JPS62138250A - 流体支援イオン投影式印字ヘツド - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低コスト、高効率、製作容易な改良型流体支
援イオン投影式印字ヘッドに関するものである。印字ヘ
ッドの単体の導電性本体は、容易にｖｊ造することがで
き、平坦な導電性板と組み合わされる。

発明が解決しようとする問題点 以下の２つの特許文献には、異なる形式の流体ジェット
支援イオン投影式印字装置が開示されている。米国特許
第４，４６３，３６３号発明の名称「流体ジエツ１〜支
援イオン投影式印字方法」および米国特許第４，５２４
，３７１、発明の名称「流体ジェット支援イオン投影式
印字装置のための変調構造」のそれぞれには、イオン発
生室が開示されており、その内部で発生したイオンは、
そこを通過する空気に乗せられて運ばれ、出口チャンネ
ルを通過し、その出口チャンネルにはイオンを像受容体
の上に置くイオン変調領域が設けられている。前記米国
特許第４，４６３，３６３号の場合は、変調領域を含む
出口チャンネル全体が、イオン発生室から像受容体まで
延びる直線通路を形成している。前記米国特許第４，５
２４，３７１号の場合、前者に優る改良点は、イオン変
調制卸要素を平らな基層の上に作ることかできるように
、イオン流が通る出口チャンネルが屈曲通路を形成して
いることである。上記２つの特許の場合、イオン発生室
は、全体に円筒形の空洞として作られており、その中央
にコロナ導線が配置されている。コロナ導線から安定し
たコロナ放電を得るためには、円筒形の形状が必要であ
ると信じられてきた。軸方向に取り付けられ、数千ボル
ト（直流）に維持されたコロナ導線と、空洞の等距離導
電性壁との間に生じた高電界は、空洞の滑らかでない部
分や電気力線が集中するかどに対しアーク放電を起こす
と考えられてきた。

しかし、内部に円筒形空洞を有するヘッドを製作するこ
とは、ヘッドを２ｇの精密な合わせ部品で構成する必要
かあり、非常に高価になる。２個の部品は、正しく整合
し、ぴったりはまり合わなければならないので、寸法公
差が厳しい。さらに、コロナ電流の出力が一様であるよ
うに、空洞に通じる正しい入口開口および出口開口を、
正確に制御しなければならなかった。これらの製造上の
厳しい諸要求のため、印字ヘッドのコストが高くなるの
は避けられないように思われていた。

以上のことから、本発明の主目的は、低いコストで容易
に製造することができるように改良された流体支援イオ
ン投影式印字ヘッド構造を提供することである。

本質的により容易に、より安価に製造することができる
単体の形態は、コロナ電流の送出効率もよいことが偶然
発見された。したがって、本発明のもう１つの目的は、
従来の円筒形空洞から脱し、単体のヘッドを使用するよ
うに、印字ヘッドの構造を修正することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、一実施例として、細長い空洞を形成している
本体を有し、その中に導線が支持されている流体支援イ
オン投影式印字ヘッドを提供することより実施すること
ができる。空洞は、３つの面で導線を取り囲んでおり、
面の１つは、導電性の壁である。本体内の開口は、搬送
流体を導入するため、空洞の壁の１つを貫通している。

空洞の開いた面の大部分は、平坦な導電性板で閉ざされ
ており、その板に、電子制御素子を支持している第２の
平坦な部材が、中間絶縁部材によって電気的に隔雛され
て収り吋けられている。コロナ導線か電位源に接続され
たとき、空洞の他の部分とは対照的に、電界の大部分が
コロナ導線と上記の素子との間に集中するように、コロ
ナ導線は、空洞の他のどの壁よりも、前記導電性板と前
記導電性壁の近くに配置されている。

本発明のその他の目的および上記以外の特徴と利点は、
添付図面を参照し、以下の詳細な説明を読まれれば明ら
かになろう。

実施例 第１図は、米国特許第４，４６３，３６３号および米国
特許第４，５２４，３７１号に記載されている従来形式
の流体支援イオン投影式印字ヘッド１０を示す。ヘッド
１０内には、導電性円筒形空洞１２と、空洞１２内に同
心軸上に延び、高電位源（図示せず）に接続されたコロ
ナ導線１４とから成るイオン発生領域が設けられている
。ヘッド１０は、基準電位源（図示せず）に接続されて
いる。流体搬送体たとえば空気は、管１８で図示した適
当な供給源から軸方向に延びる入口チャンネル１６を通
して空洞１２に供給される。軸方向に延びる出口チャン
ネル２０は、イオンを乗せた搬送流体を、コロナ空洞１
２から、空洞出口領域２２とイオン変調領域２４とから
成る屈曲通路を通して印字ヘッド１０の外へ導く。

印字ヘッド１０の外へ出ることが許されたイオンは、導
電性加速電極２６の影響を受けて、引き付けられ、電極
２６の上に被覆された誘電体層２８の表面に置かれる。

加速電極２６には、コロナ電位源とは反対の符号の数千
ポルｌ−（直流）程度の高電位源（図示せず）が接続さ
れている。

一般に、イオン発生空洞１２の直径は、１２５ミル（０
，１２５インチ）程度である。第１図の構造がその縮尺
であることを考慮すれば、イオン変調領域２４内のイオ
ンを制御するために、空洞出口領域２２を比較的短くす
ると、区域゛ａＩ＋、ｌｌ、”で表示された、出口チャ
ンネルに隣接する本体の壁の厚さが非常に薄くなり、そ
のために製造条件が厳しくなることは明らかである。空
洞直径をこれ以上縮小すれば、この問題はさらに厄介な
ことになろう。

それに加えて、ヘッド１０は、実際には、２個の部分に
分けて作り、組み立てざるを得ないので、対称形の空洞
と、入口チャンネルおよび出口チャンネルの適正な隙間
寸法を生み出すために、それらの間隔および整合を正確
にしなければならず、製造コストがかなり増えることは
明らかである。

本発明の新規な方法は、特徴を有する単品に、特徴を有
しないのない平坦な蓋板を単に取り付けるように、流体
支援イオン投影式印字ヘッドを設計することによって、
製造コストを低減するという狙いに基づいている。驚い
たことに、この設計によって、かなり高いイオン電流出
力を有する印字ヘッドが得られ、それに付随して別の利
点も得られた。

次に、導電性材料の鋳造品から成る印字ヘッド３０が図
示されている第２図〜第６図について説明する。ここで
は、ヘッドは、ステンレス鋼の鋳造品であるが、コロナ
放電の化学作用に長くさらしても影響を受けないもので
あれば、どの導電性材料でも良いことを理解すべきであ
る。印字ヘッドの上部分は、充気室３２から成り、その
上に流体供給ケーシング３４が固定されている。入口チ
ャンネル３６は、充気室３２から低圧の流体（空気が好
ましい）を受は入れ、それをイオン発生空洞３８へ供給
する。入口チャンネル３６は、そこを通るときの圧力低
下を確実に小さくするため、その断面積を十分に大きく
すべきである。空洞３８は、全体にＵ字形の断面を有し
、３つの面でコロナ導線４０を取り囲んでいる。ヘッド
本体の両端には、コロナ導線４０を空洞内の所定の場所
に取り付ける適当な導線取付は支持部材が設けられてい
る。導線の両端をヘッド本体に対し偏心している支持部
材に取り付けることにより、導線の位置をある範囲内で
調整することが可能である。平坦な導電性板４２は、一
般に、厚みが１２ミルであり、Ｕ字形空洞の大部分を閑
ざずことにより、イオン発生室４４を形成するととらに
、導電性板４２と隣接する空洞壁４８との間に空洞出口
領域４６を形１ｔっている。この構造のヘッドは、同様
に、２個の部分でできているけれども、一方のみ力叫シ
徴を有し、北方には特徴はない。したがって、厳しい公
差の組み立てが容易になり。

製造コストを大幅に減らすことができる。

平坦な基板５０は、一般に、厚みが４０ミルであり、そ
の上に電子制御素子が支持されており、絹長いはねクリ
ップ５２によって導電性板４２に隣接して保持されてい
る。ばねクリップ５２は、ヘッドの大部分を横切って延
びており、側板５８（片方のみを示す）内にヘッドの端
から端まで延びているロッド５６に固定された取付は端
５４によって、しっかり保持されている。このばねクリ
ップ５２の加圧端６０が、平坦な基板５０と導電性板４
２をヘッド本体に押し付けている。ヘッドの端から端ま
で一様なイオン電流出力が確実に得られるように、ばね
クリップ５２は、基板５０と導電性板４２のでこぼこを
平らにするため、それらに十分な力を及ぼさなければな
らない。これには、２ポンドの力を働かせれば十分であ
ることがわかった。側板の一対の延長部は、ふき取り部
材６２（片方のみを示す）を形成し、部材６２は、像受
容体６４の外側縁の上に乗り、ヘッドと像受容体との間
に適当な間隔を確保している。

適当な位置決めラグ（図示せず）によってヘッド上に正
しく配置されると、導電性板４２と基板５０は、それぞ
れ一端が固定された取り付けになり。

両者は、ヘッド本体とともに、空洞出口領域４６（長さ
約１０ミル）とイオン変調領域６８（長さ約２０ミル）
を含む出口チャンネル６６を形成する。ヘッドを通過す
る空気流は、第２図に矢印で示すように、流体供給ケー
シング３４と充気室３２を通って流入し、入口チャンネ
ル３６を通ってイオン発生室４４に入り、出口チャンネ
ル６６を通ってイオン発生室から出ていく。

イオン発生室４４の特徴は、第４図にわかりやすく図示
しである。この拡大図から、平坦な基板５０と導電性板
４２との間に２つの層が挿置されていることがわかる。

基板５０は、その上に薄膜変調電極と導電性トレースと
トランジスタが集積して作られたガラス板から成る大面
積マーキング・チップであることが好ましい。この大面
積チップは、係属中の米国特許出願第６３９，９８３号
発明の名称［流体ジェッｌ−支援イオン投影式像形成装
置」に詳細に記載されている。すべての薄膜素子は、層
７０で代表させである。絶縁層７２は、１８層を被覆し
、薄膜層と導電性板とを電気的に隔離している。

第５図および第６図は、コロナ発生区域をより明瞭に示
すため、イオン発生室４４の一部分をさらに一拡大した
ものである。コロナ導線４０の位置は、空洞壁４８およ
び導電性板４２の双方からほぼ同し距層にあり、残りの
空洞壁よりこれらの室壁に近いことが好ましい。このよ
うな配置により、同程度の大きさの円筒形イオン発生室
でこれまで可能であったよりも高いコロナ出力電流が生
じることがわかった。空洞３８の端から端まての幅″Ｗ
′”は、同様に約１２５ミルであるが、コロナ導線４０
は、導電性壁４８．４２のそれぞれから約２５ミル（す
なわち、導線と従来の円筒形室の壁との間の距離の半分
より小さい）だけ離れている。また、第５図には、コロ
ナ導線と隣接する導電性壁との間の等電位線と電気力線
を示しである。コロナ導線から遠い空洞壁は、有る程度
のイオンを引き付けるが、大部分のイオンは、隣接する
壁に向かって流れることがわかる。しかし、イオン発生
室４４の外へ追い出されるのは、電気力線に沿って空洞
出口領域４６に入るイオンと、すぐ近くのイオンのみで
ある。したがって、空洞壁４８が、導電性材料で作られ
、適当に基準電位（たとえば、接地）に接続されてさえ
いれば、印字ヘッドを絶縁性材料で作ることが可能であ
ることを理解されたい。もしヘッドを絶縁性材料で作れ
ば、遠くの空洞壁に向かうイオン流は、その壁に蓄積す
るであろう。しかし、コロナ導線を絶縁性壁よりも導電
性壁により一層近付けて配置すれば、絶縁性壁に向かっ
て流れるイオンは、比敦的わずかになるから、電荷の蓄
積がなくなり、そｉｔらの壁に対するアーク放電が防止
される。

第６図に、印字ヘッドに対する修正案を点線で示す。区
域゛ｃ　”で表示した調整区域内のイオン電流出力を最
適化するため、コロナ導線４０を調整可能に収りイ」け
ることができる。また、出口チャンネル６６を変更して
流体の流れ特性を改善することかできる。この目的で、
点線で示すように、空洞壁４８および導電性板４２のそ
れぞれのかど７４．７６を切除することができる。鋭い
かどは、流体の流れ路に鋭いわん曲を生じさせるので、
かなりの流体力学的損失が生じる。かどの切除によって
、流体力学的損失が減少するので、より小形のより安価
な送風機を使用することができる。

発明の効果 この新規なヘッド形層は、コロナ導線が出口チャンネル
に隣接する壁の近くに配置されているために、従来の円
筒形の形態よりも効率が良い。効率の向上により、同じ
動作パラメータを用いてもイオン電流出力の増加が生じ
ることは明らかである。

代わりに、そのより高い効率によって、印刷プロセスに
都合がよいように他の印字ヘッド・パラメータを修正す
ることができるようになった。現在、印刷プロセスの実
施において、より高いイオン出力電流は必要てないので
、出力電流を従来の円筒形形態で得られた程度に下げる
ことが可能になった。新規な印字ヘッドにより、出力電
流を下げ、空気圧要求を低くすることがてきるのて、よ
り小形の、より安価な、より静粛な送風機を使用するこ
とができる。より小形の送風機は、流量がより少なく、
イオンがイオン変調領域内により長くとどまるので、変
調電極に印加する制御電圧をより低くすることができる
。基板上の薄膜非晶質シリコン電界効果トランジスタは
、より低い電圧で動作させると、寿命が長くなることか
実証されている。したがって、効率の向上により、大面
蹟制御チップの寿命も長くなる。

以上の開示は、例として述べたものであること、および
特許請求の範囲に記載したように、発明の真の精神と範
囲の中で、細部構造や、部品の組み合わせや配列につい
て数多くの変更が可能であることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の流体支援イオン投影式印字へ・・ドを
示す部分断面図、 第２図は、本発明の改良型イオン投影式印字ヘッドな示
す斜視図 第３図は、本発明の改良型ヘッドを示す縦断面図、 第４図は、イオン発生空洞の拡大縦断面図、第５図は、
印字ヘッドのコロナ発生領域内の電気力線を示すさらに
拡大した縦断面図、第６図は、印字ヘッドのコロナ発生
領域における１σ正を示す第５図に顕似する拡大縦断面
図である。 符号の説明 、１０・・・流体支援イオン投影式印字ヘッド、１２・
・導電性円筒形空洞、１４・・・コロナ導線、１６・・
・入口チャンネル、　１８・・・管、２０・・・出口チ
ャンネル、　２２・・・空洞出口領域、２４・・・イオ
ン変調領域、　２６・・・加速電極、２８・・・誘電体
層、　　　　３０・・・印字ヘッド、３２・・・充気室
、　　　　　３４・・・流体供給ケーシング、３６・・
・入口チャンネル、　３８・・・イオン発生空洞、４０
・・・コロナ導線、　　　４２・・・導電性板、４４・
・・イオン発生室、　　４６・・・空洞出口領域、４８
・・・空洞壁、　　　　　５０・・・基板、５２・・・
ばねクリップ、　　５４・・・取りｆｌけ端、５６・・
・ロッド、　　　　　５８・・・側板、６０・・・加圧
端、　　　　　６２・・・ふき収り部材、６４・・・像
受容体、　　　　６６・・・出口チャンネル、６８・・
・イオン変調領域、　７０・・・層（薄膜素子）、７２
・・・絶縁層、　　　　　７４．７６・・・かど。 ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、　　４

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）内部に細長い空洞を形成している本体、（
   ｂ）前記本体に支持され、前記細長い空洞の方向に延び
   、前記細長い空洞の壁（前記壁の最初の１っは、導電性
   である）によって、三方が囲われている導線、（ｃ）前
   記本体内に形成され、搬送流体を前記空洞に導入するた
   め前記壁の１っを貫通している入口チャンネル、（ｄ）
   前記空洞の開面の大部分を閉ざすことにより前記壁の前
   記最初の１っと板の端との間に出口チャンネルの最初の
   部分を形成し、搬送流体を前記空洞から送り出すための
   通路を与える平坦な導電性板、および（ｅ）電子制御素
   子を支持し、前記平坦な導電性板に当てて保持され、中
   間の絶縁性部材により前記導電性板から電気的に隔離さ
   れ、前記本体から間隔をおいて前記出口チャンネルの延
   長部分を形成するよう前記本体から間隔をおいて配置さ
   れた片持ちはり部分を有する平坦な部材、から成り、前
   記導線は、前記空洞の他のどの壁よりも前記壁の前記最
   初の１つおよび前記平坦な導電性板に近接して配置され
   ていることを特徴とする流体支援イオン投影式印字ヘッ
   ド。
2. （２）前記本体は、単体で作られていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の流体支援イオン投影式印
   字ヘッド。
3. （３）前記本体は、導電性材料から作られていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   流体支援イオン投影式印字ヘッド。
4. （４）前記平坦な部材および前記導電性板を前記本体に
   押し付けてぴったり張り付いた状態にするため、前記平
   坦な部材に力を加える弾力付与手段を備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体支援イオン
   投影式印字ヘッド。
5. （５）前記壁の前記最初の１っおよび前記平坦な導電性
   板に対し前記導線を再位置決めすることができるように
   、前記導線の両端を調整可能に取り付ける手段を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体
   支援イオン投影式印字ヘッド。
6. （６）印字ヘッドと像受容体表面との間に距離を設ける
   ため、前記本体の上にスペーサ手段を有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体支援イオン
   投影式印字ヘッド。