JPH09216407A - 記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン流を直進させて均一な静電荷像を形成
する。 【解決手段】 行電極２−１〜２−４は絶縁体基板１の
下面に形成され、列電極３−１〜３−ｎは基板１の上面
に形成される。「Ｌ」レベルの電圧が印加された行電極
と「Ｈ」レベルの電圧が印加された列電極とが重なった
場合のみ、列電極と行電極間の電界がイオン流に対して
順方向となる。この重なった位置のイオン流通過孔４を
イオン流が通過する。ダミー電極５−１、５−２にはイ
オン流の通過を阻止する際の行電極と同じ電位を与え
る。電極２−１〜２−４の何れについても、電極を挟む
外側の電界と内側の電界の対称性が保たれ、通過孔４を
通ったイオン流は行電極と直角の方向に偏向することな
く直進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電記録方式のフ
ァクシミリやプリンタなどに使用される記録ヘッドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン流制御による静電記録方式（イオ
ンフロー記録方式）は、カラー画像を高画質かつ低ラン
ニングコストで提供できる記録方式として有望である。
図４はイオン流の制御原理を示す図であり、１１はイオ
ン発生源、１２は開口部１４を備えた２枚の電極からな
るイオン流制御板、１６は導電性材料１８の上に誘電体
樹脂１９が形成された記録媒体、１７はコロナ放電によ
りイオン発生源１１から放出されたイオンである。

【０００３】イオン１７は、イオン流制御板１２の２枚
の電極間の電場を変化させることによって制御される。
すなわち、イオン流に対して電極間電場が図４（ａ）に
示すように順方向の場合は、イオン流は開口部１４を通
過し、電極間電場が図４（ｂ）に示すように逆方向の場
合は通過が阻止される。こうして、イオン１７が記録媒
体１６に選択的に照射されて媒体１６上に電荷像が形成
され、通常はこれにトナーを付着させて可視像として記
録がなされる。

【０００４】図５はこのような基本原理を利用した従来
の記録ヘッドの平面図、図６は図５のＩ−Ｉ線断面図で
ある。１は絶縁体基板、２−１〜２−４は絶縁体基板１
の下面に形成された行電極、３−１〜３−ｎは絶縁体基
板１の上面に形成された列電極、４は上記の開口部１４
に相当するイオン流通過孔、６は記録媒体である。この
ように行電極２−１〜２−４と列電極３−１〜３−ｎか
らなるマトリクス構成とすることにより、イオン流通過
孔４の数を増やして１ラインの解像度（１ラインのドッ
ト数は４（行電極の数）×ｎ（列電極の数）となる）を
上げ、また制御に要する回路の単純化を図っている。そ
して、行電極２−１〜２−４と列電極３−１〜３−ｎに
イオン流通過孔選択パルス電圧を加え、特定のイオン流
通過孔４から選択的にイオン流を照射させることによ
り、静電記録を行う。

【０００５】このとき、中央部の行電極２−２、２−３
の位置のイオン流通過孔４を通るイオン流１７は、記録
媒体６に向かって直進するのに対し、端部の行電極２−
１、２−４の位置の通過孔４を通るイオン流１７は、図
６に示すように行電極と直角方向に偏向し、イオン流制
御板と垂直に進まなくなる。なぜならば、このような記
録ヘッドにおいては、「Ｌ」レベルの電圧が印加された
行電極と「Ｈ」レベルの電圧が印加された列電極とが絶
縁体基板１を挟んで重なった場合のみ、列電極と行電極
間の電界がイオン流１７に対して順方向となり、この重
なった位置のイオン流通過孔４をイオン流１７が通過す
る。

【０００６】そして、ある行電極に「Ｌ」レベルの電圧
を与えることにより、この行電極の通過孔４をイオン流
１７が通過するとき、残りの行電極はイオン流の通過を
阻止する「Ｈ」レベルの電位に設定されており、これら
の行電極の通過孔４をイオン流１７が通ることはできな
いようになっている。これにより、例えば行電極２−２
の位置の通過孔４をイオン流１７が通過するとき、行電
極２−２の電位は、図４（ａ）、（ｂ）の説明からも分
かるように、この電極を挟む行電極２−１、２−３の電
位よりも低いので、電極２−１から２−２、電極２−３
から２−２へと向かう電界が電極２−２の周囲に形成さ
れる。したがって、行電極２−２を挟む周囲の電界が均
一となり、イオン流１７は直進する。これは、行電極２
−３の場合も同様である。

【０００７】これに対し、端部の行電極２−１の隣には
行電極２−２しかないので、電極２−１の位置の通過孔
４をイオン流１７が通過するとき、電極２−１の周囲に
は電極２−２から２−１へと向かう電界だけが存在す
る。よって、行電極２−１を挟む周囲の電界が中央部と
は同一条件とはなり得ず、イオン流１７が偏向する原因
となる。これは、同じく端部の行電極２−４の場合も同
様である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の記
録ヘッドでは、イオン流通過孔を通ったイオン流に偏向
が生じて記録媒体上の所望の位置から外れた位置に到達
し、記録媒体上に不均一な静電荷像が形成されるため、
画像に記録ムラが発生しやすいという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
均一な静電荷像を形成することができる記録ヘッドを提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッドは、
イオン発生源とイオン流制御板とを備え、イオン流制御
板は、記録媒体と対向するように配置された絶縁体基板
と、この絶縁体基板の第１の面に形成された、記録位置
を選択するための電圧を入力とする複数の行電極と、絶
縁体基板を挟んで行電極と立体交差するように絶縁体基
板の第２の面に形成された、記録情報に応じた電圧を入
力とする複数の列電極と、行電極、列電極及び絶縁体基
板を貫通して形成された、イオン流を通過させるための
イオン流通過孔と、複数の行電極のうち両端に位置する
２つの行電極の外側に、この電極と平行に形成されたダ
ミー電極とを有するものであり、このダミー電極にはイ
オン流の通過を阻止する際の行電極と同じ電位を与える
ようにしたものである。イオン流の通過を阻止する際の
行電極と同じ電位をダミー電極に与えることにより、両
端に位置する行電極を挟む周囲の電界の対称性が保たれ
ることになり、イオン流通過孔を通るイオン流は行電極
と直角の方向に偏向することなく直進する。

【００１０】また、複数の列電極のうち両端に位置する
２つの列電極の外側に、この電極と平行に形成されたダ
ミー電極を有するものであり、このダミー電極には列電
極に印加される電圧範囲内の電位を与えるようにしたも
のである。列電極に印加される電圧範囲内の電位をダミ
ー電極に与えることにより、両端に位置する列電極を挟
む周囲の電界の対称性が改善されることになり、イオン
流通過孔を通るイオン流は列電極と直角の方向に偏向す
ることなく直進する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
となる記録ヘッドの平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面
図、図３はこの記録ヘッドの各電極に印加する電圧波形
を示すタイミングチャート図である。図１、図２におい
て、１は絶縁体基板、２−１〜２−４は行電極、３−１
〜３−ｎは列電極、４はイオン流通過孔、５−１、５−
２は行電極２−１、２−４の外側に形成されたダミー電
極、６は導電性材料の上に誘電体樹脂が形成された記録
媒体、７はイオン流である。

【００１２】イオン流７を制御するイオン流制御板は、
絶縁体基板１、行電極２−１〜２−４、列電極３−１〜
３−ｎ、イオン流通過孔４およびダミー電極５−１、５
−２から構成される。そして、図示しない送り機構によ
り、記録媒体６は、所定の位置に固定されたイオン流制
御板、つまり記録ヘッドに対して図１の矢印のように上
下方向に移動する。

【００１３】このような記録ヘッドを用いて静電記録を
行うには、行電極２−１〜２−４に図３（ｂ）〜（ｅ）
のような電圧Ａ１〜Ａ４をそれぞれ印加し、列電極３−
１、３−２には画像データのドット情報に応じた図３
（ｇ）、（ｈ）のような電圧Ｂ１、Ｂ２をそれぞれ印加
する。なお、ここでは列電極３−１、３−２のみに電圧
を印加する説明がなされているが、その他の列電極３−
３〜３−ｎにもドット情報に応じた電圧を同様に加える
ことは言うまでもない。

【００１４】そして、「Ｌ」レベルの電圧が印加された
行電極と「Ｈ」レベルの電圧が印加された列電極とが絶
縁体基板１を挟んで重なった場合のみ、列電極と行電極
間の電界がイオン流７に対して順方向となり、この重な
った位置のイオン流通過孔４をイオン流７が通過する。

【００１５】このようなイオン流制御により１ラインの
記録は以下のようにして行われる。なお、実際の制御に
おいては、記録ヘッドの解像度よりも行電極のピッチの
方が大きいので、媒体６が行電極間を移動する間に電圧
パルスＡ１〜Ａ４のサイクルが数回繰り返されるが、こ
こでは説明を簡単にするために、媒体６が行電極２−１
から２−４の位置まで移動する間に上記サイクルが１回
行われるものとする。

【００１６】まず、図３のｔ１の時点で電圧Ａ１を
「Ｌ」レベルにして行電極２−１を選択し、列電極３−
１〜３−ｎにドット情報に応じた電圧パルスを印加す
る。これにより、行電極２−１の位置（横方向は３−１
から３−ｎまで）のイオン流通過孔４からイオン流７が
ドット情報に応じて選択的に記録媒体６に照射される。
続いて、ｔ２の時点で電圧Ａ２を「Ｌ」レベルにして行
電極２−２を選択し、列電極３−１〜３−ｎにドット情
報に応じた電圧パルスを印加する。これにより、行電極
２−２の位置のイオン流通過孔４からイオン流７が選択
的に記録媒体６に照射される。

【００１７】このとき、記録媒体６が図１の上方から下
方に動いているとすると、イオン流７は、行電極２−１
の選択によって記録媒体６上に形成された電荷の間に照
射される。次いで、上記と同様にｔ３の時点で電圧Ａ３
によって行電極２−３を選択することにより、イオン流
７は、行電極２−３の位置の通過孔４を通って、行電極
２−１の選択によって媒体６上に形成された電荷と行電
極２−２の選択によって形成された電荷の間に照射され
る。

【００１８】最後に、ｔ４の時点で電圧Ａ４によって行
電極２−４を選択することにより、イオン流７は、行電
極２−４の位置の通過孔４を通って、行電極２−１の選
択によって形成された電荷と行電極２−３の選択によっ
て形成された電荷の間に照射される。こうして、記録媒
体６を動かしながら行電極２−１〜２−４を順次選択す
ることにより、記録媒体６上に静電荷像の１ライン分が
形成される。

【００１９】このような静電記録において、中央の行電
極２−２又は２−３が選択されてこの電極に「Ｌ」レベ
ルの電圧パルスが印加されるとき、この電極を挟む２つ
の行電極（例えば、選択された行電極が２−２であれば
行電極２−１と２−３）の電位は「Ｈ」レベルとなる。
ところが、行電極２−１又は２−４が選択されるとき、
この電極は２つの行電極に挟まれていないので、前述の
ように周囲の電界に不均一が生じる。

【００２０】そこで、行電極２−１、２−４の外側にダ
ミー電極５−１、５−２を設け、この電極５−１、５−
２にイオン流７の通過を阻止するときの行電極の電位
（電圧パルスＡ１〜Ａ４の「Ｈ」レベル）と同電位の電
圧Ｃ１、Ｃ２を印加しておく。これにより、行電極２−
１が選択されたとき、この電極は「Ｈ」レベルの行電極
２−２とダミー電極５−１に挟まれることになり、周囲
の電界の対称性が保たれる。同様に、行電極２−４が選
択されたとき、この電極は「Ｈ」レベルの行電極２−３
とダミー電極５−２に挟まれることになり、周囲の電界
の対称性が保たれる。

【００２１】よって、行電極２−１〜２−４の何れにつ
いても、電極を挟む両隣の電界の対称性が保たれるの
で、イオン流通過孔４を通ったイオン流７は、行電極と
直角の方向に偏向することなく、イオン流制御板と垂直
に記録媒体６に向かって直進する。こうして、記録媒体
６上に形成される電荷像の画素は所定の位置からずれる
ことなく正確な位置に形成され、記録ムラのない画像が
得られる。

【００２２】イオン流制御板の構成例としては、例えば
３００ＤＰＩの解像度の４行構成の記録ヘッドを想定す
ると、絶縁体基板１として厚さ５０〜２００μｍ程度の
ポリイミド等を使用し、電極２−１〜２−４、３−１〜
３−ｎ、５−１、５−２としては厚さ５〜３０μｍ程度
の銅パターンを用いればよい。行電極２−１〜２−４の
幅は２００〜４００μｍ程度、行電極同士のピッチは３
００〜６００μｍ程度、列電極３−１〜３−ｎの幅は２
００〜４００μｍ程度、列電極同士のピッチは約３４０
μｍ、イオン流通過孔４の大きさは直径１００〜２００
μｍである。もちろん、これ以外の値を使ってもよい。

【００２３】また、行電極とダミー電極の間隔は上記行
電極のピッチと同じとする。そして、ダミー電極の幅は
行電極の幅をほぼ最小値として、望ましくはイオン流制
御板と記録媒体６の間隔（例えば１ｍｍ）以上にすれば
よい。ダミー電極５−１、５−２の幅が広い方が望まし
いのは、電極２−１、２−４の内側に複数の行電極が存
在するため、これらと外側のダミー電極５−１、５−２
との条件を揃えた方が良いからである。

【００２４】なお、本実施の形態では、行電極が４本の
場合で説明したが、行電極は２本以上あれば同様の効果
を得ることができる。また、本実施の形態では、記録媒
体６に近い方に行電極を配したが、この配置を逆転させ
て媒体６に近い方に列電極を配置してもよい。この場合
は、行電極と列電極に加える電圧を本実施の形態と変え
る必要があるが、ダミー電極に加える電圧は、本実施の
形態と同様にイオン流の通過を阻止するときの行電極と
同電位にしておけばよい。

【００２５】また、本実施の形態では、ダミー電極５−
１、５−２にイオン流７の通過を阻止するときの行電極
と同電位（「Ｈ」レベル）の電圧Ｃ１、Ｃ２を常時印加
しているが、少なくとも行電極２−１又は２−４の位置
の通過孔４をイオン流７が通過する間（つまり、電圧Ａ
１又はＡ４が「Ｌ」レベルの間）だけ上記電位の電圧
（「Ｈ」レベル）を与えるようにしてもよい。このよう
な電圧を与える具体的な方法としては、例えば行電極２
−２〜２−４に印加する電圧の何れかを電圧Ｃ１として
ダミー電極５−１に与え、行電極２−１〜２−３に印加
する電圧の何れかを電圧Ｃ２としてダミー電極５−２に
与えるようにしてもよい。

【００２６】また、本実施の形態では行電極２−１〜２
−４のみを対象としたが、列電極においても両端の列電
極３−１、３−ｎについて同様にイオン流の偏向が生じ
る。このイオン流を直進させるためには、列電極３−
１、３−ｎの外側に列電極と平行するダミー電極を設け
て、このダミー電極に列電極に印加される電圧範囲（電
圧パルスＢ１、Ｂ２の「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルの
範囲）内の電位を与えておけばよい。このような電圧を
与えることにより、電位が記録情報に応じて常時変動す
る列電極に対しても同様の効果を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、イオン流の通過を阻止
する際の行電極と同じ電位をダミー電極に与えることに
より、両端に位置する行電極の周囲の電界の対称性が保
たれることになり、イオン流通過孔を通るイオン流が行
電極と直角の方向に偏向することなく直進するので、静
電荷像の画素を所望の位置からずれることなく正確な位
置に形成することができ、記録ムラのない画像を得るこ
とができる。

【００２８】また、列電極に印加される電圧範囲内の電
位をダミー電極に与えることにより、両端に位置する列
電極の周囲の電界の対称性が改善されることになり、イ
オン流通過孔を通るイオン流が列電極と直角の方向に偏
向することなく直進するので、静電荷像の画素を所望の
位置からずれることなく正確な位置に形成することがで
き、記録ムラのない画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態となる記録ヘッド
の平面図である。

【図２】 図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】 図１の記録ヘッドの各電極に印加する電圧波
形を示すタイミングチャート図である。

【図４】 イオン流の制御原理を示す図である。

【図５】 従来の記録ヘッドの平面図である。

【図６】 図５のＩ−Ｉ線断面図である。

【符号の説明】

１…絶縁体基板、２−１〜２−４…行電極、３−１〜３
−ｎ…列電極、４…イオン流通過孔、５−１、５−２…
ダミー電極、６…記録媒体、７…イオン流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 正孝 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 ク リスタルパークビル エヌ・ティ・ティ・ アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者 小沢 勝 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 藤田 政志 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン発生源と、イオンの流れを制御す
   るイオン流制御板とを備え、イオン発生源から放出され
   たイオン流をイオン流制御板を通して記録媒体に照射し
   て記録媒体上に電荷像を形成する記録ヘッドにおいて、 前記イオン流制御板は、記録媒体と対向するように配置
   された絶縁体基板と、 この絶縁体基板の第１の面に形成された、記録位置を選
   択するための電圧を入力とする複数の行電極と、 絶縁体基板を挟んで行電極と立体交差するように絶縁体
   基板の第２の面に形成された、記録情報に応じた電圧を
   入力とする複数の列電極と、 行電極、列電極及び絶縁体基板を貫通して形成された、
   イオン流を通過させるためのイオン流通過孔と、 前記複数の行電極のうち両端に位置する２つの行電極の
   外側に、この電極と平行に形成されたダミー電極とを有
   するものであり、 このダミー電極にはイオン流の通過を阻止する際の行電
   極と同じ電位を与えることを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 イオン発生源と、イオンの流れを制御す
   るイオン流制御板とを備え、イオン発生源から放出され
   たイオン流をイオン流制御板を通して記録媒体に照射し
   て記録媒体上に電荷像を形成する記録ヘッドにおいて、 前記イオン流制御板は、記録媒体と対向するように配置
   された絶縁体基板と、 この絶縁体基板の第１の面に形成された、記録位置を選
   択するための電圧を入力とする複数の行電極と、 絶縁体基板を挟んで行電極と立体交差するように絶縁体
   基板の第２の面に形成された、記録情報に応じた電圧を
   入力とする複数の列電極と、 行電極、列電極及び絶縁体基板を貫通して形成された、
   イオン流を通過させるためのイオン流通過孔と、 前記複数の列電極のうち両端に位置する２つの列電極の
   外側に、この電極と平行に形成されたダミー電極とを有
   するものであり、 このダミー電極には列電極に印加される電圧範囲内の電
   位を与えることを特徴とする記録ヘッド。