JPS587359A - 電気浸透インクによる記録ヘツド - 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、液状インクの電気浸透現象を利用ビた記録ヘ
ッドに関する１もめである。

複数個の第１の電極を有する誘電体支持基材面上に多孔
′質体が設置され、この多孔質体の第１の電極に対する
反対面側に第２の電極を位置すしめ、前記多孔質体に液
状インクを一供給含浸させると共に、前記多孔質体を介
して前記第２の電極側から前記第１の電極側へ前記液状
インクを電気浸透させるオン電圧信号と、°またこのオ
ン電圧信号と反対極性で、前記多子ｌ枠介して前記第４
の電極側−から前記第２の電、極側に前記液状イン５り
を電気浸。

透させるオプ柵号電圧とを含む信号電圧を前記第２の電
極に対して前記複数個の第１−の電極に選択的に印加し
、前記信号電圧に対応して前記第１の”　　’　Ｎ’Ｆ
Ｍ先端＠’ｉ！＝＠ＩＩＶｃ、　Ｎ’Ｆｆ２録体に：　
ｇａｉｔ　＜　キｆｔｔｌａ　ｉ　ｈ、　ｒｖ液状イン
ク部を選択的に形成する関係にある電気浸透インク記録
ヘッドは、既に本発明者により提案込れている。

このインク記録ヘッドにおいて、前記電極具端部に直接
記録体を接触せしめて制御された液状インク部をシ写、
付着させたり、或いは、この電、補具端部に隔たりをも
って記録体を設け、そ・の裏側に補助電極を設置して、
前記第１及至第２の電極との間に高電圧を印加し、その
クーロン力で液状−イ・ンク部からインクを記録体に飛
翔付着させることによりインク画像の記゛録が行えるイ
ンク記録装置が実現できる。

然し、この種のインク記録ヘッドにおいて、種々実験の
結果、互に相隣る連続した複数個の第１の電極にオン電
圧信号が同時に印加されると、そ、の他の場合と比較し
て前記液状イーンク部のインク量が多くなわ、且つ第１
の電極相互のインク分離が不能で、記録体へのインク付
着は１．異常に′太く、濃度が濃く、且つ帯状となり、
点状分離ができないことが判明した。

従って従来の動作方式によるインク画像記録では、キ述
の現像により、オン電圧信号の印加条件により、第１の
電極先端部に対応して夫々点状にインク記録される箇所
と、複数個の電極先一部に対応して太く、濃く、且つ帯
状にインク記録される箇所とが入り交、ってイン゛り記
録画像内に存在し、その画像品質を低下させ゛る。

本発明は、以上の従来方式の動作の問題点を背景として
の雑′点を改良する駆動方式の提案を目的とする。

本発明の特、徴は、上述の電気浸、透インクによる記録
方式において、前記複撤個の第１の電極間に補助電極を
配設し、前記第２の電極に・対してこの補助電極へ、前
記オフ電圧信号と同極性゛のバイアス電圧を印加するこ
とにある。

、以下、本発明゛の実施例を詳述する。第１図畝本発明
にか＼る電気浸透イ４り記録ヘッドとその駆動方式を適
用し記録装置の斜視部分構造を給電方式を示す図である
。

図において、１００は電気浸透インク記録・ヘッド、２
００はインク容器内に収容され、ス栄ンジ体７００の毛
管現象を利用して、インク記録ヘッド１００ＶＣ供給、
含浸される液状インクである。４００は信号電圧源、４
ｏ１は補複助電圧源、−５ｏＯは記録体たる紙などの記
録シート、６ｏｏは記録体ＳＯＯをインク記録ヘッド１
°ｏＯの側縁端口１２および縁端１３に圧接せしめると
共に図の矢印５０１方向に紙送りするゴム等の圧接ロー
ラーである。

己０は、硼珪酸ガラス板等の、誘電２体支持基材、その
表面１１側にはインク記録解像度に応じて所望のピッ□
チ、例えば１−当り４本の密度で、エツチングや機械加
工によって例えば幅が５０〜１ｏ。

μｍ　１．ｆｆさが２０−７０μｍ程度の陥没構１６を
設ける。この溝１６の底部、更には側壁に亘って例えば
蒸着や鍍金に“よる金等の金属膜から成る第１の電極２
ｏが厚さ１μｍ程度被着される。

また、第１の電極２ｏの相互間−すなわち、例えば支痔
基材表面１１の電極２ｏの間隙表面、１！゛に、補助電
極２σを設ける。補助電極２σは例え１は電極２ｏと同
様に金等の厚さ１μｍ程度の金属被着膜とする。その被
着位置及び幅は、電極２０と接触しない範囲で電極間隙
表面１５の全面に設置することもできるが、インク記録
量の効果的な制御の観点からは、間隙表面１５のほぼ、
中央に位置し、電極２０の幅と向程度及至はそれ以下、
例えば３０〜４０μ川　程度はなることが望ましい□斯
くしてこの支持基材面１１上には、実質的に厚み方向に
貫通する」Ｌ及至は隙間を゛有し、液状インク２００が
厚み方向に浸透し得る多孔質体４０を設置し、第１の電
極２０の表面との間に溝間隙３０を形成させる。

多孔質体４ｏは、例えば厚さが２０〜２００μｍ１平均
孔径が０．１〜８μｍ１空孔率が６０〜８０％程度の酢
酵セルローズから成るいわゆるマイクロポーラスメング
レンフィルターを使用する。多孔質体４ｏの材質として
は、°必盛に応じてこの他のプラスチック材料や、ガラ
ス、磁器材料等使用できる０ 多孔質体４ｏの縁端４１は、支持基材１０の縁端１３よ
り例えば６０〜３００μｍ程度内側に位置せしめ、支持
基材面１１上に露出縁端面１４を形成させることが望ま
しい。露出縁端面１４は、この面、１４上に・おける液
状インク２００の電気浸透性を利用した液状インクの電
気的収束作用が利用でき、高解像度のインク記録に有用
である。

支持基材１ｏに対する多孔質体４ｏの反対表面側には、
例えば１インチ畠り１００〜３００メツシユ程度の密度
で厚み方向に貫通する細孔を有する厚゛さ５ｏ〜３００
μｍ程度のステンレス板や金属メ、ツシュ等の液状イン
ク透過性の第２の電極６０を設置して、多孔質体４ｏを
圧接　固定する。なお、餌２の電極５０は、多孔質体４
０表面に直接、且鉛や銀等の導電塗料を薄く塗布して液
状インク透過性の電極とすることもできる。

記録体５００設置面に対して反対側の多孔質体４０表面
は接着剤など゛の封着剤６ｏをもって；多孔質体４０と
、支持基材表面１１及び第１の電極２０表面と゛の間を
封着し、後、述の電気浸透による液状インクの逆流を防
止する。

液状′インク２００は、スポンジ体７００及び第□２の
電極５ｏを介して多孔質体４ｏに供給、含浸される０ 液状インク２００としては、上述の多孔質、休４゜及び
支持基材′ｌＩｏに対して同一の電界極性方向に電気浸
透するように選ばれる。液状バンク２００としては、例
えばγ−メタクリロブロピルートリメトキシシランから
成る液体材料に着色材として例えば油溶性染料を重量比
で２〜５％程度□混入した油溶性インクを用いる。なお
、必要に応じてパイ、シダー剤　電荷制御剤、界面活性
剤なども混入する−ことができる。

この種のインクは、前述の多孔質体４ｏ及び支持する基
材トｏに対して負の電極方向に電気浸透する。どの電気
浸透の速度は、印加され本信号電圧と共に増大するが、
その最大振幅は、絶縁破壊を考慮して、２　Ｖ／μｍ程
度の電界強度の範囲内に設定される。記録電極たる第１
の電極２ｏ夫々は信号、電圧源４００に接続され、信号
電圧ＶＢ、ＶＢ／が第２の電極５ｏとの。間に選択的に
印加され名。また、補助電極２０’は一括して補助電圧
源４０１べ接　−続され、信号電圧ｖＢ′と同極性のバ
イアス電圧ｖＡが印加され・る。

今、図のように信号電圧として、第２の電極５０に対し
て夫々正なるオフ電圧信号ｖＢ′及びバイアス電圧ｖＡ
を第１の一電極２０及び補助電極２０′に印加−し、反
対に負なるオン電圧信号ＶＢを互に隣り１合う複数個の
第１の電極２０に印加した場合を例に取り、動作を説明
する。

■Ｂ′、ｖＡが印加された部分では、正電極を形成する
第１お電極２ｏ側から、負電極を形成する第２の電極５
０側に液状インク２００が矢印♀１０の如く多孔質体４
ｏを電気浸透すると共に、電極２０　、２０’　　の先
端部２１．２１’に位置する液状インク２００も図の矢
印２１１の如く吸い上げられる。特に先端部２１．に位
置する液状インク２００は、陥没溝１６、及θ電極ｊｏ
と多孔質体４ｏとの溝間隙９ｏを介して効果的に吸い上
げられる。

従ってｖＢ′、ｖＡが印加されたこの状態では、電補具
端部２１．２１’には液状インク２００−ｉなわち液状
インク部２２２は存在し得ない。

一方、ＶＢが印加された第１の電極２０部では、第２の
電極５０側から負電極たる第１の電極２゜側へ多孔質体
４ｏを介して図の矢印２２０の如く電気浸透し、第１の
電極２ｏの表面に向って集中する。一方、隣接する補助
電極２ｏ′はｖＡが印加されて正電極を形成し、また第
２の電極２０はＶＢが印加されて負電極を形成し、且つ
支持基材表面１１すなわち電極間隙表面１５も多孔質体
４ｏと同様の電気浸透性を有するように構成されている
ため、この電極間隙表面１５を電極２０’側から電極２
０側に向けて図の矢印２１２の如く液状インク２００が
電気浸透する。

然るに、縁端１３と反対の端部側は、封着剤ωによって
封着されているため、・上記二種類の電気浸透の圧力に
よって電極先端ｒ２１．に向けて電極２ｏの表面、すな
わち溝間隙３ｏを介して押し出される。

この急激な押し出しにより露出縁端面１４では液状イン
ク２ｏＯは、陥没溝１６から溢れ出る場合があるが、前
述と可様にこの溢れ出たインクは図　”に例示じた矢印
２−１之の如く、電極２０′側から電極２０側に向けて
露出縁端面１４上を電気浸透する収束効果に上って、電
極先端部２１に、電極２ｏの形状に対応して、位置並び
にＶＢの振幅に対、してインク量の制御された液状イン
ク部、２２２を形成す′る。従ってたとえ、互に隣接す
る複数個の第１．の電極２０にオン電圧信号ＶＢが同時
に印加されても、霧出縁端面１４上では補助電極２０’
を含む電極間隙表面１　”５　Ｋは液状インク２００に
存在し得、電極先端部２１上にのみ液状インク部２２２
が形成されることになる。

従って記録体、５００として例えば厚さが８０μｍ程度
の記録紙を用い、例えばオフ電圧信号ｖＢ′として１５
ｏｖの一定振幅、バイアス電圧ｖＡとしてｖＢ′と同極
性でｖＢ′と好しくは同程度、例えば１５０ｖの直流電
圧を印加し、またオン電圧信号ＶＢとしてＶ　Ｂ　’に
対して逆極性であって最大振幅が１５０ｖ程度で、記録
濃度に応じて振幅変調、パルス幅変調、パルス幅振幅変
調すると、その信号電圧に応じてＶＢ印加の電補具端部
２１夫々に、インク引値すれた独立しん液状インク部２
２２を生じ、その接触、転写によって記録体６０帳面に
、互に独立したイ、ン１り付着２４０を生じる。

一方、ｖＢ′・印加の第１の電極具端部２．１　、　Ｖ
Ａ印加の補助電極具端部２１′には液状インク部２２２
は存在し得ないから、インク付着２４ｏは生じない。

斯くして加えられる信号電圧、Ｖ　Ｂ、、　Ｖ　Ｂ’に
対応して独立したインク付着２４　Ｑｆ）ｉ、電゛極先
端部２１に対応して生じ、電極先端部２１′を含む電極
間抜−１５、ｉからのインク付着は生じない。

加えて、互に相隣る第１の電極２ｏけ夫々ｖＡによりバ
イアス印加さ−れる補助電極２Ｃ１’により隔絶される
。従って第１の電極２０夫々は隣接する電極２ｏに印加
される信号電圧による影響が少なく、それ自身に印加さ
れる倫号電圧に対応した電気浸透による液状インク部２
２２の制御が行え、電極２０夫には印加される信号電圧
に正確に対応して均一なインク付着２４０が得られる。

然るに従来の電気浸透インクヘッドでは補助霊的に隔離
されていないため、その影響により液状インク一部２２
２の形成は作用を受ける。

すなわち両隣りにオフ電圧信号ｖＢ′が印加さ、れ、真
中の１木に又オン電圧信号ＶＢが印加された場合と、互
に隣る連続した複数本の電極２０にＶＢがｆＱｏされた
場合の液状インク部２２？のインク量を比較す゛ると、
後者は隣りのＶＢ印加の電極２．０との相乗効果により
単位液状インク部２２２当りのインク量は多（１なり、
前者と比較して濃（、且つ太いインク付着２４０を生°
じる。

加うるに、補助電極２０’が存在しないため、陥没溝１
６をはみ出した液状インクに対する前述の収束作用は無
い。従って後者の場合は、ＶＢが印加さ′れた電極２ｏ
複数本の縁端１３に亘って液状インク部２２２が広がり
、帯状にインク付着２４０を生じる。

従って、インク記録画像には、点状インク付着と帯状イ
、ンク付着が入り交り、且つ点状部に比較して帯状部の
インク付着濃ｊ度が濃く、均一、良画質のインク記録“
には難がある。　　　　　　　　　　１この実施例によ
れば、上述の従来の難点が改良され、均一、良画質のイ
ンク記録が行え鼠。

この実施例の如く、第１の電極２０を陥没溝、１６間に
設置す、る構成は、接触転写記録にはインク付着濃度が
高く取れ有用である。このよう−な場合、陥没溝１６加
工の必要から電極間隙表面１５に補。

助電極２０′を設ける構成は、製作上陥没溝１６ビツチ
を狭くでき、高解像度記録のインクヘッド１０ｏの構成
に有用である。然し、あまり解像度を重視しない場合に
は、予め同一寸法の陥没溝１６を設置じてその教電極を
被着した後、この電極１本置きにＶＡを印加して補助電
極ａ　Ｏ／として用い、その残りを第１の電極２　ｏ、
ｌして利用することができる。

また、第１の電極２０を補助電極２０′を同様に陥没溝
１６を設けることなく、支持基材表面りに設けることが
できる。

この場合も、予め等間隔で金属膜等の平行格子状電極を
支持基材面１１上に被着し、その後で１ｒ＼ａ−４１ｚ
ｒｔＦ　　／−？−１＋ｌ／Ｗ＋ａＬａ、＆−へＩ　＋
　−’ｙ　、、ができる。

パイ、アス電圧ｖＡは、オフ信号電圧ｖＢ′と同極性で
あれば必ず已もその電圧値は間゛わず、適宜選ぶこと４
；でき−る。然しあまり電圧が低いとオフ電−圧信号■
８′に切り換わった第１の電、極２Ｑ側から露出縁端面
１４上を液状インク２００が電気浸透して、電極２０’
上に液状インク部が形成される場合があり、また電極２
ｏ相互間の電気的隔離作用゛も低下する・一方・極端に
１ｖＡの電圧が高“と・この電圧の影響により、隣接す
るＶＢ印加の電極２゜、部の電気浸透作用が阻害され、
液状インク部２２２の形成力φ完全となる。従っ″てオ
フ電圧信号ｖＢ′の電圧値とはソ同程度附近の電圧値に
設定し、好しくはこの電圧値を可変にする手段を付与し
、必要に応じて微調整できるようにすると、更に動作が
安定□化するｇ 第２藺は、本発明にか＼る電気浸透インク記録゛　　ヘ
ッド及び動作方式の他の実施例の斜視部分構造と給電方
式を示す図である。なお〜説明の便宜上、液状インクの
供給手段は図示省略されている。

本例では、例えば太さ２０〜６０μ印度の銅等の金属線
を、弗化エチレン系ポリマー等の厚さ２０〜５０μｍｍ
度の撥インク性初膜１ｏ“で被覆して帯状位を形成せし
めてガラスやプラスチック等の゛補助支持□基材１０′
に接着剤（図示省略）等で接着される。この部分の多孔
質体４０側の帯状体表面は平面研磨され、金属線は半円
状断面を有して露出させる。支持基材１０は、上述の撥
インク性被膜材１０撃研磨されて残った部分と、補わる
持基材１０′とから成る。金属線は１本置きに補助電圧
源４０１　ｖ−一括傍続されると共に第１図で説明した
ノ（イアスミ圧ｖＡが印加されて一前記の補助電極２０
・を編成する。残りの金属線は夫々の信号電圧源４００
に接続されて、選択的にオン電圧信号ＶＢ、オフ電圧信
号Ｖ　Ｂ　’が印加されて第１の電極２０を構成する。

第２の電極６ｏは貫通孔５１を有する金属板を、使用す
る。

この構成では、液状インク２００は、撥インク性被膜材
１ｏ“の撥インク性によって露出縁、端面１４では、電
極２０．２１’上にしか存在が困難である。

補助電極２１′の先端部２１′は前記の如く・クイアス
ｖＡの効果に上る電極５０側への電気浸透吸い上げ効果
で液状インク２００は存在せず、一方、第１の電極２ｏ
の先端部゛２１には、ＶＢ　−ｖＢ’に応じて多孔質体
４０、電極２０表面を、介しての電気浸透による液状イ
イク２００の押し出し、吸い上げ効果により制御された
液状インク部が形成される。

上述の構成は、補助電極２０′と第ｉゐ電極２０を同じ
ものが利用され、然も夫々が撥インク性被膜１０″で絶
縁されるため、それらのピ、ツチ間隔を狭く、すなわち
イン、り記録に当って高解像度の本のが容易に得られる
利点がある。然も補助電極２０’の存在により第１の電
極２ｏは電包−的に互に隔離されるたや、隣りの第１の
電極２ｏに印加される信号電圧ＶＢ、ｖＢ′による形体
が防止でき、点状のイン、り付着による安定なインク画
像が記録できる。

この種の構成は、第１図と同様に接触、転写記録にも使
用できるが、特に縁端１３より２００μｍ程度離して記
録紙を設け、その裏側に高圧電極を設けて、実質的に電
極５０、したがって電゛極２゜の先端部２゛１との′間
に高電圧を印加して、制御された液状インク部を、クー
ロン力で記録紙表面に飛翔、付着させ不インク飛翔付着
法によ、るインク記録に有用である。

以上、述べｋように、本発明は、電箆浸透インクによる
記ｉ方式において、複数個の°第１の電極の相互間に夫
々補助電極を配設し、第２の電極に対してこの補助電極
へ、オフ゛電圧信号と同極性の゛バイアス電圧を印加す
る手段を具えたインク記録ヘッド及びその動作方式で、
信号電圧に対応して分離された安定なインク記録が行え
、インク画像品質の優れた記録が行えるも、ので、産業
上、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか＼る電気浸透インク記録ヘッド及び
その動作方式を適用した記録装置の斜視部分構造、と給
電方式図、第２図は本発明にか＼る電気浸透゛インク記
録ヘッド及びその動作方式の他の実施例の斜°視部分構
造と給電万感を示す図である。 １ｏ・・・・・・支持基材、２０・・・・・・第１′の
電極、２０’・・・・・・補、助電極、３０・・・・・
・溝間隙−４０・・・・・・・多孔質体、５０・・・・
・・第２の電極、６ｏ・・・・・・・封着剤、１ｏＯ・
・・・・・篭側浸透インク記録ヘッド、２０ｏ・・・・
・・液状インク、″３００−−−・・・インク。 、容器゛、４００・・・・・・信号電圧源、４ｏ１・・
・・・・補助電圧源、６００・・・・・・記録体、６０
０・・・・・・圧接ローラー、７００・・・・・・ゝス
ポンジ体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個の第１の電極を有する誘電体支持基材面上に多孔
   質体が設置され、この多孔質体の第１の′電極に対する
   反対面側に第２の電極を位置せしめ、前記多孔質体に液
   状インクを供給含浸させる−と共に、前記第２の電情に
   対して、前記第１の電極に＝。 前記多孔・質体を介して前記第２の電極側から前記°第
   １の電極側へ前記液状インクを電気浸透させるオシ電圧
   信号と、この電圧、と反対極性で、前記多孔質体を介し
   て前記第１の電竺側から前記第２の電極側に前記液状イ
   ンクを電気浸透させるオフ電圧信号とを含む信号電圧を
   前記第２の電極に対して前記複数個の虹−１の電極に選
   択的に印加し、前記信号電圧に対応し、て前記第１の電
   極先端部側゛に記録体に記録すべき制御されだ液状イン
   ク部を選択的に形成する関係にある電気浸透インク記録
   ヘッドにおいて、前記複数個の、第１の電極の相互間に
   、・補゛助電極を配設し、前−２の電極に対してこの補
   助電極へ、前記オフ電圧信号と同極性のて；イア以電圧
   を印加する手段を、具えたことを特徴とする電気浸透イ
   ンクに′よる記録ヘッド。