JP2734403B2 - インクジェット式プリントヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット式プリ
ントヘッドに係り、特に、静電力によりインク等の色材
を飛翔させて記録紙に印字を行うインクジェット式プリ
ントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より公知の所謂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
めて小さいという観点から最近多くの関心を集めてい
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
ェット式記録方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
れに対向した針状の記録電極との間の相互間に所定の電
圧を印加し、発生した電界の静電力によりインク等の色
材を飛翔せしめて記録を行う方法がある。

【０００４】図５にその一例を示す。この図５におい
て、符号３４はスリット状のインク噴射口を示す。この
スリット状のインク噴射口３４は、基板３０とカバー部
材３２とにより形成されている。この内、基板３０上に
は、インク噴射口３４の横巾方向に間隔をおいて複数本
の記録電極３６が配設されている。これらの記録電極３
６は、図示しないドライバに接続されており、記録時に
は記録電極３６に選択的に高電圧パルスが印加されるよ
うになっている。

【０００５】一方、記録電極３６に対向する記録紙３８
の図５における背面には、対向電極４０が配設されてお
り、記録時には、記録電極３６との間に電界を発生す
る。また、記録電極３６は針状であるため、記録電極の
先端に電界が集中し、記録電極３６近傍のインクには電
荷が蓄積される。この場合、使用するインクの種類によ
り電荷が蓄積されるプロセスは異なっている。即ち、導
電性インクでは静電誘導が、又誘電性インクでは分極が
支配的な機構である。更に、色材粒子を分散させたイン
クでは、ゼータ電位により色材粒子自身が見かけの電荷
を持っており、上記電界により、荷電した色材が泳動し
てくる。

【０００６】いずれの場合でも、蓄積された電荷に働く
クーロン力によりインクあるいはインク中の色材粒子は
対向電極４０の方向、すなわち記録紙３８の方向に引っ
張られ、クーロン力がインクの表面張力に打ち勝つとイ
ンクは飛翔し、記録紙３８上に付着する。このため、画
像に応じて記録電極３６に印加する高電圧パルスを制御
することにより、所望の記録を行うことができる。

【０００７】一方、記録に用いるインクの導電度および
誘電率は、空気の導電度および誘電率よりも大きいた
め、厳密には、電界が集中する場所は記録電極３６の配
置のみでは決まらず、インク噴射口３４のインクメニス
カスの状態によっても左右される。即ち、図５において
は、インクメニスカスはインク噴射口３４横巾方向に一
様となるよう期待されるが、実際には開口部の加工精度
や、インク噴射を行った後のメニスカスの振動、更には
メニスカスの自然な揺らぎにより微小な凹凸が存在す
る。

【０００８】この場合、インクの導電性或いは誘電性に
より、記録電極近傍の微小なメニスカス凸部へ電界が集
中し、一旦クーロン力によりメニスカスが変形を始めて
しまうとますます強く電界が集中するため、結局、当初
の微小なメニスカスの凹凸により、インクが飛翔する部
位が決定されてしまう。言い換えると、ある記録電極に
高電圧パルスに印加しても、記録電極に対応しない位置
からインクが飛翔するため、所望の位置に記録が行われ
ない場合があるということになり、これは、印字品質の
大幅な悪化を招く。

【０００９】特開昭６０−２２８１６２号公報には、上
記の問題点を解決するための方策として、図６に示すよ
うに、基板４２の先端部に記録電極４４に対応する位置
に凸部４６を設けることにより、インクメニスカスに予
め凹凸を付与し、記録電極４４に電界を集中せしめると
いう提案がなされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリン
タの解像度、例えば３００〔ｄｐｉ〕に対応する記録電
極のピッチは約８５〔μｍ〕であり、このような微細な
ピッチで形成されている記録電極部に正確に対応する位
置に、精度良く凸部を形成することは非常に困難であ
る。特に、十分な機械的強度を有するためには、基板は
数百〔μｍ〕以上の厚みが必要であるが、凹凸のピッチ
はこの厚みに比べて数分の一以下となるため、加工は非
常に困難である。

【００１１】また、図６に示すように、記録電極４４相
互間を仕切る位置に補強板４８を配設することにより、
強度的には基板４２を薄く柔軟なもので形成することが
可能となっている。しかしながら、この場合には、薄肉
化によって基板４２の先端部の突出部の強度が必然的に
弱くなり、これがらめ、ヘッド先端部のクリーニングを
行う際や記録紙の紙詰まりの発生に際しては、先端部の
凸部４６を傷つけ易いという不都合が生じていた。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、加工精度を要することなく記録電極に対応す
る部位に確実にメニスカスを誘導形成して印字品質の低
下を抑制し得るインクジェットプリントヘッドを提供す
ることを、その目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明で
は、基板と、この基板に先端を後退させて対向配置され
基板との間にインク噴射口を形成するカバー部材と、前
記インク噴射口の横巾方向に間隔をおいて前記基板上に
配設された複数の記録電極とを備え、更に、これらの各
記録電極にそれぞれ重ねて配設されインクメニスカスを
凸状に導くメニスカス形成部材とを備える、という構成
を採っている。

【００１４】請求項２に係る発明では、メニスカス形成
部材を、基板の先端より後方に位置してカバー部材の先
端から突出させる、という構成を採っている。

【００１５】請求項３に係る発明では、請求項１又は２
記載の構成において、メニスカス形成部材を前記カバー
部材と一体に成形する、という構成を採っている。これ
によって前述した目的を達成しようとするものである。

【００１６】

【作用】インク噴射口内にインクが満たされた場合、イ
ンクは表面張力によって各メニスカス形成部材の周縁に
誘導され、各メニスカス形成部材の位置には凸状のメニ
スカスが形成される。各メニスカス形成部材は各記録電
極の位置に対応しているので、特定の記録電極に電圧が
印加された場合、その記録電極から確実にインク滴が飛
翔する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図３に基
づいて説明する。図１において、符号２はインクジェッ
ト式プリントヘッドの全体的斜視図を示す。この図２に
示すインクジェット式プリントヘッドは、板状の基板４
と、この基板４に対向配置されて当該基板４との間にイ
ンク噴射口６を形成するカバー部材８と、インク噴射口
６の横巾方向に所定間隔をおいて基板４の表面に配設さ
れた複数の針状の記録電極１０と、各記録電極１０上に
重ねて配設され短冊状のメニスカス形成部材１２とを備
えた構成となっている。

【００１８】基板４はガラス等の絶縁体で形成されてい
る。又記録電極１０は、基板４の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
グしたものである。記録電極１０は、３００〔ｄｐｉ〕
ピッチ，即ち約８５〔μｍ〕間隔で配置されている。ま
た、メニスカス形成部材１２は、基板４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１０の先端部よりやや後退した位
置に配設されている。感光性高分子フィルムの厚みは３
０〔μｍ〕で、メニスカス形成部材１２の幅も約３０
〔μｍ〕である。また、メニスカス形成部材１２の先端
部は、インクメニスカスの凸状誘導がスムーズに生じる
ように円弧状の凸形に形成されている。

【００１９】カバー部材８は、絶縁性部材で形成されて
おり、その先端が基板４の先端より後方で且つメニスカ
ス形成部材１２の先端より後方に位置するように設定さ
れている。従って、前述したメニスカス形成部材１２の
先端部は露出されている。また、カバー部材８は、先端
部の外側角部が傾斜面を構成している。更に、カバー部
材８の後端部で図１の上面には、所定間隔を隔ててイン
ク循環口１４が形成されている。

【００２０】ここで、メニスカス形成部材１２は、機能
上はインク噴射口６の部位に局部的に存在すれば十分で
あるが、本実施例では、カバー部材８を支持する目的も
兼ねており、カバー部材８の後端部までの長さを有して
いる。また、メニスカス形成部材１２を形成する際に、
同時にカバー部材８の側部及び後端部にも連続した壁面
を形成しており、これによって基板４，カバー部材８と
共にインク噴射口６を有するインク室が構成されてい
る。

【００２１】このように、メニスカス形成部材１２でイ
ンク室の側壁を兼ねた構造としたので、新たに側壁部材
を準備する必要性がなくなり、このため、素材を節減し
得ると共に組み立て上の手間も省くことができるという
利点を得ることができる。

【００２２】また、本実施例のインクジェット式プリン
トヘッド２は、前述したインク循環口１４を介して図示
しないインクタンクにチューブによって接続され、１
〔ｃｍＨ₂ Ｏ〕程度の負圧を付与すると共に、強制的に
インクを循環させている。

【００２３】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接着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。

【００２４】次に、インクジェットプリントヘッド２に
よるインクの吐出機能を図２及び図３に基づいて説明す
る。

【００２５】図２はインクが供給された状態でのインク
噴射口６付近を上面から見た拡大図、図３は図２のＡ−
Ａ線での断面図を示す。インクは、その表面張力によ
り、インク噴射口６にインクメニスカス１６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、基板４の先端よりカバー部材８の先端の方が後退し
ているため、インクメニスカス１６は、図３に示すよう
に、側面から見ると斜め下向きに凹形状となる。

【００２６】更に、インク噴射口６の外部にメニスカス
形成部材１２が突き出ているため、インクメニスカス１
６は、メニスカス形成部材１２の先端部の周囲に沿って
導かれ、上面から見るとメニスカス形成部材１２の位置
で凸状となる。メニスカス形成部材１２は各記録電極１
０に対応する位置に配設されているため、言い換えると
各記録電極１０に対応する部分に突き出たインクメニス
カス１６が確実に形成されることとなる。

【００２７】このため、任意の記録電極１０に高電圧パ
ルスを印加した際、その記録電極１０部位の突き出たイ
ンクメニスカス１６の先端部に電界が集中する。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たイ
ンクメニスカス１６の先端部から引き出され、トナー群
１８となってインクジェットプリントヘッド２に対向す
る図示されない対向電極方向，即ち記録用紙方向に飛翔
する。その後、記録紙上に付着して記録ドットを形成し
たトナーは、ヒータにより加熱され、定着される。

【００２８】次に、他の実施例を図４に基づいて説明す
る。この図４において、インクジェットプリントヘッド
２０は、前述した図１の実施例と同様に、基板４と当該
基板４上に配設された複数の記録電極１０とを備え、各
記録電極１０に対応する位置にメニスカス形成部材２２
を一体に有するカバー部材２４が装備されている。

【００２９】メニスカス形成部材２２は、カバー部材２
４とモールドで一体に形成されるもので、先端部にテー
パをつけることによりインク噴射口から突設されてい
る。そして、前述した図１の場合と同様に、メニスカス
形成部材２２は記録電極１０と同ピッチで配設されてお
り、記録電極１０に重なるように位置決めして、基板４
とカバー部材３４が接着接合されている。その他の構成
は前述した図１の実施例と同一となっている。

【００３０】なお、上記各実施例では、各構成要素を特
定の形状で示すと共に特定の配置形態を示したが、本発
明はこれに限定される趣旨ではなく、メニスカス形成部
材による記録電極部位での確実なインク吐出機能が得ら
れる範囲で適宜に変形し、組替えができるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、ヘッド
の先端部に高精度の加工を施すことなくパターニング等
によって容易に記録電極部位に確実に飛翔するためのメ
ニスカスを形成できるので、印字品質の低下を抑制でき
ると共にヘッド先端部の機械的強度も確保でき、さらに
は構成の単純化によって製造コストの低減を図ることが
できるという従来にない優れたインクジェット式プリン
トヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】ヘッド先端部の平面図である。

【図３】図２におけるＡーＡ線での拡大断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図５】従来例の要部を示す斜視図である。

【図６】他の従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

４ 基板 ６ インク噴射口 ８，２４ カバー部材 １０ 記録電極 １２，２２ メニスカス形成部材 １６ インクメニスカス

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、この基板に先端を後退させて対
   向配置され基板との間にインク噴射口を形成するカバー
   部材と、前記インク噴射口の横巾方向に間隔をおいて前
   記基板上に配設された複数の記録電極と、これらの各記
   録電極にそれぞれ重ねて配設されインクメニスカスを凸
   状に導くメニスカス形成部材とを備えていることを特徴
   とするインクジェット式プリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記メニスカス形成部材が、前記基板の
   先端より後方に位置して前記カバー部材の先端から突出
   していることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
   ト式プリントヘッド。
3. 【請求項３】 前記メニスカス形成部材が、前記カバー
   部材と一体に構成されていることを特徴とする請求項１
   又は２記載のインクジェット式プリントヘッド。