JPH10157164A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】印写ドットの位置ずれを低減するとともに駆動
電源の低電圧化を図る。 【解決手段】インクノズルに設けたインクと接触する吐
出電極４と、インクノズルから吐出するインクが触れな
いように通過孔７を設けた制御電極６と、制御電極の通
過孔７を通って飛翔してきたインクを受け止める被印写
媒体８と、前記吐出電極４に対向して被印写媒体８の裏
に対向電極９を設けるとともに、前記吐出電極と対向電
極との間にバイアス電圧を供給するバイアス電源１０
と、前記制御電極と対向電極との間にインクの飛翔を制
御する信号源１１を設ける。 【効果】吐出電極と制御電極と対向電極との３電極を用
いることによってインクの飛翔を決定する電界を安定に
形成できるため、インクの飛翔が安定し、印写ドットの
位置ずれが少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有色のインクを静電
的に飛翔させて被印写媒体に印写するインクジェットプ
リンタの記録ヘッドに関わる。

【０００２】

【従来の技術】静電誘導型インクジェットプリンタはイ
ンクと接触している電極（吐出電極）とインクと接触し
ていない電極（対向電極）との間に電圧を印加すること
によって電界を形成し、吐出電極の端部にインクを移動
させ更にその電界を強めることによって対向電極の方向
にインクを飛翔させ、紙などの被印写媒体上に印写して
いる。

【０００３】特開昭56−8268号公報では小孔の周囲に設
けたインクと接触する吐出電極とそれに対向する対向電
極とを設け、吐出電極と対向電極との間に所定以上の電
圧を印加し電界を形成することによってインクを被印写
媒体上に飛翔させ印写している技術を開示している。

【０００４】特開昭56−8270号公報ではインクと接触す
る吐出電極とインクの通過する孔を有する外部電極とを
設け、吐出電極と外部電極との間に所定以上の電圧を印
加し電界を形成することによってインクを外部電極の孔
より通過させ、被印写媒体上に飛翔させ印写している技
術を開示している。

【０００５】いずれにしても、従来の方法では印字情報
に従って吐出電極または対向電極の一方の電位を制御す
ることによってインクの飛翔を制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭56−8268号公報
のようにインクに接した吐出電極からインクを飛翔させ
る場合インクは絶えず外気に曝されている状態であり、
インクの溶媒が蒸発することによってインクの粘度が高
くなり易く時間が経過するとインクが固着してしまう欠
点がある。

【０００７】またインクの飛翔を決定する電界が作用す
る２電極間の距離が遠いために２電極間の電位差を大き
くする必要があり、電位を変化させる信号源のスイッチ
ング応答性が低下する欠点がある。

【０００８】特開昭56−8270号公報のようにインクに接
した電極からインクの通過する通過孔を設けた外部電極
を通してインクを飛翔させる場合、外部電極外側から被
印写媒体までの空間は電界によらずにインクが飛翔する
ためドットの位置ずれが発生し易いという欠点がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、インク
に接触する吐出電極と、インクノズルから吐出するイン
クが触れないように通過孔を設けた制御電極と、制御電
極の通過孔を通って飛翔してきたインクを受け止める被
印写媒体と、前記吐出電極に対向して被印写媒体の裏に
対向電極を設けるとともに、前記吐出電極と対向電極と
の間にバイアス電圧を供給するバイアス電源と、前記制
御電極の電位を変化させることによりインクの飛翔を制
御する信号源を設ける点にある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例について、図１か
ら順に用いて説明する。

【００１１】従来のインクジェット画像形成装置では、
２電極間に電圧を印加してインクを駆動しており、バイ
アスＤＣ電源に信号源を重畳するような電気的に不安定
になり易い構成であったのに対して、本発明ではバイア
スＤＣ電源のＤＣ電圧と信号源の信号とを別々の電極に
接続したり、インクの飛翔を決定する制御電極の電位を
接地電位とすることによって電気的な安定度を高めてい
る。

【００１２】本発明の最大の特徴は、吐出電極と制御電
極と対向電極の３電極を設けたことにより、飛翔中のイ
ンクをより安定して被印写媒体上に飛翔させることがで
きることにある。

【００１３】前述のように特開昭56−8270号公報の技術
では電界によってインクに接触している電極からインク
と接触していない外部電極に向かってインクを飛翔させ
ているが、インクに接触していない外部電極より先では
電界がほとんど形成されていないため、飛翔中のインク
は静電気力を受けずに飛翔することとなり被印写媒体た
る紙上の所望の位置に安定して到達することは難しい。

【００１４】これに対して、本発明の方法によれば制御
電極に開けられた通過孔を通して吐出電極から対向電極
まで電界が作用しているので、静電気力によりインクは
被印写媒体である紙まで安定して到達することができ
る。

【００１５】またインクの飛翔を制御する制御電極を、
吐出電極と対向電極との間に配置することにより、イン
クの飛翔を制御するために必要な制御電極の制御電位差
を低減できる。

【００１６】図１は、先端を切った注射針のような円筒
形状の吐出電極を用いた場合の本発明の実施例である。
先ずこの構成について説明する。

【００１７】直接記録を行う本画像形成装置は、対向電
極９の上に被印写媒体である紙８を配置する。

【００１８】そしてこの紙表面からおよそ０.２mm から
１mm離れた位置に制御電極６を配置する。この制御電極
６は１ドット単位に分かれており、個別に電位を変えら
れるように信号源１１に接続される。

【００１９】さらに制御電極６から０.１mm から１mm離
れた位置にインクノズル３を配置する。このとき、イン
クノズル先端に形成されるメニスカス５が制御電極６に
接触したり、インクが漏れたときにインクが制御電極６
に接触してはならない。

【００２０】インク１はインクタンク２内から供給さ
れ、インク圧調整手段１３を用いてインクノズル３内に
供給される。

【００２１】インク圧調整手段１３はフェルトなどのイ
ンクを保持できる素材を用いる場合と、ポンプなどを用
いたインクタンク内のインク圧を調整する手段を用いる
場合とがあり、少なくとも一方を用いるとインクがイン
クノズルから漏れることがない。

【００２２】インクノズルにはインクのメニスカスを形
成するために吐出電極が配置されているが、図１の場合
はインクノズルが図６に示すような円筒形状でその内部
が吐出電極になっており、その他の形状については後述
する。

【００２３】インクはインクノズルの軸方向に飛翔し易
いため、インクノズルの軸中心の延長線が制御電極に交
差する点を中心にノズル径程度またはそれ以上の範囲で
制御電極に通過孔７を開け、飛翔するインクが制御電極
６に当たらないようにする。これにより、インクは吐出
電極４のあるインクノズル３から制御電極６に設けられ
た通過孔７を通って対向電極９手前の紙８に付着する。

【００２４】本発明の特徴である３種類の電極のうち、
吐出電極と対向電極にはバイアス電圧を印加するためバ
イアス電源が両電極に接続しており、また、制御電極に
はインクの飛翔を制御できるように信号源を接続してい
る。

【００２５】上記実施例の印写方法について説明する。

【００２６】先ずインク１をインクタンク２よりインク
ノズル３の内筒に導入し、これによりインクが吐出電極
４に接触する。

【００２７】次に吐出電極４と制御電極６、または吐出
電極４と対向電極９との間に電位差を作り電界を生じさ
せ、これにより吐出電極４に接触しているインクが制御
電極６及び対向電極９側に引き出されてインクのメニス
カス５が形成される。

【００２８】次にインクを飛翔させる場合と、飛翔させ
ない場合の各電極への電圧印加方法について説明する。

【００２９】インクを飛翔させるには、先ず対向電極９
を接地して制御電極６を接地またはそれに近い電位に
し、吐出電極４に高電圧を印加することによって電極間
に電界を形成してインクをインクノズル先端に移動さ
せ、メニスカス５を形成させる。更に、吐出電極により
高い電圧を印加することによりインクノズル先端からイ
ンクを飛翔させることができる。

【００３０】次にインクが飛翔する状態よりインクの飛
翔を止めるには、制御電極６の電位を吐出電極４の電位
に近づければよく、制御電極６の電位を変化させること
により吐出口周辺の電界が弱まりインクが飛翔できなく
なるためである。

【００３１】このように、制御電極６の電位を変化させ
るだけでインクの飛翔を制御する方法は従来の直流電圧
にパルス電圧または交流電圧を重畳した場合よりも低い
電圧で制御できる特長がある。

【００３２】ところで、インクはある一定の電界よりも
強い電界になると連続して飛翔し、またある一定の電界
以下では全くインクが飛翔しなくなる。

【００３３】これらの電界の強さはインクノズルの構成
によって異なるため、それぞれの構成によって最適な電
界強度がありこれは事前に検討しておかなければならな
い。各電極の電位を決める具体例を以下に示す。

【００３４】先ず対向電極を接地したとき、制御電極も
接地し、インクが連続して飛翔するまで吐出電極に印加
する電圧を上げていき安定する電圧Ｖ０を決定する。

【００３５】これによって、吐出電極の電圧がＶ０に決
まり、その後インクが飛翔しなくなるまで制御電極の電
位を上げていき、電圧Ｖ１を決定する。

【００３６】次に、制御電極の電圧を下げていき再びイ
ンクが安定して飛翔する電位Ｖ２を求める。

【００３７】以上より制御電極の電位をＶ１とＶ２の電
位の間で制御することによってインクの飛翔を制御でき
るが、ここで、電位Ｖ２は必ずしも接地電位ではない。

【００３８】図２は電位Ｖ２が接地電位でない場合の実
施例であり、制御電極と対向電極との間に補助バイアス
電源を設けた実施例である。

【００３９】例えば、注射針型の吐出電極（口径１５０
μｍ）と対向電極、そしてその間に孔の開いた制御電極
（口径６００μｍ）を設け、その間隔をそれぞれ５００
μｍとしたとき、制御電極には２５０Ｖの電位を印加し
ておき、吐出電極には１.５ｋＶを印加する。

【００４０】これによりインクは飛翔せずに吐出口に止
まっており、また制御電極の電位を接地電位に近づける
と、インクは飛翔を始め、印写ができる。

【００４１】このように、制御電極の電位を制御するに
はコンピュータなどの画像信号源からの画像信号に従っ
て数百Ｖの電圧をＯＮ−ＯＦＦできる信号源を用いる。

【００４２】実際に画像を形成する場合には、画像情報
に従ってインクを吐出させ、この場合、電源投入時には
予め制御電極に数百Ｖの電圧を印加した後で吐出電極に
数ｋＶの電圧を印加することにより誤ってインクを吐出
する危険がなくなる。

【００４３】これは予め制御電極に数百Ｖの電位をかけ
ておくと、インクが紙に対して飛翔することができない
状態になるためである。

【００４４】以上のように、吐出電極から制御電極の通
過孔を通り対向電極まで電界が届くようにした本発明の
実施例において各電極の電位を決める方法の具体例には
以下のような方法がある。

【００４５】第一の方法は、前述したように対向電極を
接地して吐出電極の電位をインクが安定して対向電極ま
で飛翔する電位にした後で制御電極の電位を制御する方
法である。

【００４６】この方法は対向電極を接地電位にしている
ため、外乱によるインク飛翔の乱れなどが少なくでき
る。

【００４７】第二の方法は上記方法のうち、対向電極の
電位を接地に近い電位にする方法であり、これによると
さらに制御電極と対向電極との間に電界を形成すること
ができ、より安定にインクを紙まで飛翔させることがで
きる。

【００４８】具体的には図３に示すように、補助バイア
ス電源１２を用いて対向電極と制御電極が同じ電位にな
らないようにする。

【００４９】第三の方法は、吐出電極と対向電極とに印
加する電圧を逆極性にし、対向電極と吐出電極間にはイ
ンクが飛翔できる程度の電位差を設けた後、制御電極の
電位を接地電位から対向電極の電位にまで変えるように
する方法がある。

【００５０】この方法の場合、制御電極が接地電位の時
に印字しなくなるため電源の起動時に起動する順序がな
く、印字情報に従った制御電極の制御が容易になる。

【００５１】具体的には図４のように接地電位に設定す
る位置が変わる。

【００５２】インクの飛翔を安定に行うためには、前記
電気的安定性の向上の他に対向電極と制御電極との位置
関係を適切にする必要がある。

【００５３】制御電極に設けた通過孔は前記のようにイ
ンクノズルから飛翔するインクが付着しないようにしな
ければならないが、通過孔の大きさについて図９を用い
説明する。

【００５４】制御電極に設けた通過孔の大きさは小さく
ともインクノズルの大きさとほぼ同面積である必要があ
る。

【００５５】なぜなら、通過孔の大きさが前記大きさよ
り小さい（ａ）の場合、高速で飛翔したインクが通過孔
を抜けることができない場合がある。

【００５６】仮にインクがインクノズル内径の幅で飛翔
した場合、制御電極にぶつかってしまい、そのため、通
過孔の大きさはインクノズル内径（ｂ）より大きい必要
がある。

【００５７】しかしながら、インクノズルに形成される
インクのメニスカスが成長してきたときにメニスカスと
通過孔端との距離が近くなり、インクが飛翔すべき対向
電極方向ではなく通過孔端つまり制御電極にインクが飛
翔してしまう場合がある。

【００５８】これは、吐出電極に形成されたメニスカス
と制御電極との間に形成された電界が極めて強く対向電
極まで届く電束が少ないため、インクが対向電極まで飛
翔できないからであり、好ましくはインクノズルの外径
（ｃ）よりも大きいと良い。ここで、インクノズルに形
成されるメニスカスと制御電極との距離は一定にするこ
とが望ましい。

【００５９】どこか一点でも近い位置があるとその方向
に電界が偏り、インクがその方向に偏向してしまうため
である。

【００６０】通過孔の大きさがインクノズルの外径に近
いとき、特に留意が必要であり、少なくとも向かいあう
二点で等距離になるようにしなければならない。

【００６１】より容易にインクの偏向を低減するために
は、メニスカスと制御電極との距離を広げる方法、つま
り通過孔の大きさを大きくすることが望ましい。

【００６２】よりよい通過孔の孔径は、インクノズル外
径の２倍くらい（ｄ）である。このくらいにすると、電
束がラッパ状に広がり、対向電極にまで電界が届くよう
になる。

【００６３】これ以上に広げていくと、制御電極に与え
る信号源の電位差が大きくなっていきインクの飛翔を決
定する電位を与える信号源のスイッチングが難しくな
る。

【００６４】また、インクノズル先端のメニスカスと制
御電極との距離はメニスカスと対向電極との距離よりも
短くすることが望ましい。

【００６５】もし前者の距離が後者と同じ距離（ｆ）ま
たはそれ以上（ｇ）に長い場合、制御電極の電位がイン
クノズルの電界に与える影響が小さくなり、制御電極に
よるインクの飛翔制御が難しくなるためである。

【００６６】具体的には内径１５０μｍ，外径４００μ
ｍのインクノズルに対して、電極間のギャップをそれぞ
れ５００μｍ以上空けたとき、インクノズルと制御電極
との距離は８００μｍ以下が望ましい。

【００６７】次にインクノズルの形状について説明す
る。

【００６８】まず、図１０のような円筒形状について説
明する。

【００６９】インクノズルが円筒形状である場合、イン
クは円筒内部を通って対向電極に対向する位置にインク
のメニスカスを形成する。

【００７０】メニスカスの形成に当たっては、インクタ
ンクにおいて圧力を調整して絶えずインクノズルから突
起させておく方法もあるが、基本的には電界によってイ
ンクを引き出してメニスカスを形成してインクを飛翔，
印写させる方法が良い。

【００７１】円筒形状にするとインクの表面張力がノズ
ル先端で均等にかかるため、インクの吐出が容易となり
インク駆動の周波数を向上させることができる。

【００７２】また、図１１のような角柱形状にすると前
記円筒状のノズルに準ずるノズル特性をもち機械加工が
容易となる特徴がある。

【００７３】次に吐出電極の配置について説明する。

【００７４】より効率的なインクの飛翔を行うため、イ
ンクに対して十分に電界をかけるには、まずインクノズ
ル内壁に吐出電極を設置してインクと十分に接触をとる
と良い。

【００７５】これにより、電界は吐出電極からインクを
通ってインク先端を通り対向電極方面へ形成することが
できる。これは特に導電性インクを用いたときに効果が
ある。

【００７６】図１では、図６に示した吐出電極形状でイ
ンクノズル内部に吐出電極を配した例であるが、吐出電
極がインクノズル先端までなくともインクを経由して対
向電極まで電界が形成されるので、インクを飛翔させる
には問題がない。

【００７７】しかしながら、より効率よく電界を集中さ
せるには図６のようにインクノズル先端にまで吐出電極
を出すと良い。

【００７８】さらに図７のように先端部においては外周
にまで吐出電極を拡張すると、より周囲の電界まで集中
させることが良くできる。図８のようにインクノズルそ
のものを吐出電極にする方法も良い。

【００７９】また、吐出電極をノズルの先端にまで設け
るとより以上に電界をインクノズル先端に集中すること
ができ、インクノズル先端部にまで届いているインクに
対して電界の影響を与えることができ、このようにする
ことによって、より低い電圧でインクを飛翔させること
ができる。

【００８０】今までは円筒状のインクノズルのみを用い
た場合について説明を行ったが、別の実施例としてイン
クノズル内部に突起部材を挿入するとメニスカスが形成
し易く、インクが飛翔を始める電圧が低くなるという特
徴がある。

【００８１】その突起部材の先端はインクノズルの先端
と同じ位置か、若干突出している位置がよい。

【００８２】突起部材を用いると、電界が無いまたは弱
いときであっても図１２のようにインクが外部に若干引
き出されており、各電極に所定の電圧を印加してインク
が飛翔する直前の状態では、図１３のような突起部材先
端にまでインクが満たされるようになる。

【００８３】インクが飛翔する電位関係の状態では、図
１４に示すようにインクは図の右方向に飛翔し、さらに
強い電界を供給すると図１５に示すようにメニスカスの
断面が小さな三角形状になる。

【００８４】通常、インクの飛翔制御は図１３と図１４
の状態を交互に再現するようにして実現する。

【００８５】このように、突起部材を設けるとインクの
発射点を特定することができ、インクノズル先端に形成
される電界が低い場合であってもメニスカスが形成し易
くなり、先端部付近からインクが安定して吐出し、かつ
インクの飛翔量が低減できるため小径のインクドットを
形成できる。

【００８６】前記状態をより安定して実現するために、
前記突起部材を導電性にする方法があり、導電性突起部
材の電位が吐出電極の電位よりも若干低い電位になり、
より安定して導電性突起部材に電界を集められることに
よって低電界で安定したインクの飛翔を実現することが
できる。

【００８７】更に、導電性突起部材にアシスト電源を接
続し吐出電極よりも若干低い電位を供給することによっ
て、その電位差により導電性突起部材の先端にインクを
移動させることができ、インクのメニスカスを導電性突
起部材と対向電極の間の電位差に依らずに形成させるこ
とができる。

【００８８】以上はインクノズルが印字ドット単位に分
かれている場合について説明したが、本発明では別の実
施例として個別に分かれていないスリット状のインクノ
ズルでも実施可能である。

【００８９】スリット状のインクノズルを用いた実施例
を図１６に示す。

【００９０】図に示したように、前述のようなノズルを
形成する仕切りは存在せず、そこでインクの吐出点を特
定するために、スリット内部に針電極のような突起部材
を配置する必要がある。

【００９１】この突起部材は印字ドットに対応した制御
電極に対して１対１に対応するようにして、制御電極に
設けた間隙をインクが通過できるように配置する。

【００９２】このように、スリット状のインクノズルと
突起部材を設けることによってインクノズルの壁面積が
少なくできるため、今までインクノズルに発生しやすか
ったインクの溶媒の乾燥による固着が原因となる印写ド
ットの小径化やドット抜けを改善できる。

【００９３】上記は針電極のような突起部材を用いた場
合であったが、スリット状インクノズルを用いた場合、
特に板状の突起部材を用いることが有効である。

【００９４】板状の突起部材を用いることにより、容易
にインクのメニスカスを形成することができ、更に突出
点の間隔も容易に決定することができる。

【００９５】勿論のことながら、吐出電極は前記板状突
起部材に配置されており、これと制御電極間の電界によ
ってインクの飛翔を行う。

【００９６】スリット状ノズルの場合、図１７に示すよ
うにその壁面に突起を用いてもインクの発射点を形成で
きる。

【００９７】以上のように構成される本発明の実施例
は、図１８や図１９に示すように複数個連装することに
よって、アレイ状に組むことができ、紙上などに面状に
印写することができる。

【００９８】この時、隣り合う制御電極間の距離は隣り
合う制御電極が異なる電位になったとき、インクノズル
より対向電極に対して形成される電界よりも弱い電界が
生じるようにしなければならないため、所定値以上に間
隔を空けなければならない。その間隔は数百μｍ以上で
あり、具体的には前述のようなインクノズルと対向電極
の距離が約１mmのもので２００μｍ程度空けなければな
らない。

【００９９】前記間隔は広いほど隣の電極の影響が少な
くできるが、ノズルの集積度が低下して、高解像度の印
写が難しい。

【０１００】その改善方法として、制御電極に印加する
信号源のＯＮとＯＦＦの電位差を小さくする方法があ
る。

【０１０１】すなわち、電位差が少なければ隣の電極に
対する影響が少なくなり、電極間隔を狭くすることがで
きる。

【０１０２】また、電位差を少なくできればＯＮとＯＦ
Ｆをスイッチングする素子のコストが大幅に低減でき
る。

【０１０３】例えば、前記電位差が２００Ｖ程度にでき
ればアレイ状のパワーＦＥＴやパワートランジスタを用
いることができ、制御電極に印加する信号源をスイッチ
ングする素子のコストが低減され、インクジェット画像
形成装置を低価格にできる。また、インクノズルと制御
電極との間の距離を一定に保持するための方法として両
者の間にスペーサを入れると良い。

【０１０４】スペーサは図２０のようにインクタンクの
前面に設けても良いし、図２１のようにインクタンク前
面に板状部材を設けてそれに設けても良い。

【０１０５】更に、前記板状部材とスペーサ，インクタ
ンク前面を一体化させ、図２２のように制御電極の中央
に穴を空け、その中央部にインクノズルを構成する方法
をとっても良い。

【０１０６】以上、インクノズルから制御電極，対向電
極を含むインクヘッドの構成について説明したが、イン
クノズルがインクタンクから突起していない図５のよう
なプリント基板形状でも、インクのスイッチングをする
電圧を低電圧にすることができる。

【０１０７】プリント基板形状では、スルーホールが吐
出電極となり、基板そのものがインクタンクの一面を構
成することができる。

【０１０８】プリント基板形状を用いると加工が容易に
なり、インクジェットヘッドを低価格に供給できる。

【０１０９】以下に上記のインクジェットヘッドを実際
の画像形成装置に搭載したときの実施例について説明す
る。

【０１１０】インクの漏れを配慮した構成であると、図
２３のようにインクジェットヘッドは紙の搬送位置の横
に設置して吐出方向を横向きにする。

【０１１１】この場合、インクが漏れて被印写媒体であ
る紙などを汚す危険が少ないが、インクの載った面が横
向きになるため紙の搬送が難しい。

【０１１２】また、インクジェットヘッドを紙の搬送位
置の下側に設置する場合でも同様であり、この課題に関
しては排紙部分にインクを乾燥させる定着器を設けるこ
とで改善できる。

【０１１３】また、紙の搬送やインクのにじみを配慮し
た構成であるとインクジェットヘッドは図２４のように
紙の搬送位置の上側に設置して吐出方向を下向きにす
る。

【０１１４】この場合、インクが付着した面が上になっ
て搬送されるのでインクのにじみが少ないが、インクが
漏れたとき紙や対向電極に落ちてしまい印写画像を汚染
する場合があり、この課題に関してはインクタンク内部
のインク圧調整を適正にすることで対処できる。

【０１１５】インクジェットヘッドを実装する向きはい
ずれの場合でも固有の課題発生するが、諸条件を適正化
することによって高品質な印写画像を得ることができ
る。

【０１１６】ドット階調を有する印写画像を実現するた
めには、主にインクを吐出させる電極に印加する電圧を
パルス幅変調すると良い。

【０１１７】これによると、バイアス電圧を一定にして
いるのでインクが飛翔しているときの時間当たりの飛翔
量が一定になり、飛翔時間を変化させることによって階
調がついた画像が得られる。

【０１１８】また、バイアス電圧を経時的に変化させる
ことによってインクの飛翔量を単位時間当たりのインク
の飛翔量を変化させることができ、より容易に飛翔量を
制御することができる。

【０１１９】以上において、吐出電極の電位極性を明ら
かにしなかったが正負どちらの極性でも良く、要はイン
クの帯電特性によって吐出電極に印加する電位の極性が
決定されるからである。

【０１２０】以上において、被印写媒体は主に紙である
が特にインクジェット用紙などのインクのにじみにくい
紙を用いると良い。

【０１２１】

【発明の効果】本発明によれば、吐出電極と制御電極と
対向電極との３電極を用いることによってインクの飛翔
を決定する電界を安定に形成できるため、インクの飛翔
が安定し、印写ドットの位置ずれを少なくできる。

【０１２２】また、インクの飛翔制御に用いる電位差が
低減できることを含め、駆動電源の低電圧化，簡略化が
行えるため、小型・低価格なインクジェット画像形成装
置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である円柱状のインクノズルを
用いた断面図。

【図２】図１に補助バイアス電源を付加した断面図。

【図３】対向電極を接地した断面図。

【図４】制御電極を接地電位にできるようにした断面
図。

【図５】インクノズルをプリント基板形状にした場合の
断面図。

【図６】インクノズル内部に吐出電極を設けた断面図。

【図７】インクノズル先端部にまで吐出電極を設けた断
面図。

【図８】インクノズル全体を吐出電極とした場合の断面
図。

【図９】インクノズルと対向電極の間にある制御電極の
通過孔の断面図。

【図１０】円筒状のノズルと制御電極と対向電極の関係
を示す斜視図。

【図１１】角柱状のノズルと制御電極と対向電極の関係
を示す斜視図。

【図１２】インクノズル内部に突起部材を入れたときの
断面図。

【図１３】突起部材を用いたインク飛翔前の状態を示す
断面図。

【図１４】突起部材を用いたインク飛翔中の状態を示す
断面図。

【図１５】強い電界を形成した場合のインク飛翔の状態
を示す断面図。

【図１６】スリット形状のインクノズルに突起部材を設
けた外観図。

【図１７】スリット形状のインクノズル自体に凸部を設
けた外観図。

【図１８】円柱状のインクノズルを用いてアレイ状に並
べたインクヘッドの外観図。

【図１９】スリット状のインクノズルに突起部材を用い
てアレイ状に並べたインクヘッド外観図。

【図２０】インクタンクと制御電極との間にスペーサを
入れた断面図。

【図２１】インクタンクと制御電極との間にスペーサを
入れた断面図。

【図２２】制御電極をスペーサに実装した場合の外観
図。

【図２３】インクヘッドを横置きにした場合の全体装置
を示す図。

【図２４】インクヘッドを上置きにした場合の全体装置
を示す図。

【符号の説明】

１，２４…インク、２…インクタンク、３，１６，２
８，３８…インクノズル、４…吐出電極、５，１５，１
９，２１，２７…メニスカス、６，１７，３０，３５，
３９…制御電極、７…通過孔、８…被印写媒体（紙）、
９，３２，４５…対向電極、１０，２９…バイアス電
源、１１，３１…信号源，１２…補助バイアス電源、１
３…インク圧調整手段、１４…吐出電極（スルーホー
ル）、１８…インクノズル先端、２０，３４…突起部
材、２２…突起部材先端、２３…インク柱、２５，３３
…スリット、２６…スリット凸部、３６，３７…スペー
サ、４０…インクタンク壁、４１，４６…インクヘッ
ド、４２…駆動電源、４３…紙、４４…定着器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深野 善信 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 島田 昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 長江 慶治 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 李 燦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクと、前記インクを収容するインクタ
   ンクと、インクを導入するインクノズルを有するインク
   ジェット画像形成装置において、 インクノズルに設けられたインクに接触する吐出電極
   と、インクノズルから吐出するインクが触れないように
   通過孔を設けた制御電極と、制御電極の通過孔を通って
   飛翔してきたインクを受け止める被印写媒体と、前記吐
   出電極に対向して被印写媒体の裏に対向電極を有すると
   ともに、前記吐出電極と対向電極との間にバイアス電圧
   を供給するバイアス電源と、前記制御電極にインクの飛
   翔を制御する信号源を有することを特徴とするインクジ
   ェット画像形成装置。
2. 【請求項２】インクと、前記インクを収容するインクタ
   ンクと、インクを導入するインクノズルを有するインク
   ジェット画像形成装置において、 インクノズルに設けられたインクに接触する吐出電極
   と、インクノズルから吐出するインクが触れないように
   通過孔を設けた制御電極と、制御電極の通過孔を通って
   飛翔してきたインクを受け止める被印写媒体と、前記吐
   出電極に対向して被印写媒体の裏に対向電極を有すると
   ともに、前記吐出電極にバイアス電圧を供給するバイア
   ス電源と、前記対向電極にバイアス電圧を供給する補助
   バイアス電源と、前記制御電極にインクの飛翔を制御す
   る信号電圧を供給する信号源を有することを特徴とする
   インクジェット画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１乃至２のインクジェット画像形成
   装置において、制御電極の通過孔の大きさはインクノズ
   ルの吐出口より大きいことを特徴とするインクジェット
   画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のインクジェット画像形成
   装置において、インクノズル先端と制御電極との最短距
   離がインクノズル先端と対向電極との最短距離よりも短
   いことを特徴とするインクジェット画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のインクジェット画像形成
   装置において、インクノズルの内壁に吐出電極を有する
   ことを特徴とするインクジェット画像形成装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のインクジェット画像形成
   装置において、インクノズルの吐出口先端に吐出電極を
   有することを特徴とするインクジェット画像形成装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のインクジェット画像形成
   装置において、制御電極に印加する電位は吐出電極の電
   位と対向電極の電位との間にあることを特徴とするイン
   クジェット画像形成装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のインクジェット画像形成
   装置において、対向電極を接地するとともに、印字情報
   に従って制御電極に印加する電位は吐出電極の電位と対
   向電極の電位との間の電位と接地電位に近い電位または
   接地電位との間で制御されることを特徴とするインクジ
   ェット画像形成装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至７のインクジェット画像形成
   装置において、吐出電極の電位と対向電極の電位とが逆
   極性の電位であるとともに、印字情報に従って制御電極
   に印加する電位は接地電位と対向電極の電位との間で制
   御されることを特徴とするインクジェット画像形成装
   置。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のインクジェット画像形
    成装置において、印写画像信号に従って信号源で発生す
    る信号電圧の電圧印加時間あるいは印加電圧を変化させ
    ることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
11. 【請求項１１】請求項１乃至１０のインクジェット画像
    形成装置において、インクノズルを支持する部材と制御
    電極を支持する部材との間の間隔を保持するスペーサを
    有することを特徴とするインクジェット画像形成装置。
12. 【請求項１２】請求項１乃至１１のインクジェット画像
    形成装置において、インクノズルは筒形状あるいはスリ
    ット形状であることを特徴とするインクジェット画像形
    成装置。
13. 【請求項１３】請求項１１乃至１２のインクジェット画
    像形成装置において、インクノズルの内包に突起部材を
    有することを特徴とするインクジェット画像形成装置。
14. 【請求項１４】請求項１３のインクジェット画像形成装
    置において、突起部材には棒状部材あるいは凸部を有す
    る板状部材を用いることを特徴とするインクジェット画
    像形成装置。
15. 【請求項１５】請求項１３乃至１４のインクジェット画
    像形成装置において、突起部材が導電性であることを特
    徴とするインクジェット画像形成装置。
16. 【請求項１６】請求項１４乃至１６のインクジェット画
    像形成装置において、導電性突起部材に、吐出電極の電
    位と制御電極の電位との間の電位を印加するアシスト電
    源を設けることを特徴とするインクジェット画像形成装
    置。