JP2002264339A - プリントヘッドならびに改良された偏向電極を備えたプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が単純でありかつ偏向効率が良好な偏向
デバイスの提供。 【解決手段】 連続型インクジェットプリンタのための
プリントヘッドであって、プリンタが、インクジェット
を生成して放出ノズルからインクジェットを放出すると
ともにこのインクジェットを一連の液滴へと分離させる
ための手段と、一連の液滴内の様々な液滴を選択的に帯
電させるための手段と、液滴の帯電電荷量に応じて液滴
を偏向させることによって、回収用ガター（６）に向け
てあるいはプリント基体支持体（１３）に支持されたプ
リント基体に向けて偏向させるための偏向電極（２，
３）と、を具備し、第１電極（２）の活性表面（１１）
が、第１凹状長さ方向湾曲を有し、第１電極が、凹部
（１２）を有し、この凹部（１２）が、下流側部分（１
６）において境界（３８）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタのための
プリントヘッドという技術分野に関するものである。本
発明は、特に、帯電したインク液滴のための静電偏向電
極の改良に関するものである。本発明は、さらに、この
ような改良されたプリントヘッドを備えたインクジェッ
トプリンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】イン
クジェットプリンタは、主に２つの技術範疇に分類する
ことができる。第１の範疇は、『要求によって液滴を放
出する』タイプのプリンタであり、第２の範疇は、連続
型のインクジェットプリンタである。

【０００３】『要求によって液滴を放出する』タイプの
プリンタは、モノクロまたはカラーの文字やグラフィッ
クをプリントすることを意図した、本質的に、オフィス
用プリンタである。

【０００４】『要求によって液滴を放出する』タイプの
プリンタは、要求された対象物をプリントするために必
要とされたインク液滴を、直接的にかつ独自に生成す
る。このようなプリンタにおけるプリントヘッドは、複
数のインク放出ノズルを備えている。これら複数の放出
ノズルは、通常、ノズルのための位置決め軸に沿って位
置決めされており、それぞれの放出ノズルは、独自の支
持ポイントをアドレッシングしている。これら放出ノズ
ルの数が十分なものであれば、プリントヘッドの下方に
おいてプリント支持体がノズルの位置決め軸に対して垂
直に単に移動するだけで、プリントを行うことができ
る。放出ノズルの数が十分なものでない場合には、プリ
ント支持体をプリントヘッドに対して補助的に掃引する
必要がある。

【０００５】連続型インクジェットプリンタは、通常、
マーキングやコーディングを行うために工業用途に使用
される。

【０００６】連続型インクジェットプリンタの典型的な
機能は、以下のようなものである。加圧状態に維持され
ている導電性インクが、校正済みノズルから放出され、
これにより、インクジェットが形成される。このように
して形成されたインクジェットは、周期的刺激デバイス
の作用により、空間内の特定ポイントにおいて規則的時
間間隔でもって分割される。インクジェットのこのよう
な強制的分離は、通常、ノズルの上流側においてインク
内に配置された圧電性結晶の周期的振動によって、イン
ク分離ポイントにおいて誘起される。分離ポイントを起
点として、連続型ジェットは、互いに等間隔に配置され
た互いに同一の一連のインク液滴へと変換される。分離
ポイントの下流側には、『帯電電極』と称される第１グ
ループをなす複数の電極が、配置されている。この第１
グループをなす電極の機能は、一連のインク液滴をなす
各液滴に対し、所定量の電荷を選択的に転送することで
ある。インクジェットにおいてグループをなす複数の液
滴は、その後、第２の電極構成を通過する。第２の電極
構成は、『偏向電極』と称されるものであって、帯電し
た液滴の軌跡を制御するための電界を形成する。

【０００７】偏向タイプの連続型インクジェットプリン
タと称される第１の変形例においては、インクジェット
をなす液滴に対して転送される電荷の量が可変とされ、
各液滴は、割り当てられた電荷に比例した偏向を受け
る。プリント支持体上への液滴の到着ポイントは、電荷
量の関数となる。偏向されていない液滴は、ガター（側
溝）へと回収され、インク回路に向けてリサイクルされ
る。

【０００８】当業者には、また、ジェットの分裂タイミ
ングと液滴に対しての帯電信号印加タイミングとの間に
おいて一定の同期を確保するための特定のデバイスが必
要とされることが公知である。偏向レベルが複数存在す
ることにより、この技術を使用することによって、単一
のノズルを使用して、連続するセグメントによってすな
わち複数のポイントからなる所定幅のラインによってプ
リント対象物の全体をプリントすることができることに
注意されたい。あるセグメントから他のセグメントへの
移行は、セグメントに対して垂直な向きにプリントヘッ
ドに対して基体を連続的に相対移動させることにより行
われる。個々のセグメントの幅よりもわずかに広いプリ
ント幅を必要とする応用においては、典型的には２〜８
個といったような複数の単一ノズル型プリントヘッド
を、同じハウジング内においてグループ分けすることが
できる。

【０００９】２値式連続型インクジェットプリンタと称
される、偏向タイプの連続型インクジェットプリンタに
関しての、第２の変形例は、第１の変形例に対して、主
に、液滴によってただ１つの偏向レベルが形成される点
において相違している。したがって、文字またはプリン
ト対象物のプリントのためには、複数ノズル型プリント
ヘッドを使用する必要がある。ノズルどうしの間の中心
に関しての広がり幅は、プリント支持体上におけるイン
パクトの幅と一致している。通常、プリントを行うこと
となる液滴が、偏向されない液滴であることに注意され
たい。２値式連続型インクジェットプリンタは、例えば
文書のアドレッシングや個別化といったような高速プリ
ント応用を意図したものである。

【００１０】連続型インクジェット技術が、インクの加
圧を必要とするものであり、そのため、プリント距離す
なわちプリントヘッドの下面とプリント支持体との間の
距離が２０ｍｍに達するものであること、すなわち、要
求によって液滴を放出するタイプのプリンタの場合のプ
リント距離よりも１０〜２０倍ほど大きくなることは、
強調されるべきである。

【００１１】当業者は、次の２つの技術によって、偏向
電極構成の性能の最適化を追求している。

【００１２】これら技術は、添付図面の図１〜図４に概
略的に示されている。

【００１３】いわゆる等電位法と称される第１の偏向技
術は、最も古いものである。この技術においては、活性
表面と称される対向表面を有した２つの金属製電極を使
用する。一連の液滴は、活性表面どうしの間に形成され
た空間を通過する。各活性表面は、インクジェットに対
して、一定の一様な電位とされる。特に、２つの実施態
様が使用される。

【００１４】第１実施態様が、図１に示されている。

【００１５】プリンタは、導電性インク（１１０）を収
容したリザーバ（１１１）を備えている。導電性インク
（１１０）は、搬送チャネル（１１３）を通って液滴発
生器（１１６）へと搬送される。液滴発生器（１１６）
は、搬送チャネル（１１３）内に加圧状態で収容された
インクを使用して、インクジェットを形成するととも
に、このインクジェットを一連の液滴へと分離する。こ
れら液滴は、電源（１２１）から電荷が供給される帯電
電極（１２０）によって、選択的に帯電する。帯電した
液滴は、２つの偏向電極（２，３）間に形成された空間
を通過する。電荷に依存して、液滴の偏向度合いは、大
きくも小さくもなる。最も小さく偏向した液滴または偏
向を受けなかった液滴は、インク回収ユニットすなわち
ガター（６）に到達する。一方、偏向を受けた液滴は、
支持体（１３）によって一部が搬送される基体（２７）
へと到達する。分離箇所から基体（２７）へと到達する
一連の液滴は、下限位置と上限位置と連続的な複数の中
間位置とに向けて偏向することができる。分離した複数
の液滴は、プリントヘッドおよび基体の進行方向（Ｙ）
に対して垂直な方向において、幅（ΔＸ）を有したライ
ンを形成する。プリントヘッドは、インクジェットを生
成するとともにこのインクジェットを複数の液滴へと分
離させる手段（１１６）と、帯電電極（１２０）と、偏
向電極（２，３）と、ガター（６）と、から構成されて
いる。このプリントヘッドは、一般的には、図示してい
ないハウジング内に収容される。第１液滴と第２液滴と
の間の分離時間は、非常に短い。そのため、プリントヘ
ッドと基体とが連続的に相対移動しているにもかかわら
ず、分離時には、基体がプリントヘッドに対して相対移
動していないものと見なすことができる。分離は、規則
的な空間間隔で行われる。プリントヘッドおよび基体の
間の相対移動と、基体へと向けられる各分離液滴の選択
と、を組み合わせることにより、例えば図１において符
号（２８）で示す対象物といったような対象物をプリン
トすることができる。以下の説明においては、ノズルか
ら放出されるインクジェットから形成された一連の液滴
（１）に関しての偏向電極だけが、考慮される。

【００１６】液滴の偏向に関し、電圧（Ｖｄ）の印加に
よって非常に強い電界（Ｅｄ）が形成されることとな
る。この電界は、２つの平行プレート（２，３）によっ
て形成された２つの電極（２，３）間においては、一定
である。電極（２，３）の活性表面間に形成された電界
（Ｅｄ）の値は、活性表面どうしの間の空間（ｅ）に対
応した絶縁破壊電界よりも安全マージンを差し引いた分
だけわずかに小さな値となっている場合に、最適電位と
称される。

【００１７】このような概念は、単純さによって特徴づ
けられるものではあるけれども、以下のような多数の不
便さを有している。−通常のプリント距離において非常
に幅の広いセグメントによるプリントを可能とするため
には、典型的には５ｍｍといったような大きな間隔
（ｅ）が不可欠であること。このような間隔は、約８ｋ
Ｖといったように非常に大きな電圧（Ｖｄ）の値を使用
することにつながり、このような大きな電圧は、スペー
ス上の制約から、プリントヘッド内においては発生させ
ることができず、複雑な接続を必要とするとともに、一
般には、インクがなす参照電位に対しての、互いに逆符
号とされた各電極の電位を大きくすることとなってしま
う。−そのような大きな電位差のために、いかなる絶縁
破壊をも避けるためには、例えば帯電電極や回収用ガタ
ーやハウジングといったようなプリントヘッド中の他の
金属部材から最小間隔は離間させる必要があること。そ
のため、全体サイズが、液滴の移動方向において、過度
に引き伸ばされ、したがって、空気力学的擾乱や静電的
擾乱が大きくなってしまい、プリント支持体上へと液滴
の到着精度にとって不利となってしまう。−当業者には
公知なように、例えば空気といったようなガス媒質を介
在させた２つの電極間の絶縁破壊電界の値が、２つの電
極の間の間隔（ｅ）の減少関数であること。大きな間隔
（ｅ）は、この第１実施態様の特徴をなすものであり、
絶縁破壊に関する制約は、偏向電界（Ｅｄ）の値を、最
適値よりも小さな値へと制限してしまう。よって、幅広
のセグメントによるプリントのためには、電界の作用を
より長いものとして最大の偏向を得るために、典型的に
は２５ｍｍといったような大きな偏向プレートを必要と
する。この特性は、さらに、プリント支持体に向けての
液滴経路をも長いものとしてしまう。

【００１８】図２に概略的に図示されているような第２
偏向技術は、上記第１偏向技術と比較して、２つの活性
表面のうちの少なくとも一方の活性表面の少なくとも一
部が、インクジェット軸（１）に対してゼロではない角
度を形成している点において相違している。図２におけ
る形状は、最も一般的に使用されるものであり、非常に
単純なものである。プレート（２，３）によって形成さ
れた２つの電極（２，３）による構成（２０）における
上流側部分（１５）においては、両プレートは、互いに
平行であって、第１実施態様において採用された間隔よ
りも小さな間隔でもって離間されている。この上流側部
分（１５）において２つのプレート（２，３）間におけ
る電界は、より小さな電圧を使用した場合でも、第１実
施態様における電界と少なくとも同等のレベルに到達す
ることができる。この場合には、幅広セグメントによる
プリントを可能とするために、偏向されたときに偏向先
をなす電極（３）に対して、最も大きく偏向された帯電
液滴が衝突してしまわないようにする必要がある。これ
に対する解決手法は、インクジェットの軸方向におい
て、電極（３）の下流側部分（１６）を傾斜させること
である。下流側部分においては、電界の値が、極端に小
さくなってしまい、もはや最適ではなくなることは明ら
かである。これにより、偏向効率をかなり低減してしま
うこととなる。したがって、第１実施態様と比較した場
合の第２実施態様の利点は、より小さな電圧でもってほ
ぼ同等の性能が得られることである。

【００１９】２値式または偏向式の連続型インクジェッ
トプリンタ内におけるそのような偏向電極の組込に関す
る補助的な詳細を得るに際しては、国際特許出願第８９
／０３７６８号および第９８／２８１４８号を参照する
ことができる。後者においては、一方または双方の偏向
電極が、多くの場合、凹状とされている。

【００２０】仏国特許出願明細書第７７ ３３１３１号
には、図３に示すような変形例が示されている。この場
合、液滴が偏向して近寄っていく活性表面は、長さ方向
と横方向との双方において二重の湾曲を有している。こ
のような湾曲の採用によって得られる凸状形状により、
すべての金属製の尖鋭なエッジを除去することができ、
これにより、電気的絶縁破壊というリスクを最小化する
ことができる。電極（３）の活性表面（１７）の長さ方
向湾曲は、また、大きな電界を有した上流側領域（１
５）と小さな電界を有した下流側領域（１６）との間の
移行を改良することができる。

【００２１】液滴のすべての経路に沿った偏向効率を最
適に維持するために、『非等電位』と称される第２技術
における経路は、２つの活性表面（２，３）の少なくと
も一方の電圧は一定値にまで上げられているけれども、
電界は、非一様であると考えられる。英国特許出願公開
明細書第２ ２４９ ９９５号には、この発想に基づいた
異なる２つの概念が示されている。図４に示すような第
１の概念においては、２つの金属製平面電極（２，３）
を使用し、これら電極間に電圧（Ｖｄ）を印加する。こ
れら電極（２，３）のうちの一方の電極（３）には、誘
電性物質からなる部材（１８）が付加されており、この
部材（１８）の形状は、楕円面の一部に似た形状とされ
ている。この部材（１８）の湾曲面（１９）は、インク
ジェット（１）に対向するようにして配置されており、
電界が非一様であるような偏向デバイスの活性表面を構
成している。誘電性物質の誘電率は、既知であって、空
気よりも大きい。この文献においては、部材（１８）の
湾曲度合いを、最大に偏向される大いに帯電した液滴の
軌跡に適合し得るとともに同時に偏向デバイスの２つの
活性表面間のすべてのポイントにおける電界（Ｅｄ）が
最適値となり得るように調節することが、提案されてい
る。

【００２２】このデバイスの実施は、以下のような問題
点を引き起こす。−コストに関し、部材（１８）の形状
が複雑であること、および、部材（１８）の表面円滑性
が非常に良好である必要があること、のために、コスト
が高いこと。−製造に関し、寸法についての許容誤差の
ために製造が困難であることに加えて、誘電性部材（１
８）の取付に際しインクスプレーに対して接着耐性を有
している必要があることから、製造が困難であること。
−動作に関し、誘電性部材（１８）の活性表面（１９）
が、周囲ガス状媒体に起因するまたは壁上に偶発的に飛
散してきたインク液滴に起因する寄生電荷を除去できな
いことから、動作に問題があること。これら電荷が蓄積
してしまうと、すぐに、電界強度（Ｅｄ）が著しく影響
を受けてしまう。

【００２３】米国特許明細書第４ ８４５ ５１２号にお
いて提案されている変形例においては、電圧（Ｖｄ）を
生成するための電源とは独立であるように、誘電性物質
に代えて、エレクトレット（残留分極を有する誘電体）
を使用する。この概念においても、上記他の実施態様の
場合と同じ難点が残されたままである。

【００２４】先の英国特許出願公開明細書第２ ２４９
９９５号における第２の概念においては、偏向デバイス
における２つの電極のうちの一方の電極の活性表面を形
成するために、抵抗性物質を使用することを提案してい
る。電極の両端の設置を注意深く行うことによって、活
性表面に沿った電位の変化を得ることが提案されてい
る。この非一様さは、偏向デバイスをなす２つの活性表
面間における各ポイントにおいて偏向電界（Ｅｄ）の値
がほぼ最適であるような、偏向電界（Ｅｄ）を形成す
る。この手法は、電流消費が大きいことによりしたがっ
て実施時に誘起される熱発生量が大きいことにより、こ
の英国特許出願公開明細書第２ ２４９ ９９５号におけ
る第１の概念の場合と同様に、難点がある。

【００２５】仏国特許出願明細書第９７ ０６７９９号
においては、上記の様々な提案についての考察および詳
細な評価が行われている。この文献は、本質的に、非等
電位デバイスであれば、上記の動作上の問題点が免除さ
れることを主張している。この効果のために、２つの活
性表面のうちの少なくとも一方の活性表面は、絶縁性基
体の形態とされた基体上に、表面の高さ位置に応じて複
数の電極が成膜されてなり、各電極が、表面の高さ位置
に応じて互いに異なる電源に対して接続されている。抵
抗性コーティングが、絶縁性基体と複数の電極とを被覆
している。電極の数を注意深く選択することにより、印
加する電圧の値を注意深く選択することにより、また、
抵抗性コーティングのシート抵抗を注意深く選択するこ
とにより、電流および寄生熱フラックスを最小に制御し
つつ、偏向デバイスの高さ全体にわたって最適の電界
（Ｅｄ）を形成することができる。

【００２６】このような偏向デバイスの主要な欠点は、
製造の複雑さと、製造コストと、である。

【００２７】要約すれば、従来技術における代表的な偏
向デバイスならびにそれを使用したインクジェットプリ
ンタは、次のような特徴を有している。−等電位的な方
式の場合には、構成が単純ではあるものの、偏向効率が
悪い。−非等電位的な方式の場合には、偏向効率を向上
させることができるものの、製造コストが高いためにま
た動作原理が複雑であることのために、実施が困難であ
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記従来技術と比較し
て、本発明の目的は、インクジェットプリンタのプリン
トヘッド内に組み込み得るとともに、活性表面が一様な
電位に適したものとされたような偏向電極構成を採用す
ることによって、製造コストを極めて低減しつつ非等電
位法における効率と同等のまたは非等電位法における効
率を超えるような効率を有した、静電偏向デバイスの製
造に関するものである。

【００２９】本発明の他の目的は、偏向電極を全体的に
低減された寸法でもって構成することであり、これによ
り、プリントヘッドの全体的寸法ならびにこのプリント
ヘッドが組み込まれるプリンタの全体的寸法を低減する
ことである。

【００３０】本発明の他の目的は、等電位偏向電極の場
合に通常的に供給される電圧よりもかなり小さな電圧で
もって偏向性能を達成することであり、これにより、プ
リントヘッド内への電極および低電圧電源の組込を容易
とすることである。

【００３１】本発明のさらなる目的は、偏向電極の活性
表面上へのインクの偶発的飛散というリスクを著しく低
減することである。

【００３２】上記すべての目的に対し、本発明は、連続
型インクジェットプリンタのためのプリントヘッドであ
って、プリンタが、インクジェットを生成して少なくと
も１つの放出ノズルから軸に沿ってインクジェットを放
出するとともにこのインクジェットを一連の液滴へと分
離させるための手段と、一連の液滴内の様々な液滴を選
択的に帯電させるための手段と、液滴の帯電電荷量に応
じて液滴を偏向させることによって、液滴を回収するた
めのガターに向けてあるいはプリント基体支持体によっ
て一部が支持されたプリント基体に向けて液滴を偏向さ
せるための偏向電極と、を具備し、偏向電極の各々が、
インクジェットの放出ノズルに関しての上流側部分と下
流側部分とを有し、各偏向電極の活性表面が、偏向電極
のうちの、一連の液滴を向く表面であり、この場合にお
いて、偏向電極が、第１電極および第２電極という２つ
の電極を有し、第１電極の活性表面が、第１凹状長さ方
向湾曲を有し、この第１凹状長さ方向湾曲の曲率半径
が、インクジェットがなす軸によって形成された表面と
液滴の偏向方向との間に位置し、第２電極の活性表面
が、第１凹状長さ方向湾曲を有し、第１電極が、凹部を
有し、この凹部が、下流側部分において境界を有してい
ることを特徴とするプリントヘッドに関するものであ
る。

【００３３】ここで、下流側部分における動作について
説明する。凹部の機能は、偏向されていない液滴あるい
はわずかしか偏向されていない液滴を、第１電極を貫通
させて通過させ得ることである。その場合、偏向を受け
ていない液滴は、第１近似においては、直線状と見なす
ことができる軌跡をほぼ通過する。このため、凹部の境
界の最上流側ポイントは、第１電極の凹部とインクジェ
ットがなす軸との交差箇所よりもわずかに上流側に位置
している。したがって、凹部の境界の最上流側ポイント
は、第１電極とインクジェットがなす軸との交差箇所よ
りも十分に離間したところに位置していなければならな
い。これは、偏向されていない液滴が第１電極に対して
衝突する確率をほぼゼロとしつつ、偏向されていない液
滴が凹部を挿通し得るためである。

【００３４】わずかに帯電した液滴でありそのためわず
かに偏向される液滴は、第１電極よりも湾曲度合いの小
さな軌跡を通る。したがって、わずかに偏向された液滴
の軌跡は、第１電極の活性表面におけるセカントに近い
ものである。凹部は、わずかに偏向された液滴を通過さ
せ得るものでなければならない。わずかに偏向された液
滴の軌跡と電極表面との間の可能な交差ポイントは、上
記において凹部の最上流側ポイントとして定義されたポ
イントよりも、必ず、下流側に位置している。よって、
第１電極の下流側部分は、第１電極とインクジェットが
なす軸との交差ポイントよりも下流側に位置した、電極
部分である。

【００３５】凹部の機能を考慮すれば、凹部の形状を、
第１電極と、インクジェットがなす軸と液滴の偏向軌跡
とを含む平面と、の交差により決定されるラインに関し
て対称なものとすることは、理解されるであろう。よっ
て、凹部は、上記ラインを中心とした長円形状とされ
る。

【００３６】凹部の幅に関しては、凹部を広いものとす
べきであることを意味する要求である、液滴と第１電極
との間の衝突というリスクをもたらすことなく第１電極
を貫通させて液滴を通過させるという要求と、凹部を狭
いものとすべきであることを意味する要求である、電極
間電界をあまり小さいものとはしたくないという要求
と、の間の妥協によって決定される。

【００３７】インク液滴の直径は、例えば３０μｍとい
ったような数十μｍの程度から、１４０μｍまでにわた
るものであり、例えば１００μｍである。

【００３８】対称ラインに垂直な方向において測定され
た凹部の幅は、液滴の直径よりも大きいものであり、理
想的には、液滴直径の２〜３倍であり、典型的には、２
００〜３００μｍである。しかしながら、液滴と第１電
極との間の衝突を確実に避けるためには、凹部の幅を、
液滴直径の８〜１０倍に設定しなければならない。

【００３９】本発明による実施形態は、以下に示すよう
な複数の特徴点を、互いに個別的にまたは同時的に、有
することができる。

【００４０】第２電極の湾曲は、第２電極の活性表面が
第１電極の活性表面と実質的に平行であるようなものと
されている。これにより、２つの活性表面は、これら活
性表面どうしの間においてほぼ一定の間隔（ｅ）を有す
ることができる。

【００４１】凹部の境界が、第１電極とインクジェット
がなす軸との交差箇所よりも上流側に位置した最上流側
ポイントを有している。

【００４２】凹部が、インクジェットがなす軸を含む
（とともに第１電極の活性表面に垂直な）平面に関して
対称とされている。

【００４３】凹部の幅が、インクの液滴の直径の２〜１
０倍とされている。

【００４４】凹部の形状が、長円形スリットとされ、こ
のスリットが、第１電極の下端において開口している。

【００４５】２つの電極の活性表面間の間隔が、両電極
の上端から下端までにわたって実質的に一定とされてい
るとともに、インクの液滴の直径の４〜２０倍とされて
いる、つまり、およそ０．５〜３ｍｍとされている。

【００４６】第１電極の下端が、回収用ガターの下面よ
りも、プリント支持体に近い。

【００４７】第２電極が、活性表面上において、インク
ジェットがなす軸を含む平面内に収容された軸に従った
グルーブを有している。

【００４８】グルーブのベース部が、インクの液滴の半
径よりも大きな曲率半径を有した側部湾曲を介して、第
２電極の活性表面に対して連結されている。

【００４９】第１電極には、凹部の両サイドのところ
に、タングが形成され、第２電極が、側部において、イ
ンクの液滴の半径よりも大きな曲率半径を有している。

【００５０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態や変形例、およ
び、本発明の特徴を有した電極を備えたプリントヘッド
の動作について、添付図面を参照しつつ、以下説明す
る。

【００５１】以下の説明においては、本発明による部材
であっても、従来の部材と同様の機能を有した部材に
は、同じ参照符号が付されている。

【００５２】図５Ａおよび図５Ｂは、単一ノズルタイプ
の偏向式連続型インクジェットに関するプリントヘッド
内において使用される本発明による静電偏向電極におけ
る特定の実施形態を概略的に示す、それぞれ正面図およ
び左側面図である。図６Ａおよび図６Ｂは、２つの実施
形態のそれぞれに関しての、図５Ａにおける平面（ｚ）
の高さ位置における断面図である。これらの図は、本発
明ならびに本発明の動作を説明するためのものである。
図７は、特定の実施形態における電極の形状を、より現
実的な図示でもって示すためのものである。図５〜図７
においては、本発明の主題をなす電極に関連した部材だ
けが、図示されている。プリントヘッドの他の構成部材
は、当業者に公知の通りであり、例えば図１に関連して
従来技術に関して説明したような説明で、本発明におけ
るプリントヘッドの他の構成部材を、明瞭に理解するこ
とができる。

【００５３】選択的に帯電させた一連の液滴（１）は、
電源（３０）によって供給された電圧（Ｖｄ）が印加さ
れている電極（２，３）の間のスペースを通り抜ける。
電極（２，３）は、高さがほぼ同じである。電極（２，
３）の最上流側箇所において電極（２，３）に対してそ
れぞれ接線方向に位置している平面は、インクジェット
がなす軸に対して平行とされている、あるいは、この軸
のセカントに対して最小角度をなすものとされている。

【００５４】第１電極（２）の活性表面（１１）は、第
２電極（３）の活性表面（１０）がなす凹状長さ方向湾
曲に対して実質的に対向した、凹状の長さ方向湾曲を有
している。第２電極（３）の活性表面（１０）は、ドッ
トラインで示すような最大に偏向された液滴がなす軌跡
（４）に対して下流側部分において実質的に平行である
ような、凹状長さ方向湾曲を有している。従来技術にお
いて公知であるように、軌跡は、液滴のストロボスコー
プによって可視化することができる。

【００５５】活性表面（１０，１１）を離間している間
隔（ｅ）は、電極（２，３）の高さ方向のすべてにおい
て実質的に一定である。間隔（ｅ）の値は、３．５ｍｍ
よりも小さく、好ましくは２ｍｍよりも小さい。少しし
か帯電していない液滴の軌跡との干渉を避けるために、
例えば図５Ｂおよび図７Ｂ，７Ｃにおいてスリット（１
２）の形態とされているような凹部（１２）が、電極
（２）の下流側部分に形成されている。凹部（１２）の
幅は、インク液滴の直径よりも大きなものとされてい
る。実用的には、電極（２，３）の下流側部分間におけ
る電界（Ｅｄ）の値の減少が、上流側部分における最適
電界の値に対して１５％以内の減少に留まるように、凹
部（１２）の幅を制限することが有利である。

【００５６】電極（２，３）は、好ましくは、非酸化性
金属から形成される。

【００５７】両電極の長さ方向湾曲は、好ましくは一定
の曲率のものとされる。これにより、電極（２，３）の
両活性表面は、インクジェットがなす軸に対して垂直な
軸を有した円筒面の一部によって実質的に形成されるこ
ととなる。

【００５８】以下、動作について説明する。

【００５９】電圧（Ｖｄ）に起因する電界（Ｅｄ）が、
インク液滴の電荷に比例した所定軌跡に沿って、インク
液滴を偏向させる。軌跡（４）は、最大電荷（Ｑｍａ
ｘ）を有した液滴の軌跡を示している。すなわち、この
軌跡は、最大に偏向される液滴の軌跡である。第２電極
（３）の活性表面（１０）は、この活性表面（１０）の
少なくとも下流側部分において軌跡（４）が水平であっ
たりあるいは活性表面（１０）に接近したとしても、軌
跡（４）と第２電極との干渉確率がほぼゼロであるよう
に、構成されている。軌跡（５）は、回収用ガター
（６）との干渉をぎりぎり避けることができプリント支
持体に向けて到達し得る最小電荷（Ｑｍｉｎ）を有した
液滴が通る軌跡である。電荷（Ｑｍａｘ）と電荷（Ｑｍ
ｉｎ）との中間の電荷を有した液滴は、例えば軌跡
（７，８）といったような、中間の軌跡を通ることとな
る。軌跡（９）は、電荷（Ｑｍｉｎ）よりも小さな量の
電荷を有した液滴の軌跡を示している。つまり、このよ
うな液滴は、回収用ガター（６）によって捕獲され、プ
リンタのインク回路に向けてリサイクルされる。

【００６０】図５Ｂおよび図７Ｂ，７Ｃに示すようなス
リット（１２）は、上述したように、最も少なく偏向さ
れる液滴およびとりわけ電荷（Ｑｍｉｎ）よりも小さな
電荷を有した液滴が、このスリットを通過（貫通）し得
るようなものとされている。上述したように、このスリ
ット（１２）の境界（３８）の最上流側ポイント（３
９）は、インクジェットがなす軸と第１電極（２）との
間の交差ポイント近傍に配置されている。電荷（Ｑｍｉ
ｎ）よりも小さな電荷を有した液滴と、電荷（Ｑｍｉ
ｎ）と電荷（Ｑｍａｘ）との中間の電荷を有した液滴の
中でも電荷量が少ない液滴とが、電極（２）のスリット
（１２）を通過することにより、従来技術における電極
間間隔よりも電極（２，３）間の間隔（ｅ）を小さくし
たにもかかわらず、液滴の分布状況に影響を与えること
なく液滴の分布状況を維持することができる。

【００６１】間隔（ｅ）が小さいことにより、従来技術
における等電位電極を使用した偏向デバイスにおいて通
常的に使用されていた８〜１０ｋＶという電圧値に代え
て、３ｋＶの程度の電圧値（Ｖｄ）を使用することがで
きる。したがって、電極（２）の電位を、通常はプリン
タ全体の電位をなすインクの参照電位に対して印加する
ことによって、電圧（Ｖｄ）を形成できて、特に有利で
ある。このような状況下では、電極（２）の電位が、イ
ンク電位に関して電極（３）の電位に対向した電位とさ
れるような従来技術とは違って、回収用ガター（６）と
電極（２）とを、これら２つの部材間における絶縁破壊
というリスクを心配することなくかつ２つの電極間にお
ける電界（Ｅｄ）に干渉することなく、互いに接近させ
たりあるいは組み込むことさえできるようになる。

【００６２】このような状況下では、ガター（６）の下
端とプリント支持体（１３）との間の距離（ｄ１）を、
電極（２）の下端（２２）とプリント支持体（１３）と
の間の離間距離（ｄ２）よりも、大きくすることができ
る。よって、ガター（６）へと到達する液滴経路の長さ
をかなり短くすることができ、これにより、ガター
（６）へと到達すべき液滴がガターから逸れてしまう確
率が低減される。

【００６３】図６Ａ，６Ｂおよび図７Ｄは、それぞれ、
電極（２，３）の有利な実施形態を示している。図６
Ａ，６Ｂにおいては、各実施形態は、図５Ａに示された
平面（ｚ）による断面を、拡大したスケールで示されて
いる。これら曲線の形状は、高さ全体にわたってあるい
は少なくとも下流側部分において、活性表面（１０，１
１）を特徴づけるものである。

【００６４】これら断面図には、図５Ｂにおいて示され
た凹部（１２）の最上流側ポイント（３９）よりも下流
側の部分が図示されている。図５Ｂおよび図Ｃにより、
凹部（１２）によって、電極（２）が２つのタング（２
４，２５）のそれぞれへと分離されていることがわか
る。図６Ａ，６Ｂは、タング（２４，２５）と、側部湾
曲を有しつつこれらタングに対して対向している電極
（３）と、を明瞭に示している。このような側部湾曲
は、図７においても示されている。

【００６５】図６Ａに示された側部湾曲の目的は、電界
（Ｅｄ）を低下させたりあるいは絶縁破壊を引き起こし
たりしてしまう放電現象を引き起こしかねないようなす
べての金属製尖鋭エッジを除去することである。タング
（２４，２５）の表面（１１）の側部曲率および電極
（３）の側部曲率は、すべての点において、インク液滴
の曲率よりも大きいものとなっている。

【００６６】図６Ｂは、図６Ａに示す電極（２）の側部
湾曲と同じ特性の側部湾曲を有した電極（２）を示して
いる。図６Ｂに示す変形例においても、また、電極
（３）の活性表面（１０）には、放電現象の発生を抑制
するために、図６Ａに示す電極（３）と同じ特性の側部
湾曲が設けられている。

【００６７】加えて、電極（３）は、表面凹所すなわち
長さ方向グルーブ（１４）を有している。この表面凹所
は、表面（１０）の高さ全体にわたって延在することが
できる、あるいは、図７Ａ，７Ｄに示すように下流側部
分だけに延在することができる。表面凹所（１４）は、
電極（２）の凹部（１２）に並ぶようにして配置されて
いる。表面凹所（１４）の幅は、インク液滴の直径より
は大きいものの、電界（Ｅｄ）を最適値から大きく変更
してしまうことがないよう、十分に細いものとされてい
る。

【００６８】そのような表面凹所は、表面（１０）上へ
のある種のインク付着を避けるに際して特に有効であ
る。実際、ある種の液滴の電荷質量比をうまく制御でき
ず電荷質量比が所定最大値を超えた場合には、液滴は、
エラー軌跡（３５）を通ることとなる。このような場合
であってさえも、液滴は、表面凹所（１４）内における
非常に弱い電界の作用を受けつつ表面凹所（１４）内を
通過することができ、表面（１０）に衝突することがな
い。表面凹所（１４）内における電界の作用が非常に弱
いことにより、エラー軌跡は、偏向電極から導出された
後には、電荷質量比が所定最大値であって最大偏向を受
ける液滴の軌跡（４）に対して近づくように、変更され
る。よって、液滴は、エラー軌跡をたどった場合であっ
てさえも、電極（３）に衝突することがない。その結
果、電極（３）は清浄なままであり、電極上におけるイ
ンクの存在によって変形してしまうことがない。したが
って、次なる液滴は、エラー軌跡上に存在した液滴のた
めに軌跡が曲げられてしまうといったことが、一切な
い。この構成は、さらに、プリンタの始動のために電極
に対して印加すべき電圧設定を容易とし得るという利点
を有している。

【００６９】従来技術に対しての本発明の利点は、明瞭
であって、次のようである。 −構成が単純であるとともに、同時に、偏向効率が良好
である。 −少なくとも一方の活性表面の形状を調節することによ
り、電極上へのインクの付着を保護することができる。 −電圧（Ｖｄ）の値が小さい。 −回収用ガター（６）を、高位置に配置することがで
き、プリントヘッドの全体寸法を著しく低減することが
できるとともに、インク液滴が通る経路の長さも著しく
低減することができる。その結果、液滴の軌跡の寄生変
動の大きさが小さく、プリント品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術に関するものであって、従来技術に
よる等電位式偏向電極を有したプリントヘッドを概略的
に示す斜視図である。

【図２】 従来技術に関するものであって、従来技術に
よる非等電位式偏向電極を概略的に示す図である。

【図３】 従来技術に関するものであって、従来技術に
よる非等電位式偏向電極を概略的に示す図である。

【図４】 従来技術に関するものであって、従来技術に
よるプリントヘッドのための非等電位式偏向電極を概略
的に示す図である。

【図５】 図５Ａは、本発明に従って形成された静電偏
向電極を示す正面図であり、図５Ｂは、図５Ａを左面側
から見た側面図である。

【図６】 図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、本発明の
変形例に従って形成された静電偏向電極を示す横方向断
面図である。

【図７】 図７Ａは、本発明による２つの電極の組合せ
を示す側面図であり、図７Ｂは、２つの電極を示す図７
ＡのＢ−Ｂ線による矢視断面図であり、図７Ｃは、本発
明による一方の電極を示す斜視図であり、図７Ｄは、凸
状電極を示す斜視図であって表面凹所を明瞭に図示して
いる。

【符号の説明】

２ 第１電極（偏向電極） ３ 第２電極（偏向電極） ６ 回収用ガター １０ 活性表面 １１ 活性表面 １２ 凹部 １３ プリント支持体（プリント基体支持体） １４ 表面凹所（グルーブ） １５ 上流側部分 １６ 下流側部分 ２１ 下面 ２２ 下端 ２４ タング ２５ タング ２７ プリント基体 ３８ 境界 ３９ 最上流側ポイント １１６ 液滴発生器 １２０ 帯電電極 １２１ 電源

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続型インクジェットプリンタのための
   プリントヘッドであって、 前記プリンタが、インクジェットを生成して少なくとも
   １つの放出ノズルから軸に沿ってインクジェットを放出
   するとともにこのインクジェットを一連の液滴へと分離
   させるための手段（１１６）と、前記一連の液滴内の様
   々な液滴を選択的に帯電させるための手段（１２０，１
   ２１）と、前記液滴の帯電電荷量に応じて前記液滴を偏
   向させることによって、前記液滴を回収するためのガタ
   ー（６）に向けてあるいはプリント基体支持体（１３）
   によって一部が支持されたプリント基体（２７）に向け
   て偏向させるための偏向電極（２，３）と、を具備し、 前記偏向電極（２，３）の各々が、前記インクジェット
   の前記放出ノズルに関しての上流側部分（１５）と下流
   側部分（１６）とを有し、 前記各偏向電極（２，３）の活性表面（１０，１１）
   が、前記偏向電極（２，３）のうちの、前記一連の液滴
   を向く表面であり、 この場合において、 前記偏向電極（２，３）が、第１電極（２）および第２
   電極（３）という２つの電極を有し、 前記第１電極（２）の前記活性表面（１１）が、第１凹
   状長さ方向湾曲を有し、 この第１凹状長さ方向湾曲の曲率半径が、前記インクジ
   ェットがなす前記軸によって形成された表面と前記液滴
   の偏向方向との間に位置し、 前記第２電極（３）の前記活性表面（１０）が、第１凹
   状長さ方向湾曲を有し、 前記第１電極が、凹部（１２）を有し、 この凹部（１２）が、前記下流側部分（１６）において
   境界（３８）を有していることを特徴とするプリントヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプリントヘッドにおい
   て、 前記境界（３８）が、前記第１電極（２）の前記凹部と
   前記インクジェットがなす前記軸との交差箇所よりも上
   流側に位置した最上流側ポイントを有していることを特
   徴とするプリントヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のプリントヘッド
   において、 前記凹部（１２）が、前記インクジェットがなす前記軸
   を含む平面に関して対称とされていることを特徴とする
   プリントヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のプリン
   トヘッドにおいて、 前記凹部（１２）の幅が、前記インクの前記液滴の直径
   の４〜２０倍とされていることを特徴とするプリントヘ
   ッド。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のプリン
   トヘッドにおいて、 前記凹部（１２）の形状が、長円形スリットとされ、 このスリットが、前記第１電極（２）の下端（２２）に
   おいて開口していることを特徴とするプリントヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のプリン
   トヘッドにおいて、前記２つの電極（３，２）の前記活
   性表面（１０，１１）間の間隔が、前記両電極の上端か
   ら下端までにわたって実質的に一定とされているととも
   に、前記インクの前記液滴の直径の４〜２０倍とされて
   いることを特徴とするプリントヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載のプリン
   トヘッドにおいて、前記第１電極の下端（２２）が、前
   記回収用ガター（６）の下面（２１）よりも、前記プリ
   ント支持体（１３）に近いことを特徴とするプリントヘ
   ッド。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のプリン
   トヘッドにおいて、 前記第２電極（３）が、前記インクジェットがなす前記
   軸を含む平面内に収容された軸に従ったグルーブ（１
   ４）を有していることを特徴とするプリントヘッド。
9. 【請求項９】 請求項８記載のプリントヘッドにおい
   て、 前記グルーブ（１４）のベース部が、前記インクの前記
   液滴の半径よりも大きな曲率半径を有した側部湾曲を介
   して、前記第２電極（３）の前記活性表面（１０）に対
   して連結されていることを特徴とするプリントヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載のプリ
    ントヘッドにおいて、 前記第１電極には、前記凹部（１２）の両サイドのとこ
    ろに、タング（２４，２５）が形成され、 前記第２電極（３）が、側部において、前記インクの前
    記液滴の半径よりも大きな曲率半径を有していることを
    特徴とするプリントヘッド。
11. 【請求項１１】 プリンタであって、 請求項１〜１０のいずれかに記載されたプリントヘッド
    を具備していることを特徴とするプリンタ。