JP3133688B2 - 静電式インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
静電式インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法Info
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- JP3133688B2 JP3133688B2 JP08308082A JP30808296A JP3133688B2 JP 3133688 B2 JP3133688 B2 JP 3133688B2 JP 08308082 A JP08308082 A JP 08308082A JP 30808296 A JP30808296 A JP 30808296A JP 3133688 B2 JP3133688 B2 JP 3133688B2
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- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
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- B41J2002/061—Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静電式インクジェッ
ト記録ヘッドおよびその製造方法に関し、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
ト記録ヘッドおよびおよびその製造方法に関する。
ト記録ヘッドおよびその製造方法に関し、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
ト記録ヘッドおよびおよびその製造方法に関する。
【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。
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、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、針状の記録電極と、これに対
向する記録紙背面に設けた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中の色材を飛翔せしめ、
記録を行う静電式インクジェット記録方法がある。
分散させたインクを用い、針状の記録電極と、これに対
向する記録紙背面に設けた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中の色材を飛翔せしめ、
記録を行う静電式インクジェット記録方法がある。
【０００４】図５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
ッドを示す斜視図であり、図６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およびＡ−Ａ断面図
である。
号明細書に示される、この従来のインクジェット記録ヘ
ッドを示す斜視図であり、図６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およびＡ−Ａ断面図
である。
【０００５】図５および図６を参照して、この従来のイ
ンクジェット記録ヘッドについて説明する。基板２１は
平板状の絶縁性材料からなり、その表面には所望の解像
度と同等な間隔で複数の記録電極２２が形成されてい
る。記録電極２２は、Ｃｕ，Ｎｉ等の導電性材料を基板
２１表面全体にスパッタした後、記録電極２２形状がパ
ターニングされたマスクを介して露光・現像することに
より基板２１上に形成されている。また、記録電極２２
は各々独立した電極として形成されており記録電極２２
の一端は不図示のドライバに接続され、記録時には選択
的に高電圧パルスが印加される。さらに、記録電極２２
が形成された基板２１表面は、インクと記録電極２２が
絶縁されるように、絶縁性コーティング材がスピンコー
トされている。
ンクジェット記録ヘッドについて説明する。基板２１は
平板状の絶縁性材料からなり、その表面には所望の解像
度と同等な間隔で複数の記録電極２２が形成されてい
る。記録電極２２は、Ｃｕ，Ｎｉ等の導電性材料を基板
２１表面全体にスパッタした後、記録電極２２形状がパ
ターニングされたマスクを介して露光・現像することに
より基板２１上に形成されている。また、記録電極２２
は各々独立した電極として形成されており記録電極２２
の一端は不図示のドライバに接続され、記録時には選択
的に高電圧パルスが印加される。さらに、記録電極２２
が形成された基板２１表面は、インクと記録電極２２が
絶縁されるように、絶縁性コーティング材がスピンコー
トされている。
【０００６】メニスカス形成部材２３は、記録電極２２
が形成された基板２１上に絶縁性且つ感光性のレジスト
材をラミネートまたはスピンコートした後、メニスカス
形成部材２３形状がパターニングされたマスクを介して
露光・現像することにより、各々の記録電極２２上に重
なるように形成されている。メニスカス形成部材２３の
上には、メニスカス形成部材２３の先端部より後退した
位置にカバー２４が取り付けられている。カバー２４
は、絶縁性材料からなり、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。基板２１と
カバー２４と、さらに各記録電極２２上のメニスカス形
成部材２３により、微小なスリット状のインク噴出口２
７が形成され、インク供給口２５より供給されたインク
がインク噴出口２７を通り、インク噴出口２７より外側
に突き出ているメニスカス形成部材２３の先端部へ供給
され、各々のメニスカス形成部材２３先端部でメニスカ
スが形成される構造となっている。
が形成された基板２１上に絶縁性且つ感光性のレジスト
材をラミネートまたはスピンコートした後、メニスカス
形成部材２３形状がパターニングされたマスクを介して
露光・現像することにより、各々の記録電極２２上に重
なるように形成されている。メニスカス形成部材２３の
上には、メニスカス形成部材２３の先端部より後退した
位置にカバー２４が取り付けられている。カバー２４
は、絶縁性材料からなり、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。基板２１と
カバー２４と、さらに各記録電極２２上のメニスカス形
成部材２３により、微小なスリット状のインク噴出口２
７が形成され、インク供給口２５より供給されたインク
がインク噴出口２７を通り、インク噴出口２７より外側
に突き出ているメニスカス形成部材２３の先端部へ供給
され、各々のメニスカス形成部材２３先端部でメニスカ
スが形成される構造となっている。
【０００７】この従来のインクジェット記録ヘッドの吐
出部の製造方法には、現在様々な方法が提案されている
が、その一つとしてセラミック、またはシリコン等のウ
ェハ上に金属膜をスパッタした後、切削加工（ダイシン
グ）等の切削加工手段によって溝部を形成し、各吐出部
の流路と個別電極とを同時に形成する手法がある。これ
はその加工精度の高さ、ウェハ上で一括にできる量産
性、安定した品質のため有用な方法となっている。
出部の製造方法には、現在様々な方法が提案されている
が、その一つとしてセラミック、またはシリコン等のウ
ェハ上に金属膜をスパッタした後、切削加工（ダイシン
グ）等の切削加工手段によって溝部を形成し、各吐出部
の流路と個別電極とを同時に形成する手法がある。これ
はその加工精度の高さ、ウェハ上で一括にできる量産
性、安定した品質のため有用な方法となっている。
【０００８】例えば特開平７−２７６６４９号公報で
は、吐出口面を形成し、流路長を規定するダイシング工
程において、切削する深さ方向の領域を、吐出口を含む
切削領域Ｂと、この領域の上部領域Ａおよび、下部領域
Ｃに分け、領域Ａ，Ｂ，Ｃの切削時の送り速度を変化さ
せることで、高品質、歩留まり向上を図っている。
は、吐出口面を形成し、流路長を規定するダイシング工
程において、切削する深さ方向の領域を、吐出口を含む
切削領域Ｂと、この領域の上部領域Ａおよび、下部領域
Ｃに分け、領域Ａ，Ｂ，Ｃの切削時の送り速度を変化さ
せることで、高品質、歩留まり向上を図っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この従来のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法における第１の問題点は、イ
ンク吐出側と接合側に求められる最適形状が異なるとい
うことである。その理由は、静電式インクジェット記録
ヘッドでは加工された溝部を流路とし、溝間の流路壁を
吐出部、そして流路壁上面に残った金属膜を記録電極と
していた。ここで、吐出点においては、その形状は出来
るだけ細く、鋭利であることが求められるため、流路壁
の幅は出来るだけ小さく１５μｍ以下程度であることが
望ましい。一方この流路壁上に形成された記録電極は吐
出側と反対の接合側端部にて外部電極と接合する必要が
ある。このような微細なピッチで刻まれた電極接合の手
段としては、ワイヤボンディング等が一般的であるが、
その際接合領域としては、上述した１５μｍ幅の電極で
は小さすぎる。
ット記録ヘッドの製造方法における第１の問題点は、イ
ンク吐出側と接合側に求められる最適形状が異なるとい
うことである。その理由は、静電式インクジェット記録
ヘッドでは加工された溝部を流路とし、溝間の流路壁を
吐出部、そして流路壁上面に残った金属膜を記録電極と
していた。ここで、吐出点においては、その形状は出来
るだけ細く、鋭利であることが求められるため、流路壁
の幅は出来るだけ小さく１５μｍ以下程度であることが
望ましい。一方この流路壁上に形成された記録電極は吐
出側と反対の接合側端部にて外部電極と接合する必要が
ある。このような微細なピッチで刻まれた電極接合の手
段としては、ワイヤボンディング等が一般的であるが、
その際接合領域としては、上述した１５μｍ幅の電極で
は小さすぎる。
【００１０】第２の問題点は流路の機械的強度が弱い点
である。その理由は、流路部の容積は出来るだけ大き
く、また流路壁（吐出点）幅は出来るだけ小さいことが
望ましいため、高アスペクト比の流路壁を形成する必要
がある。しかし溝加工等により一定の幅、深さの溝部を
形成すると、強度的に非常に弱く、量産時の歩留まりを
向上させる上で障害となる。
である。その理由は、流路部の容積は出来るだけ大き
く、また流路壁（吐出点）幅は出来るだけ小さいことが
望ましいため、高アスペクト比の流路壁を形成する必要
がある。しかし溝加工等により一定の幅、深さの溝部を
形成すると、強度的に非常に弱く、量産時の歩留まりを
向上させる上で障害となる。
【００１１】したがって、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
を、安定して、しかも精度良く製造できるとともに、高
品質、高強度の静電式インクジェット記録ヘッドおよび
その製造法を提供することにある。
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
を、安定して、しかも精度良く製造できるとともに、高
品質、高強度の静電式インクジェット記録ヘッドおよび
その製造法を提供することにある。
【００１２】
【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、静電力により絶縁性溶媒中のトナ
ー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、基板上に蒸着または塗布された記録電極同士が基板
上に形成された少なくとも２種類以上の異なる溝幅と溝
深さをもつ溝部により、物理的、電気的に分断されてい
ることを特徴とする。
ェット記録ヘッドは、静電力により絶縁性溶媒中のトナ
ー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、基板上に蒸着または塗布された記録電極同士が基板
上に形成された少なくとも２種類以上の異なる溝幅と溝
深さをもつ溝部により、物理的、電気的に分断されてい
ることを特徴とする。
【００１３】また、本発明の静電式インクジェット記録
ヘッドは、トナー吐出側の前記溝幅がトナー吐出側と反
対側である接合側の前記溝幅より広いことを特徴とす
る。
ヘッドは、トナー吐出側の前記溝幅がトナー吐出側と反
対側である接合側の前記溝幅より広いことを特徴とす
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、前記トナー吐出側の前記溝深さが、トナー
吐出側と反対側である前記接合側の前記溝深さより深い
ことを特徴とする。
録ヘッドは、前記トナー吐出側の前記溝深さが、トナー
吐出側と反対側である前記接合側の前記溝深さより深い
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、前記溝部の作製において、回転切削刃によ
る切削工程を用い、１本の溝加工を２種類以上の幅の切
削刃を用いて行うことを特徴とする。
録ヘッドは、前記溝部の作製において、回転切削刃によ
る切削工程を用い、１本の溝加工を２種類以上の幅の切
削刃を用いて行うことを特徴とする。
【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。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構成を示
す斜視概略図である。図２はヘッド内部を図示するた
め、図１のアッパカバーを上方に移動させた図である。
図３は基板の拡大図である。
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構成を示
す斜視概略図である。図２はヘッド内部を図示するた
め、図１のアッパカバーを上方に移動させた図である。
図３は基板の拡大図である。
【００１７】図１，図２および図３を参照すると、イン
ク流路９と記録電極２が形成された基板１はアッパカバ
ー６とロアカバー７によって挟まれ、アッパカバー６と
ロアカバー７で挟まれた空間内にはインク室８ができ
る。インク室８内の基板１上にはダイシングにより形成
されたインク流路９が各吐出部４毎に個別に形成されて
いる。インクはアッパカバー６に形成されたインク流入
口１１からインク室８内に入り、アッパカバー６に形成
されたインク流出口１２から出ていくことで絶えず循環
をしている。また基板１の吐出部４と反対側には記録電
極２が延長してきており、ここでワイヤボンディング等
の接合手段により外部に引き出されている。
ク流路９と記録電極２が形成された基板１はアッパカバ
ー６とロアカバー７によって挟まれ、アッパカバー６と
ロアカバー７で挟まれた空間内にはインク室８ができ
る。インク室８内の基板１上にはダイシングにより形成
されたインク流路９が各吐出部４毎に個別に形成されて
いる。インクはアッパカバー６に形成されたインク流入
口１１からインク室８内に入り、アッパカバー６に形成
されたインク流出口１２から出ていくことで絶えず循環
をしている。また基板１の吐出部４と反対側には記録電
極２が延長してきており、ここでワイヤボンディング等
の接合手段により外部に引き出されている。
【００１８】基板１はガラス、セラミック、またはシリ
コンウェハを用い、その表面はスパッタ等により金属膜
を形成した後、ダイシングにより溝部１４が形成されて
いる。各溝部１４は解像度ピッチで並び、溝部１４は個
別のインク流路９として、また各インク流路９間の凸部
は流路壁１０として機能する。また流路壁１０の上面に
はダイシングにより各吐出部毎に分断された金属膜があ
り、これらは記録電極２として機能する。各インク流路
９は各吐出部４に連通していて、基板１上のインク流路
９間を仕切る流路壁１０は吐出部４において、トナーを
吐出するポイント（吐出点３）となり、インク流路９内
のインクは流路壁１０先端の吐出点３を両端としてイン
クメニスカスを形成する。
コンウェハを用い、その表面はスパッタ等により金属膜
を形成した後、ダイシングにより溝部１４が形成されて
いる。各溝部１４は解像度ピッチで並び、溝部１４は個
別のインク流路９として、また各インク流路９間の凸部
は流路壁１０として機能する。また流路壁１０の上面に
はダイシングにより各吐出部毎に分断された金属膜があ
り、これらは記録電極２として機能する。各インク流路
９は各吐出部４に連通していて、基板１上のインク流路
９間を仕切る流路壁１０は吐出部４において、トナーを
吐出するポイント（吐出点３）となり、インク流路９内
のインクは流路壁１０先端の吐出点３を両端としてイン
クメニスカスを形成する。
【００１９】ここで溝部１４の形状は単純に直線ではな
い。吐出部４の溝部１４は深く広く、また接合部５の溝
部１４は狭く浅くなっている。これには以下の４つの理
由がある。 ・接合部５の流路壁１０上面の記録電極２はボンディン
グ等により外部と接合する必要があるため、６０μｍ程
度以上の幅が必要である。 ・吐出部４の流路壁１０は、その端部が吐出点３として
機能するが、吐出点３は、できるだけ細く鋭利であるこ
とが望ましく、１５μｍ以下程度であると良い。 ・吐出部４側のインク流路９となる溝部１４の深さは出
来るだけ深い方が良い。 ・接合部５の溝部１４はインク流路９として使用しない
ため、基板１の強度を保つためにも出来るだけ浅く細い
方が良い。
い。吐出部４の溝部１４は深く広く、また接合部５の溝
部１４は狭く浅くなっている。これには以下の４つの理
由がある。 ・接合部５の流路壁１０上面の記録電極２はボンディン
グ等により外部と接合する必要があるため、６０μｍ程
度以上の幅が必要である。 ・吐出部４の流路壁１０は、その端部が吐出点３として
機能するが、吐出点３は、できるだけ細く鋭利であるこ
とが望ましく、１５μｍ以下程度であると良い。 ・吐出部４側のインク流路９となる溝部１４の深さは出
来るだけ深い方が良い。 ・接合部５の溝部１４はインク流路９として使用しない
ため、基板１の強度を保つためにも出来るだけ浅く細い
方が良い。
【００２０】以上の条件を満たすため、トナー吐出部４
側のインク流路９の溝幅をＷ１、反対側の接合部５側の
インク流路９の溝幅をＷ２としたとき、Ｗ１＞Ｗ２であ
ること、または、トナー吐出部４側のインク流路９の溝
深さをＨ１、反対側の接合部５側のインク流路９の溝深
さをＨ２としたとき、Ｈ１＞Ｈ２であることが必要であ
る。
側のインク流路９の溝幅をＷ１、反対側の接合部５側の
インク流路９の溝幅をＷ２としたとき、Ｗ１＞Ｗ２であ
ること、または、トナー吐出部４側のインク流路９の溝
深さをＨ１、反対側の接合部５側のインク流路９の溝深
さをＨ２としたとき、Ｈ１＞Ｈ２であることが必要であ
る。
【００２１】図４は、ダイシングにより、この実施の形
態の異なった溝形状を形成する方法を説明する図であ
る。解像度が３００ｄｐｉの場合、まず基板１の接合部
５側より、幅２５μｍ以下のダイシングブレード１３に
より、深さ５０μｍ以下で切削し、基板１の途中で切削
を終了する。これを溝本数分繰り返した後、今度は幅６
０〜７０μｍ程度のダイシングブレード１３により基板
１の吐出部４側より先ほどの各溝部１４と中心軸を合わ
せて、深さ１０〜２００μｍ程度で切削する。このよう
にすると、各吐出部４は細い吐出点３を持ち、容積の大
きいインク流路９を持つ。そして接合部５では、外部電
極との広い接合エリアを持ち、基板１の強度を保つよう
な、各電極部を分断する浅く切り込まれた溝部を持つ。
態の異なった溝形状を形成する方法を説明する図であ
る。解像度が３００ｄｐｉの場合、まず基板１の接合部
５側より、幅２５μｍ以下のダイシングブレード１３に
より、深さ５０μｍ以下で切削し、基板１の途中で切削
を終了する。これを溝本数分繰り返した後、今度は幅６
０〜７０μｍ程度のダイシングブレード１３により基板
１の吐出部４側より先ほどの各溝部１４と中心軸を合わ
せて、深さ１０〜２００μｍ程度で切削する。このよう
にすると、各吐出部４は細い吐出点３を持ち、容積の大
きいインク流路９を持つ。そして接合部５では、外部電
極との広い接合エリアを持ち、基板１の強度を保つよう
な、各電極部を分断する浅く切り込まれた溝部を持つ。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の効
果は、従来よりも狭ピッチで吐出部を形成できるという
ことである。このため、より高解像度の記録ヘッドが製
造可能となる。その理由は、ダイシング等による溝加工
を２種類以上の幅で行うため、接合部側、吐出部側それ
ぞれ最適の溝幅を選択できるためである。
果は、従来よりも狭ピッチで吐出部を形成できるという
ことである。このため、より高解像度の記録ヘッドが製
造可能となる。その理由は、ダイシング等による溝加工
を２種類以上の幅で行うため、接合部側、吐出部側それ
ぞれ最適の溝幅を選択できるためである。
【００２３】第２の効果は、基板の強度を上げることが
出来るという点である。このため、量産時の歩留まりが
良くなり、コスト低減効果がある。その理由は、ダイシ
ング等による溝加工の溝深さが２種類以上のため、吐出
部側の流路用溝幅を深くしても、接合部側溝幅を細く、
溝深さを浅くすることで基板の強度を上げることができ
るためである。
出来るという点である。このため、量産時の歩留まりが
良くなり、コスト低減効果がある。その理由は、ダイシ
ング等による溝加工の溝深さが２種類以上のため、吐出
部側の流路用溝幅を深くしても、接合部側溝幅を細く、
溝深さを浅くすることで基板の強度を上げることができ
るためである。
【図１】本発明の一実施の形態の静電式インクジェット
記録ヘッドの構成を示す斜視概略図である。
記録ヘッドの構成を示す斜視概略図である。
【図２】この実施の形態のヘッド内部を図示するため、
図１のアッパカバーを上方に移動させた図である。
図１のアッパカバーを上方に移動させた図である。
【図３】この実施の形態の基板の拡大図である。
【図４】この実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッドの基板のダイシング手順図である。
ッドの基板のダイシング手順図である。
【図５】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。
図である。
【図６】従来の静電式インクジェット記録ヘッドの平面
図およびＡＡ断面図である。
図およびＡＡ断面図である。
１ 基板 ２ 記録電極 ３ 吐出点 ４ 吐出部 ５ 接合部 ６ アッパカバー ７ ロアカバー ８ インク室 ９ インク流路 １０ 流路壁 １１ インク流入口 １２ インク流出口 １３ ダイシングブレード １４ 溝部
───────────────────────────────────────────────────── 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 島 和男 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６−31923（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−57979（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−11474（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/16 B41J 2/06
Claims (4)
- 【請求項１】静電力により絶縁性溶媒中のトナーを吐出
させる静電式インクジェット記録ヘッドにおいて、基板
上に蒸着または塗布された記録電極同士が基板上に形成
された少なくとも２種類以上の異なる溝幅と溝深さをも
つ溝部により、物理的、電気的に分断されていることを
特徴とする静電式インクジェット記録ヘッド。 - 【請求項２】トナー吐出側の前記溝幅が、トナー吐出側
と反対側である接合側の前記溝幅より広いことを特徴と
する請求項１記載の静電式インクジェット記録ヘッド。 - 【請求項３】前記トナー吐出側の前記溝深さが、トナー
吐出側と反対側である前記接合側の前記溝深さより深い
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。 - 【請求項４】前記溝部の作製において、回転切削刃によ
る切削工程を用い、１本の溝加工を２種類以上の幅の切
削刃を用いて行うことを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一項記載の静電式インクジェット記録ヘッドの製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08308082A JP3133688B2 (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 静電式インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 |
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