JPH0872292A - Ion write head - Google Patents
Ion write headInfo
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- JPH0872292A JPH0872292A JP21623994A JP21623994A JPH0872292A JP H0872292 A JPH0872292 A JP H0872292A JP 21623994 A JP21623994 A JP 21623994A JP 21623994 A JP21623994 A JP 21623994A JP H0872292 A JPH0872292 A JP H0872292A
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- latent image
- writing head
- ion writing
- ion
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体により構成され
る潜像担持体上に外部から画像に対応した荷電粒子を選
択的に付着させて静電潜像を形成する静電記録装置等に
好適なイオン書込みヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic recording apparatus for forming electrostatic latent images by selectively attaching charged particles corresponding to an image from the outside onto a latent image carrier composed of a dielectric material. And an ion writing head suitable for.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、従来の電子写真方式において潜像
担持体として用いられている感光体と比較して、潜像担
持体の機械的な強度が高く、温度や繰り返しに対する安
定性も優れている誘電体により形成される潜像担持体を
用いるとともに、従来の光に代わって荷電粒子(イオ
ン)を用いて静電潜像の形成を行なうイオン書込み式の
印字装置が、高速で印字枚数が非常に多く、メンテナン
スの頻度の少ない業務用高速印字装置等に多用されてい
る。そして、イオン書込み式の印字装置は、感光体を用
いた電子写真方式の印字装置と比較して潜像電位の制御
が容易なため、トナー等の現像剤の付着量を制御するこ
とにより濃度階調を有する印字に適しており、濃度階調
の再現性が重視されるフルカラーの印字装置等に適して
いる。2. Description of the Related Art In recent years, the latent image carrier has a higher mechanical strength and is more stable with respect to temperature and repetition than the photoreceptor used as a latent image carrier in the conventional electrophotographic system. In addition to using a latent image carrier formed of a dielectric material, an ion writing printer that uses charged particles (ions) instead of conventional light to form an electrostatic latent image can print at high speed. It is widely used in commercial high-speed printers, etc., which have a large number of maintenances and require little maintenance. Since the ion writing type printer is easier to control the latent image potential than the electrophotographic printer using the photoconductor, it is possible to control the density level by controlling the adhesion amount of the developer such as toner. It is suitable for printing with tones, and is suitable for a full-color printing device in which reproducibility of density gradation is important.
【0003】以下、このような従来のイオン書込みヘッ
ドについて説明する。Hereinafter, such a conventional ion writing head will be described.
【0004】図22は従来のイオン書込みヘッドの一例
を示すものであり、(a)は全体の形状を示す斜視図で
あり、(b)は要部の構成を示す縦断面図であり、
(c)はライン電極とフィンガー電極との配置状態を示
す説明図である。22A and 22B show an example of a conventional ion writing head. FIG. 22A is a perspective view showing the overall shape, and FIG. 22B is a vertical cross-sectional view showing the structure of the main part.
(C) is an explanatory view showing an arrangement state of the line electrodes and the finger electrodes.
【0005】図22の(a)に示すように、従来のイオ
ン書込みヘッド1aは、一方の表面にスクリーン電極2
が設けられ、その表面に複数の開口3が鋸歯状に配列し
て形成されており、全体として略平板状とされている。
そして、図22の(b)に示すように、スクリーン電極
2と、開口3を持つフィンガー電極4と、ライン電極5
とがそれぞれ所望の誘電体からなる絶縁層6を介して配
設されている。また、図22の(c)に示すように、フ
ィンガー電極4の開口3とライン電極5とは、マトリッ
クス状に配置されている。そして、図22の(b)に示
すように、イオン書込みヘッド1aは各開口3を潜像担
持体7に対向するようにして配設されている。As shown in FIG. 22 (a), the conventional ion writing head 1a has a screen electrode 2 on one surface.
Are provided, and a plurality of openings 3 are formed on the surface thereof in an array in a sawtooth shape, and have a substantially flat plate shape as a whole.
Then, as shown in FIG. 22B, the screen electrode 2, the finger electrode 4 having the opening 3, and the line electrode 5
Are disposed with an insulating layer 6 made of a desired dielectric material interposed therebetween. Further, as shown in FIG. 22C, the openings 3 of the finger electrodes 4 and the line electrodes 5 are arranged in a matrix. Then, as shown in FIG. 22B, the ion writing head 1 a is arranged so that each opening 3 faces the latent image carrier 7.
【0006】このような従来のイオン書込みヘッド1a
においては、フィンガー電極4とライン電極5との間
に、図示しない所望の駆動回路により、例えば、周波数
1MHz、電圧1kV程度の高周波電圧を印加し、フィ
ンガー電極4の周辺の大気中に放電による荷電粒子とし
てのイオン8(図22の(b))を発生させるようにな
っている。また、図22の(c)に示すように、ライン
電極5は複数個設けられており、順次その中の一つに高
周波電圧が印加されるようになっている。そして、スク
リーン電極2には、−600Vの直流電圧が印加され、
フィンガー電極4には待機時に−700V、印字時に−
400Vの電圧が印加されるようになっている。さら
に、印字時のパルス幅は、例えば、20μS程度とさ
れ、フィンガー電極4の周辺の大気中に発生した、例え
ば、マイナスの極性のイオン8をスクリーン電極2によ
り制御し、図22の(b)に示すように、開口3を通し
て潜像担持体7に衝突させるようになっている。Such a conventional ion writing head 1a
In the above, a high frequency voltage having a frequency of 1 MHz and a voltage of about 1 kV is applied between the finger electrode 4 and the line electrode 5 by a desired drive circuit (not shown), and the atmosphere around the finger electrode 4 is charged by discharge. Ions 8 as particles ((b) in FIG. 22) are generated. Further, as shown in FIG. 22C, a plurality of line electrodes 5 are provided, and a high frequency voltage is sequentially applied to one of them. Then, a DC voltage of -600 V is applied to the screen electrode 2,
-700V on the finger electrode 4 at standby, at printing-
A voltage of 400V is applied. Further, the pulse width at the time of printing is set to, for example, about 20 μS, and, for example, the negative polarity ions 8 generated in the atmosphere around the finger electrodes 4 are controlled by the screen electrode 2, and FIG. As shown in FIG. 3, the latent image carrier 7 is made to collide with the opening 3 through the opening 3.
【0007】前記潜像担持体7は、図22の(b)に示
すように、金属ドラム9の表面に所望の誘電体層10が
形成されたいわゆる誘電体ドラム11とされ、前記金属
ドラム9は接地されている。そして、前述したように、
荷電粒子としてのマイナスの極性のイオン8を誘電体ド
ラム11の表面に衝突させることにより、図示しない所
望の画像に対応した静電潜像を誘電体ドラム11の表面
に形成するようになっている。The latent image carrier 7 is a so-called dielectric drum 11 having a desired dielectric layer 10 formed on the surface of a metal drum 9, as shown in FIG. Is grounded. And, as mentioned above,
By causing ions 8 of negative polarity as charged particles to collide with the surface of the dielectric drum 11, an electrostatic latent image corresponding to a desired image (not shown) is formed on the surface of the dielectric drum 11. .
【0008】図23は他の例の従来のイオン書込みヘッ
ド1bを示すものであり、この従来のイオン書込みヘッ
ド1bにおいては、荷電粒子としてのイオン8の発生に
コロトロン12を用いており、その前面に所望の複数の
開口13を有する二枚の制御電極14,14が配置さ
れ、適宜な駆動回路15により駆動されるようになって
いる。そして、二枚の制御電極14,14の間に加える
電圧の極性により、コロトロン12にて発生させたイオ
ン8、例えば、プラス極性のイオン8が開口13から潜
像担持体7へ到達させるか否かを制御するようにされて
いる。また、二枚の制御電極14,14の間の距離は、
例えば、100μm程度とされ、開口13の直径は20
0μm程度とされている。さらに、イオン書込みヘッド
1bの解像度は8ドット/mm程度とされている。ま
た、前記開口13は、前述した図22の(a)に示すヘ
ッド1aの開口3と同様に鋸歯状に配列されている。FIG. 23 shows another example of a conventional ion writing head 1b. In this conventional ion writing head 1b, a corotron 12 is used to generate ions 8 as charged particles, and the front surface thereof is used. Two control electrodes 14 and 14 having a plurality of desired openings 13 are arranged in the drive circuit and driven by an appropriate drive circuit 15. Then, depending on the polarity of the voltage applied between the two control electrodes 14 and 14, whether or not the ions 8 generated in the corotron 12, for example, the positive polarity ions 8 reach the latent image carrier 7 from the opening 13. Is controlled. The distance between the two control electrodes 14 and 14 is
For example, the diameter is about 100 μm, and the diameter of the opening 13 is 20.
It is set to about 0 μm. Furthermore, the resolution of the ion writing head 1b is set to about 8 dots / mm. The openings 13 are arranged in a sawtooth shape like the openings 3 of the head 1a shown in FIG.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のイオン書込みヘッド1(符号は従来のイオン書
込みヘッド1a、1bを総称する)においては、潜像形
成に必要な量だけのイオン8をリアルタイムにて発生さ
せることが不可能なため、常時多量のイオン8を発生さ
せ、その一部をスクリーン電極2あるいは二枚の制御電
極14,14等により潜像担持体7上に導いて静電潜像
を形成するようにされている。このため、発生させたイ
オン8の利用効率が低く、イオン8と同時に発生するオ
ゾンの処理や、消費電力の増大、ヘッド1の大型化、高
電圧を制御する制御電極用の駆動回路15の大型化や高
価格化等という種々の問題点があった。However, in the above-described conventional ion writing head 1 (the reference numerals collectively refer to the conventional ion writing heads 1a and 1b), only the amount of ions 8 necessary for latent image formation is real-time. Since it is impossible to generate an electrostatic latent image, a large amount of ions 8 are constantly generated, and a part of the ions 8 is guided onto the latent image carrier 7 by the screen electrode 2 or the two control electrodes 14 and 14, etc. It is designed to form an image. Therefore, the utilization efficiency of the generated ions 8 is low, the ozone generated at the same time as the ions 8 is processed, the power consumption is increased, the head 1 is increased in size, and the drive circuit 15 for the control electrode for controlling the high voltage is increased in size. There were various problems such as high price and high price.
【0010】また、従来のイオン書込みヘッド1におい
ては、イオン8が通過する開口3,13の大きさの下限
に制約があるという問題点があった。この制約の一つは
発生したイオン8の利用効率を大きくするためであり、
もう一つは高電圧を印加するスクリーン電極2または制
御電極14の加工精度と絶縁耐圧を保持させなければな
らないということである。Further, the conventional ion writing head 1 has a problem that the lower limit of the size of the openings 3 and 13 through which the ions 8 pass is limited. One of the restrictions is to increase the utilization efficiency of the generated ions 8.
The other is that the processing accuracy and withstand voltage of the screen electrode 2 or the control electrode 14 to which a high voltage is applied must be maintained.
【0011】つまり、大きな開口3,13を有するスク
リーン電極2または制御電極14を用いることの問題点
は、制御電圧の絶対値が大きくなる点と、イオン書込み
ヘッド1から潜像担持体7に向かって流れるイオン8
(イオン流)を絞った場合に形成される静電潜像の1ド
ットの直径が十分に小さくならないという点である。イ
オン流を絞る場合には、電極2,14に加わる電圧のた
めにイオン流の直径は制御電極2,14の開口3,13
の直径の数分の一程度に集束される。このため、形成さ
れる静電潜像の1ドットの直径はイオン流を増やした場
合に比べて小さくなる。しかし、集束率の限界のためイ
オン流を絞った場合の静電潜像の電位は中間的な値とな
り、電位により中間調を再現することになる。That is, the problem of using the screen electrode 2 or the control electrode 14 having the large openings 3 and 13 is that the absolute value of the control voltage becomes large and that the ion writing head 1 moves toward the latent image carrier 7. Flowing ions 8
The point is that the diameter of one dot of the electrostatic latent image formed when the (ion flow) is narrowed does not become sufficiently small. When narrowing the ion flow, the diameter of the ion flow is controlled by the voltage applied to the electrodes 2 and 14 so that the diameters of the openings 3 and 13 of the control electrodes 2 and 14 are small.
It is focused to a fraction of the diameter of. Therefore, the diameter of one dot of the electrostatic latent image formed is smaller than that when the ion flow is increased. However, due to the limit of the focusing rate, the potential of the electrostatic latent image when the ion flow is narrowed becomes an intermediate value, and a halftone is reproduced by the potential.
【0012】また、トナーの付着量により濃度階調を再
現する場合に、面積階調の場合の再現性は良いが、濃度
階調の場合の再現性はトナーの帯電量のばらつき等の要
因により再現性があまりよくない。一般に、従来のイオ
ン書込みヘッド1は、他の書込み方式に比べて濃度階調
の再現性が優れていると言われている。この再現性につ
いて厳密にみると、イオン8の流量が多く面積階調の領
域に入る場合の階調の再現性や安定性は優れているが、
イオン8の流量を絞った場合の階調再現性は高濃度領域
に比べると劣っている。そして、静電潜像の面積は変わ
らず電位の変化により階調の再現を行なう場合には、静
電潜像の形成が入力信号に対して正確に行なわれても現
像工程でトナーの付着量のばらつきなどの画像の品位を
劣化させる要因が多く、結果的に面積階調における階調
再現性よりも劣ったものにならざるを得ない。Further, when the density gradation is reproduced by the toner adhesion amount, the reproducibility in the case of area gradation is good, but the reproducibility in the case of density gradation depends on factors such as variations in the charge amount of toner. Reproducibility is not very good. Generally, it is said that the conventional ion writing head 1 is superior in reproducibility of density gradation as compared with other writing methods. Strictly looking at this reproducibility, although the reproducibility and the stability of the gradation are excellent when the flow rate of the ions 8 is large and it enters the area gradation area,
The gradation reproducibility when the flow rate of the ions 8 is narrowed is inferior to that in the high concentration region. When the gradation of the electrostatic latent image is reproduced by changing the potential without changing the area of the electrostatic latent image, even if the electrostatic latent image is accurately formed with respect to the input signal, the toner adhesion amount in the developing process There are many factors that deteriorate the quality of the image, such as variations in the image quality, and as a result, the gradation reproducibility in the area gradation is inferior.
【0013】前記開口3,13の大きさを小さくできな
いことは、解像度を上げられないことと、開口3,13
を一直線上に並べられないなどの設計上の制約という問
題点を有している。The fact that the size of the openings 3 and 13 cannot be reduced means that the resolution cannot be increased and that the openings 3 and 13 are
There is a problem in that there is a design limitation such as not being able to line up in a straight line.
【0014】一般に、電子写真方式の印字装置において
も、白と黒の二値画像の再現性に対しては一定レベルの
印字品質を得ることができるが、中間調を含む画像の再
現性は良くない。そこで、現在の電子写真方式において
は、ディザを用いた面積階調によって疑似的に中間調を
再現する方法が主流になっており、ディザを用いた場合
の印字の解像度は、静電潜像形成手段における解像度に
比べて大幅に低下する。Generally, even in an electrophotographic printer, a certain level of print quality can be obtained with respect to the reproducibility of a black and white binary image, but the reproducibility of an image including halftone is good. Absent. Therefore, in the current electrophotographic method, a method of pseudo-reproducing halftone by area gradation using dither is mainstream, and the printing resolution when using dither is electrostatic latent image formation. Significantly lower than the resolution in the instrument.
【0015】代表的なディザのマトリクスは4×4画素
や6×6画素程度で形成される。その場合の階調再現性
は16段階および36段階になり、形成される画像の解
像度は1/4または1/6となる。階調再現性を重視す
る場合に、実用的な解像度を得るためには非常に解像度
の高い静電潜像を形成する必要がある。A typical dither matrix is formed of 4 × 4 pixels or 6 × 6 pixels. In that case, the gradation reproducibility becomes 16 steps and 36 steps, and the resolution of the formed image becomes 1/4 or 1/6. When importance is attached to gradation reproducibility, it is necessary to form an electrostatic latent image having a very high resolution in order to obtain a practical resolution.
【0016】従来のイオン書込みヘッド1を用いた印字
装置においては、中間調の再現性が優れているため、デ
ィザに頼らないでも濃度階調の再現が可能である。その
ため開口3,13の大きさの制限等のため解像度を上げ
られないという問題点を濃度階調の再現性で補うことが
できると考えられてきた。つまり、写真のような階調再
現性が優先される用途においては、解像度は低くても階
調再現性が優れていれば再現性を補うことができるが、
文字の印字等の高い解像度が要求される用途において
は、階調再現性を利用して多少の改善は行なえるとして
も、高い解像度を持つ電子写真方式に対して大幅に劣っ
た印字品質しか得られないという問題点があった。Since the printing apparatus using the conventional ion writing head 1 has excellent halftone reproducibility, it is possible to reproduce density gradation without relying on dither. Therefore, it has been considered that the problem that the resolution cannot be increased due to the limitation of the size of the openings 3 and 13 can be compensated by the reproducibility of the density gradation. In other words, in applications where gradation reproducibility is prioritized, such as in photographs, reproducibility can be supplemented if the gradation reproducibility is excellent even if the resolution is low,
In applications that require high resolution such as character printing, gradation reproducibility can be used to make some improvements, but print quality is significantly inferior to electrophotographic methods with high resolution. There was a problem that I could not do it.
【0017】また、従来のイオン書込みヘッド1におい
ては、複数の開口3,13を印字幅方向に一直線に形成
することができず、斜めに複数の開口3,13を並べ、
時分割にて一つのラインの静電潜像を形成する方式が用
いられており、潜像担持体7に速度のムラがあったり、
書込みのタイミングがずれたりすると、静電潜像の位置
がずれて印字品質が大幅に低下するという問題点があっ
た。また、画像の並べかえやタイミングの発生等で、図
示しない制御回路および駆動回路15などが複雑で高価
なものになりやすく、しかも、イオン書込みヘッド1自
体が大型化し、イオン書込みヘッド1と潜像担持体7と
の間の距離を一定に保つことが難しくなるという問題点
があった。Further, in the conventional ion writing head 1, the plurality of openings 3 and 13 cannot be formed in a straight line in the print width direction, and the plurality of openings 3 and 13 are obliquely arranged.
A method of forming an electrostatic latent image of one line by time division is used, and the latent image carrier 7 has uneven speed,
If the writing timing is deviated, the position of the electrostatic latent image is deviated, and the printing quality is significantly deteriorated. Further, due to rearrangement of images, generation of timing, etc., the control circuit and drive circuit 15 not shown are likely to be complicated and expensive, and the ion writing head 1 itself becomes large, and the ion writing head 1 and latent image bearing are carried. There is a problem that it becomes difficult to keep a constant distance from the body 7.
【0018】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、前述した従来のものにおける問題点を克服し、
小型で、イオンの利用効率の高いイオン書込みヘッドを
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of these points, and overcomes the above-mentioned problems in the conventional ones.
It is an object to provide a small-sized ion writing head with high ion utilization efficiency.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項1に記載の本発明のイオン書込みヘッドは、
誘電体により構成される潜像担持体上に荷電粒子を選択
的に付着させて静電潜像を形成するイオン書込みヘッド
であって、基板上に形成された複数の個別電極と、前記
個別電極上に形成され加熱されることにより荷電粒子を
生成するための電子を放出し得る電子放出部と、前記電
子放出部を加熱するための加熱部と、前記個別電極と協
働して前記電子放出部から放出された電子を加速するた
めのゲート電極とを有することを特徴としている。In order to achieve the above-mentioned object, the ion writing head of the present invention according to claim 1 is
An ion writing head for selectively depositing charged particles on a latent image carrier made of a dielectric to form an electrostatic latent image, the plurality of individual electrodes formed on a substrate, and the individual electrodes. An electron emission part that is formed on the electron emission part and can emit electrons to generate charged particles by heating, a heating part for heating the electron emission part, and the electron emission in cooperation with the individual electrode. And a gate electrode for accelerating the electrons emitted from the part.
【0020】そして、請求項2に記載の本発明のイオン
書込みヘッドは、請求項1において、前記個別電極が前
記加熱部を兼用することを特徴としている。An ion writing head according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the individual electrode also serves as the heating section.
【0021】さらに、請求項3に記載の本発明のイオン
書込みヘッドは、請求項1又は請求項2において、前記
電子放出部が強誘電体を主体として形成されていること
を特徴としている。Further, the ion writing head of the present invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the electron emitting portion is formed mainly of a ferroelectric substance.
【0022】また、請求項4に記載の本発明のイオン書
込みヘッドは、請求項1乃至請求項3の何れか1項にお
いて、前記加熱部を所定のタイミングで発熱させる駆動
回路を有することを特徴としている。Further, an ion writing head according to a fourth aspect of the present invention is the ion writing head according to any one of the first to third aspects, further comprising a drive circuit for causing the heating section to generate heat at a predetermined timing. I am trying.
【0023】[0023]
【作用】前述した構成からなる本発明のイオン書込みヘ
ッドは、いわゆる熱電子放出の原理を用いてイオンを発
生させるものであり、基板上に形成した加熱部を加熱す
ることにより、電子放出部を加熱してここから熱電子を
放出させ、この電子をゲート電極と個別電極との間に印
加されている電界により加速してイオンを生成し、この
イオンを個別電極と潜像担持体との間に印加されている
電界により潜像担持体の表面に移動させて潜像担持体の
表面に静電潜像を形成することができる。The ion writing head of the present invention having the above-mentioned structure generates ions by using the so-called thermoelectron emission principle, and by heating the heating portion formed on the substrate, the electron emission portion is removed. It is heated to emit thermoelectrons from it, and the electrons are accelerated by the electric field applied between the gate electrode and the individual electrode to generate ions, which are generated between the individual electrodes and the latent image carrier. An electrostatic latent image can be formed on the surface of the latent image carrier by moving it to the surface of the latent image carrier by the electric field applied to the latent image carrier.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【0025】図1から図3は本発明に係るイオン書込み
ヘッドの第1実施例を示すものであり、図1は要部の構
成を示す縦断面図であり、図2は要部の構成を示す一部
切断平面図であり、図3は駆動回路を示す回路図であ
る。FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of an ion writing head according to the present invention, FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of the main part, and FIG. 2 shows the structure of the main part. FIG. 4 is a partially cut plan view showing FIG. 3, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a drive circuit.
【0026】図1および図2に示すように、本実施例の
イオン書込みヘッド16は、基板17上に熱絶縁層18
が配設されており、この熱絶縁層18の上面には、ヒー
タ層19が配設されている。そして、ヒーター層19の
上面には、中間絶縁層20を介して分解能(画素数)に
対応した複数のカソード電極と称される、例えば、直径
30μm程度の基部77を有する個別電極21が図にお
いて左右方向(印字幅方向)に一列状に整列配置されて
いる。さらに、各個別電極21の基部77の上面には、
荷電粒子(イオン)を生成するための電子を放出し得る
電子放出部22が配設されている。また、ヒータ層19
の上面には、ヒータ層19の発熱を各電子放出部22に
対して集中させるための導電層23が各電子放出部22
に対向する部位を除いて配設されている。つまり、本実
施例においては、ヒータ層19の各電子放出部22に対
応する導電層23に覆われていない部位が、各電子放出
部22を加熱するための加熱部24とされている。さら
にまた、基板17上には、各電子放出部22を中心とし
た、例えば、直径20μm程度の円形の開口25を有す
るゲート電極26が適宜な厚みの絶縁層27を介して配
設され、全体として略平板状に形成されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the ion writing head 16 of this embodiment has a thermal insulating layer 18 on a substrate 17.
Is provided, and a heater layer 19 is provided on the upper surface of the heat insulating layer 18. Then, on the upper surface of the heater layer 19, individual electrodes 21 having a base 77 having a diameter of, for example, about 30 μm, which are referred to as a plurality of cathode electrodes corresponding to the resolution (the number of pixels) via the intermediate insulating layer 20, are shown in the drawing. They are arranged in a line in the left-right direction (print width direction). Furthermore, on the upper surface of the base 77 of each individual electrode 21,
An electron emission unit 22 that can emit electrons to generate charged particles (ions) is provided. In addition, the heater layer 19
A conductive layer 23 for concentrating the heat generation of the heater layer 19 to each electron emitting portion 22 is provided on the upper surface of each electron emitting portion 22.
Is disposed except for a portion facing to. That is, in the present embodiment, a portion of the heater layer 19 corresponding to each electron emitting portion 22 and not covered with the conductive layer 23 is a heating portion 24 for heating each electron emitting portion 22. Furthermore, on the substrate 17, a gate electrode 26 having, for example, a circular opening 25 with a diameter of about 20 μm centering on each electron emitting portion 22 is provided via an insulating layer 27 having an appropriate thickness, Is formed in a substantially flat plate shape.
【0027】前記基板17の素材としては、耐熱性が高
く、必要な機械強度と加工性を持つもので有ればよく、
アルミナセラミック、ガラス等の絶縁物や表面をSiO
2 等の絶縁物で被履したシリコン基板等の種々のものを
選択することができる。The substrate 17 may be made of any material as long as it has high heat resistance and has required mechanical strength and workability.
Insulators such as alumina ceramics and glass, and SiO
Various things such as a silicon substrate covered with an insulator such as 2 can be selected.
【0028】前記熱絶縁層18の素材としては、熱伝導
率の小さい高融点ガラス、発泡ガラス、ジルコニアセラ
ミック、二酸化ケイ素等の種々のものを選択することが
できる。As the material of the heat insulating layer 18, various materials such as high melting point glass, foam glass, zirconia ceramics, and silicon dioxide, which have small thermal conductivity, can be selected.
【0029】前記ヒータ層19の素材としては、タング
ステン、ニクロム、窒化タンタル等の種々のものを選択
することができる。As the material of the heater layer 19, various materials such as tungsten, nichrome and tantalum nitride can be selected.
【0030】前記中間絶縁層20の素材としては、大き
な電界が加わり発生したイオンに曝されるため、絶縁性
能および安定性が高い、SiO2 、A12 O3 等の無機
物の絶縁物を用いることが望ましい。As the material of the intermediate insulating layer 20, use is made of an inorganic insulator such as SiO 2 or A1 2 O 3 which has high insulation performance and stability because it is exposed to ions generated by a large electric field. Is desirable.
【0031】前記個別電極21の素材としては、導電性
と加工性を考慮し、白金、タングステン、タンタル、モ
リブテン等の金属素材を用いることが望ましい。In consideration of conductivity and workability, it is desirable to use a metal material such as platinum, tungsten, tantalum, molybdenum, etc. as the material of the individual electrode 21.
【0032】前記電子放出部22の素材としては、加熱
により電子を放出する熱電子放出作用を有する強誘電
体、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウ
ム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸ストロンチウムな
どを例示することができ、これらを必要に応じて単独あ
るいは組み合わせて用いることができる。Examples of the material of the electron emitting portion 22 include a ferroelectric substance having a thermoelectron emitting action that emits electrons by heating, such as barium titanate, strontium titanate, barium zirconate, and strontium zirconate. These can be used alone or in combination as required.
【0033】前記導電層23の素材としては、ヒータ層
19より小さな電導率を有し耐熱性に高い白金、タンタ
ル、タングステン、モリブデン等が望ましい。The material of the conductive layer 23 is preferably platinum, tantalum, tungsten, molybdenum, etc., which has a smaller electric conductivity than the heater layer 19 and has high heat resistance.
【0034】前記ゲート電極26の素材としては、モリ
ブテン、タンタル等の種々のものを選択することができ
る。As the material for the gate electrode 26, various materials such as molybdenum and tantalum can be selected.
【0035】前記絶縁層27の素材としては、大きな電
界が加わり発生したイオンに曝されるとともに熱が加わ
るので、熱損失が少なく絶縁性能および安定性が高い、
透明あるいは白色のSiO2 、A12 O3 等の無機物の
絶縁物を用いることが望ましい。As a material of the insulating layer 27, since it is exposed to ions generated by applying a large electric field and heat is added, heat loss is small and insulation performance and stability are high.
It is preferable to use a transparent or white inorganic insulator such as SiO 2 or A1 2 O 3 .
【0036】また、図1に想像線にて示すように、前記
イオン書込みヘッド16のゲート電極26に対向するよ
うにして静電潜像が形成される潜像担持体28が配設さ
れるようになっており、この潜像担持体28は、所望の
金属基体29の表面に適宜な誘電体層30が形成される
とともに、前記ゲート電極26から100μm程度の一
定の距離G(ギャップ)を隔てて配設され、前記各電子
放出部22が配置されている主走査方向に対して直交す
る副走査方向に一定速度をもって移動自在にされてい
る。Further, as shown by an imaginary line in FIG. 1, a latent image carrier 28 on which an electrostatic latent image is formed is arranged so as to face the gate electrode 26 of the ion writing head 16. In this latent image carrier 28, an appropriate dielectric layer 30 is formed on the surface of a desired metal substrate 29, and at a constant distance G (gap) of about 100 μm from the gate electrode 26. Are arranged so as to be movable at a constant speed in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction in which each of the electron emitting portions 22 is arranged.
【0037】図3に示すように、本実施例のイオン書込
みヘッド16の駆動回路31は、潜像担持体28のイオ
ン書込みヘッド16に対して反対側に設けられた金属基
体29を背面電極32として接地することにより基準電
位が形成されている。この駆動回路31は、ゲート電極
26に対してマイナスの極性の電圧を供給する潜像書込
み用電源VLが電気的に接続されるとともに、ゲート電
極26は、各個別電極21に対する共通電極とされてい
る。そして、各個別電極21は、それぞれ適宜な駆動ト
ランジスタ33に接続されるとともに、各駆動トランジ
スタ33はゲート電極26を基準電位とし、ゲート電極
26に対してマイナスの極性の電圧を印加する電子加速
用電源VEに電流設定抵抗34を介して接続されてい
る。また、ヒータ層19には、加熱部24の発熱温度を
常に一定の温度に制御するための図示しない温度制御部
を介して加熱用電源VHが電気的に接続されている。な
お、ヒータ層19に対する加熱用電源VHの通電は、制
御指令に基づいて、各画素の静電潜像の形成に同期した
パルス電圧により制御することが好ましい。As shown in FIG. 3, in the drive circuit 31 of the ion writing head 16 of this embodiment, the metal base 29 provided on the opposite side of the latent image carrier 28 to the ion writing head 16 is attached to the back electrode 32. The reference potential is formed by grounding as. The drive circuit 31 is electrically connected to a latent image writing power supply VL that supplies a voltage of a negative polarity to the gate electrode 26, and the gate electrode 26 is a common electrode for each individual electrode 21. There is. Each individual electrode 21 is connected to an appropriate drive transistor 33, and each drive transistor 33 uses the gate electrode 26 as a reference potential and applies a negative polarity voltage to the gate electrode 26 for electron acceleration. It is connected to the power supply VE via the current setting resistor 34. The heater layer 19 is electrically connected to a heating power source VH via a temperature control unit (not shown) for controlling the heat generation temperature of the heating unit 24 at a constant temperature. Note that it is preferable to control the energization of the heating power source VH to the heater layer 19 by a pulse voltage synchronized with the formation of the electrostatic latent image of each pixel based on the control command.
【0038】前記駆動回路31について更に説明する
と、本実施例の駆動回路31は、定電流回路により構成
されており、この定電流回路の電流は、各駆動トランジ
スタ33のエミッタに接続された電流設定抵抗34と、
各駆動トランジスタ33のベースに加えられる電圧によ
って決定される。そして、各駆動トランジスタ33のベ
ース電圧は、抵抗を梯子型に組み合わせたD/A変換回
路35を介して重み付けされたディジタル信号を入力す
ることにより印加される。さらに、イオン書込みヘッド
16に対する入力信号は、各々が別の重みを持つシリア
ル信号36とされ、各々のシリアル信号36に対応する
シフトレジスタ37によりパラレル信号に変換される。
また、このパラレル信号は、一旦ラッチ38に保持され
た後、ラッチ信号39により、ゲート回路40に出力さ
れ、ゲート回路40によりストローブ信号41とのアン
ドを取りD/A変換回路35に入力される。このストロ
ーブ信号41は、個別電極21のゲート電極26に対す
る動作時間を決定する信号である。Explaining the drive circuit 31 further, the drive circuit 31 of the present embodiment is constituted by a constant current circuit, and the current of this constant current circuit is set by the current setting connected to the emitter of each drive transistor 33. Resistor 34,
It is determined by the voltage applied to the base of each drive transistor 33. Then, the base voltage of each drive transistor 33 is applied by inputting a weighted digital signal through a D / A conversion circuit 35 in which resistors are combined in a ladder type. Further, the input signal to the ion writing head 16 is made into a serial signal 36 having a different weight, and is converted into a parallel signal by the shift register 37 corresponding to each serial signal 36.
Further, this parallel signal is once held in the latch 38, then output to the gate circuit 40 by the latch signal 39, ANDed with the strobe signal 41 by the gate circuit 40, and input to the D / A conversion circuit 35. . The strobe signal 41 is a signal that determines the operation time of the individual electrode 21 with respect to the gate electrode 26.
【0039】すなわち、本実施例における各個別電極2
1は、個々に絶縁されて定電流特性を有する駆動回路に
電気的に接続されており、ヒータ層19は、各加熱部2
4を直列に接続している。That is, each individual electrode 2 in this embodiment
1 is electrically insulated and electrically connected to a drive circuit having a constant current characteristic.
4 are connected in series.
【0040】なお、ヒータ層19を分割して複数のグル
ープにする構成とすることにより電力を削減することが
できる。The power can be reduced by dividing the heater layer 19 into a plurality of groups.
【0041】つぎに、本実施例のイオン書込みヘッド1
の製造工程について、図4の(a)から(j)により説
明する。Next, the ion writing head 1 of the present embodiment.
The manufacturing process will be described with reference to FIGS.
【0042】まず、ガラス等の絶縁物からなる略平板状
の適宜な基板17の上面に、二酸化ケイ素からなる熱絶
縁層18と、窒化タンタルからなるヒータ層19と、タ
ンタルからなる導電層23とを公知の薄膜形成方法を用
いて順次成膜する。そして、ヒータ層19および導電層
23の所定の位置をエッチング等により同一形状に除去
して、図4の(a)および(b)に示すように、ヒータ
層19および導電層23を所定の形状に形成する。つい
で、導電層23の所定の位置をエッチング等により除去
して、図4の(c)および(d)に示すように、ヒータ
層19の所定の部位を露出させ、画素数に対応した所定
の数の加熱部24を形成する。つぎに、SiO2 からな
る中間絶縁層20を公知の薄膜形成方法を用いて同様に
して成膜した後に、図4の(e)および(f)に示すよ
うに、タンタル等の金属からなる個別電極21を公知の
薄膜形成方法およびエッチングを用いて画素数に対応し
た所定の数だけ形成する。つぎに、SiO2 からなる絶
縁層27と、タンタル等の金属からなるゲート電極26
とを順次同様にして成膜た後、図4の(g)および
(h)に示すように、ゲート電極26の所定の位置をエ
ッチング等により除去して、所望の大きさの開口25を
形成する。ついで、絶縁層27の所定の位置をエッチン
グ等により除去して、図4の(i)に示すように、開口
25の下方に位置する個別電極21を露出させる。つぎ
に、個別電極21上に強誘電体を含有する電着液を泳動
電着させて電着膜を成膜することにより電子放出部22
を形成し、イオン書込みヘッドの製造が完成する。な
お、電子放出部22を形成する場合には、電子放出部2
2を形成する前工程にてゲート電極26上にフォトレジ
スト等により適宜な離型層(図示せず)を形成してお
き、電子放出部26を形成した後に離型層を除去すると
よい。First, a heat insulating layer 18 made of silicon dioxide, a heater layer 19 made of tantalum nitride, and a conductive layer 23 made of tantalum are formed on the upper surface of an appropriate substrate 17 made of an insulating material such as glass. Are sequentially formed using a known thin film forming method. Then, predetermined positions of the heater layer 19 and the conductive layer 23 are removed into the same shape by etching or the like, and the heater layer 19 and the conductive layer 23 are formed into the predetermined shapes as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). To form. Then, a predetermined position of the conductive layer 23 is removed by etching or the like to expose a predetermined portion of the heater layer 19 as shown in FIGS. 4C and 4D, and a predetermined portion corresponding to the number of pixels. A number of heating units 24 are formed. Next, after the intermediate insulating layer 20 made of SiO 2 is similarly formed by using a known thin film forming method, as shown in (e) and (f) of FIG. A predetermined number of electrodes 21 corresponding to the number of pixels are formed by using a known thin film forming method and etching. Next, the insulating layer 27 made of SiO 2 and the gate electrode 26 made of metal such as tantalum.
And (3) are sequentially formed in the same manner, and then a predetermined position of the gate electrode 26 is removed by etching or the like to form an opening 25 having a desired size, as shown in (g) and (h) of FIG. To do. Then, a predetermined position of the insulating layer 27 is removed by etching or the like to expose the individual electrode 21 located below the opening 25, as shown in FIG. Next, an electrodeposition liquid containing a ferroelectric substance is electrophoretically electrodeposited on the individual electrodes 21 to form an electrodeposition film.
Are formed, and the manufacturing of the ion writing head is completed. When forming the electron emitting portion 22, the electron emitting portion 2
It is preferable that an appropriate release layer (not shown) is formed on the gate electrode 26 by a photoresist or the like in a step before forming 2, and the release layer is removed after the electron emission portion 26 is formed.
【0043】つぎに、本実施例のイオン書込みヘッド1
6の電子放出部22の形成について更に詳しく説明す
る。Next, the ion writing head 1 of the present embodiment.
The formation of the electron emission portion 22 of No. 6 will be described in more detail.
【0044】本実施例の電子放出部22を形成するに
は、まず、強誘電体を主成分とする電着液を形成する。
この電着液は、チタン酸バリウム等のペロブスカイト型
の強誘電体粉末を湿式粉砕によって粒径1μm以下程度
に粉砕し、純水にて洗浄して水酸化バリウム等の不純物
を除去する。つぎに、メタノールに電解質としての純水
1%(wt%)、塩化カルシウム0.0012%(wt
%)を加えて電解液を形成する。つぎに、前記電解液に
強誘電体化合物の粉末を0.15%加えることにより電
着液を形成する。この電着液のPHは7弱、導電率は3
0μS/cm程度である。このとき、強誘電体化合物自
体は、化学的に安定で水への溶解度が小さいが、未反応
のバリウムおよびチタン等の酸化物は水と反応して水酸
化物となって水に溶解し、電着液の抵抗率を低下させる
ため予め取り除く必要がある。また、電解液中の塩化カ
ルシウムは、電着液中でカルシウムイオンと塩素イオン
とに電離し、形成される電着膜中に水酸化カルシウムと
して取り込まれる。ついで、電着液を攪拌した後、数時
間静置することにより、粒径の大きい強誘電体化合物を
沈降させて除去し、電着液の製造が完了する。To form the electron emitting portion 22 of this embodiment, first, an electrodeposition liquid containing a ferroelectric substance as a main component is formed.
The electrodeposition liquid is obtained by crushing perovskite type ferroelectric powder such as barium titanate into particles having a particle size of about 1 μm or less by wet crushing and washing with pure water to remove impurities such as barium hydroxide. Next, 1% (wt%) of pure water as electrolyte and 0.0012% (wt%) of calcium chloride in methanol.
%) To form an electrolyte. Next, 0.15% of a powder of a ferroelectric compound is added to the electrolytic solution to form an electrodeposition solution. The pH of this electrodeposition solution is less than 7 and the conductivity is 3
It is about 0 μS / cm. At this time, the ferroelectric compound itself is chemically stable and has low solubility in water, but unreacted oxides such as barium and titanium react with water to become hydroxides and dissolve in water, It needs to be removed in advance in order to lower the resistivity of the electrodeposition liquid. Further, the calcium chloride in the electrolytic solution is ionized into calcium ions and chlorine ions in the electrodeposition solution, and is taken into the formed electrodeposition film as calcium hydroxide. Next, the electrodeposition solution is stirred and then left standing for several hours to precipitate and remove the ferroelectric compound having a large particle size, thus completing the production of the electrodeposition solution.
【0045】つぎに、イオン書込みヘッド16の個別電
極21を陰極とし、陽極にイオン化しにくい白金を用い
て50V程度の電圧を加えて泳動電着を行うことによ
り、各個別電極21上に電着膜が成膜される。この泳動
電着時の電流密度は70mA/cm2 程度、電着速度は
1μm/min程度とするとよい。Next, the individual electrode 21 of the ion writing head 16 is used as a cathode, and platinum, which is difficult to be ionized, is used as an anode to apply a voltage of about 50 V to carry out electrophoretic deposition, thereby performing electrodeposition on each individual electrode 21. A film is deposited. The current density during electrophoretic deposition is preferably about 70 mA / cm 2 , and the electrodeposition rate is preferably about 1 μm / min.
【0046】つぎに、大気中において200〜300℃
程度で数時間加熱する熱処理を施してメタノールを除去
しその後600℃程度の温度で大気中あるいは真空中に
て数時間加熱することにより、各個別電極21上に電子
放出部22が形成される。なお、電着膜中に取り込まれ
た水酸化カルシウムは、熱処理によって一部が大気中の
二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなり、残りは酸
化カルシウムとなり、これらのカルシウム化合物は、強
誘電体(強誘電体化合物)の粉体の間を固めるセメント
の役目をし、各個別電極21上に形成された電子放出部
22となる電着膜を強固なものとする。Next, in the atmosphere, 200 to 300 ° C.
The electron emitting portion 22 is formed on each individual electrode 21 by performing a heat treatment of heating for several hours to remove methanol and then heating at a temperature of about 600 ° C. in the atmosphere or in vacuum for several hours. The calcium hydroxide taken into the electrodeposited film partially reacts with carbon dioxide in the atmosphere by heat treatment to become calcium carbonate, and the rest becomes calcium oxide. It serves as a cement that solidifies the space between the powders of the dielectric compound), and strengthens the electrodeposition film that becomes the electron emission portion 22 formed on each individual electrode 21.
【0047】つぎに、本実施例のイオン書込みヘッド1
6を真空槽に入れ、電子放出部22を加熱して電子放出
量(エミッション)を評価した。加熱温度を徐々に高く
し、エミッションが微小電流領域から増加する過程を記
録した。各々の温度に対するエミッションは、一般的な
バリウムやカルシウムの酸化物被覆型の熱電子放出素材
と同様のレベルであり、仕事関数がほぼ等しいことが確
認できた。また、その温度で数時間動作させた場合に、
特性が安定していることが確認できた。Next, the ion writing head 1 of the present embodiment.
6 was placed in a vacuum chamber and the electron emitting portion 22 was heated to evaluate the electron emission amount (emission). The heating temperature was gradually increased, and the process in which the emission increased from the minute current region was recorded. The emission for each temperature was at the same level as that of a general barium or calcium oxide-coated thermionic emission material, and it was confirmed that the work functions were almost equal. Also, when operating at that temperature for several hours,
It was confirmed that the characteristics were stable.
【0048】ついで、真空槽の圧力を真空状態から大気
圧状態に向かって徐々に高くし、最終的に大気圧中での
特性を評価したところ、個別電極21とゲート電極26
との間の電界を大きくすることにより、電子放出部22
から電子を効率的に放出できることが判明した。そし
て、電子放出部22から取り出せる電流は、個別電極2
1とゲート電極26との間の電界に比例し、その間の距
離に反比例する関係にあるとともに、大気中において取
り出せる電流は、真空中における場合に比較して1/1
00から1/1000程度であることが判明した。Then, the pressure in the vacuum chamber was gradually increased from the vacuum state to the atmospheric pressure state, and finally the characteristics in the atmospheric pressure were evaluated. The individual electrode 21 and the gate electrode 26 were evaluated.
By increasing the electric field between the
It was found that the electrons can be efficiently emitted from. Then, the current that can be taken out from the electron emitting portion 22 is
1 is proportional to the electric field between the gate electrode 26 and the gate electrode 26, and is inversely proportional to the distance therebetween, and the current that can be taken out in the atmosphere is 1/1 compared to the case in vacuum.
It was found that the value was around 00 to 1/1000.
【0049】つぎに、前述したイオン書込みヘッド16
の作用について説明する。Next, the ion writing head 16 described above is used.
The operation of will be described.
【0050】本実施例のイオン書込みヘッド16を駆動
させ、ヒータ層19に加熱用電源VHの電流を通電する
と、ヒータ層19に形成された加熱部24が発熱し、こ
の加熱部24の発熱は、個別電極21および電子放出部
22を所定温度に加熱する。そして、加熱された電子放
出部22は、熱電子放出の原理によって電子(熱電子)
を電子放出部22の外側の空間に放出する。When the ion writing head 16 of this embodiment is driven and a current of the heating power source VH is applied to the heater layer 19, the heating portion 24 formed in the heater layer 19 generates heat, and the heating portion 24 generates heat. The individual electrode 21 and the electron emitting portion 22 are heated to a predetermined temperature. Then, the heated electron emitting portion 22 emits electrons (thermoelectrons) according to the principle of thermoelectron emission.
Are emitted to the space outside the electron emitting portion 22.
【0051】前記電子放出部22の外側の空間へ放出さ
れた電子は、個別電極21とゲート電極26との間に印
加された電子加速用電源VEの電圧により形成される電
界によって加速された後、ゲート電極26と潜像担持体
28との間の空間で酸素分子に捕捉され、酸素イオンと
なり荷電粒子としてのマイナスの極性のイオン(図示せ
ず)が生成される。このイオンは、ゲート電極26と潜
像担持体28の背面電極32との間に印加されたる潜像
書込み用電源VLの電圧により形成される電界によって
潜像担持体28の表面に向かって移動する。The electrons emitted to the space outside the electron emitting portion 22 are accelerated by an electric field formed by the voltage of the electron acceleration power source VE applied between the individual electrode 21 and the gate electrode 26. In the space between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28, oxygen molecules are trapped and become oxygen ions, and negative polarity ions (not shown) as charged particles are generated. The ions move toward the surface of the latent image carrier 28 by the electric field formed by the voltage of the latent image writing power supply VL applied between the gate electrode 26 and the back electrode 32 of the latent image carrier 28. .
【0052】また、本実施例のイオン書込みヘッド16
は、従来からある薄膜形成方法およびエッチング等を用
いて各個別電極21を一列状に形成し、その上方に電子
放出部22を電着させることにより形成されており、複
雑で微細な構造の各個別電極21および電子放出部22
を容易に形成することができるとともに、ライン状に形
成することができ、イオン書込みヘッド16の解像度を
容易に向上させることができる。The ion writing head 16 of this embodiment is also used.
Is formed by forming each individual electrode 21 in a line using a conventional thin film forming method, etching, etc., and electrodepositing the electron emitting portion 22 above the individual electrode 21. Individual electrode 21 and electron emission portion 22
Can be easily formed and can be formed in a line shape, and the resolution of the ion writing head 16 can be easily improved.
【0053】つぎに、イオンの生成およびイオンの移動
について説明する。Next, generation of ions and movement of ions will be described.
【0054】本実施例においては、ゲート電極26と潜
像担持体28との間のギャップGが100μmとされ、
ゲート電極26の電位は潜像担持体28の背面電極32
に対して−500〜−600Vとされており、ゲート電
極26と潜像担持体28との間の電界は5〜6KV/m
mにされている。この電界の値は、ゲート電極26と潜
像担持体28との間のギャップGにおける大気中の火花
放電電圧の半分程度の値である。In this embodiment, the gap G between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28 is 100 μm,
The potential of the gate electrode 26 is the back electrode 32 of the latent image carrier 28.
Is -500 to -600 V, and the electric field between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28 is 5 to 6 KV / m.
It is set to m. The value of this electric field is about half the value of the spark discharge voltage in the atmosphere in the gap G between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28.
【0055】また、電子放出部22を加熱することによ
り電子を大気中に放出させた場合に、大気圧の空気中で
の電子の平均自由行程は約400nm、大気中の酸素分
子の平均自由行程は64nmであり、放出された電子は
100μmのギャップGの間をドリフトする間に、10
3 〜104 回大気中の気体分子と衝突し、酸素分子や水
蒸気の分子に確率的に捕捉されて荷電粒子としてのマイ
ナスの極性のイオン(O2 −イオン)が生成される。こ
のとき、酸素分子に低エネルギーの電子が捕捉される確
率は、2×10-4程度で、潜像担持体28の表面には、
イオンと電子とが混ざりあった状態でイオン流となって
到達して潜像担持体28の表面にマイナスの極性の電荷
を与え、潜像担持体28の表面にマイナスの極性の微細
な静電潜像が形成される。つまり、初期状態(静電潜像
が書き込まれる前)の潜像担持体28の表面電位は除電
によって0Vとされており、潜像担持体28の表面に到
達したマイナスの極性のイオンから電子を受け取り、そ
の表面にマイナスの極性のイオンの到達量に比例した電
位の静電潜像が形成される。このとき、潜像担持体28
の表面に到達するイオンおよび電子は、電気力線に平行
に移動するので、静電潜像電位が飽和するまではその広
がりを無視することができる。この静電潜像の電位の最
大値は、潜像書込み用電源VLの電圧に近い値で飽和す
る。When electrons are emitted into the atmosphere by heating the electron emitting portion 22, the mean free path of the electrons in the air at atmospheric pressure is about 400 nm, and the mean free path of oxygen molecules in the atmosphere. Is 64 nm and the emitted electrons drift 10 times during the gap G of 100 μm.
3 collide with gas molecules to 10 4 times in the air, negative polarity ions as stochastically captured by the charged particles to a molecule of oxygen molecules and water vapor (O 2 - ions) is generated. At this time, the probability that low-energy electrons are captured by oxygen molecules is about 2 × 10 −4 , and the surface of the latent image carrier 28 has
When the ions and the electrons are mixed together, they arrive as an ion flow and reach the surface of the latent image carrier 28 to give a negative electric charge, and the surface of the latent image carrier 28 has a fine electrostatic charge of a negative polarity. A latent image is formed. That is, the surface potential of the latent image carrier 28 in the initial state (before the electrostatic latent image is written) is set to 0 V by static elimination, and electrons are emitted from the negative polarity ions reaching the surface of the latent image carrier 28. Upon reception, an electrostatic latent image having a potential proportional to the arrival amount of negative polarity ions is formed on the surface. At this time, the latent image carrier 28
Since the ions and electrons that reach the surface of the element move parallel to the lines of electric force, their spread can be ignored until the electrostatic latent image potential is saturated. The maximum value of the potential of the electrostatic latent image is saturated at a value close to the voltage of the latent image writing power source VL.
【0056】したがって、静電潜像の電位が飽和した後
に潜像担持体28の表面に到達したマイナスの極性のイ
オンは、潜像担持体28の表面に沿って潜像電位の小さ
い方に移動し、その部分の表面に電荷を与える。すなわ
ち、潜像担持体28上の静電潜像は同心円状に広がるこ
ととなる。この静電潜像の広がりは、ゲート電極26と
潜像担持体28との間のギャップGが短いほど少なくな
る。Therefore, the negative-polarity ions that have reached the surface of the latent image carrier 28 after the potential of the electrostatic latent image has been saturated move along the surface of the latent image carrier 28 toward the smaller latent image potential. Then, an electric charge is applied to the surface of that portion. That is, the electrostatic latent image on the latent image carrier 28 spreads concentrically. The spread of the electrostatic latent image decreases as the gap G between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28 decreases.
【0057】前記イオンの質量は、電子の5.9×10
4 倍程度であり、前記ゲート電極26と潜像担持体28
の背面電極32との間の電界によるイオンの移動速度は
100m/S程度とされ、100μmの前記ギャップG
間のイオンの移動時間は1μS程度となる。The mass of the ion is 5.9 × 10 of the electron.
About 4 times, and the gate electrode 26 and the latent image carrier 28
The moving speed of the ions due to the electric field between the back electrode 32 and the back electrode 32 is about 100 m / S, and the gap G of 100 μm is
The ion transfer time between them is about 1 μS.
【0058】ここで、画像形成の解像度を300DP
I、潜像担持体28の移動速度(プロセス速度)を10
0mm/Sとすると、一つの画素(ドット)の大きさは
約84.67μm角で、1ラインの書込みに要する時間
は847μSとなり、イオンの移動速度は、1ラインの
書込み時間より十分に短いので、静電潜像の書込みの障
害にはならない。Here, the image forming resolution is set to 300 DP.
I, the moving speed (process speed) of the latent image carrier 28 is 10
Assuming 0 mm / S, the size of one pixel (dot) is about 84.67 μm square, the time required for writing one line is 847 μS, and the ion moving speed is sufficiently shorter than the writing time for one line. , It does not hinder the writing of the electrostatic latent image.
【0059】また、電子放出部22からのエミッション
が少ない場合には、ゲート電極26の電圧は電子放出部
22の電位に対してマイナスとなり、電子放出部22の
周囲の空間の開口25に近い部分の電位がマイナスとな
って、イオンおよび電子からなるイオン流は、ゲート電
極26の開口25の中心部に収束する。このゲート電極
26の開口25に対するイオン流の収束率は、最大で3
倍程度になる。When the emission from the electron emitting portion 22 is small, the voltage of the gate electrode 26 becomes negative with respect to the potential of the electron emitting portion 22, and a portion near the opening 25 in the space around the electron emitting portion 22. Becomes negative, and the ion flow composed of ions and electrons converges at the center of the opening 25 of the gate electrode 26. The convergence rate of the ion flow with respect to the opening 25 of the gate electrode 26 is 3 at maximum.
About double.
【0060】つまり、潜像担持体28上に形成される静
電潜像の大きさは、潜像担持体28の表面に到達するマ
イナスの極性のイオンの量が少ない場合には、電気力線
が到達する小さい直径に集中し、到達するイオンの量が
増えるにともない静電潜像のマイナスの極性の電位が上
昇し、潜像担持体28の表面に到達する電気力線が広が
る。それに連れて到達するマイナスの極性のイオンが潜
像担持体28の表面上に同心円状に広がり静電潜像の面
積が拡大することとなる。That is, the size of the electrostatic latent image formed on the latent image carrier 28 is such that when the amount of ions of negative polarity reaching the surface of the latent image carrier 28 is small, the line of electric force is small. Concentrate on a small diameter that reaches, and the negative polarity potential of the electrostatic latent image rises as the amount of ions that reach increases, and the lines of electric force reaching the surface of the latent image carrier 28 spread. The negatively-polarized ions that reach it spread concentrically on the surface of the latent image carrier 28, and the area of the electrostatic latent image is enlarged.
【0061】したがって、発生するイオンの量に対する
静電潜像の面積の直線性を極めて高くすることができ
る。Therefore, the linearity of the area of the electrostatic latent image with respect to the amount of generated ions can be made extremely high.
【0062】すなわち、静電潜像をトナーにより現像し
てトナー像とする場合において、トナーの付着量の直線
性は、静電潜像の電位が中間調を持つ場合と一定電位の
静電潜像の面積が変化する場合とでは、面積階調の方が
低い印字濃度領域においても微細な面積の静電潜像を形
成することができ、広範囲の面積階調による印字が可能
になるので、本実施例のイオン書込みヘッド16は、従
来のイオン書込みヘッド1、1aに比べて階調の再現性
が極めて優れた高品位の印字品質を得ることができる。
この印字品質は、文字の印字等の高い解像度が要求され
る用途に用いられている高い解像度を有する電子写真方
式の印字品質に対しても優れている。That is, when an electrostatic latent image is developed with toner to form a toner image, the linearity of the toner adhesion amount is as follows when the potential of the electrostatic latent image has a halftone and when the electrostatic latent image has a constant potential. When the area of the image changes, it is possible to form an electrostatic latent image with a fine area even in the print density region where the area gradation is lower, and it is possible to print with a wide range of area gradation. The ion writing head 16 of this embodiment can obtain high-quality printing quality with extremely excellent gradation reproducibility as compared with the conventional ion writing heads 1 and 1a.
This print quality is also superior to the print quality of the electrophotographic system having a high resolution used in applications where high resolution such as character printing is required.
【0063】前記静電潜像の面積の拡大は無制限に起き
るわけでなく、ゲート電極26と潜像担持体28の背面
電極32との間に印加された電界によって到達するイオ
ンの量に応じた一定の範囲に制限される。また、形成さ
れる静電潜像の電位も、ゲート電極26と潜像担持体2
8の背面電極32との間に印加される電圧に近いほぼ一
定の値に制限される。The enlargement of the area of the electrostatic latent image does not occur indefinitely, and it depends on the amount of ions reached by the electric field applied between the gate electrode 26 and the back electrode 32 of the latent image carrier 28. Limited to a certain range. Further, the potential of the electrostatic latent image formed is also the same as that of the gate electrode 26 and the latent image carrier 2.
8 is limited to a substantially constant value close to the voltage applied to the back electrode 32.
【0064】前記ゲート電極26と潜像担持体28との
間のギャップGは、トナーの侵入によるショートの危険
性や、潜像担持体28を走行させた場合のゲート電極2
6と潜像担持体28との間のギャップGの精度により制
限されるが、ゲート電極26と潜像担持体28との間の
ギャップGは、略一定の距離Gを常に保持するように構
成することが好ましい。The gap G between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28 is a danger of a short circuit due to invasion of toner, and the gate electrode 2 when the latent image carrier 28 is run.
6 is limited by the accuracy of the gap G between the latent image carrier 28 and the latent image carrier 28, the gap G between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28 is configured to always maintain a substantially constant distance G. Preferably.
【0065】なお、大気中に存在するプラスの極性のイ
オンは、ゲート電極26と潜像担持体28との間の電界
により、イオン書込みヘッド16の表面に形成され面積
が大きく電位が最もマイナスとなるゲート電極26の表
面に衝突するので、電子放出部22をスパッタし消耗さ
せる確率は極めて小さく、電子放出部22は、長期間に
亘り安定した機能を保持することができる。The positive polarity ions existing in the atmosphere are formed on the surface of the ion writing head 16 due to the electric field between the gate electrode 26 and the latent image carrier 28, and the potential is the most negative. Since it collides with the surface of the gate electrode 26, the probability that the electron emitting portion 22 is sputtered and consumed is extremely small, and the electron emitting portion 22 can maintain a stable function for a long period of time.
【0066】また、イオンが移動する速度は電界の大き
さに比例するため、絶縁破壊しない範囲内で高い電界と
することが好ましい。Further, since the moving speed of the ions is proportional to the magnitude of the electric field, it is preferable that the electric field is high within the range where dielectric breakdown does not occur.
【0067】つぎに、静電潜像形成に必要な電流につい
て説明する。Next, the current required for forming the electrostatic latent image will be described.
【0068】前記潜像担持体28の表面に形成される静
電潜像の電位は、潜像担持体28に到達するイオンまた
は電子の電荷と潜像担持体28の誘電体層30の静電容
量の比率で決まる。ここで、潜像担持体28の誘電体層
30の膜厚を20μm、その誘電率を2.5とすると、
1cm2 当たりの静電容量は110.7pFとなる。こ
の潜像担持体28の誘電体層30をOVから−500V
まで帯電させるのに要する電荷は55.35nCであ
る。潜像担持体28の画像記録の幅を210mm、プロ
セス速度を100mm/sとすると、イオン書込みヘッ
ド16全体で必要な電流は11.62μAである。印字
部の長さを210mmとした場合の画素数は、300D
PIで2480個、400DPIで3307個となり、
各個別電極21当たりの平均電流は300DPIで4.
69nA、400DPIで3.51nAとなる。The potential of the electrostatic latent image formed on the surface of the latent image carrier 28 depends on the electric charge of ions or electrons reaching the latent image carrier 28 and the electrostatic charge of the dielectric layer 30 of the latent image carrier 28. Determined by capacity ratio. Here, when the film thickness of the dielectric layer 30 of the latent image carrier 28 is 20 μm and its dielectric constant is 2.5,
The capacitance per 1 cm 2 is 110.7 pF. The dielectric layer 30 of the latent image carrier 28 is changed from OV to -500V.
The charge required to charge up to 55.35 nC. When the image recording width of the latent image carrier 28 is 210 mm and the process speed is 100 mm / s, the current required for the entire ion writing head 16 is 11.62 μA. The number of pixels is 300D when the length of the printing part is 210mm.
2480 for PI and 3307 for 400 DPI,
3. The average current per individual electrode 21 is 300 DPI.
It becomes 3.51 nA at 69 nA and 400 DPI.
【0069】前記個別電極21の大きさを直径30μm
とすると、その面積は7.07×10-6cm2 で、電流
密度は、300DPIで663μA/cm2 、400D
PIで497μA/cm2 となる。そして、電流密度の
点では、個別電極21を真空中で動作させる場合の10
0mA/cm2 よりもかなり小さいが、イオンまたは電
子が大気中で散乱されて移動度が低下することを考慮に
いれると同等のレベルである。この個別電極21の大き
さは、電流密度と、加工技術による寸法精度によって制
限される。The size of the individual electrode 21 is 30 μm in diameter.
Then, the area is 7.07 × 10 −6 cm 2 , and the current density is 663 μA / cm 2 , 400D at 300 DPI.
It becomes 497 μA / cm 2 in PI. In terms of current density, it is 10 when the individual electrode 21 is operated in vacuum.
Although much smaller than 0 mA / cm 2 , it is at a level equivalent to the fact that ions or electrons are scattered in the atmosphere and mobility is reduced. The size of the individual electrode 21 is limited by the current density and the dimensional accuracy of the processing technique.
【0070】つぎに、液体現象を用いた場合の階調再現
性について説明する。Next, the gradation reproducibility using the liquid phenomenon will be described.
【0071】液体現象を用いた場合の階調再現性は、イ
オン書込みヘッド16の解像度が決定要因となる。本実
施例におけるイオン書込みヘッド16は、個別電極21
の直径が30μm、ゲート電極26の直径が20μmと
されており、静電潜像の大きさの下限は7μmとなり、
静電潜像の大きさの上限は、300DPIで84.67
μm角、400DPIで63.5μm角となる。そし
て、静電潜像の直径が7μmの場合のドット面積は3
8.5μm2 となり、各々の解像度の1画素の面積は、
300DPIで7069μm2 、400DPIで403
2μm2 となり、面積比は、300DPIで183.6
倍、400DPIで104.7倍となり、ディザ無しで
概略128階調(7ビット)程度とすることができる。
さらに、2〜4画素単位のディザにより各色256階調
(8ビット)167万色の表示が可能である。The gradation reproducibility when the liquid phenomenon is used is determined by the resolution of the ion writing head 16. The ion writing head 16 in the present embodiment is provided with the individual electrode 21.
Is 30 μm, the diameter of the gate electrode 26 is 20 μm, and the lower limit of the size of the electrostatic latent image is 7 μm.
The upper limit of the electrostatic latent image size is 84.67 at 300 DPI.
It becomes 63.5 μm square at 400 μm square and 400 DPI. When the diameter of the electrostatic latent image is 7 μm, the dot area is 3
The area of 1 pixel for each resolution is 8.5 μm 2 .
7069 μm 2 at 300 DPI, 403 at 400 DPI
2 μm 2 and the area ratio is 183.6 at 300 DPI.
2 times, 104.7 times at 400 DPI, and about 128 gradations (7 bits) can be obtained without dither.
Further, it is possible to display 256 gradations (8 bits) of 1.67 million colors by dithering in units of 2 to 4 pixels.
【0072】つぎに、乾式現像を用いたの場合の階調再
現性について説明する。Next, the gradation reproducibility in the case of using the dry development will be described.
【0073】乾式現象を用いた場合の階調再現性は、ト
ナーの粒径が決定要因となる。現在の粉砕法による高画
像度トナーの代表的な粒径は、7μm程度であり、静電
潜像の大きさの下限は14μm程度とされている。この
場合のドット面積は153.9μm2 で、静電潜像の面
積比は、300DPIで45.9倍、400DPIで2
6.2倍となり、静電潜像の大きさの直線性が高いた
め、各画素の印字濃度が上記の面積比で決定される最低
値より大きい場合には、ディザの処理は不要となる。ま
た、印字濃度が上記の面積比の最低値より小さい場合に
は、各色8ビットの階調再現を得るためには、3×3の
9ドットや、4×4の16ドット単位のマトリクスのデ
ィザを用いるとよい。The tone reproducibility when the dry phenomenon is used is determined by the toner particle size. The typical particle size of the high-image-quality toner obtained by the current pulverization method is about 7 μm, and the lower limit of the size of the electrostatic latent image is about 14 μm. In this case, the dot area is 153.9 μm 2 , and the electrostatic latent image area ratio is 45.9 times at 300 DPI and 2 at 400 DPI.
Since the size is 6.2 times and the linearity of the size of the electrostatic latent image is high, when the print density of each pixel is larger than the minimum value determined by the above area ratio, dither processing is unnecessary. Further, when the print density is smaller than the minimum value of the above area ratio, in order to obtain 8-bit gradation reproduction of each color, the dither of the matrix of 3 × 3 9 dots or 4 × 4 16 dot units is used. Should be used.
【0074】つぎに、イオン書込みにおける解像度につ
いて説明する。Next, the resolution in ion writing will be described.
【0075】本実施例のイオン書込みヘッド16を用い
た印字装置によれば、三原色に各々8ビット(256階
調)合計167万色が殆どディザを用いないで再現で
き、画像の解像度は写真や昇華型に近いレベルとするこ
とができる。According to the printer using the ion writing head 16 of the present embodiment, a total of 1.67 million colors of 8 bits (256 gradations) for each of the three primary colors can be reproduced without using dither, and the image resolution is photographic or photographic. It can be a level close to a sublimation type.
【0076】カラーのビットマップの画像の場合、情報
量の制限のために大部分のデータの画素はイオン書込み
ヘッド16によって構成される画像の画素数よりも少な
く、ソフトウェアにより拡大して印字することになる。
代表的な画素数として横640ドット、縦480ドッ
ト、24ビット(167万色)の情報量はデータを圧縮
しない場合900kバイトとなる。その画像を横8c
m、縦6cmの大きさで印字する場合の解像度は8ドッ
ト/mm(約200DPI)となる。解像度が通常のペ
ージプリンタと同じ300〜400DPIあれば、特別
に解像度が高い画像の印字を行なう場合以外は忠実な再
現性を得ることが可能である。In the case of a color bitmap image, most of the data pixels are smaller than the number of pixels of the image formed by the ion writing head 16 due to the limitation of the amount of information, and it is necessary to enlarge and print by software. become.
A typical number of pixels is 640 dots in the horizontal direction, 480 dots in the vertical direction, and the information amount of 24 bits (1,670,000 colors) is 900 kbytes when the data is not compressed. The image is horizontal 8c
When printing with a size of m and a length of 6 cm, the resolution is 8 dots / mm (about 200 DPI). If the resolution is 300 to 400 DPI, which is the same as that of a normal page printer, it is possible to obtain faithful reproducibility except when printing an image with a particularly high resolution.
【0077】また、本実施例のイオン書込みヘッド16
を用いた印字装置によれば、濃度階調の再現性において
電子写真方式等に対し圧倒的に優れているが、階調のな
い文字の印字においては印字ヘッドの解像度が画質を決
定する要因となる。印字ヘッドとしてのラインヘッドの
画素が並ぶ方向(主走査方向)の解像度は、印字ヘッド
の解像度により決まるが、本実施例のイオン書込みヘッ
ド16における画素の数となる個別電極21の数は、潜
像担持体28または印字媒体が移動する方向(副走査方
向)に対して細分化(増加)させることが容易であり、
文字の印字の場合、イオン書込みヘッド16における個
別電極21の数を増加させ解像度を高くすることによ
り、印字した文字の縁のぎざぎざを円滑にすることがで
きる。The ion writing head 16 of this embodiment is also used.
According to the printing apparatus using, the reproducibility of the density gradation is overwhelmingly superior to the electrophotographic method, but in printing characters without gradation, the resolution of the print head is a factor that determines the image quality. Become. The resolution of the line head as a print head in the direction in which the pixels are arranged (main scanning direction) is determined by the resolution of the print head, but the number of individual electrodes 21 that is the number of pixels in the ion writing head 16 of this embodiment is It is easy to subdivide (increase) the direction in which the image carrier 28 or the print medium moves (sub-scanning direction),
In the case of printing characters, increasing the number of individual electrodes 21 in the ion writing head 16 to increase the resolution makes it possible to smooth the jagged edges of the printed characters.
【0078】したがって、高電圧を用いたコロナ放電や
高周波放電による従来のイオン書込みヘッド1、1aと
異なり、本実施例のイオン書込みヘッド16は、静電潜
像形成に必要な量だけのイオンをリアルタイムに発生さ
せることができるとともに、駆動回路31の集積化が容
易になり、確実に小型化、低価格化することができると
ともに、解像度を確実に向上させることができる。Therefore, unlike the conventional ion writing heads 1 and 1a using corona discharge or high-frequency discharge using a high voltage, the ion writing head 16 of this embodiment produces only the amount of ions necessary for electrostatic latent image formation. It can be generated in real time, the drive circuit 31 can be easily integrated, the size and cost can be surely reduced, and the resolution can be surely improved.
【0079】図5から図8は本発明に係るイオン書込み
ヘッドの第2実施例を示すものであり、図5は要部の構
成を示す縦断面図であり、図6はゲート電極と絶縁層を
省いた平面図であり、図7は図6の側断面図であり、図
8は駆動回路を示す回路図である。FIGS. 5 to 8 show a second embodiment of the ion writing head according to the present invention, FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the main part, and FIG. 6 is a gate electrode and an insulating layer. 7 is a side view of FIG. 6, and FIG. 8 is a circuit diagram showing a drive circuit.
【0080】本実施例のイオン書込みヘッド16aは、
前記第1実施例の個別電極21がヒータ層19の機能を
兼ねるとともに、個別電極21をグループ化した構成と
したものである。The ion writing head 16a of this embodiment is
The individual electrodes 21 of the first embodiment also have the function of the heater layer 19, and the individual electrodes 21 are grouped.
【0081】図5に示すように、本実施例のイオン書込
みヘッド16aは、基板17上に熱絶縁層18が配設さ
れており、この熱絶縁層18の上面には、前述した第1
実施例のヒータ層19および個別電極21を兼用するた
めの所定の形状の加熱個別電極層42が配設されてい
る。そして、加熱個別電極層42の上面には、導電層2
3が配設されている。さらに、加熱個別電極層42およ
び導電層23は、同一の所定の形状にエッチングされて
いる。また、加熱個別電極層42上の導電層23の所定
の位置はエッチング等により除去されており、これによ
り、加熱個別電極層42の発熱を電子放出部22に対し
て集中させる加熱部24と、分解能(画素数)に対応し
たカソード電極と称される個別電極21aとが形成され
ている。この個別電極21aは、例えば、直径30μm
程度の大きさとされ、図5および図6に示すように左右
方向(印字幅方向)に一列状に整列配置されている。そ
して、各個別電極21aの上面には、荷電粒子(イオ
ン)を生成するための電子を放出し得る電子放出部22
が配設されている。また、熱絶縁層18上には、各電子
放出部22を中心とした、例えば、直径20μm程度の
円形の開口25を有するゲート電極26が適宜な厚みの
絶縁層27を介して配設され、全体として略平板状に形
成されている。As shown in FIG. 5, in the ion writing head 16a of this embodiment, a thermal insulating layer 18 is provided on a substrate 17, and the thermal insulating layer 18 has an upper surface on which the above-mentioned first insulating layer 18 is formed.
A heating individual electrode layer 42 having a predetermined shape is provided so as to also serve as the heater layer 19 and the individual electrode 21 of the embodiment. The conductive layer 2 is formed on the upper surface of the heating individual electrode layer 42.
3 are provided. Further, the heating individual electrode layer 42 and the conductive layer 23 are etched into the same predetermined shape. Further, a predetermined position of the conductive layer 23 on the heating individual electrode layer 42 is removed by etching or the like, whereby the heating portion 24 which concentrates the heat generation of the heating individual electrode layer 42 on the electron emission portion 22, An individual electrode 21a called a cathode electrode corresponding to the resolution (number of pixels) is formed. This individual electrode 21a has, for example, a diameter of 30 μm.
The size is approximately the same, and as shown in FIGS. 5 and 6, they are arranged in a line in the left-right direction (print width direction). Then, on the upper surface of each individual electrode 21a, an electron emitting portion 22 capable of emitting electrons for generating charged particles (ions).
Is provided. Further, on the heat insulating layer 18, a gate electrode 26 having a circular opening 25 having a diameter of, for example, about 20 μm centering on each electron emitting portion 22 is provided via an insulating layer 27 having an appropriate thickness, It is formed in a substantially flat plate shape as a whole.
【0082】前記加熱個別電極層42の素材としては、
白金、タンタル、モリブデン、タングステン等が適して
いる。As the material of the heating individual electrode layer 42,
Platinum, tantalum, molybdenum, tungsten, etc. are suitable.
【0083】すなわち、本実施例のイオン書込みヘッド
16aにおいては、加熱個別電極層42の導電層23に
覆われていない部位が、個別電極21aとされるととも
に各電子放出部22を加熱するための加熱部24aとさ
れ、個別電極21a上に電子放出部22が直接形成され
る構成になっている。また、図6に示すように、本実施
例における加熱個別電極層42は、4個の個別電極21
aが1組となるようにグループ化されている。この1グ
ループ中の個別電極21aの数は、イオン書込みヘッド
16aの分解能や設計コンセプト等により決定すればよ
く、特に、本実施例の個別電極21aの数に限定される
ものではない。That is, in the ion writing head 16a of this embodiment, the portion of the heating individual electrode layer 42 which is not covered with the conductive layer 23 serves as the individual electrode 21a and heats each electron emitting portion 22. The heating unit 24a is used as the heating unit 24a, and the electron emission unit 22 is directly formed on the individual electrode 21a. In addition, as shown in FIG. 6, the heating individual electrode layer 42 in this embodiment includes four individual electrodes 21.
They are grouped so that a is one set. The number of the individual electrodes 21a in this one group may be determined according to the resolution of the ion writing head 16a, the design concept, etc., and is not particularly limited to the number of the individual electrodes 21a of this embodiment.
【0084】図8に示すように、本実施例のイオン書込
みヘッド16aの駆動回路31aは、各個別電極21a
を時分割して加熱するように構成されており、加熱用電
源VHが絶縁型のDC/DC変換回路43および各個別
電極21a毎の継断用のスイッチとしてのヒータ切換回
路44を介して各個別電極21aに接続されている。そ
して、ヒータ切換回路44には、各個別電極21aに対
応するフォトカプラ45を介してヒータ切換回路44を
継断するヒータ切換信号46が入力されるようになって
いる。その他の構成は、前述した第1実施例の駆動回路
31と同様である。As shown in FIG. 8, the drive circuit 31a of the ion writing head 16a according to the present embodiment includes the individual electrodes 21a.
Is configured to be heated in a time-division manner, and the heating power source VH is provided via an insulating DC / DC converting circuit 43 and a heater switching circuit 44 as a connecting / disconnecting switch for each individual electrode 21a. It is connected to the individual electrode 21a. Then, a heater switching signal 46 for connecting and disconnecting the heater switching circuit 44 is input to the heater switching circuit 44 via the photocoupler 45 corresponding to each individual electrode 21a. Other configurations are the same as those of the drive circuit 31 of the first embodiment described above.
【0085】このような構成とすることにより本実施例
は、前述した第1実施例と同様の効果を奏するととも
に、加熱部24を兼ねた個別電極21a上に電子放熱部
22を直接形成する構成とすることにより、製造工程が
簡略化され製造工程の数を削減し、経済的負担を確実に
低減することができるとともに、小型化を図り、熱容量
を(蓄熱量)を小さくすることができるので、温度変化
に対する応答性を向上させ、電子放出部22が電子を放
出するための加熱時間を短くすることができる。また、
第1実施例における中間絶縁層20を省くことができる
ので、温度勾配がなく、熱の利用効率を確実に向上させ
ることができる。With this structure, this embodiment has the same effects as those of the first embodiment described above, and the electron heat dissipation portion 22 is directly formed on the individual electrode 21a which also serves as the heating portion 24. As a result, the manufacturing process can be simplified, the number of manufacturing processes can be reduced, the economic burden can be reliably reduced, the size can be reduced, and the heat capacity (heat storage amount) can be reduced. It is possible to improve the responsiveness to temperature changes and shorten the heating time for the electron emitting portion 22 to emit electrons. Also,
Since the intermediate insulating layer 20 in the first embodiment can be omitted, there is no temperature gradient and the heat utilization efficiency can be reliably improved.
【0086】図9から図13は本発明に係るイオン書込
みヘッドの第3実施例を示すものであり、図9は要部の
構成を示す縦断面図であり、図10は図9の平面図であ
り、図11はゲート電極と絶縁層を省いた要部の構成を
示す平面図であり、図12は図11の側断面図であり、
図13は駆動回路を示す回路図である。9 to 13 show a third embodiment of the ion writing head according to the present invention, FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the structure of the main part, and FIG. 10 is a plan view of FIG. FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a main part with a gate electrode and an insulating layer omitted, and FIG. 12 is a side sectional view of FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram showing a drive circuit.
【0087】本実施例のイオン書込みヘッド16bは、
前記第2実施例の各個別電極21aに対応するようにゲ
ート電極26を分割した構成としたものである。The ion writing head 16b of this embodiment is
The gate electrode 26 is divided so as to correspond to the individual electrodes 21a of the second embodiment.
【0088】図9から図12に示すように、本実施例の
イオン書込みヘッド16bは、加熱個別電極層42に形
成された各個別電極21aに対応するように、絶縁層2
7により分割されたゲート電極26aが配設されてお
り、加熱個別電極層42の形状もゲート電極26aに対
応するように形成されている。その他の構成は、前述し
た第2実施例のイオン書込みヘッド16aと同様であ
る。As shown in FIGS. 9 to 12, in the ion writing head 16b of this embodiment, the insulating layer 2 is formed so as to correspond to each individual electrode 21a formed on the heating individual electrode layer 42.
The gate electrode 26a divided by 7 is arranged, and the heating individual electrode layer 42 is also formed so as to correspond to the gate electrode 26a. Other configurations are similar to those of the ion writing head 16a of the second embodiment described above.
【0089】図13に示すように、本実施例のイオン書
込みヘッド16bの駆動回路31bは、各ゲート電極2
6aを時分割して加熱するとともに、各個別電極21a
をグループ毎に加熱するように構成されており、潜像書
込み用電源VLは、各ゲート電極26a毎の継断用のス
イッチとしてのゲート切換回路47を介して各デート電
極26aに接続されている。このゲート切換回路47
は、ゲート切換信号48により動作するようにされてい
る。また、加熱用電源VHは、絶縁型のDC/DC変換
回路43を介して4個単位でグループ化された個別電極
21aに接続されている。その他の構成は、前述した第
2実施例の駆動回路31aと同様である。As shown in FIG. 13, the drive circuit 31b of the ion writing head 16b of the present embodiment is provided with each gate electrode 2
6a is time-divided and heated, and each individual electrode 21a
Are heated for each group, and the latent image writing power source VL is connected to each date electrode 26a through a gate switching circuit 47 as a connection / disconnection switch for each gate electrode 26a. . This gate switching circuit 47
Are operated by the gate switching signal 48. Further, the heating power source VH is connected to the individual electrodes 21a grouped in units of four via an insulating DC / DC conversion circuit 43. Other configurations are the same as those of the drive circuit 31a of the second embodiment described above.
【0090】このような構成とすることにより本実施例
は、前述した第2実施例と同様の効果を奏することがで
きる。With this structure, this embodiment can achieve the same effects as the above-mentioned second embodiment.
【0091】つぎに、本実施例の各イオン書込みヘッド
16A(符号はイオン書込みヘッド16、16a、16
bを総称する)のゲート電極26A(符号はゲート電極
26、26aを総称する)と潜像担持体28との距離G
を一定に保持する構造について図14から図18により
説明する。Next, the ion writing heads 16A of the present embodiment (the reference numerals are the ion writing heads 16, 16a, 16).
b between the gate electrodes 26A (the reference numerals collectively refer to the gate electrodes 26 and 26a) and the latent image carrier 28.
14 to 18 will be used to explain the structure for holding constant.
【0092】図14はイオン書込みヘッドのゲート電極
と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第1実施例
を示すものである。FIG. 14 shows a first embodiment of a structure in which the distance between the gate electrode of the ion writing head and the latent image carrier is kept constant.
【0093】本実施例は潜像担持体28として表面に誘
電体層30を有する誘電体ドラム49を用いたものであ
る。In this embodiment, as the latent image carrier 28, a dielectric drum 49 having a dielectric layer 30 on its surface is used.
【0094】本実施例においては、イオン書込みヘッド
16Aの印字幅方向である長手方向の両端部に適宜な接
触ローラ50,50が配設されており、この接触ローラ
50,50を介して誘電体ドラム49が配置されてい
る。そして、各接触ローラ50,50は、誘電体ドラム
49の表面の印字領域を避けるようにして回転自在に配
設されるとともに、誘電体ドラム49の表面と当接され
ている。さらに、イオン書込みヘッド16Aは、誘電体
ドラム49の表面の法線の方向に移動自在に支持されて
おり、イオン書込みヘッド16Aの背面に配設された図
示しない支持フレームと当接されている適宜な与圧スプ
リング51の押圧力をもって誘電体ドラム49の表面に
対して所定の距離(間隔)を保持できるようにされてい
る。なお、各接触ローラ50の接触圧を小さくして、誘
電体ドラム49の印字領域に接触させてもよい。In this embodiment, appropriate contact rollers 50, 50 are arranged at both ends in the longitudinal direction which is the print width direction of the ion writing head 16A, and the dielectric material is provided through the contact rollers 50, 50. The drum 49 is arranged. The contact rollers 50, 50 are rotatably arranged so as to avoid the print area on the surface of the dielectric drum 49, and are in contact with the surface of the dielectric drum 49. Further, the ion writing head 16A is supported so as to be movable in the direction of the normal line to the surface of the dielectric drum 49, and is brought into contact with a support frame (not shown) provided on the back surface of the ion writing head 16A as appropriate. A predetermined distance (interval) can be maintained with respect to the surface of the dielectric drum 49 by the pressing force of the pressurizing spring 51. The contact pressure of each contact roller 50 may be reduced so that the contact area is brought into contact with the print area of the dielectric drum 49.
【0095】図15はイオン書込みヘッドのゲート電極
と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第2実施例
を示すものである。FIG. 15 shows a second embodiment of the structure in which the distance between the gate electrode of the ion writing head and the latent image carrier is kept constant.
【0096】本実施例においては、図14に示す第1実
施例のようにイオン書込みヘッド16Aに接触ローラ5
0は配設されておらず、代わりに、イオン書込みヘッド
16Aの下部に誘電体ドラム49を清浄にするクリーニ
ング手段としての所望のブレード52を配設したもので
ある。そして、ブレード52の下方には、適宜な廃トナ
ー受け53が配置されている。また、誘電体ドラム49
は図15において下方に示す転写・定着部54にて用紙
などの記録媒体55と接するようにされている。In this embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 14, the contact roller 5 is attached to the ion writing head 16A.
No. 0 is not provided, but instead, a desired blade 52 as a cleaning means for cleaning the dielectric drum 49 is provided below the ion writing head 16A. An appropriate waste toner receiver 53 is arranged below the blade 52. Also, the dielectric drum 49
In the transfer / fixing section 54 shown in the lower part of FIG.
【0097】このような構成によっても、図14に示す
前述した第1実施例と同様に、イオン書込みヘッド16
Aのゲート電極27Aと潜像担持体28との距離を一定
に保持することができる。With such a structure, the ion writing head 16 is also provided as in the first embodiment shown in FIG.
The distance between the A gate electrode 27A and the latent image carrier 28 can be kept constant.
【0098】図16はイオン書込みヘッドのゲート電極
と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第3実施例
を示すものであり、(a)は斜視図、(b)は縦断面図
である。16A and 16B show a third embodiment of a structure in which the distance between the gate electrode of the ion writing head and the latent image carrier is kept constant. FIG. 16A is a perspective view and FIG. 16B is a longitudinal sectional view. Is.
【0099】本実施例は、潜像担持体28として可撓性
を有する無端ベルト状の誘電体ベルト56を用いたもの
である。In this embodiment, a flexible endless belt-shaped dielectric belt 56 is used as the latent image carrier 28.
【0100】本実施例においては、イオン書込みヘッド
16Aに適宜なベルト保持部材57が配設されており、
誘電体ベルト56をイオン書込みヘッド16Aに対して
位置決めし、イオン書込みヘッド16Aの図示しないゲ
ート電極26Aと誘電体ベルト56の表面との距離を一
定に保させるようになっている。この場合には、誘電体
ベルト56の厚さを一定とすることが肝要である。In this embodiment, the ion writing head 16A is provided with an appropriate belt holding member 57,
The dielectric belt 56 is positioned with respect to the ion writing head 16A, and the distance between the gate electrode 26A (not shown) of the ion writing head 16A and the surface of the dielectric belt 56 is kept constant. In this case, it is important to keep the thickness of the dielectric belt 56 constant.
【0101】このような構成によれば、図14および図
15に示す誘電体ドラム49を用いる構成と比較して、
イオン書込みヘッド16Aの位置を簡単に固定できるの
で、イオン書込みヘッド16Aのゲート電極27Aと潜
像担持体28との距離を一定に保持するうえで有利であ
る。According to such a configuration, as compared with the configuration using the dielectric drum 49 shown in FIGS. 14 and 15,
Since the position of the ion writing head 16A can be easily fixed, it is advantageous to keep the distance between the gate electrode 27A of the ion writing head 16A and the latent image carrier 28 constant.
【0102】図17はイオン書込みヘッドのゲート電極
と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第4実施例
を示すものである。FIG. 17 shows a fourth embodiment of the structure in which the distance between the gate electrode of the ion writing head and the latent image carrier is kept constant.
【0103】本実施例は図16に示す第3実施例と同様
に、潜像担持体28として誘電体ベルト56を用いたも
のである。In this embodiment, as in the third embodiment shown in FIG. 16, a dielectric belt 56 is used as the latent image carrier 28.
【0104】本実施例においては、誘電体ベルト56の
表面をイオン書込みヘッド16Aの表面を覆うように配
設したベルト保持部材57a側に押しつけて距離を一定
に保持させたものである。そして、本実施例のベルト保
持部材57aには、イオン書込みヘッド16Aの下流側
表面58を誘電体ベルト56の表面に形成された静電潜
像を乱さないように適宜な絶縁体からなる絶縁層59で
形成したものである。なお、イオン書込みヘッド16A
の下流側表面58を誘電体ベルト56の表面と接触しな
いようにするとともに、イオン書込みヘッド16Aの上
流側表面60に導電性の材料からなる導電層61を形成
し、誘電体ベルト56の除電を行なうようにしてもよ
い。In this embodiment, the surface of the dielectric belt 56 is pressed against the side of the belt holding member 57a arranged so as to cover the surface of the ion writing head 16A to keep the distance constant. The belt holding member 57a of the present embodiment has an insulating layer made of an appropriate insulator so that the downstream surface 58 of the ion writing head 16A does not disturb the electrostatic latent image formed on the surface of the dielectric belt 56. It is formed by 59. The ion writing head 16A
The downstream surface 58 of the dielectric belt 56 is prevented from coming into contact with the surface of the dielectric belt 56, and a conductive layer 61 made of a conductive material is formed on the upstream surface 60 of the ion writing head 16A to remove the charge from the dielectric belt 56. You may do it.
【0105】図18はイオン書込みヘッドのゲート電極
と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第5実施例
を示すものである。FIG. 18 shows a fifth embodiment of the structure in which the distance between the gate electrode of the ion writing head and the latent image carrier is kept constant.
【0106】本実施例は図17に示す第4実施例の構造
に、イオン書込みヘッド16Aの表面から流体(空気)
を誘電体ベルト56に向かって噴射させ、誘電体ベルト
56をイオン書込みヘッド16Aの表面から一定の高さ
に浮上させるようにしたものである。In this embodiment, a fluid (air) is applied from the surface of the ion writing head 16A to the structure of the fourth embodiment shown in FIG.
Is jetted toward the dielectric belt 56, and the dielectric belt 56 is floated above the surface of the ion writing head 16A at a constant height.
【0107】本実施例においては、ヘッド保持部材55
aの表面に複数の噴射孔62を設けるとともに、各噴射
孔62を流れる空気の流量のバランスを保つための適宜
なオリフィス63を各噴射孔62に連接する各流路64
に設け、加圧空気を各流路64に対して供給自在とした
ものである。なお、誘電体ベルト56のイオン書込みヘ
ッド16Aに対する浮上量は50μm程度とするとよ
い。In this embodiment, the head holding member 55
A plurality of injection holes 62 are provided on the surface of a, and an appropriate orifice 63 for maintaining the balance of the flow rate of the air flowing through each injection hole 62 is connected to each flow path 64.
It is provided in the above, and the pressurized air can be freely supplied to each flow path 64. The flying height of the dielectric belt 56 with respect to the ion writing head 16A is preferably about 50 μm.
【0108】このような構成によれば、誘電体ベルト5
6はイオン書込みヘッド16Aと接触しないため、イオ
ン書込みヘッド16Aの表面の導電性の有無の影響を受
けることがない。また、空気の圧力により誘電体ベルト
56の表面に付着する図示しないトナーを外部に排除す
ることができるので、電子放出部にトナーが付着すると
いう不都合を確実に防止することもできる。According to this structure, the dielectric belt 5
Since 6 does not contact the ion writing head 16A, it is not affected by the presence or absence of conductivity on the surface of the ion writing head 16A. Further, since the toner (not shown) that adheres to the surface of the dielectric belt 56 can be removed to the outside by the pressure of air, it is possible to reliably prevent the inconvenience that the toner adheres to the electron emission portion.
【0109】つぎに、本実施例のイオン書込みヘッド1
6Aを用いた印字装置について図19から図21により
説明する。Next, the ion writing head 1 of the present embodiment.
A printer using 6A will be described with reference to FIGS. 19 to 21.
【0110】図19は本発明に係る印字装置の第1実施
例を示すものである。FIG. 19 shows a first embodiment of the printing apparatus according to the present invention.
【0111】本実施例の印字装置65は、潜像担持体2
8として誘電体ドラム49を用いたものである。The printer 65 of this embodiment is the same as the latent image carrier 2
A dielectric drum 49 is used as 8.
【0112】図19に示すように、本実施例の印字装置
65は、誘電体ドラム49が図19において矢印にて示
す時計方向に回転自在に配設されており、この誘電体ド
ラム49の周囲に、図19において上部から時計方向
に、誘電体ドラム49上に図示しない所望の画像に対応
した静電潜像を形成する潜像形成手段としてのイオン書
込みヘッド16Aと、静電潜像を図示しないトナーによ
り顕像化する現像手段としての適宜な現像器66と、ト
ナーにより顕像化された静電潜像を用紙などの記録媒体
55上に転写するとともに定着する転写定着手段として
の加圧ローラ67と、誘電体ドラム49を清浄にするク
リーニング手段としての適宜な金属製のブレード68を
有するクリーナ69と、誘電体ドラム49の荷電状態を
除去する除電手段としての適宜なAC除電器70とが順
に配置されて形成されている。As shown in FIG. 19, in the printing apparatus 65 of this embodiment, the dielectric drum 49 is arranged rotatably in the clockwise direction shown by the arrow in FIG. In FIG. 19, the ion writing head 16A as a latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to a desired image (not shown) on the dielectric drum 49 is shown in a clockwise direction from the top in FIG. 19, and the electrostatic latent image is shown. Appropriate developing device 66 as a developing unit that visualizes with toner, and pressure as a transfer fixing unit that transfers and fixes the electrostatic latent image visualized with toner onto a recording medium 55 such as paper. A roller 67, a cleaner 69 having an appropriate metal blade 68 as a cleaning means for cleaning the dielectric drum 49, and a charge removing means for removing the charged state of the dielectric drum 49. And appropriate AC discharger 70 of Te is formed are disposed in this order.
【0113】前記現像器66には、マイナス帯電の感光
体を用いた正規現像と同じプラス帯電のトナー(図示せ
ず)が用いられており、現像器66のスリーブ71に
は、特にバイアス電圧を加えずに接地電位にて用いられ
る。The developing device 66 uses the same positively charged toner (not shown) as in the normal development using a negatively charged photoconductor, and the sleeve 71 of the developing device 66 is provided with a bias voltage. Used at ground potential without addition.
【0114】また、転写および定着は、誘電体ドラム4
9に加圧ローラ67を所望の当接力をもって当接させて
記録媒体55を誘電体ドラム49に押し付け、前記圧接
力の圧力により同時に行うようになっている。これによ
り、熱定着器を用いずに定着が可能となり、消費電力を
減少させるとともに、ウォームアップ時間を不要とする
ことができる。Transfer and fixing are performed by the dielectric drum 4
The recording medium 55 is pressed against the dielectric drum 49 by bringing the pressure roller 67 into contact with the pressure roller 67 with a desired contact force, and the pressure of the pressure contact force is applied simultaneously. As a result, fixing can be performed without using a heat fixing device, power consumption can be reduced, and warm-up time can be eliminated.
【0115】また、従来の電子写真に用いられるクリー
ナのブレード(図示せず)は、感光体(図示せず)が傷
つき易いためにゴム製とされているが、本実施例の印字
装置65のクリーナ69のブレード68は、誘電体ドラ
ム49の強度が高いため金属製のものを用いることがで
き、ブレード68の精度、耐久性を確実に向上させるこ
とができる。そして、誘電体ドラム49の除電には、A
C除電器70によりプラスとマイナスの両極性のイオン
を用いて誘電体ドラム49の表面の電荷を効率よく中和
することができる。The blade (not shown) of the cleaner used in the conventional electrophotography is made of rubber because the photosensitive member (not shown) is easily damaged. The blade 68 of the cleaner 69 can be made of metal because the dielectric drum 49 has a high strength, and the accuracy and durability of the blade 68 can be reliably improved. Then, for static elimination of the dielectric drum 49, A
The C static eliminator 70 can efficiently neutralize the charge on the surface of the dielectric drum 49 by using positive and negative polar ions.
【0116】このような構成からなる本実施例の印字装
置65によれば、前述したイオン書込みヘッド16Aの
効果と相まって、階調の再現性が極めて高い高品位の印
字品質を得ることができるとともに、多種多様の用途に
用いることができる。According to the printing apparatus 65 of the present embodiment having such a configuration, combined with the effect of the ion writing head 16A described above, it is possible to obtain high-quality printing quality with extremely high gradation reproducibility. It can be used for various purposes.
【0117】図20は本発明に係るヘッドを用いた印字
装置の第2実施例を示すものである。FIG. 20 shows a second embodiment of the printing apparatus using the head according to the present invention.
【0118】本実施例の印字装置65aは、潜像担持体
28として誘電体ベルト56を用いたものである。The printer 65a of this embodiment uses the dielectric belt 56 as the latent image carrier 28.
【0119】図20に示すように、本実施例の印字装置
65aにおいては、回転自在に支持されるとともに上下
に離間状態とされた2本のローラ72,73が配置され
ており、ローラ72,73の何れか一方は駆動ロール、
他方は従動ロールとされている。そして、それぞれのロ
ーラ72,73の外周面に接触するようにして誘電体ベ
ルト56が巻回されている。さらに、誘電体ベルト56
は、前記各ローラ72,73により図20において矢印
にて示す方向に走行自在とされている。As shown in FIG. 20, in the printing device 65a of the present embodiment, two rollers 72, 73 which are rotatably supported and vertically separated from each other are arranged. One of 73 is a drive roll,
The other is a driven roll. The dielectric belt 56 is wound so as to come into contact with the outer peripheral surfaces of the rollers 72 and 73. Furthermore, the dielectric belt 56
Is allowed to travel in the direction indicated by the arrow in FIG. 20 by the rollers 72 and 73.
【0120】前記誘電体ベルト56の下部左方には、図
示しない所望の画像に対応した静電潜像を形成する潜像
形成手段としてのイオン書込みヘッド16Aが配置され
ている。そして、誘電体ベルト56の下部右方には、静
電潜像を図示しないトナーにより顕像化する現像手段と
しての適宜な現像器66が配置されている。さらに、誘
電体ベルト56の上部左方には、誘電体ベルト56を清
浄するクリーニング手段としての適宜なクリーナ69が
配置されている。また、イオン書込みヘッド16Aとク
リーナ69との間には、誘電体ベルト56と対向するよ
うにして誘電体ベルト56の表面の荷電状態を除去する
除電手段としての適宜なAC除電器70が配置されてい
る。On the lower left side of the dielectric belt 56, an ion writing head 16A as a latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to a desired image (not shown) is arranged. Further, on the lower right side of the dielectric belt 56, an appropriate developing device 66 as a developing means for visualizing the electrostatic latent image with toner (not shown) is arranged. Further, an appropriate cleaner 69 as a cleaning means for cleaning the dielectric belt 56 is arranged on the upper left side of the dielectric belt 56. Further, between the ion writing head 16A and the cleaner 69, an appropriate AC static eliminator 70 is arranged so as to face the dielectric belt 56 and removes the charged state of the surface of the dielectric belt 56. ing.
【0121】前記誘電体ベルト56の上部には、図20
において矢印にて示す水平方向左方に走行自在とされた
記録媒体55を介して、トナーにより顕像化された静電
潜像を記録媒体上に転写する静電転写としてのイオン発
生器74が配置されている。このイオン発生器74は、
イオン書込みヘッド16Aと同様な電子放出部22を有
する構造とされている。The upper part of the dielectric belt 56 is shown in FIG.
An ion generator 74 as an electrostatic transfer that transfers the electrostatic latent image visualized by the toner onto the recording medium via the recording medium 55 that can travel to the left in the horizontal direction indicated by the arrow in FIG. It is arranged. This ion generator 74 is
The structure has an electron emitting portion 22 similar to that of the ion writing head 16A.
【0122】また、記録媒体55の走行方向下流側に
は、記録媒体55にトナーを熱の作用により定着させる
定着手段としての定着ローラ75と、弾性を有する加圧
ローラ76とが、記録媒体55を挟持自在にして配置さ
れている。Further, on the downstream side of the recording medium 55 in the traveling direction, a fixing roller 75 as fixing means for fixing the toner to the recording medium 55 by the action of heat and a pressure roller 76 having elasticity are provided. It is arranged so that it can be clamped.
【0123】このような構成からなる本実施例の印字装
置65aによれば、前述した第1実施例の印字装置65
と同様な効果を奏する。そして、本実施例の静電転写に
用いるイオン発生器74の構造は、画像形成の必要がな
く電流の均一性の要求も少ないため、電子放出部22の
数を減らしたり、イオン発生器74と誘電体ベルト56
との間の距離を大きくしたりすることができる。さら
に、記録媒体55に対するトナーの定着を、定着ローラ
75と加圧ローラ76とにより行うので、前述した第1
実施例の印字装置65の加圧ローラ67を用いた場合
の、記録媒体55およびトナーを高い圧力で押しつぶす
ことによる記録媒体55およびトナーの光沢の発生を確
実に防止して、より高品位の印字品質を得ることができ
る。また、イオン発生器74はイオン書込みヘッド16
Aと同様に小型化するとともに低電圧、低消費電力にて
動作させることができるとともに、イオン発生器74
は、図示しないコロトロン等の他のイオンの発生手段と
比べて、発生するイオンの密度が高いため転写領域が限
定され、転写による画像の劣化を確実に防止することが
できる。さらに、イオン発生器74はイオン書込みヘッ
ド16Aと同じ極性で、かつ、少ない電流にて動作させ
ることができるので、イオン書込みヘッド16Aの図示
しない駆動回路の電源を共用することができる。このこ
とは、印字装置65aの全体の駆動回路および装置(図
示せず)等の小型化を確実に図ることができるととも
に、経済的負担を確実に減少させることができる。According to the printer 65a of the present embodiment having such a configuration, the printer 65 of the first embodiment described above is used.
Has the same effect as. Since the structure of the ion generator 74 used for electrostatic transfer of the present embodiment does not require image formation and requires less uniformity of electric current, the number of electron emission portions 22 is reduced or the number of the ion generators 74 is reduced. Dielectric belt 56
The distance between and can be increased. Further, since the toner is fixed to the recording medium 55 by the fixing roller 75 and the pressure roller 76, the above-described first
When the pressure roller 67 of the printing apparatus 65 of the embodiment is used, the generation of gloss of the recording medium 55 and the toner due to the crushing of the recording medium 55 and the toner with a high pressure is reliably prevented, and higher quality printing is performed. You can get quality. Further, the ion generator 74 is the ion writing head 16
As with A, the ion generator 74 can be downsized and operated at low voltage and low power consumption.
In comparison with other ion generating means such as a corotron (not shown), the density of the generated ions is high, so that the transfer area is limited and the deterioration of the image due to the transfer can be reliably prevented. Further, since the ion generator 74 can be operated with the same polarity as the ion writing head 16A and with a small current, it is possible to share the power source of the drive circuit (not shown) of the ion writing head 16A. This makes it possible to surely reduce the size of the entire drive circuit and the device (not shown) of the printing device 65a, and to surely reduce the economical burden.
【0124】図21は潜像担持体として誘電体ベルトを
用いた印字装置の他の例を示すものである。FIG. 21 shows another example of a printing apparatus using a dielectric belt as a latent image carrier.
【0125】本実施例の印字装置65bにおいては、前
述した第2実施例の印字装置65aのようにトナーによ
り顕像化された静電潜像を記録媒体55上に転写する静
電転写としてのイオン発生器74は配置されておらず、
代わりに記録媒体55にトナーを転写するとともに定着
させる転写定着手段として定着ローラ75と加圧ローラ
76とがポリイミド等の耐熱性の素材により形成された
誘電体ベルト56aを挟持するようにして配置されてお
り、この定着ローラ75の下方に、2本のローラ72,
73が左右に平行に配置され、前記誘電体ベルト56a
が前記定着ローラ75と2本のローラ72,73とのそ
れぞれの外周面に接触するようにして巻回されている。In the printing device 65b of the present embodiment, as in the printing device 65a of the second embodiment described above, the electrostatic latent image visualized by toner is transferred onto the recording medium 55 as an electrostatic transfer. Ion generator 74 is not arranged,
Instead, a fixing roller 75 and a pressure roller 76 are arranged as transfer fixing means for transferring and fixing the toner onto the recording medium 55 so as to sandwich a dielectric belt 56a made of a heat resistant material such as polyimide. Below the fixing roller 75, the two rollers 72,
73 are arranged in parallel to the left and right, and the dielectric belt 56a
Is wound so as to contact the outer peripheral surfaces of the fixing roller 75 and the two rollers 72 and 73.
【0126】前記誘電体ベルト56aの下部には、図示
しない所望の画像に対応した静電潜像を形成する潜像形
成手段としてのイオン書込みヘッド16Aが配置されて
おり、誘電体ベルト56aの下部右方には、前記静電潜
像を図示しないトナーにより顕像化する現像手段として
の適宜な現像器66が配置されている。さらに、誘電体
ベルト56aの下部左方には、誘電体ベルト56aを清
浄にするクリーニング手段としての適宜なクリーナ69
が配置されており、その上方に誘電体ベルト56aと対
向するようにして誘電体ベルト56aの荷電状態を除去
する除電手段としての適宜なAC除電器70が配置され
ている。Below the dielectric belt 56a, an ion writing head 16A as a latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to a desired image (not shown) is arranged, and the lower part of the dielectric belt 56a. On the right side, an appropriate developing device 66 is arranged as a developing means for developing the electrostatic latent image with toner (not shown). Further, on the lower left side of the dielectric belt 56a, an appropriate cleaner 69 as a cleaning means for cleaning the dielectric belt 56a.
And an appropriate AC static eliminator 70 as a static eliminator that removes the charged state of the dielectric belt 56a so as to face the dielectric belt 56a.
【0127】このような構成からなる本実施例の印字装
置65bによれば、前述した第2実施例の印字装置65
aと同様な効果を奏するとともに、転写時の画像の劣力
をより確実に防ぎ、より高品位の印字品質を得ることが
でき、かつ、小型化を容易に図ることができる。なお、
定着ローラ75の代わりにサーマルヘッドのような一次
元の発熱素子あるいは二次元の発熱体等を用いることも
できる。According to the printer 65b of the present embodiment having such a configuration, the printer 65 of the second embodiment described above is used.
In addition to the same effect as a, the inferiority of the image at the time of transfer can be more surely prevented, higher quality printing quality can be obtained, and size reduction can be easily achieved. In addition,
Instead of the fixing roller 75, a one-dimensional heating element such as a thermal head or a two-dimensional heating element may be used.
【0128】また、本発明は、前記各実施例に限定され
るものではなく、前記各イオン書込みヘッド16、16
a、16bと、前記個別電極21、21aと、前記各駆
動回路31、31a、31bとの組み合わせは、設計コ
ンセプトにより決定すればよく、各種の組み合わせのも
のから選択することができる。Further, the present invention is not limited to the above-mentioned respective embodiments, but the respective ion write heads 16, 16 are mentioned.
The combination of a, 16b, the individual electrodes 21, 21a, and the drive circuits 31, 31a, 31b may be determined by a design concept, and various combinations can be selected.
【0129】さらにまた、本発明は、前記各実施例に限
定されるものではなく、必要に応じて変更することがで
きる。Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, but can be modified as necessary.
【0130】[0130]
【発明の効果】このように本発明のイオン書込みヘッド
によれば、熱電子放出の原理によりイオンを発生させる
ので、低エネルギでイオンを発生させることができる。
また、イオンの発生にコロナ放電を用いないためオゾン
の発生がない。また、ゲート電極と個別電極、個別電極
と潜像担持体の間にかける電界を制御するだけで書込み
に寄与するイオン流の大きさを制御することができるの
で、形成されるトナー像の大きさを多階段に変化させて
多階調の印画をたやすく行なうことができる等の極めて
優れた効果を奏する。As described above, according to the ion writing head of the present invention, ions are generated according to the principle of thermionic emission, so that ions can be generated with low energy.
Further, since corona discharge is not used for generating ions, ozone is not generated. In addition, the magnitude of the ion current that contributes to writing can be controlled only by controlling the electric field applied between the gate electrode and the individual electrode, and between the individual electrode and the latent image carrier. It is possible to easily perform multi-gradation printing by changing the number of steps into a multi-step manner.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明に係るイオン書込みヘッドの第1実施例
の要部の構成を示す縦断面図FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of a main part of a first embodiment of an ion writing head according to the present invention.
【図2】図1の一部切断平面図FIG. 2 is a partially cutaway plan view of FIG.
【図3】本発明に係るイオン書込みヘッドの第1実施例
の駆動回路を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a drive circuit of a first embodiment of an ion writing head according to the present invention.
【図4】(a)から(j)は本発明に係るイオン書込み
ヘッドの第1実施例の製造工程を説明する説明図FIGS. 4A to 4J are explanatory views for explaining the manufacturing process of the first embodiment of the ion writing head according to the present invention.
【図5】本発明に係るイオン書込みヘッドの第2実施例
の要部の構成を示す縦断面図FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of a main part of a second embodiment of the ion writing head according to the present invention.
【図6】本発明に係るイオン書込みヘッドの第2実施例
のゲート電極と絶縁層を省いた平面図FIG. 6 is a plan view of the ion writing head according to the second embodiment of the present invention with the gate electrode and the insulating layer omitted.
【図7】図6の側断面図7 is a side sectional view of FIG.
【図8】本発明に係るイオン書込みヘッドの第2実施例
の駆動回路を示す回路図FIG. 8 is a circuit diagram showing a drive circuit of a second embodiment of the ion writing head according to the present invention.
【図9】本発明に係るイオン書込みヘッドの第3実施例
の要部の構成を示す縦断面図FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of a main part of a third embodiment of the ion writing head according to the present invention.
【図10】本発明に係るイオン書込みヘッドの第3実施
例の要部の構成を示す平面図FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a main part of a third embodiment of the ion writing head according to the present invention.
【図11】本発明に係るイオン書込みヘッドの第3実施
例のゲート電極と絶縁層を省いた要部の構成を示す平面
図FIG. 11 is a plan view showing the configuration of a main part of the ion writing head according to the third embodiment of the present invention, in which a gate electrode and an insulating layer are omitted.
【図12】図12は図11の側断面図FIG. 12 is a side sectional view of FIG. 11.
【図13】本発明に係るイオン書込みヘッドの第3実施
例の駆動回路を示す回路図FIG. 13 is a circuit diagram showing a drive circuit of a third embodiment of the ion writing head according to the present invention.
【図14】本発明に係るイオン書込みヘッドのゲート電
極と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第1実施
例を示す要部の斜視図FIG. 14 is a perspective view of essential parts showing a first embodiment of a structure for keeping a constant distance between the gate electrode and the latent image carrier of the ion writing head according to the present invention.
【図15】本発明に係るイオン書込みヘッドのゲート電
極と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第2実施
例を示す要部の側面図FIG. 15 is a side view of the essential parts showing a second embodiment of the structure for keeping the distance between the gate electrode and the latent image carrier of the ion writing head according to the present invention constant.
【図16】本発明に係るイオン書込みヘッドのゲート電
極と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第3実施
例を示すものであり、(a)は斜視図、(b)は縦断面
図16A and 16B show a third embodiment of the structure in which the distance between the gate electrode and the latent image carrier of the ion writing head according to the present invention is kept constant, wherein FIG. 16A is a perspective view and FIG. Plan
【図17】本発明に係るイオン書込みヘッドのゲート電
極と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第4実施
例を示す要部の縦断面図FIG. 17 is a longitudinal cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment of a structure for keeping a constant distance between the gate electrode and the latent image carrier of the ion writing head according to the present invention.
【図18】本発明に係るイオン書込みヘッドのゲート電
極と潜像担持体の距離を一定に保持する構造の第5実施
例を示す要部の縦断面図FIG. 18 is a vertical cross-sectional view of a main part showing a fifth embodiment of a structure for keeping a constant distance between the gate electrode and the latent image carrier of the ion writing head according to the present invention.
【図19】本発明に係るイオン書込みヘッドを用いた印
字装置の第1実施例の要部の構成を示す構造図FIG. 19 is a structural diagram showing a configuration of a main part of a first embodiment of a printing apparatus using an ion writing head according to the present invention.
【図20】本発明に係るイオン書込みヘッドを用いた印
字装置の第2実施例の要部の構成を示す構造図FIG. 20 is a structural diagram showing a configuration of a main part of a second embodiment of a printing apparatus using an ion writing head according to the present invention.
【図21】本発明に係るイオン書込みヘッドを用いた印
字装置の第3実施例の要部の構成を示す構造図FIG. 21 is a structural diagram showing a configuration of a main part of a third embodiment of a printing apparatus using an ion writing head according to the present invention.
【図22】従来のイオン書込みヘッドの一例を示すもの
であり、(a)は全体の形状を示す斜視図、(b)は要
部の構成を示す縦断面図、(c)はライン電極とフィン
ガー電極との配置状態を示す説明図22A and 22B show an example of a conventional ion writing head, in which FIG. 22A is a perspective view showing the overall shape, FIG. 22B is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the main part, and FIG. Explanatory drawing showing the arrangement state with finger electrodes
【図23】従来のイオン書込みヘッドの他の例を示す模
式図FIG. 23 is a schematic view showing another example of a conventional ion writing head.
16、16a、16b、16A イオン書込みヘッド 17 基板 18 熱絶縁層 19 ヒータ層 21、21a、個別電極 22 電子放出部 23 導電層 24、24a 加熱部 25 開口 26、26a、26A ゲート電極 27 絶縁層 31、31a、31b 駆動回路 42、加熱個別電極層 16, 16a, 16b, 16A Ion writing head 17 Substrate 18 Thermal insulation layer 19 Heater layers 21, 21a, Individual electrode 22 Electron emission part 23 Conductive layer 24, 24a Heating part 25 Opening 26, 26a, 26A Gate electrode 27 Insulation layer 31 , 31a, 31b drive circuit 42, heating individual electrode layer
Claims (4)
荷電粒子を選択的に付着させて静電潜像を形成するイオ
ン書込みヘッドであって、基板上に形成された複数の個
別電極と、前記個別電極上に形成され加熱されることに
より荷電粒子を生成するための電子を放出し得る電子放
出部と、前記電子放出部を加熱するための加熱部と、前
記個別電極と協働して前記電子放出部から放出された電
子を加速するためのゲート電極とを有することを特徴と
するイオン書込みヘッド。1. An ion writing head for selectively depositing charged particles on a latent image carrier made of a dielectric to form an electrostatic latent image, the plurality of individual electrodes formed on a substrate. An electron emission part that is formed on the individual electrode and can emit electrons to generate charged particles by being heated; a heating part that heats the electron emission part; And a gate electrode for accelerating the electrons emitted from the electron emitting portion.
とを特徴とする請求項1に記載のイオン書込みヘッド。2. The ion writing head according to claim 1, wherein the individual electrode also serves as the heating unit.
形成されていることを特徴とする請求項1または請求項
2に記載のイオン書込みヘッド。3. The ion write head according to claim 1, wherein the electron emission portion is formed mainly of a ferroelectric material.
せる駆動回路を有することを特徴とする請求項1乃至請
求項3の何れか1項に記載のイオン書込みヘッド。4. The ion writing head according to claim 1, further comprising a drive circuit that heats the heating section at a predetermined timing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21623994A JPH0872292A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Ion write head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21623994A JPH0872292A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Ion write head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0872292A true JPH0872292A (en) | 1996-03-19 |
Family
ID=16685461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21623994A Withdrawn JPH0872292A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Ion write head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0872292A (en) |
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-
1994
- 1994-09-09 JP JP21623994A patent/JPH0872292A/en not_active Withdrawn
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