JP2826530B2 - 静電式インクジェット記録ヘッド - Google Patents

静電式インクジェット記録ヘッド

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JP2826530B2 JP22724396A JP22724396A JP2826530B2 JP 2826530 B2 JP2826530 B2 JP 2826530B2 JP 22724396 A JP22724396 A JP 22724396A JP 22724396 A JP22724396 A JP 22724396A JP 2826530 B2 JP2826530 B2 JP 2826530B2
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良介 上松
仁史 峯本
徹 薬師寺
人司 竹本
忠志 溝口
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2002/061Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は静電式インクジェッ
ト記録ヘッドに関し、特にキャリア液体中にトナー粒子
を分散させたインクを用い静電力によりトナー粒子を飛
翔させて記録を行う静電式インクジェット記録ヘッドに
関する。
【0002】
【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、簡単な機
構で記録媒体上に直接高速記録が可能であり、しかも普
通紙に記録の行えるインクジェット記録法は極めて有力
な記録法であって、これまでにも様々な方式が提案され
ている。
【0003】その中に、記録紙背面に設けた電極と、こ
れに対向した針状電極間に電圧を印加し、発生した電界
の静電力によりインク等の色材を飛翔せしめ、記録を行
う方法がある。
【0004】図7は、例えば特願平07−120252
号明細書に示される、この従来のインクジェット記録ヘ
ッドの一例を示す斜視図であり、図8は、このインクジ
ェット記録ヘッドのヘッド先端部の平面図及びA−A断
面図である。
【0005】図7及び図8を参照して、この従来のイン
クジェット記録ヘッドを説明する。基板21はガラス等
の絶縁体で、その表面には、複数の記録電極22が形成
されている。記録電極22は基板全面にスパッタしたク
ロム等の導電性材料をフォトリソグラフィでパターニン
グしたもので、例えば300dpi(dot per inch)ピッ
チ、すなわち約85μm間隔で配置されている。記録電
極22は、不図示のドライバに接続されており、記録時
には記録電極22に選択的に高電圧パルスを印加するこ
とが出来る。
【0006】メニスカス形成部材23は基板21上にラ
ミネートした感光性高分子フィルムをフォトリソグラフ
ィで加工したもので、記録電極22の先端部よりやや後
退した位置に、各記録電極22に重なるように形成され
ている。感光性高分子フィルムの厚みは30μmで、メ
ニスカス形成部材23の幅も約30μmである。メニス
カス形成部材23の上には、メニスカス形成部材23先
端部より更に後退した位置に、カバー24が取り付けら
れている。カバー24は、絶縁性部材で、あらかじめイ
ンク供給口25およびインク排出口26が加工されてい
る。
【0007】基板21とカバー24とがスリット状のイ
ンク噴射口27を形成し、インク噴射口27の外部には
記録電極22上に乗ったメニスカス形成部材23が突き
出ている。メニスカス形成部材23は、カバー24を支
持する目的も兼ねるため、一部カバー24の下にも続い
ている。また、メニスカス形成部材23を形成する際
に、同時にヘッド側部および後端部にも連続した壁面を
形成し、基板21、カバー24とともにインク室を構成
している構造となっている。
【0008】更に、インク中のトナー粒子を濃縮しイン
ク流路を通してインク噴射口27近傍に供給するため
に、インク流路の後方に泳動電極30が配設されてい
る。泳動電極30と記録紙背面に設けた電極との間の電
界によりインク中のトナー粒子は電気泳動力により移動
しインク噴射口27近傍に集中する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の静電式インクジェット記録ヘッドは、複数の記録電極
を基板全面にスパッタしたクロム等の導電性材料をフォ
トリソグラフィでパターニングしたものであり、更に、
メニスカス形成部材は基板上にラミネートした感光性高
分子フィルムをフォトリソグラフィで加工したもので有
るため、ヘッドの製造プロセスが複雑でありヘッドの低
コスト化が出来ないという問題がある。
【0010】更に、メニスカス形成部材を感光性高分子
フィルムで形成するので、メニスカス形成部材の厚みが
フィルムの厚みで制限され、インク供給量が制限される
と言う問題点がある。
【0011】更に、インク噴射口へのトナー粒子の供給
を電気泳動電極によるトナーの電気泳動力のみにより行
っているために、常に適正なトナー供給を行うことが困
難であるという問題がある。
【0012】更に、非駆動時には、インクメニスカスが
メニスカス形成部材の先端から若干後退した位置に静定
しているので、高電圧駆動パルスを印加した時にインク
が吐出するまでにタイムラグが発生するという問題があ
る。
【0013】本発明の目的は、このような点に鑑みなさ
れたもので、適正なトナー供給を常に行い、且つ吐出ポ
イントへ常にトナー粒子を安定して供給することにより
信頼性のある低コストなマルチエレメントヘッドである
静電界でインク中のトナー粒子のみを吐出させる静電式
インクジェット記録ヘッドを供給することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の静電式インクジ
ェット記録ヘッドは、絶縁性を有するベースフィルム
と、前記ベースフィルムの一部に開口したスリット状開
口部と、前記ベースフィルムの表面に形成され且つ前記
スリット状開口部にその一部が橋渡しして形成され更に
絶縁性のコーティング部材でその橋渡し部の表面を被服
された複数の記録電極と、前記ベースフィルムを前記ス
リット状開口部で曲げて保持する保持部材とを備える。
【0015】また、本発明の静電式インクジェット記録
ヘッドは、矩形形状断面を有する前記記録電極を備え
る。
【0016】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、台形形状断面を有する前記記録電極を備え
る。
【0017】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ベースフィルムを前記スリット状開口
部で曲げる際に、長辺がインク流路側となっている前記
台形形状断面を持つ前記記録電極を備える。
【0018】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、絶縁性を有する前記ベースフィルムと前記
記録電極とは、Tape Automated Bonding技術で用いられ
る2層あるいは3層のテープに一体的に構成されてい
る。
【0019】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ベースフィルムと前記保持部材との間
を流れるトナー粒子を含むインクに接液して構成される
泳動電極を備える。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0021】図1は本発明の一実施の形態の静電式イン
クジェット記録ヘッドの斜視図、図2はこの実施の形態
のインクジェット記録ヘッドのヘッド先端部を図1の矢
視A方向から見た正面図、図3はこの実施の形態のイン
クジェット記録ヘッドのヘッド先端の断面図、図4はこ
の実施の形態のインクジェット記録ヘッドの記録電極の
断面図(図3のB−B断面図)である。
【0022】図1,図2及び図3を参照すると、この実
施の形態の静電式インクジェット記録ヘッドは、絶縁性
を有するベースフィルム10と、このベースフィルム1
0の一部に開口したスリット状開口部19と、ベースフ
ィルム10の表面に形成され且つスリット状開口部19
にその一部が橋渡しして形成され更に絶縁性コーティン
グ部材17でその橋渡し部の表面を被服された複数の記
録電極2と、ベースフィルム10をスリット状開口部1
9で曲げて保持する保持部材20と、ベースフィルム1
0と保持部材20との間を流れるトナー粒子を含むイン
クに接液して構成される泳動電極11とから構成され
る。
【0023】保持部材20はプラスチック等の絶縁体
で、鋭角な角部を持ち、その角部にてベースフィルム1
0をその裏側からサポートしている。ベースフィルム1
0は、ポリイミド等の絶縁体で、その厚みは50μm程
度ある。また、このベースフィルム10は、保持部材2
0の角部の位置に開口したスリット状開口部19をも
ち、その表面には、複数の記録電極2がスリット状開口
部19に橋渡しする形で一体的に形成されている。
【0024】記録電極2は、ベースフィルム10上に銅
等の導電性材料を20〜30μmの厚さにパターンメッ
キしたもので、例えば300dpiピッチ、すなわち約
85μm間隔で配置されている。また、記録電極2は、
スリット開口部19に露出した部分の表面が絶縁性コー
ティング部材17で、厚み10μm以下で均一に覆われ
ている。更に、記録電極2は、ベースフィルム10のス
リット状開口部19で露出しており、ベースフィルム1
0がそのスリット開口部19で湾曲して保持部材20に
取り付けられているので、記録電極2は、スリット開口
部19である一定の曲率を持つ構造となっている。
【0025】この実施の形態の記録ヘッドでは、ベース
フィルム10上に記録電極2を一体的に構成したテープ
状のヘッドを用いており、具体的にはTape Automated B
onding(TAB)技術に用いられるTABテープを使用
している。絶縁性コーティング部材17は、パリレン樹
脂を化学蒸着して形成している。
【0026】保持部材20は、絶縁性部材で、あらかじ
めインク供給口5及びインク排出口6がそれぞれ加工さ
れている。ベースフィルム10と保持部材20とで構成
されたスリット開口部19の下の空間がインク室を構成
している。インク供給口5からインク室を通り抜けイン
ク排出口6まで、インクは、保持部材20の中に形成さ
れたインク流路を通って流れている。
【0027】この実施の形態の記録ヘッドは、図示しな
いインクタンクとチューブにより接続されており、1c
mH2 O程度の負圧を付与するとともに、強制的にイン
クが循環されている。インクは、石油系有機溶媒(イソ
パラフィン)に帯電制御剤とともに着色した熱可塑性樹
脂の微粒子、いわゆるトナーを分散したもので、トナー
はゼータ電位により正極性に見かけの帯電をしている。
【0028】インクは、その表面張力により、スリット
状開口部19に曲率を持って保持された各記録電極2の
間及び記録電極2の上面に、図4で示されるようにイン
クメニスカス8を形成する。これは、記録ヘッド内のイ
ンクには負圧が付与されており、且つインクはある一定
の流速を持つインク流21となっており、更に、記録電
極2がスリット状開口部19にありベースフィルム10
等より突き出しているためである。
【0029】保持部材20とベースフィルム10との間
のスリット状開口部19の真下あたりのインク流路中に
インクと接触させた泳動電極11が複数の記録電極2を
横断するように配置されている。泳動電極11は、トナ
ーの電位と同極性の電圧が印加され、インク供給口5か
ら供給されたインク中のトナー粒子を、泳動電極11と
不図示の対向電極との電界により、記録電極2近傍に電
気泳動現象により搬送する。このため、ポンプによる強
制的なインク循環による記録電極2近傍へのトナー粒子
の供給に加えて、トナー粒子の電気泳動による移動によ
り、記録電極2近傍は、トナー粒子濃度がインク流21
の上流に比べ相対的に高くなる。更に、トナー粒子の電
気泳動による移動に伴い発生するトナー粒子の電荷と逆
極性を持つカウンターイオンはトナー粒子の移動と逆方
向に移動させ泳動電極11に吸着される。
【0030】従って、任意の記録電極2に高電圧パルス
を印加した際、インク中の帯電したトナーは、その記録
電極2の表面に突き出して形成されたインクメニスカス
8先端部に集中される。この記録電極2に発生する電界
に導かれて、十分な量のトナー群9となって、記録ヘッ
ドに対向する不図示の対向電極、すなわち記録用紙方向
に飛翔する。更に、インクは余剰のトナー粒子と共に強
制的にインク排出口6に排出される。記録紙上に付着
し、記録ドットを形成したトナーは、ヒーターにより加
熱され、定着される。
【0031】図5は、この実施の形態の静電式インクジ
ェット記録ヘッドに使用するTABテープの概略図であ
る。TABテープ12の製造方法について概略説明す
る。両端にスプロケットホール15を持つテープ状のポ
リイミド等のベースフィルム10にフラッシュメッキを
おこなう。次に、ドライフルムをラミネートし露光、現
像によりパターンを形成する。その後、銅等をパターン
メッキした後ベースフィルム10をエッチングしてスル
ーホール14を形成する。その後、レジストフィルムを
除去し仕上げメッキを施す。その後、必要なところに絶
縁性コーティング部材17を化学蒸着させ記録ヘッドと
して用いる。このプロセスに於いて、ベースフィルム1
0をエッチングで除去したところに飛び出したインナー
リード部13が記録電極2となる。
【0032】この発明の更に他の実施の形態の断面図で
ある図6を参照すると、この実施の形態は、前述の実施
の形態の構成に加え、記録電極2の断面が台形形状にな
るよう構成されている。更に台形形状の長辺がインク流
路16側、短辺がインク吐出側となるように構成されて
る。本構成とすることにより、記録電極2表面上におけ
るインクメニスカス8の成長ポイントが一点に集中し、
インクの飛び出し位置が更に安定する。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電式イ
ンクジェット記録ヘッドは、TABテープのインナーリ
ード部分に絶縁コーティングを施し、記録電極とするの
で、ヘッドの製造プロセスが簡単でありヘッドの低コス
ト化が出来るという効果がある。
【0034】また、本記録ヘッドは複数の記録電極を高
密度且つ高精度で構成する必要があるが、本製造プロセ
スを用いることにより、安定した記録電極間隔が確保で
きる。
【0035】更に、ヘッドがテープ状で有るため、ヘッ
ドの薄型化・小型化が可能となる。
【0036】更に、記録電極を湾曲させ、且つインクを
各記録電極間を通過して流す構成としたことにより、余
剰のトナー粒子及びカウンターイオンを吐出電極近傍か
ら強制的に排出させるので、常に安定したトナー粒子が
記録電極近傍に供給されるために、印字の条件に依らず
信頼性のあるトナー吐出が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の静電式インクジェット
記録ヘッドの斜視図である。
【図2】この実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッドを図1の矢視A方向からみた正面図である。
【図3】この実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッドのヘッド先端部の断面図である。
【図4】この実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッドの記録電極の断面図(図3B−B断面図)である。
【図5】この実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッドのヘッドテープの概略図である。
【図6】本発明の静電式インクジェット記録ヘッドの別
の実施の形態の記録電極部の断面図である。
【図7】従来の静電式インクジェット記録ヘッドの斜視
図である。
【図8】従来の静電式インクジェット記録ヘッドのヘッ
ド先端部の平面図及び断面図である。
【符号の説明】
2 記録電極 5 インク供給口 6 インク排出口 8 インクメニスカス 9 トナー群 10 ベースフィルム 11 泳動電極 12 TABテープ 13 インナーリード部 14 スルーホール 15 スプロケットホール 16 インク流路 17 絶縁性コーティング部材 19 スリット状開口部 20 保持部材 21 インク流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上松 良介 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 峯本 仁史 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 薬師寺 徹 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 竹本 人司 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 溝口 忠志 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−808(JP,A) 特開 平10−809(JP,A) 特開 平10−34932(JP,A) 特開 平10−44427(JP,A) 特開 平10−67108(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性を有するベースフィルムと、前記
    ベースフィルムの一部に開口したスリット状開口部と、
    前記ベースフィルムの表面に形成され且つ前記スリット
    状開口部にその一部が橋渡しして形成され更に絶縁性の
    コーティング部材でその橋渡し部の表面を被服された複
    数の記録電極と、前記ベースフィルムを前記スリット状
    開口部で曲げて保持する保持部材とを備えることを特徴
    とする静電式インクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 矩形形状断面を有する前記記録電極を備
    えることを特徴とする請求項1記載の静電式インクジェ
    ット記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 台形形状断面を有する前記記録電極を備
    えることを特徴とする請求項1記載の静電式インクジェ
    ット記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記ベースフィルムを前記スリット状開
    口部で曲げる際に、長辺がインク流路側となっている前
    記台形形状断面を持つ前記記録電極を備えることを特徴
    とする請求項3記載の静電式インクジェット記録ヘッ
    ド。
  5. 【請求項5】 絶縁性を有する前記ベースフィルムと前
    記記録電極とは、Tape Automated Bonding技術で用いら
    れる2層あるいは3層のテープに一体的に構成されてい
    ることを特徴とする請求項1,2,3または4記載の静
    電式インクジェット記録ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記ベースフィルムと前記保持部材との
    間を流れるトナー粒子を含むインクに接液して構成され
    る泳動電極を備えることを特徴とする請求項1,2,
    3,4または5記載の静電式インクジェット記録ヘッ
    ド。
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