JPH09272204A - Ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording device

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Publication number
JPH09272204A
JPH09272204A JP8174896A JP8174896A JPH09272204A JP H09272204 A JPH09272204 A JP H09272204A JP 8174896 A JP8174896 A JP 8174896A JP 8174896 A JP8174896 A JP 8174896A JP H09272204 A JPH09272204 A JP H09272204A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
ink
nozzle
potential
jet recording
Prior art date
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Pending
Application number
JP8174896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Mitsunabe
治郎 三鍋
Shimizu Sagawa
清水 佐川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP8174896A priority Critical patent/JPH09272204A/en
Publication of JPH09272204A publication Critical patent/JPH09272204A/en
Pending 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-demand type ink jet recording device which can be easily driven at a high speed. SOLUTION: This ink jet recording device controls the application of a pressure to be applied to ink chamber 7 and also the application of an electric field for giving electrostatic power which attracts the ink to the ink to be discharged from a nozzle 6, in accordance with image information. In addition, this device is equipped with an elastically deformable diaphragm 3a with a second electrode 4 formed opposite to a second electrode on an insulating substrate 1. Further, a third electrode 9 is arranged across the second electrode 4 and the ink chamber 7 in the ink discharge direction. (A) shows a standby state and (B) shows an ink discharge state.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報に応じて
インク吐出素子から選択的にインクを吐出するオンデマ
ンド型インクジェット記録装置に関するものであり、オ
フィス用やパーソナル用のコンピュータの出力印字等に
用いるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-demand type ink jet recording apparatus for selectively ejecting ink from an ink ejecting element in accordance with image information, and for output printing of an office or personal computer. It is used.

【0002】[0002]

【従来の技術】オンデマンド型インクジェット記録装置
としては、各種の方式が提案されているが、その代表的
なものとして、インクを静電力により引き出して吐出さ
せる方式と、インクに圧力を加えてその力でインクを吐
出させる方式があげられる。
2. Description of the Related Art As an on-demand type ink jet recording apparatus, various methods have been proposed. As typical ones, there are a method of drawing out ink by electrostatic force and a method of applying pressure to the ink. There is a method of ejecting ink by force.

【0003】インクを静電力により引き出して吐出させ
る装置は、例えば、Gen Oda,“IS&T’s
Eighth Internional Congre
sson Advances in Non−Inpa
ct PrintingTechnologies”,
(1992),p.343−345に記載されている。
この装置は、記録紙背面の電極とノズル開口部付近のバ
イアス電極、ノズル先端部よりヘッド基板側に位置する
シグナル電極とから構成され、背面電極およびバイアス
電極に正の直流バイアス電圧を印加し、シグナル電極に
負のパルス電圧を印加し、静電力によりインクを吸引吐
出させるものである。しかし、インクを飛翔させるため
に大きな電位差が必要である。また、静電力に対するイ
ンクの応答性が悪く印字速度が遅いという問題がある。
A device for drawing out and ejecting ink by electrostatic force is disclosed in, for example, Gen Oda, "IS &T's".
Eighth International Congres
sson Advances in Non-Inpa
ct Printing Technologies ”,
(1992), p. 343-345.
This device is composed of an electrode on the back surface of the recording paper, a bias electrode near the nozzle opening, and a signal electrode located on the head substrate side from the nozzle tip, and applies a positive DC bias voltage to the back electrode and the bias electrode. A negative pulse voltage is applied to the signal electrode and the ink is sucked and ejected by electrostatic force. However, a large potential difference is required to fly the ink. Further, there is a problem that the response of the ink to the electrostatic force is poor and the printing speed is slow.

【0004】一方、インクに圧力を加えて吐出させる装
置としては、例えば、特開平6−340069号公報に
記載されている。この装置は、弾性変形可能な可動板に
電極を形成し、対向する電極との静電力で可動板を変形
させ、可動板の復元力による圧力をインクに作用させて
インクを吐出させるものであり、さらに可動板等の圧力
発生部材の変形量を制御して圧力の大きさやインク室の
体積変化量を制御することにより、ドットサイズの変調
が実現できる。しかし、ドットサイズの変調を行なう
際、インク滴を小さくしようとすると吐出圧力も小さく
なってしまうため、微小なインク滴を飛翔させることが
できず、数十階調以上のドットサイズ変調は困難である
という問題を有する。
On the other hand, a device for applying pressure to ink to eject the ink is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-340069. In this device, an electrode is formed on an elastically deformable movable plate, the movable plate is deformed by an electrostatic force with an opposing electrode, and the pressure due to the restoring force of the movable plate is applied to the ink to eject the ink. Further, by controlling the amount of deformation of the pressure generating member such as the movable plate to control the amount of pressure and the amount of change in volume of the ink chamber, the dot size can be modulated. However, when performing dot size modulation, if the ink droplets are made smaller, the ejection pressure also becomes smaller, so that minute ink droplets cannot be ejected, and dot size modulation of several tens of gradations or more is difficult. Have the problem of being.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、簡単に高速駆動ができ、低
コストであるオンデマンド型のインクジェット記録装置
を提供することを目的とするものである。低電圧駆動が
可能であり、また、階調を持たせる場合には、数十階調
以上のドットサイズ変調が可能である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an on-demand type ink jet recording apparatus which can be easily driven at high speed and is low in cost. It is a thing. It is possible to drive at a low voltage, and in the case of providing gradation, dot size modulation of several tens of gradations or more is possible.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載の発明においては、オンデマンドでインク室内のイン
クをノズルから吐出させるインクジェット記録装置にお
いて、前記インク室内の前記インクに圧力を加える圧力
印加手段と、前記ノズルから吐出された前記インクに対
しインクを吸引する静電力を与える電界印加手段を有
し、前記圧力印加手段および前記電界印加手段は入力信
号に応じて制御されることを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, in an ink jet recording apparatus for ejecting ink in an ink chamber from a nozzle on demand, pressure is applied to the ink in the ink chamber. It has a pressure applying means and an electric field applying means for applying an electrostatic force to the ink ejected from the nozzle to attract the ink, and the pressure applying means and the electric field applying means are controlled according to an input signal. It is a feature.

【0007】請求項2に記載の発明においては、請求項
1に記載のインクジェット記録装置において、前記圧力
印加手段は弾性変形可能なダイヤフラムと第1および第
2の電極を有し、前記ダイヤフラムは前記インク室の側
壁の一部をなし、第2の電極は前記ダイヤフラムに形成
され、第1の電極は第2の電極に対向して基板上に形成
され、前記電界印加手段は少なくとも1つの第3の電極
を有し、第3の電極は第2の電極と前記インク室を隔て
て前記インク吐出方向に配置されるものであることを特
徴とするものである。
According to a second aspect of the invention, in the ink jet recording apparatus according to the first aspect, the pressure applying means has an elastically deformable diaphragm and first and second electrodes, and the diaphragm is the The second electrode is formed on the diaphragm, forms a part of the side wall of the ink chamber, the first electrode is formed on the substrate so as to face the second electrode, and the electric field applying unit is formed of at least one third electrode. And the third electrode is arranged in the ink ejection direction with the second electrode and the ink chamber separated from each other.

【0008】請求項3に記載の発明においては、請求項
2に記載のインクジェット記録装置において、前記第3
の電極の少なくとも1つは、前記ノズル近傍に配置さ
れ、電極面積が前記第2の電極の電極面積よりも小さい
ことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the invention, in the ink jet recording apparatus according to the second aspect, the third
At least one of the electrodes is disposed in the vicinity of the nozzle, and the electrode area is smaller than the electrode area of the second electrode.

【0009】請求項4に記載の発明においては、請求項
2または3に記載のインクジェット記録装置において、
第1の電極および第3の電極間に所定の電圧を印加し、
第2の電極に印加する電圧を制御することにより吐出待
機状態と吐出状態とを切り換えることを特徴とするもの
である。
According to a fourth aspect of the invention, in the ink jet recording apparatus according to the second or third aspect,
Applying a predetermined voltage between the first electrode and the third electrode,
It is characterized in that the discharge standby state and the discharge state are switched by controlling the voltage applied to the second electrode.

【0010】請求項5に記載の発明においては、請求項
4に記載のインクジェット記録装置において、前記ノズ
ルを複数個有し、第1の電極および第3の電極は複数個
の前記ノズルに対する共通電極とし、第2の電極は前記
ノズルごとの個別電極とすることを特徴とするものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the fourth aspect, the plurality of nozzles are provided, and the first electrode and the third electrode are common electrodes for the plurality of nozzles. The second electrode is an individual electrode for each nozzle.

【0011】請求項6に記載の発明においては、請求項
4または5に記載のインクジェット記録装置において、
吐出待機状態における第2の電極の電位を制御するとと
もに吐出状態における第2の電極の電位維持時間を制御
することを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the invention, in the ink jet recording apparatus according to the fourth or fifth aspect,
It is characterized in that the potential of the second electrode in the ejection standby state is controlled and the potential maintenance time of the second electrode in the ejection state is controlled.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のインクジェット
記録装置の第1の実施の形態を説明するための断面図で
あり、図1(A)は素子の待機状態を、図1(B)は素
子の吐出状態を表わすものである。図中、1は絶縁基
板、2は第1の電極、3は圧力発生部材、3aはダイヤ
フラム、3bは間隙、4は第2の電極、5はノズル形成
部材、6はノズル、7はインク室、8は記録紙、9は第
3の電極である。
FIG. 1 is a sectional view for explaining a first embodiment of an ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. 1 (A) shows a standby state of an element, and FIG. ) Indicates the ejection state of the element. In the figure, 1 is an insulating substrate, 2 is a first electrode, 3 is a pressure generating member, 3a is a diaphragm, 3b is a gap, 4 is a second electrode, 5 is a nozzle forming member, 6 is a nozzle, and 7 is an ink chamber. , 8 is a recording paper, and 9 is a third electrode.

【0013】この実施の形態は、画像情報に応じてオン
デマンドでインクをノズルから吐出させるインクジェッ
ト記録装置であって、インク室7内のインクに圧力を加
えるとともに、ノズル6から吐出されたインクに対しこ
のインクを吸引する静電力を与える電界を印加し、この
圧力の印加と電界の印加を画像情報に応じて制御するも
のである。圧力印加手段は、例えば、弾性変形可能なダ
イヤフラム3aを有し、このダイヤフラム3aには第2
の電極4が形成され、この第2の電極に対向して第1の
電極2が絶縁基板1上に形成されている。また、電界印
加手段は、第3の電極9を有し、この第3の電極9が、
第2の電極4とインク室7を隔てて前記インク吐出方向
に配置されている。
This embodiment is an ink jet recording apparatus for ejecting ink from a nozzle on demand in accordance with image information, and applies pressure to the ink in an ink chamber 7 and at the same time ejects the ink ejected from the nozzle 6. On the other hand, an electric field that gives an electrostatic force for attracting this ink is applied, and the application of this pressure and the application of the electric field are controlled according to the image information. The pressure applying means has, for example, an elastically deformable diaphragm 3a, and the diaphragm 3a has a second
The electrode 4 is formed, and the first electrode 2 is formed on the insulating substrate 1 so as to face the second electrode. Further, the electric field applying means has a third electrode 9, and the third electrode 9
The second electrode 4 and the ink chamber 7 are separated from each other in the ink ejection direction.

【0014】図1(A)に示される待機状態において、
ダイヤフラム3aは、第1,第2の電極2,4間に印加
される電圧により、絶縁基板1側に変形する。図1
(B)に示される吐出状態において、ダイヤフラム3a
は、待機状態とは逆方向に変形するとともに、第2,第
3の電極4,9間に電圧が印加されて、インク吐出方向
と平行な方向に電界が印加される。
In the standby state shown in FIG. 1 (A),
The diaphragm 3a is deformed toward the insulating substrate 1 side by the voltage applied between the first and second electrodes 2 and 4. FIG.
In the discharge state shown in (B), the diaphragm 3a
Deforms in the direction opposite to the standby state, a voltage is applied between the second and third electrodes 4 and 9, and an electric field is applied in a direction parallel to the ink ejection direction.

【0015】再び、図1(A)を参照して構造の細部を
説明する。絶縁基板1は、セラミック,ガラス等ででき
たもので、その上表面には、中央部に第1の電極2が形
成されるとともに、圧力発生部材3が載せられている。
圧力発生部材3の中央上面部には、可動板部、例えばダ
イヤフラム3aが形成されている。圧力発生部材3をシ
リコンを用いて半導体プロセスで製作する場合には、そ
の中央上面部を異方性エッチング等の方法で十分薄膜状
に加工してダイヤフラム3aを形成する。ダイヤフラム
3aは、一例として円形であり、絶縁基板1の上面との
間に間隙3bが形成され、ダイヤフラム3aの間隙3b
側の表面には第2の電極4が形成されている。この第2
の電極4が第1の電極2と対向するように、圧力発生部
材3の周辺部が絶縁基板1上に接着されている。
Again, the details of the structure will be described with reference to FIG. The insulating substrate 1 is made of ceramic, glass, or the like, and the first electrode 2 is formed in the central portion and the pressure generating member 3 is placed on the upper surface thereof.
A movable plate portion, for example, a diaphragm 3a is formed on a central upper surface portion of the pressure generating member 3. When the pressure generating member 3 is made of silicon by a semiconductor process, the central upper surface thereof is processed into a sufficiently thin film by a method such as anisotropic etching to form the diaphragm 3a. The diaphragm 3a is circular as an example, and a gap 3b is formed between the diaphragm 3a and the upper surface of the insulating substrate 1, and the gap 3b of the diaphragm 3a is formed.
The second electrode 4 is formed on the side surface. This second
The peripheral portion of the pressure generating member 3 is bonded onto the insulating substrate 1 so that the electrode 4 of the pressure generating member 3 faces the first electrode 2.

【0016】ダイヤフラム3aは、上述した特開平6−
340069号公報に記載の従来技術の可動板部と同様
に、全周が圧力発生部材3の周囲につながる構造にした
り、3片が切り溝によって切り離された片持ち構造にし
て、この切り溝を閉じるような剛性の弱い薄膜をインク
室7側または間隙3b側から覆ってもよい。このように
薄膜で覆う場合でも、ダイヤフラム3aは、実質的にイ
ンク室7の側壁の一部をなしている。
The diaphragm 3a has the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 6-
Like the movable plate portion of the prior art described in Japanese Patent No. 340069, the entire circumference is connected to the periphery of the pressure generating member 3, or a cantilever structure in which three pieces are separated by a cut groove is provided, and the cut groove is formed. A thin film having low rigidity such as closing may be covered from the ink chamber 7 side or the gap 3b side. Even when it is covered with a thin film as described above, the diaphragm 3a substantially forms a part of the side wall of the ink chamber 7.

【0017】第2の電極4は、上述した特開平6−34
0069号公報に記載の従来技術と同様に、真空蒸着や
スパッタでアルミニウムをダイヤフラム3aに付着させ
たり、半導体プロセスで製作する場合には、不純物をド
ーピングさせて形成することができる。また、第2の電
極4は、ダイヤフラム3aのインク室7側の表面に形成
してもよい。第2の電極12の典型的は、円形状であり
外径は第1の電極2と同径である。
The second electrode 4 is used as the above-mentioned JP-A-6-34.
Similar to the conventional technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 0069, it can be formed by adhering aluminum to the diaphragm 3a by vacuum vapor deposition or sputtering, or by doping impurities when it is manufactured by a semiconductor process. Further, the second electrode 4 may be formed on the surface of the diaphragm 3a on the ink chamber 7 side. The second electrode 12 is typically circular and has the same outer diameter as the first electrode 2.

【0018】圧力発生部材3の上には、ノズル形成部材
5が取り付けられている。圧力発生部材3の上面とノズ
ル形成部材5によってインク室7が形成され、ダイヤフ
ラム3aはこのインク室7の一側壁となっている。イン
ク室7は、中央上部にインク吐出用のノズル6を有し、
また、図示しないインク供給路も備え、中にはインクが
充填されている。
A nozzle forming member 5 is mounted on the pressure generating member 3. An ink chamber 7 is formed by the upper surface of the pressure generating member 3 and the nozzle forming member 5, and the diaphragm 3a is one side wall of the ink chamber 7. The ink chamber 7 has a nozzle 6 for ejecting ink at the center upper part,
Further, an ink supply path (not shown) is also provided, and the inside is filled with ink.

【0019】上述したように、絶縁基板1,圧力発生部
材3,ノズル形成部材5の積層構造によりノズル6を有
する単一のノズル素子が構成される。図においては、ノ
ズル6が垂直上向きになるようにノズル素子を配置して
いるが、ノズル6が水平方向を向くように配置してもよ
く、この場合でも、ノズル6の開口部におけるインクの
表面張力によりインクが漏れることはない。ノズル6に
対向して記録紙8が配置され、この記録紙8の背面には
第3の電極9が設置されている。第1ないし第3の電極
2,4,9の各電位V1 ,V2 ,V3 を図示しない制御
装置により制御することによりインク吐出を行なう。
As described above, a single nozzle element having the nozzle 6 is formed by the laminated structure of the insulating substrate 1, the pressure generating member 3 and the nozzle forming member 5. In the drawing, the nozzle element is arranged so that the nozzle 6 faces vertically upward, but it may be arranged so that the nozzle 6 faces the horizontal direction. In this case, the surface of the ink at the opening of the nozzle 6 is also possible. Ink does not leak due to tension. A recording paper 8 is arranged so as to face the nozzles 6, and a third electrode 9 is provided on the back surface of the recording paper 8. Ink ejection is performed by controlling the respective potentials V 1 , V 2 , V 3 of the first to third electrodes 2 , 4 , 9 by a controller (not shown).

【0020】なお、第1ないし第3の電極2,4,9を
酸化シリコン等の絶縁膜によって保護し電極間の短絡な
どを防止してもよく、本発明の駆動原理を実現しうる限
り構成を種々変更することが可能である。
The first to third electrodes 2, 4 and 9 may be protected by an insulating film of silicon oxide or the like to prevent a short circuit between the electrodes, and as long as the driving principle of the present invention can be realized, Can be variously changed.

【0021】図1(A)と図1(B)とを対比させなが
ら動作原理を説明する。第1の電極2と第2の電極4と
に正の電位差(V1 −V2 )を与えると、図1(A)に
示した待機状態になる。ダイヤフラム3aは、第1の電
極2の方向に変形され間隙3b側に突き出る変形状態で
あり、復元力が保持される。画像信号に従い、第1の電
極2と第2の電極4間の正の電位差(V1 −V2 )を選
択的に開放すると同時に、第2の電極4と第3の電極9
との間に正の電位差(V2 −V3 )を与える。これによ
り、ダイヤフラム3aは待機状態の変形状態からの復元
力で、図1(B)に示すようにインク室7内のインクに
吐出圧力を発生させる。
The principle of operation will be described while comparing FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B). When a positive potential difference (V 1 −V 2 ) is applied to the first electrode 2 and the second electrode 4, the standby state shown in FIG. The diaphragm 3a is in a deformed state in which it is deformed in the direction of the first electrode 2 and protrudes toward the gap 3b, and the restoring force is retained. According to the image signal, the positive potential difference (V 1 -V 2 ) between the first electrode 2 and the second electrode 4 is selectively opened, and at the same time, the second electrode 4 and the third electrode 9 are released.
And a positive potential difference (V 2 −V 3 ) between them. As a result, the diaphragm 3a generates a discharge pressure on the ink in the ink chamber 7 by the restoring force from the deformed state in the standby state, as shown in FIG. 1 (B).

【0022】加えて、第2の電極4と第3の電極9間の
正の電位差(V2 −V3 )が作る静電界により、インク
メニスカスが帯電するとともに、第3の電極9とのクー
ロン力によりインクを吸引する作用が生ずる。図1
(A)に示した待機状態より図1(B)に示した吐出状
態に変わる初期段階では、ダイヤフラム3aの復元力に
よる圧力と上述したクーロン力が同時に作用するため、
電界印加時からの吐出開始時間の短縮と低電圧駆動が実
現される。したがって、従来の静電吸引方式と比較して
効率よく高速印字を実現できる。さらに、第2の電極4
と第3の電極9間の正の電位差(V2 −V3 )がインク
吸引電圧を維持している間は、インクが連続的に記録紙
に吸引されるので、インク吸引電圧の印加時間を制御す
ることによって、たやすくドットサイズ変調による階調
表現ができる。インクとしては、従来技術として引用し
た論文に記載のものと同様に、静電式のインクジェット
記録装置用のものを使用すればよい。
In addition, the electrostatic meniscus is charged by the electrostatic field generated by the positive potential difference (V 2 -V 3 ) between the second electrode 4 and the third electrode 9, and the coulomb with the third electrode 9 is charged. The force causes the action of sucking the ink. FIG.
At the initial stage when the standby state shown in (A) is changed to the discharge state shown in FIG. 1 (B), the pressure due to the restoring force of the diaphragm 3a and the Coulomb force described above act simultaneously,
It is possible to shorten the ejection start time from the time of applying an electric field and realize low voltage driving. Therefore, high-speed printing can be efficiently realized as compared with the conventional electrostatic suction method. Further, the second electrode 4
While the positive potential difference (V 2 −V 3 ) between the third electrode 9 and the third electrode 9 maintains the ink suction voltage, the ink is continuously sucked to the recording paper, so that the application time of the ink suction voltage is changed. By controlling, gradation expression by dot size modulation can be easily performed. As the ink, the ink for the electrostatic ink jet recording apparatus may be used as in the case of the paper cited as the prior art.

【0023】図2は、本発明のインクジェット記録装置
の第2の実施の形態を説明するための断面図である。図
中、図1と同様な部分には同じ符号を用いて説明を省略
する。11は電極支持部材、12は第3の電極、13は
開口である。この実施の形態は、第3の電極12を電極
支持部材11上に形成することにより、第3の電極を図
1に示したような記録紙8の背面ではなく、ノズル6の
近傍のノズルヘッド内に配置したものである。
FIG. 2 is a sectional view for explaining the second embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. Reference numeral 11 is an electrode supporting member, 12 is a third electrode, and 13 is an opening. In this embodiment, the third electrode 12 is formed on the electrode support member 11, so that the third electrode is not provided on the back surface of the recording paper 8 as shown in FIG. It is arranged inside.

【0024】電極支持部材11は、ノズル形成部材5の
中央をまたいで上面に取り付けられ、ノズル6の延長方
向に、開口13が設けられたものである。開口13は、
ノズル6と同形状でほぼ同サイズか若干大きめに設計さ
れるが、必ずしもこれに制約されない。電極支持部材1
1の上面は、ノズル形成部材5の上面から所定間隔にあ
り、開口13に隣接して第3の電極12が形成され、第
3の電極12がノズル6近傍となるように配置されてい
る。第3の電極12は、典型的にはリング状であり、そ
の外形は、第2の電極4と同径である。図示を省略した
が、図1を参照して説明した第1の実施の形態と同様
に、ノズル6および開口13に対向して記録紙が配置さ
れる。第3の電極12の電位は、図1に示した第3の電
極9の電位と必ずしも同じ電位にする必要はなく、イン
クを吸引する力を発生する電位であればよい。
The electrode supporting member 11 is attached to the upper surface across the center of the nozzle forming member 5 and has an opening 13 in the extending direction of the nozzle 6. The opening 13 is
The nozzle 6 has the same shape and is designed to have substantially the same size or slightly larger size, but is not necessarily limited thereto. Electrode support member 1
The upper surface of No. 1 is at a predetermined distance from the upper surface of the nozzle forming member 5, a third electrode 12 is formed adjacent to the opening 13, and the third electrode 12 is arranged near the nozzle 6. The third electrode 12 is typically ring-shaped, and its outer shape has the same diameter as the second electrode 4. Although illustration is omitted, the recording paper is arranged so as to face the nozzles 6 and the openings 13 as in the first embodiment described with reference to FIG. The potential of the third electrode 12 does not necessarily have to be the same potential as the potential of the third electrode 9 shown in FIG. 1, but may be any potential that generates a force for sucking ink.

【0025】インクの吐出制御およびインクの吐出状態
については、図1を参照して説明した第1の実施の形態
と同様であるが、この実施の形態によれば、全ての電極
を印字ヘッド内に組み込むことができ、構成が簡素化さ
れるとともに、これにより第3の電極12と第2の電極
4との距離を短縮することが可能であり、記録紙8の背
面に配置したときと比べてさらに印加電圧を下げること
が可能である。
The ink ejection control and the ink ejection state are the same as those in the first embodiment described with reference to FIG. 1, but according to this embodiment, all the electrodes are provided in the print head. It is possible to reduce the distance between the third electrode 12 and the second electrode 4 as compared with the case where it is arranged on the back surface of the recording paper 8 as well as the structure is simplified. It is possible to further lower the applied voltage.

【0026】図3は、本発明のインクジェット記録装置
の第3の実施の形態を説明するための断面図である。図
中、図1,図2と同様な部分には同じ符号を用いて説明
を省略する。この実施の形態は、図2に示したような第
3の電極12を電極支持部材11上に形成するととも
に、図1に示したような記録紙8の背面にも第3の電極
9を配置したすることにより、第3の電極を複数個配置
したものである。その結果、吐出されたインクの速度と
方向性をより一層向上させることが可能となる。なお、
第3の電極9と第3の電極12の電位は、適宜調整され
る。
FIG. 3 is a sectional view for explaining the third embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this embodiment, the third electrode 12 as shown in FIG. 2 is formed on the electrode supporting member 11, and the third electrode 9 is arranged also on the back surface of the recording paper 8 as shown in FIG. By doing so, a plurality of third electrodes are arranged. As a result, it becomes possible to further improve the speed and directionality of the ejected ink. In addition,
The electric potentials of the third electrode 9 and the third electrode 12 are appropriately adjusted.

【0027】図4は、本発明のインクジェット記録装置
の第4の実施の形態を説明するための第2,第3の電極
の構成図である。図中、図1,図2と同様な部分には同
じ符号を用いて説明を省略する。14は電気力線である
が、手前外周部の電気力線のみを示す。この実施の形態
は、図2または図3において、第2の電極4と第3の電
極12の間の電界分布を工夫したものである。ダイヤフ
ラム3a上に配置された第2の電極4と電極支持部材1
1上に形成された第3の電極13に対して、第2の電極
4の面積をS2 、第3の電極の面積をS3 としたとき、
2 >S3 となるようする。
FIG. 4 is a constitutional view of second and third electrodes for explaining the fourth embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Reference numeral 14 is a line of electric force, but only the line of electric force in the front outer peripheral portion is shown. In this embodiment, the electric field distribution between the second electrode 4 and the third electrode 12 in FIG. 2 or 3 is devised. Second electrode 4 and electrode supporting member 1 arranged on diaphragm 3a
When the area of the second electrode 4 is S 2 and the area of the third electrode is S 3 with respect to the third electrode 13 formed on 1,
Make sure that S 2 > S 3 .

【0028】第2の電極4と第3の電極12の両電極間
に電圧を印加したとき、電気力線14は、開口13に隣
接したノズル6(図2,図3)の近傍に向けて密になっ
ている。すなわち、ノズル6に向かうほど大きい電界勾
配が形成される。インクは、電界の強い方に引かれるた
めノズル6に向かうインク流が発生する。電極面積を上
述したように規定することにより、インク吐出時には、
ダイヤフラム3aによる圧力とクーロン力によるインク
吸引力に加え、電界勾配によるインク流の発生により、
より効率的なインク吐出が実現可能となる。
When a voltage is applied between the second electrode 4 and the third electrode 12, the lines of electric force 14 are directed toward the vicinity of the nozzle 6 (FIGS. 2 and 3) adjacent to the opening 13. It's dense. That is, a larger electric field gradient is formed toward the nozzle 6. Since the ink is drawn toward the stronger electric field, an ink flow toward the nozzle 6 is generated. By defining the electrode area as described above, when ink is ejected,
In addition to the pressure due to the diaphragm 3a and the ink suction force due to the Coulomb force, the ink flow due to the electric field gradient causes
More efficient ink ejection can be realized.

【0029】さらに説明を加えると、第2の電極4の面
積S2 より第3の電極12の面積S3 を小さくすること
により、第2,第3の電極4,12の対により形成され
る電界の強さは、ノズル6の近傍ほど大きくなるような
勾配を生ずる。一般に、単位体積あたりの流体に電場が
作用する力は、単位体積あたりの電荷に働くクーロン力
と、誘電率の空間的変化により働く力と、電界の強さの
空間的変化により働く力の3者の和となる。
Further explaining, by forming the area S 3 of the third electrode 12 smaller than the area S 2 of the second electrode 4, it is formed by a pair of the second and third electrodes 4, 12. The strength of the electric field has a gradient such that it becomes larger in the vicinity of the nozzle 6. In general, the force exerted by an electric field on a fluid per unit volume is the Coulomb force acting on an electric charge per unit volume, the force exerted by the spatial change of the dielectric constant, and the force exerted by the spatial change of the electric field strength. Will be the sum of the people.

【0030】後2者は、言いかえると流体の分極に働く
力である。つまり、誘電体の分極によって生じる電荷量
は正負合わせるとゼロであるが、各分極電荷に働く力を
積分した場合、電界の強いところに生じている分極電荷
の方に、より強い力が働くことから、流体粒子は、電界
の強い方向に引かれることになる。したがって、ノズル
6の近傍に大きな電界が形成されると、ノズル6に向か
うインク流が発生し、インク吐出力の一端を担うことに
なる。なお、第2の電極4として円形電極を、第3の電
極13としてリング状電極を例示したが、電極形状はこ
れに限るものではない。
In other words, the latter two are the forces acting on the polarization of the fluid. In other words, the amount of charge generated by the polarization of the dielectric substance is zero when the positive and negative are added together, but when the force acting on each polarized charge is integrated, a stronger force acts on the polarized charge generated in the place where the electric field is strong. Therefore, the fluid particles are attracted in the direction of strong electric field. Therefore, when a large electric field is formed in the vicinity of the nozzle 6, an ink flow toward the nozzle 6 is generated and plays a part of the ink ejection force. Although the circular electrode is illustrated as the second electrode 4 and the ring-shaped electrode is illustrated as the third electrode 13, the electrode shape is not limited to this.

【0031】上述した説明では、単一のノズルを有する
ノズル素子を前提にして説明した。このようなノズル素
子を複数個ライン状に配列すれば、複数のノズルを有す
る1つのマルチノズルヘッドを構成することが可能であ
る。図1ないし図3において、各ノズル素子の第1の電
極2および第3の電極12を共通電極とし、共通の電圧
を印加するようにすれば、各ノズル素子の第3の電極4
を個別の信号電極として個別に制御電圧を印加すること
ができる。もちろん第2の電極9は共通電極となる。
In the above description, the nozzle element having a single nozzle is assumed. By arranging a plurality of such nozzle elements in a line, it is possible to configure one multi-nozzle head having a plurality of nozzles. 1 to 3, if the first electrode 2 and the third electrode 12 of each nozzle element are used as a common electrode and a common voltage is applied, the third electrode 4 of each nozzle element can be applied.
Can be individually applied as control signals. Of course, the second electrode 9 becomes a common electrode.

【0032】また、図1ないし図3に示した断面構造は
層状構成であるため、複数のノズルがライン状に隣接配
置されたヘッドを容易に構成することができる。例え
ば、図2において、絶縁基板1,圧力発生部材3,ノズ
ル形成部材5,インク室7,電極支持部材11を、紙面
に垂直な方向に延在する長尺の形状とし、圧力発生部材
3の長手方向に複数のダイヤフラム3aを形成し、これ
に対応してノズル形成部材5に複数のノズル6を形成
し、電極支持部材11に複数の開口13を形成し、各ダ
イヤフラム3aに第2の電極4を、各電極支持部材11
に第3の電極4を形成すればよい。第1の電極2および
第3の電極12については、共通の電圧を印加すること
ができ、電極自体も長手方向に延在する形状にすること
も可能である。第2の電極4は、個別の制御電極として
各ノズルごとの制御電圧を印加する。
Further, since the sectional structure shown in FIGS. 1 to 3 is a layered structure, it is possible to easily form a head in which a plurality of nozzles are arranged adjacent to each other in a line. For example, in FIG. 2, the insulating substrate 1, the pressure generating member 3, the nozzle forming member 5, the ink chamber 7, and the electrode supporting member 11 are formed in a long shape extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and the pressure generating member 3 is A plurality of diaphragms 3a are formed in the longitudinal direction, a plurality of nozzles 6 are formed correspondingly in the nozzle forming member 5, a plurality of openings 13 are formed in the electrode supporting member 11, and a second electrode is formed in each diaphragm 3a. 4 for each electrode support member 11
Then, the third electrode 4 may be formed. A common voltage can be applied to the first electrode 2 and the third electrode 12, and the electrodes themselves can be shaped to extend in the longitudinal direction. The second electrode 4 applies a control voltage for each nozzle as an individual control electrode.

【0033】図5は、本発明のインクジェット記録装置
の駆動方法の第1の具体例を説明するための波形図であ
り、図5(A)は第3の電極の電位V3 、図5(B)は
第2の電極の電位V2 、図5(C)は第1の電極の電位
1 である。図中、横軸は時間であり、縦軸は各電極の
電位を表わす。21は吐出待機時間である。この具体例
では、第1の電極2および第3の電極9,12に所定の
電圧を印加しておき、第2の電極4に印加する電圧をパ
ルス状に制御することにより吐出待機状態と吐出状態と
を切り換えるとともに、吐出状態における第2の電極4
の電位維持時間を制御することにより吐出量をインク吸
引時間で制御するものである。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the first specific example of the method for driving the ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. 5 (A) shows the potential V 3 of the third electrode, FIG. B) is the potential V 2 of the second electrode, and FIG. 5C is the potential V 1 of the first electrode. In the figure, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the potential of each electrode. 21 is a discharge standby time. In this specific example, a predetermined voltage is applied to the first electrode 2 and the third electrodes 9 and 12, and the voltage applied to the second electrode 4 is controlled in a pulsed manner to achieve the discharge standby state and the discharge And the second electrode 4 in the discharge state.
The discharge amount is controlled by the ink suction time by controlling the potential maintenance time.

【0034】図示の例では、期間A〜Dに示されるよう
に、等間隔をおいて制御されるが、各期間A〜Dの開始
時に所定長の吐出待機時間21が設定され、吐出待機時
間21を経過すると吐出が開始され、吐出開始時間が等
間隔になる。なお、期間A〜Dの経過に応じ、ノズルヘ
ッドまたは記録紙8の少なくとも一方が移動して両者の
相対位置関係が変化し、記録紙8上に第2の電極4に入
力される画像信号に応じたドットが記録される。
In the illustrated example, as shown in the periods A to D, the control is performed at equal intervals, but at the start of each period A to D, the discharge standby time 21 of a predetermined length is set, and the discharge standby time is set. When 21 is passed, the ejection is started, and the ejection start time becomes equal intervals. At least one of the nozzle head and the recording paper 8 moves according to the elapse of the periods A to D, and the relative positional relationship between the two changes, and an image signal input to the second electrode 4 is recorded on the recording paper 8. The corresponding dot is recorded.

【0035】第1の電極2と第3の電極9あるいは12
間には、あらかじめトータルの駆動電圧に相当する電位
差を与えておき、第1の電極2の電位V1 を第3の電極
9あるいは12の電位V3 よりも高くする。第2の電極
4の電位V2 は、待機状態および吐出待機時間21中に
おいて、第3の電極9あるいは12の電位V3 と等しい
値に制御し、吐出状態においては、第1の電極2の電位
1 と等しい値に切り換える。
First electrode 2 and third electrode 9 or 12
A potential difference corresponding to the total drive voltage is given in advance so that the potential V 1 of the first electrode 2 is higher than the potential V 3 of the third electrode 9 or 12. The electric potential V 2 of the second electrode 4 is controlled to be equal to the electric potential V 3 of the third electrode 9 or 12 in the standby state and during the ejection standby time 21, and in the ejection state, the electric potential V 2 of the first electrode 2 is controlled. Switching to a value equal to the potential V 1 .

【0036】期間Aは、画像信号に従いインクを吐出し
ない待機状態の期間である。第2の電極4の電位V
2 は、期間中、常に第3の電極9,12の電位V3 と等
しい。図1ないし図3に示したダイヤフラム3aは、第
1の電極2および第2の電極4間の静電力により変形さ
れた状態を保ち、インクには電界が印加されないのでイ
ンクの吐出はない。
The period A is a period in a standby state in which ink is not ejected according to the image signal. The potential V of the second electrode 4
2 is always equal to the potential V 3 of the third electrodes 9, 12 during the period. The diaphragm 3a shown in FIGS. 1 to 3 remains deformed by the electrostatic force between the first electrode 2 and the second electrode 4, and no electric field is applied to the ink, so that no ink is ejected.

【0037】期間B,C,Dは、いずれも画像信号に従
いインクを吐出する期間である。各期間の初期において
吐出待機時間21を経過後、第2の電極4の電位V2
第1の電極2の電位V1 に切り換えることによって、第
1の電極2と第2の電極4間の静電力がなくなると同時
に、第2の電極4と第3の電極9,12間に静電界が発
生する。その結果、ダイヤフラム3aは、初期変形から
ノズル6の方向に変位してインク室7のインクに対する
圧力を発生するとともに、図4を参照して説明したよう
に、インクメニスカスに働くクーロン力、電界勾配によ
るインク流が同時に作用してインクが吐出する。
Periods B, C and D are periods in which ink is ejected according to the image signal. After the ejection standby time 21 has elapsed at the beginning of each period, the potential V 2 of the second electrode 4 is switched to the potential V 1 of the first electrode 2 so that the potential between the first electrode 2 and the second electrode 4 is changed. At the same time as the electrostatic force disappears, an electrostatic field is generated between the second electrode 4 and the third electrodes 9 and 12. As a result, the diaphragm 3a is displaced in the direction of the nozzle 6 from the initial deformation to generate pressure on the ink in the ink chamber 7, and as described with reference to FIG. 4, the Coulomb force and electric field gradient acting on the ink meniscus. The ink flow due to the above action acts simultaneously to eject the ink.

【0038】期間B,C,Dに示されるように、図1に
示した記録紙8に記録すべき画像の階調データに応じ
て、第2の電極4の電位V2 を第1の電極2の電位V1
に維持する時間を制御することにより、記録紙8に吸引
されるインク量を変えてドットサイズを変調し階調表現
が可能となる。図示の例では、保持時間を順次長くして
いるためドットサイズが順次大きくなる。
As shown in the periods B, C and D, the potential V 2 of the second electrode 4 is set to the first electrode according to the gradation data of the image to be recorded on the recording paper 8 shown in FIG. 2 potential V 1
By controlling the time to be maintained at, the amount of ink sucked onto the recording paper 8 can be changed to modulate the dot size and express gradation. In the illustrated example, the holding time is sequentially lengthened, and thus the dot size is sequentially increased.

【0039】なお、吐出待機時間21は、図1(B)に
示した吐出状態のダイヤフラム3aが図1(A)に示し
た初期変形状態に戻る復帰時間を与える。第2の電極4
の電位V2 は、待機状態および吐出待機時間21中にお
いて、必ずしも第3の電極9,12の電位V3 と等しい
値にする必要はなく、インクが吐出されなければよく、
この電位を制御することにより、図1(A)に示したダ
イヤフラム3aの初期変形量を制御することが可能であ
る。
It should be noted that the discharge standby time 21 gives a recovery time for the diaphragm 3a in the discharge state shown in FIG. 1 (B) to return to the initial deformed state shown in FIG. 1 (A). Second electrode 4
The potential V 2 of the third electrode 9 does not necessarily have to be equal to the potential V 3 of the third electrodes 9 and 12 in the standby state and the ejection standby time 21, and it is sufficient if ink is not ejected.
By controlling this potential, it is possible to control the initial deformation amount of the diaphragm 3a shown in FIG.

【0040】図6は、本発明のインクジェット記録装置
の駆動方法の第2の具体例を説明するための波形図であ
り、図6(A)は第3の電極の電位V3 、図6(B)は
第2の電極の電位V2 、図6(C)は第1の電極の電位
1 である。図中、横軸は時間であり、縦軸は各電極の
電位を表わす。31は吐出待機時間である。この具体例
では、図5を参照して説明した第1の実施の形態に比べ
て、吐出終了時間を等間隔とし、期間A〜Dの終了時間
に合わせたものである。したがって、図6(B)に示さ
れるように、各期間A〜Dの開始時点から吐出が開始さ
れるまでの吐出待機時間31が可変に制御される。ただ
し、図1(B)に示した吐出状態のダイヤフラム3aが
図1(A)に示した初期変形状態に戻れるように、図5
に示した吐出待機時間21と同様に復帰時間を確保して
おく必要がある。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining a second specific example of the method for driving the ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. 6 (A) shows the potential V 3 of the third electrode, FIG. B) is the potential V 2 of the second electrode, and FIG. 6C is the potential V 1 of the first electrode. In the figure, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the potential of each electrode. Reference numeral 31 is a discharge standby time. In this specific example, compared to the first embodiment described with reference to FIG. 5, the discharge end times are set at equal intervals and are matched with the end times of the periods A to D. Therefore, as shown in FIG. 6B, the ejection standby time 31 from the start of each period A to D until the ejection is variably controlled. However, in order to return the diaphragm 3a in the discharge state shown in FIG. 1B to the initial deformed state shown in FIG.
It is necessary to secure a return time as in the discharge standby time 21 shown in FIG.

【0041】図5,図6を参照して説明したように、本
発明のインクジェット記録装置の駆動方法の第1,第2
の具体例においては、一つの電極を信号電極としてスイ
ッチングすることにより、インクに作用する複数種類の
力を同時に制御することが可能となる。すなわち、画像
信号を第2の電極4に入力して電位V2 を制御するのみ
で、複数の力をインク吐出力として利用するにもかかわ
らず、複雑な制御回路を必要とすることなく安価に印字
ヘッドを作製することが可能である。また、インク吐出
時に第2の電極4の電位V2 の高電位を維持する時間を
制御して、信号電極に印加する電圧をパルス幅変調する
ことによって、記録紙8に静電吸引されるインク量を高
精度に調節でき、数十階調以上のドットサイズ変調を容
易に実現することができる。
As described with reference to FIGS. 5 and 6, the first and second driving methods of the ink jet recording apparatus according to the present invention.
In the specific example, by switching one electrode as a signal electrode, it is possible to simultaneously control a plurality of types of forces acting on the ink. That is, only by inputting an image signal into the second electrode 4 to control the potential V 2 , and although a plurality of forces are used as the ink ejection force, a complicated control circuit is not required and the cost can be reduced. It is possible to make a printhead. In addition, by controlling the time for maintaining the high potential V 2 of the second electrode 4 at the time of ejecting the ink and by pulse-width modulating the voltage applied to the signal electrode, the ink electrostatically attracted to the recording paper 8 is obtained. The amount can be adjusted with high accuracy, and dot size modulation of several tens of gradations or more can be easily realized.

【0042】ここで、第2の電極4の電位V2 は、必ず
しも第1の電極2の電位V1 と第3の電極9,12の電
位V3 間の電位にスイッチングされる必要はない。第1
の電極2と第2の電極4間における静電力の大きさをF
12、第2の電極4と第3の電極9あるいは12間におけ
る静電力の大きさをF23としたとき、待機状態において
は、F12>F23≧0、吐出状態においては、0≦F12
23となる限り、第2の電極4の電位V2 は、その極性
も含めて変更可能である。
[0042] Here, the potential V 2 of the second electrode 4 is not necessarily the first potential V 1 of the electrode 2 to be switched to a potential between the potential V 3 of the third electrode 9, 12. First
The magnitude of the electrostatic force between the electrode 2 and the second electrode 4 of
12 , when the magnitude of the electrostatic force between the second electrode 4 and the third electrode 9 or 12 is F 23 , F 12 > F 23 ≧ 0 in the standby state and 0 ≦ F in the ejection state. 12 <
As long as it is F 23 , the potential V 2 of the second electrode 4 can be changed including its polarity.

【0043】図7は、本発明のインクジェット記録装置
の駆動方法の第3の実施の形態を説明するための波形お
よびドットサイズを模式的に示す説明図である。この実
施の形態は、吐出待機状態におけるダイヤフラムの変形
量制御と、吐出状態における第2の電極の電位維持時間
制御との組合せにより、インク吐出量を変調し階調表現
を行なうものである。一例として、(1)〜(9)のケ
ースを示す。各グラフの横軸はインク吐出期間中の時間
経過、縦軸は第2の電極4の電位V2 を示す。各グラフ
の下に図示したドットは、各ケースにおいて記録紙8に
記録されるドットの大きさを模式的に表わす。図示左の
列に(A)〜(C)として示した形状は、その横の行に
示したケース(1)〜(3),(4)〜(6),(7)
〜(9)におけるインクの飛翔状態を模式的に表わすも
のである。
FIG. 7 is an explanatory view schematically showing waveforms and dot sizes for explaining the third embodiment of the method for driving an ink jet recording apparatus of the present invention. In this embodiment, the amount of ink ejection is modulated and gradation is expressed by a combination of the control of the deformation amount of the diaphragm in the ejection standby state and the control of the potential maintenance time of the second electrode in the ejection state. Cases (1) to (9) are shown as an example. The horizontal axis of each graph shows the time elapsed during the ink ejection period, and the vertical axis shows the potential V 2 of the second electrode 4. The dots shown under each graph schematically represent the size of the dots recorded on the recording paper 8 in each case. The shapes shown as (A) to (C) in the left column of the figure are cases (1) to (3), (4) to (6), (7) shown in the rows next to the shapes.
5A to 5C schematically show the ink flying state in (9).

【0044】図示の例では、各ケースにおいて、第2の
電極4の電位V2 は、高電位にした第1の電極2の電位
1 と、低電位にした第3の電極9,12の電位V3
間で変化させている。画像信号に従いインクを吐出しな
い待機状態の期間においては、図示を省略したが、第2
の電極4の電位V2 を第3の電極9あるいは12の電位
3 に等しくすればよい。図6を参照して説明した第2
の実施の形態と同様に、吐出終了時間を等間隔とした例
で説明するが、図5に示したように吐出開始時間を等間
隔とした場合も同様である。
[0044] In the example shown, in each case, the potential V 2 of the second electrode 4, first the potential V 1 of the electrode 2 which is high potential, the third electrode 9, 12 and the low potential The potential is changed between V 3 . Although not shown in the drawing during the standby period in which ink is not ejected according to the image signal, the second
The electric potential V 2 of the electrode 4 may be made equal to the electric potential V 3 of the third electrode 9 or 12. The second described with reference to FIG.
Similar to the embodiment described above, an example will be described in which the discharge end times are set at equal intervals, but the same applies when the discharge start times are set at equal intervals as shown in FIG.

【0045】吐出待機時間31において、第1の電極2
の電位V1 と第2の電極4の電位V 2 の電位差(V1
2 )を3段階に制御する。ただし、図1に示したダイ
ヤフラム3aが第1の電極2の方向に吸引され、かつ、
インクに印加される電界によってインクが吐出しない範
囲で制御する。ダイヤフラム3aの初期変形量は、電位
差(V1 −V2 )が大きいほど大きくなるため、吐出時
におけるインク室7の体積変化量も大きくなる。したが
って、(A),(B),(C)で示すように初期ドロッ
プ部分の大きさを制御することができる。
During the discharge standby time 31, the first electrode 2
Potential V1And the potential V of the second electrode 4 TwoPotential difference (V1
VTwo) Is controlled in three steps. However, the die shown in FIG.
The yaf ram 3a is attracted toward the first electrode 2, and
The area where ink is not ejected due to the electric field applied to the ink
It is controlled by the fence. The initial deformation amount of the diaphragm 3a is the potential
Difference (V1-VTwo) Becomes larger, the larger
Also, the volume change amount of the ink chamber 7 at the time becomes large. But
As shown in (A), (B), and (C),
It is possible to control the size of the loop portion.

【0046】インクは、吐出開始後、引き続き、第2の
電極4と第3の電極9,12間の電界によって糸状の吐
出が持続される。(1)〜(3),(4)〜(6),
(7)〜(9)に示すように、第2の電極4の電位V2
が第1の電極4の電位V1 に維持される時間長を変調す
ることにより、インクの吐出持続時間を制御する。その
結果、初期ドロップの大きさでは表現しきれない細かな
階調を表現することができる。図示の例では、吐出待機
状態における第2の電極4の電位V2 を3段階で制御
し、吐出状態における第2の電極4の電位V2 を電位V
1 に維持する持続時間を3段階で制御することにより、
吐出しない状態も含めて10階調表現を行なっている。
After the ejection is started, the ink is continuously ejected in the form of filaments by the electric field between the second electrode 4 and the third electrodes 9 and 12. (1) to (3), (4) to (6),
As shown in (7) to (9), the potential V 2 of the second electrode 4
The ink ejection duration is controlled by modulating the length of time during which the voltage is maintained at the potential V 1 of the first electrode 4. As a result, it is possible to express a fine gradation that cannot be expressed by the size of the initial drop. In the illustrated example, the potential V 2 of the second electrode 4 in the ejection standby state is controlled in three steps, and the potential V 2 of the second electrode 4 in the ejection state is set to the potential V 2.
By controlling the duration to be maintained at 1 in 3 steps,
10 gradations are expressed including the state in which the ink is not ejected.

【0047】この具体例では、図1ないし図3に示した
ダイヤフラム3aによる圧力制御を用いることにより、
吐出開始時の応答が速くなる上に、初期ドロップ量を3
段階に制御して初期に飛ばすインク量を可変にしてい
る。したがって、インク吸引時間を従来の静電吸引方式
と比べてほぼ3分の1にすることができ、大幅な短縮が
可能となる。しかも、インクの圧力制御で制御しきれな
い吐出量をインク吸引時間で制御することにより、従来
の圧力による方式よりも多段階の階調表現が可能とな
る。なお、上述した電位の制御段階数や電位維持時間の
制御段階数、吐出開始時点等の制御タイミングなどは、
上述した例に限定されるものではなく、本発明を実現す
ることができる限り変更が可能である。
In this specific example, by using the pressure control by the diaphragm 3a shown in FIGS. 1 to 3,
The response at the start of discharge is faster and the initial drop amount is 3
The amount of ink ejected in the initial stage is made variable by controlling in stages. Therefore, the ink suction time can be reduced to about one-third as compared with the conventional electrostatic suction method, and the time can be greatly shortened. Moreover, by controlling the ejection amount, which cannot be controlled by the ink pressure control, by the ink suction time, it is possible to express gradation in multiple stages as compared with the conventional pressure method. In addition, the number of control steps of the potential and the number of control steps of the potential maintenance time, the control timing such as the ejection start time, etc.
The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified as long as the present invention can be realized.

【0048】図5ないし図7を参照したインクジェット
記録装置の駆動方法の説明では、信号電極として単一の
第2の電極4を用いて単純な制御ができるようにした。
しかし、インク吐出動作を可能にする電位関係を保つ限
り、どの電極を信号電極として用いてもよく、複数の電
極の電位を同時に制御してもよい。
In the description of the driving method of the ink jet recording apparatus with reference to FIGS. 5 to 7, the single second electrode 4 is used as the signal electrode to enable simple control.
However, any electrode may be used as a signal electrode and the potentials of a plurality of electrodes may be controlled at the same time as long as the potential relationship enabling the ink ejection operation is maintained.

【0049】上述した説明では、インク室内のインクに
圧力を加える圧力印加手段として、インク室の側壁の一
部をなし、静電力により弾性変形可能なダイヤフラムを
用いたが、静電力以外の方法でこのダイヤフラムを弾性
変形させてもよい。吐出開始時にインクに圧力を印加す
るものであれば、吐出待機状態において復元力を保持す
るものに限られない。また、ダイヤフラムを用いずに、
圧力印加手段として従来から知られている、抵抗体の発
熱によりインク内に気泡を発生させる手段や、圧電振動
板を変位させる手段を用いることもできる。
In the above description, as the pressure applying means for applying pressure to the ink in the ink chamber, a diaphragm which forms a part of the side wall of the ink chamber and is elastically deformable by electrostatic force is used. However, a method other than electrostatic force is used. This diaphragm may be elastically deformed. As long as the pressure is applied to the ink at the start of ejection, it is not limited to the one that maintains the restoring force in the ejection standby state. Also, without using a diaphragm,
As the pressure applying means, it is possible to use a conventionally known means for generating bubbles in the ink by heat generation of the resistor and a means for displacing the piezoelectric vibrating plate.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に記載の発明によれば、インク室内のインクに圧力を
加える圧力印加手段と、ノズルから吐出されたインクに
対しインクを吸引する静電力を与える電界印加手段を有
し、圧力印加手段および電界印加手段が入力信号に応じ
て制御されることから、インク界面の初期変形時にイン
クに圧力を加えることにより吐出開始の応答性を速める
ことができるという効果がある。従来の静電吸引方式と
比較してインク吸引時間の大幅な短縮が実現できるとと
もに、印加電圧を下げることもでき、効率よく高速印字
を実現できるという効果がある。さらに、インクを吸引
する電界を維持することにより連続的に記録紙へのイン
ク吸引がなされるので、ドットサイズ変調による階調表
現が可能となる。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the pressure applying means for applying pressure to the ink in the ink chamber and the ink ejected from the nozzle are sucked. Since the pressure application means and the electric field application means are controlled in accordance with the input signal, the pressure application means and the electric field application means for applying electrostatic force are controlled. Therefore, by applying pressure to the ink during the initial deformation of the ink interface, the response of the ejection start is accelerated The effect is that you can. Compared with the conventional electrostatic suction method, the ink suction time can be significantly shortened, and the applied voltage can be lowered, so that high-speed printing can be efficiently realized. Furthermore, since the ink is continuously sucked onto the recording paper by maintaining the electric field for sucking the ink, it is possible to express the gradation by the dot size modulation.

【0051】請求項2に記載の発明によれば、圧力印加
手段が弾性変形可能なダイヤフラムと第1および第2の
電極を有し、ダイヤフラムがインク室の側壁の一部をな
し、第2の電極はダイヤフラムに形成され、第1の電極
は第2の電極に対向して基板上に形成され、電界印加手
段が少なくとも1つの第3の電極を有し、第3の電極は
第2の電極とインク室を隔ててインク吐出方向に配置さ
れるものであることから、第1,第2の電極間の電圧に
よりダイヤフラムを変形させることにより容易に圧力印
加手段を実現でき、また、第2,第3の電極間の電圧に
よりノズルから吐出されたインクに対する電界印加手段
を容易に実現できるという効果がある。
According to the second aspect of the invention, the pressure applying means has the elastically deformable diaphragm and the first and second electrodes, the diaphragm forming a part of the side wall of the ink chamber, and the second side. The electrode is formed on the diaphragm, the first electrode is formed on the substrate so as to face the second electrode, and the electric field applying means has at least one third electrode, and the third electrode is the second electrode. And the ink chamber are separated from each other in the ink ejection direction, the pressure applying means can be easily realized by deforming the diaphragm by the voltage between the first and second electrodes. The voltage between the third electrodes has an effect of easily realizing an electric field applying unit for the ink ejected from the nozzle.

【0052】例えば、ダイヤフラムは、第1,第2の電
極間に印加される電圧により、待機状態において基板側
に変形し、吐出状態において待機状態とは逆方向に変形
するようにでき、また、第2および第3の電極間に印加
される電圧により、インク吐出方向と平行な方向に電界
を印加することができる。さらに、第1ないし第3の電
極を全て印字ヘッド内に配置することも可能であり、こ
の場合には、各電極間隔を狭く構成することによりさら
に印加電圧を下げることが可能となる。
For example, the diaphragm can be deformed toward the substrate side in the standby state by the voltage applied between the first and second electrodes, and can be deformed in the opposite direction to the standby state in the discharge state. The electric field can be applied in a direction parallel to the ink ejection direction by the voltage applied between the second and third electrodes. Further, it is possible to arrange all the first to third electrodes in the print head. In this case, the applied voltage can be further reduced by making the interval between the electrodes narrow.

【0053】請求項3に記載の発明によれば、第3の電
極の少なくとも1つが、ノズル近傍に配置され、電極面
積が第2の電極の電極面積よりも小さいことから、第
2,第3の電極対により形成される電界の強さが勾配を
生じノズル近傍ほど大きくなる。その結果、ノズルに向
かうインク流が発生しインク吐出力の一端を担うという
効果がある。
According to the third aspect of the invention, at least one of the third electrodes is arranged in the vicinity of the nozzle, and the electrode area is smaller than the electrode area of the second electrode. The intensity of the electric field formed by the pair of electrodes forms a gradient, and becomes larger in the vicinity of the nozzle. As a result, there is an effect that an ink flow toward the nozzle is generated and plays a part of the ink ejection force.

【0054】請求項4に記載の発明によれば、第1の電
極および第3の電極間に所定の電圧を印加し、第2の電
極に印加する電圧を制御することにより吐出待機状態と
吐出状態とを切り換えることから、入力信号により第2
の電極の電位を制御するのみで待機状態と吐出状態を切
り換えることができる。その結果、複雑な制御回路を必
要とすることなく安価に印字ヘッドを作製することがで
きるという効果がある。
According to the invention described in claim 4, by applying a predetermined voltage between the first electrode and the third electrode and controlling the voltage applied to the second electrode, the discharge standby state and the discharge Since the state is switched, the second
The standby state and the discharge state can be switched only by controlling the electric potential of the electrode. As a result, there is an effect that the print head can be manufactured inexpensively without requiring a complicated control circuit.

【0055】請求項5に記載の発明によれば、ノズルを
複数個有し、第1の電極および第3の電極は複数個のノ
ズルに対する共通電極とし、第2の電極はノズルごとの
個別電極とすることから、複数個のノズルを有する場合
でも、単一のノズルを有する場合と同様の制御回路です
み安価に印字ヘッドを作製することができるという効果
がある。
According to the invention of claim 5, a plurality of nozzles are provided, the first electrode and the third electrode are common electrodes for the plurality of nozzles, and the second electrode is an individual electrode for each nozzle. Therefore, even if the print head has a plurality of nozzles, the same control circuit as that having a single nozzle can be used, and the print head can be manufactured at low cost.

【0056】請求項6に記載の発明によれば、吐出待機
状態における第2の電極の電位を制御するすることか
ら、吐出待機状態のダイヤフラムの変形量を制御するこ
とができ、吐出状態におけるダイヤフラムの圧力制御で
初期に飛ばすインク量を可変することができ、また、吐
出状態における第2の電極の電位維持時間を制御するこ
とから、圧力制御で表現しきれない吐出量をインク吸引
時間で制御することができるという効果がある。その結
果、記録紙に静電吸引されるインク量を高精度に調節可
能であるので、従来の圧力によるインクジェット記録装
置よりも高階調である数十階調以上のドットサイズ変調
が容易に実現可能である。
According to the sixth aspect of the present invention, since the potential of the second electrode in the discharge standby state is controlled, the deformation amount of the diaphragm in the discharge standby state can be controlled, and the diaphragm in the discharge state is controlled. It is possible to change the amount of ink to be ejected in the initial stage by controlling the pressure of No. 2 and to control the potential maintenance time of the second electrode in the ejection state. Therefore, the ejection amount that cannot be expressed by pressure control is controlled by the ink suction time. There is an effect that can be done. As a result, the amount of ink that is electrostatically attracted to the recording paper can be adjusted with high precision, so that dot size modulation of several tens of gradations, which is a higher gradation than the inkjet recording device using conventional pressure, can be easily realized. Is.

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

【図1】 本発明のインクジェット記録装置の第1の実
施の形態を説明するための断面図であり、図1(A)は
素子の待機状態を、図1(B)は素子の吐出状態を表わ
すものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of an inkjet recording apparatus of the present invention, FIG. 1 (A) shows a standby state of an element, and FIG. 1 (B) shows a discharge state of the element. To represent.

【図2】 本発明のインクジェット記録装置の第2の実
施の形態を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a sectional view for explaining the second embodiment of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図3】 本発明のインクジェット記録装置の第3の実
施の形態を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a third embodiment of an inkjet recording device of the present invention.

【図4】 本発明のインクジェット記録装置の第3の実
施の形態を説明するための第2,第3の電極の構成図で
ある。
FIG. 4 is a configuration diagram of second and third electrodes for explaining the third embodiment of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図5】 本発明のインクジェット記録装置の駆動方法
の第1の具体例を説明するための波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining a first specific example of the method for driving the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図6】 本発明のインクジェット記録装置の駆動方法
の第2の具体例を説明するための波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining a second specific example of the method for driving the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図7】 本発明のインクジェット記録装置の駆動方法
の第3の実施の形態を説明するための波形およびドット
サイズを模式的に示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing waveforms and dot sizes for explaining a third embodiment of a method for driving an inkjet recording apparatus of the present invention.

【符号の説明】 1…絶縁基板、2…第1の電極、3…圧力発生部材、3
a…ダイヤフラム、3b…間隙、4…第2の電極、5…
ノズル形成部材、6…ノズル、7…インク室、8…記録
紙、9,12…第3の電極、11…電極支持部材、13
…開口、14…電気力線、21,31…吐出待機時間。
[Description of Reference Signs] 1 ... Insulating substrate, 2 ... First electrode, 3 ... Pressure generating member, 3
a ... diaphragm, 3b ... gap, 4 ... second electrode, 5 ...
Nozzle forming member, 6 ... Nozzle, 7 ... Ink chamber, 8 ... Recording paper, 9, 12 ... Third electrode, 11 ... Electrode supporting member, 13
... Opening, 14 ... Electric force line, 21,31 ... Discharging standby time.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オンデマンドでインク室内のインクをノ
ズルから吐出させるインクジェット記録装置において、
前記インク室内の前記インクに圧力を加える圧力印加手
段と、前記ノズルから吐出された前記インクに対しイン
クを吸引する静電力を与える電界印加手段を有し、前記
圧力印加手段および前記電界印加手段は入力信号に応じ
て制御され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 ejecting ink in an ink chamber from a nozzle on demand, comprising:
The pressure applying means for applying a pressure to the ink in the ink chamber, and the electric field applying means for applying an electrostatic force for attracting the ink to the ink ejected from the nozzle are provided. An inkjet recording apparatus, which is controlled according to an input signal.
【請求項2】 前記圧力印加手段は弾性変形可能なダイ
ヤフラムと第1および第2の電極を有し、前記ダイヤフ
ラムは前記インク室の側壁の一部をなし、第2の電極は
前記ダイヤフラムに形成され、第1の電極は第2の電極
に対向して基板上に形成され、前記電界印加手段は少な
くとも1つの第3の電極を有し、第3の電極は第2の電
極と前記インク室を隔てて前記インク吐出方向に配置さ
れるものであることを特徴とする請求項1に記載のイン
クジェット記録装置。
2. The pressure applying means has an elastically deformable diaphragm and first and second electrodes, the diaphragm forms a part of a side wall of the ink chamber, and the second electrode is formed on the diaphragm. The first electrode is formed on the substrate so as to face the second electrode, the electric field applying means has at least one third electrode, and the third electrode is the second electrode and the ink chamber. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink jet recording apparatus is arranged in the ink discharge direction with a space therebetween.
【請求項3】 前記第3の電極の少なくとも1つは、前
記ノズル近傍に配置され、電極面積が前記第2の電極の
電極面積よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載
のインクジェット記録装置。
3. The ink jet recording according to claim 2, wherein at least one of the third electrodes is arranged in the vicinity of the nozzle, and the electrode area is smaller than the electrode area of the second electrode. apparatus.
【請求項4】 第1の電極および第3の電極間に所定の
電圧を印加し、第2の電極に印加する電圧を制御するこ
とにより吐出待機状態と吐出状態とを切り換えることを
特徴とする請求項2または3に記載のインクジェット記
録装置。
4. A discharge standby state and a discharge state are switched by applying a predetermined voltage between the first electrode and the third electrode and controlling the voltage applied to the second electrode. The ink jet recording apparatus according to claim 2 or 3.
【請求項5】 前記ノズルを複数個有し、第1の電極お
よび第3の電極は複数個の前記ノズルに対する共通電極
とし、第2の電極は前記ノズルごとの個別電極とするこ
とを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録装
置。
5. A plurality of nozzles are provided, the first electrode and the third electrode are common electrodes for the plurality of nozzles, and the second electrode is an individual electrode for each nozzle. The inkjet recording device according to claim 4.
【請求項6】 吐出待機状態における第2の電極の電位
を制御するとともに吐出状態における第2の電極の電位
維持時間を制御することを特徴とする請求項4または5
に記載のインクジェット記録装置。
6. The method according to claim 4, wherein the potential of the second electrode in the ejection standby state is controlled and the potential maintenance time of the second electrode in the ejection state is controlled.
3. The ink jet recording apparatus according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999034979A1 (en) * 1998-01-09 1999-07-15 Seiko Epson Corporation Ink-jet head, method of manufacture thereof, and ink-jet printer
CN100340405C (en) * 2002-08-06 2007-10-03 株式会社理光 Electrostatic actuator formed by a semiconductor manufacturing process

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