドラ
ムに集光、結像することにより、高速、高解像度、高印
字品質の電子写真式光プリンターを実現することができ
た。
発明の効果 本発明により、コンパクトで、汎用感光体との波長マ
ッチングの良い、高輝度、低輝度バラツキの電子写真式
光プリンタ用線光源装置が容易に実現できる。それによ
り、コンパクトな高速高印字品質の電子写真式プリンタ
等が安価に表現できる。
ッチングの良い、高輝度、低輝度バラツキの電子写真式
光プリンタ用線光源装置が容易に実現できる。それによ
り、コンパクトな高速高印字品質の電子写真式プリンタ
等が安価に表現できる。
第１図は本発明の一実施例におけるプリンタ用線光源装
置の斜視図、第２図は同実施例におけるプリンタ用線光
源装置の螢光体発光部付近の拡大斜視図、第３図は同螢
光体発光部のｙ面での断面図、第４図は本発明の他の実
施例におけるプリンタ用線光源装置の螢光体発光部付近
の拡大斜視図、第５図は同螢光体発光部のｙ面での断面
図、第６図は同螢光体発光部付近をＺ軸方向からみた
図、第７図は従来のLEDアレイを用いたプリンタ用線光
源装置の一部切欠いた斜視図、第８図は同プリンタ用線
光源装置のアレイチップ部の拡大平面図、第９図は従来
の螢光管式プリンタ用線光源装置の一部切欠いた斜視
図、第10図は同螢光体付近部分の拡大断面図を示す。 ３……線状熱陰極、４……基板ガラス、５……電子ビー
ム制御電極、６……螢光体発光部、７……側縁端部、８
……発光素、９……加速電極、10……出射光、12……側
面金属コート、20……導電層。
置の斜視図、第２図は同実施例におけるプリンタ用線光
源装置の螢光体発光部付近の拡大斜視図、第３図は同螢
光体発光部のｙ面での断面図、第４図は本発明の他の実
施例におけるプリンタ用線光源装置の螢光体発光部付近
の拡大斜視図、第５図は同螢光体発光部のｙ面での断面
図、第６図は同螢光体発光部付近をＺ軸方向からみた
図、第７図は従来のLEDアレイを用いたプリンタ用線光
源装置の一部切欠いた斜視図、第８図は同プリンタ用線
光源装置のアレイチップ部の拡大平面図、第９図は従来
の螢光管式プリンタ用線光源装置の一部切欠いた斜視
図、第10図は同螢光体付近部分の拡大断面図を示す。 ３……線状熱陰極、４……基板ガラス、５……電子ビー
ム制御電極、６……螢光体発光部、７……側縁端部、８
……発光素、９……加速電極、10……出射光、12……側
面金属コート、20……導電層。
Claims (6)
- 【請求項１】電子ビームを放射する線状もしくは帯状の
熱陰極と、前記電子ビームを加速する加速電極と、アレ
イ状に配列された複数の短冊状の電子ビーム制御電極が
真空中に封入されている構造のプリンタ用線光源装置に
おいて、誘電体基板上に、透明で少なくとも真空側及び
前記基板側界面が平滑な、光ガイド性を有する短冊状の
螢光体発光部がそれぞれの電子ビーム制御電極に対応し
てアレイ状に形成されており、しかも前記螢光体発光部
の側縁端部表面が光拡散表面状態で露出しており、前記
螢光体発光部の前記側縁端部以外の表面に、部分的に、
前記電子ビーム制御電極に導通した導電層を設けた構造
を有し、前記側縁端部界面から外部に放射する光を利用
することを特徴とするプリンタ用線光源装置。 - 【請求項２】螢光体発光部の面積が、その側縁端部の面
積の20倍以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のプリンタ用線光源装置。 - 【請求項３】電子ビーム制御電極に導通した導電層が、
螢光体発光部の隣接する螢光体発光部に面した側面に形
成された導電性被覆であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載のプリンタ用線光源装置。 - 【請求項４】電子ビーム制御電極に導通した導電層が、
螢光体発光部と誘電体基板との間に部分的に部分的に形
成された導電性薄膜であって、前記導電性薄膜の面積
が、前記螢光体発光部の面積の1/10以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプリンタ用線光
源装置。 - 【請求項５】螢光体発光部が、低速電子線励起螢光体薄
膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
のプリンタ用線光源装置。 - 【請求項６】低速電子線励起螢光体薄膜がZnO:Znより形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載のプリンタ用線光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9895787A JPH0829604B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | プリンタ用線光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9895787A JPH0829604B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | プリンタ用線光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63264379A JPS63264379A (ja) | 1988-11-01 |
| JPH0829604B2 true JPH0829604B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=14233564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9895787A Expired - Lifetime JPH0829604B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | プリンタ用線光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829604B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814813B1 (ko) * | 2006-08-14 | 2008-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 발광 장치 및 이 발광 장치를 백라이트 유닛으로 사용하는액정 표시장치 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP9895787A patent/JPH0829604B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63264379A (ja) | 1988-11-01 |
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