JP2842341B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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記録
装置に係り、特に、電気泳動電極を備え、顔料インク中
の帯電された色材粒子を静電力の作用により記録体に飛
翔させ記録を行うインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５乃至図６に従来例を示す。まず図５
において、記録ヘッド２００の本体は誘電体部材２０８
で形成されている。この誘電体部材２０８は、一端部に
インク吐出口２０２を備え且つ内部に帯電された色材粒
子２０６を含む顔料系インクを収納するためのインク室
２０１を備えている。この誘電体部材２０３の周囲に
は、電気泳動電極２０３が装備されている。そして、前
記インク吐出口２０２に集中した色材粒子を静電気力に
よって記録体２０４上に飛翔させるように構成されてい
る。ここで、符号２０５は、インク吐出方向に沿ってイ
ンク室に併設された排出電極を示し、符号２１４は、イ
ンク吐出口２０２に記録体２０４を介して対向する接地
された対向電極を示す。

【０００３】これを更に詳述すると、インク室２０１
は、誘電体部材２０８の内部をくり貫いて設けられてお
り、インク吐出口２０２に向けて空間断面積が徐々に小
さくなるように形成されている。このインク室２０１
は、後方を電気泳動電極２０３で封じられている。電気
泳動電極２０３は、インク室２０１の後方と側方に設け
られ、誘電体部材２０８の外縁に固定されている。イン
ク室２０１に収納される顔料系インクは、石油系有機溶
媒（イソパラフィン）に、帯電制御剤とともに着色した
熱可塑性樹脂の色材粒子２０６たる微粒子（トナー）を
分散したものであり、当該トナーはゼータ電位により正
極性に見かけ上の帯電が施されている。記録体２０４は
普通紙である。

【０００４】そして、図６（ａ）に示すように、電気泳
動電極２０３に色材粒子２０６と同極性の所定の電圧Ｖ
１が印加されると、当該電気泳動電極２０３と排出電極
２０５のインク吐出側先端部との間に電界が形成され、
この電界の作用により顔料系インク中の色材粒子２０６
に電気泳動が付勢され、色材粒子２０６はインク吐出口
２０２の近傍に集められる。続いて、図６（ｂ）に示す
ように、排出電極２０５に、パルス状電圧Ｖ２が印加さ
れると、排出電極２０５と対向電極２１４との間に電界
が形成され、インク吐出口近傍の色材粒子２０６がイン
クメニスカスから徐々に引き出されると共に更に一所に
集中する。そして、一群となった色材粒子２０６に作用
する静電力がインクメニスカスの表面張力等に打ち勝つ
と、インク吐出口２０２から対向電極２１４に向けて色
材粒子群２０６Ａが飛翔し、記録体２０４に色材粒子２
０６が付着する。記録体２０４の搬送と共に上記印字動
作が繰り返し行われることにより、記録体表面に所望の
印字が行われる。

【０００５】一方、色材粒子群２０６Ａを放出したこと
によりインク吐出口２０２の周囲で減少した色材粒子２
０６は、電気泳動電極２０３が形成する電界の作用を受
けてインク室の奥側からインク吐出口２０２に常時搬送
供給される。これにより、色材粒子群２０６Ａの連続的
な吐出を行うことができるようになっている。

【０００６】ここで、色材粒子２０６が排出電極２０５
の先端部に十分に集中していない時に排出電極２０５へ
パルス電圧Ｖ２を印加すると、色材粒子２０６の不吐出
を生じ、また、印字ドットの大きさ及び濃度が不安定に
なり画像に悪影響を与えるという不都合がある。そこ
で、電気泳動電極２０３へ印加する電圧をなるべく高く
設定して色材粒子２０６を排出電極２０５の先端部に十
分に集中させておく必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、電気泳動電極への印加電圧をあまり高
く設定し過ぎると、排出電極へパルス電圧を印加してい
ないにも拘らず、電気泳動電極への印加電圧だけで色材
粒子が吐出されてしまう、いわゆる自発吐出が発生する
不都合があった。また、色材粒子を吐出させるにあたり
電気泳動電極と排出電極との双方に所定のタイミングで
電圧を印加する必要があるため、電力消費が大きいのみ
ならず吐出制御系が複雑化し、コスト高を招来せしめる
不都合もあった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、電気泳動電極への印加電圧により生ずる
色材粒子の自発吐出を積極的に利用して記録動作を行う
インクジェット記録装置を提供することを、その目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１記載の発明では、一端部にインク吐出口を備え
且つ内部に帯電された色材粒子を含む顔料系インクを収
納するためのインク室を備えた誘電体部材と、この誘電
体部材の周囲に装備された電気泳動電極と、この電気泳
動電極に一定の電圧を印加する泳動電極用印加電圧制御
部とを備え、インク吐出口に集中した色材粒子を静電気
力によって記録体上に飛翔させるように構成されてい
る。そして、泳動電極用印加電圧制御部は、印字データ
に基づいて設定される色材粒子を吐出すべき周期が基本
周期Ｔ２であるとき、電気泳動電極に連続的に印加する
だけで周期Ｔ２での色材粒子の吐出を生じる電圧Ｖ３を
当該電気泳動電極に印加する、という構成を採ってい
る。

【００１０】本発明では、泳動電極用印加電圧制御部に
より電気泳動電極に電圧Ｖ３が印加されると、図２に示
すように、電圧印加開始から時間Ｔ１の間に色材粒子が
インク吐出口に集められ、時間Ｔ１経過の時に自発吐出
による色材粒子群の排出が行われる。その後は、時間Ｔ
２の間に色材粒子がインク吐出口に補充供給され、時間
Ｔ２経過の時にインクメニスカスに一定量の色材粒子が
集まり、色材粒子群となって排出される。これにより、
電圧Ｖ３が印加されている間は、基本周期Ｔ２の間隔で
色材粒子群の排出が繰り返し行われ、搬送される記録体
の表面には一定間隔で色材粒子群によるドットが形成さ
れてゆく。ここで、基本周期Ｔ２とは、電気泳動電極に
しきい値電圧Ｖ３を連続的に印加した場合に生ずる繰り
返し自発吐出の周期をいう。

【００１１】請求項２記載の発明では、泳動電極用印加
電圧制御部は、印字データに基づいて設定される色材粒
子を吐出すべき周期が基本周期Ｔ２よりも長い周期Ｔ４
であるとき、電気泳動電極への印加電圧を電圧Ｖ３とこ
れより低い電圧Ｖ４との間で周期的に切替え、周期Ｔ４
での色材粒子の吐出を生じるように制御する、という構
成を採っている。

【００１２】本発明では、電気泳動電極に電圧Ｖ４が印
加されると、インク室中の色材粒子がインク吐出口に集
中する。しかし、電圧Ｖ４は自発吐出のしきい値電圧Ｖ
３よりも低いため自発吐出による色材粒子群の排出は行
われない。続いて、泳動電極用印加電圧制御部は、色材
粒子を排出する前に電気泳動電極への印加電圧を自発吐
出の生ずる電圧Ｖ３に切り替える。これにより、色材粒
子はインクメニスカスの先端部から徐々に引き出され、
電圧Ｖ３の印加から時間Ｔ３の経過の時に色材粒子群の
排出が行われる。このため、電圧Ｖ３を印加した場合よ
りも長い周期Ｔ４で色材粒子群の排出が行われ、搬送さ
れる記録体の表面には電圧Ｖ３を印加した場合よりも広
い間隔で色材粒子群によるドットが形成される。

【００１３】請求項３記載の発明では、泳動電極用印加
電圧制御部は、印字データに基づいて設定される色材粒
子を吐出すべき周期が基本周期Ｔ２よりも短い周期Ｔ６
であるとき、電気泳動電極に電圧Ｖ３よりも高い電圧Ｖ
５を連続的に印加し、周期Ｔ６での色材粒子の吐出を生
じるように制御する、という構成を採っている。

【００１４】本発明では、電気泳動電極に電圧Ｖ５が印
加されると、図４に示すように、電圧Ｖ５の印加から一
定時間Ｔ５の間に色材粒子がインク吐出口に集められ、
時間Ｔ５の経過の時に色材粒子群が排出される。その後
は、電圧Ｖ３を印加した場合よりも短い周期Ｔ６で色材
粒子の供給及び排出が繰り返し行われる。このため、搬
送される記録体の表面には電圧Ｖ３を印加した場合より
も狭い間隔で色材粒子群によるドットが形成されてゆ
く。

【００１５】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。

【００１６】ここで、しきち値電圧Ｖ３とは、電圧を０
から徐々に上昇させた場合に自発吐出が一定の確実性を
もって発生する状況になったその時の電圧をいう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
１乃至図４に基づいて説明する。ここで、従来例の構成
と同一の部分については同一符号を付して重複説明を省
略する。

【００１８】まず、図１において、記録ヘッド１００
は、排出電極２０５が設けられていない点を除き、従来
例に示した記録ヘッド２００と同一に構成されている。
また、対向電極２１４，記録体２０４及び帯電された色
材粒子２０６を含む顔料系インクも従来例と同一であ
る。

【００１９】本実施形態では、これらに加え、電気泳動
電極２０３に、当該電気泳動電極２０３に所定の電圧を
印加する泳動電極用印加電圧制御部１０１が併設されて
いる。また、この泳動電極用印加電圧制御部１０１に
は、上位装置から出力された印字データＤ（印字制御コ
ードを含む）を受信する入力インターフェース１０３
と、この入力インターフェース１０３で受信された印字
データＤを解釈し色材粒子群２０６Ａの吐出タイミング
に基づいて吐出周期を設定する制御部１０２とを備えて
いる。

【００２０】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て、制御部１０２は、マイクロコンピュータを備え、予
め準備された制御プログラムを逐次実行することによ
り、各種の印字制御を行うように構成されている。例え
ば、制御部１０２は、印字データＤを解釈して色材粒子
群２０６Ａの吐出タイミングを認識する。また、認識し
た吐出タイミングから吐出周期を設定する。更に、設定
した吐出周期が予め設定された基本周期Ｔ２よりも長い
か短いかを判断し、この判断結果に応じた指示信号Ｓを
泳動電極用印加電圧制御部１０１に入力する。

【００２１】一方、泳動電極用印加電圧制御部１０１
は、色材粒子群２０６Ａの繰り返し自発吐出を可能とし
た所定のしきい値電圧Ｖ３を出力制御する自発吐出電圧
設定制御機能と、印字に際して設定される色材粒子群２
０６Ａの吐出周期が，自発吐出の周期Ｔ２よりも長い周
期Ｔ４であるときは、電気泳動電極２０３への印加電圧
をしきい値電圧Ｖ３よりも低い電圧Ｖ４に設定制御する
と共に、色材粒子群２０６Ａを排出させる前に電気泳動
電極２０３への印加電圧をしきい値電圧Ｖ３にする機能
と、印字に際して設定される色材粒子群２０６Ａの吐出
周期が，自発吐出の周期Ｔ２よりも短い時は、電気泳動
電極２０３への印加電圧を色材粒子群２０６Ａが排出す
べき自発吐出の周期Ｔ６となる電圧Ｖ５とする機能を備
えている。

【００２２】泳動電極用印加電圧制御部１０１の有する
上記各機能は、制御部１０２から受信する指示信号Ｓの
内容に応じて選択的に起動されるようになっている。例
えば、泳動電極用印加電圧制御部１０１が、それぞれ異
なる電圧Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５を電気泳動電極２０３に印加
する複数の電圧駆動回路を備え、制御部１０２が各電圧
駆動回路に選択的に通電する構成としても良い。

【００２３】次に、本実施形態による全体動作を図２乃
至図４に基づいて説明する。

【００２４】上位装置から入力インターフェース１０３
に印字データＤが入力されると、制御部１０２は、受信
された印字データＤを解釈し、搬送される記録体表面に
所望の印字を行うことができるような色材粒子２０６の
吐出タイミングを認識する。その後、制御部１０２は、
連続する吐出タイミングから吐出周期を把握し、当該吐
出周期が予め設定された基本周期Ｔ２よりも長いか短い
かを判断する。そして、この判断結果に応じた指示信号
Ｓを泳動電極用印加電圧制御部１０１に入力する。

【００２５】指示信号Ｓを受信した泳動電極用印加電圧
制御部１０１は、当該指示信号Ｓの内容に応じて電気泳
動電極２０３に色材粒子２０６と同極性の所定の電圧を
印加する。これにより、当該電気泳動電極２０３と対向
電極２１４との間に電界が形成され、色材粒子２０６は
インク吐出口２０２に集められる。そして、電気泳動電
極２０３に印加されている電圧との関係でインクメニス
カスに集められた色材粒子２０６の束に作用する静電力
がインクメニスカス力，顔料系インクの表面張力や粘性
力等に打ち勝った時に色材粒子群２０６Ａが排出され
る。

【００２６】具体的には、指示信号Ｓを受信した泳動電
極用印加電圧制御部１０１は、制御部１０２において判
断された吐出周期が基本周期Ｔ２であれば、電気泳動電
極２０３にしきい値電圧Ｖ３を印加する。電気泳動電極
２０３に電圧Ｖ３が印加されると、図２に示すように、
電圧印加開始から時間Ｔ１の間に色材粒子２０６がイン
ク吐出口２０２に集められ、時間Ｔ１経過の時に自発吐
出による色材粒子群２０６Ａの排出が行われる。その後
は、時間Ｔ２の間に色材粒子２０６がインク吐出口２０
２に供給され、時間Ｔ２経過の時にインクメニスカスに
一定量の色材粒子２０６が集まり、色材粒子群２０６Ａ
となって排出される。これにより、電圧Ｖ３が印加され
ている間は、基本周期Ｔ２の間隔で色材粒子群２０６Ａ
の排出が繰り返し行われ、搬送される記録体２０４の表
面には一定間隔で色材粒子群２０６Ａによるドットが形
成されてゆく。

【００２７】一方、制御部１０２で判断された吐出周期
が基本周期Ｔ２よりも長い場合、泳動電極用印加電圧制
御部１０１は、図３に示すように、電気泳動電極２０３
に先ず電圧Ｖ４を印加する。電気泳動電極２０３に電圧
Ｖ４が印加されると、インク室２０１中の色材粒子２０
６がインク吐出口２０２に集中する。しかし、電圧Ｖ４
が自発吐出のしきい値電圧Ｖ３よりも低いため自発吐出
による色材粒子群２０６Ａの排出は行われない。続い
て、泳動電極用印加電圧制御部１０１は、指示信号Ｓに
応じて電気泳動電極２０３への印加電圧を自発吐出の生
ずる電圧Ｖ３に切り替える。これにより、色材粒子２０
６はインクメニスカスの先端部から徐々に引き出され、
電圧Ｖ３の印加から時間Ｔ３の経過の時に色材粒子群２
０６Ａの排出が行われる。続けて基本周期Ｔ２より長い
吐出周期での粒子排出を行う場合は、再度、電圧Ｖ４が
印加され、上記動作が繰り返される。このため、電圧Ｖ
３を印加した場合よりも長い周期Ｔ４で色材粒子群２０
６Ａの排出が行われ、搬送される記録体２０４の表面に
は電圧Ｖ３を印加した場合よりも広い間隔で色材粒子群
２０６Ａによるドットが形成される。ここで、時間Ｔ３
は、制御部１０２において電圧Ｖ４の印加時間に応じて
決定されるようになっている。

【００２８】他方、制御部１０２で判断された吐出周期
が基本周期Ｔ２より短い場合、泳動電極用印加電圧制御
部１０１は、図４に示すように、電気泳動電極２０３に
しきい値電圧Ｖ３よりも大きい電圧Ｖ５を印加する。電
気泳動電極２０３に電圧Ｖ５が印加されると、図４に示
すように、電圧Ｖ５の印加から一定時間Ｔ５の間に色材
粒子２０６がインク吐出口２０２に集められ、時間Ｔ５
の経過の時に色材粒子群２０６Ａが排出される。その後
は、電圧Ｖ３を印加した場合よりも短い周期Ｔ６で色材
粒子２０６の供給及び排出が繰り返し行われる。このた
め、搬送される記録体２０４の表面には電圧Ｖ３を印加
した場合よりも狭い間隔で色材粒子群２０６Ａによるド
ットが形成されてゆく。ここで、時間Ｔ４は、制御部１
０２において、電気泳動電極に電圧Ｖ５を印加する以前
に印加されていた電圧Ｖｂｅ（＝Ｖ３またはＶ４）の大
きさと印加時間によって決定されるようになっている。

【００２９】このように、本発明によれば、泳動電極用
印加電圧制御部１０１が、印字に際して設定される色材
粒子２０６の吐出周期に応じて、当該色材粒子２０６の
繰り返し自発吐出を可能とした所定のしきい値電圧Ｖ３
を出力制御するので、従来印字上の不都合であった自発
吐出現象を積極的に利用して所望の印字動作を行うこと
ができる。また、自発吐出による粒子排出が行われる際
には、必ず色材粒子２０６がインク吐出口２０２に十分
に集中された状態にあるため、従来例において見られた
色材粒子２０６の不吐出や印字ドットの大きさ及び濃度
の不安定を防止することができ、安定した高解像度の画
像を印刷することができる。更に、従来例のように排出
電極を設ける必要がないため、排出電極としても作用す
る電気泳動電極への印加電圧のみを制御することで所望
の印字を行うことができ、これがため、消費電力の低減
を図ることができると共に、制御系を比較的簡略化する
ことができ、コスト低減を図ることができる。これに加
え、当然のことながら従来例のような予期せぬ自発吐出
により印刷画像が乱れる不都合を防止することができ
る。

【００３０】また、泳動電極用印加電圧制御部１０１
は、自発吐出を生ずるしきい値電圧Ｖ３よりも低い電圧
Ｖ４を印加する機能を備えているので、吐出周期が基本
周期Ｔ２より長い場合でも任意の吐出タイミングで色材
粒子２０６の排出を行うことができ、通常の印字動作を
柔軟に行うことができるほか、省インク印刷などの多彩
な印刷処理を行うこともできる。

【００３１】更に、泳動電極用印加電圧制御部１０１
は、自発吐出を生ずるしきい値電圧Ｖ３よりも高い電圧
Ｖ５を印加する機能を備えているため、高速印字や高濃
度印字を容易に行うことができるほか、白黒濃淡画像の
階調印刷等も容易に行うことができる。

【００３２】ここで、本実施形態によらず、電圧Ｖ３，
Ｖ５は少なくとも自発吐出が確実に付勢される電圧であ
れば良く、また、電圧Ｖ４は少なくとも自発吐出を生じ
ない電圧であれば良い。また、自発吐出を生じさせる電
圧は、Ｖ３，Ｖ５の２種のみならず数段階の電圧が印加
できるように構成されても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、泳動電極用印加電圧制御部が、
印字に際して設定される色材粒子の吐出周期に応じて、
当該色材粒子の繰り返し自発吐出を可能とした所定のし
きい値電圧Ｖ３を出力制御するので、従来印字上の不都
合であった自発吐出現象を積極的に利用して所望の印字
動作を行うことができる。また、自発吐出による粒子排
出が行われる際には、必ず色材粒子がインク吐出口に十
分に集中された状態にあるため、従来例において見られ
た色材粒子の不吐出や印字ドットの大きさ及び濃度の不
安定を防止することができ、安定した高解像度の画像を
印刷することができる。更に、従来例のように排出電極
を設ける必要がないため、排出電極としても作用する電
気泳動電極への印加電圧のみを制御することで所望の印
字を行うことができ、これがため、消費電力の低減を図
ることができると共に、制御系を比較的簡略化すること
ができ、コスト低減を図ることができる。これに加え、
当然のことながら従来例のような予期せぬ自発吐出によ
り印刷画像が乱れる不都合を防止することができる。

【００３４】請求項２記載の発明では、泳動電極用印加
電圧制御部は、自発吐出を生ずるしきい値電圧Ｖ３より
も低い電圧Ｖ４を印加する機能を備えているので、吐出
周期が基本周期Ｔ２より長い場合でも任意の吐出タイミ
ングで色材粒子の排出を行うことができ、通常の印字動
作を柔軟に行うことができるほか、省インク印刷などの
多彩な印刷処理を行うこともできる。

【００３５】請求項３記載の発明では、泳動電極用印加
電圧制御部は、自発吐出を生ずるしきい値電圧Ｖ３より
も高い電圧Ｖ５を印加する機能を備えているため、高速
印字や高濃度印字を容易に行うことができるほか、白黒
濃淡画像の階調印刷等も容易に行うことができる、とい
う従来にない優れたインクジェット記録装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す実施形態において、基本周期Ｔ２で
色材粒子の吐出を行う場合に電気泳動電極に印加される
電圧を示す線図である。

【図３】図１に示す実施形態において、基本周期Ｔ２よ
りも長い周期Ｔ４で色材粒子の吐出を行う場合に電気泳
動電極に印加される電圧を示す線図である。

【図４】図１に示す実施形態において、基本周期Ｔ２よ
りも短い周期Ｔ６で色材粒子の吐出を行う場合に電気泳
動電極に印加される電圧を示す線図である。

【図５】従来例を示す概略構成図である。

【図６】図５に示す従来例において、電気泳動電極及び
排出電極に印加される電圧を示す線図であり、図６
（ａ）は電気泳動電極に印加される電圧を示し、図６
（ｂ）は排出電極に印加される電圧を示す。

【符号の説明】

１０１ 泳動電極用印加電圧制御部 １０２ 制御部 １０３ 入力インターフェース ２０１ インク室 ２０２ インク吐出口 ２０３ 電気泳動電極 ２０４ 記録体 ２０５ 排出電極 ２０６ 色材粒子 ２０６Ａ 色材粒子群 ２０７ 誘電体部材 ２１４ 対向電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上松 良介 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 島 和男 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/06 B41J 2/01

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部にインク吐出口を備え且つ内部に
   帯電された色材粒子を含む顔料系インクを収納するため
   のインク室を備えた誘電体部材と、この誘電体部材の周
   囲に装備された電気泳動電極と、この電気泳動電極に一
   定の電圧を印加する泳動電極用印加電圧制御部とを備
   え、前記インク吐出口に集中した色材粒子を静電気力に
   よって記録体上に飛翔させるように構成されたインクジ
   ェット記録装置において、 前記泳動電極用印加電圧制御部は、印字データに基づい
   て設定される色材粒子を吐出すべき周期が基本周期Ｔ２
   であるとき、前記電気泳動電極に連続的に印加するだけ
   で周期Ｔ２での色材粒子の吐出を生じる電圧Ｖ３を当該
   電気泳動電極に印加することを特徴としたインクジェッ
   ト記録装置。
2. 【請求項２】 前記泳動電極用印加電圧制御部は、印字
   データに基づいて設定される色材粒子を吐出すべき周期
   が前記基本周期Ｔ２よりも長い周期Ｔ４であるとき、前
   記電気泳動電極への印加電圧を前記電圧Ｖ３とこれより
   低い電圧Ｖ４との間で周期的に切替え、周期Ｔ４での色
   材粒子の吐出を生じるように制御することを特徴とした
   請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記泳動電極用印加電圧制御部は、印字
   データに基づいて設定される色材粒子を吐出すべき周期
   が前記基本周期Ｔ２よりも短い周期Ｔ６であるとき、前
   記電気泳動電極に前記電圧Ｖ３よりも高い電圧Ｖ５を連
   続的に印加し、周期Ｔ６での色材粒子の吐出を生じるよ
   うに制御することを特徴とした請求項１記載のインクジ
   ェット記録装置。