JP2006264040A - Inkjet head and inkjet recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体に向けてインクを吐出するインクジェットヘッド、および、このインクジェットヘッドを用いて画像データに対応した画像を記録媒体上に記録するインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an inkjet head that ejects ink toward a recording medium, and an inkjet recording apparatus that records an image corresponding to image data on the recording medium using the inkjet head.
カラー画像等を出力する画像記録装置において、インクジェットヘッドからインクを吐出して、吐出したインクを記録媒体に付着させることにより画像を記録するインクジェット方式は、構造が簡単で装置の小型化が容易であることから広く利用されている。インクジェット方式による画像記録装置（インクジェットプリンタ）としては、静電式、サーマル式、ピエゾ式等が知られている。 In an image recording apparatus that outputs a color image or the like, an ink jet system that records an image by ejecting ink from an ink jet head and attaching the ejected ink to a recording medium has a simple structure and facilitates downsizing of the apparatus. It is widely used because it exists. As an image recording apparatus (inkjet printer) using an inkjet method, an electrostatic method, a thermal method, a piezo method, and the like are known.
このうち、静電式のインクジェット記録方式では、帯電した微粒子を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの吐出電極（駆動電極）に所定の電圧（駆動電圧）を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する。静電式のインクジェット記録装置は、ヘッド構造が簡易でマルチチャンネル化しやすく、微小な液滴の形成が可能であり、高解像力での描画が可能であるという特徴を有する。 Among these, in the electrostatic ink jet recording system, by using ink containing charged fine particles and applying a predetermined voltage (drive voltage) to the discharge electrode (drive electrode) of the ink jet head according to the image data, Ink ejection is controlled using electrostatic force, and an image corresponding to the image data is recorded on the recording medium. The electrostatic ink jet recording apparatus is characterized in that the head structure is simple and easy to be multi-channeled, micro droplets can be formed, and drawing with high resolution is possible.
静電式のインクジェット記録装置として、例えば、特許文献１には、絶縁性基板にインクを吐出させる貫通孔（吐出口）が形成され、この貫通孔内にインクガイドが設置されるとともに、貫通孔周辺に制御電極が設置され、制御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液滴を吐出させるインクジェット記録装置が開示されている。
ところで、各種方式のインクジェットヘッドにおいて、高解像度の記録を高速で行うために、ヘッドのマルチチャンネル化、すなわち、１つのヘッドに多数の吐出口（貫通孔）を配列することが行われている。しかし、上記のような静電式インクジェットヘッドにおいて、複数の吐出口をマトリクス状に配置してマルチチャンネルヘッドを構成した場合、吐出部（吐出口およびその吐出口からのインク吐出に作用する部分）の配置密度を高くするほど、吐出口が形成される絶縁性基板における、制御電極への信号配線の接続が困難になる。
チャンネル数（吐出部数）を多くして高密度化するためには、絶縁性基板を多層配線構造化して、吐出電極への信号配線を接続することが考えられる。このため、チャンネル数の増加に伴って、絶縁性基板の厚さは次第に厚くなる傾向にある。
By the way, in various types of inkjet heads, in order to perform high-resolution recording at high speed, the heads are multi-channeled, that is, a large number of ejection ports (through holes) are arranged in one head. However, in the electrostatic ink jet head as described above, when a multi-channel head is configured by arranging a plurality of ejection openings in a matrix, an ejection section (a part that acts on ejection of ink from the ejection opening) The higher the arrangement density, the more difficult it is to connect the signal wiring to the control electrode in the insulating substrate on which the discharge ports are formed.
In order to increase the density by increasing the number of channels (the number of ejection portions), it is conceivable to make the insulating substrate a multilayer wiring structure and connect the signal wiring to the ejection electrodes. For this reason, as the number of channels increases, the thickness of the insulating substrate tends to gradually increase.
しかし、吐出口（貫通孔）が形成される絶縁性基板が厚くなると、吐出口のインク吐出方向の長さが長くなるため、吐出口内へのインクの供給性が劣化し、高速で描画すると徐々にドット径が小さくなってしまうという問題が生じる。
また、静電式に限らず、他の方式のインクジェットヘッドにおいても、吐出口（ノズル）の長さが長くなった場合には、上記と同様の問題が発生する。
However, when the insulating substrate on which the discharge port (through hole) is formed becomes thicker, the length of the discharge port in the ink discharge direction becomes longer, so that the ink supply property into the discharge port deteriorates and gradually when drawing at high speed. This causes a problem that the dot diameter becomes small.
Further, not only the electrostatic type but also other types of inkjet heads, the same problem as described above occurs when the length of the discharge port (nozzle) becomes long.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、吐出口へのインクの供給性を向上させ、高速で連続的にドットを描画しても、安定して所望のサイズのドットを描画することができるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
特に、インクを吐出方向と異なる方向へ流しながら吐出口へインクを供給するインクジェットヘッドにおいて、インクの流速を速くした場合にも、吐出部へ十分にインクを供給することができ、高速かつ安定した描画を行うことのできるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, improve the ink supply to the ejection port, and stably draw dots of a desired size even if dots are drawn continuously at high speed. Another object of the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus which can be used.
In particular, in an ink jet head that supplies ink to an ejection port while flowing ink in a direction different from the ejection direction, even when the ink flow rate is increased, the ink can be sufficiently supplied to the ejection unit, which is fast and stable. An object is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus capable of performing drawing.
上記課題を解決するために、本発明は、インクが吐出される吐出口が開口された吐出口基板と、
前記吐出口基板から離して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板とを備え、
前記ヘッド基板は、前記インク流路を形成する面に、前記インクの流れ方向の上流側から、前記インク流れ方向における前記吐出口の中心よりも上流側の所定位置に向かって、前記吐出口基板に漸次近付く面を有することを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a discharge port substrate having a discharge port from which ink is discharged, and
A head substrate disposed away from the discharge port substrate and forming an ink flow path between the discharge port substrate and
The head substrate is formed on the surface forming the ink flow path from the upstream side in the ink flow direction toward a predetermined position upstream from the center of the discharge port in the ink flow direction. An ink jet head characterized by having a surface gradually approaching the surface.
ここで、前記ヘッド基板は、さらに、前記インク流れ方向における前記吐出口の中心部近傍から下流側に向かって、前記吐出口基板から漸次離れる面を有するのが好ましい。 Here, it is preferable that the head substrate further has a surface gradually separating from the ejection port substrate from the vicinity of the central portion of the ejection port toward the downstream side in the ink flow direction.
また、前記ヘッド基板は、前記インク流路側の面に、前記インクの流れ方向の上流側から、前記インク流れ方向における前記吐出口の中心よりも上流側の所定位置に向かって、前記吐出口基板に漸次近付く面を持つインク誘導堰を有するのが好ましい。
また、前記インク誘導堰が、前記インク流れ方向における前記吐出口の中心部近傍から下流側に向かって、前記吐出口基板から漸次離れる面を持つのが好ましい。
The head substrate is disposed on the surface of the ink flow path from the upstream side in the ink flow direction toward a predetermined position upstream from the center of the discharge port in the ink flow direction. It is preferable to have an ink guide weir with a surface that gradually approaches the surface.
In addition, it is preferable that the ink guide weir has a surface that gradually moves away from the discharge port substrate from the vicinity of the central portion of the discharge port in the ink flow direction toward the downstream side.
また、前記吐出口の略中央を貫通し、その先端を前記インクの吐出方向に向けて、前記ヘッド基板上に配置されたインクガイドを備え、
前記インク誘導堰は、前記インクガイドに接して設けられているのが好ましい。
また、前記吐出口は、前記インク流れ方向の径が前記インク流れ方向に直交する方向の径よりも大きい開口形状を有するのが好ましい。
また、前記吐出口基板の前記インク流路側の面に、前記インク流れ方向の上流側から前記吐出口に通じるインク誘導溝が形成されているのが好ましい。
In addition, the ink guide is disposed on the head substrate, penetrating through substantially the center of the ejection port, with its tip directed in the ink ejection direction,
The ink guide weir is preferably provided in contact with the ink guide.
Moreover, it is preferable that the discharge port has an opening shape in which the diameter in the ink flow direction is larger than the diameter in the direction orthogonal to the ink flow direction.
Moreover, it is preferable that an ink guide groove that communicates with the ejection port from the upstream side in the ink flow direction is formed on the surface of the ejection port substrate on the ink flow path side.
また、前記吐出口基板は、絶縁性基板を有し、
前記絶縁性基板の前記インク流路側および前記記録媒体側の少なくとも一方の面には、前記吐出口の周囲を囲むように、少なくとも１層の吐出電極が設けられ、
前記吐出電極に電圧を印加することにより、前記インクの吐出を制御するのが好ましい。
The discharge port substrate includes an insulating substrate,
At least one layer of discharge electrodes is provided on at least one surface of the insulating substrate on the ink flow path side and the recording medium side so as to surround the discharge port,
It is preferable to control ejection of the ink by applying a voltage to the ejection electrode.
また、前記吐出電極は、前記インク流の上流側の一部を除いて前記吐出口の周囲を囲むように設けられ、
前記インク誘導溝は、前記吐出電極が設けられない前記インク流の上流側の一部
に、前記吐出電極の位置を通過して、前記インク流路側の面から前記吐出電極よりも離れた層まで達する深さに形成されているのが好ましい。
The discharge electrode is provided so as to surround the discharge port except for a part of the upstream side of the ink flow.
The ink guide groove passes through the position of the discharge electrode in a part of the upstream side of the ink flow where the discharge electrode is not provided, and extends from the surface on the ink flow path side to a layer farther than the discharge electrode. It is preferable that the depth is reached.
また、上記課題を解決するために、本発明は、上記いずれかのインクジェットヘッドを用いて、前記インクを記録媒体に向けて吐出し、画像データに応じた画像を前記記録媒体上に記録することを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。 In order to solve the above-described problem, the present invention uses any one of the above-described inkjet heads to eject the ink toward a recording medium and record an image corresponding to image data on the recording medium. An ink jet recording apparatus is provided.
本発明によれば、インク流路面の吐出口に対向する領域に、インク流の上流側から吐出口へ向かって吐出口側へ漸次近付く面を設けたことにより、インクを吐出口へ誘導することができ、かつ、その吐出口側へ漸近する面の終端を、吐出口の中心よりもインク流れ方向上流側に配置したことにより、高速描画に対応する高いインク供給速度において、吐出部へ有効にインクを供給することができるので、高速で安定して描画を行うことができる。さらに、吐出部へ有効にインクを供給できることにより、吐出口への粒子供給性を向上させられるので、吐出口の開口部での目詰まりを良化することができる。 According to the present invention, the surface that gradually approaches the discharge port side from the upstream side of the ink flow toward the discharge port is provided in the region facing the discharge port on the ink flow path surface, thereby guiding the ink to the discharge port. And the end of the surface that is asymptotic to the discharge port side is arranged upstream of the center of the discharge port in the ink flow direction, so that it is effective for the discharge unit at a high ink supply speed corresponding to high-speed drawing. Since ink can be supplied, drawing can be performed stably at high speed. Further, since the ink can be effectively supplied to the ejection portion, the particle supply property to the ejection port can be improved, so that the clogging at the opening portion of the ejection port can be improved.
本発明に係るインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。 The ink jet head and the ink jet recording apparatus according to the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
なお、以下では、静電式インクジェットヘッドおよび記録装置を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、サーマル式やピエゾ式等、各種のインクジェット方式によって画像記録を行うインクジェットヘッドおよび記録装置に利用可能である。
また、以下では、静電式インクジェット記録装置において、インク中の色材粒子が正帯電している場合を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されず、これとは逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させたものを用いてもよい。その場合は、記録に作用する各部の極性を、以下の例とは逆極性とすればよい。
In the following, an electrostatic ink jet head and a recording apparatus will be described as examples. However, the present invention is not limited to this, and an ink jet head that performs image recording by various ink jet methods such as a thermal method and a piezoelectric method. And can be used for recording devices.
Hereinafter, in the electrostatic ink jet recording apparatus, the case where the color material particles in the ink are positively charged will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and conversely, Alternatively, negatively charged colorant particles may be used. In that case, the polarity of each part acting on the recording may be opposite to that in the following example.
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が開口された吐出口基板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。
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
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。インク流路３０中のインクＱは、後述するインク循環装置（インク循環手段）によって、一定方向（図中矢印方向）に所定の流速のインク流を形成している。
The
ヘッド基板１２のインク流路３０を形成する面、すなわち図１（Ａ）中上側の面には、吐出口２８に対応する領域に、インク誘導堰４０が設けられている。インク誘導堰４０は、本発明の特徴的部分であって、インク流路３０のインク流の上流側から吐出口２８に向かうインク流を形成するためのものである。インク誘導堰４０は、インクの流れ方向上流側から吐出口に向かって吐出口基板１６に近付くように傾斜した面を有し、かつ、その傾斜面のインク流れ方向の終端縁は、吐出口２８の中心よりも上流側に配置されている。インク誘導堰４０の構成および作用については後に詳述する。
An
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す。図２は、図１（Ａ）の吐出口基板１６を、ヘッド基板１２側の面（図中、下側の面）から見た図に相当する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）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、インクジェットヘッド１０の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
本発明においては、インクジェットヘッド１０の吐出口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、インクジェットヘッド１０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 present invention, the number of
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だけ隔てて配置されている。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において下方向または上方向）に連続的にずれて配置されていてもよい。吐出口の個数やピッチ、繰り返し周期等は、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。
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
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、インク供給性の点で好ましい。
なお、吐出口の配置パターンは、各吐出部（吐出口およびその吐出口からのインク吐出に作用する部分）の駆動方式や、インクジェットヘッド１０および記録媒体Ｐの走査方式等によっても、適宜設定することができる。
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, from the viewpoint of ink supply, it is possible 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 the direction perpendicular to the ink flow. preferable.
The arrangement pattern of the ejection ports is appropriately set depending on the driving method of each ejection unit (the ejection port and the portion that acts to eject ink from the ejection port), the scanning method of the
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
本発明のインクジェット記録装置に用いられる本発明のインクジェットヘッド１０の構造について、図１（Ａ）および（Ｂ）を参照してさらに詳細に説明する。
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（絶縁性基板）３２と、ガード電極２０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、吐出電極１８が形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
なお、図示例では、吐出口基板１６が１層の絶縁基板３２を有し、１層の吐出電極１８が設けられている形態としているが、本発明はこれに限定されず、吐出口基板１６は、多層配線構造のために、あるいはその他の設計上の都合等により、多層の絶縁基板を有していてもよいし、吐出口基板１６の表面または内部（多層の絶縁基板の層間）に多層の吐出電極を有していてもよい。絶縁基板や吐出電極を多層化した場合、吐出口基板１６の厚さが増加する。また、絶縁基板３２や絶縁層３４の厚さを厚くした場合にも、吐出口基板１６の厚さは増加する。本発明のインクジェットヘッド１０によれば、このように吐出口基板１６の厚さが増加した場合にも、後述する本発明の特徴部分であるインク誘導堰４０の効果が発揮され、高いインク供給性を得ることができる。
In the illustrated example, the
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が吐出口基板１６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以上となる非円形形状を有する。
A
本発明では、好ましい態様として、吐出口２８をインク流方向の長さ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より大となる開口（インク流方向を長辺とする形状異方性を有する形状、インク流方向を長辺とする長穴形状）を有するインクジェットヘッドを用いることができるので、吐出口２８にインクが供給されやすくなる。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。
In the present invention, as a preferred mode, the
本実施形態では、吐出口２８を細長い繭形の開口として形成したが、これに限らず、開口の長さ方向（長手方向）の最大長さ（長径という）と、それに直交する方向の最小長さ（短径という）とのアスペクト比が１となる形状、好ましくは１より大となる各種の形状を採用することができる。例えば、曲線からなる形状、直線からなる形状、または曲線と直線の組み合わせからなる形状などが任意に採用可能である。アスペクト比が１となる形状の具体例としては、円形、正方形、偶数角の正多角形などが挙げられる。また、アスペクト比が１より大となる形状の具体例としては、楕円形、長方形、ひし形、平行四辺形などが挙げられる。例えば、インク流方向を長辺とする矩形状、または、インク流方向を長軸とする楕円形もしくはひし形にすることができる。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にしてもよい。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。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。例えば、矩形状の吐出口の上流側と下流側の少なくとも一方の端部を半円状にして吐出口を形成してもよい。
In the present embodiment, the
インクジェットヘッド１０のインクガイド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、繭形の吐出口２８の長辺方向の長さに応じて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。
The
インクガイド１４の先端部分１４ａは、対向電極２４側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されている。
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内の色材粒子を吐出口基板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、インクガイド１４の最先端部に、金属が蒸着されていることが好ましい。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、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上することができる。
The shape of the
Further, it is preferable that a metal is deposited on the most advanced portion of the
図１（Ｂ）に示すように、絶縁基板３２の下面（ヘッド基板１２と対向する面）には、吐出電極１８が形成されている。吐出電極１８は、繭形の吐出口２８の周囲を囲むように、吐出口２８の周縁に近接して、インク流上流側の一辺が切り欠かれたコの字状に配置されている。図１（Ｂ）においては、吐出電極１８はコの字状で形成されているが、インクガイドに臨むように配置される電極であれば、どのような形状でもよく、例えば、リング状の円形電極、楕円形電極、分割円形電極、平行電極、略平行電極等、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る。
As shown in FIG. 1B, the
前述のように、インクジェットヘッド１０は、吐出口２８を２次元的に配列したマルチチャンネル構造を有するので、図２（Ａ）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。
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。これにより、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なくともよい。すなわち、吐出電極１８は、吐出口基板１６の内部（多層の基板で形成した吐出口基板１６の層の間）に形成されていてもよいし、吐出電極１８の露出面が薄い絶縁層などにより被覆されていてもよい。
As described above, the
The
吐出電極１８は、図１（Ａ）に示すように、制御部３３に接続されている。制御部３３は、インク吐出時および非吐出時に吐出電極１８に印加する電圧を制御することができる。
The
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す。図３は、図１（Ａ）のIII−III線矢視図であり、マルチチャンネル構造のインクジェットヘッドの場合のガード電極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。開口部３６は、矩形状に形成されている。ガード電極２０の開口部３６の長さおよび幅は、吐出口の長さおよ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、ガード電極２０には所定電圧が印加される（接地による０Ｖを含む）。
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、さらに、全面が絶縁層３４によって覆われている。
このようなガード電極２０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、絶縁層３４を有することにより、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 shown in FIG. 1A, the
By having such a
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からの電気力線および自チャンネルの吐出電極１８から他チャンネルへの電気力線を遮蔽するように設ける必要がある。
Here, the
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、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。
In the absence of the
以上の点を考慮すれば、ガード電極２０の矩形状の開口部３６の幅および長さは、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の矩形状の開口部３６の長さおよび幅は、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。
In consideration of 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の内縁部また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、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、どのような形状または構造でも良い。例えば、ガード電極２０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。
このような場合にも、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、長方形、ひし形などの形状にすることができる。
In the above example, the
Even in such a case, the inner edge portion of the
Here, the shape of the
インクジェットヘッド１０のヘッド基板１２は、複数の吐出部に共通する基板である。上述したように、ヘッド基板１２のインク流路３０を形成する面、すなわち図１（Ａ）中上側の面には、吐出口２８に対応する領域に、インク誘導堰４０が設けられている。
図４（Ａ）は、図１のインクジェットヘッド１０における吐出口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、１つの吐出口２８の近傍について、吐出口基板１６および吐出電極１８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。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に対応する、インク流方向の吐出口２８中央における構成断面図であり、吐出口２８のインク流方向中央の位置における構成だけを示している（その背後は図示していない）。
The
FIG. 4A is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration in the vicinity of the ejection opening 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の底面において、吐出口２８に対応する位置に設けられている。図示例において、このインク誘導堰４０は、インク流路３０におけるインク流の上流側から、インク流方向における吐出口２８の中心よりも上流側の所定位置４０ａ（頂上部４０ａと呼ぶ）に向かって、吐出口基板１６に漸次近付くように傾斜する傾斜面４０ｂを有している。頂上部４０ａが、傾斜面４０ｂの終端となっている。
また、好ましい態様として、インク誘導堰４０は、傾斜面４０ｂが最も吐出口基板１６に近付いた頂上部４０ａから、インク流の下流側に向かって、吐出口基板１６から漸次離れるように傾斜する傾斜面４０ｃを有している。
言い換えれば、図示例において、インク誘導堰４０は、二等辺三角形の底辺を下にして倒した二等辺三角柱のような形状を有しており、二等辺三角柱の頂角に当たる位置の辺が、頂上部４０ａを構成している。
The
Further, as a preferable aspect, the
In other words, in the illustrated example, 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している。さらに、インク誘導堰４０は、吐出口２８のインク流路３０側の開口を塞ぐことなく、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面４０ｂを有するインク誘導堰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。それにより、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。
Thus, by providing the
ここで、本発明のインクジェットヘッド１０において、インク誘導堰４０の頂上部４０ａは、インク流方向における吐出口２８の中心よりも上流側に配置される。図４（Ｂ）に示す例においては、吐出口２８の中心から上流側に距離ｓだけずらして（オフセットして）配置されている。本発明のインクジェットヘッド１０は、この構成により、インク流速を速くした場合に吐出口２８の中央部へ向かうインク流を形成することができ、吐出口２８へのインク供給性を向上させることができる。
Here, in the
例えば、図８（Ａ）および（Ｂ）に示す例のように、インク誘導堰４８を、頂上部４８ａが、吐出口２８のインク流方向中心に位置するように設けた場合には、インク流が遅い場合であれば、図８（Ａ）に示すように、インクＱは、インク誘導堰４８の傾斜面４８ｂに沿って誘導されて吐出口基板１６へ近接し、頂上部４８ａの位置で最高位置（最も吐出口基板１６側の位置）を通過し、その後、傾斜面４８ｃに沿って吐出口基板１６側からヘッド基板１２側へ傾斜する。したがって、インク流路３０から吐出口２８の中央部へ向かうインク流を形成することができ、吐出口２８へ効果的にインクＱを供給することができる。
For example, as in the example shown in FIGS. 8A and 8B, when the
しかしながら、吐出口２８の内部へのインク供給性を向上させるために、インク流路３０におけるインクＱの流速（インク供給速度）を速くすると、流体の慣性力の影響で、インクＱを吐出部近傍に有効に供給することができない。すなわち、図８（Ｂ）に示すように、インクＱは、インク誘導堰４８の傾斜面４８ｂに沿って誘導されて吐出口基板１６へ近接した後、頂上部４８ａの位置を過ぎても、その慣性力によって吐出口基板１６側へ向かって流れ、吐出口２８の中心からインク流方向下流側にずれた位置で最高位置に達するようなインク流が形成されてしまう。この場合、吐出口２８に有効にインクＱを供給することができないため、インク吐出の応答性を向上させることができず、高速で所望の大きさのドットを形成することは困難である。
However, if the flow rate of ink Q (ink supply speed) in the
これに対し、本発明のインクジェットヘッド１０では、図４（Ｂ）のように、インク誘導堰４０が、頂上部４０ａを吐出口２８の中心から上流側へずらして配置されているので、高速なインク流がインク誘導堰４０の傾斜面４０ｂによって吐出口基板１６側へ誘導され、頂上部４０ａを過ぎて、慣性力によってさらに吐出口基板１６側へ近接し、吐出口２８のほぼ中央部で最高位置に達する。このようにして、吐出口２８の中央部へ向かうインク流を形成することができ、吐出口２８へのインク供給性を向上させることができる。そして、吐出口２８へのインク供給性を向上できることにより、吐出口２８の目詰まりもより確実に防止することができる。
On the other hand, in the
また、インク誘導堰４０の傾斜面４０ｂを設けることにより、吐出口２８の上流側のインク流路３０の高さ（吐出口基板１６と傾斜面４０ｂとの間隔）が、吐出口２８に近付くにつれて徐々に狭くなる。一方、吐出口２８の下流側では、インク流路３０の高さが、その直上流側に比して広くなる。このような構造とすることにより、乱流の発生を防ぐことができ、インク供給性の効果を高めることができる。
Further, by providing the
頂上部４０ａのずれ量ｓは、傾斜面４０ｂに誘導されたインク流の最高位置が、吐出口２８のほぼ中央に来るように決定すればよく、インク流路３０におけるインクＱの流速（設計流速）や、吐出口２８の空間断面積および形状、インクガイド１４の形状等に応じて、適宜設定することができる。インク流路３０におけるインクＱの流速は、インクＱの供給速度（循環速度）、インク流路３０の断面積および形状、インクＱの物性等によっても影響を受ける。さらに、インク流の最高位置は、傾斜面４０ｂの傾斜角度や表面の形状等によっても影響を受ける。これらの要因を考慮して、頂上部４０ａのずれ量ｓを決定すればよい。
The amount of displacement s of the top 40a may be determined so that the highest position of the ink flow guided to the
インク誘導堰４０の傾斜面４０ｂのインク流方向長さｋは、隣接する吐出部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、０．５倍以上（ｋ／ｈ≧０．５）とするのが好ましく、１倍以上（ｋ／ｈ≧１）とするのがより好ましい。この範囲とすることにより、インク誘導堰４０の付近、すなわち吐出口２８の付近における乱流の発生を効果的に抑制することができる。特に、頂上部４０ａの下流側での乱流抑制の効果は高い。
The length k 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
このようなインク誘導堰４０は、ヘッド基板１２とは別部材として作製され、ヘッド基板１２に取り付けられてもよいし、ヘッド基板１２の一部として形成されてもよい。すなわち、インク流路３０が、各吐出部に対応する位置において、吐出口２８のインク流方向上流側に頂上部を有するように盛り上がった形状とされていればよい。
Such an
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、インクガイド１４は必ずしも設けなくてもよいが、インクガイド１４を設けることにより、インク滴Ｒの飛翔方向をより安定させることができる。インクガイド１４を設ける場合には、インクガイド１４とインク誘導堰４０とは接して設けられるのが、インク流の安定性およびインク供給性の点で好ましい。
インクガイド１４は、インク誘導堰４０とは別部材として形成し、インク誘導堰４０に接続してヘッド基板１２に設置してもよいし、インクガイド１４とインク誘導堰４０とを一体的に形成してヘッド基板１２に設置してもよいし、あるいは、従来公知の掘削手段（エッチング等）により、１つの材料からヘッド基板１２、インク誘導堰４０およびインクガイド１４を形成してもよい。
また、インク誘導堰４０の上部のインクガイド１４との接部は、図示例のように屈曲点を有することなく、滑らかにつながる形状としてもよい。
Further, in the ink jet head of the present invention, the
The
Further, the contact portion of the upper part of the
図示例では、インク誘導堰４０の頂上部４０ａと、インクガイド１４のインク流上流側の面とが一致しているが、頂上部４０ａとインクガイド１４との位置関係は、これには限定されない。例えば、頂上部４０ａが、インクガイド１４よりも上流側に配置され、インク誘導堰４０の下流側の傾斜面４０ｃ上にインクガイド１４が立設されていてもよいし、頂上部４０ａが、インクガイド１４と重なる部分に形成されていてもよい。インクガイド１４は、その先端部分１４ａが吐出口２８の略中央に位置するように配置され、インク誘導堰４０は、インク誘導堰４０によって誘導されるインク流が、吐出口２８の略中央部での最高位置に達するように配置される。
In the illustrated example, the top 40a of the
インク誘導堰４０は、少なくとも、吐出口２８の上流側に傾斜面４０ｂを有していればよいが、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、すなわち、頂上部４０ａから下流側に向かって、吐出口基板１６から漸次離れるように傾斜する傾斜面４０ｃを有し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が乱流になるのを抑制して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
傾斜面４０ｃを設ける場合、傾斜面４０ｂと傾斜面４０ｃと間は、図示例のように、頂上部４０ａとなる辺で接続されていればよいが、インク誘導堰４０の傾斜面４０ｂによって形成される、吐出口２８へ向かうインク流を妨げない限り、傾斜面４０ｂと傾斜面４０ｃとの間に、頂上部４０ａの高さを超えない平面や湾曲面を形成してもよい。すなわち、
傾斜面４０ｂを、吐出口２８へ向かうインク流を形成するように設け、傾斜面４０ｃを、吐出口２８から下流へ向かうインク流を滑らかに誘導するように設ける際に、必要に応じて、傾斜面４０ｂおよび４０ｃを接続する面が形成されてもよい。
When the
When the
なお、インク誘導堰４０を頂上部分に平面や湾曲面を有する形状とした場合には、ヘッド基板１２に最も近い部分を頂上部４０ａとみなせばよく、頂上部分にヘッド基板１２に平行な面を有する場合には、その上流側の端部を頂上部４０ａとみなせばよい。
When the
また、図４の例では、インク誘導堰４０は、ヘッド基板１２の上側の面上に配置されているが、これに限定されず、ヘッド基板１２にインク流溝を設け、インク流溝の内部にインク誘導堰を設けてもよい。
In the example of FIG. 4, the
例えば、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所定深さのインク流溝を設け、吐出口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、インク流溝を設けることによって、インク流路３０を流れるインクＱの多くを選択的にインク流溝に流すことができ、インク流路堰を設けることで、インクＱを吐出口２８の内部へ好適に流入させることができ、インクガイド先端部分１４ａへのインクの供給性を向上させることができる。
For example, an ink flow groove having a predetermined depth passing through a position corresponding to the
別の形態として、インクＱの吐出口２８への供給性を更に向上させるために、例えば図５に示すように、吐出口基板１６のインク流路３０側の面にインク誘導溝を設けるのも好ましい。図５（Ａ）は、吐出口基板１６の吐出口２８近傍の構成の他の例を表す構成断面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の吐出口基板１６をインク流路３０側から見た平面図である。
As another form, in order to further improve the supply property of the ink Q to the
同図に示すように、吐出口基板１６のインク流路３０側の面には、インク流の上流側から吐出口２８に通じるインク誘導溝４６が形成されている。また、インク誘導溝４６は、インク流の上流側から吐出口２８に向かうに従って、溝の深さが次第に深くなるように所定角度で傾斜されている。
このように、吐出口２８に通じるインク誘導溝４６を設けることによって、インクＱがインク誘導溝４６に沿って吐出口２８内部に誘導されるため、吐出口２８およびインクガイド１４の先端部分１４ａへのインクの供給性を更に向上させることができる。
また、インク誘導溝４６を設けることにより、インク誘導堰４２の頂上部４２ａの高さ（ヘッド基板１２からの距離）を高くすることもできる。
As shown in the drawing, an
In this way, by providing the
Further, by providing the
インク誘導溝４６の傾斜角度および形状は、インク誘導堰４２のインク誘導面の傾斜角度および形状と相似していてもよいし、インク誘導堰４２とインク誘導溝４６との間隔が、吐出口２８に近付くにつれて狭まるようにし、吐出口２８内部へのインクＱの流速を速めるようにしてもよい。
また、インク誘導溝４６のインク流方向の長さＫ（図示例では、吐出口２８のインク流に直交する方向の中央の位置における、インク誘導溝４６の上流側の始点から吐出口２８の上流側開口端までの長さＫ）は、隣接する吐出部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。
The inclination angle and shape of the
In addition, the length K of the
本実施形態のインクジェットヘッド１０においては、図５（Ｂ）にも示されるように、吐出電極１８は、吐出口２８のインク流上流側の一辺が切り欠かれたコの字状に設けられている。したがって、インク誘導溝４６は、吐出電極１８の位置を通過して、吐出電極１８よりも図中上側に、深く形成することができる。
また、吐出電極１８を、絶縁基板３２の内部に配置する場合や、絶縁基板３２のインク流路３０と反対側（図中上側）に配置する場合にも、吐出電極１８を、吐出口２８のインク流上流側の一辺を切り欠いた形状とし、インク誘導溝４６を吐出電極１８よりも上側の層まで形成するのが好ましい。このように、インク誘導溝４６の深さを深くすることによって、吐出口２８およびインクガイド先端部分１４ａへのインクの供給性を更に向上させることができる。
In the
Further, when the
インク誘導溝４６は、インク流方向にわたって一定の深さに形成してもよい。また、インク流の方向にわたって均一な幅であってもよいし、インク流の上流側に向かうに従ってその幅が狭くなっていてもよいし、吐出口２８側に向かうに従ってその幅が狭くなっていてもよい。また、インク誘導溝４６の断面形状は、その深さが深くなるに従って次第に狭くなるような台形状もしくは逆三角形状であるのが好ましい。また、インク誘導溝５２は、１本の溝であってもよいし、吐出口２８に向かう複数の溝で形成されてもよい。
The
また、上記の例では、インク誘導堰４０、４２のインク流上流側および下流側の傾斜面４０ｂおよび４０ｃは、ほぼ同じ傾斜度を有しているが、本発明において、インク誘導堰の上流側および下流側の傾斜面の傾斜度や形状は、同様あるいは対称であることには限定されず、上流側と下流側とで異なっていてもよい。
例えば、図６に示すように、インク誘導堰４４のインク流下流側の傾斜面４４ｃの傾斜度を、上流側の傾斜面４４ｂの傾斜度よりも緩やかにするのも好ましい。これにより、傾斜面４４ｂに誘導され頂上部４４ａを越えたインクＱが、傾斜面４４ｃに沿って緩やかに下流側へ案内されるので、インクＱが乱流になるのを抑制して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。
In the above example, the ink flow upstream and downstream
For example, as shown in FIG. 6, it is also preferable that the slope of the
対向電極２４は、図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０のインク液滴Ｒの吐出面と対面するように配置される。
対向電極２４は、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。
記録媒体Ｐは、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、例えば静電吸着によって保持されており、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。
As shown in FIG. 1A, the
The
The recording medium P is held on the lower surface of the
少なくとも記録時には、帯電ユニット２６によって、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに保持された記録媒体Ｐは、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、吐出電圧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。
At least during recording, the recording medium P held on the insulating
As a result, the recording medium P is negatively charged and biased to a negative high voltage, acts as a substantial counter electrode with respect to the
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高圧電源２６ｂと、バイアス電圧源２６ｃとを有している。スコロトロン帯電器２６ａのコロナワイヤは、高圧電源２６ｂの負側の端子に接続されており、高圧電源２６ｂの正側の端子とスコロトロン帯電器２６ａの金属製シールドケースは接地されている。また、バイアス電圧源２６ｃの負側の端子は、スコロトロン帯電器２６ａのグリット電極に接続され、正側の端子は接地されている。
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
The charging means of 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）を負の高電圧の高圧電源に接続して、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
以下、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。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by explaining the operation of ejecting 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, during 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、バイアス電圧のみが印加されている状態では、インクＱには、バイアス電圧とインクＱの色材粒子（荷電粒子）の荷電とのクーロン引力、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。
また、負に帯電された記録媒体Ｐから発生する電界によって、吐出口２８に色材粒子が凝集している。そして、上述したクーロン引力等によって、その色材粒子は、いわゆる電気泳動で負のバイアス電圧に帯電された記録媒体Ｐ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においては、インクＱが濃縮された状態となっている。
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 only the bias voltage is applied, the ink Q has a bias voltage and Coulomb attractive force with the charge of the color material particles (charged particles) of the ink Q, Coulomb repulsive force between the color material particles, carrier liquid viscosity, surface tension, dielectric polarization force, and the like are acting. These are coupled to move the color material particles and the carrier liquid. As shown conceptually in FIG. 1A, the ink Q has a meniscus shape slightly raised from the
In addition, the color material particles are aggregated at the
この状態から、吐出電極１８には駆動電圧が印加される。これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こる。そして、色材粒子およびキャリア液には、吐出電極１８への駆動電圧の印加によって新たに発生する電界による静電力が作用する。その静電力によって色材粒子およびキャリア液が対向電極２４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が記録媒体Ｐ側（図１（Ａ）中、上側）に向かって成長し、吐出口２８から記録媒体Ｐの方向へ、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、電気泳動およ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、主に色材粒子に加わる力（クーロン引力等）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。
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、複数のインク液滴Ｒとなって吐出され、記録媒体Ｐに向かって飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Ｐに着弾する。
このような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。すなわち、駆動電圧を印加する時間を調整することによって、１画素当たりのインク液滴の吐出量を調整することができる。
そして、駆動電圧の印加を終了（吐出ｏｆｆ）した時点で、バイアス電圧のみが印加された先のメニスカスの状態に戻る。
When a finite time has passed after the start of application of the driving voltage to the
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 broken string is discharged as a plurality of ink droplets R, flies toward the recording medium P, and is pulled by the bias voltage to land on the recording medium P.
Such growth and splitting of the kite, and the movement of the color material particles to the meniscus (punch) occur continuously during application of the drive voltage. That is, the amount of ink droplets discharged per pixel can be adjusted by adjusting the time for applying the drive voltage.
When the application of the drive voltage is finished (discharge is turned off), the state returns to the state of the meniscus to which only the bias voltage is applied.
ここで、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１０はインク流方向に細長いスリット状の長穴形状の吐出口を有する。このように、吐出口２８を細長いスリット状の長穴形状、つまりインク流方向の長さとインク流れに直交する方向の長さとのアスペクト比が１以上となる形状とすることで、インクが吐出口内部に流れやすくなり、吐出口２８へのインクの粒子供給性が高くなる。これにより、インクガイド先端１４ａへのインクの粒子供給性を向上させることができる。したがって、画像記録時の吐出周波数が改善され、高速で連続的にドットを描画しても安定して所望のサイズのドットを描画することができる。さらに、吐出口の開口のアスペクト比を１以上にすることで、インクの流れがスムーズになり、吐出口での目詰まりを防止することができる。
Here, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
吐出周波数としては、画像の出力時間を考慮すると、５ｋＨｚで、好ましくは１０ｋＨｚで、より好ましくは１５ｋＨｚで描画できることが望まれる。 In consideration of the image output time, it is desired that the ejection frequency can be drawn at 5 kHz, preferably 10 kHz, more preferably 15 kHz.
ここで、吐出口は、インク流方向とそれに直交する方向とのアスペクト比は、１．５以上であることがより好ましい。
アスペクト比を１．５以上とすることで、インクガイドへのインク供給性がより向上し、連続した大ドットを、より安定して形成することができ、より高い周波数の描画周波数で描画を行うことができる。
Here, the ejection port preferably has an aspect ratio of 1.5 or more between the ink flow direction and the direction perpendicular thereto.
By setting the aspect ratio to 1.5 or more, ink supply to the ink guide is further improved, continuous large dots can be formed more stably, and drawing is performed at a higher drawing frequency. be able to.
ここで、上記実施形態のように、吐出口の開口形状をインク流方向の長さとインク流れに直交する方向の長さとのアスペクト比が１以上となる形状とすることで、上記効果をより好適に得ることができるが、本発明においてはこれに限定されず、吐出口の開口形状を、開口の長径と短径のアスペクト比を１以上とすることで、インクの流れをスムーズにし、吐出口での目詰まりを防止することができる。 Here, as in the above-described embodiment, the above-described effect is more preferable by making the opening shape of the ejection port a shape in which the aspect ratio between the length in the ink flow direction and the length in the direction perpendicular to the ink flow is 1 or more. However, the present invention is not limited to this, and by making the opening shape of the discharge port the aspect ratio of the major axis and the minor axis of the aperture to 1 or more, the flow of ink is made smooth, and the ejection port Clogging can be prevented.
また、吐出電極は、本実施形態のようにインク流方向の上流側が一部欠けている形状であることが好ましい。これにより、インク流方向の上流側から吐出口への色材粒子の流入を妨げる電界が形成されないので、効率よく色材粒子を吐出口へ供給させることができる。また、インク下流側に吐出電極を配置することで、吐出口へ流入した色材粒子を吐出口に留める方向の電界が形成される。以上より、吐出電極をインク流方向の上流側が一部欠けている形状とすることで、吐出口への粒子供給性をより向上させることができる。 Further, it is preferable that the ejection electrode has a shape in which a part of the upstream side in the ink flow direction is missing as in the present embodiment. Accordingly, since an electric field that prevents the inflow of the color material particles from the upstream side in the ink flow direction to the ejection port is not formed, the color material particles can be efficiently supplied to the ejection port. Further, by disposing the ejection electrode on the downstream side of the ink, an electric field is formed in a direction in which the color material particles flowing into the ejection port are retained at the ejection port. As described above, by making the ejection electrode into a shape in which the upstream side in the ink flow direction is partially missing, it is possible to further improve the ability to supply particles to the ejection port.
また、図１（Ａ）に示したインクジェットヘッド１０において、インク流路３０は、吐出口２８に対応する部分の底部が、吐出口２８のインク流方向の中心よりも上流に頂上部４０ａを有する傾斜面を有している。この構成により、高周波数での描画に対応する高いインク循環速度において、吐出口２８の中央部へ向かうインク流を形成することができ、そのため、吐出口２８へのインク供給性を十分高くすることができ、高速（例えば、吐出周波数１５ｋＨｚ）で、ドット径の安定した描画を行うことができる。
In the
また、図１（Ａ）に示したインクジェットヘッド１０においては、吐出電極１８はインク流路３０に露出している。すなわち、吐出電極１８は、インク流路３０において、インクＱと接液している。
このように、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を吐出し易い状態となる（吐出性が向上する）。
Further, in the
As described above, when the drive voltage is applied to the
ここで、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（１０9Ω・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。
Here, the ink used for 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、従来からイン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 color material, any pigments and dyes that have been conventionally used in inkjet ink compositions, printing (oil-based) ink compositions, or electrophotographic liquid developers 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５Ｖ、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.) under the conditions of an applied voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz. This is the measured value. 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（Ａ）に、本発明のインクジェットヘッドを用い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、インクジェットヘッドに対して記録媒体を相対的に移動させるための移動手段であり、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. 7A shows a conceptual diagram of an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention using the ink jet head 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 is a moving means for moving the recording medium relative to the inkjet head, and 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。したがって、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（前述した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共に、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に接続される高圧電源７０ｂと、バイアス電圧源７７ｃとを有する。スコロトロン帯電器７０ａは、高圧電源７０ｂの負側の端子に接続されており、高圧電源７０ｂの正側の端子とスコロトロン帯電器７０ａの金属製シールドケースは接地されている。また、バイアス電圧源７０ｃの負側の端子は、スコロトロン帯電器７０ａのグリット電極に接続され、正側の端子は接地されている。
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 above-described ink jet head) to the recording medium P and holds the recording medium P by being attracted to the
In the illustrated example, the
While the recording medium P is conveyed by 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、交流電圧源７２ｂと、高圧電源７２ｃとを備えている、いわゆるＡＣコロトロン除電器である。コロトロン除電器７２ａは、交流電圧源７２ｂを介して高圧電源７２ｃに接続されており、高圧電源７２ｃの他端とコロトロン除電器７２ａの金属製シールドケースは接地されている。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 example of illustration, the static elimination means 72 is what is called AC corotron static elimination provided with the corotron
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、本発明のインクジェットヘッドを用いるものであって、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画像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８（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（移動手段）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。
このインクジェットヘッド８０ａは、上述のインクジェットヘッド１０と同様の構成を有している。
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。また、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、すなわち記録媒体の移動方向が、吐出口の長径方向（長手方向）と平行で且つ吐出口に供給されるインク流と反対方向になるように配置される。
FIG. 8B is a perspective view schematically showing the
The
The
The inkjet heads 80 a for the respective colors are arranged in the conveyance direction of 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。
したがって、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。したがって、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
Therefore, in the illustrated example, the recording medium P is held by the
なお、本発明において、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、したがって、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。
In the present invention, the ink jet head can also be used for a so-called serial head (shuttle type), and 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
図８（Ａ）において、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。
In FIG. 8A, a
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、上述したように、本発明のインクジェットおよびインクジェット記録装置は、上記の静電式インクジェット記録方式に用いることが好ましいが、これに限定されず、ピエゾ式、サーマル式等の各種インクジェット記録方式に用いることができる。 Further, as described above, the ink jet and ink jet recording apparatus of the present invention is preferably used in the above electrostatic ink jet recording system, but is not limited thereto, and is applicable to various ink jet recording systems such as a piezo type and a thermal type. Can be used.
以上、本発明に係るインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は上記種々の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 The ink jet head and the ink jet recording apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the various embodiments described above, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course it is also good.
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
２６ 帯電ユニット
２６ａ スコロトロン帯電器
２６ｂ 高圧電源
２６ｃ バイアス電圧源
２８ 吐出口
３０ インク流路
３２ 絶縁基板
３３ 制御部
３４ 絶縁層
３６ （ガード電極の）開口部
４０、４２、４４、４８ インク誘導堰
４０ａ、４２ａ、４４ａ、４８ａ （インク誘導堰の）頂上部
４０ｂ、４２ｂ、４４ｂ、４８ｂ （上流側）傾斜面
４０ｃ、４２ｃ、４４ｃ、４８ｃ （下流側）傾斜面
４６ インク誘導溝
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 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
Ｐ 記録媒体
Ｑ インク
Ｒ インク液滴
DESCRIPTION OF
62 Feed roller 64 Guide 66
Claims (10)
前記吐出口基板から離して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板とを備え、
前記ヘッド基板は、前記インク流路を形成する面に、前記インクの流れ方向の上流側から、前記インク流れ方向における前記吐出口の中心よりも上流側の所定位置に向かって、前記吐出口基板に漸次近付く面を有することを特徴とするインクジェットヘッド。 An ejection port substrate having an ejection port from which ink is ejected; and
A head substrate disposed away from the discharge port substrate and forming an ink flow path between the discharge port substrate and
The head substrate is formed on the surface forming the ink flow path from the upstream side in the ink flow direction toward a predetermined position upstream from the center of the discharge port in the ink flow direction. An ink jet head having a surface gradually approaching the surface.
前記インク誘導堰は、前記インクガイドに接して設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載のインクジェットヘッド。 An ink guide disposed on the head substrate, penetrating substantially the center of the ejection port, with its tip directed in the ink ejection direction;
The inkjet head according to claim 3, wherein the ink guide weir is provided in contact with the ink guide.
前記絶縁性基板の前記インク流路側および前記記録媒体側の少なくとも一方の面には、前記吐出口の周囲を囲むように、少なくとも１層の吐出電極が設けられ、
前記吐出電極に電圧を印加することにより、前記インクの吐出を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 The discharge port substrate has an insulating substrate,
At least one layer of discharge electrodes is provided on at least one surface of the insulating substrate on the ink flow path side and the recording medium side so as to surround the discharge port,
The inkjet head according to claim 1, wherein ejection of the ink is controlled by applying a voltage to the ejection electrode.
前記インク誘導溝は、前記吐出電極が設けられない前記インク流の上流側の一部に、前記吐出電極の位置を通過して、前記インク流路側の面から前記吐出電極よりも離れた層まで達する深さに形成されていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。 The discharge electrode is provided so as to surround the periphery of the discharge port except for a part of the upstream side of the ink flow,
The ink guide groove passes through the position of the discharge electrode in a part of the upstream side of the ink flow where the discharge electrode is not provided, and extends from the surface on the ink flow path side to a layer farther than the discharge electrode. The ink-jet head according to claim 8, wherein the ink-jet head is formed to reach a depth.
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