JP2006110977A - Inkjet head and inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクをインク液滴として吐出させるインクジェット記録の分野に属し、具体的には、インクに静電力を作用させてインク液滴を吐出させるインクジェットヘッド、およびこのインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置に関するものである。 The present invention belongs to the field of ink jet recording in which ink is ejected as ink droplets. Specifically, an ink jet head that ejects ink droplets by applying an electrostatic force to the ink, and ink jet recording using the ink jet head It relates to the device.
静電式のインクジェット記録方式は、帯電した微粒子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吐出電極（駆動電極）に所定の電圧（駆動電圧）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。静電式のインクジェット記録装置としては、例えば特許文献１に開示のインクジェット記録装置が知られている。 In the electrostatic ink jet recording method, electrostatic force is generated by applying a predetermined voltage (drive voltage) to the discharge electrode (drive electrode) of the ink jet head in accordance with image data using ink containing charged fine particles. In this method, ink ejection is controlled to record an image corresponding to image data on a recording medium. As an electrostatic ink jet recording apparatus, for example, an ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.
図７は、特許文献１に開示の静電式インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの一例の構成概略図である。同図に示すインクジェットヘッド１００は、特許文献１に開示のインクジェットヘッドの１つの吐出部のみを概念的に表したものであり、ヘッド基板１０２と、インクガイド１０４と、絶縁性基板１０６と、制御電極１０８と、対向電極１１０と、ＤＣバイアス電圧源１１２と、パルス電圧源１１４とを備えている。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an example of an ink jet head of the electrostatic ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1. The
ここで、インクガイド１０４はヘッド基板１０２の上に配置されており、絶縁性基板１０６には、インクガイド１０４の配置に対応する位置に貫通孔（吐出口）１１６が開孔されている。インクガイド１０４は、この貫通孔１１６を通過し、その凸状の先端部分１０４ａが絶縁性基板１０６の記録媒体Ｐ側の表面よりも上部に突出している。また、ヘッド基板１０２と絶縁性基板１０６とは所定の間隔を離して配置されており、両者の間にはインクＱの流路１１８が形成されている。
Here, the
制御電極１０８は、各々の吐出部毎に、絶縁性基板１０６の記録媒体Ｐ側の面の表面に、貫通孔１１６の周囲を取り囲むようにリング状に設けられている。また、制御電極１０８は、画像デ−タに応じてパルス電圧を発生するパルス電圧源１１４に接続され、このパルス電圧源１１４は、ＤＣバイアス電圧源１１２を介して接地されている。
The
また、対向電極１１０は、インクガイド１０４の先端部分１０４ａに対向する位置に配置され、接地されている。記録媒体Ｐは、対向電極１１０のインクガイド１０４側の面の表面に配置されている。すなわち、対向電極１１０は、記録媒体Ｐを支持するプラテンとして機能する。
The
記録時には、図示していないインクの循環機構により、制御電極１０８に印加される電圧と同極性に帯電した微粒子（色材粒子）を含むインクＱが、インク流路１１８内を図中右側から左側へ向かって循環される。また、ＤＣバイアス電圧源１０２によって、例えば１．５ｋＶの高電圧が制御電極１０８に常時印加される。この時、インク流路１１８内のインクＱの一部は、毛細管現象などによって絶縁性基板１０６の貫通孔１１６を通り、インクガイド１０４の先端部分１０４ａに濃縮される。
During recording, ink Q including fine particles (color material particles) charged to the same polarity as the voltage applied to the
バイアス電圧源１１２によって１．５ｋＶにバイアスされた制御電極１０８に対し、パルス電圧源１１４から、例えば０Ｖのパルス電圧が印加されると、制御電極１０８には両電圧が重畳された１．５ｋＶが印加される。この状態では、インクガイド１０４の先端部分１０４ａ近傍の電界強度は比較的低く、インクガイド１０４の先端部分１０４ａに濃縮された色材粒子を含むインクＱはインクガイド１０４の先端部分１０４ａからは飛び出さない。
When a pulse voltage of, for example, 0 V is applied from the
一方、１．５ｋＶにバイアスされた制御電極１０８に対し、信号電圧源１１４から、例えば５００Ｖのパルス電圧が印加されると、制御電極１０８には両電圧が重畳された２ｋＶが印加される。その結果、インクガイド１０４の先端部分１０４ａに濃縮された色材粒子を含むインクＱは、静電力によってその先端部分１０４ａからインク液滴Ｒとして飛び出し、接地された対向電極１１０に引っ張られて記録媒体Ｐ上に付着し、色材粒子のドッドが形成される。
On the other hand, when a pulse voltage of 500 V, for example, is applied from the
こうして、インクジェットヘッド１００と対向電極１１０上に支持された記録媒体Ｐとを相対的に移動させながら色材粒子のドッドによって記録を行うことにより、記録媒体Ｐに、画像データに対応する画像が記録される。
In this way, recording is performed with the dod of the color material particles while relatively moving the
ところで、静電式インクジェットヘッドでは、複数の吐出部をマトリクス状に配置してマルチチャンネルヘッドを構成した場合、各々の吐出部の制御電極への信号配線の接続が次第に困難になる。このため、チャンネル数が多い場合には絶縁性基板を多層配線構造化して、制御電極への信号配線を接続することが考えられる。従って、今後チャンネル数の増加とともに、絶縁性基板の厚さは次第に厚くなる傾向にある。 By the way, in the electrostatic ink jet head, when a multi-channel head is configured by arranging a plurality of ejection portions in a matrix, it becomes increasingly difficult to connect signal wiring to the control electrode of each ejection portion. For this reason, when the number of channels is large, it is conceivable to form an insulating substrate in a multilayer wiring structure and connect the signal wiring to the control electrode. Therefore, as the number of channels increases in the future, the thickness of the insulating substrate tends to gradually increase.
ところが、絶縁性基板が厚くなると、貫通孔の開口径に比べてその長さが長くなるため、インクと貫通孔内壁との間の抵抗が大きくなってインクが吐出されにくくなる。また、インク流の速度に対して、絶縁性基板が厚くなると、インクが貫通孔の中で滞留してインクガイド先端部分へのインクの供給性が劣化するため、吐出周波数に対する応答性が悪くなり、描画速度を上げるに従って次第にドット径が小さくなるという問題があった。 However, as the insulating substrate becomes thicker, the length of the through hole becomes longer than the opening diameter of the through hole. Therefore, the resistance between the ink and the inner wall of the through hole is increased, and the ink is difficult to be ejected. Also, when the insulating substrate becomes thicker than the ink flow speed, the ink stays in the through hole and the ink supply to the tip of the ink guide deteriorates, so the responsiveness to the ejection frequency deteriorates. There is a problem that the dot diameter gradually decreases as the drawing speed increases.
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、吐出口へのインクの供給性を向上させ、高速で連続的にドットを描画しても、安定して所望のサイズのドットを描画することができるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problems based on the above prior art, improve the ink supply to the ejection port, and stably draw dots of a desired size even if dots are drawn continuously at high speed. An object is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus capable of drawing.
上記目的を達成するために、本発明は、インクを、インク液滴として吐出させるインクジェットヘッドであって、インク液滴を吐出させる吐出口を有し、前記吐出口の開口形状が、開口の長径と短径のアスペクト比で１より大きい形状であることを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an inkjet head that ejects ink as ink droplets, and has ejection ports for ejecting ink droplets, and the aperture shape of the ejection ports is the major axis of the aperture. And an ink jet head characterized in that the aspect ratio of the minor axis is larger than 1.
さらに、前記吐出口が開口された吐出口基板と、前記吐出口基板と所定間隔離間して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板と、前記吐出口からのインク液滴の吐出を制御する制御手段とを有し、前記吐出口の開口形状がインク流方向の長さと前記インク流方向に直交する方向の長さとのアスペクト比で１より大きい形状であることが好ましい。
ここで、前記吐出口の前記アスペクト比が１．５以上であることが好ましい。
また、前記制御手段は、前記吐出口基板の前記吐出口周りに配置された吐出電極であることが好ましい。
Further, the discharge port substrate in which the discharge port is opened, a head substrate that is disposed at a predetermined interval from the discharge port substrate, and that forms an ink flow path between the discharge port substrate, and from the discharge port Control means for controlling the ejection of ink droplets, and the opening shape of the ejection port is a shape larger than 1 in terms of the aspect ratio between the length in the ink flow direction and the length in the direction perpendicular to the ink flow direction. Is preferred.
Here, it is preferable that the aspect ratio of the discharge port is 1.5 or more.
Moreover, it is preferable that the said control means is a discharge electrode arrange | positioned around the said discharge port of the said discharge port board | substrate.
また、本発明のインクジェットヘッドは、さらに、前記吐出口を囲むように配置され、前記インクに静電力を作用させてインク液滴を吐出させる吐出電極を有し、前記吐出電極のインク液滴の吐出に寄与する有効な部分が吐出口に対して実質的に対称な形状であることが好ましい。 The ink jet head of the present invention further includes a discharge electrode that is disposed so as to surround the discharge port, and that discharges ink droplets by applying an electrostatic force to the ink. It is preferable that the effective portion contributing to the discharge has a substantially symmetric shape with respect to the discharge port.
ここで、前記吐出電極が、前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な面に対して対称であり、かつ、前記吐出口の長径方向に形成された長手部分が前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と垂直な面に対して対称な形状であることが好ましい。
または、前記吐出電極が、前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な面に対して対称であり、かつ、前記吐出口の長径方向に形成された長手部分の長さが吐出口の長径方向の長さよりも長い形状を有することが好ましい。
または、前記吐出電極が、前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な線を軸として対称であり、かつ、前記吐出口の長径方向に形成された長手部分の中心が前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と垂直な面上にある形状であることが好ましい。
または、前記吐出電極が、前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な面に対して対称であり、かつ、前記吐出口の長径方向に形成された長手部分の中心が前記吐出口の中心を通りかつ長径方向と垂直な面上にある形状であることが好ましい。
また、前記吐出電極が、インク流方向の上流側の一部を切り欠いた形状であることが好ましい。
また、前記吐出電極が、略Ｃ字状、略Ｕ字状、楕円状および略コ字状のいずれか１つの形状であることが好ましい。
Here, the discharge electrode is symmetric with respect to a plane passing through the center of the discharge port and parallel to the major axis direction, and a longitudinal portion formed in the major axis direction of the discharge port is centered on the ejection port. It is preferable that the shape is symmetrical with respect to a plane that is perpendicular to the long axis direction.
Alternatively, the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane passing through the center of the discharge port and parallel to the major axis direction, and the length of the longitudinal portion formed in the major axis direction of the discharge port is the major axis of the discharge port It is preferable to have a shape longer than the length in the direction.
Alternatively, the discharge electrode is symmetric about a line passing through the center of the discharge port and parallel to the major axis direction, and the center of the longitudinal portion formed in the major axis direction of the discharge port is the center of the discharge port Preferably, the shape is on a plane that passes through and is perpendicular to the major axis direction.
Alternatively, the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane passing through the center of the discharge port and parallel to the major axis direction, and the center of the longitudinal portion formed in the major axis direction of the discharge port is the center of the ejection port Preferably, the shape is on a plane that passes through and is perpendicular to the major axis direction.
Further, it is preferable that the ejection electrode has a shape in which a part on the upstream side in the ink flow direction is cut out.
Moreover, it is preferable that the discharge electrode has any one of a substantially C shape, a substantially U shape, an elliptical shape, and a substantially U shape.
さらに、前記ヘッド基板の前記吐出口基板側の前記吐出口の配置に対応する位置に配置され、前記吐出口を通過して、その先端部分が前記吐出口基板の前記ヘッド基板とは反対側の表面よりも突出するインクガイドを有することが好ましい。
また、前記インクガイドが、前記吐出口の形状に応じた幅広構造を有することが好ましい。
また、前記ヘッド基板の前記インク流路側の面に設けられた、インクのインク流の上流側から前記吐出口へ向かうインク流を形成するインク誘導堰とを備えることが好ましい。
Further, the head substrate is arranged at a position corresponding to the arrangement of the ejection ports on the ejection port substrate side, passes through the ejection ports, and a tip portion of the ejection substrate is opposite to the head substrate. It is preferable to have an ink guide that protrudes from the surface.
In addition, it is preferable that the ink guide has a wide structure corresponding to the shape of the ejection port.
In addition, it is preferable to include an ink guide weir provided on a surface of the head substrate on the ink flow path side to form an ink flow from the upstream side of the ink flow of the ink toward the ejection port.
また、前記インクが、帯電した微粒子を分散させた溶媒であることが好ましい。
また、本発明は、いずれかに記載のインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録することを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
The ink is preferably a solvent in which charged fine particles are dispersed.
The present invention also provides an ink jet recording apparatus that records an image corresponding to image data on a recording medium using any one of the ink jet heads.
本発明によれば、吐出口の開口形状を、開口の長径と短径のアスペクト比が１より大きい形状とすることで、吐出口へのインクの供給性を向上させることができる。さらに、インク流方向の長さとインク流方向に直交する方向の長さとのアスペクト比が１より大きい形状とすることで、吐出口へのインクの供給性をより向上させることができる。このように本発明によれば、吐出口へのインクの供給性を向上されることで、画像記録時の吐出周波数の応答性が改善され、高速で連続的にドットを描画してもドット径が小さくなることを抑制することができるため、安定して所望のサイズのドットを描画することができる。
また、インクガイドを吐出口の形状に応じた幅広構造とすることで、吐出をより安定させることができる。
さらに、ヘッド基板上に誘導堰を設けることで、インクの供給性をより向上させることができる。
According to the present invention, by setting the opening shape of the ejection port to a shape in which the aspect ratio of the major axis and the minor axis of the aperture is larger than 1, it is possible to improve the ink supply property to the ejection port. Furthermore, by providing a shape in which the aspect ratio between the length in the ink flow direction and the length in the direction orthogonal to the ink flow direction is greater than 1, the ink supply property to the ejection port can be further improved. As described above, according to the present invention, the responsiveness of the discharge frequency at the time of image recording is improved by improving the ink supply property to the discharge port, and the dot diameter can be continuously drawn even at high speed. Can be suppressed, so that dots of a desired size can be stably drawn.
Further, by making the ink guide have a wide structure corresponding to the shape of the ejection port, ejection can be made more stable.
Furthermore, by providing the guide weir on the head substrate, it is possible to further improve the ink supply property.
また、吐出電極のインク液滴の吐出に寄与する有効な部分が吐出口に対して実質的に対称な形状とすることで、上記効果に加え、インクの吐出方向が安定化し、インク液滴の記録媒体への着弾位置がずれることで生じるドットの分裂を防止することができ、安定して高解像度な画像を形成することができる。
さらに、吐出電極を、吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な面に対して対称であり、かつ、吐出口の長径方向に形成された長手部分が吐出口の中心を通りかつ長径方向と垂直な面に対して対称な形状とすることで、インクの吐出方向がより安定化し、インク液滴の記録媒体への着弾位置がずれることで生じるドットの分裂を防止することができ、より安定してより高解像度な画像を形成することができる。
In addition to the above effect, the effective portion of the discharge electrode that contributes to the discharge of the ink droplets is substantially symmetrical with respect to the discharge port. It is possible to prevent the dot division caused by the deviation of the landing position on the recording medium, and to stably form a high-resolution image.
Further, the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane passing through the center of the discharge port and parallel to the major axis direction, and a longitudinal portion formed in the major axis direction of the discharge port passes through the center of the ejection port and is in the major axis direction. By making the shape symmetric with respect to the vertical plane, the ink ejection direction is more stable, and the dot breakup caused by shifting the landing position of the ink droplet on the recording medium can be prevented, making it more stable Thus, a higher resolution image can be formed.
以下、本発明のインクジェットヘッド、およびインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適な態様に基づいて詳細に説明する。
図１（Ａ）に、本発明に従うインクジェットヘッドの概略構成の断面を模式的に示し、図１（Ｂ）に、図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線矢視図を示す。図１（Ａ）に示すように、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、吐出口２８が形成された吐出口基板１６とを有する。吐出口基板１６には、吐出口２８を囲むように吐出電極１８が配置されている。インクジェットヘッド１０のインク吐出側の面（図中、上面）に対面する位置に、記録媒体Ｐを支持する対向電極２４と、記録媒体Ｐの帯電ユニット２６が配置される。
また、ヘッド基板１２と吐出口基板１６は、互いに対面した状態で所定間隔離間して配置される。ヘッド基板１２と吐出口基板１６の間に形成される空間によって各吐出口２８にインクを供給するインク流路３０が形成される。
Hereinafter, an ink jet head and an ink jet recording apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1A schematically shows a cross-section of the schematic configuration of the ink jet head according to the present invention, and FIG. 1B shows a view taken along line IB-IB in FIG. As shown in FIG. 1A, the
In addition, the
インクジェットヘッド１０は、より高密度な画像記録を高速に行うために、複数の吐出口２８（ノズル）が二次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有する。図２に、インクジェットヘッド１０の吐出口基板１６に複数の吐出口２８が二次元的に配列されている様子を模式的に示した。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）においては、インクジェットヘッドの構成を分かりやすく示すために、複数の吐出口のうちの１つの吐出口だけを示している。
The
本発明のインクジェットヘッド１０において、吐出口２８の個数や、その物理的な配置位置等は自由に選択することができる。例えば、図２に示すようなマルチチャンネル構造のみならず、吐出口の列を１列のみ有するものであってもよい。また、記録媒体Ｐの全域に対応する吐出口の列を有するいわゆる（フル）ラインヘッドでもよく、あるいは、ノズル列の方向と直交する方向に走査されるいわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）であってもよい。また、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の記録装置にも対応可能である。
In the
なお、図２は、マルチチャンネル構造の一部分（３行３列）の吐出口の配列を示しており、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口２８が上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向に所定ピッチずつずれて配置されている。このように、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらして配置することにより、吐出口にインクを良好に供給することができる。本発明のインクジェットヘッドにおいては、下流側の列の吐出口が上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらされて配置されたｎ行ｍ列（ｎ、ｍは正の整数）の吐出口が、インク流方向に一定の周期で繰り返し続くように構成されていてもよいし、それぞれの吐出口が、上流側に位置する吐出口に対してインク流に垂直な一方向（図２において下方向又は上方向）に連続的にずれて配置されていてもよい。吐出口の個数やピッチ、繰り返し周期等は、解像度や送りピッチに応じて適宜設定することができる。
また、図２では、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向にずらして配置したが、これに限定されず、下流側の吐出口と上流側の吐出口が、インク流方向において同一直線上に配置されていてもよい。この場合は、各行のそれぞれの吐出口を、インク流に垂直な方向において隣に位置する行のそれぞれの吐出口に対して、インク流方向にずらして配置させることが好ましい。
FIG. 2 shows an arrangement of a part of the multi-channel structure (3 rows and 3 columns), and in a preferred embodiment, in the ink flow direction, the
In addition, in FIG. 2, as a preferred mode, in the ink flow direction, the discharge ports in the downstream row are shifted from the discharge ports in the upstream row in the direction perpendicular to the ink flow, but the present invention is not limited to this. Instead, the downstream outlet and the upstream outlet may be arranged on the same straight line in the ink flow direction. In this case, it is preferable to dispose each ejection port in each row in the ink flow direction with respect to each ejection port in a row adjacent to the row in a direction perpendicular to the ink flow.
このようなインクジェットヘッド１０においては、顔料等の色材を含み、かつ、電荷を有する微粒子（以下、色材粒子とする）を絶縁性の液体（キャリア液）に分散してなるインクＱを用いる。そして、吐出口基板１６に設けられた吐出電極１８に駆動電圧を印加して吐出口２８に電界を発生させ、吐出口２８のインクを静電力により吐出させる。また、吐出電極１８に印加する駆動電圧を、画像データに応じてｏｎ／ｏｆｆ（吐出ｏｎ／ｏｆｆ）することにより、画像データに応じて吐出口２８からインク液滴を吐出して、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。
In such an
以下、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示した本発明のインクジェットヘッド１０の構造についてより詳細に説明する。
Hereinafter, the structure of the
図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０の吐出口基板１６は、絶縁基板３２と、ガード電極２０と、吐出電極１８と、絶縁層３４とを有する。絶縁基板３２の図中上側の面（ヘッド基板１２に対面する側と反対の面）に、ガード電極２０と絶縁層３４とが順に積層されている。また、絶縁基板３２の図中下側の面（ヘッド基板１２に対面する側の面）には、吐出電極１８が形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
また、吐出口基板１６には、インク液滴Ｒを吐出するための吐出口２８が絶縁基板３２を貫通して形成されている。吐出口２８は、図１（Ｂ）に示すように、長方形の両方の短辺側を半円形にした、インク流方向に細長い繭形の開口（スリット）であり、インク流方向の長さＬとインク流れに直交する方向の長さＤとのアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が１以上となる形状を有する。
本発明では、このように、吐出口２８をインク流方向の長さＬとインク流れに直交する方向の長さＤとのアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が１以上の開口（インク流方向を長辺とする形状異方性を有する形状、インク流方向を長辺とする長穴形状）とすることで、吐出口２８にインクが流れやすくなる。つまり吐出口２８へのインクの粒子供給性を高めることができ、周波数応答性を向上させ、さらに目詰まりも防止することができる。この点については、インク液滴の吐出の作用とともに、後ほど詳細に説明する。
Further, the
In the present invention, in this way, the
本実施形態では、吐出口２８を細長い繭形の開口として形成したが、これに限らず、吐出口２８からインクを吐出することができ、インク流方向の長さとインク流れに直交する方向の長さとのアスペクト比が１以上となる形状であれば、略円形、楕円形、長方形、ひし形、平行四辺形など任意の形状にすることができる。例えば、インク流方向を長辺とする矩形状、又は、インク流方向を長軸とする楕円形若しくはひし形にすることができる。また、インク流の上流側を上底、下流側を下底とし、インク流方向の高さが下底よりも長い台形状にしてもよい。この場合、上流側の辺を長くしても下流側の辺を長くしてもよい。また、インク流方向を長辺とする長方形の両方の短辺側に、直径がその長方形の短辺よりも大きな円が接続されたような形状にしてもよい。また、吐出口２８は、その中心に対して、上流側と下流側で対称な形状であっても非対称な形状であっても良い。例えば、矩形状の吐出口の上流側と下流側の少なくとも一方の端部を半円状にして吐出口を形成してもよい。
In the present embodiment, the
インクジェットヘッド１０のインクガイド１４は、所定の厚みを有するセラミック製平板からなり、各吐出口２８（吐出部）に対応してヘッド基板１２の上に配置されている。インクガイド１４は、繭形の吐出口２８の長辺方向の長さに応じて幅広に形成されている。上述したように、インクガイド１４は、吐出口２８を通過し、その先端部分１４ａが吐出口基板１６の記録媒体Ｐ側の表面（絶縁層３４の表面）よりも上方に突出している。
The
インクガイド１４の先端部分１４ａは、対向電極２４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。インクガイド１４は、先端部分１４ａの傾斜面がインク流方向と交差するように配置される。これにより、吐出口２８に流入するインクがインクガイド１４の先端部分１４ａの傾斜面に沿って先端部分１４ａの頂点に到達するので、吐出口２８にインクのメニスカスが安定して形成される。
また、インクガイド１４を吐出口２８の長辺方向に幅広に形成することで、インク流れに直交する方向の幅を短くすることができ、インクの流れに及ぼす影響を少なくすることができ、かつ後述するメニスカスを安定して形成させることができる。
The
Further, by forming the
なお、インクガイド１４の形状は、インクＱ内の色材粒子を吐出口基板１６の吐出口２８を通って先端部分１４ａ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１４ａが対向電極に向かうに従って細くなるような形状でなくても良く、適宜変更することができる。例えば、インクガイド１４の中央部分に、図中上下方向に毛細管現象によってインクＱを先端部分１４ａに集めるインク案内溝となる切り欠きが形成されていても良い。
また、インクガイド１４の最先端部に、金属が蒸着されていることが好ましい。インクガイド１４の最先端部に金属を蒸着させることにより、インクガイド１４の先端部分１４ａの誘電率が実質的に大きくなる。これにより、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上することができる。
The shape of the
Further, it is preferable that a metal is deposited on the most advanced portion of the
図１（Ｂ）に示すように、絶縁基板３２の下面（ヘッド基板１２と対向する面）には、吐出電極１８が形成されている。吐出電極１８は、矩形状の吐出口２８の周囲を囲むように、吐出口２８の周縁に沿って、インク流上流側の一辺が切り欠いたコの字状に配置されている。図１（Ｂ）においては、吐出電極１８はコの字状で形成されているが、インクガイドに臨むように配置される電極であれば、どのような形状でもよく、例えば、四角状電極、リング状の円形電極、楕円形電極、分割円形電極、平行電極、略平行電極等、吐出口２８の形状に応じて種々の形状に変更することができる。
As shown in FIG. 1B, the
前述のように、インクジェットヘッド１０は、吐出口２８を２次元的に配列したマルチチャンネル構造を有するので、図２に模式的に示すように、吐出電極１８は、各吐出口２８に対応して２次元的に配置されている。
また、吐出電極１８は、インク流路３０に露出し、インク流路３０を流れるインクＱと接触している。これにより、インク液滴の吐出性を大幅に向上させることができる。この点については、後に、吐出の作用と共に詳述する。しかしながら、吐出電極１８は、必ずしもインク流路３０に露出してインクと接触している必要はない。すなわち、吐出電極１８は吐出口基板１６の内部に形成されていてもよいし、吐出電極１８の露出面が薄い絶縁層などにより被覆されていてもよい。
As described above, since the
The
吐出電極１８は、図に示すように、制御部３３に接続されている。制御部３３は、インク吐出時及び非吐出時に吐出電極１８に印加する電圧を制御することができる。
As shown in the figure, the
ガード電極２０は、絶縁基板３２の表面上に形成されており、ガード電極２０の表面は絶縁層３４によって覆われている。図３に、ガード電極２０の平面構造を模式的に示した。図３は、図１（Ａ）のIII−III線矢視図であり、マルチチャンネル構造のインクジェットヘッドの場合のガード電極２０の平面構造を模式的に示している。図３に示すように、ガード電極２０は、金属板などの各吐出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吐出口２８の周囲に形成された吐出電極１８に対応する位置に開口部３６を有する。開口部３６は、矩形状に形成されている。ガード電極２０の開口部３６の長さ及び幅は、吐出口の長さ及び幅よりも大きく形成されている。
ガード電極２０は、隣接する吐出電極１８間における電気力線を遮蔽して、電界干渉を抑制することができ、ガード電極２０には所定電圧が印加される（接地による０Ｖを含む）。図示例においては、ガード電極２０は接地されて０Ｖとされている。
The
The
ガード電極２０は、好ましい態様として、図１（Ａ）に示すように、吐出電極１８とは異なる層に形成され、さらに、全面が絶縁層３４によって覆われている。
このような絶縁層３４を有することにより、隣接する吐出電極１８間における電界干渉を好適に防止できると共に、吐出電極１８とガード電極２０との間で、インクＱの色材粒子が被膜化して放電することも防止できる。
As shown in FIG. 1A, the
By having such an insulating
ここで、ガード電極２０は、吐出電極１８から発生する電気力線のうち、対応する吐出口２８（以下、便宜的に「自チャンネル」とする）に作用する電気力線を確保しつつ、他の吐出口２８（同様に「他チャンネル」とする）に設けられた吐出電極１８の電気力線および他チャンネルへの電気力線を遮蔽するように設ける必要がある。
ガード電極２０が無い場合、インク液滴の吐出時に、吐出電極１８の吐出口側の端部（以下、吐出電極の内縁部という）から生じる電気力線は、吐出電極１８の内側、すなわち、吐出電極１８の内縁部によって囲まれた領域内に収束して自チャンネルに作用し、インク液滴の吐出に必要な電界を生じさせる。一方、吐出電極１８の吐出口側と逆側の端部（以下、吐出電極の外縁部という）から生じる電気力線は、吐出電極１８の外縁部よりも更に外側に発散して他チャンネルに影響を及ぼし、電界干渉を生じる。
Here, the
In the absence of the
以上の点を考慮すれば、ガード電極２０の矩形状の開口部３６の幅及び長さは、自チャンネルへの電気力線を遮蔽しないように、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極１８も大きくするのが好ましい。すなわち、ガード電極２０の吐出口２８側の端部は、自チャンネルの吐出電極１８の内縁部よりも、吐出口２８から離間（後退）しているのが好ましい。
また、他チャンネルへの電気力線を効率的に遮蔽するためには、ガード電極２０の矩形状の開口部３６の長さ及び幅は、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極１８の外縁部間の間隔よりも小さくするのが好ましい。すなわち、ガード電極２０の内縁部は、自チャンネルの吐出電極１８の外縁部よりも、吐出口２８に近接（前進）しているのが好ましい。本発明者の検討によれば、この近接量は、５μｍ以上、特に、１０μｍ以上とするのが好ましい。
上記構成を有することにより、吐出口２８からの吐出安定性を十分に確保した上で、隣接するチャンネル間における電界干渉に起因するインク着弾位置のバラツキ等を好適に抑制して、安定して高画質な画像記録を行うことが可能となる。
In consideration of the above points, the width and length of the
Further, in order to efficiently shield the lines of electric force to other channels, the length and width of the
By having the above-described configuration, the ejection stability from the
ガード電極２０の開口部３６を、吐出電極１８の内縁部又は外縁部によって形成される形状と略相似形にし、ガード電極２０の内縁部が、自チャンネルの吐出電極１８の内縁部よりも吐出口２８から離間（後退）し、吐出電極の外縁部よりも吐出口２８に近接（前進）するように、ガード電極２０を設けてもよい（すなわち、ガード電極２０の開口部３６を形成してもよい）。
The
また、以上の例では、ガード電極２０は、シート状電極としているが、本発明はこれには限定されず、各吐出口間において、他チャンネルの電気力線を遮蔽できるように設けられていれば、どのような形状又は構造でも良い。例えば、ガード電極２０は、各吐出口の間に網目状に設けられていても良い。また、マトリクス状に配列されている複数の吐出口において、例えば、行方向と列方向で隣接する吐出口の間隔が異なる場合には、電界干渉を生じない程十分離れている吐出口の間にはガード電極を設けずに、近接している吐出口の間にのみガード電極を設けても良い。
このような場合にも、自チャンネルの吐出電極１８に対して、ガード電極２０の内縁部が、吐出電極１８の内縁部よりも吐出口２８から離間し、吐出電極１８の外縁部より吐出口２８に近接するように、ガード電極２０を形成すればよい。
ここでは、ガード電極２０の開口部３６の形状を、吐出口２８の形状と略同様の形状にしたが、これに限定されるものではなく、隣接する吐出電極１８間における電気力線を遮蔽して電界干渉を防止することができれば、任意の形状にすることができる。例えば、円形や楕円形、正方形、ひし形などの形状にすることができる。
In the above example, the
Even in such a case, the inner edge portion of the
Here, the shape of the
また、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、好ましい形態として、ヘッド基板１２に吐出口２８にインクを誘導するインク誘導堰４０が設けられている。以下、インク誘導堰４０について説明する。
図４（Ａ）は、図１のインクジェットヘッド１０における吐出部近傍の構成を示す部分断面斜視図である。同図では、インク誘導堰４０の構造を明示するために、吐出口基板１６をインクガイド１４の略中央の位置でインク流方向に沿って切断して示している。
In addition, in the
FIG. 4A is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration in the vicinity of the ejection portion in the
インク誘導堰４０は、ヘッド基板１２のインク流路３０側の面、すなわちインク流路３０の底面において、吐出口２８に対応する位置に配置されたインクガイド１４のインク流方向の上流側および下流側に備えられており、インク流方向に対して、吐出口２８に対応する位置の近傍から吐出口２８の中心に対応する位置に向かって、吐出口基板１６に漸次近接するように傾斜した面を有している。すなわち、インク誘導堰４０は、インク流方向に沿って、吐出口２８に向かって傾斜する形状を有している。
The
また、インク誘導堰４０は、インク流に直交する方向には、吐出口２８と略同一の幅を有し、底面から垂設する壁面を有する形状とされている。また、インク誘導堰４０は、吐出口２８を塞ぐことなく、インクＱの流路を確保するように、吐出口基板１６のインク流路３０側の面、すなわちインク流路３０の上面から所定の間隔を置いて設けられている。このようなインク誘導堰４０は、各々の吐出部にそれぞれ設けられている。
In addition, the
このように、インク流路３０の底面に、インク流方向に沿って、吐出口２８に向かって傾斜するインク誘導堰４０を設けることによって、吐出口２８へ向かうインク流が形成され、インクＱが吐出口２８のインク流路３０側の開口部に誘導される。そのため、インクＱを吐出口２８内部へ好適に流入させることができ、インクの粒子供給性をより向上させることができる。さらに目詰まりもより確実に防止することができる。
Thus, by providing the
インク誘導堰４０のインク流方向の長さｌは、隣接する吐出部と干渉しない範囲で、インクＱを吐出口２８へ好適に誘導できるように適宜設定されればよいが、図４（Ｂ）に示すように、インク誘導堰４０の最高部の高さｈに対し、３倍以上（ｌ／ｈ≧３）とするのが好ましく、８倍以上（ｌ／ｈ≧８）とするのがより好ましい。
The length l in the ink flow direction of the
インク誘導堰４０のインク流と直交する方向の幅は、吐出口２８と同等か、若干広いのが好ましい。また、インク誘導堰４０の幅は、図示例のように均一なものには限定されず、幅が漸減するものや漸増するもの等であってもよい。また、その壁面も、垂直面には限定されず、傾斜面等であってもよい。
The width of the
インク誘導堰４０の傾斜面（インク誘導面）は、インクＱを吐出口２８に誘導するのに好適な形状とすればよく、一定の傾斜角を有する斜面であってもよいし、傾斜角が変化する面や、湾曲面であってもよい。また、その表面は、平滑面には限定されず、インク流方向に、あるいは吐出口２８の中心部に向かって放射状に、１条以上の畝や溝等が形成されていてもよい。
The inclined surface (ink guiding surface) of the
また、インク誘導堰４０の上部のインクガイド１４との接部近傍は、図示例のように段差を有することなく、滑らかにつながる形状としてもよい。
Further, the vicinity of the contact portion of the upper part of the
図示例では、インク誘導堰４０がインクガイド１４の上流側および下流側に配置された形態としているが、吐出口２８の上流側および下流側に斜面を有する台形状のインク誘導堰４０を設け、その上部にインクガイド１４を立設する形態としてもよいし、インクガイド１４およびインク誘導堰４０を一体的に形成してもよい。このように、インク誘導堰４０は、インクガイド１４と別々に、または、一体的に形成されて、ヘッド基板１２に取り付けられてもよいし、あるいは、従来公知の掘削手段によりヘッド基板１２を削り出して形成されてもよい。
In the illustrated example, the
なお、インク誘導堰４０は、吐出口２８の上流側に設けられていれば良いが、図示例のように、吐出口２８の下流側にも、インク液滴Ｒの吐出方向の高さが吐出口２８から遠ざかるにつれて低くなるように設けられているのが好ましい。これにより、上流側のインク誘導堰４０によって吐出口２８に向かって誘導されたインクＱが滑らかに下流側へ流れるので、インクＱが乱流になることなく、インク流の安定を保つことができ、吐出安定性を保つことができる。
The
また、図４の例では、インク誘導堰４０は、ヘッド基板１２の上側の面上に配置されているが、これに限定されず、ヘッド基板１２にインク流溝を設け、インク流溝の内部にインク誘導堰を設けてもよい。
In the example of FIG. 4, the
例えば、インク流方向に沿って、吐出口２８に対応する位置を通過する所定深さのインク流溝を設け、吐出口に対応する位置にインク流方向に沿って吐出口２８に向かって傾斜する面を有するインク誘導堰を設ける。このように、インク流溝を設けることによって、インク流路３０を流れるインクＱの多くを選択的にインク流溝に流すことができ、インク流路堰を設けることで、インクＱを吐出口２８の内部へ好適に流入させることができ、インクガイド先端部分１４ａへのインクの供給性を向上させることができる。
For example, an ink flow groove having a predetermined depth passing through a position corresponding to the
図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０のインク液滴Ｒの吐出面と対面するように、対向電極２４が配置される。
対向電極２４は、インクガイド１４の先端部分１４ａに対向する位置に配置され、接地される電極基板２４ａと、電極基板２４ａの図中下側の表面、すなわちインクジェットヘッド１０側の表面に配置される絶縁シート２４ｂで構成される。
記録媒体Ｐは、対向電極２４の図中下側の表面、すなわち絶縁シート２４ｂの表面に、例えば静電吸着によって保持されており、対向電極２４（絶縁シート２４ｂ）は、記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。
As shown in FIG. 1A, the
The
The recording medium P is held on the lower surface of the
少なくとも記録時には、帯電ユニット２６によって、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに保持された記録媒体Ｐは、吐出電極１８に印加される駆動電圧と逆極性の所定の負の高電圧に帯電される。
その結果、記録媒体Ｐは負帯電して負の高電圧にバイアスされ、吐出電圧１８に対する実質的な対向電極として作用し、かつ、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに静電吸着される。
At least during recording, the recording medium P held on the insulating sheet 24b of the
As a result, the recording medium P is negatively charged and biased to a negative high voltage, acts as a substantial counter electrode with respect to the
帯電ユニット２６は、記録媒体Ｐを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器２６ａと、スコロトロン帯電器２６ａに負の高電圧を供給するバイアス電圧源２６ｂとを有している。なお、本発明に用いられる帯電ユニット２６の帯電手段としては、スコロトロン帯電器２６ａに限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針などの種々の放電手段を用いることができる。
The charging
また、図示例においては、対向電極２４を電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂとで構成し、記録媒体Ｐを、帯電ユニット２６によって負の高電圧に帯電させることにより、バイアス電圧を印加して対向電極として作用させ、かつ、絶縁シート２４ｂの表面に静電吸着させているが、本発明はこれに限定されず、対向電極２４を電極基板２４ａのみで構成し、対向電極２４（電極基板２４ａ自体）を負の高電圧のバイアス電圧源に接続して、負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極２４の表面に記録媒体Ｐを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Ｐの対向電極２４への静電吸着と、記録媒体Ｐへの負の高電圧への帯電または対向電極２４への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、対向電極２４による記録媒体Ｐの保持は、記録媒体Ｐの静電吸着に限られず、他の保持方法や保持手段を用いても良い。
In the illustrated example, the
Further, the electrostatic adsorption of the recording medium P to the
以下、インクジェットヘッド１０におけるインク液滴Ｒの吐出作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by explaining the operation of ejecting ink droplets R in the
図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０では、図示しないポンプ等を含むインク循環機構により、記録時に吐出電極１８に印加される電圧と同極性、例えば、正（＋）に帯電した色材粒子を含むインクＱが、インク流路３０の内部を矢印方向（図中左から右方向）に循環している。
他方、記録に際して、記録媒体Ｐは、対向電極２４に供給され、帯電ユニット２６によって色材粒子と逆極性すなわち負の高電圧（一例として、−１５００Ｖ）に帯電されて、バイアス電圧を帯電した状態で、対向電極２４に静電吸着される。
この状態で、記録媒体Ｐ（対向電極２４）とインクジェットヘッド１０とを、相対的に移動しつつ、供給された画像データに応じて制御部３３で吐出電極１８にパルス電圧（以下、駆動電圧という）が印加されるように制御する。そして、基本的には、駆動電圧の印加ｏｎ／ｏｆｆによって吐出をｏｎ／ｏｆｆすることにより、画像データに応じてインク液滴Ｒを変調して吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。
As shown in FIG. 1A, in the
On the other hand, at the time of recording, the recording medium P is supplied to the
In this state, while the recording medium P (counter electrode 24) and the
ここで、吐出電極１８に駆動電圧を印加していない状態（あるいは、印加電圧が低電圧レベルである状態）、すなわち、バイアス電圧のみが印加されている状態では、インクＱには、バイアス電圧とインクＱの色材粒子（荷電粒子）の荷電とのクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用している。そして、これらが連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図１（Ａ）に概念的に示すように、インクＱは、吐出口２８から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。
また、吐出電極１８から発生する電界によって、吐出口２８に色材粒子が凝集している。そして、上述したクーロン引力等によって、その色材粒子は、いわゆる電気泳動でバイアス電圧が帯電された記録媒体Ｐに向かって移動する。したがって、吐出口２８に形成されたメニスカスにおいては、インクＱが濃縮された状態となっている。
Here, in a state where the drive voltage is not applied to the ejection electrode 18 (or in a state where the applied voltage is at a low voltage level), that is, in a state where only the bias voltage is applied, the ink Q has a bias voltage and Coulomb attractive force with the charge of the color material particles (charged particles) of the ink Q, Coulomb repulsive force between the color material particles, carrier liquid viscosity, surface tension, dielectric polarization force, and the like are acting. These are coupled to move the color material particles and the carrier liquid. As shown conceptually in FIG. 1A, the ink Q has a meniscus shape slightly raised from the
Further, the color material particles are aggregated in the
この状態から、吐出電極１８には駆動電圧が印加される。これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こる。そして、吐出電極１８への駆動電圧の印加によって発生する電界によって色材粒子及びキャリア液には静電力が作用する。その静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧（対向電極）側、すなわち記録媒体Ｐ側に引っ張られ、吐出口に形成されたメニスカスが上方に向かって成長し、吐出口２８の上方に略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は、電気泳動、及び、吐出電極からの電界によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクＱは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。
From this state, a driving voltage is applied to the
吐出電極１８への駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子に作用する力（クーロン力等）とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、曳糸と呼ばれる直径数μｍ〜数十μｍ程度の細長いインク液柱が形成される。
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー／ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断される。そして、分断された曳糸が、インク液滴Ｒとなって吐出され、記録媒体に向かって飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Ｐに着弾する。なお、曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス（曳糸）への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。したがって、駆動電圧を印加する時間を調整することによって、１画素当たりのインク液滴の吐出量を調整することができる。
また、駆動電圧の印加を終了（吐出ｏｆｆ）した時点で、バイアス電圧のみが印加された先のメニスカスの状態に戻る。
When a finite time has passed after the start of application of the drive voltage to the
Further, when a finite time elapses, the silk thread grows, and the growth of the silk thread, vibration caused by Rayleigh / Weber instability, uneven distribution of colorant particles in the meniscus, uneven distribution of electrostatic field on the meniscus, etc. The silk thread is broken by the interaction. Then, the divided string is ejected as ink droplets R, flies toward the recording medium, and is pulled by the bias voltage to land on the recording medium P. It should be noted that the growth and splitting of the kite and the movement of the color material particles to the meniscus (spinner) occur continuously during the application of the drive voltage. Therefore, by adjusting the time during which the drive voltage is applied, the ink droplet ejection amount per pixel can be adjusted.
Further, when the application of the driving voltage is finished (discharge is turned off), the state returns to the state of the meniscus to which only the bias voltage is applied.
ここで、図１に示すように、本発明のインクジェットヘッドの吐出口はインク流方向に細長いスリット状の長穴形状を有する。このように、吐出口２８を細長いスリット状の長穴形状、つまりインク流方向の長さとインク流れに直交する方向の長さとのアスペクト比が１以上となる形状とすることで、インクが吐出口内部に流れやすくなり、吐出口２８へのインクの粒子供給性が高くなる。これにより、インクガイド先端１４ａへのインクの粒子供給性を向上させることができる。したがって、画像記録時の吐出周波数が改善され、高速で連続的にドットを描画しても安定して所望のサイズのドットを描画することができる。さらに、吐出口のアスペクト比を1以上にすることで、インクの流れがスムーズになり、吐出口での目詰まりを防止することができる。
吐出周波数としては、画像の出力時間を考慮すると５ｋＨｚで、好ましくは１０ｋＨｚで、より好ましくは１５ｋＨｚで描画できることが望まれる。
Here, as shown in FIG. 1, the ejection port of the inkjet head of the present invention has an elongated slit shape elongated in the ink flow direction. In this way, the
In consideration of the image output time, it is desired that the ejection frequency can be drawn at 5 kHz, preferably at 10 kHz, more preferably at 15 kHz.
ここで、吐出口は、インク流方向とそれに直交する方向とのアスペクト比は、１．５以上であることがより好ましい。
アスペクト比を１．５以上とすることで、インクガイドへのインク供給性がより向上し、連続した大ドットを形成した際も、より安定してドットを形成することができ、より高い周波数の描画周波数で描画を行うことができる。
Here, the ejection port preferably has an aspect ratio of 1.5 or more between the ink flow direction and the direction perpendicular thereto.
By setting the aspect ratio to 1.5 or more, ink supply to the ink guide is further improved, and even when continuous large dots are formed, dots can be formed more stably, with higher frequencies. Drawing can be performed at a drawing frequency.
ここで、上記実施形態のように、吐出口の開口形状をインク流方向の長さとインク流れに直交する方向の長さとのアスペクト比が１以上となる形状とすることで、上記効果をより好適に得るができるが、本発明のインクジェットヘッドはこれに限定されず、吐出口の開口形状を、開口の長径と短径のアスペクト比を１以上とすることで、インクの流れをスムーズにし、吐出口での目詰まりを防止することができる。 Here, as in the above-described embodiment, the above-described effect is more preferable by making the opening shape of the ejection port a shape in which the aspect ratio between the length in the ink flow direction and the length in the direction perpendicular to the ink flow is 1 or more. However, the ink jet head of the present invention is not limited to this, and by making the opening shape of the ejection port the aspect ratio of the major axis and minor axis of the aperture to 1 or more, the flow of ink is made smooth, Clogging at the exit can be prevented.
また、吐出電極は、本実施形態のようにインク流方向の上流側が一部欠けている形状であることが好ましい。これにより、インク流方向の上流側から吐出口への色材粒子の流入を妨げる電界が形成されないので、効率よく色材粒子を吐出口へ供給させることができる。また、インク下流側に吐出電極を配置することで、吐出口へ流入した色材粒子を吐出口に留める方向の電界が形成される。以上より、吐出電極をインク流方向の上流側が一部欠けている形状とすることで、吐出口への粒子供給性をより向上させることができる。 Further, it is preferable that the ejection electrode has a shape in which a part of the upstream side in the ink flow direction is missing as in the present embodiment. Accordingly, since an electric field that prevents the inflow of the color material particles from the upstream side in the ink flow direction to the ejection port is not formed, the color material particles can be efficiently supplied to the ejection port. Further, by disposing the ejection electrode on the downstream side of the ink, an electric field is formed in a direction in which the color material particles flowing into the ejection port are retained at the ejection port. As described above, by making the ejection electrode into a shape in which the upstream side in the ink flow direction is partially missing, it is possible to further improve the ability to supply particles to the ejection port.
ここで、図５（Ａ）〜（Ｆ）は、吐出電極の種々の形態を示す模式図である。ここで図５（Ａ）〜（Ｆ）中は、図中左から右方向にインクが流れているものとする。
吐出電極は、図５（Ａ）に示すように、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と平行な面（図５（Ａ）中Ｘ線）に対して対称であり、さらに、吐出口の長径方向に形成された吐出電極の長手部分、すなわち、吐出電極の図５（Ａ）の斜線部分Ｓを除いた部分が、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と直交する面（図５（Ａ）中Ｙ線）に対して対称な形状とすることが好ましい。
吐出部の電界形成に対する寄与が高く、実質的に有効に働くのは吐出電極の長手部分であるため、吐出電極を上記のような形状とすることで、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と平行な面および垂直な面に対して実質的に対称な電界が形成され、吐出位置が安定し、インク液滴の着弾位置を一定にすることができ、より安定した画像形成が可能となり、高画質な画像を形成することができる。
さらに、図５（Ａ）に示した吐出電極は、インク上流側の一部を切り欠いた形状であるので、上述したように吐出口への粒子供給性を向上させ、かつインク液滴の吐出位置を安定させることができる。
Here, FIGS. 5A to 5F are schematic views showing various forms of the ejection electrode. Here, in FIGS. 5A to 5F, it is assumed that ink flows from the left to the right in the drawing.
As shown in FIG. 5A, the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane (X-ray in FIG. 5A) that passes through the center of the discharge port and is parallel to the major axis direction of the discharge port. A longitudinal portion of the discharge electrode formed in the major axis direction of the outlet, that is, a portion of the ejection electrode excluding the hatched portion S in FIG. 5A passes through the center of the ejection port and is orthogonal to the major axis direction of the ejection port. It is preferable to have a symmetric shape with respect to (Y line in FIG. 5A).
Since the discharge part has a high contribution to the electric field formation, and it is the longitudinal part of the discharge electrode that works substantially effectively. By forming the discharge electrode as described above, it passes through the center of the discharge port and the discharge port. An electric field that is substantially symmetrical with respect to the plane parallel to the major axis direction and a plane perpendicular to the longitudinal direction is formed, the ejection position is stable, and the landing position of the ink droplet can be made constant, enabling more stable image formation. Thus, a high-quality image can be formed.
Further, since the ejection electrode shown in FIG. 5A has a shape in which a part of the upstream side of the ink is cut out, the particle supply property to the ejection port is improved as described above, and the ejection of the ink droplet is performed. The position can be stabilized.
ここで、上記実施形態では、吐出電極をインク流上流側の一辺が切り欠いたコの字状としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５（Ｂ）に示すようなインク流上流側の一部を切り欠いた長方形の両方の短辺側を半円形にした細長い繭型形状でもよく、図５（Ｃ）に示すようなかつインク流方向と平行な方向と長軸とし、かつインク流上流側の一部を切り欠いた楕円形状でもよい。さらに、図５（Ｄ）に示すような矩形電極を吐出口の長径方向に平行に配置した平行電極も好適に用いることができる。
このように、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すような吐出口の中心を通りかつ吐出口の長手方向と平行な面（図５（Ａ）〜（Ｄ）中Ｘ線）に対して対称で、さらに吐出電極の長手部分、つまり図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示した吐出電極は斜線部分Ｓを除いた部分、図５（Ｄ）に示した吐出電極は吐出電極全体が、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と直交する方向と平行な面（図５（Ａ）〜（Ｄ）中Ｙ線）に対して対称な形状とすることで、インク液滴の着弾位置を安定させ、より高画質な画像を形成することができる。
また、図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示した吐出電極も、図５（Ａ）に示した吐出電極と同様に、インク流上流側の一部を切り欠いた形状であるので、吐出口の粒子供給性も向上させることができる。
Here, in the above embodiment, the ejection electrode has a U-shape in which one side on the upstream side of the ink flow is cut out, but the present invention is not limited to this. For example, an elongated saddle-shaped shape in which both short sides of a rectangle obtained by cutting out a part of the upstream side of the ink flow as shown in FIG. 5B are semicircular may be used, as shown in FIG. An elliptical shape in which a long axis and a direction parallel to the ink flow direction are formed and a part on the upstream side of the ink flow is cut off may be used. Furthermore, a parallel electrode in which rectangular electrodes as shown in FIG. 5D are arranged in parallel to the major axis direction of the discharge port can also be suitably used.
Thus, with respect to a plane (X-ray in FIGS. 5A to 5D) passing through the center of the ejection port as shown in FIGS. 5A to 5D and parallel to the longitudinal direction of the ejection port. In addition, the discharge electrode shown in FIG. 5 (D) is a portion excluding the shaded portion S, which is symmetrical, and further, the discharge electrode shown in FIG. 5 (A), FIG. 5 (B) and FIG. The discharge electrode has a shape that is symmetric with respect to a plane that passes through the center of the discharge port and that is parallel to the direction perpendicular to the major axis direction of the discharge port (the Y line in FIGS. 5A to 5D). As a result, the landing position of the ink droplet can be stabilized, and a higher quality image can be formed.
Also, the discharge electrodes shown in FIGS. 5B to 5D have a shape in which a part of the upstream side of the ink flow is cut out, similarly to the discharge electrodes shown in FIG. The particle supply property can also be improved.
ここで、吐出口の形状は細長い繭形に限定されず、開口の長径と短径のアスペクト比を１以上とした形状であればよく、例えば、図５（Ｅ）に示すように、矩形形状の場合も上述と同様に、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長手方向と平行な面（図５（Ｅ）中Ｘ線）に対して対称であり、さらに、吐出電極の長手部分（図５（Ｅ）中、斜線部分Ｓを除いた部分）が、吐出口の中心を通りかつ長手方向と直交する面（図５（Ｅ）中Ｙ線）に対して対称な形状とすることで、インク液滴の吐出位置を安定させることができる。 Here, the shape of the discharge port is not limited to a long and narrow bowl shape, and may be a shape in which the aspect ratio of the major axis and the minor axis of the opening is 1 or more. For example, as shown in FIG. In this case, as described above, it is symmetric with respect to a plane passing through the center of the ejection port and parallel to the longitudinal direction of the ejection port (X-ray in FIG. 5E), and further, the longitudinal portion of the ejection electrode (FIG. 5 (E), the portion excluding the hatched portion S) is symmetric with respect to a plane that passes through the center of the discharge port and is perpendicular to the longitudinal direction (Y line in FIG. 5E). The ejection position of the ink droplet can be stabilized.
また、吐出口の長径方向もインク流と平行な方向に限定されず、吐出口の長径方向はどの方向でもよく、吐出口の開口形状に対して吐出電極の形状を、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と平行な面に対して対称であり、さらに、吐出電極の長手部分が、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と直交する面に対して対称な形状とすることで、インク液滴の吐出位置を安定させることができる。 Also, the major axis direction of the ejection port is not limited to the direction parallel to the ink flow, and the major axis direction of the ejection port may be any direction, and the shape of the ejection electrode with respect to the opening shape of the ejection port passes through the center of the ejection port. Further, it is symmetric with respect to a plane parallel to the major axis direction of the discharge port, and further, the longitudinal part of the discharge electrode has a symmetrical shape with respect to a plane that passes through the center of the discharge port and is orthogonal to the major axis direction of the discharge port. As a result, the ink droplet ejection position can be stabilized.
また、吐出電極の形状は、吐出口に実質的に対称な電界を容易に形成できる点から、上記の吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と平行な面に対して対称であり、さらに、吐出電極の長手部分が、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と直交する面に対して対称な形状であることが好ましいが、これに限定されず、前記吐出電極のインク液滴の吐出に寄与する有効な部分が吐出口に対して実質的に対称な形状であればよい。一例としては、図５（Ｆ）に示すように、インク上流側が矩形でありインク下流側が半円形であるＵ字形状であり、長手部分（図５（Ｆ）中、斜線部分Ｓを除いた部分）が、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と直交する面（図５（Ｆ）中Ｙ線）に対して対称ではない形状としても、吐出口に対して実質的に対称な電界、つまり、吐出口の中心に対して実質的に点対称な電界、または、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と垂直な面に対して実質的に対称に電界が形成され、インク液滴の吐出位置を安定させることができる。 Further, the shape of the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane that passes through the center of the discharge port and is parallel to the major axis direction of the discharge port from the point that a substantially symmetric electric field can be easily formed on the discharge port. Furthermore, it is preferable that the longitudinal portion of the ejection electrode has a symmetric shape with respect to a plane that passes through the center of the ejection port and is orthogonal to the major axis direction of the ejection port. The effective part which contributes to the discharge of a droplet should just be a shape substantially symmetrical with respect to the discharge outlet. As an example, as shown in FIG. 5 (F), the ink upstream side is rectangular and the ink downstream side is semi-circular, and the longitudinal part (the part excluding the hatched part S in FIG. 5 (F)). ) Is not symmetrical with respect to a plane (Y line in FIG. 5F) that passes through the center of the discharge port and is orthogonal to the major axis direction of the discharge port. That is, an electric field that is substantially point-symmetric with respect to the center of the ejection port or an electric field that is substantially symmetrical with respect to a plane that passes through the center of the ejection port and is perpendicular to the major axis direction of the ejection port. The droplet discharge position can be stabilized.
また、図５（Ａ）〜（Ｆ）では、いずれも吐出電極に切り欠きが形成されている形状としたが、これに限定されず、例えば、切り欠きが形成されていない円形電極、楕円形電極、矩形電極等も、吐出電極のインク液滴の吐出に寄与する有効な部分が吐出口に対して実質的に対称な形状、好ましくは、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と平行な面に対して対称であり、さらに、吐出電極の長手部分が、吐出口の中心を通りかつ吐出口の長径方向と直交する面に対して対称な形状とすることで、インク液滴の吐出位置を安定させることができる。 5A to 5F, the discharge electrode is notched, but the present invention is not limited to this. For example, a circular electrode or an ellipse without a notch is formed. The electrode, the rectangular electrode, etc. also have an effective portion that contributes to the ejection of the ink droplets of the ejection electrode in a shape that is substantially symmetrical with respect to the ejection port, preferably the center of the ejection port and the major axis direction of the ejection port. The ink droplets are symmetrical with respect to a parallel plane, and the longitudinal portion of the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane that passes through the center of the discharge port and is orthogonal to the major axis direction of the discharge port. The discharge position can be stabilized.
さらに、吐出電極の形状は上記形状に限定されず、吐出電極が、吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な面に対して対称であり、かつ、吐出口の長径方向に形成された長手部分の長さが吐出口の長径方向の長さよりも長い形状、または、吐出電極が、吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な線を軸として対称であり、かつ、吐出口の長径方向に形成された長手部分の中心が吐出口の中心を通りかつ長径方向と垂直な面上にある形状、もしくは、吐出電極が、吐出口の中心を通りかつ長径方向と平行な面に対して対称であり、かつ、吐出口の長径方向に形成された長手部分の中心が吐出口の中心を通りかつ長径方向と垂直な面上にある形状とすることでもインク液滴の吐出位置を安定させることができる。 Further, the shape of the discharge electrode is not limited to the above shape, and the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane passing through the center of the discharge port and parallel to the major axis direction, and is formed in the longitudinal direction formed in the major axis direction of the ejection port. A shape in which the length of the part is longer than the length in the major axis direction of the ejection port, or the ejection electrode is symmetric about a line passing through the center of the ejection port and parallel to the major axis direction, and the major axis direction of the ejection port A shape in which the center of the longitudinal part formed on the surface passes through the center of the discharge port and is perpendicular to the major axis direction, or the discharge electrode is symmetrical with respect to a plane that passes through the center of the discharge port and is parallel to the major axis direction In addition, it is possible to stabilize the ejection position of the ink droplets by forming the center of the longitudinal portion formed in the major axis direction of the ejection port on the plane passing through the center of the ejection port and perpendicular to the major axis direction. Can do.
また、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示したインクジェットヘッド１０においては、吐出電極１８はインク流路３０に露出している。すなわち、吐出電極１８は、インク流路３０において、インクＱと接液している。
このように、インク流路３０においてインクＱと接液する吐出電極１８に駆動電圧を印加（吐出ｏｎ）すると、吐出電極１８に供給された電荷の一部がインクＱに注入され、吐出口２８と吐出電極１８との間に位置するインクＱの電導度が高くなる。したがって、本実施形態のインクジェットヘッド１０においては、インクＱは、吐出電極１８に駆動電圧が印加された時（吐出ｏｎ時）に、インク液滴Ｒを吐出し易い状態となる（吐出性が向上する）。
さらに、非吐出時、すなわち、駆動電圧を印加していないときに、コの字形の吐出電極１８に色材粒子と同極性の電圧を印加することで、非吐出時においてもインクに電荷が注入され、インクの電導度を一層高めることができ、上流から流れるインク中に浮遊する帯電した色材粒子を、吐出電極１８による静電力によって吐出口２８により確実に押し留められる。
In the
As described above, when the drive voltage is applied to the
Further, by applying a voltage having the same polarity as that of the color material particles to the
ここで、本発明のインクジェットヘッド１０に用いられるインクについて説明する。
インクＱは、色材粒子をキャリア液に分散することにより得られる。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０9Ω・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）であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗が低いと、制御電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する制御電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため不向きである。
Here, the ink used for the
Ink Q is obtained by dispersing colorant particles in a carrier liquid. The carrier liquid is preferably a dielectric liquid (nonaqueous solvent) having a high electric resistivity (10 9 Ω · cm or more, preferably 10 10 Ω · cm or more). If the electric resistance of the carrier liquid is low, the carrier liquid itself is charged by charge injection due to the drive voltage applied to the control electrode, and the colorant particles do not concentrate. In addition, a carrier liquid having a low electrical resistance is not suitable because there is a concern of causing electrical conduction between adjacent control electrodes.
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、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このようなキャリア液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。キャリア液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。
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 effectively acts on the colorant particles in the carrier liquid, and migration easily occurs.
Note that the upper limit value of the specific electric resistance of such a carrier liquid is desirably about 10 16 Ω · cm, and the lower limit value of the relative dielectric constant is desirably about 1.9. The reason why it is desirable that the electric resistance of the carrier liquid is in the above range is that if the electric resistance is low, ink ejection under a low electric field is deteriorated, and the reason why the relative dielectric constant is preferably in the above range is the reason. 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 thin or causes blurring.
キャリア液として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Ｍ（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。
The dielectric liquid used as the carrier liquid 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 M (isopar: trade name of Exxon),
このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、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。 The colorant particles dispersed in such a carrier liquid may be dispersed in the carrier liquid as the colorant itself as colorant particles, but preferably contain dispersed resin particles for improving fixability. When the dispersed resin particles are included, the pigment is generally coated with the resin material of the dispersed resin particles to form resin-coated particles, and the dye is colored with the dispersed resin particles to form colored particles. Is common.
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。
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、ペリノン系顔料、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なく用いることができる。
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、ベンゾキノン染料、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く例示される。
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.
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 Conventionally known pigments such as quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments and metal complex pigments are used without particular limitation. be able to.
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 And oil-soluble dyes such as phthalocyanine dyes and metal phthalocyanine dyes.
さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、（メタ）アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が２，０００〜１０００，０００の範囲内であり、かつ多分散度（重量平均分子量／数平均分子量）が、１．０〜５．０の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか１つが４０℃〜１２０℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
Further, as dispersed resin particles, for example, rosins, rosin-modified phenol resins, alkyd resins, (meth) acrylic polymers, polyurethane, polyester, polyamide, polyethylene, polybutadiene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, acetal-modified Products, polycarbonate and the like.
Among these, from the viewpoint of ease of particle formation, the weight average molecular weight is in the range of 2,000 to 1,000,000 and the polydispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.0 to 5 Polymers in the range of 0.0 are preferred. Furthermore, from the viewpoint of ease of fixing, a polymer having any one of a softening point, a glass transition point, and a melting point within a range of 40 ° C. to 120 ° C. is preferable.
インクＱにおいて、色材粒子の含有量（色材粒子あるいはさらに分散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。色材粒子の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Ｑと記録媒体Ｐ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一な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド等でのインクＱ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。 In the ink Q, the content of the color material particles (the total content of the color material particles or further dispersed resin particles) is preferably contained in the range of 0.5 to 30% by weight with respect to the whole ink, and more preferably. Is preferably contained in the range of 1.5 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight. If the content of the colorant particles is reduced, problems such as insufficient printed image density or difficulty in obtaining a strong image due to difficulty in obtaining the affinity between the ink Q and the surface of the recording medium P are likely to occur. On the other hand, when the content increases, it becomes difficult to obtain a uniform dispersion, or the ink Q is easily clogged with an inkjet head or the like, and it is difficult to obtain stable ink discharge. .
また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４〜１．０μｍ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。 The average particle diameter of the colorant particles dispersed in the carrier liquid is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.2 to 1.5 μm, and still more preferably 0.4 to 1.0 μm. . This particle size is determined by CAPA-500 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.).
色材粒子をキャリア液に分散させた後（必要に応じて、分散剤を使用しても可）、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクＱとする。なお、色材粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「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）等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
After the colorant particles are dispersed in the carrier liquid (a dispersant may be used if necessary), the chargeant is added to the carrier liquid to charge the colorant particles, and the charged colorant The ink Q is obtained by dispersing particles in a carrier liquid. When dispersing the colorant particles, a dispersion medium may be added as necessary.
As an example of the charge control agent, various materials used in electrophotographic liquid developers can be used. Also, “Recent development and commercialization of electrophotographic development systems and toner materials”, pages 139 to 148, “The Basics and Applications of Electrophotographic Technology” edited by Electrophotographic Society, pages 497 to 505 (Corona Inc., published in 1988), Yuji Harasaki Various charge control agents described in “Electrophotography” 16 (No. 2), p. 44 (1977) can also be used.
なお、色材粒子は、制御電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは５〜２００μＣ／ｇ、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。
The color material particles may be positively charged or negatively charged as long as they have the same polarity as the drive voltage applied to the control electrode.
The charge amount of the color material particles is preferably in the range of 5 to 200 μC / g, more preferably 10 to 150 μC / g, and still more preferably 15 to 100 μC / g.
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こともあるため、下記に定義する分配率Ｐを、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、σ１は、インクＱの電気伝導度、σ２は、インクＱ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Ｑを用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
In addition, since the electric resistance of the dielectric solvent may change due to the addition of the charge control agent, the distribution ratio P defined below is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more. And
P = 100 × (σ1−σ2) / σ1
Here, σ1 is the electrical conductivity of the ink Q, and σ2 is the electrical conductivity of the supernatant obtained by applying the ink Q to the 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 Q as described above, migration of charged particles is likely to occur, and concentration is facilitated.
インクＱの電気伝導度は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍ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、制御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Ｑ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、制御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。
さらに、インクＱの粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃ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である。
The electrical conductivity of the ink Q is preferably 100 to 3000 pS / cm, more preferably 150 to 2500 pS / cm, and still more preferably 200 to 2000 pS / cm. By setting the electric conductivity in the above range, the voltage applied to the control 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 Q 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 control electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head to be contaminated.
Furthermore, the viscosity of the ink Q is preferably 0.5 to 5 mPa · sec, more preferably 0.6 to 3.0 mPa · sec, and still more preferably 0.7 to 2.0 mPa · sec.
このようなインクＱは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、以下の方法が例示される。
（１）色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合（混練）した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法。
（２）色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
（３）色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法。
As an example, such an ink Q can be prepared by dispersing color material particles in a carrier liquid to form particles, and adding a charge adjusting agent to the dispersion medium to cause the color material particles to be charged. Specific methods include the following methods.
(1) A method in which a color material or further dispersed resin particles are mixed (kneaded) in advance, and then dispersed in a carrier liquid using a dispersant as required, and a charge adjusting agent is added.
(2) A method in which a coloring material, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid, dispersed, and a charge adjusting agent is added.
(3) A method in which a coloring material and a charge adjusting agent, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid and dispersed.
図６に、本発明のインクジェットヘッドを利用する、本発明のインクジェット記録装置の一実施例の概念図を示す。
同図に示すインクジェット記録装置６０（以下、プリンタ６０とする）は、記録媒体Ｐに片面４色印刷を行う装置で、記録媒体Ｐの搬送手段、画像記録手段、および溶媒回収手段を有するものであり、これらを筐体６１に収容して構成される。
また、搬送手段は、フィードローラ対６２、ガイド６４、ローラ６６（６６ａ，６６ｂおよび６６ｃ）、搬送ベルト６８、搬送ベルト位置検知手段６９、静電吸着手段７０、除電手段７２、剥離手段７４、定着・搬送手段７６およびガイド７８を有する。画像記録形成手段は、ヘッドユニット８０、インク循環系８２、ヘッドドライバ８４、および記録媒体位置検出手段８６を有する。さらに、溶媒回収手段は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２を有する。
FIG. 6 shows a conceptual diagram of an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention using the ink jet head of the present invention.
An ink jet recording apparatus 60 (hereinafter referred to as a printer 60) shown in the figure is an apparatus that performs four-color printing on one side of a recording medium P, and includes a conveying means for the recording medium P, an image recording means, and a solvent recovery means. Yes, these are housed in a
The conveying means includes a
記録媒体Ｐの搬送手段において、フィードローラ対６２は、筐体６１の側面に設けられた搬入口６１ａに隣接して設けられた搬送ローラ対である。フィードローラ６２は、図示しないストッカから供給された記録媒体Ｐを、搬送ベルト６８（ローラ６６ａに支持される部分）に送り込む。ガイド６４は、フィードローラ対６２と搬送ベルト６８を支持するローラ６６ａとの間に設けられ、記録媒体Ｐを搬送ベルト６８に案内する。
In the conveyance means for the recording medium P, the
なお、フィードローラ対６２の近傍には、記録媒体Ｐに付着した塵埃や紙粉等異物を除去する異物除去手段を設けるのが好ましい。
異物除去手段としては、公知の吸引除去、吹き飛ばし除去、静電除去等の非接触法や、ブラシ、ローラ等による接触法によるものの１以上を組み合わせて使用すればよい。また、フィードローラ対６２を微粘着ローラとし、さらにフィードローラ対６２のクリーナを設けて、フィードローラ対６２による記録媒体Ｐのフィード時に塵埃・紙粉等の異物の除去を行っても良い。
It should be noted that a foreign matter removing means for removing foreign matter such as dust and paper dust adhering to the recording medium P is preferably provided in the vicinity of the
As the foreign matter removing means, one or more of non-contact methods such as known suction removal, blow-off removal, electrostatic removal, and contact methods using brushes, rollers, etc. may be used in combination. Alternatively, the
搬送ベルト６８は、３つのローラ６６に張架されるエンドレスベルトである。また、ローラ６６ａ，６６ｂおよび６６ｃのうち少なくとも１つは、図示されない駆動源と連結されており、搬送ベルト６８を回転させる。
搬送ベルト６８は、ヘッドユニット８０による画像記録時には、記録媒体Ｐの走査搬送手段に加え、記録媒体Ｐを保持するプラテンとして機能し、さらに、画像記録後、定着・搬送手段７６まで搬送する。従って、搬送ベルト６８は、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えば、金属、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、その他の樹脂およびそれらの複合体で形成される。
The
The
図示例においては、記録媒体Ｐは、静電吸着によって搬送ベルト６８上に保持されるので、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持する側（表面）が絶縁性、ローラ６６と接する側（裏面）が導電性を有する。また、図示例においては、ローラ６６ａは導電性ローラとされ、搬送ベルト６８の裏面は、ローラ６６ａを介して接地されている。
すなわち、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持するとき、図１（Ａ）に示す電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂからなる対向電極２４として機能するものである。
In the illustrated example, since the recording medium P is held on the
That is, the
このような搬送ベルト６８としては、金属ベルトの表面側にフッ素樹脂コートを行ったもの等、金属ベルトに上記のいずれかの樹脂材料でコーティングしたベルト、接着剤等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせたベルト、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着したベルト等、各種の方法により作製された、金属層と絶縁物層とを有するベルトを用いればよい。
また、搬送ベルト６８の記録媒体Ｐに接する表面は平滑であるのが好ましく、これにより、記録媒体Ｐの良好な吸着性が得られる。
As such a
Further, it is preferable that the surface of the conveying
搬送ベルト６８は、公知の方法により蛇行が抑制されているのが好ましい。蛇行抑制の方法としては、例えば、ローラ６６ｃをテンションローラとし、搬送ベルト位置検知手段６９の出力、すなわち搬送ベルト６８の幅方向の検知位置に応じて、ローラ６６ｃの軸をローラ６６ａおよびローラ６６ｂの軸に対して傾けることにより、搬送ベルトの幅方向の両端でテンションを変えて蛇行を抑制する方法等が例示される。また、ローラ６６をテーパ形やクラウン形、あるいはその他の形状とすることで、蛇行を抑制してもよい。
The
ここで、搬送ベルト位置検知手段６９は、上述のように、搬送ベルトの蛇行などを抑制すると共に、画像記録時の記録媒体Ｐの走査搬送方向の位置を所定位置に規制するために、搬送ベルト６８の幅方向の位置を検知するもので、フォトセンサ等の公知の検知手段が用いられる。
Here, as described above, the conveying belt
静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐに、ヘッドユニット８０（本発明のインクジェットヘッド）に対する所定のバイアス電圧を印加すると共に、静電力により搬送ベルト６８に吸着させて保持するために、記録媒体Ｐを所定の電位に帯電させるものである。
図示例おいては、静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐを帯電させるスコロトロン帯電器７０ａと、スコロトロン帯電器７０ａに接続される負の高圧電源７０ｂとを有する。記録媒体Ｐは、フィードローラ対６２および搬送ベルト６８によって搬送されつつ、負の高圧電源７０ｂに接続されたスコロトロン帯電器７０ａにより、負のバイアス電圧を帯電され、かつ、搬送ベルト６８の絶縁層に静電吸着される。
The electrostatic attraction means 70 applies a predetermined bias voltage to the head unit 80 (the ink jet head of the present invention) to the recording medium P and attracts it to the conveying
In the illustrated example, the
なお、記録媒体Ｐを帯電する際の搬送ベルト６８の搬送速度は、安定に帯電できる範囲であれば良く、画像記録時の搬送速度と同じでも異なっていても良い。また、記録媒体Ｐを複数回周回させることによって、同一の記録媒体Ｐに静電吸着手段を複数回作用させ、均一帯電を行っても良い。
なお、図示例では、静電吸着手段７０で記録媒体Ｐの静電吸着および帯電を行っているが、静電吸着手段と帯電手段とを別々に設けてもよい。
In addition, the conveyance speed of the
In the illustrated example, the
静電吸着手段は、図示例のスコロトロン帯電器７０ａに限定されず、他にも、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針等、種々の手段や方法が利用できる。また、後に詳述するように、ローラ６６の少なくとも１つを導電性ローラとし、あるいは、記録媒体Ｐへの記録位置において搬送ベルト６８の裏面側（記録媒体Ｐと逆側）に導電性プラテンを配置し、この導電性ローラ、または導電性プラテンを負の高圧電源に接続することにより、静電吸着手段７０を構成してもよく、あるいは搬送ベルト６８を絶縁性ベルトとし、導電性ローラを接地し、導電性プラテンを負の高圧電源に接続する構成としても良い。
The electrostatic attraction means is not limited to the illustrated
静電吸着手段７０によって帯電された記録媒体Ｐは、搬送ベルト６８によって後述するヘッドユニット８０の位置まで搬送される。
ヘッドユニット８０は、前記本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じてインク液滴を吐出して、記録媒体Ｐに画像を記録する。ここで、本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体Ｐの帯電電位をバイアス電圧とし、吐出電極１８に駆動電圧を印加することにより、バイアス電圧に駆動電圧を重畳し、インク液滴Ｒを吐出し、記録媒体Ｐに画像を記録するのは、前述のとおりである。この際、搬送ベルト６８の加熱手段を設け、記録媒体Ｐの温度を高めることで、記録媒体Ｐ上におけるインク液滴Ｒの定着を促進することができ、滲みをより一層抑制して画質の向上を図ることができる。
なお、ヘッドユニット８０等による画像記録に関しては、後に詳述する。
The recording medium P charged by the electrostatic attraction means 70 is transported to the position of the
The
The image recording by the
画像が記録された記録媒体Ｐは、除電手段７２により除電され、剥離手段７４により搬送ベルト６８より剥離されて定着・搬送手段７６へ搬送される。
図示例において、除電手段７２は、コロトロン除電器７２ａと、交流電源７２ｂと、一端が接地された直流高圧電源７２ｃとを有する、いわゆるＡＣコロトロン除電器である。なお、除電手段は、これ以外にも、例えばスコロトロン除電器、固体チャージャ、放電針等の種々の手段や方法などが利用でき、また、上述の静電吸着手段７０のように、導電性ローラや導電性プラテンを用いる構成も好適に使用される。
剥離手段７４としては、剥離用ブレード、逆回転ローラ、エアナイフ等公知の技術が利用可能である。
The recording medium P on which the image is recorded is discharged by the discharging
In the illustrated example, the
As the peeling means 74, a known technique such as a peeling blade, a reverse rotation roller, an air knife or the like can be used.
搬送ベルト６８から剥離された記録媒体Ｐは、定着・搬送手段７６に送られ、インクジェットによって形成された画像が定着される。定着・搬送手段７６としてヒートローラ７６ａおよび搬送ローラ７６ｂからなるローラ対を用い、記録媒体Ｐを挟持搬送しつつ、記録された画像を加熱定着する。
画像が定着された記録媒体Ｐは、ガイド７８に案内されて図示しない排紙ストッカに排紙される。
The recording medium P peeled off from the conveying
The recording medium P on which the image is fixed is guided by a
加熱定着手段としては、上述のヒートロール定着以外に、赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプによる照射、あるいはヒータを利用した熱風定着等の一般的な加熱定着を挙げることができる。また、加熱定着・搬送手段７６においては、加熱手段は、加熱のみを行うものとし、搬送手段と加熱定着手段とを別々に設けてもよい。
なお、加熱定着の場合、記録媒体Ｐとして、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し紙表面に凹凸が発生する、ブリスターと呼ばれる現象が生じる可能性がある。これを防止するために、複数の定着器を配置し、記録媒体Ｐが徐々に昇温するように、各定着器の電力供給および記録媒体Ｐまでの距離の一方または両方を変えるのが好ましい。
Examples of the heat fixing means include general heat fixing such as irradiation with infrared rays or a halogen lamp or a xenon flash lamp, or hot air fixing using a heater, in addition to the heat roll fixing described above. In the heat fixing / conveying
In the case of heat fixing, when coated paper or laminated paper is used as the recording medium P, a phenomenon called blistering occurs in which the water inside the paper rapidly evaporates due to a rapid temperature rise and the paper surface is uneven. May occur. In order to prevent this, it is preferable to arrange a plurality of fixing devices and change one or both of the power supply of each fixing device and the distance to the recording medium P so that the temperature of the recording medium P gradually increases.
なお、プリンタ６０においては、少なくともヘッドユニット８０による画像記録から、定着・搬送手段７６による定着を終了するまでは、記録媒体Ｐの画像記録面には何も接触しないように構成するのが好ましい。
また、定着・搬送手段７６における定着の際の記録媒体Ｐの移動速度には、特に限定はなく、画像形成時の搬送ベルト６８による搬送速度と同じであっても良いし、異なっていても良い。画像形成時の搬送速度と異なる場合には、定着・搬送手段７６の直前に記録媒体Ｐの速度バッファを設けるのも好ましい。
The
Further, the moving speed of the recording medium P at the time of fixing in the fixing / conveying
以下、プリンタ６０における画像記録について詳述する。
前述のように、プリンタ６０の画像記録手段は、インクジェットを吐出するヘッドユニット８０、ヘッドユニット８０にインクＱの供給および回収を行うインク循環系８２、図示されないコンピュータ、ＲＩＰ（Raster Image Processor）等の外部機器からの出力画像信号によりヘッドユニット８０を駆動するヘッドドライバ８４、記録媒体Ｐにおける画像記録位置を決定するために記録媒体Ｐを検出する記録媒体位置検出手段８６を有して構成される。
Hereinafter, image recording in the
As described above, the image recording means of the
図６（Ｂ）は、ヘッドユニット８０と、その周辺の記録媒体Ｐの搬送手段を模式的に示す斜視図である。
ヘッドユニット８０は、フルカラー画像の記録を行うためのシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の４色のインク吐出に対応して、４つのインクジェットヘッド８０ａを有し、画像データを供給されたヘッドドライバ８４からの信号に従って、インク循環系８２によって供給されるインクＱをインク液滴Ｒとして吐出して、搬送ベルト６８によって所定速度で搬送されている記録媒体Ｐに画像を記録する。各色のインクジェットヘッド８０ａは、搬送ベルト６８の搬送方向に配列されている。
なお、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａは、本発明に従うインクジェットヘッドである。
FIG. 6B is a perspective view schematically showing the
The
In addition, the
図示例において、各インクジェットヘッド８０ａは、吐出口２８が記録媒体Ｐの幅方向全域に配列されたラインヘッドであり、好ましくは、図２に示されるように、互いに千鳥状となるように配置された複数のノズル列を有するマルチチャンネルヘッドである。
従って、図示例においては、搬送ベルト６８に記録媒体Ｐを保持させた状態で、ヘッドユニット８０に対して記録媒体Ｐを搬送によって１回通過させるだけで、すなわち１回の走査搬送を行うのみで、記録媒体Ｐの全面に画像が形成される。従って、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像記録（描画）が可能となる。
In the illustrated example, the inkjet heads 80a are line heads in which the
Accordingly, in the illustrated example, the recording medium P is held by the
なお、本発明のインクジェットヘッドは、いわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）にも利用可能であり、従って、プリンタ６０も、この態様であってもよい。
この際においては、各インクジェットヘッドの吐出口２８の列（単列でもマルチチャンネルでもよい）を搬送ベルト６８の搬送方向と一致させてヘッドユニット８０を構成し、ヘッドユニット８０を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に走査する走査手段を設ける。走査手段としては、既に知られた走査手段を用いることができる。
画像記録は、通常のシャトルタイプのインクジェットプリンタと同様に行えばよく、吐出口２８の列の長さに応じて、搬送ベルト６８によって記録媒体Ｐを間欠的に搬送しつつ、この間欠搬送に同期して、停止時にヘッドユニット８０を走査して、記録媒体Ｐの全面に画像を記録する。
このようにして、ヘッドユニット８０によって記録媒体Ｐの全面に形成された画像は、前述のように、記録媒体Ｐが定着・搬送手段７６によって挟持搬送されることにより、定着・搬送手段７６によって定着される。
The ink jet head of the present invention can also be used for a so-called serial head (shuttle type). Therefore, the
In this case, the
The image recording may be performed in the same manner as a normal shuttle type ink jet printer. The recording medium P is intermittently conveyed by the conveying
Thus, the image formed on the entire surface of the recording medium P by the
ヘッドドライバ８４は、外部装置から画像データを受け取り、種々の処理を行うシステム制御部（図示せず）から画像データを受け取り、その画像データに基づいてヘッドユニット８０を駆動する。
このシステム制御部は、コンピュータやＲＩＰ、画像スキャナ、磁気ディスク装置、画像データ伝送装置等の外部装置から受け取った画像データに、色分解、適当な画素数や階調数への分割演算等を行って、ヘッドドライバ８４がヘッドユニット８０（インクジェットヘッド）を駆動するための画像データとする部位である。また、システム制御部は、搬送ベルト６８による記録媒体Ｐの搬送タイミングに合わせたヘッドユニット８０によるインクの吐出タイミングの制御を行う。吐出タイミングの制御は、記録媒体位置検出手段８６からの出力や、搬送ベルト６８または搬送ベルト６８の駆動手段へ配置したエンコーダからの出力信号を利用して行われる。
なお、記録媒体位置検出手段８６は、ヘッドユニット８０によるインク液滴の吐出位置に搬送されてくる記録媒体Ｐを検出するためのもので、フォトセンサ等の既に知られた検出手段を用いることができる。
ここで、ヘッドドライバ８４は、ラインヘッド適用時など、制御する吐出部の数（チャンネル数）が多数有る場合には、描画を分割し、公知の抵抗マトリクス型駆動法や抵抗ダイオードマトリクス型駆動法を用いてもよい。これにより、ヘッドドライバ８４の使用ＩＣ数を低減することができ、コストを低下させると共に制御回路サイズを抑制することができる。
The
This system control unit performs color separation, division into appropriate numbers of pixels and gradations, etc. on image data received from external devices such as computers, RIPs, image scanners, magnetic disk devices, and image data transmission devices. Thus, the
The recording medium position detection means 86 is for detecting the recording medium P conveyed to the ink droplet ejection position by the
Here, the
インク循環系８２は、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａのインク流路３０（図１参照）にインクＱを流すためのもので、４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の各色のインクタンク、ポンプおよび補給用インクタンク（図示せず）等を有するインク循環装置８２ａと、インク循環装置８２ａのインクタンクからヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドのインク流路３０に各色のインクＱを供給するインク供給系８２ｂと、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドのインク流路３０からインクをインク循環装置８２ａに回収するインク回収系８２ｃとを有する。
The
インク循環系８２は、インク循環装置８２ａによって、インクタンクからインク供給系８０ｂを介してヘッドユニット８０に各色毎にインクＱを供給し、かつ、インク供給系８０ｃを介してヘッドユニット８０から各色毎にインクＱをインクタンクに回収して循環させることができればどのようなものでも良い。
インクタンクは、各色のインクＱを貯留しており、インクＱがポンプで汲み出されてヘッドユニット８０へ送られる。ヘッドユニット８０からインクが吐出されることにより、インク循環系８２で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環系８２では、インク濃度検出器によってインク濃度を検出し、それ応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つのが望ましい。
The
The ink tank stores ink Q of each color, and the ink Q is pumped out by a pump and sent to the
また、インクタンクには、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられるのが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。
攪拌装置としては回転羽、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。
インクの温度制御装置としてはヘッドユニット８０、インクタンク、インク配管系等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、温度センサ、例えばサーモスタットにより制御する方法等、公知の方法が使用できる。温度制御装置をインクタンク内に配置する場合には、温度分布を一定にするように攪拌装置と共に配するのがよい。また、タンク内の濃度分布を一定に保つための攪拌装置は、インクの固形成分の沈澱・濃縮の抑制するための攪拌装置と共用しても良い。
Further, the ink tank is preferably provided with a stirring device for suppressing precipitation / concentration of the solid component of the ink and an ink temperature management device for suppressing temperature change of the ink. This is because if the temperature is not controlled, the ink temperature changes due to changes in the environmental temperature, etc., and the dot diameter changes due to changes in the physical properties of the ink, making it impossible to stably form high-quality images. Because there is.
As the stirring device, a rotary blade, an ultrasonic vibrator, a circulation pump, or the like can be used.
As the ink temperature control device, a known method such as a method in which a heating element such as a heater or a Peltier element or a cooling element is arranged in the
前述のように、プリンタ６０は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２からなる溶媒回収手段を有する。溶媒回収手段は、ヘッドユニット８０から記録媒体Ｐ上に吐出されたインク液滴から蒸発するキャリア液、特にインク液滴によって形成された画像を定着する際に記録媒体Ｐから蒸発するキャリア液を回収する。
排出ファン９０は、プリンタ６０の筐体６１内部の空気を吸い込んで溶媒回収装置９２へ送るためのものである。
溶媒回収装置９２は、溶媒蒸気吸収材を備えており、排出ファン９０によって吸い込まれた溶媒蒸気を含む気体の溶媒成分をこの溶媒蒸気吸収材に吸着し、溶媒が吸着回収された後の気体をプリンタ６０の筐体６１外に排出する。溶媒蒸気吸収材としては、各種の活性炭などが好適に使用される。
As described above, the
The
The
上記では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクを用いてカラー画像を記録する静電式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれには制限されず、モノクロ用の記録装置であってもよいし、他の色、例えば淡色や特色のインクを任意の数だけ用いて記録するものであってもよい。その場合は、インク色数に対応する数のヘッドユニット８０およびインク循環系８２が用いられる。
In the above description, an electrostatic ink jet recording apparatus that records a color image using four color inks of C, M, Y, and K has been described. However, the present invention is not limited to this, and a monochrome recording apparatus Alternatively, recording may be performed using an arbitrary number of inks of other colors, for example, light colors or special colors. In that case, the number of
また、以上の例では、いずれも、インク中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体Ｐの背面の対向電極を負の高電圧にして、インク液滴Ｒを吐出するインクジェットについて説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行っても良い。このように、着色荷電粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、静電吸着手段、対向電極、インクジェットヘッドの駆動電極への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。 In each of the above examples, the ink jet discharges ink droplets R by charging the color material particles in the ink positively and setting the opposite electrode on the back of the recording medium or recording medium P to a negative high voltage. However, the present invention is not limited to this, and conversely, the color material particles in the ink may be negatively charged, and the recording medium or the counter electrode may be set to a positive high voltage to perform image recording by inkjet. . Thus, when the polarity of the colored charged particles is reversed from the above example, the polarity of the voltage applied to the electrostatic adsorption means, the counter electrode, and the drive electrode of the inkjet head may be reversed from the above example. .
ここで、本発明のインクジェットヘッドは、上記の静電式インクジェット記録方式に用いることが好ましいが、これに限定されず、ピエゾ式、サーマル式等の各種インクジェット記録方式に用いることができる。 Here, the ink jet head of the present invention is preferably used in the electrostatic ink jet recording method described above, but is not limited to this, and can be used in various ink jet recording methods such as a piezo method and a thermal method.
以上、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置ついて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんのことである。 As described above, the ink jet head and the ink jet recording apparatus of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course it is good.
１０ インクジェットヘッド
１２ ヘッド基板
１４ インクガイド
１４ａ 先端部分
１６ 吐出口基板
１８ 吐出電極
２０ ガード電極
２４ 対向電極
２４ａ 電極基板
２４ｂ 絶縁シート
２６ａ スコロトロン帯電器
２６ｂ バイアス電圧源
２８ 各吐出口
３０ インク流路
３２ 絶縁基板
３３ 制御部
３６ 開口部
４０ 誘導堰
６０ インクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）
６２ フィードローラ
６４ ガイド
６６ ローラ
６６ａ ローラ
６８ 搬送ベルト
６９ 搬送ベルト位置検知手段
７０ 静電吸着手段
７０ａ スコロトロン帯電器
７０ｂ 高圧電源
７２ 除電手段
７２ａ コロトロン除電器
７２ｂ 交流電源
７２ｃ 直流高圧電源
７６ 定着・搬送手段
７６ａ ヒートローラ
７８ ガイド
８０ ヘッドユニット
８０ａ 各インクジェットヘッド
８０ｂ、８０ｃ インク供給系
８２ インク循環系
８２ａ インク循環装置
８２ｂ インク供給系
８２ｃ インク回収系
８４ ヘッドドライバ
８６ 記録媒体位置検出手段
９０ 排出ファン
Ｐ 記録媒体
Ｑ インク
Ｒ インク液滴
DESCRIPTION OF
62
Claims (13)
インク液滴を吐出させる吐出口を有し、
前記吐出口の開口形状が、開口の長径と短径のアスペクト比で１より大きい形状であることを特徴とするインクジェットヘッド。 An inkjet head that ejects ink as ink droplets,
Having a discharge port for discharging ink droplets;
2. An ink jet head according to claim 1, wherein an opening shape of the discharge port is a shape having an aspect ratio of a major axis and a minor axis of the aperture larger than 1.
前記吐出口基板と所定間隔離間して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板と、
前記吐出口からのインク液滴の吐出を制御する制御手段とを有し、
前記吐出口の開口形状がインク流方向の長さと前記インク流方向に直交する方向の長さとのアスペクト比で１より大きい形状であ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。 Furthermore, a discharge port substrate in which the discharge port is opened,
A head substrate that is disposed at a predetermined interval from the ejection port substrate and forms an ink flow path between the ejection port substrate;
Control means for controlling the ejection of ink droplets from the ejection port,
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the shape of the opening of the ejection port is larger than 1 in terms of an aspect ratio between the length in the ink flow direction and the length in the direction perpendicular to the ink flow direction.
前記吐出電極のインク液滴の吐出に寄与する有効な部分が吐出口に対して実質的に対称な形状である請求項１に記載のインクジェットヘッド。 Furthermore, it has a discharge electrode that is arranged so as to surround the discharge port and discharges ink droplets by applying an electrostatic force to the ink,
The inkjet head according to claim 1, wherein an effective portion of the ejection electrode that contributes to ejection of ink droplets has a substantially symmetric shape with respect to the ejection port.
前記吐出口基板と所定間隔離間して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板とを有し、
前記吐出口の開口形状がインク流方向の長さと前記インク流方向に直交する方向の長さとのアスペクト比で１より大きい形状であることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 Furthermore, a discharge port substrate in which the discharge port is opened,
A head substrate disposed at a predetermined interval from the discharge port substrate and forming an ink flow path between the discharge port substrate and
The opening shape of the ejection port is a shape larger than 1 in an aspect ratio of a length in a direction perpendicular to the ink flow direction and a length in the ink flow direction. Inkjet head.
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- 2004-12-09 JP JP2004357186A patent/JP2006110977A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061211 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080304 |