JPH05286137A - Ink jet printer and driving method for the same - Google Patents

Ink jet printer and driving method for the same

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JPH05286137A
JPH05286137A JP11689692A JP11689692A JPH05286137A JP H05286137 A JPH05286137 A JP H05286137A JP 11689692 A JP11689692 A JP 11689692A JP 11689692 A JP11689692 A JP 11689692A JP H05286137 A JPH05286137 A JP H05286137A
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JP
Japan
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ink
nozzle
energy
driving
ink jet
Prior art date
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Application number
JP11689692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Miroku
美彦 弥勒
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP11689692A priority Critical patent/JPH05286137A/en
Publication of JPH05286137A publication Critical patent/JPH05286137A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize an ink jet printer capable of stably emitting an ink droplet. CONSTITUTION:In a nozzle end surface 4, the inside of the boundary 5 of the circumference of a nozzle 3 is treated so as to have hydrophilicity with respect to ink and the outside part thereof is treated so as to have a liquid repelling property with respect to ink. By performing preparatory driving by energy not reaching emission before the emission of ink, a uniform thin ink layer is formed to the periphery of the nozzle.

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、良好で安定したインク
滴を吐出可能なインクジェットプリンタおよびその駆動
方法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 printer capable of ejecting good and stable ink droplets and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドとして
は、特公昭55−107481号公報に記載されている
ように、ノズルの周囲をインクに対して親和性を持たせ
るように処理することにより、ノズルの周囲に均一なイ
ンク薄層を形成させ、良好で安定したインク滴の吐出が
可能なインクジェットプリンタを実現しようとするもの
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as described in Japanese Patent Publication No. 55-107481, as an ink jet recording head, by treating the periphery of the nozzle so as to have affinity with the ink, It is known to form an ink thin layer around the periphery to realize an inkjet printer capable of ejecting good and stable ink droplets.

【0003】ところが、このようなインクジェットプリ
ンタにおいては、ノズルの周囲に、必ずしも均一な薄層
を形成させることが可能ではない。そのため、印字の最
初の部分でインク吐出が不安定となり、印字品質が劣化
するという問題点があった。また、インクに対して親和
性を持たせた部分が広域であるために、ノズルから溢れ
たインクが横に広がり、均一なインク薄層の形成を安定
させることが困難であった。さらに、ノズルから溢れた
インクを回収する手段が必要となり、構造が複雑になる
という問題点があった。
However, in such an ink jet printer, it is not always possible to form a uniform thin layer around the nozzle. Therefore, there is a problem in that the ink ejection becomes unstable at the beginning of printing and the printing quality deteriorates. Further, since the portion having the affinity for the ink is wide, the ink overflowing from the nozzle spreads laterally, and it is difficult to stabilize the formation of a uniform thin ink layer. Furthermore, there is a problem that a structure is complicated because a means for collecting the ink overflowing from the nozzle is required.

【0004】別の従来のインクジェット記録ヘッドとし
て、特開昭58−92569号公報に記載されているよ
うに、ノズル面にインク濡れ性の良い薄膜層を形成する
ことにより、良好で安定したインク滴の吐出が可能なオ
ンデマンド型インクジェットヘッドを実現しようとする
ものが知られている。このインクジェット記録ヘッドに
おいても、ノズル周囲に均一な薄層を形成させるには不
十分である。また、このインクジェット記録ヘッドで
は、インク濡れ性の良い薄膜層を形成することだけに着
目しており、インクに対して撥液性を持つように処理す
る方法については言及されていない。
As another conventional ink jet recording head, as described in JP-A-58-92569, by forming a thin film layer having good ink wettability on the nozzle surface, good and stable ink droplets can be obtained. It is known to realize an on-demand type ink jet head capable of ejecting. Even in this inkjet recording head, it is not sufficient to form a uniform thin layer around the nozzle. Further, in this ink jet recording head, attention is focused only on forming a thin film layer having good ink wettability, and no mention is made of a method of treating the ink to have liquid repellency.

【0005】また、特開昭60−184852号公報や
特開昭60−132768号公報に記載されたインクジ
ェット記録ヘッドは、ノズル面のノズル周縁部を撥液性
を持つように処理し、他の部分を親和性を持つように処
理することにより、ノズル周囲にインクが溜まるのを防
止し、良好で安定したインク滴吐出可能なサーマルイン
クジェットを実現しようとするものである。しかしなが
ら、ノズル周縁部のインク滴の付着を完全に防止するこ
とは困難であり、ノズル近傍のインクの固着や乾燥によ
って撥液性が劣化することを避けることは難しい。ま
た、ノズル周縁部のインク滴の除去を重力に頼っている
ことから、下向きに印字する形式のインクジェット記録
ヘッドには、原理上適用困難である、という問題点もあ
る。
Further, in the ink jet recording head described in JP-A-60-184852 and JP-A-60-132768, the nozzle peripheral portion of the nozzle surface is treated so as to have liquid repellency, and other By treating the portions so that they have an affinity, it is intended to prevent the ink from accumulating around the nozzles and realize a good and stable thermal ink jet capable of ejecting ink droplets. However, it is difficult to completely prevent the ink droplets from adhering to the peripheral portion of the nozzle, and it is difficult to avoid deterioration of the liquid repellency due to sticking or drying of the ink near the nozzle. In addition, there is a problem that it is theoretically difficult to apply to an ink jet recording head of a type that prints downward because it relies on gravity to remove ink droplets from the peripheral edge of the nozzle.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ノズル周囲をインクに対し
て親和性を持つように処理し、その外側部分をインクに
対して撥液性を持つように処理し、さらに、吐出の前の
予備駆動によりノズル周囲に均一なインク薄層を形成さ
せることにより、良好で安定したインク滴吐出可能なイ
ンクジェットプリンタを実現することを目的とするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, in which the periphery of a nozzle is treated so as to have affinity for ink, and the outer portion thereof is lyophobic to ink. It is an object of the present invention to realize an inkjet printer capable of ejecting good and stable ink droplets by forming a uniform thin ink layer around the nozzle by pre-driving before ejection. It is a thing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1の発
明においては、プリントヘッドに設けられた1つ以上の
ノズルと、該ノズルと連通したインク流路と、インク滴
を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱体と、該
発熱体を駆動する発熱体駆動手段と、前記インク流路に
インクを供給するためのインク供給手段を有するインク
ジェットプリンタにおいて、前記ノズルの周囲が前記イ
ンクに対して親和性を持つように処理され、さらにその
外側部分が前記インクに対して撥液性を持つように処理
されており、前記駆動手段は、インク滴を吐出させるた
めに必要なエネルギーを前記発熱体に発生させるだけで
なく、前記吐出に必要なエネルギーよりも少ないエネル
ギーを発生するように構成されていることを特徴とする
ものである。
According to a first aspect of the present invention, one or more nozzles provided in a print head, an ink flow path communicating with the nozzles, and ink droplets are ejected. In an ink jet printer having a heating element for generating heat energy, a heating element driving means for driving the heating element, and an ink supply means for supplying ink to the ink flow path, the periphery of the nozzle is covered with the ink. The ink is treated so as to have an affinity for the ink, and the outer portion thereof is treated so as to have a liquid repellency with respect to the ink, and the driving means supplies the energy necessary for ejecting the ink droplets. It is characterized in that it is configured not only to generate heat in the heating element but also to generate less energy than the energy required for the ejection.

【0008】また、請求項2の発明においては、請求項
1記載のインクジェットプリンタにおいて、前記駆動手
段は、インク滴を吐出するために必要なエネルギーを発
生させる前に、前記吐出に必要なエネルギーよりも少な
いエネルギーを発生させる駆動方法を特徴とするもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet printer according to the first aspect, the driving means outputs the energy required for ejecting ink droplets before generating the energy required for ejecting the ink droplets. Is characterized by a driving method for generating less energy.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、ノズル周囲がインクに対して
親和性を持ち、その外側部分がインクに対して撥液性を
持つから、ノズルから出たインクが広範囲に広がること
はない。また、吐出に必要なエネルギーを発生させる前
に、より少ないエネルギーを発生させることにより、吐
出の前にノズル周囲に均一かつ安定なインク薄層を形成
させることができ、良好で安定したインク滴吐出が可能
になる。また、ノズル面に付着したインク滴は、親水性
部分にあるものは、インク滴が吐出するに至らないエネ
ルギーでインクをノズルから溢れさせてインク膜を形成
することにより、インクの表面張力を利用して、ノズル
内に回収でき、撥液性部分にあるインク滴は、外部から
インク滴をノズル面にぶつけるようにし、ぶつけたイン
ク滴をノズル面に付着したインク滴と合体させて除去す
ることもできる。
According to the present invention, since the periphery of the nozzle has an affinity for the ink and the outer portion has liquid repellency for the ink, the ink ejected from the nozzle does not spread over a wide range. In addition, by generating less energy before generating the energy required for ejection, it is possible to form a uniform and stable thin ink layer around the nozzle before ejection, and good and stable ink droplet ejection. Will be possible. In addition, if the ink droplets that have adhered to the nozzle surface are in the hydrophilic portion, the surface tension of the ink is utilized by forming the ink film by causing the ink to overflow from the nozzle with energy that does not result in the ink droplets being ejected. Then, the ink droplets that can be collected in the nozzle and that are in the liquid repellent area should be removed by externally hitting the ink droplets on the nozzle surface and combining the hit ink droplets with the ink droplets adhering to the nozzle surface. You can also

【0010】[0010]

【実施例】図7乃至図9は、従来例および本発明の実施
例のサーマルインクジェットヘッドを説明するためのも
のであり、図7は斜視図、図8はヒータ基板の平面図、
図9(A)はチャネル基板の平面図、図9(B)はその
A−A断面図である。図中、1はヒータ基板、2はチャ
ネル基板、3はノズル、7はインク流路、8はヒータ、
9はインク供給口、10は気泡、11はインク滴、12
は共通電極、13は共通電極端子、14は個別電極、1
5は個別電極端子、16は接着面である。ヒータ基板1
およびチャンネル基板2は、フォトリソグラフィーによ
りSi基板上に形成され、両者を接着後にダイシングソ
ーにより切断されて、図7のヘッドが製作される。図に
示すように、チャンネル基板2は、ヒータ基板1上にイ
ンク流路7を形成し、ヒータ8に通電することによって
発生した気泡10により、インク滴11が吐出される。
7 to 9 are for explaining a thermal ink jet head of a conventional example and an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view, FIG. 8 is a plan view of a heater substrate,
9A is a plan view of the channel substrate, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA. In the figure, 1 is a heater substrate, 2 is a channel substrate, 3 is a nozzle, 7 is an ink flow path, 8 is a heater,
9 is an ink supply port, 10 is a bubble, 11 is an ink drop, 12
Is a common electrode, 13 is a common electrode terminal, 14 is an individual electrode, 1
Reference numeral 5 is an individual electrode terminal, and 16 is an adhesive surface. Heater substrate 1
The channel substrate 2 and the channel substrate 2 are formed on the Si substrate by photolithography, and the both are bonded and then cut by a dicing saw to manufacture the head of FIG. As shown in the figure, in the channel substrate 2, the ink flow path 7 is formed on the heater substrate 1, and the ink droplets 11 are ejected by the bubbles 10 generated by energizing the heater 8.

【0011】まず、従来例のサーマルインクジェットヘ
ッドの駆動方法について、図8を中心にして説明する。
共通電極端子13および個別電極端子15は、外部のヘ
ッド駆動装置に電気的に接続される。共通電極12に3
0V程度の直流電圧をかける。個別電極14は、駆動時
のみ接地電位とし、それ以外の時はハイインピーダンス
状態にしておく。その結果、駆動時には、共通電極端子
13から共通電極12、ヒータ8、個別電極14、個別
電極端子15の回路で電流が流れる。この電流により、
図7で説明したように、ヒータ8で発生した熱により、
気泡10が発生して急激に成長し、インク滴11が吐出
される。インク滴の吐出によって減少したノズル近傍の
インクは、インク供給口9からインクの表面張力により
再充填される。
First, a driving method of a conventional thermal ink jet head will be described with reference to FIG.
The common electrode terminal 13 and the individual electrode terminal 15 are electrically connected to an external head drive device. 3 on common electrode 12
Apply a DC voltage of about 0V. The individual electrode 14 is set to the ground potential only during driving, and is set to a high impedance state otherwise. As a result, at the time of driving, current flows from the common electrode terminal 13 through the circuit of the common electrode 12, the heater 8, the individual electrode 14, and the individual electrode terminal 15. With this current,
As described with reference to FIG. 7, due to the heat generated by the heater 8,
Bubbles 10 are generated and grow rapidly, and ink drops 11 are ejected. The ink in the vicinity of the nozzle, which has decreased due to the ejection of the ink droplet, is refilled from the ink supply port 9 by the surface tension of the ink.

【0012】図9(A)に示すチャンネル基板の下の辺
が、図8に示すヒータ基板の上の辺と重なって接着され
て、ノズル端面となる。また、図9(B)の凹部がヒー
タ上にインク流路7を形成する。図9(A)の斜線を施
した部分はヒータ基板との接着面である。各々の接着面
が隣接するインク流路間を隔離し、流路間のインクの移
動はない。
The lower side of the channel substrate shown in FIG. 9A overlaps and is adhered to the upper side of the heater substrate shown in FIG. 8 to form a nozzle end face. Further, the concave portion of FIG. 9B forms the ink flow path 7 on the heater. The shaded portion in FIG. 9A is the bonding surface with the heater substrate. Each adhesive surface separates adjacent ink channels and there is no ink transfer between the channels.

【0013】図1は、本発明のインクジェットプリンタ
の一実施例におけるサーマルインクジェットヘッドのノ
ズル端面の模式図である。図中、1はヒータ基板、2は
チャネル基板、3はノズル、4はノズル端面、5は撥液
性皮膜の境界である。上述したように、ノズル端面3
は、ダイシングソーにより切断されたシリコンの面であ
り、使用するインクとの接触角は、20〜30度であ
り、インクに対して親和性を持っている。なお、使用し
たインクの組成は、水60重量%、ジエチレングリコー
ル38重量%、染料2重量%であり、粘度2cp、表面
張力40dyne/cmであった。図に示すノズル端面
4は、もともとインクに対して親和性を持つノズル端面
に撥液処理を行なったものである。撥液性皮膜5は、ノ
ズル開口の近傍には施されていない。したがって、ノズ
ル開口の近傍の境界5の内側は、親インク性である。
FIG. 1 is a schematic view of a nozzle end surface of a thermal ink jet head in an embodiment of the ink jet printer of the present invention. In the figure, 1 is a heater substrate, 2 is a channel substrate, 3 is a nozzle, 4 is a nozzle end face, and 5 is a boundary of a liquid repellent film. As described above, the nozzle end face 3
Is a surface of silicon cut by a dicing saw, and has a contact angle with the ink to be used of 20 to 30 degrees, which has an affinity for the ink. The composition of the ink used was 60% by weight of water, 38% by weight of diethylene glycol, 2% by weight of dye, the viscosity was 2 cp, and the surface tension was 40 dyne / cm. The nozzle end face 4 shown in the figure is a nozzle end face that originally has affinity for ink and is subjected to liquid repellent treatment. The liquid repellent film 5 is not applied near the nozzle opening. Therefore, the inside of the boundary 5 near the nozzle opening is ink-philic.

【0014】撥液処理の方法を図1で簡単に説明する。
図7で説明したインク供給口9より乾燥空気を流量5
[l/min]程度でノズル3から噴出させながら、シ
リコーン樹脂(東レ・ダウ・コーニング・シリコーン社
製)の10%トルエン溶液中に20秒間浸漬し、自然乾
燥後、乾燥空気の噴出を止めた。次いで、これを120
℃で30分の加熱によって硬化、焼き付けを行ない撥液
性皮膜を形成した。その結果、ノズル端面4のほぼ全面
に、撥液性被膜が形成された。この被膜のインクとの接
触角は75度であり、ダイシングソーにより切断された
シリコン面に比べて高い撥液性を持つものである。しか
し、ノズル3から噴出する乾燥空気のために、ノズルの
ごく近傍である境界5の内側には、撥液性被膜が形成さ
れず、インクに対する親和性を保持した。
A method of liquid repellent treatment will be briefly described with reference to FIG.
A flow rate of dry air is 5 from the ink supply port 9 described in FIG.
While being ejected from the nozzle 3 at a rate of [l / min], it was immersed in a 10% toluene solution of a silicone resin (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) for 20 seconds, and after natural drying, ejection of dry air was stopped. .. Then this is 120
The liquid repellent film was formed by curing and baking by heating at 30 ° C. for 30 minutes. As a result, a liquid-repellent coating was formed on almost the entire nozzle end surface 4. The contact angle of this coating with the ink is 75 degrees, and it has higher liquid repellency than the silicon surface cut by the dicing saw. However, due to the dry air ejected from the nozzle 3, the liquid-repellent film was not formed inside the boundary 5 which was in the immediate vicinity of the nozzle, and the affinity for the ink was retained.

【0015】図2は、従来例のサーマルインクジェット
ヘッドにおけるノズル端面の模式図である。図中、図1
と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。サ
ーマルインクジェットヘッドの構造は、図4で説明した
実施例と同じであるが、ノズル端面4に施した撥液処理
が異なる。すなわち、撥液処理の際の乾燥空気の流量を
上述したように、1[l/min]程度に押さえて撥液
処理を行なった結果、ノズル3以外の全面に撥液性被膜
が形成され、ノズル端面4の全面が撥液性を示すように
なった。
FIG. 2 is a schematic view of a nozzle end surface in a conventional thermal ink jet head. In the figure,
The same reference numerals are given to the same portions as, and the description thereof will be omitted. The structure of the thermal inkjet head is the same as that of the embodiment described with reference to FIG. 4, but the liquid repellent treatment applied to the nozzle end surface 4 is different. That is, as described above, the flow rate of the dry air during the liquid repellent treatment is suppressed to about 1 [l / min] to perform the liquid repellent treatment, and as a result, the liquid repellent coating film is formed on the entire surface other than the nozzle 3. The entire nozzle end surface 4 became liquid-repellent.

【0016】次に、本発明の一実施例におけるヒータ駆
動方法について説明する。図3は、ヒータ駆動回路の等
価回路図である。VC は共通電極に印加する直流電圧を
意味し、抵抗R1 ,R2 ,R3 ,・・・はヒータを意味
する。T1 ,T2 ,T3 ,・・・はヒータ電流制御素
子、Vg1,Vg2,Vg3,・・・は制御信号である。VC
は、30Vに設定した。この実施例では、MOSFET
を用いたヒータ電流制御素子が、ヒータ基板上にフォト
リソグラフィーにより形成されており、そのゲート電極
に加えられた制御信号Vg1,Vg2,Vg3,・・・によっ
て、各ヒータ電流を制御することができる。
Next, a heater driving method in one embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the heater drive circuit. V C means a DC voltage applied to the common electrode, and resistors R 1 , R 2 , R 3 , ... Mean heaters. T 1 , T 2 , T 3 , ... Are heater current control elements, and V g1 , V g2 , V g3 , ... Are control signals. V C
Was set to 30V. In this embodiment, the MOSFET
Is formed on the heater substrate by photolithography, and each heater current is controlled by control signals V g1 , V g2 , V g3 , ... Applied to the gate electrode of the heater current control element. be able to.

【0017】図4は、制御信号発生回路のブロック図で
ある。図中、20はパルス発生回路、21は制御デー
タ、22は駆動パルス発生回路、23はヒータ選択回路
である。制御データ21は、画像データに基づいて順次
送られてくるものであり、ヒータに通電するか否かの情
報と、その通電がインク滴の吐出に至らない予備通電で
あるか、あるいは、吐出させるための通電であるかの情
報の計2ビットのデータである。パルス発生回路20で
は、パルス幅4μsのインク吐出用基本パルスと、パル
ス幅3.4μsの予備通電用基本パルスを発生させる。
駆動パルス発生回路22は、制御データに基づいて、 吐出用基本パルス送出 予備通電用基本パルス送出 パルス送出せず の3つの動作のうちの1つを行なう。ヒータ選択回路
は、入力である基本パルスを、吐出すべきヒータに順次
印加するための回路であり、その出力にVg1,Vg2,V
g3,・・・が得られる。
FIG. 4 is a block diagram of the control signal generating circuit. In the figure, 20 is a pulse generation circuit, 21 is control data, 22 is a drive pulse generation circuit, and 23 is a heater selection circuit. The control data 21 is sequentially sent based on the image data, and information on whether or not to energize the heater, and whether or not the energization is preliminary energization that does not result in the ejection of ink droplets or is ejected. This is a total of 2 bits of data indicating whether or not the power is being supplied. The pulse generation circuit 20 generates a basic pulse for ink ejection having a pulse width of 4 μs and a basic pulse for preliminary energization having a pulse width of 3.4 μs.
The drive pulse generation circuit 22 performs one of three operations based on the control data: discharge basic pulse transmission, preliminary energization basic pulse transmission, and pulse transmission. The heater selection circuit is a circuit for sequentially applying the input basic pulse to the heater to be ejected , and outputs V g1 , V g2 , and V g at its outputs.
g3 , ... is obtained.

【0018】この実施例では、図1で説明したノズル端
面を持つサーマルインクジェットヘッドを、図3,図4
に示すヒータ駆動方法で駆動する。その際、印字開始の
前に全ノズルに対して、順次予備通電を行なう。予備通
電のパルス幅は、正常なインク滴吐出には至らないが、
ノズルから微量なインクが吐出され、ノズル面に付着す
るように設定されている。この実施例では、インク滴の
吐出を開始するパルス幅が3.5μsであるのに対し
て、3.4μsのパルス幅において上記の状態を得た。
このように正常なインク滴の吐出に必要なパルス幅より
もわずかに短いパルス幅、すなわち、正常なインク滴の
吐出に必要なエネルギーよりもわずかに少ないエネルギ
ーで駆動すると、ミスト状の小さな多数のインク滴が低
速でノズルから吐出される。その結果、大部分のインク
滴がノズル面に付着するため、この状態で適切な時間だ
け駆動することにより、ノズル面に必要なだけのインク
を付着させることができる。
In this embodiment, the thermal ink jet head having the nozzle end face described in FIG.
It is driven by the heater driving method shown in. At that time, pre-energization is sequentially performed to all nozzles before the start of printing. The pulse width of pre-energization does not reach normal ink droplet ejection,
It is set so that a small amount of ink is ejected from the nozzle and adheres to the nozzle surface. In this embodiment, the pulse width for starting the ejection of the ink droplets is 3.5 μs, while the above condition is obtained at the pulse width of 3.4 μs.
In this way, when driving with a pulse width slightly shorter than the pulse width required for normal ink droplet ejection, that is, with energy slightly less than the energy required for normal ink droplet ejection, a large number of mist-like small Ink droplets are ejected from the nozzle at low speed. As a result, most of the ink droplets adhere to the nozzle surface, and by driving the nozzle surface in this state for an appropriate time, it is possible to adhere the required amount of ink to the nozzle surface.

【0019】また、インク供給口から供給されるインク
圧力を、ノズルに対して−10mmH2 O〜−100m
mH2 O程度の適切な値の負圧に設定することにより、
予備通電によりノズル面の撥液性被膜部分に付着したイ
ンクは、表面張力により自然にノズル内に戻る。その結
果、全ノズルに対する予備通電により、図1の撥液性被
膜の境界5の内側である親和性部分に、インクの薄層が
均一に全ノズルに対して形成され、全ノズルの印字が開
始直後から良好にかつ安定して行なうことができる。
Further, the ink pressure supplied from the ink supply port is -10 mmH 2 O to -100 m with respect to the nozzle.
By setting the negative pressure to an appropriate value such as mH 2 O,
The ink attached to the liquid repellent coating on the nozzle surface by the pre-energization naturally returns to the inside of the nozzle due to the surface tension. As a result, by pre-energizing all the nozzles, a thin layer of ink is uniformly formed on all the nozzles in the affinity portion inside the boundary 5 of the liquid repellent coating in FIG. 1, and printing of all nozzles starts. Immediately after that, it can be performed satisfactorily and stably.

【0020】なお、図1で説明した実施例のインクジェ
ットヘッドにおけるノズルのピッチは85μm、ノズル
の高さは45μmである。インクに対する親和性を保持
するノズル近傍の領域の大きさは、ヘッドに撥液性被膜
を形成する際の乾燥空気の流量を変えることにより制御
可能である。このようにして親和性領域を変化させたヘ
ッドの印字品質を評価した。その結果、この親和性領域
は、十分なインク被膜を確保するために、上述のノズル
寸法では、最小でも直径60μm程度の円相当の面積は
必要であり、また、安定してインク被膜を保持するため
に、ノズルを中心として幅0.5mm程度の帯状領域が
上限となることがわかった。
In the ink jet head of the embodiment described in FIG. 1, the nozzle pitch is 85 μm and the nozzle height is 45 μm. The size of the area near the nozzle that maintains the affinity for ink can be controlled by changing the flow rate of dry air when forming the liquid repellent coating film on the head. In this way, the print quality of the head with the changed affinity region was evaluated. As a result, in order to secure a sufficient ink film, this affinity region requires an area corresponding to a circle with a diameter of at least about 60 μm in the nozzle size described above, and also stably holds the ink film. Therefore, it was found that the band-shaped region having a width of about 0.5 mm around the nozzle is the upper limit.

【0021】同様のヘッドを用いて予備通電を行なわな
い場合、親和性部分にインクの小滴が不均一に付着して
いるため、インクの吐出が不安定になったり吐出方向が
曲がったりして、印字品質が劣化することがある。
If the same head is not used for pre-energization, ink droplets are non-uniformly adhered to the affinity portion, which makes ink ejection unstable or causes the ejection direction to bend. , The print quality may deteriorate.

【0022】また、図2で説明した従来のヘッドを用い
て、予備通電を行なわない従来の方法で駆動した場合、
開始直後の印字は良好だが、吐出に伴ってインクの小滴
が不均一にノズル近傍に付着するため、インクの吐出方
向が曲がる現象が見られた。また、1度付着したインク
の小滴が乾燥した部分は、他の部分よりも撥液性が低下
するため、インクの小滴が溜まり易くなり、インク吐出
が不安定になったり、吐出方向が曲がることにより、印
字品質が劣化することが多かった。
When the conventional head described with reference to FIG. 2 is used to drive by the conventional method without pre-energization,
Although the printing just after the start was good, the phenomenon that the ink ejection direction was bent was observed because the ink droplets nonuniformly adhered to the vicinity of the nozzle as the ink was ejected. Further, since the liquid repellency of the portion where the ink droplets once adhered is dried is lower than that of the other portions, the ink droplets are likely to be accumulated and the ink ejection becomes unstable or the ejection direction is changed. The bending often deteriorates the print quality.

【0023】図5は、本発明のインクジェットプリンタ
の他の実施例におけるサーマルインクジェットヘッドの
ノズル端面の模式図である。図中、図1と同様な部分に
は同じ符号を付して説明を省略する。この実施例では、
横1列に並んだノズル近傍の帯状の部分である2本の境
界5の内側が、インクに対して親和性を持ち、残りの部
分が撥液性を持つ。この実施例も、図1の実施例と同様
に、インクに対して親和性を持つノズル端面に、撥液性
被膜を形成したものである。
FIG. 5 is a schematic view of a nozzle end surface of a thermal ink jet head in another embodiment of the ink jet printer of the present invention. In the figure, parts similar to those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted. In this example,
The inside of the two boundaries 5, which are strip-shaped portions in the vicinity of the nozzles arranged in one horizontal row, has affinity for the ink, and the remaining portion has liquid repellency. In this embodiment as well, as in the embodiment of FIG. 1, a liquid repellent coating is formed on the nozzle end surface that has affinity for ink.

【0024】撥液処理の方法を図6を参照して簡単に説
明する。図中、図5と同様な部分には同じ符号を付して
説明を省略する。6は撥液処理用治具、7はインク流路
である。図1で説明したインク供給口9より、乾燥空気
を流量5[l/min]程度でノズル3から噴出させ、
ノズル端面4を、図に示すようにノズル列に対向する平
面を有する撥液処理用治具6に近づけた状態で、シリコ
ーン樹脂(東レ・ダウ・コーニング・シリコーン社製)
の10%トルエン溶液中に20秒間浸漬する。そして、
撥液性被膜が乾燥後に空気の噴出を止めた。その結果、
ノズル端面4を撥液処理用治具6に近づけた状態では、
空気の流れのために、ノズル近傍の部分には撥液性被膜
が形成されない。その結果、ノズル近傍の帯状の部分に
のみ撥液性被膜が形成されないために、この部分がイン
クに対して親和性を持ち、残りの部分には撥液性被膜が
形成されるので撥液性を持つものである。
The liquid repellent treatment method will be briefly described with reference to FIG. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 is a jig for liquid repellent treatment, and 7 is an ink flow path. Dry air is ejected from the nozzle 3 at a flow rate of about 5 [l / min] from the ink supply port 9 described with reference to FIG.
Silicone resin (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) in a state where the nozzle end surface 4 is brought close to a liquid repellent treatment jig 6 having a flat surface facing the nozzle row as shown in the figure.
Immerse in 10% toluene solution of 10 seconds for 20 seconds. And
After the liquid repellent coating film was dried, the jet of air was stopped. as a result,
When the nozzle end surface 4 is brought close to the liquid repellent treatment jig 6,
Due to the air flow, the liquid-repellent coating is not formed in the vicinity of the nozzle. As a result, since the liquid-repellent coating is not formed only on the strip-shaped portion near the nozzle, this portion has an affinity for ink, and the liquid-repellent coating is formed on the remaining portion, so that the liquid-repellent coating is formed. Is to have.

【0025】図5で説明したノズル端面を持つサーマル
インクジェットヘッドを、図1で説明したヘッドと同様
に、図3,図4に示すヒータ駆動方法で駆動した。その
結果、図1で説明したヘッドと同様に、全ノズルに対す
る予備通電により、図5の撥液性被膜の境界6の内側で
ある親和性部分にインクの薄層が均一に全ノズルに対し
て形成され、全ノズルの印字が開始直後から良好にかつ
安定して行なわれた。
The thermal ink jet head having the nozzle end face described with reference to FIG. 5 was driven by the heater driving method shown in FIGS. 3 and 4 similarly to the head described with reference to FIG. As a result, similarly to the head described with reference to FIG. 1, by pre-energizing all the nozzles, a thin layer of ink is uniformly applied to all the nozzles in the affinity portion inside the boundary 6 of the liquid repellent coating in FIG. Immediately after the start of printing, printing of all nozzles was performed satisfactorily and stably.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下に述べる効果を持つ。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.

【0027】 ノズル近傍がインクに対して親和性を
持ち、それ以外の部分がインクに対して撥液性を持つよ
うに処理されているため、ノズル近傍の親和性部分にイ
ンクの薄層が安定して保持されるので、インク滴吐出を
良好かつ安定に行なうことができる。
Since the vicinity of the nozzle has an affinity for the ink and the other portion is processed to be liquid repellent to the ink, a thin ink layer is stable in the affinity portion near the nozzle. The ink droplets can be ejected well and stably.

【0028】 インク滴吐出には至らないが、ノズル
から微小なインクが吐出されノズル面に付着するだけの
エネルギーをヒータに発生させることが可能なため、必
要な時にノズル近傍の親和性部分全面にインクの薄層を
形成させることができ、常に良好かつ安定した印字を行
なうことができる。
Although ink droplets cannot be ejected, it is possible to generate enough energy for the heater to eject minute ink from the nozzle and adhere to the nozzle surface, so that the entire affinity area near the nozzle can be generated when necessary. A thin layer of ink can be formed, and good and stable printing can always be performed.

【0029】 インク滴吐出を安定化する際にノズル
端面に異物が触れることがなく、ノズル端面のインクに
対する親和性および撥液性を長期にわたって保持でき
る。という効果がある。
When stabilizing the ejection of ink droplets, foreign matter does not come into contact with the nozzle end surface, and the affinity of the nozzle end surface for ink and liquid repellency can be maintained for a long period of time. There is an effect.

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

【図1】 本発明の一実施例のサーマルインクジェット
ヘッドのノズル端面の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a nozzle end surface of a thermal inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】 従来例のサーマルインクジェットヘッドのノ
ズル端面の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of a nozzle end surface of a conventional thermal inkjet head.

【図3】 ヒータ駆動回路の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a heater drive circuit.

【図4】 制御信号発生回路のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a control signal generation circuit.

【図5】 本発明の他の実施例におけるサーマルインク
ジェットヘッドのノズル端面の模式図である。
FIG. 5 is a schematic view of a nozzle end surface of a thermal inkjet head according to another embodiment of the present invention.

【図6】 図5の実施例の撥液処理方法の説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a liquid repellent treatment method according to the embodiment of FIG.

【図7】 サーマルインクジェットヘッドの斜視図であ
る。
FIG. 7 is a perspective view of a thermal inkjet head.

【図8】 ヒータ基板の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a heater substrate.

【図9】 チャネル基板の平面図とそのA−A断面図で
ある。
FIG. 9 is a plan view of the channel substrate and a cross-sectional view taken along the line AA.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒータ基板、2 チャネル基板、3 ノズル、4
ノズル端面、5 撥液性皮膜の境界、6 撥液処理用治
具、7 インク流路、8 ヒータ、9 インク供給口、
10 気泡、11 インク滴、12 共通電極、13
共通電極端子、14 個別電極、15 個別電極端子、
16 接着面。
1 heater substrate, 2 channel substrate, 3 nozzles, 4
Nozzle end face, 5 liquid-repellent film boundary, 6 liquid-repellent treatment jig, 7 ink flow path, 8 heater, 9 ink supply port,
10 bubbles, 11 ink drops, 12 common electrode, 13
Common electrode terminal, 14 individual electrodes, 15 individual electrode terminals,
16 Adhesive surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8306−2C B41J 3/04 102 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location 8306-2C B41J 3/04 102 Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プリントヘッドに設けられた1つ以上の
ノズルと、該ノズルと連通したインク流路と、インク滴
を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱体と、該
発熱体を駆動する発熱体駆動手段と、前記インク流路に
インクを供給するためのインク供給手段を有するインク
ジェットプリンタにおいて、 前記ノズルの周囲が前記インクに対して親和性を持つよ
うに処理され、さらにその外側部分が前記インクに対し
て撥液性を持つように処理されており、前記駆動手段
は、インク滴を吐出させるために必要なエネルギーを前
記発熱体に発生させるだけでなく、前記吐出に必要なエ
ネルギーよりも少ないエネルギーを発生するように構成
されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
1. A printhead, at least one nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a heating element for generating thermal energy for ejecting ink droplets, and a driving element for driving the heating element. In an ink jet printer having a heating element drive means and an ink supply means for supplying ink to the ink flow path, the periphery of the nozzle is processed so as to have an affinity for the ink, and the outer portion is further processed. The driving means is processed so as to have liquid repellency with respect to the ink, and the drive means not only causes the heating element to generate energy necessary for ejecting ink droplets, but also drives the energy higher than the energy required for ejection. An inkjet printer characterized in that it is configured to generate less energy.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェットプリンタ
において、前記駆動手段は、インク滴を吐出するために
必要なエネルギーを発生させる前に、前記吐出に必要な
エネルギーよりも少ないエネルギーを発生させることを
特徴とするインクジェットプリンタの駆動方法。
2. The inkjet printer according to claim 1, wherein the driving unit generates less energy than the energy required for the ejection before generating the energy required for ejecting the ink droplet. A method for driving an ink jet printer, which is a feature.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6243112B1 (en) 1996-07-01 2001-06-05 Xerox Corporation High density remote plasma deposited fluoropolymer films

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6243112B1 (en) 1996-07-01 2001-06-05 Xerox Corporation High density remote plasma deposited fluoropolymer films
US6444275B1 (en) 1996-07-01 2002-09-03 Xerox Corporation Method for remote plasma deposition of fluoropolymer films

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