JPH0338984B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体誘電体材料に対する液状インク
の電気浸透現象を利用したインク記録ヘツドの改
良に関するものである。

上記原理のインク記録ヘツドは既に本発明者に
より提案されている。

これらの記録ヘツドは、原理的に、誘電対支持
基板上に互に絶縁された複数本の記録電極が配列
され、この支持基板表面上に、二次元的な広がり
をもつて固体誘電体を介して補助電極が設置され
ると共に、前記固体誘電体の一縁端は、前記支持
基板の一縁端よりも内側に位置して、前記々録電
極を共に前記支持基板表面に露出端面を形成せし
め、前記誘電体に液状インクを供給すると共に、
前記補助電極と記録電極間に信号電圧を印加し、
この信号電圧に関連した前記固体誘電体に対する
前記液状インクの電気浸透を利用して、前記露出
端面の記録電極上に電気的に制御された液状イン
ク部を形成し、この液状インク部のインクを記録
媒体に付着、記録させる関係にあるインク記録ヘ
ツドである。

これらのインク記録ヘツドは、インクオンデマ
ンド、マルチノズル型の記録ヘツドが構成される
ため、線順次でインク記録が行え、有用である
が、その記録解像度に単位長当りの記録電極数に
依存する。

そのため、高解像度記録においては、記録電極
の配列間隔を狭くする必要があるが、製作技術的
にも自づと限界がある。

また、カラーインク直像の記録においては、上
記インク記録ヘツドを例えば４個使用し、これら
に夫々シアン、マゼンタ、黄、黒等のインクを配
して記録するいわゆるマルチスタツク記録を行え
ば良いが、個数が多く、且つまた夫々の記録イン
クドツトの相対的位置を厳密に調整する必要か
ら、その構成、調整が複雑になる。

以上のような問題点を背景として本発明はこれ
らを改良したインク記録ヘツドの提供を目的とす
る。

本発明にかゝるインク記録ヘツドでは、前述の
記録ヘツドにおいて、前記誘電体支持基板の相対
する両面に、夫々前記々録電極が配列され、これ
ら夫々の誘電体支持基板面上に、夫々前記固体誘
電体を介して前記の補助電極を設置して構成され
る。

ここに液状とは、溶液、懸濁体を問わぬ流動性
のある状態を言い、また電気浸透とは、固体誘電
体と液状体との接触界面に平行成分を有する電界
を印加した時、固体誘電体に対して液状体が移動
する界面電気化学現象の総称である。

以下、実施例について本発明の態様について詳
述する。

第１図は、本発明にかゝるインク記録ヘツドの
一実施例の縦断面部分構造と給電方式を示す図、
第２図は第１図のインク記録ヘツド１００を空間
３００側から見た上面構造図である。

図において、１０は例えば硼珪酸ガラスや酢酸
セルローズ等から成る厚さが１〜２mm程度の誘電
体支持基板、２０ａ，２０ｂは支持基板１０の対
向する面に夫々設けられた配列陥没溝で、例えば
３の配列ピツチは0.6〜0.25mm、溝幅50〜70μｍ、
深さが20〜50μｍ程度で縁端１１ａ，１１ｂまで
延び、少くとも露出縁端面１２ａ，１２ｂにおい
ては、陥没溝２０ａ，２０ｂの配列位置は互にず
らしてある。

本例では、半ピツチずれた場合が例示してあ
る。この配列陥没溝２０ａ，２０ｂ内には、夫々
Au等の蒸着膜から成る記録電極３０ａ，３０ｂ
が夫々被着されている。本例では、陥没溝２０
ａ，２０ｂの溝底部に記録電極３０ａ，３０ｂが
被着されている例が示されているが、陥没溝内壁
全てに亘つて被着されていても良い。

斯くして記録電極３０ａ，３０ｂは、露出端面
において本例では半ピツチだけ互にずれていて、
縁端１１ａ，１１ｂ側での実質的な総合電極数は
単位長当り丁度２倍の配列密度となつている。

４０ａ，４０ｂは、好しくは誘電体支持基板１
０と同一材料で構成した二次元的な広がりをもつ
固体誘電体で、例えば厚さが50〜100μｍ程度の
硼珪酸ガラス板や酢酸セルローズフイルム等で作
る。その一方の縁端面４１ａ，４１ｂは必ずしも
縁取りは必要としないが好しくは図の如く30〜
45゜程度の角度で縁取つて、斜面を形成せしめ、
縁端１１ａ，１１ｂから夫々50〜100μｍ程度内
側にずらして、記録電極３ａ，３ｂ、陥没溝２０
ａ，２０ｂを有する支持基板１０の一部露出する
いわゆる露出端面１２ａ，１２ｂを形成させる。

この露出端面１２ａ，１２ｂ以外は、好しく
は、固体誘電体４０ａ，４０ｂと同じ材料から成
る誘電体接着剤５０ａ，５０ｂ、例えば酢酸セル
ローズ接着剤で、記録電極３０ａ，３０ｂ、配列
陥没溝２０ａ，２０ｂを含む支持基板１０表面に
接着、充填する。なお、固体誘電体４０ａ，４０
ｂと接着剤５０ａ，５０ｂを酢酸セルローズ樹脂
等で一体化成形することも出来る。

６０ａ，６０ｂは、固体誘電体４０ａ，４０ｂ
上に例えばAu蒸着により被着された補助電極で、
その表面には、ポリウレタンブオーム等、多孔質
のインク含浸体７０ａ，７０ｂを設置し、これら
は、液状インク８０が収容されたインク容器９０
内に浸漬される。

液状インク８０は上述の支持基板１０の露出端
面１２ａ，１２ｂ表面、固体誘電体４０ａ，４０
ｂの縁端面４１ａ，４１ｂ及び誘電体接着剤５０
ａ，５０ｂの何れに対しても同じ電界極性方向に
電気浸透するように選ばれる。

換言すれば、支持基板１０、固体誘電体４０
ａ，４０ｂ、誘電体接着剤５０ａ，５０ｂの何れ
もが、液状インク８０を同極性の電界方向に電気
浸透させるように選ぶ、例えば、上述の材料構成
において、液状材料としてγ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシランに必要な表面活性剤や
電荷制御剤等と共に油溶性染料（Solvtntdye）を
溶解させた液状インク８０は、負電位の電極方向
に電気浸透する。以下、このように負電極方向に
電気浸透する場合を例にとり、動作を説明するこ
ととする。

補助電極６０ａ，６０ｂと複数本の記録電極３
０ａ，３０ｂ夫々は、信号電圧源１に接続され、
選択的に信号電圧が印加される。

今、同上例示される如くスイツチSaをＡ端子
に接続し、信号電圧たる例えば150V程度の負電
圧オン電圧Vonを記録電極２０ａの内の１本に印
加すると、補助電極６０ａに対して、この記録電
極２０ａは負電極を形成する。従つて液状インク
８０は、インク含浸体７０ａから終端面４１ａを
矢印８１の如く電気浸透して、露出端面１２ａの
対応する陥没溝２０ａを埋め、遂には空間３００
側に突出する隆起部（メニスカス）８５を形成す
る。

一方、スイツチSbをＢ端子側に接続して記録
電極３０ｂに正の信号電圧たる例えば150V程度
の正極性のオフ電圧Voffを印加した場合には、
たとえば、その前の電圧印加周期にVonが印加さ
れ陥没溝２０ｂ内（即ち電極３０ａ上に）に液状
インク８０が充満していたとしても、記録電極３
０ｂに対して補助電極６０ｂが負電極を形成する
から、液状インク８０は図の矢印８２の如く縁端
面４１ｂを電気浸透して補助電極６０ｂ側に吸い
上げられるので対応する露出端面１２ｂの陥没溝
２０ｂ内（即ち電極３０ｂ上）には液状インク不
在部８６を形成する。

斯くして、縁端面１３より200μｍ程度離して
対向電極２１０を設置し、これに例えば高電圧と
して、好しくはオン電圧Vonと同極性の1.8KV程
度の高電圧V_Hを印加し、対向電極２１０上に厚
さが70μｍ程度の記録媒体２００たる記録紙を配
置すると、クーロン力により、オン電圧Vonが印
加された記録電極３０ａ先端からは、陸起部８５
の液状インク８０が飛翔してインク付着８５を生
ずる。

然るに、記録電極３０ｂ上の液状インク不在部
８６からはインク付着８５は生じ得ず、夫々の記
録電極３０ａ，３０ｂに記録すべき入力信号に対
応したオン電圧Von、オフ電圧Voffを選択的に
印加し、これに同期せしめて記録媒体２００を矢
印２０１の方向に移動させることにより、文字や
図形等のインク記録が行なえる。

この場合、記録電極３０ａ列と３０ｂ列はその
配設面が異なる。従つて線順次でインク付着、記
録をする場合、信号電圧を遅延処理することなく
そのまゝ記録電極３０ａ列と３０ｂ列へ同時印加
すると、配設面間隔だけインク付着８５がずれ
る。この防止には、本例を含め、本発明の全てに
関して前記々録媒体２００の移動速度、移動の向
きを考慮して、前記々録電極の一方の列に印加す
べき信号電圧を記録媒体２００が配設面間隔分だ
け移動する時間、記憶遅延せしめて印加する手段
を付与して解決される。図では記録電極３０ａ列
に対して記録電極３０ｂ列に印加する信号電圧を
配設面間隔に対応して記憶遅延して印加すれば良
い。

斯くして、本例によれば、実質的にインク記録
密度が２倍になり、容易に高解像記録が行える。

第３図は、本発明にかゝるインク記録ヘツドの
他の実施例の縦断面部分構造と給電方式を示す
図、第４図は、第３図の記録ヘツド１００を空間
３００側から見た平面構造図である。

本実施例のインク記録ヘツド１００は、第１図
の固体誘電体４０ａ，４０ｂの替りに、液状イン
クを負電極方向に電気浸透させる例えば平均孔径
0.1〜8μｍ、空孔率60〜80％、厚さが40〜200μｍ
程度の酢酸セルローズ製のマイクロポーラスメン
ブレンフイルタからなる多孔質体４１ａ，４１ｂ
を用い、また補助電極６０ａ，６０ｂの替りに、
例えば厚さが100μｍ程度のステンレス板や燐青
銅板に100〜300メツシユ程度に貫通孔を設けた液
状インク透過性の補助電極６１ａ，６１ｂを用い
る。

上記多孔質誘電体４１ａ，４１ｂは、支持基板
１０表面に接着されることなく、単に設置して、
支持基板１０表面との間に自然的に発生する間隙
と配列陥没溝２０ａ，２０ｂとから成る接合間隙
１６ａを形成させる。これらの誘電体４１ａ，４
１ｂと補助電極６１ａ，６１ｂは夫々基板１０に
設置されるインク容器９０ａ，９０ｂを介して固
定される。

インク容器９０ａ，９０ｂ内には、夫々異なる
色数の液状インク８０ａ，８０ｂが収容され、毛
管現象により固体誘電体たる多孔質誘電体４１
ａ，４１ｂ全面に夫々供給、含浸される。

本実施例によると、多孔質誘電体４１ａ，４１
ｂの厚み方向の電気浸透を利用し、接合間隙１６
ａを介して露出端面１２ａ，１２ｂ内の配列陥没
溝２０ａ，２０ｂ内の夫々の液状インク８０ａ，
８０ｂを効率よく電気的に制御できる利点があ
る。

例えば、図に例示する如く、オン電圧Vonが印
加された記録電極３０ａでは、多孔質誘電体４１
ａの厚み方向に液状インク８０ａの電気浸透８３
によつて、対応する陥没溝２０ａを含む接合間隙
１６ａ内を矢印８３′の如く露出端面１２ａ側に
押し出され、縁端１１ａ部に隆起部８５が形成さ
れる。

一方、オフ電圧Voffが印加された記録電極３
０ｂでは、対応する陥没溝２０ｂを含む接合間隙
１６ｂの液状インク８０ｂは、多孔質誘電体４１
ｂを介しての電気浸透８４によつて補助電極６１
ｂ側に吸い上げられる。この作用により露出端面
１２ｂの陥没溝２０ｂ内の液状インク８０ｂは図
の矢印８４′の如く移動し、露出端面１２ｂの対
応する陥没溝２０ｂには液状インク不在部８６が
形成される。

斯くして、第１図と同様にインク飛翔すれば、
二色の異なるインク付着により記録媒体上に、イ
ンク像が記録できる。

また、液状インク８０ａ，８０ｂを同一色数に
すれば、第１図と同様に高解像度の単色インク記
録が行える。

第１図において、本例の如く、液状インクの色
数を変えれば二色記録できることは述べるまでも
ない。

なお、隆起部８５のインクが縁端面１３を濡ら
すと、記録解像度を低下せしめ、また電極３０
ａ、と電極３０ｂ側の夫々の液状インク８０ａ，
８０ｂが縁端面１３上で混合することを防止する
ために、縁端面１３を実質的に撥インク性に構成
することが望ましい。この撥インク性の付与は、
弗素樹脂等のいわゆるオイルバリヤを、撥インク
剤として塗布することにより達成できる。この撥
インク性の付与は、第１図の場合も同様に実施で
きる。

以上の実施例では、固体誘電体４０ａ，４０
ｂ，４１ａ，４１ｂと支持基板１０の、液状イン
ク８０，８０ａ，８０ｂに対する電気浸透極性を
同極性に選んだ。この選択は、記録電極３０ａ，
３０ｂへの信号電圧印加時において、オン電圧
Vonが印加された記録電極には、隣接するオフ電
圧Voffが印加された記録電極から、露出端面１
２ａ，１２ｂ部では支持基板１０表面を介して液
状インク８０，８０ａ，８０ｂが電気浸透により
集束、集中し、陥没溝２０ａ，２０ｂ内に限密し
て制御された液状インク部を形成し、点状の良好
なインク記録ができる利点がある。

なお、配列陥没溝２０ａ，２０ｂ内に記録電極
３０ａ，３０ｂを設置する構成は、インク記録濃
度を上げ、点状の良好なインク記録に有用であ
る。これを可能とするため電気的に制御された液
状インク部（すなわち隆起部８５、液状インク不
在部８６等）を露出端面１２ａ，１２ｂの配列陥
没溝２０ａ，２０ｂに限定する有効な方法は、記
録電極３０ａ，３０ｂを夫々親インク性の導電材
料で作り、支持基板１４を弗素樹脂等の撥インク
性材料で構成するか、少くとも露出端１２ａ，１
２ｂ部の配列陥没溝２０ａ，２０ｂ相互間に位置
する支持基板１０表面、即ち間隙表面部に限定し
て、前述の如きオイルバリヤ等を塗布して撥イン
ク性を付与することである。この後者の場合に
は、記録電極３０ａ，３０ｂと支持基板１０の内
の少くとも記録電極３０ａ，３０ｂは親インク材
料とする。

第５図は、本発明にかゝるインク記録ヘツドを
使用してカラーインク像記録する場合の構成及び
給電方式を示す図である。

図において１００，１００′は既に説明したイ
ンク記録ヘツドを表わし、８０ａ，８０ｂ，８０
ｃ，８０ｄの４色の液状インク、例えばシアン、
マゼンタ、黄、黒、を使用してカラーインク画像
を記録する。

時系列のカラー画像入力信号E₁は直並列変換
回路２で線順次信号に変換され、色信号分離回路
３で、シアンＣ、マゼンタＭ、黄Ｙ、黒Ｂ信号を
分離し、これらの信号は順次夫々記憶遅延回路４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに記憶された後、記録媒体
２００の紙送り２０１の周期及び記録電極３０ａ
と３０ｂ，３０ｂと３０ｃ，３０ｃと３０ｄの配
設面間隔を考慮した遅延時間で駆動電圧回路５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに送られ、対応する前記オ
フ電圧Voff、オン電圧Vonをヘツド１００，１
００′の記録電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄに線順次で選択的に印加し、夫々の露出端面１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに選択的に制御さ
れた液状インク部（すなわち隆起部８５液状イン
ク不在部８６等）を形成し、そのインクを高圧回
路６から対向電極２１０に印加される高電圧を利
用してクーロン力飛翔させ、記録媒体２００上に
インク付着８５を形成させる。

記録電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、
夫々シアン、マゼンタ、黄、黒のインク付着８５
を行い、記録媒体２００が記録電極３０ｄを通過
した時には、線順次でのカラーインク記録が完成
する。

文字や図形のカラー記録では既述の如く一定振
幅のオン電圧Von、オフ電圧Voffの二値制御、
中間調カラー画像のインク記録にはその濃度に応
じてオン電圧Vonの振幅及びパルス幅の少くとも
何れかを変調制御する。

斯くして、二値表示記録は勿論のこと、カラー
中間画像のインク記録も行える。

なお、本発明では、クーロン力飛翔法によるイ
ンク付着を中心に述べたが、縁端１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄを含む夫々の縁端面１３に直
接、記録媒体２００を接触させることにより制御
された液状インク部から、そのインク量に応じて
直接、インク転写、付着させることもできる。

以上、詳述した種々の構成は適宜組合せて実施
できる。このように本発明は支持基板の両面を利
用した電気浸透インク記録ヘツドで、高解像度の
単色インク記録は勿論のこと、多色、或いはカラ
ー画像のインク記録が行え、その産業上の効果は
大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかゝるインク記録ヘツドの
一実施例の縦断面部分構造と給電方式を示す図、
第２図は第１図のインク記録ヘツドの上面構造
図、第３図は、本発明にかゝるインク記録へツド
の他の実施例の縦断面部分構造と給電方式を示す
図、第４図は第３図のインク記録ヘツドの上面構
造図、第５図は、本発明にかゝるインク記録ヘツ
ドを使用してカラーインク記録する場合の構成及
び給電方式を示す図である。 １，２，３，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄ……信号回路、６……変圧回
路、１０……誘電体支持基板、２０……配列陥没
溝、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ……記録電
極、４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ……固体誘
電体、５０……誘電体接着剤、６０ａ，６０ｂ，
６１ａ，６１ｂ……補助電極、７０……インク含
浸体、８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ…
…液状インク、９０，９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，
９０ｄ……インク容器、１００，１００′……イ
ンク記録ヘツド、２００……記録媒体、２１０…
…対向電極、３００……空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 誘電体支持基板上に絶縁された複数本の記録
   電極が配列され、この支持基板表面上に、二次元
   的な広がりをもつ固体誘電体を介して、補助電極
   が設置されると共に、前記固体誘電体の一縁端
   は、前記支持基板の一縁端よりも内側に位置し
   て、前記々録電極と共に前記支持基板表面に露出
   端面を形成せしめ、前記固体誘電体に液状インク
   を供給すると共に、前記補助電極と記録電極間に
   信号電圧を印加し、この信号電圧に関連した前記
   固体誘電体に対する前記液状インクの電気浸透を
   利用して、前記露出端面の記録電極上に電気的に
   制御された液状インク部を形成し、このインクを
   記録媒体に付着、記録させる関係にあるよう構成
   し、前記誘電体支持基板の相対する両面に、夫々
   前記々録電極が配列され、これら夫々の誘電体支
   持基板面上に、夫々前記固体誘電体を介して前記
   補助電極を設置したことを特徴とするインク記録
   ヘツド。 ２ 前記相対する両面に夫々配列される記録電極
   夫々の前記露出端面における配列位置を互にずら
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のインク記録ヘツド。 ３ 前記夫々の固体誘電体に供給される液状イン
   クの色彩を同一にし、且つ前記一方の両側の補助
   電極と記録電極に印加される信号電圧と、前記他
   方の両側の補助電極と記録電極に印加される信号
   電圧の内の一方は、前記露出端面における前記対
   向面の記録電極配列面間隔に対応して記憶、遅延
   せしめて印加する手段を付与したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のイン
   ク記録ヘツド。 ４ 前記夫々の固体誘電体に供給される液状イン
   クの色彩は異なり、且つ前記一方の面側及び他方
   の面側の夫々の補助電極と記録電極間に印加され
   る信号電圧の内の一方は、前記露出端面における
   前記対向面の記録電極配列面間隔に対応して記
   憶、遅延せしめて印加する手段を付与したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載のインク記録ヘツド。 ５ 前記誘電体支持基板において前記露出端面側
   の縁端面に、前記液状インクに対して撥インク性
   を付与せしめたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載のインク記録ヘツド。