JP2000272133A - インクジェット記録装置のヘッド及びヘッド駆動信号供給路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数削減、材料利用率の向上及び歩留りの
向上、高密度化、高効率飛翔、高画質化を図ることがで
きるインクジェット記録装置のヘッドを提供する。 【解決手段】 ベース基板９に設けた記録電極３に印加
するパルス電圧と対向電極との間に作用する静電気力に
よりインク５を飛翔させるインクジェット記録装置のヘ
ッド１において、絶縁層１０，１１，１２と前記記録電
極を形成する導電体が積層された配線パターンの版１３
を前記ベース基板に圧着転写することにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを静電気力
により飛翔させて記録媒体上に文字や画像を印刷するイ
ンクジェット記録装置のヘッド及びヘッド駆動信号供給
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、静電式のインクジェット記録装
置は、例えば特開平９−１１４７５号公報や特開平８−
２０７３０７号公報等に開示されているように、先端が
尖ったヘッドの飛翔ポイントに、帯電させた着色粒子を
分散してなるインクを供給し、ヘッドの電極に帯電着色
粒子と同極性の電圧を印加して対向電極との間に作用す
るクーロン力（静電気力）により着色粒子を飛翔させ、
記録するようになっている。上記ヘッドを形成するに
は、ベース基板上に絶縁層と導電体パターンを１層ずつ
順次積み上げて積層して行く、いわゆるビルドアップ法
が広く採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビルドアッ
プ法によれば、最小配線ピッチは６０ミクロン程度まで
可能であるが、工程数が多く、材料利用率も低く、ヘッ
ドの欠陥が分かる時期がヘッド完成後であり、このため
歩留りも良くならない。また、ある記録電極から隣接す
る他の記録電極への電気力線を遮閉することは、クロス
トークの防止の上から必要であるが、上記ビルドアップ
法ではこの遮閉部材の形成が困難であり、このため記録
電極を極細の線材で形成し、この記録電極から出る電気
力線を収束、または遮閉するシールド部材として極細の
金属パイプまたは金属膜がコーティングされたパイプ状
樹脂成形品を用いていた。そのため、高密度実装技術の
技術的制約により、更なる高密度化にも限界があった
（５０ｄｐｉ程度が限界）。また、歩留り、材料費、生
産性等の点からコストアップの要因にもなっていた。

【０００４】また、上述したようなクロストークの防止
用のシールド部材は、記録電極のみならず、この記録電
極に記録用のパルス電圧信号を印加する供給路にも施さ
れるが、この点からも記録の高密度化が困難になってい
た。本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有
効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的
は、工程数削減、材料利用率の向上及び歩留りの向上高
密度化、高効率飛翔、高画質化を図ることができるイン
クジェット記録装置のヘッド及びヘッド駆動信号供給路
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、ベース基板に設けた記録電極に印加するパルス電圧
と対向電極の間に作用する静電気力によりインクを飛翔
させるインクジェット記録装置のヘッドにおいて、絶縁
層と導電体が積層された配線パターンの版を前記ベース
基板に圧着転写することにより形成するようにしたもの
である。

【０００６】請求項２に規定する発明は、ベース基板に
設けた記録電極に印加するパルス電圧と対向電極の間に
作用する静電気力によりインクを飛翔させるインクジェ
ット記録装置のヘッドへの電圧供給路を絶縁層と導電体
が積層された配線パターンの版を前記ベース基板に圧着
転写することにより形成するものである。これにより、
例えばガルバノイメージ法によって絶縁層と導体層或い
は絶縁層と供給配線の積層配線パターンの版を、圧縮転
写することによって、容易に形成でき、工程数の削減、
材料利用率の向上、及び歩留りの向上を図ることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るインクジェ
ット記録装置のヘッド及びヘッド駆動信号供給路の一実
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明のイ
ンクジェット記録装置のヘッドの第１実施例を示す側断
面図、図２は図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。図示
するようにこのヘッド１は、ノコギリの刃状に先端が突
出された形状となっており、その先端は飛翔ポイント２
として形成されている。図示例では４列の飛翔ポイント
２が示されている。そして、各飛翔ポイント２に対応さ
せてその基部には、記録電極３が埋め込まれると共に、
各記録電極３の相互間には、前記飛翔ポイント２にイン
ク中の帯電された着色粒子を寄せ集めるための集合電極
４が配置される。そして、このヘッド４の表面に帯電さ
れた着色粒子を分散させてなるインク５が循環供給され
て、メニスカスを形成することになる。

【０００８】各記録電極３には、それぞれ記録用のパル
ス信号を発生するパルス電圧源６がスイッチ７を介して
選択的にオン・オフ可能に接続されている。また、各集
合電極４には、バイアス電圧を印加するためのバイアス
電圧源８が常時接続されており、前述のようにインク中
に分散された帯電着色粒子を飛翔ポイント２へ寄せ集め
るようになっている。また、このバイアス電圧は、上記
各スイッチ７の切り替えにより、バイアス電圧単独か、
或いはバイアス電圧に重畳されたパルス電圧を上記記録
電極３へ選択的に供給するようになっている。図１にお
いては、図中、左より２つ目の記録電極３にバイアス電
圧が重畳されたパルス電圧が印加されており、インク５
の帯電着色粒子の集合体５Ａを飛翔している。また、こ
こではバイアス電圧及びパルス電圧は、正の電圧として
印加されているが、着色粒子の極性が負の場合は負の電
圧を印加する。

【０００９】上記ヘッド１は、図２に示すように、例え
ばポリイミド等の絶縁性のベース基板９の表面に、絶縁
層１０と上記記録電極３の対となったもの及び絶縁層１
１と上記集合電極４の対となったものを形成し、更に、
この対となったもの全体を埋め込むようにして別の絶縁
層１２を形成して、全体を構成している。このヘッド１
は、以下のようにして製造される。この製造方法では、
ガルバノイメージ法を用いており、導電体と接着性の絶
縁体をセット（対）にして形成し、この対のものを圧着
転写により上記ベース基板９上にヘッドを形成するもの
である。

【００１０】まず、図３に示すようにパターン形成した
導電性の版１３に、電解メッキ法によりＣｕ等よりなる
記録電極３及び集合電極４をパターン形成し、この記録
電極３及び集合電極４の上に電着法により接着性のある
絶縁層１０、１１をそれぞれ形成し、対のセットとす
る。そして、この上よりベース基板９を接合して、圧着
転写して、図４に示すようにして上記セットをベース基
板９側へ写し取る。そして、このベース基板９の表面に
上記セットを埋め込むように別の絶縁層（レジスト等）
１２を形成することにより、図２に示したような断面形
状のヘッド１を完成することができる。尚、上記別の絶
縁層１２は、インク５の体積抵抗値が１×１０¹⁰Ωｃｍ
以上の場合はなくても良い。

【００１１】ここで、一層形成する毎に成膜とエッチン
グを繰り返して製造していた従来のヘッドと異なり、各
電極３、４や各絶縁層１０、１１を容易に形成できるの
で、工程数を削減することができる。また、エッチング
を用いないで印刷法により各電極を形成できるので、今
までエッチングにより除去していた金属膜の量に相当す
る材料を節約することができ、材料利用率の向上を図る
ことができる。また、ビルドアップ法では各層間の導通
はスルーホールによらないと出来ないため、電気的導通
は取れるが、電気力線のシールドは面で行なわないとで
きないため、本方式でのみシールドは実現可能である。
更には、版１３に各電極３、４を形成した時点で、この
導通の良否などの電気的特性を測定できるので、製品の
完成後にしかその電気的特性の良否の判断ができなかっ
た従来のヘッドと比較して、製品の歩留りを向上させる
ことができる。

【００１２】上記第１実施例の場合には、電極としては
記録電極３と集合電極４を設けた場合について説明した
が、これに加えて、図５及び図６に示すように、記録電
極３の周囲に浮遊導電体部１５を設けることが本願の方
法によれば可能となる。図５は本発明のヘッドの第２実
施例を示す側断面図、図６は図５中のＢ−Ｂ線矢視断面
図である。尚、図１及び図２に示した部分と同一部分に
ついては同一符号を付している。この第２実施例では、
図示するように上記各記録電極３の周囲に、これを個別
に絶縁された浮遊状態の導体で囲むように浮遊導電体部
１５を形成している。この浮遊導電体部１５は、電気的
にはどこにも接続されてはおらず、浮遊状態となってお
り、上記記録電極３より出る電気力線を対向する対向電
極上の記録媒体（図示せず）の方向に集中させるように
なっている。

【００１３】図６に示すように、この浮遊導電体部１５
は、記録電極３を挟み込むようにこの積層方向に配置さ
れる第１及び第２の導電性のシールド１６、１７と、こ
の浮遊導電体部１５の両側部に配置される導電ペースト
１８により形成される。そして、この浮遊導電体部１５
と記録電極３の間は、絶縁層１０、２０が介在されてお
り、また、第１のシールド１６とベース基板９との間も
絶縁層２１が介在されている。尚、集合電極４の周囲の
構造も、上記記録電極３の場合と同様な構造になされて
いる。

【００１４】次に、このヘッド２２の製造方法について
図７も参照して説明する。まず、図７（Ａ）に示すよう
にパターン形成した導電性の版１３に、電解メッキ法で
第１のシールド１６を形成し、次に、この第１のシール
ド１６の上に、電着法で接着性のある絶縁層２１を形成
する。これらの１対の層を、ベース基板９の上に圧着転
写する。これにより、図７（Ｂ）に示すようにベース基
板９に、絶縁層２１と第１のシールド１６を付着させ
る。次に、上述したと同じようにして図７（Ｃ）に示す
ように版１３上に記録電極３及び集合電極４と絶縁層１
０、１１を形成し、これらの１対の層を先のベース基板
９上に圧着転写する。これにより、図７（Ｄ）に示すよ
うに、上記第１のシールド１６上に、上記絶縁層１０、
１１と記録電極３及び集合電極４もそれぞれ積み重ね
る。

【００１５】次に、上述したと同じようにして図７
（Ｅ）に示すように、版１３上に第２のシールド１７と
絶縁層２０を形成し、これらの１対の層を先のベース基
板９上に圧着転写する。この時、絶縁層２０の幅は、先
の各電極３、４の幅よりも少し大きくして、圧着時に図
７（Ｆ）に示すように各電極３、４を絶縁層２０により
包み込むようにする。このようにして、図７（Ｆ）に示
すように３対の層が転写されたならば、隣り合う積層物
間の間隙に、導電ペースト１８（図６参照）を印刷によ
り埋め込む。これら３対の積層物の実際の厚みは６０ミ
クロン程であり、導電ペースト１８の印刷により第１及
び第２のシールド１６、１７は導通することができる。
従って、導電ペースト１８、第１及び第２のシールド１
６、１７に囲まれた部分は導体１６、１７、１８からな
る浮遊導電体部１５を浮遊状態の導体とすることで中の
電極３、４を外部から静電的にシールドすることができ
る。すなわち隣接のクロストークを防止し、また電気力
線を対向電極方向に収束する。最後に絶縁体（例えばレ
ジスト）１２を形成して完成する。現状では積層物のピ
ッチは６０ミクロン程であり、１インチに１００個程の
ヘッド素子を連続形成可能であるが、将来的には１０ミ
クロンのピッチが可能であり、１インチに６００個のヘ
ッドが形成可能となる。また、集合電極４は必ずしも必
要ではないが、これを設けなければ１インチに１２００
個のヘッド素子を形成することも可能である。

【００１６】この第２実施例の場合、このように電極
３、４の周囲をシールドする浮遊導電体部１５のような
構造を形成することは、従来のビルトアッブ法では不可
能なことである。また、第１実施例の場合と同様に工程
数の削減、材料利用率の向上、及び歩留りの向上を図る
ことができる。また、各電極３、４と浮遊導電体部１５
とをガルバノイメージ法で形成することで、１２００ｄ
ｐｉレベルの高密度化を簡便に且つ低コストで実現する
ことができる。上記第２実施例の場合には、ヘッドの先
端部を形成する場合を例にとって説明したが、これに限
定されず、各記録電極３及び集合電極４のそれぞれに電
圧を印加するための各供給配線も上述したような第２実
施例と同様な構造とすることができる。図８は、このよ
うなヘッドの供給配線系を示す断面図、図９は図８中の
Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。尚、図５及び図６中と同一
部分については同一符号を付してある。

【００１７】ここで図５及び図６と図８及び図９の相違
は、形成する部位が記録電極であるか、供給配線である
かの違いだけである。すなわち、図８に示すように、図
５で説明したヘッド２２の先端の構造をこのヘッド２２
の先端部分も含めてそのまま下方向へ延長させた構造と
なっており、記録電極３と記録電極用の供給配線３Ａが
一体的に形成される。また、同様に、集合電極４と集合
電極用の供給配線４Ａが一体的に形成される。また、こ
の製造方法は、図７において説明したと全く同様であ
り、単に、各電極やシールドや絶縁層等の寸法を長く設
定しただけである。

【００１８】この場合にも、第２実施例と同様に、電極
３、４の周囲をシールドする浮遊導電体部１５のような
構造を形成することは従来のビルトアップ法では不可能
である。また、第１実施例と同様に工程数の削減、材料
利用率の向上及び歩留りの向上及び高密度化を図ること
ができる。特に、この第３実施例では、各供給配線３
Ａ、４Ａも個別にシールドされているので、電気力線の
クロストークの発生を一層抑制することが可能となる。
この第３実施例の場合にも、１０ミクロンのピッチが可
能で１インチに６００個の記録電極用の供給配線３Ａの
形成が可能であり、更に、集合電極用の供給配線４Ａを
用いない場合には、１インチに１２００個の供給配線３
Ａの高密度形成が可能となる。また、この第３実施例に
あっては、ヘッド２２の先端部と、これに信号等の給電
を行なう各供給配線３Ａ、４Ａとを一体的に形成した場
合を例にとって説明したが、ヘッド２２の先端部を別形
成とし、図１０に示すように各供給配線（ヘッド駆動信
号供給路）３Ａ、４Ａの部分のみを第３実施例で説明し
たような構造としてもよい。この場合にも、先に第３実
施例で説明したと同様な作用効果を発揮することができ
る。尚、インクは絶縁性液体中に予め帯電した着色粒子
を分散させたものでも射出時に電荷注入するタイプのイ
ンクでも、両者の折衷でも良い。帯電した着色粒子の分
散されたインクの場合は、該着色粒子が飛翔ポイントに
寄せ集められ、飛翔させられる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録装置のヘッド及びヘッド駆動信号供給路によ
れば、次のように優れた作用効果を発揮することができ
る。例えばガルバノイメージ法を用いて絶縁層と記録電
極用の導電性、或いは絶縁層と供給配線用の導電体が積
層された配線パターンの版を圧着転写することによりヘ
ッドを形成するようにしたので、工程が減少して工程数
の削減に寄与できるのみならず、エッチングも不要にな
ったのでその分、材料利用率の向上を図ることができ、
更には、製造途中にて電気的特性の検査も行なうことが
できるので、製品歩留りの向上を図ることができるのみ
ならず、高密度化、高効率飛翔、高画質化ができる。ま
た、絶縁された浮遊した導体で電極を遮閉する部材を一
体的に形成できるため、電気力線のクロストークや収束
を効果的に行なえる。また、同様の理由で電圧供給路
（ヘッド駆動信号供給路）での電気力線のクロストーク
も有効に遮断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置のヘッドの第
１実施例を示す側断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】本発明の第１実施例のヘッドの製造工程を示す
図である。

【図４】本発明の第１実施例のヘッドの製造工程を示す
図である。

【図５】本発明のヘッドの第２実施例を示す側断面図で
ある。

【図６】図５中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図７】本発明の第２実施例のヘッドの製造工程を示す
図である。

【図８】本発明の第３実施例のヘッドの供給配線系を示
す図である。

【図９】図８中のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例のヘッドの供給配線系を
示す図である。

【符号の説明】 １…ヘッド、３…記録電極、４…集合電極、５…イン
ク、６…パルス電圧源、９…ベース基板、１０，１１，
１２…絶縁層、１３…版。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース基板に設けた記録電極に印加する
   パルス電圧と対向電極の間に作用する静電気力によりイ
   ンクを飛翔させるインクジェット記録装置のヘッドにお
   いて、絶縁層と導電体が積層された配線パターンの版を
   前記ベース基板に圧着転写することにより形成したこと
   を特徴とするインクジェット記録装置のヘッド。
2. 【請求項２】 ベース基板に設けた記録電極に印加する
   パルス電圧と対向電極の間に作用する静電気力によりイ
   ンクを飛翔させるインクジェット記録装置のヘッドへの
   電圧供給路を絶縁層と導電体が積層された配線パターン
   の版を前記ベース基板に圧着転写することにより形成し
   たことを特徴とするインクジェット記録装置のヘッド駆
   動信号供給路。