JP2001030497A - プリンタ - Google Patents

プリンタ

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JP2001030497A
JP2001030497A JP20461399A JP20461399A JP2001030497A JP 2001030497 A JP2001030497 A JP 2001030497A JP 20461399 A JP20461399 A JP 20461399A JP 20461399 A JP20461399 A JP 20461399A JP 2001030497 A JP2001030497 A JP 2001030497A
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JP
Japan
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ink
target
printer head
electrode
printer
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Pending
Application number
JP20461399A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Watanabe
伸之 渡辺
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い駆動電圧で、長距離のインクの飛翔を可
能にする。 【解決手段】 インクジェット方式のプリンタにおい
て、電界効果により帯電したインク12を吐出してター
ゲット15に着弾させるプリンタヘッド10と、このプ
リンタヘッド10とターゲット15との間に設けられた
加速用電極13と、この加速用電極13を駆動するシフ
トレジスタとを備え、プリンタヘッド10と加速用電極
13との間にインク液滴を加速するための電界を形成す
ると共に、加速用電極13を構成する複数の電極a1,
b1〜a3,b3間にはインク液滴をターゲット側に加
速するような電界をインク液滴の進行に伴って順次形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方
式のプリンタに係わり、特に電界効果により帯電したイ
ンクをプリンタヘッドから吐出させてターゲットに着弾
させるプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電界効果により帯電したインクを
射出する方式のプリンタが提案されている(WO93/
11866:特開平9−136418号公報)。この方
式では、図8に示すように、プリンタヘッド80からイ
ンク82を吐出させるため、電極81に図示極性の駆動
電源84を接続し、電極81とターゲット85との間に
強い電界を印加する必要がある。例えば、プリンタヘッ
ド80とターゲット85との間を1mmとするために
は、1kV以上の電圧を電極81にかけなければなら
ず、消費電力も大きくなってしまう。
【0003】解像度を上げるためにはプリンタヘッドか
ら飛翔するインク液滴は小さい方が良いが、飛翔するイ
ンク液滴が微小な場合においては、空気の粘性抵抗によ
り液滴が減速しターゲット85までの到達時間が増大し
て、記録時間が低下してしまうという問題が生じる。こ
れに対して、十分な吐出速度を与えようとすると、駆動
電圧を更に上げなければならない。
【0004】また、図9に示すように、帯電したインク
粒子を電界効果により凝集させる凝集電極91とプリン
タヘッド80の先端よりターゲット95にインク92を
飛翔させる飛翔電極93とを別々に設ける方法も提案さ
れている(特開平8−149253号公報)。なお、図
中の94は凝集電源、96は飛翔電源を示している。さ
らに、一つの電極においてもインクを凝集させる目的と
インクを飛翔させる目的で異なる電圧を印加して、電界
効果によるインクの飛翔を容易にしたものが考えられて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何れの
従来の方式においても次のような問題があった。即ち、
高速動作のためには高速度でのパルス電圧を印加する必
要があるが、高速度でのパルス電圧を印加しようとする
と電圧の上限があり、所望の駆動電圧が得られないとい
う問題が生じる。また、飛翔するインクの液滴を微小に
して高解像度にしたり、プリンタヘッドとターゲットと
の距離を十分離すためには、益々高い電圧が必要とな
る。このため、高速動作させること、プリンタヘッドと
ターゲットとの距離を十分離すこと、インクの液滴を微
小にして高解像度にすることの全てを成立させることは
困難であった。
【0006】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、低い駆動電圧であって
も長距離のインクの飛翔を可能にし、高速動作,プリン
タヘッド・ターゲット間距離の拡大,高解像度化等に寄
与し得るプリンタを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。
【0008】即ち本発明は、インクジェット方式のプリ
ンタにおいて、電界効果により帯電したインクを吐出し
てターゲットに着弾させるプリンタヘッドと、このプリ
ンタヘッドとターゲットとの間に設けられた加速用の電
極とを具備してなることを特徴とする。
【0009】ここで、プリンタヘッドは複数のノズル
(吐出ヘッド)を備え、各々のノズル毎にインクの吐出
を制御するゲート機構を設けるのが望ましい。また、加
速用の電極は、プリンタヘッドからターゲット側に沿っ
て複数個設けられ、プリンタヘッド側から順にシフトレ
ジスタにより駆動されるのが望ましい。
【0010】(作用)本発明によれば、プリンタヘッド
とターゲット間に比べてプリンタヘッドに近い位置に加
速用の電極を設け、プリンタヘッドと加速用の電極間に
電界を印加してインクを加速しているので、低い駆動電
圧であってもインク液滴の長距離の飛翔を可能にするこ
とができる。そしてこの場合、駆動電圧を低くできるこ
とから高速度でのパルス電圧を印加することができ、こ
れにより高速動作化が可能となる。
【0011】また、駆動電圧が低くてもインク液滴の長
距離の飛翔を可能にできることから、飛翔するインクの
液滴を微小にして高解像度にしたり、プリンタヘッドと
ターゲットとの距離を十分離すことができる。つまり、
高速動作させること、プリンタヘッドとターゲットとの
距離を十分離すこと、インクの液滴を微小にして高解像
度にすることの全てを成立させることが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】発明の実施形態を説明する前に、
本発明の基本構成及び基本原理について説明する。
【0013】図1(a)に示すように、プリンタヘッド
10にはインク12を吐出させるための吐出電極11が
設けられ、プリンタヘッド10とターゲット15との間
には加速用の電極13が設けられている。加速用電極1
3は、例えばプリンタヘッド側からa1,b1とa2,
b2とa3,b3の順に並べられている。ここで、a
1,b1は対向する2つの電極でもよいし、リング状或
いはV字状の1つの電極であってもよい。a2,b2及
びa3,b3も同様である。これらの加速用電極13
は、図示しないシフトレジスタ等からなる駆動回路によ
り駆動される。
【0014】上記の構成において、プリンタヘッド10
をインク12で満たした状態で、図1(b)に示すよう
に、加速用電極13とターゲット15を全て0Vにして
おき、吐出電極11に図示極性の電圧を印加する。この
とき、電極a1,b1と電極11の距離は、従来例にお
けるターゲット15と電極11の間の距離よりも短いの
で、低い電圧でインク12の吐出に必要な電界が得られ
る。
【0015】プリンタヘッド10から吐出するインク液
滴が十分に加速した後、図1(c)に示すように、全て
の電極a1,b1,a2,b2,a3,b3を一旦0V
に落とす。ここでは、吐出電極11も0Vに落としてい
るが、インク12を連続的に吐出させるためには、吐出
電極11には先の電圧を印加したままでもよい。
【0016】電極a1,b1−a2,b2の間にインク
液滴があるときは、図1(d)に示すように、電極a
1,b1−a2,b2の間に電圧をかけ加速用の電界を
作る。即ち、電極a1,b1に正の電圧を印加し、電極
a2,b2,a3,b3は0Vに保持する。このとき、
電極a1,b1−a2,b2の距離はターゲット5まで
の距離より極めて短いので、より低電圧でインク液滴が
加速するような電界を形成することができる。
【0017】このようなシフトパルス動作を逐次行うこ
とにより、高い電圧を印加すること無しに、インク液滴
が加速用電極13の先端からターゲット15に到達する
に十分な速度を得ることができる。
【0018】以下、本発明の詳細を図示の実施形態によ
って説明する。
【0019】(第1の実施形態)図2は、本発明の第1
の実施形態に係わるインクジェットプリンタのプリンタ
ヘッド部の構成を示す図である。
【0020】図中の20はプリンタヘッドを成す吐出ヘ
ッド(ノズル)、21は吐出電極、22はガイド、23
は加速用電極、26は基板上に形成された溝部、27は
駆動回路としてのシフトレジスタ(SR)を示してい
る。
【0021】基本的な構成は前記図1と同様であるが本
実施形態では、加速用の電極23が基板表面の溝部26
に形成されている。溝部26は、異方性エッチングを用
いた半導体プロセスなどによりモノリシックに作成さ
れ、吐出ヘッド20からターゲット(図示せず)に向か
う方向に沿って形成されている。加速用電極23は、吐
出ヘッド20からターゲット(図示せず)に向かう方向
に沿って、基板の表面に溝部26と直交する方向に導電
体膜(a,b,c,d,e,f,g)を順に被着するこ
とにより形成されている。ガイド22は、液滴を安定し
て形成させるものである。
【0022】加速用電極23には、各々の電極a〜gを
駆動するための駆動回路としてのシフトレジスタ27が
接続されている。そして、加速用電極23には、a→g
の方向に矩形パルスが順次印加されるようになってい
る。吐出ヘッド20は、静電方式のインクジェット、或
いは圧力でインクを吐出するバブルジェット方式でもよ
い。
【0023】図3は、本実施形態における動作のタイミ
ングを示している。初めに、吐出ヘッド20に備わって
いる吐出電極21が高バイアス“H”の状態になり、残
りはグランドレベル“L”になっている。次いで、加速
用電極23のうち電極aが“H”になり、吐出電極21
が高バイアス“H”のままである。このようにすること
によって、電界は電極a,b間に効率的に形成される
(電気力線が集中するので)。以下同様にして、インク
液滴が移動する方向(a→g)に効果的に電界が形成す
るようにシフトレジスタ27を動作させる。
【0024】このように本実施形態によれば、吐出ヘッ
ド20とターゲットとの間に加速用電極23を設け、こ
の加速用電極23をシフトレジスタ26により駆動(吐
出ヘッド側からターゲット側に順次“H”を印加)する
ことにより、低い駆動電圧でもインク液滴を十分に加速
させてターゲットに到達させることができる。このた
め、吐出ヘッド20からターゲットが大きく離れている
場合においても、低い消費電力で動作させることができ
る。
【0025】ここで、駆動電圧を低くできることは高速
度(高い周波数)でのパルス電圧の印加を可能にし、従
って高速動作が可能となる。また、駆動電圧が低くても
インク液滴の長距離の飛翔を可能にすることは、飛翔す
るインクの液滴を微小にして高解像度化をはかることが
可能となる。つまり、高速動作させること、プリンタヘ
ッドとターゲットとの距離を十分離すこと、インクの液
滴を微小にして高解像度にすることの全てを成立させる
ことが可能となる。
【0026】(第2の実施形態)図4は、本発明の第2
の実施形態に係わるインクジェットプリンタのプリンタ
ヘッド部の構成を示す図である。なお、図2と同一部分
には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【0027】本実施形態が先に説明した第1の実施形態
と異なる点は、シフトレジスタ27と加速用電極23と
の間にラッチ回路41を挿入したことにある。
【0028】図5は、本実施形態における動作のタイミ
ングを示している。初めに、吐出ヘッド20に備わって
いる吐出電極21が高バイアス“H”の状態になり、残
りはグランドレベル“L”になっている。次いで、加速
用電極23のうち電極aが“H”になり、吐出電極21
が高バイアス“H”のままである。このようにすること
によって、電界は電極a,b間に効率的に形成される
(電気力線が集中するので)。
【0029】次に、電極bのレジスタ出力が“H”の状
態になるが、このとき電極aは“H”の状態のままであ
る。このようにすることによって、電界は電極b,c間
に効率的に形成され、逆向き(電極bが“H”で電極a
が“L”)の電界が発生しないため、インクの液滴がタ
ーゲットに向かって進行する方向の電界が効率的に形成
される。以下同様にして、インクが移動する方向(a→
g)に効果的に電界が形成するようにシフトレジスタ2
7を動作させる。
【0030】このように本実施形態によれば、先の第1
の実施形態と同様に、低い駆動電圧でもインク液滴を十
分に加速させてターゲットに到達させることができ、吐
出ヘッド20からターゲットが大きく離れている場合に
おいても、低い消費電力で動作させることができる。ま
た、ラッチ回路41を設けることにより、電極a→g間
でより効率的に電界を形成することが可能となる。
【0031】(第3の実施形態)図6は、本発明の第3
の実施形態に係わるインクジェットプリンタのプリンタ
ヘッド部の構成を示す図である。
【0032】先の第1及び第2の実施形態は各吐出ヘッ
ド毎に加速用電極の駆動回路を備えるものであった。こ
の場合、吐出ヘッドが複数並列に配置されている場合に
は、その間隙に駆動回路を配置する必要があり、吐出ヘ
ッドピッチを微細化することが困難である。
【0033】そこで本実施形態では、各々の吐出ヘッド
をON,OFF制御する個別のゲート回路を設けること
により、共通の加速電極駆動回路で複数の加速電極列を
共通に駆動するものである。
【0034】具体的には、複数の吐出ヘッド60を備え
た構成で、インク吐出方向にパルスを駆動させる左側シ
フトレジスタ(LSR)67及び右側シフトレジスタ
(RSR)68と、複数の吐出ヘッド60のON,OF
Fを制御するゲートパルスデコーダ69を備えている。
各々の吐出ヘッド60に対応して溝部66が設けられ、
それぞれの溝部66に加速用電極63が設けられてい
る。
【0035】なお、本実施形態ではLSR,RSRの2
通りのシフトレジスタを備えているが、これはシフトレ
ジスタが駆動すべき負荷容量の低減や信号伝搬遅延時間
を低減するためであり、いずれか一方であってもよい。
【0036】このような構成においては、デコーダ69
により選択された吐出ヘッド60からインクが吐出す
る。その後に、前記図3又は図5に示したように各々の
加速用電極63はシフトパルスによって駆動され、吐出
したインクを加速する。デコーダ69には印刷すべき1
行の画像データ情報が与えられており、デコーダ69は
この情報で与えられる濃度パターンに基づいてどの吐出
ヘッド60からインクを吐出させるかを選択する。
【0037】インクを吐出させるものと選択された吐出
ヘッド60の電極61には、高電圧を印加する。この作
用により、デコーダ69により選択された位置の吐出ヘ
ッド60からインクが吐出する。その後、図7に示すよ
うに、加速用電極63で与えられる電界によりインク液
滴が加速され、ターゲットに到達する。なお、ここでガ
イド62は液滴を安定して形成させるものである。
【0038】このように本実施形態によれば、先の第1
の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、同
一ラインの複数の吐出ヘッド60から任意のヘッドを選
択して同時にインクを吐出させることができる。
【0039】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。加速用電極を駆動するのはシフト
レジスタに限るものではなく、加速用電極をプリンタヘ
ッド側からターゲット側に順に駆動できるものであれば
よい。また、プリンタヘッドの構成は図2,4,6に限
定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能であ
る。また、第3の実施形態では複数の吐出ヘッドをライ
ン状に配置したが、複数の吐出ヘッドを2次元状に配置
してもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、プ
リンタヘッドとターゲットとの間に加速用電極を設け、
プリンタヘッドと加速用電極間に電界を形成することに
より、更に望ましくは加速用電極間にも電界を形成する
ことにより、低い駆動電圧であっても長距離のインクの
飛翔を可能にし、高速動作,プリンタヘッド・ターゲッ
ト間距離の拡大,高解像度化等に寄与することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成及び動作原理を説明するため
の図。
【図2】第1の実施形態に係わるインクジェットプリン
タのプリンタヘッド部の構成を示す図。
【図3】第1の実施形態における動作のタイミングを示
す信号波形図。
【図4】第1の実施形態に係わるインクジェットプリン
タのプリンタヘッド部の構成を示す図である。
【図5】第2の実施形態における動作のタイミングを示
す信号波形図。
【図6】第3の実施形態に係わるインクジェットプリン
タのプリンタヘッド部の構成を示す図。
【図7】第3の実施形態において選択された吐出ヘッド
からインクが吐出される様子を示す図。
【図8】従来のインクジェットプリンタの構成を示す
図。
【図9】凝集電極を備えた従来のインクジェットプリン
タの構成を示す図。
【符号の説明】
10…プリンタヘッド 20,60…吐出ヘッド 11,21,61…吐出電極 12…インク 13,23,63…加速用電極 15…ターゲット 26,66…溝 27,67,68…シフトレジスタ 41…ラッチ回路 69…ゲートパルスデコーダ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電界効果により帯電したインクを吐出して
    ターゲットに着弾させるプリンタヘッドと、このプリン
    タヘッドとターゲットとの間に設けられた加速用の電極
    とを具備してなることを特徴とするプリンタ。
  2. 【請求項2】前記プリンタヘッドは複数のノズルを備
    え、各々のノズル毎にインクの吐出を制御するゲート機
    構を設けてなることを特徴とする請求項1記載のプリン
    タ。
  3. 【請求項3】前記加速用の電極は、プリンタヘッドから
    ターゲット側に沿って複数個設けられ、プリンタヘッド
    側から順にシフトレジスタにより駆動されることを特徴
    とする請求項1記載のプリンタ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1304223A2 (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image forming method and image forming apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1304223A2 (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image forming method and image forming apparatus
EP1304223A3 (en) * 2001-10-18 2003-11-19 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image forming method and image forming apparatus
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