DE69716391T2

DE69716391T2 - Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE69716391T2
Application number: DE69716391T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hagiwara; Hitoshi Minemoto; Tadashi Mizoguchi; Tomoya Saeki; Kazuo Shima; Junichi Suetsugu; Hitoshi Takemoto; Toru Yakushiji
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2017-12-13
Also published as: AU722573B2; US6135588A; DE69716391D1; EP0847859B1; EP0847859A2; AU4836397A; EP0847859A3

Description

Die Erfindung betrifft elektrostatische Tintenstrahldruckköpfe, insbesondere zum Ausstoßen von Tonerpartikeln aus Tintenausstoßöffnungen auf ein Druckmedium unter Einfluß einer elektrostatischen Kraft.
In jüngster Zeit konzentriert sich die Aufmerksamkeit auf ein anschlagfreies Druckverfahren, bei dem das beim Drucken erzeugte Druckgeräusch auf einen vernachlässigbaren Pegel reduziert wird. Bei diesen Verfahren hat ein Tintenstrahldruckverfahren einen Vorteil, nämlich daß es mit hoher Geschwindigkeit direkt auf ein Druckmedium und außerdem noch unter Verwendung eines einfachen Mechanismus auf normales Papier drucken kann.
Bisher sind verschiedene Arten von Tintenstrahldruckverfahren vorgeschlagen worden. Eines dieser Tintenstrahlverfahren ist ein elektrostatisches Tintenstrahldruckverfahren. Bei diesem Verfahren sind eine Vielzahl von Ausstoßelektroden vor dem Druckpapier und eine einzige Gegenelektrode dahinter vorgesehen. Wenn eine Spannung zwischen eine Vielzahl von Ausstoßelektroden und die Gegenelektrode angelegt wird, wird eine elektrostatische Kraft eines elektrischen Feldes zwischen ihnen erzeugt, und Farbmaterial, z. B. Druckfarbe bzw. Tinte, wird zum Drucken auf das Druckpapier ausgestoßen. Die in diesem Verfahren verwendete Tinte enthält geladene Tonerpartikel in einer Trägerflüssigkeit als isolierendes Lösemittel.
Ein Beispiel eines elektrostatischen Druckkopfes ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 60-228 162 offenbart. Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht dieses bekannten Druckkopfes. Der Druckkopf 1 weist eine Kopfbasis 2, die aus einem Isoliermaterial besteht, und eine obere Abdeckung 3 auf, die dieser gegenüberliegend angeordnet ist. Auf einer Fläche der Kopfbasis sind eine Vielzahl von Ausstoßelektroden 4 vorgesehen. Die Kopfbasis hat eine Vielzahl von Vorsprüngen 5, die unter den jeweiligen Ausstoßelektroden 4 angeordnet sind. Die obere Abdeckung 3 ist in bezug auf die Enden der Vorsprünge 5 vertieft auf der Kopfbasis 2 positioniert. Zwischen der Kopfbasis 2 und der oberen Abdeckung 3 ist eine schlitzartige Tintenausstoßöffnung 6 eingegrenzt. Die Tintenausstoßöffnung 6 ist mit einem Tintentankabschriitt 7 verbunden, den die Kopfbasis 2 und die obere Abdeckung 3 ebenfalls eingrenzen. Die im Tintentankabschnitt 7 gespeicherte Tinte wird der Tintenausstoßöffnung 6 durch Kapillarkraft zugeführt. Die an der Tintenausstoßelektrode 4 positionierte Tinte hat eine spitze Form, die dem entsprechenden Vorsprung 5 entspricht. Wegen der Form konzentriert das elektrische Feld, das durch Anlegen einer hohen Spannung an eine Ausstoßelektrode 4 verursacht wird, die Tinte in der Nähe der Ausstoßelektrode 4, und die Tinte wird auf einfache Weise auf ein Papier befördert.
Ein weiteres Beispiel eines elektrostatischen Tintenstrahldruckkopfes ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 58-153 661 und 58-153 662 offenbart. Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht der Hauptteile dieses bekannten Druckkopfes, und Fig. 21 ist eine Schnittansicht davon. In dem in diesen beiden Veröffentlichungen offenbarten Druckkopf sind eine Vielzahl von Düsen 12 mit einer ersten Elektrode 13, 14 an einer Innenwand jeder Düse oder in deren Nähe in einer zweidimensionalen X-Y-Anordnung angeordnet, und die erste Elektrode 13, 14 bildet einen gemeinsamen Zuleitungsanschluß in bezug auf eine Y-Richtung (Druckpapiervorschubrichtung) der Düsengruppe. Eine zweite Elektrode 15, 16, 17 gemeinsam in bezug auf die X-Richtung (Druckpapierquerrichtung) der Düsengruppe ist hinter der ersten Elektrode angeordnet, und eine dritte Elektrode (nicht dargestellt) ist vor der ersten Elektrode angeordnet, d. h. auf ihrer Druckseite, so daß ein erzeugtes elektrisches Feld bewirkt, daß Tonerpartikel in der Tinte 18 von der Düsengruppe auf ein Druckpapier ausgestoßen werden, um ein Bild auf das Papier zu drucken.
Bei dieser letzteren bekannten Technik ist jedoch an einer Innenwand jeder Düse oder in deren Nähe jeweils eine Elektrode in einer zweidimensionalen X-Y-Anordnung angeordnet, und die erste Elektrode bildet einen gemeinsamen Zuleitungsanschluß in bezug auf eine Y-Richtung (Druckpapiervorschubrichtung) der Düsengruppe oder in einer X-Richtung (Druckpapierquerrichtung). Die Struktur dieser Düsen ist so kompliziert, daß diese Struktur es bisher erschwert hat, die Druckkopfherstellungskosten zu reduzieren.
Ferner ist die schlitzähnliche Tintenausstoßöffnung der ersteren bekannten Technik als sehr schmaler Spalt ausgebildet, und die Düsen der letzteren bekannten Technik sind als sehr kleine Löcher ausgebildet, die bewirken sollen, daß ein Tintenstrom in der Nähe des Endes der Öffnung oder der Düsen schwach ist, um ein Entweichen von Tinte zu verhindern. Aus diesem Grund bewirken in Öffnungen oder Düsen, deren Tintenausstoßfrequenz niedrig ist, übermäßig konzentrierte Tonerpartikel, daß die Tonerpartikeldichte hoch wird, so daß sich die Tintenviskosität erhöht. Dies bewirkt ein unzulässiges Ausstoßen des Tintentröpfchens, was zu einer Verringerung der Druckqualität auf dem Druckpapier führt.
EP-A-0 827 831, die einen Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ darstellt, offenbart einen elektrostatischen Tintenstrahldruckkopf mit:
einer Tintenkammer, die vor dem Drucken mit isolierender Tinte gefüllt worden ist, die geladene Tonerpartikel enthält;
einem Folienteil, in dem Ausstoßöffnungen und Ausstoßelektroden durch eine automatisierte Folienbond-(TAB-)Technik ausgebildet sind und das in der Nähe der Ausstoßöffnungen gekrümmt ist,
wobei die Ausstoßöffnungen eine Verbindung zwischen der Tintenkammer und der Außenseite des Kopfes herstellen, wobei die Ausstoßelektroden bewirken, daß Toner unter dem Einfluß einer elektrostatischen Kraft auf der Grundlage einer an sie angelegten Spannung nach außen ausgestoßen wird;
einer Steuerelektrode, die parallel zu einer Reihe von Spitzenenden der ausstoßenden Elektroden in einer Position angeordnet ist, die um einen konstanten Abstand von den ausstoßenden Elektroden in einer Ausstoßrichtung beabstandet ist;
einer Kataphoreseelektrode, die in der Tintenkammer auf einer gegenüberliegenden Seite der Ausstoßöffnungen positioniert ist, um zu bewirken, daß Toner sich durch ein Elektrophoresephänomen in den Ausstoßöffnungen konzentriert; und
einer Gegenelektrode, die parallel zu einer Reihe von Spitzenenden der ausstoßenden Elektroden in einer Position angeordnet ist, die um einen konstanten Abstand von der Steuerelektrode in der Ausstoßrichtung beabstandet ist.
Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrostatischen Tintenstrahldruckkopf bereitzustellen, der mit niedrigen Kosten und mit einer einfachen Anordnung hergestellt werden kann und eine hohe Zuverlässigkeit und gute Ausbeute haben kann.
Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrostatischen Tintenstrahldruckkopf bereitzustellen, der verhindert, daß der Tintenstrom in der Nähe des Endes einer Öffnung oder von Düsen unterdrückt wird, und der Tintenausstoßöffnungen Tonerpartikel stabil zuführt, um eine gute Druckqualität zu erreichen.
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, werden elektrostatische Tintenstrahldruckköpfe bereitgestellt, wie in den unabhängigen Ansprüchen 1, 4, 11 definiert. Gemäß einem Aspekt der Erfindung, weist der Tintenstrahldruckkopf auf: eine Basisfolie mit einer Vielzahl von Ausstoßelektroden, mindestens einer Ausstoßöffnung, einer Vielzahl von Vorsprüngen, die sich von einem Rand der Ausstoßöffnung in die Ausstoßöffnung erstrecken, wobei jeder Vorsprung in der Nähe eines Endes einer jeweiligen Elektrode der Vielzahl von Ausstoßelektroden positioniert ist; und einen Kopfblockhauptkörper, auf dem die Basisfolie montiert ist, um dazwischen eine Tintenkammer einzugrenzen, die mit jeder Ausstoßöffnung in Verbindung steht, wobei die Basisfolie so gekrümmt ist, daß jeder Vorsprung aus der Tintenkammer vorsteht.
Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Tintenstrahldruckkopf die Basisfolie an jedem Vorsprung am Kopfblockhauptkörper so gekrümmt sind, daß die Vorsprünge von der Tintenkammer vorstehen, können die Hauptteile des Druckkopfes ausgebildet werden. Folglich entsteht durch diese einfache Struktur ein zugespitzter Meniskus, der jeder Ausstoßelektrode entspricht. Somit kann das Ausstoßen von Tinte stabil erfolgen, der Herstellungsprozeß des Druckkopfes kann vereinfacht werden und die Herstellungskosten gesenkt werden.
Da die Ausstoßöffnungen auf einer Folie ausgebildet sind, kann die Tinte in der Nähe der Ausstoßöffnungen und der Druckelektroden reibungslos zirkulieren, überschüssige Tonerpartikel oder Gegenionen können kraftvoll aus der Nähe der Ausstoßöffnungen und Druckelektroden vertrieben werden, und somit kann die Dichte der Tonerpartikel stabil gehalten werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrostatischen Tintenstrahldruckkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Kopfblocks in Fig. 1, wenn eine TAB-Folie vom Kopfblockhauptkörper entfernt ist.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Kopfblockhauptkörpers in Fig. 2, geschnitten entlang einer imaginären Ebene A, die durch eine Gratlinie verläuft, von unten gesehen.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Kopfblockhauptkörpers in Fig. 2, geschnitten entlang einer imaginären Ebene B senkrecht zur imaginären Ebene A und durch die Mitte der Öffnung verlaufend.
Fig. 5 ist eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen TAB- Folie.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Draufsicht der Ausstoßöffnungen eines ersten Beispiels einer TAB-Folie.
Fig. 7 ist eine vergrößerte Draufsicht der Ausstoßöffnungen eines zweiten Beispiels eines TAB-Folie.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Draufsicht der Ausstoßöffnungen eines dritten Beispiels eines TAB-Folie.
Fig. 9 ist eine vergrößerte Draufsicht der Ausstoßöffnungen eines vierten Beispiels eines TAB-Folie.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrostatischen Tintenstrahldruckkopfes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Kopfblocks des Druckkopfes in Fig. 10, wenn eine TAB-Folie von einem Kopfblockhauptkörper entfernt ist.
Fig. 12 ist eine Draufsicht eines Beispiels der TAB- Folie.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht des Kopfblocks in Fig. 10, geschnitten entlang einer imaginären Ebene C, die durch eine Gratlinie verläuft, von unten gesehen.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrostatischen Tintenstrahldruckkopfes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 15-15 in Fig. 14.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 16-16 in Fig. 15.
Fig. 17 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils D in Fig. 15, die ein Beispiel einer TAB-Folie zeigt.
Fig. 18 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 18-18 in Fig. 17.
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht eines bekannten Druckkopfes.
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht von Hauptteilen eines bekannten Druckkopfes.
Fig. 21 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 21-21 in Fig. 20.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in Fig. 1 bis 4 gezeigt, weist ein Druckkopf einen Kopfblock 22 und eine Gegenelektrode 32 auf, die um einen vorbestimmten Abstand von einem Spitzenende des Kopfblocks 22 beabstandet ist. Der Kopfblock 22 weist einen Kopfblockhauptkörper 31 und eine TAB-Folie 36 auf, die auf dem Kopfblockhauptkörper 31 montiert ist.
Ein Tintenstrahldrucker, in dem der vorliegende Druckkopf angeordnet ist, ist mit einem Tintenreservoir (nicht dargestellt) versehen, das Tinte 34 speichert, die geladene Tonerpartikel in einem isolierenden Lösemittel enthält. Das Tintenreservoir ist über eine Röhre in Fluidkopplung mit einer Tintenkammer 30 (später zu beschreiben), die im Druckkopf vorgesehen ist. Die Einwirkung einer Druckhöhe oder einer Druckdifferenz von etwa 1 cm H&sub2;O-Säule zwischen dem Tintenreservoir und der Tintenkammer 30 bewirkt, daß die Tinte 34 kräftig zirkuliert. Die Tinte 34 wird durch Dispergierung eines geladenen Steuermittels und feiner farbiger thermoplastischer Harzpartikel (sogenannte Tonerpartikel) in einem organischen Petroleumlösemittel (Isoparaffin) hergestellt, wobei die Tonerpartikel scheinbar positiv geladen sind.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, besteht der Kopfblockhauptkörper 31 des Kopfblocks 22 aus einem Isoliermaterial, z. B. Kunststoffmaterial, mit einer nahezu rechteckigen Säulenform, und der mittlere Teil einer Seite des Kopfblocks steht zur Gegenelektrode 32 vor und hat eine sich horizontal erstreckende Gratlinie. Der vorstehende Teil hat eine erste Fläche 31a, die schräg nach unten gerichtet ist, und eine zweite Fläche 31b, die schräg nach oben gerichtet ist, und die Öffnung 33 der Tintenkammer 30 öffnet sich an einem Teil der Gratlinie.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine einzige Kataphoreseelektrode 35 fest angeordnet, und zwar derartig, daß sie auf einer Rückseite der Tintenkammer 30 parallel zur Gratlinie ist. Die Kataphoreseelektrode 35 legt eine Kataphoresespannung an die Tinte 34 an, so daß sich Tonerpartikel in der Tinte 34 durch ein Elektrophoresephänomen konzentrieren und dichter werden und dann in die Nähe der Tintenausstoßabschnitte 41 geführt werden. Im Kopfblockhauptkörper 31 sind ferner ein Tintenzuflußweg 43 und ein Tintenabflußweg 44 ausgebildet, die mit der Tintenkammer 30 in Verbindung stehen, so daß die Tinte 34 aus dem Tintenreservoir über den Tintenzuflußweg 43 und den Tintenabflußweg 44 durch die Tintenkammer 30 zirkulieren kann, wie in Fig. 3 gezeigt.
Von der ersten Fläche 31a bis zur dritten Fläche 31c aufgeklebt auf den Kopfblockhauptkörper 31 ist ein Folien- bzw. Bandmaterial (das nachstehend als TAB-Folie bezeichnet wird) 36, bei dem eine automatisierte Folienbond-(TAB-)Technik verwendet wird. Die TAB-Folie 36 besteht aus Isoliermaterial, z. B. Polyimid, hat als Ganzes eine rechteckige Form und hat außerdem eine Dicke von etwa 50 um. Die TAB-Folie 36 hat eine erste Fläche 36a, die der ersten Fläche 31a des Kopfblockhauptkörpers 31 entspricht, und eine zweite Fläche 36b, die seiner zweiten Fläche 31b entspricht.
In der TAB-Folie 36 sind eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 37 mit einer nahezu quadratischen Form ausgebildet, die den Öffnungen 33 entsprechen und die in einem gewünschten Auflösungsrasterabstand ausgebildet sind, wenn sie auf den Kopfblockhauptkörper 31 aufgeklebt und entlang einer Faltlinie Fo zwischen der ersten und der zweiten Fläche 36a und 36b gefaltet werden. Auf diese Weise können einfach durch Aufkleben der TAB-Folie 36 auf den Kopfblockhauptkörper 31 eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 37 ausgebildet werden, so daß der Schritt der Ausbildung der Ausstoßöffnungen 37 vereinfacht werden kann.
Einstückig ausgebildet auf der Rückseite der TAB-Folie 36 sind Ausstoßelektroden 39, die den jeweiligen Ausstoßöffnungen 37 in einer Längsrichtung der TAB-Folie 36 zugeordnet sind. Die Ausstoßelektroden 39 werden hergestellt, indem eine elektrisch leitendes Material einer Galvanisierung nach einem Muster unterzogen wird, so daß sie bei einem Rasterabstand von beispielsweise 300 dpi, d. h. in Intervallen von etwa 85 um, eine Dicke von 20 bis 30 um haben. Die jeweiligen Ausstoßelektroden 39 sind zu einer Endseite der TAB-Folie 36 herausgeführt und dann mit den äußeren Elektroden (Treiberelektroden) verbunden.
Die TAB-Folie 36 hat, wenn sie entlang der in Fig. 6 gezeigten Faltlinie Fo in einer Position gegenüber der Öffnung 33 des Kopfblockhauptkörpers 31 gefaltet ist, Tintenausstoßvorsprünge 40 von einer solchen Form, daß die Ausstoßpositionen der Tintenausstoßabschnitte 41 klar begrenzt sind, z. B. von einer Form mit einem zugespitzten winkligen Teil, das vom Spitzenende des Kopfblockhauptkörpers 31 zu einer Gegenelektrode 32 vorsteht. Die Tintenausstoßvorsprünge 40 erstrecken sich in einer gleichschenkligen Dreieckform von einer Seite der Ausstoßöffnungen 37 auf der Seite der Ausstoßelektroden 39 zu den Mittelpunkten der Ausstoßöffnungen 37.
Jede der Ausstoßelektroden 39 ist an ihrem Spitzenende mit einem quadratischen Rahmen ausgebildet, der Seiten 39a, 39b, 39c und 39d hat, die den jeweiligen Seiten der Ausstoßöffnungen 37 entsprechen. Da die Rahmen mit der TAB-Folie 36 am Umfang der zugeordneten Ausstoßöffnungen 37 einstückig ausgebildet sind, können die jeweiligen Ausstoßöffnungen 37 von den Ausstoßelektroden 39 vollkommen eingegrenzt sein. Da die Ausstoßelektroden 39 auf ihren Oberflächen mit einer Isolierfolie überzogen sind und daher einzeln elektrisch getrennt sind, sind die Elektroden einzeln elektrisch unabhängig potentialgesteuert.
Wenn bei dem elektrostatischen Tintenstrahldruckkopf mit der oben beschriebenen Anordnung eine Kataphoresespannung an die Kataphoreseelektrode 35 angelegt wird, bewirkt dies, daß ein elektrisches Feld, das von der Kataphoreseelektrode 35 zur Gegenelektrode 32 gerichtet ist, in der Tintenkammer 30 entsteht. Dieses elektrische Feld bewirkt, daß Tonerpartikel in der Tinte 34 mit einer Elektrophoresegeschwindigkeit entsprechend dem elektrischen Feld zu den Ausstoßöffnungen 37 wandern. Dies führt dazu, daß die Tinte 34 an den Spitzenenden der Vorsprünge 40 aufgrund der Oberflächenspannung Menisken 42 hat, und daher besteht immer ein Benetzungszustand durch die Tinte 34 in der Nähe der Tintenausstoßöffnungen 37.
Die Tonerpartikel werden durch die erzwungene Tintenzirkulation einer Pumpe in die Nähe der Ausstoßelektroden 39 geführt. Die Tonerpartikel wandern aufgrund des Elektrophoresephänomens weiter, so daß die Tonerpartikeldichte in der Nähe der Tintenausstoßöffnungen 37 höher wird als die der Tinte 34 auf der Zuflußseite der Tintenkammer 30.
Gegenionen mit einer umgekehrten Polarität in bezug auf die Ladung der Tonerpartikel werden durch die Wanderung der Tonerpartikel aufgrund des Elektrophoresephänomens erzeugt, so daß sich die Gegenionen in einer Richtung entgegen den Tonerpartikeln bewegen und von der Kataphoreseelektrode 35 adsorbiert werden.
Wenn eine elektrisches Feld, das von der Kataphoreseelektrode 35 zur Gegenelektrode 32 gerichtet ist, entsteht und eine hohe Impulsspannung mit einer vorbestimmten Breite an die spezifischen Ausstoßelektroden 39 angelegt wird, erhöht sich die Dichte des elektrischen Feldes um die Tintenausstoßöffnungen 37 abrupt. Dies bewirkt, daß eine elektrostatische Kraft auf die Tonerpartikel wirkt, so daß die Tonerpartikel zu den Spitzenenden der Menisken 42 wandern und sich dort unter dem Einfluß der elektrostatischen Kraft konzentrieren. Wenn danach die elektrostatische Kraft, die auf die Tonerpartikel wirkt, die Oberflächenspannung oder Reibungskraft des Meniskus 42 jedes Vorsprungs 40 überwindet, werden feine ausgestoßene Tröpfchen 45, die die Tonerpartikel enthalten, von den Vorsprüngen 40 zur Gegenelektrode 32 in einem Takt abgestoßen, der mit einer angelegten Spannung synchronisiert ist. Die Tinte 34 wird aus dem Tintenreservoir in die Tintenkammer 30 geführt, und die Tinte 34, die übermäßige Tonerpartikel enthält, wird kräftig in das Tintenreservoir zurückgeführt. Die oben beschriebenen Vorgänge werden wiederholt, um ein Bild auf der Grundlage von Druckdaten auf das Druckpapier 46 zu drucken, das an der Gegenelektrode 32 positioniert ist. Das gedruckte Bild wird von einem Heizelement (nicht dargestellt) erwärmt, um auf dem gedruckten Papier 46 fixiert zu werden.
Während des oben beschriebenen Druckvorgangs sind die Ausstoßöffnungen 37 von den Rahmen an den Spitzenenden der Ausstoßelektroden 39 umgeben, so daß, wenn eine Impulsspannung an angrenzende Ausstoßelektroden 39 angelegt wird, der Einfluß der Impulsspannung durch das Potential der Rahmen der Ausstoßelektroden 39 um die Ausstoßöffnungen 37 herum unterdrückt wird. Dadurch kann der bekannte Nachteil vermieden werden, daß nämlich Tinte 34, die den Tintenmeniskus bildet, ungünstigerweise zwischen der Vielzahl von Tintenausstoßabschnitten 41 strömt. Da keine Überkopplung durch ausgestoßene Tonerpartikel aus benachbarten Ausstoßöffnungen 37, die sich gegenseitig beeinflussen, entsteht, kann infolgedessen eine Bilddruckqualität auf dem Druckpapier 46 stabilisiert werden.
Bei dem vorliegenden Druckkopf 24 können, indem die TAB-Folie 36 mit Vorsprüngen 40 und der Vielzahl von Ausstoßelektroden 39, die der Vielzahl von jeweiligen Vorsprüngen 40 zugeordnet sind und mit Isoliermaterial beschichtet sind, einfach auf den Kopfblockhauptkörper aufgebracht wird, die Hauptteile des Druckkopfes 24 ausgebildet werden. Aus diesem Grund kann der Herstellungsprozeß des Druckkopfes 24 vereinfacht und seine Herstellungskosten reduziert werden. Da ferner die Tinte 34 in der Nähe der Vorsprünge 40 und der Ausstoßelektroden 39 reibungslos zirkuliert, können überschüssige Tonerpartikel und Gegenionen kräftig aus der Nähe der Ausstoßelektroden 39 vertrieben werden, so daß eine stabile Beibehaltung der Tonerpartikeldichte ermöglicht wird.
Ein weiteres Beispiel einer TAB-Folie in der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 7 bis 9 beschrieben.
Fig. 7 ist eine Ansicht eines zweiten Beispiels der TAB-Folie, bei der die Seiten 39c der Rahmen an den Spitzenenden der Ausstoßelektroden 39 in Fig. 6 entfernt sind, so daß die Ausstoßöffnung 37 von insgesamt drei Seiten umgeben ist, d. h. von den beiden Seiten 39b und 39d, die senkrecht zu der Richtung der Reihen der Ausstoßöffnungen 37 sind, sowie von der Seite 39a auf der Seite der Ausstoßelektrode 39. Ferner ist Fig. 8 eine Ansicht eines dritten Beispiels der TAB-Folie, bei der die Seite 39b der Rahmen der Ausstoßelektroden 39 in Fig. 6, die senkrecht zu der Richtung einer Reihe der Rahmen sind, von der Anordnung der TAB-Folie im ersten Beispiel entfernt sind, so daß die Ausstoßöffnung 37 von insgesamt drei Seiten umgeben ist, d. h. von den beiden Seiten 39a und 39c entlang der Richtung der Reihe der Ausstoßöffnungen 37 sowie von der Seite 39d, die senkrecht zu der Reihenrichtung ist. Auch bei diesem zweiten und dritten Beispiel sind, wie im ersten Beispiel in Fig. 6, die Tintenausstoßvorsprünge 40 ausgebildet, die sich zu den Mittelpunkten der Ausstoßöffnungen 37 erstrecken.
Wenn in irgendeinem der Beispiele gewünscht wird, daß die TAB-Folie 36 mit den Ausstoßelektroden 39 einstückig ausgebildet werden soll, wird zunächst ein Resistfilm auf die TAB-Folie 36 auflaminiert und die Ausstoßelektroden 39 durch ein elektrisches Feld beschichtet in Form einer Stapelung auf Flächen der TAB-Folie, die nicht mit dem Resistfilm ausgebildet sind. Um den Resistfilm mit dem TAB-Folie 36 hinreichend eng in Kontakt zu bringen, ist in diesem Fall ein bestimmtes Ausmaß an Kontaktfläche notwendig. In den Beispielen in Fig. 7 und 8 sind die Seiten 39c bzw. 39b von den Spitzenenden der Ausstoßelektroden 39 in Fig. 6 entfernt, so daß die Teile, die von den Spitzenenden der Ausstoßelektroden 39 umgeben sind, nicht von den anderen Teilen getrennt sind, was dazu führt, daß die Haftfestigkeit des Resistfilms auf den Teilen, die von den Spitzenenden umgeben sind, nicht unnötig zunimmt. Demzufolge kann die Dichte der Ausstoßelektroden 39 ferner erhöht werden, was zu einer verbesserten Druckbildzeilenauflösung führt.
In den oben beschriebenen Schritten kann die Dichte der Ausstoßöffnungen 37 erhöht werden. Um eine höhere Musterdichte herzustellen, sollte auch eine Grenze der Elektrodenbreite berücksichtigt werden, die auf der TAB-Folie 36 ausgebildet werden kann. Beispielsweise wird bei solchen Mustern, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, ein minimaler Rasterabstand der Reihe der Ausstoßöffnungen 37 folgendermaßen bestimmt.
Lmin = W1 + 2 · (W2 + W3) + W4 ... (1)
wobei Lmin einen minimalen Rasterabstand bezeichnet, W1 die Breite der Ausstoßöffnung, W2 die Breite der Elektrode, W3 einen lochbildenden Rand und W4 ein Intervall zwischen dew benachbarten Ausstoßöffnungen.
Nach der Gleichung (1) hängt das kleinste Rastermaß Lmin nur von den Herstellungstoleranzen der TAB-Folie 36 ab.
Bei einem solchen Muster, wie in Fig. 8 gezeigt, wird der kleinste Rasterabstand der Reihe der Ausstoßöffnungen 37 folgendermaßen bestimmt.
Lmin = W1 + W2 + W3 + W4 ... (2)
Nach der Gleichung (2) hängt der kleinste Rasterabstand nur von den Herstellungstoleranzen der TAB-Folie 36 ab.
Fig. 9 ist ein viertes Beispiel einer TAB-Folie, bei der alle vier Seiten 39a, 39b, 39c und 3% der Rahmen an den Spitzenenden der Ausstoßelektroden 39 in Fig. 6 von der Anordnung der TAB-Folie im ersten Beispiel entfernt sind, und die Ausstoßelektroden 39 (39') sind insgesamt an zwei Umfangsrändern jeder Ausstoßöffnung 37 angeordnet, d. h. eine Seite an der Zuleitungsseite der Ausstoßelektrode 39 bis zur Treiberelektrode und eine Seite, die auf der gegenüberliegenden Seite zur vorderen Seite positioniert ist, wobei die Ausstoßöffnung 37 zwischen ihnen angeordnet ist. In diesem Beispiel sind, wie im Beispiel 6, die Tintenausstoßvorsprünge 40 so ausgebildet, daß sie sich zu den Mittelpunkten der Ausstoßöffnungen 37 erstrecken. In einem solchen Muster, wie in Fig. 9 gezeigt, wird der kleinste Rasterabstand einer Reihe der Ausstoßöffnungen 37 folgendermaßen bestimmt.
Lmin = W1 + W4 ... (3)
Nach dieser Gleichung (3) hängt der kleinste Rasterabstand Lmin nur von den Herstellungstoleranzen der TAB-Folie 36 ab.
Wenn in bezug auf die jeweiligen in Fig. 6 bis 9 gezeigten TAB-Folien 36 angenommen wird, daß ihre Herstellungsmöglichkeit die gleiche ist, können Druckköpfe mit Auflösungen hergestellt werden, die in der Reihenfolge von Fig. 6 bis 9 steigen; die Möglichkeit der Druckköpfe, Überkopplung zu verhindern, die unter dem Einfluß des elektrischen Feldes zwischen benachbarten Ausstoßöffnungen 37 entsteht, steigt in der Reihenfolge von Fig. 9 bis 6.
Obwohl die Ausstoßöffnungen 37 so ausgebildet sind, daß sie eine nahezu rechteckige Form in dem oben beschriebenen ersten bis vierten Beispiel haben, ist die Form der Ausstoßöffnungen 37 nicht auf das spezifische Beispiel begrenzt, sondern kann beispielsweise kreisförmig sein.
Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf Fig. 10 bis 13 beschrieben.
In dieser Ausführungsform ist der Kopfblockhauptkörper 50 in seiner oberen und unteren Fläche mit einer Tintenzuführöffnung 56 und einer Tintenauslaßöffnung 55 versehen, die mit dem Tintenreservoir in Verbindung stehen, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Tintenkammer 53 ist versehen mit einer Tintenzuflußöffnung 56b, die über einen Tintenzuflußweg 56a mit der Tintenzuführöffnung 56 in Verbindung steht, und mit einer Tintenabflußöffnung 55b, die über einen Tintenabflußweg 55a mit der Tintenauslaßöffnung 55 in Verbindung steht. Die Tinte 34 zirkuliert aus dem Tintenreservoir über die Tintenzuführöffnung 56, den Tintenzuflußweg 56a, die Tintenzuflußöffnung 56b, die Tintenkammer 53, die Tintenabflußöffnung 55b, den Tintenabflußweg 55a und die Tintenauslaßöffnung 55.
Der Tintenzuflußweg 56a ist der Gratlinie zugewandt, wo die Ausstoßöffnung 61 der TAB-Folie so positioniert ist, daß ein Tintenstrom zur Tintenkammer 53 immer zur Ausstoßöffnung 61 gerichtet ist, so daß die Tinte 34 in der Nähe der Ausstoßöffnung 61 immer durch den zirkulierenden Tintenstrom ersetzt wird.
Mit Bezug auf Fig. 12 ist in der TAB-Folie 60 eine Ausstoßöffnung 61 mit einer nahezu rechteckigen Form ausgebildet, und ein Rand der Ausstoßöffnung 61, der auf der Seite der zweiten Fläche 60b liegt, ist mit Tintenausstoßvorsprüngen 62 ausgebildet, die sich sägezahnförmig in einem Rasterabstand entsprechend einer Auflösung in die Ausstoßöffnung 61 erstrecken. Wenn die TAB-Folie 60 an einer Position gegenüber der Tintenkammer 53 des Kopfblockhauptkörpers 50 gefaltet ist, erstrecken sich die jeweiligen Vorsprünge 62 von dem vorstehenden Teil des Kopfblockhauptkörpers 50 zur Gegenelektrode 32, um Tintenausstoßpositionen entsprechend den jeweiligen Ausstoßelektroden 63 in der Ausstoßöffnung 60 zu begrenzen. Die Ausstoßelektroden 63 spannen sich mit den jeweiligen Spitzenenden der Vorsprünge 62 brückenartig über die Ausstoßöffnung 61. Die Ausstoßelektroden 63 sind alternierend an den ersten und zweiten Flächen 60a und 60b der TAB-Folie 60 ausgebildet und über externe Elektroden mit einer Treiberelektrode verbunden. Die Ausstoßelektroden 63 auf der zweiten Fläche 60b erstrecken sich zu einem Seitenrand der ersten Fläche 60a angrenzend an alternierende Vorsprünge 62. Die ändere Hälfte der Ausstoßelektroden 63 erstrecken sich von einem Seitenrand der zweiten Fläche 60b auf die erste Fläche 60a angrenzend an die verbleibenden Vorsprünge und sind auf die erste Fläche 60a aufgeklebt.
Die Ausstoßelektroden 63 mit den Brückenteilen entsprechend den Vorsprüngen sind in einem chemischen Parylenharzbeschichtungsprozeß vollständig mit isolierendem Beschichtungsmaterial beschichtet worden. Insbesondere sind die Brückenteile der Ausstoßelektroden 63 auf ihren Flächen gleichmäßig mit isolierendem Beschichtungsmaterial beschichtet und haben eine Dicke von etwa 10 um oder weniger, so daß eine Trennung von der mit ihnen in Kontakt befindlichen Tinte 34 sichergestellt ist. Ferner können sich die Brückenteile linear von den beiden Kanten der Ausstoßöffnung 61 ohne Krümmung erstrecken, wenn die TAB-Folie 60 mit einem Knick an der Biegelinie Fo auf den Kopfblockhauptkörper 50 aufgeklebt ist.
Wenn bei dem elektrostatischen Tintenstrahldruckkopf mit der oben beschriebenen Anordnung eine Spannung mit der gleichen Polarität wie ein Tonerpartikelpotential an die Kataphoreseelektrode 59 angelegt wird, hat die Tinte 34 aufgrund der Flächenspannung an den Spitzenenden der Vorsprünge 62 Menisken 58, wie in Fig. 13 gezeigt. Dieses Phänomen tritt auf, da die Vielzahl von Vorsprüngen 62 entsprechend den jeweiligen Ausstoßelektroden 63 an einem Rand der Ausstoßöffnung 61 ausgebildet sind und eine Druckhöhe oder Druckdifferenz zwischen dem Tintenreservoir und der Tintenkammer 53 bewirkt, daß die Tinte 34 mit konstanter Durchflußrate in einer gegebenen Richtung strömt.
Da bei dem vorliegenden Druckkopf 54 die Ausstoßelektroden 63 in der Ausstoßöffnung 61 miteinander verbunden sind, erhöht sich die mechanische Festigkeit in der Ausstoßposition, und die Zuverlässigkeit steigt.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung nachstehend beschrieben.
Mit Bezug auf Fig. 14 bis 18 hat in dieser Ausführungsform der vorstehende Teil des Kopfblockhauptkörpers 71 eine zylindrische Form. Die Ausstoßöffnungen 73, die in einer Reihe auf einer oberen Seite der gekrümmten TAB-Folie 78 angeordnet sind, sind in einem Rasterabstand einer gewünschten Druckauflösung ausgebildet. Jede Ausstoßöffnung 73 ist mindestens an ihren Seiten von den Ausstoßelektroden 75 umgeben, und die zugeordnete innere Zuleitung steht von ihrer verbleibenden Seite in das Innere der Ausstoßöffnung 73 vor. Die inneren Zuleitungen erstrecken sich nach außen, wie in Fig. 18 gezeigt, wenn die TAB-Folie 78 entsprechend der zylindrischen Form des Kopfblockhauptkörpers 71 gekrümmt ist. Wenn in dieser Ausführungsform die Positionen, wo die TAB-Folie 78 auf den Kopfblockhauptkörper 71 aufgeklebt ist, oder die Positionen jeder Ausstoßöffnung 73 sich in einer TAB-Folie von vorbestimmten Positionen oder voneinander unterscheiden, können die inneren Zuleitungen dennoch ebenfalls vorstehen, und der Unterschied dieser Positionen ist weniger kritisch als in den anderen beiden Ausführungsformen. Somit tritt bei der Erfindung selten ein ernsthafter Herstellungsfehler auf, der durch ungenaue Montage verursacht wird, und die Erfindung kann mit hoher Zuverlässigkeit und guter Ausbeute billig hergestellt werden.
Außerdem ist eine Steuerplatte 79 von den Ausstoßöffnungen 73 um einen konstanten Abstand in ihrer Ausstoßrichtung beabstandet vorgesehen. Die Steuerplatte 79 hat ein Steuerloch 80 und die Steuerelektrode 76. Eine Gegenelektrode ist jenseits der Steuerelektrode 76 abseits der Ausstoßöffnungen 73 in der Ausstoßrichtung vorgesehen und ist um einen konstanten Abstand beabstandet. Eine Reihe der Ausstoßöffnungen 73 sind parallel zur Steuerplatte 79 und zur Steuerelektrode angeordnet.
Die Tinte 34, die aus einer Tintenzuführöffnung 81 in einen Tintenzuflußweg 83 eingeleitet wird, wird durch einen Spalt geführt, der von den Ausstoßöffnungen 73 und der Kataphoreseelektrode 77 begrenzt ist, und dann aus der Tintenkammer 72 abgeführt und im Kreislauf über die Tintenauslaßöffnung 82 zum Tintenreservoir zurückgeführt. In der Nähe der Ausstoßöffnungen 73 ist die TAB-Folie 78 gekrümmt, und die Tintenkammer 72 ist als gekrümmter Raum entlang der TAB-Folie 78 so begrenzt, daß ein Tintenstrom 84 immer zu den Ausstoßöffnungen 73 gerichtet ist, so daß die Tinte 34 in der Nähe der Ausstoßöffnungen 73 immer durch den zirkulierenden Tintenstrom 84 ersetzt wird. Der Tintenzuflußweg 86, der mit der Tintenzuführöffnung 81 verbunden ist, verbreitert sich, während er sich der Tintenkammer 72 nähert, wie in Fig. 16 gezeigt, so daß der zu jeder Ausstoßöffnung 73 gerichtete Tintenstrom 84 konstant und stabil ist.

Claims

11. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf mit:

einem Folienteil mit einer Vielzahl von Ausstoßelektroden; einer Vielzahl von Ausstoßvorsprüngen entsprechend den jeweiligen Ausstoßelektroden und mindestens einer Ausstoßöffnung, von denen sich mindestens einer der Ausstoßvorsprünge in die Ausstoßöffnung erstreckt; und

einem Kopfblockhauptkörper, der eine Tintenkammer eingrenzt und an dem das Folienteil angeordnet ist, so daß jede Ausstoßöffnung mit der Tintenkammer in Verbindung steht und jeder Vorsprung durch Krümmung des Folienteils in der Nähe der Vorsprünge von der Tintenkammer nach außen vorsteht.

2. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, wobei das Folienteil eine einzige Ausstoßöffnung und eine Vielzahl der Vorsprünge hat, die sich sägezahnförmig von einem Rand der Ausstoßöffnung in die Ausstoßöffnung erstrecken.

3. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Ausstoßelektroden auf dem Folienteil ausgebildet sind und die mindestens eine Ausstoßöffnung angrenzend an die Vielzahl von Vorsprungteilen überspannen.

4. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf mit:

einem Folienteil mit einer Vielzahl von Ausstoßelektroden, einer Vielzahl von Ausstoßvorsprüngen entsprechend den jeweiligen Ausstoßelektroden, einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen mit jeweils einem einzigen Ausstoßvorsprung, der sich in diese hinein erstreckt; und

einem Kopfblockhauptkörper, der eine Tintenkammer eingrenzt und an dem das Folienteil so angeordnet ist, daß jede Ausstoßöffnung des Folienteils mit der Tintenkammer in Verbindung steht und die Vorsprünge durch Krümmung des Folienteils in der Nähe der Vorsprünge von der Tintenkammer nach außen vorstehen.

5. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 4, wobei mindestens eine Hälfte einer Umfangsrandlänge jeder Ausstoßöffnung mit der entsprechenden Ausstoßelektrode überzogen ist.

6. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kopfblockhauptkörper einen Tintenzuflußweg und einen Tintenabflußweg aufweist, durch die Tinte zirkuliert, wobei der Tintenzuflußweg der mindestens einen oder allen Ausstoßöffnung(en) zugewandt ist.

7. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorsprünge in mindestens einer Reihe positioniert sind und der Kopfblockhauptkörper eine Gratlinie aufweist, die mit der Reihe der Vorsprünge ausgerichtet ist, wobei das Folienteil an der Gratlinie gekrümmt wird, wenn es an den Kopfblockhauptkörper montiert wird.

8. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kopfblockhauptkörper eine zylindrische Fläche aufweist, die in der Ausstoßrichtung vorsteht, wobei das Folienteil entsprechend der zylindrischen Form gekrümmt wird, wenn es an den Kopfblockhauptkörper montiert wird.

9. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ausstoßvorsprünge in Form der auf dem Folienteil ausgebildeten Ausstoßelektroden ausgeführt sind.

10. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Tintenkammer einen gekrümmten Raum angrenzend an die Vorsprünge aufweist, wobei die Tinte durch die Tintenkammer zirkuliert.

11. Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf mit:

einer Tintenkammer, die vor dem Drucken mit isolierender Tinte gefüllt worden ist, die geladene Tonerpartikel enthält;

einem Folienteil, in dem Ausstoßöffnungen, Ausstoßelektroden und Ausstoßvorsprünge durch eine automatisierte Folienbond-(TAB-)Technik ausgebildet sind und das in einer Nähe der Ausstoßöffnungen gekrümmt ist,

wobei die Ausstoßöffnungen zwischen der Tintenkammer und der Außenseite des Kopfes eine Verbindung herstellen, wobei die Ausstoßvorsprünge in den Ausstoßöffnungen als Tintenausstoßpunkte vorgesehen sind, wobei die Ausstoßelektroden in der Nähe der Ausstoßvorsprünge positioniert sind, um zu bewirken, daß Tonerpartikel unter dem Einfluß einer elektrostatischen Kraft auf der Grundlage einer an diese angelegten Impulsspannung von den Ausstoßvorsprüngen nach draußen ausgestoßen werden;

einer Steuerelektrode, die parallel zu einer Reihe von Spitzenenden der Ausstoßelektroden in einer Position angeordnet ist, die um einen konstanten Abstand von den Ausstoßelektroden in einer Ausstoßrichtung beabstandet ist;

einer Kataphoreseelektrode, die in der Tintenkammer auf einer gegenüberliegenden Seite der Ausstoßöffnungen positioniert ist, um zu bewirken, daß sich Tonerpartikel durch ein Elektrophoresephänomen an den Ausstoßöffnungen konzentrieren; und

einer Gegenelektrode, die parallel zu einer Reihe von Spitzenenden der Ausstoßelektroden in einer Position angeordnet ist, die um einen konstanten Abstand von der Steuerelektrode in der Ausstoßrichtung beabstandet ist.