JPH05330034A - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JPH05330034A
JPH05330034A JP14440692A JP14440692A JPH05330034A JP H05330034 A JPH05330034 A JP H05330034A JP 14440692 A JP14440692 A JP 14440692A JP 14440692 A JP14440692 A JP 14440692A JP H05330034 A JPH05330034 A JP H05330034A
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久史 福島
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康 三浦
Haruhiko Moriguchi
晴彦 森口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録ヘッドと記録媒体との間に存在する電界
を小さく抑えて、画像の乱れを防止する。 【構成】 表面電位測定手段33によって、帯電吸着ベ
ルト4上の記録シート7の表面電位を測定し、その測定
結果に応じて、制御手段37がブラシ状電極32の可変
電源の出力電圧を制御することによって、記録ヘッド1
と記録シート7の表面との間の電位差を小さく抑える構
成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を吐出させる
記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のインクジェット記録装置は、吐出
エネルギー発生手段からのエネルギーによってインク滴
を吐出させる記録ヘッドと、該記録ヘッドと記録媒体と
を相対移動させる手段とを有し、これらの記録ヘッドと
記録媒体とを図7のように対向配置させて画像形成を行
うようになっている。
【0003】すなわち、図7中において、1は記録ヘッ
ド、42は圧力発生手段、7は記録媒体であり、記録ヘ
ッド1中のインク液43を圧力発生手段42による圧力
で押し出して、記録媒体7上にインク滴を付着させ、そ
して図示しない記録媒体搬送手段によって記録媒体7を
矢印Aの方向に搬送することにより画像を形成してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、記録媒体7と記録ヘッド1の間の電界のため
にインク滴の運動が電気的な力の影響を受けた場合に、
そのインク滴が記録媒体7上の意図した位置に着弾せず
に画像乱れの原因となることがあった。
【0005】本発明の目的は、記録ヘッドと記録媒体と
の間に存在する電界の影響を回避して、画像乱れのない
正確な画像を形成することができるインクジェット記録
装置を提供することにある。
【0006】
【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、インクを吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドと、該記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させる手
段と、前記記録媒体上の表面電位を測定する測定手段
と、前記記録ヘッドと記録媒体との間の電位差を調整可
能な調整手段と、前記測定手段によって測定した表面電
位の値に応じて前記調整手段を制御する制御手段とを備
えてなることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体
の表面電位を測定し、その測定結果に応じて記録ヘッド
と記録媒体との間の電位差を調整することにより、記録
ヘッドと記録媒体との間の電界の強さを小さく抑えて、
その電界に起因する画像の乱れを防止する。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0009】「第1の実施例」図1は本発明によるイン
クジェット記録装置の第1の実施例を示す模式的側面図
である。
【0010】図1において、1Bk,1y,1m,1c
はそれぞれブラック,イエロー,マゼンタ,シアンのイ
ンク色に対応した記録ヘッドである。各記録ヘッドは、
内蔵する吐出エネルギー発生体として発熱抵抗体を用い
ており、該発熱抵抗体の通電時に発生する熱エネルギー
を利用してインク中に気泡を生じさせて、その気泡によ
って吐出口からインク液滴を吐出させるものであり、そ
れぞれブロック2に固定されている。更に、各記録ヘッ
ドは、それぞれ400dpiの密度で列状に構成され
て、それぞれ4736個の吐出口を形成している。
【0011】3はキャッピングユニットであり、スタン
バイ時等の非記録時に、図中一点鎖線で示す位置Aまで
引き上げられたブロック2の下側をキャップする。ま
た、キャッピングユニット3は、循環回復時には廃イン
クの受け皿となり、その循環回復時には、図示しない回
復ポンプおよびインク供給系より送り込まれて吐出口か
ら押し出された廃インクを受ける。キャッピングユニッ
ト3にて受けた廃インクは、図示しない廃インクタンク
に導かれる。
【0012】4は記録ヘッド1Bk,1y,1m,1c
の各々に所定間隔を有して対向配設され記録シートを搬
送するためのエンドレスの帯電吸着ベルト、5は帯電吸
着ベルト4を介して各記録ヘッドに対向配設されるバッ
クプラテンである。帯電吸収ベルト4は、後に詳述する
帯電ローラ31によって帯電される。
【0013】6は普通紙などの記録シート7を収納して
装置本体に着脱自在に装着される給紙カセット、8は最
上面の記録シート7を1枚だけ送り出して給紙するピッ
クアップローラである。9はピックアップローラ8より
送り出された記録シート7を搬送路10へ搬送する搬送
ローラであり、11は搬送路10の出口側に配設された
搬送ローラである。
【0014】13および14は、記録シート7上に記録
のために付着されたインク滴を熱風により乾燥定着させ
るヒータおよびファン、15は定着の終了した記録シー
ト7を装置外に排出する排出ローラ、16は排出された
記録シート7を順次ストックするトレイである。
【0015】32は帯電吸収ベルト4上の記録シート7
に接触する電荷注入用のブラシ状電極、33は帯電吸収
ベルト4上の記録シート7の表面電位を測定する表面電
位測定手段である。図3において、34は帯電ローラ3
1に所定の電圧を印加する電源、35は記録ヘッド1に
備えられて接地される電極、36はブラシ状電極32に
調整可能な電圧を印加する可変電源、37は測定手段が
測定した記録シート7の表面電位に基づいて可変電源3
6の出力電圧を制御する制御手段である。また、図3に
おいて42は記録ヘッド1に備えられた電気熱変換体、
43はインク液である。
【0016】次に、以上の構成による実施例の動作につ
いて説明する。
【0017】まず、記録開始の操作が行われると、指定
されたサイズの記録シート7がピックアップローラ8に
よって給紙カセット6から送り出される。送り出された
記録シート7は、搬送ローラ9および11によって帯電
吸着ベルト4に載せられる。このベルト4は、その表面
電位が所定の電圧(例えば+2kV)となるように帯電
ローラ31によって帯電されたまま回転し、そしてバッ
クプラテン5の上方では平面形状とされる。そして、後
述するように、記録シート7上の表面電位を表面電位測
定手段33によって測定し、その測定値に応じて、制御
手段37が可変電源36からブラシ状電極32への印加
電圧を制御する。更に、記録シート7の先端部がヘッド
1c,1m,1y,1Bkの各々の下部に到着するのに
連動して、不図示の駆動回路を介して各記録ヘッドのエ
ネルギー発生体を画像データに応じて駆動する。この駆
動により、画像情報に応じたインク滴が各記録ヘッドの
吐出口より記録シート7の表面に吐出され記録が行われ
る。
【0018】記録シート7が吸湿性の悪い場合は、表面
に付着したインク滴が乾燥せず、そのインク滴が擦られ
て印字汚れを生じることがあるため、ヒータ13および
ファン14によって強制乾燥を行ってインク滴を定着さ
せる。インク滴の定着が終了した記録シート7は、排出
ローラ15によってトレイ16へ排出される。
【0019】以上のように、それぞれシアン,マゼン
タ,イエロー,ブラックのインクに対応した記録ヘッド
に、それぞれのヘッドに応じた記録信号を与えることに
より、記録シート7上にカラー画像が形成される。
【0020】次に、本実施例の装置に用いるインクジェ
ット記録ヘッドの吐出原理について説明する。
【0021】インクジェット記録装置に適用される記録
ヘッドは、一般に、微細な液体吐出口(オリフィス),
この吐出口に連通する液体流路,この液体流路の一部に
設けられるエネルギー作用部,およびこの作用部にある
液体に作用させるためのインク滴形成エネルギーを発生
するエネルギー発生手段を具えている。
【0022】このようなエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段としてはピエゾ素子等のような電気機械変換
体を用いた記録方法や、レーザ等のような電磁波を照射
して、そこにある液体に吸収させて発熱させ、この発熱
による作用でインク滴を吐出・飛翔させるエネルギー発
生手段を用いた記録方法、あるいは電気熱変換体によっ
てインク液を加熱して吐出させるエネルギー発生手段を
用いた記録方法等がある。
【0023】その中でも、熱エネルギーによってインク
液を吐出させるインクジェット記録方法に用いられる記
録ヘッドは、記録用のインク液を吐出して飛翔用インク
滴を形成するための液体吐出口(オリフィス)を高密度
に配列することができるため、高解像力の記録をするこ
とが可能である。また、電気熱変換体をエネルギー発生
手段として用いた記録ヘッドは、記録ヘッドとして全体
的なコンパクト化も容易で、かつ、最近の半導体分野に
おける技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマ
イクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、長尺化およ
び面状化(2次元化)が容易であること等から、マルチ
吐出口化/高密度実装化が容易で、しかも大量に生産性
よく、製造コストも安価なインクジェット記録ヘッドを
提供することが可能である。
【0024】このようにエネルギー発生手段に電気熱変
換体を用いて、半導体製造プロセスを経て製造されたイ
ンクジェット用記録ヘッドは、一般には、各吐出口に対
応した液体流路を設けると共に、これらの液体流路毎に
電気熱変換体を設けて、各電気熱変換体によって、各液
体流路を満たす液体に熱エネルギーを作用させて、対応
するオリフィスより液体を吐出して飛翔用インク滴を形
成し、かつ各液体流路には、それらの液体流路に連通し
ている共通液室からインク液を供給する構造となってい
る。
【0025】図2は、上述したインクジェット記録ヘッ
ドの概略構成を示す。この記録ヘッドは、エッチング・
蒸着・スパッタリング等の半導体製造プロセス工程を経
て、基板102上に成膜された電気熱変換体103,電
極104,液路壁105,天板106から構成されてい
る。
【0026】記録用インク液112は図示していない液
体貯蔵室から液体供給管107を通して記録ヘッド10
1の共通液室108内に供給される。図中109は液体
供給管用コネクタである。共通液室108内に供給され
た液体112は毛管現象により液路110内に供給さ
れ、液路先端の吐出口面でメニスカスを形成することに
より安定に保持される。そして、その液路110内の電
気熱変換体103に通電することにより、その電気熱変
換体103の表面上のインク液が加熱され、発泡現象が
発生し、その発泡のエネルギーにより吐出口面111か
らインク滴が吐出される。
【0027】上述したような構成により、吐出口密度4
00dpiといった高密度の吐出口配置でマルチ吐出口
のインクジェット記録ヘッドを形成する。
【0028】次に、前記ブラシ状電極32への電圧印加
の方法を図3および図4を参照しながら説明する。
【0029】まず、帯電ローラ31は、芯金のまわりに
導電ゴムを備えた構成となっており、その芯金には、電
源34によって+2kV程度の電圧が印加されている。
この帯電ローラ31は帯電吸着ベルト4に接触すること
によって、そのベルト4上にプラス電荷を誘起させる。
そして、記録シート7がベルト4上に密着することによ
って、その記録シート7のベルト4側にマイナス電荷が
誘起され、記録シート7とベルト4との間に吸着力が発
生する。一方、記録シート7におけるベルト4側と反対
の側(記録ヘッド1と対向する側)にはプラス電荷が誘
起され、記録ヘッド1と記録シート7との間に電位差が
生じて電界が形成される。この電位差の大きさ、つまり
電界の強さは、周囲の温湿度によって変わる記録シート
7の誘電率やベルト4の表面電位の減衰率に影響され
る。そして、この電界の強さの変化は、インク滴の着弾
位置のずれを生じさせ、意図しない画像の乱れを引き起
こす原因となる。ちなみに、従来にあっては、その電界
の強さを制御することができなかった。
【0030】本実施例においては、表面電位測定手段3
3が測定したベルト4上の記録シート7の表面電位の値
に応じて、制御手段37が図4に示すようなアルゴリズ
ムにしたがって可変電源36の出力電圧を制御し、この
ことにより、記録シート7の表面のプラス電荷の逃がし
量を制御して、記録シート7の表面電位を所定の値(本
実施例では、マイナス100V〜プラス100V)とす
る。
【0031】すなわち、まず、ブラシ状電極32への印
加電圧Vcを、予め定めておいた初期値(標準値)に設
定して(ステップS2)、その電圧Vcをブラシ状電極
32に印加したまま測定手段33によって記録シート7
の表面電位を測定し(ステップS3)、その測定結果に
基づいて、制御手段37は、記録シート7の表面電位を
マイナス100V〜プラス100Vの間に保つために必
要な電圧Vcを求め(ステップS4)、その求めた電圧
Vcを可変電源36の出力電圧として(ステップS
6)、先のステップS3に戻る。そして、記録シート7
の表面電位をマイナス100V〜プラス100Vの間に
保って、記録を開始する(ステップS5)。このような
制御は、記録シート7が通過する毎に実施する。
【0032】このように、記録シート7の表面電位をマ
イナス100V〜プラス100Vに制御すること、およ
び記録ヘッド1が電極35の接地によって電位「0」と
されていることにより、記録ヘッド1と記録シート7と
の間の電位差の大きさ、つまり電界の強さが所定の範囲
内に抑えられる。そして、この結果、電界の変化による
インク滴の着弾位置のずれによる画像の乱れが回避でき
ることになる。なお、理想的には、記録シート7の表面
電位を記録ヘッド1と同様に「0」電位として、それら
の間の電位差を「0」とすることが好ましい。しかし、
記録シート7の表面電位をマイナス100V〜プラス1
00Vとすることでも充分な効果が確認できた。
【0033】なお、記録シート7の表面電位を制御する
範囲は、何ら上記の範囲のみに限られたものではない。
例えば、その表面電位をプラス100V〜プラス300
Vの範囲に制御し、かつインク滴をマイナス帯電させ
て、インク滴を電気的な力によって記録シート7側に引
き付けるようにしてもよい。この場合は、図3中におけ
る電極35と可変電源36との間に、電極35をプラス
に帯電させるための電源を接続すればよい。
【0034】また、本実施例では電界の強さをコントロ
ールできるため、インク滴に働く電気的な力をコントロ
ールして、電気的な力の変化による意図しない画像乱れ
を防ぐことができる。また、記録シート7の表面電位を
マイナスの所定範囲に帯電させるようにしてもよい。要
は、記録ヘッド1と記録シート7の表面との間の電位差
を小さくできればよい。
【0035】「第2の実施例」本実施例の場合は、図5
に示すように、帯電ローラ31の芯金に電圧を印加する
電源を可変電源38とし、かつブラシ状電極32に電圧
を印加する電源を定圧電源39とし、そして表面電位測
定手段33の測定値に応じて制御手段37が可変電源3
8の出力電圧を制御することにより、記録シート7の表
面電位を制御して、その記録シート7の表面と記録ヘッ
ド1との間の電位差を所定範囲(理想的には、電位差
「0」)に保つようにしている。
【0036】なお、ブラシ状電極32および帯電ローラ
31の両方の電源を可変電源として、それらを関連的に
制御するようにしてもよい。
【0037】「第3の実施例」本実施例の場合は、電極
35に可変電源40を接続して、表面電位測定手段33
の測定値に応じて制御手段37が可変電源40の出力電
圧を制御することにより、記録ヘッド1の電位を制御し
て、その記録ヘッド1と記録シート7の表面との間の電
位差を所定範囲(理想的には、電位差「0」)に保つよ
うにしている。
【0038】本例では、フィードバックシーケンスがな
いため、コントロールに要する時間が前述した第1およ
び第2の実施例よりも短くなるという利点がある。
【0039】(その他)なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化,高精細化が
達成できるからである。
【0040】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書,同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第4463359号明細書,同第
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。
【0041】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第4558333号明細書,米国特許第44
59600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。
【0042】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【0043】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【0044】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
【0045】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
【0046】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−7
1260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。
【0047】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録装置は、記録媒体の表面電位を測定し、その
測定結果に応じて記録ヘッドと記録媒体との間の電位差
を調整する構成であるから、記録ヘッドと記録媒体との
間の電界の強さを小さく抑えて、その電界に起因する画
像の乱れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す全体の概略構成図
である。
【図2】図1に示す記録ヘッドの拡大構成図である。
【図3】図1に示す記録シートの搬送系の模式図であ
る。
【図4】図3に示す制御手段の動作を説明するためのフ
ローチャートである。
【図5】本発明の第2の実施例を示す記録シートの搬送
系の模式図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す記録シートの搬送
系の模式図である。
【図7】従来例を説明するための記録ヘッド先端部分の
拡大断面図である。
【符号の説明】
1 記録ヘッド 4 帯電吸着ベルト 7 記録シート(記録媒体) 31 帯電ローラ 32 ブラシ状電極 33 表面電位測定手段 34 電源 35 電極 36 可変電源 37 制御手段 42 電気熱変換体(圧力発生手段) 43 インク液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8804−2C B41J 29/00 U

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを吐出させるインクジェット記録
    ヘッドと、 該記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させる手段と、 前記記録媒体上の表面電位を測定する測定手段と、 前記記録ヘッドと記録媒体との間の電位差を調整可能な
    調整手段と、 前記測定手段によって測定した表面電位の値に応じて前
    記調整手段を制御する制御手段とを備えてなることを特
    徴とするインクジェット記録装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記測定手段によって
    測定した記録媒体の表面電位と、前記記録ヘッドが吐出
    するインクの電位とを等しくするように、前記調整手段
    を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載
    のインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 前記インクジェット記録ヘッドは、イン
    クを吐出するために利用されるエネルギーとして前記イ
    ンクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気
    熱変換素子を有することを特徴とする請求項1または2
    に記載のインクジェット記録装置。
JP14440692A 1992-06-04 1992-06-04 インクジェット記録装置 Expired - Fee Related JP2885994B2 (ja)

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