JPH0494948A - イオン流記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は絶縁基板の両面に少なくとも一対の電極を対向
配置した積層体にイオン流通過孔を設け、上記一対の電
極に制御電圧を印加して上記イオン流通過孔内を流れる
イオン発生源からのイオン流を制御し、これによって記
録媒体に所要のイオン流記録を行なうイオン流記録ヘッ
ドおよびその製遣方法に関する。

［従来の技術］ 絶縁基板を挟んで少なくとも一対の電極を対向配置し、
これにイオン流通過孔を設け、上記一対の電極に制御電
圧を印加してイオン流通過孔内を流れるイオン発生源か
らのイオン流を制御し、これによって記録媒体に所要の
イオン流記録を行なう如く構成されたイオン流記録ヘッ
ドは、例えば特公昭５６−３５８７４号公報などに開示
されているように公知である。

第１１図はこの種のイオン流記録ヘッドの基本的構成を
示す図である。シールドケース１て囲まれたコロナワイ
ヤ電極２は、直流高圧電源３から直流高電圧を印加され
ると、コロナイオンを発生させる。このコロナイオンは
、コロナワイヤ電極２と対向電極４との間に介在させた
イオン流記録ヘッド本体５のイオン流通過孔６を通過す
べく移動する。

イオン流記録ヘッド本体５は、絶縁基板７の両面に一対
の電極８ａ、８ｂを対向配置し、これに前記イオン流通
過孔６を貫通させた構造となっている。上記電極８ａ、
８ｂには、パルス発生器９から画像信号に応したパルス
信号電圧か印加される。このパルス信号電圧の極性や電
圧レベルの大きさにより、イオン流通過孔６に到達した
イオン流が通過または阻止される。この通過または阻止
されるイオン流により、対向電極４の上に置かれた誘電
体すなわち記録媒体１０に静電潜像か形成される。この
静電潜像を現像処理することにより、所要の記録画像か
得られる。

一方、電子写真学会誌　２５　（１）（１９８６）には
、画像信号に対応するパルス信号電圧の大きさやパルス
幅を変調して、イオン流による階調記録を行なう技術が
提案されている。

なお実際の画像形成を行なうには、上述した第１１図に
示すような構成単位のものが画像の画素ごとに必要とな
る。しかるに画像の記録紙幅方向に第１１図に示した構
成単位のものを所望の画素数だけ１列にならべた場合、
画像の分解能を一定レベル以上に保つことが困難となる
。すなわち画像の分解能を上げようとすると、電極８ａ
、８ｂおよびイオン流通過孔６の面積を十分小さくしな
ければならない。しかるに製造上の限界があるため、分
解能を十分に高め得ないという問題がある。

また、１画素ごとに１個のスイッチング回路を付加する
必要があるため、多数のスイッチング回路が必要となり
、構成が複雑化するという問題がある。

この様な問題を解決するために従来いくつかの改良案が
提案されている。例えば特公昭５９−４３３１７号公報
には、イオンが通過する多数の小孔を備えた絶縁性基板
の両面に、互いに交差する如く対向配置されたマトリク
ス電極を形成し、このマトリクス電極によってイオン流
を制御するようにしたイオン流記録ヘッドが記載されて
いる。

第１２図、第１３図は上記の特公昭５９−４３３１７号
公報から引用して記載したイオン流記録ヘッドの平面図
であって、第１２図は第１１図における電極８ａ側に相
当する表面図であり、第１３図は第１１図における電極
８ｂ側に相当する裏面図である。

図示の如く、誘電体である絶縁性基板２０には、第１１
図のイオン流通過孔６に相当する小孔１１（１１ａ〜１
ｌｅ）、１２　（１２ａ〜１２ｅ）。

１３（１３ａ〜１３ｅ）、１４　（１４ａ〜１４ｅ）か
画素ごとに、印字ラインＬｌ、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４と平行
な状態で４列に、しかも千鳥状にパンチ穴開は法により
形成されている。基板２０の表面側には、第１２図に示
すように記録電極２１ａ〜２１ｅが印字ラインＬ１〜Ｌ
４と所定の角度で交差し、かつ各小孔１１ａ　〜１４ａ
、ｌｌｂ　〜１４ｂ　１１Ｃ〜１４Ｃ１１ｄ〜１４ｄ、
１１ｅ〜１４ｅごとにそれぞれ連接するように形成され
ている。基板２０の裏面側には、第１３図に示すように
ライン電極２２ａ〜２２ｄが印字ラインＬｌ〜Ｌ４と平
行に、かつ各小孔１１ａ〜１１ｅ、〜１４ａ〜１４ｅご
とにそれぞれ連接するように形成されている。

なお絶縁基板２０としては、厚さ７５μｍのポリイミド
基板を用いられる。記録電極２１ａ、２ｌｂ、〜の電極
幅は４００μｍ１ピツチは５００μｍである。またライ
ン電極２２ａ〜２２ｄの電極幅は４３２μｍ１ピツチは
５３２μｍである。

小孔１１（ｌｌａ〜１ｌｅ）、１２　（１２ａ〜１２ｅ
）、１３　（１３ａ〜１３ｅ）、１４　（１４ａ〜１４
ｅ）の直径は２００μｍである。図示はしてないが、記
録媒体はライン電極２２ａ〜２２ｄと直交する方向へ移
動する。また同じく図示はしてないが、記録電極２１ａ
、２１ｂ、〜と約６＋ｎｎ＋程度の距離を置いて直径４
０μｍのタングステン製のコロナワイヤが張られており
、これには約８ＫＶの直流高電圧が印加される。

上記の如く構成されたイオン流記録ヘッドを作動させる
場合には、ライン電極２２ａ〜２２ｄに対し、記録媒体
の移動と同期した電圧パルスを周期的に印加すると共に
、記録電極２１ａ、２１ｂ。

〜　には、画像信号に応じた信号パルスを印加する。こ
の様にライン電極と記録電極とをマトリクス駆動するこ
とにより、イオン流を制御しイオン流記録を行なえる。

記録媒体上には、８ドツト／■の記録密度で画像か形成
される。

上記の様なマトリクス構造のイオン流記録ヘッドを用い
ることにより、イオン流入口側の小孔１１の面積を特に
小さくしなくても記録密度を高めることができ、分解能
を向上することか可能となる。またスイッチング回路を
個別に設けなくても良いので、構成か簡略化する。

［発明か解決しようとする課８］ 第１１図に示した従来のイオン流記録ヘッドでは、イオ
ン流通過孔６の電界強度かある一定しヘル以上となるよ
うに、電極８ａ、８ｂ間に所定電圧を印加することによ
り、コロナワイヤー２から発生したコロナイオンがイオ
ン流通過孔を通過するのを阻止できる。この阻止電圧は
、トランジスタやＩＣ等の半導体素子を駆動することに
より高圧パルスとして得られるが、その電圧レベルは通
常の場合、数百Ｖである。このため使用する半導体素子
としては高耐圧素子を用いなければならない。その結果
、パルス発生器９が非常に高価格なものになるという問
題がある。また印加電圧Ｖか高い場合、電極間の放電を
防止するために、電極間隙を一定以上の距離に保つ必要
がある。このためイオン流記録ヘッド本体５の厚み寸法
が大きくなり、高記録密度化をはかる上での障害となっ
ていた。

低電圧でイオン流通過孔６の電界強度を高め得るる手段
として、絶縁基板７の厚み寸法を小さく設定する手段が
考えられる。すなわち、絶縁基板として厚みｄ、誘電率
εの部材を用い、その両面に対向配置されている二電極
に対して電圧Ｖを印加したとき、上記絶縁基板中に生じ
る電界強度Ｅは、 Ｅ　寥　ε　Ｖ／ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・　（１）なる式で表される。したかって厚みｄ
を小さくすれば、相対的に印加電圧Ｖが小さくても所要
の電界強度Ｅを得ることができ筈である。

そこで、絶縁基板７として厚みの薄い部材を用いてイオ
ン流記録ヘッド本体５を製作し、所要の阻止電界強度Ｅ
が得られるような相対的に小さな値の電圧Ｖを印加して
みた。しかし上記域みの結果は失敗で、イオン流を阻止
する事はできなかった。つまり絶縁基板７の厚み寸法を
小さ（しても印加電圧Ｖを小さくする事かできなかった
。なお絶縁基板７の厚みを一定値以下にすると、たとえ
印加電圧Ｖを大幅に上げても、イオン流を阻止する事が
できないことが分かった。

第１２図および第１３図に示すイオン流記録ヘッドの場
合も同様のことかいえる。因みに記録電極２１ａ、２１
ｂ　〜とライン電極２２ａ〜２２ｄとの間に阻止電圧と
して１２５Ｖの高圧パルスを印加した場合には良好な画
像か得られたが、阻止電圧を下げて１００ｖとした場合
には、非画像部分にもイオン流の漏れ照射が生じ、カブ
リが生した画像しか得られなかった。

本発明はこの様な事情を考慮して成されたものであり、
その目的は比較的低い電圧の印加により、イオン流の通
過・阻止制御を行なうに十分な電界をイオン流通過孔内
に発生させることのできるイオン流記録ヘッドを提供す
ることにある。

また本発明の他の目的は、上記のようなイオン流記録ヘ
ッドを容易かつ安価に得ることのできるイオン流記録ヘ
ッドの製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために本発明では次のような手段を
講じた。

「イオン流記録ヘッド」 （１）絶縁基板の両面に少なくとも一対の電極を対向配
置した積層体にイオン流通過孔を設け、上記一対の電極
に制御電圧を印加して上記イオン流通過孔内を流れるイ
オン発生源からのイオン流を制御し、これによって記録
媒体に所要のイオン流記録を行なうイオン流記録ヘッド
において、イオン流通過孔を分割された複数の孔からな
るものとした。

（２）分割された複数の孔からなるイオン流通過孔を設
けた電極と、分割されない単一の孔からなるイオン流通
過孔を設けた絶縁基板とを、上記二つのイオン流通過孔
が連通ずるように積層してイオン流記録ヘッド本体を構
成した。

［イオン流記録ヘッドの製造方法」 （３）絶縁基板の一側面に、分割された複数の孔からな
るイオン流通過孔を有する第１の電極パターンを形成し
、上記絶縁基板の他側面に、分割されない単一の孔から
なるイオン流通過孔を有する第２の電極パターンを形成
し、上記第２の電極パターン側からエキシマレーザ光を
照射することにより、前記絶縁基板に単一のイオン流通
過孔を形成するようにした。

［作用コ 上記手段を講じたことにより次のような作用が生じる。

同し大きさの電圧を印加した場合でも、孔の中心部に電
極が存在する為に、この部分にも電界が生じ、比較的小
さな電圧でもイオン流通過孔全体に、必要な大きさの電
界を発生させることが可能となる。また電極パターンを
形成した後、エキシマレーザ光を照射すればよく、「張
り合わせ」等の機械的な作業が不要となる。したがって
効率よく製造できる利点かある。

［実施例コ （第１実施例） 第１図〜第５図は、本発明の基本的構成を明らかにする
ための第１実施例を示す図である。

イオン流通過孔を通過するイオン流を制御する電界は、
第１図示の如き平行電極３１．３２の端部によって形成
される電界と同様であると考えられる。第１図において
ψ（実線）は、上記平行電極端部によって形成される電
界の等電位面を示す分布曲線である。またφ（破線）は
同電界の電気力線を示す分布曲線である。電極３１．３
２の端部からＸ方向に所定距離だけ離れた位置でのＹ方
向の電界強度は、電極形状が一定であれば、電圧のレベ
ルによって変化する。つまり電圧が低くなれば、同じ電
界強度が得られる電極端部からの距離は減少する。上述
したような状況を、イオン流記録ヘッド本体のイオン流
通過孔について、イオン流を阻止する場合について模式
的に表すと、第２図および第３図のようになる。

第２図はイオン流の通過を十分に阻止できる大きさの電
圧を印加した時の電界を電気力線で表したものである。

図中、３３は絶縁基板、３４はイオン流通過孔である。

図示の如くイオン流通過孔３４の中心部間に十分な電界
か存在している。

第３図は比較的低い電圧を印加した時の電界を電気力線
で表したものである。電圧を低下させると、図に示すよ
うにイオン流を制御できる電界は電極３１．３２の端部
近傍のみに形成される。このためイオン流通過孔３４の
中心部を通過するイオン流は阻止できない。この様な場
合、イオン流の漏れ通過が生じて記録媒体に到達するた
めに、非記録領域である背景部分にカブリが生じ、汚れ
の立つ画像となってしまう。

第４図はイオン流通過孔３４を複数個（図示例では２個
）の孔３４ａ、３４ｂに分割した場合の模式的断面図で
ある。第３図の場合と同し大きさの電圧を印加した場合
でも、孔の中心部に電極が存在する為に、この部分にも
電界が生し、比較的小さな電圧でもイオン流通過孔全体
に、必要な大きさの電界を発生させることが可能となる
。

第５図は第４図と同じ電極構造をもつものについて、イ
オン流を通過させる電圧条件を与えた場合の模式的断面
図である。図示の如くイオン流はイオン流通過孔３４ａ
、３４ｂを分流して通過する。この場合、電界レンズ効
果によってイオン流が収束されるため、イオン流通過孔
の内部に電極が存在しても、通過イオン流量が減少する
ことはない。

この様にイオン流通過孔３４を複数に分割することによ
り、イオン流制御用の印加電圧Ｖを低下させる事ができ
た。

（第２実施例） 第６図は本発明の第２実施例を示す図で、記録電極側か
らみた記録ヘッド本体のイオン流通過孔の部分を拡大し
て示した平面図である。この記録ヘッド本体は、第１２
図および第１３図に示したものと同様な電極パターンを
有する記録ヘッド本体に適用した実施例であって、４１
は記録電極。

４２はライン電極を示している。図示の如く１画素当た
り、４個の直径１００μｍのイオン流通過孔４４ａ〜４
４ｄを有するイオン流通過孔４４を備えたイオン流記録
ヘッドである。

このイオン流記録ヘッドは次のように製作される。両面
ポリイミド基板に、記録電極、ライン電極のパターンを
リソグラフィー法でエツチング処理により形成する。し
かる後、孔位置座標を数値制御により入力された１００
μｍφの微小ポンチによるパンチング加工を行なうこと
により、イオン流通過孔４４ａ〜４４ｄを作成する。

本実施例のイオン流記録ヘッドによれば、阻止電圧を７
０Ｖに下げてもカブリのない良好な記録画像を得ること
ができた。

（第３実施例） 第７図および第８図は本発明の第３実施例を示す図で、
第７図は記録電極側からみた記録ヘッド本体のイオン流
通過孔の部分を拡大して示した平面図であり、第８図は
第７図のＸ−Ｙ矢視断面図である。本実施例のイオン流
記録ヘッドの記録電極５１．ライン電極５２等の基本的
形状は第２実施例と同様である。５３は絶縁基板、５４
はイオン流通過孔である。本実施例は外径２００μｍの
イオン流通過孔５４の部分に、幅１０μｍ１間隙５０μ
ｍの格子状グリッドＧを形成したものである。

このイオン流記録ヘッドは次のように製作される。記録
電極５１のパターンを厚み２０μｍのステンレス鋼箔を
用いてフォトエツチング法を用いて形成する。一方、銅
箔を貼った厚さ７５μｍのポリイミド基板を用い、その
銅箔にライン電極パターンを形成すると共に、記録電極
５１と同様なグリッドＧを有するイオン流通過孔５４を
形成する。しかる後、ポリイミドエツチングにより、ポ
リイミド基板５３のイオン流通過部分に径約２４０μｍ
のイオン流通過孔を形成する。次いで前記ステンレス鋼
製の記録電極パターンと、ポリイミド基板５３に形成し
たライン電極パターンとを重ね合わせて接着し、イオン
流記録ヘッド本体を製作する。

本実施例のイオン流記録ヘッドによれば、阻止電圧５０
Ｖであっても、カブリのない良好な記録画像を得ること
ができた。なお前記第２実施例の如き微小ポンチを用い
た穴開けでは、ポンチ径や基板強度等により、５０μｍ
程度の孔が限界であるか、本実施例の製作方法を用いる
ことにより、イオン流通過孔５４をより細かく分割する
ことができる。またイオン流通過孔５４の内部に絶縁基
板５３を残存させる場合、電極パターンと絶縁基板パタ
ーンとがずれると、絶縁基板５３にイオンが付着して帯
電し、イオン流通過孔５４内の電界を乱して画像ムラが
生じることがある。しかるに本実施例では、イオン流通
過孔内部の絶縁基板５３はすべて除去するようにしたの
で、上記不具合が生じる虞れはない。

（第４実施例） 第９図および第１０図は本発明の第４実施例を示す図で
、第９図は記録電極側からみた記録ヘッド本体のイオン
流通過孔の部分を拡大して示した平面図であり、第１０
図は第９図のＸ−Ｙ矢視断面図である。記録電極６１．
ライン電極６２．絶縁基板６３等の基本的な形状は第２
実施例と同様である。

本実施例のイオン流記録ヘッドは次のように製作される
。厚さ３５μｍの両面ポリイミド基板を用い、一方の面
には外径１２５μｍの単一の孔からなるイオン流通過孔
６４ａが開けられた記録電極パターンを形成し、他方の
面には径か４０μｍの１９個の小孔６４ｂからなるイオ
ン流通過孔６４を有するライン電極パターンを形成する
。記録電極６１およびライン電極６２の電極間隔は、５
０μｍである。この様に両面に電極パターンを形成した
両面ポリイミド基板６３に対し、記録電極側よりスポッ
ト径が約２７０μｍのＫｒＦガスによる波長２４８ｎｍ
のエキシマレーザ光を、イオン流通過孔６４と中心を合
わせて照射する。エキシマレーザ先は金属はほとんど侵
さず、ポリイミドを非熱的化学的分解によって除去する
。かくして第１０図示のような断面を有するイオン流通
過孔が形成される。

本実施例のイオン流記録ヘッドによれば、阻止電圧３０
Ｖにおいてもカブリのない、ドツト密度が１６ドツト／
Ｉ！１ｍの良好な記録画像を得ることかできた。

また本実施例においては、両面ポリイミド基板６３にフ
ォトリソグラフィ法により電極パターンを形成した後、
エキシマレーザ光を照射すればよく、第３実施例の如く
、「張り合わせ」という機械的な作業が不要となる。し
たかって効率よく製造できる利点かある。

上述したように、本発明に係わるイオン流記録ヘッドに
よれば、低電圧でイオン流を制御できる。

その結果、パルス発生器における駆動素子として、安価
な低耐圧素子を使用できる利点がある。すなわち従来は
１００〜２００Ｖ程度の高い電圧を取り扱う関係上、例
えばプラズマデイスプレィ駆動素子等に使用される高価
格な高耐圧素子を用いる必要かあった。しかるに本実施
例にあっては、１００ｖ以下の低い電圧を取り扱えばよ
いので、例えば蛍光表示管あるいは液晶デイスプレィ等
に使用される安価な駆動素子を使用可能である。また印
加される制御電圧か低下した結果、放電防止のための対
向電極の間隔を狭める事かできる。したかって電極を高
密度配置する事が可能となり、画像記録密度を向上させ
得る。

なお本発明は上記した各実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であることは勿論である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、比較的低い電圧
の印加により、イオン流の通過・阻止制御を行なうに十
分な電界をイオン流通過孔内に発生させることのできる
イオン流記録ヘッドを提供できる。また本発明によれば
、上記のようなイオン流記録ヘッドを、容易かつ安価に
得ることのできるイオン流記録ヘッドの製造方法を提供
することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の基本的構成を明らかにするた
めの第１実施例を示す図である。第６図は本発明の第２
実施例を示す図で、記録電極側からみた記録ヘッド本体
のイオン流通過孔の部分を拡大して示した平面図である
。第７図および第８図は本発明の第３実施例を示す図で
、第７図は記録電極側からみた記録ヘッド本体のイオン
流通過孔の部分を拡大して示した平面図であり、第８図
は第７図のＸ−Ｙ矢視断面図である。第９図および第１
０図は本発明の第４実施例を示す図で、第９図は記録電
極側からみた記録ヘット本体のイオン流通過孔の部分を
拡大して示した平面図であり、第１０図は第９図のＸ−
Ｙ矢視断面図である。第１１図〜第１３図は従来技術を
説明するための図である。 ３１．３２・・・電極、３３．５３．６３・・・絶縁基
板、３４，３４ａ、３４ｂ、４４．４４ａ　〜４４ｄ、
５４．６４・・・イオン流通過孔、４１．５１６１・・
・記録電極、４２，５２．６２・・ライン電極、Ｇ・・
・格子状グリッド。 出願人代理人　　　弁理士　坪井　淳 第 図 第 図 ４ａ ４ｂ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第１１ 図 ４ｂ 第１０図 第１２図 に 第１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板の両面に少なくとも一対の電極を対向配
   置した積層体にイオン流通過孔を設け、上記一対の電極
   に制御電圧を印加して上記イオン流通過孔内を流れるイ
   オン発生源からのイオン流を制御し、これによって記録
   媒体に所要のイオン流記録を行なうイオン流記録ヘッド
   において、イオン流通過孔が分割された複数の孔からな
   ることを特徴とするイオン流記録ヘッド。
2. （２）絶縁基板の両面に少なくとも一対の電極を対向配
   置した積層体にイオン流通過孔を設け、上記一対の電極
   に制御電圧を印加して上記イオン流通過孔内を流れるイ
   オン発生源からのイオン流を制御し、これによって記録
   媒体に所要のイオン流記録を行なうイオン流記録ヘッド
   において、分割された複数の孔からなるイオン流通過孔
   を設けた電極と、分割されない単一の孔からなるイオン
   流通過孔を設けた絶縁基板とを、上記二つのイオン流通
   過孔が連通するように積層してなることを特徴とするイ
   オン流記録ヘッド。
3. （３）絶縁基板の一側面に、分割された複数の孔からな
   るイオン流通過孔を有する第１の電極パターンを形成し
   、上記絶縁基板の他側面に、分割されない単一の孔から
   なるイオン流通過孔を有する第２の電極パターンを形成
   し、上記第２の電極パターン側からエキシマレーザ光を
   照射することにより、前記絶縁基板に単一のイオン流通
   過孔を形成することを特徴とするイオン流記録ヘッドの
   製造方法。