JP3226882B2 - Recording head and image recording apparatus using the recording head - Google Patents
Recording head and image recording apparatus using the recording headInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、高品質画像の高
速出力が要求される印刷業界から、オフィス、パーソナ
ルな要求に基づくプリンタ業界、多種多用な記録紙を用
いる低価格な汎用出力機器等を求める民生品業界までの
広範なニーズに対応可能な出力画像を記録紙に得るため
のインクジェット記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printing industry that requires high-speed output of high-quality images, an office, a printer industry based on personal requirements, and a low-cost general-purpose output device that uses various types of recording paper. The present invention relates to an ink jet recording apparatus for obtaining an output image on a recording sheet that can meet a wide range of needs up to the consumer goods industry.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来における静電型のインクジェット記
録方式としてスリットジェット記録方式(一之瀬 進ほ
か:「スリットジェット記録方式」、第1回ノンインパ
クトプリンティング技術シンポジウム論文集、P119
−124、1984)が、開示されている。このスリッ
トジェット方式について図9(a)(b)に基づいて説
明する。2. Description of the Related Art A slit jet recording method (Susumu Ichinose et al .: "Slit Jet Recording Method"), the first non-impact printing technology symposium, p. 119
-124, 1984). This slit jet method will be described with reference to FIGS.
【0003】構成は図9(a)(b)に示すように、記
録ヘッドはヘッド部911と前記ヘッド部911に対向
して配置された対向電極部912からなり、ヘッド部9
11は単一のスリット状の開口部に形成されたインク吐
出口901と、前記インク吐出口901を形成する上基
板902及び下基板903と、前記下基板903上に記
録画素単位に分割されスリット長手方向に配列された記
録電極904と、画像記録信号に基づいて各記録電極9
04に対して電圧を印加するかしないかを制御する制御
回路907aと前記記録電極904の選択された電極に
定電圧パルスを供給する高圧電源906aとで構成され
る。As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the recording head comprises a head section 911 and an opposing electrode section 912 arranged opposite to the head section 911.
Reference numeral 11 denotes an ink discharge port 901 formed in a single slit-shaped opening, an upper substrate 902 and a lower substrate 903 forming the ink discharge port 901, and a slit divided into recording pixel units on the lower substrate 903. The recording electrodes 904 arranged in the longitudinal direction and each of the recording electrodes 9 based on an image recording signal.
The recording circuit 904 includes a control circuit 907a for controlling whether or not to apply a voltage to the recording electrode 904, and a high-voltage power supply 906a for supplying a constant voltage pulse to a selected electrode of the recording electrode 904.
【0004】また対向電極部912は支持体917と支
持体917上に設けられた共通電極905とで構成さ
れ、前記共通電極905は前記インク吐出口901に対
向し、かつ一定の微小間隙を介して配置され、さらに前
記微小間隙に記録紙910が介入するようになってい
る。加えて対向電極部912は前記ヘッド部911内の
記録電極配列分(以下記録1ライン)の駆動周期と同期
して前記記録電極とは逆極性の定電圧パルスを供給する
よう制御する制御回路907bと高圧電源906bとで
構成される。The counter electrode portion 912 is composed of a support 917 and a common electrode 905 provided on the support 917. The common electrode 905 faces the ink discharge port 901 and has a small gap. The recording paper 910 intervenes in the minute gap. In addition, a control circuit 907b controls the counter electrode unit 912 so as to supply a constant voltage pulse having a polarity opposite to that of the recording electrodes in synchronization with a driving cycle of the recording electrode array (hereinafter, one recording line) in the head unit 911. And a high-voltage power supply 906b.
【0005】ここで以下は、インク吐出口901のスリ
ット長手方向を主走査方向とし、それと交差する記録紙
910の介入方向を副走査方向と定義する。そして前記
ヘッド部911のインク吐出口901内に抵抗値の高い
インク908を充填し、ヘッド部911および対向電極
部912を駆動させる。すると図9(b)に示すように
前記記録電極904と共通電極905間にそれぞれ所定
の定電圧パルスを同時に印加することにより、ヘッド部
911内では記録電極904よりインク908へ電荷が
供給され、また両共通電極と記録電極間に電界が発生す
る。帯電したインク908は発生した電界中でクーロン
力を受けて対向電極部912方向に吐出し、飛躍インク
909が記録紙910上に付着して、浸透することによ
り所望の画像出力が得られることになる。Hereinafter, the longitudinal direction of the slit of the ink discharge port 901 is defined as the main scanning direction, and the intervening direction of the recording paper 910 that intersects with the longitudinal direction is defined as the sub-scanning direction. Then, the ink 908 having a high resistance value is filled in the ink discharge port 901 of the head section 911, and the head section 911 and the counter electrode section 912 are driven. Then, as shown in FIG. 9B, a predetermined constant voltage pulse is simultaneously applied between the recording electrode 904 and the common electrode 905, whereby charges are supplied from the recording electrode 904 to the ink 908 in the head unit 911, In addition, an electric field is generated between the common electrode and the recording electrode. The charged ink 908 receives Coulomb force in the generated electric field and is discharged in the direction of the counter electrode portion 912, so that the leap ink 909 adheres to the recording paper 910 and penetrates to obtain a desired image output. Become.
【0006】このような従来のスリットジェット記録方
式は、インクジェット記録に用いるノズルの代わりに主
走査方向に細長い単一のスリット状の前記インク吐出口
901に置き換えることによりノズルによる解像度の制
約を受けないとともに、前記インク吐出口901のクリ
ーニングを容易にすることができる。さらにスリットジ
ェット記録方式は、前記記録ヘッドを複数個使用し、各
インク吐出口901内に異なる色の前記インク908を
供給し、それぞれを記録画像信号に基づいて主走査方向
に駆動させ、また記録紙910を副走査方向に所定量走
査させることを繰り返すことによりカラー出力印字を容
易に得ることが可能である。In such a conventional slit jet recording method, the nozzle used for ink jet recording is replaced with the single slit-shaped ink discharge port 901 elongated in the main scanning direction, thereby eliminating the restriction of the resolution by the nozzle. At the same time, the cleaning of the ink discharge ports 901 can be facilitated. Further, the slit jet recording method uses a plurality of the recording heads, supplies the inks 908 of different colors into the respective ink ejection ports 901, drives each of them in the main scanning direction based on a recording image signal, and performs recording. By repeatedly scanning the paper 910 in the sub-scanning direction by a predetermined amount, color output printing can be easily obtained.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のス
リットジェット記録方式における記録ヘッドおよび記録
装置においては、下記の課題があった。 (1)ヘッド部には記録画素単位に分割されかつ主走査
方向に配列された記録電極パターンと、前記電極を独立
に制御し選択的に電圧を印加して駆動する回路への配線
と、インクを一定量貯蔵するインク室、そしてインクタ
ンク乃至はインク供給路といったインク供給手段などの
機能が集約されているためヘッド部の構造が非常に煩雑
となり、製造上の歩留まりが良くない。However, the recording head and the recording apparatus in the conventional slit jet recording method have the following problems. (1) In the head section, recording electrode patterns divided in recording pixel units and arranged in the main scanning direction, wiring to a circuit for independently controlling the electrodes and selectively applying a voltage to drive the same, Since the functions of the ink supply means such as an ink chamber for storing a fixed amount of ink and an ink tank or an ink supply path are integrated, the structure of the head portion becomes very complicated, and the production yield is poor.
【0008】(2)ヘッド部ではインクへ電荷を供給す
るために記録電極がインクと常に直接接触していて、な
おかつ電極が細く分割されているので電気分解や酸化な
どの反応により腐食しやすく、耐久性が良くない。 (3)印字を行う際に、インクを吐出させる記録電極に
のみに定電圧パルスを印加するため、インクを吐出させ
る記録電極と吐出させない記録電極の両間では大きな電
位差を生じる。記録電極はインクに対して電荷を供給す
るため、表面には絶縁処理を施すことができず、その上
隣接記録電極間はインクを介して電気的に接続されてい
るので、隣接電極間で電圧降下を起こし、実際にはイン
ク吐出に必要な電位差を得にくい。したがって、インク
吐出位置の選択性が劣化することとなる。この対策とし
てあらかじめインクを吐出させる位置での記録電極に与
える電圧値を大きく設定したり、共通電極に与える電圧
値を大きく設定することが考えられるが、この場合隣接
記録電極間もしくは記録電極と対向電極部上の共通電極
間にて放電を起こす危険性がある。(2) In the head portion, the recording electrode is always in direct contact with the ink in order to supply electric charge to the ink, and since the electrode is finely divided, it is easily corroded by reactions such as electrolysis and oxidation. The durability is not good. (3) When printing, a constant voltage pulse is applied only to the recording electrodes from which ink is ejected, so that a large potential difference is generated between the recording electrodes from which ink is ejected and the recording electrodes from which ink is not ejected. Since the recording electrodes supply electric charges to the ink, the surface cannot be insulated. In addition, since the adjacent recording electrodes are electrically connected via the ink, a voltage is applied between the adjacent electrodes. This causes a drop, and it is actually difficult to obtain a potential difference required for ink ejection. Therefore, the selectivity of the ink ejection position is deteriorated. As a countermeasure, it is conceivable to previously set a large voltage value to be applied to the recording electrode at the position where ink is ejected, or to set a large voltage value to be applied to the common electrode. There is a risk of causing a discharge between the common electrodes on the electrode part.
【0009】(4)記録ヘッド内に発生する電界はヘッ
ド部側の分割された記録電極と対向電極部側の共通電極
への電圧印加により発生しているため、動作時における
電圧印加部分の静電場は分割された細い電極が配列して
いるヘッド部側では集中しているが、対向電極側では面
状に分散する形となる。したがって、ヘッド部内のイン
ク吐出口でのインクの吐出位置は精度よく位置決めされ
るが対向電極部へ向かう飛翔インクの着弾位置では電界
が広がっている分、不安定となる。そのため、装置とし
ての出力画像としてはインクのドットの位置ずれが生じ
やすく、高品位な出力を得にくい。(4) Since the electric field generated in the recording head is generated by applying a voltage to the divided recording electrodes on the head portion side and a common electrode on the counter electrode portion side, the voltage applied portion during the operation is static. The electric field is concentrated on the head portion side where the divided thin electrodes are arranged, but is dispersed in a plane on the counter electrode side. Therefore, the ink discharge position at the ink discharge port in the head portion is accurately positioned, but becomes unstable at the landing position of the flying ink toward the counter electrode portion due to the spread of the electric field. Therefore, misalignment of ink dots easily occurs in an output image as a device, and it is difficult to obtain high-quality output.
【0010】(5)カラー印字等の複数色印字の際には
少なくとも各色に対応した記録ヘッドをスリット吐出口
の短手方向に積み上げて並べ、独立に駆動させてやるこ
とにより可能となるが、各色分の記録ヘッドと駆動回路
が独立に必要となるため、装置としてコスト高となり、
また大型化する。またこのとき記録紙上の主走査方向で
の各色毎の相対的な印字ドットのずれ(以下印字ずれ)
を極力少なくするためには各色のヘッド部はその内部の
主走査方向に配列された記録電極の位置を記録紙の走査
方向、つまり副走査方向に対して位置が合うように調整
して装置内に組み込まなければならない。また記録紙の
副走査方向の送り精度においても然りである。 記録電
極の隣接電極ピッチは記録画素と同等に設定しているた
め、例えば記録解像度が300dpiの記録ヘッドであ
れば隣接電極ピッチは約85μmである。したがって例
えば位置ずれの許容範囲として±20%とすると±17
μm以内の位置精度を保持しなければならない。ところ
がヘッド部の基板端面を基準として各ヘッドの記録電極
の位置合わせを行うとすると、現状ヘッド部の構成とし
て記録電極の配置された下基板は銅張積層プリント基板
やガラス基板等に電極をパターンニング後にダイシング
やカッター等を用いて切断する工程となるので、記録電
極と基板端面の位置精度や装置内の組み込み時の取り付
け精度を考慮すると±50μm程度が限界である。ま
た、記録紙の副走査方向の送りは記録紙供給部から搬送
ローラーへの受け渡し時の位置ずれ、搬送ローラー形状
誤差やローラー間の圧力分布のバランス誤差等により、
スキューの発生は否めず、これは印字ずれに対し前記ヘ
ッドの位置決めよりも大きな要因となりうる。(5) At the time of multi-color printing such as color printing, it becomes possible by stacking and arranging recording heads corresponding to at least the respective colors in the short direction of the slit discharge ports and driving them independently. Since the recording head and drive circuit for each color are required independently, the cost becomes high as a device,
In addition, it becomes large. At this time, the relative printing dot deviation of each color in the main scanning direction on the recording paper (hereinafter, printing deviation)
In order to reduce as much as possible, the heads of the respective colors adjust the positions of the recording electrodes arranged in the main scanning direction so that they are aligned with the scanning direction of the recording paper, that is, the sub-scanning direction. Must be incorporated into This also applies to the accuracy of feeding the recording paper in the sub-scanning direction. Since the pitch of the adjacent electrodes of the recording electrodes is set to be equal to that of the recording pixels, the pitch of the adjacent electrodes is about 85 μm for a recording head having a recording resolution of 300 dpi, for example. Therefore, for example, if the allowable range of the displacement is ± 20%, ± 17%
Position accuracy within μm must be maintained. However, assuming that the recording electrodes of each head are aligned with reference to the substrate end face of the head, the lower substrate on which the recording electrodes are arranged as the current head configuration is formed by patterning the electrodes on a copper-clad laminated printed board, a glass substrate, or the like. Since it is a process of cutting using dicing or a cutter after the polishing, the limit is about ± 50 μm in consideration of the positional accuracy between the recording electrode and the end face of the substrate and the mounting accuracy at the time of assembling in the apparatus. Also, the feeding of the recording paper in the sub-scanning direction is caused by a positional deviation at the time of transfer from the recording paper supply unit to the transport roller, a transport roller shape error, a balance error of a pressure distribution between rollers, and the like.
The occurrence of skew cannot be denied, and this can be a factor that causes printing misalignment more than the positioning of the head.
【0011】したがって複数の記録ヘッドを装置に組み
込む際には各ヘッド部内の記録電極の位置調整は非常に
困難であり、さらに記録紙の搬送精度を含めるとドット
の位置ずれによる出力画像の劣化は否めなず、また微細
な調整機構を含めると原価コストが高くなり、また調整
時間が長くなることにより製造コストも高くなる。 (6)記録紙はオートシートフィーダーで記録紙束から
取り出す際に起こる記録紙同士の摩擦や搬送時のローラ
ーとの摩擦等でその表面が帯電している場合が多く、ま
た分布も不均一である。このような状態であると記録ヘ
ッドを駆動させる際に共通電極との間に余計な電界を発
生させ、ドット径を不均一にさせたり、不要の部分でイ
ンクが吐出するなどの不良ドットを形成させ、出力画像
を著しく劣化させてしまう。Therefore, when a plurality of recording heads are incorporated in the apparatus, it is extremely difficult to adjust the positions of the recording electrodes in each head unit. Inevitably, if a fine adjustment mechanism is included, the cost cost increases, and the manufacturing time also increases due to the long adjustment time. (6) In many cases, the surface of the recording paper is charged due to friction between the recording papers when the paper is taken out of the bundle of recording papers by the automatic sheet feeder and friction between the recording paper and the rollers during conveyance, and the distribution is uneven. is there. In such a state, when driving the recording head, an unnecessary electric field is generated between the recording head and the common electrode, thereby forming a defective dot such as making the dot diameter non-uniform or discharging ink at unnecessary portions. As a result, the output image is significantly deteriorated.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の記録ヘッドは、ヘッド部内のスリット状
のインク吐出口近傍に共通を配置し、記録画像画素に対
応して分割された記録電極を対向電極側に配置して構成
し、前記ヘッド部のインク吐出口にインクを供給するイ
ンク供給手段と、共通電極と記録電極間に一定電圧を供
給する電源と、前記電源からの電圧を制御して記録画像
信号に対応させて前記記録電極に対して選択的に印加す
る駆動手段を有する構成とした。In order to solve the above-mentioned problems, a recording head according to the present invention has a common arrangement near a slit-shaped ink ejection port in a head portion, and is divided corresponding to recording image pixels. An ink supply means for supplying ink to the ink ejection port of the head unit, a power supply for supplying a constant voltage between the common electrode and the recording electrode, and a power supply from the power supply. There is provided a driving means for selectively applying a voltage to the recording electrode in accordance with a recording image signal by controlling a voltage.
【0013】また記録装置として前記記録ヘッドを用
い、前記記録ヘッド部に設けられた吐出口と対向電極部
間の微小間隙に記録紙を供給し、前記記録ヘッドの駆動
に対して同期して走査させる記録紙搬送手段を有する構
成とした。つまり記録ヘッドにおいてヘッド部を共通電
極とし、分割した記録電極を対向電極側に配置すること
により、ヘッド部の構造を簡素化でき、製造上の制約を
緩和できるので歩留まりが向上する。したがって記録ヘ
ッドの保守性の向上と製造コストの低減を図ることがで
きる。The recording head is used as a recording device, and recording paper is supplied to a minute gap between an ejection port provided in the recording head and an opposing electrode, and scanning is performed in synchronization with driving of the recording head. And a recording paper conveying means for causing the recording paper to be conveyed. That is, in the recording head, by arranging the head portion as a common electrode and arranging the divided recording electrodes on the counter electrode side, the structure of the head portion can be simplified, and manufacturing restrictions can be reduced, thereby improving the yield. Therefore, it is possible to improve the maintainability of the recording head and reduce the manufacturing cost.
【0014】また分割した記録電極側は対向電極側に配
置されるため、インクと接触することはなく、また記録
電極表面に絶縁処理を施すことが可能となり、隣接記録
電極間で高い絶縁性を確保することができる。これによ
り電極の劣化や電極間での放電を防止でき、記録ヘッド
の長寿命化を図ることができる。またさらにインクを吐
出させる記録電極と吐出させない記録電極との電位差を
大きくとることができるのでインク吐出位置の選択性を
安定させることができる。Further, since the divided recording electrode side is disposed on the opposite electrode side, it does not come into contact with ink, and it is possible to perform insulation treatment on the recording electrode surface, so that a high insulating property is provided between adjacent recording electrodes. Can be secured. As a result, deterioration of the electrodes and discharge between the electrodes can be prevented, and the life of the recording head can be extended. Further, the potential difference between the recording electrode that ejects ink and the recording electrode that does not eject ink can be increased, so that the selectivity of the ink ejection position can be stabilized.
【0015】またインクの吐出方向側の終点である対向
電極上の記録電極側に電界が集中するためインクの着弾
位置精度が向上し、出力画像の高画質化を図ることがで
きる。さらに複数の記録ヘッドをインク吐出口のスリッ
ト長手方向に対して垂直に積み上げて並べて独立に駆動
させ、さらにこの駆動と同期して記録紙を走査させるこ
とにより、容易にカラー画像出力が可能となる。Further, since the electric field concentrates on the recording electrode side on the counter electrode, which is the end point on the ink ejection direction side, the accuracy of the ink landing position is improved and the quality of the output image can be improved. Further, a plurality of recording heads are vertically stacked with respect to the longitudinal direction of the slits of the ink discharge ports, arranged and driven independently, and further, the recording paper is scanned in synchronization with the driving, whereby a color image can be easily output. .
【0016】またさらにヘッド部を副走査方向に複数個
並べて設け、ヘッド部に対向する対向電極部を1個設
け、記録電極をすべての共通電極に対して交差する方向
に縦走させて主走査方向に配列し、また複数のヘッド部
に対して各々独立に任意の色のインクを供給するインク
供給手段を設け、前記共通電極と記録電極間に一定電圧
を供給する電源と、前記副走査方向に配列した複数の共
通電極と前記主走査方向に配列された多数の記録電極を
それぞれ独立に同期制御して順次所定の電圧を印加する
駆動手段を有する構成とすることにより単純な構成の記
録ヘッドでカラー画像出力が可能となる。Further, a plurality of heads are arranged in the sub-scanning direction, a single counter electrode facing the head is provided, and the recording electrodes are vertically run in a direction intersecting all the common electrodes. And an ink supply means for supplying ink of an arbitrary color to each of the plurality of head units independently, and a power supply for supplying a constant voltage between the common electrode and the recording electrode; A recording head having a simple configuration can be obtained by using a configuration having a driving unit that independently and synchronously controls a plurality of arranged common electrodes and a large number of recording electrodes arranged in the main scanning direction and sequentially applies a predetermined voltage. A color image can be output.
【0017】またこのような構成によるとインクの吐出
方向は、副走査方向に配列された共通電極と主走査方向
に配列された記録電極が交差する位置にのみ依存するた
め、記録紙の送りの精度には全く依存せず、また対向電
極部は1個で形成されているため各ヘッド部間の位置精
度にも全く依存しない。つまり紙送り精度や各ヘッド部
の位置精度を追求する必要がなく必然的に主走査方向の
インクドットの位置ずれを確実に保証することができる
ので、煩雑な組み立て調整作業や微細な調整機構を不要
とし、製造コストや原価コストの削減を図ることができ
る。Further, according to such a configuration, the ink ejection direction depends only on the position where the common electrodes arranged in the sub-scanning direction intersect with the recording electrodes arranged in the main scanning direction. It does not depend at all on the accuracy, nor does it depend at all on the positional accuracy between the heads since it has only one counter electrode. In other words, it is not necessary to pursue paper feeding accuracy or positional accuracy of each head unit, and it is possible to guarantee the displacement of ink dots in the main scanning direction without fail.Therefore, complicated assembly adjustment work and fine adjustment mechanisms are required. It is unnecessary, and the manufacturing cost and the cost cost can be reduced.
【0018】したがって装置としての小型化と装置コス
トの削減が図れ、さらに位置ずれの少ない高画質な画像
を容易に得ることができる。Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus and the cost of the apparatus, and it is possible to easily obtain a high-quality image with less displacement.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
の形態を説明する。 (実施の形態1)図1は本発明における記録ヘッドを構
成するヘッド部111および対向電極部112の第1構
成を示す側面図(a)と斜視図(b)である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a side view (a) and a perspective view (b) showing a first configuration of a head section 111 and a counter electrode section 112 constituting a recording head according to the present invention.
【0020】まずヘッド部111の構成について図1
(a)(b)に基づいて説明する。103はヘッド部1
11の基材となる下基板であり、下基板103の上面に
は少なくともインク吐出口を形成する端面付近でかつ前
記インク吐出幅に渡って薄膜状の共通電極118が形成
され、第二の駆動手段である駆動回路107aを介して
高圧電源106aに配線してある。そして前記下基板1
03上には均一な厚みのスペーサを介して上基板102
が接着等の手段により固定されている。このときスペー
サは下基板103においてインク吐出口を形成する端面
をコの字型に囲うように配置される。このようにヘッド
部111を一体として構成することにより両基板間には
前記スペーサ厚みによって決まる一定高さの隙間がイン
クを充填するためのインク室として形成され、さらにヘ
ッド部111に対向する対向電極部112側には単一の
スリット状開口部101(以下スリット吐出口とする)
が形成されることとなる。First, the configuration of the head section 111 is shown in FIG.
A description will be given based on (a) and (b). 103 is the head 1
11, a thin-film common electrode 118 is formed on the upper surface of the lower substrate 103 at least near the end face forming the ink discharge port and over the ink discharge width. It is wired to a high voltage power supply 106a via a drive circuit 107a as a means. And the lower substrate 1
03 on the upper substrate 102 via a spacer having a uniform thickness.
Are fixed by means such as adhesion. At this time, the spacer is arranged so as to surround the end surface of the lower substrate 103 where the ink ejection port is formed in a U-shape. By thus configuring the head unit 111 integrally, a gap having a fixed height determined by the spacer thickness is formed between the two substrates as an ink chamber for filling ink, and furthermore, a counter electrode facing the head unit 111 is formed. A single slit-shaped opening 101 (hereinafter, referred to as a slit discharge port) on the side of the portion 112
Is formed.
【0021】そして上基板103には前記インク室にイ
ンク108を供給するための開口穴119が設けてあ
り、インク供給タンクおよび供給チューブから構成され
るインク供給手段(図示せず)が繋がっている。このと
きインク供給手段119により、インク108はインク
自重および大気圧によるほぼ一定の圧力(以降静圧とす
る)を受けながらインク室を介してスリット吐出口10
1まで供給される。インク108にかかる静圧はスリッ
ト吐出口101でのインクの表面張力と釣り合い、半月
状の凸面、すなわちメニスカスを形成し、この状態を保
持している。The upper substrate 103 has an opening 119 for supplying the ink 108 to the ink chamber, and is connected to an ink supply means (not shown) composed of an ink supply tank and a supply tube. . At this time, the ink supply means 119 causes the ink 108 to receive a substantially constant pressure (hereinafter referred to as a static pressure) due to the ink's own weight and the atmospheric pressure, through the ink chamber and through the slit ejection port 10.
1 is supplied. The static pressure applied to the ink 108 balances the surface tension of the ink at the slit discharge port 101, and forms a semi-lunar convex surface, that is, a meniscus, and maintains this state.
【0022】また、図1(a)に示すようにヘッド部1
11のスリット吐出口101を構成する部分の断面は楔
状になっており、メニスカスを細くしてインクに対する
電界の集中を図る構造となっている。スリット吐出口を
もつ静電型インクジェット記録方式においてはインクの
吐出を安定させるためには、安定したインクのメニスカ
ス形状を維持することが重要である。そしてインクのメ
ニスカス形状を安定させるにはスリット吐出口の形状精
度とインクに対する接触角が大きな因子となるため当然
スリット吐出口101を構成する部分の形状精度が高
く、インクに対する接触角が大きい方が望ましい。した
がって例えばヘッド部111の下基板103および上基
板102にはガラスやセラミックスなどの絶縁材料で作
製された基板の表面をシランカップリング剤などを用い
て処理する事により大きな接触角と、安定したメニスカ
ス形状を確保することができる。これによりスリット吐
出口101におけるインクの表面状態が安定するため、
インクの飛躍方向が管理され、インク吐出量・速度が安
定する。さらにインクメニスカスの曲線を管理する事に
より、インクの集中効率が高まりインク飛躍に対するエ
ネルギーを減少させることができる。Also, as shown in FIG.
The cross section of the portion forming the eleventh slit ejection port 101 is wedge-shaped, and has a structure in which the meniscus is made thinner to concentrate the electric field on the ink. In an electrostatic ink jet recording system having a slit discharge port, it is important to maintain a stable ink meniscus shape in order to stabilize ink discharge. In order to stabilize the meniscus shape of the ink, the shape accuracy of the slit orifice and the contact angle with the ink are large factors, so that the shape accuracy of the portion constituting the slit orifice 101 is naturally high, and the larger the contact angle with the ink, the better. desirable. Therefore, for example, the lower substrate 103 and the upper substrate 102 of the head portion 111 are formed by processing the surface of a substrate made of an insulating material such as glass or ceramics with a silane coupling agent or the like, thereby providing a large contact angle and a stable meniscus. The shape can be secured. This stabilizes the surface state of the ink at the slit discharge port 101,
The direction in which the ink jumps is managed, and the ink ejection amount and speed are stabilized. Further, by managing the curve of the ink meniscus, the concentration efficiency of ink can be increased, and the energy for ink jump can be reduced.
【0023】本実施の形態ではヘッド部111の下基板
103および上基板102には絶縁性でかつ面精度の高
いガラス基板を用いることでスリット吐出口101の形
状を精度良く構成し、スリット吐出口101周辺には前
記のような表面処理を施した。また下基板103上面に
はアルミを真空蒸着した後、このアルミ薄膜に化学エッ
チング処理を施して共通電極を形成する方法を用いた。In this embodiment, the lower substrate 103 and the upper substrate 102 of the head portion 111 are formed of an insulating glass substrate having a high surface accuracy, so that the shape of the slit discharge port 101 is accurately formed. Around 101 was subjected to the above surface treatment. In addition, a method was used in which aluminum was vacuum-deposited on the upper surface of the lower substrate 103, and a chemical etching process was performed on the aluminum thin film to form a common electrode.
【0024】本発明の場合はヘッド部111にはインク
に電荷を供給する共通電極118があればいいので、前
記のようにスリット吐出口101の形状精度とインクに
対する接触角の条件が満たされれば、例えば下基板10
3自体を金属材料で形成していても構わない。しかし共
通電極118には高電圧が印加されるので、この場合に
は他部材との放電や電気的接触等の危険をさけるために
周囲を絶縁体で被覆することが望ましい。また本実施の
形態には共通電極118の材料にアルミを用いて形成し
たが、特にこれに限定されるわけではなく、銅、クロ
ム、金、ニッケル等の金属材料を用いても構わない。さ
らに共通電極118を設ける位置は下基板103に限定
されるものではなく、例えば上基板102でもよく、イ
ンク108に接触して電荷を供給できる配置であれば構
わない。In the case of the present invention, it is sufficient that the head section 111 has the common electrode 118 for supplying electric charge to the ink, so that the condition of the shape accuracy of the slit discharge port 101 and the contact angle with the ink as described above is satisfied. For example, the lower substrate 10
3 itself may be formed of a metal material. However, since a high voltage is applied to the common electrode 118, in this case, it is desirable to cover the periphery with an insulator in order to avoid the danger of discharge or electrical contact with other members. Although the common electrode 118 is formed using aluminum in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a metal material such as copper, chromium, gold, and nickel may be used. Further, the position at which the common electrode 118 is provided is not limited to the lower substrate 103, and may be, for example, the upper substrate 102, as long as the arrangement is such that the electric charge can be supplied by contacting the ink 108.
【0025】次に対向電極部112の構成について図1
に基づいて説明する。117は対向電極の支持体であり
ヘッド部111のスリット吐出口101に対向し、なお
かつ一定の微小間隙をおいて配置されている。そしてそ
の表面には細分割された記録電極104が前記ヘッド部
111内のスリット吐出口101の長手方向とほぼ同等
の幅に渡り、記録画像画素の同等のピッチで主走査方向
に配列するよう形成され、また記録電極104の断面方
向が前記スリット吐出口101に向き合うように配置し
ている。またこれらの記録電極104は第一の駆動手段
である駆動回路107bにより各々独立に制御して所定
の定電圧パルスを印加できるように構成されており、前
記駆動回路107bを介して高圧電源106bに接続さ
れている。Next, the structure of the counter electrode portion 112 will be described with reference to FIG.
It will be described based on. Reference numeral 117 denotes a support for the opposing electrode, which is opposed to the slit discharge port 101 of the head unit 111 and is arranged with a constant minute gap. On the surface thereof, recording electrodes 104 which are subdivided are formed so as to be arranged in the main scanning direction at the same pitch of the recording image pixels over the width substantially equal to the longitudinal direction of the slit ejection port 101 in the head portion 111. The recording electrodes 104 are arranged so that the cross-sectional direction thereof faces the slit discharge ports 101. Further, these recording electrodes 104 are configured to be independently controlled by a driving circuit 107b as a first driving means so that a predetermined constant voltage pulse can be applied to the recording electrodes 104, and to the high voltage power supply 106b via the driving circuit 107b. It is connected.
【0026】対向電極部112の支持体117上の記録
電極104はおよそ10〜24本/mmの高密度で配列
するため、本実施の形態では支持体117には絶縁体で
あり平面精度の高いガラス基板を用い、記録電極104
のパターンニングは基板上にアルミを真空蒸着した後、
このアルミ薄膜に化学エッチング処理を施すことで作製
した。さらに記録電極104表面には隣接電極間乃至は
ヘッド部111内の共通電極118、乃至は周辺の部材
との放電や接触を防止するために絶縁体の保護層をコー
ティングした。Since the recording electrodes 104 on the support 117 of the counter electrode portion 112 are arranged at a high density of about 10 to 24 / mm, in this embodiment, the support 117 is an insulator and has high planar accuracy. Using a glass substrate, the recording electrode 104
After patterning aluminum on the substrate by vacuum evaporation,
The aluminum thin film was manufactured by performing a chemical etching process. Further, the surface of the recording electrode 104 is coated with an insulating protective layer in order to prevent discharge or contact between adjacent electrodes or the common electrode 118 in the head portion 111 or a peripheral member.
【0027】本実施の形態では記録電極104の材料に
アルミを用いて形成したが、ヘッド部111内の共通電
極118と同様に特にこれに限定されるわけではなく、
銅、クロム、金、ニッケル等の金属材料を用いても構わ
ないことは言うまでもない。前記記録ヘッドにおけるヘ
ッド部111は対向電極部112に対して0.5〜1m
m程度の微小隙間が設けて位置しており、前記微小間隙
には記録紙110が記録紙搬送手段(図示せず)により
副走査方向に搬送されながら介入し、記録時にはヘッド
部111側より対向電極部112側に吐出した飛翔イン
ク109が記録紙110の印字面に付着することとな
る。記録紙搬送手段としてはローラー対を用いたフリク
ションフィード方式等の搬送機構を用い、記録ヘッド内
の記録電極の駆動に対して同期して間欠的に乃至は連続
的に記録紙を副走査方向に所定量搬送させる。In the present embodiment, the recording electrode 104 is made of aluminum, but is not limited to the same as the common electrode 118 in the head portion 111.
It goes without saying that a metal material such as copper, chromium, gold and nickel may be used. The head portion 111 of the recording head is 0.5 to 1 m with respect to the counter electrode portion 112.
The recording paper 110 intervenes while being conveyed in the sub-scanning direction by recording paper conveying means (not shown) in the minute gap. The flying ink 109 discharged to the electrode section 112 side adheres to the printing surface of the recording paper 110. As a recording paper conveying means, a conveyance mechanism such as a friction feed system using a roller pair is used, and the recording paper is intermittently or continuously intermittently or continuously in a sub-scanning direction in synchronization with driving of a recording electrode in a recording head. It is transported by a predetermined amount.
【0028】記録紙110を記録ヘッドに搬送する際に
は記録紙110を前記微小間隙に挿入することは困難な
ので、例えば前記搬送機構内にはヘッド部111乃至は
対向電極部112を前記微小間隙が広がる方向にリトラ
クションさせ、紙を間隙に介入させてセッティングした
後、規定の微小間隙の状態に戻す機構を設けることが望
ましい。Since it is difficult to insert the recording paper 110 into the minute gap when the recording paper 110 is conveyed to the recording head, for example, the head unit 111 or the counter electrode 112 is provided in the conveyance mechanism. It is desirable to provide a mechanism for retracting the paper in the direction in which the paper spreads, setting the paper with the paper intervening in the gap, and then returning the paper to the specified minute gap.
【0029】次に記録電極104および共通電極118
の配線の接続について説明する。ヘッド部111内の共
通電極118には駆動回路107aを介して高圧電源1
06aの負極側が接続されている。また対向電極部11
2内の分割された記録電極104側には駆動回路107
bを介して高圧電源106bの正極側が接続されてい
る。Next, the recording electrode 104 and the common electrode 118
The connection of the wiring will be described. The high voltage power supply 1 is connected to the common electrode 118 in the head unit 111 via the drive circuit 107a.
06a is connected to the negative electrode side. Also, the counter electrode section 11
A drive circuit 107 is provided on the divided recording electrode 104 side in
The positive electrode side of the high-voltage power supply 106b is connected via b.
【0030】前記接続方法以外にも本実施の形態に示す
記録ヘッド構成のように記録ヘッドが1個の際には共通
電極118側を接地させてもインクを吐出させることは
可能である。しかし、その分記録電極104に与える電
位を前記設定値以上に高く設定するか、電極間の微小間
隙を狭くするなどしてインクを吐出させるために必要な
電極間の電界強度を確保しなければならない。In addition to the connection method, when the number of recording heads is one as in the recording head configuration shown in this embodiment, ink can be ejected even if the common electrode 118 side is grounded. However, the electric field applied between the electrodes must be ensured by setting the potential applied to the recording electrode 104 higher than the set value or by narrowing the minute gap between the electrodes, so as to secure the electric field strength between the electrodes necessary for discharging ink. No.
【0031】次に前記のように電極を接続された記録ヘ
ッドの駆動方法の一例について図6に示すブロック図に
基づいて説明する。まずPC端末等の外部装置601か
ら出力されたパラレル信号は記録装置としての出入り口
であるインターフェース602に入力し、前記インター
フェース602からパラレルの記録画像信号および装置
を制御するための信号等からなる制御信号が出力され
る。Next, an example of a method of driving the recording head to which the electrodes are connected as described above will be described with reference to a block diagram shown in FIG. First, a parallel signal output from an external device 601 such as a PC terminal is input to an interface 602 which is an entrance / exit as a recording device, and a control signal including a parallel recording image signal, a signal for controlling the device, and the like from the interface 602. Is output.
【0032】そして前記インターフェース603から出
力されたパラレルの記録画像信号は信号処理回路603
に入力する。一方の前記インターフェース602を介し
て出力された制御信号は制御回路604に入力し、前記
信号処理回路603、そして対向電極部用ドライバ60
5やヘッド部用ドライバ608の個々に対しタイミング
をとって同期した動作を行わせるための制御信号に変換
される。The parallel recording image signal output from the interface 603 is output to a signal processing circuit 603.
To enter. The control signal output via one of the interfaces 602 is input to a control circuit 604, and the signal processing circuit 603 and the counter electrode driver 60
5 and each of the head driver 608 is converted into a control signal for performing a synchronized operation with a certain timing.
【0033】そして前記信号処理回路603では前記制
御回路604からの制御信号を受けながら、前記インタ
ーフェース602出力されたパラレルの記録画像信号を
シリアルの2値信号に変換して対向電極部用ドライバ6
05に入力する。このとき前記対向電極部用ドライバ6
05内にはシフトレジスタタイプのラッチが内蔵されて
おり、前記ヘッド部111のスリット長手方向に渡る記
録1ライン分の記録画像信号はこのシフトレジスタの入
力に基づいてセットされ、その後に、制御回路604よ
り記録1ライン分を駆動させるための制御信号が出力さ
れる。この駆動動作により、対向電極部ドライバ608
から記録画像信号に基づいた記録1ライン分の正極性の
定電圧パルスが各記録電極606へ選択的に供給され
る。The signal processing circuit 603 converts the parallel recording image signal output from the interface 602 into a serial binary signal while receiving the control signal from the control circuit 604, and converts the signal into a binary signal.
Enter 05. At this time, the counter electrode driver 6
A shift register type latch is built in the print unit 05, and a print image signal for one print line extending in the longitudinal direction of the slit of the head unit 111 is set based on the input of the shift register. A control signal for driving one recording line is output from 604. By this driving operation, the counter electrode unit driver 608
, A constant voltage pulse of positive polarity for one recording line based on the recording image signal is selectively supplied to each recording electrode 606.
【0034】また前記記録電極606の駆動動作と同期
して制御回路604よりヘッド部用ドライバ608に対
して同様の制御信号が入力され、前記記録電極606に
印加される電圧とは逆極性(ここでは負極性)の定電圧
パルスを共通電極607に供給し駆動させる。このとき
ヘッド部611内の共通電極607に印加する第一の電
位は電圧極性を負、電圧絶対値は1.5〜2kVの範囲
とし、対向電極部612内の記録電極606に印加する
第二の電位は電圧極性を正、電圧絶対値300〜750
Vの範囲と設定した。さらにパルス印加時間を両者とも
同期させて1ms与え、印加周期は2〜4msとして駆
動を行った。A similar control signal is input from the control circuit 604 to the head driver 608 in synchronization with the driving operation of the recording electrode 606, and the polarity is opposite to the voltage applied to the recording electrode 606 (here, A negative voltage pulse is supplied to the common electrode 607 for driving. At this time, the first potential applied to the common electrode 607 in the head portion 611 has a negative voltage polarity, the absolute value of the voltage ranges from 1.5 to 2 kV, and the second potential applied to the recording electrode 606 in the counter electrode portion 612. Has a positive voltage polarity and a voltage absolute value of 300 to 750.
V range. Further, the pulse application time was set to 1 ms in synchronization with each other, and driving was performed with an application cycle of 2 to 4 ms.
【0035】以上が記録1ライン分の動作であり、この
動作を順次繰り返しながら記録紙を副走査方向に所定量
搬送させることにより所望の画像が記録紙上に出力され
ることになる。本実施の形態では印字速度を高速化する
ために記録1ライン分を同時に駆動する方法を示した
が、特に単一のスリット開口部をもつ静電型のインクジ
ェット記録方式においては、隣接する記録電極に同時に
電圧を印加するとインクはスリット内で電気的にも物理
的にも繋がっているため隣接記録電極間で電圧降下を起
こしたり、インクの表面張力や粘度等によるインク内の
応力の影響等でで吐出しなかったり、記録紙に対する着
弾位置がずれたり等の不具合が発生することがある。こ
れらの現象を防止するために記録1ライン分の記録電極
内で記録電極を複数本おきに遅延させて時分割で駆動さ
せる方法で回避することは容易である。The above is the operation for one line of recording. By repeating this operation sequentially and conveying the recording paper by a predetermined amount in the sub-scanning direction, a desired image is output on the recording paper. In this embodiment, a method of simultaneously driving one recording line to increase the printing speed has been described. In particular, in an electrostatic inkjet recording method having a single slit opening, adjacent recording electrodes are used. When a voltage is applied to the ink at the same time, the ink is electrically and physically connected in the slit, causing a voltage drop between adjacent recording electrodes and the influence of stress in the ink due to the surface tension and viscosity of the ink. In some cases, problems such as ejection failure or deviation of the landing position on the recording paper may occur. In order to prevent these phenomena, it is easy to avoid it by a method of driving the recording electrodes in a time-division manner by delaying the recording electrodes in a plurality of recording electrodes for one recording line.
【0036】次に本発明に用いるインクの条件について
以下に記す。インク物性としてインク飛躍に大きく寄与
する因子としては、表面張力、粘度、体積抵抗値とが挙
げられる。表面張力と前記対向電極に飛躍されるインク
の最大間隔(以下最大記録間隔とする)との関係は、体
積抵抗値と粘度を一定と考えた場合、最大記録間隔は、
表面張力が20〜50dyn/cmの範囲では表面張力
の減少に従って増加する。よって、表面張力が小さい
程、インク吐出過程における抵抗力が小さくなり、弱い
電界でもインク吐出が可能なため、最大記録間隔を大き
くすることができる。表面張力は一般に水性インクの方
が高く純水で72.8dyn/cm(20℃)である
が、有機溶剤は20dyn/cmから35dyn/cm
であるから、本発明のインクとしては、有機溶剤に染料
を溶解したインクを用いることができる。また、上記イ
ンクに界面活性剤としてアニオン界面活性剤、カチオン
界面活性剤、非イオン界面活性剤などを溶解して表面張
力を改善することにより前記最大記録間隔を増加させる
ことも可能である。Next, the conditions of the ink used in the present invention are described below. Factors that greatly contribute to ink jump as ink physical properties include surface tension, viscosity, and volume resistance. The relationship between the surface tension and the maximum interval of the ink jumped to the counter electrode (hereinafter referred to as the maximum recording interval) is as follows.
When the surface tension is in the range of 20 to 50 dyn / cm, the surface tension increases as the surface tension decreases. Therefore, as the surface tension is smaller, the resistance in the ink ejection process is smaller, and the ink can be ejected even with a weak electric field, so that the maximum recording interval can be increased. The surface tension of water-based ink is generally higher than that of pure water at 72.8 dyn / cm (20 ° C.), but the organic solvent is from 20 dyn / cm to 35 dyn / cm.
Therefore, an ink in which a dye is dissolved in an organic solvent can be used as the ink of the present invention. The maximum recording interval can also be increased by dissolving an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, or the like as a surfactant in the ink to improve the surface tension.
【0037】前記インク溶剤の粘度は広い範囲にて選択
できるが、粘度が低い溶剤は揮発性が高いため、前記イ
ンクの保存性が悪くなり、保存性を確保するために沸点
が200℃以上である範囲の溶剤を選択する。粘度と最
大記録間隔との関係は、表面張力と体積抵抗値を一定と
考えた場合、最大記録間隔は粘度の減少とともに増加す
る。よって、表面張力の場合と同様に粘度の低いときは
インク吐出過程における抵抗力が小さくなり最大記録間
隔を大きくすることができる。The viscosity of the ink solvent can be selected from a wide range. However, since the solvent having a low viscosity has high volatility, the preservability of the ink is deteriorated. Select a range of solvents. Regarding the relationship between the viscosity and the maximum recording interval, when the surface tension and the volume resistance value are considered to be constant, the maximum recording interval increases as the viscosity decreases. Therefore, when the viscosity is low as in the case of the surface tension, the resistance in the ink ejection process is reduced, and the maximum recording interval can be increased.
【0038】前記インクが吐出するためには、前記ヘッ
ド部内の共通電極からインクに電荷のチャージが必要な
ため、体積抵抗値としては高いことが望ましく本発明に
おけるインク体積抵抗値の適切な範囲としては1×10
6Ω・cm以上である。本実施の形態においてはインク
の体積抵抗値1×107〜1×109Ω・cmのインクを
用いた。In order to discharge the ink, it is necessary to charge the ink from the common electrode in the head portion. Therefore, it is desirable that the volume resistance is high, and the ink volume resistance in the present invention is set to an appropriate range. Is 1 × 10
6 Ω · cm or more. In the present embodiment, ink having a volume resistivity of 1 × 10 7 to 1 × 10 9 Ω · cm is used.
【0039】尚、上記のインク特性値の設定に関して
は、前記共通電極と対向電極上の記録電極間に供給する
電圧値および前記対向電極までの距離、スリット吐出口
のスリット幅等のヘッド部の構造、および電極自体の形
状および構造等にインク飛躍の可否が依存されるため、
最適な表面張力、粘度、体積抵抗値等の特性範囲は必ず
しも上記値に限定されないことは言うまでもない。The above-mentioned setting of the ink characteristic values is based on the voltage value supplied between the common electrode and the recording electrode on the counter electrode, the distance to the counter electrode, the slit width of the slit discharge port, etc. Because the structure, and the shape and structure of the electrode itself depend on whether or not ink jumps,
It goes without saying that the characteristic ranges such as the optimum surface tension, viscosity and volume resistance value are not necessarily limited to the above values.
【0040】次に装置としての記録動作を図1に基づい
て説明する。本実施の形態では記録ヘッドを記録紙11
0とほぼ同等のスリット吐出口101をもつラインヘッ
ドとして説明する。装置から印字の指令がでるとまずイ
ニシャル動作として、図示しない吐出口クリーニング機
構によりヘッド部111内のスリット吐出部101のク
リーニング動作を行い、記録ヘッドとしてインク吐出が
可能な状態とする。前記クリーニング動作が終了する
と、記録紙110をオートシートフィーダー等の紙供給
機構およびローラー対等を用いた搬送機構(図示せず)
によってヘッド部111と対向電極部112が形成する
微小間隙に介入させ、ペーパーエッジセンサ等の位置検
出手段を用いて前記搬送機構を制御することにより記録
始め部分の位置出しを行う。Next, the recording operation of the apparatus will be described with reference to FIG. In this embodiment, the recording head is a recording paper 11
A description will be given assuming that the line head has a slit discharge port 101 substantially equal to zero. When a printing command is issued from the apparatus, first, as an initial operation, a cleaning operation of the slit discharge unit 101 in the head unit 111 is performed by a discharge port cleaning mechanism (not shown), and the recording head is brought into a state where ink can be discharged. When the cleaning operation is completed, the recording paper 110 is transported using a paper supply mechanism such as an automatic sheet feeder and a roller pair (not shown).
By intervening in a minute gap formed by the head unit 111 and the counter electrode unit 112, the position of the recording start portion is determined by controlling the transport mechanism using a position detecting means such as a paper edge sensor.
【0041】そして前記イニシャル動作が終了すると前
記記録ヘッドの駆動動作に示したような記録1ライン分
だけの駆動が行われる。つまりヘッド部111上の共通
電極104に負極性の定電圧パルスが印加され、これに
よりインク108内には負極の電荷がチャージされてス
リット吐出口101のメニスカス部分全面に負電荷が発
生する。この動作とほぼ同時に印字する部分の記録電極
104に正極性の定電圧パルスを印加すると共通電極1
18と記録電極104間にのみ大きな電位差が生じ、強
烈な電界が局部的に発生する。このときスリット吐出口
101において負極性に帯電したインク108はその電
界の発生によりクーロン力を受けることとなり、電圧を
印加した記録電極104に向けてインク109が引きつ
けられ飛躍し、途中に介在する記録紙110に着弾し、
記録紙110上にインク109が浸透する。このとき共
通電極118から記録電極104へ発生する電界は記録
電極104側に収束するためインクは精度良く所望の位
置に着弾することとなる。When the initial operation is completed, the drive for one line of printing is performed as shown in the drive operation of the print head. That is, a constant voltage pulse of negative polarity is applied to the common electrode 104 on the head portion 111, whereby negative charges are charged in the ink 108, and negative charges are generated on the entire meniscus portion of the slit discharge port 101. When a positive constant voltage pulse is applied to the portion of the recording electrode 104 to be printed almost simultaneously with this operation, the common electrode 1
A large potential difference occurs only between the recording electrode 18 and the recording electrode 104, and an intense electric field is locally generated. At this time, the negatively charged ink 108 at the slit discharge port 101 receives a Coulomb force due to the generation of the electric field, and the ink 109 is attracted to the recording electrode 104 to which the voltage is applied, jumps, and the intermediate recording occurs. Landed on paper 110,
The ink 109 permeates the recording paper 110. At this time, the electric field generated from the common electrode 118 to the recording electrode 104 converges on the recording electrode 104 side, so that the ink lands accurately at a desired position.
【0042】以上の1ライン分の記録を終えた後、記録
紙110を副走査方向方向に所定の解像度に決定される
分の量を矢印方向へ搬送し、2ライン目以降も同等の記
録動作を繰り返す。以上により、記録紙110上には記
録ヘッドの幅と記録紙110の走査量の範囲で画像を出
力することができる。 (実施の形態2)図2は本発明における記録ヘッドを構
成するヘッド部および対向電極部の第2構成を示す側面
図(a)と斜視図(b)である。After the recording for one line is completed, the recording paper 110 is conveyed in the sub-scanning direction by an amount determined to a predetermined resolution in the direction of the arrow, and the same recording operation is performed for the second and subsequent lines. repeat. As described above, an image can be output on the recording paper 110 within the range of the width of the recording head and the scanning amount of the recording paper 110. (Embodiment 2) FIG. 2 is a side view (a) and a perspective view (b) showing a second configuration of a head portion and a counter electrode portion constituting a recording head in the present invention.
【0043】まずヘッド部211の構成について図2
(a)(b)に基づいて説明する。203はヘッド部2
11の基材となる下基板であり、下基板203の上面に
は広範囲で薄膜状の共通電極218が形成され、第二の
駆動手段である駆動回路207aを介して高圧電源20
6aに配線してある。そして前記下基板203上には均
一な厚みのスペーサを介して上基板202が接着等の手
段により固定されている。このときスペーサは下基板2
03においてインク吐出口を形成する端面をコの字型に
囲うように配置される。このようにヘッド部211を一
体として構成することにより両基板間には前記スペーサ
厚みによって決まる一定高さの隙間がインクを充填する
ためのインク室として形成され、さらにヘッド部211
に対向する対向電極部212側にはスリット吐出口20
1が形成されることとなる。そして上基板203には前
記インク室にインク208を供給するための開口穴21
9が設けてあり、インク供給タンクおよび供給チューブ
から構成されるインク供給手段(図示せず)が繋がって
いる。このときインク供給手段219により、インク2
08は静圧を受けながらインク室を介してスリット吐出
口201まで供給される。インク208にかかる静圧は
スリット吐出口201でのインクの表面張力と釣り合
い、半月状の凸面、すなわちメニスカスを形成し、この
状態を保持している。First, the configuration of the head section 211 is shown in FIG.
A description will be given based on (a) and (b). 203 is the head 2
11, a thin-film common electrode 218 is formed over a wide area on the upper surface of the lower substrate 203, and the high-voltage power supply 20 is driven through a driving circuit 207a as a second driving means.
6a. An upper substrate 202 is fixed on the lower substrate 203 via a spacer having a uniform thickness by means such as adhesion. At this time, the spacer is the lower substrate 2
At 03, an end face forming an ink discharge port is arranged so as to surround the U-shape. By thus integrally configuring the head portion 211, a gap having a fixed height determined by the spacer thickness is formed between the two substrates as an ink chamber for filling ink.
The slit discharge port 20 is provided on the side of
1 will be formed. The upper substrate 203 has an opening 21 for supplying ink 208 to the ink chamber.
9, an ink supply means (not shown) composed of an ink supply tank and a supply tube is connected. At this time, the ink 2
08 is supplied to the slit discharge port 201 through the ink chamber while receiving a static pressure. The static pressure applied to the ink 208 is balanced with the surface tension of the ink at the slit discharge port 201, and forms a semi-lunar convex surface, that is, a meniscus, and maintains this state.
【0044】また、図2(a)に示すようにヘッド部2
11のスリット吐出口201を構成する部分の断面は楔
状になっており、メニスカスを細くしてインクに対する
電界の集中を図る構造となっている。次に対向電極部2
12の構成について図2に基づいて説明する。217は
対向電極の支持体でありヘッド部211のスリット吐出
口201に対向し、なおかつ一定の微小間隙をおいて配
置されている。そしてその表面には細分割された記録電
極204が前記ヘッド部211内のスリット吐出口20
1の長手方向とほぼ同等の幅に渡り、記録画像画素の同
等のピッチで主走査方向に配列され、またスリット吐出
口201に対して前記記録電極204面が垂直に交差し
て対向するように形成されている。またこれらの記録電
極204は第一の駆動手段である駆動回路107bによ
り各々独立に制御して所定の定電圧パルスを選択的に印
加できるように構成されており、前記駆動回路207b
を介して高圧電源206bに接続されている。Further, as shown in FIG.
The cross section of the portion constituting the eleventh slit discharge port 201 is wedge-shaped, and has a structure in which the meniscus is made thinner to concentrate the electric field on the ink. Next, the counter electrode unit 2
12 will be described with reference to FIG. Reference numeral 217 denotes a support for the counter electrode, which is opposed to the slit discharge port 201 of the head unit 211 and is arranged with a certain minute gap. On the surface thereof, the recording electrode 204 which is subdivided is provided with the slit ejection port 20 in the head portion 211.
1 over the width substantially equal to the longitudinal direction, and are arranged in the main scanning direction at the same pitch of the recording image pixels, and so that the surface of the recording electrode 204 faces the slit discharge port 201 at a right angle. Is formed. The recording electrodes 204 are independently controlled by a driving circuit 107b as a first driving means so that a predetermined constant voltage pulse can be selectively applied.
Is connected to the high voltage power supply 206b.
【0045】スリット吐出口をもつ静電型インクジェッ
ト記録方式においては、ヘッド部内の電極と対向電極部
内の電極間に形成される微小間隙に発生する電界によ
り、帯電したインクがクーロン力を受けて吐出する。し
たがって特にラインヘッドにおいて安定した印字を行う
ためには前記微小間隙にかかる電界は記録電極のどの位
置に電圧を印加しても均一であることが重要である。In an electrostatic ink jet recording system having a slit discharge port, charged ink is discharged by receiving a Coulomb force by an electric field generated in a minute gap formed between an electrode in a head portion and an electrode in a counter electrode portion. I do. Therefore, in order to perform stable printing particularly in a line head, it is important that the electric field applied to the minute gap is uniform no matter where the voltage is applied to the recording electrode.
【0046】微小間隙を形成して配置される二電極間に
電圧を印加して電位差を設けたときの電界強度Eは電極
間距離に反比例することから、前記電極間距離は均一な
電界形成のために大きく寄与する因子となるのでライン
方向の電極間の距離を均一にすることで前記方向に対し
均一な電界を得ることができる。実施の形態1において
はスリット吐出口と記録電極の断面方向を突き合わせる
ように配置するため、前記のように共通電極と記録電極
間に均一な電界を与えるには両者間の間隙方向の距離
と、スリット吐出口と断面方向で向き合った記録電極の
配主走査方向に対しても位置決めを行わなければならな
い。Since the electric field strength E when a voltage is applied between the two electrodes arranged to form a minute gap to provide a potential difference is inversely proportional to the distance between the electrodes, the distance between the electrodes is uniform. Therefore, by making the distance between the electrodes in the line direction uniform, a uniform electric field can be obtained in the above direction. In the first embodiment, the slit discharge port and the recording electrode are arranged so as to abut each other in cross section. Therefore, as described above, in order to apply a uniform electric field between the common electrode and the recording electrode, the distance between the common electrode and the recording electrode in the gap direction is required. In addition, the positioning must be performed also in the main scanning direction of the recording electrode facing the slit discharge port in the sectional direction.
【0047】しかし実施の形態2に示すようなこのよう
な形状の対向電極部212を配置することにより、共通
電極と記録電極間の間隙方向の距離のみを規制すれば良
いので、調整が少なく容易に装置内に組み込むことが可
能である。また対向電極部の形状の他例として図3
(a)(b)に示すようなものも考えられる。However, by disposing the counter electrode portion 212 having such a shape as shown in the second embodiment, only the distance in the gap direction between the common electrode and the recording electrode needs to be regulated. Can be incorporated into the device. FIG. 3 shows another example of the shape of the counter electrode portion.
(A) and (b) are also conceivable.
【0048】図3(a)は実施の形態1と同様に記録電
極304が形成された支持体317上に絶縁部材である
電極カバー320を記録電極304側にモールドして一
体化したものである。このような構成であれば記録電極
304の隣接電極間での絶縁性は十分であり放電等の危
険性を抑えられ、また記録電極304側に印加する定電
圧パルスの電圧値を上げることができる。つまりインク
を吐出させる部分での電界を強くできることでインクに
与えるクーロン力を大きくすることができ、安定した印
字を可能にする。FIG. 3 (a) shows an electrode cover 320, which is an insulating member, is molded and integrated on the recording electrode 304 side on a support 317 on which the recording electrode 304 is formed as in the first embodiment. . With such a configuration, the insulating property between the adjacent electrodes of the recording electrode 304 is sufficient and the danger such as discharge can be suppressed, and the voltage value of the constant voltage pulse applied to the recording electrode 304 can be increased. . In other words, since the electric field at the portion where the ink is ejected can be increased, the Coulomb force applied to the ink can be increased, and stable printing can be performed.
【0049】図3(b)はフレキシブル基板321上に
記録電極パターンを作成し、支持体317に貼り付けて
対向電極部312を構成した物であり、安価に対向電極
部312を作製することができ、またメンテナンス等の
際には交換が容易である。また前記に示した両者とも先
端を曲面とすることにより記録紙のガイドとして使用で
き、記録紙に張力を与えて前記対向電極部先端の曲面に
沿わせるように搬送することにより記録紙はヘッド部と
の微小間隙を一定に保ちながら搬送されるので、微小間
隙での紙搬送が容易にかつ安定して行える。FIG. 3B shows a structure in which a recording electrode pattern is formed on a flexible substrate 321 and attached to a support 317 to form a counter electrode portion 312. The counter electrode portion 312 can be manufactured at low cost. It can be easily replaced at the time of maintenance. In addition, both of the above can be used as a guide for the recording paper by making the leading end a curved surface. The paper is conveyed while maintaining a small gap between the paper and the paper, so that the paper can be easily and stably conveyed in the small gap.
【0050】(実施の形態3)図5は本発明の記録ヘッ
ドを用いて複数色の画像記録を同時に行うための記録ヘ
ッドの第2構成を示す側面図(a)と斜視図(b)であ
る。実施の形態1または2に示した記録ヘッドにおける
ヘッド部511を4個副走査方向に並べて積み上げるよ
うに配列し、各記録ヘッドのヘッド部511Y、511
M、511C、511Bkに対して紙搬送方向に向かっ
てイエロー(以下Y)、マゼンタ(以下M)、シアン
(以下C)、ブラック(以下Bk)の順に色のインクが
供給されている。また対向電極部512は実施の形態2
と同様の形状である。ただし対向電極部512は前記各
色の4個のヘッド部511に対して1個設けられ、前記
対向電極部512内の記録電極504を副走査方向に縦
走させて主走査方向に配列し、各ヘッド部511のイン
ク吐出口501Y、501M、501C、501Bkの
すべてに対向する範囲で共通電極518Y、518M、
518C、518Bkに対して垂直に交差するように構
成されている。(Embodiment 3) FIGS. 5A and 5B are a side view and a perspective view, respectively, showing a second configuration of a recording head for simultaneously recording a plurality of colors using the recording head of the present invention. is there. Four head units 511 in the print head described in the first or second embodiment are arranged in a row in the sub-scanning direction so as to be stacked, and the head units 511Y and 511 of each print head are arranged.
M, 511C, and 511Bk are supplied with color inks in the order of yellow (hereinafter, Y), magenta (hereinafter, M), cyan (hereinafter, C), and black (hereinafter, Bk) in the paper transport direction. The counter electrode portion 512 is the same as that of the second embodiment.
It has the same shape as. However, one counter electrode portion 512 is provided for each of the four head portions 511 of each color, and the recording electrodes 504 in the counter electrode portion 512 are vertically arranged in the sub-scanning direction and arranged in the main scanning direction. The common electrodes 518Y, 518M, 518M, 518M in the range opposed to all of the ink ejection ports 501Y, 501M, 501C, 501Bk of the unit 511.
518C, 518Bk are configured to intersect perpendicularly.
【0051】また記録電極504面と前記ヘッド部51
1内のスリット吐出部501に設けられる微小間隙につ
いても、当然すべてのスリット吐出口501Y、M、
C、Bkに対して保証された状態で各ヘッド部511と
対向電極部512は設けられている。またヘッド部51
1側の第二の駆動手段である駆動回路507aは各色に
対して独立に設けられ、対向電極部512側の第一の駆
動手段である駆動回路506bは共通に1個だけ設けら
れている。The surface of the recording electrode 504 and the head 51
1 are also provided for the minute gaps provided in the slit discharge portions 501 in all the slit discharge ports 501Y, M,
Each head section 511 and the counter electrode section 512 are provided in a state guaranteed for C and Bk. The head 51
A driving circuit 507a as a second driving unit on one side is provided independently for each color, and only one driving circuit 506b as a first driving unit on the counter electrode unit 512 side is provided in common.
【0052】ヘッド部511と対向電極部512を前記
の構成で配置することにより、各ヘッド部511内に設
けられた4本の共通電極518Y、518M、518
C、518Bkは副走査方向に順次配列され、対向電極
部512内に主走査方向の記録画素分の本数に分割して
設けられた記録電極504は主走査方向に順次配列さ
れ、これらの電極は交差してマトリクス状に形成される
ことになる。By arranging the head portion 511 and the counter electrode portion 512 in the above-described configuration, the four common electrodes 518Y, 518M, 518 provided in each head portion 511 are provided.
C and 518Bk are sequentially arranged in the sub-scanning direction, and the recording electrodes 504 provided in the opposing electrode portion 512 by dividing the number of recording pixels in the main scanning direction are sequentially arranged in the main scanning direction. They intersect and are formed in a matrix.
【0053】次に前記のようにマトリクス状に配列され
た電極の駆動方法(以下マトリクス駆動)の一例につい
て図8に示すブロック図に基づいて説明する。まずPC
端末等の外部装置801から出力されたパラレル信号は
記録装置としての出入り口であるインターフェース80
2に入力し、前記インターフェース802からパラレル
の赤、緑、青(以下R・G・B)の記録画像信号および
装置を制御するための信号等からなる制御信号が出力さ
れる。Next, an example of a method of driving the electrodes arranged in a matrix as described above (hereinafter referred to as matrix driving) will be described with reference to the block diagram shown in FIG. First PC
A parallel signal output from an external device 801 such as a terminal is transmitted to an interface 80 serving as an entrance as a recording device.
2, a control signal including a parallel red, green, and blue (hereinafter, R, G, and B) recording image signal and a signal for controlling the apparatus is output from the interface 802.
【0054】そして前記インターフェース803から出
力されたパラレルのR・G・B記録画像信号は信号処理
回路803に入力する。一方の前記インターフェース8
02を介して出力された制御信号は制御回路804に入
力し、前記信号処理回路803、そして対向電極部用ド
ライバ812やヘッド部用ドライバ808Y、808
M、808C、808Bkの個々に対しタイミングをと
って同期した動作させるための制御信号に変換される。The parallel R, G, and B recording image signals output from the interface 803 are input to a signal processing circuit 803. One of the interfaces 8
The control signal output via the control circuit 02 is input to the control circuit 804, and the signal processing circuit 803, the counter electrode driver 812 and the head drivers 808Y and 808 are provided.
M, 808C, and 808Bk are converted into control signals for operating in synchronization with timing.
【0055】そして前記信号処理回路803では前記制
御回路804からの制御信号を受けながら、前記インタ
ーフェース802より出力されたパラレルのR・G・B
記録画像信号を前記信号処理回路803に内蔵されたパ
ラレル・シリアル変換回路および色変換回路にてY・M
・C・Bkのシリアル2値信号に変換し、前記記録画像
信号を各色に対応する対向電極部用ドライバ805に入
力する。The signal processing circuit 803 receives the control signal from the control circuit 804 while receiving the parallel R, G, B output from the interface 802.
The recorded image signal is converted to Y · M by a parallel / serial conversion circuit and a color conversion circuit built in the signal processing circuit 803.
Convert to a C.Bk serial binary signal, and input the recorded image signal to the counter electrode driver 805 corresponding to each color.
【0056】このときY・M・C・Bkのそれぞれの記
録画像信号は制御回路804から制御信号を受けて各色
の記録画像信号を順次走査させて対向電極部用ドライバ
805に入力するよう制御している。したがってまずY
の記録画像信号は対向電極部用ドライバ805に入力さ
れ、対向電極部用ドライバ805は記録1ライン分の記
録画像信号に応じて記録電極806を選択的にON/O
FFさせるよう制御し、制御信号のタイミングに同期し
て電圧パルスを記録電極806へ同時に供給する。At this time, the Y, M, C, and Bk recording image signals are controlled so as to receive the control signal from the control circuit 804, sequentially scan the recording image signals of each color, and input the signals to the counter electrode driver 805. ing. Therefore first Y
Is input to the opposing electrode driver 805, and the opposing electrode driver 805 selectively turns on / off the recording electrode 806 in accordance with the recording image signal for one recording line.
FF is controlled, and a voltage pulse is simultaneously supplied to the recording electrode 806 in synchronization with the timing of the control signal.
【0057】また前記記録電極806の駆動動作と同期
して制御回路804よりヘッド部用ドライバ808Yに
対して同様の制御信号が入力され、ヘッド部用ドライバ
808Yは前記記録電極806に印加される電圧とは逆
極性の一定の電圧パルスを前記制御信号に記録電極80
6の駆動周期と同期しながら共通電極807Yに供給す
る。A similar control signal is input from the control circuit 804 to the head driver 808Y in synchronization with the driving operation of the recording electrode 806, and the head driver 808Y applies a voltage applied to the recording electrode 806. A constant voltage pulse having a polarity opposite to that of the recording signal
6 and is supplied to the common electrode 807Y in synchronization with the driving cycle.
【0058】このとき前記記録電極側の電圧供給と共通
電極側の電圧供給はほぼ同時に行われる。以上と同様の
駆動をM・C・Bkの順に時分割で順次僅かに遅延させ
て繰り返した後、副走査方向に所定の解像度に決定され
る分の量を矢印方向へ搬送し、再度次の記録画像信号の
入力に対して以降も同等の記録動作を繰り返す。以上に
より、記録紙上には記録電極群の主走査方向の配列幅と
記録紙の副走査方向の走査量の範囲でカラー画像を出力
することができる。At this time, the voltage supply on the recording electrode side and the voltage supply on the common electrode side are performed almost simultaneously. After the same driving as described above is repeated with a slight delay in time division in the order of M, C, and Bk, the amount determined by the predetermined resolution in the sub-scanning direction is conveyed in the direction of the arrow, and the next operation is performed again. The same recording operation is repeated for the input of the recording image signal. As described above, a color image can be output on the recording paper within the range of the arrangement width of the recording electrode groups in the main scanning direction and the scanning amount of the recording paper in the sub-scanning direction.
【0059】なお複数設けられた記録ヘッドのスリット
吐出口501は副走査方向に対して順次間隔をもって並
べられている(以下記録ヘッド間距離)ため、各色の記
録ヘッド511は記録1ライン分を各色に分離した画像
データを記録紙上に対し同時に記録できない。したがっ
て信号処理回路803からの各色の記録画像信号は記録
ヘッド間距離に対応した遅延をかけるために遅延回路8
14を介して所定の時間をおいて対向電極部ドライバ8
05に入力したり、メモリを設けてあらかじめ記録ヘッ
ド間距離に対応した画像データを対向電極部ドライバ8
05に入力することが必要となる。Since the slit discharge ports 501 of the plurality of recording heads are sequentially arranged at intervals in the sub-scanning direction (hereinafter referred to as the distance between recording heads), the recording heads 511 of each color use one line for recording each color. Cannot be simultaneously recorded on recording paper. Therefore, the recording image signal of each color from the signal processing circuit 803 is delayed by the delay circuit 8 to apply a delay corresponding to the distance between the recording heads.
After a predetermined time via the counter electrode driver 8
Input to the counter electrode unit driver 8 or a memory provided with image data corresponding to the distance between the recording heads in advance.
05 must be entered.
【0060】図7は前記マトリクス駆動方法の具体例を
示す駆動チャートである。記録電極704側にはY用の
画像データに基づいた記録画像信号により、まず対向電
極部712内の記録電極704にY印字用の電圧パルス
Vsが選択的に印加される。図7上では記録電極位置
B、Jにインクを引きつけるために、電圧パルスVsは
記録電極位置B、Jにのみ印加される。FIG. 7 is a driving chart showing a specific example of the matrix driving method. First, a voltage pulse Vs for Y printing is selectively applied to the recording electrode 704 in the counter electrode portion 712 on the recording electrode 704 side by a recording image signal based on the image data for Y. In FIG. 7, the voltage pulse Vs is applied only to the recording electrode positions B and J in order to attract ink to the recording electrode positions B and J.
【0061】これと同時もしくはこれより若干早いタイ
ミングでYのヘッド部711Y内の共通電極718Yに
前記記録電極704に与えられた電圧とは逆極性の電圧
パルス−Vcが印加される。このとき記録電極位置AC
DEFGHIにおける電極間の電位差はVcのみであ
り、この電位差による電界強度ではインクを吐出させる
クーロン力の閾値を越えない設定となっているためイン
クは吐出しない。そして記録電極位置B、Jにおける電
極間の電位差はVc+Vsとなりこの電位差による電界
強度ではインクを吐出させるクーロン力の閾値を越える
設定となっているためヘッド部711Y内のYインクが
前記記録電極位置B、Jに向かって吐出し、両電極間に
介在する記録紙710上に前記位置を保持して2点のイ
ンクドットが形成される。At the same time or at a slightly earlier timing, a voltage pulse -Vc having a polarity opposite to the voltage applied to the recording electrode 704 is applied to the common electrode 718Y in the Y head portion 711Y. At this time, the recording electrode position AC
The potential difference between the electrodes in DEFGHI is only Vc, and the ink is not ejected because the electric field strength due to this potential difference does not exceed the Coulomb force threshold for ejecting ink. The potential difference between the electrodes at the recording electrode positions B and J is Vc + Vs, and the electric field strength due to this potential difference is set to exceed the threshold value of the Coulomb force for ejecting the ink. , J, and two ink dots are formed on the recording paper 710 interposed between the two electrodes while maintaining the above positions.
【0062】次に前記駆動に対し微小時間Δtを置いて
記録電極704側にはM用の画像データに基づいた記録
画像信号により、対向電極部712内の記録電極704
には記録電極位置D、Jに対してのみ電圧パルスVsが
印加される。またヘッド部711の駆動はヘッド部M内
の共通電極718Mに移り前記と同様の駆動を行って電
圧パルス−Vcが印加され、記録紙710上の記録電極
位置D、Jにインクドットが形成される。Next, after a short time Δt with respect to the driving, the recording electrode 704 in the counter electrode portion 712 is supplied to the recording electrode 704 side by a recording image signal based on the image data for M.
, A voltage pulse Vs is applied only to the recording electrode positions D and J. Further, the driving of the head section 711 shifts to the common electrode 718M in the head section M, and the same driving as described above is performed to apply the voltage pulse -Vc, thereby forming ink dots at the recording electrode positions D and J on the recording paper 710. You.
【0063】次に前記駆動に対し微小時間Δtを置いて
記録電極704側にはC用の画像データに基づいた記録
画像信号により、対向電極部712内の記録電極704
には記録電極位置F、Jに対してのみ電圧パルスVsが
印加される。またヘッド部711の駆動はヘッド部C内
の共通電極718Cに移り前記と同様の駆動を行って電
圧パルス−Vcが印加され、記録紙710上の記録電極
位置F、Jにインクドットが形成される。Next, after a short time Δt with respect to the driving, the recording electrode 704 in the counter electrode portion 712 is supplied to the recording electrode 704 by a recording image signal based on the image data for C.
, A voltage pulse Vs is applied only to the recording electrode positions F and J. Further, the driving of the head section 711 shifts to the common electrode 718C in the head section C, and the same driving as described above is performed to apply the voltage pulse −Vc, thereby forming ink dots at the recording electrode positions F and J on the recording paper 710. You.
【0064】次に前記駆動に対し微小時間Δtを置いて
記録電極704側にはBk用の画像データに基づいた記
録画像信号により、対向電極部712内の記録電極70
4には記録電極位置Hに対してのみ電圧パルスVsが印
加される。またヘッド部711の駆動はヘッド部Bk内
の共通電極718Bkに移り前記と同様の駆動を行って
電圧パルス−Vcが印加され、記録紙710上の記録電
極位置Hにインクドットが形成される。Next, after a short time Δt with respect to the driving, a recording image signal based on the image data for Bk is applied to the recording electrode 704 side on the recording electrode 704 side.
4, a voltage pulse Vs is applied only to the recording electrode position H. The driving of the head section 711 is shifted to the common electrode 718Bk in the head section Bk, and the same driving as described above is performed to apply the voltage pulse -Vc, thereby forming an ink dot at the recording electrode position H on the recording paper 710.
【0065】以上の動作により記録紙710上にはB位
置にY色のインクドット、D位置にM色のインクドッ
ト、F位置にC色のインクドット、H位置にBkのイン
クドット、J位置にYMC色が順次重なったインクドッ
トが主走査方向に向けて一直線上に形成される。これら
の動作終了後、記録紙710を副走査方向に所定量駆動
させ、上記動作を画像データに応じて繰り返す事によ
り、カラーの画像出力を得ることができる。By the above operation, on the recording paper 710, the Y color ink dot at the B position, the M color ink dot at the D position, the C color ink dot at the F position, the Bk ink dot at the H position, and the J position The ink dots in which the YMC colors are sequentially overlapped are formed on a straight line in the main scanning direction. After these operations are completed, the recording paper 710 is driven in the sub-scanning direction by a predetermined amount, and the above operation is repeated according to the image data, whereby a color image output can be obtained.
【0066】なお本実施の形態のように共通電極と記録
電極を交差させて記録ヘッドを構成し、本実施の形態に
示すようなマトリクス駆動を行うことにより、微細でか
つ膨大な本数の記録電極パターンを構成する対向電極部
512や駆動ドライバ507bを1つ設けるだけでよい
のでカラー出力装置としての小型化と装置コストの削減
を図ることができる。The recording head is constructed by intersecting the common electrode and the recording electrode as in this embodiment, and the matrix drive as shown in this embodiment is carried out, so that a very large number of recording electrodes can be formed. Since only one counter electrode portion 512 and one drive driver 507b forming the pattern are required, it is possible to reduce the size and cost of the color output device.
【0067】またインクはヘッド部内の共通電極により
電荷の供給を受け、対向電極部上の記録電極の駆動によ
り選択的に発生する電界によりクーロン力を受けて吐出
し記録画素に対応して微細に分割された記録電極に向け
て着弾する。このとき、対向電極部自体は固定されてお
り、対向電極部は1個で形成されているため、ヘッド部
の取り付け位置および記録紙の送り精度に関係なく吐出
位置は対向電極部の記録電極と共通電極が交差した位置
で決まる。The ink is supplied with electric charge by the common electrode in the head portion, and receives a Coulomb force by an electric field selectively generated by driving the recording electrode on the opposite electrode portion, and is ejected to finely correspond to the recording pixel. It lands on the divided recording electrodes. At this time, since the counter electrode portion itself is fixed and the counter electrode portion is formed by one piece, the ejection position is set to the recording electrode of the counter electrode portion regardless of the mounting position of the head portion and the feeding accuracy of the recording paper. It is determined by the position where the common electrode crosses.
【0068】よって各ヘッド部間の位置合わせを必要と
することなく主走査方向のインクドットの位置ずれを確
実に保証することができるので、煩雑な組み立て調整作
業や微細な調整機構を不要とし、製造コストや原価コス
トの削減を図ることができる。したがって装置としての
小型化と装置コストの削減が図れ、さらに位置ずれの少
ない高画質な画像を容易に得ることができる。Accordingly, the displacement of the ink dots in the main scanning direction can be reliably assured without the necessity of the alignment between the respective head portions. Therefore, a complicated assembly adjustment operation and a fine adjustment mechanism are not required. Manufacturing costs and cost costs can be reduced. Therefore, the size of the apparatus can be reduced and the cost of the apparatus can be reduced, and a high-quality image with less displacement can be easily obtained.
【0069】ここで実施の形態2や図5に示す記録ヘッ
ドに応用できる対向電極部の形状の他例として図4
(a)(b)に示すようなものが考えられる。図4
(a)(b)における412はポリイミド等の絶縁材料
からなる基材フィルム421上に記録電極404をパタ
ーンニングしたフレキシブル基板であり、支持体417
上に接着等の手段により固定されている。このとき支持
体417はヘッド部のインク吐出口に対して楔状に突き
出すように主走査方向に突起部が凸状に設けてあり、前
記凸部に沿ってフレキシブル基板412が固定され、前
記フレキシブル基板上の記録電極404がヘッド部のイ
ンク吐出口に対して突出すように向けられる。突起部の
形状として、図4(a)のような楔型や、単純に図4
(b)に示す矩形の凸形状であっても下記のような効果
を十分得られる。FIG. 4 shows another example of the shape of the counter electrode portion applicable to the recording head shown in the second embodiment and FIG.
(A) and (b) are conceivable. FIG.
Reference numeral 412 in (a) and (b) denotes a flexible substrate in which recording electrodes 404 are patterned on a base film 421 made of an insulating material such as polyimide.
It is fixed on the top by means such as adhesion. At this time, the supporter 417 has a protrusion in the main scanning direction so as to protrude in a wedge shape with respect to the ink ejection port of the head portion. The flexible substrate 412 is fixed along the protrusion, and the flexible substrate 412 is fixed. The upper recording electrode 404 is directed so as to protrude from the ink ejection port of the head unit. As the shape of the projection, a wedge shape as shown in FIG.
Even with the rectangular convex shape shown in (b), the following effects can be sufficiently obtained.
【0070】このような構成にすることにより、ヘッド
部内の共通電極と記録電極404の二電極間に発生する
電界が集中しやすく、また周囲の不要な電界の発生部分
が少なくなるため安定した吐出特性を得やすい。さらに
図に示すように記録電極404を成形自由度の高いフレ
キシブル基板で構成すれば、図5に示すような記録ヘッ
ドの対向電極部512側にも応用できる。By adopting such a configuration, the electric field generated between the common electrode and the recording electrode 404 in the head portion is easily concentrated, and the generation of unnecessary electric fields around the head is reduced, so that stable ejection is achieved. Easy to obtain characteristics. Further, if the recording electrode 404 is formed of a flexible substrate having a high degree of freedom in molding as shown in the drawing, the recording electrode 404 can be applied to the counter electrode portion 512 side of the recording head as shown in FIG.
【0071】次に装置としての記録動作を図5に基づい
て説明する。本実施の形態では記録ヘッドを記録紙51
0とほぼ同等のスリット吐出口501をもつラインヘッ
ドとして説明する。装置から印字の指令がでるとまずイ
ニシャル動作として、図示しない吐出口クリーニング機
構によりヘッド部511Y,511M,511C,51
1Bk内のスリット吐出部501のクリーニング動作を
行い、記録ヘッドとして各色のヘッド部ともインク吐出
が可能な状態とする。前記クリーニング動作が終了する
と、記録紙510をオートシートフィーダー等の紙供給
機構およびローラー対等を用いた搬送機構(図示せず)
によってまず記録紙510上にあらかじめ帯電している
電荷を除去するための除電手段である除電ブラシ551
を介し記録ヘッド側へと搬送される。除電ブラシ551
は記録紙幅の導電性ブラシからなり電気的に接地されて
いて、前記ブラシ部分を記録紙510の記録面側へ接触
させることで記録紙510の電荷を取り除く。Next, the recording operation of the apparatus will be described with reference to FIG. In this embodiment, the recording head is a recording paper 51.
A description will be given assuming that the line head has a slit discharge port 501 substantially equal to zero. When a printing command is issued from the apparatus, first, as an initial operation, the head units 511Y, 511M, 511C, and 51 are driven by a discharge port cleaning mechanism (not shown).
The cleaning operation of the slit discharge unit 501 within 1Bk is performed, and the recording head is brought into a state where ink can be discharged from the head unit of each color. When the cleaning operation is completed, the recording paper 510 is transported using a paper supply mechanism such as an automatic sheet feeder and a roller pair (not shown).
First, a charge removing brush 551 serving as a charge removing means for removing a charge previously charged on the recording paper 510
And is conveyed to the recording head side via. Static elimination brush 551
Is made of a conductive brush having a width of the recording paper and is electrically grounded. The brush portion is brought into contact with the recording surface of the recording paper 510 to remove the electric charge of the recording paper 510.
【0072】記録紙510はオートシートフィーダーで
記録紙束から取り出す際に起こる記録紙同士の摩擦や搬
送時のローラーとの摩擦等でその表面が帯電している場
合が多く、また分布も不均一である。このような状態で
あると記録ヘッドを駆動させる際に共通電極との間に余
計な電界を発生させ、インク吐出を不安定にするため、
このように除電手段を設ける事が望ましい。本実施の形
態では除電ブラシを用いたが、他の方法として接地され
た導電性のローラーやブレードを記録紙510に圧接さ
せたり、コロトロンデバイスを用いるなどの方法があ
る。The surface of the recording paper 510 is often charged due to friction between the recording papers when the recording paper is taken out of the bundle of recording papers by the automatic sheet feeder and friction between the recording papers 510 and the rollers at the time of conveyance, and the distribution is uneven. It is. In such a state, when driving the recording head, an unnecessary electric field is generated between the recording head and the common electrode, and the ink ejection becomes unstable.
It is desirable to provide static elimination means in this way. In the present embodiment, the static elimination brush is used. However, as another method, there is a method in which a grounded conductive roller or blade is pressed against the recording paper 510 or a corotron device is used.
【0073】そして記録紙510が前記除電ブラシ55
1を通過した後、記録紙510はヘッド部511と対向
電極部512が形成する微小間隙に介入し、ペーパーエ
ッジセンサ等の位置検出手段(図示せず)を用いて前記
搬送機構を制御することにより記録始め部分の位置出し
を行う。そして前記イニシャル動作が終了すると記録紙
510は前記記録ヘッドの駆動動作に示す駆動を行い、
記録紙510上に複数色のカラー画像を出力する。Then, the recording paper 510 is connected to the discharging brush 55
After passing through the recording paper 510, the recording paper 510 intervenes in a minute gap formed by the head unit 511 and the counter electrode unit 512, and controls the transport mechanism using position detecting means (not shown) such as a paper edge sensor. To determine the position of the recording start portion. Then, when the initial operation is completed, the recording paper 510 performs the driving shown in the driving operation of the recording head,
A plurality of color images are output on recording paper 510.
【0074】本実施の形態においては複数色のインクと
してY,M,C,Bkの4色のインクを用いたが、特に
これに限定する事はなく、ヘッド部およびインク供給手
段をそれぞれ独立に複数設けることにより、任意の数の
インク色を印字することができる。例えば本実施の形態
に示すY、M、C色に対し各々濃淡の2種のインクを用
いてそれぞれのヘッド部およびインク供給手段を設ける
ことにより色の階調性が容易に得られ、さらに高品質な
カラー画像の出力を得る事ができる。In the present embodiment, the four color inks of Y, M, C, and Bk are used as the plurality of color inks. However, the present invention is not particularly limited to this. By providing a plurality of ink colors, an arbitrary number of ink colors can be printed. For example, by providing each head unit and ink supply means using two types of inks of different shades for the Y, M, and C colors shown in this embodiment, color gradation can be easily obtained, and higher High quality color image output can be obtained.
【0075】[0075]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。 (1)記録ヘッドにおいてヘッド部を共通電極とし、分
割した記録電極を対向電極側に配置することにより、ヘ
ッド部の構造を簡素化でき、製造上の制約を緩和できる
ので歩留まりが向上する。したがって記録ヘッドの保守
性の向上と製造コストの低減を図ることができる。また
さらにヘッド部の構造が簡素に構成されることから容易
に長尺のラインヘッドを作ることができ、このラインヘ
ッドで記録紙を平面走査することにより記録速度が大幅
短縮され高速印字が行える。The present invention is embodied in the form described above and has the following effects. (1) In the recording head, by arranging the head portion as a common electrode and disposing the divided recording electrodes on the counter electrode side, the structure of the head portion can be simplified, and manufacturing restrictions can be reduced, thereby improving the yield. Therefore, it is possible to improve the maintainability of the recording head and reduce the manufacturing cost. Further, since the structure of the head portion is simply configured, a long line head can be easily manufactured. By scanning the recording paper in a plane with this line head, the recording speed is greatly reduced, and high-speed printing can be performed.
【0076】(2)分割した記録電極側は対向電極部側
に配置されるため、インクと接触することはなく、また
記録電極表面に絶縁処理を施すことも可能となる。これ
により電極の劣化や隣接電極間での放電を防止でき、記
録ヘッドの長寿命化を図ることができる。さらには記録
電極がインクと接触しないということと、また記録電極
を絶縁材で覆うことも可能なので、隣接電極間での絶縁
性は十分高く、インクを吐出させる記録電極と吐出させ
ない記録電極との電位差を大きくとることができるので
インク吐出位置の選択性を安定させることができる。(2) Since the divided recording electrode side is disposed on the counter electrode portion side, it does not come into contact with the ink, and the recording electrode surface can be subjected to insulation treatment. Thus, deterioration of the electrodes and discharge between adjacent electrodes can be prevented, and the life of the recording head can be extended. Furthermore, since the recording electrodes do not come into contact with the ink and the recording electrodes can be covered with an insulating material, the insulating property between the adjacent electrodes is sufficiently high, and the recording electrodes that eject ink and the recording electrodes that do not eject ink have the same properties. Since the potential difference can be made large, the selectivity of the ink ejection position can be stabilized.
【0077】(3) インクの吐出方向側の終点である
対向電極上の記録電極に電界が集中するためインクの着
弾位置精度が向上し、出力画像の高画質化を図ることが
できる。 (4)記録ヘッドを垂直に重ねた構成にし、各々独立す
る駆動することにより容易にカラー画像出力が得られ
る。(3) Since the electric field is concentrated on the recording electrode on the counter electrode, which is the end point on the ink ejection direction side, the ink landing position accuracy is improved, and the quality of the output image can be improved. (4) A color image output can be easily obtained by vertically stacking the recording heads and driving them independently.
【0078】(5)記録ヘッドにおいて複数のヘッド部
を垂直に重ねて構成し、また前記複数のヘッド部に対し
1つの対向電極部を配置し、両電極をマトリクス駆動さ
せることでカラー画像出力が可能となる。したがって装
置構成が大幅に簡略化されカラー画像出力装置としての
小型化と装置コストの削減を図ることができる。 (6)複数のヘッド部に任意の色のインクを供給し、そ
れらのヘッド部に対し1つの対向電極部を対向させて設
け、前記対向電極部上の記録電極が前記複数のヘッド部
内の共通電極と交差させた構成として両電極をマトリク
ス駆動させることによってカラー画像出力が可能とな
り、また各ヘッド部間の位置合わせを必要とすることな
く主走査方向のインクドットの位置ずれを確実に保証す
ることができるので、煩雑な組み立て調整作業や微細な
調整機構を不要とし、製造コストや原価コストの削減を
図ることができる。(5) In the recording head, a plurality of heads are vertically overlapped, one counter electrode is arranged for the plurality of heads, and both electrodes are driven in a matrix to output a color image. It becomes possible. Therefore, the configuration of the apparatus is greatly simplified, and the size and the cost of the apparatus as a color image output apparatus can be reduced. (6) An ink of an arbitrary color is supplied to the plurality of heads, and one counter electrode is provided so as to face the heads, and a recording electrode on the counter electrode is common to the plurality of heads. A color image can be output by driving both electrodes in a matrix with the electrodes crossing each other, and the displacement of the ink dots in the main scanning direction can be reliably ensured without the need for alignment between the heads. This eliminates the need for complicated assembly and adjustment operations and fine adjustment mechanisms, and can reduce manufacturing costs and cost costs.
【0079】したがって装置としての小型化と装置コス
トの削減が図れ、さらに位置ずれの少ない高画質な画像
を容易に得ることができる。 (7)被記録媒体上の帯電電荷を除去する除電手段を記
録ヘッドより上流に設けることにより、共通電極と記録
電極間の電界を乱すことがなくなり、不良ドットの発生
を防止し安定した画像出力を行うことができる。Therefore, it is possible to reduce the size of the device and reduce the cost of the device, and it is possible to easily obtain a high-quality image with less displacement. (7) By providing a static eliminator for removing the charged charges on the recording medium upstream of the recording head, the electric field between the common electrode and the recording electrode is not disturbed, and the occurrence of defective dots is prevented and stable image output is achieved. It can be performed.
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかわる記録ヘッ
ドの第1構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first configuration of a recording head according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態にかかわる記録ヘッ
ドの第2構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a second configuration of a recording head according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかわる対向電極
部の他例の構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of another example of the counter electrode unit according to the second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態にかかわる対向電極
部の他例の構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of another example of the counter electrode unit according to the third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2構成の記録ヘッドを用いてカラー
画像出力を行う記録ヘッドの構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a recording head that outputs a color image using the recording head of the second configuration of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態1乃至は実施の形態2にか
かわる記録ヘッドを用いたときの駆動方法を示すブロッ
ク図である。FIG. 6 is a block diagram showing a driving method when the recording head according to the first or second embodiment of the present invention is used.
【図7】本発明の実施の形態3にかかわる記録ヘッドを
用いたときの駆動方法を示す駆動タイミングチャート図
である。FIG. 7 is a driving timing chart showing a driving method when a recording head according to Embodiment 3 of the present invention is used.
【図8】本発明の実施の形態3にかかわる記録ヘッドを
用いたときの駆動方法を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a driving method when a recording head according to Embodiment 3 of the present invention is used.
【図9】従来のスリットジェット方式にかかわる記録ヘ
ッドの構成を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a recording head according to a conventional slit jet method.
101 スリット吐出口 104 記録電極 106 電源 107 駆動回路 108 インク 109 飛翔インク 110 記録紙 111 ヘッド部 112 対向電極部 118 共通電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Slit discharge port 104 Recording electrode 106 Power supply 107 Drive circuit 108 Ink 109 Flying ink 110 Recording paper 111 Head part 112 Counter electrode part 118 Common electrode
フロントページの続き (72)発明者 村松 博之 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株式会社エスアイアイ・アールディセン ター内 (56)参考文献 特開 昭62−3963(JP,A) 特開 昭58−49264(JP,A) 特開 昭63−59539(JP,A) 特開 平9−239987(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/06 Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Muramatsu 1-8 Nakase, Mihama-ku, Chiba-shi, Chiba Prefecture SII IRD Center (56) References JP-A-62-23963 (JP, A) 58-49264 (JP, A) JP-A-63-59539 (JP, A) JP-A-9-239987 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2 / 06
Claims (2)
ンクを一定方向に吐出させる静電型インクジェットの記
録ヘッドにおいて、ドット毎の区切りのない 単一のスリット状開口部をもつ
インク吐出口と、前記インク吐出口近傍に位置し、かつ
前記インク吐出口の長手方向に渡って位置する共通電極
とで構成されるヘッド部と、 前記ヘッド部のインク吐出口に対して微小間隙をもって
対向して配置され、かつ記録画像画素に対応して分割し
て配列された多数の記録電極で構成される対向電極部か
らなり、前記ヘッド部をインク吐出口短手方向(以下副走査方
向)に複数個並べて設け、 前記複数のヘッド部に対向する対向電極部をただ1個設
け、前記対向電極部を記録電極が前記複数のヘッド部内
すべての共通電極に対して交差する方向に縦走させてイ
ンク吐出口長手方向(以下主走査方向)に配列するよう
位置させることで、前記記録電極と共通電極の交差位置
で単純にインク飛翔位置が定められ、 前記複数のヘッド部に対して各々独立に任意の色のイン
クを供給するインク供給手段を設け、 前記共通電極と記録電極間に一定電圧を供給する電源
と、 前記電源からの電圧を所望の色に対応する記録画像信号
に応じて制御して主走査方向に配列された記録電極に対
し選択的に電圧を印加する第一の駆動手段と、 前記第一の駆動手段の動作に同期制御して前記所望の色
のインクが供給されたヘッド部内の副走査方向に配列さ
れた共通電極に対して前記記録電極とは逆極性の電圧を
印加する第二の駆動手段とを設け、 前記第一の駆動手段並びに前記第二の駆動手段による動
作を各色毎に時分割で順次走査する ことを特徴とする記
録ヘッド。1. An electrostatic ink jet recording head which applies an electrostatic force to ink to discharge ink from a discharge port in a fixed direction, comprising: an ink discharge port having a single slit-shaped opening with no break for each dot ; A head portion comprising a common electrode located in the vicinity of the ink ejection port and located in the longitudinal direction of the ink ejection port, facing the ink ejection port of the head portion with a minute gap. The counter electrode portion is composed of a large number of recording electrodes arranged and divided in accordance with recording image pixels .
And the head section is moved in the short direction of the ink discharge port (hereinafter referred to as the sub-scanning direction).
And a single counter electrode portion facing the plurality of head portions is provided.
The recording electrode is connected to the inside of the plurality of heads.
Run vertically in the direction that intersects all common electrodes.
Ink ejection ports in the longitudinal direction (hereinafter referred to as the main scanning direction).
Position, the intersection of the recording electrode and the common electrode
In simple ink ejecting position is defined, any color in the each independently to the plurality of head
An ink supply means for supplying a click, the common electrode and the power supply for supplying a constant voltage between the recording electrodes, the main scanning direction is controlled in accordance with the recording image signal corresponding to the voltage from the power supply to the desired color selectively a first driving means for applying a voltage, the first synchronization control to the desired color to the operation of the drive means relative arrayed recording electrodes in
Are arranged in the sub-scanning direction in the head section to which
A voltage having a polarity opposite to that of the recording electrode is applied to the common electrode.
And a second driving unit for applying the voltage, wherein the driving by the first driving unit and the second driving unit is performed.
A recording head for sequentially scanning a work in a time-division manner for each color .
た微小間隙に被記録媒体を供給し、かつ前記各記録ヘッ
ドの駆動に対して同期して被記録媒体を副走査方向に走
査させる被記録媒体搬送手段を有することで前記被記録
媒体上の任意の位置に記録画像信号に応じたインク滴を
付着、浸透させることを特徴とする請求項1記載の記録
ヘッドを用いた画像記録装置。2. An ink jet printer according to claim 1, further comprising:
The recording medium is supplied to the minute gap, and the recording head
Scans the recording medium in the sub-scanning direction in synchronization with the drive of the
Having a recording medium transporting means for inspecting the
An ink droplet corresponding to the recording image signal is applied to an arbitrary position on the medium.
2. An image recording apparatus using a recording head according to claim 1, wherein said recording head is attached and penetrated .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35972198A JP3226882B2 (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Recording head and image recording apparatus using the recording head |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP35972198A JP3226882B2 (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Recording head and image recording apparatus using the recording head |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2000177136A JP2000177136A (en) | 2000-06-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226882B2 (en) |
-
1998
- 1998-12-17 JP JP35972198A patent/JP3226882B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2000177136A (en) | 2000-06-27 |
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