JP2005081716A - Electrostatic ejection inkjet head - Google Patents
Electrostatic ejection inkjet head Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005081716A JP2005081716A JP2003316608A JP2003316608A JP2005081716A JP 2005081716 A JP2005081716 A JP 2005081716A JP 2003316608 A JP2003316608 A JP 2003316608A JP 2003316608 A JP2003316608 A JP 2003316608A JP 2005081716 A JP2005081716 A JP 2005081716A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- control electrode
- droplet
- inkjet head
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、粒子を含む液滴を飛翔させて画像を記録するインクジェット記録装置に利用される静電吐出型インクジェットヘッドに関し、特に、液滴の飛翔方向を偏向できる静電吐出型インクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to an electrostatic discharge type ink jet head used in an ink jet recording apparatus that records an image by causing droplets containing particles to fly, and more particularly to an electrostatic discharge type ink jet head that can deflect the flight direction of the droplets.
従来、静電吐出型インクジェット記録方式としては、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が知られている。この静電吐出インクジェット記録方式を用いたインクジェット装置が種々提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2等参照)。 Conventionally, as an electrostatic discharge type ink jet recording method, an ink using electrostatic force is used by applying a predetermined voltage to a control electrode of an ink jet head in accordance with image data using ink containing charged fine particle components. There is known a system for controlling the ejection of the ink and recording an image corresponding to the image data on a recording medium. Various ink jet apparatuses using this electrostatic discharge ink jet recording system have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
図6は、特許文献1に開示された従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドを模式的に示す模式的断面図である。
図6に示すように、インクジェットヘッド100においては、絶縁性基板102と、この絶縁性基板102に対向して配置されるヘッド基板104を有する。絶縁性基板102には、基板貫通孔102aが形成されている。この基板貫通孔102aの周囲には、制御電極110が設けられている。ヘッド基板104には、基板貫通孔102aの略中心に位置するように、インクガイド106が立設されている。このインクガイド106は、その先端部が基板貫通孔102aから突出するものであり、インクガイド106には、その中心線に沿って所定幅だけ切り欠かれてインクガイド溝108が形成されている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing an ink jet head of a conventional ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the
絶縁性基板102とヘッド基板104とにより、インク溜114が形成される。また、制御電極110には、記録すべき画像に対応する信号電圧を供給する信号電圧源112が接続されている。
さらに、絶縁性基板102に、インクガイド106の先端部の突出方向側に対向して対向電極120が設けられている。この対向電極120は、所定の電位レベルが与えられるとともに、プラテンとして記録媒体Pを保持する。
An
Further, a
また、インクジェットヘッド100において、インク溜114には、インク供給管(図示せず)およびインク回収管(図示せず)を介して、インクQを循環させるインク還流機構(図示せず)が設けられている。
なお、インクQとしては、108 Ω・cm以上の抵抗率を有する絶縁性の溶媒中に、帯電性を有する色剤成分(帯電微粒子)をコロイド状に分散させて浮遊させたものを用いる。
In the
As the ink Q, a colorant component (charged fine particles) having charging properties dispersed in a colloidal form and suspended in an insulating solvent having a resistivity of 10 8 Ω · cm or more is used.
このような構成を有するインクジェットヘッド100においては、色剤成分等の粒子を含むインクQが毛細管現象によってインク案内溝108内を移動してインクガイド106の先端部に溜まっていく。この状態で、信号電圧源112から制御電極110に高電圧パルスが印加されると、色剤成分を含むインク滴がインクガイド106から飛び出し、対向電極120に引っ張られて、記録媒体Pに向けて飛翔されて付着し、画像を記録する。
In the
図7は、特許文献2に開示された従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドを模式的に示す模式的断面図である。
図7に示すように、インクジェットヘッド130においては、絶縁性支持基板132と、この絶縁性支持基板132に対向して配置される基板134とを有する。絶縁性支持基板132と基板134とにより、インク溜136が形成される。インク溜136には、インクQを供給するためのインク供給タンク(図示せず)が配管(図示せず)を介して設けられている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view schematically showing an ink jet head of a conventional ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the
また、絶縁性支持基板132には、基板貫通孔132aが形成されている。この貫通孔132aの周囲を囲むようにして、絶縁性支持基板132の表面および裏面に第1および第2の制御電極140、142が形成されている。この絶縁性支持基板132の表面側に対向して金属プラテン120aが配置されている。この金属プラテン120aは、対向電極を兼ねるものであり、金属プラテン120aには、記録媒体Pが保持される。
第1および第2の制御電極140、142には、信号電圧源144が接続されている。また、第2の制御電極142と接地された金属プラテン120aとの間にはバイアス電圧源146が接続されている。インクQとしては、105 〜109 Ω・cm程度の導電率を持つ導電性インクが使用される。
The
A
このような構成を有するインクジェットヘッド130においては、インク供給タンクからインクQがインク溜136に供給されて、静水圧により貫通孔132a内にインクQが供給される。この状態で、バイアス電圧に加えて、信号電圧源144により、第1および第2の制御電極140、142間に画像信号に応じた信号電圧を重畳印加する。これにより、貫通孔132a内のインク面からインク滴が飛翔する。この飛翔したインク滴は、金属プラテン120aと、第1および第2の制御電極140、142に印加されたバイアス電圧によって加速され記録媒体Pに達して画像が形成される。
In the
図6および図7に示す静電吐出型インクジェットヘッド100および130においては、構成する部品、例えば、基板貫通孔102a、制御電極110およびインクガイド106ならびに基板貫通孔132a、第1および第2の制御電極140および142の加工精度もしくは組立精度のばらつき、各吐出部の制御電極間の干渉、または経年変化等によって、インクジェットヘッド100および130から吐出されたインク滴の記録媒体P上での着弾位置がばらつくという問題点があった。
このため、従来のインクジェットヘッドにおいては、より加工精度の高い高価な部品を使用する必要があるし、組立精度が高いヘッドを用いる必要があるため、歩留まりが低いものになり、その結果、高価になってしまうという問題があった。
In the electrostatic discharge
For this reason, in the conventional inkjet head, it is necessary to use expensive parts with higher processing accuracy, and it is necessary to use a head with higher assembly accuracy, resulting in a low yield, resulting in an increase in cost. There was a problem of becoming.
一方、従来より、静電吐出型インクジェットヘッド記録方式等の液滴吐出型インクジェット記録方式とは異なる連続インクジェット記録方式の記録装置も提案されている(特許文献3等参照)。
図8は、特許文献3に開示された従来のインクジェット記録装置を模式的に示す模式的断面図であり、図9は、図8に示すインクジェット記録装置の環形ヒータを模式的示す模式的平面図である。
図8に示すように、インクジェット記録装置においては、基体150と、絶縁層152とが間隔を設けて対向して配置されている。この絶縁層152には、基体150と反対側の表面に疎水層154が形成されている。絶縁層152および疎水層154には、これらを貫通するノズル孔部158が形成されている。疎水層154の表面にはノズル孔部158の開口部を囲うように環形ヒータ160が形成されている。基体150と絶縁層152とによりインク供給溝部156がノズル孔部158に沿って形成される。インク供給溝部156には、インクQが充填され、このインクQが大気圧以上に加圧されるとともに、開口部からインクQが液流(インク流)170として吐出する。
On the other hand, a recording apparatus of a continuous ink jet recording method different from a droplet discharge ink jet recording method such as an electrostatic discharge ink jet head recording method has been proposed (see Patent Document 3).
8 is a schematic cross-sectional view schematically showing a conventional ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 3, and FIG. 9 is a schematic plan view schematically showing an annular heater of the ink jet recording apparatus shown in FIG. It is.
As shown in FIG. 8, in the ink jet recording apparatus, the
また、図9に示すように、環形ヒータ160は、ノズル孔部158の開口部の周縁部の約1/2をそれぞれ包囲する二つの区画部(発熱部)160a、160bを有するものである。各区画部160a、160bには、それぞれ両端に電源側接続部162a、162bおよび接地側接続部164a、164bが接続されている。環形ヒータ160の区画部160a、160bの両方ではなく一方に電流を供給すると、液流170が加熱され、複数の液滴172に分裂する。また、液流170に印加される熱は非対称であり、これにより、液流170は偏向される。
As shown in FIG. 9, the
さらに、図8に示すように、疎水層154に対向してインク排除溝180が設けられている。このインク排除溝180は、偏向された液滴172が記録媒体(図示せず)に到達し、偏向されていない液滴174は記録媒体に到達しない位置に設けられている。
このインクジェット記録装置においては、ノズル孔部158からインク排除溝180に向かって所定距離離間した位置において、環形ヒーター160により供給される熱によって、液流170は複数の液滴172へと分裂するとともに、インク排除溝180により、偏向されていない液滴174が記録媒体に到達しない。そして、偏向された液滴172が記録媒体(図示せず)に到達することにより、偏向された液滴172が記録媒体の着弾して画像が形成される。
Further, as shown in FIG. 8, an
In this ink jet recording apparatus, the
図8および図9に示すインクジェット記録装置は、ノズル孔部158の開口部の周縁部を包囲する2つの区画(発熱)部160a、160bによって連続吐出液体を非対称に加熱することにより、連続吐出液体から液滴を形成するとともに偏向することを高い繰り返し周波数で行うものであるので、区画部160a、160bに印加する駆動パルスの制御が複雑となるし、安定な液滴の形成制御と、正確な液滴偏向制御が困難であるという問題点があった。このような連続インクジェット記録方式では、液滴の偏向は、記録しないドットに相当する液滴を途中でキャッチャー等のインク排除溝に落とすためのものであり、所定偏向量以上の偏向が可能であればよく、液滴の正確な偏向量の制御を行う必要がないため、正確な偏向量制御を行うものではなかった。
The ink jet recording apparatus shown in FIG. 8 and FIG. 9 has a continuous discharge liquid by asymmetrically heating the continuous discharge liquid by two partition (heat generation)
本発明の目的は、構成する部品の加工精度のばらつき、もしくは組立精度等のばらつき、各インクガイド間の各種の干渉、または経時劣化により、インクの着弾位置にばらつきがある場合でも、インクの着弾位置を適正な位置に補正できる静電吐出型インクジェットヘッドを提供することにある。 It is an object of the present invention to achieve ink landing even when there are variations in ink landing positions due to variations in processing accuracy of components or assembly accuracy, various interference between ink guides, or deterioration with time. An object of the present invention is to provide an electrostatic discharge type inkjet head capable of correcting the position to an appropriate position.
前記課題を解決するために、本発明は、溶媒中に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、少なくとも前記粒子を含む液滴を、液滴受容体に向けて飛翔させる静電吐出型インクジェットヘッドであって、ヘッド基板と、前記ヘッド基板と所定の間隔を設けて配置され、前記ヘッド基板との間にインク流路を形成するとともに、前記液滴受容体に対して開口された貫通孔が少なくとも1つ形成された絶縁性基板と、前記インク流路に前記インクを供給するインク供給手段と、前記貫通孔を囲うように前記絶縁性基板に設けられ、前記液滴の吐出制御を行う制御電極とを有し、前記制御電極は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含むことを特徴とする静電吐出型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-mentioned problems, the present invention provides an electrostatic that causes at least a droplet including the particle to fly toward a droplet receiver by applying an electrostatic force to ink in which the particle is dispersed in a solvent. A discharge-type inkjet head, which is disposed at a predetermined interval from a head substrate, and forms an ink flow path between the head substrate and is open to the droplet receiver. An insulating substrate having at least one through-hole formed thereon, an ink supply means for supplying the ink to the ink flow path, and the insulating substrate so as to surround the through-hole. The electrostatic discharge type inkjet head is characterized in that it includes a control electrode that performs control, and the control electrode includes a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through hole.
前記制御電極は、前記分割された導体の少なくとも一つが、前記液滴の飛翔方向を偏向させるために用いられることが好ましい。
前記制御電極は、液滴飛翔方向に所定間隔離間して前記絶縁性基板に設けられた第1および第2の制御電極とを有し、前記第1および前記第2の制御電極のうちの少なくとも一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含むことが好ましい。
さらに、前記第1および前記第2の制御電極のいずれか一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含み、前記液滴の飛翔方向を偏向させるために用いられる偏向用電極であり、他の一方は、前記液滴の吐出制御を行う吐出制御用電極であることが好ましい。
In the control electrode, it is preferable that at least one of the divided conductors is used to deflect the flying direction of the droplet.
The control electrode includes first and second control electrodes provided on the insulating substrate at a predetermined interval in the droplet flight direction, and at least one of the first and second control electrodes. One of them preferably includes a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through hole.
Further, one of the first and second control electrodes includes a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through hole, and is used for deflecting the flying direction of the droplet The other is preferably a discharge control electrode for controlling the discharge of the droplets.
前記第1の制御電極は、前記第2の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられる前記偏向用電極であり、前記第2の制御電極は、前記吐出制御用電極であることが好ましい。
さらに、前記第1の制御電極は、前記第2の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられ、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体からなり、前記分割された導体の少なくとも一つが、前記インクの温度を局所的に変化させて、前記液滴の飛翔方向を偏向させる偏向用電極であることが好ましい。
さらにまた、前記第1の制御電極は、発熱抵抗体または熱電素子であることが好ましい。
The first control electrode is the deflection electrode provided closer to the droplet receiver than the second control electrode, and the second control electrode is the ejection control electrode. Is preferred.
Further, the first control electrode is provided on the side closer to the droplet receiver than the second control electrode, and is composed of a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through hole, and the divided It is preferable that at least one of the conductors is a deflection electrode that deflects the droplet flying direction by locally changing the temperature of the ink.
Furthermore, it is preferable that the first control electrode is a heating resistor or a thermoelectric element.
前記第1および前記第2の制御電極は、共に、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体からなり、前記第1の制御電極は、前記第2の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられ、前記液滴の飛翔方向を偏向させるとともに前記液滴の吐出制御を行う吐出制御用電極であり、前記第2の制御電極は、前記液滴の飛翔方向を偏向させる偏向用電極であることが好ましい。
また、前記第2の制御電極は、発熱抵抗体または熱電素子であることが好ましい。
Both of the first and second control electrodes are made of a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through-hole, and the first control electrode receives the droplet more than the second control electrode. An ejection control electrode provided on a side close to the body for deflecting the flying direction of the droplet and controlling the ejection of the droplet, and the second control electrode deflects the flying direction of the droplet A deflection electrode is preferred.
The second control electrode is preferably a heating resistor or a thermoelectric element.
上述の本発明の静電吐出型インクジェットヘッドであって、さらに、先端部が前記貫通孔の略中心に位置するように前記ヘッド基板上に配置され、前記先端部が前記貫通孔から突出するインクガイドを有することが好ましい。 The above-described electrostatic discharge type ink jet head according to the present invention, wherein the ink is further disposed on the head substrate so that the tip end portion is positioned substantially at the center of the through hole, and the tip end portion protrudes from the through hole. It is preferable to have a guide.
本発明の静電吐出型インクジェットによれば、加工精度のばらつき、もしくは組立精度等のばらつき、各インクガイド間の各種の干渉、または経時劣化により、インクの着弾位置にばらつきがある場合でも、インクの着弾位置を適正な位置に補正できる。 According to the electrostatic discharge type ink jet of the present invention, even if the ink landing position varies due to variations in processing accuracy or variations in assembly accuracy, various interference between ink guides, or deterioration with time, The landing position of can be corrected to an appropriate position.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドを詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドを備えた静電吐出型インクジェット装置を模式的に示す模式的断面図であり、図2は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの制御電極の構成を示す模式的平面図である。なお、以下においては、図1および図2に示すように、静電吐出型インクジェットヘッドとして、絶縁性基板の貫通孔の中央にインクガイドが配置された吐出部を1つだけ図示して説明するが、本発明はこれに限定されず、複数の吐出部を有するものであってもよいことはいうまでもない。
Hereinafter, an electrostatic discharge type inkjet head of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an electrostatic discharge type ink jet apparatus provided with an electrostatic discharge type ink jet head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a schematic plan view showing a configuration of a control electrode of an electrodischarge type inkjet head. In the following, as shown in FIGS. 1 and 2, as an electrostatic discharge type ink jet head, only one discharge portion in which an ink guide is arranged in the center of a through hole of an insulating substrate will be illustrated and described. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this, and may have a plurality of ejection portions.
図1に示すように、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッド(以下、インクジェットヘッドという)10は、画像データに基づいて、帯電した顔料等の色成分(例えば、トナー等)を含むインクQを静電的引力により、インク滴Dとして飛翔させて、画像を記録媒体(液滴受容体)P上に記録するものである。インクジェットヘッド10は、ヘッド基板12と、インクガイド14と、貫通孔20が穿孔された絶縁性基板16と、制御電極18と、インク流路22と、信号電圧源24と、インク供給管26と、インク回収管28と、インク還流手段30とを有する。また、インクジェットヘッド10に対向して対向電極32が設けられている。
As shown in FIG. 1, an electrostatic discharge type ink jet head (hereinafter referred to as an ink jet head) 10 according to the present embodiment includes an ink Q containing a color component (for example, toner) such as a charged pigment based on image data. Are ejected as ink droplets D by electrostatic attraction, and an image is recorded on a recording medium (droplet receptor) P. The inkjet head 10 includes a
なお、図1に示すインクジェットヘッド10においては、貫通孔20の中央にインクガイド14を持つ吐出部を1つだけ示しているが、インクジェットヘッド10は、吐出部が、複数個配列されたマルチチャンネル構造を有しているものである。更に、インクジェットヘッド10は、モノクロまたはカラーのいずれの場合の画像の記録にも適用できる。
In the inkjet head 10 shown in FIG. 1, only one ejection part having the
ヘッド基板12は、インクガイド14が形成される基板である。また、このヘッド基板12に、所定間隔離間して対向して絶縁性基板16が配置されている。このヘッド基板12と絶縁性基板16とにより、インクガイド14にインクQを供給するためのインク流路22が形成される。
The
インクガイド14は、インクQを吐出させるためガイド部材である。インクガイド14は、ヘッド基板12上に設けられた基部14aと、この基部14aの上に設けられた突状先端部14bとを有する。この基部14aは、例えば、円錐台形状を呈し、突状先端部14bは、例えば、円錐形状を呈するものである。インクガイド14は、例えば、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るものである。
The
絶縁性基板16は、Al2 O3 もしくはZrO2 などのセラミックス、またはポリイミド等の樹脂からなるものである。この絶縁性基板16には、貫通孔20が形成されており、インクガイドヘッド14が、その突状先端部14bが貫通孔20の中心となるように配置される。
The insulating
制御電極18は、貫通孔20の周囲を囲むようにして、絶縁性基板16の上に形成されるものである。
図2に示すように、この制御電極18は、リング状を呈しており、貫通孔20の周方向に、例えば、3個に分割された第1〜第3の電極(導体)18a〜18cからなるものである。第1〜第3の電極18a〜18cは、それぞれ信号電圧源24に接続されている。インクジェットヘッド10では、信号電圧源24により分割されている第1〜第3の電極18a〜18cに対して、それぞれ選択的に電圧を印加することにより、インク滴を吐出させることができる。第1〜第3の電極18a〜18cは、例えば、アルミニウム薄膜配線からなり、配線膜厚が5μm、配線幅が30μm、第1〜第3の電極18a〜18cの隣接する電極の配線間隔が5μmである。また、第1〜第3の電極18a〜18cの材質は、アルミニウムに、限定されるものではなく、他の材質であってもよく、例えば、アルミニウム合金、銅、または銅合金などであってもよい。
The
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施例において、制御電極18を構成する電極の数は、特に限定されるものではないが、インク滴Dの飛翔方向を偏向させて補正するためには、電極の数は、3個以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the number of electrodes constituting the
また、図1に示すように、絶縁膜19は、絶縁性基板16に形成された制御電極18を覆うように、絶縁性基板16上に形成されたものである。この絶縁膜19は、例えば、サイトップTM等のフッ化樹脂からなり、厚さが0.5μmの絶縁層と、この絶縁層の上に形成された無機絶縁層との積層膜である。この無機絶縁層は、例えば、SiO2 からなるものである。なお、絶縁膜19においては、無機絶縁層上に吸着モノレイヤを形成するようなフッ素基を持つシランカップリング剤を用いた層を形成してもよい。
As shown in FIG. 1, the insulating
インク流路22は、インクガイド14にインクQを供給するものである。
信号電圧源24は、第1〜第3の電極18a〜18cに接続されている。この信号電圧源24は、第1〜第3の電極18a〜18cの全てに、例えば、インクQ中の微粒子の帯電が正である時、1.5kVのバイアス電圧を印加するとともに、画像データに基づいて、第1〜第3の電極18a〜18cの少なくとも1つに選択的に、例えば、600Vのパルス電圧(S1 〜S3 )を重畳して印加するものである。
なお、記録媒体P側に逆バイアス電圧(例えば、−1.5kV)を印加する場合、または帯電させる場合には、信号電圧源24へのバイアス電圧の印加は不要である。
The
The
When applying a reverse bias voltage (for example, -1.5 kV) to the recording medium P side or charging, it is not necessary to apply a bias voltage to the
インク還流手段30は、インク流路22にインクQを供給するとともに、回収して、インクQを還流させるものであり、インク供給手段を兼ねる。インク還流手段30は、インク流路22に接続されたインク供給管26およびインク回収管28に接続される。このインク還流手段30は、記録時に、インクQをインク供給管26側からインク回収管28側に向かう方向に、所定の速度で循環させる。また、インク還流手段30は、図示はしないが、ポンプおよびインクタンク等を有する。インク還流手段30から送り出されたインクQは、インク供給管26を経てインク流路22に供給され、一部がインクガイド14から吐出され、そして、インク流路22からインク回収管28を経てインク還流手段30に回収される。
The ink reflux means 30 supplies the ink Q to the
なお、本実施例に用いられるインクQは、例えば、正に帯電した色成分(以下、帯電微粒子ともいう)を、帯電制御剤または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り、制御電極18に印加する電圧はこの帯電微粒子と同極性とする。この絶縁性溶媒は108 Ω・cm以上の抵抗率を持つものであることが好ましい。
The ink Q used in this embodiment is, for example, a positively charged color component (hereinafter also referred to as charged fine particles) dispersed in a colloidal form in an insulating solvent together with a charge control agent or a binder and suspended. The voltage applied to the
また、本実施例において、インクガイド14の突状先端部14bには金属薄膜を形成することが好ましい。この金属薄膜により、突状先端部14bへの電界の集中が高められ、インク滴Dを飛翔させるための制御電極18に印加するバイアス電圧またはパルス電圧の電圧レベルを低くできる。
また、インクガイド14の形状は、インクQ、特に、インクQ内の帯電微粒子を絶縁性基板16の貫通孔20を通って突状先端部14bに濃縮させることができれば、特に、限定されるものではない。例えば、突状先端部14bは、突状ではなくても良く、適宜変更することができ、上述の特許文献1などに開示された従来公知のインクガイドの形状であってもよい。
In the present embodiment, it is preferable to form a metal thin film on the protruding
Further, the shape of the
対向電極32は、インクガイド14の突状先端部14bに対向する位置に配置されるものであり、接地されている。また、記録媒体Pは、対向電極32のインクジェットヘッド10側の表面に支持されており、この対向電極32は、記録媒体Pのプラテンとしての機能も有する。
The
次に、本実施例のインクジェットヘッド10の動作について説明する。
図1に示すインクジェットヘッド10では、記録時に、インク還流手段30により、制御電極18に印加される電圧と同極性、例えば、正(+)に帯電した色成分(帯電微粒子)を含むインクQが、インク流路22の内部を、インク供給管26からインク回収管28に向けて移動される。このとき、記録媒体Pは、対向電極32に静電吸着されている。
Next, the operation of the inkjet head 10 of this embodiment will be described.
In the ink jet head 10 shown in FIG. 1, ink Q containing color components (charged fine particles) having the same polarity as the voltage applied to the
ここで、制御電極18の第1〜第3の電極18a〜18cのいずれにもパルス電圧が印加されていないか、または、印加されているパルス電圧が低電圧レベル(0V)であるとき、制御電極18と対向電極32(記録媒体P)との間の電圧(電位差)は、例えば、バイアス電圧分の1.5kVである。インクガイド14の突状先端部14bの近傍の電界強度は低く、インクQは、インクガイド14の突状先端部14bからインク滴Dとして吐出されない。
Here, when the pulse voltage is not applied to any of the first to
しかし、このとき、インク室内22内のインクQの一部、特にインクQ内に含まれる帯電微粒子は、泳動現象または毛細管現象などによって、絶縁性基板16の貫通孔20を通って、インクガイド14に案内されて記録媒体Pの方向へ上昇し、突状先端部14bの近傍にインクメニスカスMが形成される。このように突状先端部14bの近傍にインクメニスカスMが形成されることによって、突状先端部14bにインクQが供給される。
However, at this time, a part of the ink Q in the
一方、制御電極18の第1〜第3の電極18a〜18cの全てに、画像データに基づく信号電圧として、例えば、600Vのパルス電圧が印加されると、制御電極18と対向電極32(記録媒体P)との間の電圧(電位差)は、例えば、バイアス電圧分の1.5kVにパルス電圧分の600Vが重畳され、2. 1kVとなり、インクガイド14の突状先端部14b近傍の電界強度は高くなる。
このとき、インクガイド14に沿って上昇し、突状先端部14bに達したインクQ、特に、インクQ内に濃縮した帯電微粒子は、静電力によってインクガイド14の突状先端部14bから、帯電微粒子を含むインク液滴Dとして、対向電極32(記録媒体P)に向けて吐出して、記録媒体P上に付着する。
On the other hand, when a pulse voltage of, for example, 600 V is applied to all of the first to
At this time, the ink Q rising along the
すなわち、本実施例においては、制御電極18に、信号電圧源24から、常にバイアス電圧として、例えば1.5kVの電圧が与えられている。また、信号電圧源24からは、画像信号に応じた信号電圧として、例えば、600Vのパルス電圧が制御電圧として重畳される。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のときは、インクQのインク滴Dは飛翔せず、制御電圧が600V(ON状態)となり、制御電極18の電圧が2.1kVとなったときに、所定サイズのインク滴Dがインクガイド14の突状先端部14bから飛翔する。飛翔したインク滴Dは、制御電極18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記録する。このようにして、インク滴Dが着弾されて画像が形成されるが、インクジェットヘッド10を構成する部品の加工精度のばらつき、もしくはインクジェットヘッド10の組立精度等のばらつき、各インクガイド14間の各種の干渉、またはインクジェットヘッド10の経時劣化により、必ずしも所定の位置にインク滴Dが着弾するとは限らない。
That is, in the present embodiment, a voltage of, for example, 1.5 kV is always applied as a bias voltage from the
このような場合においても、本実施例のインクジェットヘッド10は、制御電極18の第1〜第3の電極18a〜18cのいずれかに印加するパルス電圧を上げるか、または下げることにより、インク滴Dの吐出方向を偏向することができる。このため、本実施例においては、インクジェットヘッド10の部品の加工精度のばらつき、もしくはインクジェットヘッド10の組立精度等のばらつきによる初期不良、各インクガイド間の各種の干渉、またはインクジェットヘッド10の経時劣化などにより、インク液滴Dの着弾位置が所定の位置から外れ、適正な位置ではない場合であっても、その着弾位置を補正することができる。
Even in such a case, the ink jet head 10 according to the present embodiment increases or decreases the pulse voltage applied to any one of the first to
本実施例においては、インク滴Dに含まれる帯電微粒子は、正に帯電しているので、印加するパルス電圧を高くすると、この帯電微粒子に斥力が作用して、帯電微粒子は、パルス電圧が印加された電極と反対方向に偏向され、インク滴Dも偏向される。また、3つの第1〜第3の電極18a〜18cに印加するパルス電圧のレベルを調整することにより、インク滴Dを所定の方向に偏向させてもよい。これにより、インク滴Dの着弾位置を補正することができ、適正な位置にインク滴Dを着弾させることができる。
In this embodiment, since the charged fine particles contained in the ink droplet D are positively charged, if the applied pulse voltage is increased, a repulsive force acts on the charged fine particles, and the charged fine particles are applied with a pulse voltage. The ink droplet D is deflected in the direction opposite to the applied electrode. Further, the ink droplet D may be deflected in a predetermined direction by adjusting the level of the pulse voltage applied to the three first to
以上のように、本発明の第1の実施例においては、制御電極18(吐出制御用電極)が、例えば、第1〜第3の電極に分割されており、それぞれ選択的に動作させることが可能なので、貫通孔20およびインクガイド14に形成されるインクメニスカスの形状を非対称にすることができ、吐出方向を偏向することができる。このため、この吐出方向の偏向を利用することにより、周囲の吐出部位から受ける静電気的ないし流体的等などの各種の干渉による吐出方向の変動を予め補正しておくことができる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the control electrode 18 (discharge control electrode) is divided into, for example, the first to third electrodes and can be selectively operated. Since it is possible, the shape of the ink meniscus formed in the through
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
図3は、本発明の第2の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドを備えた静電吐出型インクジェット装置を模式的に示す模式的断面図であり、図4は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの偏向電極の構成を示す模式的平面図であり、図5は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの制御電極を示す模式的平面図である。なお、本実施例において、図1および図2に示す第1の実施例と同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing an electrostatic discharge type ink jet apparatus provided with an electrostatic discharge type ink jet head according to a second embodiment of the present invention. FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration of a deflection electrode of an electrodischarge type ink jet head, and FIG. 5 is a schematic plan view showing a control electrode of the electrostatic discharge type ink jet head of this embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3に示すように、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッド11は、第1の実施例のインクジェットヘッド10と比較して、第1の実施例のインクジェットヘッド10の制御電極18(図1参照)の位置に、第2の制御電極として、偏向電極40が設けられている点、ならびに制御電極21(第1の制御電極)の配置位置および形状が相違する点が異なり、それ以外の構成は、第1の実施例のインクジェットヘッド10と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the electrostatic discharge
本実施例のインクジェットヘッド11において、図4に示すように、偏向電極40は、リング状を呈し、貫通孔20の周囲を囲うように設けられており、貫通孔20の周方向に、例えば、3個に分割されたものである。偏向電極40は、ヒータ(発熱抵抗体)として機能する第1〜第3の電極(以下、ヒータという)40a〜40cを有する。各第1〜第3のヒータ40a〜40cは、例えば、TaSiO2 の薄膜配線からなり、約100Ωの抵抗値を有する。第1〜第3のヒータ40a〜40cの各々は、例えば、配線厚さが0.8μmであり、配線幅が5μmであり、隣接する電極間の配線間隔が5μmである。なお、偏向電極40の各ヒータ40a〜40cのヒータ材料としては、TaSiO2 の他、Ta単層でもよいし、TaN等でもよく、所要の抵抗値または使用する流体に対する適正を有するものであれば何でもよい。また、各ヒータ40a〜40cの抵抗値も使用するヒータ材料または使用流体に合わせて適宜調整すればよい。
In the
また、各第1〜第3のヒータ40a〜40cは、偏向制御電源42に接続されている。この偏向制御電源42は、例えば、電圧が2V、電流が20mA程度の容量を持つスイッチングが可能なものであり、各第1〜第3のヒータ40a〜40cに電圧(V1 〜V3 )を印加して発熱させることができる。これにより、各第1〜第3のヒータ40a〜40cを発熱させ、貫通孔20内に充填されたインクQが局所的に加熱し、メニスカスMの形状を非対称にする。
Each of the first to
図5に示すように、制御電極21は、リング状を呈しており、信号電圧源25に接続されている。この信号電圧源25は、パルス電圧が、例えば、600Vのパルス信号を制御電極21に印加することができるとともに、バイアス電圧として、例えば、1.5kVの電圧を制御電極21に印加することができる。
As shown in FIG. 5, the
本実施例においては、貫通孔20の周囲を囲うようにして、分割した3個の第1〜第3のヒータ40a〜40cを設け、これらの第1〜第3のヒータ40a〜40cを用いることにより、インクQの表面張力を局所的に減少させ、メニスカスMの形状を変えて、インク滴Dの吐出方向を偏向させることができる。この場合、第1〜第3のヒータ40a〜40cのうち、発熱量が多い方にインク滴Dの飛翔方向は偏向する。
In the present embodiment, three divided first to
本発明の第2の実施例においては、第1の実施例の制御電極18が備えていたインク滴Dの吐出制御機能と、インク滴Dの偏向機能とを分離し、それぞれ吐出制御機能を持つ制御電極21と、偏向機能を持つ偏向電極40とを別々に設けている。このため、第1の実施例では、高電圧が印加される制御電極18を用いて偏向制御するため、偏向制御のための電気回路(制御回路)も非常に高い高電圧を必要するのに対し、第2の実施例では、偏向電極40と制御電極21とを別々に設けたことにより、偏向電極40による部分的な加熱によりインク液体の表面張力を部分的に変化させることで、吐出方向を制御することができるので、偏向に用いる電気回路(制御回路)を低電圧回路で構成できる。このため、第2実施例においては、第1実施例に比べて安価なコストで同じ機能が実現できる。
In the second embodiment of the present invention, the discharge control function of the ink droplet D and the deflection function of the ink droplet D provided in the
次に、本実施例のインクジェットヘッド11の動作について説明する。
先ず、第1の実施例と同様に、信号電圧源25により、制御電極21にバイアス電圧をかけて、さらに画像データに基づいてパルス電圧を重畳して、インク滴Dを吐出させる。この場合、インク滴Dの着弾位置が適正か否かが判断される。インク滴Dの着弾位置が適正でない場合には、偏向制御電源42により第1〜第3のヒータ40a〜40cのいずれかを発熱させてインクQの表面張力を局所的に減少させることにより、インク滴Dの吐出方向を、着弾位置が適正となるように偏向させる。これにより、インク滴Dの着弾位置を適正な位置に補正することができる。
Next, the operation of the
First, as in the first embodiment, the
このように、本実施例においては、局所的にインクQを第1〜第3のヒータ40a〜40cにより加熱して、インクQの表面張力を局所的に減少させることにより、インク滴Dの飛翔方向を偏向させることができる。本実施例においては、インクQの加熱には、第1〜第3のヒータ40a〜40cを用いているために、偏向制御電源42は、第1の実施の信号電圧源24(図1参照)に比して、低電圧のものを用いることができる。このため、本実施例においては、第1の実施例と同様の効果を得ることができるとともに、第1の実施例のインクジェットヘッド10(図1参照)に比して、コストを低減することができる。
As described above, in this embodiment, the ink Q is locally heated by the first to
なお、本実施例においては、偏向電極40をヒータ(発熱抵抗体)として機能する第1〜第3のヒータ40a〜40cで構成したが、本発明は、これに限定されるものではなく、インク滴Dの吐出方向を偏向できるものであればよい。偏向電極40としては、ヒータ以外には、例えば、冷却することにより、インクQの温度を局所的に変えられるものが挙げられる。この場合、冷却するものとしては、ペルチェ素子等の熱電素子が例示される。
また、本実施例において、偏向電極40を構成するヒータまたはペルチェ素子の数は、特に限定されるものではないが、インク滴Dの飛翔方向を補正するためには、ヒータまたはペルチェ素子の数は、3個以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the number of heaters or Peltier elements constituting the
さらに、本実施例においては、制御電極21と偏向電極40の配置を入れ換えるとともに、制御電極21の構成を第1の実施例の制御電極18と同じ構成として、偏向電極40によるゆっくりとした偏向と、制御電極21による吐出制御(速い偏向)とを組み合わせて用いるようにしてもよい。
また、本実施例の制御電極21は、第1の実施例の制御電極18と同様の構成にすることができる。この構成にすることにより、制御電極21によりインク滴Dの飛翔方向を補正することができるため、偏向電極40との相乗効果により、インク滴Dの着弾位置を、より高い精度で補正できる。
更に、偏向電極40および制御電極21の構成をともに、第1の実施例の制御電極18の構成としてもよい。この場合においては、2つの制御電極で飛翔方向を補正することになり、第1の実施例よりもインク滴Dの飛翔方向を高い精度で補正することができる。
また、制御電極21は、いずれの場合においても、多層構造電極としてもよい。さらには、制御電極21および偏向電極40の他にメニスカス形成安定化のための電極を設けてもよい。
Further, in this embodiment, the arrangement of the
Further, the
Furthermore, the configuration of the
The
また、上述のいずれの実施例の静電吐出型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るものでない。例えば、静電吐出型インクジェットヘッドは、ポリイミドを帯電粒子とし、この帯電粒子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。 Further, the electrostatic discharge type inkjet head of any of the above-described embodiments is not limited to the one that discharges ink containing a charged color component, and any liquid discharge head that discharges a liquid containing charged particles. There is no particular limitation. For example, an electrostatic discharge type inkjet head can be applied to a coating apparatus that uses polyimide as charged particles and discharges droplets containing the charged particles to apply an object.
以上、本発明の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドについて、詳細に説明したが、本発明は上記種々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、種々の改良および変更をしてもよいのはもちろんである。 As described above, the electrostatic discharge type inkjet head according to the embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described various embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, changes may be made.
10、11 静電吐出型インクジェットヘッド
12、104 ヘッド基板
14、106 インクガイド
16、102 絶縁性基板
18、21、110 制御電極
19 絶縁層
20 貫通孔
22 インク流路
24、25、112、144 信号電圧源
26 インク供給管
28 インク回収管
30 インク還流手段
32、120 対向電極
40 偏向電極
42 偏向制御電源
100、130 インクジェットヘッド
102a 基板貫通孔
114、136 インク溜
132 絶縁性支持基板
132a 貫通孔
140 第1の制御電極
142 第2の制御電極
146 バイアス電圧源
150 基体
152 絶縁層
154 疎水層
158 ノズル孔部
160 環形ヒータ
D インク滴
P 記録媒体
Q インク
10, 11 Electrostatic discharge
Claims (10)
ヘッド基板と、
前記ヘッド基板と所定の間隔を設けて配置され、前記ヘッド基板との間にインク流路を形成するとともに、前記液滴受容体に対して開口された貫通孔が少なくとも1つ形成された絶縁性基板と、
前記インク流路に前記インクを供給するインク供給手段と、
前記貫通孔を囲うように前記絶縁性基板に設けられ、前記液滴の吐出制御を行う制御電極とを有し、
前記制御電極は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含むことを特徴とする静電吐出型インクジェットヘッド。 An electrostatic discharge type inkjet head that causes a droplet including at least the particle to fly toward a droplet receptor by applying an electrostatic force to ink in which the particle is dispersed in a solvent,
A head substrate;
An insulating property that is disposed with a predetermined distance from the head substrate, forms an ink flow path between the head substrate, and has at least one through hole opened to the droplet receiver. A substrate,
Ink supply means for supplying the ink to the ink flow path;
A control electrode that is provided on the insulating substrate so as to surround the through-hole, and controls discharge of the droplets;
The electrostatic discharge type inkjet head, wherein the control electrode includes a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through hole.
前記第1および前記第2の制御電極のうちの少なくとも一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含む請求項1に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。 The control electrode has first and second control electrodes provided on the insulating substrate at a predetermined interval in the droplet flight direction,
2. The electrostatic discharge type inkjet head according to claim 1, wherein at least one of the first and second control electrodes includes a conductor divided into a plurality in the circumferential direction of the through hole.
さらに、先端部が前記貫通孔の略中心に位置するように前記ヘッド基板上に配置され、前記先端部が前記貫通孔から突出するインクガイドを有することを特徴とする静電吐出型インクジェットヘッド。
The electrostatic discharge type inkjet head according to any one of claims 1 to 9,
The electrostatic discharge type inkjet head further comprising an ink guide that is disposed on the head substrate so that a front end portion is positioned at a substantially center of the through hole, and the front end portion protrudes from the through hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003316608A JP2005081716A (en) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | Electrostatic ejection inkjet head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003316608A JP2005081716A (en) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | Electrostatic ejection inkjet head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005081716A true JP2005081716A (en) | 2005-03-31 |
Family
ID=34416450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003316608A Withdrawn JP2005081716A (en) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | Electrostatic ejection inkjet head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005081716A (en) |
-
2003
- 2003-09-09 JP JP2003316608A patent/JP2005081716A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7296879B2 (en) | Liquid ejection head and method of producing the same | |
JP2006297754A (en) | Fluid delivery apparatus and method for delivering fluid | |
JP2004216899A (en) | Ink discharging method and inkjet printing head adopting the same | |
JPS6336953B2 (en) | ||
JPH10217477A (en) | Ink jet recording device | |
JP4371783B2 (en) | Ink density detection method, ink density detection apparatus, and ink jet recording apparatus using the same | |
JP2005081716A (en) | Electrostatic ejection inkjet head | |
JP4362057B2 (en) | Inkjet head and inkjet recording apparatus | |
JP2005254589A (en) | Inkjet recording apparatus and control method therefor | |
JP3600687B2 (en) | Image forming device | |
JP2005081672A (en) | Electrostatic ejection inkjet head | |
JP4064312B2 (en) | Method for forming a stereoscopic image | |
JP2009233907A (en) | Electrostatic suction type inkjet head | |
JP2001239669A (en) | Electrostatic ink jet head | |
JP2006198947A (en) | Liquid droplet deflecting electric field forming electrode | |
JP2842332B2 (en) | Electrostatic ink jet recording head | |
JPH10100411A (en) | Ink jet recorder | |
JP5018145B2 (en) | Inkjet recording device | |
JPH0569550A (en) | Manufacture of ink jet recording head | |
JP3340378B2 (en) | Ink jet recording device | |
JPH091824A (en) | Ink jet recording apparatus | |
JPH0994951A (en) | Ink jet apparatus | |
JP2834102B2 (en) | Electrostatic ink jet recording head | |
JPH11227212A (en) | Ink jet recorder | |
JP2004181673A (en) | Ink jet head and image recorder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |