JP2008055708A

JP2008055708A - 加熱放電型印字ヘッド

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Publication number: JP2008055708A
Application number: JP2006233977A
Authority: JP
Inventors: Asako Kuzutani; 麻子葛谷
Original assignee: Kobayashi Create Co Ltd
Current assignee: Kobayashi Create Co Ltd
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP4943096B2

Abstract

【課題】地汚れの発生を防止することができる加熱放電型印字ヘッドを提供する。
【解決手段】マイナスイオンを照射する加熱放電型印字ヘッド１に係る高圧基板９ａを、次に示す制御内容を具備するものとした。すなわち、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最小電圧印加時間ｂを、直前に印加した負の実効最大電圧ｖ２に係る負実効最大電圧印加時間ａより長くならないようにする制御内容である。
【選択図】図６

Description

本発明は、静電潜像形成方式の印刷や複写に利用される加熱放電型印字ヘッドに関する。

近年、静電潜像形成方式の印刷が開発されてきている。さらに詳述すると、この静電潜像形成方式は、イオンの照射を利用する構成であり、イオン生成可能な雰囲気中（大気中）において、放電電極から電子を放電し、大気中に生成されたイオンを絶縁体の静電潜像担持体に照射することにより当該静電潜像担持体上に静電潜像を形成することができるものである（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、水平プリンタ対応型のイオン照射型印字ヘッドの具体的な形状、及びそれを備えた画像形成装置が開示されている。

ここで、特許文献１及び特許文献２に示される加熱放電方式は、放電電極に所定の放電制御電圧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ものであるため、放電電極に印加する電圧の制御が不要となる。その結果、発熱抵抗体等による加熱の制御に使用する５Ｖ駆動のような低耐電圧対応のドライバＩＣで放電の発生を制御することができる。

さらに、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０４５７２には、加熱放電型印字ヘッドの駆動方法が示されている。さらに詳述すると、当該出願明細書には、加熱放電型印字ヘッドの放電電極と、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、発熱抵抗体やレーザ照射部等を備えた加熱手段により放電電極を選択的に加熱し、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、その電荷の作用により画像の書き込みや消去を行うことができる、と記載されている。さらに、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た加熱放電側印字ヘッドの駆動方法も示されている。そして、かかる構成の作用として、（１）高電圧の制御が不要となる、（２）イオン発生量のばらつきが低減される、ということが記載されている。なお、放電制御電圧とは、その電位差だけでは加熱放電型印字ヘッドの放電電極と記録媒体側の対向電極との間で放電は起こらないが、放電電極を加熱することにより放電が起こる電圧域をいう。また、放電とは、放電電極から電子が放出されることをいう。

特開２００３−３２６７５６号公報ＷＯ２００５／０５６２９７号公報

しかしながら、上述の特許文献１、特許文献２、及び国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０４５７２に示される構成にあっては、製品化の過程に於いて検討不充分な点がいくつかあり、印画精度が低く、安定した印刷ができない場合があった。例えば、印刷時において、何らかの原因で地汚れが生じて画像が乱れることがあった。そこで、本発明者は、前記の国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０４５７２で示されている技術内容（装置）に基づき、地汚れが生じない構成を見出した。ここで、地汚れとは、印刷媒体に意図しない印刷が行われてしまう現象をいう。

本発明は、地汚れを防止することができる加熱放電型印字ヘッドを提供することを目的とするものである。

本発明は、電圧印加により発熱する発熱用電極と、該発熱用電極にストローブ電圧を印加するストローブ電圧印加手段と、前記発熱用電極上に配設された絶縁層と、該絶縁層上に配設され、前記発熱用電極によって加熱される放電電極と、交流電圧に負の直流電圧を重畳して生成される駆動信号電圧を、放電電極に印加制御する駆動信号電圧制御手段とを備え、放電電極に対して駆動信号電圧が印加されると共に、発熱用電極に対してストローブ電圧が印加されると、当該発熱用電極により前記放電電極が加熱され、当該放電電極に対置された印刷媒体に向けて当該放電電極の表面からマイナスイオンが照射されて前記印刷媒体に画像が形成されることとなる加熱放電型印字ヘッドにおいて、前記駆動信号電圧制御手段は、負の実効最大電圧と負の実効最小電圧とを備える交流電圧で構成される駆動信号を発信するものであると共に、前記駆動信号を負の実効最大電圧から印加開始されるように発信開始すると共に、前記負の実効最小電圧が印加される負実効最小電圧印加時間を、直前に印加した負の実効最大電圧の負実効最大電圧印加時間より長くならないようにする制御内容を具備するものであることを特徴とする加熱放電型印字ヘッドである。

ここで本発明者は、印刷精度の向上を図るべく実験を幾度も重ねた結果、地汚れに関して次に示すような傾向を見出した。
すなわち、発信した駆動信号の波形が地汚れの発生の有無に影響を及ぼすことがわかった。そして、負の実効最小電圧が印加されている負実効最小電圧印加時間が、直前に印加された負の実効最大電圧の負実効最大電圧印加時間より長くなると地汚れが発生し、これに対し負実効最小電圧印加時間が直前の負実効最大電圧印加時間より長くならないようにすると地汚れが発生しないという傾向性を発見した。ここで、このような地汚れの傾向性について、次のように考察した。

駆動信号の発信を契機に負の実効最大電圧と負の実効最小電圧とを備えた駆動信号電圧（交流電圧）が放電電極に印加されると、特に負実効最大電圧印加時間中に、当該放電電極下に配設された絶縁層に対極の正電荷が当該放電電極に沿って蓄積されると考えられる。一方、上記のような負電圧が印加されている放電電極の表面では、マイナスイオンが発生している状態が生成されていると考えられる。そして、該マイナスイオンが離間して配置された印刷媒体へ到達すると地汚れが発生すると推察できる。

このような地汚れの発生原理にあって、負実効最小電圧印加時間が、直前に印加された負の実効最大電圧に係る負実効最大電圧印加時間より長くなった場合、換言すれば、負実効最大電圧に係る負実効最大電圧印加時間が、直後に印加された負実効最小電圧に係る負実効最小電圧印加時間より短くなった場合、絶縁層に十分な正電荷を蓄積する時間が確保されず、これにより絶縁層に蓄積される正電荷の大きさに制限が生じると考えられる。このため、放電電極上で発生したマイナスイオンと当該絶縁層の正電荷との間で生ずるクーロン力が弱く、マイナスイオンが該クーロン力に抗して印刷媒体に容易に到達してしまい、地汚れが発生してしまうと推察される。

一方、負実効最小電圧印加時間が、直前に印加された負実効最大電圧に係る負実効最大電圧印加時間より長くならなかった場合、換言すれば、負実効最大電圧に係る負実効最大電圧印加時間が、直後に印加された負実効最小電圧に係る負実効最小電圧印加時間より短くならなかった場合、絶縁層に十分な正電荷を蓄積する時間が確保され、これにより絶縁層に蓄積される正電荷が上記例に比して大きくなると考えられる。このため、放電電極上のマイナスイオンと当該絶縁層の正電荷との間で生ずるクーロン力が上記の例に比して強くなり、マイナスイオンがクーロン力に抗して印刷媒体に到達することが困難となって、地汚れが発生しないと推察される。

なお、駆動信号を発信する際には、放電電極に対して負の実効最大電圧から印加開始されるようにする必要がある。かかる構成とすることにより、少なくとも駆動信号の発信直後にあって、負実効最小電圧印加時間が負実効最大電圧印加時間より長くなることがない。

以上のような背景に鑑み、上述した本発明に係る構成とすることにより、地汚れの発生を解消することができる。なお、本発明（請求項１）は、マイナスイオンを照射する構成であって、交流電圧に負の直流電圧を重畳して駆動信号電圧を生成するものであるが、マイナスイオン照射可能な駆動信号電圧における「負の実効最小電圧」は、負の値に限定されない。すなわち、「負の実効最小電圧」がたとえ正の値であっても、「負の実効最大電圧」がマイナスイオン照射可能な程度に十分大きいものであれば良く、このような構成も本発明の範囲に含まれる。例えば、負の実効最大電圧が−１００Ｖで、負の実効最小電圧が＋１Ｖ（＝−（−１Ｖ））である構成が挙げられる。ここでは、１００＞（−１）の大小関係が成立する。

また本発明は、電圧印加により発熱する発熱用電極と、該発熱用電極にストローブ電圧を印加するストローブ電圧印加手段と、前記発熱用電極上に配設された絶縁層と、該絶縁層上に配設され、前記発熱用電極によって加熱される放電電極と、交流電圧に正の直流電圧を重畳して生成される駆動信号電圧を、放電電極に印加制御する駆動信号電圧制御手段とを備え、放電電極に対して駆動信号電圧が印加されると共に、発熱用電極に対してストローブ電圧が印加されると、当該発熱用電極により前記放電電極が加熱され、当該放電電極に対置された印刷媒体に向けて当該放電電極の表面からプラスイオンが照射されて前記印刷媒体に画像が形成されることとなる加熱放電型印字ヘッドにおいて、前記駆動信号電圧制御手段は、正の実効最大電圧と正の実効最小電圧とを備える交流電圧で構成される駆動信号を発信するものであると共に、前記駆動信号を正の実効最大電圧から印加開始されるように発信開始すると共に、前記正の実効最小電圧が印加される正実効最小電圧印加時間を、直前に印加した正の実効最大電圧の正実効最大電圧印加時間より長くならないようにする制御内容を具備するものであることを特徴とする加熱放電型印字ヘッドである。

ここで本発明者は、上述のマイナスイオンを照射する構成に加えて、プラスイオンを照射する構成につき次に示すような傾向を見出した。
すなわち、正の実効最小電圧が印加されている正実効最小電圧印加時間が、直前に印加された正の実効最大電圧に係る正実効最大電圧印加時間より長くなると地汚れが発生し、これに対し正実効最小電圧印加時間が直前の正実効最大電圧印加時間より長くならないと地汚れが発生しないという傾向性を発見した。このような傾向性につき、発明者は次のように考察した。

駆動信号の発信を契機に正の実効最大電圧と正の実効最小電圧とを備えた駆動信号電圧（交流電圧）が放電電極に印加されると、特に正実効最大電圧印加時間に、当該放電電極下に配設された絶縁層に対極の負電荷が当該放電電極に沿って蓄積されると考えられる。一方、上記のような正電圧が印加されている放電電極の表面では、プラスイオンが発生している状態が生成されていると考えられる。そして、該プラスイオンが印刷媒体に到達すると地汚れとして問題となると推察できる。

さらに詳述すると、正実効最小電圧印加時間が、直前に印加された正の実効最大電圧に係る正実効最大電圧印加時間より長くなった場合、換言すれば、正実効最大電圧に係る正実効最大電圧印加時間が、直後に印加された正実効最小電圧に係る正実効最小電圧印加時間より短くなった場合、絶縁層に十分な負電荷を蓄積する時間が確保されず、これにより絶縁層に蓄積される負電荷の大きさに制限が生じると考えられる。このため、放電電極上で発生したプラスイオンと当該絶縁層の負電荷との間で生ずるクーロン力が弱く、プラスイオンが該クーロン力に抗して印刷媒体に容易に到達してしまい、地汚れが発生してしまうと推察される。

一方、正実効最小電圧印加時間が、直前に印加された正実効最大電圧に係る正実効最大電圧印加時間より長くならなかった場合、換言すれば、正実効最大電圧に係る正実効最大電圧印加時間が、直後に印加された正実効最小電圧に係る正実効最小電圧印加時間より短くならなかった場合、絶縁層に十分な負電荷を蓄積する時間が確保され、これにより絶縁層に蓄積される負電荷が上記例に比して大きくなると考えられる。このため、放電電極上のプラスイオンと当該絶縁層の負電荷との間で生ずるクーロン力が上記の例に比して強くなり、プラスイオンが該クーロン力に抗して印刷媒体に到達することが困難となって、地汚れが発生しないと推察される。

なお、駆動信号を発信する際には、放電電極に対して正の実効最大電圧から印加開始されるようにする必要がある。かかる構成とすることにより、少なくとも駆動信号の発信直後にあって、正実効最小電圧印加時間が正実効最大電圧印加時間より長くなることがない。

以上のような背景に鑑み、上述した本発明（請求項２）に係る構成とすることにより、地汚れの発生が解消されることとなる。なお、本発明（請求項２）は、プラスイオンを照射する構成であって、交流電圧に正の直流電圧を重畳して駆動信号電圧を生成するものであるが、かかる駆動信号電圧における「正の実効最小電圧」は、負の値となる場合も含まれる。すなわち、「正の実効最小電圧」がたとえ負の値であっても、「正の実効最大電圧」がプラスイオン照射可能な程度に十分大きいものであれば実施可能であり、このような構成も本発明の範囲に含まれる。

なお、駆動信号の信号波としては、従来から良く知られた矩形波、三角波、台形波、又は正弦波等が適用されうる。

本発明に係るマイナスイオンを照射する加熱放電型印字ヘッドは、駆動信号を負の実効最大電圧から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最小電圧印加時間を、直前の負実効最大電圧印加時間より長くならないようにしたため、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０４５７２で開示される構成にあって、地汚れを生じさせることなく適正な印刷が可能となる効果がある。

また、本発明に係るプラスイオンを照射する加熱放電型印字ヘッドは、駆動信号を正の実効最大電圧から印加開始されるように発信開始すると共に、正実効最小電圧印加時間を、直前の正実効最大電圧印加時間より長くならないようにしたため、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０４５７２で開示される構成にあって、地汚れを生じさせることなく適正な印刷が可能となる効果がある。

加熱放電型印字ヘッド１は、図１ａ又は図１ｂに示されるように、ほぼ箱型に成型加工されたアルミニウム製の放熱板２と、この放熱板２の下端に接続されたヘッド基板４とを備えている。このヘッド基板４は、その下端が湾曲状に折り返し加工されており、その湾曲部に放電電極５が配設されている。

前記放電電極５は、図１ｂに示されるように、ヘッド基板４の下端縁に沿って梯子型に形成された複数の電子放出部位５ａと、各電子放出部位５ａの端部に連成した帯状の共通電極５ｂとで構成されている。なお、後述するように、各電子放出部位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。

また、ヘッド基板４の上方には、ほぼ箱形のＩＣカバー９が装着されていると共に、この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の直上に配置されるようにして取り付けられている。

また、ＩＣカバー９の表面には、放電電極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が設けられている。この高圧基板９ａは、共通電極５ｂ（放電電極５）に駆動信号を発信して、電子放出部位５ａに高電圧の駆動信号電圧を印加するものである。なお、前記高圧基板９ａにより、本発明に係る駆動信号電圧制御手段が構成される。

一方、ＩＣカバー９内であって、ヘッド基板４上には、ドライバＩＣ６が実装されている。このドライバＩＣ６は、後述する発熱用電極１１，１２の発熱を制御するものであり、ストローブ信号を発信して該発熱用電極１１，１２に対してストローブ電圧を印加する。なお、上述のヘッド基板４とドライバＩＣ６とにより、放電制御装置７が構成される。また、ドライバＩＣ６により本発明に係るストローブ電圧印加手段が構成される。

次に、図２又は図３に従って、ヘッド基板４について詳述する。
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ガラス，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。

また、このフレキシブル基板１０の上面には、図２又は図３ａに示されるように、櫛形状の櫛形発熱用電極１１と、細棒状の個別発熱用電極１２とが形成されている。さらに詳述すると、図２に示されるように、櫛形発熱用電極１１は、狭幅で櫛歯状の櫛歯発熱用電極１１ａと、当該櫛歯発熱用電極１１ａの各基端に接続された倒コ字形で広幅の共通発熱用電極１１ｂとで構成されている。そしてさらに、図２又は図３ｂに示されるように、各櫛歯発熱用電極１１ａの間には、前記個別発熱用電極１２が、各櫛歯発熱用電極１１ａと平行に配置されている。すなわち、フレキシブル基板１０上には、櫛歯発熱用電極１１ａと個別発熱用電極１２とが交互に配設されている。なお、櫛歯発熱用電極１１ａ、共通発熱用電極１１ｂ、及び個別発熱用電極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る。

また、フレキシブル基板１０には、加熱装置１３が配設されている。さらに詳述すると、図２又は図３ａに示されるように、加熱装置１３は、櫛歯発熱用電極１１ａ及び個別発熱用電極１２上であって、該電極１１ａ，１２に対して横断状に形成された帯状の発熱抵抗体１３ａにより構成されている。この発熱抵抗体１３ａは、櫛歯発熱用電極１１ａ及び個別発熱用電極１２上に形成されることにより、該電極１１ａ，１２と電気的に接続されている。なお、この発熱抵抗体１３ａは、櫛歯発熱用電極１１ａ及び個別発熱用電極１２の上部にＴａＳｉＯ_２、ＲｕＯ_２等を印刷する等して形成される。

また、図２又は図３ａに示されるように、フレキシブル基板１０上であって、発熱抵抗体１３ａ、個別発熱用電極１２の各一端部、及び各櫛歯発熱用電極１１ａの上面には、発熱部絶縁膜１３ｂが覆設され、絶縁層１３ｃが形成されている。この発熱部絶縁膜１３ｂは、共通発熱用電極１１ｂ等を除いて、フレキシブル基板１０の表面に３００℃程度の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る。

また、前記発熱部絶縁膜１３ｂ上には、放電電極５が配設される。したがって、放電電極５は、発熱部絶縁膜１３ｂにより加熱装置１３と絶縁されることとなる。なお、放電電極５の電子放出部位５ａは、図３ｂに示されるように、個別発熱用電極１２の直上方に配置されており、個別発熱用電極１２を介して発熱した発熱抵抗体１３ａの熱が効率良く電子放出部位５ａに伝達される構成となっている。この電子放出部位５ａ及び共通電極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、エッチングしてパターン形成して得られる。

なお、発熱抵抗体１３ａは、ドライバＩＣ６がストローブ信号を発信して櫛形発熱用電極１１（すなわち、櫛歯発熱用電極１１ａ及び個別発熱用電極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。さらに詳述すると、発熱抵抗体１３ａの加熱は、２４Ｖの低電圧で行い、前記ドライバＩＣ６は、５Ｖ駆動の低耐電圧対応のものが採用される。また、ドライバＩＣ６は、加熱装置１３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る。

また、図２に示されるように、共通電極５ｂの表面一部には、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、各電子放出部位５ａ間に生じる電位差を確実に低減できる。

次に、上記加熱放電型印字ヘッド１を備えた放電装置３０について、図４に従って説明する。
放電装置３０は、加熱放電型印字ヘッド１、印刷媒体（記録媒体）２０、及び対向電極２１とで構成されている。前記印刷媒体２０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現像方式のもので、加熱放電型印字ヘッド１の電子放出部位５ａにおけるイオン放出方向に配置されている。さらに、この印刷媒体２０の裏面には、印刷媒体２０に接触又は近接させて対向電極２１が配設されている。

次に、放電装置３０の駆動方法について説明する。
上記構成にあって、対向電極２１と放電電極５との間に放電制御電圧Ｅ_０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、放電電極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イオンの放電が起こる電圧域をいう。

次に、前記の放電制御電圧Ｅ_０が印加された状態で、ドライバＩＣ６を駆動させてストローブ信号を発信し、加熱装置１３に係る発熱抵抗体１３ａの任意の箇所を選択的に発熱させる。これにより、電子放出部位５ａを選択的に閾値温度以上に加熱する。ここで、閾値温度とは、イオン照射が可能となる電子放出部位５ａ（放電電極５）の温度である。したがって、電子放出部位５ａが閾値温度以上となれば、イオン照射が可能となる。また、本構成は、有効とする個別発熱用電極１２を選定可能とすることにより、加熱装置１３による加熱箇所を選定可能としているため、後述のように、任意の電子放出部位５ａから選択的に電子を放出させることができる。

さらに、図５、図６に示されるように、駆動信号電圧を印加するための駆動信号（交流信号）を高圧基板９ａが発信している状態で、ストローブ電圧が印加されると、互いに対向して配設された対向電極２１と、放電電極５の電子放出部位５ａとの間で放電が発生する。すなわち、電子放出部位５ａから電子が放出される。ここで、大気中に放出された電子は、酸素や窒素をイオン化することとなる。

そして、電子放出部位５ａから照射されたイオンを印刷媒体２０の表面（記録面）に移動させて、当該印刷媒体２０に電荷を付与し、画像を形成する。なお、放電電極５に駆動信号電圧として交流電圧を印加すると共に、負の直流電圧を重畳することにより、電子放出部位５ａからマイナスイオンを照射することができる。

次に、加熱放電型印字ヘッド１の制御内容について説明する。
図５に示されるように、加熱放電型印字ヘッド１は、ｎ箇所の電子放出部位５ａに対応した発熱箇所Ｒ１〜Ｒｎを有する発熱抵抗体１３ａと、該発熱抵抗体１３ａと電気的に接続され発熱抵抗体１３ａの発熱を制御するドライバＩＣ６とを備えている。

ドライバＩＣ６は、シフトレジスタ部、ラッチ部、出力ゲート部及び出力トランジスタＱ１〜Ｑｎを有している。そして、各部には、外部の制御部（図示省略）からコネクタ８ａに接続されるケーブルを介して信号が入力される。

また、発熱抵抗体１３ａの発熱箇所Ｒ１〜Ｒｎに対して共通に設けられた共通発熱用電極１１ｂには、発熱抵抗体１３ａの駆動用の直流電源電圧ＶＨＤが印加される。

また、画像データは、パラレルデータではなく、１ラインのシリアルデータとして、所定のクロック信号と同期したシフトレジスタ部へ入力される。これらの画像データは、ラッチ信号のタイミングでラッチ部へ転送される。また、出力ゲート部は、ラッチ部の出力レベルがＨレベルの発熱箇所Ｒ１〜Ｒｎに対して、ストローブ信号がＬレベルの時間だけ、出力トランジスタＱ１〜Ｑｎをオンにする。これにより、画像データのＨレベルに対応して発熱箇所Ｒ１〜Ｒｎが発熱する。さらに、このストローブ信号に対応して駆動信号が発信されると、放電電極５に駆動信号電圧が印加される。

次に、本発明の要部を説明する。
本発明者は、マイナスイオンを照射する加熱放電型印字ヘッド１において、地汚れの発生防止を図るべく、種々の実験を行った。そして、駆動信号の波形が地汚れの発生の有無に影響を及ぼすことがわかった。以下、実験内容について説明する。

本実験は、次に示す三つの構成について地汚れの有無を対比した。
一つ目の構成は、図６ａに示されるように、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負の実効最小電圧ｖ１が印加されている負実効最小電圧印加時間ｂを、直前に印加された負の実効最大電圧ｖ２に係る負実効最大電圧印加時間ａより短くした構成である。

二つ目の構成は、図６ｂに示されるように、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最大電圧印加時間ａと負実効最小電圧印加時間ｂとを等しくした構成である。

三つ目の構成は、図６ｃに示されるように、負実効最小電圧印加時間ｂを、直前に印加された負実効最大電圧印加時間ａより長くなるようにした構成である。

なお、負実効最大電圧印加時間ａは、負実効最大電圧ｖ２が印加されている時間に相当し、負実効最小電圧印加時間ｂは、負の実効最小電圧ｖ１が印加されている時間に相当する。

そして、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負の実効最小電圧ｖ１が印加されている負実効最小電圧印加時間ｂを、直前に印加された負の実効最大電圧ｖ２に係る負実効最大電圧印加時間ａより短くした場合は（図６ａ参照）、図８ａに示されるように、印刷媒体２０の非印刷部位Ｐに地汚れが現れなかった。また、印刷部位Ｑには適正にドットｙが印刷された。ここで、非印刷部位Ｐに表示されているドットｘは、印刷媒体２０自体の素地表面を現しているものである。

また、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最大電圧印加時間ａと負実効最小電圧印加時間ｂとを等しくした場合も（図６ｂ参照）、図８ｂに示されるように、印刷媒体２０の非印刷部位Ｐに地汚れが現れなかった。また、印刷部位Ｑにも適正に印刷が実行された。なお、図８ｂにおいても、非印刷部位Ｐに表示されているドットｘは、印刷媒体２０自体の素地表面を現しているものであり、印刷部位Ｑに表示されているドットｙは、適正に印刷されたものである。

また、負実効最小電圧印加時間ｂを、直前に印加された負実効最大電圧印加時間ａより長くなるようにした場合は（図６ｃ参照）、図８ｃに示されるように、非印刷部位Ｐ（及び印刷部位Ｑ）に地汚れが現れた。すなわち、非印刷部位Ｐには、ドットＸと、地汚れに起因するドットｚが現れている。

なお、図８は、市販ソフト〔Adobe社：Photoshop（登録商標）〕を用いて、印刷後の印刷媒体２０を写したグレースケールの各写真を、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図である。ところで、図８ｂにおいて、非印刷部位Ｐにドットｘ以外に横線又は縦線の印刷が散見されるが、これは装置のキズ等に起因するものであり、地汚れの有無を検討する際には無視できるものである。

以上より、マイナスイオンを照射する構成にあっては、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最小電圧印加時間ｂを、直前の負実効最大電圧印加時間ａより長くならないようにすると、地汚れが発生しないという結論を得た。

このような結論に基づき、地汚れの有無について次のように考察した。
マイナスイオンを照射する構成にあって、負の実効最大電圧ｖ２と負の実効最小電圧ｖ１とを備えた駆動信号電圧（交流電圧）を放電電極５に印加すると、放電電極５表面でマイナスイオンの発生状態が生成されると共に、少なくとも負実効最大電圧印加時間ａに、当該放電電極５下にある絶縁層１３ｃに正電荷が蓄積されることとなる（図７ａ又は図７ｂ参照）。このとき、放電電極５上のマイナスイオンと絶縁層１３ｃの正電荷との間には、クーロン力が発生していると考えられる。そして、放電電極５と絶縁層１３ｃとの間に発生したクーロン力に抗してマイナスイオンが印刷媒体２０に到達すると、地汚れとなる。

このような地汚れの発生原理にあって、図６ａに示された、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最小電圧印加時間ｂを、直前の負実効最大電圧印加時間ａより短く設定した場合、並びに、図６ｂに示された、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最大電圧印加時間ａと負実効最小電圧印加時間ｂとを等しくした場合は、図７ａに示されるように、絶縁層１３ｃに帯電する正電荷が十分に大きく、クーロン力により、マイナスイオンが放電電極５から印刷媒体２０へ移動することが抑制されるものと考えられる。したがって、非印刷部位Ｐ（及び印刷部位Ｑ）への意図しない印刷が回避され、地汚れの発生が防止されると推察される。

これに対し、図６ｃに示された、負実効最小電圧印加時間ｂを、負実効最大電圧印加時間ａより長くなるようにした場合は、図７ｂに示されるように、絶縁層１３ｃに十分な正電荷が蓄積されず、該正電荷と放電電極５上のマイナスイオンとの間で生ずるクーロン力が図６ａ及び図６ｂに示す構成に比して弱いと考えられる。したがって、マイナスイオンが容易に印刷媒体２０に到達し、非印刷部位Ｐ（及び印刷部位Ｑ）に地汚れが発生すると推察される。

したがって、高圧基板９ａが、駆動信号を負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最小電圧印加時間ｂを、直前の負実効最大電圧印加時間ａより長くならないようにする制御内容を具備するものとすると、地汚れの発生を防止できる加熱放電型印字ヘッド１とすることができる。

なお、図６ａ及び図６ｂに示す構成にあっては、負の実効最小電圧ｖ１は負の値であるが、正の値であっても良い。ただし、かかる構成の場合は、全体としてマイナスイオンが照射可能となるように、負の実効最大電圧ｖ２を適宜調整する必要がある。

ところで本発明者は、上記マイナスイオンを照射する構成における地汚れの傾向性に基づき、プラスイオンを照射する構成における地汚れの傾向性についても考察した。

すなわち、駆動信号を正の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、正の実効最小電圧ｖ１が印加される正実効最小電圧印加時間ｂを、直前の前記正の実効最大電圧ｖ２が印加される正実効最大電圧印加時間ａより短くなるようにする（図９ａ参照）、並びに、駆動信号を正の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、正実効最大電圧印加時間ａと正実効最小電圧印加時間ｂとを等しくする（図９ｂ参照）と、地汚れの発生が防止されると考えた。一方、正実効最小電圧印加時間ｂを、直前の正実効最大電圧印加時間ａより長くすると（図９ｃ参照）、地汚れが発生すると考えた。

さらに詳述すると、図９ａ、図９ｂに示された、駆動信号を正の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、正実効最小電圧印加時間ｂを、直前の前記正の正実効最大電圧印加時間ａより長くならないように設定した場合は、図１０ａに示されるように、絶縁層１３ｃに帯電する負電荷が十分大きく、クーロン力によって、放電電極５上のプラスイオンが印刷媒体２０に移動することが抑制されるものと考えられる。したがって、非印刷部位Ｐ（及び印刷部位Ｑ）への意図しない印刷が回避され、地汚れの発生が防止されると推察される。

これに対し、正実効最小電圧印加時間ｂを正実効最大電圧印加時間ａより長くなるように設定した場合は、図１０ｂに示されるように、絶縁層１３ｃの負電荷が小さく、該負電荷と放電電極５上のプラスイオンとの間で生ずるクーロン力が図１０ａに対応する構成に比して弱くなると考えられる。これにより、プラスイオンが放電電極５から印刷媒体２０へ移動することが容易となり、非印刷部位Ｐ（及び印刷媒体Ｑ）へ意図しない印刷が実行されて地汚れが発生すると推察される。

なお、図９ａ及び図９ｂに示す構成にあっては、駆動信号電圧の正の実効最小電圧ｖ１は正の値であるが、負の値であっても良い。ただし、このような場合は、正の実効最大電圧ｖ２がプラスイオン照射可能な程度に十分大きい値とする必要がある。

なお、放電電極５からプラスイオンを照射する場合にあっては、放電電極５に駆動信号電圧として交流電圧を印加すると共に、正の直流電圧を重畳することにより、当該放電電極５からプラスイオンを生成することができる。

なお、マイナスイオンを照射するための駆動信号は、図１１に示されるような、電圧変化の時間推移につきランダムな波形としても良い。すなわち、
負実効最大電圧印加時間ａ１≠負実効最大電圧印加時間ａ２
負実効最小電圧印加時間ｂ１≠負実効最小電圧印加時間ｂ２
であっても良い。ただし、当該駆動信号は、負の実効最大電圧ｖ２から印加開始されるように発信開始すると共に、負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより長くならないようにする必要はある。具体的には、
負実効最大電圧印加時間ａ１＞負実効最小電圧印加時間ｂ１、かつ
負実効最大電圧印加時間ａ２＞負実効最小電圧印加時間ｂ２
の関係が成立している必要がある。なお、負実効最小電圧印加時間ｂ１の直前の負実効最大電圧印加時間は、負実効最大電圧印加時間ａ１であり、負実効最小電圧印加時間ｂ２の直前の負実効最大電圧印加時間は、負実効最大電圧印加時間ａ２である。したがって、図１１に示す駆動信号にあっては、
負実効最大電圧印加時間ａ１＜負実効最小電圧印加時間ｂ２
の関係となっているが、負実効最大電圧印加時間ａ１は負実効最小電圧印加時間ｂ２の直前の負実効最大電圧印加時間ではないため、地汚れは発生しない。なお、かかる構成の駆動信号は、勿論、プラスイオンを照射する構成にも適用可能である。

また、駆動信号としては、図１２ａに示されるような三角波、又は図１２ｂに示されるような正弦波により構成されたものとしても良い。このような波形を採用した場合は、負実効最大電圧印加時間ａ及び負実効最小電圧印加時間ｂの特定に際し、いわゆる実効値が考慮される。例えば、マイナスイオンを照射する構成にあって、図１２ａに示されるような三角波で構成される駆動信号の場合は、
負実効最小電圧印加時間ｂ＝負実効最大電圧印加時間ａ×（１／√３）
の関係が成立する。また、マイナスイオンを照射する構成にあって、図１２ｂに示されるような正弦波で構成される駆動信号の場合は、
負実効最小電圧印加時間ｂ＝負実効最大電圧印加時間ａ×（１／√２）
の関係が成立する。したがって、上述のような波形の駆動信号を採用しつつ、地汚れの発生を防止するためには、前記の関係式を考慮して、波形制御すれば良い。なお、かかる構成の駆動信号は、勿論、プラスイオンを照射する構成にも適用可能である。

なお、これまでに述べた実施例にあって、放電電極５は、例えば、複数の電子放出部位５ａの一端部を共通電極５ｂで接続して櫛形に形成することもできる。また、電子放出部位５ａは、長方形状や正方形状等の一枚の平板状に形成することもできる。ここで、放電電極５を櫛形に形成した場合は、電子放出部位５ａをほぼ矩形状、台形状、半円形状、砲弾状或いはこれらを組み合わせた形状等とすることができる。また、電子放出部位５ａの一部をスリット等で分割したり、周縁部に凹凸を形成して、電子放出部位５ａの周長を増加させることもできる。

また、放電電極５は、その他の形成手段として、ステンレス，銅，アルミニウム等の金属の少なくとも一部をエッチングや切削等により薄肉化した後、必要に応じてエッチングやレーザ加工等によりパターン形成しても良い。

また、放電電極５は、カーボン等の導電材料を用いて形成しても良い。

また、加熱装置１３は、放電電極５と櫛形発熱用電極１１とが離間した構成でも良いし、密着していても良い。なお、前記離間した構成にあっては、レーザ光や赤外線を用いた構成が好適である。また、加熱装置１３は、上記構成に限定されることなく、電子放出部位５ａを選択的に加熱できる構成であれば良い。また、加熱装置１３は、厚膜型であっても薄膜型であっても良い。

また、上記構成にあって（図２又は図３参照）、放電電極５と加熱装置１３との絶縁性をさらに確保するために、発熱部絶縁膜１３ｂの両面のうちの少なくとも一方の面に絶縁膜を形成しても良い。絶縁膜は、ＳｉＯＮ，ＳｉＯ_２等の無機質やその他の絶縁性を有する材質（有機・無機を問わず）で薄膜状に形成することができる。特に、発熱抵抗体１３ａの熱を効率良く電子放出部位５ａに伝達することができる高熱伝導性のものが好ましい。また、発熱部絶縁膜１３ｂは、ポリイミドやアラミド等の耐熱性及び絶縁性を有する樹脂の溶液をスクリーン印刷等で塗布して形成しても良いし、同様の樹脂で形成された薄膜シートを覆設して形成しても良い。

また、導電材層１６は、共通電極５ｂの表面全部に形成しても良い。また、導電材層１６は、放電電極５の電子放出部位５ａを除く箇所に形成しても良い。

なお、実効最大電圧印加時間ａ（負実効最大電圧印加時間又は正実効最大電圧印加時間）及び、実効最小電圧印加時間ｂ（負実効最小電圧印加時間又は正実効最小電圧印加時間）の長短は、適宜調整可能である。

（ａ）は加熱放電型印字ヘッド１の模式側面図であり、（ｂ）は加熱放電型印字ヘッド１の模式外観斜視図である。ヘッド基板４の平面図である。（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図である。放電装置３０の模式側面図である。加熱放電型印字ヘッド１のブロック図である。マイナスイオンを照射する構成における駆動信号のタイミングチャート図であり、（ａ）は負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより短い場合、（ｂ）は負実効最大電圧印加時間ａと負実効最小電圧印加時間ｂとが等しい場合、（ｃ）は負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより長い場合を示している。マイナスイオンを照射する構成における絶縁層１３ｃの帯電状態を模式的に示す説明図であり、（ａ）は負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより長くならないようにした場合、（ｂ）は負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより長い場合を示している。印刷状態を示す説明図であり、（ａ）は負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより短い場合、（ｂ）は負実効最大電圧印加時間ａと負実効最小電圧印加時間ｂとが等しい場合、（ｃ）は負実効最小電圧印加時間ｂが直前の負実効最大電圧印加時間ａより長い場合を示している。プラスイオンを照射する構成における駆動信号のタイミングチャート図であり、（ａ）は正実効最小電圧印加時間ｂが直前の正実効最大電圧印加時間ａより短い場合、（ｂ）は正実効最大電圧印加時間ａと正実効最小電圧印加時間ｂとが等しい場合、（ｃ）は正実効最小電圧印加時間ｂが直前の正実効最大電圧印加時間ａより長い場合を示している。プラスイオンを照射する構成における絶縁層１３ｃの帯電状態を模式的に示す説明図であり、（ａ）は正実効最小電圧印加時間ｂが直前の正実効最大電圧印加時間ａより長くならないようにした場合、（ｂ）は正実効最小電圧印加時間ｂが直前の正実効最大電圧印加時間ａより長い場合を示している。変形例に係る駆動信号を示すタイミングチャート図である。（ａ）は三角波で構成される駆動信号を示すタイミングチャート図であり、（ｂ）は正弦波で構成される駆動信号を示すタイミングチャート図である。

符号の説明

１加熱放電型印字ヘッド
５放電電極
５ａ電子放出部位
６ドライバＩＣ（ストローブ電圧印加手段）
９ａ高圧基板（駆動信号電圧制御手段手段）
１１発熱用電極
１２個別発熱用電極
ａ実効最大電圧印加時間
ｂ実効最小電圧印加時間

Claims

電圧印加により発熱する発熱用電極と、
該発熱用電極にストローブ電圧を印加するストローブ電圧印加手段と、
前記発熱用電極上に配設された絶縁層と、
該絶縁層上に配設され、前記発熱用電極によって加熱される放電電極と、
交流電圧に負の直流電圧を重畳して生成される駆動信号電圧を、放電電極に印加制御する駆動信号電圧制御手段と
を備え、放電電極に対して駆動信号電圧が印加されると共に、発熱用電極に対してストローブ電圧が印加されると、当該発熱用電極により前記放電電極が加熱され、当該放電電極に対置された印刷媒体に向けて当該放電電極の表面からマイナスイオンが照射されて前記印刷媒体に画像が形成されることとなる加熱放電型印字ヘッドにおいて、
前記駆動信号電圧制御手段は、
負の実効最大電圧と負の実効最小電圧とを備える交流電圧で構成される駆動信号を発信するものであると共に、
前記駆動信号を負の実効最大電圧から印加開始されるように発信開始すると共に、前記負の実効最小電圧が印加される負実効最小電圧印加時間を、直前に印加した負の実効最大電圧の負実効最大電圧印加時間より長くならないようにする制御内容を具備するものであることを特徴とする加熱放電型印字ヘッド。
電圧印加により発熱する発熱用電極と、
該発熱用電極にストローブ電圧を印加するストローブ電圧印加手段と、
前記発熱用電極上に配設された絶縁層と、
該絶縁層上に配設され、前記発熱用電極によって加熱される放電電極と、
交流電圧に正の直流電圧を重畳して生成される駆動信号電圧を、放電電極に印加制御する駆動信号電圧制御手段と
を備え、放電電極に対して駆動信号電圧が印加されると共に、発熱用電極に対してストローブ電圧が印加されると、当該発熱用電極により前記放電電極が加熱され、当該放電電極に対置された印刷媒体に向けて当該放電電極の表面からプラスイオンが照射されて前記印刷媒体に画像が形成されることとなる加熱放電型印字ヘッドにおいて、
前記駆動信号電圧制御手段は、
正の実効最大電圧と正の実効最小電圧とを備える交流電圧で構成される駆動信号を発信するものであると共に、
前記駆動信号を正の実効最大電圧から印加開始されるように発信開始すると共に、前記正の実効最小電圧が印加される正実効最小電圧印加時間を、直前に印加した正の実効最大電圧の正実効最大電圧印加時間より長くならないようにする制御内容を具備するものであることを特徴とする加熱放電型印字ヘッド。