JPS63252350A - 光書き込みヘツド - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は静電記録を行う際に所望の光情報を出力するた
めの光書き込みヘッドに関する。

「従来の技術」 感光体上に静電潜像を形成して画情報の記録を行う静電
記録装置の代表的なものにレーザプリンタがある。レー
ザプリンタでは、レーザ光をポリゴンミラー（回転多面
鏡）で走査し、予め帯電させておいた感光体上に光像を
形成させる。これにより形成された静電潜像は、現像装
置で現像されてトナー像が作成される。このトナー像を
記録用紙（普通紙）に転写し定着すると記録が完了する
。

ところがこのようなレーザプリンタでは、光ビームを走
査するための駆動機構に高精度を要求され、また光ビー
ムを伝達させる光学系が大型化する。このため、装置が
大型かつ高価となる欠点がある。

そこで最近では真空螢光管を用いた固体走査機構として
の光書き込みヘッドが提案されるに至っている。ここで
真空螢光管とは、アノード（陽極）となる導電膜上に螢
光体の被膜を形成したもので、陰極から発せられた電子
ビームをここに衝突させて所望の光のパターンを発生さ
せるものである。

この光書き込みヘッドの発光面を感光体に近接して配置
すると、感光体上に静電潜像の形成が可能となる。光書
き込みヘッドを真空螢光管で構成した場合には、その構
造が簡単となる他、高密度化が可能であり十分な解像度
を確保することができるので、その利用が注目されてい
る。

第８図および第９図は、従来提案された真空螢光管から
なる光書き込みヘッドの一例を表わしたものである。第
８図に示すようにこの光書き込みヘッドでは、陰極フィ
ラメント１と所定の間隔を置いて基板ガラス２が配置さ
れている。基板ガラス２の陰極フィラメント１と対向す
る面には、アノード３が形成されており、その表面は螢
光体４で覆われている。陰極フィラメント１とアノード
３の間には、電子流制御電極部５がこれらと平行にかつ
非接触状態で配置されている。陰極フィラメン）ｌの一
端は接地され、他端は低電圧直流型Ｒ６に接続されてい
る。また、アノード３には直流電源７によって数十■（
ボルト）から数百■の正の電圧が印加されるようになっ
ている。従って、陰極フィラメント１の加熱によって発
生した熱電子は、第８図で矢印で示すようにアノード３
の方向に進行する。

第９図は電子流制御電極の構造を表わしたものである。

電子流制御電極部５は、所定の間隔で多数のアパーチャ
１１が設けられた帯板状の絶縁体１２を備えている。こ
の絶縁体１２の第１の面（陰極フィラメント１側の面）
には第１の電極１３がアパーチャを囲むように配置され
ており、第２の面（アノード３側の面）にはその全面に
第２の電極１４が配置されている。これら第１および第
２の電極１３．１４は、直流電源８（第８図）の電圧印
加端子（図示せず）にそれぞれ別個に接続されている。

このような構成の光書き込みヘッドでは、陰極フィラメ
ントｌを通電すると熱電子が発生しアノード３に向かっ
て進行する。電子流制御電極部５の２つの電極１３．１
４に電圧を印加していない場合、電子線（熱電子）はア
パーチャ１１に向かったもののみが電子流制御電極部５
を通過し、螢光体４に到達する。これにより螢光体４が
スポット状に発光する。

一方、第２の電極１４に零（アース）または負の電圧を
供給し、この状態で電子流制御電極部５の第１の電極１
３に正の電圧を印加する。この状態では、第１の電極１
３に印加された正の電圧が上昇するに従って、本来アパ
ーチャ１１を通過する電子線が第１の電極１３の方によ
り多く屈折するようになり、螢光体４に到達する電子線
の数が少なくなる。

このように、この光書き込みヘッドでは電子流制御電極
部５に印加する電圧を制御することで螢光体４に衝突す
る電子線束の径を変化させることができ、発光箇所（以
下発光ドツトという。）のサイズを変化させることがで
きる。また、アパーチャ１１を一列に配置しておき、第
１の電極１３それぞれに印加する電圧を個別に制御する
ようにすれば、ライン単位で発光を制御することができ
、感光体上に画情報の記録を行うことができるようにな
る。

「発明が解決しようとする問題点」 さて、この提案された光書き込みヘッドでは螢光体４に
到達する電子線束は最大でも電子流側御電極部５のうち
のアパーチャ１１の径に相当する部分である。従って、
これを静電潜像の形成用に用いると、螢光体４に入射す
る熱電子密度が低く発光強度を高くとることができなか
った。すなわち、真空螢光管を用いた光書き込みヘッド
では、感光体を十分高速で副走査方向に移動させること
ができず、高速記録を行うことができなかった。

そこで本発明の目的は、真空螢光管を用い、かつ高発光
強度をもつことのできる光書き込みヘッドを提供するこ
とにある。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、（１）熱電子を発生するための陰極フィラ
メントと、（ｉｉ）この陰極フィラメントと所定の距離
を置いて対向配置され熱電子の衝突によって発光する螢
光体をその表面に付着させたライン状のアノードと、（
ｉｉｉ）陰極フィラメントとアノード間に配置されたス
リット状の開口を有する第１のグリッドと、（ｉｖ　）
この第１のグリッドとアノードとの間に配置され同じく
スリット状の開口を有する第２のグリッドと、（Ｖ）こ
れらの部品を収容し少なくとも陰極フィラメント側に光
出力を通過させる透光部を有する密封容器とを備えた構
成の光書き込みヘッドであって、第２のグリッドを通過
する熱電子線の密度が第１のグリッドを通過するそれよ
りも高くなるようにしたものである。

すなわち、２つのグリッドを用意し、第１のグリッドの
開口部分に集められた熱電子線を第２のグリッドの開口
部分に収束させるようにして、アノードに到達する熱電
子密度を高くするようにするものである。

ここで例えば第１のグリッドのスリット状の開口の幅が
、第２のグリッドのスリット状の開口の幅の１．２倍よ
りも大きいように両グリッドの開口の幅を設定すること
が有効である。

また、陰極フィラメントと第１のグリッドとの間隔をＲ
＋　、第１のグリッドと第２のグリッドとの間隔を１２
、更に第２のグリッドとアノードとの間隔を！、とする
とき、以下の（イ）、（ロ）、（ハ）の３つの条件が同
時に満足されるようにこれらの配置関係を規定すると、
好ましい。

（イ）β２　≦Ｉ＋ （ロ）β３　≦β１ また、陰極フィラメントの電位をＶｆ、第１のグリッド
、および第２のグリッドの電位をそれぞれＶｃいＶＯ２
、またアノードの電位を■、としたとき、以下の（ニ）
、（ホ）の２つの条件が同時に満足されるようにこれら
の電位関係を規定することも有効である。

（ニ）ｖｒ＜ｖ。１　＜　Ｖｃｚ （ホ）　２　（Ｖｃ＋　−ＶＯ２）　＜　Ｖ、　−Ｖｔ
「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例における光書き込みヘッドの
原理的な構成を表わしたものである。この光書き込みヘ
ッドＩＯは、熱電子の発生源として２本の陰極フィラメ
ント１１を備えている。ただしこの図では陰極フィラメ
ント１１を１本のみ示している。これらの陰極フィラメ
ント１１は同一平面上に平行に配置されている。この仮
想的な面から所定の距離りだけ離れた他の仮想面上には
、８本の線状のアノード１２が互いに平行に配置されて
いる。第１図ではこのうちの３本を示している。アノー
ド１２の表面には、酸化亜鉛（Ｚｎ○）から成る螢光体
が塗布されている。

陰極フィラメント１１とアノード１２との間には、陰極
フィラメント１１に近い側に第１のグリγド１３が、ま
たアノード１２に近い側に第２のグリッド１４が互いに
平行に配置されている。陰極フィラメント１１と第１の
グリッド１３の間隔は１１、また第１と第２のグリッド
１３．１４の間隔は１２　に、更に第２のグリッド１４
とアノード１２の間隔はβ３にそれぞれ設定されている
。

従って、これらの長さ１１．１２　および１３　を加え
た値が距離りと等しくなることになる。陰極フィラメン
ト１１、アノード１２および両グリッド１３．１４は、
この図では示していないが同一の密封容器内に収容され
ている。

このような構成の光書き込みヘッドｌＯでは、陰極フィ
ラメント１１から発生した熱電子１５が第１のグリッド
１３によって均一な電子束にされる。第２のグリッド１
４に与える電位を適切に設定すると、第１のグリッド１
３を通過した電子束は、収束するように屈折して第２の
グリッド１４を通過する。すなわち、高密度の電子束と
なってアノード１２上の螢光体に衝突し、発光する。こ
の発光は、密封容器の陰極フィラメント１１側のガラス
面を通して出力される。つまり、陰極フィラメント１１
側に感光体を配置することで、光による情報の記録が可
能となる。

第２図はこの光書き込みヘッドを記録に用いる状態を説
明するためのものである。密封容器２１に収容された光
書き込みヘッドｌＯは、光透過用のフェイスガラス２２
の側が感光体２３と向き合うようにして配置される。フ
ェイスガラス２２と感光体２３の間には、ロッドレンズ
アレーが配置されており、光像を感光体表面に結ばせる
ようになっている。感光体２３は静電式複写機に用いら
れる感光体ドラムと同じものであり、矢印２５方向に定
速回転するようになっている。この感光体２３の周囲に
は、図示していないが帯電用のチャージコロトロン（帯
電器）、静電潜像を現像するための現像装置、トナー像
を記録用紙に転写するためのトランスファコロトロン（
転写器）等が配置されている。

この第２図で下側の部分は第１および第２のグリッド１
３．１４を上から見た状態を表わしたものである。第１
のグリッドＩ３は、やや斜めに歪曲した梯子状の形状の
電極であり、それぞれのグリッドスリット２６は幅ＳＣ
Ｉに設定されている。

この第１のグリッド１３には、図示しない電位設定回路
から電位■。１が与えられるようになっている。

これに対して、第２のグリッド１４は第１のグリッド１
３のそれぞれのグリッドスリット２６と開口位置を重ね
合わせた複数の電極から構成されている。これらの電極
は独立して電位ＶＣ２の設定がオン・オフ制御されるよ
うになっている。第２のグリッド１４におけるそれぞれ
のグリッドスリット２７の幅はＳ。２となっている。第
２のグリッド１４の更に下に配置されたアノード１２は
、ダイナミック駆動により順に１本ずつオン状態となり
電位■、が与えられる。このとき他の７本のアノード１
２はオフ状態であり、接地されている。

このような条件に設定された本実施例の光書き込みヘッ
ドでは、第２のグリッド１４のうちの電位■。２に設定
されたオン時の電極と、アノード１２のうち電位■６　
　に設定されたオン時の電極との組み合わせによって選
択された部位の螢光体が発光することになる。このとき
の発光箇所が前記した発光ドツトそれぞれに相当する。

アノード１２は全部で８本あるので、これらを順に１本
ずつオンさせることにより、グリッドスリット２６（２
７）それぞれに８ドツトが形成される。すなわち、感光
体２３は矢印２５方向に移動するので、発光ドツトは陰
極フィラメンｉｌの張られている方向に例えば１２ドツ
）７ｍｍで８個ずつ滑らかに形成されることになる。こ
のようにして、一様に帯電させられた感光体２３の表面
に光情報が照射され、静電潜像の形成が行われる。

ところで、この光書き込みヘッドでは第１および第２の
グリッド１３．１４とアノード１２の電位関係が螢光体
の発光強度を左右する。これを次に説明する。

この実施例の光書き込みヘッドでは、陰極フィラメン）
１１に交流電圧５〜３　Ｖｒｍｓで周波数が数十から百
数十Ｈｚの電圧■「が印加されて熱電子の放出が行われ
る。

第３図はこのときの様子を説明するためのものである。

第１のグリッド１３、第２のグリッド１４およびアノー
ド１２には、相対的にそれぞれ次の電圧が印加される。

（ｉ＞第１のグリッド１３；■ｃＩ−■。

（１１）第２のグリッド１４　；　ＶＯ２Ｖｒ（ｉｉｉ
　）アノード１２；Ｖ−−Ｖｒ第４図〜第６図はこのと
きのそれぞれの電圧と発光強度との関係を表わしている
。ここでそれぞれの点り、−Ｄ、は本実施例における光
書き込みヘッドの駆動点である。第４図に示した第１の
グリッド１３については、駆動点Ｄ１　　の電圧（Ｖｃ
＋Ｖｒ）は発光強度がピークとなる３０Ｖに設定した。

また第５図に示す第２のグリッド１４については、駆動
点Ｄ２　の電圧（ＶＯ２Ｖｔ　　）を発光強度が比較的
高くなる８０Ｖに設定した。

第６図に示すアノード１２については、駆動点り、の電
圧（Ｖ、　　　Ｖｒ）を発光強度が比較的高くなる３０
０■に設定した。

第７図はアノード上に発光ドツトを形成させるために到
達する熱電子の電子密度分布を表わしたものである。本
実施例ではグリッドスリット２６の幅ＳＣＩを３３０μ
ｍに、またグリッドスリット２７の幅ＳＣ２を９５μｍ
にそれぞれ設定している。

第７図Ａは、各駆動点Ｄ１〜Ｄ３　の電圧を上記した値
に設定した場合であり、理想的な電子線密度の分布を表
わしている。これに対して同図ＢおよびＣは駆動点Ｄ１
〜Ｄ、の電圧を理想的な値以外にシフトさせていった場
合の例を示したものである。これらの図ＢおよびＣの場
合には、電子線密度が低下し、同図Ａの場合に比べて発
光出力は大きく低下することになる。

さて、第７図へに示すような理想的な発光を行わせるた
めの条件は、本実施例の構成の光書き込みヘッドの場合
法の通りであった。

まず、各電位の関係は次のようになることが好ましい。

（ａ）１．２ＸＳｃｚ＜Ｓｃ＋ （ｂ　）　Ｖｒ　＜　Ｖｃ＋　＜　ＶＯ２（ｃ）　２　
（ＶＣＩ−ＶＯ２）　＜ｖ、　−ｖｒ次に、等測的にグ
リッド内の電界を設定する意味から電極間の間隔の設定
は重要である。本実施例の光書き込みヘッドで実験した
ところ次のような条件を満足すると好ましい結果を得る
ことがわかった。

（イ）１２　≦１１ （ロ）１３　≦１゜ （ハ）　　−（＊ｚ　＋Ｌ　＞≦ＩｌＩ具体的には、本
実施例では間隔ＩＩ　を８５０μｍに、間隔Ｉ！２　を
２５０μｍに、また間隔ｊ２３　を４０μｍにそれぞれ
設定した。

なお、以上説明した実施例の光書き込みヘッドでは、ア
ノード１２を８本のラインで構成したが、１本だけで構
成してもよいし、９本以上あるいは７本以下の複数本で
構成することも自由である。

「発明の効果」 このように本発明によればグリッドを通過していくこと
で熱電子の密度を高めるようにしたので、十分な発光強
度を得ることができ、高速記録および高画質の記録が可
能となる。またグリッドを２段に設けたので、発光ドツ
トのサイズや発光強度の制御を容易に行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、このうち第１図は光書き込みヘッドの原理図、第
２図は光書き込みヘッドを使用した記録装置の要部を示
す説明図、第３図は光書き込みヘッドの要部を示す側面
図、第４図は第１のグリッドに印加される電圧と発光強
度との関係を示す特性図、第５図は第２のグリッドに印
加される電圧と発光強度との関係を示す特性図、第６図
はアノードに印加される電圧と発光強度との関係を示す
特性図、第７図Ａは理想的な電子線密度を示す説明図、
同図８およびＣは発光強度が低下するような電子線密度
の例を示す説明図、第８図は従来提案された光書き込み
ヘッドの原理図、第９図はこの従来提案された光書き込
みヘッドの要部について一部を断面で示した斜視図であ
る。 １０・・・・・・光書き込みヘッド、 １１・・・・・・陰極フィラメント、 １２・・・・・・アノード、 １３・・・・・・第１のグリッド、 １４・・・・・・第２のグリッド、１５・・・・・・熱
電子、２１・・・・・・密封容器、 ２６．２７・・・・・・グリッドスリット、Ｌ　、Ｌ　
、Ｌ・・・・・・間隔、 ■６　・・・・・・アノードの電位、 ■、・・・・・・陰極フィラメントの電位、Ｖ　ＣＩ・
・・・・・第１のグリッドの電位、ＶＣ２・・・・・・
第２のグリッドの電位。 出　　願　　人 富士ゼロックス株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱電子を発生するための陰極フィラメントと、この
   陰極フィラメントと所定の距離を置いて対向配置され熱
   電子の衝突によって発光する螢光体をその表面に付着さ
   せたアノードと、前記陰極フィラメントとアノード間に
   配置されたスリット状の開口を有する第１のグリッドと
   、この第１のグリッドと前記アノードとの間に配置され
   同じくスリット状の開口を有する第２のグリッドと、こ
   れらの部材を収容し少なくとも前記陰極フィラメント側
   に光出力を通過させる透光部を有する密封容器とを備え
   、第２のグリッドを通過する熱電子線の密度が第１のグ
   リッドを通過するそれよりも高くなるように設定された
   ことを特徴とする光書き込みヘッド。 ２、第１のグリッドのスリット状の開口の幅が、第２の
   グリッドのスリット状の開口の幅の１．２倍よりも大き
   いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光書き
   込みヘッド。 ３、陰極フィラメントと第１のグリッドとの間隔をｌ＿
   １、第１のグリッドと第２のグリッドとの間隔をｌ＿２
   、また第２のグリッドとアノードとの間隔をｌ＿３とす
   るとき、以下の（イ）、（ロ）、（ハ）の３つの条件が
   同時に満足されるようにこれらの配置関係を規定してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光書き
   込みヘッド。 （イ）ｌ＿２≦ｌ＿１ （ロ）ｌ＿３≦ｌ＿１ （ハ）２／３（ｌ＿２＋ｌ＿３）≦ｌ＿１ ４、陰極フィラメントの電位をＶ＿ｆ、第１のグリッド
   および第２のグリッドの電位をそれぞれＶ＿ｃ＿１、Ｖ
   ＿ｃ＿２、またアノードの電位をＶ＿ａとしたとき、以
   下の（ニ）、（ホ）の２つの条件が同時に満足されるよ
   うにこれらの電位関係を規定していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光書き込みヘッド。 （ニ）Ｖ＿ｆ＜Ｖ＿ｃ＿１＜Ｖ＿ｃ＿２ （ホ）２（Ｖ＿ｃ＿１−Ｖ＿ｃ＿２）＜Ｖ＿ａ−Ｖ＿ｆ