JPH09286109A

JPH09286109A - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JPH09286109A
Application number: JP10093296A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mizukami; 和宏水上; Kenji Tomita; 健二冨田; Keita Ihara; 慶太井原; Takeshi Fujishima; 猛藤島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】対向電極間の導電性インクに流れる通電電流
の変化を充分に抑制することにより沸騰開始時間の変化
を充分に抑制することが可能なインクジェットプリンタ
を提供することを目的とする。【解決手段】複数の対向電極５ａ、５ｂと、対向電極
５ａ、５ｂを介して導電性インク１に交流電圧を通電し
て沸騰気泡１２を発生させるインク沸騰室２と、対向電
極５ａ、５ｂに対応し、沸騰気泡１２により導電性イン
ク１を吐出するインク吐出孔３と、対向電極５ａ、５ｂ
にパルス電圧を通電する電極駆動装置１０と、電極駆動
装置１０の共通アースに対する導電性インク１の電位を
制御する電位制御手段１５、１５ａとを有することによ
り、対向電極間の導電性インクに流れる通電電流の変化
を充分に抑制することにより沸騰開始時間の変化を充分
に抑制することが可能なインクジェットプリンタが得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性インクに交
流電流を通電し、その通電電流により導電性インクを沸
騰させ、そのときに生じる気泡の圧力によりノズルから
導電性インクを吐出させる通電インクジェット方式のイ
ンクジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、記録
時に静粛であり、高速記録が可能で、カラー化が容易で
あるといった点から、家庭用やオフィス用のコンピュー
タの出力プリンタとして広く利用されるようになってき
た。このようなインクジェットプリンタはインクを小滴
化して飛翔させ、記録紙に付着させて記録を行うもの
で、小滴の発生法や飛翔方向の制御法によって、コンテ
ィニアス方式とオンデマンド方式とに大別される。コン
ティニアス方式は、静電吸引により連続的に発生させた
インクの小滴を記録信号に応じて選択的に記録紙上に付
着させるもので、この方式においては高品質の印字が得
られるのであるが、小滴の発生に高電圧を必要とし、マ
ルチノズル化が困難であるなどの欠点を有する。

【０００３】オンデマンド方式は、小滴を吐出するノズ
ル孔を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素
子や発熱低抗体等に電気記録信号を印加し、機械的振動
や気泡の発生等によりノズル孔より小滴を吐出させて記
録紙に付着させることで記録を行うものである。このオ
ンデマンド方式では、インクをノズル孔より吐出して記
録を行うため、シンプルな構成が可能であり、マルチノ
ズル化が行われているが、印字ドットの大きさを可変と
することが困難なため、印字品質の向上には限界がある
と推定される。このようなオンデマンド方式の一つとし
て、導電性インクに交流電流を通電し、その通電電流に
より導電性インクを沸騰させ、その時に生じる気泡の圧
力によりノズルから導電性インクを吐出する通電インク
ジェット方式が提案されている。この通電インクジェッ
ト方式によれば、導電性インクの通電電流値を変えるこ
とにより印字ドットの大きさを変えることが可能である
ため、印字階調が豊富になり、高品質の印字が得られ
る。

【０００４】以下、通電インクジェット方式について説
明する。図１１は、通電インクジェット方式のインクジ
ェットプリンタのインク吐出装置を示す断面図である。
図１１において、導電性インク１は交流電流の通電によ
り沸騰し、インク沸騰室２は導電性インク１で満たされ
ており、ノズル孔（インク吐出孔）３は導電性インク１
を吐出し、ノズルプレート４は複数のノズル孔３を有
し、ノズル孔３に対応する一対の対向電極５ａ、５ｂは
インク沸騰室２内に導電性インク１に接するように配置
され、インクタンク６は導電性インク１を収容し、ガラ
ス基板７は複数の対向電極５ａ、５ｂを載置し、共通イ
ンク室８は複数のインク沸騰室２に導電性インクを供給
し、インク流路９はインクタンク６から共通インク室８
へ導電性インクを供給し、電極駆動装置１０は対向電極
５ａ、５ｂに電圧を印加し、電極駆動装置１０内のドラ
イバ１０ａ、１０ｂは対向電極５ａ、５ｂを駆動するも
のであり、導体部１１は電極駆動装置１０と対向電極５
ａ、５ｂとを接続し、沸騰気泡１２は交流電流を導電性
インク１に通電することによりインク沸騰室２内に発生
し、インク滴１３は沸騰気泡１２の発生に伴いノズル孔
３から吐出され、記録媒体１４は導電性インク１の付着
により印字ドットが形成される。

【０００５】図１２は、通電インクジェット方式のイン
クジェットプリンタのインク吐出装置を示す部分破断図
である。図１２において、導電性インク２７は図１１の
導電性インク１に対応し、ノズル孔２８はノズル孔３に
対応し、ノズルプレート２９はノズルプレート４に対応
し、対向電極３０ａ、３０ｂは対向電極５ａ、５ｂに対
応し、インク沸騰室３１はインク沸騰室２に対応し、共
通インク室３２は共通インク室８に対応し、ガラス基板
３３はガラス基板７に対応し、インク滴３４はインク滴
１３に対応する。対向電極３０ａ、３０ｂは各々のイン
ク沸騰室３１内に充填された導電性インク２７に接して
おり、この導電性インク２７は共通インク室３２から連
続的に供給される構造となっている。ここで各ノズル孔
３は一枚のノズルプレート２９に形成され、このノズル
プレート２９は、対向電極３０ａ、３０ｂが形成された
ガラス基板３３への接着によって一体化されている。こ
のような構成において、一対の対向電極３０ａ、３０ｂ
に数十ミリ秒の期間で交流電圧を印加すると、導電性イ
ンク２７に電流が流れ、そのジュール熱で対向電極３０
ａ、３０ｂの先端間の導電性インク２７が沸騰し、沸騰
気泡が発生する。この沸騰気泡の圧力によってノズル孔
２８から導電性インク２７のインク滴３４が吐出され、
記録媒体１４（図１１）に印字ドットが形成される。ガ
ラス基板３３上には、複数のインク滴を吐出することが
可能となるように、対向電極３０ａ、３０ｂ、ノズル孔
２８、インク沸騰室３１が複数設けられ、電極駆動装置
１０（図１１）により複数のノズル孔２８から選択的に
インク滴３４が吐出され、記録媒体１４に所望の文字が
形成されるようになっている。

【０００６】次に、通電インクジェット方式において、
インク滴を吐出させる際の駆動信号について説明する。
図１１のように構成されたインク吐出装置において、ノ
ズル孔３からインクを吐出させる時の動作を図１０
（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。図１０（ａ）はドラ
イバ１０ａの制御端子に印加される駆動許可信号Ｈｚａ
を示すタイミング図、図１０（ｂ）はドライバ１０ｂの
制御端子に印加される駆動許可信号Ｈｚｂを示すタイミ
ング図、図１０（ｃ）はドライバ１０ａに入力されるパ
ルス信号ＰＬＳａを示すタイミング図、図１０（ｄ）は
ドライバ１０ｂに入力されるパルス信号ＰＬＳｂを示す
タイミング図、図１０（ｅ）は対向電極５ａ、５ｂ間を
流れる交流電流Ｉａｂを示すタイミング図である。電極
駆動装置１０はドライバ１０ａ、１０ｂに対して、図１
０（ａ）、（ｂ）に示すように駆動許可信号Ｈｚａ、Ｈ
ｚｂを「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにすると共に、位
相のみ１８０度ずれたパルス信号ＰＬＳａ、ＰＬＳｂを
入力する。これにより、パルス信号ＰＬＳａが「Ｈ」レ
ベル、ＰＬＳｂが「Ｌ」レベルの期間では、電極駆動装
置１０の共通アースに対してドライバ１０ａの出力電圧
は２５ボルト、ドライバ１０ｂの出力電圧は０ボルトと
なり、対向電極５ａから対向電極５ｂに向かって導電性
インク１に交流電流Ｉａｂが流れる。また、パルス信号
ＰＬＳａが「Ｌ」レベル、ＰＬＳｂが「Ｈ」レベルの期
間では、電極駆動装置１０の共通アースに対してドライ
バ１０ａの出力電圧は０ボルト、ドライバ１０ｂの出力
電圧は２５ボルトとなり、前期間とは逆に対向電極５ｂ
から対向電極５ａに向かって導電性インク１に交流電流
Ｉａｂが流れる。この交流電流Ｉａｂは、図１０（ｅ）
に示すように、初期の電流値は低く、交流電流が連続的
に流れるに伴って導電性インク１の温度が上昇し、温度
上昇により導電性インク１の抵抗値は下がり、その通電
電流値は増加する。そして、ドライバ１０ａ、１０ｂに
より対向電極５ａ、５ｂ間にパルス電圧を印加してか
ら、すなわち交流電流Ｉａｂが発生してから、Ｔ１−
（１）の時間が経過した時点で、対向電極５ａ、５ｂ間
に沸騰気泡１２が発生し、その沸騰気泡１２によりノズ
ル孔３からインク滴１３が吐出する。その後、交流電流
Ｉａｂは沸騰気泡１２により電流路を遮断され、急激に
減少する。ここで、対向電極５ａ、５ｂ間にパルス電圧
を印加してから沸騰開始までの時間を総称して沸騰開始
時間Ｔ１と呼び、１回目の沸騰開始時間をＴ１−
（１）、２回目の沸騰開始時間をＴ１−（２）、ｎ回目
の沸騰開始時間をＴ１−（ｎ）で表す。この沸騰開始時
間Ｔ１はインク滴の吐出量と結び付きが深い重要なパラ
メータである。ここで、図１０のＴｄは、パルス電圧印
加直前に一対の対向電極５ａ、５ｂを初期化するために
電極駆動装置１０の共通アースに対向電極５ａ、５ｂを
接続する時間を示している。

【０００７】次に、導電性インク１に流れる電流につい
て図１３を用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｅ）は交
流電流Ｉａｂの値を算出するためのヘッド等価回路を示
す回路図であり、図１３（ａ）は初期状態を示すヘッド
等価回路図、図１３（ｂ）はドライバ１０ａの出力電圧
が２５ボルトでドライバ１０ｂの出力電圧が０ボルトの
ときのヘッド等価回路図、図１３（ｃ）はドライバ１０
ａの出力電圧が０ボルトでドライバ１０ｂの出力電圧が
２５ボルトのときのヘッド等価回路図、図１４（ａ）は
インク吐出後のヘッド等価回路図、図１４（ｂ）は図１
０の期間Ｔｄにおけるヘッド等価回路図である。図１３
（ａ）〜（ｃ）、図１４（ａ），（ｂ）において、対向
電極５ａ、５ｂは図１１と同様のものであり、導電性イ
ンク抵抗体２２ａは対向電極５ａ、５ｂ間の導電性イン
ク１の等価抵抗Ｒａの抵抗体を示し、導電性インクイン
ピーダンス体２３ａはインク沸騰室２から共通インク室
８を経由してインクタンク６までの導電性インク１の等
価抵抗Ｒｂ、Ｒｃを示す抵抗体およびインクタンク６と
共通アースとの間の等価容量Ｃｃを示す容量体を示す。
また、Ｃａ、Ｃｂは対向電極５ａ、５ｂ間の酸化膜と導
電性インク１との界面に形成されている等価容量、Ｄ
ａ、Ｄｂは対向電極５ａ、５ｂに形成される酸化膜と導
電性インク１との界面の整流作用を等価的に示すダイオ
ードである。ここで、電極材料としては例えばチタンを
用いている。図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ドラ
イバ１０ａまたは１０ｂからの出力電圧が２５ボルトの
とき、各対向電極５ａ、５ｂの等価容量Ｃａ、Ｃｂには
図１３（ｂ）、（ｃ）の太線で示す電流Ｉａｂの電流経
路でドライバ１０ａまたは１０ｂに接続されている電極
側に正電荷が帯電していく。そして、インク吐出後、駆
動許可信号Ｈｚａ、Ｈｚｂを「Ｈ」レベルから「Ｌ」レ
ベルにし、各ドライバ出力を高抵抗状態（オープン状
態）にして一連の動作を終了するため、各対向電極５
ａ、５ｂの等価容量Ｃａ、Ｃｂには、ドライバ１０ａ、
１０ｂに接続されている電極側に正電荷が帯電したまま
となり、次に吐出する際、図１３（ａ）に示す状態とは
異なった電位状態となって、導電性インク１の抵抗Ｒａ
に印加される印加電圧は、等価容量Ｃａ、Ｃｂに発生す
る電圧Ｖａ、Ｖｂ分だけ小さくなる。よって、図１０
（ｅ）に示すように、２回目吐出時に要する沸騰気泡１
２発生までの時間Ｔ１−（２）は、１回目吐出時に要す
る時間Ｔ１−（１）以上の時間を要し、沸騰開始時間が
１回目と２回目とで異なることになる。このような沸騰
開始時間の変化はインク吐出を行う周期Ｔに依存し、周
期Ｔが異なれば沸騰開始時間Ｔ１は異なる値を示す。

【０００８】次に、沸騰開始時間Ｔ１とインク滴の吐出
量との関係について説明する。通電開始から沸騰開始ま
での間、対向電極５ａ、５ｂ間の導電性インク１には対
向電極５ａ、５ｂ間の電圧分布に応じた通電電流が流
れ、この通電電流によるジュール熱によって導電性イン
ク１は徐々に加熱され、インク温度が上昇する。そし
て、導電性インク１中の最高温度が沸騰開始温度に達す
ると気泡が発生し（以下、このような気泡を「沸騰気
泡」という）、沸騰気泡周辺の加熱された導電性インク
１の潜熱を吸収しながら急激に成長していく。成長した
沸騰気泡は、気泡周辺のインク温度の低下に伴い、ある
時点より収縮し始め、最後に消滅する。沸騰気泡の最大
気泡体積、最大気泡内圧力は沸騰開始時点の沸騰気泡周
辺のインク温度に強く依存し、沸騰開始時のインク沸騰
室２内の導電性インク１の温度が高いほど沸騰気泡の最
大気泡体積、最大気泡内圧力は大きくなり、インク滴の
吐出量も増加する。

【０００９】対向電極５ａ、５ｂ間の導電性インク１へ
の通電を開始してから沸騰開始までの間に導電性インク
１に投入されるエネルギーをＥ０とし、沸騰が開始した
時点でのインク沸騰室２内の導電性インク１の温度をＴ
０とした場合、投入エネルギーＥ０は、通電開始後の対
向電極５ａ、５ｂ間の導電性インク１に流れる電流値Ｉ
（ｔ）、対向電極５ａ、５ｂ間で導電性インク１に印加
される印加電圧Ｖ（ｔ）、沸騰開始時間Ｔ１によって次
の式（数１）で決まる。

【００１０】

【数１】

【００１１】ここでＴ１は対向電極５ａ、５ｂ間のイン
ピーダンスＲおよび対向電極５ａ、５ｂ間で導電性イン
ク１に印加される印加電圧Ｖ（ｔ）とによって決まる値
である。例えば駆動電圧一定の場合、対向電極５ａ、５
ｂ間のインピーダンスＲが大きければ、対向電極５ａ、
５ｂ間の導電性インク１に流れる電流値が小さくなり、
導電性インク１が緩やかに加熱され、合わせて導電性イ
ンク１の熱拡散の影響でインク沸騰室２内のインク温度
は平均化されるため、導電性インク１中の最高温度が沸
騰開始温度に達するまでの時間Ｔ１は大きくなる。この
場合、沸騰開始までに投入されたエネルギーＥ０の多く
はインク沸騰室２内全体のインク温度を上昇することに
費やされ、結果としてインク滴の吐出量は増加する。逆
に、対向電極５ａ、５ｂ間のインピーダンスＲが小さけ
れば、対向電極５ａ、５ｂ間の導電性インク１に流れる
電流値が大きくなり、導電性インク１はインクの熱拡散
の影響を殆ど受けない間に局部的に急激に加熱されるた
め、沸騰開始時間Ｔ１は小さくなり、かつ沸騰開始時の
インク沸騰室２内のインク温度は低くなるため、インク
滴の吐出量は小さくなる。このように沸騰開始時間Ｔ１
とインク滴の吐出量との間には密接な関係があり、沸騰
開始時間Ｔ１が大きければインク滴の吐出量は大きくな
り、沸騰開始時間Ｔ１が小さければインク滴の吐出量は
小さくなる。

【００１２】上述した通電インクジェット方式のインク
ジェットプリンタにおける対向電極５ａ、５ｂの材料と
しては、Ｔｉ族金属（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、白金族金属
（Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ）、高融点金属
（Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ）、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｎ
ｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の単金属またはこられの合金
（Ｎｉ−Ｆｅ、ＮｉＣｒ、ＴｉＣｒ等）が使用できる。
また、これらの酸化物（酸化チタン、酸化ハフニウム、
酸化錫、酸化インジウム等）、窒化物（窒化チタン、窒
化クロム等）、炭化物（炭化チタン、炭化タングステン
等）、硼化物も使用できる。また、導電性インク１は水
溶性、油溶性どちらでも良く、導電性インクの主成分と
しては、着色材としての染料やそれを溶解させるための
溶媒体、乾燥防止剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、ｐ
Ｈ調整剤、分散剤、発泡剤、酸化防止剤、防腐剤などに
加えて、電解質としてアルカリ金属化物塩の無機塩類等
が用いられる。

【００１３】このような通電インクジェット方式のイン
クジェットプリンタでは、インク沸騰に要する沸騰開始
時間Ｔ１が変化するために吐出が不安定となり、その結
果、印字品質が安定しないという不具合があった。この
沸騰開始時間Ｔ１の変化には次の３点が関与している。

【００１４】第１点として、吐出を行う周期Ｔが変化す
る場合、吐出を繰り返す毎に電極表面の酸化膜と導電性
インクとの界面等に帯電する電荷量が変化し、対向電極
５ａ、５ｂ間で導電性インクに印加される実質的な印加
電圧の変動により通電電流が変動することに起因する現
象がある。第２点として、長時間に亘って連続吐出を繰
り返し行う場合、対向電極５ａ、５ｂが気泡圧力等によ
り損耗を受け、その電極表面に帯電する電荷量や対向電
極５ａ、５ｂ間のインピーダンスが変化し、導電性イン
ク１の通電電流が変動することに起因する現象がある。
第３点として、黒色や赤色等のように導電性インク１の
種類が異なる場合、対向電極５ａ、５ｂ間のインピーダ
ンスが必ずしも同じにならず、また、その電極表面の酸
化膜と導電性インク１との界面等に帯電する電荷量に差
が生じ、特定の電極駆動装置により一定の駆動電圧を印
加しても導電性インク１の通電電流が異なってくること
に起因する現象がある。

【００１５】上記３点のいずれの場合も、導電性インク
１に流れる通電電流が変化するために沸騰開始時間Ｔ１
が変化することによりインク滴の吐出が不安定となり、
印字品質が安定しないという結果をもたらすものと考え
られる。

【００１６】上記通電電流の不安定さを改善することを
目的として、対向電極の電極表面に帯電した電荷を接地
により放電させる試みを例えば特開平７−０１６３３２
号公報で提案している。この公報では、対向電極の電極
表面に帯電した電荷を放電する手段を備えたインクジェ
ットプリンタを提案している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記放
電手段では、対向電極表面に帯電した電荷の放電の程度
（電荷放電量）を制御することができないため、対向電
極間の導電性インクに流れる通電電流の変化に起因する
沸騰開始時間Ｔ１の変化を充分に抑制することができな
いという問題点を有していた。

【００１８】このインクジェットプリンタでは、対向電
極間の導電性インクに流れる通電電流の変化を充分に抑
制することにより沸騰開始時間Ｔ１の変化を充分に抑制
することが要請されている。

【００１９】本発明は、対向電極間の導電性インクに流
れる通電電流の変化を充分に抑制することにより沸騰開
始時間の変化を充分に抑制することが可能なインクジェ
ットプリンタを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のインクジェットプリンタは、複数の対向電極
と、対向電極を介して導電性インクに交流電圧を通電し
て気泡を発生させるインク沸騰室と、対向電極に対応
し、気泡により導電性インクを吐出するインク吐出孔
と、対向電極にパルス電圧を通電する電極駆動装置と、
電極駆動装置の共通アースに対する導電性インクの電位
を制御する電位制御手段とを有するように構成したもの
である。

【００２１】これにより、対向電極間の導電性インクに
流れる通電電流の変化を充分に抑制することにより沸騰
開始時間の変化を充分に抑制することが可能なインクジ
ェットプリンタが得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、複数の対向電極と、対向電極を介して導電性インク
に交流電圧を通電して気泡を発生させるインク沸騰室
と、対向電極に対応し、気泡により導電性インクを吐出
するインク吐出孔と、対向電極にパルス電圧を通電する
電極駆動装置と、電極駆動装置の共通アースに対する導
電性インクの電位を制御する電位制御手段とを有するこ
ととしたものであり、導電性インクの電位が制御される
ことにより沸騰開始時間が制御されるという作用を有す
る。

【００２３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、電位制御手段が、導電性インクと電気
的に接する制御電極と、制御電極で観測される導電性イ
ンクの電位を制御する制御回路部とを有することとした
ものであり、制御電極の印加電圧を制御することにより
導電性インクの電位が制御されるという作用を有する。

【００２４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、制御電極がインクタンク内又は共通イ
ンク室に配置されていることとしたものであり、インク
タンク内又は共通インク室の導電性インクの電位が制御
されるという作用を有する。

【００２５】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、制御電極が対向電極と同一の基板上に
配設されていることとしたものであり、制御電極への印
加が対向電極と同一の基板上でなされるという作用を有
する。

【００２６】請求項５に記載の発明は、請求項２、３又
は４に記載の発明において、制御電極が、少なくとも表
面が金、白金、ロジウム、チタン、タンタル又はカーボ
ンから成る電極であることとしたものであり、制御電極
が溶解されることもなく安定して導電性インクの電位が
制御されるという作用を有する。

【００２７】請求項６に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性イ
ンクの方向へのみ電流を流す整流器と、整流器と電極駆
動装置の共通アースとの間に配設された可変抵抗器とを
有することとしたものであり、可変抵抗器の抵抗値を変
えれば制御電極の印加電圧つまり導電性インクの電位が
変化するという作用を有する。

【００２８】請求項７に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性イ
ンクの方向へのみ電流を流す整流器と、電極駆動装置の
共通アースに対して直流もしくは交流の制御電圧を発生
して制御電圧を整流器を介して制御電極に印加する制御
電圧印加用電源とを有することとしたものであり、上記
直流もしくは交流の制御電圧値を変えれば制御電極の印
加電圧つまり導電性インクの電位が変化するという作用
を有する。

【００２９】請求項８に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性イ
ンクの方向へのみ電流を流す第１整流器と、導電性イン
クから制御電極の方向へのみ電流を流す第２整流器と、
電極駆動装置の共通アースに対して負となる制御電圧を
発生してその負となる制御電圧を第１整流器を介して制
御電極に印加する第１制御電圧印加用電源と、電極駆動
装置の共通アースに対して正となる制御電圧を発生して
その正となる制御電圧を第２整流器を介して制御電極に
印加する第２制御電圧印加用電源とを有することとした
ものであり、上記負又は正となる制御電圧値を変えれば
制御電極の印加電圧つまり導電性インクの電位が変化す
るという作用を有する。

【００３０】請求項９に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、制御回路部が、導電性インクと制御電
極との間に発生する酸素過電圧よりも僅かに高い電位に
導電性インク電位を制御する制御手段を有することとし
たものであり、制御電極の溶解が防止されるという作用
を有する。

【００３１】請求項１０に記載の発明は、請求項１又は
２に記載の発明において、電極駆動装置が、導電性イン
ク吐出のために対向電極間に通電を行う通電期間とは別
の期間において対向電極を負電位に接続する接続手段を
有することとしたものであり、通電状態が安定化し、気
泡発生が安定化するという作用を有する。

【００３２】請求項１１に記載の発明は、請求項１又は
２に記載の発明において、電極駆動装置が、導電性イン
ク吐出のために対向電極間に通電を行う通電期間とは別
の期間において対向電極を共通アースまたは負電位に接
続すると共に、接続のタイミングおよび時間を制御する
制御手段を有することとしたものであり、制御電極印加
電圧値の変動つまり沸騰開始時間の変動が抑制されると
いう作用を有する。

【００３３】請求項１２に記載の発明は、請求項１又は
２に記載の発明において、電極駆動装置が、導電性イン
ク吐出のために対向電極間に通電を行う通電期間とは別
の期間において対向電極を共通アースまたは負電位に接
続すると共に、接続のタイミングおよび時間を印字周期
に応じて変える制御手段を有することとしたものであ
り、印字周期の変動に伴う制御電極印加電圧値の変動つ
まり沸騰開始時間の変動が抑制されるという作用を有す
る。

【００３４】請求項１３に記載の発明は、請求項２に記
載の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性
インクの方向へのみ電流を流す整流器と、電極駆動装置
の出力を利用する電圧制御回路とを有することとしたも
のであり、電極駆動装置の出力の一部が利用されるとい
う作用を有する。

【００３５】請求項１４に記載の発明は、請求項２に記
載の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性
インクの方向へのみ電流を流す整流器と、電極駆動装置
の信号および出力電圧を利用して制御電極に印加する制
御電圧を発生する電圧制御回路とを有することとしたも
のであり、電極駆動装置の出力電圧の一部が制御電極に
印加する制御電圧となるという作用を有する。

【００３６】請求項１５に記載の発明は、請求項２に記
載の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性
インクの方向へのみ電流を流す整流器と、電極駆動装置
の信号および出力電圧を利用して制御電極に印加する制
御電圧を発生すると共に印加する制御電圧の印加時間を
制御する電圧制御回路とを有することとしたものであ
り、制御電極への印加電圧つまり導電性インクの電位が
印加時間により制御されるという作用を有する。

【００３７】請求項１６に記載の発明は、請求項２に記
載の発明において、制御回路部が、制御電極から導電性
インクの方向へのみ電流を流す整流器と、電極駆動装置
内の信号および出力電圧を利用して制御電極に印加する
制御電圧を発生すると共に印加する制御電圧の印加時間
を印加周期に応じて変える電圧制御回路とを有すること
としたものであり、制御電極への印加電圧つまり導電性
インクの電位に対する印加周期の影響が抑制されるとい
う作用を有する。

【００３８】請求項１７に記載の発明は、請求項１３、
１４、１５又は１６に記載の発明において、電圧制御回
路が電極駆動装置の出力電圧をそのまま制御電極に印加
することとしたものであり、電極駆動装置により制御電
極印加電圧つまり導電性インク電位が制御されるという
作用を有する。

【００３９】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図１０を用いて説明する。（実施の形態１）図１は、本発明の各実施の形態に共通
するインクジェットプリンタのインク吐出装置を示す概
略断面図である。図１において、導電性インク１、イン
ク沸騰室２、インク吐出孔（ノズル孔）３、ノズルプレ
ート（ノズル板材）４、対向電極５ａ、５ｂ、インクタ
ンク６、ガラス基板７、共通インク室８、インク流路
９、電極駆動装置１０、ドライバ１０ａ、１０ｂ、導体
部１１、沸騰気泡１２、インク滴１３、記録媒体１４は
図１１と同様のものなので、説明は省略する。制御電極
１５は導電性インク１の電位を制御するためのものであ
り、制御回路部１５ａは制御電極１５の電位を制御す
る。

【００４０】図２は、本発明の一実施の形態によるイン
クジェットプリンタの制御回路部１５ａを示す回路図で
ある。図２において、整流器１６は例えばダイオードで
１方向の電流のみを通し、共通アース１８に接続された
可変抵抗器１７は導電性インク１の電位を制御する。制
御回路部１５ａは、導電性インク１と接する制御電極１
５に接続され、制御電極１５に整流器１６を介して接続
された可変抵抗器１７の抵抗値を変化させることにより
制御電極１５の電位制御すなわち導電性インク１の電位
制御を行い、一対の対向電極５ａ、５ｂ間で安定した通
電状態を形成し、安定した沸騰気泡１２の発生を維持す
る。電極駆動装置１０により対向電極５ａ、５ｂを共通
アース１８に接地した時の導電性インク１と共通アース
１８との間の電位差をインク電位と呼び、このインク電
位を制御電極１５と共通アース１８との間の電位差（共
通アース１８に対する制御電極１５の電位）で定義す
る。この場合、制御電極１５と各々の対向電極５ａ、５
ｂとは共に導電性インク１と接しており、これらを同時
に共通アース１８へ接続したときには制御電極１５と対
向電極５ａ、５ｂとの間に電位差は発生しないと考えら
れるが、実際には通電を行った後の対向電極５ａ、５ｂ
と制御電極１５との間には電位差が発生する。この理由
は、通電により対向電極５ａ、５ｂの表面には酸化等に
よる高抵抗の変質層が生じており、この高抵抗層および
高抵抗層と導電性インク１との界面に発生する電気二重
層が電位差を生じていると考えられる。この電気二重層
については本実施の形態の効果の説明で詳述する。

【００４１】以上のような構成・機能を有するインク吐
出装置の動作を図３を用いて説明する。図３（ａ）〜
（ｃ）は電極駆動装置１０により対向電極５ａ、５ｂ間
に印加される交流電圧と対向電極５ａ、５ｂ間の通電電
流との変化を示すタイミング図であり、図３（ｄ）は上
述したインク電位（制御電極１５の電位として観測され
る電位）Ｖｉの変化を示すタイミング図である。また、
図３（ａ）はドライバ１０ａに入力されるパルス信号Ｐ
ＬＳａを示すタイミング図、図３（ｂ）はドライバ１０
ｂに入力されるパルス信号ＰＬＳｂを示すタイミング
図、図３（ｃ）は対向電極５ａ、５ｂ間を流れる交流電
流Ｉａｂを示すタイミング図である。一対の対向電極５
ａ、５ｂの駆動条件としては、交流の電極駆動電圧周波
数が３ＭＨｚ、電極駆動周期Ｔが２００μ秒の連続通電
であり、一方の電極に「Ｈ」レベルを印加するときには
他方の電極は共通アース１８へと接続されて「Ｌ」レベ
ルとなり、このような交流電圧印加時以外には対向電極
５ａ、５ｂはいずれも高抵抗状態になっている。

【００４２】図３（ｃ）の通電電流Ｉａｂの波形はイン
ク沸騰室２での気泡の発生と密接に関係しており、電流
波形上で気泡発生点が通電後の経過時間Ｔ１（図３
（ｄ））で示され、このＴ１が前述した沸騰開始時間で
ある。沸騰開始時間Ｔ１が１０μ秒未満というように短
すぎると駆動中に複数回の気泡発生を繰り返し、また、
５０μ秒を越えるというように長すぎると電極駆動中に
気泡発生が得られなくなるため、沸騰開始時間Ｔ１は所
定の範囲内に収めておく必要がある。また、沸騰開始時
間Ｔ１が大きければインク滴の吐出量が大きくなり、沸
騰開始時間Ｔ１が小さければインク滴の吐出量は小さく
なるため、インク滴の吐出量を安定させるためには沸騰
開始時間Ｔ１を一定に保つことが必要である。図３
（ｄ）の最大気泡形成時間Ｔ２は、通電開始から、沸騰
開始時間Ｔ１で気泡の核が発生して最大気泡が形成され
るまでの時間を示す。

【００４３】次に、図３（ｄ）のインク電位波形につい
て説明する。制御電極１５において観察されるインク電
位は、対向電極５ａ、５ｂが共通アース１８に接続され
ている状態での導電性インク１と共通アース８との間の
電位差Ｖ１と、電極駆動装置１０により対向電極５ａ、
５ｂ間に交流電圧を印加している状態での導電性インク
１と共通アース間１８との電位差Ｖ２とに大別される。
このインク電位Ｖ１、Ｖ２、共通的に言い換えればイン
ク電位Ｖ１は通電直前の導電性インク１のベース電位と
なっており、このインク電位Ｖ１に対して対向電極５
ａ、５ｂ間に電極駆動装置１０より電圧が印加され、イ
ンク電位Ｖ２は、制御電極１５に表れる対向電極５ａ、
５ｂ間の有効電圧を示している。また、インク電位Ｖ
１、Ｖ２は印加電圧、印加周期Ｔによって異なり、さら
に、対向電極５ａ、５ｂの表面状態および導電性インク
１の組成によっても左右されることにより、通電の初期
と通電を繰り返し行ったときとではインク電位は異な
り、沸騰開始時間Ｔ１にもばらつきが生じる。従って、
インク電位Ｖｉを制御することにより沸騰開始時間Ｔ１
を制御することが可能になる。

【００４４】インクジェットプリンタでモノクロ印字お
よびカラー印字を行う場合、通常、ブラック（ＢＫ）、
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色
のインクを使用する。各色の導電性インクの比抵抗は通
常等しくなるように調整されるが、等しい比抵抗を有す
る導電性インクを用いて特定の対向電極で通電を行った
場合でもインク電位Ｖｉが異なる値を示し、沸騰開始時
間Ｔ１にも差が生じることがわかった。この理由は、導
電性インクの種類によって、対向電極５ａ、５ｂの表面
の酸化等による高抵抗の変質層もしくはこの変質層と導
電性インクとの界面における電気二重層の状態がばらつ
くためと考えられる。

【００４５】図４はインク電位Ｖ１（図３（ｄ））と図
２の可変抵抗器１７の抵抗値との関係を示すグラフ図、
図５は沸騰開始時間Ｔ１と図２の可変抵抗器１７の抵抗
値との関係を示すグラフ図である。図４において、ＲＢ
はブラックの最適抵抗値（インク電位Ｖ１を最適インク
電位とするための抵抗値）、ＲＭはマゼンタの最適抵抗
値、ＲＹはイエローの最適抵抗値、ＲＣはシアンの最適
抵抗値である。また、図５において、ＲＢはブラックの
最適抵抗値（沸騰開始時間Ｔ１を最適沸騰開始時間とす
るための抵抗値）、ＲＭはマゼンタの最適抵抗値、ＲＹ
はイエローの最適抵抗値、ＲＣはシアンの最適抵抗値で
ある。なお、図４において最適インク電位は約−５ボル
ト、図５において制御目標値ＴＸすなわち最適沸騰開始
時間は２５μ秒である。

【００４６】本実施の形態においては、対向電極５ａ、
５ｂは厚さ２μｍ、幅３０μｍ、対向距離４μｍのＴｉ
電極を用い、導電性インク１は各色の比抵抗がすべて２
０Ω・ｃｍ（３ＭＨｚ時）となるように調整したものを
用いた。また、対向電極５ａ、５ｂを共通アース１８に
接地するタイミングは通電開始前であって、通電開始タ
イミングとは別のタイミングで、接地する時間幅Ｔｄ
（図３（ｄ））を５μ秒とした。さらに、制御電極１５
は金電極を用い、インクタンク６内に配置した。さら
に、複数の対向電極５ａ、５ｂは５６個の同一なものよ
り構成され、各々の接地の時間およびタイミングは等し
くした。各色に対するインク電位Ｖ１と沸騰開始時間Ｔ
１を（表１）に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】（表１）は制御電極１５を用いない場合の
比較例と可変抵抗器１７の抵抗値を最適に設定した場合
の実施例とを示す。（表１）における沸騰開始時間Ｔ１
の値は５６個の対向電極５ａ、５ｂにおける沸騰開始時
間の平均値である。（表１）から明らかなように、制御
電極１５を用いない比較例の場合の沸騰開始時間Ｔ１は
インク種によって２０μ秒から４２μ秒まで１５μ秒の
幅のばらつきが生じているが、実施例では２４．９μ秒
から２６．５μ秒まで僅か１．６μ秒の幅のばらつきに
収まっている。この実験結果は、制御電極１５に接続さ
れた可変抵抗器１７によるインク電位Ｖ１の制御により
対向電極５ａ、５ｂにおける電流波形すなわち沸騰開始
時間Ｔ１の制御が可能であり、沸騰開始時間Ｔ１のばら
つきを抑制できることを示している。（表１）の実施例
においては、制御電極１５に接続された可変抵抗器１７
により、通電中に対向電極５ａ、５ｂの表面に蓄積され
た電荷の放電の時定数を可変とすることにより放電の程
度を制御してインク電位Ｖ１を制御し、インク種により
生じる沸騰開始時間Ｔ１の差を低減している。

【００４９】本実施の形態において整流器１６を用いる
理由は、整流器１６を用いずに制御電極１５を抵抗器１
７を介して接地した場合、対向電極５ａ、５ｂ間に導電
性インク吐出用交流電圧を印加する際に、本来対向電極
５ａ、５ｂ間のみに流すべき電流が制御電極１５を介し
て共通アース１８に一部流出し、その結果、沸騰開始時
間Ｔ１が増大するなどの不具合が生じるためである。ま
た、本実施の形態による制御回路部１５ａは整流器１６
と可変抵抗器１７とから構成されるため、特に制御電極
１５用の電源や駆動制御部を用いる必要はなく、構成が
極めて簡単でかつ安価であるという特徴を有する。ま
た、本実施の形態では制御電極１５をインクタンク６内
に配置したが、制御電極１５を対向電極５ａ、５ｂと同
一の基板上に配置しても同様の効果が得られる。

【００５０】以上のように本実施の形態によれば、導電
性インク１中に設けた制御電極１５に整流器１６を介し
て接続されると共に共通アース１８に接続された可変抵
抗器１７の抵抗値を変化させることにより簡便かつ安価
な構成でインク電位Ｖ１の制御が可能となり、これによ
って通電電流Ｉａｂ（図３（ｃ））の波形を制御できる
のである。このインク電位Ｖ１と通電電流Ｉａｂの波形
との関係は不明確ではあるが、対向電極５ａ、５ｂと導
電性インク１との界面に生じる表面吸着層もしくは電気
二重層により電極表面が容量成分を有し、ここにおける
電荷の蓄積量もしくは電圧損失量が通電電流Ｉａｂの波
形に影響を与えているため、インク電位Ｖ１の制御によ
り通電電流Ｉａｂの波形が可変できるのではないかと考
える。また、制御電極１５に印加する制御電圧は対向電
極５ａ、５ｂおよびインクタンク６の形状や材質等によ
り最適値を異にするため、一概に規定できない。しか
し、一定のインク吐出装置であれば、制御電極１５と可
変抵抗器１７とを有する本実施の形態において可変抵抗
器１７を適正な値に設定することによってインク電位Ｖ
１の制御に基づく安定した通電電流Ｉａｂの波形が得ら
れ、沸騰開始時間Ｔ１を所定の範囲内に制御することが
できるのである。

【００５１】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態によるインクジェットプリンタのインク吐出装置の構
成は図１と同様の構成であり、第１の実施の形態とは制
御回路部１５ａの構成が異なる。

【００５２】図６は、本発明の第２の実施の形態による
インクジェットプリンタの制御回路部１５ａを示す回路
図である。図６において、整流器１９は例えばダイオー
ドで１方向の電流のみを通し、共通アース２１に接続さ
れた制御電圧印加用電源（制御手段）２０は制御電極１
５の電位すなわち導電性インク１の電位を制御する。制
御回路部１５ａは、導電性インク１と接する制御電極１
５に接続され、制御電極１５に整流器１９を介して接続
された制御電圧印加用電源２０の電圧値を変化させるこ
とにより導電性インク１の電位制御を行い、一対の対向
電極５ａ、５ｂ間で安定した通電状態を形成し、安定し
た沸騰気泡１２の発生を維持する。電極駆動装置１０に
より対向電極５ａ、５ｂを共通アース２１に接地した時
の導電性インク１と共通アース２１との間の電位差をイ
ンク電位と呼び、このインク電位を制御電極１５と共通
アース２１との間の電位差（共通アース２１に対する制
御電極１５の電位）で定義する。この場合、制御電極１
５と各々の対向電極５ａ、５ｂとは共に導電性インク１
と接しており、これらを同時に共通アース２１へ接続し
たときには制御電極１５と対向電極５ａ、５ｂとの間に
電位差は発生しないと考えられるが、実際には通電を行
った後の対向電極５ａ、５ｂと制御電極１５との間には
電位差が発生する。この理由は、通電により対向電極５
ａ、５ｂの表面には酸化等による高抵抗の変質層が生じ
ており、この高抵抗層および高抵抗層と導電性インク１
との界面に発生する電気二重層が電位差を生じていると
考えられる。

【００５３】以上のような構成・機能を有するインク吐
出装置について、その動作を説明する。このインク吐出
装置において、導電性インク１に制御電極１５を挿入
し、整流器１９を介して制御電圧印加用電源２０からの
直流電圧による制御電圧を印加する。制御電圧の印加に
関しては交流電圧を用いてもよい。また、制御電極１５
の材料は金線を用いた。制御電極１５の材料について
は、印加する電圧つまり導電性インク１と制御電極１５
との電位差において導電性インク１に溶解しない導電性
材料すなわちカーボン、白金からなる不溶性の電極が望
ましいが、上記電位差において、表面に強固な酸化膜を
形成する金属材料であるチタン、タンタル等の耐食性の
高い金属も用いられる。この状態において電極駆動装置
１０により対向電極５ａ、５ｂのそれぞれに位相が１８
０度ずれた高周波のパルス電圧を印加することにより、
対向電極５ａ、５ｂ間に交流電圧を印加する。このとき
対向電極５ａ、５ｂ間に流れる電流波形を図３（ｃ）に
示し、制御電極１５で観察される導電性インク１の電位
波形を図３（ｄ）に示す。一対の対向電極５ａ、５ｂの
駆動条件は、交流の電極駆動電圧周波数が３ＭＨｚ、電
極駆動周期Ｔが２００μ秒（５ｋＨｚ）、印加時間が１
対の対向電極５ａ、５ｂについて４０μ秒とし、印加時
間以外すなわち待機時間中は高抵抗状態とし、対向電極
５ａ、５ｂ間に交流電圧を印加する直前の数μ秒のあい
だ対向電極５ａ、５ｂを導体部（接続手段）１１を介し
て同時に共通アース２１に接続する。

【００５４】まず、対向電極５ａ、５ｂ間に流れる図３
（ｃ）の通電電流Ｉａｂの波形について説明する。図３
（ｃ）の通電電流Ｉａｂの波形は導電性インク１の沸騰
すなわち沸騰気泡１２の発生過程と密接な関係があり、
沸騰開始時間Ｔ１は通電を始めてから気泡の核が発生す
るまでの時間を示しており、図３（ｃ）は温度の上昇に
伴って通電電流Ｉａｂの電流値が増大することを示して
いる。次に、気泡の成長過程は最大気泡形成時間Ｔ２で
表され、気泡の成長と共に通電電流Ｉａｂの電流値が減
少していき、最大気泡になった時点で安定する。安定し
たインク吐出を実現するためには、気泡発生、成長まで
の時間（沸騰開始時間Ｔ１、最大気泡形成時間Ｔ２）お
よび次のインク吐出のためのインク充填時間を考慮する
必要がある。沸騰開始時間Ｔ１は、１０μ秒以下では、
電圧印加時間中に複数回沸騰するため、また、５０μ秒
を越えると印加時間中に必要な沸騰気泡が得られず不吐
出になるため、沸騰開始時間Ｔ１は所定の範囲内に収め
ておく必要がある。

【００５５】次に、図３（ｄ）のインク電位波形につい
て説明する。制御電極１５において観察されるインク電
位は、対向電極５ａ、５ｂが共通アース２１に接続され
ている状態での導電性インク１と共通アース２１との間
の電位差Ｖ１と、電極駆動装置１０により対向電極５
ａ、５ｂ間に交流電圧を印加している状態での導電性イ
ンク１と共通アース間２１との電位差Ｖ２とに大別され
る。このインク電位Ｖ１、Ｖ２、共通的に言い換えれば
インク電位Ｖ１は通電直前の導電性インク１のベース電
位となっており、このインク電位Ｖ１に対して対向電極
５ａ、５ｂ間に電極駆動装置１０より電圧が印加され、
インク電位Ｖ２は、制御電極１５に表れる対向電極５
ａ、５ｂ間の有効電圧を示している。また、インク電位
Ｖ１、Ｖ２は印加電圧、印加周期Ｔによって異なり、さ
らに、対向電極５ａ、５ｂの表面状態および導電性イン
ク１の組成によっても左右されることにより、通電の初
期と通電を繰り返し行ったときとではインク電位Ｖｉは
異なり、沸騰開始時間Ｔ１にもばらつきが生じる。従っ
て、インク電位Ｖｉを制御することにより沸騰開始時間
Ｔ１を制御することが可能になる。

【００５６】本実施の形態における導電性インク１のイ
ンク電位Ｖ１、Ｖ２と沸騰開始時間Ｔ１との関係および
通電を１億回繰り返し行った際の電極溶解量について
（表２）に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】（表２）は制御電極１５を用いない従来例
と制御電極１５に電圧を印加した４つの実施例とを示
す。沸騰開始時間Ｔ１は制御電極１５の電位つまり導電
性インク１の電位を制御していない従来例に対して、実
施例１〜４のように制御電極１５を通してインク電位を
制御した場合では、沸騰時間を短縮できる。また、実施
例１、２においては、寿命軸における沸騰開始時間Ｔ１
の変化幅も小さくすることができる。印加電圧と電極溶
解量の関係については述べると、印加電圧を上げていく
と、対向電極５ａ、５ｂが共通アース２１に接続された
ときのインク電位Ｖ１も上昇し、実施例１〜４に示すよ
うに−２．５Ｖより高い電位において電極溶解が発生し
ている。このインク電位は導電性インク１と電極材料つ
まりＴｉ電極との間で発生する酸素過電圧（導電性イン
ク１と対向電極５ａ、５ｂとの電位差）と密接な関係が
あり、この過電圧より低い電位では溶液中の水素イオン
により電極が還元されてＴｉ電極表面に充分な酸化膜が
得られずに電極が溶解し、この過電圧より高い電位では
Ｔｉ電極表面にＴｉ酸化膜が形成され、電極の溶解を防
止している。但し、この電位が高すぎるとインク電位Ｖ
２も同時に低下してくるため、沸騰開始時間Ｔ１が増大
し不利となる。従って、導電性インク１と対向電極５
ａ、５ｂとの間に発生する活性化分極すなわち水酸基イ
オンの放電における過電圧より僅かに高い電位でインク
電位Ｖ１を制御することにより電極溶解をなくして効率
的な沸騰を維持することができる。

【００５９】以上のように本実施の形態によれば、導電
性インク１中に設けた制御電極１５に整流器１９を介し
て接続されると共に共通アース２１に接続された制御電
圧印加用電源２０の制御電圧Ｖｂ１を変化させることに
より簡便かつ安価な構成でインク電位Ｖ１の制御が可能
となり、これによって通電電流Ｉａｂ（図３（ｃ））の
波形を制御でき、沸騰開始時間Ｔ１を安定化できるので
ある。

【００６０】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態によるインクジェットプリンタのインク吐出装置の構
成は図１と同様の構成であり、第１の実施の形態とは制
御回路部１５ａの構成が異なる。

【００６１】図７は、本発明の第３の実施の形態による
インクジェットプリンタの制御回路部１５ａを示す回路
図である。図２において、第１の整流器２２、第２の整
流器２５は例えばダイオードで１方向の電流のみを通
し、共通アース２４に接続された第１の制御電圧印加用
電源２３、第２の制御電圧印加用電源２６は制御電極１
５の電位すなわち導電性インク１の電位を制御する。制
御回路部１５ａは、導電性インク１と接する制御電極１
５に接続され、制御電極１５に制御電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２
を印加することにより導電性インク１の電位制御を行
い、一対の対向電極５ａ、５ｂ間で安定した通電状態を
形成し、安定した沸騰気泡１２の発生を維持する。制御
電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２は電極駆動装置１０の共通アース２
４に対して定義できる。電極駆動装置１０により対向電
極５ａ、５ｂを共通アース２４に接地した時の導電性イ
ンク１と共通アース２４との間の電位差をインク電位と
呼び、このインク電位を制御電極１５と共通アース２４
との間の電位差（共通アース２４に対する制御電極１５
の電位）で定義する。この場合、制御電極１５と各々の
対向電極５ａ、５ｂとは共に導電性インク１と接してお
り、これらを同時に共通アース２４へ接続したときには
制御電極１５と対向電極５ａ、５ｂとの間に電位差は発
生しないと考えられるが、実際には通電を行った後の対
向電極５ａ、５ｂと制御電極１５との間には電位差が発
生する。この理由は、通電により対向電極５ａ、５ｂの
表面には酸化等による高抵抗の変質層が生じており、こ
の高抵抗層が電位差を生じていると考えられる。

【００６２】以上のような構成・機能を有するインク吐
出装置について、その動作を説明する。このインク吐出
装置において、導電性インク１と接する制御電極１５に
第１の整流器２２を接続し、共通アース２４に対して負
となる第１の制御電圧印加用電源２３から制御電圧Ｖｂ
１を印加しつつ、かつ、制御電極１５に第２の整流器２
５を接続し、共通アース２４に対して正となる第２の制
御電圧印加用電源２６から制御電圧Ｖｂ２を印加する。
ここで制御電圧としては電極駆動装置１０からの直流電
圧を使用した。この状態において、電極駆動装置１０に
より一対の対向電極５ａ、５ｂ間に印加される交流電圧
と対向電極５ａ、５ｂ間の通電電流を図３（ａ）〜
（ｃ）に示し、その際に制御電極１５で観察されるイン
ク電位の変化を図３（ｄ）に示す。一対の対向電極５
ａ、５ｂの駆動条件としては、高周波の電極駆動電圧が
３ＭＨｚ、電極駆動周期Ｔが２００μ秒（５ｋＨｚ）の
連続通電であり、一方の電極に高圧側を印加するときに
は他方の電極は共通アース２４に接地され、このような
印加時間以外には対向電極５ａ、５ｂはいずれも共通ア
ース２４に接続されている。図３（ｃ）の通電電流Ｉａ
ｂの波形はインク沸騰室２での気泡の発生と密接に関係
しており、電流波形上で気泡発生点が通電後の経過時間
すなわち沸騰開始時間Ｔ１（図３（ｄ））で示される。
沸騰開始時間Ｔ１が１０μ秒未満というように短すぎる
と駆動中に複数回の気泡発生を繰り返し、また、５０μ
秒を越えるというように長すぎると電極駆動中に気泡発
生が得られなくなるため、沸騰開始時間Ｔ１は所定の範
囲内に収めておく必要がある。沸騰開始時間Ｔ１を制御
するためには上記のインク電位Ｖ１、Ｖ２の制御を行
い、これにより沸騰開始時間Ｔ１を所定の範囲内に収め
ておけばよい。

【００６３】対向電極５ａ、５ｂにおいては通電回数が
比較的少ない場合と通電回数が増加した場合とでは自ず
と電極表面の状態が変化する。したがって、特定の対向
電極であっても、通電の履歴状態によって実測される通
電電流Ｉａｂの波形は異なっており、沸騰開始時間Ｔ１
はばらつくことになる。この際、観測されるインク電位
Ｖ１、Ｖ２もそれぞれに対応して異なった値を示す。
（表３）は、制御電極１５を用いない比較例１、第１の
制御電圧印加用電源２３から出力される第１の制御電圧
Ｖｂ１＝−３．０Ｖのみを印加した場合の比較例２、お
よび、第１の制御電圧印加用電源２３から出力される第
１の制御電圧Ｖｂ１＝−３．０Ｖと第２の制御電圧印加
用電源２６から出力される第２の制御電圧Ｖｂ２＝９．
０Ｖとを同時に印加した場合の実施例とを示し、比較例
１、２、実施例におけるインク電位Ｖ１、Ｖ２と沸騰開
始時間Ｔ１を示している。

【００６４】

【表３】

【００６５】（表３）から明らかなように、制御電極１
５を用いない比較例１の場合の沸騰開始時間Ｔ１は特定
の対向電極についても９．６μ秒から３１．６μ秒まで
２２μ秒の幅のばらつきが生じるのであるが、実施例で
は１６．２μ秒から１９．２μ秒まで僅か３μ秒の幅の
ばらつきに収まっている。この実験結果は、制御電極１
５を用いたインク電位の制御により対向電極５ａ、５ｂ
における通電電流Ｉａｂの波形すなわち沸騰開始時間Ｔ
１の制御が可能であり、実施例の条件により沸騰開始時
間Ｔ１のばらつきを抑制できることを示している。（表
３）の実施例においては、第１の整流器２２と負の第１
の制御電圧Ｖｂ１とを用いることによって接地時のイン
ク電位Ｖ１が負側へ下がり過ぎないようにし、第２の整
流器２５と正の第２の制御電圧Ｖｂ２とを用いることに
よって通電時のインク電位Ｖ２が高く上がり過ぎないよ
うにしているのである。（表３）の比較例２は比較例１
よりもばらつきが少ないが、実施例よりはばらつきが大
きい。

【００６６】以上のように本実施の形態によれば、制御
電極１５に整流器２２を介して接続されると共に共通ア
ース２４に接続された制御電圧印加用電源２３の制御電
圧Ｖｂ１および制御電極１５に整流器２５を介して接続
されると共に共通アース２４に接続された制御電圧印加
用電源２６の制御電圧Ｖｂ２を変化させることにより簡
便かつ安価な構成でインク電位Ｖ１、Ｖ２の制御が可能
となり、これによって通電電流Ｉａｂ（図３（ｃ））の
波形を制御でき、沸騰開始時間Ｔ１を安定化できるので
ある。このインク電位Ｖ１、Ｖ２と通電電流Ｉａｂの波
形との関係は不明確ではあるが、対向電極５ａ、５ｂ表
面の変質層が容量成分を有し、ここにおける電荷の授受
が通電電流Ｉａｂの波形に影響を与えているため、イン
ク電位Ｖ１、Ｖ２の制御により通電電流Ｉａｂの波形が
可変できるのではないかと考える。また、制御電極１５
に印加する制御電圧は対向電極５ａ、５ｂおよびインク
タンク６の形状や材質等により最適値を異にするため、
一概に規定できない。しかし、一定のインク吐出装置で
あれば、第１の整流器２２と第２の整流器２５とを用い
た本実施の形態において適正な制御電圧を設定すること
によってインク電位Ｖ１、Ｖ２の制御に基づく安定した
通電電流Ｉａｂの波形が得られ、沸騰開始時間Ｔ１を所
定の範囲内に制御することができるのである。

【００６７】（実施の形態４）図８（ａ）、（ｂ）は本
発明の第４の実施の形態によるインクジェットプリンタ
のインク吐出装置およびその変形例を示す一部破断斜視
図であり、図８（ａ）はインク電位制御用の制御電極を
インクタンク内に配置した例を示し、図８（ｂ）はイン
ク電位制御用の制御電極を対向電極と同一の基板上に配
置した例を示す。図８（ａ）、（ｂ）において、導電性
インク２７、インク吐出孔２８、ノズルプレート２９、
対向電極３０ａ、３０ｂ、インク沸騰室３１、共通イン
ク室３２、ガラス基板３３、インク滴３４は図１２と同
様のものなので、説明は省略する。図８（ａ）、（ｂ）
のインクタンク３５は図１のインクタンク６に対応し、
図８（ａ）の制御電極３６、図８（ｂ）の制御電極３７
は図１の制御電極１５に対応する。

【００６８】図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス
基板３３上に複数の対向した電極３０ａ、３０ｂを有
し、その上部にインク吐出孔２８を備えたノズルプレー
ト２９が設けられている。また、ガラス基板３３はイン
クタンク３５に接続されており、インクタンク３５から
連続的に導電性インク２７が供給されるようになってい
る。対向電極３０ａ、３０ｂの各々には電極駆動装置１
０（図１）が接続されており、電極駆動装置１０から各
々の電極３０ａ、３０ｂに交流電圧を印加し、このとき
対向電極３０ａ、３０ｂ間に流れる交流電流によって対
向電極３０ａ、３０ｂ間に気泡を発生させ、そのエネル
ギーでインクを吐出させる構造となっている。本実施の
形態においては、インクタンク２７またはガラス基板３
３上に導電性インク２７と接するように制御電極３６ま
たは３７を設けており、この制御電極３６、３７に制御
電圧を印加することにより、導電性インク２７に接続さ
れた制御電極３６、３７とインクジェットプリンタの共
通アースとの間に生じる電位差を制御し、対向電極３０
ａ、３０ｂ間で安定した気泡の発生を維持できる。

【００６９】制御電極３６、３７の材料については、印
加する電圧すなわち導電性インク２７と制御電極３６、
３７との電位差において導電性インク２７に溶解しない
導電性材料でかつ耐腐食性材料が用いられる。本実施の
形態における制御電極３６、３７の材料の選定について
説明する。制御電極３６、３７の材料として、アルミニ
ウム合金、銅合金、ニッケル合金、スズ鉛合金、金、白
金、ロジウム等の電気配線および接点に用いる材料、鉄
合金、チタン合金、タンタル合金、モリブデン合金等の
耐腐食性材料、またはカーボンからなる不溶性電極材料
が用いられる。これらの材料に対する連続通電による試
験結果によれば、アルミニウム合金、銅合金、ニッケル
合金、スズ鉛合金等は連続通電によって電極が消耗し
た。また、耐腐食性材料の場合、導電性インク２７と制
御電極３６、３７との電位差によって制御電極３６、３
７の表面に酸化膜を形成するため、電極損耗は発生しな
いが、酸化膜が抵抗となって若干エネルギー効率が悪く
なる。不溶性電極材料であるカーボン、金、白金、ロジ
ウム等のように導電性インク２７に対して電気的に貴な
金属においては、良好な結果を示した。従って、導電性
インク２７と接する制御電極３６、３７としては、少な
くとも表面が金、白金、ロジウム、チタン、タンタルも
しくはカーボンからなる電極を用いることで、電極を溶
解することなく安定して導電性インク２７の電位を制御
することができる。

【００７０】以上のように本実施の形態によれば、イン
クタンク２７またはガラス基板３３上に導電性インク２
７と接するように制御電極３６または３７を設け、この
制御電極３６、３７に制御電圧を印加することにより、
導電性インク２７に接続された制御電極３６、３７とイ
ンクジェットプリンタの共通アースとの間に生じる電位
差を制御し、対向電極３０ａ、３０ｂ間で安定した気泡
の発生を維持できる。また、少なくとも表面が金、白
金、ロジウム、チタン、タンタルもしくはカーボンから
なる制御電極３６、３７を用いるようにしたので、電極
を溶解することなく安定して導電性インク２７の電位を
制御することができる。

【００７１】（実施の形態５）本発明の第５の実施の形
態によるインクジェットプリンタの制御回路部は図２に
示す制御回路部１５ａと殆ど同じ構成であり、異なる点
は可変抵抗器１７を固定抵抗器１７ａ（図示せず）とし
た点である。本実施の形態の特徴は後述する電極駆動装
置１０の動作形態にある。

【００７２】第１の実施の形態でも述べたように、対向
電極５ａ、５ｂを共通アース１８に接地したときの導電
性インク１と共通アース１８との間の電位差をインク電
位と呼び、これを制御電極１５と共通アース１８との間
の電位差で定義する。この場合、制御電極１５と各々の
対向電極５ａ、５ｂとは共に導電性インク１と接してお
り、これらを同時に共通アース１８へ接続したときには
制御電極１５と対向電極５ａ、５ｂとの間に電位差は発
生しないと考えられるが、実際には通電を行った後の対
向電極５ａ、５ｂと制御電極１５との間には電位差が発
生する。この理由は、通電により対向電極５ａ、５ｂの
表面には酸化等による高抵抗の変質層が生じており、こ
の変質層と導電性インク１との界面に電気二重層等の容
量成分が発生し、通電によりこの容量成分に電荷が蓄積
されるためと考えられる。また、インク電位や沸騰開始
時間Ｔ１は印字周期Ｔ（図３参照）により変化する。こ
れは通電により対向電極５ａ、５ｂの表面に蓄積される
電荷量は単位時間あたりの通電回数に依存するためであ
り、印字周期Ｔが短いほど蓄積される電荷量は大きくな
り、インク電位は下がり、沸騰開始時間Ｔ１は増大す
る。

【００７３】以上のように構成されたインクジェットプ
リンタのインク吐出装置について、その動作を説明す
る。本構成において、吐出用の通電を行う通電時間以外
の期間、電極駆動装置１０によって対向電極５ａ、５ｂ
を接地させる時間を印字周期Ｔに応じて変えることによ
って、導電性インク１の電位制御を行い、一対の対向電
極５ａ、５ｂ間で印字周期Ｔに依らず安定した通電状態
を形成し、安定した沸騰気泡１２の発生を維持できる。
通電のタイミングを図１０を用いて説明する。図１０に
おいて、パルス電圧印加時間Ｔｏｎは一対の対向電極５
ａ、５ｂにパルス電圧を印加する時間を示しており、こ
の時間インク吐出のために交流電圧を印加する。接地時
間Ｔｄはパルス電圧印加直前に一対の対向電極５ａ、５
ｂを初期化するために電極駆動装置１０の共通アース１
８に対向電極５ａ、５ｂが接続される時間を示す。接地
時間Ｔｄとパルス電圧印加時間Ｔｏｎ以外の期間は対向
電極５ａ、５ｂは高抵抗状態にする。このような対向電
極駆動方式において、接地時間Ｔｄの時間を印字周期Ｔ
に応じて変化させることにより、印字周期Ｔに依らず一
定のインク電位および沸騰開始時間Ｔ１を得ることが可
能となる。印字周期Ｔによる接地時間Ｔｄは最大でも印
字周期Ｔからパルス電圧印加時間Ｔｏｎを差し引いた時
間であり、印字の間隔が短くなればなるほど最大値に近
づいていく。なお、接地時間Ｔｄの制御はドライバ（制
御手段）１０ａ、１０ｂにより行われる。

【００７４】本実施の形態では、対向電極５ａ、５ｂと
して厚さ２μｍ、幅３０μｍ、対向距離４μｍのＴｉ電
極を用い、導電性インク１は比抵抗が２０Ω・ｃｍ（３
ＭＨｚ時）となるように調整したものを用いた。複数の
対向電極５ａ、５ｂの接地は全てを等しい時間とタイミ
ングで接地した。また、制御電極１５は金電極を用いて
インクタンク６内に配置した。さらに、複数の対向電極
５ａ、５ｂは５６個の同一なものより構成した。

【００７５】（表４）は、制御電極１５を用いない比較
例におけるインク電位および沸騰開始時間Ｔ１と、制御
電極１５を設けて対向電極５ａ、５ｂの接地時間Ｔｄを
最適値に設定した実施例におけるインク電位および沸騰
開始時間Ｔ１とを比較したものである。

【００７６】

【表４】

【００７７】（表４）における沸騰開始時間Ｔ１の値は
５６個の対向電極５ａ、５ｂにおける値の平均値であ
る。（表４）から明らかなように、制御電極１５を用い
ない比較例の場合の沸騰開始時間Ｔ１は印字周期Ｔによ
って１８．０μ秒から３５．０μ秒まで１７μ秒の幅の
ばらつきを生じているが、制御電極１５を設けかつ接地
時間Ｔｄを最適値に設定した場合の実施例ではこれが２
４．２μ秒から２６．７μ秒まで僅か２．５μ秒の幅の
ばらつきに収まっている。この実験結果は、印字周期Ｔ
に応じた接地時間の最適設定によってインク電位の制御
が可能となり、同時にインクの安定吐出にとって重要な
沸騰開始時間Ｔ１の制御が可能となり、沸騰開始時間Ｔ
１の印字周期Ｔによるばらつきを抑制できることを示し
ている。実施例においては、対向電極５ａ、５ｂの接地
時間を印字周期Ｔに応じて最適化することにより、通電
中に対向電極５ａ、５ｂの表面に蓄積された電荷の放電
の程度を印字周期Ｔに依らず一定にし、インク電位を制
御し、印字周期Ｔに応じて発生する沸騰開始時間Ｔ１の
差を低減している。

【００７８】本実施の形態において整流器１６と固定抵
抗器１７ａを介して接地する制御電極１５を用いる理由
は、制御電極１５を用いずに対向電極５ａ、５ｂの接地
時間を変えても、インク電位、沸騰開始時間Ｔ１は変化
しないからである。これは、対向電極５ａ、５ｂの表面
に蓄積した電荷を放電する場合、導電性インク１側に電
流が流れる電気経路がなければ導電性インク１側から対
向電極５ａ、５ｂに電流が流れないためと考えられる。

【００７９】なお、本実施の形態では、制御電極１５を
インクタンク６内に配置するとしたが、制御電極１５を
対向電極５ａ、５ｂと同一の基板上に配置しても同様の
効果を奏することができる。また、接地期間Ｔｄで対向
電極５ａ、５ｂを接地したが、接地期間Ｔｄで対向電極
５ａ、５ｂを共通アース１８に対して負電位に接続する
構成でも同様の効果が得られる。また、制御電極１５を
整流器１６および固定抵抗器１７ａを介して接地した
が、整流器１６を介して又は整流器１６と固定抵抗器１
７ａを介して共通アース１８に対する直流もしくは交流
の制御電圧を制御電極１５に印加する構成でも同様の効
果が得られる。

【００８０】以上のように本実施の形態によれば、電極
駆動装置１０が接地時間Ｔｄの値を印字周期Ｔに応じて
変化させるようにしたので、印字周期Ｔに依らず一定の
インク電位および沸騰開始時間Ｔ１を得ることが可能と
なる。

【００８１】（実施の形態６）図９は、本発明の第６の
実施の形態によるインクジェットプリンタのインク吐出
装置の構成を示す概略断面図である。図９において、導
電性インク１、インク沸騰室２、インク吐出孔３、ノズ
ルプレート４、対向電極５ａ、５ｂ、インクタンク６、
ガラス基板７、共通インク室８、インク流路９、電極駆
動装置１０、ドライバ１０ａ、１０ｂ、導体部１１、沸
騰気泡１２、インク滴１３、記録媒体１４、制御電極１
５は図１と同様のものなので、説明は省略する。整流器
３８は例えばダイオードであり、１方向の電流のみを通
し、電圧制御回路３９は制御電極１５に所定電圧を印加
する。整流器３８および電圧制御回路３９は制御回路部
を構成する。

【００８２】以上のような構成のインク吐出装置につい
て説明する前に、図６の制御回路部１５ａとの比較、イ
ンク電位等について説明する。本実施の形態によるイン
ク吐出装置においては、図６に示すように、導電性イン
ク１と接する制御電極１５が設けられており、制御電極
１５は整流器１９を介して制御電圧印加用電源２０に接
続されている。制御電圧印加用電源２０は所定の制御電
圧を所定のタイミングおよび所定の時間、制御電極１５
に印加する機能を有している。このような制御された電
圧が制御電極１５を介して通電中の導電性インク１に印
加されると、上記制御電圧と通電時電極駆動電圧とに準
じた電位で通電中の導電性インク１の電位を或る一定レ
ベルに制御することが可能となる。このようにして動作
中の導電性インク１のインク電位が安定することにな
り、一対の対向電極５ａ、５ｂ間では安定した通電状態
を形成し、安定した沸騰気泡１２の発生を維持できるよ
うになる。

【００８３】ところで、従来のインクジェットプリンタ
のインク吐出装置における大きな特徴としては、非動作
時の導電性インク１の電位が共通アースに対して負の状
態であること、かつ、駆動周波数つまり印字周期により
通電直前の上記インク電位の絶対値が変化することであ
る。このことは、駆動周波数によって非動作時間の長さ
が異なるため非動作時間内の放電による電位変化がある
ことを示している。また、このことは、非動作時のイン
ク電位つまり通電直前のインク電位が変化することによ
って沸騰開始時間がばらつくことを示しており、このこ
とは実験的にも明らかである。導電性インク１の電位が
負の状態になるメカニズムは、一対の対向電極５ａ、５
ｂ間を流れるそれぞれの双方向の電流成分が一致してい
ないことに起因するものであると推定される。この推定
から、通電直前の導電性インク１のインク電位が負の条
件下で電極駆動電圧が印加されると、導電性インク１中
の負の電荷は通電直後、一対の対向電極５ａ、５ｂに移
動しようとして電位障壁を形成し、電流の流れが抑制さ
れる。したがって、この負の電荷の移動すなわち一対の
対向電極５ａ、５ｂ間に流れる電流が抑制され、沸騰開
始時間が増大することになる。本実施の形態は、通電後
に生じる電位障壁に対して、通電中の導電性インク１に
外部から強制的に所定電圧を印加することによりその電
位障壁を一定レベルに押さえ込むか、または、その電位
障壁をなくすことで、通電中のインク電位を或る一定レ
ベルに制御するものである。これにより、駆動周波数の
変化による沸騰開始時間の変化を制御することが可能で
ある。

【００８４】次に、図９に示すインク吐出装置につい
て、その動作を説明する。図９のインク吐出装置は、導
電性インク１と接する制御電極１５に整流器３８のカソ
ードを接続し、そのアノードを電圧制御回路３９に接続
している。整流器３８は電荷の移動方向を制限するもの
である。電圧制御回路３９は、制御電極１５に所定電圧
を印加する機能と、その所定電圧を所定タイミングと所
定時間とで印加する機能を有する。

【００８５】次に、図９のインク吐出装置の電圧制御回
路３９において、上記所定電圧、所定タイミング、所定
時間を得る動作について説明する。まず所定電圧を得る
には、或る一定基準電圧を可変抵抗器で分圧し、そのと
きの電圧を制御電圧とするようにした。このとき、上記
一定基準電圧として電極駆動装置１０から出力される電
極駆動電圧を流用しても良い。所定タイミング、所定時
間を得るには、電極駆動装置１０の駆動許可信号Ｈｚ
ａ、Ｈｚｂをそのまま流用して所定タイミングを作り、
その所定タイミングから可変の所定時間を作る。図９の
電圧制御回路３９の動作を上述したようなものとするこ
とで従来の電極駆動装置１０を流用できるため、特に新
しい機能を付加する必要がなくなる。これにより、導電
性インク１には制御電極１５を介して所定タイミングと
所定時間とで制御電圧を印加することができるようにな
る。制御電圧を印加する所定タイミングと所定時間とは
通電を行う時に同時に決定されるものである。

【００８６】ここで、図３（ａ）、（ｂ）は電極駆動装
置１０のドライバ１０ａ、１０ｂに印加されるパルス信
号ＰＬＳａ、ＰＬＳｂ、言い換えれば、電極駆動装置１
０により一対の対向電極５ａ、５ｂ間に印加される交流
電圧を示し、図３（ｃ）は対向電極５ａ、５ｂ間の通電
電流Ｉａｂの波形を示し、図３（ｄ）は制御電極１５で
観測されるインク電位Ｖｉの変化を示す。一対の対向電
極５ａ、５ｂの駆動条件としては、交流の電極駆動電圧
の周波数が３ＭＨｚ、電極駆動電圧の周期Ｔが２００μ
秒の連続通電であり、一方の電極に「Ｈ」レベルを印加
するときには他方の電極は共通アースに接地され、この
ような交流の電極駆動電圧の印加時以外には対向電極５
ａ、５ｂはいずれも高抵抗状態になっている。図３
（ｃ）の通電電流Ｉａｂの波形はインク沸騰室２内での
気泡の発生と密接に関係しており、通電電流Ｉａｂの波
形上で気泡発生時点が通電後の経過時間つまり沸騰開始
時間Ｔ１で示される。沸騰開始時間Ｔ１が１０μ秒未満
のように短すぎると電極駆動中に複数回の気泡発生を繰
り返し、また、５０μ秒を越えるくらいに長すぎると電
極駆動中に気泡発生が得られなくなるため、沸騰開始時
間Ｔ１を所定の範囲内に収めておく必要がある。例えば
インクジェットプリンタでモノクロ印字およびカラー印
字を行う場合、通常、その電極駆動周期Ｔつまり印字周
波数は一定ではなく、ある一定の電極駆動周波数の領域
内で印字が行われる。しかし、従来の場合は、沸騰開始
時間Ｔ１がその電極駆動周期Ｔに大きく依存するために
問題となっていた。

【００８７】本実施の形態によるインク吐出装置におい
て、電極駆動周波数ｆを変化させたときのインク電位Ｖ
２と沸騰開始時間Ｔ１との関係を（表５）に示す。

【００８８】

【表５】

【００８９】（表５）から明らかなように、制御電極１
５を用いない比較例においては導電性インク１のインク
電位Ｖ２は９．４Ｖから１２．９Ｖというように３．５
Ｖも変動しているのに対し、分圧可変抵抗器の抵抗値を
最適値に設定した場合の実施例においてはインク電位Ｖ
２は電極駆動周波数ｆの全域に亘って１２．４Ｖから１
２．８Ｖと安定している。このように実施例では通電中
のインク電位をほぼ一定に制御することが可能である。
また、（表５）から明らかなように、制御電極１５を用
いない比較例の沸騰開始時間Ｔ１では特定の対向電極一
つに関して見ても２０．０μ秒から３６．０μ秒まで１
６μ秒の幅のばらつきが生じているが、実施例ではこれ
が２０．０μ秒から２５．０μ秒まで僅かに５μ秒の幅
のばらつきに収まっている。この実験結果は、制御電極
を用いたインク電位Ｖ２の制御により対向電極５ａ、５
ｂにおける通電電流Ｉａｂの波形すなわち沸騰開始時間
Ｔ１の制御が可能であり、沸騰開始時間Ｔ１のばらつき
を抑制できることを示している。（表５）に示すインク
電位Ｖ２は、印加電圧、導電性インク１の組成、対向電
極５ａ、５ｂの表面状態、インクタンク６の構成部材な
どの周辺の状態によって決定されるものであり、一概に
規定することはできない。しかし、本実施の形態によれ
ば、電極駆動周波数ｆに依らずインク電位Ｖ２を或る一
定値に制御できることにより沸騰開始時間Ｔ１のばらつ
きを抑制できる。

【００９０】以上のように本実施の形態によれば、或る
一定基準電圧を可変抵抗器で分圧して所定電圧の制御電
圧を生成し、電極駆動装置１０の駆動許可信号Ｈｚａ、
Ｈｚｂをそのまま流用して所定タイミング、所定時間を
生成するようにしたので、分圧可変抵抗器（（表５）の
制御用可変抵抗器）を最適値に設定することにより、イ
ンク電位を或る一定値に制御できることにより沸騰開始
時間Ｔ１のばらつきを抑制できる。しかも、制御電極１
５に印加する制御電圧は電極駆動装置１０から流用する
ようにしたので簡単な構成で上記効果を得ることができ
る。

【００９１】

【発明の効果】以上のように本発明のインクジェットプ
リンタによれば、導電性インクの電位を制御して沸騰開
始時間を制御することができるという有利な効果が得ら
れる。また、制御電極の印加電圧を制御することにより
導電性インクたとえばインクタンク内又は共通インク室
の導電性インクの電位を制御することができるという有
利な効果が得られる。さらに、制御電極への電圧印加が
対向電極と同一の基板上でなされるので、制御電極の電
圧印加が容易化されるという有利な効果が得られる。さ
らに、制御電極が、少なくとも表面が金、白金、ロジウ
ム、チタン、タンタル又はカーボンから成る電極である
ことにより、制御電極が溶解されることもなく安定して
導電性インクの電位が制御されるという有利な効果が得
られる。さらに、可変抵抗器の抵抗値を変えることによ
り制御電極の印加電圧つまり導電性インクの電位を制御
することができ、簡単な回路構成で導電性インクの電位
を制御できるという有利な効果が得られる。さらに、直
流もしくは交流の制御電圧値を変えることにより制御電
極の印加電圧つまり導電性インクの電位を制御すること
ができ、より正確に導電性インクの電位を制御すること
ができるという有利な効果が得られる。負又は正となる
制御電圧値を変えることにより制御電極の印加電圧つま
り導電性インクの電位を制御することができ、さらに精
細に導電性インクの電位を制御できるという有利な効果
が得られる。さらに、導電性インクと制御電極との間に
発生する酸素過電圧よりも僅かに高い電位に導電性イン
ク電位を制御することにより、制御電極の溶解を防止で
きるという有利な効果が得られる。さらに、導電性イン
ク吐出のために対向電極間に通電を行う通電期間とは別
の期間において対向電極を負電位に接続することによ
り、制御電極印加電圧値の変動つまり沸騰開始時間の変
動を抑制できるという有利な効果が得られる。さらに、
導電性インク吐出のために対向電極間に通電を行う通電
期間とは別の期間において対向電極を共通アースまたは
負電位に接続すると共に、接続のタイミングおよび時間
を制御することにより、制御電極印加電圧値の変動つま
り沸騰開始時間の変動を更に抑制できるという有利な効
果が得られる。さらに、導電性インク吐出のために対向
電極間に通電を行う通電期間とは別の期間において対向
電極を共通アースまたは負電位に接続すると共に、接続
のタイミングおよび時間を印字周期に応じて変えること
により、印字周期の変動に伴う制御電極印加電圧値の変
動つまり沸騰開始時間の変動を抑制できるという有利な
効果が得られる。さらに、電極駆動装置の出力の一部た
とえば出力電圧の一部を利用して制御電極に印加する制
御電圧を発生することにより、制御電極に電圧を印加す
るための電源を簡易化することができるという有利な効
果が得られる。さらに、電極駆動装置内の信号および出
力電圧を利用して制御電極に印加する制御電圧を発生す
ることにより、制御電極に電圧を印加するための電源を
更に簡易化することができるという有利な効果が得られ
る。さらに、電極駆動装置内の信号および出力電圧を利
用して制御電極に印加する制御電圧を発生すると共に印
加する制御電圧の印加時間を制御することにより、制御
電極に電圧を印加するための電源を更に簡易化できると
共に精細な制御が可能になるという有利な効果が得られ
る。さらに、電極駆動装置内の信号および出力電圧を利
用して制御電極に印加する制御電圧を発生すると共に印
加する制御電圧の印加時間を印加周期に応じて変える電
圧制御回路とを有することにより、制御電極に電圧を印
加するための電源を更に簡易化できると共に更に精細な
制御が可能になるという有利な効果が得られる。電圧制
御回路が電極駆動装置の出力電圧をそのまま制御電極に
印加することにより、制御電圧を発生する電源を更に一
層、簡易化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施の形態に共通するインクジェッ
トプリンタのインク吐出装置を示す概略断面図

【図２】本発明の一実施の形態によるインクジェットプ
リンタの制御回路部を示す回路図

【図３】要部の信号波形を示すタイミング図

【図４】インク電位と可変抵抗器の抵抗値との関係を示
すグラフ図

【図５】沸騰開始時間と可変抵抗器の抵抗値との関係を
示すグラフ図

【図６】本発明の第２の実施の形態によるインクジェッ
トプリンタの制御回路部を示す回路図

【図７】本発明の第３の実施の形態によるインクジェッ
トプリンタの制御回路部を示す回路図

【図８】（ａ）本発明の第４の実施の形態によるインク
ジェットプリンタのインク吐出装置を示す一部破断斜視
図（ｂ）本発明の第４の実施の形態によるインクジェット
プリンタのインク吐出装置の変形例を示す一部破断斜視
図

【図９】本発明の第６の実施の形態によるインクジェッ
トプリンタのインク吐出装置の構成を示す概略断面図

【図１０】（ａ）ドライバの制御端子に印加される駆動
許可信号を示すタイミング図（ｂ）ドライバの制御端子に印加される駆動許可信号を
示すタイミング図（ｃ）ドライバに入力されるパルス信号を示すタイミン
グ図（ｄ）ドライバに入力されるパルス信号を示すタイミン
グ図（ｅ）対向電極間を流れる交流電流を示すタイミング図

【図１１】通電インクジェット方式のインクジェットプ
リンタのインク吐出装置を示す断面図

【図１２】通電インクジェット方式のインクジェットプ
リンタのインク吐出装置を示す部分破断図

【図１３】（ａ）交流電流Ｉａｂの値を算出するための
ヘッド等価回路を示す回路図（ｂ）交流電流Ｉａｂの値を算出するためのヘッド等価
回路を示す回路図（ｃ）交流電流Ｉａｂの値を算出するためのヘッド等価
回路を示す回路図

【図１４】（ａ）交流電流Ｉａｂの値を算出するための
ヘッド等価回路を示す回路図（ｂ）交流電流Ｉａｂの値を算出するためのヘッド等価
回路を示す回路図

【符号の説明】

１、２７導電性インク２、３１インク沸騰室３、２８インク吐出孔４、２９ノズルプレート５ａ、５ｂ、３０ａ、３０ｂ対向電極６、３５インクタンク７、３３ガラス基板８、３２共通インク室９インク流路１０電極駆動装置１０ａ、１０ｂドライバ（制御手段）１１導体部（接続手段）１２沸騰気泡１３、３４インク滴１４記録媒体１５、３６、３７制御電極１５ａ制御回路部１６、１９、３８整流器１７可変抵抗器１８、２１、２４共通アース２０制御電圧印加用電源（制御手段）２２整流器（第１の整流器）２３制御電圧印加用電源（第１の制御電圧印加用電
源）２５整流器（第２の整流器）２６制御電圧印加用電源（第２の制御電圧印加用電
源）２７導電性インク３９電圧制御回路

フロントページの続き (72)発明者藤島猛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の対向電極と、前記対向電極を介して
導電性インクに交流電圧を通電して気泡を発生させるイ
ンク沸騰室と、前記対向電極に対応し、前記気泡により
前記導電性インクを吐出するインク吐出孔と、前記対向
電極にパルス電圧を通電する電極駆動装置と、前記電極
駆動装置の共通アースに対する前記導電性インクの電位
を制御する電位制御手段とを有するインクジェットプリ
ンタ。
【請求項２】前記電位制御手段が、導電性インクと電気
的に接する制御電極と、前記制御電極で観測される導電
性インクの電位を制御する制御回路部とを有する請求項
１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】前記制御電極がインクタンク内又は共通イ
ンク室に配置されている請求項２記載のインクジェット
プリンタ。
【請求項４】前記制御電極が前記対向電極と同一の基板
上に配設されている請求項２記載のインクジェットプリ
ンタ。
【請求項５】前記制御電極が、少なくとも表面が金、白
金、ロジウム、チタン、タンタル又はカーボンから成る
電極である請求項２、３又は４記載のインクジェットプ
リンタ。
【請求項６】前記制御回路部が、前記制御電極から導電
性インクの方向へのみ電流を流す整流器と、前記整流器
と前記電極駆動装置の共通アースとの間に配設された可
変抵抗器とを有する請求項２記載のインクジェットプリ
ンタ。
【請求項７】前記制御回路部が、前記制御電極から導電
性インクの方向へのみ電流を流す整流器と、前記電極駆
動装置の共通アースに対して直流もしくは交流の制御電
圧を発生して前記制御電圧を前記整流器を介して前記制
御電極に印加する制御電圧印加用電源とを有する請求項
２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】前記制御回路部が、前記制御電極から導電
性インクの方向へのみ電流を流す第１整流器と、導電性
インクから前記制御電極の方向へのみ電流を流す第２整
流器と、前記電極駆動装置の共通アースに対して負とな
る制御電圧を発生して前記負となる制御電圧を前記第１
整流器を介して前記制御電極に印加する第１制御電圧印
加用電源と、前記電極駆動装置の共通アースに対して正
となる制御電圧を発生して前記正となる制御電圧を前記
第２整流器を介して前記制御電極に印加する第２制御電
圧印加用電源とを有する請求項２記載のインクジェット
プリンタ。
【請求項９】前記制御回路部が、導電性インクと前記制
御電極との間に発生する酸素過電圧よりも僅かに高い電
位に導電性インク電位を制御する制御手段を有する請求
項２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】前記電極駆動装置が、導電性インク吐出
のために前記対向電極間に通電を行う通電期間とは別の
期間において前記対向電極を負電位に接続する接続手段
を有する請求項１又は２記載のインクジェットプリン
タ。
【請求項１１】前記電極駆動装置が、導電性インク吐出
のために前記対向電極間に通電を行う通電期間とは別の
期間において前記対向電極を共通アースまたは負電位に
接続すると共に、前記接続のタイミングおよび時間を制
御する制御手段を有する請求項１又は２記載のインクジ
ェットプリンタ。
【請求項１２】前記電極駆動装置が、導電性インク吐出
のために前記対向電極間に通電を行う通電期間とは別の
期間において前記対向電極を共通アースまたは負電位に
接続すると共に、前記接続のタイミングおよび時間を印
字周期に応じて変える制御手段を有する請求項１又は２
記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１３】前記制御回路部が、前記制御電極から導
電性インクの方向へのみ電流を流す整流器と、前記電極
駆動装置の出力を利用する電圧制御回路とを有する請求
項２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１４】前記制御回路部が、前記制御電極から導
電性インクの方向へのみ電流を流す整流器と、前記電極
駆動装置の信号および出力電圧を利用して前記制御電極
に印加する制御電圧を発生する電圧制御回路とを有する
請求項２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１５】前記制御回路部が、前記制御電極から導
電性インクの方向へのみ電流を流す整流器と、前記電極
駆動装置の信号および出力電圧を利用して前記制御電極
に印加する制御電圧を発生すると共に前記印加する制御
電圧の印加時間を制御する電圧制御回路とを有する請求
項２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１６】前記制御回路部が、前記制御電極から導
電性インクの方向へのみ電流を流す整流器と、前記電極
駆動装置内の信号および出力電圧を利用して前記制御電
極に印加する制御電圧を発生すると共に前記印加する制
御電圧の印加時間を印加周期に応じて変える電圧制御回
路とを有する請求項２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１７】前記電圧制御回路が前記電極駆動装置の
出力電圧をそのまま前記制御電極に印加する請求項１
３、１４、１５又は１６記載のインクジェットプリン
タ。