DE69811970T2

DE69811970T2 - Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE69811970T2
Application number: DE69811970T
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: 1997-04-04
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: EP0869004A2; EP0869004B1; JP2859242B2; EP0869004A3; JPH10278273A; DE69811970D1; US6079817A

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucker, der einen Aufzeichnungsbetrieb durch Aufbringen von Toner auf ein Aufzeichnungsmedium, wie einem Druckpapier durchführt, und insbesondere einen elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der in einem elektrostatischen Tintenstrahldrucker verwendet wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Konventionell hat Druckeraufzeichnungstechnik, die auf Nicht- Aufprall-Systemen beruht, den Vorteil, daß die Erzeugung von Lärm während des Aufzeichnens usw. so klein ist, daß sie vernachlässigbar ist. Tintenstrahlaufzeichnungssysteme erlauben insbesondere das Drucken und Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit direkt auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines einfachen Aufbaus. Außerdem erlauben sie auch das Aufzeichnen auf Normalpapier und stellen daher äußerst vorteilhafte Aufzeichnungssysteme dar. Z. B. zeigen die Fig. 4 bis 7 ein konventionelles Beispiel eines Aufzeichnungskopfes, der als ein Tintenstrahlaufzeichnungsmedium vorgeschlagen worden ist. Dieses konventionelle Beispiel verwendet eine Tinte, die Tonerteilchen enthält, die in einer Trägerflüssigkeit dispergiert sind, zum Drucken auf Aufzeichnungspapier 8. Zusätzlich zu nadeiförmigen Aufzeichnungselektroden 3, die auf der Aufzeichnungskopfseite vorgesehen sind, ist auch eine gegenüberstehende Elektrode 7 auf der Rückseite des Aufzeichnungspapiers an einer Stelle vorgesehen, die den Aufzeichnungselektroden 3 gegenübersteht. In diesem System wird ein elektrisches Feld dadurch erzeugt, daß eine Spannung an die Aufzeichnungselektroden 3 und die gegenüberliegende Elektrode 7 angelegt wird, und die Tonerteilchen in der Tinte werden zum Aufzeichnungspapier 8 durch die elektrostatische Kraft ausgeworfen, die durch das elektrische Feld erzeugt wird.
Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, weist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf ein Substrat 1, das aus einem isolierenden Material von Kunststoff oder ähnlichem hergestellt ist, und eine Grundschicht 2 auf, die das Substrat 1 bedeckt. Die Grundschicht 2 ist aus einem isolierenden Material wie Polyimid hergestellt und hat eine Dicke von ungefähr 50 um. Eine Mehrzahl von Aufzeichnungselektroden 3 ist musterförmig auf der Oberfläche dieser Grundschicht 2 angeordnet. Die Aufzeichnungselektroden 3 sind dadurch gebildet, daß ein leitendes Material von Kupfer (Cu) oder ähnliches auf die Oberfläche der Grundschicht 2 bis zu einer Dicke von 20 bis 30 um plattiert wird, und dann so bemustert wird, daß der Abstand zwischen benachbarten Elektroden eine Schrittweite von 300 dpi beträgt, nämlich 85 um.
Der Endbereich jeder Aufzeichnungselektrode 3 steht nach außen (zur gegenüberliegenden Elektrode) von einem Rand der Grundschicht 2 um ungefähr 80 bis 500 um vor. Die Oberfläche der Aufzeichnungselektroden 3 ist gleichmäßig durch eine Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial 4 mit einer Dicke von 10 um oder weniger bedeckt, wie dies in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt ist, die Vergrößerungen des Bereiches sind, der durch den Pfeil A in Fig. 4 angedeutet ist.
Außerdem ist im Tintenstrahlaufzeichnungskopf ein Bereich der oberen Oberfläche der Grundschicht 2 durch eine Abdeckung 5 bedeckt. Die Abdeckung 5 ist aus einem isolierenden Material gebildet und so geformt, daß sie nicht auf die vorstehenden Endbereiche der Aufzeichnungselektroden 3 eine störende Wirkung ausübt. Ein Tintenzufuhreinlaß 5a und ein Tintenablaßauslaß (nicht gezeigt) sind vorgesehen. Der Raum, der durch die Grundschicht 2 und die Abdeckung 5 eingeschlossen ist, bildet eine Tintenkammer, und Tinte wird über den Tintenzufuhreinlaß 5a eingeführt, so daß die Tinte 6 immer sich im vollen Zustand innerhalb der Kammer befindet.
Ein schlitzförmiger Tintensprühauslaß 5b ist am Rand der Abdeckung 5 zwischen der Abdeckung 5 und der Grundschicht 2 gebildet. Die erwähnten Endbereiche der Aufzeichnungselektroden 3 stehen durch diesen Tintensprühauslaß 5b vor. Dadurch wird ein Tintenmeniskus, der durch das Symbol 6a bezeichnet ist, an diesem schlitzförmigen Tintensprühauslaß 5b gebildet.
Ein konstanter Rückdruck wird auf die Tinte 6 in der Tintenkammer ausgeübt. Daher bildet aufgrund der Oberflächenspannung und der Kapillarwirkung der Tinte selbst die Tinte 6 einen Tintenmeniskus 6b, der eine konkave Form hat, am Tintensprühauslaß 5b. Da die Endbereiche der Aufzeichnungselektroden 3 von der Grundschicht 2 und der Abdeckung 5 vorstehen, wenn man wie in Fig. 5 von oben sieht, bildet der Tintenmeniskus 6a eine U-Form zwischen benachbarten Aufzeichnungselektroden 3. Weiter hat, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, wenn man von der Seite sieht, der Tintenmeniskus 6a eine nach unten gerichtete konkave Form.
Wird daher ein Hochspannungspuls an eine der Aufzeichnungselektroden angelegt. Konzentriert sich das Elektrodenfeld auf dem Endbereich auf dem Tintenmeniskus 6a am vorstehenden Endbereich dieser Elektrode. Durch dieses elektrische Feld induziert wird der geladene Toner in der Tinte vom Endbereich des Tintenmeniskus 6a ausgestoßen. Dies bildet einen Tintentropfen 6b wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, der zum Aufzeichnungspapier 8 auf der Seite der gegenüberliegenden Elektrode 7 ausgeworfen wird, die dem Aufzeichnungskopf gegenüber angeordnet ist, und wird daher auf das Aufzeichnungspapier 8 gedruckt.
Fig. 7 zeigt ein ungefähres Diagramm von Äquipotentiallinien, das das Potential zeigt, das zwischen den Aufzeichnungselektroden 3 und der gegenüberliegenden Elektrode 40 während des Aufzeichnens in einem konventionellen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zeigt.
Wenn eine Spannung an eine Aufzeichnungselektrode 3 angelegt wird, nehmen die Äquipotentiallinien in der Nähe der vorstehenden Spitze 3a am Ende dieser Aufzeichnungselektrode 3 eine halbelliptische Form an, die die Aufzeichnungselektrode umgibt, deren Endbereich von dem Tintensprühauslaß 5b vorsteht. Außerdem wird in der internationalen PCT-Veröffentlichung (Internationale Veröffentlichungsnummer WO 93/11866) eine Erfindung offenbart, bei der leitende Glieder zu einer gegenüberliegenden Elektrode vorstehen und vorgeschriebene Teilchen dazu gebracht werden, von den Enden der leitenden Glieder durch ein elektrisches Feld herauszufliegen, das zwischen diesen leitenden Gliedern und der gegenüberliegenden Elektrode erzeugt wird.
In den konventionellen Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen, die oben beschrieben worden sind, bestehen jedoch die folgenden Arten von Problemen. Ein erstes Problem besteht darin, daß es schwierig ist, die Tinte in eine gewünschte Punktgröße zu bringen, wenn auf Aufzeichnungspapier aufgezeichnet wird. Dies beruht darauf, daß ein Hochspannungspuls an die Aufzeichnungselektrode 3 als Aufzeichnungsspannung angelegt wird und der Endbereich der Aufzeichnungselektrode 3 selbst einen Abgabepunkt 3a für die Tinte 6 bildet. Bei diesem Vorgang wirkt eine unzureichende elektrostatische Kraft auf die Tonerteilchen nahe der Abgabespitze 3a in Richtung der Abgabespitze 3a.
Anders gesagt, sind, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, in dem Bereich, der die Aufzeichnungselektroden 3 umgibt, die Äquipotentiallinien 9 praktisch parallel zur Richtung der Tintenabgabe mit der Ausnahme des Bereiches vor der Abgabespitze 3a (Seite der gegenüberstehenden Elektrode). Daher wird unzureichende elektrostatische Kraft in Richtung der Abgabespitze 3a in Bezug auf Tonerteilchen in der Nähe der Abgabespitze 3a erzeugt. Da die elektrostatische Kraft, die auf die Tonerteilchen wirkt, schwach ist, ist die Menge von Tonerteilchen, die der Abgabespitze 3a zugeführt wird, unzureichend, die gewünschte Punktgröße zu bilden.
Ein zweites Problem besteht darin, daß die Entladung von Tintentröpfchen unstabil wird. Dies beruht darauf, daß der Tintenmeniskus 6a dauernd eine Verbindung über die Aufzeichnungselektroden 3 bildet und Gipfelpunkte an den Abgabespit zen 3a aufweist. Daher wird die Flüssigkeitsoberfläche in der Nähe der Abgabespitze 3a, die abgegebene Tinte hat, vibrieren und den Tintenmeniskus 6a beeinflussen, was es unmöglich macht, einen Tintenmeniskus 6a zu erhalten, der zu allen Zeiten stabil ist.
Ein drittes Problem ist das Auftreten von Tintentröpfchenabgabefehlern aufgrund übermäßiger Konzentration von Tonerteilchen im Tintensprühauslaß 5b. Der Grund hierfür ist, daß der Tintensprühauslaß 5b in der Abdeckung, der Tinte 6 den Abgabespitzen 3a für die Abgabe zuführt, in einem Teil der Tintenkammer in Form eines Schlitzes einer Größe gebildet ist, der das Überfließen von Tinte verhindert. Als Ergebnis hiervon wird keine Tintenströmung 6 am Tintensprühauslaß 5b erzeugt, und es gibt eine übermäßige Konzentration von Tonerteilchen in diesem Bereich, was bewirkt, daß die Tintenviskosität über das erforderliche Niveau ansteigt.
EP 0 764 529 A2 (NEC) offenbart einen Aufzeichnungskopf, in dem (wie dies in Fig. 5 der Entgegenhaltung dargestellt ist) das Abdeckglied 4 eine Reihe von konvexen Spitzenendbereichen 12 mit einem relativen Abstand hat, der demjenigen der Aufzeichnungselektroden 2 entspricht. Dieses Dokument ist für die Abgrenzung in der zweiteiligen Form der Ansprüche 1 und 5 benutzt worden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel wenigstens der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, einen elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu schaffen, bei dem Tintentropfen in einer gewünschten Punktgröße dadurch gebildet werden, daß ei ne geeignete Menge von Tonerteilchen zugeführt wird, wobei eine übermäßige Konzentration dieser Tonerteilchen im Tintenabgabeabschnitt verhindert wird, und die Tintenabgabe zu stabilisieren.
Gemäß einem Gesichtspunkt besteht die Erfindung in einem elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der einschließt: (a) Druckelektroden zum Auswerfen von Tinte zum Aufzeichnungspapier; (b) eine gegenüberliegende Elektrode zum Erzeugen eines vorgegebenen elektrischen Feldes zwischen den Druckelektroden und der gegenüberliegenden Elektrode; (c) Tintenabgabeendabschnitte, von denen jeder in der Nähe einer entsprechenden Druckelektrode ausgebildet ist; und (d) Unterteilungsendabschnitte, die jeweils zwischen einem benachbarten Paar der Tintenabgabeendabschnitte gebildet sind. Jeder Tintenabgabeendabschnitt ist näher an der gegenüberliegenden Elektrode angeordnet als irgendein Teil der entsprechenden Druckelektrode.
Die Breite der Druckelektroden im elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann größer sein als diejenige der Tintenabgabeendabschnitte.
Die Oberfläche der Druckelektroden kann mit einer Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial beschichtet sein.
Die Tintenabgabeendabschnitte können aus einem isolierenden Beschichtungsmaterial gebildet sein, das eine dielektrische Konstante von 10 oder weniger hat.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt ist die Erfindung ein elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der einschließt:
(a) einen Kopfblock, innerhalb dessen eine Tintenzufuhrkammer zum Zuführen von Tinte von einer externen Quelle und eine Tintenablaßkammer zum externen Ablassen von Tinte ausgebildet ist; (b) Tintenabgabeendabschnitte, die in einem Weg von der Tintenzufuhrkammer zur Tintenabiaßkammer ausgebildet sind; (c) Tintenrezykliernuten, die von der Tintenzufuhrkammer zu den Tintenablaßendabschnitten und von den Tintenablaßendabschnitten zur Tintenablaßkammer ausgebildet sind; (d) Druckelektroden zum Auswerfen von Tinte, wobei jede Druckelektrode in der Nähe eines entsprechenden Tintenablaßendabschnittes ausgebildet ist; (e) eine gegenüberstehende Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen den Druckelektroden und der gegenüberstehenden Elektrode; und (f) Unterteilungsendabschnitte, die jeweils zwischen einem entsprechenden benachbarten Paar der Tintenabgabeendabschnitte ausgebildet sind. Jeder Tintenabgabeendabschnitt ist näher der gegenüberliegenden Elektrode als irgendein Teil der entsprechenden Druckelektrode angeordnet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt Schrägansichten eines elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf es der Erfindung;
Fig. 1(A) zeigt eine allgemeine perspektivische Ansicht; und
Fig. 1(B) zeigt eine vergrößerte perspektivische Teilansicht;
Fig. 2 zeigt Querschnittsansichten des in Fig. 1 dargestellten elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;
Fig. 2(A) ist eine Querschnittsansicht, die die Nachbarschaft eines Tintenabgabeendabschnittes zeigt;
Fig. 2(B) ist eine Querschnittsansicht, die den gesamten Aufzeichnungskopf zeigt;
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der Erfindung und insbesondere eine Draufsicht eines elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wobei eine schematische Darstellung von Äquipotentiallinien gezeigt ist, die in der Nähe der Tintenabgabeendabschnitte erzeugt werden;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen konventionellen elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zeigt;
Fig. 5 ist eine Draufsicht eines elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht im Querschnitt entlang der B-B in Fig. 5; und
Fig. 7 ist eine Draufsicht des in Fig. 4 gezeigten elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf es, wobei eine schematische Darstellung der Äquipotentiallinien gegeben wird, die in der Nachbarschaft der Aufzeichnungselektroden während des Aufzeichnens erzeugt werden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEM AUSFÜHRUNGSFORMEM

Unten wird eine Ausführungsform eines elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 weist eine perspektivische Querschnittsansicht eines elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf es (Fig. 1(A)) und eine perspektivische Querschnittsansicht auf, die einen vergrößerten Teil desselben zeigt (Fig. 1(B)). In Fig. 1 weist der elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der gegenwärtigen Art der Ausführung die folgenden hauptsächlichen Bestandteile auf. Nämlich eine vierseitige Tintenabgabekammer 20, die aus einem isolierenden Material von Keramik, Polymermaterial oder ähnlichem gebildet ist, ist auf einem Kopfblock 10 gelagert. Der elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungskopf weist auch ein Substrat 30 auf, das durch eine isolierende dünne Platte oder eine Polymerschicht oder ähnliches gebildet ist. Eine Mehrzahl von unabhängigen Aufzeichnungselektroden 31 ist in einem zueinander parallelen Muster auf der Oberfläche des Substrats 30 ausgebildet. Eine gegenüberliegende Elektrode 40, die das Aufzeichnungspapier von hinten während des Drückens abstützt, ist an einer Stelle gegenüber dem Substrat 30 (vordere Position in Fig. 1) angeordnet. Diese gegenüberstehende Elektrode ist aus einem leitenden Material wie z. B. Metall usw. hergestellt und ist mit Masse (GND) oder einer externen Stromversorgung (nicht dargestellt) verbunden. Jede Komponente wird unten im Detail beschrieben.
Erstens ist der Kopf block 10 mit einer Tintenzufuhrkammer 11, die Tinte 50 (wird später beschrieben) zuführt, und einer Tintenablaßkammer 12 versehen, die die Tinte extern abläßt. Eine Zufuhrröhre 11a zum Zuführen von Tinte 50 von der externen Quelle ist mit der Tintenzufuhrkammer 11 verbunden. Die Tintenablaßkammer 12 ist mit einer Ablaßröhre 12a versehen, und die Tinte 50 kann extern mit Hilfe dieser Ablaßröhre 12a abgelassen werden. Der Kopfblock ist mit einem angenäherten E-förmigen Querschnitt ausgebildet, wie dies in Fig. 2(B) gezeigt ist.
Die Tintenzufuhrkammer 11 und die Tintenablaßkammer 12 sind mit Hilfe des Tintenabgabegliedes 20 verbunden, das später beschrieben wird. Indem Tinte der Tintenzufuhrkammer 11 zugeführt wird und Tinte 50 von der Tintenablaßkammer 12 abgelassen wird, wird die Tinte 50 zwischen dem Kopf und einem externen Tintentank (nicht dargestellt) rezykliert. Es kann erwartet werden, daß Luftblasen in die Tinte 50 in der Tintenabgabekammer 20 während des Rezyklierens der Tinte 50 eingemischt werden. Da Luftblasen einen nachteiligen Effekt auf die Aufzeichnungsqualität haben, müssen sie unterdrückt werden. Daher ist wünschenswerterweise die Tintenablaßkammer 12 oberhalb der Tintenzufuhrkammer 11 angeordnet, um restliche Luftblasen im Kopfblock 10 zu vermeiden. Dies ist jedoch kein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung.
Eine Migrationselektrode 13, die aus einem leitenden Material gebildet ist, wie z. B. Metall, ist innerhalb der Tintenzufuhrkammer 11 vorgesehen. Diese Migrationselektrode 13 ist mit einer externen Stromversorgung (nicht dargestellt) verbunden und ist in direktem Kontakt mit der Tinte 50, die in der Tintenzufuhrkammer 11 enthalten ist.
Eine feste Vorspannung derselben Polarität wie die geladenen Tonerteilchen 50a wird an diese Migrationselektrode 13 angelegt. Ein Masse (GND)-Pegel oder eine feste Vorspannung unterschiedlicher Polarität zu derjenigen der geladenen Tonerteilchen 50a wird konstant an die gegenüberliegende Elektrode 40 angelegt.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Querschnittsansicht des Tintenabgabeendabschnittes 22a des Tintenabgabe gliedes 20 in dem in Fig. 1 gezeigten elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf. Wie Fig. 2 zeigt, hat das Tintenabgabeglied 20 zwei schräge Flächen: eine obere Fläche und eine untere Fläche, und der Bereich, wo die oberen und unteren Flächen sich schneiden, bildet einen Tintenabgabeendabschnitt 22a, der Tinte abgibt. Eine Mehrzahl von Tintenrezykliernuten 21 ist ausgebildet, die entlang der oberen Fläche und der unteren Fläche verlaufen, so daß sie durch den Tintenabgabeendabschnitt 22a hindurchgehen. Die Räume zwischen benachbarten Tintenabgabenuten 21 bilden Tintenabgabestufenabschnitte 22, die eine konvexe Querschnittsform haben (siehe Fig. 1(B)), und die Tintenabgabenuten 21 und die Tintenabgabestufenabschnitte 22 sind so ausgebildet, daß sie miteinander verbunden sind.
Anders gesagt ist eine Ecke des Tintenabgabegliedes 20 als ein Tintenabgabeendabschnitt ausgebildet, und an diesem Tintenabgabeendabschnitt 22a bilden die Tintenabgabenuten 21 und der Tintenabgabestufenabschnitt 22 eine winkelförmige Struktur. Dieser winkelförmige Tintenabgabeendabschnitt steht zu einer gegenüberliegenden Elektrode 40 vor, die das Aufzeichnungspapier 41 von hinten abstützt. Dieser vorstehende Bereich bildet eine Spitze, die Tinte abgibt. Mit Hilfe dieser Zusammensetzung wird das vierseitige Tintenabgabeglied 20 durch den Kopfblock 10 getragen.
Wie dies in Fig. 1(B) gezeigt ist, sind die Tintenabgabestufenabschnitte 22 mit einer Schrittweite oder Teilung positioniert, die der halben Punktteilung (dot pitch) bei der maximalen gewünschten Auflösung äquivalent ist. Darüber hinaus sind die Aufzeichnungselektroden 31 mit einer Teilung angeordnet, die der gewünschten Auflösung entspricht. Daher sind die Aufzeichnungselektroden 31 mit einem Verhältnis von eins zu jeweils zwei Tintenabgabestufenabschnitten 22 angeordnet. Die entsprechenden zentralen Längsachsen jedes zweiten Tintenabgabestufenabschnitts 22 und die entsprechende Aufzeichnungselektrode 31 fallen miteinander zusammen. Die Aufzeichnungselektroden 31 sind mit einer Breite ausgebildet, die größer ist als diejenige der entsprechenden Tintenabgabestufenabschnitte 22. Wünschenswerterweise beträgt die Breite jedes Tintenabgabestufenabschnitts 22 20 um oder weniger.
Bei dieser Art der Verwirklichung der Tintenabgabestufenabschnitte 22 funktioniert nur jeder zweite Tintenabgabestufenabschnitt 22A, der einer Aufzeichnungselektrode 31 entspricht als eine Spitze, die tatsächlich Tintentröpfchen (durch das Symbol 51 bezeichnet) an seinem Tintenabgabeendabschnitt 22a abgibt. Die anderen Tintenabgabestufenabschnitte 22B wirken als Unterteilungen zwischen den Tintenabgabestufenabschnitten 22A. Anders gesagt wirken, nachdem ein Tintentröpfchen 51 von dem Tintenabgabeendabschnitt 22a eines Tintenabgabestufenabschnittes 22A abgegeben worden ist, die Tintenabgabestufenabschnitte 22B als Unterteilungen, die verhindern, daß Vibrationen im Meniskus zu den Abgabeendabschnitten 22a übertragen werden.
Wie dies oben beschrieben wurde, sind im Tintenabgabeglied 20 die Tintenrezykliernuten 21 und die Tintenabgabestufenabschnitte 22 an den sich schneidenden oberen und unteren Schrägflächen ausgebildet. Es ist notwendig, einen Rezyklierweg für die Tinte 50 zu bilden, der die Verbindung zu den Tintenabgabenuten 21 herstellt. Daher ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, auf der oberen Schrägfläche das Substrat 30 gegen die Tintenabgabenuten 21 und die Tintenabgabestufenab schnitte 22 angeordnet. Außerdem ist die untere Schrägfläche durch ein Abdeckglied 25 bedeckt, um zu verhindern, daß Tinte 50 von den Tintenabgabenuten 21 und den Tintenabgabestufenabschnitten 22 ausströmt. Das Abdeckglied 25 ist mehrere 10 jum hinter den Tintenabgabeendabschnitten 22a des Tintenabgabegliedes 20 positioniert. Weiter ist das Substrat 30 hinter den Tintenabgabeendabschnitten 22a des Tintenabgabegliedes 20 positioniert. Als Ergebnis hiervon wird ein Zustand erreicht, bei dem die Tintenabgabeendabschnitte 22a außerhalb vom Ende des Substrats 30 an der oberen Seite des Tintenabgabegliedes 20 freiliegen.
Die gegenüberliegende Elektrode 40 ist in einem solchen Abstand positioniert, daß ein vorbestimmter Druckabstand zwischen dem Aufzeichnungspapier 41 und den Tintenabgabeendabschnitten 22a des Tintenabgabegliedes 20 sichergestellt ist. Die gegenüberstehende Elektrode 40 dient auch als Platte oder Walze zum Fördern des Aufzeichnungspapiers 41. Das Aufzeichnungspapier 41, das durch einen Papierzufuhrmechanismus (nicht dargestellt) zugeführt wird, wird in den Druckspalt zwischen der gegenüberliegenden Elektrode 40 und dem Tintenabgabeendabschnitt 22a eingeführt, so daß es immer in Berührung mit der gegenüberliegenden Elektrode steht.
Wie dies oben beschrieben wurde, sind die Aufzeichnungselektroden 31 musterförmig auf dem Substrat 30 angeordnet. Insbesondere sind sie parallel zu den Tintenabgabenuten 21 und den Tintenabgabestufenabschnitten 22 ausgebildet und in Intervallen ausgerichtet, die gleich der Punktteilung (dot pitch) in der erforderlichen Auflösung sind. Elektrodenhöcker zum Verbinden zu einer externen Treiberstromquelle, die nicht dargestellt ist, sind an den anderen Enden der Aufzeichnungselek troden 31 ausgebildet. Im Substrat 30 sind die Aufzeichnungselektroden 31 mehrere 10 um hinter den Tintenabgabeendabschnitten 22a des Tintenabgabegliedes 20 positioniert. Mit Hilfe der oben beschriebenen Konstruktionen hat der elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Art der Verwirklichung die folgende Betriebsweise und Wirkung.
Ein vorgewählter Rückdruck wird auf die Tinte 50 ausgeübt, die von der Tintenzufuhrkammer 11 zur Tintenablaßkammer 12 im Kopfblock 10 rezykliert wird. Dieser Rückdruck hat eine solche Größe, daß er nicht die Kapillarwirkung der Tinte 50 in den Tintenabgabenuten 21 überschreitet. Daher wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ein konkaver Meniskus 52 mit Spitzen bei jedem Tintenabgabeendabschnitt 22a im Bereich der Tintenabgabeendabschnitte 22a des Tintenabgabegliedes 20 gebildet.
Eine konstante Vorspannung derselben Polarität wie die geladenen Tonerteilchen 50a wird an die Migrationselektrode 13 in der Tintenzufuhrkammer 11 angelegt, und Massepegel oder eine konstante Vorspannung einer Polarität, die von derjenigen der geladenen Tonerteilchen 50a verschieden ist, wird konstant an die gegenüberliegende Elektrode 40 angelegt.
Tonerteilchen 50a sind in der Tinte 50 dispergiert, die in die Tintenzufuhrkammer 11 des Kopfblockes 10 eingeführt wird. Die Tonerteilchen 50a werden zur gegenüberliegenden Elektrode mit Hilfe der Migrationselektrode 13 gezogen, die mit der Tinte 50 in Kontakt steht. In diesem Falle hat die Spannung der Migrationselektrode 13 einen Pegel, durch den die Tinte nicht von dem Abgabeendabschnitt 22a abgegeben wird. Daher wird die Tinte den Tintenabgabeendabschnitten 22a im Tintenabgabeglied 20 zugeführt.
Während des Aufzeichnens wird eine Treiberpulsspannung an eine gewünschte Aufzeichnungselektrode 31 durch den Treiber angelegt, und eine elektrostatische Kraft wirkt auf die Tonerteilchen 50a in der Tinte 50, die dem Tintenabgabeendabschnitt 22a zugeführt sind, aufgrund des elektrischen Feldes, das zwischen der Aufzeichnungselektrode 31 und der gegenüberstehenden Elektrode 40 erzeugt wird. Die elektrostatische Kraft, die auf die Tonerteilchen 50a ausgeübt wird, übersteigt die Oberflächenspannung des Tintehmeniskus am Abgabeendabschnitt 22a, wodurch bewirkt wird, daß ein Tintentröpfchen 51, das Tonerteilchen 50a enthält, von dem Tintenabgabeendabschnitt 22a zur gegenüberliegenden Elektrode 40 abgegeben wird. Das Tintentröpfchen 51 haftet am Aufzeichnungspapier 41 der gegenüberliegenden Elektrode 40 an, wodurch ein Aufzeichnungsvorgang durch Drucken durchgeführt wird.
Die Äquipotentiallinien 60, die während des Auf Zeichnens erzeugt werden, sind in Fig. 3 gezeigt. In diesem Falle sind die Äquipotentiallinien 60 in der Nähe des Tintenabgabeendabschnittes 22a, wenn eine Aufzeichnungsspannung angelegt wird, faktisch senkrecht zur Richtung, in der die Tinte abgegeben wird. Dies beruht darauf, daß die Aufzeichnungselektroden 31 ein wenig hinter den Tintenabgabeendabschnitten 22a des Tintenabgabegliedes 20 positioniert sind. Eine elektrostatische Kraft wird erzeugt, die die Tonerteilchen in der Nähe des Tintenabgabeendabschnittes 22a zum Tintenabgabeendabschnitt 22a zieht. Daher wird die Zufuhr von Tonerteilchen 50a zum Tintenabgabeendabschnitt 22 sogar dann kontinuierlich sein, wenn die Aufzeichnungsspannung angelegt wird.
Wie dies oben beschrieben wurde, wird im elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung ein konkav geformter Tintenmeniskus 52 vor den Aufzeichnungselektroden 31 gebildet. Sogar wenn eine Aufzeichnungsspannung angelegt wird, sammeln sich daher Tonerteilchen 50a am Entladeendabschnitt 22a, und es kann so eine ausreichende Menge von Tonerteilchen 50a zum Bilden der gewünschten Punktgröße geliefert werden.
Indem die Zeitperiode geändert wird, während der die Aufzeichnungsspannung an die Aufzeichnungseiektroden angelegt wird, ist es darüber hinaus möglich, die Menge von Tonerteilchen 50a zu verändern, die dem Tintenabgabeendabschnitt 22a zugeführt werden. Daher kann die gewünschte Punktgröße gebildet werden.
Da jeder zweite Tintenabgabestufenabschnitt 22B als eine isolierende Unterteilung zwischen den Tintenabgabestufenabschnitten 22A, die tatsächlich Tinte abgeben, wirkt, beeinflussen darüber hinaus Vibrationen im Tintenmeniskus im Bereich der Tintenabgabeendabschnitte 22a nach Abgabe der Tinte nicht den Tintenmeniskus am Abgabeendabschnitt 22a der Tintenabgabestufenabschnitte 22A. Daher ist es möglich, zu jeder Zeit einen stabilen Tintenmeniskus zu erhalten.
Da eine Zwangsströmung von Tinte von der Tintenzufuhrkammer 11 zur Tintenablaßkammer 12 innerhalb der Tintenabgabenuten 21 erzeugt wird, die in der Nähe der Tintenabgabeendabschnitte 22a gebildet sind, wird darüber hinaus die Tinte 50 gleichmäßig in den Tintenabgabenuten 21 rezykliert. Daher ist es möglich, Ansammlung von Tonerteilchen 50a in der Nähe des Tintenabgabeendabschnittes 22a zu verhindern, der der gegen überliegenden Elektrode 40 am nächsten ist. Demgemäß ist es möglich. Tintentröpfchenabgabefehler aufgrund von übermäßiger Ansammlung von Tonerteilchen 50a zu verhindern. Im elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung wird ein TAB-Band, das auf TAB-Montagetechnik beruht (Tape Automated Bonding, Bandautomatisiertes Bonden), z. B. verwendet, wenn die Aufzeichnungselektroden 31 gebildet werden. Insbesondere werden die Aufzeichnungselektroden 31 integral auf einer Grundschicht ausgebildet, die von diesem TAB- Band hergestellt ist.
Der Vorgang des Beschichtens der Aufzeichnungselektroden 31 kann durch Beschichten auf einem isolierenden Beschichtungsmaterial 32 durchgeführt werden, das aus Perylenharz besteht.
Wie oben beschrieben ist es möglich, in dem elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung, da die Tintenabgabeendabschnitte vor den Aufzeichnungselektroden ausgebildet sind und die Aufzeichnungselektroden so ausgebildet sind, daß sie die Tintenabgabeendabschnitte umgeben, den Abgabespitzen eine ausreichende Menge von Tonerteilchen zuzuführen, um gewünschte Punkte zu bilden, indem ein Tintenvorrat mit Hilfe eines Tintenmeniskus vor den Aufzeichnungselektroden erzeugt wird.
Die vorliegenden Ausführungsformen sollen daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht einschränkend angesehen werden, wobei der Bereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird, und alle Änderungen, die in den Bereich der Ansprüche kommen, sollen daher dadurch erfaßt werden.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 9-086229 (am 4. April 1997 eingereicht), die das Prioritätsdokument dieser Anmeldung ist, einschließlich Beschreibung, Ansprüchen, Zeichnungen und Zusammenfassung wird hierin unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.
Jedes Merkmal, das in diesen Unterlagen beschrieben ist (weicher Ausdruck die Ansprüche einschließt) und/oder in den Zeichnungen gezeigt ist, kann in die Erfindung unabhängig von anderen offenbarten und/oder dargestellten Merkmalen eingeschlossen werden.
Die Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist nur beispielhaft.
Zusammenfassend weist der elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der hier beschrieben ist, auf: Druckelektroden, die Tinte zum Aufzeichnungspapier auswerfen; eine gegenüberstehende Elektrode zum Erzeugen eines vorgegebenen elektrischen Feldes zwischen den Druckelektroden und der gegenüberliegenden Elektrode; Tintenabgabeendabschnitte, die in der Nähe der Druckelektroden ausgebildet sind; und Unterteilungsendabschnitte, die jeweils zwischen einem benachbarten Paar der Tintenabgabeendabschnitte ausgebildet sind. Die Tintenabgabeendabschnitte sind näher an der gegenüberliegenden Elektrode ausgebildet als die Endbereiche der Druckelektroden.
In diesem Falle sind Äquipotentiallinien im Bereich der Tintenabgabeendabschnitte, wenn eine Aufzeichnungsspannung angelegt wird, faktisch senkrecht zur Richtung, in der die Tinte abgegeben wird. Dies beruht darauf, daß die Aufzeichnungselektroden ein wenig hinter den Tintenabgabeendabschnitten in dem Tintenabgabeglied positioniert sind. In diesem Falle wirkt eine elektromagnetische Kraft auf die Tonerteilchen nahe den Tintenabgabeendabschnitten in Richtung der Tintenabgabeendabschnitte. Sogar wenn eine Aufzeichnungsspannung angelegt wird, gibt es daher eine kontinuierliche Zufuhr von Tonerteilchen zu den Tintenabgabeendabschnitten.
Wie dies oben beschrieben worden ist, wird in dem elektromagnetischen Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung ein konvexer Tintenmeniskus vor den Druckelektroden gebildet, daher sammeln sich Tonerteilchen an den Entladespitzen sogar dann, wenn eine Aufzeichnungsspannung angelegt wird, und es kann so eine ausreichende Menge von Tonerteilchen zum Bilden einer gewünschten Punktgröße zugeführt werden.

Claims

1. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der aufweist:

(a) Druckelektroden (31) zum Auswerfen von Tinte (50) zu Aufzeichnungspapier (8);

(b) eine gegenüberstehende Elektrode (40) zum Erzeugen eines vorgegebenen elektrischen Feldes zwischen den Druckelektroden (31) und der gegenüberstehenden Elektrode (40); und

(c) Tintenabgabeendabschnitte (22a), die jeweils in der Nähe einer entsprechenden Druckelektrode (31) ausgebildet sind;

wobei jeder Tintenabgabeendabschnitt (22a) näher der gegenüberliegenden Elektrode (40) positioniert ist als irgendein Teil der entsprechenden Druckelektrode (31);

welcher Aufzeichnungskopf dadurch gekennzeichnet ist, daß er weiter aufweist:

(d) Unterteilungsendabschnitte (22b), die jeweils zwischen einem entsprechenden Paar der Tintenabgabeendabschnitte (22a) ausgebildet sind.

2. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß Anspruch 1, bei dem die Breite der Druckelektroden (31) größer ist als diejenige der Tintenabgabeendabschnitte (22a).

3. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche der Druckelektroden (31) mit einer Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial (32) bedeckt ist.

4. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, bei dem die Tintenabgabeendabschnitte (22a) aus einem isolierenden Beschichtungsmaterial (32) gebildet sind, das eine dielektrische Konstante von 10 oder weniger hat.

5. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der aufweist:

(a) einen Kopfblock (10), innerhalb dem eine Tintenzufuhrkammer (11) zum Zuführen von Tinte (50) von einer externen Quelle und eine Tintenablaßkammer (12) zum externen Ablassen von Tinte (50) ausgebildet sind;

(b) Tintenabgabeendabschnitte (22a), die in einem Weg von der Tintenzufuhrkammer (11) zur Tintenablaßkammer (12) ausgebildet sind;

(c) Tintenreklyziernuten (21), die von der Tintenzufuhrkammer (11) zu den Tintenabgabeendabschnitten (22a) und von den Tintenabgabeendabschnitten (22a) zur Tintenablaßkammer (12) ausgebildet sind;

(d) Druckelektroden (31) zum Auswerfen von Tinte (50), wobei jede Druckelektrode (31) in der Nähe eines entsprechenden Tintenabgabeendabschnittes (22a) positioniert ist; und

(e) eine gegenüberstehende Elektrode (40) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen den Druckelektroden (31) und der gegenüberliegenden Elektrode (40);

wobei jeder Tintenabgabeendabschnitt (22a) näher der gegenüberstehenden Elektrode (40) positioniert ist als irgendein Abschnitt der entsprechenden Druckelektrode (31);

wobei der Druckkopf dadurch gekennzeichnet ist, daß er weiter aufweist:

(f) Unterteilungsendabschnitte (22b), die jeweils zwischen einem benachbarten Paar der Tintenabgabeendabschnitte (22a) ausgebildet sind.

6. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, bei dem die Breite der Druckelektroden (31) größer ist als diejenige der Tintenabgabeendabschnitte (22a).

7. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, bei dem die Oberfläche der Druckelektroden (31) mit einer Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial (32) bedeckt ist,

8. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, bei dem Tintenabgabeendabschnitte (22a) aus einem isolierenden Beschichtungsmaterial (32) gebildet sind, das eine dielektrische Konstante von 10 oder weniger hat.

9. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, bei dem die Tintenabgabeendabschnitte (22a) durch zwei einander schneidende schräge Flächen gebildet sind.

10. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, bei dem die Breite der Druckelektroden (31) größer ist als die Breite der Tintenabgabeendabschnitte (22a).

11. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, bei dem die Oberfläche der Druckelektroden (31) mit einer Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial (32) bedeckt ist.

12. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, bei dem die Tintenabgabeendabschnitte (22a) aus einem isolierenden Beschichtungsmaterial (32) gebildet sind, das eine dielektrische Konstante von 10 oder weniger hat.

13. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, bei dem:

(a) die Tintenrezykliernuten (21) an beiden der einander schneidenden schrägen Flächen ausgebildet sind;

(b) ein vorgegebenes Substrat (30) auf einer der schrägen Flächen angeordnet ist, so daß es die Tintenrezykliernuten (21) bedeckt, wobei die Druckelektroden (31) dadurch gebildet sind, indem sie auf das Substrat (30) musterförmig aufgebracht sind, die Aufzeichnungselektroden so positioniert sind, daß sie den Tintenrezykliernuten (21) gegenüberstehen; und

(c) ein vorgegebenes Abdeckglied (25) auf der anderen schrägen Fläche vorgesehen ist, so daß es die Tintenrezykliernuten (21) bedeckt.

14. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 13, bei dem die Breite der Druckelektroden (31) größer ist als diejenige der Tintenabgabeendabschnitte (22a).

15. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 13, bei dem die Oberfläche der Druckelektroden (31) mit einer Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial (32) bedeckt ist.

16. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 13, bei dem die Tintenabgabeendabschnitte (22a) aus einem isolierenden Beschichtungsmaterial (32) mit einer dielektrischen Konstante von 10 oder weniger gebildet sind.

17. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 13, bei dem die Druckelektroden (31) mit einer Teilung von eins für jeden Tintenabgabeendabschnitt (22a) vorgesehen sind und die Längsmittelachsen der Druckelektroden (31) und der Tintenabgabeendabschnitte (22a) miteinander zusammenfallen.

18. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 17, bei dem eine Mehrzahl von Druckelektroden (31), Tintenrezykliernuten (21) und Tintenabgabeendabschnitten (22a) parallel zur gegenüberstehenden Elektrode (40) angeordnet sind und vorgegebene Unterteilungen zwischen den Tintenabgabeendabschnitten (22a) vorgesehen sind, wo die Druckelektroden (31) vorgesehen sind.

19. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 17, bei dem die Oberfläche der Druckelektroden (31) mit einer Schicht aus isolierendem Beschichtungsmaterial (32) bedeckt ist.

20. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 17, bei dem die Tintenabgabeendabschnitte (22a) aus einem isolierenden Beschichtungsmaterial (32) mit einer dielektrischen Konstante von 10 oder weniger gebildet sind.

21. Elektrostatischer Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, bei dem eine Migrationselektrode (13) in Kontakt mit der Tinte (50) in der Tintenzufuhrkammer (11) vorgesehen ist und eine Spannung derselben Polarität wie diejenige des geladenen Toners an die Migrationselektrode (13) angelegt wird.