JPH1067111A - 静電式インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】静電界中でインク中の帯電したトナーを吐出さ
せる静電式インクジェット記録装置において、簡単な構
造で確実なインク供給を行う。 【解決手段】この静電式インクジェット記録装置は、帯
電トナーを含む絶縁性インクを内部に満たすインク室２
と、インクを吐出する吐出部１０と、パルス電圧印加に
よりトナーを吐出部１０から吐出させる吐出電極１１
と、トナーを電気泳動現象により吐出部１０に集中させ
る泳動電極１２とを備える。また、インクを貯蔵するイ
ンク貯蔵部３と、インク室２とインク貯蔵部３とをそれ
ぞれ１本以上の流入管路４と流出管路５と圧力調整管路
６と連通させインクをポンプ７，９により循環させる循
環部と、圧力調整管路６内流れ方向の検知手段１３と、
正常時と逆方向流れの発生を検知手段１３からの信号で
異常を判断する判断部１４と、警告表示する表示部２０
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電式インクジェッ
ト記録装置に関し、特にキャリア液体中にトナー粒子を
分散させたインクを用い、静電力によりトナー粒子を飛
翔させて記録を行う静電式インクジェット記録装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液状のインクを記録材として用いたイン
クジェット記録装置における、従来からあるインク供給
方法は、大別して２通りある。１つは、インク供給にポ
ンプを用いず、吐出による消費分のインクを、自身の吐
出部に発生するメニスカス力によってインク貯蔵部から
補給する方法で、これは主にドロップオンデマンド方式
のインクジェット記録装置に用いられている。もう１つ
は、インクをインク貯蔵部よりポンプによりヘッド部に
供給する方法で、これは主にコンティニュアス方式のイ
ンクジェット記録装置に用いられる。

【０００３】しかし、前者のものは、インクの流れる方
向はインク貯蔵部からインク室への一方向のみで、イン
ク循環をしていない。また後者のものについては、例え
ば特開平５−１８５６００号公報や特開平５−２６１９
３６号公報などがある。これらは、インク循環を行って
いるが、ポンプにより流れを起こしている方向は、イン
ク貯蔵部からインク室への一方向のみで、インク室内の
インクは送り込まれるインクによって押し出されてイン
ク貯蔵部内に戻ることで、インク循環を行っていた。さ
らに圧力調整管路は設けられていない。また特開平２−
５２０号公報ではインク貯蔵部とインク室とは２つのイ
ンク流路で結ばれているが、これも圧力調整管路は設け
られていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の静電式インク
ジェット記録装置に用いるインクは、絶縁性溶媒中に帯
電したトナー粒子が分布したものである。吐出の際には
少量の溶媒を伴うものの飛翔成分のほとんどがトナーで
ある。つまり吐出が続くとインク中のトナーが消費され
ていくため、吐出するに従いインク中のトナーの濃度が
次第に減っていき、吐出電極部に集まるトナーが減少
し、吐出量が減少、つまりは印字ドット径の減少、印字
濃度の低下が起こり、更に吐出を続けるとついには吐出
しなくなるという現象が起こる。

【０００５】そのため、本記録装置の吐出部付近のイン
クは常にインク貯蔵部内の新しいインクとの間で循環さ
れている必要があり、従来のドロップオンデマンド方式
にあるような、自身のメニスカス力によるインク供給で
は、消費されるインク中のトナーを供給するのは不可能
である。

【０００６】また上述した、ポンプを用いてインク循環
を行うコンティニュアス方式にあげられるようなインク
供給については、従来の方法はインク貯蔵部からインク
室の一方向にのみインクを送るもののみである。ドロッ
プオンデマンド方式でインクの強制循環をするために
は、強制循環でインク室に送り込まれたインクが吐出部
から外部に漏れ出すことなくインク貯蔵部に戻らなけれ
ばならない。吐出部には通常インクメニスカスが形成さ
れていて多少の圧力変動は吸収できるものの、特に流速
が早くなったとき流出管路の管路抵抗以上のメニスカス
力を発生させることは難しく、吐出部からのインク漏れ
が起こりやすくなる。

【０００７】つまり、従来のドロップオンデマンド方式
のようなメニスカス力によるインク補給も、コンティニ
ュアス方式に用いられるインク貯蔵部からポンプにより
インクを押し出すことによるインク循環も、本記録装置
のインク供給方法として適したものではない。

【０００８】本発明の目的は、溶媒中のトナーを吐出さ
せる静電式記録のドロップオンデマンド方式において、
インク貯蔵部とインク室との間で、安定したインク循環
を行うことにより、常にインク濃度、又はインク中のト
ナー濃度が一定で印字品質が安定した静電式インクジェ
ット記録装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の静電式インクジ
ェット記録装置は、帯電したトナーを含んだ絶縁性のイ
ンクで内部が満たされているインク室と、前記インク室
と外部とを連通する吐出部と、前記吐出部付近に位置し
パルス電圧をかけることにより前記トナーを外部に吐出
させる吐出電極と、前記インク室中の前記吐出部と反対
側面に位置し前記トナーを電気泳動現象により前記吐出
部に集中させる泳動電極と、前記インクを貯蔵するイン
ク貯蔵部と、前記インク室と前記インク貯蔵部とを少な
くともそれぞれ１本以上の流入管路と流出管路と圧力調
整管路と連通させ前記インクをポンプにより循環させる
循環部とを備える。

【００１０】また、本発明の静電式インクジェット記録
装置は、前記循環部の前記圧力調整管路は、前記インク
室内に急なインク量の変化が起こったとき、前記吐出部
に形成されるインクメニスカスのメニスカス力により、
前記圧力調整管路に流れが起こる程度に前記圧力調整管
路の流体抵抗力および慣性力が十分に小さいことを特徴
とする。

【００１１】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録装置は、前記循環部の前記流入管路及び前記流出管路
は共にポンプを通過することを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録装置は、前記循環部の前記ポンプによる循環流量は、
前記インク室への流出インク量が流入インク量と同じ
か、またはわずかに多いことを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明の静電式インクジェット記
録装置は、前記圧力調整管路内流れ方向の検知手段と、
正常時と逆方向の流れが起こった場合に前記検知手段か
らの信号を受け異常を判断する判断部と、警告を表示す
る表示部とを備える。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は本発明の一実施の形態の静電式イン
クジェット記録装置のインク循環系を示す概略図であ
る。図１を参照すると、この実施の形態の静電式インク
ジェット記録装置は、帯電したトナーを含んだ絶縁性イ
ンクで内部が満たされているインク室２と、このインク
室２と外部とを連通する吐出部１０と、この吐出部１０
付近に位置しパルス電圧をかけることによりトナーを外
部に吐出させる吐出電極１１と、インク室２中の吐出部
１０と反対側面に位置しトナーを電気泳動現象により吐
出部１０に集中させる泳動電極１２と、インクを貯蔵す
るインク貯蔵部３と、インク室２とインク貯蔵部３とを
少なくともそれぞれ１本以上の流入管路４と流出管路５
と圧力調整管路６と連通させインクをポンプ７及び９に
より循環させる循環部と、圧力調整管路６内流れ方向の
検知手段１３と、正常時と逆方向の流れが起こった場合
に検知手段１３からの信号を受け異常を判断する判断部
１４と、警告を表示する表示部２０とから構成される。

【００１６】インク貯蔵部３とヘッド部１とはインク室
２からみて流入管路４と流出管路５と圧力調整管路６と
のそれぞれ少なくとも１本以上づつで連通している。こ
のうち流入管路４と流出管路５とはそれぞれ途中にポン
プ７及び９を経由しており、それぞれ流入方向１８及び
流出方向１９にインク８を強制循環している。圧力調整
管路６は内部がインク８で満たされた状態で保持され、
その途中にインク流れ方向を検出する検出手段１３を備
えている。

【００１７】図２はヘッド部１の斜視図である。図２を
参照すると、この実施の形態の静電式インクジェット記
録ヘッドは帯電したトナーを含んだ絶縁性インク８で内
部が満たされているインク室２と、インク室２と外部と
を連通する吐出部１０と、吐出部１０付近に位置しパル
ス電圧をかけることによりトナーを外部に吐出させる吐
出電極１１と、インク室２中の吐出部１０と反対側面に
位置しトナーを電気泳動現象により吐出部１０に集中さ
せる泳動電極１２とから構成される。

【００１８】図３は、この実施の形態の静電式インクジ
ェット記録装置ヘッド部内のインク室が負圧のときの断
面図である。図３を図１に併せて参照して、この実施の
形態の静電式インクジェット記録装置の循環系の動作に
ついて説明する。

【００１９】インク室２には流入管路４からポンプ７で
インク８が送り込まれる。ポンプ７により流入管路４か
ら流入されるインク８は吐出電極１１先端を通過して流
出路管５から流出する。また圧力調整管路６は内部をイ
ンク８で満たされた状態で、特に強制流れをもたずに保
持されている。この時、ポンプ７またはポンプ９により
インク流出量をインク流入量と同じか、わずかに多くす
る。こうすることでインク室２内のインク８は時間とと
もに減少する傾向となり、吐出部１０のインクメニスカ
ス１７は凹の状態で保持され、インク室２内は負圧の状
態となる。さらにインク８が減少しようとするとき、イ
ンクメニスカス１７はさらに凹状態となり、メニスカス
力によるインク室２内の負圧はさらに強くなり、圧力調
整管路６内にインク供給流れ１５が生じてインク８が供
給される。また、吐出によりトナーを消耗することでイ
ンク室２内の体積が減少するときも、同じくインク室２
内の負圧が大きくなるため、圧力調整管路６にはインク
供給流れ１５が生じる。この時、圧力調整管路６内を流
れるインク８の慣性力、および流体抵抗力は小さいこと
が望ましく、少なくとも吐出部１０に発生するメニスカ
ス力によって流れが起こる程度に小さい必要がある。通
常時は以上の状態が続くことで、インク室２内は常にわ
ずかに負圧状態となり安定し続ける。

【００２０】図４は、この実施の形態の静電式インクジ
ェット記録装置ヘッド部内のインク室内の圧力が上昇し
たときの断面図である。図４を図１と伴に参照すると、
何らかの原因でインク室２内のインク８が増加したとき
には、まず吐出部１０のインクメニスカス１７が凸状態
となり、インク室２内は正圧となる。すると圧力調整管
路６内に今までとは逆方向のインク排出流れ１６が生
じ、さらに増加し続けるインク室２内のインク８は全て
インク排出流れ１６によりインク貯蔵部３に流される。
さらにこの時インク室２内の圧力状態は正常ではないた
め圧力調整管路６内のこの時の流れを検知した検知手段
１３は、判断部１４を介して表示部１４への表示または
警告音によりユーザに異常を知らせる。

【００２１】以上のように、本発明はインク８中のトナ
ーを吐出させる静電式インクジェット記録装置におい
て、吐出部１０に常に新しいインク８を安定して循環さ
せることが可能であり、また不慮の原因により吐出部１
０の圧力状態が異常となったな場合には、速やかにそれ
を検知することが可能である。

【００２２】

【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の第１の効果は、安定した記録動
作を実現できることにある。その理由は、インク室内の
圧力状態は圧力調整管路により常に一定に保たれ、さら
に外乱等による不測の圧力変動が起こってもインク室内
の圧力変化を最小限にとどめるからである。

【００２３】第２の効果は、インク循環系の異常を検知
できる点にある。その理由は圧力調整管路におこる流れ
を検知する検知手段を持つことにより、異常な流れを検
知できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の静電式インクジェット
記録装置のインク循環系を示す概略図である。

【図２】この実施の形態のヘッド部の斜視図である。

【図３】この実施の形態の静電式インクジェット記録装
置ヘッド部内のインク室が負圧のときの断面図である。

【図４】この実施の形態の静電式インクジェット記録装
置ヘッド部内のインク室内の圧力が上昇したときの断面
図である。

【符号の説明】

１ ヘッド部 ２ インク室 ３ インク貯蔵部 ４ 流入管路 ５ 流出管路 ６ 圧力調整管路 ７ ポンプ ８ インク ９ ポンプ １０ 吐出部 １１ 吐出電極 １２ 泳動電極 １３ 検知手段 １４ 判断部 １５ インク供給流れ １６ インク排出流れ １７ インクメニスカス １８ 流入方向 １９ 流出方向 ２０ 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末次 淳一 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 竹本 人司 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 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを含んだ絶縁性のインク
   で内部が満たされているインク室と、前記インク室と外
   部とを連通する吐出部と、前記吐出部付近に位置しパル
   ス電圧をかけることにより前記トナーを外部に吐出させ
   る吐出電極と、前記インク室中の前記吐出部と反対側面
   に位置し前記トナーを電気泳動現象により前記吐出部に
   集中させる泳動電極と、前記インクを貯蔵するインク貯
   蔵部と、前記インク室と前記インク貯蔵部とを少なくと
   もそれぞれ１本以上の流入管路と流出管路と圧力調整管
   路と連通させ前記インクをポンプにより循環させる循環
   部とを備え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】 前記循環部の前記圧力調整管路は、前記
   インク室内に急なインク量の変化が起こったとき、前記
   吐出部に形成されるインクメニスカスのメニスカス力に
   より、前記圧力調整管路に流れが起こる程度に前記圧力
   調整管路の流体抵抗力および慣性力が十分に小さいこと
   を特徴とする請求項１記載の静電式インクジェット記録
   装置。
3. 【請求項３】 前記循環部の前記流入管路及び前記流出
   管路は共にポンプを通過することを特徴とする請求項１
   または２記載の静電式インクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記循環部の前記ポンプによる循環流量
   は、前記インク室への流出インク量が流入インク量と同
   じか、またはわずかに多いことを特徴とする請求項３記
   載の静電式インクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記圧力調整管路内流れ方向の検知手段
   と、正常時と逆方向の流れが起こった場合に前記検知手
   段からの信号を受け異常を判断する判断部と、警告を表
   示する表示部とを備えることを特徴とする請求項１記載
   の静電式インクジェット記録装置。