JP2650584B2 - Inkjet recording head - Google Patents

Inkjet recording head

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JP2650584B2
JP2650584B2 JP28414892A JP28414892A JP2650584B2 JP 2650584 B2 JP2650584 B2 JP 2650584B2 JP 28414892 A JP28414892 A JP 28414892A JP 28414892 A JP28414892 A JP 28414892A JP 2650584 B2 JP2650584 B2 JP 2650584B2
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ink
recording head
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ink jet
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2002/061Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、微小液滴を吐出させて
文字、図形、画像等を描くインクジェット記録装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus for drawing characters, figures, images and the like by discharging fine droplets.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インクジェット記録技術は、静粛
で、印字品位が高く、低価格な小型プリンタとして注目
を浴びている。
2. Description of the Related Art In recent years, ink-jet recording technology has attracted attention as a small-sized printer which is quiet, has high print quality, and is inexpensive.

【0003】インクジェット記録技術には、種々の方式
が提案されているが、本発明は静電吸引型インクジェッ
トに属するものである。
Various methods have been proposed for ink jet recording technology, but the present invention belongs to the electrostatic suction type ink jet.

【0004】以下、従来の静電吸引型インクジェットに
ついて説明する。図5は、従来の静電吸引型インクジェ
ットのマルチノズル構造を示すものである。
Hereinafter, a conventional electrostatic suction type ink jet will be described. FIG. 5 shows a multi-nozzle structure of a conventional electrostatic suction type inkjet.

【0005】図5において、1−1から1−3は、絶縁
物で構成されたインク吐出口、2−1から2−3は、イ
ンク吐出口の裏面に設置された吐出電極、3−1から3
−3は、前記吐出電極に信号電圧を印加するパルス回
路、4はインク、5は記録紙、6はインクを吸引するた
めの背面電極をそれぞれ示している。
In FIG. 5, reference numerals 1-1 to 1-3 denote ink discharge ports formed of an insulating material, and 2-1 to 2-3 denote discharge electrodes provided on the back surface of the ink discharge ports. From 3
Reference numeral -3 denotes a pulse circuit for applying a signal voltage to the discharge electrode, reference numeral 4 denotes ink, reference numeral 5 denotes recording paper, and reference numeral 6 denotes a back electrode for sucking ink.

【0006】以上のように構成されたインクジェットに
ついて、以下その動作について説明する。
The operation of the ink-jet constructed as described above will be described below.

【0007】まず、インクノズル内のインク4と背面電
極6には、インク4が吐出しない範囲のバイアス電圧が
印加されている。
First, a bias voltage in a range where the ink 4 is not ejected is applied to the ink 4 and the back electrode 6 in the ink nozzle.

【0008】次に、2−1から2−3の内の適当な吐出
電極に信号電圧が印加されると、信号電圧の印加された
インクノズル内のインク4と背面電極との電位差が増大
し、インクノズル内のインク4が吸引されて記録紙5上
に到達する。
Next, when a signal voltage is applied to an appropriate ejection electrode of 2-1 to 2-3, the potential difference between the ink 4 in the ink nozzle to which the signal voltage is applied and the back electrode increases. Then, the ink 4 in the ink nozzle is sucked and reaches the recording paper 5.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、インクノズル毎に独立して吐出を制御
するため、吐出電極間には、電圧の印加状態によって、
隣接する吐出電極間において信号電圧に相当する程度の
電位差が生じる場合があるため、導電性インクを使用す
ると大きな電流がインク中に流れ、発熱による破壊が生
じる場合が考えられる。
However, in the above-described conventional configuration, since the ejection is controlled independently for each ink nozzle, the voltage between the ejection electrodes depends on the voltage application state.
Since there is a case where a potential difference corresponding to a signal voltage is generated between adjacent ejection electrodes, a large current flows through the ink when conductive ink is used, and there is a case where destruction occurs due to heat generation.

【0010】そのため、インクには絶縁性の油性インク
が使用されている。油性インクは、水性インクに比較し
て、沸点が高く、目詰まりしにくいインクが実現可能で
あるという利点があるが、油容性染料は染料の種類が少
なく、インク設計の自由度が狭い点、臭いや引火性、安
全性等に対する対策が大変であるという点、油性溶媒は
一般に表面張力が低く、記録紙上でのドットの浸透速度
について、表面張力の値を変化させ、記録紙の性質に合
わせた適切な値に操作することが困難であり、普通紙対
応インクの実現が難しい点、等の課題がある。
[0010] Therefore, an insulating oil-based ink is used as the ink. Oil-based inks have the advantage of being able to realize inks that have a higher boiling point and are less likely to be clogged than water-based inks, but oil-soluble dyes have fewer types of dyes and have less flexibility in ink design. Oil solvents generally have a low surface tension, and the penetration rate of dots on recording paper changes the value of surface tension. It is difficult to operate the combined appropriate value, and it is difficult to realize an ink compatible with plain paper.

【0011】また、静電吸引型インクジェットは、数百
Vのドライブ回路が必要であり、回路構成が大型化し、
低価格化が困難という一般的な課題も有している。
[0011] Further, the electrostatic suction type ink jet requires a drive circuit of several hundred volts, and the circuit configuration becomes large.
There is also a general problem that it is difficult to reduce the price.

【0012】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、導電性のインクが使用でき、駆動信号電圧の低
い、静電吸引型インクジェットを提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electrostatic suction type ink jet which can use conductive ink and has a low drive signal voltage.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の主構成は、インク吐出口に位置するインクと
前記インク吐出口に対向する第1の電極との間に電位差
を設けて、前記インクを吸引吐出させる静電吸引型イン
クジェット記録ヘッドであって、前記インク吐出口の近
傍に被覆膜を介して設けられた第2の電極と、前記イン
ク吐出口にインク室からインクを供給するためのインク
流路を、前記インク吐出口側と前記インク室側とで分離
隔絶することができる分離隔絶手段とを有し、インクの
非吐出状態においては、少なくとも前記インク吐出口に
位置するインクにはインク吐出のなされない前記第1の
電極に対する相対電圧が印加され、かつ前記第2の電極
にはインク吐出の可能な前記第1の電極に対する相対電
圧が印加されており、インク吐出時において前記分離隔
絶手段により前記インク吐出口のインクと前記インク室
側のインクとが分離隔絶され、前記インク吐出口側のイ
ンクの電圧を前記第2の電極の電圧に近づけるインクジ
ェット記録ヘッドである。ここで、分離隔絶手段は気泡
の発生手段であることが好適である。更に、複数のイン
ク吐出口に対し、各々、分離隔絶手段を設けてもよい。
また、吸引電極は、インク吐出口に対向して配された記
録紙の前記インク吐出口と反対側の面に設けるか、イン
ク吐出口の前面に開口を設け、前記開口の表面に設けて
もよい。更に、空気流を用いてインク吐出口から吐出さ
れたインクを加速する構成を付加してもよい。また、イ
ンク流路を分離隔絶する部分が、他の部分より狭い流路
を形成していてもよい。また、インク流路を分離隔絶す
る部分が、撥インク性物質を有していてもよいし、イン
ク吐出口の周辺部も撥インク性物質を有していてもよ
い。そして、インク吐出口が凸状形状を有することも好
適であるし、分離隔絶手段のインクの分離隔絶時に生じ
るエネルギーにより、インク吐出口に形成されるインク
のメニスカスを振動させることも可能である。
In order to achieve the above object, a main structure of the present invention is to provide an ink which is located at an ink discharge port.
Potential difference between the first electrode facing the ink ejection port
And an electrostatic suction type ink for sucking and discharging the ink.
A jet recording head, wherein
A second electrode provided on the side via a coating film;
Ink for supplying ink to the ink ejection port from the ink chamber
The flow path is separated between the ink ejection port side and the ink chamber side
Separation means that can be separated, and
In the non-ejection state, at least the ink ejection port
No ink is ejected to the located ink.
A relative voltage to an electrode is applied and said second electrode
Has a relative voltage with respect to the first electrode capable of discharging ink.
Pressure is applied, and when ink is ejected, the separation
The ink at the ink discharge port and the ink chamber
Ink on the ink ejection port side.
Ink for bringing the voltage of the ink close to the voltage of the second electrode.
This is a jet recording head. Here, the separation and isolation means is air bubbles
It is preferable that this is a means for generating. In addition, multiple
Separation and isolation means may be provided for each of the discharge ports.
In addition, the suction electrode is arranged in a manner opposite to the ink ejection port.
Install it on the surface of the recording paper opposite to the ink ejection port, or
An opening is provided on the front surface of the discharge port, and provided on the surface of the opening.
Is also good. In addition, the air ejected from the ink ejection port
A configuration for accelerating the discharged ink may be added. Also,
The part that separates and isolates the channel is narrower than the other parts.
May be formed. Also separates and isolates the ink flow path
Portion may have an ink repellent substance,
The periphery of the ink ejection port may also have an ink-repellent substance.
No. It is also preferable that the ink ejection port has a convex shape.
It is suitable and occurs when the separation and isolation means separates the ink.
Ink formed at the ink ejection port by the energy
It is also possible to vibrate the meniscus .

【0014】[0014]

【作用】本発明は上記構成によって、インク吐出時に
は、分離隔絶手段により、インク流路のインクがインク
室側とインク吐出口側とに分離隔絶され、インク吐出口
側のインクの電圧をインク吐出可能な電圧に近づけ、イ
ンク吐出を行う。また、複数のインク吐出口を設け導電
性の水性インクを使用した場合であっても、他のインク
吐出口とは電気的に遮断されるので、電極間のショート
が発生することはない。
According to the present invention, when the ink is ejected,
Means that the ink in the ink flow path is
Separated and separated into the chamber side and the ink ejection port side, the ink ejection port
The voltage of the ink on the side closer to the voltage at which ink can be ejected, and
Ink discharge. In addition, a plurality of ink ejection ports are
Even if a water-based ink is used,
Since it is electrically disconnected from the discharge port, a short circuit between the electrodes
Does not occur.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について、図
面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明の第1の実施例におけるイ
ンクジェット記録ヘッドの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.

【0017】図1において、10はインク吐出口、11
は対向電極、12は記録紙、13は電極、14はヒー
タ、16は絶縁性ノズル板、17は気泡、19はインク
層、20は共通インク室、21は電極保護膜、22はヒ
ータ保護膜、23は発熱回路、24は高圧回路である。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an ink discharge port;
Is a counter electrode, 12 is a recording paper, 13 is an electrode, 14 is a heater, 16 is an insulating nozzle plate, 17 is a bubble, 19 is an ink layer, 20 is a common ink chamber, 21 is an electrode protection film, and 22 is a heater protection film. , 23 is a heating circuit, and 24 is a high voltage circuit.

【0018】本実施例では、単一のインク吐出口を有す
るシングルノズルの構成を基本として説明するが、イン
クジェットヘッドが、複数のインク吐出口を有するマル
チノズルの場合には、インク吐出口およびインク層は、
各々独立して図1の紙面に垂直方向に複数個設けられ
る。
In this embodiment, the description is based on the configuration of a single nozzle having a single ink discharge port. However, when the ink jet head is a multi-nozzle having a plurality of ink discharge ports, the ink discharge port and the ink The layers are
A plurality of each are provided independently in the vertical direction on the paper surface of FIG.

【0019】ここで、インク吐出口10は絶縁性ノズル
板16に穿孔され、このインク吐出口10に対向し、記
録紙12を挟んで、対向電極11が設けられている。
Here, the ink discharge port 10 is perforated in the insulating nozzle plate 16, and a counter electrode 11 is provided opposite the ink discharge port 10 with the recording paper 12 interposed therebetween.

【0020】また、電極13は、薄いインク層19を介
して、絶縁性ノズル板16の裏面に設けられている。
The electrode 13 is provided on the back surface of the insulating nozzle plate 16 via a thin ink layer 19.

【0021】この電極13には、電極保護膜21が設け
られているが、この電極保護膜21は、それを介してイ
ンクに適当な電位を印加できる電気的性質の材質、寸
法、構造のものが選択されている。
The electrode 13 is provided with an electrode protective film 21. The electrode protective film 21 has a material, dimensions and structure having electrical properties through which an appropriate potential can be applied to the ink. Is selected.

【0022】また、電極13の下方にはヒータ14が設
けられており、ヒータ14は、それを保護するヒータ保
護膜22で覆われている。
A heater 14 is provided below the electrode 13, and the heater 14 is covered with a heater protection film 22 for protecting the heater.

【0023】共通インク室20は、インク層19の下方
に設けられ、シングルノズルの場合には単一のインク吐
出口10にインクを連通するインク室であり、マルチノ
ズルの場合には全てのインク吐出口にインクを連通する
ための共通のインク室となっている。
The common ink chamber 20 is provided below the ink layer 19 and is an ink chamber for communicating ink with a single ink ejection port 10 in the case of a single nozzle, and all inks in the case of a multi-nozzle. It is a common ink chamber for communicating ink to the ejection openings.

【0024】また、ヒータ14には発熱させるための発
熱回路23が接続され、電極13およびヒータ14には
高電圧を印加するための高圧回路24が接続されてい
る。
The heater 14 is connected to a heat generating circuit 23 for generating heat, and the electrode 13 and the heater 14 are connected to a high voltage circuit 24 for applying a high voltage.

【0025】さて、静電吸引型インクジェットでは、イ
ンク吐出口10内のインクと、対向電極11との間の静
電力によって、インクを吸引して吐出させるのだが、ど
の程度の大きさの電位差でインクが吐出するかは、イン
ク吐出口先端のインクに作用する電界力と電荷量によっ
て決定される。
In the electrostatic suction type ink jet, the ink is sucked and discharged by the electrostatic force between the ink in the ink discharge port 10 and the counter electrode 11, but the magnitude of the potential difference is as follows. Whether the ink is ejected is determined by the electric field force and the amount of electric charge acting on the ink at the tip of the ink ejection port.

【0026】すなわち、インク吐出に必要な電位差は、
インク吐出口形状、対向電極の位置等の形状、寸法によ
って随時決定されることになるが、図1に示される本実
施例においては、例えば、電位差が1.8kVでインク
の吐出が開始されるとし、まず、対向電極に−1.7k
Vを印加する。
That is, the potential difference required for ink ejection is
It is determined as needed depending on the shape and dimensions of the shape of the ink discharge port, the position of the counter electrode, etc. In the present embodiment shown in FIG. 1, for example, the discharge of the ink is started at a potential difference of 1.8 kV. First, -1.7 k is applied to the opposite electrode.
V is applied.

【0027】そして、インク吐出信号が印加されないと
きにおいて、電極13の電位は0Vであり、電極保護膜
13を介してインクが0Vに設定されている。
When no ink ejection signal is applied, the potential of the electrode 13 is 0 V, and the ink is set at 0 V via the electrode protection film 13.

【0028】次に、インク吐出信号が印加されると、ま
ず、発熱回路23から所定の間隔、パルス長を有するパ
ルス信号がヒータ14に送出され、ヒータ14が発熱
し、インク層19のインクに気泡17が発生する。
Next, when an ink ejection signal is applied, first, a pulse signal having a predetermined interval and a pulse length is sent from the heat generating circuit 23 to the heater 14, and the heater 14 generates heat and the ink in the ink layer 19 is applied to the ink. Bubbles 17 are generated.

【0029】そして、気泡17が発生した時点で、高圧
回路24が作動して、電極13およびヒータ14の電位
が、例えば+300Vにまで上昇され、結果として、イ
ンク吐出口10内のインクと対向電極11との電位差
が、2.0kVの高電圧となり、インクがインク吐出口
10から記録紙12側に吸引吐出され、記録紙12上で
記録が行なわれる。
When the bubble 17 is generated, the high voltage circuit 24 is activated, and the potentials of the electrode 13 and the heater 14 are raised to, for example, +300 V. As a result, the ink in the ink discharge port 10 and the counter electrode 11 becomes a high voltage of 2.0 kV, the ink is sucked and discharged from the ink discharge port 10 to the recording paper 12 side, and recording is performed on the recording paper 12.

【0030】このインク吐出時においては、気泡17が
発生されることにより、インク層19のインクと共通イ
ンク室20内のインクとは電気的に隔離状態にあるた
め、電極13によって印可される電界力は気泡17で遮
蔽された領域に効果的に制限され、導伝性インクを用い
たとしてもインク吐出口10からの吸引吐出が可能とな
る。
At the time of discharging the ink, since the ink in the ink layer 19 and the ink in the common ink chamber 20 are electrically separated by the generation of bubbles 17, the electric field applied by the electrode 13 The force is effectively limited to the area shielded by the bubbles 17, and even if the conductive ink is used, the ink can be suctioned and discharged from the ink discharge port 10.

【0031】また、マルチノズルのヘッド構成の場合で
も、気泡17により他のインク吐出口に連絡する共通イ
ンク室20が、インク層19のインクから電気的に絶縁
されるため、他のインク吐出口への電気的な影響は発生
せず、誤動作等が発生することはない。
Even in the case of a multi-nozzle head configuration, the common ink chamber 20 communicating with another ink ejection port by the bubble 17 is electrically insulated from the ink in the ink layer 19, so that the other ink ejection port is not used. There is no electrical influence on the device, and no malfunction or the like occurs.

【0032】そして、インク吐出が完了した後におい
て、気泡17が消滅する所定の時間前に、高圧回路24
による電極13およびヒータ14への電圧の印加を停止
し、これらの電位を降下させて初期の状態に一旦戻し、
次のインク吐出信号が発生すると、それに対応して以上
の動作を繰り返し、インク吐出を行なう。
After the ink ejection is completed, and before a predetermined time before the bubble 17 disappears, the high voltage circuit 24
To stop applying the voltage to the electrode 13 and the heater 14, lower these potentials and return them to the initial state,
When the next ink ejection signal is generated, the above operation is repeated corresponding to the signal, and ink ejection is performed.

【0033】以上の詳細な説明のように、本発明の構成
によれば、気泡発生によってインク吐出口内のインクを
電気的に分離することができるため、導電性の水容性イ
ンクを使用することができる。さらに、マルチノズルヘ
ッドにおいても、同様な構成でインク吐出が可能である
点で、大きな効果を有する。
As described in detail above, according to the structure of the present invention, since the ink in the ink ejection port can be electrically separated by the generation of bubbles, it is necessary to use conductive water-soluble ink. Can be. Further, the multi-nozzle head has a great effect in that ink can be ejected with a similar configuration.

【0034】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 2 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0035】図2は、本発明の第2の実施例におけるイ
ンクジェット記録ヘッドを示す。図2において、10は
インク吐出口、11は対向電極、12は記録紙、13は
電極、14はヒータ、15は被覆膜、16は絶縁性ノズ
ル板、17は気泡、18は駆動回路、19はインク層、
20は共通インク室である。
FIG. 2 shows an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention. 2, reference numeral 10 denotes an ink discharge port, 11 denotes a counter electrode, 12 denotes a recording sheet, 13 denotes an electrode, 14 denotes a heater, 15 denotes a coating film, 16 denotes an insulating nozzle plate, 17 denotes a bubble, 18 denotes a driving circuit, 19 is an ink layer,
Reference numeral 20 denotes a common ink chamber.

【0036】本実施例においても、単一のインク吐出口
を有するシングルノズルの構成を基本として説明する
が、インクジェットヘッドが、複数のインク吐出口を有
するマルチノズルの場合には、インク吐出口およびイン
ク層は、各々独立して図2の紙面に垂直方向に複数個設
けられる。
In this embodiment, the description will be made on the basis of the configuration of a single nozzle having a single ink discharge port. However, when the ink jet head is a multi-nozzle having a plurality of ink discharge ports, the ink discharge port and A plurality of ink layers are independently provided in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.

【0037】ここで、対向電極11は、記録紙12を挟
んで、絶縁性ノズル板16に穿孔されたインク吐出口1
0に対向して設けられている。
Here, the counter electrode 11 is provided between the ink discharge port 1 and the insulating nozzle plate 16 with the recording paper 12 interposed therebetween.
0.

【0038】また、電極13は、薄いインク層19を介
して、ノズル板16の裏面に設けられている。
The electrode 13 is provided on the back surface of the nozzle plate 16 via a thin ink layer 19.

【0039】この電極13は、適当な抵抗と容量を持っ
た被覆膜15に覆われており、コンデンサ的、あるいは
大きな抵抗を介した形でインクに電位を印加することが
できる。
The electrode 13 is covered with a coating film 15 having an appropriate resistance and capacitance, so that a potential can be applied to the ink in the form of a capacitor or via a large resistance.

【0040】また、電極13の下方にはヒータ14が設
けられており、インク層19を加熱し、気泡17を発生
させることができる。
A heater 14 is provided below the electrode 13 to heat the ink layer 19 and generate bubbles 17.

【0041】共通インク室20は、インク層19の下方
に設けられ、シングルノズルの場合には単一のインク吐
出口10にインクを連通するインク室であり、マルチノ
ズルの場合には全てのインク吐出口にインクを連通する
ための共通のインク室となっている。
The common ink chamber 20 is provided below the ink layer 19 and is an ink chamber for communicating ink with a single ink ejection port 10 in the case of a single nozzle, and all inks in the case of a multi-nozzle. It is a common ink chamber for communicating ink to the ejection openings.

【0042】本実施例の構成において、1.8kV で
インクの吐出が開始されるとすると、対向電極11に
は、例えば−2kVの電位差を印加しておく。
In the structure of the present embodiment, assuming that the discharge of ink is started at 1.8 kV, a potential difference of, for example, -2 kV is applied to the counter electrode 11.

【0043】また、共通インク室20には、300Vが
印加され、インク吐出口の電位が共通インク室のインク
と同電位のときには、インクの吐出がなされないように
設定しておく。
When a voltage of 300 V is applied to the common ink chamber 20 and the potential of the ink discharge port is the same as that of the ink in the common ink chamber, the ink is not discharged.

【0044】一方、電極13には、ヒータ加熱用の駆動
回路18が接続されているが、通常は0Vである。
On the other hand, a drive circuit 18 for heating the heater is connected to the electrode 13, and the voltage is usually 0V.

【0045】このとき、インク層19のインクと電極1
3との間には300Vの電位差が生じるが、被覆膜15
には微小電流が流れるに過ぎないため安定に絶縁がなさ
れている。
At this time, the ink of the ink layer 19 and the electrode 1
3, a potential difference of 300 V is generated.
Since only a very small current flows through, the insulation is stabilized.

【0046】次に、駆動回路18から、電極13にヒー
タ加熱用のパルス電圧が印加されると、インク層19に
気泡17が発生し、インク層19を塞ぎ、インク吐出口
10近傍のインクが共通インク室20のインクと分離さ
れる。
Next, when a pulse voltage for heating the heater is applied from the drive circuit 18 to the electrode 13, bubbles 17 are generated in the ink layer 19, blocking the ink layer 19, and the ink near the ink discharge port 10 is discharged. It is separated from the ink in the common ink chamber 20.

【0047】この分離されたインクは、次に、被覆膜1
5を介して電極13の電位0Vに近づき、インク吐出口
10内のインクと対向電極11間の電位差が上昇して、
インクが吸引吐出される。
The separated ink is then applied to the coating film 1
5, the potential of the electrode 13 approaches 0 V, and the potential difference between the ink in the ink ejection port 10 and the counter electrode 11 increases.
Ink is ejected by suction.

【0048】そして、気泡17が消滅すると、初期の電
位関係が再現され、インクは吐出されない状態に戻る。
When the bubble 17 disappears, the initial potential relationship is reproduced, and the state returns to a state where ink is not ejected.

【0049】以上の詳細な説明のように、本実施例の構
成によれば、気泡発生によって複数のインク吐出口内の
インクを各々分離することができるため、導電性の水容
性インクを使用することができる。
As described above in detail, according to the structure of this embodiment, the ink in the plurality of ink discharge ports can be separated from each other by the generation of air bubbles, and therefore, the conductive water-soluble ink is used. be able to.

【0050】さらに、インク吐出口10内のインクを吐
出可能となるような電位関係を与えるのは、気泡17の
発生時に電極13により自然になされることになり、第
1の実施例のような高圧回路24が不要となる。
Further, the provision of the potential relationship so that the ink in the ink ejection port 10 can be ejected is naturally made by the electrode 13 when the bubble 17 is generated, as in the first embodiment. The high voltage circuit 24 becomes unnecessary.

【0051】すなわち、本実施例では、インク吐出口1
0内のインクの電位は、気泡17によってスイッチング
されることになる。
That is, in this embodiment, the ink ejection port 1
The potential of the ink within 0 will be switched by the bubble 17.

【0052】第1の実施例では、特にマルチノズル構造
で効果的であったが、第2の実施例においては、シング
ルノズル構造でも、高電圧のスイッチングが不要である
点で、効果的な構成である。
Although the first embodiment is particularly effective in a multi-nozzle structure, the second embodiment is effective in that a high-voltage switching is unnecessary even with a single-nozzle structure. It is.

【0053】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment 3) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0054】図3は、本発明の第3の実施例におけるイ
ンクジェット記録ヘッドを示す。図3において、10は
インク吐出口、12は記録紙、13は電極、14はヒー
タ、16は絶縁性ノズル板、17は気泡、18は駆動回
路、19はインク層、20は共通インク室、25は吸引
電極、26は開口である。
FIG. 3 shows an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention. 3, reference numeral 10 denotes an ink discharge port, 12 denotes a recording paper, 13 denotes an electrode, 14 denotes a heater, 16 denotes an insulating nozzle plate, 17 denotes a bubble, 18 denotes a driving circuit, 19 denotes an ink layer, 20 denotes a common ink chamber, 25 is a suction electrode, and 26 is an opening.

【0055】本実施例は、基本的には第2の実施例と同
様であるが、インク吐出口10の前面に、インク吐出口
10よりもやや大きめの開口26を設け、開口26の表
面の吸引電極25と、インク吐出口10内のインクとの
間に電位差を設けて、静電力によってインク液滴を吐出
させるよう構成した点が異なる。
This embodiment is basically the same as the second embodiment, except that an opening 26 which is slightly larger than the ink ejection port 10 is provided on the front surface of the ink ejection port 10, and the surface of the opening 26 The difference is that a potential difference is provided between the suction electrode 25 and the ink in the ink ejection port 10 so that the ink droplets are ejected by electrostatic force.

【0056】従って、動作についても、第2の実施例と
同様ではあるが、本実施例の場合、吸引電極25がイン
ク吐出口10の近傍に設置できるため、より小さな電位
差で大きな静電力の発生が可能であり、より効率的にイ
ンクの吸引吐出が実現できるるという利点がある。
Therefore, the operation is the same as that of the second embodiment. However, in this embodiment, since the suction electrode 25 can be installed near the ink discharge port 10, a large electrostatic force is generated with a smaller potential difference. This is advantageous in that ink suction and discharge can be realized more efficiently.

【0057】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 4 Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0058】図4は、本発明の第4の実施例におけるイ
ンクジェット記録ヘッドを示す。図4において、10は
インク吐出口、12は記録紙、13は電極、14はヒー
タ、15は被覆膜、16は絶縁性ノズル板、17は気
泡、18は駆動回路、19はインク層、20は共通イン
ク室、27は空気流、28は吸引電極、29は空気吐出
口である。
FIG. 4 shows an ink jet recording head according to a fourth embodiment of the present invention. 4, reference numeral 10 denotes an ink discharge port, 12 denotes a recording paper, 13 denotes an electrode, 14 denotes a heater, 15 denotes a coating film, 16 denotes an insulating nozzle plate, 17 denotes a bubble, 18 denotes a driving circuit, 19 denotes an ink layer, 20 is a common ink chamber, 27 is an air flow, 28 is a suction electrode, and 29 is an air discharge port.

【0059】本実施例は、基本的には第2の実施例と同
様であるが、空気流と静電力を利用したインクジェット
記録ヘッドである点が異なる。
This embodiment is basically the same as the second embodiment, except that it is an ink jet recording head utilizing an air flow and an electrostatic force.

【0060】すなわち、本実施例においては、吸引電極
28が空気吐出口29の周囲に設けられており、この空
気流と静電力を利用したインクジェット記録ヘッドにお
いては、インク吐出口10に対向して空気吐出口29を
設け、空気吐出口29とインク吐出口10の間隙より空
気流27を送り、空気吐出口29より常時空気流27を
流す構成となっている。
That is, in this embodiment, the suction electrode 28 is provided around the air discharge port 29, and in an ink jet recording head utilizing this air flow and electrostatic force, the suction electrode 28 faces the ink discharge port 10. An air discharge port 29 is provided, an air flow 27 is sent from a gap between the air discharge port 29 and the ink discharge port 10, and the air flow 27 always flows from the air discharge port 29.

【0061】このような構成のインクジェット記録ヘッ
ドでは、吸引電極28が空気吐出口29の近傍に精度良
く設置できること、空気流27によりインク液滴が加速
されること等により、低駆動電圧で高速応答性のあるイ
ンク吐出特性が得られる。
In the ink jet recording head having such a configuration, the suction electrode 28 can be accurately set in the vicinity of the air discharge port 29, and the ink droplet is accelerated by the air flow 27. Characteristic ink ejection characteristics can be obtained.

【0062】なお、第1から第4の実施例において、ヒ
ータ14により気泡を発生させる構造を採用したが、液
体を分断できる手段であれば他の構成も可能である。
In the first to fourth embodiments, the structure in which bubbles are generated by the heater 14 is employed. However, other structures are also possible as long as they can divide the liquid.

【0063】例えば、機械的に流路を閉じるマイクロ弁
や、水素吸蔵合金による水素気泡の発生等が考えられ
る。
For example, a micro valve that mechanically closes the flow path, generation of hydrogen bubbles by a hydrogen storage alloy, and the like can be considered.

【0064】また、第1から第4の実施例において、イ
ンク層9の気泡17の発生する箇所は、気泡17によっ
て確実に液が分離できる構成を採用することが、非常に
重要である。
In the first to fourth embodiments, it is very important to adopt a structure in which the bubbles 17 in the ink layer 9 can be separated from the liquid by the bubbles 17 without fail.

【0065】例えば、気泡発生箇所を他の流路部分より
狭い構造にすることや、気泡発生部分を撥インク性物質
で形成することにより、インク液を速やかに分離させる
構成等が考えられる。
For example, it is conceivable to adopt a structure in which the bubble generating portion is made narrower than other flow path portions, or the ink liquid is quickly separated by forming the bubble generating portion with an ink-repellent substance.

【0066】また、第1から第4の実施例において、被
覆膜15、電極保護膜21は、それによって決定される
電気的な容量と抵抗値が適切なものとなるよう、材料形
状が選択され、ヒータ保護膜22は、耐熱性の良い材料
が選択される。
In the first to fourth embodiments, the material shapes of the coating film 15 and the electrode protection film 21 are selected so that the electric capacity and resistance value determined thereby become appropriate. For the heater protection film 22, a material having good heat resistance is selected.

【0067】例えば、これらの材料としては、セラミッ
ク、ガラス、SiO2や、その他の樹脂等が適用される。
For example, as these materials, ceramic, glass, SiO 2 , other resins, and the like are applied.

【0068】また、第1から第4の実施例において、イ
ンク吐出口10の形状が凸状となっているが、静電吸引
型インクジェット記録ヘッドでは、この形状にすること
によって、電界の集中が良くなり、低電圧でのインクの
吐出を可能ならしめるものである。
Further, in the first to fourth embodiments, the shape of the ink discharge port 10 is convex, but in the electrostatic suction type ink jet recording head, this shape reduces the concentration of the electric field. This improves ink discharge at a low voltage.

【0069】また、静電吸引型インクジェット記録ヘッ
ドでは、メニスカスを常に一定の形状に保ち、ノズル周
辺のインクの濡れや、たれが生じないようにすることが
重要である。そのため、ノズル周辺にテフロンのような
撥インク性物質を塗布することが効果的である。
In an electrostatic suction type ink jet recording head, it is important that the meniscus is always kept in a fixed shape so that the ink around the nozzles does not get wet or dripping. Therefore, it is effective to apply an ink-repellent substance such as Teflon around the nozzle.

【0070】さらに、他のインクジェット記録の方式
に、気泡の発生収縮のみを利用して、インク液滴を吐出
停止させる構成があるが、本発明においては、気泡はイ
ンク層の分断を目的とするため、より小さな膨脹エネル
ギーの気泡が採用され得、消費電力の低いプリンタ用ヘ
ッドが実現される。
Further, in another ink jet recording system, there is a configuration in which the discharge of ink droplets is stopped by utilizing only the generation and contraction of bubbles. In the present invention, the purpose of the bubbles is to separate the ink layer. Therefore, bubbles with smaller expansion energy can be adopted, and a printer head with low power consumption is realized.

【0071】また、蓄熱量も少ないため、放熱に関して
有利であり、それが、高速応答性を実現させる要因とな
る。
Further, since the heat storage amount is small, it is advantageous in terms of heat radiation, which is a factor for realizing high-speed response.

【0072】なお、本発明では、気泡17の発生消滅の
際、インク吐出口10に形成されるインクのメニスカス
が移動し、振動を起こす。
In the present invention, when the bubbles 17 are generated and extinguished, the meniscus of the ink formed in the ink discharge port 10 moves and causes vibration.

【0073】しかし、この振動には、静電力によってイ
ンクのメニスカスを隆起させるためのエネルギーを肩代
りする効果があるため、むしろ、本発明をより効果的に
するものであり、この振動を有効に利用することによっ
て、約20〜30%インク吐出のための電位差を低下さ
せることができる。
However, since this vibration has the effect of taking over the energy for raising the ink meniscus by the electrostatic force, it rather makes the present invention more effective. Utilization can reduce the potential difference for ink ejection by about 20 to 30%.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上のように本発明は、インク吐出口に
インクを供給するインク流路に、インクを分離隔絶する
分離隔絶手段を設け、インク吐出時において分離隔絶手
段によりインク吐出口のインクとインク室側のインクと
を分離隔絶し、インク吐出口側のインクの電圧を吐出可
能な相対電圧に向け被覆膜の電気的な性質にしたがって
近づけることにより、導電性の水容性インクが確実に使
用でき、高電圧のスイッチングが不要となる。それ故
普通紙対応性が良く、安全性に優れたインクの使用がで
きる、低価格で小型のプリンタに適した、優れたインク
ジェット記録ヘッドを実現できるものである。
As described above, according to the present invention, the ink is separated and separated in the ink flow path for supplying the ink to the ink discharge port.
Separation / separation means is provided.
The ink at the ink discharge port and the ink at the ink chamber side
Can be separated and the voltage of the ink on the ink discharge port side can be discharged.
The electrical properties of the coating to achieve an effective relative voltage
This will ensure that conductive, water-soluble ink will be used.
And high voltage switching is not required. Therefore ,
It is possible to realize an excellent ink jet recording head that is compatible with plain paper and that can use ink with excellent safety, and that is suitable for a low-cost, small-sized printer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの断面図
FIG. 1 is a sectional view of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの断面図
FIG. 2 is a sectional view of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの断面図
FIG. 3 is a sectional view of an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例におけるインクジェット
記録ヘッドの断面図
FIG. 4 is a sectional view of an ink jet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来の静電吸引型インクジェット記録ヘッドの
断面図
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional electrostatic suction type inkjet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 インク吐出口 11 対向電極 12 記録紙 13 電極 14 ヒータ 15 被覆膜 16 絶縁性ノズル板 17 気泡 18 駆動回路 19 インク層 20 共通インク室 21 電極保護板 22 ヒータ保護膜 23 発熱回路 24 高圧回路 25 吸引電極 26 開口 27 空気流 28 吸引電極 29 空気吐出口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink ejection port 11 Counter electrode 12 Recording paper 13 Electrode 14 Heater 15 Coating film 16 Insulating nozzle plate 17 Bubble 18 Drive circuit 19 Ink layer 20 Common ink chamber 21 Electrode protection plate 22 Heater protection film 23 Heat generation circuit 24 High voltage circuit 25 Suction electrode 26 Opening 27 Air flow 28 Suction electrode 29 Air outlet

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インク吐出口に位置するインクと前記イ
ンク吐出口に対向する第1の電極との間に電位差を設け
て、前記インクを吸引吐出させる静電吸引型インクジェ
ット記録ヘッドであって、前記インク吐出口の近傍に被
覆膜を介して設けられた第2の電極と、前記インク吐出
口にインク室からインクを供給するためのインク流路
を、前記インク吐出口側と前記インク室側とで分離隔絶
することができる分離隔絶手段とを有し、インクの非吐
出状態においては、少なくとも前記インク吐出口に位置
するインクにはインク吐出のなされない前記第1の電極
に対する相対電圧が印加され、かつ前記第2の電極には
インク吐出の可能な前記第1の電極に対する相対電圧が
印加されており、インク吐出時において前記分離隔絶手
段により前記インク吐出口のインクと前記インク室側の
インクとが分離隔絶され、前記インク吐出口側のインク
の電圧を前記第2の電極の電圧に近づけるインクジェッ
ト記録ヘッド。
1. An ink cartridge according to claim 1 , further comprising:
Potential difference between the first electrode facing the ink discharge port
And an electrostatic suction type ink jet for sucking and discharging the ink.
An ink jet recording head, wherein the ink jet recording head is
A second electrode provided via a coating film,
Ink flow path for supplying ink to the mouth from the ink chamber
At the ink discharge port side and the ink chamber side.
Separation means capable of separating ink,
In the output state, at least the position
The first electrode on which no ink is ejected
And a voltage is applied to the second electrode
The relative voltage with respect to the first electrode from which ink can be ejected is
Is applied and when the ink is ejected,
The ink at the ink ejection port and the ink chamber side
The ink is separated and separated from the ink,
An ink jet recording head for bringing the voltage of the ink jet recording apparatus closer to the voltage of the second electrode .
【請求項2】 分離隔絶手段が気泡の発生手段である請
求項1記載のインクジェット記録ヘッド。
2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said separation and separation means is means for generating bubbles.
【請求項3】 複数のインク吐出口に対し、各々、分離
隔絶手段を設けた請求項1または2記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
3. The method according to claim 1 , wherein each of the plurality of ink ejection ports is separated.
3. The ink jet recording head according to claim 1, further comprising an isolation unit .
【請求項4】 インク吐出口に対向して配された記録紙
の前記インク吐出口と反対側の面に吸引電極を設けた請
求項1から3のいずれか記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
4. A recording sheet arranged opposite to an ink discharge port.
A suction electrode provided on the surface opposite to the ink ejection port
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein:
【請求項5】 インク吐出口の前面に開口を設け、前記
開口の表面に吸引電極を設けた請求項1から3のいずれ
記載のインクジェット記録ヘッド。
5. An ink jet printer according to claim 1 , wherein an opening is provided at a front surface of said ink discharge port.
4. The method according to claim 1, wherein a suction electrode is provided on a surface of the opening.
Or an ink jet recording head as described above.
【請求項6】 空気流を用いてインク吐出口から吐出さ
れたインクを加速する請求項5記載のインクジェット記
録ヘッド。
6. An ink jet apparatus which discharges ink from an ink discharge port using an air flow.
The ink jet recording head according to claim 5, wherein the ink is accelerated .
【請求項7】 インク流路を分離隔絶する部分が、他の
部分より狭い流路を形成している請求項1から6のいず
れか記載のインクジェット記録ヘッド。
7. A part which separates and separates the ink flow path from another part.
7. The method according to claim 1, wherein the flow path is narrower than the portion.
An ink jet recording head according to any of the preceding claims.
【請求項8】 インク流路を分離隔絶する部分が、撥イ
ンク性物質を有する請求項1から7のいずれか記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
8. portion separating isolating an ink flow path, Bachii
The ink jet recording head according to any one of claims 1 to 7, further comprising an ink material .
【請求項9】 インク吐出口が凸状形状を有する請求項
1から8のいずれか記載のインクジェット記録ヘッド。
9. An ink discharge port having a convex shape.
9. The inkjet recording head according to any one of 1 to 8 .
【請求項10】 インク吐出口の周辺部が撥インク性物
質を有する請求項1から9のいずれか記載のインクジェ
ット記録ヘッド。
10. An ink- repellent material around an ink ejection port .
The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 9, which has quality .
【請求項11】 分離隔絶手段のインクの分離隔絶時に
生じるエネルギーにより、インク吐出口に形成されるイ
ンクのメニスカスを振動させる請求項1から10のいず
れか記載のインクジェット記録ヘッド。
11. When the ink is separated and separated by the separation and separation means.
Due to the energy generated, the ink formed at the ink ejection port
11. The method according to claim 1, wherein the meniscus of the ink is vibrated.
An ink jet recording head according to any of the preceding claims.
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