JPH0839813A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク供給時間によらず画像形成速度を設定
できると共に、１回に飛翔するインクの量が安定するイ
ンクジェット記録装置を提供することにある。 【構成】 本発明は、インク飛翔位置において被記録体
を介して背面電極に対向配置され、画像情報に応じた電
圧が印加される複数個の電界形成電極を有する摺動電極
体と、１回のインク飛翔に使用される一定量のインクだ
けを保持するインク保持面、及び、一端がインク保持面
に露出し、他端が上記インク飛翔位置において上記電界
形成電極に当接する複数個の電荷注入電極を有する複数
のインクヘッドと、インク供給位置において上記インク
ヘッドのインク保持面にインクを供給するインクリザー
バと、上記複数のインクヘッドを駆動し、各インクヘッ
ドを上記インク飛翔位置と上記インク供給位置との間で
循環させる駆動手段とを具備するインクジェット記録装
置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ等の画像形成
装置に使用されるインクジェット記録装置に係り、詳し
くは、画像情報に応じた電界によりインクを静電吸引さ
せて被記録体上に画像を形成するインクジェット記録装
置のインク供給方式の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録装置は、被記
録体を介して背面電極に対向配置されるスリット状のイ
ンク吐出部を有する装置本体と、該インク吐出部内にそ
の長辺に沿って一列に配列され、画像情報に応じた電圧
が印加される複数個の制御電極と、上記インク吐出部に
直接連結され、該インク吐出部にインクを供給するイン
ク室とから構成されている（画像電子学会誌１１８巻３
号（１９８９）ｐ．１４３〜１４９参照）。

【０００３】そして、１回のインク飛翔は、画像情報に
応じた電圧を制御電極に印加することで、該制御電極と
背面電極との間に画像情報に応じた電界を生成し、その
電界の強さに応じてインク吐出部に保持されたインクを
上記背面電極側に静電吸引し、その静電吸引されたイン
クを上記被記録体に付着して行われる。

【０００４】また、これに伴い、インク室からインク吐
出部内にインクが再供給されて、インク吐出部内に再供
給されたインクが画像形成に適したメニスカス状態に戻
った後、次のインク飛翔が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された従来のインクジェット記録装置では、１
回のインク飛翔が数十μｓ〜数ｍｓで完了するのに対
し、インク吐出部内が上記画像形成に適したメニスカス
状態になるまでに１ｍｓ〜数百ｍｓと長い時間がかかる
という欠点があった。

【０００６】このため、インク飛翔が完了しても、イン
ク吐出部内が上記画像形成に適したメニスカス状態にな
るまで次のインク飛翔が行えないので、画像形成速度が
遅いという問題があった。

【０００７】また、従来のインクジェット記録装置で
は、インク吐出部に対してインク室からインクが連続的
に供給されるので、インクを飛翔させる時に被記録体の
誘電率、印字ギャップ、制御電圧等の印字パラメータが
変動すると、飛翔するインク量が過大になることもあ
り、そのような場合には画像が潰れてしまうという問題
もあった。

【０００８】従って、本発明の目的は、インク供給時間
によらず画像形成速度を設定でき、画像形成速度が早い
インクジェット記録装置を提供することにある。

【０００９】また、印字パラメータが変動しても１回に
飛翔するインクの量が増加せず、形成される画像が潰れ
ることがないインクジェット記録装置を提供することに
もある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、イ
ンク飛翔位置において被記録体を介して背面電極に対向
配置され、画像情報に応じた電圧が印加される複数個の
電界形成電極を有する摺動電極体と、１回のインク飛翔
に使用される一定量のインクだけを保持するインク保持
面、及び、一端がインク保持面に露出し、他端が上記イ
ンク飛翔位置において上記電界形成電極に当接する複数
個の電荷注入電極を有する複数のインクヘッドと、イン
ク供給位置において上記インクヘッドのインク保持面に
インクを供給するインクリザーバと、上記複数のインク
ヘッドを駆動し、各インクヘッドを上記インク飛翔位置
と上記インク供給位置との間で循環させる駆動手段とを
具備するインクジェット記録装置である。

【００１１】上記被記録体としては、飛翔したインクが
付着するものであればよく、画像形成に同期して用紙送
り機構によりステップ送りあるいは連続的に送られる。

【００１２】また、上記背面電極は、所定の電位に設定
されて電界形成電極との間に電界を形成するものであ
り、複数個の電界形成電極全てと同じ間隔となるように
配設すればよい。

【００１３】本発明の摺動電極体は、背面電極との間の
インク飛翔位置に設定されたインクヘッドのインクを画
像情報に応じて被記録体に飛翔させるものであり、被記
録体が送られる方向と直交する方向に配列され、画素密
度と同じ数の電界形成電極と、それら複数の電界形成電
極が積載される基材とで構成する。

【００１４】上記各電界形成電極は、それぞれ独立した
電圧が印加されて背面電極との間に画像情報に応じた電
界を形成するものであり、例えば、導電性材料を針形状
に形成したものがある。

【００１５】なお、背面電極と複数の電界形成電極との
間に所定の電界が形成されればインクは飛翔する。それ
故、背面電極を接地すると共に、電界形成電極に上記電
界に応じた電圧を印加してもよいが、背面電極にそれ単
独ではインクが飛翔しない電圧を印加して、電界形成電
極に印加する電圧を下げた方が、画像情報に応じて電圧
を切り替える時の立ち上がり時間又は立ち下がり時間を
短くすることができるので、電圧を高速にスイッチング
することができる。

【００１６】なお、本発明に使用されるインクは、絶縁
性を有するものであればよく、例えば、一般的なワック
スインクやホットメルトインクが使用できる。

【００１７】更に、上記インクヘッドは、インクリザー
バから供給された１回の飛翔に使用するインクをインク
飛翔位置まで搬送するものであり、ポリイミド樹脂、ポ
リエチレンテフタレート等の耐熱性を有する絶縁性樹脂
やアルミナ等の絶縁性材料を基体として、その一面に一
定量のインクを保持するインク保持面が形成されると共
に、一端がインク保持面に露出し且つ他端がインク飛翔
位置において上記電界形成電極に当接するように、導電
性材料からなる複数の電荷注入電極が一列に配列された
構造を有する。

【００１８】そして、上記インク保持面は、１回の飛翔
に見合った適当量のインクのみを保持するように形成さ
れていればよく、例えば、材料の持つ表面エネルギーの
差を利用して複数の電荷注入電極が露出する周囲を除い
て撥液層を形成したり、物理的にインクを保持するよう
に複数の電荷注入電極が露出する位置に溝を形成したり
して構成できる。また、上記露出した部位や溝を各電界
形成電極毎に分割して形成すれば、各画素毎にインク飛
翔量を制限することができ、画素毎のインク飛翔量をよ
り厳密に制限することができる。

【００１９】また、上記電荷注入電極は、インクヘッド
がインク飛翔位置に設定されたとき、インクに電荷を注
入するものであり、該インク飛翔位置において電界形成
電極に当接される。例えば、ニッケル等の導電性材料か
らなり、針のような形状に形成する。なお、その電荷注
入電極の個数は、画素密度に等しい個数でもよいが、画
素密度以上の個数を配列することで、インク飛翔位置に
おいて電界形成電極との位置が若干ずれてもインクに電
荷を注入することができる。

【００２０】そして、本発明では上記インクヘッドを複
数有する。なお、その個数は、インク飛翔位置における
画像形成を妨げることがないように、インク供給時間を
考慮しながら画像形成のスピードに応じて決定する。

【００２１】上記駆動手段は、複数のインクヘッドを駆
動し、上記インク保持面に一定量のインクを保持するイ
ンクヘッドをインク飛翔位置に順次設定すると共に、画
像形成に使用されたインクヘッドをインク供給位置に順
次設定するものであればよい。

【００２２】なお、上述した複数のインクヘッドをそれ
ぞれ独立して形成すると共に独立して駆動してもよい
が、例えば、インク保持面が外側にくるように複数のイ
ンクヘッドを並べて一体としたインクヘッド体を形成す
ると共に、そのインクヘッド体を回転駆動すれば、容易
に構成することができる。

【００２３】

【作用】駆動手段がインクヘッドを駆動して、インク保
持面に一定量のインクを保持するインクヘッドを電荷注
入電極が上記電界形成電極に当接する状態でインク飛翔
位置に設定する。そして、摺動電極体の電界形成電極に
画像情報に応じた電圧を印加すると、背面電極と電界形
成電極との間に画像情報に応じた電界が形成されると共
に、電界形成電極に当接する電荷注入電極を介してイン
クに電荷が注入される。これにより、電荷を注入された
インクが上記電界に沿って飛翔して被記録体に付着し
て、画像情報に応じた画像が被記録体上に形成される。

【００２４】その後、駆動手段の駆動により、上記イン
クヘッドはインク供給位置に設定されてインクリザーバ
からインクを供給されると共に、次のインクヘッドがイ
ンク飛翔位置に設定される。それ故、次のインクヘッド
による画像形成と同時に、先に画像形成に使用されたイ
ンクヘッドにインクを再供給することができる。

【００２５】また、電界の強さが変化しても、各インク
ヘッドは一定量のインクしか保持していないので、飛翔
するインク量を制限することができる。

【００２６】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を説明する。

【００２７】実施例１ 本実施例に係るインクジェット記録装置は、図１に示す
ように、インク供給位置に設置されたインクリザーバ５
と、該インクリザーバ５の上方に配設され、インク保持
面２ａが外周面となるように幅８５μｍのインクヘッド
２を円筒形状に配列して一体に形成したインクヘッド体
３と、該複数のインクヘッド２の内周面上方に当接して
インク飛翔位置に配設される摺動電極体１と、上記外周
面に当接するメタリングブレード４と、図示外の駆動手
段とで構成した。また、一体に形成されたインクヘッド
２内にはヒータ１１を配設した。

【００２８】上記インクリザーバ５は、上方が開口した
略箱型形状に形成され、インク担持体３の一部が浸漬す
る量で融点がホットメルトインク９がその箱内に蓄えら
れている。そして、箱の外側にリザーバヒータ１２を設
けた。

【００２９】なお、このホットメルトインク９には、直
鎖ポリエチレンの合成ワックス、顔料及び染料からな
り、融点７０℃、１２０℃における粘度１０ｍＰａ・
ｓ、１２０℃における表面張力約３０ｄｙｎｅ／ｃｍと
いう特性を有するものを使用した。また、カルバナワッ
クスと染料とを混合したもの、直鎖ポリエチレンの合成
ワックスと顔料とを混合したもの、直鎖ポリエチレンの
合成ワックス、顔料及び染料を混合したもの、又は、脂
肪酸と染料とを混合したもの等を使用してもよい。そし
て、ヒータ１１及びリザーバヒータ１２により１２０°
Ｃに暖めた。

【００３０】また、上記インクヘッド２は、１×１０^-6
リットルのインクを保持する幅０．１ｍｍ、深さ０．０
５ｍｍのインク保持溝２ｂが形成されたインク保持面２
ａと、該インク保持溝２ｂの底に沿って１列に配列さ
れ、インク保持溝２ｂと上記内周面に露出した電極密度
３００ｄｐｉの電荷注入電極とを有する。

【００３１】更に、上記摺動電極体１は、ニッケルを厚
膜で針形状に形成した画素密度３００ｄｐｉに等しい数
の電界形成電極１ａと、その針状電極１ａが並べて配設
されるマシナブル・セラミック基板１ｂとからなり、電
界形成電極１ａが上記内周面に当接するように配置され
る。そして、繰り返し周波数１００Ｈｚ，電圧４００
ｖ，パルス幅１ｍｓの電圧パルスを画像情報に応じて発
生する信号源８が接続される。

【００３２】なお、上記摺動電極体１は、それ自身が磨
耗することで上記内周面に当接する部位の電気的なコン
タクトを長期に亘って安定して得ることができる。ま
た、ポリイミド樹脂等からなる基板１ｂの上に電界形成
電極１ａを形成した後その表面にメッキを施して凸形状
の突起を形成し、その突起を上記内周面に当接させるよ
うにしても、電気的なコンタクトを長期に亘って安定し
て得ることができる。

【００３３】また更に、上記メタリングブレード４は、
ステンレスをブレード形状に形成し、その先端が上記外
周面に当接される。この他にも銅等の金属ブレードやウ
レタン等の樹脂ブレードでもよい。

【００３４】最後に、上記駆動手段はインクヘッド体２
に連結された減速ギアとステッピングモータとからな
り、インクヘッド２を矢線Ａ方向に回転駆動する。

【００３５】そして、上記複数のインクヘッド２は、製
造上の容易さを考慮して、異方導電性を有するインクヘ
ッド体３を形成した後、そのインクヘッド体３の表面に
複数の溝を形成して構成した。詳しくは、溶融状態にあ
るポリイミド樹脂を円筒形状の型内に収め、ニッケルか
らなる金属針をその円筒軸方向に２５００本ずつ円周方
向間隔８５μｍ毎に並べて静電植毛をしてモールドして
異方導電性を有するインクヘッド体を形成した後、旋盤
加工及びフライス加工で金属針の列毎にその外周面上に
幅０．１ｍｍ、深さ０．０５ｍｍの溝を切って形成し
た。なお、ポリイミド樹脂の代わりにポリエチレンテフ
タレート等の耐熱性の樹脂を使用してもよい。また、こ
れらの樹脂を使用する場合には融点が６０〜８０℃のイ
ンクを使用する。

【００３６】そして、上記摺動電極体１に対向する位置
に被記録体１０を介して背面電極６を配設した。インク
保持面２ａと背面電極７との間隔は３００μｍに設定し
た。

【００３７】なお、上記背面電極６は、アルミニウムか
らなり、全ての電界形成電極１ａに対向するように配設
された１本の棒形状を有する。なお、アルミニウムの他
にも銅、ニッケル等の金属や導電性セラミックス、導電
性樹脂などの導電性を有するものを使用することができ
る。そして、信号源８の出力パルスに同期し、該パルス
とは逆極性の電圧−２０００ｖ，繰り返し周波数１００
Ｈｚ，パルス幅１ｍｓのパルスを出力する同期信号源７
を接続した。

【００３８】また、上記被記録体１０には市販のコピー
用紙（商品名：富士ゼロックス製Ｐ紙）を使用した。な
お、ＯＨＰフィルム等も使用できる。

【００３９】そして、インクヘッド２を駆動手段により
回転駆動して電荷注入電極が電界形成電極１ａに当接す
るタイミングに同期させて、電圧源８及び同期電圧源７
に電圧パルスを発生させながら、被記録体１０を図示外
の送り装置により矢線Ｂ方向にステップ送りして画像形
成を行って、形成された画像を調べたところ、インク抜
けや画像が潰れること無く良好な画像を得ることができ
た。

【００４０】実施例２ 図２に示すように、各インクヘッド２の構成及びメタリ
ングブレード４が無い点以外は実施例１と同じである。

【００４１】上記インクヘッド２は、図３に示すよう
に、インク保持面２ａと上記内周面とに露出し、電極密
度３００ｄｐｉで１列に配列された電荷注入電極２ｅ
と、各電荷注入電極２ｅを中心とした直径６０μｍの部
位を残してフッ素樹脂２ｄを塗布し形成したインク保持
面２ａとを有する。

【００４２】そして、実際には製造上の容易さを考慮し
て、異方導電性のインクヘッド体３を形成した後、撥液
層を形成してインクヘッド２を形成した。詳しくは、円
筒形状のアルミニウムを陽極酸化して多孔性のアルミナ
を形成し、その孔に溶融したアルミニウムを圧入してコ
ンポジットな異方導電性のインクヘッド体３を形成した
後、その外周面上に上記したパターンにフッ素樹脂から
なる撥液層２ｄを形成して構成した。なお、インクヘッ
ド体３を形成する他の方法としては、スライスしたアル
ミナのグリーンシートとスライスしたアルミニウムペー
ストとを重ねた後焼成して形成する方法がある。また、
撥液層２ｄは、上記露出させる部位に感光性樹脂を現像
し、塗布型フッ素樹脂（商品名：旭硝子製サイトップ、
３Ｍ製フロラード）を塗布し、乾燥または焼き付けた
後、４０００程度のラッピングペーパーでラッピングし
て感光性樹脂上の上記フッ素樹脂を削り取り、更に、上
記感光性樹脂を溶剤で除去してリフトオフ状態に形成し
た。更に、上記撥液層２ｄは、塗布型フッ素樹脂を塗布
後エッチングして形成したり、又は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ
等の粉末フッ素樹脂を静電塗装あるいは分散液塗装して
形成してもよい。

【００４３】そして、上記摺動電極体１に対向する位置
に被記録体１０を介して背面電極６を配設して、画像形
成を行って、形成された画像を調べたところ、インク抜
けや画像が潰れること無く良好な画像を得ることができ
た。

【００４４】なお、ホットメルトインクを使用しない場
合には、図４に示すように、ヒータ１１及びリザーブヒ
ータ１２が無い構成になる。

【００４５】実施例３ 図５に示すように、各インクヘッド２の構成及びインク
ヘッド体を無端ベルト状に形成して駆動ロール１３から
なる駆動手段で駆動した以外は実施例２と同じである。

【００４６】上記インクヘッド２は、感光性ポリイミド
をベルト状に形成した基材と、１列に配列され、インク
保持溝２ｂと上記内周面に露出した電極密度３００ｄｐ
ｉの電荷注入電極とを有する。

【００４７】そして、実際には製造上の容易さを考慮し
て、感光性ポリイミドを無端ベルト状に形成し、それに
多数列にスルーホールを形成し、それをニッケルメッキ
して無端ベルト状のインクヘッド体３を形成した後、外
周面上に所望のパターンの撥液層２ｄを形成して構成し
た。

【００４８】また、上記ベルトの両側面には図示外のエ
ッジガイドを当接して、その回転駆動に伴う蛇行を防止
した。

【００４９】そして、上記摺動電極体１に対向する位置
に被記録体１０を介して背面電極６を配設して、画像形
成を行って、形成された画像を調べたところ、インク抜
けや画像が潰れること無く良好な画像を得ることができ
た。また、電荷注入電極を電界形成電極１ａよりも高密
度に配列しているので、上記ベルトを若干蛇行させて
も、それらの間の電気的なコンタクトが取れ、安定した
インクの飛翔を得ることができた。

【００５０】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録装置は、背
面電極と電界形成電極との間のインク飛翔位置に設定さ
れた１つのインクヘッドのインク飛翔を行った後、すぐ
に次のインクヘッドが駆動手段により上記インク飛翔位
置に設定されるので、従来のようにスリット内にインク
が再供給されるのを待たずに次のインクの飛翔を行うこ
とができ、画像形成を効率よく高速に行うことができ
る。

【００５１】また、各インクヘッドは一定量のインクし
か保持していないので、外乱により電界の強さが変化し
ても飛翔するインク量を制限でき、画質を維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係るインクジヱット記録
装置の構成図。

【図２】 本発明の実施例２に係るインクジヱット記録
装置の構成図。

【図３】 図２にかかるインクジヱット記録装置の要部
拡大図。

【図４】 本発明の実施例２に係るインクジヱット記録
装置の変形例。

【図５】 本発明の実施例３に係るインクジヱット記録
装置の構成図。

【符号の説明】

１：摺動電極体、１ａ：電界形成電極、２：インクヘッ
ド、２ａ：インク保持面、２ｅ：電荷注入電極、５：イ
ンクリザーバ、１３：駆動手段、６：背面電極、１０：
被記録体。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｓ (72)発明者 安東 滋仁 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 小寺 哲郎 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 足立 康二 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 阿部 敬三 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 丸山 和雄 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク飛翔位置において被記録体を介し
   て背面電極に対向配置され、画像情報に応じた電圧が印
   加される複数個の電界形成電極を有する摺動電極体と、
   １回のインク飛翔に使用される一定量のインクだけを保
   持するインク保持面、及び、一端がインク保持面に露出
   し、他端が上記インク飛翔位置において上記電界形成電
   極に当接する複数個の電荷注入電極を有する複数のイン
   クヘッドと、インク供給位置において上記インクヘッド
   のインク保持面にインクを供給するインクリザーバと、
   上記複数のインクヘッドを駆動し、各インクヘッドを上
   記インク飛翔位置と上記インク供給位置との間で循環さ
   せる駆動手段とを具備することを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。