(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を搬送する搬送部と、
前記搬送された記録媒体に、静電界によってインク中の色成分を吐出電極に凝集し、飛翔させる記録ヘッドと、
前記搬送部に前記記録ヘッドにより、前記記録媒体に記録された画像を定着させる定着部とを有するインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドが色剤を溶液中に分散させたインクを貯めておくインクタンクと、インクタンクの下方に配置されインクタンクから適量のインクを貯めておくインクたまりと、インク流量調整室を設け、前記インクたまりと前記インク流量調整室側面間にインクを循環させるために供給路と回収路とにそれぞれポンプを備えた第１のインク循環路を設け、前記インク調整室下方にインク吐出部を経由して、前記インクたまりへ循環させる第２のインク循環経路を設け、前記インク吐出部の先端開口部を狭く形成し、前記インクたまりと前記インク吐出部との間にポンプを設けると共に、前記インク吐出部から前記インクを水平より下方に飛翔させることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記インク流量調整室にインクの液面を検出するインク液面検出器を設け、前記インク液面検出器の検出値に基づいて前記インクたまりから前記インク流量調整室に供給するインク量を調整するように、それぞれのポンプを駆動することを特徴するインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェット記録装置おいて、
前記インクたまりにインクの濃度を検出する濃度検出手段を設け、前記検出したインク濃度に応じてインクたまりと、インク流量調整室間のインクの循環制御及び、インクタンクからインクたまりへのインクの供給制御を行い、インク濃度を所定値に保つことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェット記録装置おいて、
前記濃度検出手段がインクたまりを構成する対向する壁面に電極を設け、前記電極に所定の電圧を加えたときに流れる電流値から濃度を求めると共に、前記濃度検出手段が高い濃度であることを検出すると、前記電極に電圧を印加してインクを電極に凝集させることで濃度を調整することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記インク吐出部は、スリット状の開口部が設けてあり、前記スリットを構成する一の壁に吐出電極を設け、前記吐出電極と対向する壁に凹凸を設けた構成としたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェット記録装置において、
前記吐出電極の先端部に撥インク性の物質を塗布したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に記録ヘッドの構造、及びインク循環方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な吐出部から少量のインク滴を吐出させ、記録媒体上にインク滴を付着させて形成するドットの集合によって画像を印刷するインクジェット記録装置は、インクを吐出部に導き、そのインクに運動エネルギーを与えることにより、吐出部からインク滴を吐出させ、記録媒体の表面に付着させてドットを形成する構成である。インクに運動エネルギーを与える駆動方法の1つとして、インク室を構成する壁の一部に接着したピエゾ素子を駆動部材とし、ピエゾ素子にパルス電圧を印加することによってピエゾ素子を瞬間的に変形させ、前記壁を変形させてインク室の体積を減少させることによって発生する圧力で直径３０〜５０μｍの小孔からインクを吐出させる方法がある。例えば、特許文献１には上記方法におけるインクジェットの構成が記載されている。
【０００３】
この方法は、大気圧程度に設定させているインク室の壁の一部を変形させる圧力で微小な小孔からインクを飛翔させるため、小孔が下方を向いていてもインク漏れが発生しないが、溶媒が乾燥することによって小孔が目詰まりするという問題が発生しやすい。
【０００４】
インクの目詰まりを防止する方法の一例として、小孔を設けずに解放面に吐出電極を並べ、上記吐出電極と記録媒体との間に電圧を印加して静電力によってインクを飛翔させる方法がある。この方法は印加するパルス幅に応じてインク吐出量が決定されるので、記録ドットごとにその径を変化させることが可能となるため、記録画像が高精細になるという特徴がある。この方法を応用した例として、特許文献２では、溶媒中に低濃度に色剤を分散させたインクを吐出電極表面に供給し、吐出電極に電圧を印加させて電界を形成し、電荷を持った色剤を吐出電極付近で凝集させ、スリット状に解放された面からインクを記録媒体上に飛翔させる方式が示されている。また特許文献３では、上記公報の改良例を開示している。
【０００５】
また、インクジェット記録装置には、記録ヘッドをキャリッジに載せ、記録媒体の搬送方向と垂直な方向に往復移動させながらインクを飛翔させて記録する方式（走査型ヘッド）と、記録媒体と同じ幅の記録ヘッドを固定し、搬送されている記録媒体上に向けてインクを飛翔させて記録する方式（ライン型ヘッド）がある。ホーム用やオフィス用プリンタは小型であることが第一であるため、走査型ヘッドが望ましく、業務用プリンタは高速印刷が求められるため、ライン型の記録ヘッドが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−５８０８９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特表平７−５０２２１８号公報
【特許文献３】
特開平９−７６５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献２、特許文献３のどちらの方法もインクを循環させることにより、印刷中は溶媒が少々揮発してもインクの固まりが発生することはなく、インクの目詰まりが発生しにくい構成であると考えられる。しかし、インクを循環させることにより、大気中に解放されている吐出電極付近では、インクの圧力や重力が外部に漏れやすくなるため、インクを循環させる場合にはインクの漏れ防止が課題となる。そのためには、解放面を水平よりも上方に向けることが簡単な解決方法である。
【０００９】
上記特許文献２では、水平に並んだ吐出電極列にインクを供給し、解放面も水平に設置されている構成である。本方式の記録装置では、印加電圧のパルス幅でインク吐出量を制御するため、吐出電極と記録媒体との間隔を一定に保ち、両者の間に作用する電界を一定にすることが非常に重要な課題となる。吐出方向が水平の場合に、吐出電極と記録媒体との間隔を一定に保つためには、吐出電極と対向する位置で記録媒体を共通電極に密着させて搬送する必要がある。
【００１０】
その搬送手段としては、記録媒体をロールに巻き付ける方法や記録媒体を共通電極に密着させるような部材を設ける方法がある。どちらも新たに別部材を設けるので記録装置が複雑になるという問題がある。
【００１１】
本発明は上記の課題及び問題の少なくとも１つを解決するために考案したものである。
【００１２】
つまり本発明の目的は、吐出電極と記録媒体との間隔を容易に一定に保って記録媒体を搬送し、吐出電極と記録媒体との間の電界を安定させて、インクの吐出量を安定させることである。
【００１３】
また別の目的は、吐出電極に安定した圧力でインクを供給することによってインクの漏れを防止し、吐出電極周辺のインクの目詰まりを防止することである。
また別の目的は、インクタンク、インク循環路で構成される記録ヘッドをコンパクトに収め、記録装置を小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のインクジェット記録装置によれば、記録媒体を搬送する搬送部と、その搬送された記録媒体に、静電界によってインク中の色剤成分を吐出電極に凝集してインクを飛翔させるヘッド部と、そのヘッド部により、記録媒体に記録された画像を定着させる定着部とを有し、ヘッド部がインクを水平より下方に飛翔させる。
【００１５】
前記ヘッド部の実施態様によれば、色剤を溶媒中に分散させたインクを貯めておくインク室と、そのインク室からインクを循環する循環部と、記録媒体へインクを飛翔する吐出電極に循環部からインクが供給されて、吐出電極に対向する対向電極方向へ、静電界によりインクを飛翔させるインク飛翔部とを有し、循環部の上方にインク室が設けられ、循環部の下方にインク飛翔部が設けられ、重力を利用してインク室から吐出電極へインクを供給できる。
【００１６】
また、循環部は、好ましくは、インク室から適量のインクを貯めておくインクたまり部と、そのインクの流量を調整し、インク飛翔部へインクを供給するインク流量調整室と、インクを循環するためのポンプ部を有している。
【００１７】
また、ポンプ部は、吐出電極にインクを供給する手段と、吐出電極から回収する手段を有しているのが望ましく、循環するインクの濃度を検出する色剤濃度検出手段をインクたまり部に有しているのが望ましい。
【００１８】
さらに、インク飛翔部の開口部の吐出電極とは反対側壁面に、ラビリンス加工により凹凸構造を設けて、表面積を広くした方が望ましい。
また、吐出電極の先端と開口部付近のインク流路に撥インク性の物質を塗布したインク飛翔部を有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成とすることで、インク吐出方向を下方にしてもインクの漏れがなく、適量のインクを記録媒体に供給して高精細の画像を形成できると共に、装置の小型かも図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第１図は本発明になるインクジェット記録装置の一実施形態を示している。１は匡体、２は記録ヘッド、３は補給用インクタンク、４はインク循環系、５はインク吐出部、６は共通電極、７は記録媒体、８は記録媒体搬送路、９は記録媒体搬送装置、１０は定着器である。
【００２１】
記録ヘッド２は適当な間隔で配列された多数の吐出電極を備え、該吐出電極の並び方向を記録媒体７の搬送方向と交差する方向となるように配置され、上記吐出電極の並びを複数列設けてインク吐出部５を構成する。ここで、吐出電極は千鳥状になるように配置してドット密度を向上させる。また、記録媒体搬送装置９はモータ（図示省略）によって駆動され、記録媒体７を記録媒体搬送路８上で搬送する。そして、定着器１０は、記録された記録媒体７上のトナー画像を定着する。吐出電極と記録媒体搬送路８が対向する位置には共通電極６を配置し、記録ヘッド２の吐出電極との間に一定電圧（バイアス電圧）を印加可能な構造としている。そして、画像信号に応じてパルス幅変調された記録電圧が吐出電極に重畳されるように駆動され、このときインク循環系４内に循環されているインク中の色剤成分が飛翔する。ここで、インクの飛翔方向は水平よりも下側になる。飛翔した色剤成分はインクタンク３から補給される。
【００２２】
使用するインクとしては、例えば粘度の小さい（１〜１０ｍＰａ・ｓ程度）イソパラフィンなどの石油系の溶剤中に、帯電している顔料を帯電制御剤とともに分散させたものである。なお、インク循環方法や記録ヘッド２の構成は後で詳しく述べる。
【００２３】
記録媒体搬送装置９は、共通電極６の前後でローラなどによって直線的に記録媒体７を搬送するものである。この場合、記録媒体７のインクを付着させない面が下側になり、記録媒体７を記録媒体搬送装置９によって記録媒体搬送路８に押し付けるように搬送することができるので、吐出電極と記録媒体との間隔（１ｍｍ程度）を一定に保つことができる。
【００２４】
吐出方向が水平、または水平よりも上方の場合は、記録媒体７に作用する重量のために吐出電極と記録媒体７との間隔が変わりやすく、インク飛翔量を安定させにくいが、本実施例では吐出方向が水平よりも下側なので、インク飛翔量を安定させることができる。
【００２５】
次に記録ヘッドの構成について述べる。
第２図は記録ヘッド２を第１図の上方より見た図である。イエロー、マゼンタ、シアン、黒の４成分のヘッドが並ぶ構成であり、画像記録中はこれらのヘッドがキャリッジによって図の上下方向に移動しながら、画像信号にしたがって印加されるパルス電圧によってインクが吐出する。また、印刷によって消費された分のインクがインクタンク３よりインク循環系４に供給される。インクタンク３はカートリッジとなっていて、交換可能となっている。
【００２６】
第３図は記録ヘッド２を第１図の共通電極側から１色分のインク吐出部５を見た図である。
【００２７】
インク循環路１２は複数に別れており、各インク循環路１２の中には多くの吐出電極１１が存在する。また、インク循環路１２はインクが上方より下方に流れるように傾斜している。この傾斜はインクが流れる際の流路抵抗によって、インクの流速が低下しないようにするためのものである。この角度は流路の材質とインクの粘性などで決定されるものである。吐出電極１１は電極間の放電を防止するために数百μｍ離す必要があるが、インク循環路１２内に存在する吐出電極１１を千鳥状に配置することによって高解像度な記録ヘッドを得ることができる。
【００２８】
第４図は第３図に示すインク循環路１２を吐出電極１１の部分で切った断面図である。インク循環路１２の上面には凝集電極１３がインク循環路全体にわたって存在し、その対向する壁面に多数の吐出電極１１が存在する。凝集電極１３の電位を吐出電極の１１よりも高くすることによって、循環しているインク中の色剤成分が吐出電極１１の表面に移動して凝集する。ここで、凝集電極１３の先端部を直交するインク循環路１２の壁面から離間するようにすると、吐出電極１１先端に向かう電界成分ができるので、より凝集度の大きいインクを吐出電極先端に供給し、飛翔させることができる。なお、吐出電極１１の幅は３０〜１００μｍ、吐出電極の間隔は２００〜６００μｍ程度とすると、吐出電極１１からの飛翔が安定し、吐出電極１１間での放電がなくなる。また、吐出電極１１の厚みを２０μｍ以上とすると、インク循環路１２に十分な段差ができることになり、インクがインク循環路１２の表面に吸着する力が弱まり、インクが吐出電極１１先端から飛翔しやすくなる。
【００２９】
また、吐出電極１１の先端部付近の開口部１４は狭くなっており、開口部１４は、インク循環路１２の一部ではあるが、インクの流れはほとんどなく、吐出電極１１に電圧が印加されているときのみ、インクは電界によって開口部１４の付近に引かれて吐出電極１１の先端部を濡らしている。ここで、吐出電極１１の長さａは１〜３ｍｍ、凝集電極１３と吐出電極１１との距離ｂは２００〜５００μｍである。このａ、ｂが大きくなるほど循環させるインクの量が多くなり、無駄なインクが多くなるという問題がある。一方、ａを小さくし過ぎると、静電界によるインクの凝集に寄与する面積が小さいので吐出電極１１先端部でのインクの凝集度が小さくなるという問題があり、ｂを小さくし過ぎると凝集して粘度が高くなったインクで流路をふさぐという問題があるため、適当な範囲の流路寸法が存在する。
【００３０】
さらに、吐出電極１１の先端部付近の狭くなっている部分の長さｃは０．２〜０．５ｍｍ、開口幅ｄは０.１〜０．３ｍｍにする。この大きさのインクの漏れの防止と、インクの飛翔を妨げないことの釣り合いから決定されるもので、使用するインクの粘性や表面張力で適切な値が定まる。
【００３１】
ところで、本発明では、インク循環路の開口部が水平より下方を向いているため、開口部よりインクの漏れが発生しやすい。そのため、上記に示したような開口部の面積を小さくすることに加えて、いくつかのインク漏れ防止策を図る必要がある。
【００３２】
第１３図は第４図に示す開口部１４の拡大図である。開口部１４の吐出電極１１と対向する面にラビリンス構造１５を形成する。この周期的な凹凸構造によって表面積が増加するため、インクに作用する表面張力によってインクが開口部から漏れにくくなる。これに加えて、インク循環路１２表面にインクの濡れ性を調整する加工を施すとよい。この方法について、インクの吐出方法と併せて説明する。
【００３３】
第５図は第４図に示した開口部１４を上方から見た図である。インクが流れる方向に対して垂直に吐出電極１１が並んでおり、それぞれにバイアス電源１７とパルス電源１８が接続されている。バイアス電源１７の設定電圧は、インクが共通電極に飛翔する電圧よりも小さい電圧Ｖｂ（２〜３ｋＶ）に設定し、パルス電源１８の設定電圧Ｖｐは、２００〜８００Ｖに設定する。前述した凝集電極に印加する電圧Ｖｃとの関係を図１１に示す。Ｖｃ＞Ｖｂとすることによって、電界の向きを凝集電極から吐出電極の方に向けて、凝集したインクを吐出電極に供給する。ここで、ＶｃとＶｂ＋Ｖｐとの大小関係は使用するインクやインク循環路の寸法によって定まる。このような電圧設定において、開口部付近の流路に撥インク性を示す物質を塗布してインクをはじくような状態にすると、吐出時の電圧パルスが印加されていないときは、インクが吐出電極先端から遠ざかる方向にインクがはじかれ、電圧パルスが印加されたときはインクが吐出電極から飛び出す方向にはじかれるので、開口部からのインク漏れがなく電圧パルスのオンオフで効率よくインクを吐出させることができる。
【００３４】
撥インク性に効果のある物質は使用するインクの表面張力によって決まる。本発明に使用するインクでは、フッ素系の樹脂を用いるとよい。
【００３５】
次にインクの漏れが発生しないようにするためのインクの循環方法について述べる。
【００３６】
第６図はインクの循環系の構成を示す図である。インクたまり２１に収容されているインクは、ポンプ２２ａの吸引力によってインク循環路２４、２６を通ってインク流量調整室２３に搬送される。インク流量調整室２３に入ったインクは、インク流量調整室２３とインク循環路１２の高低差による位置エネルギーの差によって吐出電極の並ぶインク循環路１２に流れる。ポンプ２２ｂによってインクの一部をインク流量調整室２３から排出させ、インク流量調整室２３の液面を一定に保っている。インク流量調整室２３から排出したインクは、インク循環路２５、２７を通ってインクたまり２１に戻る構成となっている。この構成を第８図を用いてさらに詳しく説明する。
【００３７】
印刷を開始するときには、ポンプ２２によってインク循環が開始する。インクがインク循環路２６を通ってインク流量調整室２３に入ってくると、液面が徐々に上昇してくる。インク液面検出器３２によって液面を検知しながらインク流量調整室２３からインクを排出する手段で適量のインクを排出していると、インクの液面と吐出電極が存在する位置との高低差を一定に保つことができる。つまり、ポンプ２２ａ、２２ｂの出力を調整しながら液面を一定に保つようにする。この高低差を一定に保つことによって、吐出電極に搬送するインク圧力を一定に保つことができるようになる。この状態になったときに印刷を開始する。
【００３８】
ここで、インク流量調整室２３からインクを排出する場合には、インク流量調整室２３の底面付近よりインクを排出することにより、上記インク流量調整室２３内でのインクのよどみを防止することができる。また、インク流量調整室２３の底面にインク内の色剤成分が沈降した場合でも、沈降物を回収することができる。インク循環路においてインクをフィルタに通すことによって沈降物をフィルタで保持し、定期的にフィルタを交換することで安定した印刷が可能となる。
【００３９】
本実施例では、インク吐出電極が並ぶ開口面が水平より下方を向いている構成であるので、インク漏れが発生しないように吐出電極付近のインク圧力を管理することが重要である。
【００４０】
本発明に用いるインク液面検出器３２の一例を挙げると、２枚の電極を垂直に立て、その間にインクが入るように設定して、液面に応じた電極間の抵抗の変化を検出し、インク液面高さを検出する方法がある。なお、インクの温度が低下した場合に粘性が大きくなるインクがある。粘性が大きくなるとインク循環路での流路抵抗が増してインクが流れにくくなるので、粘性が温度によって変化するインクを使用する場合には、粘性の増減による流路抵抗の変化を解消するために、インクまたは記録装置内の温度を検出し、その温度に応じてインク流量調整室２３内で管理する液面高さを変化させ、インク吐出部に送るインク圧力を変化させる制御を加えるとよい。
【００４１】
第７図は第６図に示したインク流量調整室２３の上面図とインク流量調整室２３から吐出電極列が存在するインク循環路１２までの流路構成を示した図である。
【００４２】
第７図（ａ）はインク流量調整室２３において、吐出電極が並ぶインク循環路１２の数に応じてインク循環路３１が分岐している例を示している。インク循環路３１に入ったインクは吐出電極が並ぶインク循環路１２を通ってポンプ２２ｃの吸引力によってインクたまり２１に戻される。ここで、インク循環路１２内部から開口面方向のインク圧力が大気圧よりも小さくなるようにポンプ２２ｃで吸引することによって、インク循環路１２の開口部からインクが漏れないようにすることができる。
【００４３】
第７図（ｂ）はインク流量調整室２３からは１つのインク循環路３１に入り、吐出電極が並ぶ複数のインク循環路１２の直前で分岐する構成である。この場合、ｎ個のインク循環路１２でのインク流量が等しくなるように分岐する。
【００４４】
なお、本インクジェット記録装置はポンプによってインクを循環させるので、開口部でのインク漏れを防止するためには、ポンプを動作させるシーケンスを定める必要がある。このシーケンスを説明する。
【００４５】
ユーザが記録装置の使用開始時に電源のスイッチを入れると、まずインクの循環が開始される。そのとき、ポンプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが一斉に動作を開始する。印刷中においては、ポンプ２２ｃは一定の流量で動作しているが、ポンプ２２ａと２２ｂの出力は、インク流量調整室の液面を調整するために変化している。印刷を終了するときは、真っ先にポンプ２２ａが停止し、インク循環路内に存在するインクをインクたまり２１に回収することが終わった後でポンプ２２ｂと２２ｃを停止する。このように制御することにより、記録装置が停止している間にインクが開口部から漏れることはない。
【００４６】
第９図は第８図とは別のインク流量調整室２３の液面調整方法を示す図である。この構成は流入のみであるので第６図におけるポンプ２２ｂを必要としない構成である。ポンプの数を減らすことのできる構成であるが、インク流量調整室にインクを搬送するポンプ２２ａを、第８図の構成で用いるポンプよりも非常に小型で低出力なものにする必要があり、場合によっては生産コストが大きくなることがある。大小２個のポンプを使用することになる第９図の構成と、同一のポンプ３個を使用する第８図の構成のどちらを用いるかは、インクジェット記録装置の大きさや生産数によって変わる生産コストによって決定されるものである。なお、ポンプの動作方法は第８図で示した例と同一である。
【００４７】
ところで、本発明のインクジェット記録装置は、インクを循環させて凝集したインクを飛翔させる方式であるので、記録媒体上に付着するインク中の顔料濃度は循環しているインクよりも濃い。したがって、画像記録を続けていると顔料濃度が低下してくるため、濃いインクを補給する必要がある。通常は顔料成分の濃度が数％のインクを循環させているが、この濃度が低くなると記録時の画像品質が低下するばかりでなく、インクの粘性が低下したり電気抵抗が上昇するため、インク流量調整室での調整が不適切になってくる。したがって、インク吐出部に搬送するインクの流量が変化し、インク流量が多くなった場合には、開口部からインクの漏れが発生する場合がある。また、本記録装置は溶媒に石油系の液体を使用するため、長期にわたって装置を使用しない場合には、溶媒が蒸発してインクの濃度が上昇する場合がある。この場合においてもインク流量調整室での調整が不適切になってくるため、適正な圧力でのインク循環ができなくなる。したがって、インク中の顔料濃度を検出し、濃度が低い場合にはインクをインクタンクから補給し、濃度が高い場合には濃度を低下させる制御が必要となる。インク中の顔料濃度の制御方法について以下に述べる。
【００４８】
第１０図はインクたまり２１の断面図である。第６図を用いて説明したように、このインクたまり２１のインクが複数のポンプによって循環されている。インクたまり２１の内側の壁には電極４３、４４が存在し、両者の間に電源４１からの電圧が印加できるようになっている。インク中の顔料成分が多いほどインクの電気抵抗が低下するため、電極４３、４４に電圧を印加した場合に流れる電流を電流計４２で検出することによってインク濃度を求めることができる。検出したインクの濃度が低い場合は、インクタンク３からのインクをインク導入部４５より重力によって補給する。逆に濃度が高い場合には、電極４３、４４に電圧を印加した状態を続けて、インクを電極４４の表面に凝集させて濃度を低下させ、インクの消費に応じて印加電圧を小さくしたり、電圧の印加を中止したりして、インクの顔料成分をインク中に放出する。なお、このインク濃度を低下させる電極をインク循環系の他の場所に設けても差し支えない。また、溶媒のみを有するタンクを設けてインク循環系に補充してもよい。
【００４９】
第１４図はインク濃度を検出別の方法を示している。インク循環路を透明なパイプとしてその中を流れるインクに光を照射して、その反射率で濃度を検出する方法である。光を利用する別の方法としては、パイプ中のインクに光を透過させ、その透過率でインク濃度を検出する方法もある。
【００５０】
以上述べた顔料濃度の検出及び濃度制御は、インク濃度の急激な変化は起こらない記録装置にあっては常時行う必要はなく、適当な周期で行うようにしてもよい。
【００５１】
次に、第４図に示した記録ヘッドのインクの吐出部の制作方法を説明する。
【００５２】
まず、吐出電極基板の製作方法として、セラミックス、ガラス、樹脂等の基板上に所定の厚さの吐出電極列と電極に接続する給電線パターンを蒸着などによって形成するか、上記基板表面に設けた金属膜をエッチングによって吐出電極列と給電線パターンを形成するか、あるいは薄い金属箔をエッチングして吐出電極列と給電線パターンを形成して、それを基板上にアノーディックボンディングまたは熱硬化性のエポキシ樹脂で接着する方法などがある。後者の金属箔を使用する場合には、第１２図に示すように電極先端を基板より突出させて製作することができ、この構成にすると電極先端のインクが基板と接触しなくなるので、インクを吐出させる際の吐出電圧を低下させることができる構成である。この吐出電極基板とは別に、コの字型に成形したセラミックスの一面に数μｍの凝集電極を蒸着、または無電界めっきする。この２つの部材をアノーディックボンディングまたは熱硬化性のエポキシ樹脂で接着してインクの吐出部を製作する。このインク吐出部を多層に接着してヘッド全体を製作する。
【００５３】
次に、第４図に示した例とは異なる別の記録ヘッドの構成を第１５図〜第１７図を用いて説明する。
第１５図は記録ヘッドの吐出電極列とインク循環路の構成を示した図である。
【００５４】
記録ヘッドは、表面に吐出電極５３が形成された電極基板５２とスペーサ５１が交互に積層して接着された構造である。電極基板５２の製作方法は第４図で示した吐出電極列を形成する方法と同じでよい。インクは２枚の電極基板５２とスペーサ５１に囲まれたコの字型の部分を図中の矢印の方向に流れる。スペーサ５１がインクと接する面（インク循環路の壁となっている面）は曲線になっており、電極基板５２の外周の形状もスペーサ５１外周と同様の形状をしている。
【００５５】
第３図、第４図に示した記録ヘッドと同様に、吐出電極にインクを供給する手段と吐出電極からインクを回収する手段とを本記録ヘッドに接続し、吐出電極５３の先端の向きを水平よりも下方に設定することで、インクを吐出電極５３の先端が向いた方向にインクを飛翔させることができる。
【００５６】
第１６図は第１５図に示したインク吐出部を共通電極側から見た図である。５４はスペーサ５１と電極基板５２とを接着する際の接着層である。図に示した吐出電極の幅は０．１ｍｍ程度であり、その吐出電極付近が大気中に解放される部分となり、その長さは１〜３ｍｍ程度である。吐出電極５３の厚さとスペーサ５１の厚さの和がインク循環路の幅となる。循環系を接続して解放面を真下に向けた場合において、インクが漏れずに循環する解放面の流路幅は使用するインクの表面張力や粘度に依存し、本発明で使用するインクの場合では（表面張力は２０ｄｙｎｅ／ｃｍ程度、粘度は１〜１０ｍＰａ・ｓ程度）、流路幅は０．１〜０．３ｍｍである。解放面を垂直にした場合では流路幅が１ｍｍ程度であっても漏れることはないため、インク漏れが発生しない流路の幅は解放面の向きに依存して決定される。しかし、流路幅を広くすることは、記録ヘッドの解像度を低下させることになるので、流路幅は０．１〜０．２ｍｍ程度にするのがよい。
【００５７】
ところで、電極基板５２上に形成する吐出電極の厚さは２０μｍ以上必要である。この厚さ以下であると、インク吐出時にインクの表面張力によって電極基板５２の表面からインクが離れにくくなり、インクが吐出しにくくなる。スペーサの厚さは、この吐出電極の厚さに応じて決定される。
【００５８】
第１７図は第１５図〜第１６図に示した記録ヘッドとその直前のインク循環路に印加する電源の構成を示す図である。インクは第１制御電極６３と第２制御電極６４の間を通り、電極基板とスペーサを積層して製作された記録ヘッドに進む。インクジェット記録装置が印刷中の状態では、第１制御電極６３と第２制御電極６４に印加される電圧と、吐出電極５２に印加されるバイアス電圧とが常時印加されており、インクは静電界が作用する中を流れている。電界の向きはインクの流れる向きと同じになるように設定し、吐出電極５２の先端でインク中の帯電した色剤が凝縮するようにする。なお、記録ヘッドに接続されるバイアス電源１７とパルス電源１８の動作は第４図の例の記録ヘッドと同様である。
【００５９】
次に、各電源での電圧の大きさの設定方法を以下に述べる。
まず、最初にバイアス電源１７での電圧値を設定する。インクが流れた状態でインクが吐出しない程度のバイアス電圧（２〜３ｋＶ）を印加する。その後、第１制御電極にはバイアス電圧値より１００〜２００Ｖ高い電圧を印加する。第２制御電極には両者の中間の電圧を印加する。これにより、電界は２つの制御電極から吐出電極２２の方向に向かい、またインク流路の底面から解放面方向に向かうので、インク中の色剤は静電力によって吐出電極５２の先端で最も凝集する。この状態で記録信号に応じてパルス電圧を印加することで、凝集したインクを記録媒体上に吐出させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明に係るインクジェット記録装置は、インクを飛翔させて高精度な絵や文字等の記録に有用であり、特に小型で安価なカラーインクジェットプリンタに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明になるインクジェット記録装置の実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置に使用される記録ヘッドの一例の上面図である。
【図３】図２に示した記録ヘッドのインク吐出部の正面図である。
【図４】図２に示した記録ヘッドのインク吐出部の側面図である。
【図５】図２に示した記録ヘッドのインク吐出電極を示す図である。
【図６】本発明になるインクジェット記録装置のインク循環系を示す図である。
【図７】図６に示すインク循環系でインク流量を調整する方法を示す図である。
【図８】図６に示すインク循環系でインク流量を調整する方法を示す図である。
【図９】図８とは別の方法でインク循環系でインク流量を調整する方法を示す図である。
【図１０】本発明になるインクジェット記録装置のインク循環系においてインク濃度を調整する方法を示す図である。
【図１１】本発明の構成の記録ヘッドに印加する電圧を示す図である。
【図１２】図５とは別の構成の記録ヘッドのインク吐出電極を示す図である。
【図１３】本発明のインク吐出部付近の断面加工の形状を示す図である。
【図１４】本発明に用いるインク濃度を検出する方法を示す図である。
【図１５】図１に示したインクジェット記録装置に使用される記録ヘッドの構成を示す図である。
【図１６】図１５に示した記録ヘッドのインク吐出部の正面図である。
【図１７】図１５に示した記録ヘッドに印加する電源の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…匡体、２…記録ヘッド、３…補給用インクタンク、４…インク循環系、５…インク吐出部、６…共通電極、７…記録媒体、８…記録媒体搬送路、９…記録媒体搬送装置、１０…定着器、１１…吐出電極、１２…インク循環路、１３…凝集電極、１４…開口部、１５…ラビリンス、１７…バイアス電源、１８…パルス電源、２１…インクたまり、２３…インク流量調整室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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