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JP2006082264A - Inkjet head, its control method and inkjet recorder - Google Patents

Inkjet head, its control method and inkjet recorder Download PDF

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JP2006082264A
JP2006082264A JP2004266974A JP2004266974A JP2006082264A JP 2006082264 A JP2006082264 A JP 2006082264A JP 2004266974 A JP2004266974 A JP 2004266974A JP 2004266974 A JP2004266974 A JP 2004266974A JP 2006082264 A JP2006082264 A JP 2006082264A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet head which can enhance concentration capability of ink and ejection stability, and to provide its control method. <P>SOLUTION: The inkjet head 10 has an ejection electrode 18 and a guard electrode 20 at a discharge opening substrate 16 where a discharge opening 28 is formed. A guard electrode control part 35 applies a pulse voltage to the guard electrode 20 while controlling the voltage which has the same frequency as that of a driving voltage applied to the ejection electrode and which alternately repeats a positive voltage and a negative voltage. At the time of ejection of the ink, color material particles are migrated and concentrated to an ink liquid level of the discharge opening by applying the negative voltage to the guard electrode 20. At the time of non ejection of the ink, a meniscus of the ink at the discharge opening is suppressed by an electric field directed towards the ejection electrode from the guard electrode 20 by applying the positive voltage to the guard electrode 20. Accordingly, while the concentration capability of ink is kept, an unnecessary overflow of the ink is prevented and the ejection stability is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インクを記録媒体に向けて吐出して記録媒体に画像を形成するためのインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置に関し、更に詳細には、帯電した微粒子を含むインクを、静電気力を利用して吐出させるインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置に関する。   The present invention relates to an ink jet head for ejecting ink toward a recording medium to form an image on the recording medium, a control method therefor, and an ink jet recording apparatus. More specifically, the present invention relates to an ink containing charged fine particles. The present invention relates to an ink jet head that discharges ink using the above, a control method thereof, and an ink jet recording apparatus.

静電力を利用してインクを記録媒体に向けて吐出する静電式のインクジェット記録方式が知られている。静電式インクジェット記録方式では、帯電した微粒子成分を含むインクが用いられ、インクの吐出のための吐出口の周囲に配置された吐出電極に駆動電圧を印加し、吐出口のインクに静電力を作用させて、吐出口からインク液滴を記録媒体に向けて吐出させる。吐出電極に印加する駆動電圧を画像データに応じて制御することにより、画像データに対応した画像を記録媒体に記録することができる。   There is known an electrostatic ink jet recording method in which ink is ejected toward a recording medium using an electrostatic force. In the electrostatic ink jet recording method, ink containing charged fine particle components is used, and a drive voltage is applied to the discharge electrodes arranged around the discharge port for discharging the ink, and electrostatic force is applied to the ink at the discharge port. By acting, ink droplets are ejected from the ejection port toward the recording medium. By controlling the drive voltage applied to the ejection electrodes according to the image data, an image corresponding to the image data can be recorded on the recording medium.

この静電式インクジェット記録方式の記録装置に用いられるインクジェットヘッドとして、1つのヘッドに複数の吐出口(チャンネル)を配列したマルチチャンネルヘッドが知られている。マルチチャンネルの静電式インクジェットヘッドを用いてより高い解像度で記録を行うためには、吐出部を高密度で配置して、各吐出口を独立に制御することが必要となる。ところが、静電式インクジェットヘッドでは、上述のように、各吐出口の吐出電極に電圧を印加することによって発生する静電力を利用してインク液滴を吐出させる。それゆえ、吐出口を高密度に配置すると、隣接する吐出口の間で電界干渉を生じて、吐出するインク滴のサイズやインク滴の飛翔方向がばらついてしまい、正確な記録が行えないという問題があった。   A multi-channel head in which a plurality of ejection openings (channels) are arranged in one head is known as an ink-jet head used in this electrostatic ink-jet recording type recording apparatus. In order to perform recording at a higher resolution using a multi-channel electrostatic inkjet head, it is necessary to dispose the ejection portions at high density and control each ejection port independently. However, in the electrostatic ink jet head, as described above, ink droplets are ejected using electrostatic force generated by applying a voltage to the ejection electrode of each ejection port. Therefore, if the discharge ports are arranged at high density, electric field interference occurs between adjacent discharge ports, and the size of the ink droplets to be ejected and the flying direction of the ink droplets vary, so that accurate recording cannot be performed. was there.

このような問題に対し、特許文献1は、インクガイドを区分けする基板上に複数の吐出電極(個別電極)を備え、吐出電極に電圧を印加することによる静電力によってインクガイドからインク液滴を吐出させるインクジェット記録装置であって、吐出電極間に隣接チャンネルからの電気力線を遮蔽するためのシールド電極を形成したインクジェット記録装置を開示している。このインクジェット記録装置では、シールド電極に、吐出電極に印加する電圧よりは低いが吐出電極との間で放電しない程度には高い電圧を印加することによって、隣接する吐出電極間の干渉を抑制している。   With respect to such a problem, Patent Document 1 includes a plurality of ejection electrodes (individual electrodes) on a substrate that separates ink guides, and ink droplets are ejected from the ink guides by electrostatic force generated by applying a voltage to the ejection electrodes. An ink jet recording apparatus that discharges an ink jet recording apparatus in which a shield electrode for shielding electric lines of force from adjacent channels is formed between discharge electrodes is disclosed. In this ink jet recording apparatus, interference between adjacent discharge electrodes is suppressed by applying a high voltage to the shield electrode that is lower than the voltage applied to the discharge electrodes but not to discharge between the discharge electrodes. Yes.

しかしながら、特許文献1のインクジェット記録装置では、吐出電極とシールド電極とを同一面上に設けているため、シールド電極は、吐出電極の外周側の端部から発生する電気力線を遮蔽することができず、隣接する吐出口間での電界干渉を効果的に防止することができないという問題があった。
また、電界干渉の抑制には、隣接する吐出口の間にシールド電極を幅広く設けることが有効であるが、特許文献1のような、シールド電極を吐出電極と同一面上に設ける形態では、吐出口を高密度に配置すると、隣接する吐出口の間にシールド電極の十分な幅を確保できない。また、シールド電極を吐出口間で広く設けるために吐出部間隔を広く取ると、吐出口の集積度を低下させ、ヘッドサイズを大サイズ化させることになり好ましくない。そのため、コンパクトなヘッドで正確な記録を行うのが難しいという問題があった。
However, since the ejection electrode and the shield electrode are provided on the same surface in the ink jet recording apparatus disclosed in Patent Document 1, the shield electrode can shield the lines of electric force generated from the outer peripheral end of the ejection electrode. There is a problem that electric field interference between adjacent ejection ports cannot be effectively prevented.
In order to suppress electric field interference, it is effective to provide a wide shield electrode between adjacent discharge ports. However, in a configuration in which the shield electrode is provided on the same plane as the discharge electrode as in Patent Document 1, the discharge electrode is not provided. If the outlets are arranged with high density, a sufficient width of the shield electrode cannot be secured between the adjacent discharge ports. Further, it is not preferable to increase the interval between the discharge portions in order to provide the shield electrodes widely between the discharge ports, because this reduces the degree of integration of the discharge ports and increases the head size. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform accurate recording with a compact head.

特開2000−25233号公報JP 2000-25233 A

このような問題を解決するために、本出願人は、特願2003−90367号において、吐出口が形成される基板に、吐出電極とガード電極を、それらの間に絶縁体を介在させて積層し、ガード電極の内径を吐出電極の外径よりも小さくしたインクジェットヘッドを開示した。特願2003−90367号で開示されたインクジェットヘッドでは、ガード電極の内径を吐出電極の外径よりも小さくしているので、自チャンネルへの電気力線は確保しつつ、他チャンネルからの電気力線を効率よく遮蔽することができる。それゆえ、吐出口が高密度に配置されたマルチチャンネルヘッドにおいても、自チャンネルの電界を弱めることなく、他チャンネルの電界の影響を抑制でき、他チャンネルの稼動状態による吐出インク滴のサイズおよびインク滴の飛翔方向への影響がなく、記録ドット径および着弾位置の変動が防止され、高解像度の記録を高精度で行うことができる。   In order to solve such a problem, in the Japanese Patent Application No. 2003-90367, the present applicant laminated a discharge electrode and a guard electrode on a substrate on which a discharge port is formed with an insulator interposed therebetween. In addition, an ink jet head in which the inner diameter of the guard electrode is smaller than the outer diameter of the ejection electrode has been disclosed. In the ink jet head disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-90367, the inner diameter of the guard electrode is made smaller than the outer diameter of the ejection electrode, so that the electric force from other channels is secured while securing the electric lines of force to the own channel. Lines can be shielded efficiently. Therefore, even in a multi-channel head in which the discharge ports are arranged at a high density, the influence of the electric field of the other channel can be suppressed without weakening the electric field of the own channel. There is no influence on the flying direction of the droplets, the fluctuation of the recording dot diameter and the landing position is prevented, and high-resolution recording can be performed with high accuracy.

また、本出願人は、特願2003−203824号において、インク液滴の吐出性を向上させるために、記録媒体の裏面側に配置される背面電極(対向電極)にACバイアス電圧を印加するインクジェット記録装置を開示した。このインクジェット記録装置では、背面電極にACバイアス電圧を印加して、吐出口のインクに作用する力を変化させることによって、インクのメニスカスの形成を促進させて、吐出応答性を向上させている。また、背面電極にACバイアス電圧を印加することにより、吐出口内のインクに含まれる荷電粒子が常に揺動させることができるので、長時間インクを吐出口から吐出させない場合であっても、インクの過濃縮を防止して、吐出口の目詰まりを防止することができる。   In addition, in the Japanese Patent Application No. 2003-203824, the applicant of the present invention applied an AC bias voltage to a back electrode (counter electrode) disposed on the back side of the recording medium in order to improve the discharge property of ink droplets. A recording device is disclosed. In this ink jet recording apparatus, the AC bias voltage is applied to the back electrode to change the force acting on the ink at the ejection port, thereby promoting the formation of the ink meniscus and improving the ejection response. In addition, by applying an AC bias voltage to the back electrode, the charged particles contained in the ink in the ejection port can always be swung, so even if the ink is not ejected from the ejection port for a long time, It is possible to prevent overconcentration and prevent clogging of the discharge port.

また、静電式インクジェットヘッドを用いて、記録媒体に、高画質で高速に画像を描画するためには、吐出部に十分な量の荷電色材粒子を迅速に供給することが必要である。色材粒子を吐出部に迅速に供給するための方法としては、例えば、液流を利用したり、色材粒子を電気泳動により吐出口に移動させたりする方法が考えられる。
しかしながら、これらの方法だけでは、十分な量の色材粒子を迅速に吐出部に供給するには不十分であったり、インクジェットヘッドの吐出口の目詰まり、記録媒体上に形成されるドットの分裂等の不具合を生じたりする恐れがある。
In addition, in order to draw an image with high image quality and high speed on a recording medium using an electrostatic ink jet head, it is necessary to quickly supply a sufficient amount of charged color material particles to the ejection unit. As a method for rapidly supplying the color material particles to the discharge unit, for example, a method of using a liquid flow or moving the color material particles to the discharge port by electrophoresis can be considered.
However, these methods alone are not sufficient to supply a sufficient amount of colorant particles to the ejection portion quickly, clogging of the ejection port of the inkjet head, and the division of dots formed on the recording medium There is a risk of causing problems such as.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、インク液滴の吐出の際には色材粒子を迅速に且つ確実に吐出口に供給して、高速且つ安定に描画することができるとともに、インク液滴の非吐出時には吐出口のインクの濃縮性を維持したままで、インクの不要なあふれを防止して振動等に対しても安定なインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、吐出電極に印加する駆動電圧を低電圧化することができ、駆動回路を簡易な構成にして低コスト化することができるインクジェットヘッド、それを備えるインクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの制御方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to supply color material particles to an ejection port quickly and reliably at the time of ejection of ink droplets, and at high speed and stably. Ink jet head capable of drawing and maintaining ink concentration at the ejection port when ink droplets are not ejected, preventing ink from overflowing and being stable against vibration, and control method thereof And providing an inkjet recording apparatus.
Another object of the present invention is to reduce the drive voltage applied to the ejection electrode, to reduce the cost by making the drive circuit a simple configuration, an inkjet recording apparatus including the inkjet head, and an inkjet It is to provide a method for controlling a head.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、静電力によってインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドの制御方法であって、前記インクジェットヘッドは、前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、前記複数の吐出口のそれぞれに静電界を生成するための吐出電極と、隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極とを有しており、前記吐出電極に描画信号に応じて駆動電圧を印加するとともに、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に印加するインクジェットヘッドの制御方法を提供する。   In order to solve the above problem, a first aspect of the present invention is a method for controlling an ink jet head that ejects ink droplets by electrostatic force, wherein the ink jet head includes a plurality of ink droplets ejected from the ink droplet. A discharge port substrate in which discharge ports are formed and a discharge electrode that is formed corresponding to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate and that generates an electrostatic field in each of the plurality of discharge ports. In order to block the electric field generated from the discharge electrode, the discharge port substrate is formed between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrode and insulated from the discharge electrode. A guard electrode, which applies a drive voltage to the discharge electrode in accordance with a drawing signal, has the same frequency as the drive voltage applied to the discharge electrode, and a positive voltage and a negative voltage are interchanged. To provide a control method for an inkjet head for applying a pulse voltage to the guard electrode to be repeated.

本発明のインクジェットの制御方法においては、前記ガード電極は、共通に制御されることが好ましい。また、前記記録媒体に1ドットを形成する際の前記駆動電圧の信号に対して逆相になるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。
また、前記記録媒体に1ドットを形成する際の前記駆動電圧の信号に対して、位相及びパルス幅の少なくとも一方が異なるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。この場合は、前記吐出電極に前記駆動電圧が印加される直前に正電圧から負電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましく、前記吐出電極への前記駆動電圧の印加の終了前に負電圧から正電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましい。
In the inkjet control method of the present invention, it is preferable that the guard electrodes are controlled in common. In addition, it is preferable that the pulse voltage is applied so as to have a phase opposite to that of the drive voltage signal when forming one dot on the recording medium.
Further, it is preferable that the pulse voltage is applied so that at least one of the phase and the pulse width is different from the signal of the driving voltage when forming one dot on the recording medium. In this case, it is preferable to control at least one of the phase and the pulse width of the pulse voltage so that the positive voltage is switched to the negative voltage immediately before the drive voltage is applied to the discharge electrode. It is preferable to control at least one of the phase and the pulse width of the pulse voltage so that the negative voltage is switched to the positive voltage before the application of the driving voltage is completed.

前記インクは、少なくとも色材を含む帯電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクであることが好ましい。   The ink is preferably an ink obtained by dispersing charged fine particles containing at least a coloring material in an insulating dispersion medium.

本発明の第2の態様は、帯電した微粒子を含むインクを、静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッドであって、前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、それぞれの吐出口に電界を発生させるための吐出電極と、隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極と、前記ガード電極に接続され、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に制御しつつ印加するためのガード電極制御部とを有するインクジェットヘッドを提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an inkjet head that records an image on a recording medium by ejecting ink containing charged fine particles using an electrostatic force, and a plurality of ejections from which the ink droplets are ejected. A discharge port substrate in which an outlet is formed, a discharge electrode that is formed corresponding to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate and generates an electric field in each discharge port, and generated from the adjacent discharge electrode A guard electrode formed on the discharge port substrate between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrode and insulated from the discharge electrode, A guard that is connected to the guard electrode, has the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode, and applies a pulse voltage in which a positive voltage and a negative voltage are alternately repeated while controlling the guard electrode. An inkjet head having a pole controller.

本発明の第2の態様のインクジェットヘッドにおいて、前記ガード電極は、共通に制御されることが好ましい。また、前記ガード電極制御部は、前記記録媒体に1ドットを形成する際に前記吐出電極に印加される駆動電圧の信号に対して逆相になるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。   In the ink jet head according to the second aspect of the present invention, the guard electrodes are preferably controlled in common. Further, it is preferable that the guard electrode control unit applies the pulse voltage so as to have a phase opposite to that of a drive voltage signal applied to the ejection electrode when one dot is formed on the recording medium.

また、本発明の第2の態様のインクジェットヘッドにおいては、前記ガード電極制御部は、前記記録媒体に1ドットを形成する際に前記吐出電極に印加される駆動電圧の信号に対して位相及びパルス幅の少なくとも一方が異なるように前記パルス電圧を印加することが好ましい。この場合、前記ガード電極制御部は、前記吐出電極に前記駆動電圧が印加される直前に正電圧から負電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましく、前記吐出電極への前記駆動電圧の印加の終了前に負電圧から正電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御することが好ましい。   In the ink jet head according to the second aspect of the present invention, the guard electrode control unit may detect a phase and a pulse with respect to a drive voltage signal applied to the ejection electrode when one dot is formed on the recording medium. The pulse voltage is preferably applied so that at least one of the widths is different. In this case, it is preferable that the guard electrode control unit controls at least one of the phase and the pulse width of the pulse voltage so that the positive voltage is switched to the negative voltage immediately before the drive voltage is applied to the ejection electrode. It is preferable to control at least one of the phase of the pulse voltage and the pulse width so that the negative voltage is switched to the positive voltage before the application of the drive voltage to the ejection electrode is completed.

また、前記インクは、少なくとも色材を含む帯電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクであることが好ましい。   The ink is preferably an ink obtained by dispersing charged fine particles containing at least a coloring material in an insulating dispersion medium.

本発明の第3の態様は、本発明の第2の態様に従うインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させるための移動手段とを備えるインクジェット記録装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising the ink jet head according to the second aspect of the present invention, and a moving means for relatively moving the ink jet head and the recording medium.

本発明のインクジェットヘッドの制御方法は、吐出電極に描画信号に応じて駆動電圧を印加するとともに、吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧をガード電極に印加するので、吐出電極に駆動電圧が印加されているときに、ガード電極と吐出電極との間で発生する電界によってインク中の色材粒子を吐出口のインクの表面に凝集させてインクを濃縮させることができる。そして、吐出電極に駆動電圧が印加されないときは、ガード電極と吐出電極との間で発生する上記電界とは逆の電界によって、吐出口のインクメニスカスを抑えてインクが吐出されにくくし、吐出口におけるインクの濃縮性を維持しつつ吐出口からの不要なインクのあふれを防止することができる。   In the inkjet head control method of the present invention, a drive voltage is applied to the ejection electrode in accordance with a drawing signal, and the positive voltage and the negative voltage are alternately repeated with the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode. Since the pulse voltage is applied to the guard electrode, when the drive voltage is applied to the ejection electrode, the colorant particles in the ink are applied to the ink surface of the ejection port by the electric field generated between the guard electrode and the ejection electrode. The ink can be concentrated by aggregation. When no drive voltage is applied to the discharge electrode, the electric field that is opposite to the electric field generated between the guard electrode and the discharge electrode suppresses the ink meniscus at the discharge port and makes it difficult for the ink to be discharged. Thus, it is possible to prevent unnecessary ink overflow from the ejection port while maintaining the ink concentration.

また、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置は、ガード電極制御部によって、吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧をガード電極に印加するので、吐出電極に駆動電圧が印加されているときに、ガード電極と吐出電極との間で発生する電界によってインク中の色材粒子を吐出口のインクの表面に凝集させてインクを濃縮させることができる。そして、吐出電極に駆動電圧が印加されないときは、ガード電極と吐出電極との間で発生する上記電界とは逆の電界によって、吐出口のインクメニスカスを抑えてインクが吐出されにくくし、吐出口におけるインクの濃縮性を維持しつつ吐出口からの不要なインクのあふれを防止することができる。これにより、描画安定性が高く、振動等に対しても安定な高速描画可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置が提供される。また、ガード電極に印加するパルス電圧を制御するガード電極制御部を設けるだけで、吐出電極に印加する駆動電圧の電圧値を従来よりも低くすることができ、駆動回路を大幅にコストダウンすることができる。   In the ink jet head and the ink jet recording apparatus of the present invention, the guard electrode control unit uses a pulse voltage having the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode and a pulse voltage in which a positive voltage and a negative voltage are alternately repeated. As a result, when the drive voltage is applied to the discharge electrode, the ink is concentrated by aggregating the color material particles in the ink onto the surface of the ink at the discharge port by the electric field generated between the guard electrode and the discharge electrode. Can be made. When no drive voltage is applied to the discharge electrode, the electric field that is opposite to the electric field generated between the guard electrode and the discharge electrode suppresses the ink meniscus at the discharge port and makes it difficult for the ink to be discharged. Thus, it is possible to prevent unnecessary ink overflow from the ejection port while maintaining the ink concentration. As a result, an inkjet head and an inkjet recording apparatus that have high drawing stability and are capable of high-speed drawing that is stable against vibration and the like are provided. In addition, the voltage value of the drive voltage applied to the ejection electrode can be made lower than before by simply providing a guard electrode control unit for controlling the pulse voltage applied to the guard electrode, and the drive circuit can be greatly reduced in cost. Can do.

以下、本発明のインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適な態様に基づいて詳細に説明する。
図1(A)に、本発明に従うインクジェットヘッドの概略構成の断面を模式的に示し、図1(B)に、図1(A)のIB−IB線矢視図を示す。図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10は、ヘッド基板12と、インクガイド14と、吐出口28が形成された吐出口基板16とを有する。吐出口基板16には、吐出口28を囲むように吐出電極18が配置されている。インクジェットヘッド10のインク吐出側の面(図中、上面)に対面する位置に、記録媒体Pを支持する対向電極24と、記録媒体Pの帯電ユニット26が配置される。
また、ヘッド基板12と吐出口基板16は、互いに対面した状態で所定間隔離間して配置される。ヘッド基板12と吐出口基板16の間に形成される空間によって各吐出口28にインクを供給するインク流路30が形成される。
Hereinafter, an ink jet head, a control method thereof, and an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1A schematically shows a cross-section of the schematic configuration of the ink jet head according to the present invention, and FIG. 1B shows a view taken along line IB-IB in FIG. As shown in FIG. 1A, the inkjet head 10 includes a head substrate 12, an ink guide 14, and an ejection port substrate 16 on which ejection ports 28 are formed. On the discharge port substrate 16, discharge electrodes 18 are arranged so as to surround the discharge port 28. A counter electrode 24 that supports the recording medium P and a charging unit 26 of the recording medium P are disposed at a position facing the ink discharge side surface (upper surface in the drawing) of the inkjet head 10.
In addition, the head substrate 12 and the discharge port substrate 16 are arranged at a predetermined interval while facing each other. An ink flow path 30 that supplies ink to each ejection port 28 is formed by a space formed between the head substrate 12 and the ejection port substrate 16.

インクジェットヘッド10は、より高密度な画像記録を高速に行うために、複数の吐出口(ノズル)28が二次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有する。図2に、インクジェットヘッド10の吐出口基板16に複数の吐出口28が二次元的に配列されている様子を模式的に示した。なお、図1(A)及び図1(B)においては、インクジェットヘッドの構成を分かりやすく示すために、複数の吐出口のうちの1つの吐出口だけを示している。   The inkjet head 10 has a multi-channel structure in which a plurality of discharge ports (nozzles) 28 are two-dimensionally arranged in order to perform higher-density image recording at high speed. FIG. 2 schematically shows a state in which a plurality of discharge ports 28 are two-dimensionally arranged on the discharge port substrate 16 of the inkjet head 10. In FIGS. 1A and 1B, only one of the plurality of discharge ports is shown for easy understanding of the configuration of the inkjet head.

本発明のインクジェットヘッド10において、吐出口28の個数や、その物理的な配置位置等は自由に選択することができる。例えば、図2に示すようなマルチチャンネル構造のみならず、吐出口の列を1列のみ有するものであってもよい。また、記録媒体Pの全域に対応する吐出口の列を有するいわゆる(フル)ラインヘッドでもよく、あるいは、ノズル列の方向と直交する方向に走査されるいわゆるシリアルヘッド(シャトルタイプ)であってもよい。また、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらの記録装置にも対応可能である。   In the inkjet head 10 of the present invention, the number of ejection ports 28, the physical arrangement position thereof, and the like can be freely selected. For example, not only a multi-channel structure as shown in FIG. 2 but also a single discharge port may be provided. Further, a so-called (full) line head having a row of ejection openings corresponding to the entire area of the recording medium P may be used, or a so-called serial head (shuttle type) scanned in a direction orthogonal to the direction of the nozzle row. Good. The ink jet head of the present invention can be used for both monochrome and color recording apparatuses.

なお、図2は、マルチチャンネル構造の一部分(3行3列)の吐出口の配列を示しており、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口28が上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向に所定ピッチずつずれて配置されている。このように、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらして配置することにより、吐出口にインクを良好に供給することができる。本発明のインクジェットヘッドにおいては、下流側の列の吐出口が上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらされて配置されたn行m列(n、mは正の整数)の吐出口が、インク流方向に一定の周期で繰り返し続くように構成されていてもよいし、それぞれの吐出口が、上流側に位置する吐出口に対してインク流に垂直な一方向(図2において下方向又は上方向)に連続的にずれて配置されていても良い。吐出口の個数やピッチ、繰返し周期等は、解像度や送りピッチに応じて適宜設定することができる。
また、図2では、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向にずらして配置したが、これに限定されず、下流側の吐出口と上流側の吐出口が、インク流方向において同一直線上に配置されていてもよい。この場合は、各行のそれぞれの吐出口を、インク流に垂直な方向において隣に位置する行のそれぞれの吐出口に対して、インク流方向にずらして配置させることが好ましい。
FIG. 2 shows an arrangement of a part of the multi-channel structure (3 rows and 3 columns), and in a preferred embodiment, in the ink flow direction, the outlets 28 on the downstream side are arranged on the upstream side. The nozzles are arranged so as to be shifted by a predetermined pitch in the direction perpendicular to the ink flow with respect to the ejection ports. In this way, by disposing the discharge ports in the downstream row in a direction perpendicular to the ink flow direction with respect to the discharge ports in the upstream row, it is possible to satisfactorily supply ink to the discharge ports. In the inkjet head of the present invention, n rows and m columns (n and m are positive) are arranged such that the discharge ports in the downstream column are shifted in the direction perpendicular to the ink flow direction with respect to the discharge ports in the upstream column. May be configured such that each of the discharge ports is perpendicular to the ink flow with respect to the discharge ports located on the upstream side. They may be continuously shifted in the direction (downward or upward in FIG. 2). The number, pitch, repetition period, and the like of the discharge ports can be appropriately set according to the resolution and the feed pitch.
In addition, in FIG. 2, as a preferred mode, in the ink flow direction, the discharge ports in the downstream row are shifted from the discharge ports in the upstream row in the direction perpendicular to the ink flow, but the present invention is not limited to this. Instead, the downstream outlet and the upstream outlet may be arranged on the same straight line in the ink flow direction. In this case, it is preferable to dispose each ejection port in each row in the ink flow direction with respect to each ejection port in a row adjacent to the row in a direction perpendicular to the ink flow.

このようなインクジェットヘッド10においては、顔料等の色材を含み、かつ、電荷を有する微粒子(以下、色材粒子とする)を絶縁性の液体(キャリア液)に分散してなるインクQを用いる。そして、吐出口基板16に設けられた吐出電極18に駆動電圧を印加して吐出口28に電界を発生させ、吐出口28のインクを静電力により吐出させる。また、吐出電極18に印加する駆動電圧を、画像データに応じてon/off(吐出on/off)することにより、画像データに応じて吐出口28からインク液滴を吐出して、記録媒体P上に画像を記録する。   In such an ink jet head 10, an ink Q is used, which includes a coloring material such as a pigment and is dispersed in an insulating liquid (carrier liquid) with charged fine particles (hereinafter referred to as coloring material particles). . Then, a driving voltage is applied to the ejection electrode 18 provided on the ejection port substrate 16 to generate an electric field at the ejection port 28, and the ink in the ejection port 28 is ejected by electrostatic force. Further, by turning on / off the drive voltage applied to the ejection electrode 18 according to the image data (ejection on / off), the ink droplets are ejected from the ejection port 28 according to the image data, and the recording medium P Record the image on top.

以下、図1(A)及び(B)に示した本発明のインクジェットヘッド10の構造についてより詳細に説明する。   Hereinafter, the structure of the inkjet head 10 of the present invention shown in FIGS. 1A and 1B will be described in more detail.

図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10の吐出口基板16は、絶縁基板32と、ガード電極20と、吐出電極18と、絶縁層34とを有する。絶縁基板32の図中上側の面(ヘッド基板12に対面する側と反対の面)に、ガード電極20と絶縁層34とが順に積層されている。また、絶縁基板32の図中下側の面(ヘッド基板12に対面する側の面)には、インクを吐出するための駆動電圧が印加される吐出電極18が形成されている。   As shown in FIG. 1A, the discharge port substrate 16 of the inkjet head 10 includes an insulating substrate 32, a guard electrode 20, a discharge electrode 18, and an insulating layer 34. A guard electrode 20 and an insulating layer 34 are sequentially stacked on the upper surface of the insulating substrate 32 in the drawing (the surface opposite to the side facing the head substrate 12). A discharge electrode 18 to which a drive voltage for discharging ink is applied is formed on the lower surface of the insulating substrate 32 in the drawing (the surface facing the head substrate 12).

また、吐出口基板16には、インク液滴Rを吐出するための吐出口28が絶縁基板32を貫通して形成されている。吐出口28は、図1(B)に示すように、長方形の両方の短辺側を半円形にした、インク流方向に細長い繭形の開口(スリット)であり、インク流れ方向の長さLとインク流れに直交する方向の長さDとのアスペクト比(L/D)が1以上となる形状を有する。
本発明では、このように、吐出口28をインク流れ方向の長さLとインク流れに直交する方向の長さDとのアスペクト比(L/D)が1以上の開口とすることで、吐出口28にインクが流れやすくなる。つまり吐出口28へのインクの粒子供給性を高めることができ、周波数応答性を向上させ、さらに目詰まりも防止することができる。この点については、インク液滴の吐出の作用とともに、後ほど詳細に説明する。
Further, the discharge port substrate 16 is formed with a discharge port 28 for discharging the ink droplet R penetrating the insulating substrate 32. As shown in FIG. 1B, the ejection port 28 is a bowl-shaped opening (slit) elongated in the ink flow direction in which both short sides of the rectangle are semicircular, and has a length L in the ink flow direction. And the length D in the direction perpendicular to the ink flow has an aspect ratio (L / D) of 1 or more.
In the present invention, the ejection port 28 is thus an opening having an aspect ratio (L / D) of 1 or more between the length L in the ink flow direction and the length D in the direction perpendicular to the ink flow. Ink tends to flow to the outlet 28. That is, it is possible to improve the ink particle supply to the ejection port 28, improve the frequency response, and prevent clogging. This will be described in detail later together with the action of discharging ink droplets.

また、本実施の形態では、吐出口28を繭形の開口として形成したが、これに限らず、吐出口28からインクを吐出することができるのであれば、円形や略円形、楕円形、矩形、正方形、ひし形、平行四辺形など任意の形状で吐出口28を形成することができる。
吐出口28の形状としては、インク流れ方向の長さとインク流れに垂直な方向の長さとのアスペクト比が1以上となるようなインク流方向に細長い形状であることが好ましい。これにより、吐出口へのインク供給性が高められ、目詰まりを防止することができ、連続した大ドットを安定して画像記録媒体に形成することができ、より高い周波数の描画数波数で高画質の画像を描画することができる。例えば、インク流方向を長辺とする矩形状、又は、インク流方向を長軸とする楕円形若しくはひし形で吐出口を形成することができる。また、インク流の上流側を上底、下流側を下底とし、インク流方向の高さが下底よりも長い台形状で吐出口を形成してもよい。この場合、上流側の辺を長くしても下流側の辺を長くしてもよい。また、インク流方向を長辺とする長方形の両方の短辺側に、直径がその長方形の短辺よりも大きな円が接続されたような形状にしてもよい。このように吐出口28をインク流方向に細長い形状とすることにより、この吐出口28へのインク供給性を高めることができるとともに目詰まりも防止することができる。また、吐出口28は、その中心に対して、上流側と下流側で対称な形状であっても非対称な形状であっても良い。
Further, in the present embodiment, the ejection port 28 is formed as a bowl-shaped opening. However, the present invention is not limited to this, and any shape can be used as long as ink can be ejected from the ejection port 28. The discharge port 28 can be formed in any shape such as a square, a rhombus, or a parallelogram.
The shape of the ejection port 28 is preferably an elongated shape in the ink flow direction such that the aspect ratio between the length in the ink flow direction and the length in the direction perpendicular to the ink flow is 1 or more. As a result, the ability to supply ink to the ejection port is improved, clogging can be prevented, and continuous large dots can be stably formed on the image recording medium, and the number of wavenumbers with a higher frequency can be increased. An image of an image quality can be drawn. For example, the ejection port can be formed in a rectangular shape having the long side in the ink flow direction, or an ellipse or rhombus having the long direction in the ink flow direction. Further, the ejection port may be formed in a trapezoidal shape in which the upstream side of the ink flow is the upper bottom and the downstream side is the lower bottom, and the height in the ink flow direction is longer than the lower bottom. In this case, the upstream side may be lengthened or the downstream side may be lengthened. Alternatively, a shape in which a circle having a diameter larger than the short side of the rectangle is connected to both short sides of the rectangle having the long side in the ink flow direction. Thus, by making the ejection port 28 elongated in the ink flow direction, ink supply to the ejection port 28 can be improved and clogging can be prevented. Further, the discharge port 28 may have a symmetric shape or an asymmetric shape on the upstream side and the downstream side with respect to the center thereof.

つぎに、図1(A)に示したインクジェットヘッド10の吐出口基板16に形成されている吐出電極について説明する。絶縁基板32の下面(ヘッド基板12と対向する面)には、図1(B)に示すような吐出電極18が形成されている。吐出電極18は、吐出口28の周囲を囲むように吐出口28の周縁に沿って配置されている。図1(B)においては、吐出電極18は吐出口28と相似形の形状で形成されているが、これに限定されず、吐出口28の周囲を囲む形状であれば種々の形状に変更することができる。例えば、円形、略円形、楕円形、略楕円形などの形状で吐出電極を形成することができる。また、吐出口28の形状に応じて種々の形状に変更することができ。吐出口28の周囲を完全に取り囲んでいなくてもよく、例えば、インク流方向の上流側又は下流側の吐出電極の一部が切りかかれたようなC字型、コ字型などの形状であってもよい。また、インク流方向に平行で吐出口を挟むように配置された平行電極や略平行電極としてもよい。
前述のように、インクジェットヘッド10は、吐出口28が2次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有するので、図2に模式的に示すように、吐出電極18は、各吐出口28に対応して2次元的に配置されている。
Next, the discharge electrodes formed on the discharge port substrate 16 of the inkjet head 10 shown in FIG. A discharge electrode 18 as shown in FIG. 1B is formed on the lower surface of the insulating substrate 32 (the surface facing the head substrate 12). The discharge electrode 18 is disposed along the periphery of the discharge port 28 so as to surround the periphery of the discharge port 28. In FIG. 1B, the discharge electrode 18 is formed in a shape similar to the discharge port 28. However, the shape is not limited to this, and the shape is changed to various shapes as long as the shape surrounds the discharge port 28. be able to. For example, the discharge electrode can be formed in a shape such as a circle, a substantially circle, an ellipse, or a substantially ellipse. Moreover, it can change into various shapes according to the shape of the discharge outlet 28. The discharge port 28 may not completely surround the discharge port 28. For example, the discharge port 28 may have a C shape, a U shape, or the like in which a part of the discharge electrode on the upstream side or the downstream side in the ink flow direction is cut off. There may be. Moreover, it is good also as a parallel electrode arrange | positioned so that an ejection port may be pinched | interposed in parallel with an ink flow direction, and a substantially parallel electrode.
As described above, since the inkjet head 10 has a multi-channel structure in which the discharge ports 28 are two-dimensionally arranged, the discharge electrode 18 corresponds to each discharge port 28 as schematically shown in FIG. Are two-dimensionally arranged.

また、吐出電極18は、インク流路30に露出し、インク流路30を流れるインクQと接触している。図1(A)に示すインクジェットヘッドは、このような構造としたことにより、インク液滴の吐出性を大幅に向上させることができる。この点については、後に、吐出の作用と共に詳述する。しかしながら、吐出電極18は、必ずしもインク流路30に露出してインクと接触している必要はなく、吐出電極18は吐出口基板16の内部に形成されていてもよいし、図(1)に示した吐出電極18のインク流路に露出している面を絶縁層で被覆してもよい。   The ejection electrode 18 is exposed to the ink flow path 30 and is in contact with the ink Q flowing through the ink flow path 30. With the ink jet head shown in FIG. 1A having such a structure, the discharge property of ink droplets can be greatly improved. This point will be described later together with the action of discharge. However, the discharge electrode 18 is not necessarily exposed to the ink flow path 30 and is in contact with the ink, and the discharge electrode 18 may be formed inside the discharge port substrate 16 as shown in FIG. The surface exposed to the ink flow path of the discharge electrode 18 shown may be covered with an insulating layer.

また、吐出電極18は、図1(A)に示すように、駆動電圧制御部33に接続されている。駆動電圧制御部33は、インク吐出時及び非吐出時に吐出電極に印加する駆動電圧を、描画信号に応じて制御することができる。   Further, the ejection electrode 18 is connected to the drive voltage control unit 33 as shown in FIG. The drive voltage control unit 33 can control the drive voltage applied to the ejection electrodes during ink ejection and non-ejection according to the drawing signal.

つぎに、図1(A)に示すインクジェットヘッド10のガード電極20について説明する。図1(A)に示すように、ガード電極20は、絶縁基板32の表面上に形成されており、ガード電極20の表面は絶縁層34によって覆われている。図3に、ガード電極20の平面構造を模式的に示した。図3は、図1(A)のIII−III線矢視図であり、マルチチャネル構造のインクジェットヘッド10のガード電極20の平面構造を模式的に示している。図3に示すように、ガード電極20は、金属板などの各吐出電極に共通なシート状の電極であり、2次元的に配列されている各吐出口28の周囲に形成された吐出電極18に対応する位置に開口部36を有する。ガード電極20の開口部36は、吐出口28の形状と同様に矩形状に形成されている。ガード電極20の開口部36の長さ及び幅は、吐出口28の長さ及び幅よりも大きく形成されている。
ガード電極20は、隣接する吐出電極18間における電気力線を遮蔽して、電界干渉を抑制することができる。ガード電極20は、ガード電極制御部35と接続されており、ガード電極制御部35によって、描画信号の周波数に同期した所定のパルス電圧が印加される。そして、このようなパルス電圧が、インクジェットヘッドの記録動作時にガード電極20に印加されることによって、インクの濃縮性及び吐出性が制御される。ガード電極20に印加するパルス電圧の制御方法については後に詳しく説明する。
Next, the guard electrode 20 of the inkjet head 10 shown in FIG. As shown in FIG. 1A, the guard electrode 20 is formed on the surface of the insulating substrate 32, and the surface of the guard electrode 20 is covered with an insulating layer 34. FIG. 3 schematically shows the planar structure of the guard electrode 20. FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. 1A and schematically shows a planar structure of the guard electrode 20 of the multi-channel inkjet head 10. As shown in FIG. 3, the guard electrode 20 is a sheet-like electrode common to each discharge electrode such as a metal plate, and the discharge electrode 18 formed around each discharge port 28 arranged two-dimensionally. Has an opening 36 at a position corresponding to. The opening 36 of the guard electrode 20 is formed in a rectangular shape similar to the shape of the discharge port 28. The length and width of the opening 36 of the guard electrode 20 are formed to be larger than the length and width of the discharge port 28.
The guard electrode 20 can shield electric field lines between adjacent ejection electrodes 18 and suppress electric field interference. The guard electrode 20 is connected to the guard electrode control unit 35, and a predetermined pulse voltage synchronized with the frequency of the drawing signal is applied by the guard electrode control unit 35. Then, such a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 during the recording operation of the ink jet head, whereby the ink concentration and ejection properties are controlled. A method for controlling the pulse voltage applied to the guard electrode 20 will be described in detail later.

ガード電極20は、好ましい態様として、図1(A)に示すように、吐出電極18とは異なる層に形成され、その表面が絶縁層34によって被覆される。ガード電極20の表面を絶縁層34によって被覆することにより吐出口から漏れたインクがガード電極と接触することが防止される。
このような絶縁層34を有することにより、隣接する吐出電極18間における電界干渉を好適に防止できると共に、吐出電極18とガード電極20との間で、インクQの色材粒子が被膜化して放電することも防止できる。
As a preferred embodiment, the guard electrode 20 is formed in a layer different from the ejection electrode 18 and the surface thereof is covered with an insulating layer 34 as shown in FIG. By covering the surface of the guard electrode 20 with the insulating layer 34, the ink leaking from the ejection port is prevented from coming into contact with the guard electrode.
By having such an insulating layer 34, electric field interference between the adjacent ejection electrodes 18 can be suitably prevented, and the color material particles of the ink Q are coated between the ejection electrodes 18 and the guard electrodes 20 to discharge. Can also be prevented.

ここで、ガード電極20は、吐出電極18から発生する電気力線のうち、対応する吐出口28(以下、便宜的に「自チャンネル」とする)に作用する電気力線を確保しつつ、他の吐出口28(同様に「他チャンネル」とする)に設けられた吐出電極18の電気力線および他チャンネルへの電気力線を遮蔽するように設けられる。
ガード電極20が無い場合、インク液滴の吐出時に、吐出電極18の吐出口側の端部(以下、吐出電極の内縁部という)から生じる電気力線は、吐出電極18の内側、すなわち、吐出電極18の内縁部によって囲まれた領域内に収束して自チャンネルに作用し、インク液滴の吐出に必要な電界を生じさせる。一方、吐出電極18の吐出口側と逆側の端部(以下、吐出電極の外縁部という)から生じる電気力線は、その吐出電極18の外縁部よりも更に外側に発散して他チャンネルに影響を及ぼし、電界干渉を生じる。
Here, the guard electrode 20 secures the electric lines of force that act on the corresponding discharge ports 28 (hereinafter referred to as “own channels” for convenience) among the electric lines of force generated from the discharge electrodes 18. It is provided so as to shield the electric lines of force of the discharge electrode 18 provided in the discharge port 28 (also referred to as “other channels”) and the electric lines of force to the other channels.
In the absence of the guard electrode 20, the electric lines of force generated from the end of the discharge electrode 18 on the discharge port side (hereinafter referred to as the inner edge of the discharge electrode) during the discharge of ink droplets are inside the discharge electrode 18, that is, the discharge It converges in a region surrounded by the inner edge of the electrode 18 and acts on its own channel to generate an electric field necessary for discharging ink droplets. On the other hand, electric lines of force generated from the end of the discharge electrode 18 opposite to the discharge port side (hereinafter referred to as the outer edge of the discharge electrode) diverge further outward than the outer edge of the discharge electrode 18 and enter other channels. It affects and causes electric field interference.

以上の点を考慮すれば、ガード電極20の開口部36の幅及び長さは、自チャンネルへの電気力線を遮蔽しないように、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極18の幅及び長さよりも大きくするのが好ましい。すなわち、ガード電極20の吐出口28側の端部は、自チャンネルの吐出電極18の内縁部よりも、吐出口28から離間(後退)しているのが好ましい。
また、他チャンネルへの電気力線を効率的に遮蔽するためには、ガード電極20の開口部36の長さ及び幅は、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極18の外縁部間の間隔(外径)よりも小さくするのが好ましい。すなわち、ガード電極20の内縁部は、自チャンネルの吐出電極18の外縁部よりも、吐出口28に近接(前進)しているのが好ましい。本発明者の検討によれば、この近接量は、5μm以上、特に、10μm以上とするのが好ましい。
上記構成を有することにより、吐出口28からの吐出安定性を十分に確保した上で、隣接するチャンネル間における電界干渉に起因するインク着弾位置のバラツキ等を好適に抑制して、安定して高画質な画像記録を行うことが可能となる。
Considering the above points, the width and length of the opening 36 of the guard electrode 20 are set so that the electric field lines to the own channel are not shielded when viewed from the substrate plane. It is preferable to make it larger than the width and length. In other words, the end of the guard electrode 20 on the discharge port 28 side is preferably separated (retreated) from the discharge port 28 rather than the inner edge of the discharge electrode 18 of the own channel.
Further, in order to efficiently shield the lines of electric force to other channels, the length and width of the opening 36 of the guard electrode 20 are set so that the outer edge of the discharge electrode 18 of the own channel when viewed in the substrate plane. It is preferable to make it smaller than the interval (outer diameter). That is, it is preferable that the inner edge portion of the guard electrode 20 is closer (advanced) to the discharge port 28 than the outer edge portion of the discharge electrode 18 of the own channel. According to the study of the present inventor, this proximity amount is preferably 5 μm or more, particularly preferably 10 μm or more.
By having the above-described configuration, the ejection stability from the ejection port 28 is sufficiently ensured, and variations in the ink landing position due to electric field interference between adjacent channels are suitably suppressed, and the stability can be increased. It is possible to perform image recording with high image quality.

ガード電極20の開口部36を、吐出電極18の内縁部又は外縁部によって形成される形状と略相似形にし、ガード電極20の内縁部が、自チャンネルの吐出電極18の内縁部よりも吐出口28から離間(後退)し、吐出電極の外縁部よりも吐出口28に近接(前進)するように、ガード電極20を設けてもよい(すなわち、ガード電極20の開口部36を形成してもよい)。   The opening 36 of the guard electrode 20 is substantially similar to the shape formed by the inner edge or the outer edge of the ejection electrode 18, and the inner edge of the guard electrode 20 is more ejected than the inner edge of the ejection electrode 18 of its own channel. The guard electrode 20 may be provided so as to be separated from (retracted from) 28 and closer to (advance) the discharge port 28 than the outer edge of the discharge electrode (that is, the opening 36 of the guard electrode 20 may be formed). Good).

また、以上の例では、ガード電極20は、各吐出電極18に共通のシート状電極としているが、本発明はこれには限定されず、各吐出口間において、他チャンネルの電気力線を遮蔽できるように設けられていれば、どのような形状又は構造でも良い。例えば、ガード電極は、各吐出口の間に網目状に設けられていても良い。また、マトリクス状に配列されている複数の吐出口において、例えば、行方向と列方向で隣接する吐出口の間隔が異なる場合には、電界干渉を生じない程十分離れている吐出口の間にはガード電極を設けずに、近接している吐出口の間にのみガード電極を設けても良い。また、ガード電極は、マトリクス状に配置されている各吐出電極に共通の構造でなくても良く、マトリクス状の吐出電極の列ごと若しくは行ごと、又は千鳥配列ごとに共通になるような構造にしてもよい。この場合は、マトリクス状の吐出電極の列ごと若しくは行ごと、又は千鳥配列に共通に設けられたそれぞれのガード電極に対応するように、個別にガード電極制御部を設けてもよいし、1つのガード電極制御部にそれぞれのガード電極を接続して、それぞれのガード電極を個別に又は共通に制御してもよい。ここで、用語「共通」とは、構造的な共通を意味するのみならず、電気的な共通も含む概念である。したがって、ガード電極が互いに構造的には独立した構造を有していても、電気的に接続されて共通になっていれば、上記の共通を満たす。   In the above example, the guard electrode 20 is a sheet-like electrode common to the discharge electrodes 18, but the present invention is not limited to this, and the electric lines of force of other channels are shielded between the discharge ports. Any shape or structure may be used as long as it is provided. For example, the guard electrode may be provided in a mesh shape between the discharge ports. In addition, in a plurality of discharge ports arranged in a matrix, for example, when the intervals between adjacent discharge ports in the row direction and the column direction are different, between the discharge ports sufficiently separated so as not to cause electric field interference. May not be provided with a guard electrode, but may be provided only between adjacent outlets. In addition, the guard electrode does not have to have a structure common to the discharge electrodes arranged in a matrix, but has a structure that is common to each column or row of the matrix-like discharge electrodes or each staggered arrangement. May be. In this case, a guard electrode control unit may be provided individually so as to correspond to each guard electrode provided in common for each column or row of the matrix-like ejection electrodes or in a staggered arrangement. You may connect each guard electrode to a guard electrode control part, and may control each guard electrode individually or in common. Here, the term “common” means not only a structural common but also an electric common concept. Therefore, even if the guard electrodes have a structure that is structurally independent from each other, the above-described common is satisfied as long as they are electrically connected and common.

上記いずれの形状のガード電極の場合も、図1(A)に示すように、自チャンネルの吐出電極18に対して、ガード電極20の内縁部が、吐出電極18の内縁部よりも吐出口28から離間し、吐出電極18の外縁部より吐出口28に近接するように、ガード電極20を形成すればよい。
ここでは、ガード電極20の開口部36の形状を、吐出口28の形状と略同様の形状にしたが、これに限定されるものではなく、隣接する吐出電極18間における電気力線を遮蔽して電界干渉を防止することができれば、任意の形状にすることができる。例えば、円形や楕円形、正方形、ひし形などの形状でガード電極20の開口部36を形成することができる。
In the case of any of the above-described guard electrodes, as shown in FIG. 1A, the inner edge portion of the guard electrode 20 is larger than the inner edge portion of the discharge electrode 18 with respect to the discharge electrode 18 of its own channel. The guard electrode 20 may be formed so as to be separated from the outer periphery of the discharge electrode 18 and closer to the discharge port 28 than the outer edge of the discharge electrode 18.
Here, the shape of the opening 36 of the guard electrode 20 is substantially the same as the shape of the discharge port 28, but the shape is not limited to this, and the lines of electric force between the adjacent discharge electrodes 18 are shielded. As long as the electric field interference can be prevented, it can be formed into an arbitrary shape. For example, the opening 36 of the guard electrode 20 can be formed in a shape such as a circle, an ellipse, a square, or a rhombus.

つぎに、図1(A)に示したインクジェットヘッド10のインクガイド14について説明する。インクガイド14は、所定の厚みを有するセラミック製平板からなり、各吐出口28(吐出部)に対応してヘッド基板12の上に配置されている。インクガイド14は、吐出口28の長辺方向の長さに応じてわずかに幅広に形成されている。上述したように、インクガイド14は、吐出口28を通過し、その先端部分14aが吐出口基板16の記録媒体P側の表面(絶縁層34の表面)よりも上方に突出している。   Next, the ink guide 14 of the inkjet head 10 shown in FIG. The ink guide 14 is made of a ceramic flat plate having a predetermined thickness, and is disposed on the head substrate 12 corresponding to each ejection port 28 (ejection unit). The ink guide 14 is formed to be slightly wider according to the length of the ejection port 28 in the long side direction. As described above, the ink guide 14 passes through the ejection port 28, and the tip end portion 14 a projects upward from the surface of the ejection port substrate 16 on the recording medium P side (the surface of the insulating layer 34).

インクガイド14の先端部分14aは、インクの流れ方向に平行な断面形状が、対向電極24側へ向かうに従って次第に細くなる略三角形(ないしは台形)になるように成形されている。インクガイド14は、先端部分14aの傾斜面がインクの流れ方向と交差するように配置される。これにより、吐出口28に流入するインクがインクガイド14の先端部分14aの傾斜面に沿って先端部分14aの頂点に到達するので、吐出口28にインクのメニスカスが安定して形成される。
また、インクガイド14を吐出口28の長辺方向に幅広に形成することで、インク流れに直交する方向の幅を短くすることができ、インクの流れに及ぼす影響を少なくすることができ、かつ後述するメニスカスを安定して形成させることができる。
The front end portion 14a of the ink guide 14 is shaped so that the cross-sectional shape parallel to the ink flow direction becomes a substantially triangular shape (or trapezoid) that gradually becomes thinner toward the counter electrode 24 side. The ink guide 14 is disposed such that the inclined surface of the tip portion 14a intersects the ink flow direction. As a result, the ink flowing into the ejection port 28 reaches the apex of the distal end portion 14 a along the inclined surface of the distal end portion 14 a of the ink guide 14, so that an ink meniscus is stably formed at the ejection port 28.
Further, by forming the ink guide 14 wider in the long side direction of the ejection port 28, the width in the direction perpendicular to the ink flow can be shortened, and the influence on the ink flow can be reduced, and A meniscus described later can be formed stably.

なお、インクガイド14の形状は、インクQ内の色材を吐出口基板16の吐出口28を通って先端部分14aに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分14aが対向電極に向かうに従って細くなるような形状でなくても良く、適宜変更することができる。例えば、インクガイド14の中央部分に、図中上下方向に毛細管現象によってインクQを先端部分14aに集めるインク案内溝となる切り欠きが形成されていても良い。また、図1(B)では、吐出口の形状に応じて、インク流方向に長い板状の形状としたが、これに限定されず、角柱にしてもよい。
また、インクガイド14は、その最先端部に、金属が蒸着されていることが好ましく、インクガイド14の最先端部に金属を蒸着させることにより、インクガイド14の先端部分14aの誘電率が実質的に大きくなる。これにより、吐出電極に駆動電圧が印加されたときに、インクガイド14に強電界を生じさせやすくなり、インクの吐出性を向上することができる。
The shape of the ink guide 14 is not particularly limited as long as the color material in the ink Q can be concentrated to the tip portion 14a through the discharge port 28 of the discharge port substrate 16, and for example, the tip portion 14a has a shape. The shape does not have to be thinner as it goes toward the counter electrode, and can be changed as appropriate. For example, a cutout serving as an ink guide groove that collects the ink Q in the front end portion 14a may be formed in the center portion of the ink guide 14 in the vertical direction in the drawing by capillary action. In FIG. 1B, a plate-like shape that is long in the ink flow direction is used in accordance with the shape of the ejection port. However, the shape is not limited to this, and a prism may be used.
In addition, the ink guide 14 is preferably formed by depositing metal on the most distal portion thereof, and the dielectric constant of the tip portion 14a of the ink guide 14 is substantially reduced by depositing metal on the most distal portion of the ink guide 14. Become bigger. As a result, when a drive voltage is applied to the ejection electrode, a strong electric field is easily generated in the ink guide 14, and the ink ejection performance can be improved.

本実施形態のインクジェットヘッド10は、図1(A)に示すように、好ましい形態として、ヘッド基板12に吐出口28にインクを誘導するインク誘導堰40が設けられている。このインク誘導堰40について、図4(A)及び(B)を参照しながら以下に詳しく説明する。
図4(A)は、図1のインクジェットヘッド10における吐出部近傍の構成を示す部分断面斜視図である。同図では、インク誘導堰40の構造を明示するために、吐出口基板16をインクガイド14の略中央の位置でインク流方向に沿って切断して示している。
As shown in FIG. 1A, the ink jet head 10 of the present embodiment is provided with an ink guide weir 40 that guides ink to the ejection port 28 on the head substrate 12 as a preferred form. The ink guide weir 40 will be described in detail below with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B).
FIG. 4A is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration in the vicinity of the ejection portion in the inkjet head 10 of FIG. In the drawing, in order to clearly show the structure of the ink guide weir 40, the discharge port substrate 16 is shown cut along the ink flow direction at a substantially central position of the ink guide 14.

インク誘導堰40は、ヘッド基板12のインク流路30側の面、すなわちインク流路30の底面で、インクガイド14のインク流方向(矢印方向)の上流側および下流側に設けられている。インク誘導堰40は、インク流方向に対して、吐出口28に対応する位置の近傍から吐出口28の中心に対応する位置に向かって、吐出口基板16に漸次近接するように傾斜した面を有している。すなわち、インク誘導堰40は、インク流方向に沿って、吐出口28に向かって傾斜する形状を有している。   The ink guide weirs 40 are provided on the upstream side and the downstream side of the ink flow direction (arrow direction) of the ink guide 14 on the ink channel 30 side surface of the head substrate 12, that is, the bottom surface of the ink channel 30. The ink guide weir 40 has a surface inclined so as to gradually approach the ejection port substrate 16 from the vicinity of the position corresponding to the ejection port 28 toward the position corresponding to the center of the ejection port 28 with respect to the ink flow direction. Have. That is, the ink guide weir 40 has a shape that is inclined toward the ejection port 28 along the ink flow direction.

また、インク誘導堰40は、インク流に直交する方向には、吐出口28と略同一の幅を有し、底面から垂設する壁面を有する形状とされている。また、インク誘導堰40は、吐出口28を塞ぐことなく、インクQの流路を確保するように、吐出口基板16のインク流路30側の面、すなわちインク流路30の上面から所定の間隔を置いて設けられている。このようなインク誘導堰40は、各々の吐出部にそれぞれ設けられている。   In addition, the ink guide weir 40 has a shape having a width substantially the same as the ejection port 28 in the direction orthogonal to the ink flow and having a wall surface extending from the bottom surface. In addition, the ink guide weir 40 does not block the discharge port 28 and secures a flow path for the ink Q from the surface on the ink flow channel 30 side of the discharge port substrate 16, that is, from the upper surface of the ink flow channel 30. It is provided at intervals. Such an ink guide weir 40 is provided in each discharge part.

このように、インク流路30の底面に、インク流方向に沿って、吐出口28に向かって傾斜するインク誘導堰40を設けることによって、吐出口28へ向かうインク流が形成され、インクQが吐出口28のインク流路30側の開口部に誘導される。そのため、インクQを吐出口28内部へ好適に流入させることができ、インクの粒子供給性をより向上させることができる。さらに吐出口の目詰まりも、より確実に防止することができる。   Thus, by providing the ink guide weir 40 that is inclined toward the ejection port 28 along the ink flow direction on the bottom surface of the ink flow path 30, an ink flow toward the ejection port 28 is formed, and the ink Q The discharge port 28 is guided to the opening on the ink flow path 30 side. Therefore, the ink Q can be suitably flown into the discharge port 28, and the ink particle supply property can be further improved. Furthermore, clogging of the discharge port can be prevented more reliably.

インク誘導堰40のインク流方向の長さlは、隣接する吐出口と干渉しない範囲で、インクQを吐出口28へ好適に誘導できるように適宜設定されればよいが、図4(B)に示すように、インク誘導堰40の最高部の高さhに対し、3倍以上(l/h≧3)とするのが好ましく、8倍以上(l/h≧8)とするのがより好ましい。   The length l of the ink guiding weir 40 in the ink flow direction may be set as appropriate so that the ink Q can be suitably guided to the ejection port 28 within a range that does not interfere with the adjacent ejection port. As shown in FIG. 4, the height h of the highest part of the ink guide weir 40 is preferably 3 times or more (l / h ≧ 3), more preferably 8 times or more (l / h ≧ 8). preferable.

インク誘導堰40のインク流と直交する方向の幅は、吐出口28と同等か、若干広いのが好ましい。また、インク誘導堰40の幅は、図示例のように均一なものには限定されず、幅が漸減するものや漸増するもの等であってもよい。また、その壁面も、垂直面には限定されず、傾斜面等であってもよい。   The width of the ink guide weir 40 in the direction perpendicular to the ink flow is preferably equal to or slightly wider than the ejection port 28. Further, the width of the ink guide weir 40 is not limited to a uniform one as shown in the drawing, and may be one in which the width gradually decreases or one in which the width gradually increases. Further, the wall surface is not limited to a vertical surface, and may be an inclined surface or the like.

インク誘導堰40の傾斜面(インク誘導面)は、インクQを吐出口28に誘導するのに好適な形状とすればよく、一定の傾斜角を有する斜面であってもよいし、傾斜角が変化する面や、湾曲面であってもよい。また、その表面は、平滑面には限定されず、インク流方向に、あるいは吐出口28の中心部に向かって放射状に、1条以上の畝や溝等が形成されていてもよい。   The inclined surface (ink guiding surface) of the ink guide weir 40 may be a shape suitable for guiding the ink Q to the ejection port 28, and may be a slope having a certain tilt angle. It may be a changing surface or a curved surface. The surface is not limited to a smooth surface, and one or more wrinkles, grooves, or the like may be formed in the ink flow direction or radially toward the center of the ejection port 28.

また、インク誘導堰40の上部のインクガイド14との接部近傍は、図示例のように段差を有することなく、滑らかにつながる形状としてもよい。   Further, the vicinity of the contact portion of the upper part of the ink guide weir 40 with the ink guide 14 may have a smoothly connected shape without a step as in the illustrated example.

図示例では、インク誘導堰40がインクガイド14の上流側および下流側に配置された形態としているが、吐出口28の上流側および下流側に斜面を有する台形状のインク誘導堰40を設け、その上部にインクガイド14を立設する形態としてもよいし、インクガイド14およびインク誘導堰40を一体的に形成してもよい。このように、インク誘導堰40は、インクガイド14と別々に、または、一体的に形成されて、ヘッド基板12に取り付けられてもよいし、あるいは、従来公知の掘削手段によりヘッド基板12を削り出して形成されてもよい。   In the illustrated example, the ink guide weir 40 is arranged on the upstream side and the downstream side of the ink guide 14, but a trapezoidal ink guide weir 40 having slopes on the upstream side and the downstream side of the ejection port 28 is provided. The ink guide 14 may be erected on the upper portion, or the ink guide 14 and the ink guide weir 40 may be integrally formed. As described above, the ink guide weir 40 may be formed separately or integrally with the ink guide 14 and attached to the head substrate 12, or the head substrate 12 is shaved by a conventionally known excavation means. It may also be formed.

なお、インク誘導堰40は、吐出口28の上流側に設けられていれば良いが、図示例のように、吐出口28の下流側にも、インク液滴Rの吐出方向の高さが吐出口28から遠ざかるにつれて低くなるように設けられているのが好ましい。これにより、上流側のインク誘導堰40によって吐出口28に向かって誘導されたインクQが滑らかに下流側へ流れるので、インクQが乱流になることなく、インク流の安定を保つことができ、吐出安定性を保つことができる。   The ink guide weir 40 may be provided on the upstream side of the ejection port 28, but the height in the ejection direction of the ink droplets R is also ejected on the downstream side of the ejection port 28 as shown in the illustrated example. It is preferable to be provided so as to become lower as the distance from the outlet 28 increases. As a result, the ink Q guided toward the discharge port 28 by the upstream ink guide weir 40 flows smoothly to the downstream side, so that the ink Q does not become turbulent and the ink flow can be kept stable. , Discharge stability can be maintained.

図4に示した例では、インク誘導堰40は、ヘッド基板12の上面に配置したが、これに限定されず、例えば、ヘッド基板12にインク流溝を形成し、このインク流溝の内部に図4に示したような構造のインク誘導堰を設けても良い。
例えば、図1(A)において、インク流方向に沿って、吐出口28に対応する位置を通過するような所定の溝深さのインク流溝をヘッド基板12の上面に形成する。そして、インク流溝の、吐出口28に対応する位置にインク流方向に沿って吐出口28に向かって傾斜する面を有するインク誘導堰を設ける。このように、インク流溝をヘッド基板に形成することによって、インク流路30を流れるインクの多くを選択的にインク流溝に流すことができる。また、このインク流溝に、図4に示したインク誘導堰40を形成することによって、インク流溝を流れるインクを吐出口28の内部に好適に流入させることができ、インクガイド14の先端部分14aへのインクの供給性を向上させることができる。
In the example shown in FIG. 4, the ink guide weir 40 is disposed on the upper surface of the head substrate 12, but is not limited thereto. For example, an ink flow groove is formed in the head substrate 12, and the ink flow groove is formed inside the ink flow groove. An ink guide weir having a structure as shown in FIG. 4 may be provided.
For example, in FIG. 1A, an ink flow groove having a predetermined groove depth is formed on the upper surface of the head substrate 12 so as to pass through a position corresponding to the ejection port 28 along the ink flow direction. Then, an ink guide weir having a surface inclined toward the discharge port 28 along the ink flow direction is provided at a position corresponding to the discharge port 28 of the ink flow groove. Thus, by forming the ink flow groove on the head substrate, most of the ink flowing through the ink flow path 30 can be selectively flowed to the ink flow groove. Further, by forming the ink guide weir 40 shown in FIG. 4 in the ink flow groove, the ink flowing through the ink flow groove can be suitably flown into the discharge port 28, and the tip portion of the ink guide 14 Ink supply to 14a can be improved.

つぎに、インクジェットヘッド10のインク液滴Rの吐出面と対面して配置される対向電極24について説明する。対向電極24は、図1(A)に示すように、インクガイド14の先端部分14aに対向する位置に配置され、接地される電極基板24aと、電極基板24aの図中下側の表面、すなわちインクジェットヘッド10側の表面に配置される絶縁シート24bで構成される。
この対向電極24の図中下側の表面、すなわち絶縁シート24bの表面に、記録媒体Pが例えば静電吸着によって保持される。対向電極24(絶縁シート24b)は、記録媒体Pのプラテンとして機能する。
Next, the counter electrode 24 arranged to face the ink droplet discharge surface of the inkjet head 10 will be described. As shown in FIG. 1A, the counter electrode 24 is disposed at a position facing the tip portion 14a of the ink guide 14, and is grounded, and the lower surface of the electrode substrate 24a in the drawing, It is comprised by the insulating sheet 24b arrange | positioned on the surface at the side of the inkjet head 10.
The recording medium P is held on the lower surface of the counter electrode 24 in the drawing, that is, the surface of the insulating sheet 24b by, for example, electrostatic adsorption. The counter electrode 24 (insulating sheet 24b) functions as a platen of the recording medium P.

対向電極24の絶縁シート24bに保持された記録媒体Pは、少なくとも記録時には、帯電ユニット26によって、吐出電極18に印加される駆動電圧と逆極性の所定の負の高電圧に帯電される。その結果、記録媒体Pは負帯電して負の高電圧にバイアスされ、吐出電極18に対する実質的な対向電極として作用し、かつ、対向電極24の絶縁シート24bに静電吸着される。   The recording medium P held on the insulating sheet 24b of the counter electrode 24 is charged to a predetermined negative high voltage having a polarity opposite to the drive voltage applied to the ejection electrode 18 by the charging unit 26 at least during recording. As a result, the recording medium P is negatively charged and biased to a negative high voltage, acts as a substantial counter electrode with respect to the ejection electrode 18, and is electrostatically adsorbed to the insulating sheet 24 b of the counter electrode 24.

帯電ユニット26は、記録媒体Pを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器26aと、スコロトロン帯電器26aに負の高電圧を供給するバイアス電圧源26bとを有している。なお、本発明に用いられる帯電ユニット26の帯電手段としては、スコロトロン帯電器26aに限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針などの種々の放電手段を用いることができる。   The charging unit 26 includes a scorotron charger 26a for charging the recording medium P to a negative high voltage, and a bias voltage source 26b for supplying a negative high voltage to the scorotron charger 26a. The charging means of the charging unit 26 used in the present invention is not limited to the scorotron charger 26a, and various discharging means such as a corotron charger, a solid charger, and a discharge needle can be used.

また、図示例においては、対向電極24を電極基板24aと絶縁シート24bとで構成し、記録媒体Pを、帯電ユニット26によって負の高電圧に帯電させることにより、バイアス電圧を印加して対向電極として作用させ、かつ、絶縁シート24bの表面に静電吸着させているが、本発明はこれに限定されず、対向電極24を電極基板24aのみで構成し、対向電極24(電極基板24a自体)を負の高電圧のバイアス電圧源に接続して、負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極24の表面に記録媒体Pを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Pの対向電極24への静電吸着と、記録媒体Pへの負の高電圧への帯電または対向電極24への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、対向電極24による記録媒体Pの保持は、記録媒体Pの静電吸着に限られず、他の保持方法や保持手段を用いても良い。
In the illustrated example, the counter electrode 24 includes an electrode substrate 24a and an insulating sheet 24b, and the recording medium P is charged to a negative high voltage by the charging unit 26, whereby a bias voltage is applied to the counter electrode. However, the present invention is not limited to this, and the counter electrode 24 is constituted only by the electrode substrate 24a, and the counter electrode 24 (electrode substrate 24a itself) is formed. May be connected to a negative high voltage bias voltage source so as to be constantly biased to a negative high voltage so that the recording medium P is electrostatically attracted to the surface of the counter electrode 24.
Further, the electrostatic adsorption of the recording medium P to the counter electrode 24 and the charging of the recording medium P to a negative high voltage or the application of a negative bias high voltage to the counter electrode 24 are separate negative high voltage sources. The holding of the recording medium P by the counter electrode 24 is not limited to the electrostatic adsorption of the recording medium P, and other holding methods and holding means may be used.

以上、本発明のインクジェットヘッド10の構造について詳細に説明した。つぎに、このような構造を有するインクジェットヘッドのインク吐出の動作について図1及び図5を用いて説明する。なお、色材粒子の極性が正荷電の場合を例に説明するが、色材粒子の極性が逆の場合、すなわち、負荷電の場合は、電圧値は逆極性とされる。   The structure of the inkjet head 10 of the present invention has been described in detail above. Next, the ink discharge operation of the inkjet head having such a structure will be described with reference to FIGS. Although the case where the polarity of the color material particles is positively charged will be described as an example, when the polarity of the color material particles is reversed, that is, in the case of negative charge, the voltage value is reversed.

図5に、画像データや印字データ等の描画信号(吐出データ信号)の波形と、吐出電極に印加される駆動電圧波形(パルス波形)と、ガード電極に印加されるパルス電圧の電圧波形A〜Dを示した。図5の上段に示した描画信号は、インクの吐出と非吐出の指示に利用され、この描画信号に基づいてインクの吐出が制御される。吐出電極に印加される駆動電圧(パルス電圧)の周期及びパルス幅は、図5に示すように、描画信号の周期及びパルス幅と同じである。また、吐出電極18に印加される駆動電圧Vpは、例えば、+300[V]に設定される。吐出電極18に駆動電圧を印加しない場合は、吐出電極18は、例えば、0[V]に設定される。駆動電圧の電圧値は、上記値に限定されず、吐出電極18に駆動電圧を印加したときに確実にインクを吐出させることができれば、任意の電圧値に設定することができる。   FIG. 5 shows a waveform of a drawing signal (discharge data signal) such as image data and print data, a drive voltage waveform (pulse waveform) applied to the discharge electrode, and a voltage waveform A to pulse voltage applied to the guard electrode. D was shown. The drawing signal shown in the upper part of FIG. 5 is used for instructing ink ejection and non-ejection, and ink ejection is controlled based on the drawing signal. The period and pulse width of the drive voltage (pulse voltage) applied to the ejection electrodes are the same as the period and pulse width of the drawing signal as shown in FIG. Further, the drive voltage Vp applied to the ejection electrode 18 is set to +300 [V], for example. When no drive voltage is applied to the ejection electrode 18, the ejection electrode 18 is set to 0 [V], for example. The voltage value of the drive voltage is not limited to the above value, and can be set to an arbitrary voltage value as long as ink can be reliably ejected when the drive voltage is applied to the ejection electrode 18.

図1(A)に示すインクジェットヘッドの記録動作時には、吐出電極18には、図5の駆動電圧波形に示すようなタイミングで駆動電圧が印加される。すなわち、描画信号に同期して、インクを吐出するための駆動電圧が吐出電極18に印加される。インクの吐出を指示する描画信号(図中、onで示した信号)が、吐出電極18に接続された駆動電圧制御部33に供給されると、その描画信号と同じタイミングで吐出電極18に駆動電圧が印加される。これにより、吐出電極18からインクの吐出に作用する電界が発生し、吐出口28からインクが吐出される。
一方、インクの非吐出を指示する描画信号(図中、offで示した信号)が駆動電圧制御部に供給された場合には、1パルス周期中は、吐出電極18には駆動電圧は印加されずに0[V]とされる。このため、吐出電極18からは吐出のための電界は発生しないので、吐出口28からインクは吐出されない。なお、インクジェットヘッド10のインクの吐出作用については、後に詳しく説明する。図5において、描画信号の1パルス周期が記録媒体に1ドット又は1画素を形成するのに要する時間に相当する。
In the recording operation of the ink jet head shown in FIG. 1A, a driving voltage is applied to the ejection electrode 18 at a timing as shown in the driving voltage waveform of FIG. That is, a driving voltage for ejecting ink is applied to the ejection electrode 18 in synchronization with the drawing signal. When a drawing signal instructing ink ejection (a signal indicated by “on” in the drawing) is supplied to the drive voltage control unit 33 connected to the ejection electrode 18, the ejection electrode 18 is driven at the same timing as the rendering signal. A voltage is applied. As a result, an electric field that acts on ink ejection from the ejection electrode 18 is generated, and ink is ejected from the ejection port 28.
On the other hand, when a drawing signal instructing non-ejection of ink (a signal indicated by “off” in the drawing) is supplied to the drive voltage control unit, the drive voltage is applied to the ejection electrode 18 during one pulse period. Without being set to 0 [V]. For this reason, since an electric field for ejection is not generated from the ejection electrode 18, ink is not ejected from the ejection port 28. The ink ejection action of the inkjet head 10 will be described in detail later. In FIG. 5, one pulse cycle of the drawing signal corresponds to the time required to form one dot or one pixel on the recording medium.

図5に示した駆動電圧波形においては、駆動電圧のパルス幅は、描画信号のパルス幅と同じ幅に設定しているが、これに限定されず、描画信号のパルス幅よりも長く又は短くしてもよい。このように、吐出電極18に印加する駆動電圧のパルス幅、すなわち、駆動電圧の印加時間を長く又は短く調整すれば、吐出口28から吐出させるインクの量を調整することができ、これにより、記録媒体に形成される1画素の階調を調整することができる。   In the drive voltage waveform shown in FIG. 5, the pulse width of the drive voltage is set to the same width as the pulse width of the drawing signal. However, the present invention is not limited to this, and it is longer or shorter than the pulse width of the drawing signal. May be. Thus, if the pulse width of the driving voltage applied to the ejection electrode 18, that is, the application time of the driving voltage is adjusted to be longer or shorter, the amount of ink ejected from the ejection port 28 can be adjusted. The gradation of one pixel formed on the recording medium can be adjusted.

つぎに、このような記録動作時にガード電極20に印加する電圧について図1(A)、図5、図6(A)及び(B)を参照しながら説明する。図5に示した電圧波形A〜Dは、それぞれ、ガード電極20に印加するパルス電圧の例である。図6(A)は、吐出電極18に駆動電圧を印加したときの吐出口28の様子を模式的に示す図であり、図6(B)は、吐出電極18に駆動電圧が印加されていないとき(又は低電圧が印加されているとき)の吐出口28の様子を模式的に示した図である。   Next, the voltage applied to the guard electrode 20 during such a recording operation will be described with reference to FIGS. 1 (A), 5, 6 (A) and (B). The voltage waveforms A to D shown in FIG. 5 are examples of pulse voltages applied to the guard electrode 20, respectively. FIG. 6A is a diagram schematically illustrating the state of the ejection port 28 when a driving voltage is applied to the ejection electrode 18, and FIG. 6B is a diagram in which no driving voltage is applied to the ejection electrode 18. It is the figure which showed typically the mode of the discharge outlet 28 at the time (or when a low voltage is applied).

まず、電圧波形Aに従ってパルス電圧をガード電極10に印加した場合の動作について説明する。なお、以下の説明において、ガード電極20に印加するパルス電圧の電圧波形はガード電極20に接続されたガード電極制御部35において生成される。図5に示すように、電圧波形Aに従えば、吐出電極18に印加される駆動電圧の信号と同じ周波数を有し、その位相は駆動電圧信号よりも180度遅延したパルス電圧がガード電極20に印加される。すなわち、吐出電極18に印加される駆動電圧信号と逆相のパルス電圧信号がガード電極10に印加される。パルス電圧の正電圧Vg+は、例えば、+300[V]に設定され、負電圧Vg−は、例えば、−200[V]に設定される。ガード電極20には、インクの吐出及び非吐出に係わらず、正電圧Vg+と負電圧Vg−が、一定の周期で交互に切り替わって印加される。 First, the operation when a pulse voltage is applied to the guard electrode 10 according to the voltage waveform A will be described. In the following description, the voltage waveform of the pulse voltage applied to the guard electrode 20 is generated in the guard electrode control unit 35 connected to the guard electrode 20. As shown in FIG. 5, according to the voltage waveform A, the pulse voltage having the same frequency as the signal of the drive voltage applied to the ejection electrode 18 and having a phase delayed by 180 degrees from the drive voltage signal is generated by the guard electrode 20. To be applied. That is, a pulse voltage signal having a phase opposite to that of the drive voltage signal applied to the ejection electrode 18 is applied to the guard electrode 10. The positive voltage V g + of the pulse voltage is set to +300 [V], for example, and the negative voltage V g− is set to −200 [V], for example. Regardless of whether ink is ejected or not, a positive voltage V g + and a negative voltage V g− are alternately applied to the guard electrode 20 with a constant period.

図5に示した電圧波形Aに従ってガード電極20に印加するパルス電圧を制御した場合、1パルス周期中で、吐出電極18に駆動電圧が印加されている間、すなわちインクを吐出する間(以下、インク吐出時という)は、ガード電極20には、−200[V]の負電圧Vg−が印加される。このとき、吐出口28には、図6(A)に示すように、吐出電極18からガード電極20に向かう電界Eが形成される。この電界Eによって、吐出口28のインク中の色材粒子には、図6(A)に示すように、インクの表面に向かう向き(インクの吐出方向)の静電力Fが作用する。これにより、吐出口28に存在するインクの表面に、正に荷電した色材粒子が泳動し、吐出口28においてインクが濃縮される。そして、インクガイド14の先端部分14aのインクが、対向電極24による引力によって引きつけられ、そのインクの一部がインク液滴となって対向電極24に向かって吐出する。これにより、対向電極24に配置されている記録媒体Pの表面にインク液滴のドットが形成される。このように、吐出電極18に駆動電圧を印加すると同時に、ガード電極20に負電圧Vg−を印加して、吐出口28に色材粒子を凝集させて、濃縮されたインクを吐出口28から吐出させることができる。 When the pulse voltage applied to the guard electrode 20 is controlled according to the voltage waveform A shown in FIG. 5, the drive voltage is applied to the ejection electrode 18 during one pulse period, that is, while ink is ejected (hereinafter, referred to as “the discharge voltage”). The negative voltage V g− of −200 [V] is applied to the guard electrode 20 when the ink is discharged). At this time, as shown in FIG. 6A, an electric field E 1 from the discharge electrode 18 toward the guard electrode 20 is formed at the discharge port 28. As shown in FIG. 6A, the electrostatic field F 1 in the direction toward the ink surface (ink ejection direction) acts on the color material particles in the ink at the ejection port 28 by the electric field E 1 . As a result, positively charged color material particles migrate to the surface of the ink present at the ejection port 28, and the ink is concentrated at the ejection port 28. The ink at the tip portion 14 a of the ink guide 14 is attracted by the attractive force of the counter electrode 24, and a part of the ink is ejected toward the counter electrode 24 as ink droplets. Thereby, dots of ink droplets are formed on the surface of the recording medium P arranged on the counter electrode 24. As described above, the drive voltage is applied to the ejection electrode 18 and simultaneously, the negative voltage V g− is applied to the guard electrode 20, the color material particles are aggregated in the ejection port 28, and the concentrated ink is discharged from the ejection port 28. Can be discharged.

一方、図5の電圧波形Aに示すように、1パルス周期中で、吐出電極18への駆動電圧の印加を終了し、吐出電極18が0[V]になると(以下、停止時という)、パルス電圧は負電圧Vg−(−200[V])から正電圧Vg+(+300[V])に変化する。このとき、吐出口28には、図6(B)に示すように、ガード電極20から吐出電極18に向かう電界Eが形成される。そして、この電界Eによって、吐出口28のインクに含まれる色材粒子には、対向電極24に向かう向きと逆向きの静電力Fが作用する。このため、吐出口28のインクのメニスカスMの位置は、対向電極24に向かう向きの静電力Fが作用している場合に比べてインク流路30側(図中、下向き)に抑えられ、吐出口28でのインクの濃縮性は維持されたままで、インクの不要なあふれが防止される。このように、吐出電極18に印加する駆動電圧が0[V](または低電圧レベル)になると同時に、ガード電極20に、色材粒子と同極性の正電圧Vg+を印加することによって、吐出口28に形成されるインクが吐出されにくくすることができ、これによりインクジェットヘッドに振動が与えられても、吐出口28から、意図しないインクがあふれ出ることが防止され、振動に対する描画の安定性を高めることができる。 On the other hand, as shown in the voltage waveform A of FIG. 5, when the application of the drive voltage to the ejection electrode 18 is completed and the ejection electrode 18 becomes 0 [V] in one pulse period (hereinafter referred to as stop), The pulse voltage changes from the negative voltage V g− (−200 [V]) to the positive voltage V g + (+300 [V]). At this time, the discharge port 28, as shown in FIG. 6 (B), the electric field E 2 directed from the guard electrode 20 to the ejection electrode 18 is formed. Then, the electrostatic force F 2 in the direction opposite to the direction toward the counter electrode 24 acts on the color material particles contained in the ink at the ejection port 28 by the electric field E 2 . For this reason, the position of the meniscus M of the ink at the ejection port 28 is suppressed to the ink flow path 30 side (downward in the drawing) as compared with the case where the electrostatic force F 1 directed toward the counter electrode 24 is acting. The ink concentration at the ejection port 28 is maintained, and unnecessary overflow of the ink is prevented. As described above, the driving voltage applied to the ejection electrode 18 becomes 0 [V] (or a low voltage level), and at the same time, the positive voltage V g + having the same polarity as that of the color material particles is applied to the guard electrode 20, thereby The ink formed at the outlet 28 can be made difficult to be ejected, and even if vibration is given to the ink jet head, unintentional ink is prevented from overflowing from the ejection port 28, and the drawing stability against vibration is improved. Can be increased.

以上説明したように、図5の電圧波形Aに基づいてガード電極20にパルス電圧を印加した場合には、インクを吐出する際に、吐出電極18に駆動電圧(正電圧)が印加されるとともに、ガード電極20に負電圧Vg−が印加され、吐出電極18からガード電極に向かう電界に基づく静電力によって、吐出口28のインク液面に色材粒子が泳動してインクが濃縮された状態となる。一方、インクの吐出前に、ガード電極20に正電圧Vg+が印加され、対向電極24に向かう向きと逆向きの静電力が吐出口20のインクのメニスカスMに働き、吐出口28でのインクの濃縮性は維持したままで、インクの不要なあふれが防止される。このようにガード電極20に印加するパルス電圧を制御すれば、吐出電極18に駆動電圧が印加される直前までは、対向電極に向かう向きと逆向きの静電力によって吐出口28からインクがあふれないように、静電力を利用してインクのメニスカスを抑えておくことができる。そして、駆動電圧が印加されると同時又は略同時に、吐出口28のインク液面に色材粒子を凝集させるとともに、吐出口28のインクのメニスカスを開放させて、吐出口28から濃縮されたインクを速やかに吐出させることができる。 As described above, when a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 based on the voltage waveform A in FIG. 5, a drive voltage (positive voltage) is applied to the ejection electrode 18 when ejecting ink. A state in which the negative voltage V g− is applied to the guard electrode 20 and the color material particles migrate to the ink liquid surface of the ejection port 28 by the electrostatic force based on the electric field from the ejection electrode 18 toward the guard electrode, thereby concentrating the ink. It becomes. On the other hand, a positive voltage V g + is applied to the guard electrode 20 before the ink is discharged, and an electrostatic force in the direction opposite to the direction toward the counter electrode 24 acts on the ink meniscus M of the discharge port 20, and the ink at the discharge port 28 is discharged. Thus, the ink can be prevented from overflowing while maintaining its concentration. By controlling the pulse voltage applied to the guard electrode 20 in this way, the ink does not overflow from the ejection port 28 due to the electrostatic force in the direction opposite to the direction toward the counter electrode until immediately before the drive voltage is applied to the ejection electrode 18. As described above, the ink meniscus can be suppressed by using the electrostatic force. At the same time or substantially the same time as the driving voltage is applied, the color material particles are aggregated on the ink liquid surface of the ejection port 28 and the ink meniscus of the ejection port 28 is released to concentrate the ink from the ejection port 28. Can be discharged quickly.

また、ガード電極20に電圧波形Aに示したようなパルス電圧を印加した場合には、吐出電極18に印加する駆動電圧が低くても、インクの吐出と非吐出を確実に制御することができる。それゆえ、低駆動電圧で高いディスクリの安定したインクの吐出を実現することができ、駆動電圧の周波数を更に高めることができる。
また、インクの非吐出時にもガード電極20にパルス電圧が印加されるので、吐出口28のインク中の色材粒子が揺動し、インクの過濃縮による目詰まりも防止することができる。
Further, when a pulse voltage as shown in the voltage waveform A is applied to the guard electrode 20, even if the drive voltage applied to the ejection electrode 18 is low, the ejection and non-ejection of ink can be reliably controlled. . Therefore, it is possible to realize stable and stable ink ejection with a low driving voltage and to further increase the frequency of the driving voltage.
Further, since the pulse voltage is applied to the guard electrode 20 even when ink is not ejected, the color material particles in the ink at the ejection port 28 oscillate, and clogging due to ink overconcentration can be prevented.

つぎに、図5に示す電圧波形Bに従ってガード電極20にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。図5に示す電圧波形Bは、吐出電極18に印加される駆動電圧信号と位相が異なっている場合であり、電圧波形Aよりも位相が進んでいる場合である。電圧波形Bにおいては、ガード電極20に印加するパルス電圧の立ち下がりが、駆動電圧の立ち上がりよりも先行している。また、パルス電圧の立ち上がりも駆動電圧の立ち下りよりも先行している。   Next, the operation when a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 according to the voltage waveform B shown in FIG. 5 will be described. A voltage waveform B shown in FIG. 5 is a case where the phase is different from that of the drive voltage signal applied to the ejection electrode 18, and is a case where the phase is ahead of the voltage waveform A. In the voltage waveform B, the fall of the pulse voltage applied to the guard electrode 20 precedes the rise of the drive voltage. In addition, the rise of the pulse voltage precedes the fall of the drive voltage.

この電圧波形Bに従ってガード電極20にパルス電圧を印加した場合は、吐出電極18に駆動電圧が印加されるのに先立って、ガード電極20に負電圧Vg−が印加される。すなわち、吐出電極18が0[V]のときに、ガード電極に−200[V]の負電圧Vg−が印加される。これにより、吐出電極18からガード電極20に向かう電界が形成されて、上述したように、インク吐出前に、吐出口28のインクは濃縮された状態となる。すなわち、インクを吐出していない間に、インク中の色材粒子が吐出口28に補給される。そして、この状態で、吐出電極18にインクを吐出させるための駆動電圧を印加するので、駆動電圧の印加と同時又は略同時に吐出口28から濃縮されたインクが吐出される。 When a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 according to the voltage waveform B, the negative voltage V g− is applied to the guard electrode 20 before the drive voltage is applied to the ejection electrode 18. That is, when the ejection electrode 18 is 0 [V], a negative voltage Vg− of −200 [V] is applied to the guard electrode. As a result, an electric field from the ejection electrode 18 toward the guard electrode 20 is formed, and the ink in the ejection port 28 is concentrated before ink ejection as described above. That is, the colorant particles in the ink are supplied to the ejection port 28 while the ink is not being ejected. In this state, a driving voltage for causing ink to be ejected is applied to the ejection electrode 18, so that the concentrated ink is ejected from the ejection port 28 at the same time or substantially simultaneously with the application of the driving voltage.

また、電圧波形Bに従えば、吐出電極18への駆動電圧の印加を終了する直前、すなわち、インクの吐出を停止する直前に、ガード電極20に+300[V]の正電圧Vg+が印加される。そして、吐出電極18への駆動電圧の印加終了後は、ガード電極20に+300[V]の正電圧g+が印加され、吐出電極18は0[V]とされるので、前述したように、ガード電極20と吐出電極18との間の電界に基づいて発生する静電力により吐出口28のインクのメニスカスが抑えられるので、インクジェットヘッド10が振動したとしても、吐出口からインクが不必要にあふれ出ることが防止される。 According to the voltage waveform B, a positive voltage V g + of +300 [V] is applied to the guard electrode 20 immediately before the application of the drive voltage to the ejection electrode 18 is completed, that is, immediately before the ejection of ink is stopped. The After the application of the driving voltage to the ejection electrode 18 is completed, a positive voltage g + of +300 [V] is applied to the guard electrode 20 and the ejection electrode 18 is set to 0 [V]. Since the meniscus of the ink at the ejection port 28 is suppressed by the electrostatic force generated based on the electric field between the electrode 20 and the ejection electrode 18, even if the ink jet head 10 vibrates, the ink unnecessarily overflows from the ejection port. It is prevented.

以上の説明から分かるように、電圧波形Bに従ってガード電極20にパルス電圧を印加すれば、インクの吐出前に、吐出口28に色材粒子を凝集してインクを濃縮し、吐出電極18への駆動電圧の印加と同時又は略同時に濃縮されたインクを吐出することができるともに、吐出電極18への駆動電圧の印加の終了後は、吐出口のインクが振動等によってあふれ出ないようにすることができるので、インクの濃縮性と吐出安定性を高めることができる。   As can be seen from the above description, if a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 in accordance with the voltage waveform B, the color material particles are aggregated at the ejection port 28 to concentrate the ink before the ink is ejected. Concentrated ink can be ejected simultaneously or substantially simultaneously with the application of the driving voltage, and after the application of the driving voltage to the ejection electrode 18 is finished, the ink at the ejection port should not overflow due to vibration or the like. Therefore, it is possible to improve the ink concentration and ejection stability.

つぎに、図5に示した電圧波形Cに従ってガード電極20にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。
図5の電圧波形Cは、ガード電極20に印加するパルス電圧の正電圧Vg+の印加時間(パルス幅)を、電圧波形Aよりも短くした例である。この電圧波形Cでは、上記電圧波形Bと同様に、ガード電極20に印加する電圧の立ち下がりが、駆動電圧の立ち上がりよりも先行している。一方、ガード電極20に印加される電圧の立ち上がりは駆動電圧の立ち下りと一致している。この例では、吐出電極18への駆動電圧の印加に先立って、すなわち、インクの吐出に先立って、ガード電極20に印加する電圧を正電圧Vg+から負電圧Vg−に切り替えているので、電圧波形Bの説明において述べたように、インクの吐出前に吐出口28に色材粒子を供給して吐出口28におけるインクを濃縮することができる。また、駆動電圧を吐出電極に印加している間も、吐出電極18とガード電極20の間の電界に基づいて生じる静電気力により色材粒子が吐出口28に供給され、インクの濃縮性を高めつつインクを吐出することができる。また、駆動電圧の印加の終了と同時に、ガード電極20に正電圧Vg+を印加するので、インクの吐出動作後に、不必要なインクが吐出口からあふれ出ることが防止される。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 according to the voltage waveform C shown in FIG. 5 will be described.
A voltage waveform C in FIG. 5 is an example in which the application time (pulse width) of the positive voltage V g + of the pulse voltage applied to the guard electrode 20 is shorter than the voltage waveform A. In the voltage waveform C, as in the voltage waveform B, the fall of the voltage applied to the guard electrode 20 precedes the rise of the drive voltage. On the other hand, the rise of the voltage applied to the guard electrode 20 coincides with the fall of the drive voltage. In this example, the voltage applied to the guard electrode 20 is switched from the positive voltage V g + to the negative voltage V g− prior to application of the drive voltage to the ejection electrode 18, that is, prior to ink ejection. As described in the description of the voltage waveform B, the colorant particles can be supplied to the ejection port 28 before the ink is ejected to concentrate the ink at the ejection port 28. Further, while the driving voltage is applied to the ejection electrode, the colorant particles are supplied to the ejection port 28 by the electrostatic force generated based on the electric field between the ejection electrode 18 and the guard electrode 20, thereby enhancing the ink concentration. Ink can be ejected. Further, since the positive voltage V g + is applied to the guard electrode 20 simultaneously with the end of the application of the drive voltage, unnecessary ink is prevented from overflowing from the ejection port after the ink ejection operation.

次いで、図5に示す電圧波形Dに従ってガード電極20にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。
図5に示す電圧波形Dは、ガード電極20に印加するパルス電圧の正電圧Vg+の印加時間(パルス幅)を、電圧波形Aよりも長くした例である。この電圧波形では、パルス電圧の立ち下がりが、吐出電極18に印加する駆動電圧の立ち上がりと一致している。一方、パルス電圧の立ち上がりは駆動電圧の立ち下りよりも先行している。この例では、駆動電圧に印加の終了に先立って、ガード電極20に印加する電圧を負電圧Vg−から正電圧Vg+に切り替えている。また、吐出電極18への駆動電圧の印加と同時に、ガード電極20に印加する電圧が正電圧Vg+から負電圧Vg−に切り替えられるので、インクの吐出前に吐出口28に色材粒子を供給して吐出口28におけるインクを濃縮し、その濃縮されたインクを吐出口28から速やかに吐出することができる。また、駆動電圧を吐出電極18に印加している間も、吐出電極18とガード電極20の間の電界に基づいて生じる静電気力により色材粒子が吐出口28に供給され、インクの濃縮性を高めつつインクを吐出することができる。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 according to the voltage waveform D shown in FIG. 5 will be described.
The voltage waveform D shown in FIG. 5 is an example in which the application time (pulse width) of the positive voltage V g + of the pulse voltage applied to the guard electrode 20 is longer than that of the voltage waveform A. In this voltage waveform, the falling edge of the pulse voltage coincides with the rising edge of the drive voltage applied to the ejection electrode 18. On the other hand, the rise of the pulse voltage precedes the fall of the drive voltage. In this example, the voltage applied to the guard electrode 20 is switched from the negative voltage V g− to the positive voltage V g + prior to the end of application of the drive voltage. In addition, since the voltage applied to the guard electrode 20 is switched from the positive voltage V g + to the negative voltage V g− simultaneously with the application of the driving voltage to the ejection electrode 18, the color material particles are applied to the ejection port 28 before ink ejection. By supplying the ink, the ink at the discharge port 28 is concentrated, and the concentrated ink can be quickly discharged from the discharge port 28. Further, while the driving voltage is applied to the ejection electrode 18, the colorant particles are supplied to the ejection port 28 by the electrostatic force generated based on the electric field between the ejection electrode 18 and the guard electrode 20, thereby improving the ink concentration. Ink can be discharged while increasing.

続いて、図5に示す電圧波形Eに従ってガード電極20にパルス電圧を印加した場合の動作について説明する。
図5に示す電圧波形Eは、ガード電極20に印加するパルス電圧の立ち下がりを駆動電圧の立ち上がりよりも遅延させるとともに、パルス電圧の立ち上がりを駆動電圧の立ち下がりと一致させた例である。したがって、電圧波形Eのパルス幅は、電圧波形Dのパルス幅と同一である。この電圧波形Eでは、吐出電極18への駆動電圧の印加直後も、ガード電極20に正電圧Vg+が印加される。そして、吐出電極18に駆動電圧が印加されてから所定時間経過後に、ガード電極20に印加されている電圧が正電圧Vg+から負電圧Vg−に切り替わる。
Next, the operation when a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 according to the voltage waveform E shown in FIG. 5 will be described.
A voltage waveform E shown in FIG. 5 is an example in which the falling edge of the pulse voltage applied to the guard electrode 20 is delayed from the rising edge of the driving voltage, and the rising edge of the pulse voltage coincides with the falling edge of the driving voltage. Therefore, the pulse width of the voltage waveform E is the same as the pulse width of the voltage waveform D. In this voltage waveform E, the positive voltage V g + is applied to the guard electrode 20 immediately after the drive voltage is applied to the ejection electrode 18. The voltage applied to the guard electrode 20 is switched from the positive voltage V g + to the negative voltage V g− after a predetermined time has elapsed since the drive voltage was applied to the ejection electrode 18.

この電圧波形Eに基づいてガード電極20にパルス電圧を印加した場合は、駆動電圧の印加に先立ってガード電極に+300[V]の正電圧Vg+が印加される。吐出電極18に駆動電圧を印加する直前は、吐出電極18は0[V](又は低電圧レベル)とされ、ガード電極20には+300[V]の電圧が印加される。したがって、この状態では、ガード電極20から吐出電極に向かう電界が吐出口28に形成され、その電界に基づく静電力によってインクのメニスカスが抑えられ、インクの不要なあふれが防止される。 When a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 based on the voltage waveform E, a positive voltage V g + of +300 [V] is applied to the guard electrode prior to the application of the drive voltage. Immediately before the drive voltage is applied to the discharge electrode 18, the discharge electrode 18 is set to 0 [V] (or a low voltage level), and a voltage of +300 [V] is applied to the guard electrode 20. Therefore, in this state, an electric field from the guard electrode 20 toward the ejection electrode is formed at the ejection port 28, and the meniscus of the ink is suppressed by the electrostatic force based on the electric field, and unnecessary overflow of the ink is prevented.

更に、一定時間経過後、ガード電極20に印加される電圧が−200[V]の負電圧Vg−に切り替わると、上述したように、吐出口28に、吐出電極18からガード電極20に向かう電界が形成される。そして、この電界に基づいて生じる静電力により、吐出口28に存在するインクの表面に色材粒子が泳動し、吐出口28においてインクが濃縮される。そして、インクガイド14の先端部分14aのインクが、対向電極24による引力によって引きつけられ、そのインクの一部がインク液滴となって対向電極24に向かって吐出する。 Furthermore, when the voltage applied to the guard electrode 20 is switched to a negative voltage Vg− of −200 [V] after a certain time has elapsed, as described above, the discharge port 28 is directed to the guard electrode 20 from the discharge electrode 18. An electric field is formed. Then, due to the electrostatic force generated based on this electric field, the color material particles migrate to the surface of the ink existing at the ejection port 28, and the ink is concentrated at the ejection port 28. The ink at the tip portion 14 a of the ink guide 14 is attracted by the attractive force of the counter electrode 24, and a part of the ink is ejected toward the counter electrode 24 as ink droplets.

そして、駆動電圧の印加の終了と同時に、ガード電極20に正電圧Vg+が印加され、前述したように、吐出口28のインクのメニスカスが静電力によって抑えられる。これにより、インクの吐出動作後に、不必要なインクが吐出口からあふれ出ることが防止される。 Simultaneously with the end of the application of the drive voltage, the positive voltage V g + is applied to the guard electrode 20, and as described above, the meniscus of the ink at the ejection port 28 is suppressed by the electrostatic force. This prevents unnecessary ink from overflowing from the ejection port after the ink ejection operation.

ここでは、ガード電極20に印加するパルス電圧の立ち上がりが駆動電圧の立ち下がりと一致するように電圧波形Dの位相を遅延させた例を示したが、これに限定されず、ガード電極20に印加するパルス電圧の立ち下がりを駆動電圧の立ち上がりよりも遅延させて、パルス電圧の立ち上がりを駆動電圧の立ち下がりよりも先行又は遅延させてもよい。   Here, an example is shown in which the phase of the voltage waveform D is delayed so that the rising edge of the pulse voltage applied to the guard electrode 20 coincides with the falling edge of the driving voltage. However, the present invention is not limited to this, and is applied to the guard electrode 20. The falling edge of the pulse voltage may be delayed from the rising edge of the driving voltage, and the rising edge of the pulse voltage may be preceded or delayed from the falling edge of the driving voltage.

以上、ガード電極20にパルス電圧を印加した場合のインクジェットヘッドのインク吐出の動作について説明した。上記電圧波形A〜Eのいずれの場合も、基本的には、駆動電圧が印加されない間の一定期間中に、ガード電極に正の電圧Vg+を印加して、吐出電極とガード電極との間に電界を形成し、その電界により生じる静電気力を利用して色材粒子を吐出口に凝集させて、吐出口のインクを濃縮させる。そして、インク吐出動作時、すなわち、駆動電圧が印加されたときには、その濃縮されたインクを吐出口からインク液滴として吐出させる。 The ink ejection operation of the ink jet head when a pulse voltage is applied to the guard electrode 20 has been described above. In any case of the voltage waveforms A to E, basically, a positive voltage V g + is applied to the guard electrode during a certain period while the drive voltage is not applied, so that the gap between the discharge electrode and the guard electrode. An electric field is formed in the ink, and the electrostatic force generated by the electric field is used to agglomerate the color material particles at the discharge port to concentrate the ink at the discharge port. During the ink ejection operation, that is, when a driving voltage is applied, the concentrated ink is ejected as ink droplets from the ejection port.

また、上記説明において示したパルス電圧の電圧波形A〜Eは一例であり、インク吐出の動作のときは、インクが吐出しやすいようにメニスカスを開放し、インクの吐出動作以外のとき(非吐出時)はインクが吐出しにくいように、メニスカスを抑えることができるのであれば、種々の電圧波形を生成することができる。また、パルス電圧の電圧値も上記電圧値に限定されず、ガード電極20にパルス電圧を印加しただけでインクが吐出することがなければ、任意の電圧値にすることができる。ガード電極20に印加するパルス電圧の正の電圧値Vg+は、該パルス電圧の印加による不要吐出防止及び吐出電極との間での放電破壊防止という理由から、吐出電極18に印加するon時の駆動電圧の300%以下、且つ吐出電極18に印加するoff時の電圧との電位差を2000[V]以下にすることが望ましく、パルス電圧の負の電圧値Vg−は、吐出電極18との間での放電破壊防止という理由から吐出電極18に印加するon時の電圧との電位差を2000[V]以下にすることが好ましい。 Further, the voltage waveforms A to E of the pulse voltage shown in the above description are only examples, and when the ink discharge operation is performed, the meniscus is opened so that the ink can be easily discharged. If the meniscus can be suppressed so that the ink is difficult to be discharged, various voltage waveforms can be generated. Further, the voltage value of the pulse voltage is not limited to the above voltage value, and can be set to an arbitrary voltage value as long as the ink is not ejected only by applying the pulse voltage to the guard electrode 20. The positive voltage value V g + of the pulse voltage to be applied to the guard electrode 20 is obtained when the pulse voltage is applied to the discharge electrode 18 for the purpose of preventing unnecessary discharge and preventing discharge breakdown with the discharge electrode. It is desirable to set the potential difference between the driving voltage to 300% or less and the off voltage applied to the ejection electrode 18 to 2000 [V] or less, and the negative voltage value V g− of the pulse voltage is It is preferable to set the potential difference from the on-time voltage applied to the discharge electrode 18 to 2000 [V] or less for the purpose of preventing discharge breakdown between them.

また、ガード電極20に印加するパルス電圧の信号の位相を、吐出電極18に印加する駆動電圧の信号に対してずらす場合には、ガード電極20に印加するパルス電圧の信号のずれが、駆動電圧の信号のデューティー比に対して+40%〜−40%の範囲にあることが好ましい。   In addition, when the phase of the pulse voltage signal applied to the guard electrode 20 is shifted with respect to the drive voltage signal applied to the ejection electrode 18, the deviation of the pulse voltage signal applied to the guard electrode 20 is the drive voltage. It is preferable to be in the range of + 40% to −40% with respect to the duty ratio of the signal.

図5に示した電圧波形では、矩形波を用いたが、これに限定されず、正弦波、三角波、台形波などを用いてもよい。   In the voltage waveform shown in FIG. 5, a rectangular wave is used. However, the present invention is not limited to this, and a sine wave, a triangular wave, a trapezoidal wave, or the like may be used.

図5に示したパルス電圧の電圧波形A〜Eに従えば、描画信号にかかわらず、すなわちインクの吐出と非吐出にかかわらず、ガード電極20に正電圧Vg+と負電圧Vg−が交互に繰り返し印加される。すなわち、インクを吐出させない場合であっても、ガード電極20には正電圧Vg+と負電圧Vg−が印加される。これにより、インクの非吐出時に、吐出口のインク中の色材粒子及びメニスカスが揺動し、インクの過濃縮による目詰まりを防止することができる。
特願2003−203824号に開示した方法では、図1(A)に示す対向電極24にパルス電圧を印加して、吐出口24のインクの色材粒子及びメニスカスを揺動させて目詰まりを防止している。ところが、対向電極24が、吐出電極18から比較的離れているために、対向電極24に印加するパルス電圧の周波数を高めたとき、つまり、駆動周波数が高くなったときに、対向電極24と吐出電極18との間に発生する電界がその周波数に追従できず、吐出口のインク中の色材粒子及びメニスカスを十分に揺動させることができなくなる恐れがある。一方、本発明では、パルス電圧が印加されるガード電極20は、吐出電極18と近接しているので、パルス電圧の周波数を高めても、確実に吐出口28のインク中の色材粒子及びメニスカスを揺動させることができ、目詰まりをより一層効果的に防止することができる。
また、ガード電極を駆動させるためのガード電極制御部を設けるだけでよいので、駆動回路全体のコストを大幅に低減することができる。
According to the voltage waveforms A to E of the pulse voltage shown in FIG. 5, the positive voltage V g + and the negative voltage V g− are alternately applied to the guard electrode 20 regardless of the drawing signal, that is, regardless of whether ink is ejected or not. Repeatedly applied. That is, even when ink is not ejected, the positive voltage V g + and the negative voltage V g− are applied to the guard electrode 20. Thereby, when the ink is not ejected, the color material particles and the meniscus in the ink at the ejection port are swung, and clogging due to ink overconcentration can be prevented.
In the method disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-203824, a pulse voltage is applied to the counter electrode 24 shown in FIG. 1A, and the ink color material particles and the meniscus in the ejection port 24 are swung to prevent clogging. is doing. However, since the counter electrode 24 is relatively distant from the discharge electrode 18, when the frequency of the pulse voltage applied to the counter electrode 24 is increased, that is, when the drive frequency is increased, the counter electrode 24 and the discharge electrode 18 are discharged. There is a possibility that the electric field generated between the electrodes 18 cannot follow the frequency and the color material particles and the meniscus in the ink at the ejection port cannot be sufficiently swung. On the other hand, in the present invention, since the guard electrode 20 to which the pulse voltage is applied is close to the ejection electrode 18, even if the frequency of the pulse voltage is increased, the colorant particles and the meniscus in the ink at the ejection port 28 are surely obtained. Can be swung, and clogging can be more effectively prevented.
In addition, since it is only necessary to provide a guard electrode control unit for driving the guard electrodes, the cost of the entire drive circuit can be greatly reduced.

以上、インクジェットヘッドのガード電極20にパルス電圧を印加したときの動作について説明した。
つぎに、インクジェットヘッド10におけるインク液滴Rの吐出作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。
The operation when the pulse voltage is applied to the guard electrode 20 of the inkjet head has been described above.
Next, the present invention will be described in more detail by describing the ejection action of the ink droplets R in the inkjet head 10.

図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10では、図示しないポンプ等を含むインク循環機構により、記録時に吐出電極18に印加される電圧と同極性、例えば、正(+)に帯電した色材粒子を含むインクQが、インク流路30の内部を矢印方向(図中左から右方向)に循環している。
他方、記録に際して、記録媒体Pは、対向電極24に供給され、帯電ユニット26によって色材粒子と逆極性すなわち負の高電圧(一例として、−1500[V])に帯電されて、バイアス電圧を帯電した状態で、対向電極24に静電吸着される。
この状態で、記録媒体P(対向電極24)とインクジェットヘッド10とを、相対的に移動しつつ、供給された画像データに応じて駆動電圧制御部33で吐出電極18にパルス電圧(以下、駆動電圧という)が印加されるように制御する。そして、基本的には、駆動電圧の印加on/offによって吐出をon/offすることにより、画像データに応じてインク液滴Rを変調して吐出し、記録媒体P上に画像を記録する。
As shown in FIG. 1A, in the inkjet head 10, a color charged to the same polarity as the voltage applied to the ejection electrode 18 at the time of recording, for example, positive (+) by an ink circulation mechanism including a pump (not shown). Ink Q containing material particles circulates in the ink flow path 30 in the direction of the arrow (from the left to the right in the figure).
On the other hand, at the time of recording, the recording medium P is supplied to the counter electrode 24 and is charged by the charging unit 26 to a polarity opposite to that of the color material particles, that is, negative high voltage (for example, −1500 [V]). In a charged state, it is electrostatically attracted to the counter electrode 24.
In this state, while the recording medium P (counter electrode 24) and the inkjet head 10 are relatively moved, the driving voltage control unit 33 applies a pulse voltage (hereinafter referred to as driving) to the ejection electrode 18 according to the supplied image data. (Referred to as voltage). Basically, the ink droplet R is modulated and ejected according to the image data by ejecting on / off by applying the drive voltage on / off, and an image is recorded on the recording medium P.

ここで、吐出電極18に駆動電圧を印加していない状態(あるいは、印加電圧が低電圧レベルである状態)、すなわち、対向電極24にバイアス電圧が印加されている状態では、インクQには、対向電極24とインクQの色材粒子(荷電粒子)との間に作用するクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用している。そして、これらの力が連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図1(A)に概念的に示すように、インクQは、吐出口28から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。このとき、前述したように、吐出電極18に駆動電圧を印加していない状態では、基本的には、ガード電極20には正のパルス電圧が印加されている。すなわち、ガード電極20から吐出電極18に向かう電界が発生している。それゆえ、対向電極20に向かう静電力は、ガード電極20にバイアス電圧を印加していない場合に比べて、このガード電極20から発生する電界の分だけ小さくなっている。すなわち、吐出口28からのインクのあふれを防止している。そして、この対向電極20に向かう静電力によるクーロン引力等の連成によって、その色材粒子は、いわゆる電気泳動で、対向電極24によって帯電させられた記録媒体Pの側に向かって移動する。したがって、吐出口28に形成されたメニスカスMにおいては、インクQが濃縮された状態となっている。このように、インクのあふれを防止しつつインクを吐出口28で濃縮させている。   Here, in a state where the drive voltage is not applied to the ejection electrode 18 (or in a state where the applied voltage is at a low voltage level), that is, in a state where a bias voltage is applied to the counter electrode 24, the ink Q Coulomb attractive force acting between the counter electrode 24 and the color material particles (charged particles) of the ink Q, Coulomb repulsive force between the color material particles, viscosity of the carrier liquid, surface tension, dielectric polarization force, and the like are acting. Then, these forces are combined to move the colorant particles and the carrier liquid, and the ink Q has a meniscus shape slightly raised from the discharge port 28 as conceptually shown in FIG. Balanced. At this time, as described above, in the state where the drive voltage is not applied to the ejection electrode 18, a positive pulse voltage is basically applied to the guard electrode 20. That is, an electric field is generated from the guard electrode 20 toward the ejection electrode 18. Therefore, the electrostatic force toward the counter electrode 20 is smaller by the amount of the electric field generated from the guard electrode 20 than when no bias voltage is applied to the guard electrode 20. That is, the overflow of ink from the ejection port 28 is prevented. The coloring material particles move toward the side of the recording medium P charged by the counter electrode 24 by so-called electrophoresis by coupling such as Coulomb attractive force by the electrostatic force toward the counter electrode 20. Therefore, the ink Q is concentrated in the meniscus M formed at the ejection port 28. In this way, the ink is concentrated at the ejection port 28 while preventing overflow of the ink.

この状態から、吐出電極18には駆動電圧が印加される。このとき、前述したように、ガード電極20には負電圧が印加される。これにより、インクには、バイアス電圧が印加された対向電極からの作用に、駆動電圧が印加された吐出電極からの作用とパルス電圧が印加されたガード電極からの作用とが重畳され、先の連成に、さらにそれらの作用の重畳によって連成された運動が起こる。そして、吐出電極18への駆動電圧の印加とガード電極20へのパルス電圧の印加によって発生する電界によって色材粒子及びキャリア液には静電力が作用する。その静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧(対向電極)側、すなわち記録媒体P側に引っ張られ、吐出口28に形成されたメニスカスMが上方に向かって成長し、吐出口28の上方に略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は、電気泳動、及び、吐出電極からの電界によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクQは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。   From this state, a driving voltage is applied to the ejection electrode 18. At this time, as described above, a negative voltage is applied to the guard electrode 20. Thereby, the action from the discharge electrode to which the drive voltage is applied and the action from the guard electrode to which the pulse voltage is applied are superimposed on the action from the counter electrode to which the bias voltage is applied. Coupling also causes coupled movement by superposition of their actions. An electrostatic force acts on the colorant particles and the carrier liquid by an electric field generated by applying a driving voltage to the ejection electrode 18 and applying a pulse voltage to the guard electrode 20. The electrostatic force causes the colorant particles and the carrier liquid to be pulled to the bias voltage (counter electrode) side, that is, the recording medium P side, and the meniscus M formed at the ejection port 28 grows upward, and above the ejection port 28. A substantially conical ink liquid column, so-called tailor cone is formed. Similarly to the above, the color material particles are moved to the meniscus by electrophoresis and the electric field from the discharge electrode, and the meniscus ink Q is concentrated and has a large number of color material particles. It is in a state.

吐出電極18への駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、曳糸と呼ばれる直径数μm〜数十μm程度の細長いインク液柱が形成される。   When a finite time has passed after the start of application of the drive voltage to the discharge electrode 18, mainly due to the surface tension of the colorant particles and the carrier liquid at the tip of the meniscus having a high electric field strength due to the movement of the colorant particles, etc. Is lost, the meniscus grows rapidly, and a slender ink liquid column having a diameter of about several μm to several tens of μm is formed.

さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー/ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断される。そして、分断された曳糸が、インク液滴Rとなって吐出され、記録媒体Pに向かって飛翔し、かつ、対向電極のバイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Pに着弾する。なお、曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス(曳糸)への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。したがって、駆動電圧を印加する時間を調整することによって、1画素または1ドット当たりのインク液滴の吐出量を調整することができる。
また、駆動電圧の印加を終了(吐出off)した時点で、対向電極24とガード電極20にバイアス電圧が印加された先のメニスカスの状態に戻る。
Further, when a finite time elapses, the silk thread grows, and the growth of the silk thread, vibration caused by Rayleigh / Weber instability, uneven distribution of colorant particles in the meniscus, uneven distribution of electrostatic field on the meniscus, etc. The silk thread is broken by the interaction. Then, the split string is ejected as ink droplets R, flies toward the recording medium P, and is also pulled by the bias voltage of the counter electrode to land on the recording medium P. It should be noted that the growth and splitting of the kite and the movement of the color material particles to the meniscus (spinner) occur continuously during the application of the drive voltage. Therefore, by adjusting the time for applying the driving voltage, the ejection amount of ink droplets per pixel or dot can be adjusted.
When the application of the drive voltage is completed (discharge is turned off), the state returns to the state of the meniscus where the bias voltage is applied to the counter electrode 24 and the guard electrode 20.

ここで、本実施形態のインクジェットヘッドにおいては、図1(A)及び(B)に示したように、吐出電極18はインク流路30に露出して、インクQと接液している。このため、インク流路30においてインクQと接液する吐出電極18に駆動電圧を印加(吐出on)すると、吐出電極18に供給された電荷の一部がインクQに注入され、吐出口28と吐出電極18との間に位置するインクQの電導度が高くなる。したがって、本実施形態のインクジェットヘッド10においては、インクQは、吐出電極18に駆動電圧が印加された時(吐出on時)に、インク液滴Rを吐出しやすい状態となっている(吐出性が向上している)。そして、この状態で、上述した吐出原理に従ってインクが吐出されるので、記録媒体に高画質の画像を形成することができる。   Here, in the ink jet head of this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the ejection electrode 18 is exposed to the ink flow path 30 and is in contact with the ink Q. For this reason, when a drive voltage is applied (discharge on) to the discharge electrode 18 in contact with the ink Q in the ink flow path 30, a part of the charge supplied to the discharge electrode 18 is injected into the ink Q, and the discharge port 28. The conductivity of the ink Q located between the ejection electrodes 18 is increased. Therefore, in the inkjet head 10 of the present embodiment, the ink Q is in a state in which the ink droplet R is easily ejected when the drive voltage is applied to the ejection electrode 18 (when ejection is on) (ejection properties). Has improved). In this state, since ink is ejected according to the ejection principle described above, a high-quality image can be formed on the recording medium.

更には、本実施の形態では、インクジェットヘッド10の吐出口28をインク流方向に細長い長穴形状としているので、インクが吐出口28の内部に流れ込みやすくなり、吐出口28へのインクの供給性が高くなっている。このため、インクガイド先端14aへのインクの粒子供給性も向上する。したがって、画像記録時の吐出周波数を高めて、高速で連続的にインク液滴を吐出させたとしても、記録媒体に所望のサイズのドットが安定して形成される。本発明によれば、画像の出力時間を考慮すると、5kHz、好ましくは、10kHz、より好ましくは15kHzの吐出周波数を実現することができる。更には、吐出口28のアスペクト比を1以上にすることにより、インクの流れがスムーズになり、吐出口28での目詰まりを防止することができる。   Further, in the present embodiment, since the ejection port 28 of the inkjet head 10 has an elongated hole shape that is elongated in the ink flow direction, the ink can easily flow into the ejection port 28, and ink can be supplied to the ejection port 28. Is high. For this reason, the ink particle supply property to the ink guide tip 14a is also improved. Therefore, even if the ejection frequency during image recording is increased and ink droplets are ejected continuously at a high speed, dots of a desired size are stably formed on the recording medium. According to the present invention, when the image output time is taken into consideration, an ejection frequency of 5 kHz, preferably 10 kHz, more preferably 15 kHz can be realized. Furthermore, by setting the aspect ratio of the ejection port 28 to 1 or more, the flow of ink becomes smooth and clogging at the ejection port 28 can be prevented.

つぎに、本発明のインクジェットヘッド10に用いられるインクについて説明する。
インクQは、色材粒子をキャリア液に分散することにより得られる。キャリア液は、高い電気抵抗率(109 Ω・cm以上、好ましくは1010Ω・cm以上)を有する誘電性の液体(非水溶媒)であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗が低いと、制御電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する制御電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため不向きである。
Next, the ink used in the inkjet head 10 of the present invention will be described.
Ink Q is obtained by dispersing colorant particles in a carrier liquid. The carrier liquid is preferably a dielectric liquid (nonaqueous solvent) having a high electric resistivity (10 9 Ω · cm or more, preferably 10 10 Ω · cm or more). If the electric resistance of the carrier liquid is low, the carrier liquid itself is charged by charge injection due to the drive voltage applied to the control electrode, and the colorant particles do not concentrate. In addition, a carrier liquid having a low electrical resistance is not suitable because there is a concern of causing electrical conduction between adjacent control electrodes.

キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、5以下が好ましく、より好ましくは4以下、さらに好ましくは3.5以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このようなキャリア液の固有電気抵抗の上限値は1016Ω・cm程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は1.9程度であるのが望ましい。キャリア液の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
The relative dielectric constant of the dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3.5 or less. By setting the relative dielectric constant in such a range, an electric field effectively acts on the colorant particles in the carrier liquid, and migration easily occurs.
Note that the upper limit value of the specific electric resistance of such a carrier liquid is desirably about 10 16 Ω · cm, and the lower limit value of the relative dielectric constant is desirably about 1.9. The reason why it is desirable that the electric resistance of the carrier liquid is in the above range is that if the electric resistance is low, ink ejection under a low electric field is deteriorated, and the reason why the relative dielectric constant is preferably in the above range is the reason. This is because, when the dielectric constant increases, the electric field is relaxed by the polarization of the solvent, and the color of the dots formed thereby becomes thin or causes blurring.

キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM(アイソパー:エクソン社の商品名)、シェルゾール70、シェルゾール71(シェルゾール:シェルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ:スピリッツ社の商品名)、シリコーンオイル(例えば、信越シリコーン社製KF−96L)等を単独あるいは混合して用いることができる。   The dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon, and halogen-substituted products of these hydrocarbons. For example, hexane, heptane, octane, isooctane, decane, isodecane, decalin, nonane, dodecane, isododecane, cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane, benzene, toluene, xylene, mesitylene, Isopar C, Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M (isopar: trade name of Exxon), Shellsol 70, Shellsol 71 (shellsol: trade name of Shell Oil), Amsco OMS, Amsco 460 Solvent (trade name of Amsco: Spirits), Silicone oil (for example, KF-96L manufactured by Shin-Etsu Silicone) or the like can be used alone or in combination.

このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。   The colorant particles dispersed in such a carrier liquid may be dispersed in the carrier liquid as the colorant itself as colorant particles, but preferably contain dispersed resin particles for improving fixability. When the dispersed resin particles are included, the pigment is generally coated with the resin material of the dispersed resin particles to form resin-coated particles, and the dye is colored with the dispersed resin particles to form colored particles. Is common.

色材としては、従来か流路クジェットインク組成物、印刷用(油性)インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定なく用いることができる。
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
As the coloring material, any of conventional pigments and dyes used in a flow channel kujet ink composition, a printing (oil-based) ink composition, or an electrophotographic liquid developer can be used.
As the pigment used as the color material, regardless of inorganic pigments or organic pigments, those generally used in the technical field of printing can be used. Specifically, for example, carbon black, cadmium red, molybdenum red, chrome yellow, cadmium yellow, titanium yellow, chromium oxide, viridian, cobalt green, ultramarine blue, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment Conventionally known pigments such as quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments and metal complex pigments are used without particular limitation. be able to.
As dyes used as coloring materials, azo dyes, metal complex dyes, naphthol dyes, anthraquinone dyes, indigo dyes, carbonium dyes, quinoneimine dyes, xanthene dyes, aniline dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes And oil-soluble dyes such as phthalocyanine dyes and metal phthalocyanine dyes.

さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、(メタ)アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が2,000〜1000,000の範囲内であり、かつ多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が、1.0〜5.0の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか1つが40℃〜120℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
Further, as dispersed resin particles, for example, rosins, rosin-modified phenol resins, alkyd resins, (meth) acrylic polymers, polyurethane, polyester, polyamide, polyethylene, polybutadiene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, acetal-modified Products, polycarbonate and the like.
Among these, from the viewpoint of ease of particle formation, the weight average molecular weight is in the range of 2,000 to 1,000,000 and the polydispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.0 to 5 Polymers in the range of 0.0 are preferred. Furthermore, from the viewpoint of ease of fixing, a polymer having any one of a softening point, a glass transition point, and a melting point within a range of 40 ° C. to 120 ° C. is preferable.

インクQにおいて、色材粒子の含有量(色材粒子あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量)は、インク全体に対して0.5〜30重量%の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは1.5〜25重量%、さらに好ましくは3〜20重量%の範囲で含有されることが望ましい。色材粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクQと記録媒体P表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均一な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド等でのインクQの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。   In the ink Q, the content of the color material particles (the total content of the color material particles or further dispersed resin particles) is preferably contained in the range of 0.5 to 30% by weight with respect to the whole ink, and more preferably. Is preferably contained in the range of 1.5 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight. If the content of the colorant particles is reduced, problems such as insufficient printed image density or difficulty in obtaining a strong image due to difficulty in obtaining the affinity between the ink Q and the surface of the recording medium P are likely to occur. On the other hand, when the content increases, it becomes difficult to obtain a uniform dispersion, or the ink Q is easily clogged with an inkjet head or the like, and it is difficult to obtain stable ink discharge. .

また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、0.1〜5μmが好ましく、より好ましくは0.2〜1.5μmであり、更に好ましくは0.4〜1.0μmである。この粒径はCAPA−500(堀場製作所(株)製商品名)により求めたものである。   The average particle diameter of the colorant particles dispersed in the carrier liquid is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.2 to 1.5 μm, and still more preferably 0.4 to 1.0 μm. . This particle size is determined by CAPA-500 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.).

色材粒子をキャリア液に分散させた後(必要に応じて、分散剤を使用しても可)、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクQとする。なお、色材粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」139〜148頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」497〜505頁(コロナ社、1988年刊)、原崎勇次「電子写真」16(No.2)、44頁(1977年)等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
After the colorant particles are dispersed in the carrier liquid (a dispersant may be used if necessary), the chargeant is added to the carrier liquid to charge the colorant particles, and the charged colorant The ink Q is obtained by dispersing particles in a carrier liquid. When dispersing the colorant particles, a dispersion medium may be added as necessary.
As an example of the charge control agent, various materials used in electrophotographic liquid developers can be used. Also, “Recent development and commercialization of electrophotographic development systems and toner materials”, pages 139 to 148, “The Basics and Applications of Electrophotographic Technology” edited by Electrophotographic Society, pages 497 to 505 (Corona Inc., published in 1988), Yuji Harasaki Various charge control agents described in “Electrophotography” 16 (No. 2), p. 44 (1977) can also be used.

なお、色材粒子は、制御電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは5〜200μC/g、より好ましくは10〜150μC/g、さらに好ましくは15〜100μC/gの範囲である。
The color material particles may be positively charged or negatively charged as long as they have the same polarity as the drive voltage applied to the control electrode.
The charge amount of the color material particles is preferably in the range of 5 to 200 μC / g, more preferably 10 to 150 μC / g, and still more preferably 15 to 100 μC / g.

また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記に定義する分配率Pを、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上とする。
P=100×(σ1−σ2)/σ1
ここで、σ1は、インクQの電気伝導度、σ2は、インクQを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、LCRメーター(安藤電気(株)社製AG−4311)および液体用電極(川口電機製作所(株)社製LP−05型)を使用し、印加電圧5[V]、周波数1kHzの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機(トミー精工(株)社製SRX−201)を使用し、回転速度14500rpm、温度23℃の条件で30分間行った。
以上のようなインクQを用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
In addition, since the electric resistance of the dielectric solvent may change due to the addition of the charge control agent, the distribution ratio P defined below is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more. And
P = 100 × (σ1−σ2) / σ1
Here, σ1 is the electrical conductivity of the ink Q, and σ2 is the electrical conductivity of the supernatant obtained by applying the ink Q to the centrifuge. The electrical conductivity was measured using an LCR meter (AG-4311 manufactured by Ando Electric Co., Ltd.) and an electrode for liquid (LP-05 type manufactured by Kawaguchi Electric Manufacturing Co., Ltd.), applied voltage 5 [V], frequency 1 kHz. It is the value which measured on condition of this. Centrifugation was performed for 30 minutes using a small high-speed cooling centrifuge (Tomy Seiko Co., Ltd. SRX-201) under conditions of a rotational speed of 14500 rpm and a temperature of 23 ° C.
By using the ink Q as described above, migration of charged particles is likely to occur, and concentration is facilitated.

インクQの電気伝導度は、100〜3000pS/cmが好ましく、より好ましくは150〜2500pS/cm、さらに好ましくは200〜2000pS/cmである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクQの表面張力は、15〜50mN/mの範囲が好ましく、より好ましくは15.5〜45mN/m、さらに好ましくは16〜40mN/mの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクQの粘度は0.5〜5mPa・secが好ましく、より好ましくは0.6〜3.0mPa・sec、さらに好ましくは0.7〜2.0mPa・secである。
The electrical conductivity of the ink Q is preferably 100 to 3000 pS / cm, more preferably 150 to 2500 pS / cm, and still more preferably 200 to 2000 pS / cm. By setting the electric conductivity in the above range, the voltage applied to the control electrode does not become extremely high, and there is no fear of causing electrical continuity between adjacent recording electrodes.
The surface tension of the ink Q is preferably in the range of 15 to 50 mN / m, more preferably 15.5 to 45 mN / m, and still more preferably 16 to 40 mN / m. By setting the surface tension within this range, the voltage applied to the control electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head to be contaminated.
Furthermore, the viscosity of the ink Q is preferably 0.5 to 5 mPa · sec, more preferably 0.6 to 3.0 mPa · sec, and still more preferably 0.7 to 2.0 mPa · sec.

このようなインクQは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、以下の方法が例示される。
(1)色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合(混練)した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法。
(2)色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
(3)色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法。
As an example, such an ink Q can be prepared by dispersing color material particles in a carrier liquid to form particles, and adding a charge adjusting agent to the dispersion medium to cause the color material particles to be charged. Specific methods include the following methods.
(1) A method in which a color material or further dispersed resin particles are mixed (kneaded) in advance, and then dispersed in a carrier liquid using a dispersant as required, and a charge adjusting agent is added.
(2) A method in which a coloring material, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid, dispersed, and a charge adjusting agent is added.
(3) A method in which a coloring material and a charge adjusting agent, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid and dispersed.

図7に、本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを利用する、本発明のインクジェット記録装置の一実施例の概念図を示す。
同図に示すインクジェット記録装置60(以下、プリンタ60とする)は、記録媒体Pに片面4色印刷を行う装置で、記録媒体Pの搬送手段、画像記録手段、および溶媒回収手段を有するものであり、これらを筐体61に収容して構成される。
また、搬送手段は、フィードローラ対62、ガイド64、ローラ66(66a,66bおよび66c)、搬送ベルト68、搬送ベルト位置検知手段69、静電吸着手段70、除電手段72、剥離手段74、定着・搬送手段76およびガイド78を有する。画像記録形成手段は、ヘッドユニット80、インク循環系82、ヘッドドライバ84、および記録媒体位置検出手段86を有する。さらに、溶媒回収手段は、排出ファン90および溶媒回収装置92を有する。
FIG. 7 shows a conceptual diagram of an embodiment of an ink jet recording apparatus of the present invention using an ink jet head for carrying out the ink jet head control method of the present invention.
An ink jet recording apparatus 60 (hereinafter referred to as a printer 60) shown in the figure is an apparatus that performs four-color printing on one side of a recording medium P, and includes a conveying means for the recording medium P, an image recording means, and a solvent recovery means. Yes, these are housed in a housing 61.
The conveying means includes a feed roller pair 62, a guide 64, rollers 66 (66a, 66b and 66c), a conveying belt 68, a conveying belt position detecting means 69, an electrostatic adsorption means 70, a static eliminating means 72, a peeling means 74, and a fixing. -It has the conveyance means 76 and the guide 78. The image recording forming unit includes a head unit 80, an ink circulation system 82, a head driver 84, and a recording medium position detecting unit 86. Further, the solvent recovery means includes a discharge fan 90 and a solvent recovery device 92.

記録媒体Pの搬送手段において、フィードローラ対62は、筐体61の側面に設けられた搬入口61aに隣接して設けられた搬送ローラ対である。フィードローラ62は、図示しないストッカから供給された記録媒体Pを、搬送ベルト68(ローラ66aに支持される部分)に送り込む。ガイド64は、フィードローラ対62と搬送ベルト68を支持するローラ66aとの間に設けられ、記録媒体Pを搬送ベルト68に案内する。   In the conveyance means for the recording medium P, the feed roller pair 62 is a conveyance roller pair provided adjacent to the carry-in port 61 a provided on the side surface of the housing 61. The feed roller 62 feeds the recording medium P supplied from a stocker (not shown) to the transport belt 68 (portion supported by the roller 66a). The guide 64 is provided between the feed roller pair 62 and a roller 66 a that supports the conveyance belt 68, and guides the recording medium P to the conveyance belt 68.

なお、フィードローラ対62の近傍には、記録媒体Pに付着した塵埃や紙粉等異物を除去する異物除去手段を設けるのが好ましい。
異物除去手段としては、公知の吸引除去、吹き飛ばし除去、静電除去等の非接触法や、ブラシ、ローラ等による接触法によるものの1以上を組み合わせて使用すればよい。また、フィードローラ対62を微粘着ローラとし、さらにフィードローラ対62のクリーナを設けて、フィードローラ対62による記録媒体Pのフィード時に塵埃・紙粉等の異物の除去を行っても良い。
It should be noted that a foreign matter removing means for removing foreign matter such as dust and paper dust adhering to the recording medium P is preferably provided in the vicinity of the feed roller pair 62.
As the foreign matter removing means, one or more of non-contact methods such as known suction removal, blow-off removal, electrostatic removal, and contact methods using brushes, rollers, etc. may be used in combination. Alternatively, the feed roller pair 62 may be a slightly adhesive roller, and a cleaner for the feed roller pair 62 may be provided to remove foreign matters such as dust and paper powder when the recording medium P is fed by the feed roller pair 62.

搬送ベルト68は、3つのローラ66に張架されるエンドレスベルトである。また、ローラ66a,66bおよび66cのうち少なくとも1つは、図示されない駆動源と連結されており、搬送ベルト68を回転させる。
搬送ベルト68は、ヘッドユニット80による画像記録時には、記録媒体Pの走査搬送手段に加え、記録媒体Pを保持するプラテンとして機能し、さらに、画像記録後、定着・搬送手段76まで搬送する。従って、搬送ベルト68は、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えば、金属、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、その他の樹脂およびそれらの複合体で形成される。
The conveyor belt 68 is an endless belt stretched around the three rollers 66. At least one of the rollers 66a, 66b, and 66c is connected to a drive source (not shown), and rotates the conveyor belt 68.
The conveyance belt 68 functions as a platen for holding the recording medium P in addition to the scanning conveyance means for the recording medium P during image recording by the head unit 80, and further conveys the image to the fixing / conveyance means 76 after image recording. Therefore, the transport belt 68 is preferably formed of a material having excellent dimensional stability and durability. For example, the transport belt 68 is formed of a metal, a polyimide resin, a fluororesin, another resin, or a composite thereof.

図示例においては、記録媒体Pは、静電吸着によって搬送ベルト68上に保持されるので、搬送ベルト68は、記録媒体Pを保持する側(表面)が絶縁性、ローラ66と接する側(裏面)が導電性を有する。また、図示例においては、ローラ66aは導電性ローラとされ、搬送ベルト68の裏面は、ローラ66aを介して接地されている。
すなわち、搬送ベルト68は、記録媒体Pを保持するとき、図1(A)に示す電極基板24aと絶縁シート24bからなる対向電極24として機能するものである。
In the illustrated example, since the recording medium P is held on the conveyance belt 68 by electrostatic attraction, the conveyance belt 68 is insulative on the side (front surface) that holds the recording medium P and is in contact with the roller 66 (back surface). ) Has conductivity. In the illustrated example, the roller 66a is a conductive roller, and the back surface of the transport belt 68 is grounded via the roller 66a.
That is, the conveyance belt 68 functions as the counter electrode 24 composed of the electrode substrate 24a and the insulating sheet 24b shown in FIG. 1A when holding the recording medium P.

このような搬送ベルト68としては、金属ベルトの表面側にフッ素樹脂コートを行ったもの等、金属ベルトに上記のいずれかの樹脂材料でコーティングしたベルト、接着剤等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせたベルト、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着したベルト等、各種の方法により作製された、金属層と絶縁物層とを有するベルトを用いればよい。
また、搬送ベルト68の記録媒体Pに接する表面は平滑であるのが好ましく、これにより、記録媒体Pの良好な吸着性が得られる。
As such a transport belt 68, a metal belt coated with a fluororesin on the surface side of the metal belt, a belt coated with any of the above resin materials on a metal belt, a resin sheet and a metal belt are bonded together with an adhesive or the like. A belt having a metal layer and an insulator layer manufactured by various methods such as a metal belt or a belt formed by metal vapor deposition on the back surface of a belt made of the above resin may be used.
Further, it is preferable that the surface of the conveying belt 68 that contacts the recording medium P is smooth, and thereby, good adsorbability of the recording medium P can be obtained.

搬送ベルト68は、公知の方法により蛇行が抑制されているのが好ましい。蛇行抑制の方法としては、例えば、ローラ66cをテンションローラとし、搬送ベルト位置検知手段69の出力、すなわち搬送ベルト68の幅方向の検知位置に応じて、ローラ66cの軸をローラ66aおよびローラ66bの軸に対して傾けることにより、搬送ベルトの幅方向の両端でテンションを変えて蛇行を抑制する方法等が例示される。また、ローラ66をテーパ形やクラウン形、あるいはその他の形状とすることで、蛇行を抑制してもよい。   The conveyor belt 68 is preferably suppressed from meandering by a known method. As a meandering suppression method, for example, the roller 66c is a tension roller, and the shaft of the roller 66c is adjusted between the roller 66a and the roller 66b in accordance with the output of the conveying belt position detecting means 69, that is, the detecting position in the width direction of the conveying belt 68. A method of suppressing meandering by changing the tension at both ends in the width direction of the conveyor belt by tilting with respect to the axis is exemplified. Further, the meandering may be suppressed by forming the roller 66 in a tapered shape, a crown shape, or other shapes.

ここで、搬送ベルト位置検知手段69は、上述のように、搬送ベルトの蛇行などを抑制すると共に、画像記録時の記録媒体Pの走査搬送方向の位置を所定位置に規制するために、搬送ベルト68の幅方向の位置を検知するもので、フォトセンサ等の公知の検知手段が用いられる。   Here, as described above, the conveying belt position detecting unit 69 suppresses the meandering of the conveying belt and regulates the position of the recording medium P in the scanning conveying direction at the time of image recording to a predetermined position. 68 is used to detect the position in the width direction, and known detection means such as a photosensor is used.

静電吸着手段70は、記録媒体Pに、ヘッドユニット80(本発明のインクジェットヘッド)に対する所定のバイアス電圧を印加するとともに、静電力により搬送ベルト68に吸着させて保持するために、記録媒体Pを所定の電位に帯電させるものである。
図示例おいては、静電吸着手段70は、記録媒体Pを帯電させるスコロトロン帯電器70aと、スコロトロン帯電器70aに接続される負の高圧電源70bとを有する。記録媒体Pは、フィードローラ対62および搬送ベルト68によって搬送されつつ、負の高圧電源70bに接続されたスコロトロン帯電器70aにより、負のバイアス電圧を帯電され、かつ、搬送ベルト68の絶縁層に静電吸着される。
The electrostatic attraction means 70 applies a predetermined bias voltage to the head unit 80 (the ink jet head of the present invention) to the recording medium P and attracts it to the conveying belt 68 by electrostatic force to hold it. Is charged to a predetermined potential.
In the illustrated example, the electrostatic attraction unit 70 includes a scorotron charger 70a for charging the recording medium P, and a negative high-voltage power supply 70b connected to the scorotron charger 70a. While the recording medium P is conveyed by the feed roller pair 62 and the conveying belt 68, the recording medium P is charged with a negative bias voltage by the scorotron charger 70a connected to the negative high voltage power source 70b, and is applied to the insulating layer of the conveying belt 68. It is electrostatically attracted.

なお、記録媒体Pを帯電する際の搬送ベルト68の搬送速度は、安定に帯電できる範囲であれば良く、画像記録時の搬送速度と同じでも異なっていても良い。また、記録媒体Pを複数回周回させることによって、同一の記録媒体Pに静電吸着手段を複数回作用させ、均一帯電を行っても良い。
なお、図示例では、静電吸着手段70で記録媒体Pの静電吸着および帯電を行っているが、静電吸着手段と帯電手段とを別々に設けてもよい。
In addition, the conveyance speed of the conveyance belt 68 when charging the recording medium P may be in a range that can be stably charged, and may be the same as or different from the conveyance speed at the time of image recording. Alternatively, the recording medium P may be rotated a plurality of times so that the electrostatic adsorption means acts on the same recording medium P a plurality of times to perform uniform charging.
In the illustrated example, the electrostatic adsorption unit 70 performs electrostatic adsorption and charging of the recording medium P. However, the electrostatic adsorption unit and the charging unit may be provided separately.

静電吸着手段は、図示例のスコロトロン帯電器70aに限定されず、他にも、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針等、種々の手段や方法が利用できる。また、後に詳述するように、ローラ66の少なくとも1つを導電性ローラとし、あるいは、記録媒体Pへの記録位置において搬送ベルト68の裏面側(記録媒体Pと逆側)に導電性プラテンを配置し、この導電性ローラ、または導電性プラテンを負の高圧電源に接続することにより、静電吸着手段70を構成してもよく、あるいは搬送ベルト68を絶縁性ベルトとし、導電性ローラを接地し、導電性プラテンを負の高圧電源に接続する構成としても良い。   The electrostatic attraction means is not limited to the illustrated scorotron charger 70a, and various other means and methods such as a corotron charger, a solid charger, and a discharge needle can be used. Further, as will be described in detail later, at least one of the rollers 66 is a conductive roller, or a conductive platen is provided on the back surface side (opposite side of the recording medium P) of the conveying belt 68 at the recording position on the recording medium P. By arranging and connecting this conductive roller or conductive platen to a negative high voltage power source, the electrostatic attraction means 70 may be configured, or the conveying belt 68 is an insulating belt and the conductive roller is grounded. The conductive platen may be connected to a negative high voltage power source.

静電吸着手段70によって帯電された記録媒体Pは、搬送ベルト68によって後述するヘッドユニット80の位置まで搬送される。
ヘッドユニット80は、前記本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じてインク液滴を吐出して、記録媒体Pに画像を記録する。ここで、本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体Pの帯電電位をバイアス電圧とし、吐出電極18に駆動電圧を印加することにより、バイアス電圧に駆動電圧を重畳し、インク液滴Rを吐出し、記録媒体Pに画像を記録するのは、前述のとおりである。この際、搬送ベルト68の加熱手段を設け、記録媒体Pの温度を高めることで、記録媒体P上におけるインク液滴Rの定着を促進することができ、滲みをより一層抑制して画質の向上を図ることができる。
なお、ヘッドユニット80等による画像記録に関しては、後に詳述する。
The recording medium P charged by the electrostatic attraction means 70 is transported to the position of the head unit 80 described later by the transport belt 68.
The head unit 80 records an image on the recording medium P by ejecting ink droplets according to image data using an inkjet head that performs the inkjet head control method of the present invention. Here, the ink jet head of the present invention discharges the ink droplet R by superimposing the drive voltage on the bias voltage by applying the drive voltage to the discharge electrode 18 with the charging potential of the recording medium P as the bias voltage, The image is recorded on the recording medium P as described above. At this time, by providing a heating means for the conveying belt 68 and increasing the temperature of the recording medium P, fixing of the ink droplets R on the recording medium P can be promoted, and bleeding is further suppressed and image quality is improved. Can be achieved.
The image recording by the head unit 80 or the like will be described in detail later.

画像が記録された記録媒体Pは、除電手段72により除電され、剥離手段74により搬送ベルト68より剥離されて定着・搬送手段76へ搬送される。
図示例において、除電手段72は、コロトロン除電器72aと、交流電源72bと、一端が接地された直流高圧電源72cとを有する、いわゆるACコロトロン除電器である。なお、除電手段は、これ以外にも、例えばスコロトロン除電器、固体チャージャ、放電針等の種々の手段や方法などが利用でき、また、上述の静電吸着手段70のように、導電性ローラや導電性プラテンを用いる構成も好適に使用される。
剥離手段74としては、剥離用ブレード、逆回転ローラ、エアナイフ等公知の技術が利用可能である。
The recording medium P on which the image is recorded is discharged by the discharging unit 72, peeled off from the transport belt 68 by the peeling unit 74, and transported to the fixing / transporting unit 76.
In the illustrated example, the static elimination unit 72 is a so-called AC corotron static eliminator having a corotron static eliminator 72a, an AC power source 72b, and a DC high-voltage power source 72c grounded at one end. In addition to the above, as the static elimination means, various means and methods such as a scorotron static eliminator, a solid charger, a discharge needle, etc. can be used, and a conductive roller, A configuration using a conductive platen is also preferably used.
As the peeling means 74, a known technique such as a peeling blade, a reverse rotation roller, an air knife or the like can be used.

搬送ベルト68から剥離された記録媒体Pは、定着・搬送手段76に送られ、インクジェットによって形成された画像が定着される。定着・搬送手段76としてヒートローラ76aおよび搬送ローラ76bからなるローラ対を用い、記録媒体Pを挟持搬送しつつ、記録された画像を加熱定着する。
画像が定着された記録媒体Pは、ガイド78に案内されて図示しない排紙ストッカに排紙される。
The recording medium P peeled off from the conveying belt 68 is sent to the fixing / conveying means 76, and the image formed by ink jet is fixed. A roller pair including a heat roller 76a and a conveyance roller 76b is used as the fixing / conveying means 76, and the recorded image is heated and fixed while the recording medium P is nipped and conveyed.
The recording medium P on which the image is fixed is guided by a guide 78 and discharged to a discharge stocker (not shown).

加熱定着手段としては、上述のヒートロール定着以外に、赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプによる照射、あるいはヒータを利用した熱風定着等の一般的な加熱定着を挙げることができる。また、加熱定着・搬送手段76においては、加熱手段は、加熱のみを行うものとし、搬送手段と加熱定着手段とを別々に設けてもよい。
なお、加熱定着の場合、記録媒体Pとして、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し紙表面に凹凸が発生する、ブリスターと呼ばれる現象が生じる可能性がある。これを防止するために、複数の定着器を配置し、記録媒体Pが徐々に昇温するように、各定着器の電力供給および記録媒体Pまでの距離の一方または両方を変えるのが好ましい。
Examples of the heat fixing means include general heat fixing such as irradiation with infrared rays or a halogen lamp or a xenon flash lamp, or hot air fixing using a heater, in addition to the heat roll fixing described above. In the heat fixing / conveying means 76, the heating means performs only heating, and the conveying means and the heat fixing means may be provided separately.
In the case of heat fixing, when coated paper or laminated paper is used as the recording medium P, a phenomenon called blistering occurs in which the water inside the paper rapidly evaporates due to a rapid temperature rise and the paper surface is uneven. May occur. In order to prevent this, it is preferable to arrange a plurality of fixing devices and change one or both of the power supply of each fixing device and the distance to the recording medium P so that the temperature of the recording medium P gradually increases.

なお、プリンタ60においては、少なくともヘッドユニット80による画像記録から、定着・搬送手段76による定着を終了するまでは、記録媒体Pの画像記録面には何も接触しないように構成するのが好ましい。
また、定着・搬送手段76における定着の際の記録媒体Pの移動速度には、特に限定はなく、画像形成時の搬送ベルト68による搬送速度と同じであっても良いし、異なっていても良い。画像形成時の搬送速度と異なる場合には、定着・搬送手段76の直前に記録媒体Pの速度バッファを設けるのも好ましい。
The printer 60 is preferably configured so that nothing touches the image recording surface of the recording medium P from at least the image recording by the head unit 80 until the fixing by the fixing / conveying means 76 is completed.
Further, the moving speed of the recording medium P at the time of fixing in the fixing / conveying means 76 is not particularly limited, and may be the same as or different from the conveying speed by the conveying belt 68 at the time of image formation. . When the conveyance speed is different from that at the time of image formation, it is preferable to provide a speed buffer for the recording medium P immediately before the fixing / conveyance means 76.

以下、プリンタ60における画像記録について詳述する。
前述のように、プリンタ60の画像記録手段は、インクジェットを吐出するヘッドユニット80、ヘッドユニット80にインクQの供給および回収を行うインク循環系82、図示されないコンピュータ、RIP(Raster Image Processor)等の外部機器からの出力描画信号によりヘッドユニット80を駆動するヘッドドライバ84、記録媒体Pにおける画像記録位置を決定するために記録媒体Pを検出する記録媒体位置検出手段86を有して構成される。
Hereinafter, image recording in the printer 60 will be described in detail.
As described above, the image recording means of the printer 60 includes the head unit 80 that discharges the ink jet, the ink circulation system 82 that supplies and recovers the ink Q to the head unit 80, a computer (not shown), a RIP (Raster Image Processor), and the like. A head driver 84 that drives the head unit 80 by an output drawing signal from an external device, and a recording medium position detecting unit 86 that detects the recording medium P in order to determine an image recording position on the recording medium P are configured.

図7(B)は、ヘッドユニット80と、その周辺の記録媒体Pの搬送手段を模式的に示す斜視図である。
ヘッドユニット80は、フルカラー画像の記録を行うためのシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)の4色のインク吐出に対応して、4つのインクジェットヘッド80aを有し、画像データを供給されたヘッドドライバ84からの信号に従って、インク循環系82によって供給されるインクQをインク液滴Rとして吐出して、搬送ベルト68によって所定速度で搬送されている記録媒体Pに画像を記録する。各色のインクジェットヘッド80aは、搬送ベルト68の搬送方向に配列されている。
なお、ヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッド80aは、本発明に従うインクジェットヘッドである。
FIG. 7B is a perspective view schematically showing the head unit 80 and the conveying means for the recording medium P around it.
The head unit 80 has four inkjet heads 80a corresponding to ink ejection of four colors of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K) for recording a full color image. Then, in accordance with a signal from the head driver 84 supplied with the image data, the ink Q supplied by the ink circulation system 82 is ejected as an ink droplet R, and the recording medium P being conveyed by the conveying belt 68 at a predetermined speed. Record an image on The inkjet heads 80 a for the respective colors are arranged in the conveyance direction of the conveyance belt 68.
In addition, the inkjet head 80a of each color of the head unit 80 is an inkjet head according to the present invention.

図示例において、各インクジェットヘッド80aは、吐出口28が記録媒体Pの幅方向全域に配列されたラインヘッドであり、好ましくは、図2に示されるように、互いに千鳥状となるように配置された複数のノズル列を有するマルチチャンネルヘッドである。
従って、図示例においては、搬送ベルト68に記録媒体Pを保持させた状態で、ヘッドユニット80に対して記録媒体Pを搬送によって1回通過させるだけで、すなわち1回の走査搬送を行うのみで、記録媒体Pの全面に画像が形成される。従って、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像記録(描画)が可能となる。
In the illustrated example, the inkjet heads 80a are line heads in which the ejection ports 28 are arranged in the entire width direction of the recording medium P, and are preferably arranged in a staggered manner as shown in FIG. And a multi-channel head having a plurality of nozzle rows.
Accordingly, in the illustrated example, the recording medium P is held by the transport belt 68 and the recording medium P is simply passed through the head unit 80 once by transport, that is, only one scanning transport is performed. An image is formed on the entire surface of the recording medium P. Therefore, image recording (drawing) can be performed at a higher speed than when the ejection head is serially scanned.

なお、本発明のインクジェットヘッドは、いわゆるシリアルヘッド(シャトルタイプ)にも利用可能であり、従って、プリンタ60も、この態様であってもよい。
この際においては、各インクジェットヘッドの吐出口28の列(単列でもマルチチャンネルでもよい)を搬送ベルト68の搬送方向と一致させてヘッドユニット80を構成し、ヘッドユニット80を記録媒体Pの搬送方向と直交する方向に走査する走査手段を設ける。走査手段としては、既に知られた走査手段を用いることができる。
画像記録は、通常のシャトルタイプのインクジェットプリンタと同様に行えばよく、吐出口28の列の長さに応じて、搬送ベルト68によって記録媒体Pを間欠的に搬送しつつ、この間欠搬送に同期して、停止時にヘッドユニット80を走査して、記録媒体Pの全面に画像を記録する。
このようにして、ヘッドユニット80によって記録媒体Pの全面に形成された画像は、前述のように、記録媒体Pが定着・搬送手段76によって挟持搬送されることにより、定着・搬送手段76によって定着される。
The ink jet head of the present invention can also be used for a so-called serial head (shuttle type). Therefore, the printer 60 may also be in this mode.
In this case, the head unit 80 is configured by aligning the row of the ejection ports 28 of each inkjet head (which may be single row or multi-channel) with the carrying direction of the carrying belt 68, and the head unit 80 is carried by the recording medium P. Scanning means for scanning in a direction orthogonal to the direction is provided. As the scanning means, known scanning means can be used.
The image recording may be performed in the same manner as a normal shuttle type ink jet printer. The recording medium P is intermittently conveyed by the conveying belt 68 according to the length of the row of the ejection ports 28, and is synchronized with the intermittent conveyance. Then, at the time of stop, the head unit 80 is scanned to record an image on the entire surface of the recording medium P.
Thus, the image formed on the entire surface of the recording medium P by the head unit 80 is fixed by the fixing / conveying means 76 by the recording medium P being nipped and conveyed by the fixing / conveying means 76 as described above. Is done.

ヘッドドライバ84は、外部装置から画像データを受け取り、種々の処理を行うシステム制御部(図示せず)から画像データを受け取り、その画像データに基づいてヘッドユニット80を駆動する。
このシステム制御部は、コンピュータやRIP、画像スキャナ、磁気ディスク装置、画像データ伝送装置等の外部装置から受け取った画像データに、色分解、適当な画素数や階調数への分割演算等を行って、ヘッドドライバ84がヘッドユニット80(インクジェットヘッド)を駆動するための画像データとする部位である。また、システム制御部は、搬送ベルト68による記録媒体Pの搬送タイミングに合わせたヘッドユニット80によるインクの吐出タイミングの制御を行う。吐出タイミングの制御は、記録媒体位置検出手段86からの出力や、搬送ベルト68または搬送ベルト68の駆動手段へ配置したエンコーダからの出力信号を利用して行われる。
なお、記録媒体位置検出手段86は、ヘッドユニット80によるインク液滴の吐出位置に搬送されてくる記録媒体Pを検出するためのもので、フォトセンサ等の既に知られた検出手段を用いることができる。
ここで、ヘッドドライバ84は、ラインヘッド適用時など、制御する吐出部の数(チャンネル数)が多数有る場合には、描画を分割し、公知の抵抗マトリクス型駆動法や抵抗ダイオードマトリクス型駆動法を用いてもよい。これにより、ヘッドドライバ84の使用IC数を低減することができ、コストを低下させると共に制御回路サイズを抑制することができる。
The head driver 84 receives image data from an external device, receives image data from a system control unit (not shown) that performs various processes, and drives the head unit 80 based on the image data.
This system control unit performs color separation, division into appropriate numbers of pixels and gradations, etc. on image data received from external devices such as computers, RIPs, image scanners, magnetic disk devices, and image data transmission devices. Thus, the head driver 84 serves as image data for driving the head unit 80 (inkjet head). Further, the system control unit controls the ink ejection timing by the head unit 80 in accordance with the conveyance timing of the recording medium P by the conveyance belt 68. The discharge timing is controlled by using an output from the recording medium position detecting unit 86 and an output signal from the encoder disposed on the conveying belt 68 or the driving unit of the conveying belt 68.
The recording medium position detection means 86 is for detecting the recording medium P conveyed to the ink droplet ejection position by the head unit 80, and an already known detection means such as a photosensor is used. it can.
Here, the head driver 84 divides the drawing when there are a large number of ejection units (number of channels) to be controlled, such as when a line head is applied, and a known resistance matrix driving method or resistance diode matrix driving method. May be used. Thereby, the number of ICs used by the head driver 84 can be reduced, and the cost can be reduced and the control circuit size can be suppressed.

インク循環系82は、ヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッド80aのインク流路30(図1(A)参照)にインクQを流すためのもので、4色(C、M、Y、K)の各色のインクタンク、ポンプおよび補給用インクタンク(図示せず)等を有するインク循環装置82aと、インク循環装置82aのインクタンクからヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッドのインク流路30に各色のインクQを供給するインク供給系82bと、ヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッドのインク流路30からインクをインク循環装置82aに回収するインク回収系82cとを有する。   The ink circulation system 82 is for flowing the ink Q through the ink flow paths 30 (see FIG. 1A) of the ink jet heads 80a of the respective colors of the head unit 80, and is for four colors (C, M, Y, K). An ink circulation device 82a having an ink tank of each color, a pump, a replenishment ink tank (not shown), and the like, and an ink of each color from the ink tank of the ink circulation device 82a to the ink flow path 30 of the ink jet head of each color of the head unit 80 An ink supply system 82b that supplies Q and an ink collection system 82c that collects ink from the ink flow path 30 of each color inkjet head of the head unit 80 to the ink circulation device 82a are provided.

インク循環系82は、インク循環装置82aによって、インクタンクからインク供給系80bを介してヘッドユニット80に各色毎にインクQを供給し、かつ、インク供給系80cを介してヘッドユニット80から各色毎にインクQをインクタンクに回収して循環させることができればどのようなものでも良い。
インクタンクは、各色のインクQを貯留しており、インクQがポンプで汲み出されてヘッドユニット80へ送られる。ヘッドユニット80からインクが吐出されることにより、インク循環系82で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環系82では、インク濃度検出器によってインク濃度を検出し、それ応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つのが望ましい。
The ink circulation system 82 supplies ink Q for each color from the ink tank to the head unit 80 via the ink supply system 80b by the ink circulation device 82a, and for each color from the head unit 80 via the ink supply system 80c. Any ink Q can be used as long as it can be collected and circulated in the ink tank.
The ink tank stores ink Q of each color, and the ink Q is pumped out by a pump and sent to the head unit 80. As the ink is discharged from the head unit 80, the density of the ink circulating in the ink circulation system 82 is decreased. In the ink circulation system 82, the ink density is detected by the ink density detector and replenished accordingly. It is desirable to appropriately replenish ink from the ink tank and maintain the ink density within a predetermined range.

また、インクタンクには、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられるのが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。
攪拌装置としては回転羽、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。
インクの温度制御装置としてはヘッドユニット80、インクタンク、インク配管系等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、温度センサ、例えばサーモスタットにより制御する方法等、公知の方法が使用できる。温度制御装置をインクタンク内に配置する場合には、温度分布を一定にするように攪拌装置と共に配するのがよい。また、タンク内の濃度分布を一定に保つための攪拌装置は、インクの固形成分の沈澱・濃縮の抑制するための攪拌装置と共用しても良い。
Further, the ink tank is preferably provided with a stirring device for suppressing precipitation / concentration of the solid component of the ink and an ink temperature management device for suppressing temperature change of the ink. This is because if the temperature is not controlled, the ink temperature changes due to changes in the environmental temperature, etc., and the dot diameter changes due to changes in the physical properties of the ink, making it impossible to stably form high-quality images. Because there is.
As the stirring device, a rotary blade, an ultrasonic vibrator, a circulation pump, or the like can be used.
As the ink temperature control device, a known method such as a method in which a heating element such as a heater or a Peltier element or a cooling element is arranged in the head unit 80, ink tank, ink piping system, etc., and control is performed by a temperature sensor, for example, a thermostat. Can be used. When the temperature control device is arranged in the ink tank, it is preferable to arrange it together with the stirring device so as to make the temperature distribution constant. Further, the stirring device for keeping the concentration distribution in the tank constant may be shared with the stirring device for suppressing the precipitation and concentration of the solid component of the ink.

前述のように、プリンタ60は、排出ファン90および溶媒回収装置92からなる溶媒回収手段を有する。溶媒回収手段は、ヘッドユニット80から記録媒体P上に吐出されたインク液滴から蒸発するキャリア液、特にインク液滴によって形成された画像を定着する際に記録媒体Pから蒸発するキャリア液を回収する。
排出ファン90は、プリンタ60の筐体61内部の空気を吸い込んで溶媒回収装置92へ送るためのものである。
溶媒回収装置92は、溶媒蒸気吸収材を備えており、排出ファン90によって吸い込まれた溶媒蒸気を含む気体の溶媒成分をこの溶媒蒸気吸収材に吸着し、溶媒が吸着回収された後の気体をプリンタ60の筐体61外に排出する。溶媒蒸気吸収材としては、各種の活性炭などが好適に使用される。
As described above, the printer 60 has the solvent recovery means including the exhaust fan 90 and the solvent recovery device 92. The solvent recovery means recovers the carrier liquid that evaporates from the ink droplets ejected from the head unit 80 onto the recording medium P, particularly the carrier liquid that evaporates from the recording medium P when fixing the image formed by the ink droplets. To do.
The discharge fan 90 is for sucking air inside the casing 61 of the printer 60 and sending it to the solvent recovery device 92.
The solvent recovery device 92 includes a solvent vapor absorber, and adsorbs the solvent component of the gas containing the solvent vapor sucked by the exhaust fan 90 to the solvent vapor absorber, and the gas after the solvent is adsorbed and recovered. The paper is discharged out of the casing 61 of the printer 60. As the solvent vapor absorbing material, various activated carbons are preferably used.

上記では、C、M、Y、Kの4色のインクを用いてカラー画像を記録する静電式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれには制限されず、モノクロ用の記録装置であってもよいし、他の色、例えば淡色や特色のインクを任意の数だけ用いて記録するものであってもよい。その場合は、インク色数に対応する数のヘッドユニット80およびインク循環系82が用いられる。   In the above description, an electrostatic ink jet recording apparatus that records a color image using four color inks of C, M, Y, and K has been described. However, the present invention is not limited to this, and a monochrome recording apparatus Alternatively, recording may be performed using an arbitrary number of inks of other colors, for example, light colors or special colors. In that case, the number of head units 80 and ink circulation systems 82 corresponding to the number of ink colors are used.

また、以上の例では、いずれも、インク中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体Pの背面の対向電極を負の高電圧にして、インク液滴Rを吐出するインクジェットについて説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行っても良い。このように、着色荷電粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、静電吸着手段、対向電極、インクジェットヘッドの駆動電極への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。   In each of the above examples, the ink jet discharges ink droplets R by charging the color material particles in the ink positively and setting the opposite electrode on the back of the recording medium or recording medium P to a negative high voltage. However, the present invention is not limited to this, and conversely, the color material particles in the ink may be negatively charged, and the recording medium or the counter electrode may be set to a positive high voltage to perform image recording by inkjet. . Thus, when the polarity of the colored charged particles is reversed from the above example, the polarity of the voltage applied to the electrostatic adsorption means, the counter electrode, and the drive electrode of the inkjet head may be reversed from the above example. .

以上、本発明のインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの制御方法及びインクジェット記録装置ついて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんのことである。   The inkjet head, the inkjet head control method, and the inkjet recording apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may make changes.

(A)は本発明に従うインクジェットヘッドを模式的に示した断面図であり、(B)は吐出電極の平面構成を模式的に示した図である。(A) is a cross-sectional view schematically showing an ink jet head according to the present invention, and (B) is a view schematically showing a planar configuration of an ejection electrode. インクジェットヘッドの吐出口基板に複数の吐出口が二次元的に配列されている様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode that the several discharge outlet was arranged in two-dimensionally on the discharge outlet board | substrate of an inkjet head. マルチチャンネル構造のインクジェットヘッドのガード電極の平面構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the planar structure of the guard electrode of the inkjet head of a multichannel structure. 図1(A)に示したインク誘導堰の構造を説明するための模式的斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the structure of the ink guide weir shown to FIG. 1 (A). 描画信号と、吐出電極に印加する駆動電圧の電圧波形と、ガード電極に印加するパルス電圧の電圧波形の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between a drawing signal, the voltage waveform of the drive voltage applied to a discharge electrode, and the voltage waveform of the pulse voltage applied to a guard electrode. (A)は、吐出電極18に駆動電圧を印加したときの吐出口28の様子を模式的に示す図であり、(B)は、吐出電極18に駆動電圧が印加されていないとき(又は低電圧が印加されているとき)の吐出口28の様子を模式的に示した図である。(A) is a diagram schematically showing the state of the discharge port 28 when a drive voltage is applied to the discharge electrode 18, and (B) is a view when no drive voltage is applied to the discharge electrode 18 (or low). It is the figure which showed typically the mode of the discharge outlet 28 when a voltage is applied. 本発明のインクジェット記録装置の一例の概念図である。It is a conceptual diagram of an example of the inkjet recording device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェットヘッド
12 ヘッド基板
14 インクガイド
14a 先端部分
16 吐出口基板
18 吐出電極
20 ガード電極
24 対向電極
24a 電極基板
24b 絶縁シート
26a スコロトロン帯電器
26b バイアス電圧源
28 各吐出口
30 インク流路
32 絶縁基板
33 駆動電圧制御部
34 絶縁層
35 ガード電極制御部
36 開口部
40 インク誘導堰
60 インクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)
62 フィードローラ
64 ガイド
66 ローラ
66a、66b、66c ローラ
68 搬送ベルト
69 搬送ベルト位置検知手段
70 静電吸着手段
70a スコロトロン帯電器
70b 高圧電源
72 除電手段
72a コロトロン除電器
72b 交流電源
72c 直流高圧電源
76 定着・搬送手段
76a ヒートローラ
78 ガイド
80 ヘッドユニット
80a 各インクジェットヘッド
80b、80c インク供給系
82 インク循環系
82a インク循環装置
82b インク供給系
82c インク回収系
84 ヘッドドライバ
86 記録媒体位置検出手段
90 排出ファン
、E 電界
、F 静電力
P 記録媒体
Q インク
R インク液滴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet head 12 Head substrate 14 Ink guide 14a Tip part 16 Discharge port substrate 18 Discharge electrode 20 Guard electrode 24 Counter electrode 24a Electrode substrate 24b Insulating sheet 26a Scorotron charger 26b Bias voltage source 28 Each discharge port 30 Ink flow path 32 Insulating substrate 33 Drive voltage controller 34 Insulating layer 35 Guard electrode controller 36 Opening 40 Ink guide weir 60 Inkjet recording apparatus (inkjet printer)
62 Feed roller 64 Guide 66 Roller 66a, 66b, 66c Roller 68 Conveying belt 69 Conveying belt position detecting means 70 Electrostatic adsorption means 70a Scorotron charger 70b High voltage power supply 72 Discharge means 72a Corotron static remover 72b AC power supply 72c DC high voltage power supply 76 Fixing Transport means 76a Heat roller 78 Guide 80 Head unit 80a Inkjet heads 80b, 80c Ink supply system 82 Ink circulation system 82a Ink circulation device 82b Ink supply system 82c Ink collection system 84 Head driver 86 Recording medium position detection means 90 Discharge fan E 1 , E 2 electric field F 1 , F 2 electrostatic force P recording medium Q ink R ink droplet

Claims (15)

静電力によってインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドの制御方法であって、
前記インクジェットヘッドは、前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、
前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、前記複数の吐出口のそれぞれに静電界を生成するための吐出電極と、
隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極とを有しており、
前記吐出電極に描画信号に応じて駆動電圧を印加するとともに、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に印加するインクジェットヘッドの制御方法。
A method for controlling an inkjet head that ejects ink droplets by electrostatic force,
The inkjet head includes a discharge port substrate on which a plurality of discharge ports from which the ink droplets are discharged is formed;
A discharge electrode that is formed corresponding to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate and generates an electrostatic field in each of the plurality of discharge ports;
In order to block the electric field generated from the adjacent discharge electrodes, the discharge port substrate is formed between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrodes and insulated from the discharge electrodes. And a guard electrode to be
A drive voltage is applied to the ejection electrode in accordance with a drawing signal, and a pulse voltage having the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode and alternately repeating a positive voltage and a negative voltage is applied to the guard electrode. Control method for inkjet head.
前記ガード電極は、共通に制御される請求項1に記載のインクジェットヘッドの制御方法。   The inkjet head control method according to claim 1, wherein the guard electrodes are controlled in common. 前記記録媒体に1ドットを形成する際の前記駆動電圧の信号に対して逆相になるように前記パルス電圧を印加する請求項1又は2に記載のインクジェットヘッドの制御方法。   The method of controlling an ink jet head according to claim 1 or 2, wherein the pulse voltage is applied so as to have a phase opposite to the signal of the driving voltage when forming one dot on the recording medium. 前記記録媒体に1ドットを形成する際の前記駆動電圧の信号に対して、位相及びパルス幅の少なくとも一方が異なるように前記パルス電圧を印加する請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの制御方法。   The pulse voltage is applied according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of a phase and a pulse width is different from a signal of the drive voltage when forming one dot on the recording medium. Ink jet head control method. 前記吐出電極に前記駆動電圧が印加される直前に正電圧から負電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御する請求項4に記載のインクジェットヘッドの制御方法。   The inkjet head control method according to claim 4, wherein at least one of a phase and a pulse width of the pulse voltage is controlled so that the voltage is switched from a positive voltage to a negative voltage immediately before the drive voltage is applied to the ejection electrode. 前記吐出電極への前記駆動電圧の印加の終了前に負電圧から正電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御する請求項4又は5に記載のインクジェットヘッドの制御方法。   6. The inkjet head control according to claim 4, wherein at least one of a phase and a pulse width of the pulse voltage is controlled so as to switch from a negative voltage to a positive voltage before the application of the drive voltage to the ejection electrode is completed. Method. 前記インクは、少なくとも色材を含む帯電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクである請求項1〜6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの制御方法。   The ink jet head control method according to claim 1, wherein the ink is an ink obtained by dispersing charged fine particles including at least a coloring material in an insulating dispersion medium. 帯電した微粒子を含むインクを、静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッドであって、
前記インク液滴が吐出される複数の吐出口が形成された吐出口基板と、
前記吐出口基板の前記複数の吐出口にそれぞれ対応して形成され、それぞれの吐出口に電界を発生させるための吐出電極と、
隣接する前記吐出電極から発生する電界を遮るために、隣接する前記吐出口の間で、前記吐出電極よりもインク吐出側の位置に、前記吐出電極と絶縁された状態で前記吐出口基板に形成されるガード電極と、
前記ガード電極に接続され、前記吐出電極に印加する駆動電圧と同一の周波数を有し且つ正電圧と負電圧が交互に繰り返されるパルス電圧を前記ガード電極に制御しつつ印加するためのガード電極制御部とを有するインクジェットヘッド。
An ink jet head that records an image on a recording medium by discharging ink containing charged fine particles using electrostatic force,
A discharge port substrate on which a plurality of discharge ports from which the ink droplets are discharged is formed;
A discharge electrode formed to correspond to each of the plurality of discharge ports of the discharge port substrate, and for generating an electric field at each of the discharge ports;
In order to block the electric field generated from the adjacent discharge electrodes, the discharge port substrate is formed between the adjacent discharge ports at a position closer to the ink discharge side than the discharge electrodes and insulated from the discharge electrodes. Guard electrode to be
Guard electrode control for applying to the guard electrode a pulse voltage that is connected to the guard electrode and has the same frequency as the drive voltage applied to the ejection electrode and in which a positive voltage and a negative voltage are alternately repeated. An inkjet head.
前記ガード電極は、共通に制御される請求項8に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 8, wherein the guard electrode is controlled in common. 前記ガード電極制御部は、前記記録媒体に1ドットを形成する際に前記吐出電極に印加される駆動電圧の信号に対して逆相になるように前記パルス電圧を印加する請求項8又は9に記載のインクジェットヘッド。   The said guard electrode control part applies the said pulse voltage so that it may become a reverse phase with respect to the signal of the drive voltage applied to the said discharge electrode, when forming 1 dot in the said recording medium. The inkjet head as described. 前記ガード電極制御部は、前記記録媒体に1ドットを形成する際に前記吐出電極に印加される駆動電圧の信号に対して位相及びパルス幅の少なくとも一方が異なるように前記パルス電圧を印加する請求項8〜10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。   The guard electrode control unit applies the pulse voltage so that at least one of a phase and a pulse width differs from a signal of a drive voltage applied to the ejection electrode when forming one dot on the recording medium. Item 10. The inkjet head according to any one of Items 8 to 10. 前記ガード電極制御部は、前記吐出電極に前記駆動電圧が印加される直前に正電圧から負電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御する請求項11に記載のインクジェットヘッド。   The said guard electrode control part controls at least one of the phase of the said pulse voltage, and a pulse width so that it may switch from a positive voltage to a negative voltage just before the said drive voltage is applied to the said discharge electrode. Inkjet head. 前記ガード電極制御部は、前記吐出電極への前記駆動電圧の印加の終了前に負電圧から正電圧に切り替わるように、前記パルス電圧の位相及びパルス幅の少なくとも一方を制御する請求項11又は12に記載のインクジェットヘッド。   The said guard electrode control part controls at least one of the phase and pulse width of the said pulse voltage so that it may switch from a negative voltage to a positive voltage before completion | finish of the application of the said drive voltage to the said discharge electrode. The inkjet head described in 1. 前記インクは、少なくとも色材を含む帯電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクである請求項8〜13のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to any one of claims 8 to 13, wherein the ink is an ink obtained by dispersing charged fine particles including at least a coloring material in an insulating dispersion medium. 請求項8〜14のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させるための移動手段とを備えるインクジェット記録装置。
The inkjet head according to any one of claims 8 to 14,
An ink jet recording apparatus comprising: a moving means for relatively moving the ink jet head and the recording medium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6798931B2 (en) * 2017-04-24 2020-12-09 株式会社ミヤコシ Inkjet recording device and recording method using it
TWI736949B (en) * 2019-04-16 2021-08-21 南韓商恩傑特股份有限公司 Induced electrohydrodynamic jet printing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008084889A (en) * 2006-09-25 2008-04-10 Fujifilm Corp Method for supplying liquid bonding material, method for manufacturing electronic circuit board, device for supplying liquid bonding material, and liquid bonding material

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