JPH05294002A - イオン印刷ヘッドの印字アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コロナ放電によるイオンの生成時に発生する腐
食性ガスに対して化学的に安定な制御電極を有し、長寿
命を期待することが可能なイオン印刷ヘッドの印字アレ
イを提供する 【構成】画素密度に応じて配列された制御電極、及び画
情報に応じてこれら制御電極に駆動信号を入力するため
の駆動回路が基板上に形成され、イオン印刷ヘッドから
記録部材へ向かって噴出されるイオン流の流路に面して
配設される印字アレイであって、上記制御電極が窒化チ
タン又は炭化チタンからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン印刷ヘッドの印
字アレイに係り、より詳細にはイオン印刷ヘッドを長寿
命化するための印字アレイの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン印刷ヘッドはコロナ放電によって
生成した単一極性のイオンを微細な空気流と共に直線状
の噴出口から吐き出し、これを移動中の誘電体に吹き付
けて画情報に応じた静電潜像を形成する。印刷ヘッドの
イオン噴出口の近傍には画素密度に応じて配列された制
御電極を有する印字アレイが設けられており、この印字
アレイが噴出口から一様に吐き出されたイオンを画情報
に応じて制御する。すなわち上記各制御電極に対して選
択的に通電を行うことにより、印字アレイに面して通過
するイオンは各画素毎に誘電体への到達を阻止され、誘
電体上には画情報に応じた静電潜像が形成される。

【０００３】ラインプリンタや複写機等に使用されるイ
オン印刷ヘッドの印字アレイは一般に幅が約8.5インチ
あり、200〜400ドット/インチの画素密度で印刷を行う
ために約1700〜3400個の制御電極を有している。また、
印字アレイはその外にも上記制御電極に通電するための
通電電極、画情報に応じて制御電極への通電をオン/オ
フするためのスイッチング素子等からなる駆動回路を有
しており、これら制御電極及び駆動回路は全てガラス等
の絶縁基盤上に形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、イオン印刷
ヘッドでのコロナ放電では荷電粒子であるイオンの他に
窒素酸化物(NO、NO₂、N₂O)等の強い腐食性ガスが生成さ
れ、イオンと共に印字ヘッドから流出している。このた
め、印字アレイ上に露出している金属製の制御電極はこ
の腐食性ガスによって極めて急速に腐食され、印字アレ
イの作動寿命が短命化するという問題点があった。

【０００５】従来、上記制御電極は、標準薄膜蒸着技術
に適合し、かつ導線や能動素子の接点として使用するこ
とができる安価な導電性物質で作られており、一般にこ
れらの物質はアルミニウムである。アルミニウム製の制
御電極は急速に酸化してその表面には絶縁性の酸化アル
ミニウム層が成長するので、先ず、電気的特性が変化し
て次第にイオンの制御ができなくなり、最終的には電極
全体が脆い絶縁性酸化物に変化して基板から剥離すると
いう激しい電気的及び機械的故障が発生する。特に高温
高湿環境下でイオン印刷ヘッドを動作させた場合には制
御電極の酸化の進行が早く、約20時間でイオンの制御が
不可能となつた。

【０００６】このような問題点に対する対策としては、
制御電極にアルミニウムと銅の合金を用いたり(特開昭6
3-297059号公報参照)、金属とシリコンの合金層を用い
る改善(特開平2-2035号公報参照)がなされているが、僅
かな延命効果が得られるのみであり、実用的な域には未
だ到達していない。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、腐食性ガスに対
して化学的に安定な制御電極を有し、長寿命を期待する
ことが可能なイオン印刷ヘッドの印字アレイを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下に示す
技術的手段を案出するに到った。すなわち、本発明のイ
オン印刷ヘッドの印字アレイは、画素密度に応じて配列
された制御電極、及び画情報に応じてこれら制御電極に
駆動信号を入力するための駆動回路が基盤上に形成さ
れ、イオン印刷ヘッドから記録部材へ向かって噴出され
るイオン流の流路に面して配設される印字アレイであっ
て、上記制御電極が窒化チタン又は炭化チタンからなる
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記技術的手段によれば、制御電極が腐食性ガ
スに対して化学的に安定な窒化チタン又は炭化チタンか
ら形成されているので、制御電極が上記腐食性ガスに侵
されることがない。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明のイオン印
刷ヘッドの印字アレイを詳細に説明する。図1は本発明
の印字アレイを用いたイオン印刷ヘッドの第一実施例を
示すものである。符号1はコロナ放電によってイオンを
発生するイオン供給手段であり、アルミニウム製ハウジ
ング11に形成されたイオン生成室12の内部にコロナ放電
ワイヤ13が張設されると共に、このコロナ放電ワイヤ13
には高圧直流電源14が接続されている。静電潜像が形成
される記録部材2と上記ハウジング11との間には、イオ
ン取出用電源21によってハウジング11から記録部材2へ
向かう電界が形成されており、イオン生成室12で発生し
たイオンはクーロン力によって出口チャンネル15からハ
ウジング11外へ排出される。図1において記録部材2は矢
線方向に移動する用紙であり、その背面には上記イオン
取出用電源21が接続された電極22が配設されている。ま
た、上記イオン生成室12には圧縮空気が流入する入口チ
ャンネル16が開設されており、イオン生成室12内のイオ
ンは上記クーロン力以外に空気流の支援を受けて出口チ
ャンネル15より排出される。尚、図1中の符号17は上記
入口チャンネル16に圧縮空気を送り込む送風管である。

【００１１】また、符号3は上記出口チャンネル15から
吹き出されたイオンを画情報に応じて変調する印字アレ
イである。印字アレイ3の先端には数10μmのピッチで数
千ビットの制御電極31が主走査方向(紙面垂直方向)に沿
って配列されている。個々の制御電極31にはスイッチン
グ素子32が接続されており、画情報に応じて上記制御電
極31に電圧が印加されるようになっている。この実施例
において上記スイッチング素子32は薄膜トランジスタで
あり、上記制御電極31と共にガラス製の絶縁基板33上に
形成されている。

【００１２】図2は印字アレイ3を具体的に示す構成図で
あり、点線が絶縁基板33の外形を示している。絶縁基板
33上には上記制御電極31、薄膜トランジスタ32の他にア
ドレス・パス・ライン34及びデータ・パス・ライン35か
らなる多重データ入力回路が形成されており、これらア
ドレス・パス・ライン34及びデータ・パス・ライン35は
夫々外部IC駆動回路4,5と接続されている。導電性トレ
ースにより各制御電極31は薄膜トランジスタ32のドレイ
ン電極36に接続される一方、アドレス・パス・ライン34
はゲート電極37に接続されている。また、データ・パス
・ライン35は薄膜トランジスタ32のソース電極38に接続
されている。

【００１３】スイッチング素子32によって上記制御電極
31に電圧が印加されると、制御電極31とハウジング11と
の間に画情報に応じた電界が形成される。このため、上
記出口チャンネル15から吹き出したイオンは、制御電極
31とハウジング11との間に電界が形成されていない場合
は空気流と共に上記記録部材2に向かって流出する。一
方、ハウジング11と制御電極31との間に電界が形成され
ている場合には、イオンの記録部材2への流出がせき止
められる。その結果、印刷ヘッドからは画情報に応じて
変調されたイオン流が吹き出され、記録部材2上に静電
潜像を形成することができる。

【００１４】イオン生成室12におけるコロナ放電ではイ
オンの生成に伴って副次的に窒素酸化物が発生し、その
腐食性ガスがイオンと共に上記印字アレイ3に振り注ぐ
ので、制御電極31は急速に酸化されて故障を発生し易
い。このことから本実施例では上記制御電極31を腐食性
ガスに対して化学的に安定な窒化チタン(TiN)で作製し
た。その作製はチタンをターゲットとした反応性スパッ
タリングで窒素ガスを導入しながら行った。成膜条件
は、Ar=50sccm、N₂=1.5sccm、圧力4mTorr、放電パワー5
00W、膜厚は3000〜5000オングストロームである。窒化
チタンの成膜方法としては、例えばイオンプレーティン
グ法等の他の薄膜形成法を用いることも可能である。ま
た、最初から窒化チタンを着膜することなく、先ずチタ
ンを着膜した後にその表面をN₂やNH₃雰囲気中で窒化さ
せることも可能である。

【００１５】また、上記制御電極31は、スイッチング素
子である薄膜トランジスタ32を絶縁基板33上に作製する
際に、併せて絶縁基板33上に作製することができる。図
3はその手順を具体的に示すものであり、同一手順にお
ける左右の図はその手順での薄膜トランジスタと制御電
極とを夫々示している。以下、図3(a)〜(f)に沿って手
順を説明する。先ず、ガラス基板33上にCr又はTaをスパ
ッタリング法により膜厚2000オングストロームで着膜
し、これを第1のマスクを用いてパターニングしてゲー
ト電極101を形成する(図3(a)参照)。次に、プラズマCVD
を用いてSiNxからなるゲート絶縁膜102を膜厚3000オン
グストロームで、a-Siからなる半導体層103を膜厚500オ
ングストロームで、SiNxからなるチャンネル保護膜104
を膜厚2000オングストロームで連続的に着膜し、第2の
マスクを用いてチャンネル保護膜104のみをパターニン
グする(図3(b)参照)。オーミックコンタクト用にn⁺a-Si
105を膜厚500オングストロームで着膜し、更にTiN106を
膜厚2000オングストロームで積層する。そして、第3の
マスクを用いてソース・ドレイン電極107を形成する。
このとき、制御電極31側でTiN106が残存するように第3
のマスクを設計しておくことにより、TiNの制御電極33
が得られる(図3(c)参照)。この後にゲート絶縁膜108、
層間絶縁膜109の着膜及びパターニング(図3(d)参照)、
ソース・ドレイン電極107に接続されるAl110の着膜及び
パターニング(図3(e)参照)、バシベーション膜111の着
膜及びパターニング(図4(f)参照)を経てスイッチング素
子32と制御電極31が完成する。

【００１６】以上のようにして薄膜トランジスタ32のソ
ース・ドレイン電極107の作製と併せて制御電極31を作
製するようにすれば、絶縁基板33上に薄膜トランジスタ
32と制御電極31とを別個に形成する手間がなく、加えて
薄膜トランジスタ32の作製工程を大きく変更する必要が
ないので、信頼性の高い印字アレイ3を歩留り良く安価
に製造することができる。

【００１７】本願発明者らは、特に制御電極31の酸化の
進行が早い高温高湿環境下で本実施例のイオン印刷ヘッ
ドを動作させてみたところ、動作時間が約500時間を経
過した後も画情報に正確に対応した静電潜像を形成する
ことができ、窒化チタンからなる制御電極31がイオン印
刷ヘッドから吹き出される腐食性ガスに対して有効であ
ることを確認することができた。

【００１８】尚、上記実施例では制御電極31に窒化チタ
ンを用いた印字アレイ3についてのみ説明したが、制御
電極31に炭化チタンを用いても窒化チタンの場合と同様
な効果を期待することができる。また、制御電極31に炭
化チタンを用いる場合も窒化チタンの場合と略同様な方
法によって印字アレイ3を作製することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のイオ
ン印刷ヘッドの印字アレイによれば、制御電極が腐食性
ガスに対して化学的に安定な窒化チタン又は炭化チタン
から形成されているので、制御電極が上記腐食性ガスに
侵されることがなく、高温高湿環境下の使用であっても
印字アレイの著しい延命化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の印字アレイを適用可能なイオン印刷
ヘッドを示す断面図である。

【図２】 本発明の印字アレイの実施例を示す構成図で
ある。

【図３】 スイッチング素子と制御電極との作製手順を
示す第一の説明図である。

【図４】 スイッチング素子と制御電極との作製手順を
示す第二の説明図である。

【符号の説明】

1…イオン供給手段、2…記録部材、3…印字アレイ、31
…制御電極、32…スイッチング素子(薄膜トランジス
タ)、33…絶縁基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 毅 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 浜野 利久 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素密度に応じて配列された制御電極、
   及び画情報に応じてこれら制御電極に駆動信号を入力す
   るための駆動回路が基盤上に形成され、イオン印刷ヘッ
   ドから記録部材へ向かって噴出されるイオン流の流路に
   面して配設される印字アレイであって、上記制御電極が
   窒化チタン又は炭化チタンからなることを特徴とするイ
   オン印刷ヘッドの印字アレイ。