JP2000238271A - Ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording device

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JP2000238271A
JP2000238271A JP4411799A JP4411799A JP2000238271A JP 2000238271 A JP2000238271 A JP 2000238271A JP 4411799 A JP4411799 A JP 4411799A JP 4411799 A JP4411799 A JP 4411799A JP 2000238271 A JP2000238271 A JP 2000238271A
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JP
Japan
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ink
discharge
ejection
electrode
jet recording
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Application number
JP4411799A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Fukano
善信 深野
Mamoru Okano
守 岡野
Atsushi Onose
敦士 小野瀬
Seiji Yonekura
清治 米倉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】隣接するインク吐出部間の電気的な相互干渉を
抑制する構成の記録ヘッドを備えたインクジェット記録
装置を提供する。 【解決手段】絶縁性基板と、その基板上に補助部を介し
て配置される吐出部と、吐出部を挟んで配置され、吐出
部からインクを吐出するための吐出電極と、その吐出電
極を内包する被覆部とを備える。
(57) Abstract: Provided is an ink jet recording apparatus including a recording head configured to suppress electrical mutual interference between adjacent ink ejection units. An insulating substrate, a discharge unit disposed on the substrate via an auxiliary unit, a discharge electrode disposed to sandwich the discharge unit, and discharging ink from the discharge unit, And a covering portion to be included.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、特に帯電された色剤粒子を含む顔料系イン
クを静電気力により記録媒体上に吐出させて印字するイ
ンクジェット記録ヘッド及びそれを用いた装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet recording head for discharging a pigment-based ink containing charged colorant particles onto a recording medium by electrostatic force to perform printing, and an apparatus using the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】液体のインクを小さな液滴として記録媒
体上に吐出させて、記録ドットを形成し画像を記録する
装置は、インクジェットプリンタとして実用化されてい
る。このインクジェットプリンタは、他の記録方式と比
べて騒音が少なく、また記録媒体上に直接記録するので
他の記録方式よりも少ない部品数でプリンタを実現する
ことができるなどの利点を有しているため、普通紙記録
技術として注目されている。インクジェットプリンタの
記録方式としては、これまで発熱体の熱により発生する
気泡の圧力でインク滴を吐出させる方法(例えば特公昭
56−9429号)や圧電素子の歪みによって発生する体積変
化に伴う機械的な圧力によりインク滴を吐出させる方法
(例えば特公昭53−12138 号)などが考案されてきた。
上述の2つの方式では記録媒体上の一つ一つの記録ドッ
トに対するインク滴の吐出量が一定であるため、カラー
画像の印字においては、記録ドット間の疎密を空間的に
変化させて擬似的な階調表現が行われている。しかし、
この階調表現方法では写真と同等の高階調なカラー画像
を印字することは困難である。より高階調な画像を印字
するためには、記録ドットの面積を変化させるいわゆる
面積変調による階調表現が必要となる。しかし、上述の
2つの方式ではインク滴の吐出量が一定であるため、面
積変調による階調表現は極めて困難である。
2. Description of the Related Art An apparatus that forms recording dots and records an image by discharging liquid ink as small droplets onto a recording medium has been put to practical use as an ink jet printer. This ink jet printer has advantages such as lower noise compared to other recording methods, and realization of the printer with a smaller number of parts than other recording methods because recording is performed directly on a recording medium. Therefore, it is attracting attention as plain paper recording technology. As a recording method of an ink jet printer, a method of ejecting ink droplets at a pressure of a bubble generated by heat of a heating element (for example,
56-9429) and a method of ejecting ink droplets by mechanical pressure accompanying a volume change caused by distortion of a piezoelectric element (for example, Japanese Patent Publication No. 53-12138).
In the above two methods, since the ejection amount of ink droplets for each recording dot on the recording medium is constant, in printing a color image, the density between recording dots is spatially changed to generate a pseudo The gradation expression is performed. But,
With this gradation expression method, it is difficult to print a high gradation color image equivalent to a photograph. In order to print an image with higher gradation, gradation expression by so-called area modulation for changing the area of the recording dot is required. However, in the above two methods, since the ejection amount of the ink droplet is constant, it is extremely difficult to express the gradation by the area modulation.

【0003】この欠点を克服する記録方式として、基板
上に並列に配列された複数の電極に電圧を印加し、静電
気力を用いてインクあるいはインク中の色剤粒子を吐出
させる方式が考案された。具体的には、特開昭56−4467
号に開示されているように静電吸引力によりインクを吐
出させる方式や特表平7−502218 号に開示されているよ
うに帯電された色剤粒子を含むインクを用い色剤粒子の
濃度を高めて吐出させる方式などが提案されている。後
者の方式における前記インクジェット記録ヘッドの具体
的な形状としては、片面上にインク吐出用電極が形成さ
れた絶縁性電極基板をスペーサを介して積層させて複数
の吐出電極を有するマルチヘッドを構成するか、または
平板状の絶縁性基板上にインク吐出用電極を所望の解像
度の印字間隔で並列に薄膜電極として形成させて、これ
をマルチヘッドとして構成する方法が知られている。図
11は平板状の絶縁性基板上に薄膜電極を並列に配置し
たタイプのマルチヘッド基本構成の一例である。インク
ジェット記録ヘッドの中には複数のインク吐出用電極2
4が所望の解像度に対応した1ライン分のドット数だけ
並列に並べられており、インク吐出用電極24間にはイ
ンクがインクタンク(図中明示せず)から供給されてい
る。インク吐出用電極24の先端から長手方向に沿って
例えば1mm離れた位置に平板状の対向電極2が配置され
ており、その対向電極2の上に記録媒体が置かれてい
る。各々のインク吐出用電極24にはインクを吐出させ
るためのパルス電源9とインクの吐出を補助するための
バイアス電源8が接続されている。各々のパルス電源9
には駆動回路(図中明示せず)から個別に制御信号が送
られることによって、印字データに応じて各々のインク
吐出用電極24から独立してインク滴が吐出されるよう
になっている。すべてのインク吐出用電極24には例え
ば1.5〜2.0kV程度のバイアス電圧が印加されてお
り、インクを吐出させる場合には該当するインク吐出用
電極24に例えば300〜500V程度のパルス電圧を
重畳させる。ここで、パルス電圧の幅を変化させること
によってインクの吐出量を制御することができ、記録媒
体上に形成される記録ドットの面積を制御することがで
きるのがこの方式の利点である。
As a recording method for overcoming this drawback, a method has been devised in which a voltage is applied to a plurality of electrodes arranged in parallel on a substrate, and ink or colorant particles in the ink is discharged using electrostatic force. . Specifically, JP-A-56-4467
No. 6,086,067, a method of discharging ink by electrostatic attraction as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-502218, and a method of using an ink containing charged colorant particles as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-502218. There has been proposed a method of increasing the ejection rate. As a specific shape of the ink jet recording head in the latter method, an insulating electrode substrate having an ink discharging electrode formed on one surface is laminated via a spacer to form a multi-head having a plurality of discharging electrodes. Alternatively, there has been known a method in which ink discharge electrodes are formed in parallel as thin film electrodes at a printing interval of a desired resolution on a flat insulating substrate, and are configured as a multi-head. FIG. 11 shows an example of a multi-head basic configuration of a type in which thin-film electrodes are arranged in parallel on a flat insulating substrate. In the ink jet recording head, a plurality of ink ejection electrodes 2 are provided.
4 are arranged in parallel by the number of dots for one line corresponding to the desired resolution, and ink is supplied between the ink discharge electrodes 24 from an ink tank (not explicitly shown in the figure). A flat counter electrode 2 is disposed at a position, for example, 1 mm away from the tip of the ink discharge electrode 24 in the longitudinal direction, and a recording medium is placed on the counter electrode 2. A pulse power supply 9 for discharging ink and a bias power supply 8 for assisting ink discharge are connected to each ink discharge electrode 24. Each pulse power supply 9
Are individually transmitted from a drive circuit (not explicitly shown in the figure), whereby ink droplets are ejected independently from each ink ejection electrode 24 in accordance with print data. A bias voltage of, for example, about 1.5 to 2.0 kV is applied to all the ink discharge electrodes 24, and when ink is to be discharged, a pulse voltage of, for example, about 300 to 500 V is applied to the corresponding ink discharge electrodes 24. Are superimposed. Here, it is an advantage of this method that the amount of ejected ink can be controlled by changing the width of the pulse voltage, and the area of the recording dots formed on the recording medium can be controlled.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで図11におい
て、各々のインク吐出用電極24は、印字パターンに応
じて個別にインクを吐出している。例えば、印字パター
ンによっては左から3番目のインク吐出用電極24に着
目すると、その両側に隣接するインク吐出用電極24に
印加される電圧が異なる場合、例えば、左から2番目の
インク吐出用電極24にはバイアス電圧Vb にパルス電
圧Vp が重畳されているのに対して、左から4番目のイ
ンク吐出用電極24にはバイアス電圧Vb だけが印加さ
れている場合がある。この場合、インク吐出電極間の電
気的相互干渉(クロストーク)によって左から3番目の
インク吐出用電極24先端での電位分布が非対称にな
り、歪んでしまう。その結果、左から3番目のインク吐
出電極24先端からインクが吐出される時、インクはま
っすぐに吐出されなくなってしまい、安定なインク吐出
が得られない。したがって、良好な印字画像が得られな
いという問題が生じる。このような問題を解決する発明
として、WO97/27057 においてインク吐出点を両脇から
1対の電極で挟んだ構造を有するインク吐出部を積層さ
せた構成により、電気的相互干渉を抑制する構成が知ら
れている。しかし、この構成において吐出点となる部材
には、比誘電率が3〜4程度の有機材料が用いられてい
る。上述の構成においてこのような材料を用いた場合に
おいても、隣接する吐出部間の電気的相互干渉は残って
おり、電気的相互干渉による記録媒体上での着弾位置ず
れ量は2次元の電界計算から図5(b)に示すように見
積もられる。ここで、吐出部材の比誘電率が3程度の場
合を見ると吐出点の先端と対向電極間のギャップが1mm
の場合には着弾位置ずれ量がおよそ60μmとなってし
まい、電気的相互干渉を抑止する効果がほとんど得られ
ないという問題が生じている。
By the way, in FIG. 11, each ink discharge electrode 24 discharges ink individually according to a print pattern. For example, paying attention to the third ink ejection electrode 24 from the left depending on the print pattern, if the voltages applied to the ink ejection electrodes 24 adjacent on both sides are different, for example, the second ink ejection electrode from the left whereas the pulse voltage V p to the bias voltage V b to 24 is superimposed, the fourth ink ejection electrode 24 from the left there is a case where only the bias voltage V b is applied. In this case, the potential distribution at the tip of the third ink ejection electrode 24 from the left becomes asymmetric due to the electric mutual interference (crosstalk) between the ink ejection electrodes, and is distorted. As a result, when the ink is ejected from the tip of the third ink ejection electrode 24 from the left, the ink is not ejected straight, and stable ink ejection cannot be obtained. Therefore, there is a problem that a good printed image cannot be obtained. As an invention for solving such a problem, WO97 / 27057 has a configuration in which an ink discharge portion having a structure in which an ink discharge point is sandwiched between a pair of electrodes from both sides is laminated to suppress electrical mutual interference. Are known. However, an organic material having a relative dielectric constant of about 3 to 4 is used for a member serving as a discharge point in this configuration. Even when such a material is used in the above-described configuration, the electric mutual interference between the adjacent ejection portions remains, and the landing position deviation amount on the recording medium due to the electric mutual interference is calculated by a two-dimensional electric field calculation. Is estimated as shown in FIG. Here, when the relative permittivity of the ejection member is about 3, the gap between the tip of the ejection point and the counter electrode is 1 mm.
In the case of (2), the landing position shift amount is about 60 μm, and there is a problem that the effect of suppressing the electric mutual interference is hardly obtained.

【0005】本発明は上述した問題に鑑みてなされたも
のであり、複数のインク吐出用電極が配列されているマ
ルチヘッドにおける電極間の電気的相互干渉を抑制する
ことで、安定なインク吐出を実現し良好なカラー画像印
字を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problem, and suppresses electric mutual interference between electrodes in a multi-head in which a plurality of ink discharge electrodes are arranged, thereby achieving stable ink discharge. An object of the present invention is to realize and provide good color image printing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、以下に述べる構成を採っている。絶
縁性基板と、その基板上に補助部を介して配置される吐
出部と、吐出部を挟んで配置され、吐出部からインクを
吐出するための吐出電極と、吐出電極を内包する被覆部
とを備えた構成とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention employs the following configuration. An insulating substrate, a discharge unit disposed on the substrate via an auxiliary unit, a discharge electrode disposed to sandwich the discharge unit, the discharge electrode for discharging ink from the discharge unit, and a covering unit including the discharge electrode. The configuration is provided with.

【0007】本発明では隣接するインク吐出セル間では
どのような印字パターンにおける電圧の印加の仕方に対
しても、電気的な相互干渉による電位分布の歪みを抑制
することができる。また、インクはインク吐出セル内の
吐出部材の先端から常に正しい方向に吐出されて、記録
媒体上での着弾位置のずれを低減でき、長期間にわたり
安定したインク吐出特性が得られるインクジェット記録
用ヘッドまたは、そのヘッドを用いた装置を実現でき
る。
According to the present invention, distortion of the potential distribution due to electrical mutual interference can be suppressed regardless of how the voltage is applied in any print pattern between adjacent ink discharge cells. Further, the ink is always ejected in the correct direction from the tip of the ejection member in the ink ejection cell, the displacement of the landing position on the recording medium can be reduced, and stable ink ejection characteristics can be obtained for a long period of time. Alternatively, an apparatus using the head can be realized.

【0008】更には、吐出部は、スイッチを介して接地
させる構成とする。
Further, the discharge section is configured to be grounded via a switch.

【0009】本発明では、吐出部材と補助部材との界面
にトラップされた電荷を定期的に放電させることによ
り、トラップされた電荷による不要な電界の発生を防ぐ
ことが可能なインクジェット記録装置が提供できる。
According to the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus capable of preventing the generation of an unnecessary electric field due to the trapped charges by periodically discharging the charges trapped at the interface between the ejection member and the auxiliary member. it can.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

【0011】図3は、本発明に関わるインクジェット記
録ヘッド1を用いたプリンタの構成を示している。イン
クタンク12からインク6が供給用のポンプ13aによ
り吸引され、インク循環路14aを通じて前記記録ヘッ
ド1に供給される。ここで、前記インク6は前記インク
循環路14aと記録ヘッド1との間のインク導入路15
により前記記録ヘッド1の流路に供給され、流路内を図
中の上から下の方向に流れる。前記インクジェット記録
ヘッド1にはインク吐出セル3が印字の主走査方向に並
列に複数配列されている。各々のインク吐出セル3には
個別にパルス電源9と共通のバイアス電源8が接続され
ている。また、前記パルス電源9には駆動回路10から
の制御信号が接続されており、パーソナルコンピュータ
等から送られてくる印字データに応じて各々のパルス電
源9へ制御信号が独立して送信されることにより、前記
インク吐出セル3への電圧の印加が制御されるようにな
っている。前記パルス電源9から電圧が印加された前記
インク吐出セル3からは、前記インク吐出セル3の先端
近傍の電界により前記インク6中に分散されている帯電
した色剤粒子(図中に明示せず)が凝集され、凝集され
た色剤粒子は接地された対向電極2に向かって吐出され
る。その結果、前記対向電極2上の記録媒体5に色剤粒
子の凝集体によるドットが形成されて、印字が行われ
る。前記記録ヘッド1の中の流路を流れたインク6は回
収用のポンプ13bにより吸引されて、インク循環路1
4bを通じて前記インクタンク12に戻されて、再び印
字に使用される。
FIG. 3 shows the configuration of a printer using the ink jet recording head 1 according to the present invention. The ink 6 is sucked from the ink tank 12 by a supply pump 13a and supplied to the recording head 1 through an ink circulation path 14a. Here, the ink 6 is supplied to the ink introduction path 15 between the ink circulation path 14a and the recording head 1.
, And flows through the flow path of the recording head 1 from the top to the bottom in the drawing. In the inkjet recording head 1, a plurality of ink ejection cells 3 are arranged in parallel in the main scanning direction of printing. A pulse power supply 9 and a common bias power supply 8 are individually connected to each ink ejection cell 3. Further, a control signal from a drive circuit 10 is connected to the pulse power supply 9, and the control signal is transmitted to each pulse power supply 9 independently according to print data sent from a personal computer or the like. Thus, application of a voltage to the ink discharge cells 3 is controlled. From the ink discharge cell 3 to which the voltage is applied from the pulse power supply 9, charged colorant particles dispersed in the ink 6 by an electric field near the tip of the ink discharge cell 3 (not explicitly shown in the drawing) ) Are aggregated, and the aggregated colorant particles are discharged toward the grounded counter electrode 2. As a result, dots are formed on the recording medium 5 on the counter electrode 2 by aggregates of colorant particles, and printing is performed. The ink 6 flowing through the flow path in the recording head 1 is sucked by the pump 13b for collection, and
The ink is returned to the ink tank 12 through 4b and used again for printing.

【0012】図1は、第1の実施例に関わる前記インク
ジェット記録ヘッド1の基本構造を示す上面図である。
前記インクジェット記録ヘッド1は、図1に示すように
インク吐出セル3を例えば250μmの間隔を置いて並
列に並べた構成になっている。インク吐出セル3は吐出
部材32と前記吐出部材32を中心にしてこれを挟むよ
うに両脇に配置された吐出用電極31とから構成されて
いる。図2は第1の実施例に関わる前記インクジェット
記録ヘッド1の中の一つのインク吐出セル3の斜視図で
ある。前記インクジェット記録ヘッド1は図2に示す前
記インク吐出セル3を印字の主走査方向に並列に並べた
構造になっている。吐出用電極31および吐出部材32
は、1枚の絶縁性基板22上に真空蒸着または無電解め
っきなどの方法により成膜された金属である。ただし、
吐出部材32は補助部材19を介して前記絶縁性基板2
2上に成膜されており、周囲から電気的に絶縁された状
態(フローティングの状態)にある。前記補助部材19
には例えばポリイミドなどが用いられる。他方、吐出用
電極31は被覆部材4によってコーティングされてお
り、前記被覆部材4が吐出用電極31を内包した構造に
なっている。前記吐出部材32と吐出用電極31との間
はインク流路になっており、毛細管現象により供給側か
ら常にインク6を吸い上げて、前記吐出部材32の先端
を濡らしている。前記吐出部材32の先端はインク表面
から例えば50〜100μm程度突出している。隣接す
るインク吐出セル3の吐出用電極31間は被覆部材4に
より覆われており、隣接する吐出用電極31間の隙間に
インク6が浸透しないようにしている。吐出用電極31
の先端部分での電界の強さは、吐出部材32の先端部と
同程度であるため、インク6が吐出用電極31の周辺に
満たされていると吐出用電極31の先端部分からインク
6が吐出されてしまう。そこで、隣接する吐出用電極3
1間を被覆部材4で塞ぐことにより、不要な吐出を防い
でいる。また図1に示すように、吐出部材32の長手方
向に沿って前記吐出部材32の先端から例えば1mm程度
離れた位置に対向電極2が配されており、その上に置か
れた記録媒体5の上に印字が行われる。複数の前記イン
ク吐出セル3中の吐出用電極31には、それぞれインク
の吐出を補助するための共通のバイアス電源8とインク
を吐出させる為に用いられるパルス電源9が接続されて
いる。本発明において印字を行うとき、1ライン中で印
字すべきドットの位置に該当する前記吐出用電極31に
接続している前記パルス電圧源9に駆動回路10から印
字信号が与えられる。その結果、印字信号が与えられた
全ての前記パルス電圧源9に接続している前記吐出用電
極31に挟まれた前記吐出部材32から同時に独立して
帯電した色剤粒子が凝集された前記インク6が吐出さ
れ、印字が行われる。この時、従来の技術ではインクを
吐出させる部材そのものが電極になっており、このイン
ク吐出用電極に関して、接続されたパルス電圧源9に印
字信号が与えられた電極と与えられていない電極とが隣
接している場合、隣接するインク吐出用電極間で印加さ
れている電圧が異なるため前記インク吐出用電極間に電
気的な相互干渉(クロストーク)が発生する。
FIG. 1 is a top view showing the basic structure of the ink jet recording head 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the ink jet recording head 1 has a configuration in which ink discharge cells 3 are arranged in parallel at intervals of, for example, 250 μm. The ink discharge cell 3 includes a discharge member 32 and discharge electrodes 31 arranged on both sides of the discharge member 32 so as to sandwich the discharge member 32 therebetween. FIG. 2 is a perspective view of one ink discharge cell 3 in the ink jet recording head 1 according to the first embodiment. The ink jet recording head 1 has a structure in which the ink discharge cells 3 shown in FIG. 2 are arranged in parallel in the main scanning direction of printing. Discharge electrode 31 and discharge member 32
Is a metal formed on one insulating substrate 22 by a method such as vacuum evaporation or electroless plating. However,
The discharge member 32 is connected to the insulating substrate 2 via the auxiliary member 19.
2 and is in a state of being electrically insulated from the surroundings (floating state). The auxiliary member 19
For example, polyimide or the like is used. On the other hand, the ejection electrode 31 is coated with the covering member 4, and the covering member 4 has a structure including the ejection electrode 31. An ink flow path is formed between the ejection member 32 and the ejection electrode 31, and the ink 6 is always sucked up from the supply side by a capillary phenomenon, and the tip of the ejection member 32 is wet. The tip of the ejection member 32 projects from the ink surface by, for example, about 50 to 100 μm. The space between the discharge electrodes 31 of the adjacent ink discharge cells 3 is covered with the covering member 4 so that the ink 6 does not penetrate into the gap between the adjacent discharge electrodes 31. Discharge electrode 31
Since the intensity of the electric field at the end of the discharge electrode 31 is substantially the same as that of the end of the discharge member 32, when the ink 6 is filled around the discharge electrode 31, the ink 6 flows from the end of the discharge electrode 31. It will be ejected. Therefore, the adjacent discharge electrode 3
Unnecessary ejection is prevented by closing the space with the covering member 4. Further, as shown in FIG. 1, the counter electrode 2 is disposed at a position about 1 mm away from the tip of the discharge member 32 along the longitudinal direction of the discharge member 32, and the recording medium 5 placed thereon is disposed. Printing is performed on the top. The discharge electrodes 31 in the plurality of ink discharge cells 3 are connected to a common bias power supply 8 for assisting ink discharge and a pulse power supply 9 used for discharging ink. When printing is performed in the present invention, a printing signal is given from the drive circuit 10 to the pulse voltage source 9 connected to the ejection electrode 31 corresponding to the position of the dot to be printed in one line. As a result, the ink in which the colorant particles charged independently and simultaneously from the discharge member 32 sandwiched between the discharge electrodes 31 connected to all the pulse voltage sources 9 to which the print signal is applied is aggregated. 6 is ejected, and printing is performed. At this time, in the related art, the member for ejecting ink itself is an electrode. Regarding the electrode for ink ejection, the electrode to which the print signal is applied to the connected pulse voltage source 9 and the electrode to which no pulse signal is applied are connected. When they are adjacent to each other, the voltage applied between the adjacent ink discharging electrodes is different, so that electrical mutual interference (crosstalk) occurs between the ink discharging electrodes.

【0013】本発明の特徴は、吐出用電極31とこれに
囲まれた吐出部材32から成るインク吐出セル3におい
て吐出部材32に周囲から電気的に絶縁させた状態の
(フロートさせた状態の)導体を用いることにある。な
お、フロートさせた状態にある導体をポリイミドなどの
絶縁材料の薄膜によりコーティングして、吐出部材表面
へのインク6中の帯電した色剤粒子の固着を抑制しても
よい。具体的には、インク吐出セル3を上述した構成に
することにより、隣接するインク吐出セル間で印加され
る電圧が異なる場合でも、吐出部材32先端部分での電
位分布の対称性を保つことができる。その結果、電位分
布の歪みによる吐出部材32の先端部分での電界の方向
の偏りすなわちインク吐出方向の偏りを抑えることがで
きる。このメカニズムについて、以下、詳細に述べる。
図4はインク吐出セル3と対向電極2間における電位分
布を2次元で計算した結果を等電位線で表示した結果で
ある。等電位線の間隔は56Vである。図中において紙
面上の水平方向をy軸方向,垂直方向をx軸方向にとっ
ている。図4における計算条件は以下の通りである。図
4において、各インク吐出セル3の吐出用電極31への
印加電圧はそれぞれ吐出用電極31a,31b,31e
に2.5kV(バイアス電圧のみ)、吐出用電極31c,
31dには2.8kV(バイアス電圧にパルス電圧300
V重畳)とした。吐出部材32の先端から1mm離れた位
置に接地された(0V)の平板状対向電極を置いた。隣
接するインク吐出セル3の間隔は250μmである。吐
出用電極31a〜31eの幅は20μmである。吐出部
材32a〜32bの幅は50μmであり、先端の尖り角
は60°、先端曲率半径は10μmである。また、各々
の吐出用電極と吐出部材との間にあるインク流路の幅は
20μmである。各吐出用電極を覆っている被覆部材の
比誘電率は3.4、インクの比誘電率は2.6である。図
4において吐出部材32dを有するインク吐出セルに着
目すると、吐出部材32cを有するインク吐出セルには
2.8kV の電圧が印加されているのに対して、吐出部
材32eを有するインク吐出セルには2.5kV の電圧
が印加されているために吐出部材32d周辺の電位分布
は左右で非対称になっている(吐出部材32cについて
も同様である。)。しかし、吐出部材32dの近傍の電
位分布だけを見ると、等電位線の形は吐出部材32dの
中心軸に関してほぼ左右対称になっていることが分か
る。
A feature of the present invention is that in the ink discharge cell 3 comprising the discharge electrode 31 and the discharge member 32 surrounded by the discharge electrode 31, the discharge member 32 is electrically insulated from the surroundings (in a floating state). The use of conductors. Note that the conductor in the floating state may be coated with a thin film of an insulating material such as polyimide to prevent the charged colorant particles in the ink 6 from adhering to the surface of the ejection member. Specifically, the ink discharge cells 3 having the above-described configuration can maintain the symmetry of the potential distribution at the tip of the discharge member 32 even when the voltage applied between adjacent ink discharge cells is different. it can. As a result, it is possible to suppress the deviation of the direction of the electric field at the tip portion of the discharge member 32 due to the distortion of the potential distribution, that is, the deviation of the ink discharge direction. This mechanism will be described in detail below.
FIG. 4 shows the result of two-dimensionally calculating the potential distribution between the ink discharge cell 3 and the counter electrode 2 as an equipotential line. The interval between the equipotential lines is 56V. In the figure, the horizontal direction on the paper is defined as the y-axis direction, and the vertical direction is defined as the x-axis direction. The calculation conditions in FIG. 4 are as follows. In FIG. 4, the voltages applied to the ejection electrodes 31 of the ink ejection cells 3 are respectively the ejection electrodes 31a, 31b, and 31e.
2.5 kV (only bias voltage), the ejection electrodes 31 c,
2.8 kV (pulse voltage 300 for bias voltage)
V superimposed). A grounded (0 V) flat counter electrode was placed at a position 1 mm away from the tip of the discharge member 32. The interval between adjacent ink ejection cells 3 is 250 μm. The width of the ejection electrodes 31a to 31e is 20 μm. The width of each of the ejection members 32a to 32b is 50 μm, the tip has a sharp angle of 60 °, and the tip has a radius of curvature of 10 μm. The width of the ink flow path between each discharge electrode and the discharge member is 20 μm. The relative permittivity of the covering member covering each discharge electrode is 3.4, and the relative permittivity of the ink is 2.6. Focusing on the ink ejection cell having the ejection member 32d in FIG. 4, a voltage of 2.8 kV is applied to the ink ejection cell having the ejection member 32c, whereas the ink ejection cell having the ejection member 32e is applied to the ink ejection cell having the ejection member 32c. Since a voltage of 2.5 kV is applied, the potential distribution around the ejection member 32d is asymmetric on the left and right (the same applies to the ejection member 32c). However, looking only at the potential distribution near the ejection member 32d, it can be seen that the shape of the equipotential lines is substantially symmetrical with respect to the central axis of the ejection member 32d.

【0014】そこで、吐出部材32dについて図5
(a)のようなモデルを考えて、対向電極でのインク滴
の着弾位置ずれ量を計算した。図5(a)において、電
気的な相互干渉が無い場合には、インク滴は色剤粒子の
凝集体として吐出部材32の先端部分から対向電極2に
向かって真っ直ぐに吐出される。しかし電気的な相互干
渉が存在するのは、図中に示すように前記吐出部材32
の先端部分の電界の方向は相互干渉の影響により傾く。
インク滴は、吐出部材32の先端において電界と帯電し
た色剤粒子の凝集体との静電反発力がインク6の表面張
力に打ち勝つことによって吐出することができる。ここ
で、吐出部材32の先端部分で電界が最も強いところか
らインク表面が破れてインク滴が吐出されるが、その吐
出方向は吐出部材32先端表面での電界の向きに一直線
に吐出される。したがって、理想的な吐出方向からの電
界ベクトルの傾き角をθとすると、吐出部材32の先端
から距離Dgap だけ離れたところにある対向電極上での
理想的な着弾位置からのずれ量δは以下のように与えら
れる。
The ejection member 32d is shown in FIG.
In consideration of the model as shown in (a), the landing position deviation amount of the ink droplet at the counter electrode was calculated. In FIG. 5A, when there is no electrical mutual interference, the ink droplet is ejected straight from the tip of the ejection member 32 toward the counter electrode 2 as an aggregate of colorant particles. However, the presence of electrical mutual interference is caused by the discharge member 32 as shown in the figure.
The direction of the electric field at the tip of the device is inclined by the influence of mutual interference.
The ink droplets can be ejected when the electrostatic repulsion between the electric field and the aggregate of the charged colorant particles at the tip of the ejection member 32 overcomes the surface tension of the ink 6. Here, the surface of the ink breaks from the point where the electric field is strongest at the tip of the ejection member 32, and the ink droplet is ejected. The ejection direction is ejected in a straight line with the direction of the electric field on the tip surface of the ejection member 32. Therefore, assuming that the inclination angle of the electric field vector from the ideal discharge direction is θ, the deviation amount δ from the ideal landing position on the counter electrode located at a distance D gap from the tip of the discharge member 32 is It is given as follows.

【0015】 δ=Dgap ×tanθ (1) 図4の計算における電圧印加条件の下で、式(1)によ
り計算した吐出部材32先端と対向電極2間の距離D
gap と着弾位置ずれ量δとの関係は図5(b)のグラフ
ようになる。図4の計算はDgap =1(mm)、吐出部材
32が導体であり、吐出用電極31に印加されるパルス
電圧がVp =300(V)の場合であるから、図5
(b)のグラフより着弾位置ずれ量δはおよそ20μm
と見積もられる。ところで、図4の電位分布は2次元で
計算したものであり、吐出用電極31や吐出部材32な
どは紙面に垂直な方向に無限の厚さを持った形状をして
いるという仮定が暗黙のうちに含まれている。このよう
な無限長導体間の電位分布は導体間の距離Dの自然対数
に比例するので、長距離的な相互作用の下で各々の導体
の電位が決まる。他方、実際の吐出用電極31や吐出部
材32は有限の厚さである。このような場合の電位分布
は、上述の導体間の距離Dの自然対数ではなく、距離D
もしくは距離Dの2乗に反比例するので、2次元の場合
よりも実際は短距離の相互作用の下で電位分布が決まる
と考えられる。
Δ = D gap × tanθ (1) The distance D between the tip of the discharge member 32 and the counter electrode 2 calculated by the equation (1) under the voltage application condition in the calculation of FIG.
The relationship between the gap and the landing position deviation amount δ is as shown in the graph of FIG. The calculation in FIG. 4 is based on D gap = 1 (mm), the discharge member 32 is a conductor, and the pulse voltage applied to the discharge electrode 31 is V p = 300 (V).
From the graph of (b), the landing position deviation amount δ is approximately 20 μm.
It is estimated. By the way, the potential distribution in FIG. 4 is calculated in two dimensions, and it is implicitly assumed that the discharge electrode 31 and the discharge member 32 have an infinite thickness in a direction perpendicular to the paper surface. Included in the house. Since the potential distribution between the infinite conductors is proportional to the natural logarithm of the distance D between the conductors, the potential of each conductor is determined under long-range interaction. On the other hand, the actual discharge electrode 31 and the discharge member 32 have a finite thickness. The potential distribution in such a case is not the natural logarithm of the distance D between the conductors, but the distance D.
Alternatively, since it is inversely proportional to the square of the distance D, it is considered that the potential distribution is actually determined under an interaction of a shorter distance than in the two-dimensional case.

【0016】すなわち、2次元の電界計算では最も強い
電気的な相互干渉の条件で計算していることになり、実
際の電気的な相互干渉は2次元の計算の場合よりも弱い
ことになる。したがって、実際の印字での着弾の位置ず
れ量δは、20μm以下になると見積もられる。例えば
600dpi の印字ではドット間隔はおよそ42μmであ
るが、印字画像上では20μm以下の着弾位置ずれは実
用上問題のないレベルである。さらに図5(b)のグラ
フから明らかなように、吐出部材32先端と対向電極間
の距離Dgap を短くすることにより、着弾位置ずれ量を
さらに低減することが可能となる。
That is, in the two-dimensional electric field calculation, the calculation is performed under the condition of the strongest electric mutual interference, and the actual electric mutual interference is weaker than in the case of the two-dimensional calculation. Therefore, it is estimated that the displacement δ of the landing in actual printing is 20 μm or less. For example, in the case of printing at 600 dpi, the dot interval is approximately 42 μm, but the landing position deviation of 20 μm or less on the printed image is a level that does not cause any practical problem. Further, as is clear from the graph of FIG. 5B, by shortening the distance D gap between the tip of the ejection member 32 and the opposing electrode, it is possible to further reduce the amount of landing position deviation.

【0017】以上、本実施例によって隣接するインク吐
出セル間の電気的相互干渉を抑制し、インクが吐出され
る吐出部材先端における電界分布を歪めることがなくな
る。その結果、対向電極上にある記録媒体に形成される
ドットの着弾位置ずれを抑制することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the electric mutual interference between the adjacent ink discharge cells is suppressed, and the electric field distribution at the tip of the discharge member from which ink is discharged is not distorted. As a result, it is possible to suppress the displacement of the landing positions of the dots formed on the recording medium on the counter electrode.

【0018】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図6(a)は、第2の実施例に関わるインクジェ
ット記録装置用の記録ヘッドの基本構造を示した図であ
る。インクジェット記録ヘッド1の中には複数のインク
吐出セル3が所望の解像度に対応した1ライン分のドッ
ト数だけ並列に並べられている。1つのインク吐出セル
3は吐出部材32と前記吐出部材32を囲むように配置
された吐出用電極31とから構成されている。吐出部材
32と吐出用電極31との間の隙間はインク流路になっ
ており、インクタンク12(図中明示せず)から供給さ
れるインク6が毛細管現象によって吐出部材32の先端
まで満たされている。インク吐出セル3の先端は、基板
の端面から例えば100μm突出している。インク吐出
セル3の先端から長手方向に沿って例えば1mm離れた位
置に平板状の対向電極2が配置されており、前記対向電
極2の上に記録媒体5が置かれている。各々のインク吐
出セル3中の吐出用電極31にはインクを吐出させるた
めのパルス電源9とインクの吐出を補助するためのバイ
アス電源8が接続されている。各々のパルス電源9には
駆動回路10から個別に制御信号が送られることによっ
て、印字データに応じて各々の吐出部材32から独立し
て前記吐出部材32周辺の電界によって凝集された帯電
した色剤粒子の集まりがインク滴として吐出されるよう
になっている。本実施例においてインク吐出セル3中の
吐出部材32は導体であり、前記吐出部材32はスイッ
チング素子20aを介して、接地されて(0V)いる。
印字動作中すなわちインクが吐出される間はスイッチン
グ素子20aは開放状態になっているので、吐出部材3
2は周囲から電気的に絶縁された(フロートされた)状
態にある。吐出部材32の断面構造は、図6(b)に示
すように絶縁性基板22の上に補助部材19を介して成
膜されているが、吐出部材32と補助部材19との間の
界面には不整合によって電荷のトラップサイトとなる欠
陥が多数存在しており、フロートされた状態で吐出部材
32に電圧が誘起され続けるとこれらの界面の欠陥に電
荷がトラップされたままになる。このような界面にトラ
ップされた電荷は不均一に分布しているので、これらの
トラップされた電荷からは不均一な電界が発生するの
で、前記吐出部材32近傍の電界が乱されてしまうこと
によってインクの吐出が不安定になる恐れがある。そこ
で、例えば1ページの印字動作が終了して次の1ページ
の印字動作に入るまでの印字休止期間中に、前記吐出用
電極31に印加する電圧をオフにするとともにスイッチ
ング素子20aを短絡状態にすることにより、界面にト
ラップされている電荷を放電させることができる。した
がって本実施例により、吐出部材32と補助部材19と
の界面にトラップされた電荷を放電させることが可能と
なり、界面にトラップされた電荷による不均一な電界の
発生を防ぐことが可能となる。その結果、安定したイン
ク吐出特性が得られることになる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6A is a diagram showing a basic structure of a recording head for an ink jet recording apparatus according to the second embodiment. In the inkjet recording head 1, a plurality of ink ejection cells 3 are arranged in parallel by the number of dots for one line corresponding to a desired resolution. One ink ejection cell 3 includes an ejection member 32 and an ejection electrode 31 arranged so as to surround the ejection member 32. The gap between the ejection member 32 and the ejection electrode 31 is an ink flow path, and the ink 6 supplied from the ink tank 12 (not shown in the figure) is filled up to the tip of the ejection member 32 by a capillary phenomenon. ing. The tip of the ink discharge cell 3 projects, for example, 100 μm from the end face of the substrate. A plate-shaped counter electrode 2 is disposed at a position, for example, 1 mm away from the tip of the ink discharge cell 3 in the longitudinal direction, and a recording medium 5 is placed on the counter electrode 2. A pulse power supply 9 for discharging ink and a bias power supply 8 for assisting ink discharge are connected to the discharge electrodes 31 in each ink discharge cell 3. A control signal is individually sent from the drive circuit 10 to each pulse power supply 9, so that the charged colorant aggregated by the electric field around the discharge member 32 independently of each discharge member 32 according to print data. A collection of particles is ejected as ink droplets. In this embodiment, the ejection member 32 in the ink ejection cell 3 is a conductor, and the ejection member 32 is grounded (0 V) via the switching element 20a.
During the printing operation, that is, while the ink is ejected, the switching element 20a is in the open state.
2 is in a state of being electrically isolated (floated) from the surroundings. As shown in FIG. 6B, the cross-sectional structure of the discharge member 32 is formed on the insulating substrate 22 via the auxiliary member 19, and is formed at the interface between the discharge member 32 and the auxiliary member 19. There are a number of defects that serve as trap sites for electric charges due to mismatching. When a voltage is continuously induced in the discharge member 32 in a floating state, electric charges are still trapped in defects at these interfaces. Since the charges trapped at such an interface are non-uniformly distributed, a non-uniform electric field is generated from the trapped charges, so that the electric field near the ejection member 32 is disturbed. Ink ejection may become unstable. Therefore, for example, during a printing pause period from the end of the printing operation of one page to the start of the printing operation of the next one page, the voltage applied to the discharge electrode 31 is turned off, and the switching element 20a is short-circuited. By doing so, the charges trapped at the interface can be discharged. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to discharge the charges trapped at the interface between the ejection member 32 and the auxiliary member 19, and it is possible to prevent the generation of a non-uniform electric field due to the charges trapped at the interface. As a result, stable ink ejection characteristics can be obtained.

【0019】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。図5(b)のグラフにおいて、吐出部材32の材
質としてフロートさせた導体の代わりに誘電体を用いた
場合の着弾位置ずれ量δと吐出部材32先端と対向電極
2間の距離Dgap との関係を併せて示している。図5
(b)において、同じ吐出部材32先端と対向電極2間
の距離Dgap に対して比誘電率第3.4 の場合に比べて
比誘電率第7.5 の場合の方が着弾位置ずれ量δが小さ
いことがわかる。これは、吐出粒材32の比誘電率が高
くしていくと、着弾位置ずれ量δと吐出部材32先端と
対向電極2間の距離Dgap との関係がフロートさせた導
体に近づいていくことを示している。図7(a)および
(b)は、それぞれ吐出部材32の比誘電率が100お
よび3000の場合でのインク吐出セル3と対向電極2
の間の電位分布を計算した結果である。計算の条件は、
吐出部材32の比誘電率を除いて図4の場合と同じであ
る。吐出部材32dの近傍に着目して図7(a)および
(b)を比較すると、両者において電位分布がほとんど
同じであることが分かる。そこで、吐出部材32先端と
対向電極2間の距離Dgap =1(mm)の場合について、
吐出部材32の比誘電率と着弾位置ずれ量δとの関係を
プロットすると図8のようになる。図8より比誘電率が
100以上では、着弾位置ずれ量δはおよそ35μmで
一定になっていることがわかる。この値は、図5(b)
からも分かるように前記吐出部材32にフロートさせた
導体を用いた場合(比誘電率が無限大の場合)とほぼ同
じであり、実用上無視しうる程度の着弾位置ずれ量であ
る。ところで吐出用電極31へ印加される電圧,吐出用
電極31,吐出部材32の形状,インク吐出セル3の配
列ピッチなどに依存して、図8の吐出部材32の比誘電
率と着弾位置ずれ量δとの関係を示す曲線は変化する
が、定性的には前記吐出部材32の比誘電率が高くなる
につれてフロートさせた導体の場合の着弾位置ずれ量に
近づいていく。このことは、図1において吐出部材32
の材質に導体の代わりに、導体の場合の前記吐出部材周
辺の電位分布と同様の電位分布をもたらす比誘電率を有
する誘電体を用いた場合でも、第1の実施例と同じく隣
接するインク吐出セル3間の電気的な相互干渉による着
弾の位置ずれを抑制することができることを示してい
る。したがって、本実施例においてインク吐出セル3中
の吐出部材32の材質に、導体の場合の前記吐出部材周
辺の電位分布と同様の電位分布をもたらす比誘電率を有
する誘電体を用いることにより、吐出部材32が導体で
なくなるので吐出用電極31による静電誘導による誘導
電荷が吐出部材32表面に発生しなくなる。その結果、
補助部材19との界面の欠陥に電荷がトラップされるこ
とがないので、電荷の放電動作無しに連続して印刷して
も安定してインクを吐出させつづけることが可能とな
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the graph of FIG. 5B, the difference between the landing position deviation amount δ when the dielectric material is used instead of the conductor that is floated as the material of the ejection member 32 and the distance D gap between the tip of the ejection member 32 and the counter electrode 2 is shown. The relationship is also shown. FIG.
In (b), the displacement of the landing position is larger in the case of the relative dielectric constant of 7.5 than in the case of the relative dielectric constant of 3.4 with respect to the distance D gap between the tip of the discharge member 32 and the counter electrode 2. It can be seen that δ is small. This is because, as the relative dielectric constant of the ejection particulate material 32 increases, the relationship between the landing position deviation amount δ and the distance D gap between the tip of the ejection member 32 and the counter electrode 2 approaches the floated conductor. Is shown. FIG. 7 (a) and
(b) shows the ink discharge cell 3 and the counter electrode 2 when the relative permittivity of the discharge member 32 is 100 and 3000, respectively.
It is a result of calculating the potential distribution between. The calculation condition is
This is the same as the case of FIG. 4 except for the relative permittivity of the ejection member 32. Comparing FIGS. 7A and 7B focusing on the vicinity of the ejection member 32d, it can be seen that the potential distribution is almost the same in both cases. Therefore, in the case where the distance D gap = 1 (mm) between the tip of the ejection member 32 and the counter electrode 2,
FIG. 8 is a plot of the relationship between the relative dielectric constant of the ejection member 32 and the landing position deviation amount δ. FIG. 8 shows that when the relative dielectric constant is 100 or more, the landing position deviation amount δ is constant at about 35 μm. This value is shown in FIG.
As can be seen from the figure, the landing position shift amount is almost the same as the case where the conductor floated on the ejection member 32 is used (the case where the relative dielectric constant is infinite), and is negligible in practical use. By the way, depending on the voltage applied to the ejection electrode 31, the shape of the ejection electrode 31, the ejection member 32, the arrangement pitch of the ink ejection cells 3, etc., the relative permittivity and the landing position deviation amount of the ejection member 32 in FIG. The curve indicating the relationship with δ changes, but qualitatively approaches the landing position shift amount in the case of a floating conductor as the relative dielectric constant of the discharge member 32 increases. This means that the ejection member 32 in FIG.
In the case where a dielectric having a relative permittivity that provides a potential distribution similar to the potential distribution around the ejection member in the case of a conductor is used instead of the conductor as the material of the ink, the adjacent ink ejection is performed as in the first embodiment. This shows that the displacement of the landing due to the electric mutual interference between the cells 3 can be suppressed. Therefore, in the present embodiment, the ejection member 32 in the ink ejection cell 3 is made of a dielectric material having a relative permittivity that provides a potential distribution similar to the potential distribution around the ejection member in the case of a conductor. Since the member 32 is no longer a conductor, no induced charge is generated on the surface of the ejection member 32 due to electrostatic induction by the ejection electrode 31. as a result,
Since charges are not trapped by defects at the interface with the auxiliary member 19, it is possible to continue to discharge ink stably even when printing is performed continuously without discharging the charges.

【0020】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。図9(a)は、第4の実施例に関わるインクジェ
ット記録装置用の記録ヘッドの基本構造を示した図であ
る。インクジェット記録ヘッド1の中には1枚の基板上
に複数のインク吐出セル3が所望の解像度に対応した1
ライン分のドット数だけ並列に並べられている。1つの
インク吐出セル3は吐出部材32と前記吐出部材32を
挟むように配置された吐出用電極31とから構成されて
いる。吐出部材32と吐出用電極31との間の隙間はイ
ンク流路になっており、インクタンク12(図中明示せ
ず)から供給されるインク6が毛細管現象によって吐出
部材32の先端まで満たされている。インク吐出セル3
の先端は、基板の端面から例えば100μm突出してい
る。インク吐出セル3の先端から長手方向に沿って例え
ば1mm離れた位置に平板状の対向電極2が配置されてお
り、前記対向電極2の上に記録媒体5が置かれている。
各々のインク吐出セル3中の吐出用電極31にはインク
を吐出させるためのパルス電源9とインクの吐出を補助
するためのバイアス電源8が接続されている。各々のパ
ルス電源9には駆動回路10から個別に制御信号が送ら
れることによって、印字データに応じて各々の吐出用電
極31から独立して吐出部材周辺の電界によって凝集さ
れた帯電した色剤粒子の集まりがインク滴として吐出さ
れるようになっている。本実施例においてインク吐出セ
ル3中の吐出部材32は比誘電率が100以上の誘電体で
あり、前記吐出部材32はスイッチング素子20bを介
して、交流電源23に接続されている。印字動作中すな
わちインクが吐出される間はスイッチング素子20bは
開放状態になっているので、吐出部材32は周囲から電
気的に絶縁された(フロートされた)状態にある。吐出
部材32の断面構造は、図9(b)に示すように絶縁性基
板22の上に補助部材19を介して薄膜電極21aと2
1bに挟まれた構造になっているが、高誘電率材料の場
合には外部から電界が印加された場合にヒステリシス特
性があるために分極状態が初期の状態に戻らず残留分極
が発生してしまう。このような残留分極による不要な電
界によりインク吐出が不安定になることを防ぐために、
本実施例では例えばライン印字動作の間でスイッチング
素子20bを短絡状態にして、吐出部材32を挟んでい
る薄膜電極21aおよび21bの間に交流電源23を印
加する。この時、交流電源23の波形は図10のように
時間とともに振幅が減衰する波形になっている。このよ
うな波形の電圧を吐出部材32に印加することにより残
留分極を初期状態に戻すことができる。したがって本実
施例によって、吐出部材32に比誘電率100以上の高
誘電率材料を用いた場合に吐出部材32内に発生する残
留分極を定期的に初期化することが可能となり、長期間
にわたって安定なインク吐出を維持することができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9A is a diagram showing a basic structure of a recording head for an inkjet recording apparatus according to the fourth embodiment. In the ink jet recording head 1, a plurality of ink ejection cells 3 on one substrate correspond to a desired resolution.
The number of dots for the line is arranged in parallel. One ink discharge cell 3 includes a discharge member 32 and discharge electrodes 31 arranged so as to sandwich the discharge member 32. The gap between the ejection member 32 and the ejection electrode 31 is an ink flow path, and the ink 6 supplied from the ink tank 12 (not shown in the figure) is filled up to the tip of the ejection member 32 by capillary action. ing. Ink ejection cell 3
Is projected, for example, by 100 μm from the end face of the substrate. A plate-shaped counter electrode 2 is disposed at a position, for example, 1 mm away from the tip of the ink discharge cell 3 in the longitudinal direction, and a recording medium 5 is placed on the counter electrode 2.
A pulse power supply 9 for discharging ink and a bias power supply 8 for assisting ink discharge are connected to the discharge electrodes 31 in each ink discharge cell 3. Control signals are individually sent from the drive circuit 10 to each of the pulse power sources 9 so that the charged colorant particles aggregated by the electric field around the ejection member independently of each of the ejection electrodes 31 according to the print data. Are ejected as ink droplets. In this embodiment, the ejection member 32 in the ink ejection cell 3 is a dielectric having a relative dielectric constant of 100 or more, and the ejection member 32 is connected to the AC power supply 23 via the switching element 20b. During the printing operation, that is, while the ink is being ejected, the switching element 20b is in the open state, so that the ejection member 32 is in a state of being electrically insulated (float) from the surroundings. As shown in FIG. 9B, the sectional structure of the discharge member 32 is such that the thin film electrodes 21 a and
1b, but in the case of a high dielectric constant material, the polarization state does not return to the initial state due to the hysteresis characteristic when an electric field is applied from the outside, and remanent polarization occurs. I will. In order to prevent the ink ejection from becoming unstable due to an unnecessary electric field due to such remanent polarization,
In this embodiment, for example, the switching element 20b is short-circuited during the line printing operation, and the AC power supply 23 is applied between the thin film electrodes 21a and 21b sandwiching the ejection member 32. At this time, the waveform of the AC power supply 23 has a waveform whose amplitude attenuates with time as shown in FIG. By applying a voltage having such a waveform to the ejection member 32, the residual polarization can be returned to the initial state. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to periodically initialize the remanent polarization generated in the discharge member 32 when a high dielectric constant material having a relative dielectric constant of 100 or more is used for the discharge member 32, and the discharge member 32 is stable for a long period of time. Ink discharge can be maintained.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
隣接するインク吐出セル間の電気的相互干渉を抑制し、
インクが吐出される吐出部材先端における電界分布を歪
めることがなくなり、対向電極上にある記録媒体に形成
されるドットの着弾位置ずれを抑制することが可能なイ
ンクジェット記録ヘッド及びそれを用いた装置を提供で
きる。
As described above, according to the present invention,
Suppresses electric mutual interference between adjacent ink ejection cells,
An ink jet recording head and an apparatus using the same, which do not distort the electric field distribution at the tip of the ejection member from which ink is ejected and can suppress the displacement of the landing position of dots formed on the recording medium on the counter electrode. Can be provided.

【0022】また、吐出部材と補助部材との界面にトラ
ップされた電荷を放電させることが可能となり、不要な
電界の発生を防ぐことが可能となり、安定したインク吐
出特性が得られるインクジェット記録装置を提供でき
る。
Further, it is possible to discharge an electric charge trapped at the interface between the discharge member and the auxiliary member, to prevent generation of an unnecessary electric field, and to provide an ink jet recording apparatus capable of obtaining stable ink discharge characteristics. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に関わるインクジェット
記録ヘッドの基本構造を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に関わるインクジェット
記録ヘッド内のインク吐出セルを示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing an ink ejection cell in the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明に関わるインクジェット方式記録ヘッド
を用いた装置構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an apparatus configuration using an ink jet recording head according to the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例に関わるインクジェット
記録ヘッドと対向電極間の2次元での電位分布の計算結
果を等電位線で表示した図。
FIG. 4 is a diagram showing a calculation result of a two-dimensional potential distribution between an inkjet recording head and a counter electrode according to the first embodiment of the present invention, expressed by equipotential lines.

【図5】本発明の第1の実施例に関わるクロストークに
よる着弾位置ずれ量の計算モデル(a)および着弾位置
ずれ量と吐出部材先端と対向電極間の距離との関係(b)
を示す図。
5A and 5B are a calculation model of a landing position shift amount due to crosstalk according to the first embodiment of the present invention (a) and a relationship between the landing position shift amount and a distance between a tip end of a discharge member and a counter electrode (b).
FIG.

【図6】本発明の第2の実施例に関わるインクジェット
記録ヘッドの基本構造(a)および断面構造(b)を示
す図。
FIG. 6 is a diagram showing a basic structure (a) and a sectional structure (b) of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例に関わるインクジェット
記録ヘッドと対向電極間の2次元での電位分布の計算結
果を等電位線で表示した図。
FIG. 7 is a diagram showing a calculation result of a two-dimensional potential distribution between an inkjet recording head and a counter electrode according to a third embodiment of the present invention, represented by equipotential lines.

【図8】本発明の第3の実施例に関わる吐出部材の比誘
電率と着弾位置ずれ量との関係を示す図。
FIG. 8 is a view showing the relationship between the relative dielectric constant of an ejection member and the amount of landing position deviation according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例に関わるインクジェット
記録ヘッドの基本構造(a)および断面構造(b)を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing a basic structure (a) and a sectional structure (b) of an ink jet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例に関わる薄膜電極への
印加電圧の波形を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a waveform of a voltage applied to a thin-film electrode according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】従来の技術におけるインクジェット記録ヘッ
ドの基本構造を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a basic structure of an ink jet recording head according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…インクジェット記録ヘッド、2…対向電極、3…イ
ンク吐出セル、4…被覆部材、5…記録媒体、6…イン
ク、8…バイアス電源、9…パルス電源、10…駆動回
路、12…インクタンク、13a,13b…ポンプ、1
4a,14b…インク循環路、15…インク導入路、1
9…補助部材、20a,20b…スイッチング素子、2
1a,21b…薄膜電極、22…絶縁性基板、23…交
流電源、24…インク吐出用電極、31…吐出用電極、
32…吐出部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink jet recording head, 2 ... Counter electrode, 3 ... Ink ejection cell, 4 ... Coating member, 5 ... Recording medium, 6 ... Ink, 8 ... Bias power supply, 9 ... Pulse power supply, 10 ... Drive circuit, 12 ... Ink tank , 13a, 13b ... pump, 1
4a, 14b: ink circulation path, 15: ink introduction path, 1
9: auxiliary member, 20a, 20b: switching element, 2
1a, 21b: thin-film electrode, 22: insulating substrate, 23: AC power supply, 24: ink discharge electrode, 31: discharge electrode,
32 ... Discharge member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野瀬 敦士 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 米倉 清治 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2C057 AF30 AF71 AG16 AG32 AG37 AH07 AM04 AM16 AM40 AP14 AP54 AP55 AR20 BD07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Atsushi Onose 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Seiji Yonekura 7-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 F-term in Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (reference) 2C057 AF30 AF71 AG16 AG32 AG37 AH07 AM04 AM16 AM40 AP14 AP54 AP55 AR20 BD07

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に補助部を介して配置される吐出部
と、 前記吐出部を挟んで配置され、前記吐出部からインクを
吐出するための吐出電極と、 前記吐出電極を内包する被覆部とを有するインクジェッ
ト記録ヘッド。
An insulating substrate; a discharge unit disposed on the insulating substrate via an auxiliary unit; and a discharge electrode disposed between the discharge unit and discharging ink from the discharge unit. An ink jet recording head having a coating portion including the ejection electrode.
【請求項2】請求項1のインクジェット記録ヘッドにお
いて、 前記吐出部は、周囲から電気的に絶縁されているインク
ジェット記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said discharge section is electrically insulated from surroundings.
【請求項3】請求項1,2のインクジェット記録ヘッド
において、 前記吐出部は、誘電体であるインクジェット記録ヘッ
ド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said discharge section is made of a dielectric material.
【請求項4】絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に補助部を介して配置される吐出部
と、 前記吐出部を挟んで配置され、前記吐出部からインクを
吐出するための吐出電極と、 前記吐出電極を内包する被覆部と、 前記吐出部に対向して配置された対向電極と、 前記吐出電極に電圧を印加するための第1の電源と、第
2の電源とを有するインクジェット記録装置。
4. An insulating substrate, a discharge unit disposed on the insulating substrate via an auxiliary unit, and a discharge electrode disposed to sandwich the discharge unit and discharging ink from the discharge unit. An ink-jet recording comprising: a covering portion including the ejection electrode; a counter electrode disposed to face the ejection portion; a first power supply for applying a voltage to the ejection electrode; and a second power supply. apparatus.
【請求項5】請求項4のインクジェット記録装置におい
て、 前記吐出部は、誘電体であるインクジェット記録装置。
5. The ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein said ejection section is a dielectric.
【請求項6】請求項4,5のインクジェット記録装置に
おいて、 前記吐出部は、スイッチを介して接地されているインク
ジェット記録装置。
6. An ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein said discharge section is grounded via a switch.
【請求項7】請求項4のインクジェット記録装置におい
て、 前記吐出部は、スイッチを介して交流電源に接続されて
いるインクジェット記録装置。
7. An ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein said discharge section is connected to an AC power supply via a switch.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100691254B1 (en) * 2005-07-07 2007-03-12 성균관대학교산학협력단 Drop Supply Injection Device and Drop Supply Injection Method

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