JPH04211971A - Electrostatic recorder - Google Patents
Electrostatic recorderInfo
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- JPH04211971A JPH04211971A JP3149491A JP3149491A JPH04211971A JP H04211971 A JPH04211971 A JP H04211971A JP 3149491 A JP3149491 A JP 3149491A JP 3149491 A JP3149491 A JP 3149491A JP H04211971 A JPH04211971 A JP H04211971A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【0001】0001
【0002】0002
【産業上の利用分野】この発明は静電記録装置に係り、
特にイオンを用いて記録媒体上に静電潜像を形成する方
式の静電記録装置に関する。[Industrial Application Field] This invention relates to an electrostatic recording device.
In particular, the present invention relates to an electrostatic recording device that uses ions to form an electrostatic latent image on a recording medium.
【0003】0003
【従来の技術】イオン・デポジション記録は、気中でコ
ロナ放電により発生させたイオン(コロナイオン)を画
像信号に応じて直接制御して静電潜像を形成し、これを
現像してハードコピーを得るノンインパクト記録の静電
記録方式の一種である。この方式の静電記録装置では、
光ビームを用いて静電潜像を形成するレーザプリンタに
おけるレーザ光学系と光導電層を利用した感光性記録媒
体に代えて、イオン流記録ヘッドと誘電性記録媒体が使
用される。[Prior Art] In ion deposition recording, ions (corona ions) generated by corona discharge in the air are directly controlled according to image signals to form an electrostatic latent image, which is then developed to form a hard disk. It is a type of electrostatic recording method for non-impact recording to obtain copies. In this type of electrostatic recording device,
Ion current recording heads and dielectric recording media are used in place of photosensitive recording media that utilize laser optics and photoconductive layers in laser printers that use light beams to form electrostatic latent images.
【0004】気中でイオンを発生させて静電記録に用い
る概念は、レーザプリンタよりも古く、気中で金属電極
を高温加熱し、同時に高電圧を印加してイオンを発生さ
せ静電記録する方法として、1938年にSeleny
iにより発表されたが、実用化には至っていない。The concept of generating ions in the air for electrostatic recording is older than laser printers, and involves heating a metal electrode to a high temperature in the air and simultaneously applying a high voltage to generate ions to perform electrostatic recording. As a method, in 1938 Seleny
i, but it has not been put into practical use.
【0005】また、米国デルファックス社は、絶縁層を
挟んだ2枚の電極に高周波高電圧を印加すると高密度の
イオンが発生することに注目し、1982年にラベルプ
リンタとして商品化に成功している。この方法は、高密
度イオンを発生させるための1MHz、2.8kVP−
P の高周波高電圧と、記録媒体にイオンを搬送するた
めの600Vの電圧を画点対応の電極毎に画像信号に応
じて切り替え、2値の高速記録(500枚/分、A4相
当)を行うもので、高硬度アルミナの記録媒体を用いて
10万枚に1回程度の保守で大量印刷ができるとされて
いる。この方法は、例えばUSP4,155,093、
特開昭54−53537号公報などに開示されている。
これはイオン流を誘電性記録媒体上に照射して静電潜像
を形成し、それを現像して画像を形成する記録方式であ
る。[0005] In addition, Delfax Corporation of the United States noticed that high-density ions are generated when high-frequency, high-voltage is applied to two electrodes with an insulating layer sandwiched between them, and in 1982 they successfully commercialized this product as a label printer. ing. This method uses a 1 MHz, 2.8 kVP-
The high-frequency high voltage of P and the 600V voltage for transporting ions to the recording medium are switched for each pixel-corresponding electrode according to the image signal, and high-speed binary recording (500 sheets/min, A4 equivalent) is performed. It is said that high-volume printing can be performed using a high-hardness alumina recording medium with maintenance required only once every 100,000 sheets. This method is described in US Pat. No. 4,155,093, for example.
It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-53537. This is a recording method in which an ion stream is irradiated onto a dielectric recording medium to form an electrostatic latent image, which is then developed to form an image.
【0006】このイオン流を用いた静電記録方式は、高
速性とメインテナンス性の点で、レーザプリンタなどの
ような光入力を用いた電子写真記録よりも優れている。
速度の点については、イオン流を用いた方式では330
枚/分(A4)の発表(SPSE,The 4th
international congresso
nadvances in non−impact
printing technologies:
March 20−25,1988,p394−39
7)もあり、通常の市販レーザプリンタの記録速度であ
る6〜8枚/分(A4)の数十倍に達する。また、イオ
ン流を用いた記録方式では、高い体積抵抗率(1014
〜1016Ω・cm) を有する誘電性記録媒体を使用
でき、電子写真記録で用いる感光性記録媒体よりも材料
選択範囲が広い。例えば誘電性記録媒体として、無機絶
縁体では高硬度のAl2 O3 、有機絶縁体ではイオ
ン発生時に生ずるオゾンに強い材料を使用でき、感光性
記録媒体のように長期使用時の体積抵抗率の減少、オゾ
ンによる表面劣化、トナー表面粘着による材質劣化など
が少なく、安定した記録が長時間可能となる。また、イ
オンを画点毎に制御して誘電性記録媒体に直接電荷を与
えることで記録するため、記録速度はイオン流記録ヘッ
ドの性能で決り、レーザプリンタのように記録媒体特性
の影響を受けずに記録が可能となる。[0006] The electrostatic recording method using this ion flow is superior to electrophotographic recording using optical input such as a laser printer in terms of high speed and ease of maintenance. In terms of speed, the method using ion flow has a speed of 330
Announcement of sheets per minute (A4) (SPSE, The 4th
international congress
advancements in non-impact
printing technologies:
March 20-25, 1988, p394-39
7), which is several tens of times faster than the recording speed of 6 to 8 sheets per minute (A4), which is the recording speed of ordinary commercially available laser printers. In addition, recording methods using ion currents have a high volume resistivity (1014
-1016 Ω·cm) can be used, and the material selection range is wider than that of photosensitive recording media used in electrophotographic recording. For example, as a dielectric recording medium, an inorganic insulator such as Al2O3 with high hardness can be used, and an organic insulator can be made of a material that is resistant to ozone generated when ions are generated. There is little surface deterioration due to ozone or material deterioration due to toner surface adhesion, allowing stable recording for a long time. In addition, since recording is performed by controlling ions for each pixel and applying a charge directly to the dielectric recording medium, the recording speed is determined by the performance of the ion flow recording head, and is not affected by the characteristics of the recording medium like a laser printer. It is now possible to record without
【0007】このようにイオン・デポジション記録方法
は、(1)レーザプリンタにおけるようなレーザ光学系
(光源・回転ミラー走査系)と感光性記録媒体を必要と
せず高速で、装置が小型かつ安定化を達成でき、記録コ
ストが低下し、(2)記録画点のパルス幅変調ができ、
レーザプリンタの数分の一の解像度で同等の画質が得ら
れ、また(3)記録媒体に(表面電位)暗減衰がある感
光体を使用しないことから電荷の保持時間が長く、間欠
送り記録できる可能性があり、さらに(4)記録媒体上
に順次画像を重ねて形成でき、高速のワンパスカラー記
録が期待されるなどの特徴がある。As described above, the ion deposition recording method is (1) fast, does not require a laser optical system (light source/rotating mirror scanning system) and a photosensitive recording medium, and the device is small and stable; (2) Pulse width modulation of recording pixels is possible;
The same image quality can be obtained at a fraction of the resolution of a laser printer, and (3) since the recording medium does not use a photoreceptor with dark decay (surface potential), the charge retention time is long and intermittent recording is possible. Furthermore, (4) images can be sequentially formed on a recording medium, and high-speed one-pass color recording is expected.
【0008】従来のイオン流を制御して静電潜像を得る
固体イオン流記録ヘッドを用いた記録装置は、固体イオ
ン発生器の前方に記録画点に対応するイオン流吐出孔を
有する加速電極を設け、静電潜像コントラストと同程度
の高いバイアス電圧を記録信号に応じてイオン発生器に
印加し、イオン流をオン・オフ制御して誘電性記録媒体
上に静電潜像を形成する。固体イオン発生器は、誘電性
基板上にイオン発生電極と誘導電極とを近接配置して構
成されているため、高密度のイオンを発生することがで
き、レーザプリンタの記録速度以上の高速記録が可能で
ある。A conventional recording device using a solid ion flow recording head for controlling an ion flow to obtain an electrostatic latent image has an accelerating electrode having an ion flow discharge hole corresponding to a recording image point in front of a solid ion generator. A bias voltage as high as the electrostatic latent image contrast is applied to the ion generator according to the recording signal, and the ion flow is controlled on and off to form an electrostatic latent image on the dielectric recording medium. . Solid-state ion generators are constructed by arranging an ion generation electrode and an induction electrode close to each other on a dielectric substrate, so they can generate high-density ions and can record at higher speeds than laser printers. It is possible.
【0009】図65は、特開昭16−184562号公
報で示されている固体イオン流記録ヘッドの記録動作を
示す断面模式図である。誘電性基板901の一方の面に
誘電電極902が、他方の面にイオン発生用のイオン発
生電極903がそれぞれ設けられている。イオン発生電
極903には、イオンを容易に発生させる電界集中用の
スリット(または孔)904が設けられている。誘導電
極902とイオン発生電極903との間に交流電圧90
5を印加すると、スリット904に高い交番電界が発生
し、高密度の正負のイオンが発生する。こうして発生さ
れた正負のイオンのうち、イオン発生電極903に印加
された静電潜像電位と同程度の400〜500Vの高い
バイアス電圧906によって負極性のイオンのみが選択
され、誘電性記録媒体907方向に移動する。この記録
媒体907方向に移動するイオンは、記録媒体907と
イオン発生電極903との間に設けられた加速電極90
8に印加された400〜500V程度の高い加速電圧9
09により加速されて記録媒体907上に到達し、画像
信号に応じた静電潜像を形成する。この様にイオン流の
制御は、バイアス電圧906をオン・オフして行う。固
体イオン流記録ヘッドは、図65の様なヘッド素子を画
点数に応じて多数一次元に配列して構成される。また、
従来の電子写真のコロナチャージャを固体イオン発生器
の代わりに使用する場合もある。FIG. 65 is a schematic cross-sectional view showing the recording operation of the solid ion flow recording head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 16-184562. A dielectric electrode 902 is provided on one surface of a dielectric substrate 901, and an ion generation electrode 903 for ion generation is provided on the other surface. The ion generating electrode 903 is provided with a slit (or hole) 904 for concentrating an electric field to easily generate ions. An AC voltage 90 is applied between the induction electrode 902 and the ion generation electrode 903.
When 5 is applied, a high alternating electric field is generated in the slit 904, and high density positive and negative ions are generated. Among the positive and negative ions generated in this way, only negative polarity ions are selected by a high bias voltage 906 of 400 to 500 V, which is about the same as the electrostatic latent image potential applied to the ion generation electrode 903, and the dielectric recording medium 907 move in the direction. Ions moving in the direction of the recording medium 907 are transferred to an accelerating electrode 90 provided between the recording medium 907 and the ion generating electrode 903.
A high accelerating voltage of about 400 to 500 V applied to 8
09 and reaches the recording medium 907, forming an electrostatic latent image according to the image signal. In this way, the ion flow is controlled by turning on and off the bias voltage 906. The solid ion flow recording head is constructed by arranging a large number of head elements as shown in FIG. 65 in one dimension according to the number of pixels. Also,
A conventional xerographic corona charger may be used in place of the solid state ion generator.
【0010】しかし、このような従来の固体イオン流記
録ヘッドには、以下に示す欠点がある。固体イオン流記
録ヘッドでは、イオン流を制御するために記録媒体90
7上の静電潜像電位と同程度の高いバイアス電圧(40
0〜500V以上)を信号電圧としてイオン発生電極9
03に加える必要がある。これは具体的にはスイッチ9
10を画像信号に応じてスイッチングさせ、バイアス電
圧906を印加することにより達成される。従って、こ
の様な固体イオンヘッドを用いた静電記録装置では、一
般に高耐圧のドライバICが必要となる。高耐圧のドラ
イバICは実装面積が大きく、高密度実装が必要な高精
細ヘッドには適さない。駆動回路をIC化せず全ドット
を多数に分割してマトリクス駆動すると、高速記録を行
なう場合にはパルス幅制御などによる階調記録(多値記
録)を行なうことが難しくなり、オン・オフの2値記録
しかできない。However, such conventional solid-state ion flow recording heads have the following drawbacks. In a solid state ion flow recording head, a recording medium 90 is used to control the ion flow.
A bias voltage as high as the electrostatic latent image potential on 7 (40
0 to 500 V or more) as a signal voltage to the ion generating electrode 9.
It is necessary to add it to 03. This is specifically switch 9
This is achieved by switching 10 according to the image signal and applying a bias voltage 906. Therefore, an electrostatic recording device using such a solid-state ion head generally requires a driver IC with high breakdown voltage. A high-voltage driver IC requires a large mounting area and is not suitable for high-definition heads that require high-density mounting. If all dots are divided into many parts and driven in a matrix without using an IC for the drive circuit, it will be difficult to perform gradation recording (multi-value recording) by pulse width control etc. when performing high-speed recording, and it will be difficult to control on/off. Only binary recording is possible.
【0011】また、従来のイオン流記録ヘッドを用いた
静電記録装置では、イオンを記録媒体907の方向に移
動させる時、発生したイオンを全て使用していたが、こ
の様な記録方法ではイオン発生電極903の表面状態に
よるイオンの発生臨界電圧の変化でイオン発生量が変化
し、2値記録の場合でも均一な静電潜像を形成すること
が困難である。Furthermore, in an electrostatic recording device using a conventional ion flow recording head, all the generated ions are used when moving the ions in the direction of the recording medium 907, but in this recording method, the ions are The amount of ions generated changes due to a change in the critical voltage for ion generation depending on the surface condition of the generation electrode 903, and it is difficult to form a uniform electrostatic latent image even in the case of binary recording.
【0012】一方、イオン流ヘッドの駆動電圧を低下さ
せる方法として、空気流でイオンを搬送しイオン流に垂
直方向に制御電界を与える方法(特開昭61−2558
70号公報)が知られている。この方法によれば、30
V程度の低電圧駆動が可能となり、多値記録もできるよ
うになるが、上記のような制御電界を形成するために電
極構造が複雑となってしまい、やはり高密度実装は困難
である。On the other hand, as a method for lowering the driving voltage of the ion flow head, a method is proposed in which ions are transported by an air flow and a control electric field is applied in a direction perpendicular to the ion flow (Japanese Patent Laid-Open No. 61-2558).
No. 70) is known. According to this method, 30
Although it becomes possible to drive at a voltage as low as V and perform multi-value recording, the electrode structure becomes complicated to form the above-mentioned control electric field, and high-density packaging is still difficult.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のイオン流記録ヘッドを用いた静電記録装置では、イオ
ン発生電極に静電潜像の表面電位と同程度の高電圧を印
加する必要があるため、駆動回路を構成するドライバI
Cに実装面積の大きい高耐圧ICが必要となり、高密度
実装を必要とする高精細ヘッドの製作に適さず、多値記
録が難しくなる。また、従来のイオン流記録ヘッドに用
いる固体イオン発生器では、イオン発生電極の表面状態
の影響でイオンの臨界電圧が変動してしまうので、2値
記録でも各画点毎に一様なかつ安定した静電潜像を形成
することが困難であった。[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, in an electrostatic recording device using a conventional ion flow recording head, it is necessary to apply a high voltage comparable to the surface potential of the electrostatic latent image to the ion generating electrode. Because of this, the driver I that constitutes the drive circuit
A high-voltage IC with a large mounting area is required for C, making it unsuitable for manufacturing a high-definition head that requires high-density mounting, and making multi-level recording difficult. In addition, in the solid-state ion generator used in conventional ion flow recording heads, the critical voltage of ions fluctuates due to the surface condition of the ion generation electrode, so even in binary recording, it is not uniform and stable for each pixel. It was difficult to form an electrostatic latent image.
【0014】一方、駆動電圧が低くでき、多値記録も可
能なイオン発生器は電極構造が複雑であるため、高精細
ヘッドには適さないという問題があった。[0014] On the other hand, ion generators that can be driven at a low voltage and capable of multilevel recording have a complicated electrode structure, so they are not suitable for high-definition heads.
【0015】この発明は上述の問題点に鑑みてなされた
もので、低電圧駆動の実現と簡単な電極構造の採用によ
り、高精細化が可能で、多値記録も容易であり、また一
様な安定した静電潜像が形成できる固体イオン流記録ヘ
ッドを用いた静電記録装置を提供することを目的とする
。The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and by realizing low voltage drive and adopting a simple electrode structure, high definition is possible, multivalue recording is easy, and uniform recording is possible. An object of the present invention is to provide an electrostatic recording device using a solid-state ion flow recording head that can form a stable electrostatic latent image.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明では上記の目的
を達成するために、導電性基体の上に誘電体層を形成し
てなる記録媒体上にイオンを照射して静電潜像を形成し
、この静電潜像を現像することにより画像記録を行う静
電記録装置において、近接して配置された少なくとも二
つの電極を含み、これらの電極間に電圧が印加されるこ
とによりコロナ放電でイオンを発生するイオン発生器と
、このイオン発生器と記録媒体との間に所定間隔で配置
され、イオン発生器から発生されるイオンを通過させる
ためのイオン通過孔をそれぞれ有する第1および第2の
制御電極と、イオン通過孔を通過するイオンの量を画像
信号に応じて制御するために第1および第2の制御電極
に所定の電位差を与える駆動回路とを具備することを基
本的な特徴とする。第1および第2の制御電極は、例え
ば誘電体基板からなる制御基板の両面にそれぞれ形成さ
れる。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention forms an electrostatic latent image by irradiating ions onto a recording medium formed by forming a dielectric layer on a conductive substrate. However, an electrostatic recording device that records an image by developing this electrostatic latent image includes at least two electrodes arranged in close proximity, and a voltage is applied between these electrodes to cause corona discharge. an ion generator that generates ions, and first and second ion generators that are arranged at a predetermined interval between the ion generator and the recording medium and each have an ion passage hole through which the ions generated from the ion generator pass. The basic feature is that the device includes a control electrode and a drive circuit that applies a predetermined potential difference to the first and second control electrodes in order to control the amount of ions passing through the ion passage hole in accordance with an image signal. shall be. The first and second control electrodes are respectively formed on both sides of a control substrate made of, for example, a dielectric substrate.
【0017】また、記録媒体上にイオンを照射する操作
を主走査方向およびこれと直交する副走査方向に行って
静電潜像を形成し現像して画像記録を行う静電記録装置
においては、イオン発生器と複数の第1および第2の制
御電極が主走査方向に沿って配列される。In addition, in an electrostatic recording apparatus that performs an operation of irradiating ions onto a recording medium in the main scanning direction and in the sub-scanning direction perpendicular to this to form an electrostatic latent image and develop it to record an image, An ion generator and a plurality of first and second control electrodes are arranged along the main scanning direction.
【0018】この発明の好ましい実施態様を列挙すると
、次の通りである。Preferred embodiments of this invention are listed below.
【0019】
(1)イオン発生器と第1および第2の制御電極が形成
された制御基板を一体化する場合、これらをできるだけ
近付けることがイオンを効率良く取り出す上で望ましい
が、イオン発生器に印加される交流または直流電圧によ
る洩れ電界の大きさが空気のイオン化電界(約30kV
/cm)以上になると、イオン発生器と第1の制御電極
の間で火花放電を生ずる。従って、イオン発生器と第1
の制御電極との間の距離は、イオン発生手段からの漏れ
電界の強さが空気の放電開始電界以上になる距離より大
きいことが望ましい。(1) When integrating the ion generator and the control board on which the first and second control electrodes are formed, it is desirable to bring them as close as possible in order to extract ions efficiently. The magnitude of the leakage electric field due to the applied AC or DC voltage is the ionization electric field of air (approximately 30 kV).
/cm), spark discharge occurs between the ion generator and the first control electrode. Therefore, the ion generator and the first
The distance between the control electrode and the ion generating means is desirably greater than the distance at which the strength of the leakage electric field from the ion generating means is equal to or higher than the discharge starting electric field of air.
【0020】
(2)第1および第2の制御電極を通過して記録媒体上
に到達するイオンのイオン量は、イオン発生器で発生す
るイオンのイオン量の1/2以下に規制されることが望
ましい。(2) The amount of ions passing through the first and second control electrodes and reaching the recording medium is regulated to 1/2 or less of the amount of ions generated by the ion generator. is desirable.
【0021】
(3)駆動回路は、第1および第2の制御電極の一方の
電極に記録媒体の導電性基体の電位と等しい固定電位を
与え、他方の電極には一方の電極に対してイオンの極性
に応じて一方の電極の電位より高電位または低電位の電
位を与えるか、または一方の電極に導電性基体の電位よ
り高い固定電位を常時与え、他方の電極にイオンの極性
に応じて一方の電極の電位より高電位または低電位の電
位を与える。この場合、第1および第2の制御電極の一
方の電極は共通電極とされ、他方の電極は個別に配線さ
れることによってそれぞれのイオン通過孔を通過するイ
オン量を独立に同時に制御できる構成とされる。(3) The drive circuit applies a fixed potential equal to the potential of the conductive substrate of the recording medium to one of the first and second control electrodes, and applies ions to the other electrode with respect to the one electrode. A potential higher or lower than the potential of one electrode is applied depending on the polarity of the ion, or a fixed potential higher than the potential of the conductive substrate is constantly applied to one electrode and the other electrode is applied with a potential higher or lower than the potential of the conductive substrate. Apply a potential higher or lower than the potential of one electrode. In this case, one of the first and second control electrodes is used as a common electrode, and the other electrode is individually wired so that the amount of ions passing through each ion passage hole can be independently and simultaneously controlled. be done.
【0022】予め記録媒体を負(または正)に帯電して
おいた状態で、第1の制御電極に対してイオン発生器に
直流バイアスを与え、更に第1の制御電極と第2の制御
電極の間に電位差を与えると、イオン発生器と第1の制
御電極の間の電界E1、第1の制御電極と第2の制御電
極の間の電界E2、第2の制御電極と記録媒体の間の電
界E3が全て同じ方向の場合、正(または負)のイオン
がイオン通過孔を通過して記録媒体に到達し、記録媒体
上に静電潜像を形成する。また、電界E2を0または逆
向きにすることで、イオンの通過は阻止される。[0022] With the recording medium negatively (or positively) charged in advance, a DC bias is applied to the ion generator with respect to the first control electrode, and then the first control electrode and the second control electrode are When a potential difference is applied between the ion generator and the first control electrode, an electric field E1 between the ion generator and the first control electrode, an electric field E2 between the first control electrode and the second control electrode, and an electric field E2 between the second control electrode and the recording medium. When the electric fields E3 are all in the same direction, positive (or negative) ions pass through the ion passage hole and reach the recording medium, forming an electrostatic latent image on the recording medium. Further, by setting the electric field E2 to 0 or in the opposite direction, the passage of ions is blocked.
【0023】
(4)イオン通過孔の主走査方向における幅は、副走査
方向における幅より大きいことが望ましい。副走査方向
から見た場合には、各々のイオン貫通孔が重なるか接し
ていてもよい。(4) The width of the ion passage hole in the main scanning direction is preferably larger than the width in the sub-scanning direction. When viewed from the sub-scanning direction, the ion through holes may overlap or be in contact with each other.
【0024】
(5)イオン通過孔は、主走査方向に対してθ=tan
−1N(Nは主走査方向のピッチに対する副走査方向の
ピッチの比)なる角度θの方向に所定数個Mずつ配列さ
れていることが望ましい。(5) The ion passage hole has θ=tan in the main scanning direction.
-1N (N is the ratio of the pitch in the sub-scanning direction to the pitch in the sub-scanning direction) It is desirable that a predetermined number M of them are arranged in the direction of an angle θ.
【0025】
(6)第1および第2の制御電極のうち他方の電極(個
別に電位が与えられる方の電極)に接続される引き出し
配線は、副走査方向の両側に振り分けて引き出されるこ
とが望ましい。イオン通過孔を主走査方向に対して上記
角度θの方向に所定数個Mずつ配列する構成では、配列
Mが奇数の場合には(M+1)/2および(M−1)/
2本ずつ、またMが偶数の場合にはM/2本づつ、副走
査方向の両側に振り分けて引き出せばよい。(6) The lead wiring connected to the other of the first and second control electrodes (the electrode to which a potential is individually applied) may be drawn out to both sides in the sub-scanning direction. desirable. In a configuration in which a predetermined number M of ion passing holes are arranged in the direction of the angle θ with respect to the main scanning direction, when the arrangement M is an odd number, (M+1)/2 and (M-1)/
Two lines at a time, or if M is an even number, two lines at a time, or M/2 lines at a time, may be distributed and drawn out on both sides in the sub-scanning direction.
【0026】
(7)イオン発生器と第1および第2の制御電極と駆動
回路がヘッド支持体上に記録ヘッドとして一体に構成さ
れる場合、イオン通過孔がヘッド支持体の端面に位置し
ていることが望ましい。(7) When the ion generator, the first and second control electrodes, and the drive circuit are integrated as a recording head on the head support, the ion passage holes are located on the end surface of the head support. It is desirable to be present.
【0027】
(8)イオン発生器と第1および第2の制御電極と駆動
回路が記録ヘッドとして一体に構成される場合、イオン
発生器は記録ヘッドに対して着脱可能に構成されている
ことが望ましい。(8) When the ion generator, the first and second control electrodes, and the drive circuit are integrated as a recording head, the ion generator may be configured to be detachable from the recording head. desirable.
【0028】
(9)イオン発生器と駆動回路が搭載された基板を貼り
合わせてイオン流記録ヘッドを作製する場合、貼り合わ
せ時の位置合わせのためのパターンを該基板に設けるこ
とが好ましい。この位置合わせ用パターンは、例えば孔
によって形成される。(9) When producing an ion flow recording head by bonding together a substrate on which an ion generator and a drive circuit are mounted, it is preferable to provide a pattern on the substrate for alignment during bonding. This alignment pattern is formed by, for example, holes.
【0029】
(10)第1および第2の制御電極に形成されたイオン
通過孔の少なくとも一方は、記録媒体上に形成される各
一つの画点に対して複数個ずつ形成されていることが望
ましい。特に、第1の制御電極に形成されたイオン通過
孔に対して、第2の制御電極に形成されたイオン通過孔
がより微細かつより多数であることが望ましい。多数の
イオン貫通孔が形成された制御電極は、金属厚膜または
金属薄膜で形成されるか、または金属メッシュによって
形成される。(10) A plurality of at least one of the ion passage holes formed in the first and second control electrodes may be formed for each pixel formed on the recording medium. desirable. In particular, it is desirable that the ion passage holes formed in the second control electrode be smaller and more numerous than the ion passage holes formed in the first control electrode. The control electrode in which a large number of ion through holes are formed is formed of a thick metal film, a thin metal film, or a metal mesh.
【0030】[0030]
【作用】二つの近接した電極を用いたイオン発生器は、
電界の洩れが非常に小さい。また、イオン発生器と制御
電極との距離を上記のように最適化すれば、イオン発生
器からの洩れ電界が第1および第2の制御電極間の電界
に影響を与えることもない。さらに、予め記録媒体をイ
オン通過孔を通過するイオンとは逆極性のイオンで帯電
させておけば、この記録媒体上のイオンにより形成され
る電界によって、発生したイオンが加速されることにな
る。[Operation] An ion generator using two closely spaced electrodes is
Electric field leakage is extremely small. Moreover, if the distance between the ion generator and the control electrode is optimized as described above, the leakage electric field from the ion generator will not affect the electric field between the first and second control electrodes. Furthermore, if the recording medium is charged in advance with ions of opposite polarity to the ions passing through the ion passage hole, the generated ions will be accelerated by the electric field formed by the ions on the recording medium.
【0031】これらの理由によって、第1の制御電極と
第2の制御電極との間に与える電位差を数10Vまで小
さくすることが可能となり、駆動回路の低電圧化が達成
される。これは従来よりサーマル記録装置で用いられて
いるサーマルヘッドの駆動電圧と同程度であるため、実
装面積の小さいドライバICの使用が可能となり、記録
ヘッドのIC化、小形化および高精細化が達成される。For these reasons, it is possible to reduce the potential difference between the first control electrode and the second control electrode to several tens of volts, thereby achieving a reduction in the voltage of the drive circuit. This is about the same as the driving voltage of the thermal head conventionally used in thermal recording devices, so it is possible to use a driver IC with a small mounting area, and the recording head can be made into an IC, smaller, and higher definition. be done.
【0032】イオン通過孔の主走査方向における幅を副
走査方向における幅より大きくすることにより、副走査
方向における解像度の低下が防止される。By making the width of the ion passage hole in the main scanning direction larger than the width in the sub-scanning direction, a decrease in resolution in the sub-scanning direction can be prevented.
【0033】イオン通過孔を主走査方向に対して所定の
複数個ずつ角度θで斜めに配列することによって、主走
査方向におけるイオン通過孔のピッチを容易に小さくす
ることができ、限られた電極形成精度の下でより高解像
度の記録が可能となる。By arranging a predetermined plurality of ion passing holes diagonally at an angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch of the ion passing holes in the main scanning direction can be easily reduced, and the limited number of electrodes can be reduced. Higher resolution recording becomes possible with greater precision in formation.
【0034】制御電極からの引き出し配線を副走査方向
の両側に振り分けて引き出すことによって、従来のよう
なマトリクス駆動に代わって各制御電極を同時に駆動す
ることが可能となり、かつ各制御電極を個別に駆動でき
るようになる。これにより、高速記録を行なっている状
態でも、各画点毎の階調制御も可能となる。By distributing and drawing out the lead wires from the control electrodes to both sides in the sub-scanning direction, it becomes possible to drive each control electrode simultaneously instead of the conventional matrix drive, and it is possible to drive each control electrode individually. Be able to drive. This makes it possible to control the gradation for each pixel even during high-speed recording.
【0035】イオン通過孔を記録ヘッドの端面に配置す
ると、記録媒体である記録ドラムにおいては、記録ヘッ
ドの端面の幅だけが接する構成となっていればよいので
、記録ドラムが小形化され、記録装置全体の小形化を実
現できる。[0035] When the ion passage holes are arranged on the end face of the recording head, the recording drum, which is the recording medium, only needs to be configured so that only the width of the end face of the recording head is in contact with it, so the recording drum can be made smaller, and the recording drum can be made smaller. The entire device can be made smaller.
【0036】イオン発生器をイオン流記録ヘッドから着
脱可能な構成にすることで、イオン発生器が劣化してイ
オンの発生量が減少したような場合にも、イオン流記録
ヘッド全体を取り替える必要はなくイオン発生器だけ取
り替えればよいので、ヘッド上に搭載されたドライバI
Cはそのまま使用することが可能である。By configuring the ion generator to be detachable from the ion flow recording head, even if the ion generator deteriorates and the amount of ions generated decreases, there is no need to replace the entire ion flow recording head. Since you only need to replace the ion generator instead of the driver I mounted on the head.
C can be used as is.
【0037】第1および第2の制御電極の少なくとも一
方に形成されるイオン通過孔を1つの画点に対して複数
個ずつ設けると、これらのイオン通過孔の幾つかが現像
用トナーによって目詰まりを生じても、目詰まりを生じ
てない他のイオン通過孔をイオンが通過できるので、画
点が記録できる。これによって、イオン流記録ヘッドの
長寿命化も達成される。When a plurality of ion passing holes are formed in at least one of the first and second control electrodes for one image point, some of these ion passing holes may become clogged with developing toner. Even if this occurs, ions can pass through other ion passage holes that are not clogged, so pixels can be recorded. This also achieves longer life of the ion flow recording head.
【0038】[0038]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図1は、コロナイオン発生器を含む
イオン流記録ヘッドを用いた静電記録装置の一実施例を
示す図である。この静電記録装置は、記録媒体としての
記録ドラム1の周囲に、コロナイオン発生器2、低電圧
駆動可能なイオン流記録ヘッド3、一成分接触現像器4
、機能分離型ソフトローラー転写装置6、ヒートローラ
9およびクリーニング装置11を配置して構成される。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an electrostatic recording device using an ion flow recording head including a corona ion generator. This electrostatic recording device includes a recording drum 1 as a recording medium, a corona ion generator 2, an ion flow recording head 3 that can be driven at low voltage, and a one-component contact developer 4.
, a function-separated type soft roller transfer device 6, a heat roller 9, and a cleaning device 11 are arranged.
【0039】記録ドラム1は、Alドラム上に数10μ
m(〜20μm)程度の厚みのフッソ系樹脂からなる誘
電体層を被覆したものである。この記録ドラム1を、ま
ず負極性のコロナイオン発生器2によって表面電位が例
えば−600Vとなるように一様帯電する。次いで、コ
ロナイオン流記録ヘッド3により記録ドット(画点)毎
にアナログ的に制御された正極性のコロナイオン流によ
って、記録ドラム1上に反転した静電潜像を形成する。
次に、負極性トナーを有する一成分接触現像器4を用い
て−500Vの現像バイアス電圧で反転現像を行ない、
トナー像5を記録ドラム1上に形成する。このトナー像
5を機能分離型ソフトローラー転写装置6を用いて普通
紙7上に転写する。機能分離型ソフトローラー転写装置
6としては、例えば特願昭63−140423に開示さ
れた環境変動にも安定で高い転写効率を与える装置が用
いられる。普通紙7上に転写されたトナー像8はヒート
ローラ9により定着され、普通紙7上に固定される。一
方、記録ドラム1上に残った残留トナー10はクリーニ
ング装置11によって拭き取られ、清掃された記録ドラ
ム1は再び使用される。The recording drum 1 has a thickness of several tens of μm on an Al drum.
It is coated with a dielectric layer made of fluorine-based resin and having a thickness of about m (~20 μm). The recording drum 1 is first uniformly charged by a negative corona ion generator 2 so that its surface potential is, for example, -600V. Next, an inverted electrostatic latent image is formed on the recording drum 1 by a positive corona ion flow controlled in an analog manner for each recording dot (picture point) by the corona ion flow recording head 3 . Next, reversal development is performed at a development bias voltage of -500V using a single-component contact developer 4 having negative polarity toner.
A toner image 5 is formed on a recording drum 1. This toner image 5 is transferred onto plain paper 7 using a functionally separated soft roller transfer device 6. As the function-separated type soft roller transfer device 6, for example, the device disclosed in Japanese Patent Application No. 140423/1983, which is stable against environmental changes and provides high transfer efficiency, is used. The toner image 8 transferred onto the plain paper 7 is fixed by a heat roller 9 and fixed onto the plain paper 7. On the other hand, the residual toner 10 remaining on the recording drum 1 is wiped off by the cleaning device 11, and the cleaned recording drum 1 is used again.
【0040】この様なコロナイオン流制御ヘッド3を用
い、かつ一成分接触現像器4とソフトローラー転写装置
6とを導入した静電記録方式によれば、静電記録方式の
ラインプリンタでは行われていなかった新しい概念のス
テップ送り、間欠駆動が可能となる。この方式を用いる
と、ファクシミリ画像信号のように信号圧縮によって伝
送された信号も、リアルタイムで記録することもできる
。ステップ送りが可能になる理由は、コロナイオン流記
録ヘッド3がレーザプリンタの様な回転光学系を使用し
ていないために任意の信号に対応できること、誘電性記
録媒体は感光性記録媒体の様な表面電位の時間的な減衰
が少ないこと、一成分接触現像器4により現像される画
像濃度は、主に記録ドラム1の表面電位に依存し記録ド
ラム1の周速に依存しないこと、ローラ転写効率は転写
用印加電圧が加わる転写時間に依存するが、この転写時
間はローラに加える転写電圧が800Vと低く(従来の
チャージャー転写では6kV)、パルス的に制御パルス
幅を変えることで任意に設定できるためである。According to the electrostatic recording method which uses such a corona ion flow control head 3 and introduces the one-component contact developing device 4 and the soft roller transfer device 6, it is possible to use the electrostatic recording method that is not performed in an electrostatic recording method line printer. A new concept of step feed and intermittent drive, which was not previously available, becomes possible. Using this method, signals transmitted by signal compression, such as facsimile image signals, can also be recorded in real time. The reason why step feeding is possible is that the corona ion flow recording head 3 does not use a rotating optical system like a laser printer, so it can respond to any signal, and the dielectric recording medium is similar to a photosensitive recording medium. The temporal decay of the surface potential is small; the image density developed by the one-component contact developer 4 mainly depends on the surface potential of the recording drum 1 and does not depend on the circumferential speed of the recording drum 1; and roller transfer efficiency. depends on the transfer time when the transfer voltage is applied, but this transfer time can be set arbitrarily by changing the control pulse width in a pulse manner because the transfer voltage applied to the roller is as low as 800V (6kV in conventional charger transfer). It's for a reason.
【0041】図2は、コロナイオン発生器2とコロナイ
オン流記録ヘッド3をクリーナレスの静電記録装置に適
用した実施例である。残留トナー10の存在する記録ド
ラム1は、コロナイオン発生器2により−600Vに残
留トナー10上から帯電が行われる。機能分離型ソフト
ローラ6による転写により、85%以上のトナーが普通
紙7上に転写しているため、残留トナー量は15%程度
の量である。この様な場合には、記録ドラム1上の帯電
がトナーで阻止されることがなく、一様に帯電ができる
。この様にして帯電された記録ドラム1上に、コロナイ
オン流記録ヘッド3からの正極性のコロナイオンが照射
されることにより、記録ドット対応部分の電位が消去さ
れて静電潜像が形成され、これが一成分接触現像器4で
現像される。このとき非画像部の残留トナー10が存在
する記録媒体の表面電位は現像器4の負バイアスよりも
大きくなり、現像器4により容易に拭き取られる。FIG. 2 shows an embodiment in which the corona ion generator 2 and the corona ion flow recording head 3 are applied to a cleanerless electrostatic recording apparatus. The recording drum 1 on which the residual toner 10 is present is charged to -600V by the corona ion generator 2 from above the residual toner 10 . Since 85% or more of the toner is transferred onto the plain paper 7 by the transfer by the function-separated soft roller 6, the amount of remaining toner is about 15%. In such a case, the charging on the recording drum 1 is not blocked by the toner and can be charged uniformly. By irradiating the recording drum 1 charged in this manner with positive corona ions from the corona ion flow recording head 3, the potential of the portion corresponding to the recording dots is erased and an electrostatic latent image is formed. , this is developed in a one-component contact developer 4. At this time, the surface potential of the recording medium on which the residual toner 10 in the non-image area exists becomes greater than the negative bias of the developing device 4, and the residual toner 10 is easily wiped off by the developing device 4.
【0042】一方、コロナイオン流記録ヘッド3で正極
性になった画像部のトナーは、画像部の電位も零電位方
向に高くなるため、逆に現像器4に静電力で引き付けら
れることにより、拭き取られる。現像されたトナー像5
は普通紙7に転写され、定着される。転写後の記録ドラ
ム1は、残留トナー10を残したまま使用される。On the other hand, the toner in the image area that has become positive in the corona ion flow recording head 3 is attracted to the developing device 4 by electrostatic force because the potential of the image area also increases toward zero potential. Wiped off. Developed toner image 5
is transferred to plain paper 7 and fixed. The recording drum 1 after the transfer is used with the residual toner 10 remaining.
【0043】以上、一成分現像器、ローラ転写、クリー
ナレスなどの技術を用いた静電記録装置について説明し
たが、これ以外の電子写真系のプロセスやトナー現像材
料などを使用することができる。Although the electrostatic recording apparatus using techniques such as a one-component developer, roller transfer, and cleanerless technology has been described above, other electrophotographic processes and toner developing materials can be used.
【0044】図4は、本発明を適用したプリンタの実施
例を示す断面図である。記録を行うための記録紙はカセ
ット421にストックされており、記録開始タイミング
に応じて給紙ローラ418より記録紙は一枚づつ繰り出
される。給紙ローラ418より繰り出された記録紙はU
ターンローラ415により搬送方向をドラム(記録媒体
)1の方向に変えられアライニング検出器414及びア
ライニングローラ413によって記録紙の方向が整えら
れて記録ドラム1に達する。FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of a printer to which the present invention is applied. Recording paper for recording is stocked in a cassette 421, and the recording paper is fed out one by one by a paper feed roller 418 in accordance with the recording start timing. The recording paper fed out from the paper feed roller 418 is U
The conveyance direction is changed to the direction of the drum (recording medium) 1 by a turn roller 415, and the direction of the recording paper is adjusted by an aligning detector 414 and an aligning roller 413 and reaches the recording drum 1.
【0045】一方、ドラム1上では記録開始タイミング
によって回転を開始し、記録画像に応じた画像がドラム
1上に形成されることになる。記録ドラム1は後述する
が、ここではアルミドラム上に数10μm〜20μm程
度の厚みのフッソ系樹脂からなる絶縁性誘電体層を被覆
した構成をなす。このような記録ドラム1に対し、まず
プリチャージャ401により−600Vに一様帯電する
。そして、一様帯電された記録ドラム1上にイオン流記
録ヘッド3を用いて、各記録ドット毎にアナログ的に制
御された正極性のイオン流によって静電潜像を形成する
。このヘッド3については後段で詳述する。また、イオ
ン流記録ヘッド3は送風モータ409から成るコンプレ
ッサ408により、送風チューブ407を介してエアー
が送られる。このエアーが必要な理由についても後段で
説明することにする。On the other hand, the drum 1 starts rotating at the recording start timing, and an image corresponding to the recorded image is formed on the drum 1. The recording drum 1 will be described later, but here it has a structure in which an aluminum drum is coated with an insulating dielectric layer made of fluorocarbon resin and having a thickness of about 10 to 20 μm. The recording drum 1 as described above is first uniformly charged to -600V by the precharger 401. Then, using the ion flow recording head 3 on the uniformly charged recording drum 1, an electrostatic latent image is formed by a positive ion flow controlled in an analog manner for each recording dot. This head 3 will be explained in detail later. Furthermore, air is sent to the ion flow recording head 3 via a blow tube 407 by a compressor 408 comprising a blow motor 409 . The reason why this air is necessary will be explained later.
【0046】イオン流記録ヘッド3によって静電潜像が
形成された記録ドラム1は、さらに現像器ユニット40
5において現像が行なわれる。現像器ユニット405は
一般に用いられているようにマグネットローラ402、
トナーセンサ403、シャフト404より構成され、一
成分負極性のトナーがシャフト404により掻き回され
ている。トナーセンサ403はトナー量を検出するもの
である。マグネットローラ402の記録ドラム1側にお
いて、−500Vのバイアス電圧で反転現像を行う。The recording drum 1 on which the electrostatic latent image has been formed by the ion flow recording head 3 is further processed by a developing unit 40.
5, development is performed. The developing unit 405 includes a magnet roller 402, as is generally used.
It is composed of a toner sensor 403 and a shaft 404, and one-component negative polarity toner is stirred by the shaft 404. A toner sensor 403 detects the amount of toner. On the recording drum 1 side of the magnetic roller 402, reversal development is performed with a bias voltage of -500V.
【0047】記録ドラム1上に形成されたトナー像は、
記録ドラム1に巻き付けた記録紙転写チャージャ419
上でに転写され、剥離チャージャ420により記録紙が
記録ドラム1より剥離されて、出口方向へ搬送される。
記録紙へのトナー転写が完了した記録ドラム1は、クリ
ーナーユニット437において残留トナーがクリーニン
グされる。クリーナーユニット437はトナーを掻き取
るためのクリーニングブレード436と、掻き落とされ
たトナーを受け取る回収ブレード435及びトナー回収
オーガー434よりなる。そしてクリーニングされた記
録ドラム1はプリチャージャ401により一様帯電が行
なわれ、以後上記のプロセスが繰り返される。The toner image formed on the recording drum 1 is
Recording paper transfer charger 419 wrapped around recording drum 1
The recording paper is peeled off from the recording drum 1 by the peeling charger 420 and conveyed toward the exit direction. After the toner transfer to the recording paper has been completed, the recording drum 1 is cleaned of residual toner in a cleaner unit 437. The cleaner unit 437 includes a cleaning blade 436 for scraping off toner, a collection blade 435 and a toner collection auger 434 for receiving the scraped toner. The cleaned recording drum 1 is then uniformly charged by the precharger 401, and the above process is repeated thereafter.
【0048】一方、トナー像が転写された記録紙は、ベ
ルト422及びベルト搬送シャフト423より成るベル
トユニットにより定着ユニット430へ搬送される。定
着ユニット430はヒートローラブレード429、出口
ローラ428、剥離爪ユニット427、ヒーターランプ
426、ヒートローラ425およびサーミスタ424か
らなり、トナー像が転写された記録紙上に、2つのヒー
トローラ425の圧力と上のヒートローラ425に内蔵
されたヒータランプ426の熱とによりトナーを固定す
る。ヒーターランプ426の熱制御は、サーミスタ42
4からの信号によって行われる。定着を終えた記録紙は
、剥離爪ユニット427により上のヒートローラ425
よりスムーズに剥がされる。定着工程を終えた記録紙は
、2つの出口ローラ428により出口方向に排紙される
。尚、ヒートローラ425にはブレード429が設けら
れ、このブレード429によって不要なトナーをクリー
ニングする。On the other hand, the recording paper onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing unit 430 by a belt unit consisting of a belt 422 and a belt conveyance shaft 423. The fixing unit 430 includes a heat roller blade 429, an exit roller 428, a peeling claw unit 427, a heater lamp 426, a heat roller 425, and a thermistor 424. The toner is fixed by heat from a heater lamp 426 built into the heat roller 425. Thermal control of the heater lamp 426 is performed using the thermistor 42.
This is done by a signal from 4. After fixing, the recording paper is transferred to the upper heat roller 425 by the peeling claw unit 427.
Peels off more smoothly. The recording paper that has completed the fixing process is discharged toward the exit by two exit rollers 428. Note that the heat roller 425 is provided with a blade 429, and this blade 429 cleans unnecessary toner.
【0049】定着された記録紙は出口方向に搬送され、
出口スイッチ432の検出により駆動される出口ローラ
433によってトレー438へ排紙されて一連の記録動
作が完了する。また、説明を省略したがシステムとして
カセット421を検出するカセット検出器417、結露
防止のためのヒータ416及び制御基板406が通常の
プリンタと同様に本システムにも設けられている。また
、上記例では自動給紙についての説明をしたが、手差し
によってもよい。この場合、手差し紙を受けるガイド4
10と、手差し紙を検出するための検出器411及びこ
の検出器411の出力により駆動される手差し用ローラ
412が必要となる。The fixed recording paper is conveyed in the exit direction,
The paper is discharged onto a tray 438 by an exit roller 433 driven by the detection of the exit switch 432, thereby completing a series of recording operations. Further, although the description is omitted, this system is also provided with a cassette detector 417 for detecting the cassette 421, a heater 416 for preventing dew condensation, and a control board 406 as in a normal printer. Further, although automatic paper feeding has been explained in the above example, manual feeding may also be used. In this case, guide 4 that receives manual paper
10, a detector 411 for detecting manual paper, and a manual paper feed roller 412 driven by the output of this detector 411.
【0050】次に、本発明の静電記録装置の主要部であ
るイオン流記録ヘッド3について図3の模式図を用いて
説明する。以下の説明では、全て記録媒体である記録ド
ラム1の表面は−イオンでプリチャージされ、その後イ
オン流記録ヘッド3で+のイオンを照射により静電潜像
を形成する場合を考える。Next, the ion flow recording head 3, which is the main part of the electrostatic recording apparatus of the present invention, will be explained using the schematic diagram of FIG. In the following explanation, a case will be considered in which the surface of the recording drum 1, which is a recording medium, is precharged with negative ions, and then an electrostatic latent image is formed by irradiating positive ions with the ion flow recording head 3.
【0051】図3において、イオン発生器20は絶縁性
基板21(例えばセラミック基板)と、基板21上に形
成された厚さ数μm(2〜3μm)の誘導電極22およ
び厚さ数10μm(〜20μm)程度の絶縁体層23と
、絶縁体層23上に形成された厚さ数10μm(〜18
μm)のイオン発生電極24、およびイオン発生電極2
4と同電位でイオン発生電極24との間に約40μm幅
のスリット26を介して設けられた遮蔽電極25によっ
て構成される。In FIG. 3, the ion generator 20 includes an insulating substrate 21 (for example, a ceramic substrate), an induction electrode 22 formed on the substrate 21 with a thickness of several μm (2 to 3 μm), and an inductive electrode 22 with a thickness of several tens of μm (~2 μm). 20 μm) and an insulating layer 23 with a thickness of several 10 μm (~18 μm) formed on the insulator layer 23.
μm) ion generating electrode 24 and ion generating electrode 2
The shield electrode 25 is provided at the same potential as the ion generating electrode 24 with a slit 26 having a width of about 40 μm interposed therebetween.
【0052】一方、制御基板30は絶縁性基板31と、
この基板31の両面に形成された第1および第2の制御
電極32,33からなり、基板31と制御電極32,3
3を貫通した多数のイオン通過孔29を有する。絶縁性
基板31は例えば100μm厚のガラスポリイミドシー
トであり、その両面に制御電極32,33として例えば
18μm厚の銅箔が貼り付けられ、更に100μmφ程
度のイオン通過孔29が200μmピッチでドリルによ
り開けられている。制御基板30はイオン発生電極24
のスリット中心とイオン通過孔29の中心とが一致する
ように、スペーサ部材28を介してイオン発生器20と
適当な距離(約100μm〜500μmの範囲)だけ離
して接着され一体化される。これにより、コロナイオン
流記録ヘッド3が作成される。さらに、記録媒体である
記録ドラム1が、第2の制御電極33から約500μm
離れた位置に設けられている。On the other hand, the control board 30 includes an insulating board 31,
Consisting of first and second control electrodes 32, 33 formed on both sides of this substrate 31, the substrate 31 and control electrodes 32, 3
It has a large number of ion passage holes 29 that penetrate through the 3. The insulating substrate 31 is, for example, a glass polyimide sheet with a thickness of 100 μm, and copper foil with a thickness of, for example, 18 μm is pasted on both sides of the sheet as control electrodes 32 and 33, and ion passage holes 29 of about 100 μmφ are drilled at a pitch of 200 μm. It is being The control board 30 is the ion generating electrode 24
The ion generator 20 is bonded and integrated with the ion generator 20 at an appropriate distance (in the range of about 100 μm to 500 μm) via the spacer member 28 so that the center of the slit coincides with the center of the ion passage hole 29 . As a result, the corona ion flow recording head 3 is created. Further, the recording drum 1, which is a recording medium, is approximately 500 μm from the second control electrode 33.
It is located in a remote location.
【0053】記録ドラム1は、導電性基体であるAlド
ラム41上に10〜50μmの厚さにフッソ系樹脂から
なる誘電体層42を形成して構成される。誘電体層42
は、600V程度の表面電位にプリチャージされる。こ
こで、Alドラム41は基準電位(アース電位)になっ
ている。また、第2の制御電極33はAlドラム41と
同電位であり、第1の制御電極32は非記録時には第2
の制御電極33と同電位、記録時には第2の制御電極3
3に対して正の制御電圧Vc34が印加されるようにス
イッチング回路35で制御される。イオン発生電極24
と遮蔽電極25とは、非記録時には第1の制御電極32
に対して負のバイアス電圧Vb− 36、また記録時に
は第1の制御電極32に対して正のバイアス電圧Vb+
37がそれぞれ与えられるように、電気的なスイッチ
ング回路38で制御される。更に誘導電極22とイオン
発生電極24および遮蔽電極25との間には、記録時に
は交流電圧39が加えられるように、スイッチング回路
40で制御される。The recording drum 1 is constructed by forming a dielectric layer 42 made of fluorine resin to a thickness of 10 to 50 μm on an Al drum 41 which is a conductive base. Dielectric layer 42
is precharged to a surface potential of about 600V. Here, the Al drum 41 is at a reference potential (earth potential). Further, the second control electrode 33 is at the same potential as the Al drum 41, and the first control electrode 32 is at the second control electrode when not recording.
The same potential as the control electrode 33 of the second control electrode 3 during recording.
The switching circuit 35 is controlled so that a positive control voltage Vc34 is applied to the voltage Vc34. Ion generation electrode 24
and the shield electrode 25 are the first control electrode 32 during non-recording.
A negative bias voltage Vb- 36 is applied to the first control electrode 32, and a positive bias voltage Vb+ is applied to the first control electrode 32 during recording.
It is controlled by an electrical switching circuit 38 so that 37 are given respectively. Further, a switching circuit 40 controls the inductive electrode 22, the ion generating electrode 24, and the shielding electrode 25 so that an alternating current voltage 39 is applied during recording.
【0054】画点を記録する場合には、同図3に示すよ
うに第1の制御電極32に制御電圧Vc34、イオン発
生電極24と遮蔽電極25には第1の制御電極32に対
して正のバイアス電圧Vb+ 37、そしてイオン発生
電極24および遮蔽電極25と誘導電極22との間に交
流電圧39がそれぞれ印加される。絶縁体層23を挟ん
でイオン発生電極24および遮蔽電極25と誘導電極2
2との間に交流電圧39を印加することによって、これ
らの電極の周辺部43でコロナ放電が起こり、これによ
ってイオンが発生する。When recording a pixel, as shown in FIG. bias voltage Vb+ 37, and an alternating current voltage 39 is applied between the ion generating electrode 24, the shielding electrode 25, and the induction electrode 22, respectively. The ion generating electrode 24, the shielding electrode 25, and the induction electrode 2 are placed on both sides of the insulating layer 23.
By applying an alternating current voltage 39 between the electrodes 2, a corona discharge occurs at the periphery 43 of these electrodes, thereby generating ions.
【0055】このイオン発生メカニズムは、次の通りで
ある。絶縁体層23で絶縁された電極22,24間の交
流電圧39を大きくすると、周辺部の気体分子の電離が
盛んに起こる。すなわち、空気中には常に微量のイオン
が存在しているが、電界が大きくなるとイオンは加速さ
れて気体分子と衝突し、これを電離する。この電離作用
がある程度以上大きくなると、気体の絶縁性が失われて
放電が起こる。この放電により周辺部の誘電体表面が荷
電していくため、やがて放電は止まる。一方、逆の電界
が作用したときも同様なことが起こり、その場合は誘電
体表面が上記とは逆極性のイオンで荷電される。この繰
り返しによって、周辺部に正負のイオンが発生するので
ある。The ion generation mechanism is as follows. When the alternating current voltage 39 between the electrodes 22 and 24 insulated by the insulating layer 23 is increased, ionization of gas molecules in the periphery occurs actively. That is, a small amount of ions always exist in the air, but when the electric field increases, the ions are accelerated and collide with gas molecules, ionizing them. When this ionization effect increases beyond a certain level, the insulating properties of the gas are lost and discharge occurs. As a result of this discharge, the surface of the dielectric material in the peripheral area becomes charged, so that the discharge eventually stops. On the other hand, a similar thing occurs when a reverse electric field is applied, in which case the dielectric surface is charged with ions of opposite polarity. By repeating this process, positive and negative ions are generated in the peripheral area.
【0056】こうして発生するイオンの密度は、交流電
圧39の電圧および周波数に依存するが、従来のコロナ
チャージャとは比較できないほどの高い密度(例えば1
0−4〜10−3A/cm程度)が得られる。本実施例
では、交流電圧39として電圧値を1〜3kVP−P
、周波数は〜50kHzとした。The density of the ions thus generated depends on the voltage and frequency of the alternating current voltage 39, but the density is so high that it cannot be compared with conventional corona chargers (for example, 1
0-4 to 10-3 A/cm). In this embodiment, the AC voltage 39 is set to a voltage value of 1 to 3 kVP-P.
, the frequency was ~50kHz.
【0057】ここで、第1の制御電極32には制御電圧
Vc34として約60V、イオン発生電極24には正の
バイアス電圧Vb+ 37として約240Vが印加され
ているので、これらの電極24,32の間に形成される
電界E1によって、正のイオンだけが第1の制御電極3
2の側に移動する。次に、第1の制御電極32と第2の
制御電極33の間に加えられている約60Vの制御電圧
Vc34により形成される電界E2によって、この正の
イオンが多数のイオン通過孔29を通過することが可能
となる。更に予め負極性のコロナイオン発生器2によっ
て、記録ドラム1の誘電体層42の表面が約−600V
に一様に帯電されているので、この負のイオンにより形
成される電界E3によって、イオン通過孔29を通過し
た正のイオンは記録ドラム1の方向に加速される。Here, since the control voltage Vc34 of about 60V is applied to the first control electrode 32, and the positive bias voltage Vb+37 of about 240V is applied to the ion generation electrode 24, the voltage of these electrodes 24, 32 is Due to the electric field E1 formed between the two, only positive ions are directed to the first control electrode 3.
Move to side 2. Next, the positive ions pass through a large number of ion passing holes 29 due to the electric field E2 formed by the control voltage Vc34 of approximately 60V applied between the first control electrode 32 and the second control electrode 33. It becomes possible to do so. Further, the surface of the dielectric layer 42 of the recording drum 1 is set to about -600V by the negative polarity corona ion generator 2 in advance.
Since the ions are uniformly charged, the positive ions that have passed through the ion passage hole 29 are accelerated toward the recording drum 1 by the electric field E3 formed by the negative ions.
【0058】この様にして誘電体層42の表面に到達し
た正のイオンにより、静電潜像が形成される。画点を記
録しないときは、正のイオンがイオン通過孔29を通過
しないようにスイッチング回路35の接点をb側に切替
えて、第1の制御電極32と第2の制御電極33を同電
位(アース電位)にし、電界E2を0に設定する。この
様にすることで、正のイオンの通過が遮断される。この
様にイオン通過孔29を通過するイオン流の制御は、第
1の制御電極32と第2の制御電極33の間に印加され
る電圧をスイッチング回路35で0と制御電圧Vc34
の間で切替えることによって行なわれる。The positive ions that have reached the surface of the dielectric layer 42 in this manner form an electrostatic latent image. When not recording a pixel, the contact of the switching circuit 35 is switched to the b side so that positive ions do not pass through the ion passage hole 29, and the first control electrode 32 and the second control electrode 33 are placed at the same potential ( (earth potential) and set the electric field E2 to 0. By doing so, the passage of positive ions is blocked. In this way, the ion flow passing through the ion passage hole 29 is controlled by switching the voltage applied between the first control electrode 32 and the second control electrode 33 from 0 to the control voltage Vc34 using the switching circuit 35.
This is done by switching between.
【0059】このように本実施例の静電記録装置では、
上述のように従来は数100Vの制御電圧が必要であっ
たのに対して、数10Vの電圧で制御可能となった。こ
の様な低電圧制御が可能となった理由としては、本実施
例ではイオン発生電極24の間に更に遮蔽電極24を設
けることによってスリット26の幅を約40μmと小さ
くし、イオン発生用の交流高電圧39が制御電極32,
33間の電界に影響を与えないようにしたことが第1に
挙げられる。更に、予め誘電性記録媒体(記録ドラム)
1の表面の誘電体層42を本実施例の場合には負のイオ
ンでまず一様帯電させておき、逆極性の+のイオンを負
イオンで形成される電界で記録媒体33側に加速するよ
うな構成としたためである。As described above, in the electrostatic recording device of this embodiment,
As mentioned above, whereas conventionally a control voltage of several hundred volts was required, control can now be performed with a voltage of several tens of volts. The reason why such low voltage control is possible is that in this embodiment, the width of the slit 26 is reduced to about 40 μm by further providing a shielding electrode 24 between the ion generation electrodes 24, and the AC for ion generation is The high voltage 39 is the control electrode 32,
The first reason is that it does not affect the electric field between 33 and 33. Furthermore, a dielectric recording medium (recording drum) is prepared in advance.
In this embodiment, the dielectric layer 42 on the surface of the recording medium 33 is first uniformly charged with negative ions, and + ions of opposite polarity are accelerated toward the recording medium 33 by an electric field formed by the negative ions. This is because the configuration is as follows.
【0060】なお、イオン発生器20と制御基板30を
一体化する場合には、スペーサ28によってこれらの間
の距離を最適化する必要がある。制御基板30をイオン
発生器20に近付けることにより、発生したイオンは効
率良く取り出される。しかしイオン発生器20に印加さ
れる交流電圧39の漏れによる電界は、イオン発生器2
0に近付くほど大きくなる。制御基板30を近付け過ぎ
ると、漏れ電界の大きさは空気のイオン化電界(30k
V/cm)以上になり、イオン発生器20と第1の制御
電極32の間で火花放電を開始する。従って、漏れ電界
の大きさが火花放電開始電界以上になる距離より近くに
第1の制御電極32を近付けないことが望まれる。Note that when the ion generator 20 and the control board 30 are integrated, it is necessary to optimize the distance between them using the spacer 28. By bringing the control board 30 closer to the ion generator 20, generated ions can be efficiently extracted. However, the electric field due to leakage of the AC voltage 39 applied to the ion generator 20
The closer it gets to 0, the larger it becomes. If the control board 30 is brought too close, the leakage electric field will be as large as the air ionization electric field (30k
V/cm), and spark discharge starts between the ion generator 20 and the first control electrode 32. Therefore, it is desirable not to bring the first control electrode 32 closer than the distance at which the magnitude of the leakage electric field is equal to or greater than the spark discharge starting electric field.
【0061】更に、各電界E1、E2、E3の間に、E
3>E2>E1の条件が成立する状態で使用する場合に
は、電界のレンズ効果が生じ、より効率良く周辺のイオ
ンを記録媒体上に取り出すことや、イオンビームが絞り
込まれてより高精細な画点を形成することができるよう
になる。Furthermore, between each electric field E1, E2, E3, E
When used under the conditions of 3>E2>E1, a lens effect of the electric field occurs, which enables more efficient extraction of surrounding ions onto the recording medium and narrowing down of the ion beam to achieve higher definition. It becomes possible to form a pixel.
【0062】また、安定した記録画像を得るためには、
イオン発生器20で発生したイオンに対する画像記録に
使用されるイオン、言い換えるとイオン通過孔29を通
過するイオンの比は小さい方が望ましい。本実施例では
、この比が0.5以下になるような条件で使用している
。[0062] Furthermore, in order to obtain a stable recorded image,
It is desirable that the ratio of ions used for image recording to ions generated by the ion generator 20, in other words, ions passing through the ion passage hole 29, be small. In this embodiment, conditions are used such that this ratio is 0.5 or less.
【0063】上記実施例によれば、イオン発生器20か
ら発生された高密度のイオン電流による空間電荷を、制
御電極32,33による電圧増幅率を用いて低い電圧(
80V以下)で制御することで、高い静電コントラスト
(350V以上)と、高速記録(記録速度A4:30枚
/分)を達成することができる。このために本実施例で
は、以下に列挙する事項に留意した。According to the above embodiment, the space charge due to the high density ion current generated from the ion generator 20 is reduced to a low voltage (
High electrostatic contrast (350 V or higher) and high-speed recording (recording speed A4: 30 sheets/min) can be achieved by controlling the voltage at 80 V or lower. For this reason, in this example, the following points were taken into consideration.
【0064】
(a)高速記録を可能にする高密度イオン流を得るため
、イオン発生器20には誘電体層23を挟んで誘導電極
22とイオン発生電極24を設け、各電極間に高圧(3
kVP−P 以下)の交流電圧39を印加し、イオン発
生電極24端部の強電界領域から高密度のイオンを発生
させる。(a) In order to obtain a high-density ion flow that enables high-speed recording, the ion generator 20 is provided with an induction electrode 22 and an ion generation electrode 24 with a dielectric layer 23 in between, and a high voltage ( 3
An alternating current voltage 39 of (kVP-P or less) is applied to generate high-density ions from the strong electric field region at the end of the ion generating electrode 24.
【0065】
(b)イオン発生用交流高電圧39が、制御電極32,
33間の電界に影響を与えない様に、イオン発生電極2
4にスリットを設け、背面の誘導電極22からの高電界
の漏洩を遮断する。(b) The ion generation AC high voltage 39 is connected to the control electrode 32,
Ion generation electrode 2 so as not to affect the electric field between 33
4 is provided with a slit to block leakage of high electric field from the induction electrode 22 on the back surface.
【0066】
(c)空気中にイオンを通過させ、高電圧(3kVP−
P 以下)で生じたイオンのエネルギーを減衰させてイ
オンの低電圧制御を可能にし、かつ電極間火花放電を防
止するために、イオン発生電極24近傍の空気の放電開
始電界(30kV/cm)領域から制御電極32,33
を遠ざける。(c) Pass ions through the air and apply high voltage (3kVP-
In order to attenuate the energy of ions generated in From control electrodes 32, 33
keep away from
【0067】
(d)記録媒体1にプリチャージを施し、イオン流加速
のための電界を形成させることにより、制御電極32,
33から高圧のDCバイアス電圧を除き、駆動回路の設
計を容易にする。また、プリチャージによって反転した
静電潜像を形成し、濃度むらが少ないなど画質的に有利
な反転画像を可能にする。(d) By precharging the recording medium 1 and forming an electric field for accelerating the ion flow, the control electrodes 32,
33 to facilitate the design of the drive circuit. In addition, an inverted electrostatic latent image is formed by precharging, making it possible to create an inverted image that is advantageous in terms of image quality, such as less density unevenness.
【0068】
(e)このように記録媒体1に予めプリチャージを用い
て制御電極32,33を低電位に保持し、イオン通過孔
29を設けた制御電極32,33の電圧増幅率を利用し
て、低い制御電圧で高い静電コントラストを得られるよ
うにすることによって、低耐圧の低電圧ドライバICを
使用できるようにする。(e) In this way, the recording medium 1 is precharged to maintain the control electrodes 32 and 33 at a low potential, and the voltage amplification factor of the control electrodes 32 and 33 provided with the ion passage hole 29 is utilized. By making it possible to obtain high electrostatic contrast with a low control voltage, it is possible to use a low voltage driver IC with a low withstand voltage.
【0069】次に、以上の(a)〜(d)点について理
論計算から検討し、さらに理論計算から設計・試作した
イオン流記録ヘッドを用い、実験によりイオン電流の低
電圧制御、高い静電コントラスト、高速性、さらに階調
記録の可能性について検討した結果について説明する。Next, we investigated the points (a) to (d) above from theoretical calculations, and conducted experiments to achieve low voltage control of ion current and high electrostatic charge using an ion flow recording head designed and prototyped from theoretical calculations. We will explain the results of studies regarding contrast, high speed, and the possibility of gradation recording.
【0070】まず、イオン発生器20からのイオン流抽
出について説明する。First, extraction of the ion flow from the ion generator 20 will be explained.
【0071】ここでは、交流電圧印加時のイオンの発生
現象を実験的にとらえ、次にイオン発生器20の電位分
布を境界要素法の電位計算から求め、イオンが生ずる臨
界電圧とイオン発生電極24近傍で空気がイオン化する
領域を予測し、この領域外にイオン電流測定電極(第1
の制御電極32)を設けて火花放電を防止し、さらに3
kVP−P 以下の交流電圧39でイオンが発生するイ
オン発生器20の設計パラメータを決定する。また、イ
オン電流の実験からイオンが無限に生ずる仮想面を決定
し、ポアソン方程式、電流の連続式、イオン移動度と電
界による空気中のイオン速度式を用いてイオン電流の計
算予測を可能にする。Here, the phenomenon of ion generation when AC voltage is applied is experimentally grasped, and then the potential distribution of the ion generator 20 is determined by potential calculation using the boundary element method, and the critical voltage at which ions are generated and the ion generating electrode 24 are calculated. Predict the area where air will be ionized in the vicinity, and place an ion current measurement electrode (the first one) outside this area.
A control electrode 32) is provided to prevent spark discharge, and a control electrode 32) is provided to prevent spark discharge.
Determine the design parameters of the ion generator 20 that generates ions at an AC voltage 39 equal to or less than kVP-P. In addition, we determined a virtual surface where ions are generated infinitely from experiments on ion current, and made it possible to calculate and predict ion current using Poisson's equation, continuity equation for current, and equation for ion velocity in air based on ion mobility and electric field. .
【0072】
(1)両極性イオンの発生現象についてイオン発生器2
0の絶縁体層(ガラス)23を挟んだ電極22,24に
交流電圧39を印加し、イオンが発生する現象を調べる
。実験に使用したイオン発生器20の測定系を図5に示
す。(1) Ion generator 2 regarding the phenomenon of generation of bipolar ions
An alternating current voltage 39 is applied to the electrodes 22 and 24 sandwiching the zero insulator layer (glass) 23, and the phenomenon of ion generation is investigated. FIG. 5 shows the measurement system of the ion generator 20 used in the experiment.
【0073】実験では、イオン発生器20に2.5kV
P−P 、周波数3kHzの交流電圧501を印加し、
またイオン電流測定電極502との距離を500μmに
とり、イオン発生器20のイオン発生電極24に−50
0〜+500Vの直流バイアス電圧503(37と同じ
)を与える。また、イオン電流測定電極502の長さは
1cmとし、単位長さ当たりの計算値と実験値とを直接
比較できるようにする。イオン発生電極24と誘導電極
22間に1kΩのコロナ放電観測用の抵抗504を付加
し、その間の電圧波形をオシロスコープ等で観測して生
じたコロナ放電を測定する。さらに、イオン電流測定電
極502とアース間には100kΩのイオン電流測定用
の抵抗505を付加し、その電圧波形から流れるイオン
の極性と、電流を観測する。In the experiment, 2.5 kV was applied to the ion generator 20.
P-P, applying an AC voltage 501 with a frequency of 3 kHz,
In addition, the distance to the ion current measuring electrode 502 is set to 500 μm, and the ion generating electrode 24 of the ion generator 20 is set to -50 μm.
A DC bias voltage 503 (same as 37) of 0 to +500V is applied. Further, the length of the ion current measuring electrode 502 is set to 1 cm, so that the calculated value per unit length and the experimental value can be directly compared. A corona discharge observation resistor 504 of 1 kΩ is added between the ion generating electrode 24 and the induction electrode 22, and the voltage waveform therebetween is observed with an oscilloscope or the like to measure the generated corona discharge. Further, a 100 kΩ resistor 505 for measuring ion current is added between the ion current measuring electrode 502 and the ground, and the polarity of flowing ions and current are observed from the voltage waveform.
【0074】コロナ放電観測用の抵抗504間の電圧波
形は、誘導電極22とイオン発生電極24間の容量とそ
の抵抗により、印加電圧を微分した波形となる。イオン
発生電極24側が−極性(誘導電極22側が+極性)の
とき約500Vで、+極性のとき約800Vで、それぞ
れ20〜30μsの間コロナ放電が発生する。電子写真
に使用するコロナチャージャーと同様に、コロナ放電の
開始電圧はイオン発生電極側が−極性のとき、より小さ
い電圧でコロナ放電が生ずる。このとき、最大0.2〜
0.3mA/cm程度の放電電流が観測された。The voltage waveform across the corona discharge observation resistor 504 is a waveform obtained by differentiating the applied voltage due to the capacitance between the induction electrode 22 and the ion generation electrode 24 and its resistance. Corona discharge occurs at approximately 500 V when the ion generating electrode 24 side has negative polarity (+ polarity when the induction electrode 22 side has positive polarity) and approximately 800 V when the ion generating electrode 24 side has positive polarity for 20 to 30 μs. Similar to the corona charger used in electrophotography, when the ion generating electrode side has negative polarity, corona discharge occurs at a smaller voltage. At this time, maximum 0.2~
A discharge current of about 0.3 mA/cm was observed.
【0075】交流電圧501の周波数を増加させると、
コロナ放電時間は周波数にほぼ比例して減少し、同時に
ほぼ比例してイオン電流が増加することが観測された。
例えば、周波数を30kHzにすると放電時間は〜3μ
sとなり、瞬間の最大放電電流は2〜3mA/cmとな
る。そのため、イオン電流測定電極に電流の平均値を与
えるKETHLEYのエレクトロメータ610Cを接続
して測定したイオン電流は、放電回数が増加する周波数
と共に増加する。この様子を図6に示した。[0075] When the frequency of AC voltage 501 is increased,
It was observed that the corona discharge time decreased approximately proportionally to the frequency, and at the same time, the ionic current increased approximately proportionally. For example, when the frequency is 30kHz, the discharge time is ~3μ
s, and the instantaneous maximum discharge current is 2 to 3 mA/cm. Therefore, the ion current measured by connecting the KETHLEY electrometer 610C that gives an average value of the current to the ion current measurement electrode increases with the frequency as the number of discharges increases. This situation is shown in FIG.
【0076】次に、イオン発生電極24にバイアス電圧
503として0Vおよび+400Vを印加し、イオン電
流測定電極に流れるイオン電流を観測した。イオン電流
が交流電圧の微分波形上に認められ、バイアス電圧50
3が0Vで電流が略ゼロとなり、+400Vで交流電圧
の±両極性で+電流が流れる。バイアス電圧503が5
00Vのとき、オシロスコープで観測した電流測定用の
抵抗505に流れる最大イオン電流は、イオン発生電極
24で生ずる放電電流(0.2〜0.3mA/cm)の
1〜7%程度で〜2×10−6A/cmである。またバ
イアス電圧503が−400Vでは、−電流が観測され
る。このようにして、±の交流電圧の度にバイアス電圧
の極性で決まる電流が流れる。Next, 0V and +400V were applied as bias voltages 503 to the ion generation electrode 24, and the ion current flowing to the ion current measurement electrode was observed. Ion current is observed on the differential waveform of the AC voltage, and the bias voltage is 50
When 3 is 0V, the current is almost zero, and when it is +400V, a + current flows with the ± polarity of the AC voltage. Bias voltage 503 is 5
00V, the maximum ion current flowing through the current measurement resistor 505 observed with an oscilloscope is about 1 to 7% of the discharge current (0.2 to 0.3 mA/cm) generated at the ion generation electrode 24, which is ~2× 10-6 A/cm. Further, when the bias voltage 503 is -400V, -current is observed. In this way, a current determined by the polarity of the bias voltage flows every time the AC voltage is ±.
【0077】以上のことから、放電で±両極性のイオン
が発生し、そのイオンが絶縁体層を充電して絶縁体層上
の電位を低下させ、バイアス電圧で決まる極性のイオン
がイオン電流測定電極502に流れた。From the above, ions with ± polarity are generated by discharge, and the ions charge the insulator layer and lower the potential on the insulator layer, and the ions with polarity determined by the bias voltage are used to measure the ion current. It flowed to the electrode 502.
【0078】
(2)コロナ放電開始電圧について
イオン発生器20の放電開始電圧を決めるパラメータは
、(A)絶縁体層23厚、(B)イオン発生電極24間
のスリット26の幅と電極24の厚さ、(C)イオン発
生のための交流電圧39とバイアス電圧37がある。
ここでは境界要素法を用いた電位計算から、イオン発生
器でコロナ放電が生ずる臨界電圧を用いて3kVP−P
の交流電圧以下でコロナ放電が発生するように、これ
らのパラメータを決定した。さらに、イオン発生電極と
制御電極間に火花放電が生ずる30kV/cm以上の領
域を求め、その電界以下になる印加バイアス電圧範囲を
決めた。また、交流電圧39とバイアス電圧37を独立
に設計できるように、その間の距離を求めた。(2) Corona discharge starting voltage The parameters that determine the starting voltage of the ion generator 20 are (A) the thickness of the insulating layer 23, (B) the width of the slit 26 between the ion generating electrodes 24, and the width of the slit 26 between the ion generating electrodes 24. (C) There is an AC voltage 39 and a bias voltage 37 for ion generation. Here, from potential calculation using the boundary element method, we use the critical voltage at which corona discharge occurs in the ion generator to calculate 3kVP-P.
These parameters were determined so that corona discharge occurs below the AC voltage of . Furthermore, a region of 30 kV/cm or higher where spark discharge occurs between the ion generating electrode and the control electrode was determined, and an applied bias voltage range within that electric field was determined. Furthermore, the distance between the AC voltage 39 and bias voltage 37 was determined so that they could be designed independently.
【0079】このコロナ放電が生ずる臨界電界はイオン
発生電極24の形状と表面状態によって変化し、実験と
一致する理論計算がない。そのため、次の仮定を行いコ
ロナチャージャーの実験式を用いた。The critical electric field at which this corona discharge occurs varies depending on the shape and surface condition of the ion generating electrode 24, and there is no theoretical calculation that is consistent with experiment. Therefore, we made the following assumptions and used the experimental formula for a corona charger.
【0080】
[近似1]:放電が行われるイオン発生電極24のスリ
ット26近傍の電位分布は、図7に示すように電極の厚
さに等しい径のワイアで置き換えた場合とほとんど同一
となる。そこで、イオン発生器20のコロナ放電開始電
界を(1)式に示すコロナチャージャの放電開始電界(
図8の曲線A参照)を与えるCobinの実験式を用い
て近似する。但し、(1)式でaはワイアの半径(cm
)、mはワイア表面で決まる値で約1、またδは気圧P
(cmHg)と温度T(℃)決まる(2)式の値である
。また、電位計算に使用する境界要素法は境界上の誤差
が大きいため、次の近似を行った。[Approximation 1]: The potential distribution in the vicinity of the slit 26 of the ion generating electrode 24 where discharge occurs is almost the same as when the wire is replaced with a wire having a diameter equal to the thickness of the electrode, as shown in FIG. Therefore, the corona discharge starting electric field of the ion generator 20 is the corona charger's discharge starting electric field (
(see curve A in FIG. 8) is approximated using Cobin's empirical formula. However, in equation (1), a is the radius of the wire (cm
), m is a value determined by the wire surface and is approximately 1, and δ is the atmospheric pressure P
(cmHg) and temperature T (°C) are determined by equation (2). In addition, since the boundary element method used for potential calculation has large errors on the boundary, the following approximation was performed.
【0081】
[近似2]:ワイア上の放電開始電界がEcのとき、ワ
イアから5μm離れた位置の電界E(図8の曲線B参照
)を(3)式から計算し、イオン発生器20のイオン発
生電極24から5μm離れた電界と一致したとき、Ec
をイオン発生器20の放電開始電界とする。例えばワイ
ア径(コロナイオン発生電極の厚さに相当)が20μm
の場合、ワイヤ上のコロナ放電開始電界は〜3×105
V/cmであり、その時の5μm離れた位置の電界は
〜1.6×105V/cmである。そのため、イオン発
生電極24から5μm離れた位置の電界が、この電界と
一致するとき放電が開始するものとする。[Approximation 2]: When the discharge starting electric field on the wire is Ec, the electric field E at a position 5 μm away from the wire (see curve B in FIG. 8) is calculated from equation (3), and the electric field E of the ion generator 20 is When matched with the electric field 5 μm away from the ion generating electrode 24, Ec
is the discharge starting electric field of the ion generator 20. For example, the wire diameter (corresponding to the thickness of the corona ion generating electrode) is 20 μm.
For , the corona discharge initiation field on the wire is ~3×105
V/cm, and the electric field at a position 5 μm away at that time is ~1.6×10 5 V/cm. Therefore, it is assumed that discharge starts when the electric field at a position 5 μm away from the ion generating electrode 24 matches this electric field.
【0082】
(ア)絶縁体層23厚とイオン発生電極24厚の決定に
ついて絶縁体層23の厚さを40,20,10μmと変
えた電位分布計算から、イオン発生電極24のスリット
26中でコロナ放電開始電界(〜1.6×105 V/
cm)を与える領域、すなわち図9(a),(b),(
c)と、空気中でイオン化が発生する3×104 V/
cmの電界領域を決定した。このときのスリット26の
幅は40μm、イオン発生電極24の厚さ20μm、交
流ピーク電圧1.5kV(3kVP−P )、バイアス
電圧400Vである。また、計算に用いた絶縁体層23
の誘導率εiは3.5とした。(A) Regarding determination of the thickness of the insulator layer 23 and the ion generating electrode 24 From potential distribution calculations with the thickness of the insulator layer 23 changed to 40, 20, and 10 μm, it was found that the slit 26 of the ion generating electrode 24 Corona discharge starting electric field (~1.6×105 V/
9(a), (b), (
c) and 3×104 V/, where ionization occurs in air.
The electric field area in cm was determined. At this time, the width of the slit 26 is 40 μm, the thickness of the ion generating electrode 24 is 20 μm, the AC peak voltage is 1.5 kV (3 kVP-P), and the bias voltage is 400 V. In addition, the insulator layer 23 used in the calculation
The induction factor εi was set to 3.5.
【0083】絶縁体層23の厚さが40μmと厚くなる
と、1.5kVのピーク電圧でも放電は発生しない。ま
た、絶縁体層23の厚さが20,10μmと薄くなると
、イオン発生電極24の厚さ方向のほぼ全域でコロナ放
電が発生する。このとき、最も電界の強いイオン発生電
極24と絶縁体層23との境界(計算では5μm離れた
点)がこの放電開始電界となる交流電圧は、図10に示
すように絶縁体層23の厚さが40μmのとき1.8k
V、20μmで900V、10μmで600Vである。
このように絶縁体層23が薄いほど、イオン発生電極2
4の近傍の電界が大きくなり、低い交流電圧で大量のイ
オンを発生できる。実験では、絶縁体層23として使用
した厚膜印刷のガラス層の耐圧から、厚さを20μmに
した。When the thickness of the insulating layer 23 is as thick as 40 μm, no discharge occurs even at a peak voltage of 1.5 kV. Further, when the thickness of the insulating layer 23 is reduced to 20 or 10 μm, corona discharge occurs almost throughout the entire thickness of the ion generating electrode 24. At this time, the alternating current voltage at which the discharge starting electric field occurs at the boundary between the ion generating electrode 24 and the insulating layer 23 (a point 5 μm apart in calculation), which has the strongest electric field, is determined by the thickness of the insulating layer 23 as shown in FIG. 1.8k when the diameter is 40μm
V, 900 V at 20 μm, and 600 V at 10 μm. In this way, the thinner the insulator layer 23 is, the more the ion generating electrode 2
The electric field near 4 becomes large, and a large amount of ions can be generated with a low AC voltage. In the experiment, the thickness was set to 20 μm based on the withstand voltage of the thick film printed glass layer used as the insulator layer 23.
【0084】また、空気中でイオン化が生ずる30kV
/cmの領域は、それぞれの絶縁体層23厚に対しイオ
ン発生器20のスリット26上の絶縁体層23中央で〜
20μm、40μm、50μmまで達する。火花放電を
防止するには、この距離以上にイオン電流測定電極(ま
たは第1の制御電極32)を離す必要がある。空気中の
分子の平均自由工程は〜0.06μmであり、イオン化
領域から数十μm離れた所では、イオンのエネルギーは
十分減衰しているものと考えられる。[0084] Also, 30kV where ionization occurs in the air
/cm at the center of the insulator layer 23 above the slit 26 of the ion generator 20 for each insulator layer 23 thickness.
It reaches up to 20 μm, 40 μm, and 50 μm. In order to prevent spark discharge, it is necessary to separate the ion current measuring electrode (or first control electrode 32) by more than this distance. The mean free path of molecules in air is ~0.06 μm, and it is considered that the energy of ions is sufficiently attenuated at a distance of several tens of μm from the ionization region.
【0085】
(イ)イオン発生電極間スリット幅の決定について次に
、イオン発生電極24間のスリット26の幅を40,6
0,80μmと変え、そのときの放電開始電界と空気中
のイオン化が生ずる領域を図11に示すように求め、最
適なスリット幅を決定した。このときのコロナ放電開始
電圧は、図12に示すようにスリット26の幅が増加す
ると、スリット26からの漏洩電界が大きくなって放電
が容易となり、900V,700V,630Vと低下す
る。ピーク電圧1.5kVのイオン発生電圧を印加した
場合、放電開始電圧を与える領域は電極の厚さ付近まで
存在するが、スリット26の幅による変化は小さい。
一方、イオン化の領域は、スリット幅が40μmで絶縁
体層上60μm、スリット幅が60μmで70μm、ス
リット幅が80μmでは誘導電極22からの漏洩電界が
急激に大きくなり、130μm近くに増加する。(a) Determination of the slit width between the ion generating electrodes Next, the width of the slit 26 between the ion generating electrodes 24 is set to 40,6
0.80 μm, the discharge starting electric field and the region where ionization in the air occurs were determined as shown in FIG. 11, and the optimum slit width was determined. The corona discharge starting voltage at this time decreases to 900V, 700V, and 630V as the width of the slit 26 increases as shown in FIG. 12, the leakage electric field from the slit 26 increases and discharge becomes easier. When an ion generation voltage with a peak voltage of 1.5 kV is applied, the region where the discharge starting voltage is applied exists up to the vicinity of the thickness of the electrode, but the change due to the width of the slit 26 is small. On the other hand, when the slit width is 40 μm and the ionization region is 60 μm above the insulator layer, when the slit width is 60 μm and the slit width is 70 μm, and when the slit width is 80 μm, the leakage electric field from the induction electrode 22 increases rapidly and increases to nearly 130 μm.
【0086】このように、イオン化の領域を決定する漏
洩電界はスリット幅とともに大きくなるが、放電開始電
圧に大きな変化はない。そのため、スリット幅は小さい
ことが好ましい。以上の条件から決定したイオン発生器
の好ましい仕様を表1に示してある。As described above, although the leakage electric field that determines the ionization region increases with the slit width, there is no significant change in the firing voltage. Therefore, it is preferable that the slit width be small. Table 1 shows preferred specifications of the ion generator determined from the above conditions.
【0087】
(ウ)イオン発生電圧とバイアス電圧について次に、イ
オン発生器20とイオン流測定電極502間距離を10
0μm以上離すと、独立してイオン発生器20に与える
交流電圧501とバイアス電圧503を設定できること
を示す。計算に使用したイオン発生器の仕様は、表1に
示す通りである。(c) Regarding ion generation voltage and bias voltage Next, the distance between the ion generator 20 and the ion current measurement electrode 502 is set to 10
A separation of 0 μm or more indicates that the AC voltage 501 and bias voltage 503 applied to the ion generator 20 can be set independently. The specifications of the ion generator used in the calculations are as shown in Table 1.
【0088】イオン流測定電極502にバイアス電圧5
03−400V、イオン発生器20に1.5kVピーク
(3kVP−P )の交流電圧501を印加し、さらに
その交流電圧501を1kV、750Vと変化させたと
きのイオン発生器20の中央の電位分布を境界要素法か
ら計算した。このときの印加電圧と電位分布との関係を
、図13に示した。イオン発生器20の絶縁体層23上
〜60μm近辺で電位がほぼゼロとなり、それ以上の距
離ではバイアス電圧503で決まるほぼ一定の値で減少
する。この距離は、空気中のイオン化が発生する領域の
限界でもある。Bias voltage 5 is applied to the ion current measurement electrode 502.
Potential distribution at the center of the ion generator 20 when an AC voltage 501 of 03-400V and a peak of 1.5kV (3kVP-P) is applied to the ion generator 20, and the AC voltage 501 is further changed to 1kV and 750V. was calculated using the boundary element method. The relationship between the applied voltage and potential distribution at this time is shown in FIG. The potential becomes almost zero in the vicinity of 60 μm above the insulator layer 23 of the ion generator 20, and decreases at a substantially constant value determined by the bias voltage 503 at a distance beyond that. This distance is also the limit of the region in which ionization in the air occurs.
【0089】一方、イオン発生器20に印加する交流電
圧のピーク電圧を1.5kVとし、イオン発生電極24
に対してイオン電流測定電極502の電圧が、−250
,−400,−800,−1200Vなるようにしたと
き、その電位分布は図14に示すようにバイアス電圧5
03の大きさに拘らず絶縁体層23前方〜60μmで電
位がほぼゼロとなり、それ以上の距離ではバイアス電圧
503で決まる一定の割合で減少する。この様に、60
μm以上離してイオン発生器20とイオン電流測定電極
502を設けると、イオン発生用の交流電圧501とバ
イアス電圧503とを独立に設定できる。On the other hand, the peak voltage of the AC voltage applied to the ion generator 20 is set to 1.5 kV, and the ion generating electrode 24
The voltage of the ion current measuring electrode 502 is -250
, -400, -800, -1200V, the potential distribution is as shown in FIG.
Regardless of the size of 03, the potential becomes almost zero at a distance of 60 μm in front of the insulator layer 23, and decreases at a constant rate determined by the bias voltage 503 at a distance beyond that. Like this, 60
By providing the ion generator 20 and the ion current measuring electrode 502 at a distance of at least μm, the alternating current voltage 501 and bias voltage 503 for ion generation can be set independently.
【0090】次に、実験に使用した表1の仕様のイオン
発生器20を用い、イオン電流測定電極502との距離
を500μmにとった時のイオン電流測定電極502に
流れるイオン電流量をポアソン方程式、電流の連続式お
よびイオン移動度と電界で生ずるイオン速度式から理論
的に予測する。イオンの速度は電界に比例する。Next, using the ion generator 20 with the specifications shown in Table 1 used in the experiment, the amount of ion current flowing through the ion current measuring electrode 502 when the distance from the ion current measuring electrode 502 is set to 500 μm is calculated using Poisson's equation. , is theoretically predicted from the continuity equation of current and the ion velocity equation caused by ion mobility and electric field. The speed of ions is proportional to the electric field.
【0091】次に、計算の手順およびその概要を述べる
。イオン発生器20から距離yにおいて存在するイオン
の電荷密度をρ、その点での電圧をVy、イオン電流を
Iyとすると、電圧とイオン電流の関係式は(4)式の
ポアソン方程式、電流の連続の式、および電界印加時の
イオン速度式で示すことができる。ここで、距離yはイ
オン発生器20のイオン発生電極24上を基準点にとり
、バイアス電圧502はこの基準点とイオン電流測定電
極502間に印加されているものとする。εoは真空中
の誘電率、εaは空気の比誘電率、μは空気中のイオン
移動度、υはイオンの速度である。Next, the calculation procedure and its outline will be described. Assuming that the charge density of ions existing at a distance y from the ion generator 20 is ρ, the voltage at that point is Vy, and the ion current is Iy, the relation between voltage and ion current is the Poisson equation of equation (4), and the current is It can be expressed by a continuity equation and an ion velocity equation when an electric field is applied. Here, the distance y is assumed to be based on the ion generation electrode 24 of the ion generator 20, and the bias voltage 502 is applied between this reference point and the ion current measurement electrode 502. εo is the dielectric constant in vacuum, εa is the relative dielectric constant of air, μ is the ion mobility in air, and υ is the speed of the ions.
【0092】この計算の結果、絶縁体層23からイオン
電流測定電極方向の距離yにおけるイオン電流Iyは、
(5)式で示される。ここで、yoの値はバイアス電圧
Vbを印加したときイオン電流測定電極502に流れる
イオン電流値Ibの実験値から決定できる。yoの物理
的な意味は、イオン初速度がゼロで、イオンが無限に存
在する仮想的なイオン発生面となる。このyoの値が実
験によるイオン電流の測定から決まると、任意のバイア
ス電圧に対してイオン電流を計算から予測できる。そこ
で次に、このyoの値をイオン電流の実験値から決定す
る。As a result of this calculation, the ion current Iy at the distance y from the insulator layer 23 in the direction of the ion current measuring electrode is:
It is shown by equation (5). Here, the value of yo can be determined from the experimental value of the ion current value Ib flowing through the ion current measurement electrode 502 when the bias voltage Vb is applied. The physical meaning of yo is a virtual ion generation surface where the initial ion velocity is zero and an infinite number of ions exist. Once the value of yo is determined from experimental ion current measurements, the ion current can be calculated for any given bias voltage. Therefore, next, the value of this yo is determined from the experimental value of the ion current.
【0093】基準面からイオン電流測定電極間の距離を
L1 とすると、(5)式からバイアス電圧Vbを印加
したときにイオン電流測定電極に流れるイオン電流値I
bは、(6)式で示すことができる。この結果から、y
oはイオン電流の測定値Ibを用いて(7)式で計算で
きる。If the distance between the reference plane and the ion current measuring electrode is L1, then from equation (5), the ion current value I flowing through the ion current measuring electrode when bias voltage Vb is applied is
b can be expressed by equation (6). From this result, y
o can be calculated using equation (7) using the measured value Ib of the ion current.
【0094】以上のイオン電流の計算では、+極性のイ
オンを取り扱った。−極性のイオンについては極性を逆
転し、+極性の移動度(μ+ =1.4cm2 /Vs
ec)の代わりに、−極性イオンの移動度(μ− =1
.9cm2 /Vsec)を用いれば良い。In the above calculation of the ion current, + polar ions were treated. For -polar ions, the polarity is reversed and the +polar mobility (μ+ = 1.4cm2 /Vs
ec) instead of −polar ion mobility (μ− = 1
.. 9cm2/Vsec) may be used.
【0095】次に、電流の平均値を与えるKEITHL
Yのエレクトロメータ610Cを用い、イオン電流の測
定試験を行い、計算結果と比較する。バイアス電圧Vb
を変化し、イオン電流Ibを測定すると、図15に示す
ようにイオン電流はバイアス電圧の2乗に比例し、イオ
ン電流の(6)と一致する。この実験結果に対するyo
値を(7)から計算すると、(8)式となる。つまり、
イオン発生器20の絶縁体層23の後方212μmが、
仮想的な理論上のイオン発生面になる。Next, KEITHL gives the average value of the current.
Using a Y electrometer 610C, an ion current measurement test is performed and compared with the calculated results. Bias voltage Vb
When the ion current Ib is measured by changing the ion current Ib, the ion current is proportional to the square of the bias voltage, as shown in FIG. 15, and coincides with (6) of the ion current. yo for this experimental result
When the value is calculated from (7), it becomes equation (8). In other words,
212 μm behind the insulator layer 23 of the ion generator 20 is
It becomes a virtual theoretical ion generation surface.
【0096】一方、周波数を高くしてイオン発生量を多
くすると、イオン電流は飽和する。このときyoの値は
図16に示すように仮想面が少し基準面に近づく。次に
、このイオン電流が飽和する周波数を計算する。yoの
値がゼロになる飽和イオン電流値Imは、コロナイオン
発生器に交流電圧(周波数30kHz)を印加し、バイ
アス電圧Vb(500V)、基準点からの距離L1 (
500μm)のイオン電流測定電極に流れるイオン電流
Ib(6.5×10−7A/cm)を用いて、関係式(
6)から(9)式で示すことができる。On the other hand, when the frequency is increased to increase the amount of ions generated, the ion current becomes saturated. At this time, the value of yo causes the virtual plane to slightly approach the reference plane as shown in FIG. Next, calculate the frequency at which this ion current saturates. The saturated ion current value Im at which the value of yo becomes zero is obtained by applying an alternating current voltage (frequency 30 kHz) to the corona ion generator, bias voltage Vb (500 V), and distance L1 from the reference point (
The relational expression (
It can be expressed by equations 6) to (9).
【0097】また、周波数とイオン電流が比例する上述
した図6の結果を用い、30kHzを3.7倍して周波
数を計算すると、〜100kHzとなる。これ以上の周
波数では、発生したイオンの空間電荷でイオンの発生が
押さえられ、これ以上にイオン電流を増加させることが
出来ない。そのためイオン電流をさらに増すにはバイア
ス電圧を上げる必要があるが、火花放電が生じないバイ
アス電圧の上限から空間電荷が存在する場合のイオン電
流の限界が決まる。従って、この空間電荷を利用した低
電圧駆動イオン流記録ヘッドには、速度限界が存在する
ことになる。[0097] Furthermore, if the frequency is calculated by multiplying 30 kHz by 3.7 using the above-mentioned results shown in FIG. 6 in which the frequency and the ion current are proportional, it becomes ~100 kHz. At a frequency higher than this, the space charge of the generated ions suppresses the generation of ions, and the ion current cannot be increased any further. Therefore, to further increase the ion current, it is necessary to increase the bias voltage, but the upper limit of the bias voltage at which spark discharge does not occur determines the limit of the ion current in the presence of space charges. Therefore, there is a speed limit to a low-voltage driven ion flow recording head that utilizes this space charge.
【0098】一方、イオン発生器20に印加する30k
Hzの交流電圧39の値を変えると1.6kVP−P
でイオン電流が生じ、1.8kVP−P 以上では大き
なイオン電流の上昇がなくなる(図17参照)。これは
、交流電圧39の半周期毎の〜4μsの放電で生ずるイ
オン電流が飽和に達していることを示している。この放
電時間は交流電圧の半周期の約1/4であり、そのため
イオン電流の瞬間値はこの平均電流の約4倍の2.6×
10−6A/cmとなる。これは飽和イオン電流とほぼ
一致するので、イオン電流が飽和に達しているものと考
えられる。On the other hand, 30k applied to the ion generator 20
If you change the value of AC voltage 39 in Hz, it will be 1.6kVP-P.
An ion current is generated at 1.8 kVP-P or above, and no large increase in ion current occurs (see FIG. 17). This indicates that the ionic current generated by the ~4 μs discharge every half cycle of the AC voltage 39 has reached saturation. This discharge time is approximately 1/4 of a half period of the AC voltage, so the instantaneous value of the ion current is approximately 4 times this average current, 2.6×
It becomes 10-6A/cm. Since this almost coincides with the saturated ion current, it is considered that the ion current has reached saturation.
【0099】次に、イオン流記録ヘッド2の低電圧制御
について述べる。Next, low voltage control of the ion flow recording head 2 will be described.
【0100】ここでは、上記したイオン流記録ヘッド2
を用い、制御電極32,33間に低い制御電圧を印加し
たとき境界要素法による分布計算から、イオンを低電圧
制御でき、かつ4極真空管の電圧増幅効果をモデルにし
たイオン電流の計算から、低い制御電圧で高い数百Vの
静電コントラストの潜像を形成できることを示す。[0100] Here, the above-mentioned ion flow recording head 2 will be described.
From the distribution calculation using the boundary element method when applying a low control voltage between the control electrodes 32 and 33, it is possible to control the ions at a low voltage, and from the calculation of the ion current using the voltage amplification effect of a tetrode vacuum tube as a model, It is shown that a latent image with a high electrostatic contrast of several hundred volts can be formed with a low control voltage.
【0101】まず、境界要素法の電位分布解析による低
電圧制御予測について示す。ここでは、イオン流記録ヘ
ッドのイオン発生器20から記録媒体1に至る間の電位
を境界要素法を用いて計算し、制御電極32,33間に
低電圧を印加してイオンの移動を阻止する逆電界を発生
させることができることを示す。計算に使用した印加電
圧を表2に示す。First, low voltage control prediction by potential distribution analysis using the boundary element method will be described. Here, the potential between the ion generator 20 of the ion flow recording head and the recording medium 1 is calculated using the boundary element method, and a low voltage is applied between the control electrodes 32 and 33 to prevent ion movement. This shows that it is possible to generate a reverse electric field. Table 2 shows the applied voltages used in the calculations.
【0102】イオン発生器20の絶縁体層23の厚さは
20μm、電極24,25の厚さは20μm、イオン発
生電極24とスリット26の幅は各々40μmで、3本
のイオン発生電極24と2本のスリット26を有する。
電位計算はスリット26と制御電極32,33のイオン
通過孔29が一致する場合と、イオン発生電極24とが
一致する場合について行い、ヘッド試作時の必要精度を
検討した。また、イオン発生器20と第1の制御電極3
2面までの距離は460μm、第1および第2の制御電
極32,33間の絶縁性基板31の厚さは100μm、
第2の制御電極33面と記録媒体1間の距離は500μ
mである。第1の制御電極32の厚さは18μm、第2
の制御電極33の厚さはヘッドの孔開けをドリルで行っ
ているため、一定のバリを含む48μmにした。また、
第1および第2の制御電極32,33のイオン通過孔2
9は100μm径で、解像度10本/mmに相当する。The thickness of the insulator layer 23 of the ion generator 20 is 20 μm, the thickness of the electrodes 24 and 25 is 20 μm, the width of the ion generating electrode 24 and the slit 26 is 40 μm each, and the three ion generating electrodes 24 and It has two slits 26. Potential calculations were performed for the case where the slit 26 and the ion passing holes 29 of the control electrodes 32 and 33 coincided, and the case where the ion generating electrode 24 coincided, and the required precision at the time of head prototype production was examined. In addition, the ion generator 20 and the first control electrode 3
The distance to the two surfaces is 460 μm, the thickness of the insulating substrate 31 between the first and second control electrodes 32 and 33 is 100 μm,
The distance between the second control electrode 33 surface and the recording medium 1 is 500μ
It is m. The thickness of the first control electrode 32 is 18 μm, and the thickness of the second control electrode 32 is 18 μm.
The thickness of the control electrode 33 was set to 48 μm, including a certain amount of burr, since the hole in the head was made with a drill. Also,
Ion passage holes 2 of first and second control electrodes 32, 33
9 has a diameter of 100 μm, which corresponds to a resolution of 10 lines/mm.
【0103】イオン流記録ヘッド3の電圧配置は、イオ
ン発生器20に印加される交流電圧39のピーク値を1
.5kV(3kVP−P )とし、イオン発生電極24
のバイアス電圧37を250V、第1の制御電極32に
印加するバイアス電圧34を(−20〜60)Vの可変
電圧、第2の制御電極33はアース電位とした。また、
記録媒体1の表面電位を−600Vにした。計算は、制
御電極32,33で印加電圧の影響が最も小さくなるイ
オン通過孔29の中心で行った。The voltage arrangement of the ion flow recording head 3 is such that the peak value of the AC voltage 39 applied to the ion generator 20 is
.. 5kV (3kVP-P), and the ion generation electrode 24
The bias voltage 37 was set to 250V, the bias voltage 34 applied to the first control electrode 32 was set to a variable voltage of (-20 to 60)V, and the second control electrode 33 was set to ground potential. Also,
The surface potential of the recording medium 1 was set to -600V. The calculation was performed at the center of the ion passage hole 29 where the influence of the applied voltage on the control electrodes 32 and 33 is the smallest.
【0104】この様子を図18に示す。図中のイオン発
生器20の近傍の実線で示した電位は、イオン発生器2
0のスリット26と制御電極32,33のイオン通過孔
29の中心が一致する場合であり、点線はイオン発生電
極24の中心が一致する場合である。イオン発生器20
の絶縁体層23前方100μmでは両者ほぼ等しい電位
となり、制御電極32,33間の電位差に影響を与える
ことはない。また、図中には、制御電極33近傍の電位
分布を拡大して示した。60Vの電圧が第1の制御電極
32に印加されると、常に電位が低下する分布になり、
+極性のイオンは記録媒体1の方向に移動し、その表面
電位を低下させる。第1の制御電極32の電位が−20
Vになると、第1および第2の制御電極32,33の電
位関係は逆転し、逆電界が生じて+極性のイオンを遮断
するようなる。以上のように、本実施例のイオン流記録
ヘッド3では、低い制御電圧でイオン流の制御ができて
いることが予測される。FIG. 18 shows this situation. The potential shown by the solid line near the ion generator 20 in the figure is the potential of the ion generator 2
This is the case where the centers of the 0 slit 26 and the ion passing holes 29 of the control electrodes 32 and 33 coincide, and the dotted line shows the case where the centers of the ion generating electrode 24 coincide. Ion generator 20
100 .mu.m in front of the insulator layer 23, both have substantially the same potential, and do not affect the potential difference between the control electrodes 32 and 33. Further, in the figure, the potential distribution near the control electrode 33 is shown in an enlarged manner. When a voltage of 60V is applied to the first control electrode 32, a distribution in which the potential always decreases,
The + polar ions move toward the recording medium 1 and lower its surface potential. The potential of the first control electrode 32 is −20
When the voltage reaches V, the potential relationship between the first and second control electrodes 32 and 33 is reversed, and a reverse electric field is generated to block + polar ions. As described above, it is predicted that in the ion flow recording head 3 of this embodiment, the ion flow can be controlled with a low control voltage.
【0105】次に、真空管で詳細に検討されている電圧
増幅率をイオン電流に適用することで、(A)真空管に
おける電子の運動の式を、イオンの電界で移動する速度
式に置き換え、低電圧で制御できるイオン電流を求める
。さらに、この計算方法を用い、(B)イオン発生器の
発生イオン量が大きく変動(50%)した場合にも、真
空管と同様に、記録媒体に達するイオン電流が安定して
いることを示す。Next, by applying the voltage amplification factor, which has been studied in detail for vacuum tubes, to the ion current, we can replace (A) the equation for the movement of electrons in the vacuum tube with the equation for the velocity of the ions moving in the electric field, and Find the ion current that can be controlled by voltage. Furthermore, using this calculation method, it will be shown that (B) the ion current reaching the recording medium is stable, similar to a vacuum tube, even when the amount of ions generated by the ion generator fluctuates greatly (50%).
【0106】
(A)低電圧制御可能なイオン電流について真空管と同
様、第1および第2の制御電極32,33の厚さの中央
におけるイオン通過孔29面上に仮想制御面上の任意の
点における電位分布を計算する。この計算は、電極相互
の静電容量から算出できる電圧増幅率を用いる。次にポ
アソンの方程式、電流の連続方程式、イオンの移動度と
電界によるイオン速度方程式を用い、第1および第2の
制御電極32,33における仮想制御面上の電位からイ
オン電流による空間電荷が存在する場合の、記録媒体1
に達するイオン電流を算出する。計算は、第1の制御電
極32の電圧を変えて行い、イオン電流は、試作したイ
オン発生器20の実験値を用いた。また、イオン電流が
第1の制御電極32のイオン通過孔29に入射する割合
は電界リスト効果真空管による補正項を近似して用いる
。(A) About ion current that can be controlled at low voltage As with vacuum tubes, any point on the virtual control surface is placed on the surface of the ion passage hole 29 at the center of the thickness of the first and second control electrodes 32 and 33. Calculate the potential distribution at . This calculation uses a voltage amplification factor that can be calculated from the mutual capacitance of the electrodes. Next, using Poisson's equation, the continuity equation of current, and the ion velocity equation based on ion mobility and electric field, a space charge due to the ion current is determined from the potential on the virtual control surface at the first and second control electrodes 32 and 33. Recording medium 1 when
Calculate the ionic current that reaches . The calculation was performed by changing the voltage of the first control electrode 32, and the experimental value of the prototype ion generator 20 was used for the ion current. Furthermore, the rate at which the ion current enters the ion passage hole 29 of the first control electrode 32 is determined by approximating the correction term by the electric field list effect vacuum tube.
【0107】この計算に使用するヘッドと、記録媒体1
のパラメータを図19を参照して示す。電位がゼロとな
るイオン発生器20の絶縁体層23前方60μmの面か
ら、第1の制御電極32の仮想制御面までの距離をL1
、第1および第2の制御電極32,33の仮想制御面
間の距離をL2 、第2の制御電極33の仮想制御面と
記録媒体1間の距離をLP 、第1の制御電極32の厚
さを2・G1 、第2の制御電極33の厚さを2・G2
とする。また、第1および第2の制御電極32,33
の厚さとイオン通過孔29の直径との和を制御電極32
,33の周期P1 ,P2とする。計算は、厚さ2・G
1 と2・G2 の制御電極32,33が真空管のグリ
ッドと同じ様に、周期P1 ,P2 で連続しているも
のとして近似する。[0107] Head used for this calculation and recording medium 1
The parameters of are shown with reference to FIG. The distance from the surface 60 μm in front of the insulator layer 23 of the ion generator 20, where the potential is zero, to the virtual control surface of the first control electrode 32 is L1.
, the distance between the virtual control surfaces of the first and second control electrodes 32 and 33 is L2, the distance between the virtual control surface of the second control electrode 33 and the recording medium 1 is LP, the thickness of the first control electrode 32 The thickness of the second control electrode 33 is 2.G2.
shall be. In addition, the first and second control electrodes 32, 33
The sum of the thickness of the control electrode 32 and the diameter of the ion passage hole 29
, 33 periods P1 and P2. Calculation is thickness 2・G
It is approximated by assuming that the control electrodes 32 and 33 of 1 and 2·G2 are continuous with periods P1 and P2, similar to the grid of a vacuum tube.
【0108】第1の制御電極32にはVg1、第2の制
御電極33にはVg2、記録媒体1の表面電位にVp
をそれぞれ印加すると、イオン発生器20で生じたイオ
ン電流は第1および第2の制御電極32,33で制御さ
れ、記録媒体1にイオン電流Ip が流れる。このイオ
ン発生電極24と第1の制御電極32間の距離L0 に
第1の制御電極32の制御電圧Vg1 を印加し、第1
の制御電極32の仮想制御面上の電位がVG1 になっ
た時のイオン電流IG1 は、式(5)で示したように
(10)式で示す値となる。The first control electrode 32 has Vg1, the second control electrode 33 has Vg2, and the surface potential of the recording medium 1 has Vp.
When Ip is applied, the ion current generated by the ion generator 20 is controlled by the first and second control electrodes 32 and 33, and an ion current Ip flows through the recording medium 1. The control voltage Vg1 of the first control electrode 32 is applied to the distance L0 between the ion generating electrode 24 and the first control electrode 32, and the first
When the potential on the virtual control surface of the control electrode 32 becomes VG1, the ionic current IG1 becomes the value shown by the equation (10) as shown by the equation (5).
【0109】ここで、電位VG1 の計算にはイオン発
生器20と、第1および第2の制御電極32,33から
なる三極管を想定し、第1の制御電極32のイオン通過
孔29中の仮想制御面上の任意の点における電圧増幅率
をK1 とする。この増幅率K1 の値は電極相互間の
静電容量のみで決定される値である。同様に、第1およ
び第2の制御電極32,33と記録媒体1からなる三極
真空管の増幅率をK2 、第1および第2の制御電極3
2,33間の相互増幅率をK1 〜2 、イオン発生器
20と第1および第2の制御電極32,33と記録媒体
1からなる相互増幅率をKp とする。Here, in calculating the potential VG1, a triode consisting of the ion generator 20 and the first and second control electrodes 32 and 33 is assumed, and the virtual ion passage hole 29 of the first control electrode 32 is Let K1 be the voltage amplification factor at any point on the control surface. The value of this amplification factor K1 is determined only by the capacitance between the electrodes. Similarly, the amplification factor of the triode vacuum tube consisting of the first and second control electrodes 32 and 33 and the recording medium 1 is K2, and the first and second control electrodes 3
The mutual amplification factor between the ion generator 20, the first and second control electrodes 32, 33, and the recording medium 1 is Kp.
【0110】これらの増幅率は仮想制御面上の場所の関
数であるが、ここではイオン通過孔29の中心点で代表
して計算する。この時、第1の制御電極32の仮想制御
面上任意の点における電位VG1 は、(11)式とな
る。また、相互増幅率K1 〜2 およびKp は、三
極真空管の増幅率K1 ,K2 を用いて(12)式の
ように表わすことができる。These amplification factors are a function of the location on the virtual control surface, but here, the center point of the ion passage hole 29 is representatively calculated. At this time, the potential VG1 at any point on the virtual control surface of the first control electrode 32 is expressed by equation (11). Further, the mutual amplification factors K1 to K2 and Kp can be expressed as in equation (12) using the amplification factors K1 and K2 of the triode vacuum tube.
【0111】第1の制御電極32の仮想電極面に流れる
イオン電流IG1 のうち、この制御電極32のイオン
通過孔29を通過し、第2の制御電極33に達するイオ
ン電流I1 〜2 は、第1の制御電極32の幾何学的
な遮蔽率S1 と電界による電界集中効果を考慮する補
正項N1 からなる真空管の遮蔽率の補正項Sg1 を
導入して近似し、次式で表わすことができる。Of the ion current IG1 flowing on the virtual electrode surface of the first control electrode 32, the ion currents I1-2 that pass through the ion passage hole 29 of this control electrode 32 and reach the second control electrode 33 are A correction term Sg1 for the shielding rate of the vacuum tube is introduced and approximated by the geometric shielding rate S1 of the control electrode 32 of 1 and a correction term N1 that takes into account the electric field concentration effect due to the electric field, and can be expressed by the following equation.
【0112】
I1 〜2 =Sg1 ・IG1
イオン流記録ヘッド3におけるS1 は、18μm径の
第1の制御電極32と、100μmのイオン通過孔29
からなる118μmの周期で決定されるとしたため、そ
の値は0.85である。この第1の制御電極32のイオ
ン通過孔29を通過したイオン電流は、第2の制御電極
33で制御される。第1および第2の制御電極32,3
3と記録媒体1からなる三極真空管の増幅率K2 を用
い、第2の制御電極33の仮想面上の電位VG2 を示
すと。
(13)式の様になる。I1 ~ 2 = Sg1 · IG1 S1 in the ion flow recording head 3 is the first control electrode 32 with a diameter of 18 μm and the ion passage hole 29 with a diameter of 100 μm.
Since it is determined with a period of 118 μm, the value is 0.85. The ion current passing through the ion passage hole 29 of the first control electrode 32 is controlled by the second control electrode 33. First and second control electrodes 32,3
Using the amplification factor K2 of the triode vacuum tube consisting of 3 and the recording medium 1, the potential VG2 on the virtual plane of the second control electrode 33 is expressed as follows. It becomes as shown in equation (13).
【0113】この第2の制御電極33の仮想電極面に流
れるイオン電流IG2 は、第1および第2の制御電極
32,33の仮想制御面上の電位VG1 ・VG2 を
用いることにより、(14)式で与えられる。ここで、
y1 は第1の制御電極32のイオン通過孔29を通過
したイオン電流I1 〜2 をイオン発生源と仮定した
仮想面である。y1 は、基準点からの距離をとると、
(15)式で示すことができる。The ion current IG2 flowing on the virtual electrode surface of the second control electrode 33 can be calculated by using the potentials VG1 and VG2 on the virtual control surfaces of the first and second control electrodes 32 and 33, as shown in (14). It is given by Eq. here,
y1 is a virtual plane assuming that the ion currents I1 to 2 that have passed through the ion passage holes 29 of the first control electrode 32 are the ion generation sources. y1 is the distance from the reference point,
It can be expressed by equation (15).
【0114】この第2の制御電極33に達するイオン電
流のうち、第2の制御電極33のイオン通過孔29を通
過し、記録媒体面に達するイオン電流Ip は、同様に
第2の制御電極の遮蔽率S2 と電界による電界集中効
果の補正項N2 を考慮した遮蔽率の補正項Sg2 を
導入し、(16)式で示すことができる。Of the ion current reaching the second control electrode 33, the ion current Ip passing through the ion passage hole 29 of the second control electrode 33 and reaching the recording medium surface is similarly A correction term Sg2 for the shielding rate is introduced that takes into account the shielding rate S2 and the correction term N2 for the electric field concentration effect due to the electric field, and can be expressed by equation (16).
【0115】ヘッドにおける補正項S2 は、48μm
径の第2の制御電極33と100μmのイオン通過孔2
9からなる148μmの間隔で存在すると仮定しており
、その値は0.68である。その結果、直径Rd のイ
オン通過孔29を有するヘッドの単位長さ当たりの記録
媒体1に達するイオン電流は、(17)式となる。The correction term S2 in the head is 48 μm
A second control electrode 33 with a diameter of 100 μm and an ion passage hole 2 with a diameter of 100 μm.
It is assumed that they exist at intervals of 148 μm consisting of 9, and the value is 0.68. As a result, the ion current reaching the recording medium 1 per unit length of the head having the ion passage hole 29 with the diameter Rd is expressed by equation (17).
【0116】次に、この第1の制御電極32に印加する
制御電圧を変え、記録媒体1に達する単位長さ当たりの
イオン電流を計算する(図20参照)。計算するパラメ
ータは図21で示すイオン電流の実験と電位配分が同一
になるよう表2を設定する。実際の低電圧駆動の実験で
は、第2の制御電極33はアース電位とし、イオン発生
器20のイオン発生電極24には250Vのバイアス電
圧314を、また記録媒体1には表面電位−600Vを
プリチャージにより印加しておく。図中の制御電圧Vg
1 は、第2の制御電極33をアース電位にしたときの
電圧に換算してある。Next, the control voltage applied to the first control electrode 32 is changed, and the ion current per unit length reaching the recording medium 1 is calculated (see FIG. 20). The parameters to be calculated are set in Table 2 so that the potential distribution is the same as in the ionic current experiment shown in FIG. 21. In an actual low voltage drive experiment, the second control electrode 33 was set to ground potential, the ion generating electrode 24 of the ion generator 20 was applied a bias voltage 314 of 250 V, and the recording medium 1 was applied a surface potential of -600 V. Apply it by charging. Control voltage Vg in the diagram
1 is converted to the voltage when the second control electrode 33 is at ground potential.
【0117】第1の制御電極32の電圧が−10Vのと
き、カットオフ状態となり、イオン電流は停止する。こ
の値は、境界要素法で制御電極間に逆電界を生ずるとき
の電圧とほぼ一致する(図18参照)。制御電圧が上昇
するにつれてイオン電流は増加し、60Vの電圧ではイ
オン電流が最大値に近い1.4×10−8A/cmに達
する。さらに、制御電圧を増加させると第1の制御電極
32とイオン発生器20間のバイアス電圧が減少し、イ
オン電流も減少する。制御電圧がバイアス電圧とほぼ同
程度になる33Vでイオン電流もゼロになる。[0117] When the voltage of the first control electrode 32 is -10V, a cutoff state occurs and the ionic current stops. This value almost matches the voltage when a reverse electric field is generated between the control electrodes using the boundary element method (see FIG. 18). As the control voltage increases, the ion current increases, and at a voltage of 60 V, the ion current reaches a maximum value of 1.4 x 10-8 A/cm. Furthermore, when the control voltage is increased, the bias voltage between the first control electrode 32 and the ion generator 20 is decreased, and the ion current is also decreased. The ion current also becomes zero at 33V, when the control voltage becomes approximately the same as the bias voltage.
【0118】次に、計算に使用したイオン流記録ヘッド
を用い、プリチャージ方式と等価なイオン電流測定系(
図21参照)で、制御電圧に対するイオン電流値の変化
を測定する。この測定系は、KETHKEYの微小電流
計をイオン電流測定用電極に接続し、その前方500μ
mにヘッドを設けてある。微小電流の測定ができるよう
に、第2の制御電極33をプリチャージによる記録媒体
1の表面電位に等しい600Vにする。低電圧制御用の
パルス電圧を与える第1の制御電極32には、パルス幅
が10msec(記録速度40枚/分相当)、デューテ
ィが1/2の電圧を−100から+400Vまで可変と
した連続パルスを600Vに重畳して印加する。イオン
発生器20には、30kVP−P の交流電圧を印加し
、イオン発生電極24には、第2の制御電極33に対し
29V,60Vのパルス電圧が加わった第1の制御電極
32に対し、250Vのバイアス電圧となる910Vを
印加する。パルス電圧のデューティが1/2のため、微
小電流計の測定値の2倍をとって計算値と比較する。こ
の様にして、イオン流記録ヘッドの動特性を測定したと
ころ、イオン電流の計算値(図20参照)は実測値とほ
ぼ一致した。Next, using the ion current recording head used in the calculation, an ion current measurement system (
(see FIG. 21), the change in the ion current value with respect to the control voltage is measured. This measurement system connects a KETHKEY microcurrent meter to an electrode for measuring ion current, and
A head is provided at m. The second control electrode 33 is set to 600 V, which is equal to the surface potential of the recording medium 1 by precharging, so that a minute current can be measured. The first control electrode 32 that provides a pulse voltage for low voltage control has a continuous pulse with a pulse width of 10 msec (corresponding to a recording speed of 40 sheets/min) and a duty of 1/2, which is variable from -100 to +400 V. is applied superimposed on 600V. An alternating current voltage of 30 kVP-P was applied to the ion generator 20, and a pulse voltage of 29 V and 60 V was applied to the ion generating electrode 24 and the second control electrode 33, respectively. 910V, which is a bias voltage of 250V, is applied. Since the duty of the pulse voltage is 1/2, the measured value of the microammeter is doubled and compared with the calculated value. When the dynamic characteristics of the ion current recording head were measured in this way, the calculated value of the ion current (see FIG. 20) almost matched the actually measured value.
【0119】
(B)イオン発生量の変動による制御イオン電流の変化
について
次に、イオン発生量が変動した時、低電圧駆動で制御さ
れるイオン電流の変動量を求め、低電圧駆動方式の安定
性を理論計算から確認する。このようなイオン発生量の
変動は、実際のヘッドのイオン発生電極の不均一性また
はイオン発生器20の劣化により生ずる。イオン電流を
与える式(5)で、距離y=oにおけるイオン電流Io
は、発生するイオン量ρに比例することを示しているこ
とが、式(4)から判る。(B) Changes in controlled ion current due to fluctuations in ion generation amount Next, when the ion generation amount fluctuates, the amount of fluctuation in the ion current controlled by low voltage drive is determined, and the stability of the low voltage drive method is determined. Confirm the properties from theoretical calculations. Such fluctuations in the amount of ion generation occur due to non-uniformity of the ion generation electrode of the actual head or deterioration of the ion generator 20. In equation (5) giving the ion current, the ion current Io at distance y=o
It can be seen from equation (4) that ρ is proportional to the amount of ions ρ generated.
【0120】次に、印加電圧Vyを一定にし、イオン量
がΔIo変動したときの仮想面yoの変化Δyoを(1
8)式より求める。この仮想面Δyoの変動量は、イオ
ン電流変動量ΔIoを用いて、(19)式で与えられる
。例えば上述したイオン発生器20を用い、30kHz
、バイアス電圧500Vのときは、yo=2.72×1
0−2cmである。この値を用い、イオン発生量を50
%増加させると、Δyoは約14%変動することになる
。この値は、yoがイオン発生器20の絶縁体層23に
0.34×10−2cm近接した値となる。このイオン
量の変動がある時、距離L1 の電極に流れ込むイオン
電流Ibの変動量ΔIbは、(20)式で与えられる。Next, while keeping the applied voltage Vy constant, the change Δyo in the virtual surface yo when the ion amount varies ΔIo is expressed as (1
8) Calculate from formula. The amount of variation in this virtual surface Δyo is given by equation (19) using the amount of ion current variation ΔIo. For example, using the above-mentioned ion generator 20, 30kHz
, when the bias voltage is 500V, yo=2.72×1
It is 0-2 cm. Using this value, increase the amount of ions generated by 50
% increase, Δyo will vary by about 14%. This value is such that yo is 0.34×10 −2 cm close to the insulator layer 23 of the ion generator 20 . When there is a change in the amount of ions, the amount of change ΔIb in the ion current Ib flowing into the electrode at the distance L1 is given by equation (20).
【0121】以上の式から、イオン電流Ibの変動量Δ
Ibは、(21)式のような値になる。例えば図6に示
したように、周波数30kHz、印加電圧2.0kVP
−P でイオン電流が6.5×10−7A/cmのとき
、イオン発生量を50%増加させると、500μm離れ
たイオン電流測定電極502に流れるイオン電流Ibの
変動ΔIbは14%増加し、7.4×10−7A/cm
となる。このように空間電荷が存在するときのイオン電
流は、50%のイオン量の変動に対し、14%程度の変
動に減少する。From the above equation, the variation amount Δ of the ion current Ib
Ib takes a value as shown in equation (21). For example, as shown in Fig. 6, the frequency is 30kHz, the applied voltage is 2.0kVP
-P and the ion current is 6.5 x 10-7 A/cm, if the amount of ions generated is increased by 50%, the fluctuation ΔIb of the ion current Ib flowing to the ion current measurement electrode 502 500 μm away increases by 14%, 7.4×10-7A/cm
becomes. In this way, when a space charge exists, the ion current decreases to about 14% variation compared to 50% variation in ion amount.
【0122】さらに、イオン発生量が50%変動したと
き、低電圧制御の記録ヘッドを用いたイオン電流を図2
0のように試算した。制御電圧が60Vのとき、記録媒
体1に達する電流は1.32×10−8A/cmから1
.43×10−8A/cmに増加する。しかし、その変
動量は約8%で、さらに減少している。また、制御電圧
が60V以下ではさらに変動量は少なくなる。Furthermore, when the amount of ions generated fluctuates by 50%, the ion current using the low voltage control recording head is shown in FIG.
The trial calculation was made as 0. When the control voltage is 60V, the current reaching the recording medium 1 is 1.32 x 10-8 A/cm to 1
.. Increases to 43 x 10-8 A/cm. However, the amount of variation is about 8% and is decreasing further. Furthermore, when the control voltage is 60V or less, the amount of variation becomes even smaller.
【0123】画点毎に交流高周波の高電圧を切り替えて
コロナ放電のオン、オフを制御し、発生したイオン全て
を使用する従来のものでは、イオン発生量の変動がその
まま画質に現れる。しかし、低電圧駆動のイオン流記録
ヘッドを用い、イオンの空間電荷を制御する本方式では
、真空管のカソードからの電子放出変動に対し、安定し
た電子流が得られるのと同様に、50%の大きなイオン
発生量の変動を、8%以下に減少させて使用することが
できる。この様に、この低電圧駆動のイオン流記録ヘッ
ドを用いると、安定した記録ができることが計算から予
測される。[0123] In the conventional method in which the high voltage of AC high frequency is switched for each image point to control on/off of the corona discharge and all the generated ions are used, fluctuations in the amount of ions generated directly appear in the image quality. However, with this method, which uses a low-voltage driven ion flow recording head and controls the space charge of ions, it is possible to obtain a stable electron flow even with fluctuations in electron emission from the cathode of a vacuum tube. It is possible to reduce large fluctuations in the amount of ions generated to 8% or less. As described above, calculations predict that stable recording can be performed using this low-voltage driven ion flow recording head.
【0124】次に、このイオン流記録ヘッドとイオン電
流測定系を用い、イオン電流を測定する。また、プリチ
ャージされた600Vの表面電位の記録媒体1にイオン
電流を照射し、そのときの表面電位の減衰を計算し、静
電コントラストを求める。さらに、背面を導電処理した
50μm厚さのマイラフィルム(ルミラ)を記録媒体1
の誘電体層に用いて、イオン電流測定電極502に貼り
付けた静電潜像を作成し、二成分現像剤を用いて現像を
おこない画点を形成する。このようにして記録ヘッドを
用い、低電圧でイオン電流を制御できることを確認する
。Next, the ion current is measured using this ion current recording head and the ion current measurement system. Further, an ion current is applied to the precharged recording medium 1 with a surface potential of 600 V, and the attenuation of the surface potential at that time is calculated to determine the electrostatic contrast. Furthermore, a 50 μm thick Mylar film (Lumira) with conductive treatment on the back side was added to the recording medium 1.
A dielectric layer is used to create an electrostatic latent image that is attached to the ionic current measurement electrode 502, and development is performed using a two-component developer to form image dots. In this way, it is confirmed that the ion current can be controlled with low voltage using the recording head.
【0125】まず、初めに図21に示すイオン電流測定
系を用い、ヘッドをイオン電流測定電極502の前方2
50μmに近接して設け、イオン電流を測定する。また
第1の制御電極には10msecのデューティ1/2の
連続パルスを印加し、イオン電流を測定する。First, using the ion current measurement system shown in FIG.
The ion current is measured by placing the ion current close to 50 μm. Further, a continuous pulse of 10 msec with a duty of 1/2 is applied to the first control electrode, and the ion current is measured.
【0126】以上の測定系で、パルス電圧を変えたとき
のイオン電流の計算値と測定値を図22(a)に示す。
計算値(実線)と測定値(破線)は一致し、第1の制御
電極32の印加電圧が60Vで最大値に近い〜1.9×
10−8A/cmのイオン電流が得られる。この電流値
は、ヘッド1とイオン電流測定用電極502とが500
μmのときのほぼ2倍に当たる。さらに、このパルス電
圧を上昇させると、第1の制御電極32とイオン発生電
極24間のバイアス電圧が低下し、イオン電流が減少す
る。制御電圧がバイアス電圧と等しくなると、イオン電
流はほぼゼロになる。以上の記録ヘッドを用いた実験か
ら、第1の制御電極32に60V程度の低いパルス電圧
を印加し、イオン流を制御できることが確認できた。FIG. 22(a) shows the calculated and measured values of the ion current when the pulse voltage is changed using the above measurement system. The calculated value (solid line) and the measured value (broken line) match, and when the voltage applied to the first control electrode 32 is 60 V, it is close to the maximum value ~1.9×
An ionic current of 10-8 A/cm is obtained. This current value is 500% between the head 1 and the ion current measuring electrode 502.
This is almost twice as much as in μm. Further, when this pulse voltage is increased, the bias voltage between the first control electrode 32 and the ion generation electrode 24 is decreased, and the ion current is decreased. When the control voltage equals the bias voltage, the ion current becomes approximately zero. From experiments using the recording head described above, it was confirmed that the ion flow could be controlled by applying a low pulse voltage of about 60 V to the first control electrode 32.
【0127】次に、記録媒体1に50μm厚のルミラを
設け、600Vのプリチャージを行い、イオン流を照射
したときの静電潜像の静電コントラストを計算する。単
位面積当たりのイオン電流Ipoが比誘電率εi、厚さ
diの記録媒体1に達すると、プリチャージによる60
0Vの記録媒体1上の表面電位は低下し、静電潜像が形
成される。この表面電位の低下ΔVp による記録媒体
1上の電荷量の減少は、イオン電流IpoがΔtの時間
流れたときの電荷量に等しい。この記録媒体1上の表面
電位の変動量ΔVp は、記録媒体1の単位面積当たり
の静電容量Co(=εo・εi/di)を用いて、(2
2)式で示すことができる。Next, a 50 μm thick Lumira is provided on the recording medium 1, precharged to 600 V, and the electrostatic contrast of the electrostatic latent image when ion flow is irradiated is calculated. When the ion current Ipo per unit area reaches the recording medium 1 with relative dielectric constant εi and thickness di, 60
The surface potential on the recording medium 1 at 0V decreases, and an electrostatic latent image is formed. The decrease in the amount of charge on the recording medium 1 due to this decrease in surface potential ΔVp is equal to the amount of charge when the ion current Ipo flows for a time of Δt. The amount of variation ΔVp in the surface potential on the recording medium 1 can be calculated by using the capacitance Co (=εo·εi/di) per unit area of the recording medium 1.
2) It can be expressed by the formula.
【0128】イオン流記録ヘッドで制御されたイオン電
流Ipoを用いて(22)式の積分を行ない、時間の関
数として表面電位Vpを示すと、(23)式のようにな
る。ここで、Vsはプリチャージによる記録媒体の表面
電位、また係数AA,KK1,KK2,KK3は、増幅
率とヘッドのディメンジョンで決まる値である。ヘッド
に印加するパルス幅Tをパラメータにとり、T=4ms
ec(記録速度5枚/分:A4相当)、T=2msec
(記録速度10枚/分)、T=1msec(記録速度2
0枚/分)、T=0.5msec(記録速度40枚/分
)のときのパルス電圧に対する表面電位の減衰を計算し
た。この様子を図22(b)に示す。計算はマイラの記
録媒体1の比誘電率2.3を用いて行なった。パルス電
圧が60Vの時(図中矢印)、4msecのパルス幅で
480Vの高い静電コントラストが得られる。また、T
=2msecでは29V、T=1msecでは270V
、そしてT=0.5msecでは90Vの静電コントラ
ストがそれぞれ得られることが計算から予測できる。When the ion current Ipo controlled by the ion current recording head is used to integrate the equation (22), and the surface potential Vp is expressed as a function of time, the equation (23) is obtained. Here, Vs is the surface potential of the recording medium due to precharging, and the coefficients AA, KK1, KK2, and KK3 are values determined by the amplification factor and the dimensions of the head. Taking the pulse width T applied to the head as a parameter, T = 4ms
ec (recording speed 5 sheets/min: equivalent to A4), T = 2msec
(recording speed 10 sheets/min), T=1 msec (recording speed 2
0 sheets/min) and T=0.5 msec (recording speed of 40 sheets/min), the attenuation of the surface potential with respect to the pulse voltage was calculated. This situation is shown in FIG. 22(b). The calculation was performed using the dielectric constant of the Mylar recording medium 1 of 2.3. When the pulse voltage is 60V (arrow in the figure), a high electrostatic contrast of 480V can be obtained with a pulse width of 4 msec. Also, T
= 29V for T = 2msec, 270V for T = 1msec
, and it can be predicted from the calculation that an electrostatic contrast of 90 V will be obtained at T=0.5 msec.
【0129】次に、この測定系のイオン電流測定電極5
02にルミラの記録媒体1を貼り付け、イオン電流を照
射して静電潜像を二成分現像剤を用いて、画点形成を行
なった。この様にヘッドを記録媒体1に近接させ、記録
媒体1と第2の制御電極33間、第1および第2の制御
電極32,33間、第1の制御電極32とイオン発生器
20間のそれぞれの電界の比を、4:2:1とすると、
制御電極32,33間を通過するイオンの軌跡は、図2
3に示すように広がらず絞り込めることが予測できる。
ここで、電位計算は境界要素法を用いて行ない、イオン
等電位面に垂直な電界方向に移動するものとして軌跡を
描いた。その結果、記録媒体1上に高い静電コントラス
トの静電潜像が得られ、良好な画点形成ができた。Next, the ion current measurement electrode 5 of this measurement system
Lumira recording medium 1 was attached to 02, and ion current was irradiated to form an electrostatic latent image using a two-component developer to form image points. In this way, the head is brought close to the recording medium 1, and there are If the ratio of each electric field is 4:2:1,
The trajectory of ions passing between the control electrodes 32 and 33 is shown in FIG.
As shown in 3, it can be predicted that the number will be narrowed down without expanding. Here, the potential calculation was performed using the boundary element method, and the trajectory was drawn assuming that the ion moves in the electric field direction perpendicular to the equipotential surface. As a result, an electrostatic latent image with high electrostatic contrast was obtained on the recording medium 1, and good image dot formation was achieved.
【0130】印字サンプルでは、パルス幅が4msec
で170μmφの画点となり制御電極のイオン通過孔2
9(100μmφ)より大きくなるが、2msecでは
97μmφの画点でイオン通過孔29とほぼ同じになる
。1msecでは58μmφ以下になり、0.5mse
cではさらに画点の大きさは40μmφと減少する。
また、パルス幅の減少と共に画点濃度も低下する。これ
はイオン通過孔29の中心でイオン電流が最大となり、
静電コントラストが最も大きくなるためである。そのた
め、パルス幅が小さくなり、静電コントラストが減少る
と画点も小さくなる。この様にして、パルス幅を変化さ
せ、画点の径と濃度を変えることが可能になり、パルス
幅制御により階調記録ができる。以上の実験結果から、
ヘッド1を用いて第1の制御電極32に60Vのパルス
電圧を印加してイオン電流を制御し、またパルス幅を変
えることで階調記録ができることが明らかになった。[0130] In the print sample, the pulse width is 4 msec.
The ion passage hole 2 of the control electrode becomes a picture point of 170 μmφ.
9 (100 μmφ), but at 2 msec, the pixel size is 97 μmφ and is almost the same as the ion passage hole 29. At 1msec, it becomes less than 58μmφ, and at 0.5msec
In c, the size of the image dot further decreases to 40 μmφ. Furthermore, as the pulse width decreases, the image density also decreases. This means that the ion current is maximum at the center of the ion passage hole 29,
This is because the electrostatic contrast becomes the largest. Therefore, as the pulse width becomes smaller and the electrostatic contrast decreases, the image dot also becomes smaller. In this way, by changing the pulse width, it is possible to change the diameter and density of the image dot, and gradation recording can be performed by controlling the pulse width. From the above experimental results,
It has become clear that gradation recording can be performed by controlling the ion current by applying a pulse voltage of 60 V to the first control electrode 32 using the head 1, and by changing the pulse width.
【0131】次に、イオン電流による速度限界予測につ
いて説明する。ヘッドの記録速度を決める要因には、イ
オンの走行時間と記録媒体1に達するイオン量がある。
ここでは、(1)イオンの走行時間と(2)記録媒体1
に達するイオン量をそれぞれ計算し、低電圧制御による
記録速度の限界を予測する。Next, speed limit prediction using ion current will be explained. Factors that determine the recording speed of the head include the travel time of ions and the amount of ions that reach the recording medium 1. Here, (1) ion travel time and (2) recording medium 1
The amount of ions reached is calculated and the limit of recording speed due to low voltage control is predicted.
【0132】
(1)イオンの走行時間
イオン発生器20の絶縁体層23前方〜60μmの範囲
で発生したイオンは、イオン発生電極24のスリット2
6からの交流電圧による漏洩電界で高速に移動し、電位
がゼロとなる基準点に達する。この前方〜60μmの範
囲をイオンが通過する時間を次に計算する。1.5kV
の電圧がイオン発生器20に加わると、絶縁体層23前
方〜60μmで最も電界(図18参照)が弱くなり、こ
の電界は(24)式に示される値になる。(1) Travel time of ions Ions generated within a range of 60 μm from the front of the insulator layer 23 of the ion generator 20 are transported through the slit 2 of the ion generating electrode 24
It moves at high speed due to the leakage electric field caused by the AC voltage from 6, and reaches a reference point where the potential becomes zero. Next, the time required for the ions to pass through this range of 60 μm in front is calculated. 1.5kV
When a voltage of is applied to the ion generator 20, the electric field (see FIG. 18) becomes the weakest at 60 μm in front of the insulator layer 23, and this electric field has a value shown by equation (24).
【0133】今、空気中における+極性のイオン移動度
μ+ =1.4cm2 /V・secを用い、この範囲
で最も小さいこの電界で〜60μmを走行したときの時
間を求めると、(25)式の様になる。なお、−極性の
イオンに対しては、μ− =1.9cm2 /V・se
cを使用して計算が可能である。この時間は、14MH
zの周波数に相当し、発生したイオンは直ちにこの範囲
を通過することが判る。また、イオン発生量を最大にす
る110kHzの高い周波数の交流電圧印加時にも、交
流電圧の極性が変わる前に、イオンはこの領域を通過す
る。Now, using the +polar ion mobility μ+ in air = 1.4 cm2 /V·sec, and finding the time it takes to travel ~60 μm in this electric field, which is the smallest in this range, we can obtain the following equation (25). It will look like this. In addition, for -polar ions, μ- = 1.9 cm2 /V・se
Calculations can be made using c. This time is 14MH
It can be seen that the generated ions immediately pass through this range. Furthermore, even when applying an AC voltage at a high frequency of 110 kHz, which maximizes the amount of ions generated, ions pass through this region before the polarity of the AC voltage changes.
【0134】次に、イオン発生器20と第1の制御電極
32との間のイオン走行時間を計算する。この間の直流
バイアス電圧250Vで生ずる電界は、第1の制御電極
32に60Vの信号電圧が印加されたとき最も小さくな
り、その電界は次式の値になる。
Eb=190V/0.04cm=4750(V/cm)
この電界でイオン発生器32の絶縁体層23前方〜60
μmから450μmの第1の制御電極32に達するまで
のイオン走行時間tg1 は、(26)式のようになる
。
この走行時間は記録時間0.5msec(記録速度約4
0枚/分相当)のときの〜1/80に相当し、速度限界
を与えることはない。Next, the ion transit time between the ion generator 20 and the first control electrode 32 is calculated. During this time, the electric field generated by the DC bias voltage of 250 V becomes the smallest when a signal voltage of 60 V is applied to the first control electrode 32, and the electric field has a value expressed by the following equation. Eb=190V/0.04cm=4750(V/cm)
In this electric field, the front of the insulator layer 23 of the ion generator 32 ~ 60
The ion transit time tg1 from μm to 450 μm to reach the first control electrode 32 is expressed by equation (26). This running time is a recording time of 0.5 msec (recording speed approximately 4
This corresponds to ~1/80 of the speed (equivalent to 0 sheets/min), and does not impose a speed limit.
【0135】また、イオンが第2の制御電極33を通過
する前に、信号電圧がオフとなり、第1および第2の制
御電極32,33間の電界が逆転すると、イオンは第2
の制御電極33を通過することができなくなる。そこで
、第1および第2の制御電極32,33間のイオン走行
時間を次に計算する。第1の制御電極32に60Vを印
加したとき第1および第2の制御電極32,33間の電
界は、(27)式となる。このとき、制御電極間をイオ
ンが通過する時間は、(28)式となる。この間のイオ
ン走行時間は、記録時間0.5msecの〜1/360
で、速度限界を与えることはない。Furthermore, if the signal voltage is turned off before the ions pass through the second control electrode 33 and the electric field between the first and second control electrodes 32 and 33 is reversed, the ions will pass through the second control electrode 33.
can no longer pass through the control electrode 33. Therefore, the ion transit time between the first and second control electrodes 32 and 33 is calculated next. When 60V is applied to the first control electrode 32, the electric field between the first and second control electrodes 32 and 33 is expressed by equation (27). At this time, the time for ions to pass between the control electrodes is expressed by equation (28). The ion travel time during this period is ~1/360 of the recording time of 0.5 msec.
and does not impose a speed limit.
【0136】また、第2の制御電極33を通過したイオ
ンは、プリチャージされた記録媒体1の表面電位600
Vによる一定電界によって、記録媒体1に達する。第2
の制御電極33と記録媒体1間のイオンの走行時間を次
に示す。この600Vの記録媒体1上の表面電位で生ず
る第2の制御電極33と記録媒体1との間の電界は、(
29)式となる。そのために、第2の制御電極33と記
録媒体1間のイオンの走行時間は、(30)式の値とな
る。この走行時間は、記録時間0.5msec(40枚
/分相当)の〜1/170である。以上の計算から、全
イオン走行時間Tは(31)式となり、記録速度0.5
msecの〜1/50に相当する。そのため、イオンの
全走行時間は、記録速度が1700枚/分に相当すると
き、初めてイオン走行時間と記録時間が同じ程度になる
。以上のことから、イオンポジション記録の記録速度は
、イオン走行時間で制限されることはない。[0136] Furthermore, the ions that have passed through the second control electrode 33 have a surface potential 600 of the precharged recording medium 1.
The constant electric field caused by V reaches the recording medium 1. Second
The travel time of ions between the control electrode 33 and the recording medium 1 is shown below. The electric field between the second control electrode 33 and the recording medium 1 generated by this 600V surface potential on the recording medium 1 is (
29). Therefore, the traveling time of ions between the second control electrode 33 and the recording medium 1 has the value of equation (30). This running time is ~1/170 of the recording time of 0.5 msec (equivalent to 40 sheets/minute). From the above calculations, the total ion transit time T is expressed as equation (31), and the recording speed is 0.5
This corresponds to ~1/50 of msec. Therefore, the total traveling time of ions becomes approximately the same as the recording time only when the recording speed corresponds to 1700 sheets/min. From the above, the recording speed of ion position recording is not limited by the ion travel time.
【0137】
(2)記録媒体に達するイオン量からの速度限界につい
て
以上の様にイオン走行時間が、記録速度に影響を与える
ことはない。記録速度の限界は、記録媒体1に達するイ
オン量で決まり、このイオン量はイオン発生器20で生
ずるイオン量と、第1の制御電極32に達する量で決ま
る。このイオン発生量を増加させるには、イオン発生器
20によるイオン量の増加か、また第1の制御電極32
に達するイオン量を増加させるために、イオン発生器2
0と第1の制御電極32間のバイアス電圧の上昇7、イ
オン発生器20と第1の制御電極32との距離の接近が
ある。(2) Regarding the speed limit based on the amount of ions reaching the recording medium As described above, the ion travel time does not affect the recording speed. The limit of the recording speed is determined by the amount of ions that reach the recording medium 1, and this amount of ions is determined by the amount of ions generated in the ion generator 20 and the amount that reaches the first control electrode 32. In order to increase the amount of ions generated, it is necessary to increase the amount of ions by the ion generator 20 or to increase the amount of ions generated by the first control electrode 32.
In order to increase the amount of ions reaching
0 and the first control electrode 32 , and the distance between the ion generator 20 and the first control electrode 32 approaches.
【0138】まず初めに、イオン発生器20の印加交流
電圧の周波数をイオン量が最大の飽和値になる110k
Hz以上にする。次に、火花放電が生じない範囲でイオ
ン発生器20と第1の制御電極32とを接近させ、かつ
バイアス電圧をできるだけ増加させて、記録速度の上限
を予測する。その時の現像に必要な記録媒体1上の静電
コントラスト(〜350V以上)を与えるイオン電流の
式(16)と、電位減衰を与える式(23)から照射時
間を求める。First, the frequency of the AC voltage applied to the ion generator 20 is set to 110k, at which the amount of ions reaches the maximum saturation value.
Set the frequency above Hz. Next, the ion generator 20 and the first control electrode 32 are brought close to each other within a range where spark discharge does not occur, and the bias voltage is increased as much as possible to predict the upper limit of the recording speed. The irradiation time is determined from Equation (16) of the ion current that gives the electrostatic contrast (~350 V or more) on the recording medium 1 necessary for the development at that time, and Equation (23) that gives the potential attenuation.
【0139】また、イオン照射時間をパラメータにとり
、厚さ50μm、誘電率2.3で、表面電位600Vに
プリチャージされた記録媒体1(マイラシート)にイオ
ン電流を照射すると、記録媒体1の表面電位は、パルス
幅が4〜2msec(記録速度5〜10枚/分)の制御
電圧60Vで静電コントラストは最大電位600V、ま
た1msec(記録速度20枚/分)で460V、さら
に0.5msec(記録速度40枚/分)で280Vと
なる。[0139] Furthermore, when an ion current is applied to the recording medium 1 (mylar sheet) with a thickness of 50 μm, a dielectric constant of 2.3, and a surface potential of 600 V, using the ion irradiation time as a parameter, the surface of the recording medium 1 The potential is a control voltage of 60 V with a pulse width of 4 to 2 msec (recording speed of 5 to 10 sheets/min), and the electrostatic contrast is a maximum potential of 600 V, and 460 V at 1 msec (recording speed of 20 sheets/min), and further 0.5 msec ( At a recording speed of 40 sheets/min), the voltage is 280V.
【0140】次に、この様な飽和周波数110kHz、
2.5kVP−P の交流電圧をイオン発生器20に印
加し、かつイオン発生器20の前方火花放電が生じない
30kV/cm以下の電界となっている100μmの距
離まで第1の制御電極32の距離を近接させ、火花放電
が発生しない250Vのバイアス電圧(図14矢印参照
)まで上昇させた状態で、記録媒体1に達するイオン電
流を制御電圧に対して求めた。これが図25(a)であ
る。また、制御電圧のパルス幅をパラメータにし、表面
電位の減衰を計算した。これが図25(b)である。[0140] Next, such a saturation frequency of 110kHz,
An alternating current voltage of 2.5 kVP-P is applied to the ion generator 20, and the first control electrode 32 is connected to a distance of 100 μm where an electric field of 30 kV/cm or less does not cause forward spark discharge of the ion generator 20. The ion current reaching the recording medium 1 was determined with respect to the control voltage while the distance was brought close and the bias voltage was increased to 250 V (see arrow in FIG. 14) at which spark discharge does not occur. This is shown in FIG. 25(a). In addition, the attenuation of the surface potential was calculated using the pulse width of the control voltage as a parameter. This is shown in FIG. 25(b).
【0141】イオン電流が流れ始めるカットオフ電圧−
60Vを基準にして、第1の制御電極32に60Vを印
加すると、制御電圧のパルス幅が0.5msec(記録
速度40枚/分)で記録媒体1の表面電位はほぼゼロと
なり、静電コントラストは最大電位の600Vとなる。
また、0.2msec(記録速度100枚/分)では静
電コントラストは330Vとれる。このとき制御電圧を
80Vにすると、静電コントラストを480Vにまで上
昇できる。このように、80Vで制御できる空間電荷を
利用した本方式の記録速度は、計算上100枚/分であ
る。[0141] Cutoff voltage at which ionic current begins to flow -
When 60V is applied to the first control electrode 32 based on 60V, the surface potential of the recording medium 1 becomes almost zero when the pulse width of the control voltage is 0.5 msec (recording speed 40 sheets/min), and the electrostatic contrast is the maximum potential of 600V. Further, at 0.2 msec (recording speed of 100 sheets/min), the electrostatic contrast can be 330V. At this time, if the control voltage is set to 80V, the electrostatic contrast can be increased to 480V. As described above, the recording speed of this method using space charges that can be controlled at 80 V is calculated to be 100 sheets/min.
【0142】以上のように、前述のイオン流記録ヘッド
を用い、イオン発生器20に2.5kVP−P 、30
kHzの交流電圧を印加し、かつイオン発生器20には
250Vのバイアス電圧を印加し、記録媒体1の表面電
位をプリチャージにより600Vにすると、60Vの低
い制御電圧でイオンの制御が可能となり、高い静電コン
トラスト(550V)が得られる。前記の真空管と同様
の電圧増幅率を考慮したイオン電流の計算値は実験値と
ほぼ一致し、低電圧制御のイオン流記録ヘッドが実現可
能となった。また、制御電極に与える制御電圧のパルス
幅を変え、マイラシート上に実際の静電潜像画点を形成
し、現像を行って記録画点を作成すると、階調記録がで
きた。このように高い静電コントラストが得られるため
、従来のイオン電流を制御する方式とは異なり低い静電
コントラスト用磁性−成分現像剤を使用すること無く、
電子写真で一般に使用されている現像剤を用いることが
可能になった。As described above, using the above-mentioned ion flow recording head, the ion generator 20 has 2.5 kVP-P, 30
By applying an alternating current voltage of kHz, applying a bias voltage of 250 V to the ion generator 20, and precharging the surface potential of the recording medium 1 to 600 V, it becomes possible to control ions with a control voltage as low as 60 V. High electrostatic contrast (550V) can be obtained. The calculated value of the ion current, taking into account the voltage amplification factor similar to that of the vacuum tube described above, almost agrees with the experimental value, making it possible to realize a low-voltage controlled ion flow recording head. In addition, by changing the pulse width of the control voltage applied to the control electrode to form actual electrostatic latent image dots on a Mylar sheet and developing them to create recording dots, gradation recording was possible. Because high electrostatic contrast can be obtained in this way, unlike conventional methods that control ion current, there is no need to use magnetic component developers for low electrostatic contrast.
It is now possible to use developers commonly used in electrophotography.
【0143】一方、イオン電流を増加させたときの静電
コントラストの計算から、低電圧制御で100枚/分ま
で高速記録の可能性があり、また、イオン発生量を50
%変動させた場合には、イオン電流の変動を8%以下に
おさえることが計算から予測できる。このようにして発
生したイオンを全て使用する従来のものと異なり、イオ
ン発生量の時間的劣化変動、画点毎のイオン発生量の不
均一性に対し、安定した記録が可能となった。On the other hand, calculations of electrostatic contrast when increasing the ion current show that high-speed recording of up to 100 sheets/min is possible with low voltage control, and that the amount of ions generated can be increased by 50
% variation, it can be predicted from calculation that the variation in ion current can be suppressed to 8% or less. Unlike the conventional method which uses all the ions generated in this way, it is possible to record stably even against temporal deterioration fluctuations in the amount of ions generated and non-uniformity of the amount of ions generated for each image point.
【0144】次に、以上のような記録原理に基づいたイ
オン流記録ヘッド3のより具体的な構成を詳しく説明す
る。図26はイオン流記録ヘッド3の断面図、図27は
側面図である。Next, a more specific configuration of the ion flow recording head 3 based on the above recording principle will be explained in detail. FIG. 26 is a sectional view of the ion flow recording head 3, and FIG. 27 is a side view.
【0145】図26に示すように、このイオン流記録ヘ
ッド3はヘッド支持体100と、この支持体100に支
持されたイオン発生器20、制御基板30および駆動回
路基板103の各要素から構成され、イオン発生器20
、制御基板30および駆動回路基板103は、ヘッド支
持体100とともに取り外し可能となっている。イオン
発生器20および制御基板30は、原理的には図3に示
したような構成となっている。As shown in FIG. 26, this ion flow recording head 3 is composed of a head support 100, an ion generator 20 supported by this support 100, a control board 30, and a drive circuit board 103. , ion generator 20
, the control board 30 and the drive circuit board 103 are removable together with the head support 100. The ion generator 20 and the control board 30 have a structure as shown in FIG. 3 in principle.
【0146】ヘッド支持体100には送風用孔104が
形成されており、ここに加圧された空気流が供給される
構造になっている。送風用孔104を通過してきた空気
流は空気吹き出し口105から吹き出し、制御基板30
に吹き掛けられる。この空気流は、イオン発生器20に
対してはイオンの発生を安定させる役割を果たしており
、制御基板30に対してはトナーによるイオン通過孔2
9の目詰まりを解消する役割も果たしている。A ventilation hole 104 is formed in the head support 100, and the structure is such that a pressurized air flow is supplied to the ventilation hole 104. The airflow that has passed through the ventilation hole 104 is blown out from the air outlet 105 and then the control board 30
sprayed on. This air flow plays a role in stabilizing the generation of ions for the ion generator 20, and serves as an ion passage hole 2 for toner to the control board 30.
It also plays the role of clearing the blockage of the 9.
【0147】また、図27に示すようにヘッド支持体1
00には空気を入れるための空気流流入口107が形成
されており、コンプレッサからの圧縮された空気流をチ
ューブ108で導き、送風用孔104に流す構成となっ
ている。Further, as shown in FIG. 27, the head support 1
00 is formed with an air flow inlet 107 for introducing air, and the compressed air flow from the compressor is guided through a tube 108 and is configured to flow into the ventilation hole 104.
【0148】ヘッド支持体100には50μm〜500
μmの段差109が掘られており、この段差109によ
ってイオン発生器20と制御基板30の間の距離が決定
されている。[0148] The head support 100 has a thickness of 50 μm to 500 μm.
A step 109 of μm is dug, and the distance between the ion generator 20 and the control board 30 is determined by this step 109.
【0149】図28は図26,図27に示したイオン流
記録ヘッド3の要部の構成を示す斜視図である。図28
に示すように、イオン発生器20と制御基板30、2つ
のスペーサ部材28さらに、制御基板30の各ドットを
制御するための制御信号を図示しない制御回路から供給
するための2本のフレキシブル・プリント・ケーブル5
0が備えられ、これらは全てヘッドホルダ100上に搭
載されている。同図は記録ドラム1側から見た図である
ので、制御基板30は第2の制御電極33側が見えてい
る。FIG. 28 is a perspective view showing the structure of the main parts of the ion flow recording head 3 shown in FIGS. 26 and 27. Figure 28
As shown in FIG. 2, an ion generator 20, a control board 30, two spacer members 28, and two flexible prints are used to supply control signals for controlling each dot on the control board 30 from a control circuit (not shown).・Cable 5
0 are provided, all of which are mounted on the head holder 100. Since this figure is a view seen from the recording drum 1 side, the second control electrode 33 side of the control board 30 is visible.
【0150】第1の制御電極32は制御基板30の絶縁
性基板31の一方の面に一様に形成された金属層からな
り、この上にイオン通過孔29が図の様に斜めに4個ず
つ配設されている。本実施例の静電記録装置では全部で
1000個の画点を記録できるようになっているので、
4個ずつ250組のイオン通過孔29が形成されている
。なお、記録解像度が主走査・副走査とも10dpm(
ドット/mm)の場合と20dpmの場合のイオン流記
録ヘッド3を作製したが、これらの解像度を維持するた
めにイオン通過孔29がこの様な配置になっている。
これについては後で詳細に説明する。The first control electrode 32 is made of a metal layer uniformly formed on one surface of the insulating substrate 31 of the control board 30, and four ion passage holes 29 are formed diagonally on this as shown in the figure. They are arranged separately. Since the electrostatic recording device of this embodiment is capable of recording 1000 pixels in total,
250 sets of four ion passage holes 29 are formed. In addition, the recording resolution is 10 dpm for both main scanning and sub-scanning (
The ion flow recording heads 3 were manufactured for the case of 20 dpm (dots/mm) and the case of 20 dpm, and the ion passage holes 29 are arranged in this manner in order to maintain these resolutions. This will be explained in detail later.
【0151】また、各イオン通過孔29が延長線上で制
御基板30の端部には位置合わせ用のパターン51が形
成され、更に制御基板30の所々に接着剤浸透用の孔5
2が設けられており、制御基板30とイオン発生器20
は接着剤で接着されることにより一体化されている。イ
オン発生器20上には、誘導電極22に接続されている
第1メタル層の端子53と、イオン発生電極24および
遮蔽電極25に接続されている第2メタル層の端子54
が見られる。In addition, alignment patterns 51 are formed at the ends of the control board 30 on extension lines of each ion passage hole 29, and holes 5 for adhesive penetration are formed in places on the control board 30.
2 are provided, a control board 30 and an ion generator 20
are integrated by being bonded with adhesive. On the ion generator 20, a first metal layer terminal 53 connected to the induction electrode 22 and a second metal layer terminal 54 connected to the ion generation electrode 24 and the shielding electrode 25 are provided.
can be seen.
【0152】次に、イオン流記録ヘッド3を構成する各
要素について詳細に説明する。まず図29を用いてイオ
ン発生器20について説明する。図29はイオン発生器
20の全体図である。セラミック基板からなる絶縁性基
板21の上には、図3の誘導電極22に接続されている
第1メタル層55が数μmの厚さに形成され、その上に
SiCなどを含んだガラスなどの絶縁体層23が形成さ
れ、更にその上にイオン発生電極24および遮蔽電極2
5に接続されている第2メタル層56が形成される。ま
た、第1メタル層55にはバイアス電圧(Vb+ 37
、Vb− 36)を印加するための電極端子53が形成
され、第2メタル層56には交流電圧39を印加するた
めの電極端子54が形成される。この様なイオン発生器
20は、全て厚膜印刷技術で作ることが可能である。Next, each element constituting the ion flow recording head 3 will be explained in detail. First, the ion generator 20 will be explained using FIG. 29. FIG. 29 is an overall view of the ion generator 20. On the insulating substrate 21 made of a ceramic substrate, a first metal layer 55 connected to the induction electrode 22 of FIG. An insulator layer 23 is formed, and an ion generating electrode 24 and a shielding electrode 2 are further formed thereon.
A second metal layer 56 connected to 5 is formed. Further, a bias voltage (Vb+37
, Vb-36) are formed, and the second metal layer 56 is formed with an electrode terminal 54 for applying an AC voltage 39. Such an ion generator 20 can be made entirely by thick film printing technology.
【0153】なお、絶縁性基板21にはレーザ加工など
によって、送風用の孔57が多数形成されている。本実
施例では直径1mm、ピッチ2mmで送風用孔57が2
列、イオン発生部の両側に形成されている。絶縁体層2
3にも送風用の孔57′が形成されているのは、勿論で
ある。送風用孔57には、イオン発生器20の背面側(
絶縁性基板21側)から温風が供給されるようになって
おり、これによってイオン発生器20の動作を安定化さ
せている。Note that a large number of ventilation holes 57 are formed in the insulating substrate 21 by laser machining or the like. In this embodiment, there are two ventilation holes 57 with a diameter of 1 mm and a pitch of 2 mm.
rows are formed on both sides of the ion generating section. Insulator layer 2
3 is also provided with a ventilation hole 57'. The ventilation hole 57 is provided with the back side of the ion generator 20 (
Hot air is supplied from the insulating substrate 21 side), thereby stabilizing the operation of the ion generator 20.
【0154】イオン発生器20について、図30〜図3
3を参照して更に詳しく説明する。図30(a)はイオ
ン発生器20の平面図、(b)は裏面図であり、また図
31(a)(b)は図29のA−A′線に沿う断面図で
ある。図31(a)に示されるように、絶縁性基板21
の上に誘導電極22が形成され、更に絶縁体層23、最
後にイオン発生電極24と遮蔽電極25が形成される。
そして、図30(a)に示すように、数μmの絶縁体層
115を選択的に形成することで、イオン発生器20が
構成される。この絶縁体層115は電極の不要部分から
のイオン発生を防止するためのものである。Regarding the ion generator 20, FIGS. 30 to 3
This will be explained in more detail with reference to 3. 30(a) is a plan view of the ion generator 20, FIG. 30(b) is a back view, and FIGS. 31(a) and 31(b) are sectional views taken along line AA' in FIG. 29. As shown in FIG. 31(a), the insulating substrate 21
An inductive electrode 22 is formed thereon, followed by an insulating layer 23 and finally an ion generating electrode 24 and a shielding electrode 25. Then, as shown in FIG. 30(a), the ion generator 20 is constructed by selectively forming an insulating layer 115 with a thickness of several μm. This insulator layer 115 is for preventing ion generation from unnecessary portions of the electrode.
【0155】図30(a)にも示されるように、イオン
発生電極24(遮蔽電極)に直流バイアス電圧を与える
ための端子116と、誘導電極22とイオン発生電極2
4および遮蔽電極25との間に、〜3kVP−P 程度
の交流電圧を与えるための端子117とが形成されてお
り、高圧のコネクタ118でこれらの電圧が供給される
。これらの電極間の電界が空気の放電開始電界よりも大
きくなって、放電が生じないように端子電極間の距離は
十分にとる必要がある。As shown in FIG. 30(a), the terminal 116 for applying a DC bias voltage to the ion generating electrode 24 (shielding electrode), the induction electrode 22 and the ion generating electrode 2
4 and the shield electrode 25, a terminal 117 for applying an alternating current voltage of about 3 kVP-P is formed, and these voltages are supplied through a high voltage connector 118. It is necessary to provide a sufficient distance between the terminal electrodes so that the electric field between these electrodes becomes larger than the discharge starting electric field of the air and no discharge occurs.
【0156】なお、イオン発生器20は図30(b)に
も示されているように、絶縁性基板21の裏側(イオン
発生電極などを形成してない側)には、発熱抵抗体11
9が形成されている。そして、この発熱抵抗体119の
両側に形成されている2つの端子120、120′の間
に直流電圧を印加することにより、発熱抵抗体119に
電流を流して発熱させ、イオン発生器20を加熱してい
る。イオン発生器20を加熱することによって、放電に
よって発生した窒素酸化物などが熱分解され、更に送風
の効果も加わってイオン発生器を長寿命化することが可
能となる。Note that, as shown in FIG. 30(b), the ion generator 20 has a heating resistor 11 on the back side of the insulating substrate 21 (the side on which the ion generating electrode etc. are not formed).
9 is formed. Then, by applying a DC voltage between the two terminals 120 and 120' formed on both sides of the heating resistor 119, a current flows through the heating resistor 119 to generate heat, thereby heating the ion generator 20. are doing. By heating the ion generator 20, nitrogen oxides and the like generated by the discharge are thermally decomposed, and the effect of air blowing is also added, making it possible to extend the life of the ion generator.
【0157】図31(a)(b)が図3と異なっている
点は、イオンを発生する場所がA−A′方向で4個所あ
ることである。これは図28に示したように、本実施例
のイオン流記録ヘッド3では副走査方向に4ドットずつ
制御電極にイオン通過孔29が形成されているためであ
り、図28に示されたイオン発生器の基本パターンが4
つ繰り返されているのである。The difference between FIGS. 31(a) and 31(b) from FIG. 3 is that there are four locations where ions are generated in the AA' direction. This is because, as shown in FIG. 28, in the ion flow recording head 3 of this embodiment, ion passing holes 29 are formed in the control electrode for each four dots in the sub-scanning direction, and the ion flow recording head 3 of this embodiment is The basic pattern of the generator is 4
It is repeated twice.
【0158】図31(a)のイオン発生部の副走査方向
のピッチは、制御電極32,33のイオン通過孔29の
副走査方向のピッチと等しくなっている。イオン通過孔
29はθ=tan−14の角度で斜めに並んでいるので
、イオン発生部のピッチは本実施例の解像度が10dp
mの場合には400μm、20dpmの場合には200
μmとなっている。また本実施例の場合には、遮蔽電極
25の幅は約40μm、遮蔽電極25とイオン発生電極
24の間のスペースも約40μmとした。なお、絶縁性
基板21と絶縁体層23には送風用孔57、57′が形
成されており、基板21側から温風が流される構造とな
っている。The pitch of the ion generating sections in FIG. 31(a) in the sub-scanning direction is equal to the pitch of the ion passing holes 29 of the control electrodes 32 and 33 in the sub-scanning direction. Since the ion passing holes 29 are arranged diagonally at an angle of θ=tan-14, the pitch of the ion generating section is such that the resolution of this embodiment is 10 dp.
400μm for m, 200μm for 20dpm
It is μm. Further, in the case of this embodiment, the width of the shielding electrode 25 was approximately 40 μm, and the space between the shielding electrode 25 and the ion generating electrode 24 was also approximately 40 μm. Incidentally, air blowing holes 57 and 57' are formed in the insulating substrate 21 and the insulating layer 23, so that hot air is flowed from the substrate 21 side.
【0159】図31(b)は、イオン発生器20の他の
例を示すA−A′断面図であり、図30(a)では4つ
に分割されていた誘導電極22を1つにしている。この
様にすることで、誘導電極22の製作精度がラフで良く
、また第1メタル層55である誘導電極22と、第2メ
タル層56であるイオン発生電極24および遮蔽電極2
5との位置合わせ精度もラフにすることができる利点を
持つ。但し、その代わりこれらの電極間の静電容量も大
きくなるので、交流電圧としては電流容量の大きいもの
が必要となる。以上説明した構成のイオン発生器20が
図26および図27に示すように、ヘッド支持体100
に形成された500μmの溝121内に挿入されている
。FIG. 31(b) is a cross-sectional view taken along the line A-A' showing another example of the ion generator 20, in which the induction electrode 22, which was divided into four in FIG. 30(a), is combined into one. There is. By doing this, the manufacturing accuracy of the induction electrode 22 is rough and good, and the induction electrode 22 which is the first metal layer 55, the ion generating electrode 24 and the shielding electrode 2 which are the second metal layer 56,
It has the advantage that the alignment accuracy with 5 can also be made rough. However, since the capacitance between these electrodes also increases, an AC voltage with a large current capacity is required. As shown in FIGS. 26 and 27, the ion generator 20 having the configuration described above is mounted on a head support 100.
It is inserted into a 500 μm groove 121 formed in .
【0160】図32、図33はそれぞれ図29に示した
イオン発生器20のB部、C部の拡大図である。これら
の図32,33では、二点鎖線で絶縁性基板21、破線
で第1メタル層55である誘導電極22、1点鎖線で絶
縁体層23、実線で第2メタル層56であるイオン発生
電極24と遮蔽電極25のパターンをそれぞれ表わして
いる。送風用孔57が形成された絶縁性基板21上に、
まず第1メタル層55である誘導電極22が形成される
。これらの図では説明を簡単にするために、誘導電極2
2が図31(b)に示される4つに分割されてないタイ
プの例を示してある。次に、この上に送風用孔57′の
ある絶縁体層23を形成する。絶縁体層23の送風用孔
57′は、絶縁性基板21の送風用の孔57よりもやや
大きくなっているので、パターンの位置精度が少し変化
しても確実に温風が通過できるようになっている。温風
(室温以上〜100℃程度)を送風することによって、
イオンの発生量を安定化することができる。更に、この
絶縁体層23の上に第2メタル層56が厚膜印刷技術に
よって形成される。最後にエッチングによってイオン発
生電極24と遮蔽電極25のパターンが形成されてイオ
ン発生器20が完成する。FIGS. 32 and 33 are enlarged views of portions B and C of the ion generator 20 shown in FIG. 29, respectively. 32 and 33, the two-dot chain line indicates the insulating substrate 21, the broken line indicates the induction electrode 22, which is the first metal layer 55, the one-dot chain line indicates the insulator layer 23, and the solid line indicates the ion generation, which is the second metal layer 56. The patterns of the electrode 24 and the shielding electrode 25 are shown respectively. On the insulating substrate 21 in which the ventilation hole 57 was formed,
First, the induction electrode 22, which is the first metal layer 55, is formed. In these figures, in order to simplify the explanation, the induction electrode 2
2 is shown in FIG. 31(b), which is not divided into four parts. Next, an insulator layer 23 having ventilation holes 57' is formed thereon. The air blowing holes 57' of the insulating layer 23 are slightly larger than the air blowing holes 57 of the insulating substrate 21, so that even if the positional accuracy of the pattern changes slightly, the hot air can pass through. It has become. By blowing warm air (above room temperature to around 100℃),
The amount of ions generated can be stabilized. Furthermore, a second metal layer 56 is formed on this insulator layer 23 by thick film printing technology. Finally, a pattern of the ion generating electrode 24 and the shielding electrode 25 is formed by etching, and the ion generator 20 is completed.
【0161】なお、図32の第2メタル層56には4本
の切り欠き58が、また図33の第2メタル層56には
4本のバーパターン59がそれぞれ形成されている。こ
れらの切り欠き58およびバーパターン59は、この上
に乗せられる制御電極32,33との位置合わせ用パタ
ーンである。位置合わせ用切り欠きパターン58は本実
施例では約40μmの幅で、ピッチは400μm(20
dpmの場合は200μm)であり、また位置合わせ用
バーパターン59はバーの幅が約40μmで、ピッチは
400μm(20dpmの場合は200μm)である。Note that four notches 58 are formed in the second metal layer 56 in FIG. 32, and four bar patterns 59 are formed in the second metal layer 56 in FIG. 33. These notches 58 and bar patterns 59 are patterns for alignment with the control electrodes 32 and 33 placed thereon. In this embodiment, the positioning notch pattern 58 has a width of about 40 μm and a pitch of 400 μm (20 μm).
In the case of 20 dpm, the width of the bar pattern 59 is approximately 40 μm, and the pitch is 400 μm (200 μm in the case of 20 dpm).
【0162】すなわち、これら位置合わせパターン58
,59と制御基板30上のイオン通過孔29が一致する
ように位置合わせを行うことで、どのイオン通過孔29
からも一定量のイオンを安定して取り出すことが可能と
なる。本実施例の場合、これらの位置合わせパターン5
8,59は、遮蔽電極25の延長線上に形成されている
。従って位置合わせされた状態では、図3に示したよう
に遮蔽電極25の真上にイオン通過孔29が位置するこ
とになる。In other words, these alignment patterns 58
, 59 and the ion passage hole 29 on the control board 30, which ion passage hole 29 is aligned.
It becomes possible to stably extract a certain amount of ions from In the case of this embodiment, these alignment patterns 5
8 and 59 are formed on the extension line of the shield electrode 25. Therefore, in the aligned state, the ion passage hole 29 is located directly above the shielding electrode 25, as shown in FIG.
【0163】一方、制御基板30はヘッド支持体100
に沿って貼り付けられている。制御基板30には、イオ
ン発生器20に近い方から第1の制御電極32と第2の
制御電極33が形成されている。この第1および第2の
制御電極32,33の少なくとも一方は、各イオン通過
孔29に対して独立に制御電圧を与えられる様な構成と
なっている。この実施例の場合には第1の制御電極32
が個別の制御電極となっており、第2の制御電極33は
ベタの電極で一様な電圧が与えられる様な構成となって
いる。On the other hand, the control board 30 is connected to the head support 100.
It is pasted along. A first control electrode 32 and a second control electrode 33 are formed on the control board 30 from the side closest to the ion generator 20 . At least one of the first and second control electrodes 32 and 33 is configured such that a control voltage can be independently applied to each ion passage hole 29. In this embodiment, the first control electrode 32
are individual control electrodes, and the second control electrode 33 is a solid electrode so that a uniform voltage is applied thereto.
【0164】なお、本実施例の場合には第1の制御電極
32が個別電極となっている。換言すれば、イオン発生
器20に近い制御基板30の内側の制御電極32が個別
電極となっている。このために、制御基板30の端部で
スルーホールを形成して第1の制御電極32を表側に取
り出している。制御基板30は位置合せを行った状態で
ヘッド支持体100に接着され、ヘッド支持体100と
一体化される。理想的には4個の個別のイオン発生部の
位置と、制御電極32のイオン通過孔29の位置が一致
するように位置合わせするのが望ましいが、あまり精度
は必要ない。[0164] In this embodiment, the first control electrode 32 is an individual electrode. In other words, the control electrode 32 inside the control board 30 near the ion generator 20 is an individual electrode. For this purpose, a through hole is formed at the end of the control board 30 to take out the first control electrode 32 to the front side. The control board 30 is adhered to the head support 100 in an aligned state and is integrated with the head support 100. Ideally, it is desirable to align the positions of the four individual ion generators so that they match the positions of the ion passage holes 29 of the control electrode 32, but great precision is not required.
【0165】図26、図27に示されるように、駆動回
路基板103上にはIC化された駆動回路(以下、ドラ
イバICという)124が多数搭載されている。これら
のドライバIC124は、従来サーマルヘッドで使用さ
れていたICでも十分に使用可能である。従来のサーマ
ルヘッド・ドライバでは、1つの発熱抵抗体当たり数1
0mAの電流を流す構造になっているが、本実施例のプ
リンタでは1つの制御電極当たり数μA程度の電流しか
流す必要がない。従って、新たにドライバIC124を
作製する場合には、ほぼ従来と同様の耐圧で電流容量と
しては遥かに小さく、そのためチップ面積も小さくなる
ので、128ビットを駆動するような集積度の高いドラ
イバICを作製することも可能となる。As shown in FIGS. 26 and 27, a large number of IC drive circuits (hereinafter referred to as driver ICs) 124 are mounted on the drive circuit board 103. As these driver ICs 124, ICs conventionally used in thermal heads can also be used. In conventional thermal head drivers, each heating resistor has a
Although the structure is such that a current of 0 mA flows, in the printer of this embodiment, it is necessary to flow only a current of about several μA per one control electrode. Therefore, when manufacturing a new driver IC 124, it is necessary to use a highly integrated driver IC that drives 128 bits, since the withstand voltage is almost the same as the conventional one, but the current capacity is much smaller, and the chip area is also smaller. It also becomes possible to manufacture.
【0166】図34に、本実施例のプリンタに使用され
るドライバIC124の内部ブロック図を示す。画像デ
ータはSin端子125から入力され、シフトレジスタ
126内をクロック信号(CLOCK)127によって
転送される。このシフトレジスタ126は例えば64ビ
ット構成であり、これにより、ドライバIC124とし
ては64個の画点のON/OFFを可能としている。シ
フトレジスタ126に転送されたデータは、ラッチ信号
(LATCH)128によって64ビットのラッチ12
9にコピーされ、保持される。イネーブル信号(EN)
130が与えられると、ラッチ129にマークデータが
保持されている場合だけゲート131が開き、ドライバ
トランジスタ132がONとなり、この画点だけが記録
されるような構成となっている。また、各ドライバIC
124は64ビットシフトレジスタ126の出力をSo
ut 端子133に出力している。Sout 端子13
3は、次段のドライバIC124のSin端子125に
接続されているために、多数の画点に対応することが可
能となる。
各信号は駆動回路基板103上に形成された配線を通り
、コネクタ139を介して外部の図示しない制御回路よ
り供給されてくる。FIG. 34 shows an internal block diagram of the driver IC 124 used in the printer of this embodiment. Image data is input from the Sin terminal 125 and transferred within the shift register 126 in response to a clock signal (CLOCK) 127. This shift register 126 has, for example, a 64-bit configuration, which allows the driver IC 124 to turn on/off 64 pixels. The data transferred to the shift register 126 is transferred to the 64-bit latch 12 by the latch signal (LATCH) 128.
9 and retained. Enable signal (EN)
130 is applied, the gate 131 is opened only when mark data is held in the latch 129, the driver transistor 132 is turned on, and only this pixel is recorded. In addition, each driver IC
124 is the output of the 64-bit shift register 126.
It is output to the ut terminal 133. Sout terminal 13
3 is connected to the Sin terminal 125 of the driver IC 124 at the next stage, so that it is possible to correspond to a large number of pixels. Each signal passes through wiring formed on the drive circuit board 103 and is supplied from an external control circuit (not shown) via a connector 139.
【0167】記録解像度が20dpmのA4幅(210
mm)用ラインヘッドの場合を例にとると、1ラインに
4,200ドットのイオン通過孔29が存在する。これ
らのイオン通過孔29を独立にドライブする第1の制御
電極32は、図28に示されるように交互の反対方向に
引き出されている。したがって、片側の駆動回路基板1
03上には、33個のドライバIC124が搭載される
ことになる。[0167] A4 width (210
For example, in the case of a line head for 4,200 dots (mm), there are 4,200 dots of ion passage holes 29 in one line. The first control electrodes 32 that independently drive these ion passage holes 29 are drawn out in alternate opposite directions, as shown in FIG. Therefore, the drive circuit board 1 on one side
03 will have 33 driver ICs 124 mounted on it.
【0168】また、図26、図27に示されるように、
ドライバIC124が搭載された2枚の駆動回路基板1
03はヘッド支持体100上に接着剤などで固定される
。駆動回路基板103がヘッド支持体100上に固定さ
れた後、第1の制御電極32と駆動回路基板103上の
制御信号線とをワイヤボンディング136で接続し、更
に樹脂138でモールドすることで、絶縁を行っている
。また、その上から金属カバー138をかけ、ネジ13
5で固定している。これはイオン発生器20のような高
圧の交流電圧がドライバICの直ぐ近くにあるためで、
高周波ノイズによって5Vの論理回路が誤動作するのを
防いでいる。従って、金属カバー138はアース電位に
接続されているのが望ましい。なお、図27は金属カバ
ー138を取り除いた状態を示してある。[0168] Furthermore, as shown in FIGS. 26 and 27,
Two drive circuit boards 1 equipped with driver ICs 124
03 is fixed onto the head support 100 with an adhesive or the like. After the drive circuit board 103 is fixed on the head support 100, the first control electrode 32 and the control signal line on the drive circuit board 103 are connected by wire bonding 136, and further molded with resin 138. Insulating. Also, put the metal cover 138 over it, and screw the screws 13
It is fixed at 5. This is because the high voltage AC voltage such as the ion generator 20 is located close to the driver IC.
This prevents the 5V logic circuit from malfunctioning due to high frequency noise. Therefore, metal cover 138 is preferably connected to ground potential. Note that FIG. 27 shows a state with the metal cover 138 removed.
【0169】この様にして組み立てられたイオン流記録
ヘッド3は、図26、図27に示されるようにプリンタ
本体に取り付けられているヘッド取り付け用レール14
0とヘッドに形成された溝141で噛み合い、レールの
方向にスライドさせ、本来の記録位置にセットされる。
なお、イオン流記録ヘッド3を取り外す場合には、各コ
ネクタを外してヘッド取り付け用のレール140上をス
ライドさせることで、イオン流記録ヘッド3の部分だけ
を取り外すことが可能である。The ion flow recording head 3 assembled in this way is attached to the head mounting rail 14 attached to the printer main body as shown in FIGS. 26 and 27.
0 in the groove 141 formed in the head, slide it in the direction of the rail, and set it at the original recording position. In addition, when removing the ion flow recording head 3, it is possible to remove only the ion flow recording head 3 by removing each connector and sliding it on the head mounting rail 140.
【0170】また、本発明のイオン流記録ヘッド3では
、イオン発生器20だけを取り替えることも可能な構造
となっている。すなわち、図27に示したようにヘッド
支持体100の側板142には、イオン発生器20の位
置を固定するための位置決め孔143が形成されている
。従って、図27の場合にはイオン発生器20を図の右
側から左側へ押し込むことで、イオン流記録ヘッド3に
セットすることが可能となっている。また、逆にイオン
発生器20を図の左側から右側へ引き抜くことで、イオ
ン流記録ヘッド3から取り外すことが可能となっている
。この様になっているために、イオン発生器20が劣化
した場合にもイオン流記録ヘッド3全体(制御基板30
、駆動回路基板103など全部)を取り替える必要がな
く、イオン発生器20だけを取り替えれば済むので、装
置の保守に必要なコストを低減することも可能となる。Furthermore, the ion flow recording head 3 of the present invention has a structure that allows only the ion generator 20 to be replaced. That is, as shown in FIG. 27, a positioning hole 143 for fixing the position of the ion generator 20 is formed in the side plate 142 of the head support 100. Therefore, in the case of FIG. 27, the ion generator 20 can be set in the ion flow recording head 3 by pushing it from the right side to the left side in the figure. Moreover, by pulling out the ion generator 20 from the left side to the right side in the figure, it is possible to remove it from the ion flow recording head 3. Because of this, even if the ion generator 20 deteriorates, the entire ion flow recording head 3 (control board 30
, drive circuit board 103, etc.), and only the ion generator 20 needs to be replaced, so it is also possible to reduce the cost required for maintenance of the device.
【0171】次に、制御基板30について図35〜図3
8を用いて説明する。図35(a)(b)は、制御基板
30を表側、すなわち図3における記録ドラム1側から
見た平面図であり、第2の制御電極33が見えている。Next, regarding the control board 30, FIGS.
This will be explained using 8. 35(a) and 35(b) are plan views of the control board 30 viewed from the front side, that is, from the recording drum 1 side in FIG. 3, and the second control electrodes 33 are visible.
【0172】図35(a)の例では第2の制御電極33
は基板全面に形成された、いわゆるベタ電極になってお
り、図3に示したようにアース電位に接続されている。
制御基板30には位置合わせ用の孔51と、制御基板3
0とイオン発生器20を接着するための接着剤流し込み
用の孔52が形成されている。In the example of FIG. 35(a), the second control electrode 33
is a so-called solid electrode formed on the entire surface of the substrate, and is connected to the ground potential as shown in FIG. The control board 30 has a hole 51 for alignment, and the control board 3
A hole 52 for pouring an adhesive for bonding the ion generator 20 and the ion generator 20 is formed.
【0173】図35(b)の例では、イオン通過孔29
の周辺のみに第2の制御電極33が形成されている。ベ
タ電極をエッチングによりパターニングすることで、こ
の様なパターンの第2の制御電極33を形成することが
できる。この様に第2の制御電極33の面積を小さくす
ることで、第1の制御電極32と第2の制御電極33の
間に形成される静電容量が小さくなるため、駆動回路や
駆動電源の電流容量を小さくできる。なお、第2の制御
電極33は両側(副走査方向)に端子を取り出せるよう
に両端を制御基板30の端部まで延在させている。第2
の制御電極33を形成する際のパターニングにより制御
電極33から分離された33a,33bの部分は、動作
上は本来不要であるが、本実施例では強度を持たせるた
めにそのまま電気的に浮かした状態で残して使用してい
る。第2の制御電極33と、これらの分離された部分3
3a,33bとを電気的に1点を接続することで、図3
6(a)とほぼ同様の機能を持つこともできる。In the example of FIG. 35(b), the ion passage hole 29
A second control electrode 33 is formed only around the periphery. By patterning the solid electrode by etching, the second control electrode 33 having such a pattern can be formed. By reducing the area of the second control electrode 33 in this way, the capacitance formed between the first control electrode 32 and the second control electrode 33 becomes smaller, so the drive circuit and drive power supply Current capacity can be reduced. Note that both ends of the second control electrode 33 extend to the end of the control board 30 so that terminals can be taken out on both sides (in the sub-scanning direction). Second
The portions 33a and 33b separated from the control electrode 33 by patterning when forming the control electrode 33 are essentially unnecessary for operation, but in this embodiment, they are left electrically floating as they are to provide strength. It is left in its original condition and used. The second control electrode 33 and these separated parts 3
By electrically connecting 3a and 33b at one point, Figure 3
It is also possible to have almost the same function as 6(a).
【0174】図36は、制御基板30を裏側(第1の制
御電極32側)から見た平面図であり、第2の制御電極
33側から見た場合と同様に、イオン通過孔29、位置
合わせ用の孔51、接着剤流し込み用の孔52が見えて
いる。第2の制御電極33は各イオン通過孔29に対し
て共通の電位が与えられる様になっていたのに対し、第
1の制御電極32は図のように細かくパターニングされ
、各イオン通過孔29に対して異なった電位を時間的に
も独立に印加できるよう、画点毎にそれぞれ独立して形
成されている点が異なっている。FIG. 36 is a plan view of the control board 30 when viewed from the back side (first control electrode 32 side), and similarly to when viewed from the second control electrode 33 side, the ion passage hole 29, position A hole 51 for alignment and a hole 52 for pouring adhesive are visible. The second control electrode 33 was designed so that a common potential was applied to each ion passing hole 29, whereas the first control electrode 32 was finely patterned as shown in the figure, and each ion passing hole 29 The difference is that each pixel is formed independently so that different potentials can be applied temporally independently.
【0175】第1の制御電極32の各先端は、制御基板
30の端部でフレキシブル・ケーブル接続用端子60に
接続されており、ここでフレキシブル・ケーブルから制
御電圧が与えられる。なお、図36は記録解像度が10
dpmの場合の例を示しており、この場合には制御電極
32の2つ毎に上下に引き出し配線が引き出されている
ので、配線間のピッチは200μm(5本/mm)とな
る。また、接着剤流し込み用の孔52は、直径100μ
m、ピッチ400μmで副走査方向に5個ずつ形成され
ており、配線10本にこれらの接着剤流し込み用の孔5
2の群が配設されている。従って、制御電極32の配線
は、イオン通過孔29付近とフレキシブル・ケーブル接
続用端子60付近では幅100μm、ピッチ200μm
であるのに対し、接着剤流し込み用の孔52の付近では
幅92μm、ピッチ184μmとなっている。なお、イ
オン通過孔29の極近傍では第2の制御電極32の配線
幅は66μmであるが、これについては図37で説明す
る。フレキシブル・ケーブル接続用端子60は1本毎に
長さを変化させてあるが、これはフレキシブル・ケーブ
ルと接続する場合の位置合わせを簡単にするためである
。[0175] Each tip of the first control electrode 32 is connected to a flexible cable connection terminal 60 at the end of the control board 30, and a control voltage is applied here from the flexible cable. Note that in FIG. 36, the recording resolution is 10
dpm is shown, and in this case, lead wires are drawn out vertically for every two control electrodes 32, so the pitch between the wires is 200 μm (5 wires/mm). In addition, the hole 52 for pouring the adhesive has a diameter of 100 μm.
5 holes are formed in each sub-scanning direction at a pitch of 400 μm, and these holes 5 for pouring adhesive are formed in 10 wirings.
Two groups are arranged. Therefore, the wiring of the control electrode 32 has a width of 100 μm and a pitch of 200 μm near the ion passage hole 29 and the flexible cable connection terminal 60.
In contrast, the width is 92 μm and the pitch is 184 μm near the hole 52 for pouring the adhesive. Note that the wiring width of the second control electrode 32 in the very vicinity of the ion passage hole 29 is 66 μm, which will be explained with reference to FIG. 37. The length of each flexible cable connection terminal 60 is changed for each flexible cable connection terminal 60 in order to simplify positioning when connecting to a flexible cable.
【0176】このように引き出し配線を副走査方向の両
側に引き出した構成にすると、解像度10dpmの場合
、引き出し配線の解像度(配線密度)は、イオン通過孔
29付近で5本/mm、フレキシブル・ケーブル接続用
端子60付近でも5本/mmである。これに対し、解像
度20dpmの場合には、やはり引き出し配線を2本づ
つ副走査方向の両側に引き出すとすると、イオン通過孔
29付近で配線密度は10本/mmである。ところが、
フレキシブル・ケーブルは配線密度の高いものでも8本
/mm程度であることや、配線密度が高くなるとフレキ
シブル・ケーブル接続端子60とフレキシブル・ケーブ
ルとの接続が難しくなることなどから、フレキシブル・
ケーブル接続用端子60付近では、引き出し配線の配線
密度を8本/mmとしている。従って、引き出し配線は
図36に示したような単純な平行配線とはならず、その
配線密度がイオン通過孔29付近の10本/mmから、
フレキシブル・ケーブル接続用端子60付近での8本/
mmにまで広がるような配線となっている。[0176] When the lead wires are drawn out to both sides in the sub-scanning direction in this way, in the case of a resolution of 10 dpm, the resolution (wiring density) of the lead wires is 5 wires/mm near the ion passage hole 29, and the flexible cable Even in the vicinity of the connection terminal 60, it is 5 pieces/mm. On the other hand, in the case of a resolution of 20 dpm, if two lead wires are drawn out on both sides in the sub-scanning direction, the wire density near the ion passage hole 29 is 10 wires/mm. However,
Flexible cables have a high wiring density of about 8 cables/mm, and as wiring density increases, it becomes difficult to connect the flexible cable connecting terminal 60 to the flexible cable.
In the vicinity of the cable connection terminal 60, the wiring density of the lead wiring is 8 wires/mm. Therefore, the extraction wiring is not a simple parallel wiring as shown in FIG. 36, and the wiring density is 10 lines/mm near the ion passage hole 29.
8 wires near flexible cable connection terminal 60/
The wiring is such that it extends to mm.
【0177】図37は、制御基板30のイオン通過孔2
9付近の拡大図である。イオン通過孔29は4個の孔が
斜めに配列されており、この繰り返しで全てのドットが
形成されている。本実施例では主走査方向と孔の並んで
いる方向とのなす角度θは、θ=tan−1(±4)を
満たすように設定されている。すなわち、同図に示され
るように、主走査方向のイオン通過孔29のピッチPと
副走査方向のイオン通過孔29のピッチlとの間には、
l/P=4なる関係が成立している。FIG. 37 shows the ion passage hole 2 of the control board 30.
9 is an enlarged view of the vicinity. The ion passage holes 29 have four holes arranged diagonally, and all dots are formed by repeating this process. In this embodiment, the angle θ between the main scanning direction and the direction in which the holes are lined up is set to satisfy θ=tan-1 (±4). That is, as shown in the figure, there is a gap between the pitch P of the ion passing holes 29 in the main scanning direction and the pitch l of the ion passing holes 29 in the sub scanning direction.
The relationship l/P=4 holds true.
【0178】イオン通過孔29をこの様な配置にした理
由は次の通りである。イオン通過孔29の直径が50μ
mであり、記録解像度が20dpmの場合を考える。こ
のような場合、イオン通過孔29を主走査方向に一列に
並べると、隣接するイオン通過孔29が連続してしまい
、第1の制御電極32を形成できなくなる。従って、イ
オン通過孔29を斜めに並べる必要性が生ずる。但し、
イオン通過孔29を斜めに並べる場合にも、副走査方向
の解像度の整数倍の位置にそれぞれの通過孔を配置しな
ければならない。本実施例の場合、記録解像度は主走査
・副走査ともに20dpmで等しいため、θ=tan−
1N(Nは整数)となる角度θに、イオン通過孔29を
並べる必要がある。The reason for arranging the ion passage holes 29 in this manner is as follows. The diameter of the ion passage hole 29 is 50μ
Consider the case where the recording resolution is 20 dpm. In such a case, if the ion passage holes 29 are arranged in a line in the main scanning direction, adjacent ion passage holes 29 will be continuous, making it impossible to form the first control electrode 32. Therefore, it becomes necessary to arrange the ion passage holes 29 diagonally. however,
Even when the ion passage holes 29 are arranged diagonally, each passage hole must be placed at a position that is an integral multiple of the resolution in the sub-scanning direction. In the case of this example, since the recording resolution is equal to 20 dpm for both main scanning and sub-scanning, θ=tan-
It is necessary to arrange the ion passage holes 29 at an angle θ of 1N (N is an integer).
【0179】まず、N=1つまりθ=tan−11=4
5°の場合を考える。この場合、隣り合うイオン通過孔
29の中心間距離は71μm、従って最も近い部分は2
1μmとなってしまう。このようなイオン通過孔29の
周辺に第1の制御電極32を形成する必要がある。現在
エッチングなどで安定にパターニングができる線幅・ス
ペースは、いずれも30μm程度が限界である。従って
、隣り合うイオン通過孔29の間には、最低90μmの
間隔が必要となり、N=1は不適当となる。同様な理由
から、N=2も不適当である。N=3以上であれば、こ
の条件はクリアできる。しかし、電気回路で信号を遅延
させる関係から、Nは偶数の方が回路が簡単になる。従
って、N=4以上の偶数が好ましいということになる。First, N=1, that is, θ=tan-11=4
Consider the case of 5°. In this case, the distance between the centers of adjacent ion passing holes 29 is 71 μm, so the closest part is 2
It becomes 1 μm. It is necessary to form the first control electrode 32 around such an ion passage hole 29. Currently, the line width and space that can be stably patterned by etching and the like are both limited to about 30 μm. Therefore, a distance of at least 90 μm is required between adjacent ion passage holes 29, and N=1 is inappropriate. For the same reason, N=2 is also inappropriate. If N=3 or more, this condition can be cleared. However, since signals are delayed in electrical circuits, the circuit becomes simpler when N is an even number. Therefore, it is preferable that N=4 or more, which is an even number.
【0180】そこで、N=4の場合にイオン通過孔29
を副走査方向に何列並べたら良いかを次に考える。まず
、2列の場合には各列で最もイオン通過孔29の近付い
ている距離は50μmであり、上述した理由から不適当
である。ここで、第1の制御電極32からの配線の引き
出し方について考えてみる。今、全ての引き出し配線を
副走査方向の一方に引き出すとすると、エッチングが線
幅・スペースとも30μmで限界とすれば、M列ある場
合には(60×M+30)μmの幅が各列の隣り合うイ
オン通過孔29の間に必要である。これに対し、各列の
隣り合うイオン通過孔29の間の距離は(50×M−5
0)μmである。すなわち、M≧1では常に(60×M
+30)>(50×M−50)が成立しており、そのた
め配線を1方向に引き出すことは不可能である。従って
、引き出し配線は副走査方向の両側に振り分けなければ
ならない。このことを考慮すると、3列では引き出し配
線の引き出しおよび信号の並べ替えが複雑になるので、
4列を採用することが望ましい。以上の理由から、図3
7に示すようなイオン通過孔29の配列、第1の制御電
極32の引き出し配線の引き出し法が決定された。Therefore, in the case of N=4, the ion passage hole 29
Next, consider how many rows should be arranged in the sub-scanning direction. First, in the case of two rows, the closest distance between the ion passage holes 29 in each row is 50 μm, which is inappropriate for the reasons mentioned above. Now, let us consider how to draw out the wiring from the first control electrode 32. Now, if all the lead wiring is pulled out in one direction in the sub-scanning direction, and if the etching limit is 30 μm for both line width and space, then if there are M columns, the width of (60 x M + 30) μm is the width of the adjacent line of each column. It is necessary between the matching ion passage holes 29. On the other hand, the distance between adjacent ion passage holes 29 in each row is (50×M−5
0) μm. In other words, when M≧1, always (60×M
+30)>(50×M-50), and therefore it is impossible to draw out the wiring in one direction. Therefore, the lead wiring must be distributed to both sides in the sub-scanning direction. Considering this, with 3 rows, it becomes complicated to draw out the wiring and rearrange the signals, so
It is desirable to adopt four rows. For the above reasons, Figure 3
The arrangement of the ion passage holes 29 and the method of leading out the first control electrode 32 as shown in FIG. 7 were determined.
【0181】また、図37に示されるようにイオン通過
孔29の各列の延長線上には、位置合わせ用のパターン
51が形成されている。本実施例の場合には、この位置
合わせ用パターン51として孔を開けてある。同図38
のように制御基板30の端面となる位置付近に各列3つ
の位置合わせ用の孔51を開けておく。そして、真中の
孔を狙って切断し、制御基板30の端面61を形成する
。この切断して形成された制御基板30の端面61は、
必ずしも位置合わせパターン51の真中の孔の更に中心
を通る線で切断する必要はない。例えば制御基板30上
に位置合わせパターン51が1つしかなく、しかもその
孔も一部分しかないように端面61′が形成されても、
また制御基板30上に位置合わせ用パターン51が3つ
あるように端面61″が形成されても、位置合わせの機
能は失われることはない。この様に、制御基板30の端
面61の位置が少しずれてもその機能を失わないために
、位置合わせ用パターンとして3つの孔を開け、真中の
孔の中心を狙って切断することで、制御基板30の端面
61を形成している。Further, as shown in FIG. 37, a positioning pattern 51 is formed on the extension line of each row of ion passing holes 29. In the case of this embodiment, holes are provided as the alignment pattern 51. Figure 38
Three positioning holes 51 are opened in each row near the end surface of the control board 30 as shown in FIG. Then, the end face 61 of the control board 30 is formed by cutting aiming at the center hole. The end surface 61 of the control board 30 formed by this cutting is
It is not necessarily necessary to cut along a line passing through the center of the hole in the middle of the alignment pattern 51. For example, even if there is only one alignment pattern 51 on the control board 30 and the end surface 61' is formed so that the hole is only partially formed,
Furthermore, even if the end surface 61'' is formed so that there are three alignment patterns 51 on the control board 30, the positioning function is not lost.In this way, the position of the end surface 61 of the control board 30 is In order not to lose its function even if there is a slight deviation, the end surface 61 of the control board 30 is formed by drilling three holes as a positioning pattern and cutting at the center of the middle hole.
【0182】次に、図38(a)〜(e)を参照して制
御基板30の製造方法について説明する。まず、図38
(a)に示すように、約18μm厚の銅箔70と約25
μm厚のポリイミド樹脂層71から構成される片面銅貼
り基板72を2枚用意し、両者を銅箔70の面が外側に
なるよう接着剤73(厚さ約15μm)で接着する。次
に、図38(b)に示すように片面の銅箔70だけをエ
ッチングして、第1の制御電極32を形成する。次に、
図38(c)に示すように、ポリイミド樹脂層71、接
着剤層73、ポリイミド樹脂層71と順次エッチングし
て、イオン通過孔29を開けて行く。次に、第2層目の
銅箔70をエッチングすることでイオン通過孔29が完
成するが、この際に第1層目の第1の制御電極32も同
時にエッチングされるのを防ぐため、まず図38(d)
に示すように既に形成されている第1の制御電極32に
金メッキ層74を施しておく。この様にして銅箔70の
エッチングを行うことで、図38(e)に示されるよう
なイオン通過孔29を有する制御基板30が完成する。Next, a method for manufacturing the control board 30 will be described with reference to FIGS. 38(a) to 38(e). First, Figure 38
As shown in (a), a copper foil 70 with a thickness of about 18 μm and a copper foil 70 with a thickness of about 25 μm
Two single-sided copper-clad substrates 72 each made of a .mu.m thick polyimide resin layer 71 are prepared, and both are bonded together with an adhesive 73 (about 15 .mu.m thick) so that the surface of the copper foil 70 is on the outside. Next, as shown in FIG. 38(b), only the copper foil 70 on one side is etched to form the first control electrode 32. next,
As shown in FIG. 38(c), the polyimide resin layer 71, the adhesive layer 73, and the polyimide resin layer 71 are sequentially etched to open the ion passage holes 29. Next, the ion passage hole 29 is completed by etching the second layer of copper foil 70, but in order to prevent the first control electrode 32 of the first layer from being etched at the same time, first Figure 38(d)
As shown in FIG. 3, a gold plating layer 74 is applied to the already formed first control electrode 32. By etching the copper foil 70 in this manner, the control board 30 having the ion passage holes 29 as shown in FIG. 38(e) is completed.
【0183】図38では片面銅貼り基板を2枚使用し、
接着によって両面銅貼り基板を作成し、これをエッチン
グしてイオン通過孔29を開けて制御基板30を作製す
る例を示した。しかし、樹脂層の両面に銅箔を貼った両
面銅貼り基板を用いても全く同様の方法で制御基板30
を作製することが可能である。また、両面銅貼り基板の
場合には、まず両面の銅箔70をエッチングし、その後
樹脂の部分を両面からエッチングしても良い。In FIG. 38, two single-sided copper-clad boards are used,
An example was shown in which a double-sided copper-clad board was created by adhesion, and the ion passage hole 29 was opened by etching to create the control board 30. However, even if a double-sided copper-clad board in which copper foil is pasted on both sides of the resin layer is used, the control board 30 can be
It is possible to create Further, in the case of a double-sided copper-clad board, the copper foil 70 on both sides may be etched first, and then the resin portion may be etched from both sides.
【0184】以上述べてきた様な方法で、イオン発生器
20と制御基板30が作製される。最後に、これらイオ
ン発生器20、制御基板30と、スペーサ部材28およ
びフレキシブル・ケーブル50とを一体化することで、
図28に示したようなイオン流記録ヘッド3が完成され
る。[0184] The ion generator 20 and the control board 30 are manufactured by the method described above. Finally, by integrating these ion generator 20, control board 30, spacer member 28 and flexible cable 50,
The ion flow recording head 3 as shown in FIG. 28 is completed.
【0185】図39および図40は、イオン発生器20
の上にスペーサ部材28を載せ、更にその上に制御基板
30を載せて、イオン発生器20と制御基板30の位置
合わせを行った状態を示す平面図である。制御基板30
上の位置合わせ用孔51と、イオン発生器20に形成さ
れた位置合わせ用切り欠きパターン58およびバーパタ
ーン59が図のように一致している。この状態でイオン
発生器20と制御基板30を制御基板30に開けた接着
剤注入用の孔から接着剤を注入して接着することで、一
体化を行うことができる。なお、制御基板30とフレキ
シブル・ケーブル50の接続は圧接で行った。FIGS. 39 and 40 show the ion generator 20
FIG. 3 is a plan view showing a state in which the ion generator 20 and the control board 30 are aligned by placing a spacer member 28 thereon and further placing a control board 30 thereon. Control board 30
The upper alignment hole 51 matches the alignment cutout pattern 58 and bar pattern 59 formed on the ion generator 20 as shown in the figure. In this state, the ion generator 20 and the control board 30 can be integrated by injecting an adhesive through an adhesive injection hole made in the control board 30 and bonding them together. Note that the control board 30 and the flexible cable 50 were connected by pressure welding.
【0186】図41に、図28のD−D′線に沿う断面
図を示す。制御基板30とフレキシブル・ケーブル50
のそれぞれの電極は、位置合わせされた状態でゴム75
と押さえ板76で押さえられ、互いの電極を圧接するた
めにネジ77によってヘッドホルダ78に留められる。
この様にして、制御基板30とフレキシブル・ケーブル
50の接続を実現している。FIG. 41 shows a sectional view taken along line DD' in FIG. 28. Control board 30 and flexible cable 50
The respective electrodes of the rubber 75 are aligned with each other.
It is held down by a holding plate 76 and fastened to a head holder 78 by screws 77 in order to press the electrodes into contact with each other. In this way, the connection between the control board 30 and the flexible cable 50 is realized.
【0187】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
42は、本発明の第2の実施例に係るイオン流記録ヘッ
ド3の断面図である。第1の実施例では第2の制御電極
33をアース電位としたが、第2の実施例では第1の制
御電極32をアース電位としている。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 42 is a cross-sectional view of an ion flow recording head 3 according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the second control electrode 33 is at ground potential, but in the second embodiment, the first control electrode 32 is at ground potential.
【0188】図42は実際に記録が行なわれている状態
を示しており、第2の制御電極33に第1の制御電極3
2に対して負の制御電圧Vc34が与えられるように、
電気的なスイッチング回路35が制御されている。この
よう様にすることで、第1の制御電極32と第2の制御
電極33の間に図3に示したのと同様の電界E2が形成
されるので、イオン発生部であるスリット26より発生
した正のイオンは、イオン通過孔29を通過することが
できる。従って、負のイオンで一様帯電された記録ドラ
ム1の絶縁体層42上に静電潜像を形成することができ
るのである。FIG. 42 shows a state in which recording is actually performed, and the second control electrode 33 is connected to the first control electrode 33.
2, so that a negative control voltage Vc34 is applied to
An electrical switching circuit 35 is controlled. By doing this, an electric field E2 similar to that shown in FIG. 3 is formed between the first control electrode 32 and the second control electrode 33, so that the electric field E2 is generated from the slit 26 which is the ion generating part. The positive ions can pass through the ion passage hole 29. Therefore, an electrostatic latent image can be formed on the insulating layer 42 of the recording drum 1, which is uniformly charged with negative ions.
【0189】本実施例は図3に示したのと同様の電界E
2を形成するために、制御電圧Vc34が負電圧である
ことが、第1の実施例と大きく異なる。画点を形成しな
い場合には、スイッチング回路35の接点がb側に接続
され、第1の制御電極32と第2の制御電極33は同電
位(アース電位)になり、これらの電極32,33間に
生じる電界E2は0となる。従ってイオンはイオン通過
孔29を通過できず、画点も形成されない。In this example, an electric field E similar to that shown in FIG.
This embodiment differs greatly from the first embodiment in that the control voltage Vc34 is a negative voltage in order to form the second embodiment. When no pixel is formed, the contact of the switching circuit 35 is connected to the b side, the first control electrode 32 and the second control electrode 33 are at the same potential (earth potential), and these electrodes 32, 33 The electric field E2 generated between the two becomes zero. Therefore, ions cannot pass through the ion passage hole 29, and no pixel is formed.
【0190】図43および図44は、図42に示した考
えに基づいて実際に構成されたイオン流記録ヘッド3の
斜視図およびE−E′線に沿う断面図である。図43に
示すように、この実施例では第2の制御電極33が個別
電極となるので、第2の制御電極33が多数形成されて
いる点が図28と大きく異なっている。他の点について
は、図28とほぼ同様である。なお、この実施例の場合
、第2の制御電極33とフレキシブル・ケーブル50と
の接続は、図41に示したような圧接で行っても勿論構
わないが、ここでは図44に示すようにワイヤボンディ
ングで接続している。43 and 44 are a perspective view and a sectional view taken along the line EE' of the ion flow recording head 3 actually constructed based on the idea shown in FIG. 42. As shown in FIG. 43, in this embodiment, the second control electrodes 33 are individual electrodes, so the second control electrodes 33 are formed in large numbers, which is a big difference from FIG. 28. Other points are almost the same as FIG. 28. In the case of this embodiment, the second control electrode 33 and the flexible cable 50 may of course be connected by pressure welding as shown in FIG. 41, but here, as shown in FIG. Connected by bonding.
【0191】すなわち、第1の実施例と同様の方法でま
ずイオン発生器20と制御基板30とをスペーサ部材2
8を挟んで接着して一体化し、これらをヘッドホルダ7
8上に接着あるいはネジ止めで固定する。次に、フレキ
シブル・ケーブル50上の電極位置と第2の制御電極3
3の位置を合わせた状態で、フレキシブル・ケーブル5
0を同じくヘッドホルダ78上に接着する。最後に、ワ
イヤボンダを用いてフレキシブル・ケーブル50上の電
極と第2の制御電極33とを金ワイヤ79で接続(ワイ
ヤボンディング)して、イオン流記録ヘッド3を完成す
る。なお、実際には金ワイヤ79は裸のままでは絶縁性
・強度の点で問題であるので、図44に示されるように
樹脂モールド部80(図43では省略している)によっ
て覆われている。That is, the ion generator 20 and the control board 30 are first attached to the spacer member 2 in the same manner as in the first embodiment.
8 and glue them together, and attach them to the head holder 7.
8 by gluing or screwing. Next, the electrode position on the flexible cable 50 and the second control electrode 3
With position 3 aligned, connect flexible cable 5
0 on the head holder 78 in the same way. Finally, the electrode on the flexible cable 50 and the second control electrode 33 are connected (wire bonding) with a gold wire 79 using a wire bonder to complete the ion flow recording head 3. Note that, in reality, if the gold wire 79 is left bare, there is a problem in terms of insulation and strength, so as shown in FIG. 44, it is covered with a resin molded part 80 (not shown in FIG. 43). .
【0192】図45および図46は、第3の実施例に係
るイオン流記録ヘッド3の斜視図およびF−F′線に沿
う断面図である。この実施例は第2の実施例と同様に、
第1の制御電極32は共通のアース電位とし、第2の制
御電極33で個別の画点を制御する構成になっている。
そして更に、この実施例ではイオン流記録ヘッド3上に
第2の制御電極33を制御するドライバIC81が搭載
されている。この様にドライバIC81をイオン流記録
ヘッド3に搭載したため、装置の小形化を図ることがで
きる。また、信号線を長い距離フレキシブル・ケーブル
で引き回すこともなくなるので、信号線間の静電容量に
よるクロストークを減少させることもできるし、駆動回
路の電流容量も小さくできる。FIGS. 45 and 46 are a perspective view and a sectional view taken along line FF' of the ion flow recording head 3 according to the third embodiment. This example is similar to the second example,
The first control electrode 32 is set to a common ground potential, and the second control electrode 33 is configured to control individual picture points. Further, in this embodiment, a driver IC 81 for controlling the second control electrode 33 is mounted on the ion flow recording head 3. Since the driver IC 81 is mounted on the ion flow recording head 3 in this manner, it is possible to downsize the apparatus. Furthermore, since the signal lines do not need to be routed over long distances using flexible cables, crosstalk due to capacitance between the signal lines can be reduced, and the current capacity of the drive circuit can also be reduced.
【0193】このイオン流記録ヘッド3は、次のように
して作製される。すなわち、図46に示すように、まず
第1の実施例と同様の方法でイオン発生器20の絶縁性
基板21と制御基板30とをスペーサ部材28を挟んで
接着して一体化し、これらをヘッドホルダ78上に接着
あるいはネジ止めで固定する。次に、ドライバIC81
が搭載されたドライバ基板82上の電極位置と第2の制
御電極33の位置を合わせた状態で、ドライバ基板82
を同じくヘッドホルダ78上に固定する。最後に、ワイ
ヤボンダを用いてドライバ基板82上の電極と第2の制
御電極33とを金ワイヤ79でワイヤボンディングして
、イオン流記録ヘッド3を完成する。そして、ワイヤボ
ンダを用いてフレキシブル・ケーブル50上の電極と第
2の制御電極33とを金ワイヤ79で接続(ワイヤボン
ディング)する。なお、この場合も金ワイヤ79は樹脂
モールド部80(図43では省略している)で覆われて
いる。最後に、金属カバー83がドライバIC81およ
び樹脂モールド部80を覆うように掛けられ、更にネジ
84などでヘッドホルダ78に固定される。[0193] This ion flow recording head 3 is manufactured as follows. That is, as shown in FIG. 46, first, the insulating substrate 21 of the ion generator 20 and the control substrate 30 are bonded and integrated with the spacer member 28 in between, using the same method as in the first embodiment, and then these are attached to the head. It is fixed on the holder 78 by adhesive or screwing. Next, driver IC81
With the electrode position on the driver board 82 on which is mounted aligned with the position of the second control electrode 33, the driver board 82
is similarly fixed on the head holder 78. Finally, the electrode on the driver substrate 82 and the second control electrode 33 are wire-bonded with the gold wire 79 using a wire bonder, thereby completing the ion flow recording head 3. Then, using a wire bonder, the electrode on the flexible cable 50 and the second control electrode 33 are connected with a gold wire 79 (wire bonding). In this case as well, the gold wire 79 is covered with a resin mold part 80 (omitted in FIG. 43). Finally, a metal cover 83 is hung to cover the driver IC 81 and the resin molded part 80, and is further fixed to the head holder 78 with screws 84 or the like.
【0194】このように、金属カバー83でドライバI
C81を覆う理由は、ドライバIC81およびドライバ
基板82が塵埃や浮遊トナーで汚れるのを防ぐのは勿論
であるが、ドライバIC81の5V動作のロジック回路
部がイオン発生器20に印加されている高圧交流電源に
よって誤動作するのを防ぐためでもある。従って、金属
カバー83はアース電位に接続されている方がより望ま
しい。なお、金属カバー83を掛けるためには、図45
の様に一点鎖線で示される部分に絶縁層を塗布する必要
がある。[0194] In this way, the metal cover 83
The reason for covering C81 is not only to prevent the driver IC 81 and driver board 82 from getting dirty with dust or floating toner, but also to prevent the driver IC 81 from becoming dirty with dust or floating toner, but also because the 5V operation logic circuit section of the driver IC 81 is connected to the high voltage AC that is applied to the ion generator 20. This is also to prevent malfunctions caused by the power supply. Therefore, it is more desirable that the metal cover 83 be connected to the ground potential. In addition, in order to hang the metal cover 83, please refer to Fig. 45.
It is necessary to apply an insulating layer to the area shown by the dashed line as shown in the figure.
【0195】ドライバIC81は本実施例の様に数10
Vの低電圧駆動できる場合には、従来から市販されてい
るサーマルヘッドのドライバICで充分に対応可能であ
る。また50枚/分以上の高速記録を行う場合でも、せ
いぜい従来から市販されている駆動電圧が100〜20
0VのELドライバICなどで対応可能である。これら
のドライバICでは、64ビット駆動が一般的になって
おり、今回の実施例の様に全部で1000ドットのイオ
ン通過孔29がある場合には、片方のドライバ基板82
上に8個ずつドライバIC81が搭載されていれば充分
である。ドライバ基板82上には、ドライバIC81を
駆動するための電源およびGND、ロジック用の5V電
源およびGND、データ、データ転送クロック、ラッチ
信号、記録信号などが供給される端子85が形成されて
いる。[0195] The driver IC 81 has a number of 10 as in this embodiment.
If the head can be driven at a low voltage of V, a thermal head driver IC that has been commercially available can be used. Furthermore, even when performing high-speed recording of 50 sheets/min or more, conventionally available drive voltages of 100 to 20
It is possible to use a 0V EL driver IC or the like. In these driver ICs, 64-bit drive is common, and when there are 1000 dots of ion passage holes 29 in total as in this embodiment, one driver board 82 is used.
It is sufficient if eight driver ICs 81 are mounted on the top. A terminal 85 is formed on the driver board 82 to which a power supply and GND for driving the driver IC 81, a 5V power supply and GND for logic, data, a data transfer clock, a latch signal, a recording signal, etc. are supplied.
【0196】図47〜図49に、イオン通過孔29およ
びその周辺の制御電極32の他の形状を示す。図37で
は、イオン通過孔29の形状を円形としたが、図47で
は副走査方向の寸法が短い楕円型としている。この理由
は、次の通りである。本発明のようなイオン流記録ヘッ
ドを用いた静電記録方式では、原理的にA4で50枚/
分以上の高速記録ができる。記録中、記録ドラム1は一
定速度で高速に常に動いている。各画点の濃度制御は駆
動電圧を制御しても、また駆動パルスのパルス幅を制御
しても可能である。但し、一般的にパルス幅を制御する
方が簡単であり、特に従来市販のサーマルヘッド用のド
ライバICでは、個別の画点はパルス幅でしか制御でき
ない構成となっているのが普通である。FIGS. 47 to 49 show other shapes of the ion passage hole 29 and the control electrode 32 around it. In FIG. 37, the ion passage hole 29 has a circular shape, but in FIG. 47, it has an elliptical shape with a short dimension in the sub-scanning direction. The reason for this is as follows. In the electrostatic recording method using an ion flow recording head like the present invention, in principle, 50 A4 sheets/
High-speed recording of more than 1 minute is possible. During recording, the recording drum 1 is constantly moving at a constant speed. The density of each pixel can be controlled by controlling the driving voltage or the pulse width of the driving pulse. However, it is generally easier to control the pulse width, and in particular, conventional commercially available driver ICs for thermal heads are usually configured such that individual image points can only be controlled by the pulse width.
【0197】ところが、パルス幅を制御すると、記録ド
ラム1が一定速度で動いているために、イオン通過孔2
9と記録ドラム1の間に相対的な移動が生じることにな
る。すなわち、図37のようにイオン通過孔29が円形
の場合には、円形のイオン流が副走査方向に記録ドラム
1上を移動することになる。従って、記録される画点は
副走査方向に伸びた形状となり、しかも副走査方向の解
像度が規定の値よりも劣化してしまう。そこで、例えば
図47に示されるような副走査方向が短くなった楕円型
のイオン通過孔29にすることで、上述した問題点を解
決することが可能となる。However, when the pulse width is controlled, since the recording drum 1 is moving at a constant speed, the ion passing holes 2
A relative movement will occur between the recording drum 9 and the recording drum 1. That is, when the ion passage hole 29 is circular as shown in FIG. 37, a circular ion flow moves on the recording drum 1 in the sub-scanning direction. Therefore, the recorded pixel has a shape extending in the sub-scanning direction, and furthermore, the resolution in the sub-scanning direction is degraded from a specified value. Therefore, by providing an elliptical ion passage hole 29 with a shorter sub-scanning direction as shown in FIG. 47, for example, the above-mentioned problem can be solved.
【0198】図48は、楕円型のイオン通過孔29の他
の例であり、互いに隣り合ったイオン通過孔29を主走
査方向で一部重ならせている点が図37や図47の例と
異なっている。この様にイオン通過孔29が隣同士で一
部重なりあっていても、電界のレンズ効果によってイオ
ンビームは絞られるので、主走査方向の解像度を劣化さ
せることはない。電界のレンズ効果は図3に示した電界
がE3>E2>E1の時、最も良く発揮される。イオン
通過孔29は図38でも説明したように、エッチングに
よって形成される。従って、基本的にはどの様なパター
ンのイオン通過孔も形成が可能であるが、解像度が高い
場合には大きなパターンのものほど形成し易い。図48
のイオン通過孔29は、図47のイオン通過孔29より
も大きく形成できるため、より形成が容易である。FIG. 48 shows another example of an elliptical ion passage hole 29, which differs from the examples in FIGS. 37 and 47 in that adjacent ion passage holes 29 are partially overlapped in the main scanning direction. It is different from Even if the ion passing holes 29 partially overlap each other in this way, the ion beam is focused by the lens effect of the electric field, so the resolution in the main scanning direction will not deteriorate. The lens effect of the electric field is best exhibited when the electric field shown in FIG. 3 satisfies E3>E2>E1. The ion passage hole 29 is formed by etching, as explained in FIG. Therefore, basically any pattern of ion passage holes can be formed, but when the resolution is high, the larger the pattern, the easier it is to form. Figure 48
Since the ion passage hole 29 can be formed larger than the ion passage hole 29 in FIG. 47, it is easier to form it.
【0199】図49は、長方形でしかも主走査方向にお
いて一部重なっているイオン通過孔29の例である。パ
ルス幅制御で濃度を制御しようとする場合の理想は、主
走査方向の解像度は規定通りの値で、副走査方向ではほ
とんど幅のない線状のイオンビームを、副走査方向に記
録ドラム上を走査しながらパルス幅を制御することによ
り、副走査方向の記録画点の長さを制御して行う形態で
ある。このためには、図49に示すような長方形のイオ
ン通過孔29を使用して、電界のレンズ効果によってイ
オンビームを絞り込んで記録すればよい。なお、イオン
通過孔29の長方形の角が図49に示すように丸くなっ
ているのは、実際にエッチングを行なう場合、イオン通
過孔29を十分に深く形成するために、エッチング時間
を長くする必要があるからである。FIG. 49 shows an example of ion passage holes 29 that are rectangular and partially overlap in the main scanning direction. Ideally, when trying to control the density by pulse width control, the resolution in the main scanning direction is a specified value, and a linear ion beam with almost no width in the sub-scanning direction is sent over the recording drum in the sub-scanning direction. This is a form in which the length of a recording pixel in the sub-scanning direction is controlled by controlling the pulse width while scanning. For this purpose, a rectangular ion passage hole 29 as shown in FIG. 49 may be used to focus and record the ion beam by the lens effect of the electric field. Note that the reason why the corners of the rectangle of the ion passage hole 29 are rounded as shown in FIG. 49 is because when actually etching the ion passage hole 29, the etching time must be longer in order to form the ion passage hole 29 sufficiently deep. This is because there is.
【0200】ここで、図37においてθ=tan−18
とした場合を考える。この場合、主走査方向で隣り合う
イオン通過孔29は互いに半分づつ重なり合うことにな
る。しかし、やはり電界のレンズ効果によってイオンビ
ームを絞り込んで記録することによって、主走査方向の
解像度を更に倍の40dpmまで高解像度化することも
可能である。Here, in FIG. 37, θ=tan-18
Consider the case where In this case, the ion passage holes 29 that are adjacent to each other in the main scanning direction overlap each other by half. However, it is also possible to double the resolution in the main scanning direction to 40 dpm by focusing the ion beam and recording using the lens effect of the electric field.
【0201】また、電界の大きさを例えばE3<E2<
E1などとすることで、逆の電界のレンズ効果を利用す
ることもできる。すなわち、図47のような主走査方向
で隣り合った画点が接しているような場合には、画点の
間に隙間が発生してしまう場合がある。この様な場合に
は、この逆の電界のレンズ効果によって、イオン通過孔
29より大きな画点を記録することで、画点間に隙間の
ない良好な記録を実現することも可能となる。[0201] Also, the magnitude of the electric field can be set to, for example, E3<E2<
By setting it to E1, etc., it is also possible to utilize the lens effect of the opposite electric field. That is, in a case where adjacent pixel points are in contact with each other in the main scanning direction as shown in FIG. 47, gaps may occur between the pixel points. In such a case, by recording a pixel larger than the ion passage hole 29 due to the lens effect of the opposite electric field, it is possible to realize good recording without gaps between the pixel points.
【0202】図50に、制御基板30の製造方法の他の
例を示す。この例では、まず図50(a)に示すような
、約100μmのガラス・ポリイミド基板91の両面に
、厚さ約18μmの銅箔90が接合された、両面銅張り
基板を使用する。この基板を図50(b)に示すように
、まず銅箔90をエッチングして個別の制御電極となる
部分90′を形成する。次に、直径が100μmのドリ
ルを使用して、図50(c)に示すように個別電極の反
対側から機械加工によりイオン通過孔29を形成する。
尚、この時ドリルの出口側にはガラス・ポリイミド基板
91から約25〜30μm程度のバリ92が形成される
。最後に、両面の銅を金93で無電解メッキすることに
よって、図50(d)に示すように制御基板30が完成
する。FIG. 50 shows another example of the method for manufacturing the control board 30. In this example, first, a double-sided copper-clad substrate is used, as shown in FIG. 50(a), in which copper foil 90 with a thickness of about 18 μm is bonded to both sides of a glass polyimide substrate 91 with a thickness of about 100 μm. As shown in FIG. 50(b), the copper foil 90 of this substrate is first etched to form portions 90' that will become individual control electrodes. Next, using a drill having a diameter of 100 μm, ion passage holes 29 are formed by machining from the opposite side of the individual electrodes, as shown in FIG. 50(c). At this time, a burr 92 of about 25 to 30 μm is formed on the glass/polyimide substrate 91 on the exit side of the drill. Finally, by electroless plating the copper on both sides with gold 93, the control board 30 is completed as shown in FIG. 50(d).
【0203】この場合、バリ92のある側を第2の制御
電極33、反対側を第1の制御電極32とするのが望ま
しい。この様にした方がイオン流の制御をより低電圧で
実現できるからである。従って、図50(d)に示した
制御基板30は、図42に示した第2の実施例の静電記
録装置に使用される、第1の制御電極32をアース電位
にしたイオン流記録ヘッド3に使用できる。なお、図3
の実施例に使用する場合には、図50(c)のドリルに
よってイオン通過孔29を形成する工程で、エッチング
したパターンの側からドリリングをし、バリを共通パタ
ーンの側に形成することで対応できる。In this case, it is desirable that the side with the burr 92 be the second control electrode 33 and the opposite side be the first control electrode 32. This is because by doing so, the ion flow can be controlled at a lower voltage. Therefore, the control board 30 shown in FIG. 50(d) is used in the ion flow recording head with the first control electrode 32 at ground potential, which is used in the electrostatic recording device of the second embodiment shown in FIG. Can be used for 3. In addition, Figure 3
When used in the example shown in FIG. 50(c), in the process of forming the ion passage holes 29 using a drill, drilling is performed from the etched pattern side, and burrs are formed on the common pattern side. can.
【0204】両面銅張りガラス・ポリイミド基板にドリ
リングによってイオン通過孔29を形成する場合には、
100μm程度の孔を形成するのが限界であり、10d
pm以上の高解像度化が困難であることや、多数の孔を
ドリルで1個づつ開けて行くことから作業に時間がかか
ること、さらにドリルの消耗が激しいなどの問題がある
。更に、イオン通過孔29の形状を任意に選択できない
のも欠点となる。しかし、解像度の問題に対しては図4
7〜49に示した様に、主走査方向での画点の重なりを
許し、電界のレンズ効果でイオンビームを絞り込むこと
で、解決が可能である。また、多数のイオン通過孔29
を1つのドリルで形成しなければならないという問題に
対しては、本実施例の様な1000ドットもあるライン
プリンタに使用するのではなく、せいぜい100ドット
程度のシリアルプリンタに利用することで解決される。[0204] When forming the ion passage hole 29 by drilling in a double-sided copper-clad glass polyimide substrate,
The limit is to form a hole of about 100 μm, and 10 d
There are problems such as it is difficult to achieve a resolution higher than pm, it takes time to drill a large number of holes one by one with a drill, and the drill wears out rapidly. Another drawback is that the shape of the ion passage holes 29 cannot be arbitrarily selected. However, for the resolution problem, Figure 4
As shown in 7 to 49, the problem can be solved by allowing the image points to overlap in the main scanning direction and narrowing down the ion beam using the lens effect of the electric field. In addition, a large number of ion passage holes 29
The problem of having to form it with one drill can be solved by using it in a serial printer with at most 100 dots, rather than in a line printer with 1000 dots as in this embodiment. Ru.
【0205】図50の方法を図38で説明した片面銅張
りポリイミド樹脂を2枚張り合わせた方法と比較すると
、次のような利点がある。一つは、基板に接着剤を使用
してないので、厚みなどのバラツキの問題が無いことで
ある。片面銅張りポリイミド樹脂を使用する場合には、
2枚を接着剤を使用して張り合わせるので、接着剤の厚
さのコントロールが難しい。また、ガラス・ポリイミド
基板は堅いので、取扱いが簡単である特長もある。
特に、細かいパターンをエッチングで形成する過程で、
銅張りポリイミド樹脂を使用した場合には基板自身が歪
みを生じ易いが、ガラス・ポリイミド基板を使用した場
合には、この様な問題は無い。When the method of FIG. 50 is compared with the method of laminating two single-sided copper-clad polyimide resin sheets described in FIG. 38, it has the following advantages. One is that since no adhesive is used on the substrate, there are no problems with variations in thickness, etc. When using single-sided copper-clad polyimide resin,
Since the two sheets are pasted together using adhesive, it is difficult to control the thickness of the adhesive. Additionally, glass/polyimide substrates are hard, so they have the advantage of being easy to handle. In particular, in the process of forming fine patterns by etching,
When a copper-clad polyimide resin is used, the substrate itself tends to be distorted, but when a glass polyimide substrate is used, there is no such problem.
【0206】なお、図38の例では制御基板30の片面
だけ金メッキしてあるが、図50の例では両面を金メッ
キしてある。理想的には両面を金メッキしてある方が、
酸化またはイオン照射によって腐食されることがなく、
安定性などの点で問題が生じないが、少なくともイオン
発生器20側に位置する第1の制御電極32だけは金メ
ッキする必要がある。これは金の安定性を利用して、イ
オン発生時に生ずる様々なイオン、あるいはこれらのイ
オンと水分などが反応して生成される物質から電極が侵
蝕、電蝕されるのを防ぐためである。In the example shown in FIG. 38, only one side of the control board 30 is plated with gold, but in the example shown in FIG. 50, both sides are plated with gold. Ideally, both sides should be gold plated.
Will not be corroded by oxidation or ion irradiation,
Although there is no problem in terms of stability, it is necessary to plate at least the first control electrode 32 located on the ion generator 20 side with gold. This is to take advantage of the stability of gold to prevent the electrode from being eroded or electrolytically eroded by various ions generated during ion generation, or by substances generated by the reaction of these ions with moisture.
【0207】図51に、個別電極からなる制御電極32
の配線の引き出し方法の他の例を示す。図37でも説明
してきたが、個別制御電極の配線は、一方のみに引き出
すことは20dpmというような高解像度の場合には実
質的に不可能である。従って、図51では図37と同様
に両側に制御電極32の引き出し配線を引き出すように
した。但し、図37の場合には2本毎に両側に振り分け
たのに対し、図51では個別の制御電極32の1本毎に
交互に振り分けている。この図51の例では、引き出し
配線の引き回しが少し複雑になるが、電気回路的には画
像データの配列制御が簡単で済むという利点を有する。
なお、図47〜49に示した、イオン通過孔29が楕円
や長方形の例の場合にも、図51のように交互に制御電
極32の配線を振り分けることが可能である。FIG. 51 shows a control electrode 32 consisting of individual electrodes.
Another example of how to draw out the wiring is shown below. As explained in FIG. 37, it is virtually impossible to draw out the wiring of the individual control electrodes in only one direction when the resolution is as high as 20 dpm. Therefore, in FIG. 51, as in FIG. 37, the lead wires of the control electrodes 32 are drawn out on both sides. However, in the case of FIG. 37, each control electrode 32 is distributed to both sides, whereas in FIG. 51, each individual control electrode 32 is alternately distributed. In the example shown in FIG. 51, although the routing of the lead wires is a little complicated, it has the advantage that the arrangement control of image data is simple in terms of electrical circuitry. Note that even in the case where the ion passage holes 29 are elliptical or rectangular as shown in FIGS. 47 to 49, it is possible to alternately distribute the wiring of the control electrodes 32 as shown in FIG. 51.
【0208】図52および図53は、そけぞれ図3に示
した第1の実施例を変形した実施例である。図3の実施
例においては、第2の制御電極33は画点を記録する場
合にはアース電位であり、第1の制御電極32はスイッ
チング回路35で接点aと接続され、制御電圧Vc34
が印加される。また、画点を記録しない場合には第2の
制御電極33はアース電位であるが、第1の制御電極3
2にもスイッチング回路35で接点bに接続されるので
、アース電位が印加されるようになっている。従って、
第1の制御電極32と第2の制御電極33の間に形成さ
れる電界E2は0となるので、発生したイオンはイオン
通過孔29を通過できなくなる。FIGS. 52 and 53 each show a modification of the first embodiment shown in FIG. 3. In the embodiment of FIG. 3, the second control electrode 33 is at ground potential when recording a pixel, and the first control electrode 32 is connected to contact a by a switching circuit 35, and the control voltage Vc34
is applied. Furthermore, when no pixel is recorded, the second control electrode 33 is at ground potential, but the first control electrode 3
2 is also connected to contact b by the switching circuit 35, so that the ground potential is applied to it. Therefore,
Since the electric field E2 formed between the first control electrode 32 and the second control electrode 33 becomes 0, the generated ions cannot pass through the ion passage hole 29.
【0209】しかし、実際には第1の制御電極32から
第2の制御電極33へ向かう僅かな電界が形成されてい
ることや、電界E1でイオンが加速されること、あるい
は発生するイオンの中には大きな初期速度を持つものが
あることなどから、少ない量ではあるがイオンがイオン
通過孔29を通過している。この結果、例えば記録速度
が20枚/分程度の低速になると、この漏れイオンによ
って地かぶりが発生してしまう。However, in reality, a slight electric field is formed from the first control electrode 32 to the second control electrode 33, ions are accelerated by the electric field E1, or some of the generated ions are Because some ions have a large initial velocity, ions pass through the ion passage hole 29, albeit in a small amount. As a result, when the recording speed becomes low, for example, about 20 sheets/min, background fogging occurs due to the leaked ions.
【0210】そこで、画点を記録しない場合には、図5
2に示すような第2の制御電極33から第1の制御電極
32へ向かう電界E2′を形成することで、この様なイ
オンの漏れをほとんどなくすことができる。このために
図52では、第1の制御電極32とアース電位の間に逆
バイアスVc− 95がかかるような構成となっている
。
この逆バイアスVc− 95は、約10〜20V程度で
あればよい。図53の実施例も、図52の実施例と考え
方は全く同じである。すなわち、常に第2の制御電極3
3には正のバイアス電圧Vc+ 96が与えられている
ので、画点を記録しない場合にスイッチング回路35で
接点bに接続され、第1の制御電極32にアース電位が
印加されると、第2の制御電極33から第1の制御電極
32に向かう電界E2が形成され、漏れイオンをストッ
プすることができる。図52の例では+、−のスイッチ
ングを行なう必要があるが、図53の例では+だけのス
イッチングで良く、回路を簡単にできる利点がある。但
し、制御電圧Vc34は通常は60Vで十分であった場
合にも、図53の場合には第2の制御電極33に約10
〜20V程度の正のバイアス電圧Vc+ 96がかかっ
ているので、制御電圧Vc34としては70〜80Vが
必要になる。[0210] Therefore, if no pixel is recorded, as shown in Fig. 5
By forming an electric field E2' directed from the second control electrode 33 to the first control electrode 32 as shown in FIG. 2, such leakage of ions can be almost eliminated. For this reason, in FIG. 52, a reverse bias Vc-95 is applied between the first control electrode 32 and the ground potential. This reverse bias Vc-95 may be about 10 to 20V. The embodiment shown in FIG. 53 has exactly the same concept as the embodiment shown in FIG. 52. That is, the second control electrode 3 is always
Since the positive bias voltage Vc+ 96 is applied to the electrode 3, it is connected to contact b by the switching circuit 35 when no pixel is recorded, and when the ground potential is applied to the first control electrode 32, the second control electrode 32 An electric field E2 is formed from the control electrode 33 toward the first control electrode 32, and leaking ions can be stopped. In the example of FIG. 52, it is necessary to perform + and - switching, but in the example of FIG. 53, only + switching is required, which has the advantage of simplifying the circuit. However, even if the control voltage Vc34 is usually sufficient at 60V, in the case of FIG.
Since a positive bias voltage Vc+96 of about ~20V is applied, a control voltage Vc34 of 70 to 80V is required.
【0211】なお、この様に第1および第2の制御電極
32,33間に逆電界E2を与えても、通常の記録時に
使用しているイオンの1/100〜1/1000程度の
イオンは漏れてしまう。これに対しては、記録時に交流
電圧39が加わらないようにスイッチング回路40をO
FFにし、スイッチング回路35および38はそれぞれ
接点bに接続されるようにすればよい。[0211] Even if the reverse electric field E2 is applied between the first and second control electrodes 32 and 33 in this way, ions that are about 1/100 to 1/1000 of the ions used during normal recording are It will leak. To deal with this, the switching circuit 40 is turned off so that the AC voltage 39 is not applied during recording.
The switching circuits 35 and 38 may each be connected to the contact b.
【0212】図54に更に別の実施例を示す。先の実施
例ではイオン発生器20と制御基板30の一体化は、制
御基板に開けられた接着剤注入用の孔から接着剤を注入
して接着を行なっていた。この方法ではどうしても人手
が必要であり、イオン流記録ヘッド3を効率良く生産す
ることは難しい。FIG. 54 shows yet another embodiment. In the previous embodiment, the ion generator 20 and the control board 30 were bonded together by injecting an adhesive through an adhesive injection hole drilled in the control board. This method inevitably requires manpower, and it is difficult to efficiently produce the ion flow recording head 3.
【0213】そこで、図54に示したような方法が考え
られる。これはイオン発生器20を製造する際に、図の
一点鎖線で示される領域の内部に、圧力を加えることに
よって粘着性が生ずる接着剤57を塗布しておく方法で
あり、イオン発生器20を製造する厚膜印刷技術で十分
に対応できることである。この様にすることで、イオン
発生器20と制御基板30の位置合わせが終わった時点
で、圧力を加えるだけで両者の一体化が終了する。[0213] Therefore, a method as shown in FIG. 54 can be considered. This is a method in which, when manufacturing the ion generator 20, an adhesive 57 that becomes sticky when pressure is applied is applied inside the area indicated by the dashed line in the figure. This can be fully handled using the thick film printing technology used in manufacturing. By doing so, when the alignment of the ion generator 20 and the control board 30 is completed, the integration of the two can be completed simply by applying pressure.
【0214】なお、以上の実施例では全て、まず−のイ
オンで一様帯電させておき、その後+イオンで静電潜像
を形成し、更に反転現像して画像を形成する方法に限っ
て説明してきたが、これに限定されることはない。逆に
+のイオンで一様帯電させておき、その後−イオンで静
電潜像を形成する場合なども含まれる。但し、その場合
には、例えば図3に示される直流電源は全て正負の極性
を反対にする必要がある。更に以上の説明では、イオン
発生器20としては交流の高密度固体イオン発生器につ
いて述べてきたが、これに限られるものではなく、例え
ば直流の高密度固体イオン発生器を使用してもよい。[0214] In all of the above embodiments, explanation is limited to the method of first uniformly charging with negative ions, then forming an electrostatic latent image with positive ions, and then performing reversal development to form an image. However, it is not limited to this. Conversely, it also includes a case where the image is uniformly charged with + ions and then an electrostatic latent image is formed with - ions. However, in that case, the positive and negative polarities of all the DC power supplies shown in FIG. 3, for example, must be reversed. Further, in the above description, the ion generator 20 has been described as an AC high-density solid ion generator, but the present invention is not limited to this, and for example, a DC high-density solid ion generator may be used.
【0215】次に、端面型のイオン流記録ヘッド3の別
の実施例を図55〜58に示す。図55の実施例が図2
6の実施例と異なる点は、空気流通孔104が凹型にな
っていることである。図26の実施例の場合には、この
孔104が円形をしているために、幅の広いヘッドを作
るのは困難であったが、図55〜58の実施例ではヘッ
ド支持体100を外部から削ることによって、凹型の空
気流通孔104を形成しており、それにより幅の広いヘ
ッドも容易に作ることが可能となる。Next, another embodiment of the end face type ion flow recording head 3 is shown in FIGS. 55 to 58. The example of FIG. 55 is shown in FIG.
The difference from the sixth embodiment is that the air circulation holes 104 are concave. In the case of the embodiment of FIG. 26, it was difficult to make a wide head because the hole 104 was circular, but in the embodiment of FIGS. 55 to 58, the head support 100 was The concave air circulation holes 104 are formed by carving from the blank, thereby making it possible to easily create a wide head.
【0216】このイオン流記録ヘッド3は、この様な凹
型の空気流通孔104を形成したヘッド支持体100に
、制御基板30が貼り付けられている。制御基板30に
は補強のために、さらに基板103が張り付けられてい
る。そのため制御基板30上にドライバIC124を搭
載し、配線をボンディングすることが可能となる。ここ
で、イオン発生器20はセラミック基板の上に形成され
ているが、補強と取扱易さのためにイオン発生器支持体
146と一体化されている。イオン発生器支持体146
には、予め空気吹き出し孔105が形成されており、空
気流通孔104から供給された空気流がこの空気吹き出
し孔105から制御電極側に向かって吹き出すことにな
る。[0216] In this ion flow recording head 3, a control board 30 is attached to a head support 100 in which such a concave air circulation hole 104 is formed. A board 103 is further attached to the control board 30 for reinforcement. Therefore, it becomes possible to mount the driver IC 124 on the control board 30 and bond the wiring. Here, the ion generator 20 is formed on a ceramic substrate, but is integrated with the ion generator support 146 for reinforcement and ease of handling. Ion generator support 146
An air blow-off hole 105 is formed in advance in the control electrode, and the air flow supplied from the air circulation hole 104 is blown out from this air blow-off hole 105 toward the control electrode side.
【0217】ヘッド支持体100には溝141が形成さ
れており、この溝141にはヘッド取り付け用レール1
40が噛み合っている。レール140を滑らせることで
、イオン流記録ヘッド3を静電記録装置本体から取り外
すことが可能となっている。なお、レール140を滑ら
せてもドラム1とヘッド3との間の距離や、ドラム1に
対するヘッド3の角度などが変化するおそれがある。
そこで、ヘッド取り付け用レール140に板バネ145
を取り付け、ヘッド支持体100を板バネ145によっ
て押さえ付けることで、これらの条件が変化しないよう
にしている。A groove 141 is formed in the head support 100, and a head mounting rail 1 is inserted into this groove 141.
40 are engaged. By sliding the rail 140, the ion flow recording head 3 can be removed from the electrostatic recording apparatus main body. Note that even if the rail 140 is slid, the distance between the drum 1 and the head 3, the angle of the head 3 with respect to the drum 1, etc. may change. Therefore, the plate spring 145 is attached to the head mounting rail 140.
These conditions are prevented from changing by attaching the head support body 100 and pressing the head support body 100 with the leaf spring 145.
【0218】なお、図56の実施例は、イオン発生器支
持体146に空気吹き出し孔105が形成されてない例
である。この例ではイオン発生器支持体146が空気流
通孔104よりも幅をかなり小さく構成しており、その
ためにヘッド支持体100とイオン発生器支持体146
との間に隙間105が生ずるが、この隙間105を空気
吹き出し孔105として使用しているのである。The embodiment shown in FIG. 56 is an example in which the ion generator support 146 is not provided with air blow holes 105. In this example, the ion generator support 146 is configured to have a considerably smaller width than the air flow holes 104, so that the head support 100 and the ion generator support 146
A gap 105 is created between the two, and this gap 105 is used as an air blowing hole 105.
【0219】図55および図56は、それぞれイオン流
記録ヘッド3の断面図を示したものであるが、側面図を
示すと図27と同様に側板142があり、この側板14
2には空気取り入れ口107が形成され、チューブ10
8で導かれて来た空気流が供給されるような構成になっ
ている。また、側板142には位置決め孔143が形成
されており、イオン発生器支持体146がこの位置決め
孔143と咬合することでイオン発生器20の位置を決
定できる構成となっている。従って、イオン発生器支持
体146ごとイオン発生器120を取り替えることも可
能である。FIGS. 55 and 56 each show a cross-sectional view of the ion flow recording head 3. When shown in a side view, there is a side plate 142 similar to that shown in FIG.
An air intake port 107 is formed in the tube 10.
The structure is such that the air flow introduced at 8 is supplied. Further, a positioning hole 143 is formed in the side plate 142, and the ion generator support 146 is configured to engage with this positioning hole 143 to determine the position of the ion generator 20. Therefore, it is also possible to replace the ion generator 120 together with the ion generator support 146.
【0220】すなわち、他のイオン発生器と一体化され
たイオン発生器支持体146を持ってきても、側板14
2に形成された位置決め孔143に合わせて取り替える
だけで、正しい位置にイオン発生器20を設置すること
ができる。イオン流記録ヘッド3の構成要素の中で最も
寿命が短いのはイオン発生器20であり、これと比較す
ると、制御電極32,33やドライバIC124などの
寿命は非常に長い。しかしながら、イオン流記録ヘッド
3の製作コストの多くを占めるのは、ドライバIC12
4などであって、ヘッド3にイオン発生器20を一体に
設けた場合にはイオン発生器20の寿命でヘッド3の寿
命が決定されてしまうことになる。イオン発生器20の
部分は比較的製作コストも安く、劣化した場合にはイオ
ン発生器20だけを取り替えることで対応しても構わな
い。That is, even if the ion generator support 146 integrated with another ion generator is brought, the side plate 14
The ion generator 20 can be installed in the correct position by simply replacing it in accordance with the positioning hole 143 formed in the ion generator 20. Among the components of the ion flow recording head 3, the ion generator 20 has the shortest lifespan, and compared to this, the control electrodes 32, 33, driver IC 124, etc. have a very long lifespan. However, the driver IC 12 accounts for most of the manufacturing cost of the ion flow recording head 3.
4, etc., and if the ion generator 20 is provided integrally with the head 3, the life of the head 3 will be determined by the life of the ion generator 20. The production cost of the ion generator 20 is relatively low, and if it deteriorates, it is possible to replace only the ion generator 20.
【0221】図57および図58のイオン流記録ヘッド
3は、イオン発生器支持体146と共にイオン発生器2
0を取り替えられる構造の他の例であり、ヘッド3の先
端部分を示してある。図55および図56の例では、側
板142に形成された位置決め孔143によってイオン
発生器20の位置合わせを行ったが、図57および図5
8の例ではヘッド支持体100とイオン発生器支持体1
46も噛み合う様な構成となっている。そのため、位置
決めがより正確に行える特徴を持っている。なお、図5
7と図58ではイオン発生器支持体146の断面形状が
異なっており、図57は台形、図58は長方形の例であ
る。ヘッド支持体100には、これらの断面がちょうど
納まるような切り欠きが形成されている。The ion flow recording head 3 of FIGS. 57 and 58 includes the ion generator 2 together with the ion generator support 146.
This is another example of a structure in which 0 can be replaced, and the tip portion of the head 3 is shown. In the examples shown in FIGS. 55 and 56, the ion generator 20 was aligned using the positioning hole 143 formed in the side plate 142, but in the example shown in FIGS.
In the example of No. 8, the head support 100 and the ion generator support 1
46 is also configured to mesh with each other. Therefore, it has the feature that positioning can be performed more accurately. Furthermore, Figure 5
7 and FIG. 58 are different in the cross-sectional shape of the ion generator support 146, with FIG. 57 being a trapezoid and FIG. 58 being a rectangle. A notch is formed in the head support 100 so that these cross sections can be just accommodated.
【0222】以上のように、イオン流記録ヘッド3の本
体とイオン発生器20を分離することで、イオン発生器
20だけを取り替えられるようになったため、メインテ
ナンスにかかるコストを少なくすることができ、経済的
である。[0222] As described above, by separating the main body of the ion flow recording head 3 and the ion generator 20, only the ion generator 20 can be replaced, so maintenance costs can be reduced. Economical.
【0223】以上の実施例では、一つの画点に対してイ
オン通過孔29が一つずつ設けられているが、第1およ
び第2の制御電極32,33の少なくとも一方に形成さ
れたイオン通過孔を多数の孔で構成してもよい。以下、
図59〜図64にその実施例を示す。図59〜図61は
、制御基板30の一つのイオン通過孔29付近を拡大し
て示す図であり、各図とも(a)は平面図、(b)は(
a)のA−A′線に沿う断面図を示している。In the above embodiment, one ion passage hole 29 is provided for each pixel, but the ion passage hole 29 formed in at least one of the first and second control electrodes 32 and 33 The hole may be composed of multiple holes. below,
Examples thereof are shown in FIGS. 59 to 64. 59 to 61 are enlarged views showing the vicinity of one ion passage hole 29 of the control board 30, in which (a) is a plan view and (b) is a (
A sectional view taken along line A-A' in a) is shown.
【0224】図59の実施例では、第1の制御電極32
のイオン通過孔29は一つの孔で構成されているのに対
して、第2の制御電極33のイオン通過孔29′は小さ
な多数の孔から構成されている。この場合、第2の制御
電極33は一面全てに渡って細かい孔29′が形成され
た構成になっていれば良い。In the embodiment of FIG. 59, the first control electrode 32
The ion passage hole 29 of the second control electrode 33 is composed of one hole, whereas the ion passage hole 29' of the second control electrode 33 is composed of many small holes. In this case, the second control electrode 33 only needs to have a structure in which fine holes 29' are formed over the entire surface.
【0225】この様にイオン通過孔29を多数の細かい
孔29′で構成することによって、例え幾つかの孔29
′にトナーなどの現像剤が入ることによって目詰まりを
生じても、目詰まりを生じてない孔も残るので、イオン
は目詰まりを生じていないイオン通過孔を通過すること
ができ、画像を記録することができる。これに対し、イ
オン通過孔29が大きい一つの孔から構成されていると
すると、一旦目詰まりを生じた場合、それに対応する画
点は記録がなされなくなってしまう。このようにイオン
通過孔29を細い多数の孔から構成することによって、
目詰まりによる画質劣化を制御することができる。[0225] By configuring the ion passage hole 29 with a large number of fine holes 29' in this way, even if several holes 29'
Even if the holes become clogged due to the entry of developer such as toner into the holes, some holes remain that are not clogged, so ions can pass through the ion passage holes that are not clogged, and an image can be recorded. can do. On the other hand, if the ion passage hole 29 is made up of one large hole, once clogging occurs, the corresponding pixel will no longer be recorded. By configuring the ion passage hole 29 from a large number of thin holes in this way,
Image quality deterioration due to clogging can be controlled.
【0226】図60の実施例では、第1の制御電極32
が個別電極となっており、これに形成されたイオン通過
孔が細かい多数の孔29′となっている例で、図59の
実施例とは逆の関係となっている。絶縁性基板31を挟
んで第1の制御電極32の反対側に、全面ベタの第2の
制御電極33が形成されている。第2の制御電極33に
は、画点毎に1個の大きなイオン通過孔29が形成され
ている。In the embodiment of FIG. 60, the first control electrode 32
This is an example in which the electrodes are individual electrodes, and the ion passage holes formed therein are a large number of fine holes 29', which is the opposite of the embodiment shown in FIG. A second control electrode 33 is formed on the opposite side of the first control electrode 32 with the insulating substrate 31 in between. One large ion passage hole 29 is formed in the second control electrode 33 for each pixel.
【0227】なお、この様に第1の制御電極32と第2
の制御電極33を逆にしても、トナーなどによるイオン
通過孔の目詰まりの問題に対する効果については基本的
には変わりない。しかし、トナーは記録媒体1側、つま
り第2の制御電極33側から到来することを考えると、
第2の制御電極33に設けるイオン通過孔を多数の微細
な孔29′で構成する図59の実施例の方が制御基板3
0内にトナーが侵入しにくく、より効果が大きいと考え
られる。[0227] In this way, the first control electrode 32 and the second control electrode 32
Even if the control electrode 33 is reversed, the effect on the problem of clogging of the ion passage hole by toner etc. remains basically the same. However, considering that the toner comes from the recording medium 1 side, that is, the second control electrode 33 side,
The embodiment shown in FIG. 59, in which the ion passage hole provided in the second control electrode 33 is composed of a large number of fine holes 29', is better than the control board 3.
It is thought that the toner is less likely to enter the inside of the 0, which is more effective.
【0228】図59および図60に示した構成の制御基
板30の製造工程は、図38または図50を用いて説明
した方法と同様でよい。すなわち、例えば厚さ約100
μm程度のポリイミドシートなどから構成される絶縁性
基板31の両側に約18μm程度の銅箔が張られた両面
銅張り基板を用意し、第2の制御電極33の銅箔をエッ
チングすることによりイオン通過孔29を形成する。次
に、絶縁性基板31を更にエッチングすることで、絶縁
性基板31にもイオン通過孔29を形成する。ここで、
第2の制御電極33がエッチングされないように金メッ
キする。最後にエッチングで第1の制御電極32のパタ
ーンと小さな多数のイオン通過孔29′を形成する。な
お、イオンによってダメージが与えられないように、第
1の制御電極32も金メッキを行うことが望ましい。The manufacturing process for the control board 30 having the configuration shown in FIGS. 59 and 60 may be the same as the method described using FIG. 38 or FIG. 50. That is, for example, a thickness of about 100
A double-sided copper-clad board is prepared, in which copper foil of about 18 μm is stretched on both sides of an insulating substrate 31 made of a polyimide sheet of about μm, and the copper foil of the second control electrode 33 is etched. A passage hole 29 is formed. Next, the insulating substrate 31 is further etched to form ion passage holes 29 in the insulating substrate 31 as well. here,
The second control electrode 33 is plated with gold so as not to be etched. Finally, a pattern for the first control electrode 32 and a large number of small ion passage holes 29' are formed by etching. Note that it is desirable that the first control electrode 32 is also plated with gold so that it is not damaged by ions.
【0229】図61の実施例では、第1および第2の制
御電極32,33の両方に細かい多数のイオン通過孔2
9′が形成されている。このように、第1の制御電極3
2が個別電極であり、多数の細かいイオン通過孔29′
が形成され、絶縁性基板31を挟んで反対側が共通電極
からなる第2の制御電極33になっており、この第2の
制御電極33にも多数の細かいイオン通過孔29′が形
成されている。この図の例では、1つの画点に対して3
7個の小さなイオン通過孔29′が対応しており、これ
らの小さなイオン通過孔29′を通してイオンが通過し
、記録媒体1上に静電潜像を形成することになる。この
実施例によっても、図59および図60の実施例と同様
に、イオン通過孔29′の幾つかがトナーなどによって
目詰まりを生じても、詰まってない孔も多数残ることに
より、目詰まりによる画質劣化を最小限に抑えることが
可能となる。In the embodiment shown in FIG. 61, a large number of fine ion passage holes 2 are provided in both the first and second control electrodes 32 and 33.
9' is formed. In this way, the first control electrode 3
2 is an individual electrode, which has many fine ion passage holes 29'.
is formed, and the opposite side of the insulating substrate 31 is a second control electrode 33 consisting of a common electrode, and this second control electrode 33 is also formed with a large number of fine ion passage holes 29'. . In the example in this figure, 3 pixels per pixel.
Seven small ion passing holes 29' correspond to each other, and ions pass through these small ion passing holes 29' to form an electrostatic latent image on the recording medium 1. In this embodiment, as in the embodiments shown in FIGS. 59 and 60, even if some of the ion passage holes 29' become clogged with toner or the like, many unclogged holes remain. This makes it possible to minimize image quality deterioration.
【0230】なお、一例として1画点の大きさは約10
0μmであるのに対し、小さなイオン通過孔29′の直
径は約10μmである。ここで、絶縁性基板31の厚さ
が前述の例のように約100μm程度であるとすると、
図59〜図61に示したような微細なイオン通過孔29
′をエッチングで形成することは難しくなる。ところが
、イオンの制御性を考えると、絶縁性基板31の厚さは
イオン通過孔29′と同等程度の場合が最も効率良く行
える。従って、この場合には絶縁性基板31の厚さもイ
オン通過孔29′の直径程度の10μm前後にするのが
望ましく、エッチングによってこの様な制御基板30を
形成することは可能となる。[0230] As an example, the size of one pixel is approximately 10
0 μm, whereas the diameter of the small ion passage hole 29' is about 10 μm. Here, assuming that the thickness of the insulating substrate 31 is about 100 μm as in the above example,
Fine ion passage holes 29 as shown in FIGS. 59 to 61
′ is difficult to form by etching. However, when considering the controllability of ions, it is most efficient if the thickness of the insulating substrate 31 is approximately the same as that of the ion passage holes 29'. Therefore, in this case, it is desirable that the thickness of the insulating substrate 31 is approximately 10 μm, which is about the diameter of the ion passage hole 29', and it is possible to form such a control substrate 30 by etching.
【0231】図59〜図61では、小さな多数のイオン
通過孔29′として、全て丸い形状のものを示したが、
その形状は円形に限られない。円形がパターンとしては
最も単純であるので、作り易い利点がある。しかし、エ
ッチングで多数のイオン通過孔29′を形成する場合、
隣同士の孔が繋がってしまわないように残す部分の線幅
が一定とならないために、必ずしもイオンを効率良く通
過させることができなくなる。そこで、図62にはイオ
ン通過孔29′の他の例として、(a)に6角形の例、
また(b)には4角形の例を示した。この様に多角形の
イオン通過孔を使用することによって、隣り合うイオン
通過孔の間の距離を一定にすることができる。従って、
エッチングなどによって隣どうしの孔が繋がらないだけ
の充分な距離さえ離してあれば、この条件の下でのイオ
ン通過孔29′の面積を円形の場合よりも大きくするこ
とが可能である。すなわち、イオン通過孔の形状は、円
形の場合と比較すると、多角形の場合の方がイオンの通
過する部分の面積を大きくできるため、より効率の良い
記録を実現することができるのである。In FIGS. 59 to 61, a large number of small ion passing holes 29' are all shown to have a round shape, but
Its shape is not limited to circular. Since the circular pattern is the simplest, it has the advantage of being easy to make. However, when forming a large number of ion passage holes 29' by etching,
Since the line width of the portion left to prevent adjacent holes from connecting with each other is not constant, ions cannot necessarily pass through efficiently. Therefore, FIG. 62 shows other examples of the ion passage holes 29'; (a) is a hexagonal example;
In addition, (b) shows an example of a rectangular shape. By using polygonal ion passage holes in this manner, the distance between adjacent ion passage holes can be made constant. Therefore,
Under these conditions, the area of the ion passage holes 29' can be made larger than in the case of a circular shape, as long as the adjacent holes are separated by a sufficient distance so that they are not connected to each other by etching or the like. In other words, when the ion passage hole is polygonal, the area through which ions pass can be larger than when the ion passage hole is circular, so more efficient recording can be achieved.
【0232】図59、図60に示したように、一方の制
御電極32または33が全面共通のベタ電極になってお
り、しかもそのベタ電極に多数の小さなイオン通過孔2
9′が形成されている場合には、制御基板30の製造方
法としては前述した方法とは別の方法がある。例えば図
59の場合を例に説明する。この場合には先ず絶縁性基
板31上の片面に銅箔が貼られた、片面銅貼基板を使用
する。この基板をエッチングして、先ず第1の制御電極
32を形成し、更にエッチングによって絶縁性基板31
にイオン通過孔29を形成する。この様に形成された制
御基板30に、全面にエッチングなどで多数の小さなイ
オン通過孔29′が形成された銅箔を張り付けることに
よって、図59に示した様な制御基板30が製造できる
。この場合、銅箔の全面に形成されるイオン通過孔の形
状は、円形でも良いし、また多角形であっても良い。As shown in FIGS. 59 and 60, one of the control electrodes 32 or 33 is a solid electrode common to the entire surface, and the solid electrode has many small ion passing holes 2.
If 9' is formed, the control board 30 may be manufactured by a method different from the method described above. For example, the case of FIG. 59 will be explained. In this case, first, a single-sided copper-clad board in which copper foil is pasted on one side of the insulating board 31 is used. This substrate is etched to first form the first control electrode 32, and further etched to form the insulating substrate 31.
An ion passage hole 29 is formed in. A control board 30 as shown in FIG. 59 can be manufactured by attaching a copper foil having a large number of small ion passage holes 29' formed thereon by etching or the like over the entire surface of the control board 30 formed in this manner. In this case, the shape of the ion passage holes formed on the entire surface of the copper foil may be circular or polygonal.
【0233】更に、この他に多数の孔の開いた銅箔の代
わりに、図63(a)(b)に示したような導電性の繊
維から形成されているメッシュを使用する方法もある。
つまり片面銅張り基板として第1の制御電極32とイオ
ン通過孔29を形成した基板を使用し、絶縁性基板31
を挟んで第1の制御電極32と反対側の面に、このメッ
シュを第2の制御電極33として張り付けることによっ
て制御基板30が製造される。図63(a)は導電性の
細い糸を縦横に編んで形成したメッシュの例であり、そ
の拡大図を図63(b)に示す。図63(c)は更に別
のメッシュの例である。Furthermore, there is also a method of using a mesh made of conductive fibers as shown in FIGS. 63(a) and 63(b) instead of the copper foil with a large number of holes. In other words, the first control electrode 32 and the ion passage hole 29 are formed as a single-sided copper-clad substrate, and the insulating substrate 31
The control board 30 is manufactured by attaching this mesh as the second control electrode 33 to the surface opposite to the first control electrode 32 with the mesh in between. FIG. 63(a) is an example of a mesh formed by weaving conductive thin threads in the vertical and horizontal directions, and an enlarged view thereof is shown in FIG. 63(b). FIG. 63(c) is yet another example of a mesh.
【0234】この様なメッシュの使用により、制御基板
30を簡単な工程で安価に実現することが可能となる。
実際の例としては、太さ10μm程度のステンレスの糸
を使用して図30(a)(b)の様なメッシュを編むと
、一辺約10μm程度の正方形のイオン通過孔を形成す
ることが可能である。この例では金属メッシュが第2の
制御電極33の例であったが、第1の制御電極32でも
差し支えない。[0234] By using such a mesh, the control board 30 can be realized at low cost through simple steps. As an actual example, if we knit a mesh like the one shown in Figures 30(a) and (b) using stainless steel thread with a thickness of about 10 μm, it is possible to form square ion passage holes with a side of about 10 μm. It is. In this example, the second control electrode 33 is a metal mesh, but the first control electrode 32 may also be used.
【0235】図64に、更に別の実施例を示す。先の実
施例では、図37に示したようにイオン通過孔29を直
線上に並べることができず、斜めに4個ずつ並べている
。また、イオン通過孔29が形成された制御電極に繋が
っている引き出し配線は、2本ずつ上下(副走査方向の
両側)に振り分けられている。このため、イオン流記録
ヘッド3は、図26、図27や図55〜図58に示した
ような立体的な構造にならざるを得ない。FIG. 64 shows yet another embodiment. In the previous embodiment, the ion passing holes 29 cannot be arranged in a straight line as shown in FIG. 37, but are arranged diagonally in groups of four. Furthermore, the lead wires connected to the control electrodes in which the ion passage holes 29 are formed are divided into two wires, one above the other (on both sides in the sub-scanning direction). Therefore, the ion flow recording head 3 has no choice but to have a three-dimensional structure as shown in FIGS. 26, 27, and 55 to 58.
【0236】すなわち、平板状のイオン流記録ヘッドを
作ろうとした場合には、イオン通過孔29が基板の真ん
中に形成されることになるため、記録ドラム1のヘッド
周辺の両側に、他の装置を置くことのできないスペース
が大きく広がることになり、装置の小型化に不利となる
。そこで、立体的な構造のイオン流記録ヘッド3が必要
となる。しかし、製造面から考えると、平板状のヘッド
の方が遥かに簡単である。さらに、イオン通過孔29を
図26のように並べた場合には、電気的には副走査方向
に何ラインもディレイをかけた信号を使用して各個別の
制御電極を複雑に制御しなければならない。また、信号
の振り分け・並べ換え・ディレイなどの処理に使用され
るメモリその他の回路の規模も増大する。[0236] In other words, when attempting to make a flat plate-shaped ion flow recording head, since the ion passage hole 29 would be formed in the center of the substrate, other devices would be placed on both sides of the recording drum 1 around the head. This greatly increases the space in which it cannot be placed, which is disadvantageous to downsizing the device. Therefore, an ion flow recording head 3 having a three-dimensional structure is required. However, from a manufacturing standpoint, a flat head is much simpler. Furthermore, when the ion passage holes 29 are arranged as shown in FIG. 26, it is necessary to electrically control each individual control electrode in a complicated manner using a signal delayed by many lines in the sub-scanning direction. No. Furthermore, the scale of memory and other circuits used for processing such as signal distribution, rearrangement, and delay increases.
【0237】以上の様な事情から考えると、イオン通過
孔29が一列に並び、制御電極の引き出し配線は一方だ
けに引き出されているのが、理想的なイオン流記録ヘッ
ドということができる。こうすることで、イオン通過孔
29をヘッドの端面に設けることができるので、装置の
小型も実現できる。Considering the above circumstances, it can be said that an ideal ion flow recording head has the ion passing holes 29 lined up in a row and the control electrode lead wires being led out to only one side. By doing so, the ion passage hole 29 can be provided on the end face of the head, so that the device can be made smaller.
【0238】図26のようにイオン通過孔29を一列に
並べない理由は、前述したように記録解像度と制御電極
およびイオン通過孔29の作製精度に基づいている。す
なわち、エッチングで作製可能な限界を例えば25μm
のパターン、25μmのスペースとすると、100μm
のイオン通過孔を100μmピッチで一列に作製するこ
とは不可能である。そこで図26の様に斜めにイオン通
過孔29が並んだ構成となった。これに対し、図60あ
るいは図61の様な構成の制御基板30を使用した場合
には、例えば図64(a)(b)に示したような構造の
イオン流記録ヘッドを構成することができる。すなわち
、例えば僅かに100μmには満たないが、ほぼ100
μmのピッチで制御電極32または33を一列に並べる
ことが可能となるのである。The reason why the ion passing holes 29 are not arranged in a line as shown in FIG. 26 is based on the recording resolution and the manufacturing accuracy of the control electrode and the ion passing holes 29, as described above. In other words, the limit that can be produced by etching is, for example, 25 μm.
pattern, 25 μm space, 100 μm
It is impossible to form ion passing holes in a row at a pitch of 100 μm. Therefore, as shown in FIG. 26, a configuration was adopted in which ion passage holes 29 are arranged diagonally. On the other hand, when the control board 30 having the configuration as shown in FIG. 60 or 61 is used, an ion flow recording head having the structure as shown in FIGS. 64(a) and 64(b) can be constructed, for example. . That is, for example, it is slightly less than 100 μm, but almost 100 μm.
This makes it possible to arrange the control electrodes 32 or 33 in a row at a pitch of μm.
【0239】図64(a)は第1の制御電極32が4角
形の例であり、図64(b)は第1の制御電極32が円
形の例である。いずれの場合にも、小さな多数の円形イ
オン通過孔29′が形成されている。この様に小さい多
数のイオン通過孔29′を使用することによって、イオ
ン通過孔を主走査方向に一列に並べることが可能となる
。また、イオン流記録ヘッド3の端面近くまで第1の制
御電極32を形成することができるので、記録ドラム1
をはじめとして、装置の小型化に大きく寄与することも
可能となる。FIG. 64(a) shows an example in which the first control electrode 32 is square, and FIG. 64(b) shows an example in which the first control electrode 32 is circular. In either case, a large number of small circular ion passage holes 29' are formed. By using such a large number of small ion passing holes 29', it is possible to arrange the ion passing holes in a line in the main scanning direction. Furthermore, since the first control electrode 32 can be formed close to the end surface of the ion flow recording head 3, the recording drum 1
It will also be possible to greatly contribute to the miniaturization of devices.
【0240】[0240]
【発明の効果】この発明によれば、以下に列挙する効果
が得られる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the following effects can be obtained.
【0241】
(1)〜60V程度の低電圧で画像信号に応じたイオン
流の制御が実現でき、それによって駆動回路の低電圧化
が達成されるので、サーマルヘッドの駆動電圧と同様の
実装面積の小さいドライバICの使用が可能となり、記
録ヘッドのIC化、小形化および高精細化を達成するこ
とができる。(1) It is possible to control the ion flow according to the image signal with a low voltage of about ~60V, and thereby achieve a low voltage of the drive circuit, so the mounting area is the same as the drive voltage of the thermal head. It becomes possible to use a driver IC with a small size, and it is possible to use an IC, downsize, and increase the definition of the recording head.
【0242】
(2)イオン通過孔の主走査方向における幅を副走査方
向における幅より大きくすることにより、副走査方向に
おける解像度の低下を防止できる。(2) By making the width of the ion passage hole in the main scanning direction larger than the width in the sub-scanning direction, a decrease in resolution in the sub-scanning direction can be prevented.
【0243】
(3)イオン通過孔を主走査方向に対して所定の複数個
ずつ角度θで斜めに配列することによって、主走査方向
におけるイオン通過孔のピッチを容易に小さくすること
ができ、限られた電極形成精度の下で高解像度の記録が
可能となる。(3) By arranging a predetermined plurality of ion passing holes diagonally at an angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch of the ion passing holes in the main scanning direction can be easily reduced, and the pitch of the ion passing holes in the main scanning direction can be easily reduced. High-resolution recording becomes possible under the high electrode formation accuracy.
【0244】
(4)制御電極からの引き出し配線を副走査方向の両側
に引き出すことで、従来のようなマトリクス駆動に代わ
って各制御電極を同時に駆動することが可能となり、か
つ各制御電極を個別に駆動できるようになる。これによ
り、高速記録を行なっている状態でも、各画点毎の階調
制御も可能となる。(4) By drawing out the lead wires from the control electrodes to both sides in the sub-scanning direction, it is possible to drive each control electrode simultaneously instead of the conventional matrix drive, and it is possible to drive each control electrode individually. It will be possible to drive. This makes it possible to control the gradation for each pixel even during high-speed recording.
【0245】
(5)イオン通過孔を記録ヘッドの端面に配置すると、
記録媒体である記録ドラムにおいては、記録ヘッドの端
面の幅だけが接する構成となっていればよいので、記録
ドラムが小形化され、記録装置全体の小形化を実現でき
る。(5) When ion passing holes are arranged on the end surface of the recording head,
In the recording drum, which is a recording medium, it is sufficient that only the width of the end surface of the recording head is in contact with the recording head, so that the recording drum can be downsized, and the entire recording apparatus can be downsized.
【0246】
(6)イオン発生器をイオン流記録ヘッドから着脱可能
な構成にすることで、イオン発生器が劣化してイオンの
発生量が減少したような場合にも、イオン流記録ヘッド
全体を取り替える必要はなくイオン発生器だけ取り替え
ればよいので、ヘッド上に搭載された駆動用ICはその
まま使用することが可能である。(6) By configuring the ion generator to be detachable from the ion flow recording head, even if the ion generator deteriorates and the amount of ions generated decreases, the entire ion flow recording head can be removed. Since there is no need to replace the ion generator and only the ion generator needs to be replaced, the driving IC mounted on the head can be used as is.
【0247】
(7)第1および第2の制御電極の少なくとも一方に形
成されるイオン通過孔を1つの画点に対して複数個ずつ
設けると、イオン通過孔の幾つかが現像用トナーなどに
よって目詰まりを生じても、目詰まりを生じてない他の
イオン通過孔をイオンが通過できるので、画点が記録で
きる。これによって、イオン流記録ヘッドの長寿命化を
図ることができる。(7) When a plurality of ion passing holes are formed in at least one of the first and second control electrodes for one image point, some of the ion passing holes are exposed to the developing toner, etc. Even if clogging occurs, ions can pass through other ion passage holes that are not clogged, so pixels can be recorded. This makes it possible to extend the life of the ion flow recording head.
【0248】[0248]
【表1】[Table 1]
【0249】[0249]
【表2】[Table 2]
【0250】0250]
【数1】[Math 1]
【0251】[0251]
【数2】[Math 2]
【0252】0252]
【数3】[Math 3]
【0253】0253]
【数4】[Math 4]
【図1】 本発明を適用した静電記録装置の概略構成
を示す断面図[Fig. 1] A cross-sectional view showing a schematic configuration of an electrostatic recording device to which the present invention is applied.
【図2】 本発明を適用した他の静電記録装置の概略
構成を示す断面図[Fig. 2] A cross-sectional view showing a schematic configuration of another electrostatic recording device to which the present invention is applied.
【図3】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドの一実
施例の構成を模式的に示す図[Fig. 3] A diagram schematically showing the configuration of an embodiment of the ion flow recording head used in the present invention.
【図4】 本発明を適用したプリンタの構成を示す断
面図[Fig. 4] Cross-sectional view showing the configuration of a printer to which the present invention is applied
【図5】 イオン測定系を示す図[Figure 5] Diagram showing the ion measurement system
【図6】 同イオン流記録ヘッドの交流電圧周波数と
イオン電流との関係を示す図[Figure 6] Diagram showing the relationship between AC voltage frequency and ion current of the same ion flow recording head
【図7】 同イオン流記録ヘッドのイオン発生電極と
それをワイアに置き換えた場合の電位分布の関係を示す
図[Figure 7] A diagram showing the relationship between the ion generation electrode of the same ion flow recording head and the potential distribution when it is replaced with a wire.
【図8】 図7におけるワイア径とイオン発生臨界
電界との関係を示す図[Figure 8] Diagram showing the relationship between the wire diameter and the critical electric field for ion generation in Figure 7
【図9】 同イオン流記録ヘッドにおける絶縁層の厚
さとイオン化領域との関係を示す図[Figure 9] A diagram showing the relationship between the thickness of the insulating layer and the ionization area in the same ion flow recording head.
【図10】 同イオン流記録ヘッドにおける絶縁層厚
とイオン発生臨界電圧との関係を示す図[Figure 10] A diagram showing the relationship between the insulating layer thickness and the ion generation critical voltage in the same ion flow recording head.
【図11】 同イオン流記録ヘッドにおけるスリット
幅とイオン化領域との関係を示す図[Figure 11] Diagram showing the relationship between slit width and ionization area in the same ion flow recording head
【図12】 同イオン流記録ヘッドにおけるスリット
幅とイオン発生臨界電圧との関係を示す図[Figure 12] Diagram showing the relationship between slit width and ion generation critical voltage in the same ion flow recording head
【図13】
同イオン流記録ヘッドにおける印加交流電圧と電位分
布との関係を示す図[Figure 13]
Diagram showing the relationship between applied AC voltage and potential distribution in the same ion flow recording head
【図14】 同イオン流記録ヘッドにおけるバイアス
電圧と電位分布との関係を示す図[Figure 14] Diagram showing the relationship between bias voltage and potential distribution in the same ion flow recording head
【図15】 同イオン流記録ヘッドにおけるバイアス
電圧とイオン電流との関係を示す図[Figure 15] Diagram showing the relationship between bias voltage and ion current in the same ion flow recording head
【図16】 同イオン流記録ヘッドにおける交流電圧
周波数とイオン発生仮想面との関係を示す図[Figure 16] Diagram showing the relationship between AC voltage frequency and ion generation virtual surface in the same ion flow recording head
【図17】
同イオン流記録ヘッドにおける交流電圧とイオン電
流との関係を示す図[Figure 17]
Diagram showing the relationship between AC voltage and ion current in the same ion flow recording head
【図18】 同イオン流記録ヘッドにおける各部の電
位分布を示す図[Figure 18] Diagram showing the potential distribution of each part in the same ion flow recording head
【図19】 同イオン流記録ヘッドに係るパラメータ
を説明するための図[Figure 19] Diagram for explaining parameters related to the ion flow recording head
【図20】 同イオン流記録ヘッドにおける制御電圧
とイオン電流との関係を示す図[Figure 20] Diagram showing the relationship between control voltage and ion current in the ion flow recording head
【図21】 同イオン流記録ヘッドのイオン電流の測
定系を示す図[Figure 21] Diagram showing the ion current measurement system of the ion current recording head
【図22】 同イオン流記録ヘッドと記録媒体近傍の
イオン電流/表面電位の関係を示す図[Figure 22] A diagram showing the relationship between the ion current recording head and the ion current/surface potential near the recording medium.
【図23】 同イオン流記録ヘッドにおける制御電極
近傍のイオン軌道を説明するための図[Figure 23] Diagram for explaining the ion trajectory near the control electrode in the same ion flow recording head
【図24】 同イオン流記録ヘッドにおけるイオン電
流/表面電位を示す図[Figure 24] Diagram showing ion current/surface potential in the same ion flow recording head
【図25】 同イオン流記録ヘッドにおける限界速度
でのイオン電流/表面電位を示す図[Figure 25] Diagram showing ion current/surface potential at critical speed in the same ion flow recording head
【図26】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドの一
実施例の断面図FIG. 26 A cross-sectional view of an embodiment of the ion flow recording head used in the present invention.
【図27】 同イオン流記録ヘッドの側面図[Figure 27] Side view of the same ion flow recording head
【図28
】 同イオン流記録ヘッドの要部の構成を示す斜視図[Figure 28
] A perspective view showing the configuration of the main parts of the ion flow recording head.
【図29】 同イオン流記録ヘッドにおけるイオン発
生器の概略構成を示す平面図[Figure 29] A plan view showing the schematic configuration of the ion generator in the ion flow recording head.
【図30】 同イオン発生器の上面図および裏面図[Figure 30] Top and back views of the ion generator
【
図31】 図29のA−A′線に沿う断面図[
Figure 31: Cross-sectional view taken along line A-A' in Figure 29
【図32
】 図29におけるB部の拡大図[Figure 32
] Enlarged view of part B in Figure 29
【図33】 図2
9におけるC部の拡大図[Figure 33] Figure 2
Enlarged view of part C in 9
【図34】 本発明で使用さ
れるドライバICの構成を示すブロック図[Figure 34] Block diagram showing the configuration of the driver IC used in the present invention
【図35】 本発明で使用するイオン流記録ヘッドに
おける制御基板の表側から見た平面図[Figure 35] A plan view of the control board in the ion flow recording head used in the present invention seen from the front side.
【図36】 同制御基板の裏側から見た平面図[Figure 36] Plan view of the control board seen from the back side
【図3
7】 同制御基板のイオン通過孔付近の拡大図[Figure 3
7] Enlarged view of the vicinity of the ion passage hole on the same control board
【図3
8】 同制御基板の製造方法を説明するための工程断
面図[Figure 3
8] Process cross-sectional diagram for explaining the manufacturing method of the control board
【図39】 同制御基板とイオン発生器とを一体化す
る際の位置合わせ方法を説明するための平面図[Figure 39] Plan view for explaining the positioning method when integrating the control board and the ion generator.
【図40
】 同制御基板とイオン発生器とを一体化する際の位
置合わせ方法を説明するための他の平面図[Figure 40
] Another plan view for explaining the positioning method when integrating the control board and the ion generator.
【図41】
図28のD−D′線に沿う断面図[Figure 41]
Cross-sectional view taken along line D-D' in FIG. 28
【図42】 本発
明で用いるイオン流記録ヘッドの他の実施例の構成を模
式的に示す図FIG. 42 A diagram schematically showing the configuration of another embodiment of the ion flow recording head used in the present invention.
【図43】 図42の基本構成を有するイオン流記録
ヘッドの斜視図[Figure 43] A perspective view of an ion flow recording head having the basic configuration shown in Figure 42.
【図44】 図43のE−E′線に沿う断面図[Figure 44] Cross-sectional view along line E-E' in Figure 43
【図4
5】 図42の基本構成を有するイオン流記録ヘッド
の他の例を示す斜視図[Figure 4
5] A perspective view showing another example of the ion flow recording head having the basic configuration of FIG. 42.
【図46】 図45のF−F′線に沿う断面図[Figure 46] Cross-sectional view along line FF' in Figure 45
【図4
7】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにおけるイ
オン通過孔およびその周辺の制御電極の形状を示す平面
図[Figure 4
7] Plan view showing the shape of the ion passage hole and the control electrode around it in the ion flow recording head used in the present invention
【図48】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
けるイオン通過孔およびその周辺の制御電極の形状の他
の例を示す平面図FIG. 48 A plan view showing another example of the shape of the ion passage hole and the control electrode around it in the ion flow recording head used in the present invention.
【図49】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
けるイオン通過孔およびその周辺の制御電極の形状の更
に別の例を示す平面図FIG. 49 A plan view showing still another example of the shape of the ion passage hole and the control electrode around it in the ion flow recording head used in the present invention.
【図50】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
ける制御基板の他の製造方法を説明するための工程断面
図FIG. 50: Process cross-sectional diagram for explaining another method of manufacturing the control board in the ion flow recording head used in the present invention.
【図51】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドに
おける制御電極の引き出し配線の引き出し方法を説明す
るための平面図FIG. 51 A plan view for explaining the method for drawing out the control electrode lead wiring in the ion flow recording head used in the present invention.
【図52】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドの別
の実施例の構成を模式的に示す図FIG. 52 A diagram schematically showing the configuration of another embodiment of the ion flow recording head used in the present invention.
【図53】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドの更
に別の実施例の構成を模式的に示す図FIG. 53 is a diagram schematically showing the configuration of yet another embodiment of the ion flow recording head used in the present invention.
【図54】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
ける制御基板とイオン発生器とを一体化する際の他の位
置合わせ方法を説明するため平面図FIG. 54 is a plan view for explaining another positioning method when integrating the control board and the ion generator in the ion flow recording head used in the present invention.
【図55】 本発明で用いる端面型のイオン流記録ヘ
ッドの他の構成例を示す図FIG. 55 is a diagram showing another configuration example of the end face type ion flow recording head used in the present invention.
【図56】 本発明で用いる端面型のイオン流記録ヘ
ッドの更に他の構成例を示す図FIG. 56 is a diagram showing still another configuration example of the end face type ion flow recording head used in the present invention.
【図57】 本発明で用いる端面型のイオン流記録ヘ
ッドの別の構成例を示す図FIG. 57 is a diagram showing another configuration example of the end-face type ion flow recording head used in the present invention.
【図58】 本発明で用いる端面型のイオン流記録ヘ
ッドの更に別の構成例を示す図FIG. 58 is a diagram showing still another configuration example of the end face type ion flow recording head used in the present invention.
【図59】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
ける1画点当り多数のイオン通過孔を有する制御基板の
平面図および断面図FIG. 59 A plan view and a cross-sectional view of a control board having a large number of ion passage holes per pixel in the ion flow recording head used in the present invention.
【図60】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
ける1画点当り多数のイオン通過孔を有する制御基板の
他の例の平面図および断面図FIG. 60 is a plan view and a cross-sectional view of another example of a control board having a large number of ion passage holes per pixel in the ion flow recording head used in the present invention.
【図61】 本発明で用いるイオン流記録ヘッドにお
ける1画点当り多数のイオン通過孔を有する制御基板の
さらに他の例の平面図および断面図FIG. 61 A plan view and a cross-sectional view of still another example of a control board having a large number of ion passage holes per pixel in the ion flow recording head used in the present invention.
【図62】 イオン通過孔の他の形状例を示す平面図
[Figure 62] Plan view showing other examples of shapes of ion passage holes
【図63】 金属メッシュによって形成されたイオン
通過孔の例を示す図[Figure 63] Diagram showing an example of ion passage holes formed by metal mesh
【図64】 制御電極を一列に並べた実施例を説明す
るための平面図[Fig. 64] Plan view for explaining an example in which control electrodes are arranged in a row.
【図65】 従来のイオン流記録ヘッドの構成を模式
的に示す断面図。FIG. 65 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional ion flow recording head.
1…記録ドラム(記録媒体)
3…イオン流記録ヘッド
20……イオン発生器
21…絶縁性基板
22…誘導電極
23…絶縁体層
24…イオン発生電極
25…遮蔽電極
26…スリット
28…スペーサ部材
29,29′…イオン通過孔
30…制御基板
31…絶縁性基板
32…第1の制御電極
33…第2の制御電極
34…制御電圧
37…バイアス電圧
39…交流電圧
41…Alドラム(導電性基体) 42
…誘電体層
50…フレキシブル・ケーブル 5
1…位置合わせ用パターン
52…接着剤注入用孔
53,54…端子
55,56…メタル層
57…送風用孔
58…位置合わせ用切り欠きパターン 59…位
置合わせ用バーパターン
60…フレキシブル・ケーブル接続端子 78…ヘッ
ド・ホルダ
79…ボンディング・ワイヤ
100…ヘッド支持体
103…駆動回路基板
104…送風用孔
124…ドライバIC
146…イオン発生器支持体1... Recording drum (recording medium)
3...Ion flow recording head 20...Ion generator
21... Insulating substrate 22... Induction electrode
23...Insulator layer 24...Ion generation electrode
25... Shield electrode 26... Slit
28... Spacer member 29, 29'... Ion passage hole
30...Control board 31...Insulating board
32...First control electrode 33...Second control electrode
34...Control voltage 37...Bias voltage
39...AC voltage 41...Al drum (conductive base) 42
…Dielectric layer 50…Flexible cable 5
1...Positioning pattern 52...Adhesive injection hole
53, 54...Terminal 55, 56...Metal layer
57...Blower hole 58...Cutout pattern for alignment 59...Bar pattern for alignment 60...Flexible cable connection terminal 78...Head holder 79...Bonding wire
100...Head support body 103...Drive circuit board
104...Blower hole 124...Driver IC
146...Ion generator support
Claims (12)
なる記録媒体上にイオンを照射して静電潜像を形成し、
この静電潜像を現像することにより画像記録を行う静電
記録装置において、近接して配置された少なくとも二つ
の電極を含み、これらの電極間に電圧が印加されてイオ
ンを発生するイオン発生手段と、前記イオン発生手段と
前記記録媒体との間に所定間隔で配置され、前記イオン
発生手段から発生されるイオンを通過させるためのイオ
ン通過孔をそれぞれ有する第1および第2の制御電極と
、前記イオン通過孔を通過するイオンの量を画像信号に
応じて制御するために前記第1および第2の制御電極に
所定の電位差を与える駆動手段とを具備することを特徴
とする静電記録装置。1. Forming an electrostatic latent image by irradiating ions onto a recording medium formed by forming a dielectric layer on a conductive substrate,
In an electrostatic recording device that records an image by developing this electrostatic latent image, an ion generating means includes at least two electrodes arranged in close proximity and generates ions by applying a voltage between these electrodes. and first and second control electrodes that are arranged at a predetermined interval between the ion generating means and the recording medium and each having an ion passage hole for passing ions generated from the ion generating means; An electrostatic recording apparatus characterized by comprising: a driving means for applying a predetermined potential difference to the first and second control electrodes in order to control the amount of ions passing through the ion passage hole according to an image signal. .
なる記録媒体上にイオンを照射する操作を主走査方向お
よびこれと直交する副走査方向に行って静電潜像を形成
し、この静電潜像を現像することにより画像記録を行う
静電記録装置において、近接して配置された少なくとも
二つの電極を含み、これらの電極間に電圧が印加される
ことによりコロナ放電でイオンを発生する前記主走査方
向に沿って設けられたイオン発生手段と、前記イオン発
生手段と前記記録媒体との間に所定間隔で配置されると
共に主走査方向に沿って配列され、前記イオン発生手段
から発生されるイオンを通過させるためのイオン通過孔
をそれぞれ有する複数の第1および第2の制御電極と、
前記イオン通過孔を通過するイオンの量を画像信号に応
じて制御するために前記第1および第2の制御電極に所
定の電位差を選択的に与える駆動手段とを具備すること
を特徴とする静電記録装置。2. An electrostatic latent image is formed by irradiating ions onto a recording medium formed by forming a dielectric layer on a conductive substrate in a main scanning direction and a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. , an electrostatic recording device that records an image by developing this electrostatic latent image, which includes at least two electrodes placed in close proximity, and when a voltage is applied between these electrodes, ions are generated by corona discharge. ion generating means disposed along the main scanning direction to generate ions; and ion generating means disposed at a predetermined interval between the ion generating means and the recording medium and arranged along the main scanning direction; a plurality of first and second control electrodes each having an ion passage hole for passing ions generated from the control electrode;
The static control device further comprises driving means for selectively applying a predetermined potential difference to the first and second control electrodes in order to control the amount of ions passing through the ion passage hole in accordance with an image signal. Electric recording device.
電極との間の距離は、イオン発生手段からの漏れ電界の
強さが空気の放電開始電界以上になる距離より大きいこ
とを特徴とする請求項1または2記載の静電記録装置。3. The distance between the ion generating means and the first control electrode is larger than the distance at which the strength of the leakage electric field from the ion generating means is equal to or higher than the discharge starting electric field of air. The electrostatic recording device according to claim 1 or 2.
前記記録媒体上に到達するイオンのイオン量を前記イオ
ン発生手段で発生するイオンのイオン量の1/2以下に
規制する手段をさらに具備することを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の静電記録装置。4. Means for regulating the amount of ions passing through the first and second control electrodes and reaching the recording medium to 1/2 or less of the amount of ions generated by the ion generating means. The electrostatic recording device according to any one of claims 1 to 3, further comprising the following.
の制御電極の一方の電極に前記導電性基体の電位と等し
い固定電位を常時与え、他方の電極に一方の電極に対し
てイオンの極性に応じて一方の電極の電位より高電位ま
たは低電位の電位を与えることを特徴とする請求項1〜
4のいずれかに記載の静電記録装置。5. The driving means is configured to drive the first and second
A fixed potential equal to the potential of the conductive substrate is always applied to one of the control electrodes, and a potential higher or lower than that of the other electrode is applied to the other electrode, depending on the polarity of the ions. Claims 1-1 characterized in that a potential is applied.
4. The electrostatic recording device according to any one of 4.
の制御電極の一方の電極に前記導電性基体の電位より高
い固定電位を常時与え、第1および第2の制御電極の他
方の電極にイオンの極性に応じて一方の電極の電位より
高電位または低電位の電位を与えることを特徴とする請
求項1〜5のいずれかに記載の静電記録装置。6. The driving means is configured to drive the first and second
A fixed potential higher than the potential of the conductive substrate is always applied to one of the control electrodes, and a potential higher than or equal to the potential of the one electrode is applied to the other electrode of the first and second control electrodes depending on the polarity of the ions. The electrostatic recording device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a low potential is applied.
る幅は、副走査方向における幅より大きいことを特徴と
する請求項2〜6のいずれかに記載の静電記録装置。7. The electrostatic recording device according to claim 2, wherein the width of the ion passage hole in the main scanning direction is larger than the width in the sub-scanning direction.
に対してθ=tan−1N(Nは前記主走査方向のピッ
チに対する前記副走査方向のピッチの比)なる角度θの
方向に配列されていることを特徴とする請求項2〜7の
いずれかに記載の静電記録装置。8. The ion passing holes are arranged in the direction of an angle θ with respect to the main scanning direction such that θ=tan−1N (N is a ratio of the pitch in the sub-scanning direction to the pitch in the main scanning direction). The electrostatic recording device according to any one of claims 2 to 7, characterized in that:
なる記録媒体上にイオンを照射する操作を主走査方向お
よびこれと直交する副走査方向に行って静電潜像を形成
し、この静電潜像を現像することにより画像記録を行う
静電記録装置において、近接して配置された少なくとも
二つの電極を含み、これらの電極間に電圧が印加される
ことによりコロナ放電でイオンを発生する前記主走査方
向に沿って設けられたイオン発生手段と、前記イオン発
生手段と前記記録媒体との間に所定間隔で配置されると
共に主走査方向に沿って配列され、前記イオン発生手段
から発生されるイオンを通過させるためのイオン通過孔
をそれぞれ有する複数の第1および第2の制御電極と、
前記イオン通過孔を通過するイオンの量を画像信号に応
じて個別に制御するために前記第1および第2の制御電
極の一方の電極を固定電位とし他方の電極に一方の電極
に対して所定の電位差を持つ電位を選択的に与える駆動
手段と、前記第1および第2の制御電極のうち前記他方
の電極に接続され、前記副走査方向の両側に振り分けて
引き出された引き出し配線とを具備することを特徴とす
る静電記録装置。9. An electrostatic latent image is formed by irradiating ions onto a recording medium formed by forming a dielectric layer on a conductive substrate in a main scanning direction and a sub-scanning direction orthogonal thereto. , an electrostatic recording device that records an image by developing this electrostatic latent image, which includes at least two electrodes arranged in close proximity, and when a voltage is applied between these electrodes, ions are generated by corona discharge. ion generating means disposed along the main scanning direction to generate ions; and ion generating means disposed at a predetermined interval between the ion generating means and the recording medium and arranged along the main scanning direction; a plurality of first and second control electrodes each having an ion passage hole for passing ions generated from the control electrode;
In order to individually control the amount of ions passing through the ion passage hole according to the image signal, one of the first and second control electrodes is set at a fixed potential, and the other electrode is set at a predetermined potential with respect to the one electrode. drive means for selectively applying a potential having a potential difference of An electrostatic recording device characterized by:
び第2の制御電極と前記駆動手段がヘッド支持体上に記
録ヘッドとして一体に構成され、前記イオン通過孔が該
ヘッド支持体の端面に位置していることを特徴とする請
求項1〜10のいずれかに記載の静電記録装置。10. The ion generating means, the first and second control electrodes, and the driving means are integrally formed as a recording head on a head support, and the ion passage hole is located at an end surface of the head support. The electrostatic recording device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that:
び第2の制御電極と前記駆動手段が記録ヘッドとして一
体に構成され、かつイオン発生手段は該記録ヘッドに対
して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項
1〜11のいずれかに記載の静電記録装置。11. The ion generating means, the first and second control electrodes, and the driving means are integrally configured as a recording head, and the ion generating means is configured to be detachable from the recording head. The electrostatic recording device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that:
成されたイオン通過孔の少なくとも一方は、前記記録媒
体上に形成される各一つの画点に対して複数個ずつ形成
されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか
に記載の静電記録装置。12. A plurality of at least one of the ion passage holes formed in the first and second control electrodes is formed for each pixel formed on the recording medium. The electrostatic recording device according to any one of claims 1 to 12, characterized by:
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-155300 | 1990-06-15 | ||
| JP15530090 | 1990-06-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211971A true JPH04211971A (en) | 1992-08-03 |
| JP3128252B2 JP3128252B2 (en) | 2001-01-29 |
Family
ID=15602883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3149491A Expired - Lifetime JP3128252B2 (en) | 1990-06-15 | 1991-01-31 | Electrostatic recording device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128252B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109087567A (en) * | 2018-09-03 | 2018-12-25 | 南阳理工学院 | A kind of electrostatic field equipotential lines plotter based on two-dimensional coordinate orifice plate |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3149491A patent/JP3128252B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109087567A (en) * | 2018-09-03 | 2018-12-25 | 南阳理工学院 | A kind of electrostatic field equipotential lines plotter based on two-dimensional coordinate orifice plate |
| CN109087567B (en) * | 2018-09-03 | 2023-09-29 | 南阳理工学院 | Electrostatic field equipotential line plotter based on two-dimensional coordinate pore plate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3128252B2 (en) | 2001-01-29 |
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