JPH10805A - 静電式インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電界中でインク中の帯電したトナーを吐出
させる静電式インクジェット記録装置について、全スペ
ーシングエリアについて吐出性能を等しくし、記録品質
を向上させる。 【解決手段】 記録ヘッド１の吐出電極３並びの両端に
記録媒体５までの記録ギャップを測定する記録ギャップ
測定手段７をそれぞれ設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナーを記録媒体
に付着させ記録を行う記録装置に関し、特に静電式イン
クジェット記録方式を利用した記録装置の記録ギャップ
の制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からあるインクジェット記録装置に
おいても記録ギャップを一定に保つことは重要であり、
その手段としては大きく分けて２通りある。１つは機械
構造により補正する手段で、もう一つは電気信号により
補正する手段である。例えば機械構造により補正する例
として特開昭６１−２８０９４１号公報に記載されたも
のがある。これは記録へッドと同一部材上の近傍に構成
した静電吸着板に記録紙を吸着させたままスペーシング
して記録を行うもので、これにより、給紙された記録用
紙とヘッドのギャップが如何様であっても、記録部にお
ける記録ヘッドと記録用紙のギャップは相対的に一定に
保たれるというものである。また電気信号による補正手
段例としては特開平４−１１０１７０号公報に記載され
たものがある。これはメッシュシートと記録紙を、イン
ク供給部材で圧接した状態で導電性インクと電極との間
に電圧を加えて電界を発生させ、インクに静電力を加え
たときのみ、メッシュ穴にインクが侵入し、記録紙にイ
ンクを付着させる方式において、吐出部と制御部間の記
録ギャップを検知して印加電圧を制御することで記録品
質を一定に保つものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、静電式イン
クジェット記録方式では、静電界中において帯電したト
ナー粒子が絶縁性溶媒中に分布した状態で、吐出電極に
帯電したトナーと同極性のパルス状の高電圧を印加する
ことによって、吐出部より一定距離離れた対向電極方向
に向かってトナーを飛翔させる。つまり吐出は吐出電極
と対向電極間の電界強度がある閾値を越えたときに起こ
る。また吐出電極部−対向電極間の電界強度は、概略以
下の式〈ｌ）で表される。 Ｅ＝△Ｖ／ｄ …（ｌ） ただし、Ｅ：吐出電極−対向電極間電界 △Ｖ：吐出電極−対向電極間電位差 ｄ：吐出電極−対向電極間距離 これは、静電式インクジェット記録方式において、記録
ギャップの変化が吐出特性に影響をおよぼすことを意味
する。例えば吐出電極並びにおいて右端の吐出電極が左
端の吐出電極よりも対向電極に近い時には、右端のドッ
トは左端のドットより大きくなるか、または右端では正
常に吐出していても左端では吐出しなくなるといった事
が起こる。バブルジェット方式やピエゾ方式等の従来の
インクジェット方式でも、このような場合には液滴の着
滴位置ズレ等が起こりはするものの、各吐出部の吐出特
性自体は記録ギャップによって変化することはない。つ
まり静電式インクジェット記録方式では、記録ギャップ
は吐出特性にとっても重要なパラメータとなるため、従
来のインクジェット方式以上に精密に制御する必要があ
る。従来からある技術である例えば特開昭６１−２８０
９４１号公報に記載のものや特開平４−１１０１７０号
公報に記載のものでは、記録ギャップを固定または検知
してはいるものの、検知の精度は低く、検知位置での検
知手段部における記録ギャップは一定であっても、シリ
アルプリンタのスペーシングエリア内における各吐出電
極の記録ギャップは必ずしも一定ではない。

【０００４】従って、本発明の目的は、各吐出電極と記
録媒体間の記録ギャップを全スペーシングエリア内につ
いて把握することにより、記録品質を全スペーシングエ
リア内において安定させることを可能とする静電式イン
クジェット記録装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の静電式インクジェット記録
装置は、帯電したトナーを含んだ絶縁性のインクを外部
に吐出可能な吐出部を有するヘッドと、該ヘッドの吐出
部に対向配置されるとともに該ヘッド側に記録媒体が配
置される対向電極と、前記ヘッドの対向電極側に複数が
配列状態で設けられパルス電圧をかけて瞬間的に生じる
電位差により前記吐出部から前記インク中の前記トナー
を前記対向電極方向に吐出させることにより記録媒体に
記録を行う吐出電極とを有する静電式インクジェット記
録装置において、前記ヘッドの前記吐出電極並びの両端
に記録媒体までの記録ギャップを測定する記録ギャップ
測定手段をそれぞれ設けてなることを特徴としている。

【０００６】本発明の請求項２記載の静電式インクジェ
ット記録装置は、請求項１記載のものに関し、記録動作
開始前に前記ヘッドを対向電極に沿って移動させるスペ
ーシング動作を行うことにより、異なる３ケ所以上の位
置で前記記録ギャップ測定手段が記録ギャップを測定す
ることを特徴としている。

【０００７】本発明の請求項３記載の静電式インクジェ
ット記録装置は、請求項２記載のものに関し、前記両記
録ギャップ測定手段は、スペーシング方向の両端部にお
いて前記記録ギャップをそれぞれ測定することを特徴と
している。

【０００８】本発明の請求項４記載の静電式インクジェ
ット記録装置は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載
のものに関し、前記記録ギャップ測定手段による測定結
果をもとに、前記対向電極または吐出電極を微動させる
制御部を有することを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項５記載の静電式インクジェ
ット記録装置は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載
のものに関し、前記記録ギャップ測定手段による測定結
果をもとに、前記吐出電極に印加する電圧を変化させる
制御部を有することを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、本発明の構造について図面
を参照して説明する。図１は本発明の静電式インクジェ
ット記録装置の記録部の概略斜視図で、図２は図ｌの矢
視Ｆの拡大図である。静電式インクジェット記録装置
は、記録ヘッド１を有しており、該記録ヘッド１には、
帯電したトナーを含んだ絶縁性のインクで内部が満たさ
れている図示せぬインク室と、その一の面側に設けられ
てインク室と外部とを連通する図示せぬ吐出部とが設け
られている。

【００１１】吐出部の吐出方向（図２に矢印Ｉで示す）
の前方側には対向電極２が配置されており、記録ヘッド
１の対向電極２側の吐出部付近には、パルス電圧をかけ
て瞬間的に生じる電位差によりインク中のトナーを対向
電極２の方向に吐出させる複数の吐出電極３が、一方向
に配列された状態で設けられている。なお、記録ヘッド
１は、その吐出電極３の配列方向に対し直交する方向で
あって対向電極２に沿う方向（図１に矢印Ｇで示す方
向）に移動するスペーシングを行うようになっており、
この記録ヘッド１のスペーシングの範囲が図１に破線で
示すスペーシングエリア４である。

【００１２】ここで、図示は略すが、静電式インクジェ
ット記録装置は、インク室中の吐出部と反対側面に位置
しトナーを電気泳動現象により吐出部に集中させる泳動
電極と、インクを貯蔵するインク貯蔵部と、インク室と
インク貯蔵部を管路で連通させ、インクをポンプにより
循環させる循環部とを有している。記録ヘッド１の吐出
電極３並び（配列方向）の両端には吐出方向に位置する
後述する記録用紙（記録媒体）５までの間隔を測定する
ことにより、各端側の吐出電極３から記録用紙５までの
記録ギャップ６を相対的に測定するセンサ（記録ギャッ
プ測定手段）７がそれぞれ備えられている。センサ７は
制御部８（図３参照）とつながっており、測定結果は制
御部８に送られて処理される。

【００１３】記録へッド１の吐出方向前方には上述した
対向電極２があり、対向電極２の両側には記録用紙５を
搬送するためのローラ１０がある。ローラ１０は記録ヘ
ッド１からみて対向電極２よりも遠くに位置しているた
め、対向電極２と記録ヘッド１との間に送られる記録用
紙５に、ローラ１０によって張力を加えることで、記録
用紙５を対向電極２に密着させることができる。対向電
極２は、記録ヘッド１のスペーシングの方向に沿う軸回
りすなわちθ回転方向に図示せぬθ回転機構により微動
回転され、吐出電極３の配列方向に沿う軸回りすなわち
φ回転方向に図示せぬφ回転機構により微動回転され
る。対向電極２の横にはトナーを定着させるためのヒー
タ１１がある。ヒータ１１も記録用紙５と密着している
必要があるため、対向電極２とヒータ１１は一体となっ
て各回転方向に微動する。

【００１４】図３は、本発明の記録ギャップ６の調整に
よる補正動作についての説明図である。この図をもとに
以下に説明する。まず記録用紙５が、記録ヘッド１にお
ける吐出電極３の配列方向に沿う図中矢印Ｈ方向に給紙
されると、記録動作開始前において、記録ヘッド１はス
ペーシングエリア４の一端に位置し、そこで両端のセン
サ７によりＡ地点、Ｂ地点の記録ギャップ６を測定す
る。次に記録へッド１はスペーシングエリア４の他端ま
でスペーシングして、そこで再びＣ地点、Ｄ地点の記録
ギャップ６を測定する。以上で測定された４点をもと
に、制御部８は、その後の記録動作において、例えば、
各吐出電極３から記録用紙１までの記録ギャップ６が記
録動作中において常に一定となるように図示せぬθ回転
機構およびφ回転機構を制御して対向電極２を微動させ
θ回転方向およびφ回転方向について補正を行う。ここ
で、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各地点の測定値をそれぞれＤａ，
Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄとするとθ回転方向の補正角度θ、お
よびφ回転方向の補正角度φは、例えば以下の式
（２）、式（３）で見積もることが出来る。 θ＝Ｋ１＊（（Ｄｂ−Ｄａ）／２＋（Ｄｄ−Ｄｃ）／２）／２ （２） φ＝Ｋ２＊（（Ｄｃ−Ｄａ）／２＋（Ｄｄ−Ｄｂ）／２）／２ （３） ここでＫ１、Ｋ２は補正値から補正角度への変換係数で
ある。ただし、以上の式は補正量を見積もるための一例
であり、補正量の計算式については特定しない。また測
定点は本文では４点となっているが、最低３点以上の測
定点があれば補正は可能である。なお、以上のように対
向電極２を微動させるのではなく、記録ヘッド１すなわ
ち吐出電極３を微動させてもよい。

【００１５】図４は、本発明の記録電圧変化による補正
動作についての説明図である。この図をもとに以下に説
明する。まず記録用紙５が給紙されると、記録動作開始
前において、記録へッド１はスペーシングエリア４の一
端に位置し、そこで両端のセンサ３により、Ａ地点、Ｂ
地点の記録ギャップ６を測定する。次に記録ヘッド１は
スペーシングエリア４の他端までスペーシングして、そ
こで再びＣ地点、Ｄ地点の記録ギャップ６を測定する。
以上で測定された４点をもとに、制御部８は、記録動作
中において最適となるように、吐出電極３に印加する電
圧を記録ギャップ６の大小に応じて変化させる制御を、
その後の記録動作において行う。すなわち、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの各地点の記録ギャップ６が測定されると、測定
値をもとに予め用意された変換テーブルまたは変換式に
より各点における記録電圧が決定される。ここでは記録
電圧を仮にぞれぞれ、Ａ地点での記録電圧をＶａ，Ｂ地
点での記録電圧をＶｂ，Ｃ地点での記録電圧をＶｃ，Ｄ
地点での記録電圧をＶｄとし、Ａ地点での記録ギャップ
をＤａ、Ｂ地点での記録ギャップをＤｂ、Ｃ地点での記
録ギャップをＤｃ、Ｄ地点での記録ギャップをＤｄとす
ると、Ｖａ＝ｆ１（Ｄａ）、Ｖｂ＝ｆ２（Ｄｂ）、Ｖｃ
＝ｆ３（Ｄｃ）、Ｖｄ＝ｆ４（Ｄｄ）で表され、このと
き、Ａ地点の座標を（０，０）、Ｂ地点の座標を（０，
Ｙ）、Ｃ地点の座標を（Ｘ，０）、Ｄ地点の座標を
（Ｘ，Ｙ）とすると、記録動作中の任意の地点（ｘ，
ｙ）における記録電圧Ｖ（ｘ，ｙ）は、以下の式（４）
〜式（８）で見積もることができる。

【００１６】 Ｖ（ｘ，ｙ）＝Ｋ３＊Ｖａ＋（α１＋（α２−α１）／Ｙ＊ｙ）＊ｘ＋Ｋ４＊ （β１＋（β２−β１）／ｘ）＊ｙ …（４） α１＝（Ｖｃ−Ｖａ）／Ｘ …（５） α２＝（Ｖｄ−Ｖｂ）／Ｘ …（６） β１＝（Ｖｃ−Ｖａ）／Ｙ …（７） β２＝（Ｖｄ−Ｖｂ）／Ｙ …（８） ここで、Ｋ３，Ｋ４は補正係数である。以上の式は記録
電圧を見積もるための一例であり、記録電圧の計算式に
ついては特定しない。また測定点は本文では４点となっ
ているが、最低３点以上の測定点があれば記録電圧の見
積もりは可能である。

【００１７】なお、以上において、記録ギャップ６が測
定されると、制御部８は、その測定値をもとに予め用意
された変換テーブルまたは変換式により、記録動作中に
おいて最適となるように泳動電極に印加する電圧を変化
させる制御を記録動作中にさらに行ってもよい。

【００１８】以上の静電式インクジェット記録装置は、
記録ヘッド１の吐出電極３並びの両端に記録用紙５まで
の記録ギャップ６を測定するセンサ７が設けられている
ため、各吐出電極３と記録用紙５と間の記録ギャップ６
を記録動作中において常に一定に保つ、または、記録動
作中に記録ギャップ６の大小に応じて記録電圧を変化さ
せ常に最適な記録電圧を与えることができ、よって、記
録動作中において全記録ポイントにおける吐出性能を等
しくすることができ、記録品質を全スペーシングエリア
４内において安定させることができる。したがって、記
録ムラのない、また長期間使っていても記録ギャップの
ズレによる性能劣化を起こさない高品質、高信頼性の記
録装置となる。

【００１９】

【発明の効果】以上のことより、本発明の静電式インク
ジェット記録装置は、ヘッドの吐出電極並びの両端に記
録媒体までの記録ギャップを測定する記録ギャップ測定
手段をそれぞれ設けているため、記録動作中において全
記録ポイントにおける吐出性能を等しくすることがで
き、よって、記録ムラのない、また長期間使っていても
記録ギャップのズレによる性能劣化を起こさない高品
質、高信頼性の記録装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電式インクジェット記録装置の記録
部の概略斜視図である。

【図２】図１の矢視Ｆ拡大図である。

【図３】本発明の静電式インクジェット記録装置の記録
ギャップの調整による補正動作についての説明図であ
る。

【図４】本発明の静電式インクジェット記録装置の記録
電圧変化による補正動作についての説明図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２ 対向電極 ３ 対向電極 ４ スペーシングエリア ５ 記録用紙 ６ 記録ギャップ ７ センサ（記録ギャップ測定手段） ８ 制御部 １０ ローラ １１ ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 忠志 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 末次 淳一 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 竹本 人司 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 島 和男 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 薬師寺 徹 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを含んだ絶縁性のインク
   を外部に吐出可能な吐出部を有するヘッドと、該ヘッド
   の吐出部に対向配置されるとともに該ヘッド側に記録媒
   体が配置される対向電極と、前記ヘッドの対向電極側に
   複数が配列状態で設けられパルス電圧をかけて瞬間的に
   生じる電位差により前記吐出部から前記インク中の前記
   トナーを前記対向電極方向に吐出させることにより記録
   媒体に記録を行う吐出電極とを有する静電式インクジェ
   ット記録装置において、 前記ヘッドの前記吐出電極並びの両端に記録媒体までの
   記録ギャップを測定する記録ギャップ測定手段をそれぞ
   れ設けてなることを特徴とする静電式インクジェット記
   録装置。
2. 【請求項２】 記録動作開始前に前記ヘッドを対向電極
   に沿って移動させるスペーシング動作を行うことによ
   り、異なる３ケ所以上の位置で前記記録ギャップ測定手
   段が記録ギャップを測定することを特徴とする請求項１
   記載の静電式インクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記両記録ギャップ測定手段は、スペー
   シング方向の両端部において前記記録ギャップをそれぞ
   れ測定することを特徴とする請求項２に記載の静電式イ
   ンクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録ギャップ測定手段による測定結
   果をもとに、前記対向電極または吐出電極を微動させる
   制御部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか一項に記載の静電式インクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記記録ギャップ測定手段による測定結
   果をもとに、前記吐出電極に印加する電圧を変化させる
   制御部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか一項に記載の静電式インクジェット記録装置。