JP2004181673A - インクジェットヘッド及び画像記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】泳動電極に印加する電圧を制御しなくても吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【解決手段】配列状態の吐出部３６が設けられたインクジェットヘッド２０は、インク流路の上壁を構成する基板３４に形成された開口３５と、開口３５の周囲に設けられた第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６と、電気的絶縁状態で設けられてインク流路３２の底面を構成する泳動電極６２と、を有する。荷電粒子Ｒは、泳動電極６２に生じる誘導電圧により記録媒体側へ向けて泳動する。吐出部３６の使用数が多いときは、吐出に必要な荷電粒子数が多くなるが、泳動電極６２の電位が高いので、インク流路３２上部のインク濃度が濃い。吐出部３６の使用数が少ないときは、必要な荷電粒子数が少なくなるが、泳動電極６２の電位が低いので、インク流路３２上部のインク濃度が高くなり過ぎることはない。
【選択図】 図３
【解決手段】配列状態の吐出部３６が設けられたインクジェットヘッド２０は、インク流路の上壁を構成する基板３４に形成された開口３５と、開口３５の周囲に設けられた第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６と、電気的絶縁状態で設けられてインク流路３２の底面を構成する泳動電極６２と、を有する。荷電粒子Ｒは、泳動電極６２に生じる誘導電圧により記録媒体側へ向けて泳動する。吐出部３６の使用数が多いときは、吐出に必要な荷電粒子数が多くなるが、泳動電極６２の電位が高いので、インク流路３２上部のインク濃度が濃い。吐出部３６の使用数が少ないときは、必要な荷電粒子数が少なくなるが、泳動電極６２の電位が低いので、インク流路３２上部のインク濃度が高くなり過ぎることはない。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク液滴を吐出するインクジェットヘッド及びそれを有する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式の画像記録装置において、電界によりインクを吐出するインクジェット技術が広く知られている。このインクジェット技術に用いられるインクジェットヘッドでは、吐出されるインクの濃度を高めるために、インク内のインク粒子を帯電させると共に、帯電したインク粒子が吐出口に向けて泳動するような電界を印加することが多い。
【０００３】
例えば、特許文献１では、図１７、図１８に示すように、インクジェットヘッド１００は、一方向へのインク流が形成されるインク流路１０２と、インク流路１０２の上壁を構成する電気絶縁性の基板１０４と、インクを記録媒体Ｓへ向けて吐出する配列された複数の吐出部１０６と、を有する。インク流路１０２は、基板１０４と、電気絶縁性の筐体１０３（後述の泳動電極１１２が配置されている上面開放の箱状部材）と、で構成される。
【０００４】
吐出部１０６には、何れも、インク流路１０２から飛翔するインク滴Ｇを記録媒体Ｓへ向けて案内する電気絶縁性のインクガイド部１０８が設けられており、基板１０４には、インクガイド部１０８がそれぞれ挿通する開口１０５が形成されている。また、吐出部１０６には、正電圧が印加される吐出電極１１６が基板１０４の上側であって開口１０５の周囲に設けられており、吐出電極１１６に正電圧を印加すると、記録媒体Ｓとの間に電界を形成して吐出部１０６からインク滴が飛翔するようになっている。
【０００５】
また、インク流路１０２の底面には、インク中の荷電粒子（正に帯電した色剤）を基板１０４に向けて泳動させる泳動電極１１２が設けられており、吐出電極１１６に印加する電圧よりも高い電圧を泳動電極１１２に印加することにより荷電粒子Ｒを基板１０４へ向けて泳動させ、開口１０５付近のインク濃度を高くしている。
【０００６】
その他、特許文献２には、描画するドット径に応じて泳動電極の電圧を制御する例が開示され、特許文献３には、吐出電極に印加するときに生じる静電力により吐出を行う例が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−７８０２６号公報（第８頁〜第１０頁、図１、図３）
【特許文献２】
特開平１１−３３４０８３号公報（第３頁、第４頁、図１〜図３）
【特許文献３】
特開平１０−１３８４９３号公報（第４頁、第５頁、図１、図４、図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された従来のインクジェットヘッド１００では、インクを吐出している吐出部１０６Ａの開口１０５Ａ近傍に荷電粒子Ｒが集まってインク濃度が適度に高まることは好ましいが、インクを吐出させていないチャンネル数（吐出部数）が多い場合、特にインク下流側の吐出部１０６Ｂの開口１０５Ｂ近傍で荷電粒子Ｒの濃度が高くなり過ぎ、開口１０５Ｂが目詰まりを起こしてしまう。このため、インクジェットヘッド１００では、インク滴の吐出を行っているチャンネル数に応じて泳動電極１１２に印加する電圧を制御する必要があり、この制御が煩雑であるという問題が生じていた。特許文献２や特許文献３に記載されたインクジェット記録装置でも同様の問題が生じている。
【０００９】
本発明は、上記事実を考慮して、泳動電極に印加する電圧を制御しなくても吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できるインクジェットヘッド及びそれを有する画像記録装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク流路内での荷電粒子を電気泳動させて開口付近のインク濃度を増加させ、吐出を行うインクジェット方法に関し、主に記録媒体または記録媒体背面に配置された対向電極に起因する静電吸引力によりインク滴の吐出を行うものである。従って、記録媒体あるいは対向電極がヘッドに対向していない場合や、ヘッドと対向する位置にあっても記録媒体あるいは対向電極に電圧が印加されていない場合には、誤って吐出電極に電圧が印加された場合や振動が与えられた場合でもインク滴の吐出は起こらず、装置内を汚すことはない。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、電界によりインク中の荷電粒子に静電力を与えることによりインク滴を記録媒体に向けて吐出する複数の吐出部を有するインクジェットヘッドであって、インク流路の前記記録媒体側の壁部に前記吐出部毎に形成された開口と、前記開口の周囲に設けられ、パルス状に印加された電圧によって前記開口からインク滴を飛翔させる電界を前記記録媒体との間に形成する吐出電極と、前記インク流路の前記記録媒体とは反対側の壁面に電気的絶縁浮遊で設けられ、前記吐出電極に印加された吐出電圧によって生じる誘導電圧により、前記荷電粒子を前記記録媒体側へ泳動させる浮遊導電板と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
インク中の荷電粒子とは、例えば、正に帯電した着色粒子であり、吐出電極に印加されるパルス状の電圧は、この場合、正である。この電圧により、浮遊導電板には、吐出電極に印加された電圧よりも低い誘導電圧がほぼ定常的に生じ、浮遊導電板によって形成される電界によって荷電粒子が記録媒体側へ泳動する。
【００１３】
また、インク滴の吐出を行っているチャンネル数（吐出部数）が少ないほど吐出に必要な荷電粒子数は少なくなるが、このとき浮遊導電板に生じる誘導電位は低くなる。従って、記録媒体側へ移動する荷電粒子数が相対的に低減し、インク下流の吐出部の開口が目詰まりすることが回避される。
【００１４】
このように、請求項１に記載の発明により、荷電粒子を記録媒体側へ泳動させる浮遊導電板の電位が自動的に調整されるので、浮遊導電板に生じる電圧を制御しなくても、インク下流の吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記吐出部毎に前記浮遊導電板を電気的絶縁浮遊で設けたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、浮遊導電板が吐出部毎に電気的に独立しているので、インク下流の吐出部でのインクの目詰まり防止を効率良く行えると共に、使用している吐出部の開口近傍のインク濃度を効率良く高めることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記浮遊導電板の表面に電気絶縁性の皮膜を形成したことを特徴とする。
【００１８】
これにより、浮遊導電板が腐食されることを防止できる。また、浮遊導電板に荷電粒子が電着することを防止できるので、インク成分の安定化を図ることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記吐出部を使用していないときには、前記荷電粒子を前記浮遊導電板へ向けて泳動させる電界を前記吐出電極と前記浮遊導電板との間に形成することを特徴とする。
【００２０】
これにより、インク流路中の開口近傍での荷電粒子の濃度が低くなるため、開口がクリーニングされる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、画像記録装置が、請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とする。これにより、インクの目詰まりを防止した画像記録装置が実現される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
［第１形態］
まず、第１形態について説明する。図１に示すように、第１形態のインクジェットヘッド２０は、カラー印刷可能なインクジェット式画像記録装置２２（以下、単に画像記録装置２２という）に設けられる４つのインクジェットヘッド２０Ａ〜Ｄ（ＹＭＣＫの４色用）の何れにも用いることができる。
【００２４】
画像記録装置２２では、記録媒体ＳがＰ方向に回転移動可能に保持されており、インクジェットヘッド２０は、記録媒体Ｓが略水平となる位置の下方に所定間隔離されて設けられている。記録媒体Ｓは、スコロトロンチャージャ２４によってに負帯電され（例えば −１．５ｋＶ）、ベルト状の搬送部材２６の下面側に静電吸着されるようになっている。搬送部材２６には、記録媒体Ｓと接触する外面側（図３では下面側）に電気絶縁膜（図示せず）が設置されている。
【００２５】
図２、図３に示すように、インクジェットヘッド２０は、一方向のインク流Ｑが形成されるインク流路３２と、インク流路３２の上壁を構成する電気絶縁性の基板３４と、インクを記録媒体Ｓへ向けて吐出する複数の吐出部３６と、を有する。吐出部３６には、何れも、インク流路３２から飛翔するインク滴Ｇを記録媒体Ｓへ向けて案内するインクガイド部３８が設けられ、基板３４には、インクガイド部３８がそれぞれ挿通する開口３５が形成されており、インクガイド部３８と開口３５の内壁面との間にはインクメニスカス４２が形成されている（図２、図３、図８、図９、図１０を参照）。インクガイド部３８と記録媒体Ｓとのギャップｄは２００μｍ〜１０００μｍ程度であることが多い。また、インクガイド部３８は、下端側で支持棒部４０に固定されている。
【００２６】
基板３４は、２つの吐出電極を所定間隔で離して電気的に絶縁している絶縁層４４と、絶縁層４４の上側に形成された第１吐出電極４６と、第１吐出電極４６を覆う絶縁層４８と、絶縁層４８の上側に形成されたガード電極５０と、ガード電極５０を覆う絶縁層５２と、を有する。また、基板３４は、絶縁層４４の下側に形成された第２吐出電極５６と、第２吐出電極５６を覆う絶縁層５８と、を有する。ガード電極５０は、第１吐出電極４６や第２吐出電極５６に印加された電圧によって隣接する吐出部に電界上の影響が生じることを防止するために設けられている。
【００２７】
更に、インクジェットヘッド２０には、インク流路３２の底面を構成すると共に、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に印加されたパルス状の吐出電圧によって定常的に生じる誘導電圧により、インク流路３２内の正に帯電ししたインク粒子（荷電粒子）Ｒを上方へ向けて（すなわち記録媒体側に向けて）泳動させる浮遊導電板６２が設けられている。また、浮遊導電板６２の表面には、電気絶縁性である被覆膜６４（図７参照）が形成されており、インクヘの電荷注入等によりインクの物性や成分が不安定化することを防止する。絶縁性被覆膜の電気抵抗は、１０１２Ω・ｃｍ以上が望ましく、より望ましくは１０１３Ω・ｃｍ以上である。また、絶縁性被覆膜はインクに対して耐腐食性であることが望ましく、これにより浮遊導電板６２がインクに腐食されることが防止される。また、浮遊導電板６２は下方から絶縁部材６６で覆われており、このような構成により、浮遊導電板６２は完全に電気的絶縁浮遊にされている。
【００２８】
浮遊導電板６２は、ヘッド１ユニットにつき１個以上である（例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つのヘッドがあった場合、浮遊導電板数は最低各１個づつ有し、ＣとＭのヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない）。
【００２９】
インク流路３２に入れるインクは、粒径０．１〜５μｍ程度の着色荷電粒子をキャリア液中に分散したものを用いる。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０１０Ωｃｍ以上）を有する誘電性の液体であることが要求される。仮に電気抵抗率の低いキャリア液を使用すると、吐出電極によって印加される電圧によりキャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、荷電粒子（帯電したインク粒子）Ｒの濃度が高められず、濃縮がおこらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本形態には不向きである。
【００３０】
誘電性液体の比誘電率は５以下が好ましく、より好ましくは４以下、更に好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、誘電性液体中の荷電粒子に有効に電界が作用され、泳動が起こりやすくなる。
【００３１】
本発明に用いる誘電性液体として好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、およびこれらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン．イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えは信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いる。
【００３２】
上記の非水溶媒中に、分散される着色粒子は、色材自身を分散粒子として誘電性液体中に分散させてもよいし、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが―般的である。色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用インキ組成物、あるいは電子写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であれはどれでも使用可能である。これらの着色粒子は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、更に好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。
【００３３】
本発明の誘電性溶媒中に、分散された着色粒子の粒子の平均粒径は０．１μｍ〜５μｍが好ましい。より好ましくは０．２μｍ〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４μｍ〜１．０μｍの範囲である。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。
【００３４】
またインク組成物として、粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃの範囲が好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、更に好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲である。着色粒子は荷電を有し、必要に応じて電子写真用液体現像剤に用いられている種々の荷電制御剤が使用でき、その荷電量は５〜２００μＣ／ｇの範囲が望ましく、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、更に好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。また荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化する事もあり、下記に定義する分配率Ｐが、５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。
【００３５】
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここでσ１はインク組成物の電気伝導度、σ２はインク組成物を遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度はＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）及び液体用電極（川口電機製作所（株）社製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５Ｖ、周波数ｌｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３°Ｃの条件で３０分間行った。
【００３６】
以上のようなインク組成物とすることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【００３７】
一方、インク組成物の電気伝導度σ１は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、更に好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍの範囲である。以上の様な電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。またインク組成物の表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが濡れ広がり汚染することがない。
【００３８】
図３、図４に示すように、インクジェットヘッド２０からインクを飛翔させて記録媒体Ｓに記録するには、インク流路３２内のインクを循環させることによりインク流Ｑを発生させた状態にし、ガード電極５０に所定の電圧（例えば ＋１００Ｖ）を印加する。
【００３９】
更に、インクガイド部３８に案内されて開口３５から飛翔したインク滴Ｇ中の正の荷電粒子Ｒが記録媒体Ｓにまで引き付けられるような飛翔電界が、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６と、記録媒体Ｓと、の間に形成されるように、第１吐出電極４６、第２吐出電極５６、及び、記録媒体Ｓの間に電圧を印加する（ギャップｄが５００μｍである場合に、１ｋＶ〜３ｋＶ程度の電位差を形成することを目安とする）。
【００４０】
この状態で、画像信号に応じて第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６にパルス電圧を印加すると、荷電粒子濃度が高められたインク滴Ｇが開口３５から吐出する（例えば、初期の荷電粒子濃度が３〜１５％である場合、インク滴Ｇの荷電粒子濃度が３０％以上になる）。
【００４１】
その際、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の両者にパルス電圧が印加された場合にのみインク滴Ｇが吐出するように、第１吐出電極４６と第２吐出電極５６とに印加する電圧値を調整しておく。これにより、マトリックス駆動が可能となり、ドライバの数を低減させることができる。すなわちインク滴吐出が起こらない状態では、記録媒体に向かう吸引電界が、１．５×１０７Ｖ／ｍ以下、より好ましくは１．０×１０７Ｖ／ｍ以下の範囲に収まるようにし、吐出が起こる状態では記録媒体に向かう電界が、２．０×１０７Ｖ／ｍ以上、より好ましくは２．５×１０７Ｖ／ｍ以上の範囲になるように設定する。例えば、第１吐出電極４６と第２吐出電極５６との間隔が５０μｍである場合、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に何れも ＋６００Ｖのパルス電圧を印加する。パルス幅は数十μｓから数百μｓ程度であることが多い。記録媒体Ｓに記録されるドット径は、パルス電圧の大きさや電圧の印加時間に依存しており、調整可能である。
【００４２】
このようにパルス状の正電圧を印加すると、開口３５からインク滴Ｇがインクガイド部３８に案内されて飛翔し、記録媒体Ｓに付着すると共に、浮遊導電板６２には、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に印加された正電圧により正の誘導電圧が発生する。第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に印加される電圧がパルス状であっても、この誘導電圧はほぼ定常的な電圧である（例えば吐出電極に６００Ｖと０Ｖとが交互に繰り返されるパルス状の電圧が印加された場合、浮遊導電板６２には定常的に約３００Ｖの正電圧が生じる）。従って、浮遊導電板６２及びガード電極５０と、記録媒体Ｓとの間に形成される電界によって、インク流路３２内で正に帯電している荷電粒子Ｒは上方へ移動する力を受け、基板３４の近傍での荷電粒子Ｒの濃度が高くなる。なお、このとき、開口３５内のインクは、インクの表面張力によって荷電粒子Ｒがインク上部（インクガイド先端部）に押しとどめられ、電圧印加条件及びインク物性等の条件を選ぶことにより、開口３５内の荷電粒子Ｒに働く記録媒体からの静電吸引力を制御することができ、その結果、さらに荷電粒子Ｒの濃度を高めることもできる。
【００４３】
図３、図６に示すように、使用する吐出部（すなわちインク滴を吐出させるチャンネル）の個数が多い場合、吐出に必要な荷電粒子数が多くなるが、使用する第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の枚数が多くなるため、浮遊導電板６２に誘起される誘導電圧は高くなり、記録媒体側へ移動する荷電粒子Ｒの個数も増大する。
【００４４】
図４に示すように、使用する吐出部の個数が少ない場合、使用する第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の枚数が少ないため、浮遊導電板６２に誘起される誘導電圧は小さい。従って、記録媒体側へ移動する荷電粒子Ｒの数が相対的に少なくなるが、吐出に必要な荷電粒子数も少なくなるため、インク上部でのインク濃度は適度な濃度となる。これにより、吐出部を使用する個数が少なくても、インク下流の吐出部（インク滴を吐出していないチャンネル）３６Ｂの開口３５Ｂが詰まることを回避できると共に、使用している吐出部３６Ａの開口３５Ａ近くから飛翔するインク滴Ｇの濃度を良好に高めることができる。
【００４５】
また、画像記録装置２２（図１参照）の運転停止時には、スコロトロンチャージャ２４による記録媒体Ｓへの負帯電が行われないので、図５に示すように、この状態で第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の少なくとも一方に一定の正電圧を印加しておく。これにより、吐出電極と浮遊導電板６２との間に生じる電界によって荷電粒子Ｒが浮遊導電板６２へ向けて移動し、インク流路中の基板３４の近傍での荷電粒子Ｒの濃度が低くなるため、開口３５がセルフクリーニングされる。なお、絶縁状態と、セルフクリーニング用の負電圧の印加状態と、を切換可能にするスイッチ（図示せず）を浮遊導電板６２に接続し、画像記録装置２２の運転中には浮遊導電板６２を電気絶縁状態にし、画像記録装置２２の運転停止時には浮遊導電板６２に負電圧を印加してもよい。
【００４６】
以上説明したように、本形態では、浮遊導電板６２を電気的に浮遊状態（ｆｌｏａｔｉｎｇ状態）、すなわち電気的に絶縁状態にしている。これにより、基板３４近傍での荷電粒子Ｒの濃度が、吐出部の使用数（すなわち吐出電極の使用数）が多いときには高く、少ないときには低くなり、濃度が自動的に調整される。従って、吐出部の使用数が少なくても、インク下流の吐出部の開口が目詰まりすることを回避できる。
【００４７】
また、インク全体に静電力を及ぼしているのではなく、キャリア液中に分散させた固形成分である荷電粒子（帯電したインク粒子）Ｒに静電力を及ぼしているので、普通紙をはじめとして非吸収性のＰＥＴフィルム等の種々の記録媒体に画像を記録することが可能であると共に、記録媒体上で滲みや流動が生じることがなく、種々の記録媒体に高画質で記録画像を形成することができる。
【００４８】
なお、本形態では吐出電極が各吐出部に２個設けられている例（すなわち２重に設けられている例）を挙げたが、吐出電極が各吐出部に１個だけ設けられていても、同様に開口３５が目詰まりすることを防止できる。また、図１１、図１２に示すように、吐出電極７６に所定の正電圧を印加することによって、記録媒体Ｓへ向けてインク滴Ｇが飛翔する電界が形成されてインクメニスカスを上昇したインクがインク滴Ｇとなって飛翔する限り、吐出電極７６を電気絶縁性の基板７４の上側に設けた吐出部７８としてもよい。
【００４９】
［第２形態］
次に、第２形態について説明する。第２形態では、第１形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図１３に示すように、第２形態のインクジェットヘッド８０は、第１形態に比べ、浮遊導電板が各吐出部毎に切断されてそれぞれ電気的に絶縁状態になっており、隣合う分割浮遊導電板８２Ａ、８２Ｂであっても互いに絶縁されている。従って、何れの吐出部であっても、隣接する吐出部に印加される電圧の影響が小さくなる。
【００５１】
更に詳しく説明すると、インクジェットヘッド８０の吐出部８６Ａを使用し、吐出部８６Ｂを使用していない場合、吐出部８６Ａの分割浮遊導電板８２Ａには高い誘導電圧が生じ、吐出部８６Ｂの分割浮遊導電板８２Ｂには分割浮遊導電板８２Ａよりも低い誘導電圧が生じる。従って、開口３５Ａの近くには荷電粒子Ｒがより集まり、開口３５Ｂの近くには荷電粒子Ｒは集まりにくい。すなわち、第１形態に比べ、インク下流の吐出部８６Ｂの開口３５Ｂで目詰まり防止することを効率良く行えると共に、使用している吐出部８６Ａの開口３５Ａ近傍のインク濃度を効率良く高めることができる。なお、隣合う吐出部８６Ａ及び吐出部８６Ｂの両者を用いた場合、分割浮遊導電板８２Ａ、８２Ｂの何れにも同等の誘導電圧が生じて開口３５Ａ、３５Ｂの近くに荷電粒子Ｒが集まる。
【００５２】
分割浮遊導電板８２の形状や配置状態は、例えば図１４〜図１６の何れの形態であってもよく、隣り合う分割浮遊導電板間の隙間があまり開いていないことが好ましい。また、本形態では、１つの吐出部に対応して１つの分割浮遊導電板を設ける形態を示したが、複数の吐出部に対応して１つの分割浮遊導電板を設ける形態であってもよい。
【００５３】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、インク粒子は逆極性でも良く、その場合には電極、記録媒体の極性は逆になる。荷電粒子（インク粒子）の極性は吐出時に吐出電極に加える電圧極性と同じで、記録媒体の帯電極性は荷電粒子極性と同じ、または帯電無しとしても良い。荷電粒子の極性は吐出時に吐出電極で加える電圧極性及び記録媒体の帯電極性と逆にしても良い。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、泳動電極に印加する電圧を制御しなくても吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できるインクジェットヘッド及びそれを有する画像記録装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態の画像記録装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】第１形態のインクジェットヘッドの構成を示す斜視図である（判りやすくするために、各吐出部でのガード電極のエッジは描いていない）。
【図３】第１形態で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｘ−Ｘに相当）。
【図４】第１形態で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が少ないときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｘ−Ｘに相当）。
【図５】第１形態で、画像記録装置の使用を停止したときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｘ−Ｘに相当）。
【図６】第１形態で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｙ−Ｙに相当）。
【図７】図６の矢視７−７の部分拡大側面断面図である。
【図８】図３の矢視８−８の平面断面図である（インクガイド部は切断せずに描画）。
【図９】図３の矢視９−９の平面断面図である（インクガイド部は切断せずに描画）。
【図１０】図３の矢視１０−１０の平面断面図である（インクガイド部は切断せずに描画）。
【図１１】第１形態のインクジェットヘッドの変形例で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図１２】第１形態のインクジェットヘッドの変形例で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が少ないときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図１３】第２形態のインクジェットヘッドの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である
【図１４】第２形態のインクジェットヘッドの浮遊導電板の一例を示す平面図である。
【図１５】第２形態のインクジェットヘッドの浮遊導電板の一例を示す平面図である。
【図１６】第２形態のインクジェットヘッドの浮遊導電板の一例を示す平面図である。
【図１７】図１７（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、従来のインクジェットヘッドの構成を示す平面図、矢視１７Ｂ−１７Ｂの正面断面図、及び、矢視１７Ｃ−１７Ｃの側面断面図である。
【図１８】従来のインクジェットヘッドで、インク下流の吐出部にインクが目詰まりしたことを示す側面断面図である。
【符号の説明】
２０ インクジェットヘッド
２２ インクジェット式画像記録装置
３２ インク流路
３５Ａ、Ｂ 開口
３６Ａ、Ｂ 吐出部
４６ 第１吐出電極（吐出電極）
５６ 第２吐出電極（吐出電極）
６２ 浮遊導電板
６４ 被覆膜（皮膜）
７６ 吐出電極
７８ 吐出部
８０ インクジェットヘッド
８２Ａ、Ｂ 分割浮遊導電板（浮遊導電板）
８６Ａ、Ｂ 吐出部
１００ インクジェットヘッド
１０２ インク流路
１０５Ａ、Ｂ 開口
１０６Ａ、Ｂ 吐出部
１１２ 泳動電極
１１６ 吐出電極
Ｇ インク滴
Ｓ 記録媒体
Ｒ 荷電粒子
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク液滴を吐出するインクジェットヘッド及びそれを有する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式の画像記録装置において、電界によりインクを吐出するインクジェット技術が広く知られている。このインクジェット技術に用いられるインクジェットヘッドでは、吐出されるインクの濃度を高めるために、インク内のインク粒子を帯電させると共に、帯電したインク粒子が吐出口に向けて泳動するような電界を印加することが多い。
【０００３】
例えば、特許文献１では、図１７、図１８に示すように、インクジェットヘッド１００は、一方向へのインク流が形成されるインク流路１０２と、インク流路１０２の上壁を構成する電気絶縁性の基板１０４と、インクを記録媒体Ｓへ向けて吐出する配列された複数の吐出部１０６と、を有する。インク流路１０２は、基板１０４と、電気絶縁性の筐体１０３（後述の泳動電極１１２が配置されている上面開放の箱状部材）と、で構成される。
【０００４】
吐出部１０６には、何れも、インク流路１０２から飛翔するインク滴Ｇを記録媒体Ｓへ向けて案内する電気絶縁性のインクガイド部１０８が設けられており、基板１０４には、インクガイド部１０８がそれぞれ挿通する開口１０５が形成されている。また、吐出部１０６には、正電圧が印加される吐出電極１１６が基板１０４の上側であって開口１０５の周囲に設けられており、吐出電極１１６に正電圧を印加すると、記録媒体Ｓとの間に電界を形成して吐出部１０６からインク滴が飛翔するようになっている。
【０００５】
また、インク流路１０２の底面には、インク中の荷電粒子（正に帯電した色剤）を基板１０４に向けて泳動させる泳動電極１１２が設けられており、吐出電極１１６に印加する電圧よりも高い電圧を泳動電極１１２に印加することにより荷電粒子Ｒを基板１０４へ向けて泳動させ、開口１０５付近のインク濃度を高くしている。
【０００６】
その他、特許文献２には、描画するドット径に応じて泳動電極の電圧を制御する例が開示され、特許文献３には、吐出電極に印加するときに生じる静電力により吐出を行う例が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−７８０２６号公報（第８頁〜第１０頁、図１、図３）
【特許文献２】
特開平１１−３３４０８３号公報（第３頁、第４頁、図１〜図３）
【特許文献３】
特開平１０−１３８４９３号公報（第４頁、第５頁、図１、図４、図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された従来のインクジェットヘッド１００では、インクを吐出している吐出部１０６Ａの開口１０５Ａ近傍に荷電粒子Ｒが集まってインク濃度が適度に高まることは好ましいが、インクを吐出させていないチャンネル数（吐出部数）が多い場合、特にインク下流側の吐出部１０６Ｂの開口１０５Ｂ近傍で荷電粒子Ｒの濃度が高くなり過ぎ、開口１０５Ｂが目詰まりを起こしてしまう。このため、インクジェットヘッド１００では、インク滴の吐出を行っているチャンネル数に応じて泳動電極１１２に印加する電圧を制御する必要があり、この制御が煩雑であるという問題が生じていた。特許文献２や特許文献３に記載されたインクジェット記録装置でも同様の問題が生じている。
【０００９】
本発明は、上記事実を考慮して、泳動電極に印加する電圧を制御しなくても吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できるインクジェットヘッド及びそれを有する画像記録装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク流路内での荷電粒子を電気泳動させて開口付近のインク濃度を増加させ、吐出を行うインクジェット方法に関し、主に記録媒体または記録媒体背面に配置された対向電極に起因する静電吸引力によりインク滴の吐出を行うものである。従って、記録媒体あるいは対向電極がヘッドに対向していない場合や、ヘッドと対向する位置にあっても記録媒体あるいは対向電極に電圧が印加されていない場合には、誤って吐出電極に電圧が印加された場合や振動が与えられた場合でもインク滴の吐出は起こらず、装置内を汚すことはない。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、電界によりインク中の荷電粒子に静電力を与えることによりインク滴を記録媒体に向けて吐出する複数の吐出部を有するインクジェットヘッドであって、インク流路の前記記録媒体側の壁部に前記吐出部毎に形成された開口と、前記開口の周囲に設けられ、パルス状に印加された電圧によって前記開口からインク滴を飛翔させる電界を前記記録媒体との間に形成する吐出電極と、前記インク流路の前記記録媒体とは反対側の壁面に電気的絶縁浮遊で設けられ、前記吐出電極に印加された吐出電圧によって生じる誘導電圧により、前記荷電粒子を前記記録媒体側へ泳動させる浮遊導電板と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
インク中の荷電粒子とは、例えば、正に帯電した着色粒子であり、吐出電極に印加されるパルス状の電圧は、この場合、正である。この電圧により、浮遊導電板には、吐出電極に印加された電圧よりも低い誘導電圧がほぼ定常的に生じ、浮遊導電板によって形成される電界によって荷電粒子が記録媒体側へ泳動する。
【００１３】
また、インク滴の吐出を行っているチャンネル数（吐出部数）が少ないほど吐出に必要な荷電粒子数は少なくなるが、このとき浮遊導電板に生じる誘導電位は低くなる。従って、記録媒体側へ移動する荷電粒子数が相対的に低減し、インク下流の吐出部の開口が目詰まりすることが回避される。
【００１４】
このように、請求項１に記載の発明により、荷電粒子を記録媒体側へ泳動させる浮遊導電板の電位が自動的に調整されるので、浮遊導電板に生じる電圧を制御しなくても、インク下流の吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記吐出部毎に前記浮遊導電板を電気的絶縁浮遊で設けたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、浮遊導電板が吐出部毎に電気的に独立しているので、インク下流の吐出部でのインクの目詰まり防止を効率良く行えると共に、使用している吐出部の開口近傍のインク濃度を効率良く高めることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記浮遊導電板の表面に電気絶縁性の皮膜を形成したことを特徴とする。
【００１８】
これにより、浮遊導電板が腐食されることを防止できる。また、浮遊導電板に荷電粒子が電着することを防止できるので、インク成分の安定化を図ることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記吐出部を使用していないときには、前記荷電粒子を前記浮遊導電板へ向けて泳動させる電界を前記吐出電極と前記浮遊導電板との間に形成することを特徴とする。
【００２０】
これにより、インク流路中の開口近傍での荷電粒子の濃度が低くなるため、開口がクリーニングされる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、画像記録装置が、請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とする。これにより、インクの目詰まりを防止した画像記録装置が実現される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
［第１形態］
まず、第１形態について説明する。図１に示すように、第１形態のインクジェットヘッド２０は、カラー印刷可能なインクジェット式画像記録装置２２（以下、単に画像記録装置２２という）に設けられる４つのインクジェットヘッド２０Ａ〜Ｄ（ＹＭＣＫの４色用）の何れにも用いることができる。
【００２４】
画像記録装置２２では、記録媒体ＳがＰ方向に回転移動可能に保持されており、インクジェットヘッド２０は、記録媒体Ｓが略水平となる位置の下方に所定間隔離されて設けられている。記録媒体Ｓは、スコロトロンチャージャ２４によってに負帯電され（例えば −１．５ｋＶ）、ベルト状の搬送部材２６の下面側に静電吸着されるようになっている。搬送部材２６には、記録媒体Ｓと接触する外面側（図３では下面側）に電気絶縁膜（図示せず）が設置されている。
【００２５】
図２、図３に示すように、インクジェットヘッド２０は、一方向のインク流Ｑが形成されるインク流路３２と、インク流路３２の上壁を構成する電気絶縁性の基板３４と、インクを記録媒体Ｓへ向けて吐出する複数の吐出部３６と、を有する。吐出部３６には、何れも、インク流路３２から飛翔するインク滴Ｇを記録媒体Ｓへ向けて案内するインクガイド部３８が設けられ、基板３４には、インクガイド部３８がそれぞれ挿通する開口３５が形成されており、インクガイド部３８と開口３５の内壁面との間にはインクメニスカス４２が形成されている（図２、図３、図８、図９、図１０を参照）。インクガイド部３８と記録媒体Ｓとのギャップｄは２００μｍ〜１０００μｍ程度であることが多い。また、インクガイド部３８は、下端側で支持棒部４０に固定されている。
【００２６】
基板３４は、２つの吐出電極を所定間隔で離して電気的に絶縁している絶縁層４４と、絶縁層４４の上側に形成された第１吐出電極４６と、第１吐出電極４６を覆う絶縁層４８と、絶縁層４８の上側に形成されたガード電極５０と、ガード電極５０を覆う絶縁層５２と、を有する。また、基板３４は、絶縁層４４の下側に形成された第２吐出電極５６と、第２吐出電極５６を覆う絶縁層５８と、を有する。ガード電極５０は、第１吐出電極４６や第２吐出電極５６に印加された電圧によって隣接する吐出部に電界上の影響が生じることを防止するために設けられている。
【００２７】
更に、インクジェットヘッド２０には、インク流路３２の底面を構成すると共に、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に印加されたパルス状の吐出電圧によって定常的に生じる誘導電圧により、インク流路３２内の正に帯電ししたインク粒子（荷電粒子）Ｒを上方へ向けて（すなわち記録媒体側に向けて）泳動させる浮遊導電板６２が設けられている。また、浮遊導電板６２の表面には、電気絶縁性である被覆膜６４（図７参照）が形成されており、インクヘの電荷注入等によりインクの物性や成分が不安定化することを防止する。絶縁性被覆膜の電気抵抗は、１０１２Ω・ｃｍ以上が望ましく、より望ましくは１０１３Ω・ｃｍ以上である。また、絶縁性被覆膜はインクに対して耐腐食性であることが望ましく、これにより浮遊導電板６２がインクに腐食されることが防止される。また、浮遊導電板６２は下方から絶縁部材６６で覆われており、このような構成により、浮遊導電板６２は完全に電気的絶縁浮遊にされている。
【００２８】
浮遊導電板６２は、ヘッド１ユニットにつき１個以上である（例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つのヘッドがあった場合、浮遊導電板数は最低各１個づつ有し、ＣとＭのヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない）。
【００２９】
インク流路３２に入れるインクは、粒径０．１〜５μｍ程度の着色荷電粒子をキャリア液中に分散したものを用いる。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０１０Ωｃｍ以上）を有する誘電性の液体であることが要求される。仮に電気抵抗率の低いキャリア液を使用すると、吐出電極によって印加される電圧によりキャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、荷電粒子（帯電したインク粒子）Ｒの濃度が高められず、濃縮がおこらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本形態には不向きである。
【００３０】
誘電性液体の比誘電率は５以下が好ましく、より好ましくは４以下、更に好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、誘電性液体中の荷電粒子に有効に電界が作用され、泳動が起こりやすくなる。
【００３１】
本発明に用いる誘電性液体として好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、およびこれらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン．イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えは信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いる。
【００３２】
上記の非水溶媒中に、分散される着色粒子は、色材自身を分散粒子として誘電性液体中に分散させてもよいし、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが―般的である。色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用インキ組成物、あるいは電子写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であれはどれでも使用可能である。これらの着色粒子は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、更に好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。
【００３３】
本発明の誘電性溶媒中に、分散された着色粒子の粒子の平均粒径は０．１μｍ〜５μｍが好ましい。より好ましくは０．２μｍ〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４μｍ〜１．０μｍの範囲である。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。
【００３４】
またインク組成物として、粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃの範囲が好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、更に好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲である。着色粒子は荷電を有し、必要に応じて電子写真用液体現像剤に用いられている種々の荷電制御剤が使用でき、その荷電量は５〜２００μＣ／ｇの範囲が望ましく、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、更に好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。また荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化する事もあり、下記に定義する分配率Ｐが、５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。
【００３５】
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここでσ１はインク組成物の電気伝導度、σ２はインク組成物を遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度はＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）及び液体用電極（川口電機製作所（株）社製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５Ｖ、周波数ｌｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３°Ｃの条件で３０分間行った。
【００３６】
以上のようなインク組成物とすることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【００３７】
一方、インク組成物の電気伝導度σ１は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、更に好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍの範囲である。以上の様な電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。またインク組成物の表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが濡れ広がり汚染することがない。
【００３８】
図３、図４に示すように、インクジェットヘッド２０からインクを飛翔させて記録媒体Ｓに記録するには、インク流路３２内のインクを循環させることによりインク流Ｑを発生させた状態にし、ガード電極５０に所定の電圧（例えば ＋１００Ｖ）を印加する。
【００３９】
更に、インクガイド部３８に案内されて開口３５から飛翔したインク滴Ｇ中の正の荷電粒子Ｒが記録媒体Ｓにまで引き付けられるような飛翔電界が、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６と、記録媒体Ｓと、の間に形成されるように、第１吐出電極４６、第２吐出電極５６、及び、記録媒体Ｓの間に電圧を印加する（ギャップｄが５００μｍである場合に、１ｋＶ〜３ｋＶ程度の電位差を形成することを目安とする）。
【００４０】
この状態で、画像信号に応じて第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６にパルス電圧を印加すると、荷電粒子濃度が高められたインク滴Ｇが開口３５から吐出する（例えば、初期の荷電粒子濃度が３〜１５％である場合、インク滴Ｇの荷電粒子濃度が３０％以上になる）。
【００４１】
その際、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の両者にパルス電圧が印加された場合にのみインク滴Ｇが吐出するように、第１吐出電極４６と第２吐出電極５６とに印加する電圧値を調整しておく。これにより、マトリックス駆動が可能となり、ドライバの数を低減させることができる。すなわちインク滴吐出が起こらない状態では、記録媒体に向かう吸引電界が、１．５×１０７Ｖ／ｍ以下、より好ましくは１．０×１０７Ｖ／ｍ以下の範囲に収まるようにし、吐出が起こる状態では記録媒体に向かう電界が、２．０×１０７Ｖ／ｍ以上、より好ましくは２．５×１０７Ｖ／ｍ以上の範囲になるように設定する。例えば、第１吐出電極４６と第２吐出電極５６との間隔が５０μｍである場合、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に何れも ＋６００Ｖのパルス電圧を印加する。パルス幅は数十μｓから数百μｓ程度であることが多い。記録媒体Ｓに記録されるドット径は、パルス電圧の大きさや電圧の印加時間に依存しており、調整可能である。
【００４２】
このようにパルス状の正電圧を印加すると、開口３５からインク滴Ｇがインクガイド部３８に案内されて飛翔し、記録媒体Ｓに付着すると共に、浮遊導電板６２には、第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に印加された正電圧により正の誘導電圧が発生する。第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６に印加される電圧がパルス状であっても、この誘導電圧はほぼ定常的な電圧である（例えば吐出電極に６００Ｖと０Ｖとが交互に繰り返されるパルス状の電圧が印加された場合、浮遊導電板６２には定常的に約３００Ｖの正電圧が生じる）。従って、浮遊導電板６２及びガード電極５０と、記録媒体Ｓとの間に形成される電界によって、インク流路３２内で正に帯電している荷電粒子Ｒは上方へ移動する力を受け、基板３４の近傍での荷電粒子Ｒの濃度が高くなる。なお、このとき、開口３５内のインクは、インクの表面張力によって荷電粒子Ｒがインク上部（インクガイド先端部）に押しとどめられ、電圧印加条件及びインク物性等の条件を選ぶことにより、開口３５内の荷電粒子Ｒに働く記録媒体からの静電吸引力を制御することができ、その結果、さらに荷電粒子Ｒの濃度を高めることもできる。
【００４３】
図３、図６に示すように、使用する吐出部（すなわちインク滴を吐出させるチャンネル）の個数が多い場合、吐出に必要な荷電粒子数が多くなるが、使用する第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の枚数が多くなるため、浮遊導電板６２に誘起される誘導電圧は高くなり、記録媒体側へ移動する荷電粒子Ｒの個数も増大する。
【００４４】
図４に示すように、使用する吐出部の個数が少ない場合、使用する第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の枚数が少ないため、浮遊導電板６２に誘起される誘導電圧は小さい。従って、記録媒体側へ移動する荷電粒子Ｒの数が相対的に少なくなるが、吐出に必要な荷電粒子数も少なくなるため、インク上部でのインク濃度は適度な濃度となる。これにより、吐出部を使用する個数が少なくても、インク下流の吐出部（インク滴を吐出していないチャンネル）３６Ｂの開口３５Ｂが詰まることを回避できると共に、使用している吐出部３６Ａの開口３５Ａ近くから飛翔するインク滴Ｇの濃度を良好に高めることができる。
【００４５】
また、画像記録装置２２（図１参照）の運転停止時には、スコロトロンチャージャ２４による記録媒体Ｓへの負帯電が行われないので、図５に示すように、この状態で第１吐出電極４６及び第２吐出電極５６の少なくとも一方に一定の正電圧を印加しておく。これにより、吐出電極と浮遊導電板６２との間に生じる電界によって荷電粒子Ｒが浮遊導電板６２へ向けて移動し、インク流路中の基板３４の近傍での荷電粒子Ｒの濃度が低くなるため、開口３５がセルフクリーニングされる。なお、絶縁状態と、セルフクリーニング用の負電圧の印加状態と、を切換可能にするスイッチ（図示せず）を浮遊導電板６２に接続し、画像記録装置２２の運転中には浮遊導電板６２を電気絶縁状態にし、画像記録装置２２の運転停止時には浮遊導電板６２に負電圧を印加してもよい。
【００４６】
以上説明したように、本形態では、浮遊導電板６２を電気的に浮遊状態（ｆｌｏａｔｉｎｇ状態）、すなわち電気的に絶縁状態にしている。これにより、基板３４近傍での荷電粒子Ｒの濃度が、吐出部の使用数（すなわち吐出電極の使用数）が多いときには高く、少ないときには低くなり、濃度が自動的に調整される。従って、吐出部の使用数が少なくても、インク下流の吐出部の開口が目詰まりすることを回避できる。
【００４７】
また、インク全体に静電力を及ぼしているのではなく、キャリア液中に分散させた固形成分である荷電粒子（帯電したインク粒子）Ｒに静電力を及ぼしているので、普通紙をはじめとして非吸収性のＰＥＴフィルム等の種々の記録媒体に画像を記録することが可能であると共に、記録媒体上で滲みや流動が生じることがなく、種々の記録媒体に高画質で記録画像を形成することができる。
【００４８】
なお、本形態では吐出電極が各吐出部に２個設けられている例（すなわち２重に設けられている例）を挙げたが、吐出電極が各吐出部に１個だけ設けられていても、同様に開口３５が目詰まりすることを防止できる。また、図１１、図１２に示すように、吐出電極７６に所定の正電圧を印加することによって、記録媒体Ｓへ向けてインク滴Ｇが飛翔する電界が形成されてインクメニスカスを上昇したインクがインク滴Ｇとなって飛翔する限り、吐出電極７６を電気絶縁性の基板７４の上側に設けた吐出部７８としてもよい。
【００４９】
［第２形態］
次に、第２形態について説明する。第２形態では、第１形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図１３に示すように、第２形態のインクジェットヘッド８０は、第１形態に比べ、浮遊導電板が各吐出部毎に切断されてそれぞれ電気的に絶縁状態になっており、隣合う分割浮遊導電板８２Ａ、８２Ｂであっても互いに絶縁されている。従って、何れの吐出部であっても、隣接する吐出部に印加される電圧の影響が小さくなる。
【００５１】
更に詳しく説明すると、インクジェットヘッド８０の吐出部８６Ａを使用し、吐出部８６Ｂを使用していない場合、吐出部８６Ａの分割浮遊導電板８２Ａには高い誘導電圧が生じ、吐出部８６Ｂの分割浮遊導電板８２Ｂには分割浮遊導電板８２Ａよりも低い誘導電圧が生じる。従って、開口３５Ａの近くには荷電粒子Ｒがより集まり、開口３５Ｂの近くには荷電粒子Ｒは集まりにくい。すなわち、第１形態に比べ、インク下流の吐出部８６Ｂの開口３５Ｂで目詰まり防止することを効率良く行えると共に、使用している吐出部８６Ａの開口３５Ａ近傍のインク濃度を効率良く高めることができる。なお、隣合う吐出部８６Ａ及び吐出部８６Ｂの両者を用いた場合、分割浮遊導電板８２Ａ、８２Ｂの何れにも同等の誘導電圧が生じて開口３５Ａ、３５Ｂの近くに荷電粒子Ｒが集まる。
【００５２】
分割浮遊導電板８２の形状や配置状態は、例えば図１４〜図１６の何れの形態であってもよく、隣り合う分割浮遊導電板間の隙間があまり開いていないことが好ましい。また、本形態では、１つの吐出部に対応して１つの分割浮遊導電板を設ける形態を示したが、複数の吐出部に対応して１つの分割浮遊導電板を設ける形態であってもよい。
【００５３】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、インク粒子は逆極性でも良く、その場合には電極、記録媒体の極性は逆になる。荷電粒子（インク粒子）の極性は吐出時に吐出電極に加える電圧極性と同じで、記録媒体の帯電極性は荷電粒子極性と同じ、または帯電無しとしても良い。荷電粒子の極性は吐出時に吐出電極で加える電圧極性及び記録媒体の帯電極性と逆にしても良い。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、泳動電極に印加する電圧を制御しなくても吐出部でインクの目詰まりが生じることを防止できるインクジェットヘッド及びそれを有する画像記録装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態の画像記録装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】第１形態のインクジェットヘッドの構成を示す斜視図である（判りやすくするために、各吐出部でのガード電極のエッジは描いていない）。
【図３】第１形態で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｘ−Ｘに相当）。
【図４】第１形態で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が少ないときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｘ−Ｘに相当）。
【図５】第１形態で、画像記録装置の使用を停止したときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｘ−Ｘに相当）。
【図６】第１形態で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である（図２の矢視Ｙ−Ｙに相当）。
【図７】図６の矢視７−７の部分拡大側面断面図である。
【図８】図３の矢視８−８の平面断面図である（インクガイド部は切断せずに描画）。
【図９】図３の矢視９−９の平面断面図である（インクガイド部は切断せずに描画）。
【図１０】図３の矢視１０−１０の平面断面図である（インクガイド部は切断せずに描画）。
【図１１】第１形態のインクジェットヘッドの変形例で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図１２】第１形態のインクジェットヘッドの変形例で、インクジェットヘッドの吐出部の使用数が少ないときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図１３】第２形態のインクジェットヘッドの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である
【図１４】第２形態のインクジェットヘッドの浮遊導電板の一例を示す平面図である。
【図１５】第２形態のインクジェットヘッドの浮遊導電板の一例を示す平面図である。
【図１６】第２形態のインクジェットヘッドの浮遊導電板の一例を示す平面図である。
【図１７】図１７（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、従来のインクジェットヘッドの構成を示す平面図、矢視１７Ｂ−１７Ｂの正面断面図、及び、矢視１７Ｃ−１７Ｃの側面断面図である。
【図１８】従来のインクジェットヘッドで、インク下流の吐出部にインクが目詰まりしたことを示す側面断面図である。
【符号の説明】
２０ インクジェットヘッド
２２ インクジェット式画像記録装置
３２ インク流路
３５Ａ、Ｂ 開口
３６Ａ、Ｂ 吐出部
４６ 第１吐出電極（吐出電極）
５６ 第２吐出電極（吐出電極）
６２ 浮遊導電板
６４ 被覆膜（皮膜）
７６ 吐出電極
７８ 吐出部
８０ インクジェットヘッド
８２Ａ、Ｂ 分割浮遊導電板（浮遊導電板）
８６Ａ、Ｂ 吐出部
１００ インクジェットヘッド
１０２ インク流路
１０５Ａ、Ｂ 開口
１０６Ａ、Ｂ 吐出部
１１２ 泳動電極
１１６ 吐出電極
Ｇ インク滴
Ｓ 記録媒体
Ｒ 荷電粒子
Claims (5)
- 電界によりインク中の荷電粒子に静電力を与えることによりインク滴を記録媒体に向けて吐出する複数の吐出部を有するインクジェットヘッドであって、
インク流路の前記記録媒体側の壁部に前記吐出部毎に形成された開口と、
前記開口の周囲に設けられ、パルス状に印加された電圧によって前記開口からインク滴を飛翔させる電界を前記記録媒体との間に形成する吐出電極と、
前記インク流路の前記記録媒体とは反対側の壁面に電気的絶縁浮遊で設けられ、前記吐出電極に印加された吐出電圧によって生じる誘導電圧により、前記荷電粒子を前記記録媒体側へ泳動させる浮遊導電板と、
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記吐出部毎に前記浮遊導電板を電気的絶縁浮遊で設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
- 前記浮遊導電板の表面に電気絶縁性の皮膜を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
- 前記吐出部を使用していないときには、前記荷電粒子を前記浮遊導電板へ向けて泳動させる電界を前記吐出電極と前記浮遊導電板との間に形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
- 請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とする画像記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002348616A JP2004181673A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | インクジェットヘッド及び画像記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002348616A JP2004181673A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | インクジェットヘッド及び画像記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004181673A true JP2004181673A (ja) | 2004-07-02 |
Family
ID=32751481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002348616A Pending JP2004181673A (ja) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | インクジェットヘッド及び画像記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004181673A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100744569B1 (ko) | 2005-07-26 | 2007-08-01 | (주)멕스코리아아이엔씨 | 잉크 젯 방식의 패터닝 헤드 장치 및 그를 이용한 패터닝방법 |
-
2002
- 2002-11-29 JP JP2002348616A patent/JP2004181673A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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