JPH0344914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気浸透現象を利用した電気浸透プ
リンターにおける記録ヘツドへのインク供給手段
の改良に関するものである。

記録電極を形成する第１の電極およびインクは
み出し防止用補助電極を有する誘電体支持基板上
に薄い二次元的な広がりをもつ多孔質膜が設置さ
れ、この多孔質膜の第１の電極およびインクはみ
出し防止用補助電極に対する反対面側に液状イン
ク透過性の第２の電極を位置せしめ、前記多孔質
膜に液状インクを供給含浸させると共に、第１の
電極補助電極および第２の電極間に信号電圧を印
加して液状インクを第１の電極が延長する一方の
端部側に前記多孔質膜を介して電気浸透させ、信
号電圧に対応して記録体に記録すべき制御された
液状インク部を形成する関係にあるインク記録ヘ
ツドおよびこれを使用したインク記録装置は既に
本発明者の一人によつて提案されている。

記録電極を形成する第１の電極は、記録密度に
応じて複数個の電極を互に隔絶して隣り合うよう
配設し、補助電極は前記記録電極の外側に配設す
る。

支持基材面を形成する誘電体の表面における液
状インクの電気浸透極性を多孔質体のそれと同じ
に選び、且つ信号電圧を互に逆極性に選ぶと、液
状インクの供給ポンピング作用と共に、第１の電
極の先端部側には液状インクの収束作用を生じ、
補助電極の先端部側ではインクのはみ出しが起ら
ない。

かくして第１の電極の先端部側には、オン電圧
に対応して液状インク部を生じ、オフ電圧に対応
して液状インク部が消滅し、信号電圧で直接記録
インク量が変調され、上記のインク収束作用と相
侯つて、高解像度のインク記録が可能となる。

第１の電極および補助電極は誘電体支持基材表
面に直接被着しても、あるいは、支持基材表面に
陥没部や凹部を形成し、その内部に設置すること
もできる。

この記録ヘツドでは、インク記録ヘツド端部に
直接、紙などの記録体を接触、移動させてインク
転写させることにより、低電圧、高解像度で接触
法によるインク記録ができる。

又、非接触法としてクーロンカで記録紙に前記
の変調された液状インクを飛翔付着させることに
より、図形や記号等のインク画像記録装置が実現
できる。

この種のインク記録ヘツドは記録濃度を上げる
為に液状インクとて、適当な溶媒に、染料を飽和
領域程度まで溶かしたものが使用される。このた
め液状インクは、溶媒の蒸発により過飽和となり
易く、染料の析出が起り、前記多孔質膜の目詰ま
りによる記録品質低下の問題が生じる。

又、この種の記録ヘツドは、前記多孔質膜に含
有される液状インクの量を一定に制御することが
重要であり、もしそれが出来ないと、記録体に記
録された図形等の一様性にムラを生じ記録品質低
下の問題を生じる。

本発明は、上記問題点を背景としてその改良さ
れたインク記録装置を提供することを目的とす
る。

本発明の特徴とする所は、前記多孔質膜の電気
浸透を利用するインク記録装置において、前記多
孔質膜のインク含有量を電気的に検出する手段
と、この検出した電気信号によつて、前記多孔質
膜のインク量を、第２の多孔質膜の電気浸透を利
用して供給制御する手段を設けたことにある。

かくして、このインク記録ヘツドの、前記多孔
質膜に含有される液状インクは、第２の多孔質に
より、析出した染料が取り除かれ、前記検出した
電気信号により一定量が供給制御されることによ
り、前述の問題点が解決され、良質な記録を実現
することができる。

以下、本発明の実施例について詳述する。第１
図は本発明にかかる電気浸透を利用したインク記
録装置の一実施例で、その斜視部分構造と給電方
式を示す図である。

第１図において、１００はインク記録ヘツド、
２００はインク容器３００内に収容され、第２の
多孔質膜８０により濾過されスポンジ体７００の
毛管現象を利用して、インク記録ヘツド１００に
供給含浸される液状インクである。

４００は信号電圧源、５００は記録体たる紙な
どの記録シート、６００は記録体５００をインク
記録ヘツド１００の縁端部１３および側縁端面１
２に圧接されると共に図の矢印５０１方向に紙送
りするゴム等の圧接ローラーである。

１０は硼珪酸ガラス等の板状の誘電体基材から
なる支持基板である。

その表面に所望の記録解像度に応じて例えば１
mm当り３〜８本の密度でエツチングや機械加工技
術によつて例えば夫々が20〜70μｍ程度の範囲内
の幅と深さを有する陥没溝１６を設ける。

この溝１６の底部更には側壁に金属膜から成る
第１の電極２０、また電極２０の配列範囲の外側
に隣接する縁端部１３を少なくとも含む支持基材
１０の表面に補助電極２２が被着される。

第１の電極２０及び補助電極２２は、例えば予
めクローム等を0.1〜0.3μｍ程度薄く予備蒸着し
て被着強度を改善し、その上に電気化学的安定性
の観点から例えば金を1μｍ程度蒸着するか、及
至は上記クローム膜上に金メツキ等を行ない非多
孔質の金属膜を形成する。

かくしてこの支持基板面１１上には、実質的に
厚み方向に貫通する孔及至は隙間を有し、液状イ
ンク２００が厚み方向に浸透し得る多孔質膜４０
を設置し、第１の電極２０表面との間に溝間隙３
０を形成させる。

多孔質膜４０及び第２の多孔質膜８０は、例え
ば厚さが20〜200μｍ、平均孔径が0.1〜8μｍ空孔
率が60〜80％程度の酢酸セルローズから成る、い
わゆるマイクロポーラスメンブレンフイルターを
使用する。

多孔質膜４０及び第２の多孔質膜８０として
は、必要に応じてこの他のプラスチツク材料や、
ガラス、磁器材料等も使用できる。

多孔質膜４０の縁端４１は、支持基板１０の縁
端部１３より例えば50〜300μｍ程度内側に位置
せしめ、支持基板表面１１上に露出縁端面１４を
形成させることが望ましい。縁端面１４の形成
は、この面１４上における液状インク２００の電
気浸透性を利用した液状インクの電気的収束作用
が利用でき、高解像度記録に有用である。多孔質
膜４０の幅は、第１の電極２０の先端部２１に供
給されるインク量を決定するので、例えば20mm以
上に必要に応じて広く選ぶ。

多孔質膜４０の支持基板１０に対する反対の表
面側には、例えば１インチ当り100〜300メツシユ
程度の密度で貫通する細孔（図示省略）を設けた
厚さ50〜300μｍ程度の液状インク２００透過性
のステンレス板や金属メツシユ等の第２電極５０
を設置して、多孔質膜４０を圧接、固定する。

なお、第２の電極５０は、多孔質膜４０表面
に、黒鉛等の導電性塗料を薄く塗布して液状イン
ク２００透過性に構成することもできる。

多孔質膜４０において、記録体５００設置面に
対して反対側の端部は、接着剤などの封着剤６０
をもつて多孔質膜４０を、支持体表面１１および
第１の電極２０表面に封着し、後述の電気浸透に
よる液状インクの逆流を防止する。

４０１は、多孔質膜４０に含有されるインク量
を電気的に検出するためのものであり、液状イン
クのはみ出し防止用電源も兼ねている。

４０２は、前記検出された電気信号により、液
状インク２００を、インク容器３００側から、イ
ンク記録ヘツド１００の多孔質膜４０側へあるい
は反対方向へ電気浸透を利用して濾過供給制御す
る電源である。

ここで、第３の電極５１及び第４の電極５２は
前記第２の電極同様例えば１インチ当り100〜300
メツシユ程度の密度で貫通する細孔（図示省略）
を設けた厚さ50〜300μｍ程度の液状インク透過
性のステンレス板や金属メツシユ等が用いられ
る。

液状インク２００は、上述の多孔質膜４０、第
２の多孔質膜８０及び支持基板１０に対して良き
電気浸透性を与えるものとして、例えばγ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシランから成る
液体材料に、必要なバインダ剤、電荷制御剤、表
面活性剤などと共に、例えば、油溶性染料等を重
量比で２〜５％程度混入して油溶性インク２００
が構成される。

この種のインクは前述の多孔質膜４０、第２の
多孔質膜８０及び支持基板１０に対して負の電極
方向に電気浸透させることができる。

この電気浸透の速度は、印加される信号電圧と
共に増大するが、その最大振幅は、絶縁破壊を考
慮して、電界強度で例えば2V／μｍを越えない
ように設定される。

記録電極たる第１の電極２０夫々は信号電圧源
４００に、また、はみ出し防止兼インク含有量検
出用補助電極２２は電圧源４０１に接続される。

信号電圧V_B，V_B′が第２の電極５０と第１の電
極２０との間に選択的に印加され、補助電極２２
にはインク含有量検出の為の抵抗を介して吸引電
圧V_Cが常時印加されている。

今、図のように信号電圧として、第１の電極２
０に対して第２の電極５０が負になるオフ電圧
V_B′、反対に電極５０に対して電極２０が負なる
オン電圧V_Bを交互に印加し、補助電極２２に対
して第２の電極５０が負になる吸引電圧V_Cを常
時印加した場合を例に取り、動作を説明する。こ
こで｜V_C｜＝｜V_B′｜とするとV_B′及びV_Cが印加
された部分では、正電極を形成する第１の電極２
０及び補助電極２２側から、負電極を形成する第
２の電極５０側に、多孔質膜４０を介して、液状
インク２００が矢印２１０，２１３の如く電気浸
透すると共に、それに伴つて電極先端部２１側及
び縁端部１３，１３′に位置する液状インク２０
０も夫々、図の矢印２１１，２１１′の如く、溝
間隙３０、電極２２表面を介して第２の電極５０
側に吸い上げられる。

更に、支持基板１０の表面１１も多孔質膜４０
と同様の電気浸透極性を有するように構成されて
いるので、V_B′が印加されている電極２０側か
ら、V_Bが印加されて負電極を形成、隣接する電
極２０側に向つて液状インク２００が矢印２１２
の如く電極２の配列範囲内の露出縁端面１４を含
む電極間隙表面１５等の支持体面１１上を電気浸
透する。

したがつて、V_B′が印加された第１の電極２０
の先端部２１側やその周辺の露出縁端面１４上、
また、V_Cが印加された縁端部１３′上には液状イ
ンク２００は存在し得ない。

一方、V_Bが印加される第１の電極２０部では、
第２の電極５０を透過し、多孔質膜４０を介して
液状インク２００が矢印２２０の如く電気浸透し
て、第１の電極２０の表面に向つて集中する。縁
端部１３に対して反対の端部側は封着剤６０によ
つて封着されているため、液状インク２００はそ
の電気浸透性によつて第１の電極２０表面すなわ
ち溝間隙３０を伝わつて、図の矢印２２１の如く
先端部２１側に押し出され、露出縁端面１４側に
電極２０に対応して、位置制御並びにV_Bの振幅
に対してインク量が制御された液状インク部２２
２を形成されることになる。

加えて、隣接する正電極たる電極２０側からも
支持基板表面１１、および露出縁端面１４を介し
て、前述の矢印２１２の如く液状インク２００が
電気浸透して陥没溝１６内の電極２０表面に集ま
る。この押し出し効果、また露出縁端面１４にお
ける収束集中効果により、電極先端部２１の電極
表面に限定されて液状インク部２２２を効果的に
形成することができる。

本原理の如き、液状インク２００の吸引、押し
出し、収束効果を有効に利用するためには、縁端
４１と１３との間の距離を一定にして、縁端部１
４，１３相互を平行に保つことが望ましく、その
間隔すなわち露出縁端面１４の幅は、狭過ぎると
面１４における液状インク２００の収束集中効果
が減少して記録解像度が低下し、広過すぎると
V_B′印加時に先端部２１上の吸引すべきインク２
００が吸引１切れずに残留して記録画像の品質を
低下させる。以上から通常その幅は前述の如く50
〜300μｍ程度に選ばれる。

記録体５００として厚さが80μｍ程度の記録紙
を用い、例えば吸引電圧V_C、オフ電圧V_B′夫々
150Vの一定振幅幅、また、オン電圧V_Bとして
V_B′，V_Cに対して逆極性で最大振幅が150Vで記
録濃度に応じてこの範囲で振幅変調、パルス幅変
調すると、その電圧値に応じて、V_B印加の電極
先端部２１にはインク量の制御された液状インク
部２２２を生じ、その接触転写により記録体５０
０表面にインク付着２４０を生じ、一方V_B′，V_C
印加の電極先端部２１及び補助電極先端１３′に
は液状インク部２２２やはみ出した不要なインク
は存在し得ないからインク付着２４０は生じな
い。

上述のような定常的なインクの動きをしている
所に、例えば、多孔質膜４０に多量のインクが供
給されると、V_B′，V_C印加の本来インクの存在し
得い電極先端部２１及び補助電極先端１３′には
み出したインクによる汚れを生じ記録品質の低下
を招く。

同様に、多孔質膜４０にインクの供給がなされ
ないと、V_B印加の本来インク付着２４０を生じ
なければならない所の記録濃度に変化が生じ記録
品質の低下を招く。

しかし、図の如く、補助電極２２と第２の電極
５０にはさまれた多孔質膜４０に含有されるイン
クの量を検出する１つの方法として例えばブリツ
ジ回路により検出し、検出された電気信号によ
り、液状インク２００を、インク容器３００側か
ら第２の多孔質膜８０の電気浸透現象を利用し
て、スポンジ体７００を介してインク記録ヘツド
１００の多孔質膜４０側へあるいは反対方向へ濾
過供給する電源４０２により制御すれば、インク
量を一定に保持することが出来る。

ここで、多孔質膜４０に含有されるインク量
と、その電気抵抗の関係は、第２図の通りであ
る。

ブリツジ回路が、第２図のａ点のインク量によ
る電気抵抗R_Lと平衡となるようにR₁，R₂，R₃，
を設定しておけば、わずかなインク量の変化も検
出し、インク量を一定に制御することが出来る。
又、インク量を検出する別の手段としては、イン
ピーダンスブリツジ回路でもよく、吸引電圧V_C
に交流電圧を重畳させ多孔質膜４０に含有される
インク量を容量と抵抗値の変化から検出しても同
様の効果が得られる。

なお、多孔質膜４０の平均孔径φ₁と第２の多
孔質膜８０の平均孔径φ₂の径はφ₂φ₁とすると、
φ₂以上の末溶解の染料やゴミ等が除去され、多
孔質膜４０を介しての液状インクのより円滑な電
気浸透が可能となり、動作の安定化と高性能化が
はかれる。

以上、述べたように本発明は、電気浸透を利用
したインク記録装置において、多孔質膜のインク
含有量を電気的に検出する手段と、この検出した
電気信号によつて前記多孔質膜のインク量を、第
２の多孔質膜の電気浸透を利用して供給制御する
ことにより、インクの目詰まりやインク量の変化
に共なう記録品質低下の問題が改善され、その産
業上の効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例におけるインク記
録装置の斜視図と給電方式を示す図、第２図は、
同装置のインク量と電気抵抗値の関係を示す図で
ある。 １０……誘電体基材から成る支持基板、１６…
…陥没溝、２０……第１の電極、２２……補助電
極、３０……溝間隙、４０……多孔質体、５０…
…第２の電極、１００……インク記録ヘツド、２
００……液状インク、３００……インク容器、４
００……信号電圧源、４０１……インク量検出及
びはみ出し防止用電源、４０２……インク濾過供
給電源、５００……記録体、６００……圧接ロー
ラー、７００……スポンジ体、V_B……オン電圧、
V_B′……オフ電圧、V_C……吸引電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配列された第１の電極を有する誘電体支持基
   材面上に第１の多孔質膜が設置され、前記多孔質
   膜の第１の電極に対する反対面側に液状インク透
   過性の第２の電極を位置せしめ、前記第１の多孔
   質膜に液状インクを供給含浸させると共に前記第
   １および第２の電極間に信号電圧を印加して前記
   液状インクを前記第１の多孔質膜を介して電気浸
   透させ、前記第１の電極の先端部側に、前記信号
   電圧に対応して記録体に記録すべき制御された液
   状インク部を形成するよう構成したインク記録装
   置であつて、前記第１の多孔質膜のインク含有量
   を電気的に検出する手段と、この検出した電気信
   号によつて、前記第１の多孔質膜のインク量を第
   ３と第４の電極間に挟持した第２の多孔質膜の電
   気浸透を利用して電気的に供給制御したことを特
   徴とするインク記録装置。 ２ 第１の多孔質膜のインク含有量を電気的に検
   出する手段として、誘電体支持基材面上に設けた
   配列された第１の電極の外側に補助電極を設け、
   この補助電極と第２の電極間に挟持された第１の
   多孔質膜のインク量に対応した電気抵抗を電気信
   号として検出し、この検出した電気信号によつ
   て、インク供給電源に接続された第３と第４の電
   極間に挟持された第２の多孔質膜の電気浸透を利
   用して第１の多孔質膜にインクを供給制御した特
   許請求の範囲第１項記載のインク記録装置。