JP2008114429A - Ion flow recording head - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an ion flow recording head used as a rewritable paper for writing with an electrostatic latent image or a writing device for an electrostatic recording apparatus.
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。
Whether or not the discharge electrode is heated in a state where a predetermined discharge control voltage is applied to the discharge electrode (the voltage in the voltage range where the discharge is generated by heating the discharge electrode but does not occur) There is known a heat discharge type ion flow recording head that controls the generation of ions by controlling (see, for example,
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。 In addition, International Application No. PCT / JP2006 / 304572 shows a driving method of a heat discharge type ion flow recording head. This is to set a potential difference corresponding to the discharge control voltage between the discharge electrode of the ion flow recording head and the counter electrode formed on, or in contact with, or close to the back surface of the electrostatic latent image recording medium. Then, an electric field is formed, and the discharge electrode is selectively heated by a heating means equipped with a heating element, whereby a discharge is generated between the discharge electrode arranged opposite to the counter electrode, and the electric field is further discharged. Electrons and ions emitted from the electrode are moved to the recording surface (front surface) of the storage medium to form an image by applying an electric charge. A drive signal voltage lower than the discharge control voltage is applied to the discharge electrode. The timing for applying and the timing for selectively heating the discharge electrode by the heating means based on the image information are synchronized.
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。
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。
In the study of the proper ratio of the horizontal width L 2 of the
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。 The present invention has been made based on such research results, and an object of the present invention is to provide a heat-discharge type ion flow recording head capable of writing a clear image with a low applied voltage to a heating element. is there.
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。 The present invention comprises a plurality of discharge electrodes arranged in parallel at a predetermined pitch width on the front surface side of the insulating layer, and a heating element arranged on the back surface side of the insulating layer, each discharge electrode, Applying a voltage that generates a discharge by heating the discharge electrode without generating a discharge just by applying it, the presence or absence of ions generated by the discharge of each discharge electrode, the presence or absence of each discharge by the heating element In the heat discharge type ion flow recording head controlled by selective heating of the electrodes, the lateral width along the parallel direction of the discharge electrodes is 10 to 40% of the pitch width of the discharge electrodes. It is a recording head.
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。 Here, if the width of each discharge electrode is less than 10% of the pitch width, the dot diameter becomes too small compared to the pitch width and a clear image cannot be obtained. If the pitch exceeds 40% of the pitch width, the dot diameter becomes large as in the conventional case, a clear image cannot be obtained, and high voltage needs to be applied to the heating element, which is not preferable. In addition, when the ratio of the horizontal width of the discharge electrode to the pitch width is set to 10 to 40% as described above, for example, the pitch width of the discharge electrode constituting one pixel (1 dot) is 125 μm (resolution 200 dpi). The width of each discharge electrode is 12.5 to 50 μm.
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。 In the present invention, as described above, since the lateral width along the parallel direction of the discharge electrodes is 10 to 40% of the pitch width of the discharge electrodes, the dot diameter is reduced and the electric flux density is increased, resulting in a unit area. The amount of generated ions per hit increases and the variation in the amount of discharge decreases, so that the occurrence of missing prints is suppressed and a clear image can be written. In addition, since the heat capacity of the heat generating element is reduced, the applied voltage can be lowered, thereby improving the durability of the ion flow recording head and saving power.
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。
First, the configuration of a heat discharge type ion flow recording head to which the present invention is applicable will be described.
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the ion
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。
As shown in FIG. 1B, the
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。
Further, an
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。
A
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。
On the other hand, a
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。
Next, the structure of the
The
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。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3A, a comb-
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。
On the heat generating
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。
Further, an
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。
In addition, the
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。
The
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。
As shown in FIG. 2, a
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。
Next, the operation of the ion
FIG. 4 shows an ion
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。
In such a state, first, an electric field is formed by setting a potential difference corresponding to the discharge control voltage E 0 between the
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。
Next, the heating means 13 is controlled by the
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。
Next, the main part of the present invention will be described.
As described above, on the insulating
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。
Here, the pitch width L 1 of the
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。
In the writing test, the strobe voltage applied to the
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。
Further, FIG. 7, the discharge width L 2 of the
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。
In the above writing test it has been described that setting the width L 2 of the
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。
Thus, in the present invention, the width L 2 along the parallel direction of each
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
1 ion
Claims (1)
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。 A plurality of discharge electrodes arranged in parallel at a predetermined pitch width on the front surface side of the insulating layer, and a heating element arranged on the back surface side of the insulating layer, simply applied to each discharge electrode A voltage at which a discharge is generated by applying heat to the discharge electrode without applying a discharge is applied, and the presence or absence of ions generated by the discharge of each discharge electrode is selectively applied to each discharge electrode by the heating element. In a heat discharge type ion flow recording head controlled by heating,
The ion flow recording head characterized in that a horizontal width along the parallel direction of the discharge electrodes is 10 to 40% of a pitch width of the discharge electrodes.
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