JP4394907B2 - 静電吐出型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、静電力によりインクの吐出を制御する静電吐出型インクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電吐出型インクジェット記録方式は、帯電した微粒子成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの個別電極に所定の電圧を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する方式である。この静電吐出型インクジェット記録方式を採用する記録装置として、例えば特許文献１に開示のインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
図１０は、上記特許文献１に開示のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの概略構成を表す一例の概念図である。同図に示すインクジェットヘッド５０は、上記特許文献１に開示のインクジェットヘッド記録装置のインクジェットヘッドを構成する１つの個別電極のみを概念的に表したものであり、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、絶縁性基板１６と、駆動電極５２と、対向電極２２とを備えている。
【０００４】
ここで、インクガイド１４は、ヘッド基板１２の上に配置されており、その中央部分には、図中上下方向にインク案内溝２６となる切り欠きが形成されている。また、絶縁性基板１６には、インクガイド１４の配置に対応する位置に貫通孔２８が開孔されている。インクガイド１４は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８を通過し、その先端部分が絶縁性基板１６の図中上側の面の表面よりも上部に突出されている。
【０００５】
また、駆動電極５２は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の周囲を囲むように、絶縁性基板１６の図中上側の面の表面に、個別電極毎にリング状に設けられている。また、ヘッド基板１２と絶縁性基板１６は所定の間隔を離して配置されており、両者の間にはインクの流路３０が形成されている。また、対向電極２２は、インクガイド１４の先端部分に対向する位置に配置され、記録媒体Ｐは、対向電極２２の図中下側の面の表面に配置されている。
【０００６】
また、図１１は、駆動電極の駆動回路の一例の構成概念図である。
同図に示す駆動回路５４は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３４と、抵抗素子３６，３８とを備えている。ＦＥＴ３４のドレインは駆動電極５２に接続され、そのソースはグランドに接続され、そのゲートにはコントロール信号が入力されている。また、抵抗素子３６は、高圧電源と駆動電極５２との間に接続され、抵抗素子３８は、コントロール信号とグランドとの間に接続されている。
【０００７】
駆動回路５４では、画像データに応じてコントロール信号がハイレベルまたはローレベルに変化する。コントロール信号がハイレベルになるとＦＥＴ３４はオンし、駆動電極５２はグランドレベルとなる。一方、コントロール信号がローレベルになるとＦＥＴ３４はオフし、駆動電極５２は高圧電源の高電圧レベルとなる。すなわち、駆動電極５２は、画像データに応じて、グランドレベルと高電圧レベルとの間で頻繁にスイッチングされる。
【０００８】
記録時には、図中右側から左側へ向かって、駆動電極５２に印加される高電圧レベルと同極性に帯電した微粒子成分を含むインクが循環される。
【０００９】
駆動電極５２がグランドレベルの状態では、インクガイド１４の先端部分近傍の電界強度が低く、インクはインクガイド１４の先端部分からは飛び出さない。この時、インクの一部は、毛細管現象により、インクガイド１４に形成されたインク案内溝２６に沿って、絶縁性基板１６の図中上側の面の表面よりも上方まで上昇する。
【００１０】
一方、駆動電極５２に高電圧レベルが印加されると、インクガイド１４のインク案内溝２６に沿って上昇し、絶縁性基板１６の図中上側の面の表面よりも上方に上昇したインクは反発力によってインクガイド１４の先端部分から飛び出し、マイナスの電圧レベルにバイアスされている対向電極２２に引っ張られて記録媒体Ｐ上に付着する。
【００１１】
こうして、インクジェットヘッド５０と対向電極２２上に配置された記録媒体Ｐとを相対的に移動させながら記録を行うことにより、記録媒体Ｐに、画像データに対応する画像が記録される。
【００１２】
ところで、高精細かつ高速性が要求される記録装置の場合、必然的に、１ライン分の画像を同時に記録可能なラインヘッドが必要となる。例えば、１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）で６０ｐｐｍ（ページ／分）の記録装置の場合、幅１０インチの記録媒体に画像を記録可能なラインヘッドには、１ライン分の画素数に相当する１２０００個という膨大な数の個別電極と、個々の個別電極を駆動する同数の駆動回路が必要となる。
【００１３】
この場合、ラインヘッドは、ライン方向に対して、物理的に極めて高密度に個別電極および駆動回路を実装する必要がある。駆動回路は、例えば約６００Ｖ程度の高電圧を使用するため、個別電極および駆動回路を高密度に配置すると放電の危険性が高くなる。従って、高密度実装と高電圧を両立させることは極めて困難なことである。
【００１４】
また、上記駆動回路では、個別電極当り１ｍＡの電流が流れるとすると、１２０００個では最大１２Ａの電流が流れる。従って、スイッチングされる高電圧が６００Ｖの場合、消費電力は７．２ｋＷとなる。高圧電源の効率が１００％であるとしても、電源としてＡＣ２００Ｖ、３６Ａが必要となるが、それでもＡ４の記録媒体に単色の画像しか記録できないことになり、システムとしては余りにも非現実的である。
【００１５】
上記駆動回路のように、スイッチングにＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を使用する場合、スイッチング速度を保つためには、原理的に、ある程度の電流をＦＥＴに流すことが要求される。これに対し、駆動電極は微小なリング状電極であるため、吐出そのものによる消費電流は多くても５０ｎＡ程度と極めて小さい。すなわち、高圧電源から供給される電流のほとんどはＦＥＴのスイッチングのために消費されているわけである。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−２３０６０８号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、消費電力を増大させることなく、高精細かつ高速に記録を行うことができる静電吐出型インクジェットヘッドを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、帯電した微粒子成分を含むインクを用い、静電力を利用し、画像データに応じて前記インクの吐出／非吐出を制御し、前記画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する静電吐出型インクジェットヘッドであって、
ヘッド基板と、個別に設けられた第１駆動電極と、これらの第１駆動電極に対して共通に設けられた第２駆動電極と、前記第１駆動電極毎に前記ヘッド基板上に配置されたインクガイドと、前記第１駆動電極毎に前記インクガイドの配置に対応する位置に貫通孔が開孔された絶縁性基板とを備え、
前記ヘッド基板と前記絶縁性基板は所定の間隔を離して配置され、これらのヘッド基板と絶縁性基板との間には前記インクの流路が形成され、前記インクガイドは、前記絶縁性基板に開孔された貫通孔を通過し、その先端部分が前記絶縁性基板の前記記録媒体側の面の表面よりも突出され、前記第１駆動電極は、前記インクの流路よりも前記絶縁性基板側に配置され、前記第２駆動電極は、前記第１駆動電極よりも前記ヘッド基板側に配置され、
前記画像の記録時に、前記第２駆動電極を、前記インクに含まれる微粒子成分と同極性の所定の電圧レベルにバイアスし、前記第１駆動電極を、前記画像データに応じて、ハイインピーダンス状態とグランドレベルとの間でスイッチングすることにより、前記インクの吐出／非吐出を制御することを特徴とする静電吐出型インクジェットヘッドを提供するものである。
【００１９】
ここで、さらに、前記第１駆動電極に対して共通に設けられ、前記インクの流路よりも前記ヘッド基板側に配置された泳動電極を備え、
前記画像の記録時に、前記泳動電極を、前記インクに含まれる微粒子成分と同極性の所定の電圧レベルにバイアスするのが好ましい。
【００２０】
また、さらに、前記第１駆動電極に対して共通に設けられ、前記第１駆動電極よりも前記記録媒体側に配置された第３駆動電極を備え、
前記画像の記録時に、前記第３駆動電極を、前記インクに含まれる微粒子成分とは逆極性の所定の電圧レベルにバイアスするのが好ましい。
また、前記記録媒体は、前記インクガイドの先端部分に対向する位置に配置された対向電極の表面に配置され、
前記画像の記録時に、前記対向電極を、前記第２駆動電極に印加される電極とは逆極性の電圧レベルにバイアスするのが好ましい。
また、前記第１駆動電極は、前記絶縁性基板の、前記インクガイドの先端側の表面に設けられ、前記絶縁性基板に開孔された前記貫通孔の周囲を囲むリング状の電極であり、
前記第２駆動電極は、前記絶縁性基板に前記第１駆動電極毎に開孔された前記貫通孔の部分を除く、前記絶縁性基板の、前記ヘッド基板側の裏面に設けられたシート状の電極であることが好ましい。
また、前記第１駆動電極は、前記絶縁性基板の、前記インクガイドの先端側の表面に設けられ、前記絶縁性基板に開孔された前記貫通孔の周囲を囲むリング状の電極であり、
前記第２駆動電極は、前記ヘッド基板に設けられたシート状の電極であることが好ましい。
また、前記インクガイドの先端部分は、金属が蒸着されている部分を有することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドを詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの一実施形態の構成概念図および概略斜視図である。同図に示す静電吐出型インクジェットヘッド１０は、帯電された顔料等の微粒子成分を含むインクを静電力により吐出させて、画像データに対応する画像を記録媒体Ｐ上に記録するものであり、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、絶縁性基板１６と、第１および第２の駆動電極１８，２０と、対向電極２２とを備えている。
【００２３】
なお、図１に示す例は、インクジェットヘッド１０を構成する１つの個別電極のみを概念的に表したものである。個別電極の個数は１個以上何個備えられていてもよいし、個別電極の物理的な配置等も何ら限定されない。例えば、複数の個別電極を１次元的または２次元的に配置してラインヘッドを構成することも可能である。また、本発明を適用するインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらにも対応可能である。
【００２４】
図示例のインクジェットヘッド１０において、インクガイド１４は、個別電極毎にヘッド基板１２の上に配置されており、その中央部分には、図中上下方向にインク案内溝２６となる切り欠きが形成されている。また、絶縁性基板１６には、インクガイド１４の配置に対応する位置に貫通孔２８が開孔されている。インクガイド１４は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８を通過し、その先端部分が絶縁性基板１６の図中上側の面の表面よりも上部に突出されている。
【００２５】
なお、インクガイド１４の先端部分は、対向電極２２側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されており、その最先端部のインクが吐出される部分には金属が蒸着されている。この金属蒸着は必須ではないが、これにより、インクガイド１４最先端部の誘電率が実質的に無限大となり、強電界を生じさせやすくできるという効果があるので、金属蒸着を行うのが好ましい。なお、インクガイド１４の形状は適宜変更してもよい。
【００２６】
ヘッド基板１２と絶縁性基板１６は所定の間隔を離して配置されており、両者の間にはインクの流路３０が形成されている。また、対向電極２２は、インクガイド１４の先端部分に対向する位置に配置されており、記録媒体Ｐは、対向電極２２の図中下側の面の表面に配置されている。対向電極２２は、記録時には、第２駆動電極２０に印加される高電圧と逆極性のマイナスの電圧レベルに常時バイアスされる。
【００２７】
続いて、第１駆動電極１８は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の周囲を囲むように、絶縁性基板１６の図中上側の面の表面に、個別電極毎にリング状に設けられている。また、第２駆動電極２０は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の部分を除く、絶縁性基板１６の図中下側の面の表面に、全個別電極の間で共通にシート状に設けられており、記録時には、常時高電圧レベルにバイアスされる。
【００２８】
例えば、図２に示すように、インクジェットヘッド１０が１５個の個別電極を備える場合、個別電極を１行当り５個ずつ並べ、３行に配置して構成される。インクジェットヘッド１０では、これら第１および第２の駆動電極１８，２０によりインクの吐出／非吐出が制御される。なお、本実施形態のインクジェットヘッド１０では、第１および第２の駆動電極１８，２０からなる２層電極構造としているが、これに限定されず、２層以上何層の駆動電極を使用してもよい。
【００２９】
ここで、第１および第２の駆動電極１８，２０の配置について説明する。
【００３０】
第１駆動電極１８は、インクの流路３０よりも絶縁性基板１６側に配置する必要がある。また、第２駆動電極２０は、第１駆動電極１８よりもヘッド基板１２側に配置する必要がある。例えば、第１駆動電極１８を絶縁性基板１６の図中上側の面の表面に配置する場合、図３（ａ）に示すように、第２の駆動電極２０を絶縁性基板１６の図中下側の面に配置してもよいし、図３（ｂ）に示すように、ヘッド基板１２の内部に配置してもよい。
【００３１】
また、画像の記録時に、インクに含まれる微粒子成分と同極性の電圧レベルにバイアスされ、微粒子成分を絶縁性基板１６側へ付勢する、全個別電極の間で共通にシート状の泳動電極を設けてもよい。この泳動電極は、インクの流路３０よりもヘッド基板１２側に配置する必要がある。また、泳動電極は、個別電極の位置よりもインク流路３０の上流側に配置する方が好ましい。この泳動電極により、吐出するインクに含まれる微粒子成分の濃度を所定濃度に安定させることができる。
【００３２】
泳動電極を設ける場合、第１および第２の駆動電極１８，２０を図３（ａ）に示す配置とした場合には、図３（ｃ）に示すように、泳動電極２４をヘッド基板１２の内部に配置してもよいし、第１および第２の駆動電極１８，２０を図３（ｂ）に示す配置とした場合、図３（ｄ）に示すように、泳動電極２４を、個別電極の位置よりもインク流路３０の上流側に、なおかつヘッド基板１２の内部に配置するようにしてもよい。
【００３３】
なお、第１および第２の駆動電極１８，２０と泳動電極２４の配置は、上記の通り、互いの位置関係を満足していれば何ら限定されることはない。例えば、第１および第２の駆動電極１８，２０を絶縁性基板１６の図中上面と下面に配置してもよいし、両者あるいは一方を絶縁性基板１６の内部に配置してもよい。また、第２駆動電極２０および泳動電極２４も、ヘッド基板１２の図中上面または下面の表面に配置してもよいし、その内部に配置してもよい。
【００３４】
続いて、図１に示す第１駆動電極１８の駆動回路について説明する。
【００３５】
図４は、第１駆動電極の駆動回路の一実施形態の構成概念図である。
同図に示す駆動回路３２は、オープンドレイン型のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３４と、抵抗素子３８とを備えている。ＦＥＴ３４のドレインは第１駆動電極１８に接続され、そのソースはグランドに接続され、そのゲートにはコントロール信号が入力されている。また、抵抗素子３８は、コントロール信号とグランドとの間に接続されている。
【００３６】
駆動回路３２では、画像データに応じてコントロール信号がハイレベルまたはローレベルに変化する。コントロール信号がハイレベルになるとＦＥＴ３４はオンし、第１駆動電極１８はグランドレベルとなる。一方、コントロール信号がローレベルになるとＦＥＴ３４はオフし、第１駆動電極１８はハイインピーダンス（フローティング）状態となる。すなわち、第１駆動電極１８は、画像データに応じて、グランドレベルとハイインピーダンスとの間でスイッチングされる。
【００３７】
なお、駆動回路は図示例の構成のものに限定されず、第１駆動電極１８の電位を、グランドレベルとハイインピーダンスとの間でスイッチングできるものであればどのような構成の回路を使用してもよい。また、本実施形態では、スイッチング素子としてＦＥＴ３４を使用しているが、これも限定されず、例えばバイポーラトランジスタを使用するなど、従来公知のスイッチング素子はいずれも利用可能である。
【００３８】
次に、本実施形態のインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
【００３９】
図示例のインクジェットヘッド１０では、記録時に、図示しないポンプ等により、図１中インク流路３０の内部を右側から左側へ向かって、第２駆動電極２０に印加される高電圧レベルと同極性に帯電した顔料等の微粒子成分を含むインクが循環される。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、例えば第２駆動電極２０が常時６００Ｖにバイアスされている場合に、第１駆動電極１８がグランドレベルの状態ではインクガイド１４の先端部分近傍の電界強度が低く、インクはインクガイド１４の先端部分からは飛び出さない。この時、インクの一部は、毛細管現象により、インクガイド１４に形成されたインク案内溝２６に沿って上昇し、絶縁性基板１６の図中下側の面の表面よりも上方まで上昇する。
【００４１】
一方、図５（ｂ）に示すように、第１駆動電極１８がハイインピーダンスになると、インクガイド１４の先端部分近傍の電界強度が高くなる。この時、インクガイド１４のインク案内溝２６に沿って上昇し、絶縁性基板１６の図１中下側の面の表面よりも上方に上昇したインクは反発力によってインクガイド１４の先端部分から飛び出し、例えば−１．５ｋＶにバイアスされている対向電極２２に引っ張られて記録媒体Ｐ上に付着する。
【００４２】
言い換えると、第２駆動電極２０に常時印加される高電圧は、インクガイド１４の先端部分の電界強度が、第１駆動電極１８がグランドレベルの状態である場合には、インクがインクガイド１４の先端部分から飛び出さない（非吐出）電界強度となり、かつ第１駆動電極１８がハイインピーダンスの状態である場合には、インクがインクガイド１４の先端部分から飛び出す（吐出）電界強度となるような電圧に設定する必要がある。
【００４３】
上記のようにして、インクジェットヘッド１０と対向電極２２上に配置された記録媒体Ｐとを相対的に移動させながら記録を行うことにより、記録媒体Ｐに、画像データに対応する画像が記録される。
【００４４】
本発明を適用するインクジェットヘッド１０では、記録時に、ＦＥＴ３４で高電圧をスイッチングしないので、ＦＥＴ３４のスイッチングのために大電力を消費しない。従って、高精細かつ高速性が要求されるインクジェットヘッドにおいても消費電力を大幅に削減することができる。また、物理的に極めて高密度に個別電極および駆動回路を実装した場合であっても放電の危険性はほとんどなく、高密度実装と高電圧を安全に両立させることができる。
【００４５】
なお、上記実施形態は２層電極構造であるが、前述の通り、３層以上の電極構造としてもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、第１駆動電極１８の図中上側の面に、絶縁性基板１６と同等な第２の絶縁性基板４０を設け、この第２絶縁性基板４０の図中上側の面の表面に、全個別電極の間で共通にシート状に第３の駆動電極４２を設けるようにしてもよい。この第３の駆動電極４２は、記録時には、例えば−１００Ｖ前後のマイナスの電圧レベルを常時印加する。なお、第３駆動電極４２は、第１駆動電極１８よりも記録媒体Ｐ側に配置されていればよい。
【００４６】
これにより、インクガイド１４の先端部分からインクが飛び出さない状態における電界を発生させやすくすることができる。また、これにより、記録媒体Ｐまでの安定した電場を提供することができるという効果もある。
【００４７】
また、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示すインクジェットヘッドにおいて、さらに泳動電極２４を、個別電極の位置のヘッド基板１２の内部に配置してもよい。この泳動電極２４は、記録時には、例えば４００Ｖ前後の電圧レベルを常時印加する。なお、泳動電極２４は、インク流路３０よりもヘッド基板１２側に配置されていればよい。
【００４８】
これにより、第１、第２および第３の駆動電極１８，２０，４２を用いることで個々の個別電極の駆動電圧を下げることができることに加え、泳動電極２４により、帯電された微粒子成分が第１〜第３の駆動電極の近傍に濃縮されるので、インクジェットヘッド全体として、小電力でも効率よくインクの吐出を制御できるという効果がある。
【００４９】
以下、本発明を適用するインクジェットヘッドを用いてインクの吐出実験を実際に行った結果を示す。
【００５０】
（実施例）
図７に示すインクジェットヘッド４４を用いて、インクの吐出実験を行った。このインクジェットヘッド４４は、図１に示すインクジェットヘッド１０において、泳動電極２４を使用せず、第２駆動電極２０を、ヘッド基板１２の内部に配置した構成のものである。インクの吐出実験は、第２駆動電極２０を４００Ｖ、対向電極を−１．５ｋＶにバイアスした状態で行った。
【００５１】
上記条件下において、第１駆動電極１８がグランドレベルの時はインクが吐出せず、ハイインピーダンス状態の時にインクが吐出されることを確認した。すなわち、本発明の２層電極構造により、原理的にインクを吐出できることを確認することができた。
【００５２】
また、図８（ａ）に示す本発明を適用するインクジェットヘッド４６、および、同図（ｂ）に示す従来のインクジェットヘッド４８について、シミュレーションにより、インクガイド１４の先端部分近傍の静電界分布を解析した。これらのインクジェットヘッド４６および４８は、それぞれ図１および図１０に示すインクジェットヘッド１０および５０において、さらに、ヘッド基板１２中に泳動電極２４を備える構造のものである。
【００５３】
静電界分布の解析に際しては、対向電極２２の電圧レベルを−１．５ｋＶとし、泳動電極２４の電圧レベルを４００Ｖとした。また、本発明を適用するインクジェットヘッド４６では、第２駆動電極２０の電圧レベルを６００Ｖとし、第１駆動電極１８を、ハイインピーダンス状態とグランドレベルとの間でスイッチングさせた。一方、従来のインクジェットヘッド４８では、駆動電極５２を４００Ｖとグランドとの間でスイッチングさせた。
【００５４】
両者４６および４８の解析結果のグラフを図９（ａ）および（ｂ）に示す。これらのグラフの横軸は、インクガイド１４の先端部分の図中横方向の距離（位置）を表す。グラフの縦軸は、インクガイド１４の先端部分の各位置における電界強度を表す。また、図９に示すグラフにおいて、実線は、インク吐出（稼働）時の電界強度と距離との間の関係を表す結果であり、点線は、インク非吐出（停止）時の電界強度と距離との間の関係を表す結果である。
【００５５】
このグラフに示す２つの山部の頂点がインクガイド１４の三角形状の頂点の位置を表す。このグラフから分かるように、インクガイド１４に形成されているインク案内溝２６の間隔は約４０μｍである。電界強度は、インクガイド１４の三角形状の頂点の部分で最も高くなり、インク案内溝２６の部分および頂点の部分よりも外側の部分は、頂点からの距離に従って、頂点の部分よりも電界強度が低下していることが分かる。
【００５６】
また、本発明を適用するインクジェットヘッド４６と従来のインクジェットヘッド４８は、インクガイド１４の先端部分の電界強度の点について、ほぼ同等の特性が得られることが分かった。すなわち、インクの吐出時と非吐出時において、電界強度が明確に異なる２つの状態が得られることが分かった。この点からも本発明を適用するインクジェットヘッド４６が、従来のインクジェットヘッド４８と同等に、インクの吐出／非吐出を制御可能であることが分かる。
【００５７】
言い換えると、本発明を適用するインクジェットヘッド４６では、上記の通り、インクの吐出時と非吐出時において、電界強度が明確に異なる２つの状態が得られるようにすることこそが重要な点である。従って、第１および第２の駆動電極１８，２０の配置（位置関係）、第２駆動電極２０のバイアス電圧、対向電極２２のバイアス電圧、絶縁性基板１６の厚さ、インクガイド１４の形状、インク案内溝２６の広さ等の関連するパラメータを適宜決定すればよい。
【００５８】
本発明の静電吐出型インクジェットヘッドは、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明した様に、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドは、個別電極毎に設けられ、インクの流路よりも絶縁性基板側に配置された第１駆動電極と、全ての個別電極の間で共通に設けられ、第１駆動電極よりもヘッド基板側に配置された第２駆動電極とを備えており、画像の記録時に、第２駆動電極を、インクに含まれる微粒子成分と同極性の所定の電圧レベルにバイアスし、第１駆動電極を、画像データに応じて、ハイインピーダンス状態とグランドレベルとの間でスイッチングすることによりインクの吐出／非吐出を制御するようにしたものである。
これにより、本発明によれば、画像の記録時に、高電圧をスイッチングしないので、スイッチングのために大電力を消費しないため、高精細かつ高速性が要求されるインクジェットヘッドにおいても消費電力を大幅に削減することができる。また、本発明によれば、物理的に極めて高密度に個別電極および駆動回路を実装した場合であっても放電の危険性はほとんどなく、高密度実装と高電圧を安全に両立させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）および（ｂ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの一実施形態の構成概念図および概略斜視図である。
【図２】 本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの駆動電極の配置を表す一実施形態の構成概念図である。
【図３】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットの第１および第２の駆動電極と泳動電極の配置を表す一実施形態の概念図である。
【図４】 本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの第１駆動電極の駆動回路の一実施形態の構成概念図である。
【図５】 （ａ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドにおけるインクの非吐出時の状態、（ｂ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドにおけるインクの吐出時の状態を表す一実施形態の概念図である。
【図６】 （ａ）および（ｂ）は、いずれも本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの別の実施形態の構成概念図である。
【図７】 吐出実験で使用した本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの一実施形態の構成概念図である。
【図８】 （ａ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドの一実施形態の構成概念図、（ｂ）は、従来の静電吐出型インクジェットヘッドの一例の構成概念図である。
【図９】 （ａ）は、本発明を適用する静電吐出型インクジェットヘッドにおける電界強度と距離との間の関係を表す一実施形態のグラフ、（ｂ）は、従来の静電吐出型インクジェットヘッドにおける電界強度と距離との間の関係を表す一実施形態のグラフである。
【図１０】 従来の静電吐出型インクジェットヘッドの一例の構成概念図である。
【図１１】 従来の静電吐出型インクジェットヘッドの個別電極の駆動回路の一例の構成概念図である。
【符号の説明】
１０，４４，４６，４８，５０ 静電吐出型インクジェットヘッド
１２ ヘッド基板
１４ インクガイド
１６，４０ 絶縁性基板
１８，２０，４２，５２ 駆動電極
２２ 対向電極
２４ 泳動電極
２６ インク案内溝
２８ 貫通孔
３０ インクの流路
３２ 駆動回路
３４ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
３６，３８ 抵抗素子
Ｐ 記録媒体

Claims (7)

1. 帯電した微粒子成分を含むインクを用い、静電力を利用し、画像データに応じて前記インクの吐出／非吐出を制御し、前記画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する静電吐出型インクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置であって、
   ヘッド基板と、個別に設けられた第１駆動電極と、これらの第１駆動電極に対して共通に設けられた第２駆動電極と、前記第１駆動電極毎に前記ヘッド基板上に配置されたインクガイドと、前記第１駆動電極毎に前記インクガイドの配置に対応する位置に貫通孔が開孔された絶縁性基板と、対向電極とを備え、
   前記ヘッド基板と前記絶縁性基板は所定の間隔を離して配置され、これらのヘッド基板と絶縁性基板との間には前記インクの流路が形成され、前記インクガイドは、前記絶縁性基板に開孔された貫通孔を通過し、その先端部分が前記絶縁性基板の前記記録媒体側の面の表面よりも突出され、前記第１駆動電極は、前記インクの流路よりも前記絶縁性基板側に配置され、前記第２駆動電極は、前記第１駆動電極よりも前記ヘッド基板側に配置され、
   前記対向電極は、前記インクガイドの先端部分に対向する位置に配置され、前記記録媒体は、前記対向電極の前記インクガイド側の面の表面に配置され、
   前記画像の記録時に、前記第２駆動電極を、前記インクに含まれる微粒子成分と同極性の所定の電圧レベルにバイアスし、前記対向電極を、前記第２駆動電極と逆極性の電圧レベルにバイアスし、前記第１駆動電極を、前記画像データに応じて、ハイインピーダンス状態とグランドレベルとの間でスイッチングすることにより、前記インクの吐出／非吐出を制御することを特徴とする静電吐出型インクジェット記録装置。
2. さらに、前記第１駆動電極に対して共通に設けられ、前記インクの流路よりも前記ヘッド基板側に配置された泳動電極を備え、
   前記画像の記録時に、前記泳動電極を、前記インクに含まれる微粒子成分と同極性の所定の電圧レベルにバイアスする請求項１に記載の静電吐出型インクジェット記録装置。
3. さらに、前記第１駆動電極に対して共通に設けられ、前記第１駆動電極よりも前記記録媒体側に配置された第３駆動電極を備え、
   前記画像の記録時に、前記第３駆動電極を、前記インクに含まれる微粒子成分とは逆極性の所定の電圧レベルにバイアスする請求項１または２に記載の静電吐出型インクジェット記録装置。
4. 前記記録媒体は、前記インクガイドの先端部分に対向する位置に配置された対向電極の表面に配置され、
   前記画像の記録時に、前記対向電極を、前記第２駆動電極に印加される電極とは逆極性の電圧レベルにバイアスする請求項１〜３のいずれかに記載の静電吐出型インクジェット記録装置。
5. 前記第１駆動電極は、前記絶縁性基板の、前記インクガイドの先端側の表面に設けられ、前記絶縁性基板に開孔された前記貫通孔の周囲を囲むリング状の電極であり、
   前記第２駆動電極は、前記絶縁性基板に前記第１駆動電極毎に開孔された前記貫通孔の部分を除く、前記絶縁性基板の、前記ヘッド基板側の裏面に設けられたシート状の電極である請求項１〜４のいずれかに記載の静電吐出型インクジェット記録装置。
6. 前記第１駆動電極は、前記絶縁性基板の、前記インクガイドの先端側の表面に設けられ、前記絶縁性基板に開孔された前記貫通孔の周囲を囲むリング状の電極であり、
   前記第２駆動電極は、前記ヘッド基板に設けられたシート状の電極である請求項１〜４のいずれかに記載の静電吐出型インクジェット記録装置。
7. 前記インクガイドの先端部分は、金属が蒸着されている部分を有する請求項１〜６のいずれかに記載の静電吐出型インクジェット記録装置。

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