JP3797545B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電力によってインクを吐出するインクジェット記録装置に関し、さらに詳細には突起物先端からインクを吐出する際に、突起物先端へのインクメニスカス形成を制御するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は現像工程等の処理が必要なく、記録ヘッドのサイズが小さいため記録装置の小型化を容易に行うことが可能であり、広く実用化されている。
従来のインクジェット記録方式として、電気信号に応じて変形するピエゾ素子を用いたもの、電気信号に応じて発熱する発熱抵抗体を用いたもの、電気信号による静電力を用いたもの等がある。
前記全てのインクジェット記録方式では、インク吐出部からのインク溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇やインクの固化により、描画不良が発生するという問題を抱えている。このためインクジェット記録装置には印刷を行わない場合にはインク吐出口を封止するための手段と、必要に応じて吐出口をクリーニングする手段を備えている。
このような問題に対し、特開平１１−１９２７３２公報によれば、記録ヘッドに描画とは関係なく、インクの目詰まりを防止するため、一定周期ごとにインクを吐出する方法が開示されており、特開２０００−１２７４１７公報では、吐出口のクリーニング方法に関する技術が開示されている。このようなインクジェット記録方式に用いられるインクは上記問題のため、染料または顔料を色剤として含む水系あるいは有機溶媒を多く含み、インクの粘度が低く、色剤粒子濃度が低いインクを使用している。
このため、このようなインクジェット記録方式では画像の滲みが発生し、高画質・高解像度の画像を形成することが難しく、また、画像形成部の乾燥に時間を要するため、生産性を向上することが困難である。
【０００３】
一方、画像の滲みが少なく、乾燥速度が速く、高画質・高生産性のインクジェット記録方式を達成するため、溶媒中に色剤粒子を分散させたインクが特登３０００６７２、特開２０００−６３７２３に開示されている。前記インクで画像の滲みが少なく、乾燥性を速くするには色剤粒子濃度を高くし、溶媒濃度を低くすることが有効である。
しかし、従来のインクジェット記録方式に、色剤粒子濃度が高く、溶媒濃度を低くしたインクを適用すると、吐出部でインクの目詰まりが生じてしまい良好な描画を行うことが難しい。特に、電気信号に応じて変形するピエゾ素子を用いたインクジェット記録方式、電気信号に応じて発熱する発熱抵抗体を用いたインクジェット記録方式では、高画質・高解像度の画像を得るため、微小液滴を吐出しようとすると、吐出部のノズル径を小さくしなければならないため、吐出部での目詰まりが生じやすくなってしまう。
また、静電力によってインクを吐出するインクジェット記録方式では、色剤粒子濃度が高く、溶媒濃度を低くしたインクを吐出するためには、高電圧のパルス電気信号が必要となり、その結果、制御部が非常に高価なものになってしまうという問題もある。
【０００４】
一方、特表平１０−５０１４９０に開示された記録装置のように、静電力によって描画ヘッドのインク吐出口のインクを吐出寸前の状態にしておき、画像信号によってメニスカス形成手段（例えば、ヒータ、超音波発生器、ピエゾ素子等、インクにエネルギを与える手段）でインク吐出口のインクにエネルギを与えることによって、それまで静電力と表面張力の均衡状態にあったインクの均衡を破って、インク吐出口からインク液滴を吐出させ、静電気力によって加速しながら記録媒体側へ飛翔させ、記録する、というものがある。
【０００５】
図２（Ａ）はその原理による記録装置を示すもので、略断面図（イ）と略平面図（ロ）であり、略平面図では説明の都合上、第２バイアス電極、インクメニスカス形成手段、及び受像シートを除いて描かれている。
図２において、１’は描画ヘッド、１０’がインク室、１１’が吐出口、１３がインクメニスカス形成手段、１４が電極部で、１４１が第１バイアス電極、１４２が第２バイアス電極である。そして、１５はメニスカス形成手段１３を制御するメニスカス制御部、１６は第１バイアス電極１４１及び第２バイアス電極１４２間へ印加する電気信号を制御する吐出制御部、２０が図示のない受像シート固定部に固定され矢印方向へ移動する受像シート、９がインクである。
このような記録装置において、バイアス電極１４１とバイアス電極１４２との間に吐出制御部１６がバイアス電圧Ｖｂを与えておく。このバイアス電圧Ｖｂでは描画ヘッド１’のインク吐出口１１’のインクは吐出しない程度の電圧である。
そして画像信号によってメニスカス形成手段１３でインク吐出口１１’のインクにエネルギを与えることによって、それまで静電力と表面張力の均衡状態にあったインクの均衡を破って、インク吐出口１１’からインク液滴を吐出させる。
吐出したインク液滴はバイアス電極１４１とバイアス電極１４２との間に形成される電界によって加速されながら記録媒体２０側へ飛翔させ、記録媒体２０上に記録する。
【０００６】
図２（Ｂ）（イ）−（ホ）は、以上の説明を図解した印刷動作の原理である。
ここで用いているメニスカス形成手段としては電熱トランスジューサを使用し、これによって吐出口でのインクを加熱しメニスカスでの温度を上昇させて、インク粒子を選択するものである。温度が上昇すると、表面張力が臨界表面張力以下に下がり、その結果、インクが吐出口から吐出する。吐出したインク粒子はバイアス電極１４２の方向に加速されて、記録媒体２０に衝突する。
なお、ここでの吐出口半径は２０ミクロンである。
（イ）は静止位置の吐出口であり、インクはバイアス電圧で加圧されていて、その結果、インクメニスカスが膨らんでいる。インクメニスカスの膨れは電界をわずかに集中させる。インク圧と電界による結合力は表面張力と平衡状態にある。
（ロ）は、メニスカス形成手段（電熱トランスジューサ）１３にエネルギー供給パルスが供給されたすぐ後のノズルを示している。熱はインクの表面に伝わり、
その結果起こる温度上昇により、インクの表面張力に局部的な低下が起こり、インク粒子が若干発達する。
（ハ）は、インク粒子の更なる発達を示している。選択されたインク粒子は、吐出口からメニスカスの中心までの表面張力の勾配により実質的に円筒形を呈する。この段階で、大部分のインクの動きは依然として正のインク圧によるものであるが、インクに作用する電界はノズルからインクを誘引できるほど十分に強くなる。
（ニ）は、電熱トランスジューサをオンしてから少し後のインク粒子の発達である。表面張力は増大し始め、インクは吐出口に戻り始める。選択されたインク粒子の先端のインクは依然として記録媒体の方向に誘引されているので、インクメニスカスは「くびれ」始める。
（ホ）は、インク本体から分離した後の選択されたインク粒子である。選択されたインク粒子は電界内で部分的に極性化されるが、依然としていくらかの電荷を持つので、選択されたインク粒子はバイアス電極の方向に加速されて記録媒体に衝突する。
このようにして、電界を発生するのに単純な定電圧電源を使用することができ、
また、ノズルに加えられる電界を隣接するノズルに加える電界から分離する必要がないためノズル間の間隔を狭くすることができる。
しかしながら、この記録装置にあっては、強い電界を吐出口付近に形成するためには吐出口をあまり大きくできないという制限を受けた。さらに、微小なドットを形成するため、ここでの吐出口半径は２０ミクロンとなっている。したがって、色剤粒子濃度が高くて溶媒濃度を低くした高粘度のインクをこのような狭い吐出口の記録装置に使用すると、インクが吐出口において目詰まりを起こしてしまうので、高粘度のインクが使用できなかった。
高粘度のインクが使用できないため、記録媒体上でのインクの滲みが無い乾燥速度が速い高画質・高生産性の記録の点で不利であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に着目してなされてものであり、その目的は静電力によりインクを吐出するインクジェット記録装置において、滲みが少なく、乾燥速度が速い、高画質・高生産性で、安価なインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の請求項１記載のインクジェット記録装置の発明は、インクタンクと、該インクタンクと連通する描画ヘッドと、を備え、静電界の集中した突起物先端から受像シートに向けてインクを吐出するインクジェット記録装置であって、前記描画ヘッドが、吐出口を備えたインク室と、該吐出口へ先端が向くように前記インク室内の略中心に設置されて比誘電率が３以上である突起物と、前記インク室に設けられ該突起物の先端にインクメニスカスを形成することによって該突起物の先端からインク液滴を吐出させるメニスカス形成手段と、前記メニスカス形成手段を制御するメニスカス制御部とを備えたインクジェット記録装置において、
さらに、前記受像シートを帯電する帯電手段と、該帯電手段の帯電量を制御する帯電制御手段を設け、
前記帯電制御手段が画像データ信号によらないバイアス電圧相当分の帯電量を前記受像シートに帯電するよう制御し、かつ、前記メニスカス制御部が画像データ信号に基づいて前記メニスカス形成手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明では、バイアス電極に画像データ信号によらないバイアス電圧を印加し、又は受像シートに画像データ信号によらないバイアス電圧相当の帯電を与えておき、画像信号によってメニスカス形成手段が突起物先端にメニスカスを形成することによってインク吐出をさせるので、バイアス電圧を高くしても不要な吐出が発生せず、さらに、突起物先端からインクが吐出するため、吐出口を大きくしても微小な液滴を吐出することができる。
また、吐出口が大きいため、高濃度のインクを適用しても、吐出口でのインクの目詰まりが生じることがなくなり、滲みが少なく、乾燥速度が速い、高画質・高生産性のインクジェット記録装置を安価に提供することが可能となる。
【００１２】
その他、本発明は次のような特徴も備えて成る。
（１）上記インクジェット記録装置において、前記メニスカス形成手段が、上記ピエゾ素子、発熱素子、及び超音波発生素子のいずれか又は１つ以上の組み合わせであることを特徴とする。
（２）上記インクジェット記録装置において、前記突起物の比誘電率が３以上であることを特徴とする。
（３）上記インクジェット記録装置において、前記インクタンクと前記インク室とが多孔子部材を介して連通することを特徴とする。
（４）上記インクジェット記録装置において、前記描画ヘッドに、描画ヘッドの温度を検出する温度検出手段と、検出した温度に応じて前記描画ヘッドを加熱および／又は冷却を行う温度調節手段とを備えたことを特徴とする。
（５）上記インクジェット記録装置において、前記描画ヘッド近傍に第１の飛翔電極と、前記受像シート側に第２の飛翔電極とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
（６）さらに、本発明による描画ヘッドは、吐出口を備えたインク室と、該吐出口へ先端が向くように前記インク室内の略中心に設置された突起物と、前記インク室に設けられ該突起物の先端にインクメニスカスを形成することによって該突起物の先端からインク液滴を吐出させるメニスカス形成手段と、前記突起物近傍に配置される第１のバイアス電極と、吐出したインク液滴を受像する受像シートの背面側に備えた第２のバイアス電極と前記第１のバイアス電極との間に印加される電気信号を制御する吐出制御部と、前記メニスカス形成手段を制御するメニスカス制御部とを備えた描画ヘッドにおいて、前記バイアス電圧制御部が画像データ信号によらないバイアス電圧を制御し、かつ、前記メニスカス制御部が画像データ信号に基づいて前記メニスカス形成手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
（７）本発明による別の描画ヘッドは、吐出口を備えたインク室と、該吐出口へ先端が向くように前記インク室内の略中心に設置された突起物と、前記インク室に設けられ該突起物の先端にインクメニスカスを形成することによって該突起物の先端からインク液滴を吐出させるメニスカス形成手段と、前記メニスカス形成手段を制御するメニスカス制御部とを備えたインクジェット記録装置において、さらに、前記受像シートを帯電する帯電手段と、該帯電手段の帯電量を制御する帯電制御手段を設け、前記帯電制御手段が画像データ信号によらないバイアス電圧相当分の帯電量を前記受像シートに帯電するよう制御し、かつ、前記メニスカス制御部が画像データ信号に基づいて前記メニスカス形成手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）が本発明による装置、及び（ｂ）は従来の静電吸引型の装置を示すもので、その略断面図（イ）と略平面図（ロ）である。略平面図では説明の都合上、第２吐出電極及び受像シートを除いて描かれている。
図において、１は描画ヘッド、１０がインク室、１１が吐出口、１２が高誘電体でできた突起物、１４が電極部で、１４１’が第１吐出電極、１４２’が第２吐出電極である。１６ａは第１吐出電極１４１’及び第２吐出電極１４２’間へ印加する電気信号を制御する吐出制御部、２０が図示のない受像シート固定部に固定され矢印方向へ移動する受像シート、９がインクである。
このような記録装置において、吐出電極１４１’と吐出電極１４２’との間に吐出制御部１６が画像信号によってパルス電圧Ｖｐａを印加することにより、高誘電体でできた突起物１２の先端に電界が集中し、この部分にインクに静電エネルギを与え、インク吐出口１１からインク液滴を吐出させ、吐出したインク液滴は吐出電極１４１’と吐出電極１４２’との間に形成される電界によって加速されながら記録媒体２０側へ飛翔させ、記録媒体２０上に記録する。
このように、突起物１２の使用により、突起物１２の先端に電界が集中するので、突起物１２の先端を吐出口１１の近辺に吐出時のインク面の液中に位置するように配置しておけば、図１（ｂ）（ロ）のように、吐出口１１の半径を十分に大きく取ることが可能となる。
したがって、色剤粒子濃度が十分に高くて溶媒濃度を低くしたインクを使用しても目詰まりが生じにくく、さらに記録媒体上でのインクの滲みがない高画質の記録が可能となる。
しかしながら、この装置によれば、インク液滴を吐出させるためのエネルギはすべて吐出時のパルス電圧Ｖｐａが担うため、高電圧パルスが必要となり、したがって高速駆動が難しく高価な制御部を必要とした。
【００１６】
本発明はこの欠点を改良するもので、本発明によれば、突起物の先端を吐出口近辺に配置して突起物の先端に高電界を形成させ、その分吐出口の半径を十分に大きく取って、色剤粒子濃度が十分に高くて溶媒濃度を低くしたインクを使用できるようにし、しかもメニスカス形成手段を備え、これに画像信号を与えるようにしてなるものである。
図１（ａ）の（イ）は本発明による記録装置の略断面図である。図において、１は描画ヘッド、１０がインク室、１１が吐出口、１２が高誘電体でできた突起物、１３がインクメニスカス形成手段で、例えば、ヒータ、超音波発生器、ピエゾ素子等、インクにエネルギを与える手段なら何でも良い。１４１が第１バイアス電極、１４２が第２バイアス電極である。そして、１５はメニスカス形成手段１３を制御するメニスカス制御部、１６ｃは第１バイアス極１４１及び第２バイアス電極１４２間へバイアス電圧を印加するバイアス電圧制御部、２０が図示のない受像シート固定部に固定され矢印方向へ移動する受像シート、９がインクである。
【００１７】
このような記録装置において、バイアス電圧制御部１６ｃがバイアス電極１４１とバイアス電極１４２との間にバイアス電圧Ｖｂを与えている。これによって突起物１２の先端にはインクが吐出することができる高電界が形成される。しかし、メニスカス形成手段１３が動作しない状態での液面は点線９０（図１（ａ）（イ）に示すように、突起物先端がインク液面から露出しており、インクメニスカスを形成していないため、インクが吐出することはない。
【００１８】
次に、画像信号によってメニスカス制御部１５によってメニスカス形成手段１３が描画ヘッド１のインク室１０内のインクにエネルギを与えると、インク液面が盛り上がり、突起物１２の先端がインク液面９１下に潜った状態となり、突起物１２の先端にインクメニスカスを形成し、突起物１２の先端の高電界がインクを吐出する方向に作用するので液面はバイアス電極１４２側に引き寄せられ、最終的にインク液滴９５となって突起物１２の先端から吐出する。
吐出したインク液滴９５はバイアス電極１４１とバイアス電極１４２との間に形成される電界によって加速されながら記録媒体２０側へ飛翔させ、記録媒体２０上に記録する。
【００１９】
図１（ａ）の（ロ）は本発明による記録装置からインク液滴９５が吐出するまでのインク液面の変化を拡大描写した図である。
図において、吐出制御部１６がバイアス電極１４１とバイアス電極１４２との間にバイアス電圧Ｖｂを与え、かつ、メニスカス形成手段１３が動作しない状態でのインク液面は点線９０（図１（ａ）の（イ））のようになっており、突起物１２の先端はインク液面から露出している。突起物先端には高電界が形成されているものの、インク液面から露出しているのでインクが吐出することはない。
【００２０】
次に、メニスカス制御部１５によってメニスカス形成手段１３がインク室１０内のインクにエネルギを与えると、インク液面は実線９１で示すように盛り上がり、突起物１２の先端にインクメニスカスを形成する。このとき、バイアス電極１４１とバイアス電極１４２との間にバイアス電圧Ｖｂが印加されて突起物１２の先端には高電界を形成しているため、インク液面は実線９１から一点鎖線９２、さらに点線９３で示すようにバイアス電極１４２側に引き寄せられ、最終的に微小なインク液滴９５となって吐出する。このように突起物１２の先端から吐出するインク液滴９５は、突起物１２のない場合の図２（Ｂ）の液滴と比べて径の小さい細い液滴となるので、高画質の記録が可能となる。
【００２１】
以上のように、本発明により吐出されるインクは吐出口が広いため色剤粒子濃度が十分に高くて溶媒濃度を低くしたインクが使用でき、しかも、粒径の小さなインク液滴となることと相まって、記録媒体上でのインクの滲みが無い乾燥速度が速くなり、高画質・高生産性の記録が可能となる。
さらに、この装置によれば、使用する電源はバイアス電圧の出力電圧しか必要でなくなり、安価でかつ小型化が可能となる。
【００２２】
なお、突起物１２の構造としては図示のように先端部が尖っている方が先端に電界が集中するのでより好ましい。突起物の材質をしては、セラミック等の誘電率が高い方が好ましく、好ましくは３以上、より好ましくは１０以上である。
【００２３】
インクタンクと描画ヘッド内のインク室とは図示しない多孔子部材を介して連通しておくと、メニスカス形成手段による動作の効果が著しく向上するので好ましい。
【００２４】
さらに、描画ヘッド１の温度を検出し、描画ヘッドを加熱もしくは冷却を行う温度調節手段を備えておくのもよい。
【００２５】
突起物近傍にバイアス電極１４１、吐出したインク液滴を受像する受像シートの背面側にバイアス電極１４２を備え、突起物１２の先端にインクメニスカスを形成するためのメニスカス形成手段１３をインク室１０に有する。図ではメニスカス形成手段１３はインク室１０の外側に設けているが、メニスカス形成手段１３の種類によってはインク室１０の内側に設けてもよい。メニスカス形成手段１３としては、ピエゾ素子、発熱素子、超音波発生素子などを用いることができる。
また、バイアス電極１４１に関しても、図ではインク室の外に設けているが、突起物１２の近傍であればインク室内に設けてもよい。
【００２６】
描画を行う際には、図示しない受像シート及び／又は描画ヘッドの搬送手段により、受像シート２０と描画ヘッド１との相対的移動を行いながらインク液滴を吐出することによって、２次元的な画像を形成する。
【００２７】
使用するインク９は、インク自体の液抵抗が低ければよく、液抵抗が低い溶媒自体を染料等によって着色したインク、または液抵抗の低い溶媒に粒子を分散したインク等、を適用することができ、インク自体の液抵抗は、好ましくは１０¹³Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０¹²Ω・ｃｍ以下のインクが好ましい。さらに、描画した画像が滲みにくいという点で、分散粒子濃度が高いインクが好ましい。好ましい粒子濃度としては１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上のインクが好ましい。
【００２８】
次に、図３を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。
図３において、図１と同じく、１は描画ヘッド、１０がインク室、１１が吐出口、１２が突起物、１３がインクメニスカス形成手段、１４１が第１バイアス電極、１４２が第２バイアス電極である。１５はメニスカス制御部、１６は第１バイアス電極及び第２バイアス電極間へ印加する電気信号を制御する吐出制御部、９がインクである。そして本発明の第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、吐出口１１の出口近傍と吐出したインク液滴９５を受像する受像シート２０の背面側にそれぞれ飛翔電極１４３，１４４を備え、かつこれらの飛翔電極１４３−１４４間へ印加する電気信号を制御する飛翔制御手段１７を設けた点である。図３において受像シートの背面側に備える飛翔電極１４４は、第２バイアス電極１４２と別々に配置しているが、共有して用いることも可能である。
吐出口１１からインク液滴を吐出するまでの工程は第１の形態と同様であり、吐出後のインク液滴の制御が第２の実施形態の特徴である。
飛翔電極１４３，１４４にはインク液滴（図２ｄの９５）が加速する方向に飛翔制御手段１７によって電圧が印加されている。吐出したインク液滴は飛翔電極１４３−１４４間に形成される電界によって加速され、受像シート２０に正確に着弾することとなる。
このように、従来のインクジェット記録装置に比べ、飛翔電極１４３、１４４を設けることによって、描画ヘッド１と受像シート２０間の距離を広くしても良好な着弾精度を得ることができた。
【００２９】
次に、図４を用いて本発明の第３の実施形態を説明する。
図４は本発明の第３の実施形態の略断面図（ａ）と略平面図（ｂ）であり、略平面図は説明の都合上、第２電極、受像シート，帯電制御手段、およびグリッド電極の一部を除いて描かれている。図４において、図１と同じく、１は描画ヘッド、１０がインク室、１１が吐出口、１２が突起物、１３がインクメニスカス形成手段、１５がメニスカス制御部、９がインクである。そして本発明の第３の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、受像シート２０を予め帯電する帯電手段とこの帯電手段を制御する帯電制御手段とを設けた点である。３０は帯電手段、３１はコロナワイヤー（第１電極）、３２は第２電極、３３はグリッド電極で例えば図４（ｂ）の平面図のようにメッシュ状に形成されている。３４はケース、３５は帯電制御手段である。
【００３０】
帯電手段３０としてここでは、均一に安定した帯電を与えることができるスコロトロン方式のコロナ帯電器を用いている。スコロトロン帯電器３０は、細いコロナワイヤー（第１電極）３１に高電圧（例えば−６ＫＶ程度）を印加して第２電極３２との間でコロナ放電を発生させ、ケース３４の放電開口から出るコロナ放電に受像シート２０を曝すことにより帯電する非接触型の帯電装置である。コロナワイヤー３１と第２電極３２との間にグリッド電極３３を介在させ、このグリッド電極３３およびコロナワイヤー３１をそれぞれ帯電制御手段３５に接続している。
【００３１】
帯電制御手段３５はコロナワイヤー３１の電圧およびグリッド電極３３の電圧をそれぞれ独立して制御させることができ、これらの電圧値を選択することで、画像信号によらないバイアス電圧を受像シート２０が帯電するように帯電量を制御する。すなわち、図１の第１の実施形態においては、バイアス電圧制御部１６ｃが画像データ信号によらないバイアス電圧を印加していたが、ここでは帯電制御手段３５が画像データ信号によらないバイアス電圧分の電荷量を受像シート２０に帯電するようにさせているのである。
【００３２】
図４において、インク液滴を吐出しない場合には、メニスカス形成手段１３が動作していないため、突起物１２の先端にインクメニスカスが形成されていない。ただしこのとき、帯電制御手段３５の制御により画像信号によらないバイアス電圧相当分の帯電が受像シート２０になされているので、この帯電により突起物先端には高電界が形成される。しかし、メニスカス形成手段１３が動作していないので液面は点線９０（図１（ａ）（イ））に示すように低くなっており、突起物先端がインク液面から露出し、したがって高電界がインクを吐出させるようには作用しない。また、帯電量を多くしても、インクメニスカスが形成されていないため不要なインクの吐出は生じない。
【００３３】
次に、インク液滴を吐出する場合には、メニスカス制御部１５からの画像信号によってメニスカス形成手段１３が駆動する。そうすると図１（ａ）（ロ）の符号９１のようにインク室１０内のインク９が吐出口１１から盛り上がり、突起物１２の先端がインク液面９１下に潜った状態となる。突起物１２の先端にインクメニスカスを形成されると、受像シート２０の電荷によって突起物１２の先端に形成される高電界によってインクは受像シート２０側に吸引され、図１（ａ）（ロ）の符号９２，９３のように引き上げられ、最終的に図１（ａ）（ロ）の符号９５のようにインク液滴となってインク表面からが吐出することとなる。
突起物１２の先端から吐出するインク液滴９５は、突起物１２のない場合の液滴と比べて径の小さい細い液滴となるので、高画質の記録が可能となる。
【００３４】
ここで、メニスカス制御部１５からのパルス電圧のパルス幅により吐出するインク液滴量９５を制御することも可能である。
吐出口１１の開口径は、メニスカス形成の点からは狭い方がよく、使用するインク９及びメニスカス形成手段１３の能力から適宜設定すればよいが、目詰まりを抑制するためにはメニスカスを形成できる範囲内で吐出口１１の開口径はなるべく大きい方が好ましい。本発明によれば、突起物１２の先端に電界が集中できるので開口径がかなり大きくしてもインクメニスカスが形成されることとなる。
このように、突起物の先端に電界が集中できるので、吐出口がかなり大きな開口にでき、インクは突起先端部から吐出するため、従来のインクジェット記録装置に使用するインクに比べて粒子濃度が高いインクを用いてもインク目詰まりを生じることなく、微小なインク液滴を吐出することが出来る。
そして、目詰まりの起きない吐出口であるので粒子濃度が高く溶媒濃度が低いインクを用いることができるため、描画した画像は滲みにくく、また乾燥速度が速いため、高画質な画像を描画することができる。
【００３５】
受像シート２０の抵抗が低い場合は、受像シート２０と第２電極３２との間に絶縁材料を介在させておくのがよい。帯電手段としては上記スコロトロン帯電器３０の他に、コロトロンやローラ帯電器等の公知の固体帯電器などの帯電量を制御することが可能な帯電器であればいずれも好適に用いることができる。
上記例においては帯電手段３０および帯電制御手段３５は、描画ヘッド１と離して設置していたが、描画ヘッド１上に設けると取り付けベースも不要となり、装置全体をよりコンパクトにすることができる。
【００３６】
また、図４の記録装置に対しても本発明の第２の実施形態を同じように援用することができる。図５は本発明の第４の実施形態を示すもので、飛翔電極１４３，１４４を備えた図４の記録装置を表している。図５において、１は描画ヘッド、１０がインク室、１１が吐出口、１２が突起物、１３がインクメニスカス形成手段、１５がメニスカス制御部、９がインクである。そして３０が帯電手段、３１がコロナワイヤー（第１電極）、３２が第２電極、３３がグリッド電極、３４がケース、３５が帯電制御手段である。
【００３７】
図５において受像シート２０の背面側に備える飛翔電極１４４は、第２電極３２と別々に配置しているが、共有することも可能である。
吐出口１１からインク液滴を吐出するまでの工程は第３の実施形態と同様であるので説明は省略する。吐出後のインク液滴の制御が第４の実施形態の特徴である。吐出口１１の出口近傍と受像シート２０の背面側にそれぞれ飛翔電極１４３，１４４を備え、かつこれらの飛翔電極１４３−１４４間へ印加する電気信号を制御する飛翔制御手段１７を設けている。飛翔制御手段１７によって飛翔電極１４３，１４４にはインク液滴が加速する方向に電圧を印加することによって、吐出したインク液滴は飛翔電極１４３−１４４間に形成される電界により加速され、受像シート２０に正確に着弾することとなる。
このように、図４のインクジェット記録装置に比べ、飛翔電極１４３、１４４を設けることによって、描画ヘッド１と受像シート２０間の距離を広くしても良好な着弾精度を得ることができるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
このように、本発明では、描画ヘッド内のインク室とインク室内の略中心に吐出口へ先端が向くように設置された突起物と突起物近傍に配置する第１のバイアス電極と吐出したインク液滴を受像する受像シートの背面側に第２のバイアス電極とを備え、バイアス電極に画像データ信号によらないバイアス電圧を印加しておき、画像信号によってメニスカス形成手段が突起物先端にインクメニスカスを形成し、突起物先端からインク吐出をさせるので、安価でかつ小型の制御部とすることができ、さらに、突起物先端からインクが吐出するため、吐出口を大きくしても微小な液滴を吐出することができる。
また、吐出口が大きいため、高濃度のインクを適用しても、吐出口でのインクの目詰まりが生じることがなくなり、滲みが少なく、乾燥速度が速い、高画質・高生産性のインクジェット記録が可能となる。
さらに加えて、第２および第４の実施形態によれば、吐出口の出口近傍と受像シートの背面側にそれぞれ飛翔電極を設け、かつこれらの飛翔電極間へ電圧を印加することにより、吐出したインク液滴が飛翔電極間に形成される電界によって加速されるため、受像シートに正確に着弾することとなり、高画質のインクジェット記録が可能となる。
【００３９】
また、第３の実施形態によれば、そのバイアス電圧作用を受像シートの帯電により代用することができるので、描画ヘッドの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による記録装置、および従来の記録装置をそれぞれ示すもので、（ａ）本発明よる記録装置であり、（ｂ）が従来の静電吸引型の装置である。
【図２】従来公知の記録装置を示すもので、略断面図（イ）と略平面図（ロ）である。
【図３】本発明の第２の実施形態を略断面図で示したものである。
【図４】本発明の第３の実施形態を示すもので、その略断面図（ａ）と略平面図（ｂ）である。
【図５】本発明の第４の実施形態を略断面図で示したものである。
【符号の説明】
１ 描画ヘッド
１０ インク室
１１ 吐出口
１２ 突起物
１３ インクメニスカス形成手段
１４ 電極部
１４１ 第１バイアス電極
１４１’ 第１吐出電極
１４２ 第２バイアス電極
１４２’ 第２吐出電極
１４３ 吐出口の出口近傍の飛翔電極
１４４ 受像シートの背面側の飛翔電極
１５ メニスカス形成手段を制御するメニスカス制御部
１６ バイアス電極ａ及びｂ間へ印加する電気信号を制御する吐出制御部
１７ 飛翔電極１４３−１４４間へ印加する電気信号を制御する飛翔制御手段
２０ 受像シート
９ インク
９０〜９３ インク表面
９５ 吐出したインク液滴
３０ 帯電手段
３１ コロナワイヤー（第１電極）
３２ 第２電極
３３ グリッド電極
３４ ケース
３５ 帯電制御手段

Claims (1)

1. インクタンクと、該インクタンクと連通する描画ヘッドと、を備え、静電界の集中した突起物先端から受像シートに向けてインクを吐出するインクジェット記録装置であって、前記描画ヘッドが、吐出口を備えたインク室と、該吐出口へ先端が向くように前記インク室内の略中心に設置されて比誘電率が３以上である突起物と、前記インク室に設けられ該突起物の先端にインクメニスカスを形成することによって該突起物の先端からインク液滴を吐出させるメニスカス形成手段と、前記メニスカス形成手段を制御するメニスカス制御部とを備えたインクジェット記録装置において、
   さらに、前記受像シートを帯電する帯電手段と、該帯電手段の帯電量を制御する帯電制御手段を設け、
   前記帯電制御手段が画像データ信号によらないバイアス電圧相当分の帯電量を前記受像シートに帯電するよう制御し、かつ、前記メニスカス制御部が画像データ信号に基づいて前記メニスカス形成手段を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。

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