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JP3706191B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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JP3706191B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、色剤粒子を絶縁性液体キャリアに分散させてなるインクに静電気力を作用させ、インク滴を記録媒体上に飛翔させて画像を形成する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、パーソナルプリンタ分野ではインクジェット記録方式を用いたインクジェットプリンタが広く普及している。しかし、従来のインクジェットプリンタでは、染料性インクを用いていることから、画像の保存性および耐光性が悪い、等の問題があった。
【0003】
これに対し、既に、色剤として顔料粒子の使用を可能とする記録方法として、特開昭62−5282号においてこの問題を解決する基礎となる提案が為されている。これは絶縁性の溶媒中に帯電性粒子(トナー)を分散した記録液を電極を配置した開口部に案内すると共に、対向する記録媒体に近接させて記録媒体と開口部との間に電界を形成することにより、記録液中から帯電粒子のみを分離吐出させることにより、画像を形成するものである。これは液体中から固形粒子を分離吐出させて非接触記録を可能とするもので利用価値の高い技術である。
【0004】
また、色剤として顔料粒子の使用を可能とし、染料性インクの上記問題点を解決した画像形成装置がWO93/11866号公報に開示されている。この装置は、導電性のインク供給チューブを具備し、インク供給チューブとこの先端に対向する対向電極との間に電圧が付与される。そして、インク供給チューブの電位と同極性に帯電した顔料粒子(以下帯電トナーと称する)を含むインクがインク供給チューブに供給される。
【0005】
インク内の帯電トナーは、インク供給チューブの先端近傍の吐出ポイントで、対向電極から静電吸引力を受け半円球状のインクメニスカスを形成する。しかし、インクの溶媒の表面張力によりトナーはインクメニスカスから飛翔することができず、インクメニスカスの先端に留まる。この様にして、多くのトナーがインクメニスカスの先端に集まり、凝集物となる。インク供給チューブと対向電極との間の電圧を更に上げると、インクの溶媒の表面張力よりも静電吸引力が勝り、インクメニスカスからトナー凝集物が飛翔する。
【0006】
上述の飛翔原理に基づく画像形成装置では、従来のインクジェット記録のような飛翔小滴サイズを決定するノズルがないため、顔料粒子を用いることができる。このため、従来のインクジェットプリンタの問題点であった、画像の保存性、耐光性等の問題が解決される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれらの装置、技術においては、問題も多く残している。まず、特開昭62−5282号においては、個々の記録画素に対応する開口部にメニスカスを形成するための手段や電気信号を送るための手段などの具体的な手段が開示されておらずインクジェット技術として利用するには不十分なものである。
【0008】
また、WO93/11866号による画像形成技術に於いては、吐出ポイントに三角形の電極を利用しているため、先端の電界が最も強くなる。このため、供給される帯電粒子であるトナーは電極に印加されるバイアス電圧と同極性であるために反発力を受けて吐出点である先端に到達することができないか、できても極めて遅く微小となるために、記録が途絶えたり、急激に記録ドット(画素)が小さくなったりする。また、このため記録周波数も極めて不安定である等の問題を有している。
【0009】
また、スリット構造ではその内部でインクが繋がっているため、特定の電極からインクを吐出させた時に発生する振動が他に及んだり、吐出した電極上のメニスカス自身も不要な振動を生じてしまいインクの吐出方向が変化して不鮮明な画像を生じる等の問題が生じる。更に重大なことにスリット内部に配列された電極に電圧が印加されると、近傍の帯電着色粒子が反発されて移動、局在化して電極以外の部分に沈着凝集してしまうことが判明した。このため有効な着色粒子が失われたり、時に開口部を塞いでしまう問題を引き起こし、継続して使用することができない等の多くの問題を抱えていた。
【0010】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、高い記録周波数を有し、高濃度で良質な画像を安定して形成できる画像形成装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の画像形成装置は、互いに対向するように配置された第1および第2の支持部材と、前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記第1および第2の支持部材を近接対向させた状態において、それぞれ鉛直方向に延び且つその先端に開口を形成する複数の溝と、前記複数の溝の表面に設けられた複数の電極と、前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記複数の溝の間を仕切る隔壁と、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散してなるインクを前記溝を介して前記開口へ向けて鉛直上方へ供給する供給手段と、前記開口へ向けて供給されたインク中の色剤粒子を前記開口部近傍において凝集させる凝集手段と、前記凝集手段により凝集した色剤粒子を記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、前記隔壁間に設けられ、前記開口から溢れたインクを前記第1および第2の支持部材の外周面向けて排出させる回収路と、前記回収路から排出されたインクを回収する回収手段とを有する。
【0017】
また、この発明の画像形成装置は、互いに対向するように配置された第1および第2の支持部材と、前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記第1および第2の支持部材を近接対向させた状態において、その先端に開口を形成する複数の溝と、前記複数の溝の表面に設けられた複数の電極と、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散してなるインクを前記溝を介して前記開口へ向けて供給する供給手段と、10 11 オームセンチ以上の電気抵抗を有する材料により形成され、前記第1および第2の支持部材とに挟持され、前記複数の開口それぞれから突出した複数の突起部を有これら突起部によりインクをガイドするガイド部材と、前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記複数の溝の間を仕切る隔壁と、前記開口へ向けて供給されたインク中の色剤粒子を前記開口近傍において凝集させる凝集手段と、前記凝集手段により凝集した色剤粒子を記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、を有する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1に示すように、この発明の画像形成装置としてのインクジェットプリンタ1は、ハウジング2を備えている。ハウジング2内の略中央の所定位置には、記録媒体としての記録紙Pを保持するとともに所定方向に搬送するための円筒形のプラテンローラ4が設けられている。プラテンローラ4は、導電性材料から成り、接地され、或いは必要に応じて所定の電位が与えられて対向電極として作用する。
【0019】
ハウジング2の図中右側上方には、複数枚の記録紙Pを集積した給紙カセット6が設けられている。給紙カセット6は、傾斜した状態でハウジング2に装着され、その先端がハウジング2内に位置している。給紙カセット6の先端に隣接した位置には、給紙カセット6内に集積した最上端の記録紙Pから順に一枚づつ取出すための給紙ローラ8が設けられている。
【0020】
給紙ローラ8の下流側の記録紙Pの搬送路上には、記録紙Pの各面に対向して配置された一対の搬送ガイド10a、10bが設けられている。また、搬送ガイド10a、10bの下流側には、搬送ガイド10a、10bを介して搬送された記録紙Pを挟持してプラテンローラ4の外周面の再下端に向けて搬送する一対の搬送ローラ12が設けられている。更に、搬送ローラ12とプラテンローラ4の最下端との間には、搬送ローラ12により搬送された記録紙Pをガイドする一対の搬送ガイド14a、14bが設けられている。
【0021】
搬送路の下側の搬送ガイド14bとプラテンローラ4の再下端との間には、記録紙Pをプラテンローラ4の外周面に押し付けて記録紙Pをプラテンローラ4の外周面に密着させるための案内ローラ15が設けられている。また、案内ローラ15に対してプラテンローラ4の最下端を挟んだ位置、即ちプラテンローラ4の下流側には、案内ローラ15と共働する案内ローラ16が設けられている。これら一対の案内ローラ15、16により記録紙Pがプラテンローラ4の外周面に密着されて搬送されるようになっている。
【0022】
プラテンローラ4の下流側には、プラテンローラ4と案内ローラ16とで挟持されて搬送された記録紙Pをガイドする一対の搬送ガイド18a、18bが設けられている。搬送ガイド18a、18bの下流側には、一対の搬送ローラ19、一対の搬送ガイド20、および一対の搬送ローラ21が順に設けられ、搬送ローラ21の下流側に排紙トレー22が設けられている。排紙トレー22は、ハウジング2の外へ突出して設けられている。
【0023】
しかして、給紙ローラ8により給紙カセット6から一枚づつ取り出された記録紙Pは、搬送ガイド10、搬送ローラ12、搬送ガイド14を介してプラテンローラ4の外周面の再下端に向けて搬送される。プラテンローラ4の下端近くでは、記録紙Pは、一対の案内ローラ15、16によりプラテンローラ4の外周面に押し付けられた状態で搬送される。この際、プラテンローラ4の最下端に対向して設けられた記録ユニット(後述する)から鉛直上方にインク滴が吐出されて記録紙P上に所定の画像が形成される。そして、プラテンローラ4と記録ユニットとの間を通過されて画像が形成された記録紙Pは、搬送ガイド18、搬送ローラ19、搬送ガイド20、および搬送ローラ21を介して排紙トレー22上に排出される。
【0024】
プラテンローラ4の下方に所定距離離間した位置には、プラテンローラ4により搬送される記録紙Pに対して、画像信号に応じてインク滴を飛翔して、記録紙P上に所望の画像を形成するための記録装置30が設けてある。
【0025】
図2は、記録装置30を詳細に示してある。記録装置30は、プラテンローラ4の下方に所定距離離間して配置された記録ユニット40と、記録ユニット40へ循環させるインクを収容したインクタンク32と、を備えている。尚、ここで用いるインクは、絶縁性のキャリア液に帯電した色剤粒子(以下、トナーと称する)を分散して成る。
【0026】
記録ユニット40は、プラテンローラ4の下方で鉛直下方に延びて配置された略直方体形状の記録ヘッド42(後に詳述する)を有している。記録ヘッド42は、プラテンローラ4の最下端から所定距離離間して対向した上端42aを有し、この上端42aの長手軸が記録紙Pの搬送方向を横切るように、即ちプラテンローラ4の回転軸と略平行となるように配置されている。尚、本実施の形態においては、記録ヘッド42の上端42aは、搬送される記録紙Pから0.1乃至3mm離間して配置されている。
【0027】
記録ヘッド42の上端42a近くには、その長手軸方向に並んで設けられた複数の開口が形成されている。記録ヘッド42の内部には、記録ヘッド42の下端42b近くから上記各開口に向けてそれぞれ独立してインクを流通させるための複数のインク供給路43が形成されている。各インク供給路43は、互いに平行且つ鉛直方向に延びている。
【0028】
また、記録ユニット40は、記録ヘッド42の側面および下面側を包囲するガイド部材44を有している。ガイド部材44は、記録ヘッド42を所定位置に支持するとともに、記録ヘッド42の外壁との間で、インク回収路45を形成している。つまり、各インク供給路43を介して記録ヘッド42へ供給されたインクは、記録ヘッド42内を上昇されて上端42aの開口から溢れる。そして、開口から溢れた余剰インクがインク回収路45を介して回収されるようになっている。
【0029】
ガイド部材44の下方であってインク回収路45に連通した空間には、回収した余剰インクを通過させてインク内の異物を除去するためのフィルター46が設けられている。フィルター46は、インク内のトナー粒子の流通に支障のない程度の目開きを有している。
【0030】
更に、記録ユニット40は、記録ヘッド42内の各インク供給路43の内面に沿ってそれぞれ設けられた複数の電極41を有している。各電極41は、画像信号に応じて選択された電極に記録電圧を選択的に印加するための駆動回路48(凝集手段、飛翔手段、または記録手段)に接続されている。
【0031】
記録ヘッド40の図中右側には、インクを収容したインクタンク32が設けられている。記録ユニット40とインクタンク32との間には、インクタンク32内に収容したインクを記録ヘッド42内のインク供給路43へ供給するためのインク供給管34が接続されている。インク供給管34の途中には、インクタンク32内のインクを所定の流量および圧力で汲上げるためのポンプP1が設けられている。
【0032】
また、記録ユニット40とインクタンク32との間には、インク回収路45を介して回収されてフィルター46を通過された余剰インクをインクタンク32へ回収するためのインク回収管36が接続されている。インク回収管36の途中には、記録ヘッド42の先端から溢れた余剰インクをインクタンク32へ送り込むためのポンプP2が設けられている。尚、ポンプP1、インク供給管34、およびインク供給路43は、この発明の供給手段として作用し、インク回収路45(ガイド部材)、インク回収管36、およびポンプP2は、この発明の回収手段として作用する。
【0033】
インクタンク32内には、インクタンク32内に収容されたインクの光学的透過率を測定してインクのトナー濃度を測定する濃度測定装置31と、所定の濃度を有するトナーを収容したトナー収容室33と、キャリア液を収容したキャリア液収容室35と、インクタンク32内に収容されたインクを攪拌する攪拌装置37と、が設けられている。トナー収容室33には、濃度測定装置31により測定されたトナー濃度に応じて、消費されたトナーをインク内に補給するトナー供給機33aが設けられ、キャリア液収容室35には、インク内に不足したキャリア液を補給するキャリア液供給機35aが設けられている。よって、インクタンク32内のインクは、常時攪拌されるとともに、そのトナー濃度が常時監視されて所定の値に調整されるようになっている。
【0034】
以上のように構成された記録装置30内にインクを循環させる場合、まず、ポンプP1によりインクタンク32から汲み上げられたインクが、インク供給管34を介して記録ヘッド42内の複数のインク供給路43へ供給される。各インク供給路43へ供給されたインクは、それぞれインク供給路43内を上昇されて記録ヘッド42の上端42aの開口から溢れる。この際、記録ヘッド42の上端42a付近には、各インク供給路43の開口に対応した複数のインクメニスカス47が形成される。記録ヘッド42の上端42aの開口から溢れた余剰インクは、インク回収路45を通って下方に流れ、フィルター46へ導かれる。フィルター46を通過したインクは、異物が除去された後、ポンプP2により吸引され、インクタンク32へ回収される。
【0035】
また、インクジェットプリンタ1(図1参照)のハウジング2の下端近くには、画像信号を処理する信号処理部24、この信号処理部24にて処理した信号を上述した駆動回路48へ出力する信号出力部26、およびインクジェットプリンタ1の上述した各機構(プラテンローラ、搬送ローラ、攪拌装置、ポンプ等)を駆動制御する制御部28が設けられている。
【0036】
しかして、上記のように構成されたインクジェットプリンタ1は以下のように作動される。まず、上述したようにプラテンローラ4を介して記録紙Pを所定方向に搬送し、上述したように記録ユニット40内でインクを循環させる。そして、記録ヘッド42の先端の各開口にて複数のインクメニスカス47を形成する。
【0037】
この状態で、画像信号に応じて選択された電極41に対して駆動回路48を介して所定の記録電圧を印加する。すると、選択された電極41とプラテンローラ4との間に所定の電界が形成され、この電界により、帯電したトナーがインクから分離吐出されて記録紙Pに向けて飛翔される。これにより、記録紙P上に画像信号に応じた所定の画像が形成される。
【0038】
次に、上記記録ユニット40に組込まれたこの発明の第1の実施の形態に係る記録ヘッド42について図3乃至図8を用いて更に詳細に説明する。
図3は記録ヘッド42の斜視図であり、図4は記録ヘッド42をその上端42a方向から見た平面図である。記録ヘッド42は、略矩形板状の一対の支持部材51、52と、これらの支持部材51、52の間で挟持される略矩形のガイドフィルム54(ガイド部材)と、を有している。
【0039】
支持部材51、52は、高い電気抵抗率を有する材料、好ましくは1012オームセンチ以上の絶縁性を有するプラスティック(電気抵抗が高い程良いが、高精度な機械加工に適したポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ABS樹脂などが好ましい)やセラミック等から構成され、1〜10mmの厚さに形成されている。
【0040】
また、ガイドフィルム54は、厚さ30〜200μmの高抵抗材料(例えば、ポリエーテルサイフォン、ポリエステル、ポリエチレン、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂材料や各種セラミック等、1011オームセンチ以上の電気抵抗を有する材料)から形成されている。
【0041】
図5には、一方の支持部材51を代表して示してある。支持部材51の一方の面、即ちガイドフィルム54に対向する内面(対向面)には、互いに平行に延びた複数の矩形の溝51aが形成されている。溝51aは、記録ヘッド42が組立てられた状態(図3に示す状態)で他方の支持部材52に同様に形成された溝(図示省略)とともに上述した複数のインク供給路43を形成すべく、記録解像度に応じた本数だけ形成されている。
【0042】
各溝51aは、深さ50〜500μm、幅100〜1000μmに形成され、各溝51aの先端は支持部材51の先端(組合わされた際に記録ヘッド42の上端42aを形成する)より僅かに手前まで延び、各溝51aの基端は支持部材51の中央を超えた位置まで延びている。支持部材51の略中央まで延びた各溝51aの基端は、溝51aと同じ深さを有する矩形の凹所51bにそれぞれ連通されている。また、この凹所51bは、他方の支持部材52に同様に形成された凹所(図示省略)とともにインク室53を形成し、このインク室53には、インクを供給するための上述したインク供給管34が接続されている。
【0043】
このように、支持部材51の内面に複数の溝51aを形成することにより、各溝51aの間には、各インク供給路43を境界する複数の矩形の隔壁55が必然的に設けられる。そして、各隔壁55の間を延びた溝51a(インク供給路43)の先端は、隔壁55の上端55a、即ち記録ヘッド42の上端42aから所定距離(50〜500μm)後退した位置で、インク供給路43の開口56(図4参照)を形成している。
【0044】
また、隣接する隔壁55の間であって、インク供給路43の先端の開口56の縁には、支持部材51の外周面51cに向って下方に傾斜したインク回収溝57(回収路)が形成されている。各インク回収溝57の幅は、開口56の幅と同じ幅に形成され、その傾斜角度は、60度以下の鋭角となるように設定されている。
【0045】
更に、支持部材51に形成された各溝51aの表面、即ちインク供給路43の内面には、無電界メッキにより導電性材料からなる電極41がそれぞれ開口56まで延びて形成されている。各電極41は、例えば、銅、クロム、アルミ、ニッケル等の金属により形成されており、上述した駆動回路48にそれぞれ電気的に接続されている。
【0046】
尚、他方の支持部材52は、上記支持部材51とは対象形に形成され、各支持部材51、52の溝が一致するように対向して配置されて貼り合わせられる。この場合、各支持部材51、52の間には以下に説明するガイドフィルム54が挟まれて記録ヘッド42が形成される。
【0047】
図6に示すように、ガイドフィルム54は、略矩形板状に形成され、一対の支持部材51、52により挟持された状態で記録ヘッド42の上端42aの幅と略一致する長さの上端54aを有している。ガイドフィルム54は、この上端54aから突出した尖鋭な先端を有する略三角板状の突起59を、その上端54aに沿って支持部材の溝の数(記録解像度)に応じた数だけ有している。つまり、ガイドフィルム54の上端54aに一体に形成された複数の突起59は、支持部材51(52)に形成された溝51aのピッチと同じピッチで設けられ、ガイドフィルム54は、各突起59が各インク供給路43の先端の開口56から所定の長さで突出するように配置される。この場合、ガイドフィルム54の上端54aが開口56から上方に突出することなく、突起59のみが開口56の中央から突出するように、ガイドフィルム54が配置される。
【0048】
図7には、上記のように、一対の支持部材51、52によりガイドフィルム54を挟持して形成した記録ヘッド42の上端42a近く、即ちインクの吐出位置近傍を部分的に拡大して示してある。
【0049】
ガイドフィルム54の上端54aに設けられた突起59の大きさは、インク供給路43を介して供給されるインクの供給量、インク供給路43の開口56の大きさ、または突起59のインクの濡れ性などにより適宜選択されるものであり、少なくとも、開口56の近くに形成されるインクメニスカスによって突起59の先端が水没することがない大きさに設定される。
【0050】
例えば、開口56の幅が500μmである場合には、突起59の底辺の長さは300〜400μmの範囲内に設定され、突起59の高さは300〜1200μmの範囲内に設定される。突起59の幅および高さを種々変更させて記録ヘッド42の記録特性を調べたところ、突起59の底辺の長さを開口の幅の約半分に設定し、高さを底辺の長さと同じ長さから3倍の長さの間に設定することにより、安定した記録特性が得られることが分った。
【0051】
また、突起59の形状は、例えば、図8(a)〜(d)に示すような形とすることができる。つまり、突起59の形状は、ガイドフィルム54の上端54a上に配置された底辺から先端に向けて尖鋭ないわゆる尖塔形であれば良い。また、突起59は、例えば図8に示すような形の平板をその中心軸の回りに回転した回転体であっても良く、この場合、突起59を、インク供給路43の開口56を塞ぐことのない大きさに形成する必要がある。
【0052】
つまり、突起59は、インク供給路43を介して供給されたインクに対してプラテンローラ4に向う電界が作用された場合に、インク内のトナーが突起の先端にスムーズに移動できるような外形を有し、インクとの間に良好な濡れ性(親油性)を有するものであれば良い。特に、突起59は、濡れ性を示す臨界表面張力が25dyne/cm 以上の材料から成ることが望ましい。
【0053】
隣接した2つの突起59の間、即ち隣接した2つの開口56の間には、各突起59に沿って各開口56の近くに個々に形成されるインクメニスカス47同士を分離させるための隔壁55が設けられている。各隔壁55は、各インク供給路43の先端の開口56より記録紙P方向(上方)に50〜500μm程度突出した上端55a(記録ヘッド42の上端42a)を有している。また、隔壁55がインク供給路43またはインク回収溝57に対面した角部は、それぞれ僅かに面取りされ、或いは全く面取りされていないことが望ましい。つまり、隔壁55の角部を面取りしないことにより、この角部においてインクの濡れ広がりを阻止することができ各インクメニスカス47の架橋を防止できる。
【0054】
また、各隔壁55の上端55aには、インクをはじく撥油面60が設けられている。撥油面60は、インクとしてイソパラフィン系溶媒を用いた場合には、フッ素樹脂、フッ素塗料、シリコーン樹脂、シリコーン塗料等の臨界表面張力が25dyne/cm 以下の材料により形成することにより、良好な撥油性(濡れ防止性)を発揮することができる。このように、各隔壁55の上端55aに撥油面60を設けることにより、隣接したインクメニスカスの架橋を防止できる。また、撥油面60を設けることにより、隔壁55の高さをインク供給路43の先端の開口56と同一の高さとした場合であってもインクメニスカスの架橋を防止することができる。
【0055】
上記のように構成した隔壁55を各突起59の間に設けることにより、隣接するインクメニスカス47の架橋を防止でき、インクの架橋によるインク滴の吐出方向の乱れや吐出周波数の乱れを防止でき、インク滴を安定して吐出させることができる。また、各隔壁55は、各開口56の縁から支持部材の外周面に向けて傾斜して設けられたインク回収溝57の両端を規定するように機能する。
【0056】
ここで、上記記録装置30において用いられるインクの成分について説明する。インクは、帯電された色剤粒子としてのトナーを絶縁性液体としてのキャリア液内に2〜7重量%程度の比率で分散させて構成されている。
【0057】
キャリア液は、電気抵抗率が少なくとも109 オーム・センチ以上、好ましくは絶縁性の液体であるイソパラフィン系溶媒(例えば、1012〜1013以上の電気抵抗を有するアイソパーG、H、K、L、M(商品名))やシリコンオイル、ヘキサン、ペンタン、オクタン等の有機溶媒からなる分散媒である。尚、上記電気抵抗率は、HEWLETTPACKARD社製PRECISION LCR METER 4284A;測定ヘッドとして、LIQUID TEST FIXTURE 16452Aを使用して測定した。
【0058】
トナーは、0.01〜5μm程度の粒子径を有し、キャリア液中で所定の電位(ここでは正電位)に帯電させるためのオクチル酸ジルコニウムやオクチル酸リチウム等の帯電付与のための金属石鹸や着色成分等を含有させた樹脂粒子である。
【0059】
上記インクは、基本的には電子写真等で用いられている液体現像剤と同じであるが、液体現像剤より電気抵抗の高いものが要求される。
つまり、インクの電気抵抗が低い場合には、帯電したトナーのみに電界が作用しなくなり、卜ナーの分離作用が弱くなくなるという致命的故障が生じる。また、インクの電気抵抗が低いと、従来の静電気式インクジェットと同様にキャリアー液そのものに通電されてしまうため、記録液全体が帯電してトナーとキャリアー液との区別も無く全部吐出してしまい、本発明の効果は全く失われてしまう。このため、より高い電気抵抗を有するインクが必要とされるのである。
【0060】
電気抵抗を不所望に低下させる要因としては、一般にトナー分散、あるいは帯電性改良の為に添加するナフテン酸、オクチル酸、あるいはステアリン酸等の金属石鹸(例えば、ナフテン酸ジルコニウム、オクチル酸ジルコニウム)や、各種界面活性剤などを付加することが考えられる。これらは一般に記録液の電気抵抗を低下させる為、極力微量にするための工夫が必要である。
【0061】
本実施の形態の記録装置30に用いて良好な記録特性(記録液中から主にトナーのみが分離されて吐出する状態を良好と呼ぶ)が得られるインクの電気抵抗は、108 オーム・センチ以上であり、この程度の電気抵抗で通常の記録紙P上での流動や滲みが軽減し、1010オーム・センチ以上の電気抵抗では更に画像の輪郭の鮮鋭度が一層改善される。このことから、インクの電気抵抗は極力高い事が望ましいことが分かる。
【0062】
記録液としてこのような高い電気抵抗を得るためには、トナーを分散する前のキャリアー液の電気抵抗としては更に高いものが必要である。上述した添加剤の影響を考慮すると1010オームセンチ以上は必要である。この程度の電気抵抗を有するキャリア液にトナーを分散するために上記添加剤を必要最小限加え、略108 オームセンチ程度の電気抵抗に低下する。ここでいう必要最小限とは、トナーの帯電や分散安定性等の評価から実用上問題のないレベルを維持するのに必要な、という意味であり、具体的な値は用いる材料により異なる。したがって、元になるキャリア液の電気抵抗が高いほど記録液の調合の際の分散助剤や帯電制御剤の使用が容易になる。
【0063】
このように、インクの構成成分としては基本的に電子写真等で用いられている液体現像剤と同じであるが、キャリア液の電気抵抗はこれらより高いものが要求される。一般的に知られる電子写真で用いる液体現像剤のように、溶液中で着色剤を含むモノマーを重合させて粘性を有する重合体分散粒子として作成したものは分散剤他の導電性成分が比較的多く、好ましい記録か得られない。従って、本発明の目的に合わせて導電成分を減量する必要がある。
【0064】
また、トナーの沈殿を抑止するための増粘剤も極力加えるべきではない。本発明で用いるインクとしては、樹脂と着色剤、帯電制御剤を熱混練し、冷却後所望の粒子径に粉砕して得たトナー微粒子を少量の分散助剤で被覆処理し、必要により少量の膨潤性溶剤等を加えて、キャリアー液中に分散したものが、電気抵抗の高いインクを作るのに適している。
【0065】
また、電気的反発力を利用してトナーを吐出させるために、トナーの帯電量も安定していることが要求され、ゼータ電位として測定した場合、60ミリボルト以上有ることが好ましい。
【0066】
一方、トナーの粒子径については、大きいものが電気泳動速度が速く適している反面、沈殿を起こしやすいという不利益を有している。トナーの吐出に関して平均粒径が0.01マイクロメートル以下ではキャリアー液との分離か困難となる為と思われる滲みを伴う画像が生じた。液体を全く吸収しない、例えば金属面に記録しても滲みや流動を生じない為には、トナー粒径としては、0.1マイクロメートル以上有ることが好ましい。また、大きい粒子は記録装置における沈殿防止機構にも依存するが、およそ5マイクロメートルを越えるものは、極めて短時間で沈殿するため、用いるのは困難になる。適宜装置に合わせて選択する必要がある。間欠的に使うものであれば、4マイクロメートル以下であることが好ましい。なおゼータ電位の測定には、米国PEN KEM社のLAZER ZEE
METER M−501を使用した。
【0067】
次に、上記のように構成された記録ヘッド42におけるインク滴の飛翔動作について図9を用いて説明する。
まず、ポンプP1によりインク供給管34を介してインクタンク32内に収容された上記インク70が汲み上げられ、インク70がインク室53内へ供給される。インク室53内がインク70により満たされると、インク70は、複数のインク供給路43を介して上昇され、各インク供給路43先端の開口56から溢れる。
【0068】
各インク供給路43の開口56から溢れたインク70は、各開口56の両側に設けられた隔壁55により規定されたインク回収溝57を介して流れ出し、各支持部材51、52の外周壁51c、52cに沿って下方に流れる。そして、外周壁51c、52cに沿って流れたインク70は、インク回収路45、フィルター46、およびインク回収管36を介してインクタンク32へ回収される。
【0069】
このようにインク70が記録ユニット40内を循環されると、各インク供給路43の開口56近傍においては、インク70がガイドフィルム54の突起59に沿って濡れ上がり、インク70の供給圧力、インク70の表面張力、およびインク回収溝57の毛管作用により、図9に示すようなインクメニスカス47が形成される。
【0070】
この場合、各開口56の間に設けられた隔壁55の上端55aを開口56より高くし、上端55a上に撥油面60を形成し、隔壁55の角を面取りしないことにより、各開口56に個別に形成されるインクメニスカス同士の架橋を防止できる。
【0071】
このように各開口56の近くにインクメニスカス47が形成された状態で、各インク供給路43の内面に沿って設けられた電極41に電源77を介して1000〜1600ボルト程度のバイアス電圧を印加すると、各電極41からプラテンローラ4(記録紙P)に向う電界が形成される。この電界の影響により、インク70内のトナー71が電極41から静電的反発力を受け、トナーがインクメニスカス47の頂点、即ちガイドフィルム54の突起59の頂点に向けて泳動される。
【0072】
この場合、インクメニスカス47が頂点に向うにつれて先細になっていることから、インクメニスカス47の頂点に向けて泳動されたトナー71は、突起59の頂点付近で凝集され、ここにトナーの凝集物74が形成される。トナー71が凝集されると、より大きな静電気力が凝集物74に作用されるが、ここでは凝集物74がインクメニスカス47から飛翔することのないように、バイアス電圧が設定されている。また、各電極41にバイアス電圧を印加した際に凝集物74が飛翔することのないように、記録ヘッド42の先端とプラテンローラ4との間の距離が設定されている。
【0073】
一方、各電極41にバイアス電圧が印加されてトナー71と分離されたキャリア液72は、インクメニスカス47の頂点に向けて移動されることなく、インク回収溝57を介してインクメニスカス47の裾から流出される。つまり、キャリア液72は、トナー71(正極性)との相互帯電作用により負極性イオンを有しており、インクメニスカス47に作用する電界により上昇されることはない。従って、トナー71と分離されたキャリア液72は、インクの表面張力(インク回収溝57の毛管作用)、重力、および部分的に生じる静電気的吸引力により、インクメニスカス47の裾から強制的に流出される。
【0074】
キャリア液72の排出経路として、各開口56に隣接して形成されたインク回収溝57は、トナー71の凝集により分離されたキャリア液72を効率良く排出できる形状とすることが望ましい。キャリア液72を効率良く排出することにより、インクメニスカス47を安定させることができ、記録速度を高めることができ、吐出周波数を高めることができる。
【0075】
また、インク回収溝57は、開口56の両側に設けられずに片側のみに設けられても良いが、インクメニスカスの対称性を維持するために両側に設けることが望ましい。更に、キャリア液72を効率良く排出するため、インク供給路43とインク回収溝57との間の縁部は面取りされることが望ましいが、本実施の形態のように、電極41の先端を露出した構造としても良い。このように、電極41の先端を開口56の縁部にて露出することにより、強い電界を発生することができる。
【0076】
以上のようにトナー71とキャリア液72が分離された状態で、画像信号に応じて選択された電極41に対して吐出電圧が選択的に重畳印加される。重畳印加される吐出電圧は、150〜800ボルト程度であり、吐出電圧が印加された電極41を有する開口56近くのインクメニスカス47において、バイアス電圧印加時より強い電界が発生される。
【0077】
この電界により、凝集物74に作用している表面張力等の束縛力より強い静電気力が凝集物74に作用し、凝集物74がインクメニスカス47から分離されて記録紙Pに向けてインク滴76として飛翔される。これにより、記録紙P上にインク滴76によるドットが形成され、複数の電極41を画像信号に応じて作動させることにより、記録紙P上に所望の画像が形成される。
【0078】
以上のように、本実施の形態に係る記録ヘッド42によると、トナーと分離されたキャリア液をインク回収溝57を介して強制的に排出できるため、トナーとキャリア液との分離を効率良くでき、トナーの凝集効率を高めることができ、インク滴の吐出周波数を高めることができる。例えば、上述した記録ヘッド42においては、500ヘルツから1キロヘルツの吐出周波数を達成することができた。尚、この吐出周波数は、インク供給路43の開口径を小さくするに従って高くなる傾向を示し、開口径を100μmに設定した場合の吐出周波数は2キロヘルツを示した。
【0079】
また、開口径を小さくすることなく吐出周波数を高める方法として、ガイドフィルム54の突起59の先端近くに導電性材料を設ける方法がある。この方法によると、突起59の先端に30〜100μm程度の金属領域を形成することにより、開口径を500μmに設定した場合に2キロヘルツの吐出周波数を達成できた。
【0080】
また、上記インク回収溝57の両側を規定する隔壁55、およびその上面55aに設けられた撥油面60により、各開口56に形成されるインクメニスカス同士の架橋を防止でき、インク滴の飛翔時に発生するインクメニスカスの不所望な振動および吐出方向の乱れを防止でき、安定した記録が可能となり、良質な画像を形成できる。
【0081】
更に、開口56から飛翔されるインク滴の径は、印加する吐出電圧の大きさおよび印加時間により変化されることが知られており、平均粒径1μmのトナーを含むインクを用いると、吐出電圧を150〜600ボルトに変化させた場合、インク滴の径は約15〜120μm程度の範囲で変化する。また、信号電圧の印加時間を50〜500マイクロセカンド(1KHzの記録周波数時)変化させると、10μm〜300μmの変化を示す。このように、印加電圧や時間を調整することにより、インク滴の粒径を変更できるため、大きい開口から小さな粒径を有するインク滴を飛翔させることができ、インクの乾燥によるインク供給路の目詰まりを防止できるとともに高密度記録が可能となる。
【0082】
以上のように、第1の実施の形態に係る記録ヘッドによると、従来のインクジェットプリンタのように、液体を記録像として形成することなく、固形又は半固形成分であるトナー凝集物をインクから分離して記録像として形成することができる。このため、インク滴が記録紙P上に到達してから流動したり、記録紙Pの繊維間に毛管現象により浸透して滲む、いわゆるフェザリング等の画像不良を生じることはない。尚、インク滴の吐出時にキャリア液とトナーは分離するが完全に100パーセント分離するものではなく、トナーはキャリア液により濡れた状態で記録紙Pに到達する。しかし、付随するキャリア液は僅かなため、記録像が流動を起こす事はない。このため、金属やプラスチック等の吸収性のない受像体に対しても鮮鋭な画像を記録する事が出来、この点においても従来のインクジェットプリンタには無い利点である。
【0083】
次に、この発明の第2の実施の形態に係る記録ヘッド80について図10および図11を用いて説明する。尚、記録ヘッド80は、概ね上述した第1の実施の形態の記録ヘッド42を2つ重ねた構造を有し、基本的な構成は記録ヘッド42と同じである。従って、第1の実施の形態と同一の部分については同一符号を用いて説明を省略し、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0084】
図10(a)は記録ヘッド80の側面図であり、図10(b)は記録ヘッド80をその上端側から見た平面図である。記録ヘッド80は、上述した第1の実施の形態の記録ヘッド42と略同一の構成を有する2つの記録ヘッド82、82′をその上端が同一面内に配置されるように重ね合わせて構成されている。各記録ヘッド82、82′は、その上端の長手方向に一列に並んだ複数の開口56を有し、それぞれの開口56が長手方向に1/2ピッチづつずれるように設定されている。また、各記録ヘッド82、82′の先端(ガイドフィルム54の突起59の先端)が同じ高さとなるように、記録ヘッド82、82′が組合わされている。
【0085】
各記録ヘッド82、82′は、それぞれ一対の支持部材を有し、それぞれ片方の支持部材81、81′は、図11に示すように、溝51aを形成した面と反対側の面上にインクを排出するための排出溝83を有している。また、各溝51aと排出溝83との間には、各溝51aの両側に設けられた隔壁55により境界され、溝51aから排出溝83に向かって下方に傾斜したインク回収溝57がそれぞれ形成されている。そして、この排出溝83が形成された片方の支持部材81、81′同士が隣接対向するように、即ち排出溝83が一致するように2つの記録ヘッド82、82′が組合わされ、本実施の形態の記録ヘッド80が形成されている。尚、対向する支持部材81、81′にそれぞれ形成された排出溝83は、記録ヘッド80を形成した際にインク排出路85を形成する。
【0086】
しかして、上記記録ヘッド80内にインクを循環させる場合、複数のインク供給路43を介して供給されたインクは、各開口56から溢れて各開口56の両側に設けられたインク回収溝57を介して流出され、記録ヘッド80の外周壁およびインク排出路85を介して回収される。このようにインクが循環されると、各開口56から突出された突起59に沿ってインクメニスカスが形成される。インクメニスカスが形成された状態で、画像信号に応じて選択された電極41に記録電圧を選択的に印加することにより、記録紙P上に所望の画像が形成される。
【0087】
従って、本実施の形態の記録ヘッド80においても、上述した第1の実施の形態の記録ヘッド42と同様の効果を得ることができ、その上、より高密度な開口56の配置が可能となり、より高精細な画像形成に対応できる。尚、本実施の形態においては、2つの記録ヘッドを組合わせたが、必要に応じて更に多くの記録ヘッドを組合わせることも可能である。
【0088】
また、本実施の形態に係る記録ヘッド80によると、薄型の、しかも長尺の記録ヘッドが容易に実現できるため、例えば4つの記録ヘッドにそれぞれ、黒、シアン、マゼンタ、イェローのいわゆるカラー記録用の3原色と墨入れ用の黒のトナーを分散した記録液を充填して、記録紙に順次色分解画像を記録することでカラーが像が形成できる。この場合、インク滴が記録紙Pに到達した時点で流動性を失っているため、1色毎に乾燥する必要が無く直ちに次の色の記録行程に進める為、従来のインクジェットと比較して高速記録にも適している。
【0089】
次に、上述した第1(または第2)の実施の形態に係る記録ヘッド42において、複数のインク供給路43内に形成された各電極41にコーティング88を施した例について説明する。
【0090】
図12に示すように、記録ヘッド42の各インク供給路43内に設けられた電極41の表面には、開口56まで延びたコーティング88が施されている。コーティング88は、インク70に不溶な樹脂(ポリカーボネート、エポキシ、アクリル、シリコン等)や窒化珪素や非晶質珪素等の高い電気抵抗を有する材料から成り、1ないし20ミクロン程度の厚さで電極41の表面を開口56の端部まで完全に覆っている。つまり、各電極41の先端は、各開口56に露出している。
【0091】
このように高い電気抵抗を有するコーティング88を電極41の表面に設けることにより、電極41からインク70への電荷の授受(通電)が全く絶たれるため、キャリア液72の電気抵抗が低い場合であっても、キャリア液72が充電されて帯電することが防止できる。このため、キャリア液72が吐出することなくトナ−71のみが吐出する状態を保つことが出来る。この場合、106オームセンチ程度にまで抵抗を下げたインクを用いても比較的良好な記録が可能となり、インク70の製造が容易になる。ただし、インク70の供給系が途中で交わっている構造を採用する場合には、印加電圧の電気的クロストークが生じるので、構造上の注意が必要である。電極41に絶縁被覆を施す効果は、インク70の経時変化による抵抗変化などによる記録ドット径の変化抑止、特に電圧変調により記録粒子の大きさを制御しようとする場合には必要性が高くなる。
【0092】
次に、この発明の第3の実施の形態に係る記録ヘッド90について図13を用いて説明する。
図13に示すように、記録ヘッド90は、略矩形板状の一対の支持部材91、92を有している。これらの支持部材91、92は、上述した第1の実施の形態に係る記録ヘッド42の支持部材51、52と同様に形成されている。各支持部材91、92は、各支持部材91、92の一方の面に形成した溝91a(92a)を対向させずに、溝を形成していない他方の面を対向させるように組合わされる。つまり、記録ヘッド90は、その外周面上にインクを流通させるための複数の溝を有し、各支持部材91、92の溝が形成されていない他方の面によりガイドフィルム54を挟持して構成されている。尚、ガイドフィルム54の上端54aに設けられた複数の突起59は、各支持部材91、92に形成された溝に対応して記録ヘッド90の上端90aから突出して設けられている。
【0093】
各支持部材91、92に形成された溝91a、92aは、記録ヘッド90の上端90aを介して1対1に対応して連結され、各溝が連結された矩形部分93は、記録ヘッド90の上端90aより所定距離だけ後退している。つまり、各矩形部分93の両側には、各支持部材91、92に形成された各溝を境界した隔壁55の先端部分が介在され、各隔壁55の上端55aが矩形部分93より突出するように設けられている。そして、各矩形部分93からガイドフィルム54の突起59が突出され、各矩形部分93には、これらの突起59を囲むようにリング状の電極94がそれぞれ設けられている。
【0094】
上記のように構成された記録ヘッド90にインクを循環させる場合、一方の支持部材91の外周面に形成された各溝91aを介して各矩形部分93にインクを供給し、反対側の支持部材92に形成された各溝92a(図示せず)を介して排出する。この場合、上述した第1の実施の形態においては記録ヘッド42を記録紙Pに対して略直交させて(鉛直方向に延びて)対峙させたが、本実施の形態に係る記録ヘッド90においては、インクの流通を可能とするため、記録ヘッド90を所定角度で傾斜させている。つまり、インクの供給側(支持部材91)が上方に位置し、インクの排出側(支持部材92)が下方に位置するように記録ヘッド90が傾斜されている。
【0095】
このように、記録ヘッド90にインクを循環させると、各矩形部分93を通過するインクが各突起59に沿って濡れ上がり、矩形部分93、突起59、および電極94の近くにインクメニスカスが形成される。そして、各矩形部分93にてそれぞれ独立したインクメニスカスが形成された状態で、画像信号に応じて選択された電極94に対して上述した駆動回路48から記録電圧が選択的に印加されて記録紙Pに向けてインク滴が飛翔され、記録紙P上に所望の画像が形成される。
【0096】
以上のように、本実施の形態に係る記録ヘッド90を用いた場合であっても、上述した第1の実施の形態に係る記録ヘッド42を用いた場合と同様の効果を得ることができる。尚、各支持部材91、92の外周面上に溝を覆うカバーを設けることにより、各支持部材91、92の外周面に沿ったパイプ状のインク流路を形成し、このインク流路によりインクを強制的に循環させても良い。この場合、記録ヘッド90を傾斜させる必要はない。
【0097】
次に、この発明の第4の実施の形態に係る記録ヘッド100について図14および図15を用いて説明する。図14は記録ヘッド100の斜視図であり、図15は記録ヘッド100を図中A−A線に沿って切断した断面図である。
【0098】
記録ヘッド100は、ガイドフィルム54を有していない以外は上述した第1の実施の形態に係る記録ヘッド42と同一の構成を有している。よって、第1の実施の形態と同一の部分については同一符号を付して説明を省略し、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0099】
ところで、上述した第1乃至第3の実施の形態にかかる記録ヘッドは、開口又はリング状電極近傍のインクの吐出位置に突起59を配置したが、この突起59は、突出位置近傍に形成したインクメニスカスを安定させてトナーを高効率で凝集し、インク滴の吐出時に生じるインクメニスカスの振動をすばやく吸収し、次のインク滴の吐出に影響を及ぼさないようにするためのものである。つまり、突起59を設けることにより、インク滴の吐出安定性を向上させることができる。
【0100】
しかしながら、これらの突起59は本発明にとって絶対に必要なものではない。従って、ガイドフィルムを持たない本実施の形態の記録ヘッド100を用いた場合であっても、上述した各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0101】
つまり、記録ヘッド100によると、主に隔壁55およびインク回収溝57による毛細管効果により、開口56から溢れるインクの排出を安定させることができ、開口56上のインクメニスカスの形状を安定させることができる。これにより、インクメニスカスの復元性を向上でき、インク滴の吐出周波数を安定させることができる。
【0102】
また、上述した第1の実施の形態に係る記録ヘッド42と比較して、インクの目詰まりを低減することができる。つまり、本実施の形態の記録ヘッド100によると、装置休止時に突起59の先端に乾燥によるトナーの固着が発生するといった問題が生じない利点があり、実用上高速を必要としない記録装置には価格やメンテナンス上の利点がある。
【0103】
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、インク供給路43の先端の開口56の形状は四角形である必要はなく、電極41の断面形状は開口56の中央部即ち突起59の先端部の電界が周辺部よりやや低い井戸型あるいはリング状(ドーナツ状)の電界を形成する構造であれば良い。つまり、実質的に突起59の麓を囲む如き形状を有していれば良い。具体的には、円形(リング状)、楕円形等あらゆる断面形状が可能である。また開口端全域を電極で覆わずとも、コの字状、平行板状、ストライプ状とするなど不連続な(部分的な)電極配置であっても良い。
【0104】
また、上述した各実施の形態においては、隔壁55の幅(隣接した開口間の距離)は開口56と同じレベルの大きさとして描いたが、これに限定されるものではなく更に小さくすることが可能である。この場合、隔壁55の高さを十分に高くすることに加えて、隔壁55の全ての角を鋭利にすることにより、インクの広がりを絶つ効果が大きくなる。本発明で用いた表面張力が18〜30ミリニュートン/メートル程度のインクを用いて、ポリカーボネート樹脂等により隔壁55を形成した場合には、隔壁55の角部の面取りは100ミクロン以下、曲面とする場合には、半径100ミクロン以下であれば、通常の記録時に隣接する開口56同士でインクメニスカスが架橋する事はなかった。
【0105】
更に、突起59の配置方向は、上述した各実施の形態とは90度異なる方向に設定してもよく、突起59の形状も適宜選択できる。突起59の底辺を小さくすると、突起周辺に形成されるインクメニスカスの裾野の広がりが小さくなり隔壁にインクが這いあがり難くなるが、トナーの凝集量が少なくなるので目的に合わせて調整されるべきである。また、上記各本実の形態では、突起59をガイドフィルム54と一体に形成することにより突起59を高精度に配置したが、突起59を複数に分割したり開口部だけに配置するような大きさや構造にする等種種変形可能である。また、実施例では、突起は全て電極の中央部に配置させたが、これは好ましい配置例として示したもので、多少記録効果は低下するが、装置構造の簡素化を図るために溝の片側に突起を配置することなども本発明の主旨に含まれるものである。
【0106】
また、本実施の形態では電極にバイアス電圧を印加するようにしたが、対向電極であるプラテンローラ4側にバイアス電圧を印加するようにしても良く、要するにプラテンローラ4と電極との間に記録するのに十分なバイアス電圧が印加されれば良い。
【0107】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の画像形成装置は、上記のような構成および作用を有しているので、高い記録周波数を達成でき、高濃度で良質な画像を安定して形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の画像形成装置としてのインクジェットプリンタを示す概略図。
【図2】図2は、図1のインクジェットプリンタに組込まれた記録装置を示す概略図。
【図3】図3は、図2の記録装置に組込まれた記録ヘッドを示す斜視図。
【図4】図4は、図3の記録ヘッドをその上端から見た平面図。
【図5】図5(A)は、図3の記録ヘッドを構成した支持部材を示す正面図。図5(B)は、図5(A)の支持部材を示す側面図。
【図6】図6は、図3の記録ヘッドに組込まれたガイドフィルムを示す概略図。
【図7】図7は、図3の記録ヘッドの上端近くを拡大して示す部分拡大図。
【図8】図8は、図6のガイドフィルムの突起の変形例を示す図。
【図9】図9は、図3の記録ヘッドにおける記録動作を説明するための動作説明図。
【図10】図10(a)は、この発明の第2の実施の形態に係る記録ヘッドを示す側面図。図10(b)は、図10(a)の記録ヘッドを示す平面図。
【図11】図11は、図10の記録ヘッドを構成した一方の支持部材を示す概略図。
【図12】図12は、電極上にコーティングを施した記録ヘッドを示す概略図。
【図13】図13は、この発明の第3の実施の形態に係る記録ヘッドを示す斜視図。
【図14】図14は、この発明の第4の実施の形態に係る記録ヘッドを示す斜視図。
【図15】図15は、図14の記録ヘッドをA−A線に沿って切断した断面図。
【符号の説明】
1…インクジェットプリンタ、
4…プラテンローラ、
30…記録装置、
32…インクタンク、
40…記録ユニット、
41…電極、
42…記録ヘッド、
43…インク供給路、
44…ガイド部材、
45…インク回収路、
51、52…支持部材、
51a…溝、
54…ガイドフィルム、
55…隔壁、
56…開口、
57…インク回収溝、
59…突起。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image by applying electrostatic force to ink in which colorant particles are dispersed in an insulating liquid carrier and causing ink droplets to fly onto a recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, ink jet printers using an ink jet recording method have been widely used in the personal printer field. However, since conventional ink jet printers use dye-based ink, there are problems such as poor image storage stability and light resistance.
[0003]
On the other hand, as a recording method that enables the use of pigment particles as a colorant, Japanese Patent Laid-Open No. 62-5282 has already proposed a basis for solving this problem. This guides a recording liquid in which electrified particles (toner) are dispersed in an insulating solvent to the opening where the electrodes are arranged, and also places an electric field between the recording medium and the opening close to the opposing recording medium. By forming, an image is formed by separating and discharging only charged particles from the recording liquid. This is a highly useful technology that enables non-contact recording by separating and discharging solid particles from a liquid.
[0004]
In addition, an image forming apparatus that enables the use of pigment particles as a colorant and solves the above-described problems of dye inks is disclosed in WO 93/11866. This apparatus includes a conductive ink supply tube, and a voltage is applied between the ink supply tube and a counter electrode facing the tip. Then, ink containing pigment particles (hereinafter referred to as charged toner) charged to the same polarity as the potential of the ink supply tube is supplied to the ink supply tube.
[0005]
The charged toner in the ink receives an electrostatic attraction force from the counter electrode at an ejection point near the tip of the ink supply tube to form a semi-spherical ink meniscus. However, the toner cannot fly from the ink meniscus due to the surface tension of the solvent of the ink, and remains at the tip of the ink meniscus. In this way, a large amount of toner collects at the tip of the ink meniscus and becomes an aggregate. When the voltage between the ink supply tube and the counter electrode is further increased, the electrostatic attraction force exceeds the surface tension of the ink solvent, and toner aggregates fly from the ink meniscus.
[0006]
In the image forming apparatus based on the above-described flying principle, pigment particles can be used because there is no nozzle for determining the flying droplet size as in conventional ink jet recording. For this reason, problems such as image storability and light resistance, which are problems of the conventional ink jet printer, are solved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, many problems remain in these devices and technologies. First, Japanese Patent Laid-Open No. 62-5282 does not disclose specific means such as a means for forming a meniscus in an opening corresponding to each recording pixel and a means for sending an electric signal. It is insufficient for use as a technology.
[0008]
Further, in the image forming technique according to WO 93/11866, a triangular electrode is used as a discharge point, so that the electric field at the tip is the strongest. For this reason, the toner, which is the charged particles supplied, has the same polarity as the bias voltage applied to the electrodes, so it cannot receive the tip that is the discharge point due to the repulsive force, or even very slowly if possible. Therefore, the recording is interrupted, or the recording dots (pixels) are suddenly reduced. For this reason, the recording frequency is also extremely unstable.
[0009]
In addition, since the ink is connected inside the slit structure, vibration generated when ink is ejected from a specific electrode may be applied to others, or the meniscus on the ejected electrode itself may generate unnecessary vibration. There arises a problem that the ink ejection direction is changed to produce a blurred image. More importantly, it has been found that when a voltage is applied to the electrodes arranged inside the slit, the charged colored particles in the vicinity are repelled, move and localize, and deposit and aggregate on portions other than the electrodes. For this reason, there are many problems such that the effective colored particles are lost or sometimes the opening is blocked, and the continuous use is not possible.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an image forming apparatus having a high recording frequency and capable of stably forming a high-quality image with a high density.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objective,The image forming apparatus of the present invention is formed on first and second support members disposed so as to face each other, and on each facing surface of the first and second support members. Supporting partMaterialIn the state of facing each other,Each extending vertically andA plurality of grooves forming openings at the tips thereof, a plurality of electrodes provided on the surfaces of the plurality of grooves, and formed on the opposing surfaces of the first and second support members, A partition wall for partitioning, and an ink in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid is directed to the opening through the groove.Vertically upwardSupply means for supplying, and colorant particles in the ink supplied toward the opening are disposed in the vicinity of the opening.ToAggregating means for collecting and aggregating meansFrustrationA flying means for flying the collected colorant particles toward the recording medium and the partition wall are provided between the opening and the opening.OverflowingInkOuter peripheral surfaces of the first and second support membersInTowardsLet it drainTimesBefore and afterWritingA collecting means for collecting ink discharged from the collecting path;,Have
[0017]
  Further, the image forming apparatus of the present invention is formed on first and second support members disposed so as to face each other, and on each facing surface of the first and second support members. Second support partMaterialIn the state of being opposed to each other, a plurality of grooves that form openings at the tips thereof, a plurality of electrodes provided on the surfaces of the plurality of grooves, and ink in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid Supply means for supplying toward the opening through the groove;10 11 It is formed of a material having an electrical resistance of ohm centimeters or more, is sandwiched between the first and second support members, and protrudes from each of the plurality of openings.Has multiple protrusionsShi,These protrusionsinkTheA guide member, a partition wall formed on each of the opposing surfaces of the first and second support members and partitioning the plurality of grooves, and colorant particles in the ink supplied toward the opening. Near the openingToAggregating means for collecting and aggregating meansFrustrationFlying means for flying the collected colorant particles toward the recording medium.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an ink jet printer 1 as an image forming apparatus of the present invention includes a housing 2. A cylindrical platen roller 4 for holding a recording paper P as a recording medium and conveying it in a predetermined direction is provided at a predetermined position in the center of the housing 2. The platen roller 4 is made of a conductive material, is grounded, or acts as a counter electrode when given a predetermined potential as required.
[0019]
A paper feed cassette 6 in which a plurality of recording papers P are stacked is provided on the upper right side of the housing 2 in the drawing. The paper feed cassette 6 is mounted on the housing 2 in an inclined state, and the tip thereof is located in the housing 2. At a position adjacent to the front end of the paper feed cassette 6, a paper feed roller 8 is provided for picking up one by one from the uppermost recording paper P accumulated in the paper feed cassette 6.
[0020]
On the conveyance path of the recording paper P on the downstream side of the paper supply roller 8, a pair of conveyance guides 10 a and 10 b arranged to face each surface of the recording paper P is provided. Further, on the downstream side of the transport guides 10 a and 10 b, a pair of transport rollers 12 that sandwich the recording paper P transported through the transport guides 10 a and 10 b and transport the recording paper P toward the lower end of the outer peripheral surface of the platen roller 4. Is provided. Further, a pair of transport guides 14 a and 14 b for guiding the recording paper P transported by the transport roller 12 is provided between the transport roller 12 and the lowermost end of the platen roller 4.
[0021]
Between the conveyance guide 14b on the lower side of the conveyance path and the lower end of the platen roller 4, the recording paper P is pressed against the outer peripheral surface of the platen roller 4 so that the recording paper P adheres to the outer peripheral surface of the platen roller 4. A guide roller 15 is provided. A guide roller 16 that cooperates with the guide roller 15 is provided at a position sandwiching the lowermost end of the platen roller 4 with respect to the guide roller 15, that is, at a downstream side of the platen roller 4. The recording paper P is brought into close contact with the outer peripheral surface of the platen roller 4 by the pair of guide rollers 15 and 16 and conveyed.
[0022]
On the downstream side of the platen roller 4, a pair of conveyance guides 18 a and 18 b that guide the recording paper P that is nipped and conveyed by the platen roller 4 and the guide roller 16 are provided. A pair of transport rollers 19, a pair of transport guides 20, and a pair of transport rollers 21 are sequentially provided on the downstream side of the transport guides 18 a and 18 b, and a paper discharge tray 22 is provided on the downstream side of the transport rollers 21. . The paper discharge tray 22 is provided so as to protrude outside the housing 2.
[0023]
Thus, the recording paper P picked up one by one from the paper feed cassette 6 by the paper feed roller 8 is directed toward the lower end of the outer peripheral surface of the platen roller 4 via the transport guide 10, the transport roller 12 and the transport guide 14. Be transported. Near the lower end of the platen roller 4, the recording paper P is conveyed while being pressed against the outer peripheral surface of the platen roller 4 by a pair of guide rollers 15 and 16. At this time, ink droplets are ejected vertically upward from a recording unit (described later) provided facing the lowermost end of the platen roller 4, and a predetermined image is formed on the recording paper P. Then, the recording paper P on which an image is formed by passing between the platen roller 4 and the recording unit is placed on the paper discharge tray 22 via the transport guide 18, the transport roller 19, the transport guide 20, and the transport roller 21. Discharged.
[0024]
At a position spaced apart from the platen roller 4 by a predetermined distance, ink droplets are ejected according to an image signal to the recording paper P conveyed by the platen roller 4 to form a desired image on the recording paper P. A recording device 30 is provided.
[0025]
FIG. 2 shows the recording device 30 in detail. The recording apparatus 30 includes a recording unit 40 that is disposed below the platen roller 4 at a predetermined distance, and an ink tank 32 that stores ink to be circulated to the recording unit 40. The ink used here is formed by dispersing charged colorant particles (hereinafter referred to as toner) in an insulating carrier liquid.
[0026]
The recording unit 40 includes a substantially rectangular parallelepiped-shaped recording head 42 (described in detail later) disposed below the platen roller 4 so as to extend vertically downward. The recording head 42 has an upper end 42a opposed to the lowermost end of the platen roller 4 by a predetermined distance, and the longitudinal axis of the upper end 42a crosses the conveyance direction of the recording paper P, that is, the rotation axis of the platen roller 4. Are arranged so as to be substantially parallel to each other. In the present embodiment, the upper end 42a of the recording head 42 is disposed 0.1 to 3 mm away from the recording paper P being conveyed.
[0027]
Near the upper end 42 a of the recording head 42, a plurality of openings provided side by side in the longitudinal axis direction are formed. Inside the recording head 42, a plurality of ink supply paths 43 are formed for independently flowing ink from the vicinity of the lower end 42 b of the recording head 42 toward the openings. The respective ink supply paths 43 are parallel to each other and extend in the vertical direction.
[0028]
Further, the recording unit 40 includes a guide member 44 that surrounds the side surface and the lower surface side of the recording head 42. The guide member 44 supports the recording head 42 at a predetermined position, and forms an ink recovery path 45 with the outer wall of the recording head 42. That is, the ink supplied to the recording head 42 via each ink supply path 43 is raised in the recording head 42 and overflows from the opening of the upper end 42a. Then, excess ink overflowing from the opening is recovered through the ink recovery path 45.
[0029]
In a space below the guide member 44 and communicating with the ink collection path 45, a filter 46 is provided for allowing the collected excess ink to pass therethrough and removing foreign matter in the ink. The filter 46 has an opening that does not hinder the distribution of the toner particles in the ink.
[0030]
Further, the recording unit 40 has a plurality of electrodes 41 provided along the inner surface of each ink supply path 43 in the recording head 42. Each electrode 41 is connected to a drive circuit 48 (aggregating means, flying means, or recording means) for selectively applying a recording voltage to the electrode selected according to the image signal.
[0031]
An ink tank 32 containing ink is provided on the right side of the recording head 40 in the drawing. Connected between the recording unit 40 and the ink tank 32 is an ink supply pipe 34 for supplying the ink stored in the ink tank 32 to the ink supply path 43 in the recording head 42. In the middle of the ink supply pipe 34, a pump P1 for pumping up the ink in the ink tank 32 at a predetermined flow rate and pressure is provided.
[0032]
Further, an ink recovery pipe 36 is connected between the recording unit 40 and the ink tank 32 for recovering excess ink recovered through the ink recovery path 45 and passing through the filter 46 to the ink tank 32. Yes. In the middle of the ink recovery pipe 36, a pump P <b> 2 for sending excess ink overflowing from the tip of the recording head 42 to the ink tank 32 is provided. The pump P1, the ink supply pipe 34, and the ink supply path 43 function as supply means of the present invention. The ink recovery path 45 (guide member), the ink recovery pipe 36, and the pump P2 are recovery means of the present invention. Acts as
[0033]
In the ink tank 32, a density measuring device 31 that measures the optical transmittance of the ink stored in the ink tank 32 and measures the toner density of the ink, and a toner storage chamber that stores toner having a predetermined density 33, a carrier liquid storage chamber 35 that stores the carrier liquid, and a stirring device 37 that stirs the ink stored in the ink tank 32 are provided. The toner storage chamber 33 is provided with a toner supply unit 33a for supplying the consumed toner into the ink according to the toner concentration measured by the density measuring device 31, and the carrier liquid storage chamber 35 is provided with the ink in the ink. A carrier liquid supply unit 35a for replenishing the shortage of carrier liquid is provided. Therefore, the ink in the ink tank 32 is constantly stirred, and the toner density is constantly monitored and adjusted to a predetermined value.
[0034]
When the ink is circulated in the recording apparatus 30 configured as described above, first, the ink pumped from the ink tank 32 by the pump P1 is supplied to the plurality of ink supply paths in the recording head 42 via the ink supply pipe 34. 43. The ink supplied to each ink supply path 43 is raised in the ink supply path 43 and overflows from the opening at the upper end 42 a of the recording head 42. At this time, a plurality of ink meniscus 47 corresponding to the openings of the ink supply paths 43 are formed near the upper end 42 a of the recording head 42. Excess ink overflowing from the opening at the upper end 42 a of the recording head 42 flows downward through the ink recovery path 45 and is guided to the filter 46. The ink that has passed through the filter 46 is sucked by the pump P2 after the foreign matter is removed, and is collected in the ink tank 32.
[0035]
Further, near the lower end of the housing 2 of the inkjet printer 1 (see FIG. 1), a signal processing unit 24 that processes an image signal, and a signal output that outputs a signal processed by the signal processing unit 24 to the drive circuit 48 described above. And a control unit 28 for driving and controlling the above-described mechanisms (platen roller, transport roller, stirring device, pump, etc.) of the inkjet printer 1.
[0036]
Accordingly, the ink jet printer 1 configured as described above is operated as follows. First, the recording paper P is conveyed in a predetermined direction via the platen roller 4 as described above, and the ink is circulated in the recording unit 40 as described above. Then, a plurality of ink meniscus 47 is formed at each opening at the tip of the recording head 42.
[0037]
In this state, a predetermined recording voltage is applied to the electrode 41 selected according to the image signal via the drive circuit 48. Then, a predetermined electric field is formed between the selected electrode 41 and the platen roller 4, and the charged toner is separated and ejected from the ink by this electric field and is ejected toward the recording paper P. As a result, a predetermined image corresponding to the image signal is formed on the recording paper P.
[0038]
Next, the recording head 42 according to the first embodiment of the present invention incorporated in the recording unit 40 will be described in more detail with reference to FIGS.
3 is a perspective view of the recording head 42, and FIG. 4 is a plan view of the recording head 42 as viewed from the direction of the upper end 42a. The recording head 42 has a pair of substantially rectangular plate-like support members 51 and 52 and a substantially rectangular guide film 54 (guide member) sandwiched between the support members 51 and 52.
[0039]
The support members 51, 52 are made of a material having a high electrical resistivity, preferably 1012It is made of plastic having insulation properties of ohm-centimeter or more (higher electrical resistance is better, but polyether ketone, polycarbonate, ABS resin, etc. suitable for high-precision machining is preferable), ceramic, etc., and a thickness of 1 to 10 mm Is formed.
[0040]
The guide film 54 is a high resistance material having a thickness of 30 to 200 μm (for example, resin materials such as polyether siphon, polyester, polyethylene, fluororesin, polyimide, polypropylene, various ceramics, etc. 1011A material having an electrical resistance of ohm centimeters or more).
[0041]
FIG. 5 shows one support member 51 as a representative. A plurality of rectangular grooves 51 a extending in parallel with each other are formed on one surface of the support member 51, that is, an inner surface (opposing surface) facing the guide film 54. The groove 51a forms the above-described plurality of ink supply paths 43 together with grooves (not shown) similarly formed in the other support member 52 in a state where the recording head 42 is assembled (state shown in FIG. 3). The number is formed according to the recording resolution.
[0042]
Each groove 51a is formed to have a depth of 50 to 500 μm and a width of 100 to 1000 μm, and the tip of each groove 51a is slightly in front of the tip of the support member 51 (forms the upper end 42a of the recording head 42 when combined). The base end of each groove 51 a extends to a position beyond the center of the support member 51. The base end of each groove 51a extending to substantially the center of the support member 51 is communicated with a rectangular recess 51b having the same depth as the groove 51a. The recess 51b forms an ink chamber 53 together with a recess (not shown) similarly formed in the other support member 52, and the ink supply described above for supplying ink to the ink chamber 53. A tube 34 is connected.
[0043]
As described above, by forming the plurality of grooves 51 a on the inner surface of the support member 51, a plurality of rectangular partition walls 55 that bound each ink supply path 43 are necessarily provided between the grooves 51 a. Then, the tip of the groove 51a (ink supply path 43) extending between the partition walls 55 is at a position retracted from the upper end 55a of the partition wall 55, that is, the upper end 42a of the recording head 42 by a predetermined distance (50 to 500 μm). An opening 56 (see FIG. 4) of the passage 43 is formed.
[0044]
An ink collection groove 57 (collection path) that is inclined downward toward the outer peripheral surface 51 c of the support member 51 is formed between the adjacent partition walls 55 and at the edge of the opening 56 at the tip of the ink supply path 43. Has been. The width of each ink recovery groove 57 is formed to be the same as the width of the opening 56, and the inclination angle is set to be an acute angle of 60 degrees or less.
[0045]
Furthermore, electrodes 41 made of a conductive material are formed to extend to the openings 56 by electroless plating on the surface of each groove 51 a formed in the support member 51, that is, the inner surface of the ink supply path 43. Each electrode 41 is made of, for example, a metal such as copper, chromium, aluminum, or nickel, and is electrically connected to the drive circuit 48 described above.
[0046]
The other support member 52 is formed in a target shape with respect to the support member 51, and is disposed and bonded so as to face each other so that the grooves of the support members 51 and 52 coincide. In this case, a recording film 42 is formed by sandwiching a guide film 54 described below between the support members 51 and 52.
[0047]
As shown in FIG. 6, the guide film 54 is formed in a substantially rectangular plate shape and has an upper end 54 a having a length that substantially matches the width of the upper end 42 a of the recording head 42 while being sandwiched between the pair of support members 51 and 52. have. The guide film 54 has a substantially triangular plate-like projection 59 having a sharp tip projecting from the upper end 54a in a number corresponding to the number of grooves (recording resolution) of the support member along the upper end 54a. That is, the plurality of protrusions 59 formed integrally with the upper end 54a of the guide film 54 are provided at the same pitch as the pitch of the grooves 51a formed in the support member 51 (52). Each ink supply path 43 is disposed so as to protrude from the opening 56 at the tip of the ink supply path 43 with a predetermined length. In this case, the guide film 54 is disposed so that only the protrusion 59 protrudes from the center of the opening 56 without the upper end 54 a of the guide film 54 protruding upward from the opening 56.
[0048]
FIG. 7 shows a partially enlarged view of the vicinity of the upper end 42a of the recording head 42 formed by sandwiching the guide film 54 by the pair of support members 51 and 52 as described above, that is, the vicinity of the ink ejection position. is there.
[0049]
The size of the protrusion 59 provided on the upper end 54a of the guide film 54 is the amount of ink supplied through the ink supply path 43, the size of the opening 56 of the ink supply path 43, or the ink wetness of the protrusion 59. The size of the projection 59 is set to a size at which the tip of the protrusion 59 is not submerged by at least the ink meniscus formed near the opening 56.
[0050]
For example, when the width of the opening 56 is 500 μm, the length of the bottom side of the protrusion 59 is set in the range of 300 to 400 μm, and the height of the protrusion 59 is set in the range of 300 to 1200 μm. When the recording characteristics of the recording head 42 were examined by changing the width and height of the protrusion 59 in various ways, the length of the bottom of the protrusion 59 was set to about half the width of the opening, and the height was the same as the length of the bottom. It has been found that stable recording characteristics can be obtained by setting the length between three times.
[0051]
Moreover, the shape of the protrusion 59 can be made into the shape as shown to Fig.8 (a)-(d), for example. That is, the shape of the protrusion 59 may be a so-called spire shape that is sharp from the bottom side to the tip side disposed on the upper end 54 a of the guide film 54. Further, the protrusion 59 may be a rotating body obtained by rotating a flat plate having a shape as shown in FIG. 8 around its central axis. In this case, the protrusion 59 closes the opening 56 of the ink supply path 43. It is necessary to form in the size without.
[0052]
That is, the protrusion 59 has such an outer shape that the toner in the ink can smoothly move to the tip of the protrusion when an electric field directed to the platen roller 4 is applied to the ink supplied through the ink supply path 43. As long as it has good wettability (lipophilicity) with the ink. In particular, the protrusion 59 is preferably made of a material having a critical surface tension showing wettability of 25 dyne / cm 2 or more.
[0053]
Between the two adjacent protrusions 59, that is, between the two adjacent openings 56, there is a partition wall 55 for separating the ink meniscus 47 individually formed near each opening 56 along each protrusion 59. Is provided. Each partition 55 has an upper end 55a (upper end 42a of the recording head 42) that protrudes about 50 to 500 μm in the recording paper P direction (upward) from the opening 56 at the end of each ink supply path 43. Further, it is desirable that the corners at which the partition wall 55 faces the ink supply path 43 or the ink collection groove 57 are slightly chamfered or not chamfered at all. That is, by not chamfering the corner portion of the partition wall 55, it is possible to prevent the ink from spreading at the corner portion and to prevent the ink meniscus 47 from cross-linking.
[0054]
An oil repellent surface 60 that repels ink is provided at the upper end 55 a of each partition wall 55. The oil-repellent surface 60 is formed of a material having a critical surface tension of 25 dyne / cm or less, such as a fluororesin, a fluorine paint, a silicone resin, or a silicone paint, when an isoparaffin solvent is used as the ink. It can exhibit oiliness (anti-wetting property). Thus, by providing the oil repellent surface 60 on the upper end 55a of each partition wall 55, it is possible to prevent the adjacent ink meniscus from being bridged. Further, by providing the oil-repellent surface 60, it is possible to prevent the ink meniscus from being bridged even when the height of the partition wall 55 is the same height as the opening 56 at the tip of the ink supply path 43.
[0055]
By providing the partition wall 55 configured as described above between the protrusions 59, it is possible to prevent the adjacent ink meniscus 47 from being bridged, and to prevent the ink droplet ejection direction and the ejection frequency from being disturbed due to the ink crosslinking, Ink droplets can be ejected stably. Each partition wall 55 functions to define both ends of an ink collection groove 57 that is inclined from the edge of each opening 56 toward the outer peripheral surface of the support member.
[0056]
Here, ink components used in the recording apparatus 30 will be described. The ink is configured by dispersing toner as charged colorant particles in a carrier liquid as an insulating liquid at a ratio of about 2 to 7% by weight.
[0057]
The carrier liquid has an electrical resistivity of at least 109 Isoparaffinic solvent (for example, 10 ohm · cm or more, preferably an insulating liquid)12-1013It is a dispersion medium composed of an organic solvent such as Isopar G, H, K, L, M (trade name) having the above electric resistance, silicon oil, hexane, pentane, octane or the like. The electrical resistivity was measured using PRECISION LCR METER 4284A manufactured by HEWLETTPACKARD; LIQUID TEST FIXTURE 16452A as a measuring head.
[0058]
The toner has a particle diameter of about 0.01 to 5 μm and is a metal soap for charging such as zirconium octylate or lithium octylate for charging to a predetermined potential (here, positive potential) in a carrier liquid. And resin particles containing coloring components and the like.
[0059]
The ink is basically the same as the liquid developer used in electrophotography or the like, but is required to have a higher electric resistance than the liquid developer.
In other words, when the electric resistance of the ink is low, the electric field does not act only on the charged toner, and a fatal failure that the separating action of the toner does not become weak occurs. Also, if the electrical resistance of the ink is low, the carrier liquid itself is energized like the conventional electrostatic ink jet, so the entire recording liquid is charged and discharged completely without any distinction between toner and carrier liquid, The effect of the present invention is completely lost. For this reason, an ink having a higher electric resistance is required.
[0060]
Factors that undesirably reduce electrical resistance include metal soaps such as naphthenic acid, octylic acid, and stearic acid that are generally added to disperse toner or improve chargeability (for example, zirconium naphthenate and zirconium octylate) It is conceivable to add various surfactants. Since these generally lower the electrical resistance of the recording liquid, it is necessary to devise in order to make it as small as possible.
[0061]
The electrical resistance of the ink that can be used in the recording apparatus 30 of the present embodiment to obtain good recording characteristics (a state in which only toner is separated and discharged from the recording liquid is called good) is 108 This is an ohm-centimeter or more, and this level of electrical resistance reduces flow and bleeding on normal recording paper P.TenAn electrical resistance of ohm-centimeter or more further improves the sharpness of the image outline. This shows that it is desirable that the electrical resistance of the ink be as high as possible.
[0062]
In order to obtain such a high electric resistance as a recording liquid, a higher electric resistance is required for the carrier liquid before the toner is dispersed. Considering the effects of the additives mentioned above, 10TenMore than ohm centimeters are necessary. In order to disperse the toner in the carrier liquid having such an electric resistance, the above-mentioned additive is added to the minimum amount, and approximately 108 The electrical resistance drops to about ohm centimeters. The necessary minimum here means that it is necessary to maintain a level having no practical problem from the evaluation of the charging and dispersion stability of the toner, and the specific value varies depending on the material used. Therefore, the higher the electrical resistance of the original carrier liquid, the easier it is to use a dispersion aid or charge control agent when preparing the recording liquid.
[0063]
As described above, the components of the ink are basically the same as those of the liquid developer used in electrophotography, but the electric resistance of the carrier liquid is required to be higher than these. As a liquid developer used in generally known electrophotography, a polymer dispersed particle having a viscosity obtained by polymerizing a monomer containing a colorant in a solution is relatively free of dispersant and other conductive components. Many of them are not good records. Therefore, it is necessary to reduce the conductive component in accordance with the object of the present invention.
[0064]
Also, a thickener for suppressing toner precipitation should not be added as much as possible. As the ink used in the present invention, toner fine particles obtained by kneading a resin, a colorant, and a charge control agent, and pulverizing to a desired particle size after cooling are coated with a small amount of a dispersion aid, and if necessary, a small amount of A material dispersed in a carrier liquid by adding a swelling solvent or the like is suitable for making an ink having high electrical resistance.
[0065]
Further, in order to discharge the toner using the electric repulsive force, it is required that the charge amount of the toner is also stable, and when measured as a zeta potential, it is preferably 60 millivolts or more.
[0066]
On the other hand, a toner having a large particle diameter is suitable because it has a high electrophoretic speed but is susceptible to precipitation. When the average particle diameter is 0.01 μm or less with respect to toner discharge, an image with blurring, which seems to be difficult to separate from the carrier liquid, was generated. In order not to absorb the liquid at all, for example, no bleeding or flow occurs even when recording on a metal surface, the toner particle diameter is preferably 0.1 μm or more. In addition, large particles depend on the precipitation preventing mechanism in the recording apparatus, but particles exceeding about 5 micrometers are difficult to use because they precipitate in a very short time. It is necessary to select according to the apparatus as appropriate. If used intermittently, it is preferably 4 micrometers or less. For zeta potential measurement, LAZER ZEE of PEN KEM, USA
METER M-501 was used.
[0067]
Next, an ink droplet flying operation in the recording head 42 configured as described above will be described with reference to FIG.
First, the ink 70 stored in the ink tank 32 is pumped up by the pump P 1 through the ink supply pipe 34, and the ink 70 is supplied into the ink chamber 53. When the ink chamber 53 is filled with the ink 70, the ink 70 is raised through the plurality of ink supply paths 43 and overflows from the opening 56 at the tip of each ink supply path 43.
[0068]
The ink 70 overflowing from the opening 56 of each ink supply path 43 flows out through the ink collection groove 57 defined by the partition walls 55 provided on both sides of each opening 56, and the outer peripheral walls 51c, It flows downward along 52c. The ink 70 that flows along the outer peripheral walls 51 c and 52 c is collected into the ink tank 32 via the ink collection path 45, the filter 46, and the ink collection pipe 36.
[0069]
When the ink 70 is circulated in the recording unit 40 in this way, the ink 70 wets along the protrusions 59 of the guide film 54 in the vicinity of the opening 56 of each ink supply path 43, and the supply pressure of the ink 70 and the ink An ink meniscus 47 as shown in FIG. 9 is formed by the surface tension of 70 and the capillary action of the ink recovery groove 57.
[0070]
In this case, the upper end 55a of the partition wall 55 provided between the openings 56 is made higher than the opening 56, the oil-repellent surface 60 is formed on the upper end 55a, and the corners of the partition wall 55 are not chamfered. It is possible to prevent cross-linking between the ink meniscuses formed individually.
[0071]
With the ink meniscus 47 formed in the vicinity of each opening 56 as described above, a bias voltage of about 1000 to 1600 volts is applied to the electrode 41 provided along the inner surface of each ink supply path 43 via the power supply 77. Then, an electric field is formed from each electrode 41 toward the platen roller 4 (recording paper P). Under the influence of this electric field, the toner 71 in the ink 70 receives an electrostatic repulsive force from the electrode 41, and the toner migrates toward the apex of the ink meniscus 47, that is, the apex of the protrusion 59 of the guide film 54.
[0072]
In this case, since the ink meniscus 47 is tapered toward the apex, the toner 71 migrated toward the apex of the ink meniscus 47 is aggregated in the vicinity of the apex of the protrusion 59, and the toner aggregate 74 is present here. Is formed. When the toner 71 is aggregated, a larger electrostatic force is applied to the aggregate 74. Here, the bias voltage is set so that the aggregate 74 does not fly from the ink meniscus 47. Further, the distance between the tip of the recording head 42 and the platen roller 4 is set so that the aggregate 74 does not fly when a bias voltage is applied to each electrode 41.
[0073]
On the other hand, the carrier liquid 72 separated from the toner 71 by applying a bias voltage to each electrode 41 does not move toward the apex of the ink meniscus 47, but from the skirt of the ink meniscus 47 via the ink recovery groove 57. Leaked. That is, the carrier liquid 72 has negative ions due to the mutual charging action with the toner 71 (positive polarity), and is not raised by the electric field acting on the ink meniscus 47. Accordingly, the carrier liquid 72 separated from the toner 71 is forced to flow out from the bottom of the ink meniscus 47 due to the surface tension of the ink (capillary action of the ink collecting groove 57), gravity, and the electrostatic suction force that is partially generated. Is done.
[0074]
As a discharge path for the carrier liquid 72, it is desirable that the ink collection groove 57 formed adjacent to each opening 56 has a shape that can efficiently discharge the carrier liquid 72 separated by the aggregation of the toner 71. By efficiently discharging the carrier liquid 72, the ink meniscus 47 can be stabilized, the recording speed can be increased, and the ejection frequency can be increased.
[0075]
The ink collecting grooves 57 may be provided only on one side without being provided on both sides of the opening 56, but are desirably provided on both sides in order to maintain the symmetry of the ink meniscus. Further, in order to efficiently discharge the carrier liquid 72, it is desirable that the edge between the ink supply path 43 and the ink recovery groove 57 is chamfered, but the tip of the electrode 41 is exposed as in the present embodiment. It is good also as a structure. In this way, a strong electric field can be generated by exposing the tip of the electrode 41 at the edge of the opening 56.
[0076]
In the state where the toner 71 and the carrier liquid 72 are separated as described above, the ejection voltage is selectively applied to the electrode 41 selected according to the image signal in a superimposed manner. The ejection voltage applied in a superimposed manner is about 150 to 800 volts, and a stronger electric field is generated in the ink meniscus 47 near the opening 56 having the electrode 41 to which the ejection voltage is applied than when a bias voltage is applied.
[0077]
Due to this electric field, an electrostatic force stronger than the binding force such as surface tension acting on the aggregate 74 acts on the aggregate 74, and the aggregate 74 is separated from the ink meniscus 47 and is directed toward the recording paper P. As a flight. Thereby, dots by the ink droplets 76 are formed on the recording paper P, and a desired image is formed on the recording paper P by operating the plurality of electrodes 41 according to the image signal.
[0078]
As described above, according to the recording head 42 according to the present embodiment, the carrier liquid separated from the toner can be forcibly discharged through the ink collection groove 57, so that the separation of the toner and the carrier liquid can be performed efficiently. In addition, the toner aggregation efficiency can be increased, and the ink droplet ejection frequency can be increased. For example, in the recording head 42 described above, an ejection frequency of 500 to 1 kilohertz could be achieved. The ejection frequency tended to increase as the opening diameter of the ink supply path 43 was reduced, and the ejection frequency when the opening diameter was set to 100 μm was 2 kilohertz.
[0079]
As a method for increasing the ejection frequency without reducing the opening diameter, there is a method of providing a conductive material near the tip of the protrusion 59 of the guide film 54. According to this method, by forming a metal region of about 30 to 100 μm at the tip of the protrusion 59, a discharge frequency of 2 kilohertz can be achieved when the opening diameter is set to 500 μm.
[0080]
Further, the partition wall 55 defining both sides of the ink collecting groove 57 and the oil repellent surface 60 provided on the upper surface 55a can prevent the ink meniscus from being cross-linked between the openings 56, so that the ink droplets can fly. Undesired vibration of the ink meniscus and disturbance in the ejection direction can be prevented, stable recording can be performed, and a high-quality image can be formed.
[0081]
Further, it is known that the diameter of the ink droplets flying from the opening 56 varies depending on the magnitude of the applied ejection voltage and the application time, and when ink containing toner having an average particle diameter of 1 μm is used, the ejection voltage Is changed to 150 to 600 volts, the diameter of the ink droplet changes in the range of about 15 to 120 μm. Further, when the signal voltage application time is changed by 50 to 500 microseconds (at the recording frequency of 1 KHz), a change of 10 μm to 300 μm is shown. Thus, by adjusting the applied voltage and time, the particle size of the ink droplet can be changed, so that an ink droplet having a small particle size can be ejected from a large opening, and the ink supply path due to drying of the ink Clogging can be prevented and high-density recording is possible.
[0082]
As described above, according to the recording head according to the first embodiment, unlike the conventional ink jet printer, the toner aggregate that is a solid or semi-solid component is separated from the ink without forming a liquid as a recording image. Thus, a recorded image can be formed. For this reason, there is no occurrence of an image defect such as so-called feathering in which ink droplets flow after reaching the recording paper P, or penetrate and penetrate between the fibers of the recording paper P due to capillary action. The carrier liquid and the toner are separated when ink droplets are ejected, but not completely 100%, and the toner reaches the recording paper P in a state wetted by the carrier liquid. However, since the accompanying carrier liquid is small, the recorded image does not flow. For this reason, a sharp image can be recorded even on a non-absorbing image receptor such as metal or plastic, which is an advantage not found in conventional ink jet printers.
[0083]
Next, a recording head 80 according to a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. The recording head 80 generally has a structure in which the two recording heads 42 of the first embodiment described above are stacked, and the basic configuration is the same as the recording head 42. Accordingly, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only parts different from those in the first embodiment will be described.
[0084]
10A is a side view of the recording head 80, and FIG. 10B is a plan view of the recording head 80 as viewed from the upper end side. The recording head 80 is configured by overlapping two recording heads 82 and 82 'having substantially the same configuration as the recording head 42 of the first embodiment described above so that the upper ends thereof are arranged in the same plane. ing. Each recording head 82, 82 ′ has a plurality of openings 56 arranged in a line in the longitudinal direction at the upper end thereof, and each opening 56 is set so as to be shifted by ½ pitch in the longitudinal direction. The recording heads 82 and 82 'are combined so that the tips of the recording heads 82 and 82' (tips of the projections 59 of the guide film 54) are at the same height.
[0085]
Each of the recording heads 82 and 82 'has a pair of support members, and each of the support members 81 and 81' has an ink on a surface opposite to the surface on which the groove 51a is formed, as shown in FIG. Has a discharge groove 83 for discharging the gas. Further, between each groove 51a and the discharge groove 83, an ink recovery groove 57 is formed which is bounded by partition walls 55 provided on both sides of each groove 51a and is inclined downward from the groove 51a toward the discharge groove 83. Has been. Then, the two recording heads 82 and 82 'are combined so that one of the support members 81 and 81' on which the discharge groove 83 is formed are adjacent to each other, that is, the discharge groove 83 is matched. The recording head 80 of the form is formed. The discharge grooves 83 formed in the opposing support members 81 and 81 ′ form an ink discharge path 85 when the recording head 80 is formed.
[0086]
Accordingly, when ink is circulated in the recording head 80, the ink supplied through the plurality of ink supply paths 43 overflows from the openings 56 and passes through the ink collection grooves 57 provided on both sides of the openings 56. And is collected through the outer peripheral wall of the recording head 80 and the ink discharge path 85. When the ink is circulated in this way, an ink meniscus is formed along the protrusion 59 protruding from each opening 56. In the state where the ink meniscus is formed, a desired image is formed on the recording paper P by selectively applying a recording voltage to the electrode 41 selected according to the image signal.
[0087]
Therefore, in the recording head 80 of the present embodiment, the same effect as that of the recording head 42 of the first embodiment described above can be obtained, and in addition, a higher density of openings 56 can be arranged. It can cope with higher-definition image formation. In the present embodiment, two recording heads are combined, but more recording heads can be combined as necessary.
[0088]
Further, according to the recording head 80 according to the present embodiment, since a thin and long recording head can be easily realized, for example, for four recording heads, so-called color recording of black, cyan, magenta, and yellow, respectively. A recording liquid in which the three primary colors and black toner for inking are dispersed is filled, and color separation images are sequentially recorded on the recording paper, whereby an image can be formed in color. In this case, since the fluidity is lost when the ink droplet reaches the recording paper P, it is not necessary to dry for each color, and the process proceeds immediately to the recording process for the next color. Also suitable for recording.
[0089]
Next, an example in which the coating 88 is applied to each electrode 41 formed in the plurality of ink supply paths 43 in the recording head 42 according to the first (or second) embodiment described above will be described.
[0090]
As shown in FIG. 12, a coating 88 extending to the opening 56 is applied to the surface of the electrode 41 provided in each ink supply path 43 of the recording head 42. The coating 88 is made of a material having high electrical resistance such as resin (polycarbonate, epoxy, acrylic, silicon, etc.) insoluble in the ink 70, silicon nitride, amorphous silicon, etc., and has a thickness of about 1 to 20 microns and the electrode 41. Is completely covered up to the end of the opening 56. That is, the tip of each electrode 41 is exposed in each opening 56.
[0091]
By providing the coating 88 having a high electric resistance on the surface of the electrode 41 in this manner, the transfer of electric charge (energization) from the electrode 41 to the ink 70 is completely stopped, and thus the electric resistance of the carrier liquid 72 is low. However, the carrier liquid 72 can be prevented from being charged and charged. For this reason, it is possible to maintain a state where only the toner 71 is discharged without discharging the carrier liquid 72. In this case, even if the ink whose resistance is lowered to about 106 ohm centimeters is used, relatively good recording can be performed, and the ink 70 can be easily manufactured. However, when adopting a structure in which the supply systems of the ink 70 cross each other, an electrical crosstalk of the applied voltage is generated, and thus structural attention is required. The effect of applying an insulating coating to the electrode 41 becomes more necessary when suppressing the change in the recording dot diameter due to a change in resistance of the ink 70 with the passage of time, particularly when trying to control the size of the recording particles by voltage modulation.
[0092]
Next, a recording head 90 according to a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, the recording head 90 has a pair of support members 91 and 92 having a substantially rectangular plate shape. These support members 91 and 92 are formed similarly to the support members 51 and 52 of the recording head 42 according to the first embodiment described above. The support members 91 and 92 are combined so that the groove 91a (92a) formed on one surface of each support member 91 and 92 is not opposed, and the other surface where no groove is formed is opposed. That is, the recording head 90 has a plurality of grooves for distributing ink on the outer peripheral surface thereof, and the guide film 54 is sandwiched by the other surface where the grooves of the support members 91 and 92 are not formed. Has been. The plurality of protrusions 59 provided on the upper end 54 a of the guide film 54 are provided so as to protrude from the upper end 90 a of the recording head 90 corresponding to the grooves formed in the support members 91 and 92.
[0093]
The grooves 91 a and 92 a formed in the respective support members 91 and 92 are connected in a one-to-one correspondence via the upper end 90 a of the recording head 90, and the rectangular portion 93 to which each groove is connected is the recording head 90. Retracted from the upper end 90a by a predetermined distance. In other words, on both sides of each rectangular portion 93, a tip end portion of the partition wall 55 that borders each groove formed in each support member 91, 92 is interposed, and an upper end 55 a of each partition wall 55 protrudes from the rectangular portion 93. Is provided. And the protrusion 59 of the guide film 54 protrudes from each rectangular part 93, and the ring-shaped electrode 94 is each provided in each rectangular part 93 so that these protrusions 59 may be enclosed.
[0094]
When the ink is circulated through the recording head 90 configured as described above, the ink is supplied to each rectangular portion 93 via each groove 91a formed on the outer peripheral surface of one supporting member 91, and the supporting member on the opposite side is supplied. It discharges | emits through each groove | channel 92a (not shown) formed in 92. FIG. In this case, in the first embodiment described above, the recording head 42 is opposed to the recording paper P so as to be substantially orthogonal (extends in the vertical direction), but in the recording head 90 according to the present embodiment, The recording head 90 is inclined at a predetermined angle in order to allow ink distribution. That is, the recording head 90 is tilted so that the ink supply side (support member 91) is positioned above and the ink discharge side (support member 92) is positioned below.
[0095]
As described above, when ink is circulated through the recording head 90, the ink passing through each rectangular portion 93 wets along each projection 59, and an ink meniscus is formed near the rectangular portion 93, projection 59, and electrode 94. The A recording voltage is selectively applied from the driving circuit 48 to the electrode 94 selected according to the image signal in a state where independent ink meniscuses are formed in the respective rectangular portions 93, and the recording paper. Ink droplets fly toward P, and a desired image is formed on recording paper P.
[0096]
As described above, even when the recording head 90 according to the present embodiment is used, the same effects as when the recording head 42 according to the first embodiment described above is used can be obtained. In addition, by providing a cover that covers the groove on the outer peripheral surface of each support member 91, 92, a pipe-shaped ink flow path is formed along the outer peripheral surface of each support member 91, 92. May be forced to circulate. In this case, there is no need to tilt the recording head 90.
[0097]
Next, a recording head 100 according to a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 14 is a perspective view of the recording head 100, and FIG. 15 is a cross-sectional view of the recording head 100 taken along the line AA in the drawing.
[0098]
The recording head 100 has the same configuration as the recording head 42 according to the first embodiment described above except that it does not have the guide film 54. Therefore, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only parts different from the first embodiment will be described.
[0099]
By the way, in the recording heads according to the first to third embodiments described above, the protrusion 59 is arranged at the ink ejection position in the vicinity of the opening or the ring-shaped electrode. This protrusion 59 is the ink formed in the vicinity of the protrusion position. The purpose is to stabilize the meniscus and agglomerate the toner with high efficiency, to quickly absorb the vibration of the ink meniscus generated during the ejection of the ink droplet, and not to affect the ejection of the next ink droplet. That is, by providing the protrusion 59, the ejection stability of the ink droplet can be improved.
[0100]
However, these protrusions 59 are not absolutely necessary for the present invention. Therefore, even when the recording head 100 of the present embodiment having no guide film is used, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.
[0101]
That is, according to the recording head 100, the discharge of ink overflowing from the opening 56 can be stabilized mainly by the capillary effect of the partition wall 55 and the ink recovery groove 57, and the shape of the ink meniscus on the opening 56 can be stabilized. . Thereby, the restoring property of the ink meniscus can be improved, and the ejection frequency of the ink droplet can be stabilized.
[0102]
Further, ink clogging can be reduced as compared with the recording head 42 according to the first embodiment described above. That is, according to the recording head 100 of the present embodiment, there is an advantage that there is no problem that toner sticks due to drying at the tip of the protrusion 59 when the apparatus is stopped. And there are maintenance advantages.
[0103]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible within the scope of this invention. For example, the shape of the opening 56 at the tip of the ink supply path 43 does not need to be a square, and the cross-sectional shape of the electrode 41 is a well type or ring in which the electric field at the center of the opening 56, that is, the tip of the protrusion 59 is slightly lower than the periphery. Any structure may be used as long as it forms a toroidal electric field. That is, it is only necessary to have a shape that substantially surrounds the ridges of the protrusion 59. Specifically, all cross-sectional shapes such as a circular shape (ring shape) and an elliptical shape are possible. Further, a discontinuous (partial) electrode arrangement such as a U-shape, a parallel plate shape, or a stripe shape may be employed without covering the entire opening end with an electrode.
[0104]
Further, in each of the above-described embodiments, the width of the partition wall 55 (distance between adjacent openings) is drawn as the same level as the opening 56, but is not limited to this and can be made smaller. Is possible. In this case, in addition to sufficiently increasing the height of the partition wall 55, by sharpening all the corners of the partition wall 55, the effect of cutting off the spread of the ink is increased. When the partition wall 55 is formed of polycarbonate resin or the like using an ink having a surface tension of about 18 to 30 millinewtons / meter used in the present invention, the corner portion of the partition wall 55 has a chamfer of 100 microns or less and a curved surface. In this case, when the radius was 100 microns or less, the ink meniscus was not cross-linked between the adjacent openings 56 during normal recording.
[0105]
Furthermore, the arrangement direction of the protrusion 59 may be set to a direction different from the above-described embodiments by 90 degrees, and the shape of the protrusion 59 can be appropriately selected. If the bottom of the protrusion 59 is made smaller, the base of the ink meniscus formed around the protrusion becomes smaller and it becomes difficult for the ink to crawl up on the partition wall. However, the amount of toner aggregation decreases, so it should be adjusted according to the purpose. is there. Further, in each of the above embodiments, the protrusion 59 is formed with the guide film 54 so as to be arranged with high accuracy. However, the protrusion 59 is divided into a plurality of parts or arranged only in the opening. Various modifications such as a sheath structure are possible. In the embodiment, all the protrusions are arranged in the central portion of the electrode. However, this is shown as a preferable arrangement example, and although the recording effect is somewhat reduced, one side of the groove is used in order to simplify the device structure. It is also included in the gist of the present invention to arrange protrusions on the surface.
[0106]
In this embodiment, a bias voltage is applied to the electrode. However, a bias voltage may be applied to the platen roller 4 that is the counter electrode. In short, recording is performed between the platen roller 4 and the electrode. It is sufficient that a sufficient bias voltage is applied.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, since the image forming apparatus of the present invention has the above-described configuration and operation, a high recording frequency can be achieved, and a high-quality image with high density can be stably formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an ink jet printer as an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a recording apparatus incorporated in the ink jet printer of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing a recording head incorporated in the recording apparatus of FIG. 2;
4 is a plan view of the recording head of FIG. 3 as viewed from the upper end thereof.
5A is a front view showing a support member that constitutes the recording head of FIG. 3; FIG. FIG. 5B is a side view showing the support member of FIG.
6 is a schematic view showing a guide film incorporated in the recording head of FIG. 3. FIG.
7 is a partially enlarged view showing the vicinity of the upper end of the recording head of FIG. 3 in an enlarged manner.
FIG. 8 is a view showing a modification of the protrusions of the guide film of FIG.
FIG. 9 is an operation explanatory diagram for explaining a recording operation in the recording head of FIG. 3;
FIG. 10A is a side view showing a recording head according to a second embodiment of the invention. FIG. 10B is a plan view showing the recording head of FIG.
11 is a schematic view showing one supporting member constituting the recording head of FIG.
FIG. 12 is a schematic view showing a recording head in which a coating is applied on an electrode.
FIG. 13 is a perspective view showing a recording head according to a third embodiment of the invention.
FIG. 14 is a perspective view showing a recording head according to a fourth embodiment of the invention.
15 is a cross-sectional view of the recording head of FIG. 14 cut along the line AA.
[Explanation of symbols]
1 ... Inkjet printer,
4 ... Platen roller,
30 ... Recording device,
32 ... Ink tank,
40 ... Recording unit,
41 ... electrodes,
42 ... recording head,
43. Ink supply path,
44 ... guide member,
45. Ink collection path,
51, 52 ... support members,
51a ... groove,
54 ... Guide film,
55 ... partition wall,
56. Opening,
57. Ink collection groove,
59 ... Protrusions.

Claims (8)

互いに対向するように配置された第1および第2の支持部材と、
前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記第1および第2の支持部材を近接対向させた状態において、それぞれ鉛直方向に延び且つその先端に開口を形成する複数の溝と、
前記複数の溝の表面に設けられた複数の電極と、
前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記複数の溝の間を仕切る隔壁と、
帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散してなるインクを前記溝を介して前記開口へ向けて鉛直上方へ供給する供給手段と、
前記開口へ向けて供給されたインク中の色剤粒子を前記開口部近傍において凝集させる凝集手段と、
前記凝集手段により凝集した色剤粒子を記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、
前記隔壁間に設けられ、前記開口から溢れたインクを前記第1および第2の支持部材の外周面向けて排出させる回収路と、
記回収路から排出されたインクを回収する回収手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
First and second support members arranged to face each other;
Wherein formed on the first and the opposing face of the second support member, a plurality of forming said at first and second state in which the support member is closely opposed, and opening at its tip, respectively extend in the vertical direction And the groove
A plurality of electrodes provided on the surfaces of the plurality of grooves;
Partition walls formed on the opposing surfaces of the first and second support members and partitioning the plurality of grooves;
Supply means for supplying ink formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid vertically upward toward the opening through the groove;
And aggregation means for agglutination Te the opening near smell colorant particles in the ink which is supplied toward the opening,
A jetting unit for jetting toward the colorant particles Rico collector by the aggregation device to a recording medium,
Provided between the barrier ribs, and Ru times Osamuro the overflowing ink from the opening is discharged toward the outer circumferential surface of the first and second support members,
And recovery means for recovering ink discharged from the front Machinery Osamuro,
An image forming apparatus comprising:
互いに対向するように配置された第1および第2の支持部材と、
前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記第1および第2の支持部材を近接対向させた状態において、その先端に開口を形成する複数の溝と、
前記複数の溝の表面に設けられた複数の電極と、
帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散してなるインクを前記溝を介して前記開口へ向けて供給する供給手段と、
10 11 オームセンチ以上の電気抵抗を有する材料により形成され、前記第1および第2の支持部材とに挟持され、前記複数の開口それぞれから突出した複数の突起部を有これら突起部によりインクをガイドするガイド部材と、
前記第1および第2の支持部材の各対向面上に形成され、前記複数の溝の間を仕切る隔壁と、
前記開口へ向けて供給されたインク中の色剤粒子を前記開口近傍において凝集させる凝集手段と、
前記凝集手段により凝集した色剤粒子を記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
First and second support members arranged to face each other;
In the formed on the first and on the opposing surface of the second support member, a state in which said first and second support member proximate not face to a plurality of grooves forming an opening at its tip,
A plurality of electrodes provided on the surfaces of the plurality of grooves;
Supply means for supplying ink formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid toward the opening through the groove;
10 11 are formed by ohmic cm or more materials having an electrical resistance, the sandwiched with the first and second support members, have a plurality of projections projecting from each of the plurality of openings, the ink these projections a guide member which guides a
Partition walls formed on the opposing surfaces of the first and second support members and partitioning the plurality of grooves;
The colorant particles in the ink supplied toward the opening and aggregating means for agglutination Te said opening near smell,
A jetting unit for jetting toward the colorant particles Rico collector by the aggregation device to a recording medium,
An image forming apparatus comprising:
前記隔壁間に設けられ、前記開口から溢れたインクを排出させる回収路と、A collection path provided between the partition walls for discharging ink overflowing from the opening;
前記回収路から排出されたインクを回収する回収手段と、  Recovery means for recovering ink discharged from the recovery path;
をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 2, further comprising:
上記隔壁先端は記録媒体と対向して設けられ、上記開口より所定距離だけ突出していることを特徴とする請求項またはに記載の画像形成装置。The partition tip is opposed to the recording medium, the image forming apparatus according to claim 1 or 3, characterized in that protrudes from the opening by a predetermined distance. 記回収路は、上記開口から前記第1および第2の支持部材の外周面に向けてインクを排出するため傾斜した形状を有することを特徴とする請求項またはに記載の画像形成装置。Upper Machinery Osamuro The image forming according to claim 1 or 3, characterized in that it has an inclined shape in order to discharge the ink toward the outer circumferential surface of the first and second support members from the opening apparatus. 上記隔壁が上記記録媒体に対向した先端は上記インクに対して撥油性の材料を有し、上記回収路は上記インクに対して親油性の材料から成ることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。 Tip the partition walls opposed to said recording medium has a material of oil repellency against the ink, the upper Machinery Osamuro to claim 4, characterized in that it consists of a material oleophilic to said ink The image forming apparatus described. 記回収路は、隣接した上記隔壁の間で規定され、毛管作用により上記インクを上記開口から上記回収手段へ導くインク回収溝であることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。Upper Machinery Osamuro is defined between adjacent said partition wall, an image forming apparatus according to the ink by capillary action to claim 6, characterized in that the ink recovery groove leading to the collecting means from the opening . 上記各電極が上記インクに露出した表面には、絶縁性の材料が被覆されていることを特徴とする請求項またはに記載の画像形成装置。On the surface of each electrode is exposed to the ink, an image forming apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating material is coated.
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