JP2005199578A

JP2005199578A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2005199578A
Application number: JP2004008906A
Authority: JP
Inventors: Chikashi Oishi; 近司大石
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】インクを循環する静電式のインクジェット記録装置において、循環系にインクの補充液を補充した後に、補充液が速やかに全循環系内に至って、循環系に存在するインク全量を迅速に適正濃度とでき、従って、所定濃度のインクによる安定したインク液滴の吐出が可能であり、高画質な画像を安定して記録できる記録装置を提供する。
【解決手段】循環経路中に存在するインクの総液量をＶ［リットル］、前記循環手段による循環液量をａ［リットル／分］とした際に、「６×Ｖ＞ａ＞Ｖ÷６」を満たすことにより、前記課題を解決する。
【選択図】図６

Description

本発明は、静電式のインクジェット記録装置の技術分野に関するものであり、詳しくは、安定した濃度のインクで画像記録を行うことができる静電式のインクジェット記録装置に関する。

インクに静電力を作用させてインク液滴を吐出する静電式のインクジェット記録方式の１つとして、色材を含み、かつ、荷電した微粒子成分（以下、色材粒子とする）を、絶縁性のキャリア液（分散媒）に分散してなるインクを用い、画像データに応じてインクジェットヘッドの吐出電極に電圧（駆動電圧）を印加してインクに静電力を作用させることにより、インクの吐出を制御して、オンデマンドで記録媒体に画像を記録する方式が知られている。

色材粒子を有するインクを用いる静電式のインクジェット記録では、例えば、記録媒体にバイアス電圧を帯電させた上でインクジェットヘッドに対面させた状態で、インクの各吐出部に対応して形成された吐出電極に駆動電圧を印加することにより、吐出部（および吐出部近傍）のインクに静電力をインクに作用させる。
この静電力の作用により、色材粒子が泳動して吐出部に集まり（すなわち、吐出部でインクを濃縮し）、かつ、駆動電圧の印加開始からの時間経過に応じて、インクのメニスカスが成長して円柱状のテーラーコーンと呼ばれる状態となり、さらにメニスカスが成長して細長い柱状の曳糸と呼ばれる状態となって、この曳糸が分断することにより、インク液滴として吐出される。

このような静電式のインクジェットにおいて、各吐出部にインクを供給する方法の一例として、インクを貯留するタンクからインクジェットヘッドにインクを供給し、インクジェットヘッド内において各吐出部と連通する所定のインク流路にインクを流し、吐出されずにインク流路を通過したインクをインクジェットから前記タンクに戻す、所定の循環経路でインクを循環する方法が例示される。

例えば、特許文献１には、図８に示されるように、色材粒子を有するインクを静電式のインクジェットヘッド２００（以下、記録ヘッド２００とする）から吐出して、記録媒体Ｐに画像を記録するインクジェット記録装置において、インクを貯留するタンク２０２からポンプ２０４によってタンク２０６にインクを供給し、タンク２０６から水頭圧によって記録ヘッド２００にインクを供給すると共に、記録ヘッド２００から吐出されなかったインクをタンク２０２に戻す循環系を有するインクジェット記録装置が開示されている。また、このインクジェット記録装置は、劣化したインクを廃棄するタンク２１０、および新規（未使用）インクを貯留するタンク２１４を有する。

ここで、循環によってインクを記録ヘッドに供給するインクジェット記録装置では、ある程度のインクを吐出した時点で、循環系にインクを補充する必要がある。
図８のインクジェット記録装置では、循環しているインクの劣化状態を検出し、その結果に応じて、ポンプ２０４を停止してタンク２０６のインクを全てタンク２０２に回収し、次いで、バルブ２０８を開いて劣化したインクをタンク２１０にインクを廃棄し、タンク２０２が空になったら、バルブ２１２を開いてタンク２１４から新規インクをタンク２０２に供給して、再度、循環を行う。

特開平１０−２４４６９０号公報

前述のように、色材粒子を含むインクを用いる静電式のインクジェットでは、インクを濃縮して吐出するので、循環するインクの濃度（インク中における色材粒子の量）は、画像記録を行うことにより、次第に低下していく。
インクの濃度が低くなれば、たとえ濃縮を行っても吐出するインク液滴の濃度が低くなる。その結果、画像の濃度低下やニジミ等による画質低下を生じてしまい、目的とする画質の画像を記録できなくなる。また、インクの濃縮および吐出は、色材粒子の荷電にも大きく依存するので、インク濃度の低下は、インク濃縮およびインク液滴吐出の不安定化を招き、これによっても画質が低下してしまう。さらに、インク濃度が吐出限界濃度を下回ると、インク液滴の吐出すなわち画像記録ができなくなってしまう。
また、図８に示されるインクジェット記録装置のように、劣化する毎に循環系内のインクを全量交換したのでは、ランニングコストが高くなるばかりか、廃液量が多くなり環境的にも不利である。

このような不都合を解消するために、インクを循環させる静電式のインクジェット記録装置では、インクの使用量（吐出量）や、循環しているインクの濃度（インク中における色材粒子の量）等に応じて、インクを貯留するタンクに、量を調整して高濃度インクおよび／または希釈液（以下、補充液とする）を補充することにより、使用分に応じたインクの補充と共にインクの濃度調整を行う。

ここで、図８に示されるようなインク循環系では、ポンプ２０４による送液量、すなわちインクの循環系における循環量は、ヘッド２００に供給することができるインク流量に制限される。
そのため、タンク２０２およびタンク２０６の容量と、ポンプ２０４による送液量（ヘッドが許容可能なインク量）とのバランスが悪いと、タンク２０２に補充された補充液によって循環系内の全てのインクの濃度が適正になるまでに時間がかかってしまう。従って、その間は適正濃度のインクによる画像記録を行うことができず、また、連続的に画像記録を行う場合には、その途中でインク濃度が吐出限界を下回ってしまう可能性も有る。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、色材粒子（色材を有し、かつ荷電した微粒子）を絶縁性の分散媒に分散してなるインクを用いる静電式のインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドにインクを供給するために循環されるインクの濃度（インク中における色材粒子量）を安定して所定濃度に維持することができ、これにより、所定濃度のインクによる安定したインクの濃縮やインク液滴の吐出を可能として、高画質な画像を安定して記録することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、色材を有し、かつ、荷電した粒子を分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させて、前記インクの液滴を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクを貯留するメインタンクと、前記メインタンクからインクジェットヘッドを経てメインタンクに戻る経路を含むインクの循環手段とを有するインクジェット記録装置であって、前記循環手段による循環経路中に存在するインクの総液量をＶ［リットル］、前記循環手段による循環液量をａ［リットル／分］とした際に、「６×Ｖ＞ａ＞Ｖ÷６」を満たすことを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。

このような本発明のインクジェット記録装置において、前記循環経路中に、前記インクジェットヘッドに水頭圧を生じさせつつインクを供給する供給サブタンクを有し、この供給サブタンクは、オーバーフロー機能によって前記水頭圧を一定圧に保つものであり、さらに、前記循環経路において、前記供給サブタンクからオーバーフローしたインクは、前記インクジェットヘッドを介さずに前記メインタンクに戻すのが好ましく、さらに、前記粒子の濃度が規定値よりも高い高濃度インクおよび前記分散媒の少なくとも一方を前記メインタンクに補充する、インク補充手段を有するのが好ましい。

上記構成を有する本発明によれば、色材を有し、かつ荷電した微粒子を絶縁性の分散媒に分散してなるインクを用い、このインクを所定の経路で循環させることによってインクジェットヘッド（その各吐出部）にインクを供給する静電式のインクジェット記録装置において、全てのインクが１０〜３６０秒の間で循環系を循環する。従って、使用したインクの補充およびインクの濃度調整のために補充液（高濃度インクおよび／または分散媒）を補充した後に、補充液が速やかにインクジェットヘッド内を含む全循環系内に至って、循環系に存在するインク全量が迅速に適正濃度となる。
そのため、本発明のインクジェット記録装置は、所定濃度のインクによる安定したインク液滴の吐出が可能であり、高画質な画像を安定して記録することができる。

以下、本発明のインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

まず、本発明の静電式のインクジェット記録で用いるインクについて説明する。
本発明のインクジェット記録装置は、静電式のインクジェット記録を行うものであり、色材を含み、かつ荷電を有する微粒子成分（以下、色材粒子とする）を、絶縁性のキャリア液（分散媒）に分散してなるインクを用い、このインクに、後述するように、吐出電極への駆動電圧の印加、あるいはさらに記録媒体Ｐに帯電させたバイアス電圧による静電力を作用させて、この静電力の作用によりインクを濃縮してインク液滴を吐出する。

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。キャリア液の電気抵抗が低いと、制御電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する制御電極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。

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、キャリア液中の色材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、このようなキャリア液の固有電気抵抗の上限値は１０¹⁶Ωｃｍ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。キャリア液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。

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、信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いることができる。

このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、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。

色材としては、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。
色材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、ぺリノン系顔料、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く用いることができる。
色材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。

さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、（メタ）アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が２，０００〜１０００，０００の範囲内であり、かつ多分散度（重量平均分子量／数平均分子量）が、１．０〜５．０の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか１つが４０〜１２０℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。

このようなインクにおいて、インクの濃度（インク中における色材粒子の含有量（色材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％の範囲であることが望ましい。色材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一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１０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。

また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、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。

色材粒子をキャリア液に分散させた後（必要に応じて、分散剤を使用しても可）、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクとする。なお、色材粒子の分散時には、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。

なお、色材粒子は、制御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、色材粒子の荷電量は、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。

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、インクの電気伝導度、σ２は、インク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）社製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を用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。

インクの電気伝導度は、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、制御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、制御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。

このようなインクは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、以下の方法が例示される。
（１）色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合（混練）した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法。
（２）色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
（３）色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法。

図１に、本発明のインクジェット記録装置の一例の概念図を示す。
前述のように、本発明のインクジェット記録装置１０は、このようなインクを用い、このインクに静電力を作用させることによりインク液滴を吐出する、静電式のインクジェット記録装置である。
このようなインクジェット記録装置１０（以下、記録装置１０とする）は、基本的に、保持手段１２、搬送手段１４、記録手段１６、インク循環手段１８、および、溶媒回収手段２０を有しており、これらを筐体２６に収容して構成される。

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３０と、フィードローラ３２と、記録後の記録媒体Ｐを保持する排出トレイ３４とを備えている。

給紙トレイ３０は、記録装置１０に設定される所定の装填部に着脱可能な筐体である。図示例においては、装填部は、筐体２６内の下方図中左側に設定され、給紙トレイ３０は、記録媒体Ｐの取出部を前方にして、筐体２６の内部に挿入されて、後端部（前記取出部と逆端側）を若干筐体から突出した状態で、所定の装填部に装填される。
また、フィードローラ３２は、前記装填部に装填された給紙トレイ３０の取出部に対応して配置される半月ローラである。

給紙トレイ３０内には、記録前の記録媒体Ｐが複数枚積層されて収容される。画像の記録時には、フィードローラ３２により、記録媒体Ｐが給紙トレイ３０から１枚ずつ取り出され、後述する記録媒体Ｐの搬送手段１４に供給される。

排出トレイ３４は、画像を記録された記録媒体Ｐを収容するものであり、図示例においては、一部を筐体２６から突出して、給紙トレイ３０の装填部の上方に、記録媒体Ｐの排出方向先端を下方にして傾けて配置される。
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３４内に順次積層されて収容される。

搬送手段１４は、静電吸着等を利用して、給紙トレイ３０から供給された記録媒体Ｐを排出トレイ３４まで所定の経路で搬送するものであり、搬送ローラ対３６と、搬送ベルト３８と、ローラ４０（４０ａ、４０ｂ、および４０ｃ）と、導電性プラテン４２と、記録媒体Ｐの帯電装置４４および除電装置４６と、分離爪４８と、ガイド５０と、定着ローラ対５２とを備えている。

搬送ローラ対３６は、記録媒体Ｐの搬送経路上の、フィードローラ３２と搬送ベルト３８との間の位置に設けられている。
フィードローラ３２により給紙トレイ３０から取り出された記録媒体Ｐは、次いで、搬送ローラ対３６により挟持搬送され、搬送ベルト３８表面の帯電装置４４（スコロトロン帯電器４４ａ）に対面する所定の位置に供給される。

帯電装置４４は、スコロトロン帯電器４４ａと、高圧電源４４ｂとを備える。スコロトロン帯電器４４ａは、記録手段１６（ヘッドユニット６０）の上流（記録媒体Ｐの搬送方向の上流以下、単に上流とする）に、搬送ベルト３８に対面して配置される。また、高圧電源４４ｂの負側の端子はスコロトロン帯電器４４ａに接続され、その正側の端子は接地されている。

搬送ベルト３８は、エンドレスベルトであり、３つのローラ４０によって、略三角形状に張架されている。
この搬送ベルト３８は、表面（記録媒体Ｐの静電吸着面）が絶縁性で、裏面（ローラ４０との接触面）が導電性となっている。また、ローラ４０のうちの少なくとも１つは、図示し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、これにより搬送ベルト３８も記録媒体Ｐの搬送方向（図中矢印方向）に回転する。
搬送ベルト３８内側の記録手段１６（ヘッドユニット６０）に対応する位置には、搬送ベルト３８の内面に接触して、平板状の導電性プラテン４２が配置されている。

図示例においては、ローラ４０ｂは接地されており、従って、搬送ベルト３８の裏面を介して、ローラ４０ａおよび４０ｃ、ならびに導電性プラテン４２も接地される。これにより、搬送ベルト３８の記録手段１６（ヘッドユニット６０）に対面する位置は、後述する静電式のインクジェットにおいて、インク液滴を吐出させる制御電極の対向電極として機能する。

前述のように、記録媒体Ｐは、フィードローラ３２によって搬送ローラ対３６に供給され、搬送ローラ対３６によって、搬送ベルト３８表面スコロトロン帯電器４４ａに対面する所定の位置に供給される。また、駆動源となっているローラ４０の回転によって、搬送ベルト３８も回転する。
この位置に搬送された記録媒体Ｐの表面は、スコロトロン帯電器４４ａにより所定の負の高電位（例えば、約−１．５ｋＶ）に均一に帯電される。搬送ベルト３８の表面は絶縁性であり、この負の高電位の帯電により、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３８の表面に静電吸着され、搬送ベルト３８の回転によって、同方向に搬送され、記録手段１６に搬送され、搬送ベルト３８によって断続的に搬送されつつ、静電式のインクジェットによる画像記録に供される。記録手段１６については、後に詳述する。
また、記録媒体Ｐに帯電した負の高電位は、後述する静電式のインクジェットにおけるインク液滴吐出のバイアス電圧として作用する。

記録手段１６の下流には、下流に向かって、除電装置４６、分離爪４８、ガイド５０および定着ローラ５２が配置される。
除電装置４６は、コロトロン除電器４６ａと、高圧電源４６ｂとを備えている。コロトロン除電器４６ａは、搬送ベルト３８の表面に対向する位置に配置されている。また、高圧電源４６ｂの一端はコロトロン除電器４６ａに接続され、他端は接地されている。
記録後の記録媒体Ｐは、コロトロン除電器４６ａにより除電される。これにより、記録媒体Ｐを、搬送ベルト３８から分離し易くなる。

除電装置４６により除電された記録媒体Ｐは、分離爪４６により搬送ベルト３８上から分離（剥離）され、ガイド４８に案内され定着ローラ対５２に供給される。
定着ローラ対５２は、少なくとも一方がヒートローラとなっている搬送ローラ対である。記録媒体Ｐは、定着ローラ対５２により挟持搬送されつつ、静電式のインクジェットによって記録された画像が加熱定着される。
画像を定着された記録媒体Ｐは、定着ローラ対５２によって排出部から排出され、排出トレイ２８内に、順次、積層される。

前述のように、帯電手段４４によって帯電され、搬送ベルト３８に吸着された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３８によって記録手段１６に搬送され、画像を記録される。
記録手段１６は、静電式のインクジェットによって、記録媒体Ｐを記録するものであり、ヘッドユニット６０と、ヘッドドライバ６２と、記録媒体Ｐの位置検出装置６４とを備えている。

ヘッドユニット６０は、図２に示すように、静電式の（インクジェット）記録ヘッド７０、供給サブタンク１００、および回収サブタンク１０２等を支持部材１０４等に固定してなるものである。また、支持部材１０４は、ガイドレール１０６ａおよび１０６ｂによって、搬送ベルト３８による記録媒体Ｐの搬送方向（図２中矢印ｘ方向）と直交する方向（以下、主走査方向とする）に移動自在に支持されており、図示しない駆動源によって回転されるボールねじ１０８によって、主走査方向に走査される。
図示例の記録装置１０は、いわゆるシャトルタイプのインクジェット記録装置であり、搬送ベルト３８によって記録媒体Ｐを断続的に搬送しつつ、この断続的な搬送に同期して（搬送の停止中に）、主走査方向に支持部材１０４（すなわち、記録ヘッド７０）を走査しつつ記録画像に応じてインクを吐出することにより、記録媒体Ｐの全面に画像記録を行う。従って、記録ヘッド７０は、後述する吐出部の列（行方向）を搬送ベルト３８による記録媒体Ｐの搬送方向（矢印ｘ方向）と一致して配置される。

なお、本発明は、このようなシャトルタイプのインクジェット記録装置に限定はされず、対応する記録媒体Ｐの幅方向（走査搬送方向と直交する方向）の全域にわたって吐出部（ノズル）の列を有する、いわゆるラインヘッドを用いるインクジェット記録装置であってもよいのは、もちろんである。
また、図示例は、図面を簡易にし、本発明の構成をより明瞭に示すためにモノクロのインクジェット記録装置を例示しているが、本発明は、シアン、マゼンタ、イエローおよび黒のインクを吐出して画像記録を行う、カラーの静電式のインクジェット記録装置であってもよいのも、もちろんである。

供給サブタンク１００は、後述するメインタンク１３０からインクを供給され、貯留するインクを記録ヘッド７０に供給するものである。
図３（Ａ）に、供給サブタンク１００（回収サブタンク１０２）の一例の概略斜視図を、図３（Ｂ）に図３（Ａ）のａ−ａ線断面図を、図３（Ｃ）に同ｂ−ｂ線断面図を、それぞれ示す。

図３に示すように、供給サブタンク１００内は、液面を規定する上方が開放する堰１００ａによって内部が２つに分割されており、この一方の空間（便宜的に供給室１００ｂとする）に、メインタンク１１０からのインクの供給ライン１１０（記録ヘッド７０からの排出管１２４）が接続される。
また、供給室１００ｂの底面には、記録ヘッド７０（後述するインク流路７８）に接続する供給管１１２が接続され、他方の空間（便宜的に排出室１００ｃとする）の底面には、回収サブタンク１０２に接続する排出管１１４が接続される。

供給サブタンク１００の天井は、貫通孔１００ｄを有しており、タンク内部は大気開放した状態となっている。また、供給サブタンク１００は、記録ヘッド７０よりも上方に配置される。
従って、記録ヘッド７０には、供給室１００ｂ〜供給管１１２から、水頭圧を生じつつ重力によってインクが供給される。

ここで、供給ライン１１０から供給室１００ｂへのインクの供給量が、記録ヘッド７０へのインク供給量を超えていれば、インクは供給室１００ｂ（堰１００ａ）をオーバーフローして排出室１００ｃに流入する。従って、記録ヘッド７０にインクを供給する供給室１００ｂのインク液面は、堰１００ａの高さに応じた一定位置に保持される。そのため、記録ヘッド７０へのインクの供給量および水頭圧（インクの供給圧）は、この堰１００ａの高さに応じた一定値に保たれる。なお、堰１００ａの上端部には、インク液面が表面張力によって変動することを防止するための整流部１００ｃが設けられる。
また、堰１００ａをオーバーフローして排出室１００ｃに流れ込んだインクは、排出管１１４から、記録ヘッド７０よりも下方に配置される回収サブタンク１０２に、重力によって供給される。

他方、回収サブタンク１０２は、供給管１１２を有さない以外は、基本的に、供給サブタンク１００と同じ構成を有するものである。また、供給サブタンク１０２は、記録ヘッド７０よりも下方に配置される。
回収サブタンク１０２において、堰１０２ａによって形成される供給室１０２ｂには、供給サブタンク１００（排出室１００ｃ）からの排出管１１４および記録ヘッド７０からの排出管１２４が接続され、排出室１０２ｃには、メインタンク１３０への戻りライン１３４が接続される。

回収サブタンク１０２の天井にも貫通孔１０２ｄが形成され、内部は大気開放しているので、堰１０２ａをオーバーフローして排出室１０２ｃに流入したインクは、戻りライン１３４からメインタンク１３０に重力による落下で戻される。
また、供給サブタンク１００と同様、回収サブタンク１０２の供給室１０２ｂの液面は、堰１０２ａによって一定に保たれるので、記録ヘッド７０からのインクの排出管１２４には、常に、一定の圧力がかかる。従って、前記供給サブタンク１００による効果との相乗効果によって、記録ヘッド７０のインク流路７８内の圧力は、各サブタンクの高さや堰の高さ等に応じた、所定の一定圧に保たれる。

なお、供給サブタンク１００、記録ヘッド７０、および回収サブタンク１０２を含むインクの循環系に関しては、後に詳述する。

供給サブタンク１００および回収サブタンク１０２の形状は、図示例に限定はされず、各種の構成が利用可能である。
なお、サブタンク内では、インクＱの色材粒子が沈降して堆積する可能性がある。これを防止するために、サブタンクの底面は、可能な範囲で水平な領域を少なくし、好ましくは水平部分は５０％以下とし、より好ましくは円錐や角錐を倒立したような底面形状等のようにして水平部分を無くし、その上で、サブタンクから他の部位へインクＱを排出する供給管１１２や排出管１１４等を、最低位置に設けるのが好ましい。
また、サブタンクの容量にも特に限定はなく、記録装置１０の記録能力（生産性）や後述するポンプ１３６の送液量等に応じて、適宜、決定すればよいが、好ましくは、３〜５０ｍＬ（ミリリットル）である。サブタンクの容量をこの範囲とすることにより、後述する補充液を補充した後のインクの循環によって、サブタンク内のインクＱを速やかに所定濃度とすることができ、より安定したインク液滴の吐出を行うことができる。

図示例においては、供給サブタンク１００は、ボールねじ１２０ａとモータ１２０ｂとからなる昇降手段によって、他方、回収サブタンク１０２は、ボールねじ１２２ａとモータ１２２ｂとからなる昇降手段によって、それぞれ、上下方向の位置を調整可能に構成される。
これにより、記録ヘッド７０へのインクＱの供給量や供給圧、後述する記録ヘッド７０のインク流路７８内の圧力等を、適宜、調整／設定することが可能となる。

図４に、記録ヘッド７０の概念図を示す。なお、図４において、（Ａ）は一部断面斜視図を、（Ｂ）は断面図を、それぞれ示す。
記録装置１０においては、前述のように、帯電手段４４によって負の高電圧に帯電（バイアス電圧を帯電）されて搬送ベルト３８に静電吸着された記録媒体Ｐを、搬送ベルト３８によって断続的に搬送し、この搬送に同期して支持部材１０４を走査しつつ、ヘッドドライバ６２による制御の下、記録画像すなわち供給された画像データに応じて記録ヘッド７０の各吐出部を変調駆動して吐出をｏｎ／ｏｆｆすることにより、インク液滴Ｒをオンデマンドで吐出して、記録媒体Ｐに目的とする画像を記録する。

なお、記録ヘッド７０は、図５に概念的に示すように、多数の吐出部を二次元的に配置したマルチチャンネル構造のインクジェットヘッドであるが、図４においては、構造を明瞭に示すために、吐出部の一部のみを示す。

記録ヘッド７０は、色材粒子（色材を含み、帯電した微粒子）をキャリア液に分散してなるインクＱに、静電力を作用させてインク液滴Ｒとして吐出する、静電式のインクジェットヘッドで、ヘッド基板７２と、吐出基板７４と、インクガイド７６とを備えている。

記録ヘッド７０において、ヘッド基板７２と吐出基板７４は、互いに対面して所定の間隔離間して配置され、その間に、各吐出口９６にインクＱを供給するためのインク流路７８が形成される。インクＱは、インク循環手段１８によってインク流路７８を含む所定の経路で循環され、記録時には、インク流路７８内を所定方向に所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓのインク流）で、例えば、図中矢印ａ方向に流される。
従って、インク流路７８の上流には供給サブタンク１００の供給管１１２が接続され、同下流には回収サブタンク１０２へのインクの排出管１２４が接続される。

ヘッド基板７２は、全ての吐出部に共通なシート状の絶縁性基板であり、その表面には、電気的にフローティング状態である浮遊導電板８０が設けられている。
浮遊導電板８０には、画像の記録時に、後述する第１制御電極８２および第２制御電極８４に印加される駆動電圧に応じて誘起される誘導電圧が発生する。また、誘導電圧の電圧値は稼動チャンネル数に応じて自動的に変化する。この誘導電圧により、インク流路７８内のインクＱに含まれる色材粒子は付勢されて吐出基板７４側に泳動し、すなわち、後述する吐出口９６のインクＱの濃縮が、より好適に行われる。

なお、浮遊導電板８０は必須の構成要素ではなく、必要に応じて適宜設けるのが好ましい。また、浮遊導電板８０は、インク流路７８よりもヘッド基板７２側に配置されていればよく、例えばヘッド基板７２の内部に配置してもよい。また、浮遊導電板８０は、吐出部が配置される位置よりもインク流路７８の上流側に配置される方が好ましい。また、浮遊導電板８０に所定の電圧を印加するようにしても良い。

他方、吐出基板７４は、ヘッド基板７２と同様に全ての吐出部に共通なシート状の絶縁性基板であり、絶縁性基板８６と、第１制御電極８２と、第２制御電極８４と、ガード電極８８と、絶縁層９０，９２および９４とを備えている。また、吐出基板７４には、各インクガイド７６に対応する位置に、インクの吐出口９６が貫通して開口しており、インクガイドの先端部分９８を吐出基板７４の表面から突出してインクガイド７６が挿通している。前述のように、ヘッド基板７２と吐出基板７４とは離間して配置され、その間にインク流路７８が形成される。
記録ヘッド７０においては、互いに対応する第１制御電極８２、第２制御電極８４、吐出口９６、およびインクガイド７６等によって、１つのインクの吐出部が構成される。

第１制御電極８２および第２制御電極８４は、それぞれ絶縁性基板８６の図中上面および下面の表面に、各々に対応する吐出口９６の周囲を囲むようにリング状に設けられた円形電極である（図５参照）。絶縁性基板８６および第１制御電極８２の表面には、その表面を保護すると共に平坦化する絶縁層９２が被覆され、同様に、絶縁性基板８６および第２制御電極８４の表面には、その表面を平坦化するための絶縁層９０が被覆されている。さらに、絶縁層９２の上には、ガード電極８８が形成され、ガード電極８８および絶縁層９２の上には、その表面を平坦化するための絶縁層９４が形成される。
なお、第１制御電極８２および第２制御電極８４はリング状の円形電極に限定されず、インクガイド７６に臨むように配置される電極であれば、例えば略円形電極、分割円形電極、平行電極、略平行電極など、どのような形状であっても良い。

図４および図５に示すように、記録ヘッド７０において、インクガイド７６、第１制御電極８２および第２制御電極８４、吐出口９６等で構成される各吐出部は、マトリクス状に２次元的に配置されている。

具体的には、記録ヘッド７０は、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、行方向（図５横方向）に配列された吐出部の列を、列方向（図５縦方向））に３行（Ａ行、Ｂ行、Ｃ行）有する。なお、図５においては、行方向に５個（１列、２列、３列、４列、５列）の、計１５個のマトリクス状に配置された吐出部を示している。
各行の吐出部は、列方向に対して所定の間隔離間して配置される。また、各行は、吐出部を行方向に互いに１／３ピッチずらして、自身の吐出部が他行の吐出部の間（行方向の間）に位置するように配置される。
図示例においては、行方向が吐出部の配列方向（いわゆるインクジェットのノズル列方向）であり、記録ヘッド７０は、列方向と前記主走査方向とを一致し、かつ、行方向と記録媒体Ｐの搬送方向（図２ｘ方向）とを一致して配置される。

図５（Ａ）に示すように、ガード電極８８は、吐出口９６および制御電極に対応する領域が円形に開口するシート状の電極である。すなわち、ガード電極８８は、各制御電極の間に形成される。
また、図５（Ｂ）に示すように、同じ列に配置された吐出部の第１制御電極８２は、相互に接続され、かつ、図５（Ｃ）に示すように、同じ行に配置された吐出部の第２制御電極８４は、相互に接続されている。
さらに、図示は省略するが、第１制御電極８２および第２制御電極８４は、それぞれ、駆動電圧（パルス電圧）を印加して、各電極を変調駆動してインク液滴Ｒの吐出をｏｎ／ｏｆｆするための、パルス電源に接続されている。

従って、同一列に配置された第１制御電極８２は同時かつ同一電圧レベルの駆動電圧が印加（ｏｎ）され、同様に、同一行に配置された第２制御電極８４は同時かつ同一電圧レベルに駆動電圧が印加（ｏｎ）される。
また、第２制御電極８４がｏｎで、かつ第１制御電極８２がｏｎの場合にはインクＱがインク液滴Ｒとして吐出（吐出ｏｎ）され、第１制御電極８２および第２制御電極８４の少なくとも一方がｏｆｆの場合にはインクは吐出されない（吐出ｏｆｆ）。

なお、制御電極は、第１制御電極８２および第２制御電極８４の２層電極構造に限定されず、単層電極構造でもよいし、３層以上の電極構造としても良い。

先にも述べたが、ガード電極８８は、図５（Ａ）に示すように、各吐出口９６の周囲に形成された第１制御電極８２および第２制御電極８４に相当する部分がリング状に開口する、全ての吐出部に共通なシート状の電極である。すなわち、ガード電極８８は、各制御電極間に配置される電極である。絶縁層９２およびガード電極８８の表面には、その表面を保護するとともに、平坦化する絶縁層９４が被覆されている。
ガード電極８８には所定の電圧が印加されており、隣接する吐出部のインクガイド７６の間に生じる電界干渉を抑制する役割を果たす。
なお、ガード電極８８は必須の構成要素ではない。また、吐出基板７４には、第１制御電極８２または第２制御電極８４からのインク流路７８方向への反発電界を遮蔽するために、第２制御電極８４よりインク流路７８側にシールド電極を設けても良い。

インクガイド７６は、凸状の先端部分９６を持つ所定厚みのセラミック製平板である。図示例においては、同一行の吐出部のインクガイド７６は、ヘッド基板７２上の浮遊導電板８０の上に配置された同じ支持体４７の上に所定の間隔で配置される。インクガイド７６は、吐出基板７４に開孔された吐出口９６を貫通し、先端部分９６を吐出基板７４の記録媒体Ｐ側の最表面（絶縁層９４の図中上側の表面）よりも上部に突出している。

インクガイド７６の先端部分９６は、記録媒体Ｐに向かって、漸次、細くなる略三角形状（ないしは台形状）に成形されている。
なお、先端部分９６（最先端部）は、金属が蒸着されているのが好ましい。この先端部分９６の金属蒸着は必須の要素ではないが、これにより、先端部分９６の誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせ易くできるという効果がある。

なお、インクガイド７６の形状は、インクＱ内の色材粒子を先端部分９６に向けて泳動（すなわちインクＱを濃縮）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９６は凸状でなくても良い等、自由に変更してもよい。また、インクの濃縮を促進するために、毛細管現象によってインクＱを先端部分９６に集めるインク案内溝となる切り欠きを、インクガイド７６の中央部分に図中上下方向に沿って形成しても良い。

図示例において、記録媒体Ｐに記録される１行は、列方向に対して、第２制御電極８４の行数に相当する３つのグループに分割され、Ａ行、Ｂ行およびＣ行の各行によって、時分割した３回の画像記録によって記録される。前述のように、記録媒体Ｐは、列方向に搬送されるので、行方向（副走査方向）に、各行の有する記録密度（吐出部密度）の３倍の記録密度の画像記録を行うことができる。
例えば、図５に示す例の場合、第２制御電極８４は、所定のタイミングで１行ずつ、順次、ｏｎ（例えば４００〜６００Ｖの高電圧レベル、またはハイインピーダンス状態）され、残りの全ての第２制御電極８４はｏｆｆ（接地レベル（接地状態））にされる。また、第１制御電極８２は、全ての列が同時に、画像データ（記録画像）に応じて、列単位でｏｎ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（インク吐出のｏｎ／ｏｆｆ）が制御され、画像データに応じたオンデマンドでインク液滴の吐出を行い、画像を記録する。

上記のように、下層の第２制御電極８４の行を順次ｏｎし、画像データに応じて上層の第１制御電極８２をｏｎ／ｏｆｆした場合、第１制御電極８２が画像データに応じてｏｎされるため、列方向のそれぞれの吐出部を中心として、その両側の吐出部では、第１制御電極８２が高電圧レベルまたは接地レベルに頻繁に変化する。この場合、画像の記録時にガード電極８８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。

記録ヘッド７０では、第１制御電極８２または第２制御電極８４の一方、または両方で、インク吐出のｏｎ／ｏｆｆの制御を行うかは何ら制限的ではない。すなわち、制御電極側のインクｏｎ／ｏｆｆの時の電圧値と記録媒体Ｐ側の電圧値との差分が所定値よりも大きい場合にはインクが吐出され、所定値よりも小さい場合にはインクが吐出されないように、制御電極側および記録媒体Ｐ側の電圧を適宜設定すればよい。

従って、記録ヘッド７０においては、図示例とは逆、すなわち第１制御電極８２を１列毎に順次ｏｎし、画像データに応じて、第２制御電極８４をｏｎすることで、インク吐出をｏｎ／ｏｆｆすることも可能である。
この場合、列方向は第１制御電極８２の１列毎にｏｎされ、列方向のそれぞれの吐出部を中心として、その両側の列の吐出部の第１制御電極８２は常に接地レベルになるため、この両側の列の吐出部の第１制御電極２６がガード電極８８の役割を果す。このように、上層の第１制御電極８２で各列を順次オンし、画像データに応じて下層の第２制御電極８４を駆動する場合には、ガード電極８８を設けなくても、隣接する吐出部の影響を排除し、記録品質を向上させることができる。

また、この態様では、インクＱ中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体側を負の高電圧に帯電させているが、これに限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体Ｐ側を正の高電圧に帯電させても良い。このように、色材粒子の極性を本態様と逆にする場合には、対向電極１８、記録媒体Ｐの帯電ユニット１８、各々の吐出部の第１制御電極８２および第２制御電極８４への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。

位置検出装置６４は、フォトセンサ等の従来公知の位置検出手段であり、帯電装置６４とヘッドユニット６０との間の搬送ベルト３８による搬送経路上において、記録媒体Ｐが所定の位置に搬送されたことを検出するものである。
位置検出装置６４による記録媒体Ｐの検出結果は、ヘッドドライバ６２に供給される。

ヘッドドライバ６２は、ヘッドユニット６０の記録ヘッド７０に、駆動信号を供給するものである。
ヘッドドライバ６２には、スキャナやコンピュータ等の外部装置から画像データが入力される。ヘッドドライバ６２は、位置検出装置６４による記録媒体Ｐの検出結果を参照して、記録媒体Ｐが所定位置に搬送された時点で、記録媒体Ｐの搬送タイミングおよび供給された画像データに応じた各制御電極の駆動信号を、ヘッドユニット６０の記録ヘッド７０（そのパルス電源）に供給する。記録ヘッド７０は、この駆動信号に応じて、前述のように、各行の第２制御電極８４を順次駆動し、かつ、各列の第１制御電極８２を画像データに応じて変調駆動する。これにより、記録ヘッド７０からインクが吐出され、記録媒体Ｐには、画像データに対応した画像が記録される。

前述のようなインクＱを用いる静電式のインクジェットにおいては、従来のインクジェット方式のように、インク全体に力を作用させて、インクを記録媒体に向けて飛翔させるのではなく、主に、キャリア液に分散させた固形成分である色材粒子に力を作用させて、インクを飛翔させる。以下、記録手段１６（記録ヘッド７０）におけるインク液滴Ｒ吐出の作用を説明する。
なお、以下の例では、色材粒子は正荷電しており、従って、吐出ｏｎでは第１制御電極８２および第２制御電極８４には、正の駆動電圧が印加され、記録媒体Ｐには、負の高電圧（バイアス電圧）が帯電される。

画像の記録時には、インクＱは後述するインク循環手段１８によって循環され、インク流路７８内を図中右側から左側（図４中矢印ａ方向）に向かって所定の速度で流れる。
また、前述のように、記録媒体Ｐは、帯電装置４４によって負の高電圧に帯電されて、搬送ベルト３８に静電吸着され、搬送ベルト３８の回転によって搬送され、記録手段１６のヘッドユニットに対面する位置に至る。
記録媒体Ｐに帯電する負の高電圧は、静電式のインクジェットにおけるバイアス電圧として作用し、また、記録媒体Ｐおよび搬送ベルト３８は、記録ヘッド７０の制御電極に対する対向電極として作用するのは、前述のとおりである。

前述のように、搬送ベルト３８によって、記録媒体Ｐが所定の位置に搬送されると、ヘッドドライバ６２は、記録媒体Ｐの搬送タイミングおよび画像データに応じて、記録ヘッド７０に駆動信号を供給し、記録ヘッド７０は、これに応じて、各行の第２制御電極８４を順次駆動し、かつ、各列の第１制御電極８２を画像データに応じて変調駆動し、インク吐出を画像データに応じて変調してｏｎ／ｏｆｆする。

ここで、第１制御電極８２および第２制御電極８４の少なくとも一方がｏｆｆであり、すなわちバイアス電圧のみが印加されている状態では、インクＱには、バイアス電圧とインクＱの色材粒子の荷電とのクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用し、これらが連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図４（Ｂ）に概念的に示すように、吐出口９６から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。
また、このクーロン引力等によって、色材粒子は、いわゆる電気泳動でバイアス電圧が帯電された記録媒体Ｐに向かって移動する。すなわち、吐出口９６のメニスカスにおいては、インクＱが集まって濃縮された状態となっている。

この状態から、インク液滴Ｒを吐出するための駆動電圧（パルス電圧）が印加される。すなわち、図示例においては、第１制御電極８２および第２制御電極８４の両方がｏｎされると、前記バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こり、静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧（対向電極）側すなわち記録媒体Ｐ側に引っ張られ、メニスカスが成長して、その上部から略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は電気泳動によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクＱは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。

駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて曳糸と呼ばれる直径数〜数十μｍ程度の細長いインク液柱が形成される。
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー／ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断され、インク液滴Ｒとなって吐出／飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Ｐに着弾する。
曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス（曳糸）への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。また、駆動電圧の印加を終了（第１制御電極８２および第２制御電極８４の少なくとも一方をｏｆｆ）し、有限な時間が経過した時点で、バイアス電圧のみが印加された図４（Ｂ）のメニスカスの状態に戻る。

前述のように、インクＱはインク循環手段１８によって循環される。
インク循環手段１８は、インクＱを貯留するメインタンク１３０と、供給ライン１１０と、戻りライン１３４と、ポンプ１３６とに、前述のヘッドユニット６０を加えて構成される。また、メインタンク１３０には、インクの補充手段１３８が接続される。

図６に、インク循環手段１８の概念図を示す。
メインタンク１３０に貯留されたインクＱは、ポンプ１３６によって汲み上げられて、供給サブタンク１００の供給室１００ｂに供給される。なお、メインタンク１３０には、貯留するインクを撹拌するための撹拌手段や、インクＱの温度を一定に保つための温度調節手段を設けるのが好ましい。
供給室１００ｂ内のインクＱは、水頭圧を生じさせつつ供給管１１２から記録ヘッド７０のインク流路７８に供給され、前述のように、駆動電圧の印加に応じて、吐出部からインク液滴として吐出され、記録媒体Ｐに着弾する。

供給室１００ｂに流入して、堰１００ａをオーバーフロー（以下、供給サブタンク１００をオーバーフローとする）したインクＱは、排出室１００ｃに流入し、排出管１１４から回収サブタンク１０２の供給室１０２ｂに供給される。
また、記録ヘッド７０に供給され、吐出されることなく記録ヘッド７０（インク流路７８）を通過したインクＱも、記録ヘッド７０の排出管１２４から回収サブタンク１０２の供給室１０２ｂに供給される。

供給室１０２ｂに流入して、堰１０２ａをオーバーフローしたインクＱは、排出室１０２ｃに流入する。回収サブタンク１０２の排出室１０２ｃには、供給サブタンク１００をオーバーフローしたインクも供給されるのは、前述のとおりである。
排出室１０２ｃに流入したインクＱは、戻りライン１３４からメインタンク１３０に戻され、再度、同様に循環される。すなわち、供給サブタンク１００をオーバーフローしたインクは、記録ヘッド７０を通過することなく、メインタンク１３０に戻されて、再度、循環に供される。

メインタンク１３０には、インクＱの補充手段１３８が接続される。
補充手段１３８は、インクの補充液である高濃度インクの貯留部と、同じくインクの補充液であるキャリア液（希釈液）の貯留部と、両者をメインタンクに供給する供給手段とを有して構成される。補充手段１３８は、インクＱの使用状況（例えば、記録枚数や吐出総数等）などに応じて、高濃度インクおよびキャリア液の各量を調整して、メインタンク１３０に補充する。

補充手段１３８において、高濃度インクおよびキャリア液の補充量は、循環されているインクＱの濃度、循環系内に存在するインクＱの量等に応じて、メインタンク１３０から給液されメインタンク１３０に戻る循環系内に存在するインクが、予め設定された所定のインク量およびインク濃度となるように、適宜、決定すればよい。
なお、インクＱの濃度は、光透過性の検出部における透過光量の測定による方法等の公知の方法で測定すればよい。また、循環系内に存在するインク量は、例えば、前の補充時からのインク吐出量を画像データや全吐出部の総吐出回数のカウントで求め、あるいはさらに予め測定した経時に対するインクの蒸発量を求めて算出すればよい。あるいは、インクＱの循環を停止してメインタンク１３０内のインク量をレベルメータ等で測定してもよく、もしくは、循環時におけるインク供給路１０２、記録ヘッド７０およびインク回収路１０４内のインク量は当然既知にできるので、循環中にメインタンク１３０内のインク量をプートセンサ等で測定することで求めてもよい。

ここで、本発明の記録装置１０においては、インクＱの循環系に存在する総インク量をＶ［Ｌ（リットル）］、循環系における循環液量すなわちポンプ１３６による送液量をａ［Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）］とした際に、下記式
６×Ｖ＞ａ＞Ｖ÷６
を満たすものである。
なお、インクＱの循環系中に存在する総インク量とは、記録ヘッド７０内、両サブタンク内、メインタンク１３０内等を含めて、循環経路中に存在するインクＱの総量であり、例えば、循環を停止してインクＱをメインタンク１３０に戻し、静止状態となった際のメインタンク１３０内のインクＱの量とすればよい。また、前記方法も利用可能である。

前述のように、色材粒子（色材を有し、かつ、荷電した微粒子）をキャリア液に分散してなるインクＱを用いる静電式のインクジェットにおいては、インクを濃縮して吐出を行うため、画像記録を行うにしたがってインクの濃度が低下し、このインク濃度の低下が、画像濃度や吐出安定性の低下等を招く。
そのため、静電式のインクジェット記録装置においては、インクの吐出状況に応じて、高濃度インクおよびキャリア液の量を調整して補充することにより、インクの補充およびインクの濃度調整を行って、インクの濃度を所定濃度に維持する。

ところが、従来のインクジェット記録装置では、インクの循環量は、静電式のインクジェット記録ヘッドに供給可能な量（すなわちインク流路に流すことができるインクの量）に制限されてしまうため、前述の特許文献１のような従来のインクジェット記録装置では、メインタンクに補充液（高濃度インクおよび／またはキャリア液）を補充しても、循環経路全体に補充液が回るのに時間がかかる。
そのため、メインタンクに対応するタンク２１０内のインクＱの濃度は撹拌等によって迅速に所定濃度となっても、記録ヘッド２００にインクを供給するタンク２０６内のインクの濃度が所定濃度になるのには、非常に時間がかる。従って、その間は低濃度のインクでの不安定なインク液滴の吐出を行うこととなり、さらに、インク濃度が吐出限界を下回った場合には、インク液滴の吐出ができなくなってしまう。

これに対し、本発明のインクジェット記録装置では、循環系内のインクＱの総インク量Ｖおよびインクの循環量ａが、式「６×Ｖ＞ａ＞Ｖ÷６」を満たすようにする。
このような構成とすることにより、循環系内に存在する全てのインクＱが、１０〜３６０秒の間に循環系を循環する。そのため、本発明によれば、前述のように、補充手段１３８からメインタンク１３０に補充液を補充した後に、速やかにインク循環系内の全てのインクＱを、補充された補充液に応じた所定濃度とすることができる。
従って、本発明の記録装置１０によれば、安定的にインクＱの濃度を所定濃度に維持して、所定の濃度のインクＱによって、適正に濃縮されたインク液滴を安定して吐出して、高画質な画像を安定して記録することができる。

ここで、前述のように、インクＱを循環して記録ヘッド（各吐出部）にインクを供給するインクジェット記録装置では、インクの循環量は記録ヘッドに供給可能なインク量で制限される。
図示例の記録装置１０においては、液面高さを所定位置に保って水頭圧を生じさせつつ記録ヘッド７０にインクを供給し、かつオーバーフローしたインクＱを記録ヘッド７０以外の部位（図示例では回収サブタンク１０２）に供給する、供給サブタンク１００を有する。これにより、記録ヘッド７０へのインクの供給量および供給圧を適正に保ちつつ、任意にインクＱの循環量（ポンプ１３６の送液量）を設定することができるので、本発明の静電式のインクジェット記録装置を、より好適に実現することが可能となる。

図示例の記録装置１０は、好ましい態様として、記録ヘッド７０よりも下方に位置する回収サブタンク１０２を有し、かつ、供給サブタンク１００をオーバーフローしたインクＱを、回収サブタンク１０２に供給している。
このような回収サブタンク１０２を有することにより、記録ヘッド７０のインク流路７６内のインク圧力をより好適に所定圧に保つことができる。また、図示例のようなシャトルタイプの記録装置においては、ヘッドユニット６０を小型化しても、循環系内に滞在するインクの走査による慣性力に起因する記録ヘッド７０内でのインク液面（特にメニスカス）の乱れを防止し、かつ、インク流路となる配管（チューブ）の簡略化等を図れる。
しかも、図示例のように、供給サブタンク１００をオーバーフローしたインクＱを回収サブタンク１０２に供給し、回収サブタンク１０２（その供給室１０２ｂ）をオーバーフローしたインクＱをメインタンク１３０に戻す構成とすることにより、インクＱの補充後、回収サブタンク１０２内のインクＱも速やかに所定濃度とすることができ、より好適に、循環系内全体でインク濃度を適正に維持できる。

なお、本発明は、図２や図６に示される循環系に限定はされず、前記式を満たせる構成であれば、各種の構成の循環系が利用可能である。
例えば、図７の模式図に示すように、回収サブタンク１０２を設けずに、供給サブタンク１００をオーバーフローしたインク、および、吐出されずに記録ヘッド７０のインク流路７６を通過したインクＱを、直接、メインタンク１３０に戻すようにしてもよい。
あるいは、回収サブタンク１０２を設けた構成において、供給サブタンク１００からオーバーフローしたインクＱを、回収サブタンク１０２ではなく、直接、メインタンク１３０に戻すようにしてもよい。

本発明の記録装置１０においては、補充手段１３８からメインタンク１３０への補充液の供給位置と、ポンプ１３６によるインクＱの吸込口の距離Ｌ_１を、装置構成等に対して可能な範囲で大きくするのが好ましい。
この距離Ｌ_１が小さいと、補充液が直接的にポンプ１３６に吸い込まれてしまい、記録ヘッド７０に供給されるインク濃度が高くなってしまう可能性があり、また、距離Ｌ_１が大きい程、メインタンク１３０内における補充液の撹拌効率を上げ、メインタンク１３０内すなわち循環系内におけるインク濃度の均一性を、より高くできる。

また、本発明の記録装置１０においては、補充手段１３８からのメインタンク１３０への補充液の供給位置と、回収サブタンク１０２（有さない場合には、供給サブタンク１００）からオーバーフローしたインクＱのメインタンク１３０への供給位置との距離Ｌ_２を、装置構成等に対して可能な範囲で小さくするのが好ましい。
前述のように、回収サブタンク１０２をオーバーフローしたインクは、重力で落下して、メインタンク１３０に供給される。従って、メインタンク１３０において、補充液の供給位置と、この回収サブタンク１０２からオーバーフローしたインクＱの供給位置との距離Ｌ_２を小さくすることにより、メインタンク１３０に補充された補充液をオーバーフローしたインクＱの流勢で撹拌することができ、補充液を供給した際におけるメインタンク１３０内のインクＱの濃度を、速やかに均一にできる。

特に、前記距離Ｌ_１の最大化と距離Ｌ_２の最小化との両者を実施することにより、両者の相乗効果に加え、回収サブタンク１０２からオーバーフローしたインクＱの供給位置と、ポンプ１３６による吸込口との距離が大きくなることによる撹拌効果によって、よりメインタンク１３０内のインク濃度の均一化を図ることができる。

記録装置１０の上部には、溶媒回収手段２０が配置される。
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キャリア液や、画像定着時にインクから蒸発するキャリア液等を回収するもので、排出ファン１４０と、活性炭フィルタ１４２とを備えている。活性炭フィルタ１４２は、筐体２６の上面（図中上側）の裏面に取り付けられ、排出ファン１４０は、活性炭フィルタ１４２の上に取り付けられている。
筐体２２内部のキャリア液成分を含む空気は、排出ファン１４０により、活性炭フィルタ１４２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１４２によって吸着除去される。

以下、記録装置１０の作用を説明する。
記録装置１０では、画像の記録時に、給紙トレイ３０に収納された記録媒体Ｐがフィードローラ３２により１枚ずつ取り出され、搬送ローラ対３６により挟持搬送されて搬送ベルト３８上の所定位置に供給される。
搬送ベルト３８上に供給された記録媒体Ｐは、帯電装置４４により負の高電位に帯電され、搬送ベルト３８の表面に静電吸着される。この負の高電位は、搬送ベルト３８への静電吸着のみならず、静電式インクジェットにおけるバイアス電圧として作用する。

搬送ベルト３８の表面に静電吸着された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３８の回転によって所定速度で搬送される。
これに同期して、ヘッドドライバ６２は、位置検出装置６４による記録媒体Ｐの検出結果を参照して、記録媒体Ｐの搬送タイミングおよび供給された画像データに応じた各制御電極の駆動信号を記録ヘッド７０（そのパルス電源）に供給する。
記録ヘッド７０（支持部材１０４）は、主走査方向に走査されつつ、供給された駆動信号に応じて、各行の第２制御電極８４を順次駆動し、かつ、各列の第１制御電極８２を画像データに応じて変調駆動し、記録ヘッド７０からインクが吐出し、記録媒体Ｐに画像データに対応した画像を記録する。

画像記録後の記録媒体Ｐは、除電装置４６により除電され、分離爪４８により搬送ベルト３８から分離され、ガイド４８に沿って定着ローラ対５２に供給される。そして、定着ローラ対５２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。

このような画像記録中は、インクＱは、ポンプ１３６によってメインタンク１３０から汲み上げられ、供給ライン１１０を移送されて供給サブタンク１００の供給室１００ｂに供給され、ここから供給管１１２によって記録ヘッド７０に供給され、吐出に供される。
また、吐出されなかったインクＱは排出管１２４によって、また、供給サブタンク１００からオーバーフローしたインクＱは排出管１１４によって、共に、回収サブタンク１０２の供給室１０２ｂに供給され、回収サブタンク１０２（堰１０２ａ）をオーバーフローしたインクＱが、戻りライン１３４によってメインタンク１３０に戻され、再度、循環に共される。

記録装置１０においては、例えば記録枚数が所定枚数となった時点で、検出したインク濃度等に応じてインク補充手段１３８からメインタンク１３０に補充液（高濃度インクおよび／またはキャリア液）を補充する。
ここで、本発明の記録装置１０においては、循環系内のインクＱの総インク量Ｖおよびインクの循環量ａが、式「６×Ｖ＞ａ＞Ｖ÷６」を満たすので、循環系内に存在する全てのインクＱが、１０〜３６０秒の間に循環系を循環する。そのため、補充液の補充後に、速やかにインク循環系内の全てのインクＱを、補充されたインクに応じた所定濃度とすることができ、従って、安定的にインクＱの濃度を所定濃度に維持して、所定の濃度のインクＱによって、適正に濃縮されたインク液滴を安定して吐出して、高画質な画像を安定して記録することができる。

以上、本発明のインクジェット記録装置について、詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんのことである。

本発明のインクジェット記録装置の一例の概念図である。図１に示すインクジェット記録装置のヘッドユニットの部分概略斜視図である。図２に示すヘッドユニットに設置されるサブタンクの一例であり、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線断面図、（Ｃ）は同ｂ−ｂ線断面図である。図１に示すインクジェット記録装置の記録ヘッドの概念図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、図２に示す記ヘッドを説明するための概略図である。図１に示すインクジェット記録装置のインク循環系の概念図である。本発明のインクジェット記録装置に利用されるインク循環系の別の例の概念図である。従来のインクジェット記録装置のインク循環系の概念図である。

符号の説明

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
２６筐体
３０給紙トレイ
３２フィードローラ
３４排出トレイ
３６搬送ローラ対
３８搬送ベルト
４０ローラ
４２導電性プラテン
４４帯電装置
４６除電装置
４８分離爪
５０ガイド
５２定着ローラ対
６０ヘッドユニット
６２ヘッドドライバ
６４位置検出手段
７０記録ヘッド
７２ヘッド基板
７４吐出口基板
７６インクガイド
７８インク流路
８０浮遊導電板
８２第１制御電極
８６第２制御電極
８６絶縁性基板
８８ガード電極
９０，９２，９４絶縁層
９６吐出口
９８先端部分
１００供給サブタンク
１０２回収サブタンク
１０４支持部材
１０６ガイドレール
１０８ボールねじ
１１０供給ライン
１１２供給管
１１４，１２４，１３４排出管
１３０メインタンク
１３４戻りライン
１３６ポンプ
１３８補充手段

Claims

色材を有し、かつ、荷電した粒子を分散媒に分散してなるインクに静電力を作用させて、前記インクの液滴を吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクを貯留するメインタンクと、
前記メインタンクからインクジェットヘッドを経てメインタンクに戻る経路を含むインクの循環手段とを有するインクジェット記録装置であって、
前記循環手段による循環経路中に存在するインクの総液量をＶ［リットル］、前記循環手段による循環液量をａ［リットル／分］とした際に、
６×Ｖ＞ａ＞Ｖ÷６
を満たすことを特徴とするインクジェット記録装置。
前記循環経路中に、前記インクジェットヘッドに水頭圧を生じさせつつインクを供給する供給サブタンクを有し、
この供給サブタンクは、オーバーフロー機能によって前記水頭圧を一定圧に保つものであり、さらに、前記循環経路において、前記供給サブタンクからオーバーフローしたインクは、前記インクジェットヘッドを介さずに前記メインタンクに戻す請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記粒子の濃度が規定値よりも高い高濃度インクおよび前記分散媒の少なくとも一方を前記メインタンクに補充する、インク補充手段を有する請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。