JP2859232B2

JP2859232B2 - 静電式インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2859232B2
Application number: JP34224896A
Authority: JP
Inventors: 淳一末次; 和男島; 忠志溝口; 仁史峯本; 人司竹本; 良広萩原; 徹薬師寺
Original assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JPH10181024A

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、特にトナー粒子を記録媒体に付着
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、
複数の記録電極１２５が形成されている。記録電極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。記録電極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
記録電極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、記録電極１２５の先端部より
やや後退した位置に、各記録電極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の間には記録電極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中のトナー粒子を濃
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１
２３が配設されている。泳動電極１２３と記録媒体１２
４背面に設けた対向電極１２９との間の電界によりイン
ク１２０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１２２近傍に集中する。このとき、記録電極１
２５にパルス電圧を印加することにより、トナー粒子は
飛翔粒子群１３１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、記録ヘ
ッド製造プロセスが複雑であり、記録ヘッドの低コスト
化が出来ないということにある。その理由は、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、
さらに、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
もので有るためである。

【０００９】第２の問題点は、常に適正なトナー粒子供
給を行うことが困難であるということである。その理由
は、インク噴出口へのトナー粒子供給を泳動電極による
トナー粒子の電気泳動力のみにより行っているためであ
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に於いて、適正
なトナー粒子供給を常に行い、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、絶縁性を有するベースフィルムの
表面に形成され且つ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にその一部が橋渡して形成され絶縁
性コーティング部材でその表面を被服された複数の記録
電極と、前記記録電極と同様に絶縁性を有する別のベー
スフィルムの表面に形成され且つ前記別のベースフィル
ムの一部に開口した別のスリット状開口部にその一部が
橋渡して形成され絶縁性コーティング部材でその表面を
被服され且つ前記記録電極と千鳥配列状に重ね合わされ
た吐出ポイントと、前記２つのベースフィルムを前記２
つのスリット状開口部で曲げて保持する保持部材と、前
記２つの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配設される泳動電極
とを備える。

【００１２】また、本発明の静電式インクジェット記録
ヘッドは、前記吐出ポイントは前記記録電極より前記ト
ナー粒子吐出側に有ることを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記記録電極の前記吐出ポイント側の一面
が前記インクで濡れないような形状にてインクメニスカ
スを保持す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、前記吐出ポイントの断面形状が台形形状で
あ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、パルス電圧により同時に駆動された互いに
隣接する前記記録電極に挟まれた前記吐出ポイントから
前記トナー粒子が吐出することを特徴とする。

【００１６】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記２つのベースフィルムと前記記録電極
と前記吐出ポイントとは、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。

【００１７】

【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。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静電式インクジェット記録ヘッ
ドのヘッド先端部を矢視Ａ方向から見た正面図，図３は
図２のＣ−Ｃ断面図，図４は図３のＢ−Ｂ断面図であ
る。

【００１８】図１，図２，図３および図４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の表面に形成さ
れ且つベースフィルム１０の一部に開口したスリット状
開口部３にその一部が橋渡して形成され絶縁性コーティ
ング部材１７でその表面を被服された複数の記録電極２
と、この記録電極２と同様に絶縁性を有する別のベース
フィルム２２の表面に形成され且つ別のベースフィルム
２２の一部に開口した別のスリット状開口部２３にその
一部が橋渡して形成され絶縁性コーティング部材１７で
その表面を被服され且つ記録電極２と千鳥配列状に重ね
合わされた吐出ポイント１９と、２つのベースフィルム
１０および２２を２つのスリット状開口部３および２３
で曲げて保持する保持部材２０と、２つのベースフィル
ム１０および２２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配設される泳動電極１１と
から構成される。また、吐出ポイント１９は記録電極２
よりトナー粒子吐出側に有ることを特徴とする。さら
に、記録電極２の吐出ポイント１９側の一面がインクで
濡れないような形状にてインクメニスカス８を保持する
ことを特徴とする。さらに、パルス電圧により同時に駆
動された互いに隣接する記録電極２に挟まれた所定の吐
出ポイント１９からトナー粒子が吐出することを特徴と
する。

【００１９】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、その角部で２枚のベースフィル
ム１０および２２をその裏側からサポートしている。内
側のベースフィルム１０は、ポリイミド等の絶縁体で、
その厚みは５０μｍ程度あり、その一部の保持部材２０
の角部の位置に開口したスリット状開口部３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３に
橋渡しする形で一体的に形成されている。

【００２０】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８
５μｍ間隔で配置されている。また、記録電極２は、そ
のスリット状開口部３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。さらに、記録電極２は、ベースフィルム１０
のスリット状開口部３に露出しており、ベースフィルム
１０がそのスリット状開口部３で湾曲して保持部材に取
り付けられているので、記録電極２は、ある一定の曲率
を持つ構造となっている。

【００２１】外側の別のベースフィルム２２も、ポリイ
ミド等の絶縁体で、その厚みは５０μｍ程度あり、その
一部の保持部材２０の角部の位置に開口した別のスリッ
ト状開口部２３をもち、その表面には、複数の吐出ポイ
ント１９がスリット状開口部２３に橋渡しする形で一体
的に形成されている。

【００２２】吐出ポイント１９は別のベースフィルム２
２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、吐出ポ
イント１９は、その別のスリット状開口部２３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１
０μｍ以下で均一に覆われている。さらに、吐出ポイン
ト１９は、別のベースフィルム２２の別のスリット状開
口部２３に露出しており、且つ下側のベースフィルム１
０に形成された記録電極２と千鳥構成になるように位置
決めされて取り付けられている。この別のベースフィル
ム２２は、ベースフィルム１０と同種のものを使用する
ことができる。

【００２３】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
状記録ヘッドを用いており、具体的にはTape Automated
Bonding（ＴＡＢ）技術に用いられるＴＡＢテープを使
用し、さらに絶縁性コーティング部材１７をパリレン樹
脂の化学蒸着にて形成している。

【００２４】保持部材２０は、絶縁性部材で、あらかじ
めインク供給口５およびインク排出口６がそれぞれ加工
され、下側のベースフィルム１０と保持部材２０とで構
成されたスリット状開口部３の下の空間がインク室を構
成しており、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までインクが保持部材２０の中に形成され
たインク流路１６を通って流れている。

【００２５】この実施の形態のインクジェット記録ヘッ
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、１ｃｍＨ₂Ｏ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。

【００２６】インクは、その表面張力により、スリット
状開口部３および２３に曲率を持って保持された各記録
電極２と吐出ポイント１９との間に、図４で示されるよ
うに記録電極２の上面を濡らすことなくインクメニスカ
ス８を各吐出ポイント１９毎に独立に形成されている。
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、さらに、記録電極２がスリット状開口部３
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。

【００２７】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３の真下付近のインク流路１６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
横断するように形成されている。泳動電極１１は、トナ
ー粒子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１
１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２
１の上流に比べ相対的に高くなる。さらに、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。

【００２８】従って、互いに隣接する任意の記録電極２
に同時に高電圧パルスを印加した際、インク中の帯電し
たトナー粒子は、その互いに隣接する記録電極２に挟ま
れた吐出ポイント１９の表面に突き出して形成されたイ
ンクメニスカス先端部に集中される。この吐出ポイント
１９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
なわち記録媒体方向に飛翔する。さらに、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。記録媒体上に付着し、記録ドットを形成したトナー
粒子は、ヒーターにより加熱され、定着される。

【００２９】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。図５を参照して、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、ドライフィルムをラミ
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１０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。ス
ルーホール１４がスリット状開口部３となる。吐出ポイ
ント１９を形成する別のベースフィルム２２も同じもの
を使用することができる。

【００３０】上述の実施の形態の構成に加え、吐出ポイ
ント１９の断面が台形形状になるよう形成し、さらに台
形形状の長辺がインク流路１６側、短辺がインク吐出側
となるように形成することにより、吐出ポイント１９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、トナー群９の飛び出し位置がさらに安定す
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の効
果は、低コストな記録ヘッドを供給できるということで
ある。その理由は、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るためである。

【００３２】第２の効果は、常に適正なトナー供給を行
うことができるということである。その理由は、記録電
極および吐出ポイントを湾曲させ、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
ナー粒子およびカウンターイオンを吐出ポイント近傍か
ら強制的に排出させるためである。

【００３３】第３の効果は、目的の吐出ポイントからの
み吐出でき信頼性のあるトナー吐出が得られるというこ
とである。その理由は、目的の吐出ポイントに形成され
ているインクメニスカスが隣接の吐出ポイントのメニス
カスと分離独立しているため、吐出ポイントでのインク
の挙動が隣接の吐出ポイントに影響を及ぼさないためで
ある。

【００３４】第４の効果は、トナー粒子がタイムラグな
く吐出するということである。その理由は、トナー粒子
が記録電極先端部と吐出ポイント部とに予めメニスカス
を形成して保持されているためである。

【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
ッドのヘッド先端部を矢視Ａ方向から見た正面図であ
る。

【図３】図２のＣ−Ｃ断面図である。

【図４】図３のＢ−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】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】

２記録電極３スリット状開口部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１２ＴＡＢ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吐出ポイント２０保持部材２１インク流２２別のベースフィルム２３別のスリット状開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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10−67108（ＪＰ，Ａ) 特開平10−67109（ＪＰ，Ａ) 特開平10−166590（ＪＰ，Ａ) 特開平10−175301（ＪＰ，Ａ) 特開平10−175302（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有するベースフィルムの表面に
形成され且つ前記ベースフィルムの一部に開口したスリ
ット状開口部にその一部が橋渡して形成され絶縁性コー
ティング部材でその表面を被服された複数の記録電極
と、前記記録電極と同様に絶縁性を有する別のベースフ
ィルムの表面に形成され且つ前記別のベースフィルムの
一部に開口した別のスリット状開口部にその一部が橋渡
して形成され絶縁性コーティング部材でその表面を被服
され且つ前記記録電極と千鳥配列状に重ね合わされた吐
出ポイントと、前記２つのベースフィルムを前記２つの
スリット状開口部で曲げて保持する保持部材と、前記２
つの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配設される泳動電極とを
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。
【請求項２】前記吐出ポイントは前記記録電極より前
記トナー粒子吐出側に有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。
【請求項３】前記記録電極の前記吐出ポイント側の一
面が前記インクで濡れないような形状にてインクメニス
カスを保持す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。
【請求項４】前記吐出ポイントの断面形状が台形形状
であ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。
【請求項５】パルス電圧により同時に駆動された互い
に隣接する前記記録電極に挟まれた前記吐出ポイントか
ら前記トナー粒子が吐出す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。
【請求項６】前記２つのベースフィルムと前記記録電
極と前記吐出ポイントとは、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。