JPH05269986A - Method and apparatus for ink jet recording - Google Patents

Method and apparatus for ink jet recording

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Publication number
JPH05269986A
JPH05269986A JP6729692A JP6729692A JPH05269986A JP H05269986 A JPH05269986 A JP H05269986A JP 6729692 A JP6729692 A JP 6729692A JP 6729692 A JP6729692 A JP 6729692A JP H05269986 A JPH05269986 A JP H05269986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
jet recording
electrode
anode electrode
cathode electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6729692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayasu Hyodo
正康 兵頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP6729692A priority Critical patent/JPH05269986A/en
Publication of JPH05269986A publication Critical patent/JPH05269986A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make constant ejection of ink possible. CONSTITUTION:Ink in an ink tank is sucked up into a passage, utilizing capillary action. Then, hydrogen bubbles 23 are produced in the ink by electrolysis and furthermore, plasma fluid 26 is produced by placing the hydrogen bubbles 23 in strong electric field. Isothermal expansion is applied to the hydrogen bubbles by applying thermal vibration to electrons in the plasma. At this time, the ink is ejected to the outside on thermodynamic work amount serving as motive force. The plasma fluid 26 is ejected at this time to the outside together with the ink.

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、インクジェット記録方
式に係り、特に、導電性水性インクの電気分解によって
生じた気泡の熱膨張を利用してインクを外部に吐出させ
るインクジェット記録方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording system, and more particularly to an ink jet recording system for ejecting ink to the outside by utilizing thermal expansion of bubbles generated by electrolysis of conductive water-based ink.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種のインクジェット記録装置
としては、例えば、特公平2−50842号公報記載の
インクジェット記載装置が知られている。
2. Description of the Related Art As a conventional ink jet recording apparatus of this type, for example, an ink jet recording apparatus described in Japanese Patent Publication No. 2-50842 is known.

【0003】このインクジェット記録装置は、インク吐
出口及びインク供給口とを備え、且つ、流路内に一対の
電極、即ちアノード電極とカソード電極とを設けること
を特徴するものである。
This ink jet recording apparatus is characterized in that it has an ink discharge port and an ink supply port and that a pair of electrodes, that is, an anode electrode and a cathode electrode, are provided in the flow path.

【0004】また、この技術は、電極構造に関する記述
は公報中に特に無いが、水平平面電極対構造を想定した
ものといえる。何故なら、以下の理由により、水平平面
構造は当該技術を実施する上で合理的であるからであ
る。
[0004] This technology is based on the assumption of a horizontal plane electrode pair structure, although there is no description in the publication regarding the electrode structure. This is because the horizontal plane structure is rational in implementing the technique for the following reasons.

【0005】(1) 発熱効果を向上させるべく、一方の電
極表面積を他方のそれより小さくする手段を講じ、電気
分解で発生した気泡を更にジュール熱で加熱して気泡の
熱膨張をインク吐出の原動力とし、膨張、気泡は、通電
停止と共に気泡周辺のインクで急冷収縮するという、い
わば通電型バブルジェット記録方式であること。
(1) In order to improve the heat generation effect, measures are taken to make the surface area of one electrode smaller than that of the other, and the bubbles generated by electrolysis are further heated by Joule heat to cause thermal expansion of the bubbles for ink ejection. It is a so-called energization type bubble jet recording method in which the motive force is expansion, and bubbles expand and shrink rapidly with the ink around the bubbles when the energization is stopped.

【0006】(2) この方式の本質的特徴は、生成気泡中
での放電を回避するように工夫されていること。
(2) The essential feature of this method is that it is devised so as to avoid discharge in the generated bubbles.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインクジェット記録装置には以下のような問題があ
った。
However, the above conventional ink jet recording apparatus has the following problems.

【0008】(1) 導電性水性インクの電気分解によって
生じた気泡の膨張・収縮をインク吐出機構に取り入れて
いるが、これらの気泡は収縮消滅にまでは至らないの
で、これが流路内に残留気泡となって残り、以後のイン
ク補充を妨げる。
(1) The expansion / contraction of bubbles generated by electrolysis of the conductive water-based ink is introduced into the ink discharge mechanism. However, since these bubbles do not shrink and disappear, they remain in the flow path. It remains as air bubbles and hinders subsequent ink replenishment.

【0009】(2) 電気分解により発生する気泡を加熱膨
張させる手段として、ジュール熱の利用を想定している
が、これは、インク中の通電がその基本にあるため、同
時に電気分解が進行することになる。しかし、電気分解
による気泡成長の方がジュール熱による気泡成長よりも
遥かに早く、結果として沸点上昇に基づくインク吐出圧
力の発生は望めない。
(2) As a means for heating and expanding the bubbles generated by electrolysis, it is assumed that Joule heat is used, but this is because the electric current in the ink is the basis, and therefore electrolysis proceeds at the same time. It will be. However, the bubble growth due to electrolysis is much faster than the bubble growth due to Joule heat, and as a result, the ink ejection pressure due to the boiling point rise cannot be expected.

【0010】本発明は、かかる問題点を解消し得るイン
クジェット記録方式及びこれを具体的に実現するインク
ジェット記録装置を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide an ink jet recording system which can solve the above problems and an ink jet recording apparatus which specifically realizes the system.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録方式は、インクを所要の方向へ吐出させるインク吐
出口とインク槽に連通されるインク供給口とを有する流
路内に、アノード電極とカソード電極とを配設し、両電
極に印加する電圧を制御することでインク吐出を実現す
る方式において、前記流路内のインクに通電して水素気
泡を発生させるとともに、この水素気泡を強電場中に置
いて前記アノード電極と前記カソード電極との間に水素
分子と電子から成るプラズマ流体を発生させ、更に、プ
ラズマ流体中の電子を強電場で加速して熱振動させるよ
うにした。これにより、水素気泡が膨張し、流路外に放
出される。
According to the ink jet recording method of the present invention, an anode electrode and a cathode are provided in a channel having an ink ejection port for ejecting ink in a desired direction and an ink supply port communicating with an ink tank. In the method of arranging electrodes and controlling the voltage applied to both electrodes to realize ink ejection, the ink in the flow path is energized to generate hydrogen bubbles and the hydrogen bubbles are exposed to a strong electric field. A plasma fluid consisting of hydrogen molecules and electrons was generated between the anode electrode and the cathode electrode, and the electrons in the plasma fluid were accelerated by a strong electric field to cause thermal oscillation. As a result, hydrogen bubbles expand and are discharged outside the flow path.

【0012】本発明のインクジェット記録方式は、ま
た、上記記録方式において、前記インク供給口を直接前
記インク槽に隣接させ、前記流路内に毛細管現象を誘起
することで、前記プラズマ流体をインクと共に流路外に
放出するようにした。
In the ink jet recording method of the present invention, in the above recording method, the ink supply port is directly adjacent to the ink tank, and a capillary phenomenon is induced in the flow path, so that the plasma fluid and the ink are mixed. It was designed to be discharged outside the flow channel.

【0013】更に、本発明のインクジェット記録装置
は、インクを所要の方向へ吐出させるインク吐出口とイ
ンク槽に連通されるインク供給口とを有する流路内に、
アノード電極とカソード電極とを配設してなる装置にお
いて、インク吐出口側のアノード電極とインク供給口側
のカソード電極との間に絶縁薄板を配して両電極を隣接
させるとともに、各電極の開口部をインク吐出方向の中
心軸に対して互いに回転対称な形状に形成してなる。
Further, the ink jet recording apparatus of the present invention has a flow path having an ink ejection port for ejecting ink in a desired direction and an ink supply port communicating with the ink tank,
In an apparatus in which an anode electrode and a cathode electrode are arranged, an insulating thin plate is arranged between the anode electrode on the ink ejection port side and the cathode electrode on the ink supply port side to adjoin both electrodes, and The openings are formed in a shape that is rotationally symmetric with respect to the central axis in the ink ejection direction.

【0014】本発明のインクジェット記録装置は、ま
た、インクを所要の方向へ吐出させるインク吐出口とイ
ンク槽に連通されるインク供給口とを有する流路内に、
アノード電極とカソード電極とを配設してなる装置にお
いて、インク吐出口側のアノード電極をインク供給口側
のカソード電極よりも高電位とし、且つ、両電極の定電
圧駆動制御を行う電力制御手段を設けた。
The ink jet recording apparatus of the present invention also has a flow path having an ink ejection port for ejecting ink in a desired direction and an ink supply port communicating with the ink tank.
In an apparatus having an anode electrode and a cathode electrode, a power control unit for setting the anode electrode on the ink ejection port side to a higher potential than the cathode electrode on the ink supply port side, and for performing constant voltage drive control on both electrodes. Was established.

【0015】なお、上記インクジェット記録装置におい
て、前記アノード電極の通電面積はカソード電極の通電
面積よりも小さく、前記アノード電極及び前記カソード
電極の少なくとも表面部は、金、白金、ステンレス、チ
タン合金、若しくはこれらの組み合わせのいずれかの材
質で形成される。
In the above ink jet recording apparatus, the energization area of the anode electrode is smaller than the energization area of the cathode electrode, and at least the surface portions of the anode electrode and the cathode electrode are made of gold, platinum, stainless steel, titanium alloy, or It is formed of any material of these combinations.

【0016】[0016]

【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施例に係るインクジ
ェット記録方式における記録ヘッド部の構成を示す分解
図である。
FIG. 1 is an exploded view showing the structure of a recording head section in an ink jet recording system according to an embodiment of the present invention.

【0018】図1を参照すると、記録ヘッド部は、主と
して、アノードプレート1、ギャッププレート(絶縁薄
板)8、及び、カソードプレート5とから構成される。
Referring to FIG. 1, the recording head portion is mainly composed of an anode plate 1, a gap plate (insulating thin plate) 8 and a cathode plate 5.

【0019】アノードプレート1は、放電特性に優れた
絶縁板上に、所要の形状及び間隔でアノード電極2のパ
ターンが形成され、その一部分に開口部3が形成されて
いるものである。かくして、開口部3の反対側にインク
吐出口4が形成される。
The anode plate 1 is formed by forming a pattern of the anode electrode 2 in a desired shape and interval on an insulating plate having excellent discharge characteristics, and forming an opening 3 in a part thereof. Thus, the ink ejection port 4 is formed on the opposite side of the opening 3.

【0020】カソードプレート5は、放熱特性、電気化
学特性共に優れた導電体板に、前記開口部3と対応する
開口部6が形成されているもので、コモン電極として機
能する。かくしてこの開口部6の反対側にインク供給口
7が形成される。
The cathode plate 5 is a conductor plate having excellent heat dissipation characteristics and electrochemical characteristics, and an opening 6 corresponding to the opening 3 is formed therein, and functions as a common electrode. Thus, the ink supply port 7 is formed on the opposite side of the opening 6.

【0021】ギャッププレート8は、耐熱特性に優れた
絶縁板上に同様の開口部9が形成されているものであ
り、これを両側からアノードプレート1とカソードプレ
ート5とでラミネートすることにより、各開口部3,
9,6が連通する。従って、インク吐出口4からインク
供給口7の円管状通路が形成されるとともに、ギャップ
プレート8を介して流路中にアノード電極2とカソード
プレート5とが近接する。このカソードプレート5はカ
ソード電極として機能する。
The gap plate 8 has a similar opening 9 formed on an insulating plate having excellent heat resistance. By laminating the opening 9 with the anode plate 1 and the cathode plate 5 from both sides, Opening 3,
9 and 6 communicate. Therefore, a circular tubular path from the ink ejection port 4 to the ink supply port 7 is formed, and the anode electrode 2 and the cathode plate 5 are close to each other in the flow path via the gap plate 8. The cathode plate 5 functions as a cathode electrode.

【0022】なお、箱状等の中空立体としてのインク槽
10に対して、カソードプレート5で蓋をする様に組み
立てると、インク供給口7は直接インク槽10に隣接す
る。従って、インク槽10からインク供給口7を通じて
インク吐出口4に至る流路中に、毛細管現象の作用でイ
ンク供給が可能となる。
When the ink tank 10 having a hollow solid shape such as a box shape is assembled so as to be covered with the cathode plate 5, the ink supply port 7 is directly adjacent to the ink tank 10. Therefore, ink can be supplied into the flow path from the ink tank 10 through the ink supply port 7 to the ink ejection port 4 by the action of the capillary phenomenon.

【0023】また、上述の開口部3,9,6の加工は、
必然的に流路中での電極形状をリング状にするので、イ
ンク吐出方向の中心軸に対して回転対称とすることは勿
論、高ドット密度流路やカラー化用等の多数流路の形成
時には量産効果が望める。
Further, the processing of the above-mentioned openings 3, 9 and 6 is
Since the electrode shape inevitably has a ring shape in the flow path, it is not only rotationally symmetrical with respect to the central axis in the ink ejection direction, but also of high dot density flow path and multiple flow paths for colorization are formed. Sometimes mass production can be expected.

【0024】図2は前述の記録ヘッド部を制御するヘッ
ド制御部の系統図である。この図を参照すると、データ
バッファ13がデータで一杯になれば、記録装置本体制
御部11にI/Oバス12経由でバッファビジー信号10
1 を返し、データ受信不能状態を知らせる。
FIG. 2 is a system diagram of a head control unit for controlling the above-mentioned recording head unit. Referring to this figure, when the data buffer 13 is full of data, the buffer busy signal 10 is sent to the recording device main body control unit 11 via the I / O bus 12.
Returns 1 to indicate that data cannot be received.

【0025】反対に、バッファビジー信号101 がインア
クティブのときは、データバッファ13が受信可能状態
であると見做され、記録装置本体制御部11からデータ
信号がI/Oバス12上を経て転送されてデータバッフ
ァ13にFIFOモードでスタックされる。
On the contrary, when the buffer busy signal 101 is inactive, it is considered that the data buffer 13 is in a receivable state, and the data signal is transferred from the recording device main body control section 11 via the I / O bus 12. Then, the data buffer 13 is stacked in the FIFO mode.

【0026】一方、データバッファ13にデータが存在
しさえすれば、バッファレディ信号103 がアクティブと
なり、その間、流路選択信号発生器14が作動する。流
路選択信号発生器14は、一定の順序シーケンスで全駆
動流路に対するパルス幅制御信号104 を出力する。
On the other hand, as long as there is data in the data buffer 13, the buffer ready signal 103 becomes active, during which the flow path selection signal generator 14 operates. The flow path selection signal generator 14 outputs the pulse width control signal 104 for all drive flow paths in a fixed sequence.

【0027】パルス幅制御信号104 は、デコーダ又はマ
ルチプレクサ等で構成されたスイッチ回路15に入力さ
れ、対応する駆動流路へのデータ信号102 を選択し、ヘ
ッド駆動指示信号105 としてレベル変換回路16に転送
される。
The pulse width control signal 104 is input to the switch circuit 15 composed of a decoder or a multiplexer or the like, selects the data signal 102 to the corresponding drive flow path, and outputs it to the level conversion circuit 16 as the head drive instruction signal 105. Transferred.

【0028】レベル変換回路16は、デジタル制御レベ
ル信号としてのヘッド駆動指示信号105 をアナログ制御
レベル信号としての定電圧のヘッド駆動レベル信号106
に変換する。このヘッド駆動レベル信号106 は、アノー
ド電極−カソード電極間で放電し、プラズマ(後述)を
発生させるに足る定電圧レベルを意味し、この値は、概
ね、プラズマ発生空間の雰囲気によって決まる。
The level conversion circuit 16 converts the head drive instruction signal 105 as a digital control level signal into a constant voltage head drive level signal 106 as an analog control level signal.
Convert to. The head drive level signal 106 means a constant voltage level sufficient to generate a plasma (described later) by discharging between the anode electrode and the cathode electrode, and this value is generally determined by the atmosphere of the plasma generation space.

【0029】然るに、記録ヘッド部18の流路内インク
の通電による電気分解(後述)は、電流制御によりなさ
れるので、レベル変換回路16の出力インピーダンス変
換としての機能を併せ持つ電流増幅回路17を構成す
る。従って、その出力は、定電圧で、且つ所要の電流容
量を有するヘッド駆動信号107 として記録ヘッド部18
に電力供給することが可能となる。
However, since electrolysis (described later) by energizing the ink in the flow path of the recording head portion 18 is performed by current control, the current amplification circuit 17 having the function of the output impedance conversion of the level conversion circuit 16 is configured. To do. Therefore, the output is the recording head unit 18 as a head drive signal 107 having a constant voltage and a required current capacity.
It becomes possible to supply power to.

【0030】図3は本発明のインクジェット記録方式に
関する動作原理について物理的現象を基本に段階的に説
明する為の動作原理図である。
FIG. 3 is an operation principle diagram for stepwise explaining the operation principle of the ink jet recording system of the present invention based on a physical phenomenon.

【0031】図3(a),(b)は、水性インクに通電
したときの電気分解による気泡、特に、水素気泡21と
酸素気泡22についてモデル化したものである。即ち、
カソード電極5側から水素気泡21、アノード電極2側
から酸素気泡22が発生する。これら気泡21,22
は、最初は図3(a)に示すように、数珠つなぎに発生
するが、その後、各気泡21,22の成長とともに、最
終的には図3(b)に示すように、水素を主成分とする
単一気泡23になる。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are models of bubbles due to electrolysis when the aqueous ink is energized, particularly hydrogen bubbles 21 and oxygen bubbles 22. That is,
Hydrogen bubbles 21 are generated from the cathode electrode 5 side, and oxygen bubbles 22 are generated from the anode electrode 2 side. These bubbles 21,22
First, as shown in FIG. 3 (a), they are generated in a string of beads, but thereafter, as the bubbles 21 and 22 grow, finally, as shown in FIG. 3 (b), hydrogen is the main component. Becomes a single bubble 23.

【0032】図3(c),(d)は、上記水素気泡23
中の水素分子25が電離してプラズマが発生する様子を
モデル化したものである。即ち、外部電界によってカソ
ード電極5の初期電子等が加速され、次のような反応が
生起される。
FIGS. 3C and 3D show the hydrogen bubble 23.
This is a model of a state in which hydrogen molecules 25 inside are ionized to generate plasma. That is, initial electrons and the like of the cathode electrode 5 are accelerated by the external electric field, and the following reaction occurs.

【0033】H2 +(-) →H2 + +(2-) この反応の繰り返しにより電子24は急速に増殖されな
がらアノード電極2側にクーロン引力で引っ張られ、電
極間でボルツマン分布を呈するに至ってプラズマ流体2
6が実現する。従って、インクの状態変化は次のように
模式化できる。
H 2 + (-) → H 2 + + (2-) By repeating this reaction, the electrons 24 are rapidly propagated and pulled by the Coulomb attractive force toward the anode electrode 2 side, and Boltzmann distribution is exhibited between the electrodes. Plasma fluid 2
6 is realized. Therefore, the change in ink state can be modeled as follows.

【0034】液体 → 気体 → プラズマ このように、本実施例は、インクの電気分解及びインク
のジュール熱によって得られる水素気泡23をインク吐
出の手段にするという、従来技術からは特異な発想のも
とに成り立っている。
Liquid → Gas → Plasma As described above, the present embodiment has a unique idea from the prior art that the hydrogen bubble 23 obtained by electrolysis of ink and Joule heat of ink is used as a means for ejecting ink. And

【0035】図3(e)はプラズマを構成する電子が振
動を起こす様子をモデル化したものである。
FIG. 3 (e) is a model of how the electrons that make up the plasma oscillate.

【0036】即ち、ボルツマン分布した電子プラズマ2
6は、水素分子イオンと平衡状態にある場合であり、換
言すると、各プラズマ粒子の温度が等しい場合である。
しかし、電子24は水素分子25よりも質量が小さいの
で、外部電界に基づく静電引力やプラズマ粒子間のクー
ロン引力の作用により、大きい振幅で熱振動を起こし、
水素分子25は殆ど静止している。従って、電子24の
みがインク壁面に衝突してインク表面の温度を上昇さ
せ、以下、プラズマ流体26の体積膨張を誘起してイン
ク吐出に至る。
That is, the Boltzmann-distributed electron plasma 2
The case 6 is in the equilibrium state with the hydrogen molecule ions, in other words, the case where the temperature of each plasma particle is the same.
However, since the electron 24 has a smaller mass than the hydrogen molecule 25, an electrostatic attraction due to an external electric field or a Coulomb attraction between plasma particles causes thermal oscillation with a large amplitude,
The hydrogen molecule 25 is almost stationary. Therefore, only the electrons 24 collide with the ink wall surface to raise the temperature of the ink surface, and thereafter, the volume expansion of the plasma fluid 26 is induced, leading to ink ejection.

【0037】以上の現象を簡単に表現すると、電気分解
で発生した水素気泡が電子(プラズマ)の熱振動によっ
て等温膨張する。このときの熱力学的仕事量をインク吐
出の原動力にすることで、本発明のインクジェット記録
方式の本質とする。
To simply express the above phenomenon, hydrogen bubbles generated by electrolysis are isothermally expanded by thermal vibration of electrons (plasma). The thermodynamic work at this time is used as a driving force for ink ejection, which is the essence of the inkjet recording system of the present invention.

【0038】図3(f)はインク吐出状態をモデル化し
たものである。即ち、プラズマ流体26とそれよりもイ
ンク吐出口側にあるインクは、共に流路外に放出され
る。放出インクは、その表面張力により、インクドット
滴28になって記録紙に向かって飛翔する。
FIG. 3 (f) is a model of the ink ejection state. That is, the plasma fluid 26 and the ink on the ink ejection port side of the plasma fluid 26 are both discharged outside the flow path. The ejected ink becomes ink dot droplets 28 due to the surface tension thereof and flies toward the recording paper.

【0039】一方プラズマ流体26は、インク槽10か
らの補充インクが毛細管現象によって流路内にリイキン
グされる時点で流路外に放出される。このプラズマ流体
26は、放電停止と共に急激な再結合等により、水素気
体又は水蒸気になると考えられる。従って、流路内にこ
れらが残留した場合、熱気泡のように、冷却効果等で消
滅させることはできない。それ故にプラズマ流体26を
も流路外に放出するのである。
On the other hand, the plasma fluid 26 is discharged to the outside of the flow path when the replenishment ink from the ink tank 10 is re-inked into the flow path by the capillary phenomenon. It is considered that the plasma fluid 26 becomes hydrogen gas or water vapor due to rapid recombination and the like when the discharge is stopped. Therefore, when these remain in the flow channel, they cannot be eliminated by a cooling effect or the like like a heat bubble. Therefore, the plasma fluid 26 is also discharged outside the flow path.

【0040】次に再び図3(c)を参照して電界の方向
につき言及する。
Next, referring again to FIG. 3C, the direction of the electric field will be referred to.

【0041】いま、カソード電極5をアノード電極2に
比べて高電位にバイアスした場合、カソード電極5の近
傍にプラズマが発生し、インク槽10側のインク壁面を
加熱することで体積膨張を実現することになり、インク
吐出は可能であるが、吐出ノズル側のインクに対する吐
出力が気泡を介して間接的に伝達される。従って、アノ
ード電極2をカソード電極5よりも高電位にする様に、
図2のヘッド駆動レベル信号106 を設計する方が有利で
ある。
When the cathode electrode 5 is biased at a higher potential than the anode electrode 2, plasma is generated in the vicinity of the cathode electrode 5 and the ink wall surface on the ink tank 10 side is heated to realize volume expansion. That is, although the ink can be ejected, the ejection force for the ink on the ejection nozzle side is indirectly transmitted via the bubbles. Therefore, in order to make the anode electrode 2 have a higher potential than the cathode electrode 5,
It is advantageous to design the head drive level signal 106 of FIG.

【0042】更に、プラズマ振動は、周囲の温度が高い
程、振動エネルギーが増大する。即ち、図3(b)の水
素気泡23の温度を上昇させる目的で電気分解の過程に
おいて発生するジュール熱を有効に利用すべく、アノー
ド電極2の通電面積をカソード電極5のそれより小さく
する。これにより、アノード電極2の近傍で、電気分解
時電流密度が増大し、発生する水素気泡23の温度上昇
が望める。
Furthermore, in plasma vibration, the vibration energy increases as the ambient temperature increases. That is, the current-carrying area of the anode electrode 2 is made smaller than that of the cathode electrode 5 in order to effectively utilize the Joule heat generated in the electrolysis process in order to raise the temperature of the hydrogen bubble 23 in FIG. 3B. As a result, the current density during electrolysis increases near the anode electrode 2, and the temperature rise of the generated hydrogen bubbles 23 can be expected.

【0043】更に、インクと電極との関係について述べ
る。
Further, the relationship between the ink and the electrodes will be described.

【0044】通電特性を有するインクは、一般に、電界
溶液であって、電極表面に溶媒が析出したり、更には電
極自身がイオン化して消耗が激しい場合がある。このよ
うな問題は、電極材質の化学反応特性に由来する。従っ
て、電極の材質は非電解質で、且つ、反応性に乏しい
金、白金、ステンレス、チタン合金等を用いるのが望ま
しい。
The ink having the electricity-carrying property is generally an electric field solution, and a solvent may be deposited on the surface of the electrode, or the electrode itself may be ionized to be consumed greatly. Such problems result from the chemical reaction characteristics of the electrode material. Therefore, it is desirable to use gold, platinum, stainless steel, titanium alloy or the like, which is a non-electrolyte and poorly reactive material for the electrode.

【0045】なお、例えば、共通電極としてのカソード
電極5をステンレス板で、また、パターン電極としての
アノード電極2は白金(含メッキ)を使用して構成する
こともできる。
The cathode electrode 5 as the common electrode may be made of a stainless steel plate, and the anode electrode 2 as the pattern electrode may be made of platinum (including plating).

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような優れた効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
It has the following excellent effects.

【0047】(1) アノード電極とカソード電極とを近接
したので、比較的低印加電圧で放電プラズマ振動を起こ
すことができる。
(1) Since the anode electrode and the cathode electrode are close to each other, discharge plasma oscillation can be generated at a relatively low applied voltage.

【0048】(2) 各電極の開口部を流路の中心軸に対し
て対称に、特に、回転対称にすることで、電界気泡内の
電位分布を近似的に線形にすることができる。
(2) The potential distribution in the electric field bubble can be approximately linearized by making the openings of the respective electrodes symmetrical with respect to the central axis of the flow path, in particular, rotationally symmetrical.

【0049】(3) 電界気泡を利用するので、熱気泡等に
比べて応答性に優れ、更に、水素気泡中での放電開始電
圧は他の気体中でのそれより低いので、比較的低印加電
圧で放電プラズマ振動を起こすことができる。
(3) Since the electric field bubbles are used, the responsiveness is superior to that of the thermal bubbles and the discharge start voltage in the hydrogen bubbles is lower than that in the other gases, so that a relatively low voltage is applied. The voltage can cause discharge plasma oscillation.

【0050】(4) 電子の熱振動を利用してインク壁面を
加熱するようにしたので、微少量のインクに関して状態
変化が起こるのみで、インクや電極の熱による温度上昇
や変質は考慮する必要がない。
(4) Since the ink wall surface is heated by utilizing the thermal vibration of electrons, only the state change occurs with respect to a minute amount of ink, and it is necessary to consider the temperature rise and deterioration due to the heat of the ink and the electrode. There is no.

【0051】(5) プラズマ流体をインクと共に流路外に
放出するようにしたので、バブルジェット記録方式のよ
うな気泡の収縮過程を必要とせず、従って、流路内、と
りわけ、電極に対してキャビティエロージョン対策等が
不要となる。
(5) Since the plasma fluid is discharged together with the ink to the outside of the flow path, there is no need for a bubble contraction process as in the bubble jet recording system, and therefore, the flow path, especially to the electrodes, is not required. There is no need for cavity erosion countermeasures.

【0052】(6) アノード電極をカソード電極より高電
位にすることで、前者の近傍に強いプラズマ空間が形成
され、そのときのプラズマ振動エネルギーを吐出インク
に直接伝達することができる。
(6) By setting the anode electrode at a higher potential than the cathode electrode, a strong plasma space is formed in the vicinity of the former, and the plasma vibration energy at that time can be directly transmitted to the ejected ink.

【0053】(7) アノード電極の通電面積をカソード電
極のそれより小さくすることで、外部環境に左右されな
い電界気泡の温度を実現することができる。また、電極
材質に、金、白金、ステンレス、チタン合金等の非電解
質で、化学的に安定な金属を用いることにより、インク
の変質や、それによる目詰まりを未然に防止することが
できる。
(7) By making the conducting area of the anode electrode smaller than that of the cathode electrode, it is possible to realize the temperature of the electric field bubble which is not influenced by the external environment. Moreover, by using a non-electrolyte such as gold, platinum, stainless steel, and titanium alloy as the electrode material and a chemically stable metal, it is possible to prevent deterioration of the ink and clogging due to the deterioration.

【0054】これら効果は、結局、定常的インク吐出に
貢献するものである。
These effects eventually contribute to steady ink ejection.

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

【図1】本発明の一実施例のインクジェット記録装置に
おける記録ヘッド部の構成を示す分解図である。
FIG. 1 is an exploded view showing a configuration of a recording head unit in an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例による記録ヘッド部の制御系統図であ
る。
FIG. 2 is a control system diagram of a recording head unit according to the present embodiment.

【図3】本発明のインクジェット記録方式に関する動作
原理図である。
FIG. 3 is an operation principle diagram relating to the inkjet recording method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アノードプレート 2…アノード電極 3,6,9…開口部 4…インク吐出口 5…カソードプレート 7…インク供給口 8…ギャッププレート 10…インク槽 11…記録装置本体制御部 12…I/Oバス 13…データバッファ 14…流路選択信号発生器 15…スイッチ回路 16…レベル変換回路 17…電流増幅回路 18…記録ヘッド部 19…記録ヘッド制御部(電力制御手段) 21,23…水素気泡 22…酸素気泡 24,27…電子 25…水素分子 26…プラズマ流体 28…インクドット滴 101 …バッファビジー信号 102 …データ信号 103 …バッファレディ信号 104 …パルス幅制御信号 105 …ヘッド駆動指示信号 106 …ヘッド駆動レベル信号 107 …ヘッド駆動信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Anode plate 2 ... Anode electrode 3,6,9 ... Opening part 4 ... Ink discharge port 5 ... Cathode plate 7 ... Ink supply port 8 ... Gap plate 10 ... Ink tank 11 ... Recording device main body control part 12 ... I / O Bus 13 ... Data buffer 14 ... Flow path selection signal generator 15 ... Switch circuit 16 ... Level conversion circuit 17 ... Current amplification circuit 18 ... Recording head unit 19 ... Recording head control unit (electric power control means) 21, 23 ... Hydrogen bubble 22 ... oxygen bubbles 24, 27 ... electrons 25 ... hydrogen molecules 26 ... plasma fluid 28 ... ink dot drops 101 ... buffer busy signal 102 ... data signal 103 ... buffer ready signal 104 ... pulse width control signal 105 ... head drive instruction signal 106 ... head Drive level signal 107… Head drive signal

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを所要の方向へ吐出させるインク
吐出口とインク槽に連通されるインク供給口とを有する
流路内に、アノード電極とカソード電極とを配設し、両
電極に印加する電圧を制御することでインク吐出を実現
するインクジェット記録方式において、 前記流路内のインクに通電して水素気泡を発生させると
ともに、この水素気泡を強電場中に置いて前記アノード
電極と前記カソード電極との間に水素分子と電子から成
るプラズマ流体を発生させ、更に、プラズマ流体中の電
子を強電場で加速して熱振動させるようにしたことを特
徴とするインクジェット記録方式。
1. An anode electrode and a cathode electrode are arranged in a flow path having an ink ejection port for ejecting ink in a desired direction and an ink supply port communicating with an ink tank, and applied to both electrodes. In an ink jet recording method that realizes ink ejection by controlling a voltage, the ink in the flow path is energized to generate hydrogen bubbles, and the hydrogen bubbles are placed in a strong electric field and the anode electrode and the cathode electrode are placed. An ink jet recording method characterized in that a plasma fluid composed of hydrogen molecules and electrons is generated between and, and further, electrons in the plasma fluid are accelerated by a strong electric field to cause thermal oscillation.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェット記録方式
において、 前記インク供給口を直接前記インク槽に隣接させ、前記
流路内に毛細管現象を誘起することで、前記プラズマ流
体をインクと共に流路外に放出するようにしたことを特
徴とするインクジェット記録方式。
2. The ink jet recording system according to claim 1, wherein the ink supply port is directly adjacent to the ink tank, and a capillary phenomenon is induced in the flow channel, thereby causing the plasma fluid to flow outside the flow channel together with the ink. The inkjet recording method is characterized in that the ink is discharged to the inside.
【請求項3】 インクを所要の方向へ吐出させるインク
吐出口とインク槽に連通されるインク供給口とを有する
流路内に、アノード電極とカソード電極とを配設してな
るインクジェット記録装置において、 インク吐出口側のアノード電極とインク供給口側のカソ
ード電極との間に絶縁薄板を配して両電極を隣接させる
とともに、各電極の開口部をインク吐出方向の中心軸に
対して互いに回転対称な形状に形成してなることを特徴
とするインクジェット記録装置。
3. An ink jet recording apparatus in which an anode electrode and a cathode electrode are arranged in a flow path having an ink ejection port for ejecting ink in a desired direction and an ink supply port communicating with an ink tank. , An insulating thin plate is placed between the anode electrode on the ink ejection port side and the cathode electrode on the ink supply port side to adjoin both electrodes, and the openings of each electrode rotate relative to the central axis in the ink ejection direction. An inkjet recording apparatus, which is formed in a symmetrical shape.
【請求項4】 インクを所要の方向へ吐出させるインク
吐出口とインク槽に連通されるインク供給口とを有する
流路内に、アノード電極とカソード電極とを配設してな
るインクジェット記録装置において、 インク吐出口側のアノード電極をインク供給口側のカソ
ード電極よりも高電位とし、且つ、両電極の定電圧駆動
制御を行う電力制御手段を設けたことを特徴とするイン
クジェット記録装置。
4. An ink jet recording apparatus in which an anode electrode and a cathode electrode are arranged in a flow path having an ink ejection port for ejecting ink in a desired direction and an ink supply port communicating with an ink tank. An ink jet recording apparatus characterized in that an anode electrode on the ink ejection port side has a higher potential than a cathode electrode on the ink supply port side, and a power control means for controlling constant voltage driving of both electrodes is provided.
【請求項5】 前記アノード電極の通電面積をカソード
電極の通電面積よりも小さくしたことを特徴とする請求
項4記載のインクジェット記録装置。
5. The ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein the energization area of the anode electrode is smaller than the energization area of the cathode electrode.
【請求項6】 前記アノード電極及び前記カソード電極
の少なくとも表面部を、金、白金、ステンレス、チタン
合金、若しくはこれらの組み合わせのいずれかの材質で
形成したことを特徴とする請求項3ないし請求項5記載
のインクジェット記録装置。
6. The method according to claim 3, wherein at least the surface portions of the anode electrode and the cathode electrode are made of any material of gold, platinum, stainless steel, titanium alloy, or a combination thereof. 5. The inkjet recording device according to item 5.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6332668B1 (en) * 1996-07-24 2001-12-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of ejecting ink of an ink-jet printer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6332668B1 (en) * 1996-07-24 2001-12-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of ejecting ink of an ink-jet printer

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