JPH10166593A - 静電式インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型、低コストで高信頼性のインクジェット記
録装置を供給する。 【解決手段】この静電式インクジェット記録装置は、絶
縁性を有するベースフィルム１０と、ベースフィルム１
０の表面に形成されその一端がベースフィルム１０の端
部より突き出して形成され絶縁性コーティング部材１７
でその表面を被覆された複数の記録電極２とを備える。
また、これらの記録電極２を覆い隠さない程度にベース
フィルム１０を挟み込みベースフィルム１０の表面から
裏面に記録電極２の間隙を通過させてトナーを含むイン
ク１６を供給および保持するアッパカバー４およびロア
カバー３と、アッパカバー４内の記録電極２部より上流
に位置する所にインク１６と接する様に配設した泳動電
極１１と、各々の記録電極２に対応する位置に個別開口
部を持ちその個別開口部周囲に形成し且つその他端が高
抵抗２３を経由して接地されているゲート電極２２とを
備える。

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
ト記録装置に関し、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装置に関する。

【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、記録紙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４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
録装置の一例を示す斜視図である。図４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１２５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ピッチ、すなわち約８５μｍ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】しかし、上述した従来
の静電式インクジェット記録装置の第１の問題点は、記
録電極に印加する記録電圧を低電圧化できないというこ
とである。その理由は、記録媒体と記録電極との距離を
十分保つ必要があるために、インク中のトナー粒子を飛
翔させるために十分な静電力を得るには記録電極への印
加電圧を増加する必要があるためである。

【０００９】第２の問題点は、安定したトナー粒子の飛
翔が妨げれられるということである。その理由は、記録
媒体の厚みや走行中の記録媒体の浮き等により、記録動
作中に記録電極と対向電極間の電界が変化するため、イ
ンク中のトナー粒子に作用する力が変化してしまうため
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装置に於いて、記録電
極と対向電極との間に高抵抗を挿入して接地した第３の
電極即ちゲート電極を設けることにより、記録電極とゲ
ート電極との距離を一定に保ちトナー飛翔を安定化し、
信頼性のある低コストなマルチエレメント記録ヘッドを
供給することにある。さらに、ゲート電極に高抵抗を挿
入して接地しているので、ゲート電極の電位は常に接地
された電位と等しくなり、記録電極とゲート電極間の電
界強度を一定に保ち、安定したトナー吐出をおこなうこ
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
ェット記録装置は、絶縁性を有するベースフィルムと、
前記ベースフィルム表面に形成され一端が前記ベースフ
ィルム端部より突き出して形成され絶縁性コーティング
材で表面を被覆された複数の記録電極と、前記記録電極
を覆い隠さない程度に前記ベースフィルムを挟み込み前
記ベースフィルム表面から裏面に前記記録電極の間隙を
通過させてトナー粒子を含むインクを供給および保持す
るアッパカバーおよびロアカバーと、前記アッパカバー
内の前記記録電極部より上流に位置する所に前記インク
と接する様に配設した泳動電極と、各々の前記記録電極
に対応する位置に個別開口部を持ちその個別開口部周囲
に形成し且つその他端が高抵抗を経由して接地されてい
るゲート電極と、記録媒体を挟んで前記ゲート電極に対
向する位置に配設された対向電極とを備える。

【００１２】また、本発明の静電式インクジェット記録
装置は、前記ゲート電極は、他端で共通高抵抗につなが
って接地されてい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
録装置は、前記高抵抗または共通高抵抗が１ＭΩ以上で
あることを特徴とする。

【００１４】

【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
施の形態を示す斜視図、図２はこの実施の形態の平面図
（図２（ａ））およびＡ−Ａ断面図（図２（ｂ））であ
る。

【００１５】図１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装置は、絶縁性を有す
るベースフィルム１０と、このベースフィルム１０の表
面に形成され、その一端がベースフィルム１０の端部よ
り突き出して形成され、絶縁性コーティング部材１７で
その表面を被覆された複数の記録電極２と、これらの記
録電極２を覆い隠さない程度にベースフィルム１０を挟
み込み、ベースフィルム１０の表面から裏面に記録電極
２の間隙を通過させてトナー粒子を含むインク１６を供
給および保持するアッパカバー４およびロアカバー３
と、アッパカバー４内の記録電極２部より上流に位置す
る所に、インク１６と接する様に配設した泳動電極１１
と、各々の記録電極２に対応する位置に個別開口部を持
ち、その個別開口部周囲に形成し、且つその他端が高抵
抗２０を経由して接地されているゲート電極２２と、不
図示の記録媒体を挟んでゲート電極２２に対向する位置
に配設された不図示の対向電極とから構成される。

【００１６】基板１はプラスチック等の絶縁体で、ベー
スフィルム１０をその裏側からサポートしている。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、その表面には複数の記録電極２が
その表面に一体的に形成されている。

【００１７】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
８５μｍ間隔で配置されている。また、記録電極２は、
ベースフィルム１０の端面からそれぞれ独立に飛び出し
ており、その飛び出し量は８０μｍ〜５００μｍ程度で
ある。さらに、記録電極２は、その先端部表面が絶縁性
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。この実施の形態では、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の記録ヘッ
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。

【００１８】アッパカバー４およびロアカバー３は、ベ
ースフィルム１０から突き出した記録電極２を挟み込む
様に、さらに記録電極２の突出部を覆わない位置に取り
付けられている。アッパカバー４は、絶縁性部材で、あ
らかじめインク供給口５が加工されており、ベースフィ
ルム１０とアッパカバー４とで構成された空間がインク
室を構成している。インク室にはインク１６がインク供
給口５から充填され内部を満たしている。さらに、アッ
パカバー４は、その先端部が開口しており、ベースフィ
ルム１０とアッパカバー４とで構成されたスリット状の
開口部がインク噴射口７を形成し、そこにインクメニス
カス８が形成されている。ロアカバー３は、絶縁性部材
で、あらかじめ不図示のインク排出口６が加工されてい
る。ベースフィルム１０とロアカバー３とで構成された
空間もインク室を構成しており、インク１６はアッパカ
バ４側のインク室から記録電極２の間を通り抜けインク
噴射口７近傍からインク室を経由して余剰のトナー粒子
と共に強制的にインク排出口６から排出される。

【００１９】この実施の形態の静電式インクジェット記
録装置は、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１６が循環されている。インク１
６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。

【００２０】アッパカバー４の内部にインク１６と接触
させた泳動電極１１が形成されている。泳動電極１１
は、トナー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１６中のトナーを、泳動電
極１１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インク噴射口７近傍への
トナーの供給に加えて、トナーの電気泳動による移動に
より、インク噴射口７近傍は、トナー濃度がインク室１
８上流に比べ相対的に高くなる。

【００２１】ゲート電極２２は、エレクトロフォーミン
グ即ち電鋳等で製造された導電性の基板材料で、記録電
極２と不図示の対向電極との間に配設され、記録電極２
の各エレメントに対向する位置に個別にオリフィス２１
を有している。さらに、ゲート電極２２は、その途中に
高抵抗２０を挟んで外部への接続パッド１９を有してお
り、不図示の接続手段により接地されている。ここで、
ゲート電極２２に個別に形成されたオリフィス２１の径
Ｄは、ゲート電極２２と記録電極２との距離をＬとする
と、Ｌ／２＜Ｄ＜Ｌの関係が成り立つようなオリフィス
２１径Ｄが望ましい。

【００２２】インク１６は、その表面張力により、イン
ク噴射口７にインクメニスカス８を形成する。インク室
１８内のインクには負圧が付与されており、また、記録
電極２がベースフィルム１０，アッパカバー４およびロ
アカバー３から突き出しているため、インクメニスカス
８は側面から見るとアッパカバー４側は斜め下向きに凹
形状となり、ロアカバー３側はその対称形となる。さら
に、インク噴射口７外部に各記録電極２が個別に突き出
ているため、インクメニスカス８は、上面から見ると各
記録電極２に対応して個別にインクメニスカス８が形成
されることとなる。

【００２３】ゲート電極２２を零電位とし、任意の記録
電極２に高電圧パルスを印加する際、その記録電極２部
の突き出したインクメニスカス８先端部に電界が集中さ
れる。インク１６中の帯電したトナーは、ゲート電極２
２と記録電極２との間で発生する電界に導かれて、突き
出したインクメニスカス８先端部から引き出され、トナ
ー群９となって、ゲート電極２２の個別のオリフィス２
１を通過して記録電極２に対向し、且つゲート電極２２
と同電位あるいは低い電位にある不図示の対向電極、す
なわち不図示の記録媒体方向に飛翔する。不図示の記録
媒体上に付着し、記録ドットを形成したトナーは、ヒー
ターにより加熱され、定着される。

【００２４】ゲート電極２２は、高抵抗２０を介して接
地されているので、もしも何らかの原因でインク１６が
ゲート電極２２と記録電極２との間にたまり、記録電極
２とゲート電極２２との間をつなげてしまい、その状態
で記録電極２に駆動パルス電圧が印加されたとしても記
録電極２とゲート電極２２との間で放電や、ショートを
起こすことがない。ゲート電極２２と接地との間に挿入
する高抵抗２０は、記録電極２に印加するパルス電圧に
依るが、およそ１ＭΩ程度以上であることが望ましい。

【００２５】また、上記高抵抗２０は、各々のゲート電
極２２ごとに付加してもよいし、各々のゲート電極２２
の他端で共通に付加してもよい。

【００２６】図３は、この実施の形態の静電式インクジ
ェット記録装置に使用するＴＡＢテープの概略図であ
る。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イルムにフラッシュメッキをおこ
なう。次に、ドライフ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。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電式イ
ンクジェット記録装置の第１の効果は、安定したトナー
粒子の飛翔を得られるということである。その理由は、
記録電極と対向電極との間にゲート電極を設けたので、
トナー飛翔はゲート電極と記録電極との電位差で決定さ
れ、記録媒体の厚みや走行中の記録媒体の浮き等によ
り、記録動作中に記録電極と対向電極間との電界が変化
しても、インク中のトナーに作用する力が変化しないた
めである。

【００２８】第２の効果は、安定した記録が行えるとい
うことである。その理由は、何らかの原因で、記録電極
から飛翔した帯電したトナーを含むインクがゲート電極
に付着ししてもゲート電極の表面電位は接地された電位
を保つことができるためである。さらに、もしも何らか
の原因でインクがゲート電極と記録電極との間にたまり
記録電極とゲート電極との間をつなげてしまい、その状
態で記録電極に駆動パルス電圧が印加されたとしても記
録電極とゲート電極との間で放電や、ショートを起こす
こがないためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す斜視図である。

【図２】この実施の形態の平面図（図２（ａ））および
Ａ−Ａ断面図（図２（ｂ））である。

【図３】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４】従来の静電式インクジェット記録装置の斜視図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 記録電極 ３ ロアカバー ４ アッパカバー ５ インク供給口 ６ インク排出口 ７ インク噴射口 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 １２ ＴＡＢ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 １７ 絶縁性コーティング部材 １８ インク室 １９ 接続パッド ２０ 高抵抗 ２１ オリフィス ２２ ゲート電極

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性を有するベースフィルムと、前記
   ベースフィルム表面に形成され一端が前記ベースフィル
   ム端部より突き出して形成され絶縁性コーティング材で
   表面を被覆された複数の記録電極と、前記記録電極を覆
   い隠さない程度に前記ベースフィルムを挟み込み前記ベ
   ースフィルム表面から裏面に前記記録電極の間隙を通過
   させてトナー粒子を含むインクを供給および保持するア
   ッパカバーおよびロアカバーと、前記アッパカバー内の
   前記記録電極部より上流に位置する所に前記インクと接
   する様に配設した泳動電極と、各々の前記記録電極に対
   応する位置に個別開口部を持ちその個別開口部周囲に形
   成し且つその他端が高抵抗を経由して接地されているゲ
   ート電極と、記録媒体を挟んで前記ゲート電極に対向す
   る位置に配設された対向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装置。
2. 【請求項２】 前記ゲート電極は、他端で共通高抵抗に
   つながって接地されてい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装置。
3. 【請求項３】 前記高抵抗または共通高抵抗が１ＭΩ以
   上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装置。