JPH08156260A - Ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording apparatus

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JPH08156260A
JPH08156260A JP6295246A JP29524694A JPH08156260A JP H08156260 A JPH08156260 A JP H08156260A JP 6295246 A JP6295246 A JP 6295246A JP 29524694 A JP29524694 A JP 29524694A JP H08156260 A JPH08156260 A JP H08156260A
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ink
colorant
auxiliary
electrode array
substrate
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Shuzo Hirahara
修三 平原
Kazushi Nagato
一志 永戸
Hideyuki Nakao
英之 中尾
Koichi Ishii
浩一 石井
Hiroko Nomura
裕子 野村
Yasuo Hosaka
靖夫 保坂
Teruo Murakami
照夫 村上
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  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enable recording of uniform density and to prevent the leakage of ink by arranging an auxiliary electrode array for feeding a charged colorant component in ink to a flight start position on an auxiliary substrate. CONSTITUTION: An auxiliary substrate 15 forming a parallel flat plate along with a head substrate 11 and forming ink supply passages along with the substrate 11 is arranged on' the surface having a main electrode array 12 arranged thereof of the silicon substrate 11. An auxiliary electrode array 16 consisting of a plurality of stripe like electrodes crossing the main electrode array 12 at a right angle is arranged on the inner surface of the auxiliary substrate 15, that is, the surface opposed to the head substrate 11 thereof and the auxiliary electrode driver circuit 17 for driving the auxiliary electrode array 16 is also arranged thereon. The charged colorant component in ink is fed toward a flight start position by the auxiliary electrode array to be uniformly fed to a colorant flight point.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に係り、特に溶剤中に色剤を分散させた液状インクを用
い、このインク中の色剤成分を濃縮させて記録媒体上に
飛翔させることで記録を行うインクジェット記録装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and in particular, a liquid ink in which a colorant is dispersed in a solvent is used, and the colorant component in this ink is concentrated and ejected onto a recording medium. The present invention relates to an inkjet recording device for recording.

【0002】[0002]

【従来の技術】液状インクをインク粒とよばれる小さな
液滴として記録媒体上に飛翔させて記録ドットを形成し
画像を記録する装置は、インクジェットプリンタとして
実用化されている。このインクジェットプリンタは、他
の記録方法と比べて騒音が少なく、現像や定着などの処
理が不要であるという利点を有し、普通紙記録技術とし
て注目されている。インクジェットプリンタの方式は現
在までに数多く考案されているが、特に(a)発熱体の
熱により発生する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる方
式(例えば、特公昭56−9429、特公昭61−59
911など)や、(b)圧電素子によって発生される機
械的な圧力パルスによりインク滴を飛翔させる方式(例
えば、特公昭53−12138など)のように、複数の
ドットを並列に記録するマルチノズルタイプが代表的な
ものである。
2. Description of the Related Art An apparatus for ejecting liquid ink as small droplets called ink particles on a recording medium to form recording dots and recording an image has been put into practical use as an inkjet printer. This ink jet printer has the advantages that it is less noisy than other recording methods and does not require processing such as development and fixing, and is attracting attention as a plain paper recording technology. Many methods of inkjet printers have been devised up to now, but in particular, (a) a method of ejecting ink droplets by the pressure of steam generated by the heat of a heating element (for example, Japanese Patent Publication Nos. 56-9429 and 61-59).
911) or (b) a method in which ink droplets are ejected by a mechanical pressure pulse generated by a piezoelectric element (for example, Japanese Patent Publication No. 53-12138), and a multi-nozzle that records a plurality of dots in parallel. The type is typical.

【0003】インクジェットプリンタに使用される記録
ヘッドとしては、キャリッジに搭載されて記録紙の搬送
方向(副走査方向)に対し直交する方向(主走査方向)
に移動しながら記録を行うシリアル走査型ヘッドが実用
されている。このシリアル走査型ヘッドでは、機械的に
移動しながら記録を行うため、記録スピードを早くする
ことが難しい。そこで、記録ヘッドを記録紙の幅と同じ
サイズの長尺ヘッドとして機械的な可動部分を減らし、
記録スピードを上げることができるいわゆるライン走査
型ヘッドも考えられているが、このようなライン走査型
ヘッドを実現することは、次の理由から簡単ではない。
A recording head used in an ink jet printer is mounted on a carriage and is in a direction (main scanning direction) orthogonal to a recording paper conveyance direction (sub scanning direction).
A serial scanning type head is used in which recording is performed while moving to. With this serial scanning type head, it is difficult to increase the recording speed because recording is performed while moving mechanically. Therefore, the recording head is made a long head of the same size as the width of the recording paper to reduce the mechanical moving parts,
A so-called line scanning head capable of increasing the recording speed is also considered, but it is not easy to realize such a line scanning head for the following reason.

【0004】インクジェット記録方式は本質的に、溶媒
の蒸発や揮発によって局部的なインクの濃縮が生じやす
く、これが解像度に対応した個別の細いノズルでの目詰
まりの原因となる。このため、インクジェットの形成に
蒸気の圧力を使う方式では、インクとの熱的あるいは化
学的な反応などによる不溶物の付着が、また圧電素子に
よる圧力を使う方式では、インク流路などでの複雑な構
造がさらに目詰まりを誘起し易くする。数十〜百数十程
度のノズルを使用するシリアル走査型ヘッドでは、目詰
まりの頻度を低く抑えることができるようになっている
が、数千もの多数のノズルを必要とするライン走査型ヘ
ッドでは、確率的にかなり高い頻度で目詰まりが発生
し、信頼性の点で大きな問題となる。
In the ink jet recording system, the concentration and concentration of the ink are likely to occur locally due to the evaporation and volatilization of the solvent, which causes the clogging of individual thin nozzles corresponding to the resolution. Therefore, in the method of using the pressure of vapor for forming the inkjet, insoluble matter is attached by thermal or chemical reaction with the ink, and in the method of using the pressure of the piezoelectric element, the ink flow path is complicated. The different structure makes it easier to induce clogging. Serial scanning heads that use several tens to hundreds of nozzles can reduce the frequency of clogging, but line scanning heads that require thousands of nozzles. The probability of clogging occurs at a fairly high frequency, which is a major problem in terms of reliability.

【0005】さらに、従来のインクジェット記録装置は
解像度の向上には適していないという問題点もある。つ
まり蒸気の圧力を使う方法では、直径20μm(これは
記録紙上に直径50数μmくらいの記録ドットに相当す
る)以下の粒径のインク粒を生成するのが難しく、また
圧電素子が発生する圧力を使う方式では、記録ヘッドが
複雑な構造となるために加工技術上の問題で解像度の高
いヘッドが作りにくいからである。
Further, there is a problem that the conventional ink jet recording apparatus is not suitable for improving the resolution. That is, it is difficult to generate ink particles having a diameter of 20 μm or less (which corresponds to a recording dot having a diameter of about 50 and several μm on the recording paper) by the method using the pressure of vapor, and the pressure generated by the piezoelectric element is used. This is because in the method of using, the recording head has a complicated structure, and it is difficult to form a head with high resolution due to processing technology problems.

【0006】これらの欠点を克服するために、薄膜の電
極アレイに電圧を印加し、静電気力を用いてインク液面
からインクあるいはその中の色剤成分を飛翔させるイン
クジェット記録方式が考案された。具体的には、インク
を静電的引力を使って飛翔させる方式(特開昭49−6
2024、特開昭56−4467など)や、帯電した色
剤成分を含むインクを用い色剤の濃度を高めて飛翔させ
る方式(WO93/11866:PCT/AU92/0
0665)などが提案されている。これらの方式では、
記録ヘッドの構成が個別のドット毎のノズルを必要とし
ないスリット状ノズル構成(図10)か、あるいは個別
のドット毎のインク流路の隔壁を必要としないノズルレ
ス構成(図11)であるために、ライン走査型記録ヘッ
ドを実現する上で大きな障害であった目詰まりの防止と
復旧に対して有効である。また、特に後者は非常に小さ
い径のインク粒を安定に生成して飛翔させることができ
るため、高解像度化に適している。
In order to overcome these drawbacks, an ink jet recording system has been devised in which a voltage is applied to an electrode array of a thin film and an electrostatic force is used to fly the ink or a colorant component therein from the liquid surface of the ink. Specifically, a method of ejecting ink using electrostatic attraction (Japanese Patent Laid-Open No. 49-6).
2024, Japanese Patent Laid-Open No. 56-4467, etc.) or a method of increasing the concentration of the colorant and flying it using an ink containing a charged colorant component (WO93 / 11866: PCT / AU92 / 0).
0665) and the like have been proposed. With these methods,
Since the recording head has a slit-shaped nozzle configuration that does not require a nozzle for each individual dot (FIG. 10) or a nozzleless configuration that does not require an ink flow path partition for each individual dot (FIG. 11) This is effective in preventing and recovering from clogging, which was a major obstacle in realizing a line scan recording head. The latter is particularly suitable for high resolution because it can stably generate and fly ink particles having a very small diameter.

【0007】しかし、図10および図11に示した従来
のインクジェット記録ヘッドは、次のような欠点があ
る。すなわち、これらのインクジェット記録ヘッドで
は、ヘッド基板上に供給された広い領域にわたって存在
しているインクに対して、インクの流れの後方から、ポ
ンプの様な比較的狭い領域から集中的に加圧を行う加圧
機構を用いて圧力を与えている。従って、インクと狭い
インク流路壁との間の摩擦力により、場所によってイン
クの流れが不均一となるため、記録媒体上に飛翔する色
剤の濃度も不均一となり、記録濃度にむらが生じる。ま
た、記録媒体上のドット毎の色剤使用頻度の違いがあっ
ても、色剤の供給に差ができることが原因で記録濃度に
むらを生じる。
However, the conventional ink jet recording head shown in FIGS. 10 and 11 has the following drawbacks. That is, in these inkjet recording heads, the ink existing over a wide area supplied on the head substrate is intensively pressed from a relatively narrow area such as a pump from the rear of the ink flow. The pressure is applied by using a pressurizing mechanism. Therefore, due to the frictional force between the ink and the narrow ink flow path wall, the flow of the ink becomes non-uniform depending on the location, and the density of the colorant flying on the recording medium becomes non-uniform, resulting in uneven recording density. . Further, even if there is a difference in the frequency of use of the color material for each dot on the recording medium, the difference in the supply of the color material causes uneven recording density.

【0008】また、ドット毎に分離する壁が無いスリッ
ト状の開口をしたノズルは、ドット毎に分離したノズル
を持つ方式に比較して、物理的な衝撃を与えた場合のイ
ンクの漏洩が起こりやすいという問題がある。
Further, the nozzle having a slit-like opening without a wall separating each dot causes ink leakage when a physical shock is applied, as compared with a system having a nozzle separating each dot. There is a problem that it is easy.

【0009】さらに、図10のインクジェット記録ヘッ
ドでは、通常は色剤成分が数%程度程度のインクを使う
ので、連続した黒画像に相当するオールマーク記録のと
きでさえ色剤の約20倍〜100倍の溶剤を供給する必
要があり、実際的な印字率と言われている記録紙上の被
覆率、つまり黒の面積率が5%のときには約2000倍
もの溶媒を供給する必要がある。従って、インクをその
ままの形で飛翔させる通常のインクジェット記録に比較
してインクの使用効率が悪いだけでなく、回収機構が必
要になるという欠点がある。
Further, in the ink jet recording head shown in FIG. 10, since the colorant component is usually about several percent, the ink is about 20 times as much as the colorant even in the case of all mark recording corresponding to a continuous black image. It is necessary to supply 100 times the amount of solvent, and it is necessary to supply approximately 2000 times the amount of solvent when the coverage on the recording paper, which is said to be the actual printing rate, that is, the black area ratio is 5%. Therefore, compared with normal ink jet recording in which the ink is ejected as it is, there is a drawback in that the use efficiency of the ink is poor and a recovery mechanism is required.

【0010】しかも、回収したインクを効率よく利用す
るためにインクを循環させて繰り返し使用すると、イン
クがヘッド先端の無蓋開放領域を通過する際のインクの
汚れによるヘッドの特性変化、変質などが起こり、材料
の寿命やメンテナンスの面が問題となる。
Moreover, if the ink is circulated and repeatedly used in order to efficiently use the collected ink, the characteristics of the head may be changed or deteriorated due to the ink stain when the ink passes through the open-ended area of the head end. However, the life and maintenance of the material become a problem.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の静電力を用いてインクまたはインク中の色剤成分を飛
翔させて記録を行うインクジェット記録装置では、ヘッ
ド基板上に供給された広い領域にわたって存在している
インクに対してポンプのような加圧機構を用いて圧力を
与えることで、インクをヘッド先端部に搬送しているた
め、インクの流れが不均一となって記録濃度にむらが生
じ、またドット毎の色剤使用頻度の違いにより色剤の供
給に差ができることが原因で記録濃度にむらを生じ、さ
らに物理的な衝撃によるインクの漏洩が起こりやすい、
という問題があった。
As described above, in the ink jet recording apparatus for recording by ejecting the ink or the coloring material component in the ink by using the conventional electrostatic force, the large area supplied on the head substrate is recorded. By applying pressure to the ink that exists over the entire area using a pressure mechanism such as a pump, the ink is conveyed to the tip of the head, so the ink flow becomes uneven and the recording density becomes uneven. Occurs, and unevenness in the recording density occurs due to the difference in the colorant supply frequency due to the difference in the frequency of use of the colorant for each dot, and further ink leakage due to physical shock is likely to occur.
There was a problem.

【0012】また、上述した従来のインクジェット記録
装置は、基本的にインク中の色剤成分のみを飛翔させて
記録を行うため、インクを色剤成分を分離せずにそのま
ま飛翔させる通常のインクジェット記録装置に比較して
インクの使用効率が悪く、回収機構も必要であり、しか
も回収したインクを効率よく利用するためにインクを循
環させて繰り返し使用すると、インクの汚れによるヘッ
ドの特性変化、変質などがにより寿命が低下し、メンテ
ナンスが煩雑となるという問題もあった。
Further, since the above-mentioned conventional ink jet recording apparatus basically performs recording by ejecting only the colorant component in the ink, the ordinary ink jet recording in which the ink is ejected as it is without separating the colorant component. The efficiency of ink use is lower than that of the device, and a recovery mechanism is also required. Furthermore, if the ink is circulated and used repeatedly in order to efficiently use the recovered ink, changes in the characteristics of the head due to ink stains, deterioration, etc. There is also a problem in that the service life is shortened due to the problem and maintenance becomes complicated.

【0013】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
もので、濃度の均一な記録ができ、また物理的な衝撃に
よるヘッドからのインクの漏洩が起こりにくい、静電力
を用いたインクジェット記録装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an ink jet recording apparatus using electrostatic force, which enables recording with uniform density and is less likely to cause ink leakage from the head due to physical impact. The purpose is to provide.

【0014】また、ヘッドに供給されるインクがヘッド
を通過した後に回収される量を少なくするか、あるいは
インクの回収を実質的に不要としたインクジェット記録
装置を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus in which the amount of ink supplied to the head is recovered after passing through the head, or the ink recovery is substantially unnecessary.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、溶剤中に色剤
を分散させたインク中の色剤成分を濃縮させて記録媒体
へ飛翔させるインクジェット記録装置において、溶剤中
に色剤を分散させたインクが供給されるヘッド基板に対
向して補助基板を設け、この補助基板上に、インク中の
帯電した色剤成分をその飛翔開始位置に向けて搬送させ
るための補助電極アレイを配列したことを基本的な特徴
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an ink jet recording apparatus for condensing a colorant component in an ink in which a colorant is dispersed in a solvent and flying it to a recording medium by dispersing the colorant in the solvent. An auxiliary substrate is provided so as to face the head substrate to which the ink is supplied, and an auxiliary electrode array for transporting the charged coloring material component in the ink toward the flight start position is arranged on the auxiliary substrate. Is a basic feature.

【0016】より具体的には、本発明に係るインクジェ
ット記録装置は、溶剤中に色剤を分散させたインクが供
給されるヘッド基板と、このヘッド基板上に配列された
主電極アレイと、ヘッド基板に対向して設けられた補助
基板と、この補助基板のヘッド基板に対向する面上に主
電極アレイと直交するように配列された補助電極アレイ
と、ヘッド基板上に供給されたインク中の帯電した色剤
成分を濃縮させて補助基板側に移動させるための電圧、
および該色剤成分を飛翔させるための電圧を主電極アレ
イに印加する主電極駆動手段と、補助基板上の帯電した
色剤成分をその飛翔開始位置に向けて搬送させるための
電圧を補助電極アレイに印加する補助電極駆動手段とを
備えることを特徴とする。
More specifically, in the ink jet recording apparatus according to the present invention, a head substrate to which ink in which a colorant is dispersed in a solvent is supplied, a main electrode array arranged on the head substrate, and a head are provided. An auxiliary substrate provided to face the substrate, an auxiliary electrode array arranged on the surface of the auxiliary substrate facing the head substrate so as to be orthogonal to the main electrode array, and an auxiliary electrode array in the ink supplied on the head substrate. A voltage for concentrating the charged coloring material components and moving them to the auxiliary substrate side,
And a main electrode driving means for applying a voltage for flying the coloring material component to the main electrode array, and an auxiliary electrode array for feeding the charged coloring material component on the auxiliary substrate toward the flying start position. And an auxiliary electrode driving means for applying to the electrode.

【0017】主電極アレイは例えばヘッド先端の複数の
色剤飛翔開始位置からそれぞれ延びる複数のストライプ
状電極により構成され、補助電極アレイは例えば主電極
アレイと直交する方向に延びる複数のストライプ状電極
により構成される。補助電極アレイは、ストレイプ状電
極に限らず、複数のドット状電極をマトリクス状に配列
したものや、湾曲させた電極を配列したものなどであっ
てもよく、そのアレイ形状は特に限定されない。また、
補助電極アレイに印加される電圧は、例えば2相あるい
は3相といった多相の電圧が用いられる。
The main electrode array is composed of, for example, a plurality of striped electrodes extending from a plurality of colorant flying start positions at the tip of the head, and the auxiliary electrode array is composed of, for example, a plurality of striped electrodes extending in a direction orthogonal to the main electrode array. Composed. The auxiliary electrode array is not limited to a stray electrode, but may be one in which a plurality of dot-shaped electrodes are arranged in a matrix or one in which curved electrodes are arranged, and the array shape is not particularly limited. Also,
As the voltage applied to the auxiliary electrode array, a multi-phase voltage such as two-phase or three-phase is used.

【0018】また、本発明は供給されるヘッド基板上に
供給されるインク中の色剤成分を該色剤成分の飛翔開始
位置に向けて搬送する搬送手段を、色剤成分の搬送方向
と直交する方向に複数の領域に分割し、該色剤成分の搬
送量を該領域毎に独立に制御可能に構成したことを特徴
とする。この搬送手段は、例えば上述した補助基板とそ
の上に配列された補助電極アレイにより構成され、補助
電極アレイはその配列方向と直交する方向に上記複数の
領域に対応して複数の電極群に分割され、それぞれの電
極群毎に独立して電圧が印加され得るように結線され
る。そして、補助電極アレイの各電極群に対し、例えば
ヘッド基板と補助基板とで形成されるインク流路の構造
を考慮して予め周期を異ならせた電圧を印加したり、あ
るいは各電極群に対応する記録データの頻度に応じて周
期を制御した電圧を印加することにより、各領域での色
剤成分の搬送量を制御する。
Further, according to the present invention, the transporting means for transporting the colorant component in the ink supplied onto the head substrate to be supplied toward the flying start position of the colorant component is orthogonal to the direction in which the colorant component is transported. It is characterized in that it is divided into a plurality of areas in the direction in which the colorant component is conveyed and the amount of the colorant component to be conveyed can be controlled independently for each area. This transfer means is composed of, for example, the above-mentioned auxiliary substrate and an auxiliary electrode array arranged on the auxiliary substrate, and the auxiliary electrode array is divided into a plurality of electrode groups corresponding to the plurality of regions in a direction orthogonal to the arrangement direction. And connected so that a voltage can be applied independently to each electrode group. Then, to each electrode group of the auxiliary electrode array, for example, a voltage having a different cycle is applied in consideration of the structure of the ink flow path formed by the head substrate and the auxiliary substrate, or the voltage is applied to each electrode group. By applying a voltage whose cycle is controlled according to the frequency of the print data to be recorded, the amount of the color material component conveyed in each region is controlled.

【0019】さらに、本発明はヘッド基板上に供給され
るインクに対して圧力を印加するポンプのような圧力印
加手段を有することを特徴とする。補助電極アレイ駆動
手段によって補助電極アレイに印加される電圧が2相の
場合、補助基板上の帯電した色剤成分の搬送方向が定ま
らない場合があるが、ヘッド基板上に供給されたインク
に対して、この圧力印加手段により適当な正圧を印加す
ることにより、色剤成分を飛翔開始位置に向けて搬送さ
せることができる。
Further, the present invention is characterized by having a pressure applying means such as a pump for applying a pressure to the ink supplied onto the head substrate. When the voltage applied to the auxiliary electrode array by the auxiliary electrode array driving means has two phases, the carrying direction of the charged color material component on the auxiliary substrate may not be determined, but with respect to the ink supplied on the head substrate. Then, by applying an appropriate positive pressure by this pressure applying means, the colorant component can be transported toward the flight start position.

【0020】また、圧力印加手段は、ヘッド基板上に供
給されるインクに対して、インク中の色剤成分の移動速
度とインク中の溶媒の流速との速度差を大きくするよう
に、さらに好ましくはヘッド基板上に供給されるインク
の平均移動速度をほぼ零とするように、負圧を印加する
ものであってもよい。
Further, the pressure applying means is more preferable so as to increase the speed difference between the moving speed of the coloring material component in the ink and the flow speed of the solvent in the ink with respect to the ink supplied onto the head substrate. May apply a negative pressure so that the average moving speed of the ink supplied onto the head substrate becomes substantially zero.

【0021】また、本発明においてはヘッドに加わる衝
撃を検知する加速度センサと、この加速度センサの出力
に基づいて補助電極アレイ駆動手段により補助電極アレ
イに印加される電圧さらには圧力印加手段によりインク
に印加される圧力を制御する制御手段をさらに備えても
よい。
Further, in the present invention, the acceleration sensor for detecting the impact applied to the head, and the voltage applied to the auxiliary electrode array by the auxiliary electrode array driving means based on the output of the acceleration sensor and further the ink applied by the pressure applying means. You may further provide the control means which controls the applied pressure.

【0022】[0022]

【作用】このように本発明では、インクが供給されるヘ
ッド基板に加えて、これと対向した補助基板を設け、こ
の補助基板上に配列した補助電極アレイによってインク
中の色剤成分を色剤飛翔開始位置、つまりヘッド先端
(ヘッド基板および補助基板の先端)に並ぶ複数の色剤
飛翔ポイントに向けて搬送することにより、ヘッド基板
上に供給されたインクの色剤成分をこれらの色剤飛翔ポ
イントに対して均一に搬送することができる。
As described above, according to the present invention, in addition to the head substrate to which the ink is supplied, the auxiliary substrate facing the head substrate is provided, and the coloring agent component in the ink is colored by the auxiliary electrode array arranged on the auxiliary substrate. By transporting the colorant components of the ink supplied onto the head substrate to the flying start position, that is, toward the plurality of colorant flying points arranged at the head tip (the tip of the head substrate and the auxiliary substrate), It can be transported uniformly with respect to the points.

【0023】より具体的には、色剤を主電極に印加され
る電圧と同じ極性に帯電させておけば、インクがヘッド
基板上を通過する際、インク中の色剤成分は静電反発力
により補助基板側に押し付けられるように移動し、濃縮
された状態となる。こうして補助基板側に移動した色剤
成分は、補助基板上の補助電極アレイに印加される電
圧、例えばインク搬送方向に向かって位相が進む電圧が
印加されることにより形成される電界によって駆動さ
れ、色剤飛翔ポイントに向かう薄く速い流れを形成す
る。この帯電した色剤成分の流れから、溶媒の粘度に比
例する摩擦力がインクに働き、帯電した色剤成分に引っ
張られるようにしてインクに流れを起こさせる作用によ
り、インク全体を色剤飛翔ポイントに搬送することがで
きる。このようにして、長尺のライン走査型の記録ヘッ
ドでも端から端までむら無く一定量の色剤を供給するこ
とが可能となり、もって記録濃度の均一化が達成され
る。
More specifically, if the colorant is charged to the same polarity as the voltage applied to the main electrode, the colorant component in the ink is electrostatically repulsive when the ink passes over the head substrate. By this, it moves so as to be pressed against the auxiliary substrate side, and becomes a concentrated state. The colorant component thus moved to the auxiliary substrate side is driven by an electric field formed by applying a voltage applied to the auxiliary electrode array on the auxiliary substrate, for example, a voltage whose phase advances in the ink transport direction, Form a thin and fast flow toward the colorant flying point. From the flow of the charged coloring material component, a frictional force proportional to the viscosity of the solvent acts on the ink, causing the ink to flow as if it is pulled by the charged coloring material component. Can be transported to. In this way, even with a long line scanning type recording head, it is possible to supply a constant amount of color material from one end to the other, thus achieving uniform recording density.

【0024】また、ヘッド基板と主電極アレイにより形
成されるインク供給流路であるスリット状ノズルの先端
に近い部分でも、補助電極アレイとインクの間には補助
電極アレイに印加された電圧による電界によって、短い
距離での比較的強い力が働いており、この力が物理的衝
撃に対する抵抗力として作用し、物理的衝撃によるヘッ
ドからのインクの漏洩を起こりにくくする。ヘッドに衝
撃が加わったことを加速度センサにより検知したとき、
補助電極に印加する電圧やインクに加わる圧力を制御し
て、インク流動に対する抵抗力を増大させたり、インク
を後退させるようにすれば、さらに確実にインクの漏洩
を防止することができる。
Further, even in the portion near the tip of the slit-shaped nozzle which is the ink supply channel formed by the head substrate and the main electrode array, the electric field due to the voltage applied to the auxiliary electrode array is present between the auxiliary electrode array and the ink. Causes a relatively strong force at a short distance to act, and this force acts as a resistance force against a physical shock, which makes it difficult for ink to leak from the head due to the physical shock. When the acceleration sensor detects that a shock has been applied to the head,
By controlling the voltage applied to the auxiliary electrode and the pressure applied to the ink to increase the resistance to the ink flow or to retract the ink, it is possible to more reliably prevent the ink leakage.

【0025】一方、色剤成分の搬送手段を色剤成分の搬
送方向と直交する方向に複数の領域に分割し、色剤成分
の搬送量(流量)を領域毎に独立に制御可能に構成すれ
ば、例えばヘッド基板と補助基板との間に形成されるイ
ンク搬送路のうち、インクの流れの抵抗が大きい両側の
領域での搬送量を中央の領域でのそれより大きくとるこ
とで、インク流路の構造上からくる色剤成分の流れの不
均一性が解消される。また、各領域に対応した記録デー
タの頻度に応じて色剤の搬送量を制御することにより、
記録データの頻度からくる色剤の消費量の違いによる記
録濃度むらの問題が解決される。
On the other hand, the colorant component transporting means may be divided into a plurality of regions in the direction orthogonal to the colorant component transporting direction so that the transporting amount (flow rate) of the colorant component can be controlled independently for each region. For example, in the ink transport path formed between the head substrate and the auxiliary substrate, by setting the transport amount in both regions where the ink flow resistance is high to be larger than that in the central region, the ink flow The non-uniformity of the flow of the colorant component coming from the structure of the road is eliminated. Further, by controlling the transport amount of the coloring material according to the frequency of the print data corresponding to each area,
The problem of uneven recording density due to the difference in the amount of color material consumed depending on the frequency of recording data is solved.

【0026】さらに、補助電極アレイに印加する電圧に
よる補助基板内面に沿う色剤成分の流れは、溶剤との相
対速度差がもともと大きいため、インク全体の速度を強
制的に遅くしてもあまり影響を受けない。従って、ポン
プのような圧力印加手段を用いてインク全体に後方から
負圧を加えることにより、必要とする色剤の流れを保ち
ながら、溶媒の流れを色剤成分の流れよりさらに遅くす
ることが可能となる。この結果、インクの流量を少なく
してインクが外気に直接触れる機会を減らし、もって不
純物の混入や溶媒の蒸発、インクの変性などを防ぎ、溶
媒の長寿命化に寄与する。さらに、この負圧の印加によ
って、色剤成分の流れを保ちながらインクの平均移動速
度をほぼ零、つまりインク全体を静止状態にすることも
可能であり、それによってインク使用効率が向上し、イ
ンク回収機構が不要となる。
Furthermore, the flow of the colorant component along the inner surface of the auxiliary substrate due to the voltage applied to the auxiliary electrode array has a large relative velocity difference with the solvent, so that even if the velocity of the entire ink is forcibly slowed down, there is little effect. Do not receive Therefore, by applying a negative pressure to the entire ink from the rear using a pressure applying means such as a pump, the flow of the solvent can be made slower than the flow of the colorant component while maintaining the required flow of the colorant. It will be possible. As a result, the flow rate of the ink is reduced to reduce the chance of the ink coming into direct contact with the outside air, thereby preventing contamination of impurities, evaporation of the solvent, denaturation of the ink, and the like, which contributes to a longer life of the solvent. Furthermore, by applying this negative pressure, it is also possible to keep the flow of the colorant component while making the average moving speed of the ink substantially zero, that is, making the entire ink in a stationary state, thereby improving the ink use efficiency and No recovery mechanism is required.

【0027】[0027]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 (第1の実施例)図1は、本発明の一実施例に係るイン
クジェット記録装置における記録ヘッド部の構成を示す
図である。同図において、ヘッド基板11の表面にはイ
ンク10を飛翔させるための記録信号電圧が印加される
複数の平行なストライプ状電極からなる主電極アレイ1
2が配列されている。このヘッド基板11の主電極アレ
イ12が配列された面上に、図示しない厚さ300μm
程度のスペーサを介して、ヘッド基板11と共に平行平
板をなすと共に主基板11との間にインク供給流路13
を形成する補助基板14が配設されている。この補助基
板15の内表面、つまりヘッド基板11に対向する面上
には、主電極アレイ12と直交する複数のストライプ状
電極からなる補助電極アレイ16が配列されている。図
では、補助基板15および補助電極アレイ16を内側か
ら見た状態も示している。補助基板15の内表面上に
は、補助電極アレイ16を駆動するための補助電極ドラ
イバ回路17も配設されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a view showing the arrangement of a recording head portion in an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, a main electrode array 1 including a plurality of parallel stripe electrodes to which a recording signal voltage for flying the ink 10 is applied to the surface of a head substrate 11.
2 are arranged. On the surface of the head substrate 11 on which the main electrode array 12 is arranged, a thickness not shown of 300 μm
A parallel plate is formed together with the head substrate 11 via a spacer of a certain degree, and an ink supply channel 13 is formed between the head substrate 11 and the main substrate 11.
An auxiliary substrate 14 that forms a substrate is provided. On the inner surface of the auxiliary substrate 15, that is, on the surface facing the head substrate 11, an auxiliary electrode array 16 including a plurality of stripe-shaped electrodes orthogonal to the main electrode array 12 is arranged. The figure also shows the state where the auxiliary substrate 15 and the auxiliary electrode array 16 are viewed from the inside. An auxiliary electrode driver circuit 17 for driving the auxiliary electrode array 16 is also provided on the inner surface of the auxiliary substrate 15.

【0028】インク供給流路13には、図示しないポン
プ等を含むインク還流機構により図の右側からインク1
0が供給される。インク10は、例えばプラス帯電性の
色剤成分を帯電制御剤やバインダと共に、10-8Ωcm
以上の絶縁性溶媒中にコロイド状に分散させ浮遊させた
ものである。インク供給流路13に供給されたインク1
0は、ヘッド基板11および補助基板14の先端の開口
部であるヘッド先端の色剤飛翔ポイント12aを通過し
た後、ヘッド基板11内に形成されたインク回収流路1
4を通って上記インク還流機構に回収される。
Ink 1 is supplied to the ink supply passage 13 from the right side of the drawing by an ink recirculation mechanism including a pump or the like (not shown).
0 is supplied. The ink 10 contains, for example, a positively chargeable colorant component together with a charge control agent and a binder at 10 −8 Ωcm.
It is dispersed in a colloidal state in the above insulating solvent and suspended. Ink 1 supplied to the ink supply channel 13
0 is an ink recovery channel 1 formed in the head substrate 11 after passing through a coloring material flying point 12a at the head end, which is an opening at the tip of the head substrate 11 and the auxiliary substrate 14.
It is collected in the above-mentioned ink recirculation mechanism through 4.

【0029】次に、本実施例の動作を図2および図3を
用いて説明する。図2は、図1におけるインク供給流路
13の一部を補助電極ドライバ回路17の動作とともに
インク10中の色剤成分10aの動きが分かるように拡
大して示す図である。主電極アレイ12には、例えばバ
イアス電圧として1.5kVと、記録信号電圧21とし
て500Vのパルス電圧が重畳して印加される。バイア
ス電圧は主電極アレイ12の全ての電極に印加され、記
録信号電圧21は主電極アレイ12のうちの記録すべき
画点に対応した電極に選択的に印加される。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the ink supply flow path 13 in FIG. 1 so that the movement of the colorant component 10a in the ink 10 can be seen together with the operation of the auxiliary electrode driver circuit 17. To the main electrode array 12, for example, a bias voltage of 1.5 kV and a recording signal voltage 21 of 500 V are superimposed and applied. The bias voltage is applied to all the electrodes of the main electrode array 12, and the recording signal voltage 21 is selectively applied to the electrodes of the main electrode array 12 corresponding to the image points to be recorded.

【0030】このように、主電極アレイ12には常時
1.5kV以上の電圧が加わっているため、その上面の
インク供給流路13内のインク10中にコロイド状態で
浮遊するプラスに帯電した色剤成分10aは、主電極ア
レイ12から受ける静電的反発力によって補助基板15
の内面に押し付けられるようにして濃縮した状態で移動
する。
As described above, since a voltage of 1.5 kV or more is constantly applied to the main electrode array 12, a positively charged color that floats in a colloidal state in the ink 10 in the ink supply channel 13 on the upper surface thereof. The agent component 10 a is applied to the auxiliary substrate 15 by the electrostatic repulsive force received from the main electrode array 12.
It moves in a concentrated state so that it can be pressed against the inner surface of.

【0031】一方、補助電極アレイ16を構成する電極
群16a、16b、16c、16d、16e、16fに
は、図3(a)に示すようにその電圧印加位置が時間と
ともに順次ヘッド先端の開口部の方向へ移動するように
位相シフト制御された3相の電圧パルス列が補助電極ド
ライバ回路17によって印加される。この電圧パルス列
の位相速度と電圧値は、インク10内の色剤成分10a
の電気移動度と、補助電極アレイ16の繰り返し間隔、
および必要とされる色剤飛翔ポイント12aへの色剤搬
送量の3つの値を基にして決定するが、実際には電圧と
パルス印加周期をパラメータとした実験により最も効率
よくインクが流れる条件から簡単に導くことができる。
ただし、補助電極アレイ16に印加する電圧パルス列の
電圧値は、主電極アレイ12への印加電圧による電界力
で色剤成分10aを濃縮するという効果を阻害しないよ
うに、主電極アレイ12への印加電圧より低くしなけれ
ばならないという制限があるので、この場合は1.5k
V未満であることが必要であり、さらに補助電極ドライ
バ回路17をICで実現することも考えるならば、数十
V以下であることが望ましい。
On the other hand, in the electrode groups 16a, 16b, 16c, 16d, 16e and 16f forming the auxiliary electrode array 16, the voltage application positions are sequentially changed with time as shown in FIG. 3A. The auxiliary electrode driver circuit 17 applies a three-phase voltage pulse train whose phase shift is controlled so as to move in the direction of. The phase velocity and voltage value of this voltage pulse train are the same as the colorant component 10a in the ink 10.
And the repetition interval of the auxiliary electrode array 16,
It is determined based on the three values of the colorant transport amount to the required colorant flying point 12a. Actually, however, from the condition that the ink flows most efficiently by an experiment using the voltage and the pulse application period as parameters. It can be easily guided.
However, the voltage value of the voltage pulse train applied to the auxiliary electrode array 16 is applied to the main electrode array 12 so as not to impede the effect of concentrating the colorant component 10a by the electric field force due to the voltage applied to the main electrode array 12. Since there is a restriction that it must be lower than the voltage, in this case 1.5k
It is necessary that the voltage is less than V, and if it is considered that the auxiliary electrode driver circuit 17 is realized by an IC, it is preferably several tens V or less.

【0032】このようにして最適化された電圧値と位相
速度の電圧パルス列が補助電極アレイ16に印加される
と、インク供給流路13内のインク10中から補助基板
15の内面上に移動した帯電した色剤成分10aは、電
圧パルス列の位相速度と同じ速度で補助基板15の表面
上を滑るようにして色剤飛翔ポイント12aに向けて搬
送される。
When the voltage pulse train having the thus optimized voltage value and phase velocity is applied to the auxiliary electrode array 16, it moves from the ink 10 in the ink supply channel 13 to the inner surface of the auxiliary substrate 15. The charged color material component 10a is transported toward the color material flying point 12a while sliding on the surface of the auxiliary substrate 15 at the same speed as the phase speed of the voltage pulse train.

【0033】すなわち、図3(a)に示すタイミングt
1では、図2(a)に示すように補助電極16aと16
dにφ1なる位相の電圧パルスが印加されるため、補助
電極16aと16dの左側に存在するプラスに帯電した
色剤成分は、補助電極16aと16dからの静電反発力
により左側へと押される力を受け、電気泳動により移動
する。次に、補助電極16aと16bからの静電反発力
を受けて左側に移動した色剤成分が補助電極16aと1
6dの左隣の補助電極16bと16eの上をちょうど通
り過ぎたタイミングt2で、図2(b)に示すように補
助電極16bと16eにφ2なる位相の電圧パルスが印
加されると、これらの色剤成分は今度は補助電極16b
と16eからの静電反発力を受けて、さらに左側へ移動
する。次に、補助電極16bと16eからの静電反発力
を受けて左側に移動した色剤成分が補助電極16bと1
6eの左隣の補助電極16cと16fの上をちょうど通
り過ぎたタイミングt3で、図2(c)に示すように補
助電極16cと16fにφ3なる位相の電圧パルスが印
加されると、これらの色剤成分は今度は補助電極16c
と16fからの静電反発力を受けて、さらに左側へ移動
する。
That is, the timing t shown in FIG.
1, the auxiliary electrodes 16a and 16a are connected to each other as shown in FIG.
Since a voltage pulse having a phase of φ1 is applied to d, the positively charged colorant component present on the left side of the auxiliary electrodes 16a and 16d is pushed to the left side by the electrostatic repulsive force from the auxiliary electrodes 16a and 16d. It receives force and moves by electrophoresis. Next, the coloring material component that has moved to the left side due to the electrostatic repulsion force from the auxiliary electrodes 16a and 16b is transferred to the auxiliary electrodes 16a and 1b.
When a voltage pulse having a phase of φ2 is applied to the auxiliary electrodes 16b and 16e as shown in FIG. 2B at a timing t2 when the auxiliary electrodes 16b and 16e on the left side of 6d have just passed, these colors The agent component is now the auxiliary electrode 16b
And 16e, the electrostatic repulsion force is applied to move further to the left. Next, the coloring material component that has moved to the left side due to the electrostatic repulsive force from the auxiliary electrodes 16b and 16e is transferred to the auxiliary electrodes 16b and 1e.
When a voltage pulse having a phase of φ3 is applied to the auxiliary electrodes 16c and 16f as shown in FIG. 2C at a timing t3 when they have just passed over the auxiliary electrodes 16c and 16f on the left of 6e, these colors This time, the agent component is auxiliary electrode 16c
And 16f receive the electrostatic repulsion force and move further to the left.

【0034】このようにして、補助基板15上に移動し
た色剤成分10aは、3相の電圧パルスにより駆動され
る補助電極アレイ12の各々の補助電極16a〜16f
からの静電反発力を順次受けることにより、電気泳動に
よって電圧パルス列の位相速度と同じスピードで色剤飛
翔ポイント12aに向けて移動を続ける。
In this way, the colorant component 10a that has moved onto the auxiliary substrate 15 is supplied to the auxiliary electrodes 16a to 16f of the auxiliary electrode array 12 driven by the three-phase voltage pulses.
By sequentially receiving the electrostatic repulsive force from the, the electrophoretic migration continues to move toward the colorant flying point 12a at the same speed as the phase velocity of the voltage pulse train.

【0035】なお、補助電極16aと16dに電圧パル
スが印加されたとき補助電極16aと16bの右側に色
剤成分が存在した場合を考えると、これらの色剤成分は
右側方向、すなわち色剤飛翔ポイント12aに向かう方
向と反対側である後退する方向への静電反発力を受ける
ことになる。ここで、図3(a)からも明らかなよう
に、補助電極アレイ16を3相の電圧パルス列で駆動し
た場合の後退位相速度は前進位相速度の2倍である。す
なわち、図3(a)のタイミングt1で補助電極16a
と16dにφ1なる位相の電圧パルスが印加されたとき
補助電極16aと16bの右側に存在していた色剤成分
は、後退方向への静電反発力を受けて右側へ後退し、次
のタイミングt2では補助電極16bと16eに印加さ
れるφ2なる位相の電圧パルスによりさらに右側に後退
するため、タイミングt1からt2の間に、左側へ前進
する距離の2倍の距離右側へ後退することになり、結
局、後退位相速度は前進位相速度の2倍となる。従っ
て、この2倍の位相速度では電界移動度で決まる色剤成
分の電気泳動の応答可能範囲から外れるように電圧パル
ス列の電圧値と周期を設定しておけば、色剤成分10a
が後退方向に移動することはない。
Considering the case where the colorant components are present on the right side of the auxiliary electrodes 16a and 16b when a voltage pulse is applied to the auxiliary electrodes 16a and 16d, these colorant components are directed in the right direction, that is, the colorant fly. The electrostatic repulsive force in the backward direction, which is the opposite side to the direction toward the point 12a, is received. Here, as is apparent from FIG. 3A, the backward phase velocity when the auxiliary electrode array 16 is driven by the three-phase voltage pulse train is twice the forward phase velocity. That is, at the timing t1 in FIG.
When a voltage pulse having a phase of φ1 is applied to 16 and 16d, the coloring material component existing on the right side of the auxiliary electrodes 16a and 16b retreats to the right side due to the electrostatic repulsive force in the receding direction, and the next timing At t2, the voltage pulse having a phase of φ2 applied to the auxiliary electrodes 16b and 16e causes the voltage pulse to further retreat to the right side. Therefore, between timing t1 and t2, the distance retreats to the right side, which is twice the distance to advance to the left side. After all, the backward phase velocity becomes twice the forward phase velocity. Therefore, if the voltage value and the period of the voltage pulse train are set so as to deviate from the electrophoretic response range of the colorant component determined by the electric field mobility at this double phase velocity, the colorant component 10a
Does not move backwards.

【0036】色剤成分10aの移動によって生じた運動
エネルギは、さらに補助基板15から離れた領域の層状
に流れを形成する色剤が少ないか、あるいは色剤が無い
液体部分にインク溶媒の粘性抵抗によって伝えられ、結
局はインク供給流路13内のインク10全体がある一定
のスピードで流れる定常状態を現出する。
The kinetic energy generated by the movement of the colorant component 10a has less viscous colorant that forms a layered flow in a region further away from the auxiliary substrate 15, or the viscous resistance of the ink solvent to the liquid portion having no colorant. Is transmitted, and eventually the entire ink 10 in the ink supply channel 13 develops a steady state in which it flows at a constant speed.

【0037】このようにして、図1の主電極アレイ12
の先端の色剤飛翔ポイント12aまで運ばれた色剤成分
10aは、そのタイミングで主電極アレイ12にバイア
ス電圧に重畳した記録信号電圧が印加されると、その記
録信号電圧の印加により強くなった電界から帯電粒子に
働く力がインク10の表面張力に打ち勝って空中を対向
電極19に向かって飛翔し、対向電極19の前に配置し
た記録媒体である記録紙18の上に画点を形成する。一
方、このとき色剤飛翔ポイント12aにありながら飛翔
しなかった残りの色剤成分や、主電極アレイ12に記録
信号電圧が印加されるタイミングになかった色剤成分
は、インク10の溶媒と共に色剤飛翔ポイント12aか
らインク回収流路14へ回り込み、インク回収流路14
を通って回収される。
In this way, the main electrode array 12 of FIG.
When the recording signal voltage superimposed on the bias voltage is applied to the main electrode array 12 at that timing, the coloring material component 10a carried to the coloring material flying point 12a at the tip of the point becomes stronger due to the application of the recording signal voltage. The force acting on the charged particles from the electric field overcomes the surface tension of the ink 10 and flies in the air toward the counter electrode 19, forming an image point on the recording paper 18 which is a recording medium arranged in front of the counter electrode 19. . On the other hand, at this time, the remaining color material components that did not fly even though they were at the color material flying point 12a and the color material components that were not at the timing when the recording signal voltage was applied to the main electrode array 12 are From the agent flying point 12a to the ink recovery channel 14, the ink recovery channel 14
Recovered through.

【0038】本実施例によれば、次の効果を奏すること
ができる。まず、ポンプなどの機械的な加圧機構による
圧力で300μm程度の薄いインク供給流路にインクを
流し込む従来の方法では、粘性摩擦による抵抗のために
インクの供給口から遠い部分やインク供給流路の壁の部
分などに局所的な流速減少や圧力低下を生じ、インクの
流れが不均一となってインク供給量の差が場所的に異な
ることにより記録濃度むらを発生させやすいという問題
があった。
According to this embodiment, the following effects can be obtained. First, in the conventional method of injecting ink into a thin ink supply channel of about 300 μm by a pressure of a mechanical pressurizing mechanism such as a pump, a portion far from the ink supply port or an ink supply channel due to resistance due to viscous friction. There is a problem that unevenness in recording density is likely to occur due to local decrease in flow velocity and pressure drop on the wall portion of the ink, non-uniform flow of ink, and difference in ink supply amount between places. .

【0039】これに対し、本実施例によれば補助基板1
5上に配列された補助電極アレイ16により、インク供
給流路13内全体に均一に分布する一種の静電的なポン
プを形成し、これによりインク10中の色剤成分が場所
的に均一な状態を保ちつつ色剤飛翔ポイント12aに向
けて搬送されるため、このような問題点が解決され、長
尺のライン走査型の記録ヘッドを用いた場合でも濃度む
らのない良好に記録画像が得られる。
On the other hand, according to this embodiment, the auxiliary substrate 1
The auxiliary electrode array 16 arranged on the upper surface 5 forms a kind of electrostatic pump which is uniformly distributed in the ink supply flow path 13, whereby the colorant component in the ink 10 is spatially uniform. Since the toner is conveyed toward the colorant flying point 12a while maintaining the state, such a problem is solved, and even if a long line scan type recording head is used, a recorded image can be obtained without density unevenness. To be

【0040】また、ヘッド基板11と主電極アレイ12
により形成されるスリット状ノズルであるインク供給流
路13の先端に近い部分でも、補助電極アレイ16とイ
ンク10の間に補助電極アレイ10に印加された電圧に
よる電界によって、短い距離での比較的強い力が働いて
いるため、この力が物理的衝撃に対する抵抗力として作
用することで、物理的衝撃によるインク10の漏洩を防
止する効果を得ることができる。
In addition, the head substrate 11 and the main electrode array 12
Even in the portion near the tip of the ink supply flow path 13 which is a slit-shaped nozzle formed by, the electric field generated by the voltage applied to the auxiliary electrode array 10 between the auxiliary electrode array 16 and the ink 10 causes a comparatively short distance. Since a strong force is exerted, this force acts as a resistance force against a physical shock, so that it is possible to obtain the effect of preventing the leakage of the ink 10 due to the physical shock.

【0041】本実施例に関しては、次のように種々変形
して実施することができる。例えば上記の説明では、補
助電極アレイ16を3相駆動するに当たり、φ1,φ
2,φ3の3相のうちの常に1相だけ電圧パルスを印加
したが、複数相の電圧パルスを異なる補助電極に同時に
印加する期間があっても構わない。例えば図3(b)に
示すように、3相のうちの2相の電圧パルスをある期間
で同時に異なる補助電極に印加してもよい。
The present embodiment can be implemented with various modifications as follows. For example, in the above description, when driving the auxiliary electrode array 16 in three phases, φ1, φ
Although the voltage pulse is always applied to only one of the three phases of 2 and φ3, there may be a period in which voltage pulses of a plurality of phases are simultaneously applied to different auxiliary electrodes. For example, as shown in FIG. 3B, voltage pulses of two phases out of three phases may be simultaneously applied to different auxiliary electrodes in a certain period.

【0042】また、上記の説明では補助電極アレイ12
に印加する電圧波形をパルス波形としたが、これに限定
されるものではなく、例えば図3(c)に示すように、
位相が異なる正弦波を使っても構わない。
In the above description, the auxiliary electrode array 12 is used.
Although the voltage waveform applied to the pulse waveform is a pulse waveform, it is not limited to this and, for example, as shown in FIG.
You may use sine waves with different phases.

【0043】さらに、上記説明では補助電極アレイ16
を多相駆動する際の相数(位相分割数)Nを3とした
が、Nは2以上であればいくつでもよい。すなわち、N
≧2の整数とすればよい。N=4相の例の場合の補助電
極アレイ16への電圧印加タイミングを図3(d)に示
す。一般に、後退方向の位相速度と前進方向の位相速度
との比は−(N−1)であり、Nが大きくなるほどその
差は大きく開く。しかしN=2の場合には、位相速度は
前進方向と後退方向で大きさが等しくなり、方向は逆と
なるので、色剤成分の搬送方向を前進方向に定めるため
に若干の工夫が必要となる。以下、N=2の場合、すな
わち補助電極アレイ16を2相駆動する場合について説
明する。
Further, in the above description, the auxiliary electrode array 16 is used.
Although the number of phases (the number of phase divisions) N in multi-phase driving is set to 3, N may be any number as long as it is 2 or more. That is, N
It may be an integer of ≧ 2. FIG. 3D shows the timing of voltage application to the auxiliary electrode array 16 in the case of N = 4 phases. In general, the ratio of the phase velocity in the backward direction to the phase velocity in the forward direction is-(N-1), and the larger N is, the larger the difference is. However, when N = 2, the phase velocities have the same magnitude in the forward direction and the backward direction, and the directions are opposite. Therefore, some ingenuity is required to set the conveying direction of the colorant component to the forward direction. Become. Hereinafter, the case of N = 2, that is, the case of driving the auxiliary electrode array 16 in two phases will be described.

【0044】図4(a)は2相駆動の場合の説明図であ
る。2相駆動の第1相目における電圧パルスの波形と色
剤成分位置の移動を実線、第2相目における電圧パルス
の波形と色剤成分位置の移動を点線でそれぞれ表し、第
1相目における特定の色剤成分の位置を黒丸、第2相に
おける特定の色剤成分の位置を白丸でそれぞれ表してい
る。補助電極ドライブ回路17が補助電極アレイ16に
与える位相速度よりも少し移動速度が遅いか、あるいは
帯電量の少ない色剤成分粒子10bは、2つの補助電極
間で往復運動を生じる。逆に、少し移動速度が速いか、
あるいは帯電量の多い色剤成分粒子10cは、左右方向
に同数が移動し続ける。従って、単に補助電極アレイ1
6を2相駆動した場合には、色剤の流れの方向が定まら
ない。
FIG. 4A is an explanatory diagram in the case of two-phase driving. The solid line represents the waveform of the voltage pulse and the movement of the colorant component position in the first phase of the two-phase drive, and the dotted line represents the waveform of the voltage pulse and the movement of the colorant component position in the second phase. The positions of the specific colorant components are represented by black circles, and the positions of the specific colorant components in the second phase are represented by white circles. The colorant component particles 10b, which have a slightly lower moving speed than the phase speed given to the auxiliary electrode array 16 by the auxiliary electrode drive circuit 17 or have a small amount of charge, reciprocate between the two auxiliary electrodes. On the contrary, is it moving a little faster?
Alternatively, the same number of colorant component particles 10c having a large amount of charge continue to move in the left-right direction. Therefore, only the auxiliary electrode array 1
When 6 is driven in two phases, the flow direction of the coloring material is not fixed.

【0045】しかし、インク10に対して図4(b)の
ようにポンプ23などの加圧手段により外部から強制的
に前進方向に速度vaの流れを生じさせた場合、後退方
向の色剤成分の移動速度は、電気泳動による移動速度v
eとポンプ23などの外部圧力による移動速度vaとの
差(ve−va)となり、前進方向の移動速度は両者の
和(ve+va)となるので、同じ印加電界における帯
電した色剤成分の粒子の速度は、方向に関して非対称性
を生じる。そこで、実際に補助電極アレイ16に印加す
る電圧パルスの位相速度を、インク10の電気泳動によ
る移動速度Veとポンプ23などの外部圧力による移動
速度Vaとの和(ve+va)となる速度に設定すれ
ば、インク10は一方向つまり前進方向へ効率よく、し
かも均一に電気的にコントロールされた流れを生じる。
However, when a pressure means such as a pump 23 is forced to generate a flow of velocity va in the forward direction with respect to the ink 10 as shown in FIG. The migration speed of the
e and the moving speed va due to external pressure of the pump 23 or the like (ve-va), and the moving speed in the forward direction is the sum (ve + va) of both, so that the particles of the charged colorant component in the same applied electric field are Velocity creates an asymmetry with respect to direction. Therefore, the phase velocity of the voltage pulse actually applied to the auxiliary electrode array 16 may be set to a velocity (ve + va) that is the sum of the velocity of movement Ve of the ink 10 due to electrophoresis and the velocity of movement Va due to the external pressure of the pump 23 or the like. For example, the ink 10 efficiently and uniformly flows in one direction, that is, in the forward direction.

【0046】このように、2相駆動とポンプ23などの
外部からの圧力印加手段とを組合せて、インク10の移
動速度を前進方向と後退方向とで非対称とすることによ
り、インク10中の色剤成分の搬送方向を前進方向、つ
まり色剤飛翔ポイントに向かう方向に定めることができ
る。
As described above, by combining the two-phase drive and the pressure applying means from the outside such as the pump 23 to make the moving speed of the ink 10 asymmetrical in the forward and backward directions, the color in the ink 10 is changed. The transport direction of the agent component can be set to the forward direction, that is, the direction toward the color agent flying point.

【0047】図5は、補助電極アレイ16を3相駆動す
る場合の1相に対応する補助電極を除去し、残った2相
に対応する補助電極に印加する電圧パルスは3相駆動の
場合と同じ位相関係を保つことにより、前進速度と後退
速度の非対称性を作り出すようにした例である。これは
簡単に言えば、3相駆動の1相分を流体の慣性だけで動
かすことにして省き、2相駆動としたものと考えれば良
い。図5(a)(b)で示されるタイミングでは、実線
矢印で表わした電界力が色剤成分10aを動かす力とし
て働き、図5(c)のタイミングでは点線矢印で表わし
たインクの溶媒を含めた流動による慣性力で移動する。
FIG. 5 shows that the auxiliary electrode corresponding to one phase is removed when the auxiliary electrode array 16 is driven in three phases, and the voltage pulse applied to the remaining auxiliary electrodes corresponding to two phases is for three-phase driving. This is an example in which the asymmetry between the forward speed and the backward speed is created by maintaining the same phase relationship. In simple terms, it can be considered that two phases are driven by omitting the movement of one phase of the three-phase drive only by the inertia of the fluid. At the timings shown in FIGS. 5A and 5B, the electric field force represented by the solid arrow acts as a force for moving the colorant component 10a, and at the timing shown in FIG. 5C, the solvent of the ink represented by the dotted arrow is included. It moves by the inertial force due to the flow.

【0048】以上述べたような2相駆動を行うことによ
って、次のようなメリットが新たに得られる。すなわ
ち、補助電極アレイ16を3相駆動する場合は、補助電
極アレイ16を構成するストライプ状に並んだ複数の補
助電極の引き出し線が交差するため、補助電極アレイ1
6を絶縁層を挟んで両側に配線層を形成した2層構造と
する必要があり、製造プロセスが複雑化する。これに対
して、2相駆動にすると補助電極の引き出し配線を交差
させずに済むので、補助電極アレイ16を単層のパター
ン製造プロセスにより容易に製造が可能である。また、
補助電極ドライバ回路17についても、同じ相で駆動す
るより多くの補助電極に対して共通の回路を用いること
ができ、全体でも2相に対応した2つのドライバ回路を
用意すればよいので、構成を簡略化することが可能とな
る。
By performing the two-phase driving as described above, the following merits are newly obtained. That is, when the auxiliary electrode array 16 is driven in three phases, the lead lines of the plurality of auxiliary electrodes that are arranged in stripes and that form the auxiliary electrode array 16 intersect, so the auxiliary electrode array 1
6 needs to have a two-layer structure in which wiring layers are formed on both sides of the insulating layer, which complicates the manufacturing process. On the other hand, when the two-phase drive is used, it is not necessary to intersect the lead wires of the auxiliary electrodes, so that the auxiliary electrode array 16 can be easily manufactured by a single-layer pattern manufacturing process. Also,
As for the auxiliary electrode driver circuit 17, a common circuit can be used for more auxiliary electrodes that are driven in the same phase, and two driver circuits corresponding to two phases can be prepared as a whole. It is possible to simplify.

【0049】(第2の実施例)図6は、本実施例に係る
インクジェット記録装置における記録ヘッド部の要部を
示す図であり、補助基板15および補助電極アレイ16
の平面図と、補助電極ドライバ回路17の構成を示して
いる。
(Second Embodiment) FIG. 6 is a view showing a main part of a recording head portion in an ink jet recording apparatus according to this embodiment, which is an auxiliary substrate 15 and an auxiliary electrode array 16.
2 and a configuration of the auxiliary electrode driver circuit 17 are shown.

【0050】図6において、補助基板15の内面上に形
成された補助電極アレイ16は、その配列方向と直交す
る方向に分割された複数(この例では3つ)の領域に対
応して3つの補助電極群16x,16y,16zに分割
されており、それぞれ独立にインク流路13内のインク
10の流れを駆動あるいは制御することができる。補助
電極群16x,16y,16zは、図5で説明した2相
駆動に用いたものと同様の不等間隔のパターンとなって
いる。補助電極群16x,16y,16zからそれぞれ
引き出された3対の引き出し配線は、補助電極ドライバ
回路17を構成する3個の単位ドライバ17x,17
y,17zにそれぞれ接続される。補助電極ドライバ回
路17には、記録データの偏り、つまり各領域毎の記録
データの有意データの発生頻度を検知する記録データ頻
度検知回路24からの出力信号が入力される。
In FIG. 6, the auxiliary electrode array 16 formed on the inner surface of the auxiliary substrate 15 has three (3 in this example) regions divided in a direction orthogonal to the array direction. The auxiliary electrode groups 16x, 16y, 16z are divided, and the flow of the ink 10 in the ink flow path 13 can be independently driven or controlled. The auxiliary electrode groups 16x, 16y, 16z have a pattern of unequal intervals similar to that used for the two-phase driving described in FIG. The three pairs of lead wirings respectively led out from the auxiliary electrode groups 16x, 16y, 16z are three unit drivers 17x, 17 constituting the auxiliary electrode driver circuit 17.
y and 17z are respectively connected. The auxiliary electrode driver circuit 17 is supplied with an output signal from a recording data frequency detecting circuit 24 for detecting the deviation of the recording data, that is, the frequency of occurrence of significant data of the recording data for each area.

【0051】このような構成において、インク供給孔2
0から各領域にインクが供給されると、それぞれの補助
電極群16x,16y,16zに位相シフト制御された
電圧パルスが印加されることにより、先の実施例と同様
にしてインク内の色剤成分が図の上方にある飛翔ポイン
トに向けて搬送される。
In such a structure, the ink supply hole 2
When ink is supplied to each region from 0, voltage pulses whose phase shift is controlled are applied to the respective auxiliary electrode groups 16x, 16y, 16z. The components are conveyed toward the flight point at the top of the figure.

【0052】ここで、補助電極群16x,16y,16
zのブロック内に示されているように、中央の補助電極
群16yを駆動する単位ドライバ17yの駆動電圧波形
は、両側の補助電極群16x,16zを駆動する単位ド
ライバ17x,17zの駆動波形に比べて周期が長く設
定されている。これは中央の領域のインクの流れと、イ
ンクの流れが受ける抵抗がより大きい両側の領域のイン
クの流れとでインクの流量を合わせ、もってインク中の
色剤成分の搬送量を等しくするためである。また、両側
の補助電極群16x,16yを駆動する単位ドライバ1
7x,17yの間にも駆動波形の周期の差があるのは、
記録データ頻度検知回路24からの指示によるもので、
図6の場合には図の右側の領域よりも左側の領域の方が
有意の記録データが多いことを表しており、インクを左
側の領域へ多めに供給していることを意味している。
Here, the auxiliary electrode groups 16x, 16y, 16
As shown in the z block, the drive voltage waveform of the unit driver 17y that drives the central auxiliary electrode group 16y becomes the drive waveforms of the unit drivers 17x and 17z that drive the auxiliary electrode groups 16x and 16z on both sides. Compared with this, the cycle is set longer. This is to match the ink flow rates in the ink flow in the central area and the ink flow in the areas on both sides where the resistance that the ink flow receives is greater, and to equalize the transport amount of the colorant component in the ink. is there. In addition, the unit driver 1 that drives the auxiliary electrode groups 16x and 16y on both sides
There is a difference in the cycle of the drive waveform between 7x and 17y,
By the instruction from the recording data frequency detection circuit 24,
In the case of FIG. 6, there is more significant print data in the left area than in the right area of the drawing, which means that ink is supplied to the left area in a large amount.

【0053】このように、補助電極アレイ16により構
成される色剤成分の搬送手段を搬送方向と直交する方向
に複数の領域に分割し、領域毎に独立に色剤成分の搬送
量を開ループで制御可能としたことになり、インク流路
の構造からくるインクの流れの違いだけでなく、記録デ
ータの頻度に応じた色剤消費量の違いによる影響を補償
することができる。これにより、濃度むらがより一層少
ない良好な画像記録が可能となる。
As described above, the colorant component transporting means constituted by the auxiliary electrode array 16 is divided into a plurality of regions in the direction orthogonal to the transporting direction, and the transporting amount of the colorant component is independently open looped for each region. Therefore, it is possible to compensate for not only the difference in the ink flow from the structure of the ink flow path, but also the influence due to the difference in the color material consumption amount according to the frequency of the print data. As a result, good image recording with even less density unevenness becomes possible.

【0054】(第3の実施例)図7は、本実施例に係る
インクジェット記録装置の概略構成図である。インク飛
翔ポイント12a付近の部分を拡大して示している記録
ヘッド部は、第1の実施例で説明したものと同じであ
る。本実施例においては、インク供給流路13に供給さ
れたインク10にインク供給流路13を通じて圧力(負
圧)を与えるためのポンプ23が設けられている。イン
ク10中の色剤成分10aをヘッド先端の色剤飛翔ポイ
ント12aまで搬送させるだけならば、補助電極アレイ
16がその働きを担っているので、本来ポンプ23は不
要であるが、本実施例ではポンプ23に次のような働き
を担わせている。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to this embodiment. The recording head portion, which is shown by enlarging the portion near the ink flying point 12a, is the same as that described in the first embodiment. In this embodiment, a pump 23 is provided for applying a pressure (negative pressure) to the ink 10 supplied to the ink supply flow path 13 through the ink supply flow path 13. If only the colorant component 10a in the ink 10 is conveyed to the colorant flying point 12a at the head end, the auxiliary electrode array 16 plays the role, so the pump 23 is essentially unnecessary, but in the present embodiment. The pump 23 has the following functions.

【0055】すなわち、図2(c)中の速度分布22に
示したように、補助電極アレイ16が静電的に直接駆動
するのは帯電粒子である色剤成分10aのみであり、イ
ンク10中の溶剤などの他の成分は運動する色剤成分1
0aからの粘性摩擦による力を受けて動くため、色剤成
分10aとの間に相対的な速度差を生じる。そこでポン
プ23を色剤成分10aの搬送にではなく、それとは逆
にインク10全体の流れに制動をかけるような圧力を与
える手段として使い、この速度差をさらに大きくするこ
とが本実施例の主旨である。
That is, as shown in the velocity distribution 22 in FIG. 2C, the auxiliary electrode array 16 is electrostatically directly driven only by the colorant component 10a, which is a charged particle, in the ink 10. Other ingredients, such as the solvent, are moving color components 1
Since it moves by receiving a force due to viscous friction from 0a, a relative speed difference is generated between it and the colorant component 10a. Therefore, the main purpose of the present embodiment is to use the pump 23 as a means for applying a pressure for braking the flow of the entire ink 10 rather than for conveying the color material component 10a, and to further increase the speed difference. Is.

【0056】ポンプ23によって与えられる圧力(負
圧)によりインク10が制動を受けても、補助電極アレ
イ16によって搬送される色剤成分10aはそれほど速
度が小さくなるわけではなく、図7の速度分布22に示
したように、ほとんどは色剤成分が少ないか、あるいは
含まない、補助電極アレイ16から離れた部分のインク
の速度が遅くなることで賄われる。
Even if the ink 10 is braked by the pressure (negative pressure) given by the pump 23, the speed of the coloring material component 10a conveyed by the auxiliary electrode array 16 does not decrease so much, and the speed distribution of FIG. As shown in FIG. 22, most of them are covered by slowing the speed of the ink at a portion away from the auxiliary electrode array 16 that contains little or no coloring material component.

【0057】このように本実施例によれば、インク10
の全体の流量を少なくして、インク10が外気に直接触
れる機会を少なくすることができ、それによって不純物
混入や溶媒の蒸発、インク10の変性などを防ぐことに
より、インク溶媒の長寿命化を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, the ink 10
It is possible to reduce the total flow rate of the ink and reduce the chance of the ink 10 coming into direct contact with the outside air, thereby preventing contamination of impurities, evaporation of the solvent, denaturation of the ink 10 and the like, thereby extending the life of the ink solvent. Can be planned.

【0058】(第4の実施例)図8は、本実施例に係る
インクジェット記録装置の概略構成図であり、ポンプ2
3によってインク10に与えられる負圧をさらに大きく
することにより、インク10がヘッド先端の色剤飛翔ポ
イント12aを回り込んで還流する作用を防止した例で
ある。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 is a schematic structural diagram of an ink jet recording apparatus according to this embodiment.
In this example, the negative pressure applied to the ink 10 by 3 is further increased to prevent the ink 10 from flowing around the colorant flying point 12a at the tip of the head and flowing back.

【0059】このような作用を実現するには、インク1
0をヘッド先端から溢れ出ないようにしながら供給する
閉ループ制御が必要となる。本実施例では、発光素子2
5とこれに対向して設けられた受光素子26の組み合わ
せによる光センサにより、ヘッド先端の色剤飛翔ポイン
ト12aからのインク10の突出量を検知し、それに基
づいてポンプ制御回路27によりポンプ23が制御され
る。
In order to realize such an action, the ink 1
Closed loop control is required to supply 0 while preventing 0 from overflowing from the tip of the head. In this embodiment, the light emitting element 2
5 and the light receiving element 26 provided so as to face it, the optical sensor detects the amount of protrusion of the ink 10 from the colorant flying point 12a at the tip of the head, and the pump 23 is driven by the pump control circuit 27 based on the detected amount. Controlled.

【0060】すなわち、ヘッド先端のインク10の突出
量が大きすぎる場合には、受光素子26の出力が低下
し、それに対応してポンプ制御回路27はインク10に
働く負圧が大きくなるようにポンプ23を制御する。ま
た、ヘッド先端のインク10の突出量が小さすぎる場合
には、受光素子26の出力が上昇し、それに対応してポ
ンプ制御回路27はインク10に働く負圧が小さくなる
ようにポンプ23を制御する。このような制御により、
ヘッド先端の色剤飛翔ポイント12aの方向に運ばれる
色剤成分10aおよびそれに引きずられる溶剤などの他
のインク成分と、ポンプ23の方向に引き戻される溶剤
などの他のインク成分の量が等しくなり、図8の速度分
布22の状態を安定に保つことが可能となる。
That is, when the amount of protrusion of the ink 10 at the head tip is too large, the output of the light receiving element 26 decreases, and the pump control circuit 27 correspondingly pumps the negative pressure acting on the ink 10 to be large. Control 23. When the amount of protrusion of the ink 10 at the tip of the head is too small, the output of the light receiving element 26 rises, and the pump control circuit 27 correspondingly controls the pump 23 so that the negative pressure acting on the ink 10 becomes small. To do. With such control,
Other ink components such as the colorant component 10a carried in the direction of the colorant flying point 12a at the head end and the solvent dragged by the colorant component 10a and the other ink components such as the solvent pulled back in the direction of the pump 23 become equal, It becomes possible to keep the state of the velocity distribution 22 of FIG. 8 stable.

【0061】従って、本実施例によればインク10の回
収が不必要になるので、インク溶媒の長寿命化だけでな
く、還流機構をなくすか、あるいは簡略化することが可
能となり、装置のコスト低廉化と信頼性の向上化を図る
ことができ、衝撃力が加わったときのインク漏洩を起こ
しにくいインクジェット記録装置を実現できる。
Therefore, according to the present embodiment, since the recovery of the ink 10 is unnecessary, not only the life of the ink solvent can be extended, but also the reflux mechanism can be eliminated or simplified, and the cost of the apparatus can be reduced. It is possible to realize an ink jet recording apparatus which can reduce the cost and improve the reliability, and which does not easily cause ink leakage when an impact force is applied.

【0062】なお、上記の説明では閉ループ制御の例を
示したが、これに代えてインク突出面からインク内部へ
と働く表面張力が突出高さに応じて強くなることを利用
し、補助電極アレイ16およびポンプ23から働く圧力
を加えた総計がバランスする範囲を維持するような開ル
ープ制御であっても構わない。
In the above description, an example of the closed loop control is shown, but instead of this, the fact that the surface tension acting from the ink projecting surface to the inside of the ink becomes stronger according to the projecting height is utilized, and the auxiliary electrode array is used. The open loop control may be such that the total of the pressures applied from 16 and the pump 23 is maintained in a balanced range.

【0063】また、図8ではインク先端の突出量を検知
する発光素子25からの光ビームをインクメニスカスに
対して垂直の方向から照射する方法をとったが、本発明
はこれに制限される必要はなく、水平の方向から光ビー
ムを照射するようにしても構わない。
Further, in FIG. 8, the method of irradiating the light beam from the light emitting element 25 for detecting the protrusion amount of the ink tip from the direction perpendicular to the ink meniscus is adopted, but the present invention is not limited to this. Instead, the light beam may be emitted from the horizontal direction.

【0064】(第5の実施例)図9は、本実施例に係る
インクジェット記録装置の要部の概略構成図であり、衝
撃力に対して第8の実施例よりさらにインク漏洩が起こ
りにくい工夫をした例を示したものである。本実施例で
は、記録ヘッド部に加わる衝撃を検知するための加速度
センサ28が備えられている。この加速度センサ28が
記録ヘッド部に加わる衝撃を検知すると、その出力が補
助電極ドライバ回路17およびポンプ制御回路27に伝
達される。加速度センサ28からの衝撃検知出力を受け
た補助電極ドライバ回路17およびポンプ制御回路27
は、瞬時にヘッド先端部分にあるインク10をヘッド内
に後退させる制御を行う。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a main part of an ink jet recording apparatus according to the present embodiment, in which ink leakage is less likely to occur against impact force than in the eighth embodiment. This is an example of the above. In this embodiment, an acceleration sensor 28 for detecting an impact applied to the recording head portion is provided. When the acceleration sensor 28 detects a shock applied to the recording head portion, its output is transmitted to the auxiliary electrode driver circuit 17 and the pump control circuit 27. The auxiliary electrode driver circuit 17 and the pump control circuit 27 which have received the shock detection output from the acceleration sensor 28.
Controls the ink 10 at the tip of the head to be instantaneously retracted into the head.

【0065】このように補助電極アレイ16に印加する
電圧を制御して瞬間的にインク10に対して負圧を与え
る制御システムにすると、応答が非常に速いのでインク
漏洩を確実に防止することができる。この例では、ポン
プ23を持つシステムを示したが、インク漏洩防止に必
要な速い応答はヘッド先端部近くに存在し、しかもメカ
ニカルな慣性を含まない補助電極アレイ16によって得
るのが最も効果的であるので、ポンプが無いシステムで
あっても構わない。
When the control system in which the voltage applied to the auxiliary electrode array 16 is controlled in this way to instantaneously apply a negative pressure to the ink 10, the response is very fast, and ink leakage can be reliably prevented. it can. In this example, a system having a pump 23 is shown, but the quick response required to prevent ink leakage is most effectively obtained by the auxiliary electrode array 16 which is located near the head tip and does not include mechanical inertia. As such, it does not matter if the system does not have a pump.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上で述べたように、本発明によればイ
ンクが供給されるヘッド基板と対向した補助基板を設
け、この補助基板上に配列した補助電極アレイによって
インク中の色剤成分を色剤飛翔開始位置に向けて搬送す
ることにより、ヘッド基板上に供給されたインクの色剤
成分を色剤飛翔ポイントに対して均一に搬送することが
できるので、長尺のライン走査型の記録ヘッドでも端か
ら端までむら無く一定量の色剤を供給することが可能と
なり、もって濃度の均一な画像記録を実現することがで
きる。
As described above, according to the present invention, the auxiliary substrate facing the head substrate to which the ink is supplied is provided, and the colorant component in the ink is removed by the auxiliary electrode array arranged on the auxiliary substrate. By transporting the colorant toward the colorant flying start position, the colorant component of the ink supplied on the head substrate can be uniformly transported with respect to the colorant flying point, so long line scanning type recording is possible. Even with the head, it is possible to supply a constant amount of color material from one end to the other, and it is possible to realize image recording with uniform density.

【0067】また、ヘッド基板と主電極アレイにより形
成されるインク供給流路の先端に近い部分でも、補助電
極アレイとインクの間に補助電極アレイへの印加電圧に
よる電界によって短い距離での比較的強い力が働くこと
で、物理的衝撃によるヘッドからのインクの漏洩を起こ
りにくくすることができ、さらにヘッドに衝撃が加わっ
たことを加速度センサにより検知して補助電極に印加す
る電圧やインクに加わる圧力を制御して、インク流動に
対する抵抗力を増大させたり、インクを後退させるよう
にすることにより、より一層確実にインクの漏洩を防止
することが可能となる。
Further, even in the portion near the tip of the ink supply flow path formed by the head substrate and the main electrode array, the electric field due to the voltage applied to the auxiliary electrode array causes a relatively short distance between the auxiliary electrode array and the ink. By applying a strong force, it is possible to prevent ink from leaking from the head due to a physical shock, and it is added to the voltage and ink applied to the auxiliary electrode by detecting that a shock is applied to the head with an acceleration sensor. By controlling the pressure to increase the resistance to the ink flow or to retreat the ink, it is possible to more reliably prevent the ink leakage.

【0068】一方、色剤成分の搬送手段を色剤成分の搬
送方向と直交する方向に複数の領域に分割し、色剤成分
の搬送量(流量)を領域毎に独立に制御可能に構成する
ことにより、インク流路の構造上からくる色剤成分の流
れの不均一性を解消し、また各領域に対応した記録デー
タの頻度に応じて色剤の搬送量を制御することで、記録
データの頻度分布からくる色剤の消費量の違いによる記
録濃度むらの問題を解決することができる。
On the other hand, the colorant component conveying means is divided into a plurality of regions in the direction orthogonal to the colorant component conveying direction, and the colorant component conveying amount (flow rate) can be controlled independently for each region. As a result, the non-uniformity of the flow of the colorant component that comes from the structure of the ink flow path is eliminated, and the amount of the colorant conveyed is controlled according to the frequency of the print data corresponding to each area. It is possible to solve the problem of uneven recording density due to the difference in the consumption amount of the colorant, which is caused by the frequency distribution of.

【0069】さらに、ポンプのような圧力印加手段を用
いてインク全体に後方から負圧を加えることにより、必
要とする色剤の流れを保ちながら、溶媒の流れを色剤成
分の流れよりさらに遅くすることが可能となるので、イ
ンクの流量を少なくしてインクが外気に直接触れる機会
を減らし、不純物の混入や溶媒の蒸発、インクの変性な
どを防ぎ、溶媒の長寿命化を図ることができる。また、
この負圧の印加によって、色剤成分の流れを保ちながら
インクの平均移動速度をほぼ零、つまりインク全体を静
止状態にすることも可能であり、それによってインク使
用効率が向上するので、インク回収機構を不要とするこ
ともでき、装置の簡略化・小型化に大きく寄与すること
ができる。
Further, by applying a negative pressure to the entire ink from the rear by using a pressure applying means such as a pump, the flow of the solvent is made slower than the flow of the colorant component while maintaining the required flow of the colorant. Therefore, it is possible to reduce the flow rate of the ink to reduce the chance of the ink coming into direct contact with the outside air, prevent the mixing of impurities, the evaporation of the solvent, the denaturation of the ink, and the prolongation of the life of the solvent. . Also,
By applying this negative pressure, it is possible to keep the average moving speed of the ink at almost zero while keeping the flow of the colorant component, that is, to make the entire ink in a stationary state, which improves the ink use efficiency and The mechanism can be eliminated, which can greatly contribute to simplification and downsizing of the device.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係るインクジェット記
録装置のヘッド部の概略構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a head unit of an inkjet recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の動作を説明するための概念図FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the embodiment.

【図3】同実施例における補助電極アレイを3相駆動す
るときの位相制御された電圧パルスの波形図
FIG. 3 is a waveform diagram of a phase-controlled voltage pulse when driving the auxiliary electrode array in three phases in the same example.

【図4】同実施例において補助電極アレイを2相駆動す
るときの動作を説明するための概念図
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an operation when the auxiliary electrode array is driven in two phases in the same example.

【図5】同実施例において補助電極アレイを2相駆動す
るときの他の動作を説明するための概念図
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining another operation when the auxiliary electrode array is driven in two phases in the same example.

【図6】本発明の第2の実施例に係るインクジェット記
録装置の要部の概略構成図
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part of an ink jet recording apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例に係るインクジェット記
録装置の要部の概略構成図
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a main part of an ink jet recording apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施例に係るインクジェット記
録装置の要部の概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a main part of an ink jet recording apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例に係るインクジェット記
録装置の要部の概略構成図
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a main part of an inkjet recording apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来のインクジェット記録ヘッドの例を示す
FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional inkjet recording head.

【図11】従来のインクジェット記録ヘッドの他の例を
示す図
FIG. 11 is a diagram showing another example of a conventional inkjet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…インク 10a〜10c…色
剤成分 11…ヘッド基板 12…個別電極 12a…色剤飛翔ポイント 13…インク供給流
路 14…インク回収流路 15…補助基板 16…補助電極アレイ 16a〜16f…補
助電極 16x〜17z…補助電極群 17…補助電極ドラ
イバ回路 17x〜17z…単位ドライバ 18…記録紙 19…対向電極 20…インク供給孔 21…記録回路 22…速度分布 23…ポンプ 24…記録データ頻
度検知回路 25…発光素子 26…受光素子 27…ポンプ制御回路 28…加速度センサ
10 ... Ink 10a to 10c ... Coloring agent component 11 ... Head substrate 12 ... Individual electrode 12a ... Coloring agent flying point 13 ... Ink supply channel 14 ... Ink recovery channel 15 ... Auxiliary substrate 16 ... Auxiliary electrode array 16a-16f ... Auxiliary Electrodes 16x to 17z ... Auxiliary electrode group 17 ... Auxiliary electrode driver circuit 17x to 17z ... Unit driver 18 ... Recording paper 19 ... Counter electrode 20 ... Ink supply hole 21 ... Recording circuit 22 ... Velocity distribution 23 ... Pump 24 ... Recording data frequency detection Circuit 25 ... Light emitting element 26 ... Light receiving element 27 ... Pump control circuit 28 ... Acceleration sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 浩一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 野村 裕子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 保坂 靖夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 村上 照夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koichi Ishii, 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Yuko Nomura Toshiba, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Town No. 1 Incorporated company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Yasuo Hosaka Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Komukai Toshiba Town No. 1 Incorporated company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Teruo Murakami Kawasaki, Kanagawa Prefecture Komukai-Toshiba-cho 1-ku, Toshiba Research & Development Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶剤中に色剤を分散させたインク中の色剤
成分を濃縮させて記録媒体へ飛翔させるインクジェット
記録装置において、 溶剤中に色剤を分散させたインクが供給されるヘッド基
板と、 このヘッド基板に対向して設けられた補助基板と、 この補助基板上に配列され、前記インク中の帯電した色
剤成分を該色剤成分の飛翔開始位置に向けて搬送させる
ための補助電極アレイとを備えることを特徴とするイン
クジェット記録装置。
1. An ink jet recording apparatus for condensing a colorant component in an ink in which a colorant is dispersed in a solvent and flying it to a recording medium. A head substrate to which ink in which the colorant is dispersed in a solvent is supplied. And an auxiliary substrate provided facing the head substrate, and an auxiliary substrate arranged on the auxiliary substrate for carrying the charged colorant component in the ink toward the flight start position of the colorant component. An ink jet recording apparatus comprising an electrode array.
【請求項2】溶剤中に色剤を分散させたインクが供給さ
れるヘッド基板と、 このヘッド基板上に配列された主電極アレイと、 前記ヘッド基板に対向して設けられた補助基板と、 この補助基板の前記ヘッド基板に対向する面上に前記主
電極アレイと直交するように配列された補助電極アレイ
と、 前記ヘッド基板上に供給されたインク中の帯電した色剤
成分を濃縮させて前記補助基板側に移動させるための電
圧、および該色剤成分を前記記録媒体に向けて飛翔させ
るための電圧を前記主電極アレイに印加する主電極駆動
手段と、 前記補助基板上の帯電した色剤成分を該色剤成分の飛翔
開始位置に向けて搬送させるための電圧を前記補助電極
アレイに印加する補助電極駆動手段とを備えることを特
徴とするインクジェット記録装置。
2. A head substrate to which ink containing a colorant dispersed in a solvent is supplied, a main electrode array arranged on the head substrate, and an auxiliary substrate provided so as to face the head substrate. An auxiliary electrode array arranged orthogonal to the main electrode array on a surface of the auxiliary substrate facing the head substrate, and a charged colorant component in the ink supplied on the head substrate are concentrated. Main electrode driving means for applying a voltage for moving to the auxiliary substrate side and a voltage for causing the colorant component to fly toward the recording medium to the main electrode array; and a charged color on the auxiliary substrate. An ink jet recording apparatus, comprising: an auxiliary electrode driving unit that applies a voltage to the auxiliary electrode array to convey the agent component toward the flight start position of the colorant component.
【請求項3】溶剤中に色剤を分散させたインク中の色剤
成分を濃縮させて記録媒体へ飛翔させるインクジェット
記録装置において、 溶剤中に色剤を分散させたインクが供給されるヘッド基
板と、 このヘッド基板上に供給されるインク中の色剤成分を該
色剤成分の飛翔開始位置に向けて搬送する搬送手段とを
備え、 前記搬送手段は、前記色剤成分の搬送方向と直交する方
向に複数の領域に分割され、該色剤成分の搬送量を該領
域毎に独立に制御可能に構成されていることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
3. An ink jet recording apparatus for concentrating a colorant component in an ink in which a colorant is dispersed in a solvent and flying it to a recording medium. A head substrate to which the ink in which the colorant is dispersed in the solvent is supplied. And a transport unit that transports the colorant component in the ink supplied onto the head substrate toward the flight start position of the colorant component, the transporting unit being orthogonal to the transport direction of the colorant component. The inkjet recording apparatus is characterized in that it is divided into a plurality of areas in a direction in which the colorant component is conveyed, and the amount of the conveyed colorant component can be independently controlled for each area.
【請求項4】溶剤中に色剤を分散させたインク中の色剤
成分を濃縮させて記録媒体へ飛翔させるインクジェット
記録装置において、 溶剤中に色剤を分散させたインクが供給されるヘッド基
板と、 このヘッド基板に対向して設けられた補助基板と、 この補助基板上に配列され、前記インク中の帯電した色
剤成分を該色剤成分の飛翔開始位置に向けて搬送させる
ための補助電極アレイと、 前記ヘッド基板上に供給される前記インクに対して圧力
を印加する圧力印加手段とを備えることを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。
4. An ink jet recording apparatus for condensing a colorant component in an ink having a colorant dispersed in a solvent and flying it onto a recording medium, to which a head substrate to which the ink having the colorant dispersed in the solvent is supplied is supplied. And an auxiliary substrate provided facing the head substrate, and an auxiliary substrate arranged on the auxiliary substrate for carrying the charged colorant component in the ink toward the flight start position of the colorant component. An inkjet recording apparatus comprising: an electrode array; and a pressure applying unit that applies a pressure to the ink supplied onto the head substrate.
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