JP2826534B2 - 静電式インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顔料系インク中の
トナー粒子が電気泳動現象により抽出され、飛翔粒子群
となって記録媒体に付着する静電式インクジェット記録
装置に関し、特に、小型で量産化に適し保守も容易な静
電式インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電式インクジェット記録装置は、ノン
インパクト記録方式のため低騒音であること、可動部が
少なく機構が簡単であること、普通紙に直接に記録でき
ること等の利点があり、広く普及している。静電式イン
クジェット記録装置は、トナー粒子群が効率的に抽出さ
れ安定して飛翔粒子群になることが重要であり、これら
を目的とする静電式インクジェット記録装置の提案が種
々なされている。

【０００３】図５は、第１従来例のインクジェット記録
装置を示す斜視図である。このインクジェット記録装置
では、顔料系インク（以下、省略してインクという）が
インク供給口５１からカバー５２内に流入し、インク排
出口５３から排出される。カバー５２内では、一定の静
電界がインク噴出口５４・・５４方向に生じるため、イ
ンクに含まれるトナー粒子群が、電気泳動現象により複
数のメニスカス形成部材５５・・５５に沿ってガラス等
の絶縁基板５６上を移動する。

【０００４】図６は、図５の記録電極の先端付近を部分
的に示す図であり、図６（ａ）は先端付近の拡大平面
図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ´方向から視た断
面図である。泳動電極６３は、図示しない対向電極に向
かう静電界を生じる。この静電界により、トナー粒子群
がインク内を移動して各記録電極５７・・５７の先端部
に集中する。このトナー粒子群は、絶縁基板５６と記録
電極５７・・５７とメニスカス形成部材５５・・５５と
の表面部で表面張力を生じ、この表面張力によりインク
メニスカス（以下、省略してメニスカスという）６１を
形成する。

【０００５】各記録電極５７・・５７は、クロム等の導
電性材料からなり、フォトリソグラフィを利用したスパ
ッタリング法により絶縁基板５６上にパターン形成され
ている。各記録電極５７の先端部は、各メニスカス形成
部材５５からわずかに突き出している。各記録電極５７
・・５７には、図示しないドライバにより高電圧パルス
が選択的に印加される。このため静電界が対向電極に向
けて生じ、トナー粒子群が、表面張力に対向して適正な
分量でメニスカス６１から離脱し、飛翔粒子群６２にな
り図示しない対向電極に向かって飛翔する。

【０００６】記録媒体は、記録電極５７・・５７と対向
電極との間に配置される。このため、使用すべき記録媒
体の厚みと記録中の浮き上がりとを勘案し、各記録電極
５７・・５７と対向電極との間の離隔距離が決定され
る。各記録電極５７・・５７には、この離隔距離に応じ
てトナー粒子の帯電特性に合わせたパルス電圧が印加さ
れる。このパルス電圧が低いと、飛翔粒子群７４の離脱
が困難になり、トナー粒子群７２がオリフィス７３表面
に取り残されてしまう。

【０００７】図７は、第２従来例のインクジェット記録
装置を示す断面図である。このインクジェット記録装置
は特開昭58-69062号公報に記載されている。第１制御電
極７１ａは、背面電極７１ｂに向かって静電界を形成す
る。この静電界による電気泳動現象によりトナー粒子群
７２がオリフィス７３付近に集中する。第２制御電極７
１ｃは、トナー粒子群７２を画像信号に従って飛翔粒子
群７４とし記録媒体７５に向け飛翔させる。

【０００８】オリフィス７３は、出口に向かって絞られ
る形状であり、第２制御電極７１ｃの静電界が出口に向
かって強められる。このため、飛翔粒子群７４がオリフ
ィス７３から離脱し易くなり、トナー粒子群７２がオリ
フィス７３表面に取り残されるおそれが少ない。加速電
極７１ｄは、第２制御電極７１ｃによる静電界を強める
ため、飛翔粒子群７４を第１従来例より遠くまで飛翔さ
せる。このため、上記の離隔距離に拘らず第２制御電極
７１ｃの印加電圧を一定値に設定できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来例の静電式インク
ジェット記録装置を使用し、多様な記録媒体に対応させ
ようとすると次の問題点が生じる。第１従来例では、厚
手の記録媒体を使用し、又は記録媒体の浮き上がりが生
じると、記録電極５７が対向電極から遠ざけられる。こ
のため静電界が弱まるので、通常より高い電圧を記録電
極５７に印加して補う必要があり、通常は、１ＫＶ程度
の高電圧になる。高電圧用の記録電極５７・・５７は、
その構造が複雑化し電圧制御も難しくなる。

【００１０】記録電極５７・・５７からは、その先端部
が導電性であるため漏洩電流がインク中に流れる。この
漏洩電流がトナー粒子群の帯電性と電気泳動による移動
とを妨げ、飛翔粒子群が適正な密度及び分量で記録電極
５７・・５７の先端部から離脱できなくなる。メニスカ
ス６１は、その表面張力が絶縁基板５６上で特に大きい
ため、表面張力に打ち勝つ十分に高い電圧パルスを記録
電極５７・・５７に印加せざるをえない。

【００１１】第２従来例では、飛翔粒子群７４が加速電
極７１ｄにも付着する。加速電極７１ｄは、単なるスリ
ット又はメッシュ状構造であるため、この付着分が除去
し難い。そのためスリットの目詰まりが生じてしまう。
第２制御電極７１ｃは、導電性であるため第１従来例と
同様に漏洩電流が生じ、飛翔粒子群７４がオリフィス７
３から離脱するのを妨げるおそれがある。

【００１２】上記に鑑み、本発明は、トナーの飛翔粒子
群を記録電極から離脱させ記録媒体に付着させる静電式
インクジェット記録装置を改良し、小型で量産化に適し
保守も容易な静電式インクジェット記録装置を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の静電式インクジェット記録装置は、泳動電
極と、泳動電極に対向する対向電極と、泳動電極と対向
電極との間に配置され高電圧パルスが印加される複数の
記録電極とを備え、泳動電極から対向電極に向かう静電
界に従って、顔料系インクに含まれるトナー粒子群が飛
翔する静電式インクジェット記録装置において、各記録
電極が、絶縁性ベースフィルム上に形成され、絶縁性ベ
ースフィルムの端部から対向電極側に突き出し、この突
き出す部分を含む記録電極の部分が絶縁性コーティング
部材により被覆されることを特徴とする。

【００１４】本発明の静電式インクジェット記録装置に
よれば、複数の記録電極は、絶縁性ベースフィルム上に
形成されるため薄型化が可能であると共に、パターニン
グによる形成であるため規格化できる。また、対向電極
側に突き出しているため、電極間の間隙にインクが容易
に浸潤する。更に、先端部が絶縁性コーティング部材に
被覆され直接インクに接触しないため、漏洩電流と化学
的な変成を抑える。

【００１５】本発明の静電式インクジェット記録装置の
好ましい例では、前記記録電極と対向電極との間に配置
されるゲート電極と、各記録電極の突き出す部分に対向
してゲート電極に同数配列され、対向電極方向にゲート
電極を貫通するオリフィス列とを備える。この場合、ゲ
ート電極が一定の距離から飛翔粒子群を導くため、記録
電極と対向電極との離隔距離が変化しても影響を受けな
い。

【００１６】上記好ましい例に代えて、前記ゲート電極
と記録電極との間に２つのインク吸引口を備え、各イン
ク吸引口がオリフィス列と平行なスリット状をなす構成
が採用できる。この場合、ゲート電極に付着する余剰ト
ナー粒子群が各インク吸引口に捉えられ排除され得る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に基づ
いて本発明を説明する。図１は、本発明の一実施形態例
の静電式インクジェット記録装置を、その一部を切り欠
いて示す斜視図である。本静電式インクジェット記録装
置は、電極群が配列される面状の本体部１０と、この本
体部１０を挟んで互いに固定され、図示しない記録媒体
側に開口を有するカバー部２０と、このカバー部２０の
開口側で本体部１０と離隔して配置されるゲート電極部
３０とから成っている。

【００１８】本体部１０は、合成樹脂等の絶縁基板１１
と、この絶縁基板１１上の片面に形成されるポリイミド
等の絶縁性ベースフィルム（以下、省略して絶縁膜とい
う）１２と、この絶縁膜１２上に相互に平行に配列され
一体形成される複数の記録電極１３・・１３と、これら
記録電極１３・・１３の表面を部分的に被覆する絶縁性
コーティング部材（以下、省略して絶縁被覆という）１
４・・１４とから成る。絶縁膜１２は、その厚みが５０
μｍ程度である。

【００１９】図２は、図１のＡ部を拡大して示す模式的
断面図である。各記録電極１３・・１３は、その厚みが
２０〜３０μｍでゲート電極部３０方向に延びる銅等の
金属配線である。各記録電極１３・・１３の間隔は、例
えば３００ｄｐｉ（すなわち、約８５μｍ）で絶縁膜１
２上にパターンメッキされる。パターニングを採用した
ことにより、絶縁膜１２と記録電極１３・・１３が薄型
化し装置全体を小型化できる。各記録電極１３・・１３
には、外部配線用のパッド１３ａがゲート電極部３０と
反対側に形成される。

【００２０】記録電極１３の金属配線は、絶縁膜１２の
端部からゲート電極部３０側に８０〜５００μｍの長さ
だけ突き出している。この突出部は、突出部を含む表面
が１０μｍ以下の厚みの絶縁被覆１４により均一に被覆
され、インナーリード１５・・１５を形成する。絶縁被
覆１４は、パリレン樹脂が化学蒸着されたものである。
絶縁被覆１４が突出部をインクから隔てることにより、
各インナーリード１５先端部を保護し漏洩電流や、その
表面の化学的な変成を抑制する。

【００２１】カバー部２０は、絶縁性の上カバー２１と
絶縁性の下カバー２２から成っている。これら上下カバ
ー２１，２２が合わさって本体部１０を部分的に覆い、
その内部空間にインク室が形成される。上カバー２１は
インク供給口２３を、下カバー２２は図示しないインク
排出口を各々有しており、さらに上カバー２１は、泳動
電極２４をゲート電極部３０と反対側の内面に有し、ゲ
ート配線２５及び外部配線用のパッド２５ａを上面にパ
ターンメッキしている。

【００２２】カバー部２０内に、インク４０がインク供
給口２３から流入する。インク４０は、インク室内で強
制循環され１ｃｍＨ₂ Ｏ程度の負圧が付与されてインク
室内に充満し、各インナーリード１５・・１５の間隙に
インク４０が浸潤している。余分なインク４０は、各イ
ンナーリード１５・・１５の間隙を流れ下り、インク排
出口から排出される。インナーリード１５では、表面張
力によりインク４０がメニスカス４２，４２を形成す
る。各メニスカス４２，４２は、インク４０に加わる負
圧によりインク室内方向に湾曲している。

【００２３】インク４０は、トナー粒子群４１が帯電制
御剤とともに石油系有機溶媒（イソパラフィン）中に分
散されたコロイド溶液として製造される。インク４０
は、図示しないインクタンクに蓄えられ、チューブを介
しインク供給口２３に導かれている。トナー粒子群４１
は、着色された熱可塑性樹脂の微粒子群であり、有機溶
媒との界面に生じるゼータ電位により見かけの正極性に
帯電されている。

【００２４】泳動電極２４には、正極性の電圧が印加さ
れるため、図示しない対向電極に向かう一定の静電界が
生じる。この静電界による電気泳動現象によりトナー粒
子群４１が移動し、各インナーリード１５・・１５先端
部に集中してメニスカス４２，４２を形成する。このた
め、メニスカス４２，４２ではトナー粒子群４１の密度
が他のインク部分に比して相対的に高くなる。

【００２５】トナー粒子群４１は、上記のとおりインク
４０の強制循環とインナーリード１５・・１５間隙への
浸潤とにより継続的に補給される。このため、高いトナ
ー粒子密度がインナーリード１５周辺で安定に維持さ
れ、仮に、過酷な記録条件によりトナー粒子群４１が急
激に消費されても、トナー粒子密度が殆ど影響を受けず
良好な記録品位が得られる。

【００２６】ゲート電極部３０は、エレクトロフォーミ
ングで形成された導電性のゲート基板３１と、各インナ
ーリード１５・・１５に対向して配置される複数のオリ
フィス３２・・３２とから成っている。各オリフィス３
２・・３２は、その内面が記録電極１３方向に湾曲して
広がるテーパ状をなしている。オリフィス３２は、実験
的に、記録媒体側の出口の直径Ｄが、ゲート電極部３０
と記録電極１３との距離Ｌに対し、Ｌ／２＞Ｄ＞Ｌの関
係を満たしている。記録媒体は、ゲート電極部３０と対
向電極間を走行する。

【００２７】図３は、図２のＢ−Ｂ´方向から視た断面
図である。ゲート電極部３０は、上下の保持部材３３，
３４により上下カバー２１，２２開口側と固定される。
上下の保持部材３３，３４は、各インナーリード１５・
・１５及び各オリフィス３２から離隔しており、その内
部に飛翔粒子群４３が通過する空間を形成する。

【００２８】上下の保持部材３３，３４は、ゲート電極
部３０との間に各々上下のインク吸引口３５，３６を形
成している。各インク吸引口３５，３６は、ゲート電極
部３０における一連のオリフィス３２・・３２列と平行
なスリット状をなし、飛翔粒子群４３の通過空間を上下
方向に外部と連通している。

【００２９】ゲート電極部３０は零電位に維持される。
特定の記録電極１３に正極性の高電圧パルスが印加され
ると、この高電圧パルスによりインナーリード１５先端
部に電気力線が集中し、この先端部から、対向するオリ
フィス３２内面に向かう静電界が生じる。トナー粒子群
４１は、既にインク４０中で正極性に帯電されているた
め、この静電界により適正な分量でインナーリード１５
から離脱し、飛翔粒子群４３となる。飛翔粒子群４３
は、インナーリード１５とのメニスカス力のみに打ち勝
って離脱するため、高電圧パルスのエネルギーを有効に
使用できる。

【００３０】対向電極には、零電位又は負電位が印加さ
れている。飛翔粒子群４３は、ゲート電極部３０に向か
う静電界に沿ってオリフィス３２を通過し、対向電極に
導かれて記録媒体に到達し付着する。記録媒体は、図示
しないヒータにより加熱されており、付着したトナー粒
子群４１が記録媒体に定着する。

【００３１】記録媒体は、走行中に膨らみを生じること
がある。この膨らみによりインナーリード１５・・１５
が一時的に対向電極から遠ざかる。或いは、厚みが大き
な記録媒体が使用され、このため、インナーリード１５
・・１５が予め遠ざかっている場合もある。これらの場
合に、インナーリード１５・・１５から対向電極に向か
う静電界が弱まる。

【００３２】しかし、ゲート電極部３０は、保持部材３
３，３４及びカバー部２０を介して本体部１０に固定さ
れている。このため、記録媒体の厚み等に拘らずゲート
電極部３０と各インナーリード１５・・１５との距離が
一定に維持される。このため飛翔粒子群４３は、インナ
ーリード１５から適正に離脱でき、且つ、オリフィス３
２に向け安定して飛翔できる。

【００３３】通常、各オリフィス３２・・３２は、その
位置がインナーリード１５との関係において精密に製造
管理される。このため、大部分の飛翔粒子群４３がオリ
フィス３２を通過できる。しかし、最小限の精度のばら
つきが製造時に生じ、高電圧パルス及びメニスカス４
２，４２の状態が運用時に自然な変化を生じる場合があ
る。これらの場合に、わずかな飛翔粒子群４３が一定の
確率で通過できず、オリフィス３２内面に付着し余剰ト
ナー粒子群４４になる。

【００３４】余剰トナー粒子群４４は、オリフィス３２
内面がテーパ上であるため、この内面を伝わり上下イン
ク吸引口３５，３６に向かって流れていく。上下インク
吸引口３５，３６は、余剰トナー粒子群４４を自らのメ
ニスカス力により捉えてしまう。余剰トナー粒子群４４
は、各インク吸引口３５，３６に一旦達すると、激しい
振動等が加えられても再びオリフィス３２には戻れな
い。このため、オリフィス３２が余剰トナー粒子群４４
により詰まることはない。

【００３５】捉えられた余剰トナー粒子群４４は、図示
しないポンプ等により、まとめて吸引され外部に排除さ
れる。上記のように余剰トナー粒子群４４は、予防保守
や定期点検等の際に上下インク吸引口３５，３６から簡
単に除去できる。このため余剰トナー粒子群４４は、上
下インク吸引口３５，３６からオリフィス３２に溢れだ
すことがなく、良好な記録品位を維持できる。

【００３６】図４は、図１における本体部の製作時の一
段階を示す平面図である。複数の記録電極１３・・１３
は、ＴＡＢ（Ｔape ＡutomatedＢonding）技術によりま
とめて連続的に量産される。このためＴＡＢテープ１６
が使用される。ＴＡＢテープ１６は、ポリイミド等から
なっており、その表面に絶縁膜１２が形成される。両側
端には、多数のスプロケットホール１７・・１７が連続
的に設けられる。

【００３７】ＴＡＢテープ１６上には、フラッシュメッ
キが先ず施される。次に、レジストフィルムがラミネー
トされ、露光・現像により配線パターンが形成される。
配線パターンには、銅等がパターンメッキされ各記録電
極１３・・１３の金属配線が高精度で形成される。

【００３８】続いて、ＴＡＢテープ１６にエッチングが
施され、スルーホール１８，１８が所定位置に正確に開
けられ、各記録電極１３・・１３の突出部が一斉に形成
される。レジストフィルムが除去されると、金属配線に
仕上げメッキが施される。各記録電極１３・・１３の突
出部を含む範囲には絶縁被覆１４が化学蒸着され、各突
出部にインナーリード１５がまとめて形成される。

【００３９】各インナーリード１５は、高精度の相互配
列と絶縁被覆１４の精確な形成とを要する。各記録電極
１３・・１３はＴＡＢ技術により一斉に量産できる。こ
のため、各インナーリード１５・・１５相互の間隔と絶
縁膜１２端部からの突き出し量が精密に製造管理でき、
各絶縁被覆１４が均一に形成される。

【００４０】以上、本発明をその好適な実施形態に基づ
いて述べたが、本発明は、上記実施形態に限定されるも
のではなく、この他にも、これら実施形態から種々の修
正及び変形が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の静
電式インクジェット記録装置では、各記録電極が、パタ
ーニングにより形成されることにより薄型で高精度に量
産でき、記録媒体の状態の如何に拘らず飛翔粒子群が確
実にインナーリードを離脱でき、良好な記録が得られ
る。併せて、ゲート電極部の清掃或いは予防保守も容易
になる。従って、本発明は、小型で量産化に適し保守も
容易な静電式インクジェット記録装置を提供できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例の静電式インクジェット
記録装置を、その一部を切り欠いて示す斜視図。

【図２】図１のＡ部を拡大して示す模式的断面図。

【図３】図２のＢ−Ｂ´方向から視た断面図。

【図４】図１の本体部の製作時の一段階を示す平面図。

【図５】第１従来例のインクジェット記録装置を示す斜
視図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は図５の記録電極の先端付近
を部分的に示す拡大平面図及びその断面図。

【図７】第２従来例のインクジェット記録装置を示す断
面図。

【符号の説明】

１０ 本体部 １１ 絶縁基板 １２ 絶縁性ベースフィルム（絶縁膜） １３ 記録電極 １３ａ，２５ａ パッド １４ 絶縁性コーティング部材（絶縁被覆） １５ インナーリード ２０ カバー部 ２１ 上カバー ２２ 下カバー ２３ インク供給 ２４ 泳動電極 ２５ ゲート配線 ３０ ゲート電極部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 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 萩 原 良 広 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 (56)参考文献 特開 平８−258270（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−201970（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−201971（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−808（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−809（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−34932（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−34933（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−44427（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−67108（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−67109（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 泳動電極と、泳動電極に対向する対向電
   極と、泳動電極と対向電極との間に配置され高電圧パル
   スが印加される複数の記録電極とを備え、泳動電極から
   対向電極に向かう静電界に従って、顔料系インクに含ま
   れるトナー粒子群が飛翔する静電式インクジェット記録
   装置において、 各記録電極が、絶縁性ベースフィルム上に形成され、絶
   縁性ベースフィルムの端部から対向電極側に突き出し、
   この突き出す部分を含む記録電極の部分が絶縁性コーテ
   ィング部材により被覆されることを特徴とする静電式イ
   ンクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録電極と対向電極との間に配置さ
   れるゲート電極と、各記録電極の突き出す部分に対向し
   てゲート電極に同数配列され、対向電極方向にゲート電
   極を貫通するオリフィス列とを備える、請求項１に記載
   の静電式インクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記ゲート電極と記録電極との間に２つ
   のインク吸引口を備え、各インク吸引口がオリフィス列
   と平行なスリット状をなす、請求項２に記載の静電式イ
   ンクジェット記録装置。