JP2978831B2

JP2978831B2 - 記録装置

Info

Publication number: JP2978831B2
Application number: JP11158197A
Authority: JP
Inventors: 良広萩原; 淳一末次; 和男島; 忠志溝口; 仁史峯本; 人司竹本; 徹薬師寺; 智也佐伯
Original assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2017-04-28
Also published as: JPH10296981A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナーを記録媒体
に付着させることにより記録を行なう記録装置に係り、
特に、静電式インクジェット記録方式を採用した記録装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近関心を集めている記録方式に、ノン
インパクト記録法がある。この記録法は、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利
点がある。中でも、簡単な機構で記録媒体上に直接かつ
高速で記録することができ、しかも普通紙に記録するこ
とのできるインクジェット記録法は極めて有力な記録法
であり、これまでにも様々な方法が提案されている。そ
の中に、記録紙の背面側に設けた対向電極と、この対向
電極に対向して設けられた針状電極との間に電圧を印加
し、発生した電界の静電力によりインク等の色材を飛翔
せしめて記録紙上に記録する方法がある。

【０００３】図９は、この方法が適用された従来の静電
式インクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図、図１
０は同平面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図
であり、図において、１はガラス等の絶縁体からなる基
板、２は基板１の表面に配列された吐出電極である。こ
の吐出電極２は、基板１全面にクロム等の導電性材料を
スパッタし、その後フォトリソグラフィにより所定のパ
ターンにパターニングしたもので、例えば３００ｄｐｉ
ピッチ、すなわち約８５μｍ間隔で配列されている。こ
の吐出電極２は、図示しないドライバに接続されてお
り、記録時には選択的に高電圧パルスが印加される。

【０００４】、３は吐出電極２、２、…の先端部よりや
や後退した位置にこれら吐出電極２、２、…に重なるよ
うに形成された幅約３０μｍのメニスカス形成部材であ
る。このメニスカス形成部材３は、基板１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によ
り加工したもので、感光性高分子フィルムの厚みは３０
μｍである。

【０００５】４はメニスカス形成部材３の先端部より更
に後退した位置に設けられた絶縁性の部材からなるアッ
パカバーである。該アッパカバー４には、予めインク流
入口５及びインク流出口６が形成されている。なお、メ
ニスカス形成部材３は、アッパカバー４を支持し、イン
ク流路を形成するために、その一部はアッパカバー４の
下にも続いている。

【０００６】７はスリット状のインク吐出孔で、基板１
とアッパカバー４とにより形成されている。そして、該
インク吐出孔７の外側には吐出電極２上のメニスカス形
成部材３が突出しており、その先端にインクメニスカス
８が形成されている。９はインク室で基板１とメニスカ
ス形成部材３とアッパカバー４により構成されており、
メニスカス形成部材３を形成する際に同時にヘッド側部
及び後端部にも連続する壁面を形成することにより作成
される。

【０００７】１０は泳動電極で、インク流路の後方、す
なわちインク室９の背後に配設されたもので、インク１
１中のトナー１２を濃縮しインク流路を経由してインク
吐出孔７近傍に供給するものである。なお、１３はイン
ク１１の吐出の起点となる吐出点である。

【０００８】この記録ヘッドでは、泳動電極１０と記録
用紙背面に設けられた対向電極との間の電界により、イ
ンク１１中のトナー１２が電気泳動現象により移動し、
インク吐出孔７近傍に集中し、吐出点１３から記録用紙
に向かって飛翔し、記録用紙に記録を行なう。

【０００９】また、記録ヘッドの一例として、例えば、
特開平８−１５６２６１号公報に開示されているものが
ある。この記録ヘッドは、インク吐出口に配置した焦電
性誘電体（吐出電極）に熱的刺激を与えることにより自
発分極を変化させてインクの電位を変え、記録紙裏面に
配置された対向電極により形成される電界と重畳するこ
とで、静電吸引力によってインクを飛翔させ、記録紙に
記録を行うようにしたものである。

【００１０】さらに、記録ヘッドの他の例としては、例
えば、特開平６−２６２７６０号公報に開示されている
ものがある。この記録ヘッドは、記録媒体に静電潜像を
担持し、この記録媒体と非接触状態で対向し、対向電極
と接液して電位を高めたインクを容するインク室及びイ
ンク吐出孔を備えたもので、記録媒体上の静電潜像と対
向電極との間の電界によりインクの吐出を行ない、記録
媒体に記録を行うようにしたものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の静電
式インクジェット記録装置に用いられている記録ヘッド
の第１の問題点は、記録紙等の記録媒体上の記録品質が
変化し易いことである。その理由は、従来の記録ヘッド
では、そのほとんどが記録紙を挟んでその表側（吐出電
極）と裏側（対向電極）との間に電位差を与え、その電
界によりインクの吐出を行っているが、このような吐出
方法では、吐出電極と対向電極との間の距離、すなわち
記録ギャップを厳密に一定に保持する必要があり、ま
た、その距離を少なくとも０．５ｍｍ以下程度にする必
要がある。

【００１２】そのため、特にシリアルプリンタにおいて
は、そのスペーシング動作時に記録ギャップを厳密に一
定に保持する事が困難であり、また、ラインプリンタに
おいても、配列されたインク吐出孔の並びと対向電極と
の間の平行度を厳密に調整する必要がある。さらに、吐
出電極と対向電極との間に存在する記録紙の誘電率や平
面度も発生する電界分布に大きな影響を及ぼす。特に、
普通紙においては、紙面より起立した繊維等が誤吐出を
引き起こす可能性があり、場合によっては専用紙が必要
になることもある。

【００１３】第２の問題点は、高電圧を必要とすること
である。吐出に必要な電界強度は、被吐出物の帯電量に
よっても異なるがおおよそ５〜２０ＭＷ／ｍ程度の強度
が必要で、この電界強度は、これは記録ギャップ０．５
ｍｍに換算すると、２．５ｋＶ〜１０ｋＶにもなる。し
たがって、これほどの高電圧を高速でスイッチングする
ためには、そのドライバも大型で高価なものとなり、ま
た周辺へのノイズもかなり大きなものとなるため、その
ためのシールド等が別途必要となる。

【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、低電圧で駆動可能で、記録ギャップへの依存
度が低く、低コストで記録品質が安定した記録装置を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な記録装置を採用した。すなわち、
テープ状基材に、帯電したトナーを含むインクの吐出の
起点となる突出した吐出点を有する吐出孔を複数形成
し、該基材の表面の前記吐出孔各々の付近に個別に吐出
電極を形成するとともに、裏面の前記複数の吐出孔の周
囲にこれらの吐出孔の共通電極となる制御電極を形成
し、前記吐出孔近傍で折曲して前記吐出点を突出させ、
内部にインク室が形成されたブロック状部材に張り付け
たものである。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】本発明の記録装置では、テープ状基材に、
インクの吐出の起点となる突出した吐出点を有する吐出
孔を複数形成し、該基材の表面の前記吐出孔各々の付近
に個別に吐出電極を形成するとともに、裏面の前記複数
の吐出孔の周囲にこれらの吐出孔の共通電極となる制御
電極を形成し、前記吐出孔近傍で折曲して前記吐出点を
突出させたことにより、両電極の電位差により吐出点に
強い電界集中が起きる。これにより、吐出点での電界強
度は記録ギャップの影響を受けず、また低電位差であっ
ても十分な電界が発生する。また、ＴＡＢ接合技術を利
用することにより、生産効率が向上し、コストダウンが
図れる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の記録装置の一実施
形態について図面に基づき説明する。図１は本発明の一
実施形態の記録ヘッド（記録装置）を示す縦断面図であ
り、図において、２１は断面略直角の山形の先端部を有
するヘッドブロック（ブロック状部材）、２２はヘッド
ブロック２１の先端部の稜線に沿って形成され、帯電し
たトナー１２を含む絶縁性のインク１１で内部が満たさ
れているインク室、２３はインク室２２の一端部に形成
され該インク室２２と外部とを連通する吐出孔、２４は
吐出孔２３内にあってインク１１の吐出の起点となる吐
出点である。

【００３１】また、２５はＴＡＢ（Tape Automated Bon
ding）接合技術の際に用いられるテープ材であるＴＡＢ
テープ（テープ状基材）であり、吐出孔２３近傍で略直
角に折曲げることにより突出点２４が突出した状態で、
吐出孔２３がヘッドブロック２１の先端部の稜線に沿う
ように張り付けられている。

【００３２】２６はインク室２２の内面を構成するＴＡ
Ｂテープ２５の裏面の全ての吐出孔２３の周囲に設けら
れ、全ての吐出孔２３の共通電極となる制御電極、２７
はインク室２２外部のＴＡＢテープ２５の表面の吐出孔
２３付近の吐出点２４を中心に略直角に位置する面上に
各々の吐出孔２３毎に設けられた吐出電極、２８は吐出
電極２７の表面に形成された絶縁皮膜（絶縁層）、２９
は吐出点２４からインク１１の吐出方向に所定距離離れ
た位置に吐出点２４の配列方向と平行になるように配置
された対向電極である。なお、３０は対向電極２９の前
面側に配置された記録用紙（記録媒体）である。

【００３３】図２は前記ＴＡＢテープ２５の上面図、図
３は同下面図であり、図４は図２の部分拡大図である。
ＴＡＢテープ２５は、その両端にスプロケットホールを
もつ長いテープ状のもので、リールから巻き出されてパ
ターンが一括形成された後にパターン単位で切り放すた
め、量産時には非常に効率良く低コストで製造できると
いうメリットがある。このＴＡＢテープ２５には、解像
度のピッチで形成された吐出孔２３が一列に並んでお
り、図４に示すように、各吐出孔２３には孔内にＴＡＢ
テープ２５の一部が突出してできた吐出点２４がある。

【００３４】そして、ＴＡＢテープ２５の表面の各吐出
孔２３の近傍には、互いに電気的に独立している吐出電
極２７が配置され、吐出電極２７の表面は絶縁皮膜２８
で覆われており、外部電極との接合部以外では外部とは
絶縁されている。吐出電極２７はＴＡＢテープ２５中に
あるドライバ４１に接続されており、ドライバ４１から
テープの両端に向かって引き出され、外部電極に接続さ
れる。

【００３５】このＴＡＢテープ２５の裏面の吐出孔２３
の周囲は、一面制御電極２６で覆われている。制御電極
２６は全ての吐出孔２３で共通の電位であり、その表面
が絶縁されていないために、インク１１と接する部分に
おいて電荷の交換が行われる。

【００３６】ＴＡＢテープ２５は、図５に示すように、
各吐出孔２３がヘッドブロック２１の先端部の稜線に沿
うように該ヘッドブロック２１の表面に張り付けられ
る。この際、ＴＡＢテープ２５は、図６に示すように、
吐出孔２３の一端を境にして折曲げられるが、吐出孔２
３内の吐出点２４は折れ曲がらず外方に突出した形とな
る。

【００３７】一方、吐出孔２３が位置するヘッドブロッ
ク２１の先端部には、インク室２２が形成され、インク
室２２には、インク流入口４５及びインク流出口４６が
形成され、これらインク流入口４５及びインク流出口４
６は、インク流入路４７及びインク流出路４８を介して
常に外部のインク貯蔵部との間でインク１１の循環を行
っている。このインク室２２内のインク１１は、図６に
示すように、吐出孔２３においてその表面張力によりイ
ンクメニスカス８が形成され、該インクメニスカス８の
一端は吐出点２４の先端部に接している。なお、すでに
説明した図１は図６のＸ面に沿う断面を表したものであ
る。

【００３８】次に、本実施形態の記録ヘッドの動作につ
いて説明する。図７は制御電極２６に９００Ｖ、吐出電
極２７に０Ｖ、対向電極２９に−１００Ｖの電位を与え
たときの２次元電界シミュレーション結果を示す図であ
り、図において、５１は電気力線、５２は等電位線であ
る。

【００３９】ここで、制御電極２６と対向電極２９に与
える電位はＤＣのため、高速スイッチングするドライバ
を必要としない。この場合、吐出点２４の先端部におい
て最大電界１７ＭＶ／ｍが発生しており、このとき突出
点２４のトナー１２はその最大電界方向に向かって飛び
出す。飛翔したトナー１２は空間内の弱い電界に導かれ
て対向電極２９の方向へ飛翔し、記録用紙３０上に着滴
する。

【００４０】図８は制御電極２６に９００Ｖ、吐出電極
２７に２００Ｖ、対向電極２９に−１００Ｖの電位を与
えたときの２次元電界シミュレーション結果を示す図で
ある。この場合、吐出点２４の先端部における最大電界
は１０ＭＶ／ｍであり、このときに非吐出状態となるよ
うトナー１２の帯電量を調整することで、吐出のＯＮ／
ＯＦＦ動作を、２００Ｖのスイッチングで行なうことが
できる。この２００Ｖのスイッチングは、図示しない制
御装置（制御手段）を用いて吐出電極２７の電位を変更
することで実現される。また、逆にトナー１２の帯電量
が決まっているならば、吐出ＯＦＦ時の吐出電極２７の
電位を調整すればよい。

【００４１】以上説明した様に、本実施形態の記録装置
によれば、吐出に必要な電界を、吐出点２４の先端部が
最大電界になるよう制御電極２６及び吐出電極２７によ
り発生させているので、吐出性能は記録ギャップの影響
を受けることがなくなり、常に安定した吐出を実現する
ことができる。したがって、記録媒体に記録する記録品
質が向上する。

【００４２】また、電界を発生させる制御電極２６と吐
出電極２７とが非常に近接しているので、低い電位差で
十分必要な電界強度を発生させることができ、低電圧で
駆動させることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の記録装置に
よれば、テープ状基材に、帯電したトナーを含むインク
の吐出の起点となる突出した吐出点を有する吐出孔を複
数形成し、該基材の表面の前記吐出孔各々の付近に個別
に吐出電極を形成するとともに、裏面の前記複数の吐出
孔の周囲にこれらの吐出孔の共通電極となる制御電極を
形成し、前記吐出孔近傍で折曲して前記吐出点を突出さ
せ、内部にインク室が形成されたブロック状部材に張り
付けたので、吐出点での電界強度が記録ギャップの影響
を受けず、また低電位差であっても十分な電界を発生さ
せることができる。また、ＴＡＢ接合技術を利用するこ
とにより、生産効率を向上させることができ、コストダ
ウンを図ることができる。

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の記録ヘッドを示す縦断
面図である。

【図２】本発明の一実施形態の記録ヘッドのＴＡＢテ
ープを示す上面図である。

【図３】本発明の一実施形態の記録ヘッドのＴＡＢテ
ープを示す下面図である。

【図４】図２の部分拡大図である。

【図５】本発明の一実施形態の記録ヘッドを示す分解
斜視図である。

【図６】図５の部分拡大図である。

【図７】本発明の一実施形態の記録ヘッドの２次元電
界シミュレーション結果の一例を示す図である。

【図８】本発明の一実施形態の記録ヘッドの２次元電
界シミュレーション結果の他の一例を示す図である。

【図９】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１０】従来の静電式インクジェット記録ヘッドの
一例を示す平面図である。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

８インクメニスカス１１インク１２トナー２１ヘッドブロック（ブロック状部材）２２インク室２３吐出孔２４吐出点２５ＴＡＢテープ（テープ状基材）２６制御電極２７吐出電極２８絶縁皮膜（絶縁層）２９対向電極３０記録用紙（記録媒体）４１ドライバ４５インク流入口４６インク流出口４７インク流入路４８インク流出路５１電気力線５２等電位線

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献特開平９−123458（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】テープ状基材に、帯電したトナーを含む
インクの吐出の起点となる突出した吐出点を有する吐出
孔が複数形成され、該基材の表面の前記吐出孔各々の付
近に個別に吐出電極が形成されるとともに、裏面の前記
複数の吐出孔の周囲にこれらの吐出孔の共通電極となる
制御電極が形成され、さらに、前記吐出孔近傍で折曲されて前記吐出点が突出
され、内部にインク室が形成されたブロック状部材に張
り付けられていることを特徴とする記録装置。