JPH0885210A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で記録ヘッドのライン化が容易で
あり、しかもインク吐出時に隣接画素とのクロストーク
が少ない、階調記録も可能なインクジェット記録装置を
得る。 【構成】 少なくとも一方の基板に、開口端から基板に
平行に延びるように配列された複数の電極または発熱抵
抗体を有するスリット状のインク担持手段を用い、この
インク担持手段に、電界の発生または熱により固化また
は液化するインクを収容し、画像情報に応じて、電界ま
たは発熱を制御し、固体状インクによりオリフィスを形
成して液状インクを噴射することにより画像を形成する
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット技術を
用いた記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク滴を噴射させて記録媒体に直接付
着させる記録方式であるインクジェット記録は、非接触
記録であることから記録媒体の表面形状を選ばず柔らか
いものや立体物にも印字可能であり、また騒音がほとん
どない。このインクジェット記録は、直接記録であるた
め装置構成が簡単で小型化に有利であり、インクを消耗
するだけで廃棄物が出ず、普通紙が使用できランニング
コストが低く、カラー化が容易でほぼ同時プリントが可
能であり、かつ色ずれが少ないなど、多くの利点を有
し、パーソナルユースの小型プリンタから産業用の大型
ペイント装置までその用途は広がっている。

【０００３】インクジェット記録は、ノズル内にインク
を補給して何らかの手段で圧力を付与し、インクを吐出
させる方式が大部分を占めている。ところがノズルとい
う非常に狭い空間内でインク吐出動作を行わせるため
に、ゴミや気泡の影響を受けやすい。つまり、内部のゴ
ミにより目詰まりが発生したり、気泡の発生により噴射
不能となることがある。また、乾燥によるインクの物性
変化でも目詰まりが生じやすい。さらにノズル毎の特性
を揃えるのが困難なため、ライン化に対しては不利であ
る。

【０００４】一方、例えば、特公昭６０−５９８６９、
特開昭６１−６４４５６に記載されているように、ノズ
ルを用いずに２つの基板を近接させてスリットを形成し
てスリット間にインクを保持し、スリット内部に形成し
た画素に対応した電極と記録媒体裏面の電極間に電界を
かけることで、インクを静電力により吸引して記録を行
うスリットジェット記録方式もある。この方式では、ノ
ズルのような狭い空間にインクを閉じこめることがない
ので、目詰まりを起こしにくい。また、インクは共通の
空間に保持されているため、記録時の画素毎のばらつき
が生じにくく、記録ヘッドのライン化に有利である。さ
らに、個別のノズルを形成する必要がなく、基板上に電
極を形成し２つの基板を張り合わせるだけでヘッドを作
ることができるので、製造が容易であり低コスト化に有
利であるという利点がある。ところが、静電力でインク
滴を吸引させるには高電圧が必要であり、駆動ＩＣに対
する負担が大きくなる。また、インクが共通の空間に保
持されていることから隣接画素への影響が大きく、クロ
ストークが生じやすいのが難点である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のイ
ンクジェット記録は、ノズル内からインクを吐出させる
方式が大部分であるが、インクをノズルという非常に狭
い空間に閉じこめて動作させるために目詰まりが生じや
すく、信頼性に乏しかった。また、ノズル毎の特性を揃
えるのが難しく、ライン化に不利であった。目詰まりを
生じにくいスリットジェット記録方式では、静電力でイ
ンク滴を吸引させているが、印加電圧が高く駆動ＩＣへ
の負担が大きいことと、画素間のクロストークが生じや
すいという欠点があり、安定した動作を得るのが困難で
あった。

【０００６】本発明では、インクの目詰まりが生じにく
く、記録ヘッドの構造が簡単でインク吐出機構が容易で
あり、さらには画素間のクロストークがほとんどない、
ライン化に有利なインクジェット記録装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の好ましい態様の１つでは、基本的に、電気
粘性流体を含む液体インクを保持する手段と、液体イン
クに部分的に電界をかけ、液体インクに高粘度な領域と
低粘度な領域とを形成する手段と、低粘度な領域の液体
インクを吐出させる手段とを使用する。

【０００８】ここで、液体インクに高粘度な領域と低粘
度な領域とを形成する手段として、インクを保持手段
が、２枚の基板から形成されるスリット状のものである
場合に、両方の基板に電極列を形成したもの、一方の基
板に電極列を、他方に均一な電極層を形成したもの、及
び一方の基板に電極列を形成し、他方には電極を形成し
ないものを設けることができ、これらの手段は各電極に
電圧を印加により作用する。

【０００９】また、例えば第１の基板において、電極列
の代わりにインク保持体外部に電荷を供給する手段と電
荷を除去する手段とを設けることもできる。これらは電
荷の供給、除去により作用する。電荷供給手段として
は、たとえばイオンを照射するイオンフロー装置等を用
いることができる。この場合、第２の基板には電極が設
けられる。この電極としては、複数の電極列、または一
様な電極層を設けることもできる。

【００１０】また、圧力付与手段は、インク全体に同一
の圧力を付与するものであっても、低粘度な領域のみ選
択的に圧力を付与するものであっても良い。

【００１１】さらに、インク保持体内には電気粘性流体
の代わりに、常温で固体、加熱により液化する相変化物
質を使用し、電界をかける手段のかわりに加熱手段を設
けることができる。

【００１２】本発明の第１の態様によれば、電気粘性流
体を含む液体インクを保持する手段と、前記液体インク
に部分的に電界をかけ、前記液体インクに高粘度な領域
と低粘度な領域とを形成する手段と、前記低粘度な領域
の液体インクを吐出させる手段とを具備することを特徴
とするインクジェット記録装置が提供される。

【００１３】本発明の第２の態様によれば、第１の基板
及び該第１の基板に間隔をおいて対向して設けられた第
２の基板により形成され、少なくとも１つの開口端を有
するスリット状のインク保持手段と、該インク保持手段
に保持され、電気粘性流体を含む液体インクと、前記第
１の基板上に、前記開口端から基板に平行に伸びるよう
にかつ各画素を挟むような間隔で配列された複数の電極
と、前記複数の電極に電圧を印加し、これらの電極に対
応する部分の前記液体インクを高粘度化するための駆動
手段と、各画素に対応して設けられ、画素信号に応じて
前記駆動手段により高粘度化されていない前記液体イン
クを前記インク保持手段から、吐出させるため前記液体
インクに圧力を付与する圧力付与手段とを具備すること
を特徴とするインクジェット記録装置が提供される。

【００１４】本発明の第３の態様においては、第１の基
板及び該第１の基板に間隔をおいて対向して設けられた
第２の基板により形成され、少なくとも１つの開口端を
有するスリット状のインク保持手段と、該インク保持手
段に保持され、電気粘性流体を含む液体インクと、前記
第１の基板上に、前記開口端から基板に平行に伸びるよ
うに所定の間隔で配列された複数の電極と、前記液体イ
ンクを前記インク保持手段から、吐出させるため前記液
体インクに圧力を付与する圧力付与手段と、画像信号に
応じて、インクを吐出させるべきでない部分に対応する
前記電極に電圧を印加するための駆動手段とを具備する
ことを特徴とするインクジェット記録装置が提供され
る。

【００１５】

【作用】本発明の第１の態様によれば、電気粘性流体を
含むインクに対して、部分的に電界をかけることで、粘
度の異なる領域を形成することができ、粘度の低い領域
からインクを吐出させることで粘度の高い領域がオリフ
ィスと等価的な役割を果たすことになる。このオリフィ
スが形成されたと等価的な状態は、電界を除去すること
で初期状態に戻すことが可能であり、可逆的な動作が可
能である。

【００１６】本発明の第２の態様によれば、スリット状
のインク保持手段内に保持された電気粘性流体を含むイ
ンクに対して、開口端から基板に平行に伸びるようにか
つ各画素を挟むような間隔で配列された複数の電極に選
択的に電界をかけることで、電極に対応する部分に粘度
の異なる領域を形成することができる。ここでは、駆動
手段により、画素の周辺部が高粘度化され、各画素毎に
ノズルの壁が存在するのと等価的な状態を作り出すこと
ができる。よって、画像信号に応じて、吐出されるイン
クの通路が壁の等価物によって規定され、安定した画点
の形成が可能となる。この壁の等価物は、吐出されるイ
ンクと一体不可分の同一物質であるにもかかわらず、電
界をかけた場合にのみ出現するものであるから、インク
の目詰まりも生じない。この壁の等価物は、電界を除去
することで初期状態に戻すことが可能であり、可逆的な
動作が可能である。

【００１７】本発明の第３の態様によれば、スリット状
のインク保持手段内に保持された電気粘性流体を含むイ
ンクに対して、開口端から基板に平行に伸びるように所
定の間隔で配列された複数の電極に、画像信号に応じ
て、インクを吐出させるべきでない部分に対応する電極
に選択的に電界をかけることで、粘度の異なる領域を形
成する。ここでは、駆動手段により画素に対応する部分
が高粘度化され、画像信号がオフの画素については圧力
付与手段の圧力にかかわらず、インクの吐出しを抑える
ことが可能である。また、この高粘度化した部分に隣接
する画素が画像信号がオンの画素である場合、この高粘
度化した部分は、隣接する画素のインク吐出しに際し
て、壁の等価部の役割を果たすこととなり、安定した画
点の形成が実現できる。

【００１８】さらに、この場合に、１ラインの画点形成
を奇数番目の画素を偶数番目の画素の２回に分けて行
い、一方、画点形成の際には、他方に対応する全電極列
に電圧を印加して高粘度化させることにより、両隣の画
素のインクを壁の等価物として注目の画素のインク吐出
しを行なうことが常時可能となる。

【００１９】また、本発明の第４の態様に示すように、
電極列を設ける代わりに外部から電荷を付与、除去する
手段を設けても本発明の第１の態様と同様の動作を実現
することができる。

【００２０】さらに、本発明の第５の態様に示すよう
に、電気粘性流体の代わりに常温で固体、加熱により液
化する相変化物質をインクとして用い、電極列の代わり
に発熱抵抗体列を設けると、発熱させた部分だけが低粘
度を示し、インク吐出可能となるため、可逆的にインク
自体で個別ノズルを形成するこができる。

【００２１】

【実施例】本発明によれば、その基板の配置により種々
の例があげられる。以下、これらの例について説明す
る。

【００２２】本発明の第１の実施例の記録ヘッドの構造
を表す図を、図１に示す。図１の一部は説明のため透過
表示している。記録ヘッド１は、複数の電極２を有する
２枚の基板３ａ，３ｂでスリット４を形成しており、ス
リット４内部の各電極２間には圧力を付与する手段（図
１では、発熱抵抗素子５）を具備している。電極２の位
置は画素間に相当し、発熱抵抗素子５は画素に対応して
配置している。また、上下基板３ａ，３ｂで対になって
いる電極２間には電圧が付与されるようになっている。
スリット４内には、電界を与えると粘性が変化する性質
を持つ電気粘性流体を含むインク６（以下、「ＥＲイン
ク」と呼ぶ）が保持されており、電気粘性流体として
は、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、共重合
系ポリマー、ビニル重合系ポリマーなどの有機高分子を
コアにしてその表面に特殊チタン系、酸化スズ系、水酸
化ニオブ系、酸化鉄系などの無機微粒子を付着させた複
合微粒子を溶媒に分散させた溶液、炭素と酸素、水素、
窒素を含む炭素質粒子を溶媒に分散させた溶液、ポリマ
ーコアの表面に導電層、及び電気絶縁性薄膜を順次被覆
した粒子が分散した液晶などが有効である。ＥＲインク
６はスリット４開口部では表面張力が働いているため、
静的な状態では記録ヘッド１外に流れ出ることはない。

【００２３】次に、本発明の第１の実施例の動作を説明
をする。図２ないし図４は、本発明の第１の実施例の記
録ヘッドの動作を説明するための図である。図２に示す
記録ヘッドでは、上下電極２間には電圧が印加されてお
らず、スリット４内に保持されているＥＲインク６が低
粘度性を示し、スリット４内を自由に流動できる状態に
ある。図３に示すように、上下電極２間に約５ｋＶ／ｍ
ｍの電圧を印加すると、電極２間に存在するＥＲインク
６だけに電界がかかり、電極２間は剪断応力で数千倍ま
で上昇し、高粘度状態となる。

【００２４】このとき、印加電圧は交流、直流いずれで
あっても良い。この結果、ＥＲインク６が流動可能とな
るのは電極２のない部分に限られ、高粘度状態のＥＲイ
ンク６ａによって個別のノズルが形成されたことにな
る。図４に示すように、この状態で、スリット４内部の
発熱抵抗素子５に画像信号を付加し、バブルを選択的に
形成させ、圧力を付加すると、低粘度状態のＥＲインク
領域６ｂからＥＲインク滴６ｃが吐出される。印加電圧
を解除すると、再び図２に示す状態に戻り、スリット４
内でＥＲインク６が流動可能状態となる。

【００２５】このようにＥＲインク６の粘性変化を利用
して、スリット構造であるにも関わらず、可逆的に個別
のオリフィスを形成することができ、スリット構造にお
けるインク吐出時の隣接画素への影響を、著しく軽減す
ることができる。また、スリット構造であるのでインク
の目詰まりが起きにくいのは勿論のこと、オリフィスの
形成が可逆的に行われるため、たとえＥＲインクの高粘
度部６ａにゴミなどの付着物が生じても、いずれは電界
解除により低粘度となるので、ゴミが固着する心配はな
い。さらにこのような記録ヘッド１は電極２列を基板３
ａ，３ｂに形成させ、２枚の基板３ａ，３ｂを張り合わ
せるだけて作製できるため、製造が容易で低コスト化に
有利である。この結果、記録ヘッドのライン化が容易に
なる。また、スリットジェット方式の１つである静電吸
引方式に特有の記録媒体裏面の対向電極も設ける必要が
ない。電圧印加による粘性変化は、記録装置の動作時だ
け行えばよいため、粘性変化の応答性は装置の立ち上げ
時間だけに影響する。つまり高速の応答性を必要としな
いため、電気粘性流体の材料の選択範囲が広いというメ
リットがある。

【００２６】図５は記録ヘッドの駆動回路の一部を示す
図である。まず、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）がスリッ
ト内の電極に入力され、電極間に電圧が印加される。次
に、転送されてきた画像信号（ＤＡＴＡ）は、シフトレ
ジスタでパラレル信号に変換後、ラッチ信号によりラッ
チ回路へ転送される。その後、共通電極に記録電圧を印
加し、ゲート信号によりそれぞれの発熱抵抗素子に記録
電流を流し、バブル発生によるインク吐出しを行なっ
て、１ラインの記録を行なう。図の点線内は、１つのＩ
Ｃで構成され、複数のＩＣを直列に繋げることで１ライ
ンの駆動を可能とする。

【００２７】図１では、加圧手段として発熱抵抗素子５
の加熱によるバブル形成を想定しているが、圧電素子に
よる加圧、空気流による加圧など、インク滴を吐出可能
な手段であれば、これに限らない。

【００２８】図６は、圧力付与手段として圧電素子を用
いた例を示す図である。圧電素子により、機械的な圧力
パルスを発生させ、インクの吐出しを行なう方法では、
熱の発生を伴わないために電気粘性流体を変質させる可
能性がない。図７は、圧力付与手段に圧電素子を用いた
ときの駆動回路を示す図であり、図７の発熱抵抗体への
端子が圧電素子への端子に起き変わっている以外は図５
と同様である。

【００２９】図８は、記録ヘッド１をスリット４開口面
から見た図である。図１では、基板３ａ，３ｂの表面に
突出した形で電極２を形成しているが、図８のように電
極２を基板３ａ，３ｂ内部に埋め込むように形成する
と、製造は多少困難になるがゴミなどの付着防止に有効
である。図９は、記録ヘッド１のスリット４底部を上か
ら見た図であるが、電極２の形状をこのようにインク６
吐出口付近を狭めた形にすると、より微小なインク滴６
ｃを形成することができ、高解像度な画像を形成するこ
とが可能となる。図１では発熱抵抗素子５を下側の基板
３ｂ上に形成しているが、上側の基板３ａ上に形成して
もスリット４間に形成しても構わない。これらは以降の
実施例に対しても全く同様のことが言える。

【００３０】図１０は、上述の記録ヘッドを用いて記録
装置を構成した例を表す図である。記録装置は、記録ヘ
ッド１０２にインクを補給するインクタンク１０１と、
記録ヘッド１０２を駆動する駆動回路、更に、記録ヘッ
ド前方に記録媒体１０３を表面に巻き付けたドラム１０
４を具備している。

【００３１】装置動作は、従来のインクジェット記録装
置と全く同様である。つまり、記録ヘッド１０２にはイ
ンクタンク１０１よりインクが補給されており、駆動回
路に従って記録ヘッド１０２から吐出されたインク滴
は、ドラム１０４に固定されて、搬送される記録媒体１
０３上に付着し、画像を形成する。

【００３２】次に、第２の実施例について説明する。図
１１は記録ヘッドのスリット４底部を上から見た図であ
り、基板３上の電極２は画素に対応して配置されてい
る。発熱抵抗素子５も画素に対応した配置で、電極２の
奥に位置している。これ以外は図１と同様の構成であ
り、基板３ａ上には基板３ｂ上の電極と対応して電極２
を具備している。

【００３３】図１２を用いて動作原理について説明す
る。図１２は、本発明の第２の実施例にかかる記録ヘッ
ドをスリットの開口面から見た図である。この記録ヘッ
ドは、電圧が印加されていないときは図２と同じ状態で
あり、記録が開始されると、図１２に示すように、先ず
奇数列の電極２に電圧が印加され、電極２間が高粘度イ
ンク６ａとなる。偶数列の電極２間にあるＥＲインクだ
けが低粘度インク６ｂとなり、吐出可能な状態になる。
画像情報により圧力を付与することにより、偶数列の電
極２間にあるインク６ｂのみが吐出される。次に、図１
３に示すように、偶数列の電極２間に電圧を印加する
と、今度は奇数列の電極２間にあるＥＲインクが低粘度
インク６となり、吐出可能な状態となる。同様に画像情
報により圧力が付与された部分のＥＲインクだけが吐出
する。以上２ステップの動作により１ラインの画像が形
成される。

【００３４】本実施例によれば、画素単位に電極２を設
けているために電極２の大きさがそのまま解像度に反映
され、高解像度化しやすくなる。また、第１の実施例よ
りも２倍の記録時間がかかってしまうが、電極２を画素
間に位置させる場合よりも電極２の面積を広く取ること
ができ、高粘度時のインク６ａの、インク滴吐出圧力に
対する抵抗力を大きくすることができる。その結果、画
素間のクロストークをより小さくできるメリットがあ
る。

【００３５】上記実施例では、例えば奇数列がインク吐
出可能な状態にあるとき、奇数列に相当するすべての電
極２は電圧無印加状態にある。ところが必ずしも奇数列
すべての位置でＥＲインク６を吐出させる必要はないの
で、奇数列でも吐出の必要がない位置では電極２に電圧
を印加させるようにすると、奇数列の吐出不要部からの
インク吐出（あるいは流出）を確実に抑えることがで
き、インク吐出部からのバブル発生による圧力に対して
より強い抵抗力を得ることができる。また、各電極２を
このように駆動するとインク吐出の必要な部分だけＥＲ
インク６が低粘度となっているので、発熱抵抗素子５は
必ずしも画素に対応する必要がなくなる。つまり、複数
画素に対して１つの発熱抵抗素子５を割り当てることが
でき、発熱抵抗素子５の数が減ることからコストの軽減
に有利となる。ただし、吐出すべき画素の数や位置によ
り与える圧力が変化するため、それらの条件を考慮し
て、付与エネルギーを最適化するような発熱抵抗素子５
の駆動方法を用いることが必要となる。

【００３６】図１４は、本発明の第２の実施例における
記録ヘッドの駆動回路を示す図である。１つおきの電
極、及び発熱抵抗素子を交互に駆動するため、２つのス
トロボ信号が交互にアクティブになる。また、対応する
発熱素子と、スリット間電極とは、極性が常に逆の関係
になる。つまり、画素形成が必要なときに、スリット間
はインアクティブとなり、インクを低粘度状態にしてお
き、発熱素子をアクティブにしてインク吐出しが行なわ
れる。また、ストロボがインアクティブの状態では、発
熱素子がインアクティブであるが、スリット間電極はア
クティブとなり、インクが高粘度状態となる。このよう
なして、本実施例の動作が実現される。

【００３７】図１５は、一方の電極を境界のない共通電
極７にしたときの構成である。電界が広がるために多少
高粘度時のせん断応力が弱まり、オリフィスが不安定に
なる可能性があるが、共通電極７側の基板製造が容易に
なり製造コストの低下につながる。

【００３８】次に、第３の実施例について述べる。図１
６に示す記録ヘッドは、第３の実施例を表すものであ
り、第２の実施例とほぼ同様の構造であるが、隣接する
２つの電極２間で電界を形成させる点が異なる。ここで
は、この隣接する２つの電極間で粘性変化を行わせ、オ
リフィスを形成する。図１６に示すように、ある電極２
と隣接する電極２とを逆極性とし、両電極２に隣接する
電極２は電界がかからないように隣接電極２と同極性と
する。この図では負極性である。このようにして全電極
２を駆動すると、電圧印加時には２画素おきに吐出可能
な画素、つまり低粘性を示す領域ができる。次に全画素
の極性を１つシフトさせると、図１７に示すように、吐
出可能な画素も隣例えば右方向へシフトする。図１８に
示すように、これをもう一度繰り返すと全画素が１度は
吐出可能な状態を経たことになる。以上３回の動作で１
ラインが記録できる。

【００３９】ただし、このような駆動方法を用いると画
素列の端から１、２番目の画素は他の画素と条件が異な
ってしまう。画素列端では、図１９ないし図２１の３通
りの状態が存在する。最も端の画素は図２０の状態で吐
出可能となるが、一方の壁が高粘度インク６ａ、もう一
方が記録ヘッドの基板３であるため吐出方向がせん断応
力の小さい高粘度インク６ａの方に傾く可能性がある。
また、端から２番目の画素は図２１で吐出可能となる
が、一方の隣接画素が低粘性であるため吐出方向もイン
ク滴の大きさも他の画素と異なってしまう。よって画素
列の両端から２つの画素はインク吐出を行わないように
する方が良い。また、図２１の状態では、他のインク吐
出の影響を受けないようにするため、図２２のように高
粘度状態にしておく方が良い。よってこれら記録ヘッド
端の左右合わせて４画素（８つの電極）はダミーとして
設けるだけにすると、この部分に対応する圧力付与手段
５は不要になる。

【００４０】上記実施例では３回の動作を経て１ライン
記録する駆動方法であるが、上下の電極対１組だけで電
界を形成する場合と違い、より強い電界を形成すること
ができ高粘度時のインク吐出に対する抵抗力を向上させ
ることができる。これにより安定したインク吐出が期待
できる。図２３に示す記録ヘッドは、図１６に示す記録
ヘッドと同様、隣接画素間で電界形成を行うものである
が、すべての電極２が電界形成に寄与するところが、図
１６に示す記録ヘッドと異なる。図２３では、電圧印加
時に上下合わせて４つの電極２が形成する高粘性領域６
ａと隣接する高粘性領域６ａとの間の領域に狭い低粘性
領域６ｂが存在する。この部分がインク吐出領域とな
る。このためインク吐出のための圧力付与手段５は第１
の実施例と同様、電極２間に設けることになる。この例
では２回の動作で１ラインの記録ができるため、記録時
間が図２３に示す例と比較して短くなるとともに、低粘
度領域６ｂが狭くなるため微小画点の形成を行うことが
でき、高解像度化に有利である。

【００４１】次に、第４の実施例について説明する。図
２４は、本発明の第４の実施例にかかる記録ヘッドをス
リット開口面から見た図である。図２４では、スリット
４の一方の基板（この場合は上側基板３ａ）上に画素に
対応した複数の電極２が設けられ、もう一方の基板（こ
の場合は下側基板３ｂ）上には電極が形成されていな
い。この状態において、図１６と同じ駆動を行っても、
第３の実施例と同様の記録が行える。同様にこれを図２
３と同じ駆動を行うと、電圧印加時に図２５のような電
界形成が行われ、図２３と同じ効果が得られる。

【００４２】この実施例は、第３の実施例と同様の効果
が得られるだけでなく、電極等の形成が片方の基板だけ
で済むために製造コストの低下が期待できる。

【００４３】次に、第５の実施例について説明する。図
２６は本発明の第５の実施例による記録ヘッドの斜視図
である。電極２は画素単位で、奥行き方向に２つずつ形
成されている。図２６に示すように、すべての奥行き方
向の２つの電極２（以下、電極ペアと呼ぶ）に対して同
様の極性の与え方をすると、電極ペア間でのみ電界が形
成され、しかも隣接画素に影響しないでオリフィスの形
成が行われる。

【００４４】この実施例では、記録ヘッドの奥行き方向
に電界を形成することと、同一平面の電極２間で電界形
成することから、インク吐出に対してより強い抵抗力を
保持することができる。図２６は、奥行き方向に１組の
電極ペアだけを示したが、奥行き方向に複数組の電極ペ
アを有することで更に強い抵抗力を得ることができる。
また、すべての電極ペアは同様の極性の与えられ方をす
るために、隣接ペアに与える影響が少なく済み、ライン
方向の電極２間距離を短くすることができる。これは解
像度の向上につながる。本実施例は第１、第２および第
４の実施例にも適用できる。

【００４５】次に、第６の実施例について説明する。電
気粘性流体は通常、電界を強くするとせん断応力が大き
くなる特性を有している。図２７は、本発明の第６の実
施例にかかる記録ヘッドを示す図である。図２７に示す
ように、この記録ヘッドでは、上下の電極２間に電圧が
印加されて高粘度インク６ａとなっており、それ以外の
部分は低粘度インク６ｂとなり吐出可能な状態となって
いる。図２７に示すように、上下電極２間の粘度が十分
高いと、２列の電極２間の幅に応じたインク滴６ｃが吐
出する。

【００４６】次に、図２８に示すように、印加電圧を低
下させると、電極２間の粘度は低下し、せん断応力も弱
まる。この状態でインク吐出動作を行うと高粘度化して
いるインク６ａは吐出圧力から影響を受け、低粘度イン
クに近い部分の高粘度インク６ａは低粘度部の移動イン
クに引きずられて、吐出インク滴６ｃに引き込まれる。
その結果、図２８のように印加電圧を低下させると、電
極２間の粘性が強い図２７の場合よりも大きいインク滴
が得られる。

【００４７】以上のように電極２間に印加する電圧を調
節することでインク滴６ｃの大きさを変えることができ
る。また、図２９に示すように、一方の電極２間には高
い電圧を、もう一方の電極２間にはそれにより低い電圧
をかけて、左右の粘性に差を付けると吐出されるインク
滴６ｃは電圧の低い（すなわち粘性の低い）電極２間の
方向に傾いて飛翔する。つまり、画素の両端の電極２に
異なる大きさの電圧を印加することでインク滴６ｃの飛
翔方向（θ）を決定することができる。

【００４８】この実施例では、インク滴６ｃの大きさを
変えることで１画素で多階調表現が可能になると共に、
画素毎のインク滴６ｃの大きさにバラツキがある場合に
は、印加電圧を調節することでバラツキをなくし、安定
した画素形成が実現できる。また、１つのインク吐出手
段で吐出方向を変えることにより、複数位置に画素形成
を行えるため、記録ヘッド内では高精細な電極列を形成
していなくても、解像度の高い画像を得ることができ
る。これは記録ヘッド製造コストの低減にも繋がる。ま
た、１つのインク吐出手段で微妙に画点位置を変えるこ
とができるためスムージング処理を行う上で有効とな
る。

【００４９】次に、第７の実施例を示す。図３０は記録
ヘッドに使用される基板３ｂの一部を上方から見た図で
あり、複数の電極２とその後方に１つの圧力付加手段５
を有している。まず図３１のように電極２のうち１つを
電圧無印加とし、残りの電極２すべてに電圧を印加す
る。この状態で電極２後方の圧力付加手段５をアクティ
ブにすると、電極２一つ分の幅に応じた大きさのインク
滴６ｃが吐出する。同様にして図３２のように、電圧無
印加状態の電極数を増やすと図３１のインク滴６ｃより
も大きいインク滴６ｄが吐出する。このようにして１つ
の圧力付加手段５に対して複数の電極２を設け、電圧無
印加状態の電極数を変化させることでインク滴６ｃの大
きさを調節することができる。つまり階調記録が可能と
なる。この実施例は高解像度化には不向きであるが、各
電極へのＯＮ／ＯＦＦの信号で階調を制御できるため、
安定した階調画像が得られるメリットがある。

【００５０】次に、第８の実施例を示す。図３３は本実
施例ににかかる記録ヘッドの斜視図である。記録ヘッド
はスリット４を形成するインク保持部材３とその内部に
均一な電極層８を有し、電気粘性流体を含むインク６が
満たされている。記録ヘッド奥には画素に対応した圧力
付加手段５を具備し、スリット４上部にはある距離をお
いてイオン供給手段９を具備する。イオン供給手段９は
内部のイオン発生位置が画素間に相当するようにライン
状に並べられている。また、導電層８は接地されてい
る。本実施例の動作を次に示す。まず図３４のように、
イオン供給手段９からオリフィス形成イオン３０例えば
プラスイオンが供給されると、図３５に示すように、上
側の基板３ａの上にオリフィス形成イオン３０が付着し
てスリット４間に電界が形成される。この電界によって
スリット４内のインク６は高粘性インク６ａとなりオリ
フィスを形成する。像形成の動作は第１の実施例と同様
で圧力付加手段５に画像信号を投入することで行われ
る。オリフィスを消滅させるときは、図３６に示すよう
に、イオン供給手段９からオリフィス消滅イオン３１例
えばマイナスイオンを供給し、上側基板３ａ上に付着し
ているオリフィス形成イオン３０を相殺する。。その結
果スリット４間には電位差がなくなり、図３３に示すよ
うな初期状態に戻すことができる。

【００５１】本実施例はスリット４内部に電極のパター
ン構造を持たないために、製造が格段に容易になる。ま
たゴミ等が付着する可能性がほとんどなくなる。更に、
イオン供給は最初のオリフィス形成と電源オフ時のオリ
フィス消滅だけに行われ、その間はエネルギーの供給を
必要としないため消費電力が少なくて済む。本実施例は
供給イオン量を調節することで第６の実施例にあった階
調記録、あるいはインク吐出方向の可変動作を行うこと
も可能である。上記実施例では下側基板３ｂ上全面に導
電層８を設けたが、必ずしもその必要はなくイオンが供
給される領域に相当する位置に導電層８が存在すればよ
い。また、上記実施例ではイオンを供給した位置の真下
のインクが高粘度化するが、逆の動作も可能である。す
なわち、共通電極８に予め電圧を与えてスリット４間に
電界を形成しスリット４内全体を高粘度化する。次にイ
オン供給手段９でイオンを振りかけると、イオンの照射
を受けて共通電極と同電位になった部分だけがインクが
低粘度となる。つまり、イオン供給を受けた部分がイン
ク滴吐出可能となる。図３４ないし図３６では、オリフ
ィス形成イオン３０がプラスイオン、オリフィス消滅イ
オン３１がマイナスイオンとしているが、逆であっても
構わない。

【００５２】次に、第９の実施例を示す。図３７は、本
発明の第９の実施例の記録ヘッドの動作を説明するため
の図であり、図示するように、電気粘性流体を含む溶液
４０中には、電気粘性流体と互いに混合しない染料また
は顔料から成る着色材４１が含まれている。例えば、電
気粘性流体４０が親油性であれば着色材４１は親水性
を、電気粘性流体４０が親水性であれば着色材４１とし
て親油性の物質を用いる。電源投入後、各電極２間に電
圧が印加されると電極２間の電気粘性流体４０は高粘度
状態となり、電極２間に電気粘性粒子による柱を形成す
る。このとき、電気粘性流体４０と分離状態にある電極
２間の着色材４１は、図３８に示すように、電極２の存
在しない領域に排除される。つまり電圧印加時には、電
極２間は電気粘性流体４０が、電極２の存在しない領域
は着色材４１が支配的となる。この状態で圧力付加手段
５により加圧を行うと、電極２の存在しない領域にあ
る、大部分が着色材４１である液滴が、吐出して画点を
形成する。電気粘性流体４０を着色材４１とは、予め同
じ容器に保持して記録ヘッドに補給しても良いし、別々
の容器で保持しそれぞれ適度な量を記録ヘッドに補給す
るようにしても良い。

【００５３】本実施例では次のようなメリットがある。
電気粘性流体４０をそのまま画素形成物質として用いる
と、カラー記録ではＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫの４色の溶液か、
あるいは着色可能な無色透明な溶液を電気粘性流体４０
として用意する必要がある。ところが本実施例では電気
粘性流体４０は画素形成に寄与しないので、基本的に色
は何であっても構わない。また、本発明においては電圧
印加時の粘度が高ければ高いほど効果的であるが、電圧
印加時に高い粘度を示す電気粘性流体４０は一般的に電
圧無印加時の粘度も高くなってしまう。するとインク吐
出に要するエネルギーが大きくなり消費電力が上がるな
どデメリットを招く。そこで本実施例のように画素形成
物質を別に設け、なるべく低粘性の物質を用いると、電
極２が存在しない領域は（特に電圧を印加した状態で
は）粘性が低くなり、インク吐出が容易な状態となる。
つまり、電気粘性流体４０の電圧無印加時の特性をそれ
ほど気にしなくて済むようになる。このようにオリフィ
ス形成を電気粘性流体４０、画点形成を着色材４１に機
能分離すると、電気粘性流体４０に対する要求機能を減
らすことができ、材料の選択範囲が広がる。

【００５４】次に、第１０の実施例について説明する。
この記録装置は、図３９に示すように、発熱体１０７と
フィルタ１０８を有する固体インク保持部１１１と、固
体インク、液状化インク１０７を保持するインクタンク
１０１と、圧力付与手段１０４と発熱体１０５を有する
記録ヘッド１０２、記録ヘッド１０２を駆動する駆動回
路、さらに、記録ヘッド１０２前方に表面に記録媒体１
０３を固定した記録ドラム１０４とを具備する。図４０
は、記録ヘッド１０３の拡大図である。記録ヘッド１０
３は、２つの基板からなり、内部に画素に対応した発熱
抵抗素子５３を有する。インクタンク１０１では、固形
のインク１０７を発熱体１０６によって液状化し、フィ
ルタ１０８を通してインクタンク１０１のインク溜に液
状化インク１０７を供給し、さらに、記録ヘッド１０２
内部へ補給する。記録ヘッド１０２内部では加熱部１０
５で熱供給してインクを液状に保つ。電源投入当初は、
インクタンク１０１内部の発熱体１１０と、記録ヘッド
１０２内部の発熱体１０５及び発熱抵抗素子５３に対し
てインク１０７が液状化するのに十分なエネルギーを与
えて、記録ヘッド１０２内のインク１０７を全て液状化
させ、記録ヘッド１０２内に液状のインク１０７を満
す。

【００５５】次に、記録ヘッド１０２先端の発熱抵抗素
子５３に与えるエネルギーを減少させて、発熱素子５３
の周辺部分のインクだけが液状化している状態を形成す
る。このようにすると、図４１に示すように、記録ヘッ
ドのライン方向の発熱抵抗素子５３間はインクが固化し
た状態となる。つまり、固化したインク６０が“壁”と
なって、個別ノズルが形成されたのと同じ状態となる。
次に圧力付加手段５によって液状インク６１に圧力を与
えると、対向した電極２間からのみインク滴が吐出す
る。

【００５６】この実施例では、固形インク６０でオリフ
ィスを形成するために、より強い剪断応力を得ることが
でき、確実なインク吐出を行うことが可能となる。ま
た、イン６０の色は選択範囲が広くカラー化に有利であ
る。

【００５７】図４２は、第１０の実施例における駆動回
路の一例を示す図である。電源が投入されてスタート信
号が入力されると、スリット内の基板上の全発熱抵抗素
子にアクティブとなり、発熱が行なわれる。発熱によ
り、個別ノズルが形成されると、第１の実施例と同様の
原理で画像信号に応じて圧電素子に記録電圧が加わり、
画素の形成が行なわれる。

【００５８】以上説明したように、第１の実施例ないし
第１０の実施例は、インクの目詰まりが生じにくく、記
録ヘッドの構造が簡単でインク吐出機構が容易であり、
さらには画素間のクロストークがほとんどない、ライン
化に有利な記録装置を提供する。また、各実施例につい
てその利点をまとめると次のようになる。

【００５９】第１の実施例による記録装置では、インク
自体で個別のオリフィスを可逆的に形成することができ
るため、スリット構造であるにも関わらずインク吐出時
の隣接画素への影響を軽減することができる。また、ス
リット構造であるのでインクの目詰まりが起きにくいの
は勿論のこと、オリフィスの形成が可逆的に行われるた
め、たとえ、ＥＲインクの高粘度部にゴミなどの付着物
が生じてもいずれは電界解除により低粘度となるのでゴ
ミが固着する心配はない。さらに、記録ヘッドは電極列
を基板に形成させ、２枚の基板を張り合わせるだけで作
製できるため、製造が容易で低コスト化に有利である。
この結果、記録ヘッドのライン化が容易になる。また、
スリットジェット方式の１つである静電吸引方式に特有
の記録媒体裏面の対向電極も設ける必要がない。電圧印
加による粘性変化は記録装置の動作時だけ行えばよく、
粘性変化の応答性は装置の立ち上げ時間だけに影響す
る。つまり高速の応答性を必要としないため、電気粘性
流体の材料の選択範囲が広いというメリットもある。ま
た、電極を基板内部に埋め込むことでゴミの付着を更に
抑えることができる。

【００６０】第２の実施例による記録装置では、画素単
位に電極を設けているために電極の大きさがそのまま解
像度に反映されるため、高解像度化しやすくなる。ま
た、電極を画素間に位置させる場合よりも電極の面積を
広く取ることができ、高粘度時のインクの、インク滴吐
出圧力に対する抵抗力を大きくすることができる。その
結果、画素間のクロストークをより小さくできるメリッ
トがある。また、インク滴吐出が不要な位置にあるイン
クをすべて高粘度化すると、圧力付与手段は必ずしも画
素数分設ける必要がなくなり、製造コストの低減に寄与
する。更に一方の基板上の電極をパターンのない共通電
極とすることもでき、これによっても製造は容易にな
る。

【００６１】第３の実施例による記録装置では、同一平
面上で電界を形成することから、より強い電界形成が行
われ高粘度時のインク吐出に対する抵抗力を向上させる
ことができる。これにより画素間のクロストークが軽減
しより安定したインク吐出が期待できる。

【００６２】第４の実施例による記録装置では、電極な
どのパターン形成が片方の基板だけで済むために製造コ
ストの低下が期待できる。

【００６３】第５の実施例による記録装置では、記録ヘ
ッドの奥行き方向に電界を形成することと、同一平面の
電極間で電界形成することから、インク吐出に対してよ
り強い抵抗力を保持することができる。また、隣接画素
に与える影響が少なく済み、ライン方向の電極間距離を
短くすることができ、解像度の向上につながる。

【００６４】第６の実施例による記録装置では、吐出イ
ンク滴の大きさを変えることで１画点で多階調表現が可
能になると共に、画点毎のインク滴の大きさにバラツキ
がある場合には、印加電圧を調節することでバラツキを
なくし、安定した画素形成が実現できる。また、１つの
インク吐出手段で吐出方向を変えることにより複数位置
に画素形成を行えるため、記録ヘッド内では高精細な電
極列を形成していなくても、解像度の高い画像を得るこ
とができる。これは記録ヘッド製造コストの低減にも繋
がる。また、１つのインク吐出手段で微妙に画点位置を
変えることができるためスムージング処理を行う上で有
効となる。

【００６５】第７の実施例による記録装置では、１つの
圧力付加手段に対して複数の電極を設け、電圧無印加状
態の電極数を変化させることでインク滴の大きさを調節
することができる。つまり階調記録が可能となる。各電
極へのＯＮ／ＯＦＦの信号で階調を制御できるため、安
定した階調画像が得られるメリットがある。

【００６６】第８の実施例による記録装置では、イオン
供給手段からの発生するイオンによりインクの粘性変化
を起こさせるため、スリット内部に電極のパターン構造
が不要となり、記録ヘッドの製造が格段に容易になる。
またゴミ等が付着する可能性がほとんどなくなる。更に
イオン供給は最初のオリフィス形成と電源オフ時のオリ
フィス消滅だけに行われ、その間はエネルギーの供給を
必要としないため消費電力が少なくて済む。また、供給
イオン量を調節することで階調記録、あるいはインク吐
出方向の可変動作を行うことも可能となる。

【００６７】第９の実施例による記録装置では、オリフ
ィス形成を電気粘性流体、画素形成を着色材にそれぞれ
負わせる機能分離をしているため、電気粘性流体は画素
形成に寄与しない。そのため、電気粘性流体の色は何で
あっても構わないし、電圧を印加しない時の粘性がそれ
ほど低くなくても構わない。つまり、電気粘性流体に対
する要求機能を減らすことができ、材料の選択範囲が広
がる。

【００６８】第１０の実施例による記録装置では、固形
インクでオリフィスを形成するために、より強いせん断
応力を得ることができ、画素間のクロストークが少なく
確実なインク吐出を行うことが可能となる。また、イン
クの色は選択範囲が広くカラー化に有利である。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、インクの目詰まりが生
じにくく、記録ヘッドの構造が簡単でインク吐出機構が
容易であり、さらには画素間のクロストークがほとんど
ない、ライン化に有利なインクジェット記録装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例にかかる記録ヘッドの
構造を表す概略図

【図２】 本発明の第１の実施例にかかる記録ヘッドの
動作を説明するための図

【図３】 本発明の第１の実施例にかかる記録ヘッドの
動作を説明するための図

【図４】 本発明の第１の実施例にかかる記録ヘッドの
動作を説明するための図

【図５】 本発明の第１の実施例にかかる記録ヘッドの
駆動回路図

【図６】 本発明の第１の実施例のかかる記録ヘッド変
形例を示す図

【図７】 図７に示す記録ヘッドの駆動回路図

【図８】 本発明の第１の実施例にかかる記録ヘッドの
変形例を示す概略図

【図９】 本発明の第１の実施例に用いられる電極の変
形例を示す概略図

【図１０】 本発明の記録装置の一例を示す概略図

【図１１】 本発明の第２の実施例にかかる記録ヘッド
の構造を表す概略図

【図１２】 本発明の第２の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図１３】 本発明の第２の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図１４】 本発明の第２の実施例にかかる記録ヘッド
の駆動回路図

【図１５】 本発明の第２の実施例に用いられる電極の
変形例を示す概略図

【図１６】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図１７】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図１８】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図１９】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２０】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２１】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２２】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２３】 本発明の第３の実施例にかかる記録ヘッド
の変形例を示す図

【図２４】 本発明の第４の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２５】 本発明の第４の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２６】 本発明の第５の実施例にかかる記録ヘッド
を示す概略図

【図２７】 本発明の第６の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２８】 本発明の第６の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図２９】 本発明の第６の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図３０】 本発明の第７の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図３１】 本発明の第７の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図３２】 本発明の第７の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図３３】 本発明の第８の実施例にかかる記録ヘッド
の概略図

【図３４】 図２８の記録ヘッドの動作を説明するため
の図

【図３５】 図２８の記録ヘッドの動作を説明するため
の図

【図３６】 図２８の記録ヘッドの動作を説明するため
の図

【図３７】 本発明の第９の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図３８】 本発明の第９の実施例にかかる記録ヘッド
の動作を説明するための図

【図３９】 本発明の記録装置の他の一例を示す概略図

【図４０】 本発明の第１０の実施例に用いられる記録
ヘッドの一部を示す概略図

【図４１】 本発明の第１０の実施例に用いられる記録
ヘッドの動作を説明するための図

【図４２】 本発明の第１０の実施例に用いられる記録
ヘッドの駆動回路図

【符号の説明】

２…個別電極、４…スリット、５…圧力付与手段、６…
ＥＲインク、６ａ，４０ａ…高粘度状態のＥＲインク、
６ｂ，４０ｂ…低粘度状態のＥＲインク、６ｃ，６ｄ…
吐出インク滴、９…イオン供給手段、３０…オリフィス
形成イオン、３１…オリフィス消滅イオン、４１…着色
材、５１…インク供給手段、６０…固化状態の相変化イ
ンク、６１…液状の相変化インク。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気粘性流体を含む液体インクを保持す
   る手段と、前記液体インクに部分的に電界をかけ、前記
   液体インクに高粘度な領域と低粘度な領域とを形成する
   手段と、前記低粘度な領域の液体インクを吐出させる手
   段とを具備す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】 第１の基板及び該第１の基板に間隔をお
   いて対向して設けられた第２の基板により形成され、少
   なくとも１つの開口端を有するスリット状のインク保持
   手段と、該インク保持手段に保持され、電気粘性流体を
   含む液体インクと、前記第１の基板上に、前記開口端か
   ら基板に平行に伸びるようにかつ各画素を挟むような間
   隔で配列された複数の電極と、前記複数の電極に電圧を
   印加し、これらの電極に対応する部分の前記液体インク
   を高粘度化するための駆動手段と、各画素に対応して設
   けられ、画素信号に応じて前記駆動手段により高粘度化
   されていない前記液体インクを前記インク保持手段か
   ら、吐出させるため前記液体インクに圧力を付与する圧
   力付与手段とを具備することを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。
3. 【請求項３】 第１の基板及び該第１の基板に間隔をお
   いて対向して設けられた第２の基板により形成され、少
   なくとも１つの開口端を有するスリット状のインク保持
   手段と、該インク保持手段に保持され、電気粘性流体を
   含む液体インクと、前記第１の基板上に、前記開口端か
   ら基板に平行に伸びるように所定の間隔で配列された複
   数の電極と、前記液体インクを前記インク保持手段か
   ら、吐出させるため前記液体インクに圧力を付与する圧
   力付与手段と、画像信号に応じて、インクを吐出させる
   べきでない部分に対応する前記電極に電圧を印加するた
   めの駆動手段とを具備することを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
4. 【請求項４】 第１の基板及び該第１の基板に一定の間
   隔をおいて対向して設けられた第２の基板により定義さ
   れ、かつ一開口端を有するスリット状のインク担持手段
   と、該インク担持手段内の第１の基板上に設けられ、該
   開口端から基板に平行に延びるように所定の間隔で配列
   された複数の電極または均一な電極層と、該インク担持
   手段上に設けられ、第２の基板に電荷を供給する手段
   と、該インク担持手段内のインクを加圧する圧力付与手
   段とを具備し、該インクとして電気粘性流体を含む液体
   インク使用するインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 第１の基板及び該第１の基板に一定の間
   隔をおいて対向して設けられた第２の基板により定義さ
   れ、一開口端を有するスリット状のインク担持手段と、
   該インク担持手段内の第１の基板上に、該開口端から基
   板に平行に延びるように所定の間隔で配列された複数の
   発熱抵抗体と、該インク担持手段内のインクを加圧する
   圧力付与手段と、発熱抵抗体を含み、該インク担持手段
   にインクを供給するインク供給手段とを具備し、該イン
   クとして常温で固化、加熱により液化する相変化物質を
   使用するインクジェット記録ヘッド。