(57)【要約】【課題】発熱素子に対する低い印可電圧で、鮮明な画像の書き込みが可能な加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドを提供する。【解決手段】加熱放電型のイオンフロー記録ヘッド１にあって、放電電極５ａの並列方向に沿う横幅Ｌ２を、放電電極５ａのピッチ幅Ｌ１の１０〜４０％とした。これにより、ドット径が小さくなり、かつ電束密度が高くなって単位面積当たりのイオン発生量が増加し、放電量のばらつきが小さくなることで印字抜けの発生が抑制されて、鮮明な画像の書き込みができる。また、発熱素子の熱容量が小さくなるので、印可電圧を低くすることができ、これによってイオンフロー記録ヘッド１の耐用性の向上及び省電力化が可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の表面側に所定ピッチ幅で並列して配設された複数の放電電極と、前記絶縁層の裏面側に配設された発熱素子とを備え、前記各放電電極に、印可しただけでは放電が発生せず前記放電電極を加熱することにより放電が発生する電圧を印可し、前記各放電電極の放電により生成されるイオンの発生の有無を、前記発熱素子による前記各放電電極に対する選択的加熱により制御する加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドにおいて、
前記各放電電極の並列方向に沿う横幅が、前記放電電極のピッチ幅の１０〜４０％であることを特徴とするイオンフロー記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像により書き込みを行うリライタブルペーパーや静電記録装置の書き込み装置として用いられるイオンフロー記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
放電電極に所定の放電制御電圧（印可しただけでは放電が起こらないが、放電電極を加熱することにより放電が起こる電圧域の電圧をいう）を印加した状態で該放電電極への加熱の有無を制御することによりイオンの発生制御を行う加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。かかる加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドは、放電電極に印加する電圧の制御が不要であり、発熱素子による放電電極の加熱制御に使用する５Ｖ駆動のような低耐電圧対応のドライバＩＣでイオンの発生を制御することができるため、低価格化及び小型化し得る利点がある。
【０００３】
また、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０４５７２には、加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドの駆動方法が示されている。これはイオンフロー記録ヘッドの放電電極と、静電潜像方式の記録媒体の裏面側に形成或いは接触又は近接して配設された対向電極との間に、放電制御電圧に相当する電位差を設定して電界を形成し、発熱素子を備えた加熱手段により放電電極を選択的に加熱することで、対向して配置された放電電極と対向電極との間で放電を発生させ、さらに電界によって放電電極から放出させた電子やイオンを記憶媒体の記録面（表面）に移動させることで、電荷を付与して画像の形成を行うものにあって、放電電極に放電制御電圧以下の駆動信号電圧を印加するタイミングと、画像情報に基づいて加熱手段で放電電極を選択的に加熱するタイミングとを同期させるようにしたものである。
【０００４】
このような加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドにあっては、図５（ｂ）に示すように、絶縁層１３ｂの表面側に複数の放電電極５ａが所定ピッチ幅Ｌ１で並列して配設されているが、鮮明な画像の印字精度を得るため、ピッチ幅Ｌ１に対する放電電極５ａの並列方向に沿う横幅Ｌ２の適正な比率の研究がなされている。
【特許文献１】特開２００３−３２６７５６号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／０５６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したピッチ幅Ｌ１に対する放電電極５ａの横幅Ｌ２の適正な比率の研究にあって、研究当初は、放電電極５ａの単位面積当たりの放電量、即ちイオン発生量は同じであると思われていたので、なるべく広幅にした方がイオン発生量が多くなると考えられ、例えば、一画素（１ドット）を構成する放電電極５ａのピッチ幅Ｌ１を１２５μｍ（解像度２００ｄｐｉ）とした場合には、図５（ｂ）に示すように、各放電電極の横幅Ｌ２を８５μｍとし、ピッチ幅Ｌ１に対する放電電極５ａの横幅Ｌ２の比率を６８％に設定していた。しかしながら、このように放電電極５ａの横幅Ｌ２をピッチ幅Ｌ１の６８％に設定し、放電電極５ａを加熱する発熱素子に２４Ｖの電圧を印可して画像の書き込みを行うと、図７（ｂ）に示すように、放電量のばらつきにより多くの印字抜けの発生が認められた。そして、この印字抜けの発生を防止するためには、３０Ｖ程度の高い電圧を印可する必要があった。ここで、発熱素子に高い電圧を印可すると、イオンフロー記録ヘッドの耐用寿命が短くなり、かつ消費電力が多くなるという問題点があった。また、放電電極５ａの横幅Ｌ２がピッチ幅Ｌ１と同じ１２５μｍのものを作成して書き込み試験を行ったところ、発熱素子にかなりの高電圧を印可しないと書き込みができず、かつドット径が大きくなって鮮明な画像が得られなかった。このことから、ピッチ幅Ｌ１に対する放電電極５ａの横幅Ｌ２を狭くした方が、ドット径が小さくなり、また、熱容量が小さくなるため、発熱素子への印可電圧も低い電圧でよいという知見を得た。さらに、その後の研究により、放電電極５ａの単位面積当たりのイオン発生量は同じではなく、放電電極５ａの面積を小さくすると電束密度が高くなって、単位面積当たりのイオン発生量が増加するという知見を得た。
【０００６】
本発明は、かかる研究成果に基づいてなされたものであり、発熱素子に対する低い印可電圧で、鮮明な画像の書き込みが可能な加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、絶縁層の表面側に所定ピッチ幅で並列して配設された複数の放電電極と、前記絶縁層の裏面側に配設された発熱素子とを備え、前記各放電電極に、印可しただけでは放電が発生せず前記放電電極を加熱することにより放電が発生する電圧を印可し、前記各放電電極の放電により生成されるイオンの発生の有無を、前記発熱素子による前記各放電電極に対する選択的加熱により制御する加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドにおいて、前記各放電電極の並列方向に沿う横幅が、前記放電電極のピッチ幅の１０〜４０％であることを特徴とするイオンフロー記録ヘッドである。
【０００８】
ここで、各放電電極の横幅がピッチ幅の１０％未満であると、ピッチ幅に比してドット径が小さくなりすぎて鮮明な画像が得られなくなるので好ましくなく、逆に各放電電極の横幅がピッチ幅の４０％を越えると、従来と同様にドット径が大きくなって鮮明な画像が得られず、かつ発熱素子に対して高電圧の印可が必要となるので好ましくない。尚、上記のようにピッチ幅に対する放電電極の横幅の比率を１０〜４０％とすることにより、例えば、一画素（１ドット）を構成する放電電極のピッチ幅が１２５μｍ（解像度２００ｄｐｉ）である場合には、各放電電極の横幅が１２．５〜５０μｍとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、上述したように、各放電電極の並列方向に沿う横幅を、放電電極のピッチ幅の１０〜４０％としたので、ドット径が小さくなり、かつ電束密度が高くなって単位面積当たりのイオン発生量が増加し、放電量のばらつきが小さくなることで印字抜けの発生が抑制されて、鮮明な画像の書き込みができる。また、発熱素子の熱容量が小さくなるので、印可電圧を低くすることができ、これによってイオンフロー記録ヘッドの耐用性の向上及び省電力化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
先ず、本発明が適用可能な加熱放電型のイオンフロー記録ヘッドの構成について説明する。
イオンフロー記録ヘッド１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、下方に向けて突出する略Ｕ字形の突出端３が形成されたアルミニウム製の放熱板２と、該放熱板２の突出端３を被覆するように配設されたフレキシブルなヘッド基板４とを備えている。該ヘッド基板４は、略Ｕ字形に屈曲されて突出端３に被着されており、その屈曲部表面に放電体５を構成する複数の放電電極５ａが所定ピッチ幅で並列して配設されている。
【００１１】
前記放電体５は、図１（ｂ）に示すように、突出端３の横幅方向に沿って並列する細幅帯状の複数の放電電極５ａと、各放電電極５ａの両端部に夫々接続された広幅帯状の共通電極５ｂ，５ｂ（図２参照）とで構成されている。尚、後述するように、各放電電極５ａからは、所定条件下でそれぞれイオンが照射されることとなる。この放電電極５ａは本発明の要部にかかるものであり、詳しくは後述する。
【００１２】
また、ヘッド基板４の上方には、ＩＣカバー９が装着され、該ＩＣカバー９と放熱板２との間に、薄板状のプリント基板８が介装されている。かかる構成により、プリント基板８がＩＣカバー９によって保護されている。また、このプリント基板８の上端部には、外部の制御部（図示省略）に接続されるコネクタ８ａが、放熱板２の直上に位置するようにして取り付けられている。
【００１３】
また、ＩＣカバー９の表面には、放電体５の共通電極５ｂに対して電気的に接続された高圧基板９ａが配設されている。この高圧基板９ａは、共通電極５ｂ（放電体５）に駆動信号を発信して、放電電極５ａに高電圧の放電制御電圧を印加するものである。
【００１４】
一方、ヘッド基板４上には、ＩＣカバー９内に、ドライバＩＣ６が実装されている。このドライバＩＣ６は、後述する発熱素子１３ａの発熱を制御するものであり、該ドライバＩＣ６と前記ヘッド基板４とによって放電制御装置７が構成されている。
【００１５】
次に、図２，図３に基づいて、ヘッド基板４の構造について説明する。
ヘッド基板４は、基板本体を構成する薄板状のフレキシブル基板１０を具備している。このフレキシブル基板１０は、耐熱性及び絶縁性を有するポリイミド，アラミド，ポリエーテルイミド等の薄膜樹脂で形成されている。
【００１６】
また、このフレキシブル基板１０の上面には、図２及び図３（ａ）に示すように、櫛歯状の発熱用電極１１と、細帯状の発熱用個別電極１２とが形成されている。さらに詳述すると、図２に示すように、発熱用電極１１は、狭幅で櫛歯状の発熱用櫛歯電極１１ａと、該発熱用櫛歯電極１１ａの各基端に接続されたコ字形で広幅の発熱用共通電極１１ｂとで構成されている。各発熱用櫛歯電極１１ａの間には、前記発熱用個別電極１２が、各発熱用櫛歯電極１１ａと平行に配置されている。即ち、フレキシブル基板１０上には、発熱用櫛歯電極１１ａと発熱用個別電極１２とが交互に配設されている。なお、発熱用櫛歯電極１１ａ、発熱用共通電極１１ｂ、及び発熱用個別電極１２は、平面状に形成されたフレキシブル基板１０の表面に金ペースト等の導体を印刷した後、エッチングにより形成され得る。
【００１７】
前記発熱用櫛歯電極１１ａ及び発熱用個別電極１２上には、放電制御装置７の加熱手段１３が配設されている。該加熱手段１３は、発熱用櫛歯電極１１ａ及び発熱用個別電極１２と電気的に接続された帯状の発熱素子１３ａにより構成されている。該発熱素子１３ａは、発熱用櫛歯電極１１ａ及び発熱用個別電極１２の上部にＴａＳｉＯ２、ＲｕＯ２等を印刷する等して形成され得る。
【００１８】
また、フレキシブル基板１０上には、発熱用共通電極１１ｂ及び発熱用個別電極１２の端部を除いて絶縁層１３ｂが覆設されている。該絶縁層１３ｂは、耐熱性及び絶縁性を有するポリイミド，アラミド，ポリエーテルイミド等の薄膜樹脂を印刷する等して形成され得る。
【００１９】
また、前記絶縁層１３ｂ上には、放電体５が配設されている。従って、放電体５は、絶縁層１３ｂにより加熱手段１３と絶縁されることとなる。ここで、放電体５の放電電極５ａは、図３（ｂ）に示すように、発熱用個別電極１２と上下方向で一致する位置に配置されており、発熱素子１３ａの熱が効率良く放電電極５ａに伝達されるようになっている。この放電電極５ａ及び共通電極５ｂ，５ｂは、金，銀，銅，アルミニウム等の金属を、蒸着，スパッタ，印刷，又はメッキで形成した後、エッチングにより形成され得る。
【００２０】
発熱素子１３ａは、ドライバＩＣ６がストローブ信号を発信して発熱用櫛歯電極１１ａ及び発熱用個別電極１２に対してストローブ電圧を印加することにより発熱する。即ち、交互に配設された発熱用櫛歯電極１１ａ及び発熱用個別電極１２にあって、一本の発熱用個別電極１２とその両側の発熱用櫛歯電極１１ａ，１１ａとの間にストローブ電圧を印加することにより、夫々の放電電極５ａに対応する発熱素子１３ａの任意の部位を発熱させて、任意の放電電極５ａを加熱する。尚、加熱手段は、このような方式に限定されるものではなく、夫々放電電極５ａを選択的に加熱できるものであればよい。また、前記ドライバＩＣ６は、発熱用共通電極１１ｂ及び発熱用個別電極１２から伸びるリードパターンに金線でワイヤボンディングされた後に、エポキシ樹脂等のＩＣ保護用の樹脂で封止されている。
【００２１】
共通電極５ｂの表面には、図２に示すように、導電材層１６が帯状に形成されている。この導電材層１６は、導電性に優れた銀ペーストや銀メッキ等で形成されている。かかる構成とすることにより、共通電極５ｂの抵抗値を低下させることができ、各放電電極５ａ間に生じる電位差を確実に低減できる。
【００２２】
次に、上記イオンフロー記録ヘッド１の動作を、図４に基づいて説明する。
図４は、電荷の作用により繰返し画像の書き込みや消去が可能な静電潜像方式のリライタブルペーパーからなる記録媒体２０の上面側に所定間隔を置いてイオンフロー記録ヘッド１を配置し、かつ記録媒体２０の裏面に対向電極２１を形成或いは接触又は近接させて配設した状態を示す。
【００２３】
このような状態において、先ず、イオンフロー記録ヘッド１の放電体５と対向電極２１との間に放電制御電圧Ｅ０に相当する電位差を設定して電界を形成する。ここで、放電制御電圧とは、放電体５に対して印加しただけでは放電が起こらないが、加熱することにより放電が起こる電圧域の電圧をいう。この放電制御電圧は、交流電圧に直流電圧を重畳して生成されるが、交流電圧に負の直流電圧を重畳して放電体５に印可することにより、放電電極５ａの加熱時にマイナスイオンを発生させることができる。
【００２４】
次に、前記放電制御電圧Ｅ０が印加された状態で、加熱手段１３をドライバＩＣ６で制御する。即ち、任意の発熱用櫛歯電極１１ａ及び発熱用個別電極１２を介して発熱素子１３ａにストローブ電圧を印加し、該発熱素子１３ａを発熱させて放電電極５ａを選択的に所定温度（200〜300℃）に加熱することにより、放電電極５ａと対向電極２１との間で放電を発生させる。そして、各放電電極５ａの放電により生成されるイオンを、放電体５と対向電極２１との間に形成された電界によって記録媒体２０の記録面（表面）に移動させ、該記録媒体２０に画像データに基づく所定パターンの電荷を付与する。これにより記録媒体２０の記録面（表面）に所定パターンの静電潜像が形成され、画像の書き込みが行われる。尚、イオンフロー記録ヘッド１による画像の書き込みにかかる詳しい制御内容については本発明の要部ではないので、その説明を省略する。
【００２５】
次に、本発明の要部について説明する。
上述したように、絶縁層１３ｂ（図３参照）上には、放電体５を構成する複数の放電電極５ａが、所定ピッチ幅で並列して配設されているが、本発明は、図５（ａ）に示すように、かかる各放電電極５ａの並列方向に沿う横幅Ｌ２を、放電電極５ａのピッチ幅Ｌ１の１０〜４０％、さらに好ましくは２８〜３６％で形成するものである。
【００２６】
ここで、一画素（１ドット）を構成する放電電極５ａのピッチ幅Ｌ１を１２５μｍ（解像度２００ｄｐｉ）とし、各放電電極の横幅Ｌ２を４０μｍとした加熱放電型のイオンフロー記録ヘッド１を試作して書き込み試験を行った。この場合、ピッチ幅Ｌ１に対する放電電極５ａの横幅Ｌ２の比率は３４％となる。また、比較のため、図５（ｂ）に示すように、ピッチ幅Ｌ１が１２５μｍ（解像度２００ｄｐｉ）、各放電電極の横幅Ｌ２が８５μｍである従来品を用いての書き込み試験も行った。この従来品では、ピッチ幅Ｌ１に対する放電電極５ａの横幅Ｌ２の比率が６８％となっている。
【００２７】
書き込み試験は、発熱素子１３ａに印可するストローブ電圧を２０Ｖから２８Ｖまで２Ｖ単位で変化させて放電電極５ａに放電を発生させ、夫々の印可電圧での書き込みによって記録媒体２０の表面に帯電する表面電位を測定した。この試験結果を図６に示す。ここで、マイナス電位が高いほど放電量、即ちイオン発生量が多いことを示す。この試験結果から明らかなように、放電電極５ａの横幅Ｌ２が４０μｍと８５μｍとでは、何れの印可電圧においても横幅４０μｍの放電電極５ａの方が横幅８５μｍのものに比してマイナス電位が高く、また、印可電圧が高くなるほど、その差が顕著であった。また、横幅８５μｍのものにあっては、印可電圧を２０Ｖから２８Ｖまで上げても、表面電位が０Ｖから−１８Ｖまでしか増加しないのに対して、横幅４０μｍのものにあっては、−７Ｖから−１１６Ｖまでと大幅な帯電量の増加が認められた。
【００２８】
また、図７は、放電電極５ａの横幅Ｌ２が４０μｍと８５μｍのものにおいて、発熱素子１３ａに２４Ｖのストローブ電圧を印可して、記録媒体２０に網点図柄ｙの書き込みを夫々行った場合の印字状態を示す。放電電極５ａの横幅Ｌ２が４０μｍのものにあっては、図７（ａ）に示すように、網点図柄ｙが鮮明に印字されているのに対して、放電電極５ａの横幅Ｌ２が８５μｍのものあっては、図７（ｂ）に示すように、多くの印字抜けの発生が認められた。尚、図７は、書き込み後の記録媒体２０を撮影したグレースケールの各写真を、市販ソフト〔Adobe社：Photoshop（登録商標）〕を用いて、エッジのポスタリゼーションを施した後、５０％を基準に白黒二階調に分けて得た画像である。
【００２９】
尚、上記書き込み試験では、ピッチ幅Ｌ１に占める放電電極５ａの横幅Ｌ２を３４％に設定したものについて説明したが、ピッチ幅Ｌ１に占める放電電極５ａの横幅Ｌ２が１０〜４０％、好ましくは２８〜３６％の範囲であれば、上記と略同様の結果が得られることが推知され得る。ここで、各放電電極５ａの横幅Ｌ２がピッチ幅Ｌ１の１０％未満であると、ピッチ幅Ｌ１に比してドット径が小さくなりすぎて鮮明な画像が得られなくなるので好ましくなく、逆に各放電電極５ａの横幅Ｌ２がピッチ幅Ｌ１の４０％を越えると、従来と同様にドット径が大きくなって鮮明な画像が得られず、かつ発熱素子１３ａに対して高電圧の印可が必要となるので好ましくない。
【００３０】
このように、本発明にあっては、各放電電極５ａの並列方向に沿う横幅Ｌ２を、放電電極５ａのピッチ幅Ｌ１の１０〜４０％としたので、ドット径が小さくなり、かつ電束密度が高くなって単位面積当たりのイオン発生量が増加し、放電量のばらつきが小さくなることで印字抜けの発生が抑制されて、鮮明な画像の書き込みができる。また、発熱素子１３ａの熱容量が小さくなるので、印可電圧を低くすることができ、これによってイオンフロー記録ヘッド１の耐用性の向上及び省電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）はイオンフロー記録ヘッド１の模式側面図、（ｂ）はイオンフロー記録ヘッド１の模式外観斜視図である。
【図２】ヘッド基板４の平面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】イオンフロー記録ヘッド１による画像書き込み方法を示す模式側面図である。
【図５】（ａ）は本発明にかかる放電電極５ａの横幅Ｌ２とピッチ幅Ｌ１の関係を示す模式図、（ｂ）は従来の放電電極５ａの横幅Ｌ２とピッチ幅Ｌ１の関係を示す模式図である。
【図６】書き込み試験の結果を示す図表である。
【図７】印字状態の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  イオンフロー記録ヘッド
５ａ  放電電極
１３ｂ  絶縁層
１３ａ  発熱素子
Ｌ１  放電電極のピッチ幅
Ｌ２  放電電極の横幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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