JPH10226074A - インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期保存用の記録用途に適しており、各種の
用紙を自由に選択することができるインクジェット記録
方法及びインクジェット記録装置を提供する。 【構成】 絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中
において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してな
るインクを、画像信号に応じて選択的に電圧を与える記
録電極と対向電極との間の電界により、主にインク中の
トナー粒子を吐出させるインクジェット記録方法におい
て、記録電極と対向電極との間の電界を一定周期で変化
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等の記録装置に係り、特に静電気力を用いたインクジ
ェット記録方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方法にはピエゾ圧電
方式、サーマル（バブル）インクジェット方式、静電加
速方式等がある。このなかで静電気を用いるインクジェ
ット記録は、インクタンクからノズルや多数の電極を有
するスリット状のインク保持部内部にインクを供給し、
ノズルや電極に選択的に高電圧を印加することにより、
開口部先端と近接対向する記録紙に電極近傍のインクを
噴出させ記録するものである。インクは１０⁶ 〜１０⁸
Ω・ｃｍ程度の電気抵抗を有するものが用いられてお
り、一般的には油性溶媒に顔料または染料からなる着色
剤を分散助剤により分散して、抵抗値を調節したものが
使用されている。インクの飛翔原理は、電極に印加され
た高電圧により電極に接するインクに電荷が注入されイ
ンクが電荷を帯び、電界によりインクが噴出されるもの
と解釈されている。従って、インクは通常は帯電してお
らず電圧を印加したときのみ、電極近傍のインクが帯電
され吐出力を得ている。以上の説明から分かるように、
このインクジェット記録方式はインク中の全ての成分
（溶媒、着色剤、分散助剤）が一緒に消費される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット技術は小型で消費電力も小さく、パーソナル分野で
の普及は目覚ましいものがある。しかし、インクジェッ
ト技術には解決しなければならない共通の課題も多い。
第１に、着色成分として染料を用いるため、日光に対す
る褪色が著しく、長期保存用の記録用途には用いること
が困難である。第２に、流動性の高いキャリア液インク
を用いるため、受像体である紙に対してにじみやフェザ
リングと呼ばれる画像不良を生じて、記録紙側にシリカ
や水溶性バインダを塗布した受像紙を用いなければなら
ず、用紙の自由な選択ができないという問題がある。

【０００４】このような問題を解決するものとしてＷ０
９３／１１８６６号公報には、絶縁性液体中に帯電した
色剤粒子を分散してなる記録液を用い、この記録液が供
給される電極にバイアス電圧を印加することにより記録
電極先端近傍にて色剤粒子を凝集させ、この凝集体を絶
縁性液体から用紙等へ向けて分離飛翔させる技術が開示
されている。

【０００５】この技術によれば、にじみ等が少なく、従
来の問題を解決できるものの、非印字の状態が続き、色
剤粒子を凝集させたままの状態が長時間にわたって生じ
ると、記録電極に色剤粒子が固着するという問題があ
る。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、長期保存用の記録用途に適しており、
各種の用紙を自由に選択することができるもので、電極
へ色剤粒子の固着を生じないインクジェット記録方法及
び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】本発明に係るインクジェ
ット記録方法は、絶縁性のキャリア液中に、このキャリ
ア液中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散
してなる記録液を、画像信号に応じて選択的に電圧を与
える記録電極と対向電極との間の電界により、主にイン
ク中のトナー粒子を吐出させるインクジェット記録方法
において、記録電極と対向電極の間の電界を一定周期で
変化させるか、又は記録電極と対向電極の間の電位差を
一定周期で変化させることを特徴とする。

【０００８】この場合に、記録電極と対向電極との間の
電界の変化において電界の向きは同一方向であることが
望ましい。また、記録電極と対向電極との電位差を一定
周期で変化させ、記録電極と対向電極の電位の高低関係
を一定とすることが望ましい。

【０００９】本発明に係るインクジェット記録装置は、
絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中において所
定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなるインク
を、画像信号に応じて選択的に電圧を与える記録電極と
対向電極との間の電界により、主にインク中のトナー粒
子を吐出させるインクジェット記録装置において、記録
電極と対向電極の間の電界を、電界の向きは同一方向で
一定周期に強度を変化させる手段を有する。

【００１０】上記装置において、記録電極と対向電極の
間に一定周期で変化する電界を形成するための電圧を記
録電極に与えることが好ましい。また、上記装置におい
て、記録電極と対向電極の間に一定周期で変化する電界
を形成するための方形波を記録電極に与えることが好ま
しい。

【００１１】また、上記装置において、記録電極と対向
電極の間に一定周期で変化する電界を形成するための記
録電極に与える電圧と、画像信号に応じて記録電極に与
える方形波の電圧とを等しくすることが好ましい。

【００１２】また、上記装置において、記録電極と対向
電極の間に一定周期で変化する電界を形成するための方
形波の電圧と、画像信号に応じて記録電極に与える方形
波の電圧とを等しくし、記録電極と対向電極の間に一定
周期で変化する電界を形成するための方形波のデューテ
ィを３％以上で２０％以下とすることが好ましい。

【００１３】また、上記装置において、記録電極と対向
電極の間に一定周期で変化する電界を形成するための電
圧を対向電極に与えることが好ましい。また、上記装置
において、記録電極と対向電極との間で、一画素を形成
する記録周期内で少なくとも一回は電界を変化させるこ
とが好ましい。

【００１４】さらに、上記装置において、一画素を形成
する記録周期内で画像信号に応じて記録電極に印加させ
る電圧の印加が終了した後、少なくとも一回は記録電極
と対向電極との間で電界を変化させることが好ましい。

【００１５】本発明のインクジェット記録方式において
は、インク中の色材である固形成分が分離して吐出され
るので、耐光性に優れ、長期保存後も画質の劣化を生じ
なくなる。また、記録紙に転写するインクは固形成分が
大部分であるため、用紙の種類に拘らずインクの滲みが
発生せず、各種の用紙を自由に選択使用することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
先ず、インクとして、絶縁性のキャリア液であるイソパ
ラフィン系溶媒（例えば商品名アイソパーＧ、Ｈ、Ｌ／
電気抵抗が１０¹²〜１０¹³Ω・ｃｍ以上）からなる分散
媒（以下、「キャリア液」という）中に０．０１〜５μ
ｍ程度の粒子径で、キャリア液中において所定の極性に
帯電し、少なくとも着色成分を有する樹脂粒子（以下、
「トナー」という）を重量比濃度で１０％以下に分散さ
せたものを用いる。このようなインクは電子写真等で用
いられるキャリア液現像材と基本的に同じであるが、液
の電気抵抗はこれより高いものが要求される。

【００１７】このインクをこの状態でそのまま記録紙に
転写すると、濃度の低い画像しか得られない。この理由
はトナー濃度が上記の値では低く、色材であるトナーの
量が不足するからである。しかし、初期状態でトナー濃
度を高くすると粘度も高まるので、インクの搬送が困難
になってしまう。

【００１８】そこで、本発明のインクジェット記録方式
では以下に述べる構成を採用することにより、インクを
インクタンクから記録ヘッドへ供給し、さらに回収する
搬送の状態では低濃度であり、記録ヘッドから吐出する
直前にトナーを濃縮させ、トナー濃度の高いインクを記
録紙に転写することができるようにした。

【００１９】図１は本発明の実施形態に係るインクジェ
ット記録装置の概要を示す内部透視模式図である。イン
クジェット記録装置１は、イエローＹ、マゼンタＭ、シ
アンＣ、ブラックＢｋの記録ヘッド２，３，４，５から
インクを対向電極を兼ねた転写ベルト６に向けて吐出
し、転写ベルト６上に一旦画像を形成し、その画像を記
録紙Ｐに一括して転写し、記録紙Ｐ上に画像を形成する
ようになっている。

【００２０】各色の記録ヘッド２，３，４，５は、それ
ぞれの色に対応したインクレザヴァー７，８，９，１０
とインク循環機構（Ｙ用のみ図示）を介して連結されて
いる。例えばイエローＹの記録ヘッド２に関しては、イ
ンク供給用ポンプ１１とインク回収用ポンプ１２とを用
いて、チューブ１３，１４を介して記録ヘッド２とイン
クレザヴァー７との間でインクが循環されるようになっ
ている。これらは多色の記録ヘッドにおいても同様であ
る。

【００２１】記録ヘッド２，３，４，５の駆動、制御、
インクの循環、転写ベルト６と記録紙Ｐの搬送の各動作
は、インクジェット記録装置１内の図示しない制御部と
電源とによってそれぞれ行われるようになっている。転
写ベルト６はローラ１５，１６の間に掛け渡され、図示
しない駆動装置によって図中の矢印方向（図中では時計
回り）に搬送駆動される。転写ベルト６の搬送速度と記
録ヘッド２，３，４，５のインクの吐出周波数の同期を
とることで、転写ベルト６上に画像データに応じた画像
を得ることができる。また、記録ヘッド２，３，４，５
のインク吐出点は記録解像度より低い密度で配置されて
いる。このため、転写ベルト６を複数回転搬送しなが
ら、記録ヘッド２，３，４，５を紙面奥行き方向に搬送
することで全面の画像を形成する。

【００２２】最終的に画像が形成される記録紙Ｐの搬送
ユニットは、記録前の記録紙Ｐを保存する記録紙カセッ
ト２０と、カセット２０から記録紙Ｐを一枚づつ取り出
す取り出しローラ２１と、記録紙Ｐを搬送する搬送ロー
ラ群２２と、記録紙Ｐを導くガイド板２３と、転写ベル
ト６上の画像を記録紙Ｐに転写し定着させる定着ローラ
２４と、画像形成後の記録紙Ｐを受け取るトレー２６
と、を備えている。転写ベルト６に画像形成中において
は定着ローラ２４は転写ベルト６から離れている。定着
ローラ２４は転写ベルト６に画像が形成された後にこれ
と接触する。この時、画像の記録紙Ｐへの転写定着を促
進するために、定着ローラ２４はヒータ２８によって予
備加熱され、８０〜２００℃の温度域に温度調節されて
いる。

【００２３】次に、図２を参照しながら記録ヘッド２を
例にとって説明する。記録ヘッド２は、インク供給路５
５と、そのインク供給路面を記録電極５０とする記録電
極基板５１と、インクをインク吐出点３１に導くフィル
ム状の誘電体のインクガイド５２と、を備えている。２
枚の記録電極基板５１の間にはインクガイド５２が挟み
込まれ、インク供給路５５の開口からインクガイド５２
に先端部５２ａが突出している。インクは図中矢印３３
のようにインク供給路開口から外へあふれ出し、記録電
極基板５１の斜面５１ｂを流れ落ちる。また、インク供
給路５５からインクガイド５２を伝わってインク吐出点
３１に達するまでは、インクはインク供給路間の隔壁５
３によって隣接するインク供給路のインクと混じり合わ
ないようになっている。

【００２４】図３は記録ヘッド２，３，４，５を軸に沿
って切断した縦断面図である。インクは、インク供給路
５５の入口から矢印３２の方向にポンプ（図示せず）に
よって供給され、インク供給路５５開口から外へあふれ
出し、斜面を矢印３３方向に流れ落ち、供給インク室５
６に貯まる。さらにインクは、共通インク室５６から矢
印３４の方向へポンプ（図示せず）によって吸い出され
インクレザヴァー７，８，９，１０に回収されるように
なっている。印字動作中はインクは常に流れているの
で、十分な量のトナーをインク吐出点３１に供給するこ
とができるようになっている。また、インク吐出点３１
であるインクガイド５２の先端のメニスカス５７は、イ
ンクの表面張力やインクガイド５２との濡れによりほと
んど静止した状態である。このため、インク吐出点３１
ではメニスカスの振動がなく安定したインク吐出が可能
になる。

【００２５】図４の（ａ）は記録ヘッド２，３，４，５
のインク吐出点近傍の電界と等電位面を模式的に示した
図であり、図４の（ｂ）及び（ｃ）はトナーの挙動をそ
れぞれ模式的に示した図である。

【００２６】先ず、記録電極５０（斜線部）と対向電極
である転写ベルト６との電位の関係を、トナーの帯電極
性を正として説明する。装置の動作が開始し、インクの
吐出を行わない場合は、記録電極５０にはＶ１の電位を
印加し、対向電極（転写ベルト）６にはＶ０の電位を印
加する。前者Ｖ１は後者Ｖ０より大きい（Ｖ０＜Ｖ１）
ので、両電極６，５０間には電位差を生じる。このとき
記録電極基板５１、記録電極５０、対向電極６、インク
メニスカスの形状や誘電率によって、図４の（ａ）に模
式的に示すように等電位線ａと電界ｂとが両電極６，５
０間に形成される。次に、インクの吐出を行う場合は、
電位の関係がＶ０＜Ｖ１＜Ｖ２となるような電位Ｖ２を
記録電極５０に印加する。この時も等電位線が密になり
電界が強くなるが、分布はほぼ同じである。

【００２７】図４の（ｂ）は記録電極５０に電圧Ｖ１が
印加されている時のトナーの挙動を模式的に示した図で
ある。図３を用いて上述したようにインクがインク供給
路の開口からあふれ出ると、正帯電しているトナーは図
４の（ａ）で示した電界により対向電極６方向に電気泳
動で移動し、さらにインクの表面に導かれインクガイド
５２の先端に凝集する。また、電圧Ｖ１は、この時の電
界ではトナーの受けるクーロン力が表面張力より弱く、
インクが吐出しない電位に設定されている。

【００２８】図４の（ｃ）は記録電極５０に電圧Ｖ２が
印加されている時のトナーの挙動を模式的に示した図で
ある。この場合は上述した図４の（ｂ）の場合よりも強
い電界を生じる。この強い電界の作用によってトナーの
受けるクーロン力がインクの表面張力を上まわり、イン
ク滴６０が記録電極５０から離脱するようになる。離脱
したインク滴６０は対向電極６のほうに向けて飛翔し、
記録紙に転写される。この転写インク滴６０はトナーが
凝集しており、固形成分が多く、高濃度であるので、転
写ベルト６上で滲みを生じない。

【００２９】通常の印字動作ではＶ０＝−１０００
（Ｖ）、Ｖ１＝０（Ｖ）、Ｖ２＝７００（Ｖ）で、記録
電極５０の電位を０（Ｖ）と７００（Ｖ）でスイッチン
グすることでインクの吐出を制御している。ここで、イ
ンクを吐出しない場合でも、記録電極５０と対向電極６
に電界を形成することで、インクガイド５２の先端に常
時トナーを濃縮させ、吐出周波数を高くすること、ま
た、スイッチング電圧を下げられることにより、駆動回
路が小型化し、低コストとなる。

【００３０】図５の（ａ），（ｂ）は問題点として述べ
たインクガイド５２へのトナーの付着挙動を説明した模
式図である。インクを吐出しない場合であっても記録電
極５０と対向電極６との間が一定の電位差となる直流バ
イアスが印加されていると、非印字画素が連続するよう
な画像パターンではトナーが長い間インクガイド５２の
先端に留まるような状態になる。この状態においてはト
ナーはインクガイド５２に押し付けられ、結果的にトナ
ーがトナーガイド５２に付着し、その後のトナーの供給
を阻害してしまう。この理由は、インクガイド５２に付
着したトナーの電荷により、新たに供給されるトナーが
反発してしまうためと考えられている。発明者らが行な
った実験では、一旦印字動作を終了し、メニスカスがイ
ンク供給路５５に戻った後に、再度インクをインクガイ
ド５２先端に供給して印字動作を行っても、吐出周波数
が低下してしまう等の記録特性の劣化が生じることが判
明した。

【００３１】図６の（ａ）〜（ｄ）は本発明及び従来の
印字動作における記録電極と対向電極の電位の関係を示
したタイミングチャートである。図６の（ａ）は対向電
極の電位を表示したものである。このように印字動作中
はマイナスの電位であるＶ０が印加されている。図６の
（ｂ）は上述の図５（ａ），（ｂ）で説明した従来例の
記録電極の電位を示したものである。このように記録周
期は一画素を形成する時間で、画像データに応じて印字
（インク吐出）をする画素でＶ２の電位（Ｐで表示した
箇所）が印加される。以下、画像データに応じて印字の
ために記録電極５０に印加される電圧パルスのことを
「記録パルス」と呼ぶこととする。

【００３２】図６の（ｃ）は本発明の記録電極の電位を
表示したものである。このように画像データに応じて印
字（インク吐出）をする画素で記録パルスが印加される
のは図６（ｂ）の場合と同じであるが、インクを吐出し
ない場合であっても記録電極５０にＶ２の電位（Ｐ１で
表示した箇所、以下「バイアスパルス」と呼ぶ）が印加
され、記録電極５０と対向電極６との間で電界が周期的
に変動する。ここでは、バイアスパルスＰ１は一記録周
期で一回印加されている。またバイアスパルスＰ１はイ
ンクを吐出することなく、インク吐出点の電界を変動さ
せることが目的であるから、インクを吐出させることが
目的の従来の記録パルスＰに比べて、パルス幅が小さく
設定されている。

【００３３】図６の（ｄ）は本発明の別の実施例の記録
電極の電位を示している。この場合も画像データに応じ
て印字（インク吐出）する画素で記録パルスが印加され
るのは従来例と同じであるが、インクを吐出しない場所
であってもパルスバイアスＰ２が一記録周期に２回ずつ
印加されている。このバイアスパルスＰ２もインクを吐
出させることが目的の従来の記録パルスＰに比べて、そ
のパルス幅が小さく設定されている。

【００３４】図７は本発明の実施形態に係るインクジェ
ット記録装置の記録電極に電圧を印加するための回路を
示すブロック回路図である。図８の（ａ）は図６（ｃ）
のタイミングチャートに示した一記録周期に１回のバイ
アスパルスＰ１を発生させる場合にアクセスするアドレ
スとデータとの対応を記録した表であり、図８の（ｂ）
は図６（ｄ）のタイミングチャートに示した一記録周期
に２回のバイアスパルスＰ２を発生させる場合にアクセ
スするアドレスとデータとの対応を記録した表である。

【００３５】記録周期内で記録パルスとバイアスパルス
を発生する方法として、一記録周期内を複数のサブライ
ンの走査に分割し、サブラインで記録パルスとバイアス
パルスを発生させるものである。例えば一記録周期を８
つのサブラインに分割する。記録パルスとしては、この
うち４つの連続するサブラインでパルスを発生し、バイ
アスパルスとしては一つだけパルスを発生させる。

【００３６】記録パルス／バイアスパルス発生手段４０
は、２つのＦＩＦＯ４２、書き込み制御回路４１、読み
出し制御回路４３、サブラインカウンタ４５、メモリ４
４を備えている。画像データは書き込み制御回路４１に
よって選択されたＦＩＦＯ４２に書き込まれる。書き込
み制御回路４１には一記録周期ごとに発生するＨＳＹＮ
Ｃ信号発生器（図示せず）が接続されており、ＨＳＹＮ
Ｃ信号が入力されると画像データを書き込む対象となる
ＦＩＦＯ４２を切り替えるようになっている。一方、読
み出し制御回路４３にも同様のＨＳＹＮＣ信号発生器
（図示せず）が接続されており、ＨＳＹＮＣ信号が入力
されると読み出し対象となるＦＩＦＯ４２が切り替わる
ようになっている。また、それぞれ１つのライン（記録
ヘッドの記録電極の並び方向）づつの画像データが一方
のＦＩＦＯ４２に書き込まれ、他方のＦＩＦＯ４２から
読み出されるようになっている。このように書込み動作
と読出し動作とが２つのＦＩＦＯ４２で交互に行われて
いる。

【００３７】サブラインカウンタ４５は、図示しないタ
イミング回路から送られてくるサブラインクロックをカ
ウントし、ＨＳＹＮＣ信号によりその値はクリアさせ
る。本実施形態では、一記録周期内に７カウントし、こ
のサブラインカウンタ４５の出力ラインはメモリ４４に
接続されている。

【００３８】ＦＩＦＯ４２からの読み出し動作は、この
サブラインカウンタ４５のカウント動作と同期して一記
録周期内で８回行われる。この８回の読み出し動作によ
って読み出されるデータは同じデータである。この読み
出されたデータはメモリ４４にアドレスとして供給され
る。

【００３９】図８の（ａ），（ｂ）は記録パルス／バイ
アスパルス発生手段４０に内蔵されたメモリ４４につい
て説明するための図表である。メモリ４４にはアドレス
として先に説明したサブラインカウンタ４５からの値
と、ＦＩＦＯ４２からの読み出しデータが入力される。
このメモリ４４の役割は、画像データの値とサブライン
カウントの値をアドレス入力として記録ヘッド駆動回路
にパルス発生データを出力することにある。

【００４０】メモリマップは画像データによってデータ
領域が分けられている。アドレス００００Ｈから０００
７Ｈは画像データが０、即ち非印字（インク吐出なし）
のパルス発生データが格納されている領域である。アド
レス０１００Ｈから０１０７Ｈは画像データが１、即ち
印字（インク吐出あり）のパルス発生データが格納され
ている領域である。

【００４１】メモリ４４のアドレスの振り分けを更に詳
細に説明すると、上位８ビットは画像データが、下位８
ビットはサブラインカウンタ４５の出力が割り当てられ
ている。本実施形態では画像データは印字または非印字
の２値であるから上位８ビットのうち下位１ビットだけ
が割り振られ、上位７ビットは０に固定されている。ま
た、サブライン数は８なので下位８ビットのうち下位３
ビットだけが割り振られ、上位５ビットは０に固定され
ている。

【００４２】図８の（ａ）は、図６（ｃ）のタイミング
チャートに示した一記録周期に一回バイアスパルスを発
生させる場合にアクセスするアドレスとデータとの対応
を示す図表である。まず、画像データが０（非印字）の
場合は、アドレス１０００Ｈから１００７Ｈまでをアク
セスする。即ちサブラインカウンタの値が０のときは、
アドレス００００Ｈに格納されているデータ１（１Ｈ）
が記録ヘッドの駆動回路に転送される。さらにサブライ
ンカウント値が一つづつ繰り上がり、この値が１のとき
は１、この値が２のときは０，…，この値が７のときは
０がそれぞれ出力される。画像データが１（印字）の場
合は、アドレス０１００Ｈから０１０７Ｈまでをアクセ
スする。この場合もサブラインカウント値によってパル
ス発生データは変化する。ここで出力されたパルス発生
データに応じて記録電極５０の電位をＶ１とＶ２とにス
イッチングする（パルス発生データ１は電位Ｖ２、０は
Ｖ１）ことにより記録パルス及びバイアスパルスを印加
することができる。

【００４３】図８の（ｂ）は、図６（ｄ）のタイミング
チャートのように一記録周期内に２回のバイアスパルス
を発生する場合のアドレスとデータとの対応を示す図表
である。本実施形態ではサブラインの数を８として説明
しているが、１６，６４…と増やすことで一記録周期内
に発生させるバイアスパルスの数を増やすことができ
る。

【００４４】図９の（ａ），（ｂ）は、バイアスパルス
を印加した時のインク吐出点近傍でのインク中のトナー
の挙動をそれぞれ模式的に示した図である。図９の
（ａ）にはバイアスパルスとして記録電極５０の電位が
Ｖ２になった時のトナーの動きを示している。記録電極
５０から対向電極６に向かう電界によってトナーは低電
位であるインクガイド５２の先端に移動して凝集する
が、凝集するトナーの数は単純に増加するわけではな
い。ある数のトナーがインクガイド５２の先端に凝集す
ると、凝集したトナーの電荷と、インク供給路５５から
出てきたトナーは互いに反発し合って図中矢印Ｃのほう
に戻される。このように、記録電極５０と対向電極６の
電位の関係でインクガイド５２の先端に凝集できるトナ
ーの量は限定される。この状態でバイアスパルスの印加
が終了し、記録電極５０の電位がＶ１になった時のトナ
ーの動きを図９の（ｂ）に示す。図９の（ａ）の状態は
記録電極５０と対向電極６との電位差が（Ｖ２−Ｖ０）
と大きいので、インクガイド５２の先端に多量のトナー
を凝集させることができたが、図９の（ｂ）では電位差
が（Ｖ１−Ｖ０）と小さくなるので、トナーは図９の
（ａ）の状態ほどインクガイド５２の先端に凝集するこ
とができず、図中矢印ｄのほうに戻る。

【００４５】以上説明したように、バイアスパルスの印
加の有無にかかわらず、記録電極５０と対向電極６の電
位の高低の関係は同じであり、その電界は常に記録電極
から対向電極へ向かう方向である。このように電界の向
きをかえることなく電界強度を変えることによりインク
ガイド５２の先端近傍のトナー群を移動させることがで
きる。

【００４６】上記装置によれば、バイアスパルスを印加
して周期的にインクガイド先端のトナーを揺り動かすこ
とで、トナーがインクガイドへ固着することがなくな
り、長期間使用した場合であっても記録特性の劣化を防
止することができる。また、記録電極にバイアスパルス
を印加しているので、記録パルスをスイッチングする駆
動ＩＣと兼用することができ、装置の大型化やコストア
ップを招くことがない。

【００４７】図１０は、対向電極６の電位Ｖ０より低い
電位Ｖ３を記録電極５０に印加した場合のトナーの挙動
を説明するための模式図である。電界は対向電極６から
記録電極５０のほうに向くため、正極性に帯電している
トナーは記録電極５０の方向へ移動し、記録電極５０に
強い力で押し付けられ、トナーと記録電極５０の鏡像力
により、トナーは記録電極５０に付着してしまう。この
ことが継続して生じると、トナーがインク供給口の出口
を塞いでしまい、最終的にはインクが流れなくなってし
まう。このように、記録電極５０と対向電極６との電位
の高低の関係は、どのような場合でもインクを吐出する
時と同じにすることが望ましい。

【００４８】図１１は、記録電極に印加する記録パルス
とバイアスパルスを示したタイミングチャートである。
この場合は、記録周期ｔ１においてパルス幅ｔ２のバイ
アスパルスＢＰは一回だけ発生される。ここで、バイア
スパルスＢＰのパルス幅ｔ２には適正値が存在する。バ
イアスパルスＢＰのパルス幅ｔ２が記録パルスのパルス
幅ｔ３に近くなると、バイアスパルスＢＰの印加でイン
クが吐出してしまい、本来「白」の画素にドットが形成
され、いわゆる「かぶり」のある画像になってしまう。
ここで「かぶり」とは、本来インクを吐出したくないと
きに不本意にインクが吐出されて形成される画像のこと
をいう。

【００４９】図１２は、横軸にバイアスパルスのデュー
ティ（＝ｔ２／ｔ１＊１００％）をとり、縦軸にかぶり
（％）をとって両者の関係について調べた結果を示す特
性線図である。記録条件はＶ０＝−１０００Ｖ、Ｖ１＝
０Ｖ、Ｖ２可変、記録周期１ｍｓである。かぶりはバイ
アスパルスでドットが形成される割合を示し、かぶり０
％のときはバイアスパルスでドットが形成されることが
全くなく、かぶり１００％のときはは全てドットが形成
される。図から明らかなように、デューティは２０％以
下になるようにバイアスパルスの幅を設定する必要があ
ることが判明した。

【００５０】表１は各バイアスパルスのデューティ
（％）におけるインクガイドのトナー付着状況と、イン
クを吐出するための記録パルスの電圧Ｖ２を示した表で
ある。表中のマル記号はトナー付着状況が良好のものを
示し、バツ記号はトナー付着状況が不良のものを示す。
この表１からトナーの付着状況を考慮すると、デューテ
ィは３％以上とすることが必要であることが判明した。

【００５１】図１３は記録電極と対向電極の間の電界を
変化させる電圧を対向電極に印加する場合の装置の概略
図である。複数の記録電極５０にはそれぞれ画像信号に
応じて記録電極５０の電位をスイッチングする駆動手段
８０が接続され、対向電極６には記録電極５０と対向電
極６との間の電界を変化させる駆動手段８１が接続され
ている。この場合に、対向電極６は複数の記録電極５０
に対して共通であるので駆動手段は１つでよい。

【００５２】図１４の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、記録
電極と対向電極との間の電界を変化させる電圧を対向電
極に印加する場合の、印字動作における記録電極と対向
電極の電位をそれぞれ示すタイミングチャートである。

【００５３】図１４の（ａ）では記録電極５０の電位を
表示している。画像信号に応じて印字する画素では記録
パルスＲＰが印加される。図１４の（ｂ）では対向電極
６の電位を表示している。印字動作の開始とともにＶ０
の電位になり、その後所定の周期で電位がＶ４となるバ
イアスパルスＢＰが印加される。このことにより、記録
電極５０と対向電極６との電位の関係は図６（ｂ）〜
（ｄ）に示した記録電極５０にバイアスパルスを印加し
た場合と同じになり、トナーがインクガイド先端で揺り
動かされ、トナーがインクガイドに付着することの防止
になる。

【００５４】図１４の（ｃ）では他の実施形態の対向電
極６の電位を表示している。対向電極６には電位Ｖ０を
基準とした正弦波の電圧が印加されている。ここで図１
４（ａ）〜（ｃ）に示しているのは対向電極に印加する
記録電極と対向電極との間の電界を変化させる電圧の波
形が矩形波と正弦波だけであるが、この他にのこぎり波
や三角波などの波形であってもよく、記録電極と対向電
極との間の電位の高低関係が変わらず、電界強度が変化
する周期的な電圧波形であればどのようなものでも採用
してよい。

【００５５】以上説明したように、記録電極と対向電極
の間の電界を変化させる電圧を対向電極に印加すること
で、一つの駆動手段を有する小規模な回路で電界の変化
が可能で、大幅な装置の大型化、コストアップなしにト
ナーがインクガイドに付着することができ長期間安定し
て印字することができる。さらに、トナーやインク、装
置に合った波形を容易に選択することができる。

【００５６】図１５の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施
形態に係るインクジェット記録装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。図１５の（ａ）では記録電極５０
の電位を表示している。画像信号に応じて印字する画素
では記録パルスが印加される。図１５の（ｂ）は一記録
周期おきに１回パルスバイアスが印加される場合の対向
電極６の電位を表示している。このようにバイアスパル
スを印加すると、印字を行う記録パルスの前の周期でバ
イアスパルスが印加される場合と、印加されない場合と
が生じる。例えば記録パルスＲＰａの前にはバイアスパ
ルスＢＰａ１が印加されるが、記録パルスＲＰｂには印
加されない。これらの２つの場合では記録パルスが印加
される直前のインクガイド先端でのトナーの濃縮状態が
違い、同じ記録パルスを入力しても形成されるドットサ
イズが異なることで、画質の劣化を招いてしまう。

【００５７】図１５の（ｃ）では一記録周期に１回パル
スバイアスが印加される場合の対向電極６の電位を表示
している。このようにすれば、記録パルスＲＰａの前に
はバイアスパルスＢＰａ２が、記録パルスＲＰｂの前に
はバイアスパルスＢＰｂ２が印加されているので、記録
パルスが印加される直前のインクガイド先端でのトナー
の濃縮状態が同じになり、ドットサイズが安定する。こ
の例では一記録周期に１回パルスバイアスが印加されて
いるが、複数回印加しても同様な効果が得られる。ま
た、図１５（ｃ）のように一記録周期内で発生するバイ
アスパルスの少なくとも一つ（図１５（ｃ）ではバイア
スパルスは一記録周期で１回発生）は記録パルスの立ち
下がりの後に印加されることが望ましい。

【００５８】図１５の（ｄ）では一記録周期内で発生す
るバイアスパルスの全て（図１５（ｄ）はバイアスパル
スは一記録周期で１回発生）が記録パルスの立ち下がり
の前に印加される場合の、対向電極６の電位を表示して
いる。このようにバイアスパルスを印加すると、前の画
素が非印字の記録パルスＲＰｃの場合はバイアスパルス
ＢＰｃ３がインクガイド先端のトナーの揺り動かしをお
こなうが、前の画素が印字の記録パルスＲＰｂの場合は
バイアスパルスＢＰｂ３は記録パルスＲＰａの印加中に
発生するのでバイアスパルスＢＰｃ３と同じようなトナ
ーの揺り動かしは行えない。このため、前の画素の印
字、非印字で記録パルスが印加される直前のインクガイ
ド先端でのトナーの濃縮状態が違い、同じ記録パルスを
入力しても形成されるドットサイズが異なることで、画
質の劣化を招いてしまう。

【００５９】図１５（ｃ）のように一記録周期内で発生
するバイアスパルスの少なくとも一つ（図１５（ｃ）は
バイアスパルスは一記録周期で１回発生）は記録パルス
の立ち下がりの後に印加すると、記録パルスＲＰｂの前
にはバイアスパルスＢＰｂ２が、記録パルスＲＰｃの前
にはバイアスパルスＢＰｃ２が印加されるので、前の画
素の印字、非印字に関わらず記録パルスが印加される直
前のインクガイド先端でのトナーの濃縮状態が同じにな
り、ドットサイズが安定する。この例では記録パルス印
加の後に一回だけパルスバイアスが印加されているが、
複数回のパルスバイアスを印加しても同様な効果が得ら
れる。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、記録電極と対向電
極の間の電界を、電界の向きは同一方向で一定周期に強
度を変化させることで、印加して周期的にインクガイド
先端のトナーを揺り動かすことで、トナーがインクガイ
ドへ固着することがなくなり、長期間使用した場合でも
記録特性の劣化を防止することができる。また、記録電
極にバイアスパルスを印加しているので、記録パルスを
スイッチングする駆動ＩＣと兼用でき、装置の大型化や
コストアップを招くことがない。

【００６２】さらに、記録電極と対向電極の間に一定周
期で変化する電界を形成するための電圧を対向電極に与
えることで、一つの駆動手段を有する小規模な回路で電
界の変化が可能で、大幅な装置の大型化、コストアップ
なしにトナーがインクガイドに付着することができ、長
期間安定して印字することができる。さらに、トナーや
インク、装置に合った波形を容易に選択することができ
る。

【００６３】また、記録電極と対向電極の間で、一画素
を形成する記録周期内で少なくとも１回は電界が変化
し、さらに、形成する記録周期内で画像信号に応じて記
録電極に印加させる電圧の印加が終了した後、少なくと
も１回は記録電極と対向電極との間で電界が変化するこ
とで、前の画素の印字、非印字に関わらず記録パルスが
印加される直前のインクガイド先端でのトナーの濃縮状
態が同じになり、ドットサイズが安定し高画質化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装
置の概要を示す内部透視模式図。

【図２】記録ヘッドのインク吐出点近傍を示す斜視図。

【図３】記録ヘッドの縦断面図。

【図４】（ａ）は記録ヘッドのインク吐出点近傍の電界
と等電位面を示す模式図、（ｂ）は記録電極の電位がＶ
１になったときのインクガイドにおけるトナーの挙動を
示す模式図、（ｃ）は記録電極の電位がＶ２になったと
きのインクガイドにおけるトナーの挙動を示す模式図。

【図５】（ａ）は記録電極のインクガイド及び対向電極
を示す正面模式図、（ｂ）は記録電極のインクガイド及
び対向電極を示す側面模式図。

【図６】印字動作における記録電極の電位と対向電極の
電位との関係を示す図であり、（ａ）は対向電極の電位
を示すタイミングチャート、（ｂ）は従来の記録電極の
電位を示すタイミングチャート、（ｃ）は本発明の実施
形態の記録電極の電位を示すタイミングチャート、
（ｄ）は本発明の他の実施形態の記録電極の電位を示す
タイミングチャートである。

【図７】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装
置の記録電極に電圧を印加するための回路を示すブロッ
ク回路図。

【図８】（ａ）は図６（ｃ）のタイミングチャートに示
した一記録周期に１回のバイアスパルスを発生させる場
合にアクセスするアドレスとデータとの対応を記録した
図表であり、（ｂ）は図６（ｄ）のタイミングチャート
に示した一記録周期に２回のバイアスパルスを発生させ
る場合にアクセスするアドレスとデータとの対応を記録
した図表である。

【図９】（ａ）はバイアスパルスとして記録電極の電位
がＶ２になったときのトナーの挙動を示す模式図であ
り、（ｂ）はバイアスパルスの印加が終了して記録電極
の電位がＶ１になったときのトナーの挙動を示す模式図
である。

【図１０】記録電極に対向電極の電位Ｖ０より低い電位
Ｖ３を印加した場合のトナーの動きを説明するための模
式図。

【図１１】記録電極に印加する記録パルスとバイアスパ
ルスとのタイミングチャート。

【図１２】バイアスパルスのデューティ（＝ｔ２／ｔ１
＊１００％）とかぶり（％）の関係を示す特性線図。

【図１３】記録電極と対向電極の間の電界を変化させる
電圧を対向電極に印加する場合のインクジェット記録装
置を模式的に示す概略構成図。

【図１４】記録電極と対向電極の間の電界を変化させる
電圧を対向電極に印加する場合の、印字動作における記
録電極と対向電極の電位をそれぞれ示すタイミングチャ
ート。

【図１５】本発明の実施形態に係るインクジェット記録
装置の動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…インクジェット記録装置、 ２，３，４，５…記録ヘッド、 ６…対向電極（転写ベルト）、 ５０…記録電極、 ５２…インクガイド、 ５５…インク供給路、 ５６…供給インク室。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性のキャリア液中に、このキャリア
   液中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散し
   てなる記録液を、画像信号に応じて選択的に電圧を与え
   る記録電極と対向電極との間の電界により、主にインク
   中のトナー粒子を吐出させるインクジェット記録方法に
   おいて、前記記録電極と対向電極との間の電界を一定周
   期で変化させることを特徴としたインクジェット記録方
   法。
2. 【請求項２】 絶縁性のキャリア液中に、このキャリア
   液中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散し
   てなる記録液を、画像信号に応じて選択的に電圧を与え
   る記録電極と対向電極との間の電界により、主にインク
   中のトナー粒子を吐出させるインクジェット記録方法に
   おいて、記録電極と対向電極の間の電位差を一定周期で
   変化させることを特徴としたインクジェット記録方法。
3. 【請求項３】 絶縁性のキャリア液中に、このキャリア
   液中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散し
   てなる記録液を、画像信号に応じて選択的に電圧を与え
   る記録電極と対向電極との間の電界により、主にインク
   中のトナー粒子を吐出させるインクジェット記録方法に
   おいて、前記記録電極と対向電極との間の電界を一定周
   期で変化させる際に、電界の向きを同一方向とすること
   を特徴とするインクジェット記録方法。
4. 【請求項４】 絶縁性のキャリア液中に、このキャリア
   液中において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散し
   てなる記録液を、画像信号に応じて選択的に電圧を与え
   る記録電極と対向電極との間の電界により、主にインク
   中のトナー粒子を吐出させるインクジェット記録方法に
   おいて、記録電極と対向電極の間の電位差を一定周期で
   変化させる際に、記録電極の電位と対向電極の電位との
   高低関係を一定にすることを特徴とするインクジェット
   記録方法。
5. 【請求項５】 記録媒体と対向して設けられた記録電極
   に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中に
   おいて所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる
   記録液を供給する供給手段と、 画像信号に応じて選択的に前記記録電極と前記記録媒体
   との間に電界を形成し、記録液中のトナー粒子を前記記
   録媒体へ吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と前記記録媒体との間の電界を、電界の向
   きは同一方向で一定周期に強度を変化させる手段と、を
   有することを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 記録媒体と対向して設けられた記録電極
   に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中に
   おいて所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる
   記録液を供給する供給手段と、 画像信号に応じて選択的に前記記録電極と前記記録媒体
   との間に電界を形成し、記録液中のトナー粒子を前記記
   録媒体へ吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間に一定周期で変化する電
   界を形成するための電圧を記録電極に与える電圧印加手
   段と、を有することを特徴とするインクジェット記録装
   置。
7. 【請求項７】 記録媒体と対向して設けられた記録電極
   に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中に
   おいて所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる
   記録液を供給する供給手段と、 画像信号に応じて選択的に前記記録電極と前記記録媒体
   との間に電界を形成し、記録液中のトナー粒子を前記記
   録媒体へ吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間に一定周期で変化する電
   界を形成するための電圧を記録電極に与える電圧印加手
   段と、を備え、 前記電圧印加手段は、記録電極と対向電極との間に一定
   周期で変化する電界を形成するための方形波を記録電極
   に与えることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 記録媒体と対向して設けられた記録電極
   に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中に
   おいて所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる
   記録液を供給する供給手段と、 画像信号に応じて選択的に前記記録電極と前記記録媒体
   との間に電界を形成し、記録液中のトナー粒子を前記記
   録媒体へ吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間に一定周期で変化する電
   界を形成するための電圧を記録電極に与える電圧印加手
   段と、を備え、 前記電圧印加手段は、記録電極と対向電極との間に一定
   周期で変化する電界を形成するために記録電極に与える
   電圧と、画像信号に応じて記録電極に与える方形波の電
   圧とを同等にすることを特徴とするインクジェット記録
   装置。
9. 【請求項９】 記録媒体と対向して設けられた記録電極
   に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中に
   おいて所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してなる
   記録液を供給する供給手段と、 画像信号に応じて選択的に前記記録電極と前記記録媒体
   との間に電界を形成し、記録液中のトナー粒子を前記記
   録媒体へ吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間に一定周期で変化する電
   界を形成するための電圧を記録電極に与える電圧印加手
   段と、を備え、 前記電圧印加手段は、記録電極と対向電極との間に一定
   周期で変化する電界を形成するための方形波の電圧と画
   像信号に応じて記録電極に与える方形波の電圧とを同等
   にし、記録電極と対向電極との間に一定周期で変化する
   電界を形成するための方形波のデューティを３％以上で
   ２０％以下とすることを特徴とするインクジェット記録
   装置。
10. 【請求項１０】 記録媒体と対向して設けられた記録電
    極に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中
    において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してな
    る記録液を供給する供給手段と、 前記記録電極と記録範囲に亘って共通の対向電極との間
    に画像信号に応じて選択的に電界を形成し、記録液中の
    トナー粒子を吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間に一定周期で変化する電
    界を形成するための電圧を対向電極に与える手段と、を
    有することを特徴とするインクジェット記録装置。
11. 【請求項１１】 記録媒体と対向して設けられた記録電
    極に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中
    において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してな
    る記録液を供給する供給手段と、 前記記録電極と記録範囲に亘って共通の対向電極との間
    に画像信号に応じて選択的に電界を形成し、記録液中の
    トナー粒子を吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間で、一画素を形成する記
    録周期内で少なくとも一回は電界を変化させる手段と、
    を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
12. 【請求項１２】 記録媒体と対向して設けられた記録電
    極に対し、絶縁性のキャリア液中に、このキャリア液中
    において所定の極性に帯電するトナー粒子を分散してな
    る記録液を供給する供給手段と、 前記記録電極と記録範囲に亘って共通の対向電極との間
    に画像信号に応じて選択的に電界を形成し、記録液中の
    トナー粒子を吐出させる電界形成手段と、 前記記録電極と対向電極との間で、一画素を形成する記
    録周期内で少なくとも一回は電界を変化させる手段と、
    を備え、 前記電界変化手段は、一画素を形成する記録周期内で画
    像信号に応じて記録電極に印加させる電圧の印加が終了
    した後、少なくとも一回は記録電極と対向電極との間で
    電界を変化させることを特徴とするインクジェット記録
    装置。