JP2783226B2 - インクジェット式ヘッド装置 - Google Patents

インクジェット式ヘッド装置

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JP2783226B2 JP7317694A JP31769495A JP2783226B2 JP 2783226 B2 JP2783226 B2 JP 2783226B2 JP 7317694 A JP7317694 A JP 7317694A JP 31769495 A JP31769495 A JP 31769495A JP 2783226 B2 JP2783226 B2 JP 2783226B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
ヘッド装置に係り、特に、顔料系インク中の色材粒子を
電界の作用により吐出させて記録を行うインクジェット
式ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４乃至図６に従来例を示す。
【０００３】まず図４及び図５において、ヘッド本体の
基台上には、帯状の吐出電極５５が複数平行に形成され
ている。この複数の吐出電極５５が形成された面上には
インク室５１が設けられ、顔料系インク６０が保持され
ている。このインク室５１の一端にはインク吐出口５２
が開口され、吐出電極５５の形成位置に対応して設けら
れた複数の流路壁５８により複数のメニスカス形成部に
画されている。吐出電極５５の延長上には、記録媒体５
４を介し対向電極５９が配設されている。この対向電極
５９は、所定の抵抗を介して接地されている。インク室
５１内のインク吐出口５２と反対側の内壁には、インク
６０に接触して電気泳動電極５３が配設されている。ま
た、インク室５１の上面には、インク６０の循環を行う
ためのインク供給口５６と、インク吐出口５７が設けら
れている。
【０００４】これを更に詳述すると、吐出電極５５の形
成される基台は、ガラス材料等である。また、吐出電極
５５は、Ｃｕ，Ｎｉ等の材料でパターン成形される。吐
出電極は、８５〔μｍ〕間隔程度で形成する。インク室
５１を囲う部材は、誘電体材料である。また、流路壁５
８も誘電体材料による。電気泳動電極５３及び対向電極
５９は、共に導電性材料であり、電気泳動電極５３は、
吐出電極５５とは絶縁されている。インク６０は、石油
系有機溶媒（イソパラフィン）に帯電制御剤とともに着
色した熱可塑性樹脂の微粒子、いわゆるトナーを分散し
たもので、トナーはゼータ電位により正極性に見かけの
帯電がなされている。記録媒体５４には、普通紙を用い
ることができる。インク供給口５６及びインク吐出口５
７は、ポンプの併設されたチューブを介しインクタンク
と接続され（図示略）、インク室５１内に負圧を付与す
ると共に強制的なインク循環を行うようになっている。
電気泳動電極５３には、色材粒子と同極性のバイアス電
圧Ｖ１を印加する手段が併設されている（図示略）。
【０００５】また、図６に示すように、各吐出電極５５
は電圧駆動部６２と接続されている。この電圧駆動部６
２は、インクの吐出を行うべき吐出電極５５にパルス状
の吐出電圧Ｖｅｊを印加するようになっている。
【０００６】そして、装置全体が稼動状態に設定される
と、図６に示すように、電気泳動電極５３に色材粒子と
同極性のバイアス電圧Ｖ１が印加され、これによる電界
の作用を受けた色材粒子が電気泳動し、インク吐出口５
２に集中する。これにより、各流路壁５８の先端には凸
状のメニスカスが形成される。続いて、インク吐出を行
うべき吐出電極５５に図６の吐出電圧Ｖｅｊが印加され
ると、流路壁５８の先端に形成されていた凸状のインク
メニスカスの先端に色材粒子が更に密集し、この粒子群
に作用する静電力がインクメニスカスの表面張力等に打
ち勝つと微小な飛翔粒子群６１が対向電極５９に向けて
吐出される。吐出された粒子群６１は、記録媒体５４に
付着し、記録が行われる。
【０００７】ここで、吐出電極５５に印加される電圧Ｖ
ｅｊは、上述したようにインク６０中の色材粒子と同極
性である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、吐出を行うべき吐出電極５５に吐出電
圧Ｖｅｊを印加すると、当該吐出電極５５の付近に集中
していた色材粒子が電界の作用により図７の矢印Ａ方向
に逃げてしまい、特定の吐出電極５５を連続的に駆動し
た場合には、メニスカスに十分な色材粒子を集中させる
ことができず、粒子群の吐出が不能になるという不都合
があった。
【０００９】
【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、粒子群の吐出を常時安定に行うことので
きるインクジェット式ヘッド装置を提供することを、そ
の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、所定間隔を隔て相対向し
て設けられた電気泳動電極及び対向電極と、これら電気
泳動電極と対向電極との間に装備され帯電された色材粒
子を含んだ顔料系インクを保持するインク室と、このイ
ンク室の対向電極側に開口されインクメニスカスを形成
するインク吐出口と、このインク吐出口の長手方向に沿
って先端が配置された複数の吐出電極とを備える。この
うち、複数の吐出電極の少なくとも一部分が、電気泳動
電極と対向電極とを結ぶ線上に沿って帯状に形成される
と共に平行に配置される。更に、各吐出電極の間に、帯
状の補助電極をそれぞれ配置する、という構成を採って
いる。
【００１１】本発明では、電気泳動電極に色材粒子と同
極性の電圧を印加すると、当該色材粒子が顔料系インク
中を電気泳動してインク吐出口に集まる。そして、任意
の吐出電極に色材粒子と同極性の吐出電圧が印加される
と、当該吐出電極と対向電極との間に電界が形成され、
メニスカスに集中していた一群の色材粒子が、対向電極
めがけて吐出される。この吐出された飛翔粒子群を記録
媒体に付着させて記録が行われる。この際、吐出電極に
吐出電圧が印加されると共に、当該吐出電極に隣接する
補助電極に補助電圧を印加すると、該吐出電極と補助電
極との間の電位差が小さくなり、吐出電極から補助電極
側への色材粒子の移動が抑制される。
【００１２】請求項２記載の発明では、補助電極の先端
を、吐出電極の先端位置よりもインク室内に後退した位
置に設定する、という構成を採っている。
【００１３】本発明では、例えば、補助電極に吐出電圧
と同程度又はそれ以上の補助電圧を印加した場合でも、
当該補助電極による形成電界がメニスカスの一所に集中
せず、補助電極位置から飛翔粒子群が吐出されてしまう
事態が防止される。
【００１４】請求項３記載の発明では、吐出電極に吐出
電圧を印加すると共に、この吐出電極に隣接する補助電
極に補助電圧を印加する電圧駆動部を設ける。そして、
この電圧駆動部が、補助電圧を吐出電圧よりも大きい値
に設定する、という構成を採っている。
【００１５】本発明では、飛翔粒子群の排出時には、排
出を行う吐出電極に隣接した補助電極位置から当該吐出
電極の位置に色材粒子が集められる。
【００１６】これらにより前述した目的を達成しようと
するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図３に基づいて説明する。ここで、従来例の構成と
同一部分については、同一符号を付して重複説明を省略
する。
【００１８】図１に示すインクジェット式ヘッド装置１
００は、所定間隔を隔て相対向して設けられた電気泳動
電極５３及び対向電極５９と、これら電気泳動電極５３
と対向電極５９との間に装備され帯電された色材粒子を
含んだ顔料系インクを保持するインク室５１と、このイ
ンク室５１の対向電極５９側に開口されインクメニスカ
スを形成するインク吐出口５２と、このインク吐出口５
２の長手方向に沿って先端が配置された複数の吐出電極
５５とを備えている。このうち、複数の吐出電極５５
は、電気泳動電極５３と対向電極５９とを結ぶ線上に沿
って帯状に形成されると共に平行に配置される。更に、
各吐出電極５５の間には、帯状の補助電極１がそれぞれ
配置されている。
【００１９】本実施形態において、補助電極１の先端
は、吐出電極５５の先端位置よりもインク室５１内に後
退した位置に設定されている。また、これら吐出電極５
５及び補助電極１には、吐出電極５５に吐出電圧Ｖｅｊ
を印加すると共に、この吐出電極５５に隣接する補助電
極１，１に補助電圧Ｖｓを印加する電圧駆動部２が併設
されている。そして、この電圧駆動部は、補助電圧Ｖｓ
を吐出電圧Ｖｅｊよりも大きい値に設定するようになっ
ている。
【００２０】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て、補助電極１の先端位置は、インク室５１の内部に設
定されている。最外角の吐出電極５５，５５の外側にも
それぞれ補助電極１，１が配置されている。電圧駆動部
２には、上位装置であるコンピュータ２００から印字デ
ータを受信する入力インターフェース４と、受信した印
字データに基づいて各吐出電極５５に印加すべき電圧を
設定制御する制御部５とが併設されている。その他の構
成は、前述した従来例と同一となっている。
【００２１】次に、上記実施形態の全体動作を図２乃至
図３に基づいて説明する。
【００２２】図６に示すように、電気泳動電極５３に一
定電圧Ｖ１を与え、インク室５１内に電界を加えると、
顔料系インク中の色材粒子がインク吐出口５２に向かい
所定の電気泳動速度で移動し、吐出電極５５の先端に
は、凸状のメニスカスが形成される。
【００２３】制御部５は、入力インターフェース４を経
由してコンピュータ２００から入力される印字データ及
び印字制御信号に応じ、吐出電圧Ｖｅｊを印加すべき吐
出電極５５Ａと補助電圧Ｖｓを印加すべき補助電極１
Ａ，１Ａとを特定し、電圧駆動部２に制御信号を送出す
る。電圧駆動部２は、制御部５から制御信号を受信する
と、図２に示すように、吐出電極５５Ａに時間Ｔ２の吐
出電圧Ｖｅｊを印加すると共に、補助電極１Ａ，１Ａに
補助電圧ＶS を印加する。この図２に示すように、補助
電圧Ｖｓは、吐出電圧Ｖｅｊよりも大きい値に設定され
る。
【００２４】吐出電極５５Ａに吐出電圧Ｖｅｊが印加さ
れると、色材粒子は、吐出電極５５Ａの先端部に移動し
集中する。色材粒子は、静電気力によってメニスカス、
顔料系インクの表面張力や粘性力等に打ち勝つと、この
パルス状の吐出電圧Ｖｅｊに同期したタイミングで微小
な飛翔粒子群３となり、吐出電極５５Ａの先端部から飛
翔する。飛翔した色材粒子は、記録媒体５４上に付着
し、ドットが記録される。そして、電気泳動電極５３に
よる形成電界によりインク吐出口５２で不足した色材粒
子が補給され、上記動作の繰り返しにより記録媒体５４
上に所望の画像が形成される。
【００２５】一方、補助電極１Ａ，１Ａには、吐出電圧
Ｖｅｊよりも大きい補助電圧Ｖｓが印加されているた
め、吐出電極５５Ａと補助電極１Ａ，１Ａとの間に矢印
Ａ方向の電界が形成され、色材粒子は補助電極１Ａ，１
Ａから吐出電極５５Ａに向かって移動し、吐出電極５５
Ａに集中する。このため、特定の吐出電極５５Ａを連続
的に駆動した場合でも、メニスカスに十分な色材粒子を
常時集中させることができ、飛翔粒子群３の吐出が不能
になる事態を有効に防止することができ、飛翔粒子群３
の吐出を常時安定に行うことができる。
【００２６】また、補助電極１の先端を吐出電極５５の
先端よりもインク室５１側に後退させて設定したので、
補助電極１Ａに補助電圧Ｖｓが印加されても、当該補助
電極の延長上には凸状のメニスカスが形成されておら
ず、補助電極からの不慮のインク吐出を有効に防止する
ことができる。
【００２７】ここで、補助電極に印加する補助電圧Ｖｓ
は、少なくとも色材粒子と同極性の電圧であれば良く、
吐出電極５５Ａから補助電極１Ａ，１Ａ側に色材粒子が
移動する不都合を防止することができる。例えば、補助
電圧Ｖｓがインク吐出を生じない程度の電圧であれば、
補助電極１の先端は、吐出電極５５と同位置に設定され
ても良い。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、各吐出電極管にそれぞれ補助電
極を配置したので、吐出を行う吐出電極と隣接する補助
電極に色材粒子と同極性の電圧を印加することにより、
当該吐出電極から隣接する補助電極側に色材粒子が移動
する不都合を有効に抑制することができる。
【００２９】請求項２記載の発明では、補助電極の先端
を吐出電極の先端よりもインク室側に後退させて設定し
たので、補助電極に補助電圧が印加されても、当該補助
電極の延長上には凸状のメニスカスが形成されておら
ず、補助電極からの不慮のインク吐出を有効に防止する
ことができる。
【００３０】請求項３記載の発明では、電圧駆動部が、
補助電極に吐出電圧より大きい補助電圧を印加するの
で、色材粒子は補助電極から吐出電極に向かって移動
し、吐出電極に集中され、これがため、特定の吐出電極
を連続的に駆動した場合でも、メニスカスに十分な色材
粒子を常時集中させることができ、飛翔粒子群の吐出が
不能になる事態を有効に防止することができ、飛翔粒子
群の吐出を常時安定に行うことができる、という従来に
ない優れたインクジェット式ヘッド装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施形態において、各電極に印加さ
れる電圧を示す線図であり、図２（ａ）が吐出電極に印
加される吐出電圧を示し、図２（ｂ）が補助電極に印加
される補助電圧を示す。
【図３】図１の実施形態において、吐出電極及び補助電
極に図２に示す電圧がそれぞれ印加された場合に当該電
極間に形成される電界の向きを示す説明図である。
【図４】従来例の構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示す従来例の電気系を示す構成図であ
る。
【図６】図４乃至図５に示す電気泳動電極及び吐出電極
に印加される電圧を示す線図である。
【図７】図４乃至図５に示す従来例の課題を説明する説
明図である。
【符号の説明】
１ 補助電極 ２ 電圧駆動部 ３ 飛翔粒子群 ４ 入力インターフェース ５ 制御部 ５１ インク室 ５２ インク吐出口 ５３ 電気泳動電極 ５４ 記録媒体 ５５ 吐出電極 ５９ 対向電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末次 淳一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 島 和男 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−1824（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−90825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−57343（ＪＰ，Ａ) 国際公開93／11866（ＷＯ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/06 B41J 2/385

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定間隔を隔て相対向して設けられた電
    気泳動電極及び対向電極と、これら電気泳動電極と対向
    電極との間に装備され帯電された色材粒子を含んだ顔料
    系インクを保持するインク室と、このインク室の前記対
    向電極側に開口されインクメニスカスを形成するインク
    吐出口と、このインク吐出口の長手方向に沿って先端が
    配置された複数の吐出電極とを備え、 前記複数の吐出電極の少なくとも一部分が、前記電気泳
    動電極と対向電極とを結ぶ線上に沿って帯状に形成され
    ると共に平行に配置されたインクジェット式ヘッド装置
    において、 前記各吐出電極の間に、帯状の補助電極をそれぞれ配置
    したことを特徴としたインクジェット式ヘッド装置。
  2. 【請求項２】 前記補助電極の先端が、前記吐出電極の
    先端位置よりも前記インク室内に後退した位置に設定さ
    れていることを特徴とした請求項１記載のインクジェッ
    ト式ヘッド装置。
  3. 【請求項３】 前記吐出電極に吐出電圧を印加すると共
    に、この吐出電極に隣接する前記補助電極に補助電圧を
    印加する電圧駆動部を設け、 この電圧駆動部が、前記補助電圧を前記吐出電圧よりも
    大きい値に設定することを特徴とした請求項２記載のイ
    ンクジェット式ヘッド装置。
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