JPH058437A - イオン投射式印刷装置の印字アレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温多湿な環境下において長寿命なイオン制
御電極を有するイオン投射式印刷装置の印字アレ−を提
供する。 【構成】 搬送流体が導電性コロナ室中のコロナ放電で
発生したイオンを伴って出口チャネルから放出されると
き、選択的に電界を形成することによって搬送流体が伴
うイオンの運動方向を制御する複数個のイオン制御電極
に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ等の耐酸性且つ非電蝕性の遷
移元素の金属を用いたイオン投射式印刷装置の印字アレ
−である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン投射式印刷装置
の印字アレ−に係り、特に高温高湿な環境下で長寿命な
イオン制御電極を有するイオン投射式印刷装置の印字ア
レ−に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のイオン投射式印刷装置の印字ヘッ
ドについて、その全体の概略図である図２を使って説明
する。印字ヘッドのハウジング１０内は、導電性コロナ
室１２と、その導電性コロナ室１２内に紙面と垂直な方
向に延びているコロナ・ワイヤ１４に加える数千ボルト
の高圧源１６と、導電性コロナ室１２の外壁に接続され
た基準電位源１８等とによりイオンが発生する環境とな
っており、コロナ・ワイヤ１４の周囲のコロナ放電によ
り一定の極性（正が好ましい）のイオンが生成され、生
成されたイオンが接地された導電性コロナ室１２の壁へ
引き寄せられて、導電性コロナ室１２を電荷を帯びたイ
オンで充満する。

【０００３】加圧された搬送流体（空気が好ましい）が
管２２から、矢印方向に延びる入口チャンネル２０を通
って、導電性コロナ室１２に送り込まれると、その搬送
流体は導電性コロナ室１２内で充満した多数のイオンを
搬送して導電性コロナ室１２から矢印方向に設けられた
出口チャンネル２４を経てイオン変調領域２６を通過し
て導電性コロナ室１２の外へ出る。

【０００４】イオンは搬送流体によって出口チャンネル
２４から導電性コロナ室１２の外へ出た後、印字情報に
従って制御される。これはイオンを担った搬送流体（イ
オンビ−ム）がイオン変調領域２６上を通過するとき
に、イオン変調領域２６上にアレ−状に多数存在するイ
オン制御電極２８を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３８を
用いて、１０〜２０ボルト（ＤＣ）程度の低電圧源３６
と基準電位３７との間で個別的にＯＮ／ＯＦＦすること
により実現されるものである。

【０００５】即ち、イオン制御電極２８と接地された対
向壁４０とは出口チャンネル２４の隙間を隔ててキャパ
シタを構成しているので、ＴＦＴ３８により対応するイ
オン制御電極２８を低電圧源３６へ接続すると、そのイ
オン制御電極２８と対向壁４０との間に低電位が印加さ
れ、搬送流体の流れの方向と垂直な方向に電界が選択的
に生じ、イオンビ−ムは反発される。そして、そのイオ
ンビ−ムは接地された対向壁４０に衝突することにより
イオン状態から中性の空気分子となって、大気中に放出
される。反対にＴＦＴ３８により基準電位源３７へイオ
ン制御電極２８が接続されると、そのイオン制御電極２
８と対向壁４０との間のイオンビ−ムは電界の影響を受
けずに通過するようになる。

【０００６】出口チャンネル２４を通過してハウジング
１０の外へ完全に出たイオンは、コロナ電圧源１６と反
対の極性で数千ボルト（ＤＣ）程度の高電圧源３２に接
続する加速用背面電極３０による電界の影響を受けるの
で、加速用背面電極３０へ向かって牽引される。加速用
背面電極３０の上を移動する電荷受容体３４がイオンを
受取って帯電し、その表面に潜像電荷パタ−ンが形成さ
れる。続いて、潜像電荷パタ−ンを適当な現像装置（図
示せず）によって可視化することができる。

【０００７】しかし、従来の印字アレ−のイオン制御電
極２８には、ａ−Ｓｉ：Ｈから成るＴＦＴ３８のソ−
ス、ドレイン、ゲ−トの各電極との良好な接点を作る上
で特に好ましい材料であるとの理由からアルミニウムが
使用されていたが、導電性コロナ室１２から流出する強
い酸化作用を有するコロナガスに露出したアルミニウム
が晒されるために、イオン制御電極２８は急速に酸化さ
れ、印字アレ−の制御機能が低下し、印字アレ−の使用
寿命が尽きてしまうことが判っている。この現象は、イ
オン制御電極２８上に堆積した酸化アルミニウムの絶縁
層が電気抵抗として働く結果、イオン制御電極２８に印
加される実際の電位が低下するために起きるものであ
る。

【０００８】そこで、改良型印字アレ−としてイオン制
御電極２８をアルミニウムと銅の合金（Ａｌ−Ｃｕ）で
作ることが提案されており、銅を５％含んだＡｌ−Ｃｕ
合金を使用した場合、激変的故障が生ずる前に約５００
時間のイオン制御電極２８の寿命が観察された。これ
は、銅が個々のアルミニウム結晶粒の間に入り込み「モ
ルタル」として働き、酸素の移動を停止させるためであ
ると考えられている。（特開昭６３−２９７０５９号公
報参照）。

【０００９】また、イオン制御電極２８に貴金属、例え
ば、金又はプラチナ等の不活性材料を使用した場合、コ
ロナ流出ガスによる酸化やエッチングの作用を受けない
ので、実験的には極めて耐蝕性があることが確かめられ
ているが、これらの材料が高価なことから、実際に使用
するのが難しい。

【００１０】更に、イオン制御電極２８として導電性シ
リコンを用いたものがあり、これは基板４２上に薄い導
電性薄膜（クロム）をスパッタ法により蒸着し、その導
電性薄膜をイオン制御電極２８の形にパタ−ニングし、
導電性薄膜の上部にｎ+ 型シリコンの薄膜層を蒸着した
後、パタ−ニングすると、ｎ+ 型シリコンの表面は酸化
されて、電極の電気伝導度に殆ど影響を与えない固有の
厚さ（約１０〜２０オングストロ−ム）の二酸化ケイ素
が薄膜層表面に形成され、その薄膜がコロナ流出ガスに
よる酸化からイオン制御電極２８を守り且つｎ+ 型シリ
コン中の不純物ド−プが電極の電気伝導度を良好に保つ
ことにより、約１０００時間の寿命が得られたことが報
告されている。

【００１１】また、導電性シリコンとしてシリサイド
（ＣｒＳｉ）を用いたイオン制御電極も考えられてお
り、これはケイ化物が化学的に不活性である為コロナ流
出ガスによる酸化やエッチングの作用を受けず、且つ印
字ヘッドの製造プロセスと両立する為との理由による。
（特開平２−２０３５号公報参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の改良型印字アレ−では、高温高湿な環境下（２８
℃、８５％）における印字テストを行った場合、Ａｌ−
Ｃｕ合金製の印字アレ−では、イオンによる酸化の為約
１００時間の寿命であり、また、導電性シリコンである
ＣｒＳｉ製の印字アレ−では、イオン制御電極２８表面
の酸化は見られなかったものの水分の吸着による電蝕が
発生してしまい約１００時間の寿命であり、どちらも高
温高湿な環境下ではまだ充分な寿命を持っていないとい
う問題点があった。

【００１３】本発明は上記実情に鑑みて為されたもので
あり、高温高湿の環境下での長寿命のイオン制御電極を
有するイオン投射式印刷装置の印字アレ−を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題点を解決
するための本発明は、イオン投射式印刷装置の印字ヘッ
ドの導電性コロナ室から放出された搬送流体に伴うイオ
ンに電界を作用させる制御電極を有するイオン投射式印
刷装置の印字アレ−において、前記制御電極に耐酸性且
つ非電蝕性の遷移元素の金属を用いたことを特徴として
いる。

【００１５】

【作用】本発明によれば、イオン投射式印刷装置の印字
アレ−において、搬送流体がイオン投射式印刷装置の印
字ヘッドの導電性コロナ室中のコロナ放電で発生したイ
オンを伴って放出されるとき、選択的に電界を形成する
ことによって搬送流体が伴うイオンの運動方向を制御す
る制御電極に、耐酸性且つ非電蝕性の遷移元素の金属を
用いているで、イオンに晒されることにより起きる制御
電極の酸化と電蝕を大幅に抑えることができる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照しながら説明
する。本発明の一実施例に係るイオン投射式印刷装置の
印字ヘッドは、図２の概略図に示した従来の印字ヘッド
と略同様の構成となっている。

【００１７】本実施例のイオン投射式印刷装置の印字ヘ
ッドの概略構成を簡単に図２を使って説明すると、印字
ヘッドのハウジング１０内の導電性コロナ室１２におい
て、コロナ・ワイヤ１４の周囲のコロナ放電によりイオ
ンが生成され、生成されたイオンが導電性コロナ室１２
内で充満すると、加圧された搬送流体が管２２から入口
チャンネル２０を通って導電性コロナ室１２に送り込ま
れ、出口チャンネル２４から印字アレ−上のイオン変調
領域２６を多数のイオンを担ってハウジング１０の外へ
出る。

【００１８】搬送流体に伴ってイオンが出口チャンネル
２４から放出される際に、イオン変調領域２６におい
て、アレ−状に多数形成されたイオン制御電極２８を薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）３８により個別的にＯＮ／Ｏ
ＦＦすることにより、搬送流体の流れの方向と垂直な方
向に電界を選択的に生じさせることで、イオンに印字さ
れる情報を与えるものである。

【００１９】出口チャンネル２４からハウジング１０の
外へ放出された印字情報を保有したイオンは、コロナ電
圧源１８と反対の極性の高電圧源３２に接続する加速用
背面電極３０へ飛び込む。加速用背面電極３０の上を移
動する電荷受容体３４がイオンを受取り、表面に潜像電
荷パタ−ンが形成される。そして、潜像電荷パタ−ンは
適当な現像装置によって印字されるものである。また、
潜像電荷パタ−ンを導電性ドラムへ付着させ、その潜像
電荷パタ−ンを導電性ドラム上で現像し、可視化して像
支持シ−トへ転写することもできる。

【００２０】次に、本実施例の印字アレ−の平面説明図
である図１を使って説明する。印字アレ−は、基板４２
上の片側にイオンビ−ムの進行方向に対して垂直方向に
等間隔に離散的となるよう形成されたＴａ（タンタル）
製のイオン制御電極２８と、分割形成された各イオン制
御電極２８にそれぞれ接続する薄膜トランジスタスイッ
チ素子（ＴＦＴ）３８と、各ＴＦＴ３８のＯＮ／ＯＦＦ
の制御信号をアドレス・バス・ライン４４を介して与え
る外部ＩＣアドレス・バス駆動回路６４と、各イオン制
御電極２８に低電位又は基準電位を選択的にデ−タ・バ
ス・ライン４６を介して与える外部ＩＣデ−タ・バス駆
動回路６６とから構成されている。

【００２１】そして、イオン制御電極２８からの配線は
ＴＦＴ３８のソ−ス電極５２に接続し、アドレス・バス
・ライン４４はＴＦＴ３８のゲ−ト電極５０に接続し、
デ−タ・バス・ライン４６はＴＦＴ３８のドレイン電極
４８に接続されている。

【００２２】基板４２上に複数個形成されたイオン制御
電極２８はｍ個のセクションに分割されており、各々の
セクションにはイオン制御電極２８がｎ個含まれてい
る。そして、外部ＩＣアドレス・バス駆動回路６４と接
続してゲ−ト制御を行うアドレス・バス・ライン４４は
各セクションのＴＦＴ３８に対して共通信号線となって
おり、各セクション毎のｎ個のＴＦＴ３８のドレイン電
極４８はそれぞれが対応するｎ本のデ−タ・バス・ライ
ン４６と接続している。

【００２３】次に、イオン投射式印刷装置における印字
アレ−の動作について説明すると、外部ＩＣデ−タ・バ
ス駆動回路６６は、目的とするセクションｉ内の各イオ
ン制御電極２８に低電位又は基準電位のいずれかのデ−
タ（電圧）をデ−タ・バス・ライン４６に与える。そし
て、外部ＩＣアドレス・バス駆動回路６４からセクショ
ン単位にＴＦＴ３８のゲ−ト電極５０にパルスが印加さ
れることによって目的のセクションｉを選択し、セクシ
ョンｉ内のイオン制御電極２８に低電位又は基準電位の
どちらかを供給する。

【００２４】低電位が供給されたイオン制御電極２８と
対向する出口チャネル２４との間には電界が発生し、そ
のイオン制御電極２８上を通過するイオンビ−ムは、電
界中で受けるク−ロン力によって接地された対向壁４０
へ向かって加速度運動しはじめ、その対向壁４０で衝突
すると電気的に中性な空気分子となり、大気中に放出さ
れる。従って、この場合のイオンビ−ムは、加速用背面
電極３０上を移動する電荷受容体３４での潜像電荷パタ
−ンの「書き込み」を行わない。

【００２５】一方、基準電位が供給されたイオン制御電
極２８と対向する出口チャネル２４との間を通過するイ
オンビ−ムは、電界の影響を受けず、加速用背面電極３
０により牽引され、電荷受容体３４上の潜像電荷パタ−
ンの「書き込み」を行う。

【００２６】次に、本実施例の印字アレ−のイオン制御
電極２８の製造方法について説明すると、着膜条件がＡ
ｒガス１００sccm、圧力６ｍTorr、放電パワ−１ｋＷ、
膜厚３０００オングストロ−ム程度で、スパッタ法によ
りＴａを基板４２上に蒸着し、個別電極としてアレ−状
にパタ−ニングすることによりイオン制御電極２８が製
造される。

【００２７】本実施例の印字アレ−を使って高温高湿
（２８℃、湿度８５％）の環境下で印字テストを行った
ところ、５００時間以上の寿命が得られた。一方、従来
のアルミニウム・銅の合金（Ａｌ−Ｃｕ）からなる印字
アレ−を使った同一条件下での印字テストでは、約１０
０時間の寿命が得られただけだった。

【００２８】また、従来の導電性シリコン（ＣｒＳｉ）
からなる印字アレ−を使った同一条件下での印字テスト
では、イオン制御電極２８の表面の酸化は見られなかっ
たが、水分が吸着する為、隣接ビット間の電位差によっ
て電蝕が発生して寿命は約２００時間であった。しか
し、Ｔａではこうした電蝕はなく、イオン制御電極２８
としては長寿命が得られた。

【００２９】また、実施例においては印字アレ−のイオ
ン制御電極２８の材料がＴａであったが、代わりに、Ｔ
ｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステ
ン）又はタンタルとモリブデンの合金（Ｔａ−Ｍｏ）か
ら成るそれぞれのイオン制御電極２８を有する印字アレ
−としても、本実施例と同一の印字テストを行った場
合、Ｔａと同様な長寿命が得られた。

【００３０】Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ又はＴａ−Ｍｏ合金
製のイオン制御電極２８を有するイオン投射式印刷装置
の印字アレ−とすれば、高温高湿な環境下において長寿
命とすることができる効果がある。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、イオン投射式印刷装置
の印字アレ−において、搬送流体がイオン投射式印刷装
置の印字ヘッドの導電性コロナ室中のコロナ放電で発生
したイオンを伴って放出されるとき、選択的に電界を形
成することによって搬送流体が伴うイオンの運動方向を
制御する制御電極に、耐酸性且つ非電蝕性の遷移元素の
金属を用いているで、イオンに晒されることにより起き
る制御電極の酸化と電蝕を大幅に抑えることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るイオン投射式印刷装置
における印字アレ−の平面説明図である。

【図２】イオン投射式印刷装置の印字ヘッドの全体の概
略図である。

【符号の説明】

１０…印字ヘッドのハウジング、 １２…導電性コロナ
室、 １４…コロナワイヤ、 １６…高電圧源、 １８
…基準電位源、 ２０…入口チャンネル、 ２２…管、
２４…出口チャンネル、 ２６…イオン変調領域、
２８…イオン制御電極、 ３０…加速用背面電極、 ３
２…高電圧源、 ３４…電荷受容体、３６…低電圧源、
３７…基準電位源、 ３８…ＴＦＴ、 ４０…壁、
４２…基板、 ４４…アドレスバスライン、 ４６…デ
−タバスライン、 ４８…ドレイン電極、 ５０…ゲ−
ト電極、 ５２…ソ−ス電極、 ６４…外部ＩＣアドレ
ス・バス駆動回路、 ６６…外部ＩＣデ−タ・バス駆動
回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 イオン投射式印刷装置の印字ヘッドの導
   電性コロナ室から放出された搬送流体に伴うイオンに電
   界を作用させる制御電極を有するイオン投射式印刷装置
   の印字アレ−において、前記制御電極に耐酸性且つ非電
   蝕性の遷移元素の金属を用いたことを特徴とするイオン
   投射式印刷装置の印字アレ−。