JPH10296979A - 静電式インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドの製造ばらつき等による色材粒子の吐
出量ばらつきを抑え、ほぼ均一な吐出量を得ることによ
り記録画像品質を向上させる。 【解決手段】 帯電した色材粒子を含んだ顔料系インク
に電界を与え、色材粒子に働くクーロン力により、色材
粒子を吐出して記録媒体上に印字を行う静電式インクジ
ェット記録装置において、顔料系インク中の色材粒子を
電気泳動現象によりインク吐出口へ集中させるための電
気泳動電極と、前記インク吐出口へ集中した前記色材粒
子を吐出させるための複数の吐出電極と、前記記録媒体
を介して前記インク吐出口に対向した位置に配設された
対向電極と、前記吐出電極近傍の電界集中を高める電界
集中補助電極とを有し、前記電界集中補助電極を複数に
グループ化してグループ毎に電圧を印加する時間を設定
可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、特に顔料系インク中の色材粒子を電気泳動
現象により制御するようにした静電式インクジェット記
録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電式インクジェット記録装置を
図４、図５、図６に示す。図４は従来のインクジェット
記録装置の記録ヘッド周辺部の概略図、図５は静電式イ
ンクジェット記録装置の記録ヘッド周辺部の平面図、図
６は吐出電極への印加電圧波形図である。

【０００３】複数の吐出電極を持った静電式インクジェ
ット記録装置は、図４に示すように、顔料系インク４０
１が満たされているインク室４０２と、図５に示す顔料
系インク４０１中の色材粒子５０１をインク吐出口４０
４へ集中させるための電気泳動電極４０３と、インク吐
出口４０４へ集中した色材粒子５０１を吐出させ、記録
媒体４０５上に飛翔させるための複数の吐出電極４０６
並びに電界集中補助電極４０７と、これに対向し、記録
媒体４０５の背面に配設した対向電極４０８を有してい
る。

【０００４】インク吐出口４０４は各吐出電極４０６の
先端で凸状の顔料系インク４０１のメニスカスができる
ように、流路壁４０９により各吐出電極毎に仕切られて
いる。インク室４０２は、インク供給口４１０とインク
排出口４１１とで図示しないインクタンクとチューブに
より接続されており、インク室４０２内のインクに背圧
を付与するとともにインク室４０２内の顔料系インク４
０１は強制的に循環させられている。

【０００５】次にこれらの動作について説明する。本方
式は帯電している色材粒子を含んでいる顔料系インクに
電界を加えると色材粒子が電界の下で一方向に動くとい
う電気泳動現象を利用したものである。すなわち、電気
泳動電極４０３に対し、図６に示す一定電圧Ｖ１を与
え、電界を加えると、顔料系インク４０１中の色材粒子
５０１がインク吐出口４０４へある電気泳動速度で移動
する。

【０００６】色材粒子５０１の吐出を行うため、ドライ
バ５０３並びにドライバ５０４をオンさせ、図６に示す
吐出電極４０６に電圧Ｖ２、電界集中補助電極４０７に
電圧Ｖ３なるパルス電圧を時間Ｔ２の間印加すると、吐
出電極４０６と電界集中補助電極４０７との間に発生す
る高電界により色材粒子５０１は吐出電極４０６の先端
部に移動し集中する。電界集中補助電極４０７の位置
は、電界の向きが対向電極４０８に向かって最大となる
ように設定されており、前記電界集中補助電極４０７は
吐出電極４０６に印加する電圧値を低くさせる働きをす
る。

【０００７】色材粒子は静電気力によって顔料系インク
の表面張力や粘性力等に打ち勝って、このパルス状の電
圧Ｖ２に同期したタイミングで図５に示すように微少な
色材粒子群５０５となって吐出電極４０６の先端部から
飛翔し、記録媒体４０５上に付着する。その後、インク
供給口４１０より供給されるインクにより色材粒子５０
１が補給される。以上述べた動作を繰り返し記録媒体４
０５上に画像が形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の静電式
インクジェット記録装置においては、ヘッド製造プロセ
スのばらつきにより吐出電極、並びに吐出口の形状、吐
出電極に対する電界集中補助電極の位置、吐出電極と対
抗電極との距離がばらつき、複数個ならぶ吐出電極に同
一の電圧を印加しても吐出する色材粒子量（トナー粒子
量）が異なり、記録媒体上の画素形状が同一にならない
という問題点があった。

【０００９】例えば、吐出電極の形状でいうなら吐出電
極の先端が鋭角なものほど電界集中が起きやすく、吐出
する色材粒子量も多くなり、記録媒体上の画素形状も大
きくなる。また電界集中補助電極または対向電極に対す
る吐出電極の位置でいうなら、ある電界集中補助電極ま
たは対抗電極と吐出電極との距離が他の吐出電極と電界
集中補助電極または対向電極との距離に対し、短ければ
記録媒体上の画素形状は大きくなる。

【００１０】逆に、ある吐出電極の距離が、他の吐出電
極と電界集中補助電極または対向電極との距離が長けれ
ば記録媒体上の画素形状は小さくなる。このような画素
形状のばらつきは、吐出電極の数が増えるほど顕著にな
り、その解決策が課題となっていた。

【００１１】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、記録ヘッドの製造ばらつきによる吐出電極のばら
つきや電界集中補助電極並びに対向電極に対する吐出電
極の位置のばらつきなどがあっても、どの吐出電極から
もほぼ均一な量の色材粒子量を吐出し、記録媒体上の画
素形状を均一にした静電式インクジェット記録装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、帯電した色材粒子を含
んだ顔料系インクに電界を与え、該色材粒子に働くクー
ロン力により該色材粒子を吐出して記録媒体上に印字を
行う静電式インクジェット記録装置において、前記顔料
系インク中の前記色材粒子を電気泳動現象によりインク
吐出口へ集中させるための電気泳動電極と、前記インク
吐出口へ集中した前記色材粒子を吐出させるための複数
の吐出電極と、前記記録媒体を介して前記インク吐出口
に対向した位置に配設された対向電極と、前記吐出電極
近傍の電界集中を高める電界集中補助電極と、からなる
ことを特徴とする静電式インクジェット記録装置を提供
する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記電界集中補
助電極を複数にグループ化し、該グループ毎に電圧を印
加する時間を設定可能とすることを特徴とする請求項１
に記載の静電式インクジェット記録装置を提供する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、前記電界集中補
助電極を複数にグループ化し、該グループ毎に印加する
電圧値を設定可能とすることを特徴とする請求項１に記
載の静電式インクジェット記録装置を提供する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、複数にグループ
化した前記電界集中補助電極のグループ毎に電圧を印加
する時間を設定可能とする前記複数の吐出電極の各々に
電圧を印加する時間を設定可能とすることを特徴とする
請求項３に記載の静電式インクジェット記録装置を提供
する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、前記吐出電極を
複数にグループ化して電圧を個別に印加し制御する吐出
電極制御部と、前記電界集中補助電極を複数にグループ
化して電圧を個別に印加し制御する電界集中補助電極制
御部と、前記電界集中補助電極のグループ毎に電圧を印
加する時間を設定可能とする電界集中補助電極印加時間
制御部と、を具備することを特徴とする請求項１に記載
の静電式インクジェット記録装置を提供する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、前記吐出電極を
複数にグループ化して電圧を個別に印加し制御する吐出
電極制御部と、前記電界集中補助電極に印加する電圧値
をグループ毎に変えることが可能な印加電圧可変部と、
を具備する事を特徴とする請求項１に記載の静電式イン
クジェット記録装置を提供する。

【００１８】請求項７に記載の発明は、複数にグループ
化した前記電界集中補助電極のグループ毎に電圧を印加
する時間を設定可能とする電界集中補助電極制御部を具
備することを特徴とする請求項６に記載の静電式インク
ジェット記録装置を提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の
実施形態を示す構成図であり、図５と同等の構成となっ
ている。図１では、１２０個の吐出電極を有するマルチ
エレメントヘッドを例にして説明する。１２０個のマル
チエレメントヘッドは８個のエレメントからなる単体へ
ッドが１５個並んで成り立っている。

【００２０】今、８個のエレメントからなる単体ヘッド
が製造プロセスのばらつきにより吐出電極１０５と電界
集中補助電極１０１との距離がエレメントによりばらつ
いているとする。 そのため吐出電極１０５のＮｏ．１
（以下、１０５−１等と略称する。）と１０５−８から
吐出する色材粒子量が比較的少なく、１０５−３から吐
出する色材粒子量が比較的多い、と仮定する。これによ
り記録媒体上の画素も１０５−１と１０５−８に対応す
る位置の画素が小さく、１０５−３に対応する位置の画
素が大きくなる。

【００２１】電界集中補助電極１０１は８個間隔で電界
集中補助電極１０５−１、１０５−９、１０５−１７…
…、１０５−１１３を電界集中補助電極第１グループ、
１０５−２、１０５−１０、１０５−１８……、１０５
−１１４を電界集中補助電極第２グループとし、以下同
様に１０５−８、１０５−１６、１０５−２４……、１
０５−１２０の電界集中補助電極第１５グループまでの
１５個のグループに分けられ、それぞれのグループの電
界集中補助電極は同一信号線で接続されている。

【００２２】電界集中補助電極第１グループは、電界集
中補助電極ドライバ１０２の一端に接続され、電界集中
補助電極ドライバ１０２の他端は電界集中補助電極電源
１０３に接続されている。電界集中補助電極ドライバ１
０２は、電界集中補助電極制御部１０４によってオン・
オフ制御される。

【００２３】これにより、電界集中補助電極電源１０３
から、各グループの電界集中補助電極１０１に電圧が供
給される。吐出電極グループ１は、１５個間隔で吐出電
極１０５−１、１０５−１６、……１０５−１０６から
なり、吐出電極ドライバ１０７の一端に接続されてい
る。吐出電極ドライバ１０７の他端は吐出電極電源１０
６に接続されている。

【００２４】同様に、吐出電極グループ２は吐出電極１
０５−２、１０５−１７、……１０５−１０７からな
り、吐出電極ドライバ１０９に接続されている。同様に
して、吐出電極グループ８まで、グループ化された吐出
電極１０５は、それぞれグループ毎に設けられた吐出電
極ドライバに接続されている。各吐出電極１０５のドラ
イバは吐出電極制御部１０４によりオン、オフされる。

【００２５】電界集中補助電極印加時間制御部１１０
は、各電界集中補助電極グループに電界集中補助電極電
源１０３から供給される電圧印加時間の長さを制御す
る。電界集中補助電極制御部１０８は、電界集中補助電
極印加時間制御部１１０を介し、８個のグループに分け
られた電界集中補助電極１０１に電界集中補助電極電源
１０３から電圧を供給したり、遮断したりする制御を行
う。

【００２６】次に、図２の印加電圧波形図を用いて、各
吐出電極からほぼ均一な色材粒子量を吐出させる動作に
ついて説明する。この図は、複数の吐出電極と電界集中
補助電極への印加電圧波形図である。電界集中補助電極
制御部１０８は、８個の電界集中補助電極ドライバに対
し、記録周期Ｔを８等分に時分割した電界集中補助電極
制御信号Ａから電界集中補助電極制御信号Ｈまでを順次
出力する。これらの電界集中補助電極制御信号は、電界
集中補助電極印加時間制御部１１０により、各電界集中
補助電極グループヘ印加される時間幅が制御される。

【００２７】Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７がデフォル
ト値である。Ｔ１とＴ８はデフォルト値に対し長く、Ｔ
３はデフォルト値に対して短くなっており、デフォルト
値を点線で示している。電界集中補助電極制御信号Ａが
オンする期間（Ｔ１）中、電界集中補助電極ドライバ１
０２をオンし、電界集中補助電極グループ１に電界集中
補助電極電源１０３から電圧が印加される。

【００２８】次に、電界集中補助電極制御信号Ｂがオン
する期間（Ｔ２）中、電界集中補助電極ドライバ１１１
をオンし、電界集中補助電極グループ２に電界集中補助
電極電源１０３から電圧が印加される。同様に、順次、
電界集中補助電極グループ３から、電界集中補助電極グ
ループ８までの電界集中補助電極１０１に対し、それぞ
れＴ３時間からＴ８時間の間、電界集中補助電極電源１
０３から電圧が供給される。

【００２９】電界集中補助電極制御信号Ａがオンしてい
るタイミングにおいて、吐出電極制御部１０４が、図示
しない画像制御部から吐出電極１０５−１に画像情報有
りの信号を受信した場合、前記吐出電極制御部１０４は
吐出電極制御信号Ｄ１を送出して、吐出電極ドライバ１
０７をオンさせ（図中部）、吐出電極１０５−１を含
む１０５−１６、１０５−３１……、１０５−１０６の
第１グループに吐出電極電圧が印加される。

【００３０】この場合、電界集中補助電極制御信号Ａと
吐出電極１０５−１には、電圧が印加されているため色
材粒子が吐出するために充分な電界が発生し、色材粒子
群が吐出電極１０５−１の先端部からＴ１時間だけ対向
電極１１２に向かって吐出する。これにより記録媒体に
色材粒子群が付着し画素が形成される。

【００３１】ここで、吐出電極１０５−１と同様に電圧
が印加された吐出電極１０５−１６、１０５−３１…
…、１０５−１０６では電界集中補助電極電圧が印加さ
れてないため、色材粒子は吐出しない。図２では、吐出
電極１０５−１７（図中（１）部）からは色材粒子の吐
出は起こらず、吐出電極１０５−１１３（図中［１］
部）からは、Ｔ１時間吐出することを示している。

【００３２】次に、電界集中補助制御部信号Ｂがオンす
る期間Ｔ２においては、吐出電極１０５−２（図中
部）、吐出電極１０５−１７（図中（２）部）からＴ２
時間吐出し、吐出電極１０５−１１４（図中［２］部）
からは吐出しないことを示している。さらに、電界集中
補助制御部信号Ｈがオンしている期間Ｔ８では吐出電極
１０５−８（図中部）、１０５−１２０（図中［８］
部）からはＴ８時間吐出し、吐出電極１０５−３３（図
中（８）部）からは吐出しない。

【００３３】このように電界集中補助電極と、吐出電極
とが、同時に電圧が印加された吐出電極からのみ、色材
粒子が吐出することになる。吐出する色材粒子は８個か
らなるヘッドの単体エレメントの１０５−１と１０５−
８から吐出する時間がデフォルト値にくらべ長く、１０
５−３から吐出する時間はデフォルト値にくらべ短くな
っている。これにより各エレメント間のばらつきが補わ
れ、各吐出電極１０５のからほぼ均一な色材粒子量が吐
出される。

【００３４】図３は本発明の第２の実施形態を示す構成
図であり、各電極の構成は図１と同等であるが、この実
施形態では、各電界集中補助電極グループに印加する電
圧値を変化させる例を示している。図３では電圧印加時
間制御部１１０に代わり、印加電圧制御部３０１が設け
られている。これは電圧が高いほど電界が強くなり、吐
出する色材粒子量が増えることを利用している。

【００３５】図３に示すように電界集中補助電極グルー
プ１と電界集中補助電極グループ８にデフォルト値より
低い電圧を印加し、電界集中補助電極グループ３にはデ
フォルト値より高い電圧を印加する。これにより電界集
中補助電極グループ１と電界集中補助電極グループ８に
対応する吐出電極−電界集中補助電極間の電位差が最も
大きくなり、吐出部近辺の電界を高める。また、電界集
中補助電極グループ３に対応する吐出電極−電界集中補
助電極間の電位差が最も小さくなり、吐出部近辺の電界
を幾分弱めている。これにより各グループの電界分布が
ほぼ一様になり、吐出する色材粒子量もほぼ均一にな
る。

【００３６】以上、本発明の２つの実施形態の動作を図
面を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電式イ
ンクジェット記録装置では、電界集中補助電極に与える
電圧の印加時間、または印加電圧値を可変させることに
より、吐出電極毎に吐出する色材粒子量を可変とし、へ
ッド部の製造ばらつき等を吸収し、どの吐出電極からも
ほぼ均一な色材粒子量を吐出することを可能とする効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態を示す構成図であ
る。

【図２】 本発明の第１の実施形態による複数の吐出電
極と対向電極への印加電圧波形図である。

【図３】 本発明の第２の実施形態を示す構成図であ
る。

【図４】 従来の電気泳動現象を利用したインクジェッ
ト記録装置の概略図である。

【図５】 従来のインクジェット記録装置の簡単な基本
構造図（平面図）である。

【図６】 従来の泳動電極と吐出電極、電界集中補助電
極への印加電圧波形を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 電界集中補助電極 １０２ 電界集中補助電極ドライバ １０３ 電界集中補助電極電源 １０４ 吐出電極制御部 １０５ 吐出電極 １０６ 吐出電極電源 １０７、１０９ 吐出電極ドライバ １０８ 電界集中補助電極制御部 １１０ 電界集中補助電極印加時間制御部 ３０１ 印加電圧可変部 ４０１ 顔料系インク ４０２ インク室 ４０３ 電気泳動電極 ４０４ インク吐出口 ４０５ 記録媒体 ４０６ 吐出電極 ４０７ 電界集中補助電極 ４０８ 対向電極 ４０９ 流路壁 ４１０ インク供給口 ４１１ インク排出口 ５０１ 色材粒子 ５０３、５０４ ドライバ ５０５ 色材粒子群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 智也 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 峯本 仁史 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 島 和男 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 萩原 良広 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 薬師寺 徹 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電した色材粒子を含んだ顔料系インク
   に電界を与え、該色材粒子に働くクーロン力により該色
   材粒子を吐出して記録媒体上に印字を行う静電式インク
   ジェット記録装置において、 前記顔料系インク中の前記色材粒子を電気泳動現象によ
   りインク吐出口へ集中させるための電気泳動電極と、 前記インク吐出口へ集中した前記色材粒子を吐出させる
   ための複数の吐出電極と、 前記記録媒体を介して前記インク吐出口に対向した位置
   に配設された対向電極と、 前記吐出電極近傍の電界集中を高める電界集中補助電極
   と、 からなることを特徴とする静電式インクジェット記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記電界集中補助電極を複数にグループ
   化し、該グループ毎に電圧を印加する時間を設定可能と
   することを特徴とする請求項１に記載の静電式インクジ
   ェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記電界集中補助電極を複数にグループ
   化し、該グループ毎に印加する電圧値を設定可能とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の静電式インクジェッ
   ト記録装置。
4. 【請求項４】 複数にグループ化した前記電界集中補助
   電極のグループ毎に電圧を印加する時間を設定可能とす
   る前記複数の吐出電極の各々に電圧を印加する時間を設
   定可能とすることを特徴とする請求項３に記載の静電式
   インクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記吐出電極を複数にグループ化して電
   圧を個別に印加し制御する吐出電極制御部と、 前記電界集中補助電極を複数にグループ化して電圧を個
   別に印加し制御する電界集中補助電極制御部と、 前記電界集中補助電極のグループ毎に電圧を印加する時
   間を設定可能とする電界集中補助電極印加時間制御部
   と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の静電
   式インクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記吐出電極を複数にグループ化して電
   圧を個別に印加し制御する吐出電極制御部と、 前記電界集中補助電極に印加する電圧値をグループ毎に
   変えることが可能な印加電圧可変部と、を具備する事を
   特徴とする請求項１に記載の静電式インクジェット記録
   装置。
7. 【請求項７】 複数にグループ化した前記電界集中補助
   電極のグループ毎に電圧を印加する時間を設定可能とす
   る電界集中補助電極制御部を具備することを特徴とする
   請求項６に記載の静電式インクジェット記録装置。