JPH0957977A - 静電式インクジェット記録ヘッド - Google Patents

静電式インクジェット記録ヘッド

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JPH0957977A
JPH0957977A JP22194695A JP22194695A JPH0957977A JP H0957977 A JPH0957977 A JP H0957977A JP 22194695 A JP22194695 A JP 22194695A JP 22194695 A JP22194695 A JP 22194695A JP H0957977 A JPH0957977 A JP H0957977A
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良介 上松
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Hitoshi Minemoto
仁史 峯本
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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電式インクジェット記録方式により、電子
写真方式と同等の高速高印字品質の記録を行うことがで
きる静電式インクジェット記録ヘッドを提供すること。 【解決手段】 帯電トナーを含むインクＩを貯留するイ
ンク室１０を一端に有し外部と連通するインク引出口４
を他端に有するインク流路１と、このインク流路１の外
郭を成す吐出部形成部材５ｂと、この吐出部形成部材５
ｂに併設されインク吐出用の電界を発生させる吐出電極
３とを備えている。また、吐出部形成部材５ｂのインク
吐出面２はＶ字状に尖らせて形成されている。更に、イ
ンク引出口４は、インク吐出面２のＶ字状先端に揃えて
設定されている。また、吐出電極３の先端は、Ｖ字状の
インク吐出面２の略中央に配置されている。

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
ット記録ヘッドに係り、特に、電界の作用により液体イ
ンクに含まれる個体の帯電トナーを吐出して記録を行う
静電式インクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、帯電された液体インクに電界を与
え、その作用により当該帯電インクを記録紙に飛翔させ
て直接的に記録を行う静電式インクジェット記録ヘッド
があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、液体インクを直接的に記録紙に付着さ
せて記録を行うので、印字に滲みを生じ記録解像度の向
上には一定の限界を伴う不都合があった。
【０００４】一方、近年、液体インク中に個体の帯電ト
ナーを含有させた新式のインクが開発され、このインク
中の帯電トナーを電界により飛翔させ記録を行う新式の
静電式インクジェット記録ヘッド及び装置の開発が進め
られている。
【０００５】しかしながら、如何に装置の小型化を図る
か，液体インク中の帯電トナーを如何に有効に吐出させ
るか，その吐出方向精度を如何に高めるか，如何に高速
印字を実現するか等の種々の課題が残されていた。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、静電式インクジェット記録方式により、
電子写真方式と同等の高速高印字品質の記録を行うこと
ができる静電式インクジェット記録ヘッドを提供するこ
とをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、帯電トナーを含むインクを貯留するインク室を一端
に有し外部と連通するインク引出口を他端に有するイン
ク流路と、このインク流路の外郭を成す吐出部形成部材
と、この吐出部形成部材に併設されインク吐出用の電界
を発生させる吐出電極とを備えている。また、吐出部形
成部材のインク吐出面をＶ字状に尖らせて形成すると共
に、インク引出口をインク吐出面のＶ字状先端に揃えて
設定し、吐出電極の先端をＶ字状のインク吐出面の略中
央に配置した、という構成を採っている。
【０００８】本発明では、インク吐出面の先端に薄い膜
状のインクメニスカスが形成され、吐出電極に吐出パル
スが印加されると、吐出電極の先端が配置されたインク
吐出面の略中央に帯電トナーが集中し、この中央部から
対向電極に向けてトナー群が飛翔する。
【０００９】請求項２記載の発明では、インク流路及び
吐出部形成部材を基板の表面に設けると共に、吐出電極
の接続端を基板の裏面に設けた、という構成を採ってい
る。
【００１０】本発明では、基板表面の構成部品と基板裏
面に設けられた吐出電極の接続端が重なる位置にそれぞ
れ配置される。
【００１１】請求項３記載の発明では、基板及び吐出部
形成部材が、グリーンシート空孔形成法により一体的に
形成されている、という構成を採っている。
【００１２】本発明では、基礎となるグリーンシート上
に必要なパターン印刷を行い、続いて、次のグリーンシ
ートを積層する。その後、脱バインダ処理を施した後本
焼結を行い、これにより、セラミックグリーンシートが
硬化されると共に不必要なパターン印刷部が除去され
る。そして、このプロセスの繰り返しにより基板と吐出
部形成部材が一体的に形成される。
【００１３】請求項４記載の発明では、請求項２に記載
の静電式インクジェット記録ヘッドを、基板の裏面と裏
面が対面するように２体設け、この一方と他方の記録ヘ
ッドのインク吐出面をそれぞれ同一方向に設定すると共
に、このインク吐出面の配置位置が一方の記録ヘッドと
他方の記録ヘッドで交互になるように設定した、という
構成を採っている。
【００１４】本発明では、２倍に装備されたインク吐出
面から選択的にトナー群の吐出が行われる。
【００１５】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図３に基づいて説明する。
【００１７】図１乃至図３に示す静電式インクジェット
記録ヘッドは、帯電トナーを含むインクＩを貯留するイ
ンク室１０を一端に有し外部と連通するインク引出口４
を他端に有するインク流路１と、このインク流路１の外
郭を成す吐出部形成部材５ｂと、この吐出部形成部材５
ｂに併設されインク吐出用の電界を発生させる吐出電極
３とを備えている。また、吐出部形成部材５ｂのインク
吐出面２はＶ字状に尖らせて形成されている。更に、イ
ンク引出口４は、インク吐出面２のＶ字状先端に揃えて
設定されている。また、吐出電極３の先端は、Ｖ字状の
インク吐出面２の略中央に配置されている。
【００１８】また、本実施形態において、インク流路１
及び吐出部形成部材５ｂは、基板５ａの表面に設けられ
ている。一方、吐出電極３の接続端は、基板５ａの裏面
に設けられている。更に、基板５ａ及び吐出部形成部材
５ｂは、グリーンシート空孔形成法により一体的に形成
され、吐出セル５を成している。
【００１９】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て、基板５ａの表面には吐出部形成部材５ｂが平行に３
つ設けられ、２組のインク流路１，１及びインク引出口
４，４が設けられている。各インク流路１は、単一のイ
ンク室１０に接続されている。吐出部形成部材５ｂは、
本体が角材形状に形成され、そのインク吐出面２は図１
の水平方向にＶ字状に尖っている。この吐出部形成部材
５ｂのインク吐出面２は、基板５ａの先端よりも幾分後
退した位置に設定されている。ここで、吐出部形成部材
５ｂは、３００〔ｄｐｉ〕の間隔、即ち、およそ８５
〔μｍ〕の間隔で形成されている。
【００２０】また、基板５ａの表面はインク保持部材７
で覆われており、これにより、インク室１０，インク流
路１，インク引出口４が形成されている。インク保持部
材７の先端部は、吐出部形成部材５ｂの吐出面先端と同
じ位置に設定されている。また、インク室１０の内部に
は、インク流路１と反対側に板状のトナー搬送電極８が
剥き出しに装備されている。インク保持部材７のインク
室１０に対応する部分には、２つのインク供給口６，６
が設けられている。また、隣合う吐出部形成部材５ｂの
間の基板５ａ上には、インク流路１を塞がない凸状の抵
抗部１１が設けられている。
【００２１】各吐出部形成部材５ｂに対応して３本設け
られた吐出電極３は、帯状に形成され先端はインク吐出
面２の形状に沿って尖っている。この吐出電極３は、吐
出部形成部材５ｂの長手方向に沿って、当該吐出部形成
部材５ｂ内に埋め込まれており、途中からクランク状に
折れ曲がり、吐出部形成部材５ｂと基板５ａの双方をヴ
ィアホールを介して貫き、当該ヴィアホールを抜けてか
ら後端となる外部の電圧駆動部との接続部３ａまでは基
板５ａの裏面に形成されている。接続部３ａは、パッド
状に形成され基板５ａの裏面後端に並列に配置されてい
る。また、吐出電極３の先端はインク吐出面２に剥き出
しになっている。一方、吐出電極３の後端の接続部３ａ
は吐出部形成部材５ｂの幅よりも若干狭い幅で形成され
ている。
【００２２】インク保持部材７に設けられたインク供給
口６，６は、チューブを介してインクポンプと接続され
ている（図示略）。このインクポンプは、インク室１０
内のインクＩに１ｃｍＨ2 Ｏ程度の負圧を付勢すると共
に、インクＩを強制的に循環する機能を備えている。
【００２３】ここで、記録に用いられるインクＩ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
着色した熱可逆性樹脂の微粒子（トナー）を分散させた
ものであり、トナー粒子はゼータ電位により見かけ上正
極性に帯電されている。
【００２４】また、インク吐出面２は用紙搬送路１３を
介して接地された対向電極１２に対面している。更に、
吐出電極３の接続部３ａとトナー搬送電極８は、電圧駆
動部（図示略）に接続されてる。この電圧駆動部は、記
録時に吐出電極３にインク中の帯電トナーと同極性の電
圧パルスを印加する機能を備えると共に、トナー搬送電
極８に帯電トナーと同極性の電圧を常時印加する機能を
備えている。
【００２５】ここで、上述したように基板５ａと吐出部
形成部材５ｂを一体的に形成するグリーンシート空孔形
成法について説明する。
【００２６】グリーンシートは、多層セラミック基板を
構成する際に用いられるものであり、強度が強く、低誘
電率であり、収縮率の安定性に優れるという特質を有し
ている。具体的には、１００〔μｍ〕径のヴィアホール
を２５０〔μｍ〕間隔で形成することができ、また導体
材料との適合性が良く５０〔μｍ〕の微細パターンを高
精度に積層することができる。
【００２７】続いて、製造工程について説明すると、ベ
ースとなるグリーンシート上に必要なパターン印刷を施
し、次のグリーンシートを積層する。その後、脱バイン
ダ処理を行った後本焼結を行う。これにより、セラミッ
クグリーンシートが硬化されると共に、不必要なパター
ン印刷部が除去される。この工程を繰り返すことによ
り、任意のパターンを形成することができると共に、一
体的に空孔も形成することができる。
【００２８】次に、上記実施形態による全体動作を説明
する。
【００２９】インク室１０にインクが供給され、インク
流路１に浸透すると、インク引出口４から引き出された
インクＩがインク吐出面２に薄い膜状のインクメニスカ
スを形成する。
【００３０】続いて、装置全体が稼動状態に設定され、
トナー搬送電極８に帯電トナーと同極性の電圧が印加さ
れると、当該トナー搬送電極８と吐出電極３との間に生
じた電位差により電界が発生し、この電界の作用を受け
た帯電トナーがインク引出口４を通りインクメニスカス
先端付近に電気泳動し搬送される。
【００３１】この状態で吐出電極３に帯電トナーと同極
性の電圧パルスが印加されると、吐出電極３の先端と対
向電極１２との間に電界を生じ、この電界の作用を受け
てインクメニスカス中の帯電トナーが吐出電極３の先端
部分に集中し、トナー群Ｔとなって対向電極１２に向け
て吐出（飛翔）される。吐出されたトナー群Ｔは対向電
極１２の手前に配設された記録紙に付着し、その後定着
装置（図示略）に送られて熱定着され、印字が行われ
る。
【００３２】トナー群Ｔの吐出時にはインクメニスカス
の振動を伴うため、この振動がインク流路１中のインク
にも伝達される。インクメニスカスの振動は電界の集中
方向に誤差を及ぼしめトナー群の飛翔方向に誤差を生ぜ
しめる。そこで本実施形態では、インク流路１に抵抗部
１１を設けることにより、このインクメニスカスの振動
を抑制している。
【００３３】また、トナー群Ｔが吐出されると、インク
メニスカス中の帯電トナーが不足する。そこで、本実施
形態では、トナー搬送電極８に常時電圧を印加すること
により、帯電トナーの不足分を迅速に補うことができる
ようになっている。
【００３４】更に、トナー群の吐出後には、インク吐出
面２の近傍にカウンターイオン（帯電トナーと逆極性）
が発生する。このカウンターイオンは、電界の形成方向
に影響を与え、電気泳動による帯電トナーの搬送を妨げ
る。そこで、本実施形態では、トナー搬送電極８を直接
インクと接触させることにより、インク中の余剰のカウ
ンターイオンを強制的に放電させるようになっている。
【００３５】以上の動作が繰り返し行われることによ
り、記録紙には所望の印字を行うことができる。
【００３６】このように、本実施の形態によれば、イン
ク中の帯電トナーを吐出することにより記録を行う静電
式インクジェット記録ヘッドを実現することができる。
【００３７】また、インク引出口を成すＶ字状に尖った
インク吐出面の中央に吐出電極の先端を配置したので、
インク吐出面には薄い膜状のインクメニスカスを形成さ
せることができ、その中央からトナー群を吐出させるこ
とができるので、トナー群を吐出させた後にインクメニ
スカスに生じる振動を抑えることができ、これがため、
連続的にトナー群の吐出を行った場合でも、トナー群の
吐出方向を高精度に保つことができ、高品質の印字を行
うことができる。
【００３８】また、吐出電極の接続部を基板の裏面に設
けたので、当該接続部と基板表面上の構成部品とを重ね
て配置することができ、これがため、基板の大きさを縮
小することができ、これにより、記録ヘッド全体の小型
化を図ることができる。
【００３９】更に、基板及び吐出部形成部材をグリーン
シート空孔形成法により一体的に形成できるので、製造
工程が容易であり、製造費用の低減を図ることができ
る。
【００４０】これに加え、インク流路には抵抗部を形成
したので、トナー群の吐出によりインクに生じた振動が
他のインク流路に伝達されるのを有効に抑制することが
できる。
【００４１】ここで、記録電極の先端部の位置はインク
吐出面の中央よりも上方又は下方に配置しても良い。イ
ンク吐出面の数は、必要に応じて増減すれば良い。製造
工程はフォトリソグラフィによっても良い。また、吐出
電極の接続部を基板表面に配置することを妨げるもので
はない。トナー搬送電極は、インク室の側面に設けるこ
ともできる。
【００４２】次に、本発明の他の実施形態を図４に基づ
いて説明する。
【００４３】図４に示す静電式インクジェット記録ヘッ
ドは、上記第１の実施形態に示した静電式インクジェッ
ト記録ヘッドを基板５ａの裏面と裏面が対面するように
２体設け、この一方と他方の記録ヘッドのインク吐出面
２をそれぞれ同一方向に設定すると共に、このインク吐
出面２の配置位置が一方の記録ヘッドと他方の記録ヘッ
ドで交互になるように設定したものである。その他の構
成は上記第１の実施形態と同一となっている。
【００４４】このようにしても、上記実施形態と同一の
作用効果を奏するほか、記録解像度を少なくとも２倍に
高めることができる。また、印字速度も少なくとも２倍
にすることができる。
【００４５】また、吐出電極の接続部の幅が吐出部形成
部材の幅よりも若干狭いので、２体を重ねたときに、そ
れぞれの接続部が交互に並ぶようになり、一つのまとま
った接続部として構成することができ、これがため、コ
ネクタ部の設計が容易である。
【００４６】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、インク引出口を成すＶ字状に尖
ったインク吐出面の中央に吐出電極の先端を配置したの
で、インク吐出面には薄い膜状のインクメニスカスを形
成させることができ、その中央からトナー群を吐出させ
ることができるので、トナー群を吐出させた後にインク
メニスカスに生じる振動を抑えることができ、これがた
め、連続的にトナー群の吐出を行った場合でも、トナー
群の吐出方向を高精度に保つことができ、高品質の印字
を行うことができる。
【００４７】請求項２記載の発明では、吐出電極の接続
部を基板の裏面に設けたので、当該接続部と基板表面上
の構成部品とを重ねて配置することができ、これがた
め、基板の大きさを縮小することができ、これにより、
記録ヘッド全体の小型化を図ることができる。
【００４８】請求項３記載の発明では、基板及び吐出部
形成部材をグリーンシート空孔形成法により一体的に形
成できるので、製造工程が容易であり、製造費用の低減
を図ることができる。
【００４９】請求項４記載の発明では、２体の記録ヘッ
ドをそのインク吐出面が交互に並ぶように配置したの
で、記録解像度を少なくとも２倍に高めることができ
る。また、印字速度も少なくとも２倍にすることができ
る、という従来にない優れた静電式インクジェット記録
ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ インク流路 ２ インク吐出面 ３ 吐出電極 ３ａ 吐出電極の接続部 ４ インク引出口 ５ａ 基板 ５ｂ 吐出部形成部材 １０ インク室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯本 仁史 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 萩原 良広 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 帯電トナーを含むインクを貯留するイン
    ク室を一端に有し外部と連通するインク引出口を他端に
    有するインク流路と、このインク流路の外郭を成す吐出
    部形成部材と、この吐出部形成部材に併設されインク吐
    出用の電界を発生させる吐出電極とを備えた静電式イン
    クジェット記録ヘッドにおいて、 前記吐出部形成部材のインク吐出面をＶ字状に尖らせて
    形成すると共に、前記インク引出口を前記インク吐出面
    のＶ字状先端に揃えて設定し、前記吐出電極の先端を前
    記Ｖ字状のインク吐出面の略中央に配置したことを特徴
    とする静電式インクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記インク流路及び前記吐出部形成部材
    を基板の表面に設けると共に、前記吐出電極の接続端を
    前記基板の裏面に設けた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。
  3. 【請求項３】 前記基板及び吐出部形成部材が、グリー
    ンシート空孔形成法により一体的に形成されていること
    を特徴とした請求項２記載の静電式インクジェット記録
    ヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の静電式インクジェット
    記録ヘッドを、前記基板の裏面と裏面が対面するように
    ２体設け、この一方と他方の記録ヘッドの前記インク吐
    出面をそれぞれ同一方向に設定すると共に、このインク
    吐出面の配置位置が前記一方の記録ヘッドと他方の記録
    ヘッドで交互になるように設定したことを特徴とする静
    電式インクジェット記録ヘッド。
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