JP2005081710A

JP2005081710A - Inkjet head

Info

Publication number: JP2005081710A
Application number: JP2003316529A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Yamamoto; 亮一山本; Toshiaki Fukunaga; 敏明福永
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2005-03-31

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet head capable of forming a high quality image on a recording medium by preventing ink from flowing over an ink ejection through hole to ooze out onto the substrate surface, performing precise control of ink meniscus, keeping its position and shape stably, controlling the size of a flying ink drop precisely, and suppressing interference of electric field between ejecting parts thereby realizing stabilized ejection or flight of an ink liquid drop. <P>SOLUTION: The inkjet head comprises an insulating substrate having at least one through hole, a control electrode formed on the surface of the insulating substrate on the recording medium side to surround the through hole, an insulating film covering the control electrode, a conductive ink-repellent processing section provided on the most front surface of at least one of the insulating substrate and the insulating film on the recording medium side excepting the through hole and a specified region on the periphery thereof, and an ink guide arranged substantially in the center of the through hole while directing in the flying direction of an ink drop. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、溶媒中に色材粒子を分散させたインクに静電気力を作用させてインク滴を飛翔させるインクジェットヘッドに関し、詳しくは、インクガイドから静電気力によりインクを吐出させ、記録媒体に向けてインク滴を飛翔させて、記録媒体等上に画像等を形成するインクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to an ink jet head that ejects ink droplets by applying an electrostatic force to ink in which color material particles are dispersed in a solvent. Specifically, the ink is discharged from an ink guide by an electrostatic force and directed toward a recording medium. The present invention relates to an ink jet head used in an ink jet recording apparatus that forms an image or the like on a recording medium by causing ink droplets to fly.

静電吐出型インクジェット記録方式は、帯電した微粒子成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの制御電極に所定の電圧を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する方式である。この静電吐出型インクジェット記録方式を採用する記録装置として、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されたインクジェット記録装置が知られている。 The electrostatic discharge type ink jet recording method uses ink containing charged fine particle components and applies a predetermined voltage to the control electrode of the ink jet head in accordance with image data, thereby discharging ink using electrostatic force. This is a method for controlling and recording an image corresponding to image data on a recording medium. As recording apparatuses that employ this electrostatic discharge type inkjet recording system, for example, the inkjet recording apparatuses disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 are known.

特許文献１に開示されるインクジェット記録装置は、インク吐出部（ノズル）として、絶縁性基板に穿設された吐出孔（貫通孔）と、この吐出孔の外周を囲むように絶縁性基板の上面に貼り付けられた制御電極と、吐出孔より先端が突出して記録紙方向へのインクの飛翔を案内するインクガイドとを備え、静電的引力を使ってインク滴を飛翔させる方式のインクジェットヘッドを用いるものである。このインクジェット記録装置によれば、サーマルタイプやピエゾタイプのインクジェット記録装置に比べてインクの目詰まりを生じる事なく、かつ、ノズルレスタイプに比べてインク中の色剤成分を飛翔位置に安定に供給でき、インク滴を安定して吐出・飛翔させることができるとされている。
しかし、このような構造のインクジェット記録装置では、画像データに応じて、各吐出部の制御電極に電圧を印加し、各吐出部ごとに所定の電界を生じさせるため、インク吐出部を高密度に配列してマルチチャンネル化した場合には、各吐出部間での電界の干渉が生じてしまい、高品質な画像記録が難しいという問題があった。 The ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1 has, as an ink discharge portion (nozzle), a discharge hole (through hole) drilled in an insulating substrate and an upper surface of the insulating substrate so as to surround the outer periphery of the discharge hole. An ink jet head having a method in which ink droplets are ejected using electrostatic attraction, comprising a control electrode affixed to an ink guide and an ink guide whose tip protrudes from the ejection hole and guides the ink flight toward the recording paper. It is what is used. According to this ink jet recording apparatus, ink clogging does not occur compared to thermal type and piezo type ink jet recording apparatuses, and the colorant component in ink is stably supplied to the flight position compared to the nozzleless type. It is said that ink droplets can be ejected and ejected stably.
However, in the ink jet recording apparatus having such a structure, a voltage is applied to the control electrode of each ejection unit in accordance with image data to generate a predetermined electric field for each ejection unit. When the arrangement is made multi-channel, there is a problem in that it is difficult to record high-quality images because electric field interference occurs between the ejection sections.

これに対し、特許文献２には、特許文献１と同様の基本構造を有するインクジェット記録装置において、制御電極を絶縁性基板を挟んで設けた２つの制御電極で構成し、記録媒体側の電極にバイアス電圧およびインク吐出のための信号電圧を印加し、インク搬送側の制御電極は無接続で常時ハイインピーダンス状態に設定することで、インク搬送側の制御電極が、各吐出部の制御電極に印加された電圧の相互間の影響を小さくするシールド材（シールド電極）としての効果も奏する旨が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, in an ink jet recording apparatus having the same basic structure as Patent Document 1, the control electrode is composed of two control electrodes provided with an insulating substrate sandwiched between them. Bias voltage and signal voltage for ink ejection are applied, the control electrode on the ink transport side is not connected, and the control electrode on the ink transport side is applied to the control electrode of each ejection part It is disclosed that the effect as a shield material (shield electrode) that reduces the influence between the applied voltages is also achieved.

しかしながら、上述の特許文献１および２に開示のインクジェット記録装置においては、通常の使用時においても、インクが絶縁性基板表面に染み出してしまうおそれがある。インクの染み出しが生じると、インクガイド先端に形成されるインクメニスカスの形状が変わり、あるいはメニスカスとインクガイド先端との位置が変化するために、印字特性への影響が生じ、特に、インク吐出部を高密度に配列する必要のあるラインヘッド等の場合には、隣接する吐出部間でインクの干渉が生じるため、インク滴の径を制御できず、高品質な画像記録が難しいという問題があった。 However, in the ink jet recording apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, the ink may ooze out on the surface of the insulating substrate even during normal use. When the ink oozes out, the shape of the ink meniscus formed at the tip of the ink guide changes, or the position of the meniscus and the tip of the ink guide changes. In the case of a line head or the like that needs to be arranged at a high density, ink interference occurs between adjacent ejection sections, so that the diameter of ink droplets cannot be controlled, and it is difficult to record high-quality images. It was.

一方、特許文献３に開示される画像形成装置は、特許文献１および２とは異なる基本構造をもつインクジェットヘッドを用いるものであるが、複数の吐出位置の各々に配置された複数の突起（インクガイド）に供給されるインクを隣接するチャンネル（吐出位置）間で仕切るための、インク溢出開口から突出する隔壁を備え、この隔壁の記録媒体に対向する上端面を撥油面とするものである。これによれば、隣接するインクメニスカスの架橋を防止し、インクの架橋によるインク滴の吐出方向の乱れや吐出周波数の乱れを防止できるとされている。 On the other hand, the image forming apparatus disclosed in Patent Document 3 uses an inkjet head having a basic structure different from that of Patent Documents 1 and 2, but includes a plurality of protrusions (inks) disposed at each of a plurality of ejection positions. In order to partition the ink supplied to the guide between adjacent channels (ejection positions), a partition protruding from the ink overflow opening is provided, and the upper end surface of the partition facing the recording medium is an oil repellent surface. . According to this, it is said that it is possible to prevent the adjacent ink meniscus from being bridged and to prevent the ink droplet ejection direction and the ejection frequency from being disturbed due to the ink crosslinking.

しかしながら、特許文献３に記載の画像形成装置では、隔壁の端面を撥油面としているので、隣接するチャンネル（吐出位置）間のインクの架橋は防げるものの、インクを吐出位置に供給するための供給路の先端のインク溢出開口から突出した隔壁を隣接するチャンネル間に設ける構造とする必要があり、特許文献１および２とは異なる基本構造のインクジェットヘッドとする必要があった。 However, in the image forming apparatus described in Patent Document 3, since the end face of the partition wall is an oil-repellent surface, it is possible to prevent ink bridging between adjacent channels (discharge positions), but supply for supplying ink to the discharge positions. It is necessary to provide a structure in which a partition protruding from the ink overflow opening at the end of the path is provided between adjacent channels, and it is necessary to provide an ink jet head having a basic structure different from those in Patent Documents 1 and 2.

また、特許文献２のようなインクジェットヘッドに、特許文献３のような撥インク面を形成する場合、インクジェットヘッドの製造工程において、さらに、撥インク処理工程等を追加する必要があり、製造工程および製造コストが増加してしまうという問題がある。
また、吐出特性の安定化を目的として撥インク処理を行う場合、制御電極と撥インク処理部で決定されるメニスカス接部との相互関係がリソグラフィーのばらつきの範囲でばらつくことにより、吐出特性がばらついてしまうという問題があった。
特開平１０−２３０６０８号公報特開平１０−１３８４９３号公報特開平９−２５４３７２号公報 In addition, when an ink repellent surface as in Patent Document 3 is formed on an ink jet head as in Patent Document 2, it is necessary to add an ink repellent treatment process and the like in the manufacturing process of the ink jet head. There is a problem that the manufacturing cost increases.
In addition, when ink repellent treatment is performed for the purpose of stabilizing the discharge characteristics, the mutual relationship between the control electrode and the meniscus contact portion determined by the ink repellent treatment portion varies within the range of variations in lithography, and thus the discharge characteristics vary. There was a problem that.
JP-A-10-230608 JP 10-138493 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-254372

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、溶媒中に粒子を分散させたインクが、絶縁基板を有する積層体からなる制御基板に設けられたインク滴吐出用貫通孔から溢れ出てその表面に染み出すことを防止し、インクメニスカスの精密制御を行って、その位置および形状を安定的に保ち、飛翔するインク滴のサイズを精密に制御するとともに、電界の吐出部間での干渉を抑制し、安定したインク液滴の吐出・飛翔を実現して、記録媒体上への高品質な画像形成を可能にするインクジェットヘッドを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、製造工程を複雑化することなく、コストを上昇させることなく製造することができるインクジェットヘッドを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and ink in which particles are dispersed in a solvent overflows from an ink droplet discharge through hole provided in a control substrate made of a laminate having an insulating substrate. The ink meniscus is precisely controlled to keep its position and shape stable, the size of the flying ink droplets is precisely controlled, and the electric field between the ejection parts An object of the present invention is to provide an ink jet head that suppresses interference and realizes stable ejection and flight of ink droplets to enable high-quality image formation on a recording medium.
Another object of the present invention is to provide an ink jet head that can be manufactured without increasing the cost without complicating the manufacturing process in addition to the above object.

上記課題を解決するために、本発明は、溶媒中に色材粒子を分散させたインクに静電気力を作用させることにより、前記色材粒子を含むインク滴を、記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッドであって、少なくとも１つの貫通孔を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の前記記録媒体側の面に、前記貫通孔を囲む様に形成された制御電極と、前記制御電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁基板および前記絶縁膜の少なくとも一方の前記記録媒体側の最表面に、前記貫通孔とその周囲の所定領域を除いて設けられた導電性撥インク処理部と、前記貫通孔の略中心に前記インク滴の飛翔方向に向けて配置されているインクガイドとを備え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。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an ink jet that causes ink droplets containing color material particles to fly toward a recording medium by applying an electrostatic force to ink in which color material particles are dispersed in a solvent. An insulating substrate having at least one through hole; a control electrode formed on the surface of the insulating substrate on the recording medium side so as to surround the through hole; and an insulating film covering the control electrode; A conductive ink repellent treatment portion provided on the outermost surface of at least one of the insulating substrate and the insulating film on the recording medium side excluding the through-hole and a predetermined area around the through-hole, and a substantially center of the through-hole And an ink guide disposed in the flying direction of the ink droplet.

ここで、前記導電性撥インク処理部は、導電性物質と撥インク性物質とが共析めっきされたものであるのが好ましい。
また、前記導電性物質は、ニッケル、銅または金であり、前記撥インク性物質は、フッ素樹脂またはセラミックスを含有する物質であるのが好ましい。
また、前記インクガイドは、その先端部近傍に蒸着された金属薄膜を有するのが好ましく、また、その先端の断面積が前記記録媒体に向かって漸減しているのが好ましく、また、セラミックまたは樹脂からなるのが好ましい。 Here, it is preferable that the conductive ink-repellent treatment portion is formed by eutectoid plating of a conductive substance and an ink-repellent substance.
The conductive substance is preferably nickel, copper or gold, and the ink repellent substance is preferably a substance containing a fluororesin or ceramics.
In addition, the ink guide preferably has a metal thin film deposited in the vicinity of the tip thereof, and the cross-sectional area of the tip is preferably gradually reduced toward the recording medium. Preferably it consists of.

本発明によれば、撥インク性および導電性を有する導電性撥インク処理部を、絶縁基板、制御電極および絶縁膜等の積層体からなる制御基板の記録媒体側の表面の所定領域に設けることにより、インクが制御基板に設けられた貫通孔から溢れ出て、制御基板の記録媒体Ｐ側の表面に染み出すことを防止するとともに、インクメニスカスの精密制御を行うことができ、その位置および形状を安定的に保って、飛翔するインク滴のサイズを精密に制御することができ、かつ、電界の吐出部間での干渉を抑制し、安定したインク液滴の吐出・飛翔を実現して、記録媒体上への高品質な画像形成を可能にするインクジェットヘッドを提供することができる。
これにより、本発明によれば、高密度に吐出部（チャンネル）を形成する場合にも、チャンネル間の相互作用を低減でき、安定な画像形成が可能となる。 According to the present invention, the conductive ink repellent treatment portion having ink repellency and conductivity is provided in a predetermined region on the surface of the control substrate composed of a laminate of an insulating substrate, a control electrode, an insulating film, and the like on the recording medium side. As a result, the ink can be prevented from overflowing from the through hole provided in the control board and oozing out to the surface of the control board on the recording medium P side, and the ink meniscus can be precisely controlled, and its position and shape The size of the flying ink droplets can be precisely controlled, and the interference between the electric field ejection parts can be controlled to achieve stable ink droplet ejection and flight. An ink jet head that enables high quality image formation on a recording medium can be provided.
As a result, according to the present invention, even when the discharge portions (channels) are formed at a high density, the interaction between the channels can be reduced and stable image formation can be achieved.

また、本発明によれば、シールド電極とメニスカス接部の位置を固定するための撥インク処理部とを同一工程で形成することができるため、制御電極とメニスカス接部との相対位置のばらつきを小さくすることができ、そのためインクの吐出特性を良化させることができる。
また、本発明によれば、上記効果に加え、製造工程を複雑化することなく、コストを上昇させることなく製造することができるインクジェットヘッドを提供することができる。 Further, according to the present invention, since the shield electrode and the ink repellent treatment portion for fixing the position of the meniscus contact portion can be formed in the same step, the relative position variation between the control electrode and the meniscus contact portion can be reduced. Therefore, the ink ejection characteristics can be improved.
Further, according to the present invention, in addition to the above effects, an inkjet head that can be manufactured without increasing the cost without complicating the manufacturing process can be provided.

本発明に係るインクジェットヘッドを添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。 The ink jet head according to the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図１は、本発明に係る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、溶媒中に分散させた、帯電した顔料等の色材粒子（例えば、トナー等）をインクＱを静電的引力により吐出・飛翔させて、画像データに応じて画像を記録媒体Ｐ上に記録するものである。インクジェットヘッド１０は、貫通孔３６を有する絶縁基板１２と、制御電極１４と、絶縁膜１６と、導電性撥インク処理部１８と、ヘッド基板２０と、インクガイド２２と、インク室２４と、インク還流機構２６と、インク供給流路２８と、インク回収流路３０とを備えている。また、インクジェットヘッド１０と対向して、記録媒体Ｐを支持する対向電極３２が設けられている。
なお、図１には、インクジェットヘッド１０を構成する２つの吐出部が概念的に示されているが、本実施例のインクジェットヘッド１０は、このような構造の吐出部が多数配列されたマルチチャンネル構造を有している。各吐出部は、貫通孔３６、制御電極１４およびインクガイド２２によって構成され、制御電極１４は、各吐出部の制御電極１４は、インク滴を吐出するための吐出手段である個別電極として機能する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of an ink jet head according to the present invention.
The inkjet head 10 shown in the figure discharges and flies ink Q by electrostatic attraction, such as charged pigment particles (for example, toner) dispersed in a solvent, according to image data. An image is recorded on the recording medium P. The ink jet head 10 includes an insulating substrate 12 having a through hole 36, a control electrode 14, an insulating film 16, a conductive ink repellent processing unit 18, a head substrate 20, an ink guide 22, an ink chamber 24, and ink. A reflux mechanism 26, an ink supply channel 28, and an ink recovery channel 30 are provided. Further, a counter electrode 32 that supports the recording medium P is provided so as to face the inkjet head 10.
FIG. 1 conceptually shows two ejection units constituting the inkjet head 10, but the inkjet head 10 of the present embodiment is a multi-channel in which a large number of ejection units having such a structure are arranged. It has a structure. Each ejection part is constituted by a through-hole 36, a control electrode 14, and an ink guide 22. The control electrode 14 functions as an individual electrode that is an ejection means for ejecting ink droplets. .

図２は、本実施例のマルチチャンネル構造のインクジェットヘッド１０を記録媒体Ｐの位置から見た上面図である。ここで、図１は、図２中のＩ−Ｉ線で示す位置の断面図に相
当する。また、図３は、インクジェットヘッド１０における制御電極１４の配置を明らかにするために、図２の最表層である導電性撥インク処理部１８およびその下の絶縁膜１６を除いて示す同上面図である。図２および図３に示すように、インクジェットヘッド１０の各吐出部（制御電極１４）は、矢印ａで示す主走査方向（図中上下方向）の配列密度を高めるために、主走査方向ａに直交する矢印ｂで示す副走査方向に所定間隔を空けて主走査方向ａに延在する４列の千鳥配置に配列されている。図示例では、図中右側の２列の千鳥配列の各吐出部の制御電極１４は、右側にリード線を引き出し、図中左側の２列の千鳥配列の各吐出部の制御電極１４は、左側にリード線を引き出すことにより、各列におけるリード線も含めた制御電極１４の主走査方向の配列密度を高め、その結果、吐出（ノズル）部の主走査方向の投影密度をより高密度にしている。 FIG. 2 is a top view of the inkjet head 10 having the multi-channel structure according to the present embodiment as viewed from the position of the recording medium P. Here, FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along the line II in FIG. FIG. 3 is a top view showing the arrangement of the control electrodes 14 in the inkjet head 10 except for the conductive ink repellent portion 18 and the insulating film 16 therebelow which are the outermost layers of FIG. It is. As shown in FIGS. 2 and 3, each ejection portion (control electrode 14) of the inkjet head 10 is arranged in the main scanning direction a in order to increase the arrangement density in the main scanning direction (vertical direction in the figure) indicated by the arrow a. They are arranged in a four-row staggered arrangement extending in the main scanning direction a with a predetermined interval in the sub-scanning direction indicated by the orthogonal arrows b. In the illustrated example, the control electrodes 14 of the respective discharge units in the two rows of the staggered arrangement on the right side in the drawing draw out a lead wire on the right side, and the control electrodes 14 of the discharge units in the two rows of the staggered arrangement in the left side of the drawing By pulling out the lead wires, the arrangement density of the control electrodes 14 including the lead wires in each column in the main scanning direction is increased, and as a result, the projection density in the main scanning direction of the discharge (nozzle) portion is made higher. Yes.

図示例のインクジェットヘッド１０では、各列において、主走査方向ａに沿った各吐出部（制御電極１４）は、同一ピッチｐで配置されるので、主走査方向ａに近接する各吐出部（制御電極１４）は、主走査方向ａに沿ってｐ／４ピッチで配列されていることになる。すなわち、図示例のインクジェットヘッド１０においては、記録密度を、各列の主走査方向ａに沿った吐出部（制御電極１４）の配列密度の４倍にすることができる。インクジェットヘッド１０においては、４個の吐出部（制御電極１４）で主走査方向ａに沿った１ラインの１周期となるように設定されており、図３中には３周期分が示されている。 In the illustrated example of the inkjet head 10, in each row, the ejection units (control electrodes 14) along the main scanning direction a are arranged at the same pitch p, so that each ejection unit (control) close to the main scanning direction a is controlled. The electrodes 14) are arranged at a p / 4 pitch along the main scanning direction a. That is, in the inkjet head 10 shown in the drawing, the recording density can be made four times the arrangement density of the ejection portions (control electrodes 14) along the main scanning direction a of each column. In the inkjet head 10, four ejection sections (control electrodes 14) are set to have one cycle of one line along the main scanning direction a, and three cycles are shown in FIG. 3. Yes.

図１に示すように、インクジェットヘッド１０において、絶縁基板１２の図中上面には、制御電極１４が形成されており、さらにその上面に制御電極１４を覆うように絶縁膜１６が形成されている。そして、絶縁基板１２、制御電極１４および絶縁膜１６の積層体からなる制御基板には、インクＱの吐出部となる貫通孔３６が穿設されている。絶縁膜１６の上面の貫通孔３６の周辺部には、導電性撥インク処理部１８が形成されている。なお、以下の説明においては、特記しない場合には、説明を簡略化するために、図１に示すように、記録媒体Ｐ側を上側、ヘッド基板２０側を下側という。 As shown in FIG. 1, in the inkjet head 10, a control electrode 14 is formed on the upper surface of the insulating substrate 12 in the drawing, and an insulating film 16 is formed on the upper surface so as to cover the control electrode 14. . A control substrate made of a laminate of the insulating substrate 12, the control electrode 14, and the insulating film 16 is provided with a through hole 36 serving as an ink Q ejection portion. A conductive ink repellent portion 18 is formed around the through hole 36 on the upper surface of the insulating film 16. In the following description, unless otherwise specified, in order to simplify the description, as shown in FIG. 1, the recording medium P side is referred to as the upper side and the head substrate 20 side is referred to as the lower side.

絶縁基板１２は、Ａｌ₂Ｏ₃あるいはＺｒＯ₂などのセラミックスあるいはポリイミド等の樹脂で形成されているのが好ましい。
制御電極１４は、貫通孔３６よりも若干大きい内径を有する導体によって形成された円形電極であり、貫通孔３６の外周を囲うように配置されている（図３参照）。なお、制御電極１４は、絶縁基板１２上に貼り付けることにより形成してもよい。制御電極１４は、記録媒体Ｐ（対向電極３２）に対して所定の電気的なバイアスをかけるためのバイアス電圧源３４ａおよび吐出部のインクガイド２２からインク滴を記録媒体Ｐに向かって吐出させるためのパルス電圧を印加するための信号電圧源３４ｂからなる電圧源３４に接続されている。
絶縁膜１６は、ポリイミドなどの樹脂で形成されている。絶縁膜１６は、制御電極１４を覆うように設けられていればよく、制御電極１４とその周辺の領域のみに設けられていても良いし、図示例のように、絶縁基板１２の貫通孔３６を除く略全面に設けられていても良い。 The insulating substrate 12 is preferably formed of a ceramic such as Al ₂ O ₃ or ZrO ₂ or a resin such as polyimide.
The control electrode 14 is a circular electrode formed by a conductor having an inner diameter slightly larger than that of the through hole 36, and is disposed so as to surround the outer periphery of the through hole 36 (see FIG. 3). The control electrode 14 may be formed by sticking on the insulating substrate 12. The control electrode 14 ejects ink droplets from the bias voltage source 34a for applying a predetermined electrical bias to the recording medium P (counter electrode 32) and the ink guide 22 of the ejection unit toward the recording medium P. Are connected to a voltage source 34 consisting of a signal voltage source 34b for applying the pulse voltage.
The insulating film 16 is made of a resin such as polyimide. The insulating film 16 only needs to be provided so as to cover the control electrode 14, and may be provided only in the control electrode 14 and its peripheral region, or as shown in the drawing, the through hole 36 of the insulating substrate 12. It may be provided on substantially the entire surface excluding.

導電性撥インク処理部１８は、導電性を有する物質を含む材料を用いて撥インク処理された撥インク処理部であり、絶縁基板１２の上方の記録媒体Ｐ側の最表面、図示例では絶縁膜１６の記録媒体Ｐ側の表面に、絶縁基板１２の貫通孔３６を除く略全面に形成されている（図２参照）。貫通孔３６の周辺においては、制御電極１４の内径よりも所定量大きい径で貫通孔３６を囲むように形成されている。このような導電性撥インク処理部１８は、撥インク性を示し、その貫通孔３６を囲む縁部においてインクの絶縁膜１６との接部であるインクメニスカス接部を固定する機能を有し、インクが絶縁基板１２の記録媒体側の最表面に染み出すのを防止し、各吐出部間でのインクの干渉を防ぐ機能を有ている。また、導電性撥インク処理部１８は、電気伝導性（導電性）を示し、アースに接続されることにより、個別電極の制御電極１４に電圧が印加されることにより生じる電界をシールドし、隣接する個別電極間で生じる電界干渉を抑制するシールド電極としての機能を有する。このように、本発明においては、導電性撥インク処理部１８によって、インクメニスカスの精密制御を行うことができ、その位置および形状を安定的に保ち、飛翔するインク滴のサイズを精密に制御することができるし、また、電界の吐出部間での干渉を抑制し、安定したインク液滴の吐出・飛翔を実現することができ、記録媒体Ｐ上への高品質な画像を形成することができる。 The conductive ink repellent treatment portion 18 is an ink repellent treatment portion that has been subjected to ink repellent treatment using a material containing a conductive material, and is the outermost surface on the recording medium P side above the insulating substrate 12, which is insulated in the illustrated example. On the surface of the film 16 on the recording medium P side, the film 16 is formed on substantially the entire surface excluding the through holes 36 of the insulating substrate 12 (see FIG. 2). The periphery of the through hole 36 is formed so as to surround the through hole 36 with a diameter larger than the inner diameter of the control electrode 14 by a predetermined amount. Such a conductive ink repellent treatment portion 18 exhibits ink repellency and has a function of fixing an ink meniscus contact portion that is a contact portion with the ink insulating film 16 at an edge portion surrounding the through hole 36. The ink has a function of preventing the ink from seeping out to the outermost surface of the insulating substrate 12 on the recording medium side and preventing ink interference between the ejection portions. In addition, the conductive ink repellent processing unit 18 exhibits electrical conductivity (conductivity), and is connected to the ground to shield an electric field generated when a voltage is applied to the control electrode 14 of the individual electrode. It functions as a shield electrode that suppresses electric field interference that occurs between individual electrodes. As described above, in the present invention, the ink meniscus can be precisely controlled by the conductive ink repellent processing unit 18, and the position and shape of the ink meniscus are stably maintained, and the size of the flying ink droplet is precisely controlled. In addition, it is possible to suppress the interference between the electric field ejection portions, realize stable ejection and flight of ink droplets, and form a high-quality image on the recording medium P. it can.

このような導電性撥インク処理部１８は、例えば、以下のようにして形成される。
導電性および撥インク性の両方を備える導電性撥インク処理部１８は、絶縁基板１２の上方の記録媒体Ｐ側の最表面、すなわち図示例では絶縁膜１６上に、撥インク性物質と導電性物質、例えば、フッ素樹脂と金属とを共析めっきすることにより形成することができる。フッ素樹脂と金属との共析めっきには、例えば、フッ素樹脂としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）微粒子、金属としてＮｉを用いることができる。より具体的には、例えば、商品名ニムフロンのように金属種としてＮｉおよびリンを含むような無電解めっき液や、いわゆる電解めっきに用いるスルファミン酸Ｎｉを主成分とする溶液に、ＰＴＦＥ微粒子を分散させて、電解めっきを行ってもよい。このとき、溶液中のＮｉ濃度とＰＴＦＥ濃度を調整することで、出来上がり膜中組成としてＰＴＦＥが最大で５０ｖｏｌ％程度含有した膜を得ることができる。
また、膜強度および撥インク効果等を増大させるため、めっき後の膜を３００℃程度で熱処理を行ってもよい。 Such a conductive ink repellent portion 18 is formed as follows, for example.
The conductive ink repellent portion 18 having both conductivity and ink repellency is disposed on the outermost surface on the recording medium P side above the insulating substrate 12, that is, on the insulating film 16 in the illustrated example. It can be formed by eutectoid plating of a substance, for example, a fluororesin and a metal. For eutectoid plating of fluororesin and metal, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene) fine particles can be used as the fluororesin, and Ni can be used as the metal. More specifically, for example, PTFE fine particles are dispersed in an electroless plating solution containing Ni and phosphorus as metal species, such as the trade name Nimflon, or a solution mainly composed of Ni sulfamate used for so-called electrolytic plating. And electrolytic plating may be performed. At this time, by adjusting the Ni concentration and the PTFE concentration in the solution, it is possible to obtain a film containing about 50 vol% of PTFE at maximum as the composition in the finished film.
In addition, in order to increase the film strength, the ink repellent effect, etc., the plated film may be heat-treated at about 300 ° C.

なお、導電性撥インク処理部１８を構成する撥インク性物質は、フッ素樹脂には限定されず、シリコーン系樹脂等であっても良い。また、導電性物質としては、Ｎｉ以外にも、銅または金等の金属のほか、導電性プラスチック等も利用可能である。
このようにして、導電性および撥インク性の両方を備える導電性撥インク処理部１８を、単一工程で安価に形成することができる。また、このように形成された導電性撥インク処理部１８の貫通孔３６を囲む縁部においては、その吐出部における制御電極１４との位置関係のばらつきを小さくすることができる。 The ink repellent material constituting the conductive ink repellent treatment portion 18 is not limited to the fluororesin, and may be a silicone resin or the like. In addition to Ni, a conductive plastic or the like can be used as the conductive substance in addition to a metal such as copper or gold.
In this way, the conductive ink repellent portion 18 having both conductivity and ink repellency can be formed at a low cost in a single step. Further, in the edge portion surrounding the through hole 36 of the conductive ink repellent treatment portion 18 formed in this way, the variation in the positional relationship with the control electrode 14 in the discharge portion can be reduced.

ヘッド基板２０は、絶縁基板１２と所定間隔離間して配置されており、ヘッド基板２０に形成されているインクガイド２２にインクＱを供給するためのインク室２４を形成している。 The head substrate 20 is disposed at a predetermined distance from the insulating substrate 12, and forms an ink chamber 24 for supplying ink Q to the ink guide 22 formed on the head substrate 20.

インクガイド２２は、インクＱを吐出させるためのガイド部材であって、突状先端部２２ａを有する突起部２２ｂと、突起部２２ｂが突設された基部２２ｃとからなる。突起部２２ｂは所定厚みの平板状のものであり、プラスチック樹脂またはセラミックス等の絶縁性部材で構成されている。 The ink guide 22 is a guide member for discharging the ink Q, and includes a protruding portion 22b having a protruding tip portion 22a and a base portion 22c on which the protruding portion 22b is protruded. The protrusion 22b is a flat plate having a predetermined thickness, and is made of an insulating member such as plastic resin or ceramics.

図４は、本発明に利用可能な突起部２２ｂの形態の例を示す図である。図４（ａ）に示すように、先端部２２ａには金属薄膜が蒸着されているのが好ましい。これにより実効的に誘電率を上げることができ、静電気力を先端部２２ａに集中させることができる。また、図４（ｂ）に示すように、先端部２２ａにインク溜めとなる窪み２２ｄが形成されていても良い。なお、突起部２２ｂの形状は、上記形状には限定されず、先端部２２ａが尖っている構造であれば良く、例えば、三角形、台形、楕円形、円形等の、あるいは先端部が基端部に対して細くなっている形状であっても良い。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the form of the protrusion 22b that can be used in the present invention. As shown in FIG. 4A, a metal thin film is preferably deposited on the tip 22a. Thereby, the dielectric constant can be effectively increased, and the electrostatic force can be concentrated on the tip 22a. Further, as shown in FIG. 4B, a recess 22d serving as an ink reservoir may be formed in the tip 22a. The shape of the protrusion 22b is not limited to the above shape, and may be any structure as long as the tip 22a is pointed. For example, a triangle, a trapezoid, an ellipse, a circle, or the tip is a base end. The shape may be thinner.

また、基部２２ｃには複数の突起部２２ｂが突設されて、マルチチャンネル構造のインクジェットヘッド１０を構成するが、この形態は特に制限的でなく、図５（ａ）に示すように、複数の突起部２２を一列に有する基部２２ｃが複数列配列されたものでも良いし、図５（ｂ）に示すように、面状の１つの基部２２ｃに突起部２２ｂが２次元的に配列されて植設されたものであっても良い。また、突起部２２ｂと基部２２ｃは一体的に成形されていても良いし、複数の部品が結合されたものであっても良い。 Further, the base 22c is provided with a plurality of protrusions 22b to form the multi-channel inkjet head 10, but this form is not particularly limited, and as shown in FIG. A plurality of bases 22c having the protrusions 22 in a line may be arranged, or as shown in FIG. 5B, the protrusions 22b are two-dimensionally arranged on the single planar base 22c and are planted. It may be provided. Further, the protrusion 22b and the base 22c may be integrally formed, or a plurality of parts may be combined.

図示例においては、インクガイド２２は、突起部２２ｂが貫通孔３６の略中央に位置し、かつ、その先端部２２ａが絶縁基板１２を含む積層体の図１中上側の表面、すなわち、記録媒体Ｐ側の最表面から所定量突出するように配置されている。インクガイド２２の先端部２２ａを絶縁基板１２を含む積層体の表面よりも内側に配置することで、先端部２２ａがインクＱに埋没することなく、また、インクの乾燥による目詰まりを防止することができる。 In the illustrated example, the ink guide 22 has a protrusion 22b positioned substantially at the center of the through hole 36, and the tip 22a of the laminated body including the insulating substrate 12, the upper surface in FIG. It is arranged so as to protrude a predetermined amount from the outermost surface on the P side. By disposing the front end portion 22a of the ink guide 22 inside the surface of the laminate including the insulating substrate 12, the front end portion 22a is not buried in the ink Q, and clogging due to drying of the ink is prevented. Can do.

インク還流機構２６は、記録時に、インクＱを所定方向、図示例ではインク室２４内を右側から左側へ向かう方向に、所定の速度で循環させる。インク還流機構２６は、ポンプやインクタンク等を有しており、インク還流機構２６から送り出されたインクＱはインク供給流路２８を経てインク室２４に供給され、またインク室２４から排出されたインクＱはインク回収流路３０を経てインク還流機構２６に回収される。 During recording, the ink reflux mechanism 26 circulates the ink Q at a predetermined speed in a predetermined direction, in the illustrated example, in the ink chamber 24 from the right side to the left side. The ink reflux mechanism 26 has a pump, an ink tank, etc., and the ink Q sent out from the ink reflux mechanism 26 is supplied to the ink chamber 24 through the ink supply channel 28 and discharged from the ink chamber 24. The ink Q is recovered by the ink reflux mechanism 26 via the ink recovery flow path 30.

なお、本発明に用いられるインクＱは、制御電極１４に印加される電圧と同極性（図示例では正）に帯電した色材粒子成分を、帯電制御剤やバインダなどと共に、絶縁性溶媒中にコロイド状に分散させ浮遊させたものである。この絶縁性溶媒は１０⁸Ωｃｍ以上の抵抗率を持つのが好ましい。 The ink Q used in the present invention contains the colorant particle component charged to the same polarity (positive in the illustrated example) as the voltage applied to the control electrode 14 in an insulating solvent together with a charge control agent and a binder. Colloidally dispersed and suspended. This insulating solvent preferably has a resistivity of 10 ⁸ Ωcm or more.

対向電極３２は、インクガイド２２の先端部２２ａに対向する位置に配置されて、接地されている。また、記録媒体Ｐは、対向電極２０のインクガイド２２側の表面に支持されており、対向電極２０は、記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。 The counter electrode 32 is disposed at a position facing the tip portion 22 a of the ink guide 22 and is grounded. The recording medium P is supported on the surface of the counter electrode 20 on the ink guide 22 side, and the counter electrode 20 functions as a platen of the recording medium P.

このようなインクジェットヘッド１０のインク吐出部において、記録時には、インクガイド２２（先端部２２ａ）と貫通孔３６の内側壁との間で生じる毛細管現象や、バイアス電圧が印加された制御電極１４と対向電極３２との間の電界の影響によって、帯電色材粒子成分を含有するインクＱがインクガイド２２に案内されて記録媒体Ｐの方向へ上昇し、貫通孔３６の周辺の導電性撥インク処理部１８の縁部、すなわち、貫通孔３６の内壁面または貫通孔３６近傍の絶縁膜１６と導電性撥インク処理部１８との界面と、インクガイド２２の先端部２２ａの外壁面との間にインクメニスカスＭが形成され、インクガイド２２の先端部２２ａに帯電色材粒子成分が凝集し、インクＱが濃縮される。すなわち、貫通孔３６の周辺の導電性撥インク処理部１８の縁部と、インクガイド２２の先端部２２ａとの間に濃縮されたインクＱによるインクメニスカスＭが形成されて、先端部２２ａにインクＱが供給されて、インクＱが濃縮され、先端部２２ａにインクＱの帯電色材粒子成分が凝集する。そして、バイアス電圧が印加された制御電極１４に信号電圧（パルス電圧）が重畳され、制御電極１４と対向電極３２との間の電位差が所定値を超えると、先端部２２ａに凝集した帯電色材粒子成分と制御電極１４との間の斥力によって、凝集した色材粒子成分を含む濃縮インクＱのインク滴Ｒが先端部２２ａから吐出され、対向電極３２に引き寄せられて記録媒体Ｐに向かって飛翔し、記録媒体Ｐ上に着弾する。 In such an ink discharge portion of the ink jet head 10, at the time of recording, it opposes a capillary phenomenon generated between the ink guide 22 (tip portion 22 a) and the inner wall of the through hole 36, or the control electrode 14 to which a bias voltage is applied. Under the influence of the electric field between the electrodes 32, the ink Q containing the charged color material particle component is guided by the ink guide 22 and rises in the direction of the recording medium P, and the conductive ink repellent treatment portion around the through hole 36. 18, that is, between the inner wall surface of the through-hole 36 or the interface between the insulating film 16 near the through-hole 36 and the conductive ink repellent treatment portion 18, and the outer wall surface of the tip 22 a of the ink guide 22. A meniscus M is formed, the charged color material particle component aggregates at the tip 22a of the ink guide 22, and the ink Q is concentrated. That is, an ink meniscus M is formed by the concentrated ink Q between the edge portion of the conductive ink repellent treatment portion 18 around the through hole 36 and the tip portion 22a of the ink guide 22, and the ink is formed on the tip portion 22a. Q is supplied, the ink Q is concentrated, and the charged color material particle component of the ink Q agglomerates at the tip portion 22a. Then, when a signal voltage (pulse voltage) is superimposed on the control electrode 14 to which the bias voltage is applied and the potential difference between the control electrode 14 and the counter electrode 32 exceeds a predetermined value, the charged color material aggregated at the tip 22a. Due to the repulsive force between the particle component and the control electrode 14, the ink droplet R of the concentrated ink Q containing the aggregated colorant particle component is ejected from the tip 22 a, attracted to the counter electrode 32, and flies toward the recording medium P. And land on the recording medium P.

すなわち、本実施例においては、制御電極１４に、バイアス電圧源３４ａから常時バイアス電圧として、例えば１．５ｋＶの電圧が与えられる。また、信号電圧源３４ｂから画像信号に応じた信号電圧（駆動制御電圧）として、例えば５００Ｖのパルス電圧が重畳される。すなわち、制御電圧が０Ｖ（ＯＦＦ状態）で、制御電極１４の電圧が１．５ｋＶの時はインクＱのインク滴Ｒは飛翔せず、制御電圧が５００Ｖ（ＯＮ状態）となり、制御電極１４の電圧が２．０ｋＶとなった時に所定サイズのインク滴Ｒがインクガイド２２の先端部２２ａから飛翔する。飛翔したインク滴Ｒは、制御電極１４と対向電極３２の間に生じている電界によって対向電極３２に引き寄せられ、記録媒体Ｐの所定の位置に着弾して画像を形成する。 That is, in the present embodiment, a voltage of, for example, 1.5 kV is applied to the control electrode 14 as a bias voltage from the bias voltage source 34a. Further, for example, a pulse voltage of 500 V is superimposed as a signal voltage (drive control voltage) corresponding to the image signal from the signal voltage source 34b. That is, when the control voltage is 0 V (OFF state) and the voltage of the control electrode 14 is 1.5 kV, the ink droplet R of the ink Q does not fly, the control voltage is 500 V (ON state), and the voltage of the control electrode 14 The ink droplet R of a predetermined size flies from the front end 22a of the ink guide 22 when the voltage reaches 2.0 kV. The flying ink droplets R are attracted to the counter electrode 32 by an electric field generated between the control electrode 14 and the counter electrode 32 and land on a predetermined position of the recording medium P to form an image.

ここで、上述したように、本発明のインクジェットヘッド１０においては、制御電極１４の記録媒体Ｐ側に導電性撥インク処理部１８が設けられているので、制御電極１４によって生じる各吐出部の電界の範囲を、導電性撥インク処理部１８が形成されていない貫通孔３６の近傍（周辺部）に制限し、チャンネル間（吐出部間）の電界干渉を抑制することができる。そのため、各吐出部から吐出されたインク滴Ｒは、所定の方向に飛翔し、記録媒体Ｐの所定位置に正確に着弾するので、高精度な記録を行うことができる。また、吐出部を高密度に配置することも可能となる。 Here, as described above, in the ink jet head 10 of the present invention, since the conductive ink repellent treatment portion 18 is provided on the recording medium P side of the control electrode 14, the electric field of each ejection portion generated by the control electrode 14. This range is limited to the vicinity (peripheral portion) of the through-hole 36 where the conductive ink repellent treatment portion 18 is not formed, and electric field interference between channels (between discharge portions) can be suppressed. For this reason, the ink droplets R ejected from the ejection units fly in a predetermined direction and accurately land on a predetermined position of the recording medium P, so that highly accurate recording can be performed. It is also possible to dispose the discharge parts at high density.

また、導電性撥インク処理部１８は、貫通孔３６周辺の導電性撥インク処理部１８の縁部（界面）において、記録時にインクガイド２２の先端部２２ａに形成されるインクメニスカスＭの絶縁基板１２の貫通孔３６の内壁面または絶縁膜１６との接部を固定（ピン止め）する。これにより、インクＱが貫通孔３６から導電性撥インク処理部１８の表面に染み出すのを防ぎ、チャンネル間のインク干渉を抑制することができる。また、導電性撥インク処理部１８によって、制御電極１４によって形成される電界のシールド範囲の境界とインクメニスカスＭの接部が固定される位置とを一致させることが可能となるので、制御電極１４とインクメニスカスＭの接部の位置との相互関係のばらつきを小さくすることができる。これらにより、インクメニスカスＭを精密に制御し、インクメニスカスＭの位置および形状を安定化することができ、インク滴Ｒのサイズおよび吐出位置を精密に制御することができるので、濃度の安定した良好な画像を記録媒体Ｐに記録することができる。 In addition, the conductive ink repellent processing unit 18 is an insulating substrate of the ink meniscus M formed at the tip 22a of the ink guide 22 at the time of recording at the edge (interface) of the conductive ink repellent processing unit 18 around the through hole 36. 12 is fixed (pinned) to the inner wall surface of the through-hole 36 or the contact portion with the insulating film 16. Thereby, it is possible to prevent the ink Q from oozing out from the through hole 36 to the surface of the conductive ink repellent processing portion 18 and to suppress ink interference between channels. In addition, the conductive ink repellent treatment portion 18 can match the boundary of the shield range of the electric field formed by the control electrode 14 with the position where the contact portion of the ink meniscus M is fixed. And the variation in the mutual relationship between the contact position of the ink meniscus M and the ink meniscus M can be reduced. As a result, the ink meniscus M can be precisely controlled, the position and shape of the ink meniscus M can be stabilized, and the size and ejection position of the ink droplet R can be precisely controlled. A simple image can be recorded on the recording medium P.

このように、電界干渉およびインク干渉を防止することによって、吐出部を高密度に配置することが可能となるので、さらに、高画質な画像記録を実現することができる。
また、導電性撥インク処理部１８の撥インク性により、この表面のインク汚れが低減するので、ワイピング等のクリーニング処理の回数を少なくでき、高生産性を実現できるという効果もある。 In this way, by preventing electric field interference and ink interference, it is possible to arrange the ejection portions with high density, and it is possible to realize image recording with higher image quality.
In addition, the ink repellency of the conductive ink repellant processing portion 18 reduces ink stains on the surface, so that it is possible to reduce the number of cleaning processes such as wiping and realize high productivity.

なお、本実施例においては、導電性撥インク処理部１８が貫通孔３６の周辺を除く絶縁膜１６の略全面領域に設けられているが、本発明はこれに限定されず、絶縁膜１６または絶縁基板１２の少なくとも一方の貫通孔３６の周辺を除いてその外側を囲む貫通孔３６の近傍の領域にのみ設けられていても良い。
導電性撥インク処理部１８を絶縁膜１６または絶縁基板１２の少なくとも一方の一部の領域に形成する場合には、予め導電性撥インク処理部１８以外をレジスト等で保護しておき、その後、めっき、あるいはめっきのためのシーディング層の形成等を行えばよい。
図１に示すインクジェットヘッド１０の吐出部においては、絶縁基板１２、制御電極１４および絶縁膜１６に穿孔された貫通孔３６の周辺の絶縁膜１６上に導電性撥インク処理部１８を設け、貫通孔３６の上（絶縁膜１６）側開口部にインクメニスカスＭを形成しているが、本発明はこれに限定されず、以下に示すように、他の形態であっても良い。 In the present embodiment, the conductive ink repellent portion 18 is provided on the substantially entire surface area of the insulating film 16 except for the periphery of the through hole 36. However, the present invention is not limited to this, and the insulating film 16 or The insulating substrate 12 may be provided only in a region in the vicinity of the through hole 36 that surrounds the outside of at least one through hole 36 of the insulating substrate 12.
In the case where the conductive ink repellent portion 18 is formed in at least a partial region of the insulating film 16 or the insulating substrate 12, the portions other than the conductive ink repellent portion 18 are previously protected with a resist or the like, Plating or forming a seeding layer for plating may be performed.
In the ejection part of the inkjet head 10 shown in FIG. 1, a conductive ink repellent treatment part 18 is provided on the insulating film 16 around the through hole 36 drilled in the insulating substrate 12, the control electrode 14 and the insulating film 16. The ink meniscus M is formed in the opening on the side of the hole 36 (insulating film 16). However, the present invention is not limited to this, and other forms may be employed as described below.

本発明のインクジェットヘッド１０の吐出部の他の形態について、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明のインクジェットヘッドの吐出部を模式的に示す断面図である。 The other form of the discharge part of the inkjet head 10 of this invention is demonstrated with reference to Fig.6 (a)-(c). 6 (a) to 6 (c) are cross-sectional views schematically showing an ejection portion of the inkjet head of the present invention.

図６（ａ）に示す吐出部は、貫通孔３６が設けられた吐出部の制御基板の絶縁膜１６に、記録媒体Ｐ側（図中上面側）から、貫通孔３６よりも大きな径で所定深さの凹部３８が設けられている。また、絶縁膜表面１６ｂおよび凹部３８の内側壁面１６ｃならびに凹部３８の底面１６ｄに連続する所定領域には、導電性撥インク処理部１８が形成されている。図６（ａ）の吐出部においては、インクメニスカスＭの接部が、表面張力によって基本的に、貫通孔３６の開口部１６ｅ、または導電性撥インク処理部１８と絶縁膜１６の凹部３８の底面１６ｄとの界面（境界）に固定されるため、インクＱの供給過多あるいは装置の偶発的な振動等によりインクメニスカスＭが壊れた場合にも、底面１６ｄにおける導電性撥インク処理部１８の界面（境界）がインクＱの接触限界となるので、インクＱが凹部３８の内側壁面１６ｃを這い上がり、導電性撥インク処理部１８の表面に流れ出て、隣の吐出部と干渉することがない。 The discharge section shown in FIG. 6A has a predetermined diameter larger than that of the through-hole 36 from the recording medium P side (upper surface side in the drawing) to the insulating film 16 of the control substrate of the discharge section provided with the through-hole 36. A recess 38 of depth is provided. In addition, a conductive ink repellent portion 18 is formed in a predetermined region continuous with the insulating film surface 16 b, the inner wall surface 16 c of the recess 38 and the bottom surface 16 d of the recess 38. 6A, the contact portion of the ink meniscus M is basically formed by the surface tension of the opening portion 16e of the through hole 36 or the concave portion 38 of the conductive ink repellent treatment portion 18 and the insulating film 16. Since it is fixed to the interface (boundary) with the bottom surface 16d, even when the ink meniscus M is broken due to excessive supply of ink Q or accidental vibration of the apparatus, the interface of the conductive ink repellent processing unit 18 on the bottom surface 16d. Since (boundary) is the contact limit of the ink Q, the ink Q scoops up the inner wall surface 16c of the concave portion 38, flows out to the surface of the conductive ink repellent treatment portion 18, and does not interfere with the adjacent ejection portion.

図６（ｂ）に示す吐出部は、図６（ａ）と同様に、貫通孔３６および凹部３８を有しているが、導電性撥インク処理部１８は、絶縁膜表面１６ｂおよび内側壁面１６ｃの所定領域（途中の領域）に形成されており、凹部３８の底面１６ｄにまでは到っていない。従って、図６（ｂ）の例の場合には、インクメニスカス接部Ｍは、導電性撥インク処理部１８と絶縁膜１６の凹部３８の内側壁面１６ｃとの界面（境界）に固定され、この界面が、インクＱの接触限界となり、図６（ａ）と同様の効果を奏する。
図６（ｃ）に示す吐出部は、貫通孔３６が設けられた吐出部の絶縁膜１６に、記録媒体Ｐ側（図中上面側）に向かって径が漸増する拡径凹部４０が設けられている。すなわち、図６（ｂ）に示す絶縁膜１６の凹部３８の内側壁面１６ｃが、図６（ｃ）に示す絶縁膜１６の拡径凹部４０では、傾斜壁面１６ｆとなっている点で相違するが、導電性撥インク処理部１８が、絶縁膜表面１６ｂおよび傾斜壁面１６ｆの途中までの所定の領域に形成されている点では同様である。従って、図６（ｃ）の吐出部においても、インクメニスカスＭの接部は、内側の傾斜壁面１６ｃにおける導電性撥インク処理部１８の界面（境界）に固定され、図６（ａ）および（ｂ）の場合と同様の効果を奏する。 The discharge portion shown in FIG. 6B has a through hole 36 and a recess 38 as in FIG. 6A, but the conductive ink repellent treatment portion 18 has an insulating film surface 16b and an inner wall surface 16c. Are formed in a predetermined region (intermediate region) and do not reach the bottom surface 16d of the recess 38. 6B, the ink meniscus contact portion M is fixed to the interface (boundary) between the conductive ink repellent portion 18 and the inner wall surface 16c of the recess 38 of the insulating film 16, and this The interface becomes the contact limit of the ink Q, and the same effect as in FIG.
In the ejection part shown in FIG. 6C, a diameter-enlarged recess 40 whose diameter gradually increases toward the recording medium P side (upper surface side in the drawing) is provided in the insulating film 16 of the ejection part provided with the through hole 36. ing. That is, the difference is that the inner wall surface 16c of the recess 38 of the insulating film 16 shown in FIG. 6B is an inclined wall surface 16f in the enlarged diameter recess 40 of the insulating film 16 shown in FIG. 6C. This is the same in that the conductive ink repellent processing portion 18 is formed in a predetermined region up to the middle of the insulating film surface 16b and the inclined wall surface 16f. Therefore, also in the ejection portion of FIG. 6C, the contact portion of the ink meniscus M is fixed to the interface (boundary) of the conductive ink repellent treatment portion 18 on the inner inclined wall surface 16c, and FIGS. The same effect as in the case of b) is achieved.

以上のように、インクジェットヘッド１０の吐出部において、インク吐出口となる貫通孔３６、凹部３８または拡径凹部４０の内壁面にまで及んで導電性撥インク処理部１８を設けることによって、インクＱのインクメニスカスＭの接部を導電性撥インク処理部１８の表面よりも引き込んだ位置に維持することができ、インクＱの染み出しの危険性を最小にすることができる。 As described above, by providing the conductive ink repellent treatment portion 18 to the inner wall surface of the through hole 36 serving as the ink ejection port, the concave portion 38 or the enlarged diameter concave portion 40 in the ejection portion of the inkjet head 10, the ink Q Thus, the contact portion of the ink meniscus M can be maintained at a position where the ink meniscus M is drawn more than the surface of the conductive ink repellent treatment portion 18, and the risk of the ink Q seepage can be minimized.

導電性撥インク処理部１８を図６の各例のように設ける場合の導電性撥インク処理部１８のパターンおよび貫通孔３６の形状については、種々のパターン形成が通常のリソグラフィーを用いて実現可能である。
例えば、貫通孔３６、凹部３８または拡径凹部４０の内壁面１６ｃの一部の領域に導電性撥インク処理部１８を形成する場合には、予め処理部以外をレジスト等で保護して処理面を形成する、あるいは蒸着等で斜め成分（拡散成分）を利用してめっきのためのシーディング処理層を形成する等の方法がある。
この時、予め処理されない部分、すなわち貫通孔３６、凹部３８または拡径凹部４０の内壁面１６ｃの処理されない一部をレジストで保護する場合、例えば、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）等の熱可塑性のシート材料を用い、処理すべき面の反対の面、すなわち、保護する領域に接する側の絶縁基板１２の面にこのドライフィルムレジストをあて、加熱しながら貫通孔３６、凹部３８または拡径凹部４０等の所定位置まで押し込むことで、貫通孔３６、凹部３８または拡径凹部４０等の内壁面１６ｃの一部のみを保護することが可能である。 With respect to the pattern of the conductive ink repellent portion 18 and the shape of the through hole 36 in the case where the conductive ink repellent portion 18 is provided as in each example of FIG. 6, various pattern formations can be realized using ordinary lithography. It is.
For example, when the conductive ink repellent treatment portion 18 is formed in a partial region of the inner wall surface 16c of the through hole 36, the concave portion 38, or the enlarged diameter concave portion 40, the treatment surface is protected in advance by a resist or the like other than the treatment portion. Or a seeding layer for plating is formed by using an oblique component (diffusion component) by vapor deposition or the like.
At this time, when a portion that is not treated in advance, that is, a portion that is not treated on the inner wall surface 16c of the through hole 36, the recessed portion 38, or the enlarged diameter recessed portion 40 is protected with a resist, for example, a thermoplastic sheet such as a dry film resist (DFR) Using this material, the dry film resist is applied to the surface opposite to the surface to be processed, that is, the surface of the insulating substrate 12 that is in contact with the region to be protected, and the through-hole 36, the recess 38 or the enlarged recess 40 is heated. It is possible to protect only a part of the inner wall surface 16c such as the through hole 36, the recessed portion 38, or the enlarged diameter recessed portion 40 by being pushed to the predetermined position.

なお、上記実施例では、インクガイド２２は、先端部２２ａが絶縁基板１２の上方の記録媒体Ｐ側の表面、すなわち絶縁膜１６の記録媒体Ｐ側の表面よりも突出するように配置されていたが、本発明はこれに限定されず、先端部２２ａが絶縁膜１６の表面よりも下がった位置に配置されていても良い。図６のように、導電性撥インク処理部１８を貫通孔３６の内壁面にまで設けた場合には、先端部２２ａが絶縁膜１６の表面よりも下側に配置されていても、インクガイド２２がインクＱに埋没することがなく、先端部２２ａへのインク供給を安定して行うことができる。
また、貫通孔３６およびそれを囲む制御電極１４の形状は、円形には限定されず、任意の形状とすることができる。 In the above embodiment, the ink guide 22 is disposed so that the tip 22a protrudes from the surface on the recording medium P side above the insulating substrate 12, that is, the surface of the insulating film 16 on the recording medium P side. However, the present invention is not limited to this, and the tip 22 a may be disposed at a position lower than the surface of the insulating film 16. As shown in FIG. 6, when the conductive ink repellent treatment portion 18 is provided up to the inner wall surface of the through hole 36, the ink guide can be used even if the tip portion 22 a is disposed below the surface of the insulating film 16. The ink 22 is not buried in the ink Q, and the ink can be stably supplied to the tip 22a.
Moreover, the shape of the through-hole 36 and the control electrode 14 surrounding the through-hole 36 is not limited to a circle, and can be an arbitrary shape.

なお、本発明のインクジェットヘッド１０において、個別制御電極を持つ吐出部の個数は特に限定されないし、個別制御電極および吐出部の物理的な配置等も何ら限定されない。すなわち、上述の実施例では、吐出部（制御電極）の形態として、各吐出部が副走査方向に所定間隔を空けて主走査方向に延在する４列に互い違いに千鳥配列され、主走査方向の投影密度が高密度になるように配列された形態を例に説明したが、本発明はこれには限定されず、各列の吐出部が主走査方向に沿って延在する列が何列配列されていても良いし、高密度する必要がなければ、副走査方向に並ぶように複数ラインされていても良い。また、主走査方向に沿った１ラインの１周期分の吐出部の数も任意に設定することができる。 In the inkjet head 10 of the present invention, the number of ejection units having individual control electrodes is not particularly limited, and the physical arrangement of the individual control electrodes and ejection units is not limited at all. That is, in the above-described embodiment, as the form of the discharge unit (control electrode), the discharge units are alternately staggered in four rows extending in the main scanning direction with a predetermined interval in the sub-scanning direction. However, the present invention is not limited to this, and the number of rows in which the ejection units of each row extend in the main scanning direction is described. They may be arranged, or a plurality of lines may be arranged in the sub-scanning direction if it is not necessary to increase the density. In addition, the number of ejection units for one cycle of one line along the main scanning direction can be arbitrarily set.

なお、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらにも対応可能である。
また、本発明のインクジェットヘッドは、帯電した色成分を含むインクを吐出するものに限定されるものではなく、荷電粒子を含む液体を吐出させる液体吐出ヘッドであれば特に制限されず、例えば、ポリイミド等の耐熱性樹脂を帯電させたものなど、帯電粒子を利用して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。
また、本発明の液体吐出ヘッドにより記録、塗布等を行う対象物としては、紙、プラスチック、金属、木材、布等、公知のものが各種利用可能である。 Note that the inkjet head of the present invention is compatible with both monochrome and color.
The ink jet head of the present invention is not limited to one that discharges ink containing a charged color component, and is not particularly limited as long as it is a liquid discharge head that discharges liquid containing charged particles. For example, polyimide The present invention can be applied to a coating apparatus that applies charged objects by discharging droplets using charged particles such as those charged with a heat-resistant resin such as the like.
Various known objects such as paper, plastic, metal, wood, and cloth can be used as the object to be recorded and applied by the liquid discharge head of the present invention.

以上、本発明に係る静電式インクジェットヘッドについて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Although the electrostatic ink jet head according to the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

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。It is a typical sectional view showing a schematic structure of one example of an ink jet head of the present invention. インクジェットヘッド１０を記録媒体Ｐ側から見た上面図である。3 is a top view of the inkjet head 10 as viewed from the recording medium P side. FIG. 図２の最表層である導電性撥インク処理部１８およびその次層の絶縁膜１６を除いて示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing the conductive ink repellent portion 18 that is the outermost layer of FIG. 2 and the insulating film 16 that is the next layer. （ａ）および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドに利用可能なインクガイドの突起部の形態の例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the example of the form of the protrusion part of the ink guide which can be utilized for the inkjet head of this invention. （ａ）および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドに利用可能なインクガイドの形態の例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the example of the form of the ink guide which can be utilized for the inkjet head of this invention. （ａ）〜（ｃ）は、本発明のインクジェットヘッドの他の形態を説明する模式的断面図である。(A)-(c) is typical sectional drawing explaining the other form of the inkjet head of this invention.

Explanation of symbols

１０インクジェットヘッド
１２絶縁基板
１４制御電極
１６絶縁膜
１６ｂ絶縁膜表面
１６ｃ内側壁面
１６ｄ底面
１６ｅ開口部
１６ｆ傾斜壁面
１８導電性撥インク処理部
２０ヘッド基板
２２インクガイド
２２ａ先端部
２２ｂ突起部
２２ｃ基部
２４インク室
２６インク還流機構
２８インク供給流路
３０インク回収流路
３２対向電極
３４電圧源
３４ａバイアス電圧源
３４ｂ信号電圧源
３６貫通孔
３８凹部
４０拡径凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet head 12 Insulating substrate 14 Control electrode 16 Insulating film 16b Insulating film surface 16c Inner wall surface 16d Bottom surface 16e Opening portion 16f Inclined wall surface 18 Conductive ink repellent treatment portion 20 Head substrate 22 Ink guide 22a Tip portion 22b Protrusion portion 22c Base portion 24 Ink Chamber 26 Ink recirculation mechanism 28 Ink supply flow path 30 Ink recovery flow path 32 Counter electrode 34 Voltage source 34a Bias voltage source 34b Signal voltage source 36 Through hole 38 Recess 40 Expanded recess

Claims

An inkjet head that causes ink droplets containing the color material particles to fly toward a recording medium by applying an electrostatic force to the ink in which the color material particles are dispersed in a solvent,
An insulating substrate having at least one through hole;
A control electrode formed on the surface of the insulating substrate on the recording medium side so as to surround the through hole;
An insulating film covering the control electrode;
A conductive ink repellent treatment portion provided on the outermost surface of at least one of the insulating substrate and the insulating film on the recording medium side except for the through hole and a predetermined region around the through hole; and
An ink-jet head comprising: an ink guide disposed in a substantially center of the through-hole toward a flight direction of the ink droplet.

The inkjet head according to claim 1, wherein the conductive ink repellent treatment part is obtained by eutectoid plating of a conductive substance and an ink repellent substance.

The conductive material is nickel, copper or gold,
The inkjet head according to claim 2, wherein the ink repellent material is a material containing a fluororesin or a ceramic.

The ink-jet head according to claim 1, wherein the ink guide has a metal thin film deposited in the vicinity of a tip portion thereof.

The ink-jet head according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the tip of the ink guide gradually decreases toward the recording medium.

The inkjet head according to claim 1, wherein the ink guide is made of ceramic or resin.