JPH1044427A

JPH1044427A - 静電式インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JPH1044427A
Application number: JP20236296A
Authority: JP
Inventors: Junichi Suetsugu; 淳一末次; Yoshihiro Hagiwara; 良広萩原; Kazuo Shima; 和男島; Ryosuke Uematsu; 良介上松; Hitoshi Minemoto; 仁史峯本; Toru Yakushiji; 徹薬師寺; Tadashi Mizoguchi; 忠志溝口; Hitoshi Takemoto; 人司竹本
Original assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP2826515B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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に於いて、信頼性の
あるマルチエレメント構造のヘッドを小型、低コストで
供給する。【解決手段】この静電式インクジェット記録ヘッドは、
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片面に構成され、且つその一端がベースフィル
ム１０端部より突き出して形成され、更に絶縁性コーテ
ィング材でその表面を被覆された複数の記録電極２と、
記録電極２面上部に構成されその中にトナー粒子を含む
インクを保持するカバー４とを有する。また、ベースフ
ィルム１０は、その先端部が各記録電極２に対応する位
置で複数に分離されている。

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７は、例えば特願平０７−２３６２７６
号明細書に示される、この従来のインクジェット記録ヘ
ッドの第１の例を示す斜視図であり、図８は、このイン
クジェット記録ヘッドのヘッド先端部の断面図および上
面図である。図７および図８を参照して、この従来のイ
ンクジェット記録法の第１の例を説明する。基板２１は
ガラス等の絶縁体で、その表面には、複数の記録電極２
２が形成されている。記録電極２２は基板全面にスパッ
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(dot per i
nch)ピッチ、すなわち約８５μm間隔で配置されてい
る。記録電極２２は、不図示のドライバに接続されてお
り、記録時には記録電極２２に選択的に高電圧パルスを
印可することが出来る。

【０００５】メニスカス形成部材２３は基板２１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、記録電極の先端部よりやや後退し
た位置に、各記録電極２２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３０μmで、メニス
カス形成部材２３の幅も約３０μmである。メニスカス
形成部材２３の上には、メニスカス形成部材２３先端部
より更に後退した位置に、カバー２４が取り付けられて
いる。カバー２４は、絶縁性部材で、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とがスリット状のインク噴射口２
７を形成し、インク噴射口２７の外部には記録電極２２
上に乗ったメニスカス形成部材２３が突き出ている。メ
ニスカス形成部材２３は、カバー２４を支持する目的も
兼ねるため、一部カバー２４の下にも続いている。ま
た、メニスカス形成部材２３を形成する際に、同時にヘ
ッド側部および後端部にも連続した壁面を形成し、基板
２１、カバー２４とともにインク室を構成している構造
となっている。

【０００６】図９は、例えば特願平０８−０１２８９７
号明細書に示される、従来の静電式インクジェット記録
ヘッドの第２の例を示す斜視図である。図９を参照する
と、基板３１は、プラスチック等の絶縁体で、ベースフ
ィルム４０をその裏側からサポートしている。ベースフ
ィルム４０は、ポリイミド等の絶縁体で、その厚みは５
０μｍ程度あり、複数の記録電極３２がその表面に一体
的に形成されている。記録電極３２は、ベースフィルム
４０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、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３
２は、ベースフィルム４０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。更に、記録電極３２は、その表面が絶縁性
コーティング部材３３で、厚み１０μｍ以下で均一に覆
われている。

【０００７】この従来の静電式インクジェット記録ヘッ
ドは、ベースフィルム４０上に記録電極３２を一体的に
構成したテープ状のヘッドを用いており、具体的には T
apeAutomated Bonding(TAB) 技術に用いられるＴＡＢテ
ープを使用し、更に絶縁性コーティング部材３３をパリ
レン樹脂の化学蒸着にて形成している。

【０００８】ベースフィルム４０上には、記録電極３２
の突出部を覆わない位置に、カバー３４が取り付けられ
ている。カバー３４は、絶縁性部材で、あらかじめイン
ク供給口３５および不図示のインク排出口が加工されて
おり、ベースフィルム４０とカバー３４とで構成された
空間がインク室を構成しており、インクがインク供給口
３５より充填され内部に満たされている。更に、カバー
３４は、その先端部が開口しており、ベースフィルム４
０とカバー３４とで構成されたスリット状の開口部がイ
ンク噴射口３７を形成し、そこにインクメニスカスが形
成されている。カバー３４の内部にインク３６と接触さ
せた泳動電極４１が構成されている。泳動電極４１は、
トナーの電位と同極性の電圧が印可され、インク供給口
３５から供給されたインク３６中のトナー粒子を、泳動
電極４１と不図示の対向電極との電界により記録電極３
２近傍に電気泳動現象により搬送する。

【０００９】図１０は、この従来の静電式インクジェッ
ト記録ヘッドのインクが供給された状態でのインク噴射
口３７付近（Ａ部）を上面から見た拡大図（図１０
（ａ））およびＡ−Ａ断面（図１０（ｂ））を示す。図
１０を図９に併せて参照すると、インク３６は、その表
面張力によりインク噴射口３７にインクメニスカス３８
を形成する。ヘッド内のインク３６には負圧が付与され
ており、また、記録電極３２がベースフィルム４０およ
びカバー３４より突き出しているため、インクメニスカ
ス３８は側面から見ると斜め下向きに凹形状となる。さ
らに、インク噴射口３７外部に各記録電極３２が個別に
突き出ているため、上面から見ると各記録電極３２に対
応してインクメニスカス３８が形成される。このため、
任意の記録電極３２に高電圧パルスを印加した際、その
記録電極３２部の突き出したインクメニスカス３８先端
部に電界が集中される。インク３６中の帯電したトナー
は、この電界に導かれて、突き出したインクメニスカス
３８先端部から引き出され、トナー群３９となって、記
録ヘッドに対向する不図示の対向電極、すなわち印字用
紙方向に飛翔する。印字用紙上に付着し、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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のインクジェット記録ヘッドの第１の例における第１の
問題点は、吐出ポイントからのみの安定した吐出が行え
ないということである。その理由は、吐出ポイントを形
成しているメニスカス形成部材が、基板上に形成され且
つ基板端部から奥にオフセットした状態で形成されてい
るため、何らかの原因でメニスカスがメニスカス保持部
材からあふれだし、基板端部に達することが可能となる
からである。その状態で、記録電極に駆動パルスを印加
すると基板端部の任意のところからトナー粒子の飛翔が
起こるからである。

【００１１】第２の問題点は、ヘッドコストが高価であ
るということである。その理由は、基板上に薄膜形成技
術（フォトリゾグラフィ）によりヘッドを製造するため
製造プロセスが複雑になるからである。

【００１２】また、上述した従来のインクジェット記録
ヘッドの第２の例における第１の問題点は、記録ヘッド
の記録電極の曲がり等により、安定した吐出を行うこと
ができないということである。その理由は、記録電極が
ベースフィルムから吐出しているため強度が弱いためで
ある。

【００１３】第２の問題点は、トナー粒子が、記録電極
とベースフィルムとの間に堆積しやすいということであ
る。その理由は、ベースフィルムの先端が記録電極先端
部より後退した位置にあるため、その部分のインクの流
れがないためである。

【００１４】第３の問題点は、メニスカスが吐出部先端
で安定しないということである。その理由は、メニスカ
スは、記録電極間のみで形成されているため、圧力変動
等によりメニスカスが前後してしまうからである。

【００１５】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に於いて、低コ
スト信頼性のあるマルチエレメントヘッドを提供するこ
とにある。

【００１６】

【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、絶縁性を有するベースフィルム
と、前記ベースフィルム片面に構成され、且つその一端
が前記ベースフィルム端部より突き出して形成され、更
に絶縁性コーティング材でその表面を被覆された複数の
記録電極と、前記記録電極面上部に構成されその中にト
ナー粒子を含むインクを保持するアッパカバーとを有す
る静電式インクジェット記録ヘッドに於いて、前記ベー
スフィルムは、その先端部が前記各記録電極に対応する
位置で複数に分離されていることを特徴とする。

【００１７】また、本発明の静電式インクジェット記録
ヘッドは、前記記録電極に対応する位置で複数に分離さ
れている前記ベースフィルム先端部の断面が、テーパ形
状であることを特徴とする。

【００１８】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記記録電極に対応する位置で複数に分離
されている前記ベースフィルム先端部の平面が、テーパ
形状であることを特徴とする。

【００１９】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記記録電極に対応する位置で複数に分離
されている前記ベースフィルム先端部が、前記記録電極
の少なくとも先端部まで構成されていることを特徴とす
る。

【００２０】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記アッパカバーの前記記録電極近傍は前
記記録電極と密着し、前記複数の記録電極間を前記イン
クが流入することを特徴とする。

【００２１】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録ヘッドは、前記絶縁性を有するベースフィルムおよび
前記記録電極は、Tape Automated Bonding技術で用いら
れる２層あるいは３層のテープに一体的に構成されてい
ることを特徴とする。

【００２２】

【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。

【００２３】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斜視図である。図２はこの実施
の形態のインクジェット記録ヘッドのインクが供給され
た状態でのインク噴射口７付近を上面から見た拡大図
（図２（ａ））及びＡＡ断面図（図２（ｂ））を示す。

【００２４】図１及び図２を参照すると、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。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、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。更
に、記録電極２は、その表面が絶縁性コーティング部材
３で、厚み１０μｍ以下で均一に覆われている。この実
施の形態の記録ヘッドでは、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、更に絶縁性コー
ティング部材３をパリレン樹脂の化学蒸着にて形成して
いる。

【００２５】ベースフィルム１０の上には、記録電極２
の突出部を覆わない位置に、カバー４が取り付けられて
いる。カバー４は、絶縁性部材で、あらかじめインク供
給口５および不図示のインク排出口が加工されており、
ベースフィルム１０とカバー４とで構成された空間がイ
ンク室を構成しており、インクがインク供給口５より充
填され内部が満たされている。更に、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。
カバー４の内部には、インクと接触させた泳動電極１１
が構成されている。泳動電極１１は、トナーの電位と同
極性の電圧が印可され、インク供給口５から供給された
インク中のトナー粒子を、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。

【００２６】この実施の形態のインクジェット記録ヘッ
ドは、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、強制的にインクが循環されている。インクは、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。

【００２７】ベースフィルム１０は、記録電極２の強度
を補強するために、ベースフィルム１０から飛び出して
構成されている各記録電極２の根本の一部の底部を補助
するようにサーポートテーパ部１７を有している。イン
クは、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。ヘッド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
およびカバー４より突き出しているため、インクメニス
カス８は側面から見ると斜め下向きに凹形状となる。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に対応して形成されることとなる。

【００２８】このため、任意の記録電極２に高電圧パル
スを印加した際、その記録電極２部の突き出したインク
メニスカス先端部に電界が集中される。インク中の帯電
したトナーは、この電界に導かれて、突き出したインク
メニスカス先端部から引き出され、トナー群９となっ
て、記録ヘッドに対向する不図示の対向電極、すなわち
記録用紙方向に飛翔する。記録紙上に付着し、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。

【００２９】図３は、本発明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。ＴＡ
Ｂ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
のベースフィルム１０にフラッシュメッキをおこなう。
次に、ドライフィ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１０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。

【００３０】図４は、本発明の他の実施の形態を示す上
面図である。図４を参照すると、ベースフィルム１０
は、記録電極２の強度を補強するために平面的にサポー
トテーパ部１７を構成している。

【００３１】図５は、本発明の更に他の実施の形態を示
す断面図である。ベースフィルム１０は、記録電極２の
強度を補強するために、ベースフィルム１０から飛び出
して構成されている各記録電極２の根本の一部の底部を
補助するようにサーポートテーパ部１７を有している。
従って、インクは、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を形成すると同時に、記録電極
２とサポートテーパ部１７との間にもインクメニスカス
８を形成する。この為、任意の記録電極２に高電圧パル
スを印加した際、その突き出したサポートテーパ部１７
のインクメニスカス先端部に電界が集中される。インク
中の帯電したトナーは、この電界に導かれて、突き出し
たインクメニスカス先端部から引き出され、トナー群９
となって、記録ヘッドに対向する不図示の対向電極、す
なわち記録用紙方向に飛翔する。

【００３２】図６は、本発明の更に他の実施の形態の記
録ヘッドのインクが供給された状態でのインク噴射口７
付近を上面から見た拡大図（図６（ａ））およびＡＡ断
面図（図６（ｂ））およびＢＢ断面図（図６（ｃ））で
ある。ベースフィルム１０の上には、記録電極２の突出
部を覆わない位置に、カバー４が取り付けられている。
カバー４は、絶縁性部材で、あらかじめインク供給口５
および不図示のインク排出口が加工されており、ベース
フィルム１０とカバー４とで構成された空間がインク室
を構成しており、インクがインク供給口５より充填され
内部に満たされている。更に、カバー４は、その先端部
が特別に開口しておらず、ベースフィルム１０にカバー
４が密着された構成となっている。ベースフィルム１０
上の記録電極２のパターンは、その厚みが２０〜３０μ
ｍ程度有るので、その記録電極２のパターンが無い部分
とカバー４との空間がインク流路１６となっている。そ
の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が形成されている。即ち、カバー４
の先端を特別に加工することなくインク流路１６および
インク噴射口７を形成している。

【００３３】

【発明の効果】第１の効果は、吐出ポイントからのみの
安定した吐出が行えるということである。その理由は、
記録電極をＴＡＢのインナーリードを絶縁コーティング
し、その先端部を吐出ポイントとし、且つそれぞれ独立
に存在しているため、吐出ポイント毎にメニスカスが常
に形成されるためである。

【００３４】第２の効果は、ヘッドコストが安価である
ということである。その理由は、ヘッドの記録電極部を
ＴＡＢで用いられるテープのインナーリードを絶縁コー
ティングしたものを用いているためである。

【００３５】第３の効果は、記録電極の強度が増加し
て、電極の曲がり等が無く、安定した吐出を行うことが
できるということである。その理由は、ＴＡＢテープの
インナーリード部分に絶縁コーティングを施し、記録電
極とし、その記録電極をＴＡＢテープで底面からサポー
トする構成としているためである。

【００３６】第４の効果は、トナー粒子が、記録電極部
近傍をスムーズに流れるということである。その理由
は、ベースフィルムの先端が記録電極先端部より突き出
して形成されているのでトナー粒子がベースフィルムと
記録電極間に堆積しないためである。

【００３７】第５の効果は、メニスカスが常に吐出部先
端で安定しているということである。その理由は、メニ
スカスは、記録電極間に形成されたベースフィルムのテ
ーパ部でも保持されるので、圧力変動等による外乱に対
して強固であるためである。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の静電式インクジェット
記録ヘッドの斜視図である。

【図２】図１の実施の形態のインクジェット記録ヘッド
のインクが供給された状態でのインク噴射口付近を上面
から見た拡大図（図２（ａ））およびＡＡ断面図（図２
（ｂ））である。

【図３】本発明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】本発明の別の実施の形態の静電式インクジェッ
ト記録ヘッドの上面図である。

【図５】本発明の更に別の実施の形態の静電式インクジ
ェット記録ヘッドの断面図である。

【図６】本発明の更に別の実施の形態の静電式インクジ
ェット記録ヘッドのインクが供給された状態でのインク
噴射口付近を上面から見た拡大図（図６（ａ））および
ＡＡ断面図（図６（ｂ））およびＢＢ断面図（図６
（ｃ））である。

【図７】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８】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（図８（ａ））及び断面図（図８
（ｂ））である。

【図９】更に別の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１０】この別の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（図１０（ａ））および断
面図（図１０（ｂ））である。

【符号の説明】

１基板２記録電極３絶縁性コーティング部材４カバー５インク供給口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１２ＴＡＢ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インク流路１７サポートテーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上松良介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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有するベースフィルムと、前記
ベースフィルム片面に構成され、且つその一端が前記ベ
ースフィルム端部より突き出して形成され、更に絶縁性
コーティング材でその表面を被覆された複数の記録電極
と、前記記録電極面上部に構成されその中にトナー粒子
を含むインクを保持するアッパカバーとを有する静電式
インクジェット記録ヘッドに於いて、前記ベースフィル
ムは、その先端部が前記各記録電極に対応する位置で複
数に分離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】前記記録電極に対応する位置で複数に分
離されている前記ベースフィルム先端部の断面が、テー
パ形状であ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。
【請求項３】前記記録電極に対応する位置で複数に分
離されている前記ベースフィルム先端部の平面が、テー
パ形状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ヘッド。
【請求項４】前記記録電極に対応する位置で複数に分
離されている前記ベースフィルム先端部が、前記記録電
極の少なくとも先端部まで構成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。
【請求項５】前記アッパカバーの前記記録電極近傍は
前記記録電極と密着し、前記複数の記録電極間を前記イ
ンクが流入す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。
【請求項６】前記絶縁性を有するベースフィルムおよ
び前記記録電極は、Tape Automated Bonding技術で用い
られる２層あるいは３層のテープに一体的に構成されて
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。