JP3496583B2 - 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、特にヘッドのインク目詰まり防止に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】吐出電極を用いたインクジェット画像形
成方法では、インクで濡れた吐出電極に対してインクを
移動して、さらに飛翔するに足る電圧を供給し、画像形
成をしていた。しかしながら、高集積で隣り合う吐出電
極からインクを吐出させようとすると、互いに干渉して
インクの飛翔方向が正しくなくなる。したがって、如何
に電気的な干渉をなくすかが課題となっていた。その解
決方法としてインクを吐出するときには、インクを吐出
させるためにパルス電圧を印加する吐出電極の周囲の電
極に対してインクが吐出できる電圧を印加しない方法が
採られる。

【０００３】従来、吐出電極の周囲の電極を所定の電位
に固定するため、隣り合う吐出電極の間に任意の電位を
持つガード電極を配置されていた。ガード電極は吐出電
極がいかなる電位でも一定の電位に保持できるため、個
々の吐出電極の電位変動を隣り合う吐出電極に伝搬しな
い特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ガード電極を用い
た構成では、インクを吐出するときにガード電極よりも
大きい電位を吐出電極に与えるため、吐出電極からガー
ド電極への電界が形成でき、インクはガード電極の方へ
徐々に移動し、ガード電極周囲にインクが濃縮する状態
になる。後にはガード電極にインクが固着してとりにく
くなるという問題となる。インクが固着してしまうと、
インクの流れが変化してインクの吐出特性が変化してし
まう。これにより印刷画像に欠陥が発生してしまう問題
がある。

【０００５】本発明の目的は、ガード電極を有するイン
クジェット記録装置において、ガード電極にインクが固
着しない、またインク固着物を除去するインクジェット
記録装置を提供し、良好な印刷画像品質を得ることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明は、溶媒に色剤を含ませたインクを静電的に
吐出するための吐出電極と、前記吐出電極と隣り合って
配置されたガード電極と、前記吐出電極に電圧を印加す
る、バイアス電源とパルス電源とからなる第１の電源部
と、前記ガード電極に電圧を印加する第２の電源部とを
備えたインクジェット記録装置において、前記第２の電
源部にバイアス電源とパルス電源と、インク飛翔時には
前記ガード電極の電位を前記吐出電極の電位より低く
し、インク非飛翔時には前記第２の電源部に備えた前記
パルス電源の電圧パルスを前記ガード電極に印加して、
前記ガード電極の電位を前記吐出電極の電位より一時的
に高くし、その後、前記ガード電極の電位と前記吐出電
極の電位をほぼ等しく制御する電圧印加制御部とを備え
た構成とした。

【０００７】単に印字していないとき全ての時間に対し
てガード電極に高電位の電圧パルスを印加してしまう
と、逆に吐出電極にインクの固着物を作ってしまう結果
となる。そこで逆方向の電界は短い時間印加する。これ
によりインク濃度の偏りが緩和され、電極にインクが固
着せず、高品質な画像を記録できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下に説明す
る。

【０００９】図３は、ガード電極に電圧パルスを供給す
るガード電源回路２５と、電圧パルスのタイミングとパ
ルス幅を制御する制御回路２６を有する本発明の実施例
である。

【００１０】インクヘッド１８上にガード電極１９，２
１，２３と吐出電極２０，２２は交互に配置され、両外
側はガード電極１９，２３で構成される。吐出電極の配
列ピッチは約８５μｍ以下が理想であるが、実際には４
００〜５００μｍ前後の配列ピッチが用いられる。ガー
ド電極は二つの吐出電極に挟まれるちょうど二分する位
置に配置する。例えば吐出電極間ピッチを５００μｍ，
吐出電極の電極幅が１００μｍ，ガード電極の電極幅が
５０μｍとすると、吐出電極−ガード電極間間隔が１７
５μｍにでき、インクを入れない場合でも５００Ｖ以上
の耐電圧が得られる。このように配置されたガード電極
には、ガード電源回路２５とこれを制御する制御回路２
６が接続されている。また吐出電極には吐出電極に電位
を与える吐出電源回路２４とこれを制御する制御回路２
６が接続されている。

【００１１】インクタンク１７より供給されるインク
は、インクヘッド１８に配置された吐出電極２０，２２
に吐出電源回路２４で与えられる電位と対向物の電位と
の差で作られた電界によって移動し、吐出させる。具体
的には対向物２７として対向電極もしくは紙などの被印
刷媒体を接地電位にしたうえでインクの吐出方向に配置
し、吐出電極にバイアス電圧２ｋＶに重畳して５００Ｖ
の電圧パルスを重畳させることによって電界をつくり、
インクを吐出させる。

【００１２】それに対してガード電極は、一般に前記バ
イアス電圧程度の電圧を印加されており、電圧が時間的
に変化することはなかった。図３に示す本発明の実施例
では、ガード電極に対して電位を変化させるためのガー
ド電源回路２５が用意されており、これを動かすことに
よってインクの固着をなくすことができる。

【００１３】駆動に関して図１と図２を用いて説明す
る。まず説明を簡略化するためにインクの帯電性を正帯
電として説明を行う。負帯電インクを用いた場合は、電
気極性を反転して考える。また対向電極８には一般に接
地電位を与えるが、逆バイアス電源１５を用いてインク
の帯電極性と逆極性のバイアス電位を与えるとより電界
を容易に与えることができる。

【００１４】帯電したインクは電界の向きに従って、イ
ンクが偏る傾向にある。例えば正帯電インクを用いた場
合、インクは正極から負極に向かって移動し、インクが
偏る。図２のようにガード電極の電位が固定され、ガー
ド電極の電位よりも高い電位で吐出電極が駆動している
と、インクは吐出電極側よりガード電極側へ徐々に移動
して、インクの濃度が偏る。インク濃度が偏れば経時的
にインクが濃縮され、固着していく。その対策として単
に逆方向の電界を作り、固着を溶いていく方法がある
が、単に印字していないとき全ての時間に対して高電位
の電圧パルスを印加してしまうと、逆に吐出電極にイン
クの固着物を作ってしまう結果となる。

【００１５】本発明の実施例では図１のようにガード電
極の電源系統にパルス電源９を入れ、パルス電源９とバ
イアス電源１３とでガード電源回路を構成することで、
ガード電極に所望の電圧パルスを入力する。またパルス
電源９を駆動するために前述図３の制御回路２６を用い
て駆動する。

【００１６】この制御回路の駆動方法は以下のようにす
る。逆の電界によって吐出電極にインクの固着物を形成
できないように、逆方向の電界は短い時間印加する。こ
れによりインク濃度の偏りが緩和され、インク固着物が
なくなる。またガード電極に印加される電圧パルスは所
定の時間以下で吐出電極の電位より高い電位にして駆動
し、その後、吐出電極とガード電極の電位をほぼ同等に
するのが望ましい。電位差をなくすことでインクの偏り
を作ることをなくすことができる。

【００１７】次に電源の共有化について説明する。ガー
ド電極に与える電位は、吐出電極で供給される電位と同
様であると良い。図１の場合、バイアス電源１３とバイ
アス電源１４を共通化して一つのバイアス電源とすると
ことができる。またガード電極用パルス電源９と吐出電
極用パルス電源１０，１１，１２の供給する電位差が同
じである場合、スイッチング部分は個別になるとしても
電圧供給部分を共有することができ、装置を小型化する
ことができる。例えば図８に示すようにバイアス電源を
１つにすることができる。

【００１８】次に電極形状について説明する。まず吐出
電極はインクを吐出する吐出点を構成する吐出部材に設
けられており、吐出部材先端と吐出部材先端が必ずしも
同じ位置に突出しているわけではなく、吐出電極が若干
後退している場合についても本発明の実施例は適用でき
る。吐出電極が配置してある吐出部材先端は、ガード電
極先端と並置もしくはガード電極先端の並びから突出す
るようにする。このようにしないと吐出部材先端からイ
ンクを吐出することが極めて難しい。吐出部材先端とガ
ード電極先端が並置している場合には吐出部材先端で形
成される電界強度が比較的小さくなりやすく、吐出電極
により多くの電圧を印加する必要がある。これに対して
より低電圧でインクを吐出させるには吐出部材をガード
電極先端の並びから突出させ、対向する被印刷媒体もし
くは対向電極までの距離を短くすると良い。距離を短く
すると、より弱い電圧で強い電界強度を得ることができ
る。従って突出した吐出部材からはインクが飛翔しやす
い状況になる。一方ガード電極は吐出部材と比較して後
退しているので、吐出電極と同じ高い電位を供給したと
しても電界強度は弱く、インクを飛翔させることはでき
ない。例え吐出電極がバイアス電位にあり、ガード電極
にバイアス電位とパルス電位が重畳してあったとして
も、インクが飛翔しがたい状況になる。

【００１９】次にガード電極の駆動を行う範囲について
説明する。本発明の実施例では、印刷領域以外にインク
ヘッドが移動したときにガード電極の電位を高くする。
第一の領域はＡ３，Ａ４などの単票紙の紙送り時に発生
する本紙２８と次紙２９との間（紙間マージン）であ
る。図４に示すようにインクヘッド３０が紙間マージン
３４にあるとき、吐出電極は待機状態にあり、時折、空
吐出を行ってインクの固着が生じないようにしていた。
本発明に依れば図６のように印刷領域外で駆動してガー
ド電極に生じるインク固着物を除去することもできる。
この領域では誤ってインクを吐出しても印刷されないの
で、ガード電極に対して放電が起きない程度の高電圧パ
ルスを供給することができる。

【００２０】第二の領域は紙の縁にあるマージン部分で
ある。これは紙送り精度に起因する印刷領域外の余裕部
分なので、印刷に必要な画像データなどがまだ流れてお
らず、印刷できない状態になる本発明の方法では適して
いる。特に印刷領域から当該部分に移動してきたときに
本発明の方法を用いると、高濃度で滞留しているインク
を早急に解放することができる。

【００２１】第三の領域は紙送り方向に対して紙３１の
両脇に対応するキャリッジ３２，３３である。インクジ
ェットプリンタなどではインクカートリッジを搭載した
キャリッジが移動してきて、待機，インクの空吐出など
を行う位置である。キャリッジが当該領域にあるときは
短時間ではあるが誤ってインクが飛び散っても印刷画像
に影響を与えないので有効である。

【００２２】次にガード電極に供給する電圧パルスの駆
動時間について説明する。ガード電極に高電圧パルスを
印加する駆動時間は、数百μ秒から数秒まで適用できる
が、多くは数ｍ秒から数秒を用いる。印刷領域を連続し
て印刷している時間に対してガード電極に電圧を印加す
る本発明の方法を用いる時間は、長くても同等であり、
特に印刷時間の約１割の時間でガード電極に電圧を印加
すると良い。例えば単票紙の紙送りを考えたとき、ちょ
うど紙送り時の本紙と次紙との間の時間でガード電極に
電圧を印加させると良い。

【００２３】以上のような領域にインクヘッドがある時
に本発明の方法を用いれば、高濃度で濃縮したインクを
早急に解放できるが、インクヘッド部分が大きな面積を
持っている場合、一方で印刷領域外にでていても、他方
ではまだ印刷領域に残っている場合がある。このような
場合、ガード電極が１系統の電源系統であると本発明の
方法を実施できない場合がある。別の実施例としてガー
ド電極の電源系統を複数にして、小さな領域ごとに電源
系統を組めば、個々の小さな領域ごとに本発明の方法を
実施することができる。

【００２４】次に複数の電源系統を持ったガード電源回
路について説明する。図８に示すように吐出電極４０，
４３，４６が並置してあるとき、個々の吐出電極には個
別にパルス電源４９，５１，５３が接続されている。ま
たガード電極を個別に動かさなければならないとき、吐
出電極に対応してその周囲をガードするようにガード電
極を設ける。例えば吐出電極４０の周囲にはガード電極
３９，４１を設け、吐出電極４３の周囲にはガード電極
４２，４４を設け、吐出電極４６の周囲にはガード電極
４５，４７を設けることになる。それぞれのガード電極
にはパルス電源４８，５０，５２を接続し、さらに共通
のバイアス電源５４に接続されている。この構成により
各吐出電極４０，４３，４６が電気的に干渉されずにイ
ンクを吐出できるとともに、個々の任意のタイミングで
インクの固着を防止するガード電極の電圧駆動を行うこ
とができる。

【００２５】前記構成は吐出電極間に複数のガード電極
がある場合について説明したが、別の実施例として隣同
士のガード電極の電源系統を共有化する方法もある。例
えば図８に示すパルス電源４８とパルス電源５０を共有
化したとき、ガード電極３９，４１，４２，４４は同じ
動きをすることになる。この場合、吐出電極４０と吐出
電極４３がどちらもインクを吐出しない状態にあるとき
にガード電極が駆動するようにする。また別の実施例と
して、前記の場合、ガード電極４１とガード電極４２は
隣同士で同じ動きをしているので、一電極に簡略化する
こともできる。別の実施例として印刷領域内でも以下の
場合には前記の方法と同様の効果を得ることができる。
印刷におけるインク吐出制御において時分割制御を行っ
ている場合、前記時分割の系統に従って複数の電源系統
を設ける必要がある。例えば異なる時分割系統の吐出電
極が隣り合っていた場合、それぞれ隣の吐出電極の影響
を受けないようにするために吐出電極間にガード電極を
設けるが、ガード電極が１系統では各吐出電極に対応し
た駆動ができない。そこでこの場合においてはガード電
極を２系統設置して各吐出電極に対応した駆動をするよ
うにする。一系統の吐出電極が画像データに従ってイン
クを吐出しているときそのすぐ脇に配置されたガード電
極は駆動せず、他方の一系統の吐出電極は待機している
のでガード電極を駆動させる。このように２系統の時分
割制御を行っている場合には２系統の電源系統でガード
電極を駆動しなければならない。同様に３系統以上の時
分割制御を行っている場合でも同数以上の電源系統を用
いガード電極を駆動すればよい。図８の構成は３吐出電
極が個別のガード電極を持っているので、３系統の時分
割制御に用いることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ガード電極に滞留し、
濃縮し、時には固着したインクを解放することができ
る。従って吐出電極とガード電極を有するインクヘッド
においてインクの固着をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す。

【図２】従来の技術を示す例である。

【図３】全体構成を説明する図である。

【図４】紙間マージンを説明する図である。

【図５】紙の両脇にあるキャリッジの待機位置を説明す
る図である。

【図６】印刷領域信号とガード電極の駆動信号との関係
を示すタイムチャートである。

【図７】画像データに従った印刷信号とガード電極の駆
動信号との関係を示すタイムチャートである。

【図８】複数の電源系統に分割されたガード電源回路の
構成を説明する図である。

【符号の説明】

１，３，５，７，１９，２１，２３，３９，４１，４
２，４４，４５，４７…ガード電極、２，４，６，２
０，２２，４０，４３，４６…吐出電極、８，３８…対
向電極、９，４８，５０，５２…ガード電極用パルス電
源、１０，１１，１２，４９，５１，５３…吐出電極用
パルス電源、１３，１６…ガード電極用バイアス電源、
１４…吐出電極用バイアス電源、１５，３７…逆バイア
ス電源、１７…インクタンク、１８…インクヘッド、２
４…吐出電源回路、２５…ガード電源回路、２６…制御
回路、２７…対向物、２８，２９，３１…紙、３０…イ
ンクヘッド、３２，３３…キャリッジ、３４…紙間、５
４…バイアス電源。

フロントページの続き (72)発明者 深野 善信 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平９−290507（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−193392（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶媒に色剤を含ませたインクを静電的に吐
   出するための吐出電極と、前記吐出電極と隣り合って配
   置されたガード電極と、前記吐出電極に電圧を印加す
   る、バイアス電源とパルス電源とからなる第１の電源部
   と、前記ガード電極に電圧を印加する第２の電源部とを
   備えたインクジェット記録装置において、前記第２の電源部にバイアス電源とパルス電源と、 インク飛翔時には前記ガード電極の電位を前記吐出電極
   の電位より低くし、インク非飛翔時には前記第２の電源
   部に備えた前記パルス電源の電圧パルスを前記ガード電
   極に印加して、前記ガード電極の電位を前記吐出電極の
   電位より一時的に高くし、その後、前記ガード電極の電
   位と前記吐出電極の電位をほぼ等しく制御する電圧印加
   制御部とを備えたインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】請求項１のインクジェット記録装置におい
   て、前記第１の電源部のバイアス電源と前記第２の電源部の
   バイアス電源とを共通化して一つのバイアス電源とした
   インクジェット記録装置。