JPH09150517A - インクジェット式ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの吐出を付勢する記録電極によらずイ
ンクの飛翔方向精度を向上すること。 【解決手段】 帯電されたトナー粒子を含むインク７を
貯留するインクチャンバ１と、このインクチャンバ１と
外部とを連通する吐出開口部８と、この吐出開口部８に
記録紙６を介して対向する対向電極５と、吐出開口部８
の長手方向に並設された複数の記録電極２，２，…と、
この複数の記録電極２，２，…の外側に配置されたダミ
ー電極３Ｒ，３Ｌと、トナー粒子を吐出開口部８に電気
泳動させる泳動電極４と、各電極４，２，３Ｒ，３Ｌに
それぞれ各別の所定の電圧を設定する電圧設定部１５と
を備えている。そして、電圧設定部１５が、複数の記録
電極２，２，…のうち隣接する２以上の記録電極に同時
に吐出電圧１３を設定する場合には、当該２以上の記録
電極の両脇に隣接する記録電極２又はダミー電極３に同
時に補助電圧１４を設定する補助電圧設定機能を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
ヘッド装置に係り、特に、電界の作用により吐出させた
インクを記録紙に付着させ記録を行うインクジェット式
ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来例が特開平２−６７１４３
号公報に開示されている。この公報記載のものは、図５
（ａ）に示すように、複数のインクの噴射口６６を有
し、これら噴射口６６の内部には、液体インクに静電力
を作用させ吐出させる記録電極５２がそれぞれ装備され
ている。また、複数の噴射口６６が並設されているヘッ
ド本体の長手方向において当該複数の噴射口６６の両脇
には、それぞれダミー電極５３が配置されている。そし
て、所定の記録電極５２に電圧が印加されると、当該記
録電極５２と接地された対向電極５５との間に電界を生
じ、この電界の作用を受けて噴射口６６からインク滴６
２が吐出され、対向電極５５に向かって飛翔する。具体
的には、電界中における導電性または誘電性の液体イン
クに働く静電力を利用したもので、記録電極５２と対向
電極５５との間に発生する電界により、液体インクが静
電誘導または分極作用により記録電極５２上に蓄積され
てゆく。この結果、蓄積された液体インクに働くクーロ
ン力により液体インクが対向電極５５方向に引っ張られ
る。そして遂にクーロン力が液体インクの表面張力に打
ち勝つと、インク滴６２が吐出される。飛翔したインク
滴６２は、対向電極５５に到達する前に記録紙に付着し
印字が行われる。

【０００３】この際、並設された記録電極のうち一番外
側の記録電極５２とこれに隣接する内側の記録電極５２
から同時にインク吐出を行う場合は、当該外側の記録電
極５２による形成電界にばらつきを生じ、インクの飛翔
方向に誤差を生じるので、図５（ｂ）に示すように、ダ
ミー電極５３にも同時に電圧を印加することにより、ダ
ミー電極５３が形成する両端部の電界を除き記録電極に
よる形成電界（電気力線６５）が一様となるようにし、
これにより、インク滴６２の吐出方向の直進性を確保す
ると共に、インクジェットヘッドの両端部の噴射方向精
度を向上させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の従来例にあっては、連続して並ぶ複数ドットを
記録する場合、即ち、隣接する任意の複数の記録電極に
同時に吐出電圧を印加する場合において、これらの複数
の記録電極がダミー電極と隣接していなければ、両端の
記録電極による形成電界は、上記従来例においてダミー
電極が無い場合と同様に形成方向のばらつきを生じ、イ
ンクの飛翔方向や飛翔量にムラを生じてしまうという不
都合があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、インクの吐出を付勢する記録電極によら
ずインクの飛翔方向精度を向上するインクジェット式ヘ
ッド装置を提供することを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、帯電されたトナー粒子を
含むインクを貯留するインクチャンバと、このインクチ
ャンバと外部とを連通する吐出開口部と、この吐出開口
部に記録紙を介して対向する接地された対向電極と、吐
出開口部の長手方向に所定間隔を隔てて並設された複数
の記録電極と、この複数の記録電極の外側に配置された
ダミー電極と、インクチャンバに併設されトナー粒子を
吐出開口部に電気泳動させる泳動電極と、複数の記録電
極，ダミー電極及び泳動電極にそれぞれ各別の所定の電
圧を設定する電圧設定部とを備えている。そして、電圧
設定部が、複数の記録電極のうち隣接する２以上の記録
電極に同時に吐出電圧を設定する場合には、当該２以上
の記録電極の両脇に隣接する記録電極又はダミー電極に
同時に補助電圧を設定する補助電圧設定機能を備えてい
る、という構成を採っている。

【０００７】本発明では、電圧設定部により、各記録電
極への印加電圧が吐出電圧，補助電圧，待機電圧（０
〔Ｖ〕）の３つから選択的に設定される。上位装置によ
り２以上の記録電極から同時にインク吐出を行うことが
決定されると、電圧設定部１５は、インク吐出を同時に
行うべき記録電極のなかに隣接するものがあるか否かを
判断する（ステップＳ１）。インク吐出を行うべき記録
電極のなかに隣接するものがある場合は、当該隣接する
２以上の記録電極の両脇に更に隣接する記録電極２又は
ダミー電極３Ｒ（３Ｌ）に補助電圧１４（Ｖｓｐ
〔Ｖ）〕を印加する（ステップＳ２）。そして、これと
ほぼ同時にインク吐出を行うべき全ての記録電極に吐出
電圧１３（Ｖｅｊ〔Ｖ〕）を印加する（ステップＳ
３）。一方、インク吐出を行うべき記録電極の中に隣接
するものがない場合は、補助電圧１４を印加せずに所定
の記録電極に吐出電圧１３を印加する（ステップＳ
３）。

【０００８】請求項２記載の発明では、上記ダミー電極
が、記録電極と同一面に形成されている、という構成を
採っており、請求項３記載の発明では、上記電圧設定部
の設定する補助電圧は、吐出開口部からトナー粒子の吐
出を生じない程度に設定されている、という構成を採っ
ている。これらにより、前述した目的を達成しようとす
るものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図３に基づいて説明する。

【００１０】図１乃至図２に示すインクジェット式ヘッ
ド装置は、帯電されたトナー粒子を含むインク７を貯留
するインクチャンバ１と、このインクチャンバ１と外部
とを連通する吐出開口部８と、この吐出開口部８に記録
紙６を介して対向する接地された対向電極５と、吐出開
口部８の長手方向に所定間隔を隔てて並設された複数の
記録電極２，２，…と、この複数の記録電極２，２，…
の外側に配置されたダミー電極３Ｒ，３Ｌと、インクチ
ャンバ１に併設されトナー粒子を吐出開口部８に電気泳
動させる泳動電極４と、複数の記録電極２，２，…，ダ
ミー電極３Ｒ，３Ｌ及び泳動電極４にそれぞれ各別の所
定の電圧を設定する電圧設定部１５とを備えている。こ
のうち、電圧設定部１５は、複数の記録電極２，２，…
のうち隣接する２以上の記録電極に同時に吐出電圧１３
を設定する場合には、当該２以上の記録電極の両脇に隣
接する記録電極２又はダミー電極３Ｒ（３Ｌ）に同時に
補助電圧１４を設定する補助電圧設定機能を備えてい
る。

【００１１】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て、インクチャンバ１は、誘電体である基台１ａと、こ
の基台１ａ上に覆い設けられた同じく誘電体のカバー部
材１ｂとの間に設けられている。カバー部材１ｂには、
外部のインクタンクとチューブ管路を介して接続された
インク供給口１０及びインク排出口１１とが設けられて
いる。インクタンクとの間を繋ぐチューブ管路にはポン
プが併設され、インクチャンバ１内のインク７は１ｃｍ
Ｈ₂ Ｏ程度の負圧が付与された状態で強制的に循環され
るようになっている。

【００１２】複数の記録電極２，２，…及びダミー電極
３Ｒ，３Ｌは、基台１ａ上の同一面に複数平行に形成さ
れている。これら記録電極２，２，…及びダミー電極３
Ｒ，３Ｌは、Ｃｕ、Ｎｉ等の導電性材料を電鋳で帯状に
形成したものであり、その幅は５０μｍ程度に設定され
ている。また、隣接する記録電極２，２，…又はダミー
電極３Ｒ，３Ｌ間の配置幅は、それぞれ３００ｄｐｉピ
ッチ即ち８５〔μｍ〕間隔で配置されている。

【００１３】泳動電極４は、導電性材料で平板状に形成
され、インクチャンバ１の内壁のインク吐出方向とは反
対側に固定されている。

【００１４】対向電極５は、記録電極２，２，…の延長
上に配置され、抵抗器を介して接地されている。この対
向電極５と吐出開口部８との間には、当該対向電極５と
接するように記録紙６が配設されている。この記録紙６
は、図１の上下方向に搬送されるようになっている。

【００１５】インク７は、石油系有機溶媒（イソパラフ
ィン）に帯電制御剤とともに着色した熱可塑性樹脂の微
粒子、いわゆるトナーを分散したもので、トナーはゼー
タ電位により正極性に見かけの帯電がなされているもの
である。

【００１６】吐出開口部８は、基台１ａとカバー部材１
ｂとの間の隙間としてスリット状に形成されている。吐
出開口部８は、複数の流路壁９，９，…によって複数の
メニスカス形成部に分割されており、各流路壁９，９，
…は、記録電極２，２，…又はダミー電極３Ｒ，３Ｌと
対応する位置にそれぞれ配置されている。複数の流路壁
９は、吐出開口部８を分割するのみであって、インクチ
ャンバ１の内部では、全てのメニスカス形成部が連通さ
れている。

【００１７】電圧設定部１５は、泳動電極４にインク７
中のトナー粒子と同極性の電圧を常時印加する機能と、
記録電極２に吐出電圧１３（Ｖｅｊ〔Ｖ〕），補助電圧
１４（Ｖｓｐ〔Ｖ〕）又は待機電圧０〔Ｖ〕を所定条件
に基づいて選択的に印加する機能と、ダミー電極３Ｒ，
３Ｌに補助電圧１４又は待機電圧０〔Ｖ〕を所定条件に
基づいて選択的に印加する機能とを備えている。泳動電
極４に印加される電圧は、吐出開口部８からインク滴１
２の吐出を生じない程度でなるべく高い値に設定される
ことが望ましい。また、吐出電圧１３は、インク７中の
トナー粒子と同極性の電圧であり、記録電極２に印加さ
れることによって吐出開口部８からインク吐出を生じる
ように設定された電圧である。一方、補助電圧１４は、
記録電極２又はダミー電極３Ｒ，３Ｌに印加されても、
吐出開口部８からインク滴１２の吐出を生じない程度で
なるべく高めの値に設定する。ここで、記録電極２又は
ダミー電極３Ｒ，３Ｌに印加する電圧を選択するための
所定条件については後述する。

【００１８】次に、本実施形態の全体動作を図２乃至図
４に基づいて説明する。

【００１９】装置全体を稼動状態に設定すると、インク
チャンバ１内のインク７の循環が開始され、吐出開口部
８の流路壁９間には複数のインクメニスカスが形成され
る。そして、泳動電極４に、電圧設定部１５より所定の
電圧が印加されると、インク７の電位も泳動電極４と同
電位に設定され、当該インク７中のトナー粒子は、吐出
開口部８に電気泳動し、メニスカス部に集中する。そし
て、インク吐出を行うべき記録電極２が決定されると、
電圧設定部１５は、当該記録電極２に吐出電圧１３（Ｖ
ｅｊ〔Ｖ〕）を印加する。これにより、当該記録電極２
に対応して配置された流路壁９の両側からメニスカスが
インク吐出方向に凸状に引き出され、その先端に更にト
ナー粒子が集中してゆく。そして、一群となったトナー
粒子に作用するクーロン力がインク７の表面張力に打ち
勝つと、記録電極２の配置位置からその延長線上にイン
ク滴１２が吐出される。このインク滴１２は、その構成
成分のほとんどが一群のトナー粒子であり、これに幾ら
かのインク液分が伴っている。

【００２０】吐出されたインク滴１２は、記録紙６上に
付着し、当該記録紙６表面にはインク滴１２中のトナー
粒子のみが残留する。記録紙６に付着したトナー粒子は
定着部に搬送された後加熱定着され、これにより記録が
行われてゆく。このように、インク７中のトナー粒子を
主成分としてドットを形成するため、従来のインクジェ
ット方式の不都合であった記録紙６上のニジミ等が発生
せず、電子写真方式並の高印字品質を行うことができ
る。

【００２１】次に、２以上の記録電極２から同時にイン
ク吐出を行うべき場合の電圧設定部１５の動作を図４に
基づいて詳述する。

【００２２】上位装置により２以上の記録電極から同時
にインク吐出を行うことが決定されると、電圧設定部１
５は、インク吐出を同時に行うべき記録電極のなかに隣
接するものがあるか否かを判断する（ステップＳ１）。
インク吐出を行うべき記録電極のなかに隣接するものが
ある場合は、当該隣接する２以上の記録電極の両脇に更
に隣接する記録電極２又はダミー電極３Ｒ（３Ｌ）に補
助電圧１４（Ｖｓｐ〔Ｖ）〕を印加する（ステップＳ
２）。そして、これとほぼ同時にインク吐出を行うべき
全ての記録電極に吐出電圧１３（Ｖｅｊ〔Ｖ〕）を印加
する（ステップＳ３）。一方、インク吐出を行うべき記
録電極の中に隣接するものがない場合は、補助電圧１４
を印加せずに所定の記録電極に吐出電圧１３を印加する
（ステップＳ３）。

【００２３】例えば図３（ａ）において、４つの記録電
極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからインク吐出を行う場合に
は、これらの両脇に隣接するダミー電極３Ｒと記録電極
２ｅに補助電圧１４が印加されると共に、記録電極２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに吐出電圧１３が印加される。こ
れにより、記録電極２ａの形成電界（電気力線１６）の
みならず、記録電極２ｄによる形成電界の分布も記録電
極２ｂ，２ｃの形成電界の分布とほぼ一様になる。この
ため、図３（ｂ）に示すように、各記録電極２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄの位置から吐出されたインク滴１２の直
進性をそれぞれ確保することができる。

【００２４】また、以上の作用効果は任意の隣接した記
録電極２，２，…からインク滴１２を吐出した場合でも
同様であり、インク吐出を行う隣接した記録電極のうち
両端の記録電極から吐出されるインク滴１２とその間の
記録電極から吐出されるインク滴１２との滴量及び方向
性のバラツキを抑制することができる。

【００２５】これに加え、本実施形態では、ダミー電極
３Ｒ，３Ｌを複数の記録電極２，２，…と同一面に形成
するので、複数の記録電極２，２，…とダミー電極３
Ｒ，３Ｌとをフォトリソグラフィー等の手法により同時
形成することができ、製造工程の簡略化を図ることがで
きる。また、補助電圧１３は、吐出開口部８からインク
吐出を生じない程度に設定されているので、ダミー電極
３Ｒ，３Ｌをインクチャンバ１内に設けても、当該ダミ
ー電極３Ｒ，３Ｌによる不慮のインク吐出を防止するこ
とができる。

【００２６】ここで、本実施形態によらず、インク吐出
を行う時には、インク吐出を行わない全ての記録電極及
びダミー電極に補助電圧１４を印加するように構成して
も良い。この場合、インク吐出を行う記録電極の組み合
わせによらず、全てのインク吐出方向のばらつきを有効
に抑制することができる。また、単一の記録電極２に吐
出電圧１３を印加する場合でも、その両脇の吐出電極２
又はダミー電極３Ｒ，３Ｌに補助電圧１４を印加するよ
うに構成しても良い。この場合、単一の記録電極２から
吐出されるインクの指向性をより向上させることができ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、電圧設定部が、複数の記録電極
のうち隣接する２以上の記録電極に同時に吐出電圧を設
定する場合には，当該２以上の記録電極の両脇に隣接す
る記録電極又はダミー電極に同時に補助電圧を設定する
ので、任意の連続したドットを記録するにあたり、吐出
を行なう記録電極によらず形成電界の分布を一定にする
ことができ、インク吐出時の滴量や方向性のバラツキを
抑制し精度の高い印字を行うことができる、という従来
にない優れたインクジェット式ヘッド装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるヘッド本体部分の
一部を断面で示した斜視図である。

【図２】図１に示す実施形態の電気系の構成を示す構成
図である。

【図３】図１乃至図２に示す実施形態におけるインク滴
の吐出状態を示す説明図であり、図３（ａ）が各記録電
極に印加される電圧及び記録電極と対向電極との間に形
成される電気力線の様子を示し、図３（ｂ）が吐出され
るインク滴の状態をそれぞれ示す。

【図４】図１乃至図２に示す実施形態において、２以上
の記録電極から同時にインク滴の吐出を行う場合の電圧
設定部の動作を示すフローチャートである。

【図５】従来例を示す構成図であり、図５（ａ）がイン
ク滴の吐出状態を示し、図５（ｂ）が記録電極又はダミ
ー電極と対向電極との間に形成される電気力線の様子を
示す。

【符号の説明】

１ インクチャンバ ２ 記録電極 ３ ダミー電極 ４ 泳動電極 ５ 対向電極 ６ 記録紙 ７ インク ８ 吐出開口部 １３ 吐出電圧 １４ 補助電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯本 仁史 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 萩原 良広 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電されたトナー粒子を含むインクを貯
   留するインクチャンバと、このインクチャンバと外部と
   を連通する吐出開口部と、この吐出開口部に記録紙を介
   して対向する接地された対向電極と、前記吐出開口部の
   長手方向に所定間隔を隔てて並設された複数の記録電極
   と、この複数の記録電極の外側に配置されたダミー電極
   と、前記インクチャンバに併設され前記トナー粒子を前
   記吐出開口部に電気泳動させる泳動電極と、前記複数の
   記録電極，ダミー電極及び泳動電極にそれぞれ各別の所
   定の電圧を設定する電圧設定部とを備えたインクジェッ
   ト式ヘッド装置において、 前記電圧設定部が、前記複数の記録電極のうち隣接する
   ２以上の記録電極に同時に吐出電圧を設定する場合に
   は、当該２以上の記録電極の両脇に隣接する記録電極又
   はダミー電極に同時に補助電圧を設定する補助電圧設定
   機能を備えていることを特徴としたインクジェット式ヘ
   ッド装置。
2. 【請求項２】前記ダミー電極が、前記記録電極と同一面
   に形成されていることを特徴とした請求項１記載のイン
   クジェット式ヘッド装置。
3. 【請求項３】前記電圧設定部の設定する補助電圧は、吐
   出開口部から前記トナー粒子の吐出を生じない程度に設
   定されていることを特徴とした請求項１又は２記載のイ
   ンクジェット式ヘッド装置。