JPH1134313A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路の簡素化が図れると共に駆動条件の変化
による制御電極間の電位差のない高品質の印字を行うこ
とができる画像記録装置を提供する。 【解決手段】 帯電した微粒子インクＩｐｓは、背面電
極５に吸引されて電界の力により記録媒体上に付着す
る。微粒子インクＩｐｓの吐出を制御する制御電極４は
上部電極４ａ，中間電極４ｂ，下部電極４ｃからなる。
下部電極４ｃは共通電極であり、上部電極４ａ，中間電
極４ｂはともにライン電極となっている。駆動回路部６
は上部電極４ａ及び中間電極４ｂに与える電圧を制御す
ることにより吐出孔からのインクの通過及び阻止を制御
する。

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、ファクシ
ミリ、プリンタ等の画像記録装置に関し、特に、記録媒
体上にインクを用いて所定の画像を記録する画像記録装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】微粒子のインクを入力情報に応じて吐出
することにより、文字や図形等の画像を記録媒体上に書
き込む画像記録装置は、低騒音で普通紙記録が可能であ
る点から近年注目されている。

【０００３】このような微粒子のインクを用いた画像記
録装置としては、特開平６−９１８６３号公報に記載さ
れたものが知られている。

【０００４】図６は、上記特開平６−９１８６３号公報
に記載の画像記録装置の構成を示す図である。以下、こ
の従来の画像記録装置について、図６を用いて詳細に説
明する。

【０００５】ここでは、霧状インク発生装置２３により
帯電させ発生させた霧状インクが、誘導管２２により印
字部まで充満させられる。そして、その状態で制御電極
２４の電界が入力信号に応じて制御されることにより、
霧状インクが印字用の孔から吐出し、記録媒体に印字が
行われる。

【０００６】以下により具体的に説明する。霧状インク
発生装置には、インク溜２０とそのインク溜２０に装着
された圧電素子２７及びそれを駆動する発振回路ブロッ
ク１８が設けられている。インク溜２０は誘導管２２と
一体に接続されており、厚手素子２７が駆動されること
で帯電され発生した霧状インクが印字部へと導かれるよ
うになっている。インク溜２０の出口は、略中央に印字
用の孔を有する絶縁体２４を介して制御電極２１と密着
して設けられており、霧状インクが印字用の孔以外から
外部に漏れないようになっている。制御電極２１は、絶
縁板２５を挟むように２枚で構成され、印字用の孔の周
囲を囲むように配されている。印字用の孔の出口には記
録媒体２６の移動経路が形成されており、背面電極１７
が制御電極２１との間で記録媒体２６を挟むように設け
られている。背面電極１７は印字制御回路ブロック１９
に接続されている。

【０００７】このような構成の画像形成装置における印
字動作は以下のように行われる。

【０００８】インク溜２０と誘導管２２が正の電位でバ
イアスされている。そして、印字開始前には、制御電極
２１の電位はインク溜２０と誘導管２２のバイアス電位
以上に設定されている。そのとき、制御電極２１の電位
は、記録媒体２６に近い方が高くされ、印字用の孔に入
ってしまった霧状インクが記録媒体２６の方へ行かない
ようにされる。そこで、インク溜２０の中の圧電素子２
７が発信回路ブロック１８により適当な振動数で発信さ
れることで、インク液中に超音波が発生し、その超音波
によりインクが霧状に拡散される。このときインク溜２
０及び誘導管２２が正の電位にバイアスされているた
め、誘導管２２の中には帯電された霧状インクが充満さ
れることになる。この状態では、制御電極２１の電位が
インク溜２０と誘導管２２のバイアス電位以上とされて
いるため、帯電された霧状インクは電極の中心の孔を通
過する事ができない。次に、十分に霧状インクが充満し
たところで、印字するドットに対して印字制御回路ブロ
ック１９により制御電極２１の電位が切り替えられ、誘
導管２２のバイアス電位から背面電極１７の電位の中間
電位となり、誘導管２２から印字媒体２６へ正に帯電し
た霧状インクが印字用の孔に誘導される。そのとき制御
電極２１の電位は、記録媒体２６に近い方が低く設定さ
れ、印字用の孔の中で帯電された霧状インクを記録媒体
２６の方へ誘導する。その後、孔を通過した霧状インク
が背面電極１７に引かれて、その途中にある記録媒体２
６へと導かれる。なお、このとき、背面電極１７は入力
信号によらず一定電圧に設定されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記装置において、霧
状インク通過時の制御電極２１近傍の電界分布を計算し
てみると、図７のモデルで示される。霧状インク通過時
には、制御電極２１の電位は背面電極１７の電位より高
いため、制御電極２１から背面電極１７の向きに電気力
線２８が引かれ、印字用の孔の中心方向に集中する。こ
のとき、帯電した霧状インクは、電気力線２８に沿って
移動するため、記録媒体２６上に形成されるドット径は
印字用の孔径よりも小さくなる。

【００１０】実際に、制御電極２１の厚さをそれぞれ１
８μｍ、絶縁板２５の厚さを２５μｍ、制御電極２１か
ら記録媒体２６までのギャップを１００μｍ、記録媒体
の厚さを２００μｍ、制御電極２６の電圧を０Ｖ、背面
電極１７の電圧を−５００Ｖとし印字用の孔径を３００
μｍとした場合、印字ドット径は１２０μｍであった。

【００１１】ここで、画像を形成するためには、印字用
の孔を記録媒体２６の搬送方向と垂直方向に解像度に対
応する印字ドット数分並べる必要があるが、上記のよう
に印字用の孔径が印字ドット径よりかなり大きいため、
印字用の孔を印字ドット間隔で配置する事は不可能であ
る。したがって、印字用の孔を記録媒体搬送方向に複数
列で構成して、それら全体で１つの画像を形成させねば
ならない。

【００１２】具体的に、上記例を用いて説明すると、隣
接印字ドットまでの距離が隣接印字ドットとの重なりを
考慮して８０μｍとし、制御電極２１の電極の外径を４
００μｍとすると、隣接する印字用の孔までの距離は、
隣接電極間ギャップを含め４５０μｍは必要であり、よ
って印字用の孔は少なくとも６列（６×８０＝４８０＞
４５０）は必要となる。

【００１３】このため各々を独立制御できるように配線
を考慮すると、印字ヘッド及びその配線基板は非常に大
きなものとなり、小型化、低価格といった点で問題があ
った。

【００１４】上記問題に対応する方法として、上記制御
電極を複数層で形成し、マトリックス動作させる方法が
考えられる。

【００１５】図８は、マトリックス動作する制御電極を
形成した画像記録装置の印字用の孔及び制御電極の配置
を示す上面図である。この図に示すように印字用の孔は
マトリックス状に形成されている。また、図６の断面図
で示した制御電極２１の上部電極２１ａ，下部電極２１
ｂはそれぞれ略記録媒体搬送方向，記録媒体の幅方向に
伸びるライン状に形成されている。このような構成で
は、ライン上電極である上部電極２１ａと下部電極２１
ｂに入力信号に応じた電圧を印加することで所望の印字
用の孔からのインクの吐出を実行できる。具体的に記す
と、例えば２行３列目の印字用の孔Ｈからインクを吐出
させるためには、上部電極２１Ｈと下部電極２１Ｈに印
字用の電圧を印加してやればよい。

【００１６】このようなマトリックス駆動する画像記録
装置の動作について図６を用いて更に詳しく説明する。
ここでは、誘導管２２に電圧ＶＢが常時印加されてお
り、また、背面電極１７には電圧ＶＲが印加されている
ものとする。また、インクを吐出させるときに上部電極
２１ａ，下部電極２１ｂに印加する電圧をそれぞれＶ
２，Ｖ３とし、インクを吐出させないときに印加する電
圧をそれぞれＶ１，Ｖ４とすると、それらには、ＶＲ＜
Ｖ２＜Ｖ４＜ＶＢ＜Ｖ３＜Ｖ１の関係が成立している。
この場合、インクの吐出・停止は表１に示すように決定
される（インクが正に帯電している場合）。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１に示すように、誘導管２２から背面電
極まで順次電圧が降下している場合（（３）の場合）の
みインクが吐出され、制御電極２１の電位を誘導管２２
の電位より高く設定することにより、制御電極２１近傍
での帯電インクの存在が阻止される。

【００１９】しかしながら、実際には、制御電極の大き
さ及びインク室の容量から制御電極近傍での電位差すな
わち電界強度は非常に弱いものとなり、帯電インクの熱
運動及び対流の影響により制御ができない場合がある。
また逆に、制御電極の電位を帯電部と比べ非常に高く設
定するなどして阻止時における制御電極近傍での電界強
度を強くすると、該阻止時の制御電極近傍すなわち印字
用の孔近傍に完全に帯電インクが存在しないことにな
り、帯電インク通過方向の制御を行った場合の帯電イン
クの吐出の応答性が悪く、ひどい場合は吐出が行われな
いといった問題点があった。

【００２０】特に、コロナ放電を用いた帯電の場合、イ
オン風の影響を考慮すると帯電部と制御電極の距離をあ
る程度は離しておく必要があり、制御電極近傍の電界強
度は弱くなるだけでなく、帯電部へのインクの付着等の
帯電部の環境の変化により、放電電圧が変化する可能性
が高く、帯電部自体の電位にバラツキが生じることによ
り、帯電インクの制御ができない。

【００２１】上記問題を解決する方法として、上述した
ような２層のマトリックス電極（制御電極２１ａ，ｂ）
の電位を調整することで、マトリックス電極によっての
みインクの吐出を制御することが考えられる。より具体
的には、インクを吐出させるときに上部電極２１ａ，下
部電極２１ｂに印加する電圧をそれぞれＶ２，Ｖ３と
し、インクを吐出させないときに印加する電圧をそれぞ
れＶ１，Ｖ４としたときに、Ｖ４＜Ｖ２≦Ｖ３＜Ｖ１の
関係とする。例えば、Ｖ１＝２００Ｖ，Ｖ２＝０Ｖ，Ｖ
３＝０Ｖ，Ｖ４＝−２００Ｖにすることにより、表２に
示すようにマトリックス駆動が可能である。

【００２２】

【表２】

【００２３】この方法によれば、制御電極における上下
の電極のみでインクの吐出を制御するため、表３に示す
ように駆動条件によって通過を阻止する場合の制御電極
間（上部電極２１ａ，２１ｂの間）の電位差すなわち電
界強度に差が生じてしまう。

【００２４】

【表３】

【００２５】この電界強度の差は各電極の電位をどのよ
うにしても２倍以上ついてしまうため、印字用の孔近傍
の帯電した微粒子インクの存在量に影響を及ぼし、印字
品質に問題が生じる。また、阻止時の上下電極間の電位
差が小さい方では、背面電極の印加電圧すなわち吸引力
によってはインクの漏れが発生する可能性があった。

【００２６】本発明は上記課題を解決するものであっ
て、制御電極の配線の簡素化を実現するとともに、印字
時のインク漏れを抑制できる画像記録装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像記
録装置は、インクを微粒子化してインク貯留部内に分散
させるとともに、帯電する分散帯電手段と、前記インク
貯留部に設けられたマトリックス状の吐出孔と、微粒子
インクを電界力により前記吐出孔から記録媒体上に吸引
する背面電極と、各々の間に絶縁体を有して少なくとも
前記吐出孔の周囲に形成された３層の電極からなり、少
なくとも２層の電極がそれぞれ第１の方向，第２の方向
に延びて前記吐出孔の形成部位で立体的に交差するライ
ン状電極からなる制御電極と、入力信号に応じて前記３
層の電極のそれぞれに印加する電圧を制御することによ
り、前記３層の電極からの電界力により前記吐出孔から
の微粒子インクの通過、阻止を制御して、前記記録媒体
上に所望の画像を記録せしめる吐出制御手段と、を有し
てなるものである。

【００２８】請求項２に記載の画像記録装置は、請求項
１に記載の画像記録装置において、前記吐出制御手段
が、微粒子インクの吐出を阻止する全ての場合におい
て、微粒子インクに働く阻止力が略同一となるように、
前記３層の電極に電圧を印加するものである。

【００２９】請求項３に記載の画像記録装置は、請求項
１または請求項２に記載の画像記録装置において、前記
３層の電極の内の１つは、共通電極であるものである。

【００３０】請求項４に記載の画像記録装置は、請求項
３に記載の画像記録装置において、前記共通電極は接地
されているものである。

【００３１】請求項５に記載の画像記録装置は、請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の画像記録装置におい
て、前記３層の電極に挟まれた２層の絶縁体は、略同一
の厚さに形成されてなるものである。

【００３２】請求項６に記載の画像記録装置は、請求項
１乃至請求項５のいずれかに記載の画像記録装置におい
て、前記３層の電極の内の記録媒体側の電極またはイン
ク貯留部側の電極の少なくとも一方に絶縁性の皮膜を設
けたものである。

【００３３】なお、本発明におけるインク貯留部とは、
微粒子インクが留め置く部分を指しており、微粒子イン
クが循環している場合にはその循環経路をも含むもので
ある。

【００３４】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１の画像記
録装置について図面を参照しながら説明する。図１は、
本発明の実施の形態１の画像記録装置の構成例を示す断
面図である。図２は、図１の画像記録装置の制御電極の
構成を示す断面図である。

【００３５】図１に示すとおり、本画像記録装置は、印
字ヘッド１、電気ヒータ７を含む加熱装置２、帯電電極
３、制御電極４、背面電極５、駆動回路部６、絶縁板８
を有している。

【００３６】印字ヘッド１の内部には、粉体インクＩｐ
が蓄えられている。印字ヘッド１の下部には、インクＩ
ｐを加熱するための加熱装置２が備えられている。印字
ヘッド１の上半分の部分には、加熱され気化したインク
Ｉｐｇを帯電する帯電電極３として、５０〜８０μｍの
ワイヤー電極が備えられている。印字ヘッド１の上部に
は、気化したインクＩｐｇが冷却された微粒子インクＩ
ｐｓを吐出するための吐出孔としてφ３００μｍの孔が
設けられ、さらにその吐出孔の周囲を囲むように内径φ
３００μｍの制御電極４が設けられている。

【００３７】図２に示すように、制御電極４は、厚さ２
５μｍの絶縁板８ａ、８ｂを挟むように記録媒体に近い
電極を上部電極４ａ、記録媒体に遠い電極を下部電極４
ｃ及びその中間に中間電極４ｂとする厚さ１８μｍの３
枚の電極板で構成されている。制御電極４の上部には１
００μｍのギャップを隔てて厚さ２００μｍの記録媒体
ＲＭが配置され、更に記録媒体ＲＭの上部に背面電極５
が設けられている。

【００３８】図３は、制御電極４の配線及び吐出孔の構
成を示す上面図である。吐出孔は記録媒体搬送方向に４
８０μｍ間隔の６本の行に沿って配され、各行に対して
記録媒体搬送方向に垂直な方向（記録媒体幅方向）に４
８０μｍの間隔で形成されている。そして、各行の吐出
孔はそれぞれ隣接する行の吐出孔とは記録媒体幅方向に
８０μｍずつずれて配されている。このように、吐出孔
は６行Ｘ列の略マトリックス状に形成されている（Ｘ
は、印字幅（記録媒体の幅）内に４８０μｍ間隔で形成
される吐出孔の数に相当している）。この６行Ｘ列の吐
出孔により記録媒体の幅方向に沿うライン分の画像記録
を行える。

【００３９】制御電極４における上部電極４ａ，中間電
極４ｂはともにライン状に形成されている。すなわち、
上部電極４ａは記録媒体搬送方向に対して若干傾いて配
列した６個の吐出孔を通るＸ本のライン電極であり、中
間電極４ｂは記録媒体搬送方向に垂直な方向に配列した
Ｘ個の吐出孔を通る６本のライン電極である。また、両
者ともに吐出孔に対応する部分に孔が形成されている。
また、制御電極４における下部電極４ｃは全吐出孔の共
通電極（接地電極）として全面に配設されている（但し
吐出孔に対応する部分には孔が形成されている：図示し
ていない）。なお、この制御電極４は、駆動回路部６に
より制御が行われる。

【００４０】次に、以上のような構成の本実施の形態の
画像記録装置のインク吐出動作について説明する。

【００４１】上記したように、本実施の形態においては
下部電極４ｃは接地されており、吐出孔からのインクの
吐出，阻止の制御はライン状に形成された上部電極４
ａ，中間電極４ｂに入力信号に応じた電圧を印加するこ
とにより実行される。

【００４２】上部電極４ａ，中間電極４ｂにはそれぞれ
２通りの電圧が駆動回路部６から入力される。そして、
インクを吐出するための電圧の印加された下部電極と、
同じくインクを吐出するための電圧の印加された上部電
極とが立体的に交差した部分に存在する吐出孔がインク
を吐出する部分となる。

【００４３】以下に、本実施の形態の画像記録装置の印
字動作について具体例を用いて説明する。

【００４４】印字時には、加熱装置２によりインクＩｐ
が２００℃に加熱され、気化される。インクの色材とし
ては、有色のインクを用いる場合、イエローでは、アン
トライソチヤアゾール系、キノフタロン系、ピラゾロナ
ゾ系、ピリドンアゾ系、スチリル系等を用い、マゼンタ
では、アントラキノン系、ジシアノイミダゾール系、チ
アジアゾールアゾ系、トリシアノビニル系等を用い、シ
アンでは、アゾ系、アントラキノン系、ナフトキノン
系、インドアニリン系等を用いることができる。

【００４５】インクＩｐが気化し、気体のインクＩｐｇ
となり、帯電電極３に＋５ｋＶの電圧を印加することに
より、接地している加熱装置２の方向にコロナ放電が起
こり、気体のインクＩｐｇは、正帯電する。正帯電した
気体のインクＩｐｇは、印字ヘッド内で冷却され微粒子
インクＩｐｓとなり、記録媒体ＲＭの印字面の裏面に配
設された背面電極５に−５００Ｖの電圧を印加すること
により、記録媒体ＲＭの方向へ誘導される。

【００４６】ここで、制御電極４は、記録すべき画像デ
ータの電気信号に応答した駆動回路部６の出力信号に応
じて、時系列に６分割して制御を行う。

【００４７】詳細には、印字前には、中間電極４ｂの全
行の電圧を２００Ｖとし、上部電極４ａの全列の電圧を
２００Ｖとする。ここで、下部電極４ｃは、接地電極と
して、電位が０Ｖに固定されている。これにより、全て
の吐出孔の中間電極４ｂと下部電極４ｃの制御電極間に
２００Ｖ（＝２００Ｖ−０Ｖ）の電位差が生じ、正帯電
している微粒子インクに対し、吐出方向と逆向きの電界
が生じることにより微粒子インクの吐出を阻止する。

【００４８】印字時には、まず中間電極４ｂの１行目の
電圧を０Ｖとし、他の行の電圧を２００Ｖとするととも
に上部電極４ａの列の１行目対応する各ドットに対し、
印字を行う列の電圧を０Ｖ、印字を行わない列の電圧を
２００Ｖとする。これにより、１行目の印字を行う吐出
孔には、上部電極４ａと下部電極４ｃの制御電極間に電
位差はなくなり（０Ｖ−０Ｖ）、背面電極による電界の
力により微粒子インクは吐出する。１行目の印字を行わ
ない吐出孔には、上部電極４ａと中間電極４ｂの制御電
極間に２００Ｖ（＝２００Ｖ−０Ｖ）の電位差が生じ、
正帯電している微粒子インクに対し、吐出方向と逆向き
の電界が生じることにより微粒子インクの吐出を阻止す
る。１行目以外の行の吐出孔には、中間電極４ｂと下部
電極４ｃの制御電極間に２００Ｖ（＝０Ｖ−（−２００
Ｖ））の電位差が生じ、正帯電している微粒子インクに
対し、吐出方向と逆向きの電界が生じることにより微粒
子インクの吐出を阻止する。

【００４９】１行目の印字が終了すると、所定の時間、
中間電極４ｂの全行の電圧を２００Ｖとし、上部電極４
ａの全列の電圧を２００Ｖとする。次に中間電極４ｂの
２行目の電圧を０Ｖとし、他の行の電圧を２００Ｖとす
るとともに上部電極４ａの列の２行目に対応する各ドッ
トに対し、印字を行う列の電圧を０Ｖ、印字を行わない
列の電圧を２００Ｖとする。上記のように順次６列目迄
の制御を行うことにより、記録媒体搬送方向に垂直方向
の全ドットについて印字を行うことができ、記録媒体を
８０μｍ搬送した後再度１行目から順次印字を行うとい
った動作を繰り返すことにより所定の画像を記録するこ
とができる。

【００５０】表４は、このような印字制御動作を説明す
る表である。

【００５１】

【表４】

【００５２】表４に示す通り、本実施の形態の上記具体
例では、（１）〜（３）の場合において印字が阻止さ
れ、（４）の場合において印字動作が実行される。そし
て、印字阻止（（１）〜（３））の場合のいずれにおい
ても、上部電極４ａと中間電極４ｂとの間または中間電
極間４ｂと下部電極４ｃとの間に生じる最大の電位差は
２００Ｖとなる。したがって、本例では印字を行わない
行における印字に対応した列と対応していない列での電
位差は同じとなり、印字を阻止する阻止力が略同一とな
るため、印字濃度ムラ等を抑えることができる。

【００５３】なお、ここでは、印字する１行毎に上部電
極４ａの電圧を一旦全て２００Ｖにしているが、印字行
の電圧を２００Ｖにした後、上部電極の次行に対応する
各ドットに対し、印字を行う列の電圧を０Ｖ，印字を行
わない列の電圧を２００Ｖとし、その後、次行の電圧を
０Ｖにすることにより制御を行っても良い。この場合、
１行毎の時間を短縮することができ、印字時間の短縮が
図れる。しかし、前行で印字を行わなかった吐出孔で
は、微粒子インクが中間電極付近まで存在しているた
め、該微粒子インクによる漏れが発生する可能性があ
る。

【００５４】また、制御電圧を上部電極４ａ、中間電極
４ｂとも０Ｖ、２００Ｖとしたが、隣接制御電極間でリ
ークしない範囲、すなわち電位差が隣接制御電極間の空
間の絶縁破壊強度を超えない範囲、上記例でいえば隣接
制御電極間を８０μｍ、空気の絶縁破壊強度を３ＭＶ／
ｍとすると２４０Ｖ（＝８０×１０−６×４×１０６）
以下であり、かつ上中下部の制御電極間でリークしない
範囲、すなわち電位差が上中下部の制御電極間の空間の
絶縁破壊強度を超えない範囲、上記例でいえば絶縁板の
絶縁破壊強度を２０ＭＶ／ｍとすると、５００Ｖ（＝２
５×１０−６×２０×１０６）以下であれば、組み合わ
せは限定されない。

【００５５】また、上部電極４ａと中間電極４ｂの制御
電圧値に差を設けてもよいが、電源等を各々設ける必要
があり、駆動回路が複雑になるため、あまり好ましくは
ない。これは、上部電極４ａと中間電極４ｂ間の絶縁板
の厚さと中間電極４ｂと下部電極４ｃの絶縁板の厚さに
も対応し、異なる厚さを用いた場合、上中下部間の電界
強度のバラツキが大きくなるため、上部電極４ａと下部
電極４ｂの制御電圧値を異なる値に変更することにな
る。

【００５６】逆に、阻止時の電位差を同一とすると上記
使用範囲での上限の電位を各々の電極に使用することが
でき、阻止時でのインクの漏れを解消することができ
る。

【００５７】また、上記インクとして常温で粉体のイン
クを用いたが、常温で液体のインクを用いても良い。こ
の場合、加熱にかかる時間及び熱エネルギーが少なくて
済むといった利点があるが、常温で粉体のインクを用い
た場合に比べ、微粒子化した時の凝集による粒径の増加
が大きく、吐出孔での目詰まり、印字品質に問題があ
る。

【００５８】さらに、図４に示すように、制御電極の上
部電極４ａ及び下部電極４ｂの表面に各々絶縁体の被膜
１１を設けても良い。この場合、隣接吐出孔の制御電極
とのリークを抑制できるとともに、帯電した微粒子イン
クが被膜に付着することにより該インクの電荷により、
他の帯電インクの付着を抑制することができ、吐出孔で
のインクの目詰まりの減少が期待できるとともに、制御
電圧間の絶縁破壊強度を向上することができ、該制御電
圧間の電位差をより高く設定する事ができる。ただし、
付着したインクの電荷が逆に吐出孔近傍への帯電インク
の供給を妨げる可能性もあり、その対応として該被膜に
少量の導電体物質を混ぜる方法も考えられるが完全では
ない。被膜の材料としては、フッ素系の材料が一般的で
ある。

【００５９】（実施の形態２）次に、本発明による実施
の形態２の画像記録装置について図面を参照しながら説
明する。図５は、本発明の実施の形態２の画像記録装置
の構成図である。

【００６０】図５を参照して、画像記録装置は、印字ヘ
ッド１、電気ヒータ７を含む加熱装置２、振動子９、帯
電電極１０、対向電極１２、制御電極４、背面電極５、
駆動回路部６、絶縁板８を含む。

【００６１】印字ヘッド１の内部には、粉体インクＩｐ
が蓄えられている。印字ヘッド１の下部には、インクＩ
ｐを加熱するための加熱装置２が備えられている。印字
ヘッド１の上半分の部分には、加熱され液化したインク
を振動子９により超音波加振する事により発生した霧状
の微粒子インクＩｐｓを帯電する帯電電極１０として、
針電極が備えられている。印字ヘッド１の上部には、微
粒子インクＩｐｓを吐出するための吐出孔としてφ３０
０μｍの孔が設けられ、さらにその吐出孔の周囲を囲む
ように内径φ３００μｍの制御電極４が設けられてい
る。上部電極４ａは、垂直方向の６個を１列として配線
されており、下部電極４ｃは、水平方向の印字幅分を１
行として配線している。中間電極４ｂは、全吐出孔の共
通電極として全面に配設されている。制御電極４の上部
には、１００μｍのギャップを空けて厚さ２００μｍの
記録媒体ＲＭが配置され、記録媒体ＲＭの上部に背面電
極５が備えられている。

【００６２】次に、上記のように構成された画像記録装
置の動作について説明する。

【００６３】印字時には、加熱装置２によりインクＩｐ
が１２０℃に加熱され、液化される。インクの色材とし
ては、実施の形態１と同様である。インクＩｐが液化
し、液化したインクを振動子９により超音波加振する事
により発生した霧状の微粒子インクＩｐｓを帯電電極１
０に−３ｋＶの電圧を印加することにより、対向電極１
２の方向にコロナ放電が起こり、微粒子インクＩｐｓ
は、負帯電する。負帯電した微粒子インクＩｐｓは、記
録媒体ＲＭの印字面の裏面に配設された背面電極５に＋
５００Ｖの電圧を印加することにより、記録媒体ＲＭの
方向へ誘導される。

【００６４】ここで、制御電極４は、記録すべき画像デ
ータの電気信号に応答した駆動回路部６の出力信号に応
じて、時系列に６分割して制御を行う。詳細に説明する
と、印字前には、下部電極４ｃの全行の電圧を２００Ｖ
とし、上部電極４ａの全列の電圧を−２００Ｖとする。
ここで、中間電極４ｂは、接地電極として、電位が０Ｖ
に固定されている。これにより、全ての吐出孔の中間電
極４ｂと下部電極４ｃ及び中間電極４ｂと上部電極４ａ
の制御電極間に各々−２００Ｖの電位差が生じ、負帯電
している微粒子インクに対し、吐出方向と逆向きの電界
が生じることにより微粒子インクの吐出を阻止する。印
字時には、まず下部電極４ｃの１行目の電圧を０Ｖと
し、他の行の電圧を２００Ｖとするとともに上部電極４
ａの列の１行目対応する各ドットに対し、印字を行う列
の電圧を０Ｖ、印字を行わない列の電圧を−２００Ｖと
する。これにより、１行目の印字を行う吐出孔には、上
部電極４ａと下部電極４ｃの制御電極間に電位差はなく
なり、背面電極による電界の力により微粒子インクは吐
出する。１行目の印字を行わない吐出孔には、上部電極
４ａと中間電極４ｂの制御電極間に−２００Ｖの電位差
が生じ、負帯電している微粒子インクに対し、吐出方向
と逆向きの電界が生じることにより微粒子インクの吐出
を阻止する。１行目以外の行の吐出孔には、中間電極４
ｂと下部電極４ｃの制御電極間に−２００Ｖの電位差が
生じ、負帯電している微粒子インクに対し、吐出方向と
逆向きの電界が生じることにより微粒子インクの吐出を
阻止する。

【００６５】１行目の印字が終了すると所定の時間、下
部電極４ｃの全行の電圧を２００Ｖとし、上部電極４ａ
の全列の電圧を−２００Ｖとする。次に下部電極４ｃの
２行目の電圧を０Ｖとし、他の行の電圧を２００Ｖとす
るとともに上部電極４ａの列の２行目に対応する各ドッ
トに対し、印字を行う列の電圧を０Ｖ、印字を行わない
列の電圧を−２００Ｖとする。上記のように順次６列目
迄の制御を行うことにより、記録媒体搬送方向に垂直方
向の全ドットについて印字を行うことができ、記録媒体
を８０μｍ搬送した後再度１行目から順次印字を行うと
いった動作を繰り返すことにより所定の画像を記録する
ことができる。

【００６６】以上のような本実施の形態の画像記録装置
では、印字を行わない行における印字に対応した列と対
応していない列での電位差は表５に示すとおり同等であ
り、印字を阻止する阻止力が略同一となるため、濃度ム
ラ等を抑えることができる。

【００６７】

【表５】

【００６８】また、ここでは、中間電極を共通電極とし
て０Ｖと固定したが、実施の形態１のように下部電極を
共通電極としても良いし、他に上部電極を共通電極とし
ても良い。

【００６９】本実施の形態のように中間電極を共通電極
とした場合、印字前及び行毎の印字を行わない時に上下
の電極間に電圧を印加した場合、上部電極と中間電極及
び中間電極と下部電極の両方に吐出を阻止する電位差が
生じるためインク漏れ等の心配のない安定した制御がで
きる。但し、下部電極に電圧を印加した場合、インクは
制御電極の方向に吸引されるため、該制御電極の下部電
極へのインクの付着がおこり、該付着による目詰まりが
考えられる。

【００７０】また、該共通電極を接地電極（０Ｖ）とし
たが、背面電極の印加電圧による吸引方向の電界に支障
がない範囲であれば、電圧を与えても構わない。ただ
し、駆動電源が必要になり、また制御電極の内の他の電
極の印加電圧も該共通電極を基準に設定するため、該印
加電圧が増加することにより駆動ドライバ、回路、電源
への負担が重くなる。

【００７１】この他に、液体インクを霧状にする方法に
ついては、空気流を用いる方法、遠心力を用いる方法
等、霧状にできるのであれば振動子に限定されるもので
はない。

【００７２】また、実施の形態１，２とも，インクを相
変化させ微粒子を発生したが、最初から固相の微粒子を
用いても良く、代表的なものとしてトナーが挙げられ
る。この場合、該微粒子を振動子により空気中に浮遊さ
せて、コロナ放電等で帯電させても良いし、該微粒子の
薄層をローラ上に形成し、該ローラを吐出孔近傍に配設
しても良く、帯電は摩擦帯電を用いるのが好ましい。

【００７３】また、実施の形態１，２ともに上部、中
間、下部電極の３つの電極の内の１つを共通電極とし常
に同一の電圧に設定しているが、インクを吐出するか否
かに応じて電圧を変化させてもよい。また、３つの電極
すべてをライン状の電極としてもよい。

【００７４】

【発明の効果】本発明においては、微粒子インクの吐出
制御を絶縁体を挟んで形成した上部電極、中間電極、下
部電極の３層の制御電極で行うため、インクの吐出を阻
止する印加電圧を該制御電極に印加できる許容範囲内で
最大電圧を印加することができ、制御時のインクの漏れ
を解消できる。また、３層の電極の内の少なくとも２層
をマトリックス駆動することにより、制御電極の配線の
簡素化を図ることができる。

【００７５】また、マトリックス駆動時における印字を
阻止するすべての場合において、印字を阻止する力を略
同一となるように各電極に電圧を与えることにより、印
字むらを抑制できる。

【００７６】さらに、３層の電極の内の１つを共通電極
とすることにより、さらなる配線の簡素化を図れるとと
もに、制御を容易とすることが可能となる。

【００７７】また、その共通電極を設置電極とすれば、
より回路構成を簡素化できる。

【００７８】また、３層の電極間の絶縁体の厚さを同じ
にすることにより、制御電極の各々の印加電圧を同一に
することができ、回路の簡素化が図れると共に、駆動条
件の変化による制御電極間の電位差がなく印字むらを防
止できる高品質の印字を行うことができる。

【００７９】さらに、上部電極又は下部電極の少なくと
も一方に絶縁性の被膜を設けることにより、帯電インク
の付着を抑制する事ができ、吐出孔でのインクの目詰ま
りの減少が期待できるとともに、制御電圧間の絶縁破壊
強度を向上することができ、該制御電圧間の電位差をよ
り高く設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像記録装置の構成例を示す断
面図である。

【図２】図１の制御電極の構成を示す断面図である。

【図３】実施の形態１の画像記録装置の吐出孔の配置及
び制御電極の配線を示す上面図である。

【図４】実施の形態１の画像記録装置の他の制御電極の
構成を示す断面図である。

【図５】実施の形態２の画像記録装置の構成を示す断面
図である。

【図６】従来の画像記録装置の構成を示す図である。

【図７】画像記録装置の制御電極の電界分布のモデル図
である。

【図８】マトリックス駆動するための制御電極の配線を
示す上面図である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド ２ 加熱装置 ３ 帯電電極 ４ 制御電極 ５ 背面電極 ６ 駆動回路部 Ｉｐ インク Ｉｐｓ 微粒子インク ＲＭ 記録媒体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを微粒子化してインク貯留部内に
   分散させるとともに、帯電する分散帯電手段と、 前記インク貯留部に設けられたマトリックス状の吐出孔
   と、 微粒子インクを電界力により前記吐出孔から記録媒体上
   に吸引する背面電極と、 各々の間に絶縁体を有して少なくとも前記吐出孔の周囲
   に形成された３層の電極からなり、少なくとも２層の電
   極がそれぞれ第１の方向，第２の方向に延びて前記吐出
   孔の形成部位で立体的に交差するライン状電極からなる
   制御電極と、 入力信号に応じて前記３層の電極のそれぞれに印加する
   電圧を制御することにより、前記３層の電極からの電界
   力により前記吐出孔からの微粒子インクの通過、阻止を
   制御して、前記記録媒体上に所望の画像を記録せしめる
   吐出制御手段と、を有してなることを特徴とする画像記
   録装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像記録装置におい
   て、 前記吐出制御手段は、微粒子インクの吐出を阻止する全
   ての場合において、微粒子インクに働く阻止力が略同一
   となるように、前記３層の電極に電圧を印加することを
   特徴とする画像記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の画像記
   録装置において、 前記３層の電極の内の１つは、共通電極であることを特
   徴とする画像記録装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の画像記録装置におい
   て、 前記共通電極は接地されなることを特徴とする画像記録
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の画像記録装置において、 前記３層の電極に挟まれた２層の絶縁体は、略同一の厚
   さに形成されてなることを特徴とする画像記録装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の画像記録装置において、 前記３層の電極の内の記録媒体側の電極またはインク貯
   留部側の電極の少なくとも一方に絶縁性の被膜が設けら
   れてなることを特徴とする画像記録装置。