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JP2826535B2 - 静電式インクジェットプリントヘッド - Google Patents

静電式インクジェットプリントヘッド

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JP2826535B2
JP2826535B2 JP27451396A JP27451396A JP2826535B2 JP 2826535 B2 JP2826535 B2 JP 2826535B2 JP 27451396 A JP27451396 A JP 27451396A JP 27451396 A JP27451396 A JP 27451396A JP 2826535 B2 JP2826535 B2 JP 2826535B2
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JP
Japan
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ink
orifice plate
print head
orifice
recording
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JP27451396A
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JPH10119289A (ja
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和男 島
淳一 末次
忠志 溝口
仁史 峯本
人司 竹本
良広 萩原
徹 薬師寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
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    • B41J2002/061Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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
トプリントヘッドに関し、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プリント
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、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。
【0004】図5は、例えば特願平07−120252
号明細書に示される、この従来のインクジェットプリン
トヘッドを示す斜視図であり、図6は、このインクジェ
ットプリントヘッドのヘッド先端部の平面図及びA−A
断面図である。
【0005】図5及び図6を参照して、この従来のイン
クジェットプリントヘッドについて説明する。基板21
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記録電極22が形成されてい
る。記録電極22は、Cu,Ni等の導電性材料を基板
21表面全体にスパッタした後、記録電極22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21上に形成されている。また、記録電極22
は各々独立した電極として形成されており記録電極22
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、記録電極22
が形成された基板21表面は、インクと記録電極22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。
【0006】メニスカス形成部材23は、記録電極22
が形成された基板21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23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、各々の記録電極22上に重
なるように形成されている。メニスカス形成部材23の
上には、メニスカス形成部材23の先端部より後退した
位置にアッパーカバー24が取り付けられている。アッ
パーカバー24は、絶縁性材料からなり、あらかじめイ
ンク供給口25及びインク排出口26が加工されてい
る。基板21とアッパーカバー24と、さらに各記録電
極22上のメニスカス形成部材23により、微小なスリ
ット状のインク噴出口27が形成され、インク供給口2
5より供給されたインクがインク噴出口27を通り、イ
ンク噴出口27より外側に突き出ているメニスカス形成
部材23の先端部へ供給され、各々のメニスカス形成部
材23先端部でメニスカスが形成される構造となってい
る。
【0007】
【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プリントヘッドの第1の
問題点は、吐出の行われる吐出ポイントからのインク滴
の吐出を不安定にしてしまう、ということである。その
理由は、吐出ポイントとなるメニスカス形成部材の先端
部のインクが、隣り合うメニスカス形成部材間のメニス
カスにより連続してつながっているため、吐出ポイント
からインクの吐出が行われた際のメニスカス上の液面の
振動が、近傍のメニスカス形成部材の先端部のインクに
影響を及ぼしてしまうためである。
【0008】第2の問題点は、決まった吐出ポイントか
らの吐出が行われない、ということである。その理由
は、吐出ポイントとなるメニスカス形成部材の先端部
が、基板端面より後退した上での明確な凸メニスカスが
形成できなくなり、吐出ポイント以外からの吐出が起き
てしまうためである。
【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、インク滴の吐出を安定化させる静電式イ
ンクジェットプリントヘッドを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の静電式インクジ
ェットプリントヘッドは、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装置のプリントヘッドにおいて、
複数の微小孔からなるオリフィスが形成されたオリフィ
スプレートと、前記オリフィスプレートを支持し前記オ
リフィスプレートとともにインクを保持するチャンバを
形成するベースプレートと、前記オリフィスと同じ間隔
で凸部が形成され前記凸部先端が各々個別の前記オリフ
ィスから独立して突出するように構成されている吐出部
材とを備える。
【0011】また、本発明の静電式インクジェットプリ
ントヘッドは、独立した記録電極が、各前記オリフィス
の周囲を囲むように前記オリフィスプレート上にパター
ン形成され、各前記記録電極が絶縁被膜されていること
を特徴とする。
【0012】さらに、本発明の静電式インクジェットプ
リントヘッドは、前記チャンバ内の前記オリフィスプレ
ートに対して対向した面に、チャンバ内のインクと電気
的に接液するように泳動電極が形成されていることを特
徴とする。
【0013】さらに、本発明の静電式インクジェットプ
リントヘッドは、前記オリフィスプレート,前記ベース
プレート及び前記吐出部材は、誘電率の低い絶縁性材料
により形成されていることを特徴とする。
【0014】
【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。
【0015】図1は、本発明の静電式インクジェットプ
リントヘッドの一実施の形態の概要図であり、図1
(a)はその斜視図、図1(b)はA−A断面図、図1
(c)はB−B断面図である。図2は、この実施の形態
のオリフィスプレートのオリフィス部の詳細図であり、
図2(a)はオリフィスプレートを表面から見た図、図
2(b)はオリフィスプレートを裏面から見た図であ
る。図3は、図2におけるC−C断面図(図3
(a))、D−D断面図(図3(b))である。
【0016】図1,図2及び図3を参照すると、本発明
の一実施の形態の静電式インクジェットプリントヘッド
は、複数の微小孔からなるオリフィス1が形成されたオ
リフィスプレート2と、オリフィスプレート2を支持し
オリフィスプレート2とともにインク3を保持するチャ
ンバ4を形成するベースプレート5と、オリフィス1と
同じ間隔で凸部が形成されこの凸部先端が各々個別のオ
リフィス1から独立して突出するようにた吐出部材6と
から構成されている。
【0017】オリフィスプレート2は、薄板状の絶縁性
材料により形成されており、所望のドットピッチと同間
隔で複数の微小孔からなるオリフィス1が形成されてい
る。また、オリフィスプレート2表面または裏面には、
各々独立して各オリフィス1を囲むように形成されたN
i,Al等の金属材料からなる記録電極7と、各記録電
極7に対応して接続しているNi,Al等の金属材料に
Auメッキされた電極パッド8とが薄膜形成プロセスに
よりパターン形成されている。さらに、オリフィスプレ
ート2の記録電極7が形成された面は、電極パッド8部
を除いて絶縁性樹脂9により被膜されている。
【0018】ベースプレート5は、絶縁性材料からなる
モールドまたはマシニング成形部材であり、オリフィス
プレート2を支持し、かつオリフィスプレート2ととも
にインク3を保持するためのチャンバ4が形成されてお
り、さらにチャンバ4内のインク3を循環するためのイ
ンク供給口10及びインク排出口11が形成されてい
る。また、チャンバ4内のオリフィスプレート2に対向
した面には、チャンバ4内のインク3と電気的な接液が
おこなえるCu等の金属材料からなる泳動電極12が配
設されている。
【0019】吐出部材6は、薄板状の絶縁性材料により
形成されており、オリフィスプレート2の各オリフィス
1のピッチと同間隔で、先端部がオリフィス1の径より
小さい形状を持った複数の凸部が形成されている。吐出
部材6は、チャンバ4内に配設されており、吐出ポイン
ト13となる吐出部材6の各凸部の先端(以降、吐出ポ
イント13とする)が、オリフィスプレート2の各オリ
フィス1より対向電極15側へ所望の量だけ突出するよ
うに配設されている。
【0020】インク3は、液体のキャリア中に色材とな
る帯電したトナー粒子が分散されたトナーインクからな
り、不図示のインクタンクから不図示のポンプを介して
インク供給口10よりプリントヘッド内のチャンバ4に
供給され、さらにインク排出口11から不図示のインク
タンクへと回収され、再度プリントヘッド内のチャンバ
4に供給される。このようにインク3は、インクタンク
とプリントヘッド内のチャンバ4間で、常に循環されて
いる。チャンバ4に供給されたインク3は、オリフィス
プレート2内の各オリフィス1上で、吐出ポイント13
を頂点とした凸形状の独立したメニスカス14を形成し
つつ保持されている。
【0021】この実施の形態の動作説明図である図4を
参照して、この実施の形態の動作を説明する。
【0022】プリントヘッドのオリフィスプレート2と
対向した位置には、吐出ポイント13から一定のギャッ
プを介して対向電極15が配設されている。記録紙16
は、対向電極15をプラテンとして対向電極15上を接
しながら、吐出ポイント13と一定のギャップを保ちな
がら給紙される。対向電極15は、常にグランドレベル
またはインク3中トナー粒子の極性と逆極側のバイアス
電圧が印加されており、対向電極15上に給紙された記
録紙16は、対向電極15と同電位に帯電される。
【0023】記録待機時には、泳動電極12には吐出ポ
イント13よりインク3の吐出が行われない程度のイン
ク3中のトナー粒子の極性と同極側のバイアス電圧が印
加されており、チャンバ4内のインク3は泳動電極12
と同電位に帯電されている。さらに、チャンバ4内のイ
ンク3中のトナー粒子は、インク3と対向電極15間の
電界により、オリフィス1上の吐出ポイント13側へ集
まるように移動しながら循環している。
【0024】記録時には、所望の印字に対応した吐出ポ
イント13を囲む記録電極7にインク3中のトナー粒子
の極性と同極側のパルス電圧が印加され、記録電極7と
対向電極15間の電界により吐出ポイント13上のイン
ク3中のトナー粒子に静電力が働き、トナー粒子の静電
力が吐出ポイント13上のメニスカス14の表面張力に
打ち勝つことによって、吐出ポイント13上のトナー粒
子を含んだインク滴17が対向電極15に向かって吐出
し、記録紙16上へ印字が行われる。記録紙16上には
トナー粒子が着滴した形でドットが形成され、ヒートロ
ーラー等の不図示の定着機構により着滴したトナー粒子
が記録紙16上へ定着される。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の効
果は、吐出の行われる吐出ポイントから安定したインク
滴の吐出を可能にする、ということである。その理由
は、吐出ポイント毎に個別にオリフィスを有し、各々独
立したメニスカスを形成することによって、吐出ポイン
トからインクの吐出が行われた際のメニスカス上の液面
の振動が、近接する吐出ポイント上のメニスカスに影響
を及ぼさないためである。
【0026】第2の効果は、常に決まった吐出ポイント
からの吐出を行うことができる、ということである。そ
の理由は、吐出ポイントが対向電極に対してオリフィス
プレートから突出した微小な凸形状のポイントとして形
成され、さらにメニスカスが微小孔からなるオリフィス
で形成されるため、吐出ポイントを頂点としたメニスカ
ス変動の少ない凸メニスカスが形成できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静電式インクジェットプリントヘッド
の一実施の形態の概要図であり、図1(a)はその斜視
図、図1(b)はA−A断面図、図1(c)はB−B断
面図である。
【図2】この実施の形態のオリフィスプレートのオリフ
ィス部の詳細図であり、図2(a)はオリフィスプレー
トを表面から見た図、図2(b)はオリフィスプレート
を裏面から見た図である。
【図3】図2におけるC−C断面図(図3(a))、D
−D断面図(図3(b))である。
【図4】この実施の形態の動作説明図である。
【図5】従来の静電式インクジェットプリントヘッドの
斜視図である。
【図6】従来の静電式インクジェットプリントヘッドの
ヘッド先端部の平面図(図6(a)及びA−A断面図
(図6(b))である。
【符号の説明】
1 オリフィス 2 オリフィスプレート 3 インク 4 チャンバ 5 ベースプレート 6 吐出部材 7 記録電極 8 電極パッド 9 絶縁性樹脂 10 インク供給口 11 インク排出口 12 泳動電極 13 吐出ポイント 14 メニスカス 15 対向電極 16 記録紙 17 インク滴
フロントページの続き (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 平8−258270(JP,A) 特開 平9−123458(JP,A) 特開 平9−164688(JP,A) 特開 平9−239988(JP,A) 特開 平9−254372(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/06 B41J 2/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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
    ェット記録装置のプリントヘッドにおいて、複数の微小
    孔からなるオリフィスが形成されたオリフィスプレート
    と、前記オリフィスプレートを支持し前記オリフィスプ
    レートとともにインクを保持するチャンバを形成するベ
    ースプレートと、前記オリフィスと同じ間隔で凸部が形
    成され前記凸部先端が各々個別の前記オリフィスから独
    立して突出するように構成されている吐出部材とを備え
    ることを特徴とする静電式インクジェットプリントヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】 独立した記録電極が、各前記オリフィス
    の周囲を囲むように前記オリフィスプレート上にパター
    ン形成され、各前記記録電極が絶縁被膜されていること
    を特徴とする請求項1記載の静電式インクジェットプリ
    ントヘッド。
  3. 【請求項3】 前記チャンバ内の前記オリフィスプレー
    トに対して対向した面に、チャンバ内のインクと電気的
    に接液するように泳動電極が形成されていることを特徴
    とする請求項1または2記載の静電式インクジェットプ
    リントヘッド。
  4. 【請求項4】 前記オリフィスプレート,前記ベースプ
    レート及び前記吐出部材は、誘電率の低い絶縁性材料に
    より形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プリントヘッド。
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DE60330297D1 (de) 2002-07-30 2010-01-14 Fujifilm Corp Elektrostatischer Tintenstrahldruckkopf
US9291927B2 (en) 2011-09-09 2016-03-22 Hewlett-Packard Indigo B.V. Method and apparatus for concentrating an ink for an electrostatic printing process

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EP0836943A3 (en) 1999-05-26
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