JPH11227219A

JPH11227219A - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JPH11227219A
Application number: JP3694998A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oda; 将宏織田; Hiroyuki Takeyama; 啓之竹山; Yoshisuke Nakamura; 善亮中村; Masanori Ota; 政典太田; Tadao Yamamoto; 忠夫山本; Eiichi Takeuchi; 榮一竹内
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】目詰まりの起きにくい複数のインク射出口を有
するインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】印字ヘッド２は、基板８−１の共通電極７
ａと基板８−２の切断電極７ｂ及び加速電極７ｃとが対
向して、内壁が撥水性皮膜１４−１、１４−２に覆われ
たインク通路９を形成している。インクタンク３のイン
ク１１は親水性のインク待機部１２から、切断電極７ｂ
に引き出されて切断され、複数の加速電極７ｃにより順
次吐出口１６側へ形成される電場によるマックスウェル
の応力により、撥水性のインク通路９内をインク滴とな
ってＸ方向へ加速され、吐出口１６から記録紙面に射出
されて１ドットを形成する。共通電極７ａと切断電極７
ｂ及び加速電極７ｃとの組をＹ方向（用紙幅方向）複数
並べて配置すれば複数ドットを一度に印字する印字ヘッ
ドを容易に構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のインク射出
口を有しこれらのインク射出口間に隔壁を持たないイン
クジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年におけるパーソナルコンピュータの
急速な普及に伴い、その周辺機器であるプリンタにおい
ても、その印字方式等においては大きな変化を見せてい
る。中でも印字に必要なだけのインクをインク滴として
射出するインクジェット方式が印字方式の現在の主流と
なっている。

【０００３】このインクジェット方式による印字方式に
は、気泡の発生する力でインク滴を飛ばす方式や、ピエ
ゾ抵抗素子（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ば
す方式等がある。そして、これらの印字方式は、プリン
タやワープロ等への適用において多様な展開が期待され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のイン
クジェット方式による記録（印字、印刷）は、記録によ
って再現される画像の高画質化や高速化に伴い、インク
滴の射出状態をさらに安定にすることが要求されてい
る。このために、特に高速記録のために、インク滴を射
出するノズルを複数設けて、インク射出部をマルチノズ
ル化しているが、これまでのインクジェット方式では、
マルチノズルの１ドットのインク滴を射出するノズル毎
に隔壁が必要であり、このため目詰まりなどの問題が発
生して、インク滴射出状態の安定化の妨げとなってい
た。

【０００５】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
複数のインク射出口を有し且つ目詰まりの起きないイン
クジェットプリンタを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明のインク
ジェットプリンタの構成を述べる。本発明のインクジェ
ットプリンタは、インクを収容しインクとの接触面が親
水性材料で構成されるインクタンクと、該インクタンク
からインク吐出口へ連通するインク通路と、該インク通
路の一壁に設けられた共通電極と、上記インク通路の他
壁に上記インクタンクに連接して設けられた切断電極
と、該切断電極からインク吐出口方向へ所定の距離を隔
てて設けられた複数の加速電極と、上記インク通路の一
壁に上記共通電極を覆って設けられた撥水性皮膜と、上
記インク通路の他壁に上記切断電極及び上記複数の加速
電極を覆って設けられた撥水性皮膜と、上記共通電極と
上記切断電極及び上記共通電極と上記加速電極間に制御
電圧を印加する印加手段と、を有し、該印加手段は、外
部から送られる印字信号に従って上記共通電極と上記切
断電極間に制御電圧を印加した後、上記共通電極と上記
加速電極間への制御電圧を上記切断電極に近い加速電極
から上記インク吐出口に近い加速電極へと順次印加する
ように構成される。

【０００７】上記切断電極は、例えば請求項２記載のよ
うに、上記インク吐出口側の幅よりも上記インクタンク
側の幅のほうが狭く形成されている。また、上記印加手
段は、例えば請求項３記載のように、上記共通電極と上
記加速電極間に印加する制御電圧の印加時間を上記イン
ク吐出口に近い加速電極ほど短く設定する。また、上記
インク通路は、例えば請求項４記載のように、上記共通
電極と上記加速電極の電極間距離において上記インクタ
ンク側よりも上記インク吐出口側のほうが広く形成され
る。

【０００８】また、上記加速電極は、例えば請求項５記
載のように、上記インク吐出口に近いものほど上記イン
ク通路に沿って長く形成され、そして、上記印加手段
は、例えば請求項６記載のように、上記共通電極と上記
加速電極間に印加する制御電圧の印加時間を各加速電極
に対し同一に設定する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態に
おけるインクジェット方式による画像形成装置（インク
ジェットプリンタ）の概略断面図である。同図に示すよ
うに、インクジェットプリンタ１は、印字ヘッド２、イ
ンクを収容したインクタンク３、記録紙４の搬送機構
５、および不図示の印字ドライバ等で構成されている。

【００１０】この基本動作を簡単に説明すると、先ず、
記録紙４が、搬送機構５によって図の矢印Ａで示すよう
に装置内部の印字エリア６に搬送される。この搬送に対
応して印字ヘッド２がその先端から、印字ドライバによ
って制御された印字データに基づいてインク滴を記録紙
４に対し連続的に射出して、記録紙４の表面に印字画像
を形成する。表面に画像を形成された記録紙４は搬送機
構５によって図の矢印Ｂで示すように機外に排出され
る。

【００１１】図２(a) 〜(e) は、上記の印字ヘッド２の
構成を示す図であり、同図(a) はインク通路の上部の壁
を構成する基板の平面図、同図(b) はその側面図、同図
(c)は印字ヘッド２及びインクタンク３の側断面図、同
図(d) はインク通路の下部の壁を構成する基板の側面
図、同図(e) はその平面図である。

【００１２】図３(a) は、図２(c) の破線Ｃの近傍の構
成を拡大して再掲した図であり、同図(b) はその平面図
（だだし共通電極７ａを除いて示している）、同図(c)
は同図(a) のＨ−Ｈ′矢視図である。

【００１３】上記の図２(c) において、印字ヘッド２
は、表面に電極パタ−ン７ａを有する基板８−１及び電
極パターン７ｂ及び７ｃを有する基板８−２が、その電
極パターン（７ａ、又は７ｂ及び７ｃ）の配設された面
を夫々内側にし、所定の間隔で対向して、インク通路９
を形成している。インクタンク３に収容されているイン
ク１１は、基板８−１及び基板８−２とがインクタンク
３に接合する端部のインク待機部１２を介して、インク
通路９に供給される。

【００１４】上記の一方の基板８−１は、図２(c) では
図示を省略しているが、同図(a),(b) に示すように、絶
縁性材料からなる絶縁層１３−１に、電極パターン７ａ
（以下、共通電極７ａという）が積層される。これらの
表面は、撥水性材料（例えば、ＰＴＦＥなどのフッ素系
化合物などインク滴の接触角が９０度より大きくなる材
料）からなる撥水性皮膜１４−１によって覆われてい
る。また、共通電極７ａの後端とインクタンク３の間の
インク待機部１２に対応する部分は、親水性材料（例え
ば、ポリエチレンテレフタレートなどインク滴の接触角
が９０度未満となる材料）からなる親水性層１５−１が
形成されている。また、インクタンク３の内面も親水性
材料で被覆されている。

【００１５】他方の基板８−２は、これも同図(c) では
図示を省略しているが、同図(d),(e) に示すように、絶
縁性材料からなる絶縁層１３−２に、電極パターン７ｂ
（以下、切断電極７ｂという）及び電極パターン７ｃ
（以下、加速電極７ｃという）が積層される。これらの
表面は撥水性材料からなる撥水性皮膜１４−２によって
覆われている。また、切断電極７ｂの後端とインクタン
ク３の間のインク待機部１２に対応する部分は親水性材
料からなる親水層１５−２が形成されている。

【００１６】上記の構成において、同図(c) に破線Ｃで
示す境界からインクタンク３側となる左方の部分、つま
りインク待機部１２はインク１１と接する面が親水性で
あり、破線Ｃの境界から吐出口１６に向かう右方側は撥
水性である。したがって、インク１１は、破線Ｃで示す
境界の左方領域で保持され、この領域から先（破線Ｃの
境界から右方側）には進入しようとしない。

【００１７】その境界に接する切断電極７ｂは、図３
(a),(b),(c) に示すように、吐出口１６（図２(c) 参
照）側の部分７ｂ−２の幅よりも、インクタンク３側の
部分７ｂ−１の幅のほうが狭く形成されている。

【００１８】そして、このような共通電極７ａ、切断電
極７ｂ、加速電極７ｃの図２(c) に示した配置におい
て、電圧の印加によって破線Ｃで示す境界の右方領域に
引き出されたインクが切断電極７ｂにより切断されてイ
ンク滴となり、このインク滴が複数の加速電極７ｃによ
って図２(c) に矢印Ｘで示すように吐出口１６に向けて
加速され、吐出口１６から射出されて、記録紙４の紙面
に１ドットの画像を形成する。

【００１９】ここで、インク１１に、上記のように作用
する力の基本原理について説明する。一般に画像記録に
用いられるインク材としては、水性インクや油性インク
が知られている。両インクとも物理学的には誘電体であ
り、任意の誘電率に制御することが可能である。このよ
うな誘電体が電場内に置かれたとき、この誘電体に作用
する力は、電磁気学ではマックスウェルの応力として知
られている。この力は誘電体の界面に作用するベクトル
力であるが、説明を簡素化するために、以下の説明では
界面に平行な電場と垂直な電場に分けて考える。

【００２０】図４(a) は、電場が誘電体界面に平行な場
合の説明図であり、同図(b) は、電場が誘電体界面に垂
直な場合の説明図である。同図(a) は接地電極１７と、
これと対向して配設されて電圧Ｖを印加されている電極
１８との間に、誘電率ε_iの誘電体１９（インク１１）
がある場合に相当する。この場合、誘電体１９の界面の
内側（右端面）と外側（左端面）の界面に平行な電場を
Ｅ0 とすると、誘電体１９の界面に単位面積あたり作用
する力ｆ_vはマックスウェルの応力から

【００２１】

【数１】

【００２２】と計算される。この力は電場の方向（電圧
Ｖの極性）に関係なく誘電率の大きい側から小さい側に
作用するため、図４(a) では、同図の矢印ｆ_vで示すよ
うに誘電体１９を両電極間内に引っ張り込む方向に働
く。

【００２３】また、同図(b) は、同一面（通路２０を形
成する上下の壁面の一方の壁面）に形成した接地電極１
７′と電圧Ｖを印加された電極１８′との間に、誘電率
εiの誘電体１９′（インク１１）がある場合に相当す
る。この場合、誘電体１９′の界面を貫く界面に垂直な
電束密度をＤとすると、誘電体１９′の界面に単位面積
あたり作用する力ｆ_hはマックスウェルの応力から

【００２４】

【数２】

【００２５】と計算される。この力も電場の方向（電圧
Ｖの極性）に関係なく誘電率の大きい側から小さい側に
作用するため、図４(b) では、同図の矢印ｆ_hで示すよ
うに誘電体１９′を通路２０内に引っ張り込む方向に働
く。

【００２６】以上が本発明のインク１１に作用する力の
基本原理であるが、上記に説明したように電場が誘電体
界面に略平行になるような電極配置（図４(a) 参照）で
も、あるいは電場が誘電体界面に略垂直になる電極配置
（図４(b) 参照）でも、あるいは両電極配置を複合した
ものでも、本発明のインクジェットプリンタを構成する
ことは可能である。

【００２７】続いて、上述した切断電極７ｂによるイン
ク滴の切断のメカニズムについて説明する。尚、以下、
本実施の形態におけるインクジェットプリンタとして
は、電場が誘電体界面に略平行になる電極配置で構成さ
れたもの（図２(c) に示した構成を基本構成とするも
の）を取り上げて説明する。また、以下の説明におい
て、共通電極７ａと切断電極７ｂ及び加速電極７ｃとの
電極間ギャップ（この場合はインク通路９の間隙をい
う）は、解像度を３００ｄｐｉ（ドット／インチ）で印
字する場合の構成として、１０μｍ〜５０μｍ（マイク
ロ・メータ）の間であり、好ましくはおよそ２０μｍと
している。そして、切断電極７ｂに印加する電圧の波形
はパルス波形であり、その印加時間は５μｓｅｃ〜２０
μｓｅｃ（好ましくはおよそ１０μｓｅｃ）であり、印
加電圧は５０Ｖ〜１００Ｖ（好ましくはおよそ７０Ｖ）
である。また、加速電極７ｃに印加する電圧も略同様で
ある。

【００２８】図５(a),(b) 及び図６(a),(b) は、前述の
図３(a),(b),(c) とともに、インク滴を切断する行程を
時間と共に順を追って示す図である。また、図６(c)
は、同図(a) のときのインクの表面積を近似して示す図
である。

【００２９】まず、インク１１が切断電極７ｂに引き込
まれる行程を説明する。先の図３(a),(b),(c) に示す状
態は、切断電極７ｂに電圧が印加される前の状態であ
り、矢印Ｘで示すように吐出口１６（図２(c) 参照）方
向をＸ方向とする。この状態で、切断電極７ｂに電圧を
印加すると、インク１１と空気の境界面（以下、単にイ
ンク１１の界面という）のうち、切断電極７ｂに対応し
た破線Ｃで示す境界のＺ領域で電界が発生する。そし
て、図３(a) に示すように、マックスウェルの応力によ
り、Ｚ領域にＸ方向に力ｆが働く。これにより、Ｚ領域
に対応したインク１１の界面がＸ方向に引っ張られて電
界の発生している方向へ移動する。

【００３０】すなわち、図５(a) に示すように、インク
待機部１２の領域ａに保持されていたインク１１が、切
断電極７ｂのインクタンク側部分７ｂ−１の領域ｂ内に
突出した状態となって、その先端は切断電極７ｂの吐出
側部分７ｂ−２の領域ｃへと達する。

【００３１】電界の発生する範囲が領域ｂと異なる領域
ｃにおいては、領域ｃ内に進入したインク１１の界面全
体に力が働き、切断電極７ｂの形状に沿って、図５(b)
に示すようにＸ方向以外にも広がった状態となる。

【００３２】続いて、上記の図５(b) のように親水領域
（領域ａ）から撥水領域（領域ｂ及び領域ｃ）へ突出し
たインク１１が、切断されてインク滴が形成される行程
を説明する。

【００３３】図６(a) に示すように、親水領域αから撥
水領域βに突出した部分のインク１１の表面エネルギー
をＷとし、図６(b) のような切断後のインク滴２１の表
面エネルギーをＴ、切断に必要なエネルギーをＥとする
と、切断前の表面エネルギーＷが切断エネルギーＥと切
断後の表面エネルギーＴを加えた値より大きくなるとこ
ろでインク１１が切断される。

【００３４】そこで、図６(a) と図６(b) とで表面エネ
ルギーＷ，Ｔ及び切断エネルギーＥを計算して、それら
を比較すると、切断エネルギーＥは切断面積とインク１
１の表面張力（エネルギー）γの積の２倍したものと、
切断後の運動エネルギーＫであるから

【００３５】

【数３】

【００３６】である。ここで、表面エネルギーＴと前述
の切断エネルギーＥを合わせた値を合成エネルギーＴ′
として、図６(a) のときの表面積を図６(c) で近似する
と、

【００３７】

【数４】

【００３８】

【数５】

【００３９】となる。上記の式において、ｒ₂は切断電
極７ｂのインクタンク側部分７ｂ−１の幅で決るもので
あり、ほぼ一定である。また、切断後の運動エネルギー
Ｋは、引き出されるインク１１の領域ｂに対応する部分
の長さＬ及び領域ｃに対応する部分に近似されるインク
滴２１′の半径ｒ₁に対してほぼ一定である。一方、切
断時には長さＬ、半径ｒ₁はどちらも大きくなるので、
切断前の表面エネルギーＷは、長さＬおよび半径ｒ₁に
比例して増加する。

【００４０】図７は、上記切断前の表面エネルギーＷ及
び合成エネルギーＴ′と、長さＬ及び半径ｒ₁との関係
を示すグラフである。同図のグラフに示すように、長さ
Ｌ及び半径ｒ₁の増加とともに切断前の表面エネルギー
Ｗは増加する。そして、合成エネルギーＴ′と比較した
とき、その合成エネルギーＴ′よりも大きくなるところ
がある。

【００４１】上記のグラフにおいて、インク１１の突出
部のエネルギーは、２つの直線Ｗ及び直線Ｔ′のエネル
ギーが低い方をとるから、長さＬ及び半径ｒ₁の増加に
対して、同図の範囲、、の値をとらずに、範囲
、、の値をとる。これは、つまり図６(b) に示す
ような状態へ移行して、インク１１が切断され、自身の
表面張力により液滴形状（インク滴２１）になることを
意味している。尚、これによって、インク１１の切断は
終了する。さらに、このインク滴２１はＸ方向へ切断し
たのであるから、このインク滴２１は切断直後にＸ方向
への運動量をもっている。

【００４２】次に、上記インク滴２１の加速工程のメカ
ニズムを説明する。図８(a) 〜(e) は、インク滴２１の
加速工程を時間とともに順を追って示す図である。同図
に示すように、切断電極７ｂから吐出口１６の間に、３
個の加速電極７ｃ（７ｃ−１、７ｃ−２、７ｃ−３）
が、所定の間隔で配置されている。インク滴２１への加
速は、３個の加速電極７ｃ−１、７ｃ−２、及び７ｃ−
３に、順に電圧を印加することによって行われる。

【００４３】先ず、図８(a) は、インク滴２１が切断さ
れた時点の状態（以下、加速初期状態という）を示して
いる。このとき、インク滴２１は、上述したようにＸ方
向に或る運動量をもっている。この加速初期状態の時点
で切断電極７ｂをオフにし、加速電極７ｃ−１をオンに
する。すると、インク滴２１は、その接触するインク通
路９の壁面が撥水性のため、Ｘ方向への運動に対してほ
とんど抵抗を受けず、加速初期状態の速度がほぼ維持さ
れ、図８(b) に示すように加速電極７ｃ−１まで到達す
る。

【００４４】ところで加速電極７ｃ−１をオンにして他
の電極（切断電極７ｂ、加速電極７ｃ−２、７ｃ−３）
をオフにすると、Ｘ方向に対して、図８(c) に示すよう
に、加速電極７ｃ−１の中心で最も低くその前後では高
くなる静電場のポテンシャルエネルギーが形成される。

【００４５】よって、その対称性から、切断電極７ｂか
ら出たインク滴２１は、加速電極７ｃ−１の中心までは
加速されるが、そのままの状態では、その先で逆方向に
力を受けるので減速されてしまう。そこで、同図(d) に
示すように、インク滴２１が加速電極７ｃ−１の中心の
位置まで到達したところで、その加速電極７ｃ−１をオ
フすることにより、インク滴２１は効率よく加速され
る。

【００４６】さらに、ここで、次の加速電極７ｃ−２を
オンにすることにより、インク滴２１と加速電極７ｃ−
１及び加速電極７ｃ−２との状態配置が、上述した加速
初期状態のインク滴２１と切断電極７ｂ及び加速電極７
ｃ−１との状態配置と同じになり、これにより、ここま
での加速行程を繰り返すことになって、連続してインク
滴２１を加速することができるようになる。

【００４７】すなわち、インク滴２１が加速電極７ｃ−
１、７ｃ−２及び７ｃ−３それぞれの中心に達した時点
で、そのインク滴２１が達した加速電極をオフにし、次
の加速電極をオンにすることによって、インク滴２１を
加速し続けることが出来、必要な運動量を持たせること
ができる。

【００４８】図９(a),(b) は、上記の加速電極７ｃ−
１、７ｃ−２及び７ｃ−３をオン・オフするタイミング
を示す図である。本実施の形態においては、切断電極７
ｂに対して加速電極７ｃ−１、７ｃ−２及び７ｃ−３
は、同図(a) に示すように、Ｘ方向に等しい間隔ｍ１、
ｍ２及びｍ３（ｍ１＝ｍ２＝ｍ３）をもって配置されて
いる。このように、各電極の間隔（区間）ｍ１、ｍ２及
びｍ３が同じ距離であるので、インク滴２１が加速電極
７ｃ−１、７ｃ−２及び７ｃ−３で夫々加速されると、
区間ｍ１を通過する時間よりも区間ｍ２を通過する時間
が短くなり、さらに区間ｍ２を通過する時間よりも区間
ｍ３を通過する時間が短くなる。

【００４９】したがって、そのように区間毎に順次短く
なる通過時間に対応して、加速電極７ｃ−１、７ｃ−２
及び７ｃ−３の制御パルス幅を、同図(b) に示すように
順次短くする必要がある。こうして、加速電極７ｃ−
１、７ｃ−２及び７ｃ−３の制御パルス幅を順次短くな
るように電圧を印加してインク滴２１を加速して、同図
(b) に示すよぅに、時刻Ｔ３で最後の加速電極７ｃ−３
をオフにすると、インク滴２１はそれまでに加速された
運動量をもって印字ヘッド２から記録紙４（図１参照）
に向かって飛び出し、記録紙４に着弾して１ドットを形
成する。

【００５０】尚、インク滴２１を吐出口１６から連続し
て射出する場合は、先行するインク滴２１の運動を妨げ
ない領域で各電極に電圧を印加することが望ましいか
ら、図８(d) に示したインク滴２１が加速電極７ｃ−１
に到達した時点、つまり、加速電極７ｃ−１をオフに
し、次の加速電極７ｃ−２をオンにするときに、切断電
極７ｂをオンにして、その後、前述した行程を繰り返す
と、連続してインク滴２１を吐出口１６から噴出するこ
とができる。

【００５１】図１０は、第２の実施の形態における印字
ヘッドの主要部の構成を示す図である。同図に示すよう
に、この印字ヘッド２２は、第１の実施の形態における
印字ヘッド２のインク通路９の内面のＹ方向（記録紙４
の幅方向）に、上述した切断電極７ｂと加速電極７ｃ−
１、７ｃ−２及び７ｃ−３からなるインク滴切断・加速
部を、複数組（同図では３組）配置したものである。

【００５２】尚、同図には図示を省略しているが、これ
らのインク滴切断・加速部に対向配置される共通電極
や、これらの電極パターンを配置した基板の絶縁層、親
水性層、撥水性皮膜等の構成及びインクタンクの構成
は、図２(a) 〜(e) で説明したものと同様の構成となっ
ている。また、図１０に示す３組（３組と限らずＹ方向
に任意の数だけ配置することが可能である）のインク滴
切断・加速部がそれぞれ１ドットを形成する動作メカニ
ズムは、第１の実施の形態の場合と同様である。

【００５３】この第２の実施の形態によれば、Ｙ方向に
複数ドットを同時に形成する（インク滴を吐出する）の
に、インク通路に１ドット毎の隔壁を必要とせず、図１
０に示すように、印字ヘッド２５のインク通路の内面に
複数組のインク滴切断・加速電極を配置するだけでよ
い。このように、本発明によれば、１度に複数ドットの
印字をＹ方向に行うことのできる印字ヘッドを容易に構
成することができる。

【００５４】図１１は、第３の実施の形態における印字
ヘッドの主要部の構成を示す図である。同図に示す印字
ヘッド２４は、インク通路９′の撥水性表面を有する部
分が吐出口１６′方向（Ｘ方向）に末広がり状に徐々に
開く形状をとっている。この構成において、同図のイン
ク通路９′内に示すインク滴２５の内部には、切断電極
側（図の左方）に圧力Ｐ１、吐出口１６′側に圧力Ｐ２
が発生している。

【００５５】同図のように、共通電極７ａと加速電極７
ｃとの間の間隙が吐出口１６′方向に末広がりである
と、インク滴２５内部の圧力Ｐ１及びＰ２間に、Ｐ１＞
Ｐ２の圧力差が生じる。この圧力差は、圧力の高い方か
ら低い方へ、すなわち吐出口１６′方向へとインク滴２
５を移動させる力となる。

【００５６】この印字ヘッドの構成を図２及び図１０の
構成に用いると、インク滴の形成・加速を一層円滑に行
うことができる。尚、図１１に示す印字ヘッド２４のイ
ンク通路９′に形成される電極間のテーパ付きの間隙
は、狭い方が５μｍ程度、広い方が５０μｍ程度であ
る。

【００５７】上述した第１〜第３の実施の形態では、い
ずれも切断電極及び各加速電極の間隔を、図９(a) に示
したように等間隔に設定しているが、切断電極及び各加
速電極の配置間隔はこれに限るものではない。

【００５８】図１２(a) は、第４の実施の形態における
印字ヘッドの主要部の構成を示す図であり、同図(b)
は、その加速電極をオン・オフするタイミングを示す図
である。同図(a) に示すように、この印字ヘッド２６
は、共通電極２７に対向してＸ方向に並んで配置される
切断電極２８、加速電極２９−１、２９−２及び２９−
３の形状が、吐出口１６″側の電極ほど順次Ｘ方向に長
く形成されている。

【００５９】したがって、各電極間の区間ｎ１、ｎ２、
ｎ３も、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３の関係をもって順次長く形成
されている。この区間ｎ１、ｎ２、ｎ３の各距離は、加
速電極２９−１、２９−２、２９−３により順次加速さ
れていくインク滴がいずれの区間をも等しい通過時間で
通過する距離として設定されている。

【００６０】これにより、各加速電極２９−１、２９−
２及び２９−３を制御する電圧のパルス幅を、図１２
(b) に示すように、いずれも同じ幅にすることができ
る。したがって、加速電極への制御の負担を軽減するこ
とができ、また、吐出するまでのインク滴への加速時間
が、図９(b) に示した場合よりも長くなり、その分だけ
一つの加速電極で加速される速度が大きくなり、インク
滴への加速効率が向上する。尚、このような加速電極の
制御以外の動作メカニズムは、他の実施の形態の場合と
同様である。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、切断電極で形成したインク滴を通路内壁の撥水性
と加速電極の電圧印加とによって加速制御するので、Ｙ
方向に複数ドットを一度に吐出（噴出）する構成とした
場合でもインク通路及び吐出口に隔壁を持たない構成と
することができ、したがって、従来の複数ドットを一度
に印字するインクジェットプリンタの印字ヘッドよりも
部品点数を少なくすることができ、これにより、印字ヘ
ッドの構成が簡単で製造コストの低減に貢献することが
できる。

【００６２】また、印字ヘッドのインク滴切断と加速と
を単極性の電圧で容易に駆動できるので、消費電力が少
なくて済み、したがって、使用経費の少ないインクジェ
ットプリンタを提供することが可能となる。

【００６３】また、複数ドットのインク通路及び吐出口
に隔壁が無いので、インク通路の目詰まりが起きにくく
なり、したがって、保守作業が軽減されて使い勝手のよ
りインクジェットプリンタの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態におけるインクジェット方式
による画像形成装置（インクジェットプリンタ）の概略
断面図である。

【図２】印字ヘッドの構成を示す図であり、(a) はイン
ク通路の上部の壁を構成する基板の平面図、(b) はその
側面図、(c) は印字ヘッド及びインクタンクの側断面
図、(d) はインク通路の下部の壁を構成する基板の側面
図、(e) はその平面図である。

【図３】インク滴を切断する行程を時間と共に順を追っ
て示す図（その１）であり、(a) は図２(c) の破線Ｃの
近傍の構成を拡大して再掲した図、(b) はその平面図、
(c) はＨ−Ｈ′矢視図である。

【図４】マックスウェルの応力を説明する図であり、
(a) は電場が誘電体界面に平行な場合の説明図、(b) は
電場が誘電体界面に垂直な場合の説明図である。

【図５】(a),(b) はインク滴を切断する行程を時間と共
に順を追って示す図（その２）である。

【図６】(a),(b) はインク滴を切断する行程を時間と共
に順を追って示す図（その３）であり、(c) は(a) の表
面積を近似する図である。

【図７】切断前の表面エネルギーＷ及び合成エネルギー
Ｔ′と長さＬ及び半径ｒ₁との関係を示すグラフであ
る。

【図８】(a),(b),(c),(d),(e) はインク滴の加速工程を
時間とともに順を追って示す図である。

【図９】(a),(b) は複数（３個）の加速電極をオン・オ
フするタイミングを示す図である。

【図１０】第２の実施の形態における印字ヘッドの主要
部の構成を示す図である。

【図１１】第３の実施の形態における印字ヘッドの主要
部の構成を示す図である。

【図１２】(a) は第４の実施の形態における印字ヘッド
の主要部の構成を示す図、(b) はその加速電極をオン・
オフするタイミングを示す図である。

【符号の説明】

１画像形成装置（インクジェットプリンタ）２第１の実施の形態における印字ヘッド３インクタンク４記録紙５搬送機構６印字エリア７ａ電極パタ−ン（共通電極）７ｂ電極パタ−ン（切断電極）７ｂ−１インクタンク側部分７ｂ−２吐出口側部分７ｃ（７ｃ−１、７ｃ−２、７ｃ−３）電極パタ−ン
（加速電極）８−１、８−２基板９、９′ インク通路１１インク１２インク待機部１３−１、１３−２絶縁層１４−１，１４−２撥水性皮膜１５−１、１５−２親水層１６、１６′、１６″ 吐出口１７、１７′ 接地電極１８、１８′ 電圧印加電極１９、１９′ 誘電体２０通路２１、２５インク滴２２第２の実施の形態における印字ヘッド２４第３の実施の形態における印字ヘッド２６第４の実施の形態における印字ヘッド２７共通電極２８切断電極２９−１、２９−２、２９−３加速電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田政典東京都羽村市栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内 (72)発明者山本忠夫東京都羽村市栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内 (72)発明者竹内榮一東京都羽村市栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを収容しインクとの接触面が親水
性材料で構成されるインクタンクと、該インクタンクからインク吐出口へ連通するインク通路
と、該インク通路の一壁に設けられた共通電極と、前記インク通路の他壁に前記インクタンクに連接して設
けられた切断電極と、該切断電極からインク吐出口方向へ所定の距離を隔てて
設けられた複数の加速電極と、前記インク通路の一壁に前記共通電極を覆って設けられ
た撥水性皮膜と、前記インク通路の他壁に前記切断電極及び前記複数の加
速電極を覆って設けられた撥水性皮膜と、前記共通電極と前記切断電極及び前記共通電極と前記加
速電極間に制御電圧を印加する印加手段と、を有し該印加手段は、外部から送られる印字信号に従っ
て前記共通電極と前記切断電極間に制御電圧を印加した
後、前記共通電極と前記加速電極間への制御電圧を前記
切断電極に近い加速電極から前記インク吐出口に近い加
速電極へと順次印加することを特徴とするインクジェッ
トプリンタ。
【請求項２】前記切断電極は、前記インク吐出口側の
幅よりも前記インクタンク側の幅のほうが狭く形成され
ていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット
プリンタ。
【請求項３】前記印加手段は、前記共通電極と前記加
速電極間に印加する制御電圧の印加時間を前記インク吐
出口に近い加速電極ほど短く設定することを特徴とする
請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】前記インク通路は、前記共通電極と前記
加速電極の電極間距離において前記インクタンク側より
も前記インク吐出口側のほうが広く形成されることを特
徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】前記加速電極は、前記インク吐出口に近
いものほど前記インク通路に沿って長く形成されること
を特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】前記印加手段は、前記共通電極と前記加
速電極間に印加する制御電圧の印加時間を各加速電極に
対し同一に設定することを特徴とする請求項５記載のイ
ンクジェットプリンタ。