(57)【要約】  【課題】帯電した微粒子を濃縮して吐出するインクジェット記録において、連続記録を行う場合でも、帯電した微粒子の濃縮、および吐出状態が安定しており、高画質な画像を安定して形成することが可能なインクジェット記録装置を提供すること。  【解決手段】インクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドにインクを供給するとともに、前記インクジェットヘッドからインクを回収するインク循環手段とを有するインクジェット記録装置において、前記インクに含まれる帯電した微粒子の粒径分布を狭める粒径分布減少手段を有し、この粒径分布減少手段を複数段の分級電極で構成するとともに、これらの複数段の分級電極のうち少なくとも１つの電界方向を他と異ならせたことを特徴とする装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に基づき、記録媒体上に、帯電した色剤粒子を含むインクに静電力を作用させて、インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、
このインクジェットヘッドに前記インクを供給するとともに、前記インクジェットヘッドから前記インクを回収するインク循環手段と
を有するインクジェット記録装置において、
前記インクに含まれる帯電した微粒子の粒径分布を狭める粒径分布減少手段を有し、
この粒径分布減少手段を複数段の分級電極で構成するとともに、これらの複数段の分級電極のうち少なくとも１つの電界方向を他と異ならせる
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、静電界を利用して、帯電した微粒子を含むインクを吐出させ記録を行うインクジェット記録装置に関し、より具体的には、上記微粒子の粒径分布を狭めて、記録画像の画質の劣化を防止するようにしたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電式インクジェット記録方式は、帯電した微粒子を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドのインクノズル（貫通孔）周辺に設置された制御電極に所定の駆動電圧を印加することにより、静電力を利用してインク滴の吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する方式である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、記録媒体に対向して設けられ、絶縁性支持基板の両側に第１および第２の制御電極を有し、かつ、これらの第１および第２の制御電極と絶縁性支持基板を貫通して設けられた少なくとも１つの貫通孔を有する制御基板と、この制御基板の貫通孔内にインクを供給すると共に前記第２の制御電極に接触するように配置された多孔質体を有するインク供給手段と、前記第１の制御電極と第２の制御電極との間に、画像信号に応じた信号電圧を印加する信号電圧印加手段とを備えるインクジェット記録装置が開示されている。
【０００４】
このインクジェット記録装置においては、前述の制御電極にバイアス電圧が印加され、このバイアス電圧に重畳して制御電極に信号電圧を印加することによって、プラス帯電色剤粒子が前述の貫通孔内のインク面に移動し、これが一定以上になるとインク面に作用する静電力がインク表面張力より増加するため、インク面を破って高濃度の帯電色剤粒子を吐出する。
そして、上述のインクジェット記録装置においては、このように、高濃度の帯電色剤粒子を吐出することにより、にじみが少ない画像を形成することが可能となり、微細な記録画点を記録媒体上に形成でき、高解像度の記録が容易となり、さらに、記録媒体によらず解像度の高い画像を形成することが可能となるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２８８２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示のインクジェット記録装置では、後述するように、帯電色剤粒子の濃縮が不安定になる、また、吐出状態が不安定になる場合がある。特に、連続記録を行う場合には、この傾向が顕著になる。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記各問題点を解決し、連続記録を行う場合でも、荷電色剤粒子等の帯電した微粒子の濃縮、および吐出状態が安定しており、高画質な画像を安定して形成することが可能なインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェット記録装置は、画像信号に基づき、記録媒体上に、帯電した色剤粒子を含むインクに静電力を作用させて、インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに前記インクを供給するとともに、前記インクジェットヘッドから前記インクを回収するインク循環手段と、前記インクに含まれる帯電した微粒子の粒径分布を狭める粒径分布減少手段とを有するインクジェット記録装置において、前記粒径分布減少手段を複数段の分級電極で構成するとともに、これらの複数段の分級電極のうち少なくとも１つの電界方向を他と異ならせることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、前記粒径分布減少手段は、電気泳動を利用するものであることが好ましく、また、前記インク流入路を形成する主管路と、この主管路から２つに分岐し、各々が前記インク流出路を形成する分岐管路と、前記流路の主管路を挟むように配置された平板型の電極とを備えることが好ましい。
【００１０】
本発明者の検討結果によれば、従来のインクジェット記録装置においては、帯電色剤粒子の濃縮，吐出状態が不安定になる場合があり、特に、連続記録を行う場合には、この傾向が顕著になるという問題が生じていたのは、インク中に含有される色剤粒子には種々の粒径のものが含まれていることに起因する。すなわち、粒径の大きな粒子は吐出性および濃縮性が高く、粒径の小さな粒子は吐出性および濃縮性が低いため、両者が含まれたインクを用いて記録を行うと、粒径の大きな粒子が先に吐出されてしまい、インク循環系を流れるインク中には、粒径の小さな粒子が多くなる方向になる。
【００１１】
すなわち、インク中の色剤粒子の粒径分布が変化していき、粒径の小さい側にシフトする。しかしながら、この粒径の小さな粒子は、吐出し難いが、仮に吐出できたとしても、濃縮しにくいために、結果として、滲みの多い画像しか形成できず、良好な画像記録ができないことになる。すなわち、本発明者は、インク中の色剤粒子の粒径分布の変化が原因で、インク中の色剤粒子の濃縮が不安定になり、また、インク滴の吐出状態が不安定になることが画像劣化を招くことを見出したのである。
【００１２】
このような問題は、含有色剤粒子の粒径が均一に揃ったインクを使用することによって防ぐことができるが、このような色剤粒子の粒径が均一なインクは、非常に高価であるという別の問題があり、さらに、インク中に含有させる色剤粒子として、たとえ、粒径が均一に揃った粒子を使用したとしても、インクがインク流路を循環中に、流路との接触等により、含有色剤粒子が欠けたり割れたりすることにより、粒径の小さな粒子になってしまい、同様の問題が現われることになるという問題もあった。
【００１３】
そこで、本発明者は、記録中にインクジェットヘッドに供給されるインク中の色剤粒子の粒径分布をより一定にするためには、循環しているインク中から、粒径が小さな粒子を逐次除去することが効果的であることを知見し、本発明に至ったものである。
以上は、本発明に至る経過の概要である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、連続記録を行った場合でも、頻繁なインク交換を行うことなく、帯電した微粒子の濃縮、および、吐出状態を安定させることができ、高画質な描画を記録媒体を選ぶことなく行うことができる。
また、本発明によれば、安定した記録が行えることにより、ランニングコスト、およびメンテナンス性に優れた装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、粒径分布の制御範囲を変えることにより、吐出させるインクの濃度階調の制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の静電式インクジェット記録装置を詳細に説明する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係る静電式インクジェット記録装置の概略全体構成を示す模式図である。同図に示す静電式インクジェット記録装置１０は、静電力により、帯電した微粒子を含むインクの吐出を制御し、記録媒体（記録用紙）Ｐ上に単色印刷をしてモノクローム画像を記録するもので、記録媒体Ｐの保持手段１２、搬送手段１４、記録手段１６、インク循環手段１８、溶媒回収手段２０および筐体２２を備えている。
【００１７】
記録媒体Ｐの保持手段１２は、記録前の記録媒体Ｐを保持する給紙トレイ２４と、フィードローラ２６と、記録後の記録媒体Ｐを保持する排出トレイ２８とを備えている。
給紙トレイ２４は、その先端部が給紙トレイ２４の装着部（図中筐体２２の左側下部）の内部に挿入され、装着部の所定位置に着脱可能なものである。給紙トレイ２４が装着部に完全に装着された状態では、その挿入方向の先端部が装着部の奥端部に接触し、給紙トレイ２４の後端部は筐体２２の外部に突出した状態で装着される。また、フィードローラ２６は、給紙トレイ２４の装着部の奥部近傍に配置されている。
【００１８】
給紙トレイ２４内には、記録前の記録媒体Ｐが複数枚積層されてストックされる。画像の記録時には、フィードローラ２６により、記録媒体Ｐが給紙トレイ２４から１枚ずつ取り出され、記録媒体Ｐの搬送手段１４に供給される。
排出トレイ２８は、記録媒体Ｐの排出部（図中筐体２２の左側中央部）の近傍に、その先端部側（記録媒体Ｐの搬送方向側）が筐体２２の外部に位置し、その後端部側が筐体２２の内部に位置するように配設されている。また、排出トレイ２８は、その先端部が後端部よりも低くなるように、所定の傾斜角度で配設されている。
記録後の記録媒体Ｐは、搬送手段１４により搬送されて排出部から排出され、排出トレイ２８内に順次積層されてストックされる。
【００１９】
搬送手段１４は、記録媒体Ｐを静電吸着し、給紙トレイ２４から排出トレイ２８まで所定の経路に沿って搬送するためのものであり、搬送ローラ対３０と、搬送ベルト３２と、ベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、導電性プラテン３６と、記録媒体Ｐの帯電装置３８および除電装置４０と、分離爪４２と、ガイド４４と、定着ローラ対４６とを備えている。
【００２０】
搬送ローラ対３０は、記録媒体Ｐの搬送経路上の、フィードローラ２６と搬送ベルト３２との間の位置に設けられている。
フィードローラ２６により給紙トレイ２４から取り出された記録媒体Ｐは、この搬送ローラ対３０により挟持搬送され、搬送ベルト３２上の所定の位置に供給される。
【００２１】
記録媒体Ｐの帯電装置３８は、スコロトロン帯電器３８ａと、負の高圧電源３８ｂとを備えている。スコロトロン帯電器３８ａは、記録媒体Ｐの搬送経路上の、搬送ローラ対３０と記録手段１６との間の位置で、搬送ローラ対３０により、記録媒体Ｐが供給される位置の搬送ベルト３２の表面に対向する位置に配置されている。また、負の高圧電源３８ｂの負側の端子は、スコロトロン帯電器３８ａに接続され、その正側の端子は接地されている。
【００２２】
記録媒体Ｐの表面は、負の高圧電源３８ｂに接続されたスコロトロン帯電器３８ａにより所定の負の高電位に均一に帯電され、常に一定のＤＣバイアス電圧（例えば、約−１．５ｋＶ）が印加された状態となる。これにより、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２の絶縁性を有する表面上に静電吸着される。
【００２３】
搬送ベルト３２はエンドレスベルトであり、３つのベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃによって三角形状に張架されている。また、記録手段１６に対向する位置にある搬送ベルト３２の内側には、平板状の導電性プラテン３６が配置されている。
【００２４】
搬送ベルト３２は、記録媒体Ｐが静電吸着される側の面（表面）が絶縁性、ベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃと接触する側の面（裏面）が導電性のものである。ベルトローラ３４ｂは接地されており、従って、搬送ベルト３２の裏面を介してベルトローラ３４ａ、３４ｃおよび導電性プラテン３６も接地される。これにより、記録手段１６に対向する位置の搬送ベルト３２は、インクジェットヘッドの対向電極として機能する。
【００２５】
ベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃのうちの少なくとも１つは図示されていない駆動源に接続されており、記録時には、所定の速度で回転駆動される。これにより、搬送ベルト３２は、記録時に図中の矢印方向に移動される。従って、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２の移動とともに移動され、記録手段１６に対向しつつ搬送される。
【００２６】
記録媒体Ｐの除電装置４０は、コロトロン除電器４０ａと、高圧電源４０ｂとを備えている。コロトロン除電器４０ａは、記録媒体Ｐの搬送経路上の、記録手段１６と分離爪４２との間の位置で、記録後の記録媒体Ｐが搬送される位置の搬送ベルト３２の表面に対向する位置に配置されている。また、高圧電源４０ｂの一端はコロトロン除電器４０ａに接続され、他端は接地されている。
【００２７】
記録後の記録媒体Ｐは、高圧電源４０ｂに接続されたコロトロン帯電器４０ａにより除電される。これにより、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２から分離されやすくなる。
また、分離爪４２、ガイド４４および定着ローラ対４６は、記録媒体Ｐの搬送経路上の除電装置４０の下流側にこの順に配置されている。
【００２８】
除電装置４０により除電された記録媒体Ｐは、分離爪４２により搬送ベルト３２上から分離され、ガイド４４に沿って定着ローラ対４６に供給される。定着ローラ対４６は、ヒートローラを備えるローラ対であり、記録媒体Ｐは、定着ローラ対４６により挟持搬送されつつ、その上に記録された画像は、接触加熱され定着される。定着後の記録媒体Ｐは排出部から排出され、排出トレイ２８内に順次積層されてストックされる。
【００２９】
続いて、記録媒体Ｐの記録手段１６について説明する。
記録手段１６は、静電力により、記録媒体Ｐ上に単色印刷をしてモノクローム画像を記録するものであり、ヘッドユニット４８と、ヘッドドライバ５０と、記録媒体Ｐの位置検出装置５２とを備えている。
【００３０】
図３は、ヘッドユニット４８の構成を示す拡大斜視図であり、図中矢印Ｘ方向が搬送ベルト３２の搬送方向である。
ヘッドユニット４８は、記録ヘッド７０、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４、サブタンク位置調節機構（供給サブタンク側７６、回収・廃棄サブタンク側７８）、駆動手段８２、ガイドレール８４ａ、ガイドレール８４ｂ、支持部材８６を備えている。
【００３１】
ガイドレール８４ａおよびガイドレール８４ｂは、搬送ベルト３２の搬送方向（矢印Ｘ方向）に直交する方向に所定間隔離間して平行に配置されている。
駆動手段８２は、図示されていないモータにより駆動されるボールねじなどであり、ガイドレール８４ａおよびガイドレール８４ｂの間に配置されている。
【００３２】
支持部材８６はガイドレール８４ａ、ガイドレール８４ｂおよび駆動手段８２に支持され、駆動手段８２によりガイドレール８４ａおよび８４ｂに沿って、搬送ベルトの搬送方向（矢印Ｘ方向）に直交する方向に移動される。また、支持部材８６は板状の形状で有しており、その上には、記録ヘッド７０、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４、サブタンク位置調節機構（供給サブタンク側７６、回収・廃棄サブタンク側７８）が配置されている。
【００３３】
支持部材上に配置されたサブタンク位置調節機構（供給サブタンク側７６、回収・廃棄サブタンク側７８）は、それぞれがインク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４を支持している。また、それぞれモータ７６ａ、７８ａを備えており、モータを駆動させ、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４を鉛直方向（矢印Ｘ方向）に移動させる。
【００３４】
ここで、サブタンク位置調節機構７６、７８は、ボールねじ７６ｂ、７８ｂをモータ７６ａ、７８ａにより駆動する方式のものを用いることができるが、これに限定されず、他の方式による位置調整機構が各種利用できる。なお、サブタンクの位置は、基本的に頻繁に変更するものではないので、手動で調整するように構成してもよい。
また、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４およびインク供給管５８、インク回収管６０、インク廃棄管６２については、後段のインク循環手段２０の説明の項で詳細に説明する。
【００３５】
記録ヘッド７０は支持部材８６上に固定されており、モノクローム画像を記録するための、例えばブラック（Ｂ）の単色のインクジェットヘッドを備えている。
ここで、静電式インクジェットヘッドの具体的なヘッドの構造を図４〜図６に示す。周知の通り、静電式インクジェット方式は、記録ヘッド７０で用いる帯電した色剤粒子を含むインクの吐出を、静電力により制御する方式である。
【００３６】
図４は、図３に示した記録ヘッド７０で使用される静電式インクジェットヘッドの一実施形態の概略構成を示す模式的部分斜視図である。また、図５（ａ）は、図４に示す静電式インクジェットヘッド１００の模式的断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶ−Ｖ線矢視図である。また、図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図５（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図である。
【００３７】
ここで、本発明で用いるインクＱ（インク組成物）は、色剤粒子（色剤を含み、かつ、帯電した微粒子）をキャリア液に分散してなるものである。
また、インクＱ中には、色剤粒子とともに、印刷後の画像の定着性を向上させるための分散樹脂粒子を、適宜、含有させてもよい。
【００３８】
キャリア液は、高い電気抵抗率（１０９Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０１０Ω・ｃｍ以上）を有する誘電性の液体（非水溶媒）であるのが好ましい。電気抵抗率の低いキャリア液の電気抵抗が低いと、後述する吐出電極によって印加される電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、色剤粒子の濃縮が起こらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する吐出部間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本発明には不向きである。
【００３９】
キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、５以下が好ましく、より好ましくは４以下、さらに好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色剤粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このような誘電性液体の固有電気抵抗の上限値は１０１６Ω・ｃｍ程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は１．９程度であるのが望ましい。誘電性液体の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
【００４０】
キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えば、信越シリコーン（株）製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いることができる。
【００４１】
このようなキャリア液に分散される色剤粒子は、色剤自身を色剤粒子としてキャリア液中に分散させてもよく、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。分散樹脂粒子中に含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。
色剤としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用（油性）インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
【００４２】
インクＱにおいて、色剤粒子の含有量（色剤粒子あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量）は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、さらに好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。色剤粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクＱと記録媒体Ｐ表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均−な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド１００等でのインクＱの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。
【００４３】
色剤として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定なしに用いることができる。
色剤として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ペンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
【００４４】
また、キャリア液に分散された色剤粒子の平均粒径は、０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４〜１．０μｍである。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。
【００４５】
色剤粒子をキャリア液に分散させた後、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色剤粒子を荷電して、荷電した色剤粒子をキャリア液に分散してなるインクＱとする。なお、着色微粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」１３９〜１４８頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」４９７〜５０５頁（コロナ社、１９８８年刊）、原崎勇次「電子写真」１６（Ｎｏ．２）、４４頁（１９７７年）等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
【００４６】
なお、色剤粒子は、後述する吐出電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色剤粒子の荷電量は、好ましくは５〜２００μＣ／ｇ、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、さらに好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。
【００４７】
また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記に定義する分配率Ｐを、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、σ１は、インクＱの電気伝導度、σ２は、インクＱを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、ＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）および液体用電極（川口電機製作所（株）製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５Ｖ、周波数１ｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３℃の条件で３０分間行った。
以上のようなインクＱを用いることによって、色剤粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【００４８】
インクＱの電気伝導度は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍが好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクＱの表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍさらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクＱの粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃが好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃである。
本発明に使用するインクは基本的に以上のようなものである。
【００４９】
図４〜図６に示す静電式インクジェットヘッド１００は、上記のような、帯電された顔料等の色剤粒子成分（例えば、トナー等）を含むインクＱを静電力により吐出させて、画像データに応じて画像を画像記録媒体Ｐ（以下、単に、記録媒体Ｐとする）上に記録するものである。
【００５０】
図４および図５に示すように、静電式インクジェットヘッド（以下、単に、インクジェットヘッドという）１００は、吐出口基板１０２と、ヘッド基板１０４と、インクガイド１０６とを備えている。吐出口基板１０２は、絶縁性基板１０８と、この絶縁性基板１０８の図中下面の第２吐出電極１１２と、第２吐出電極１１２の下方の絶縁層１１６ａと、絶縁性基板１０８の図中上面の第１吐出電極１１０と、その上方の絶縁層１１６ｂ、ガード電極１１４および絶縁層１１６ｃとから構成されている。第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２は、それぞれに画像信号に応じた信号電圧を出力する制御手段（図示されていない）に接続されている。また、ヘッド基板１０４の内部には浮遊導電板１２０が配置されている。また、インクジェットヘッド１００は、対向電極となる記録媒体Ｐを支持する搬送ベルト３２（図２参照）と対向するように配置されている。
【００５１】
図示例のインクジェットヘッド１００においては、インクガイド１０６は、突状先端部分１０６ａを持つ所定厚みのセラミック製平板からなり、先端部分１０６ａが基部１０６ｂ上に形成され、基部１０６ｂがヘッド基板１０４（浮遊導電板１２０）の上に配置されている。また、吐出口基板１０２には、インクガイド１０６の配置に対応する位置に吐出口となる貫通孔１１８が開孔されている。インクガイド１０６は、吐出口基板１０２に開孔された貫通孔１１８を通過し、その先端部分１０６ａが吐出口基板１０２の記録媒体Ｐ側の最表面（絶縁層１１６ｃの図中上側の表面）よりも上部に突出している。なお、インクガイド１０６の中央部分には、インクＱおよびインクＱ内の色剤粒子成分の先端部分１０６ａへの濃縮を促進するために、図中上下方向に毛細管現象によってインクＱを先端部分１０６ａに集めるインク案内溝となる切り欠きを形成してもよい。
【００５２】
なお、インクガイド１０６の先端部分１０６ａの側は、対向電極側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されている。なお、インクガイド１０６の、インクＱが吐出される先端部分（最先端部）１０６ａには、金属が蒸着されているのが好ましい。なお、インクガイド１０６の先端部分１０６ａの金属蒸着はされていなくてもよいが、この金属蒸着により、インクガイド１０６の先端部分１０６ａの誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせやすくできるという効果がある。なお、インクガイド１０６の形状は、インクＱ、特に、インクＱ内の色剤粒子成分を吐出口基板１０２の貫通孔１１８を通って先端部分１０６ａに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分１０６ａは、突状でなくてもよいなど適宜変更してもよいし、従来公知の形状とすることができる。
【００５３】
ヘッド基板１０４と吐出口基板１０２とは、所定間隔離間して配置されており、両者の間には、インクガイド１０６にインクＱを供給するためのインクリザーバ（インク室）として機能するインク流路１２４が形成されている。なお、インク流路１２４内のインクＱは、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２に印加される電圧と同極性に帯電した色剤粒子成分を含み、記録時には、後述するインク循環手段によって、所定方向（図５に示す例では、インク流路１２４内の矢印ａ方向、すなわち右側から左側）へ向かって所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓのインク流）で循環される。以下、インク中の色剤粒子が正帯電している場合を例に挙げて説明を行う。
【００５４】
第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２は、それぞれ、絶縁性基板１０８を挟んで図中上面および下面に、絶縁性基板１０８に開孔された貫通孔１１８の周囲を囲むように、吐出部毎にリング状に設けられた円形電極である。また、インクジェットヘッド１００は、さらに、第２吐出電極１１２の下方（下面）を覆う絶縁層１１６ａと、第１吐出電極１１０の上方に絶縁層１１６ｂを介して配置されるシート状のガード電極１１４と、ガード電極１１４の上面を覆う絶縁層１１６ｃとを備えている。
【００５５】
図４に示すように、行方向（主走査方向）に配置された複数の第１吐出電極１１０は相互に接続され、列方向（副走査方向）に配置された複数の第２吐出電極１１２は相互に接続される。
なお、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２は、リング状の円形電極に限定されず、インクガイド１０６に臨むように配置される電極であれば、囲繞電極あるいは平行電極等、どのような形状であってもよい。例えば、略円形であっても、分割円形電極であっても、平行電極または略平行電極であってもよい。
【００５６】
前述の制御手段は、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２に接続され、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２のそれぞれに、画像信号に応じた信号電圧を印加するもので、信号電圧源等を有している。この制御手段による第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２の駆動方法については、後に詳述する。
【００５７】
また、貫通孔１１８は、絶縁性基板１０８の下方の１１６ａならびに上方の絶縁層１１６ｂおよび１１６ｃをも貫通して穿孔されている。すなわち、貫通孔１１８は、絶縁層１１６ａ、絶縁性基板１０８ならびに絶縁層１１６ｂおよび６６ｃの積層体（吐出口基板１０２）を貫通する。また、この貫通孔１１８には、絶縁層１１６ａ側からインクガイド１０６が挿入され、インクガイド１０６の先端部分１０６ａは、絶縁層１１６ｃから突出している。
【００５８】
ガード電極１１４は、第１吐出電極１１０の図５中上側、すなわち記録媒体Ｐ側（図２参照）に、絶縁層１１６ｂを介して配置されており、ガード電極１１４の表面は絶縁層１１６ｃで覆われている。ガード電極１１４は、隣接する第１吐出電極１１０の間に配置され、所定の一定電圧が印加されて、隣接する吐出電極の吐出部となるインクガイド１０６の間に生じる電界干渉を抑制するためのものである。図示例においては、ガード電極１１４は接地され、０Ｖとされている。また、ガード電極１１４は、金属板などの各吐出部に共通なシート状の電極であり、２次元的に配列されている各吐出部毎の貫通孔１１８の周囲に形成された第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２に相当する開口部が穿孔されている。
【００５９】
また、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２からのインク流路１２４方向への反発電界を遮蔽するために、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２の流路側にシールド電極を適宜設置し、後述するように、インク中の色剤粒子成分を吐出口基板１０２側へ泳動させるために、シールド電極と浮遊導電板間に電圧を印加してもよい。
【００６０】
浮遊導電板１２０は、インク流路１２４の下方に配置され、電気的に絶縁状態（ハイインピーダンス状態）となっている。図５に示す例では、ヘッド基板１０４の上面に配置されている。なお、本発明においては、浮遊導電板１２０は、インク流路１２４の下方であれば、どこに配置しても良く、例えば、ヘッド基板１０４の内部または下方であってもよいし、吐出電極（第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２）の位置よりもインク流路１２４の上流側で、かつヘッド基板１０４の内部に配置するようにしてもよい。
【００６１】
この浮遊導電板１２０は、画像の記録時に、吐出電極に印加された電圧値に応じて、誘起された誘導電圧が発生し、インク流路１２４内のインクＱにおいて、その色剤粒子成分を吐出口基板１０２側へ泳動させて濃縮させるためのものである。従って、浮遊導電板１２０は、インク流路１２４よりもヘッド基板１０４側に配置される必要がある。また、浮遊導電板１２０は、吐出電極の位置よりもインク流路１２４の上流側に配置される方が好ましい。
【００６２】
この浮遊導電板１２０により、インク流路１２４内の上層の色剤粒子成分の濃度が高められるため、吐出口基板１０２の貫通孔１１８を通過するインクＱ内の色剤粒子成分の濃度を所定濃度に高めることができ、インクガイド１０６の先端部分１０６ａに濃縮させて、インク液滴として吐出させるインクＱ内の色剤粒子成分の濃度を所定濃度に安定させることができる。
【００６３】
また、浮遊導電板１２０を配置することにより、稼動チャンネル数に応じて誘導電圧が変化するため、浮遊導電板１２０への電圧を制御しなくても、吐出に必要な色剤粒子を供給するため、目詰まりを防止することができる。なお、浮遊導電板１２０に電源を接続して、所定の電圧を印加するようにしてもよい。
浮遊導電板１２０は、ヘッド１ユニットにつき１個以上である。例えば、フルカラー印刷の場合において、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４つのヘッドユニットがあった場合、浮遊導電板数は最低各１個づつ有し、ヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない。
静電式インクジェットヘッド１００は、基本的に以上のように構成される。
【００６４】
以下、同じく図４〜図６を参照して、静電式インクジェットヘッド１００の作用を説明する。
上記のように構成されるインクジェットヘッド１００においては、先端部分１０６ａの近傍と負帯電された記録媒体Ｐの間に生じている静電界によって、インクＱが、インク流路１２４から貫通孔１１８を通過して先端部分１０６ａに供給され、先端部分１０６ａにおいてインクメニスカスが形成される。そして、先端部分１０６ａの近傍には、静電力により、インクＱ中の正帯電している色剤粒子が濃縮される。
【００６５】
制御手段によって、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２に、画像信号に応じて所定の正の電圧が印加されると、正帯電している色剤粒子が先端部分１０６ａで濃縮されたインクＱは、所定サイズのインク滴として吐出され、インクジェットヘッド１００に対向する位置に配置された図示されてない記録媒体Ｐに引き寄せられて飛翔し、記録媒体Ｐの所定位置に着弾して画像を形成する。
【００６６】
次に、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２の駆動形態の例について詳細に説明する。
上述したように、インクジェットヘッド１００において、行方向（主走査方向）に配置された複数の第１吐出電極１１０は相互に接続され、列方向（副走査方向）に配置された複数の第２吐出電極１１２は相互に接続されている。そして、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２は、２層電極構造に構成され、マトリクス状に配置されている。
【００６７】
記録時には、本実施形態の場合、第１吐出電極１１０が１行ずつ順番に高電圧レベルまたはハイインピーダンス状態（オン状態）とされ、残りの全ての第１吐出電極１１０は接地レベル（接地状態：オフ状態）に駆動される。また、第２吐出電極１１２が、画像データに応じて列単位で高電圧レベルまたは接地レベルに駆動される。これにより、各々の吐出部におけるインクの吐出／非吐出が制御される。
【００６８】
すなわち、第１吐出電極１１０が高電圧レベルまたはフローティング状態で、かつ第２吐出電極１１２が高電圧レベルの場合にはインクが吐出し、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２の一方が接地レベルの場合にはインクは吐出しない。
なお、別の実施形態として、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２を逆の状態に駆動してもよい。
【００６９】
なお、本実施形態において、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２に、画像信号に応じてパルス電圧を印加し、両電極ともに高電圧レベルとなったときに、インク吐出を行うようにしてもよい。
例えば、インクジェットヘッド１００において、インクＱ中の色剤粒子成分の帯電は正極（＋）である、すなわち正帯電色剤粒子であるとしたとき、インクジェットヘッド１００のインク流路１２４内にインクＱを矢印ａ方向に循環させ、吐出部のインクガイド１０６の先端部分１０６ａから吐出されたインクＱ（インク液滴）中の正帯電色剤粒子が記録媒体Ｐに引き付けられるような電界、すなわち飛翔電界を第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２と、記録媒体Ｐとの間に形成する。例えば、インクガイド１０６の先端部分１０６ａと記録媒体Ｐとの間の間隔（ギャップ）は、２００〜１０００μｍとされるが、ギャップが５００μｍのときに、１ｋＶ〜２．５ｋＶの電位差を設けることにより、飛翔電界を形成する。
【００７０】
さらに、浮遊導電板１２０には、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２に印加された平均電圧により、この平均電圧より低い電圧の誘導電圧がほぼ定常的に生じるため、インクリザーバとして機能するインク流路１２４内のインクＱ中の正帯電色剤粒子が上方に引き付けられるような電界（以下、例えば、泳動電界とする）を形成し、インク流路１２４の上部にインクＱ中の正帯電色剤粒子を偏在させる。例えば、インク流路１２４の厚み数ｍｍに対して数百Ｖ程度の電位差を設けて、泳動電界を形成する。
【００７１】
例えば、記録媒体Ｐを−１．５ｋＶの負の高電圧に帯電させ（または、対向電極（搬送ベルト３２または記録媒体Ｐ）を−１．５ｋＶにバイアスし）、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２を共に０Ｖ（接地状態）として、飛翔電界を形成し、ガード電極１１４は０Ｖ（接地状態）とする。
このとき、インクＱは、電気泳動現象および毛細管現象によって、インク流路１２４から貫通孔１１８とインクガイド１０６の間を上昇し、先端部分１０６ａに集まり、インクメニスカスを形成する。先端部分１０６ａに集まったインクＱは、先端部分１０６ａで、またはインクＱの表面張力等で押し留められ、インクＱ中の正帯電色剤粒子は、高濃度化する。
【００７２】
次に、画像信号に応じて、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２にパルス状の駆動電圧、例えば、共に＋４００〜６００Ｖを印加し、正帯電色剤粒子濃度の高まったインク液滴がインクガイド１０６の先端部分１０６ａから吐出される。例えば、インクＱの初期粒子濃度が３〜１５％の場合、吐出インク液滴の粒子濃度は３０％以上であるのが好ましい。なお、パルス状の駆動電圧のパルス幅は、特に制限的ではないが、例えば、数十μｓ〜数百μｓとすることができる。また、記録媒体Ｐに記録されるドット径は、パルス電圧の大きさまたは印加時間に依存する。
【００７３】
なお、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００においては、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２のどちらで、または両方で、インク吐出／非吐出の制御を行うかは特に制限的ではないが、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２の一方が接地レベルの場合にはインクＱが吐出せず、第１吐出電極１１０がハイインピーダンス状態または高電圧レベルで、かつ第２吐出電極１１２が高電圧レベルの場合にだけ、インクＱが吐出するようにするのがよい。
【００７４】
ところで、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００においては、図示例のように、ガード電極１１４を隣接する第１吐出電極１１０の間に設けているが、本発明はこれに限定されず、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２をマトリックス駆動する場合には、例えば、下層の第２吐出電極１１２を１列毎に順次駆動し、画像データに応じて、上層の第１吐出電極１１０を駆動するようにする場合には、第１吐出電極１１０の各行の間にのみガード電極を設けるようにしてもよい。このような場合にも、記録時にガード電極１１４を所定のガード電位、例えば接地レベル等にバイアスすることにより、隣接する吐出部の電界の影響を排除することができる。
【００７５】
また、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２を駆動するとき、上層の第１吐出電極１１０の行を順次オンし、画像データに応じて、下層の第２吐出電極１１２をオン／オフした場合、すなわち、行列の並びを逆にした場合、第２吐出電極１１２が画像データに応じて駆動されるため、列方向のそれぞれの吐出電極を中心として、その両側の吐出電極は、高電圧レベルまたは接地レベルに頻繁に変化する。
【００７６】
しかし、行方向は、第１吐出電極１１０の１行毎に駆動され、行方向のそれぞれの吐出電極を中心として、その両側の吐出電極の第１吐出電極１１０は常に接地レベルになるため、この両側の吐出電極の行がガード電極の役割を果す。このように、上層の第１吐出電極１１０で各行を順次オンし、画像データに応じて下層の第２吐出電極１１２を駆動する場合には、ガード電極を設けなくとも、隣接する吐出電極の影響を排除し、記録品質を向上させることができる。
【００７７】
なお、２層電極構造の吐出電極を持つ静電式インクジェットヘッドの本実施形態では、対向電極（記録媒体Ｐ）を例えば−２．１Ｖに帯電し、第１吐出電極および第２吐出電極の何れか一方または両方が負の高電圧（例えば−６００Ｖ）のときにはインクが吐出せず、第１吐出電極および第２吐出電極の両方が接地レベル（０Ｖ）の場合にだけインクが吐出するようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態においては、各吐出部に第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２を備えた２層電極構造とし、上述した各駆動方式によってインクジェットヘッドの安定した駆動を可能としているが、本発明のインクジェットヘッドはこれには限定されず、吐出電極を単層電極構造とすることもできるし、３層以上の電極構造としてもよい。
本発明のインクジェットヘッド１００は、基本的に以上のようなものである。
【００７９】
ここで、図３に示す記録ヘッド７０においては、インクジェットヘッド１００の吐出部の配列方向は、記録媒体Ｐの搬送方向と略並行に配置されている。
本実施形態では、ガイドレール８４ａ、８４ｂに沿って、記録ヘッド７０を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に主走査しながら吐出を行い、その後に記録媒体Ｐを一定量のみ搬送することを繰り返すシリアルスキャンを行うことで記録を行う。
また、それぞれのインクジェットヘッドは、そのインクの吐出部が、導電性プラテン３６が配置された位置の、搬送ベルト３２の表面に対向する位置に、搬送ベルト３２上に静電吸着されて搬送されてくる記録媒体Ｐの表面と所定の一定間隔となるように配置されている。
【００８０】
記録媒体Ｐの位置検出装置５２は、フォトセンサ等の従来公知の位置検出手段であり、記録媒体Ｐの搬送経路上の、帯電装置３８とインクジェットヘッド（記録ヘッド）７０との間の位置で、記録媒体Ｐが搬送される搬送ベルト３２の表面に対向する位置に配置されている。
位置検出装置５２により記録媒体Ｐの位置が検出され、その位置情報はヘッドドライバ５０に供給される。このヘッドドライバ５０は、筐体２２内部の図中右面に取り付けられており、ヘッドユニット４８の記録ヘッド７０と接続されている。
【００８１】
ヘッドドライバ５０には、外部装置から画像データが入力され、位置検出装置５２から記録媒体Ｐの位置情報が入力される。ヘッドドライバ５０の制御により、記録媒体Ｐの位置情報に従って、記録ヘッド７０のインクジェット１００（図４〜図６参照）の吐出タイミングが制御されつつ、画像データに応じて各色の吐出ヘッドから各色のインクが吐出され、記録媒体Ｐ上には、画像データに対応したモノクローム画像が記録される。
【００８２】
次に、インク循環手段１８について説明する。
インク循環手段１８は、インクタンク５４、インク廃棄タンク５６、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４、ポンプ（図示されていない）、インク供給流路５８、インク回収流路６０、インク廃棄流路６２、インク流路８０を備えている。
【００８３】
図２に示すように、インクタンク５４とヘッドユニット４８（インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４）とは、インク供給流路５８、およびインク回収流路６０を介して接続され、インク廃棄タンク５６とヘッドユニット４８（インク回収・廃棄サブタンク７４）とは、インク廃棄流路６２を介して接続されている。
【００８４】
インクタンク５４内には、帯電微粒子（色剤粒子）と、これを分散させる分散溶媒とを含むインクが保持されている。インクタンク５４内のインクは、ポンプにより、インクの供給流路５８を介して、インク供給サブタンク７２のタンクに供給される。
また、記録ヘッド７０で使用されなかったインク（記録ヘッド７０で吐出されなかった色剤粒子を含むインク）は、インク回収流路６０を介して、インクタンク５４に回収される。このようにインクは、循環されて、記録ヘッド７０に供給される。
【００８５】
また、記録ヘッド７０からインクが吐出されることにより、インク循環手段１８で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環手段１８は、図示されていないインク濃度検出器によってインク濃度を検出し、検出したインク濃度に応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つことが好ましい。
【００８６】
また、インクタンク５４には、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられることが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりインク滴のドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。一方、攪拌装置としては、回転羽根、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。
インクの温度制御方法としては、記録ヘッド７０、インクタンク５４、インク配管等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、各種の温度センサ（サーモスタット等）により制御する公知の方法が使用できる。
【００８７】
インク廃棄タンク５６は、インク廃棄流路６２を介してインク回収・廃棄サブタンク７４から廃棄されるインクを貯蔵する。また、インク廃棄タンク５６は、取替え可能なカートリッジ式であることが好ましい。
【００８８】
次に、図３を参照して、記録ヘッド７０まわりのインク循環手段を詳細に説明する。
図３に示すヘッドユニット４８は前述のように、板状の支持部材８６上に、記録ヘッド７０、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４、並びにこれらのサブタンクを、支持部材８６上で鉛直方向上下に移動させるためのサブタンク位置調整機構（供給サブタンク側７６、回収・廃棄サブタンク側７８）が配置されている。
【００８９】
インクタンク５４との間には、インク供給流路５８およびインク回収流路６０が、また、記録ヘッド７０との間には、インク供給流路５８ａおよびインク流路８０が接続されている。インク回収流路６０ｂは、インク供給サブタンク６０からインクタンク５４へのドレン配管を示しており、インク回収流路６０ａは、インク回収・廃棄サブタンク７４からインクタンク５４へのドレン配管を、また、インク廃棄流路６２は、インク回収・廃棄サブタンク７４からインク廃棄タンク５６へのドレン配管を示している。
【００９０】
インク供給サブタンク７２は、インクタンク５４からインク供給流路５８を介して供給されたインクを、インク供給流路５８ａを介して記録ヘッド７０に供給する。ここで、インク供給サブタンク７２に過剰に供給されたインクは静水圧を利用して、インク回収流路６０ｂを通過し、インクタンク５４に回収される。これによりインク供給サブタンク７２のインク量は一定量に保たれる。
【００９１】
記録ヘッド７０は、供給されたインクで記録を行い、記録ヘッド７０で使用されなかったインクはインク流路８０を介して、インク回収・廃棄サブタンク７４に供給される。
インク回収・廃棄サブタンク７４は供給されたインクを、インク回収流路６０を介してインクタンク５４に、インク廃棄流路６２を介してインク廃棄タンク５６に、それぞれ供給する。
【００９２】
ここで、インク供給サブタンク７２、インク回収・廃棄サブタンク７４はサブタンク位置調節機構７６、７８によって上下方向に移動することで記録ヘッド７０にかかる圧力を調整する。
また、上述のように、インクタンク５４に回収されたインクは循環され、再びインク供給流路５８から記録ヘッド７０に供給される。
【００９３】
本実施形態においては、上述のように、浮遊導電板を備え、また、記録媒体を所定電位に帯電させる等によって、貫通孔を通過するインク内の色剤粒子成分の濃度を高めるようにして、キャリア液に分散させた固形成分である色剤粒子に力を作用させて、飛翔させることにより、濃縮されたインク液滴を吐出することができる。
その結果、記録媒体上でのにじみが少なく、さらに、普通紙を初めとして、非吸収性のフィルム（例えばＰＥＴフィルム等）などの種々の記録媒体Ｐに画像を記録することができ、また、記録媒体Ｐ上で、滲みや流動を生じることなく、種々の記録媒体に対して、高画質な画像を得ることができる。
【００９４】
しかしながら、上記のようなインクジェット記録装置では、色剤粒子の濃縮が不安定になり、吐出状態が不安定になる場合があり、特に、連続記録を行う場合には、この傾向が顕著になるという問題点があることは前述の通りである。
そこで、本発明では、図１に示すように、記録ヘッド７０に供給されるインクの色剤粒子の粒径分布をより減少させ、所定の値に近づけるために、インク回収・廃棄サブタンク７４に粒径分布減少手段７５を設けたものである。
【００９５】
以下、図１に示す、粒径分布減少手段７５を備えるインク回収・廃棄サブタンク７４について詳細に説明する。
インク回収・廃棄サブタンク７４は、粒径分布減少手段７５、インク回収サブタンク９２およびインク廃棄サブタンク９４で構成されている。
また、粒径分布減少手段７５は、主管路８０ａと分岐管路８０ｂおよび８０ｃとからなるインク流路８０、２枚の電極板８８ａおよび８８ｂからなる第１の平行電極８８、同様に２枚の電極板８９ａおよび８９ｂからなる第２の平行電極８９、並びに電圧源９０ａおよび９０ｂを備えている。
【００９６】
インク流路８０は、主管路８０ａと主管路８０ａからＹ字形状に分岐された二つの分岐管路８０ｂおよび８０ｃを備えている。また、主管路８０ａの一端（分岐管路側と逆側）は、記録ヘッド７０と接続されている（図３参照）。また、分岐管路８０ｃは、インク廃棄サブタンク９４に接続され、分岐管路８０ｂは、インク回収サブタンク９２に接続されている。また、インク回収サブタンク９２はインク回収流路６０ａと接続され、インク供給サブタンクと同様に静水圧を利用して液面を一定化できるようになっている。インク廃棄サブタンク９４はインク廃棄流路６２と接続されており、インク回収サブタンク９２と同様に、静水圧を利用して液面を一定化できるようになっている。
【００９７】
平行電極８８および８９はいずれも主管路８０ａを挟むように配置されており、ここでは、電圧印加側電極板８８ｂ（図中下側）および８９ａ（図中上側）は、それぞれ、電極に電圧を印加する電圧源９０ａおよび９０ｂと接続され、接地電極板８８ａ（図中上側）および８９ｂ（図中下側）は、いずれも接地されている。すなわち、平行電極８８および８９は、主管路８０ａに互いに逆方向の電界（図中に、矢印Ｅ１，Ｅ２で示されている）を形成するものである。
ここで、電圧源９０ａおよび９０ｂは、印加する電圧値を変化することのできる可変電圧源であることが好ましい。
【００９８】
上述のように、インクＱは、記録ヘッド７０から供給され、主管路８０ａから分岐管路８０ｂ、８０ｃの方向へ流される。インクＱが、平行電極８８が配置されている部分まで移動すると、まず、平行電極８８によって形成される電界によって、流れているインクＱ中の正帯電した色剤粒子Ｐａには図中上方向の力（図中の矢印Ｅ１）が、電気泳動によって、図中上方向に移動するように作用する。この結果、インクＱ中の正帯電した色剤粒子Ｐａは、全体的に、図中上方向に移動する。
【００９９】
この際、色剤粒子Ｐａにかかる力は粒径（実際は質量）によって異なり、粒径の大きい色剤粒子Ｐａｃほど上方向にかかる力は大きくなり、電気泳動による上方向（平行電極８８ｂ方向）への移動量が大きくなる。但し、この平行電極８８における色剤粒子Ｐａの移動は、粒子全体を主管路８０ａの上方に寄せることを目的とするものであるので、後述するように、それに適した電界形成が行われる。
【０１００】
次いで、インクＱ中の色剤粒子Ｐａには、平行電極８９によって形成される電界によって、図中下方向の力（図中の矢印Ｅ２）が作用する。この力も、粒径の大きい色剤粒子Ｐａｃほど下方向にかかるものが大きくなり、下方向（平行電極８９ｂ方向）への移動量が大きくなる。これにより、平行電極８８において全体的に上方向に移動したインクＱ中の色剤粒子Ｐａは、少なくとも、粒径の大きい色剤粒子Ｐａｃが分岐管路８０ｃの方向へ流されることがない程度に、分級される。
【０１０１】
上述の平行電極８８および８９による色剤粒子Ｐａの移動は、電界を作用させることにより、全体を一度上方向に寄せた後（これは、平行電極８８で）、次に、粒径の大きい色剤粒子Ｐａｃをできるだけ選択的に（これは、平行電極８９で）、下方向に移動させるという二段階の作用を行わせることが好ましい。このためには、平行電極８８および８９に印加する電圧を、例えば、下記のようにすることが好ましい。
【０１０２】
まず、平行電極８８に対しては、下記の電圧Ｖ１（Ｖ）を印加する。
１０００００ｄ１ ≧Ｖ１ ≧０.８（ｈ・ｄ１・ｖ）／（μＳ・Ｌ１）
ここで、ｄ１：平行電極８８間距離（ｍ）
ｈ：主管路内径（ｍ）
ｖ：主管路内インク平均流速（ｍ／ｓ）
μＳ：インク粒子Ｐａｆの電気泳動度（ｍ２／（Ｖ・ｓ））
Ｌ１：主管路長さ方向に沿った平行電極長さ（ｍ）
【０１０３】
また、平行電極８９に対しては、下記の電圧Ｖ２（Ｖ）を印加する。
０.６（ｈ・ｄ２・ｖ）／（μＳ・Ｌ２）≧Ｖ２ ≧０.８（ｈ・ｄ２・ｖ）／（μＬ・Ｌ２）
かつ、
１０００００ｄ２ ≧Ｖ２
ここで、ｄ２：平行電極８９間距離（ｍ）
μＬ：インク粒子Ｐａｃの電気泳動度（ｍ２／（Ｖ・ｓ））
Ｌ２：主管路長さ方向に沿った平行電極長さ（ｍ）
【０１０４】
上述のような二段階の電気泳動による分級操作を行うことにより、主管路８０ａ内の色剤粒子Ｐａの中から、粒径が所定粒径より大きい色剤粒子Ｐａｃを図中下側の分岐管路８０ｂに、粒径が所定粒径より小さい色剤粒子Ｐａｆを図中上側の分岐管路８０ｃに分級することができる。
【０１０５】
このように分級された分岐管路８０ｂのインクは、インク回収サブタンク９２に供給され、分岐管路８０ｃのインクＱは、インク廃棄サブタンク９４に供給される。
そして、上述のように、インク回収サブタンク９２のインクＱは、インク回収流路６０ａを介してインクタンク５４に回収され、インク廃棄サブタンク９４のインクＱは、インク廃棄タンク５６に廃棄される。
【０１０６】
本実施形態によれば、上述のように、粒径分布除去手段７５を用いることによって、吐出され難く、濃縮し難い粒径の小さい色剤粒子を除去することにより、長時間、連続記録を行った場合でも、粒径分布の揃ったばらつきの少ない色剤粒子を供給することが可能となるので、頻繁なインク交換を行うことなく、かつ、記録媒体を選ぶことなく、安定して高画質な描画を行うことが可能になる。
【０１０７】
ここで、平行電極８９に印加する電圧を変えることにより、粒子の移動量を制御することができるので、分岐管路８０ｂと分岐管路８０ｃとに分級する粒子の粒径の大きさの閾値を制御することも可能である。このように閾値を制御することにより、粒径分布を制御することができ、これにより、濃度階調の制御を行うことも可能になる。
【０１０８】
なお、上記実施形態においては、粒径分布除去手段７５を、二段階の、移動方向の異なる電気泳動による分級操作を行うことにより、効率的な分級を実現しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに多段の電極を用いて、より的確な分級を行わせることも可能である。
また、本実施形態では、粒径の小さい色剤粒子を除去したが、粒径の大きい色剤粒子を除去してもよい。さらに、上記粒径分布減少手段を複数設けることにより、使用する色剤粒子の大きさをより、より均一な粒径に揃えることも可能である。
【０１０９】
さらに、本実施形態では、粒径分布減少手段７５をインク回収・廃棄サブタンク７４に配置したが、この配置位置は特に限定されず、インク供給流路５８とインク供給サブタンク７２間、記録ヘッド７０の前後の流路等、どのような場所に配置してもよい。
また、粒径分布減少手段７５をインクタンク５４に直接接続してもよい。
【０１１０】
図２に戻って、インクジェット記録装置の他の部分について補足説明を行う。
溶媒回収手段２０は、記録ヘッド７０から記録媒体Ｐ上に吐出されたインクから蒸発する分散溶媒や、画像の定着時にインクから蒸発する分散溶媒等を回収するもので、排出ファン６４と、活性炭フィルタ６６とを備えている。活性炭フィルタ６６は、筐体２２の上面（図中上側）の裏面に取り付けられ、排出ファン６４は、活性炭フィルタ６６の上に取り付けられている。
【０１１１】
筐体２２内部の分散溶媒成分を含む空気は、排出ファン６４により、活性炭フィルタ６６を介して筐体２２の外部に排出される。その際、筐体２２内部の空気中に含まれる分散溶媒成分は、活性炭フィルタ６６によって吸着除去される。
【０１１２】
以下、上述のように構成される本実施形態に係る静電式インクジェット記録装置１０の特徴的な動作を説明する。
【０１１３】
静電式インクジェット記録装置１０では、画像の記録時に、給紙トレイ２４に収納された記録媒体Ｐがフィードローラ２６により１枚ずつ取り出され、搬送ローラ対３０により挟持搬送されて搬送ベルト３２上の所定位置に供給される。
搬送ベルト３２上に供給された記録媒体Ｐは、帯電装置３８により負の高電位に帯電され、搬送ベルト３２の表面に静電吸着される。
【０１１４】
搬送ベルト３２の表面に静電吸着された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２の移動とともに所定の一定速度で移動されつつ、記録ヘッド７０により、その表面に画像データに対応した画像が記録される。
画像記録後の記録媒体Ｐは、除電装置４０により除電され、分離爪４２により搬送ベルト３２から分離され、ガイド４４に沿って定着ローラ対４６に供給される。そして、定着ローラ対４６により挟持搬送されつつ、記録された画像が加熱定着され、排出トレイ２８内に積層された状態でストックされる。
【０１１５】
この際、インクＱは、インクタンク５４からインク供給流路５８、インク供給サブタンク７２を介して、記録ヘッド７０に供給される。記録ヘッド７０で使用されなかったインクは、インク回収・廃棄サブタンク７４に回収される。また、インク回収・廃棄サブタンク７４の粒径分布減少手段７５によって、インクＱ内の色剤粒子Ｐａは分級され、所定以上の大きさの色剤粒子Ｐａｃは、インク回収流路６０を介してインクタンク５４に戻され、所定以下の大きさの色剤粒子Ｐａｆは、インク廃棄流路６２を介してインク廃棄タンク５６に廃棄される。
【０１１６】
インクタンク５４、インク供給流路５８、インク回収流路６０、またはヘッドユニット４８内にインクの帯電微粒子濃度を検知する光学的手段、磁気的手段、電気的手段を配置し、微粒子を補充する手段を設ける。補充する手段としては検知結果に応じて、高濃度の微粒子分散液を供給する、荷電制御剤を含む高濃度インクを供給する、等が好適に行われる。また、インク分散媒の蒸発を考慮して分散媒も補充してもよい。これらの手段によって、インク濃度およびインク量が一定に保たれている。
【０１１７】
このようにして吐出されにくい粒径の小さい色剤粒子を分級して取り除くことにより、記録ヘッド７０に供給されるインク中の色剤粒子の粒径分布の変化が抑えられる。これにより、長時間、連続記録を行っても、色剤粒子の濃縮が安定して行われ、また、吐出状態も安定するため、高画質な記録を安定して行うことが可能になるという効果が得られる。
【０１１８】
また、色剤粒子の粒径分布の変化が抑えられるので、頻繁なインク交換を行う必要もなく、さらに色剤粒子の粒径分布が大きい比較的安価なインクを使用しても、粒径分布を減少させ、より均一に揃えることができるので、高画質な記録を行うことが可能になるという効果も得られる。
【０１１９】
上述の例では、インク中の色剤粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体の背面の対向電極を負の高電圧にして、吐出したインクジェットによって画像記録を行うインクジェット式記録装置について説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色剤粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行ってもよい。このように、色剤粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、粒径分布除去手段の平行電極、静電吸着手段、対向電極、静電式インクジェットヘッドの吐出電極への印加電圧極性等を前述の例と逆にすればよい。
【０１２０】
なお、上記説明においては、モノクローム画像を記録する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色のフルカラー印刷を行うようにしてもよい。この場合には、ヘッドユニットを各色ごとに設けてもよく、また、１つの記録ヘッドに各色のインクジェットヘッドを設けてもよい。
また、本実施形態では、ヘッドユニットとしてシリアルヘッド型を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ラインヘッド型のヘッドユニット等、どのようなものを用いてもよい。
【０１２１】
すなわち、上記実施形態はいずれも本発明の一例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるべきものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更または改良を行ってもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電式インクジェット記録装置のインク回収・廃棄サブタンクの拡大模式図である。
【図２】一実施形態に係る静電式インクジェット記録装置の概略全体構成を示す模式図である。
【図３】一実施形態に係るヘッドユニットの拡大斜視図である。
【図４】一実施形態に係る静電式インクジェットヘッドの構成を示す模式的斜視図である。
【図５】（ａ）は、図４に示す静電式インクジェットヘッドの模式的断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ線切断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図５（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  インクジェット記録装置
１２  保持手段
１４  搬送手段
１６  記録手段
１８  インク循環手段
２０  溶媒回収手段
２２  筐体
２４  給紙トレイ
２６  フィードローラ
２８  排出トレイ
３０  搬送ローラ対
３２  搬送ベルト
３４  ベルトローラ
３６  導電性プラテン
３８  帯電装置
４０  除電装置
４２  分離爪
４４  ガイド
４６  定着ローラ対
４８  ヘッドユニット
５０  ヘッドドライバ
５２  位置検出手段
５４  インクタンク
５６  廃棄タンク
５８  インク供給流路
６０  インク回収流路
６２  インク廃棄流路
６４  活性炭フィルタ
６６  排気ファン
７０  記録ヘッド
７２  インク供給サブタンク
７４  インク回収・廃棄サブタンク
７５  粒径分布減少手段
７６、７８  サブタンク位置調節機構
８０  インク流路
８２  駆動手段
８４ａ、８４ｂ  カイドレール
８６  支持部材
８８、８９  平行電極
９０  電圧源
９２  インク回収サブタンク
９４  インク廃棄サブタンク
１００  静電式インクジェットヘッド
１０２  吐出口基板
１０４  ヘッド基板
１０６  インクガイド
１０６ａ  先端部分
１０６ｂ  基部
１０８  絶縁性基板
１１０  第１吐出電極
１１２  第２吐出電極
１１４  ガード電極
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ  絶縁層
１１８  貫通孔
１２０  浮遊導電板
１２４  インク流路
Ｐ  記録媒体
Ｑ  インク
【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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