JP2845852B2 - 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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JP2845852B2
JP2845852B2 JP1427597A JP1427597A JP2845852B2 JP 2845852 B2 JP2845852 B2 JP 2845852B2 JP 1427597 A JP1427597 A JP 1427597A JP 1427597 A JP1427597 A JP 1427597A JP 2845852 B2 JP2845852 B2 JP 2845852B2
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淳一 末次
和男 島
忠志 溝口
智也 佐伯
仁史 峯本
人司 竹本
徹 薬師寺
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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、特にトナーを記録媒体に付着させ
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で記録が可能であり、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、記録媒体背面に設けた対向電極
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6は、例えば特願平7−120252号
明細書に示される、この従来の静電式インクジェット記
録ヘッドの一例を示す斜視図である。図6を参照する
と、基板132はガラス等の絶縁体で、その表面には、
複数の吐出電極125が形成されている。吐出電極12
5は基板132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(dotsper inch)ピッチ、すなわち約8
5μm間隔で配置されている。吐出電極125は不図示
のドライバに接続されており、このドライバは記録時に
吐出電極125に選択的に高電圧パルスを印加する。
【0005】メニスカス形成部材128は基板132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、吐出電極125の先端部より
やや後退した位置に、各吐出電極125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30μ
mで、メニスカス形成部材128の幅も約30μmであ
る。
【0006】メニスカス形成部材128の上には、メニ
スカス形成部材128先端部よりさらに後退した位置
に、カバー133が取り付けられている。カバー133
は、絶縁性部材で、あらかじめインク供給口126およ
びインク排出口127が加工されている。基板132と
カバー133とがスリット状のインク噴射口122を形
成し、インク噴射口122の間には吐出電極125上に
乗ったメニスカス形成部材128が突き出ている。メニ
スカス形成部材128は、カバー133を支持し、イン
ク流路134を形成する目的も兼ねるため、一部カバー
133の下にも続いている。また、メニスカス形成部材
128は基板132およびカバー133とともにインク
室121を構成している。
【0007】さらに、インク120中のトナーを濃縮し
インク流路134を通してインク噴射口122近傍に供
給するために、インク流路134後方に泳動電極123
が配設されている。泳動電極123と記録媒体124背
面に設けた対向電極129との間の電界によりインク1
20中のトナーは電気泳動力により移動しインク噴射口
122近傍に集中する。このとき、吐出電極125にパ
ルス電圧を印加することにより、トナーは飛翔粒子群1
31として記録媒体124に向け飛翔する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来の静電式イン
クジェット記録ヘッドにおける第1の問題点は、記録品
質が変化しやすい、ということである。その理由は、マ
ルチエレメントヘッド駆動時には、任意の吐出電極に次
々とパルス電圧が印加されるため、吐出点周囲の電界は
常に変化し続ける。そのため吐出の際には、隣接電極に
より発生する電界が悪影響を及ぼし、吐出性能の変化に
つながるからである。
【0009】第2の問題点は、クロストークを起こしや
すい、ということである。その理由は、各吐出点に対応
する吐出電極はその真下にあり、隣接した吐出電極の発
生する電界を遮断する要素がないため、その影響を受け
やすく不慮の吐出を引き起こしやすいからである。
【0010】本発明の目的は、このような点に鑑みなさ
れたもので、静電界でインク中のトナーのみを吐出させ
る静電式インクジェット記録ヘッドにおいて、クロスト
ークの影響のない、記録品質の安定した低コストなマル
チエレメントヘッドを供給することにある。
【0011】
【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、帯電したトナーを含む絶縁性イン
クで内部が満たされているインク室と、前記インク室と
外部とを連通する吐出孔と、前記吐出孔内にあって前記
インク吐出の起点となる吐出点と、前記吐出点付近に位
置しパルス電圧をかけて静電力により前記トナーを外部
に吐出させる吐出電極と、前記吐出点から吐出方向に一
定距離離れた位置に前記吐出点の並びと平行になるよう
形成された対向電極と、前記インク室中の前記吐出孔の
位置する側と反対側に位置し前記トナーを電気泳動現象
により前記吐出孔近傍に集中させる泳動電極とを備え、
前記吐出孔と前記吐出電極と前記吐出点とをTAB(Tap
eAutomated Bonding)接合技術で用いられるテープ状基
材上に一括形成し、かつ前記吐出孔近傍で前記テープ状
基材を折り曲げることで前記吐出点を突出させる静電式
インクジェット記録ヘッドにおいて、隣接する前記吐出
孔の間に制御電極を備える。
【0012】また、本発明の静電式インクジェット記録
ヘッドは、前記制御電極から前記吐出点までの距離は、
前記吐出電極から前記吐出点までの距離より常に長いこ
とを特徴とする。
【0013】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、各々の前記制御電極は全て同電位であるこ
とを特徴とする。
【0014】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記制御電極と前記吐出電極とが、ともに
前記テープ状基材の表面側すなわち前記記録ヘッドの表
面に形成されていて、かつ両者は絶縁されていることを
特徴とする。
【0015】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記制御電極と前記吐出電極とが、ともに
前記テープ状基材の裏面側すなわち前記インクと接液す
る前記インク室側面に形成され、かつ前記吐出電極が前
記インクに対して絶縁され、前記制御電極が前記インク
に対して絶縁されていないことを特徴とする。
【0016】
【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。
【0017】図1(a)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TAB(Tape Automated
Bonding)テープをヘッドブロックに張り付ける状態を示
す斜視図、図1(b)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は図1(b)
のA−A断面図である。
【0018】図1(a),(b)および図2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、帯電したトナーを含む絶縁性インクで内部が満たさ
れているインク室23と、このインク室23と外部とを
連通する吐出孔15と、この吐出孔15内にあってイン
ク吐出起点となる吐出点16と、この吐出点16付近に
位置しパルス電圧をかけて静電力によりトナーを外部に
吐出させる吐出電極12と、吐出点16から吐出方向に
一定距離離れた位置に吐出点16の並びと平行になるよ
う形成された不図示の対向電極と、インク室23中の吐
出孔15の位置する側と反対側に位置しトナーを電気泳
動現象により吐出孔15近傍に集中させる泳動電極13
とを備え、吐出孔15と吐出電極12と吐出点16とを
TAB(Tape Automated Bonding)接合技術で用いられる
テープ状基材であるTABテープ11上に一括形成し、
かつ吐出孔15近傍でTABテープ11を折り曲げるこ
とで吐出点16を突出させる静電式インクジェット記録
ヘッドであって、隣接する吐出孔15の間に制御電極1
4を備える。
【0019】図3(a)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に用いられるTAB接合技
術の際に用いられるテープ材(以後TABテープとす
る)の概略図、図3(b)は図3(a)におけるA部拡
大図である。
【0020】図3(a)および(b)を参照すると、T
ABテープ11上には解像度ピッチで形成された吐出孔
15が1列に並んでいて、各吐出孔15には孔内にTA
Bテープ11が突き出してできた吐出点16がある。各
吐出孔15の一端には吐出電極12が位置し、さらに各
吐出孔15の間には制御電極14が配設されている。吐
出電極12はその表面を絶縁被膜で覆われ、吐出電極1
2は各吐出部毎に電気的に独立し、それぞれ個別に電位
を制御できる。制御電極14は同じくその表面を絶縁皮
膜で覆われていて、各制御電極14は、全て等しい電位
に保たれている。各吐出電極12および制御電極14は
TABテープ11の一端または両端に引き出され、外部
電極と接合する。
【0021】図1,図2および図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、TA
Bテープ11を絶縁能力の高いヘッドブロック24に貼
り付けた形となっている。ヘッドブロック24先端には
インク室23があり、インク室23内の吐出方向につい
ては開口部が、またその反対側にはトナーを電気泳動現
象により吐出方向に集めるための泳動電極13がある。
またインク室23内には外部にあるインク貯蔵部との間
でインク循環を行うためのインク流入口26とインク流
出口27とがある。TABテープ11の張り付け時に
は、ヘッドブロック24の先端の尾根上にTABテープ
11の吐出孔15が並ぶようにする。このように貼り付
けることにより、各吐出孔15内の吐出点16を形成す
るTABテープ11の吐出孔15端部は表側に突き出す
形となり、明確な吐出ポイントとなる。
【0022】このとき制御電極14から吐出点16の距
離をL1、吐出電極12から吐出点16への距離をL2
としたとき、常にL1>L2であることが必要である。
つまり吐出電極12は制御電極14よりも吐出点16に
近づいていなければならない。なぜならば、制御電極1
4が吐出電極12よりも吐出点16に近い場合、吐出電
極12に印加されたパルス電圧により発生する電界が制
御電極14により形成されている電界によって遮断また
減衰されるため、必要な駆動電圧が高くなるからであ
る。
【0023】図4はこの実施の形態の静電式インクジェ
ット記録ヘッド先端の図1(b)におけるB−B断面図
である。図1,図2,図3および図4を参照して、この
実施の形態の動作について説明する。
【0024】吐出電極12および制御電極14はTAB
テープ11の外側に形成され、ともに絶縁皮膜で覆われ
ている。ヘッドブロック24の溝部上面がTABテープ
11で覆われることによって、インク室23が形成さ
れ、吐出孔15のみが吐出方向に連通した孔部ができ
る。吐出孔15にはインク40の表面張力によりインク
メニスカス41が形成されていて、このため吐出点16
は常にインク40で濡れた状態となっている。インク4
0はインク流入口26およびインク流出口27を通じ
て、外部にある不図示のインク貯蔵部との間で常に循環
している。
【0025】泳動電極13には泳動電圧Vepが印加さ
れているため、インク室23内では電気泳動現象により
トナーが吐出孔15付近に集められている。この状態で
吐出電極12にパルス電圧Vpを印加することによっ
て、吐出点16周囲の電界密度が急激に高まり、インク
40中のトナーが不図示の対向電極方向に飛翔トナー4
6として飛翔する。
【0026】このとき、各吐出孔15の間は制御電極1
4で隔てられていて、かつ制御電極14は一定の電位V
cに保たれているため、例えば隣接する吐出電極12に
パルス電圧Vpが印加され、周辺の電界分布が変化した
としても、隣接する制御電極14により電界の変化が遮
断され、制御電極14を隔ててある吐出点16はその影
響は受けず、クロストークは起こらない。
【0027】図5は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を示し、図1(b)におけるB
−B断面図である。図5を参照すると、吐出電極12お
よび制御電極14はTABテープ11の内側に形成され
ている。この場合制御電極14はインク40に対して絶
縁されていない。インク40に接した制御電極14を絶
縁すると、インク40中の電位に応じてトナーまたはカ
ウンターイオンが制御電極14周囲に集まり、平衡状態
に達し、制御電極14が機能しなくなるためである。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の効
果は、記録品質が向上することである。その理由は、各
吐出孔においてメニスカスが完全に独立して存在し、か
つ制御電極があることで吐出点周囲の電界分布が常に一
定となるためである。
【0029】第2の効果は、安定した記録動作を実現で
きることである。その理由は、各吐出孔間に制御電極が
あることで、隣接電極の吐出時の電位の変化の影響が遮
断され、クロストークが起こらないためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)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TABテープをヘッドブロッ
クに張り付ける状態を示す斜視図、図1(b)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
視図である。
【図2】図1(b)のA−A断面図である。
【図3】図3(a)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に用いられるTABテープの概
略図、図3(b)は図3(a)におけるA部拡大図であ
る。
【図4】この実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッド先端の図1(b)におけるB−B断面図である。
【図5】本発明の静電式インクジェット記録ヘッドの別
の実施の形態を示す図1(b)におけるB−B断面図で
ある。
【図6】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。
【符号の説明】
11 TABテープ 12 吐出電極 13 泳動電極 14 制御電極 15 吐出孔 16 吐出点 23 インク室 24 ヘッドブロック 26 インク流入口 27 インク流出口 40 インク 41 インクメニスカス 46 飛翔トナー
───────────────────────────────────────────────────── 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 佐伯 智也 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 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10−166590(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帯電したトナーを含む絶縁性インクで内
    部が満たされているインク室と、前記インク室と外部と
    を連通する吐出孔と、前記吐出孔内にあって前記インク
    吐出の起点となる吐出点と、前記吐出点付近に位置しパ
    ルス電圧をかけて静電力により前記トナーを外部に吐出
    させる吐出電極と、前記吐出点から吐出方向に一定距離
    離れた位置に前記吐出点の並びと平行になるよう形成さ
    れた対向電極と、前記インク室中の前記吐出孔の位置す
    る側と反対側に位置し前記トナーを電気泳動現象により
    前記吐出孔近傍に集中させる泳動電極とを備え、前記吐
    出孔と前記吐出電極と前記吐出点とをTAB(Tape Auto
    mated Bonding)接合技術で用いられるテープ状基材上に
    一括形成し、かつ前記吐出孔近傍で前記テープ状基材を
    折り曲げることで前記吐出点を突出させる静電式インク
    ジェット記録ヘッドにおいて、隣接する前記吐出孔の間
    に制御電極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】 前記制御電極から前記吐出点までの距離
    は、前記吐出電極から前記吐出点までの距離より常に長
    い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】 各々の前記制御電極は全て同電位である
    ことを特徴とする請求項1または2記載の静電式インク
    ジェット記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記制御電極と前記吐出電極とが、とも
    に前記テープ状基材の表面側すなわち前記記録ヘッドの
    表面に形成されていて、かつ両者は絶縁されていること
    を特徴とする請求項1,2または3記載の静電式インク
    ジェット記録ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記制御電極と前記吐出電極とが、とも
    に前記テープ状基材の裏面側すなわち前記インクと接液
    する前記インク室側面に形成され、かつ前記吐出電極が
    前記インクに対して絶縁され、前記制御電極が前記イン
    クに対して絶縁されていないことを特徴とする請求項
    1,2または3記載の静電式インクジェット記録ヘッ
    ド。
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CN102320189A (zh) 2009-01-12 2012-01-18 建国大学校产业学校协力团 液滴喷射装置及方法

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