JP2885740B2 - 静電式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】この発明は静電式インクジェ
ット記録装置に関し、特に顔料系インク中の色材粒子を
電気泳動現象によりインク吐出口に集中させた後、記録
媒体上に吐出させて印字させるようにする静電式インク
ジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は電気泳動現象を利用した従来のイ
ンクジェット記録装置を一部破断して示す斜視図であ
る。この静電式インクジェット記録装置は、図に示すよ
うに、顔料系インク２１０が満たされているインク室１
０１と、この顔料系インク２１０中の図５に示すような
色材粒子３１７を、電気泳動電極１０３によりインク吐
出口１０２へ集中させるための電気泳動電極１０３と、
インク吐出口１０２に集中した色材粒子３１７をそのイ
ンク吐出口１０２から吐出させて、記録媒体９に向って
飛翔させるための複数の吐出電極２０５と、これらの吐
出電極２０５に対向し記録媒体９の背面に配設した対向
電極１０とを有している。

【０００３】前記インク吐出口１０２は、各吐出電極２
０５の先端で凸状の顔料系インク２１０のメニスカス３
１６ができるように、流路壁２０８により各吐出電極２
０５毎に仕切られている。インク室１０１は、インク供
給口２０６とインク吐出口２０７とを有し、これらは図
示しないインクタンクとチューブとに接続されており、
インク室１０１内のインクに背圧を付与するとともにイ
ンク室１０１内の顔料系インク２１０を強制的に循環し
ている。

【０００４】次に動作について説明する。この発明の記
録方式は、帯電している色材粒子３１７を含んでいる顔
料系インク２１０に電界を加えることにより、色材粒子
３１７が一方向に動くという電気泳動現象を利用したも
のである。すなわち、電気泳動電極１０３に図６（ａ）
に示すような一定値電圧Ｖ１を与え、顔料系インク２１
０が満たされているインク室１０１に電界を加えると、
顔料系インク２１０中の色材粒子３１７がインク吐出口
１０２へある電気泳動速度で移動する。そして、このイ
ンク吐出口１０２に色材粒子３１７が移動するとメニス
カス３１６が生じる。

【０００５】そこで、色材粒子３１７の吐出を行う吐出
電極２０５に対して、図６（ｂ）に示すように、図５に
示すドライバ４０１をオンにすることによって、時間Ｔ
２のパルス状の吐出電圧Ｖ２を印加する。これにより、
吐出電極２０５と対向電極１０間に発生する静電界によ
って、色材粒子３１７は吐出電極２０５の先端部に移動
して集中する。さらに、この色材粒子３１７は静電気力
によって顔料系インク２１０の表面張力や粘性力等に打
ち勝って、このパルス状の吐出電圧Ｖ２に同期したタイ
ミングで、微少の飛翔する色材粒子群１１１となって吐
出電極２０５の先端部から飛翔し、記録媒体９に付着す
る。その後、色材粒子３１７の補給が行われ、このよう
な動作が繰り返されて、記録媒体９上に画像が形成され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の静電式インクジェット記録装置においては、吐出
電極２０５の形状や対向電極１０に対する吐出電極２０
５の位置ずれなどによるヘッド製造プロセス上のバラツ
キによって、複数個並ぶ吐出電極２０５に同一の電圧を
印加しても吐出する色材粒子量（トナー量）が異なり、
このため記録媒体９上の画素形状が異なるという課題が
あった、例えば、吐出電極２０５の形状で言うなら、吐
出電極２０５の先端が鋭角なものほど電界集中が起き易
く、吐出する色材粒子量も多くなり、記録媒体９上の画
素形状も大きくなる。また、対向電極１０に対する吐出
電極２０５の位置で言うなら、ある吐出電極２０５と対
向電極１０との距離が、他の吐出電極２０５と対向電極
１０との距離より短ければ記録媒体９上の画素形状は大
きくなる。逆に、ある吐出電極２０５と対向電極１０と
の距離が他の吐出電極２０５と対向電極１０との距離よ
り長ければ、記録媒体９上の画素形状は小さくなる。こ
のような画素形状のバラツキは、吐出電極２０５の数が
増えるほど顕著になっていた。

【０００７】さらに、複数個の吐出電極２０５におい
て、両端部にある吐出電極２０５は、構造上他の吐出電
極２０５より電界が集中しやすく、従って吐出する色材
粒子量が多くなって、記録媒体９上の画素形状が大きく
なるという課題もあった。

【０００８】この発明は前記のような課題を解決するも
のであり、吐出電極の形状や対向電極に対する吐出電極
の位置ずれなどによるヘッド製造プロセス上のバラツキ
を吸収でき、これにより複数個が並設されたいずれの吐
出電極からも均一量の色材粒子を吐出可能にして、記録
媒体上の画素形状を均一にでき、さらに高品質な画像が
得られる静電式インクジェット記録装置を得ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明にかかる静電式インクジェット記録
装置は、複数グループにグループ化され、かつインク吐
出口に集中した顔料系インク中の色材粒子を吐出させる
複数の吐出電極と、記録媒体を介して前記インク吐出口
に対向配置された対向電極と、前記色材粒子を電気泳動
現象により前記インク吐出口へ集中させるとともに、前
記吐出電極の前記各グループごとに対向配置された複数
の電気泳動電極と、これらの各電気泳動電極に対する電
圧の印加，遮断を制御する電気泳動電極制御部とを設け
て、前記各電気泳動電極に対する電圧の印加時間の長さ
を電気泳動電極印加時間制御部により制御し、吐出電極
制御部により前記各グループ内の複数の吐出電極に対し
て共通の吐出電圧を印加するようにしたものである。

【００１０】また、請求項２の発明にかかる静電式イン
クジェット記録装置は、複数グループにグループ化さ
れ、かつインク吐出口に集中した顔料系インク中の色材
粒子を吐出させる複数の吐出電極と、記録媒体を介して
前記インク吐出口に対向配置された対向電極と、前記色
材粒子を電気泳動現象により前記インク吐出口へ集中さ
せるとともに、前記吐出電極の前記各グループごとに対
向配置された複数の電気泳動電極と、これらの各電気泳
動電極に対する電圧の印加，遮断を制御する電気泳動電
極制御部とを設けて、前記各電気泳動電極に印加する電
圧の大きさを印加電圧可変部により可変とし、さらに吐
出電極制御部に、前記各グループ内の複数の吐出電極に
対して共通の吐出電圧を印加させるようにしたものであ
る。

【００１１】また、請求項３の発明にかかる静電式イン
クジェット記録装置は、前記複数の吐出電極から色材粒
子の吐出を行う記録周期を時分割し、この時分割したタ
イミングに同期して、前記グループ単位で各吐出電極お
よび各電気泳動電極にそれぞれ吐出電圧および電気泳動
電圧を与えるようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
図について説明する。なお、ここでは８００個の吐出電
極を持つマルチヘッドを例にして説明する。図１におい
て、２０５は複数の吐出電極であり、これらはＮｏ．
１，１０１，２０１，…７０１を第１グループ、Ｎｏ．
２，１０２，２０２，…７０２を第２グループ、そして
Ｎｏ．１００，２００，…８００を第１００グループと
して全部で１００グループ設けられている。そして、第
１グループの各吐出電極２０５は、吐出電極ドライバＪ
１のスイッチ部の一端に接続され、そのスイッチ部の他
端には吐出電極電源６が接続されている。他のグループ
の吐出電極２０５も、吐出電極ドライバＪ２〜Ｊ１００
を介した同様な接続形態をなす。これらのドライバＪ１
〜Ｊ１００のスイッチ部は吐出電極制御部７によってオ
ン・オフ制御されることにより、各グループの吐出電極
２０５に対し電圧を供給したり遮断したりする。

【００１３】また、第１の電気泳動電極グループはＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．１００の吐出電極２０５に対向してお
り、これは電気泳動電極ドライバＰ１のスイッチ部の一
端に接続され、そのスイッチ部の他端は電気泳動電極電
源８に接続されている。同様に、Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．
２００の吐出電極２０５に対向した電気泳動電極１０３
を第２電気泳動電極グループとして、これらが電気泳動
電極ドライバＰ２に接続されている。また、Ｎｏ．２０
１〜Ｎｏ．３００の吐出電極２０５に対向した電気泳動
電極１０３を第３電気泳動電極グループとして、これら
が電気泳動電極ドライバＰ３に接続されている。すなわ
ち第８電気泳動電極グループまで、ブロック化された各
電気泳動電極１０３は、それぞれ個別に設けられた電気
泳動電極ドライバＰ１〜Ｐ８に接続されている。

【００１４】さらに、電気泳動電極印加時間制御部１１
は各電気泳動電極グループに電気泳動電極電源８から電
圧を供給する印加時間の長さを決定し制御する。また、
電気泳動電極制御部１２は、電気泳動電極印加時間制御
部１１を介して各電気泳動電極ドライバＰ１〜Ｐ８をオ
ン・オフ制御することにより、８個のグループに分けら
れた電気泳動電極１０３に電圧を供給したり遮断したり
する。

【００１５】次に、図２の印加電圧波形図を用いて、図
４に示すような吐出電極２０５から色材粒子３１７を吐
出させる動作について説明する。図１に示すように対向
電極１０に対する吐出電極２０５の位置ずれなどによる
ヘッド製造プロセスのバラツキによって、複数個に並ぶ
前記吐出電極２０５の両端でＬ１とＬ２なる距離の差が
生じた場合、電気泳動電極制御部１２からの制御信号に
もとづき、８個の電気泳動電極ドライバＰ１〜Ｐ８に対
し、電気泳動電極印加時間制御部１１が記録周期Ｔを８
等分に時分割したタイミング期間内で、図２に示すよう
な電気泳動電極制御信号Ａ〜Ｈを、順次出力する。これ
らの電気泳動電極制御信号Ａ〜Ｈは電気泳動電極印加時
間制御部１１により制御されて、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ
４＜Ｔ５＜Ｔ６＜Ｔ７＜Ｔ８のようにそれぞれ異なった
時間幅（Ｔ１〜Ｔ８）を持つ。

【００１６】従って、電気泳動電極ドライバＰ１に出力
される電気泳動電極制御信号Ａがオンする期間Ｔ１で
は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１００の吐出電極２０５に対向す
る第１電気泳動電極グループの電気泳動電極１０３に電
気泳動電極電源８から電圧が印加される。さらに、第２
電気泳動電極グループから第８電気泳動電極グループま
での各電気泳動電極１０３に前記Ｔ２〜Ｔ８なる時間幅
で、電気泳動電極電源８から電圧が印加される。

【００１７】今、電気泳動電極制御信号Ａがオンしてい
るタイミングにおいて、吐出電極制御部７が、図示しな
い画像制御部よりＮｏ．１の吐出電極２０５に画像情報
有りとして吐出指令を受けた場合、吐出電極制御信号Ｄ
１を出力し、これにより吐出電極ドライバＪ１をオンさ
せ（図中部）、第１グループのＮｏ．１，１０１，２
０１，…７０１の各吐出電極２０５に吐出電極電圧が印
加される。この場合、電気泳動電極制御信号ＡとＮｏ．
１の吐出電極２０５に電圧が印加されているため、吐出
先端部に色材粒子が移動し、さらに第１電気泳動電極グ
ループの電気泳動電極１０３とＮｏ．１の吐出電極２０
５には電圧が印加されているため、色材粒子３１７が吐
出することによって十分な静電界が発生し、微少な色材
粒子群１１１がＮｏ．１の吐出電極２０５の先端部から
Ｔ１時間だけ飛翔し、記録媒体９上に付着する。ここ
で、Ｎｏ．１の吐出電極２０５と同様に吐出電圧が印加
された第１グループのＮｏ．１０１，２０１，…７０１
の各吐出電極２０５では、電気泳動電極電圧が印加され
てないため、色材粒子３１７が吐出することはない。

【００１８】一方、画像情報が無く色材粒子３１７の吐
出を行わない場合について、Ｎｏ．２の吐出電極２０５
を例にとって説明する。まず、吐出電極制御部７が図示
しない画像制御部よりＮｏ．２の吐出電極２０５に画像
情報無しとの吐出指令を受けた場合、これが吐出電極制
御信号Ｄ２を出力して、吐出電極ドライバＪ２をオフさ
せ、第２グループのＮｏ．２，１０２，２０２，…７０
２の吐出電極２０５に吐出電極電圧を印加しないように
する。この場合、第１電気泳動電極グループとＮｏ．２
の吐出電極２０５との間には色材粒子３１７が吐出する
ための十分な静電界が発生しないため、Ｎｏ．２の吐出
電極２０５から吐出は行わない。

【００１９】また、図２において、Ｎｏ．１００の吐出
電極２０５から色材粒子３１７を吐出させる場合は、電
気泳動電極制御信号Ａによって第１電気泳動電極グルー
プに電気泳動電極電圧が印加されている区間（図中Ｔ１
部）で、吐出電極制御信号Ｄ１００をオンさせて吐出電
極電圧をＮｏ．１００の吐出電極２０５に印加すること
で（図中［１］部）、色材粒子３１７を吐出させること
ができる。このように、画像データ有りとして吐出指令
を受けて任意の吐出電極２０５から色材粒子３１７を吐
出させるには、順次分割して電圧が印加される電気泳動
電極１０３に対応する区間において、その任意の吐出電
極２０５に吐出電極電圧を印加すればよい。よって、図
２に示すように電気泳動電極制御信号Ａ〜Ｈをオンした
場合、例えば図中部ではＮｏ．１の吐出電極２０５か
ら吐出され、図中（１）部ではＮｏ．２の吐出電極２０
５からは不吐出となり、図中［１］部ではＮｏ．１００
の吐出電極２０５から吐出され、図中部ではＮｏ．１
０１の吐出電極２０５から吐出され、図中（２）部では
Ｎｏ．１０２の吐出電極２０５から吐出され、図中
［２］部ではＮｏ．２００の吐出電極２０５からは不吐
出となり、図中部ではＮｏ．７０１の吐出電極２０５
から吐出され、図中（８）ではＮｏ．７０２の吐出電極
２０５からは不吐出となり、図中［８］部ではＮｏ．８
００の吐出電極２０５から吐出される。

【００２０】このように第１電気泳動電極グループに対
向する吐出電極２０５からは最も短いＴ１時間吐出さ
せ、第２電気泳動電極グループから第８電気泳動電極グ
ループにそれぞれ対向する吐出電極２０５では順次吐出
時間が長くなり、第８電気泳動電極グループに対向する
吐出電極２０５からは最も長い時間吐出させる。これに
より、吐出電極２０５と対向電極１０との間の距離が短
いほど電界集中が大きくなるため、吐出時間を短くし、
距離が長いほど電界集中が小さくなるため吐出時間を長
くすることができ、各吐出電極２０５と対向電極１０と
の間の距離のバラツキが補われ、各吐出電極２０５から
ほぼ均一な量の色材粒子が吐出される。なお、この実施
の形態ではあらかじめ対向電極１０と吐出電極２０５と
の間の距離によって色材粒子量がどのように変化するか
が求められており、これに従って、第１〜第８の各電気
泳動電極グループへの電圧印加時間が決定される。

【００２１】次にこの発明の実施の他の形態を図３を用
いて説明する。ここでは、第１〜第８の各電気泳動電極
グループに印加する電圧値を変化させる例を示してい
る。図３では、図１の電気泳動電極印加時間制御部１１
に替えて印加電圧可変部１３が設けられ、電気泳動電極
１０３および吐出電極２０５間の電位差が高いほど、つ
まり電気泳動電圧が高いほど発生する電界が強くなり、
吐出先端部に集中して吐出する色材粒子量が増えること
を利用している。従って、第１電気泳動電極グループに
は最も低い電圧である電気泳動電極電源電圧Ｖ１を印加
し、さらに電気泳動電極グループ番号が大きくなるほ
ど、抵抗Ｒ１〜Ｒ８で電気泳動電極電圧を順次分圧した
電圧を印加し、第８電気泳動電極グループには最も高い
電圧Ｖ８を印加する。ここで、前記分圧した各電圧は、
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６＜Ｖ７＜ＶＴ８と
する。なお、この実施の形態ではあらかじめ対向電極１
０および吐出電極２０５間の距離によって色材粒子量が
どのように変化するかが求められており、これに従って
第１〜第８の各電気泳動電極グループへの印加電圧が決
定される。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
グループにグループ化され、かつインク吐出口に集中し
た顔料系インク中の色材粒子を吐出させる複数の吐出電
極と、記録媒体を介して前記インク吐出口に対向配置さ
れた対向電極と、前記色材粒子を電気泳動現象により前
記インク吐出口へ集中させるとともに、前記吐出電極の
前記各グループごとに対向配置された複数の電気泳動電
極と、これらの各電気泳動電極に対する電圧の印加，遮
断を制御する電気泳動電極制御部とを設けて、前記各電
気泳動電極に対する電圧の印加時間の長さを電気泳動電
極印加時間制御部により制御し、または前記各電気泳動
電極に印加する電圧の大きさを印加電圧可変部により可
変とし、さらに、吐出電極制御部により前記各グループ
内の複数の吐出電極に対して共通の吐出電圧を印加する
ように構成したので、吐出電極の形状，前記対向電極に
対する吐出電極の位置ずれなどによるヘッド製造プロセ
スのバラツキを吸収でき、従って複数個並ぶ各吐出電極
からほぼ均一な粒子径および量の色材粒子を吐出可能に
し、以て記録媒体上の画素形状を均一にして高品質の画
像出力を実現できるという効果が得られる。また、並設
された複数個の吐出電極のうち両端の吐出電極からも、
ほぼ均一な粒子径および量の色材粒子を吐出させること
ができ、記録媒体の画素形状が両端部で均一化して高品
質な画像を得ることがでくるという効果がある。

【００２３】また、この発明によれば、前記複数の吐出
電極から色材粒子の吐出を行う記録周期を時分割し、こ
の時分割したタイミングに同期して、前記グループ単位
で各吐出電極および各電気泳動電極にそれぞれ吐出電圧
および電気泳動電圧を与えるように構成したので、複数
組の電気泳動電極グループを単位として全ての吐出電極
から均等量の色材粒子を時分割にて吐出させることがで
き、従って、これを実現する回路構成および組付工程の
簡素化を図れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態による静電式インクジ
ェット記録装置の要部を示す回路図である。

【図２】図１における吐出電極および電気泳動電極の各
制御信号を示すタイミングチャートである。

【図３】この発明の実施の他の形態による静電式インク
ジェット記録装置の要部を示す回路図である。

【図４】従来のインクジェット記録装置を一部破断して
示す斜視図である。

【図５】図４に示す静電式インクジェット記録装置を一
部破断して示す平面図である。

【図６】図５における電気泳動電極および吐出電極の各
制御信号電圧を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

７ 吐出電極制御部 ９ 記録媒体 １０ 対向電極 １１ 電気泳動電極印加時間制御部 １２ 電気泳動電極制御部 １３ 印加電圧可変部 １０２ インク吐出口 １０３ 電気泳動電極 ２０５ 吐出電極 ２１０ 顔料系インク ３１７ 色材粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 島 和男 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数グループにグループ化され、かつイ
   ンク吐出口に集中した顔料系インク中の色材粒子を吐出
   させる複数の吐出電極と、 記録媒体を介して前記インク吐出口に対向配置された対
   向電極と、 前記色材粒子を電気泳動現象により前記インク吐出口へ
   集中させるとともに、前記吐出電極の前記各グループご
   とに対向配置された複数の電気泳動電極と、 これらの各電気泳動電極に対する電圧の印加，遮断を制
   御する電気泳動電極制御部と、 前記各電気泳動電極に対する電圧の印加時間の長さを決
   定し制御する電気泳動電極印加時間制御部と、 前記各グループ内の複数の吐出電極に対して共通の吐出
   電圧を印加する吐出電極制御部とを備えたことを特徴と
   する静電式インクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 複数グループにグループ化され、かつイ
   ンク吐出口に集中した顔料系インク中の色材粒子を吐出
   させる複数の吐出電極と、 記録媒体を介して前記インク吐出口に対向配置された対
   向電極と、 前記色材粒子を電気泳動現象により前記インク吐出口へ
   集中させるとともに、 前記吐出電極の前記各グループごとに対向配置された複
   数の電気泳動電極と、 これらの各電気泳動電極に対する電圧の印加，遮断を制
   御する電気泳動電極制御部と、 前記各電気泳動電極に印加する電圧の大きさを可変とす
   る印加電圧可変部と、 前記各グループ内の複数の吐出電極に対して共通の吐出
   電圧を印加する吐出電極制御部とを備えたことを特徴と
   する静電式インクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記複数の吐出電極から色材粒子の吐出
   を行う記録周期を時分割し、この時分割したタイミング
   に同期して、前記グループ単位で各吐出電極および各電
   気泳動電極にそれぞれ吐出電圧および電気泳動電圧を与
   えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   静電式インクジェット記録装置。