JP2786162B2

JP2786162B2 - 静電式インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2786162B2
Application number: JP15589896A
Authority: JP
Inventors: 淳一末次; 和男島; 良介上松; 忠志溝口; 仁史峯本; 人司竹本; 良広萩原; 徹薬師寺
Original assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1996-06-17
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2016-06-17
Also published as: JPH10809A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー粒子を記録
媒体に付着させ記録を行う記録装置に関し、特に静電式
インクジェット記録方式を利用した記録ヘッドに関す
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
で、最近関心を集めている。中でも、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、記録媒体背面に設けた記録電極
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。同方式の一例を、図８ないし図１
０を参照しながら説明する。

【０００４】基板１はガラス等の絶縁体からなり、その
表面には、複数の記録電極２が形成されている。記録電
極２は基板１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、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２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２に選択的に高電
圧パルスを印加することができる。

【０００５】メニスカス形成部材１８は、基板２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２の先端部よりやや後退
した位置に、各記録電極２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であるた
め、メニスカス形成部材１８の幅も約３０μｍである。

【０００６】メニスカス形成部材１８の上には、メニス
カス形成部材１８の先端部より後退した位置に、絶縁性
部材からなるアッパカバー４が取り付けられ、かつアッ
パカバー４には、インク供給口５及びインク排出口６が
形成されている。また、基板１とアッパカバー４との間
にはスリット状のインク噴射口７が形成され、インク噴
射口７の先端から、記録電極２上に乗ったメニスカス形
成部材１８が突出している。

【０００７】メニスカス形成部材１８は、アッパカバー
４を支持し、インク流路１６を形成する目的も兼ねるた
め、一部アッパカバー４の下にも続いている。更に、イ
ンク中のトナー粒子を濃縮しインク流路１６を通してイ
ンク噴射口７近傍に供給するため、インク流路１６の後
方には泳動電極１１が配設されている。

【０００８】泳動電極１１と記録媒体背面に設けた電極
との間に電圧を印加すると、両者間に形成された電界に
より、インク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７近傍に集中する。このインクは表面
張力によりインクメニスカス８を形成し、更に上記電界
に引かれてインクメニスカス８の先端から引き出され、
トナー群９となって記録媒体上に飛翔、付着する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の静電式インクジェット記録装置では、記録電極
が物理的に同一直線上に配列されているため、各記録電
極に同一タイミングに駆動パルスを与えない限り、記録
位置ずれが起こるという問題が発生する。

【００１０】また、同一タイミングで駆動パルスを与え
る為には、各記録電極に対応する数だけ駆動回路が必要
となり、駆動回路が複雑かつ高価になってしまうという
問題がある。一方、駆動回路を低減するために、マトリ
ックス駆動回路を構成した場合には、上述したように駆
動パルスタイミングが各記録電極で異なるために、記録
位置ずれが発生する。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
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おいて、記録電極を予め
物理的にオフセットすることにより、記録電極をマトリ
ックス駆動する際に問題となる記録位置ずれを防止し、
信頼性のある低コストなマルチエレメントヘッドを供給
することを目的とする。

【００１２】

【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、絶縁性を有し先端部に切り込みが入
ったベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に形
成され、かつその一端が前記ベースフィルムの切り込み
がある側の端部より突出して形成され、更に絶縁性のコ
ーティング部材で前記突出部の表面が被覆された複数の
記録電極と、前記記録電極を複数のグループに分割して
駆動する駆動回路と、前記ベースフィルムの切り込みの
入った先端部毎に前記べースフィルムをオフセットさせ
て保持する基板と、前記ベースフィルムを挟み込むとと
もに、トナー粒子を含むインクを前記ベースフィルムの
表面から裏面に向け前記記録電極の間隙に通すことによ
り、前記インクを供給及び保持するアッパカバー及びロ
アカバーと、前記アッパカバー内の前記記録電極より上
流に、前記インクと接するよう配設された泳動電極と、
記録媒体を挟んで前記記録電極に対向する位置に配設さ
れた対向電極とを有することをその特徴としている。

【００１３】また、本発明の静電式インクジェット記録
装置は、前記記録電極が、TapeAutomated Bonding技術
で用いられる複数層のテープに一体的に形成されている
ことをその特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の
一実施形態を示すもので、静電式インクジェット記録装
置のヘッド部の斜視図である。

【００１５】基板１はプラスチック等の絶縁体からな
り、ベースフィルム１０をその裏側から支持している。
ベースフィルム１０は、ポリイミド等の絶縁体からな
り、その厚みは５０μｍ程度で、かつその表面には、複
数の記録電極２が一体的に形成されている。また、ベー
スフィルム１０の先端部は複数のグループに分割され、
各々のグループ毎に記録電極２を分割している。

【００１６】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の先端面からそれぞれ独立して突出
しており、その突出量は８０μｍ〜５００μｍ程度であ
る。更に、記録電極２の先端部表面は、絶縁性コーティ
ング部材１７により、１０μｍ以下の厚みで均一に覆わ
れている。

【００１７】本発明の記録へッドでは、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
ドを用いている。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及びロアカバー３は、記録
電極２の突出部を覆わない位置に、ベースフィルム１０
から突出した記録電極２を上下から挟むよう取り付けら
れた部材で、いずれも絶縁性部材製とされている。アッ
パカバー４にはインク供給口５が形成されており、かつ
ベースフィルム１０とアッパカバー４との間の空間は、
インク供給ロ５より供給されたインクが充填されるイン
ク室２０となっている。また、アッハカバー４の先端部
とベースフィルム１０との間には、スリット状のインク
噴射口７が形成されている。一方、ロアカバー３には、
図示しないインク排出口６が加工され、かつベースフィ
ルム１０とロアカバー３との間の空間も、インク室２１
を構成している。

【００１９】アッハカバー４側のインク室２０に供給さ
れたインクは、インク室２０から記録電極２の間を通り
抜け、インク噴射口７の近傍からインク室２１を経由
し、余剰のトナー粒子とともにインク排出口６から強制
的に排出される。また、このインクジェットヘッドは、
図示しないインクタンクとチューブを介して接続されて
おり、１ｃｍＨ₂Ｏ程度の負圧が付与されるとともに、
強制的にインクが循環される。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。

【００２０】アッハカバー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に
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中のトナー粒子を、泳動電
極１１と図示しない対向電極との電界に生じる電気泳動
現象により記録電極２の近傍に搬送する。その結果、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
傍へのトナー粒子の供給に加えて、トナー粒子の電気泳
動による移動により、インク噴射口７近傍におけるトナ
ー粒子濃度は、インク室２０より上流に比べ相対的に高
くなる。

【００２１】図２及び図３は、インクが供給された状態
におけるインク噴射口７付近を上面から見た拡大図及び
断面図である。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、かつ記録電極２が、
ベースフィルム１０、アッパカバー４、及びロアカバー
３より突出しているため、図３に示すように、インクメ
ニスカス８を側面から見ると、アッハカバー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。更に、インク噴射口７の先端側に各記録電極２が
個別に突出しているため、図２に示すように、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。

【００２２】従って、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の突出したインクメニス
カス８の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、図示しない対向電極と記録電極２との間で
発生する電界に導かれ、更に、突出したインクメニスカ
ス８の先端部から引き出され、トナー群９となって、記
録電極２に対向している対向電極、すなわち記録媒体方
向に飛翔する。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。

【００２３】図４は、本発明に係る静電式インクジェッ
ト記録装置のへッドの、図１中Ａで示す部分の正面図で
ある。ベースフィルム１０上に形成された記録電極２
は、ベースフィルム１０のスリットにより、その先端部
にて、それぞれ複数のグループに分けられている。ま
た、先端側からみた場合、各記録電極２が、個々のグル
ープ毎にある一定の角度でオフセット（傾斜）するよ
う、基板１のベースフィルム１０取付部は、ある一定の
角度で傾斜した構造となっている。更に、記録電極２
は、個々のグループ間で、その傾斜に対応して同一位置
にあるもの同士が電気的に接続され、マトリックス接続
されている。

【００２４】図５は、本発明に係る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。Ｔ
ＡＢテープ１２の製造方法について概略説明する。

【００２５】まず、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
ッシュメッキをを行った後、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。次いで、
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て仕上げメッキを施し、更に、
必要な箇所に絶縁性コーティング部材を化学蒸着させて
記録へッドとして用いる。このプロセスにおいて、ベー
スフィルム１０をエッチングで除去した箇所に突出した
インナーリード部１３が記録電極２となる。

【００２６】図６は、本発明の静電式インクジェット記
録装置の駆動パターン図、図７は、本発明の静電式イン
クジェット記録装置の印字結果の模式図である。電気的
にマトリックス接続された記録電極２は、図６に示すよ
うに、各グループ毎にあるオフセット時間Ｔのずれを持
って駆動される。その結果、記録電極２が物理的に同一
直線上に構成されているときには、図７（Ａ）に示すよ
うに、記録ドットに、各マトリックス接続されたグルー
プ毎に、オフセット距離Ｌの位置ずれが発生する。

【００２７】これに対し、本発明では、オフセット距離
Ｌを保証する程度に、記録電極２があらかじめオフセッ
トされている。その結果、図７（Ｂ）に示すように、記
録ドットに、各オフセット時間Ｔによる記録位置ずれが
発生せず、高い印字品質が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る静電
式インクジェット記録装置は、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て記録電極とする
ので、へッドの製造プロセスが簡単であり、ヘッドが低
コスト化されるという効果がある。

【００２９】また、本記録へッドは複数の記録電極を高
密度かつ高精度で構成する必要があるが、本発明に係る
製造プロセスを用いることにより、安定した記録電極間
隔及び電極突出量が確保できる。更に、へッドがテープ
状であるため、へッドの薄型化・小型化が可能となる。
更にまた、インクを記録電極の間隙を通過して流す構成
としたことにより、余剰のトナー粒子及びカウンターイ
オンを記録近傍から強制的に排出させるので、常に安定
したトナー粒子が記録電極近傍に供給され、印字条件に
依らず信頼性のあるトナー供給が得られる。

【００３０】一方、ベースフィルムに構成された記録電
極が、マトリックス駆動のオフセット時間だけベースフ
ィルムごとオフセットされているので、オフセット時間
による記録位置ずれが発生せず、高い印字品質が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電式インクジェット記録装置の上
方斜視図である。

【図２】本発明の静電式インクジェット記録装置のヘ
ッド先端部の上面図である。

【図３】本発明の静電式インクジェット記録装置のへ
ッド先端部のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図４】本発明の静電式インクジェット記録装置のへ
ッド先端部の正面図である。

【図５】本発明の静電式インクジェット記録装置に用
いられるヘッドテープの概略図である。

【図６】本発明の静電式インクジェット記録装置の駆
動パターン図である。

【図７】本発明の静電式インクジェット記録装置の印
字パターン図である。

【図８】従来の静電式インクジェット記録へッドの上
方斜視図である。

【図９】従来の静電式インクジェット記録へッドのへ
ッド先端部の上面図である。

【図１０】従来の静電式インクジェット記録へッドの
へッド先端部のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

【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１０ベースフィルム１１泳動電極１２ＴＡＢテープ１７絶縁性コーティング部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献特開昭62−227755（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−217375（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−256660（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−81178（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−267147（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−203568（ＪＰ，Ａ) 特開平１−122462（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/385 B41J 2/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有し先端部に切り込みが入った
ベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に形成さ
れ、かつその一端が前記ベースフィルムの切り込みがあ
る側の端部より突出して形成され、更に絶縁性のコーテ
ィング部材で前記突出部の表面が被覆された複数の記録
電極と、前記記録電極を複数のグループに分割して駆動
する駆動回路と、前記ベースフィルムの切り込みの入っ
た先端部毎に前記べースフィルムをオフセットさせて保
持する基板と、前記ベースフィルムを上下から挟み込む
とともに、トナー粒子を含むインクを前記ベースフィル
ムの表面から裏面に向け前記記録電極の間隙に通すこと
により、前記インクを供給及び保持するアッパカバー及
びロアカバーと、前記アッパカバー内の前記記録電極よ
り上流に、前記インクと接するよう配設された泳動電極
と、記録媒体を挟んで前記記録電極に対向する位置に配
設された対向電極とを有することを特徴とする静電式イ
ンクジェット記録装置。
【請求項２】前記記録電極が、Tape Automated Bondi
ng技術で用いられる複数層のテープに一体的に形成され
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
ェット記録装置。