JP2006175811A - Micro-droplet delivering apparatus and inkjet recording apparatus using this - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微小液滴を吐出させる微小液滴吐出装置の分野に属し、詳しくは、少なくとも微粒子を含む溶液に静電力を作用させて微小液滴を吐出させる微小液滴吐出装置およびこれを用いる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 micro droplet ejection devices that eject micro droplets, and more specifically, a micro droplet ejection device that ejects micro droplets by applying an electrostatic force to a solution containing at least fine particles, and the same The present invention relates to an ink jet recording apparatus.
従来、微小液滴を吐出させる装置としては、例えば、帯電した微粒子を有するインクに静電力を作用させて吐出させる静電式のインクジェット記録装置がある。このような静電式インクジェット記録装置としては、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。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus for ejecting micro droplets, for example, there is an electrostatic ink jet recording apparatus that ejects ink having charged fine particles by applying an electrostatic force. As such an electrostatic ink jet recording apparatus, an ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.
図8に、特許文献1に開示されるインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの概念図を示す。 FIG. 8 is a conceptual diagram of an ink jet head of the ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1.
図8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. 8 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112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、色材粒子のドットが形成される。
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ト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 dots of the color material particles while relatively moving the
このような静電式インクジェットは、微小液滴の形成が可能であり、高解像力描画が可能であるという特徴を有する。特に、静電式インクジェットの中でも、インクとして帯電した色材粒子を分散した絶縁性インクを用いた静電式インクジェット方式では、記録媒体上でのドットの滲みを生じにくく、種々の記録媒体の画像記録に使用可能である。
しかしながら、特許文献1に開示のインクジェット記録方式は、上記のような優れた特性を有する反面、駆動電圧印加から液滴吐出までの応答性が低いため、記録周波数の向上に限界があり、また、吐出部のインク液滴の吐出履歴により駆動電圧に対する吐出応答性が変化しやすくインク液滴の吐出が不安定になる可能性がある。さらに、インク液滴の吐出/非吐出の制御を高い駆動電圧で行うため高価なドライバが必要であり、制御も煩雑であるという問題がある。 However, the ink jet recording method disclosed in Patent Document 1 has excellent characteristics as described above, but has a low response from drive voltage application to droplet discharge, so there is a limit to the improvement of the recording frequency. Depending on the ejection history of the ink droplets in the ejection section, the ejection response to the drive voltage is likely to change, and the ejection of the ink droplets may become unstable. Furthermore, since the control of ink droplet ejection / non-ejection is performed with a high drive voltage, an expensive driver is required, and the control is complicated.
本発明の第1の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、微小な液滴を高速、かつ安定して吐出することができ、かつ安価な微小液滴吐出装置を提供することにある。
また、本発明の第2の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、高速描画が可能で、かつ吐出安定性の高く、安価なインクジェット記録装置を提供することにある。
A first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide an inexpensive micro-droplet discharge device that can discharge micro-droplets at high speed and stably. .
A second object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide an inkjet recording apparatus that can perform high-speed drawing, has high ejection stability, and is inexpensive.
上記第1の課題を解決するために、本発明の第1の態様は、少なくとも微粒子と溶媒とを含み荷電を有する溶液に、静電力を作用させて微小液滴を吐出させる微小液滴吐出装置であって、前記溶液に静電力を作用させて、吐出口から微小液滴を連続して吐出させる吐出手段と、前記吐出手段から吐出された微小液滴を制御信号に基づいて偏向させる偏向手段と、前記吐出手段から吐出され直進する微小液滴、または、前記偏向手段により飛翔方向が偏向された微小液滴のいずれか一方を回収する回収手段とを有することを特徴とする微小液滴吐出装置を提供する。
ここで、前記微粒子が、電荷を有する帯電微粒子であることが好ましい。
また、前記微粒子が、電荷および色材を含むことがさらに好ましい。
In order to solve the first problem, a first aspect of the present invention is a microdroplet ejecting apparatus that ejects microdroplets by applying an electrostatic force to a charged solution containing at least fine particles and a solvent. An ejection unit that applies an electrostatic force to the solution to continuously eject micro droplets from the ejection port, and a deflection unit that deflects the micro droplets ejected from the ejection unit based on a control signal. And a collecting means for collecting either a fine liquid droplet discharged from the discharge means and traveling straight or a fine liquid droplet whose flight direction is deflected by the deflecting means. Providing equipment.
Here, the fine particles are preferably charged fine particles having a charge.
More preferably, the fine particles include a charge and a coloring material.
また、上記第2の課題を解決するために、本発明の第2の態様は、上記のいずれかに記載の微小液滴吐出装置を用い、前記溶液がインクであり、前記偏向手段が、画像信号に基づいて、前記吐出手段からされた微小液滴を偏向させ、前記吐出手段から吐出され、直進する微小液滴、および、前記偏向手段により飛翔方向が偏向された微小液滴のいずれか一方を記録媒体に着弾させ、前記回収手段が、前記記録媒体に着弾させない微小液滴を回収することで、前記記録媒体に画像を形成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。 In order to solve the second problem, a second aspect of the present invention uses the microdroplet discharge device according to any one of the above, wherein the solution is ink, and the deflection unit is an image. Based on the signal, any one of the micro liquid droplets deflected from the ejection unit and ejected from the ejection unit and traveling straight, and the micro liquid droplets whose flight direction is deflected by the deflection unit An ink jet recording apparatus is provided, in which an image is formed on the recording medium by collecting the fine droplets that are not landed on the recording medium.
また、前記吐出ヘッドと前記偏向手段との間に配置され、前記吐出ヘッドとの間に所定電界を形成する対向電極を有することが好ましい。
また、前記対向電極は、前記微小液滴の飛翔経路上に開口部を有することが好ましい。
さらに、前記吐出ヘッドと前記偏向手段を介して対向する位置に配置され、前記吐出ヘッドとの間に所定電界を形成する背面電極を有することが好ましい。
It is preferable that a counter electrode is provided between the ejection head and the deflection unit and forms a predetermined electric field between the ejection head and the ejection head.
Moreover, it is preferable that the said counter electrode has an opening part on the flight path | route of the said micro droplet.
Furthermore, it is preferable to have a back electrode that is disposed at a position facing the ejection head via the deflection unit and forms a predetermined electric field between the ejection head and the ejection head.
また、前記偏向手段は、飛翔している前記微小液滴を偏向させる電界または磁界の印加手段であることが好ましい。
前記偏向手段は、飛翔している前記微小液滴を偏向させるための空気流の発生手段であることが好ましい。
さらに、前記インクを前記吐出手段に供給し、前記吐出手段で吐出されないインクを回収する循環手段を有することが好ましい。
さらに、インク濃度を調整するインク濃度調整手段を有することが好ましい。
さらに、前記吐出ヘッドが複数の吐出口を有することが好ましい。
The deflecting means is preferably an electric field or magnetic field applying means for deflecting the flying microdroplets.
The deflecting unit is preferably an air flow generating unit for deflecting the flying micro droplet.
Furthermore, it is preferable to have a circulation unit that supplies the ink to the ejection unit and collects ink that is not ejected by the ejection unit.
Furthermore, it is preferable to have ink density adjusting means for adjusting the ink density.
Furthermore, it is preferable that the discharge head has a plurality of discharge ports.
本発明の第1の態様によれば、微小な液滴径の液滴を高速かつ安定して吐出させることができる。また、制御信号に応じた液滴の制御を低電圧が行うことができ、コストを低くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, a droplet having a minute droplet diameter can be ejected at high speed and stably. In addition, the droplet can be controlled according to the control signal with a low voltage, and the cost can be reduced.
本発明の第2の態様によれば、微小な液滴径のインク液滴を高速かつ安定して吐出させることができ、高画質で描画安定性の高い画像を高速で描画することができる。
また、画像信号に応じたインク液滴の制御を低電圧で行うことができ、コストを低くすることができる。
また、荷電および色材を含む微粒子を有するインクを用いることで、色材を含有する微粒子が濃縮されたインク液滴を吐出させることができ、画像の滲みが少なく、高画質な画像を形成することができる。
また、対向電極を設け、吐出ヘッドとの間に所定電界を形成することで、吐出ヘッドに作用する静電力がより安定し、より安定してインク液滴を吐出させることができ、より高画質で描画安定性の高い画像を高速で描画することができる。
さらに、背面電極を設け、吐出ヘッドと背面電極との間に電界が形成することで、インク液滴の飛翔経路をより正確に制御することができる。
According to the second aspect of the present invention, ink droplets having a minute droplet diameter can be discharged at high speed and stably, and an image with high image quality and high drawing stability can be drawn at high speed.
Further, ink droplets can be controlled according to the image signal at a low voltage, and the cost can be reduced.
In addition, by using ink having fine particles including a charge and a coloring material, ink droplets in which the fine particles containing the coloring material are concentrated can be ejected, and the image is less blurred and forms a high-quality image. be able to.
Also, by providing a counter electrode and forming a predetermined electric field between the discharge head, the electrostatic force acting on the discharge head is more stable, and ink droplets can be discharged more stably. Can draw images with high drawing stability at high speed.
Furthermore, by providing a back electrode and forming an electric field between the ejection head and the back electrode, the flight path of the ink droplet can be controlled more accurately.
以下、本発明の微小液滴吐出装置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実施例を基に詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a micro droplet ejection apparatus and an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の態様である微小液滴吐出装置を用いる本発明の第2の態様のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示すように、インクジェット記録装置10は、微小液滴を吐出させる吐出口を有する吐出ヘッド(インクジェットヘッド)20と、吐出ヘッド20との間に所定電界を形成する対向電極22と、記録媒体Pを保持する背面電極24と、吐出ヘッドから吐出されて微小液滴を偏向させる偏向手段26と、吐出ヘッド20にインクを供給するインクタンク28およびインク供給流路30と、偏向手段26により偏向された微小液滴をインクタンク28に回収するガター32および第2インク回収流路34とを有する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an ink jet recording apparatus according to a second aspect of the present invention using a micro droplet discharge apparatus according to the first aspect of the present invention.
As shown in FIG. 1, an
ここで、第1偏向電極40および第2偏向電極42は、吐出ヘッド20に設けられた吐出部に対応して複数配置されているが、構成をわかりやすく示すため、図1では、複数の第1偏向電極40および第2偏向電極42の1つの第1偏向電極40、第2偏向電極42およびガター32だけを示している。
Here, a plurality of the
吐出ヘッド20は、インク吐出側の面に対向する位置に配置された対向電極22との間に所定強度の電界を形成し、微小液滴径のインク液滴を連続的に吐出させる。
図2に、吐出ヘッド20および対向電極22周辺部の拡大図を示す。
吐出ヘッド20は、ヘッド基板52と、インクガイド54と、吐出口62が形成された吐出口基板56とを有する。吐出口基板56には、吐出口62を囲むように吐出電極58が配置されている。また、吐出ヘッド20のインク吐出側の面に対面する位置に対向電極22が配置されている。
The
FIG. 2 shows an enlarged view of the periphery of the
The
また、ヘッド基板52と吐出口基板56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52と吐出口基板56の間に形成される空間によって各吐出口62にインクを供給するインク流路64が形成される。
Further, the
吐出ヘッド20は、画像記録を高速に行うために、複数の吐出口62(ノズル)が単列に複数配置された単列ライン構造を有する。図3に、吐出ヘッド20の吐出口基板56に複数の吐出口62が単列に配列されている様子を模式的に示した。なお、図2(A)及び図2(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
本発明の吐出ヘッド20において、吐出口62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3に示すような単列ライン構造のみならず、多列ライン構造を有するものであってもよい。また、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適用可能である。
In the
The ink jet head of the present invention can be applied to both monochrome and color recording apparatuses.
このような吐出ヘッド20においては、例えば、顔料等の色材を含む微粒子(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を用いることができる。そして、吐出口基板56に設けられた吐出電極(制御電極)58にバイアス電圧(駆動電圧)を印加して吐出口62に電界を発生させ、吐出口62のインクを静電力により吐出させる。
In such an
以下、図2(A)及び(B)に示した本発明の吐出ヘッド20の構造についてより詳細に説明する。
Hereinafter, the structure of the
図2(A)に示すように、吐出ヘッド20の吐出口基板56は、絶縁基板66と、ガード電極60と、吐出電極58と、絶縁層68とを有する。絶縁基板66の図中上側の面(ヘッド基板52に対面する側と反対の面)に、ガード電極60と絶縁層68とが順に積層されている。また、絶縁基板66の図中下側の面(ヘッド基板52に対面する側の面)には、吐出電極58が形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
また、吐出口基板56には、インク液滴Rを吐出するための吐出口62が絶縁基板66を貫通して形成されている。吐出口62は、図2(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。
本実施形態では、このように、吐出口62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62にインクが流れやすくなる。つまり吐出口62へのインクの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。
Further, the
In this embodiment, as described above, the
本実施形態では、吐出口62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62からインクを吐出することができれば、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62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
吐出ヘッド20のインクガイド54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62(吐出部)に対応してヘッド基板52の上に配置されている。インクガイド54は、繭形の吐出口62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54は、吐出口62を通過し、その先端部分54aが吐出口基板56の記録媒体P側の表面(絶縁層68の表面)よりも上方に突出している。
The
インクガイド54の先端部分54aは、対向電極22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54は、先端部分54a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62に流入するインクがインクガイド54の先端部分54aの傾斜面に沿って先端部分54aの頂点に到達するので、吐出口62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54を吐出口62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54の形状は、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分54aが対向電極22側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54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54a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54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54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54の先端部分54a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 distal portion of the
図2(B)に示すように、絶縁基板66の下面(ヘッド基板52と対向する面)には、吐出電極58が形成されている。吐出電極58は、細長い繭形の吐出口62の周囲を囲むように、吐出口62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。吐出電極58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、後述する帯電した色材粒子を含むインクを使用する場合は、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ず、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58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。
また、本実施形態では、上記効果を得ることができる点から、吐出電極58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、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62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. 2B,
Further, in the present embodiment, the
前述のように、吐出ヘッド20は、吐出口62を複数配置した構造を有するので、図3に模式的に示すように、吐出電極58は、各吐出口62に対応して配置されている。
また、吐出電極58は、インク流路64に露出し、インク流路64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58は、必ずしもインク流路64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58は吐出口基板56の内部に形成されていてもよいし、吐出電極58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
Further, the
吐出電極58は、図2に示すように、制御部74に接続されている。制御部74は、インク液滴吐出時及び非吐出時に吐出電極58に印加する電圧を制御することができる。
As shown in FIG. 2, the
ガード電極60は、絶縁基板66の表面上に形成されており、ガード電極60の表面は絶縁層68によって覆われている。図4に、ガード電極60の平面構造を模式的に示した。図4は、図2(A)のIV−IV線矢視図であり、単列ライン構造のインクジェットヘッドの場合のガード電極60の平面構造を模式的に示している。図4に示すように、ガード電極60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62の周囲に形成された吐出電極58に対応する位置に開口部70を有する。開口部70は、矩形状に形成されている。ガード電極60の開口部70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60は、隣接する吐出電極58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60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60は、吐出電極58に印加されている電圧よりも所定電圧(300V)低い電圧(一例として、吐出電極に+3kVが印加される場合は、ガード電極に+2.7kV)が印加されている。ここで、ガード電極60に印加する電圧は、必要に応じて調節できるように構成してもよい。
The
The
ガード電極60は、好ましい態様として、図2(A)に示すように、吐出電極58とは異なる層に形成され、さらに、全面が絶縁層68によって覆われている。
このような絶縁層68を有することにより、吐出電極58とガード電極60間で強い吐出電界を形成できると共に、吐出電極58とガード電極60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 a preferred mode, the
By having such an insulating
ここで、ガード電極60は、吐出電極58から発生する電気力線のうち、対応する吐出口62(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するように設ける必要がある。
Here, the
以上の点を考慮すれば、ガード電極60の矩形状の開口部70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58も大きくするのが好ましい。すなわち、ガード電極60の吐出口62側の端部は、自チャンネルの吐出電極58の内縁部よりも、吐出口62から離間(後退)しているのが好ましい。
また、吐出電極58との間で効率的に吐出電界を形成するためには、ガード電極60の矩形状の開口部70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58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60の内縁部は、自チャンネルの吐出電極58の外縁部よりも、吐出口62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。
In consideration of the above points, the width and length of the
Further, in order to efficiently form a discharge electric field with the
ガード電極60の開口部70を、吐出電極58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60の内縁部が、自チャンネルの吐出電極58の内縁部よりも吐出口62から離間(後退)し、吐出電極の外縁部よりも吐出口62に近接(前進)するように、ガード電極60を設けてもよい(すなわち、ガード電極60の開口部70を形成してもよい)。
The
また、以上の例では、ガード電極60は、シート状電極としているが、本実施形態はこれには限定されず、どのような形状又は構造でも良い。例えば、ガード電極60は、各吐出口の間に網目状に設けられていても良い。
ここでは、ガード電極60の開口部70の形状を、吐出口62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、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。
ここで、上記効果を得ることができる点から、ガード電極を設けることが好ましいが、ガード電極は、必須の構成要件ではなく必ずしも設ける必要はない。
In the above example, the
Here, the shape of the
Here, it is preferable to provide a guard electrode from the viewpoint of obtaining the above-mentioned effect, but the guard electrode is not an essential component and is not necessarily provided.
また、本実施形態の吐出ヘッド20は、好ましい形態として、ヘッド基板52に吐出口62にインクを誘導するインク誘導堰72が設けられている。以下、インク誘導堰72について説明する。
図5(A)は、図2の吐出ヘッド20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72の構造を明示するために、吐出口基板56をインクガイド54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。
Further, as a preferred embodiment, the
FIG. 5A is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration in the vicinity of the ejection section in the
インク誘導堰72は、ヘッド基板52のインク流路64側の面、すなわちインク流路64の底面において、吐出口62に対応する位置に配置されたインクガイド54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62に対応する位置の近傍から吐出口62の中心に対応する位置に向かって、吐出口基板56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72は、インク流方向に沿って、吐出口62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72は、インク流に直交する方向には、吐出口62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72は、吐出口62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56のインク流路64側の面、すなわちインク流路64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72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64の底面に、インク流方向に沿って、吐出口62に向かって傾斜するインク誘導堰72を設けることによって、吐出口62へ向かうインク流が形成され、インクQが吐出口62のインク流路64側の開口部に誘導される。そのため、インクQを吐出口62内部へ好適に流入させることができ、インクの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。
As described above, by providing the
インク誘導堰72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62へ好適に誘導できるように適宜設定されればよいが、図5(B)に示すように、インク誘導堰72の最高部の高さhに対し、0.5倍以上(l/h≧0.5)とするのが好ましく、1倍以上(l/h≧1)とするのがより好ましい。
The length l of the
インク誘導堰72のインク流と直交する方向の幅は、吐出口62と同等か、若干広いのが好ましい。また、インク誘導堰72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72の傾斜面(インク誘導面)は、インクQを吐出口62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62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72の上部のインクガイド54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 with the
図示例では、インク誘導堰72がインクガイド54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62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72を設け、その上部にインクガイド54を立設する形態としてもよいし、インクガイド54およびインク誘導堰72を一体的に形成してもよい。このように、インク誘導堰72は、インクガイド54と別々に、または、一体的に形成されて、ヘッド基板52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52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72は、吐出口62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62の下流側にも、インク液滴Rの吐出方向の高さが吐出口62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72によって吐出口62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5の例では、インク誘導堰72は、ヘッド基板52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52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. 5, the
例えば、インク流方向に沿って、吐出口62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62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64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62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54a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2(A)に示すように、吐出ヘッド20のインク液滴の吐出面と対向するように、対向電極22が配置される。
対向電極22は、インクガイド54の先端部分54aに対向する位置に配置され、所定電圧が印加されている。対向電極22は、インク液滴の飛翔経路上に開口部、本実施形態ではインクガイドの先端部分54aから対向電極22に垂線を下ろした接点を中心に所定径の開口部が形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
The
前述のような帯電した色材粒子を含有するインクQを用いる本実施形態の静電式のインクジェットにおいては、従来のインクジェット方式のように、インク全体に力を作用させて、インクを記録媒体に向けて飛翔させるのではなく、主に、キャリア液に分散させた固形成分である色材粒子に力を作用させて、インクを飛翔させる。以下、吐出ヘッド20におけるインク液滴Rの吐出作用を説明する。
In the electrostatic ink jet of this embodiment using the ink Q containing the charged color material particles as described above, the force is applied to the entire ink as in the conventional ink jet system, and the ink is used as a recording medium. The ink is mainly caused to fly by applying a force to the colorant particles, which are solid components dispersed in the carrier liquid, instead of flying toward the ink. Hereinafter, the ejection action of the ink droplet R in the
図2(A)に示すように、吐出ヘッド20では、後述するインク供給流路30(図1参照)から、インク液滴吐出時に吐出電極58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64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、対向電極22には、記録に際して、上述のしたように、電圧源から色材粒子と同極性すなわち正の所定電圧(一例として、+500V)の電圧が印加されている。
この状態から、制御部74から吐出電極58に所定電圧(一例として、+3kV(以下、バイアス電圧という))が印加されるように制御する。
As shown in FIG. 2A, in the
On the other hand, as described above, a voltage having the same polarity as the color material particles, that is, a positive predetermined voltage (for example, +500 V) is applied to the
From this state, control is performed so that a predetermined voltage (for example, +3 kV (hereinafter referred to as a bias voltage)) is applied from the
このバイアス電圧が印加された直後では、インクQには、バイアス電圧とインクQの色材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、これらが練成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図6(A)に概念的に示すように、吐出口62から若干盛り上がったメニスカス形状となる。
また、このクーロン引力等によって、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。すなわち、吐出口62のメニスカスにおいては、インクQが濃縮された状態となる。
Immediately after the bias voltage is applied, the ink Q has a Coulomb attractive force between the bias voltage and the charge of the color material particles of the ink Q, a Coulomb repulsive force between the color material particles, a viscosity of the carrier liquid, a surface tension, a dielectric content. As much as possible, these are kneaded, and the colorant particles and the carrier liquid move to form a meniscus shape slightly raised from the
In addition, the colorant particles move toward the recording medium P charged with a bias voltage by so-called electrophoresis due to the Coulomb attractive force or the like. That is, the ink Q is concentrated at the meniscus of the
バイアス電圧の印加開始後、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、図6(B)に概念的に示すように、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、図6(C)に示すように、分断された曳糸が、インク液滴Rとなって吐出され、対向電極に向かって飛翔し、対向電極に形成された開口部を通過する。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、バイアス電圧の印加中は連続して発生する。
When a finite time has passed after the application of the bias voltage, the force acting on the colorant particles (Coulomb force, etc.) and the carrier liquid mainly at the tip of the meniscus having a high electric field strength due to the movement of the colorant particles, etc. The balance with the surface tension of the ink collapses and the meniscus grows abruptly, and as shown conceptually in FIG. 6B, a slender ink liquid column having a diameter of about several μm to several tens of μm is formed. .
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, as shown in FIG. 6C, the split string is discharged as an ink droplet R, flies toward the counter electrode, and passes through an opening formed in the counter electrode. It should be noted that the growth and splitting of the kite and the movement of the color material particles to the meniscus (the kite) occur continuously during the application of the bias voltage.
ここで、バイアス印加直後(曳糸の分断開始直後)に吐出されたインク液滴Rは、色材粒子濃度、液滴径、分断周波数が不安定な状態で吐出されるため、不均一な液滴となる。その後、バイアス電圧印加後から所定時間経過すると、吐出口に供給されるインクと、分断し吐出されるインクの量が平衡状態となり、バイアス電圧の印加中は、色材粒子濃度が一定で、微小かつ均一な液滴径のインク液滴Rが一定の分断周波数で吐出される。 Here, since the ink droplet R ejected immediately after the bias application (immediately after the start of splitting the string) is ejected in an unstable state of the colorant particle concentration, the droplet diameter, and the separation frequency, the non-uniform liquid Become drops. Thereafter, when a predetermined time elapses after the bias voltage is applied, the amount of ink supplied to the ejection port and the amount of ink that is divided and ejected are in an equilibrium state, and the colorant particle concentration is constant and minute while the bias voltage is applied. Ink droplets R having a uniform droplet diameter are ejected at a constant dividing frequency.
このように、静電式のインクジェットヘッドは、吐出口に静電力を作用させ、吐出口の開口径よりも小さい径のインク液滴を安定して吐出させる。これにより、吐出口の開口径よりも大きい径のインク液滴が吐出されるピエゾ方式やサーマル方式のインクジェットヘッドに比べて、静電式のインクジェットヘッドは、液滴径が非常に小さいインク液滴を吐出させることができる。 As described above, the electrostatic ink jet head causes an electrostatic force to act on the ejection port and stably eject ink droplets having a diameter smaller than the opening diameter of the ejection port. As a result, an electrostatic ink jet head has a very small ink droplet diameter compared to a piezo or thermal ink jet head that ejects ink droplets having a diameter larger than the opening diameter of the discharge port. Can be discharged.
また、本実施形態では、バイアス電圧として直流電圧印加の例を示したが、バイアス電圧として直流電圧にパルス状電圧を重畳したものを使用してもよく、交流電圧を使用してもよい。また、曳糸の分断を安定化させるように超音波、静電力、熱等により摂動を与えてもよい。 In this embodiment, an example in which a DC voltage is applied as a bias voltage has been described. However, a DC voltage superimposed with a pulse voltage may be used as the bias voltage, or an AC voltage may be used. Further, perturbation may be given by ultrasonic waves, electrostatic force, heat or the like so as to stabilize the splitting of the kite string.
図1に示すように、背面電極24は、対向電極22を介して吐出ヘッド20と対向する位置に対向電極22と平行に配置され、電気的に接地される。
記録媒体Pは、背面電極24の図中左側の表面、つまり背面電極24の吐出ヘッド20側の表面に保持されており、背面電極24は記録媒体Pのプラテンとして機能する。
ここで、背面電極24は接地され、対向電極22はバイアス電圧(+500V)が印加されることで、対向電極22と背面電極24との間に所定の電界が形成される。吐出ヘッド20から吐出され、対向電極22の開口部を通過したインク液滴Rは、対向電極22と背面電極24との間に形成される電界により、背面電極24側すなわち記録媒体P側に引っ張られ、背面電極24に向かってまっすぐに飛翔する。
As shown in FIG. 1, the
The recording medium P is held on the left surface of the
Here, the
偏向手段26は、対向電極22と背面電極24との間にインク液滴Rの飛翔経路を介して配置された第1偏向電極40と、第2偏向電極42と、制御部44とを有する。
第1偏向電極40は、制御部44と接続され、第2偏向電極42は、電気的に接地されている。
制御部44は、画像信号に応じて第1偏向電極40に印加する電圧を制御し、第1偏向電極40と第2偏向電極42との間に電界を形成する。ここで、第1偏向電極40には、画像信号に応じて制御部44からインク液滴Rと同極性の電圧が印加される。
The
The
The
吐出ヘッド20から吐出されたインク液滴Rは、対向電極22のインク液滴の飛翔経路上に形成された開口部を通過後、背面電極24に向かってまっすぐに飛翔し、第1偏向手段40と第2偏向手段42との間を通過する。ここで、制御部44から電圧が印加されているときに第1偏向電極40と第2偏向電極42との間を通過したインク液滴Rは、第1偏向電極40と第2偏向電極42との間に形成された電界により、インク液滴Rに第1偏向電極40から第2偏向電極42方向への力が働き、飛翔経路が第2偏向電極42側に所定角度偏向される。また、電圧が印加されていないときに第1偏向電極40と第2偏向電極42との間を通過したインク液滴Rは、飛翔経路が偏向されることなく背面電極24側に直進し、記録媒体Pに着弾する。
The ink droplet R ejected from the
第1偏向電極40および第2偏向電極42に印加する電圧は、特に限定されず、例えば、第1偏向電極40を接地させ、第2偏向電極42にインク液滴と異なる極性の電圧を印加して、電界を形成して、インク液滴を偏向させてもよい。
The voltage applied to the
ガター32は、偏向手段26により飛翔経路が偏向されたインク液滴を回収するものであり、偏向手段26と背面電極24との間で、かつ、偏向手段26により飛翔経路を偏向されなかった、つまり背面電極24に向かってまっすぐに飛翔するインク液滴の飛翔経路から第2偏向電極42側に所定距離ずれた位置に配置される。
偏向手段26により飛翔経路が偏向されたインク液滴は、ガター32に着弾し、ガター32から第2インク回収流路34を介してインクタンク28に回収される。
The
The ink droplet whose flight path is deflected by the deflecting
インクタンク28は、インクが貯槽されており、インク供給流路30および第1インク回収流路31を介して吐出ヘッド20と接続され、第2インク回収流路34を介してガター32と接続される。
インクタンク28は、インク供給流路30を介して図示しないポンプにより、一定量のインクを吐出ヘッド20に供給し、第1インク回収流路31を介して吐出ヘッド20で吐出に使用されなかったインクを回収する。このようにして、吐出ヘッド20とインクタンク28との間には一定量のインクが循環される。また、ガター32に着弾したインク液滴は、第2インク回収流路34を介してインクタンク28に回収される。
The
The
ここで、インクタンク28は、インク濃度を調整するインク濃度調整機構を備え、吐出ヘッド20とインクタンク28との間を循環しているインク、インクタンク28に貯槽されているインクの濃度を必要に応じて調節し、常に一定濃度のインクを吐出ヘッド20に供給することが好ましい。
さらに、インクタンク28内部、インク供給流路30、第1インク回収流路31および第2インク回収流路32の少なくとも一ヶ所に、不純物および固化して大きくなったインクを除去するためのフィルタを設けることが好ましい。
Here, the
Further, a filter for removing impurities and solidified and enlarged ink is provided in at least one of the
以上のように、本発明のインクジェット記録装置は、吐出ヘッド20に静電力を作用させてインク液滴を連続的に吐出させ、画像信号に応じて偏向手段よりインク液滴を選択的に偏向させ、記録媒体に着弾するインク液滴を制御することで画像を形成するコンティニュアス方式のインクジェット記録装置である。
このように、静電式かつコンティニュアス方式のインクジェット記録装置とすることで、吐出ヘッドから常にインク液滴を吐出させた状態で記録を行うことができ、画像信号に対する応答性が向上し、記録周波数を高くすることができる。
As described above, the ink jet recording apparatus of the present invention causes the electrostatic force to act on the
Thus, by using an electrostatic and continuous ink jet recording apparatus, it is possible to perform recording in a state where ink droplets are always ejected from the ejection head, and the responsiveness to image signals is improved. The recording frequency can be increased.
また、曳糸の分断は非常に高い周波数で発生するので、インク液滴の吐出周波数が高周波数となり、高速描画を行うことができる。一例として、本実施形態のインクジェットヘッドにおいては、少なくとも吐出周波数約200kHzでインク液滴を吐出させることができる。 Further, since the splitting of the kite string occurs at a very high frequency, the ink droplet ejection frequency becomes a high frequency, and high-speed drawing can be performed. As an example, in the inkjet head of this embodiment, ink droplets can be ejected at least at an ejection frequency of about 200 kHz.
また、吐出口に静電力を作用させてインク液滴を吐出させることで、吐出口よりも形の小さい径のインク液滴を吐出でき、高解像度な画像を形成することができる。一例として、本実施形態のインクジェットヘッドにおいては、液滴径約0.05pl〜2plのインク液滴を吐出させることができる。 In addition, by ejecting ink droplets by applying an electrostatic force to the ejection ports, ink droplets having a diameter smaller than that of the ejection ports can be ejected, and a high-resolution image can be formed. As an example, in the ink jet head of this embodiment, ink droplets having a droplet diameter of about 0.05 pl to 2 pl can be ejected.
また、本実施形態のインクジェット記録装置は、偏向電極に低電圧の印加で、インク液滴を偏向することができる。これにより、吐出電極に印加する電圧によりインク液滴の吐出/非吐出を制御し画像記録を行うオンデマンド方式のインクジェット記録装置に比べて、低電圧で画像信号に応じた制御が可能となり、制御装置をより安価にすることができ、また、消費電力も少なくすることができる。 Further, the ink jet recording apparatus of the present embodiment can deflect ink droplets by applying a low voltage to the deflection electrode. This makes it possible to perform control according to the image signal at a lower voltage than the on-demand inkjet recording apparatus that controls image ejection by controlling the ejection / non-ejection of ink droplets by the voltage applied to the ejection electrode. The apparatus can be made cheaper and the power consumption can be reduced.
さらに、吐出されるインク液滴は荷電を有しているので、帯電手段によりインク液滴を帯電させる必要がなく、偏向手段でインク液滴を偏向することができ、装置構成を簡単にすることができる。
また、画像記録中は画像信号に関係なく、インク液滴を常に吐出させているので、インク液滴が長時間吐出されないことで発生する吐出口でのインクの凝集、および吐出口のつまりを防止することができる。これにより、吐出ヘッドの故障を防ぐことができ、メンテナンスも簡単になる。
Furthermore, since the ejected ink droplets are charged, there is no need to charge the ink droplets by the charging means, the ink droplets can be deflected by the deflecting means, and the apparatus configuration is simplified. Can do.
In addition, ink droplets are always ejected during image recording regardless of the image signal, thus preventing ink aggregation at the ejection port and clogging of the ejection port that occur when the ink droplets are not ejected for a long time. can do. As a result, failure of the ejection head can be prevented and maintenance can be simplified.
さらに、画像記録時に、曳糸分断開始直後の色材粒子濃度、液滴径、分断周波数が不安定な状態で吐出されるインク液滴を用いることなく、色材粒子濃度、液滴径、分断周波数が定常な状態で吐出されるインク液滴を用いて画像を形成することで、画像信号に対する応答性が一定になり、より安定性の高い画像を形成することができる。 Furthermore, when recording an image, the colorant particle concentration, the droplet diameter, and the separation are not used without using the ink droplets that are ejected in an unstable state of the colorant particle concentration, the droplet diameter, and the separation frequency immediately after the start of thread separation. By forming an image using ink droplets that are ejected at a steady frequency, the response to the image signal is constant, and a more stable image can be formed.
ここで、本発明のインクジェット記録装置は、インク液滴を常に吐出させ、偏向手段により画像信号に応じた制御を行うので、インク液滴吐出時は、基本的に吐出ヘッドの全吐出部から同様にインク液滴が吐出させる。このため、本実施形態では、吐出電極を各吐出部毎に別々に形成したが、本発明はこれに限定されず、吐出電極を複数の吐出部間で共通のシート状の電極としてもよい。
また、吐出電極に印加するバイアス電圧は、直流電圧に限定されず、パルス電圧も用いることができる。
Here, since the ink jet recording apparatus of the present invention always discharges ink droplets and performs control according to the image signal by the deflecting means, basically the same operation is performed from all the discharge portions of the discharge head when discharging ink droplets. Ink droplets are ejected onto the surface. For this reason, in this embodiment, the ejection electrode is formed separately for each ejection section, but the present invention is not limited to this, and the ejection electrode may be a sheet-like electrode common to the plurality of ejection sections.
Further, the bias voltage applied to the ejection electrode is not limited to a DC voltage, and a pulse voltage can also be used.
図7に、本発明のインクジェット記録装置の他の一例を示す。
本実施形態では、偏向手段82を除いて、図1に示すインクジェット記録装置10と同じ構成のものである。従って、両者で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を省力し、以下に、インクジェット記録装置80に特有の点を重点的に説明する。
FIG. 7 shows another example of the ink jet recording apparatus of the present invention.
In the present embodiment, the configuration is the same as that of the
インクジェット記録装置80の偏向手段82は、空気流発生部84と制御部44とを有する。空気流発生部84は、制御部44に接続されている。
空気流発生部84は、インク液滴Rに対して空気流を噴出しインク液滴Rを偏向させる。また、制御部44は、画像信号に応じて空気流発生部84から噴出する空気流を制御する。
The
The air
空気流発生部84から噴出される空気流により偏向されたインク液滴Rはガター32に回収され、偏向されなかったインク液滴Rは直進し、記録媒体Pに着弾して画像を形成する。
このように偏向手段は、偏向電極に電圧を印加し、所定電界を形成してインク液滴を偏向させる手段に限定されず、空気流によりインク液滴を偏向させ、画像信号に応じてインク液滴の挙動を制御することができる。
また、偏向手段は、上述した電界を形成することまたは空気流を発生させることにより液滴を偏向させる手段に限定されず、例えば磁界を形成し、液滴を偏向させる偏向手段等、種々の偏向手段を用いることができる。
The ink droplets R deflected by the airflow ejected from the
Thus, the deflecting means is not limited to means for applying a voltage to the deflecting electrode to form a predetermined electric field and deflecting the ink droplets, but deflects the ink droplets by the air flow, and the ink liquid according to the image signal. Drop behavior can be controlled.
Further, the deflecting means is not limited to the means for deflecting the droplet by forming the electric field or generating the air flow as described above, and various deflections such as a deflecting means for deflecting the droplet by forming a magnetic field, for example. Means can be used.
ここで、本実施形態のインクジェット記録装置に好適に用いることができるインクの例について説明する。
インクQは、荷電を有する微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、高い電気抵抗率を有する誘電性液体であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗率は、109Ω・cm以上1016Ω・cm以下であるのが好ましく、1010Ω・cm以上1015Ω・cm以下であるのがより好ましい。キャリア液の電気抵抗率を上記範囲とすることで、荷電を有する微粒子の濃縮が起こりやすく滲みの少ない濃いドットが形成でき、かつ吐出の際の電圧が高くなりすぎることを防止できる。
Here, an example of ink that can be suitably used in the ink jet recording apparatus of the present embodiment will be described.
The ink Q is obtained by dispersing charged fine particles in a carrier liquid. The carrier liquid is preferably a dielectric liquid having a high electrical resistivity. The electrical resistivity of the carrier liquid is preferably 10 9 Ω · cm to 10 16 Ω · cm, and more preferably 10 10 Ω · cm to 10 15 Ω · cm. By setting the electric resistivity of the carrier liquid within the above range, it is possible to form a dark dot that is easy to concentrate charged fine particles and has little bleeding, and it is possible to prevent the voltage during discharge from becoming too high.
また、キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、1.9以上5.0以下がであるのが好ましく、2以上4以下であるのがより好ましい。キャリア液の比誘電率が上記範囲とすることで、荷電を有する微粒子の濃縮が起こりやすく、滲みの少ない濃いドットを形成でき、かつ吐出する際の電圧が高くなりすぎることを防止できる。 The relative dielectric constant of the dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably 1.9 or more and 5.0 or less, and more preferably 2 or more and 4 or less. By setting the relative dielectric constant of the carrier liquid in the above range, the charged fine particles are likely to be concentrated, dark dots with little bleeding can be formed, and the discharge voltage can be prevented from becoming too high.
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荷電を有する微粒子には、色材を含ませることができる。この荷電および色材を含む粒子(色材粒子)としては、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 charged fine particles dispersed in the carrier liquid can contain a color material. As the particles containing the charge and the color material (color material particles), the color material itself may be dispersed in the carrier liquid as the color material particles, but preferably contains dispersed resin particles for improving fixability. Let 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、吐出電極に印加されるバイアス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 bias voltage applied to the ejection 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.
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、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する吐出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、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
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 ejection electrodes does not become extremely high, and there is no fear of causing electrical continuity between adjacent ejection 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 ejection electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head and become 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.
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、溶媒を所定の電気抵抗率を安定させるために、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、色材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, in order to stabilize the predetermined electric resistivity of the solvent, the distribution ratio P defined below is preferably 50% or more, More preferably 60% or more, and still more preferably 70% or more.
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 the color material particles is likely to occur and the concentration is facilitated.
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、荷電制御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、荷電制御剤を加える方法。
(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、荷電制御剤を加える方法。
(3)色材および荷電制御剤、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 control 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 coloring material or further dispersed resin particles are mixed (kneaded) in advance, and then dispersed in a carrier liquid using a dispersant as necessary, and a charge control 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 control agent is added.
(3) A method in which a coloring material and a charge control agent, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to the carrier liquid and dispersed.
以下、インクジェット記録装置10における画像記録について詳細に説明する。
Hereinafter, image recording in the
まず、図示しないポンプによりインクタンク28からインク供給流路30、吐出ヘッド20、第1インク回収流路31の順にインクが循環され吐出ヘッド20に常に一定量のインクが供給される。
対向電極22、吐出ヘッド20の吐出電極58に電圧が印加される。これにより、吐出電極58と対向電極22との間に所要の電位差が設定され、吐出ヘッド20にインクを吐出することが可能な電界が形成され、上述のようにテーラーコーン〜曳糸の形成〜曳糸の分断が生じ、分断された曳糸は、吐出口62からインク液滴として吐出される。また、吐出ヘッド20にインクを吐出することが可能な電界が形成されている間は曳糸の分断が連続して発生し、インク液滴が形成される。
First, ink is circulated in the order of the
A voltage is applied to the
吐出されたインク液滴は、対向電極22の吐出口62に対向する位置に形成された開口部を通過する。
対向電極22を通過したインク液滴は、所定電圧が印加されている対向電極22と接地されている背面電極24との間に形成される電界により、背面電極24側に引っ張られ、背面電極24側にまっすぐに進み、偏向手段26の第1偏向電極40と第2偏向電極42との間を通過する。
The ejected ink droplets pass through an opening formed at a position facing the
The ink droplet that has passed through the
第1偏向電極40と第2偏向電極42との間を通過するインク液滴は、画像信号に応じて制御部44から第1偏向電極40に印加される電圧によって形成される第1偏向電極40と第2偏向電極42との間の電界により、その挙動(飛翔経路)が制御される。つまり、画像記録に使用するインク液滴Rは、偏向されず直進して記録媒体Pに着弾し、画像記録に使用しないインク液滴Rは、偏向されガター32に着弾する。
The ink droplets passing between the
このように、画像信号に応じてインク液滴Rの挙動を制御し、記録媒体P上にインク液滴Rを着弾させることで、記録媒体P上に画像が形成される。また、ガター32に着弾したインクは第2インク回収流路34を介してインクタンク28に回収され再利用される。
In this way, the behavior of the ink droplet R is controlled according to the image signal, and the ink droplet R is landed on the recording medium P, whereby an image is formed on the recording medium P. The ink that has landed on the
以上より、インクに静電力を作用させ、インク液滴を連続的に吐出させ、画像信号に応じて偏向手段によりインク液滴の挙動を制御することで記録媒体に画像記録を行うことで、常に高い吐出周波数で吐出ヘッドからインク液滴を吐出させた状態で画像記録を行うことができ、画像信号に対する応答性が向上し、記録周波数を高くすることができる。
さらに、インクに静電力を作用させて、インク液滴を吐出させることで、微小液滴径の液滴を安定して高い吐出周波数で、吐出させることができ、高画質な画像を安定して高速に形成できる。
As described above, it is possible to always record an image on a recording medium by applying an electrostatic force to ink, causing ink droplets to be continuously ejected, and controlling the behavior of the ink droplets by a deflecting unit according to an image signal. Image recording can be performed in a state where ink droplets are ejected from the ejection head at a high ejection frequency, responsiveness to image signals is improved, and the recording frequency can be increased.
Furthermore, by applying an electrostatic force to the ink and ejecting ink droplets, it is possible to stably eject droplets with a small droplet diameter at a high ejection frequency, and stably produce high-quality images. It can be formed at high speed.
ここで、上記実施形態では、吐出ヘッド20と対向電極22との間に所定電界を形成し、インク液滴を吐出させたが、本発明はこれに限定されず、対向電極を設置しない構成とし、吐出ヘッドと背面電極との間で所定電界を形成し、インク液滴を吐出させてもよい。
Here, in the above embodiment, a predetermined electric field is formed between the
また、上記形態のインクジェット記録装置は、背面電極に例えば搬送ベルト等の搬送手段を設け、記録媒体Pを単列ライン構造に配置された吐出口の吐出口の配列方向と直交する方向に搬送させつつ、画像記録を行うことが好ましい。 In the ink jet recording apparatus of the above aspect, the back electrode is provided with transport means such as a transport belt, and the recording medium P is transported in a direction orthogonal to the arrangement direction of the discharge ports arranged in the single-row line structure. However, it is preferable to perform image recording.
また、上記実施形態では、ガターに回収されるインク液滴を偏向させたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガターを偏向させずに直進させた時のインク液滴の搬送経路上に配置し、ガターに回収されるインク液滴を直進させ、記録媒体に着弾させるインク液滴を偏向させてもよい。 In the above embodiment, the ink droplets collected in the gutter are deflected. However, the present invention is not limited to this, for example, on the transport path of the ink droplets when the gutter is advanced straight without being deflected. The ink droplets may be arranged in a straight line so that the ink droplets collected in the gutters travel straight and deflect the ink droplets that land on the recording medium.
また、上記実施形態では、色材を濃縮して吐出でき、より滲みの少ない画像が形成できる点から荷電を有する粒子を電気抵抗率の高い溶媒に分散させたインクを用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、インク全体として荷電を有する、つまり、少なくとも微粒子および溶媒を含み荷電を有するインクであれば、種々のインクを用いることができる。例えば、インクとして帯電しにくい色材粒子を有する溶媒を用い、荷電制御剤または導電化剤等により適度な導電性を有するインクとし、インク溶媒に静電力を作用させ、色材粒子を濃縮させずに微小液滴として吐出させてもよい。 In the above embodiment, it is preferable to use an ink in which charged particles are dispersed in a solvent having a high electrical resistivity from the viewpoint that a coloring material can be concentrated and discharged, and an image with less bleeding can be formed. The invention is not limited to this, and various inks can be used as long as the ink has a charge as a whole, that is, the ink has a charge including at least fine particles and a solvent. For example, a solvent having colorant particles that are difficult to be charged is used as an ink, and an ink having an appropriate conductivity is obtained by a charge control agent or a conductive agent, and an electrostatic force is applied to the ink solvent so that the colorant particles are not concentrated. Alternatively, it may be ejected as fine droplets.
より具体的には、低い電気抵抗率(109Ω・cm以下)の溶媒、例えば、水または極性有機溶媒(アルコール、ケトン、エステル、エーテル、アミド)に帯電しにくい色材粒子を分散させたインクも用いることができる。この場合は、電気抵抗率の低い溶媒が荷電を有した状態となり、静電力を作用させることにより荷電を有する溶媒を色材粒子とともに液滴として吐出させることができる。
また、低い電気抵抗率の溶媒に荷電を有する色材粒子を分散させたインクを用いることもできる。この場合は、溶媒および色材粒子が荷電を有した状態となり、静電力を作用させることにより荷電を有する溶媒および色材粒子を液滴として吐出させることができる。
また、上述した高い電気抵抗率(109Ω・cm以上)の溶媒に導電化剤を添加し、帯電しにくい色材粒子を分散させたインクも用いることができる。このように、高い電気抵抗率の溶媒を用いる場合も、導電化剤を溶媒に添加することで、荷電を有した状態となり、静電力を作用させることにより荷電を有する溶媒を色材粒子とともに液滴として吐出させることができる。
また、高い電気抵抗率の溶媒に導電化剤を添加し、荷電を有する色材粒子を分散させたインクも用いることができる。この場合は、溶媒中の導電化剤および荷電を有する色材粒子が荷電を有した状態となり、静電力を作用させることにより荷電を有する溶媒および色材粒子を液滴として吐出させることができる。
More specifically, color material particles that are hardly charged are dispersed in a solvent having a low electrical resistivity (10 9 Ω · cm or less), for example, water or a polar organic solvent (alcohol, ketone, ester, ether, amide). Ink can also be used. In this case, the solvent having a low electrical resistivity is in a charged state, and the charged solvent can be discharged as droplets together with the color material particles by applying an electrostatic force.
Further, an ink in which charged color material particles are dispersed in a solvent having a low electrical resistivity can also be used. In this case, the solvent and the color material particles are in a charged state, and the charged solvent and the color material particles can be discharged as droplets by applying an electrostatic force.
Further, an ink obtained by adding a conductive agent to the above-described solvent having a high electrical resistivity (10 9 Ω · cm or more) and dispersing colorant particles that are difficult to be charged can be used. As described above, even when a solvent having a high electrical resistivity is used, a conductive agent is added to the solvent to be charged, and the electrostatic solvent is applied to the charged solvent together with the colorant particles. It can be discharged as a droplet.
In addition, an ink in which a conductive agent is added to a solvent having a high electrical resistivity and charged colorant particles are dispersed can also be used. In this case, the conductive agent and charged color material particles in the solvent are in a charged state, and the charged solvent and color material particles can be discharged as droplets by applying an electrostatic force.
さらに、本実施形態では微粒子として色材粒子を有するインクとしたが、これに限定されず、無色樹脂粒子等の各種微粒子を有する溶液を用いることができる。
ここで、無色樹脂粒子等の各種微粒子を有する溶液には、上述のキャリア液、分散樹脂粒子、荷電制御剤等を用いることができ、、上述のキャリア液、分散樹脂粒子、荷電制御剤および/またはその他種々の材料を必要に応じて、選択、混合することで製造することができる。
Furthermore, in the present embodiment, ink having colorant particles as fine particles is used. However, the present invention is not limited to this, and a solution having various fine particles such as colorless resin particles can be used.
Here, in the solution having various fine particles such as colorless resin particles, the above-described carrier liquid, dispersed resin particles, charge control agent and the like can be used, and the above-described carrier liquid, dispersed resin particles, charge control agent and / or Or it can manufacture by selecting and mixing various other materials as needed.
また、上記実施形態では、インクジェット記録装置を用いて説明したが、本発明の微小液滴吐出装置はこれに限定されず、例えば、微量化学反応装置、微量薬物解析装置、塗布装置等に用いることができる。 In the above embodiment, the ink jet recording apparatus has been described. However, the micro droplet ejection apparatus of the present invention is not limited to this, and may be used for, for example, a trace chemical reaction apparatus, a trace drug analysis apparatus, a coating apparatus, and the like. Can do.
以上、本発明の微小液滴吐出装置およびインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。 As described above, the micro droplet ejection apparatus 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-described embodiment, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course it is also good.
10、80 インクジェット記録装置
20 吐出ヘッド
22 対向電極
24 背面電極
26、80 偏向手段
28 インクタンク
30 インク供給流路
32 ガター
34 インク回収流路
40 第1偏向電極
42 第2偏向電極
44 制御部
52 ヘッド基板
54 インクガイド
56 吐出電極
58 吐出口基板
60 ガード電極
62 吐出口
64 インク流路
66 絶縁基板
68 絶縁層
70 開口部
72 誘導堰
74 制御部
84 空気流発生部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記溶液に静電力を作用させて、吐出口から微小液滴を連続して吐出させる吐出手段と、
前記吐出手段から吐出された微小液滴を制御信号に基づいて偏向させる偏向手段と、
前記吐出手段から吐出され直進する微小液滴、および、前記偏向手段により飛翔方向が偏向された微小液滴のいずれか一方を回収する回収手段とを有することを特徴とする微小液滴吐出装置。 A micro-droplet discharge device that discharges micro-droplets by applying an electrostatic force to a charged solution containing at least fine particles and a solvent,
Discharge means for causing electrostatic force to act on the solution and continuously discharging fine droplets from the discharge port;
Deflection means for deflecting micro droplets ejected from the ejection means based on a control signal;
A microdroplet ejecting apparatus comprising: a microdroplet ejected from the ejecting means and traveling in a straight line; and a collecting means for collecting either a microdroplet whose flight direction is deflected by the deflecting means.
前記溶液がインクであり、
前記偏向手段が、画像信号に基づいて、前記吐出手段からされた微小液滴を偏向させ、前記吐出手段から吐出され、直進する微小液滴、および、前記偏向手段により飛翔方向が偏向された微小液滴のいずれか一方を記録媒体に着弾させ、
前記回収手段が、前記記録媒体に着弾させない微小液滴を回収することで、前記記録媒体に画像を形成することを特徴とするインクジェット記録装置。 Using the microdroplet ejection device according to any one of claims 1 to 3,
The solution is ink;
The deflection unit deflects the micro droplets from the ejection unit based on the image signal, the micro droplets ejected from the ejection unit and travels straight, and the micro direction whose flight direction is deflected by the deflection unit Make one of the droplets land on the recording medium,
An ink jet recording apparatus, wherein the recovery means recovers minute droplets that do not land on the recording medium, thereby forming an image on the recording medium.
Priority Applications (4)
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