JPH1044431A - Electrostatic ink jet recording head - Google Patents

Electrostatic ink jet recording head

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JPH1044431A
JPH1044431A JP20176096A JP20176096A JPH1044431A JP H1044431 A JPH1044431 A JP H1044431A JP 20176096 A JP20176096 A JP 20176096A JP 20176096 A JP20176096 A JP 20176096A JP H1044431 A JPH1044431 A JP H1044431A
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jet recording
ink
ink jet
recording head
head
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Kazuo Shima
和男 島
Junichi Suetsugu
淳一 末次
Ryosuke Uematsu
良介 上松
Tadashi Mizoguchi
忠志 溝口
Hitoshi Minemoto
仁史 峯本
Hitoshi Takemoto
人司 竹本
Yoshihiro Hagiwara
良広 萩原
Toru Yakushiji
徹 薬師寺
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To supply ink smoothly even in a high speed driving flow region by providing a head board where jet electrodes are formed of independent metallic materials on the upper surface at each protrusion of a base board made of an insulating material and machined to have protrusions and recesses, and electrode pads connected with respective jet electrodes thereby reducing the channel resistance at the recess. SOLUTION: The electrostatic ink jet recording head comprises a head board 2 where a jet electrode 7 made of an independent metallic material is provided on the upper surface at each protrusion of a base board 6 made of an insulating material and machined to have protrusions and recesses, a base plate 3 secured to a desired position of the head board 2 while having electrode pads 8 connected with respective jet electrode 7, and an upper cover 5 formed above the base plate 3 while partially opening the protruding/recessed part on the forward end side of the jet electrode 7 and covering other protruding/recessed face in order to form a chamber 4 for holding an ink 1 along with the base plate 3. The head board 2 comprises the base board 6 made of an insulating material and the jet electrode 7 made of a metallic material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、静電力によりトナー粒子を
飛翔させて記録を行う静電式インクジェット記録ヘッド
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic ink jet recording head, and more particularly, to an electrostatic ink jet recording using an ink in which toner particles are dispersed in a carrier liquid and performing recording by flying toner particles by electrostatic force. About the head.

【0002】[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。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
録を行う方法がある。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently attracted attention in that noise during recording is extremely small to a negligible level. Among them, the ink jet recording method that can record directly on a recording medium at high speed with a simple mechanism and that can record on plain paper is an extremely powerful recording method, and various methods have been proposed so far. Have been. In it, an ink in which toner particles are dispersed in a carrier liquid is used, and a voltage is applied between a needle-shaped recording electrode and an electrode provided on the back of the recording paper opposed thereto, and the electrostatic force of the generated electric field is used. There is a method of recording by causing a color material in ink to fly.

【0003】図8は、例えば特願平07−120252
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9は、この静
電式インクジェット記録ヘッドのヘッド先端部の上面図
及び断面図である。図8及び図9を参照して、この従来
の静電式インクジェット記録ヘッドの一例を説明する。
FIG. 8 shows, for example, Japanese Patent Application No. 07-120252.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of this conventional electrostatic ink jet recording head shown in the specification. FIG. 9 is a top view and a cross-sectional view of the head end portion of the electrostatic ink jet recording head. An example of this conventional electrostatic ink jet recording head will be described with reference to FIGS.

【0004】基板101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吐
出電極102が形成されている。吐出電極102は、C
u,Ni等の金属材料を基板101表面全体にスパッタ
した後、吐出電極102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101上に形
成されている。また、吐出電極102は各々独立した電
極として形成されており、各々の吐出電極102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、吐出電極102が形
成された基板101表面は、インクと吐出電極102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。
The substrate 101 is made of a flat insulating material, and a plurality of ejection electrodes 102 are formed on the surface thereof at intervals equivalent to a desired resolution. The ejection electrode 102
After a metal material such as u, Ni or the like is sputtered on the entire surface of the substrate 101, the discharge electrode 102 is formed on the substrate 101 by exposure and development via a patterned mask. The ejection electrodes 102 are formed as independent electrodes. One end of each ejection electrode 102 is connected to a driver (not shown), and a high voltage pulse is selectively applied at the time of recording. Further, the surface of the substrate 101 on which the ejection electrodes 102 are formed is spin-coated with an insulating coating material so that the ink and the ejection electrodes 102 are insulated.

【0005】メニスカス形成部材103は、吐出電極1
02が形成された基板101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103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、各々の吐出電極1
02上に重なるように形成されている。メニスカス形成
部材103の上には、メニスカス形成部材103の先端
部より後退した位置にカバー104が取り付けられてい
る。カバー104は、絶縁性材料からなり、あらかじめ
インク供給口105及びインク排出口106が加工され
ている。
[0005] The meniscus forming member 103 includes the discharge electrode 1.
After laminating or spin-coating an insulative and photosensitive resist material on the substrate 101 on which the discharge electrodes 1 have been formed, each of the discharge electrodes 1 is exposed and developed through a mask in which the shape of the meniscus forming member 103 is patterned.
02 is formed so as to overlap with the reference numeral 02. A cover 104 is mounted on the meniscus forming member 103 at a position retracted from the tip of the meniscus forming member 103. The cover 104 is made of an insulating material, and the ink supply port 105 and the ink discharge port 106 are processed in advance.

【0006】基板101とカバー104と、さらに各吐
出電極102上のメニスカス形成部材103とにより、
微小なスリット状の吐出開口部107が形成され、イン
ク供給口105から供給されたインクが吐出開口部10
7を通り、吐出開口部107より外側に突き出ているメ
ニスカス形成部材103の先端部へ供給され、各々のメ
ニスカス形成部材103先端部でメニスカスが形成され
る構造となっている。
[0006] The substrate 101, the cover 104, and the meniscus forming member 103 on each discharge electrode 102 form
A minute slit-shaped discharge opening 107 is formed, and ink supplied from the ink supply port 105 is supplied to the discharge opening 10.
7, the liquid is supplied to the distal ends of the meniscus forming members 103 protruding outward from the discharge openings 107, and a meniscus is formed at the distal ends of the respective meniscus forming members 103.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、上述
した従来の静電式インクジェット記録ヘッドは、高速駆
動領域でのインクの供給が追随できない、ということで
ある。その理由は、メニスカス形成部材として感光性レ
ジスト材を利用して形成しているため、厚みが数十μm
と制限されてしまい、メニスカス形成部材の厚みによる
吐出開口部の流路抵抗増加が生じてしまうことにある。
A first problem is that the above-mentioned conventional electrostatic ink jet recording head cannot follow the supply of ink in a high-speed driving area. The reason is that since the photosensitive resist material is used as the meniscus forming member, the thickness is several tens μm.
And the flow resistance of the discharge opening increases due to the thickness of the meniscus forming member.

【0008】第2の問題点は、安定したメニスカス形状
が得られない、ということである。その理由は、メニス
カス形成部材をフォトリソグラフィによる露光・現像で
形成しているため、インクの吐出ポイントであるメニス
カス形成部材先端のコーナー部が弛れた形状になる、と
いうことにある。また、このメニスカス形成部材先端部
分は基板の端面より後退した位置に形成されるというこ
とも理由である。
[0008] The second problem is that a stable meniscus shape cannot be obtained. The reason is that since the meniscus forming member is formed by exposure and development by photolithography, the corner of the tip of the meniscus forming member, which is the ink discharge point, has a loose shape. Another reason is that the tip of the meniscus forming member is formed at a position retreated from the end surface of the substrate.

【0009】本発明の目的は、このような点に鑑みてな
されたもので、高速駆動領域でのインク滴の吐出を安定
化させ、静電界でインク中のトナー粒子を含んだインク
滴を吐出させる静電式インクジェット記録ヘッドを提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention has been made in view of the above points, and stabilizes the ejection of ink droplets in a high-speed driving region, and ejects ink droplets containing toner particles in ink by an electrostatic field. An object of the present invention is to provide an electrostatic ink jet recording head to be used.

【0010】[0010]

【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、帯電したトナー粒子が分散されて
いるインクに電界を与え、前記電界により発生する静電
力により前記トナー粒子を吐出させ、印字を行う静電式
インクジェット記録ヘッドであって、凹凸形状に加工さ
れた絶縁性材料からなるベース基板の各凸部上面に各々
独立した金属材料からなる吐出電極が形成されたヘッド
基板と、各前記吐出電極と各々接続されている電極パッ
ドを持ち前記ヘッド基板を所望の位置に固定しているベ
ースプレートと、前記ベースプレートの上部に構成さ
れ、一部が前記ヘッド基板の前記吐出電極先端側の凹凸
部を解放し他の凹凸面上部をカバーするように配設さ
れ、さらに前記ベースプレートとともに前記インクが保
持されるインクチャンバを形成するアッパーカバーとを
備える。
An electrostatic ink jet recording head according to the present invention provides an electric field to ink in which charged toner particles are dispersed, and discharges the toner particles by an electrostatic force generated by the electric field. An electrostatic ink jet recording head for performing printing, a head substrate in which ejection electrodes made of independent metal materials are formed on the upper surfaces of the respective protrusions of a base substrate made of an insulating material processed into an uneven shape, and A base plate having electrode pads respectively connected to the ejection electrodes and fixing the head substrate at a desired position; and a top plate formed on the base plate and partially having irregularities on the tip side of the ejection electrodes of the head substrate. And an ink chamber which is disposed so as to release a portion and cover an upper portion of another uneven surface, and further holds the ink together with the base plate. And a upper cover forming a.

【0011】また、本発明の静電式インクジェット記録
ヘッドは、前記ヘッド基板の凸部及び凹部の間隔が、そ
れぞれ所望の解像度の間隔で規則的に形成され、さらに
各凸部の上面には各々独立した前記吐出電極が凸部と同
間隔で形成されていることを特徴とする。
Further, in the electrostatic ink jet recording head of the present invention, the interval between the convex portion and the concave portion of the head substrate is regularly formed at an interval of a desired resolution. The independent discharge electrodes are formed at the same intervals as the projections.

【0012】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ヘッド基板の凹部が、前記トナー粒子
を含む前記インクを前記吐出電極先端側の凸部端面に供
給するための流路として機能することを特徴とする。
Further, in the electrostatic ink jet recording head of the present invention, the concave portion of the head substrate functions as a flow path for supplying the ink containing the toner particles to the convex end face on the tip end side of the discharge electrode. It is characterized by the following.

【0013】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ヘッド基板の吐出電極が形成されてい
る凹凸面が、絶縁性のあるコーティング材で被覆されて
いることを特徴とする。
Further, the electrostatic ink jet recording head of the present invention is characterized in that the uneven surface of the head substrate on which the discharge electrodes are formed is coated with an insulating coating material.

【0014】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ヘッド基板の凹部断面において、凹部
の幅が毛細管力が発生しうる程度の幅を持ち、凹部の深
さが凹部の幅より深くなるように形成されていることを
特徴とする。前記ヘッド基板の凹部が、ダイシングによ
りそれぞれ形成されていることを特徴とする。
Further, in the electrostatic ink jet recording head of the present invention, in the cross section of the concave portion of the head substrate, the width of the concave portion is such that a capillary force can be generated, and the depth of the concave portion is greater than the width of the concave portion. It is characterized by being formed so that it becomes. The concave portion of the head substrate is formed by dicing.

【0015】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ヘッド基板の凹部が、レーザー加工に
より一括して形成されていることを特徴とする。
Further, the electrostatic ink jet recording head according to the present invention is characterized in that the concave portions of the head substrate are collectively formed by laser processing.

【0016】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記ヘッド基板の前記ベース基板が、感光
性の絶縁材料からなり、凹部がフォトリソグラフィ技術
により一括して形成されていることを特徴とする。
Further, in the electrostatic ink jet recording head according to the present invention, the base substrate of the head substrate is made of a photosensitive insulating material, and the concave portions are collectively formed by photolithography. I do.

【0017】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、ある一定のバイアス電圧を前記インクチャ
ンバ内の前記インクに与える泳動電極が、前記インクチ
ャンバ内の前記インクと電気的接続するように配設され
ていることを特徴とする。
Further, in the electrostatic ink jet recording head according to the present invention, the migrating electrodes for applying a certain bias voltage to the ink in the ink chamber are electrically connected to the ink in the ink chamber. It is characterized by being provided.

【0018】[0018]

【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。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の一実施の形態の構成を示す
概要図であり、図1(a)はその全体図であり、図1
(b)はA部詳細図である。図1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
たトナー粒子が分散されているインク1に電界を与え、
この電界により発生する静電力によりトナー粒子を吐出
させ印字を行う静電式インクジェット記録ヘッドであっ
て、凹凸形状に加工された絶縁性材料からなるベース基
板6の各凸部上面に各々独立した金属材料からなる吐出
電極7が形成されたヘッド基板2と、各吐出電極7と各
々接続されている電極パッド8を持ちヘッド基板2を所
望の位置に固定しているベースプレート3と、このベー
スプレート3の上部に構成され、一部がヘッド基板2の
吐出電極7先端側の凹凸部を解放し他の凹凸面上部をカ
バーするように配設され、さらにベースプレート3とと
もにインク1が保持されるインクチャンバ4を形成する
アッパーカバー5とから構成される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
(B) is a detailed view of a portion A. Referring to FIG. 1, the electrostatic ink jet recording head of this embodiment applies an electric field to an ink 1 in which charged toner particles are dispersed,
An electrostatic ink jet recording head that performs printing by discharging toner particles by electrostatic force generated by this electric field, wherein an independent metal is provided on the upper surface of each convex portion of a base substrate 6 made of an insulating material processed into an uneven shape. A head substrate 2 on which discharge electrodes 7 made of a material are formed; a base plate 3 having electrode pads 8 connected to the respective discharge electrodes 7 and fixing the head substrate 2 at a desired position; An ink chamber 4, which is arranged on the upper part and is partially disposed so as to release the uneven part on the tip side of the discharge electrode 7 of the head substrate 2 and cover the upper part of the other uneven surface; And an upper cover 5 that forms

【0020】ヘッド基板2は、ガラス等の絶縁性材料か
らなるベース基板6と、Ni,Cu等の金属材料からな
る吐出電極7とから構成されている。ベース基板6の表
面は、各凹部及び凸部が所望の解像度と同じ間隔で形成
されるように凹凸形状に加工されており、各凸部の上面
には各々独立した吐出電極7が所望の解像度と同じ間隔
で形成されている。各凹部は、各吐出電極7へインク1
を供給するための流路として機能し、各凹部内でメニス
カスを形成しつつインク1を保持している。
The head substrate 2 includes a base substrate 6 made of an insulating material such as glass, and an ejection electrode 7 made of a metal material such as Ni or Cu. The surface of the base substrate 6 is processed into a concavo-convex shape so that each concave portion and convex portion are formed at the same interval as the desired resolution, and an independent discharge electrode 7 is provided on the upper surface of each convex portion with the desired resolution. It is formed at the same interval as. Each recess is provided with ink 1 to each ejection electrode 7.
And holds the ink 1 while forming a meniscus in each concave portion.

【0021】ベースプレート3は、絶縁性材料からな
り、ベースプレート3表面には、不図示の駆動ドライバ
とコンタクトするための電極パッド8と、各電極パッド
8から入力された駆動電圧を各吐出電極7へ供給するた
めの導体9が形成されている。また、ベースプレート3
の端面に沿った所望の位置には、ヘッド基板2の吐出電
極7先端側の端部がベースプレート3の外側を向くよう
に固定されており、各吐出電極7の一端と各導体9がワ
イヤボンディング等により電気的に接続されている。
尚、吐出電極7と導体9の接続部及び各導体9は、絶縁
性の樹脂により被膜及び封止されていることが好まし
い。
The base plate 3 is made of an insulating material. On the surface of the base plate 3, electrode pads 8 for contacting a drive driver (not shown) and a drive voltage input from each electrode pad 8 are applied to each discharge electrode 7. A conductor 9 for supplying is formed. Also, base plate 3
Is fixed at a desired position along the end face of the head substrate 2 such that the end of the head substrate 2 on the tip end side of the ejection electrode 7 faces the outside of the base plate 3. One end of each ejection electrode 7 and each conductor 9 are connected by wire bonding. And so on.
It is preferable that the connection between the discharge electrode 7 and the conductor 9 and each conductor 9 are coated and sealed with an insulating resin.

【0022】アッパーカバー5は、プラスチック成形品
による絶縁性材料からなり、ベースプレート3の上部に
配設されベースプレート3とともにインク1を保持する
インクチャンバ4を形成する。アッパーカバー5の上部
には、インクチャンバ4内にインク1を供給するための
インク供給口10と、インクチャンバ4内のインク1を
排出するための不図示のインク排出口が形成され、イン
ク供給口10及びインク排出口は、不図示のインク循環
用ポンプ及びインクタンクとチューブを介して接続され
ている。また、アッパーカバー5の一部は、ヘッド基板
2の上部に配設され、吐出電極7先端側の凹凸面端面を
解放し、他の凹凸面の上部をカバーすることによって、
ヘッド基板2の凹部とともにインクチャンバ4から各吐
出電極7へインク1を供給するための吐出開口部を形成
している。
The upper cover 5 is made of an insulating material made of a plastic molded product, and forms an ink chamber 4 that is disposed above the base plate 3 and holds the ink 1 together with the base plate 3. An ink supply port 10 for supplying the ink 1 into the ink chamber 4 and an ink discharge port (not shown) for discharging the ink 1 from the ink chamber 4 are formed at an upper portion of the upper cover 5. The port 10 and the ink discharge port are connected to an ink circulation pump (not shown) and an ink tank via a tube. In addition, a part of the upper cover 5 is disposed on the upper part of the head substrate 2 to release an uneven surface end surface on the tip side of the discharge electrode 7 and cover an upper portion of another uneven surface.
A discharge opening for supplying the ink 1 from the ink chamber 4 to each discharge electrode 7 is formed together with the concave portion of the head substrate 2.

【0023】図2は、この実施の形態のヘッド基板上の
吐出電極製造工程図である。図2を参照すると、平板状
の絶縁性材料からなるベース基板6表面全体に、Cu,
Ni等の金属材料をスパッタにより蒸着させ導体層11
を形成する(図2(a))。次に、導体層11の上に感
光性レジスト材からなるレジスト層12をスピンコート
またはラミネートにより形成する(図2(b))。次
に、吐出電極7パターンが形成されたマスク13を介し
て露光・現像することにより(図2(c))、所望の解
像度の間隔で並んだ複数の独立した吐出電極7が形成さ
れる部分にのみレジスト層12を残留させる(図2
(d))。次に、導体層11及びレジスト層12が形成
されたベース基板6を、導体層11のみを浸食するエッ
チング液中に浸水させ、レジスト層12が形成されてい
ない部分の導体層11を除去する(図2(e))。最後
に、吐出電極7パターン形状に導体層11及びレジスト
層12が残留しているベース基板6を、レジスト層12
のみを浸食するエッチング液中に浸水させ、レジスト層
12を除去することによって、所望の解像度の間隔で並
んだ複数の独立した吐出電極7が形成されたヘッド基板
2を取得する(図2(f))。尚、上記ヘッド基板2
は、1枚のウェハー状のベース基板6上に、上記製造法
により複数のヘッド基板2が一括して形成された後、ウ
ェハーを切断して個々のヘッド基板2として取得された
ものでもよい。
FIG. 2 is a view showing a process of manufacturing a discharge electrode on a head substrate according to this embodiment. Referring to FIG. 2, Cu, Cu, and the like are formed on the entire surface of the base substrate 6 made of a flat insulating material.
Conductive layer 11 by depositing a metal material such as Ni by sputtering.
Is formed (FIG. 2A). Next, a resist layer 12 made of a photosensitive resist material is formed on the conductor layer 11 by spin coating or lamination (FIG. 2B). Next, by exposing and developing through a mask 13 on which the pattern of the ejection electrodes 7 is formed (FIG. 2C), a portion where a plurality of independent ejection electrodes 7 arranged at intervals of a desired resolution is formed. Only the resist layer 12 is left (FIG. 2)
(D)). Next, the base substrate 6 on which the conductor layer 11 and the resist layer 12 are formed is immersed in an etchant that erodes only the conductor layer 11, and the portion of the conductor layer 11 where the resist layer 12 is not formed is removed ( FIG. 2 (e)). Finally, the base substrate 6 in which the conductor layer 11 and the resist layer 12 are left in the pattern of the discharge electrode 7 is removed from the resist layer 12.
Only the head substrate 2 on which a plurality of independent ejection electrodes 7 arranged at intervals of a desired resolution is obtained by immersing only the etching solution in the etching solution which erodes and removing the resist layer 12 (FIG. 2 (f) )). The head substrate 2
Alternatively, a plurality of head substrates 2 may be collectively formed on a single wafer-shaped base substrate 6 by the above-described manufacturing method, and then the wafer may be cut and obtained as individual head substrates 2.

【0024】図3は、この実施の形態のヘッド基板のダ
イシングによる凹凸形状形成図を示す。図3を参照する
と、図2の工程により製造されたヘッド基板2(図3
(a))の各吐出電極7の間をダイシングブレード14
を使い、所望の切り込み量でダイシングすることによ
り、ヘッド基板2表面を凹凸形状に形成する(図3
(b))。さらに、各吐出電極7をインク1から絶縁す
るために、絶縁性のあるコーティング材15で被覆する
(図3(c))。
FIG. 3 is a diagram showing a concavo-convex shape formed by dicing the head substrate of this embodiment. Referring to FIG. 3, the head substrate 2 (FIG. 3) manufactured by the process of FIG.
A dicing blade 14 is provided between the discharge electrodes 7 in FIG.
The surface of the head substrate 2 is formed in an uneven shape by dicing with a desired cut amount using
(B)). Further, in order to insulate each ejection electrode 7 from the ink 1, the ejection electrode 7 is covered with an insulating coating material 15 (FIG. 3C).

【0025】図4は、この実施の形態のヘッド基板のレ
ーザー加工による凹凸形状形成図を示す。図4を参照す
ると、図2の工程により製造されたヘッド基板2(図4
(a))の各吐出電極7の間に、凹部が形成される部分
が透過したパターンが形成されたマスク16を介してエ
キシマレーザー等のレーザー光を照射することにより、
ヘッド基板2表面を凹凸形状に形成する(図4
(b))。尚、レーザー光の照射時間を調整することに
より、凹部の深さを任意に設定することができる。さら
に、各吐出電極7をインク1から絶縁するために、絶縁
性のあるコーティング材15で被覆する(図4
(c))。
FIG. 4 is a diagram showing a concavo-convex shape formed by laser processing of the head substrate of this embodiment. Referring to FIG. 4, the head substrate 2 (FIG. 4) manufactured by the process of FIG.
By irradiating a laser beam such as an excimer laser between the ejection electrodes 7 of FIG.
The surface of the head substrate 2 is formed in an uneven shape (FIG. 4)
(B)). The depth of the concave portion can be arbitrarily set by adjusting the irradiation time of the laser beam. Further, in order to insulate each ejection electrode 7 from the ink 1, it is coated with an insulating coating material 15 (FIG. 4).
(C)).

【0026】図5は、この実施の形態のヘッド基板のフ
ォトリソグラフィ技術による凹凸形状形成図を示す。図
5を参照すると、図2の工程により製造されたヘッド基
板2(図5(a))の各吐出電極7の間に、凹部が形成
される部分が透過したパターンが形成されたマスク17
を介して露光・現像することにより、ヘッド基板2表面
を凹凸形状に形成する(図5(b))。尚、現像時のエ
ッチング時間を調整することにより、凹部の深さを任意
に設定することができる。さらに、各吐出電極7をイン
ク1から絶縁するために、絶縁性のあるコーティング材
15で被覆する(図5(c))。
FIG. 5 is a diagram showing the formation of a concavo-convex shape of the head substrate of this embodiment by photolithography. Referring to FIG. 5, a mask 17 having a pattern in which a portion where a concave portion is formed is formed between each discharge electrode 7 of the head substrate 2 (FIG. 5A) manufactured by the process of FIG.
The surface of the head substrate 2 is formed in an uneven shape by exposing and developing through (FIG. 5B). The depth of the concave portion can be arbitrarily set by adjusting the etching time at the time of development. Further, in order to insulate each ejection electrode 7 from the ink 1, it is coated with an insulating coating material 15 (FIG. 5C).

【0027】図6は、この実施の形態の記録ヘッドの駆
動概要図である。この実施の形態の記録ヘッドは、ヘッ
ド基板2の吐出電極7先端側の端部が、記録紙19搬送
用のプラテンを兼ねた表面の電位が0Vもしくはマイナ
ス電位になっている対向電極18に対向する方向に配設
されている。また、ヘッド基板2の吐出電極7先端側の
端部において、凸部のコーナー部が対向電極18に対し
て最も近くなるように配設されており、凸部のコーナー
部と対向電極18との間には微小な吐出ギャップが設け
られている。記録紙19は、記録ヘッドと対向電極18
間の吐出ギャップを、対向電極18上を沿うように給紙
される。インク滴20吐出時には、所望の吐出電極7に
駆動パルス電圧が印加され、吐出電極7と対向電極18
間で電界が発生することにより、トナー粒子を含んだイ
ンク1に静電力が働き、駆動された吐出電極7が形成さ
れている凸部のコーナー部を吐出ポイントとして、トナ
ー粒子を含んだインク滴20が対向電極18上の記録紙
19に向けて吐出され、印字が行われる。
FIG. 6 is a schematic driving diagram of the recording head of this embodiment. In the recording head of this embodiment, the end of the head substrate 2 on the tip end side of the discharge electrode 7 faces the opposing electrode 18 whose surface also serves as a platen for transporting the recording paper 19 and has a potential of 0 V or a negative potential. It is arranged in the direction to do. Further, at the end of the head substrate 2 on the tip end side of the discharge electrode 7, the corner of the protrusion is disposed so as to be closest to the counter electrode 18. A minute discharge gap is provided between them. The recording paper 19 includes a recording head and a counter electrode 18.
The paper is fed along the discharge gap between the opposite electrodes 18. When the ink droplet 20 is ejected, a drive pulse voltage is applied to a desired ejection electrode 7 and the ejection electrode 7 and the counter electrode 18 are applied.
When an electric field is generated between the two, an electrostatic force acts on the ink 1 containing the toner particles, and the ink droplets containing the toner particles are used as ejection points at the corners of the convex portions where the driven ejection electrodes 7 are formed. 20 is ejected toward the recording paper 19 on the counter electrode 18 to perform printing.

【0028】図7は、他の実施の形態の静電式インクジ
ェット記録ヘッドの概要図である。この実施の形態で
は、図1の実施の形態の構成に加え、インクチャンバ4
内にインク1と接触させた泳動電極21が配設されてい
る。泳動電極21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10からインクチャンバ4に供給
されたインク1中のトナー粒子を、泳動電極21と不図
示の対向電極間で発生する電界によるトナー粒子の電気
泳動現象を利用して吐出電極7近傍に搬送する。
FIG. 7 is a schematic diagram of an electrostatic ink jet recording head according to another embodiment. In this embodiment, in addition to the configuration of the embodiment of FIG.
An electrophoresis electrode 21 in contact with the ink 1 is provided therein. A voltage having the same polarity as the potential of the toner is applied to the migration electrode 21 to generate toner particles in the ink 1 supplied from the ink supply port 10 to the ink chamber 4 between the migration electrode 21 and a counter electrode (not shown). The toner particles are conveyed to the vicinity of the discharge electrode 7 by utilizing the electrophoresis phenomenon of the toner particles by the electric field.

【0029】[0029]

【発明の効果】第1の効果は、この実施の形態の静電式
インクジェット記録ヘッドは、高速駆動領域でもインク
の供給が追随できるということである。その理由は、本
製造プロセスを利用してヘッド基板表面に凹凸形状を形
成することによって、吐出ポイントへインクを供給する
ための流路として機能する凹部を、任意の深さで加工で
きるため、凹部の流路抵抗が少なくなるためである。
The first effect is that the electrostatic ink jet recording head of this embodiment can follow the supply of ink even in a high-speed driving area. The reason is that the concave portion functioning as a flow path for supplying ink to the ejection point can be processed to an arbitrary depth by forming the concave and convex shape on the surface of the head substrate using the present manufacturing process. This is because the flow path resistance of the above becomes small.

【0030】第2の効果は、吐出ポイントでの安定した
メニスカス形状を得ることができるということである。
その理由は、インクのメニスカスが形成される凹凸面の
吐出電極先端側端面が、ヘッド基板の端面に形成される
ためである。
The second effect is that a stable meniscus shape at the discharge point can be obtained.
The reason is that the end surface of the concave / convex surface on which the meniscus of the ink is formed is formed on the end surface of the head substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の静電式インクジェット
記録ヘッドの概要図である。
FIG. 1 is a schematic view of an electrostatic ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.

【図2】この実施の形態のヘッド基板上の吐出電極製造
工程図である。
FIG. 2 is a view showing a process of manufacturing a discharge electrode on a head substrate according to the embodiment.

【図3】この実施の形態のヘッド基板のダイシングによ
る凹凸形状形成図である。
FIG. 3 is a diagram showing a concavo-convex shape formed by dicing the head substrate of this embodiment.

【図4】この実施の形態のヘッド基板のレーザー加工に
よる凹凸形状形成図である。
FIG. 4 is a diagram showing a concavo-convex shape formed by laser processing of the head substrate of this embodiment.

【図5】この実施の形態のヘッド基板のフォトリソグラ
フィ技術による凹凸形状形成図である。
FIG. 5 is a diagram showing a concavo-convex shape of the head substrate of this embodiment by photolithography.

【図6】この実施の形態の記録ヘッドの一実施例の駆動
概要図である。
FIG. 6 is a schematic driving diagram of an example of the recording head according to the embodiment.

【図7】他の実施の形態の静電式インクジェット記録ヘ
ッドの概要図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an electrostatic ink jet recording head according to another embodiment.

【図8】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。
FIG. 8 is a perspective view of a conventional electrostatic ink jet recording head.

【図9】従来の静電式インクジェット記録ヘッドのヘッ
ド先端部の上面図及び断面図である。
FIG. 9 is a top view and a sectional view of a head end portion of a conventional electrostatic ink jet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インク 2 ヘッド基板 3 ベースプレート 4 インクチャンバ 5 アッパーカバー 6 ベース基板 7 吐出電極 8 電極パッド 9 導体 10 インク供給口 11 導体層 12 レジスト層 13,16,17 マスク 14 ダイシングブレード 15 コーティング材 18 対向電極 19 記録紙 20 インク滴 21 泳動電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 ink 2 head substrate 3 base plate 4 ink chamber 5 upper cover 6 base substrate 7 ejection electrode 8 electrode pad 9 conductor 10 ink supply port 11 conductor layer 12 resist layer 13, 16, 17 mask 14 dicing blade 15 coating material 18 counter electrode 19 Recording paper 20 Ink drop 21 Electrophoresis electrode

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tadashi Mizoguchi 7546 Yasuda, Kashiwazaki-shi, Niigata Prefecture Niigata Nippon Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Minemoto 7546 Yasuda, Kashiwazaki-shi, Niigata Niigata Nippon Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Takemoto 7546 Yasuda, Kashiwazaki City, Niigata Prefecture Inside Niigata Nippon Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiro Hagiwara 7546 Yasuda Oaza, Kashiwazaki City, Niigata Prefecture Niigata Nippon Electric Co., Ltd. 7546 Yasuda, Kashiwazaki, Niigata Prefecture Niigata Nippon Electric Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 帯電したトナー粒子が分散されているイ
ンクに電界を与え、前記電界により発生する静電力によ
り前記トナー粒子を吐出させ、印字を行う静電式インク
ジェット記録ヘッドにおいて、凹凸形状に加工された絶
縁性材料からなるベース基板の各凸部上面に各々独立し
た金属材料からなる吐出電極が形成されたヘッド基板
と、各前記吐出電極と各々接続されている電極パッドを
持ち前記ヘッド基板を所望の位置に固定しているベース
プレートと、前記ベースプレートの上部に構成され、一
部が前記ヘッド基板の前記吐出電極先端側の凹凸部を解
放し他の凹凸面上部をカバーするように配設され、さら
に前記ベースプレートとともに前記インクが保持される
インクチャンバを形成するアッパーカバーとを備えるこ
とを特徴とする静電式インクジェット記録ヘッド。
1. An electrostatic ink jet recording head for applying an electric field to an ink in which charged toner particles are dispersed, discharging the toner particles by an electrostatic force generated by the electric field, and performing printing, processing the ink into an uneven shape. A head substrate in which discharge electrodes made of independent metal materials are formed on the upper surfaces of the respective protrusions of a base substrate made of an insulating material, and an electrode pad connected to each of the discharge electrodes. A base plate fixed at a desired position; and a portion formed above the base plate and partially disposed so as to release the uneven portion on the tip end side of the discharge electrode of the head substrate and cover another upper portion of the uneven surface. And an upper cover forming an ink chamber in which the ink is held together with the base plate. Ink jet recording head.
【請求項2】 前記ヘッド基板の凸部及び凹部の間隔
が、それぞれ所望の解像度の間隔で規則的に形成され、
さらに各凸部の上面には各々独立した前記吐出電極が凸
部と同間隔で形成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ヘッド。
2. The method according to claim 1, wherein an interval between the convex portion and the concave portion of the head substrate is regularly formed at an interval of a desired resolution.
The discharge electrodes which are independent of each other are formed on the upper surface of each projection at the same interval as the projection.
The electrostatic ink jet recording head according to the above.
【請求項3】 前記ヘッド基板の凹部が、前記トナー粒
子を含む前記インクを前記吐出電極先端側の凸部端面に
供給するための流路として機能す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。
3. The method according to claim 1, wherein the concave portion of the head substrate functions as a flow path for supplying the ink containing the toner particles to a convex end surface on the tip side of the discharge electrode. Electrostatic ink jet recording head.
【請求項4】 前記ヘッド基板の吐出電極が形成されて
いる凹凸面が、絶縁性のあるコーティング材で被覆され
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。
4. The electrostatic ink jet recording according to claim 1, wherein the uneven surface of the head substrate on which the discharge electrodes are formed is coated with an insulating coating material. head.
【請求項5】 前記ヘッド基板の凹部断面において、凹
部の幅が毛細管力が発生しうる程度の幅を持ち、凹部の
深さが凹部の幅より深くなるように形成されていること
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。
5. A cross section of the recess of the head substrate, wherein the recess has a width such that a capillary force can be generated, and the depth of the recess is formed to be greater than the width of the recess. The electrostatic ink jet recording head according to claim 1, 2, 3, or 4.
【請求項6】 前記ヘッド基板の凹部が、ダイシングに
よりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項
1,2,3,4または5記載の静電式インクジェット記
録ヘッド。
6. The electrostatic ink jet recording head according to claim 1, wherein the concave portions of the head substrate are formed by dicing, respectively.
【請求項7】 前記ヘッド基板の凹部が、レーザー加工
により一括して形成されていることを特徴とする請求項
1,2,3,4または5記載の静電式インクジェット記
録ヘッド。
7. The electrostatic ink jet recording head according to claim 1, wherein the concave portions of the head substrate are formed collectively by laser processing.
【請求項8】 前記ヘッド基板の前記ベース基板が、感
光性の絶縁材料からなり、凹部がフォトリソグラフィ技
術により一括して形成されていることを特徴とする請求
項1,2,3,4または5記載の静電式インクジェット
記録ヘッド。
8. The method according to claim 1, wherein the base substrate of the head substrate is made of a photosensitive insulating material, and the concave portions are collectively formed by a photolithography technique. 6. The electrostatic ink jet recording head according to 5.
【請求項9】 ある一定のバイアス電圧を前記インクチ
ャンバ内の前記インクに与える泳動電極が、前記インク
チャンバ内の前記インクと電気的接続するように配設さ
れていることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,
6,7または8記載の静電式インクジェット記録ヘッ
ド。
9. The electrophoretic electrode for applying a certain bias voltage to the ink in the ink chamber is provided so as to be electrically connected to the ink in the ink chamber. 1,2,3,4,5
9. The electrostatic ink jet recording head according to 6, 7, or 8.
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