JPH06106725A - Recording method by electrostatic deformation type ink jet and electrostatic deformation type ink jet head - Google Patents

Recording method by electrostatic deformation type ink jet and electrostatic deformation type ink jet head

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JPH06106725A
JPH06106725A JP4274410A JP27441092A JPH06106725A JP H06106725 A JPH06106725 A JP H06106725A JP 4274410 A JP4274410 A JP 4274410A JP 27441092 A JP27441092 A JP 27441092A JP H06106725 A JPH06106725 A JP H06106725A
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JP
Japan
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ink
electrode
elastic body
electrodes
nozzle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4274410A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Sakai
捷夫 酒井
Mitsuo Hasebe
光雄 長谷部
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06106725A publication Critical patent/JPH06106725A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane

Abstract

PURPOSE:To provide a new ink jet method which uses a water-color ink with high safety, can be controlled by a low voltage, can use a high driving frequency, and in addition, for which a slit or multi-nozzle can be used by a simple structure. CONSTITUTION:A nozzle 13 is formed by confrontingly arranging a rigid electrode 11 and elastic electrode 12, and a tinted liquid 14 with a high dielectric constant is put in the nozzle. A voltage is applied between the rigid electrode 11 and elastic electrode 12, and the elastic electrode is made to deform toward the rigid electrode by an electrostatic attracting force which is applied between opposite polarity charge phases which are induced at both electrodes, and particles 14a of the tinted liquid are made to fly from the leading end 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、マルチノズル又はスリ
ットを使用するインクジェット記録方式に関し、特に、
弾性体電極の静電変形によりインクを飛翔させる新しい
タイプのインクジェット方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording system using a multi-nozzle or slit, and in particular,
The present invention relates to a new type of inkjet system in which ink is ejected by electrostatic deformation of an elastic electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録方式の代表的なもの
の一つに、静電吸引方式がある。この方式は、非常に小
さなインク液滴が形成可能なことや、マルチノズル化が
容易である等の利点を有している。
2. Description of the Related Art An electrostatic suction method is one of the typical ink jet recording methods. This method has the advantages that very small ink droplets can be formed and that multi-nozzles can be easily formed.

【0003】図18は静電吸引方式の原理を示す。同図
において、1は絶縁体によって分離された多数の記録電
極、2は多数の記録電極1の全体に対応する単一の対向
電極を示す。各記録電極1は、共通する対向電極2との
間に、それぞれに+3kvが独立して印加できる。両電
極1,2の間には隙間があり、この隙間の記録電極1側
には油性インク3が供給され、対向電極2側には記録紙
4が配置される。
FIG. 18 shows the principle of the electrostatic attraction method. In FIG. 1, reference numeral 1 is a large number of recording electrodes separated by an insulator, and 2 is a single counter electrode corresponding to the whole of a large number of recording electrodes 1. +3 kv can be independently applied to each of the recording electrodes 1 and the common counter electrode 2. There is a gap between the electrodes 1 and 2, the recording ink 1 is supplied to the recording electrode 1 side of this gap, and the recording paper 4 is arranged on the counter electrode 2 side.

【0004】任意の記録電極1(この図では中央と左側
の記録電極)に+3kvが印加されると、その電極上の
油性インクのメニスカス3aは(+)に帯電し、静電力
で吸引される。このとき、メニスカス3aは図のように
記録電極1から対向電極に向かって縦に分極していて、
その分極電荷に記録電極1と対向電極2の電位差で形成
されている電界が作用し、そのクーロン力でインク粒子
3bが飛翔し、記録紙4に達して画像を印刷する。
(注、分極電荷にプラスして記録電極より注入された注
入電荷にもクーロン力を作用させている)
When +3 kv is applied to an arbitrary recording electrode 1 (the recording electrode on the center and the left side in this figure), the meniscus 3a of the oil-based ink on the electrode is charged (+) and attracted by electrostatic force. . At this time, the meniscus 3a is vertically polarized from the recording electrode 1 toward the counter electrode as shown in the figure,
An electric field formed by the potential difference between the recording electrode 1 and the counter electrode 2 acts on the polarized charge, and the Coulomb force causes the ink particles 3b to fly and reach the recording paper 4 to print an image.
(Note: Coulomb force is applied to the injected charge injected from the recording electrode in addition to the polarization charge.)

【0005】しかし、この静電吸引方式には、以下のよ
うな問題点がある。 (1) 印加電圧が数キロボルトと非常に高く、改良タイプ
でも500ボルト程度の高電圧が必要である。IC制御
ができない電圧のため、回路等が大きくなるのみなら
ず、汎用部品が使用できないためコストも高くなる。 (2) また、使用するインクも油性であるため安全性に問
題がある。
However, this electrostatic attraction method has the following problems. (1) The applied voltage is as high as several kilovolts, and even the improved type requires a high voltage of about 500 volts. The voltage that cannot be controlled by the IC not only increases the size of the circuit, but also increases the cost because general-purpose parts cannot be used. (2) Further, since the ink used is oily, there is a problem in safety.

【0006】(3) 油性インクは抵抗が高く、誘電率が低
いため、分極の緩和時間が遅く、応答周波数が低い。 (4) インク粒子は一様に強く帯電するのでインク粒子間
にクーロン力が働き飛翔距離を長くすると解像力が悪く
なる。
(3) Since the oil-based ink has high resistance and low dielectric constant, the relaxation time of polarization is slow and the response frequency is low. (4) Since the ink particles are uniformly and strongly charged, the Coulomb force acts between the ink particles and the resolving power deteriorates when the flight distance is increased.

【0007】(5) 静電吸引力が小さいため、前もってイ
ンクに飛び出さない限界の静圧力を加えてスリットやノ
ズルの先端にインクのメニスカスを形成しているが、こ
れがわずかな振動でも崩れて異常画像となる。 (6) 磁性インクを使用する磁性インクジェットも提案さ
れているが、磁性インクはそれ自体で着色されているの
で、カラー化できない。
(5) Since the electrostatic attraction force is small, the static meniscus of the ink is formed at the tip of the slit or nozzle by applying a static pressure of a limit that does not jump to the ink in advance, but this is broken even by a slight vibration. It becomes an abnormal image. (6) A magnetic ink jet using a magnetic ink has been proposed, but the magnetic ink is colored by itself and thus cannot be colored.

【0008】また、静電吸引方式に似た方式として、E
R流体インクジェットが知られている。ER流体(Elec
tro-Rheologilcal fluid) は、油性分散媒に微粒子粉末
を分散させたものであり、電界を印加すると見掛けの粘
度が数十倍から数百倍に増加する性質がある。そこで、
ER流体からなるインクをノズルより噴出させておきタ
イミングを見て電極間に電圧を印加すると、インクの剪
断力が増加してインクの流れを停止させる。
As a method similar to the electrostatic suction method, E
R-fluid ink jets are known. ER fluid (Elec
The tro-Rheologilcal fluid) is a dispersion of fine particle powder in an oil dispersion medium, and has the property of increasing the apparent viscosity several tens to several hundreds of times when an electric field is applied. Therefore,
When the ink consisting of the ER fluid is ejected from the nozzle and a voltage is applied between the electrodes while checking the timing, the shearing force of the ink increases and the flow of the ink is stopped.

【0009】しかし、この方式でも、分散相の沈澱があ
る、といった問題があり、また、前記した油性インクの
欠点は解消できない。
However, even with this method, there are problems such as precipitation of the dispersed phase, and the above-mentioned drawbacks of the oil-based ink cannot be solved.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した全
ての欠点を解消することにある。すなわち、安全性の高
い水性インクを使用し、低電圧で制御でき、高い駆動周
波数が使用でき、カラー化が可能で、しかも、簡単な構
造でスリットやマルチノズルができる新しいインクジェ
ット方式を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to eliminate all the above-mentioned drawbacks. That is, to provide a new inkjet method that uses highly safe water-based ink, can be controlled at a low voltage, can use a high driving frequency, can be colored, and can have slits and multi-nozzles with a simple structure. It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、剛体電極と弾性体電極とを対向配置して
ノズルを形成し、該ノズル内に誘電率の高いインクを入
れ、前記剛体電極と弾性体電極との間に電圧を印加して
両電極に誘起された異極性の電荷相互間に作用する静電
引力により前記弾性体電極を剛体電極の方向に変形さ
せ、前記ノズル先端から前記インクを飛翔させる構成を
特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a nozzle in which a rigid electrode and an elastic electrode are opposed to each other, and ink having a high dielectric constant is put in the nozzle. A voltage is applied between the rigid electrode and the elastic electrode to deform the elastic electrode in the direction of the rigid electrode by an electrostatic attractive force acting between charges of different polarities induced on both electrodes, and the nozzle A feature is that the ink is ejected from the tip.

【0012】または、誘電率の高い弾性体を少なくとも
一方が弾性体で形成された信号電極と対向電極の間に挾
持し、該両電極間に電圧を印加して両電極に誘起された
異極性の電荷相互間に作用する静電引力により弾性体電
極を相手側の電極に向けて変形させ、前記誘電率の高い
弾性体の自由な界面に接しているノズル内のインクを該
ノズルから飛翔させる構成としてもよい。
Alternatively, an elastic body having a high dielectric constant is sandwiched between a signal electrode and a counter electrode, at least one of which is made of an elastic body, and a voltage is applied between both electrodes to induce different polarities in both electrodes. The elastic electrode is deformed toward the electrode on the other side by the electrostatic attractive force acting between the electric charges, and the ink in the nozzle in contact with the free interface of the elastic body having a high dielectric constant is ejected from the nozzle. It may be configured.

【0013】また、少なくとも一方が弾性体で形成され
た信号電極と対向電極との間にノズルを形成し、該両電
極に同極性の電圧を印加して両電極に誘起された同極性
の電荷相互間に作用する静電斥力により弾性体電極を外
側に変形させ、その負圧により前記ノズル内にインクを
充填し、前記両電極に異極性の電圧を印加して両電極に
誘起された異極性の電荷相互間に作用する静電引力によ
りノズル内のインクを該ノズルから飛翔させる構成とし
てもよい。
Further, a nozzle is formed between the signal electrode, at least one of which is made of an elastic material, and the counter electrode, and a voltage of the same polarity is applied to the both electrodes to induce electric charges of the same polarity induced in both electrodes. An electrostatic repulsive force acting between the elastic electrodes deforms the elastic electrodes outward, and the negative pressure causes ink to be filled in the nozzles, and a voltage of opposite polarity is applied to the electrodes to induce a difference between the electrodes. The ink in the nozzle may be ejected from the nozzle by an electrostatic attraction that acts between polar charges.

【0014】また、少なくとも一方が弾性体からなり少
なくとも一方に感光体層を担持した電極間に形成された
室内に誘電率の高いインクを入れ、両電極間に電圧を印
加して前記弾性体電極が実質的に変形しない程度で、し
かし感光体層中を電荷が短時間に移動するのには十分な
程度の弱い電界を形成し、同時乃至はその後に発光体に
より前記感光体層を画像状に露光して露光部に光キャリ
アを発生させ、感光体層中を移動させて強い電界を形成
し、該電界が弾性体電極中の電荷に作用する静電引力に
より弾性体電極を前記室内に向けて変形させ、前記室に
形成されたオリフィスよりインクを吐出させる構成とし
てもよい。
Further, ink having a high dielectric constant is placed in a chamber formed between electrodes in which at least one is made of an elastic material and a photosensitive layer is carried in at least one of the electrodes, and a voltage is applied between both electrodes to make the elastic electrode. Form a weak electric field that does not substantially deform, but is sufficient to move charges in the photoreceptor layer in a short time. Is exposed to light to generate photocarriers in the exposed portion, which is moved in the photoconductor layer to form a strong electric field, and the electric field is applied to the electric charge in the elastic electrode, and the elastic electrode is placed inside the chamber. It may be configured such that the ink is ejected from an orifice formed in the chamber by being deformed toward the front.

【0015】さらに、感光体層を備えた電極と導電性弾
性体との間に形成された室内に誘電率の高いインクを入
れ、前記導電性弾性体と電極との間に電圧を印加して前
記導電性弾性体が実質的に膨張しないか膨張してもイン
ク室からインクを吐出しない程度で、しかし感光体層中
を電荷が短時間に移動するのには十分な程度の弱い電界
を形成し、同時乃至はその後に発光体により前記感光体
層を画像状に露光して露光部に光キャリアを発生させ、
感光体層中を移動させて強い電界を形成し、該強い電界
が導電性弾性体中の電荷に作用する静電引力により、弾
性体をインク室の内側に膨張させ、前記室内に形成され
たオリフィスからインクを突出させ、その後、両電極を
短絡して電界を消滅させ、導電性弾性体が元の状態に戻
るときに生じる負圧により吐出インクを切ると同時にイ
ンク室内にインクを再充填する構成としてもよい。
Further, ink having a high dielectric constant is placed in a chamber formed between the electrode having the photoconductor layer and the conductive elastic body, and a voltage is applied between the conductive elastic body and the electrode. The conductive elastic body does not substantially expand or does not eject ink from the ink chamber even if it expands, but forms a weak electric field sufficient to move charges in the photosensitive layer in a short time. Then, at the same time or after that, the photoconductor layer is imagewise exposed by a light emitter to generate a photocarrier in the exposed portion,
A strong electric field is formed by moving in the photoconductor layer, and the strong electric field expands the elastic body to the inside of the ink chamber by the electrostatic attraction acting on the electric charge in the conductive elastic body. Ink is projected from the orifice, then both electrodes are short-circuited to extinguish the electric field and the negative pressure generated when the conductive elastic body returns to the original state cuts the ejected ink and refills the ink chamber at the same time. It may be configured.

【0016】[0016]

【作用】弾性体電極とこれに対向する電極との間に電圧
を印加すると、これら両極に印加された正負の電荷の間
に、静電引力(クーロン力)が作用し、弾性体電極を対
向する電極に向かって変形させ、ノズル内のインクの圧
力を上昇させ、ノズルから液体の粒子を飛翔させる。
[Function] When a voltage is applied between the elastic electrode and the electrode facing the elastic electrode, an electrostatic attractive force (Coulomb force) acts between the positive and negative charges applied to the both electrodes to oppose the elastic electrode. The ink is deformed toward the electrode to increase the pressure of the ink in the nozzle, and liquid particles are ejected from the nozzle.

【0017】弾性体電極とこれに対向する電極との間に
誘電率の高い弾性体をサンドイッチ状に挟み、この誘電
率の高い弾性体の自由な界面をノズルに臨ませると、同
様にノズルからインクの粒子が飛翔する。この場合、イ
ンクの誘電率は問題とならず、どのようなインクも使用
可能となる。
When an elastic body having a high dielectric constant is sandwiched between the elastic body electrode and an electrode facing the elastic body electrode, and the free interface of the elastic body having a high dielectric constant is exposed to the nozzle, the elastic body is also ejected from the nozzle. Ink particles fly. In this case, the dielectric constant of the ink does not matter and any ink can be used.

【0018】また、信号電極と対向電極との少なくとも
一方を弾性体で形成し、両電極に同極性の電圧を印加す
ると、両電極に誘起された同極性の電荷相互間に作用す
る静電斥力により弾性体電極を外側に変形させることが
でき、そのとき生じるノズル空間内の負圧によりノズル
内にインクを充填することができる。ピエゾ方式より動
作が速く、小型のノズルを形成できる。また、バブルジ
ェットのように加熱冷却を要しない。
When at least one of the signal electrode and the counter electrode is made of an elastic material and a voltage of the same polarity is applied to both electrodes, an electrostatic repulsive force acting between the electric charges of the same polarity induced in both electrodes. By this, the elastic electrode can be deformed to the outside, and the ink can be filled in the nozzle by the negative pressure in the nozzle space generated at that time. The operation is faster than the piezo method, and a small nozzle can be formed. Further, unlike the bubble jet, it does not require heating and cooling.

【0019】また、弾性体電極と対向する電極に感光体
層を形成すれば、発光体による光の照射により弾性体電
極に静電変形を起こさせることができる。この弾性体電
極の代わりに、導電性弾性体を使用してこれに静電変形
を起こさせてもよい。これらの静電変形によりインク滴
を飛翔させることができる。
Further, if the photoconductor layer is formed on the electrode facing the elastic electrode, the elastic electrode can be electrostatically deformed by the irradiation of light from the light emitting body. Instead of this elastic electrode, a conductive elastic body may be used to cause electrostatic deformation. Ink droplets can be caused to fly by these electrostatic deformations.

【0020】[0020]

【実施例】以下に図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明による静電変形型インクジェットの
構成を示す図である。同図において、11は剛体電極、
12は弾性体電極を示す。これら両電極11,12の間
に形成されたノズル13に誘電率が高く水性のインク1
4が供給される。15は記録紙を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electrostatic deformation type inkjet according to the present invention. In the figure, 11 is a rigid electrode,
Reference numeral 12 represents an elastic electrode. The nozzle 13 formed between the two electrodes 11 and 12 has a high dielectric constant and water-based ink 1
4 is supplied. Reference numeral 15 indicates a recording sheet.

【0021】各剛体電極11と弾性体電極12の間に電
圧を印加する。この実施例では剛体電極11を接地し、
弾性体電極12を(+)に接続している。これら両電極
には正負の電荷が誘起(充電)され、正負の電荷の間に
働く静電引力(クーロン力)で、弾性体電極を図1に示
すように剛体電極11方向に変形させ、インク14に圧
力を加えて両電極間に形成されたスリット又はノズル1
3からインクの粒子14aを飛翔させる。
A voltage is applied between each rigid electrode 11 and elastic electrode 12. In this embodiment, the rigid electrode 11 is grounded,
The elastic electrode 12 is connected to (+). Positive and negative charges are induced (charged) in these electrodes, and the elastic body electrode is deformed in the direction of the rigid body electrode 11 as shown in FIG. Slit or nozzle 1 formed between both electrodes by applying pressure to 14
The particles 14a of the ink are ejected from 3.

【0022】なお、少なくとも本発明においては、スリ
ットとノズルとを峻別する必要性はなく、本発明でノズ
ルと言った場合は、特に区別した場合を除きスリットを
含むものとする。
At least in the present invention, it is not necessary to distinguish between the slit and the nozzle, and the term "nozzle" in the present invention includes the slit unless otherwise specified.

【0023】静電吸引方式では形成されるインク滴3b
は図18で説明したように帯電していて、隣接画素のイ
ンク滴とクーロン力でお互いに反発して軌道から左右に
ずれ、画像を劣化させる。これに対し、本発明における
飛翔したインクの粒子14aは、帯電していない。した
がって、従来の静電吸引方式と異なり粒子相互間で干渉
し合うことはない。これが本発明の第1の優位点であ
る。
Ink droplets 3b formed by the electrostatic suction method
Are charged as described with reference to FIG. 18, and repel each other due to the Coulomb force with the ink droplets of the adjacent pixels and shift left and right from the orbit, degrading the image. On the other hand, the flying ink particles 14a in the present invention are not charged. Therefore, unlike the conventional electrostatic attraction method, the particles do not interfere with each other. This is the first advantage of the present invention.

【0024】従来の静電吸引方式では、インク自体に力
が働くので、インクの特性が制限されるが、本発明では
電極に働く力で飛翔するので、インク14に対する制限
が少なく、水性インクを使用でき、安全である。これが
本発明の第2の優位点である。
In the conventional electrostatic attraction method, a force acts on the ink itself, so that the characteristics of the ink are limited. However, in the present invention, since the ink is ejected by the force acting on the electrode, there is less limitation on the ink 14 and the water-based ink is used. It is safe to use. This is the second advantage of the present invention.

【0025】また、図18に示した従来の静電吸引方式
では、両電極1,2の間に記録紙4を通すので、両電極
間は最低でも0.8mmのギャップが必要となり、そのため
数kvの高電圧が必要となった。本発明では、電極間の
距離は100 μm以下でよいため、印加電圧は1000v以下
で良くなる。これが本発明の第3の優位点である。
Further, in the conventional electrostatic attraction method shown in FIG. 18, since the recording paper 4 is passed between the electrodes 1 and 2, a gap of at least 0.8 mm is required between the electrodes, which is why A high voltage of kv is required. In the present invention, since the distance between the electrodes may be 100 μm or less, the applied voltage may be 1000 v or less. This is the third advantage of the present invention.

【0026】静電吸引方式で使用されるインクは抵抗が
高く、誘電率が低いため、分極の緩和時間が遅く、低い
駆動周波数でしか使用できず、印字速度が遅かった。こ
れに対し本発明では、インクの緩和時間ではなく、電極
への充放電の時定数が印字スピードを決めるが、電極面
積が非常に小さいので時定数は小さく、高速印字が可能
になる。これが本発明の第4の優位点である。
Since the ink used in the electrostatic attraction method has a high resistance and a low dielectric constant, the relaxation time of polarization is slow, it can be used only at a low driving frequency, and the printing speed is slow. On the other hand, in the present invention, the printing time is determined not by the ink relaxation time but by the time constant of charging / discharging the electrode. However, since the electrode area is very small, the time constant is small and high-speed printing is possible. This is the fourth advantage of the present invention.

【0027】従来方式では、信号が印加された記録電極
のみならず、その隣接領域でも力が働くが、本発明で
は、共通電極を剛体にしておけば、隣接部分に例え力が
働いてもその部分が変形することはないので、信号が印
加された電極のみ変形し、画像がボケル不具合が生じな
い。これが、第5の優位点である。
In the conventional method, a force acts not only on the recording electrode to which a signal is applied but also on the adjacent region thereof. However, in the present invention, if the common electrode is made rigid, even if a force acts on the adjacent portion, that Since the part is not deformed, only the electrode to which the signal is applied is deformed, and the image does not have a blur problem. This is the fifth advantage.

【0028】従来法の一つにバブルインクジェットがあ
るが、これはインクを約300 〜400℃に加熱するので、
インクの寿命が短くなるという欠点があった。しかし、
本発明によれば、加熱の必要がないので、かかる問題は
生じない。これが、第6の優位点である。
One of the conventional methods is bubble ink jet, which heats the ink to about 300 to 400 ° C.
There is a drawback that the life of the ink is shortened. But,
According to the present invention, since heating is not necessary, such a problem does not occur. This is the sixth advantage.

【0029】バブルインクジェット方式では、インク滴
の大きさを変化させることができないが、本発明では、
記録印加電圧を変え、誘起電荷量を変え、電極に作用す
る静電引力を変えることにより弾性体電極の変位量を変
えることができ、これによってインクの粒子、すなわち
インク滴の大きさを種々に変化させることができる。こ
れが、本発明の第7の優位点である。
In the bubble ink jet system, the size of the ink droplet cannot be changed, but in the present invention,
The amount of displacement of the elastic electrode can be changed by changing the recording applied voltage, the amount of induced charge, and the electrostatic attractive force acting on the electrode, which makes it possible to change the size of ink particles, that is, ink droplets. Can be changed. This is the seventh advantage of the present invention.

【0030】以上、従来の静電吸引方式と本発明の静電
変形方式との相違を定性的に説明したが、次に電気理論
により定量的に説明する。一般的に誘電体の受ける静電
気力は、その分極電荷に働くその点の電場のクーロン力
として求めることができるが、マックスウェルの応力で
考えた方が容易である。
The difference between the conventional electrostatic attraction method and the electrostatic deformation method of the present invention has been qualitatively described above. Next, a quantitative explanation will be given based on electrical theory. Generally, the electrostatic force received by a dielectric can be obtained as the Coulomb force of the electric field at that point that acts on the polarized charge, but it is easier to consider it by Maxwell's stress.

【0031】図2は、従来の静電吸引方式の構成モデル
で、1は記録電極で、2は対向電極を示す。両電極1,
2の間には、下方に油性インク3の代わりとしての水5
があり、対向電極2側は記録紙4等の代りとしての空気
6となっている。すなわち、記録電極1と対向電極2と
は水平な平行平板コンデンサを形成し、その下半分に水
5が、上半分に空気6が充填されていることになる。
FIG. 2 shows a configuration model of a conventional electrostatic attraction method, in which 1 is a recording electrode and 2 is a counter electrode. Both electrodes 1,
Between the two, water 5 as a substitute for the oil-based ink 3 is provided below.
There is air on the side of the counter electrode 2 instead of the recording paper 4 and the like. That is, the recording electrode 1 and the counter electrode 2 form a horizontal parallel plate capacitor, and the lower half thereof is filled with water 5 and the upper half thereof is filled with air 6.

【0032】図3は、本発明の構成モデルで、剛体電極
11と弾性電極12は、対向する面に薄い絶縁層1
1′、12′が形成され、これらの間にインク14(こ
こでは水を使用している)が充填されている。本発明の
場合は、両電極11と12とで、垂直な平行平板コンデ
ンサを形成し、電極間は水のみで充足されている。
FIG. 3 is a constitutional model of the present invention, in which the rigid electrode 11 and the elastic electrode 12 have a thin insulating layer 1 on the surfaces facing each other.
1'and 12 'are formed, and an ink 14 (here, water is used) is filled between them. In the case of the present invention, both electrodes 11 and 12 form a vertical parallel plate capacitor, and the space between the electrodes is filled only with water.

【0033】図2において、単位面積当たりの空気が縮
むマクスウェルの応力f1と、同じく水が縮む応力f2
とを求めると、 f1=εoE12 /2 (1) f2=εoεrE22 /2 (2)
In FIG. 2, Maxwell's stress f1 for shrinking air per unit area and stress f2 for shrinking water similarly.
When finding the door, f1 = εoE1 2/2 ( 1) f2 = εoεrE2 2/2 (2)

【0034】ここに、 E1:空気中の電界 E2:水中の電界 εo:空気の誘電率 εr:(水の)比誘電率Where E1: electric field in air E2: electric field in water εo: permittivity of air εr: relative permittivity of (water)

【0035】図2において、液面に働く力faは、f1
とf2との差である。 fa=f1−f2=εo(E12 −εrE22 )/2 (3) 次に、E1とE2との間には、次の関係がある。 εoE1=εoεrE2 (4)
In FIG. 2, the force fa acting on the liquid surface is f1.
And f2. fa = f1-f2 = εo (E1 2 −εrE2 2 ) / 2 (3) Next, the following relationship exists between E1 and E2. εoE1 = εoεrE2 (4)

【0036】空気と水の厚さをd/2とすると、印加電
圧をV0 とE1,E2との間には、 Vo=E1d/2+E2d/2 (5) の関係が成り立つ。(4) を(5) に代入して整理すると、 E2=2Vo/(d(εr+1)) (6)
When the thickness of air and water is d / 2, the relationship of Vo = E1d / 2 + E2d / 2 (5) is established between the applied voltage V 0 and E1 and E2. Substituting (4) into (5) and rearranging, E2 = 2Vo / (d (εr + 1)) (6)

【0037】これを(4) に代入して、 E1=2εrVo/(d(εr+1)) (7) (6) ,(7) を(3) に代入すると、図2で水面に働く静電
気力faが求まる。途中を省略して最後の式を示す。
Substituting this into (4) and E1 = 2εrVo / (d (εr + 1)) (7) (6), (7) into (3), the electrostatic force fa acting on the water surface in FIG. Is required. The final expression is shown with the middle omitted.

【0038】 fa=(εoεr(εr−1)Vo2 )/d2 (εr+1)2 (8) 水の場合、比誘電率εrが80と1より十分大きい(εr
≧1)ので、(8) 式は次の(9) 式で近似できる。 fa=εoVo2 /d2 (9)
Fa = (εoεr (εr-1) Vo 2 ) / d 2 (εr + 1) 2 (8) In the case of water, the relative permittivity εr is 80 and is sufficiently larger than 1 (εr
Since ≧ 1), the equation (8) can be approximated by the following equation (9). fa = εoVo 2 / d 2 (9)

【0039】図3に示す本発明の場合、両電極に働く静
電引力fbは、平行平板コンデンサの両側の電極に作用
する静電引力そのものであり、この力は電磁気学の教科
書より、次の式で与えられる(単位面積当たりの力を求
める)。 fb=(εrεoVo2 )/(2d2 ) (10)
In the case of the present invention shown in FIG. 3, the electrostatic attractive force fb acting on both electrodes is the electrostatic attractive force itself acting on the electrodes on both sides of the parallel plate capacitor, and this force is as follows from the textbook of electromagnetics. It is given by the formula (find the force per unit area). fb = (εrεoVo 2 ) / (2d 2 ) (10)

【0040】従来方式にVo=3000v、d=0.8mmを、
本発明にVo=100 v、d=0.1mmを代入してfaとf
bを求める。ただし、εr=80、εo=8.85×10-12(F/
m),S=1m2 とする。 fa=1.2×102 (N/m) fb=3.5 ×103 (N/m)
Vo = 3000v, d = 0.8 mm in the conventional system,
Substituting Vo = 100 v and d = 0.1 mm into the present invention, fa and f
Find b. However, εr = 80, εo = 8.85 × 10 -12 (F /
m), S = 1 m 2 . fa = 1.2 × 10 2 (N / m) fb = 3.5 × 10 3 (N / m)

【0041】となり、本発明の方が非常に大きな力を得
られることが分かる。もちろん、従来の静電吸引方式で
は水に直接加わる力であり、本発明では弾性体電極に加
わる力であって、それがインクに伝わるときのロスはあ
るが、それを問題としない程の大きな差がある。
Therefore, it can be seen that the present invention can obtain a much larger force. Of course, in the conventional electrostatic suction method, the force is directly applied to water, and in the present invention, the force is applied to the elastic electrode, and there is a loss when it is transmitted to the ink, but it is large enough not to cause a problem. There is a difference.

【0042】以上で理論的かつ定量的な比較を終え、次
に、実施する場合の具体的な事項を説明する。
The theoretical and quantitative comparison has been completed as described above, and then specific items in the case of implementation will be described.

【0043】電極の形状は、単ガンノズルのみならず、
マルチヘッドでも、スリットでも可能である。スリット
の場合は、片方の電極を共通電極にすることができる。
そして、もう一方のマルチスタイラスに順次、又は同時
に信号電圧を印加して、信号が入った電極と共通電極間
でインクを飛翔させる。この場合、共通電極では隣接信
号電極に対応する場所でもそれよりは弱く変形すること
が予想されるが、共通電極を剛体にすることで解決でき
る。
The shape of the electrode is not limited to the single gun nozzle,
It can be a multi-head or a slit. In the case of a slit, one electrode can be a common electrode.
Then, a signal voltage is applied to the other multi-stylus sequentially or simultaneously to cause the ink to fly between the signal-bearing electrode and the common electrode. In this case, it is expected that the common electrode will be deformed weaker than that at the location corresponding to the adjacent signal electrode, but this can be solved by making the common electrode a rigid body.

【0044】図4に示す装置では、剛体電極11として
ネサガラスを用い、弾性体電極12としてネサガラスと
厚さの異なるアルミ蒸着マイラーフィルムを準備し、両
方の電極面に高抵抗のフェノール樹脂を乾燥後の膜厚が
0.2μmになるようにスプレー法でオーバーコートす
る。このように絶縁コートするのは、インクの電気抵抗
は非常に低いので、そのまま電圧を印加するとリークす
るのを防止するためである。しかし、コートの厚さが厚
すぎると電圧がそこで食われてしまう。そこで、リーク
しない範囲で最も薄くコートした結果が上記の膜厚であ
る。オーバーコートしなかった部分に銅タイトでリード
線を付けた。
In the apparatus shown in FIG. 4, a nesa glass is used as the rigid electrode 11, an aluminum vapor deposition Mylar film having a different thickness from that of the nesa glass is prepared as the elastic electrode 12, and a high resistance phenol resin is dried on both electrode surfaces. The film thickness of
Overcoat by spraying to a thickness of 0.2 μm. The reason why the insulating coating is performed is to prevent the ink from leaking when the voltage is applied as it is because the electric resistance of the ink is very low. However, if the coat is too thick, the voltage will be consumed there. Therefore, the above-mentioned film thickness is the result of the thinnest coating within the range that does not leak. Lead wire was attached to the part that was not overcoated with copper tight.

【0045】両電極を図示のように100 μmのマイラー
フィルムをスペーサ16として向かい合わせに張り合わ
せ、その間に、誘電率の高いインク14として純水99g
にカーボンブラック1gを分散させた黒インクを入れ、
スイッチを介して+100 vの電圧を印加した。すると、
ノズル13からインク14が上方に飛翔するのが確認さ
れた。アルミ蒸着マイラフィルムの厚さは、12乃至25μ
mが適当であった。それ以上厚いと変形しにくく、それ
以上薄いと、うまく均一に貼れなかった。
As shown in the figure, both electrodes are laminated face to face with a Mylar film having a thickness of 100 μm as spacers 16, and 99 g of pure water as ink 14 having a high dielectric constant is provided therebetween.
Put black ink with 1g of carbon black dispersed in
A voltage of +100 v was applied via the switch. Then,
It was confirmed that the ink 14 flew upward from the nozzle 13. Aluminum vapor deposited mylar film has a thickness of 12 to 25μ
m was appropriate. If it was thicker than that, it was difficult to be deformed, and if it was thinner, it could not be applied evenly.

【0046】図5は、本発明の第2の実施例を示す。こ
の実施例は、信号電極21と対向電極22との間に、誘
電率の高い弾性体23をサンドイッチ状に挟んだ構成を
特徴としている。信号電極21と対向電極22の何れ
か、又は双方を弾性体で構成するが、この実施例では信
号電極21を弾性体としている。このサンドイッチ状の
ものはフレーム24内に嵌装され、フレーム24には弾
性体23の自由な界面に接したノズル25が形成され、
ノズル25の上端は狭められて開口部25aを形成し、
ノズル内には水性インクからなるインク26が充填され
ている。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that an elastic body 23 having a high dielectric constant is sandwiched between the signal electrode 21 and the counter electrode 22. Either or both of the signal electrode 21 and the counter electrode 22 are made of an elastic body. In this embodiment, the signal electrode 21 is made of an elastic body. This sandwich is fitted into the frame 24, and the frame 24 is formed with the nozzle 25 in contact with the free interface of the elastic body 23.
The upper end of the nozzle 25 is narrowed to form an opening 25a,
Ink 26, which is an aqueous ink, is filled in the nozzle.

【0047】両電極21,22間に電圧を印加すると、
弾性体で形成された信号電極21がクーロン力で図5の
左側のように変形し、中間の弾性体23を変形させてノ
ズル25内に突出させる。この弾性体23の突出により
インク26の粒子26aを記録紙27へと飛翔させる。
When a voltage is applied between the electrodes 21 and 22,
The signal electrode 21 formed of an elastic body is deformed by the Coulomb force as shown in the left side of FIG. 5, and the intermediate elastic body 23 is deformed to project into the nozzle 25. The protrusion of the elastic body 23 causes the particles 26 a of the ink 26 to fly to the recording paper 27.

【0048】図1の実施例のインク13が高誘電率を要
求していたのに対し、この実施例では、インク26は機
械的な圧力を受けて飛翔するので、誘電率の大きさは全
く問題とならず、水性インクを含めどんなインクでも使
用可能である。
While the ink 13 of the embodiment shown in FIG. 1 required a high dielectric constant, the ink 26 flies under mechanical pressure in this embodiment, so that the dielectric constant has no magnitude. no problem, it can also be used in any ink, including water ink.

【0049】また、従来の静電吸引方式では、静電引力
が小さいので、インクが飛び出さないギリギリの静圧力
を予め印加して、ノズルの先端にインクのメニスカスを
形成する必要があった。そのため、振動等の影響を受け
易く、安定性に欠けていた。これに対し本発明では、イ
ンクを飛翔させるために十分な力を発生できるので、メ
ニスカスを形成しておく必要がなくなり、振動に強くな
った。
In addition, in the conventional electrostatic suction method, since the electrostatic attraction is small, it is necessary to apply the last static pressure that does not cause the ink to eject in advance to form the meniscus of the ink at the tip of the nozzle. Therefore, it is easily affected by vibration and the like, and lacks stability. On the other hand, in the present invention, since a sufficient force can be generated to fly the ink, it is not necessary to form a meniscus, and the vibration is strong.

【0050】図6に示す装置では、対向電極22にはネ
サガラスを使用し、この導電面に先ず間隔(この例では
1mm) をあけて100 μmの厚さのポリエステルフィルム
28を貼り、次に、チタン酸バリュウム(BaTiO3) 微粉
末とシリコーンゴム(BY25-809:東レ・ダウコーニング
・シリコーン社製)とを4:6の割合でトルエンに固形
分比率7.5wt%に分散した溶液を乾燥後の膜厚が100
μmになるようにスプレーコートして誘電率の高い弾性
体23を形成し、図4と同様に薄い絶縁層をコートした
後、その上に網目ハッチングで示すように信号電極21
としてのアルミを蒸着した。
In the apparatus shown in FIG. 6, Nesa glass is used for the counter electrode 22, and a polyester film 28 having a thickness of 100 μm is first attached to this conductive surface with a space (1 mm in this example), and then, After drying a solution of fine powder of barium titanate (BaTiO 3 ) and silicone rubber (BY25-809: manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) in toluene at a solid content ratio of 7.5 wt% at a ratio of 4: 6. Film thickness is 100
The elastic body 23 having a high dielectric constant is formed by spray coating so as to have a thickness of .mu.m, and a thin insulating layer is coated as in FIG. 4, and then the signal electrode 21 is formed thereon by mesh hatching.
Aluminum was vapor-deposited as.

【0051】アルミ蒸着前に電子写真で用いられる表面
電位法で測定したところ、このBaTiO3入りシリコーンゴ
ム層の比誘電率は約100 であった。このゴム層の上側約
半分(この例では2mm)を切り取り、その部分を含めて
全面に上記と同じ厚さ100 μmのポリエステルフィルム
29を接着した( ただし、シリコーンゴムの部分は接着
しない。)
When measured by a surface potential method used in electrophotography before aluminum vapor deposition, the relative dielectric constant of this BaTiO 3 -containing silicone rubber layer was about 100. About half (2 mm in this example) of the upper side of this rubber layer was cut out, and the same 100 μm thick polyester film 29 as above was adhered to the entire surface including the part (however, the silicone rubber part was not adhered).

【0052】ネサガラスとアルミ蒸着電極に銅タイトで
リード線を接続し、アルミ電極を接地し、ネサガラス電
極をスイッチを介して直流電源に接続した。
A lead wire was connected to the Nesa glass and the aluminum vapor deposition electrode with copper tight, the aluminum electrode was grounded, and the Nesa glass electrode was connected to a DC power source through a switch.

【0053】フタロシアニン染料(Fastgen blue 8110)
を固形分比率4wt%で純水に分散して青の水性インクと
した。この青インクをインク26としてスポイトでゴム
層を切り取ったノズル25に入れて、電源100 Vを印加
しスイッチを入れたところ、このノズル25の先端より
インク26が飛び出すのが観測できた。電源電圧を下げ
てネサガラス面より拡大鏡で観測したところ、電圧に応
じて弾性体23(ゴム層)の先端が変形するのが確認で
きた。
Phthalocyanine dye (Fastgen blue 8110)
Was dispersed in pure water at a solid content ratio of 4 wt% to obtain a blue aqueous ink. When this blue ink was put into the nozzle 25 whose rubber layer was cut off with a dropper as the ink 26 and a power supply of 100 V was applied and the switch was turned on, it was possible to observe that the ink 26 flew out from the tip of this nozzle 25. When the power supply voltage was lowered and observed with a magnifying glass from the Nesa glass surface, it was confirmed that the tip of the elastic body 23 (rubber layer) was deformed according to the voltage.

【0054】図5,図6の実施例によれば、従来の静電
吸引方式に比べ、非常に低い信号電圧で、しかも非常に
高い周波数で、水性インクを使用して、しかも振動に影
響されずに印字できる。
According to the embodiments shown in FIGS. 5 and 6, the water-based ink is used at a very low signal voltage and at a very high frequency as compared with the conventional electrostatic attraction method, and the vibration is affected. It can be printed without.

【0055】次に、上記の実施例に示すノズルへインク
を供給する方法について説明する。通常、このようなノ
ズルへインクを供給する方法としては、ピエゾ方式が一
般的であった。これは、バイモルフ型のピエゾ素子を振
動させ、インク室が収縮したときにオリフィスよりイン
クを吐出させ、膨張したときインクをインクタンクより
補給して次の吐出の準備をするものである。
Next, a method of supplying ink to the nozzles shown in the above embodiment will be described. Generally, a piezo method has been generally used as a method for supplying ink to such nozzles. In this method, a bimorph type piezo element is vibrated, ink is ejected from an orifice when the ink chamber contracts, and ink is replenished from an ink tank when the ink chamber expands to prepare for the next ejection.

【0056】しかし、ピエゾ素子は変位量が0.1〜1μ
mと小さいため、ピエゾ素子の面積が大きくなり、マル
チヘッド化は、9−24ノズルが限度で、1ライン同時
書き込みをするために必要な数千ヘッドのマルチ化は不
可能である。また、簡単な構成ではあるが、変位量が小
さいため負圧も小さく、補給時間がかかり、さらに、ピ
エゾ素子(ジルコン酸鉛−チタン酸鉛等)が重いため、
応答速度は2−3KHzと低い。
However, the piezo element has a displacement of 0.1 to 1 μm.
Since it is as small as m, the area of the piezo element becomes large, and the number of multi-heads is limited to 9 to 24 nozzles, and it is impossible to make several thousand heads necessary for simultaneous writing on one line. In addition, although it has a simple structure, since the amount of displacement is small, the negative pressure is small, replenishment time is required, and further, since the piezo element (lead zirconate-lead titanate, etc.) is heavy,
The response speed is as low as 2-3 KHz.

【0057】別の方式としてバブルジェット方式がある
が、加熱冷却の工程であるため、やはり応答速度は数KH
z である。また、ヒータが約1000℃、インクが約300 〜
400℃にもなるため、インクもヘッドも耐久性に欠け
る。さらに、バブルがはじけるのが速すぎるための衝撃
波による機械的破壊も問題となる。
Another method is a bubble jet method, but since it is a heating and cooling process, the response speed is still several KH.
z. Also, the heater is about 1000 ℃, the ink is about 300 ~
Since the temperature reaches 400 ° C, the ink and head lack durability. Another problem is mechanical destruction due to shock waves because bubbles burst too quickly.

【0058】図7は、応答が速く、インクの供給能力が
高く、機械的破壊の生じない負圧によるインク供給がで
きるインクジェットヘッドの断面図を示す。具体的な数
値が入っているが、理解を深めるためのもので、単なる
一例にすぎない。信号電極31と、これから100 μm離
れて設けられた対向電極32との間にノズル33が形成
され、ここに水性のインク34が充填されている。信号
電極31と対向電極32の少なくとも一方が弾性体で形
成されるが、この実施例では、対向電極32が弾性体電
極で、信号電極31は剛体電極となっている。
FIG. 7 is a sectional view of an ink jet head which has a quick response, a high ink supply capability, and can supply ink by a negative pressure without causing mechanical breakdown. Although specific numerical values are included, it is for the purpose of deepening understanding and is merely an example. A nozzle 33 is formed between the signal electrode 31 and a counter electrode 32 provided 100 μm away from the signal electrode 31, and the aqueous ink 34 is filled therein. At least one of the signal electrode 31 and the counter electrode 32 is formed of an elastic body. In this embodiment, the counter electrode 32 is an elastic electrode and the signal electrode 31 is a rigid electrode.

【0059】対向電極32の上側と信号電極31の下側
には、それぞれ0.5mm離れて補助電極35、35′が置
かれている。対向電極32と補助電極35との間には、
対向電極が自由に変形できるだけの空間37がある。補
助電極35,35′は常に接地され、対向電極32には
常に+100 vが印加されている。信号電極31は印字動
作中は接地され、補給動作中は+100 vが印加される。
これら信号電極31,対向電極32と補助電極35,3
5′は、図の右端を樹脂ブロック36で固定され、樹脂
ブロック36にはノズル33の開口部33aが穿設され
ている。
On the upper side of the counter electrode 32 and the lower side of the signal electrode 31, auxiliary electrodes 35 and 35 'are placed 0.5 mm apart. Between the counter electrode 32 and the auxiliary electrode 35,
There is a space 37 in which the counter electrode can be freely deformed. The auxiliary electrodes 35 and 35 'are always grounded, and +100 v is always applied to the counter electrode 32. The signal electrode 31 is grounded during the printing operation, and +100 V is applied during the replenishing operation.
These signal electrode 31, counter electrode 32 and auxiliary electrodes 35, 3
5'is fixed at the right end in the drawing by a resin block 36, and the resin block 36 is provided with an opening 33a of a nozzle 33.

【0060】対向電極32は(4〜12μm程度の)薄
いポリエステルフィルムにアルミニュウムを蒸着して作
成される。その他の材料は公知である。
The counter electrode 32 is formed by depositing aluminum on a thin polyester film (of about 4 to 12 μm). Other materials are known.

【0061】図7のインクジェットの印字動作を図8
(a) 〜(d) により説明する。印字動作のスタートは補給
動作が完了した時点である。このとき、対向電極32は
図8(a) に示すように補助電極35の方に変形してい
る。信号電極31を+100 vから0vに変えると、図8
(b) のように対向電極32に(+)、信号電極31に
(−)の多くの電荷が充電され、この間に働く強い静電
引力で対向電極32は図8(c) のように内側に変形し、
ノズルの開口部よりインクの粒子(インク滴)34aを
飛翔させる。変形が進むと共に、逆方向に強い弾性力が
発生し、両方の力が釣り合ったところで変形は止まる。
ここで、図8(d) に示すように信号電極31の電圧を0
vから+100 vに戻すと、両電極間に働いていた強い静
電引力が消えて、強い弾性力と接地されている補助電極
35との間に働く弱い静電引力が残る。(この静電引力
は、(a) の状態から働いていたのだが、剛体電極31と
の間の引力に比して非常に小さいので、無視していた。
また、信号電極31と対向電極32との間に働く静電斥
力も無視する。)
FIG. 8 shows the ink jet printing operation of FIG.
This will be explained with reference to (a) to (d). The printing operation starts when the replenishing operation is completed. At this time, the counter electrode 32 is deformed toward the auxiliary electrode 35 as shown in FIG. When the signal electrode 31 is changed from +100 v to 0 v,
As shown in FIG. 8 (b), the counter electrode 32 is charged with (+) and the signal electrode 31 is charged with a large amount of (-) charges. Transformed into
Ink particles (ink droplets) 34a are made to fly from the opening of the nozzle. As the deformation progresses, a strong elastic force is generated in the opposite direction, and the deformation stops when both the forces are balanced.
Here, the voltage of the signal electrode 31 is set to 0 as shown in FIG.
When the voltage is returned from v to +100 v, the strong electrostatic attractive force acting between both electrodes disappears, and the weak electrostatic attractive force acting between the strong elastic force and the grounded auxiliary electrode 35 remains. (This electrostatic attraction worked from the state of (a), but it was neglected because it was very small compared to the attraction with the rigid electrode 31.
Also, the electrostatic repulsive force acting between the signal electrode 31 and the counter electrode 32 is ignored. )

【0062】信号電極32は元の中立状態に戻り始め、
センターラインを越えて変形し、上記の補助電極35と
の弱い静電引力と弾性力とがバランスする図8(a) に示
す位置まで変形する。このとき、ノズル空間33内に負
圧が発生するので、図示しないインクタンクからインク
34が補給される。
The signal electrode 32 begins to return to its original neutral state,
It deforms beyond the center line to the position shown in FIG. 8 (a) where the weak electrostatic attraction and elastic force with the auxiliary electrode 35 are balanced. At this time, since negative pressure is generated in the nozzle space 33, the ink 34 is replenished from an ink tank (not shown).

【0063】ここで、戻しの静電引力はいくら弱くても
よく、時間さえあれば必ず変形するので、補助電極35
は必須ではない。ノズルを囲う筐体の一部がその代わり
をつとめる。
Here, the electrostatic attraction force of the return may be weak, and it will always deform if there is time, so the auxiliary electrode 35
Is not mandatory. A part of the housing surrounding the nozzle serves as a substitute.

【0064】しかし、補助電極35を設けた方が、戻し
の静電引力もより強くなり、補給時間も短くなって補給
量も増加する。しかも、弾性体電極と補助電極間の誘電
率を高くすれば、戻しの静電引力はさらに強くなる。誘
電率の高い弾性体の代表は水なので、ノズル内のと同じ
インク34を信号電極32と補助電極35との間の空間
37に充填しておけばよい。符号37′は、このような
見地から空間37の一部に充填された水を示す。
However, when the auxiliary electrode 35 is provided, the electrostatic attraction force for returning is stronger, the replenishment time is shortened, and the replenishment amount is increased. Moreover, if the dielectric constant between the elastic electrode and the auxiliary electrode is increased, the electrostatic attractive force for returning is further increased. Since water is the representative of the elastic body having a high dielectric constant, the same ink 34 as in the nozzle may be filled in the space 37 between the signal electrode 32 and the auxiliary electrode 35. Reference numeral 37 'indicates water filled in a part of the space 37 from such a viewpoint.

【0065】空間37内にインク34を充填する場合、
戻しの静電引力でこのインク34を押している訳である
から、図9に示す構成が可能となる。すなわち、補助電
極35と、弾性体電極32とに一方向弁38,38′を
同一方向に配置し、補助電極35側の一方向弁38をイ
ンクの供給源への管路39と接続する。このような構成
とすれば、図9(a) のスタート状態から同図(b) のよう
に対向電極32が信号電極31側に変形してインクの粒
子34aを飛翔させたとき、一方向弁38が開いて管路
39からインクが供給され、次に(c) のように対向電極
32が補助電極35の方に変形したとき一方向弁38が
閉じて38′が開き、ノズル空間33内にインクが充填
される。
When the space 34 is filled with the ink 34,
Since the ink 34 is pushed by the electrostatic force of return, the configuration shown in FIG. 9 is possible. That is, the one-way valves 38 and 38 'are arranged in the same direction on the auxiliary electrode 35 and the elastic electrode 32, and the one-way valve 38 on the auxiliary electrode 35 side is connected to the conduit 39 to the ink supply source. With such a configuration, when the counter electrode 32 is deformed to the signal electrode 31 side and the ink particles 34a are ejected from the starting state of FIG. 9 (a) as shown in FIG. 9 (b), the one-way valve is ejected. 38 is opened and ink is supplied from the conduit 39, and when the counter electrode 32 is deformed toward the auxiliary electrode 35 as shown in (c), the one-way valve 38 is closed and 38 ′ is opened, and the nozzle space 33 Is filled with ink.

【0066】補助電極35が接近して設けられ、対向電
極32との間の空間に水性のインク34を充填した場
合、図8(a) の状態での両者間の静電引力の影響を無視
できなくなる。そのような場合は、印字作用中の補助電
極35と対向電極32とを同電位にしておくことが望ま
しい。
When the auxiliary electrode 35 is provided in close proximity and the space between the auxiliary electrode 35 and the counter electrode 32 is filled with the water-based ink 34, the influence of the electrostatic attraction between them in the state of FIG. 8A is ignored. become unable. In such a case, it is desirable that the auxiliary electrode 35 and the counter electrode 32 during the printing operation have the same potential.

【0067】次に、印字動作中の静電引力の大きさを求
める。信号電極31と対向電極32との間に作用する静
電引力Paは、図3におけるfbと同様であり、単位面
積当たりの力は、式(10) から、 Pa=(εrεoVo2 )/(2d2 ) と表される。
Next, the magnitude of the electrostatic attractive force during the printing operation is obtained. The electrostatic attractive force Pa acting between the signal electrode 31 and the counter electrode 32 is the same as fb in FIG. 3, and the force per unit area can be calculated from the equation (10) as follows: Pa = (εrεoVo 2 ) / (2d 2 )

【0068】ここで、Vo=100 v,d=0.1mm,εr
=80,εo=8.85×10-12(F/m),S=1m2 とすると、 Pa=3.5 ×103 (N/m2) となり、本発明では非常に大きな静電引力が得られるこ
とが分かる。この力は、従来のピエゾ型インクジェット
で必要とされる圧力と同じレベルである。
Here, Vo = 100 v, d = 0.1 mm, εr
= 80, εo = 8.85 × 10 -12 (F / m), and S = 1m 2 , Pa = 3.5 × 10 3 (N / m 2 ), which means that a very large electrostatic attraction can be obtained in the present invention. I understand. This force is at the same level as the pressure required by conventional piezo inkjets.

【0069】この力で対向電極自身とその先のインクを
加速しながら変位させる訳であるが、計算を簡単にする
ために、面積は100 μm×100 μm、対向電極は12μ
m,そのさきにあるインクは厚さ88μm、比重は両方と
も1.0、平均変位量は50μm、弾性力はゼロとすると、
全面積に作用する静電力faは、面積をSとして、 fa=Pa×S =3.5 ×103 ×(100 ×10-62 (N) =3.5 ×10-5 (N) となる。
This force displaces the counter electrode itself and the ink in the future while accelerating the displacement, but in order to simplify the calculation, the area is 100 μm × 100 μm, and the counter electrode is 12 μm.
m, the ink on the front is 88 μm thick, the specific gravity is 1.0 for both, the average displacement is 50 μm, and the elastic force is zero,
The electrostatic force fa acting on the entire area is as follows: Fa = Pa * S = 3.5 * 10 < 3 > * (100 * 10 < -6 >) 2 (N) = 3.5 * 10 < -5 > (N) where S is the area.

【0070】一方、この力で加速される質量mは、体積
をv、密度をρとして、 m=v×ρ =(100 ×10-63 ×1×103 (Kg) =1×10-9 (Kg) である。
On the other hand, the mass m accelerated by this force is m = v × ρ = (100 × 10 −6 ) 3 × 1 × 10 3 (Kg) = 1 × 10, where v is the volume and ρ is the density. It is -9 (Kg).

【0071】力学の公式より、力f、質量m、加速度α
の間には、 mα=f ∴ α=f/m この式にさきに求めたfaとmの値を代入すると加速度
が求められる。 α=(3.5 ×10-5)/(1×10-9) =3.5 ×104 (m/s2)
From the formula of mechanics, force f, mass m, acceleration α
In between, mα = f ∴α = f / m By substituting the values of fa and m previously obtained in this equation, the acceleration can be obtained. α = (3.5 × 10 -5 ) / (1 × 10 -9 ) = 3.5 × 10 4 (m / s 2 )

【0072】変位量(x)が50μmなので、この間に要
した時間(t)は次式で求められる。 t=(2x/α)1/2 (sec) (初速度voはゼロとした) =(2×50×10-6/3.5 ×104 1/2 =5.3 ×10-5 (sec)
Since the displacement amount (x) is 50 μm, the time (t) required during this period can be obtained by the following equation. t = (2x / α) 1/2 (sec) (initial velocity vo is zero) = (2 × 50 × 10 -6 /3.5 × 10 4 ) 1/2 = 5.3 × 10 -5 (sec)

【0073】このときのインクの速度vは、 v=α×t =(3.5 ×104 )×(5.3 ×10-5)=1.9 (m/s2) となる。At this time, the ink velocity v is v = α × t = (3.5 × 10 4 ) × (5.3 × 10 −5 ) = 1.9 (m / s 2 ).

【0074】実際に、ノズルより飛翔するインクの量
は、この計算で移動したインクの約1/8なのでもっと
速い速度になると思われる。
Actually, the amount of ink flying from the nozzle is about ⅛ of the ink moved in this calculation, so it seems that the speed becomes faster.

【0075】次に、図10により戻りの静電引力fbを
計算する。前述したように、補助電極35は必ずしも必
要ではないのであるが、仮に同図のように0.5mm離れた
位置に平行にあるものとする。信号電極31と対向電極
32は共に(+)の電荷があり、この間に静電斥力が作
用するが、ここでは取り上げない。そこで、対向電極3
2と補助電極35との間に働く静電引力fbを求める。 fb=(εrεoSV2 )/(2d2 ) (N) ここで、Vは印加電圧、Sは面積、dは電極間の間隔、
εrは比誘電率である。
Next, the returning electrostatic attractive force fb is calculated with reference to FIG. As described above, the auxiliary electrode 35 is not always necessary, but it is assumed that it is parallel to the position 0.5 mm apart as shown in the figure. Both the signal electrode 31 and the counter electrode 32 have a (+) charge, and electrostatic repulsion acts between them, but this is not taken up here. Therefore, the counter electrode 3
The electrostatic attractive force fb acting between the electrode 2 and the auxiliary electrode 35 is obtained. fb = (εrεoSV 2 ) / (2d 2 ) (N) where V is the applied voltage, S is the area, d is the distance between the electrodes,
εr is the relative permittivity.

【0076】そして、V=100 v、S=100 ×10
-62 、d=0.5mm=500 ×10-6m、εr=1、εo=
8.85×10-12(F/m)、を代入すると、 fb=(12 ×8.85×10-12 ×(100 ×10-62 ×1002)/(2×(500×10-62 =1.77×10-9 (N) と、先の印字モードの値よりも5桁も小さい。この力で
動かすのは、厚さ12μmの弾性体電極32であり、そ
の質量mは、 m=(100 ×10-62 ×(12×10-6)×1 ×103 =0.12 ×10-9 (Kg) である。
Then, V = 100 v, S = 100 × 10
-6 m 2 , d = 0.5 mm = 500 × 10 -6 m, εr = 1, εo =
Substituting 8.85 × 10 -12 (F / m), fb = (1 2 × 8.85 × 10 -12 × (100 × 10 -6 ) 2 × 100 2 ) / (2 × (500 × 10 -6 )) 2 = 1.77 × 10 -9 (N), which is five orders of magnitude smaller than the value in the previous printing mode.This force moves the elastic electrode 32 having a thickness of 12 μm, and its mass m is m = (100 × 10 −6 ) 2 × (12 × 10 −6 ) × 1 × 10 3 = 0.12 × 10 −9 (Kg).

【0077】そして、このときの加速度αbは、 αb=fb/m =1.77×10-9/0.12×10-9 =14.8 (m/s2) である。The acceleration αb at this time is αb = fb / m = 1.77 × 10 -9 /0.12×10 -9 = 14.8 (m / s 2 ).

【0078】戻りも平均変位量xは50μmとすると、
この間に要する時間tbは、 tb=(2x/α)1/2 =(2×50×10-6/14.8)1/2=2.6 ×10-3 (sec) である。
As for the return, if the average displacement x is 50 μm,
The time tb required during this period is tb = (2x / α) 1/2 = (2 × 50 × 10 −6 /14.8) 1/2 = 2.6 × 10 −3 (sec).

【0079】戻りの時間をより速くするためには、その
静電引力をより大きくすればよく、そのためには、積極
的に補助電極35を接近配置すればよい。間隔を0.5mm
から0.1mmに近づけると、 fb=(12 ×8.85×10-12 ×(100 ×10-62 ×1002)/(2×(100×10-62 =4.4 ×10-8 (N)
In order to make the return time faster, the electrostatic attractive force may be made larger, and for that purpose, the auxiliary electrode 35 may be positively arranged closer to each other. 0.5mm spacing
From 0 to 0.1 mm, fb = (1 2 × 8.85 × 10 -12 × (100 × 10 -6 ) 2 × 100 2 ) / (2 × (100 × 10 -6 ) 2 = 4.4 × 10 -8 (N)

【0080】となり、加速度αbは、 αb=fb/m =4.4 ×10-9/0.12×10-9 =367 (m/s2) となり、戻り時間tbは、 tb=(2x/α)1/2 =(2×50×10-6/367)1/2 =0.52×10-3 (sec) と1/5になる。Then, the acceleration αb becomes αb = fb / m = 4.4 × 10 -9 /0.12×10 -9 = 367 (m / s 2 ), and the return time tb is tb = (2x / α) 1 / 2 = (2 x 50 x 10 -6 / 367) 1/2 = 0.52 x 10 -3 (sec), which is 1/5.

【0081】さらに短縮するためには、補助電極35と
対向電極32との間を誘電率の高い水性インクで満たせ
ばよい。この場合fbは、 fb=(80×8.85×10-12 ×(100 ×10-62 ×1002)/(2×(100×10-62 =3.5 ×10-5 (N) と、当然のことながら印字動作と同じ大きさになるの
で、印字動作中は、補助電極35にも+100 vを印加し
ておかなければならない。
In order to further reduce the length, the space between the auxiliary electrode 35 and the counter electrode 32 may be filled with a water-based ink having a high dielectric constant. In this case, fb is as follows: fb = (80 × 8.85 × 10 -12 × (100 × 10 -6 ) 2 × 100 2 ) / (2 × (100 × 10 -6 ) 2 = 3.5 × 10 -5 (N) Of course, since the size is the same as that of the printing operation, +100 V must be applied to the auxiliary electrode 35 during the printing operation.

【0082】このときの加速度は、 αb=fb/m =3.5 ×10-5/0.12×10-9 =2.9 ×104 (m/s2) となり、戻り時間tbは、 tb=(2x/α)1/2 =(2×50×10-6/2.3 ×106)1/2 =5.9 ×10-5 (sec) とさらに1/80になる。The acceleration at this time is αb = fb / m = 3.5 × 10 -5 /0.12×10 -9 = 2.9 × 10 4 (m / s 2 ), and the return time tb is tb = (2x / α ) 1/2 = (2 x 50 x 10 -6 /2.3 x 10 6 ) 1/2 = 5.9 x 10 -5 (sec), which is 1/80.

【0083】この位速くなると、ピエゾ素子や、バブル
ジェットに比較して100 倍の速さで記録が可能になる。
At this speed, recording becomes possible at a speed 100 times faster than that of a piezo element or a bubble jet.

【0084】図11,12は、本発明に感光体を使用し
た実施例で、図11は光静電変形インクジェット記録装
置の分解斜視図、図12は側面図を示している。これら
の図には、寸法を示す具体的な数値が入っているが、理
解を深めるためのもので、これに限定されるものではな
い。このインクジェット記録装置は、上部構造と下部構
造及び側部構造に分けて作成した後、三者を張り合わせ
て完成される。
11 and 12 show an embodiment in which a photoconductor is used in the present invention. FIG. 11 is an exploded perspective view of a photoelectrostatic deformation ink jet recording apparatus, and FIG. 12 is a side view. Although these figures include specific numerical values indicating dimensions, they are for the purpose of deepening understanding and are not limited thereto. This ink jet recording apparatus is completed by separately manufacturing an upper structure, a lower structure, and a side structure, and then bonding the three.

【0085】上部構造は、並列に配置される複数のイン
ク室を分離する壁となる角柱51を、63.5μmピッチで
並べ、その上に薄い弾性体電極52を接着して形成され
る。角柱51としては、衝撃波を吸収するために適度に
表面が柔らかいものが良く、具体的には、ポリカーボネ
ート、PET等を使用する。弾性体電極52は、基板と
しての弾性体部材52aにアルミ層52bを蒸着し、さ
らにスプレーコート法で薄い絶縁層52cをオーバーコ
ートしたものである。弾性体部材52aとしては、たと
えば、薄いPETフィルムや、シリコーンゴムフィルム
等が考えられる。弾性体部材52aの厚さは、材質の弾
性率や必要な変位量や耐久性等で変わるが、10μm前
後が適当である。絶縁層52cの材質としては、あまり
高抵抗よりも、適度な時間で電荷がリークする程度が望
ましく、体積固有抵抗で1010Ωcmくらいのポリアミド
樹脂が適当である。
The upper structure is formed by arranging prisms 51, which are walls for separating a plurality of ink chambers arranged in parallel, at a pitch of 63.5 μm, and a thin elastic electrode 52 is bonded thereon. The prism 51 preferably has a moderately soft surface in order to absorb a shock wave, and specifically, polycarbonate, PET or the like is used. The elastic electrode 52 is formed by vapor-depositing an aluminum layer 52b on an elastic member 52a as a substrate and further overcoating a thin insulating layer 52c by a spray coating method. As the elastic member 52a, for example, a thin PET film, a silicone rubber film, or the like can be considered. The thickness of the elastic member 52a varies depending on the elastic modulus of the material, the required displacement amount, the durability, etc., but about 10 μm is suitable. As the material of the insulating layer 52c, it is preferable that the electric charge is leaked in a proper time rather than a high resistance, and a polyamide resin having a volume resistivity of about 10 10 Ωcm is suitable.

【0086】下部構造は、導電性ガラス53のアルミ層
からなる電極53a上に無機系の感光体層54を蒸着や
スプレーコートやプラズマCVD で形成して作られる。有
機系の感光体は、電荷の移動が遅いため、本発明には適
さない。無機系の感光体では、Se系やCdS 系の感光体も
電荷の移動速度から考えれば十分使用できるが、アモル
ファスシリコン(a-Si:H)が移動速度も速く、分光感度も
可視光に近く、溶剤に不溶で最適である。通常のカール
ソン法の感光体としては暗抵抗が低すぎて、その対策と
して多層化されているが、本発明の場合は帯電させる必
要がないので、単層のままで、1012Ωcmで使用可能で
ある。ただし、基板電極からの電荷注入があるときは2
層化が必要になる。
The lower structure is formed by forming the inorganic photosensitive layer 54 on the electrode 53a made of the aluminum layer of the conductive glass 53 by vapor deposition, spray coating or plasma CVD. Organic photoconductors are not suitable for the present invention because of slow charge transfer. For inorganic photoconductors, Se-based and CdS-based photoconductors can be used satisfactorily considering the charge transfer speed, but amorphous silicon (a-Si: H) has a high transfer speed and its spectral sensitivity is close to that of visible light. It is optimal because it is insoluble in solvents. Dark resistance is too low for a usual Carlson method photoreceptor, and it is multi-layered as a countermeasure, but in the case of the present invention, since it is not necessary to charge, it can be used as a single layer at 10 12 Ωcm. Is. However, when there is charge injection from the substrate electrode, 2
Stratification is required.

【0087】側部構造は、厚さ25−100 μmのPETフ
ィルムからなる側板55に、直径20μm程度の孔(オリ
フィス)55aを開けた構成である。
The side structure is a structure in which a side plate 55 made of a PET film having a thickness of 25 to 100 μm is provided with a hole (orifice) 55a having a diameter of about 20 μm.

【0088】下部構造の上に上部構造を載せて形成され
る細長いインク室56に、オリフィス55aを位置合わ
せして側板55を固定すれば、インクジェットヘッドが
完成する。インク室56にはインク57が通路58から
供給される。
The ink jet head is completed by aligning the orifice 55a and fixing the side plate 55 to the elongated ink chamber 56 formed by mounting the upper structure on the lower structure. Ink 57 is supplied to the ink chamber 56 from a passage 58.

【0089】なお、図示のように、角柱51の高さを80
μm、感光体層の厚さを60μm、インク室の長さを200
μmとしたが、これは、後述するシミュレーション計算
を簡単にするためで、この値が最適という訳ではない。
As shown, the height of the prism 51 is set to 80.
μm, photoconductor layer thickness 60 μm, ink chamber length 200
However, this value is not optimal because it simplifies the simulation calculation described later.

【0090】次に、図13(a) 〜(c) により本発明の印
字及びインク補給方法を説明する。なお、図13では、
図11の側面図を簡略化し、一部省略して示している。
Next, the printing and ink supply method of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 (a) to 13 (c). In addition, in FIG.
The side view of FIG. 11 is simplified and partly omitted.

【0091】まず、本発明の作用を定性的に説明した
後、定量的な説明をする。図13(a)は、準備段階を示
す。インク室56にインク57を充填した後、弾性体電
極52に+800vが印加される。同図に示すように、弾性
体電極52に少量の正孔と感光体電極としての感光体層
54に同量の電子が充電される。弾性体電極52の正孔
に感光体層54の電子の形成する電界が働いて、弾性体
電極52は、内側に向かう力を受けるが、インクの表面
張力の方が大きいため、インク57はオリフィスから飛
び出すことはない。
First, the operation of the present invention will be described qualitatively and then quantitatively. FIG. 13A shows a preparation stage. After filling the ink chamber 56 with the ink 57, + 800v is applied to the elastic electrode 52. As shown in the figure, the elastic electrode 52 is charged with a small amount of holes and the photosensitive layer 54 as a photosensitive electrode is charged with the same amount of electrons. The holes of the elastic electrode 52 are subjected to an electric field formed by the electrons of the photosensitive layer 54, and the elastic electrode 52 receives a force directed inward. However, since the surface tension of the ink is larger, the ink 57 has an orifice. Never jump out of.

【0092】次に、(b) で感光体層54の下方からネサ
ガラス53を透してLED アレイからなる発光体59によ
り露光すると、感光体層54近傍に正孔と電子が発生
し、正孔は対向電極としてのアルミ層53aに入り、そ
こにいる電子と中和して消滅し、電子は高速で感光体層
54中を移動して図示のように感光体層54の表面に止
まる。発光体59は図示を省略した電気回路により、所
定のインク室に対応するLED が所望のタイミングで発光
するように構成されている。
Next, in (b), when the light is emitted from the lower side of the photoconductor layer 54 through the Nesa glass 53 by the light emitting body 59 composed of the LED array, holes and electrons are generated in the vicinity of the photoconductor layer 54. Enters the aluminum layer 53a as a counter electrode, neutralizes and disappears with the electrons there, and the electrons move at high speed in the photoconductor layer 54 and stay on the surface of the photoconductor layer 54 as shown in the figure. The light emitting body 59 is configured by an electric circuit (not shown) so that the LED corresponding to a predetermined ink chamber emits light at a desired timing.

【0093】このときの電子及び弾性体電極に充電され
た正孔の量は(a) の数倍になる。その理由は、このヘッ
ドをコンデンサと見なしたとき、(a) では電極間距離が
インク層+感光層だったものが、(b) では、インク層の
みに減少したためである。正孔の量が例えば6倍に増加
したとすると、弾性体電極52の個々の正孔は、6倍に
増えた感光体層54表面の電子より6倍の力を受けるた
め、弾性体電極52は全体として6×6=36倍の力を
受ける。また、感光体層とインクの層の誘電膜厚の比を
2対1以上にすると、露光前後で、電荷量で3倍以上、
静電力で32 倍以上の変化をつけることができる。
At this time, the amount of electrons and holes charged in the elastic electrode is several times as large as that in (a). The reason is that when this head is regarded as a capacitor, the distance between the electrodes is (ink layer + photosensitive layer) in (a), but it is reduced to only the ink layer in (b). If the number of holes is increased by 6 times, for example, the individual holes of the elastic electrode 52 receive 6 times the force of the electrons on the surface of the photoconductor layer 54, which is increased by 6 times. Receives 6 × 6 = 36 times as a whole. Further, if the ratio of the dielectric film thickness of the photoconductor layer to the ink layer is set to 2: 1 or more, the amount of electric charge before and after exposure is three times or more,
It is possible to change by more than 3 2 times by electrostatic force.

【0094】この結果、図のようにインク室56を圧縮
するように変形し、その結果オリフィス55aからイン
ク57が柱状に吐出し始める。このとき、弾性体の変形
は静電引力と弾性体の弾性力が釣り合ったところで止ま
る。
As a result, the ink chamber 56 is deformed so as to be compressed as shown in the figure, and as a result, the ink 57 begins to be ejected in a columnar shape from the orifice 55a. At this time, the deformation of the elastic body is stopped when the electrostatic attraction and the elastic force of the elastic body are balanced.

【0095】次に、(c) で弾性体電極52を接地する。
(露光はその前に終わっている。ただし、若し続いても
結果に変わりはない)。その瞬間、弾性体電極52の正
孔と感光体層54の電子は消えて、弾性体電極52に加
わっていた静電引力はゼロとなり、弾性体電極52は弾
性力で(c) のように復元する。このときインク室56に
は左右からインク57を呼び込む力が働き、オリフィス
55aから吐出していたインク柱が切れて、(c) のよう
なインク滴57aが形成されると同時に左側よりインク
が補給される。形成されたインク滴57aが引き戻され
ずに左右方向に飛び続けるのは慣性力のためである。
Next, at (c), the elastic electrode 52 is grounded.
(Exposure ended before that, but the result remains the same even if it continues for a while). At that moment, the holes of the elastic body electrode 52 and the electrons of the photosensitive layer 54 disappear, the electrostatic attraction applied to the elastic body electrode 52 becomes zero, and the elastic body electrode 52 is elastic force as shown in (c). Restore. At this time, a force for drawing in the ink 57 from the left and right acts on the ink chamber 56, the ink column ejected from the orifice 55a is broken, and an ink droplet 57a as shown in (c) is formed, and at the same time, the ink is replenished from the left side. To be done. It is because of the inertial force that the formed ink droplet 57a continues to fly in the left and right direction without being pulled back.

【0096】なお、インク柱の分離は、弾性体電極を接
地しなくても可能である。従来のピエゾ方式で行われて
いる様に、(b) で弾性体電極が内側に変形するとインク
室内のインクは左右に押し出されるが、右側はインク柱
が突出してすぐ止まり、左側は長い補給パイプをインク
が慣性力で動き続けるため、インク室の右側に逆に左へ
向かう吸引力が働くためである。これはレーザビーム露
光の様な走査型露光で、露光後一定時間で弾性体電極を
接地できないときに有効な方法である。
The ink column can be separated without grounding the elastic electrode. As in the conventional piezo method, when the elastic electrode is deformed inward in (b), the ink in the ink chamber is pushed out to the left and right, but the ink column protrudes on the right side and immediately stops, and the left side is a long supply pipe. This is because the ink continues to move due to inertial force, so that a suction force that acts toward the left is applied to the right side of the ink chamber. This is a scanning type exposure such as laser beam exposure, and is an effective method when the elastic electrode cannot be grounded within a certain time after the exposure.

【0097】また、本発明をアナログのレンズ光学系の
複写機に適応することもできるが、その場合、ネガポジ
反転するので、ネガのフィルムよりポジのコピーを取る
必要があるマイクロフィルムのアウトプットとして使用
するのがよい。
The present invention can also be applied to a copying machine having an analog lens optical system, but in that case, since negative / positive is inverted, it is used as an output of a microfilm which needs to make a positive copy rather than a negative film. Good to use.

【0098】以上で定性的な説明を終え、以下に本発明
の作用を定量的に補足する。ただし、正確な計算は大変
複雑になるので、幾つかの仮定に基づく近似計算であ
る。
The qualitative explanation is completed above, and the operation of the present invention will be quantitatively supplemented below. However, since the exact calculation is very complicated, it is an approximate calculation based on some assumptions.

【0099】インクを吐出させるために必要な条件は、
力と変位量と力の立上り時間である。参考のために示せ
ば、従来のピエゾ方式では、力は数104N/m2 、変位量は
約0.2 ×10-13m3 立上り時間は数μsec で、バブルジェ
ット方式では、力は数106N/m 2 、変位量は約0.1 ×10
-12m3 、立上り時間は数μsec である。
The conditions required for ejecting ink are
It is the force, the amount of displacement, and the rise time of the force. Show for reference
For example, in the conventional piezo method, the force is several tens.FourN / m2, The displacement is
About 0.2 x 10-13m3The rise time is several μsec, and the bubble jet
In the case of6N / m 2, The displacement is about 0.1 × 10
-12m3The rise time is several μsec.

【0100】まず、弾性体電極に作用する静電引力Pを
求める。Pは弾性体電極に充電された正孔の電荷密度を
σ、その点の電界をEとすると、 P=σ×E (11) である。
First, the electrostatic attractive force P acting on the elastic electrode is obtained. P is σ × E (11), where σ is the charge density of holes charged in the elastic electrode and E is the electric field at that point.

【0101】この電界は感光体層電極(A) 、又は感光体
中(B) の電子により形成される。この電界はガウスの定
理により、 E=(−σ)/2ε1 ( ε1 はインクの誘電率) (12) である。故に、(12)を(11)に代入して、 P=−σ2 /2ε1 (13) となる。
This electric field is formed by the electrons in the photoconductor layer electrode (A) or in the photoconductor (B). This electric field is E = (− σ) / 2ε 11 is the dielectric constant of the ink) (12) according to Gauss's theorem. Therefore, by substituting (12) into (11), P = -σ 2 / 2ε 1 (13).

【0102】故に電子電荷密度−σを求めれば、静電引
力Pは(13)式より計算できる。該光静電インクジェット
ヘッドを平行平板コンデンサと見なすと、その充電電荷
量Qは次式で求められる。 Q=C×V (14) ここに、Cは静電容量、Vは印加電圧である。
Therefore, if the electron charge density −σ is obtained, the electrostatic attractive force P can be calculated from the equation (13). If the photo-electrostatic ink jet head is regarded as a parallel plate capacitor, the charge amount Q of the charge is obtained by the following equation. Q = C × V (14) where C is capacitance and V is applied voltage.

【0103】電荷密度は電荷量Qを面積Sで除して求め
られる。 σ=Q/S (15) (14)式の電気容量Cは、電極間物質の誘電率が均一の場
合(ε,r)、その膜厚(電極間距離)をdとして、次
式で求められる。 C=εr×S/d (16)
The charge density is obtained by dividing the charge amount Q by the area S. σ = Q / S (15) The electric capacitance C of the formula (14) is calculated by the following formula, where the film thickness (distance between electrodes) is d when the dielectric constant of the interelectrode substance is uniform (ε, r). To be C = εr × S / d (16)

【0104】本発明のように、誘電率と膜厚の異なった
2つの物質を積層した場合の合成容量は次式で求められ
る。 C=S/(dl/εl +d2/ε2) (17) 本発明の(b) の場合、感光体層は露光により実質的に誘
電層から導電層になったと見なせるので、その容量は(1
6) 式が適応できる。
As in the present invention, the synthetic capacitance when two substances having different dielectric constants and film thicknesses are laminated is calculated by the following equation. C = S / (dl / εl + d2 / ε2) (17) In the case of (b) of the present invention, it can be considered that the photosensitive layer is substantially converted from the dielectric layer to the conductive layer by the exposure, so that the capacitance is (1
6) Equation can be applied.

【0105】すなわち、インク層と感光体層(暗中)の
膜厚と誘電率をそれぞれd1,d2ε1,ε2とする
と、(A) ,(B) のときの容量C(A) とC(B) とは、それ
ぞれ(18),(19)式になる。 C(A) =S/(dl/εl +d2/ε2) (18) C(B) =S/(dl/εl) (19)
That is, assuming that the film thickness and the dielectric constant of the ink layer and the photoconductor layer (in the dark) are d1, d2ε1, ε2, respectively, the capacitances C (A) and C (B) at (A) and (B) are obtained. And become equations (18) and (19), respectively. C (A) = S / (dl / εl + d2 / ε2) (18) C (B) = S / (dl / εl) (19)

【0106】インク層と感光体層(暗中)の膜厚と比誘
電率をそれぞれ、80μm,60 μm,80,12 、面積Sを1
2 とすると、 C(A) =1/(80×10-6/80×8.85×10-12 +60×10-6/12×8.85×10-12) =8.85×10-12 /((1+5)×10-6) =1.48×10-6 (F) =1.48 (μF) (20) C(B) =1/(80×10-6/80×8.85×10-12) =8.85×10-6 =8.85 (μF) (21)
The film thickness and relative permittivity of the ink layer and the photoconductor layer (in the dark) are 80 μm, 60 μm, 80, 12 and the area S is 1 respectively.
Assuming m 2 , C (A) = 1 / (80 × 10 -6 /80×8.85×10 -12 + 60 × 10 -6 /12×8.85×10 -12 ) = 8.85 × 10 -12 / ((1 + 5 ) × 10 -6) = 1.48 × 10 -6 (F) = 1.48 (μF) (20) C (B) = 1 / (80 × 10 -6 /80×8.85×10 -12) = 8.85 × 10 - 6 = 8.85 (μF) (21)

【0107】(14), (15), (20)式より、(A) のときの電
荷密度σ(A) は、 σ(A) =Q/S=C×V=1.48×10-6×800 =1.2 ×10-3 (C/m2 ) (22) (14), (15), (21)式より、(B) のときの電荷密度σ(B)
は、 σ(B) =8.85×10-6×200 =7.1 ×10-3 (C/m2 ) (23) と求められる。
From the equations (14), (15) and (20), the charge density σ (A) at the time of (A) is σ (A) = Q / S = C × V = 1.48 × 10 −6 × 800 = 1.2 × 10 -3 (C / m 2 ) (22) From (14), (15), (21), charge density σ (B) at (B)
Is calculated as σ (B) = 8.85 × 10 −6 × 200 = 7.1 × 10 −3 (C / m 2 ) (23).

【0108】この値を(13)式に代入すれば、(A) , (B)
それぞれのときの静電引力P(A) ,P(B) が求められ
る。 P(A) =σ2 /2×ε1 (24) =(1.2 ×10-3)2/2 ×80×8.85×10-12 =1.0 ×103 (N/m2 ) P(B) =σ2 /2×ε1 (25) =(1.77×10-3)2/2 ×8.85×10-12 =1.77×105 (N/m2
By substituting this value into the equation (13), (A), (B)
The electrostatic attraction P (A) and P (B) at each time are obtained. P (A) = σ 2/ 2 × ε1 (24) = (1.2 × 10 -3) 2/2 × 80 × 8.85 × 10 -12 = 1.0 × 10 3 (N / m 2) P (B) = σ 2/2 × ε1 (25) = (1.77 × 10 -3) 2/2 × 8.85 × 10 -12 = 1.77 × 10 5 (N / m 2)

【0109】このP(A) は水の表面張力以下であり、イ
ンクがオリフィスより出ることはない。一方、このP
(B) の値はバブルジェットより小さいものの、ピエゾと
同じでありインクを吐出させるのに十分な大きさであ
る。
This P (A) is less than the surface tension of water, and the ink does not come out from the orifice. On the other hand, this P
Although the value of (B) is smaller than that of the bubble jet, it is the same as that of the piezo and large enough to eject ink.

【0110】次に、立上がり時間を求める。本発明の場
合、状態(A) が(B) になるまでの時間が立上り時間とな
る。この時間は、光で感光体層の電極近傍に発生した電
子が感光体層中を移動する平均速度をvとすれば、移動
に必要な時間tは、感光体層の厚さをdとして、次の(2
6)式で与えられる。 t=d/v (26) 速度vは、移動度μと電界Eの積として、次の(27)式で
与えられる。 v=μE (27)
Next, the rise time is calculated. In the case of the present invention, the time until the state (A) becomes the state (B) is the rise time. This time is v, where v is the average speed of electrons generated in the vicinity of the electrodes of the photoconductor layer moving in the photoconductor layer due to light, and the time t required for the movement is d, where the thickness of the photoconductor layer is Next (2
It is given by the equation (6). t = d / v (26) The velocity v is given by the following equation (27) as the product of the mobility μ and the electric field E. v = μE (27)

【0111】アモルファスシリコンの電子の移動度は1.
0 から10-2(cm2/V sec)である。仮に、その中間をとっ
て0.1(cm2 /V sec)とする。電界は光照射と同時にどん
どん大きくなるのであるが、その最小値、つまり、露光
前の値を採る。 E(A) =1.11×107 (V/m) (式は省略する) (28) 移動度とE(A) を(27)式に代入して、 v=0.1 ×10-4×1.11×107 =1.11×102 (m/sec) (29)
The electron mobility of amorphous silicon is 1.
It is from 0 to 10 -2 (cm 2 / V sec). Temporarily, take the middle and set it as 0.1 (cm 2 / V sec). The electric field increases with the irradiation of light, and takes the minimum value, that is, the value before exposure. E (A) = 1.11 × 10 7 (V / m) (formula omitted) (28) Substituting mobility and E (A) into formula (27), v = 0.1 × 10 -4 × 1.11 × 10 7 = 1.11 × 10 2 (m / sec) (29)

【0112】これを(26)式に入れて、 t=d/v=60×10-6/1.67×102 =5.41×10-7(sec) =0.54 (μsec)Putting this into the equation (26), t = d / v = 60 × 10 −6 /1.67×10 2 = 5.41 × 10 −7 (sec) = 0.54 (μsec)

【0113】すなわち、従来方式以上の立上りが期待で
きることが分かる。もちろん、これに電気回路の時定数
も考慮しなければならないが、μsec での駆動は可能で
ある。
That is, it can be seen that a rise higher than that of the conventional method can be expected. Of course, the time constant of the electric circuit must be taken into consideration, but driving in μsec is possible.

【0114】次に、変形量であるが、ここでは逆に必要
な変形量を求めて見る。弾性体電極の変形によりインク
室より排斥されたインクの体積が吐出されたインク滴の
体積の2倍に等しいと仮定する。前述したように、実測
によるインク滴の体積は、0.07〜0.1 ×10-12 (m3)であ
り、簡単のために、この体積を0.1 ×10-12(m3) と仮定
すると、球形のインク滴の半径は、29×10-6(m) とな
る。
Next, regarding the deformation amount, here, on the contrary, the necessary deformation amount is obtained and viewed. It is assumed that the volume of the ink ejected from the ink chamber due to the deformation of the elastic electrode is equal to twice the volume of the ejected ink droplet. As described above, the volume of ink droplets actually measured is 0.07~0.1 × 10 -12 (m 3) , for simplicity, assuming the volume 0.1 × 10 -12 and (m 3), spherical The radius of the ink droplet is 29 × 10 -6 (m).

【0115】簡単にするために弾性体電極52が、有効
幅25μmで全面平行に移動したと仮定する。このとき
の平均移動距離をxとすると、 x=v/S =0.1 ×10-12 /(25 ×10-6×200 ×10-6) =20×10-6 (m) である。
For simplification, it is assumed that the elastic electrode 52 has moved over the entire surface with an effective width of 25 μm. When the average moving distance at this time is x, x = v / S = 0.1 × 10 −12 / (25 × 10 −6 × 200 × 10 −6 ) = 20 × 10 −6 (m).

【0116】すなわち、4×104N/m2の静電引力で、こ
のレイアウトで平均20μm変形できる弾性体を使用すれ
ば良いわけである。これは現在の高分子材料にとって十
分可能なことである( ただし、信頼性は問わない) 。
That is, it is sufficient to use an elastic body capable of deforming an average of 20 μm in this layout with an electrostatic attractive force of 4 × 10 4 N / m 2 . This is quite possible for current polymeric materials (however, reliability does not matter).

【0117】以上、力、変位量、力の立上りの三点と
も、本発明が従来技術と同等かそれ以上であることがシ
ミュレーションで明らかになった。
As described above, it has been clarified by simulation that the present invention is equivalent to or higher than the prior art in all three points of force, amount of displacement, and rise of force.

【0118】以上の説明において、露光強度または露光
時間を変えることによって、吐出するインク滴の大きさ
を変更でき、1ドットについて多様な値を得られること
が理解できるであろう。ただし、インク滴が小さくなる
と、同時に初速度も変わるので、あまり小さなインク滴
は飛んでいけない。なお、上記の実施例では、ノズルを
使用していたが、スリット形状の場合でも可能である。
In the above description, it can be understood that the size of the ejected ink droplet can be changed by changing the exposure intensity or the exposure time, and various values can be obtained for one dot. However, if the ink droplet becomes smaller, the initial velocity also changes at the same time, so too small an ink droplet cannot fly. In addition, although the nozzle is used in the above-described embodiment, it is also possible to use a slit shape.

【0119】図14,15は、弾性体電極の代わりにイ
ンク室内に導電性の弾性体を設けた実施例で、図14は
その分解斜視図で、図15は縦断面図を示す。このイン
クジェットヘッドも、やはり上部構造、下部構造及び側
部構造に分けて作成され、その後三者を張り合わせて完
成される。
14 and 15 show an embodiment in which a conductive elastic body is provided in the ink chamber instead of the elastic body electrode, FIG. 14 is an exploded perspective view thereof, and FIG. 15 is a longitudinal sectional view. This inkjet head is also divided into an upper structure, a lower structure and a side structure, and then completed by laminating the three.

【0120】上部構造は、図示のように各インク室を分
離するための角柱61を、63μmピッチで並列に並べ、
その上に絶縁性の基板62上に共通電極63としてアル
ミを全面均一に蒸着したもの、又は、剛体の基板62上
に共通電極63として導電性樹脂をコーティングしたも
のを接着し、角柱61相互間の共通電極63に、詳細を
後述する導電性弾性体64を設けた構造としている。
In the upper structure, prisms 61 for separating each ink chamber are arranged in parallel at a pitch of 63 μm as shown in the drawing.
On the insulating substrate 62, a common electrode 63 on which aluminum is uniformly vapor-deposited over the entire surface, or a rigid substrate 62 on which a conductive resin is coated as a common electrode 63, is adhered, and the prisms 61 are connected to each other. The common electrode 63 is provided with a conductive elastic body 64, the details of which will be described later.

【0121】角柱61としては、衝撃波を吸収するため
に適度に表面が柔らかいものが良く、具体的には、撥油
性も考慮して適当な樹脂が選択される。
As the prism 61, one having a moderately soft surface for absorbing a shock wave is preferable, and specifically, an appropriate resin is selected in consideration of oil repellency.

【0122】下部構造は、導電性ガラス65のアルミ層
からなる電極65a上に無機系の感光体層66を形成し
て作られ、図11,12で説明した実施例と同じ構造、
同じ素材を使用している。
The lower structure is made by forming an inorganic photosensitive layer 66 on an electrode 65a made of an aluminum layer of conductive glass 65, and has the same structure as that of the embodiment described with reference to FIGS.
Uses the same material.

【0123】側部構造も前述の実施例とほぼ同じで、厚
さ25−100μmのPETフィルムからなる側板67
に、直径20μm程度の孔(オリフィス)67aを開け
た構成である。
The side portion structure is almost the same as that of the above-described embodiment, and the side plate 67 made of a PET film having a thickness of 25-100 μm.
In addition, a hole (orifice) 67a having a diameter of about 20 μm is opened.

【0124】下部構造の上に上部構造を載せて形成され
る細長いインク室68と、オリフィス67aとを位置合
わせして側板67を固定すれば、インクジェットヘッド
が完成する。インク室68にはインク69が通路70か
ら供給される。
The ink jet head is completed by aligning the orifice 67a with the elongated ink chamber 68 formed by mounting the upper structure on the lower structure and fixing the side plate 67. Ink 69 is supplied to the ink chamber 68 from a passage 70.

【0125】図16により、本実施例のキーポイントで
ある5面フリーの導電性弾性体64の製法を説明する。
5面フリーとは、この導電性弾性体64が、前後左右上
下の6面の内、共通電極63に密着している面以外の5
面(4側面と上面)をインク室68内に露出してフリー
の状態になっていることをいう。
Referring to FIG. 16, a method of manufacturing the five-face-free conductive elastic body 64, which is a key point of this embodiment, will be described.
Five-sided free means that the conductive elastic body 64 is one of the six front, back, left, right, top, and bottom surfaces other than the surface in close contact with the common electrode 63.
It means that the surfaces (four side surfaces and the upper surface) are exposed in the ink chamber 68 and are in a free state.

【0126】まず、従来から公知の方法で絶縁性の基板
62上に共通電極63となるアルミ層を蒸着法等により
全面均一に形成し、その上に図14,15に示すインク
室68を隔離する壁面をテフロン系又はシリコーン系の
樹脂を注型加工等することによって形成する。クロロプ
レンゴムに適量のアセチレンブラックと加硫剤を加えて
長時間分散させた後、トルエン、THF、シクロヘキサ
ン、ブタノール等適当な溶媒で希釈して固形分濃度15
から30wt%の導電性ゴム溶剤aを作成し、これを水平
台上に置かれた上記の基板62上に注ぐ(図16(a)
)。
First, an aluminum layer to be the common electrode 63 is uniformly formed on the insulating substrate 62 by a conventionally known method by a vapor deposition method or the like, and the ink chamber 68 shown in FIGS. 14 and 15 is isolated thereon. The wall surface to be formed is formed by casting a Teflon-based or silicone-based resin. After adding an appropriate amount of acetylene black and a vulcanizing agent to chloroprene rubber and dispersing for a long time, it is diluted with an appropriate solvent such as toluene, THF, cyclohexane, butanol to obtain a solid content concentration of 15
A conductive rubber solvent a of 30 wt% is prepared from the above and poured on the above-mentioned substrate 62 placed on a horizontal table (Fig. 16 (a)).
).

【0127】次に、金属性のドクターブレードbでしご
いて余分な液を排除する(図16(b) )。すると、角柱
61が撥油性のため、溶液は角柱からわずかに離れて図
16(c) のような形になる。これを加熱すると、溶液の
厚さの約10%、約20μmの導電性ゴム層c′が得ら
れる(図16(d) )。この行程を繰り返して厚さ100
μmの導電性ゴム層cが完成する( 図16(e) ) 。この
とき導電性ゴム層cは角柱61に固着しておらず、も
し、くっついていても、軽く動かすだけで簡単に剥がす
ことができる。
Then, a metallic doctor blade b is squeezed to remove excess liquid (FIG. 16 (b)). Then, since the prism 61 is oil-repellent, the solution slightly separates from the prism and has a shape as shown in FIG. 16 (c). When this is heated, a conductive rubber layer c'having a thickness of about 10% and a thickness of about 20 .mu.m is obtained (FIG. 16 (d)). Repeat this process to a thickness of 100
The conductive rubber layer c of μm is completed (FIG. 16 (e)). At this time, the conductive rubber layer c is not fixed to the prism 61, and even if it is stuck, it can be easily peeled off by lightly moving it.

【0128】つぎに、メタノールにポリアミド樹脂を0.
6wt %溶かした溶液dを同様に注いでブレードbでしご
き( 図16(f) ) 、加熱して絶縁薄層eを導電性ゴムc
上にオーバコートして導電性弾性体64が完成する( 図
16(g) ) 。
Next, a polyamide resin was added to methanol in an amount of 0.
Similarly, pour a 6 wt% dissolved solution d and squeeze it with a blade b (Fig. 16 (f)), and heat the insulating thin layer e to a conductive rubber c.
The conductive elastic body 64 is completed by overcoating on it (FIG. 16 (g)).

【0129】絶縁薄層eとしては、あまり高抵抗より
も、適度な時間で電荷がリークする程度が望ましく、体
積固有抵抗で1010Ωcmくらいのポリアミド樹脂が適当
である。なお、導電性ゴムの代わりに絶縁性のゴムを同
様の方法で塗布した後、導電性樹脂と絶縁性樹脂をこの
順番でオーバコートしてもよい。
As the insulating thin layer e, it is preferable that the electric charge leaks in a proper time rather than a high resistance, and a polyamide resin having a volume resistivity of about 10 10 Ωcm is suitable. Note that instead of the conductive rubber, an insulating rubber may be applied by the same method, and then the conductive resin and the insulating resin may be overcoated in this order.

【0130】図示の実施例では、感光体層と弾性体電極
を隔てる壁、即ち、角柱61の高さを180 μm、導電性
弾性体64の厚さを100 μm、インク層の厚さを80μ
m、オリフィス67aのピッチを63μm、インク室68
の幅(壁間距離)を45μmとしたが、これは後に述べる
シミュレーション計算を簡単にするためで、この値が最
適値という訳ではない。
In the illustrated embodiment, the wall separating the photosensitive layer and the elastic electrode, that is, the prism 61 has a height of 180 μm, the conductive elastic body 64 has a thickness of 100 μm, and the ink layer has a thickness of 80 μm.
m, the pitch of the orifice 67a is 63 μm, the ink chamber 68
The width (inter-wall distance) was set to 45 μm, but this is to simplify the simulation calculation described later, and this value is not the optimum value.

【0131】図17によって本実施例のインクジェット
による印字と、インクの補給方法を説明する。なお、前
記の実施例の場合と同様に、最初に定性的にプロセスを
説明し、その後に定量的な説明をする。
The ink jet printing and ink supply method of this embodiment will be described with reference to FIG. As in the case of the above-described embodiment, the process will be described qualitatively first and then quantitatively.

【0132】図17(a) は、準備段階である。導電性弾
性体64には+200vが印加される。図に示すように導電
性弾性体64に少量の正孔と電極65aに同量の電子が
充電される。導電性弾性体64の正孔に電極65aの電
子が形成する電界が働いて、導電性弾性体64は内側に
向かう力を受けるが、インク69の表面張力の方が大き
いため、インクはオリフィス67aより飛び出すことは
ない。
FIG. 17A shows the preparation stage. + 200v is applied to the conductive elastic body 64. As shown in the figure, the conductive elastic body 64 is charged with a small amount of holes and the electrode 65a is charged with the same amount of electrons. The electric field formed by the electrons of the electrode 65a acts on the holes of the conductive elastic body 64, and the conductive elastic body 64 receives a force directed inward. However, since the surface tension of the ink 69 is larger, the ink has an orifice 67a. No more jumping out.

【0133】次に、図17(b) で、感光体層66の下側
からネサガラス65を透してLED アレイからなる発光体
71により露光すると、感光体層66に正孔と電子が発
生し、正孔はネサ電極に入ってそこにいる電子と中和し
て消滅し、電子は高速で感光体電極66中を移動して
(b) のように感光体電極66の表面に止まる。このとき
の電子及び導電性弾性体64に充電された正孔の量は
(a) の数倍になる。この理由は、このヘッドをコンデン
サと見なしたとき、(a) では電極間の距離がインク69
の層+感光体層66だったものが、(b) では、インク層
66のみに減少するためである。数倍、たとえば、6倍
に増えた導電性弾性体の個々の正孔は、6倍に増えた感
光層表面の電子より6倍の力を受けるため、導電性弾性
体64は全体として6×6=36倍の力を受ける。この
結果、図のようにインク室68を圧縮するように変形
し、その結果オリフィス67aよりインクが柱状に吐出
始める。このとき、導電性弾性体の変形は静電引力と弾
性体の弾性力が釣り合ったところで止まる。
Next, as shown in FIG. 17B, when light is exposed from the lower side of the photoconductor layer 66 through the Nesa glass 65 by the light emitter 71 composed of the LED array, holes and electrons are generated in the photoconductor layer 66. , The holes enter the nesa electrode and neutralize and disappear with the electrons there, and the electrons move at high speed in the photoconductor electrode 66.
It stops on the surface of the photoconductor electrode 66 as shown in (b). At this time, the amount of electrons and holes charged in the conductive elastic body 64 is
It will be several times that of (a). The reason is that when this head is regarded as a capacitor, the distance between the electrodes is 69
This is because the layer of (4) + photoconductor layer 66 is reduced to the ink layer 66 in (b). Each hole of the conductive elastic body, which is increased several times, for example, 6 times, receives 6 times the force of the electrons on the surface of the photosensitive layer, which is increased 6 times. 6 = 36 times the power. As a result, the ink chamber 68 is deformed so as to be compressed as shown in the figure, and as a result, the ink starts to be ejected in a columnar shape from the orifice 67a. At this time, the deformation of the conductive elastic body stops when the electrostatic attraction and the elastic force of the elastic body are balanced.

【0134】次に、図17(c) で導電性弾性体を接地す
る(露光はその前に終わっている。ただし、続いていて
も結果に変わりはない)。その瞬間、導電性弾性体64
の正孔と感光体層66の電子は消えて、導電性弾性体に
加わっていた静電引力はゼロとなり、導電性弾性体は弾
性力で図示のように復元する。このとき、インク室68
には、左右からインクを呼び込む力が働き、オリフィス
67aのインク柱が切れて図のようなインク滴69aが
飛び出し、同時に左側の管路70から新しいインクが補
給される。
Next, in FIG. 17C, the conductive elastic body is grounded (exposure is completed before that, but the result is the same even if it is continued). At that moment, the conductive elastic body 64
Of the holes and the electrons of the photosensitive layer 66 disappear, the electrostatic attractive force applied to the conductive elastic body becomes zero, and the conductive elastic body is restored by the elastic force as shown in the figure. At this time, the ink chamber 68
, A force that draws ink from the left and right acts, the ink column of the orifice 67a is broken, and the ink droplet 69a as shown in the figure jumps out, and at the same time, new ink is replenished from the left side conduit 70.

【0135】なお、インク柱の分離は、弾性体電極を接
地しなくても可能なこと、及び、本発明をアナログのレ
ンズ光学系の複写機に適応可能なことは、共に図13,
14の実施例と同様である。
It should be noted that the separation of the ink column is possible without grounding the elastic electrode and that the present invention can be applied to a copying machine having an analog lens optical system.
This is similar to the fourteenth embodiment.

【0136】次に、上記の定性的な説明を定量的に補強
する。いくつかの仮定に基づく近似計算である点、及び
その結果の式等は前の実施例の場合と同じである。
Next, the above qualitative explanation is quantitatively reinforced. The point that it is an approximate calculation based on some assumptions, and the resulting formula and the like are the same as in the case of the previous embodiment.

【0137】図13,14に示す実施例についての計算
の内、(11)から(29)まではそのままで本実施例にも適用
できる。そこで、次に、導電性弾性体64の変形量を計
算する。一般に弾性体の場合、力が働く前の長さLoに
対して力が作用して長さがLに伸びた場合、力と伸びは
正比例する。このとき、外部から弾性体を引っ張る力と
等しい力が弾性体の内部に発生している。これを応力σ
と呼ぶ。また、伸びた長さΔL=L−Loを元の長さで
割った値を歪みと呼び、応力と歪みの比例計数を弾性計
数(弾性率、ヤング率)Eという。 σ=E×ε (30)
Of the calculations for the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, (11) to (29) can be applied to this embodiment as they are. Therefore, next, the amount of deformation of the conductive elastic body 64 is calculated. Generally, in the case of an elastic body, when a force acts on the length Lo before the force acts and the length extends to L, the force is directly proportional to the elongation. At this time, a force equal to the force pulling the elastic body from the outside is generated inside the elastic body. This is the stress σ
Call. A value obtained by dividing the extended length ΔL = L−Lo by the original length is called strain, and a proportional count of stress and strain is called an elastic coefficient (elastic modulus, Young's modulus) E. σ = E × ε (30)

【0138】すなわち、元の長さLoと加える圧力P
(=σ)と弾性率Eが分かっていれば、次式より伸びた
長さΔLが計算できる。 ΔL=Lo×σ/E (31)
That is, the original length Lo and the applied pressure P
If (= σ) and the elastic modulus E are known, the extended length ΔL can be calculated from the following equation. ΔL = Lo × σ / E (31)

【0139】もっとも柔らかいゴムの弾性率Eは、0.2
×106N/m2(=1MPa=2Kgf/cm2)で、本発明の場合、上記
した様に元の長さLoは100 ×10-6m 、静電引力( =応
力σ) は1.77×105N/m2 である。この値を(31)式に入れ
て、 ΔL=(100 ×10-6×3.57×104)/0.2 ×106 =17.7×10-6(m) と、導電性弾性体の変形距離が求められた。(この場
合、弾性率が2×106N/mと一桁大きくなると、伸びは2
μm以下となり、本発明のピエゾ方式に対する特徴が薄
れてしまう。故に、弾性率はこのあたりが限界と思われ
る。)
The elastic modulus E of the softest rubber is 0.2
× 10 6 N / m 2 (= 1 MPa = 2 Kgf / cm 2 ), in the case of the present invention, the original length Lo is 100 × 10 -6 m and the electrostatic attractive force (= stress σ) is 1.77 as described above. × 10 5 N / m 2 . Put this value into equation (31) and obtain the deformation distance of the conductive elastic body as ΔL = (100 × 10 -6 × 3.57 × 10 4 ) /0.2 × 10 6 = 17.7 × 10 -6 (m) Was given. (In this case, if the elastic modulus increases by 2 digits, which is 2 × 10 6 N / m, the elongation will increase by 2
Since it is less than μm, the characteristics of the piezo method of the present invention are diminished. Therefore, the elastic modulus is considered to be the limit here. )

【0140】これに、変形可能面積Sを掛ければ、体積
の変位量vを算出できる。角柱61間の距離は45μmで
あるが、導電性弾性体64の幅はこれより若干狭くなる
ので、40μmと仮定すると、 v=S×x=(200 ×10-6×40×10-6) ×17.7×10-6=0.14×10-12(m3) と変位量が求まった。この値もピエゾ及びバブルジェッ
ト方式と同等である。
By multiplying this by the deformable area S, the displacement amount v of the volume can be calculated. The distance between the prisms 61 is 45 μm, but the width of the conductive elastic body 64 is slightly narrower than this, so assuming 40 μm, v = S × x = (200 × 10 −6 × 40 × 10 −6 ). The displacement amount was calculated as × 17.7 × 10 -6 = 0.14 × 10 -12 (m 3 ). This value is also equivalent to the piezo and bubble jet methods.

【0141】以上のシミュレーションにより、この実施
例もまた、力、変位量、力の立上りの3点で、従来技術
と同等乃至それ以上であることが明らかになった。ま
た、前述の実施例と同様に1ドットについて多様な値を
得られる。さらに、ノズルのみでなく、スリットにも適
用可能なことも言うまでもない。
From the above simulations, it was revealed that this embodiment is also equal to or higher than the prior art in the three points of force, amount of displacement, and rise of force. In addition, various values can be obtained for one dot as in the above-described embodiment. Further, needless to say, it is applicable not only to the nozzle but also to the slit.

【0142】[0142]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の各効果を奏する。 (1) インクの粒子は、ノズルから飛び出すと中性粒子
に戻り、粒子相互間で干渉し合うことはなく、解像度の
良い記録ができる。 (2) インクの粒子は、電極に働く力で飛翔するので、
インクに対する制限が少なく、水性インクを使用でき、
安全である。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Ink particles return to neutral particles when ejected from the nozzle, and the particles do not interfere with each other, and recording with good resolution can be performed. (2) Ink particles fly by the force acting on the electrodes,
There are few restrictions on ink, water-based ink can be used,
It's safe.

【0143】(3) 本発明では、電極間の距離を従来よ
り小さくすることができるので、印加電圧は1000v以下
で可能となる。 (4) 電極への充放電の時定数が印字スピードを決める
が、電極面積を非常に小さくできるので、時定数は小さ
く、高速印字が可能になる。
(3) In the present invention, the distance between the electrodes can be made smaller than in the prior art, so that the applied voltage can be 1000 v or less. (4) The time constant of charging / discharging the electrode determines the printing speed, but since the electrode area can be made extremely small, the time constant is small and high-speed printing becomes possible.

【0144】(5) 信号が印加された電極のみ変形する
ので、画像がボケル不具合が生じない。 (6) インクを加熱する必要がないので、寿命が伸び
る。 (7) 記録印加電圧を変え、誘起電荷量を変え、電極に
作用する静電引力を変えることにより弾性体電極の変位
量を変えることができ、これによってインクの粒子の大
きさを種々に変化させることができる。
(5) Since only the electrodes to which the signal is applied are deformed, the image blurring problem does not occur. (6) The life of the ink is extended because it is not necessary to heat the ink. (7) The amount of displacement of the elastic electrode can be changed by changing the applied voltage for recording, the amount of induced charge, and the electrostatic attraction acting on the electrode, which changes the size of ink particles in various ways. Can be made.

【0145】(8) 誘電率の高い弾性体23をサンドイ
ッチ状に挟んだ構成とすれば、インクは、機械的な圧力
を受けて飛翔するので、誘電率の大きさは全く問題とな
らず、水性インクを含めどんなインクでも使用可能であ
る。 (9) 信号電極と対向電極とに同極性の電圧を印加する
構成とすれが、インクの供給能力が高く、応答が速く、
機械的破壊の生じない負圧によるインク供給ができる。 (10) 感光体層を使用する構成とすれば、ヘッドの構成
が簡単で、軽くなり、マルチヘッドが容易になる。ま
た、光で駆動でき、高い電圧で駆動できる。
(8) If the elastic body 23 having a high dielectric constant is sandwiched, the ink flies by receiving a mechanical pressure, and the magnitude of the dielectric constant does not matter at all. It can also be used in any ink, including water ink. (9) Even if the configuration is such that the voltage of the same polarity is applied to the signal electrode and the counter electrode, the ink supply ability is high and the response is
Ink can be supplied by negative pressure without mechanical destruction. (10) With the structure using the photoconductor layer, the structure of the head is simple and light, and the multi-head becomes easy. Further, it can be driven by light and can be driven by a high voltage.

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

【図1】本発明におけるインクジェットノズルの構成を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an inkjet nozzle according to the present invention.

【図2】従来の静電吸引型ノズルの動作原理を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an operation principle of a conventional electrostatic suction type nozzle.

【図3】図1のインクジェットノズルの動作原理を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an operating principle of the inkjet nozzle of FIG.

【図4】図1に示すインクジェットノズルの具体例を示
す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a specific example of the inkjet nozzle shown in FIG.

【図5】本発明のインクジェットノズルで、両電極の間
に弾性体を挟んだ実施例の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment in which an elastic body is sandwiched between both electrodes in the inkjet nozzle of the present invention.

【図6】図5に示すインクジェットノズルの具体例を示
す斜視図である。
6 is a perspective view showing a specific example of the inkjet nozzle shown in FIG.

【図7】本発明のインクジェットノズルで、副電極を使
用した実施例の構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of an example using an auxiliary electrode in the inkjet nozzle of the present invention.

【図8】(a) から(d) は、図7のインクジェットノズル
の作用を説明する図である。
8 (a) to 8 (d) are views for explaining the operation of the inkjet nozzle of FIG.

【図9】(a) から(c) は、図7の実施例の変形例の基本
構成とその作用を示す図である。
9 (a) to 9 (c) are diagrams showing the basic configuration and operation of a modified example of the embodiment of FIG.

【図10】図7に示す実施例の基本作用を説明する図で
ある。
FIG. 10 is a diagram for explaining the basic operation of the embodiment shown in FIG.

【図11】感光体層を使用した本発明の実施例の分解斜
視図である。
FIG. 11 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention using a photoconductor layer.

【図12】図11の縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of FIG.

【図13】(a) 〜(c) は図11のインクジェットヘッド
の作用を説明する図である。
13 (a) to 13 (c) are views for explaining the operation of the inkjet head of FIG.

【図14】感光体層と導電性弾性体を使用した本発明の
実施例の分解斜視図である。
FIG. 14 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention using a photoconductor layer and a conductive elastic body.

【図15】図14の縦断面図である。15 is a vertical cross-sectional view of FIG.

【図16】(a) 〜(g) は導電性弾性体の形成方法を説明
する図である。
16 (a) to 16 (g) are diagrams illustrating a method for forming a conductive elastic body.

【図17】(a) 〜(c) は、図14のインクジェットヘッ
ドの作用を説明する図である。
17 (a) to 17 (c) are views for explaining the operation of the inkjet head of FIG.

【図18】従来の静電吸引方式ノズルの構成を示す断面
図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional electrostatic suction type nozzle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 剛体電極 12,52 弾性体電極 13,25,33,ノズル 14,26,34,インク 15 記録紙 21,31, 信号電極 22,32, 対向電極 23 高誘電率弾性体 35 補助電極 52 弾性体電極 52a,64 導電性弾性体 54,66 感光体層 53,65 導電性ガラス 53a 電極 55a,67a オリフィス 58,70 インクを供給する通路 59,71 発光体 63 共通電極 11 Rigid body electrode 12,52 Elastic body electrode 13,25,33, Nozzle 14,26,34, Ink 15 Recording paper 21,31, Signal electrode 22,32, Counter electrode 23 High dielectric constant elastic body 35 Auxiliary electrode 52 Elastic body Electrodes 52a, 64 Conductive elastic bodies 54, 66 Photoconductor layers 53, 65 Conductive glass 53a Electrodes 55a, 67a Orifices 58, 70 Ink supply passages 59, 71 Light emitters 63 Common electrodes

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 剛体電極と弾性体電極とを対向配置して
ノズルを形成し、該ノズル内に誘電率の高いインクを入
れ、前記剛体電極と弾性体電極との間に電圧を印加して
両電極に誘起された異極性の電荷相互間に作用する静電
引力により前記弾性体電極を剛体電極の方向に変形さ
せ、前記ノズル先端から前記インクを飛翔させることを
特徴とする静電変形型インクジェットによる記録方法。
1. A rigid electrode and an elastic electrode are arranged to face each other to form a nozzle, ink having a high dielectric constant is put in the nozzle, and a voltage is applied between the rigid electrode and the elastic electrode. An electrostatic deformation type characterized in that the elastic body electrode is deformed in the direction of the rigid body electrode by an electrostatic attraction force acting between charges of different polarities induced on both electrodes, and the ink is ejected from the tip of the nozzle. Inkjet recording method.
【請求項2】 前記ノズルを複数個形成し、前記弾性体
電極に独立して電気信号を印加し、前記剛体電極を共通
電極とすることを特徴とする請求項1記載の静電変形型
インクジェットによる記録方法。
2. The electrostatic deformation type inkjet according to claim 1, wherein a plurality of the nozzles are formed, an electric signal is independently applied to the elastic electrode, and the rigid electrode is used as a common electrode. Recording method by.
【請求項3】 剛体電極と弾性体電極とを対向して配置
し、両電極間に誘電率の高いインクを入れるノズルを形
成したことを特徴とする静電変形型インクジェットヘッ
ド。
3. An electrostatic deformation type inkjet head, characterized in that a rigid electrode and an elastic electrode are arranged so as to face each other, and a nozzle is formed between both electrodes to insert ink having a high dielectric constant.
【請求項4】 誘電率の高い弾性体を少なくとも一方が
弾性体で形成された信号電極と対向電極の間に挾持し、
該両電極間に電圧を印加して両電極に誘起された異極性
の電荷相互間に作用する静電引力により弾性体電極を相
手側の電極に向けて変形させ、前記誘電率の高い弾性体
の自由な界面に接しているノズル内のインクを該ノズル
から飛翔させることを特徴とする静電変形型インクジェ
ットによる記録方法。
4. An elastic body having a high dielectric constant is sandwiched between a signal electrode and a counter electrode, at least one of which is formed of an elastic body,
A voltage is applied between both electrodes to deform the elastic body electrode toward the opposite electrode by an electrostatic attractive force acting between the electric charges of different polarities induced on both electrodes, and the elastic body having a high dielectric constant is obtained. A method for recording by electrostatic deformation type inkjet, characterized in that the ink in the nozzle in contact with the free interface of the ink is ejected from the nozzle.
【請求項5】 少なくとも一方が弾性体で形成された信
号電極及び対向電極と、これら両電極間に把持された誘
電率の高い弾性体と、該誘電率の高い弾性体の自由な界
面に接するノズルとからなることを特徴とする静電変形
型インクジェットヘッド。
5. A signal electrode and a counter electrode, at least one of which is formed of an elastic body, an elastic body having a high dielectric constant held between these electrodes, and a free interface between the elastic body having a high dielectric constant. An electrostatic deformation type inkjet head comprising a nozzle.
【請求項6】 少なくとも一方が弾性体で形成された信
号電極と対向電極との間にノズルを形成し、該両電極に
同極性の電圧を印加して両電極に誘起された同極性の電
荷相互間に作用する静電斥力により弾性体電極を外側に
変形させ、その負圧により前記ノズル内にインクを充填
し、前記両電極に異極性の電圧を印加して両電極に誘起
された異極性の電荷相互間に作用する静電引力によりノ
ズル内のインクを該ノズルから飛翔させることを特徴と
する静電変形型インクジェットヘッドによる記録方法。
6. A nozzle having at least one formed of an elastic material between a signal electrode and a counter electrode, and a voltage of the same polarity is applied to the both electrodes to induce a charge of the same polarity on both electrodes. An electrostatic repulsive force acting between the elastic electrodes deforms the elastic electrodes outward, and the negative pressure causes ink to be filled in the nozzles, and a voltage of opposite polarity is applied to the electrodes to induce a difference between the electrodes. A recording method using an electrostatically-deformable inkjet head, characterized in that ink inside a nozzle is ejected from the nozzle by electrostatic attraction that acts between polar charges.
【請求項7】 少なくとも一方が弾性体で形成された信
号電極と対向電極との間にノズルを形成し、該信号電極
と対抗電極の外側に空間を介して補助電極を設けること
を特徴とする静電変形型インクジェットヘッド。
7. A nozzle is formed between a signal electrode, at least one of which is made of an elastic material, and a counter electrode, and an auxiliary electrode is provided outside the signal electrode and the counter electrode through a space. Electrostatic deformation type inkjet head.
【請求項8】 前記補助電極と弾性体電極との間の空間
に高誘電率の弾性体を入れることを特徴とする請求項7
記載の静電変形型インクジェットヘッド。
8. An elastic body having a high dielectric constant is inserted in a space between the auxiliary electrode and the elastic body electrode.
The electrostatically deformable inkjet head described.
【請求項9】 前記高誘電率の弾性体が誘電率の高いイ
ンクであることを特徴とする請求項8記載の静電変形型
インクジェットヘッド。
9. The electrostatic deformation type inkjet head according to claim 8, wherein the elastic body having a high dielectric constant is ink having a high dielectric constant.
【請求項10】 前記補助電極と弾性体電極との間の空間
を前記ノズルとインクの供給源とに接続し、各接続部に
一方向弁を設けたことを特徴とする請求項9記載の静電
変形型インクジェットヘッド。
10. The method according to claim 9, wherein a space between the auxiliary electrode and the elastic electrode is connected to the nozzle and an ink supply source, and a one-way valve is provided at each connection portion. Electrostatic deformation type inkjet head.
【請求項11】 少なくとも一方が弾性体からなる電極間
に誘電率の高いインクを入れる室を形成し、該室にイン
クを供給する通路を接続すると共にインクを吐出するオ
リフィスとを設け、前記対向する電極の少なくとも一方
に感光体層を形成し、該感光体層を露光する発光体と該
発光体を所定のタイミングで発光させる電気回路とを設
けたことを特徴とする静電変形型インクジェットヘッ
ド。
11. A chamber for containing ink having a high dielectric constant is formed between electrodes, at least one of which is made of an elastic body, and a passage for supplying ink is connected to the chamber and an orifice for ejecting ink is provided, An electro-deformable inkjet head comprising a photoconductor layer formed on at least one of the electrodes, and a light emitting body for exposing the photoconductor layer and an electric circuit for causing the light emitting body to emit light at a predetermined timing. .
【請求項12】 前記感光体層の正孔又は電子の移動度が
0.01cm2 /V sec 以上であることを特徴とする請求項11
記載の静電変形型インクジェットヘッド。
12. The hole or electron mobility of the photoreceptor layer is
12. It is 0.01 cm 2 / V sec or more, 11.
The electrostatically deformable inkjet head described.
【請求項13】 前記感光体層を備えた電極が、導電性ガ
ラスに感光体の層を担持させてなることを特徴とする請
求項11記載の静電変形型インクジェットヘッド。
13. The electrostatic deformation type inkjet head according to claim 11, wherein the electrode having the photoconductor layer is formed by supporting a layer of the photoconductor on a conductive glass.
【請求項14】 前記感光体層とインクの層の誘電膜厚の
比が、2対1以上であることを特徴とする請求項11記載
の静電変形型インクジェットヘッド。
14. The electrostatic deformation type inkjet head according to claim 11, wherein a ratio of a dielectric film thickness of the photoconductor layer and an ink layer is 2: 1 or more.
【請求項15】 少なくとも一方が弾性体からなり少なく
とも一方に感光体層を担持した電極間に形成された室内
に誘電率の高いインクを入れ、両電極間に電圧を印加し
て前記弾性体電極が実質的に変形しない程度で、しかし
感光体層中を電荷が短時間に移動するのには十分な程度
の弱い電界を形成し、同時乃至はその後に発光体により
前記感光体層を露光して光キャリアを発生させ、感光体
層中を移動させて強い電界を形成し、該電界が弾性体電
極中の電荷に作用する静電引力により弾性体電極を前記
室内に向けて変形させ、前記室に形成されたオリフィス
よりインクを吐出させることを特徴とする静電変形型イ
ンクジェットによる記録方法。
15. The elastic electrode, wherein at least one is made of an elastic material, and ink having a high dielectric constant is placed in a chamber formed between electrodes in which at least one is carrying a photosensitive layer, and a voltage is applied between both electrodes. Form a weak electric field that does not substantially deform, but that is sufficient to move the charges in the photoconductor layer in a short time, and at the same time or after that, expose the photoconductor layer with the light-emitting body. To generate photocarriers and move in the photoconductor layer to form a strong electric field, and the electric field deforms the elastic body electrode toward the interior by electrostatic attraction acting on the charges in the elastic body electrode, A recording method using an electrostatically-deformable inkjet characterized in that ink is ejected from an orifice formed in a chamber.
【請求項16】 前記オリフィスよりインクを吐出させた
後、さらに、両電極を短絡して電界を消滅させ、弾性体
電極が元の状態に戻る動きにより室内に負圧を生じさせ
て吐出液体を切ると同時に室内にインクを充填すること
を特徴とする請求項15記載の静電変形型インクジェット
による記録方法。
16. After ejecting ink from the orifice, the electrodes are further short-circuited to extinguish the electric field, and a negative pressure is generated in the chamber by the movement of the elastic electrode to return to the original state to eject the ejected liquid. 16. The recording method according to claim 15, wherein the ink is filled in the chamber at the same time as the cutting.
【請求項17】 前記オリフィスよりインクを吐出させる
と同時に室内のインクを逆流させ、その慣性力により生
じる負圧により吐出液体を切った後両電極を短絡して電
界を消滅させ、弾性体電極が元の状態に戻る動きにより
室内に負圧を生じさせて室内にインクを充填することを
特徴とする請求項15記載の静電変形型インクジェットに
よる記録方法。
17. The ink is ejected from the orifice and at the same time, the ink in the chamber is caused to flow backward, the ejection liquid is cut off by a negative pressure generated by the inertial force thereof, and then both electrodes are short-circuited to eliminate the electric field. 16. The recording method using the electrostatic deformation type inkjet according to claim 15, wherein a negative pressure is generated in the room by the movement of returning to the original state to fill the ink in the room.
【請求項18】 内部に高誘電率のインクを満たすインク
室と、該インク室にインクを補給する管路と、インク室
の内壁に開けられたインク滴吐出用のオリフィスと、イ
ンク室の一つの内壁に固着された導電性弾性体と、該導
電性弾性体と対向する内壁に設けられた感光体層及びそ
の電極と、前記導電性弾性体と感光体層の電極とに所定
のタイミングで電圧を印加する電気回路と、前記感光体
層を露光するための発光体と、該発光体を所定のタイミ
ングで発光させる電気回路とからなることを特徴とする
静電変形型インクジェットヘッド。
18. An ink chamber filled with high dielectric constant ink, a conduit for replenishing the ink chamber with ink, an orifice for ejecting ink droplets formed on the inner wall of the ink chamber, and one of the ink chambers. The conductive elastic body fixed to one inner wall, the photosensitive layer and its electrode provided on the inner wall facing the conductive elastic body, and the conductive elastic body and the electrode of the photosensitive layer at a predetermined timing. An electrostatic deformation type inkjet head comprising an electric circuit for applying a voltage, a light emitting body for exposing the photoconductor layer, and an electric circuit for making the light emitting body emit light at a predetermined timing.
【請求項19】 前記インク室における前記導電性弾性体
を固着する内壁を親油性の材質で形成し、他の内壁を撥
油性の材質で形成し、導電性弾性体を他の撥油性の内壁
に固着させずに形成したことを特徴とする請求項18記載
の静電変形型インクジェットヘッド。
19. The inner wall for fixing the conductive elastic body in the ink chamber is made of an oleophilic material, the other inner wall is made of an oil repellent material, and the conductive elastic body is made of another oil repellent inner wall. 19. The electrostatic deformation type ink jet head according to claim 18, wherein the electrostatic deformation type ink jet head is formed without being fixed to the.
【請求項20】 感光体層を備えた電極と導電性弾性体と
の間に形成された室内に誘電率の高いインクを入れ、前
記導電性弾性体と電極との間に電圧を印加して前記導電
性弾性体が実質的に膨張しないか膨張してもインク室か
らインクを吐出しない程度で、しかし感光体層中を電荷
が短時間に移動するのには十分な程度の弱い電界を形成
し、同時乃至はその後に発光体により前記感光体層に露
光して光キャリアを発生させ、感光体層中を移動させて
強い電界を形成し、該強い電界が導電性弾性体中の電荷
に作用する静電引力により、弾性体をインク室の内側に
膨張させ、前記室内に形成されたオリフィスからインク
を突出させ、その後、両電極を短絡して電界を消滅さ
せ、導電性弾性体が元の状態に戻るときに生じる負圧に
より吐出インクを切ると同時にインク室内にインクを再
充填することを特徴とする静電変形型インクジェットに
よる記録方法。
20. An ink having a high dielectric constant is placed in a chamber formed between an electrode having a photosensitive layer and a conductive elastic body, and a voltage is applied between the conductive elastic body and the electrode. The conductive elastic body does not substantially expand or does not eject ink from the ink chamber even if it expands, but forms a weak electric field sufficient to move charges in the photosensitive layer in a short time. At the same time or after that, the photoconductor layer is exposed to light by a light-emitting body to generate photocarriers, which is moved in the photoconductor layer to form a strong electric field, and the strong electric field causes a charge in the conductive elastic body. Due to the electrostatic attraction that acts, the elastic body is expanded inside the ink chamber, the ink is projected from the orifice formed in the chamber, then both electrodes are short-circuited to eliminate the electric field, and the conductive elastic body is removed. The discharged ink is cut off by the negative pressure generated when returning to the state of Recording method by the electrostatic deformation inkjet characterized by refilling the ink in the ink chamber at the same time.
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