JP2001088307A - Ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recorder

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JP2001088307A
JP2001088307A JP27281399A JP27281399A JP2001088307A JP 2001088307 A JP2001088307 A JP 2001088307A JP 27281399 A JP27281399 A JP 27281399A JP 27281399 A JP27281399 A JP 27281399A JP 2001088307 A JP2001088307 A JP 2001088307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
ink ejection
grid electrode
recording
grid
Prior art date
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Pending
Application number
JP27281399A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Fukano
善信 深野
Mamoru Okano
守 岡野
Seiji Yonekura
清治 米倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate manufacture of a recording head of an ink jet recorder. SOLUTION: This ink jet recorder comprises a recording head 101 having a plurality of ink ejection members provided on a grid electrode plate 105 and an opposing electrode 100 provided to tip sides of the ink ejection members. A folded projection provided to an edge of the grid electrode plate 105 standing toward the side of the ink ejection member and a plurality of cutouts for allowing ink ejected from each of the ink ejection members to pass therethrough toward the side of the opposing electrode 100 are formed on the grid electrode plate 105.

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
録装置のヘッド構造に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a head structure of an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】微小なインク液滴を記録媒体(記録紙等)
に直接吹き付けることによってドットを形成するインク
ジェットプリンタは、その他のプリンタと比較して、騒
音が少ない、少ない部品点数で実現可能である等の利点
を有している。このため、普通紙記録方式のプリンタと
して注目されている。
2. Description of the Related Art Fine ink droplets are recorded on recording media (recording paper, etc.).
Ink jet printers that form dots by directly spraying them on the surface have advantages such as less noise and fewer parts compared to other printers. For this reason, the printer has attracted attention as a plain paper recording type printer.

【0003】このようなインクジェットプリンタの記録
方式としては、例えば、(1)発熱体の熱でインクを沸騰
させたときに発生する気泡の圧力によってインク液滴を
ノズルから吐出させる記録方式、(2)圧電素子のひずみ
でインク室の体積を変化させることによって、ノズルか
らインク液滴を吐出させる記録方式、が知られている。
なお、前者の記録方式(1)を利用した記録技術として
は、特公昭56−9429号公報記載の技術が知られて
おり、後者の記録方式(2)を利用した記録技術として
は、特公昭53−12138号公報記載の技術が知られ
ている。
As a recording method of such an ink jet printer, for example, (1) a recording method in which ink droplets are ejected from nozzles by the pressure of bubbles generated when ink is boiled by heat of a heating element; 2. Description of the Related Art A recording method in which ink droplets are ejected from nozzles by changing the volume of an ink chamber due to distortion of a piezoelectric element is known.
As a recording technique using the former recording method (1), a technique described in Japanese Patent Publication No. 56-9429 is known, and as a recording technique using the latter recording method (2), there is a technique described in The technique described in JP-A-53-12138 is known.

【0004】ところが、これらの記録方式(1)(2)は、
1ドット当たりのインク吐出量が一定であり、面積変調
による階調表現が困難であるため、高精細カラー印刷に
は不向きである。
However, these recording methods (1) and (2)
Since the ink ejection amount per dot is constant and gradation expression by area modulation is difficult, it is not suitable for high-definition color printing.

【0005】そこで、(3)インク吐出部にインクメニス
カスを形成し、このインクメニスカスから、静電気で、
インクまたはインク中の色剤を曳く記録方式が提案され
ている。この記録方式(3)によれば、インクを曳くため
の静電気を生じさせるパルス電圧のパルス幅変調によっ
てインク吐出量を制御することができるため、高精細カ
ラーインクジェットプリンタを実現することができる。
例えば、この記録方式(3)を適用した記録技術として、
特開昭56−4467号公報記載の技術、特表平7−5
02218号公報記載の技術が知られている。
[0005] Therefore, (3) an ink meniscus is formed in the ink discharge portion, and the ink meniscus is formed by static electricity from the ink meniscus.
A recording method of drawing ink or a colorant in ink has been proposed. According to the recording method (3), the ink ejection amount can be controlled by pulse width modulation of a pulse voltage that generates static electricity for drawing ink, so that a high-definition color inkjet printer can be realized.
For example, as a recording technique applying this recording method (3),
Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-4467, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The technique described in Japanese Patent Application Publication No. 02218 is known.

【0006】ところが、この記録方式(3)によれば、画
像記録中、5kHz程度の高速サイクルで、300V〜
500V程度のパルス電圧のオンオフが繰り返される。
このため、この記録方式(3)を適用したインクジェット
プリンタ、特に、マルチヘッドを採用したインクジェッ
トプリンタには、パルス電圧の制御回路として、高価な
高電圧駆動用ICを搭載する必要がある。このことが、
インクジェットプリンタの生産コストの増加につながっ
ている。
However, according to this recording method (3), during image recording, a high-speed cycle of about 5 kHz causes
On / off of the pulse voltage of about 500 V is repeated.
For this reason, it is necessary to mount an expensive high-voltage driving IC as a pulse voltage control circuit on an ink jet printer to which the recording method (3) is applied, particularly an ink jet printer using a multi-head. This is
This has led to an increase in the production cost of inkjet printers.

【0007】そこで、特開平9−234870号公報、
特開平10−128979号公報には、パルス電圧の低
電圧化を図るための技術、具体的には、図10に示すよ
うに、複数の吐出電極の先端と対向電極との間に設けら
れた約1mm程度の間隙にグリッド電極板を配置し、こ
のグリッド電極板に一定電圧Vgridを印加する技術
が提案されている。このようなヘッド構造の静電式マル
チヘッドにおいて、各吐出電極の先端付近の電界は、吐
出電極とグリッド電極板との間の電位勾配によって定ま
る。吐出電極の先端とグリッド電極板との間に設けられ
る間隔は、せいぜい50〜100μm程度であるから、
従来よりも低いパルス電圧Vpをバイアス電圧Vbに重
畳させるだけで、吐出電極の先端付近に適当な電界を発
生させることができる。これにより、パルスジェネレー
タが発生するパルス電圧Vpの低減化が図られている。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-234870 discloses
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-128979 discloses a technique for reducing the pulse voltage, specifically, as shown in FIG. 10, provided between the tips of a plurality of ejection electrodes and a counter electrode. A technique has been proposed in which a grid electrode plate is arranged in a gap of about 1 mm, and a constant voltage Vgrid is applied to the grid electrode plate. In the electrostatic multi-head having such a head structure, the electric field near the tip of each ejection electrode is determined by the potential gradient between the ejection electrode and the grid electrode plate. Since the interval provided between the tip of the discharge electrode and the grid electrode plate is at most about 50 to 100 μm,
An appropriate electric field can be generated in the vicinity of the tip of the discharge electrode only by superimposing the lower pulse voltage Vp on the bias voltage Vb. Thus, the pulse voltage Vp generated by the pulse generator is reduced.

【0008】なお、各吐出電極の先端から吐出されたイ
ンクを対向電極側に通過させるため、グリッド電極板に
は、各吐出電極の先端に対応付けてグリッド孔が開けら
れている。
In order to allow the ink ejected from the tip of each ejection electrode to pass to the counter electrode side, a grid hole is formed in the grid electrode plate in correspondence with the tip of each ejection electrode.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図10に示
したヘッド構造のマルチヘッドの各吐出電極からインク
を吐出させるために必要とされる最小パルス電圧値(以
下、パルス電圧閾値と呼ぶ)は、グリッド電極板のグリ
ッド孔の寸法のバラツキ、吐出電極の先端とグリッド電
極板との間の距離のバラツキによって変動する。そし
て、パルス電圧閾値が不安定であれば、インクの吐出安
定性が低下しうる。したがって、図10に示したヘッド
構造のマルチヘッドには高い加工精度が要求され、この
ことが、インクジェットプリンタの生産効率の低下およ
び製造コストの増加の要因となっている。
However, the minimum pulse voltage value (hereinafter, referred to as a pulse voltage threshold value) required to discharge ink from each discharge electrode of the multi-head having the head structure shown in FIG. And variations in the dimensions of the grid holes in the grid electrode plate and in the distance between the tip of the discharge electrode and the grid electrode plate. If the pulse voltage threshold is unstable, the ejection stability of the ink may be reduced. Therefore, the multi-head having the head structure shown in FIG. 10 is required to have high processing accuracy, which causes a reduction in production efficiency and an increase in manufacturing cost of the ink jet printer.

【0010】ところで、一般的な静電式のマルチヘッド
には、一般に、記録媒体上の記録画像が劣化しやすいと
いう欠点がある。記録媒体上への画像記録中、ある吐出
電極Miの両側の隣接吐出電極Mi-1,Mi+1の電位が異な
ることがあり、このような場合に、中央の吐出電極Mi
から吐出されたインクの軌道が、その両側の隣接吐出電
極Mi-1,Mi+1からの電気的相互干渉(クロストーク)に
よって曲げられてしまうからである。
Incidentally, a general electrostatic multi-head has a drawback that a recorded image on a recording medium is easily deteriorated. In the image recording on the recording medium, which has two sides of adjacent discharge electrodes of a discharge electrode M i M i-1, M i + 1 potential is different, in this case, the center of the discharge electrode M i
This is because the trajectory of the ink ejected from the ink is bent by electric mutual interference (crosstalk) from the adjacent ejection electrodes Mi -1 and Mi + 1 on both sides thereof.

【0011】そこで、本発明は、効率的に製造すること
ができるインクジェット記録装置を提供することを第一
の目的とする。また、インク吐出に必要なパルス電圧閾
値の安定性が、記録ヘッドの寸法精度による影響を受け
にくい低電圧駆動のインクジェット記録装置を提供する
ことを第二の目的とする。そして、本発明は、これらの
目的の達成により、インクジェット記録装置の生産コス
トの削減を図らんとするものである。
Therefore, it is a first object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus which can be manufactured efficiently. It is a second object of the present invention to provide a low-voltage driven inkjet recording apparatus in which the stability of the pulse voltage threshold required for ink ejection is not easily affected by the dimensional accuracy of the recording head. The present invention aims at reducing the production cost of the ink jet recording apparatus by achieving these objects.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、グリッド電極板上に複数のインク吐出部
材を有する記録ヘッドと、前記複数のインク吐出部材の
先端側に配された対向電極とを備え、前記グリッド電極
板は、当該グリッド電極板の端部を前記複数のインク吐
出部材側に立ち上げた折り山と、前記各インク吐出部材
から吐出されたインクを前記対向電極側へと通過させる
ための複数の切欠きとが形成され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-mentioned problems, the present invention is directed to a recording head having a plurality of ink ejection members on a grid electrode plate and an opposing head disposed on the tip side of the plurality of ink ejection members. And an electrode, wherein the grid electrode plate has a folded crest in which an end of the grid electrode plate is raised toward the plurality of ink ejection members, and the ink ejected from each of the ink ejection members is directed to the counter electrode side. And a plurality of notches for allowing the ink to pass therethrough.

【0013】さらに、インク吐出部材列と、前記インク
吐出部材列の各インク吐出部材の先端側に配された対向
電極とを備えたインクジェット記録装置であって、前記
インク吐出部材列と前記対向電極との間に介在させたグ
リッド板を備え、当該グリッド板には、前記インク吐出
部材列の各インク吐出部材に対応付けて、それぞれ、当
該インク吐出部材から吐出されたインクを前記対向電極
側へと通過させるための切欠きと、グリッド電極とが形
成され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。
An ink jet recording apparatus further comprising an ink ejection member array and a counter electrode disposed on the tip side of each ink ejection member of the ink ejection member array, wherein the ink ejection member array and the counter electrode And a grid plate interposed between the ink discharge member array and the ink discharged from the ink discharge member to the counter electrode side, respectively. And a notch for letting through and a grid electrode are provided.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0015】まず、図1、図2により本実施の形態に係
るインクジェット記録装置の構成について説明する。た
だし、ここでは、モノクロ印刷用のライン型インクジェ
ット記録装置を例に挙げることとする。
First, the configuration of the ink jet recording apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. However, here, a line-type inkjet recording apparatus for monochrome printing will be described as an example.

【0016】本インクジェット記録装置の筐体には、図
1に示すように、アースされた対向電極100、対向電
極100に尖端を向けた複数(1ラインのドット数)のイ
ンク吐出部材を有する記録ヘッド101、記録ヘッド1
01からインクを吐出させるためのパルス電圧等を発生
させる電圧発生装置、対向電極100と記録ヘッド10
1との間に設けられた1mm程度の間隙(以下、記録位
置と呼ぶ)を通過するように記録媒体Aを送る記録媒体
搬送装置(不図示)、装置全体を制御するコントローラ
(不図示)等が内蔵されている。これら各部の詳細は以下
の通りである。
As shown in FIG. 1, a housing of the present ink jet recording apparatus has a grounded counter electrode 100 and a plurality of (the number of dots in one line) ink ejection members whose tips are directed toward the counter electrode 100. Head 101, recording head 1
01, a voltage generator for generating a pulse voltage or the like for ejecting ink, the counter electrode 100 and the recording head 10
1, a recording medium transport device (not shown) for feeding the recording medium A so as to pass through a gap of about 1 mm (hereinafter referred to as a recording position), and a controller for controlling the entire device
(Not shown) and the like. Details of these components are as follows.

【0017】記録ヘッド101のヘッド基板は、図2に
示したような積層構造、すなわち、絶縁基板202上
に、順次、電鋳等によって形成された板厚50μm〜1
00μm程度のグリッド電極板105、絶縁基板202
の形成材料よりも比誘電率εsが小さい絶縁膜203が
積層された三層構造を有している。そして、これら三層
200,105,203のうち、グリッド電極板105の
一端だけは、他の二層202,203から対向電極10
0側に突き出しており、インク吐出部材の先端から適当
な間隔(後述)をおいた折り山で絶縁膜105側(インク
吐出部材200側)に折り立てられている。
The head substrate of the recording head 101 has a laminated structure as shown in FIG. 2, that is, a thickness of 50 μm to 1 μm, which is sequentially formed on the insulating substrate 202 by electroforming or the like.
Grid electrode plate 105 of about 00 μm, insulating substrate 202
Insulating film 203 dielectric constant epsilon s than forming material is small has a three-layer structure laminated. Of these three layers 200, 105, 203, only one end of the grid electrode plate 105 is connected to the counter electrode 10 from the other two layers 202, 203.
It protrudes toward the zero side, and is folded up toward the insulating film 105 (toward the ink discharge member 200) at a fold at an appropriate distance (described later) from the tip of the ink discharge member.

【0018】このヘッド基板上には、ポリイミド等の誘
電体薄膜204を下地としたインク吐出部材200が、
記録位置を通過する記録媒体を横切る方向に所定のピッ
チ(通常、250μm程度)で並べられている。これらの
インク吐出部材200は、いずれもポリイミド等の誘電
体薄膜によって形成されているが、その理由については
後述する。
On the head substrate, an ink ejection member 200 having a dielectric thin film 204 of polyimide or the like as a base is provided.
They are arranged at a predetermined pitch (usually about 250 μm) in a direction crossing the recording medium passing the recording position. Each of these ink discharge members 200 is formed of a dielectric thin film such as polyimide, and the reason will be described later.

【0019】このようなインク吐出部材列の各インク吐
出部材200の先端部から飛翔したインクを対向電極側
に通過させるため、グリッド電極板105の突出し部に
は、その端面から他層202,203の端面のきわにか
けての切欠き105aが、インク吐出部材200に1対
1に対応付けて形成されている。
In order to allow the ink flying from the front end of each ink discharge member 200 of such an ink discharge member row to pass to the counter electrode side, the protruding portion of the grid electrode plate 105 is provided with other layers 202 and 203 from the end surface thereof. The notch 105a is formed in the ink ejection member 200 in a one-to-one correspondence.

【0020】さらに、ヘッド基板上には、インク吐出部
材列の隣接インク吐出部材間を仕切る隔壁201がそれ
ぞれ形成されている。そして、各インク吐出部材がそれ
ぞれその両側から2本の記録電極で挟まれるように、各
隔壁201内部に、記録電極111が2本ずつ埋め込ま
れている。このように、記録電極111を隔壁内部に埋
め込んでいるのは、記録電極111とインクとの接触を
防止し、電圧発生装置によるパルス電圧印加中の記録電
極111からインクが飛翔するのを回避するためのであ
る。そして、これらの記録電極のうち、各インク吐出部
材の両側に配された1組の記録電極にそれぞれパルス電
圧が印加されると、そのインク吐出部材の先端部から対
向電極側へとインクを飛翔させる電界が形成される。こ
のような電界をインク吐出部材200の先端に集中させ
るために、各インク吐出部材200の先端は、いずれ
も、絶縁膜203等の端面から対向電極側に僅か(通
常、50μm〜200μm程度)に突出させてある。ま
た、絶縁基板202の形成材料よりも比誘電率εsが小
さい絶縁膜203をインク吐出部材200と絶縁基板2
02との間に介在させているのは、絶縁基板202の電
気分極が、インク吐出部材200の先端付近への電界の
集中の妨げとなるのを防止するためである。例えば、絶
縁基板202としてガラス基板(εs:約7〜10)を用い
た場合には、絶縁膜203の成膜材料としてはポリイミ
ド(εs:約3.4)等の有機物を用いることが望ましい。
Further, partition walls 201 are formed on the head substrate to partition between adjacent ink ejection members in the ink ejection member row. Then, two recording electrodes 111 are embedded in each partition 201 so that each ink ejection member is sandwiched between two recording electrodes from both sides thereof. The embedding of the recording electrode 111 in the partition wall prevents the recording electrode 111 from contacting with the ink and prevents the ink from flying from the recording electrode 111 during application of the pulse voltage by the voltage generator. For. When a pulse voltage is applied to a pair of recording electrodes arranged on both sides of each of the ink ejection members, the ink is ejected from the tip of the ink ejection member to the counter electrode side. An electric field to be generated is formed. In order to concentrate such an electric field on the tip of the ink ejection member 200, the tip of each ink ejection member 200 is slightly (usually about 50 μm to 200 μm) from the end surface of the insulating film 203 or the like to the counter electrode side. It is projected. The insulating film 203 having a relative dielectric constant 率s smaller than that of the material of the insulating substrate 202 is formed on the ink ejection member 200 and the insulating substrate 2.
The reason why the electric polarization is interposed between the ink ejecting member 200 and the insulating substrate 202 is to prevent the electric polarization of the insulating substrate 202 from hindering the concentration of the electric field near the tip of the ink ejection member 200. For example, when a glass substrate (ε s : about 7 to 10) is used as the insulating substrate 202, an organic material such as polyimide (ε s : about 3.4) may be used as a material for forming the insulating film 203. desirable.

【0021】このような構造の記録ヘッドは、半導体製
造プロセス等ですでに確立されている薄膜プロセスを利
用すれば、以下に示すように簡単に、かつ、精度良く製
造することができる。
A recording head having such a structure can be manufactured simply and accurately as described below by using a thin film process already established in a semiconductor manufacturing process or the like.

【0022】絶縁基板202上に、グリッド電極板10
5となるべき金属薄膜をスパッタ等によって成膜し、そ
の上にフォトレジストを塗布する。この塗膜を、所定の
形状のフォトマスクを用いて露光することによって、金
属薄膜上にフォトレジストパターンを形成する。このフ
ォトレジストパターンをマスクとして金属薄膜をウエッ
トエッチングし、その後、不要となったフォトレジスト
パターンを除去する。このようにして櫛歯形状に成形さ
れた金属薄膜上の所定の領域上に絶縁膜105を成膜し
てから、絶縁膜105上に、誘電体薄膜204を下地と
したインク吐出部材200を、金属薄膜を成形したのと
同様なフォトリソグラフィおよびエッチングによって形
成する。また、隣接インク吐出部材間に、それぞれ誘電
体膜を形成し、これら各誘電体膜上に2本の金属薄膜を
形成してから、さらに、それらのうえに誘電体膜を形成
することによって、2本の記録電極111が埋め込まれ
た隔壁201を形成する。最後に、金属薄膜の櫛歯形状
の歯に相当する部分を、インク吐出部材200の先端か
ら適当な間隔をおいた折り山でインク吐出部材200側
に折り立てる。
On the insulating substrate 202, the grid electrode plate 10
A thin metal film to become 5, is formed by sputtering or the like, and a photoresist is applied thereon. The coating film is exposed using a photomask having a predetermined shape to form a photoresist pattern on the metal thin film. The metal thin film is wet-etched using the photoresist pattern as a mask, and then the unnecessary photoresist pattern is removed. After the insulating film 105 is formed on a predetermined region on the metal thin film formed in a comb shape in this manner, the ink ejection member 200 with the dielectric thin film 204 as a base is formed on the insulating film 105. It is formed by the same photolithography and etching as the formation of a metal thin film. Also, by forming a dielectric film between each adjacent ink ejection member, forming two metal thin films on each of these dielectric films, and further forming a dielectric film thereon. A partition 201 in which two recording electrodes 111 are embedded is formed. Lastly, the portion corresponding to the comb-shaped teeth of the metal thin film is folded up toward the ink ejection member 200 by folding ridges at appropriate intervals from the tip of the ink ejection member 200.

【0023】このように薄膜プロセスを利用して記録ヘ
ッドを製造すれば、インク吐出部材の先端とグリッド電
極板の切欠きとの位置決め精度がマスク合わせ精度によ
って定まってしまうため、インク吐出部材の先端とグリ
ッド電極板の切欠きとの位置決め誤差をせいぜい数μm
程度に抑制することができる。このため、インク吐出部
材の先端とグリッド電極板の切欠きとの位置決め精度を
だすために煩雑な位置合わせ処理が行なう必要がなくな
るため、記録ヘッドの製造コストを抑制することができ
る。また、このように薄膜プロセスを利用して記録ヘッ
ドを製造すればスループットが向上するため、このこと
によっても、記録ヘッドの製造コストの抑制が期待でき
る。
If the recording head is manufactured using the thin film process as described above, the positioning accuracy between the tip of the ink discharge member and the notch of the grid electrode plate is determined by the mask alignment accuracy. At most several μm
To some extent. Therefore, it is not necessary to perform a complicated positioning process for obtaining the positioning accuracy between the leading end of the ink discharge member and the notch of the grid electrode plate, so that the manufacturing cost of the recording head can be suppressed. Further, if the print head is manufactured by using the thin film process, the throughput is improved. Therefore, it is expected that the manufacturing cost of the print head can be reduced.

【0024】インク供給装置は、低粘度の石油系溶剤
(例えば、粘度1〜10Pa・s程度のイソパラフィン
等)に帯電色剤粒子と帯電制御剤とを分散させたインク
Bを蓄えておくためのインクタンク102、インクタン
ク102と記録ヘッド101との間をつなぐ2本の配管
104a,104b、コントローラの制御によって駆動
される2台のポンプ103a,103b等から構成され
ている。
The ink supply device is a low-viscosity petroleum-based solvent.
An ink tank 102 for storing an ink B in which charged colorant particles and a charge control agent are dispersed in (for example, isoparaffin having a viscosity of about 1 to 10 Pa · s), and between the ink tank 102 and the recording head 101. And two pumps 103a, 103b driven by the control of the controller.

【0025】このように構成されたインク循環系は、記
録媒体上への画像記録中に記録ヘッド101とインクタ
ンク102とにインクを循環させるための2つの系、具
体的には、インクタンク102から記録ヘッド101へ
とインクBを供給するインク供給系と、記録ヘッド10
1からインクタンク102へとインクBを回収するイン
ク回収系とに分けられる。インク供給系においては、イ
ンクタンク102に蓄えられていたインクBが、ポンプ
103aの吸引によって、インクタンク102から配管
104a内に吸い上げられ、記録ヘッド101のインク
導入路110へと送りこまれる。インク供給系からイン
ク導入路110に送り込まれたインクは、記録ヘッド1
01の隔壁201の根元側に供給され、そのあと、毛管
現象により隔壁間をつたって各インク吐出部材の先端に
向かって流れてゆき、さらにヘッド基板の裏面側に回り
込んでインク回収系へと導かれる。そして、インク回収
系においては、記録ヘッド101内に残存していたイン
クBが、ポンプ103Bの吸引によって、インク排出路
(不図示)から配管104b内に吸い込まれ、インクタン
ク102へと回収される。
The ink circulation system configured as described above has two systems for circulating ink between the recording head 101 and the ink tank 102 during recording of an image on a recording medium. Supply system for supplying ink B from the printer to the printhead 101, and the printhead 10
1 and an ink collection system for collecting the ink B from the ink tank 102. In the ink supply system, the ink B stored in the ink tank 102 is sucked up from the ink tank 102 into the pipe 104a by suction of the pump 103a, and is sent to the ink introduction path 110 of the recording head 101. The ink sent from the ink supply system to the ink introduction path 110 is supplied to the recording head 1.
01, is supplied to the base side of the partition 201, and then flows between the partitions by capillary action toward the tip of each ink ejection member, and further wraps around the back side of the head substrate to the ink recovery system. Be guided. Then, in the ink recovery system, the ink B remaining in the recording head 101 is removed by the suction of the pump 103B.
(Not shown) and is sucked into the pipe 104 b and collected in the ink tank 102.

【0026】また、電圧発生装置は、記録媒体上への画
像記録中に、記録ヘッド101のグリッド電極板板10
5に印加する一定電圧Vgridを、グリッド電源10
9から得ている。さらに、この電圧発生装置は、記録ヘ
ッド101の全記録電極111にバイアス電圧Vb(約
1.5kV〜2.0kV)を印加するバイアス電源10
8、記録画像の1ドットを形成するインク液滴を飛翔さ
せるためのパルス電圧Vpをバイアス電圧Vbに重畳さ
せこれをインク吐出部材200の両側の記録電極111
に印加するパルスジェネレータ群106、外部(パーソ
ナルコンピュータ等)からの画像データに応じてパルス
幅変調された記録信号を各パルスジェネレータ106に
与える駆動回路107を備えている。
Further, the voltage generating device operates the grid electrode plate 10 of the recording head 101 during the image recording on the recording medium.
5 is supplied to the grid power supply 10
9 Further, the voltage generator includes a bias power supply 10 for applying a bias voltage Vb (about 1.5 kV to 2.0 kV) to all the recording electrodes 111 of the recording head 101.
8. A pulse voltage Vp for causing ink droplets forming one dot of a recorded image to fly is superimposed on a bias voltage Vb, and this is applied to the recording electrodes 111 on both sides of the ink ejection member 200.
And a drive circuit 107 that supplies a recording signal pulse-width-modulated to each pulse generator 106 in accordance with image data from the outside (such as a personal computer).

【0027】また、記録媒体搬送装置は、筐体の挿入口
から記録位置を経由して排出口へとつながる搬送路、挿
入口から挿入された記録媒体Aを1枚ずつ搬送路上に呼
び出す呼出しローラ、搬送路の両サイドに所定圧で接触
しながら回転する複数の送りローラ、各ローラを回転さ
せる複数のモータ等から構成されている。コントローラ
は、外部(パーソナルコンピュータ等)からの画像信号を
受け付けると、この記録媒体搬送装置の各モータを制御
し、挿入口から挿入された記録媒体を、1枚ずつ、筐体
内部に取り込み、間欠的運動により記録位置を通過させ
たあと、排出口へと送り出す。
Further, the recording medium conveying device includes a conveying path extending from the insertion port of the housing to the discharge port via the recording position, and a call roller for calling the recording medium A inserted from the insertion port one by one onto the conveyance path. , A plurality of feed rollers that rotate while contacting both sides of the transport path with a predetermined pressure, a plurality of motors that rotate each roller, and the like. When receiving an image signal from the outside (a personal computer or the like), the controller controls each motor of the recording medium transport device, takes in the recording media inserted from the insertion slot one by one into the housing, and intermittently intermittently outputs the recording media. After passing through the recording position by manual movement, it is sent to the outlet.

【0028】ここで、前述したように、インク吐出部材
の形成材料として誘電体を採用した理由について説明す
る。
Here, the reason why the dielectric is used as the material for forming the ink ejection member as described above will be described.

【0029】グリッド電極板付きの記録ヘッドの2次元
モデルのインク吐出部材の先端付近の電界分布を、イン
ク吐出部材の先端(インク吐出点)と対向電極との間隔D
gridを変えながら以下のシミュレーション条件の下でシ
ミュレーションした。
The electric field distribution in the vicinity of the tip of the ink ejection member of the two-dimensional model of the recording head with the grid electrode plate is represented by the distance D between the tip of the ink ejection member (ink ejection point) and the counter electrode.
The simulation was performed under the following simulation conditions while changing the grid .

【0030】 シミュレーション条件 インク吐出部材の形成材料 :(1)導体、(2)誘電体 グリッド電極板への印加電圧Vgrid :2.3kV グリッド電極板の切欠き幅Wgrid :150μm インク吐出部材の幅 :50μm インク吐出部材の尖り角α(図6参照) :60゜ インク吐出部材の先端の曲率半径R(図6参照):10μm インク吐出部材の幅 :250μm 隣接隔壁の間隔 :20μm 隔壁の幅 :20μm バイアス電圧Vb :2.5kV このシミュレーション結果に基づいて、誘電体製のイン
ク吐出部材(1)と導体製のインク吐出部材(2)とについ
て、それぞれ、パルス電圧閾値を算出した。具体的に
は、グリッド電極板を有していない記録ヘッドについて
のパルス電圧閾値を実験により求め、この実験値(V
p:300kV、Vb:2.5kV)を用いて、その記録
ヘッドの2次元モデルのインク吐出部材の先端付近の電
界分布を予めシミュレートしておき、このシミュレーシ
ョン結果と同様な電界分布を、上述のグリッド電極板付
き記録ヘッドの2次元モデルのインク吐出部材の先端付
近に生じさせるパルス電圧値を、グリッド電極板付き記
録ヘッドについてのパルス電圧閾値Vpthとする。
Simulation conditions Material for forming ink discharge member: (1) Conductor, (2) Dielectric Voltage applied to grid electrode plate V grid : 2.3 kV Notch width W grid of grid electrode plate: 150 μm Width: 50 μm Sharp angle α of ink discharge member (see FIG. 6): 60 ° Radius of curvature R at the tip of ink discharge member (see FIG. 6): 10 μm Width of ink discharge member: 250 μm Interval between adjacent partition walls: 20 μm Width of partition wall : 20 μm Bias voltage Vb: 2.5 kV Based on the simulation results, the pulse voltage threshold was calculated for each of the dielectric ink ejection member (1) and the conductor ink ejection member (2). Specifically, the pulse voltage threshold value for a recording head having no grid electrode plate was determined by experiment, and the experimental value (V
(p: 300 kV, Vb: 2.5 kV), the electric field distribution near the tip of the ink ejection member of the two-dimensional model of the recording head is simulated in advance, and the electric field distribution similar to the simulation result is described above. The pulse voltage value generated near the tip of the ink ejection member of the two-dimensional model of the recording head with the grid electrode plate is referred to as the pulse voltage threshold Vpth for the recording head with the grid electrode plate.

【0031】この算出結果を示した図3から、インク吐
出部材の先端と対向電極との間隔Dgridが実用的な範囲
内であれば、誘電体製のインク吐出部材(1)を用いた場
合のほうが、導体製のインク吐出部材(2)を用いた場合
よりも、パルス電圧閾値Vpthが低くなることがわか
る。このことは、インク吐出部材を誘電体で形成するこ
とが、パルスジェネレータから記録電極に印加すべきパ
ルス電圧の抑制を図るうえで有効であることを意味す
る。また、各記録電極に印加されるパルス電圧の抑制が
図られれば、隣接記録電極間のクロストークが発生しに
くくなるため、記録画像の画質の向上にも役立つ。
From FIG. 3 showing the result of the calculation, if the distance D grid between the tip of the ink discharge member and the counter electrode is within a practical range, the case where the dielectric ink discharge member (1) is used is used. It can be seen that the pulse voltage threshold Vpth is lower in the case of using the ink ejection member (2) made of a conductor. This means that forming the ink ejection member from a dielectric material is effective in suppressing the pulse voltage to be applied from the pulse generator to the recording electrode. Further, if the pulse voltage applied to each recording electrode is suppressed, crosstalk between adjacent recording electrodes is less likely to occur, which is useful for improving the quality of a recorded image.

【0032】また、誘電体製のインク吐出部材(1)を用
いた場合、導体製のインク吐出部材(2)を用いた場合の
いずれにおいても、インク吐出部材の先端とグリッド電
極板との間隔Dgridが大きくなるにしたがってパルス電
圧閾値Vpthが徐々に増加してゆくが、グリッド電極板
との間隔Dgridに対するパルス電圧閾値Vpthの変化率
に着目すると、誘電体製のインク吐出部材(1)のほう
が、導体製のインク吐出部材(2)よりも、グリッド電極
板との間隔Dgridの変化に対するパルス電圧閾値Vpth
の感度が鈍いこともわかる。このことは、インク吐出部
材の形成材料として誘電体を採用することによって、イ
ンク吐出部材とグリッド電極板との間隔の寸法誤差がパ
ルス電圧閾値の安定性に悪影響を及ぼしにくくなること
を意味する。すなわち、記録ヘッドの加工精度に対する
要求が緩和されることを意味する。
Further, in both cases where the dielectric ink discharging member (1) is used and when the conductive ink discharging member (2) is used, the distance between the tip of the ink discharging member and the grid electrode plate is increased. D grid slide into increasing pulse voltage threshold V pth gradually according increases but, when attention is focused on the change rate of the pulse voltage threshold V pth for spacing D grid of the grid electrode plate, a dielectric made of the ink ejection member ( The pulse voltage threshold value V pth for the change in the distance D grid between the grid electrode plate and the grid electrode plate is larger in 1) than in the conductive ink ejection member 2.
It can also be seen that the sensitivity of is low. This means that by using a dielectric material as a material for forming the ink discharge member, a dimensional error in the interval between the ink discharge member and the grid electrode plate is less likely to adversely affect the stability of the pulse voltage threshold. In other words, it means that the requirement for the processing accuracy of the recording head is eased.

【0033】また、グリッド電極板付きの記録ヘッドの
2次元モデルのインク吐出部材の先端付近の電界分布
を、グリッド電極板の切欠き幅Wgridを変化させながら
以下のシミュレーション条件の下でシミュレーションし
た。
The electric field distribution near the tip of the ink discharge member of the two-dimensional model of the recording head with the grid electrode plate was simulated under the following simulation conditions while changing the notch width W grid of the grid electrode plate. .

【0034】 シミュレーション条件 インク吐出部材の形成材料 :(1)導体、(2)誘電体 グリッド電極板への印加電圧Vgrid :2.3kV インク吐出部材先端とグリッド電極板 との間隔Dgrid:50μm インク吐出部材の幅 :50μm インク吐出部材の尖り角α :60゜ インク吐出部材の先端の曲率半径R :10μm インク吐出部材の幅 :250μm 隣接隔壁の間隔 :20μm 隔壁の幅 :20μm バイアス電圧Vb :2.5kV このシミュレーション結果に基づいて、誘電体製のイン
ク吐出部材(1)と導体製のインク吐出部材(2)とについ
て、それぞれ、上述の場合と同様な手法によってパルス
電圧閾値を算出した。この算出結果を示した図4によれ
ば、実用的な切欠き幅の範囲内であれば、誘電体製のイ
ンク吐出部材(1)を用いた場合のほうが、導体製のイン
ク吐出部材(2)を用いた場合よりも、パルス電圧閾値V
pthが低くなることがわかる。このことは、インク吐出
部材を誘電体で形成することが、パルスジェネレータか
ら記録電極に印加すべきパルス電圧の抑制を図るうえで
有効であることを意味する。
Simulation conditions Material for forming ink discharge member: (1) Conductor, (2) Dielectric Voltage applied to grid electrode plate V grid : 2.3 kV Distance D grid between tip of ink discharge member and grid electrode plate: D grid : 50 μm Ink ejection member width: 50 μm Sharp angle α of the ink ejection member: 60 ° Radius of curvature R at the tip of the ink ejection member: 10 μm Ink ejection member width: 250 μm Distance between adjacent partition walls: 20 μm Partition wall width: 20 μm Bias voltage Vb: 2.5 kV Based on the simulation result, the pulse voltage threshold was calculated for each of the dielectric ink ejection member (1) and the conductor ink ejection member (2) by the same method as described above. According to FIG. 4 showing the result of the calculation, when the ink discharge member (1) made of a dielectric material is used, the ink discharge member (2) made of a conductor can be used within the range of a practical notch width. ), The pulse voltage threshold V
It turns out that pth becomes low. This means that forming the ink ejection member from a dielectric material is effective in suppressing the pulse voltage to be applied from the pulse generator to the recording electrode.

【0035】また、誘電体製のインク吐出部材(1)を用
いた場合、導体製のインク吐出部材(2)を用いた場合の
いずれにおいても、グリッド電極板の切欠き幅Wgrid
大きくなるにしたがってパルス電圧閾値Vpthが徐々に
増加してゆくが、グリッド電極板の切欠き幅Wgridに対
するパルス電圧閾値Vpthの変化率に着目すると、誘電
体製のインク吐出部材(1)のほうが、導体製のインク吐
出部材(2)よりも、グリッド電極板の切欠き幅Wgrid
変化に対するパルス電圧閾値Vpthの感度が鈍いことも
わかる。このことは、インク吐出部材の形成材料として
誘電体を採用すすれば、グリッド電極板の切欠き幅の寸
法誤差がパルス電圧閾値の安定性に悪影響を及ぼしくく
なることを意味する。すなわち、記録ヘッドの加工精度
に対する要求が緩和されることを意味する。
Further, the cutout width W grid of the grid electrode plate is increased in both cases where the dielectric ink ejection member (1) is used and when the conductor ink ejection member (2) is used. The pulse voltage threshold value V pth gradually increases in accordance with the following formula. However, focusing on the rate of change of the pulse voltage threshold value V pth with respect to the notch width W grid of the grid electrode plate, the dielectric ink ejection member (1) is more suitable. It can also be seen that the sensitivity of the pulse voltage threshold V pth to the change in the notch width W grid of the grid electrode plate is lower than that of the conductive ink ejection member (2). This means that if a dielectric material is used as the material for forming the ink ejection member, the dimensional error in the notch width of the grid electrode plate will not adversely affect the stability of the pulse voltage threshold. In other words, it means that the requirement for the processing accuracy of the recording head is eased.

【0036】さらに、グリッド電極板付きの記録ヘッド
の2次元モデルのインク吐出部材の先端付近の電界分布
を、グリッド電極板の切欠きの中心線とインク吐出部材
の中心線との間の位置ずれ量Δax(図5(a)参照)を変
化させながら以下のシミュレーション条件の下でシミュ
レーションし、このシミュレーション結果に基づき、グ
リッド電極板付きの記録ヘッドのインク吐出部材から飛
翔したインクにより記録媒体上に形成されるドットの位
置ずれ量δ(着弾位置ずれ量)を次式(1)により算出し
た。
Further, the electric field distribution in the vicinity of the tip of the ink ejection member of the two-dimensional model of the recording head with the grid electrode plate is obtained by calculating the positional deviation between the center line of the notch of the grid electrode plate and the center line of the ink ejection member. The simulation was performed under the following simulation conditions while changing the amount Δax (see FIG. 5A). Based on the simulation result, the ink flying from the ink ejection member of the recording head with the grid electrode plate was applied to the recording medium. The positional deviation amount δ (landing position deviation amount) of the formed dots was calculated by the following equation (1).

【0037】δ=Dgap×tanθ …(1) ここで、Dgapは、インク吐出部材の先端と対向電極と
の間隔であり、θは、隣接記録電極間にクロストークが
発生していない場合における理想的な電界ベクトル(理
想的なインク吐出方向)と、隣接記録電極間にクロスト
ークが発生している場合における電界ベクトルE(実際
のインク吐出方向)とのなす角である(図6参照)。
Δ = D gap × tan θ (1) where D gap is the distance between the tip of the ink ejection member and the counter electrode, and θ is the value when no crosstalk occurs between adjacent recording electrodes. Is the angle between the ideal electric field vector (ideal ink ejection direction) and the electric field vector E (actual ink ejection direction) when crosstalk occurs between adjacent recording electrodes (see FIG. 6). ).

【0038】 シミュレーション条件 インク吐出部材の形成材料 :(1)導体、(2)誘電体 グリッド電極板への印加電圧Vgrid :2.3kV グリッド電極板の切欠き幅Wgrid :50μm、150μm インク吐出部材先端とグリッド電極板 との間隔Dgrid:50μm インク吐出部材の幅 :50μm インク吐出部材の先端角(尖り角) :60゜ インク吐出部材の先端の曲率半径 :10μm インク吐出部材の幅 :250μm 隣接隔壁の間隔 :20μm 隔壁の幅 :20μm バイアス電圧Vb :2.5kV このシミュレーション結果を示した図5(b)によれば、
インク吐出部材の形成材料として誘電体を用いた場合
(1)と、インク吐出部材の形成材料として導体を用いた
場合(2)とでは、グリッド電極板の切欠き幅であって
も、グリッド電極板の切欠きとインク吐出部材との位置
ずれ量Δaxに対する着弾位置ずれ量δの差がほとんど
ないことがわかる。このことは、インク吐出部材の形成
材料として誘電体を採用したとしても、インク吐出部材
の形成材料として導体を採用した場合以上に、グリッド
電極板の切欠きに対するインク吐出部材の位置合わせ誤
差が記録画像の画質に悪影響を与えるようなことはない
ことを意味する。
Simulation conditions Material for forming ink discharge member: (1) conductor, (2) dielectric Voltage applied to grid electrode plate V grid : 2.3 kV Notch width W grid of grid electrode plate: 50 μm, 150 μm Ink discharge Distance between member tip and grid electrode plate D grid : 50 μm Ink ejection member width: 50 μm Tip angle (sharp angle) of ink ejection member: 60 ° Radius of curvature of tip of ink ejection member: 10 μm Ink ejection member width: 250 μm The distance between adjacent barrier ribs: 20 μm The width of barrier ribs: 20 μm Bias voltage Vb: 2.5 kV According to FIG. 5B showing the simulation results,
When a dielectric is used as the material for forming the ink ejection member
In the case of (1) and the case where a conductor is used as a material for forming the ink ejection member, the amount of positional deviation between the notch of the grid electrode plate and the ink ejection member even if the notch width of the grid electrode plate is large. It can be seen that there is almost no difference between the landing position deviation amount δ and Δax. This means that even when a dielectric material is used as the material for forming the ink ejection member, the positioning error of the ink ejection member with respect to the notch of the grid electrode plate is recorded more than when a conductor is used as the material for forming the ink ejection member. This means that there is no adverse effect on the image quality of the image.

【0039】そこで、本実施の形態では、以上の考察結
果に基づき、インク吐出部材の形成材料として誘電体を
採用することによって、プリンタの低消費電力化、記録
画像の画質の向上、生産コストの抑制を図っている。
Therefore, in the present embodiment, based on the above consideration results, by adopting a dielectric material as a material for forming the ink ejection member, it is possible to reduce the power consumption of the printer, improve the quality of recorded images, and reduce the production cost. We are trying to control it.

【0040】つぎに、図7により、インク吐出部材の先
端とグリッド電極板の突出し部との間に設ける間隔の寸
法として適当な数値範囲について説明する。
Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of an appropriate numerical range as a dimension of a space provided between the tip of the ink discharge member and the protruding portion of the grid electrode plate.

【0041】インク吐出部材の先端(インク吐出点)とグ
リッド電極板との間の距離Dgridとパルス電圧閾値V
pthとの関係を表すグラフ、インク吐出部材の先端(イン
ク吐出点)とグリッド電極板との間の距離Dgridと着弾
位置ずれ量δとの関係を表すグラフを、図7(a)(b)に
示す。なお、これらのグラフは、前述の場合と同様なシ
ミュレーション条件下において行なったシミュレーショ
ン結果を基礎として作成したものである。
The distance D grid between the tip (ink discharge point) of the ink discharge member and the grid electrode plate and the pulse voltage threshold V
7 (a) and 7 (b) are graphs showing the relationship between pth and the distance D grid between the tip of the ink ejection member (ink ejection point) and the grid electrode plate and the landing position deviation amount δ. ). Note that these graphs are created based on simulation results performed under the same simulation conditions as those described above.

【0042】図7(a)からわかるように、グリッド電極
板なしの記録ヘッドの2次元モデルに関しては、パルス
電圧閾値Vpthが常に一定(ここでは、約300V)であ
るのに対して、グリッド電極板付き記録ヘッドの2次元
モデルに関しては、グリッド電極板への印加電圧の大小
によらず、インク吐出部材の先端とグリッド電極板との
間隔Dgridが大きくなるにしたがってパルス電圧閾値V
pthが徐々に増加する。プリンタの低電圧駆動を主眼と
して、グリッド電極板付き記録ヘッドのインク吐出部材
の先端とグリッド電極板との間隔Dgridを設定するなら
ば、その設定寸法は、グリッド電極板なしの記録ヘッド
よりもパルス電圧閾値が小さくなる範囲内におさまるこ
とが望ましい。例えば、図7(a)において、グリッド電
極板への実用的な印加電圧の範囲(2.2kV〜2.4k
V程度)について考えてみると、グリッド電極板付き記
録ヘッドのインク吐出部材の先端とグリッド電極板との
間隔Dgridの設定範囲は、約150μm以下、より実用
的にしぼれば約50μm〜150μmとなる。
As can be seen from FIG. 7A, in the two-dimensional model of the recording head without the grid electrode plate, the pulse voltage threshold V pth is always constant (about 300 V in this case), Regarding the two-dimensional model of the recording head with an electrode plate, regardless of the magnitude of the voltage applied to the grid electrode plate, the pulse voltage threshold V increases as the distance D grid between the tip of the ink ejection member and the grid electrode plate increases.
pth increases gradually. If the distance D grid between the tip of the ink ejection member of the recording head with a grid electrode plate and the grid electrode plate is set with the main focus on the low voltage driving of the printer, the set dimension is larger than that of the recording head without the grid electrode plate. It is desirable that the pulse voltage threshold falls within a range where the pulse voltage threshold becomes small. For example, in FIG. 7A, a range of a practically applied voltage to the grid electrode plate (2.2 kV to 2.4 kV).
V), the setting range of the distance D grid between the tip of the ink discharge member of the recording head with the grid electrode plate and the grid electrode plate is about 150 μm or less, and more practically about 50 μm to 150 μm. Become.

【0043】そして、グリッド電極板付き記録ヘッドの
インク吐出部材の先端とグリッド電極板との間隔Dgrid
を、このような数値範囲内の適当な数値とすれば、図7
(b)からわかるように、着弾位置ずれ量δを、グリッド
電極板なしの記録ヘッドの着弾位置ずれ量と同程度また
はそれ以下、具体的には、5μm〜50μm程度にまで
抑制することができる。ただし、この着弾位置ずれ量の
値は、あくまでも、記録ヘッドの2次元モデルについて
のもの、すなわち、クロストークが最も強くなる条件下
で計算されたものであり、実際の記録ヘッドの着弾位置
ずれ量は、これよりもさらに抑制されるものと考えられ
る。600dpiの高解像度記録であっても、記録画像
のドット間隔は42μm程度であるから、50μmにも
満たない着弾位置ずれが生じたとしても、記録画像の画
質の乱れとして認識させるに到るほどのことはほとんど
ない。
Then, the distance D grid between the tip of the ink ejection member of the recording head with the grid electrode plate and the grid electrode plate.
Is an appropriate numerical value within such a numerical range, FIG.
As can be seen from (b), the landing position deviation amount δ can be suppressed to about the same or less than the landing position deviation amount of the recording head without the grid electrode plate, specifically, to about 5 μm to 50 μm. . However, the value of the landing position deviation is based on the two-dimensional model of the recording head, that is, the value calculated under the condition that the crosstalk is the strongest. Is considered to be further suppressed. Even in the case of high-resolution printing at 600 dpi, the dot interval of the recorded image is about 42 μm. Therefore, even if a landing position shift of less than 50 μm occurs, it is recognized that the image quality of the recorded image is disturbed. Few things.

【0044】ところで、以上においては、グリッド電極
として1枚の金属板を用いたが、必ずしも、このように
する必要はない。例えば、図2に示したグリッド電極板
に代えて、これと同様な形状の絶縁基板(例えば、アル
ミナ、ジルコニア等)をグリッド板として設け、この絶
縁基板上にグリッド電極となる金属膜を形成するように
してもよい。以下、具体的に説明する。
In the above description, one metal plate is used as the grid electrode. However, this is not always necessary. For example, instead of the grid electrode plate shown in FIG. 2, an insulating substrate (e.g., alumina, zirconia, etc.) having a similar shape is provided as a grid plate, and a metal film serving as a grid electrode is formed on the insulating substrate. You may do so. Hereinafter, a specific description will be given.

【0045】図8に示すように、図2のグリッド電極板
105の代わりに設けられた板厚約50μm〜100μ
mのグリッド板800には、インク吐出部材200に折
り立てられた面の両縁にそれぞれ金属膜801がグリッ
ド電極として形成されていている。そして、これらのグ
リッド電極801には、記録電極111と同じバイアス
電源108からバイアス電圧Vbが供給されている。ま
た、これらのグリッド電極801は、インク吐出部材2
00を挟んでとなりあったグリッド電極と同じグリッド
電極用パルスジェネレータ802に接続されている。そ
して、各グリッド電極用パルスジェネレータ802に
は、これに接続された2つのグリッド電極のあいだのイ
ンク吐出部材200からインクを飛翔させるためのパル
ス電圧を発生するパルスジェネレータに与えられるのと
同じ記録電圧が駆動回路107から与えられる。
As shown in FIG. 8, the thickness of the plate provided in place of the grid electrode plate 105 of FIG.
On the grid plate 800 of m, metal films 801 are formed as grid electrodes on both edges of the surface folded up on the ink ejection member 200, respectively. A bias voltage Vb is supplied to these grid electrodes 801 from the same bias power supply 108 as the recording electrodes 111. These grid electrodes 801 are connected to the ink ejection member 2.
It is connected to the same grid electrode pulse generator 802 as the grid electrode sandwiching 00. Each of the grid electrode pulse generators 802 has the same recording voltage as that applied to a pulse generator that generates a pulse voltage for causing ink to fly from the ink ejection member 200 between the two grid electrodes connected thereto. Is supplied from the drive circuit 107.

【0046】このような構成により、図9(a)に示すよ
うに、1つのインク吐出部材200に対応付けられてい
る記録電極111とグリッド電極801とに供給されて
いるバイアス電圧には、同じタイミングで逆極性のパル
ス電圧が重畳される。すなわち、1つのインク吐出部材
200に対応付けられている記録電極111に印加され
ているバイアス電圧に、インクを吐出させるための正の
パルス電圧Vp1が重畳されるあいだだけ、それと同じイ
ンク吐出部材200に対応付けられているグリッド電極
801に印加されているバイアス電圧には、負のパルス
電圧−Vp2(通常、Vp1=Vp2)が重畳されている。この
ようなパルス電圧印加方法によれば、インク吐出中のイ
ンク吐出部材に対応付けられている記録電極111とグ
リッド電極801との間には所定の電位差(Vp1+Vp2
=Vp/2)が生じているが、インクを吐出しないイン
ク吐出部材に対応付けられている記録電極111とグリ
ッド電極801との間には電位差を生じない。これによ
り、インクを飛翔させるべきでないインク吐出部材の先
端付近には電界が形成されず、不要なインク飛翔が生じ
にくくなる。
With such a configuration, as shown in FIG. 9A, the same bias voltage is supplied to the recording electrode 111 and the grid electrode 801 associated with one ink ejection member 200. At the timing, pulse voltages of opposite polarities are superimposed. That is, the same ink discharge member as long as a positive pulse voltage V p1 for discharging ink is superimposed on the bias voltage applied to the recording electrode 111 associated with one ink discharge member 200. A negative pulse voltage −V p2 (usually V p1 = V p2 ) is superimposed on the bias voltage applied to the grid electrode 801 associated with 200. According to such a pulse voltage application method, the predetermined potential difference (V p1 + V p2) is applied between the recording electrode 111 and the grid electrode 801 associated with the ink ejection member during ink ejection.
= Vp / 2), but there is no potential difference between the recording electrode 111 and the grid electrode 801 associated with the ink ejection member that does not eject ink. As a result, no electric field is formed in the vicinity of the tip of the ink ejection member that should not cause the ink to fly, so that unnecessary ink flying hardly occurs.

【0047】また、インク吐出部材の応答周期Tを短く
して、良好な階調特性を得るには、図9(b)に示すよう
に、記録電極111へのパルス電圧印加タイミングを、
グリッド電極801へのパルス電圧印加タイミングより
も所定の遅延時間tdだけ遅延させるか、その逆に、グ
リッド電極801へのパルス電圧印加タイミングを、記
録電極111へのパルス電圧印加タイミングよりも所定
の遅延時間tdだけ遅延させることが望ましい。例え
ば、さきにグリッド電極801にパルス電圧が印加され
れば、記録電極111にパルス電圧が印加されるまえに
インク吐出部材の先端に色剤粒子が充分に凝集した状態
になっているからである。この場合において、グリッド
電極801に印加されるパルス電圧の大きさは、インク
の特性等を考慮して定めればよい。なお、さきに記録電
極にパルス電圧を印加するようにして場合も、同様に、
その大きさはインクの特性等を考慮して定めればよい。
In order to shorten the response period T of the ink ejection member and obtain good gradation characteristics, as shown in FIG.
The pulse voltage application timing to the grid electrode 801 is delayed by a predetermined delay time td, or conversely, the pulse voltage application timing to the grid electrode 801 is delayed by a predetermined delay from the pulse voltage application timing to the recording electrode 111. It is desirable to delay by the time td. For example, if a pulse voltage is applied to the grid electrode 801 earlier, the colorant particles are sufficiently aggregated at the tip of the ink ejection member before the pulse voltage is applied to the recording electrode 111. . In this case, the magnitude of the pulse voltage applied to the grid electrode 801 may be determined in consideration of ink characteristics and the like. In the case where a pulse voltage is applied to the recording electrode earlier, similarly,
The size may be determined in consideration of the characteristics of the ink and the like.

【0048】以上、モノクロ印刷用のインクジェットプ
リンタを例に挙げて説明したが、カラー印刷用のインク
ジェットプリンタに本発明を適用する場合には、各色
(Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:黒)ごとに
上記と同様な記録ヘッドをプリンタに搭載すればよい。
The above description has been made with reference to an ink jet printer for monochrome printing as an example. However, when the present invention is applied to an ink jet printer for color printing,
(Y: yellow, M: magenta, C: cyan, K: black) A print head similar to the above may be mounted on the printer.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によれば、インクジェット記録装
置の製造効率を向上させることができる。また、記録ヘ
ッドの寸法精度がパルス電圧閾値の安定性に悪影響を及
ぼしにくい、低電圧駆動のインクジェット記録装置を実
現することができる。このような効果により、インクジ
ェット記録装置の生産コストの削減が実現される。
According to the present invention, the manufacturing efficiency of an ink jet recording apparatus can be improved. Further, it is possible to realize a low-voltage driven inkjet recording apparatus in which the dimensional accuracy of the recording head does not adversely affect the stability of the pulse voltage threshold. With such an effect, a reduction in the production cost of the inkjet recording apparatus is realized.

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

【図1】本発明の実施の一形態に係るインクジェット記
録装置の内部構造の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal structure of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は、本発明の実施の一形態に係る記録ヘッ
ドの断面図であり、(b)は、その一部分Cの斜視図であ
る。
2A is a sectional view of a recording head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a perspective view of a part C thereof.

【図3】インク吐出部材の形成材料別に、インク吐出部
材の先端とグリッド電極との間隔と、パルス電圧閾値と
の関係を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the distance between the tip of the ink ejection member and the grid electrode and the pulse voltage threshold for each material for forming the ink ejection member.

【図4】インク吐出部材の形成材料別に、グリッド電極
の切欠き幅と、パルス電圧閾値との関係を示した図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a notch width of a grid electrode and a pulse voltage threshold for each forming material of an ink ejection member.

【図5】(a)は、インク吐出部材とグリッド電極の切欠
きとの位置関係を示した図であり、(b)は、インク吐出
部材の形成材料別に、着弾位置ずれ量と、インク吐出部
材とグリッド電極との位置ずれ量との関係を示した図で
ある。
5A is a diagram illustrating a positional relationship between an ink discharge member and a notch of a grid electrode, and FIG. 5B is a diagram illustrating a landing position shift amount, an ink discharge amount, and a discharge amount for each forming material of the ink discharge member. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a displacement amount of a member and a grid electrode.

【図6】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの2次
元モデルを示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a two-dimensional model of the recording head according to one embodiment of the present invention.

【図7】(a)は、グリッド電極への印加電圧値別に、イ
ンク吐出部材の先端とグリッド電極との間隔と、パルス
電圧閾値との関係を示した図であり、(b)は、グリッド
電極への印加電圧値別に、着弾位置ずれ量と、インク吐
出部材とグリッド電極との位置ずれ量との関係を示した
図である。
FIG. 7A is a diagram illustrating a relationship between a pulse voltage threshold and a distance between the tip of an ink ejection member and a grid electrode for each voltage value applied to the grid electrode, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a landing position deviation amount and a position deviation amount between an ink ejection member and a grid electrode for each voltage value applied to an electrode.

【図8】本発明の実施の一形態に係る記録ヘッドの概略
部分構成図である。
FIG. 8 is a schematic partial configuration diagram of a recording head according to an embodiment of the present invention.

【図9】記録電極用パルスジェネレータから発生するパ
ルス電圧と、グリッド電極用パルスジェネレータから発
生するパルス電圧とのタイミングチャート図である。
FIG. 9 is a timing chart of a pulse voltage generated from a recording electrode pulse generator and a pulse voltage generated from a grid electrode pulse generator.

【図10】従来のインクジェット記録装置の記録ヘッド
の概略構造を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic structure of a recording head of a conventional ink jet recording apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…対向電極 101…記録ヘッド 102…インクタンク 103a,103b…ポンプ 104a,104b…配管 105…グリッド電極 105a…切り欠き 106…パルスジェネレータ群 107…駆動回路 108…バイアス電源 109…グリッド電源 110…インク導入路 111…記録電極 200…インク吐出部材 201…隔壁 202…絶縁基板 203…絶縁膜 204…誘電体薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Counter electrode 101 ... Recording head 102 ... Ink tank 103a, 103b ... Pump 104a, 104b ... Pipe 105 ... Grid electrode 105a ... Notch 106 ... Pulse generator group 107 ... Drive circuit 108 ... Bias power supply 109 ... Grid power supply 110 ... Ink Introducing path 111 ... Recording electrode 200 ... Ink ejection member 201 ... Partition wall 202 ... Insulating substrate 203 ... Insulating film 204 ... Dielectric thin film

フロントページの続き (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 AF93 AP51 AP77 BD05 BD12Continued on the front page (72) Inventor Seiji Yonekura 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. F term (reference) 2C057 AF93 AP51 AP77 BD05 BD12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】グリッド電極板上に複数のインク吐出部材
を有する記録ヘッドと、 前記複数のインク吐出部材の先端側に配された対向電極
とを備え、 前記グリッド電極板には、 当該グリッド電極板の端部を前記複数のインク吐出部材
側に立ち上げた折り山と、 前記各インク吐出部材から吐出されたインクを前記対向
電極側へと通過させるための複数の切欠きと、 が形成されることを特徴とするインクジェット記録装
置。
A recording head having a plurality of ink ejection members on a grid electrode plate; and a counter electrode disposed on a tip side of the plurality of ink ejection members. A fold that raises the end of the plate toward the plurality of ink ejection members, and a plurality of notches for allowing the ink ejected from each of the ink ejection members to pass to the counter electrode side are formed. An ink jet recording apparatus, comprising:
【請求項2】インク吐出部材列と、前記インク吐出部材
列の各インク吐出部材の先端側に配された対向電極とを
備えたインクジェット記録装置であって、 前記インク吐出部材列と前記対向電極との間に介在させ
たグリッド板を備え、 当該グリッド板には、 前記インク吐出部材列の各インク吐出部材に対応付け
て、それぞれ、 当該インク吐出部材から吐出されたインクを前記対向電
極側へと通過させるための切欠きと、 グリッド電極とが形成されることを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
2. An ink jet recording apparatus comprising: an ink ejection member array; and a counter electrode disposed on a tip side of each ink ejection member of the ink ejection member array, wherein the ink ejection member array and the counter electrode are provided. And a grid plate interposed between the ink discharge member row and the ink discharged from the ink discharge member to the counter electrode side in association with each ink discharge member of the ink discharge member row. And a notch for letting through and a grid electrode are formed.
【請求項3】請求項2記載のインクジェット記録装置で
あって、 前記各インク吐出部材ごとに設けられた第一パルス発生
手段と、 前記各インク吐出部材に対応付けられたグリッド電極単
位に設けられた第二パルス発生手段とを備え、 前記各第二パルス発生手段は、当該第二パルス発生手段
に対応する第一パルス発生手段からのパルス電圧の発生
とともに、当該パルス電圧とは逆極性のパルス電圧をそ
れぞれ発生することを特徴とするインクジェット記録装
置。
3. An ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein said first pulse generation means is provided for each of said ink ejection members, and said first pulse generation means is provided for each grid electrode unit associated with each of said ink ejection members. A second pulse generation means, wherein each of the second pulse generation means, together with the generation of a pulse voltage from the first pulse generation means corresponding to the second pulse generation means, a pulse of the opposite polarity to the pulse voltage An ink jet recording apparatus for generating voltages.
【請求項4】請求項3記載のインクジェット記録装置で
あって、 前記各第二パルス発生手段のパルス電圧発生タイミング
と、当該第二パルス発生手段に対応付けられた第一パル
ス発生手段のパルス電圧発生タイミングとは、所定の遅
延時間だけずれることを特徴とするインクジェット記録
装置。
4. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein a pulse voltage generation timing of each of said second pulse generation means and a pulse voltage of said first pulse generation means associated with said second pulse generation means. An ink jet recording apparatus, wherein the occurrence timing is shifted by a predetermined delay time.
【請求項5】請求項1、2、3および4のうちのいずれ
か1項に記載のインクジェット記録装置であって、 前記各インク吐出部材は、誘電体であることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
5. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein each of the ink ejection members is a dielectric. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023203865A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-26 株式会社Sijテクノロジ Droplet ejection device and adjustment method for multi-nozzle head

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