JPS6287355A - Multi-element ink jet printer - Google Patents

Multi-element ink jet printer

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JPS6287355A
JPS6287355A JP22784385A JP22784385A JPS6287355A JP S6287355 A JPS6287355 A JP S6287355A JP 22784385 A JP22784385 A JP 22784385A JP 22784385 A JP22784385 A JP 22784385A JP S6287355 A JPS6287355 A JP S6287355A
Authority
JP
Japan
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recording
ink
electrode
electrodes
counter electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP22784385A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Nishikawa
正治 西川
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPS6287355A publication Critical patent/JPS6287355A/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
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2002/061Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a recording head of high dot density capable of printing at high speed without generating clogging of ink, by a method wherein a counter electrode is disposed on the side opposite to the side having signal applied electrodes of the recording head with spaced away from each other and a recording signal voltage is selectively applied therebetween. CONSTITUTION:In a multi-element type electrostatic ink jet printer using a semiconductive liquid ink, the pulse voltage applied between a counter electrode 5 and a one selected among recording electrodes 4a-4n generates the inrush of charges from the recording electrode to ink columns 8a formed in small openings 3a-3n. The ink columns 8a are charged by the injected charges, simultaneously being so formed as to completely fill the small openings 3 due to Coulomb's force acting against the counter electrode 5. After the time is further elasped, the ink columns 8a are raised from the small openings 3 to be in projection form, and thereafter the ink starts flying.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、静電気力によってインク滴を飛翔させる方
式のマルチ素子構成のインクジェットプリンターに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet printer with a multi-element structure that uses electrostatic force to fly ink droplets.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

液状インク滴を記録信号にしたがって選択的に形成し飛
翔させるオンディマント型インクジェットプリンターは
、種々の構成のものが知られている。そして高速記録を
行うために記録素子を多数集合して構成したマルチ素子
ヘッドも公知である。
2. Description of the Related Art On-demand inkjet printers that selectively form and fly liquid ink droplets according to recording signals are known in various configurations. A multi-element head configured by collecting a large number of recording elements in order to perform high-speed recording is also known.

インク滴を飛翔させるためのエネルギー源としては、ピ
エゾ振動子の振動圧力1発熱素子によるバブル形成圧力
、静電吸引力等を用いた例が知られており、特に静電吸
引力を用いた方式は高速応答性があり、しかもエネルギ
ー作用部の構成が簡易であり、マルチ素子化に適してい
るものである。
Examples of known energy sources for making ink droplets fly include bubble-forming pressure from a piezo vibrator's vibration pressure 1 heating element, electrostatic attraction, etc. In particular, methods using electrostatic attraction has a high-speed response, and has a simple configuration of the energy acting section, making it suitable for multi-element implementation.

第7図(2)、ω〕及び第8図^、 (B)は、かかる
静電気力によってインク滴を飛翔させる方式のマルチ素
子構成のインクジェットプリンターの構成例を示す図で
ある。これらの図示例のプリンターは、第1回ノンイン
パクトプリンティング技術シンポジウム論文集第119
頁〜第124頁及び同第113頁〜第118頁に、それ
ぞれ詳細に説明されているものであるが、その記録原理
は次の通りである。
FIG. 7(2), ω] and FIG. 8^, (B) are diagrams showing an example of the configuration of an inkjet printer with a multi-element configuration in which ink droplets are ejected by such electrostatic force. The printers shown in these illustrations were published in the Proceedings of the 1st Non-Impact Printing Technology Symposium, No. 119.
The recording principle is explained in detail on pages 124 to 124 and pages 113 to 118, respectively, and the recording principle is as follows.

第7図(A)、(B)は、スリット式と呼ばれる半導電
性インクを用いたマルチ素子インクジェットプリンター
の構成例を示す図であり、第7図式は上面図で、第7図
(ト))は側部断面図である。図において、21はスリ
ット式インクジェット記録ヘッドで、それぞれ記録信号
を印加するためのマルチ電極22a。
FIGS. 7(A) and 7(B) are diagrams showing a configuration example of a multi-element inkjet printer using semiconductive ink called a slit type, and FIG. 7 is a top view, and FIG. ) is a side sectional view. In the figure, numeral 21 denotes a slit-type inkjet recording head, with multi-electrodes 22a each for applying a recording signal.

22 b 、 ・、−・・・・22 nと、該マルチ電
極22a、22b。
22b, . . . 22n, and the multi-electrodes 22a, 22b.

、・・・・・22nを支持している下板23と、該下板
23と所定間隔をおいて配置されている上板24と、前
記上板24と下板23間に形成されているスリット25
とで構成されている。そして半導電性インク26がスリ
ット25を満たして、該スリット25の先端にインクメ
ニスカス26aを形成するように弱い正圧力が加えられ
ている。
, ... 22n, an upper plate 24 disposed at a predetermined distance from the lower plate 23, and an upper plate 24 formed between the upper plate 24 and the lower plate 23. slit 25
It is made up of. A weak positive pressure is applied so that the semiconductive ink 26 fills the slit 25 and forms an ink meniscus 26a at the tip of the slit 25.

27は記録ヘッド21に対して所定間隔をもって対向配
置した対向電極で、28は該電極27上に載置した記録
紙であり、29は前記対向電極27と前記マルチ電極2
2a、22b、・・・・・・・22n間に接続されてい
る記録信号源である。
27 is a counter electrode disposed opposite to the recording head 21 at a predetermined interval, 28 is a recording paper placed on the electrode 27, and 29 is a counter electrode placed between the counter electrode 27 and the multi-electrode 2.
This is a recording signal source connected between 2a, 22b, . . . 22n.

そして、記録動作は対向電極27とマルチ電極22a、
22b、・・・・・・・22nの選択されたものの間に
、パルス状の高電圧を印加して行われる。すなわちパル
ス状高電圧が印加されると選択されたマルチ電極の先端
からインクメニスカス26aに電荷が注入され、且つ電
極先端部には強い電界の集中が生じて、インクが選択的
に記録紙28に向けて飛翔して記録が行われる。
The recording operation is performed using the opposing electrode 27 and the multi-electrode 22a.
This is performed by applying a pulsed high voltage between selected ones of 22b, . . . 22n. That is, when a pulsed high voltage is applied, charge is injected from the tip of the selected multi-electrode to the ink meniscus 26a, and a strong electric field is concentrated at the tip of the electrode, so that the ink is selectively applied to the recording paper 28. Recording is performed by flying toward the target.

第8図GA)、(Blは、磁性インクを用いる記録ヘッ
ド30を適用したインクジェットプリンターの構成例を
示しており、第8図(9)は上面図で、第8図田)は側
部断面図を示している。図において、31a。
Figure 8 (GA), (Bl) shows a configuration example of an inkjet printer to which a recording head 30 using magnetic ink is applied, Figure 8 (9) is a top view, and Figure 8 (Figure 8) is a side cross section. The figure shows. In the figure, 31a.

31b、・・・・・・・31nは磁性材で作られたスタ
イラス状の電極であり、32はその支持台で33はその
押さえ板である。34はインクガイド板で、35は前記
押さえ板33とガイド板34間に形成されたスリットで
ある。36はインク層で、37はスタイラス状電極31
a、・・・・・・・31nの先端に形成されたインク隆
起部である。38は記録ヘッド30に所定間隔を介して
対向配置されている対向電極で、39は該対向電極38
上に載置された記録紙であり、40は対向電極38とス
タイラス状電極31a、・・・・・・・31n間に接続
されている記録信号源である。
31b, . . . 31n are stylus-shaped electrodes made of a magnetic material, 32 is a support thereof, and 33 is a holding plate thereof. 34 is an ink guide plate, and 35 is a slit formed between the pressing plate 33 and the guide plate 34. 36 is an ink layer, 37 is a stylus-like electrode 31
This is an ink raised portion formed at the tip of a, 31n. 38 is a counter electrode disposed opposite to the recording head 30 at a predetermined interval, and 39 is a counter electrode 38.
A recording paper is placed thereon, and 40 is a recording signal source connected between the counter electrode 38 and the stylus-shaped electrodes 31a, . . . , 31n.

この第8図へ、 (Blに示すインクジェットプリンタ
ーでは、スタイラス状電極31a、・・・・・・・31
nの他端部に磁石(図示されていない)が配置されてい
て、これによってスタイラス状電極31a、・・・・・
・・31nを磁化し、その先端に磁性インクの隆起部3
7を形成すると共に、消耗したインクの補充にも磁力の
作用を利用している。
To this FIG. 8, (In the inkjet printer shown in Bl, the stylus-shaped electrodes 31a,
A magnet (not shown) is disposed at the other end of n, thereby causing the stylus-like electrodes 31a, . . .
... 31n is magnetized, and a raised part 3 of magnetic ink is placed on the tip of it.
7, and also uses magnetic force to replenish consumed ink.

インクの飛翔は選択されたスタイラス状電極と対向電極
間にパルス状の記録信号を印加して行うものであり、こ
の点は、第7図(ハ)、■)に示したものと同様である
。この第8図へ、 (B)に示したものはスタイラス状
電極31a、31b、・・・・・・・31nの先端に、
インクの隆起部37が形成されているから、より強い電
界の集中が生じ、インク飛翔に要する電圧は、第7図^
、Q3)に示したものより、やや低くすることが可能と
なっている。
The ink is ejected by applying a pulsed recording signal between the selected stylus-shaped electrode and the opposing electrode, and this point is similar to that shown in Fig. 7 (c), (■). . Referring to FIG. 8, the one shown in (B) has the tips of the stylus-like electrodes 31a, 31b, 31n,
Since the ink ridges 37 are formed, a stronger electric field is concentrated, and the voltage required for the ink to fly is as shown in Figure 7.
, it is possible to make it slightly lower than that shown in Q3).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

以上図示説明したように、マルチ素子型の静電式インク
ジェットプリンターにおいては、記録信号を印加した記
録電極先端部に強い電界の集中を生じさせることと、消
耗したインクを効率よく補給し、且つその補給経路で目
詰まりを生じない構成とすることが重要である。その観
点からすると、上記従来例は、記録電極先端のインクの
形状が十分に電界を集中させる程度には分離独立して隆
起していないために、安定記録条件幅が狭く、またイン
クの目詰まりのない補給を行うには難点があり、更に記
録ヘッドの構成が高画素密度記録に対応できるような柔
軟性のある構成となっていない等の問題点がある。
As illustrated and explained above, in a multi-element electrostatic inkjet printer, it is possible to generate a strong electric field concentration at the tip of the recording electrode to which a recording signal is applied, and to efficiently replenish exhausted ink. It is important to have a configuration that does not cause clogging in the supply route. From that point of view, in the conventional example described above, the shape of the ink at the tip of the recording electrode does not bulge separately and independently to the extent that the electric field is sufficiently concentrated, so the range of stable recording conditions is narrow, and the ink is clogged. It is difficult to perform replenishment without any problems, and there are further problems such as the recording head structure is not flexible enough to support high pixel density recording.

本発明は、従来の静電式マルチ素子インクジェットプリ
ンターにおける上記問題点を解消すべくなされたもので
、記録電極先端部に好ましい電界の集中を生じさせて安
定な記録ができ、また消耗したインクの補給性に勝れ高
速記録が可能であり、且つ高画素密度で高精細な記録の
可能なマルチ素子インクジェットプリンターを提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in conventional electrostatic multi-element inkjet printers, and enables stable recording by creating a preferable concentration of electric field at the tip of the recording electrode, and also removes exhausted ink. It is an object of the present invention to provide a multi-element inkjet printer that has excellent replenishment properties, is capable of high-speed recording, and is capable of high-definition recording with high pixel density.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するために本発明は、絶縁部材に複数の小開口を設
け、該絶縁部材の一方の面」二に前記小開口に接近して
それぞれ独立した信号印加電極を設け、該絶縁部材の信
号印加電極配置側を液状インクで満たして記録ヘッドを
構成し、該記録ヘッドの信号印加電極の配置側とは反対
側に対向電極を離間して配置し、該対向電極と信号印加
電極間に選択的に記録信号電圧を印加することによって
、前記小開口から対向電極に向けてインク滴を選択的に
飛翔させるように構成する。
[Means and operations for solving the problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of small openings in an insulating member, and provides access to the small openings on one surface of the insulating member. a recording head is formed by providing independent signal applying electrodes on each side, filling the side of the insulating member where the signal applying electrodes are arranged with liquid ink, and separating a counter electrode on the opposite side of the recording head from the side where the signal applying electrodes are arranged. By selectively applying a recording signal voltage between the counter electrode and the signal applying electrode, ink droplets are selectively ejected from the small opening toward the counter electrode.

この構成により、対向電極と記録信号印加電極間に選択
的に記録信号電圧を印加すると、選択された記録電極か
ら小開口内インク柱に電荷を注入すると共に、電荷の注
入を受けた小開口内インク柱の先端部に強い電界の集中
を生せしめる。そしてクーロン力によって小開口内のイ
ンクを記録紙を保持した対向電極に向けて飛翔させるこ
とによって安定した記録が得られる。消耗したインクは
スリット等を経由せずに直接小開口に補給されるから、
インク目詰まりが生ぜず、高速記録が可能となり、また
記録ヘッドの各素子を平面状に配置できるので、記録素
子同志を接近させることなく高画素密度の記録ヘッドを
容易に構成することが可能となる。
With this configuration, when a recording signal voltage is selectively applied between the counter electrode and the recording signal application electrode, charge is injected from the selected recording electrode into the ink column inside the small aperture, and the inside of the small aperture where the charge has been injected is injected. A strong electric field is concentrated at the tip of the ink column. Then, stable recording can be obtained by causing the ink in the small opening to fly toward the counter electrode holding the recording paper using Coulomb force. Consumed ink is replenished directly into the small opening without passing through a slit, etc.
Ink clogging does not occur, high-speed recording is possible, and since each element of the recording head can be arranged in a plane, it is possible to easily configure a recording head with high pixel density without placing the recording elements close to each other. Become.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例について説明する。第1図は、本発
明の基本的な実施例を示す説明図である。
Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic embodiment of the present invention.

図において、1はインクジェット記録ヘッドで、シート
状の絶縁部材2に複数の小開口3a、3b。
In the figure, 1 is an inkjet recording head, and a sheet-like insulating member 2 has a plurality of small openings 3a and 3b.

・・・・・・3nを設け、更に絶縁部材2の一方の面上
に、各小開口毎にそれぞれ独立した記録電極4a。
. . 3n, and furthermore, on one surface of the insulating member 2, independent recording electrodes 4a are provided for each small aperture.

4b、・・・・・・・4nを、各小開口3a、3b、・
・・・・・・3nに接近して設けて構成している。そし
てシート状絶縁部材2の記録電極配置側は液状インク8
で満たされていて、該インク8は絶縁部材2の小開口3
a、3b、・・・・・・・3n内にも侵入してインク柱
8aを形成している。
4b, 4n, each small opening 3a, 3b, .
. . . It is arranged close to 3n. The recording electrode arrangement side of the sheet-like insulating member 2 is provided with liquid ink 8.
The ink 8 enters the small opening 3 of the insulating member 2.
The ink also penetrates into the insides of a, 3b, . . . 3n to form an ink column 8a.

5は絶縁部材2の記録電極4a、4b、・・・・・・・
4nを配置した側とは反対側に所定間隔をおいて対向配
設した対向電極で、小開口3a、3b、・・・・・・・
3nに比べて十分に広い面積を有しており、その表面に
は記録紙6を支持している。7a、7b、・・・・・・
・7nは記録信号源で、各記録電極4a。
Reference numeral 5 indicates recording electrodes 4a, 4b, etc. of the insulating member 2.
Small openings 3a, 3b,...
3n, and supports the recording paper 6 on its surface. 7a, 7b,...
- 7n is a recording signal source, and each recording electrode 4a.

4b、・・・・・・・4nに選択的に記録信号を印加し
うるような構成となっている。
The configuration is such that a recording signal can be selectively applied to 4b, . . . 4n.

この第1図に示した基本実施例は、第7図(8)。The basic embodiment shown in FIG. 1 is shown in FIG. 7 (8).

(Blに示した従来例と同様に、半導電性の液状インク
が適用されていて、対向電極5と選択された記録電極間
にパルス状電圧を印加すると、記録電極から小開口内の
インク柱8aに向けて電荷の注入が生ずる。本発明は、
フラットな絶縁部材に小開口が設けられていて、該小開
口内に半導電性インクが侵入した状態になっているので
、導電性又は半導電性要素としては、小開口内のインク
柱8aのみが他の絶縁部材から柱状に突出した状態とな
っており、したがって柱状に突出した状態になっている
インク柱の先端に強い電界を集中して形成するのを可能
にしている。この突出した状態のインク柱は、小開口に
よって規制されているから、その突出状インク柱の形成
や形状は、小開口の加工が許容される範囲内で任意であ
り、且つ安定的に形成される。
(Similar to the conventional example shown in Bl, semiconductive liquid ink is applied, and when a pulsed voltage is applied between the counter electrode 5 and the selected recording electrode, the ink column from the recording electrode in the small opening Charge injection occurs toward 8a.
A small opening is provided in the flat insulating member, and semiconductive ink enters into the small opening, so that the only conductive or semiconductive element is the ink column 8a inside the small opening. The ink column protrudes from other insulating members in a columnar manner, making it possible to concentrate and form a strong electric field at the tip of the columnar ink column. Since this protruding ink column is regulated by the small aperture, the formation and shape of the protruding ink column can be arbitrary within the range that allows processing of the small aperture, and it can be stably formed. Ru.

第2図(ハ)〜0は、インク滴飛翔の経時的変化を模式
的に示した図である。第2国人は、記録信号が印加され
ていない状態を示しており、インク8は毛細管現象によ
って小開口3内に侵入してインク柱8aを形成している
。記録信号パルスが印加されると、第2図田)に示すよ
うに、記録電極4からインク柱8aに電荷が注入されて
、インク柱8aが帯電すると同時に対向電極との間に作
用するクーロン力によって、インク柱8aは小間口3内
を完全に満たすように形成される。
FIGS. 2(c) to 2(c) are diagrams schematically showing changes in ink droplet flight over time. The second foreigner shows a state in which no recording signal is applied, and the ink 8 enters the small opening 3 by capillary action to form an ink column 8a. When a recording signal pulse is applied, as shown in Fig. 2, charges are injected from the recording electrode 4 into the ink column 8a, and at the same time the ink column 8a is charged, a Coulomb force acts between it and the opposing electrode. As a result, the ink column 8a is formed to completely fill the inside of the booth 3.

更に時間が経過すると、第2図(C1に示すように、イ
ンク柱8aは小間口3から隆起して突起状になる。そし
て更に時間が経過すると、第2図(01に示すように、
インクの飛翔が始まる。記録信号のパルス幅が広い場合
には、インクは糸状に連続して引き出されて、やがてパ
ルスが終了した時点で、引きちぎれてインクの飛翔が終
了するが、第2図0は、このインクが引きちぎれた時点
の状況を示している。
As time passes further, the ink column 8a protrudes from the booth opening 3 and becomes protruding, as shown in FIG. 2 (C1).As time passes further, as shown in FIG.
Ink begins to fly. When the pulse width of the recording signal is wide, the ink is drawn out continuously like a string, and when the pulse ends, it is torn off and the ink flight ends. It shows the situation at the time.

ところで、インクを飛翔させるのに必要とする電圧は、
記録ヘッドと対向電極間の距離、小開口の径や小開口の
深さ、インクの粘度等の特性の組み合わせによって著し
く変化する。例えば、第7図(ハ)、(B)に示した従
来例では、スリット幅約100ミクロンの記録ヘッドに
おいて、粘度7.8センチボイズのインクを用い、0.
51離れた対向電極にインクを飛翔させるのに、約3K
Vの電位差を必要としている。同様に第8図(8)、(
B)に示した従来例においても、対向電極と記録ヘッド
間の距離は不明であるが、8本/鶴のスタイラス密度で
、インク隆起の先端径が30〜50ミクロンとなってい
る状態において、インク飛翔電圧として1.5KV程度
の電圧が必要であるとされている。
By the way, the voltage required to make the ink fly is
It changes significantly depending on the combination of characteristics such as the distance between the recording head and the counter electrode, the diameter and depth of the small aperture, and the viscosity of the ink. For example, in the conventional example shown in FIGS. 7(c) and 7(b), ink with a viscosity of 7.8 cm is used in a recording head with a slit width of about 100 microns.
Approximately 3K is required to fly ink to the opposite electrode 51 minutes away.
A potential difference of V is required. Similarly, Fig. 8 (8), (
In the conventional example shown in B), the distance between the counter electrode and the recording head is unknown, but when the stylus density is 8/tsuru and the tip diameter of the ink bump is 30 to 50 microns, It is said that a voltage of about 1.5 KV is required as the ink flying voltage.

このように高い記録電圧を直接高密度に配置された記録
電極に印加しようとすると、記録電極間でリークが生じ
て正常な記録を行うことが困難であり、またこのような
高い信号電圧を出力する回路を構成することは容易では
ない。
If you try to directly apply such a high recording voltage to the recording electrodes that are arranged at high density, leaks will occur between the recording electrodes, making it difficult to perform normal recording. It is not easy to construct a circuit that does this.

したがって、第7図(8)、Q3)及び第8図(8)、
(B)に示した従来例においては、記録信号電圧として
は500■前後の電圧値で出力し、記録に必要な残りの
電圧はバイアス電圧として非選択的に印加する構成をと
っている。本発明においても、このようなバイアス電圧
印加法が同様に適用され、かがるバイアス電圧印加法を
適用した記録動作態様を、第3図(8)、田)に基づい
て説明する。
Therefore, FIG. 7(8), Q3) and FIG. 8(8),
In the conventional example shown in (B), the recording signal voltage is output at a voltage value of about 500 Å, and the remaining voltage necessary for recording is applied non-selectively as a bias voltage. In the present invention, such a bias voltage application method is similarly applied, and a recording operation mode to which the bias voltage application method is applied will be explained based on FIG. 3 (8).

第3国人は、対向電極5にバイアス電源10を接続し、
記録電極4a、4bには記録信号電圧を印加していない
状態を示している。記録ヘッド1と対向電極5の間には
、バイアス電源10により非選択的に高い電位差が形成
される結果、小開口3a。
The third country person connects the bias power supply 10 to the counter electrode 5,
A state in which no recording signal voltage is applied to the recording electrodes 4a and 4b is shown. A high potential difference is non-selectively formed between the recording head 1 and the counter electrode 5 by the bias power supply 10, resulting in a small aperture 3a.

3b内のインク柱8a、8bに記録電極4a、4bから
電荷が注入され、インク柱8a、3bはクーロン力によ
って小間ロ3a、3b内を満たし、より高いバイアス電
圧印加によっては小間口3a。
Electric charges are injected from the recording electrodes 4a, 4b into the ink columns 8a, 8b inside the ink column 3b, and the ink columns 8a, 3b fill the inside of the booth 3a, 3b by Coulomb force, and by applying a higher bias voltage, the ink column 8a, 3b fills the inside of the booth 3a.

3bからやや突出した状態となるが、インク飛翔が開始
する程度には至らない安定状態を維持している。
Although it is in a state where it slightly protrudes from 3b, it maintains a stable state that does not reach the level where ink begins to fly.

この状態で記録電極4aにのみ記録信号を印加した状態
が第3図fBlに示されている。記録電極4aに対応す
る位置のインク突起は他の電極4bに対応する位置のイ
ンク突起よりも一層高い電界の集中が生じ、インクの飛
翔が開始するが、インクを飛翔させるのに必要な信号電
圧は、100〜500■程度の低い電圧値で済み、信号
回路の簡略化を可能とし、且つ隣接電極間でのリーク放
電の発生も防止され、したがってこのバイアス電圧印加
法は極めて好都合である。
In this state, a state in which a recording signal is applied only to the recording electrode 4a is shown in FIG. 3 fBl. The ink protrusion at the position corresponding to the recording electrode 4a has a higher concentration of electric field than the ink protrusion at the position corresponding to the other electrode 4b, and the ink starts to fly, but the signal voltage required to make the ink fly is This bias voltage application method is extremely advantageous because it requires only a low voltage value of about 100 to 500 μm, enables the signal circuit to be simplified, and prevents leakage discharge between adjacent electrodes.

以上本発明に係るインクジェットプリンターの基本的な
実施例について説明したが、小開口に接近配置される記
録電極は、小開口を囲む形状のリング状電極とすること
によって、小開口の近傍で広い電極面積が得られて好都
合である。
The basic embodiment of the inkjet printer according to the present invention has been described above, and the recording electrode arranged close to the small aperture is a ring-shaped electrode that surrounds the small aperture. It is convenient because the area can be obtained.

また小開口を形成する絶縁部材の絶縁材とインクの組み
合わせによっては、絶縁材がインクをはじいて小開口内
にインクが入りにくくなる場合もあるが、そのような組
み合わせの場合であっても、若干高いバイアス電圧を印
加して、クーロン力によりインクを小開口内に侵入させ
ることによって、本発明を実施することもできる。
Furthermore, depending on the combination of the insulating material of the insulating member forming the small opening and the ink, the insulating material may repel the ink and make it difficult for the ink to enter the small opening, but even in such a combination, The present invention can also be practiced by applying a slightly higher bias voltage to force the ink into the small aperture due to Coulomb forces.

また、本発明におけるインクジェットプリンターに用い
るインクは、記録電極から電荷注入を受けるために導電
性が必要であり、また一方、隣接記録電極間で記録信号
のリークを生じさせないためには絶縁性が必要であり、
双方の要求を満たすものとして半導電性のインクを適用
するのが好適である。
Furthermore, the ink used in the inkjet printer of the present invention needs to be conductive in order to receive charge injection from the recording electrode, and on the other hand, it needs to be insulating to prevent recording signal leakage between adjacent recording electrodes. and
It is preferable to use semiconductive ink as it satisfies both requirements.

このように、本発明に係るインクジェットプリンターは
記録ヘッドの構成が極めて単純であるからその製作が容
易であり、また消耗したインクはスリット等を経由せず
に直接小開口に補給されるから高速記録が可能で、しか
もインク目詰まりを生じにくい。また、記録ヘッドの各
小開口からなる記録素子を平面状に配置しやすいから、
記録素子同志を接近させることなく高画素密度の記録ヘ
ッドを構成することができるなどの利点があり、また更
に記録信号印加時間を長くするにしたがって飛翔インク
量が多くなるから、階調情報を記録信号の幅に変換して
、その記録信号を印加するように構成すれば、階調記録
が行えるという利点もある。
As described above, the inkjet printer according to the present invention has an extremely simple configuration of the recording head, so it is easy to manufacture, and the exhausted ink is replenished directly into the small opening without going through a slit, etc., so it can perform high-speed recording. is possible, and is less likely to cause ink clogging. In addition, since it is easy to arrange the recording elements consisting of each small aperture of the recording head in a plane,
It has the advantage of being able to configure a recording head with high pixel density without bringing the recording elements close to each other, and it also has the advantage that the amount of flying ink increases as the recording signal application time increases, making it possible to record gradation information. If the recording signal is converted into a signal width and then applied, there is an advantage that gradation recording can be performed.

本発明における記録ヘッドの素子配列と記録紙との対応
関係は、複数個の素子を直線状に配列し、該記録ヘッド
の素子配列方向と直交する方向に記録紙を相対移動させ
るのが基本形である。第4図は基本的な記録ヘッドの記
録電極形成面を示す図である。小開口3a、3b、・・
・・・・・3nを囲むようにリング状記録電極4a、4
b、・・・・・、・4nを設け、該電極4a、4b、・
・・・・・・4nがらそれぞれ引出線12a、12b、
・・・・・・・12nを引き出してコネクタ一端子(図
示せず)へ導くようにしている。
In the present invention, the basic correspondence between the element arrangement of the recording head and the recording paper is such that a plurality of elements are arranged in a straight line and the recording paper is moved relative to the direction perpendicular to the element arrangement direction of the recording head. be. FIG. 4 is a diagram showing the recording electrode forming surface of a basic recording head. Small openings 3a, 3b,...
...Ring-shaped recording electrodes 4a, 4 surrounding 3n
b, ..., 4n are provided, and the electrodes 4a, 4b, .
...4n respectively lead lines 12a, 12b,
. . . 12n is pulled out and led to a connector terminal (not shown).

小開口3a、3b・・・・・・・・3n及びリング状記
録電極4a、4b、・・・・・・・4nからなる単位が
単位記録素子となり、該記録素子が画素密度に対応すル
ヒンチで直線状に配列されている。
A unit consisting of small apertures 3a, 3b...3n and ring-shaped recording electrodes 4a, 4b,...4n constitutes a unit recording element, and the recording element corresponds to the pixel density. are arranged in a straight line.

高画素密度の記録ヘッドを作成する場合には、記録素子
の形状及び配列ピッチが小さくなるため、加工が困難に
なる。また記録動作時には、各記録素子に同時に記録信
号が印加された場合、形成されたインク滴同志が静電的
に反発しあって、ドツト位置のずれが生じ、そしてこの
影響は隣接記録素子の配置距離が狭まるほど著しくなる
という問題点がある。また、隣接素子間の絶縁距離がと
れなくなるという問題も生ずる。
When creating a recording head with high pixel density, the shape and arrangement pitch of the recording elements become smaller, making processing difficult. Furthermore, during a recording operation, if a recording signal is applied to each recording element at the same time, the formed ink droplets electrostatically repel each other, resulting in misalignment of dot positions, and this effect is caused by the positioning of adjacent recording elements. There is a problem that becomes more serious as the distance becomes smaller. Further, a problem arises in that it becomes impossible to maintain an insulating distance between adjacent elements.

第5図は、高画素密度記録ヘッドを作成する場合の上記
問題点を解消するために、記録素子をジグザグ状に配置
した実施例を示す図である。13a。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which recording elements are arranged in a zigzag pattern in order to solve the above-mentioned problems when producing a high pixel density recording head. 13a.

13b、、・・・・、13nは小開口とリング状記録電
極からなる記録素子を示し、14 a 、 14 b 
、・・・・・・・14nは各記録素子のリング状記録電
極からの引出線である。このように記録素子をジグザグ
状に配列することによって、同じ画素密度の記録ヘッド
を構成する場合に、素子間隔を2倍にすることができる
。したがって、記録ヘッドの加工が容易になるなどの一
般的に得られる効果に加えて、隣接記録素子に同時に記
録信号を印加した場合におけるインク滴のクーロン力に
よる反発によって生ずる位置ずれを減少させるという、
本発明に係る静電式インクジェットプリンター固有の効
果を発揮させることができる。
13b, . . . , 13n indicate recording elements consisting of a small aperture and a ring-shaped recording electrode; 14a, 14b
, . . . 14n is a lead line from the ring-shaped recording electrode of each recording element. By arranging the recording elements in a zigzag pattern in this manner, the element spacing can be doubled when configuring a recording head with the same pixel density. Therefore, in addition to the generally obtained effects such as facilitating the processing of the print head, it also reduces positional deviations caused by repulsion of ink droplets due to Coulomb force when print signals are simultaneously applied to adjacent print elements.
Effects specific to the electrostatic inkjet printer according to the present invention can be exhibited.

また、本発明に係るプリンターにおいて印加する記録信
号は比較的高電圧であるために、隣接素子間の記録信号
のリークや放電を生じさせないためにも、ジグザグ状の
素子配列は有効であり、この効果も本発明に係るインク
ジェットプリンターにおいて固有のものである。なお、
このジグザグ状素子配列は一つおきの配置例を示したが
、3以上の素子からなる縦と横のマトリックス状の素子
配列によって、より広い記録素子間隙を得る構成も可能
である。
Furthermore, since the recording signal applied in the printer according to the present invention is a relatively high voltage, the zigzag element arrangement is effective in preventing recording signal leakage or discharge between adjacent elements. The effects are also unique to the inkjet printer according to the present invention. In addition,
Although this zigzag element arrangement shows an example of an arrangement in which every other element is arranged, it is also possible to obtain a wider recording element gap by arranging elements in a vertical and horizontal matrix of three or more elements.

本発明に係るインクジェットプリンターは、記録素子を
士数個〜数十個集合して、シリアルプリンターとして構
成することができ、その場合には記録素子数が少ないか
ら、各記録素子毎にドライバー回路を設けて、それぞれ
独立して作動させるように構成しても特に支障はない。
The inkjet printer according to the present invention can be configured as a serial printer by collecting several to several dozen recording elements. In this case, since the number of recording elements is small, a driver circuit is required for each recording element. There is no particular problem even if they are provided and configured to operate independently.

これに対して、より高速の記録を行う場合には、記録紙
の幅と等しい幅に記録素子を配列した構成の記録ヘッド
が必要になり、この場合には記録素子数が数百〜数千に
及ぶために、各素子毎に駆動回路を設けることは困難で
あり、マトリックス構成の駆動回路とするのが好適であ
る。
On the other hand, when performing higher-speed printing, a print head with a configuration in which printing elements are arranged in a width equal to the width of the printing paper is required, and in this case, the number of printing elements is several hundred to several thousand. Therefore, it is difficult to provide a drive circuit for each element, and it is preferable to use a drive circuit in a matrix configuration.

第6図は、本発明に係るインクジェットプリンターをマ
トリックス駆動により動作させる場合のマトリックスの
構成例を示す図である。第6図に示すように、小開口と
リング状記録電極からなる記録素子は、記録紙の幅方向
に記録紙幅をカバーするように一列に配列されているが
、これらの記録素子はマトリックス駆動を行うために、
複数の素子からなるa群とb群、及び両者を合わせたC
群を繰り返しの単位として素子列を分割し、1番目のa
群、b群、C群を、それぞれa−1,b−1、c−1,
2番目のa群、b群、C群を、それぞれ、a−2,b−
2,c−2とし、一般にはa群、b群、C群を、それぞ
れa−n、b−n、c−nとして表示している。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of a matrix when the inkjet printer according to the present invention is operated by matrix drive. As shown in FIG. 6, recording elements consisting of small apertures and ring-shaped recording electrodes are arranged in a line in the width direction of the recording paper so as to cover the width of the recording paper.These recording elements are driven by matrix drive. In order to do
A group and b group consisting of multiple elements, and C combining both
Divide the element array using the group as a repeating unit, and
group, b group, and C group, respectively, a-1, b-1, c-1,
The second a group, b group, and C group are a-2 and b-, respectively.
2, c-2, and groups a, b, and C are generally expressed as a-n, b-n, and c-n, respectively.

対向電極もマトリックス駆動のために、a群及び5群の
記録素子配列幅に略等しい幅に分割された、分割対向電
極S、、、1.  S−2,・・・・・・・S−、で構
成されている。
The counter electrodes are also divided into widths approximately equal to the recording element array widths of groups a and 5 for matrix driving. It is composed of S-2,...S-,.

各a群を構成する記録素子は1(IliIあって、一般
にa−、l−、、a−n−2+”””・a −n−1と
表示され、また各す群を構成する記録素子はに個あって
、一般にb−11−+  b−i−2+・・・・・・・
b−n−にと表示される。
The number of recording elements constituting each a group is 1 (IliI), which is generally expressed as a-, l-, , a-n-2+""", a-n-1, and the recording elements constituting each group There are generally b-11-+ b-i-2+...
It is displayed as bn-.

そして各a群の同一順位の記録素子の記録電極はそれぞ
れ共通に結線されて引き出されている。
The recording electrodes of the recording elements of the same rank in each group a are commonly connected and drawn out.

すなわち、例えば各a群の第1番目の各記録素子a−1
1+  a−2−1+・・・・・・・a−7−菫の各記
録電極は、スルーホールd−1−1+  d−2−1+
・・自・・・d−ゎ−1を経由して、記録電極とは反対
側の面に設けた引出線X、に共通に接続されている。同
様に各a群の2番目の各記録素子a−1−2,2−24
、・・・・・・・a−イー2の各記録電極は引出綿X2
に、そして最後のβ番目の記録素子の記録電極はX)に
接続されている。
That is, for example, each first recording element a-1 of each group a
1+ a-2-1+...A-7- Each recording electrode of violet is connected to through hole d-1-1+ d-2-1+
. . . It is commonly connected to the leader line X provided on the surface opposite to the recording electrode via d-1. Similarly, each of the second recording elements a-1-2, 2-24 of each group a
,... Each recording electrode of a-E2 is made of drawn cotton X2
, and the recording electrode of the last β-th recording element is connected to X).

同様に各す群の同一順位の記録素子の記録電極同志を、
それぞれ引出線y1−yz+ ・・・・・・’/wに、
スルーホールe伺伺、e−1−2+・・・・・・・e 
−n−kを介して共通に接続し引き出している。
Similarly, the recording electrodes of the recording elements of the same rank in each group are
Each leader line y1-yz+ ......'/w,
Through hole e visit, e-1-2+・・・・・・・e
-n-k, and are commonly connected and drawn out.

そして記録時には、バイアス電圧が対向電極に、記録信
号電圧が各記録素子の記録電極の引出線にそれぞれ選択
的に印加され、両型圧が同時に印加された記録素子部分
からインク滴が飛翔して記録が行われる。
During recording, the bias voltage is selectively applied to the counter electrode and the recording signal voltage is selectively applied to the lead line of the recording electrode of each recording element, and ink droplets fly from the recording element part where both pressures are applied simultaneously. Recording takes place.

すなわち、a−1群に属する記録素子で記録を行う場合
には対向電極としてS−+、S−zを選択し、a−2群
に属する記録素子で記録を行う場合には、対向電極S−
s、S−4を選択し、それぞれバイアス電圧を印加する
。また同様にb−1群に属する記録素子で記録を行う場
合には対向電極S−2+  s−s、b−2群に属する
記録素子で記録を行う場合には対向電極S−a、S−s
をそれぞれ選択し、バイアス電圧を印加する。
That is, when recording is performed with the recording elements belonging to the a-1 group, S-+ and S-z are selected as the counter electrodes, and when recording is performed with the recording elements belonging to the a-2 group, the counter electrodes S −
Select s and S-4 and apply a bias voltage to each. Similarly, when recording is performed with the recording elements belonging to the b-1 group, the counter electrodes S-2+ s-s are used, and when recording is performed with the recording elements belonging to the b-2 group, the counter electrodes S-a, S- s
Select each and apply bias voltage.

上記のように対向電極S−,、S−、にバイアス電圧を
印加し、引出線xI+  x2+・・・・・・・Xi 
に順次又は同時に記録信号電圧を印加すれば、a−1群
の記録素子a−1−1+・・・・・・・a−+−4によ
る記録が行われ、次いで対向電極S−z、S−3にバイ
アス電圧を印加して、引出線)’I+  y2+・・・
・・・・ykに記録信号電圧を順次又は同時に印加する
と、b−1群の記録素子b−1−1+  b −1−2
+・・・・・・・b−1−kによる記録が行われる。
As described above, a bias voltage is applied to the counter electrodes S-, S-, and the lead wires xI+ x2+...Xi
If a recording signal voltage is applied sequentially or simultaneously to the recording elements a-1-1+...a-+-4 of the a-1 group, recording is performed, and then the counter electrodes S-z, S -3 by applying a bias voltage to the leader line)'I+ y2+...
...When recording signal voltages are applied to yk sequentially or simultaneously, recording elements b-1-1+ b -1-2 of group b-1
+...B-1-k recording is performed.

このように対向電極の選択を一つずつずらせながら・x
l・・・・・・・・Xi・7++・・・・・・・y、の
各引出線に交互に記録信号を印加することにより、記録
紙の幅全長に亘る記録を行うことができる。このような
マトリックス駆動を適用することによって、駆動回路数
を減少させることができ、極めて好都合である。
While shifting the selection of the counter electrodes one by one in this way, x
By alternately applying a recording signal to each leader line of 1...Xi, 7++...y, it is possible to perform recording over the entire width of the recording paper. By applying such matrix driving, the number of driving circuits can be reduced, which is extremely convenient.

なお、第6図に示す記録素子のマトリックス駆動におけ
る記録素子の配列は、第5図に示すようにジグザグ状に
することもできる。また第6図において、マトリックス
回路の駆動の順番を変更して実施しても支障はない。
Note that the arrangement of the recording elements in the matrix drive of the recording elements shown in FIG. 6 can also be arranged in a zigzag shape as shown in FIG. Further, in FIG. 6, there is no problem even if the order of driving the matrix circuits is changed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明に
よれば、簡単な製造容易な構成で、インク先端部に好ま
しい電界の集中を生じさせることができるため、インク
飛翔特性が安定して良好な記録ができると共に、インク
目詰まりが生じにくくインク補給性に優れ高速記録が可
能な静電式のインクジェットプリンターを提供すること
ができる。また、高画素密度とすることができるので高
精細な記録も可能となる等の効果も得られる。
As described above in detail based on the embodiments, according to the present invention, it is possible to generate a preferable electric field concentration at the ink tip with a simple and easy-to-manufacture configuration, so that the ink flight characteristics are stabilized. It is possible to provide an electrostatic inkjet printer that can perform good recording, is less likely to cause ink clogging, has excellent ink replenishment properties, and is capable of high-speed recording. Further, since a high pixel density can be achieved, effects such as high-definition recording can also be obtained.

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

第1図は、本発明に係るマルチ素子インクジェットプリ
ンターの基本実施例を示す概略図、第2図へ〜[F]は
、それぞれインク滴飛翔態様を示す模式図、第3図へ、
 (B)は、それぞれ記録信号印加状態を示す図、第4
図は、記録ヘッドにおける記録素子の配列態様を示す図
、第5図は、記録素子の他の配列態様を示す図、第6図
は、本発明に係るマルチ素子インクジェットプリンター
を、マトリックス駆動を行わせるための各電極の配置構
成例を示す図、第7図^、(B)は、従来の静電式イン
クジェットプリンターの上面図及び断面図、第8図■、
 (B)は、同じ〈従来の他の静電式インクジェットプ
リンターの上面図及び断面図である。 図において、■は記録ヘッド、2はシート状絶縁部材、
3a、3b、・・・・・・・3nは小開口、4a。 4b、・・・・・・・4nは記録電極、5は対向電極、
6は記録紙、7a、7b、・・・・・・・7nは記録信
号源、8は半導電性液状インクを示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第1図 1:記録ヘッド 2:絶縁部材 3a〜3n:小開口 4a−4n’信号印加電裡 5:対向電極 8:液状インク 第2図 (A)    (B)    (C) CD)    (E) 第3図 (A)      (B) 第6図 xl  yl  xz  Y2  X3  Y3 −−
−−−−−−−−− XJI  Yk第 (A) 第 (A) 7図 (B) ン9 8図 (B)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic embodiment of a multi-element inkjet printer according to the present invention, and FIGS.
(B) is a diagram showing the recording signal application state, and the fourth
5 is a diagram showing an arrangement of recording elements in a recording head, FIG. 5 is a diagram showing another arrangement of recording elements, and FIG. 6 is a diagram showing a multi-element inkjet printer according to the present invention in which matrix driving Figure 7 ^, (B) is a top view and cross-sectional view of a conventional electrostatic inkjet printer, and Figure 8 (2) is a diagram showing an example of the arrangement and configuration of each electrode for printing.
(B) is a top view and a sectional view of another conventional electrostatic inkjet printer. In the figure, ■ is a recording head, 2 is a sheet-like insulating member,
3a, 3b, 3n are small openings, 4a. 4b,...4n are recording electrodes, 5 is a counter electrode,
Reference numeral 6 indicates a recording paper, 7a, 7b, . . . 7n a recording signal source, and 8 a semiconductive liquid ink. Patent applicant: Olympus Optical Industry Co., Ltd. Fig. 1 1: Recording head 2: Insulating members 3a to 3n: Small openings 4a to 4n' Signal application voltage 5: Counter electrode 8: Liquid ink Fig. 2 (A) (B) (C) CD) (E) Figure 3 (A) (B) Figure 6 xl yl xz Y2 X3 Y3 --
------------- XJI Yk No. (A) No. 7 (A) Fig. 7 (B) N9 Fig. 8 (B)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 絶縁部材に複数の小開口を設け、該絶縁部材の一方の面
上に前記各小開口に接近してそれぞれ独立した信号印加
電極を設け、該絶縁部材の信号印加電極配置側を液状イ
ンクで満たして記録ヘッドを構成し、該記録ヘッドの信
号印加電極の配置側とは反対側に対向電極を離間して配
設し、該対向電極と前記信号印加電極間に選択的に記録
信号電圧を印加することによって、前記小開口から対向
電極に向けてインク滴を選択的に飛翔させるように構成
したことを特徴とするマルチ素子インクジェットプリン
ター。
A plurality of small openings are provided in an insulating member, independent signal applying electrodes are provided on one surface of the insulating member close to each of the small openings, and a side of the insulating member where the signal applying electrodes are arranged is filled with liquid ink. a recording head is configured, a counter electrode is arranged at a distance from a side opposite to the side where the signal application electrode of the recording head is arranged, and a recording signal voltage is selectively applied between the counter electrode and the signal application electrode. A multi-element inkjet printer characterized in that the ink droplets are selectively ejected from the small opening toward the counter electrode by doing so.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0836943A2 (en) * 1996-10-17 1998-04-22 Nec Corporation Electrostatic ink jet printer and head

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0836943A2 (en) * 1996-10-17 1998-04-22 Nec Corporation Electrostatic ink jet printer and head
EP0836943A3 (en) * 1996-10-17 1999-05-26 Nec Corporation Electrostatic ink jet printer and head

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