JP2004291322A - Ink jet head, recorder employing it, and recording method - Google Patents

Ink jet head, recorder employing it, and recording method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet head operating stably by sustaining stable ink state at a nozzle section without requiring a troublesome nozzle recovery means of preliminary ejection, suction purge, or the like, or an intricate control system, and to provide a recorder and a recording method employing it. <P>SOLUTION: The ink jet head comprises an ink chamber provided with an ejection opening plate having at least one ink ejection opening and a substrate disposed oppositely to the ejection opening plate at a specified interval, at least one set of electrodes disposed to hold ink in the ink chamber substantially in the ejecting direction of ink drop, a high resistance film provided in a specified region on the ink ejection opening side of the electrode facing the ink ejection opening, a means for forming a specified electric field between at least one set of electrodes, and a means for ejecting ink in the ink chamber from the ink ejection opening. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機溶媒インクを吐出するインクジェットヘッド、それにより記録媒体上に画像記録を行う記録装置および記録方法の技術分野に属し、詳しくは、インク室内のインクを流動させて攪拌するインクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、色材を含むインクをインク滴としてノズル等の吐出口から吐出して飛翔させ、記録媒体に着弾させて画像を記録するものである。インクジェット記録装置としては、インク滴の吐出方法によって、静電式、サーマル式、ピエゾ式等のものが知られている。このようなインクジェット記録装置は、ノズル先端付近においてインクが乾燥し、インクの増粘してしまうことにより、吐出不良や目詰まりを生じやすいという欠点を有している。これらの対策として、一般に、記録前に予備吐出や吸引パージなどを行って、ノズルの不良なインクを取り除くという、煩瑣な動作が行われている。
【０００３】
また、他の解決方法として、例えば、特許文献１には、静電力によりインク中の荷電色材粒子を濃縮して吐出する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、インク室（キャビティー）のノズル（開口）近傍に設けられた吐出電極（記録電極）にバイアス電圧を印加することで、インク内の色材粒子（トナー粒子）をガイドフィルム先端に凝集させ、さらに、吐出電極に吐出電圧を重畳することで、色材粒子が凝集したインク滴を吐出するものである。この画像形成装置には、インク室の底部、すなわちインク室のインクを挟んで吐出電極と対向する位置にインク内の色材粒子を泳動させるための泳動電極（制御電極）が設けられている。
【０００４】
特許文献１の画像形成装置によれば、その泳動電極に、バイアス電圧よりも小さい、または吐出電圧よりも大きい所定の泳動電圧を印加することによって、記録時にはインクの飛翔方向に、また、非記録時にはその逆方向に色材粒子が泳動するように電界を形成し、あるいは常時、泳動電極にパルス状の制御電圧を印加して色材粒子を励振させることによって、インク室内等のインクの色材粒子を分散させて、ノズルの目詰まりや、吐出不良、インク室内の色材粒子の固着を防止できるとされている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、吐出電極に高電圧のＯＮ／ＯＦＦを行っているため、泳動電極にはさらに電圧差の大きい電圧をＯＮ／ＯＦＦするか、電圧差の非常に大きいパルス状の電圧を印加しなければならず、電気的負荷が高く、吐出の安定性を得るのが難しいという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２には、静電力によりインク中の荷電色材粒子を濃縮して吐出するインクジェット記録装置であって、吐出電極（排出電極）に印加する電圧を制御することにより吐出するインク滴のサイズを変化させ、記録ドット変調を行うインクジェット記録装置が開示されている。このインクジェット記録装置は、インク中の色材粒子をノズル先端部（インク吐出口）へ集中させるための泳動電極をノズルごとに制御して、吐出するインク滴のサイズに応じた色材粒子をノズル先端部に集中させることで、余剰な色材粒子がノズル先端部に固着して目詰まりを生じたり、インク滴中の色材粒子が不足して印字不良となることを防止するものである。
【０００７】
しかしながら、特許文献２のインクジェット記録装置では、１つのヘッドに多数のノズルが配置されたマルチチャンネルヘッドの場合には、泳動電極もそれに応じた数だけ設け、その制御を各ノズルごとに行う必要があるため、複雑な制御系が必要となり、装置のコストアップにもつながる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−７８０２６号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３４０８３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、予備吐出や吸引パージなどの煩瑣なノズル回復手段や、複雑な制御系を必要とすることなく、ノズル部でのインク状態を安定に保ち、安定に動作するインクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、有機溶媒インクをインク滴として吐出するインクジェットヘッドであって、少なくとも１つのインク吐出口を有する吐出口プレート、および、前記吐出口プレートと所定間隔離間して対向する基板を備えるインク室と、このインク室内のインクを前記インク滴の略吐出方向に挟むように設けられた少なくとも１組の電極と、前記インク吐出口と対向する電極の前記インク吐出口側の所定領域に設けられた高抵抗膜と、前記少なくとも１組の電極間に所定の電界を形成する電界形成手段と、前記インク室内のインクを前記インク吐出口より吐出させるインク吐出手段とを有することを特徴とするインクジェットヘッドを提供するものである。
【００１１】
ここで、前記高抵抗膜は、前記インク吐出口に略対向する位置に設けられているのが好ましい。
また、前記高抵抗膜は、絶縁膜であるのが好ましい。
【００１２】
また、さらに、前記下部電極の表面の、前記高抵抗膜の領域以外に低抵抗膜を有し、前記高抵抗膜の比抵抗と前記低抵抗膜の比抵抗との比が１０７ 以上であるのが好ましい。より好ましくは、前記高抵抗膜の比抵抗と前記低抵抗膜の比抵抗との比は５×１０７ 以上であり、特に好ましくは、１０８ 以上である。
【００１３】
また、本発明は、上記のいずれかに記載のインクジェットヘッドを用いて記録媒体上に画像記録を行うことを特徴とする記録装置を提供するものである。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも１つのインク吐出口を有する吐出口プレートおよびこの吐出口プレートと所定間隔離間して対向する基板を備えるインク室を有機溶媒インクで満たし、前記インク室のインクをインク滴として前記インク吐出口から吐出して記録媒体に画像を記録するに際し、前記インク室内のインクを前記インク滴の略吐出方向に挟むように設けられた少なくとも１組の電極の間に所定の電界を形成し、前記インク吐出口と対向する電極の前記インク吐出口側の所定領域に高抵抗膜を設けることにより、前記インク室内のインクを前記少なくとも１組の電極の間で流動させることを特徴とする画像記録方法を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るインクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法を添付の図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明のインクジェット記録装置で用いられる本発明のインクジェットヘッドの一実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
同図に示すインクジェットヘッド１０は、顔料あるいは染料などの色材を含む有機溶媒系のインクＱを用い、所定の吐出手段によってインクＱのインク滴を吐出し、記録媒体に向かって飛翔させて、画像データに応じて画像を記録媒体上に記録すると共に、インクジェットヘッド１０内のインクを挟むように設けられた２つの電極間に電界を形成することによって内部のインクを流動させて攪拌するものである。
【００１７】
インクジェットヘッド１０は、ノズルプレート１２、基板１４および側板１６によりその筐体が形成される。ノズルプレート１２にはノズル１８として所定形状の開口部が所定の間隔で複数形成されている。各ノズル１８は、独立した１単位の吐出部であり、各吐出部ごとに吐出手段２０が備えられている。ノズルプレート１２、基板１４および側板１６で囲まれた空間はインク室２２であり、インクＱが満たされている。インクジェットヘッド１０は、さらに、上部電極２４と、下部電極２６と、絶縁膜２８と、電界形成手段３０とを有している。インクジェットヘッド１０によって画像が記録される記録媒体は、インクジェットヘッド１０のノズル１８と対向する位置（図中、上側）に配置され、ノズル１８から吐出されたインクＱは、矢印Ｓの方向に飛翔する。
【００１８】
なお、図１に示す例は、インクジェットヘッド１０を構成する３つの吐出部を概念的に表したものであるが、本発明のインクジェットヘッド１０において、吐出部の数は１つ以上いくつ備えられていても良いし、その物理的な配置等も何ら限定されない。例えば、複数の吐出部を１次元的または２次元的に配置してラインヘッドを構成することも可能である。また、本発明のインクジェットヘッド１０を、使用するインク色数に応じた数だけ設けることによって、モノクロおよびカラーのどちらにも対応可能である。
【００１９】
ノズルプレート１２、基板１４および側板１６は、絶縁性材料から形成される。インクジェットヘッド１０の筐体は、別々に形成されたノズルプレート１２、基板１４および側板１６が結合されたものであっても良いし、それらのうちいくつかが一体的に成形されたものであっても良い。ノズルプレート１２には、上述のようにノズル１８が設けられており、また、側板１６の所定の位置には、図示しないインク供給口、および、必要に応じてインク回収口が形成されている。また、記録方式に応じて、各吐出部をノズル１８の近傍で隔離する隔壁が設けられていてもよい。
【００２０】
吐出手段２０は、インクジェットヘッド１０からインクＱのインク滴を吐出させる公知の吐出手段であり、各吐出部ごとに設けられる。例えば、インクジェットヘッド１０を静電式のインクジェット記録装置に用いる場合には、吐出手段２０として、各ノズル１８に対応して吐出電極等が設けられるし、サーマル式あるいはバブルジェット（登録商標）式のインクジェット記録装置であれば加熱素子等が、ピエゾ式のインクジェット記録装置であれば、ピエゾ素子等がそれぞれ各吐出部ごとに設けられる。吐出手段２０は、図示しない制御手段によって、記録媒体に記録する画像に応じて制御される。
【００２１】
上部電極２４は、ノズルプレート１２のインク室２２側の面（内面）に形成されている。上部電極２４は、当然のことながら、ノズル１８を塞がないように、ノズル１８の領域を除いて形成されている。なお、図示例では、上部電極２４は、ノズルプレート１２の内面と同一面内に納まるようにノズルプレート１２に埋め込まれている。このような構成は、インク室２２におけるインクの流動抵抗を増加させないので好ましい。しかし、ノズルプレート１２の内面に段差を有して配置されていても良い。
また、上部電極２４は、ノズルプレート１２のノズル１８を除く略全面に形成されていても良いし、部分的に配置されていても良い。部分的に配置される場合にも、各上部電極２４は連結され、１つの電界形成手段３０に接続されるのが好ましい。
【００２２】
下部電極２６は、基板１４のインク室２２側の面（内面）の略全面に形成されている。なお、下部電極２６は、図示例のように基板１４に重ねて形成されていても良いし、基板１４に埋め込まれて形成されていても良い。
このように、上部電極２４および下部電極２６はそれぞれインク室２２の図中上下面に設けられており、インク室２２内のインクＱを、インクＱの飛翔方向（矢印Ｓの方向）に挟むように配されている。
【００２３】
絶縁膜２８は、下部電極２６上のノズル１８に対向する領域に、所定面積で、アイランド状に形成されている。絶縁膜２８は、絶縁性物質を用い、溶融接着、蒸着、スパッタ、フォトレジスト法、溶液塗布、電界重合等によって下部電極２６上に膜（層）を形成することにより、設けることができる。
絶縁膜２８に用いられる材料としては、次のようなものが例示される。すなわち、オレフィン重合体および共重合体（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリレート共重合体、エチレン−メタクリレート共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体等）、塩化ビニル重合体および共重合体（例えば、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等）、塩化ビニリデン共重合体、アルカン酸ビニル重合体および共重合体、アルカン酸アリル重合体および共重合体、スチレンおよびその誘導体の重合体ならびに共重合体（例えば、ブタジエン−スチレン共重合体、イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン−アクリレート共重合体等）、アクリロニトリル共重合体、メタクリロニトリル共重合体、アルキルビニルエーテル共重合体、アクリル酸エステル重合体および共重合体、メタクリル酸エステル重合体および共重合体、イタコン酸ジエステル重合体および共重合体、無水マレイン酸共重合体、アクリルアミド共重合体、メタクリルアミド共重合体、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ケトン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、アミド樹脂、水酸基およびカルボキシル基変性ポリエスエテル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、ロジン系樹脂、水素添加ロジン樹脂、石油樹脂、水素添加石油樹脂、マレイン酸樹脂、テルペン樹脂、水素添加テルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂、環化ゴム−メタクリル酸エステル共重合体、環化ゴム−アクリル酸エステル共重合体、窒素原子を含有しない複素環を含有する共重合体（複素環として、例えば、フラン環、テトラヒドロフラン環、チオフェン環、ジオキサン環、ジオキソフラン環、ラクトン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、１，３−ジオキセタン環等）、エポキシ樹脂、フッ素樹脂（例えば、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、３フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、３フッ化塩化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ））等である。
なお、絶縁膜２８は、図２に示す例のように、下部電極２６とその表面を均一にするように、下部電極２６に埋め込まれているのも好ましい。この場合、下部電極２６表面に段差を生じないため、インクＱの流動抵抗が図１の形態よりも小さく、また、その段差部に気泡が留まったり、汚れが溜まることがないという利点がある。
【００２４】
電界形成手段３０は、上部電極２４および下部電極２６に接続されており、これらに所定の電圧を印加して、上部電極２４および下部電極２６の間に電界を形成する。電圧印加極性は、下部電極２６から上部電極２４に電界が生じるようにしても良いし、また、その逆でも良い。また、一定時間毎にその極性を反転させることも好適に行われる。
【００２５】
なお、インクジェットヘッド１０を備えた本発明のインクジェット記録装置は、さらに、インクジェットヘッド１０に接続されるインク供給系を有しており、このインク供給系によって、インクＱを所定速度でインク室２２に供給する。インク供給系は、インクタンクと、インクタンクとインク室２２の供給口とを結ぶ供給管と、ポンプや各種の計器等を有して構成されている。また、このインクジェット記録装置は、必要に応じて、インク室２２からインクＱを回収するインク回収系を有していてもよい。
このようなインクジェットヘッド１０およびそのインク供給系等は、これらが実装されるインクジェット記録装置の記録形態に応じて、必要なインク色数分だけ用意される。
【００２６】
次に、インクジェットヘッド１０を備えたインクジェット記録装置における、インクジェットヘッド１０の作用を説明する。
このインクジェット記録装置の装置電源がＯＮにされると、インクジェットヘッド１０のインク室２２にはインクＱの供給が開始される。インクＱは、ノズル１８の先端部にまで満たされ、ノズル１８の先端部にはインクメニスカスＭが形成される。
【００２７】
また、上部電極２４および下部電極２６には、電界形成手段３０によって所定電圧が印加されて、常時保たれる。このとき、上部電極２４および下部電極２６の間に正または負の１×１０５ Ｖ／ｍ以上の所定の電界が生じるように電圧値を設定する。すると、インク室２２内においてインクＱの流動が生じる。この原因は明らかにされていないが、恐らくＥＨＤ効果（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｈｙｄｒｏ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）によるものと推定される。すなわち、絶縁膜２８が形成されている領域と、形成されていない領域とを適切に配置することで、上部電極２４および下部電極２６の間でインクＱを流動させることができる。
本実施例においては、絶縁膜２８の略中央部において、絶縁膜２８に略垂直方向（図中矢印Ｔの方向）に強い流れ（ジェット）が発生する。これにより、インク室２２内のインクＱが流動して攪拌される。
【００２８】
このように、下部電極２６の上面にアイランド状の絶縁膜２８を適切に配置することによって、インク室２２内でインクＱをインク供給による流れ方向と異なる方向に流動させて攪拌することができるので、インクＱを、偏りのない安定した状態に保つことが出来る。
さらに、本実施例においては、絶縁膜２８を、ノズル１８に対向する位置に設けているので、インクＱが矢印Ｔ方向に流動することによって、ノズル１８に常に新しいインクＱを送り込むことができる。そのため、ノズル１８において、先端部に停滞したインクＱが乾燥して目詰まりを生じるということがなく、記録開始前の予備吐出や吸引パージ等のメンテナンス動作が不要である。
【００２９】
記録媒体に記録する画像に応じて吐出手段２０が作動すると、ノズル１８からインクＱのインク滴が吐出され、記録媒体に向かって矢印Ｓの方向に飛翔する。インクＱが吐出、飛翔すると共に、ノズル１８には新たなインクＱが供給され、インクメニスカスＭの形状が復帰する。
【００３０】
なお、本実施例においては、絶縁膜２８を、ノズル１８に対向する位置に設けることにより、ノズル１８に積極的に新しいインクＱを供給する形態としているが、本発明はこれには限定されず、絶縁膜２８は、インク室２２内でインクＱを流動させるための所定の位置に所定数設けることができる。また、絶縁膜２８の面積および膜厚等の形状寸法は、インク室２２内で所望のインクＱ流動を生じさせるように、適宜設定することができる。
【００３１】
次に、本発明のインクジェットヘッドの他の形態について図３を参照して説明する。図３のインクジェットヘッド４０は、図１のインクジェットヘッド１０と基本的に同様の構成を有するものであり、同様の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３２】
インクジェットヘッド４０の下部電極２６上のノズル１８に対向する領域には、高抵抗膜４２が、所定面積でアイランド状に形成されている。また、下部電極２６上の、高抵抗膜４２が形成された領域以外の領域には、低抵抗膜４４が形成されている。この高抵抗膜４２および低抵抗膜４４は、同一高さとなるように形成されているのが好ましい。このように、下部電極２６の全面を高抵抗膜４２および低抵抗膜４４で覆うことによって、下部電極２６の腐食を防止することもできる。
【００３３】
高抵抗膜４２および低抵抗膜４４は、それらの比抵抗の比（高抵抗膜４２の比抵抗／低抵抗膜４４の比抵抗）が１０７ 以上となるように構成されている。この範囲において、高抵抗膜４２の比抵抗は、１０１４〜１０１８Ω・ｃｍであるのが好ましく、１０１５〜１０１７Ω・ｃｍであるのがより好ましい。また、低抵抗膜４４の比抵抗は、１０１１Ω・ｃｍ以下であるのが好ましく、１０１０Ω・ｃｍ以下であるのがより好ましい。
このような高抵抗膜４２および低抵抗膜４４は、具体的な一例としては、高抵抗膜４２として、エポキシ樹脂（比抵抗１０１６Ω・ｃｍ）の層をフォトレジスト法で形成し、低抵抗膜４４として、ポリチオフェン（比抵抗８×１０８ Ω・ｃｍ）を溶融塗布することによって形成することができる。
【００３４】
このようなインクジェットヘッド４０においても、上述のインクジェットヘッド１０と同様に、電界形成手段３０によって上部電極２４および下部電極２６に電圧が印加されて、上部電極２４および下部電極２６の間に正または負の電界が形成される。上部電極２４および下部電極２６に印加される電圧は、低抵抗膜４４の領域における電界の値が１×１０５ Ｖ／ｍ以上となるように設定される。これにより、インク室２２内のインクＱが流動する。図示例においては、高抵抗膜４２の上部領域において、図中矢印Ｔの方向に強い流れが発生する。
【００３５】
なお、高抵抗膜４２と低抵抗膜４４との比抵抗の比は、１０７ 以上としているが、より強いインクの流れを生じさせるために、好ましくは、高抵抗膜４２および低抵抗膜４４の比抵抗の比を５×１０７ 以上とし、さらに好ましくは１０８ 以上とし、さらに一層好ましくは１０９ 以上とするのがよい。
なお、図示例においては、高抵抗膜４２を、ノズル１８に対向する位置に設けているが、本発明はこれには限定されず、インク室２２内でインクＱを流動させる所定の位置に所定数設けることができるのは、上述の例と同様である。
【００３６】
上述の各実施例においては、電界形成手段３０による上部電極２４および下部電極２６への電圧の印加を、インクジェット記録装置の電源がＯＮにされている間中、継続的に行って、インク室２２内のインクＱを常時流動させる形態について説明したが、本発明のインクジェットヘッドにおいては、電界形成手段３０による電圧の印加を、必要な短時間においてのみ行ってもよい。
例えば、電界形成手段３０による上部電極２４および下部電極２６への電圧の印加は、インクジェットヘッド１０（４０）において吐出異常が発生した時にのみ行っても良いし、インクジェット記録装置の起動時にのみ行っても良いし、一定時間記録が行われなかった時に行うようにしても良い。このように、ノズル１８においてインクＱの増粘や目詰まり等が生じている時、またはその可能性の高い時にのみ、上部電極２４および下部電極２６に電圧を印加して、インク室２２内のインクＱを流動させることによって、ノズル１８内部のインクＱを入れ替えることができ、ノズル１８およびインク室２２内部のインクＱを良好な状態にすることができる。
【００３７】
本発明のインクジェットヘッドは、その吐出構造としては、公知の種々のインクジェット方式の各種の形態のものが利用可能であるが、特に、インク中の色材粒子を濃縮し、主に、記録媒体あるいは記録媒体の背面の対向電極からの静電吸引力により、濃縮された色材粒子を含むインク液滴を記録媒体上に付着させる形態の静電吐出型インクジェット方式のヘッド、いわゆる静電式インクジェットヘッドを構成し、静電式インクジェット記録装置に利用するのが好適である。
静電式インクジェットヘッドは、画像データに応じて、インクジェットヘッドの吐出電極に所定の電圧を印加することにより、吐出電極との間で所定のバイアス電位に保持された記録媒体あるいは記録媒体の背面の対向電極に対して、静電力を利用してインクを吐出させ、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録するためのものである。
【００３８】
以下では、本発明のインクジェットヘッドを静電式インクジェットヘッドとして用いた例について、図４を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の静電式インクジェット記録装置で用いられる本発明のインクジェットヘッド６０の一実施例の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、インクジェットヘッド６０のうちの２つの吐出部を示す模式的断面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線切断面図である。また、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、それぞれ図４（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図（貫通孔部分を除く）である。
【００３９】
これらの図に示すインクジェットヘッド６０は、吐出手段として、２層電極構造の吐出電極を持つ静電式インクジェットヘッドであって、帯電された顔料等の色材粒子（例えば、トナー等の微粒子成分）を含むインクＱを、静電力により吐出させて、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録すると共に、インクジェットヘッド６０内のインクを挟むように設けられた２つの電極間に電界を形成することによって内部のインクを流動させて攪拌するものである。インクジェットヘッド６０は、ヘッド基板７０と、インクガイド７２と、絶縁性基板７４と、吐出電極を構成する第１駆動電極７６および第２駆動電極７８と、下部電極８０と、シールド電極８２と、絶縁膜６２とを備えている。インクジェットヘッド６０は、図示しない対向電極と対向するように配置されており、この対向電極上に記録媒体が保持されている。
なお、インクジェットヘッド６０にいて、下部電極８０およびシールド電極８２は、それぞれ、図１のインクジェットヘッド１０における下部電極２６および上部電極２４と同様の機能を有するものである。
【００４０】
図示例のインクジェットヘッド６０において、吐出電極は、絶縁性基板７４を挟むように、図中上面に配置される第１駆動電極７６と下面に配置される第２駆動電極７８との２層電極構造としている。
図示例のインクジェットヘッド６０は、さらに、第２駆動電極７８の下方（下面）に絶縁層８６ａを介して配置されるシールド電極８２と、シールド電極８２を覆う絶縁層８６ｄとを備え、また、第１駆動電極７６の上方（上面）を覆う絶縁層８６ｂと、第１駆動電極７６の上方に絶縁層８６ｂを介して配置されるシート状のガード電極８４と、ガード電極８４の上面を覆う絶縁層８６ｃとを備えている。
【００４１】
図示例のインクジェットヘッド６０においては、インクガイド７２は、突状先端部分７２ａを持つ所定厚みの絶縁性樹脂製平板からなり、各吐出部毎にヘッド基板７０の上に配置されている。また、絶縁層８６ｄ、シールド電極８２、絶縁層８６ａ、 絶縁性基板７４、絶縁層８６ｂおよび８６ｃの積層体には、インクガイド７２の配置に対応する位置に貫通孔８８が開孔されている。この貫通孔８８には、 絶縁層８６ｄ側からインクガイド７２が挿入され、 インクガイド７２の先端部分７２ａは、絶縁層８６ｃから突出している。なお、インクガイド７２の先端部分７２ａには、インクＱの供給およびインクＱ内の帯電色材粒子成分の先端部分７２ａへの濃縮を促進するために、インク案内溝となる切り欠きを図中上下方向に形成しても良い。
【００４２】
なお、インクガイド７２の先端部分７２ａは、記録媒体側（図中上側）へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されている。また、インクガイド７２の、インクＱが吐出される先端部分（最先端部）７２ａには、金属が蒸着されているのが好ましい。インクガイド７２の先端部分７２ａの金属蒸着はされていなくても良いが、この金属蒸着により、インクガイド７２の先端部分７２ａの誘電率が実質的に大となり、強電界を生じさせやすくできるという効果があるので、金属蒸着を行うのが好ましい。なお、インクガイド７２の形状は、インクＱ、特に、インクＱ内の帯電色材粒子成分を絶縁性基板７４の貫通孔８８を通って先端部分７２ａに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分７２ａは、突状でなくても良いなど適宜変更してもよく、従来公知の形状とすることができる。
【００４３】
ヘッド基板７０と絶縁層８６ｄとは、所定間隔離間して配置されており、両者の間には、インクガイド７２にインクＱを供給するためのインク室として機能するインク流路６６が形成されている。なお、インク流路６６内のインクＱは、第１駆動電極７６および第２駆動電極７８に印加される電圧と同極性に帯電した微粒子成分を含み、記録時には、図示しないインク循環機構によって、所定方向、図示例ではインク流路６６内を右側から左側へ向かって所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓのインク流）で循環される。以下、インク中の色材粒子が正帯電している場合を例にとって説明する。
【００４４】
第１駆動電極７６および第２駆動電極７８は、絶縁性基板７４に開孔された貫通孔８８の周囲を囲むように、絶縁性基板７４の図中上側、すなわち記録媒体側の表面に、個別電極毎にリング状に、すなわち円形電極として配置されている。なお、第１駆動電極７６および第２駆動電極７８の電極形状は、円形電極に限定されず、略円形であっても、分割円形電極であっても、平行電極または略平行電極であっても良い。一部がこのような第１駆動電極７６および第２駆動電極７８は、２層電極構造に構成され、マトリクス状に配置される。ここで、行方向（例えば、主走査方向）に配置された複数の第１駆動電極７６は相互に接続され、列方向（例えば、副走査方向）に配置された複数の第２駆動電極７８は相互に接続される。
【００４５】
ここで、一つの第１駆動電極７６の行を高電圧レベルまたはフローティング（ハイインピーダンス）状態とし、一つの第２駆動電極７８の列を高電圧レベルとして、一つの行と一つの列とをともにオン状態にすることにより、両者（行と列）が交差する１つの個別電極をオン状態にして、この個別電極からのインクの吐出を行うことができる。なお、この時、これらの第１および第２駆動電極７６および７８の一方が接地レベルの場合にはインクは吐出しない。このように、マトリクス状に配置される第１駆動電極７６および第２駆動電極７８をマトリクス駆動することができる。従って、第１および第２駆動電極７６および７８を駆動するドライバの数を大幅に減らすことができ、ドライバの構成をコンパクトにし、その実装面積を削減することができる。
【００４６】
一方、インクガイド７２と対向する位置には、インク中の帯電した色材粒子と極性が反対となる電圧に帯電された記録媒体が、対向電極上に保持されて配置される。
【００４７】
下部電極８０は、インク流路６６の下方に略全面に配置されている。図示例では、下部電極８０は、ヘッド基板７０の図中上側の略全面に配置されており、その上にインクガイド７２が設けられている。また、下部電極８０上の、インクガイド７２が配置される位置に対応する所定領域には、絶縁膜６２が設けられている。
下部電極８０およびシールド電極８２は、電界形成手段である電圧源６４に接続されており、所定の電位差となるように電圧が印加され、下部電極８０とシールド電極８２との間に電界が形成される。図示例では、下部電極８０とシールド電極８２との間の電界が１×１０５ Ｖ／ｍとなるような所定電圧が電圧源６４によって下部電極８０およびシールド電極８２に印加される。下部電極８０とシールド電極８２との間に形成される電界方向は、特に限定されないが、インクＱの中の荷電粒子が吐出部方向に向かう静電力を受けるようにするのが好ましい。
【００４８】
ここで、下部電極８０上に絶縁膜６２が形成されている領域とそれ以外の領域が存在していることにより、インク流路６６内のインクＱが図中上下方向に流動する。図示例においては、矢印Ｔの位置において矢印Ｔの方向に強い流れを生じる。このように、インクガイド７２の配置された箇所、すなわち各吐出部に対応する位置において、貫通孔８８方向へのインクの流れを生じさせることによって、貫通孔８８のインクＱを常に新鮮なものとすることができ、先端部分７２ａの近傍におけるインクＱの劣化（乾燥による増粘など）や、それによる目詰まり、吐出不良等の不具合を防止することができる。
なお、シールド電極８２は、第１および第２駆動電極７６および７８からのインク流路６６方向への反発電界を遮蔽する機能をも有するものである。
【００４９】
以上のように構成される２層電極構造の吐出電極を持つ本実施形態のインクジェットヘッド６０においては、例えば、第２駆動電極７８に、常時、所定の電圧、例えば６００Ｖを印加し、第１駆動電極７６を、画像データに応じて接地状態（オフ状態）とハイインピーダンス状態（オン状態）とに切り換えることにより、それぞれ第２駆動電極７８に印加される高電圧レベルと同極性に帯電した顔料等の色材粒子を含むインクＱの吐出／非吐出を制御することができる。すなわち、インクジェットヘッド６０では、第１駆動電極７６が接地レベルの状態（オフ状態）では、インクガイド７２の先端部分７２ａ近傍の電界強度が低く、インクＱはインクガイド７２の先端部分７２ａからは飛び出さず、第１駆動電極７６がハイインピーダンス状態（オン状態）になると、インクガイド７２の先端部分７２ａ近傍の電界強度が高くなり、インクガイド７２の先端部分７２ａに濃縮したインクＱは静電力によって先端部分７２ａから飛び出す。このとき、条件を選ぶことによって更に濃縮を行うこともできる。
【００５０】
このような２層電極構造においては、第１駆動電極をハイインピーダンス状態と接地レベルとの間でスイッチングすることができるので、スイッチングのために大電力を消費しない。従って、本実施形態によれば、高精細かつ高速性が要求されるインクジェットヘッドにおいても、消費電力を大幅に削減することができる。
【００５１】
なお、第１駆動電極７６を、画像データに応じて、接地レベル（オフ状態）と高電圧レベル（オン状態）との間でスイッチングさせて、吐出／非吐出を制御してもよい。本実施形態のインクジェットヘッド６０では、第１駆動電極７６または第２駆動電極７８の一方が接地レベルの場合にはインクが吐出せず、第１駆動電極７６がハイインピーダンス状態または高電圧レベルで、かつ第２駆動電極７８が高電圧レベルの場合にだけインクが吐出する。
【００５２】
また、本実施形態では、画像信号に応じて、第１および第２駆動電極７６および７８にパルス電圧を印加し、両電極ともに高電圧レベルとなった時に、インク吐出を行うようにしても良い。
なお、第１駆動電極７６または第２駆動電極７８のどちらかで、または、両方で、インク吐出／非吐出の制御を行うかは特に制限的ではないが、第１駆動電極７６または第２駆動電極７８の一方が接地レベルの場合には、インクＱが吐出せず、第１駆動電極７６がハイインピーダンス状態または高電圧レベルで、かつ第２駆動電極７８が高電圧レベルの場合にだけインクＱが吐出するようにするのが良い。
【００５３】
また、記録媒体を例えば−１．６ｋＶに帯電し、第１駆動電極７６および第２駆動電極７８の何れか一方または両方が負の高電圧（例えば−６００Ｖ）の時にはインクが吐出せず、第１駆動電極７６および第２駆動電極７８の両方が接地レベル（０Ｖ）の場合にだけインクが吐出するようにしても良い。
【００５４】
また、本実施形態によれば、個別電極を２次元的に配置し、マトリクス駆動するため、行方向の複数の個別電極を駆動する行ドライバおよび列方向の複数の個別電極を駆動する列ドライバの個数を大幅に削減することができる。従って、本実施形態によれば、２次元配列される個別電極の駆動回路の実装面積および消費電力を大幅に削減することができる。また、本実施形態によれば、各個別電極間を比較的余裕をもって配置することができるため、各個別電極間での放電の危険性を極めて低減することができ、高密度実装と高電圧を安全に両立させることができる。
【００５５】
なお、上述した静電吐出型インクジェットヘッド６０のように、第１および第２駆動電極７６および７８からなる２層電極構造の吐出電極を用いるものでは、個別電極を高密度に配置すると、隣接する個別電極間に電界干渉が生じることがある。このため、本実施形態のように、隣接するインクガイド７２への電気力線を遮蔽するために、隣接する個別電極の第１駆動電極７６間に、ガード電極８４を設けるのが好ましい。
【００５６】
ガード電極８４は、隣接する個別電極の第１駆動電極７６の間に配置され、隣接する個別電極の吐出部となるインクガイド７２の間に生じる電界干渉を抑制するためのものである。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図４（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図である。図５（ａ）に示すように、ガード電極８４は、金属板などの各個別電極に共通なシート状の電極であり、２次元的に配列されている各個別電極毎の貫通孔８８の周囲に形成された第１駆動電極７６に相当する部分が穿孔されている（図４参照）。なお、本実施形態において、ガード電極８４を設ける理由は、個別電極を高密度に配置すると、隣接する個別電極の電界の状態によって自分自身の個別電極の発生する電界が影響を受け、ドットサイズおよびドットの描画位置が乱れ、記録品質に悪影響を及ぼす場合があるからである。
【００５７】
ところで、ガード電極８４の図中上側は、貫通孔８８を除いて絶縁層８６ｃによって覆われ、ガード電極８４と第１駆動電極７６との間には、絶縁層８６ｂが介在し、両電極８４と７６とを絶縁している。すなわち、ガード電極８４は、絶縁層８６ｃと絶縁層８６ｂとの間に配置され、第１駆動電極７６は、絶縁層８６ｂと絶縁性基板７４との間に配置される。
すなわち、図５（ｂ）に示すように、絶縁性基板７４の上面には、従って、絶縁層８６ｂと絶縁性基板７４との間（図４参照）には、各個別電極毎の貫通孔８８の周囲に形成された第１駆動電極７６が２次元的に配列されており、列方向の複数の第１駆動電極７６が相互に接続されている。
【００５８】
また、図５（ｃ）に示すように、絶縁層８６ａの上面には、従って、絶縁性基板７４の下面には、すなわち、絶縁層８６ａと絶縁性基板７４との間には（図４参照）、各個別電極毎の貫通孔８８の周囲に形成された第２駆動電極７８が２次元的に配列されており、行方向の複数の第２駆動電極７８が相互に接続されている。
【００５９】
上述した実施例においては、第１および第２駆動電極７６および７８として、個別電極毎に円形電極等を設け、それぞれ行および列方向に接続しているが、本発明はこれに限定されず、全ての個別電極を独立にして、個々に駆動するようにしても良いし、第１および第２駆動電極７６および７８の一方を全ての個別電極に共通のシート状電極（貫通孔８８部分は穿孔されている）としても良い。
また、上記実施例においては、吐出電極を第１および第２駆動電極７６および７８の２層電極構造としているが、本発明はこれに限定されず、単層電極構造の吐出電極としても良い。単層吐出電極は、絶縁性基板７４のどちらの表面に配置させても良いが、記録媒体側に設けるのが好ましい。
【００６０】
次に、本発明のインクジェットヘッドを静電式インクジェットヘッドとした他の例について、図６を参照して詳細に説明する。
図６は、本発明の静電式インクジェット記録装置で用いられる本発明のインクジェットヘッドの他の実施例の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、インクジェットヘッド９０のうちの２つの吐出部を示す模式的断面図、（ｂ）は、１つのインクガイド９２を示す斜視図である。同図に示されるインクジェットヘッド９０は、インクガイドの形態が異なる以外は、上述のインクジェットヘッド６０と同様の構成を有するので、同様の要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６１】
インクジェットヘッド９０は、図４のインクジェットヘッド６０と同様に、吐出部となる位置にインクガイド９２が備えられている。インクガイド９２は、下部電極８０上に設けられた絶縁膜６２の略中央に配置されている。インクガイド９２は、円筒状の本体を有し、その先端部分９２ａが先細りの形状となっている。また、インクガイド９２の下部には、インクガイド９２の内部９２ｃにインクＱを取り込むための開口９２ｂが設けられている。開口９２ｂは、インクガイド９２の周方向に１つまたは複数設けられる。
【００６２】
このようなインクガイド９２を有するインクジェットヘッド９０においては、上述のようにして、下部電極８０およびシールド電極８２に電圧を印加することによって、絶縁膜６２の中央部、すなわちインクガイド９２の中央部で図中上方に向かうインクＱの強い流れが生じる。そのため、開口９２ｂから内部９２ｃに取り込まれたインクＱは内部９２ｃを上昇し、先端部分９２ａでインクメニスカスＭを形成すると共に、色材粒子が先端部に濃縮された結果希薄になったインクＱは、先端部分９２ａからインクガイド９２の外面と貫通孔８８の間を通ってインク流路６６に戻される。このように、先端部分９２ａに常に新しいインクＱが供給されるので、インクＱの色材粒子を迅速に補給することができる。また、先端部分９２ａにおいてインクＱが乾燥して目詰まりや吐出不良等を生じることもない。
【００６３】
なお、本発明において、インク室２２（インク流路６６）に入れるインクＱは、有機溶媒中に顔料または染料を配合したものを用いる。有機溶媒としては、記録用インクに用いられる公知の有機溶媒を各種用いることができる。また、顔料および染料としては、従来公知の顔料および染料を特に限定することなく用いることができる。
特に、本発明のインクジェットヘッドにおいては、ノズル先端においてインクが乾燥が目詰まりや吐出不良につながらないので、従来に比して低沸点や低粘度の溶媒を用いることができる。低沸点のインクを用いることにより、記録後の記録媒体から溶媒が短時間で蒸発するため、記録媒体上でのインクのにじみを抑制できるという利点がある。また、低粘度の溶媒を用いることにより、インク滴吐出後のノズル先端へのインクの供給（リフィル）が速やかに行われるため、駆動周波数を向上させることができ、高速記録が可能となる。
【００６４】
なお、本発明の一態様において、本発明のインクジェットヘッドを静電式インクジェットヘッドとして用いた場合には、インクＱは、粒径０．１〜５μｍ程度の着色荷電粒子（着色帯電微粒子成分）をキャリア液中に分散したものを用いる。なお、インク中には、着色荷電粒子とともに、印刷後の画像の定着性を向上させるための分散樹脂粒子を、適宜含有させてもよい。キャリア液は、高い比抵抗（１０９ Ω・ｃｍ以上、好ましくは、１０１０Ω・ｃｍ以上）を有する誘電性の液体（非水溶媒）であることが要求される。仮に、比抵抗の低いキャリア液を使用すると、吐出電極によって印加される電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、荷電粒子（帯電微粒子成分）の濃度が高められず、濃縮がおこらない。また、比抵抗の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本形態には不向きである。
【００６５】
キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、５以下が好ましく、より好ましくは４以下、さらに好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、誘電性液体中の荷電粒子に有効に電界が作用され、泳動が起こりやすくなる。
なお、このような誘電性液体の固有電気抵抗の上限値は１０１６Ω・ｃｍ程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は１．９程度であるのが望ましい。
誘電性液体の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
【００６６】
本発明に用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えば、信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いることができる。
【００６７】
上記の誘電性液体（非水溶媒）中に、分散される着色粒子は、色材自身を分散粒子として誘電性液体中に分散させてもよいし、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用（油性）インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
【００６８】
インク中に分散されたインク粒子、すなわち、着色粒子（微粒子）は、樹脂（ 粒子）と色材（ 粒子）とを含むものであるのが好ましい。
ここで、インク中に分散されたインク粒子の含有量（色材粒子および／または樹脂粒子の合計含有量）は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、さらに好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクと記録媒体表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均−な分散液が得られにくくなったり、吐出ヘッドでのインクの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。
【００６９】
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ぺリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定することなく用いることができる。
【００７０】
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ペンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましい。
【００７１】
また、誘電性溶媒中に分散された着色粒子および／または樹脂粒子等のインク粒子の平均粒径は、０．１μｍ〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２μｍ〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４μｍ〜１．０μｍの範囲である。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。
【００７２】
なお、インクＱ中のインク粒子（着色粒子；分散樹脂粒子および／または色材粒子）は、好ましくは正荷電または負荷電の検電性粒子である。
これらのインク粒子に検電性を付与するには、湿式静電写真用現像剤の技術を適宜利用することで達成可能である。具体的には、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」１３９〜１４８頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」４９７〜５０５頁（コロナ社、１９８８年刊）、原崎勇次「電子写真」１６（Ｎｏ．２）、４４頁（１９７７年）等に記載の検電材料および他の添加剤を用いることで行われる。
【００７３】
また、インク組成物として、粘度は、０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃの範囲が好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲である。着色粒子は、荷電を有し、必要に応じて電子写真用液体現像剤に用いられている種々の荷電制御剤が使用でき、その荷電量は５〜２００μＣ／ｇの範囲が望ましく、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、さらに好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化する事もあり、下記に定義する分配率Ｐが、５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、σ１は、インク組成物の電気伝導度、σ２は、インク組成物を遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、ＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）および液体用電極（川口電機製作所（株）社製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５Ｖ、周波数１ｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３℃の条件で３０分間行った。
以上のようなインク組成物とすることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【００７４】
一方、インク組成物の電気伝導度σ１は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍの範囲である。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。また、インク組成物の表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍさらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
【００７５】
なお、本発明のインクジェットヘッドおよびそれを用いた本発明のインクジェット記録装置は、色材を含む記録用のインクを使用するものには限定されず、有機溶媒系の液体を吐出させる液体吐出ヘッドまたは液体吐出装置にも好適に利用可能である。例えば、上記インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置の他に、有機溶媒を含む液滴を吐出して対象物を塗布する塗布装置に適用することができる。
【００７６】
以上、本発明のインクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ノズル部に常に新しいインクを送り込むことができるので、ノズルの目詰まりや吐出不良等を生じることがなく、従って、予備吐出や吸引パージなどの煩瑣なノズル回復手段や、ノズル部ごとの複雑な制御系を必要とすることなく、ノズル部でのインク状態を安定に保って、良好なインク吐出およびそれによる良好な画像記録が可能な、インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置で用いられる本発明のインクジェットヘッドの一実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のインクジェットヘッドの他の実施例の一部を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ線切断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図４（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線矢視図である。
【図６】本発明のインクジェット記録装置で用いられる本発明のインクジェットヘッドの他の実施例の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、インクジェットヘッドの一部を示す模式的断面図、（ｂ）は、１つのインクガイドを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、４０、６０、９０ インクジェットヘッド
１２ ノズルプレート
１４ 基板
１６ 側板
１８ ノズル
２０ 吐出手段
２２ インク室
２４ 上部電極
２６ 下部電極
２８、６２ 絶縁膜
３０ 電界形成手段
４２ 高抵抗膜
４４ 低抵抗膜
６４ 電圧源
６２ 絶縁膜
６６ インク流路
７０ ヘッド基板
７２、９２ インクガイド
７２ａ 、９２ａ 先端部分
７４ 絶縁性基板
７６ 第１駆動電極
７８ 第２駆動電極
８０ 下部電極
８２ シールド電極
８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ 絶縁層
８８ 貫通孔
９２ｂ 開口
９２ｃ 内部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an inkjet head that discharges an organic solvent ink, and thus a recording apparatus and a recording method for recording an image on a recording medium, and more specifically, an inkjet head that causes the ink in an ink chamber to flow and stir, The present invention relates to a recording apparatus and a recording method using the same.
[0002]
[Prior art]
An ink jet recording apparatus records an image by ejecting ink containing a color material as ink droplets from an ejection port such as a nozzle and landing on a recording medium. As an ink jet recording apparatus, an electrostatic type, a thermal type, a piezo type, or the like is known depending on an ink droplet ejection method. Such an ink jet recording apparatus has a drawback that the ink is dried near the tip of the nozzle and the viscosity of the ink is increased, thereby causing ejection failure and clogging. As a countermeasure for these, generally, a troublesome operation of removing ink with defective nozzles by performing preliminary discharge or suction purge before recording is performed.
[0003]
As another solution, for example, Patent Document 1 discloses an image forming apparatus that concentrates and discharges charged color material particles in ink by electrostatic force. This image forming apparatus applies a bias voltage to an ejection electrode (recording electrode) provided in the vicinity of a nozzle (opening) of an ink chamber (cavity), thereby removing colorant particles (toner particles) in the ink as a guide film. By agglomerating at the tip and further superposing an ejection voltage on the ejection electrode, ink droplets in which the color material particles are aggregated are ejected. This image forming apparatus is provided with a migration electrode (control electrode) for causing the colorant particles in the ink to migrate at the bottom of the ink chamber, that is, the position facing the ejection electrode across the ink in the ink chamber.
[0004]
According to the image forming apparatus of Patent Document 1, by applying a predetermined migration voltage that is lower than the bias voltage or higher than the ejection voltage to the migration electrode, in the flying direction of ink at the time of recording or non-recording Sometimes, the color material of the ink in the ink chamber or the like is formed by forming an electric field so that the color material particles migrate in the opposite direction or constantly applying a pulsed control voltage to the migration electrode to excite the color material particles. It is said that the particles can be dispersed to prevent nozzle clogging, ejection failure, and fixation of coloring material particles in the ink chamber.
[0005]
However, in the image forming apparatus of Patent Document 1, since a high voltage is turned on / off to the ejection electrode, a voltage having a larger voltage difference is turned on / off to the migration electrode, or a pulse having a very large voltage difference is used. There is a problem in that it is difficult to obtain discharge stability because of the high electrical load that must be applied.
[0006]
On the other hand, Patent Literature 2 discloses an ink jet recording apparatus that concentrates and discharges charged color material particles in ink by electrostatic force, and discharges ink droplets by controlling a voltage applied to discharge electrodes (discharge electrodes). An ink jet recording apparatus that performs recording dot modulation by changing the size of the recording medium is disclosed. This ink jet recording apparatus controls the migration electrode for concentrating the color material particles in the ink to the nozzle tip (ink discharge port) for each nozzle, and sets the color material particles according to the size of the ink droplets to be ejected. By concentrating at the tip, excessive coloring material particles are prevented from adhering to the tip of the nozzle and causing clogging, or the coloring material particles in the ink droplets are insufficient to cause printing failure.
[0007]
However, in the inkjet recording apparatus of Patent Document 2, in the case of a multi-channel head in which a large number of nozzles are arranged in one head, it is necessary to provide a number of electrophoretic electrodes in accordance with the number and control the nozzles for each nozzle. Therefore, a complicated control system is required, which leads to an increase in the cost of the apparatus.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-78026
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-334083
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, keep the ink state at the nozzle portion stable without requiring complicated nozzle recovery means such as preliminary discharge and suction purge, and a complicated control system, It is an object to provide an inkjet head that operates stably, a recording apparatus using the inkjet head, and a recording method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an inkjet head that ejects organic solvent ink as ink droplets, the ejection port plate having at least one ink ejection port, and a predetermined distance apart from the ejection port plate. An ink chamber having a substrate facing each other, at least one set of electrodes provided so as to sandwich ink in the ink chamber in a substantially discharging direction of the ink droplets, and the ink discharging port of the electrode facing the ink discharging port A high resistance film provided in a predetermined region on the side, an electric field forming unit that forms a predetermined electric field between the at least one pair of electrodes, and an ink discharge unit that discharges ink in the ink chamber from the ink discharge port. The present invention provides an ink jet head characterized by having the ink jet head.
[0011]
Here, it is preferable that the high resistance film is provided at a position substantially opposite to the ink discharge port.
The high resistance film is preferably an insulating film.
[0012]
Further, a low resistance film is provided on the surface of the lower electrode other than the region of the high resistance film, and a ratio of a specific resistance of the high resistance film to a specific resistance of the low resistance film is 10 7 The above is preferable. More preferably, the ratio of the specific resistance of the high resistance film to the specific resistance of the low resistance film is 5 × 10. 7 Or more, particularly preferably 10 8 That's it.
[0013]
The present invention also provides a recording apparatus characterized in that an image is recorded on a recording medium using any one of the ink jet heads described above.
[0014]
According to another aspect of the invention, an ink chamber including an ejection port plate having at least one ink ejection port and a substrate facing the ejection port plate at a predetermined interval is filled with an organic solvent ink, and the ink in the ink chamber is filled with an ink droplet. When recording an image on a recording medium by discharging from the ink discharge port, a predetermined electric field is applied between at least one pair of electrodes provided so as to sandwich the ink in the ink chamber in a substantially discharging direction of the ink droplets. Forming and providing a high resistance film in a predetermined region on the ink discharge port side of the electrode facing the ink discharge port, thereby causing the ink in the ink chamber to flow between the at least one pair of electrodes. An image recording method is provided.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an inkjet head according to the present invention, a recording apparatus using the inkjet head, and a recording method will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of an ink jet head of the present invention used in the ink jet recording apparatus of the present invention.
The inkjet head 10 shown in the figure uses an organic solvent-based ink Q containing a coloring material such as a pigment or a dye, ejects ink droplets of the ink Q by a predetermined ejection means, and flies toward a recording medium, In addition to recording an image on a recording medium in accordance with image data, an internal electric field is made to flow and stir by forming an electric field between two electrodes provided so as to sandwich the ink in the inkjet head 10. is there.
[0017]
The inkjet head 10 has a casing formed by the nozzle plate 12, the substrate 14 and the side plate 16. A plurality of openings having a predetermined shape are formed in the nozzle plate 12 as nozzles 18 at predetermined intervals. Each nozzle 18 is an independent unit of ejection unit, and an ejection unit 20 is provided for each ejection unit. A space surrounded by the nozzle plate 12, the substrate 14, and the side plate 16 is an ink chamber 22 and is filled with ink Q. The inkjet head 10 further includes an upper electrode 24, a lower electrode 26, an insulating film 28, and an electric field forming unit 30. A recording medium on which an image is recorded by the inkjet head 10 is disposed at a position (upper side in the drawing) facing the nozzle 18 of the inkjet head 10, and the ink Q ejected from the nozzle 18 flies in the direction of the arrow S. .
[0018]
In addition, although the example shown in FIG. 1 conceptually represents the three ejection units constituting the inkjet head 10, the inkjet head 10 of the present invention includes one or more ejection units. The physical arrangement and the like are not limited at all. For example, it is possible to configure a line head by arranging a plurality of ejection units in one or two dimensions. Further, by providing the ink jet head 10 of the present invention in a number corresponding to the number of ink colors to be used, both monochrome and color can be handled.
[0019]
The nozzle plate 12, the substrate 14, and the side plate 16 are made of an insulating material. The casing of the inkjet head 10 may be a nozzle plate 12, substrate 14, and side plate 16 that are separately formed, and some of them may be integrally formed. Also good. The nozzle plate 12 is provided with the nozzle 18 as described above, and an ink supply port (not shown) and, if necessary, an ink recovery port are formed at a predetermined position of the side plate 16. Further, depending on the recording method, a partition that separates the respective ejection portions in the vicinity of the nozzles 18 may be provided.
[0020]
The ejection unit 20 is a known ejection unit that ejects ink droplets of the ink Q from the inkjet head 10 and is provided for each ejection unit. For example, when the inkjet head 10 is used in an electrostatic inkjet recording apparatus, the ejection means 20 is provided with ejection electrodes or the like corresponding to the nozzles 18, and is of a thermal type or a bubble jet (registered trademark) type. In the case of an ink jet recording apparatus, a heating element or the like is provided for each ejection unit, and in the case of a piezo ink jet recording apparatus, a piezo element or the like is provided for each ejection unit. The ejection unit 20 is controlled according to the image to be recorded on the recording medium by a control unit (not shown).
[0021]
The upper electrode 24 is formed on the surface (inner surface) of the nozzle plate 12 on the ink chamber 22 side. As a matter of course, the upper electrode 24 is formed excluding the region of the nozzle 18 so as not to block the nozzle 18. In the illustrated example, the upper electrode 24 is embedded in the nozzle plate 12 so as to be in the same plane as the inner surface of the nozzle plate 12. Such a configuration is preferable because it does not increase the flow resistance of ink in the ink chamber 22. However, the inner surface of the nozzle plate 12 may be arranged with a step.
Further, the upper electrode 24 may be formed on substantially the entire surface excluding the nozzles 18 of the nozzle plate 12 or may be partially arranged. Even in the case of partial arrangement, each upper electrode 24 is preferably connected and connected to one electric field forming means 30.
[0022]
The lower electrode 26 is formed on substantially the entire surface (inner surface) of the substrate 14 on the ink chamber 22 side. The lower electrode 26 may be formed so as to overlap the substrate 14 as illustrated, or may be formed so as to be embedded in the substrate 14.
As described above, the upper electrode 24 and the lower electrode 26 are provided on the upper and lower surfaces of the ink chamber 22 in the drawing, respectively, so that the ink Q in the ink chamber 22 is sandwiched in the flying direction of the ink Q (direction of arrow S). It is arranged in.
[0023]
The insulating film 28 is formed in an island shape with a predetermined area in a region facing the nozzle 18 on the lower electrode 26. The insulating film 28 can be provided by using an insulating material and forming a film (layer) on the lower electrode 26 by melt bonding, vapor deposition, sputtering, photoresist method, solution coating, electric field polymerization, or the like.
Examples of the material used for the insulating film 28 include the following. That is, olefin polymers and copolymers (for example, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylate copolymer, ethylene-methacrylate copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, etc.) , Vinyl chloride polymers and copolymers (eg, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, etc.), vinylidene chloride copolymers, vinyl alkanoate polymers and copolymers, allyl alkanoate polymers and copolymers Polymers, polymers of styrene and its derivatives and copolymers (for example, butadiene-styrene copolymers, isoprene-styrene copolymers, styrene-methacrylate copolymers, styrene-acrylate copolymers, etc.), acrylonitrile copolymers Polymer, methacrylonitrile copolymer, polymer Kill vinyl ether copolymer, acrylic acid ester polymer and copolymer, methacrylic acid ester polymer and copolymer, itaconic acid diester polymer and copolymer, maleic anhydride copolymer, acrylamide copolymer, methacrylamide Copolymer, phenol resin, alkyd resin, polycarbonate resin, ketone resin, polyester resin, silicon resin, amide resin, hydroxyl group and carboxyl group modified polyester resin, butyral resin, polyvinyl acetal resin, urethane resin, rosin resin, hydrogenated rosin Resin, petroleum resin, hydrogenated petroleum resin, maleic acid resin, terpene resin, hydrogenated terpene resin, coumarone-indene resin, cyclized rubber-methacrylic acid ester copolymer, cyclized rubber-acrylic acid ester copolymer, nitrogen atom Copolymer containing a heterocyclic ring not contained (for example, a furan ring, a tetrahydrofuran ring, a thiophene ring, a dioxane ring, a dioxofuran ring, a lactone ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a 1,3-dioxetane ring) , Epoxy resin, fluorine resin (for example, tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer resin (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer resin (FEP), Polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer resin (ETFE), Trifluoroethylene chloride resin (PCTFE), Trifluoroethylene chloride / ethylene copolymer resin (ECTFE), Vinylidene fluoride resin (PVDF), Vinyl fluoride resin ( PVF)) and the like.
The insulating film 28 is preferably embedded in the lower electrode 26 so that the lower electrode 26 and the surface thereof are uniform, as in the example shown in FIG. In this case, since there is no step on the surface of the lower electrode 26, there is an advantage that the flow resistance of the ink Q is smaller than that in the form of FIG. 1 and that bubbles do not remain in the step portion and dirt does not accumulate.
[0024]
The electric field forming unit 30 is connected to the upper electrode 24 and the lower electrode 26, and applies a predetermined voltage to these to form an electric field between the upper electrode 24 and the lower electrode 26. The voltage application polarity may be such that an electric field is generated from the lower electrode 26 to the upper electrode 24, or vice versa. It is also preferable to reverse the polarity at regular intervals.
[0025]
The ink jet recording apparatus of the present invention provided with the ink jet head 10 further has an ink supply system connected to the ink jet head 10, and the ink supply system supplies the ink Q to the ink chamber 22 at a predetermined speed. Supply. The ink supply system includes an ink tank, a supply pipe connecting the ink tank and the supply port of the ink chamber 22, a pump, various instruments, and the like. In addition, the ink jet recording apparatus may have an ink recovery system that recovers the ink Q from the ink chamber 22 as necessary.
Such ink jet heads 10 and ink supply systems thereof are prepared for the necessary number of ink colors in accordance with the recording form of the ink jet recording apparatus in which they are mounted.
[0026]
Next, the operation of the inkjet head 10 in the inkjet recording apparatus including the inkjet head 10 will be described.
When the apparatus power supply of the ink jet recording apparatus is turned on, the supply of ink Q to the ink chamber 22 of the ink jet head 10 is started. The ink Q is filled up to the tip of the nozzle 18, and an ink meniscus M is formed at the tip of the nozzle 18.
[0027]
In addition, a predetermined voltage is applied to the upper electrode 24 and the lower electrode 26 by the electric field forming means 30 and is always maintained. At this time, 1 × 10 positive or negative between the upper electrode 24 and the lower electrode 26. 5 The voltage value is set so that a predetermined electric field of V / m or more is generated. Then, the ink Q flows in the ink chamber 22. The cause of this is not clarified, but it is presumed that it is probably due to the EHD effect (Electro Hydro Dynamics). That is, the ink Q can flow between the upper electrode 24 and the lower electrode 26 by appropriately arranging the region where the insulating film 28 is formed and the region where the insulating film 28 is not formed.
In this embodiment, a strong flow (jet) is generated in a substantially vertical direction (in the direction of the arrow T in the drawing) of the insulating film 28 at a substantially central portion of the insulating film 28. Thereby, the ink Q in the ink chamber 22 flows and is stirred.
[0028]
As described above, by appropriately disposing the island-shaped insulating film 28 on the upper surface of the lower electrode 26, the ink Q can flow in the ink chamber 22 in a direction different from the flow direction by the ink supply and can be stirred. The ink Q can be kept in a stable state without bias.
Further, in this embodiment, since the insulating film 28 is provided at a position facing the nozzle 18, the new ink Q can always be fed into the nozzle 18 by the ink Q flowing in the arrow T direction. Therefore, in the nozzle 18, the ink Q stagnated at the tip portion is not dried and clogged, and maintenance operations such as preliminary ejection and suction purge before the start of recording are unnecessary.
[0029]
When the ejection unit 20 operates according to the image to be recorded on the recording medium, the ink droplet of the ink Q is ejected from the nozzle 18 and flies in the direction of the arrow S toward the recording medium. As the ink Q is ejected and flies, new ink Q is supplied to the nozzle 18 and the shape of the ink meniscus M is restored.
[0030]
In this embodiment, the insulating film 28 is provided at a position facing the nozzle 18 so as to positively supply new ink Q to the nozzle 18. However, the present invention is not limited to this. The insulating film 28 can be provided in a predetermined number at predetermined positions for allowing the ink Q to flow in the ink chamber 22. The dimensions of the insulating film 28 such as the area and the film thickness can be appropriately set so as to cause a desired ink Q flow in the ink chamber 22.
[0031]
Next, another embodiment of the inkjet head of the present invention will be described with reference to FIG. The ink jet head 40 in FIG. 3 has basically the same configuration as the ink jet head 10 in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0032]
In a region facing the nozzle 18 on the lower electrode 26 of the inkjet head 40, a high resistance film 42 is formed in an island shape with a predetermined area. A low resistance film 44 is formed in a region on the lower electrode 26 other than the region where the high resistance film 42 is formed. The high resistance film 42 and the low resistance film 44 are preferably formed to have the same height. Thus, by covering the entire surface of the lower electrode 26 with the high resistance film 42 and the low resistance film 44, corrosion of the lower electrode 26 can also be prevented.
[0033]
The high resistance film 42 and the low resistance film 44 have a specific resistance ratio (specific resistance of the high resistance film 42 / specific resistance of the low resistance film 44) of 10. 7 It is comprised so that it may become the above. In this range, the specific resistance of the high resistance film 42 is 10 14 -10 18 Preferably, Ω · cm is 10 15 -10 17 More preferably, it is Ω · cm. The specific resistance of the low resistance film 44 is 10 11 It is preferably Ω · cm or less. 10 More preferably, it is Ω · cm or less.
Such a high resistance film 42 and low resistance film 44 are, as a specific example, an epoxy resin (specific resistance 10) as the high resistance film 42. 16 A layer of Ω · cm) is formed by a photoresist method, and polythiophene (specific resistance 8 × 10 4) is formed as the low resistance film 44. 8 Ω · cm) can be formed by melt coating.
[0034]
In such an ink jet head 40, similarly to the above-described ink jet head 10, a voltage is applied to the upper electrode 24 and the lower electrode 26 by the electric field forming means 30, and positive or negative is applied between the upper electrode 24 and the lower electrode 26. Is formed. The voltage applied to the upper electrode 24 and the lower electrode 26 is such that the value of the electric field in the region of the low resistance film 44 is 1 × 10. 5 It is set to be V / m or more. Thereby, the ink Q in the ink chamber 22 flows. In the illustrated example, a strong flow is generated in the direction of the arrow T in the drawing in the upper region of the high resistance film 42.
[0035]
The specific resistance ratio between the high resistance film 42 and the low resistance film 44 is 10 7 As described above, in order to generate a stronger ink flow, the ratio of the specific resistances of the high resistance film 42 and the low resistance film 44 is preferably set to 5 × 10. 7 More preferably, 10 8 And more preferably 10 9 It is good to be the above.
In the illustrated example, the high resistance film 42 is provided at a position facing the nozzle 18, but the present invention is not limited to this, and the high resistance film 42 is provided at a predetermined position at which the ink Q flows in the ink chamber 22. A number can be provided as in the above example.
[0036]
In each of the above-described embodiments, voltage application to the upper electrode 24 and the lower electrode 26 by the electric field forming unit 30 is continuously performed while the power of the ink jet recording apparatus is turned on, so that the ink chamber 22 is applied. In the ink jet head of the present invention, the voltage application by the electric field forming means 30 may be performed only in a necessary short time.
For example, the voltage application to the upper electrode 24 and the lower electrode 26 by the electric field forming means 30 may be performed only when an ejection abnormality occurs in the inkjet head 10 (40), or only when the inkjet recording apparatus is started. Alternatively, it may be performed when recording is not performed for a certain period of time. In this way, the voltage is applied to the upper electrode 24 and the lower electrode 26 only when the viscosity of the ink Q is clogged or clogged in the nozzle 18, or when the possibility is high, the ink in the ink chamber 22. By causing the ink Q to flow, the ink Q inside the nozzle 18 can be replaced, and the ink Q inside the nozzle 18 and the ink chamber 22 can be in a good state.
[0037]
The ink jet head of the present invention can be used in various forms of various known ink jet methods as its discharge structure. In particular, it concentrates the colorant particles in the ink, and mainly uses the recording medium or Electrostatic discharge type ink jet head in which ink droplets containing concentrated colorant particles are attached onto the recording medium by electrostatic attraction from the counter electrode on the back surface of the recording medium, so-called electrostatic ink jet head And is preferably used in an electrostatic ink jet recording apparatus.
The electrostatic ink jet head applies a predetermined voltage to the discharge electrode of the ink jet head in accordance with image data, so that the recording medium held at a predetermined bias potential between the discharge electrode and the back surface of the recording medium This is for recording an image corresponding to image data on a recording medium by ejecting ink to the counter electrode using electrostatic force.
[0038]
Below, the example which used the inkjet head of this invention as an electrostatic inkjet head is demonstrated in detail with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a schematic configuration of an embodiment of the ink jet head 60 of the present invention used in the electrostatic ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 5 (a), FIG. 5 (b), and FIG. 5 (c) are respectively AA line, BB line, and CC line arrow views (through-hole portions in FIG. 4 (b)). Except).
[0039]
The ink jet head 60 shown in these drawings is an electrostatic ink jet head having a discharge electrode having a two-layer electrode structure as discharge means, and is colored material particles such as charged pigment (for example, fine particle components such as toner). Ink Q containing ink is ejected by electrostatic force to record an image according to image data on a recording medium, and an electric field is formed between two electrodes provided to sandwich the ink in the inkjet head 60. This causes the ink inside to flow and stir. The inkjet head 60 includes a head substrate 70, an ink guide 72, an insulating substrate 74, a first drive electrode 76 and a second drive electrode 78 that form discharge electrodes, a lower electrode 80, a shield electrode 82, and an insulation. And a film 62. The inkjet head 60 is disposed so as to face a counter electrode (not shown), and a recording medium is held on the counter electrode.
In the inkjet head 60, the lower electrode 80 and the shield electrode 82 have the same functions as the lower electrode 26 and the upper electrode 24 in the inkjet head 10 of FIG.
[0040]
In the ink jet head 60 of the illustrated example, the discharge electrode has a two-layer electrode structure of a first drive electrode 76 disposed on the upper surface and a second drive electrode 78 disposed on the lower surface so as to sandwich the insulating substrate 74. It is said.
The inkjet head 60 in the illustrated example further includes a shield electrode 82 disposed below (lower surface) of the second drive electrode 78 via an insulating layer 86a, and an insulating layer 86d covering the shield electrode 82. An insulating layer 86b covering the upper side (upper surface) of the first driving electrode 76; a sheet-like guard electrode 84 disposed above the first driving electrode 76 via the insulating layer 86b; and an insulating layer covering the upper surface of the guard electrode 84 86c.
[0041]
In the ink jet head 60 of the illustrated example, the ink guide 72 is made of an insulating resin flat plate with a predetermined thickness having a protruding tip portion 72a, and is disposed on the head substrate 70 for each ejection portion. Further, a through-hole 88 is opened at a position corresponding to the arrangement of the ink guide 72 in the laminated body of the insulating layer 86d, the shield electrode 82, the insulating layer 86a, the insulating substrate 74, and the insulating layers 86b and 86c. The ink guide 72 is inserted into the through-hole 88 from the insulating layer 86d side, and the leading end portion 72a of the ink guide 72 protrudes from the insulating layer 86c. In addition, in the leading end portion 72a of the ink guide 72, in order to promote the supply of the ink Q and the concentration of the charged color material particle component in the ink Q to the leading end portion 72a, a notch serving as an ink guide groove is formed in the upper and lower portions in the figure. You may form in a direction.
[0042]
The leading end portion 72a of the ink guide 72 is formed into a substantially triangular shape (or trapezoid) that gradually becomes thinner toward the recording medium side (upper side in the drawing). Further, it is preferable that a metal is deposited on the tip portion (the most advanced portion) 72a of the ink guide 72 from which the ink Q is discharged. The metal vapor deposition of the tip portion 72a of the ink guide 72 may not be performed. However, the metal vapor deposition substantially increases the dielectric constant of the tip portion 72a of the ink guide 72 and can easily generate a strong electric field. Therefore, it is preferable to perform metal deposition. The shape of the ink guide 72 is not particularly limited as long as the ink Q, particularly the charged color material particle component in the ink Q, can be concentrated in the tip portion 72a through the through-hole 88 of the insulating substrate 74. For example, the tip end portion 72a may be appropriately changed such as not having a protruding shape, and may have a conventionally known shape.
[0043]
The head substrate 70 and the insulating layer 86d are spaced apart from each other by a predetermined distance, and an ink channel 66 that functions as an ink chamber for supplying the ink Q to the ink guide 72 is formed therebetween. Yes. The ink Q in the ink flow path 66 includes a particulate component charged with the same polarity as the voltage applied to the first drive electrode 76 and the second drive electrode 78, and is recorded by an ink circulation mechanism (not shown) during recording. In the illustrated example, the ink is circulated in the ink channel 66 from the right side to the left side at a predetermined speed (for example, an ink flow of 200 mm / s). Hereinafter, the case where the color material particles in the ink are positively charged will be described as an example.
[0044]
The first drive electrode 76 and the second drive electrode 78 are individually provided on the upper side in the drawing of the insulating substrate 74, that is, on the surface on the recording medium side so as to surround the periphery of the through hole 88 opened in the insulating substrate 74. Each electrode is arranged in a ring shape, that is, as a circular electrode. The electrode shapes of the first drive electrode 76 and the second drive electrode 78 are not limited to circular electrodes, and may be substantially circular, divided circular electrodes, parallel electrodes, or substantially parallel electrodes. good. A part of the first drive electrode 76 and the second drive electrode 78 are configured in a two-layer electrode structure and arranged in a matrix. Here, the plurality of first drive electrodes 76 arranged in the row direction (for example, the main scanning direction) are connected to each other, and the plurality of second drive electrodes 78 arranged in the column direction (for example, the sub-scanning direction) are Connected to each other.
[0045]
Here, one row of one drive electrode 76 is set to a high voltage level or a floating (high impedance) state, one column of one second drive electrode 78 is set to a high voltage level, and one row and one column are both set. By turning on, one individual electrode where both (row and column) intersect can be turned on, and ink can be ejected from this individual electrode. At this time, ink is not ejected when one of the first and second drive electrodes 76 and 78 is at the ground level. Thus, the first drive electrode 76 and the second drive electrode 78 arranged in a matrix can be driven in a matrix. Therefore, the number of drivers that drive the first and second drive electrodes 76 and 78 can be greatly reduced, the configuration of the driver can be made compact, and the mounting area thereof can be reduced.
[0046]
On the other hand, at a position facing the ink guide 72, a recording medium charged to a voltage whose polarity is opposite to that of the charged color material particles in the ink is held and disposed on the counter electrode.
[0047]
The lower electrode 80 is disposed on the substantially entire surface below the ink flow path 66. In the illustrated example, the lower electrode 80 is disposed on substantially the entire upper surface of the head substrate 70 in the figure, and an ink guide 72 is provided thereon. An insulating film 62 is provided in a predetermined region on the lower electrode 80 corresponding to the position where the ink guide 72 is disposed.
The lower electrode 80 and the shield electrode 82 are connected to a voltage source 64 which is an electric field forming unit, and a voltage is applied so as to have a predetermined potential difference, so that an electric field is formed between the lower electrode 80 and the shield electrode 82. The In the illustrated example, the electric field between the lower electrode 80 and the shield electrode 82 is 1 × 10 6. 5 A predetermined voltage of V / m is applied to the lower electrode 80 and the shield electrode 82 by the voltage source 64. The direction of the electric field formed between the lower electrode 80 and the shield electrode 82 is not particularly limited, but it is preferable that the charged particles in the ink Q receive an electrostatic force toward the ejection portion.
[0048]
Here, since the region where the insulating film 62 is formed on the lower electrode 80 and the other region exist, the ink Q in the ink flow channel 66 flows in the vertical direction in the drawing. In the illustrated example, a strong flow is generated in the direction of the arrow T at the position of the arrow T. In this way, by causing the ink to flow in the direction of the through-hole 88 at the position where the ink guide 72 is arranged, that is, at the position corresponding to each ejection unit, the ink Q in the through-hole 88 is always kept fresh. It is possible to prevent the ink Q from deteriorating (thickening due to drying, etc.) in the vicinity of the leading end portion 72a, clogging due to this, and problems such as ejection failure.
The shield electrode 82 also has a function of shielding a repulsive electric field from the first and second drive electrodes 76 and 78 toward the ink flow path 66.
[0049]
In the inkjet head 60 of the present embodiment having the two-layer electrode structure configured as described above, for example, a predetermined voltage, for example, 600 V is always applied to the second drive electrode 78 to perform the first drive. By switching the electrode 76 between a ground state (off state) and a high impedance state (on state) in accordance with image data, a pigment charged to the same polarity as the high voltage level applied to the second drive electrode 78, etc. It is possible to control the ejection / non-ejection of the ink Q containing the colorant particles. That is, in the inkjet head 60, when the first drive electrode 76 is in the ground level (off state), the electric field strength in the vicinity of the leading end portion 72a of the ink guide 72 is low, and the ink Q jumps out of the leading end portion 72a of the ink guide 72. If the first drive electrode 76 is in the high impedance state (ON state), the electric field strength in the vicinity of the tip portion 72a of the ink guide 72 is increased, and the ink Q concentrated on the tip portion 72a of the ink guide 72 is caused by electrostatic force. Jump out from the tip 72a. At this time, further concentration can be performed by selecting conditions.
[0050]
In such a two-layer electrode structure, since the first drive electrode can be switched between the high impedance state and the ground level, a large amount of power is not consumed for switching. Therefore, according to this embodiment, even in an inkjet head that requires high definition and high speed, power consumption can be significantly reduced.
[0051]
The first drive electrode 76 may be switched between a ground level (off state) and a high voltage level (on state) according to image data to control ejection / non-ejection. In the inkjet head 60 of the present embodiment, when one of the first drive electrode 76 or the second drive electrode 78 is at the ground level, ink is not ejected, and the first drive electrode 76 is in a high impedance state or a high voltage level. Ink is ejected only when the second drive electrode 78 is at a high voltage level.
[0052]
In the present embodiment, a pulse voltage is applied to the first and second drive electrodes 76 and 78 in accordance with the image signal, and ink ejection may be performed when both electrodes reach a high voltage level. .
Note that it is not particularly limited whether to control the ink ejection / non-ejection with either or both of the first drive electrode 76 and the second drive electrode 78, but the first drive electrode 76 or the second drive is not limited. When one of the electrodes 78 is at the ground level, the ink Q is not ejected, the ink Q is discharged only when the first drive electrode 76 is in the high impedance state or the high voltage level, and the second drive electrode 78 is at the high voltage level. Should be discharged.
[0053]
Further, when the recording medium is charged to, for example, -1.6 kV and one or both of the first driving electrode 76 and the second driving electrode 78 is a negative high voltage (for example, -600 V), no ink is ejected, and the first Ink may be ejected only when both the first drive electrode 76 and the second drive electrode 78 are at the ground level (0 V).
[0054]
In addition, according to the present embodiment, since the individual electrodes are two-dimensionally arranged and driven in a matrix, a row driver that drives a plurality of individual electrodes in the row direction and a column driver that drives a plurality of individual electrodes in the column direction. The number can be greatly reduced. Therefore, according to this embodiment, the mounting area and power consumption of the drive circuit for the individual electrodes arranged two-dimensionally can be greatly reduced. In addition, according to the present embodiment, since the individual electrodes can be disposed with a relatively large margin, the risk of discharge between the individual electrodes can be extremely reduced, and high-density mounting and high voltage can be achieved. It is possible to achieve both safety.
[0055]
In the case of using the discharge electrode having the two-layer electrode structure composed of the first and second drive electrodes 76 and 78 as in the above-described electrostatic discharge type ink jet head 60, the individual electrodes are adjacent to each other when arranged at high density. Electric field interference may occur between the individual electrodes. For this reason, it is preferable to provide the guard electrode 84 between the first drive electrodes 76 of the adjacent individual electrodes in order to shield the electric lines of force to the adjacent ink guides 72 as in the present embodiment.
[0056]
The guard electrode 84 is disposed between the first drive electrodes 76 of the adjacent individual electrodes, and is for suppressing electric field interference that occurs between the ink guides 72 serving as ejection units for the adjacent individual electrodes. 5 (a), (b) and (c) are views taken along arrows AA, BB and CC in FIG. 4 (b), respectively. As shown in FIG. 5A, the guard electrode 84 is a sheet-like electrode common to each individual electrode such as a metal plate, and the periphery of the through-hole 88 for each individual electrode arranged two-dimensionally. A portion corresponding to the first drive electrode 76 formed in (1) is perforated (see FIG. 4). In the present embodiment, the reason why the guard electrodes 84 are provided is that when the individual electrodes are arranged at a high density, the electric field generated by the individual electrodes is affected by the state of the electric field of the adjacent individual electrodes. This is because the dot drawing position is disturbed, which may adversely affect the recording quality.
[0057]
By the way, the upper side of the guard electrode 84 in the figure is covered with an insulating layer 86 c except for the through-hole 88, and an insulating layer 86 b is interposed between the guard electrode 84 and the first drive electrode 76. 76 is insulated. That is, the guard electrode 84 is disposed between the insulating layer 86 c and the insulating layer 86 b, and the first drive electrode 76 is disposed between the insulating layer 86 b and the insulating substrate 74.
That is, as shown in FIG. 5B, the through hole 88 for each individual electrode is formed on the upper surface of the insulating substrate 74, and therefore between the insulating layer 86b and the insulating substrate 74 (see FIG. 4). Are arranged two-dimensionally, and a plurality of first drive electrodes 76 in the column direction are connected to each other.
[0058]
Further, as shown in FIG. 5C, on the upper surface of the insulating layer 86a, and therefore on the lower surface of the insulating substrate 74, that is, between the insulating layer 86a and the insulating substrate 74 (see FIG. 4). ), The second drive electrodes 78 formed around the through holes 88 for each individual electrode are two-dimensionally arranged, and a plurality of second drive electrodes 78 in the row direction are connected to each other.
[0059]
In the embodiment described above, as the first and second drive electrodes 76 and 78, circular electrodes or the like are provided for each individual electrode and connected in the row and column directions, respectively, but the present invention is not limited to this. All the individual electrodes may be driven independently, and one of the first and second drive electrodes 76 and 78 may be a sheet-like electrode common to all the individual electrodes (the through-hole 88 portion is perforated). Is good).
In the above embodiment, the discharge electrode has the two-layer electrode structure of the first and second drive electrodes 76 and 78. However, the present invention is not limited to this, and the discharge electrode may have a single-layer electrode structure. The single-layer ejection electrode may be disposed on either surface of the insulating substrate 74, but is preferably provided on the recording medium side.
[0060]
Next, another example in which the inkjet head of the present invention is an electrostatic inkjet head will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of another embodiment of the inkjet head of the present invention used in the electrostatic inkjet recording apparatus of the present invention. FIG. FIG. 5B is a perspective view showing one ink guide 92. FIG. The ink jet head 90 shown in the figure has the same configuration as the ink jet head 60 described above except that the form of the ink guide is different. Therefore, the same reference numerals are given to the same elements, and the description thereof is omitted.
[0061]
The ink jet head 90 is provided with an ink guide 92 at a position serving as an ejection portion, similarly to the ink jet head 60 of FIG. The ink guide 92 is disposed substantially at the center of the insulating film 62 provided on the lower electrode 80. The ink guide 92 has a cylindrical main body, and a tip end portion 92a thereof is tapered. In addition, an opening 92 b for taking the ink Q into the interior 92 c of the ink guide 92 is provided below the ink guide 92. One or a plurality of openings 92 b are provided in the circumferential direction of the ink guide 92.
[0062]
In the inkjet head 90 having such an ink guide 92, as described above, by applying a voltage to the lower electrode 80 and the shield electrode 82, the central portion of the insulating film 62, that is, the central portion of the ink guide 92 is used. A strong flow of ink Q is generated in the upward direction in the figure. Therefore, the ink Q taken into the interior 92c from the opening 92b rises in the interior 92c, forms an ink meniscus M at the tip portion 92a, and the ink Q diluted as a result of the concentration of the color material particles at the tip portion is Then, the ink is returned from the front end portion 92 a to the ink flow path 66 through the space between the outer surface of the ink guide 92 and the through hole 88. Thus, since the new ink Q is always supplied to the tip end portion 92a, the color material particles of the ink Q can be quickly supplied. Further, the ink Q does not dry at the tip end portion 92a, and clogging or ejection failure does not occur.
[0063]
In the present invention, the ink Q put into the ink chamber 22 (ink channel 66) is a mixture of a pigment or a dye in an organic solvent. As the organic solvent, various known organic solvents used for recording inks can be used. As the pigment and dye, conventionally known pigments and dyes can be used without any particular limitation.
In particular, in the ink jet head of the present invention, since drying of the ink does not lead to clogging or ejection failure at the nozzle tip, it is possible to use a solvent having a lower boiling point or lower viscosity than in the past. By using the low boiling point ink, the solvent evaporates from the recording medium after recording in a short time, so that there is an advantage that ink bleeding on the recording medium can be suppressed. In addition, by using a low-viscosity solvent, ink supply (refill) to the nozzle tip after ink droplet ejection is performed quickly, so that the drive frequency can be improved and high-speed recording is possible.
[0064]
In one embodiment of the present invention, when the ink jet head of the present invention is used as an electrostatic ink jet head, the ink Q contains colored charged particles (colored charged fine particle component) having a particle size of about 0.1 to 5 μm. What was disperse | distributed in the carrier liquid is used. In addition to the colored charged particles, dispersed ink particles for improving the fixability of an image after printing may be appropriately contained in the ink. The carrier liquid has a high specific resistance (10 9 Ω · cm or more, preferably 10 10 It is required to be a dielectric liquid (non-aqueous solvent) having Ω · cm or more. If a carrier liquid with a low specific resistance is used, the carrier liquid itself is charged by charge injection due to the voltage applied by the ejection electrode, so the concentration of charged particles (charged fine particle component) cannot be increased. Concentration does not occur. Further, a carrier liquid having a low specific resistance is not suitable for this embodiment because there is a concern that electrical continuity may occur between adjacent recording electrodes.
[0065]
The relative dielectric constant of the dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3.5 or less. By setting the relative dielectric constant in such a range, an electric field is effectively applied to charged particles in the dielectric liquid, and migration easily occurs.
The upper limit value of the specific electric resistance of such a dielectric liquid is 10 16 The lower limit of the relative dielectric constant is preferably about 1.9.
The reason why it is desirable that the electric resistance of the dielectric liquid is in the above range is that if the electric resistance is low, ink ejection under a low electric field is deteriorated, and that the relative dielectric constant is preferably in the above range. This is because when the dielectric constant increases, the electric field is relaxed by the polarization of the solvent, and the color of the dots formed thereby becomes light or causes blurring.
[0066]
The dielectric liquid used in the present invention is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon, and halogen-substituted products of these hydrocarbons. For example, hexane, heptane, octane, isooctane, decane, isodecane, decalin, nonane, dodecane, isododecane, cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane, benzene, toluene, xylene, mesitylene, Isopar C, Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L (isopar: trade name of Exxon), Shellsol 70, Shellsol 71 (shellsol: trade name of Shell Oil), Amsco OMS, Amsco 460 solvent (Amsco: trade name of Spirits), Silicone oil ( For example, Shin-Etsu Silicone KF-96L) can be used alone or in combination.
[0067]
The colored particles dispersed in the dielectric liquid (non-aqueous solvent) may be dispersed in the dielectric liquid as the dispersed particles as the coloring material itself, or in the dispersed resin particles for improving the fixing property. You may make it contain. When contained, the pigment is generally coated with a resin material of dispersed resin particles to form resin-coated particles, and the dye is generally colored with dispersed resin particles to form colored particles. is there. As the color material, any pigments and dyes that have been conventionally used in inkjet ink compositions, printing (oil-based) ink compositions, or electrophotographic liquid developers can be used.
[0068]
The ink particles dispersed in the ink, that is, the colored particles (fine particles) preferably include a resin (particles) and a coloring material (particles).
Here, the content of the ink particles dispersed in the ink (the total content of the colorant particles and / or the resin particles) may be contained in the range of 0.5 to 30% by weight with respect to the entire ink. More preferably, it is contained in the range of 1.5 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight. When the content decreases, problems such as insufficient printed image density or difficulty in obtaining a strong image due to difficulty in obtaining the affinity between the ink and the recording medium surface tend to occur. This is because a problem arises that a uniform dispersion becomes difficult to obtain, and ink clogging is likely to occur at the ejection head, making it difficult to achieve stable ink ejection.
[0069]
As the pigment used as the color material, regardless of inorganic pigments or organic pigments, those generally used in the technical field of printing can be used. Specifically, for example, carbon black, cadmium red, molybdenum red, chrome yellow, cadmium yellow, titanium yellow, chromium oxide, viridian, cobalt green, ultramarine blue, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment And conventionally known pigments such as quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments, metal complex pigments, etc. Can be used without any problem.
[0070]
As dyes used as coloring materials, azo dyes, metal complex dyes, naphthol dyes, anthraquinone dyes, indigo dyes, carbonium dyes, quinoneimine dyes, xanthene dyes, aniline dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes Oil-soluble dyes such as phthalocyanine dyes and metal phthalocyanine dyes are preferred.
[0071]
The average particle size of the ink particles such as colored particles and / or resin particles dispersed in the dielectric solvent is preferably 0.1 μm to 5 μm, more preferably 0.2 μm to 1.5 μm, and still more preferably. Is in the range of 0.4 μm to 1.0 μm. This particle size is determined by CAPA-500 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.).
[0072]
The ink particles (colored particles; dispersed resin particles and / or colorant particles) in the ink Q are preferably positively charged or negatively charged detecting particles.
In order to impart electroanalytical properties to these ink particles, it can be achieved by appropriately using the technique of a developer for wet electrophotography. Specifically, “Recent development and practical use of electrophotographic development systems and toner materials”, pages 139-148, “Basics and Applications of Electrophotographic Technology” edited by Electrophotographic Society, pages 497-505 (published in Corona, 1988) Yuji Harasaki, “Electrophotography” 16 (No. 2), p. 44 (1977), and the like.
[0073]
Further, the viscosity of the ink composition is preferably in the range of 0.5 to 5 mPa · sec, more preferably in the range of 0.6 to 3.0 mPa · sec, and still more preferably in the range of 0.7 to 2.0 mPa · sec. is there. The colored particles have a charge, and various charge control agents used in electrophotographic liquid developers can be used as necessary. The charge amount is desirably in the range of 5 to 200 μC / g, more preferably. It is 10 to 150 μC / g, more preferably 15 to 100 μC / g. In addition, the electrical resistance of the dielectric solvent may change due to the addition of the charge control agent, and the distribution ratio P defined below is 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more.
P = 100 × (σ1−σ2) / σ1
Here, σ1 is the electrical conductivity of the ink composition, and σ2 is the electrical conductivity of the supernatant obtained by subjecting the ink composition to a centrifuge. The electrical conductivity was measured using an LCR meter (AG-4311 manufactured by Ando Electric Co., Ltd.) and an electrode for liquid (LP-05 type manufactured by Kawaguchi Electric Manufacturing Co., Ltd.) under the conditions of an applied voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz. This is the measured value. Centrifugation was performed for 30 minutes using a small high-speed cooling centrifuge (Tomy Seiko Co., Ltd. SRX-201) under conditions of a rotational speed of 14500 rpm and a temperature of 23 ° C.
By using the ink composition as described above, migration of charged particles is likely to occur and concentration is facilitated.
[0074]
On the other hand, the electrical conductivity σ1 of the ink composition is preferably in the range of 100 to 3000 pS / cm, more preferably in the range of 150 to 2500 pS / cm, and still more preferably in the range of 200 to 2000 pS / cm. By setting the electric conductivity in the above range, the voltage applied to the ejection electrode does not become extremely high, and there is no fear of causing electrical continuity between adjacent recording electrodes. The surface tension of the ink composition is preferably in the range of 15 to 50 mN / m, more preferably 15.5 to 45 mN / m, and still more preferably 16 to 40 mN / m. By setting the surface tension within this range, the voltage applied to the ejection electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head and become contaminated.
[0075]
The ink jet head of the present invention and the ink jet recording apparatus of the present invention using the ink jet head are not limited to those using a recording ink containing a color material, and a liquid discharge head for discharging an organic solvent-based liquid or It can also be suitably used for a liquid ejection device. For example, in addition to the ink jet head and the ink jet recording apparatus, the present invention can be applied to a coating apparatus that applies an object by discharging droplets containing an organic solvent.
[0076]
As mentioned above, the ink jet head of the present invention, the recording apparatus using the same, and the recording method have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, changes may be made.
[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, new ink can always be fed into the nozzle portion, so that nozzle clogging, ejection failure, and the like do not occur. Therefore, preliminary ejection, suction purge, etc. Without requiring a cumbersome nozzle recovery means and a complicated control system for each nozzle part, the ink state in the nozzle part can be kept stable, and good ink ejection and thereby good image recording are possible. An ink jet head, a recording apparatus using the same, and a recording method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of an ink jet head of the present invention used in an ink jet recording apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of another embodiment of the inkjet head of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of another embodiment of the inkjet head of the present invention.
4A is a schematic cross-sectional view showing a part of another embodiment of the inkjet head of the present invention, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
FIGS. 5A, 5B, and 5C are views taken along lines AA, BB, and CC in FIG. 4B, respectively.
FIG. 6 is a diagram for explaining a schematic configuration of another embodiment of the ink jet head of the present invention used in the ink jet recording apparatus of the present invention, wherein (a) is a schematic cross-sectional view showing a part of the ink jet head; (B) is a perspective view showing one ink guide.
[Explanation of symbols]
10, 40, 60, 90 Inkjet head
12 Nozzle plate
14 Substrate
16 Side plate
18 nozzles
20 Discharge means
22 Ink chamber
24 Upper electrode
26 Lower electrode
28, 62 Insulating film
30 Electric field forming means
42 High resistance film
44 Low resistance film
64 Voltage source
62 Insulating film
66 Ink flow path
70 head substrate
72, 92 Ink guide
72a, 92a Tip portion
74 Insulating substrate
76 First drive electrode
78 Second drive electrode
80 Lower electrode
82 Shield electrode
86a, 86b, 86c, 86d Insulating layer
88 Through hole
92b opening
92c inside

Claims (6)

有機溶媒インクをインク滴として吐出するインクジェットヘッドであって、
少なくとも１つのインク吐出口を有する吐出口プレート、および、前記吐出口プレートと所定間隔離間して対向する基板を備えるインク室と、
このインク室内のインクを前記インク滴の略吐出方向に挟むように設けられた少なくとも１組の電極と、
前記インク吐出口と対向する電極の前記インク吐出口側の所定領域に設けられた高抵抗膜と、
前記少なくとも１組の電極間に所定の電界を形成する電界形成手段と、
前記インク室内のインクを前記インク吐出口より吐出させるインク吐出手段とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。An inkjet head that ejects organic solvent ink as ink droplets,
An ink chamber comprising: an ejection port plate having at least one ink ejection port; and a substrate facing the ejection port plate with a predetermined distance therebetween;
At least one set of electrodes provided so as to sandwich the ink in the ink chamber in a substantially ejection direction of the ink droplets;
A high resistance film provided in a predetermined region on the ink discharge port side of the electrode facing the ink discharge port;
Electric field forming means for forming a predetermined electric field between the at least one set of electrodes;
An ink jet head, comprising: an ink ejection unit that ejects ink in the ink chamber from the ink ejection port. 前記高抵抗膜は、前記インク吐出口に略対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the high resistance film is provided at a position substantially opposite to the ink discharge port. 前記高抵抗膜は、絶縁膜である請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the high resistance film is an insulating film. さらに、前記下部電極の表面の、前記高抵抗膜の領域以外に低抵抗膜を有し、
前記高抵抗膜の比抵抗と前記低抵抗膜の比抵抗との比が１０７ 以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。Furthermore, the surface of the lower electrode has a low resistance film other than the region of the high resistance film,
The inkjet head according to claim 1, wherein a ratio of a specific resistance of the high resistance film and a specific resistance of the low resistance film is 10 7 or more. 請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドを用いて記録媒体上に画像記録を行うことを特徴とする記録装置。A recording apparatus that performs image recording on a recording medium using the inkjet head according to claim 1. 少なくとも１つのインク吐出口を有する吐出口プレートおよびこの吐出口プレートと所定間隔離間して対向する基板を備えるインク室を有機溶媒インクで満たし、前記インク室のインクをインク滴として前記インク吐出口から吐出して記録媒体に画像を記録するに際し、
前記インク室内のインクを前記インク滴の略吐出方向に挟むように設けられた少なくとも１組の電極の間に所定の電界を形成し、
前記インク吐出口と対向する電極の前記インク吐出口側の所定領域に高抵抗膜を設けることにより、前記インク室内のインクを前記少なくとも１組の電極の間で流動させることを特徴とする記録方法。An ink chamber having an ejection port plate having at least one ink ejection port and a substrate opposed to the ejection port plate at a predetermined interval is filled with an organic solvent ink, and the ink in the ink chamber is used as an ink droplet from the ink ejection port. When recording an image on a recording medium by discharging,
Forming a predetermined electric field between at least one set of electrodes provided so as to sandwich the ink in the ink chamber in a substantially ejection direction of the ink droplets;
A recording method, wherein a high resistance film is provided in a predetermined region on the ink discharge port side of an electrode facing the ink discharge port, thereby causing ink in the ink chamber to flow between the at least one set of electrodes. .
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