JP2006082264A - Inkjet head, its control method and inkjet recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクを記録媒体に向けて吐出して記録媒体に画像を形成するためのインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置に関し、更に詳細には、帯電した微粒子を含むインクを、静電気力を利用して吐出させるインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet head for ejecting ink toward a recording medium to form an image on the recording medium, a control method therefor, and an ink jet recording apparatus. More specifically, the present invention relates to an ink containing charged fine particles. The present invention relates to an ink jet head that discharges ink using the above, a control method thereof, and an ink jet recording apparatus.
静電力を利用してインクを記録媒体に向けて吐出する静電式のインクジェット記録方式が知られている。静電式インクジェット記録方式では、帯電した微粒子成分を含むインクが用いられ、インクの吐出のための吐出口の周囲に配置された吐出電極に駆動電圧を印加し、吐出口のインクに静電力を作用させて、吐出口からインク液滴を記録媒体に向けて吐出させる。吐出電極に印加する駆動電圧を画像データに応じて制御することにより、画像データに対応した画像を記録媒体に記録することができる。 There is known an electrostatic ink jet recording method in which ink is ejected toward a recording medium using an electrostatic force. In the electrostatic ink jet recording method, ink containing charged fine particle components is used, and a drive voltage is applied to the discharge electrodes arranged around the discharge port for discharging the ink, and electrostatic force is applied to the ink at the discharge port. By acting, ink droplets are ejected from the ejection port toward the recording medium. By controlling the drive voltage applied to the ejection electrodes according to the image data, an image corresponding to the image data can be recorded on the recording medium.
この静電式インクジェット記録方式の記録装置に用いられるインクジェットヘッドとして、１つのヘッドに複数の吐出口（チャンネル）を配列したマルチチャンネルヘッドが知られている。マルチチャンネルの静電式インクジェットヘッドを用いてより高い解像度で記録を行うためには、吐出部を高密度で配置して、各吐出口を独立に制御することが必要となる。ところが、静電式インクジェットヘッドでは、上述のように、各吐出口の吐出電極に電圧を印加することによって発生する静電力を利用してインク液滴を吐出させる。それゆえ、吐出口を高密度に配置すると、隣接する吐出口の間で電界干渉を生じて、吐出するインク滴のサイズやインク滴の飛翔方向がばらついてしまい、正確な記録が行えないという問題があった。 A multi-channel head in which a plurality of ejection openings (channels) are arranged in one head is known as an ink-jet head used in this electrostatic ink-jet recording type recording apparatus. In order to perform recording at a higher resolution using a multi-channel electrostatic inkjet head, it is necessary to dispose the ejection portions at high density and control each ejection port independently. However, in the electrostatic ink jet head, as described above, ink droplets are ejected using electrostatic force generated by applying a voltage to the ejection electrode of each ejection port. Therefore, if the discharge ports are arranged at high density, electric field interference occurs between adjacent discharge ports, and the size of the ink droplets to be ejected and the flying direction of the ink droplets vary, so that accurate recording cannot be performed. was there.
このような問題に対し、特許文献１は、インクガイドを区分けする基板上に複数の吐出電極（個別電極）を備え、吐出電極に電圧を印加することによる静電力によってインクガイドからインク液滴を吐出させるインクジェット記録装置であって、吐出電極間に隣接チャンネルからの電気力線を遮蔽するためのシールド電極を形成したインクジェット記録装置を開示している。このインクジェット記録装置では、シールド電極に、吐出電極に印加する電圧よりは低いが吐出電極との間で放電しない程度には高い電圧を印加することによって、隣接する吐出電極間の干渉を抑制している。 With respect to such a problem, Patent Document 1 includes a plurality of ejection electrodes (individual electrodes) on a substrate that separates ink guides, and ink droplets are ejected from the ink guides by electrostatic force generated by applying a voltage to the ejection electrodes. An ink jet recording apparatus that discharges an ink jet recording apparatus in which a shield electrode for shielding electric lines of force from adjacent channels is formed between discharge electrodes is disclosed. In this ink jet recording apparatus, interference between adjacent discharge electrodes is suppressed by applying a high voltage to the shield electrode that is lower than the voltage applied to the discharge electrodes but not to discharge between the discharge electrodes. Yes.
しかしながら、特許文献１のインクジェット記録装置では、吐出電極とシールド電極とを同一面上に設けているため、シールド電極は、吐出電極の外周側の端部から発生する電気力線を遮蔽することができず、隣接する吐出口間での電界干渉を効果的に防止することができないという問題があった。
また、電界干渉の抑制には、隣接する吐出口の間にシールド電極を幅広く設けることが有効であるが、特許文献１のような、シールド電極を吐出電極と同一面上に設ける形態では、吐出口を高密度に配置すると、隣接する吐出口の間にシールド電極の十分な幅を確保できない。また、シールド電極を吐出口間で広く設けるために吐出部間隔を広く取ると、吐出口の集積度を低下させ、ヘッドサイズを大サイズ化させることになり好ましくない。そのため、コンパクトなヘッドで正確な記録を行うのが難しいという問題があった。
However, since the ejection electrode and the shield electrode are provided on the same surface in the ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1, the shield electrode can shield the lines of electric force generated from the outer peripheral end of the ejection electrode. There is a problem that electric field interference between adjacent ejection ports cannot be effectively prevented.
In order to suppress electric field interference, it is effective to provide a wide shield electrode between adjacent discharge ports. However, in a configuration in which the shield electrode is provided on the same plane as the discharge electrode as in Patent Document 1, the discharge electrode is not provided. If the outlets are arranged with high density, a sufficient width of the shield electrode cannot be secured between the adjacent discharge ports. Further, it is not preferable to increase the interval between the discharge portions in order to provide the shield electrodes widely between the discharge ports, because this reduces the degree of integration of the discharge ports and increases the head size. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform accurate recording with a compact head.
このような問題を解決するために、本出願人は、特願２００３−９０３６７号において、吐出口が形成される基板に、吐出電極とガード電極を、それらの間に絶縁体を介在させて積層し、ガード電極の内径を吐出電極の外径よりも小さくしたインクジェットヘッドを開示した。特願２００３−９０３６７号で開示されたインクジェットヘッドでは、ガード電極の内径を吐出電極の外径よりも小さくしているので、自チャンネルへの電気力線は確保しつつ、他チャンネルからの電気力線を効率よく遮蔽することができる。それゆえ、吐出口が高密度に配置されたマルチチャンネルヘッドにおいても、自チャンネルの電界を弱めることなく、他チャンネルの電界の影響を抑制でき、他チャンネルの稼動状態による吐出インク滴のサイズおよびインク滴の飛翔方向への影響がなく、記録ドット径および着弾位置の変動が防止され、高解像度の記録を高精度で行うことができる。 In order to solve such a problem, in the Japanese Patent Application No. 2003-90367, the present applicant laminated a discharge electrode and a guard electrode on a substrate on which a discharge port is formed with an insulator interposed therebetween. In addition, an ink jet head in which the inner diameter of the guard electrode is smaller than the outer diameter of the ejection electrode has been disclosed. In the ink jet head disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-90367, the inner diameter of the guard electrode is made smaller than the outer diameter of the ejection electrode, so that the electric force from other channels is secured while securing the electric lines of force to the own channel. Lines can be shielded efficiently. Therefore, even in a multi-channel head in which the discharge ports are arranged at a high density, the influence of the electric field of the other channel can be suppressed without weakening the electric field of the own channel. There is no influence on the flying direction of the droplets, the fluctuation of the recording dot diameter and the landing position is prevented, and high-resolution recording can be performed with high accuracy.
また、本出願人は、特願２００３−２０３８２４号において、インク液滴の吐出性を向上させるために、記録媒体の裏面側に配置される背面電極（対向電極）にＡＣバイアス電圧を印加するインクジェット記録装置を開示した。このインクジェット記録装置では、背面電極にＡＣバイアス電圧を印加して、吐出口のインクに作用する力を変化させることによって、インクのメニスカスの形成を促進させて、吐出応答性を向上させている。また、背面電極にＡＣバイアス電圧を印加することにより、吐出口内のインクに含まれる荷電粒子が常に揺動させることができるので、長時間インクを吐出口から吐出させない場合であっても、インクの過濃縮を防止して、吐出口の目詰まりを防止することができる。 In addition, in the Japanese Patent Application No. 2003-203824, the applicant of the present invention applied an AC bias voltage to a back electrode (counter electrode) disposed on the back side of the recording medium in order to improve the discharge property of ink droplets. A recording device is disclosed. In this ink jet recording apparatus, the AC bias voltage is applied to the back electrode to change the force acting on the ink at the ejection port, thereby promoting the formation of the ink meniscus and improving the ejection response. In addition, by applying an AC bias voltage to the back electrode, the charged particles contained in the ink in the ejection port can always be swung, so even if the ink is not ejected from the ejection port for a long time, It is possible to prevent overconcentration and prevent clogging of the discharge port.
また、静電式インクジェットヘッドを用いて、記録媒体に、高画質で高速に画像を描画するためには、吐出部に十分な量の荷電色材粒子を迅速に供給することが必要である。色材粒子を吐出部に迅速に供給するための方法としては、例えば、液流を利用したり、色材粒子を電気泳動により吐出口に移動させたりする方法が考えられる。
しかしながら、これらの方法だけでは、十分な量の色材粒子を迅速に吐出部に供給するには不十分であったり、インクジェットヘッドの吐出口の目詰まり、記録媒体上に形成されるドットの***等の不具合を生じたりする恐れがある。
In addition, in order to draw an image with high image quality and high speed on a recording medium using an electrostatic ink jet head, it is necessary to quickly supply a sufficient amount of charged color material particles to the ejection unit. As a method for rapidly supplying the color material particles to the discharge unit, for example, a method of using a liquid flow or moving the color material particles to the discharge port by electrophoresis can be considered.
However, these methods alone are not sufficient to supply a sufficient amount of colorant particles to the ejection portion quickly, clogging of the ejection port of the inkjet head, and the division of dots formed on the recording medium There is a risk of causing problems such as.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、インク液滴の吐出の際には色材粒子を迅速に且つ確実に吐出口に供給して、高速且つ安定に描画することができるとともに、インク液滴の非吐出時には吐出口のインクの濃縮性を維持したままで、インクの不要なあふれを防止して振動等に対しても安定なインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、吐出電極に印加する駆動電圧を低電圧化することができ、駆動回路を簡易な構成にして低コスト化することができるインクジェットヘッド、それを備えるインクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの制御方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to supply color material particles to an ejection port quickly and reliably at the time of ejection of ink droplets, and at high speed and stably. Ink jet head capable of drawing and maintaining ink concentration at the ejection port when ink droplets are not ejected, preventing ink from overflowing and being stable against vibration, and control method thereof And providing an inkjet recording apparatus.
Another object of the present invention is to reduce the drive voltage applied to the ejection electrode, to reduce the cost by making the drive circuit a simple configuration, an inkjet recording apparatus including the inkjet head, and an inkjet It is to provide a method for controlling a head.
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、静電力によってインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドの制御方法であって、前記インクジェットヘッドは、前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、前記複数の吐出口のそれぞれに静電界を生成するための吐出電極と、隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極とを有しており、前記吐出電極に描画信号に応じて駆動電圧を印加するとともに、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に印加するインクジェットヘッドの制御方法を提供する。 In order to solve the above problem, a first aspect of the present invention is a method for controlling an ink jet head that ejects ink droplets by electrostatic force, wherein the ink jet head includes a plurality of ink droplets ejected from the ink droplet. A discharge port substrate in which discharge ports are formed and a discharge electrode that is formed corresponding to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate and that generates an electrostatic field in each of the plurality of discharge ports. In order to block the electric field generated from the discharge electrode, the discharge port substrate is formed between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrode and insulated from the discharge electrode. A guard electrode, which applies a drive voltage to the discharge electrode in accordance with a drawing signal, has the same frequency as the drive voltage applied to the discharge electrode, and a positive voltage and a negative voltage are interchanged. To provide a control method for an inkjet head for applying a pulse voltage to the guard electrode to be repeated.
本発明のインクジェットの制御方法においては、前記ガード電極は、共通に制御されることが好ましい。また、前記記録媒体に１ドットを形成する際の前記駆動電圧の信号に対して逆相になるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。
また、前記記録媒体に１ドットを形成する際の前記駆動電圧の信号に対して、位相及びパルス幅の少なくとも一方が異なるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。この場合は、前記吐出電極に前記駆動電圧が印加される直前に正電圧から負電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましく、前記吐出電極への前記駆動電圧の印加の終了前に負電圧から正電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましい。
In the inkjet control method of the present invention, it is preferable that the guard electrodes are controlled in common. In addition, it is preferable that the pulse voltage is applied so as to have a phase opposite to that of the drive voltage signal when forming one dot on the recording medium.
Further, it is preferable that the pulse voltage is applied so that at least one of the phase and the pulse width is different from the signal of the driving voltage when forming one dot on the recording medium. In this case, it is preferable to control at least one of the phase and the pulse width of the pulse voltage so that the positive voltage is switched to the negative voltage immediately before the drive voltage is applied to the discharge electrode. It is preferable to control at least one of the phase and the pulse width of the pulse voltage so that the negative voltage is switched to the positive voltage before the application of the driving voltage is completed.
前記インクは、少なくとも色材を含む帯電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクであることが好ましい。 The ink is preferably an ink obtained by dispersing charged fine particles containing at least a coloring material in an insulating dispersion medium.
本発明の第２の態様は、帯電した微粒子を含むインクを、静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッドであって、前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、それぞれの吐出口に電界を発生させるための吐出電極と、隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極と、前記ガード電極に接続され、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に制御しつつ印加するためのガード電極制御部とを有するインクジェットヘッドを提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an inkjet head that records an image on a recording medium by ejecting ink containing charged fine particles using an electrostatic force, and a plurality of ejections from which the ink droplets are ejected. A discharge port substrate in which an outlet is formed, a discharge electrode that is formed corresponding to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate and generates an electric field in each discharge port, and generated from the adjacent discharge electrode A guard electrode formed on the discharge port substrate between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrode and insulated from the discharge electrode, A guard that is connected to the guard electrode, has the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode, and applies a pulse voltage in which a positive voltage and a negative voltage are alternately repeated while controlling the guard electrode. An inkjet head having a pole controller.
本発明の第２の態様のインクジェットヘッドにおいて、前記ガード電極は、共通に制御されることが好ましい。また、前記ガード電極制御部は、前記記録媒体に１ドットを形成する際に前記吐出電極に印加される駆動電圧の信号に対して逆相になるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。 In the ink jet head according to the second aspect of the present invention, the guard electrodes are preferably controlled in common. Further, it is preferable that the guard electrode control unit applies the pulse voltage so as to have a phase opposite to that of a drive voltage signal applied to the ejection electrode when one dot is formed on the recording medium.
また、本発明の第２の態様のインクジェットヘッドにおいては、前記ガード電極制御部は、前記記録媒体に１ドットを形成する際に前記吐出電極に印加される駆動電圧の信号に対して位相及びパルス幅の少なくとも一方が異なるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。この場合、前記ガード電極制御部は、前記吐出電極に前記駆動電圧が印加される直前に正電圧から負電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましく、前記吐出電極への前記駆動電圧の印加の終了前に負電圧から正電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましい。 In the ink jet head according to the second aspect of the present invention, the guard electrode control unit may detect a phase and a pulse with respect to a drive voltage signal applied to the ejection electrode when one dot is formed on the recording medium. The pulse voltage is preferably applied so that at least one of the widths is different. In this case, it is preferable that the guard electrode control unit controls at least one of the phase and the pulse width of the pulse voltage so that the positive voltage is switched to the negative voltage immediately before the drive voltage is applied to the ejection electrode. It is preferable to control at least one of the phase of the pulse voltage and the pulse width so that the negative voltage is switched to the positive voltage before the application of the drive voltage to the ejection electrode is completed.
また、前記インクは、少なくとも色材を含む帯電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクであることが好ましい。 The ink is preferably an ink obtained by dispersing charged fine particles containing at least a coloring material in an insulating dispersion medium.
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様に従うインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させるための移動手段とを備えるインクジェット記録装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising the ink jet head according to the second aspect of the present invention, and a moving means for relatively moving the ink jet head and the recording medium.
本発明のインクジェットヘッドの制御方法は、吐出電極に描画信号に応じて駆動電圧を印加するとともに、吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧をガード電極に印加するので、吐出電極に駆動電圧が印加されているときに、ガード電極と吐出電極との間で発生する電界によってインク中の色材粒子を吐出口のインクの表面に凝集させてインクを濃縮させることができる。そして、吐出電極に駆動電圧が印加されないときは、ガード電極と吐出電極との間で発生する上記電界とは逆の電界によって、吐出口のインクメニスカスを抑えてインクが吐出されにくくし、吐出口におけるインクの濃縮性を維持しつつ吐出口からの不要なインクのあふれを防止することができる。 In the inkjet head control method of the present invention, a drive voltage is applied to the ejection electrode in accordance with a drawing signal, and the positive voltage and the negative voltage are alternately repeated with the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode. Since the pulse voltage is applied to the guard electrode, when the drive voltage is applied to the ejection electrode, the colorant particles in the ink are applied to the ink surface of the ejection port by the electric field generated between the guard electrode and the ejection electrode. The ink can be concentrated by aggregation. When no drive voltage is applied to the discharge electrode, the electric field that is opposite to the electric field generated between the guard electrode and the discharge electrode suppresses the ink meniscus at the discharge port and makes it difficult for the ink to be discharged. Thus, it is possible to prevent unnecessary ink overflow from the ejection port while maintaining the ink concentration.
また、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置は、ガード電極制御部によって、吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧をガード電極に印加するので、吐出電極に駆動電圧が印加されているときに、ガード電極と吐出電極との間で発生する電界によってインク中の色材粒子を吐出口のインクの表面に凝集させてインクを濃縮させることができる。そして、吐出電極に駆動電圧が印加されないときは、ガード電極と吐出電極との間で発生する上記電界とは逆の電界によって、吐出口のインクメニスカスを抑えてインクが吐出されにくくし、吐出口におけるインクの濃縮性を維持しつつ吐出口からの不要なインクのあふれを防止することができる。これにより、描画安定性が高く、振動等に対しても安定な高速描画可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置が提供される。また、ガード電極に印加するパルス電圧を制御するガード電極制御部を設けるだけで、吐出電極に印加する駆動電圧の電圧値を従来よりも低くすることができ、駆動回路を大幅にコストダウンすることができる。 In the ink jet head and the ink jet recording apparatus of the present invention, the guard electrode control unit uses a pulse voltage having the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode and a pulse voltage in which a positive voltage and a negative voltage are alternately repeated. As a result, when the drive voltage is applied to the discharge electrode, the ink is concentrated by aggregating the color material particles in the ink onto the surface of the ink at the discharge port by the electric field generated between the guard electrode and the discharge electrode. Can be made. When no drive voltage is applied to the discharge electrode, the electric field that is opposite to the electric field generated between the guard electrode and the discharge electrode suppresses the ink meniscus at the discharge port and makes it difficult for the ink to be discharged. Thus, it is possible to prevent unnecessary ink overflow from the ejection port while maintaining the ink concentration. As a result, an inkjet head and an inkjet recording apparatus that have high drawing stability and are capable of high-speed drawing that is stable against vibration and the like are provided. In addition, the voltage value of the drive voltage applied to the ejection electrode can be made lower than before by simply providing a guard electrode control unit for controlling the pulse voltage applied to the guard electrode, and the drive circuit can be greatly reduced in cost. Can do.
以下、本発明のインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適な態様に基づいて詳細に説明する。
図１（Ａ）に、本発明に従うインクジェットヘッドの概略構成の断面を模式的に示し、図１（Ｂ）に、図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線矢視図を示す。図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０は、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、吐出口２８が形成された吐出口基板１６とを有する。吐出口基板１６には、吐出口２８を囲むように吐出電極１８が配置されている。インクジェットヘッド１０のインク吐出側の面（図中、上面）に対面する位置に、記録媒体Ｐを支持する対向電極２４と、記録媒体Ｐの帯電ユニット２６が配置される。
また、ヘッド基板１２と吐出口基板１６は、互いに対面した状態で所定間隔離間して配置される。ヘッド基板１２と吐出口基板１６の間に形成される空間によって各吐出口２８にインクを供給するインク流路３０が形成される。
Hereinafter, an ink jet head, a control method thereof, and an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1A schematically shows a cross-section of the schematic configuration of the ink jet head according to the present invention, and FIG. 1B shows a view taken along line IB-IB in FIG. As shown in FIG. 1A, the
In addition, the
インクジェットヘッド１０は、より高密度な画像記録を高速に行うために、複数の吐出口（ノズル）２８が二次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有する。図２に、インクジェットヘッド１０の吐出口基板１６に複数の吐出口２８が二次元的に配列されている様子を模式的に示した。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）においては、インクジェットヘッドの構成を分かりやすく示すために、複数の吐出口のうちの１つの吐出口だけを示している。
The
本発明のインクジェットヘッド１０において、吐出口２８の個数や、その物理的な配置位置等は自由に選択することができる。例えば、図２に示すようなマルチチャンネル構造のみならず、吐出口の列を１列のみ有するものであってもよい。また、記録媒体Ｐの全域に対応する吐出口の列を有するいわゆる（フル）ラインヘッドでもよく、あるいは、ノズル列の方向と直交する方向に走査されるいわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）であってもよい。また、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらの記録装置にも対応可能である。
In the
なお、図２は、マルチチャンネル構造の一部分（３行３列）の吐出口の配列を示しており、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口２８が上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向に所定ピッチずつずれて配置されている。このように、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらして配置することにより、吐出口にインクを良好に供給することができる。本発明のインクジェットヘッドにおいては、下流側の列の吐出口が上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらされて配置されたｎ行ｍ列（ｎ、ｍは正の整数）の吐出口が、インク流方向に一定の周期で繰り返し続くように構成されていてもよいし、それぞれの吐出口が、上流側に位置する吐出口に対してインク流に垂直な一方向（図２において下方向又は上方向）に連続的にずれて配置されていても良い。吐出口の個数やピッチ、繰返し周期等は、解像度や送りピッチに応じて適宜設定することができる。
また、図２では、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向にずらして配置したが、これに限定されず、下流側の吐出口と上流側の吐出口が、インク流方向において同一直線上に配置されていてもよい。この場合は、各行のそれぞれの吐出口を、インク流に垂直な方向において隣に位置する行のそれぞれの吐出口に対して、インク流方向にずらして配置させることが好ましい。
FIG. 2 shows an arrangement of a part of the multi-channel structure (3 rows and 3 columns), and in a preferred embodiment, in the ink flow direction, the
In addition, in FIG. 2, as a preferred mode, in the ink flow direction, the discharge ports in the downstream row are shifted from the discharge ports in the upstream row in the direction perpendicular to the ink flow, but the present invention is not limited to this. Instead, the downstream outlet and the upstream outlet may be arranged on the same straight line in the ink flow direction. In this case, it is preferable to dispose each ejection port in each row in the ink flow direction with respect to each ejection port in a row adjacent to the row in a direction perpendicular to the ink flow.
このようなインクジェットヘッド１０においては、顔料等の色材を含み、かつ、電荷を有する微粒子（以下、色材粒子とする）を絶縁性の液体（キャリア液）に分散してなるインクＱを用いる。そして、吐出口基板１６に設けられた吐出電極１８に駆動電圧を印加して吐出口２８に電界を発生させ、吐出口２８のインクを静電力により吐出させる。また、吐出電極１８に印加する駆動電圧を、画像データに応じてｏｎ／ｏｆｆ（吐出ｏｎ／ｏｆｆ）することにより、画像データに応じて吐出口２８からインク液滴を吐出して、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。
In such an
以下、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示した本発明のインクジェットヘッド１０の構造についてより詳細に説明する。
Hereinafter, the structure of the
図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０の吐出口基板１６は、絶縁基板３２と、ガード電極２０と、吐出電極１８と、絶縁層３４とを有する。絶縁基板３２の図中上側の面（ヘッド基板１２に対面する側と反対の面）に、ガード電極２０と絶縁層３４とが順に積層されている。また、絶縁基板３２の図中下側の面（ヘッド基板１２に対面する側の面）には、インクを吐出するための駆動電圧が印加される吐出電極１８が形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
また、吐出口基板１６には、インク液滴Ｒを吐出するための吐出口２８が絶縁基板３２を貫通して形成されている。吐出口２８は、図１（Ｂ）に示すように、長方形の両方の短辺側を半円形にした、インク流方向に細長い繭形の開口（スリット）であり、インク流れ方向の長さＬとインク流れに直交する方向の長さＤとのアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が１以上となる形状を有する。
本発明では、このように、吐出口２８をインク流れ方向の長さＬとインク流れに直交する方向の長さＤとのアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が１以上の開口とすることで、吐出口２８にインクが流れやすくなる。つまり吐出口２８へのインクの粒子供給性を高めることができ、周波数応答性を向上させ、さらに目詰まりも防止することができる。この点については、インク液滴の吐出の作用とともに、後ほど詳細に説明する。
Further, the
In the present invention, the
また、本実施の形態では、吐出口２８を繭形の開口として形成したが、これに限らず、吐出口２８からインクを吐出することができるのであれば、円形や略円形、楕円形、矩形、正方形、ひし形、平行四辺形など任意の形状で吐出口２８を形成することができる。
吐出口２８の形状としては、インク流れ方向の長さとインク流れに垂直な方向の長さとのアスペクト比が１以上となるようなインク流方向に細長い形状であることが好ましい。これにより、吐出口へのインク供給性が高められ、目詰まりを防止することができ、連続した大ドットを安定して画像記録媒体に形成することができ、より高い周波数の描画数波数で高画質の画像を描画することができる。例えば、インク流方向を長辺とする矩形状、又は、インク流方向を長軸とする楕円形若しくはひし形で吐出口を形成することができる。また、インク流の上流側を上底、下流側を下底とし、インク流方向の高さが下底よりも長い台形状で吐出口を形成してもよい。この場合、上流側の辺を長くしても下流側の辺を長くしてもよい。また、インク流方向を長辺とする長方形の両方の短辺側に、直径がその長方形の短辺よりも大きな円が接続されたような形状にしてもよい。このように吐出口２８をインク流方向に細長い形状とすることにより、この吐出口２８へのインク供給性を高めることができるとともに目詰まりも防止することができる。また、吐出口２８は、その中心に対して、上流側と下流側で対称な形状であっても非対称な形状であっても良い。
Further, in the present embodiment, the
The shape of the
つぎに、図１（Ａ）に示したインクジェットヘッド１０の吐出口基板１６に形成されている吐出電極について説明する。絶縁基板３２の下面（ヘッド基板１２と対向する面）には、図１（Ｂ）に示すような吐出電極１８が形成されている。吐出電極１８は、吐出口２８の周囲を囲むように吐出口２８の周縁に沿って配置されている。図１（Ｂ）においては、吐出電極１８は吐出口２８と相似形の形状で形成されているが、これに限定されず、吐出口２８の周囲を囲む形状であれば種々の形状に変更することができる。例えば、円形、略円形、楕円形、略楕円形などの形状で吐出電極を形成することができる。また、吐出口２８の形状に応じて種々の形状に変更することができ。吐出口２８の周囲を完全に取り囲んでいなくてもよく、例えば、インク流方向の上流側又は下流側の吐出電極の一部が切りかかれたようなＣ字型、コ字型などの形状であってもよい。また、インク流方向に平行で吐出口を挟むように配置された平行電極や略平行電極としてもよい。
前述のように、インクジェットヘッド１０は、吐出口２８が２次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有するので、図２に模式的に示すように、吐出電極１８は、各吐出口２８に対応して２次元的に配置されている。
Next, the discharge electrodes formed on the
As described above, since the
また、吐出電極１８は、インク流路３０に露出し、インク流路３０を流れるインクＱと接触している。図１（Ａ）に示すインクジェットヘッドは、このような構造としたことにより、インク液滴の吐出性を大幅に向上させることができる。この点については、後に、吐出の作用と共に詳述する。しかしながら、吐出電極１８は、必ずしもインク流路３０に露出してインクと接触している必要はなく、吐出電極１８は吐出口基板１６の内部に形成されていてもよいし、図（１）に示した吐出電極１８のインク流路に露出している面を絶縁層で被覆してもよい。
The
また、吐出電極１８は、図１（Ａ）に示すように、駆動電圧制御部３３に接続されている。駆動電圧制御部３３は、インク吐出時及び非吐出時に吐出電極に印加する駆動電圧を、描画信号に応じて制御することができる。
Further, the
つぎに、図１（Ａ）に示すインクジェットヘッド１０のガード電極２０について説明する。図１（Ａ）に示すように、ガード電極２０は、絶縁基板３２の表面上に形成されており、ガード電極２０の表面は絶縁層３４によって覆われている。図３に、ガード電極２０の平面構造を模式的に示した。図３は、図１（Ａ）のIII−III線矢視図であり、マルチチャネル構造のインクジェットヘッド１０のガード電極２０の平面構造を模式的に示している。図３に示すように、ガード電極２０は、金属板などの各吐出電極に共通なシート状の電極であり、２次元的に配列されている各吐出口２８の周囲に形成された吐出電極１８に対応する位置に開口部３６を有する。ガード電極２０の開口部３６は、吐出口２８の形状と同様に矩形状に形成されている。ガード電極２０の開口部３６の長さ及び幅は、吐出口２８の長さ及び幅よりも大きく形成されている。
ガード電極２０は、隣接する吐出電極１８間における電気力線を遮蔽して、電界干渉を抑制することができる。ガード電極２０は、ガード電極制御部３５と接続されており、ガード電極制御部３５によって、描画信号の周波数に同期した所定のパルス電圧が印加される。そして、このようなパルス電圧が、インクジェットヘッドの記録動作時にガード電極２０に印加されることによって、インクの濃縮性及び吐出性が制御される。ガード電極２０に印加するパルス電圧の制御方法については後に詳しく説明する。
Next, the
The
ガード電極２０は、好ましい態様として、図１（Ａ）に示すように、吐出電極１８とは異なる層に形成され、その表面が絶縁層３４によって被覆される。ガード電極２０の表面を絶縁層３４によって被覆することにより吐出口から漏れたインクがガード電極と接触することが防止される。
このような絶縁層３４を有することにより、隣接する吐出電極１８間における電界干渉を好適に防止できると共に、吐出電極１８とガード電極２０との間で、インクＱの色材粒子が被膜化して放電することも防止できる。
As a preferred embodiment, the
By having such an insulating
ここで、ガード電極２０は、吐出電極１８から発生する電気力線のうち、対応する吐出口２８（以下、便宜的に「自チャンネル」とする）に作用する電気力線を確保しつつ、他の吐出口２８（同様に「他チャンネル」とする）に設けられた吐出電極１８の電気力線および他チャンネルへの電気力線を遮蔽するように設けられる。
ガード電極２０が無い場合、インク液滴の吐出時に、吐出電極１８の吐出口側の端部（以下、吐出電極の内縁部という）から生じる電気力線は、吐出電極１８の内側、すなわち、吐出電極１８の内縁部によって囲まれた領域内に収束して自チャンネルに作用し、インク液滴の吐出に必要な電界を生じさせる。一方、吐出電極１８の吐出口側と逆側の端部（以下、吐出電極の外縁部という）から生じる電気力線は、その吐出電極１８の外縁部よりも更に外側に発散して他チャンネルに影響を及ぼし、電界干渉を生じる。
Here, the
In the absence of the
以上の点を考慮すれば、ガード電極２０の開口部３６の幅及び長さは、自チャンネルへの電気力線を遮蔽しないように、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極１８の幅及び長さよりも大きくするのが好ましい。すなわち、ガード電極２０の吐出口２８側の端部は、自チャンネルの吐出電極１８の内縁部よりも、吐出口２８から離間（後退）しているのが好ましい。
また、他チャンネルへの電気力線を効率的に遮蔽するためには、ガード電極２０の開口部３６の長さ及び幅は、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極１８の外縁部間の間隔（外径）よりも小さくするのが好ましい。すなわち、ガード電極２０の内縁部は、自チャンネルの吐出電極１８の外縁部よりも、吐出口２８に近接（前進）しているのが好ましい。本発明者の検討によれば、この近接量は、５μｍ以上、特に、１０μｍ以上とするのが好ましい。
上記構成を有することにより、吐出口２８からの吐出安定性を十分に確保した上で、隣接するチャンネル間における電界干渉に起因するインク着弾位置のバラツキ等を好適に抑制して、安定して高画質な画像記録を行うことが可能となる。
Considering the above points, the width and length of the
Further, in order to efficiently shield the lines of electric force to other channels, the length and width of the
By having the above-described configuration, the ejection stability from the
ガード電極２０の開口部３６を、吐出電極１８の内縁部又は外縁部によって形成される形状と略相似形にし、ガード電極２０の内縁部が、自チャンネルの吐出電極１８の内縁部よりも吐出口２８から離間（後退）し、吐出電極の外縁部よりも吐出口２８に近接（前進）するように、ガード電極２０を設けてもよい（すなわち、ガード電極２０の開口部３６を形成してもよい）。
The
また、以上の例では、ガード電極２０は、各吐出電極１８に共通のシート状電極としているが、本発明はこれには限定されず、各吐出口間において、他チャンネルの電気力線を遮蔽できるように設けられていれば、どのような形状又は構造でも良い。例えば、ガード電極は、各吐出口の間に網目状に設けられていても良い。また、マトリクス状に配列されている複数の吐出口において、例えば、行方向と列方向で隣接する吐出口の間隔が異なる場合には、電界干渉を生じない程十分離れている吐出口の間にはガード電極を設けずに、近接している吐出口の間にのみガード電極を設けても良い。また、ガード電極は、マトリクス状に配置されている各吐出電極に共通の構造でなくても良く、マトリクス状の吐出電極の列ごと若しくは行ごと、又は千鳥配列ごとに共通になるような構造にしてもよい。この場合は、マトリクス状の吐出電極の列ごと若しくは行ごと、又は千鳥配列に共通に設けられたそれぞれのガード電極に対応するように、個別にガード電極制御部を設けてもよいし、１つのガード電極制御部にそれぞれのガード電極を接続して、それぞれのガード電極を個別に又は共通に制御してもよい。ここで、用語「共通」とは、構造的な共通を意味するのみならず、電気的な共通も含む概念である。したがって、ガード電極が互いに構造的には独立した構造を有していても、電気的に接続されて共通になっていれば、上記の共通を満たす。
In the above example, the
上記いずれの形状のガード電極の場合も、図１（Ａ）に示すように、自チャンネルの吐出電極１８に対して、ガード電極２０の内縁部が、吐出電極１８の内縁部よりも吐出口２８から離間し、吐出電極１８の外縁部より吐出口２８に近接するように、ガード電極２０を形成すればよい。
ここでは、ガード電極２０の開口部３６の形状を、吐出口２８の形状と略同様の形状にしたが、これに限定されるものではなく、隣接する吐出電極１８間における電気力線を遮蔽して電界干渉を防止することができれば、任意の形状にすることができる。例えば、円形や楕円形、正方形、ひし形などの形状でガード電極２０の開口部３６を形成することができる。
In the case of any of the above-described guard electrodes, as shown in FIG. 1A, the inner edge portion of the
Here, the shape of the
つぎに、図１（Ａ）に示したインクジェットヘッド１０のインクガイド１４について説明する。インクガイド１４は、所定の厚みを有するセラミック製平板からなり、各吐出口２８（吐出部）に対応してヘッド基板１２の上に配置されている。インクガイド１４は、吐出口２８の長辺方向の長さに応じてわずかに幅広に形成されている。上述したように、インクガイド１４は、吐出口２８を通過し、その先端部分１４ａが吐出口基板１６の記録媒体Ｐ側の表面（絶縁層３４の表面）よりも上方に突出している。
Next, the
インクガイド１４の先端部分１４ａは、インクの流れ方向に平行な断面形状が、対向電極２４側へ向かうに従って次第に細くなる略三角形（ないしは台形）になるように成形されている。インクガイド１４は、先端部分１４ａの傾斜面がインクの流れ方向と交差するように配置される。これにより、吐出口２８に流入するインクがインクガイド１４の先端部分１４ａの傾斜面に沿って先端部分１４ａの頂点に到達するので、吐出口２８にインクのメニスカスが安定して形成される。
また、インクガイド１４を吐出口２８の長辺方向に幅広に形成することで、インク流れに直交する方向の幅を短くすることができ、インクの流れに及ぼす影響を少なくすることができ、かつ後述するメニスカスを安定して形成させることができる。
The
Further, by forming the
なお、インクガイド１４の形状は、インクＱ内の色材を吐出口基板１６の吐出口２８を通って先端部分１４ａに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分１４ａが対向電極に向かうに従って細くなるような形状でなくても良く、適宜変更することができる。例えば、インクガイド１４の中央部分に、図中上下方向に毛細管現象によってインクＱを先端部分１４ａに集めるインク案内溝となる切り欠きが形成されていても良い。また、図１（Ｂ）では、吐出口の形状に応じて、インク流方向に長い板状の形状としたが、これに限定されず、角柱にしてもよい。
また、インクガイド１４は、その最先端部に、金属が蒸着されていることが好ましく、インクガイド１４の最先端部に金属を蒸着させることにより、インクガイド１４の先端部分１４ａの誘電率が実質的に大きくなる。これにより、吐出電極に駆動電圧が印加されたときに、インクガイド１４に強電界を生じさせやすくなり、インクの吐出性を向上することができる。
The shape of the
In addition, the
本実施形態のインクジェットヘッド１０は、図１（Ａ）に示すように、好ましい形態として、ヘッド基板１２に吐出口２８にインクを誘導するインク誘導堰４０が設けられている。このインク誘導堰４０について、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら以下に詳しく説明する。
図４（Ａ）は、図１のインクジェットヘッド１０における吐出部近傍の構成を示す部分断面斜視図である。同図では、インク誘導堰４０の構造を明示するために、吐出口基板１６をインクガイド１４の略中央の位置でインク流方向に沿って切断して示している。
As shown in FIG. 1A, the
FIG. 4A is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration in the vicinity of the ejection portion in the
インク誘導堰４０は、ヘッド基板１２のインク流路３０側の面、すなわちインク流路３０の底面で、インクガイド１４のインク流方向（矢印方向）の上流側および下流側に設けられている。インク誘導堰４０は、インク流方向に対して、吐出口２８に対応する位置の近傍から吐出口２８の中心に対応する位置に向かって、吐出口基板１６に漸次近接するように傾斜した面を有している。すなわち、インク誘導堰４０は、インク流方向に沿って、吐出口２８に向かって傾斜する形状を有している。
The
また、インク誘導堰４０は、インク流に直交する方向には、吐出口２８と略同一の幅を有し、底面から垂設する壁面を有する形状とされている。また、インク誘導堰４０は、吐出口２８を塞ぐことなく、インクＱの流路を確保するように、吐出口基板１６のインク流路３０側の面、すなわちインク流路３０の上面から所定の間隔を置いて設けられている。このようなインク誘導堰４０は、各々の吐出部にそれぞれ設けられている。
In addition, the
このように、インク流路３０の底面に、インク流方向に沿って、吐出口２８に向かって傾斜するインク誘導堰４０を設けることによって、吐出口２８へ向かうインク流が形成され、インクＱが吐出口２８のインク流路３０側の開口部に誘導される。そのため、インクＱを吐出口２８内部へ好適に流入させることができ、インクの粒子供給性をより向上させることができる。さらに吐出口の目詰まりも、より確実に防止することができる。
Thus, by providing the
インク誘導堰４０のインク流方向の長さｌは、隣接する吐出口と干渉しない範囲で、インクＱを吐出口２８へ好適に誘導できるように適宜設定されればよいが、図４（Ｂ）に示すように、インク誘導堰４０の最高部の高さｈに対し、３倍以上（ｌ／ｈ≧３）とするのが好ましく、８倍以上（ｌ／ｈ≧８）とするのがより好ましい。
The length l of the
インク誘導堰４０のインク流と直交する方向の幅は、吐出口２８と同等か、若干広いのが好ましい。また、インク誘導堰４０の幅は、図示例のように均一なものには限定されず、幅が漸減するものや漸増するもの等であってもよい。また、その壁面も、垂直面には限定されず、傾斜面等であってもよい。
The width of the
インク誘導堰４０の傾斜面（インク誘導面）は、インクＱを吐出口２８に誘導するのに好適な形状とすればよく、一定の傾斜角を有する斜面であってもよいし、傾斜角が変化する面や、湾曲面であってもよい。また、その表面は、平滑面には限定されず、インク流方向に、あるいは吐出口２８の中心部に向かって放射状に、１条以上の畝や溝等が形成されていてもよい。
The inclined surface (ink guiding surface) of the
また、インク誘導堰４０の上部のインクガイド１４との接部近傍は、図示例のように段差を有することなく、滑らかにつながる形状としてもよい。
Further, the vicinity of the contact portion of the upper part of the
図示例では、インク誘導堰４０がインクガイド１４の上流側および下流側に配置された形態としているが、吐出口２８の上流側および下流側に斜面を有する台形状のインク誘導堰４０を設け、その上部にインクガイド１４を立設する形態としてもよいし、インクガイド１４およびインク誘導堰４０を一体的に形成してもよい。このように、インク誘導堰４０は、インクガイド１４と別々に、または、一体的に形成されて、ヘッド基板１２に取り付けられてもよいし、あるいは、従来公知の掘削手段によりヘッド基板１２を削り出して形成されてもよい。
In the illustrated example, the
なお、インク誘導堰４０は、吐出口２８の上流側に設けられていれば良いが、図示例のように、吐出口２８の下流側にも、インク液滴Ｒの吐出方向の高さが吐出口２８から遠ざかるにつれて低くなるように設けられているのが好ましい。これにより、上流側のインク誘導堰４０によって吐出口２８に向かって誘導されたインクＱが滑らかに下流側へ流れるので、インクＱが乱流になることなく、インク流の安定を保つことができ、吐出安定性を保つことができる。
The
図４に示した例では、インク誘導堰４０は、ヘッド基板１２の上面に配置したが、これに限定されず、例えば、ヘッド基板１２にインク流溝を形成し、このインク流溝の内部に図４に示したような構造のインク誘導堰を設けても良い。
例えば、図１（Ａ）において、インク流方向に沿って、吐出口２８に対応する位置を通過するような所定の溝深さのインク流溝をヘッド基板１２の上面に形成する。そして、インク流溝の、吐出口２８に対応する位置にインク流方向に沿って吐出口２８に向かって傾斜する面を有するインク誘導堰を設ける。このように、インク流溝をヘッド基板に形成することによって、インク流路３０を流れるインクの多くを選択的にインク流溝に流すことができる。また、このインク流溝に、図４に示したインク誘導堰４０を形成することによって、インク流溝を流れるインクを吐出口２８の内部に好適に流入させることができ、インクガイド１４の先端部分１４ａへのインクの供給性を向上させることができる。
In the example shown in FIG. 4, the
For example, in FIG. 1A, an ink flow groove having a predetermined groove depth is formed on the upper surface of the
つぎに、インクジェットヘッド１０のインク液滴Ｒの吐出面と対面して配置される対向電極２４について説明する。対向電極２４は、図１（Ａ）に示すように、インクガイド１４の先端部分１４ａに対向する位置に配置され、接地される電極基板２４ａと、電極基板２４ａの図中下側の表面、すなわちインクジェットヘッド１０側の表面に配置される絶縁シート２４ｂで構成される。
この対向電極２４の図中下側の表面、すなわち絶縁シート２４ｂの表面に、記録媒体Ｐが例えば静電吸着によって保持される。対向電極２４（絶縁シート２４ｂ）は、記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。
Next, the
The recording medium P is held on the lower surface of the
対向電極２４の絶縁シート２４ｂに保持された記録媒体Ｐは、少なくとも記録時には、帯電ユニット２６によって、吐出電極１８に印加される駆動電圧と逆極性の所定の負の高電圧に帯電される。その結果、記録媒体Ｐは負帯電して負の高電圧にバイアスされ、吐出電極１８に対する実質的な対向電極として作用し、かつ、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに静電吸着される。
The recording medium P held on the insulating
帯電ユニット２６は、記録媒体Ｐを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器２６ａと、スコロトロン帯電器２６ａに負の高電圧を供給するバイアス電圧源２６ｂとを有している。なお、本発明に用いられる帯電ユニット２６の帯電手段としては、スコロトロン帯電器２６ａに限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針などの種々の放電手段を用いることができる。
The charging
また、図示例においては、対向電極２４を電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂとで構成し、記録媒体Ｐを、帯電ユニット２６によって負の高電圧に帯電させることにより、バイアス電圧を印加して対向電極として作用させ、かつ、絶縁シート２４ｂの表面に静電吸着させているが、本発明はこれに限定されず、対向電極２４を電極基板２４ａのみで構成し、対向電極２４（電極基板２４ａ自体）を負の高電圧のバイアス電圧源に接続して、負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極２４の表面に記録媒体Ｐを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Ｐの対向電極２４への静電吸着と、記録媒体Ｐへの負の高電圧への帯電または対向電極２４への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、対向電極２４による記録媒体Ｐの保持は、記録媒体Ｐの静電吸着に限られず、他の保持方法や保持手段を用いても良い。
In the illustrated example, the
Further, the electrostatic adsorption of the recording medium P to the
以上、本発明のインクジェットヘッド１０の構造について詳細に説明した。つぎに、このような構造を有するインクジェットヘッドのインク吐出の動作について図１及び図５を用いて説明する。なお、色材粒子の極性が正荷電の場合を例に説明するが、色材粒子の極性が逆の場合、すなわち、負荷電の場合は、電圧値は逆極性とされる。
The structure of the
図５に、画像データや印字データ等の描画信号（吐出データ信号）の波形と、吐出電極に印加される駆動電圧波形（パルス波形）と、ガード電極に印加されるパルス電圧の電圧波形Ａ〜Ｄを示した。図５の上段に示した描画信号は、インクの吐出と非吐出の指示に利用され、この描画信号に基づいてインクの吐出が制御される。吐出電極に印加される駆動電圧（パルス電圧）の周期及びパルス幅は、図５に示すように、描画信号の周期及びパルス幅と同じである。また、吐出電極１８に印加される駆動電圧Ｖｐは、例えば、＋３００［Ｖ］に設定される。吐出電極１８に駆動電圧を印加しない場合は、吐出電極１８は、例えば、０［Ｖ］に設定される。駆動電圧の電圧値は、上記値に限定されず、吐出電極１８に駆動電圧を印加したときに確実にインクを吐出させることができれば、任意の電圧値に設定することができる。
FIG. 5 shows a waveform of a drawing signal (discharge data signal) such as image data and print data, a drive voltage waveform (pulse waveform) applied to the discharge electrode, and a voltage waveform A to pulse voltage applied to the guard electrode. D was shown. The drawing signal shown in the upper part of FIG. 5 is used for instructing ink ejection and non-ejection, and ink ejection is controlled based on the drawing signal. The period and pulse width of the drive voltage (pulse voltage) applied to the ejection electrodes are the same as the period and pulse width of the drawing signal as shown in FIG. Further, the drive voltage Vp applied to the
図１（Ａ）に示すインクジェットヘッドの記録動作時には、吐出電極１８には、図５の駆動電圧波形に示すようなタイミングで駆動電圧が印加される。すなわち、描画信号に同期して、インクを吐出するための駆動電圧が吐出電極１８に印加される。インクの吐出を指示する描画信号（図中、ｏｎで示した信号）が、吐出電極１８に接続された駆動電圧制御部３３に供給されると、その描画信号と同じタイミングで吐出電極１８に駆動電圧が印加される。これにより、吐出電極１８からインクの吐出に作用する電界が発生し、吐出口２８からインクが吐出される。
一方、インクの非吐出を指示する描画信号（図中、ｏｆｆで示した信号）が駆動電圧制御部に供給された場合には、１パルス周期中は、吐出電極１８には駆動電圧は印加されずに０［Ｖ］とされる。このため、吐出電極１８からは吐出のための電界は発生しないので、吐出口２８からインクは吐出されない。なお、インクジェットヘッド１０のインクの吐出作用については、後に詳しく説明する。図５において、描画信号の１パルス周期が記録媒体に１ドット又は１画素を形成するのに要する時間に相当する。
In the recording operation of the ink jet head shown in FIG. 1A, a driving voltage is applied to the
On the other hand, when a drawing signal instructing non-ejection of ink (a signal indicated by “off” in the drawing) is supplied to the drive voltage control unit, the drive voltage is applied to the
図５に示した駆動電圧波形においては、駆動電圧のパルス幅は、描画信号のパルス幅と同じ幅に設定しているが、これに限定されず、描画信号のパルス幅よりも長く又は短くしてもよい。このように、吐出電極１８に印加する駆動電圧のパルス幅、すなわち、駆動電圧の印加時間を長く又は短く調整すれば、吐出口２８から吐出させるインクの量を調整することができ、これにより、記録媒体に形成される１画素の階調を調整することができる。
In the drive voltage waveform shown in FIG. 5, the pulse width of the drive voltage is set to the same width as the pulse width of the drawing signal. However, the present invention is not limited to this, and it is longer or shorter than the pulse width of the drawing signal. May be. Thus, if the pulse width of the driving voltage applied to the
つぎに、このような記録動作時にガード電極２０に印加する電圧について図１（Ａ）、図５、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら説明する。図５に示した電圧波形Ａ〜Ｄは、それぞれ、ガード電極２０に印加するパルス電圧の例である。図６（Ａ）は、吐出電極１８に駆動電圧を印加したときの吐出口２８の様子を模式的に示す図であり、図６（Ｂ）は、吐出電極１８に駆動電圧が印加されていないとき（又は低電圧が印加されているとき）の吐出口２８の様子を模式的に示した図である。
Next, the voltage applied to the
まず、電圧波形Ａに従ってパルス電圧をガード電極１０に印加した場合の動作について説明する。なお、以下の説明において、ガード電極２０に印加するパルス電圧の電圧波形はガード電極２０に接続されたガード電極制御部３５において生成される。図５に示すように、電圧波形Ａに従えば、吐出電極１８に印加される駆動電圧の信号と同じ周波数を有し、その位相は駆動電圧信号よりも１８０度遅延したパルス電圧がガード電極２０に印加される。すなわち、吐出電極１８に印加される駆動電圧信号と逆相のパルス電圧信号がガード電極１０に印加される。パルス電圧の正電圧Ｖｇ＋は、例えば、＋３００［Ｖ］に設定され、負電圧Ｖｇ−は、例えば、−２００［Ｖ］に設定される。ガード電極２０には、インクの吐出及び非吐出に係わらず、正電圧Ｖｇ＋と負電圧Ｖｇ−が、一定の周期で交互に切り替わって印加される。
First, the operation when a pulse voltage is applied to the
図５に示した電圧波形Ａに従ってガード電極２０に印加するパルス電圧を制御した場合、１パルス周期中で、吐出電極１８に駆動電圧が印加されている間、すなわちインクを吐出する間（以下、インク吐出時という）は、ガード電極２０には、−２００［Ｖ］の負電圧Ｖｇ−が印加される。このとき、吐出口２８には、図６（Ａ）に示すように、吐出電極１８からガード電極２０に向かう電界Ｅ１が形成される。この電界Ｅ１によって、吐出口２８のインク中の色材粒子には、図６（Ａ）に示すように、インクの表面に向かう向き（インクの吐出方向）の静電力Ｆ１が作用する。これにより、吐出口２８に存在するインクの表面に、正に荷電した色材粒子が泳動し、吐出口２８においてインクが濃縮される。そして、インクガイド１４の先端部分１４ａのインクが、対向電極２４による引力によって引きつけられ、そのインクの一部がインク液滴となって対向電極２４に向かって吐出する。これにより、対向電極２４に配置されている記録媒体Ｐの表面にインク液滴のドットが形成される。このように、吐出電極１８に駆動電圧を印加すると同時に、ガード電極２０に負電圧Ｖｇ−を印加して、吐出口２８に色材粒子を凝集させて、濃縮されたインクを吐出口２８から吐出させることができる。
When the pulse voltage applied to the
一方、図５の電圧波形Ａに示すように、１パルス周期中で、吐出電極１８への駆動電圧の印加を終了し、吐出電極１８が０［Ｖ］になると（以下、停止時という）、パルス電圧は負電圧Ｖｇ−（−２００［Ｖ］）から正電圧Ｖｇ＋（＋３００［Ｖ］）に変化する。このとき、吐出口２８には、図６（Ｂ）に示すように、ガード電極２０から吐出電極１８に向かう電界Ｅ２が形成される。そして、この電界Ｅ２によって、吐出口２８のインクに含まれる色材粒子には、対向電極２４に向かう向きと逆向きの静電力Ｆ２が作用する。このため、吐出口２８のインクのメニスカスＭの位置は、対向電極２４に向かう向きの静電力Ｆ１が作用している場合に比べてインク流路３０側（図中、下向き）に抑えられ、吐出口２８でのインクの濃縮性は維持されたままで、インクの不要なあふれが防止される。このように、吐出電極１８に印加する駆動電圧が０［Ｖ］（または低電圧レベル）になると同時に、ガード電極２０に、色材粒子と同極性の正電圧Ｖｇ＋を印加することによって、吐出口２８に形成されるインクが吐出されにくくすることができ、これによりインクジェットヘッドに振動が与えられても、吐出口２８から、意図しないインクがあふれ出ることが防止され、振動に対する描画の安定性を高めることができる。
On the other hand, as shown in the voltage waveform A of FIG. 5, when the application of the drive voltage to the
以上説明したように、図５の電圧波形Ａに基づいてガード電極２０にパルス電圧を印加した場合には、インクを吐出する際に、吐出電極１８に駆動電圧（正電圧）が印加されるとともに、ガード電極２０に負電圧Ｖｇ−が印加され、吐出電極１８からガード電極に向かう電界に基づく静電力によって、吐出口２８のインク液面に色材粒子が泳動してインクが濃縮された状態となる。一方、インクの吐出前に、ガード電極２０に正電圧Ｖｇ＋が印加され、対向電極２４に向かう向きと逆向きの静電力が吐出口２０のインクのメニスカスＭに働き、吐出口２８でのインクの濃縮性は維持したままで、インクの不要なあふれが防止される。このようにガード電極２０に印加するパルス電圧を制御すれば、吐出電極１８に駆動電圧が印加される直前までは、対向電極に向かう向きと逆向きの静電力によって吐出口２８からインクがあふれないように、静電力を利用してインクのメニスカスを抑えておくことができる。そして、駆動電圧が印加されると同時又は略同時に、吐出口２８のインク液面に色材粒子を凝集させるとともに、吐出口２８のインクのメニスカスを開放させて、吐出口２８から濃縮されたインクを速やかに吐出させることができる。
As described above, when a pulse voltage is applied to the
また、ガード電極２０に電圧波形Ａに示したようなパルス電圧を印加した場合には、吐出電極１８に印加する駆動電圧が低くても、インクの吐出と非吐出を確実に制御することができる。それゆえ、低駆動電圧で高いディスクリの安定したインクの吐出を実現することができ、駆動電圧の周波数を更に高めることができる。
また、インクの非吐出時にもガード電極２０にパルス電圧が印加されるので、吐出口２８のインク中の色材粒子が揺動し、インクの過濃縮による目詰まりも防止することができる。
Further, when a pulse voltage as shown in the voltage waveform A is applied to the
Further, since the pulse voltage is applied to the
つぎに、図５に示す電圧波形Ｂに従ってガード電極２０にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。図５に示す電圧波形Ｂは、吐出電極１８に印加される駆動電圧信号と位相が異なっている場合であり、電圧波形Ａよりも位相が進んでいる場合である。電圧波形Ｂにおいては、ガード電極２０に印加するパルス電圧の立ち下がりが、駆動電圧の立ち上がりよりも先行している。また、パルス電圧の立ち上がりも駆動電圧の立ち下りよりも先行している。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the
この電圧波形Ｂに従ってガード電極２０にパルス電圧を印加した場合は、吐出電極１８に駆動電圧が印加されるのに先立って、ガード電極２０に負電圧Ｖｇ−が印加される。すなわち、吐出電極１８が０［Ｖ］のときに、ガード電極に−２００［Ｖ］の負電圧Ｖｇ−が印加される。これにより、吐出電極１８からガード電極２０に向かう電界が形成されて、上述したように、インク吐出前に、吐出口２８のインクは濃縮された状態となる。すなわち、インクを吐出していない間に、インク中の色材粒子が吐出口２８に補給される。そして、この状態で、吐出電極１８にインクを吐出させるための駆動電圧を印加するので、駆動電圧の印加と同時又は略同時に吐出口２８から濃縮されたインクが吐出される。
When a pulse voltage is applied to the
また、電圧波形Ｂに従えば、吐出電極１８への駆動電圧の印加を終了する直前、すなわち、インクの吐出を停止する直前に、ガード電極２０に＋３００［Ｖ］の正電圧Ｖｇ＋が印加される。そして、吐出電極１８への駆動電圧の印加終了後は、ガード電極２０に＋３００［Ｖ］の正電圧ｇ＋が印加され、吐出電極１８は０［Ｖ］とされるので、前述したように、ガード電極２０と吐出電極１８との間の電界に基づいて発生する静電力により吐出口２８のインクのメニスカスが抑えられるので、インクジェットヘッド１０が振動したとしても、吐出口からインクが不必要にあふれ出ることが防止される。
According to the voltage waveform B, a positive voltage V g + of +300 [V] is applied to the
以上の説明から分かるように、電圧波形Ｂに従ってガード電極２０にパルス電圧を印加すれば、インクの吐出前に、吐出口２８に色材粒子を凝集してインクを濃縮し、吐出電極１８への駆動電圧の印加と同時又は略同時に濃縮されたインクを吐出することができるともに、吐出電極１８への駆動電圧の印加の終了後は、吐出口のインクが振動等によってあふれ出ないようにすることができるので、インクの濃縮性と吐出安定性を高めることができる。
As can be seen from the above description, if a pulse voltage is applied to the
つぎに、図５に示した電圧波形Ｃに従ってガード電極２０にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。
図５の電圧波形Ｃは、ガード電極２０に印加するパルス電圧の正電圧Ｖｇ＋の印加時間（パルス幅）を、電圧波形Ａよりも短くした例である。この電圧波形Ｃでは、上記電圧波形Ｂと同様に、ガード電極２０に印加する電圧の立ち下がりが、駆動電圧の立ち上がりよりも先行している。一方、ガード電極２０に印加される電圧の立ち上がりは駆動電圧の立ち下りと一致している。この例では、吐出電極１８への駆動電圧の印加に先立って、すなわち、インクの吐出に先立って、ガード電極２０に印加する電圧を正電圧Ｖｇ＋から負電圧Ｖｇ−に切り替えているので、電圧波形Ｂの説明において述べたように、インクの吐出前に吐出口２８に色材粒子を供給して吐出口２８におけるインクを濃縮することができる。また、駆動電圧を吐出電極に印加している間も、吐出電極１８とガード電極２０の間の電界に基づいて生じる静電気力により色材粒子が吐出口２８に供給され、インクの濃縮性を高めつつインクを吐出することができる。また、駆動電圧の印加の終了と同時に、ガード電極２０に正電圧Ｖｇ＋を印加するので、インクの吐出動作後に、不必要なインクが吐出口からあふれ出ることが防止される。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the
A voltage waveform C in FIG. 5 is an example in which the application time (pulse width) of the positive voltage V g + of the pulse voltage applied to the
次いで、図５に示す電圧波形Ｄに従ってガード電極２０にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。
図５に示す電圧波形Ｄは、ガード電極２０に印加するパルス電圧の正電圧Ｖｇ＋の印加時間（パルス幅）を、電圧波形Ａよりも長くした例である。この電圧波形では、パルス電圧の立ち下がりが、吐出電極１８に印加する駆動電圧の立ち上がりと一致している。一方、パルス電圧の立ち上がりは駆動電圧の立ち下りよりも先行している。この例では、駆動電圧に印加の終了に先立って、ガード電極２０に印加する電圧を負電圧Ｖｇ−から正電圧Ｖｇ＋に切り替えている。また、吐出電極１８への駆動電圧の印加と同時に、ガード電極２０に印加する電圧が正電圧Ｖｇ＋から負電圧Ｖｇ−に切り替えられるので、インクの吐出前に吐出口２８に色材粒子を供給して吐出口２８におけるインクを濃縮し、その濃縮されたインクを吐出口２８から速やかに吐出することができる。また、駆動電圧を吐出電極１８に印加している間も、吐出電極１８とガード電極２０の間の電界に基づいて生じる静電気力により色材粒子が吐出口２８に供給され、インクの濃縮性を高めつつインクを吐出することができる。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the
The voltage waveform D shown in FIG. 5 is an example in which the application time (pulse width) of the positive voltage V g + of the pulse voltage applied to the
続いて、図５に示す電圧波形Ｅに従ってガード電極２０にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。
図５に示す電圧波形Ｅは、ガード電極２０に印加するパルス電圧の立ち下がりを駆動電圧の立ち上がりよりも遅延させるとともに、パルス電圧の立ち上がりを駆動電圧の立ち下がりと一致させた例である。したがって、電圧波形Ｅのパルス幅は、電圧波形Ｄのパルス幅と同一である。この電圧波形Ｅでは、吐出電極１８への駆動電圧の印加直後も、ガード電極２０に正電圧Ｖｇ＋が印加される。そして、吐出電極１８に駆動電圧が印加されてから所定時間経過後に、ガード電極２０に印加されている電圧が正電圧Ｖｇ＋から負電圧Ｖｇ−に切り替わる。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the
A voltage waveform E shown in FIG. 5 is an example in which the falling edge of the pulse voltage applied to the
この電圧波形Ｅに基づいてガード電極２０にパルス電圧を印加した場合は、駆動電圧の印加に先立ってガード電極に＋３００［Ｖ］の正電圧Ｖｇ＋が印加される。吐出電極１８に駆動電圧を印加する直前は、吐出電極１８は０［Ｖ］（又は低電圧レベル）とされ、ガード電極２０には＋３００［Ｖ］の電圧が印加される。したがって、この状態では、ガード電極２０から吐出電極に向かう電界が吐出口２８に形成され、その電界に基づく静電力によってインクのメニスカスが抑えられ、インクの不要なあふれが防止される。
When a pulse voltage is applied to the
更に、一定時間経過後、ガード電極２０に印加される電圧が−２００［Ｖ］の負電圧Ｖｇ−に切り替わると、上述したように、吐出口２８に、吐出電極１８からガード電極２０に向かう電界が形成される。そして、この電界に基づいて生じる静電力により、吐出口２８に存在するインクの表面に色材粒子が泳動し、吐出口２８においてインクが濃縮される。そして、インクガイド１４の先端部分１４ａのインクが、対向電極２４による引力によって引きつけられ、そのインクの一部がインク液滴となって対向電極２４に向かって吐出する。
Furthermore, when the voltage applied to the
そして、駆動電圧の印加の終了と同時に、ガード電極２０に正電圧Ｖｇ＋が印加され、前述したように、吐出口２８のインクのメニスカスが静電力によって抑えられる。これにより、インクの吐出動作後に、不必要なインクが吐出口からあふれ出ることが防止される。
Simultaneously with the end of the application of the drive voltage, the positive voltage V g + is applied to the
ここでは、ガード電極２０に印加するパルス電圧の立ち上がりが駆動電圧の立ち下がりと一致するように電圧波形Ｄの位相を遅延させた例を示したが、これに限定されず、ガード電極２０に印加するパルス電圧の立ち下がりを駆動電圧の立ち上がりよりも遅延させて、パルス電圧の立ち上がりを駆動電圧の立ち下がりよりも先行又は遅延させてもよい。
Here, an example is shown in which the phase of the voltage waveform D is delayed so that the rising edge of the pulse voltage applied to the
以上、ガード電極２０にパルス電圧を印加した場合のインクジェットヘッドのインク吐出の動作について説明した。上記電圧波形Ａ〜Ｅのいずれの場合も、基本的には、駆動電圧が印加されない間の一定期間中に、ガード電極に正の電圧Ｖｇ＋を印加して、吐出電極とガード電極との間に電界を形成し、その電界により生じる静電気力を利用して色材粒子を吐出口に凝集させて、吐出口のインクを濃縮させる。そして、インク吐出動作時、すなわち、駆動電圧が印加されたときには、その濃縮されたインクを吐出口からインク液滴として吐出させる。
The ink ejection operation of the ink jet head when a pulse voltage is applied to the
また、上記説明において示したパルス電圧の電圧波形Ａ〜Ｅは一例であり、インク吐出の動作のときは、インクが吐出しやすいようにメニスカスを開放し、インクの吐出動作以外のとき（非吐出時）はインクが吐出しにくいように、メニスカスを抑えることができるのであれば、種々の電圧波形を生成することができる。また、パルス電圧の電圧値も上記電圧値に限定されず、ガード電極２０にパルス電圧を印加しただけでインクが吐出することがなければ、任意の電圧値にすることができる。ガード電極２０に印加するパルス電圧の正の電圧値Ｖｇ＋は、該パルス電圧の印加による不要吐出防止及び吐出電極との間での放電破壊防止という理由から、吐出電極１８に印加するｏｎ時の駆動電圧の３００％以下、且つ吐出電極１８に印加するｏｆｆ時の電圧との電位差を２０００［Ｖ］以下にすることが望ましく、パルス電圧の負の電圧値Ｖｇ−は、吐出電極１８との間での放電破壊防止という理由から吐出電極１８に印加するｏｎ時の電圧との電位差を２０００［Ｖ］以下にすることが好ましい。
Further, the voltage waveforms A to E of the pulse voltage shown in the above description are only examples, and when the ink discharge operation is performed, the meniscus is opened so that the ink can be easily discharged. If the meniscus can be suppressed so that the ink is difficult to be discharged, various voltage waveforms can be generated. Further, the voltage value of the pulse voltage is not limited to the above voltage value, and can be set to an arbitrary voltage value as long as the ink is not ejected only by applying the pulse voltage to the
また、ガード電極２０に印加するパルス電圧の信号の位相を、吐出電極１８に印加する駆動電圧の信号に対してずらす場合には、ガード電極２０に印加するパルス電圧の信号のずれが、駆動電圧の信号のデューティー比に対して＋４０％〜−４０％の範囲にあることが好ましい。
In addition, when the phase of the pulse voltage signal applied to the
図５に示した電圧波形では、矩形波を用いたが、これに限定されず、正弦波、三角波、台形波などを用いてもよい。 In the voltage waveform shown in FIG. 5, a rectangular wave is used. However, the present invention is not limited to this, and a sine wave, a triangular wave, a trapezoidal wave, or the like may be used.
図５に示したパルス電圧の電圧波形Ａ〜Ｅに従えば、描画信号にかかわらず、すなわちインクの吐出と非吐出にかかわらず、ガード電極２０に正電圧Ｖｇ＋と負電圧Ｖｇ−が交互に繰り返し印加される。すなわち、インクを吐出させない場合であっても、ガード電極２０には正電圧Ｖｇ＋と負電圧Ｖｇ−が印加される。これにより、インクの非吐出時に、吐出口のインク中の色材粒子及びメニスカスが揺動し、インクの過濃縮による目詰まりを防止することができる。
特願２００３−２０３８２４号に開示した方法では、図１（Ａ）に示す対向電極２４にパルス電圧を印加して、吐出口２４のインクの色材粒子及びメニスカスを揺動させて目詰まりを防止している。ところが、対向電極２４が、吐出電極１８から比較的離れているために、対向電極２４に印加するパルス電圧の周波数を高めたとき、つまり、駆動周波数が高くなったときに、対向電極２４と吐出電極１８との間に発生する電界がその周波数に追従できず、吐出口のインク中の色材粒子及びメニスカスを十分に揺動させることができなくなる恐れがある。一方、本発明では、パルス電圧が印加されるガード電極２０は、吐出電極１８と近接しているので、パルス電圧の周波数を高めても、確実に吐出口２８のインク中の色材粒子及びメニスカスを揺動させることができ、目詰まりをより一層効果的に防止することができる。
また、ガード電極を駆動させるためのガード電極制御部を設けるだけでよいので、駆動回路全体のコストを大幅に低減することができる。
According to the voltage waveforms A to E of the pulse voltage shown in FIG. 5, the positive voltage V g + and the negative voltage V g− are alternately applied to the
In the method disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-203824, a pulse voltage is applied to the
In addition, since it is only necessary to provide a guard electrode control unit for driving the guard electrodes, the cost of the entire drive circuit can be greatly reduced.
以上、インクジェットヘッドのガード電極２０にパルス電圧を印加したときの動作について説明した。
つぎに、インクジェットヘッド１０におけるインク液滴Ｒの吐出作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。
The operation when the pulse voltage is applied to the
Next, the present invention will be described in more detail by describing the ejection action of the ink droplets R in the
図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０では、図示しないポンプ等を含むインク循環機構により、記録時に吐出電極１８に印加される電圧と同極性、例えば、正（＋）に帯電した色材粒子を含むインクＱが、インク流路３０の内部を矢印方向（図中左から右方向）に循環している。
他方、記録に際して、記録媒体Ｐは、対向電極２４に供給され、帯電ユニット２６によって色材粒子と逆極性すなわち負の高電圧（一例として、−１５００［Ｖ］）に帯電されて、バイアス電圧を帯電した状態で、対向電極２４に静電吸着される。
この状態で、記録媒体Ｐ（対向電極２４）とインクジェットヘッド１０とを、相対的に移動しつつ、供給された画像データに応じて駆動電圧制御部３３で吐出電極１８にパルス電圧（以下、駆動電圧という）が印加されるように制御する。そして、基本的には、駆動電圧の印加ｏｎ／ｏｆｆによって吐出をｏｎ／ｏｆｆすることにより、画像データに応じてインク液滴Ｒを変調して吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。
As shown in FIG. 1A, in the
On the other hand, at the time of recording, the recording medium P is supplied to the
In this state, while the recording medium P (counter electrode 24) and the
ここで、吐出電極１８に駆動電圧を印加していない状態（あるいは、印加電圧が低電圧レベルである状態）、すなわち、対向電極２４にバイアス電圧が印加されている状態では、インクＱには、対向電極２４とインクＱの色材粒子（荷電粒子）との間に作用するクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用している。そして、これらの力が連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図１（Ａ）に概念的に示すように、インクＱは、吐出口２８から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。このとき、前述したように、吐出電極１８に駆動電圧を印加していない状態では、基本的には、ガード電極２０には正のパルス電圧が印加されている。すなわち、ガード電極２０から吐出電極１８に向かう電界が発生している。それゆえ、対向電極２０に向かう静電力は、ガード電極２０にバイアス電圧を印加していない場合に比べて、このガード電極２０から発生する電界の分だけ小さくなっている。すなわち、吐出口２８からのインクのあふれを防止している。そして、この対向電極２０に向かう静電力によるクーロン引力等の連成によって、その色材粒子は、いわゆる電気泳動で、対向電極２４によって帯電させられた記録媒体Ｐの側に向かって移動する。したがって、吐出口２８に形成されたメニスカスＭにおいては、インクＱが濃縮された状態となっている。このように、インクのあふれを防止しつつインクを吐出口２８で濃縮させている。
Here, in a state where the drive voltage is not applied to the ejection electrode 18 (or in a state where the applied voltage is at a low voltage level), that is, in a state where a bias voltage is applied to the
この状態から、吐出電極１８には駆動電圧が印加される。このとき、前述したように、ガード電極２０には負電圧が印加される。これにより、インクには、バイアス電圧が印加された対向電極からの作用に、駆動電圧が印加された吐出電極からの作用とパルス電圧が印加されたガード電極からの作用とが重畳され、先の連成に、さらにそれらの作用の重畳によって連成された運動が起こる。そして、吐出電極１８への駆動電圧の印加とガード電極２０へのパルス電圧の印加によって発生する電界によって色材粒子及びキャリア液には静電力が作用する。その静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧（対向電極）側、すなわち記録媒体Ｐ側に引っ張られ、吐出口２８に形成されたメニスカスＭが上方に向かって成長し、吐出口２８の上方に略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は、電気泳動、及び、吐出電極からの電界によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクＱは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。
From this state, a driving voltage is applied to the
吐出電極１８への駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、曳糸と呼ばれる直径数μｍ〜数十μｍ程度の細長いインク液柱が形成される。
When a finite time has passed after the start of application of the drive voltage to the
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー／ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断される。そして、分断された曳糸が、インク液滴Ｒとなって吐出され、記録媒体Ｐに向かって飛翔し、かつ、対向電極のバイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Ｐに着弾する。なお、曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス（曳糸）への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。したがって、駆動電圧を印加する時間を調整することによって、１画素または１ドット当たりのインク液滴の吐出量を調整することができる。
また、駆動電圧の印加を終了（吐出ｏｆｆ）した時点で、対向電極２４とガード電極２０にバイアス電圧が印加された先のメニスカスの状態に戻る。
Further, when a finite time elapses, the silk thread grows, and the growth of the silk thread, vibration caused by Rayleigh / Weber instability, uneven distribution of colorant particles in the meniscus, uneven distribution of electrostatic field on the meniscus, etc. The silk thread is broken by the interaction. Then, the split string is ejected as ink droplets R, flies toward the recording medium P, and is also pulled by the bias voltage of the counter electrode to land on the recording medium P. It should be noted that the growth and splitting of the kite and the movement of the color material particles to the meniscus (spinner) occur continuously during the application of the drive voltage. Therefore, by adjusting the time for applying the driving voltage, the ejection amount of ink droplets per pixel or dot can be adjusted.
When the application of the drive voltage is completed (discharge is turned off), the state returns to the state of the meniscus where the bias voltage is applied to the
ここで、本実施形態のインクジェットヘッドにおいては、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、吐出電極１８はインク流路３０に露出して、インクＱと接液している。このため、インク流路３０においてインクＱと接液する吐出電極１８に駆動電圧を印加（吐出ｏｎ）すると、吐出電極１８に供給された電荷の一部がインクＱに注入され、吐出口２８と吐出電極１８との間に位置するインクＱの電導度が高くなる。したがって、本実施形態のインクジェットヘッド１０においては、インクＱは、吐出電極１８に駆動電圧が印加された時（吐出ｏｎ時）に、インク液滴Ｒを吐出しやすい状態となっている（吐出性が向上している）。そして、この状態で、上述した吐出原理に従ってインクが吐出されるので、記録媒体に高画質の画像を形成することができる。
Here, in the ink jet head of this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
更には、本実施の形態では、インクジェットヘッド１０の吐出口２８をインク流方向に細長い長穴形状としているので、インクが吐出口２８の内部に流れ込みやすくなり、吐出口２８へのインクの供給性が高くなっている。このため、インクガイド先端１４ａへのインクの粒子供給性も向上する。したがって、画像記録時の吐出周波数を高めて、高速で連続的にインク液滴を吐出させたとしても、記録媒体に所望のサイズのドットが安定して形成される。本発明によれば、画像の出力時間を考慮すると、５ｋＨｚ、好ましくは、１０ｋＨｚ、より好ましくは１５ｋＨｚの吐出周波数を実現することができる。更には、吐出口２８のアスペクト比を１以上にすることにより、インクの流れがスムーズになり、吐出口２８での目詰まりを防止することができる。
Further, in the present embodiment, since the
つぎに、本発明のインクジェットヘッド１０に用いられるインクについて説明する。
インクＱは、色材粒子をキャリア液に分散することにより得られる。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０9 Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０10Ω・ｃｍ以上）を有する誘電性の液体（非水溶媒）であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗が低いと、制御電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する制御電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため不向きである。
Next, the ink used in the
Ink Q is obtained by dispersing colorant particles in a carrier liquid. The carrier liquid is preferably a dielectric liquid (nonaqueous solvent) having a high electric resistivity (10 9 Ω · cm or more, preferably 10 10 Ω · cm or more). If the electric resistance of the carrier liquid is low, the carrier liquid itself is charged by charge injection due to the drive voltage applied to the control electrode, and the colorant particles do not concentrate. In addition, a carrier liquid having a low electrical resistance is not suitable because there is a concern of causing electrical conduction between adjacent control electrodes.
キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、５以下が好ましく、より好ましくは４以下、さらに好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このようなキャリア液の固有電気抵抗の上限値は１０16Ω・ｃｍ程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は１．９程度であるのが望ましい。キャリア液の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
The relative dielectric constant of the dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3.5 or less. By setting the relative dielectric constant in such a range, an electric field effectively acts on the colorant particles in the carrier liquid, and migration easily occurs.
Note that the upper limit value of the specific electric resistance of such a carrier liquid is desirably about 10 16 Ω · cm, and the lower limit value of the relative dielectric constant is desirably about 1.9. The reason why it is desirable that the electric resistance of the carrier liquid is in the above range is that if the electric resistance is low, ink ejection under a low electric field is deteriorated, and the reason why the relative dielectric constant is preferably in the above range is the reason. This is because, when the dielectric constant increases, the electric field is relaxed by the polarization of the solvent, and the color of the dots formed thereby becomes thin or causes blurring.
キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えば、信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いることができる。
The dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon, and halogen-substituted products of these hydrocarbons. For example, hexane, heptane, octane, isooctane, decane, isodecane, decalin, nonane, dodecane, isododecane, cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane, benzene, toluene, xylene, mesitylene, Isopar C, Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M (isopar: trade name of Exxon),
このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。 The colorant particles dispersed in such a carrier liquid may be dispersed in the carrier liquid as the colorant itself as colorant particles, but preferably contain dispersed resin particles for improving fixability. When the dispersed resin particles are included, the pigment is generally coated with the resin material of the dispersed resin particles to form resin-coated particles, and the dye is colored with the dispersed resin particles to form colored particles. Is common.
色材としては、従来か流路クジェットインク組成物、印刷用（油性）インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定なく用いることができる。
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
As the coloring material, any of conventional pigments and dyes used in a flow channel kujet ink composition, a printing (oil-based) ink composition, or an electrophotographic liquid developer can be used.
As the pigment used as the color material, regardless of inorganic pigments or organic pigments, those generally used in the technical field of printing can be used. Specifically, for example, carbon black, cadmium red, molybdenum red, chrome yellow, cadmium yellow, titanium yellow, chromium oxide, viridian, cobalt green, ultramarine blue, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment Conventionally known pigments such as quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments and metal complex pigments are used without particular limitation. be able to.
As dyes used as coloring materials, azo dyes, metal complex dyes, naphthol dyes, anthraquinone dyes, indigo dyes, carbonium dyes, quinoneimine dyes, xanthene dyes, aniline dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes And oil-soluble dyes such as phthalocyanine dyes and metal phthalocyanine dyes.
さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、（メタ）アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が２，０００〜１０００，０００の範囲内であり、かつ多分散度（重量平均分子量／数平均分子量）が、１．０〜５．０の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか１つが４０℃〜１２０℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
Further, as dispersed resin particles, for example, rosins, rosin-modified phenol resins, alkyd resins, (meth) acrylic polymers, polyurethane, polyester, polyamide, polyethylene, polybutadiene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, acetal-modified Products, polycarbonate and the like.
Among these, from the viewpoint of ease of particle formation, the weight average molecular weight is in the range of 2,000 to 1,000,000 and the polydispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.0 to 5 Polymers in the range of 0.0 are preferred. Furthermore, from the viewpoint of ease of fixing, a polymer having any one of a softening point, a glass transition point, and a melting point within a range of 40 ° C. to 120 ° C. is preferable.
インクＱにおいて、色材粒子の含有量（色材粒子あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量）は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、さらに好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。色材粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクＱと記録媒体Ｐ表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均一な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド等でのインクＱの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。 In the ink Q, the content of the color material particles (the total content of the color material particles or further dispersed resin particles) is preferably contained in the range of 0.5 to 30% by weight with respect to the whole ink, and more preferably. Is preferably contained in the range of 1.5 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight. If the content of the colorant particles is reduced, problems such as insufficient printed image density or difficulty in obtaining a strong image due to difficulty in obtaining the affinity between the ink Q and the surface of the recording medium P are likely to occur. On the other hand, when the content increases, it becomes difficult to obtain a uniform dispersion, or the ink Q is easily clogged with an inkjet head or the like, and it is difficult to obtain stable ink discharge. .
また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４〜１．０μｍである。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。 The average particle diameter of the colorant particles dispersed in the carrier liquid is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.2 to 1.5 μm, and still more preferably 0.4 to 1.0 μm. . This particle size is determined by CAPA-500 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.).
色材粒子をキャリア液に分散させた後（必要に応じて、分散剤を使用しても可）、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクＱとする。なお、色材粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」１３９〜１４８頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」４９７〜５０５頁（コロナ社、１９８８年刊）、原崎勇次「電子写真」１６（Ｎｏ．２）、４４頁（１９７７年）等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
After the colorant particles are dispersed in the carrier liquid (a dispersant may be used if necessary), the chargeant is added to the carrier liquid to charge the colorant particles, and the charged colorant The ink Q is obtained by dispersing particles in a carrier liquid. When dispersing the colorant particles, a dispersion medium may be added as necessary.
As an example of the charge control agent, various materials used in electrophotographic liquid developers can be used. Also, “Recent development and commercialization of electrophotographic development systems and toner materials”, pages 139 to 148, “The Basics and Applications of Electrophotographic Technology” edited by Electrophotographic Society, pages 497 to 505 (Corona Inc., published in 1988), Yuji Harasaki Various charge control agents described in “Electrophotography” 16 (No. 2), p. 44 (1977) can also be used.
なお、色材粒子は、制御電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは５〜２００μＣ／ｇ、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、さらに好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。
The color material particles may be positively charged or negatively charged as long as they have the same polarity as the drive voltage applied to the control electrode.
The charge amount of the color material particles is preferably in the range of 5 to 200 μC / g, more preferably 10 to 150 μC / g, and still more preferably 15 to 100 μC / g.
また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記に定義する分配率Ｐを、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、σ１は、インクＱの電気伝導度、σ２は、インクＱを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、ＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）および液体用電極（川口電機製作所（株）社製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５［Ｖ］、周波数１ｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３℃の条件で３０分間行った。
以上のようなインクＱを用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
In addition, since the electric resistance of the dielectric solvent may change due to the addition of the charge control agent, the distribution ratio P defined below is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more. And
P = 100 × (σ1−σ2) / σ1
Here, σ1 is the electrical conductivity of the ink Q, and σ2 is the electrical conductivity of the supernatant obtained by applying the ink Q to the centrifuge. The electrical conductivity was measured using an LCR meter (AG-4311 manufactured by Ando Electric Co., Ltd.) and an electrode for liquid (LP-05 type manufactured by Kawaguchi Electric Manufacturing Co., Ltd.), applied voltage 5 [V], frequency 1 kHz. It is the value which measured on condition of this. Centrifugation was performed for 30 minutes using a small high-speed cooling centrifuge (Tomy Seiko Co., Ltd. SRX-201) under conditions of a rotational speed of 14500 rpm and a temperature of 23 ° C.
By using the ink Q as described above, migration of charged particles is likely to occur, and concentration is facilitated.
インクＱの電気伝導度は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍが好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクＱの表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクＱの粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃが好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃである。
The electrical conductivity of the ink Q is preferably 100 to 3000 pS / cm, more preferably 150 to 2500 pS / cm, and still more preferably 200 to 2000 pS / cm. By setting the electric conductivity in the above range, the voltage applied to the control electrode does not become extremely high, and there is no fear of causing electrical continuity between adjacent recording electrodes.
The surface tension of the ink Q is preferably in the range of 15 to 50 mN / m, more preferably 15.5 to 45 mN / m, and still more preferably 16 to 40 mN / m. By setting the surface tension within this range, the voltage applied to the control electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head to be contaminated.
Furthermore, the viscosity of the ink Q is preferably 0.5 to 5 mPa · sec, more preferably 0.6 to 3.0 mPa · sec, and still more preferably 0.7 to 2.0 mPa · sec.
このようなインクＱは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、以下の方法が例示される。
（１）色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合（混練）した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法。
（２）色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
（３）色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法。
As an example, such an ink Q can be prepared by dispersing color material particles in a carrier liquid to form particles, and adding a charge adjusting agent to the dispersion medium to cause the color material particles to be charged. Specific methods include the following methods.
(1) A method in which a color material or further dispersed resin particles are mixed (kneaded) in advance, and then dispersed in a carrier liquid using a dispersant as required, and a charge adjusting agent is added.
(2) A method in which a coloring material, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid, dispersed, and a charge adjusting agent is added.
(3) A method in which a coloring material and a charge adjusting agent, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid and dispersed.
図７に、本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを利用する、本発明のインクジェット記録装置の一実施例の概念図を示す。
同図に示すインクジェット記録装置６０（以下、プリンタ６０とする）は、記録媒体Ｐに片面４色印刷を行う装置で、記録媒体Ｐの搬送手段、画像記録手段、および溶媒回収手段を有するものであり、これらを筐体６１に収容して構成される。
また、搬送手段は、フィードローラ対６２、ガイド６４、ローラ６６（６６ａ，６６ｂおよび６６ｃ）、搬送ベルト６８、搬送ベルト位置検知手段６９、静電吸着手段７０、除電手段７２、剥離手段７４、定着・搬送手段７６およびガイド７８を有する。画像記録形成手段は、ヘッドユニット８０、インク循環系８２、ヘッドドライバ８４、および記録媒***置検出手段８６を有する。さらに、溶媒回収手段は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２を有する。
FIG. 7 shows a conceptual diagram of an embodiment of an ink jet recording apparatus of the present invention using an ink jet head for carrying out the ink jet head control method of the present invention.
An ink jet recording apparatus 60 (hereinafter referred to as a printer 60) shown in the figure is an apparatus that performs four-color printing on one side of a recording medium P, and includes a conveying means for the recording medium P, an image recording means, and a solvent recovery means. Yes, these are housed in a
The conveying means includes a
記録媒体Ｐの搬送手段において、フィードローラ対６２は、筐体６１の側面に設けられた搬入口６１ａに隣接して設けられた搬送ローラ対である。フィードローラ６２は、図示しないストッカから供給された記録媒体Ｐを、搬送ベルト６８（ローラ６６ａに支持される部分）に送り込む。ガイド６４は、フィードローラ対６２と搬送ベルト６８を支持するローラ６６ａとの間に設けられ、記録媒体Ｐを搬送ベルト６８に案内する。
In the conveyance means for the recording medium P, the
なお、フィードローラ対６２の近傍には、記録媒体Ｐに付着した塵埃や紙粉等異物を除去する異物除去手段を設けるのが好ましい。
異物除去手段としては、公知の吸引除去、吹き飛ばし除去、静電除去等の非接触法や、ブラシ、ローラ等による接触法によるものの１以上を組み合わせて使用すればよい。また、フィードローラ対６２を微粘着ローラとし、さらにフィードローラ対６２のクリーナを設けて、フィードローラ対６２による記録媒体Ｐのフィード時に塵埃・紙粉等の異物の除去を行っても良い。
It should be noted that a foreign matter removing means for removing foreign matter such as dust and paper dust adhering to the recording medium P is preferably provided in the vicinity of the
As the foreign matter removing means, one or more of non-contact methods such as known suction removal, blow-off removal, electrostatic removal, and contact methods using brushes, rollers, etc. may be used in combination. Alternatively, the
搬送ベルト６８は、３つのローラ６６に張架されるエンドレスベルトである。また、ローラ６６ａ，６６ｂおよび６６ｃのうち少なくとも１つは、図示されない駆動源と連結されており、搬送ベルト６８を回転させる。
搬送ベルト６８は、ヘッドユニット８０による画像記録時には、記録媒体Ｐの走査搬送手段に加え、記録媒体Ｐを保持するプラテンとして機能し、さらに、画像記録後、定着・搬送手段７６まで搬送する。従って、搬送ベルト６８は、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えば、金属、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、その他の樹脂およびそれらの複合体で形成される。
The
The
図示例においては、記録媒体Ｐは、静電吸着によって搬送ベルト６８上に保持されるので、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持する側（表面）が絶縁性、ローラ６６と接する側（裏面）が導電性を有する。また、図示例においては、ローラ６６ａは導電性ローラとされ、搬送ベルト６８の裏面は、ローラ６６ａを介して接地されている。
すなわち、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持するとき、図１（Ａ）に示す電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂからなる対向電極２４として機能するものである。
In the illustrated example, since the recording medium P is held on the
That is, the
このような搬送ベルト６８としては、金属ベルトの表面側にフッ素樹脂コートを行ったもの等、金属ベルトに上記のいずれかの樹脂材料でコーティングしたベルト、接着剤等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせたベルト、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着したベルト等、各種の方法により作製された、金属層と絶縁物層とを有するベルトを用いればよい。
また、搬送ベルト６８の記録媒体Ｐに接する表面は平滑であるのが好ましく、これにより、記録媒体Ｐの良好な吸着性が得られる。
As such a
Further, it is preferable that the surface of the conveying
搬送ベルト６８は、公知の方法により蛇行が抑制されているのが好ましい。蛇行抑制の方法としては、例えば、ローラ６６ｃをテンションローラとし、搬送ベルト位置検知手段６９の出力、すなわち搬送ベルト６８の幅方向の検知位置に応じて、ローラ６６ｃの軸をローラ６６ａおよびローラ６６ｂの軸に対して傾けることにより、搬送ベルトの幅方向の両端でテンションを変えて蛇行を抑制する方法等が例示される。また、ローラ６６をテーパ形やクラウン形、あるいはその他の形状とすることで、蛇行を抑制してもよい。
The
ここで、搬送ベルト位置検知手段６９は、上述のように、搬送ベルトの蛇行などを抑制すると共に、画像記録時の記録媒体Ｐの走査搬送方向の位置を所定位置に規制するために、搬送ベルト６８の幅方向の位置を検知するもので、フォトセンサ等の公知の検知手段が用いられる。
Here, as described above, the conveying belt
静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐに、ヘッドユニット８０（本発明のインクジェットヘッド）に対する所定のバイアス電圧を印加するとともに、静電力により搬送ベルト６８に吸着させて保持するために、記録媒体Ｐを所定の電位に帯電させるものである。
図示例おいては、静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐを帯電させるスコロトロン帯電器７０ａと、スコロトロン帯電器７０ａに接続される負の高圧電源７０ｂとを有する。記録媒体Ｐは、フィードローラ対６２および搬送ベルト６８によって搬送されつつ、負の高圧電源７０ｂに接続されたスコロトロン帯電器７０ａにより、負のバイアス電圧を帯電され、かつ、搬送ベルト６８の絶縁層に静電吸着される。
The electrostatic attraction means 70 applies a predetermined bias voltage to the head unit 80 (the ink jet head of the present invention) to the recording medium P and attracts it to the conveying
In the illustrated example, the
なお、記録媒体Ｐを帯電する際の搬送ベルト６８の搬送速度は、安定に帯電できる範囲であれば良く、画像記録時の搬送速度と同じでも異なっていても良い。また、記録媒体Ｐを複数回周回させることによって、同一の記録媒体Ｐに静電吸着手段を複数回作用させ、均一帯電を行っても良い。
なお、図示例では、静電吸着手段７０で記録媒体Ｐの静電吸着および帯電を行っているが、静電吸着手段と帯電手段とを別々に設けてもよい。
In addition, the conveyance speed of the
In the illustrated example, the
静電吸着手段は、図示例のスコロトロン帯電器７０ａに限定されず、他にも、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針等、種々の手段や方法が利用できる。また、後に詳述するように、ローラ６６の少なくとも１つを導電性ローラとし、あるいは、記録媒体Ｐへの記録位置において搬送ベルト６８の裏面側（記録媒体Ｐと逆側）に導電性プラテンを配置し、この導電性ローラ、または導電性プラテンを負の高圧電源に接続することにより、静電吸着手段７０を構成してもよく、あるいは搬送ベルト６８を絶縁性ベルトとし、導電性ローラを接地し、導電性プラテンを負の高圧電源に接続する構成としても良い。
The electrostatic attraction means is not limited to the illustrated
静電吸着手段７０によって帯電された記録媒体Ｐは、搬送ベルト６８によって後述するヘッドユニット８０の位置まで搬送される。
ヘッドユニット８０は、前記本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じてインク液滴を吐出して、記録媒体Ｐに画像を記録する。ここで、本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体Ｐの帯電電位をバイアス電圧とし、吐出電極１８に駆動電圧を印加することにより、バイアス電圧に駆動電圧を重畳し、インク液滴Ｒを吐出し、記録媒体Ｐに画像を記録するのは、前述のとおりである。この際、搬送ベルト６８の加熱手段を設け、記録媒体Ｐの温度を高めることで、記録媒体Ｐ上におけるインク液滴Ｒの定着を促進することができ、滲みをより一層抑制して画質の向上を図ることができる。
なお、ヘッドユニット８０等による画像記録に関しては、後に詳述する。
The recording medium P charged by the electrostatic attraction means 70 is transported to the position of the
The
The image recording by the
画像が記録された記録媒体Ｐは、除電手段７２により除電され、剥離手段７４により搬送ベルト６８より剥離されて定着・搬送手段７６へ搬送される。
図示例において、除電手段７２は、コロトロン除電器７２ａと、交流電源７２ｂと、一端が接地された直流高圧電源７２ｃとを有する、いわゆるＡＣコロトロン除電器である。なお、除電手段は、これ以外にも、例えばスコロトロン除電器、固体チャージャ、放電針等の種々の手段や方法などが利用でき、また、上述の静電吸着手段７０のように、導電性ローラや導電性プラテンを用いる構成も好適に使用される。
剥離手段７４としては、剥離用ブレード、逆回転ローラ、エアナイフ等公知の技術が利用可能である。
The recording medium P on which the image is recorded is discharged by the discharging
In the illustrated example, the
As the peeling means 74, a known technique such as a peeling blade, a reverse rotation roller, an air knife or the like can be used.
搬送ベルト６８から剥離された記録媒体Ｐは、定着・搬送手段７６に送られ、インクジェットによって形成された画像が定着される。定着・搬送手段７６としてヒートローラ７６ａおよび搬送ローラ７６ｂからなるローラ対を用い、記録媒体Ｐを挟持搬送しつつ、記録された画像を加熱定着する。
画像が定着された記録媒体Ｐは、ガイド７８に案内されて図示しない排紙ストッカに排紙される。
The recording medium P peeled off from the conveying
The recording medium P on which the image is fixed is guided by a
加熱定着手段としては、上述のヒートロール定着以外に、赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプによる照射、あるいはヒータを利用した熱風定着等の一般的な加熱定着を挙げることができる。また、加熱定着・搬送手段７６においては、加熱手段は、加熱のみを行うものとし、搬送手段と加熱定着手段とを別々に設けてもよい。
なお、加熱定着の場合、記録媒体Ｐとして、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し紙表面に凹凸が発生する、ブリスターと呼ばれる現象が生じる可能性がある。これを防止するために、複数の定着器を配置し、記録媒体Ｐが徐々に昇温するように、各定着器の電力供給および記録媒体Ｐまでの距離の一方または両方を変えるのが好ましい。
Examples of the heat fixing means include general heat fixing such as irradiation with infrared rays or a halogen lamp or a xenon flash lamp, or hot air fixing using a heater, in addition to the heat roll fixing described above. In the heat fixing / conveying
In the case of heat fixing, when coated paper or laminated paper is used as the recording medium P, a phenomenon called blistering occurs in which the water inside the paper rapidly evaporates due to a rapid temperature rise and the paper surface is uneven. May occur. In order to prevent this, it is preferable to arrange a plurality of fixing devices and change one or both of the power supply of each fixing device and the distance to the recording medium P so that the temperature of the recording medium P gradually increases.
なお、プリンタ６０においては、少なくともヘッドユニット８０による画像記録から、定着・搬送手段７６による定着を終了するまでは、記録媒体Ｐの画像記録面には何も接触しないように構成するのが好ましい。
また、定着・搬送手段７６における定着の際の記録媒体Ｐの移動速度には、特に限定はなく、画像形成時の搬送ベルト６８による搬送速度と同じであっても良いし、異なっていても良い。画像形成時の搬送速度と異なる場合には、定着・搬送手段７６の直前に記録媒体Ｐの速度バッファを設けるのも好ましい。
The
Further, the moving speed of the recording medium P at the time of fixing in the fixing / conveying
以下、プリンタ６０における画像記録について詳述する。
前述のように、プリンタ６０の画像記録手段は、インクジェットを吐出するヘッドユニット８０、ヘッドユニット８０にインクＱの供給および回収を行うインク循環系８２、図示されないコンピュータ、ＲＩＰ（Raster Image Processor）等の外部機器からの出力描画信号によりヘッドユニット８０を駆動するヘッドドライバ８４、記録媒体Ｐにおける画像記録位置を決定するために記録媒体Ｐを検出する記録媒***置検出手段８６を有して構成される。
Hereinafter, image recording in the
As described above, the image recording means of the
図７（Ｂ）は、ヘッドユニット８０と、その周辺の記録媒体Ｐの搬送手段を模式的に示す斜視図である。
ヘッドユニット８０は、フルカラー画像の記録を行うためのシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の４色のインク吐出に対応して、４つのインクジェットヘッド８０ａを有し、画像データを供給されたヘッドドライバ８４からの信号に従って、インク循環系８２によって供給されるインクＱをインク液滴Ｒとして吐出して、搬送ベルト６８によって所定速度で搬送されている記録媒体Ｐに画像を記録する。各色のインクジェットヘッド８０ａは、搬送ベルト６８の搬送方向に配列されている。
なお、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａは、本発明に従うインクジェットヘッドである。
FIG. 7B is a perspective view schematically showing the
The
In addition, the
図示例において、各インクジェットヘッド８０ａは、吐出口２８が記録媒体Ｐの幅方向全域に配列されたラインヘッドであり、好ましくは、図２に示されるように、互いに千鳥状となるように配置された複数のノズル列を有するマルチチャンネルヘッドである。
従って、図示例においては、搬送ベルト６８に記録媒体Ｐを保持させた状態で、ヘッドユニット８０に対して記録媒体Ｐを搬送によって１回通過させるだけで、すなわち１回の走査搬送を行うのみで、記録媒体Ｐの全面に画像が形成される。従って、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像記録（描画）が可能となる。
In the illustrated example, the inkjet heads 80a are line heads in which the
Accordingly, in the illustrated example, the recording medium P is held by the
なお、本発明のインクジェットヘッドは、いわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）にも利用可能であり、従って、プリンタ６０も、この態様であってもよい。
この際においては、各インクジェットヘッドの吐出口２８の列（単列でもマルチチャンネルでもよい）を搬送ベルト６８の搬送方向と一致させてヘッドユニット８０を構成し、ヘッドユニット８０を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に走査する走査手段を設ける。走査手段としては、既に知られた走査手段を用いることができる。
画像記録は、通常のシャトルタイプのインクジェットプリンタと同様に行えばよく、吐出口２８の列の長さに応じて、搬送ベルト６８によって記録媒体Ｐを間欠的に搬送しつつ、この間欠搬送に同期して、停止時にヘッドユニット８０を走査して、記録媒体Ｐの全面に画像を記録する。
このようにして、ヘッドユニット８０によって記録媒体Ｐの全面に形成された画像は、前述のように、記録媒体Ｐが定着・搬送手段７６によって挟持搬送されることにより、定着・搬送手段７６によって定着される。
The ink jet head of the present invention can also be used for a so-called serial head (shuttle type). Therefore, the
In this case, the
The image recording may be performed in the same manner as a normal shuttle type ink jet printer. The recording medium P is intermittently conveyed by the conveying
Thus, the image formed on the entire surface of the recording medium P by the
ヘッドドライバ８４は、外部装置から画像データを受け取り、種々の処理を行うシステム制御部（図示せず）から画像データを受け取り、その画像データに基づいてヘッドユニット８０を駆動する。
このシステム制御部は、コンピュータやＲＩＰ、画像スキャナ、磁気ディスク装置、画像データ伝送装置等の外部装置から受け取った画像データに、色分解、適当な画素数や階調数への分割演算等を行って、ヘッドドライバ８４がヘッドユニット８０（インクジェットヘッド）を駆動するための画像データとする部位である。また、システム制御部は、搬送ベルト６８による記録媒体Ｐの搬送タイミングに合わせたヘッドユニット８０によるインクの吐出タイミングの制御を行う。吐出タイミングの制御は、記録媒***置検出手段８６からの出力や、搬送ベルト６８または搬送ベルト６８の駆動手段へ配置したエンコーダからの出力信号を利用して行われる。
なお、記録媒***置検出手段８６は、ヘッドユニット８０によるインク液滴の吐出位置に搬送されてくる記録媒体Ｐを検出するためのもので、フォトセンサ等の既に知られた検出手段を用いることができる。
ここで、ヘッドドライバ８４は、ラインヘッド適用時など、制御する吐出部の数（チャンネル数）が多数有る場合には、描画を分割し、公知の抵抗マトリクス型駆動法や抵抗ダイオードマトリクス型駆動法を用いてもよい。これにより、ヘッドドライバ８４の使用ＩＣ数を低減することができ、コストを低下させると共に制御回路サイズを抑制することができる。
The
This system control unit performs color separation, division into appropriate numbers of pixels and gradations, etc. on image data received from external devices such as computers, RIPs, image scanners, magnetic disk devices, and image data transmission devices. Thus, the
The recording medium position detection means 86 is for detecting the recording medium P conveyed to the ink droplet ejection position by the
Here, the
インク循環系８２は、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａのインク流路３０（図１（Ａ）参照）にインクＱを流すためのもので、４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の各色のインクタンク、ポンプおよび補給用インクタンク（図示せず）等を有するインク循環装置８２ａと、インク循環装置８２ａのインクタンクからヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドのインク流路３０に各色のインクＱを供給するインク供給系８２ｂと、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドのインク流路３０からインクをインク循環装置８２ａに回収するインク回収系８２ｃとを有する。
The
インク循環系８２は、インク循環装置８２ａによって、インクタンクからインク供給系８０ｂを介してヘッドユニット８０に各色毎にインクＱを供給し、かつ、インク供給系８０ｃを介してヘッドユニット８０から各色毎にインクＱをインクタンクに回収して循環させることができればどのようなものでも良い。
インクタンクは、各色のインクＱを貯留しており、インクＱがポンプで汲み出されてヘッドユニット８０へ送られる。ヘッドユニット８０からインクが吐出されることにより、インク循環系８２で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環系８２では、インク濃度検出器によってインク濃度を検出し、それ応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つのが望ましい。
The
The ink tank stores ink Q of each color, and the ink Q is pumped out by a pump and sent to the
また、インクタンクには、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられるのが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。
攪拌装置としては回転羽、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。
インクの温度制御装置としてはヘッドユニット８０、インクタンク、インク配管系等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、温度センサ、例えばサーモスタットにより制御する方法等、公知の方法が使用できる。温度制御装置をインクタンク内に配置する場合には、温度分布を一定にするように攪拌装置と共に配するのがよい。また、タンク内の濃度分布を一定に保つための攪拌装置は、インクの固形成分の沈澱・濃縮の抑制するための攪拌装置と共用しても良い。
Further, the ink tank is preferably provided with a stirring device for suppressing precipitation / concentration of the solid component of the ink and an ink temperature management device for suppressing temperature change of the ink. This is because if the temperature is not controlled, the ink temperature changes due to changes in the environmental temperature, etc., and the dot diameter changes due to changes in the physical properties of the ink, making it impossible to stably form high-quality images. Because there is.
As the stirring device, a rotary blade, an ultrasonic vibrator, a circulation pump, or the like can be used.
As the ink temperature control device, a known method such as a method in which a heating element such as a heater or a Peltier element or a cooling element is arranged in the
前述のように、プリンタ６０は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２からなる溶媒回収手段を有する。溶媒回収手段は、ヘッドユニット８０から記録媒体Ｐ上に吐出されたインク液滴から蒸発するキャリア液、特にインク液滴によって形成された画像を定着する際に記録媒体Ｐから蒸発するキャリア液を回収する。
排出ファン９０は、プリンタ６０の筐体６１内部の空気を吸い込んで溶媒回収装置９２へ送るためのものである。
溶媒回収装置９２は、溶媒蒸気吸収材を備えており、排出ファン９０によって吸い込まれた溶媒蒸気を含む気体の溶媒成分をこの溶媒蒸気吸収材に吸着し、溶媒が吸着回収された後の気体をプリンタ６０の筐体６１外に排出する。溶媒蒸気吸収材としては、各種の活性炭などが好適に使用される。
As described above, the
The
The
上記では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクを用いてカラー画像を記録する静電式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれには制限されず、モノクロ用の記録装置であってもよいし、他の色、例えば淡色や特色のインクを任意の数だけ用いて記録するものであってもよい。その場合は、インク色数に対応する数のヘッドユニット８０およびインク循環系８２が用いられる。
In the above description, an electrostatic ink jet recording apparatus that records a color image using four color inks of C, M, Y, and K has been described. However, the present invention is not limited to this, and a monochrome recording apparatus Alternatively, recording may be performed using an arbitrary number of inks of other colors, for example, light colors or special colors. In that case, the number of
また、以上の例では、いずれも、インク中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体Ｐの背面の対向電極を負の高電圧にして、インク液滴Ｒを吐出するインクジェットについて説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行っても良い。このように、着色荷電粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、静電吸着手段、対向電極、インクジェットヘッドの駆動電極への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。 In each of the above examples, the ink jet discharges ink droplets R by charging the color material particles in the ink positively and setting the opposite electrode on the back of the recording medium or recording medium P to a negative high voltage. However, the present invention is not limited to this, and conversely, the color material particles in the ink may be negatively charged, and the recording medium or the counter electrode may be set to a positive high voltage to perform image recording by inkjet. . Thus, when the polarity of the colored charged particles is reversed from the above example, the polarity of the voltage applied to the electrostatic adsorption means, the counter electrode, and the drive electrode of the inkjet head may be reversed from the above example. .
以上、本発明のインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの制御方法及びインクジェット記録装置ついて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんのことである。 The inkjet head, the inkjet head control method, and the inkjet recording apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may make changes.
１０ インクジェットヘッド
１２ ヘッド基板
１４ インクガイド
１４ａ 先端部分
１６ 吐出口基板
１８ 吐出電極
２０ ガード電極
２４ 対向電極
２４ａ 電極基板
２４ｂ 絶縁シート
２６ａ スコロトロン帯電器
２６ｂ バイアス電圧源
２８ 各吐出口
３０ インク流路
３２ 絶縁基板
３３ 駆動電圧制御部
３４ 絶縁層
３５ ガード電極制御部
３６ 開口部
４０ インク誘導堰
６０ インクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）
６２ フィードローラ
６４ ガイド
６６ ローラ
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ ローラ
６８ 搬送ベルト
６９ 搬送ベルト位置検知手段
７０ 静電吸着手段
７０ａ スコロトロン帯電器
７０ｂ 高圧電源
７２ 除電手段
７２ａ コロトロン除電器
７２ｂ 交流電源
７２ｃ 直流高圧電源
７６ 定着・搬送手段
７６ａ ヒートローラ
７８ ガイド
８０ ヘッドユニット
８０ａ 各インクジェットヘッド
８０ｂ、８０ｃ インク供給系
８２ インク循環系
８２ａ インク循環装置
８２ｂ インク供給系
８２ｃ インク回収系
８４ ヘッドドライバ
８６ 記録媒***置検出手段
９０ 排出ファン
Ｅ１、Ｅ２ 電界
Ｆ１、Ｆ２ 静電力
Ｐ 記録媒体
Ｑ インク
Ｒ インク液滴
DESCRIPTION OF
62
Claims (15)
前記インクジェットヘッドは、前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、
前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、前記複数の吐出口のそれぞれに静電界を生成するための吐出電極と、
隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極とを有しており、
前記吐出電極に描画信号に応じて駆動電圧を印加するとともに、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に印加するインクジェットヘッドの制御方法。 A method for controlling an inkjet head that ejects ink droplets by electrostatic force,
The inkjet head includes a discharge port substrate on which a plurality of discharge ports from which the ink droplets are discharged is formed;
A discharge electrode that is formed corresponding to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate and generates an electrostatic field in each of the plurality of discharge ports;
In order to block the electric field generated from the adjacent discharge electrodes, the discharge port substrate is formed between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrodes and insulated from the discharge electrodes. And a guard electrode to be
A drive voltage is applied to the ejection electrode in accordance with a drawing signal, and a pulse voltage having the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode and alternately repeating a positive voltage and a negative voltage is applied to the guard electrode. Control method for inkjet head.
前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、
前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、それぞれの吐出口に電界を発生させるための吐出電極と、
隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極と、
前記ガード電極に接続され、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に制御しつつ印加するためのガード電極制御部とを有するインクジェットヘッド。 An ink jet head that records an image on a recording medium by discharging ink containing charged fine particles using electrostatic force,
A discharge port substrate on which a plurality of discharge ports from which the ink droplets are discharged is formed;
A discharge electrode formed to correspond to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate, and for generating an electric field at each of the discharge ports;
In order to block the electric field generated from the adjacent discharge electrodes, the discharge port substrate is formed between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrodes and insulated from the discharge electrodes. Guard electrode to be
Guard electrode control for applying to the guard electrode a pulse voltage that is connected to the guard electrode and has the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode and in which a positive voltage and a negative voltage are alternately repeated. An inkjet head.
前記インクジェットヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させるための移動手段とを備えるインクジェット記録装置。 The inkjet head according to any one of claims 8 to 14,
An ink jet recording apparatus comprising: a moving means for relatively moving the ink jet head and the recording medium.
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