JP3545843B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、帯電された色剤粒子（トナー粒子）を絶縁性液体中（液体キャリア）に分散させてなるインクを用い、静電気力を作用させてインク滴を生成し、この生成したインク滴を静電気力で記録媒体上に飛翔させて画像を記録するインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルプリンタの分野では、記録媒体上にインク滴を飛翔させることにより、記録媒体上に所望の画像を形成するインクジェット記録装置と称されるプリンタが広く普及している。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置には、インク滴の発生駆動源として圧電素子や発熱体などが用いられている。しかし、これらのインクジェット記録装置では、色剤として染料を使用しているため、記録画像の耐光性が悪い、記録画像の耐水性が悪いなどの画像の保存性が充分でないという問題があった。
【０００４】
また、生成されるインク滴のサイズを記録信号に応じて幅広く変えることが難しく、そのため、画点単位で濃度を変える階調方式を採用できず、二値記録画点によるディザ法などの階調方式で階調画像記録が行なわれている。このため、高精細で階調特性の滑らかな記録画像を得るのが難しかった。
【０００５】
そこで、最近、これらの課題を解決するため、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを用いたスリットジェット方式の記録装置が開発されている。
【０００６】
ここで、このインクジェット記録装置について簡単に説明する。このインクジェット記録装置は、導電性のインク供給チューブが導電性基台内にあり、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクは、インク供給チューブ内に供給される。インク供給チューブの先端部は、インクの流れ方向に対して約３０度の角度で切断され、インク供給チューブの先端部の吐出位置は小さな曲率半径を有している。インク供給チューブには所定の記録電圧が印加される。
【０００７】
さらに、インク供給チューブに対向して、接地電位に保持された対向電極がある。また、インク供給チューブに供給され、飛翔しなかった余剰インクは、インク流れ誘導材により余剰インク回収路に誘導される。余剰インク回収路内のインクは、ポンプなどによりインクタンクへ回収される。
【０００８】
インク供給チューブに印加される記録電圧と同極性に帯電された色剤粒子を含むインクが、インク供給装置によりインク供給チューブ内に供給されると、そのインクは飛翔ポイントであるインク供給チューブの先端部の吐出位置に向かって移動する。
【０００９】
記録電圧がインク供給チューブに与えられると、インク供給チューブの先端部の吐出位置では、強い電界集中が生じる。吐出位置近傍のインク内の色剤粒子は強い電界集中の作用により吐出位置に移動し、吐出位置近傍のインクの色剤粒子濃度は増加する。吐出位置からバルクのインクよりも高濃度の色剤粒子を含むインクがフィラメント状に引き出される。引き出されたインクフィラメントは高濃度の同極性の粒子を含んでいるので、粒子同士の静電的な反発力から分裂し、細かなインク滴となり、対向電極に向かって飛翔する。
【００１０】
このインクジェット記録装置では、インク中の色剤粒子を本来のインクより高濃度化して飛翔させるのが特徴であり、色剤粒子の濃度の濃淡を利用することにより、従来よりもスリットからのインク滴発生の選択性を向上させている。また、従来のインクジェット記録のような飛翔小滴サイズに対応したノズルを用いないので、ノズル詰まりの心配がなく、顔料粒子を用いることができる。このため、従来のインクジェット記録の問題点であった、画像の保存性、耐光性などの問題は解決される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したインクジェット記録装置には以下のような問題点がある。すなわち、上述した従来のインクジェット記録装置におけるインク飛翔の特徴は、吐出位置近傍のインクの色剤粒子の濃度を増加させ、吐出位置から色剤粒子濃度の高いインクをフィラメント状に引き出すことである。引き出されたインクのフィラメントは、高濃度の同極性の色剤粒子を含んでいるので、色剤粒子同士の静電的な反発力から分裂し、細かなインク滴となり、対向電極に向かって飛翔する。
【００１２】
このようなインクジェット記録装置では、インク中の色剤粒子を本来のインクより高濃度化して費消させるのが特徴であり、色剤粒子濃度の濃淡を利用することにより、従来よりもスリットからのインク滴発生の選択性を向上させている。しかしながら、従来のインクジェット記録装置においては、色剤粒子を濃縮させて飛翔させる際に以下のような問題がある。
【００１３】
まず、飛翔するインクも飛翔しなかった余剰インクも、インク供給チューブから出てくるので、インク供給チューブからインク流れ誘導材を伝わって回収路に向かうインクの流れが存在する。
【００１４】
この流れは、インク供給チューブの先端部で逆戻りするような流れであるので、流れが振動し易く、インク供給チューブの先端部のインク位置も変動する。この場合、たとえば、インク供給チューブの先端部にインクが引っ込んだ位置になると、先端部にインクがないので飛翔が不安定になる。また、インク供給チューブの先端部にインクが飛び出した位置になると、インク先端がインク供給チューブの先端部を越えてしまっているので、電界が弱く、飛翔が不安定になる。
【００１５】
また、インク中の色剤粒子の凝集がインク供給チューブの先端部でのみ起こるので、インクが飛翔するのに充分な色剤粒子の凝集を起こすには時間を要する。このため、記録速度が上がらない。また、記録速度を上げるには、インクの流量を多くする必要があるが、そうするとインクの流れが速くなり、前述のようにインク位置が不安定になり易い。
【００１６】
さらに、吐出口が複数ある場合には、所望の吐出口から色剤粒子が飛翔するように、選択的に記録電圧が印加される。しかしながら、所望の吐出口においてのみ色剤粒子を凝集させるのは困難で、これにより、色剤粒子を充分な濃度で安定して飛翔させるのを一層困難にしている。
そこで、本発明は、記録速度の向上が図れ、しかも、常に安定した良好な記録画像が得られ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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、このインク収容部内において前記インク中の色剤粒子を濃縮させるとともに、この色剤粒子が濃縮された前記インクを前記吐出部へ導く搬送手段と、前記インクが導かれる方向に沿って前記吐出部の上流に設けられ、前記搬送手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、前記インク収容部内の前記吐出部に設けられ、所定の記録電圧が印加されることにより、前記搬送手段により導かれる色剤粒子が濃縮された前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させる飛翔手段とを具備している。
【００１８】
また、本発明のインクジェット記録装置は、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、このインク収容部内において前記インク中の色剤粒子を濃縮させる濃縮手段と、この濃縮手段で色剤粒子が濃縮された前記インクを前記吐出部へ導く搬送手段と、前記インクが導かれる方向に沿って前記吐出部の上流に設けられ、前記インク収容部内において前記濃縮手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、前記インク収容部内の前記吐出部に設けられ、所定の記録電圧が印加されることにより、前記搬送手段により導かれる色剤粒子が濃縮された前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させる飛翔手段とを具備している。
【００１９】
また、本発明のインクジェット記録装置は、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、このインク収容部内の前記吐出部に設けられた記録電極と、前記インク収容部内の前記記録電極と相対向する位置に設けられた濃縮用電極と、前記記録電極と前記濃縮用電極との間に所定の電位差を与えることにより、前記インク中の色剤粒子を前記記録電極側に濃縮させるとともに、この色剤粒子が濃縮されたインクを前記吐出部に位置する前記記録電極の先端部へ導く搬送手段と、前記濃縮用電極側において前記濃縮手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、前記記録電極の先端から、前記搬送手段により導かれた色剤粒子が濃縮された前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記記録電極に対して印加する記録電圧印加手段とを具備している。
【００２２】
また、本発明のインクジェット記録装置は、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、このインク収容部の前記吐出部に並設された複数の記録電極と、前記インク収容部内において前記インクを前記吐出部へ向けて搬送する搬送手段と、この搬送手段で搬送される前記インクを前記複数の記録電極ごとにそれらの先端部へ導く複数のインク流路と、前記搬送手段中に設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する濃縮手段と、前記複数の記録電極の各先端から、前記複数のインク流路でそれぞれ導かれた前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記複数の記録電極に対して選択的に印加する記録電圧印加手段とを具備している。
【００２３】
また、本発明のインクジェット記録装置は、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、このインク収容部の前記吐出部に並設された複数の記録電極と、前記インク収容部内において前記インクを前記吐出部へ向けて搬送する搬送手段と、この搬送手段で搬送される前記インクを前記複数の記録電極ごとにそれらの先端部へ導く複数のインク流路と、前記搬送手段中に設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する濃縮手段と、前記複数の記録電極の各先端から、前記複数のインク流路でそれぞれ導かれた前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記複数の記録電極に対して選択的に印加する記録電圧印加手段と、前記インクが導かれる方向に沿って前記吐出部の上流に設けられ、前記濃縮手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段とを具備している。
【００２５】
さらに、本発明のインクジェット記録装置は、帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、このインク収容部の前記吐出部に並設された複数の記録電極と、前記インク収容部内において前記インクを前記吐出部へ向けて搬送する搬送手段と、この搬送手段で搬送される前記インクを前記複数の記録電極ごとにそれらの先端部へ導く複数のインク流路と、この複数のインク流路の入口側に設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する第１の濃縮手段と、前記搬送手段の搬送方向に沿って設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する第２の濃縮手段と、前記複数の記録電極の各先端から、前記複数のインク流路でそれぞれ導かれた前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記複数の記録電極に対して選択的に印加する記録電圧印加手段とを具備している。
【００２６】
【作用】
本発明によれば、インク収容部内でインク中の色剤粒子を濃縮し、色剤粒子を濃縮したインクだけを記録電極の先端部へ導くので、記録電極の先端部での流量が少なく、メニスカスが安定し、常に良好な記録画像が得られる。また、記録電極の先端部で色剤粒子は既に濃縮されているので、濃縮行程が短縮され、記録速度が向上する。
【００２７】
また、記録電極に印加する記録電圧と帯電された色剤粒子は同極性なので、記録電極に記録電圧を印加すると記録媒体の方向だけでなく、隣の記録電極の方向にも電界が生じる。しかし、複数の記録電極ごとに対応したインク流路を設けることにより、記録電極から他の記録電極にインクが移動することがない。このため、記録電極上では色剤粒子の濃度が常に高く、濃縮行程が短縮され、記録速度の向上につながる。
【００２８】
また、複数の記録電極ごとに対応したインク流路は、記録電極の先端部にだけ設けられているので、色剤粒子がそのインク流路に詰まる可能性が低く、信頼性が高い。
【００２９】
また、複数の記録電極ごとに対応したインク流路の入口側に色剤粒子を濃縮する濃縮手段を設けることで、インク流路の前で色剤粒子は濃縮されているので、インク流路内のインクは全て色剤粒子の濃度が高い。このため、記録電極の先端部に色剤粒子濃度の低いインクが流れないので、記録電極の先端部でのメニスカスが安定し、常に良好な記録画像が得られる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
まず、第１の実施例について説明する。
図１ないし図３は、本実施例に係るインクジェット記録装置の要部を示すものである。すなわち、記録ヘッド１は、主走査方向に長い形状に構成されていて、その前面の長手方向にインクを外部へ飛翔させるための吐出部としてのスリット状の開口部２を有し、この開口部２から複数の記録電極３の先端部がそれぞれ突出している。また、記録ヘッド１の内部には、開口部２と一体化され、インク１０を収容するインク収容部としてのインクキャビティ４が設けられている。
【００３１】
すなわち、記録ヘッド１は、電気的絶縁性の上側基材１Ａと下側基材１Ｂとからなり、上側基材１Ａの上面（図面では下面）には複数の記録電極３が並設され、下側基材１Ｂにはキャビティ４が形成されている。キャビティ４内の底面には、記録電極３に相対向してトナー濃縮用電極７が設けられているとともに、開口部２に近接してインクの移動方向に沿って開口部２の上流に不要な余剰インクを回収するためのインク回収用溝９が形成され、さらに、インクの移動方向に沿ってインク回収用溝９の上流にインク１０を供給するためのインク供給用孔８が形成されている。
【００３２】
複数の記録電極３は、記録幅および記録解像度に応じた本数だけ設けられ、互いに電気的に独立した状態で上側基材１Ａ上に平行に配列されるとともに、これら記録電極３の各先端部は開口部２内に位置している。この場合、記録電極３の各先端部は、主走査方向に一列に並ぶように揃えて等間隔に配設され、開口部２から僅かに外部へ突出した状態となっている。
【００３３】
インク供給用孔８は、キャビティ４の主走査方向（記録電極３の配列方向）にインク１０をむら無く供給するために複数設けられており、それぞれにインク供給用パイプ５が接続されている。また、インク回収用溝９には、不要な余剰インクを外部に吐き出すためのインク回収用パイプ６が接続されている。
【００３４】
ここで、インク１０について説明する。本実施例では、あらかじめ正電位に帯電されたトナー粒子（色剤粒子）を液体キャリア（絶縁性液体）中に分散させたインク１０を用いていて、静電気力でインク滴を生成する。具体的に説明すれば、インク１０は、たとえば、石油溶媒などの液体キャリア（絶縁性液体）中に、樹脂やワックスからなるバインダ内もしくは表面にカーボンブラックなどの色剤顔料、分散剤、帯電制御剤などを含有したトナー粒子を分散させたものを用いている。
【００３５】
記録ヘッド１の前方で、記録ヘッド１から所定距離離れた位置には、記録電極３（開口部２）と相対向するように対向電極１２が配設されており、この対向電極１２は接地電位に保持されている。そして、対向電極１２と接触した状態で、対向電極１２と記録電極３の先端部との間に記録媒体としての記録紙１３が配設されるようになっている。
【００３６】
図４は、上記のように構成された記録ヘッド１を用いたインク中のトナー粒子の濃縮とインクの吐出挙動を説明する図である。すなわち、インク１０は、図示しないインクレザヴァからインク供給用パイプ５を通ってキャビティ４内へ供給される。このとき、インク１０は液体キャリアにトナー粒子１１が一様に分散された状態である。供給されたインク１０は、キャビティ４内を通って、インク回収用溝９からインク回収用パイプ６で外部に排出される。
【００３７】
キャビティ４内に供給されたインク１０中のトナー粒子１１は、トナー濃縮用電極７の作用で記録電極３側に濃縮され、この濃縮されたトナー粒子１１は記録電極３の先端部に搬送され、トナー粒子１１の濃度が低下したインク１０はインク回収用溝９に搬送される。
【００３８】
次に、図５に示す記録動作における記録電極３およびトナー濃縮用電極７の電位関係を基に、図４で説明したインク中のトナー粒子の濃縮とインクの吐出挙動を説明する。記録電極３には、記録の有無に関わらず所定のバイアス電圧Ｖｂが印加されている。記録周期ごとに、画像信号に応じて記録を行なう（インクを吐出する）記録電極３のみに所定の記録電圧Ｖｅｊを印加する。さらに、トナー濃縮用電極７には常に所定のトナー濃縮電圧Ｖｅｐが印加されている。この３つの電圧の関係は
Ｖｂ＜Ｖｅｊ＜Ｖｅｐ
である。
【００３９】
インク１０中のトナー粒子１１は、正電位に帯電しているので、キャビティ４内の記録電極３とトナー濃縮用電極７との間を通過するときに電位の低い記録電極３側に電気泳動により移動し、トナー粒子１１の濃度の高い部分と低い部分とに分かれる。さらに、トナー粒子１１は、記録電極３とトナー濃縮用電極７とで形成される電界により記録電極３の先端部に集まる。
【００４０】
したがって、インク１０を適当な圧力でインク供給用パイプ５から供給すると、開口部２ではインク１０の表面張力によりメニスカスが形成され、インク１０は流れ出ず、トナー粒子１１の濃度が低い余剰インク１０は、インク回収用溝９およびインク回収用パイプ６を通って外部に排出される。
【００４１】
次に、画像信号に応じてインクを吐出させる記録電極３に選択的に記録電圧Ｖｅｊを印加する。記録しないときには記録電極３と対向電極１２との電位差はＶｂであるが、記録するときには電位差がＶｅｊになり、記録電極３の先端部と対向電極１２との間に強電界が生じるので、トナー粒子１１は対向電極１２へ向かって吐出し、記録紙１３上に転写される。
【００４２】
図６は、本記録装置の記録ヘッド周辺の構成図である。すなわち、インクレザヴァ２５０は、インク供給チューブ２５１により記録ヘッド１のインク供給用パイプ５と接続されている。インク供給チューブ２５１の中途部にはインク供給ポンプ２５２が設けられており、このインク供給ポンプ２５２により、インクレザヴァ２５０内のインク１０が記録ヘッド１（キャビティ４）に供給される。また、インクレザヴァ２５０と記録ヘッド１のインク回収用パイプ６とはインク回収用チューブ２５３で接続されており、使用されなかった不要なインクはインクレザヴァ２５０に回収され、再度利用されるようになっている。
【００４３】
記録ヘッド１のトナー濃縮用電極７には、トナー濃縮電圧Ｖｅｐを出力する第１の電源部２５４が接続され、記録電極３には、バイアス電圧Ｖｂおよび記録電圧Ｖｅｊを出力する記録電極駆動部２５６が接続されている。記録電極駆動部２５６には、記録する画像情報を発生する画像情報発生部２５７、および、バイアス電圧Ｖｂを出力する第２の電源部２５８が接続されている。これにより、前述したように、トナー濃縮用電極７には常に所定のトナー濃縮電圧Ｖｅｐが印加され、記録を行なわない記録電極３にはバイアス電圧Ｖｂが、記録を行なう記録電極３には記録電圧Ｖｅｊが印加されるもので、これらは記録電極駆動部２５６によって画像情報発生部２５７からの画像情報に基づき行なわれるようになっている。
【００４４】
このように、第１の実施例によれば、記録ヘッド１のキャビティ４内でインク１０中のトナー粒子１１を濃縮し、濃縮したインク粒子１１だけを記録電極３の先端部へ導くので、記録電極３の先端部での流量が少なく、メニスカスが安定し、常に良好な記録画像が得られる。また、記録電極３の先端部でトナー粒子１１は既に濃縮されているので、濃縮行程が短縮され、記録速度が向上する。
【００４５】
次に、第２の実施例について説明する。
図７ないし図９は、本実施例に係るインクジェット記録装置の要部を示すものである。すなわち、記録ヘッド１０１は、主走査方向に長い形状に構成されていて、その前面の長手方向にインクを外部へ飛翔させるための吐出部としての矩形状の複数の開口部１０２を有し、この複数の開口部１０２から、それぞれ複数の記録電極１０３の先端部が突出している。また、記録ヘッド１０１の内部には、インク１０を収容するインク収容部としてのインクキャビティ１０４、キャビティ１０４と複数の開口部１０２とをそれぞれ接続する複数のインク流路１０９が設けられている。
【００４６】
すなわち、記録ヘッド１０１は、電気的絶縁性の上側基材１０１Ａと下側基材１０１Ｂとからなり、下側基材１０１Ｂの上面先端部には複数の記録電極１０３が等間隔に並設され、上側基材１０１Ａの上面（図面では下面）には、キャビティ１０４が形成されているとともに、複数の記録電極１０３とそれぞれ相対向して複数の開口部１０２が形成され、さらに、複数の開口部１０２とキャビティ１０４とを接続する複数のインク流路１０９が形成されている。キャビティ１０４内の開口部１０２と対応する後面には、インク１０中のトナー粒子１１を搬送するためのトナー搬送用電極１０７が設けられている。
【００４７】
下側基材１０１Ｂの上面、つまり、キャビティ１０４の底面で、トナー搬送用電極１０７の近傍には、キャビティ１０４内にインク１０を供給するためのインク供給用パイプ１０５が接続されているとともに、このインク供給用パイプ１０５と相対向するキャビティ１０４の上面には、インクを回収するためのインク回収用パイプ１０６が接続されている。ここに、インク供給用パイプ１０５およびインク回収用パイプ１０６は、キャビティ１０４の主走査方向（記録電極１０３の配列方向）にインク１０をむら無く供給するために複数設けられている。
【００４８】
複数の記録電極１０３は、記録幅および記録解像度に応じた本数だけ設けられ、図１０に示すように、互いに電気的に独立した状態で下側基材１０１Ｂ上の先端部に平行に配列されるとともに、これら記録電極１０３の各先端部は各開口部１０２内にそれぞれ位置している。この場合、記録電極１０３の各先端部は、主走査方向に一列に並ぶように揃えて等間隔に配設され、各開口部１０２から僅かに外部へ突出した状態となっている。
【００４９】
また、この場合、図１０に示すように、それぞれ独立した複数の記録電極１０３ごとに対応して、上側基材１０１Ａに複数の開口部１０２が形成されているとともに、これら複数の開口部１０２とキャビティ１０４とを接続し、記録電極１０３をそれぞれ独立して囲うように、複数のインク流路１０９が形成されている。なお、図１０においては、図示簡略化のため３本の記録電極１０３の場合について図示してある。
【００５０】
記録ヘッド１０１の前方で、記録ヘッド１０１から所定距離離れた位置には、記録電極１０３（開口部１０２）と相対向するように対向電極１１０が配設されており、この対向電極１１０は接地電位に保持されている。そして、対向電極１１０と接触した状態で、対向電極１１０と記録電極１０３の先端部との間に記録媒体としての記録紙１１１が配設されるようになっている。
【００５１】
図１１は、上記のように構成された記録ヘッド１０１を用いたインク中のトナー粒子の搬送とインクの吐出挙動を説明する図である。すなわち、インク１０は、図示しないインクレザヴァからインク供給用パイプ１０５を通ってキャビティ１０４内へ供給される。このとき、インク１０は液体キャリアにトナー粒子１１が一様に分散された状態である。キャビティ１０４内に供給されたインク１０中のトナー粒子１１は、トナー搬送用電極１０７の作用により、インク流路１０９を通り、記録電極１０３の先端部に搬送される。一方、トナー粒子１１の濃度が低下したインク１０は、インク回収用パイプ１０６から外部に排出される。
【００５２】
次に、図１２に示す記録動作における記録電極１０３およびトナー搬送用電極１０７の電位関係を基に、図１１で説明したインク中のトナー粒子の搬送とインクの吐出挙動を説明する。記録電極１０３には、記録の有無に関わらず所定のバイアス電圧Ｖｂが印加されている。記録周期ごとに、画像信号に応じて記録を行なう（インクを吐出する）記録電極１０３のみに所定の記録電圧Ｖｅｊを印加する。さらに、トナー搬送用電極１０７には常に所定のトナー搬送電圧Ｖｅｐが印加されている。この３つの電圧の関係は
Ｖｂ＜Ｖｅｊ＜Ｖｅｐ
である。
【００５３】
インク１０中のトナー粒子１１は、正電位に帯電しているので、インク１０がインク供給用パイプ１０５からキャビティ１０４を通ってインク回収用パイプ１０６へ流れる間に、トナー粒子１１はトナー搬送用電極１０７と記録電極１０３との間の電界により記録電極１０３の先端部に搬送される。ここで、記録を行なう記録電極１０３にのみバイアス電圧Ｖｂよりも高い記録電圧Ｖｅｊを印加すると、記録電極１０３と対向電極１１０との間の電界が強くなり、記録電極１０３の先端部にあるトナー粒子１１は対向電極１１０へ向かって吐出し、記録紙１１１上に転写される。
【００５４】
図１３は、記録電極１０３の先端部近傍を上方から見た模式図である。これは、たとえば、３本の記録電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの中央の記録電極１０３ｂだけに記録電圧Ｖｅｊを、他の２つの２電極１０３ａ，１０３ｃにはバイアス電圧Ｖｂを印加している状態である。この場合、記録電極１０３ｂが最も高い電位になり、図示矢印のような電界が生じる。トナー粒子１１は、正電位に帯電しているから、低い電位の方向に移動する。
【００５５】
したがって、記録電極１０３ｂの先端部のトナー粒子１１は、対向電極１１０に向かう電界で吐出するが、両側の記録電極１０３ａ，１０３ｃの方向にも移動しようとする。しかし、インク流路１０９は、記録電極１０３ごとに形成されているので、トナー粒子１１は隣りの記録電極１０３に移動することはできず、記録電極１０３上のインク１０の濃度は高いまま保持される。
【００５６】
また、記録電極１０３ごとに対応したインク流路１０９は、記録電極１０３の先端部にだけ設けられている。インク流路１０９の形状は、記録解像度でほぼ決定し、たとえば、解像度が３００ｄｐｉであれば、幅は約５０μｍ、高さは約３００μｍである。このように、細い流路ではトナー粒子１１が付着し、詰まり易い。このため、個別のインク流路はなるべく短くしたほうが記録ヘッドの信頼性が高い。トナー粒子１１が記録電圧Ｖｅｊの印加で隣りの記録電極１０３の方向に移動してしまうのは、記録電極１０３がインク１０と接している部分なので、その部分にのみインク流路１０９を設けてある。
【００５７】
また、現在実用化されている圧電素子を用いたインクジェット記録装置や、サーマルインクジェット方式のインクジェット記録装置も、開口部（オリフィス）の形状は記録解像度で決定する。しかし、これらの記録装置では、開口部は円形で、その約２倍がドットの径になるので、３００ｄｐｉであれば、ドット径は９０μｍとして、開口部は４５μｍの穴になる。
【００５８】
しかし、本実施例の記録ヘッド１０１では、ドット径を小さくするために開口部１０２をそれ以下に小さくする必要はなく、記録電極１０３ごとにインク流路１０９を設けても、現在実用化されているインクジェット記録装置よりも信頼性の高いものになる。
【００５９】
図１４は、本記録装置の記録ヘッド周辺の構成図である。すなわち、インクレザヴァ２６０は、インク供給チューブ２６１により記録ヘッド１０１のインク供給用パイプ１０５と接続されている。インク供給チューブ２６１の中途部にはインク供給ポンプ２６２が設けられており、このインク供給ポンプ２６２により、インクレザヴァ２６０内のインク１０が記録ヘッド１０１（キャビティ１０４）に供給される。また、インクレザヴァ２６０と記録ヘッド１０１のインク回収用パイプ１０６とはインク回収用チューブ２６３で接続されており、使用されなかった不要なインクはインクレザヴァ２６０に回収され、再度利用されるようになっている。
【００６０】
記録ヘッド１０１のトナー搬送用電極１０７には、トナー搬送電圧Ｖｅｐを出力する第１の電源部２６４が接続され、記録電極１０３には、バイアス電圧Ｖｂおよび記録電圧Ｖｅｊを出力する記録電極駆動部２６６が接続されている。記録電極駆動部２６６には、記録する画像情報を発生する画像情報発生部２６７、および、バイアス電圧Ｖｂを出力する第２の電源部２６８が接続されている。これにより、前述したように、トナー搬送用電極１０７には常に所定のトナー搬送電圧Ｖｅｐが印加され、記録を行なわない記録電極１０３にはバイアス電圧Ｖｂが、記録を行なう記録電極１０３には記録電圧Ｖｅｊが印加されるもので、これらは記録電極駆動部２５６によって画像情報発生部２５７からの画像情報に基づき行なわれるようになっている。
【００６１】
このように、第２の実施例によれば、記録電極１０３に印加する記録電圧とトナー粒子１１の帯電極性とは同じなので、記録電極１０３に記録電圧を印加すると、対向電極１１０の方向だけでなく、隣りの記録電極１０３の方向にも電界が生じる。しかし、複数の記録電極１０３ごとに対応したインク流路１０９を設けることにより、隣りの記録電極１０３にインク１０が移動することがない。このため、記録電極１０３上ではトナー粒子１１の濃度が常に高く、濃縮行程が短縮され、記録速度の向上につながる。
【００６２】
また、複数の記録電極１０３ごとに対応したインク流路１０９は、記録電極１０３の先端部近傍にのみ設けられているので、トナー粒子１１がそのインク流路１０９に詰まる可能性が低く、信頼性が高い。
【００６３】
次に、第３の実施例について説明する。
図１５ないし図１７は、本実施例に係るインクジェット記録装置の要部を示すものである。すなわち、本実施例は、前述した第２の実施例において、下側基材１０１Ｂの上面、つまり、キャビティ１０４の底面で、記録電極１０３の手前に、トナー粒子１１を濃縮するためのトナー濃縮用電極１０８を追加配設したものであり、その他は第２の実施例（図７ないし図１０）と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
図１８は、上記のように構成された記録ヘッド１０１を用いたインク中のトナー粒子の搬送、濃縮とインクの吐出挙動を説明する図である。すなわち、インク１０は、図示しないインクレザヴァからインク供給用パイプ１０５を通ってキャビティ１０４内へ供給される。このとき、インク１０は液体キャリアにトナー粒子１１が一様に分散された状態である。キャビティ１０４内に供給されたインク１０中のトナー粒子１１は、トナー搬送用電極１０７の作用によりインク流路１０９へと搬送されるが、インク流路１０９へ搬送される前に、トナー濃縮用電極１０８の作用により濃縮され、インク流路１０９を通り、記録電極１０３の先端部に搬送される。一方、トナー粒子１１の濃度が低下したインク１０は、インク回収用パイプ１０６から外部に排出される。
【００６５】
次に、図１９に示す記録動作における記録電極１０３、トナー搬送用電極１０７、および、トナー濃縮用電極１０８の電位関係を基に、図１８で説明したインク中のトナー粒子の搬送、濃縮とインクの吐出挙動を説明する。記録電極１０３には、記録の有無に関わらず所定のバイアス電圧Ｖｂが印加されている。記録周期ごとに、画像信号に応じて記録を行なう（インクを吐出する）記録電極１０３のみに所定の記録電圧Ｖｅｊを印加する。さらに、トナー搬送用電極１０７には常に所定のトナー搬送電圧Ｖｅｐが印加され、トナー濃縮用電極１０８には常に所定のトナー濃縮電圧Ｖｈが印加されている。この４つの電圧の関係は
Ｖｂ＜Ｖｅｊ＜＜Ｖｈ＜Ｖｅｐ
である。
【００６６】
インク１０中のトナー粒子１１は、正電位に帯電しているので、インク１０がインク供給用パイプ１０５からキャビティ１０４を通ってインク回収用パイプ１０６へ流れる間に、トナー粒子１１はトナー搬送用電極１０７とトナー濃縮用電極１０８との間の電界によりトナー濃縮用電極１０８の近傍に搬送され、この部分ではトナー粒子１１の濃度が高くなっている。
【００６７】
さらに、トナー濃縮用電極１０８と記録電極１０３との間の電界により、トナー濃縮用電極１０８近傍のトナー粒子１１がインク流路１０９を通って記録電極１０３の先端部に搬送される。トナー濃縮用電極１０８は、インク流路１０９の入口側に配設されているので、インク流路１０９へ導かれるトナー粒子１１がここで濃縮され、トナー粒子１１の濃度が高いインク１０が記録電極１０３の先端部へ供給されることになる。
【００６８】
ここで、記録を行なう記録電極１０３にのみバイアス電圧Ｖｂよりも高い記録電圧Ｖｅｊを印加すると、記録電極１０３と対向電極１１０との間の電界が強くなり、記録電極１０３の先端部にあるトナー粒子１１は対向電極１１０へ向かって吐出し、記録紙１１１上に転写される。
【００６９】
このように、記録電極１０３の先端部にトナー粒子１１の濃度が高いインク１０を供給することにより、記録電極１０３の先端部のインク１０は体積あたりの帯電量が高く、記録周波数が高くなり、高速記録が可能になるとともに、記録電極１０３と記録紙１１１との距離を離せるので、記録紙１１１が記録電極１０３に接触して、記録画像が乱れることもない。
【００７０】
図２０は、本記録装置の記録ヘッド周辺の構成図である。図１４と異なる点は、トナー濃縮用電極１０８にトナー濃縮電圧Ｖｈを印加する第３の電源部２６５を追加したものであり、その他は図１４と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
このように、第３の実施例によれば、複数の記録電極１０３ごとに対応したインク流路１０９の入口側にトナー粒子１１を濃縮するトナー濃縮用電極１０８を設けることにより、インク流路１０９の手前でトナー粒子１１は濃縮されているので、インク流路１０９内のインク１０は全てトナー粒子１１の濃度が高い。このため、記録電極１０３の先端部にトナー粒子１１の濃度が低いインク１０が流れないので、記録電極１０３の先端部でのメニスカスが安定し、常に良好な記録画像が得られる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、記録速度の向上が図れ、しかも、常に安定した良好な記録画像が得られるインクジェット記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録装置の要部を概略的に示す断面図。
【図２】同じく第１の実施例における記録ヘッドの外観を示す斜視図。
【図３】同じく第１の実施例における記録ヘッドを分解して示す斜視図。
【図４】同じく第１の実施例におけるインク中のトナー粒子の濃縮とインクの吐出挙動を説明する図。
【図５】同じく第１の実施例における記録動作における記録電極およびトナー濃縮用電極の電位関係を説明する図。
【図６】同じく第１の実施例におけるインクジェット記録装置の記録ヘッド周辺の構成図。
【図７】本発明の第２の実施例に係るインクジェット記録装置の要部を概略的に示す断面図。
【図８】同じく第２の実施例における記録ヘッドの外観を示す斜視図。
【図９】同じく第２の実施例における記録ヘッドを分解して示す斜視図。
【図１０】同じく第２の実施例における記録ヘッドの記録電極の先端部近傍を拡大して示す斜視図。
【図１１】同じく第２の実施例におけるインク中のトナー粒子の搬送とインクの吐出挙動を説明する図。
【図１２】同じく第２の実施例における記録動作における記録電極およびトナー搬送用電極の電位関係を説明する図。
【図１３】１つの記録電極に記録電圧を印加した場合に生じる電界を説明するもので、記録電極の先端部近傍を上方から見た模式図。
【図１４】同じく第２の実施例におけるインクジェット記録装置の記録ヘッド周辺の構成図。
【図１５】本発明の第３の実施例に係るインクジェット記録装置の要部を概略的に示す断面図。
【図１６】同じく第３の実施例における記録ヘッドを分解して示す斜視図。
【図１７】同じく第３の実施例における記録ヘッドの記録電極の先端部近傍を拡大して示す斜視図。
【図１８】同じく第３の実施例におけるインク中のトナー粒子の搬送、濃縮とインクの吐出挙動を説明する図。
【図１９】同じく第３の実施例における記録動作における記録電極、トナー搬送用電極およびトナー濃縮用電極の電位関係を説明する図。
【図２０】同じく第３の実施例におけるインクジェット記録装置の記録ヘッド周辺の構成図。
【符号の説明】
１，１０１……記録ヘッド、２，１０２……開口部（吐出部）、３，１０３……記録電極、４，１０４……キャビティ（インク収納部）、７，１０８……トナー濃縮用電極、１０７……トナー搬送用電極、１０９……インク流路、１０……インク、１１……トナー粒子（色剤粒子）、１２，１１０……対向電極、１３，１１１……記録紙（記録媒体）、２５０，２６０……インクレザヴァ、２５４，２６４……第１の電源部、２５６，２６６……記録電極駆動部、２５７，２６７……画像情報発生部、２５８，２６８……第２の電源部、２６５……第３の電源部。

Claims (6)

1. 帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、
   このインク収容部内において前記インク中の色剤粒子を濃縮させるとともに、この色剤粒子が濃縮された前記インクを前記吐出部へ導く搬送手段と
   前記インクが導かれる方向に沿って前記吐出部の上流に設けられ、前記搬送手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、
   前記インク収容部内の前記吐出部に設けられ、所定の記録電圧が印加されることにより、前記搬送手段により導かれる色剤粒子が濃縮された前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させる飛翔手段と、
   を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、
   このインク収容部内において前記インク中の色剤粒子を濃縮させる濃縮手段と、
   この濃縮手段で色剤粒子が濃縮された前記インクを前記吐出部へ導く搬送手段と、
   前記インクが導かれる方向に沿って前記吐出部の上流に設けられ、前記インク収容部内において前記濃縮手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、
   前記インク収容部内の前記吐出部に設けられ、所定の記録電圧が印加されることにより、前記搬送手段により導かれる色剤粒子が濃縮された前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させる飛翔手段と、
   を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、
   このインク収容部内の前記吐出部に設けられた記録電極と、
   前記インク収容部内の前記記録電極と相対向する位置に設けられた濃縮用電極と、
   前記記録電極と前記濃縮用電極との間に所定の電位差を与えることにより、前記インク中の色剤粒子を前記記録電極側に濃縮させるとともに、この色剤粒子が濃縮されたインクを前記吐出部に位置する前記記録電極の先端部へ導く搬送手段と、
   前記濃縮用電極側において前記濃縮手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、
   前記記録電極の先端から、前記搬送手段により導かれた色剤粒子が濃縮された前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記記録電極に対して印加する記録電圧印加手段と、
   を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、
   このインク収容部の前記吐出部に並設された複数の記録電極と、
   前記インク収容部内において前記インクを前記吐出部へ向けて搬送する搬送手段と、
   この搬送手段で搬送される前記インクを前記複数の記録電極ごとにそれらの先端部へ導く複数のインク流路と、
   前記搬送手段中に設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する濃縮手段と、
   前記複数の記録電極の各先端から、前記複数のインク流路でそれぞれ導かれた前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記複数の記録電極に対して選択的に印加する記録電圧印加手段と、
   を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、
   このインク収容部の前記吐出部に並設された複数の記録電極と、
   前記インク収容部内において前記インクを前記吐出部へ向けて搬送する搬送手段と、
   この搬送手段で搬送される前記インクを前記複数の記録電極ごとにそれらの先端部へ導く複数のインク流路と、
   前記搬送手段中に設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する濃縮手段と、
   前記複数の記録電極の各先端から、前記複数のインク流路でそれぞれ導かれた前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記複数の記録電極に対して選択的に印加する記録電圧印加手段と、
   前記インクが導かれる方向に沿って前記吐出部の上流に設けられ、前記濃縮手段による色剤粒子の濃縮で稀薄になったインクを回収する回収手段と、
   を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 帯電された色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなるインクを収容し、かつ、そのインクを記録媒体に対して飛翔させるための吐出部を有するインク収容部と、
   このインク収容部の前記吐出部に並設された複数の記録電極と、
   前記インク収容部内において前記インクを前記吐出部へ向けて搬送する搬送手段と、
   この搬送手段で搬送される前記インクを前記複数の記録電極ごとにそれらの先端部へ導く複数のインク流路と、
   この複数のインク流路の入口側に設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する第１の濃縮手段と、
   前記搬送手段の搬送方向に沿って設けられ、前記搬送手段で搬送されるインク中の色剤粒子を濃縮する第２の濃縮手段と、
   前記複数の記録電極の各先端から、前記複数のインク流路でそれぞれ導かれた前記インクを前記記録媒体に向かって飛翔させるための所定の記録電圧を前記複数の記録電極に対して選択的に印加する記録電圧印加手段と、
   を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。

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