JP3288278B2

JP3288278B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP3288278B2
Application number: JP25087197A
Authority: JP
Inventors: 上照夫村; 坂靖夫保; 戸一志永; 原修三平; 尾英之中; 井浩一石
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2017-09-16
Also published as: JPH10138493A

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
録装置に係り、特に色剤を溶媒中に分散させた液状イン
クを用いてこのインク中に含まれる少なくとも色剤成分
をインク滴として記録媒体上に飛翔させて文字や画像を
記録するインクジェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液状インクをインク滴と呼ばれる微小な
液滴として記録媒体上に吹き付けて記録ドットを形成す
ることにより画像を記録する記録装置は、インクジェッ
トプリンタとして実用化されている。このインクジェッ
トプリンタは、ワイヤドットプリンタのような機械式記
録装置等に比べて騒音が少なく、また、カールソン法等
の電子写真式記録装置等に比べて現像や定着等の処理が
不要であるという利点を有し、普通紙記録技術として注
目されている。

【０００３】このインクジェットプリンタは、現在まで
に種々のものが提案されているが、その代表的な方式と
しては、（ａ）発熱体の熱により発生する蒸気の圧力に
よりインク滴を吐出・飛翔させる電気・熱変換方式（例
えば、特公昭５６−９４２９号公報、特公昭６１−５９
９１１号公報等参照）、（ｂ）圧電素子により発生され
た機械的な圧力パルスによりインク滴を飛翔させる圧電
方式（特公昭５３−１２１３８号公報参照）等がある。

【０００４】インクジェットプリンタに使用される記録
ヘッド（以下、インクジェットヘッドという。）は、キ
ャリッジに搭載されて記録紙の搬送方向（以下、副走査
方向という。）に対して直交する方向（以下、主走査方
向という。）に移動しながら記録を行なうシリアル走査
型ヘッドが実用化されている。このシリアル走査型ヘッ
ドは、主走査方向に必ず所定量だけ移動しなければ記録
を行なえないので、記録速度を高速にすることは困難で
ある。そこで、記録ヘッドの長さを記録紙の幅と略々同
一に設定した長尺ヘッドを用いて記録速度を高速化した
ライン走査型プリンタも考えられているが、このような
ライン走査型ヘッドを実用化することは以下の理由によ
り容易なことではない。

【０００５】インクジェット記録方式は、解像度に対応
する個別の細かいノズルが多数設けられているが、本質
的に溶媒の蒸発や揮発により局部的なインクの濃縮が生
じやすく、これが前記ノズルの目詰まりの原因となって
いる。さらに、インクジェットの形成に蒸気の圧力を用
いる方式においては、インクと熱的あるいは化学的に反
応して形成された不溶物質の付着がノズルの目詰まりを
誘起し、また、圧電素子による圧力を用いる方式におい
ては、インク流路等の複雑な構造がノズルの目詰まりを
更に誘起し易くしている。数十個から百数十個程度のノ
ズルを用いているシリアル走査型ヘッドよりもさらに多
い数千個にも上る多数のノズルを用いるライン走査型ヘ
ッドにおいては、更に高い発生頻度のノズルの目詰まり
が確率的に証明されており、実用上の信頼性を欠くとい
う問題を有していた。

【０００６】さらに、蒸気の圧力を用いる方式において
は、記録紙上で直径５０数μｍ程度の記録ドットに相当
する直径２０μｍ以下の粒径のインク粒を生成するのが
難しいために、解像度の高いヘッドを製造することが困
難である。また、圧電素子による圧力を用いる方式にお
いては、記録ヘッドの構造が複雑であるために、加工技
術上の問題からやはり解像度の高いヘッドを製造するこ
とが困難である。このため、従来のインクジェット装置
においては、何れの方式のものであっても、解像度の向
上を図ることが困難であるという問題を有していた。

【０００７】これらの問題を解決するために、基板上に
薄膜により形成された複数の個別電極を配列して形成さ
れた電極アレイに電圧を印加し、静電力を用いてインク
液面からインク又はその中の色剤成分をインク滴として
飛翔させるインクジェット記録装置が提案されている。

【０００８】具体的には、静電的引力を用いてインク滴
を飛翔させる方式（特開昭４９−６２０２４号公報、特
開昭５６−４４６７号公報等参照）や、帯電した色剤成
分を含むインクを用いて色剤の濃度を高めてインク滴を
飛翔させる方式（特表平７−５０２２１８号公報参照）
等が提案されている。これらの方式においては、記録ヘ
ッドの構成が個別のドット毎のノズルを必要としないス
リット状ノズル構造、あるいは個別のドット毎のインク
流路の隔壁を必要としないノズルレス構造であるため
に、ライン走査型記録へッドを実現する上で大きな障害
であった目詰まりの防止と復旧に対して有効である。ま
た、後者の色剤濃度を高める方式においては、非常に小
さい粒径のインク滴を安定的に生成して飛翔させること
ができるので、高解像度化にも適したものとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た静電力により色剤成分をインク粒として飛翔させる方
式のインクジェット記録装置においては、記録ヘッドが
ノズルレスであることから、目詰まり防止に有効である
反面、記録ヘッドの基板上でインクが主走査方向に対し
て自由に移動できるためにインク滴の吐出位置が不安定
となるという問題があった。

【００１０】また、色剤の帯電極性と同極性の電圧によ
りインク滴を吐出させて記録媒体に飛翔させることか
ら、記録ヘッド上の電極位置から色剤成分が反発して逃
げてしまい、色剤成分をインク滴の吐出位置に安定的に
供給できないという問題も有していた。したがって、充
分な量のインク滴を所定の吐出点から安定して飛翔させ
ることが難しく、文字や画像を記録媒体上に良好に記録
できないという問題があった。

【００１１】本発明は、インク中に含まれる色剤成分を
インク滴の吐出位置である個別電極の最先端に安定して
供給でき、これにより、インク滴を目詰まり無く安定し
て吐出・飛翔させることができるインクジェット記録装
置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係るインクジェット記録装置は、溶媒中
に色剤成分を分散させたインクに静電力を作用させるこ
とにより少なくとも前記色剤成分を含むインク滴を記録
媒体に向けて飛翔させて記録媒体上に記録を行なうイン
クジェット記録装置において、前記静電力を作用させる
ための複数個の個別電極と、前記個別電極に前記インク
を供給するインク供給手段と、を備え、前記個別電極
は、前記インク滴飛翔方向に向けて穿設された第１の貫
通孔を有する絶縁性基板と、前記第１の貫通孔に連通す
る第２の貫通孔を有し且つ前記絶縁性基板の少なくとも
一方の面上に形成された制御電極と、前記絶縁性基板及
び制御電極の連通する前記第１の貫通孔及び前記第２の
貫通孔の略中心位置に配設され、インク滴飛翔位置とな
る先端部が前記制御電極又は前記絶縁性基板の上面より
も前記記録媒体側に突出している凸状インクガイドと、
から構成されていることを特徴としている。

【００１３】なお、前記凸状インクガイドは、少なくと
も前記第２の貫通孔から前記記録媒体側に突出している
部分の厚さが略一定で、先端が細くなっているものであ
ることを特徴とする。

【００１４】また、前記凸状インクガイドは、４つの稜
面を有する台形状の四角錐の形状を有し、前記４つの稜
面に、その底辺から上辺へと連通する少なくとも１つの
凹状の溝が形成されていることを特徴とする。

【００１５】また、前記凸状インクガイドは、先端部に
凹状のくぼみが形成されたものであることを特徴とす
る。

【００１６】また、前記色剤成分はプラスあるいはマイ
ナス帯電性のものであり、この色剤成分と同極性の静電
力を作用させて少なくとも色剤成分を含むインク滴を記
録媒体に向けて飛翔させることにより記録を行なうもの
であることを特徴とする。

【００１７】また、前記凸状インクガイドは、絶縁性部
材で形成されているものであることを特徴とする。

【００１８】また、前記制御電極は、前記絶縁性基板上
の前記記録媒体側のみに形成されているものであること
を特徴とする。

【００１９】また、前記制御電極は、前記絶縁性基板の
両面にそれぞれ形成された第１制御電極及び第２制御電
極により形成されるものであることを特徴とする。

【００２０】また、前記第１制御電極は、前記複数個の
個別電極に共通となるように一体形成されたものであ
り、前記第２制御電極は、前記複数個の個別電極のそれ
ぞれに対応するように、分離して形成されたものである
ことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るラ
イン走査型インクジェットヘッドを用いたインクジェッ
ト記録装置の構成を示す図で、記録ドットに対応した個
別電極の断面を示している。同図においてインク１００
は、プラス帯電性の色剤成分を帯電制御剤やバインダー
などとともに、１０⁸Ωｃｍ以上の抵抗率を持つ絶縁性
の溶媒中にコロイド状に分散させ浮遊させたものであ
る。このインク１００はポンプおよびインク流路を含む
還流機構１１１から、ヘッドブロック１０１に形成され
たインク供給流路１１２を通して、ヘッド基板１０２と
制御電極基板１０３間に向けて供給され、同じくヘッド
ブロック１０１に形成されたインク回収流路１１３を通
してインク還流機構１１１に回収される。

【００２２】この制御電極基板１０３は、貫通孔１０７
を有する絶縁性基板１０４と、この貫通孔１０７の周囲
で記録媒体側に形成されている制御電極１０９とから構
成されている。一方ヘッド基板１０２上には凸状インク
ガイド１０８が前記貫通孔１０７の略中心位置に配置さ
れている。

【００２３】図８は、この凸状インクガイド１０８の本
実施形態における具体的な形状を示す斜視図で、各凸状
インクガイド１０８はプラスチック樹脂など絶縁性部材
からなり、前記貫通孔１０７と中心が等しくなるように
同じ列間隔、ピッチで配置され、所定の方法でヘッド基
板１０２上に保持されている。各凸状インクガイド１０
８は厚みが一定の平板の先端を三角形あるいは台形状に
切り出した形状で、その先端部がインク滴飛翔位置１１
０となる。さらに、各凸状インクガイド１０８は、それ
ぞれの貫通孔からほぼ垂直に所定の距離だけインク滴飛
翔方向に突きだしている。

【００２４】凸状インクガイド１０８の先端に対向して
記録紙である記録媒体１２１が配置され、この記録媒体
１２１のヘッド基板１０２と反対側の背面に、記録媒体
１２１を案内するプラテンの役割を兼ねる対向電極１２
２が配置されている。

【００２５】つぎに、制御電極基板１０３の具体的構成
例について図２を用いて説明する。図２は、制御電極基
板１０３を記録媒体１２１側から見た図で、複数個の個
別電極が主走査方向に二列でアレイ状に配列されて、各
個別電極の中心に貫通孔１０７が形成され、この貫通孔
１０７の周辺にはそれぞれ個別の制御電極１０９が形成
されている。さらに、本実施形態では制御電極１０９の
内径は貫通孔１０７の径より一回り大きく設けられてい
る。

【００２６】ここで、第１の実施形態では、絶縁性基板
１０４は２５μｍ程度の厚さのポリイミドからなり、制
御電極１０９は１８μｍ程度の厚さの銅箔からなり、貫
通孔１０７の内径は１５０から２５０μｍΦ程度であ
る。

【００２７】次に、本実施形態によるインクジェット記
録装置の記録動作を説明する。

【００２８】記録時には、図１で示すインク還流機構１
１１からインク供給流路１１２を経て供給されたインク
１００は貫通孔１０７から凸状インクガイド１０８の先
端のインク飛翔位置１１０に供給されると共に、一部は
インク回収流路１１３を経てインク還流機構１１１に回
収される。

【００２９】ここで、制御電極１０９にはバイアス電圧
源１２３から常時バイアスとして例えば１．５ｋＶの電
圧が与えられ、これに信号電圧源１２４からの画像信号
に応じた信号電圧として例えばＯＮ時に５００Ｖのパル
ス電圧が制御電圧１０９に重畳される。一方、記録媒体
１２１の背面に設けられた対向電極１２２は、図のよう
に接地電圧０Ｖに設定されている。

【００３０】今、制御電圧１０９がＯＮ状態（５００Ｖ
が印加された状態）となり、バイアスＤＣ１．５ｋＶに
５００Ｖのパルス電圧が重畳された合計２ｋＶの電圧が
加わると、凸状電極１０８先端のインク滴飛翔位置１１
０から、色剤成分を中心とするインク滴１１５が飛び出
し、対向電極１２２に引っ張られて、該記録媒体１２１
に向けて飛翔して画像を形成する。

【００３１】このようにすると、インク１００の流路が
決まっているので、インク滴飛翔位置１１０は凸状イン
クガイド１０８のほぼ中央位置に決まり、飛翔時に電圧
の印加により色剤成分が主走査方向に逃げることもな
い。また、本実施形態で示したように、独立した貫通孔
１０７とその周辺に設けた制御電圧に液体インクを搬送
し、この貫通孔１０７から略垂直に突出した凸状インク
ガイド１０８の表面を表面張力でインク滴飛翔位置１１
０にインク１００を供給しているので、インク滴飛翔位
置１１０に形成されるインク薄層の厚さもインク還流機
構１１１から供給されるインク１００の圧力や大気圧の
影響や、隣接するドット記録時のインク滴飛翔による干
渉を受けることなく、安定に一定の微小な値に維持され
る。したがって、インク滴１１５の飛翔が安定化され、
記録媒体１２１上に濃度の安定した良好な画像を記録す
ることができる。

【００３２】次に、第２実施形態につき説明する。図４
は本発明の第２実施形態に係るライン走査型インクジェ
ットヘッドを用いたインクジェット記録装置の構成を示
す図で、図１と同様に記録ドットに対応した個別電極の
断面を示している。第２実施形態では前記制御電極基板
１０３の構造が第１実施形態と異なり、この異なる部分
を中心に説明する。図４において制御電極基板１０３
は、貫通孔１０７を有する絶縁性基板１０４と、この貫
通孔１０７の周囲に絶縁性基板１０４をはさんで形成さ
れているインク搬送側の第１制御電極１０５と記録媒体
側の第２制御電極１０６からなる一対の制御電極とから
構成されている。

【００３３】図３は、制御電極基板１０３をインク搬送
側すなわち第１制御電極１０５側から見た図で、それぞ
れの個別電極に対応した貫通孔１０７が主走査方向に二
列でアレイ状に配列され、各貫通孔１０７の周辺に第１
制御電極１０５が各貫通孔１０７に共通な電極として形
成されている。ここで第２制御電極１０６の構造は第１
の実施形態である図２と同じ構造なので省略する。

【００３４】次に、本実施形態によるこの第１および第
２制御電極への電圧のかけ方について説明する。第１実
施形態と同様に第２制御電極１０６にはバイアス電圧源
１２３から常時バイアスとして例えばＤＣ１．５ｋＶの
電圧が与えられ、これに信号電圧源１２４からの画像信
号に応じた信号電圧として例えばＯＮ時に５００Ｖのパ
ルス電圧が第２制御電極１０６に重畳される。一方、第
１制御電極１０５は無接続で常時ハイインピーダンス状
態に、そして記録媒体１２１の背面に設けられた対向電
極１２２は、図のように接地電位０Ｖに設定されてい
る。

【００３５】今、第２制御電極１０６がＯＮ状態（５０
０Ｖが印加された状態）となり、バイアスＤＣ１．５ｋ
Ｖに５００Ｖのパルス電圧が重畳された合計２ｋＶの電
圧が加わると、凸状電極１０８先端のインク滴飛翔位置
１１０から、色剤成分を中心とするインク滴１１５が飛
び出し、対向電極１２２に引っ張られて、該記録媒体１
２１に向けて飛翔して画像を形成する。ここで、第１制
御電極は信号記録時に各個別電極に印加された電圧の相
互間の影響を小さくするシールド材として機能してい
る。

【００３６】次に、第３実施形態につき説明する。図５
は本発明の第３実施形態に係るライン走査型インクジェ
ットヘッドを用いたインクジェット記録装置の構成を示
す図で、図１と同様に、記録ドットに対応した個別電極
の断面を示している。第３の実施形態では前記制御電極
基板１０３の構造が第１の実施形態と異なり、この異な
る部分を中心に説明する。

【００３７】この制御電極基板１０３は、貫通孔１０７
を有する絶縁性基板１０４と、この貫通孔１０７の周囲
に絶縁性基板１０４をはさんで形成されている記録媒体
側の第１制御電極１０５とインク搬送側の第２制御電極
１０６からなる一対の制御電極とから構成されている。

【００３８】次に、制御電極基板１０３の具体的構造例
について図６、図７を用いて説明する。図６は、制御電
極基板１０３を第２制御電極１０６側から見た図で、複
数個の個別電極が主走査方向に二列でアレイ状に配列さ
れて、各個別電極の中心に貫通孔１０７が形成され、こ
の貫通孔１０７の周辺にはそれぞれ個別の第２制御電極
１０６が形成されている。さらに、本実施形態では第２
制御電極１０６の内径は貫通孔１０７の径より一回り大
きく設けられている。

【００３９】図７は、制御電極基板１０３を第１制御電
極１０５側から見た図で、それぞれの個別電極に対応し
た貫通孔１０７が主走査方向に二列でアレイ状に配列さ
れ、各貫通孔１０７の周辺に第１制御電極１０５が形成
されている。さらに、本第３実施形態では第１制御電極
１０５の内径は貫通孔１０７の径より一回り大きく設け
られているが、第２制御電極と異なり各貫通孔１０７に
共通な電極となっている。

【００４０】ここで第１実施形態と同様に、絶縁性基板
１０４は２５μｍ程度の厚さのポリイミドからなり、第
１制御電極１０５と第２制御電極１０６は共に１８μｍ
程度の厚さの銅箔からなり、貫通孔１０７の内径は１５
０から２５０μｍΦ程度である。

【００４１】次に、本第３実施形態によるこの第１およ
び第２制御電極への電圧のかけ方について説明する。第
１制御電極１０５および、第２制御電極１０６にはバイ
アス電圧源１２３から常時バイアスとして例えばＤＣ
１．５ｋＶの電圧が与えられ、これに信号電圧源１２４
からの画像信号に応じた信号電圧として例えばＯＮ時に
４００Ｖのパルス電圧が第２制御電極１０６に重畳され
る。一方、記録媒体１２１の背面に設けられた対向電極
１２２は、図のように接地電圧０Ｖに設定されている。

【００４２】今、第２制御電圧１０６がＯＮ状態（４０
０Ｖが印加された状態）となり、バイアスＤＣ１．５ｋ
Ｖに４００Ｖのパルス電圧が重畳された合計１．９ｋＶ
の電圧が加わると、凸状電極１０８先端のインク滴飛翔
位置１１０から、色剤成分を中心とするインク滴１１５
が飛び出し、対向電極１２２に引っ張られて、該記録媒
体１２１に向けて飛翔して画像を形成する。

【００４３】このようにすると、第１実施形態と同様
に、インク１００の流路が決まっているので、インク滴
飛翔位置１１０は凸状インクガイド１０８のほぼ中央位
置に決まり、飛翔時に電圧の印加により色剤成分が主走
査方向に逃げることもない。また、本実施形態で示した
ように、独立した貫通孔１０７とその周辺に設けた一対
の制御電極に液体インクを搬送し、この貫通孔１０７か
ら略垂直に突出した凸状インクガイド１０８の表面を表
面張力でインク滴飛翔位置１１０にインク１００を供給
しているので、インク滴飛翔位置１１０に形成されるイ
ンク薄層の厚さもインク還流機構１１１から供給される
インク１００の圧力や大気圧の影響や、隣接するドット
記録時のインク滴飛翔による干渉を受けることなく、安
定に一定の微小な値に維持される。したがって、インク
滴１１５の飛翔が安定化され、記録媒体１２１上に濃度
の安定した良好な画像を記録することができる。

【００４４】さらに、この制御電極基板は、薄い絶縁層
を挟んだ一対の制御電極間の電界でインク滴の飛翔を制
御することで駆動電圧を低くし、駆動ＩＣの低電圧化と
小型化を図ることができる。

【００４５】図９は、図８に示したインクガイド１０８
の形状について種々の変形例を示したものである。図９
（ａ）は、インク滴飛翔位置付近に切欠部１０８ａを設
け、あたかも万年筆のペン先のように、先割れ形状とし
たものである。図９（ｂ）は、図９（ａ）の先端部に、
平坦部１０８ｂを設けたものである。図９（ｃ）は、テ
ーパ部１０８ｃと三角形状の先端部の２段の形状とする
ことで、表面張力によるインク供給と信号電圧印加によ
るインク飛翔をコントロールし、Ｓ／Ｎが良く文字及び
画像を記録することができる。図９（ｄ）は、二段のテ
ーパ部１０８ｄを設け、この結果をさらに促進しようと
したものである。図９（ｅ）は、複数のインクガイドを
連結部１０８ｅで連結するようにし、インクガイドの量
産及び組立作業の効率化を図ったものである。また、図
９（ｆ）は、図９（ａ）の先割れ形状を有すると共に先
端面を平端面１０８ｆにしたものである。

【００４６】次に、第４実施形態につき説明する。図１
０は本発明の第４実施形態に係るライン走査型インクジ
ェットヘッドを用いたインクジェットヘッド記録装置の
構成を示す図で、記録ドットに対応したヘッド断面を示
している。

【００４７】本実施例が図１、図４、図５と異なる点
は、凸状インクガイド１０８に代えて凸状インクガイド
１１８を用いた点である。図１０は、凸状インクガイド
１１８以外の構成については図５と同様である。また、
凸状インクガイド１１８以外の構成について、図１及び
図４と同様の構成とすることもできるが、これらの図示
及び説明は省略する。

【００４８】図１１は、平面ヘッド基板１０２上に配置
されている凸状インクガイド１１８の本実施形態におけ
る具体的な形状を示す図であり、各凸状インクガイド１
１８は前記貫通孔１０７と中心が等しくなるように同じ
列間隔、ピッチで配置されている。各凸状インクガイド
１１８は台形状の四角錐の形状で、それぞれ４つの稜面
には凹状溝１１９が設けられており、その先端部がイン
ク滴飛翔位置１１０となる。さらに、この凸状インクガ
イド１１８先端部にも凹状のくぼみが形成されている。

【００４９】図１２及び図１３は、図１１に示した平面
ヘッド基板１０２上に配置されている凸状インクガイド
１１８形成方法の一例を示した図で、本実施形態ではＳ
ｉ単結晶基板の異方性エッチングを利用している。

【００５０】すなわち、まず図１２（ａ）に示すよう
に、ｐ型＜１００＞結晶面方位のＳｉ単結晶基板５０１
上に厚さ０．１μｍのＳｉＯ₂熱酸化層５０２をドライ
酸化法により形成し、更に第１のレジスト層５０３をス
ピンコート法により塗布する。次に、例えばステッパを
用いて、例えば５０μｍ角のマスク開口部５０４が得ら
れるように露光、現像などのパターニングを行なった後
ＮＨ₄Ｆ・ＨＦ混合溶液により、ＳｉＯ₂膜のエッチン
グを行なうと図１２（ｂ）に示すようになる。レジスト
除去後に、３０ｗｔ％のＫＯＨ水溶液を用いて異方性エ
ッチングを行ない、図１２（ｃ）に示すように深さ７０
−８０μｍの先端が平らな角錐状突起５０５をＳｉ単結
晶基板５０１上に形成する。ここで、マスク開口部５０
４の大きさは、アンダーエッチング分を見込んで所望の
角錐状突起５０５の大きさよりも大きく形成されてい
る。

【００５１】次に、角錐状突起５０５の先端部、および
稜面部に凹状の溝を形成する。ここではまず、角錐状突
起５０５先端部に残されたＳｉＯ₂酸化層５０２を一旦
除去した後、図１２（ｄ）に示すように例えばモリブデ
ン、タンタル、カッパー、クロムなどからなる溝形成層
５１１をスパッタリングで厚さ５５μｍ程度形成し、更
に第２のレジスト層５１２をスピンコート方法で形成す
る。

【００５２】続いて、図１３（ａ）で示したように角錐
状突起５０５の先端部、および稜面部に形成する凹状溝
パターン５１３をパターニングする。そして、溝形成層
５１１をエッチングし、第２のレジスト層５１２を取り
除いたものが図１３（ｂ）に示されており、所定の位置
に凹状溝５１４が形成されて、図１１で示す先端部と４
つの稜面に凹状溝１１９が設けられた台形状の四角錐の
凸状インクガイド１１８が形成される。

【００５３】なお、上記各実施形態において、色剤成分
をプラス帯電性のものとして述べてきたが、マイナス帯
電性であっても構わないことは言うまでもない。そのと
きには以降述べる諸電極への印加電圧を全て逆の極性と
して考えれば良い。

【００５４】また、図１０に示す第４実施形態におい
て、凸状インクガイドを持つ平面ヘッド基板をＩＣ製造
のフォトリソグラフィ技術で製造しているが、光ディス
ク製造と同じようにこの技術で作ったものを型として用
い複製して作っても良い。さらには、この凸状インクガ
イドに電極パターンをパターニングし、前記制御電極と
組み合わせて個別電極を構成することもできる。すなわ
ち、この制御電極基板と凸状インクガイドを持つ平面ヘ
ッド基板は、ＩＣ製造のフォトリソグラフィ技術で製造
でき、信頼性の高い高精度ヘッドが可能となるばかりで
なく、薄い絶縁層を挟んだ一対の制御電極間の電界でイ
ンク滴の飛翔を制御することで駆動電圧を低くし、駆動
ＩＣの低電圧化と小型化を図ることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録装置によれば、インク中の色剤成分に静電力
を作用させる個別電極は、貫通孔を有する絶縁性基板と
この貫通孔に対応して形成された制御電極からなる制御
電極基板と、この貫通孔のほぼ中心位置に配置された凸
状インクガイドとから構成され、この凸状インクガイド
表面を表面張力でインクをインク滴飛翔位置まで運び、
制御電極に所定の電圧を印加することで記録媒体にイン
ク滴を飛翔させる構成としたことにより、ノズルでの目
詰まりがなく、しかもインク滴飛翔位置やインク滴飛翔
位置でのインク薄層の厚さが一様に決まるので、インク
の圧力や大気圧、および隣接ドットの影響を受けること
なく、インク滴の飛翔が安定化され、濃度の安定した高
品質の記録を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記
録装置のインクジェットヘッド部及び要部を示す構成
図。

【図２】第１実施形態における制御電極の形状を示す説
明図。

【図３】本発明の第２実施形態における第１制御電極の
形状を示す説明図。

【図４】本発明の第２実施形態に係るインクジェット記
録装置のインクジェットヘッド部及び要部を示す構成
図。

【図５】本発明の第３実施形態に係るインクジェット記
録装置のインクジェットヘッド部及び要部を示す構成
図。

【図６】第３実施形態における第２制御電極の形状を示
す説明図。

【図７】第３実施形態における第１制御電極の形状を示
す説明図。

【図８】第１、第２、第３実施形態における平面ヘッド
基板上に配置されている凸状インクガイドの形状を示す
斜視図。

【図９】第１、第２、第３実施形態における平面ヘッド
基板上に配置されている凸状インクガイドの他の実施形
状を示す斜視図。

【図１０】本発明の第４実施形態に係るインクジェット
記録装置のインクジェットヘッド部及び要部の構成を示
す構成図。

【図１１】同実施形態における平面ヘッド基板上に形成
されている凸状インクガイドの形状を示す斜視図。

【図１２】第４実施形態における凸状インクガイドを形
成するプロセスを説明する図。

【図１３】第４実施形態における凸状インクガイドを形
成するプロセスを説明する図。

【符号の説明】

１００インク１０１ヘッドブロック１０２ヘッド基板１０３制御電極基板１０４絶縁性基板１０５第１制御電極１０６第２制御電極１０７貫通孔１０８凸状インクガイド１０９制御電極１１０インク滴飛翔位置１１１還流機構１１２インク供給流路１１３インク回収流路１１８凸状インクガイド１１９凹状溝１２１記録紙１２２対向電極１２３バイアス電圧源１２４信号電圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平原修三神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者中尾英之神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者石井浩一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献特開平７−223317（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/06 - 2/065 B41J 2/385

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶媒中に色剤成分を分散させたインクに静
電力を作用させることにより少なくとも前記色剤成分を
含むインク滴を記録媒体に向けて飛翔させて記録媒体上
に記録を行なうインクジェット記録装置において、前記静電力を作用させるための複数個の個別電極と、前記個別電極に前記インクを供給するインク供給手段
と、を備え、前記個別電極は、前記インク滴飛翔方向に向け
て穿設された第１の貫通孔を有する絶縁性基板と、前記
第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔を有し且つ前記絶
縁性基板の少なくとも一方の面上に形成された制御電極
と、前記絶縁性基板及び制御電極の連通する前記第１の
貫通孔及び前記第２の貫通孔の略中心位置に配設され、
インク滴飛翔位置となる先端部が前記制御電極又は前記
絶縁性基板の上面よりも前記記録媒体側に突出している
凸状インクガイドと、から構成されていることを特徴と
とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記凸状インクガイドは、少なくとも前記
第２の貫通孔から前記記録媒体側に突出している部分の
厚さが略一定で、先端が細くなっているものであること
を特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記凸状インクガイドは、４つの稜面を有
する台形状の四角錐の形状を有し、前記４つの稜面に、
その底辺から上辺へと連通する少なくとも１つの凹状の
溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のイ
ンクジェット記録装置。
【請求項４】前記凸状インクガイドは、先端部に凹状の
くぼみが形成されたものであることを特徴とする請求項
１記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記色剤成分はプラスあるいはマイナス帯
電性のものであり、この色剤成分と同極性の静電力を作
用させて少なくとも色剤成分を含むインク滴を記録媒体
に向けて飛翔させることにより記録を行なうことを特徴
とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】前記凸状インクガイドは、絶縁性部材で形
成されているものであることを特徴とする請求項１記載
のインクジェット記録装置。
【請求項７】前記制御電極は、前記絶縁性基板上の前記
記録媒体側のみに形成されているものであることを特徴
とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】前記制御電極は、前記絶縁性基板の両面に
それぞれ形成された第１制御電極及び第２制御電極によ
り形成されるものであることを特徴とする請求項１記載
のインクジェット記録装置。
【請求項９】前記第１制御電極は、前記複数個の個別電
極に共通となるように一体形成されたものであり、前記第２制御電極は、前記複数個の個別電極のそれぞれ
に対応するように、分離して形成されたものであること
を特徴とする請求項８記載のインクジェット記録装置。