JPS623963A - 静電加速型インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば複写機などに好適な静電加速型インク
ジェット記録装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より、液体インクを記録体上に飛翔させて記録ドツ
トを形成するインクジェット記録装置が知られている。

このインフジエラ１〜記録装置は、他の記録装置に比べ
て騒音が少なく、現像や定着などの処理が不要であると
いう利点を有し、普通紙記録技術として注目されている
。

このようなインクジェット記録装置のなかでも、特にイ
ンク噴出口をスリット状に形成したスリットジェット記
録装置と呼ばれるものは、インク噴出口がスリット状で
あることからインクの目詰まりが生じ難く、しかも高速
記録が可能であること等から複写機への実用化が望痺れ
ている。このスリブ１〜ジエツト記録方式による静電加
速型インクジェット記録装置は、幅１０（’）ｐｍ程度
で長さが２００姻程度のスリット状インク噴出口内の長
手方向に、８本／ｍ程度の割合で配設された多数の電荷
注入電極と、この電荷注入電極およびスリット状インク
噴出口と対向して設けられた背面Ｎ極と、これら両電極
間に配録信号に対応した高電圧パルスを印加する手段と
を喝えたものである。そして、選択的に高電圧が印加さ
れた部分の帯電油性インクが静電力により背面電極方向
に吸引加速され、両電極間に配置された記録体上に記録
信号に対応したインクドツトを形成するようにしたもの
である。

ところが、このような記録装置は、記録情報に応じて多
数の電荷注入電極の各々に選択的に高電圧パルスを印加
する必要から、各電荷注入電極のそれぞれに高電圧パル
ス発生回路を設けたり、また上記各電荷注入電極にそれ
ぞれスイッチング回路を接続しなければならず、これら
と電極との間の結線が複雑化するという問題があった。

また、複写原稿の読取装置から出力される電気信号に応
じて高電圧パルス発生回路を駆動する信号処叩回路□が
必要であるなど複写機として用いるには、記録＠置が大
形化、複雑化するという問題点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる問題に基づきなされたもので、構造の
複雑□化を眉くことなしに、電極間の高電圧パルス印加
を容易にし、もってヘッドの高集積化および装置の小形
化を図れる静電加速型インクジエ・ット記録装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本゛発明は、インク噴出部に設けられ記録用のインクと
接触して該インクに電荷を注入する電荷注入電極と、前
記インク噴出部に対向して設（Ｊられた背面電極との間
に記録信号に応じて高電圧パルスを印加する高電圧パル
ス印加手段を、次のように構成したことを特徴としてい
る。

すなわち、高電圧パルス印加手段は、前記背面電極に接
続されて受光した光の強度変化に対応して抵抗値が変化
する光導電性絶縁体と、この光導電性絶縁体を介して前
記背面電極に接続された第１の電圧印加手段と、前記背
面蕾極に接続された固定゛抵抗体と、この固定抵抗体を
介して前記背面電極に接続された第２の電圧印加手段と
、前記記録信号に対応した光信号を前記光導電性絶縁体
に照射する手段とを具備してなるものである。

以下に本発明の動作原理を説明する。

いま、電荷注入電極および背面電極の電位をそれぞれＶ
Ｂ、ＶＲとすると、両電極間の電位差Ｖｘば、　　　　
□ Ｖｘ＝Ｖｓ’＝ＶＲ−（１） で示される。

また、背面電極に光導電性絶縁体を介して接続された第
１の電圧印加手段□の印加電圧をＶＰ、固定抵抗体を介
して背面電極に接続された第２の電圧印加手段の印加電
圧をＶｃ、光導電性絶縁体の抵抗値をＲｘ　ｓ固定抵抗
体の抵抗値をＲｃとすると、背面電極の電位ＶＲは、 ＶＲ＝ＶＰ −（Ｖｐ　−Ｖｃ　）　Ｒｘ　／　（Ｒｘ　＋’Ｒｃ　
）・・・（２） で示される。

したがって、例えば光が照射されたときの光導電性絶縁
体の抵抗値Ｒｐ、同光遮断時の光導電性絶縁体の抵抗値
ＲＤおよび固定抵抗体の抵抗値Ｒｅが、 Ｒｐ　（Ｒｃ　（Ｒｎ　　＝１３） なる関係を満足すれば、光導電性絶縁体に光が照射され
ているときの背面電極の電位ＶＲＰは、ＶＲＰ　＃ＶＰ となり、また、光導電性絶縁体に光が照射されていない
ときの背面電極の電位ｖＲｒ）は、ＶＲＤ〜Ｖｃ となる。

したがって、電荷注入電極と背面電極との間の電位差Ｖ
ｘは、 Ｖｓ　−Ｖｐ　〜Ｖｓ　−Ｖｃ の間で変化することになる。

つまり、光導電性絶縁体に入射される光信号に応じ、電
荷注入電極と背面電極との間には振幅がＶｐ−Ｖｃの高
電圧パルスを発生させ得る。この場合、例えば第１の電
圧印加手段の印加電圧の極性と、第２の電圧印加手段の
電圧の極性とを異ならせると、」：記高電圧パルスの振
幅は大きなものとなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光導電性絶縁体をスイッチング素子と
して用い、光導電性絶縁体へ入射する光の有無によって
電荷注入電極と背面電極との間に高電圧パルスを発生さ
せるようにしているので、高電圧発生回路は唯一つで良
いことは勿論のこと、この場合には光信号によってスイ
ッチング制御を行なえるので電極の数に対応して多数の
結線を施す必要がない。したがって、構成の簡素化を図
ることができる。

また、このように結線を簡易化できることにより、背面
電極密度にシ１１約がなくなり、背面電極の集積度を高
めることができる。しかも、背面電極や光導電性絶縁体
は既存の集積化技術で容易に集積が可能である。したが
って、記録ドツトを微細にすることができ、高解像度の
記録が可能になる。

また、本発明は電荷注入電極ではなく背面電極側の電位
を変化させるようにしているので、次のような効果を得
ることができる。すなわち、電荷注入電極の電位を変化
させる場合には、電荷注入電極を多数設ける必要がある
が、この電荷注入電極は記録用のインクと接触している
ので、このインクを介しての電極間の絶縁性低下が問題
となる。

この点、本発明によれば、インクと接触しない多数の背
面電極間の絶縁性は十分であり、各電極の独立性が確保
できる。

なお、本発明は、光導電性絶縁体への光照射によって高
電圧パルスを印加するようにしているので、例えば原稿
からの反射光を直接光導電性絶縁９一 体に照射づるようにＪ−れば、特に信号処理回路を設け
る必要がない。【ノたがって、極めて簡単な構成で複写
機を構成することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説明する。

第１図〜第３図は第１の実施例に係る静電加速型インク
ジェット記録装置の主要部を示す図である。この記録装
置は、第１図に示すように、インク噴出部上とインク制
御部−２−とを対向配置して、両者の間を移動する記録
紙３にインクを飛翔させて記録を行なうようにしたもの
である。

インク噴出部上は、スリット状のインク噴出口Ｐを形成
した先端側の辺をインクの飛翔位置調整を容易ならしめ
るべくくさび形に尖鋭止させたものであって、基板１１
と、この基板１１上に形成された電荷注入電極１２と、
この電荷注入電極１２の上面で上記インク噴出口Ｐ側の
面を覆う如く設けられたインク案内部材１３とで構成さ
れている。インク案内部材１３は、その基端部に液体イ
ンクＱを収容するインク溜め１４を有し、この、ｒンク
溜め１４からインク噴出口Ｐにかけて上記スリットと同
一の幅でかつ微小な厚みのインク流路Ｒを形成すべり−
に記電荷注入雷極１２と対向する面に微小深さの溝を形
成したちのどなっている、１インク制御部、？−は、前
記インク噴出口Ｐに僅かの距離を隔てて対向する先端部
をインクの飛翔位置調整を容易ならしめるべくくさび形
に形成した基板１５上に以下の構成部品を配置してなる
ものである。すなわち、基板１５上には、上記先端部の
辺と直交する方向に複数の背面電極１６が形成されてい
る。この背面電極１６は、それぞれの一端部が基板１５
の先端部に位置し、他端部が基板中央部よりやや基端側
に位置している。一方、基板１５の基端側面上には、背
面電極１６の上記他端部と所定間隔をあけかつその基端
側を共通接続してなる櫛形の第１の共通電極１７が配置
されている。そして、この第１の共通型ｔＩｉ１７と６
背面電極１６との間には、両者を電気的に接続するよう
に光導電性絶縁体１８が形成されている。また、背面電
極１６上には、これら背面電極１６と直交するように固
定抵抗体１９が接続され、ざらにこの固定抵抗体１９の
トには、第２の共通電極２０が形成されている。

第１の共通電極１７には、第１の直流電源２１の負極側
が接続されている。また、第２の共通電極２０には第２
の直流型＃ｉ２２の正極側が接続されている。そして、
上記第１の直流電源２１の正極側と第２の直流電源２２
の負極側とは共通接続され接地されている。

一方、電荷注入電極１２には、パルス発生源２４からの
パルスが増幅器２５を介して与えられている。

このように構成された本実施例に係るインフジエラ１〜
記録装置の電気的な構成は第２図に示される。すなわち
、いま直流電源２２の固定抵抗１９側の電位をＶｃ　（
＞ＯＶ）、直流電源２１の光導電性絶縁体１８側の電位
をＶｐ　（＜ＯＶ）とする。

記録信号に対応した光信号が光導電性絶縁体１８の記録
位置に対応した部分に照射されると、この光導電性絶縁
体１８の抵抗値ＲｘがＲＤからＲｐに変化する。これを
第３図中Ａで示すＯＮ。

ＯＦＦ信号とすると、前述した（３）式を満たす場合に
は、上記光照射時の背面電極１６の電位は、同図中８で
示すようにＶｃからＶｐへと変化する。

一方、第２図において、パルス光生源２４からの例えば
１ｋｌ−１ｚ程度のパルス信号は、トランジスタ２６．
２７による２段の増幅回路によって第３図中Ｃで示すよ
うな波高値ＶＢ　（例えば１ｋＶ前後）のパルス信号に
増幅される。このパルス信号は電荷注入電極１２に与え
られているので、結局、電荷注入電極１２と背面電極１
６との間には第３図中りに示すように波高値が光照射時
にはＶＢ　＋Ｖｃ　、光遮断時にはＶＢ＋ＶＰと変化す
る高電圧パルス信号が加えられることになる。したがっ
て、インク滴の飛翔に必！！な電極間の電圧７ｔｈが上
記高電圧パルス信号［）の最大波高値と最少波高値との
間の電圧であれば、光導電性絶縁体１８による選択的な
インク滴飛翔制御が可能である。そして、この場合には
、背面電極１６を極めて多数配設しても、光導電性絶縁
体１８の光照射部分のみの抵抗値を変化させて、任意の
背面電極１６の電位を選択的に変化させることができる
。

しかも、スイッチングの制御は光学的に行なうので、多
数の背面電極１６に対応させて多数の結線を施す必要は
ない。

なお、本発明者等は、この記録装置につき次のような試
験を行なった。

すなわち、基板１５として硬質ガラスを用い、その上面
にクロム金属膜を真空蒸着し、このクロム金属膜に化学
エツチング処理を施して背面電極１６および第１の共通
電極１７を形成した。背面電極１６の電極幅は６０譚、
電極配列ピッチは１２０ｐ１電極厚みは１０００人であ
り、背面電極１６と第１の共通電極１７との間の距離は
４０岬に設定した。次に上記背面電極１６から第１の共
通電極１７に亙り、光導電性絶縁体１８として水素化ア
モルファスシリコン膜をプラズマＣＶｒ）反応により着
膜形成した。一方、導電性カーボン微粉末を混合したエ
ポキシ樹脂塗料を、背面電極１６とめ交覆る方向に幅５
　ｔｎｍ　、厚さ１００７＋ｍになるように塗布後、加
熱硬化さ１！ることにＪ：って固定抵抗体１９を形成（
）た。イ【お、この固定（１ｆ、抗体１９は、硬化後の
化抵抗が１０７Ω・ｃ＃ＩになるＪ、うに設定した。さ
らに、この固定抵抗体１９の−１にアルミニウムを貞空
蒸着して電極幅３緬の第２の共通電極２０を形成した。

このようにして形成されたインク制（社）部２の第１の
共通電極１７に一２Ｏ０ｖ、第２の共通電極２０に＋２
００Ｖの直流Ｎ斤を印加しながら光導電性絶縁体１８の
部分に１００１ｕｘの明るさの光を１００　＋−（Ｚの
繰返し周波数で断続的に照射したところ、背面電極１６
の電位は一１≦〕Ｏｖがら十１７０まで上記周波数に対
応して変化することがＷｌ認された。

また、上記インク制御部−？−とは別に、インク噴出部
１を製作した。このインク噴出部１は、硬質ガラスから
なる基板１１上にり［］ム金金属を蒸着し、化学エツチ
ング処理を施づことによって電荷注入電極１２を形成し
た後、先端形状がくさび形になるＪ、うに研磨加工した
板と、同様に先端をくさび形に研磨加工したガラス板と
を、厚みが１００−のポリエステル製スペーサを介して
対向配置して構成した。電荷注入電極１２は、上記背面
電極１６と同様に電極幅６０順、電極配列ビッヂ１２０
ｕｎになるように設定した。

このＪ−うに構成されたインク噴出部上およびインク制
御部−？−でインクジェット記録装置を構成し、スーツ
１〜状のインクノズル内にインクを充填し、インク噴出
部上とインク制御部１との対向部の間隔が１７０譚程度
になるように調整した後、第１８よび第２の共通電極１
７．２０に上記同様−２Ｏ０Ｖ、　＋２００Ｖの電圧を
印加し、更に電荷注入電極１２にパルス波高値が＋１，
４ｋＶ、周波数的１ｋＨ７の高電圧パルスを印加した。

そして、光導電性絶縁体１８に照度１００１ＬＪＸ、周
波数１００Ｈｚの光を照射したところ、記録紙３にイン
クが飛翔し、記録紙３を一定方向に移動させたところ、
光源の周波数に対応した画点が上記記録紙３上に形成さ
れた。

また、この例のように電荷注入電極１２を複数設ける構
造であると、例えばこれら電荷注入電極１２に順次高電
圧パルスを印加さゼることによって、インク滴の制御を
隣接する電極に影響されることなく全く独立に行なわせ
ることができ、史に精度の良い記録ドラ１へを形成する
ことがきる。

なお、発明は、上述した実施例に限定されるものではな
く、第４図に示すように構成することもできる。この場
合には、インク噴出部１を上側に配置し、インク制御部
−？−をト側に配置する。インク噴出部−？−の基板３
１は、インク噴出ｎ　Ｐと対向する端部をくさび形に形
成し、該端部側の端面に背面電極１６と固定抵抗体１９
と第２の共通電極２０とを形成し、１面に第１の共通１
１ｆｉ１７を形成し、基板上面と上記端部との接続端部
に光導電性絶縁体１８を形成したものである。

このような構成であれば、光を上面側から照射できると
ともに、記録紙３を水平に移動さゼることができるので
、後）ボするように複写機に応用１する場合の各構成部
品の配置−ト石利であり、装置の−１７〜 小形化を図ることができる。

第５図は上記実施例の記録装棺を複写機に応用した例を
示づ図である。

すなわち、光源４］から出射した光の一部は、点線矢印
で示すように、原稿台４２のにに配置された複写原稿４
３で段用され、自己集束性の光フアイバレンズアレイ／
４４（例えばセルフォック・１ノンズ・アレイ；日本板
硝子社商品名）を介してインク制御部りの光導電性絶縁
体１８に導かれる。

一方、記録紙収容ケース４５に収容された記録紙４６は
、ローラ４７で順送りされて、ローラ４８とガイド体４
９間を介してインク噴出部１とインク制御部−？−どの
間を通り、「ｌ−ラ５０，５１問およびガイド体５２を
介してケース５３の外部に導かれる。

光導電性絶縁体１Ｂに入射される光は、複写原稿４３の
画像の濃淡に対応しているので、原稿台４２がケース５
３上を記録Ｍ４６の速度と同速度で移動すると、記録紙
４６上には複写原稿４３の画像情報に対応した記録画像
が形成される。

このような構成であれば、画像処理のための回路等を一
切省略でき、しかも潜像を形成するための感光体ドラム
やＩ−ナーを定着づる装置等が不要になることから複写
機を大幅に小形化することができる。また、例えば第１
の共通ＭＩａｉ１７と第２の共通電極２０とに印加する
電圧の極付を選択的に切換えられる構成にすれば、複写
原稿のポジティブ画像やネガティブ画像を容易に得るこ
とができる。また、このような画像は電荷注入電極１２
に印加する電圧の極性を選択的に切換えるようにしても
得ることができる。

なお、本発明は光導電性絶縁体どして ３ｅ−Ｔｅなどのセレン合金４５酸化曲鉛、硫化７］ド
ミウム等の光導電性無機化合物およびこれらの光導電性
化合物粉末と高分子化合物からへる光導電性組成物、銅
フタロシアニンやビリレン系化合物等の有機光導電性化
合物、有機環ＷＦＩ化合物と電荷輸送機能を持った化合
物とからなる光導電↑１組成物等を用いても良い。また
、基板としては、アルミナ、サファイヤ、ガラス、石英
等の無機材料の他、ガラス−エポキシ積層板、アクリル
・ブタジェン・スチレン共重合体等を用いても良い。

また、本弁明はインクノズルを複数用いてカラー画像を
記録する装置、ＬＥｒ）アレイと組合わせたファクシミ
リ装置、ワードプロセッサ、コンピュータ端末等、極め
て広範囲の用途に応用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る静電加速型インクジェ
ット記録装置の主要部を示す一部切欠した斜視図、第２
図は同装置の電気的構成を示す回路図、第３図は同装置
の作用を説明するための波形図、第４図は本発明の他の
実施例に係る静電ｈｎｎ梨型インクジェット記録装置主
要部を示す斜視図、第５図は本発明を適用した複写機の
断面図である。 １・・・インク噴出部１．？−・・・インク制御部、３
゜４６・・・記録紙、１１．１５．３１・・・基板、１
２・・・電荷注入電極、１６・・・背面電極、１７・・
・第１の共通電極、１８・・・光導電性絶縁体、１９・
・・固定抵抗体、２０・・・第２の共通電極、２１・・
・第１の直流電源、２２・・・第２の直流電源、２４・
・・パルス発生源、２５・・・増幅器、４１・・・光源
、４３・・・複写原稿、４４・・・光フアイバレンズア
レイ、Ｐ・・・インク噴出口、Ｑ・・・液体インク、Ｒ
・・・インク流路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク噴出部に設けられ記録用のインクと接触し
   て該インクに電荷を注入する電荷注入電極と、前記イン
   ク噴出部に対向して設けられた背面電極と、前記両電極
   間に記録信号に応じて高電圧パルスを印加する高電圧パ
   ルス印加手段とを備え、上記高電圧パルスの印加によっ
   て生じた前記両電極間の電界で前記インク噴出部から飛
   翔したインクを前記両電極間に介在させた記録体上に付
   着させて記録ドットを形成するようにした静電加速型イ
   ンクジェット記録装置において、前記高電圧パルス印加
   手段は、前記背面電極に接続されて受光した光の強度変
   化に対応して抵抗値が変化する光導電性絶縁体と、この
   光導電性絶縁体を介して前記背面電極に接続された第１
   の電圧印加手段と、前記背面電極に接続された固定抵抗
   体と、この固定抵抗体を介して前記背面電極に接続され
   た第２の電圧印加手段と、前記記録信号に対応した光信
   号を前記光導電性絶縁体に照射する手段とを具備したも
   のであることを特徴とする静電加速型インクジェット記
   録装置。
2. （２）前記インク噴出部はスリット状のインク噴出口を
   有し、前記背面電極は前記インク噴出口の長手方向に所
   定の間隔で複数配設されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の静電加速型インクジェット記録装
   置。
3. （３）前記高電圧パルス印加手段は、前記光導電性絶縁
   体への光照射周期よりも十分に短い周期で高電圧パルス
   を印加するものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の静電加速型インクジェット記録装置。
4. （４）前記光導電性絶縁体は、遮光時の抵抗値が前記固
   定抵抗値の抵抗値よりも十分に大きく、受光時の抵抗値
   が前記固定抵抗体の抵抗値よりも十分に小さいことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電加速型インク
   ジェット記録装置。
5. （５）前記光導電性絶縁体は、水素化アモルファスシリ
   コン、セレン、セレン合金、酸化亜鉛または有機感光体
   からなるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の静電加速型インクジェット記録装置。
6. （６）前記第１の電圧印加手段の印加電圧の極性と、前
   記第２の電圧印加手段の印加電圧の極性とは互いに異な
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電加
   速型インクジェット記録装置。