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JP3916184B2 - Inkjet recording device - Google Patents

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JP3916184B2
JP3916184B2 JP32871197A JP32871197A JP3916184B2 JP 3916184 B2 JP3916184 B2 JP 3916184B2 JP 32871197 A JP32871197 A JP 32871197A JP 32871197 A JP32871197 A JP 32871197A JP 3916184 B2 JP3916184 B2 JP 3916184B2
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Japan
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ink
convex
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上 照 夫 村
坂 靖 夫 保
戸 一 志 永
村 裕 子 野
原 修 三 平
尾 英 之 中
井 浩 一 石
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Fujifilm Corp
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Toshiba Corp
Fujifilm Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に色剤を分散させた液状インクを用いて、このインク中の少なくとも色剤成分をインク滴として記録媒体上に飛翔させて記録を行なうインクジェット記録装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液状インクをインク滴と呼ばれる小さな液滴として記録媒体上に吹き付けて記録ドットを形成することにより画像を記録する装置は、インクジェットプリンタとして実用化されている。インクジェットプリンタは、他の記録方法のプリンタと比べて騒音が少なく、現像や定着などの処理が不要であるという利点を有し、普通紙記録技術として注目されている。インクジェットプリンタの方式は、現在までに数多く提案されているが、特に(a)発熱体の熱により発生する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる方式(例えば特公昭56−9429、特公昭61−59911など)や、(b)圧電素子によって発生される機械的な圧力パルスによりインク滴を飛翔させる方式(例えば特公昭53−12138など)が代表的なものである。
【0003】
インクジェットプリンタに使用される記録ヘッド(以下、インクジェットヘッドという)は、キャリッジに搭載されて記録紙の搬送方向(以下、副走査方向)に対し直交する方向(以下、主走査方向)に移動しながら記録を行なうシリアル走査型ヘッドが実用化されている。このシリアル走査型ヘッドは、記録速度を高速にすることは困難である。そこで、記録ヘッドの長さを記録紙の幅と同一にした長尺ヘッドを用いて高速化したライン走査型プリンタも考えられているが、このようなライン走査型ヘッドを実用化することは、次の理由により容易なことではない。
【0004】
インクジェット記録方式は、解像度に対応する個別の細かいノズルが多数設けられているが、本質的に溶媒の蒸発や揮発によって局部的なインクの濃縮が生じやすく、これが前記ノズルの目詰まりの原因となっている。さらに、インクジェットの形成に蒸気の圧力を使う方式では、インクと熱的あるいは化学的に反応して形成された不溶物質の付着がノズルの目詰まりを誘起し、また圧電素子による圧力を使う方式では、インク流路等の複雑な構造がさらに目詰まりを誘起しやすくしている。数十から百数十個程度のノズルを使用するシリアル走査型ヘッドよりもさらに多い数千にものぼる多数のノズルを用いるライン走査型ヘッドでは、確率的にかなり高い頻度で目詰まりが発生し、実用上の信頼性を欠くという問題を有していた。
【0005】
さらに、蒸気の圧力を用いる方法では、記録紙上で直径50数μmの記録ドットに相当する直径20μm以下の粒径のインク粒を生成するのが難しいために、解像度の高いヘッドを製造するのが困難である。また圧電素子が発生する圧力を使う方式では、記録ヘッドが複雑な構造となるために加工技術上の問題で解像度の高いヘッドを製造することが困難である。このため、従来のインクジェット方式においては、いずれの方式のものであっても、解像度の向上を図ることが困難であるという問題を有していた。
【0006】
これらの問題を解決するために、基板上に薄膜により形成された複数の個別電極を配列して形成された電極アレイに電圧を印加し、静電力を用いてインク液面からインクあるいはその中の色剤成分をインク滴として飛翔させるインクジェット記録方式が提案されている。具体的には、静電的引力を用いてインク滴を飛翔させる方式(特開昭49−62024号公報、特開昭56−4467号公報参照)や、帯電した色剤成分を含むインクを用い色剤の濃度を高めてインク滴を飛翔させる方式(特表平7−502218号公報参照)などが提案されている。これらの方式では、記録ヘッドの構成が個別のドット毎のノズルを必要としないスリット状ノズル構造か、あるいは個別のドット毎のインク流路の隔壁を必要としないノズルレス構造であるために、ライン走査型記録ヘッドを実現する上で大きな障害であった目詰まりの防止と復旧に対して有効である。また、後者は非常に小さい径のインク粒を安定に生成し飛翔させることができるため、高解像度化にも適している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した静電力で色剤成分をインク滴として飛翔させる方式のインクジェット記録装置では、記録ヘッドがノズルレスであることから、目詰まり防止に有効である反面、記録ヘッドの基板上でインクが主走査方向に対して自由に移動できるためにインク滴の吐出位置が不安定となるという問題があった。また、色剤の帯電極性と同極性の電圧でインク滴を吐出させ記録媒体に飛翔させることから、記録ヘッド上の電極位置から色剤成分が反発して逃げてしまい、色剤成分をインク滴の吐出位置に安定に供給できないという問題点も有していた。したがって、インク滴を所定の吐出点から安定した状態で十分な量だけ吐出させて飛翔させることが難しく、文字や画像を記録媒体上に良好に記録できないという問題があった。
【0008】
そこで、インク中に含まれる色剤成分をインク滴の吐出位置である個別電極の最先端に安定に供給でき、これにより、インク滴を目詰まりなく安定して吐出・飛翔させることができるインクジェット記録装置が提案されている。
【0009】
図7は、このようなインクジェット記録装置を示す斜視図であり、同図において、インク室からインク吐出孔4にかけてインク1を案内するインクガイド10が設けられている。このインクガイド10は、棒状の基部11と、この基部11より制御基板3方向に突出する突出部12と、を備え、突出部12の中央にはスリット13が形成され、その先端はスリット13から側壁にかけて肩下がりに傾斜する傾斜面14となっている。インクガイド10は絶縁性の樹脂から構成され、制御電極5に形成されたインク突出孔4と同じピットで、一列につながった状態で形成されている。この様な構造のヘッドで、インクを突出させたい制御電極5に記録電圧をバイアス電圧に重畳させて印加すると、スリット13中を毛管力で突出部12の先端まで上っていたインクが、制御電極5と接地された対向電極(図示されず)の間の電界によって、インク滴となって飛び出し、対向電極に接触している記録紙上に画点が形成される。
【0010】
記録紙は、インクガイド10に対して相対的に移動するので、画像信号に応じて記録信号を選択的に印加することにより連続的に画像が形成されていく。インクガイド10が突出部12を有することにより、インク吐出点が安定するので、綺麗な安定した画像を記録できる。さらに、このような構造の記録ヘッドを同一平面上に複数個連続して形成することができるため、制御電極5を千鳥配置することなどによりヘッドの高解像度化を容易に実現できるようになった。
【0011】
しかし、上記のインクジェット記録装置は、他のインクジェット記録方式と比較すると大きな穴ではあるが、再びインク吐出孔4からインクを吐出させる構造となってしまったために、長時間使用しない場合などにはインクを完全にインク吐出孔4の周辺から抜き取ってしまわないと、穴詰まりが発生してしまうことがある。この穴詰まりに対しては、インクジェット記録装置特有の問題として、解決するための方策が長い間考えられて来た。目詰まりの問題に対しては、キャッピングやワイピング、或いはインクを吸引することなどの対策が従来から図られており、これらの方式によって、目詰まりが非常に少なくなるとともに、目詰まりしたヘッドも回復できるようになった。
【0012】
ところが、上述したインクガイド10は樹脂により製造されており、しかも穴径200μm程度の中に入る構造になっているので、突出部12の先端部は非常に細かく柔らかい状態になっている。したがって、従来行なわれてきたような目詰まり対策を行なうと、突出部12を傷つけてしまう可能性が大きくなる。特にヘッド表面を擦るワイピングに関しては、全く不可能である。また、突出部12へのインクの付着は、長時間の連続記録を行なっていても発生し、インクの吐出特性が変化してしまう場合もある。また、突出部12が一旦乾いてしまうと、次にインクを飛ばそうとしても、インクが先端まで上がらないという問題が生じてしまう。このような場合にも、従来のインクジェット記録装置ではヘッドを復帰させることが困難となってしまった。さらに、紙ジャムが発生して、ヘッド付近での紙の折れ曲がりや、ヘッドへの衝突が生じた場合にも、突出部12を傷つけてしまうという問題があった。以上のように、突出部12を有するインクガイド10を用いたために、新たな問題が幾つか発生してしまった。
【0013】
上記問題を解決するため、本発明はインク吐出孔の近辺におけるインクの目詰まりを防止すると共に記録媒体の紙詰まり等からインクガイドの損傷を回避し、高解像度で良好な記録を行なうことのできるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、溶媒中に色剤成分を分散させたインクに静電力を作用させて、少なくともこの色剤成分を含むインク滴を記録媒体に向けて飛翔させることにより記録を行なうインクジェット記録装置において、前記静電力を作用させるために複数個設けられると共に、少なくとも凸状インクガイドを有する個別電極と、前記個別電極に前記インクを供給するインク供給手段と、インク滴飛翔位置となる前記凸状インクガイドの先端部よりも前記記録媒体側へ突出して前記個別電極を保護する保護部材と、を備え、前記複数個の個別電極は、制御電極基板と前記複数の凸状インクガイドとから構成され、前記制御電極基板は、前記インク滴飛翔方向に向けて前記複数の凸状インクガイドに対応して穿設された複数の貫通孔を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板の少なくとも片面上に前記複数個の貫通孔の周辺に個別に設けられ、貫通孔と連通する穴を有する複数個の制御電極とからなり、前記保護部材は、前記制御電極基板上で前記記録媒体側に配置され、前記凸状インクガイドは、前記貫通孔の略中心位置で、インク滴飛翔位置となる先端部が前記制御電極基板表面よりも前記記録媒体側に突出していることを特徴とするインクジェット記録装置を提供するものである。
【0015】
さらに、前記凸状インクガイドと前記制御電極基板とを支持するヘッドブロックを有し、前記制御電極基板と前記ヘッドブロックとの間に、前記インク供給手段から供給されるインクが充填されるインク室が形成されていることが好ましい。
また、前記凸状インクガイドは、絶縁性部材からなることが好ましい。
また、前記凸状インクガイドは、その先端部がインク滴飛翔位置となることが好ましい。
【0016】
なお、前記凸状インクガイドは、少なくとも前記貫通孔表面からインク滴飛翔方向に突き出ている部分の厚さが略一定で、先端を細く形成しても良い。また、前記凸状インクガイドは、略中心位置にスリット状の溝を形成してもよい。また、前記色剤成分はプラスあるいはマイナス帯電性のもので、この色剤成分と同極性の静電力を作用させて少なくとも色剤成分を含むインク滴を記録媒体に向けて飛翔させることにより記録を行なうようにしてもよい。
また、前記複数個の個別電極は、複数列状に配置され、前記保護部材は、列状に配置された前記複数の個別電極をそれぞれ列毎に囲むように配置されていることが好ましい。
また、前記凸状インクガイドの先端位置が、前記保護部材の前記記録媒体側表面と前記制御電極基板側表面との間に位置することも好ましい。
【0017】
以上のように、凸状インクガイドの先端部の周囲を保護部材により覆うことにより、この先端部に付着した液体インクが乾くのを防止することとなり、また、保護部材はインクガイドの先端部よりは記録媒体側に位置しているために、紙ジャムが発生した場合でも目詰まりした紙がインクガイド先端に直接接触するのを防ぐことになる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係るライン走査型インクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置の斜視図、図2は図1A−A’での断面図である。本第1実施形態では、図3を用いて詳述するようにインクを飛翔する個別電極20は、制御電極基板と、凸状インクガイド10とからなり、この制御電極基板2と、凸状インクガイド10はヘッドブロック21に所定の方法で支持されている。さらに、凸状インクガイド10の周辺には保護部材30が形成され、凸状インクガイド10先端部がこの保護部材30と制御電極基板2の間に位置するように配置されている。同図においてインク1は、プラス帯電性の色剤成分を帯電制御剤やバインダーなどとともに、108 Ωcm以上の低効率を持つ絶縁性の溶媒中にコロイド状に分散されたもので、制御電極基板2とヘッドブロック21で形成されるインク室9に、図示しないインク供給系から供給されて充填されている。なお、本第1実施形態におけるヘッド構成を1列8個のインクガイドが2列並ぶ構成としたが、これに限られないことはいうまでもない。
【0019】
図3は、図2で示した各記録ドットに対応した個別電極20周辺の拡大図と、このインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置の構成を示す図である。前記制御電極基板2は、貫通孔4を有する絶縁性基板3と、この貫通孔4の周囲で記録媒体側に形成されている制御電極5とから構成されている。凸状インクガイド10はプラスチック樹脂やセラミックス等絶縁性部材からなり、各インクガイド10の中心と前記貫通孔4の中心とが等しくなるように同じ列間隔、ピットで配置されている。各凸状インクガイド10は厚みが一定の平板の先端を三角あるいは台形状に切り出し、かつ中心に幅30〜50μm程度のスリット13を形成した形状で、その先端部がインク滴飛翔位置となる。さらに各凸状インクガイド10は、前述したように先端位置が前記保護部材30と制御電極基板2面の間に位置するよう、それぞれの貫通孔からほぼ垂直に所定の距離だけインク滴飛翔方向に突きだしている。ここでインクガイド10は、8個のインクガイドが一体で形成されている。
【0020】
凸状インクガイド10の先端に対向して記録紙である記録媒体17が配置され、この記録媒体17の背面に、記録媒体17を案内するプラテンの役割を兼ねる対向電極18が配置されている。
【0021】
つぎに、制御電極基板2の具体的構造例について図4を用いて説明する。図4は、制御電極基板2を記録媒体17側から見た図であり、前記複数個の個別電極20に対応して、絶縁性基板3に形成されている貫通孔4と、この貫通孔4の周辺に設けられている個別の制御電極5と、が主走査方向に二列でアレイ状に配列されている。
【0022】
ここで第1の実施形態では、絶縁性基板3は25μm程度の厚さのポリイミドからなり、制御電極5は18μm程度の厚さの銅箔からなり、貫通孔4の内径は150から250μmΦ程度である。
【0023】
次に、第1実施形態によるインクジェット記録装置の記録動作を説明する。
【0024】
記録時には、図2で示すインク室9に充填されているインク1は貫通孔4から凸状インクガイド10の先端のインク飛翔位置に供給される。ここで、制御電極5にバイアス電圧源6から常時バイアスとして例えばDC1.5kVの電圧が与えられ、これに信号電圧源7からの画像信号に応じた信号電圧として例えばON時に500Vのパルス電圧が重畳される。一方、記録媒体17の背面に設けられた対向電極18は、図のように接地電位0Vに設定されている。
【0025】
今、制御電極5がON状態(500Vが印加された状態)となり、バイアスDC1.5kVに500Vのパルス電圧が重畳された合計2kVの電圧が加わると、凸状インクガイド10先端のインク滴飛翔位置から、色剤成分を中心とするインク滴8が飛び出し、対向電極18に引っ張られて、該記録媒体17に向けて飛翔して画像を形成する。
【0026】
このようにすると、インク1の流路が決まっているのでインク滴飛翔位置は凸状インクガイド10のほぼ中央位置に定まり、飛翔時に電圧の印加により色剤成分が主走査方向に逃げることもない。また、本実施形態で示したように、独立した貫通孔4とその周辺に設けた制御電極内に液体インクを搬送し、この貫通孔4から略垂直に突出した凸状インクガイド10の表面およびこの凸状インクガイド10中央に形成されているスリット13中を濡れや表面張力でインク滴飛翔位置にインク1を供給しているので、インク滴飛翔位置に形成されるメニスカスのサイズおよび位置が、インク供給系の圧力などの状態、大気圧、機械的な振動の影響などの影響を受けることなく安定に維持される。したがって、インク滴8の飛翔が安定化され、記録媒体17上に濃度の安定した良好な画像を記録することができる。
【0027】
ここで図1で示した保護部材30の形状は、1列8個からなる2列のインクガイド全体を囲むように形成されているが、図5に示すように1列8個からなる2列のインクガイドの各列をそれぞれスリット32により囲むように形成してもよい。さらに、図6で示すように、1列8個からなる2列のインクガイドのそれぞれを角孔34により個別に囲むように形成してもよい。
【0028】
なお、上記実勢形態においては、色剤成分をプラス帯電性のものとして述べてきたが、マイナス帯電性であっても構わないことは言うまでもない。そのときには上述した諸電極への印加電圧を全て逆の極性として考えれば良い。また、制御電極に形成されている穴の内径を貫通孔と同一にしたが、一回り大きくても良い、また、制御電極5が絶縁性基板3上の記録媒体側に配置されているが、反対の面に配置されても良い。
【0029】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るインクジェット記録装置によれば、凸状インクガイドの先端部よりも記録媒体側に位置する保護部材をインクガイドの周囲に設けたので、インクガイド先端におけるインクの乾きを防止することができると共に、紙ジャムやワイピングの際に紙やブラシが必要以上の力でインクガイド先端を直撃するのを防止することができ、インクガイドの長寿命化と高解像度の記録を保障できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図。
【図2】第1実施形態における図1のA−A’線切断の断面図。
【図3】第1実施形態に係るインクジェット記録装置のインクジェットヘッド部、および要部の構成を示す断面図。
【図4】第1実施形態における制御電極基板の形状を示す平面図。
【図5】本発明の第2実施形態に係るインクジェット記録装置における保護部材の形状を示す斜視図。
【図6】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置における保護部材の形状を示す斜視図。
【図7】従来のインクジェット記録装置のインクガイドを示す斜視図。
【符号の説明】
1 インク
2 制御電極基板
絶縁性基板
4 貫通孔
6 バイアス電圧源
7 信号電圧源
8 インク滴
9 インク室
10 凸状インクガイド
11 基部
12 突出部
13 スリット
20 個別電極
30 保護部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet recording apparatus that performs recording by using a liquid ink in which a colorant is dispersed and causing at least a colorant component in the ink to fly onto a recording medium as ink droplets. It is.
[0002]
[Prior art]
An apparatus for recording an image by spraying liquid ink as small droplets called ink droplets on a recording medium to form recording dots has been put to practical use as an ink jet printer. Inkjet printers have the advantages of being less noisy than printers of other recording methods and requiring no processing such as development or fixing, and are attracting attention as plain paper recording technology. Many ink jet printer systems have been proposed so far. In particular, (a) systems in which ink droplets are ejected by the pressure of steam generated by the heat of a heating element (for example, Japanese Patent Publication Nos. 56-9429 and 61-59911). Etc.) and (b) a method of flying ink droplets by mechanical pressure pulses generated by a piezoelectric element (for example, Japanese Patent Publication No. 53-12138).
[0003]
A recording head (hereinafter referred to as an ink jet head) used in an ink jet printer is mounted on a carriage and moves in a direction (hereinafter referred to as a main scanning direction) orthogonal to a recording paper transport direction (hereinafter referred to as a sub scanning direction). Serial scanning heads for recording have been put into practical use. With this serial scanning head, it is difficult to increase the recording speed. Therefore, although a line scanning printer that uses a long head having the same length as the recording paper is used to increase the speed, a practical use of such a line scanning head is possible. This is not easy for the following reasons.
[0004]
Inkjet recording systems are provided with a large number of individual fine nozzles corresponding to the resolution, but local ink concentration tends to occur essentially due to evaporation or volatilization of the solvent, which causes clogging of the nozzles. ing. In addition, in the method using vapor pressure for forming an ink jet, adhesion of insoluble substances formed by thermal or chemical reaction with ink induces clogging of the nozzle, and in the method using pressure by a piezoelectric element. Further, a complicated structure such as an ink flow path makes it easier to induce clogging. Line scanning heads that use thousands of nozzles, more than thousands of serial scanning heads that use dozens to hundreds of nozzles, are clogged at a rather high frequency, It had the problem of lacking practical reliability.
[0005]
Furthermore, in the method using the vapor pressure, it is difficult to produce ink particles having a diameter of 20 μm or less corresponding to recording dots having a diameter of 50 to several μm on the recording paper. Have difficulty. In the method using the pressure generated by the piezoelectric element, since the recording head has a complicated structure, it is difficult to manufacture a high-resolution head due to a problem in processing technology. For this reason, the conventional inkjet system has a problem that it is difficult to improve the resolution regardless of which system is used.
[0006]
In order to solve these problems, a voltage is applied to an electrode array formed by arranging a plurality of individual electrodes formed by thin films on a substrate, and an electrostatic force is used from the ink liquid surface to the ink or the contents in the ink. An ink jet recording system in which a colorant component is allowed to fly as ink droplets has been proposed. Specifically, a method of flying ink droplets using electrostatic attraction (see JP-A-49-62024 and JP-A-56-4467), or an ink containing a charged colorant component is used. A method of increasing the concentration of the colorant and causing ink droplets to fly (see JP 7-502218A) has been proposed. In these systems, since the recording head configuration is a slit-like nozzle structure that does not require a nozzle for each individual dot, or a nozzleless structure that does not require a partition for an ink flow path for each individual dot, line scanning is performed. This is effective for the prevention and restoration of clogging, which was a major obstacle in realizing the type recording head. The latter is also suitable for increasing the resolution because ink particles having a very small diameter can be stably generated and fly.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described ink jet recording apparatus in which the colorant component is ejected as ink droplets by electrostatic force, the recording head is nozzleless, which is effective for preventing clogging, but ink is mainly used on the substrate of the recording head. There is a problem that the ink droplet ejection position becomes unstable because it can move freely in the scanning direction. In addition, since the ink droplets are ejected at a voltage of the same polarity as the charging polarity of the colorant and fly to the recording medium, the colorant component repels and escapes from the electrode position on the recording head, and the colorant component is removed from the ink droplet. There is also a problem that it cannot be stably supplied to the discharge position. Therefore, it is difficult to eject ink droplets by a sufficient amount in a stable state from a predetermined ejection point, and it is difficult to record characters and images on a recording medium.
[0008]
Therefore, ink-jet recording that can stably supply the colorant component contained in the ink to the tip of the individual electrode that is the discharge position of the ink droplet, and can stably discharge and fly the ink droplet without clogging. A device has been proposed.
[0009]
Figure 7 is a perspective view showing such Lee inkjet recording apparatus, in the figure, the ink guide 10 for guiding the ink 1 is provided toward the ink discharge hole 4 from the ink chamber. The ink guide 10 includes a rod-like base 11 and a protrusion 12 protruding from the base 11 toward the control board 3. A slit 13 is formed at the center of the protrusion 12, and the tip of the ink guide 10 extends from the slit 13. It becomes the inclined surface 14 which inclines toward the shoulder toward the side wall. The ink guide 10 is made of an insulating resin, and is formed in the same pit as the ink protruding hole 4 formed in the control electrode 5 and connected in a row. With the head having such a structure, when a recording voltage is superimposed on the bias voltage and applied to the control electrode 5 where the ink is to be projected, the ink that has risen up to the tip of the protruding portion 12 by the capillary force in the slit 13 is controlled. By an electric field between the electrode 5 and the grounded counter electrode (not shown), an ink droplet pops out and an image dot is formed on the recording paper in contact with the counter electrode.
[0010]
Since the recording paper moves relative to the ink guide 10, images are continuously formed by selectively applying the recording signal in accordance with the image signal. Since the ink guide 10 has the protruding portion 12, the ink discharge point is stabilized, so that a beautiful and stable image can be recorded. Furthermore, since a plurality of recording heads having such a structure can be continuously formed on the same plane, it is possible to easily realize high resolution of the heads by arranging the control electrodes 5 in a staggered manner. .
[0011]
However, ink jet recording apparatus of the above SL, albeit with a large hole when compared to other ink jet recording system, in order had a structure in which ink is ejected from the ink ejection holes 4 again, for example, when unused for long periods of time If the ink is not completely removed from the periphery of the ink ejection holes 4, clogging may occur. For this clogging, as a problem peculiar to the ink jet recording apparatus, a measure for solving it has been considered for a long time. For clogging problems, measures such as capping, wiping, and ink suction have been used in the past. By these methods, clogging is extremely reduced and clogged heads are also recovered. I can do it now.
[0012]
However, since the ink guide 10 described above is made of resin and has a structure that falls within a hole diameter of about 200 μm, the tip of the protruding portion 12 is very fine and soft. Therefore, if the countermeasure against clogging as conventionally performed is taken, the possibility of damaging the protruding portion 12 is increased. In particular, wiping that rubs the head surface is completely impossible. Ink adhesion to the protrusions 12 may occur even when continuous recording is performed for a long time, and the ink ejection characteristics may change. Further, once the protrusion 12 is dried, there is a problem that the ink does not rise to the tip even if the next ink is to be ejected. Even in such a case, it is difficult for the conventional ink jet recording apparatus to return the head. Further, when the paper jam occurs and the paper is bent near the head or collides with the head, the protrusion 12 is damaged. As described above, since the ink guide 10 having the protrusions 12 is used, some new problems have occurred.
[0013]
In order to solve the above problems, the present invention can prevent clogging of ink in the vicinity of the ink ejection holes and avoid damage to the ink guide due to paper jam of the recording medium, and can perform good recording with high resolution. An object is to provide an ink jet recording apparatus.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-described problems, the present invention applies an electrostatic force to ink in which a colorant component is dispersed in a solvent, and causes ink droplets containing at least the colorant component to fly toward a recording medium. In the ink jet recording apparatus for recording by performing the recording, a plurality of electrodes are provided for applying the electrostatic force, individual electrodes having at least a convex ink guide, and ink supply means for supplying the ink to the individual electrodes; A protection member that protects the individual electrodes by projecting toward the recording medium from the tip of the convex ink guide serving as an ink droplet flying position, and the plurality of individual electrodes includes a control electrode substrate and the plurality of individual electrodes. And the control electrode substrate is formed corresponding to the plurality of convex ink guides in the ink droplet flying direction. An insulating substrate having a plurality of through holes, the individually provided around the plurality of through-holes on at least one surface of the insulating substrate consists of a plurality of control electrodes having a bore which communicates with the through-hole The protective member is arranged on the control electrode substrate on the recording medium side, and the convex ink guide is positioned at the center of the through-hole, and the tip portion serving as the ink droplet flying position is the surface of the control electrode substrate The present invention also provides an ink jet recording apparatus that protrudes toward the recording medium.
[0015]
Further, the ink chamber has a head block that supports the convex ink guide and the control electrode substrate, and is filled with ink supplied from the ink supply means between the control electrode substrate and the head block. Is preferably formed.
The convex ink guide is preferably made of an insulating member.
Further, it is preferable that the tip of the convex ink guide is an ink droplet flying position.
[0016]
The convex ink guide may be formed such that at least a portion protruding from the surface of the through hole in the ink droplet flying direction has a substantially constant thickness and a thin tip. The convex ink guide may have a slit-like groove formed at a substantially central position. Further, the colorant component is positively or negatively charged, and recording is performed by causing an electrostatic force having the same polarity as the colorant component to act and causing ink droplets containing at least the colorant component to fly toward the recording medium. You may make it perform.
Preferably, the plurality of individual electrodes are arranged in a plurality of rows, and the protection member is arranged so as to surround each of the plurality of individual electrodes arranged in rows.
It is also preferable that the tip position of the convex ink guide is located between the recording medium side surface and the control electrode substrate side surface of the protective member.
[0017]
As described above, by covering the periphery of the tip of the convex ink guide with the protective member, it is possible to prevent the liquid ink adhering to the tip from drying out. Is located on the recording medium side, so that even when a paper jam occurs, the clogged paper is prevented from coming into direct contact with the tip of the ink guide.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus including a line scanning ink jet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. In the first embodiment, as will be described in detail with reference to FIG. 3, the individual electrode 20 that ejects ink includes the control electrode substrate 2 and the convex ink guide 10. The ink guide 10 is supported on the head block 21 by a predetermined method. Further, a protective member 30 is formed around the convex ink guide 10, and the tip of the convex ink guide 10 is disposed between the protective member 30 and the control electrode substrate 2. In the figure, ink 1 is a colloidal dispersion of a positively chargeable colorant component together with a charge control agent, a binder and the like in an insulating solvent having a low efficiency of 10 @ 8 .OMEGA.cm or more. The ink chamber 9 formed by the head block 21 is supplied and filled from an ink supply system (not shown). Although the head configuration in the first embodiment is a configuration in which two rows of eight ink guides are arranged in a row, it goes without saying that the present invention is not limited to this.
[0019]
FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of the individual electrode 20 corresponding to each recording dot shown in FIG. 2, and a diagram showing a configuration of an ink jet recording apparatus using this ink jet head. The control electrode substrate 2 includes an insulating substrate 3 having a through hole 4 and a control electrode 5 formed on the recording medium side around the through hole 4. The convex ink guide 10 is made of an insulating member such as plastic resin or ceramics, and is arranged with the same row interval and pits so that the center of each ink guide 10 and the center of the through hole 4 are equal. Each convex ink guide 10 has a shape in which the tip of a flat plate having a constant thickness is cut into a triangle or a trapezoid and a slit 13 having a width of about 30 to 50 μm is formed in the center, and the tip of the tip is the ink droplet flying position. Further, as described above, each convex ink guide 10 has a tip position located between the protective member 30 and the surface of the control electrode substrate 2 so that it is substantially perpendicular to each through hole by a predetermined distance in the ink droplet flight direction. It sticks out. Here, the ink guide 10 is formed integrally with eight ink guides.
[0020]
A recording medium 17, which is a recording sheet, is disposed opposite the tip of the convex ink guide 10, and a counter electrode 18 that also serves as a platen for guiding the recording medium 17 is disposed on the back surface of the recording medium 17.
[0021]
Next, a specific structural example of the control electrode substrate 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view of the control electrode substrate 2 as viewed from the recording medium 17 side. The through hole 4 formed in the insulating substrate 3 corresponding to the plurality of individual electrodes 20, and the through hole 4. Are arranged in an array in two rows in the main scanning direction.
[0022]
Here, in the first embodiment, the insulating substrate 3 is made of polyimide having a thickness of about 25 μm, the control electrode 5 is made of copper foil having a thickness of about 18 μm, and the inner diameter of the through hole 4 is about 150 to 250 μmΦ. is there.
[0023]
Next, the recording operation of the ink jet recording apparatus according to the first embodiment will be described.
[0024]
At the time of recording, the ink 1 filled in the ink chamber 9 shown in FIG. 2 is supplied from the through hole 4 to the ink flying position at the tip of the convex ink guide 10. Here, a voltage of, for example, DC 1.5 kV is applied to the control electrode 5 from the bias voltage source 6 as a constant bias, and a pulse voltage of, for example, 500 V is superimposed on this as a signal voltage corresponding to the image signal from the signal voltage source 7. Is done. On the other hand, the counter electrode 18 provided on the back surface of the recording medium 17 is set to a ground potential of 0 V as shown in the figure.
[0025]
Now, when the control electrode 5 is in an ON state (a state in which 500 V is applied) and a voltage of 2 kV in total, in which a pulse voltage of 500 V is superimposed on a bias DC of 1.5 kV, is applied, the ink droplet flying position at the tip of the convex ink guide 10 Thus, the ink droplet 8 centering on the colorant component is ejected, pulled by the counter electrode 18, and then ejected toward the recording medium 17 to form an image.
[0026]
In this way, since the flow path of the ink 1 is determined, the ink droplet flying position is determined at the substantially central position of the convex ink guide 10, and the colorant component does not escape in the main scanning direction due to the application of voltage during the flight. . Further, as shown in the present embodiment, the liquid ink is transported into the independent through-hole 4 and the control electrode provided in the periphery thereof, and the surface of the convex ink guide 10 protruding substantially vertically from the through-hole 4 and Since the ink 1 is supplied to the ink droplet flying position by wetting or surface tension in the slit 13 formed at the center of the convex ink guide 10, the size and position of the meniscus formed at the ink droplet flying position is The ink supply system is stably maintained without being affected by conditions such as the pressure of the ink supply system, atmospheric pressure, and mechanical vibration. Accordingly, the flying of the ink droplets 8 is stabilized, and a good image with a stable density can be recorded on the recording medium 17.
[0027]
Here, the shape of the protective member 30 shown in FIG. 1 is formed so as to surround the entire two rows of ink guides consisting of eight rows, but as shown in FIG. 5, two rows consisting of eight rows as shown in FIG. The ink guides may be formed so as to be surrounded by the slits 32. Further, as shown in FIG. 6, each of the two rows of ink guides including eight rows may be individually surrounded by the square holes 34.
[0028]
In the above-described actual form, the colorant component has been described as having positive chargeability, but it goes without saying that it may have negative chargeability. At that time, it may be considered a voltage applied to the various electrodes described above as the polarity of all reversed. In addition, the inner diameter of the hole formed in the control electrode is the same as that of the through-hole, but it may be slightly larger, and the control electrode 5 is disposed on the recording medium side on the insulating substrate 3, It may be arranged on the opposite side.
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the ink jet recording apparatus according to the present invention, the protective member positioned closer to the recording medium than the front end of the convex ink guide is provided around the ink guide. In addition to preventing the ink from drying, the paper and brush can be prevented from hitting the tip of the ink guide with excessive force during paper jams and wiping. There is an effect that can guarantee the record.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet head according to a first embodiment of the invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1 in the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an ink jet head unit and main parts of the ink jet recording apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing the shape of a control electrode substrate in the first embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing the shape of a protective member in an ink jet recording apparatus according to a second embodiment of the invention.
FIG. 6 is a perspective view showing the shape of a protective member in the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the invention.
FIG. 7 is a perspective view showing an ink guide of a conventional ink jet recording apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink 2 Control electrode board 3 Insulating board 4 Through-hole 6 Bias voltage source 7 Signal voltage source 8 Ink droplet 9 Ink chamber 10 Convex ink guide 11 Base part 12 Protrusion part 13 Slit 20 Individual electrode 30 Protection member

Claims (9)

溶媒中に色剤成分を分散させたインクに静電力を作用させて、少なくともこの色剤成分を含むインク滴を記録媒体に向けて飛翔させることにより記録を行なうインクジェット記録装置において、
前記静電力を作用させるために複数個設けられると共に、少なくとも凸状インクガイドを有する個別電極と、
前記個別電極に前記インクを供給するインク供給手段と、
インク滴飛翔位置となる前記凸状インクガイドの先端部よりも前記記録媒体側へ突出して前記個別電極を保護する保護部材と、を備え、
前記複数個の個別電極は、制御電極基板と前記複数の凸状インクガイドとから構成され、
前記制御電極基板は、前記インク滴飛翔方向に向けて前記複数の凸状インクガイドに対応して穿設された複数の貫通孔を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板の少なくとも片面上に前記複数個の貫通孔の周辺に個別に設けられ、前記貫通孔と連通する穴を有する複数個の制御電極とからなり、
前記保護部材は、前記制御電極基板上で前記記録媒体側に配置され、
前記凸状インクガイドは、前記貫通孔の略中心位置で、インク滴飛翔位置となる先端部が前記制御電極基板表面よりも前記記録媒体側に突出していることを特徴とするインクジェット記録装置。
In an inkjet recording apparatus that performs recording by causing an electrostatic force to act on ink in which a colorant component is dispersed in a solvent and causing ink droplets containing at least the colorant component to fly toward the recording medium.
A plurality of electrodes for operating the electrostatic force, and individual electrodes having at least a convex ink guide;
Ink supply means for supplying the ink to the individual electrodes;
A protective member that protrudes toward the recording medium from the tip of the convex ink guide serving as an ink droplet flying position and protects the individual electrode,
The plurality of individual electrodes includes a control electrode substrate and the plurality of convex ink guides,
The control electrode substrate includes an insulating substrate having a plurality of through holes formed corresponding to the plurality of convex ink guides in the ink droplet flying direction, and the control electrode substrate on at least one surface of the insulating substrate. A plurality of control electrodes provided individually around the plurality of through holes , and having a hole communicating with the through hole ;
The protective member is disposed on the recording medium side on the control electrode substrate,
The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the convex ink guide has a tip end portion serving as an ink droplet flying position protruding substantially closer to the recording medium than the surface of the control electrode substrate at a substantially central position of the through hole.
さらに、前記凸状インクガイドと前記制御電極基板とを支持するヘッドブロックを有し、
前記制御電極基板と前記ヘッドブロックとの間に、前記インク供給手段から供給されるインクが充填されるインク室が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
And a head block that supports the convex ink guide and the control electrode substrate.
The control electrode substrate and between the head block, an ink jet recording apparatus according to claim 1 in which the ink to be supplied, characterized in that the ink chamber to be filled is formed from the ink supply means.
前記凸状インクガイドは、絶縁性部材からなることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。The convex ink guide to an ink jet recording apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of an insulating member. 前記凸状インクガイドは、その先端部がインク滴飛翔位置となることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The convex ink guide to an ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the tip portion becomes an ink droplet ejecting position. 前記凸状インクガイドは、少なくとも前記貫通孔表面からインク滴飛翔方向に突き出ている部分の厚さが略一定で、先端が細くなっていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The convex ink guide in at least the thickness of the portion through which the pore surfaces projecting ink droplets flying direction is substantially constant, to any one of claims 1 to 4, characterized in that the tip is narrower The ink jet recording apparatus described. 前記凸状インクガイドは、先端部の略中心位置にスリット状の溝が形成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The convex ink guide to an ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that is formed slit-like grooves in a substantially center position of the tip portion. 前記色剤成分はプラスあるいはマイナス帯電性のもので、この色剤成分と同極性の静電力を作用させて少なくとも色剤成分を含むインク滴を記録媒体に向けて飛翔させることにより記録を行なうことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The colorant component is positively or negatively charged, and recording is performed by causing an electrostatic force having the same polarity as the colorant component to act and causing ink droplets containing at least the colorant component to fly toward the recording medium. An ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 6 . 前記複数個の個別電極は、複数列状に配置され、
前記保護部材は、列状に配置された前記複数の個別電極をそれぞれ列毎に囲むように配置されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
The plurality of individual electrodes are arranged in a plurality of rows,
The protective member is an ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is arranged so as to surround the plurality of individual electrodes arranged in rows for each column, respectively.
前記凸状インクガイドの先端位置が、前記保護部材の前記記録媒体側表面と前記制御電極基板側表面との間に位置することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The inkjet recording according to any one of claims 1 to 8 , wherein a tip position of the convex ink guide is located between the recording medium side surface and the control electrode substrate side surface of the protective member. apparatus.
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