JPS5894480A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘電体インクを用いた画像記録装置に関する
ものである。

ここで、誘電体インクとは、以下の様なインクを意味す
る。

これは、比抵抗ρ≧１０１２．比誘電率ε〉１の条件を
満たすいわゆる液体誘電体であるインクであって、有色
のものか、または無色であっても記録紙に付着して記録
紙との化学反応で有色化する様なインクである。

例えばいわゆる油性インクがこれに該当し、エタノール
、チオゾールなどの油性溶剤に染料などを分散させたイ
ンクなどである。

インクジェット記録方式は、普通紙記録、低騒音等の長
所を有し近年多用されてきている。

このインクジー１７）記録方式の中で、静電クーロン力
によってインク滴を記録紙上に飛翔せしめて画像記録を
行う。いわゆる静電噴射方式がある。

この方式は、すでにマルチインクジェット記録を行う方
法がいくつか提案されている。これらの例は、例えば予
めインクメニスカスを形成し、これに静電クーロン力を
作用させて飛翔させる方法である。具体的には、スリッ
ト内に満たしたインクに静圧を加えてスリット開口部に
インクメニスカスを形成する方法や、まだスリット開口
部に複数の針を設けて、このスリット開「」部に静圧を
加えたインクを満たし針を芯としてインクメニスカスを
形成する方法である。

この他に、磁化させた複数の針電極先端に磁１ソ１流体
を付着させてインクメニスカスを形成する１法も提案さ
れている。

これらの方法は、前述したインクジェノ）記録の長所に
加えてマルチ記録が行なえる利点を有するが、インク滴
を飛翔させるために高電圧（約２にマ）が必要であり、
そのため高圧電源を用いなければならず装置の大型化、
コヌト高等の欠点を有している。

本発明は、以上の様な欠点を解決するものであり、誘電
体インクを用い、低い記録電圧でインクを移動せしめて
マルチ画像記録を行いうるコヌトの安い画像記録装置を
簡易構成で提供しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図、第３図、及
び第４図を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例である画像記録装置の斜視
図（ただし記録紙は図示せず）、第２図。

及び第３図は、同装置の概略構成説明図、第４図は、同
装置の記録電圧印加方法の説明図、第６図は、同装置の
記録部先端の動作説明図である。

第１図において令、１は絶縁体から成る基台であり、２
は基台１上に所定のピッチで形成しである複数の溝であ
る。溝２は先端を上にしてほぼ鉛直方向を向いており、
一方下端はインク溜３につながっていてインク溜３内の
誘電体インク（以下単にインクと称す）４の液面下に埋
没している。

溝２の溝壁には、２個の略平行平板電１１ｓａ。

６ｂから成る電極対を取付けてあり、その一端を溝２の
先端とほぼ同位置に、一方他端は溝２内の所定位置まで
延在させである。

尚、溝２の先端部の内側、電極対５Ｊ　５ｂの先端部表
面、及び溝２の先端が臨む基台１の端面には、インク４
に対して表面張力の大きい物質を一塗布してあシ、イン
ク４が付着しにくいようにしである。

８は、インク溜３内にインクを供給するパイプであり、
インクメインタンク（図示せず）に連結している。

９は、記録する溝２内のインク４の位置を示し、１０は
記録しない溝２内のインク４の位置を示す。

第２図は、第１図における矢印１３の方向から見た任意
の溝内の断面図であり、溝２の先端と記録紙の位置関係
を示している。１１が記録紙で、ガイド１２に沿って溝
２の先端近傍を図中矢印方向に移動可能になっている。

次に、第３図を用いて記録時の電圧印加と溝２内のイン
ク４の液位について説明する。第３図は、任意の溝の部
分を第１図における矢印１４の方向から見た時の概略構
成図である。

第３図において非記録時は、スイッチ７をオフの状態（
実線で示す）にして電極対間に電圧を印加せず溝２内の
インク４の液位は、インク溜３内のインク４の液面から
高さＨｌの位置に保持している。この位置は、溝２内の
インク４に対する毛細管吸引力と溝２内のインク４の自
重との釣り合いの位置である。

Ｈｌは、溝２の先端より下方の位置でかつ、電極対間の
位置になる様、インク溜３内のインク液面から溝２の先
端までの高さを調節しである。

記録時は、スイッチ７をオンの状態（図中破線で示す）
にして電源６によって電極対５ａ、　６ｂ間に電圧を印
加して溝２内のインク４の液位を１３の位置（図中Ｈ２
の位置）に移動せしめる。

これは、誘電体であるインク４に対して電極対５１Ｌ、
５ｂから静電クーロン力が働くだめの現象である。

電極対６ａ、６ｂ間には十分な電圧を印加するので、電
極対ｓａ、ｓｂ間の電界によって溝２内のインクは引上
けられ、電極対６ａ、５ｂ間を先端まで満たし、溝２の
先端部では、電極対６ａ。

５ｂ先端の稜のエツジ効果による電界形成で、電極対ｓ
ａ、　５ｂの先端つまり溝の先端かられずかに盛り上が
った位置までインク４が引上けられる。

この時のインク４の盛り上がり先端に付着する位置に記
録紙１１を設定しであるのでインク４が記録紙１１にイ
ンク４が付着し、記録紙１１上に画素が形成され記録が
行われる。

記録が終了するとスイッチ７をオフの状態（図中実線で
示す）にして電極対５ａ、５ｂ間への電圧印加を停止し
、溝２内のインク４の液位を図中Ｈ１の位置に戻す。

前述したように、溝２の先端付近、及び内部更に電極対
６１Ｌ、５ｂの表面をインク４が付着しにくい処理をし
ているだめ、溝２の先端部にはインク４は殆んど残らな
い。

記録幅全体の画像記録の仕方を第４図を用いて説明する
。

第４図は、各々の溝２内の電極対と６ａ、ｓｂ。

電源６．スイッチ７との接続関係を模式的に示したもの
である。

図は電極対ｓａ、ｓｂ、及びスイッチ７が各々ｎ個ある
ことを示している、図の見方は、例えば１番目のｍ２内
には電極対ｓａ、、ｓｂ、　　があり、これに□加える
電圧の制御をスイッチ７１で行うことを示している。

記録幅全体（主走査方向）の画像記録は、第４図におい
て、記録位置に対応する電極対を選択してこれに電圧を
印加して行う。つまり、画信号に対応せしめてスイッチ
７１〜７ｎを選択的にオンささせ行う。

また記録紙移動方向（副走査方向）の記録は、主走査方
向の記録速度に応じて記録紙を溝２の配列方向と直角方
向に移動せしめて行う。

次に、記録時の溝２内のインク４の挙動について第６図
を用いて説明する。

第６図は、電極対５２Ｌ　、５ｂ間に電圧を印加した時
の模式図であり、電極６ａ、ｓｂの表面に各各、正負の
電荷があられれている時の状態、及びその時の電気力線
の状態を示したものである。

インク４が図の様に電極対５ａ　、５ｂの先端から下方
にある状態（この時のインク４の液位は前述したように
溝２の毛細管吸引力と溝内のインク自重との釣り合う位
置であるが）で、電極対６ａ。

６ｂ間に電圧を印加すると、電極対５ａ、５ｂ間に図中
電気力線で示す様な電界が形成される。

一般に、電位差が一定である所定の距離を介して対置す
る２個の電極から成る電極対間の空間の一部に誘電体を
満たした時、誘電体は電極対間の静電エネルギーが増加
する方向に力を受けることが知られている。

つまり、静電エネルギーは、誘電体が電極対間の全空間
を満たした方が一部の空間を満たす場合より大きいので
、誘電体は、電極対間の全空間を満たす方向に力を受け
、その力が種々の抵抗に勝るならば、その方向に移動す
る、 以上の理由によって、誘電体であるインク４も電極対６
ａ、ｓｂ間の全空間を満たす方向にクーロン力を受け、
図中矢印１３の方向に移動させようとする力が加わる。

そして電極対５１Ｌ、６ｂ間に十分な電圧を印加するこ
とによって前述の矢印１３の方向に移動力が溝内のイン
ク４の自重に勝り、インク４が矢印１３方向へ移動する
。

この時、このインク４を上昇させようとする力と溝内の
インク４の自重との釣り合う位置で溝内のインク４の液
位の上昇は停止する。

そこで、電極対６２Ｌ、５ｂ間に十分に電圧を印加し、
かつ非記録時のインク４の液位（第３図中のＨ＋）を適
当に選ぶことによってインク４の液位を電極対５１Ｌ、
５ｂの先端まで引上げることかできる。

また、電極対６１Ｌ、６ｂの先端においては、その稜の
エツジ効果によって電気力線も図の様に他に比べて電気
力線の密度が高く、この付近の電界も強くなるだめ、イ
ンク４の液位は電極対５ａ。

５ｂの先端よりわずかに盛上った位置に保持される。

実験では、溝の深さ０．５１１ｆｆ、電極対間距離０．
５朋、電極対間電位差４００Ｖ、インク４の比誘電率ε
＝３．比抵抗ρ斗１ｏ８Ω（７）の条件で溝内のインク
４の液位上昇量ΔＨ（第３図で△Ｈ＝Ｈ２−Ｈ，）は、
約０．６Ｍ肩〜Ｉ　ＭＭ得られた。尚、この時のインク
ハ、チオゾールを溶剤とするインクである。

この様に、従来の静電噴射方式のインクジェット記録の
記録電圧約２ＫＶＯ高電圧に比べて本実雄側の記録電圧
が非常に低電圧で済むことがわかる。

更に、前述のΔＨは、電極対５Ｎ、Ｓｂ間の電位差、イ
ンク４の誘電率（または比誘電率）に比例し、電極対ｓ
ａ、ｓｂ間の距離（溝２の幅の大きさに準する）に反比
例するので、誘電率の更に大きいインクを用い、かつ電
極対ｓａ　、ｓｂ間の距離を小さく、つま９幅が更に狭
く、深さの更に浅い溝にするならば、電極対ａａ、ｓｂ
間に印加する電位差は、つまり記録電圧は更に低電圧で
必要なΔＨが得られる。

また、本実施例においては、記録時と非記録時の溝内の
インク４の液位が異なるので、４の良い高品質の画像形
成が可能である。

加えて、本実施例は、溝方式であるため、ノズル方式に
比べて構成が簡易であり、インクの目詰りが起シにくい
。

また溝方式であるから、記録部分のクリ一二ンク等が簡
易に行える。

尚、本実施例では、記録紙を溝先端に近接させた構成例
を示したが、記録紙を溝先端に接触させても近接せしめ
た場合と同様の効果が得られる。

また、溝の深さと電極対電極の溝深さ方向の幅との相対
関係は、溝深さをｄ、電極対の電極の溝深さ方向の幅を
ａとしだ時ｄ≧亀が望ましい。

更に、本実施例においては、溝２を鉛直方向に立てた構
成を示しだが、溝を傾斜させた構成にしても良く、本実
施例の効果が損われることは少しもない。

また、非記録時における溝内のインク液位の保持する方
法は、前述した方法に限るものではなく、他の方法例え
ば電極対５１Ｌ　、Ｓｂ間に記録電圧より低い電圧を加
えておく方法でも良い。

以上説明した様に、本発明を用いることにより、記録電
圧が極めて低電圧で済み、かつ画像品質が良好、簡易構
成、低価格、しかもインクによるマルチ記録が可能な画
像記録装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１２図は、本発明の一実施例である画像記録装置の斜
視図、第２図、第３図は、同装置の概略構成の説明図、
第４図は、同装置の記録電圧印加方法の説明図、第６図
は、同装置の記録部先端の動作説明図である。 １・・・・・・基台、２・・・・・・溝、３・・・・・
・インク溜、４・・・・・・インク、ｓａ、ｓｂ・・・
・・・電極対、６・・・・・・電源、ア・・・・・・ヌ
イッチ、１１・・・・・・記録紙、１２・・・・・・ガ
イド。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ＩＩ
Ｉ　　図 第２図 １２ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 端面を記録紙に近接まだは接触し、所定間隔の複数本の
   溝を有する絶縁体基台と、先端を前記絶縁体基台の端面
   に臨ませ、かつ一端を前記溝先端付近に位置せしめ、前
   記溝内の互いに向い合う二つの溝壁表面に設けた少なく
   とも１対の電極から成る電極対と、前記誘電体インクを
   供給する供給手段と、前記電極対間に電圧を印加する電
   圧印加手段と、非記録時における前記溝内の誘電体イン
   クの液位を前記電極対間の所定位置に保持する保持手段
   とを備え、記録時には画信号に対応して前記電極対間に
   前記電圧印加手段にて電圧を印加することによって画像
   記録を行うことを特徴とする画像記録装置。