JPH0315566A - イオンフロー制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、イオン発生器で発生したイオン流を選択的
に通過させ、記録媒体上に静電潜像などの画像を形戊す
るための多数の開口を持つイオンフロー制御装置に関す
る。

［従来の技術コ 従来、イオンフロー制御装置には、単一のイオン源で発
生したイオン流が複数の開口に対して共通に作用するよ
うに分流される構造のものと、各開口のそれぞれにイオ
ン発生部が設けられており、各開口ごとにイオン流を発
生することができる構造のものとがある。この発明は前
者の構戊を持つイオンフロー制御装置に関するものであ
り、以下、前者に属する従来技術について説明してゆく
。

第７図は、特公昭５Ｃｌ−４３３１７号公報に開示され
ているイオンフロー制御装置を用いたイオンフロー記録
方式の装置構成を示す概略図である。

同図において、３１はコロナイオン発生源、３２は背面
電極、３３はコロナイオン、３４は絶縁層、３５はイオ
ン発生源側１と設けられた第１電極、３６は記録媒体側
に設けられた第２電極、３７は絶縁層と第１および第２
電極を貫通するように設けた開口、３８ａ，３８ｂは記
録信号電圧源であり、３９は前記背面電極３２に近接配
置した記録媒体を示している。

このような構成において、絶縁層３４を挟んで設けられ
た第１電極３５と第２電極３６との間には、イオン３３
が開口３７を通過することを促進する方向の電界と、こ
れを阻止する方向の電界が、記録信号源３８ａ，３８ｂ
からの記録信号電圧の印加によって選択的に発生する。

コロナイオン源３１には、所定の高電圧が定常的に印加
されイオン３３が連続的に発生するが、このイオン流が
イオンフロー制御装置を通過すると、多数配列された開
口の上記電界作用によって記録媒体３つ上にイオンが堆
積する部分と堆積しない部分とができ、記録媒体上の印
字ラインごとに静電潜像が形戊される。こうして形成さ
れた静電潜像は、この後の工程において荷電着色粒子な
どによって可視化され、定着処理されるのである。

この記録方式においては、イオン流は開口３７毎に制御
する必要があるが、各開口３７のそれぞれに信号電圧を
印加するためのドライバー回路を設けると、その数は著
しく多数になり、制御装置が大型化する。そこで第８図
に示したような手段が一般的に用いられる。

第８図は、少数のドライバ−回路で多数の開口部に形成
される電界を制御するために、マトリクス構戊の電極配
線を用いた例である。同図において多数の開口３７は、
２次元的に整列配置されている。第２１！極３６は、開
口３７の図中横方向の配列に沿って上記開口３７をグル
ープ化するごとくストライプ状の電極３６ａ，３６ｂ，
３６ｃ，３６ｄに分割されている。また、第１１１極３
５は、やはりストライプ状の複数の電極に分割され、上
記第２電極の電極群３６ａ，３６ｂ〜と所定角度で交差
し、かつ図中上下に２分割された状態で３５ ５ａｔ　ｌ　　３５ａ２”−なるグループと３５ｂｔ，
３５ｂ２〜なるグループとに分けて作られている。

イオン流は、第１電極３５および第２１１極３６に対し
て同時に促進電圧（イオン通過を促進する電界を形成す
る電圧）が印加された開口部分のみを通過し、他の電圧
条件を与えられた開口部分の通過は阻止される。このよ
うなマトリクス構成の電極を設ければ、ドライバー回路
は大幅に圧縮できる。

このようなイオンフロー制御装置を用いた画像記録方式
では、前述したように単一のイオン源が多数の開口に対
して共通に作用するため、各開口がそれぞれイオン発生
部を有する方式のものに比べると、構成が簡易で製作し
やすいという利点がある。しかし一方では、単一のイオ
ン源しか持つていないために、発生するイオン流の密度
をそれ程高くすることができず、画像の記録速度を高め
ることかできないという欠点がある。

ここで記録速度について説明しておく。この記録速度と
はイオンフロー制御装置と記録媒体との６ 相対移動速度のことであり、静電潜像を形成する際、記
録媒体上に荷電着色粒子を保持するのに十分な量のイオ
ンが堆積するまでの時間に依存するものである。すなわ
ち、イオン流により記録媒体上に十分な電荷量が蓄積さ
れるまでは、イオン流制御装置を記録媒体上の次の印字
ラインに移動させることができないため、記録速度を上
げることができないのである。もし仮に、制御装置の移
動速度のみを上げたとしても、記録媒体上にはまだ十分
な量の電荷が蓄積されていないため、可視化の際に荷電
着色粒子が確実に保持されずに、不完全な画像になって
しまうのである。

このような記録速度の問題を解決する方法としては、イ
オン発生器で発生するイオンの絶対量を増加し、開口部
を単位時間内に通過するイオンの量、すなわちイオン流
の密度を増加させ、記録媒体上の電荷の蓄積速度を速め
、静電潜像形成の速度を速める方法が考えられる。しか
しこの方法では、多量のイオンを発生し、制御しなけれ
ばならないため、コロナワイヤーや制御電極間に印加す
る電圧を高めなくてはならず、制御装置の絶縁耐圧の限
界を越え、制御装置を破損してしまう恐れがある。また
この問題を解消するため、装置の絶縁耐圧を上げると、
装置が複雑，高価なものになってしまうという問題があ
った。

このように、イオンの絶対量を増加させ、イオン流の密
度を高めることが困難であるため、散在しているイオン
を制御開口に収束させるイオンフロー制御装置、すなわ
ち、実際に記録媒体上にドッ１・を形成するイオン流制
御用の開口の開口面積よりも広い範囲からイオンを収束
して導くイオン流収束効果によりイオン流の密度を高め
ることができるイオンフロー制御装置が特公昭６１−８
４２４号公報に開示されている。

第６図（ａ）〜（ｅ）にこのイオンフロー制御装置の構
戊を示す。同図（ａ）は、イオンフロー制御装置のイオ
ン制御部の制御開口付近の断面図であり、絶縁層Ｄ，Ｅ
を挟んで３層の電極Ａ，Ｂ，Ｃが設けられた多層構造と
なっている。また、Ｆ１とＦ２は前述した開口のイオン
流出側およびイオン流入側での開口径を示しており、Ｆ
１に比べてＦ２の方が大きな径を持つように構成されて
いる。さらに、第６図（ｂ），（Ｃ）は、同図（ａ）に
示した電極Ａ，Ｂの平面構造を示す図である。

この電極Ａ，Ｂは、中間に基準電極Ｃが設けられている
点で前述した第８図の例とは異なるが、同様なマトリク
ス構成の電極配線が成されており、少数のドライバー回
路で多数の開口部の電界を制御する構戊とされている。

このような構戊において、基準電極Ｃには常に一定の電
位が与えられている。また、電極Ａ，　Ｂの各々には、
記録画像信号にしたがって図示しない電圧源より、電極
ＡＣ間および電極ＢＣ間に、開口Ｆ１，Ｆ２をイオン流
が通過する方向、あるいはこれを阻止する方向の電界が
生じるような電圧が、基準電極Ｃの電位を基準にして印
加される。

このようにしてイオン流を通過させる方向の電界が形威
された電極Ａ，Ｈの交点に位置する開口のみがイオン流
を通過させ、その他の開口はイオン流の通過を阻止する
ように作用する。

９ 上記したイオンフロー制御装置においては、第６図（ａ
）に示すようにイオン侵入側の開口径Ｆ２を、イオン流
出側の開口径Ｆ１よりも大きくしてあるので、イオンを
、イオン流制御用の開口の開口面積よりも広い範囲から
集めてくることができ、同じイオン発生器を用いた場合
でも、従来より多くのイオンを開口内へ導くことができ
、イオンの通過量を増加し、記録速度の高速化を図るこ
とができる。

なお、第６図（ｄ）は第６図（ａ）に示したイオンフロ
ー制御装置の他の実施例であり、この実施例が第６図（
ａ）に示した実施例と異なる点は、共通電極Ｃが０１と
Ｃ２に分離され、離間配置されている点であるが、これ
は制作上の差異であり、基本構戊および作用効果は第６
図（ａ）に示したイオンフロー制御装置と同じである。

また、第６図（ｅ）は、ストライプ状の電極上に、でき
る限り大きな径の開口が形成できるように、２次元マト
リクス状に配置された各開口の縦方向および横方向の配
列間隔を揃えた例を示す図１０ であり、このように構成すれば、イオンの収束効果をよ
り高めることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のイオンフロー制御装置においては
、上述したようにイオン発生源側の開口を大きくしてゆ
くと、開口径Ｆ２は、しだいに電極Ａの幅に近づくこと
になり、これにともなって電極Ａの電極部分の面積が減
少し、制御電極としての作用が不完全なものとなってし
まうという問題があった。

さらに、上述したように各開口の縦横の配列間隔を揃え
、各開口の開口面積をできる限り大きくしようとすると
、ストライブ状に配置されている電極群Ａの各電極の間
隔を狭めなくてはならず、各電極間に設けられている絶
縁体の幅を狭める結果となり、高電圧の信号電圧に対し
て絶縁不良を起こす恐れがあるという問題が生じてしま
う。

また、このように１つの電極でイオン流収束とイオン流
通過制御の２つの役割を果たすよう構成する場合、高電
圧のイオン流制御信号を高速でス１１ イッチングしなければならないため、この電極に電圧を
印加するドライバー回路の耐圧を高めなければならず、
装置が複雑，高価なものになってしまうなど、種々の不
都合が生じてしまうという問題があった。

したがってこの発明は、各イオン流制御開口の・イオン
の単位時間当たりの通過量をより増加させることができ
、イオン流の通過効率が良く、記録速度の高速化が可能
なイオンフロー制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上述した目的を達成するため、この発明は、イオン源と
記録媒体との間に配置され、イオン源で発生したイオン
流を制御し、記録媒体上に像形成を行うイオンフロー制
御装置において、絶縁部材を介して離間支持された第１
の制御電極と第２の制御電極の少なくとも２層の電極層
を有する積層体に、第１の貫通孔である複数の制御開口
を列状に形成してなるイオン流制御部と、前記第１の制
御電極と第２の制御電極との間に印加する電圧を１２ ？御し、前記第１，第２の制御電極間に形戊される電界
を制御する制御電圧印加手段と、前記第２の制御電極上
に一体的に設けられ、絶縁部材および一様な平板状の収
束電極を順次積層した積層体に、前記制御開口よりも開
口面積が広い第２の貫通孔である複数の収束開口を、前
記制御開口のそれぞれに連通ずるごとく形成してなるイ
オン流収束部と、前記収束電極と前記第２の制御電極と
の間に電界を形成する収束電圧印加手段とを有するイオ
ンフロー制御装置を構戊した。

なお、前記イオン流制御部の第２の制御電極にイオン流
を阻止する方向の電圧が印加されているとき、この第２
の制御電極と前記収束電極との間の電位差をＥ■とし、
第２の制御電極に印加する電圧の変化幅をＥ２としたと
き、このＥよとＥ２の関係が、Ｅ１≧２Ｅ２となるよう
に前記制御電圧印加手段および収束電圧印加手段が設定
されるのが望ましい。

さらに、前記第１，第２の制御電極間の距離をｔ０とし
、前記収束電極と第２の制御電極との距１３ 離をｔ２としたとき、このｔ１とｔ２の関係が、２ｔ１
≦ｔ２となるように前記第１，第２制御電極および収束
電極が設けられていることが望ましい。

［作用コ このように構成すれば、収束電極に印加された電圧によ
って形成される第２の貫通孔における電界レンズの作用
によりイオン流が収束され、その結果、第１の貫通孔を
通過するイオン流密度が高まり、より高速な画像記録が
行われる。

また、イオン発生源側に配置された収束電極が一様な平
板状の電極であるため、この収束電極上に形成される収
束開口の配置や形状は、第１，第２の制御電極の形状に
よる制約をうけない。

さらに、イオン流収束部とイオン流制御部とが独立に作
用するので、制御電極および収束電極に電圧を印加する
ためのドライバー回路の構成が単純なものになる。

［実施例コ 以下、図面を参照しながらこの発明の実施例に１４ ついて説明する。

第１図は、この発明の第１実施例であるイオンフロー制
御装置のある一つの制御開口部分の構成を説明するため
の図である。同図において、１はイオンフロー制御装置
であり、マトリクス状の第１制御電極２、第１絶縁層３
、および７１・リクス状の第２制御電極４を順次接合し
てなる積層体を貫通して小径孔である制御開口７が形成
されており、さらに、この第２制御電極４の上面に、第
２絶縁層５、および第３の電極である平板状の収束電極
６が積層され、これらを貫通して前記制御開口７よりも
大径孔である収束開口８が、制御開口７のそれぞれに対
応して連通形威されている。なお、図中■は、この開口
を通過するイオンの流れを示す曲線である。

また、第２図（ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ第１図に示し
た各電極６，４．２を同マ方向から見た平面図である。

図中、斜線の部分は電極を示し、開口部以外の他の部分
は絶縁体で構成されている。

収束電極６はイオン流収束作用を生じるためだけ１５ に用いられる補助電極の役割をするため、第２図（ｂ）
，（Ｃ）に示した他の制御電極４，２の様にマトリクス
状の電極構成にはなっておらず、同図（ａ）に示したよ
うに一様な平板状の電極となっている。

このような構成において、電極４，６間にはイオンを収
束させるための高いバイアス電圧が図示しないバイアス
電源より印加され、すべての収束開口８において、電界
レンズ効果によりコロナイオン流は曲線■で示されるご
とく、開口面積よりも広い範囲から収束開口８内へ向け
て収束され、収束開口８の内部では、開口径よりも十分
に小さな径の流れに変換される。さらに制御電極２，４
間には、収束電極６に印加される電圧よりはるかに低い
、イオン流の通過を制御するための信号電圧が図示しな
い信号電圧源より印加され、制御開口７においては、上
述した制御電極２，４間にイオンの通過を促進する方向
の電圧が印加されている場合のみ上記収束開口８で収束
されたイオン流Ｉを通過させる。

１６ このようなイオンフロー制御装置によれば、イオン流収
束効果を生じさせるために設けたイオン流収束部と、イ
オン流通過の制御を行うため設けたイオン制流御部とを
独立して作用させることができる。すなわち、第６図に
示した従来装置のようにイオン流収束部とイオン流制御
部とが区別されていない構戊では、イオンフロー制御装
置のイオン発生源側の制御電極が、イオン流収束のため
の高電圧印加と、イオン流通過制御のための信号電圧の
高速スイッチングの２つの要素を同時に満足していなけ
ればならないことになるが、この実施例の構戊によれば
、高電圧が印加される収束電極６と、高速スイッチング
が必要な制御電極２，４とを区別することにより、それ
ぞれの電極の設計の自由度を増すことができる。したが
って、従来装置で述べた電極面積の減少の問題や絶縁不
良の問題を解消でき、各制御開口７に連通して設けられ
る収束開口８の開口径は、イオン流収束部の収束電極６
の電極としての作用を妨げない限り大きくとることがで
きる。

ｌ７ さらに、これらの収束電極６や制御電極２，４に電圧を
印加するドライバー回路も、収束電極６の方には常に一
定なイオン収束用の高電圧を供給し、制御電極２，４の
方には収束電極に印加する電圧よりも低い電圧の高速信
号電圧を印加すればよいので、回路構成を単純なものと
することができる。

なお、前述したように制御開口７の開口径は、収束開口
８の開口径よりも小さいため、収束されたイオン流の径
が収束開口８の径より十分に小さくなっていなければ、
制御開口７を通過するのに支障がでる。収束開口８での
イオン流東径は、電極４，６間に印加するイオン流促進
方向の電位傾度、すなわち電位勾配に依存する。したが
ってこの収束電界の電位傾度を高め、イオン流Ｉを収束
開口８内で十分に小径にしておけばよく、こうすれば制
御電極２，４間に印加するイオン流通過促進方向の電圧
を低く設定することができ、イオン制御部の制御電極お
よびドライバー回路の耐圧を上げる必要がなくなる。

１８ また、このようなイオンフロー制御装置のイオン流収束
効果は、収束開口８の径を大きくしたり、電極４、６間
に印加する電圧を上げれば上げる程増大するが、ある１
つの収束開口内へ取り込まれるであろうイオンの収束開
口８に侵入する前の存在領域が、隣接する他の収束開口
に取り込まれるイオンの開口侵入前の存在領域と接する
と、それ以上は増加しなくなる。第２図（ａ）に示した
ように、収束電極６は、一様な平板電極であって、これ
と第２制御電極４とによって生じるイオン流収束電界は
、２次元的に設けられている開口すべてに均等に生じさ
せることができる。また収束電極６が一様な平板電極で
あるために、収束開口８を配設する際の設計の自由度が
高く、電極構造に制約されること無く、十分な大きさの
収束開口を２次元マトリクス状に配列することができ、
さらに、第６図に示した制御装置のようにストライプ状
の欠落部がないため、電極として安定して作用するため
に必要な面積を十分に確保することができる。なお、こ
の実施例では収束開口８を円形と１９ することで、上述した隣接する開口とのイオンの存在領
域に関する干渉を最小限に押さえることができる。

さらに別の効果として、第６図（ａ）または（ｄ）に示
した制御装置においては、イオン発生源側の電極上のあ
る１つの促進電界が形成されている制御開口を例にとっ
た場合、この制御開口に隣接する制御開口に形成される
電界が、先の制御開口に形成される電界と同一方向く促
進方向）の時と反対方向（阻止方向）の時とでは、先の
制御開口に流入するイオンの流入量に違いが出てしまい
、イオン流が不安定になってしまっていた。これは隣接
する制御開口に形戊される電界が、その隣の制御開口に
形威されている電界と逆方向のときに、相反する逆方向
の２つの電界の相互干渉によって生じる電界の歪みに起
因するものである。

しかし、第１図に示した収束電極６と制御電極４との間
では、どの収束開口にもイオン収束方向の電界のみが発
生するため、隣接する開口との間に電界の歪みは発生せ
ず、イオン流の収束開口８２０ ヘの取り込みが安定して行われることになる。

ところで、この実施例のイオンフロー制御装置において
は、制御電極４に、イオン流通過促進の電圧を印加する
場合と、阻止の電圧を印加する場合とを比べてみると、
制御電極４と収束電極６の間の電位差は前者のほうが小
さく後者の方が大きい。このことは、制御開口７をイオ
ン流が通過する制御条件にしたがい、収束電極６に印加
する電圧を適正化しないと、イオン流収束効果が減少ま
たは消滅してしまうことを意味する。この問題点を解決
し、上記のイオンフロー制御装置を良好に作用させるた
めには、電極４，６間に印加する電圧が、制御電極４に
印加される信号電圧の変化幅に比べて十分大きくなるよ
うに設定し、制御電圧の値によって収束電界があまり減
少しないように設定しておけばよい。

しかし、接近する電極間の絶縁体に過度の高電界が加わ
ると、絶縁破壊によって大電流が流れ回路を破壊してし
まう恐れがある。電極４，６間に高い電圧を印加してお
いても絶縁破壊しないため２ｌ ？は、絶縁層５の厚さｔ２を増大させるようにする。絶
縁層３の厚さをｔ０とするとき、ｔ２の厚さをｔ■の２
倍以上、好ましくは３倍以上に設定しておけば、電極４
、６間に印加する電圧を、電極４に印加する制御電圧の
変化幅のｔｚ／ｔ１倍以上とすることができ、絶縁破壊
の心配のないイオンフロー制御装置を構或することがで
きる。

ところで、第１図に示した実施例は種々変更可能である
。例えば、制御電極４と制御電極２の位置は、相互に入
れ替えて構成することができる。

また、絶縁層３および５に形成される制御開口７および
収束開口８の開口径は、収束電極６に設けられた開口の
径と等しいものとして図示したが、絶縁層のおもな役割
は、各電極を正確なギャップで維持することであるから
、その開口径は、各電極に設けられた開口の径よりも大
きくすることもできる。

第３図（ａ），（ｂ）は、絶縁層５の開口形状の変形例
を示す図で、同図（ａ）は、マトリクス状に配置された
開口を縦方向に連結するように長２２ 了Ｌ窓状の開口９を設けた例である。この構成の利点は
、絶縁体５の開口と電極８の開口を厳密に合わせる必要
がないために加工が容易になることと、沿面放電間の距
離が長くなるとともに絶縁体の開口部付近に汚れが付着
しにくくなるなど、絶縁耐力が高められる点にある。さ
らに同図（ｂ）は、マトリクス状の開口が設けられてい
る領域全体を一つの窓で対応させた例を示している。こ
の場合には、窓の加工はいっそう容易になる。なお、窓
の長さｌは、開口の配列状態よって決まるが、数ｍｍ程
度で１方向の開口のマトリクス状の配列が可能である制
御装置に関しては、このような窓形状でもスペースｔ２
の維持は十分可能である。

次に、本願イオンフロー制御装置を用いたイオンフロー
記録装置について第４図を用いて説明する。

第４図（ａ）は、制御電圧印加手段と収束電圧印加手段
の構或を説明するための図であり、同図（ｂ）は各部の
電位を動作状況に対応させて説明するための説明図であ
る。

２３ 第４図において、１１はコロトロン、１２はそのワイヤ
部、１３はコロトロン電源、１４は阻止電界電源、１５
，１８．１９は促進電界電源、１６は記録媒体、１７は
収束電界電源、２０．２１はスイッチング素子を示して
いる。なお、イオンフロー制御装置１に関しては、第１
図と同様の部材には同様の符号を付し、詳しい説明は省
略する。

このような構成において、コロトロンｌ１のワイヤ電極
１２からはコロトロン電源１３からの電圧印加でコロナ
イオンが発生し、このイオンはイオンフロー制御装置１
との間に散在する。収束電極６には図中Ｘｏｆｆ点の電
位、すなわち電極４へ阻止電圧が印加されているときの
電位を基に電源１７によって、収束電極６の収束開口８
にイオン流を収束して取り込むための電界を形戊するに
十分な電圧が定常的に印加される。制御電極２，４には
、スイッチング素子２０または２１によりイオン流通過
制御信号に応じた電圧が印加されるが、スイッチング素
子がＯＮの時は、制御電極２，４にはそれぞれＸＯｎ，
ＹＯｎ点の電圧が、ＯＦ２４ Ｆの時は、Ｘｏｆｆ，Ｙｏｆｆ点の電圧が印加されるも
のとする。電源１４は制御電極２，４にＸｏｆｆ，Ｙｏ
ｆｆ点の電圧がそれぞれ印加されている時にイオン流が
開口７を通過しないように阻止電界を形成するために設
けられている。スイッチング素子２０がＯＮになると、
促進電界電源１つの電圧が制御電極２に印加されるよう
構威されている。促進電界電源１５は、制御開口７を通
ったイオン流が拡散することなく記録媒体１６に到達す
るために設けられている。なお記録媒体１６としては、
静電記録紙、静電記録ドラムなどの電荷保持部材が用い
られる。

次に、第４図（ｂ）を用いて同図（ａ）に示したイオン
フロー記録装置の動作を説明する。

図中■１はイオン流収束用の平板状の収束電極６の電位
、Ｖ２はスイッチング素子２１がＯＦＦのときの電極２
の電位（Ｙｏ　ｆ　ｆ　）、Ｖｓはスイッチング素子２
０がＯＮのときの電極４の電位（　Ｘ　ｏ　ｎ　）、■
４はスイッチング素子２１がＯＮのときの電極２の電位
（　Ｙ　ｏ　ｎ　）、Ｖ５はスイッチング素子２０がＯ
ＦＦのときの電極４の電位（Ｘｏｆｆ）である。また、
領域Ａはスイッチング素子２０がＯＦＦで２１がＯＮの
状態、領域Ｂはスイッチング素子２０．２１がともにＯ
Ｎの状態、領域Ｃはスイッチング素子２０がＯＮで２１
がＯＦＦの状態、領域Ｄはスイッチング素子２０．２１
がともにＯＦＦの状態を示している。

同図から分かるように、それぞれの電極の電位が高いほ
うから順に６．４．２となって、促進方向の電界が連な
って形戊されるのは、スイッチング素子２０，２１がと
もにＯＮ状態にある領域Ｂのみであり、領域Ｂ以外では
イオンは通過しない。

したがってこのスイッチング素子２０．２１を用いれば
、自由にイオンの通過を制御することができる。

ところで、イオン流を収束するための電界の強さは、制
御電極４と収束電極６の間の電位差によって決定される
。スイッチング素子２０がＯＦＦの場合、この電位差は
ＶＩ　　Ｖ５であり、ＯＮの場合はＶｓ　　Ｖ３である
。

２５ ２６ ？こでＶｔ　　Ｖ５　＝Ｅ１，Ｖ３　　Ｖ，＝Ｅ２　（
！：すれば、電極４，６間には、最大Ｅ１の電圧が印加
され、両電極間の絶縁耐圧は、これ以上でなくてはなら
ない。また、イオン流が開口を通過するときには、スイ
ッチング素子２０がＯＮとなるから、電極４，６間には
、ＥＩ　　Ｅ２の電圧が印加され、この値がイオン流を
収束するのに十分な値でなければならない。イオン流収
束のための電圧ＥＩ　　Ｅ２が少なくともマトリクス電
極４の制御電圧Ｅ２より大きくなる条件ＥＩ　　Ｅ２　
＞Ｅ２を考えると、Ｅｌ　＞２Ｅ２となり、好ましくは
、Ｅ■〉３Ｅ２となる程度の電圧Ｅ０を確保すればイオ
ンは確実に収束される。

また、Ｅｌ／Ｅ２の比を大きくすると（Ｅ■一Ｅ２）／
Ｅｌ、すなわち制御電極４に印加する電圧によってイオ
ン流を収束するための電圧が変化する割合は１に近づき
、電極４，６間の絶縁耐圧に近い値の収束有効電圧（イ
オンが制御開口７を通過するときの収束電圧）を得るこ
とができる。

Ｅ２は開口７のイオン流通過制御の条件から決２７ ？され、大幅な設定値の変更は行い難い、したがってＥ
　１／　Ｅ　２の比を大きくするには、Ｅ１を大きくす
る必要がある。

Ｅ１を大きくすることに対する制約は、主として１ｉ１
４．６間の絶縁耐圧によって生じる。これを満たすため
には、絶縁層５の厚さを増すようにすればよい。Ｅ■を
増大させたときの電位を■。

で示す。

第５図は第４図（ａ）に比べ絶縁層５の厚さを増して５
Ｗとした例を示している。第１図のイオン流飛跡から分
かるように、イオン流収束効果は収束開口８の入り口の
外側に生じる等電位線の歪みによってのみ生じる。また
、収束開口８の内部のイオン流は平行束に近い状態で移
動する。このイオンの動きは制御開口７の入り口におい
ても同様である。したがって上記絶縁層５を厚くすれば
、イオン流の収束効果やイオン流通過制御に悪影響を与
えることなくＥ１を増大させることができる。

なお、実験によれば、第４図（ａ）に示したイオンフロ
ー制御装置の収束電極６および絶縁層５２８ を除いたイオンフロー制御装置において、絶縁層３の厚
さを１００ミクロン、制御開口７の直径を１６０ミクロ
ン、電極２，４にともにイオン流の通過を促進する方向
の信号電圧を印加したときの電極間電位差を１３０Ｖ，
記録ドットのドット間ピッチを６４ミクロン、記録紙送
り速度３８ｍｍ／　ｓ　ｅ　ｃ　，印加パルス幅０．２
ミリセカンドで静電記録紙上に形戊したべ夕画像の静電
潜像電位を、測定したところ、約１２Ｖの電位が得られ
ていた。

これに対し、この制御装置を第４図（ａ）のごとく変更
し、絶縁層５の厚さを３００ミクロン、収束開口８の直
径を２８０ミクロン、電源１７の電圧を５００Ｖとし、
他の条件は上記の場合と同じとし、静電記録紙上に同様
に形成したべ夕画像の静電潜像電位を測定したところ、
得られた電位は約４０Ｖであり、同じ時間内に蓄積され
る電荷の量が増加したことが確認された。このことは記
録媒体上に同程度の電位を蓄積するための時間が短縮さ
れていることを示し、これによりイオンフロー制御装置
の記録速度が上がったことが確認され２つ たのである。

さらに、以上述べてきた実施例では、イオン流の通過を
制御するイオン流制御部として、絶縁層を挟んで設けた
２電極によるイオン通過制御方式を例示したが、この２
層の電極間にもう１枚の共通電極を設けた３電極方式な
ど各種のイオン流制御部を適用することも、もちろん可
能である。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば、イオン源からの
イオン流を各開口に確実に取り込むことが可能なイオン
フロー制御装置が実現され、高速のイオンフロー記録を
達或することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のイオンフロー制御装置の第１の実施
例を説明するための図、第２図は第１図に示した第一実
施例装置の電極部分の構成を示す図、第３図は絶縁部材
に設けた開口の他の実施態様を示す図、第４図はこの発
明のイオンフロー制御装置を用いた画像記録装置を説明
す：るための説明図、第５図はイオンフロー制御装置の
イオン収３０ 東部の絶縁層部分を示す図、第６図は従来のイオンフロ
ー制御装置の構戊を示す図，第７図はこの発明に関わる
イオンフロー記録方式の原理を説明するための図、第８
図は一般的なイオンフロー制御装置の制御電極の構戊を
説明するための説明図である。 １・・・イオンフロー制御装置 ２・・・第１制御電極 ３・・・第１絶縁層　４・・・第２制御電極５・・・第
２絶縁層　６・・・収束電極７・・・制御開口　８・・
・収束開口 １１・・・イオン発生源　１６・・・記録媒体第１図 ６ （ａ） （ａ） 第４図 第３図 〜６ 〜４ ｂ （ｂ） 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン発生源と記録媒体との間に配置され、イオ
   ン発生源で発生したイオン流を制御し、記録媒体上に静
   電像形成を行うイオンフロー制御装置において、 絶縁部材を介して離間支持された第１の制御電極と第２
   の制御電極の少なくとも２層の電極層を有する積層体に
   、第１の貫通孔である複数の制御開口を列状に形成して
   なるイオン流制御部と、前記第１の制御電極と第２の制
   御電極との間に印加する電圧を制御し、前記第１、第２
   の制御電極間に形成される電界を制御する制御電圧印加
   手段と、 前記第２の制御電極上に一体的に設けられ、絶縁部材お
   よび一様な平板状の収束電極を順次積層した積層体に、
   前記制御開口よりも開口面積が広い第２の貫通孔である
   複数の収束開口を、前記制御開口のそれぞれに連通する
   ごとく形成してなるイオン流収束部と、 前記収束電極と前記第２の制御電極との間に電界を形成
   する収束電圧印加手段とを有することを特徴とするイオ
   ンフロー制御装置。
2. （２）前記イオン流制御部の第２の制御電極にイオン流
   通過を阻止する方向の電圧が印加されているとき、前記
   第２の制御電極と前記収束電極との間の電位差をＥ＿１
   とし、第２の制御電極に印加する電圧の変化幅をＥ＿２
   としたとき、このＥ＿１とＥ＿２の関係が、Ｅ＿１≧２
   Ｅ＿２ となるように前記制御電圧印加手段および収束電圧印加
   手段が設定されていることを特徴とする請求項１記載の
   イオンフロー制御装置。
3. （３）前記第１、第２の制御電極間の距離をｔ＿１とし
   、前記収束電極と第２の制御電極との距離をｔ＿２とし
   たとき、このｔ＿１とｔ＿２の関係が、２ｔ＿１≦ｔ＿
   ２ となるように前記第１、第２制御電極および収束電極が
   設けられていることを特徴とする請求項１または２記載
   のイオンフロー制御装置。