JPH0665496B2 - 静電記録方法およびヘツド - Google Patents

静電記録方法およびヘツド

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JPH0665496B2
JPH0665496B2 JP59233089A JP23308984A JPH0665496B2 JP H0665496 B2 JPH0665496 B2 JP H0665496B2 JP 59233089 A JP59233089 A JP 59233089A JP 23308984 A JP23308984 A JP 23308984A JP H0665496 B2 JPH0665496 B2 JP H0665496B2
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電荷保持可能な記録材上に静電潜像を形成する
静電記録方法および静電記録ヘッドに関する。
背景技術 従来の静電記録方法としては、針電極を利用して電荷保
持部材と電極間で直接放電を行なう直接放電記録方法
と、電荷保持部材から離れた位置で放電を行ない、これ
によって発生したイオンを利用する間接放電記録方法と
があるが、直接放電記録方法では針電極と電荷保持部材
面との接触によって電荷保持部材面が損傷を受け易いこ
と、あるいは針電極と電荷保持部材面との間隔を高精度
に保つ必要があることなどの欠点を有している。
一方、間接放電記録方法は、前記直接放電記録方法の場
合よりも針電極と電荷保持部材面との間隔を大幅に広げ
ることができるので、その精度もゆるやかで、この方式
によると電荷保持部材面から離れた位置で安定な放電を
行ない、これによって発生したイオンを電荷保持部材面
に付着させることができるので使用し易く、したがって
この方式の装置に使用し得る記録電極も種々提案されて
いる。
たとえば、米国特許4155093号および同4160
257号明細書には間接放電記録方法としての電極が提
案されている。これは、誘電体を挾んで2個の電極を設
け、この電極に交流電圧を印加し、エアギャップを介し
ての電極と誘電体表面間の放電により発生した両極性の
イオンのうち一方の極性のイオンを加速してイオン流を
形成せしめ、これを電荷保持部材に導くものである。こ
の場合における放電は誘電体を介して行なわれるため大
電流が流れず、電極の損傷が少ないという利点を有して
いる。しかしながら放電は電極と誘電体間で起こるた
め、放電に伴う高エネルギー電子の誘電体面へのアタッ
クによる破壊、およびオゾンなどによる化学的な劣化が
激しく、最終的には誘電体絶縁破壊の危険性があるなど
の問題があった。
発明の目的 本発明は、従来技術の上記の欠点を無くし、電極の腐蝕
し難い静電記録方法および静電記録ヘッドを提供するこ
とを目的とする。
発明の概要 本発明によれば、誘電体を挾んで励起電極と第1の放電
電極を対向させ、前記第1の放電電極の端部に第2の放
電電極の端部を空隙を介して設け、前記励起電極と前記
第2の放電電極との間に交互電圧を印加して記録部材へ
イオンを付着させる静電記録方法において、前記励起電
極は、前記空隙と対向する位置まで延びないように設け
られ、前記第1および第2の放電電極は互いに電気的に
絶縁され、前記第1と第2の放電電極との間の放電によ
り前記イオンを発生させる静電記録方法およびこの方法
に適する静電記録ヘッドが提供されるので、電極の腐
食、消耗が減少し、しかも誘電体の劣化に伴なう絶縁破
壊の問題も解消される。
実施例 以下本発明の実施例を図面とともに説明する。
第1図は本発明の実施例による静電記録ヘッド1の1つ
の要素の断面図である。後述のごとく、実際はこの要素
が複数設けられるが、説明の簡略化のため、まず1つを
説明する。静電記録ヘッド1は誘電体2、放電電極3、
励起電極4および絶縁層5を有する。誘電体2はセラミ
ック、マイカ、ガラスなどの無機材料、あるいはポリイ
ミド、テフロン、ポリエステル、ポリアミドなどの有機
高分子材料製で、図示のごとく励起電極4および放電電
極3によって挾まれている。放電電極3は2個設けら
れ、それらの間には空隙(エアギャップ)が存在する。
励起電極4は空隙と対向する位置まで延びないように設
けられる。放電電極3の材質は、厚み1〜100μmの
導電性材料で、たとえばニッケル、タングステン、チタ
ン、ステンレス、金あるいはニッケルメッキされた銅な
どである。励起電極4も2個設けられ、それらは絶縁層
によって互いに絶縁されてれいる。励起電極4の材料は
放電電極3の材料と同様に上記導電性材料が用いられ
る。絶縁層は2個の励起電極4間での放電を防止する機
能を有し、その材料は絶縁性を有するものなら良く、た
とえば上記誘電体2に用いられるのと同様の無機あるい
は有機高分子材料が適当であり、上記誘電体層2と上記
絶縁層5は同じ材料を使用することも可能である。励起
電極4は励起電圧電源6に接続されている。励起電圧電
源6は単数あるいは複数のパルス波、またはサイン波、
三角波、矩形波などの交互電圧である。
作動にあたっては、両励起電極4間に励起電圧電源6に
よって、励起電圧を印加する。それによって、誘電体2
を介して、それぞれの放電電極3側に反対極性の電荷が
誘起さて、両放電電極3間の空隙に、ある一定以上の電
界が形成されると、これらの放電電極3間で火花放電が
発生し、正、負のイオンが形成される。
ここで、この現象を説明するために、静電記録ヘッド1
の等価回路を第2図に示す。誘電体2を介した励起電極
4と放電電極3との間の電気的容量は、この等価回路の
コンデンサー9aに相当する。また両放電電極3間の空
隙の容量は等価回路のコンデンサー9bに相当し、この
容量に並列に接続されたツェナーダイオードの列9c
は、空隙間の火花放電開始電圧Vに相当する(ツェナー
電圧は火花放電開始電圧Vにほぼ等しい)。励起電圧は
第1図同様6で示されている。この等価回路に励起電圧
を印加し、空隙に相当するコンデンサー9bの両端の電
圧がツェナー電圧以上になると、ツェナーダイオード側
へ電流が流れる。これは第1図において放電電流が流れ
イオンが発生することに相当する。このときの電流はコ
ンデンサー9aに充電される電荷量、したがって、その
容量によって変化する。したがって、実際の回路におい
ても誘電体2の厚さ、誘電率あるいは面積を変えること
によって、放電電流を制御できる。すなわち、放電電極
間に流れる放電電流は、励起電極−放電電極間のコンデ
ンサーに蓄えられる電荷量により制限されるため従来の
記録ヘッドに見られるような火花放電にともなう大電流
による電極の消耗の問題がない。
放電電極3間の空隙は1μm〜1mmであるが、放電開始
電圧を低くするためには、1μm〜50μmが好まし
い。
この構成では、放電は放電電極3間で発生するので、誘
電体に対する影響は従来のものと比較して小さい。すな
わち、従来の静電記録ヘッド1、例えば、米国特許公報
4155093に開示されているようなヘッドでは、誘
電体を挾む2電極間で放電が発生するため、誘電体のト
リー破壊などによる耐久性の問題があったが、本構成に
よれば、電極の消耗が最少で、しかも誘電体の劣化によ
る絶縁破壊の問題が解消され、耐久性の高いものとな
る。
第3図はこの実施例の静電記録ヘッド1を用いて、電荷
保持部材7aに静電記録を行なう方法を示す。前述の放
電電極3で発生したイオンを外部電界によって電荷保持
部材7aの方へ抽出する。このために、放電電極3と電
荷保持部材7aの背面に設けられた接地対向電極7bと
の間にバイアス電圧をバイアス電圧印加電源8によって
印加するが、本実施例では、このバイアス電圧は放電電
極3の一方のみに与えられ、他方の放電電極3は電気的
にフロートの状態にある。本実施例では、対向電極7b
に対して放電電極3側には正の電圧が印加されているの
で、正のイオンのみが抽出されて電荷保持部材7a上に
付着する。この付着したイオンが記録の1ドットに相当
する。電荷保持部材7aは矢印の方向に移動する。
放電電極3と電荷保持部材7aとの距離は10μm〜1
mm、好ましくは、10μm〜200μmである。
第4図は本発明の他の実施例を示す。第1図と対応する
部材には同一の参照符号を付した。第1図の実施例と異
なるところは、一方の放電電極3に対向する部分にのみ
励起電極4を設け、他方については励起電極4を設けて
いないことである。そして、励起電極4を励起電圧電源
6を介して該他方側の放電電極3に直接接続する。
この構成の等価回路を第5図に示す。
誘電体2を介した励起電極4と放電電極3との間の電気
的容量は、この等価回路のコンデンサー9aに相当す
る。また両放電電極3間の空隙の容量は等価回路のコン
デンサー9bに相当し、この容量に並列に接続されたツ
ェナーダイオードの列9cは、空隙間の火花放電開始電
圧Vに相当する(ツェナー電圧は火花放電開始電圧Vに
ほぼ等しい)。励起電圧は第4図同様6で示されてい
る。
この等価回路から理解されるように、本実施例は前述の
実施例と類似している点もあるが、第2図と比較して明
らかなように、コンデンサー9a、すなわち誘電体2の
電気的容量成分が1つ少なく、同一の放電状態を得るた
めには第4図の構成のほうが励起電圧が低い。もちろん
火花放電開始電圧は同一である。
第6図はこの実施例の静電記録ヘッド1を用いて、電荷
保持部材7aに静電記録を行なう方法を示す。前述の放
電電極3で発生したイオンを外部電界によって電荷保持
部材7aの方へ抽出する。このために、放電電極3と電
荷保持部材7aの背面に設けられた接地対向電極7bと
の間にバイアス電圧をバイアス電圧印加電源8によって
印加するが、本実施例では、このバイアス電圧は放電電
極3の一方のみ、すなわち励起電極4に直接接続された
方のみに与えられ、他方の放電電極3は電気的にフロー
トの状態にある。このバイアス電圧は他方の放電電極3
のみに与えてもよい。本実施例では、対向電極7bに対
して放電電極3側には正の電圧が印加されているので、
正のイオンのみが抽出されて電荷保持部材7a上に付着
する。この付着したイオンが記録の1ドットに相当す
る。電荷保持部材7aは矢印の方向に移動する。
第7図は第1図の記録ヘッドを放電電極3側から見た底
面図であって複数のヘッドがアレイ上に並設されている
状態を示す。放電電極3の厚さは1〜100μmであ
り、誘電体2の厚さは1μm〜1mmである。この電極ア
レイはエッチング法などにより高密度に製造可能であ
る。
第8図〜第12図は記録ヘッドの駆動方法を示す。第8
A図は第1図の記録ヘッドを駆動する例で、また第8B
図は第4図の記録ヘッドを駆動する例である。第8B図
では一方側の放電電極3全部を電気的に接続し、これに
バイアス電圧を印加しておき、他方側の放電電極3に対
応する各励起電極4に、記録信号に同期した励起電圧を
印加する。
第9図は、第4図の記録ヘッドを駆動する例で、バイア
ス電圧を時分割印加する。これに同期して、励起電圧を
印加する。これにより、記録信号に同期する励起電圧電
源6の数を減少させることができる。この駆動方法は第
1図の場合にも適用可能である。
第10A図は、第1図の記録ヘッドの駆動方法の例を示
し、ここでは励起電極4を電気的に接続し、各放電電極
3に接続されたバイアス電圧を記録信号に同期してスイ
ッチングする。この駆動方法は第4図の場合に適用した
ものが第10B図である。
第11図は放電電極3を千鳥配列に並べたもので、画像
密度を2倍にすることができる。本図で中央の列の放電
電極3はその両側の電極に対して共用されている。この
点を除いて、この構成の駆動方法は第10A図と同様で
ある。
第12図は、第10B図の変形例で、励起電圧側を時分
割駆動してバイアス電圧のスイッチング回路の数を減ら
したものである。
第8図〜第12図の構成によれば、高密度の記録が可能
であって、しかも、励起電圧あるいはバイアス電圧また
は両方を時分割駆動することによって、回路の数を容易
に減少させることもできる。
第13図および第14図は本発明の他の実施例による静
電記録ヘッド1を示し、第13図は断面図、第14図は
底面図である。イオンを発生させる構成は基本的に第1
図と同様である。したがって、第1図と対応する部材に
同一の参照符号を付した。本実施例では、特定のイオン
を抽出し電荷保持部材7a上に静電荷像を形成させるた
めに、放電電極3と電荷保持部材7a間にイオン流を制
御するスクリーン電極11を設ける。そして、スクリー
ン電極11にバイアス電圧の絶対値よりも小さく、か
つ、同極性の電圧Vs(スクリーン電圧)を印加する。
このスクリーン電圧によりイオン流の制御が確実にな
る。スクリーン電極11の電位に対して放電電極3の電
位が絶対値で高いか低いかによって、特定極性(本図で
は正の極性)のイオン流のスイッチングを行ない、電荷
保持部材7a上に静電記録を行なう。このとき、逆極性
のイオン(本図では負極性)の流出はスクリーン電極1
1の存在により確実に遮断される。したがって、一旦形
成された静電像が逆極性のイオンによって除電、消去さ
れることが確実に防止され、一層高精細な静電像を形成
することができる。
第14図に示すように、スクリーン電極11は絶縁体1
2を介することによって、放電電極3とは一定の間隔で
取付られ、スクリーン電極11の開口部は放電電極3の
放電部に一致している。
第4図に示す構成の静電記録ヘッド1についても、スク
リーン電極11を同様に追加することができ、その時の
断面図及び底面図を第15〜第16図に示した。この場
合も上記と同様の効果が得られる。
スクリーン電極11を付加した場合の駆動方法は第8図
〜第12図にて説明したものと基本的には同様である。
発明の効果 以上説明のごとく、本発明によれば、電極の消耗を減少
させ、誘電体の劣化に伴なう絶縁破壊の問題も解消さ
れ、高耐久性の高記録密度の静電記録ヘッドが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による静電記録ヘッドの断面
図、 第2図は第1図の静電記録ヘッドの電気的等価回路図、 第3図は第1図の静電記録ヘッドにより静電記録を行な
う状態を示す断面図、 第4図は本発明の他の実施例による静電記録ヘッドの断
面図、 第5図は第1図の静電記録ヘッドの電気的等価回路図、 第6図は第4図の静電記録ヘッドにより静電記録を行な
う状態を示す断面図、 第7図は第1図の静電記録ヘッドをアレイ状に並設した
ものを放電電極側から見た底面図、 第8A、8B、9、10A、10B、11および12図
は静電記録ヘッドの配列および駆動方法を示す、放電電
極側から見た底面図、 第13図及び15図は本発明の更に他の実施例による静
電記録ヘッドの断面図、 第14図は第13図の、第16図は第15図の静電記録
ヘッドをそれぞれアレイ状に並設したものを放電電極側
から見た底面図である。 符号の説明 2:誘電体 4:励起電極 3:放電電極 6:交互電圧印加手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体を挾んで励起電極と第1の放電電極
    を対向させ、前記第1の放電電極の端部に第2の放電電
    極の端部を空隙を介して設け、前記励起電極と前記第2
    の放電電極との間に交互電圧を印加して記録部材へイオ
    ンを付着させる静電記録方法において、 前記励起電極は、前記空隙と対向する位置まで延びない
    ように設けられ、前記第1および第2の放電電極は互い
    に電気的に絶縁され、前記第1と第2の放電電極との間
    の放電により前記イオンを発生させることを特徴とする
    静電記録方法。
  2. 【請求項2】誘電体を挾んで第1および第2の励起電極
    と、第1および第2の放電電極と、を対向させ、前記第
    1の放電電極の端部に前記第2の放電電極の端部を空隙
    を介して設け、前記第1と第2の励起電極の間に交互電
    圧を印加して記録部材へイオンを付着させる静電記録方
    法において、 前記第1および第2の励起電極は前記空隙と対向する位
    置まで延びないように設けられ、前記第1および第2の
    放電電極は互いに電気的に絶縁され、前記第1と第2の
    放電電極との間の放電により前記イオンを発生させるこ
    とを特徴とする静電記録方法。
  3. 【請求項3】誘電体と、この誘電体の第1の面側に設け
    られた励起電極と、前記誘電体の第2の面側に前記励起
    電極と対向して設けられた第1の放電電極と、前記誘電
    体の前記第2の面側で前記第1の放電電極の端部と空隙
    を介して設けられた端部を備える第2の放電電極と、を
    有し、前記励起電極と前記第2の放電電極との間に交互
    電圧が印加される静電記録ヘッドにおいて、 前記励起電極は、前記空隙と対向する位置まで延びない
    ように設けられ、前記第1および第2の放電電極は互い
    に電気的に絶縁されることを特徴とする静電記録ヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】誘電体と、この誘電体の第1の面側に設け
    られた第1および第2の励起電極と、前記誘電体の第2
    の面側に前記第1の励起電極と対向して設けられた第1
    の放電電極と、前記誘電体の前記第2の面側で前記第1
    の放電電極の端部に空隙を介して設けられた端部を備え
    る第2の放電電極と、を有し、前記第1と第2の励起電
    極の間に交互電圧が印加される静電記録ヘッドにおい
    て、 前記第1および第2の励起電極は、前記空隙と対向する
    位置まで延びないように設けられ、前記第1および第2
    の放電電極は互いに電気的に絶縁されることを特徴とす
    る静電記録ヘッド。
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