JPS61190849A

JPS61190849A - 発光素子アレイ

Info

Publication number: JPS61190849A
Application number: JP60010976A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Mimura; 三村　義行; Akitoshi Toda; 戸田　明敏; Yasuo Isono; 磯野　靖雄
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1986-08-25
Also published as: US4743800A

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、低ネルギー電子線励起により情報信鳥に応じ
て発光動作を行なう発光素子アレイに関するものである
。

（従来技術）従来、電子写真法を利用したプリンタ装置が実用化され
ている。この電子写真法を利用したプリンタ装置は、一
様に帯電した感光体に露光装置を介して情報信号に応じ
た光ビームを投射して静電潜像を形成し、この静電潜像
を現像し転写工程及び定着工程を経てハードコピーを形
成するように構成されている。この電子写真法を利用し
たプリンタ装置に用いる露光装置として、光源としてレ
ーザ光源を用いポリゴンミラー等の駆動光学系によりレ
ーザビームを高速で偏向させて静電潜像を形成する装置
がある。このレーザ光源を用いる露光装置では気体ガス
レーザのように高出力レーザ光源を用いる場合は高速プ
リンタ装置に適用され、半導体レーザのように比較的低
い出力のレーザ光源を用いる場合には低速プリンタ装置
に適用されている。しかし、レーザ光源を用いる露光装
置では、レーザ光を偏向するためにポリゴンミラー等を
用いた駆動光学系が必要であり、この駆動光学系の製造
には厳格な精度が要求されるため間産しにくく、しかも
装置が高価になる欠点があった。

また、光源から感光体までの光路長が長くなるため露光
装置が大型化する欠点もあった。

この欠点を解消する方法として、発光ダイオードアレイ
や液晶シャッタアレイを用いる方法がある。これらアレ
イ装置は、それぞれが画素に対応する多数の発光素子や
シャッタ素子を具え、各発光素子又はシャッタ素子に個
別に情報信号を供給して各発光素子から感光体に個別に
光を投射しており、駆動光学系が不要になると共に露光
装置を小型化できる大きな利点を有している。しかし、
発光ダイオードアレイは、素子の製造収率が低く、しか
も各素子間で輝度がバラツキ易く均一な輝度の素子を量
産しにくい欠点があった。更に、レーザ光源に比べ光源
の出力が低いため高速のプリンタ装置に適用でない不都
合もある。また、液晶シャッタアレイを用いる露光装置
は液晶シャッタを駆動するだの消費電力が少ない利点を
有しているが、液晶の応答性が遅く低速プリンタにしか
適用できない欠点があった。また、液晶シャッタは非発
光であるため背面にランプ等の光源を必要とするため露
光装置全体としての消費電力が大きくなると共に装置が
大型化する欠点もあった。

（発明の目的）本発明の目的は上述した欠点を除去し、小型で安価に製
造でき量産性に優れると共に、高速応答できる十分な光
量を放射できる発光素子アレイを提供するものである。

（発明の概要）本発明による発光素子アレイは、絶縁性基板と、この絶
縁性基板上に形成した導体及び螢光体を有する多数のド
ツトアノードを配列したドツトアノードアレイと、この
ドツト７ノードアレイと対向して配置した熱電子放出カ
ソードと、このカソードとドツトアノードアレイとの間
に配置したグリッドとを具え、ドツトアノードとグリッ
ドとの間に選択的に加速電界を発生させることにより低
速電子流をドッアノードの螢光体に照射させて発光させ
ることを特徴とするものである。

（実施例）第１図は本発明による発光素子アレイの一例の構成を示
す断面図である。ガラス、アルミナ等の絶縁性材料から
成る基板１上にドツトアノードアレイ２を形成する。こ
のドツトアノードアレイ２は、５０〜１００μｍの正方
形又は長方形のドツト７ノード２８〜２ｎを直線状に配
列して構成する。

このドツトアノードアレイ２の長さは、潜像を形成すべ
き感光体の巾を十分溝す長さとし、例えばＡ−４サイド
（２１０１１１）の幅で潜像を形成する場合には２１０
＋ｎｍ以上の長さに設定し、所定の分解能を確保するた
め、例えば２０個／ｌｌ１ｍ程度のドツトアノードを形
成する。各ドットアノード２ａ〜２０間には５０〜１０
０μｍの間隔を設けて電気的及び光学的相互作用を防止
すると共に、各ドツトアノード２ａ〜２ｎには印字信号
を個別に供給するアノード線（図示せず）を接続する。

また、各ドツトアノード２ａ〜２ｎの上面に厚膜印刷法
、電着。

蒸着、スパッタリング又はＣＶＤ法等の方法により螢光
体３ａ〜３ｎを形成する。この螢光体３ａ〜３ｎは低エ
ネルギー電子線が照射されると励起して発光する特性を
有しており、応答性に優れ残光が少なく且つ使用する感
光体の分光感度特性に適合した材料を選択する。例えば
５ｅ−Ｔｅ系感光体を用いる場合には４００〜５００μ
ｌの波長域に光感度を有しているのでｚｎ　ｏ　：　ｚ
ｎの低速電子線螢光体が好適であり、ａ　−５ｉ　　：
Ｈ又はａ−フタロシアニン等から成る感光体を使用する
場合には（Ｚｎ　、Ｃｄ　）Ｓ　：Ａａ等の赤色領域に
発光ピークを有する螢光体が好適である。ドツトアノー
ドアレイと対向してグリッド４を配置する。このグリッ
ド４はステンレスの格子メツシュをアノードアレイ２と
平行に配置して構成する。更に、グリッド４のアノード
アレイ２と反対側にカソード５を設ける。このカソード
５は、１〜２０μｍのタングステン線にアルカリ土類金
属の三元炭酸塩（Ｂａ　、Ｓｒ　、　Ｃａ　）−ＣＯｓ
等を被着したワイヤを用い、このワイヤをアノードアレ
イ２と平行に張架する。そして、これらドツトアノード
アレイ２．グリッド４及びカソード５を囲むように透明
体から成るフェースプレート６を基板１にフリットガラ
スで融着し、ゲッタをとばし排気し、真空密封する。尚
、アノード線、グリッド４及びカソード５の両端を外部
に取り出し、それぞれ駆動回路、グリッド％ｉｉ！及び
カソード電源に接続する。

次に動作について説明する。本例ではスタテック駆動を
行なうものとし、グリッド４を各ドツト７ノード２ａ〜
２ｎに対して共用し、各ドツトアノード２８〜２ｎに選
択的に５〜２０Ｖの直流電圧を印加して発光動作を行な
う。まず、カソード５をカソード電源に接続し、直流、
交流又はパルス電圧をカソード５に印加し加熱したカソ
ード５から熱電子を放出させる。この熱電子は発光素子
アレイの動作中常時放出されている。また、グリッド４
にはグリッド電源から正の直流電圧、例えば１０ｖを印
加し、各ドツトアレイ２８〜２ｎにはグリッド電圧より
高い正の直流電圧、例えば１５Ｖのアノード電圧を選択
的に印加する。ドツトアノード２８〜２ｎのいづれかに
アノード電圧が供給されると、カソード５から放出され
た熱電子がグリッド４と当該ドツトアノードとの間に選
択的に形成される電解により加速され数ｅｖ〜数十ｅｖ
の低速電子線を形成し、この低速電子線が当該ドツトア
ノードの螢光体に衝突して螢光体を励起し、螢光体が発
光する。そして、螢光体から放射した光はフェースプレ
ート６を通して基板１と反対方向に放射する。一方、ド
ツトアノード２ａ〜２ｎにアノード電圧が印加されない
場合には、グリッド４とドツトアノードとの間に加速電
界が形成されず、エネルギーの低い熱電子がわずかに螢
光体３８〜３ｎに到達するだけであるため、螢光体３ａ
〜３ｎが発光間値以上に励起されず発光しない。尚、グ
リッド電圧及びアノード電圧はプリンタ装置としての印
字速度等を考慮して十分な光量が得られるように設定す
る。また、グリッド電圧と７ノード電圧とを適切に選択
すれば中間調を容易に再現することができる。

第２図は第１図に示す発光素子アレイを有する露光装置
の一例の構成を示す線図的断面図である。

本例では、静電潜像を形成すべき感光体として感光ドラ
ム１０を用い、感光ドラム１０と発光素子アレイ１１と
の門に光収束ロッドレンズアレイ１２を配置し、発光素
子アレイ１１から放射した光束をロッドレンズアレイ１
２で感光ドラム１０上に結像させる。

また、発光素子の各螢光体３８〜３ｎから放射した光束
が相互作用を起さないようにするためフェースプレート
６のドツトアノードアレイ２と対向する面にドツトアノ
ードアレイ２のドツトピッチと等しいピッチの開口部を
有するスリットマスク１３を装着する。複写すべき情報
信号を印字信号に変換し駆動回路を介して各ドツトアノ
ード２８〜２ｎに供給する。一様に帯電した感光ドラム
１０は矢印ａ方向に回転し、感光ドラム１０の回転と同
期して各ドツトアノード２８〜２ｎに選択的に正の直流
電圧の印字信号を供給する。これにより各螢光体３ａ〜
３ｎが選択的に発光動作を行ない、放射された光が透明
なフェースプレート６、マスクスリット１３及びロッド
レンズアレイ１２を通って感光ドラム１０上に結像する
。この結果、感光ドラム１０上に帯電した電荷は選択的
に消滅して静電潜像が形成される。

第３図は本発明による発光素子アレイの変形例の構成を
示す線図的断面図である。本例では透明基板２０の両側
にマスクスリット２１及び２２を形成し、このマスクス
リット２１及び２２の開口部と対応してＩＴＯのような
透明電極又は六角メツシュから成るドツトアノードアレ
イ２３を形成する。そして、各ドツトアノード上に螢光
体２４を形成し、更に螢光体２４と対向しグリッド２５
及びカソード２６を配置する。ドツトアノードアレイ２
３に選択的にアノード電圧を供給すると、各螢光体２４
が選択的に発光し背面のドツトアノードアレイ２３．マ
スクスリット２２．透明基板２０及びマスクスリット２
１を通り螢光体２４で発光した光が感光体１０上に入射
する。このように構成すれば、発光素子アレイと感光体
との間にレンズ系を配置する必要がなくなると共に、発
光素子アレイを感光体に近接配置でき、露光装置を小型
化することができる。

（実験例）ガラス基板上に５０μ−角のドツトアノードを５０μ量
の間隔で直線状に配置してドツトアノードアレイを形成
し、Ｚｎ　Ｏ：　Ｚｎをバインダで混合した螢光体を厚
膜印刷法により各ドツトアノード上に形成した。次に、
ステンレスのメツシュグリッドをはり、グリッドから５
００μ−離れた位置にカソードを配置した。次に、ゲッ
タをとばしてからフェースガラスをフリットシールによ
り融着し、更にフェースガラスのアノードアレイと対向
する面にスリットマスクを形成した。このようにして作
った発光素子アレイを第２図に示すように感光ドラム上
に配置し、感光ドラムと発光素子アレイとの間に光収束
ロッドレンズアレイを配置して露光装置とした。そして
、５ｅ−Ｔｅ系感光ドラムに＋５００■の帯電を行なっ
た。発光素子アレイには１０■のグリッド電圧及び１５
Ｖのアノード電圧をそれぞれ印加し、スタテック駆動方
式によりフレームメモリからの情報信号を１ライン毎に
読み出して露光操作を行ない静電潜像を形成した。この
静電潜像を磁気ブラシで現像し、転写及び定着工程を経
てコピーを作ったところ、解像力に優れ、非画像部にカ
ブリのない良好なコピーを得ることができた。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
幾多の変更や変形が可能である。例えば上述した実施例
ではカソード及びグリッドを共用しドツトアノードに個
別にアノード電圧を印加するスタティック駆動方式を採
用したが、ドツトアノードと対応して個別にグリッドを
設け、各ドツトアノードとグリッドとの間に加速電圧を
選択的に印加して各螢光体を個別に発光させるダイナミ
ック駆動方式を採用してもよい。

また、ドツトアノードアレイとして、ドレイン電極上に
螢光体を設けたＭＯＳ−ＦＥＴを高密度で配列してアレ
イ化したものも用いることができる。この構成のアノー
ドアレイを用いれば、画素の高密度化及び駆動電圧の低
減を図ることができる。

また、上述した実施例ではメツシュ状のグリッドを用い
たが、複数本のワイヤをアノードアレイと平行に張架し
たグリッドも使用できる。

（発明の効果）以上説明した本発明の効果を要約すると以下の通りであ
る。

（１）光ビーム偏向に必要な駆動光学系が不要となり、
小型で耐久性に優れる露光装置を構成することができる
。

（２）種々の方法によりドツトアノードアレイ及び螢光
体を容易且つ高精度に形成することができ、量産性に優
れている。

（３）発光ダイオードアレイに比べ高い光源光度を確保
でき、しかも液晶シャッタアレイ等に比べ応答性が高く
高性プリンタ装置に適用できる。

（４）グリッド電圧とアノード電圧を可変することによ
り光源輝度を容易に制御することができるので、中間調
を容易に再現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発光素子アレイの一例の構成を示
す縮図的断面図、第２図は第１図に示す発光素子アレイを有する露光装置
の一例の構成を示す線図的断面図、第３図は本発明によ
る発光素子アレイの変形例の構成を示す縮図的断面図で
ある。１・・・基板２．２３・・・ドツトアノードアレイ２ａ〜２ｎ・・・ドツトアノード３ａ〜３ｎ、　２４・・・螢光体　４．２５・・・グリ
ッド５．２６・・・カソード　　６・・・フェースプレ
ート１０・・・感光ドラム　　　１１・・・発光素子ア
レイ１２・・・光収束ロッドレンズアレイ１３、２１．２２・・・スリットマスク２０・・・透明
基板第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１、絶縁性基板と、この絶縁性基板上に形成した導体及
び螢光体を有する多数のドットアノードを配列したドッ
トアノードアレイと、このドットアノードアレイと対向
して配置した熱電子放出カソードと、このカソードとド
ットアノードアレイとの間に配置したグリッドとを具え
、ドットアノードとグリッドとの間に選択的に加速電界
を発生させることにより低速電子流をドッアノードの螢
光体に照射させて発光させることを特徴とする発光素子
アレイ。