JP2868474B2 - 静電式インクジェット記録装置 - Google Patents

静電式インクジェット記録装置

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JP2868474B2 JP20236396A JP20236396A JP2868474B2 JP 2868474 B2 JP2868474 B2 JP 2868474B2 JP 20236396 A JP20236396 A JP 20236396A JP 20236396 A JP20236396 A JP 20236396A JP 2868474 B2 JP2868474 B2 JP 2868474B2
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和男 島
淳一 末次
良介 上松
忠志 溝口
仁史 峯本
人司 竹本
良広 萩原
徹 薬師寺
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新潟日本電気株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2002/061Ejection by electric field of ink or of toner particles contained in ink

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は静電式インクジェッ
ト記録装置に関し、特にトナー粒子を含んだインク滴を
記録媒体に噴射して記録を行う静電式インクジェット記
録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、簡単な機
構で記録媒体上に直接高速で記録が可能であり、しかも
普通紙に記録の行えるインクジェット記録法は極めて有
力な記録法であって、これまでにも様々な方式が提案さ
れている。
【0003】その中に、キャリア液体中に帯電したトナ
ー粒子を色材粒子として分散させたインクを用い、この
インクに電界を与え、インクメニスカスの曲率変化の大
きい凸部での電界の集中を加速させ、電界の集中により
インク中のトナー粒子に働くクーロン力を利用してトナ
ー粒子を含んだインク滴の噴射を行い、記録媒体に色材
粒子であるトナー粒子を付着させ印字を行う静電式イン
クジェット記録装置がある。
【0004】図6は、例えば特願平7−120252号
明細書に示される、この種の静電式インクジェット記録
装置の第1の従来例の概略構成図であり、図6(a)は
その平面図、図6(b)はそのDD断面図である。図6
を参照すると、この第1の従来例において、インク室3
には、一部が外気と連通したスリット状の吐出開口部2
が形成されている。吐出開口部2近傍には、先端が針状
に形成された記録電極4の先端部が外部へ突出するよう
に配設されている。記録媒体5を挟んで吐出開口部2の
対向位置には対向電極6が配設されている。記録電極4
は、不図示の駆動ドライバと接続されており、所望の印
字に合わせて選択的に駆動パルス電圧が印加されてい
る。一方、対向電極6は、グランドレベルに接地されて
いる。インク1は、吐出開口部2近傍に配設された記録
電極4に沿って凸のメニスカスが形成され、インク室3
に保持されている。
【0005】記録時には、所望の印字に合わせて選択的
に記録電極4へ駆動パルス電圧が印加され、記録電極4
と対向電極6との間で電界が発生する。これにより、記
録電極4上で凸のメニスカスを形成しているインク1表
面に電界が集中し、この電界によりインク1中のトナー
粒子にクーロン力が働き、クーロン力が凸のメニスカス
の表面張力に打ち勝つことによって、記録電極4上のト
ナー粒子を含んだインク滴が対向電極6側へ吐出され、
対向電極6上の記録媒体5に付着する。
【0006】また、図8は、例えば特開昭58−151
257号公報に示される第2の従来例の概略構成図であ
る。図8を参照すると、このインクジェット記録装置
は、ノズル24の内壁またはその近傍に第1の電極26
を有するとともに、ノズル24を有する基板の後方にイ
ンク層21を介してノズル24と対向した位置に第2の
電極27を有し、更にノズル24と記録媒体28との間
に第3の電極29を有し、第1の電極26と第2の電極
27との間に画像信号を付加するとともに、第3の電極
29に一定電圧を付加してノズル24よりインク滴を噴
射するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第1の従来例は、図7に示すように、凸メニスカスか
らトナー粒子を含んだインク滴が吐出されるクーロン力
を発生させ得る電界を、記録電極と対向電極間の電位差
で発生させているため、0.3〜0.5mm程度の吐出
ギャップで、約1.5〜2.5kVの電位差が必要にな
ってくる。そのため、記録媒体に印字を行うに支障のな
い程度の吐出ギャップ(約1mm程度)を確保した場合
に、記録電極へ印加させる駆動パルス電圧の高電圧化を
招いてしまい、駆動ドライバの製造を困難にしてしまう
という問題がある。また、高電圧でパルス駆動を行った
場合に、周辺の電子機器にノイズを与え誤動作の原因に
なるという問題もある。
【0008】さらに、第2の従来例は、液体インク自体
を吐出させ印字を行っているため、ニジミ,ちり等が発
生して印字品質が低下するという問題がある。
【0009】本発明の目的は、このような点に鑑みてな
されたもので、記録電極の駆動パルス電圧の低電圧化お
よび吐出ギャップの拡大を図ることのできる、静電界で
インク中のトナー粒子を含んだインク滴を吐出させる静
電式インクジェット記録装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の静電式インクジ
ェット記録装置は、帯電したトナー粒子を含んだインク
に電界を与え、トナー粒子に働くクーロン力によりイン
ク滴を噴射して記録媒体上に印字を行う静電式インクジ
ェット記録装置において、帯電したトナー粒子を含むイ
ンクを保持し一部に外気と連通した吐出開口部を持つイ
ンク室と、前記吐出開口部近傍に位置し前記インクと絶
縁された記録電極と、前記記録媒体と前記記録電極との
間に位置し前記吐出開口部と対向した部分がスリット状
またはノズル状に開口し接地されているかまたは前記記
録電極に印加される駆動パルス電圧よりも低いバイアス
電圧が常に印加されているゲート電極と、前記記録媒体
を介して前記吐出開口部に対向した位置に配設され接地
されているかまたは前記ゲート電極上の電位よりも低い
バイアス電圧が常に印加されている対向電極と、前記イ
ンク室内の前記吐出開口部と前記インクとを介して対向
した位置に前記インクと導通するように配設され一定の
バイアス電圧が印加される泳動電極とを備える。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の静電式インクジェット記録
装置の一実施の形態の概略構成を示す図であり、図1
(a)はその平面図を、図1(b)は図1(a)のAA
断面図を示す。図2はこの実施の形態の記録電極部の詳
細図である。図1および図2を参照すると、この実施の
形態の静電式インクジェット記録装置は、帯電したトナ
ー粒子を含むインク1を保持し一部に外気と連通した吐
出開口部2を持つインク室3と、吐出開口部2近傍に位
置しインク1と絶縁された記録電極4と、記録媒体5を
介して吐出開口部2に対向した位置に配設された対向電
極6と、記録媒体5と記録電極4との間に位置し吐出開
口部2と対向した部分がスリット状またはノズル状に開
口したゲート電極7とから構成される。
【0016】インク室3は、プラスチック材料等の導電
性材料からなるベース部材8とカバー部材9とを結合す
ることによって形成される微小な空間からなり、対向電
極6側の一部に毛細管力が発生しうる程度のスリット状
の外気と連通した吐出開口部2が形成されている。カバ
ー部材9にはインク供給口10およびインク排出口11
が形成されており、インク供給口10およびインク排出
口11はそれぞれ不図示のポンプを介してインクタンク
と接続され、インク室3内のインク1が循環されてい
る。
【0017】記録電極4は、端部が先針状のCu,Ni
等の導電性材料からなり、吐出開口部2近傍に所望の解
像度と同じ間隔で配設され、端部が吐出開口部2より外
部へ所望の突き出し量だけ突出するように配設されてい
る。記録電極4は、インク1と絶縁するために絶縁性コ
ーティング材12で被覆されている。記録電極4は、不
図示のドライバと接続されており、所望の印字に合わせ
て駆動パルス電圧が印加される。尚、この実施の形態の
記録電極4は、TAB(Tape Automated Bonding)実装技
術に使用されるポリイミド等の絶縁フィルムを基材とし
た2層または3層テープ状のTAB用FPC13内のC
u,Ni等の導体より形成され、所望の間隔で並んで形
成された先針状の複数の導体が基材から突出したアウタ
ーリード部を記録電極4として機能させている。各記録
電極4は、TAB用FPC13内で不図示の外部ドライ
バと接続するための電極パッド14と接続された回路を
形成している。
【0018】対向電極6は、ドラムまたは平板状の導電
性材料からなり、記録媒体5を挟んで吐出開口部2に対
向した位置に配設され、記録電極4との間に吐出ギャッ
プを設けている。対向電極6は、グランドレベルに接地
されているか、または不図示の電圧源と接続され、マイ
ナスのバイアス電圧が印加されている。
【0019】ゲート電極7は、プレート状の導電性材料
からなり、記録電極4と対向電極6間の吐出ギャップ中
に配設され、記録電極4から対向電極6に対しての鉛直
方向にスリットまたはノズル状のゲート開口部15が形
成されている。ゲート電圧は、グランドレベルに接地さ
れているか、または不図示の電圧源と接続されている。
【0020】図3は、この実施の形態の駆動説明図であ
る。図3を図1,図2に併せて参照すると、インク1
は、吐出開口部2近傍に配設された各記録電極4に沿っ
て凸のメニスカス16を形成し、インク室3に保持され
ている。ゲート電極7は、常にグランドレベルの電位を
持ち、対向電極6は、常にグランドレベルの電位または
マイナスのバイアス電位を持っている。記録時には、所
望の印字に合わせて選択的に記録電極4へ駆動パルス電
圧が印加され、記録電極4とゲート電極7との間で電界
が発生する。これにより、記録電極4上で凸のメニスカ
ス16を形成しているインク1表面に電界が集中し、こ
の電界によりインク1中のトナー粒子にクーロン力が働
き、クーロン力が凸のメニスカス16の表面張力に打ち
勝つことによって、記録電極4上のトナー粒子を含んだ
インク滴17がゲート電極7側へ吐出される。吐出され
たインク滴17は、ゲート電極7に設けられたゲート開
口部15を通過し、吐出による慣性力により対向電極6
側へ飛翔し、対向電極6上の記録媒体5に付着する。
尚、ゲート開口部15を通過したインク滴17の慣性力
を補助するために、対向電極6がゲート電極7よりも低
い電位を印加することによって、ゲート電極7と対向電
極6との間で電界を発生させることも可能である。
【0021】図4は、この実施の形態の記録電極,ゲー
ト電極および対向電極の電位と距離との関係図である。
図4に併せて図2,図3を参照すると、記録電極4には
吐出閾電圧以上の電圧Vpが印加され、ゲート電極7で
はグランドレベルでの電位になっている。記録電極4と
ゲート電極7との間で、凸のメニスカス16からトナー
粒子を含んだインク滴17が吐出されるクーロン力を発
生させ得る電位差を生じさせることによって、記録電極
4とゲート電極7間の電界でインク1のメニスカス16
からの引き離しを行っている。対向電極6はグランドレ
ベルの電位になっており、ゲート電極7と対向電極6と
の間では無電界状態になっている。これにより、記録電
極4とゲート電極7間の電界により吐出されたインク滴
17は、ゲート電極7と対向電極6との間では電界によ
るクーロン力を受けないため、吐出による慣性力を維持
したまま対向電極6側へ飛翔する。
【0022】また、対向電極6をマイナス側の電位にす
ることによって、ゲート電極7と対向電極6との間で電
界を発生させ、インク滴17に対向電極6方向のクーロ
ン力を付加させ、インク滴17の慣性力を高めることも
可能である。このように、記録電極4とゲート電極7間
の電位差でインク滴17の吐出を行っているため、記録
電極4とゲート電極7間の距離を少なくすることにより
駆動パルス電圧を低くおさえることができる。また、ゲ
ート電極7と対向電極6間では、インク滴17の慣性力
による飛翔であるため、慣性力を失わない程度までゲー
ト電極7と対向電極6間の吐出ギャップを広げることが
できる。
【0023】図5は、本発明の静電式インクジェット記
録装置の他の実施の形態の概要図である。図5を参照す
ると、この実施の形態では、図1の実施の形態の構成に
加え、インク室3内の吐出開口部2と対向した位置に泳
動電極18が配設され、インク室3内のインク1と導通
している。泳動電極18は、不図示の電圧源と接続され
ており、トナーの電位と同極性のバイアス電圧が印加さ
れている。これにより、インク供給口10からインク室
3に供給されたインク1中のトナー粒子は、泳動電極1
8と対向電極6間で発生する電界によるトナー粒子の電
気泳動現象を利用して記録電極4近傍に搬送される。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、帯電し
たトナー粒子を含むインクを保持し一部に外気と連通し
た吐出開口部を持つインク室と、吐出開口部近傍に位置
しインクと絶縁された記録電極と、記録媒体を介して吐
出開口部に対向した位置に配設された対向電極と、記録
媒体と記録電極との間に位置し吐出開口部と対向した部
分がスリット状またはノズル状に開口したゲート電極と
を有し、記録電極とゲート電極間の電界でインク滴の吐
出を行う構造にすることによって、記録電極へ印加する
駆動パルス電圧の低電圧化を図り、且つゲート電極と対
向電極間の吐出ギャップの拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静電式インクジェット記録装置の一実
施の形態の概略構成を示す図であり、図1(a)はその
平面図を、図1(b)は図1(a)のAA断面図を示
す。
【図2】この実施の形態の記録電極部の詳細図である。
【図3】この実施の形態の駆動説明図である。
【図4】この実施の形態の記録電極,ゲート電極および
対向電極の電位と距離との関係図である。
【図5】本発明の静電式インクジェット記録装置の他の
実施の形態の概略構成を示す図であり、図5(a)はそ
の平面図を、図5(b)は図5(a)のCC断面図を示
す。
【図6】静電式インクジェット記録装置の第1の従来例
の概略構成図であり、図6(a)はその平面図を、図6
(b)は図6(a)のDD断面図である。。
【図7】第1の従来例の記録電極,ゲート電極および対
向電極の電位と距離の関係図である。
【図8】静電式インクジェット記録装置の第2の従来例
の概略構成図である。
【符号の説明】
1 インク 2 吐出開口部 3 インク室 4 記録電極 5 記録媒体 6 対向電極 7 ゲート電極 8 ベース部材 9 カバー部材 10 インク供給口 11 インク排出口 12 絶縁性コーティング材 13 TAB用FPC 14 電極パッド 15 ゲート開口部 16 メニスカス 17 インク滴 18 泳動電極
フロントページの続き (72)発明者 溝口 忠志 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 峯本 仁史 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 竹本 人司 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 萩原 良広 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 薬師寺 徹 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−90825(JP,A) 特開 昭54−85031(JP,A) 特開 平5−208501(JP,A) 特開 平10−808(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帯電したトナー粒子を含んだインクに電
    界を与え、トナー粒子に働くクーロン力によりインク滴
    を噴射して記録媒体上に印字を行う静電式インクジェッ
    ト記録装置において、帯電したトナー粒子を含むインク
    を保持し一部に外気と連通した吐出開口部を持つインク
    室と、前記吐出開口部近傍に位置し前記インクと絶縁さ
    れた記録電極と、前記記録媒体と前記記録電極との間に
    位置し前記吐出開口部と対向した部分がスリット状また
    はノズル状に開口し接地されているかまたは前記記録電
    極に印加される駆動パルス電圧よりも低いバイアス電圧
    が常に印加されているゲート電極と、前記記録媒体を介
    して前記吐出開口部に対向した位置に配設され接地され
    ているかまたは前記ゲート電極上の電位よりも低いバイ
    アス電圧が常に印加されている対向電極と、前記インク
    室内の前記吐出開口部と前記インクとを介して対向した
    位置に前記インクと導通するように配設され一定のバイ
    アス電圧が印加される泳動電極とを備えることを特徴と
    する静電式インクジェット記録装置。
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