JP3480775B2 - 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、特に溶媒中に帯電した色剤を分散させた液
状インクを用い、このインク中の少なくとも色剤成分を
インク滴として記録媒体上に飛翔させて記録を行うイン
クジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液状インクをインク滴と呼ばれる小さな
液滴として記録媒体上に飛翔させて記録ドットを形成す
ることにより画像を記録する装置は、インクジェットプ
リンタとして実用化されている。インクジェットプリン
タは、他の記録方法のプリンタと比べて騒音が少なく、
現像や定着などの処理が不要であるという利点を有し、
普通紙記録技術として注目されている。インクジェット
プリンタの方式は、現在までに数多く考案されている
が、特に（ａ）発熱体の熱により発生する蒸気の圧力で
インク滴を飛翔させる方式（例えば、特公昭５６−９４
２９、特公昭６１−５９９１１など）や、（ｂ）圧電素
子によって発生される機械的な圧力パルスによりインク
滴を飛翔させる方式が代表的なものである。

【０００３】インクジェットプリンタに使用される記録
ヘッド（インクジェットヘッドという）としては、キャ
リッジに搭載されて記録紙の搬送方向（副走査方向）に
対し直交する方向（主走査方向）に移動しながら記録を
行うシリアル走査型ヘッドが実用されている。このシリ
アル走査型ヘッドは、記録スピードを早くすることが難
しい。そこで、記録ヘッドを記録紙の幅と同じサイズの
長尺ヘッドとして記録スピードを上げることができる、
いわゆるライン走査型ヘッドも考えられているが、この
ようなライン走査型ヘッドを実現することは、次の理由
から簡単ではない。

【０００４】インクジェット記録方式は本質的に、溶媒
の蒸発や揮発によって局部的なインクの濃縮が生じやす
く、これが解像度に対応した個別の細いノズルでの目詰
まりの原因となる。さらに、インクジェットの形成に蒸
気の圧力を使う方式では、インクとの熱的あるいは化学
的な反応などによる不溶物の付着が、また圧電素子によ
る圧力を使う方式では、インク流路などでの複雑な構造
がさらに目詰まりを誘起し易くする。数十〜百数十程度
のノズルを使用するシリアル走査型ヘッドよりもさらに
多い数千もの多数のノズルを必要とするライン走査型ヘ
ッドでは、確率的にかなり高い頻度で目詰まりが発生
し、信頼性の点で大きな問題となる。

【０００５】さらに、従来のインクジェット記録装置は
解像度の向上には適していないという問題点もある。つ
まり蒸気の圧力を使う方法では、直径２０μｍ（これは
記録紙上に直径５０数μｍ程度の記録ドットに相当す
る）以下の粒径のインク粒を生成するのが難しく、また
圧電素子が発生する圧力を使う方式では、記録ヘッドが
複雑な構造となるために、加工技術上の問題で解像度の
高いヘッドを作りにくいからである。

【０００６】これらの欠点を克服するために、薄膜の電
極アレイに電圧を印加し、静電力を用いてインク液面か
らインクあるいはその中の色剤成分をインク滴として飛
翔させるインクジェット記録方式が考案された。具体的
には、インクを静電的引力を使ってインク滴を飛翔させ
る方式（特開昭４９−６２０２４、特開昭５６−４４６
７など）や、帯電した色剤成分を含むインクを用い色剤
の濃度を高めてインク滴を飛翔させる方式（ＷＯ９３／
１１８６６：ＰＣＴ／ＡＵ９２／００６６５）などが提
案されている。これらの方式は、記録ヘッドの構成が個
別のドット毎のノズルを必要としないスリット状ノズル
構成か、あるいは個別のドット毎のインク流路の隔壁を
必要としないノズルレス構成であるために、ライン走査
型記録ヘッドを実現する上で大きな障害であった目詰ま
りの防止と復旧に対して有効である。また、特に後者は
非常に小さい径のインク粒を安定に生成して飛翔させる
ことができるため、高解像度化に適している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した静電力でイン
ク滴を飛翔させる方式のインクジェット記録装置では、
電極アレイに画像信号に応じたパルス電圧を印加するこ
とによってインク滴が吐出し、記録紙上に飛翔する。こ
こで、電極アレイの一本おきの電極にのみパルス電圧を
印加して、それらの電極上からインク滴を吐出させ飛翔
させる場合を考える。これは縦縞、つまり副走査方向に
沿った縞を記録する場合に相当する。このような場合、
パルス電圧が印加された電極から、隣接したパルス電圧
が印加されていない電極に向かう電界が形成される。こ
の隣接電極間の電界によって、パルス電圧が印加された
電極から印加されていない電極上に向かって帯電した色
剤成分の移動が起こる。この状態が続くと、各電極上で
静電力の働く帯電した色剤成分の量が不足するため、イ
ンク滴の吐出・飛翔が不安定となり、記録画像に濃度む
らが生じて画質が劣化するばかりでなく、極端になると
インク滴が飛翔しなくなってしまう。

【０００８】本発明は、インク中の帯電した色剤成分を
静電気力で凝集させ、吐出させて記録媒体上に飛翔させ
ることで記録を行うインクジェット記録装置において、
帯電した色剤成分がインク滴の飛翔位置から散逸するこ
とを防止して濃度むらのない安定した記録を行うことが
できるインクジェット記録装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は溶媒中に所定極性に帯電した色剤を分散さ
せたインク中の色剤成分に静電力を作用させて少なくと
も色剤成分を含むインク滴を吐出させ記録媒体に向けて
飛翔させることにより記録を行うインクジェット記録装
置において、インクが供給される位置に複数の電極を配
置し、これら複数の電極に対して、画像信号に応じてイ
ンク滴を吐出させる位置に最も近い第１の電極と記録媒
体間の電位差が第１の電極に隣接した第２の電極と記録
媒体間の電位差より小さくなるように電圧を印加する電
圧印加手段を備えたことを基本的な特徴とする。複数の
電極は、インクが供給されるヘッド基板上に形成された
同一面上の電極であってもよく、また同軸的に設けられ
た電極であってもよい。

【００１０】一般的に、ある注目電極に高電圧を印加し
て、その注目電極上からインク滴を吐出・飛翔させよう
とすると、隣接電極の方向にも強い電界が生じるため、
注目電極付近に供給された帯電した色剤成分は、インク
の表面張力に打ち勝つ仕事が不必要な隣接電極の方向へ
の泳動で散逸しやすくなる。

【００１１】これに対し、本発明のようにインク滴を吐
出させる位置に最も近い第１の電極と記録媒体間の第１
の電位差をインク滴を飛翔させるに十分な電位差とする
とともに、この第１の電位差を第１の電極に隣接する第
２の電極と記録媒体間の第２の電位差より小さくする
と、第１の電極近辺に供給された帯電した色剤成分は、
第２の電極に印加された電圧により形成された電界によ
って囲まれつつ、インク滴として吐出する。従って、こ
の電界による色剤成分の囲み効果によって、第１の電極
上に供給された色剤成分の散逸が防止され、色剤成分が
インク滴を吐出飛させるべき位置に高濃度の状態で十分
に供給されるため、濃度むらがなく、かつ十分に高濃度
の画像を記録することが可能となる。

【００１２】本発明によるインクジェット記録装置は、
第１の電極と第２の電極の組が単一のインクジェット記
録ヘッドを用いた場合と、インクが供給されるヘッド基
板上に複数の電極を配列してなる電極アレイを設けたラ
イン走査型インクジェット記録ヘッドを用いた場合の両
方に適用ができる。後者の場合、電極アレイに対して画
像信号に応じてインク滴を吐出させる位置に最も近い第
１の電極と記録媒体間の第１の電位差が第１の電極に隣
接した二つの第２の電極と記録媒体間の第２の電位差よ
り小さくなるように電圧を印加する電圧印加手段が備え
られる。また、この電圧印加手段は好ましくはその電圧
印加動作を第１および第２の電極の位置を所定周期で交
互に交替させて行うものとする。

【００１３】第２の電極は、ヘッド基板上に設けられた
電極アレイの一部でなくともよく、電極アレイに対向し
てヘッド基板とほぼ平行に設けられた板状の共通電極で
あってもよい。その場合、電圧印加手段は電極アレイお
よび共通電極に対して、電極アレイのうちの画像信号に
応じてインク滴を吐出させる位置に最も近い第１の電極
と記録媒体間の第１の電位差が共通電極と記録媒体間の
第２の電位差より小さくなるように電圧を印加する構成
とする。

【００１４】また、電圧印加手段はインク滴の飛翔に必
要な時間以外は第１の電位差がインク滴を飛翔させない
電位差となるように電極アレイに対して電圧を印加する
構成であってもよく、さらには第１の電位差がインク滴
を飛翔させない電位差となる期間を経てインク滴を飛翔
させる電位差となるように電極アレイに対して電圧を印
加する構成であってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の一実施形態に係る
インクジェット記録装置の構成を示す図である。同図に
おいて、記録ヘッド１００は図の紙面に垂直の方向（主
走査方向）に配列された複数個のストライプ状の個別電
極からなる電極アレイ１０２を有するヘッド基板１０１
と、その上に配置された上蓋１０３からなり、これらヘ
ッド基板１０１と上蓋１０３とによりインク流路１０４
が形成されている。このインク流路１０４に、ポンプを
含むインク還流機構１０５からインク１０６が供給され
る。このインク１０６は、プラス極性に帯電した色剤成
分を帯電制御剤やバインダなどとともに、１０⁸ Ωｃｍ
以上の抵抗率を有する絶縁性の溶媒中にコロイド状に分
散させ浮遊させたもので、インク流路１０４中をインク
滴の吐出位置まで運ばれるとともに、一部が回収口より
インク還流機構１０５に回収される。

【００１６】電極アレイ１０２の個別電極には、駆動回
路１０７が接続されている。駆動回路１０７は、各個別
電極に２種類または３種類の電圧、すなわち電圧Ｖ０、
Ｖ１および電圧Ｖ２（Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２）を選択的に印
加できるように構成されている。この駆動回路１０７の
具体的な構成については、後述する。

【００１７】記録ヘッド１００の先端に対向して配置さ
れた記録媒体としての記録紙１０８は、対向電極として
も機能する記録ドラム１０９に密着した状態で、矢印で
示す方向に通過する。インク還流機構１０５によって電
極アレイ１０２上の所定位置にインクが運ばれた状態
で、記録すべき画像信号に従って所定の個別電極（注目
電極）とそれに隣接する個別電極間に所定の電圧が印加
されると、色剤成分を含むインク滴１１０が電極アレイ
１０２と記録ドラム１０９との間の電界により注目電極
上の近傍から吐出して記録紙１０８上に向けて飛翔し、
記録紙１０８上に画像が記録される。なお、本実施形態
では記録ドラム１０９は接地電位とされている。

【００１８】次に、図２を用いて本実施形態における電
極アレイ１０２の駆動方法について説明する。図２は電
極アレイ１０２のうち白抜きで表した第１の個別電極２
０１およびその両隣の斜線を施した第２の個別電極２０
２と、期間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける駆動回路１０７から
個別電極２０１，２０２への印加電圧およびインク滴１
１０の吐出・飛翔状態を示している。

【００１９】まず、期間ＡおよびＤでは第１の個別電極
２０１に電圧Ｖ１、第２の個別電極２０２に電圧Ｖ２が
それぞれ印加されることにより、第１の個別電極２０１
と記録紙１０８（この例では接地電位ＧＮＤ）との間の
第１の電位差がＶ１、第２の個別電極２０２と記録紙１
０８との間の第２の電位差がＶ２となって、第１の電位
差（Ｖ１）が第２の電位差（Ｖ２）より低くなる。ここ
で、電圧Ｖ１をインク滴１１０が吐出するに十分な値と
すれば、第１の個別電極２０１の近傍位置からインク滴
１１０が吐出し、記録紙１０８に向けて飛翔する。

【００２０】これに対し、期間ＢおよびＣでは第１およ
び第２の個別電極２０１，２０２に共に電圧Ｖ２が印加
されることにより、第１の個別電極２０１と記録紙１０
８との間の第１の電位差および第２の個別電極２０２と
記録紙１０８との間の第２の電位差が等しくなるか、ま
たは第１の個別電極２０１に電圧Ｖ２、第２の個別電極
２０２に電圧Ｖ１がそれぞれ印加されることにより、第
１の電位差がＶ２、第２の電位差がＶ１となって、第１
の電位差（Ｖ２）が第２の電位差（Ｖ１）より高くなる
ため、インク滴１１０は吐出しない。

【００２１】そこで、第２の個別電極２０２に対しては
図２（ａ）に示すように常時一定の電圧Ｖ２を印加して
おき、第１の個別電極２０１に対しては図２（ｂ）に示
すように記録すべき画像信号に応じて印加する電圧を制
御することにより、個々の画点を形成することができ
る。すなわち、画点を形成するときには個別電極２０１
に電圧Ｖ１を印加して第１の個別電極２０１の近傍位置
からインク滴１１０を吐出・飛翔させ、画点を形成しな
いときには個別電極２０１に電圧Ｖ２を印加してインク
滴１１０を吐出・飛翔させないようにする。

【００２２】このように第１および第２の個別電極２０
１，２０２のうち、インク滴を吐出させる位置に最も近
い第１の個別電極２０１と記録紙１０８との間の電位差
が、第１の個別電極２０１に隣接した第２の電極２０２
と記録紙１０８との間の電位差より小さくなるように第
１および第２の個別電極２０１，２０２に電圧を印加す
ることによって、記録が行われる。この場合、第１の個
別電極２１０近辺に供給された帯電した色剤成分は、第
２の個別電極２０２に印加された電圧Ｖ２により形成さ
れた電界によって囲まれながらインク滴１１０として吐
出するため、隣接する第２の個別電極２０２上に散逸し
にくくなる。従って、帯電した色剤成分がインク滴を吐
出させるべき第１の個別電極２０１の近辺に高濃度の状
態で供給されるようになるため、濃度むらが少なく、し
かも高濃度の画像を記録紙１０８上に形成することがで
きる。

【００２３】図３は、本実施形態における電極アレイ１
０２の他の駆動方法を示す図であり、図２と同様に第１
の個別電極２０１およびその両隣の第２の個別電極２０
２と、期間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける駆動回路１０７から
個別電極２０１，２０２への印加電圧およびインク滴１
１０の飛翔状態を示している。この例では、図２と図３
を比較して明らかなように、インク滴１１０を吐出させ
る位置に最も近い第１の個別電極２０１に印加する電圧
は一定とし、第２の個別電極２０２に印加する電圧を記
録すべき画像信号に応じて制御することにより、個々の
画点を形成する。すなわち、個別電極２０１に一定の電
圧Ｖ１を印加しておき、画点を形成するときには、第２
の個別電極２０２に電圧Ｖ２を印加することにより第１
の個別電極２０１の近傍位置からインク滴１１０を吐出
・飛翔させ、画点を形成しないときには個別電極２０２
に電圧Ｖ１を印加してインク滴１１０を吐出・飛翔させ
ないようにする。

【００２４】この図３の駆動方法によっても、図２に示
した駆動方法と同様の結果が得られることは明らかであ
る。 （第２の実施形態）図４は、第２の実施形態に係るイン
クジェット記録ヘッドの要部の構成を示す図である。第
１の実施形態では、ヘッド基板１０１上に電極アレイ１
０２を設けたが、本実施形態では記録ヘッド部を同軸構
造としている。すなわち、第１の個別電極３０１はワイ
ヤ状電極により構成され、第２の個別電極３０２は第１
の個別電極３０１を囲むように配置されたパイプ状電極
により構成される。

【００２５】本実施形態においても、第１および第２の
個別電極３０１，３０２への電圧の印加方法を第１の実
施形態と同様とすることにより、第１の実施形態と同様
の効果が得られる。

【００２６】上述した第１および第２の実施形態は、イ
ンクジェット記録ヘッドの一点からインク滴を吐出・飛
翔させ、ヘッドを記録紙１０８に対して主走査方向に相
対的に移動させつつ１ライン分の記録を行うシングルヘ
ッドを用いた場合に有効である。

【００２７】（第３の実施形態）第１の実施形態では、
電極アレイ１０２のうち３つの個別電極に注目して動作
を説明したが、電極アレイ１０２全体に対しては次のよ
うな駆動方法をとればよい。この駆動方法は、ライン走
査型インクジェット記録ヘッドを用いて１ライン分の記
録を同時あるいは複数回に分けて行う場合に有効であ
る。

【００２８】図５および図６は本実施形態における電極
アレイ１０２の駆動方法を説明するための図であり、電
極アレイ１０２の全個別電極を２分割して駆動する例を
示している。図５は、動作を分かりやすくするために記
録紙１０８の全面を黒で塗り潰す、いわゆるオールマー
ク記録を行う場合である。図５（ａ）に示すように、電
極アレイ１０２は駆動時には斜線で示した偶数番目の個
別電極のグループと白抜きで示した奇数番目の個別電極
のグループとに２分割され、これらのグループ単位で駆
動される。図５（ｂ）のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは所定の時間間
隔で各個別電極に印加される電圧を示している。

【００２９】今、ある状態においてＡのタイミングで示
すように偶数番目の個別電極のグループに第１の電圧Ｖ
１が印加され、その両隣の奇数番目の個別電極のグルー
プには第２の電圧Ｖ２が印加されているとする。ここ
で、Ｖ１＜Ｖ２であるため、インク１０６が前述したよ
うにプラス極性に帯電した色剤を含んでいる場合には、
色剤成分は偶数番目の個別電極側に引き寄せられて凝集
することになる。この状態から一定時間Ｔ１後の状態を
示したのが図５（ｂ）のＢであり、この状態では逆に偶
数番目の個別電極のグループには第２の電圧Ｖ２が印加
され、その両隣の奇数番目の個別電極のグループには第
１の電圧Ｖ１が印加されるため、色剤成分は今度は奇数
番目の個別電極側に引き寄せられ凝集することになる。

【００３０】図５（ｂ）のＣは、さらにＢから時間Ｔ１
後、そして図５（ｂ）のＤはＣからさらにＴ１後の状態
を示したものである。このように本実施形態では、偶数
番目の個別電極のグループと奇数番目の個別電極のグル
ープに一定の時間Ｔ１の間隔で交互に電圧Ｖ１，Ｖ２が
印加される。言い換えれば、電極アレイ１０２にはイン
ク滴を吐出させる位置に最も近い第１の個別電極と記録
紙１０８間の電位差（Ｖ１）が第１の個別電極に隣接し
た第２の個別電極２０２と記録紙１０８間の電位差（Ｖ
２）より小さくなるように電圧Ｖ１，Ｖ２が印加され
る。ここで、第１の個別電極はＡ，Ｃの期間では偶数番
目の個別電極２０２、Ｂ，Ｃの期間では奇数番目の個別
電極２０１であり、第２の個別電極はＡ，Ｃの期間では
奇数番目の個別電極、Ｂ，Ｃの期間では偶数番目の個別
電極である。

【００３１】すなわち、上述した電圧印加動作が周期Ｔ
１で第１の個別電極と第２の個別電極の位置を交互に交
替させて周期的に行われる。このような動作によって、
周期Ｔ１毎に帯電した色剤成分が記録紙１０８との間が
低い第１の電位差Ｖ１にある第１の個別電極の近辺から
インク滴１１０として吐出し、記録紙１０８に向けて飛
翔する。一方、記録紙１０８との間の電位差が高い第２
の電位差Ｖ２にある第２の個別電極の近辺では、発散す
る電気力線に沿って帯電した色剤成分が散逸するので、
インクは十分な静電気力を受けることができず、インク
滴は吐出・飛翔しない。以上のようにして、記録紙１０
８上には電極アレイ１０２の全ての個別電極に対応した
位置に画点が形成される。

【００３２】次に、実際の画像記録時の動作を説明す
る。実際の記録時には、図６に示すように偶数番目の個
別電極のグループと奇数番目の個別電極のグループ毎
に、記録すべき画像信号に従ってそれぞれ所定の個別電
極に駆動回路１０７により第３の電圧Ｖ２または第１の
電圧Ｖ０が印加され、電圧Ｖ２が印加された個別電極の
近辺から色剤成分が凝集したインク滴１１０が吐出して
記録紙１０８に向けて飛翔し、記録紙１０５の上に画像
が記録される。

【００３３】このように偶数番目の個別電極上に色剤成
分が凝集し、かつ画像信号に従って所定の電極からイン
ク滴１１０が飛翔し、次に奇数番目の個別電極上に色剤
成分が凝集しかつ画像信号に従ってインク滴１１０が飛
翔するという一連の動作がＴ１＋Ｔ１の周期で繰り返さ
れ、電極アレイ１０２のパターンで決まる解像度の画像
が記録紙１０８上に記録される。

【００３４】（第４の実施形態）次に、電極アレイ１０
２の駆動方法に関する他の実施形態を説明する。図７は
第４の実施形態における画像記録時の電極アレイ１０２
の駆動方法を説明するための図であり、図６に示した第
３の実施形態とは次の点で異なる。

【００３５】第３の実施形態の駆動方法では、インク滴
１１０を吐出させる位置に最も近い第１の個別電極に対
して、記録紙１０８との間の第１の電位差がインク滴１
１０を飛翔させる電位差となるように、第２の電圧Ｖ１
を周期Ｔ１の間連続して印加する方法をとっていた。

【００３６】これに対し、第４の実施形態では図７に示
されるように、インク滴１１０の飛翔に必要な時間以外
の期間は、インク滴を吐出させる位置に最も近い第１の
個別電極と記録紙１０８間の第１の電位差がインク滴を
飛翔させない程度の電位差となるように第１の個別電極
への印加電圧をさらに下げて、第３の電圧Ｖ０を印加し
ている。なお、図７において第１の個別電極はＡ，Ｃの
期間では偶数番目の個別電極２０２、Ｂ，Ｃの期間では
奇数番目の個別電極２０１であり、第２の個別電極は
Ａ，Ｃの期間では奇数番目の個別電極、Ｂ，Ｃの期間で
は偶数番目の個別電極である。

【００３７】この第４の実施形態の駆動方法によると、
電圧Ｖ１を印加する時間の割合が最小限で済むことによ
り、記録パターンに依存する印加電圧の平均値の変動が
少なくなるので、帯電した色剤成分の偏りが起こりにく
く、より濃度むらの少ない画像を記録できるという効果
が得られる。また、電圧Ｖ１を印加する時間幅を画像信
号の階調情報に応じて制御する、いわゆるパルス幅変調
制御を行うことにより階調記録ができるという利点もあ
る。

【００３８】（第５の実施形態）次に、電極アレイ１０
２の駆動方法に関するさらに別の実施形態を説明する。
図８は第５の実施形態における画像記録時の電極アレイ
１０２の駆動方法を説明するための図であり、図６、図
７に示した第３および第４の実施形態とは次の点で異な
っている。

【００３９】第３および第４の実施形態では、インク滴
１１０を吐出させる位置に最も近い第１の個別電極に対
して、周期Ｔ１の最初から電圧Ｖ１を印加して第１の個
別電極と記録紙１９８間の第１の電位差をインク滴１１
０の吐出に必要な電位差Ｖ１としていた。

【００４０】これに対し、第５の実施形態では図８に示
されるように、第１の個別電極に対して周期Ｔ１の最初
では電圧Ｖ０を印加して第１の電位差をインク滴１１０
を吐出させない程度の電位差（Ｖ０）とし、この電位差
を一定期間（遅延時間）与えた後に、すなわちタイミン
グを少しずらせて、第１の個別電極に対して電圧Ｖ１を
印加して、第１の電位差をインク滴１１０を吐出させる
ことが可能な電位差（Ｖ１）としている。なお、図８に
おいて第１の個別電極はＡ，Ｃの期間では偶数番目の個
別電極２０２、Ｂ，Ｃの期間では奇数番目の個別電極２
０１であり、第２の個別電極はＡ，Ｃの期間では奇数番
目の個別電極、Ｂ，Ｃの期間では偶数番目の個別電極で
ある。

【００４１】この第５の実施形態のような駆動方法によ
ると、色剤成分が電気泳動で第１の個別電極上に十分凝
集した後の最適なタイミングでインク滴１１０の吐出・
飛翔を行うことが可能であり、より安定した飛翔特性を
得ることができる。

【００４２】（第６の実施形態）第３〜第５の実施形態
は、いずれも記録紙１０８との間の電位差がインク滴を
吐出させる第１の電位差に設定される第１の個別電極
と、第１の個別電極の両隣に位置しインク滴を吐出させ
ない第２の電位差に設定される第２の個別電極とが一定
周期Ｔ１で交互に位置を交替する例であったが、ここで
説明する第６の実施形態は第１の個別電極の役割と第２
の個別電極の役割を担う電極をそれぞれ個別に設けた例
である。

【００４３】図９は本実施形態に係るインクジェット記
録ヘッドの主要部を示す図であり、ヘッド基板４００上
に電極アレイ４０１が形成され、この電極アレイ４０１
に対向してヘッド基板４００とほぼ平行に板状の共通電
極４０２が設けられている。ここで、電極アレイ４０１
を構成する複数の個別電極が第３の実施形態における第
１の個別電極の役割を担い、共通電極４０２が第３の実
施形態における第２の個別電極の役割を担う構成となっ
ている。そして、電極アレイ４０１および共通電極４０
２には、図示しない駆動回路によって電極アレイ４０１
のうちのインク滴を吐出させる位置に最も近い第１の個
別電極と記録紙との間の第１の電位差が共通電極４０２
と記録紙との間の第２の電位差より小さくなるように電
圧が印加される。

【００４４】図１０は、本実施形態における印加電圧パ
ターンを示す図であり、細い実線が電極アレイ４０１の
個別電極に印加される電圧、太い実線が共通電極４０２
に否かされる電圧を示している。同図から明らかなよう
に、この駆動方法は基本的に第３の実施形態のそれと同
様であり、また第１の個別電極に相当する電極アレイ４
０１の個別電極に対して、記録紙との間の第１の電位差
をインク滴を吐出させない程度の電位差となる一定の期
間（電圧Ｖ０を印加する期間）を経て、タイミングを遅
らせてからインク滴を吐出させる電位差となる期間（電
圧Ｖ１を印加する期間）に移行させるようにした点は、
第５の実施形態と同様である。

【００４５】（駆動回路の実施形態）次に、図１１およ
び図１２を参照して上述した駆動方法を実現する駆動回
路の構成例を説明する。図１１は、駆動回路全体の構成
を示すブロック図である。この回路は、第３〜第５の実
施形態で説明した駆動方法を実現する駆動回路について
示しているが、他の駆動方法も同様の考えで実現するこ
とが可能である。

【００４６】図１１において、駆動回路１０７の出力端
子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５は、電極アレイ１０２の各個別電
極に接続されている。出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５に
は、それぞれ高圧ドライバ２１〜２５から出力が導き出
されている。なお、図１１では出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵ
Ｔ５の５つしか示していないが、実際には同じタイミン
グで駆動すべき個別電極の数と同数の出力端子を備えて
いる。図１１中、高圧ドライバ２１〜２５以外の部分は
論理制御回路部であり、５Ｖ以下の電圧で動作してい
る。

【００４７】まず、論理制御回路について簡単に説明す
る。高圧ドライバ２１〜２５は少なくとも３種類の電
圧、つまり、第１の電圧Ｖ０、第２の電圧Ｖ１および第
３の電圧Ｖ２を切り替えて出力する必要があるので、そ
の切り替え制御のために少なくとも２ビットのデータが
必要である。この２ビットのデータは、図１１において
入力データＤＡＴ１，ＤＡＴ２で示されており、図示し
ない前段の回路から供給されてくる。これらの入力デー
タＤＡＴ１，ＤＡＴ２は、全く同じ構成の回路を経て高
圧ドライバ２１〜２５を制御する信号に変換される。

【００４８】まず、入力データＤＡＴ１に関する動作を
説明する。入力データＤＡＴ１は、同じタイミングで駆
動する個別電極の数と同じ数だけ前段の回路からクロッ
ク信号ＣＬＫ１信号と共に供給され、ラッチ３１〜３５
を縦続接続して構成されたシフトレジスタ内をクロック
信号ＣＬＫ１によって転送される。入力データＤＡＴ１
が規定の数だけ供給されると、次にラッチ信号ＬＡＴＣ
Ｈ１が供給され、シフトレジスタを構成するラッチ３１
〜３５に転送されたデータが次段のラッチ４１〜４５の
出力端子から出力される。ラッチ４１〜４５の出力端子
から出力された制御データは、ゲート５１〜５５によっ
て記録タイミング信号ＥＮ１でゲートされた後、高圧ド
ライバ２１〜２５の一方の入力端子にそれぞれ供給され
る。

【００４９】入力データＤＡＴ２に関する動作も、全く
同様である。すなわち、入力データＤＡＴ２は、同じタ
イミングで駆動する個別電極の数と同じ数だけ前段の回
路からＣＬＫ２信号と共に供給され、縦続接続されたラ
ッチ６１〜６５から構成されるシフトレジスタ内をクロ
ック信号ＣＬＫ２によって転送される。入力データＤＡ
Ｔ２が規定の数だけ供給されると、次にラッチ信号ＬＡ
ＴＣＨ２が供給され、シフトレジスタを構成するラッチ
６１〜６５に転送されたデータが次段のラッチ７１〜７
５の出力端子から出力される。ラッチ７１〜７５の出力
端子から出力された制御データは、ゲート８１〜８５に
よって記録タイミング信号ＥＮ２でゲートされた後、高
圧ドライバ２１〜２５の他方の入力端子にそれぞれ供給
される。

【００５０】図１２は、高圧ドライバ２１〜２５の一つ
を具体的に示した回路図である。この高圧ドライバにつ
いて、簡単に説明する。図１１のゲート５１〜５５より
供給される制御信号ＣＮＴ１がハイレベルになると、制
御抵抗９７を介して第１のトランジスタ（Ｔｒ１）９１
のベースに電流が流れ、トランジスタ９１がオンにな
る。トランジスタ９１がオンになると、負荷抵抗９３
（抵抗値Ｒ１）を介して電源電圧＋Ｖが印加されている
コレクタの電圧が０Ｖとなり、抵抗９５（抵抗値Ｒ０）
を介して出力端子ＯＵＴに０Ｖが出力される。第２のト
ランジスタ９２（Ｔｒ２）のコレクタは、抵抗９４（抵
抗値Ｒ２）を介してトランジスタ９１のコレクタに接続
されているため、トランジスタ９１がオンの場合には、
出力端子ＯＵＴから出力される電圧はトランジスタ９２
のオン／オフに関わらず０Ｖとなる。トランジスタ９２
のベースには、電流制限抵抗９８を介して図１１のゲー
ト８１〜８５からの制御信号ＣＮＴ２が入力されてい
る。

【００５１】トランジスタ９１がオフ、トランジスタ９
２がオフの場合には、出力端子ＯＵＴにほぼ電源電圧＋
Ｖの値が現れることになる。これは高圧ドライバの出力
端子ＯＵＴに接続される負荷が電極アレイ１０２の個別
電極であり、ほとんど容量性の負荷であることや、放電
防止の役目も果たしている抵抗９５の抵抗値Ｒ０が負荷
抵抗９３の抵抗値Ｒ１と比較して非常に大きくなってい
るためである。一方、トランジスタ９１がオフで、トラ
ンジスタ９２がオンの場合には、出力端子ＯＵＴにはほ
ぼＶ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の電圧が現れる。表１に、
これらの関係をまとめた。

【００５２】

【表１】

【００５３】すなわち、この高圧ドライバの出力には第
１の電圧Ｖ０として０Ｖ、第２の電圧Ｖ１としてＶ＊Ｒ
２／（Ｒ１＋Ｒ２）、第３の電圧Ｖ２として＋Ｖがそれ
ぞれ得られる。具体的な値の一例として、＋Ｖ＝４００
Ｖ、Ｒ１＝Ｒ２＝１ＭΩ、Ｒ０＝１０ＭΩとすれば、Ｖ
０＝０Ｖ、Ｖ１＝２００Ｖ、Ｖ２＝４００Ｖが得られ
る。

【００５４】実際には、図１２に示した高圧ドライバか
ら出力される数１００Ｖの信号電圧に１ｋＶ程度の直流
バイアス電圧（Ｖｂとする）が重畳されて電極アレイ１
０２の個別電極と記録ドラム１０９間に印加されること
により、インク滴の飛翔が行われる。直流バイアス電圧
Ｖｂの重畳を行うには、例えば記録ドラム１０９をアー
ス電位から絶縁し、−１ｋＶ程度の直流バイアス電源に
接続してもよいし、記録ドラム１０９の表面を絶縁体で
構成し、ワイヤチャージャや固体イオン発生器によって
絶縁体の表面、あるいは記録ドラム１０９上に圧接され
た記録紙を−１ｋＶ程度に帯電させてもよい。このよう
にすることで駆動回路の使用電圧も数１００Ｖに抑えら
れるので、ＩＣ化も容易となる。駆動回路をＩＣ化する
と、駆動回路をヘッド上に多数並べることが可能となる
ため、小型のインクジェット記録装置を実現することが
できる。

【００５５】図１１に示した構成の駆動回路１０７によ
れば、入力データＤＡＴ１，ＤＡＴ１の組み合わせによ
って、電極アレイ１０２の各個別電極にＶ０，Ｖ１，Ｖ
２の３種類の電圧を任意に印加することが可能であり、
これによって例えば第３〜第５の実施形態で説明したよ
うな駆動方法を容易に実現することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればイ
ンク中の所定極性に帯電した色剤成分を静電力で凝集さ
せ、かつ所望の電極近傍から吐出させ記録媒体上に飛翔
させて記録を行うインクジェット記録装置において、帯
電した色剤成分がインク滴の飛翔位置から散逸すること
を防止して濃度むらのない安定した記録を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置の構成を示す図

【図２】第１の実施形態に係る駆動方法を説明するため
の電極アレイの印加電圧パターンを示す図

【図３】第２の実施形態に係る駆動方法を説明するため
の電極アレイの印加電圧パターンを示す図

【図４】第２の実施形態に係る駆動方法を説明するため
の電極アレイの印加電圧のタイミングチャート

【図５】第３の実施形態に係る駆動方法を説明するため
のオールマーク記録時の電極アレイの印加電圧のタイミ
ングチャート

【図６】第３の実施形態に係る駆動方法を説明するため
の実際の画像記録時の電極アレイの印加電圧のタイミン
グチャート

【図７】第４の実施形態に係る駆動方法を説明するため
の実際の画像記録時の電極アレイの印加電圧のタイミン
グチャート

【図８】第５の実施形態に係る駆動方法を説明するため
の実際の画像記録時の電極アレイの印加電圧のタイミン
グチャート

【図９】第６の実施形態におけるインクジェット記録ヘ
ッドの要部の構成を示す図

【図１０】第６の実施形態に係る駆動方法を説明するた
めの電極アレイの印加電圧パターンを示す図

【図１１】図１における駆動回路の具体的な構成例を示
すブロック図

【図１２】図１１における高圧ドライバの具体的な構成
例を示す回路図

【符号の説明】

１００…インクジェット記録ヘッド １０１…ヘッド基板 １０２…電極アレイ １０３…上蓋 １０４…インク流路 １０５…インク還流機構 １０６…インク １０７…駆動回路 １０８…記録紙 １０９…記録ドラム １１０…インク滴 ２０１，３０１…第１の個別電極 ２０２，３０２…第２の個別電極 ４００…ヘッド基板 ４０１…アレイ電極 ４０２…共通電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永戸 一志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中尾 英之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 石井 浩一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平９−156106（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶媒中に所定極性に帯電した色剤を分散さ
   せたインクをヘッド基板上に供給し、このインク中の色
   剤成分に静電力を作用させて少なくとも色剤成分を含む
   インク滴を記録媒体に向けて飛翔させることにより記録
   を行うインクジェット記録装置において、 前記ヘッド基板上に設けられた、複数の電極を配列して
   なる電極アレイと、 この電極アレイに対して、画像信号に応じてインク滴を
   吐出させる位置に最も近い第１の電極と記録媒体間の第
   １の電位差が第１の電極に隣接した二つの第２の電極と
   記録媒体間の第２の電位差より小さくなるように電圧を
   印加するとともに、この電圧印加動作を第１および第２
   の電極の位置を所定周期で交互に交替させて行う電圧印
   加手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録
   装置。
2. 【請求項２】溶媒中に所定極性に帯電した色剤を分散さ
   せたインクをヘッド基板上に供給し、このインク中の色
   剤成分に静電力を作用させて少なくとも色剤成分を含む
   インク滴を記録媒体に向けて飛翔させることにより記録
   を行うインクジェット記録装置において、 前記ヘッド基板上に設けられた、複数の電極を配列して
   なる電極アレイと、 この電極アレイに対向して前記ヘッド基板とほぼ平行に
   設けられた板状の共通電極と、 前記電極アレイおよび共通電極に対して、前記電極アレ
   イのうちの画像信号に応じてインク滴を吐出させる位置
   に最も近い第１の電極と記録媒体間の第１の電位差が前
   記共通電極と記録媒体間の第２の電位差より小さくなる
   ように電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特
   徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】前記電圧印加手段は、インク滴の飛翔に必
   要な時間以外は前記第１の電位差がインク滴を飛翔させ
   ない電位差となるように前記電極アレイに対して電圧を
   印加することを特徴とする請求項１または２に記載のイ
   ンクジェット記録装置。
4. 【請求項４】前記電圧印加手段は、前記第１の電位差が
   インク滴を飛翔させない電位差となる期間を経てインク
   滴を飛翔させる電位差となるように前記電極アレイに対
   して電圧を印加することを特徴とする請求項１または２
   に記載のインクジェット記録装置。