JP2007331186A - Inkjet image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力室の発生する圧力によりノズルからオンデマンドにインク滴を吐出させて、この吐出させたインク滴によりメディアにドットを形成し画像を形成するインクジェット式画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an ink jet image forming apparatus that ejects ink droplets from a nozzle on demand by pressure generated by a pressure chamber, forms dots on a medium by the ejected ink droplets, and forms an image.
従来、記録紙等のメディアに印刷を施す一般的なプリンタ装置としては、1文字ごとに印字するシリアルプリンタ、1行ごとに印字するラインプリンタ、およびページごとにまとめて印字するページプリンタ等、種々のものが提案されている。さらに近年においては、プリンタ装置の技術進歩に伴い、解像度の高い鮮明な画像を印刷することが可能になってきている。 Conventionally, as a general printer device that prints on a medium such as recording paper, there are various types such as a serial printer that prints for each character, a line printer that prints for each line, and a page printer that collectively prints for each page. Things have been proposed. Furthermore, in recent years, it has become possible to print clear images with high resolution along with technological progress of printer devices.
従来のインクジェット式画像形成装置について図を用いて以下に説明する。 A conventional ink jet image forming apparatus will be described below with reference to the drawings.
図17は従来のインクジェット式画像形成装置の模式断面図である。図17において201Y、201M、201C、201Kは、各色インクを吐出するヘッドを搭載したヘッドボックスであり、各符号のY、M、C、Kはそれぞれのボックスから吐出されるインク色のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応する。202A、202B、202Cは用紙を送り出す側のガイドローラ、203A、203B、203Cは用紙を巻き取る側のガイドローラであり、204A、204B、204Cは位置決めローラ、205Aと205Bは搬送ローラ、206は印刷用紙である。 FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a conventional ink jet image forming apparatus. In FIG. 17, 201Y, 201M, 201C, and 201K are head boxes each equipped with a head that ejects each color ink, and the symbols Y, M, C, and K denote yellow and magenta ink colors ejected from the respective boxes. , Cyan and black. 202A, 202B and 202C are guide rollers for feeding paper, 203A, 203B and 203C are guide rollers for winding paper, 204A, 204B and 204C are positioning rollers, 205A and 205B are transport rollers, and 206 is printing. It is paper.
また、図18は従来のインクジェット式画像形成装置のインク滴吐出プロセスの連続模式断面図である。図18において、208はノズル孔、209はインク柱、210は主インク滴、211は主インク滴から分離した副インク滴である。 FIG. 18 is a continuous schematic cross-sectional view of an ink droplet ejection process of a conventional ink jet image forming apparatus. In FIG. 18, 208 is a nozzle hole, 209 is an ink column, 210 is a main ink drop, and 211 is a sub ink drop separated from the main ink drop.
このような構成を有する従来のインクジェット式画像形成装置の動作を以下に説明する。印刷命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ205A、205Bが回転し、印刷用紙206を所定の速度と張力で搬送する。用紙搬送速度と各色のヘッドBOXの用紙送り方向の距離に応じて、タイミングを合わせて、インクを吐出し用紙上に画像を形成する。
しかしながら、上述の構成のインクジェット式画像形成装置では、印刷用紙206が帯電していると、連続稼動時に副インク滴が用紙搬送方向後方のノズル面に付着、合体及び成長し大きなインク溜りとなり用紙との接触による画像面の汚れや、印刷用紙搬送方向後方のノズルのメニスカス近くでインク溜りを発生し、連通する事でメニスカスの不安定性を引き起こしていた。特に、印刷用紙206と副インク滴211の電位の極性が一致すると印刷用紙206に付着しにくくなり、跳ね返されやすくなっていた。
However, in the ink jet image forming apparatus having the above-described configuration, if the
この問題点について図18を用いて説明する。 This problem will be described with reference to FIG.
図18(1)ないし図18(5)に示すように印刷用紙206には正極側の電位が発生する。図18(1)に示すように、待機状態にあるノズル孔208に内圧が伝達されると、図18(2)に示すようにメニスカスが盛り上がり、図18(3)に示すように、インク柱209が形成される。
As shown in FIGS. 18 (1) to 18 (5), a positive potential is generated on the
次いで図18(4)に示すように慣性力により前方へ進むインクと速度が遅いインクもしくは強制的に引き戻されたインクとの間で表面張力により括れが生じ、インク柱209が切断され主インク滴210が生成される。この主インク滴210はインク柱209と分離する際に尾のような細いインク部を持つことが多い。印刷用紙206が正に帯電し電位が高いと誘電分極により主インク滴部分に負電荷、尾の部分に正電荷が溜まる。
Next, as shown in FIG. 18 (4), the
次いで図18(5)に示すように、尾の部分も表面張力により切断され副インク滴211となる。このとき主インク滴210は負電荷、副インク滴211は正電荷が残る。副インク滴211は一般に主インク滴210よりも初期速度が遅く、体積も小さいのでわずかに帯電した電荷量でもしばしば印刷用紙206に到達せず、正電位の印刷用紙面に跳ね返され、搬送方向に移動している印刷用紙206に引きずられて発生している空気の流れに乗り下流に移動する。
Next, as shown in FIG. 18 (5), the tail portion is also cut by the surface tension into
そして、そのまま空気中に漂い出て、しばしばノズル面に付着することがある。印刷用紙206の電位が高い程、また、副インク滴211の速度が遅い程、ノズル板に付着することが多くなる。上記問題点は印刷用紙206の電位が負であっても同様に起きるのは言うまでもない。
And it drifts in the air as it is, and often adheres to the nozzle surface. The higher the potential of the
上記問題点の対策として、従来、例えば(特許文献1)に示すように除電ブラシを用いて静電気帯電量が所定の値以下となるように記録シートを除電し、除電された前記記録シートにインクを吐出して記録を行う記録ヘッドが提案されている。この(特許文献1)に提案された方法は用紙を除電することで、用紙汚れを防止しようとするものであるが、ノズル面の汚れによるインク吐出の不具合は言及していない。 As a countermeasure against the above problems, conventionally, as shown in, for example, (Patent Document 1), a recording sheet is neutralized by using a neutralizing brush so that the electrostatic charge amount becomes a predetermined value or less, and an ink is applied to the neutralized recording sheet. There has been proposed a recording head that performs recording by discharging the ink. The method proposed in this (Patent Document 1) attempts to prevent paper smearing by discharging the paper, but does not mention the problem of ink ejection due to dirt on the nozzle surface.
また、他の対策として、例えば(特許文献2)に示すように用紙と吸着搬送手段を用いて静電力で用紙を吸着し、かつ、帯電した用紙の帯電極性とインクの帯電極性を反対にすることで、インクを吸い寄せて用紙上にドットを形成し画像を得る方法が提案されている。しかしながら(特許文献2)に提案された方法は、電界と電荷による静電力でインクを分離し、インク滴として用紙に付着させているのでインク粘度、帯電性に関して特殊な専用インクを用いなければならず、本発明が対象としているインクジェット方式の画像形成装置ではない。さらには用紙の帯電量で用紙上のドット径が容易に変化するので、所望のドット径を得るために、湿度、温度、印刷速度を勘案して帯電器の設定値を変化させ、また、用紙上の電位ムラを無くすための手段が必要であった。また、印刷速度が大きくなると帯電器から発生させなくてはならない単位時間当たりの電荷量も大きくなり帯電器のコストアップを引き起こしていた。さらには、湿度が下がると、乾燥によるメディアの電荷が大きくなる傾向があるにもかかわらずイオン発生型の帯電器では発生する電荷が減少するので帯電器付近の湿度を上げる装置が必要となりシステムが複雑化し、従来構成の課題を解決する方法にはならない。 As another countermeasure, for example, as shown in (Patent Document 2), the sheet is attracted by electrostatic force using the sheet and suction conveyance means, and the charged polarity of the charged sheet and the charged polarity of the ink are reversed. Thus, there has been proposed a method for obtaining an image by sucking ink to form dots on a sheet. However, since the method proposed in (Patent Document 2) separates ink by electrostatic force due to electric field and electric charge and adheres it to paper as ink droplets, special special ink must be used for ink viscosity and chargeability. In other words, it is not an inkjet image forming apparatus targeted by the present invention. Furthermore, since the dot diameter on the paper easily changes depending on the charge amount of the paper, in order to obtain a desired dot diameter, the setting value of the charger is changed in consideration of humidity, temperature, and printing speed. A means for eliminating the above potential unevenness was necessary. Further, as the printing speed increases, the amount of charge per unit time that must be generated from the charger also increases, resulting in an increase in the cost of the charger. Furthermore, as the humidity decreases, the charge generated on the media due to drying tends to increase, but the generated charge decreases in the ion generation type charger. It is not complicated and does not solve the problem of the conventional configuration.
また、上記従来の構成のインクジェット式画像形成装置においては、別の課題として、ノズル板のインピーダンスが高くなっていると、インク滴がノズル板から分離する前のノズル板から引き伸ばされたメニスカスのときに静電分極が発生した直後にインク滴として分離するので、メディアと同極性電荷がメニスカスに残りノズル板の電位を不安定にして、ノズル板と振動板の間に微弱電流が流れるという問題があった。この微弱電流により圧力室内部に微小気泡が発生成長することがあり、ひいてはその気泡により吐出圧力吸収が発生してインク吐出が不安定になることがあった。 Further, in the ink jet image forming apparatus having the above-described conventional configuration, as another problem, when the impedance of the nozzle plate is high, the ink droplet is a meniscus stretched from the nozzle plate before being separated from the nozzle plate. Since the ink droplets are separated immediately after the electrostatic polarization occurs, the electric charge of the same polarity as the medium remains in the meniscus, which makes the potential of the nozzle plate unstable, and a weak current flows between the nozzle plate and the vibration plate. . Due to this weak current, micro bubbles may be generated and grow in the pressure chamber. As a result, discharge pressure absorption is generated by the bubbles and ink discharge may become unstable.
この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、ノズル面のインク付着量を大幅に低減することができ、長時間にわたる連続印字を行う場合においても、画像形成の安定性が損なわれることの無いインクジェット式画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can greatly reduce the amount of ink adhering to the nozzle surface. Even when continuous printing over a long period of time is performed, the stability of image formation is improved. An object of the present invention is to provide an ink jet image forming apparatus in which the ink is not damaged.
上記課題を解決するために、この発明に係るインクジェット式画像形成装置は、ノズル板の電位を規定し、メディアの帯電列を勘案した摩擦部材を設けてメディアを摩擦することにより、ノズル板の電位の反対側の極性になるようにメディアを帯電させるようにしたものである。これにより、主インク滴、副インク滴にメディアと反対極性の電荷が与えられて主副インク滴がメディア側に吸い寄せられるので長時間連続吐出させてもインクがノズル板に付着することなく安定した画像形成を行うことができる。 In order to solve the above-described problem, an ink jet image forming apparatus according to the present invention defines a potential of a nozzle plate, and provides a friction member that takes into account a charged row of the media to rub the media, thereby The medium is charged so that the polarity is opposite to that of the medium. As a result, the main ink droplet and the sub ink droplet are charged with the opposite polarity to the media, and the main and sub ink droplets are sucked to the medium side, so that the ink does not adhere to the nozzle plate even if it is ejected continuously for a long time. Image formation can be performed.
また、この発明に係る別のインクジェット式画像形成装置は、圧力室壁面に設けられた振動板とノズル板の電位を略等しくするようにしたので、長時間連続吐出させても圧力室内部に気泡が発生することが無いので、安定した画像形成を行うことができる。 Further, in another ink jet image forming apparatus according to the present invention, the potentials of the vibration plate and the nozzle plate provided on the wall surface of the pressure chamber are made substantially equal. Therefore, stable image formation can be performed.
本発明のインクジェット式画像形成装置によれば、連続稼動しても初期と同じ画像形成を長時間行なうことができるので稼働率の高い、すなわち生産性の高いインクジェット式画像形成装置を提供することができる。 According to the ink jet image forming apparatus of the present invention, since the same image formation as the initial stage can be performed for a long time even when continuously operating, it is possible to provide an ink jet image forming apparatus having a high operation rate, that is, high productivity. it can.
この発明の第1の発明のインクジェット式画像形成装置においては、複数の圧力室と、圧力室の内圧を高める圧力発生手段と、圧力室毎に設けられ各々複数のノズルを有し、圧力室の圧力によりノズルからインク滴を吐出してメディアにドットを形成するノズル板とを備えたインクジェット式画像形成装置において、メディアが電位を持つようにノズル板の電位を制御する電位制御装置を備えている。この構成により、ノズルから吐出されたインク滴がノズル板に引き戻されること無くメディアに付着し、ノズル面のインク付着量を大幅に低減することができ、長時間にわたる連続印字を行う場合においても、画像形成の安定性が損なわれることが無いという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the first aspect of the present invention, the pressure chamber includes a plurality of pressure chambers, a pressure generating means for increasing the internal pressure of the pressure chamber, and a plurality of nozzles provided for each pressure chamber. An ink jet image forming apparatus including a nozzle plate that discharges ink droplets from a nozzle by pressure to form dots on a medium, and includes a potential control device that controls the potential of the nozzle plate so that the medium has a potential. . With this configuration, the ink droplets ejected from the nozzles adhere to the media without being pulled back to the nozzle plate, and the amount of ink adhering to the nozzle surface can be greatly reduced. The image forming stability is not impaired.
この発明の第2の発明のインクジェット式画像形成装置においては、電位制御装置は、メディアと帯電列の異なる部材とメディアとを摩擦することにより、メディアに電荷を与える摩擦器具である。この構成により、メディアの帯電列を考慮して部材を選定するので、電位を正極でも負極自在に設定することができ、また摩擦を使用するので、メディア搬送速度に応じて帯電量が変化することができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the second aspect of the present invention, the potential control device is a friction device that applies a charge to the medium by rubbing the medium with a member having a different charge column from the medium. With this configuration, the member is selected in consideration of the charge train of the media, so the potential can be set so that it can be negative or negative, and because friction is used, the amount of charge changes according to the media transport speed. Has the effect of being able to
この発明の第3の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、メディアの帯電列の正極側部材を装備し、正極側部材とメディアとを摩擦して、メディアに負電荷を与える。この構成により、メディア部材の帯電列よりも正極側の部材を持った摩擦器具とメディアとの間で両者の接触面で搬送方向に摩擦することで安定した負電荷をメディアに発生させ、メディアを負電位にすることができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the third aspect of the present invention, the friction device is equipped with a positive electrode side member of a charging column of media, and the positive electrode side member and the medium are rubbed to give a negative charge to the medium. With this configuration, a stable negative charge is generated in the media by rubbing in the transport direction at the contact surface between the friction device having a member on the positive electrode side with respect to the charged row of the media member and the media, It has the effect of being able to be a negative potential.
この発明の第4の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、メディアの帯電列の負極側部材を装備し、正極側部材とメディアとを摩擦して、メディアに正電荷を与える。この構成により、メディアを交換した場合においても、メディア部材の帯電列よりも負極側の部材を持った摩擦器具とメディアとの間で両者の接触面で搬送方向に摩擦することで安定した正電荷をメディアに発生させ、メディアを正電位にすることができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the friction device is equipped with a negative electrode side member of a charging train of media, and the positive electrode side member and the media are rubbed to give a positive charge to the media. With this configuration, even when the media is replaced, a stable positive charge can be obtained by rubbing in the transport direction at the contact surface between the friction device having the negative electrode side member relative to the charged column of the media member and the media. Is generated in the medium, and the medium can be set to a positive potential.
この発明の第5の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、略円柱形状を成し円柱形状の側面でメディアに接触するとともに、電位制御装置は、円柱形状の接触部分面積を変更することにより、メディアの電荷量を制御する。この構成により、円柱形状の側面でメディアに接触し、接触部分の面積で電荷量を制御することでメディア上の電荷量の調整を可能とし、帯電列順位が離れていても所望の電位を得ることができるので摩擦器具表面に設ける部材の種類を少なくすることができ、コストダウンを行うことができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the friction device has a substantially cylindrical shape and contacts the medium on the side surface of the cylindrical shape, and the potential control device changes the contact portion area of the cylindrical shape. By doing so, the charge amount of the medium is controlled. With this configuration, it is possible to adjust the amount of charge on the medium by contacting the medium with a cylindrical side surface and controlling the amount of charge by the area of the contact portion, and obtain a desired potential even if the charge column order is separated. Therefore, the number of types of members provided on the surface of the friction device can be reduced, and the cost can be reduced.
この発明の第6の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、帯電列の異なる少なくとも2種類の部材が側面に設けられてなり、2種類の部材の接触面積の比を増減することで帯電量を制御する。この構成により、印刷用紙の張力を変えることなく、発生電位のみを容易に変えることができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the friction device is provided with at least two kinds of members having different charge trains on the side surface, and increases or decreases the ratio of the contact areas of the two kinds of members. To control the charge amount. With this configuration, there is an effect that only the generated potential can be easily changed without changing the tension of the printing paper.
この発明の第7の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、メディアと帯電列の異なる部材とメディアとの摩擦を、摩擦方向がメディア幅方向成分を持つように行う。この構成により、メディアの搬送方向と同時に幅方向に摩擦することで、接触長さを大きくすることが可能となり効率よく摩擦することが可能となるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the friction device performs friction between the medium and a member having a different charge train and the medium so that the friction direction has a medium width direction component. With this configuration, by causing friction in the width direction at the same time as the conveyance direction of the medium, it is possible to increase the contact length and to efficiently rub.
この発明の第8の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、中心軸に対して回転自在なローラ表面の中心軸と平行方向の摩擦によりメディア幅方向の摩擦成分を持つ。この構成により、ローラはメディアの送りにより回転し、メディアと摩擦する部位が入れ替わるので、ローラ表面の摩擦部材の偏磨耗を防止でき、摩擦部材交換までの時間すなわち部品寿命を長くすることができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the friction device has a friction component in the media width direction due to friction in a direction parallel to the central axis of the roller surface rotatable relative to the central axis. With this configuration, the roller rotates by feeding the media, and the portion that frictions with the media is switched. Therefore, uneven wear of the friction member on the roller surface can be prevented, and the time until replacement of the friction member, that is, the part life can be extended. Has an effect.
この発明の第9の発明のインクジェット式画像形成装置においては、摩擦器具は、メディアの種類、速度、湿度および温度に基づいて所定のものが選定され、摩擦器具は装置に対して着脱自在とされている。この構成により、環境変化等により電荷発生量が所望の値を示さない場合には、帯電列の異なる部材やメディアとの接触面積を変えた摩擦器具に変更することで容易に対応可能となるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the ninth aspect of the present invention, a predetermined friction device is selected based on the type, speed, humidity and temperature of the media, and the friction device is detachable from the apparatus. ing. With this configuration, if the amount of generated charge does not show a desired value due to environmental changes, etc., it can be easily handled by changing to a friction device with a different contact area with a member or medium with a different charge train. Has an effect.
この発明の第10の発明のインクジェット式画像形成装置においては、電位制御装置は、メディアの電位をインク滴の電荷の逆極性になるように制御する。この構成により、吐出されたインク滴とメディアとの間で静電引力が発生し、ノズル板に前記インク滴が戻ることなく、前記メディアに付着させてドットを形成することができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the tenth aspect of the present invention, the potential control device controls the potential of the medium so as to have a polarity opposite to the charge of the ink droplet. With this configuration, electrostatic attraction is generated between the ejected ink droplets and the medium, and the ink droplets do not return to the nozzle plate and can be adhered to the medium to form dots. .
この発明の第11の発明のインクジェット式画像形成装置においては、圧力発生手段は、圧力室の少なくとも1面を形成する振動部材の変位により圧力室内の圧力を高める。この構成により、発生するインク滴の形状と吐出タイミングが安定しており、インク滴の電位の再現性が高いという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, the pressure generating means increases the pressure in the pressure chamber by the displacement of the vibrating member forming at least one surface of the pressure chamber. With this configuration, the shape and ejection timing of the generated ink droplet are stable, and the reproducibility of the potential of the ink droplet is high.
この発明の第12の発明のインクジェット式画像形成装置においては、電位制御装置は、ノズル板の電位を規定することにより、インク滴の電荷の極性を規定する。この構成により、連続印刷を行っても電荷がノズル板に溜まることが無く電位が安定しているので吐出されて空中に出るインク滴の電位が安定しており、メディアへの付着も安定して行われるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the twelfth aspect of the present invention, the potential control device defines the polarity of the charge of the ink droplet by defining the potential of the nozzle plate. With this configuration, the electric potential does not accumulate on the nozzle plate and the potential is stable even when continuous printing is performed, so the potential of the ink droplets ejected into the air is stable, and the adhesion to the media is also stable. Has the effect of being performed.
この発明の第13の発明のインクジェット式画像形成装置においては、圧力室の圧力でノズルから生成されるインク滴は、メディア上に形成されるドットの大部分を構成する主インク滴と、ドットの残りの部分を構成する少なくとも1つの副インク滴よりなる。この構成により、温度等によるインク粘度変化により吐出系の条件が変化しても、副インク滴の個数やサイズが若干変化するだけですむので温度変化に対する吐出系の冗長度が大きくなり、メディア上に安定したドット形成を行うことができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention, the ink droplets generated from the nozzles by the pressure in the pressure chamber are the main ink droplets constituting most of the dots formed on the medium, It consists of at least one sub ink droplet constituting the remaining part. With this configuration, even if the ejection system conditions change due to changes in ink viscosity due to temperature, etc., the number and size of the sub-ink droplets only need to change slightly. It is possible to perform stable dot formation.
この発明の第14の発明のインクジェット式画像形成装置においては、メディアの電位は、ノズルの電位が負極性の場合は、ノズルの電位より高く設定され、メディアの電位とノズルの電位の電位差が200Vないし2kVであり、ノズルの電位が正極性の場合は、ノズルの電位より低く設定され、メディアの電位とノズルの電位の電位差が200Vないし2kVである。この構成により、静電力によりインクミストをメディアに付着させノズル板に戻ることが無く、かつメディアとノズル板もしくはメニスカスの間で放電することも無いので、インク滴の安定が保たれて所望の画像形成を行なうことができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention, the media potential is set higher than the nozzle potential when the nozzle potential is negative, and the potential difference between the media potential and the nozzle potential is 200V. When the nozzle potential is positive, it is set lower than the nozzle potential, and the potential difference between the media potential and the nozzle potential is 200 V to 2 kV. This configuration prevents ink mist from adhering to the media due to electrostatic force and returning to the nozzle plate, and does not discharge between the media and the nozzle plate or meniscus. It has the effect that it can be formed.
この発明の第15の発明のインクジェット式画像形成装置においては、複数の圧力室と、圧力室の内圧を高める圧力発生手段と、圧力室毎に設けられ各々複数のノズルを有し、圧力室の圧力によりノズルからインク滴を吐出してメディアにドットを形成するノズル板とを備えたインクジェット式画像形成装置において、圧力室の少なくとも1つは、少なくとも1面を形成する振動部材と、圧力室内に設けられた圧電素子と、圧電素子の任意の1面に設けられた第1の電極と、圧電素子の第1の電極と反対側の面に設けられた第2の電極とを有し、第1の電極の電位を制御することで圧電素子を形状変化させて圧力室内の圧力を高めてノズルからインク滴を吐出させ、第1の電極と振動部材とを電気的に導通させるとともにノズル板と振動部材とを電気的に導通させて、第1の電極と振動部材とノズル板とを同電位にする。この構成により、圧力室内のインクの電位をノズル電位と等しくできるので、ノズル板に達したインク電位を安定して所望値にすることができる。かつ振動板とノズル板間でインクを通じて電気が流れることが無いので、電気分解による微小気泡が発生、滞留が圧力室内部で発生すること無く、安定したインク吐出を行うことができるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the fifteenth aspect of the present invention, a plurality of pressure chambers, pressure generating means for increasing the internal pressure of the pressure chambers, and a plurality of nozzles provided for each pressure chamber, In an inkjet image forming apparatus including a nozzle plate that ejects ink droplets from a nozzle by pressure to form dots on a medium, at least one of the pressure chambers includes a vibrating member that forms at least one surface, and a pressure chamber. A piezoelectric element provided; a first electrode provided on an arbitrary surface of the piezoelectric element; and a second electrode provided on a surface opposite to the first electrode of the piezoelectric element; The shape of the piezoelectric element is changed by controlling the potential of the first electrode to increase the pressure in the pressure chamber to eject ink droplets from the nozzle, electrically connecting the first electrode and the vibrating member, and the nozzle plate Vibration member The electrically conductive is not to the first electrode vibration member and the nozzle plate at the same potential. With this configuration, the ink potential in the pressure chamber can be made equal to the nozzle potential, so that the ink potential reaching the nozzle plate can be stably set to a desired value. In addition, since electricity does not flow through the ink between the vibration plate and the nozzle plate, there is an effect that stable ink discharge can be performed without generating microbubbles due to electrolysis and without causing retention in the pressure chamber. .
この発明の第16の発明のインクジェット式画像形成装置においては、メディアの電位を、インク滴がノズル板から分離する時のノズル板電位の極性と反対にする。この構成により、吐出の際の圧電素子への印加電圧が正電圧から負電圧に変化しても、インク滴がノズル板から分離する時のノズル板の電位に合わせてメディア電位を決定しているので、インクミストがメディアに付着しノズル板に戻ることはないという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the sixteenth aspect of the present invention, the potential of the medium is opposite to the polarity of the nozzle plate potential when the ink droplet is separated from the nozzle plate. With this configuration, even if the voltage applied to the piezoelectric element during ejection changes from a positive voltage to a negative voltage, the media potential is determined in accordance with the potential of the nozzle plate when the ink droplet is separated from the nozzle plate. Therefore, the ink mist does not adhere to the medium and does not return to the nozzle plate.
この発明の第17の発明のインクジェット式画像形成装置においては、メディアの電位は、ノズルの電位が負極性の場合は、ノズルの電位より高く設定され、メディアの電位とノズルの電位の電位差が200Vないし2kVであり、ノズルの電位が正極性の場合は、ノズルの電位より低く設定され、メディアの電位とノズルの電位の電位差が200Vないし2kVである。この構成により、静電力によりインク滴をメディアに付着させノズル板に戻ることが無く、かつメディアとノズル板もしくはメニスカスの間で放電することも無いので、インク滴は安定吐出され所望の画像が形成されるという作用を有する。 In the ink jet image forming apparatus according to the seventeenth aspect of the present invention, the media potential is set higher than the nozzle potential when the nozzle potential is negative, and the potential difference between the media potential and the nozzle potential is 200V. When the nozzle potential is positive, it is set lower than the nozzle potential, and the potential difference between the media potential and the nozzle potential is 200 V to 2 kV. This configuration prevents ink droplets from adhering to the media by electrostatic force and returning to the nozzle plate, and does not discharge between the media and the nozzle plate or meniscus, so that the ink droplets are stably ejected to form the desired image. Has the effect of being
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、図1から図7を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の実施の形態1におけるインクジェット式画像形成装置の模式断面図である。図1において、1Y、1M、1C、1Kは各色インクを吐出するヘッドを搭載したヘッドボックス、2A、2B、2Cは用紙を巻き取る側のガイドローラであり、3A、3B、3Cは位置決めローラ、4Aと4Bは搬送ローラである。5A、5Bは摩擦ガイドローラ、6は摩擦ガイドローラ5Aと回転軸を等しくする回転板、7は回転板6に軸が固定され回転自在なテンション保持ローラ、8は回転板6に取り付けられた摩擦器具(電位制御装置)、19は所定の張力を搬送ローラ4Aと4Bにより与えられ、インク滴が付着し、画像がその表面に生成される印刷用紙である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ink jet image forming apparatus according to
図2は本発明の実施の形態1における帯電器の取り付け図である。図2において、9は溝形状にて摩擦器具8を保持する固定プレート、10は正逆の電圧を適宜印加することでウォームギア機構にて固定プレート9の角度を変える回転機構部である。摩擦器具8は、円柱形状をしており、両底面には軸中心に四角柱軸を持ち、この四角柱軸により固定プレート9に回転自在に軸支されている。円柱側面には、略半周分にわたり、例えば図19に示すようにテフロン(登録商標)に代表される帯電列のマイナス側になる負極部材11が取り付けられており、残り略半周分に、例えば図19に示すようにナイロンに代表される帯電列のプラス側になる正極部材12が取り付けられている。
FIG. 2 is an attachment diagram of the charger in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, 9 is a fixed plate that holds the
図3は本発明の実施の形態1におけるインクジェット式画像形成装置のライン型ヘッドの並び図であり、印刷用紙側から見た配置である。図3において、13はシングルヘッドであり、印刷用紙19の搬送方向にノズル孔を投影すると等間隔になるように各ヘッドが配列されている。図3においては、ヘッド数が20個の配置を示したが、配置数が他の任意の数でも本実施の形態の効果が得られることは言うまでも無い。
FIG. 3 is a side view of line type heads of the ink jet image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention, and is an arrangement as viewed from the printing paper side. In FIG. 3,
図4は本発明の実施の形態1におけるシングルヘッドの要部斜視図である。図4において、21は圧電素子、22は上電極、23は下電極を兼ねた振動板(圧力発生手段)、25は積層されて構成された流路部材、14はインクチューブ接続孔である。振動板23は各圧電素子21に対して共通な下電極となっている。圧電素子21、上電極22は1対となっており、図4においては圧電素子数20個の構成となっているが、圧電素子数が任意の個数であっても本実施の形態の効果が得られることは言うまでも無い。
FIG. 4 is a perspective view of main parts of the single head according to
図5は本発明の実施の形態1におけるシングルヘッドの要部平面図である。図5において、15は共通インク流路である。図6は本発明の実施の形態1における図5のA−A間の縦断面図であり、圧力室の内圧を高める圧力発生手段と圧力室に対応して具備した複数のノズルを持つノズル板と高められた圧力室の圧力でノズルからオンデマンドにインク滴を吐出させる構造の1ノズル分の部位の構造図である。
FIG. 5 is a plan view of the main part of the single head according to
図6において、24は絶縁接着層、31は圧電素子21に対応して流路部材25中に設けられた圧力室、26はノズル板であり、DC電源より35Vに電位が規定されている。ノズル孔27はノズル板26を貫通しインク流れ方向出口側にて先細りとなっており、圧力室31に対応して設けられている。28は流路部材25とノズル板26を接着する絶縁接着層、29はノズル孔27より吐出された主インク滴、30は主インク滴から分離した副インク滴である。
In FIG. 6, 24 is an insulating adhesive layer, 31 is a pressure chamber provided in the
なお、インクジェット式画像形成装置は、大きく分類するとコンティニュアス方式のものとオンデマンド方式のものに分けられる。コンティニュアス方式のものは常にインクの吐出が行われており、必要に応じて電荷をかけることにより、印刷用紙に向かってインクを飛翔させる。一方、オンデマンド方式のものは印字を行うときにだけインクを飛翔させる。本実施の形態のインクジェット式画像形成装置はオンデマンド方式のものである。しかしながら、本願発明にかかるインクジェット式画像形成装置はこれに限定されるものではない。 Inkjet image forming apparatuses are roughly classified into a continuous type and an on-demand type. In the continuous type, ink is always ejected, and the ink is ejected toward the printing paper by applying a charge as necessary. On-demand systems, on the other hand, cause ink to fly only when printing. The ink jet image forming apparatus according to the present embodiment is an on-demand system. However, the ink jet image forming apparatus according to the present invention is not limited to this.
図7は本発明の実施の形態1におけるインクジェット式画像形成装置のインク滴吐出プロセスの連続模式断面図である。図7において、27はノズル孔、32はインク柱、29は主インク滴、30は主インク滴から分離した副インク滴である。
FIG. 7 is a continuous schematic cross-sectional view of the ink droplet ejection process of the ink jet image forming apparatus according to
本実施の形態のインクジェット式画像形成装置において、その動作を以下に説明する。印刷メディアとして紙が選定された場合には、画像形成装置に用紙がセットされる前に、印刷用紙19との摩擦面がナイロンになるように摩擦器具8が固定プレート9に取り付けられる。次に回転板6を倒して可動領域の中央付近の適当な所で止める。印刷用紙19を所定の順で各ローラに巻きつけて、張力を調整する。紙搬送命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ4Aと4Bとが回転し、印刷用紙19を所定の速度と張力で搬送する。このとき印刷用紙19と摩擦器具8上の正極部材12で摩擦が起こり、摩擦による静電荷が発生する。図19に示すように帯電列において紙とナイロンの場合には紙が負極、ナイロンが正極となるので印刷用紙19には負電荷が帯電され印刷用紙19の表面は負電位になる。
The operation of the ink jet image forming apparatus according to the present embodiment will be described below. When paper is selected as the printing medium, the
この際、電位測定器具(図示せず)でヘッドボックス1Yの搬送方向上流側で印刷用紙19の電位を測定し−200Vないしは−2kVになるように摩擦器具を回転機構部10により回転させて、回転板6の倒す角度を調整する。調整範囲から逸脱して−200Vに達しない場合には、摩擦器具8の直径を大きくする。調整範囲から逸脱して−2kVよりも低くなる場合には、摩擦器具8を回転機構部10により回転させて、ナイロンとテフロン(登録商標)が同時に印刷用紙19と摩擦するようにし、印刷用紙19の表面電位が−1kV程度になるように調整する。
At this time, the potential of the
調整が完了すれば印刷可能となり、印刷命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ4Aと4Bとが回転し、印刷用紙19を所定の速度と張力で搬送する。同時にDC電源(図示せず)よりノズル板26の電位が+35Vに固定される。用紙搬送速度があらかじめ使用者の設定値に達すると用紙搬送速度と各色のヘッドBOXの用紙送り方向の距離に応じて、タイミングを合わせて、下電極23に駆動電圧波形がアンプ(図示せず)より印加される。そして、形成画像に対応して選択された上電極22が駆動ドライバ(図示せず)によりGNDに接続されて、圧電素子21に電界が掛かる。圧電素子21は平面方向に縮小し、振動板23とのバイメタル効果で振動板23が屈曲し、圧力室31の内圧を高め、高められた内圧がノズル孔27からインク滴29、30を吐出し印刷用紙19上に画像を形成する。
When the adjustment is completed, printing is possible. When a print command enters the image forming apparatus, the
このときのインクミストである副インク滴30の挙動について図7を用いて説明する。図7(1)に示すように、待機状態にあるノズル孔に内圧が伝達されると、図7(2)に示すようにメニスカスが盛り上がり、図7(3)に示すように、インク柱が形成される。ノズル板の電位は35Vに固定されているのでインク柱の表面には正電荷が発生している。
The behavior of the
次いで図7(4)に示すように慣性力により前方へ進むインクと速度が遅いインクもしくは強制的に引き戻されたインクとの間で表面張力により括れが生じ、インク柱32が切断され主インク滴29が生成される。この主インク滴29はインク柱32と分離する際に尾のような細いインク部を持つことが多く、印刷用紙19が負に帯電し電位が低いと誘電分極により主インク滴29部分に正電荷、尾の部分に負電荷が発生しようとする。しかし、あらかじめ正電荷を主インク滴29には帯電させてあるので、主インク滴29には大きな正電荷、尾の部分には小さな正電荷が残る。
Next, as shown in FIG. 7 (4), the
次いで図7(5)に示すように、尾の部分も表面張力により切断され副インク滴30となり、副インク滴30にも小さな正電荷が残るので、印刷用紙電位と吸引し合い、副インク滴30がノズル板26に付着することなく印刷用紙19に付着する。このとき印刷用紙電位差がGNDに対して200V以上あるので、4番目のヘッドボックス1Kの印刷終了時点でもインク打ち込みによる放電や空気中への自然放電で印刷用紙19電位が0Vになることはなく、副インク滴30が印刷用紙19と反発することもない。また、2kV以下になるように印刷用紙19の電位を設定しているのでノズル板26やインク柱32との間で放電が発生し主インク滴29が飛散することはなく、画像形成が安定して継続できる。
Next, as shown in FIG. 7 (5), the tail portion is also cut by the surface tension to become the
(実施の形態2)
以下本発明の実施の形態2について、図1ないし図3と図8ないし図11を用いて説明する。図1から図3は実施の形態1で説明したものと同じであるので説明を省略する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 and FIGS. 1 to 3 are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
図8は本発明の実施の形態2におけるシングルヘッドの要部斜視図である。図8において51は圧電素子、54は振動板、56は積層されて構成された流路部材、44はインクチューブ接続孔、63はヘッドベースである。振動板54は各圧電素子51に対して共通となっている。圧電素子51は、図8において圧電素子数20個の構成となっているが、圧電素子数が任意の個数であっても本実施の形態の効果が得られることは言うまでも無い。
FIG. 8 is a perspective view of a main part of the single head according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, 51 is a piezoelectric element, 54 is a diaphragm, 56 is a laminated flow path member, 44 is an ink tube connection hole, and 63 is a head base. The
図9は本発明の実施の形態2におけるシングルヘッドの要部平面図である。図9において、65は共通インク流路である。図10は本発明の実施の形態2における図9のB−B間の縦断面図であり、圧力室の内圧を高める圧力発生手段と圧力室に対応して具備した複数のノズルを持つノズル板と高められた圧力室の圧力でノズルからオンデマンドにインク滴を吐出させる構造の1ノズル分の部位の縦断面図である。図10において、51は多層に重ねられた圧電素子、52は多層圧電素子51の各層間の一つ置きに挿入された上電極、53は多層圧電素子51の各層間の一つ置きで上電極と交互になるように挿入された下電極、54は下電極と導通した振動板、55は絶縁接着層、56は流路部材、57は圧電素子51に対応して流路部材56中に設けられた圧力室、58はノズル板であり、DC電源より−30Vに電位が規定されている。59はノズル板58を貫通しインク流れ方向出口側にて先細りとなっているノズル孔で圧力室57に対応して設けられている。60は流路部材56とノズル板58を接着する絶縁接着層、61はノズル孔59より吐出された主インク滴、62は主インク滴から分離した副インク滴である。圧電素子51はヘッドベース63で流路部材56と固定され、その延伸した変形力が逃げないようになっている。
FIG. 9 is a plan view of an essential part of the single head according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, 65 is a common ink flow path. FIG. 10 is a longitudinal sectional view taken along the line BB in FIG. 9 according to the second embodiment of the present invention, and a nozzle plate having a plurality of nozzles provided corresponding to the pressure generating means for increasing the internal pressure of the pressure chamber and the pressure chamber. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a portion corresponding to one nozzle of a structure in which ink droplets are ejected from a nozzle on demand with an increased pressure chamber pressure. In FIG. 10,
図11は本発明の実施の形態2におけるインクジェット式画像形成装置のインク滴吐出プロセスの連続模式断面図である。図11において、59はノズル孔、66はインク柱、61は主インク滴、62は主インク滴から分離した副インク滴である。
FIG. 11 is a continuous schematic cross-sectional view of the ink droplet ejection process of the ink jet image forming apparatus according to
本実施の形態のインクジェット式画像形成装置において、その動作を以下に説明する。印刷メディアとして紙が選定された場合には、画像形成装置に用紙がセットされる前に、印刷用紙19との摩擦面がテフロン(登録商標)になるように摩擦器具8を固定プレート9に取り付けられる。次に回転板6を倒して可動領域の中央付近の適当な所で止める。印刷用紙19を所定の順で各ローラに巻きつけて、張力を調整する。紙搬送命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ4Aと4Bが回転し、印刷用紙19を所定の速度と張力で搬送する。このとき印刷用紙19と摩擦器具8上の負極部材11で摩擦が起こり、摩擦による静電荷が発生する。図19に示すように帯電列において紙とテフロン(登録商標)の場合には紙が正極、テフロン(登録商標)が負極となるので印刷用紙19には正電荷が帯電され、印刷用紙19の表面は正電位になる。
The operation of the ink jet image forming apparatus according to the present embodiment will be described below. When paper is selected as the printing medium, the
この際に、電位測定器具(図示せず)でヘッドボックス1Yの搬送方向上流側で印刷用紙19の電位を測定し+200Vないしは+2kVになるように回転板6の倒す角度を調整する。調整範囲から逸脱して+200Vに達しない場合には摩擦器具8の直径を大きくする。調整範囲から逸脱して+2kVよりも高くなる場合には摩擦器具8を回転機構部10により回転させて、ナイロンとテフロン(登録商標)が同時に印刷用紙19と摩擦するようにし、印刷用紙19の表面電位が+1kV程度になるように調整する。
At this time, the potential of the
調整が完了すれば印刷可能となり、印刷命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ4Aと4Bが回転し、印刷用紙19を所定の速度と張力で搬送する。同時にDC電源(図示せず)よりノズル板58の電位が−30Vに固定される。用紙搬送速度があらかじめ使用者の設定値に達すると用紙搬送速度と各色のヘッドBOXの用紙送り方向の距離に応じて、タイミングを合わせて、下電極53に駆動電圧波形がアンプ(図示せず)より印加される。そして、形成画像に対応して選択された上電極52が駆動ドライバ(図示せず)によりGNDに接続されて、圧電素子51に電界が掛かる。圧電素子51が上下方向に延伸し、振動板54を圧力室57の方向へ押し下げ、圧力室57の内圧を高め、高められた内圧がノズル59からインク滴61、62を吐出し印刷用紙19上に画像を形成する。
When the adjustment is completed, printing is possible. When a print command enters the image forming apparatus, the
このときのインクミストである副インク滴62の挙動について図11を用いて説明する。図11で説明したインクジェット式画像形成装置のインク滴吐出プロセスの連続模式断面図である。図11(1)に示すように、待機状態にあるノズル孔に内圧が伝達されると、図11(2)に示すようにメニスカスが盛り上がり、図11(3)に示すように、インク柱66が形成される。ノズル板58の電位は−30Vに固定されているのでインク柱66の表面には負電荷が発生している。次いで図11(4)に示すように慣性力により前方へ進むインクと速度が遅いインクもしくは強制的に引き戻されたインクとの間で表面張力により括れが生じ、インク柱66が切断され主インク滴61が生成される。この主インク滴61はインク柱66と分離する際に尾のような細いインク部を持つことが多く、印刷用紙19が正に帯電し電位が高いと誘電分極により主インク滴部分に負電荷、尾の部分に正電荷が発生しようとする。しかし、あらかじめ負電荷をインク滴には帯電させてあるので、主インク滴61には大きな負電荷、尾の部分には小さな負電荷が残る。
The behavior of the
次いで図11(5)に示すように、尾の部分も表面張力により切断され副インク滴62となる。副インク滴62にも小さな負電荷が残り、印刷用紙電位と吸引し合うので副インク滴がノズル板に付着することなく印刷用紙19に付着する。このとき印刷用紙電位差がGNDに対して200V以上あるので、4番目のヘッドボックス1Kの印刷終了時点でもインク打ち込みによる放電や空気中への自然放電で印刷用紙19電位が0Vになることはなく、副インク滴62が印刷用紙19と反発することもない。また、2kV以下になるように印刷用紙の電位を設定しているのでノズル板58やインク柱66との間で放電が発生し主インク滴61が飛散することはなく、画像形成が安定して継続できる。
Next, as shown in FIG. 11 (5), the tail portion is also cut by the surface tension into
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について、図3ないし図6、図12、図13、図14を用いて説明する。図12は本発明の実施の形態3におけるインクジェット式画像形成装置の模式断面図である。
(Embodiment 3)
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6, 12, 13, and 14. FIG. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an ink jet image forming apparatus according to
図12において71Y、71M、71C、71Kは各色インクを吐出するヘッドを搭載したヘッドボックス、72A、72B、72Cは用紙を巻き取る側のガイドローラであり、73A、73B、73Cは位置決めローラ、74Aと74Bは搬送ローラ、83は印刷用紙反転ユニットを兼ねたメディア帯電器(電位制御装置)である。 In FIG. 12, 71Y, 71M, 71C and 71K are head boxes equipped with heads for ejecting the respective color inks, 72A, 72B and 72C are guide rollers for winding the paper, 73A, 73B and 73C are positioning rollers, and 74A. And 74B are transport rollers, and 83 is a media charger (potential control device) that also serves as a printing paper reversing unit.
図13は本発明の実施の形態3におけるメディア帯電器の要部を示す斜視図である。図13において91は巻き取り側縦ローラ、92は91と共に印刷用紙張力調整を行なう送り側縦ローラ、93、94はガイドローラ、95は印刷平面に対して45度の角度で取り付けられている斜めローラ、96は印刷平面に対して45度で斜めローラ95とは90度の角度で取り付けられ、円柱形状をしており、中心線を回転軸にして回転自在で、その回転ローラ部の側面部にアクリル製の正極部材97が取り付けられている摩擦帯電ローラである。
FIG. 13 is a perspective view showing a main part of the media charger according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 13, 91 is a take-up-side vertical roller, 92 is a feed-side vertical roller that adjusts printing paper tension together with 91, 93 and 94 are guide rollers, and 95 is a slant attached at an angle of 45 degrees with respect to the printing plane. The
図3、図4は実施の形態1と同様であり説明を省略する。本実施の形態のインクジェット式画像形成装置において、その動作を以下に説明する。印刷メディアとして紙が選定された場合には、画像形成装置に用紙がセットされる前に、印刷用紙19との摩擦面にアクリル製の正極部材97を持った摩擦帯電ローラ96を取り付ける。次に印刷用紙19を所定の順で各ローラに巻きつけて、張力を調整する。印刷用紙19は図13に示すように45度と135度の角度で取り付けられた2本のローラにそれぞれ45度の角度で入り135度で出て行くので、結果として180度ねじられ、印刷面が表裏反転されることになる。図13において視認性を良くする為に印刷用紙19の片面にハッチングを施し説明の一助としている。
3 and 4 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. The operation of the ink jet image forming apparatus according to the present embodiment will be described below. When paper is selected as the print medium, a
紙搬送命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ74Aと74Bが回転し、印刷用紙19を所定の速度で搬送する。上述の搬送ローラ74A、74Bと帯電装置83内の巻き取り側縦ローラ91、送り出し側ローラ92が連動して、印刷用紙19の張力を調整する。
When a paper transport command enters the image forming apparatus, the
摩擦帯電ローラ96の中心軸に対し45度の角度で印刷用紙19が摩擦帯電ローラ96に巻きついており、かつ、摩擦帯電ローラ96は中心軸で回転自在であるから、摩擦帯電ローラ96の周方向には摩擦が発生せず、正極部材97と印刷用紙19との摩擦は摩擦帯電ローラ96の中心軸と平行方向でのみ発生している。摩擦により静電荷が発生する。
Since the
帯電列において紙とアクリルの場合には紙が負極、アクリルが正極となるので印刷用紙19には負電荷が帯電され、印刷用紙19の表面は負電位になる。この際に、電位測定器具(図示せず)でYヘッドボックス71Aの搬送方向上流側で印刷用紙19の電位を測定する。−200Vに達しない場合には、正極部材97の材質をナイロンのような帯電列をより離れたものに交換する。−2kVよりも低くなる場合には、正極部材97の材質をアルミニウムのような帯電列をより近いものに交換し、印刷用紙19の表面電位が−1kV程度になるように調整する。無論、実施の形態1や2と組み合わせて印刷用紙電位を調整することが可能であるのは言うまでもない。
In the case of paper and acrylic in the charging row, since the paper is a negative electrode and the acrylic is a positive electrode, the
調整が完了すれば印刷可能となり、印刷命令が画像形成装置に入ると、搬送ローラ74Aと74Bとが回転し、印刷用紙19を所定の速度で搬送する。上述の搬送ローラ74A、74Bと帯電装置83内の巻き取り側縦ローラ91、送り出し側ローラ92が連動して、印刷用紙19の張力を調整する。
When the adjustment is completed, printing is possible. When a print command enters the image forming apparatus, the
同時にDC電源(図示せず)よりノズル板26の電位が+35Vに固定される。用紙搬送速度があらかじめ使用者の設定値に達すると用紙搬送速度と各色のヘッドBOXの用紙送り方向の距離に応じて、タイミングを合わせて、下電極23に駆動電圧波形がアンプ(図示せず)より印加される。そして、形成画像に対応して選択された上電極22が駆動ドライバ(図示せず)によりGNDに接続されて、圧電素子21に電界が掛かる。圧電素子21は平面方向に縮小し、振動板23とのバイメタル効果で振動板23が屈曲し、圧力室31の内圧を高め、高められた内圧がノズル孔27からインク滴29、30を吐出し印刷用紙19上に画像を形成する。
At the same time, the potential of the
このときのインクミストである副インク滴30の挙動については実施の形態1と同様なので説明を省略する。
Since the behavior of the
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4について、図14、図15、図16を用いて説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter,
図14は本発明の実施の形態4におけるシングルヘッド要部の縦断面図である。図14において、101は圧電素子、102は上電極、103は下電極を兼ねた振動板であり、複数の圧電素子に共通の下電極となる。104は導電性接着層、105はステンレス材の流路部材、111は圧電素子101に対応して流路部材105中に設けられた圧力室、106はノズル板、107はノズル板106を貫通しインク流れ方向出口側にて先細りとなっているノズル孔で圧力室に対応して設けられている。108は流路部材105とノズル板106を接着する導電性接着層、109はノズル孔107より吐出された主インク滴、110は主インク滴から分離した副インク滴である。
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the main part of the single head according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 14,
このときのインクミストである副インク滴110の挙動について図15、図16を用いて説明する。
The behavior of the
図15は本発明の実施の形態4におけるインクジェット式画像形成装置の電圧波形図である。図15において、振動板103と上電極102間の圧電素子101には引き−押し−引きの電圧波形が印加されており、振動板103は共通電極なので全てのノズル近傍のインクが同様の電位になっている。電圧波形の時間タイミングに対応して、T1からT6までの記号を与え、電圧波形の各電位をV1、V2とする。
FIG. 15 is a voltage waveform diagram of the ink jet image forming apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 15, a pull-push-pull voltage waveform is applied to the
図16は本発明の実施の形態4におけるインクジェット式画像形成装置のインク滴吐出プロセスの連続模式断面図である。図16において、106はノズル孔、112はインク柱、109は主インク滴、110は主インク滴から分離した副インク滴、19は印刷用紙であり、予め表面に負電荷を付与し−200Vないしは−2kVの負電位を発生している。
FIG. 16 is a continuous schematic cross-sectional view of the ink droplet ejection process of the ink jet image forming apparatus according to
本実施の形態のインクジェット式画像形成装置において、その動作を以下に説明する。図15に示すように待機状態からT1までの区間では、印加電圧はV1の状態で保持されているので、圧電素子101は平面方向に縮小し、振動板103とのバイメタル効果で振動板103が屈曲し、圧力室111の体積は減少した状態で保持されている。
The operation of the ink jet image forming apparatus according to the present embodiment will be described below. As shown in FIG. 15, in the interval from the standby state to T1, the applied voltage is held in the state of V1, so that the
次にT1からT2までの区間では印加電圧V1からGNDまで徐々に減少するので、バイメタル効果が減少し、圧力室111は徐々に拡大する。このとき図16(1)に示すようにノズル孔107のメニスカスは少し後退し凹状に引き込んでいる。
Next, in the section from T1 to T2, since the applied voltage V1 gradually decreases from GND, the bimetal effect decreases, and the
次にT2からT3までの区間で電圧を保持した後にT3からT4までの区間で印加電圧をGNDからV2まで上昇させ、圧力室111が待機状態時よりもさらに減少する。このとき、図16(2)に示すように、メニスカスが盛り上がり、図16(3)に示すように、インク柱112が形成される。ノズル板106は、振動板103と導電性接着剤層104、108と流路部材105を介して電気的に導通しているので、ノズル板106の電位は、振動板103と等しくなっており、インク柱112の表面には正電荷が発生している。
Next, after the voltage is held in the section from T2 to T3, the applied voltage is increased from GND to V2 in the section from T3 to T4, and the
次にT4からT5までの区間で電圧を保持した後にT5からT6までの区間で印加電圧をV2からV1まで徐々に下げて、圧力室111の体積を拡大し待機状態まで復帰させる。このとき図16(4)に示すように慣性力により前方へ進むインクと速度が遅いインクもしくは強制的に引き戻されたインクとの間で表面張力により括れが生じ、インク柱112が切断され主インク滴109が生成されるがノズル板106の電位をV1に保持しているので、主インク滴109は正電荷を持つ。この主インク滴109はインク柱112と分離する際に尾のような細いインク部を持つことが多く、印刷用紙19が負に帯電し電位が低いと誘電分極により主インク滴109部分に正電荷、尾の部分に負電荷が発生しようとする。しかし、主インク滴109はあらかじめ正電荷を持っているので、主インク滴109に大きな正電荷、尾の部分には小さな正電荷が残る。
Next, after holding the voltage in the section from T4 to T5, the applied voltage is gradually lowered from V2 to V1 in the section from T5 to T6, and the volume of the
次いで図16(5)に示すように、尾の部分も表面張力により切断され副インク滴110となる。結果、副インク滴110にも小さな正電荷が残り、印刷用紙電位と吸引し合うので副インク滴がノズル板に付着することなく印刷用紙に付着する。このとき印刷用紙電位がGNDに対して−200V以上負になっているので、インク打ち込みによる放電や自然放電で急に電荷がなくなることはない。また、−2kVよりも小さな負電位になるように印刷用紙の電位を設定しているのでノズル面との間で放電が発生することはなく、ノズル板106やインク柱111との間で放電が発生し主インク滴109が飛散することはなく、画像形成が安定継続できる。
Next, as shown in FIG. 16 (5), the tail portion is also cut by the surface tension to become the
また、ノズル板106と振動板103は電気的に導通しているので、ノズル板と振動板との間で電流が流れることもない。従って電気分解による微小気泡が圧力室に滞留することもなく、安定した印刷を実現できる。実施の形態4では電圧波形が正極側、印刷用紙は負極側の組み合わせで説明を行なったが、電圧波形が負極側、印刷用紙の電位が正極側の組み合わせでも、同様の作用があるのは言うまでもない。
Further, since the
また、実施の形態4は実施の形態1および3と同時に行なうことも、実施の形態2および3と同時に行なうことも当然可能である。 Naturally, the fourth embodiment can be performed simultaneously with the first and third embodiments or simultaneously with the second and third embodiments.
以下、本発明の具体的内容について実施例を用いて説明する。 Hereinafter, specific contents of the present invention will be described with reference to examples.
(実施例1)
図20は印刷用紙面にインクを打ち込んだ場合の印刷後電位の初期電位および相対湿度依存を示した表を示す図である。印刷用紙は普通紙(王子製紙製OKH−Jオフ70)、環境温度30℃、印刷速度60m/分、相対湿度は20%RHと80%RHである。図19より20%RHにおいても初期電位が2kV以下ならば放電することも無く、80%RHにおいても初期電位が200V以上ならばGNDに落ちることも無く、本発明の効果が得られる。
Example 1
FIG. 20 is a table showing the initial potential and the relative humidity dependence of the post-printing potential when ink is applied to the printing paper surface. The printing paper is plain paper (Oji Paper's OKH-J OFF 70), the environmental temperature is 30 ° C., the printing speed is 60 m / min, and the relative humidity is 20% RH and 80% RH. From FIG. 19, even at 20% RH, no discharge occurs if the initial potential is 2 kV or less, and even at 80% RH, if the initial potential is 200 V or more, it does not drop to GND, and the effect of the present invention can be obtained.
本発明にかかるインクジェット式画像形成装置は、長時間連続稼動できることから、新聞印刷、ダイレクトメール等の紙印刷分野やペットボトルのラベル、DVD等の樹脂印刷分野や捺染等の布印刷分野および外壁等のパネル印刷分野に利用可能である。 Since the ink jet image forming apparatus according to the present invention can be operated continuously for a long time, the field of paper printing such as newspaper printing and direct mail, the label of PET bottles, the field of resin printing such as DVD, the field of cloth printing such as textile printing, and the outer wall, etc. It can be used in the panel printing field.
4 搬送ローラ
6 回転板
8 摩擦器具(電位制御装置)
9 固定プレート
10 回転機構部
11 負極部材
12,97 正極部材
13 シングルヘッド
19 印刷用紙(メディア)
21,51,101 圧電素子
22,52,102 上電極
23,53,103 下電極(振動板、圧力発生手段)
25,56,105 流路部材
26,58,106 ノズル板
27,59,107 ノズル孔
29,61,109 主インク滴
30,62,110 副インク滴
31,57,111 圧力室
32,66,112 インク柱
63 ヘッドベース
83 帯電装置
91 送り側縦ローラ
92 巻き取り側縦ローラ
95 斜めローラ
96 摩擦帯電ローラ
104,108 導電性接着層
4 Conveying
DESCRIPTION OF
21, 51, 101
25, 56, 105
Claims (17)
前記圧力室の内圧を高める圧力発生手段と、
前記圧力室毎に設けられ各々複数のノズルを有し、前記圧力室の圧力により前記ノズルからインク滴を吐出してメディアにドットを形成するノズル板と、
を備えたインクジェット式画像形成装置において、
前記メディアが電位を持つように前記ノズル板の電位を制御する電位制御装置を備えた、
ことを特徴とするインクジェット式画像形成装置。 Multiple pressure chambers;
Pressure generating means for increasing the internal pressure of the pressure chamber;
A nozzle plate provided for each pressure chamber, each having a plurality of nozzles, and ejecting ink droplets from the nozzles by the pressure in the pressure chambers to form dots on the media;
In an inkjet image forming apparatus comprising:
A potential control device that controls the potential of the nozzle plate so that the media has a potential,
An ink jet image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット式画像形成装置。 The potential control device is a friction device that applies an electric charge to the medium by rubbing the medium with a member having a different charge train from the medium.
The inkjet image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device is equipped with a positive electrode side member of the charging column of the medium, and friction between the positive electrode side member and the medium to give a negative charge to the medium.
The inkjet image forming apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device is equipped with a negative electrode side member of the charging train of the media, and friction between the positive electrode side member and the media to give a positive charge to the media.
The inkjet image forming apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device has a substantially cylindrical shape and contacts the medium on the side surface of the cylindrical shape, and the potential control device controls the charge amount of the medium by changing the contact portion area of the cylindrical shape. To
The inkjet image forming apparatus according to claim 3.
ことを特徴とする請求項5に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device is provided with at least two types of members having different charge trains on the side surface, and controls the amount of charge by increasing or decreasing the ratio of the contact areas of the two types of members.
An ink jet image forming apparatus according to claim 5.
ことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device performs friction between the medium and a member having a different charge train and the medium such that the friction direction has a media width direction component.
The inkjet image forming apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項7に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device has a friction component in the media width direction due to friction in a direction parallel to the center axis of the roller surface rotatable with respect to the center axis.
The inkjet image forming apparatus according to claim 7.
ことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット式画像形成装置。 The friction device is selected based on the type, speed, humidity and temperature of the media, and the friction device is detachable from the apparatus.
The inkjet image forming apparatus according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット式画像形成装置。 The potential control device controls the potential of the medium so as to have a polarity opposite to the charge of the ink droplet.
The inkjet image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット式画像形成装置。 The pressure generating means increases the pressure in the pressure chamber by displacement of a vibration member forming at least one surface of the pressure chamber;
The inkjet image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット式画像形成装置。 The potential control device defines the polarity of the charge of the ink droplet by defining the potential of the nozzle plate.
The inkjet image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット式画像形成装置。 The ink droplets generated from the nozzles by the pressure in the pressure chamber include a main ink droplet that constitutes a large part of the dots formed on the medium and at least one secondary ink that constitutes the remaining part of the dots. Consisting of ink drops,
The inkjet image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット式画像形成装置。 The media potential is set higher than the nozzle potential when the nozzle potential is negative, the potential difference between the media potential and the nozzle potential is 200 V to 2 kV, and the nozzle potential is positive. In the case of the characteristic, it is set lower than the potential of the nozzle, and the potential difference between the potential of the medium and the potential of the nozzle is 200 V to 2 kV.
The ink jet image forming apparatus according to claim 1, wherein the ink jet image forming apparatus is an ink jet image forming apparatus.
前記圧力室の内圧を高める圧力発生手段と、
前記圧力室毎に設けられ各々複数のノズルを有し、前記圧力室の圧力により前記ノズルからインク滴を吐出してメディアにドットを形成するノズル板と、
を備えたインクジェット式画像形成装置において、
前記圧力室の少なくとも1つは、
少なくとも1面を形成する振動部材と、
圧力室内に設けられた圧電素子と、
前記圧電素子の任意の1面に設けられた第1の電極と、
前記圧電素子の前記第1の電極と反対側の面に設けられた第2の電極とを有し、
前記第1の電極の電位を制御することで前記圧電素子を形状変化させて圧力室内の圧力を高めて前記ノズルから前記インク滴を吐出させ、
前記第1の電極と前記振動部材とを電気的に導通させるとともに前記ノズル板と前記振動部材とを電気的に導通させて、前記第1の電極と前記振動部材と前記ノズル板とを同電位にする、
ことを特徴とするインクジェット式画像形成装置。 Multiple pressure chambers;
Pressure generating means for increasing the internal pressure of the pressure chamber;
A nozzle plate provided for each pressure chamber, each having a plurality of nozzles, and ejecting ink droplets from the nozzles by the pressure in the pressure chambers to form dots on the media;
In an inkjet image forming apparatus comprising:
At least one of the pressure chambers is
A vibrating member forming at least one surface;
A piezoelectric element provided in the pressure chamber;
A first electrode provided on an arbitrary surface of the piezoelectric element;
A second electrode provided on a surface opposite to the first electrode of the piezoelectric element;
The shape of the piezoelectric element is changed by controlling the potential of the first electrode to increase the pressure in the pressure chamber, and the ink droplets are ejected from the nozzle.
The first electrode and the vibrating member are electrically connected, and the nozzle plate and the vibrating member are electrically connected, so that the first electrode, the vibrating member, and the nozzle plate have the same potential. To
An ink jet image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項15に記載のインクジェット式画像形成装置。 Making the potential of the media opposite to the polarity of the nozzle plate potential when the ink drop separates from the nozzle plate,
The inkjet image forming apparatus according to claim 15.
ことを特徴とする請求項16に記載のインクジェット式画像形成装置。 The media potential is set higher than the nozzle potential when the nozzle potential is negative, the potential difference between the media potential and the nozzle potential is 200 V to 2 kV, and the nozzle potential is positive. In the case of the characteristic, it is set lower than the potential of the nozzle, and the potential difference between the potential of the medium and the potential of the nozzle is 200 V to 2 kV.
The inkjet image forming apparatus according to claim 16.
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