JPH11170536A - Ink jet type head - Google Patents

Ink jet type head

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JPH11170536A
JPH11170536A JP34793897A JP34793897A JPH11170536A JP H11170536 A JPH11170536 A JP H11170536A JP 34793897 A JP34793897 A JP 34793897A JP 34793897 A JP34793897 A JP 34793897A JP H11170536 A JPH11170536 A JP H11170536A
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JP
Japan
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ink
electrode
head device
jet head
ink jet
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Application number
JP34793897A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Fukano
善信 深野
Mamoru Okano
守 岡野
Shigetaka Fujiwara
重隆 藤原
Atsushi Onose
敦士 小野瀬
Seiji Yonekura
清治 米倉
Shinya Kobayashi
信也 小林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet type head for obtaining a good print image by supplying sufficient ink continuously while suppressing mutual electrical interference among a plurality of ink jet electrodes 3 thereby jetting ink stably at all times. SOLUTION: An ink jet type head comprises a plurality of electrode substrates 1 laminated through a spacer 2, ink channels 5 formed between the plurality of electrode substrates 1 and the spacer 2, ink jet stripe electrodes 3 formed on one side of the plurality of electrode substrates 1 while facing a recording medium at the forward end thereof, means 7a for supplying the ink jet electrode 3 with a pulse signal superposed on a bias voltage, and a pulse signal supply means 8. The ink channel 5 comprises means for circulating ink, and means for applying a second bias voltage to each conductor layer 4 formed on the other side of the plurality of electrode substrates 1.

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、インクジェット式
ヘッド装置に係り、特に、インクジェット記録装置に用
いられ、帯電した色材粒子を含有する顔料系インクを静
電圧力によって記録媒体方向に吐出し、記録媒体上に印
字記録が行れるインクジェット記録ヘッド装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-jet type head device, and more particularly to an ink-jet head device which discharges a pigment ink containing charged coloring material particles toward a recording medium by electrostatic pressure. The present invention relates to an ink jet recording head device for performing recording on a recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、液体インクを小さな液滴として
記録媒体方向に吐出させ、記録媒体上にドット状の記録
を行なって印字または画像を記録する記録装置は、イン
クジェットプリンタとして知られ、実用化されている。
このインクジェットプリンタは、他の記録装置の記録方
式に比べて発生する騒音が少なく、また、記録媒体上に
直接記録を行っているので、他の記録装置の記録方式よ
りも、少ない部品数でプリンタを実現することができる
等の利点を有していもので、普通紙への記録可能な技術
として注目されているものである。
2. Description of the Related Art In general, a recording apparatus which discharges liquid ink as small droplets in the direction of a recording medium and performs dot recording on the recording medium to record a print or an image is known as an ink jet printer. Have been.
This ink-jet printer generates less noise than recording methods of other recording devices, and performs recording directly on a recording medium, so that the number of parts is smaller than that of recording methods of other recording devices. And has the advantage that it can be realized, and is attracting attention as a technology capable of recording on plain paper.

【0003】ここで、インクジェットプリンタにおける
記録方式としては、発熱体が発生する熱によって気泡を
発生させ、この気泡の圧力によってインク滴を吐出する
記録方式(例えば、特公昭56−9429号に開示のも
の)や、圧電素子の歪みによって体積変化に伴う機械的
圧力を発生させ、この機械的圧力によってインク滴を吐
出する記録方式(例えば、特公昭53−12138号に
開示のもの)等がある。
Here, as a recording method in an ink jet printer, a recording method in which bubbles are generated by heat generated by a heating element and ink droplets are ejected by the pressure of the bubbles (for example, disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429). And a recording method (for example, disclosed in Japanese Patent Publication No. 53-12138) in which a mechanical pressure is generated due to a volume change due to distortion of a piezoelectric element, and ink droplets are ejected by the mechanical pressure.

【0004】これら2つの記録方式は、記録媒体上にド
ット状に記録される各インク滴の吐出量が一定であるた
め、カラー画像を印字する場合には、各ドット状の記録
領域間の疎密を空間的に変化させ、擬似的な階調表現を
行っているが、この階調表現では、写真と同等の高い階
調のカラー画像を印字することが困難である。そして、
より高い階調の画像を印字するには、各ドット状の記録
面積を変化させる方式、いわゆる面積変調による階調表
現を行うことが必要であるが、これら2つの記録方式で
は、インク滴の吐出量が一定であるため、面積変調によ
る階調表現を行ことは極めて困難になっている。
[0004] In these two recording methods, the ejection amount of each ink droplet recorded in a dot form on a recording medium is constant. Therefore, when a color image is printed, the density between the dot-like recording areas is low. Is spatially changed to perform pseudo gradation expression, but in this gradation expression, it is difficult to print a color image with a high gradation equivalent to a photograph. And
In order to print an image with a higher gradation, it is necessary to perform gradation expression by so-called area modulation in which each dot-shaped recording area is changed. Since the amount is constant, it is extremely difficult to perform gradation expression by area modulation.

【0005】このような困難を克服するために、インク
ジェットプリンタにおけるインクジェット式ヘッド装置
として、電極基板を備え、電極基板にインク流路を形成
するとともにインク吐出電極を配置形成しているもの
で、インク吐出電極による静電気力を用いて、インクあ
るいはインク中の色材粒子を記録媒体方向に吐出させ、
記録媒体上に画像を印字するインクジェット式ヘッド装
置が提案されている。
In order to overcome such difficulties, an ink-jet head device in an ink-jet printer is provided with an electrode substrate, an ink flow path is formed in the electrode substrate, and an ink discharge electrode is arranged and formed. Using the electrostatic force of the discharge electrode, the ink or the color material particles in the ink are discharged toward the recording medium,
2. Description of the Related Art An ink jet head device for printing an image on a recording medium has been proposed.

【0006】このようなインクジェット式ヘッド装置の
1つは、特開昭56−4467号等に開示されているも
のであって、静電吸引力を用いてインクをインク吐出電
極から記録媒体方向に吐出させ、記録媒体上に画像を印
字させる方式のものや、WO93/11866号:PC
T/AU92/00665号に開示されているインクジ
ェット記録方式であって、帯電された色材粒子を含有す
るインクを用い、色材粒子の濃度を高めた状態にしてイ
ンク吐出電極から記録媒体方向に吐出させ、記録媒体上
に画像を印字させる方式のものである。
One such ink-jet type head device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-4467 and the like. Ink is discharged from an ink ejection electrode toward a recording medium by using electrostatic attraction. A method of ejecting and printing an image on a recording medium, and WO93 / 11866: PC
An ink jet recording method disclosed in T / AU92 / 00665, which uses an ink containing charged coloring material particles and increases the concentration of the coloring material particles in the direction from the ink ejection electrode to the recording medium. This is a method of ejecting and printing an image on a recording medium.

【0007】また、この種のインクジェット式ヘッド装
置として、複数の電極基板を配列した構成のもの、いわ
ゆるマルチヘッド装置が提案されている。
Further, as this type of ink jet head device, a device having a configuration in which a plurality of electrode substrates are arranged, that is, a so-called multi-head device has been proposed.

【0008】図12は、このような既知のマルチヘッド
装置の主要な構成の一例を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing an example of a main configuration of such a known multi-head device.

【0009】図12において、121は電極基板、12
2はスペーサー、123はインク吐出電極、124はイ
ンク流路である。
In FIG. 12, reference numeral 121 denotes an electrode substrate;
2 is a spacer, 123 is an ink ejection electrode, and 124 is an ink flow path.

【0010】電極基板121は、絶縁性のスペーサー1
22を介して複数枚が積層され、一面にインク吐出電極
123が配置形成されたもので、全体でマルチヘッド装
置を構成している。電極基板121の先端部の位置は、
スペーサー122の先端部の位置よりも突出するように
構成され、隣接する電極基板121とスペーサー122
とによって形成される溝がインク流路124になってい
る。インク流路124には、図12に図示の矢印方向に
インクが流れるようになっている。それぞれのインク吐
出電極123には、例えば、2kV程度のバイアス電圧
が印加されており、インクを吐出させる場合には、該当
するインク吐出電極123にバイアス電圧に重畳して5
00V程度の振幅のパルス信号を供給する。
The electrode substrate 121 is made of an insulating spacer 1
A multi-head device is formed by laminating a plurality of sheets with the ink discharge electrodes 123 arranged on one surface. The position of the tip of the electrode substrate 121 is
It is configured to protrude beyond the position of the tip of the spacer 122, and the adjacent electrode substrate 121 and the spacer 122
The groove formed by the above is an ink flow path 124. The ink flows through the ink flow path 124 in the direction of the arrow shown in FIG. For example, a bias voltage of about 2 kV is applied to each of the ink ejection electrodes 123, and when ink is ejected, the bias voltage is superimposed on the corresponding ink ejection electrode 123 by 5%.
A pulse signal having an amplitude of about 00 V is supplied.

【0011】このマルチヘッド装置においては、パルス
信号の信号幅を変化させることによって、記録媒体への
インクの吐出量を制御することができるもので、記録媒
体上に形成されるドット状の記録面積を制御することが
可能になるものである。
In this multi-head device, the amount of ink ejected onto the recording medium can be controlled by changing the signal width of the pulse signal, and the dot-shaped recording area formed on the recording medium can be controlled. Can be controlled.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記既知の
マルチヘッド装置においては、記録媒体上に形成される
ドット状の記録面積を制御することがてきるという利点
を備えている反面で、各インク吐出電極123が記録媒
体上に記録する印字パターンに対応して、個別にインク
滴を吐出しているものであるため、印字パターンによっ
て、1つのインク吐出電極123とそれに隣接する2つ
のインク吐出電極123に印加されるパルス信号の値が
異なっている場合、これらのインク吐出電極123間の
電気的相互干渉(クロストーク)により、いずれかのイ
ンク吐出電極123の先端部における電界分布に歪が生
じるようになる。
By the way, the above-mentioned known multi-head device has an advantage that the dot-shaped recording area formed on the recording medium can be controlled. Since the ejection electrodes 123 individually eject ink droplets corresponding to the print pattern to be recorded on the recording medium, one ink ejection electrode 123 and two ink ejection electrodes adjacent to the ink ejection electrode 123 are used depending on the print pattern. If the values of the pulse signals applied to the ink discharge electrodes 123 are different, distortion occurs in the electric field distribution at the tip of any one of the ink discharge electrodes 123 due to electrical mutual interference (crosstalk) between these ink discharge electrodes 123. Become like

【0013】図13は、前記既知のマルチヘッド装置に
おける3つのインク吐出電極によって生じる電界分布の
状態の一例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a state of an electric field distribution generated by three ink ejection electrodes in the known multi-head device.

【0014】図13に示されるように、1つのインク吐
出電極123bにバイアス電圧(2kV)に重畳してパ
ルス信号振幅(500V)が印加され、インク吐出電極
123bの一方側に隣接するインク吐出電極123aに
バイアス電圧(2kV)に重畳してパルス信号振幅(5
00V)が印加され、インク吐出電極123bの他方側
に隣接するインク吐出電極123cにバイアス電圧(2
kV)だけが印加されたような場合、インク吐出電極1
23bの先端部は、隣接するインク吐出電極123a及
びインク吐出電極123cの各先端部における電圧の違
いの影響を受け、インク吐出電極123bの先端部から
インクが記録媒体方向に吐出されるとき、インクは記録
媒体に向かって真直に吐出されなくなる。
As shown in FIG. 13, a pulse signal amplitude (500 V) is applied to one ink discharge electrode 123b so as to be superimposed on a bias voltage (2 kV), and an ink discharge electrode adjacent to one side of the ink discharge electrode 123b is provided. 123a is superimposed on the bias voltage (2 kV) and the pulse signal amplitude (5
00V) is applied to the ink discharge electrode 123c adjacent to the other side of the ink discharge electrode 123b.
kV), the ink ejection electrode 1
The tip of the ink discharge electrode 123b is affected by the difference in voltage between the tips of the adjacent ink discharge electrodes 123a and 123c. Is not ejected straight toward the recording medium.

【0015】このように、前記既知のマルチヘッド装置
は、印字パターンの条件によって、インクが記録媒体の
面に垂直方向から印加されずに、垂直方向からややずれ
た方向から印加されることがあるので、常時、安定した
インクの吐出を行なうことができないばかりか、良好な
印字画像を得ることができないという難点を有してい
る。
As described above, in the known multi-head device, depending on the conditions of the printing pattern, the ink may not be applied to the surface of the recording medium in the vertical direction but applied in a direction slightly deviated from the vertical direction. Therefore, there is a problem that not only can stable ink ejection not always be performed, but also a good printed image cannot be obtained.

【0016】これに対し、最近、かかる難点の解決のた
めに、隣接する記録電極間の電界干渉を抑圧する手段を
設け、常時、安定したインクの飛翔を行うマルチヘッド
装置が開発され、特開平9−234870号に開示され
ている。
On the other hand, recently, in order to solve such a problem, a multi-head device which is provided with a means for suppressing electric field interference between adjacent recording electrodes and constantly stably ejects ink has been developed. No. 9-234870.

【0017】この特開平9−234870号に開示のマ
ルチヘッド装置は、複数本の注射針型記録電極と各記録
電極の間に配置した障壁電極とを備え、各障壁電極をシ
ールドとして働かせることにより、隣接する記録電極間
の電界干渉を抑圧するようにしているものである。
The multi-head device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-234870 is provided with a plurality of injection needle type recording electrodes and barrier electrodes arranged between the recording electrodes, and each of the barrier electrodes works as a shield. , In which electric field interference between adjacent recording electrodes is suppressed.

【0018】しかしながら、前記特開平9−23487
0号に開示のマルチヘッド装置は、一応、隣接する記録
電極間の電界干渉を抑圧することができるものの、先端
が尖った記録電極を用いていることと、インクをマルチ
ヘッド装置内部で循環させていないことから、インクの
中の色剤粒子を凝集して飛翔させて印字を行なう際に、
連続印字を行なうと、色剤粒子の消費が進み、時間の経
過とともに、記録媒体に十分な濃度の印字画像を得るこ
とができなくなるという新たな問題を有している。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-23487 describes
The multi-head device disclosed in No. 0 can suppress electric field interference between the adjacent recording electrodes for the time being, but uses a recording electrode with a sharp tip and circulates ink inside the multi-head device. Therefore, when printing by aggregating and flying the colorant particles in the ink,
When continuous printing is performed, there is a new problem that the consumption of colorant particles progresses and it becomes impossible to obtain a printed image of a sufficient density on a recording medium as time passes.

【0019】本発明は、これらの問題点を解決するもの
で、その目的は、複数のインク吐出電極間の電気的相互
干渉を抑制し、連続して十分なインク供給を行って、常
時、安定したインク吐出を行い、良好な印字画像を得る
インクジェット式ヘッド装置を提供することにある。
The present invention solves these problems. It is an object of the present invention to suppress electric mutual interference between a plurality of ink ejection electrodes, to supply a sufficient amount of ink continuously, and to maintain a stable state at all times. It is an object of the present invention to provide an ink jet type head device which performs a proper ink ejection and obtains a good printed image.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によるインクジェット式ヘッド装置は、複数
の電極基板の一面に形成したインク吐出電極にバイアス
電圧に重畳されたパルス信号を供給するとともに、複数
の電極基板の他面に導電体層を形成し、導電体層に第2
のバイアス電圧を供給する手段と、インク流路にインク
を循環通流させるインク循環手段とを具備している。
In order to achieve the above object, an ink jet head device according to the present invention supplies a pulse signal superimposed on a bias voltage to ink ejection electrodes formed on one surface of a plurality of electrode substrates. Forming a conductive layer on the other surface of the plurality of electrode substrates, and forming a second conductive layer on the conductive layer.
And an ink circulating means for circulating and flowing the ink through the ink flow path.

【0021】前記手段によれば、隣接するインク吐出電
極間に第2のバイアス電圧が印加された導電体層を配置
し、各導電体層を静電シールドの役目を持たせているの
で、印字パターンに対応して隣接するインク吐出電極間
に異なる電圧が印加されても、その異なる電圧に基づく
インク吐出電極間の電気的相互干渉が導電体層によって
抑制され、インク吐出電極の先端における静電界の電界
分布に歪みが発生する度合いが著しく少なくなる。ま
た、各インク吐出電極を帯状のものにし、インク循環手
段を用いてインクを循環させているので、常時、インク
吐出電極の先端からインクが安定に吐出され、濃度が一
定な良好な印字画像が得られる。
According to the above means, the conductive layers to which the second bias voltage is applied are arranged between the adjacent ink ejection electrodes, and each conductive layer has a role of an electrostatic shield. Even if a different voltage is applied between adjacent ink ejection electrodes corresponding to the pattern, electrical interference between the ink ejection electrodes based on the different voltages is suppressed by the conductor layer, and an electrostatic field at the tip of the ink ejection electrode is suppressed. Of the electric field distribution is significantly reduced. In addition, since each of the ink discharge electrodes is formed in a band shape and the ink is circulated using the ink circulating means, the ink is always stably discharged from the tip of the ink discharge electrode, and a good print image having a constant density is obtained. can get.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、イ
ンクジェット式ヘッド装置は、スペーサを介して積層さ
れた複数の電極基板と、複数の電極基板とスペーサ間に
形成されたインク流路と、複数の電極基板の一面に形成
され、先端が記録媒体に対向する帯状のインク吐出電極
と、インク吐出電極にバイアス電圧に重畳されたパルス
信号を供給するバイアス電圧印加手段及びパルス信号供
給手段とを有するものであって、インク流路にインクを
循環通流させるインク循環手段と、複数の電極基板の他
面にそれぞれ導電体層を形成し、各導電体層に第2のバ
イアス電圧を供給する第2バイアス電圧印加手段とを備
えているものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention, an ink jet head device comprises: a plurality of electrode substrates laminated via spacers; an ink flow path formed between the plurality of electrode substrates and the spacers; A band-shaped ink ejection electrode formed on one surface of the plurality of electrode substrates and having a tip facing the recording medium; and a bias voltage application unit and a pulse signal supply unit for supplying a pulse signal superimposed on a bias voltage to the ink ejection electrode. An ink circulating means for circulating and flowing ink through the ink flow path; and forming a conductor layer on each of the other surfaces of the plurality of electrode substrates, and supplying a second bias voltage to each conductor layer. And second bias voltage applying means.

【0023】この発明の実施の形態によれば、複数の電
極基板の一面にインク吐出電極、他面に導電体層が形成
され、各導電体層に第2のバイアス電圧を印加し、隣接
するインク吐出電極間を各導電体層によって静電シール
ドしているので、隣接するインク吐出電極に異なる電圧
が印加されても、インク吐出電極間に生じる電界が導電
体層において終端するようになり、その結果、隣接する
インク吐出電極間にいかなる印字パターン電圧が印加さ
れても、隣接するインク吐出電極間の電気的相互干渉に
基づく電界分布に歪みが生じることがない。また、各イ
ンク吐出電極を帯状のもので構成し、インク循環手段を
用い、各インク吐出電極の先端に形成されたインク流路
を介してインクを循環するようにしているので、各イン
ク吐出電極の先端に凝集したインクの色剤粒子が印字時
に減少することがなく、常時、インク吐出電極の先端か
らインクが安定に吐出され、記録媒体上に濃度が一定な
良好な印字画像を記録させることができる。
According to the embodiment of the present invention, the ink discharge electrodes are formed on one surface of the plurality of electrode substrates, and the conductor layers are formed on the other surface, and a second bias voltage is applied to each conductor layer so as to be adjacent to each other. Since the ink discharge electrodes are electrostatically shielded by each conductor layer, even if different voltages are applied to adjacent ink discharge electrodes, the electric field generated between the ink discharge electrodes terminates in the conductor layer, As a result, no matter what printing pattern voltage is applied between the adjacent ink ejection electrodes, no distortion occurs in the electric field distribution based on the electric mutual interference between the adjacent ink ejection electrodes. Further, since each of the ink discharge electrodes is formed in a band shape and the ink is circulated through the ink flow path formed at the tip of each of the ink discharge electrodes using the ink circulation means, The colorant particles of the ink agglomerated at the tip of the ink are not reduced at the time of printing, the ink is always stably discharged from the tip of the ink discharge electrode, and a good print image with a constant density is recorded on the recording medium. Can be.

【0024】本発明の1つの実施の形態において、イン
クジェット式ヘッド装置は、第2バイアス電圧印加手段
がバイアス電圧印加手段の出力電圧より高い出力電圧を
発生するものである。
In one embodiment of the present invention, in the ink jet head device, the second bias voltage applying means generates an output voltage higher than the output voltage of the bias voltage applying means.

【0025】この発明の1つの実施の形態によれば、イ
ンク吐出電極に加わるバイアス電圧よりも高い第2のバ
イアス電圧が導電体層に印加されるので、前述のよう
に、導電体層を静電シールドとして働かせ、隣接するイ
ンク吐出電極間の電気的相互干渉を抑制させる機能を有
するとともに、インク中に分散されている帯電された色
剤粒子を導電体層側よりもインク吐出電極側に多く凝集
させることができる。
According to one embodiment of the present invention, since the second bias voltage higher than the bias voltage applied to the ink ejection electrode is applied to the conductive layer, as described above, the conductive layer is Acts as an electrical shield, has the function of suppressing electrical mutual interference between adjacent ink ejection electrodes, and increases the amount of charged colorant particles dispersed in the ink toward the ink ejection electrode side from the conductor layer side. Can be agglomerated.

【0026】本発明の他の1つの実施の形態において、
インクジェット式ヘッド装置は、導電体層が、複数の電
極基板の他面全面に設けられたものか、または、帯状の
インク吐出電極と同幅以上の幅を有する帯状のものであ
る。
In another embodiment of the present invention,
The ink jet type head device has a conductor layer provided on the entire other surface of the plurality of electrode substrates or a band having a width equal to or larger than the width of the band ink discharge electrode.

【0027】この発明の他の1つの実施の形態によれ
ば、インク吐出電極を帯状のものにした場合、インク流
路の中のインク中の色剤粒子が凝集する領域を局所的に
することができ、凝集したインクでインク流路が目詰ま
りするのを防止することができる。
According to another embodiment of the present invention, when the ink ejection electrode is formed in a band shape, a region where the colorant particles in the ink in the ink flow path are aggregated is locally formed. This can prevent the ink flow path from being clogged with the aggregated ink.

【0028】本発明の他の1つの実施の形態の一例にお
いて、インクジェット式ヘッド装置は、各帯状の導電体
層が、電極基板の他面に埋め込まれているものである。
In one example of another embodiment of the present invention, in the ink jet head device, each strip-shaped conductor layer is embedded in the other surface of the electrode substrate.

【0029】この発明の他の1つの実施の形態の一例に
よれば、導電体層を電極基板に埋め込んでいるので、イ
ンク吐出電極の前面側のインク流路の幅が導電体層によ
って狭まることがなく、インクがスムーズにインク流路
を流れるようになる。
According to another embodiment of the present invention, since the conductor layer is embedded in the electrode substrate, the width of the ink flow path on the front side of the ink discharge electrode is reduced by the conductor layer. Therefore, the ink smoothly flows through the ink flow path.

【0030】本発明のさらに他の1つの実施の形態にお
いて、インクジェット式ヘッド装置は、複数の電極基板
が、一面に酸化膜、他面に導電体層として働くイオン注
入層が形成されたシリコン基板からなり、帯状のインク
吐出電極が酸化膜上に形成され、イオン注入層が4×1
18個/cm3 以上のイオンキャリア濃度を有するもの
である。 この発明のさらに他の1つの実施の形態によ
れば、複数の電極基板を1枚のシリコンウェハーから作
成することができるので、厚さや寸法等を高い加工精度
で設定した電極基板を形成できるとともに、インク流路
の中でインク中の色剤粒子が凝集する空間を局所的にす
ることができ、凝集したインクによってインク流路が目
詰まりするのを防止することができる。
[0030] In still another embodiment of the present invention, an ink jet type head device comprises a silicon substrate in which a plurality of electrode substrates are formed with an oxide film on one surface and an ion implantation layer serving as a conductor layer on the other surface. , A strip-shaped ink ejection electrode is formed on the oxide film, and the ion-implanted layer is 4 × 1
It has an ion carrier concentration of 0 18 / cm 3 or more. According to still another embodiment of the present invention, since a plurality of electrode substrates can be formed from one silicon wafer, it is possible to form an electrode substrate whose thickness, dimensions, etc. are set with high processing accuracy. In addition, the space where the colorant particles in the ink are aggregated in the ink flow path can be localized, and the ink flow path can be prevented from being clogged by the aggregated ink.

【0031】本発明のさらに他の1つの実施の形態の一
例において、インクジェット式ヘッド装置は、イオン注
入層(導電体層)が、複数のシリコン基板(電極基板)
の他面全面に設けられたものか、または、帯状のインク
吐出電極と同幅以上の幅を有する帯状のものである。
In another embodiment of the present invention, in the ink jet head device, the ion implantation layer (conductor layer) includes a plurality of silicon substrates (electrode substrates).
Is provided on the entire surface of the other surface, or a band having a width equal to or greater than the width of the band-shaped ink ejection electrode.

【0032】この本発明のさらに他の1つの実施の形態
の一例によれば、インクがスムーズにインク流路を流れ
るとともに、イオン注入層(導電体層)を帯状のものに
すれば、凝集したインクによってインク流路が目詰まり
するのを防止することができる。
According to still another embodiment of the present invention, when the ink smoothly flows through the ink flow path and the ion-implanted layer (conductor layer) is formed in a strip shape, the ink is aggregated. It is possible to prevent the ink flow path from being clogged by the ink.

【0033】本発明のさらに他の1つの実施の形態の好
適例において、インクジェット式ヘッド装置は、帯状の
導電体層の幅を、インク吐出電極の幅の1.5倍にして
いるものである。
In a preferred example of still another embodiment of the present invention, in the ink jet head device, the width of the strip-shaped conductor layer is set to 1.5 times the width of the ink discharge electrode. .

【0034】この本発明のさらに他の1つの実施の形態
の好適例によれば、帯状の導電体層の幅をインク吐出電
極の幅の1.5倍にすれば、電極基板の他面全面に導電
体層を形成したものと等価に働き、インク吐出電極の先
端にインク中の色剤粒子を十分に凝集することができ
る。
According to still another preferred embodiment of the present invention, if the width of the strip-shaped conductor layer is set to 1.5 times the width of the ink discharge electrode, the entire surface of the other surface of the electrode substrate is formed. In this case, the colorant particles in the ink can be sufficiently aggregated at the tip of the ink discharge electrode.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0036】図1(a)、(b)、(c)は、本発明に
よるインクジェット式ヘッド装置の第1実施例を示す構
成図であって、(a)はインクジェット式記録ヘッドの
主要な構成部分を示す梗概図、(b)は1枚の電極基板
を含む部分を示す斜視図、(c)はその横断面図であ
る。また、図2は、図1(a)に図示されたインクジェ
ット式ヘッド装置を用いるインクジェット記録装置の一
例を示すもので、インクジェット記録装置の主要な構成
部分だけを示したものである。
FIGS. 1A, 1B and 1C are views showing the construction of a first embodiment of an ink jet head device according to the present invention, wherein FIG. 1A shows the main structure of an ink jet recording head. FIG. 2B is a schematic diagram showing a portion, FIG. 2B is a perspective view showing a portion including one electrode substrate, and FIG. FIG. 2 shows an example of an ink jet recording apparatus using the ink jet head device shown in FIG. 1A, and shows only main components of the ink jet recording apparatus.

【0037】図1(a)、(b)、(c)において、1
は電極基板、2はスペーサー、3は帯状のインク吐出電
極、4は導電体層、5はインク流路、6はインク、7は
バイアス電源、8はパルス信号発生源、9は駆動回路で
ある。
In FIGS. 1A, 1B and 1C, 1
Is an electrode substrate, 2 is a spacer, 3 is a strip-shaped ink ejection electrode, 4 is a conductive layer, 5 is an ink flow path, 6 is ink, 7 is a bias power supply, 8 is a pulse signal generation source, and 9 is a drive circuit. .

【0038】また、図2において、10はインクジェッ
ト式ヘッド装置、11はインクタンク、12aはインク
供給用ポンプ、12bはインク排出用ポンプ、13はイ
ンク循環路、14はインク導入路、15はインク凝集電
極、16はインク凝集電源、17は対向電極、18は記
録媒体であり、その他、図1(a)に示された構成要素
と同じ構成要素については同じ符号を付けている。
In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an ink jet head device, 11 denotes an ink tank, 12a denotes an ink supply pump, 12b denotes an ink discharge pump, 13 denotes an ink circulation path, 14 denotes an ink introduction path, and 15 denotes an ink introduction path. An aggregation electrode, 16 is an ink aggregation power supply, 17 is a counter electrode, 18 is a recording medium, and the same components as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals.

【0039】図1(a)乃至(c)に示されるように、
電極基板1は、複数枚がそれぞれスペーサー2を介して
積層され、一面に帯状のインク吐出電極3が形成され、
他面全体に導電体層4が形成されている。電極基板1の
積層方向は、印字する際の主走査方向で、積層枚数は1
ライン分のドット数に等しくなるように選ばれる。スペ
ーサ2は、その先端の高さが基板電極1の先端の高さよ
りも低くなるように構成され、それによって、隣接する
電極基板1及びスペーサ2間にインク流路5を形成する
溝が設けられる。このインク流路5においては、図1
(a)において、紙面に垂直な方向にインク6が流れ
る。また、電極基板1は、セラミックスのような絶縁部
材が使用され、帯状のインク吐出電極3及び導電体層4
は、無電界メッキや真空蒸着等の手段によって電極基板
1の一面及び他面に形成される。この場合、インク吐出
電極3の先端は、静電界がこの先端に集中するように角
切りされた形になっており、インク吐出電極3の先端と
導電体層4の先端とは同じ高さになっている。
As shown in FIGS. 1A to 1C,
A plurality of electrode substrates 1 are stacked with spacers 2 interposed therebetween, and band-shaped ink ejection electrodes 3 are formed on one surface,
The conductor layer 4 is formed on the entire other surface. The lamination direction of the electrode substrate 1 is the main scanning direction when printing, and the lamination number is 1
It is chosen to be equal to the number of dots for the line. The spacer 2 is configured such that the height of the tip is lower than the height of the tip of the substrate electrode 1, thereby providing a groove for forming the ink flow path 5 between the adjacent electrode substrate 1 and the spacer 2. . In the ink flow path 5, FIG.
In (a), the ink 6 flows in a direction perpendicular to the paper surface. The electrode substrate 1 is made of an insulating member such as ceramics, and has a band-shaped ink ejection electrode 3 and a conductor layer 4.
Are formed on one surface and the other surface of the electrode substrate 1 by means such as electroless plating or vacuum deposition. In this case, the tip of the ink discharge electrode 3 is cut so as to concentrate the electrostatic field on the tip, and the tip of the ink discharge electrode 3 and the tip of the conductor layer 4 are at the same height. Has become.

【0040】各インク吐出電極3は、それぞれパルス信
号発生源8を通してバイアス電圧源8に接続され、各導
電体層4は、直接バイアス電圧源8に接続されている。
各パルス信号発生源8は各別に駆動回路9に接続されて
いる。このような接続をすることにより、各インク吐出
用電極3及び各導電体層4にはバイアス電圧源8が出力
するバイアス電圧Vbが供給され、各インク吐出電極3
には対応するパルス信号発生源8が駆動回路9の駆動出
力を受けてパルス信号を発生したとき、バイアス電圧V
bに重畳されたパルス信号が選択的に供給される。
Each ink ejection electrode 3 is connected to a bias voltage source 8 through a pulse signal generating source 8, and each conductor layer 4 is directly connected to the bias voltage source 8.
Each pulse signal source 8 is individually connected to a drive circuit 9. By making such a connection, the bias voltage Vb output from the bias voltage source 8 is supplied to each of the ink ejection electrodes 3 and each of the conductor layers 4, and each of the ink ejection electrodes 3
When the corresponding pulse signal generation source 8 receives the drive output of the drive circuit 9 and generates a pulse signal, the bias voltage V
The pulse signal superimposed on b is selectively supplied.

【0041】図2に示されるように、インクジェット式
ヘッド装置10は、前述のようにインク吐出電極3を具
備するとともに、インク導入路14、インク循環路1
3、インク供給用ポンプ12a、インク循環路13を介
してインクタンク11に接続され、また、インク導入路
14、インク循環路13、インク排出用ポンプ12b、
インク循環路13を介してインクタンク11に接続され
ている。インク凝集電極15はインク導入路14に結合
され、インク凝集電源16はインク吐出電極3とインク
凝集電極15間に接続される。記録媒体18は接地接続
された対向電極17上に配置される。
As shown in FIG. 2, the ink-jet type head device 10 includes the ink discharge electrode 3 as described above, and the ink introduction path 14 and the ink circulation path 1.
3, connected to the ink tank 11 via an ink supply pump 12a and an ink circulation path 13, and further provided with an ink introduction path 14, an ink circulation path 13, an ink discharge pump 12b,
It is connected to the ink tank 11 via the ink circulation path 13. The ink aggregation electrode 15 is connected to the ink introduction path 14, and the ink aggregation power supply 16 is connected between the ink ejection electrode 3 and the ink aggregation electrode 15. The recording medium 18 is arranged on the counter electrode 17 which is connected to the ground.

【0042】前記構成によるインクジェット記録装置
は、次のように動作する。
The ink jet recording apparatus having the above configuration operates as follows.

【0043】インクジェット記録装置が印字記録を行う
とき、インクタンク11内のインク6は、インク供給用
ポンプ12aによる吸引により、インク循環路13を通
して図2の矢印方向に流れ、インク導入路14を通して
インクジェット式ヘッド装置10に供給される。そし
て、インク導入路14をインク6が通るときに、インク
凝集電極15とインク吐出電極3との間に接続されたイ
ンク凝集電源16によるインク凝集電極15からインク
吐出電極3に向かう電界の形成によって、インク6中に
分散している帯電した色剤粒子がインク吐出電極3先端
の近傍に凝集する。凝集した色剤粒子は、後述するよう
に、インク吐出電極3にしきい値電圧Vthを超える電
圧が印加された際に、その先端から接地された対向電極
17に向かって吐出され、対向電極17上の記録媒体1
8に印字が行われる。
When the ink jet recording apparatus performs print recording, the ink 6 in the ink tank 11 flows through the ink circulation path 13 in the direction of the arrow in FIG. Is supplied to the head unit 10. Then, when the ink 6 passes through the ink introduction path 14, the electric field from the ink aggregation electrode 15 toward the ink ejection electrode 3 is formed by the ink aggregation power supply 16 connected between the ink aggregation electrode 15 and the ink ejection electrode 3. In addition, the charged colorant particles dispersed in the ink 6 aggregate near the tip of the ink discharge electrode 3. As will be described later, when a voltage exceeding the threshold voltage Vth is applied to the ink discharge electrode 3, the aggregated colorant particles are discharged from the tip toward the grounded counter electrode 17, and Recording medium 1
8 is printed.

【0044】インクジェット記録装置で印字が行われた
とき、インク6は、インクジェット式ヘッド装置10の
中のインク流路を流れ、インク吐出電極3の先端から吐
出して記録媒体18の印字に使用される。そして、印字
に使用されなかった残りのインク6は、インク排出用ポ
ンプ12bによる吸引により、インク導入路14からイ
ンク循環路13を通して図2の矢印方向に流れ、インク
タンク11に戻される。インクタンク11に戻されたイ
ンク6は、再び、インクジェット式ヘッド装置10の印
字に使用される。
When printing is performed by the ink jet recording device, the ink 6 flows through the ink flow path in the ink jet type head device 10 and is discharged from the tip of the ink discharge electrode 3 to be used for printing on the recording medium 18. You. The remaining ink 6 not used for printing flows from the ink introduction path 14 through the ink circulation path 13 in the direction of the arrow in FIG. 2 and is returned to the ink tank 11 by suction by the ink discharge pump 12b. The ink 6 returned to the ink tank 11 is used for printing on the ink jet head device 10 again.

【0045】また、前記構成による第1実施例のインク
ジェット式ヘッド装置は、次のように動作する。
Further, the ink jet head device of the first embodiment having the above configuration operates as follows.

【0046】インクジェット式ヘッド装置10は、帯状
のインク吐出電極3に近接して近接対向電極(図1、図
2に図示なし)が配置されており、バイアス電圧Vbが
印加されたインク吐出電極3とバイアス電圧Vbよりも
低い電圧が印加された近接対向電極との間に、図1
(a)に図示の矢印h方向の電界が発生する。インク流
路5内を紙面に垂直な方向に流れてきたインク6は、矢
印h方向の電界によりインク6内の帯電した色剤粒子が
インク吐出電極3の先端周辺に凝集する。凝集した色剤
粒子は、矢印h方向の電界によリ帯状のインク吐出電極
3との間に静電反発力が生じ、インク吐出電極3の先端
のインク6は、近接対向電極に向かって飛翔しようとす
る。これに対し、インク6は、この静電反発力に逆う表
面張力が働いているので、帯状のインク吐出電極3への
印加電圧が、図3に示されるように、しきい値電圧Vt
hを超えない限り、インク6は、インク吐出電極3の先
端から近接対向電極方向に飛翔することがない。
In the ink jet type head device 10, a proximity opposing electrode (not shown in FIGS. 1 and 2) is arranged close to the band-shaped ink ejection electrode 3, and the ink ejection electrode 3 to which the bias voltage Vb is applied. FIG. 1 shows a state in which a voltage lower than the bias voltage Vb is applied to the adjacent counter electrode.
An electric field is generated in the direction indicated by the arrow h in FIG. In the ink 6 flowing in the ink flow path 5 in the direction perpendicular to the paper surface, the charged colorant particles in the ink 6 aggregate around the tip of the ink discharge electrode 3 due to the electric field in the direction of the arrow h. The agglomerated colorant particles generate an electrostatic repulsion between the banded ink discharge electrode 3 and the electric field in the direction of the arrow h, and the ink 6 at the tip of the ink discharge electrode 3 flies toward the close opposing electrode. try to. On the other hand, since the surface tension of the ink 6 is opposite to the electrostatic repulsion, the voltage applied to the band-shaped ink ejection electrode 3 is changed to the threshold voltage Vt as shown in FIG.
As long as the length does not exceed h, the ink 6 does not fly from the tip of the ink discharge electrode 3 toward the near counter electrode.

【0047】ところで、バイアス電源8は、しきい値電
圧Vthよりも低いバイアス電圧Vbを発生し、常時、
インク吐出電極3及び導電体層4に印加される。そし
て、印字が行われるときだけ、駆動回路9からパルス信
号発生源8に印字用駆動信号が与えられ、パルス信号発
生源8が発生する所定振幅Vejのパルス信号がバイア
ス電圧Vbに重畳加算されて、加算電圧がしきい値電圧
Vthよりも高くなる。
Incidentally, the bias power supply 8 generates a bias voltage Vb lower than the threshold voltage Vth.
The voltage is applied to the ink ejection electrode 3 and the conductor layer 4. Then, only when printing is performed, a drive signal for printing is given from the drive circuit 9 to the pulse signal generation source 8, and the pulse signal of the predetermined amplitude Vej generated by the pulse signal generation source 8 is superimposed on the bias voltage Vb and added. , The added voltage becomes higher than the threshold voltage Vth.

【0048】第1実施例のインクジェット式ヘッド装置
10は、バイアス電圧Vbにパルス信号が重畳された加
算電圧の印加されたインク吐出電極3だけがインクを吐
出するもので、記録媒体18に印字を行うとき、1ライ
ン中の印字すべきドット位置に該当するインク吐出電極
3に接続されたパルス信号発生源8に駆動回路9から印
字用駆動信号を与える。印字用駆動信号が与えられた全
てのパルス信号発生源8は、パルス信号を発生し、パル
ス信号が供給されたインク吐出電極3から同時にインク
6が吐出され、記録媒体18に印字を行っているもので
ある。
In the ink jet head device 10 of the first embodiment, only the ink ejection electrode 3 to which the added voltage in which the pulse signal is superimposed on the bias voltage Vb applies the ink is ejected. At the time of printing, a drive signal for printing is given from a drive circuit 9 to a pulse signal generation source 8 connected to an ink discharge electrode 3 corresponding to a dot position to be printed in one line. All the pulse signal generating sources 8 to which the printing drive signal is applied generate a pulse signal, and the ink 6 is simultaneously ejected from the ink ejection electrode 3 to which the pulse signal is supplied, thereby performing printing on the recording medium 18. Things.

【0049】この種のインクジェット式ヘッド装置にお
いて、パルス信号発生源8からパルス信号が供給された
インク吐出電極3と、パルス信号が供給されないインク
吐出電極3が隣接していた場合、これらのインク吐出電
極3に印加される電圧が異なるため、これらのインク吐
出電極3間に電気的相互干渉が生じることは前述の通り
である。
In this type of ink jet head device, when the ink ejection electrode 3 supplied with the pulse signal from the pulse signal generating source 8 and the ink ejection electrode 3 not supplied with the pulse signal are adjacent to each other, these ink ejection electrodes 3 As described above, since the voltages applied to the electrodes 3 are different, electric mutual interference occurs between the ink ejection electrodes 3.

【0050】これに対して、第1実施例のインクジェッ
ト式ヘッド装置10は、印加電圧の異なるインク吐出電
極3間の電気的相互干渉を抑制するために、隣接するイ
ンク吐出電極3間にバイアス電位Vbを印加した導電体
層4を設けているので、導電体層4がシールド電極とし
て働き、電気的相互干渉の発生が抑制される。なお、導
電体層4は、インク吐出電極3と同じ高さになるように
構成され、かつ、しきい値電圧Vthを超える電圧が印
加されることがないので、導電体層4を設けても、導電
体層4の先端からインク6が吐出することはない。
On the other hand, in the ink jet head device 10 of the first embodiment, in order to suppress the electric mutual interference between the ink discharge electrodes 3 having different applied voltages, the bias potential is set between the adjacent ink discharge electrodes 3. Since the conductor layer 4 to which Vb is applied is provided, the conductor layer 4 functions as a shield electrode, and the occurrence of electrical interference is suppressed. Note that the conductor layer 4 is configured to have the same height as the ink discharge electrode 3 and that a voltage exceeding the threshold voltage Vth is not applied. In addition, the ink 6 is not discharged from the tip of the conductor layer 4.

【0051】図4(a)、(b)は、第1実施例のイン
クジェット式ヘッド装置10における隣接する3つの帯
状のインク吐出電極3a、3b、3cによって生じる電
界分布状態の一例を示す特性図であって、(a)はバイ
アス電位Vb(2kV)だけが印加された場合、(b)
は2つのインク吐出電極3a、3bにバイアス電位Vb
とパルス信号とを重畳した電圧(2.5kV)が印加さ
れた場合である。
FIGS. 4A and 4B are characteristic diagrams showing an example of an electric field distribution state generated by three adjacent band-shaped ink ejection electrodes 3a, 3b, and 3c in the ink jet head device 10 of the first embodiment. (A), when only the bias potential Vb (2 kV) is applied, (b)
Is the bias potential Vb applied to the two ink ejection electrodes 3a and 3b.
In this case, a voltage (2.5 kV) obtained by superimposing a pulse signal and a pulse signal is applied.

【0052】ただし、各帯状のインク吐出電極3a、3
b、3c及び導電体層4a、4bの厚さはそれぞれ35
μmで、各帯状のインク吐出電極3a、3b、3cの間
隔は100μmに選んでいる。
However, each of the band-shaped ink ejection electrodes 3a, 3a
b, 3c and the conductor layers 4a, 4b each have a thickness of 35.
The interval between the band-shaped ink ejection electrodes 3a, 3b, and 3c is 100 μm.

【0053】図4(a)に示されるように、各インク吐
出電極3a、3b、3cへの印加電圧の初期条件とし
て、インク吐出電極3a、3b、3c及び導電体層4
a、4bの全てに2kVのバイアス電圧Vbが印加され
ているときは、各インク吐出電極3a、3b、3cの近
傍の電界はそれぞれのインク吐出電極3a、3b、3c
の中心軸に関して対称になっている。
As shown in FIG. 4A, the initial conditions of the voltage applied to each of the ink discharge electrodes 3a, 3b, 3c are as follows.
When a bias voltage Vb of 2 kV is applied to all of the ink discharge electrodes 3a, 3b, and 3c, the electric field near each of the ink discharge electrodes 3a, 3b, and 3c becomes
Are symmetrical with respect to the central axis.

【0054】これに対し、図4(b)に示されるよう
に、インクジェット式ヘッド装置10の動作時におい
て、2つのインク吐出電極3a、3bに2kVのバイア
ス電圧Vbと振幅500Vのパルス信号を重畳した2.
5kVの加算電圧が印加され、他のインク吐出電極3c
と導電体層4に2kVのバイアス電圧Vbが印加された
としても、インク吐出電極3bは、2kVのバイアス電
圧Vbが印加された導電体層4a、4bに挟まれている
ため、電位分布の対称性が保たれ、各インク吐出電極3
a、3b、3cの近傍の電界はそれぞれのインク吐出電
極3a、3b、3cの中心軸に関して対称を保持してい
る。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, during operation of the ink jet head device 10, a bias voltage Vb of 2 kV and a pulse signal of amplitude 500 V are superimposed on the two ink ejection electrodes 3a and 3b. 2.
An additional voltage of 5 kV is applied, and the other ink ejection electrodes 3 c
Even if a bias voltage Vb of 2 kV is applied to the conductive layer 4 and the conductive layer 4, the ink ejection electrode 3b is sandwiched between the conductive layers 4a and 4b to which the bias voltage Vb of 2 kV is applied. The ink ejection electrodes 3
The electric fields near a, 3b, and 3c maintain symmetry with respect to the center axis of each of the ink ejection electrodes 3a, 3b, and 3c.

【0055】また、図5は、インク吐出電極3の先端に
おける電界の角度分布を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the angular distribution of the electric field at the tip of the ink discharge electrode 3.

【0056】図5において、縦軸はMV/mで示す電界
強度であり、横軸はdegで示す角度である。この場
合、曲線aは第1実施例のインクジェット式ヘッド装置
10、曲線bは導電体層4を有しない既知のこの種のヘ
ッド装置のものである。
In FIG. 5, the vertical axis is the electric field strength indicated by MV / m, and the horizontal axis is the angle indicated by deg. In this case, a curve a is for the ink jet head device 10 of the first embodiment, and a curve b is for a known head device of this type having no conductive layer 4.

【0057】図5に示されるように、導電体層4を有し
ない既知のヘッド装置は、電界が最大になる位置が中心
角度(0度)からずれているのに対し、導電体層4を有
する第1実施例のインクジェット式ヘッド装置10は電
界の最大になる位置が中心角度(0度)にほぼ一致する
ようになっている。
As shown in FIG. 5, in the known head device having no conductive layer 4, the position where the electric field is maximum is shifted from the center angle (0 degree), whereas the conductive layer 4 In the ink jet head device 10 according to the first embodiment, the position where the electric field is maximized substantially coincides with the center angle (0 degree).

【0058】このように、第1実施例のインクジェット
式ヘッド装置10は、導電体層4によって隣接する2つ
のインク吐出電極3a、3b及び3b、3c間がそれぞ
れシールドされ、電気的相互干渉の発生を抑圧している
ことが判り、隣接する2つのインク吐出電極3a、3b
及び3b、3c間の電気的相互干渉が抑制されたことに
より、インク吐出電極3の先端の電界分布が歪むことは
なくなり、安定したインク吐出を行なうことが可能にな
る。
As described above, in the ink jet head device 10 of the first embodiment, the two ink discharge electrodes 3a, 3b and 3b, 3c adjacent to each other are shielded by the conductor layer 4, and the occurrence of electrical interference occurs. Is suppressed, and two adjacent ink ejection electrodes 3a, 3b
The electric field distribution at the tip of the ink discharge electrode 3 is not distorted by the suppression of the electric mutual interference between the ink discharge electrodes 3b and 3c, and stable ink discharge can be performed.

【0059】また、第1実施例のインクジェット式ヘッ
ド装置10は、各帯状のインク吐出電極3を用い、か
つ、インク流路5を流れるインク6を循環させるように
しているので、インク6が乾燥したり、連続印字時にイ
ンク6の凝集した色剤粒子が欠乏したりすることがな
く、常時、一定の濃度の安定したインク吐出を行なうこ
とが可能になる。
The ink jet head device 10 of the first embodiment uses the ink discharge electrodes 3 in the form of strips and circulates the ink 6 flowing through the ink flow path 5, so that the ink 6 is dried. In this way, it is possible to constantly perform stable ink ejection at a constant density without causing the colorant particles of the ink 6 to run out during continuous printing.

【0060】次に、図6(a)、(b)は、本発明によ
るインクジェット式ヘッド装置の第2実施例を示す構成
図であって、(a)はインクジェット式記録ヘッドの主
要な構成部分を示す梗概図、(b)は1枚の電極基板を
含む部分を示す断面図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a second embodiment of the ink jet head device according to the present invention, wherein FIG. 6A shows the main components of the ink jet recording head. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a portion including one electrode substrate.

【0061】図6(a)、(b)において、7aは第1
のバイアス電源、7bは第2のバイアス電源であり、そ
の他、図1(a)乃至(c)に示された構成要素と同じ
構成要素については同じ符号を付けている。
In FIGS. 6A and 6B, reference numeral 7a denotes the first
Is a second bias power supply, and the other components are the same as those shown in FIGS. 1A to 1C.

【0062】第1のバイアス電源7aは、バイアス電圧
Vb1を発生するもので、パルス信号発生源8を介して
インク吐出電極3に接続される。第2のバイアス電源7
bは、バイアス電圧Vb1より高いバイアス電圧Vb2
を発生するもので、導電体層4に接続される。
The first bias power supply 7 a generates the bias voltage Vb 1 and is connected to the ink ejection electrode 3 via the pulse signal generation source 8. Second bias power supply 7
b is a bias voltage Vb2 higher than the bias voltage Vb1.
And is connected to the conductor layer 4.

【0063】そして、第2実施例と前記第1実施例との
構成の違いは、バイアス電源7、7a、7bの構成に関
して、第2実施例が、1つのバイアス電源7だけを用
い、そのバイアス電圧Vbをインク吐出電極3及び導電
体層4に印加している構成であるのに対し、第1実施例
が、2つのバイアス電源7a、7bを用い、一方のバイ
アス電圧Vb1をインク吐出電極3に印加し、他方のバ
イアス電圧Vb2を導電体層4に印加している構成であ
る点だけであって、その他に、第2実施例と第1実施例
との間に構成の違いはない。このため、第2実施例の構
成についてのこれ以上の説明は省略する。
The difference between the configuration of the second embodiment and the configuration of the first embodiment is that the configuration of the bias power supplies 7, 7a and 7b is different from that of the second embodiment in that only one bias power supply 7 is used. In contrast to the configuration in which the voltage Vb is applied to the ink ejection electrode 3 and the conductive layer 4, the first embodiment uses two bias power sources 7a and 7b and applies one bias voltage Vb1 to the ink ejection electrode 3 And the other bias voltage Vb2 is applied to the conductor layer 4, and there is no other difference between the second embodiment and the first embodiment. Therefore, further description of the configuration of the second embodiment is omitted.

【0064】また、図7は、第2実施例におけるバイア
ス電圧Vb1、Vb2としきい値電圧Vthとパルス信
号の振幅Vejとの関係を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship among the bias voltages Vb1, Vb2, the threshold voltage Vth, and the amplitude Vej of the pulse signal in the second embodiment.

【0065】図7に示されるように、第2のバイアス電
源7bから導電体層4に印加される第2のバイアス電圧
Vb2は、第2のバイアス電源7aからインク吐出電極
3に印加されるバイアス電圧Vb1よりも高く、かつ、
しきい値電圧Vthよりも低くなるように設定されるも
ので、導電体層4からインク6が吐出されることはな
い。そして、インク吐出電極3に、バイアス電源7aか
ら印加される第1のバイアス電圧Vb1に重畳して、駆
動回路10からの印字駆動信号に対応してパルス信号発
生源8が発生する振幅Vejのパルス信号が印加された
とき、インク吐出電極3の印加電圧がしきい値電圧Vt
hよりも高くなるので、この期間だけインク吐出電極3
からインク6が吐出され、印字が行なわれる。
As shown in FIG. 7, the second bias voltage Vb2 applied to the conductive layer 4 from the second bias power supply 7b is applied to the ink ejection electrode 3 from the second bias power supply 7a. Higher than the voltage Vb1, and
Since the voltage is set to be lower than the threshold voltage Vth, the ink 6 is not ejected from the conductor layer 4. Then, a pulse having an amplitude Vej generated by the pulse signal generation source 8 corresponding to the print drive signal from the drive circuit 10 is superimposed on the ink discharge electrode 3 on the first bias voltage Vb1 applied from the bias power supply 7a. When the signal is applied, the voltage applied to the ink ejection electrode 3 becomes the threshold voltage Vt.
h, the ink discharge electrode 3
The ink 6 is ejected from the printer, and printing is performed.

【0066】なお、インク6が吐出されない期間は、導
電体層4に印加される第2のバイアス電圧Vb2がイン
ク吐出電極3に印加される第1のバイアス電圧Vb1よ
りも高いので、図6(b)に示されるように、導電体層
4からインク吐出電極3に向かって矢印方向の電界が発
生しており、この電界によって、インク流路5内を流れ
るインク6中に分散している帯電した色剤粒子は、イン
ク吐出電極3の先端の近傍に凝集するものである。
During the period in which the ink 6 is not ejected, the second bias voltage Vb2 applied to the conductive layer 4 is higher than the first bias voltage Vb1 applied to the ink ejection electrode 3, so that FIG. As shown in b), an electric field is generated in the direction of the arrow from the conductive layer 4 toward the ink ejection electrode 3, and the electric field is dispersed by the electric field in the ink 6 flowing in the ink flow path 5. The colorant particles thus aggregated around the tip of the ink discharge electrode 3.

【0067】このように、第2実施例によれば、第1実
施例で得られる効果と同等の効果を得られる他に、イン
ク6の中に分散されている帯電した色剤粒子をインク吐
出電極3の先端の近傍に凝集することができるので、第
1実施例のように、インクジェット式ヘッド装置10の
外側に色剤粒子凝集用の近接対向電極を配置する必要が
なく、その分、部品点数を減らすことができ、インクジ
ェット式ヘッド装置を低コストで得ることが可能にな
る。
As described above, according to the second embodiment, the same effects as those obtained in the first embodiment can be obtained, and the charged colorant particles dispersed in the ink 6 can be ejected by the ink ejection. Since it is possible to aggregate near the tip of the electrode 3, unlike the first embodiment, there is no need to dispose the proximity counter electrode for aggregating the colorant particles outside the ink jet head device 10, and the parts The number of points can be reduced, and an ink jet head device can be obtained at low cost.

【0068】次いで、図8(a)、(b)は、本発明に
よるインクジェット式ヘッド装置の第3実施例を示す構
成図であって、(a)は1枚の電極基板を含む部分を示
す斜視図、(b)はその横断面図である。
Next, FIGS. 8A and 8B are configuration diagrams showing a third embodiment of the ink jet head device according to the present invention, wherein FIG. 8A shows a portion including one electrode substrate. FIG. 3B is a perspective view, and FIG.

【0069】図8(a)、(b)において、4aは帯状
の導電体層であり、その他、図6(a)、(b)に示さ
れた構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け
ている。
In FIGS. 8A and 8B, reference numeral 4a denotes a strip-shaped conductor layer. In addition, the same reference numerals as those shown in FIGS. 6A and 6B denote the same components. I have.

【0070】帯状の導電体層4aは、帯状のインク吐出
電極3の幅よりも若干広幅、例えば、1.5倍になるよ
うに構成され、電極基板1を挾んで対向した位置に配置
形成されている。
The strip-shaped conductor layer 4 a is configured to be slightly wider than the strip-shaped ink discharge electrode 3, for example, 1.5 times as wide as the strip-shaped ink ejection electrode 3, and is formed at a position facing the electrode substrate 1. ing.

【0071】そして、第3実施例と前記第2実施例との
構成の違いは、導電体層4、4aに関して、第3実施例
が、帯状の導電体層4aを用い、電極基板1を挾んでイ
ンク吐出電極3に対向した位置に設けているのに対し、
第2実施例が、平面状の導電体層4を用い、電極基板1
を挾んでインク吐出電極3に対向した位置を含む全面に
設けている点だけであって、その他に、第3実施例と第
2実施例との間に構成上の違いはない。このため、第3
実施例の構成についてのこれ以上の説明は省略する。
The difference between the third embodiment and the second embodiment is that the third embodiment uses a strip-shaped conductor layer 4a and sandwiches the electrode substrate 1 with respect to the conductor layers 4 and 4a. And provided at a position facing the ink ejection electrode 3,
The second embodiment uses the planar conductor layer 4 and the electrode substrate 1
There is no difference in configuration between the third embodiment and the second embodiment in addition to the point that it is provided on the entire surface including the position facing the ink ejection electrode 3 with the interposition therebetween. Therefore, the third
Further description of the configuration of the embodiment will be omitted.

【0072】第3実施例において、第2実施例と同様
に、導電体層4aにインク吐出電極3に印加される第1
のバイアス電圧Vb1よりも高い第2のバイアス電圧V
b2を印加し、インク流路5を挟んで導電体層4aとイ
ンク吐出電極3の間に、導電体層4aからインク吐出電
極3に向かう電界を発生させ、インク6の中に分散され
ている帯電した色剤粒子をインク吐出電極3の先端の近
傍に凝集させている。この場合、帯状のインク吐出電極
3の幅を例えば100μm程度にし、帯状の導電体層4
aの幅を100μmよりも広幅にすれば、インク流路5
の中で色剤粒子が凝集している空間が小さくなる。そし
て、帯状の導電体層4aの幅を帯状のインク吐出電極3
の幅の1.5倍になるように選べば、インク6の色剤粒
子の凝集機能を、電極基板1の他面全面に導電体層4を
設けた場合と同等のものにすることができる。
In the third embodiment, as in the second embodiment, the first layer applied to the ink ejection electrode 3 is applied to the conductor layer 4a.
Bias voltage Vb higher than the bias voltage Vb1
b2 is applied to generate an electric field between the conductive layer 4a and the ink discharge electrode 3 between the conductive layer 4a and the ink discharge electrode 3 with the ink flow path 5 interposed therebetween, and the electric field is dispersed in the ink 6. The charged colorant particles are aggregated near the tip of the ink discharge electrode 3. In this case, the width of the band-shaped ink ejection electrode 3 is set to, for example, about 100 μm, and the band-shaped conductive layer 4 is formed.
If the width of “a” is made wider than 100 μm, the ink flow path 5
The space in which the colorant particles are aggregated becomes smaller. Then, the width of the band-shaped conductor layer 4a is changed to the band-shaped ink ejection electrode 3.
Is selected so as to be 1.5 times as large as the width of the electrode substrate 1, the aggregating function of the colorant particles of the ink 6 can be made equivalent to the case where the conductor layer 4 is provided on the entire other surface of the electrode substrate 1. .

【0073】このように、第3実施例によれば、第1実
施例で得られる効果とほぼ同等の効果を得ることができ
る他に、インク流路5の中で色剤粒子が凝集している空
間を小さくできるので、色剤粒子が凝集した高濃度のイ
ンク6によるインク流路5の目詰まりを防止することが
可能となり、信頼性の高いインクジェット式ヘッド装置
を実現することができる。
As described above, according to the third embodiment, it is possible to obtain substantially the same effect as that obtained in the first embodiment, and in addition, the colorant particles aggregate in the ink flow path 5. Since the space where the colorant particles are located can be reduced, it is possible to prevent the ink flow path 5 from being clogged by the high-concentration ink 6 in which the colorant particles are aggregated, and a highly reliable ink jet head device can be realized.

【0074】続く、図9(a)、(b)は、本発明によ
るインクジェット式ヘッド装置の第4実施例を示す構成
図であって、(a)は1枚の電極基板1を含む部分を示
す斜視図、(b)はその横断面図である。
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the construction of a fourth embodiment of the ink jet head device according to the present invention, wherein FIG. 9A shows a portion including one electrode substrate 1. FIG. 1B is a perspective view, and FIG.

【0075】図9(a)、(b)において、4bは電極
基板1内に埋め込まれた帯状の導電体層であり、その
他、図6(a)、(b)に示された構成要素と同じ構成
要素については同じ符号を付けている。
In FIGS. 9A and 9B, reference numeral 4b denotes a strip-shaped conductor layer embedded in the electrode substrate 1 and other components shown in FIGS. 6A and 6B. The same components are denoted by the same reference numerals.

【0076】帯状の導電体層4aは、同じ帯状のインク
吐出電極3の幅と同幅かその幅よりも若干広幅になるよ
うに構成され、電極基板1を挾んで対向した位置に配置
形成されている。
The strip-shaped conductive layer 4a is formed to have the same width as or slightly wider than the width of the same strip-shaped ink discharge electrode 3 and is formed at a position facing the electrode substrate 1 therebetween. ing.

【0077】そして、第4実施例と前記第3実施例との
構成の違いは、導電体層4a、4bに関して、第4実施
例が、帯状の導電体層4bを電極基板1内に埋め込んだ
構成であるのに対し、第3実施例が、帯状の導電体層4
aを電極基板1の表面に配置した構成である点だけであ
って、その他に、第4実施例と第3実施例との間に構成
上の違いはない。このため、第4実施例の構成について
のこれ以上の説明は省略する。
The difference between the fourth embodiment and the third embodiment is that the fourth embodiment has a band-shaped conductor layer 4b embedded in the electrode substrate 1 with respect to the conductor layers 4a and 4b. In contrast to the configuration, the third embodiment has
a is arranged on the surface of the electrode substrate 1, and there is no other structural difference between the fourth embodiment and the third embodiment. Therefore, further description of the configuration of the fourth embodiment will be omitted.

【0078】第4実施例において、第2実施例と同様
に、導電体層4bにインク吐出電極3に印加される第1
のバイアス電圧Vb1よりも高い第2のバイアス電圧V
b2を印加し、インク流路5を挟んで導電体層4bとイ
ンク吐出電極3の間に、導電体層4bからインク吐出電
極3に向かう電界を発生させ、インク6の中に分散され
ている帯電した色剤粒子がインク吐出電極3の先端の近
傍に凝集させている。
In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the first layer applied to the ink ejection electrode 3 is applied to the conductor layer 4b.
Bias voltage Vb higher than the bias voltage Vb1
When b2 is applied, an electric field is generated between the conductive layer 4b and the ink discharge electrode 3 between the conductive layer 4b and the ink discharge electrode 3 with the ink flow path 5 interposed therebetween, and the electric field is dispersed in the ink 6. The charged coloring agent particles are aggregated near the tip of the ink discharge electrode 3.

【0079】このように、第4実施例によれば、第3実
施例で得られる効果とほぼ同等の効果が得られる他に、
導電体層4bを電極基板1の中に埋め込んだ構成にして
いるため、インク吐出電極3と導電体層4bとの間のイ
ンク流路5の幅が狭められることがなく、インク6によ
るインク流路5の目詰まりの防止機能を更に向上させる
ことができる。
As described above, according to the fourth embodiment, in addition to obtaining substantially the same effect as that obtained in the third embodiment,
Since the conductive layer 4b is embedded in the electrode substrate 1, the width of the ink flow path 5 between the ink discharge electrode 3 and the conductive layer 4b is not reduced, and the ink flow by the ink 6 is prevented. The function of preventing clogging of the road 5 can be further improved.

【0080】続いて、図10(a)、(b)は、本発明
によるインクジェット式ヘッド装置の第5実施例を示す
構成図であって、(a)は1枚の電極基板1を含む部分
を示す斜視図、(b)はその横断面図である。
FIGS. 10 (a) and 10 (b) are views showing the construction of a fifth embodiment of the ink jet head device according to the present invention, wherein (a) shows a portion including one electrode substrate 1. FIG. And (b) is a cross-sectional view thereof.

【0081】図10(a)、(b)において、19はシ
リコン基板(電極基板)、20はイオン注入領域(導電
体層)、21はシリコン酸化膜であり、その他、図6
(a)、(b)に示された構成要素と同じ構成要素につ
いては同じ符号を付けている。
10A and 10B, reference numeral 19 denotes a silicon substrate (electrode substrate), reference numeral 20 denotes an ion-implanted region (conductor layer), reference numeral 21 denotes a silicon oxide film.
The same components as those shown in (a) and (b) are denoted by the same reference numerals.

【0082】シリコン基板19は、一方の面にシリコン
酸化膜21が形成され、シリコン酸化膜21上にインク
吐出電極3が配置形成されており、他方の面にイオン注
入領域20が形成されている。
The silicon substrate 19 has a silicon oxide film 21 formed on one surface, the ink discharge electrodes 3 arranged and formed on the silicon oxide film 21, and an ion implantation region 20 formed on the other surface. .

【0083】イオン注入領域20は、シリコン基板19
にキャリア濃度4×1018個/cm3 以上のイオンを注
入して構成したもので、シリコン基板19の片面全体に
形成している。注入するイオンとしては、ホウ素(B)
等のアクセプターまたはリン(P)やヒ素(As)等の
ドナーが用いられる。この場合、イオン注入領域20の
キャリア濃度を、4×1018個/cm3 以上になるよう
にしているため、例えば、ヒ素(As)をイオン注入し
た場合、エネルギーバンド構造において、ドナーの不純
物準位が伝導帯とオーバーラップする結果、金属とほぼ
同等の導電性を示すようになるので、イオン注入領域2
0に第2のバイアス電圧Vb2を印加することにより、
導電体層4と等価なものとして用いることができる。
The ion implantation region 20 is formed on the silicon substrate 19
Is implanted with ions having a carrier concentration of 4 × 10 18 / cm 3 or more, and is formed on one entire surface of the silicon substrate 19. As the ions to be implanted, boron (B)
Or an acceptor such as phosphorus (P) or arsenic (As). In this case, since the carrier concentration of the ion implantation region 20 is set to 4 × 10 18 / cm 3 or more, for example, when arsenic (As) is ion-implanted, the impurity band of the donor in the energy band structure is reduced. As a result, the potential overlaps with the conduction band so that the conductivity becomes almost equal to that of metal.
0 to the second bias voltage Vb2,
It can be used as equivalent to the conductor layer 4.

【0084】即ち、第5実施例は、シリコン基板19
を、第1乃至第4実施例の電極基板1の代わりに用い、
イオン注入領域20を、第1乃至第2実施例の導電体層
4の代わりに用いているものである。
That is, in the fifth embodiment, the silicon substrate 19
Is used in place of the electrode substrate 1 of the first to fourth embodiments,
The ion implantation region 20 is used in place of the conductor layer 4 of the first and second embodiments.

【0085】第5実施例においては、既知の半導体プロ
セスを利用することによって、容易に導電体層4を構成
することができるだけでなく、シリコン基板19(電極
基板1)として極めて平坦な単結晶のものを用いること
ができるため、インクジェット式ヘッド装置10の加工
精度を容易に高めることが可能となり、さらに、バッチ
プロセスを用いて、1枚のシリコンウェハーから複数枚
のシリコン基板19(電極基板1)を作成することがで
きるので、低コストのインクジェット式ヘッド装置10
が得られる。
In the fifth embodiment, not only can the conductor layer 4 be easily formed by utilizing a known semiconductor process, but also a very flat single-crystal silicon substrate 19 (electrode substrate 1). Since the substrate can be used, the processing accuracy of the ink jet head device 10 can be easily increased, and further, a plurality of silicon substrates 19 (electrode substrate 1) can be converted from one silicon wafer using a batch process. , So that the low-cost ink jet head device 10
Is obtained.

【0086】また、第5実施例によれば、第1実施例で
得られる効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
According to the fifth embodiment, it is possible to obtain substantially the same effects as those obtained in the first embodiment.

【0087】次に、図11(a)、(b)は、本発明に
よるインクジェット式ヘッド装置の第6実施例を示す構
成図であって、(a)は1枚の電極基板1を含む部分を
示す斜視図、(b)はその横断面図である。
Next, FIGS. 11A and 11B are views showing the construction of a sixth embodiment of the ink jet head device according to the present invention, wherein FIG. 11A shows a portion including one electrode substrate 1. And (b) is a cross-sectional view thereof.

【0088】図11(a)、(b)において、20aは
帯状のイオン注入領域(導電体層)、その他、図10
(a)、(b)に示された構成要素と同じ構成要素につ
いては同じ符号を付けている。
In FIGS. 11A and 11B, reference numeral 20a denotes a band-like ion-implanted region (conductor layer),
The same components as those shown in (a) and (b) are denoted by the same reference numerals.

【0089】帯状のイオン注入領域20aは、シリコン
基板19にキャリア濃度4×1018個/cm3 以上のイ
オンを注入して構成したもので、帯状のインク吐出電極
3の幅と同幅かその幅よりも若干広幅になるように構成
され、シリコン基板19(電極基板1)を挾んで対向し
た位置に配置形成されている。
The band-shaped ion implantation region 20 a is formed by implanting ions having a carrier concentration of 4 × 10 18 / cm 3 or more into the silicon substrate 19. It is configured to be slightly wider than the width, and is arranged and formed at a position facing the silicon substrate 19 (electrode substrate 1).

【0090】第6実施例において、帯状のイオン注入領
域20aに、インク吐出電極3に印加される第1のバイ
アス電圧Vb1よりも高い第2のバイアス電圧Vb2を
印加することにより、インク流路5を挟んでインク吐出
電極3と帯状のイオン注入領域20aとの間に、帯状の
イオン注入領域20aからインク吐出電極3に向かう電
界が発生され、インク6の中に分散されている帯電した
色剤粒子がインク吐出電極3の先端の近傍に凝集するよ
うになる。この場合、帯状のインク吐出電極3の幅を例
えば100μm程度にし、帯状のイオン注入領域20a
の幅を100μmよりも広幅にすれば、インク流路5の
中で色剤粒子が凝集している空間が小さくなる。そし
て、帯状のイオン注入領域20の幅を帯状のインク吐出
電極3の幅の1.5倍になるように選べば、インク6の
色剤粒子の凝集機能を、シリコン基板19の他面全面に
イオン注入領域20を設けた場合と同等のものにするこ
とができる。
In the sixth embodiment, a second bias voltage Vb2 higher than the first bias voltage Vb1 applied to the ink discharge electrode 3 is applied to the belt-like ion implantation region 20a, so that the ink flow path 5 An electric field is generated between the ink ejection electrode 3 and the band-shaped ion implantation region 20a from the band-shaped ion implantation region 20a toward the ink ejection electrode 3, with the charged colorant dispersed in the ink 6. The particles are aggregated near the tip of the ink discharge electrode 3. In this case, the width of the band-shaped ink ejection electrode 3 is set to, for example, about 100 μm, and the band-shaped ion implantation region 20a is formed.
Is wider than 100 μm, the space in the ink flow path 5 where the colorant particles are aggregated becomes smaller. If the width of the band-like ion-implanted region 20 is selected to be 1.5 times the width of the band-like ink ejection electrode 3, the function of aggregating the colorant particles of the ink 6 on the entire surface of the other surface of the silicon substrate 19 is achieved. This can be equivalent to the case where the ion implantation region 20 is provided.

【0091】このように、第6実施例によれば、第5実
施例で得られる効果とほぼ同等の効果が得ることができ
る。
As described above, according to the sixth embodiment, it is possible to obtain substantially the same effect as that obtained in the fifth embodiment.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の電極基板の一面にインク吐出電極を、他面に導電
体層を形成し、各導電体層にバイアス電圧を印加し、隣
接するインク吐出電極間を各導電体層で静電シールドし
ているので、隣接するインク吐出電極に異なる電圧が印
加されても、各インク吐出電極間に生じる電界が導電体
層で終端され、隣接するインク吐出電極間の電気的相互
干渉による電界分布の歪みを生じることがない。また、
各インク吐出電極を帯状のもので構成し、インク循環手
段を用い、各インク吐出電極の先端に形成されたインク
流路を介してインクを循環するようにしているので、各
インク吐出電極の先端に凝集したインクの色剤粒子が印
字時に減少することがなく、常時、インク吐出電極の先
端からインクが安定に吐出され、記録媒体上に濃度が一
定な良好な印字画像を記録させることができる。常時、
インク吐出電極の先端部からインクを安定に吐出するこ
とが可能になって、記録媒体上に良好な印字画像を記録
できるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
Ink discharge electrodes are formed on one surface of a plurality of electrode substrates, and a conductor layer is formed on the other surface, a bias voltage is applied to each conductor layer, and the space between adjacent ink discharge electrodes is electrostatically shielded by each conductor layer. Therefore, even if different voltages are applied to adjacent ink ejection electrodes, the electric field generated between each ink ejection electrode is terminated by the conductor layer, and distortion of the electric field distribution due to electric mutual interference between adjacent ink ejection electrodes is reduced. Will not occur. Also,
Each of the ink ejection electrodes is formed of a strip, and the ink is circulated through an ink flow path formed at the tip of each of the ink ejection electrodes by using an ink circulating means. The colorant particles of the ink agglomerated into the ink do not decrease during printing, the ink is constantly stably discharged from the tip of the ink discharge electrode, and a good printed image having a constant density can be recorded on the recording medium. . At all times
It is possible to stably eject the ink from the tip of the ink ejection electrode, and there is an effect that a good print image can be recorded on the recording medium.

【0093】ここで、請求項2に記載の発明によれば、
前述の効果が得られる他に、近接対向電極を用いる必要
がなくなったので、その分、部品点数を少なくできると
いう効果がある。
Here, according to the second aspect of the present invention,
In addition to the above effects, there is no need to use the proximity counter electrode, so that the number of parts can be reduced accordingly.

【0094】請求項3及び4に記載の発明によれば、前
述の効果が得られる他に、請求項4に記載の発明におい
ては、インク吐出電極の幅と同幅かまたは若干広幅の帯
状の導電体層を用いているので、インク流路の中で色材
粒子が凝集する空間を小さくして、色材粒子が凝集した
高い濃度のインクによるインク流路の目詰まりを防止す
ることが可能となり、信頼性の高いインクジェット式ヘ
ッド装置が得られるという効果がある。
According to the third and fourth aspects of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, the fourth aspect of the present invention provides a strip-shaped electrode having the same width as or slightly wider than the width of the ink discharge electrode. The use of a conductor layer makes it possible to reduce the space in which color material particles aggregate in the ink flow path, thereby preventing clogging of the ink flow path due to high-concentration ink in which color material particles are aggregated. Thus, there is an effect that a highly reliable ink jet head device can be obtained.

【0095】請求項5に記載の発明によれば、前述の請
求項4に記載の発明で得られる効果と同じ効果が得られ
る他に、帯状の導電体層を電極基板の中に埋め込んでい
るので、インク吐出電極と導電体層との間のインク流路
の幅が狭められることがなく、インク流路の目詰まりを
より完全に防止できるという効果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to obtaining the same effects as those obtained by the fourth aspect of the present invention, a strip-shaped conductor layer is embedded in the electrode substrate. Therefore, there is an effect that the width of the ink flow path between the ink discharge electrode and the conductive layer is not reduced, and clogging of the ink flow path can be more completely prevented.

【0096】請求項6に記載の発明によれば、前述の効
果が得られる他に、シリコン基板の一面に形成された酸
化膜上にインク吐出電極を形成し、他面にイオン注入に
よりイオン注入領域(導電体層)を形成しているので、
既知の半導体プロセスの利用により容易にイオン注入領
域(導電体層)を形成することができるととともに、平
坦な単結晶のシリコン基板の切り出しの利用によって、
加工精度を十分に高め、かつ、低コストのインクジェッ
ト式ヘッド装置を得ることができるという効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the above effects, an ink discharge electrode is formed on an oxide film formed on one surface of a silicon substrate, and ion implantation is performed on the other surface by ion implantation. Since the region (conductor layer) is formed,
With the use of a known semiconductor process, an ion-implanted region (conductor layer) can be easily formed.
There is an effect that the processing accuracy can be sufficiently increased and a low-cost ink jet head device can be obtained.

【0097】請求項7乃至9に記載の発明によれば、前
述の請求項6に記載の発明で得られる効果と同じ効果が
得られる他に、請求項8に記載の発明においては、帯状
のイオン注入領域(導電体層)を形成しているので、請
求項4に記載の発明で得られる効果と同じ効果を得るこ
とができ、請求項9に記載の発明においては、請求項8
に記載の発明で得られる効果と同じ効果を得ることがで
きるだけでなく、帯状のイオン注入領域(導電体層)の
幅をインク吐出電極の幅の1.5倍にしているので、シ
リコン基板の他面全面にイオン注入領域(導電体層)を
設けたのと同等のインクの色剤粒子の凝集機能を持たせ
ることができるという効果がある。
According to the invention as set forth in claims 7 to 9, in addition to the same effect as that obtained by the invention as set forth in claim 6, in the invention as set forth in claim 8, a belt-like shape is provided. Since the ion implantation region (conductor layer) is formed, the same effect as that obtained by the invention of claim 4 can be obtained. In the invention of claim 9, claim 8
In addition to obtaining the same effect as the effect obtained by the invention described in (1), the width of the band-shaped ion implantation region (conductor layer) is set to 1.5 times the width of the ink discharge electrode, so that the silicon substrate There is an effect that the same aggregating function of the colorant particles of the ink can be provided as in the case where the ion implantation region (conductor layer) is provided on the entire other surface.

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

【図1】本発明によるインクジェット式ヘッド装置の第
1実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an ink jet head device according to the present invention.

【図2】図1に図示のインクジェット式ヘッド装置を用
いるインクジェット記録装置の一例を示す梗概図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an ink jet recording apparatus using the ink jet head device shown in FIG.

【図3】第1実施例におけるバイアス電圧としきい値電
圧とパルス信号の振幅との関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship among a bias voltage, a threshold voltage, and an amplitude of a pulse signal in the first embodiment.

【図4】第1実施例のインクジェット式ヘッド装置にお
ける隣接する3つのインク吐出電極によって生じる電界
分布の状態の一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a state of an electric field distribution generated by three adjacent ink ejection electrodes in the ink jet head device of the first embodiment.

【図5】インク吐出電極の先端部における電界の角度分
布を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating an angle distribution of an electric field at a tip portion of an ink ejection electrode.

【図6】本発明によるインクジェット式ヘッド装置の第
2実施例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the ink jet head device according to the present invention.

【図7】第2実施例における2つのバイアス電圧としき
い値電圧とパルス信号の振幅との関係を示す特性図であ
る。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between two bias voltages, a threshold voltage, and an amplitude of a pulse signal in the second embodiment.

【図8】本発明によるインクジェット式ヘッド装置の第
3実施例を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a third embodiment of the ink jet head device according to the present invention.

【図9】本発明によるインクジェット式ヘッド装置の第
4実施例を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the ink jet head device according to the present invention.

【図10】本発明によるインクジェット式ヘッド装置の
第5実施例を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the ink jet head device according to the present invention.

【図11】本発明によるインクジェット式ヘッド装置の
第6実施例を示す構成図である。
FIG. 11 is a structural view showing a sixth embodiment of the ink jet head device according to the present invention.

【図12】既知のマルチヘッド装置の主要な構成の一例
を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing an example of a main configuration of a known multi-head device.

【図13】既知のマルチヘッド装置における3つのイン
ク吐出電極によって生じる電界分布の状態の一例を示す
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a state of an electric field distribution generated by three ink ejection electrodes in a known multi-head device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極基板 2 スペーサー 3、3a、3b、3c インク吐出電極 4 導電体層 4a、4b 帯状の導電体層 5 インク流路 6 インク 7 バイアス電源 7a 第1のバイアス電源 7b 第2のバイアス電源 8 パルス信号発生源 9 駆動回路 10 インクジェット式ヘッド装置 11 インクタンク 12a インク供給用ポンプ 12b インク排出用ポンプ 13 インク循環路 14 インク導入路 15 インク凝集電極 16 インク凝集電源 17 対向電極 18 記録媒体 19 シリコン基板(電極基板) 20 イオン注入領域(導電体層) 20a 帯状のイオン注入領域(帯状の導電体層) 21 酸化膜 Reference Signs List 1 electrode substrate 2 spacer 3, 3a, 3b, 3c ink discharge electrode 4 conductive layer 4a, 4b strip-shaped conductive layer 5 ink flow path 6 ink 7 bias power supply 7a first bias power supply 7b second bias power supply 8 pulse Signal source 9 Drive circuit 10 Inkjet head device 11 Ink tank 12a Ink supply pump 12b Ink discharge pump 13 Ink circulation path 14 Ink introduction path 15 Ink aggregation electrode 16 Ink aggregation power supply 17 Counter electrode 18 Recording medium 19 Recording medium 19 Silicon substrate ( Electrode substrate) 20 ion-implanted region (conductor layer) 20a band-shaped ion-implanted region (band-shaped conductor layer) 21 oxide film

フロントページの続き (72)発明者 小野瀬 敦士 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 米倉 清治 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 信也 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内Continued on the front page (72) Inventor Atsushi Onose 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Seiji Yonekura 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shinya Kobayashi, 1-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref., Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スペーサを介して積層された複数の電極
基板と、前記複数の電極基板とスペーサ間に形成された
インク流路と、前記複数の電極基板の一面に形成され、
先端が記録媒体に対向する帯状のインク吐出電極と、前
記インク吐出電極にバイアス電圧に重畳されたパルス信
号を供給するバイアス電圧印加手段及びパルス信号供給
手段とを有するインクジェット式ヘッド装置において、
前記インク流路にインクを循環通流させるインク循環手
段と、前記複数の電極基板の他面にそれぞれ導電体層を
形成し、前記各導電体層に第2のバイアス電圧を供給す
る第2バイアス電圧印加手段とを備えていることを特徴
とするインクジェット式ヘッド装置。
A plurality of electrode substrates laminated via a spacer, an ink flow path formed between the plurality of electrode substrates and the spacer, and formed on one surface of the plurality of electrode substrates.
An ink-jet head device comprising: a band-shaped ink ejection electrode having a leading end facing a recording medium; and a bias voltage application unit and a pulse signal supply unit that supply a pulse signal superimposed on a bias voltage to the ink ejection electrode.
An ink circulation means for circulating and flowing ink through the ink flow path; and a second bias for forming a conductor layer on the other surface of the plurality of electrode substrates and supplying a second bias voltage to each of the conductor layers. An ink jet head device comprising: a voltage application unit.
【請求項2】 前記第2バイアス電圧印加手段は、前記
バイアス電圧印加手段の出力電圧より高い出力電圧を発
生するものであることを特徴とする請求項1に記載のイ
ンクジェット式ヘッド装置。
2. The ink jet head device according to claim 1, wherein said second bias voltage applying means generates an output voltage higher than an output voltage of said bias voltage applying means.
【請求項3】 前記各導電体層は、前記複数の電極基板
の他面全面に設けられていることを特徴とする請求項1
に記載のインクジェット式ヘッド装置。
3. The device according to claim 1, wherein each of the conductor layers is provided on the entire other surface of the plurality of electrode substrates.
3. The ink jet head device according to claim 1.
【請求項4】 前記各導電体層は、前記帯状のインク吐
出電極と同幅以上の幅を有する帯状のものであることを
特徴とする請求項1に記載のインクジェット式ヘッド装
置。
4. The ink-jet head device according to claim 1, wherein each of the conductor layers has a band shape having a width equal to or larger than the width of the band-shaped ink discharge electrode.
【請求項5】 前記帯状の導電体層は、前記複数の電極
基板の他面に埋め込まれていることを特徴とする請求項
4に記載のインクジェット式ヘッド装置。
5. The ink jet head device according to claim 4, wherein the strip-shaped conductor layer is embedded in the other surfaces of the plurality of electrode substrates.
【請求項6】 前記複数の電極基板は、一面に酸化膜、
他面に前記導電体層として働くイオン注入層が形成され
たシリコン基板からなり、前記帯状のインク吐出電極は
前記酸化膜上に形成され、前記イオン注入層は4×10
18個/cm3以上のイオンキャリア濃度を有するもので
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
式ヘッド装置。
6. The plurality of electrode substrates have an oxide film on one surface thereof,
The other side is made of a silicon substrate on which an ion implantation layer serving as the conductor layer is formed, the band-shaped ink ejection electrode is formed on the oxide film, and the ion implantation layer is 4 × 10
2. The ink-jet head device according to claim 1, wherein the ink-jet head device has an ion carrier concentration of 18 / cm 3 or more.
【請求項7】 前記イオン注入層は、前記複数のシリコ
ン基板の他面全面に設けられていることを特徴とする請
求項6に記載のインクジェット式ヘッド装置。
7. The ink jet head device according to claim 6, wherein the ion implantation layer is provided on the entire other surface of the plurality of silicon substrates.
【請求項8】 前記イオン注入層は、帯状のもので、そ
の幅が前記帯状のインク吐出電極と同幅以上の幅を有す
るものであることを特徴とする請求項6に記載のインク
ジェット式ヘッド装置。
8. The ink jet head according to claim 6, wherein the ion-implanted layer has a band shape, and has a width equal to or greater than the width of the band-shaped ink ejection electrode. apparatus.
【請求項9】 前記帯状の導電体層及び前記イオン注入
層は、前記帯状のインク吐出電極の幅の1.5倍の幅を
有するものであることを特徴とする請求項4及び8に記
載のインクジェット式ヘッド装置。
9. The method according to claim 4, wherein the strip-shaped conductor layer and the ion-implanted layer have a width 1.5 times the width of the strip-shaped ink ejection electrode. Inkjet head device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009045879A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Ricoh Co Ltd Image forming apparatus and image forming method

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