JPH1170691A - Electrostatic recording head and electrostatic printer - Google Patents

Electrostatic recording head and electrostatic printer

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JPH1170691A
JPH1170691A JP23296297A JP23296297A JPH1170691A JP H1170691 A JPH1170691 A JP H1170691A JP 23296297 A JP23296297 A JP 23296297A JP 23296297 A JP23296297 A JP 23296297A JP H1170691 A JPH1170691 A JP H1170691A
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JP
Japan
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recording head
electrostatic
cathode
field emission
vacuum envelope
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Withdrawn
Application number
JP23296297A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Watanabe
寛 渡辺
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Futaba Corp
Original Assignee
Futaba Corp
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Publication date
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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic recording head for driving recording needles (anode electrodes) by electric field discharge elements. SOLUTION: A drive substrate 1 is loaded with IC circuits 5A, 5B, 5C, 5D for driving an electrostatic recording head. An electron discharge part 2 is held to a vacuum state by a vacuum envelope 6 and has a large number of electric field discharge cathodes, gates and anodes charged by discharged electrons formed thereto in a line form. A plurality of outgoing lines connected to the strip like anodes provided in the vacuum envelope 6 are provided to a recording head part 3 formed by vapor deposition of transparent electrodes or metal act as an electrode part for charging a latent image on the surface of a dielectric or electricity-sensitive recording paper and the leading end parts thereof become anodes P1, P2, P3,.... A latent image can be formed on a recording medium by discharging the charge of the anodes to the recording medium.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電記録ヘッドに
係わり、特に真空中に配置されている冷陰極から放出さ
れる電子によって静電記録を行う際に好適な静電記録ヘ
ッド、並びにこの静電記録ヘッドを使用する静電プリン
タに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic recording head, and more particularly, to an electrostatic recording head suitable for performing electrostatic recording by electrons emitted from a cold cathode disposed in a vacuum, and to an electrostatic recording head. The present invention relates to an electrostatic printer using an electrostatic recording head.

【0002】[0002]

【従来の技術】導体面に誘電体のシートや印画紙等から
なる記録媒体を載置し、記録媒体の表面に電極を接して
導体と電極間に所定の電圧を印加することにより記録媒
体表面に静電潜像を形成する方法が、多くのプリンタ
や、コピー機器に利用されている。静電プリンタとして
はプリントすべき静電潜像をどのような方法で記録媒体
表面に潜像として記録するかによって固体走査法、電子
走査法、及びイオン走査法に分別される
2. Description of the Related Art A recording medium, such as a dielectric sheet or photographic paper, is placed on a conductor surface, an electrode is brought into contact with the surface of the recording medium, and a predetermined voltage is applied between the conductor and the electrode. A method of forming an electrostatic latent image on a printer is used in many printers and copiers. An electrostatic printer is classified into a solid-state scanning method, an electronic scanning method, and an ion scanning method according to a method of recording an electrostatic latent image to be printed as a latent image on a recording medium surface.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の静電記録として
は、主に固体走査記録法、電子走査記録法、気体放電記
録法等が知られているが、固体走査記録法は記録ピッチ
に対応する数の記録針(マルチスタイラス)と制御電極
を使用し、種種のマトリックス回路によってスタイラス
に記録信号に対応した電圧を印加するヘッドを構成する
ものである。しかしこの方法はマルチスタイラスの価格
が高価になると共に、制御電極の配置や制御電圧の供給
方法によっては記録画像にむらが生じるという問題点が
ある。
As the conventional electrostatic recording, a solid-state scanning recording method, an electronic scanning recording method, a gas discharge recording method and the like are mainly known, but the solid-state scanning recording method corresponds to a recording pitch. A head that applies a voltage corresponding to a recording signal to the stylus by various types of matrix circuits by using a desired number of recording needles (multi-stylus) and control electrodes. However, this method has the problems that the price of the multi-stylus becomes expensive and that the recorded image becomes uneven depending on the arrangement of the control electrodes and the method of supplying the control voltage.

【0004】電子走査法によるものは陰極線管を使用
し、その管面に植設されているマルチスタイラス(記録
針)に対して直接電子ビームを走査しながら、所定の電
位を供給するものであるが、陰極線管を使用するために
ヘッドが大型化するという問題がある。また、細い金属
ピンをガラス製の陰極線管に埋め込む必要があるため、
価格が高価になりピン電極間の静電容量によって、尾引
きや、前歴効果等が生じ画質を向上することが困難とな
る。また、気体放電を利用するものは、高電位の電源が
必要になると共に、マルチスタイラスとされている記録
針間の静電容量結合によって、スプレッド歪みが生じ、
電荷蓄積による前歴効果によって画質が向上しないとい
う問題がある。
In the electronic scanning method, a cathode ray tube is used, and a predetermined potential is supplied while scanning an electron beam directly on a multi-stylus (recording needle) implanted on the surface of the cathode ray tube. However, there is a problem that the head becomes large due to the use of the cathode ray tube. Also, it is necessary to embed a thin metal pin in a glass cathode ray tube,
The price becomes expensive, and tailing, a previous effect, and the like occur due to the capacitance between the pin electrodes, making it difficult to improve image quality. In addition, those utilizing gas discharge require a high-potential power supply, and spread distortion occurs due to capacitive coupling between recording styluses, which is regarded as a multi-stylus,
There is a problem that the image quality is not improved by the previous effect due to charge accumulation.

【0005】さらに、コロナ帯電器によってイオンガス
を発生して、このイオンガスをアパーチャー電極から、
直接誘電体表面等に放出して潜像を形成する走査法は、
記録針がないため、低電圧駆動ができ、アパーチャー電
極を安価に製造することができるという利点がある。し
かし、イオンガスを放出するアパーチャー電極に対して
マトリックス駆動を行うことが困難であり駆動回路が高
価になるという問題がある。
Further, ion gas is generated by a corona charger, and this ion gas is transmitted from an aperture electrode.
The scanning method of forming a latent image by emitting directly to the surface of a dielectric,
Since there is no recording needle, there is an advantage that low voltage driving can be performed and the aperture electrode can be manufactured at low cost. However, there is a problem that it is difficult to perform matrix driving on the aperture electrode that emits ion gas, and the driving circuit becomes expensive.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記各方式の記
録ヘッドに対して、薄膜技術等によって形成することが
できる電界効果素子を静電記録ヘッドとして利用するよ
うに構成するものであり、真空外囲器の一方の面に形成
された電界放出カソードと、前記電界放出カソードと対
向する前記真空外囲器の他方の面に金属皮膜で形成され
ている帯状の複数本のアノード電極とを備えている。前
記複数本のアノード電極はそれぞれ前記真空外囲器の外
部に直接導出されピンアレイを構成するようにしてい
る。また、上記電界放出カソードはコーン状の多数のエ
ミッタと電子を引き出すためのブロック化されたゲート
によって構成されており、エミッタ電極とゲート電極に
よってダイナミック駆動を行うことにより、アノード電
極に対して選択的に電子を供給するができる。
According to the present invention, a field effect element which can be formed by a thin film technique or the like is used as an electrostatic recording head with respect to the recording heads of the above types. A field emission cathode formed on one surface of a vacuum envelope, and a plurality of strip-shaped anode electrodes formed of a metal film on the other surface of the vacuum envelope facing the field emission cathode. Have. The plurality of anode electrodes are directly led out of the vacuum envelope to form a pin array. Further, the field emission cathode is composed of a large number of cone-shaped emitters and a blocked gate for extracting electrons, and is selectively driven with respect to the anode electrode by performing dynamic driving with the emitter electrode and the gate electrode. To supply electrons.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は本発明の静電記録ヘッドの
概要を示す斜視図であって、1の部分は静電記録ヘッド
を駆動するための配線回路及び駆動用の各種IC回路5
A、5B、5C、5D等が搭載される駆動基板である。
この駆動基板1にはコネクタと接続するための接続端子
部4を設け、後で述べるように静電プリンタ等に装着し
たり、ヘッドの交換を簡単にできるようにしている。2
は電界放出素子が格納されている電子放出部であり、真
空外囲器6によって、真空状態とされている内部の空間
には、後で述べるように薄膜技術によって形成されてい
る多数の電界放出カソードと、ゲート、および放出され
た電子によって帯電されるアノードがライン状にならん
でいる。
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of an electrostatic recording head according to the present invention. A part 1 is a wiring circuit for driving the electrostatic recording head and various IC circuits 5 for driving.
A, 5B, 5C, 5D, etc. are drive substrates on which are mounted.
The drive board 1 is provided with a connection terminal section 4 for connecting to a connector, so that the drive board 1 can be mounted on an electrostatic printer or the like, as described later, or the head can be easily replaced. 2
Numeral denotes an electron-emitting portion in which a field-emission element is stored. In an internal space that is evacuated by the vacuum envelope 6, a large number of field-emission devices formed by thin-film technology as described later are used. The cathode, the gate, and the anode charged by the emitted electrons are arranged in a line.

【0008】3は前記真空外囲器6の内部に設けられて
いる帯状のアノードに接続された複数本の引き出し線
が、透明電極、または金属の蒸着等によって形成されて
いる記録ヘッド部である。この記録ヘッド部3は、例え
ば誘電体表面や、静電記録紙等に潜像を帯電させるため
の電極部として作用し、実際は記録ヘッド部の裏面に蒸
着等によって形成されている引き出し線の先端部分は従
来のマルチスタイラスと同様にコピーすべき画像やキャ
ラクタを水平方向に分解したドットピッチに対応するア
ノード電極P1、P2、P3、・・・・・・・・・・P
nとなるものである。したがって、記録画像の解像度に
応じてアノード電極数nが設定され、アノード電極に帯
電した電荷を記録媒体に対して放電することによって記
録媒体に潜像を形成することができるように配置され
る。
Reference numeral 3 denotes a recording head section in which a plurality of lead lines connected to a strip-shaped anode provided inside the vacuum envelope 6 are formed by transparent electrodes or metal deposition. . The recording head section 3 functions as an electrode section for charging a latent image on, for example, a dielectric surface or electrostatic recording paper, and in fact, the tip of a lead line formed by vapor deposition or the like on the back surface of the recording head section. The portions are the anode electrodes P1, P2, P3,...,... P corresponding to the dot pitch obtained by horizontally decomposing the image or character to be copied as in the conventional multi-stylus.
n. Therefore, the number n of the anode electrodes is set according to the resolution of the recorded image, and the arrangement is such that a latent image can be formed on the recording medium by discharging the electric charge charged on the anode electrode to the recording medium.

【0009】なお、真空外囲器6は通常2枚のガラス基
板を所定の間隙を介してフリットガラス等で溶着し、一
方のガラス基板上には積層されているアモルフアスシリ
コン層、絶縁層をエッチング技術、蒸着、あるいはスパ
ッタ技術等の薄膜技術によって加工し前記した電界放出
カソードや、配線回路等が形成される。また、他方のア
ノード電極基板7の裏側には帯状の複数本のアノードが
形成され、その延長ラインが引き出し線及びアノード電
極となるように、例えばアルミ金属が蒸着される。
In general, the vacuum envelope 6 is formed by fusing two glass substrates with frit glass or the like through a predetermined gap, and forming a laminated amorphous silicon layer and insulating layer on one of the glass substrates. The above-described field emission cathode, wiring circuit, and the like are formed by processing using a thin film technique such as an etching technique, a vapor deposition technique, or a sputtering technique. A plurality of strip-shaped anodes are formed on the back side of the other anode electrode substrate 7, and, for example, aluminum metal is vapor-deposited such that extension lines thereof become lead lines and anode electrodes.

【0010】図2は真空外囲器6の内部に形成される電
界放出カソードと、放出された電子を捕捉するアノード
の形状を幅方向方から拡大してその一部を示したもので
あって、11は電荷放出カソードが積層される第1のガ
ラス基板、12はアノードが形成されている第2のガラ
ス基板である。これら第1及び第2のガラス基板は側壁
13を介してガラスフリット等で溶着され、内部空間が
真空状態に引かれる。なお、必要に応じて内部にゲッタ
が配置される。
FIG. 2 shows a part of a field emission cathode formed inside the vacuum envelope 6 and an anode for capturing emitted electrons which are enlarged in the width direction. , 11 is a first glass substrate on which the charge emission cathode is laminated, and 12 is a second glass substrate on which the anode is formed. These first and second glass substrates are welded by a glass frit or the like via the side wall 13, and the internal space is evacuated. Note that a getter is arranged inside as necessary.

【0011】第1のガラス基板11に対して帯状に複数
本のカソード電極14がパターニングされ、このカソー
ド電極14に沿って後で述べる加工法により、電子を放
出するエミッタコーン15、絶縁層16、及び電子を引
き出すようにドライブされるゲート17が薄膜技術によ
って積層される。各電界放出カソードアレイに対向する
ように第2のガラス基板12に帯状の複数本のアノード
18が形成され、その先端電極部は例えば記録媒体とな
る誘電体ドラム19に近接するように配置される。
A plurality of cathode electrodes 14 are patterned in a strip shape on the first glass substrate 11, and an emitter cone 15 for emitting electrons, an insulating layer 16, And a gate 17 driven to extract electrons is laminated by thin film technology. A plurality of strip-shaped anodes 18 are formed on the second glass substrate 12 so as to face each field emission cathode array, and the tip electrode portion is arranged, for example, close to a dielectric drum 19 serving as a recording medium. .

【0012】図3は、上記電界放出カソードの配置を上
面から示したもので、アノードは一部のみが示されてい
る。この図に見られるように帯状に形成されている複数
本の電界放出カソードアレイは、例えばn本を単位とし
てブロックB0、B1、B2、B3、・・・・・となる
ように区分けされている。そして、ブロックB0の最初
のカソード電極c11はカソードラインC0を介して次ぎ
のブロックB1の最後のカソード電極c2nに接続され、
このカソード電極c2nは、続いて次のブロックB2の最
初のカソード電極c31に接続される。このように、ブロ
ックB0、B1、B2、B3・・・・Bnに区分けれた
カソード電極はそれぞれ次のブロックに対応するカソー
ド電極にカソードラインC0、C1、C2・・・・CN
によってジグザク状に結線され、n×ブロック数個のカ
ソード電極は、ドライブすべき電極数を1/Bn-1とし
て出力するように構成している。
FIG. 3 is a top view showing the arrangement of the field emission cathode, and only a part of the anode is shown. As shown in this figure, a plurality of band-shaped field emission cathode arrays are divided into blocks B0, B1, B2, B3,... . Then, the first cathode electrode c 11 of the block B0 is connected to the last cathode electrode c 2n of the next block B1 via the cathode line C0,
This cathode electrode c 2n is subsequently connected to the first cathode electrode c 31 of the next block B2. In this manner, the cathode electrodes divided into the blocks B0, B1, B2, B3,..., Bn are respectively connected to the cathode lines corresponding to the next block by the cathode lines C0, C1, C2,.
Are connected in a zigzag pattern, and the cathode electrodes of n × several blocks are configured to output the number of electrodes to be driven as 1 / Bn−1.

【0013】各ブロックB0、B1、B2、B3・・・
・に所属している各カソードは、それぞれ一つのゲート
電極によって制御される構成とされている。すなわち、
図3の場合はゲート電極は各ブロック毎にG0、G1、
G3・・・・・・として出力される。そしてこの導出さ
れているカソード電極とゲート電極に、所定のタイミン
グで駆動電圧を印加するダイナミック駆動を行うことに
より、電界放出カソードから放出され、アノード電極に
蓄積及び放電される電子量を少ない電極数で制御するよ
うにしている。なお、GA はアノード電極の電極間容量
を低減させるためのセパレート電極を示すが、この電極
GA は必ずしも必要とするものではない。
Each block B0, B1, B2, B3,...
Each of the cathodes belonging to the group is controlled by one gate electrode. That is,
In the case of FIG. 3, the gate electrodes are G0, G1,
G3... Are output. By applying a driving voltage to the derived cathode electrode and gate electrode at a predetermined timing, a dynamic drive is performed to reduce the number of electrons emitted from the field emission cathode and accumulated and discharged to the anode electrode. It is controlled by. GA indicates a separate electrode for reducing the interelectrode capacitance of the anode electrode, but this electrode GA is not always required.

【0014】図4は前記したような帯状のエミッタ1
5、ゲート17を備えている電界放出カソードのブロッ
クB0、B1、B2、B3・・・・・・・に対してアノ
ード電極18を真空中に形成し、アノード電極18に対
峙して誘電体19を積層した対向電極20を設置した場
合のダイナミック駆動回路を示している。以下、誘電体
19に対して潜像を複写するためにダイナミック駆動を
行わせるためのドライブ信号の供給回路を説明する。C
0、C1、C2、C3....は各ブロックを4個のカ
ソードアレイでブロック化したとき場合に導出されるカ
ソード電極を示し、また、G0、G1、G2、G
3.....はブロック毎に引きされているゲート電極
である。カソード電極C0、C1、C2、C3はそれぞ
れデマルチスイッチM1に入力され、所定のタイミング
で順次接点が切り替えれるように制御されることにより
各エミッタに順次駆動電圧+Vdを供給する。またゲー
ト電極G0、G1、G2、G3もデマルチスイッチM2
に入力され、たとえば、ブロック毎(この場合は4個の
エミッタ)に対して制御電圧が供給されるようにしてい
る。なお、−VSはフローティング状態となっているア
ノードに対して、電子が放出されたときに−VSの電位
に帯電させるためのチャージング電源である。
FIG. 4 shows a band-like emitter 1 as described above.
5, an anode electrode 18 is formed in a vacuum for the field emission cathode blocks B0, B1, B2, B3,... 2 shows a dynamic drive circuit in the case where a counter electrode 20 in which are laminated. Hereinafter, a drive signal supply circuit for causing the dielectric 19 to perform a dynamic drive for copying a latent image will be described. C
0, C1, C2, C3. . . . Denotes cathode electrodes derived when each block is divided into four cathode arrays, and G0, G1, G2, G
3. . . . . Is a gate electrode drawn for each block. The cathode electrodes C0, C1, C2, and C3 are input to the demulti-switch M1, and are controlled so that the contacts are sequentially switched at a predetermined timing, thereby sequentially supplying a driving voltage + Vd to each emitter. The gate electrodes G0, G1, G2, and G3 are also connected to the demultiswitch M2.
For example, a control voltage is supplied to each block (four emitters in this case). Note that -VS is a charging power supply for charging the anode in a floating state to a potential of -VS when electrons are emitted.

【0015】デマルチスイッチM1、及びM2によって
ゲート、カソード間に印加される電圧がVdとなるタイ
ミング、つまり、スイッチS1、S2、S3、....
によって黒丸の接点が選択されているときのエミッタと
ゲートからなるカソードアレイが能動化されており、エ
ミッタコーンより電子が放出され、その電子流がフロー
ティング状態になっているアノードに到達することによ
り負に帯電する。アノード電位は、カソード電位とほぼ
同一となるように帯電するが、誘電体ドラムが微少な間
隙を介してアノード電極に対向していると、アノード電
位が放電開始電圧V1よりさらに低下するときに放電電
流(コロナ放電)が誘電体19(ドラム側)に流れ、誘
電体ドラムの表面が局所的に帯電された状態になる。し
たがって、デマルチスイッチM1、M2の各スイッチの
開閉をドラムの回転に同期して順次制御すると共に、各
エミッタ15から放出される電子流(アノードの充電電
流)を、1ラインの画像データに対応して駆動電圧Vd
により制御し、この制御によって各アノードの電位を記
録像に対応して変化させることにより、誘電体19の表
面に静電潜像を形成させることができる。
The timing at which the voltage applied between the gate and the cathode by the demulti-switches M1 and M2 becomes Vd, that is, the switches S1, S2, S3,. . . .
The cathode array consisting of the emitter and gate when the black circle contact is selected is activated.Electrons are emitted from the emitter cone, and the electron flow reaches the floating anode. Charge. The anode potential is charged so as to be substantially the same as the cathode potential. However, when the dielectric drum is opposed to the anode electrode via a small gap, the discharge occurs when the anode potential further drops below the firing voltage V1. An electric current (corona discharge) flows through the dielectric 19 (drum side), and the surface of the dielectric drum is locally charged. Therefore, the opening and closing of each of the demulti-switches M1 and M2 is sequentially controlled in synchronization with the rotation of the drum, and the electron current (anode charging current) emitted from each emitter 15 corresponds to one line of image data. Drive voltage Vd
By changing the potential of each anode according to the recorded image by this control, an electrostatic latent image can be formed on the surface of the dielectric 19.

【0016】図5は上記したようなコントロールを行う
場合の各部の電圧例を示したもので期間T1の部分は、
例えばアノード電位がーVsまで低下しているときに、
放電によって放電開始電圧V1に戻り、この点で保持さ
れていることを示している。しかし、期間T2でゲート
電圧がエミッタの電圧よりVd高い電子放出状態(ゲー
トオン、カソードオフ)になると、エミッタから電子が
放出されるためアノード電位が再び放電開始電位V1よ
り低下し放電を開始する。放電電流以上の電流が供給さ
れているときはその電位がーVs側に低下するが、エミ
ッタからの電子放出が停止するとアノード電位は放電開
始電位V1に向かって回復し、放電開始直前の電位に維
持された状態になる。以降、ゲートオン、エミッタオフ
に駆動された各アノード電極毎に放電が開始され、誘電
体表面に電荷が帯電することによって潜像が記録され
る。そして、前記のゲートON、カソードOFF以外は
すべて放電がOFFであり、書込が行われない非書込状
態となる。
FIG. 5 shows an example of the voltage of each part when the above-described control is performed.
For example, when the anode potential has dropped to -Vs,
The discharge returns to the discharge start voltage V1 due to the discharge, indicating that the voltage is maintained at this point. However, when the gate voltage becomes an electron emission state (gate on, cathode off) higher than the emitter voltage by Vd in the period T2, electrons are emitted from the emitter, so that the anode potential falls again below the discharge start potential V1 and discharge starts. When a current equal to or greater than the discharge current is supplied, the potential drops to the −Vs side, but when the emission of electrons from the emitter stops, the anode potential recovers toward the discharge start potential V1 and returns to the potential immediately before the start of discharge. It will be maintained. Thereafter, discharge is started for each of the anode electrodes driven to turn on the gate and turn off the emitter, and a latent image is recorded by charging the surface of the dielectric. Then, except for the gate ON and the cathode OFF described above, the discharge is OFF, and a non-writing state in which writing is not performed.

【0017】放電開始電圧V1はアノード端面と誘電体
表面の間隙と、誘電体の膜厚、誘電率等によって次式の
ように決定される。
The discharge starting voltage V1 is determined by the following formula based on the gap between the anode end face and the dielectric surface, the thickness of the dielectric, the dielectric constant, and the like.

【数1】 誘電体とアノード電極間距離dと放電開始記録電圧
(V)の関係はおよそ図6に示すようになる。最適な間
隙距離は経験上10〜30μmといわれ、誘電体の厚さ
も10〜80μmが好ましいとされている。また、この
ときの放電開始記録電圧は600〜700V程度にな
る。本実施例の静電記録ヘッドの場合は、ゲートの駆動
電圧を100Vとすると、ヘッドに印加する電圧Vsは
800〜1000Vになるものと考えられる。
(Equation 1) The relationship between the distance d between the dielectric and the anode electrode and the discharge start recording voltage (V) is approximately as shown in FIG. The optimum gap distance is empirically said to be 10 to 30 μm, and the thickness of the dielectric is preferably 10 to 80 μm. Further, the discharge start recording voltage at this time is about 600 to 700V. In the case of the electrostatic recording head of this embodiment, when the gate drive voltage is 100 V, the voltage Vs applied to the head is considered to be 800 to 1000 V.

【0018】電界放出素子を構成するカソードから引き
出す電流は、プリンタの解像度、及び印字速度によって
推考することができる。例えば従来のマルチスタイラス
式の静電ヘッドの場合は適正電流として0.4mAとい
う値が設定されている。本発明の電界放出素子を使用し
た場合は、1個のエミッタコーンで20nAの電流が出
力できるものと考えられるので、カソードアレイとして
1ラインあたり20個のエミッタコーンをを使用すれ
ば、一応0.4mAの電流を引き出すことができる。こ
のとき、1個のエミッタコーンのピッチを5μmで形成
すると20個で100μmとなるが、印字速度と寿命を
考慮して5倍の設計寸法で余裕を持たせても1ラインの
寸法は0.5mmでよいことになり非常に小型の静電記
録ヘッドとすることができる。
The current drawn from the cathode constituting the field emission device can be estimated by the resolution of the printer and the printing speed. For example, in the case of a conventional multi-stylus type electrostatic head, a value of 0.4 mA is set as an appropriate current. When the field emission device of the present invention is used, it is considered that a current of 20 nA can be output by one emitter cone. A current of 4 mA can be drawn. At this time, if one emitter cone is formed with a pitch of 5 μm, the pitch becomes 20 μm with 20 emitter cones. 5 mm is sufficient, and a very small electrostatic recording head can be obtained.

【0019】記録ヘッドの横寸法は解像度をどのように
設定するかによってきまり、例えばA4用紙(横幅=2
10mm)で300DPIの解像度とするためには、ド
ット数は2560ドットでよいものと考えられる。デー
タ用に32ビットのICを2個使用し、スキャン用に4
0ビットのICを1個使用すると、転送レートを3.6
MHzとすることができる。
The lateral dimension of the recording head is determined by how the resolution is set, and is, for example, A4 paper (width = 2).
In order to achieve a resolution of 300 DPI at 10 mm), the number of dots may be 2560 dots. Uses two 32-bit ICs for data and four for scanning
If one 0-bit IC is used, the transfer rate will be 3.6
MHz.

【0020】図7は、本発明の静電記録ヘッドを静電プ
リンタ30に応用する場合の模式図を示したものであっ
て、31は回転ドラムであり、外周に誘電体膜32、そ
の内周に金属ローラ33を備えている。34は図1に示
したように内部に電界放出カソードを備え、放出された
電子によって帯電可能とされている複数本のアノードを
ライン方向に並接したアノード電極からなる静電記録ヘ
ッド(FEH)である。静電記録ヘッド34はドラム3
4の表面に近接して配置され、空隙を介して帯電した電
荷を誘電体表面に放電するすることにより、入力画像の
潜像を形成するように駆動される。
FIG. 7 is a schematic view showing a case where the electrostatic recording head of the present invention is applied to an electrostatic printer 30. Numeral 31 denotes a rotating drum, and a dielectric film 32 is formed on the outer periphery. A metal roller 33 is provided around the circumference. Numeral 34 denotes an electrostatic recording head (FEH) comprising an anode electrode in which a plurality of anodes which are provided with a field emission cathode therein and which can be charged by emitted electrons are arranged side by side in a line direction as shown in FIG. It is. The electrostatic recording head 34 is a drum 3
4 is driven so as to form a latent image of the input image by discharging charges charged through the air gap to the dielectric surface.

【0021】35は現像器であって、内部で帯電されて
いるトナーをドラム表面の潜像に付着させる。そして、
このトナーが付着された潜像は転写機36によって供給
されている記録紙39の紙面にプリントされ、紙面に潜
像を記録すると共に定着器37で紙面の印刷された像が
定着される。静電記録ヘッド34にはコンピュータ4
0、または撮像器等から記録すべき1フレームの映像信
号がドラム31の回転に同期して一定のタイミングで供
給される。記録紙39に潜像が転送されたドラム31は
除電クリーニング装置38によって表面に帯電している
電荷がクリーニングされ、次の映像信号の記録を行う待
機状態になる。なお、カラー画像の場合は映像信号は3
原色の重ね刷りによって達成される。また、本発明の静
電記録ヘッドは直接記録紙に潜像を印刷するようなプリ
ンタに使用することもできる
Reference numeral 35 denotes a developing device for causing the toner charged inside to adhere to the latent image on the drum surface. And
The latent image to which the toner has been attached is printed on the paper surface of the recording paper 39 supplied by the transfer device 36, the latent image is recorded on the paper surface, and the image printed on the paper surface is fixed by the fixing device 37. The electrostatic recording head 34 has a computer 4
A video signal of 0 or one frame to be recorded is supplied from the image pickup device or the like at a fixed timing in synchronization with the rotation of the drum 31. The drum 31 on which the latent image has been transferred to the recording paper 39 is cleaned by the charge removing cleaning device 38 of the surface, and enters a standby state for recording the next video signal. In the case of a color image, the video signal is 3
Achieved by overprinting of primary colors. Further, the electrostatic recording head of the present invention can be used for a printer that directly prints a latent image on recording paper.

【0022】図8はスピント型の電界放出素子を形成す
る製造方法の一例を示したものである。先ずガラス等の
基板100上にスパッタリングにてカソード電極層10
1を成膜し、このカソード電極層101上に抵抗層10
2を成膜し、さらにこの抵抗層102上に絶縁層103
を成膜する。そして、この絶縁層103上にゲート電極
層104を成膜して積層基板を形成する。なお、抵抗層
102は省略することもできる。
FIG. 8 shows an example of a manufacturing method for forming a Spindt-type field emission device. First, the cathode electrode layer 10 is formed on a substrate 100 such as glass by sputtering.
1 and a resistance layer 10 is formed on the cathode electrode layer 101.
2 is formed, and an insulating layer 103 is formed on the resistance layer 102.
Is formed. Then, a gate electrode layer 104 is formed over the insulating layer 103 to form a stacked substrate. Note that the resistance layer 102 can be omitted.

【0023】さらに、この積層基板の最表面であるゲー
ト電極層104の上にフォトレジスト層111を塗布し
た後、マスク112をかけてフォトレジスト層のパター
ニングを行い、フォトレジスト層に開口パターンを形成
し、フォトレジスト層が塗布されている方向から反応性
イオンエッチング(RIE)にて異方性エッチングする
ことにより、図8の(b)に示すようにゲート電極層1
04にフォトレジスト層のパターンと同様な開口部11
3を作製する。
Further, after a photoresist layer 111 is applied on the gate electrode layer 104, which is the outermost surface of the laminated substrate, the photoresist layer is patterned using a mask 112 to form an opening pattern in the photoresist layer. Then, the gate electrode layer 1 is anisotropically etched by reactive ion etching (RIE) from the direction in which the photoresist layer is applied, as shown in FIG.
An opening 11 similar to the pattern of the photoresist layer
3 is manufactured.

【0024】そして、絶縁層部分を異方性エッチングす
ることにより、同図(C)に示すように絶縁層103にホ
ール114を形成し、この積層基板を同一平面内で回転
させながらAl(アルミニューム)の斜め蒸着を行う
と、Alはホール114の中に蒸着されずにゲート電極
層104の表面のみに選択的に付着し、剥離層105を
形成する。
Then, the insulating layer portion is anisotropically etched to form a hole 114 in the insulating layer 103 as shown in FIG. 1C, and the laminated substrate is rotated in the same plane while Al (aluminum) is formed. When the oblique vapor deposition is performed, Al is selectively deposited only on the surface of the gate electrode layer 104 without being vapor-deposited in the hole 114 to form a peeling layer 105.

【0025】次に、このような基板のホール側にエミッ
タ材料であるMo(モリブデン)を蒸着によって堆積さ
せると、同図(d)に示すように蒸着したMoがホール
114の底辺、つまり抵抗層102上に蒸着・堆積する
と同時に、剥離層105の上にもエミッタ材料が堆積す
る。そして、この剥離層105の上に堆積するエミッタ
材料106によって開口部が閉鎖されると同時に、抵抗
層102の上にコーン状のエミッタ(以下、「エミッタ
コーン」という)115が形成されることになる。この
後、剥離層105の溶解液であるリン酸中に基板を浸し
て、ゲート電極層104上の剥離層105及びエミッタ
材料106を除去することにより、同図(e)に示すよう
にFECを得ることができる。
Next, when Mo (molybdenum) as an emitter material is deposited on the hole side of such a substrate by vapor deposition, the vapor deposited Mo is deposited on the bottom of the hole 114, that is, the resistance layer as shown in FIG. Simultaneously with the deposition and deposition on the emitter layer 102, the emitter material is also deposited on the release layer 105. The opening is closed by the emitter material 106 deposited on the peeling layer 105, and at the same time, a cone-shaped emitter (hereinafter, referred to as “emitter cone”) 115 is formed on the resistance layer 102. Become. Thereafter, the substrate is immersed in phosphoric acid, which is a solution of the release layer 105, and the release layer 105 and the emitter material 106 on the gate electrode layer 104 are removed to remove the FEC as shown in FIG. Obtainable.

【0026】本発明に使用される電界放出素子として上
記したスピント型の製造法によるものに限ることなく、
電界放出が行われる素子であれば、例えば、平面型の電
界放出素子も使用することができる。また、表面伝導形
のタイプの電界放出素子に適応することも可能である。
The field emission device used in the present invention is not limited to the Spindt-type manufacturing method described above.
For example, a flat-type field emission device can be used as long as the device performs field emission. Further, the present invention can be applied to a surface conduction type field emission device.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電記録
ヘッドは電界放出素子を使用し、そのアノードを金属薄
膜パターンによって外部に導出することにより記録針が
形成されているので、非常に小型のヘッドとすることが
でき、十分狭い記録針(ピン)間隔によって高解像度の
静電潜像を映し出すことが可能になる。また、アノード
間の静電容量を減少するように設計することも容易であ
り、そのことにより画像歪みや画像むらのないようにす
ることもできる。各電界放出カソードは小型であるにも
係わらず十分な電流を引き出すようにすることができ、
さらにダイナミック駆動方式をとることによって回路を
簡易化することが容易に出来る等の効果がある。
As described above, the electrostatic recording head of the present invention uses a field emission element, and the recording needle is formed by leading the anode to the outside by a metal thin film pattern. A small head can be used, and a high resolution electrostatic latent image can be projected with a sufficiently small recording needle (pin) interval. In addition, it is easy to design so as to reduce the capacitance between the anodes, so that image distortion and image unevenness can be prevented. Each field emission cathode can be made to draw sufficient current despite its small size,
Further, by adopting the dynamic driving method, there is an effect that the circuit can be simplified easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の静電記録ヘッドの概要を示す外観斜視
図である。
FIG. 1 is an external perspective view showing an outline of an electrostatic recording head of the present invention.

【図2】電界放出素子を構成するカソードアレイとアノ
ード電極の側面から見た構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram viewed from a side surface of a cathode array and an anode electrode constituting the field emission device.

【図3】電界放出カソードの配列と電極の配線パターン
の一例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of an arrangement of field emission cathodes and wiring patterns of electrodes.

【図4】ダイナミック駆動を行うための駆動回路の実施
例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an embodiment of a drive circuit for performing dynamic driving.

【図5】アノード電位の変化とゲートカソード間の駆動
電圧の信号波形図である。
FIG. 5 is a signal waveform diagram of a change in anode potential and a drive voltage between a gate and a cathode.

【図6】放電開始記録電圧と空隙距離の関係を示すグラ
フである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a discharge start recording voltage and a gap distance.

【図7】電界放出素子を使用した静電記録ヘッドを静電
プリンタに適応したときの概要図である。
FIG. 7 is a schematic diagram when an electrostatic recording head using a field emission element is applied to an electrostatic printer.

【図8】電界放出カソードの製造法の一例を示す工程図
である。
FIG. 8 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a field emission cathode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 駆動基板、2 電子放出部、3 記録ヘッド部、6
真空外囲器、7 アノード電極基板
Reference Signs List 1 drive board, 2 electron emission section, 3 recording head section, 6
Vacuum envelope, 7 anode electrode substrate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空外囲器の一方の面に形成された電界放
出カソードと、前記電界放出カソードと対向する前記真
空外囲器の他方の面に金属皮膜で形成されている帯状の
複数本のアノード電極とを備え、 前記複数本のアノード電極のそれぞれが、前記真空外囲
器の外部に直接導出されピンアレイを構成していること
を特徴とする静電記録ヘッド。
1. A field emission cathode formed on one surface of a vacuum envelope, and a plurality of strips formed of a metal film on the other surface of the vacuum envelope facing the field emission cathode. Wherein each of the plurality of anode electrodes is directly led out of the vacuum envelope to form a pin array.
【請求項2】上記電界放出カソードはコーン状のエミッ
タとゲートによって構成され、アノードに対応してブロ
ック化されていることを特徴とする請求項1に記載の静
電記録ヘッド。
2. The electrostatic recording head according to claim 1, wherein said field emission cathode comprises a cone-shaped emitter and a gate, and is blocked corresponding to the anode.
【請求項3】上記静電記録ヘッドはエミッタ電極とブロ
ック化されたゲート電極によってダイナミック駆動され
るように結線されていることを特徴とする請求項1に記
載の静電記録ヘッド。
3. The electrostatic recording head according to claim 1, wherein said electrostatic recording head is connected so as to be dynamically driven by an emitter electrode and a blocked gate electrode.
【請求項4】ドラム表面に形成された誘電体層に近接し
て、少なくとも真空外囲器の一方の面に形成された電界
放出カソードと、前記電界放出カソードと対向する前記
真空外囲器の他方の面に金属皮膜で形成されている帯状
の複数本のアノード電極と、前記複数本のアノード電極
のそれぞれが、前記真空外囲器の外部に直接導出されピ
ンアレイを備えている静電記録ヘッドと、 前記静電記録ヘッドによって形成された潜像を現像する
現像器と、前記現像器で現像された像を記録紙に転写す
る転写器とを配置したことを特徴とする静電プリンタ。
4. A field emission cathode formed on at least one surface of a vacuum envelope in proximity to a dielectric layer formed on a surface of a drum, and a cathode of the vacuum envelope facing the field emission cathode. A plurality of strip-shaped anode electrodes formed of a metal film on the other surface, and each of the plurality of anode electrodes is directly led out of the vacuum envelope and provided with an array of pins. And a developing device for developing a latent image formed by the electrostatic recording head, and a transfer device for transferring an image developed by the developing device to recording paper.
JP23296297A 1997-08-28 1997-08-28 Electrostatic recording head and electrostatic printer Withdrawn JPH1170691A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008162104A (en) * 2006-12-27 2008-07-17 Fukuoka Technoken Kogyo:Kk Estranged electrodes unit, printing part with estranged electrodes and image formation device
JP2009520322A (en) * 2005-12-12 2009-05-21 レイセオン・サルコス・エルエルシー Multi-cell electronic circuit array and manufacturing method

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