JP3639027B2 - Recording device - Google Patents

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JP3639027B2
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタなどの記録装置に係り、特に、静電気力を用いたインクジェット方式の記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録法は、一般に、連続噴射型とオンディマンド型に大別され、更に連続型では静電方式（Ｓｗｅｅｔ型、Ｈｅｒｔｚ型）、オンディマンド型ではピエゾ圧電方式、サーマルインクジェット方式、静電加速型と呼ばれる記録方式が知られている。
【０００３】
静電力を用いるオンディマンド型のインクジェット方式は、特開昭５６−１７０，５６−４４６７、及び５７−１５１３７４号公報等に具体的な構成が開示されている。これらは、静電加速型インクジェット、あるいはスリットジェットと呼ばれているが実用化されていない。これらの基本原理は、インクタンクからスリット状のインク保持部内面に多数の電極を配置してなるスリット状インク室にインクを供給すると共に、これらの電極に選択的に高電圧を印加することにより、スリットと近接対向する記録紙に電極近傍のインクを噴出させて記録するものである。
【０００４】
また、スリット状の記録ヘッドを用いない他の方式として、特開昭６１−２１１０４８号公報には、複数の微小孔を有するフィルム状インク支持体の穴にインクを充填し、多針電極により選択的に電圧を印加して孔内のインクを記録紙に移動させる手段が開示されている。
【０００５】
これらの方式で用いられるインクは、１０6 から１０8 オーム・ｃｍ程度の電気抵抗を有するものが用いられている。水では電気抵抗が低いため、一般的には、油性溶媒に染料からなる着色剤を界面活性剤などの分散助材により分散して電気抵抗を調整したものが用いられる。
【０００６】
これらのインクの飛翔原理は、配置された電極に印加された高電圧により、電極に接するインクに電荷が注入されて電極近傍のインクが電荷を帯びるため、静電的力が生じてインクが吐出されるものと解釈している。したがって、インクは、通常は帯電しておらず電圧を印加したときのみ、電極近傍のインクを通電により帯電させて吐出力を得ている。
【０００７】
このため、絶縁性の高いインクでは、所要電圧が高くなったり、インクの帯電ができなくなるため使用できない。なお、以上の説明から分かるように、このインクは分散媒と着色料が均一に分散されたいわゆるインクであり、インク中の全ての成分が一緒に消耗されるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記したインクジェット技術、とりわけオンディマンドタイプの方式は小型で消費エネルギも小さいため、近年普及がめざましい。一方で、これらのインクジェット方式には、共通的に技術課題となる問題点も多い。
【０００９】
これらのインクジェット記録方式は、ノズルやオリフィスを用いて記録材料としてのインクを吐出させている。しかしながら、従来のインクジェット方式では、インクの濃度を制御できないため、高濃度のインクがノズルやオリフィスに付着した状態で放置されることにより目詰まりするという問題がある。
【００１０】
この対策のために、従来のインクは、沈澱や凝集の少ない染料や固形成分を含まない染料などを着色成分として用いるため、日光に対する退色が著しく、長期保存用の記録用途には用いられないのが現状である。また、極めて微小な顔料を用いる試みが行なわれているが、全ての色を発色させるにはまだ未解決の課題が残されている。
【００１１】
また、目詰まり防止の要求上、流動性の高い液体インクを用いるため、受像体である紙に対して滲みやフェザリングと呼ばれる浸透による画像不良が生じるため、記録紙側にシリカや水溶性バインダをコートした受像紙を用いなければならなず、用紙を自由に選択することができない。
【００１２】
さらに、目詰まりの確率は、ノズル数が増加するほど高くなるため、高密度で広幅の（ノズル数が多い）記録装置の実用化が困難である。したがって、記録密度は極めて遅いものが実用化されているに過ぎないのが現状である。
【００１３】
従って、この発明の目的は、上述したような事情に鑑み成されたものであって種々の媒体に対して滲みが発生することなく高画質な記録が可能なインクジェット方式の記録装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、
誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液保持手段に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持手段に保持されている記録液から現像剤粒子を吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置を提供するものである。
【００１５】
また、この発明によれば、
電気抵抗率が１０10Ω・ｃｍ以上の誘電性液体と、
前記誘電性液体に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であり、且つ平均粒径が０．０１乃至５μｍの範囲内にある帯電可能な現像剤粒子と、
前記誘電性液体中に所定の極性に帯電した前記現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液保持手段に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持手段に保持されている記録液から現像剤粒子を吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００１６】
さらに、この発明によれば
電気抵抗率が１０10Ω・ｃｍ以上の誘電性液体と、
前記誘電性液体に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であり、且つ平均粒径が０．０１乃至５μｍの範囲内にある帯電可能な現像剤粒子と、
前記誘電性液体中に所定の極性に帯電した前記現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
前記記録液を収容する記録液収容手段と、
前記記録液を保持する記録液保持部を有し、誘電性のフィルム状部材によって形成された記録液保持手段と、
前記記録液が保持された前記記録液保持手段の記録液保持部を記録媒体に近接対向させると共に、前記記録液保持部に保持されている前記記録液に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持部に保持されている記録液に含まれる現像剤粒子を前記記録媒体側に泳動させる第１の電圧印加手段と、
前記電圧印加手段により前記記録液に所定の電圧が印加された状態で、画像データに対応する所定の電圧をさらに印加することにより、前記記録液から現像剤粒子を凝集した状態で吐出させる第２の電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００１７】
またさらに、この発明によれば、
誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面から他方の面に貫通し、一方の面側の口径が他方の面側の口径より大きい複数の微小貫通孔を有し、この複数の微小貫通孔により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００１８】
さらにまた、この発明によれば、
誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面から他方の面に貫通し、一方の面側の口径が他方の面側の口径より大きい複数の微小貫通孔であって、各貫通孔の内壁及びこの内壁から少なくとも他方の面側に突出するように導電性部材により被覆された貫通孔を有し、前記複数の貫通孔により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段に被膜された導電性部材と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００１９】
またさらに、この発明によれば、
電気抵抗率が１０10Ω・ｃｍ以上の誘電性液体と、
前記誘電性液体に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であり、且つ平均粒径が０．０１乃至５μｍの範囲内にある帯電可能な現像剤粒子と、
前記誘電性液体中に所定の極性に帯電した前記現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面から他方の面に貫通し、一方の面側の口径が他方の面側の口径より大きい複数の微小貫通孔であって、各貫通孔の内壁及びこの内壁から少なくとも他方の面側に突出するように導電性部材により被覆された貫通孔を有し、前記複数の貫通孔により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段に被膜された導電性部材と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００２０】
さらにまた、この発明によれば、
誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面側に凹凸面が形成され、この凹凸面により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００２１】
またさらに、この発明によれば、
誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
複数本のノズルを有し、各ノズルで前記第１記録液収容手段に収容された記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液保持手段に設けられた各ノズルの先端部近傍から記録液に含まれる現像剤粒子を外部に吐出させるために、前記記録液保持手段に設けられた各ノズルの先端部に設けられ、前記記録液に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持手段に保持されている記録液から現像剤粒子を吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００２２】
さらにまた、この発明によれば、
誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性部材によって形成されたスリット孔を有し、このスリット孔で前記第１記録液収容手段に収容された記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液保持手段のスリット孔内に保持された記録液に含まれる現像剤粒子を外部に吐出させるために、前記記録液保持手段のスリット孔に設けられ、前記記録液に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持手段に保持されている記録液から現像剤粒子を吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置が提供される。
【００２３】
この発明は、高抵抗誘電性液体中に所定の極性に帯電している固形成分の現像剤粒子を分散させた、いわゆる２成分系の記録液を、所定濃度に調整した後、誘電性の記録液保持手段に充填又は塗布し、電圧印加手段により現像剤粒子と同一極性の電圧を記録液保持手段に保持されている記録液に選択的に印加し、静電反発力により記録液中から記録媒体に向けて現像剤粒子を吐出させて記録像が形成されるものである。この記録液は、１０8 、最も好ましくは１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する。記録液に含まれる現像剤粒子は、０．０１乃至５μｍ、好ましくは０．１乃至４μｍの粒子径を有し、且つ誘電性液体に対して６０ｍＶ以上のゼータ電位を有している。また、記録液に含まれる誘電性液体は、１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有している。
【００２４】
この発明によれば、従来のインクジェット記録で用いられてきた染料や顔料を均一に分散させたインクのようにインクの構成成分が均一且つ同時に消耗されるものとは異なり、記録液の中から微細な現像剤粒子（固形粒子）が凝集された状態で記録液から分離されて吐出するように構成されている。このため、現像剤粒子が主に消耗され、現像剤粒子を分散させている分散媒は、現像剤粒子を凝集する程度に多少消耗されるのみである。
【００２５】
また、この発明によれば、主に固形成分である現像剤粒子が、分散媒から分離されて記録媒体に到達するため、現像剤粒子は、流動性および浸透性等を失い、液体としての性質による滲み又はフェザリング等が防止され、記録像の高画質化が可能となる。例えば、現像剤粒子より大きな空隙を有する繊維によって形成された記録紙、いわゆる粗面紙に記録する場合でも、流動の原因となる液体成分がほとんど現像剤粒子に含まれていないので、滲みを生じることはなく、高画質化が可能となる。従って、普通紙以外の種々の記録媒体に対して滲みを生じることなく、高画質な画像が記録できる。
【００２６】
さらに、この発明によれば、既存の電子写真で用いられている液体現像剤のように、現像剤粒子より小さい限り着色剤の制約をほとんど受けないため、より自由な着色剤の選択が可能となり、インクジェット方式の大きな欠点であった色の保存性を改善できる。
【００２７】
またさらに、この発明によれば、上述したような特性の現像剤粒子を含む記録液を利用することにより、現像剤粒子が凝集した状態で、且つ液体成分を多く含むことなく記録液中から吐出させることができる。また、記録液に含まれる液体成分は、記録媒体に到達後、速やかに浸透、あるいは、蒸発し、現像剤粒子を流動させない程度のきわめて僅かな量のみが現像剤粒子と共に吐出するにすぎない。
【００２８】
さらにまた、この発明によれば、記録液の液体成分は、乾燥残留物を全く含まないため、従来のインクジェット方式のように、目詰まりする虞がなく、信頼性を向上できる。また、広幅な記録ヘッドが実現可能となり、高速記録も可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の記録方法及びこの記録方法に適した記録装置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、この記録装置１は、給紙部２、搬送部３、及び記録ユニット４を含む装置本体５を有している。
【００３０】
給紙部２は、装置本体５の上部に配設されている。すなわち、装置本体５の上面には、記録媒体としての所定枚数の記録用紙Ｐを収容可能な用紙カセット１１を挿入可能な開口部１２が形成されているとともに、所定の角度で傾斜され、用紙カセット１１を保持可能なカセットガイド１３が形成されている。
【００３１】
また、給紙部２は、カセットガイド１３に保持された用紙カセット１１に対向する位置に、用紙カセット１１に収容されている記録用紙Ｐを１枚ずつ取り出して搬送部３側に供給するピックアップローラ１４を備えている。このピックアップローラ１４は、略半月状に形成された断面を有している。
【００３２】
搬送部３は、給紙部２から供給された記録用紙Ｐが排紙口に向けて搬送される搬送路１５、及び搬送路１５の略中央に回転自在に配置された導電性回転ドラム１６を有している。
【００３３】
導電性回転ドラム１６は、用紙カセット１１から供給された記録用紙Ｐを保持し、この記録用紙Ｐに接地又は必要に応じて所定の電位を与えるように形成されている。そして、後述する記録ユニット４に含まれる記録電極に対して対向電極としても機能する。
【００３４】
また、搬送部３は、導電性回転ドラム１６とピックアップローラ１４との間に、搬送路１５を案内された記録用紙Ｐの傾きを補正するとともに、記録ユニット４によって記録される画像の先端と記録用紙Ｐの記録位置とを整合させるように所定のタイミングで記録用紙Ｐを給紙する一対のタイミングローラ１７を有している。
【００３５】
さらに、搬送部３は、導電性回転ドラム１６と排紙口２０との間に、導電性回転ドラム１６を通過した記録用紙Ｐを排紙口２０に向けて搬送させる一対の第１の排紙ローラ１８、及び第１の排紙ローラ１８によって供給された記録用紙Ｐを排紙口２０から排紙させる一対の第２の排紙ローラ１９を有している。
【００３６】
排紙口２０は、装置本体５の上部に形成され、排紙トレイを兼ねて所定の傾斜を有するように形成された装置本体５の上面に記録用紙Ｐを排紙可能に形成されている。
【００３７】
記録液収容手段として機能する記録ユニット４は、導電性回転ドラム１６に対向する位置に配設されている。この記録ユニット４は、液状の記録液Ｌを収容する第１記録液収容手段としてのタンク２１、及び所定の濃度に調整された記録液Ｌを収容している第２記録液収容手段としての記録液収容部２２を有している。
【００３８】
タンク２１及び記録液収容部２２は、供給パイプ２４及び回収パイプ２５により記録液Ｌが循環可能に接続されている。記録液収容部２２において、所定濃度に調整された記録液Ｌは、ポンプ２３により供給パイプ２４に送り出され、タンク２１に供給される。タンク２１に収容されていた記録液Ｌの一部は、回収パイプ２５を介して記録液収容部２２に回収される。このように、タンク２１及び記録液収容部２２は、それぞれ収容している記録液Ｌを循環可能に接続されている。
【００３９】
記録液Ｌは、少なくとも１０10Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有する誘電性液体、好ましくは絶縁性の液体であるイソパラフィン系溶媒からなる透明な分散媒（以下、キャリア液と称する）中に、０．０１乃至５μｍ程度の粒子系を有し、キャリア液中において所定の極性に帯電し、少なくとも着色成分を有する現像剤として機能する固形樹脂粒子（以下、トナーと称する）を２乃至８重量パーセント程度分散させることによって形成される。
【００４０】
なお、上述した電気抵抗率は、ヒューレット・パッカード社製PRECISION LCR METER 4284A ；記録ヘッドとしてLIQUID TEST FIXTURE 16452Aを使用して測定した値である。
【００４１】
また、イソパラフィン系溶媒として、例えば、エッソ石油社製：商品名アイソパーＧ、Ｈ、Ｋ、Ｌ、Ｍ等が挙げられ、このキャリア液は、１０12乃至１０13Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有している。また、他のキャリア液として、シリコンオイル、ペンタン、オクタン等の有機溶媒を利用することもできる。さらに、以下に示すような溶媒を利用することもできる。
【００４２】
例えば、「静電気学会編：静電気ハンドブック 付録２」によれば、鉱油（電気抵抗率：１０14＞、比誘電率：２．１８）、ｎ−ヘキサン（電気抵抗率：１．６７×１０15、比誘電率：１．８９）、ｎ−ヘプタン（電気抵抗率：５．０×１０14、比誘電率：１．９２）、ベンゼン（電気抵抗率：２．０×１０13、比誘電率：２．２８）、四塩化炭素（電気抵抗率：２．０×１０13、比誘電率：２．２４）等が挙げられる。
【００４３】
この記録液Ｌは、基本的には、電子写真などで用いられている従来の液体現像剤の構成と略同じであるが、この実施の形態における記録液Ｌは、従来の液体現像剤に比較して高い電気抵抗率を有するものが利用される。
【００４４】
タンク２１は、記録液保持手段として機能する記録ベルト２６、電圧印加手段として機能する記録ヘッド２７を有しているとともに、上述したような記録液Ｌを収容している。
【００４５】
記録ベルト２６は、後に詳述するように絶縁性のフィルム状部材がループ状に形成されたものである。この記録ベルト２６は、互いに対向して配設された一対のベルトローラ２８ａ及び２８ｂに張設されている。
【００４６】
ベルトローラ２８ａ及び２８ｂのいずれか一方は、記録ベルト２８を所定速度で駆動するための駆動ローラであり、他方は、記録ベルト２８の駆動にともなって従動する従動ローラである。記録ベルト２６は、このベルトローラ２８ａ及び２８ｂにより導電性回転ドラム１６が回転する方向、すなわち記録用紙Ｐが搬送される方向と同一方向に回転する。
【００４７】
記録ベルト２６は、図２に示すように、誘電性、好ましくは絶縁性であり、少なくとも記録液Ｌ以上の電気抵抗率を有し、好ましくは２０乃至２００μｍの厚さを有するフィルム状部材によって形成される。この実施の形態において、記録ベルト２８の材質は、記録装置１の構造上、弾力性が必要とされるため、ポリエステル、ポリイミド等の樹脂系の材料が適している。また、以下に示すような材料も適用可能である。例えば、「静電気学会編：静電気ハンドブック 付録２」によれば、ポリスチレン（電気抵抗率：１０16Ω・ｃｍ）、ポリビニルブチラール（１０14＞Ω・ｃｍ）、ポリカーボネート（２．１×１０16Ω・ｃｍ）、ナイロン６（１０12Ω・ｃｍ）、ナイロン６６（１０13Ω・ｃｍ）、ナイロン１１（１０13Ω・ｃｍ）等が挙げられる。
【００４８】
なお、記録装置１の構造を変形することにより、セラミックやプラスチックなどの弾力性の小さい部材を使用することも可能である。
また、この記録ベルト２６は、図２に示すように、記録液を保持するために、複数の微小貫通孔によって形成された記録液保持領域２６ａを含んでいる。
【００４９】
図３の（ａ）及び（ｂ）は、記録液保持領域２６ａの一部を拡大した平面図及び断面図をそれぞれ示している。図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、記録液保持領域２６ａは、記録ベルト２６の表裏を貫通する複数の貫通孔２６ｂを有している。
【００５０】
この貫通孔２６ｂは、図３の（ｂ）に示すように、表側、すなわち導電性回転ドラム１６に面する側の口径が、裏側、すなわち記録ヘッド２７に接する側の口径より僅かに大きくなるように形成されている。貫通孔２６ｂの表側の口径は、要求される最小画素、すなわち記録密度に応じて種々選択可能である。この実施の形態では、貫通孔２６ｂの口径は、約１００μｍに形成され、この貫通孔２６ｂから吐出して記録用紙Ｐ上に到達した記録ドットのサイズは、記録用紙Ｐ上で約６５μｍである。したがって、この実施の形態における貫通孔２６ｂは、１ｍｍ当り１６ドットの記録密度で記録可能なように最適化されている。
【００５１】
また、この貫通孔２６ｂは、図３の（ａ）に示すように、記録ベルト２６上に各列毎にずれるように千鳥配列されている。各貫通孔２６ｂ同士の間隔は、記録密度に一致させる必要はない。この実施の形態の場合、各貫通孔２６ｂは、各列毎に、貫通孔の口径に対して１６分の１づつずらして複数列に配列され、１６列の貫通孔の列で１行を記録するようにしている。なお、各貫通孔同士の間隔は、記録密度と一致していても何等支障はない。
【００５２】
さらに、図２に示すように、記録ベルト２６における記録液保持領域２６ａの側方には、記録用紙Ｐと記録ベルト２６との搬送タイミングを同期させる同期用マーク２６ｃが形成されている。
【００５３】
記録ヘッド２７は、図１に示すように、記録ベルト２６に接触し、導電性回転ドラム１６に対向する位置に配設されている。記録ヘッド２７は、導電性回転ドラム１６に保持された記録用紙Ｐと記録ベルト２６との間隙が５０乃至２０００μｍ程度の範囲になるように記録ベルト２６、及び導電性回転ドラム１６に略平行に配置されている。この間隙の大きさは、記録時に、記録ヘッドに印加される電圧の大きさに依存し、最適値が異なるが、この実施の形態では、約５００μｍに設定されている。
【００５４】
記録ヘッド２７は、図４に示すように、０．１乃至１０ｍｍ程度の厚さを有するセラミック、またはプラスチック樹脂などによって形成された絶縁性基板２７ａ、及び一部省略したが、絶縁性基板２７ａ上に複数列、すなわち記録ベルト２６が回転される方向（図中の矢印で示す方向）に直交する方向に所望する密度で複数列に配列された記録電極２７ｂを有している。
【００５５】
絶縁性基板２７ａ及び記録電極２７ｂは、記録ベルト２６が接触することによる摩耗が略同一となるように材質を選択することが好ましい。記録電極２７ｂの材質としては、銅、銅合金、ニッケル、タングステン等の導電性を有する材質から種々選択可能である。
【００５６】
また、記録ヘッド２７は、信号入力ポート２７ｃを有している。この信号入力ポート２７ｃには、外部から供給される画像データに対応する信号が入力される。
【００５７】
さらに、記録ヘッド２７は、制御手段として機能する信号駆動用集積回路２７ｄを有している。この信号駆動用集積回路２７ｄは、信号入力ポート２７ｂに入力された信号に基づいて、各記録電極２７ｂに供給する電圧を制御するものである。信号駆動用集積回路２７ｄが記録電極２７ｂに供給する信号電圧は、記録する画像の濃度に応じて、１００乃至５００Ｖの範囲で制御される。なお、この上限は、５００Ｖではなく、使用可能な電圧駆動素子の都合で決めているものであり、これより高い電圧値であっても何等問題はない。
【００５８】
この信号駆動用集積回路２７ｄは、一端が複数の記録電極２７ｂにそれぞれ接続され、他端は導電性回転ドラム１６に接続されている。従って、導電性回転ドラム１６と各記録電極２７ｂとの間には、電位差を生じさせることができる。
【００５９】
また、記録ユニット４のタンク２１は、記録ベルト２６を清掃して目詰まりを防止するためのスポンジ、あるいはブラシなどによって形成された記録ベルトクリーナ２９を有している。
【００６０】
記録ユニット４の記録液収容部２２は、図１に示すように、記録液Ｌに所定の割合で固形のトナーＴを供給するトナー供給部３０、記録液Ｌに供給されたトナーＴを分散させるように撹拌する撹拌機３１、及び記録液Ｌのトナー濃度を検出する濃度検出手段としての濃度センサ３２を有しているとともに、記録液Ｌを収容している。
【００６１】
図１３に示すように、濃度制御部２０２は、記録液収容部２２内に設けられた濃度センサ３２の出力をそれぞれ検出する。また、濃度制御部２０２は、濃度センサ３２の出力に基づいて、トナー供給部３０、及び撹拌機３１を制御する。
【００６２】
すなわち、濃度制御部２０２は、図１４に示すような制御を実行する。
まず、記録液収容部２２内に収容されている記録液Ｌのトナー濃度は、濃度センサ３２により検出される。濃度センサ３２により検出されたトナー濃度に対応する出力信号は、濃度制御部２０２に伝送される。
【００６３】
濃度制御部２０２は、この出力信号に応じて、記録液収容部２２内に収容されている記録液Ｌのトナー濃度を所定値に維持するように制御する。すなわち、濃度センサ３２の出力信号が所定の設定レベルであるか否かが判別される。この実施の形態では、記録液収容部２２内のトナー濃度の設定レベルは、例えば２乃至８重量パーセントである。
【００６４】
記録液収容部２２内のトナー濃度が設定レベルより高い場合には、そのまま放置してもよいが、設定レベルを大きく上回る場合には、キャリア液を補充するようオペレータに対して報知するように制御してもよい。
【００６５】
記録液収容部２２内のトナー濃度が設定レベルより低い場合には、濃度制御部２２は、トナー供給部３０からトナーを供給するように制御する。
そして、濃度制御部２０２は、再び濃度センサ３２の出力を検出し、設定レベルの範囲内のトナー濃度になるまでこの制御が繰り返される。
【００６６】
このようにして、記録液収容部２２内に収容されている記録液のトナー濃度が２乃至８重量パーセントの範囲内に維持される。
次に、この記録装置１を用いた画像の記録方法の原理について説明する。
【００６７】
図５に示すように、記録ヘッド２７は、記録ベルト２６を介して例えば５００μｍの間隔で記録用紙Ｐに対向配置されている。導電性回転ドラム１６と、記録ベルト２６または記録ヘッド２７との間に、トナー粒子Ｔの帯電極性と同一の電圧、例えば１０００乃至１５００Ｖのバイアス電圧が印加されることにより、貫通孔２６ｂに充填された記録液Ｌ、特に、記録液中に含まれるトナー粒子Ｔは、図中のＡで示すように、バイアス電圧に反発されて貫通孔２６ｂの記録用紙に面する側に泳動して密集してくる。
【００６８】
さらに、外部から入力された画像信号に応じて、記録電極２７ｂに１００乃至５００Ｖの信号電圧が重畳されることにより、貫通孔２６ｂ内の記録用紙側に凝集していたトナー粒子Ｔは、図中のＢで示すように、記録液Ｌに含まれるキャリア液の束縛力に打ち勝って凝集した状態で記録液Ｌから吐出し、記録用紙Ｐに到達する。
【００６９】
この時、同一極性に帯電しているトナー粒子Ｔ同士は、互いの反発力によってミスト状に分散して、吐出することはない。これは、トナー粒子Ｔが記録液Ｌから吐出する際にトナー粒子Ｔを濡らす程度にキャリア液が付着し、このキャリア液による凝集力がトナー粒子Ｔ同士の反発力に打ち勝つため、トナー粒子Ｔは、凝集した状態で記録液Ｌから吐出するものと考えられている。従って、この記録方法の原理において、記録液Ｌからトナー粒子Ｔのみが吐出されるのではなく、トナー粒子Ｔを凝集する程度にキャリア液を含んで記録液Ｌから吐出されるものである。
【００７０】
なお、記録用紙Ｐ上に到達したトナー粒子Ｔによって形成される記録ドットのサイズは、記録電極２７によって印加される信号電圧の大きさ、または、信号電圧の印加時間に依存するため、所望するサイズに調整することが可能である。
【００７１】
また、吐出するトナー量は、記録液Ｌのトナー濃度に依存し、記録液Ｌが高濃度になるほど大きなドットサイズの画点を記録することが可能である。このため、この記録装置１は、上述したように記録液収容部２２において、所定のトナー濃度に調整できるような構造を有している。
【００７２】
トナー粒子Ｔを吐出するために要する電圧の印加時間は、予め、導電性回転ドラム１６と記録ベルト２６または記録ヘッド２７との間にバイアス電圧、すなわちトナー粒子Ｔを記録用紙側に泳動させるのに必要な電圧を印加していた場合には、０．１ミリ秒以上必要であった。また、バイアス電圧を印加することなく、瞬時にバイアス電圧＋信号電圧に相当する吐出電圧、すなわちトナー粒子Ｔを吐出させるのに必要な電圧を印加する場合には、約０．５ミリ秒以上必要であった。
【００７３】
この記録方法は、普通紙をはじめとして種々の記録媒体に画像を記録可能とするために、透明で記録に不要なキャリア液を極力吐出させないことが重要である。なお、上述したように、キャリア液は、トナー粒子Ｔ同士を凝集する程度にトナー粒子Ｔとともに吐出される必要はある。
【００７４】
このため、キャリア液は、高い電気抵抗率を有する誘電性の液体であることが要求される。誘電性のキャリア液を使用することにより、記録液に印加された電界がキャリア液を介してトナー粒子Ｔに到達することを可能とする。
【００７５】
一方、電気抵抗率の低いキャリア液を使用した場合、記録電極によって印加される電圧により、キャリア液は、電荷注入を受けて帯電してしまうため、信号電圧印加時に、静電反発力が生じて貫通孔から吐出する虞がある。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる虞もあるため、この実施の形態における記録装置及び記録方法には不適である。
【００７６】
上述したように、この発明の記録方法及びこの記録方法に適する記録装置は、分散媒と着色料などを含むインクの構成成分の全てが吐出する従来の静電インクジェット方式とは異なるものである。特に、この発明は、従来のように、液体（キャリア液）に力を作用させてインクを記録媒体に向けて飛翔させるのではなく、キャリア液に分散させた固形成分の帯電トナー粒子にのみ力を作用させて飛翔させる点に特徴がある。この結果、記録媒体に向けて飛翔される成分は、主にトナー粒子となり、キャリア液は、トナー粒子を濡らして凝集させる程度に吐出されるのみである。このため、記録媒体上に到達する成分は、主にトナー粒子であって、流動成分としてのキャリア液は僅かに含まれているのみであるから、記録媒体上で滲みや流動を生じることなく画像の記録が可能となる。従って、種々の記録媒体に対して高画質な記録画像を得ることができる。
【００７７】
次に、上述した記録液の成分、及び適正な電気抵抗率についてより詳細に説明する。
記録液は、トナー及びキャリア液の他に、さらに添加剤を含んでいる。この添加剤として、例えば、分散助剤を記録液中に添加することにより、トナーは、凝集することなくキャリア液中で安定に分散することができる。また、添加剤として、電荷制御剤を記録液中に添加することにより、トナーの帯電特性を改善することができる。
【００７８】
また、記録液に含まれる他の添加剤の一例として、ナフテン酸、オクチル酸、ステアリン酸などの金属石鹸（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、各種界面活性剤が利用される。
【００７９】
しかし、これらの添加剤は、一般に、記録液の電気抵抗率を低下させるため、添加量を極力微量にするための工夫が必要である。
そこで、この実施の形態では、種々の電気抵抗率を有する記録液を調整し、上述したような装置を用いて、各記録液による記録画像の品位を評価する実験を実行した。
【００８０】
まず、所定の電気抵抗率を有する記録液を準備し、添加剤の添加量を調整することにより、図１５に示したような６種類の記録液Ａ乃至Ｆを作成する。
続いて、これらの記録液を用いて、上述した記録装置１により普通紙にライン状の画像を記録する。印字の際に滲みが生じると、記録画像に高濃度の部分と低濃度の部分とが形成される。従って、記録したラインの幅、すなわち低濃度部分及び高濃度部分を含めた全ライン幅に対する高濃度部分の幅の割合を測定することにより、記録画像を客観的に評価した。
【００８１】
また、目視により、記録画像を主観的評価し、滲みを判定した。
上述した主観的評価及び客観的評価により、記録液Ａ乃至Ｅは、普通紙上での流動及び滲みが抑制され、これらの記録液によって形成された記録画像は、十分に良好であると判定した。特に、記録液Ａ及びＢは、全く滲むことがないため、記録画像の輪郭の鮮鋭度が一層改善されていることがわかる。
【００８２】
一方、記録液Ｆは、普通紙上で流動及び滲みが生じ、この記録液によって形成された記録画像は、高濃度部分が全ライン幅の半分にも満たないため、不良と判定した。
【００８３】
上述した実験結果からわかるように、記録液中からキャリア液を多く含むことなく主にトナーが吐出され、良好な記録画像を得るためには、記録液の電気抵抗率が少なくとも１０8 Ω・ｃｍ以上必要であることがわかる。また、１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する記録液を用いることにより、更に記録画像の輪郭の鮮鋭度が改善できる。
【００８４】
記録液として少なくとも１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を得るために、トナーを分散する前のキャリア液は、添加剤などの添加による電気抵抗率の低下を考慮して、さらに高い電気抵抗率を有するものが必要である。１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する記録液を得るためには、１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するキャリア液が必要である。電気抵抗率が高いキャリア液を使用することにより、記録液の調整の際に、添加剤の添加量の調整が容易となる。
【００８５】
このように、この実施の形態における記録液は、基本的に従来の電子写真等で用いられる液体現像剤と同じ構成成分であるが、電気抵抗率は従来の現像剤より大きいものが使用される。
【００８６】
従来の電子写真で利用される液体現像剤のように、溶液中で着色剤を含むモノマを重合させることにより作成された重合体分散粒子は、分散剤の他に、比較的多くの導電性成分を含むため、良好な記録画像を得ることができない。
【００８７】
従って、この実施の形態で使用される記録液は、導電性成分の含有量を低減する必要がある。この実施の形態の記録液は、樹脂、着色剤、及び電荷制御剤を熱混練し、冷却後に所望の粒径に粉砕して得られたトナー微粒子を、小量の分散助剤と共にキャリア液中に分散させることによって得られる。このようにして得られたトナー微粒子は、導電性成分を多く含むことなく、電気抵抗率の高い記録液を作成するのに適している。
【００８８】
また、トナー粒子は、静電的反発力を利用して記録液から吐出するため、帯電量が安定していることが要求される。この実施の形態におけるトナー粒子は、キャリア液を多く含むことなくトナー粒子を凝集させた状態で記録液中から吐出させるのに十分な６０ｍＶ以上のゼータ電位を有している。ゼータ電位が６０ｍＶより低い場合には、トナー粒子の吐出周波数が著しく低下する。
【００８９】
なお、ゼータ電位は、ＰＥＮ ＫＥＭ社製ＬＡＺＥＲ ＺＥＥ ＭＥＴＥＲ Ｍ−５０１を使用して測定した。
さらに、トナー粒子の粒径は、大きいほど電気泳動速度が速く、記録液として適している反面、沈澱を生じやすいという副作用を有している。また、記録装置のトナー粒子に対する沈澱防止対策にもよるが、約５μｍを越える粒径を有するトナー粒子は、極めて短時間で沈澱するため、記録装置に適用するのは困難である。
【００９０】
また、トナー粒子の平均粒径が０．０１μｍ未満の場合、トナー粒子を吐出させる際に、キャリア液とトナー粒子とが十分に分離できず、記録媒体に到達したトナー粒子は、多くのキャリア液を含んでいる。このため、記録媒体に形成された記録画像は、滲みを伴った不良画像となる。
【００９１】
トナー粒子と共に吐出する液体成分を全く吸収しない記録媒体、例えば金属面に記録してもトナー粒子が滲みや流動を生じないためには、トナー粒径は、０．１μｍ以上であることが好ましい。
【００９２】
また、間欠的に使用する記録装置に対しては、トナー粒子の粒径が４μｍ以下のトナー粒子を含む記録液を利用することが好ましい。
従って、記録液に分散されるトナー粒子の平均粒径は、０．０１乃至５μｍの範囲内で、使用用途及び使用する記録装置に応じて適宜選択されることが望ましい。
【００９３】
上述したように、この発明に適用される記録液は、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように作成される。この記録液は、１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するキャリア液中に、０．０１乃至５μｍの平均粒径を有し、且つキャリア液に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であるトナー粒子を分散させることによって得られる。
【００９４】
このため、記録液中に分散しているトナー粒子は、多くのキャリア液を伴うことなく凝集した状態で記録媒体に向けて記録液から吐出することが可能である。従って、種々の記録媒体に対して滲みの少ない良好な画像を形成することが可能である。
【００９５】
次に、上述した実施の形態の変形例について説明する。
図６に示した記録ベルト１００は、上述した記録ベルト２６と同様の誘電性、すなわち絶縁性のフィルムによって形成されている。この記録ベルト１００は、貫通孔２６ｂの代わりに、一方の表面に記録ベルト２６の貫通孔２６ｂの口径と同程度の微小溝１０１が形成されている。この微小溝１０１は、例えば断面が半円状に形成されている。また、微小溝１０１の密度、すなわち単位面積当りの溝の本数は、所望する記録密度に応じて種々設定可能である。
【００９６】
図６に示したような記録ベルト１００も上述した記録装置１に適用することが可能である。すなわち、記録ベルト１００は、微小溝１０１が形成された面が記録用紙Ｐ側を向くようにベルトローラ２８ａ及びｂに取り付けられる。そして、上述した原理に基づいて、微小溝１０１に充填された記録液Ｌは、記録ベルト１００の背面、すなわち微小溝が形成されていない面からバイアス電圧及び信号電圧が印加されることにより、記録液Ｌに含まれているトナー粒子Ｔが凝集した状態で記録液Ｌから記録用紙Ｐに向けて吐出される。
【００９７】
また、他の変形例として、図７に示したような記録ベルト１１０が上述したような記録装置１に適用されてもよい。すなわち、誘電性の記録ベルト１１０の表面、すなわち記録用紙Ｐに対向する面上には、バインダと混合された微粒子１１１を分散されて塗布することによって凹凸面が形成されている。この記録ベルト１１０に形成された凹凸の大きさ、及び密度は、要求される吐出トナー量、記録密度によって種々選択可能である。この実施の形態では、凹凸の大きさを記録電極２７ｂの幅に対して４分の１乃至４分の３倍程度に設定することにより、記録抜けの少ない良好な画像が得られた。
【００９８】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。
図８には、記録装置１に適用される他の記録ベルトが示されている。記録ベルト１２０は、上述したように、絶縁性フィルムによって形成され、さらに複数の貫通孔１２１を有している。この貫通孔１２１も同様に、記録用紙Ｐに面する表面側の口径が記録電極２７ｂに面する裏面側の口径より大きくなるように形成されている。
【００９９】
各貫通孔１２１の内壁は、導電性部材１２２により被覆されている。また、各貫通孔１２１は、導電性部材１２２により、記録ベルト１２０の裏面及び表面側にリング状に突出するように被覆されている。裏面に突出した導電性部材１２２の突起は、記録電極２７ｂに接触可能に形成されている。
【０１００】
従って、記録液Ｌ、特に、帯電しているトナー粒子Ｔに対して電圧を印加する電極の表面積が、実質的に拡大されることになる。すなわち、図５に示した記録ベルト２６に保持されている記録液Ｌは、記録電極２７ｂにより、記録ベルト２６の裏面から電圧が印加されている。図８に示した記録ベルト１２０によれば、裏面に突出した導電性部材１２２と記録電極２７ｂとが導通されることにより、貫通孔１２１の内壁に被覆されている導電性部材１２２が電極として機能する。このため、所定の電圧が記録電極２７ｂから記録液Ｌに含まれるトナー粒子Ｔに印加された際に、貫通孔全域、特に貫通孔１２１の深部から対向電極として機能する導電性回転ドラム１６に向かう電気力線を増加させ、トナー粒子の凝集効率、及び吐出効率を向上させる効果を有している。
【０１０１】
また、記録ベルト１２０の表面側に形成された導電性部材１２２の突起は、貫通孔１２１内に保持されている記録液Ｌを毛細管現象によって突起の先端付近まで運び、且つ、突起によってより強い電界がその近傍に形成されることによってより低い印加電圧でトナー粒子の吐出を実現させるような効果を有している。従って、この突起は、適度な大きさと高さが要求される。この実施の形態では、導電性部材１２２は、各貫通孔１２１の内壁に対して厚さ約３０μｍ、記録ベルト１２０の表及び裏面から高さ２０乃至８０μｍで被覆されている。なお、高さについては、原理上、機械的強度が許す限り、高いほど好ましい。
【０１０２】
しかしながら、上述したリング状に形成された導電性部材１２２の突起は、上述したような効果が達成可能であれば、その形状がこの実施の形態に限定されるものではない。
【０１０３】
また、上述したように、記録液Ｌに含まれるキャリア液の吐出を防止するために、記録液中への電荷の流入、すなわち記録液の帯電を防止することが効果的である。記録液の帯電を防止するために、貫通孔１２１を被覆している導電性部材１２２をさらに絶縁性部材で被覆することが有効である。
【０１０４】
被覆可能な絶縁性部材としては、例えばＴｉＮ，ＳｉＯ2 等の金属酸化物や、ポリイミド、ポリカーボネート等の樹脂が挙げられる。
この絶縁性部材を１乃至２０μｍの厚さで導電性部材に被覆することにより、より高い印加電圧に対してもキャリア液の吐出を防止することができる。また、記録液の電気抵抗率が多少低下した場合であっても、キャリア液の吐出が防止できるとともに、電圧変調による記録ドットサイズの変調の安定化が改善できる。
【０１０５】
上述した実施の形態の変形例として、図９に示したような記録ベルトを記録装置１に適用することが可能である。図９に示した記録ベルト１３０は、誘電性のフィルム状部材によって形成されている。
【０１０６】
このフィルム状部材は、その表面に所定の密度で配置され、先端が先鋭化された導電性の突起１３１を有している。この記録ベルト１３０も同様に、突起１３１を有している表面側は、記録用紙Ｐに面し、この突起１３１間に記録液が保持される。一方、突起のない裏面側は、記録電極が当接される。表面側に保持されている記録液は、記録ベルト１３０の裏面に当接された記録電極により、電圧が印加される。
【０１０７】
突起１３１は、記録電極から印加された電界を集束してその先端近傍で強めるように機能する。このため、記録液に含まれているトナー粒子を吐出させるのに必要な印加電圧を低く設定することが可能であり、低消費電力化が可能となる。
【０１０８】
また、この記録ベルト１３０は、突起１３１により電界を集束できるので、比較的厚いフィルム状部材を用いて形成することも可能である。
また、上述した実施の形態の他の変形例として、図１０に示したような記録ベルトを上述した記録装置１に適用することも可能である。図１０に示した記録ベルト１４０は、誘電性フィルム状部材によって形成されている。
【０１０９】
この記録ベルト１４０は、フィルム状部材の表裏を貫通して所定密度で配列された微小導電性突起１４１を有している。この突起１４１の一端は、記録ベルト１４０の表面側に突出し、先端が先鋭化されている。そして、記録液は、記録ベルト１４０の表面側で保持される。また、突起１４１の他端は、記録ベルト１４０の裏面側に突出している。そして、記録電極２７ｂは、記録ベルト１４０の裏面に当接される。
【０１１０】
裏面側に突出した導電性突起１４１の他端が記録電極に直接接触して導通されることにより、表面側に突出した導電性突起１４１の一端が電極として機能し、より強い電界を突起の一端側に形成することが可能である。従って、低い印加電圧で、記録液に含まれているトナー粒子を吐出させることが可能となる。また、コストの低減にも寄与する。
【０１１１】
このとき、導電性突起１４１の配置間隔は、図１０に示したように、記録電極２７ｂが少なくとも２つの導電性突起１４１に同時に接触可能なように選択される。
【０１１２】
なお、記録液に含まれるキャリア液の吐出を防止するために、図９及び図１０に示したような導電性の突起１３１及び１４１の表面が上述したような絶縁性部材によって被覆されてもよい。
【０１１３】
また、導電性突起１３１及び１４１は、所望する記録密度、ドットサイズなどに応じて所定の密度で配置することが可能である。
上述した実施の形態において、記録液支持手段として誘電性のフィルム状部材によって形成された記録ベルトを用いた例について説明したが、記録装置１は、図１１に示すように、複数のノズルと記録電極とが一体に形成された記録ヘッドを適用することも可能である。
【０１１４】
記録ヘッド１５０は、複数のノズル１５１を有すると共に、各ノズルの先端部に記録電極１５２が配設されている。記録ヘッド１５０の下端部は、記録液を収容可能に形成されたタンク１５３に連通されていると共に、タンク１５３に支持されている。各記録電極１５２は、上述したように、信号駆動用集積回路２７ｄにそれぞれ接続され、外部から入力された画像データに基づいて印加電圧が制御される。
【０１１５】
タンク１５３は、供給パイプ１５４及び回収パイプ１５５により、図１に示したような記録液収容部２２に連通され、記録液Ｌが循環可能なように接続されている。
【０１１６】
記録液収容部２２において所定濃度に調整された記録液は、供給パイプ１５４によりタンク１５３に供給される。タンク内に供給された記録液は、記録ヘッド１５０の複数のノズル１５１に保持される。この記録液は、ノズル先端部に設けられた記録電極１５２により所定の大きさの電圧が印加される。記録液に含まれ、所定の極性に帯電しているトナーは、記録電極１５２によって同一極性の電圧が印加されることにより記録液から凝集された状態で吐出する。なお、詳細な原理については、上述した通りである。
【０１１７】
図１２は、他の実施の形態を示す図である。
すなわち、記録ヘッド１６０は、誘電性部材によって平板状に形成された基板１６１、この基板上に平行に配列され、信号駆動用集積回路２７にそれぞれ接続された記録電極１６２、及びこの基板１６１及び記録電極１６２を包囲し、記録液を収容するタンクとして機能する部材１６３によって形成されている。
【０１１８】
この記録ヘッド１６０は、同様に、図示しない供給パイプ及び回収パイプにより記録液収容部に連通され、記録液が循環可能に接続されている。
記録液は、濃度制御部により記録液収容部において所定の濃度に制御された後、供給パイプを介して記録ヘッド１６０に供給される。
【０１１９】
記録ヘッド１６０に供給された記録液は、各記録電極１６２により画像データに対応した電圧を印加されることにより、記録液に含まれているトナーが凝集された状態で記録液から吐出する。この原理については、既に述べた通りである。
【０１２０】
上述したように、この発明の記録装置によれば、従来のインクジェット記録方式が有していた種々の問題を解決することができる。
すなわち、記録液に含まれる固形成分としてのトナー粒子が主として吐出されることにより、画像が記録媒体に記録される。また、記録液に含まれる液体成分としてのキャリア液は、トナー粒子を凝集させる程度にトナー粒子と共に吐出されるのみである。従って、種々の記録媒体に対しても滲みやフェザリング等の画像不良を生じる虞がなく、記録画像の高画質化が可能となる。また、着色剤の種類に制約を受けることがないため、退色の少ない色の保存性が良好な記録画像を得ることができる。
【０１２１】
また、この発明によれば、高抵抗誘電性液体中に所定の極性に帯電している固形成分の現像剤粒子を分散させた、いわゆる２成分系の記録液を、所定濃度に調整した後、誘電性の記録液保持手段に充填又は塗布し、電圧印加手段により現像剤粒子と同一極性の電圧を記録液保持手段に保持されている記録液に選択的に印加し、静電反発力により記録液中から記録媒体に向けて現像剤粒子を吐出させて記録像を形成することができる。
【０１２２】
この記録液は、１０8 、最も好ましくは１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する。記録液に含まれる現像剤粒子は、０．０１乃至５μｍ、好ましくは０．１乃至４μｍの粒子径を有し、且つ誘電性液体に対して６０ｍＶ以上のゼータ電位を有している。また、記録液に含まれる誘電性液体は、１０10Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有している。
【０１２３】
上述したような特性の現像剤粒子を含む記録液を利用することにより、現像剤粒子が凝集した状態で、且つ液体成分を多く含むことなく記録液中から吐出させることができる。また、記録液に含まれる液体成分は、記録媒体に到達後、速やかに浸透、あるいは、蒸発し、現像剤粒子を流動させない程度のきわめて僅かな量のみが現像剤粒子と共に吐出するにすぎない。
【０１２４】
さらにまた、この発明によれば、記録液の液体成分は、乾燥残留物を全く含まないため、従来のインクジェット方式のように、目詰まりする虞がなく、信頼性を向上できる。また、広幅な記録ヘッドが実現可能となり、高速記録も可能となる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、種々の媒体に対して滲みが発生することなく高画質な記録画像を形成することが可能なインクジェット方式の記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の記録装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した記録装置に備えられている記録ベルトの一例を概略的に示す平面図である。
【図３】図３の（ａ）は、図２に示した記録ベルトの一部を拡大した平面図であり、図３の（ｂ）は、この記録ベルトの断面図である。
【図４】図４は、図１に示した記録装置に備えられる記録ヘッドの一例を概略的に示す平面図である。
【図５】図５は、この発明の記録方法を説明するための図である。
【図６】図６は、この発明の記録装置に適用される記録ベルトの他の実施の形態を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、この発明の記録装置に適用される記録ベルトの他の実施の形態を概略的に示す断面図である。
【図８】図８は、この発明の記録装置に適用される記録ベルトの他の実施の形態を概略的に示す断面図である。
【図９】図９は、この発明の記録装置に適用される記録ベルトの他の実施の形態を概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、この発明の記録装置に適用される記録ベルトの他の実施の形態を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、この発明の記録装置に適用されるノズル式の記録ヘッドの一例を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、この発明の記録装置に適用されるスリット孔式の記録ヘッドの一例を概略的に示す一部斜視図である。
【図１３】図１３は、図１に示した記録装置に備えられている記録液収容部のトナー濃度を制御する制御系を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、記録液収容部内に収容された記録液のトナー濃度を制御するためのフローチャートである。
【図１５】図１５は、種々の電気抵抗率を有する記録液によって形成される記録画像の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
１…記録装置 ２…給紙部
３…搬送部 ４…記録ユニット
５…装置本体 １１…用紙カセット
１５…搬送路 １６…導電性回転ドラム
２１…タンク ２２…記録液収容部
２４…供給パイプ ２５…回収パイプ
２６…記録ベルト ２６ｂ…貫通孔
２７…記録ヘッド ２７ｂ…記録電極
２７ｃ…信号入力ポート ２７ｄ…信号駆動用集積回路
３０…トナー供給部 ３１…撹拌機
１５０…記録ヘッド １５１…ノズル
１５２…記録電極 １５６…トナー規制電極
１６０…記録ヘッド ２００…トナー規制電極
２０１…トナー規制電極駆動部２０２…濃度制御部
Ｌ…記録液 Ｐ…記録用紙
Ｔ…トナー粒子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to an ink jet recording apparatus using electrostatic force.
[0002]
[Prior art]
Inkjet recording methods are generally roughly classified into continuous jet type and on-demand type. Further, the continuous type is called an electrostatic method (Sweet type, Hertz type), and the on-demand type is called a piezoelectric method, a thermal inkjet method, or an electrostatic acceleration type. Recording methods are known.
[0003]
A specific configuration of an on-demand ink jet system using an electrostatic force is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 56-170, 56-4467, and 57-151374. These are called electrostatic acceleration type ink jet or slit jet, but are not put into practical use. The basic principle is that the ink is supplied from the ink tank to the slit-shaped ink chamber in which a large number of electrodes are arranged on the inner surface of the slit-shaped ink holding portion, and a high voltage is selectively applied to these electrodes. Recording is performed by ejecting ink in the vicinity of the electrode onto a recording sheet that is in close proximity to the slit.
[0004]
As another method that does not use a slit-shaped recording head, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-211048 discloses that a film-like ink support having a plurality of micro holes is filled with ink and selected by a multi-needle electrode. In particular, there is disclosed means for applying a voltage to move ink in a hole to a recording sheet.
[0005]
The ink used in these systems is 10 6 To 10 8 Those having an electrical resistance of about ohm · cm are used. Since water has a low electric resistance, generally, a colorant composed of a dye in an oily solvent is dispersed with a dispersing aid such as a surfactant to adjust the electric resistance.
[0006]
The principle of flying these inks is that, due to the high voltage applied to the arranged electrodes, charges are injected into the ink in contact with the electrodes, and the ink in the vicinity of the electrodes is charged. It is interpreted that. Therefore, the ink is not normally charged, and only when a voltage is applied, the ink in the vicinity of the electrode is charged by energization to obtain an ejection force.
[0007]
For this reason, a highly insulating ink cannot be used because the required voltage increases or the ink cannot be charged. As can be seen from the above description, this ink is a so-called ink in which a dispersion medium and a colorant are uniformly dispersed, and all components in the ink are consumed together.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described ink jet technology, particularly the on-demand type, has been remarkably popular in recent years because of its small size and low energy consumption. On the other hand, these inkjet methods also have many problems that are commonly technical problems.
[0009]
In these ink jet recording methods, ink as a recording material is ejected using nozzles or orifices. However, since the ink density cannot be controlled in the conventional ink jet system, there is a problem that clogging occurs when the high density ink is left in a state of adhering to the nozzle or the orifice.
[0010]
For this measure, conventional inks use dyes that do not precipitate or aggregate or dyes that do not contain solid components as coloring components, so they are extremely fading to sunlight and cannot be used for long-term recording applications. Is the current situation. In addition, attempts have been made to use extremely minute pigments, but there are still unsolved problems in developing all colors.
[0011]
Also, because liquid ink with high fluidity is used to prevent clogging, image defects due to permeation called bleeding or feathering occur on the paper that is the image receiver, so silica or a water-soluble binder on the recording paper side. Therefore, it is necessary to use image-receiving paper coated with, and paper cannot be freely selected.
[0012]
Furthermore, since the probability of clogging increases as the number of nozzles increases, it is difficult to put to practical use a high-density and wide (a large number of nozzles) recording apparatus. Therefore, the present situation is that the recording density is extremely low and has only been put into practical use.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of high-quality recording without causing bleeding on various media. It is in.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention
By dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
Recording liquid holding means for holding the recording liquid;
By selectively applying a voltage of a predetermined magnitude having the same polarity as the charging polarity of the developer particles to the recording liquid holding means, the developer particles are changed from the recording liquid held in the recording liquid holding means. Voltage applying means for discharging
Is provided.
[0015]
Moreover, according to this invention,
Electrical resistivity is 10 Ten A dielectric liquid of Ω · cm or more,
Chargeable developer particles having a zeta potential with respect to the dielectric liquid of 60 mV or more and an average particle diameter in the range of 0.01 to 5 μm;
By dispersing the developer particles charged to a predetermined polarity in the dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
Recording liquid holding means for holding the recording liquid;
By selectively applying a voltage of a predetermined magnitude having the same polarity as the charging polarity of the developer particles to the recording liquid holding means, the developer particles are changed from the recording liquid held in the recording liquid holding means. Voltage applying means for discharging
Is provided.
[0016]
Furthermore, according to this invention
Electrical resistivity is 10 Ten A dielectric liquid of Ω · cm or more,
Chargeable developer particles having a zeta potential with respect to the dielectric liquid of 60 mV or more and an average particle diameter in the range of 0.01 to 5 μm;
By dispersing the developer particles charged to a predetermined polarity in the dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
Recording liquid storage means for storing the recording liquid;
A recording liquid holding unit for holding the recording liquid, and a recording liquid holding means formed by a dielectric film-like member;
The recording liquid holding unit of the recording liquid holding unit that holds the recording liquid is opposed to a recording medium, and the charging polarity of the developer particles with respect to the recording liquid held in the recording liquid holding unit A first voltage applying unit that selectively applies a voltage having a predetermined magnitude with the same polarity to migrate developer particles contained in the recording liquid held in the recording liquid holding unit to the recording medium side. When,
In a state where a predetermined voltage is applied to the recording liquid by the voltage applying means, a predetermined voltage corresponding to the image data is further applied to discharge developer particles in an aggregated state from the recording liquid. Voltage application means,
Is provided.
[0017]
Still further, according to the present invention,
By dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
The dielectric film-like member penetrates from one surface to the other surface, and has a plurality of minute through holes whose diameter on one surface side is larger than the diameter on the other surface side. Recording liquid holding means for holding the recording liquid;
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit Is selectively applied to the recording liquid holding means and the recording medium to form an electric field between the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid from the recording liquid toward the recording medium;
Is provided.
[0018]
Furthermore, according to the present invention,
By dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
A plurality of minute through-holes penetrating from one surface of the dielectric film-like member to the other surface, the diameter of one surface being larger than the diameter of the other surface, the inner wall of each through-hole and the inner wall A recording liquid holding means for holding the recording liquid by the plurality of through holes, and having a through hole covered with a conductive member so as to protrude from at least the other surface side,
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit The recording liquid holding means is formed by selectively applying a voltage having the same polarity as that of the recording medium to form an electric field between the conductive member coated on the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid held in the minute through holes from the recording liquid toward the recording medium;
Is provided.
[0019]
Still further, according to the present invention,
Electrical resistivity is 10 Ten A dielectric liquid of Ω · cm or more,
Chargeable developer particles having a zeta potential with respect to the dielectric liquid of 60 mV or more and an average particle diameter in the range of 0.01 to 5 μm;
By dispersing the developer particles charged to a predetermined polarity in the dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
A plurality of minute through-holes penetrating from one surface of the dielectric film-like member to the other surface, the diameter of one surface being larger than the diameter of the other surface, the inner wall of each through-hole and the inner wall A recording liquid holding means for holding the recording liquid by the plurality of through holes, and having a through hole covered with a conductive member so as to protrude from at least the other surface side,
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit The recording liquid holding means is formed by selectively applying a voltage having the same polarity as that of the recording medium to form an electric field between the conductive member coated on the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid held in the minute through holes from the recording liquid toward the recording medium;
Is provided.
[0020]
Furthermore, according to the present invention,
By dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
A concave / convex surface is formed on one surface side of the dielectric film-like member, and a recording liquid holding unit that holds the recording liquid by the concave / convex surface;
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit Is selectively applied to the recording liquid holding means and the recording medium to form an electric field between the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid from the recording liquid toward the recording medium;
Is provided.
[0021]
Still further, according to the present invention,
By dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
A recording liquid holding means that has a plurality of nozzles and holds the recording liquid stored in the first recording liquid storage means at each nozzle;
In order to discharge the developer particles contained in the recording liquid from the vicinity of the tip of each nozzle provided in the recording liquid holding means, provided at the tip of each nozzle provided in the recording liquid holding means, By selectively applying a voltage of a predetermined magnitude that is the same polarity as the charging polarity of the developer particles to the recording liquid, the developer particles are discharged from the recording liquid held in the recording liquid holding unit. Voltage applying means for causing
Is provided.
[0022]
Furthermore, according to the present invention,
By dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid, 10 8 A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of Ω · cm or more;
A recording liquid holding means having a slit hole formed by a dielectric member, and holding the recording liquid stored in the first recording liquid storage means by the slit hole;
In order to discharge the developer particles contained in the recording liquid held in the slit hole of the recording liquid holding means to the outside, the developer is provided in the slit hole of the recording liquid holding means, and the developer with respect to the recording liquid Voltage application means for discharging developer particles from the recording liquid held in the recording liquid holding means by selectively applying a voltage of a predetermined magnitude that is the same polarity as the charged polarity of the particles;
Is provided.
[0023]
According to the present invention, a so-called two-component recording liquid in which solid component developer particles charged to a predetermined polarity are dispersed in a high-resistance dielectric liquid is adjusted to a predetermined concentration, and then a dielectric recording is performed. The liquid holding means is filled or applied, and a voltage having the same polarity as the developer particles is selectively applied to the recording liquid held by the recording liquid holding means by the voltage applying means, and recording is performed from the recording liquid by electrostatic repulsion. A recording image is formed by ejecting developer particles toward the medium. This recording solution is 10 8 , Most preferably 10 Ten It has an electrical resistivity of Ω · cm or higher. The developer particles contained in the recording liquid have a particle diameter of 0.01 to 5 μm, preferably 0.1 to 4 μm, and a zeta potential of 60 mV or more with respect to the dielectric liquid. The dielectric liquid contained in the recording liquid is 10 Ten It has an electrical resistivity of Ω · cm or more.
[0024]
According to the present invention, unlike the ink in which the dyes and pigments used in conventional ink jet recording are uniformly dispersed, the constituent components of the ink are uniformly and simultaneously consumed. The developer particles (solid particles) are aggregated and separated from the recording liquid and ejected. For this reason, the developer particles are mainly consumed, and the dispersion medium in which the developer particles are dispersed is only slightly consumed to the extent that the developer particles are aggregated.
[0025]
Further, according to the present invention, since the developer particles, which are mainly solid components, are separated from the dispersion medium and reach the recording medium, the developer particles lose fluidity and permeability and have properties as liquids. Bleeding or feathering due to the image is prevented, and the image quality of the recorded image can be improved. For example, even when recording on a recording paper formed by fibers having voids larger than the developer particles, so-called roughened paper, the developer particles hardly contain the liquid component that causes flow, and hence bleeding occurs. There is no problem, and high image quality can be achieved. Therefore, high-quality images can be recorded without causing bleeding on various recording media other than plain paper.
[0026]
Furthermore, according to the present invention, unlike the liquid developer used in the existing electrophotography, the colorant is hardly restricted as long as it is smaller than the developer particle, so that a more free colorant can be selected. The color storage stability, which was a major drawback of the inkjet method, can be improved.
[0027]
Furthermore, according to the present invention, by using a recording liquid containing developer particles having the characteristics described above, the developer particles are aggregated and discharged from the recording liquid without containing a large amount of liquid components. Can be made. Further, the liquid component contained in the recording liquid penetrates or evaporates quickly after reaching the recording medium, and only a very small amount is discharged together with the developer particles so as not to cause the developer particles to flow.
[0028]
Furthermore, according to the present invention, since the liquid component of the recording liquid does not contain any dry residue, there is no possibility of clogging unlike the conventional ink jet system, and the reliability can be improved. In addition, a wide recording head can be realized, and high-speed recording is also possible.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a recording method of the present invention and a recording apparatus suitable for the recording method will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the recording apparatus 1 includes an apparatus main body 5 including a paper feed unit 2, a transport unit 3, and a recording unit 4.
[0030]
The paper feeding unit 2 is disposed on the upper part of the apparatus main body 5. That is, an opening 12 into which a paper cassette 11 capable of storing a predetermined number of recording papers P as a recording medium is formed on the upper surface of the apparatus main body 5 and is inclined at a predetermined angle. A cassette guide 13 capable of holding 11 is formed.
[0031]
The paper feeding unit 2 picks up the recording paper P stored in the paper cassette 11 one by one at a position facing the paper cassette 11 held by the cassette guide 13 and supplies the recording paper P to the transport unit 3 side. 14 is provided. The pickup roller 14 has a cross section formed in a substantially half moon shape.
[0032]
The transport unit 3 includes a transport path 15 through which the recording paper P supplied from the paper feed section 2 is transported toward the paper discharge port, and a conductive rotary drum 16 that is rotatably disposed at substantially the center of the transport path 15. Have.
[0033]
The conductive rotary drum 16 is formed so as to hold the recording paper P supplied from the paper cassette 11 and to apply a predetermined potential to the recording paper P to the ground or as necessary. And it functions also as a counter electrode with respect to the recording electrode contained in the recording unit 4 mentioned later.
[0034]
In addition, the conveyance unit 3 corrects the inclination of the recording paper P guided through the conveyance path 15 between the conductive rotating drum 16 and the pickup roller 14, and the leading edge of the image recorded by the recording unit 4 and the recording. A pair of timing rollers 17 that feed the recording paper P at a predetermined timing so as to align with the recording position of the paper P are provided.
[0035]
Further, the transport unit 3 transports the recording paper P that has passed through the conductive rotary drum 16 between the conductive rotary drum 16 and the paper discharge port 20 toward the paper discharge port 20. A roller 18 and a pair of second paper discharge rollers 19 for discharging the recording paper P supplied by the first paper discharge roller 18 from the paper discharge port 20 are provided.
[0036]
The paper discharge port 20 is formed in the upper part of the apparatus main body 5 and is formed on the upper surface of the apparatus main body 5 formed so as to serve as a paper discharge tray and have a predetermined inclination so that the recording paper P can be discharged.
[0037]
The recording unit 4 that functions as a recording liquid storage unit is disposed at a position facing the conductive rotary drum 16. The recording unit 4 includes a tank 21 serving as a first recording liquid storage unit that stores a liquid recording liquid L, and a recording unit serving as a second recording liquid storage unit that stores the recording liquid L adjusted to a predetermined concentration. A liquid container 22 is provided.
[0038]
The tank 21 and the recording liquid storage unit 22 are connected by a supply pipe 24 and a recovery pipe 25 so that the recording liquid L can be circulated. In the recording liquid storage unit 22, the recording liquid L adjusted to a predetermined concentration is sent out to the supply pipe 24 by the pump 23 and supplied to the tank 21. A part of the recording liquid L stored in the tank 21 is recovered to the recording liquid storage unit 22 via the recovery pipe 25. In this way, the tank 21 and the recording liquid storage unit 22 are connected so as to circulate the recording liquid L stored therein.
[0039]
The recording liquid L is at least 10 Ten A particle system of about 0.01 to 5 μm in a transparent dispersion medium (hereinafter referred to as carrier liquid) made of a dielectric liquid having a resistivity of Ω · cm or more, preferably an isoparaffin solvent which is an insulating liquid. And solid resin particles (hereinafter referred to as toner) that are charged to a predetermined polarity in the carrier liquid and that function as a developer having at least a coloring component are dispersed by about 2 to 8 weight percent.
[0040]
The electrical resistivity described above is a value measured using PRECISION LCR METER 4284A manufactured by Hewlett-Packard Co .; LIQUID TEST FIXTURE 16452A as a recording head.
[0041]
Examples of the isoparaffinic solvent include Esso Petroleum Corporation: trade names Isopar G, H, K, L, M, and the like. 12 Thru 10 13 It has an electrical resistivity of Ω · cm or more. Moreover, organic solvents, such as silicon oil, pentane, and octane, can also be utilized as another carrier liquid. Furthermore, the following solvents can also be used.
[0042]
For example, according to “Statistics Society of Japan: Electrostatic Handbook Appendix 2”, mineral oil (electric resistivity: 10 14 >, Relative dielectric constant: 2.18), n-hexane (electric resistivity: 1.67 × 10 15 , Relative dielectric constant: 1.89), n-heptane (electric resistivity: 5.0 × 10 14 , Relative dielectric constant: 1.92), benzene (electric resistivity: 2.0 × 10 13 , Relative dielectric constant: 2.28), carbon tetrachloride (electric resistivity: 2.0 × 10 13 , Relative dielectric constant: 2.24) and the like.
[0043]
The recording liquid L is basically the same as the conventional liquid developer used in electrophotography, but the recording liquid L in this embodiment is compared with the conventional liquid developer. Thus, those having a high electrical resistivity are used.
[0044]
The tank 21 has a recording belt 26 that functions as a recording liquid holding unit and a recording head 27 that functions as a voltage applying unit, and contains the recording liquid L as described above.
[0045]
As will be described later in detail, the recording belt 26 has an insulating film-like member formed in a loop shape. The recording belt 26 is stretched between a pair of belt rollers 28a and 28b disposed to face each other.
[0046]
One of the belt rollers 28 a and 28 b is a drive roller for driving the recording belt 28 at a predetermined speed, and the other is a driven roller that is driven as the recording belt 28 is driven. The recording belt 26 rotates in the same direction as the direction in which the conductive rotary drum 16 rotates, that is, the direction in which the recording paper P is conveyed, by the belt rollers 28a and 28b.
[0047]
As shown in FIG. 2, the recording belt 26 is dielectric, preferably insulative, has at least an electrical resistivity equal to or higher than the recording liquid L, and is preferably formed of a film-like member having a thickness of 20 to 200 μm. Is done. In this embodiment, the material of the recording belt 28 is required to be elastic because of the structure of the recording apparatus 1, and therefore, a resin-based material such as polyester or polyimide is suitable. Moreover, the following materials are also applicable. For example, according to “Statistics Society of Japan: Electrostatic Handbook Appendix 2”, polystyrene (electric resistivity: 10 16 Ω · cm), polyvinyl butyral (10 14 > Ω · cm), polycarbonate (2.1 × 10 16 Ω · cm), nylon 6 (10 12 Ω · cm), nylon 66 (10 13 Ω · cm), nylon 11 (10 13 Ω · cm) and the like.
[0048]
It is also possible to use a member having low elasticity such as ceramic or plastic by modifying the structure of the recording apparatus 1.
In addition, as shown in FIG. 2, the recording belt 26 includes a recording liquid holding area 26a formed by a plurality of minute through holes in order to hold the recording liquid.
[0049]
3A and 3B respectively show a plan view and a cross-sectional view in which a part of the recording liquid holding region 26a is enlarged. As shown in FIGS. 3A and 3B, the recording liquid holding area 26 a has a plurality of through holes 26 b that penetrate the front and back of the recording belt 26.
[0050]
As shown in FIG. 3B, the through hole 26 b has a diameter on the front side, that is, the side facing the conductive rotating drum 16, slightly larger than the diameter on the back side, that is, the side in contact with the recording head 27. Is formed. The diameter of the front side of the through hole 26b can be variously selected according to the required minimum pixel, that is, the recording density. In this embodiment, the diameter of the through hole 26b is formed to be about 100 μm, and the size of the recording dots ejected from the through hole 26b and reaching the recording paper P is about 65 μm on the recording paper P. Accordingly, the through hole 26b in this embodiment is optimized so that recording can be performed at a recording density of 16 dots per 1 mm.
[0051]
Further, as shown in FIG. 3A, the through holes 26b are arranged in a staggered manner on the recording belt 26 so as to be shifted for each row. The interval between the through holes 26b need not match the recording density. In the case of this embodiment, each through-hole 26b is arranged in a plurality of columns with a shift of 1/16 of the diameter of the through-hole for each column, and one row is recorded with 16 columns of through-holes. Like to do. It should be noted that there is no problem even if the interval between the through holes matches the recording density.
[0052]
Further, as shown in FIG. 2, a synchronization mark 26 c that synchronizes the conveyance timing of the recording paper P and the recording belt 26 is formed on the side of the recording liquid holding area 26 a in the recording belt 26.
[0053]
As shown in FIG. 1, the recording head 27 is disposed at a position in contact with the recording belt 26 and facing the conductive rotating drum 16. The recording head 27 is disposed substantially parallel to the recording belt 26 and the conductive rotary drum 16 so that the gap between the recording paper P held on the conductive rotary drum 16 and the recording belt 26 is in the range of about 50 to 2000 μm. Has been. The size of the gap depends on the voltage applied to the recording head during recording, and the optimum value differs. In this embodiment, the size is set to about 500 μm.
[0054]
As shown in FIG. 4, the recording head 27 has an insulating substrate 27a formed of ceramic or plastic resin having a thickness of about 0.1 to 10 mm, and a part of the recording head 27 is omitted. The recording electrodes 27b are arranged in a plurality of rows at a desired density in a direction orthogonal to the direction in which the recording belt 26 is rotated (the direction indicated by the arrow in the figure).
[0055]
It is preferable to select materials for the insulating substrate 27a and the recording electrode 27b so that the wear caused by contact of the recording belt 26 is substantially the same. The material of the recording electrode 27b can be variously selected from conductive materials such as copper, copper alloy, nickel, and tungsten.
[0056]
The recording head 27 has a signal input port 27c. A signal corresponding to image data supplied from the outside is input to the signal input port 27c.
[0057]
Further, the recording head 27 has a signal driving integrated circuit 27d that functions as a control means. The signal driving integrated circuit 27d controls the voltage supplied to each recording electrode 27b based on the signal input to the signal input port 27b. The signal voltage supplied to the recording electrode 27b by the signal driving integrated circuit 27d is controlled in the range of 100 to 500 V in accordance with the density of the image to be recorded. Note that this upper limit is not 500 V but is determined by the convenience of usable voltage driving elements, and there is no problem even if the voltage value is higher than this.
[0058]
The signal driving integrated circuit 27 d has one end connected to the plurality of recording electrodes 27 b and the other end connected to the conductive rotating drum 16. Therefore, a potential difference can be generated between the conductive rotary drum 16 and each recording electrode 27b.
[0059]
The tank 21 of the recording unit 4 has a recording belt cleaner 29 formed of a sponge or brush for cleaning the recording belt 26 to prevent clogging.
[0060]
As shown in FIG. 1, the recording liquid storage unit 22 of the recording unit 4 disperses the toner T supplied to the recording liquid L at a predetermined ratio and the toner T supplied to the recording liquid L. As described above, the stirrer 31 for stirring and the concentration sensor 32 as a concentration detecting means for detecting the toner concentration of the recording liquid L are contained and the recording liquid L is accommodated.
[0061]
As shown in FIG. 13, the concentration control unit 202 detects the output of the concentration sensor 32 provided in the recording liquid storage unit 22. Further, the density control unit 202 controls the toner supply unit 30 and the stirrer 31 based on the output of the density sensor 32.
[0062]
That is, the density control unit 202 executes control as shown in FIG.
First, the toner concentration of the recording liquid L stored in the recording liquid storage unit 22 is detected by the density sensor 32. An output signal corresponding to the toner density detected by the density sensor 32 is transmitted to the density control unit 202.
[0063]
In response to this output signal, the density control unit 202 controls the toner concentration of the recording liquid L stored in the recording liquid storage unit 22 to be maintained at a predetermined value. That is, it is determined whether or not the output signal of the density sensor 32 is at a predetermined set level. In this embodiment, the set level of the toner concentration in the recording liquid container 22 is, for example, 2 to 8 weight percent.
[0064]
If the toner concentration in the recording liquid storage unit 22 is higher than the set level, it may be left as it is, but if it greatly exceeds the set level, it is controlled to notify the operator to replenish the carrier liquid. May be.
[0065]
When the toner concentration in the recording liquid storage unit 22 is lower than the set level, the concentration control unit 22 controls to supply toner from the toner supply unit 30.
Then, the density control unit 202 detects the output of the density sensor 32 again, and this control is repeated until the toner density is within the set level range.
[0066]
In this way, the toner concentration of the recording liquid stored in the recording liquid storage unit 22 is maintained within the range of 2 to 8 weight percent.
Next, the principle of an image recording method using the recording apparatus 1 will be described.
[0067]
As shown in FIG. 5, the recording head 27 is disposed to face the recording paper P with a recording belt 26 at an interval of, for example, 500 μm. A voltage equal to the charging polarity of the toner particles T, for example, a bias voltage of 1000 to 1500 V, is applied between the conductive rotating drum 16 and the recording belt 26 or the recording head 27 to fill the through hole 26b. The recording liquid L, particularly the toner particles T contained in the recording liquid, are repelled by the bias voltage and migrate to the side of the through hole 26b facing the recording paper, as shown by A in FIG. come.
[0068]
Further, the toner particles T aggregated on the recording paper side in the through hole 26b by superimposing a signal voltage of 100 to 500V on the recording electrode 27b according to the image signal input from the outside are shown in the figure. As shown by B, the recording liquid L is ejected from the recording liquid L in a state of being aggregated by overcoming the binding force of the carrier liquid contained in the recording liquid L, and reaches the recording paper P.
[0069]
At this time, the toner particles T charged to the same polarity are dispersed in a mist state by the repulsive force of each other and are not discharged. This is because the carrier liquid adheres to such an extent that the toner particles T wet the toner particles T when the toner particles T are ejected from the recording liquid L, and the cohesive force of the carrier liquid overcomes the repulsive force between the toner particles T. The recording liquid L is considered to be ejected in an aggregated state. Therefore, according to the principle of this recording method, not only the toner particles T are discharged from the recording liquid L, but are discharged from the recording liquid L to the extent that the toner particles T are aggregated.
[0070]
The size of the recording dots formed by the toner particles T that have reached the recording paper P depends on the magnitude of the signal voltage applied by the recording electrode 27 or the application time of the signal voltage. It is possible to adjust to.
[0071]
Further, the amount of toner to be ejected depends on the toner concentration of the recording liquid L, and it is possible to record an image dot having a larger dot size as the recording liquid L becomes higher in density. Therefore, the recording apparatus 1 has a structure that can be adjusted to a predetermined toner concentration in the recording liquid storage unit 22 as described above.
[0072]
The voltage application time required for discharging the toner particles T is set in advance so that the bias voltage, that is, the toner particles T migrate to the recording paper side between the conductive rotating drum 16 and the recording belt 26 or the recording head 27. When a necessary voltage was applied, it took 0.1 milliseconds or longer. In addition, when a discharge voltage corresponding to the bias voltage + signal voltage, that is, a voltage necessary for discharging the toner particles T is applied instantaneously without applying a bias voltage, about 0.5 milliseconds or more is required. Met.
[0073]
In this recording method, it is important that a carrier liquid that is transparent and unnecessary for recording is not discharged as much as possible in order to record an image on various recording media including plain paper. As described above, the carrier liquid needs to be discharged together with the toner particles T to such an extent that the toner particles T are aggregated.
[0074]
For this reason, the carrier liquid is required to be a dielectric liquid having a high electrical resistivity. By using the dielectric carrier liquid, the electric field applied to the recording liquid can reach the toner particles T via the carrier liquid.
[0075]
On the other hand, when a carrier liquid having a low electrical resistivity is used, the carrier liquid is charged by charge injection due to the voltage applied by the recording electrode, and therefore electrostatic repulsion is generated when a signal voltage is applied. There is a risk of ejection from the through hole. Further, a carrier liquid having a low electrical resistivity may cause electrical continuity between adjacent recording electrodes, and thus is not suitable for the recording apparatus and the recording method in this embodiment.
[0076]
As described above, the recording method of the present invention and the recording apparatus suitable for this recording method are different from the conventional electrostatic ink jet method in which all the components of the ink including the dispersion medium and the colorant are ejected. In particular, the present invention does not cause the ink to fly toward the recording medium by applying a force to the liquid (carrier liquid) as in the prior art, but only the charged toner particles of solid components dispersed in the carrier liquid. It is characterized by the fact that it makes it fly by acting. As a result, the component flying toward the recording medium is mainly toner particles, and the carrier liquid is only discharged to such an extent that the toner particles are wetted and aggregated. For this reason, since the components that reach the recording medium are mainly toner particles and contain only a small amount of carrier liquid as a fluid component, the image does not cause bleeding or flow on the recording medium. Can be recorded. Therefore, high-quality recorded images can be obtained on various recording media.
[0077]
Next, the components of the recording liquid and the appropriate electrical resistivity will be described in detail.
The recording liquid further contains an additive in addition to the toner and the carrier liquid. As this additive, for example, by adding a dispersion aid into the recording liquid, the toner can be stably dispersed in the carrier liquid without aggregation. Further, by adding a charge control agent to the recording liquid as an additive, the charging characteristics of the toner can be improved.
[0078]
As examples of other additives contained in the recording liquid, metal soaps such as naphthenic acid, octylic acid and stearic acid (for example, zirconium naphthenate and zirconium octylate) and various surfactants are used.
[0079]
However, since these additives generally lower the electrical resistivity of the recording liquid, it is necessary to devise in order to make the addition amount as small as possible.
Therefore, in this embodiment, an experiment was performed in which recording liquids having various electrical resistivities were adjusted and the quality of a recorded image by each recording liquid was evaluated using the apparatus described above.
[0080]
First, a recording liquid having a predetermined electrical resistivity is prepared, and six types of recording liquids A to F as shown in FIG. 15 are prepared by adjusting the amount of additive added.
Subsequently, a line-like image is recorded on plain paper by the recording apparatus 1 using these recording liquids. When bleeding occurs during printing, a high density portion and a low density portion are formed in the recorded image. Therefore, the recorded image was objectively evaluated by measuring the width of the recorded line, that is, the ratio of the width of the high density portion to the total line width including the low density portion and the high density portion.
[0081]
Further, the recorded image was subjectively evaluated visually to determine bleeding.
According to the subjective evaluation and objective evaluation described above, the recording liquids A to E were suppressed from flowing and bleeding on plain paper, and the recorded images formed by these recording liquids were determined to be sufficiently good. In particular, since the recording liquids A and B do not bleed at all, it can be seen that the sharpness of the outline of the recorded image is further improved.
[0082]
On the other hand, the recording liquid F was caused to flow and bleed on plain paper, and the recorded image formed by this recording liquid was judged to be defective because the high density portion was less than half of the total line width.
[0083]
As can be seen from the experimental results described above, in order to obtain a good recording image, the toner is mainly ejected from the recording liquid without containing much carrier liquid, and the electrical resistivity of the recording liquid is at least 10%. 8 It can be seen that Ω · cm or more is necessary. 10 Ten By using a recording liquid having an electrical resistivity of Ω · cm or more, the sharpness of the contour of the recorded image can be further improved.
[0084]
At least 10 as the recording liquid 8 In order to obtain an electrical resistivity of Ω · cm or more, the carrier liquid before dispersing the toner needs to have a higher electrical resistivity in consideration of a decrease in electrical resistivity due to the addition of an additive or the like. is there. 10 8 In order to obtain a recording liquid having an electrical resistivity of Ω · cm or more, 10 Ten A carrier liquid having an electrical resistivity of Ω · cm or more is required. By using a carrier liquid having a high electrical resistivity, the amount of additive added can be easily adjusted when adjusting the recording liquid.
[0085]
As described above, the recording liquid in this embodiment is basically the same component as the liquid developer used in the conventional electrophotography, but the electric resistivity is larger than that of the conventional developer. .
[0086]
Like liquid developers used in conventional electrophotography, polymer dispersed particles made by polymerizing a monomer containing a colorant in solution have a relatively large number of conductive components in addition to the dispersant. Therefore, a good recorded image cannot be obtained.
[0087]
Therefore, the recording liquid used in this embodiment needs to reduce the content of the conductive component. In the recording liquid of this embodiment, toner fine particles obtained by thermally kneading a resin, a colorant, and a charge control agent and then pulverizing to a desired particle size after cooling are mixed with a small amount of a dispersion aid in a carrier liquid. It is obtained by dispersing in The toner fine particles thus obtained are suitable for producing a recording liquid having a high electrical resistivity without containing a large amount of conductive components.
[0088]
Further, since toner particles are ejected from the recording liquid by utilizing electrostatic repulsion, it is required that the charge amount is stable. The toner particles in this embodiment have a zeta potential of 60 mV or more sufficient to be discharged from the recording liquid in a state where the toner particles are aggregated without containing much carrier liquid. When the zeta potential is lower than 60 mV, the toner particle ejection frequency is significantly reduced.
[0089]
The zeta potential was measured using a LAZER ZEE METER M-501 manufactured by PEN KEM.
Furthermore, the larger the particle size of the toner particles, the faster the electrophoresis speed and the more suitable as a recording liquid, but there is a side effect that precipitation tends to occur. Further, although depending on measures for preventing precipitation of toner particles in the recording apparatus, toner particles having a particle diameter exceeding about 5 μm are precipitated in a very short time, and thus are difficult to apply to the recording apparatus.
[0090]
Further, when the average particle diameter of the toner particles is less than 0.01 μm, the carrier liquid and the toner particles cannot be sufficiently separated when the toner particles are ejected, and the toner particles that have reached the recording medium have a large amount of carrier liquid. Is included. For this reason, the recorded image formed on the recording medium is a defective image with bleeding.
[0091]
In order to prevent the toner particles from bleeding or flowing even when recording on a recording medium that does not absorb the liquid component discharged together with the toner particles, for example, a metal surface, the toner particle diameter is preferably 0.1 μm or more.
[0092]
For a recording apparatus used intermittently, it is preferable to use a recording liquid containing toner particles having a toner particle diameter of 4 μm or less.
Therefore, it is desirable that the average particle diameter of the toner particles dispersed in the recording liquid is appropriately selected within the range of 0.01 to 5 μm according to the intended use and the recording apparatus to be used.
[0093]
As described above, the recording liquid applied to the present invention is 10 8 It is created to have an electrical resistivity of Ω · cm or more. This recording solution is 10 Ten It is obtained by dispersing toner particles having an average particle diameter of 0.01 to 5 μm and a zeta potential of 60 mV or more with respect to the carrier liquid in a carrier liquid having an electrical resistivity of Ω · cm or more.
[0094]
For this reason, the toner particles dispersed in the recording liquid can be discharged from the recording liquid toward the recording medium in an aggregated state without much carrier liquid. Therefore, it is possible to form a good image with little blur on various recording media.
[0095]
Next, a modification of the above-described embodiment will be described.
The recording belt 100 shown in FIG. 6 is formed of a dielectric, that is, insulating film similar to the recording belt 26 described above. In this recording belt 100, instead of the through hole 26b, a minute groove 101 having the same diameter as the through hole 26b of the recording belt 26 is formed on one surface. For example, the minute groove 101 has a semicircular cross section. Further, the density of the fine grooves 101, that is, the number of grooves per unit area, can be variously set according to the desired recording density.
[0096]
The recording belt 100 as shown in FIG. 6 can also be applied to the recording apparatus 1 described above. That is, the recording belt 100 is attached to the belt rollers 28a and 28b so that the surface on which the minute groove 101 is formed faces the recording paper P side. Based on the above-described principle, the recording liquid L filled in the microgroove 101 is recorded by applying a bias voltage and a signal voltage from the back surface of the recording belt 100, that is, the surface where the microgroove is not formed. The toner particles T contained in the liquid L are ejected from the recording liquid L toward the recording paper P in an aggregated state.
[0097]
As another modification, the recording belt 110 as shown in FIG. 7 may be applied to the recording apparatus 1 as described above. That is, an uneven surface is formed on the surface of the dielectric recording belt 110, that is, the surface facing the recording paper P, by dispersing and applying the fine particles 111 mixed with the binder. The size and density of the irregularities formed on the recording belt 110 can be variously selected depending on the required amount of discharged toner and the recording density. In this embodiment, by setting the size of the unevenness to about 1/4 to 3/4 times the width of the recording electrode 27b, a good image with few recording omissions was obtained.
[0098]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 shows another recording belt applied to the recording apparatus 1. As described above, the recording belt 120 is formed of an insulating film and further has a plurality of through holes 121. Similarly, the through-hole 121 is formed so that the front-side diameter facing the recording paper P is larger than the back-side diameter facing the recording electrode 27b.
[0099]
The inner wall of each through hole 121 is covered with a conductive member 122. Each through hole 121 is covered with a conductive member 122 so as to protrude in a ring shape on the back surface and the front surface side of the recording belt 120. The protrusion of the conductive member 122 protruding to the back surface is formed so as to be able to contact the recording electrode 27b.
[0100]
Accordingly, the surface area of the electrode for applying a voltage to the recording liquid L, particularly the charged toner particles T, is substantially enlarged. That is, the recording liquid L held on the recording belt 26 shown in FIG. 5 is applied with a voltage from the back surface of the recording belt 26 by the recording electrode 27b. According to the recording belt 120 shown in FIG. 8, the conductive member 122 protruding from the back surface is electrically connected to the recording electrode 27b, whereby the conductive member 122 covered on the inner wall of the through hole 121 functions as an electrode. To do. For this reason, when a predetermined voltage is applied from the recording electrode 27b to the toner particles T contained in the recording liquid L, the entire area of the through hole, particularly from the deep part of the through hole 121, is directed to the conductive rotating drum 16 that functions as the counter electrode. It has the effect of increasing the lines of electric force and improving the aggregation efficiency and ejection efficiency of the toner particles.
[0101]
Further, the protrusion of the conductive member 122 formed on the surface side of the recording belt 120 carries the recording liquid L held in the through hole 121 to the vicinity of the tip of the protrusion by capillary action, and a stronger electric field is generated by the protrusion. Is formed in the vicinity thereof, and has the effect of realizing the discharge of toner particles with a lower applied voltage. Therefore, this protrusion is required to have an appropriate size and height. In this embodiment, the conductive member 122 is coated on the inner wall of each through-hole 121 with a thickness of about 30 μm and a height of 20 to 80 μm from the front and back surfaces of the recording belt 120. The height is preferably higher as long as mechanical strength allows in principle.
[0102]
However, the shape of the protrusion of the conductive member 122 formed in the ring shape described above is not limited to this embodiment as long as the above-described effect can be achieved.
[0103]
As described above, in order to prevent the carrier liquid contained in the recording liquid L from being discharged, it is effective to prevent the inflow of charges into the recording liquid, that is, the charging of the recording liquid. In order to prevent charging of the recording liquid, it is effective to further cover the conductive member 122 covering the through hole 121 with an insulating member.
[0104]
Examples of the insulating member that can be covered include metal oxides such as TiN and SiO2, and resins such as polyimide and polycarbonate.
By covering the insulating member with a thickness of 1 to 20 μm with this insulating member, it is possible to prevent the carrier liquid from being discharged even at a higher applied voltage. Further, even when the electrical resistivity of the recording liquid is somewhat reduced, the carrier liquid can be prevented from being discharged, and the stabilization of the recording dot size modulation by voltage modulation can be improved.
[0105]
As a modification of the above-described embodiment, a recording belt as shown in FIG. 9 can be applied to the recording apparatus 1. The recording belt 130 shown in FIG. 9 is formed of a dielectric film member.
[0106]
This film-like member has a conductive protrusion 131 disposed on the surface thereof at a predetermined density and having a sharpened tip. Similarly, the surface side of the recording belt 130 having the protrusions 131 faces the recording paper P, and the recording liquid is held between the protrusions 131. On the other hand, the recording electrode is brought into contact with the back surface side having no protrusion. A voltage is applied to the recording liquid held on the front surface side by the recording electrode in contact with the back surface of the recording belt 130.
[0107]
The protrusion 131 functions to focus the electric field applied from the recording electrode and strengthen it near the tip. For this reason, it is possible to set the applied voltage required for discharging the toner particles contained in the recording liquid to be low, and it is possible to reduce power consumption.
[0108]
Further, since the recording belt 130 can focus the electric field by the protrusions 131, it can be formed using a relatively thick film-like member.
As another modification of the embodiment described above, a recording belt as shown in FIG. 10 can be applied to the recording apparatus 1 described above. The recording belt 140 shown in FIG. 10 is formed of a dielectric film member.
[0109]
The recording belt 140 has minute conductive protrusions 141 that penetrate the front and back of the film-like member and are arranged at a predetermined density. One end of the protrusion 141 protrudes to the surface side of the recording belt 140, and the tip is sharpened. The recording liquid is held on the surface side of the recording belt 140. Further, the other end of the protrusion 141 protrudes toward the back side of the recording belt 140. The recording electrode 27 b is in contact with the back surface of the recording belt 140.
[0110]
When the other end of the conductive protrusion 141 protruding to the back side is brought into direct contact with the recording electrode and conducted, one end of the conductive protrusion 141 protruding to the front side functions as an electrode, and a stronger electric field is applied to one end of the protrusion. It can be formed on the side. Therefore, it is possible to discharge the toner particles contained in the recording liquid with a low applied voltage. It also contributes to cost reduction.
[0111]
At this time, the arrangement interval of the conductive protrusions 141 is selected so that the recording electrode 27b can simultaneously contact at least two conductive protrusions 141 as shown in FIG.
[0112]
In order to prevent discharge of the carrier liquid contained in the recording liquid, the surfaces of the conductive protrusions 131 and 141 as shown in FIGS. 9 and 10 may be covered with the insulating member as described above. .
[0113]
The conductive protrusions 131 and 141 can be arranged at a predetermined density according to a desired recording density, dot size, and the like.
In the above-described embodiment, the example in which the recording belt formed of the dielectric film-like member is used as the recording liquid supporting unit has been described. However, as illustrated in FIG. It is also possible to apply a recording head in which electrodes are integrally formed.
[0114]
The recording head 150 has a plurality of nozzles 151, and a recording electrode 152 is disposed at the tip of each nozzle. The lower end portion of the recording head 150 communicates with a tank 153 formed so as to be able to store a recording liquid, and is supported by the tank 153. As described above, each recording electrode 152 is connected to the signal driving integrated circuit 27d, and the applied voltage is controlled based on image data input from the outside.
[0115]
The tank 153 communicates with the recording liquid storage unit 22 as shown in FIG. 1 through a supply pipe 154 and a recovery pipe 155, and is connected so that the recording liquid L can be circulated.
[0116]
The recording liquid adjusted to a predetermined concentration in the recording liquid storage unit 22 is supplied to the tank 153 through the supply pipe 154. The recording liquid supplied into the tank is held by a plurality of nozzles 151 of the recording head 150. A voltage of a predetermined magnitude is applied to the recording liquid by a recording electrode 152 provided at the nozzle tip. Toner contained in the recording liquid and charged to a predetermined polarity is discharged in a state of being aggregated from the recording liquid when a voltage having the same polarity is applied by the recording electrode 152. The detailed principle is as described above.
[0117]
FIG. 12 is a diagram showing another embodiment.
That is, the recording head 160 includes a substrate 161 formed in a flat plate shape by a dielectric member, recording electrodes 162 arranged in parallel on the substrate and connected to the signal driving integrated circuit 27, and the substrate 161 and the recording head. It is formed by a member 163 that surrounds the electrode 162 and functions as a tank for storing the recording liquid.
[0118]
Similarly, the recording head 160 is connected to a recording liquid storage unit by a supply pipe and a recovery pipe (not shown), and is connected so that the recording liquid can be circulated.
The recording liquid is supplied to the recording head 160 through the supply pipe after being controlled to a predetermined concentration in the recording liquid storage unit by the concentration control unit.
[0119]
The recording liquid supplied to the recording head 160 is discharged from the recording liquid in a state where toner contained in the recording liquid is aggregated by applying a voltage corresponding to the image data by each recording electrode 162. This principle has already been described.
[0120]
As described above, according to the recording apparatus of the present invention, it is possible to solve various problems that the conventional ink jet recording system has.
In other words, the toner particles as solid components contained in the recording liquid are mainly ejected, whereby an image is recorded on the recording medium. Further, the carrier liquid as a liquid component contained in the recording liquid is only discharged together with the toner particles to such an extent that the toner particles are aggregated. Therefore, there is no risk of image defects such as bleeding and feathering on various recording media, and the quality of recorded images can be improved. Further, since there is no restriction on the type of the colorant, a recorded image with good color storage stability with less fading can be obtained.
[0121]
According to the present invention, a so-called two-component recording liquid in which solid component developer particles charged to a predetermined polarity are dispersed in a high-resistance dielectric liquid is adjusted to a predetermined concentration. Filling or coating the dielectric recording liquid holding means, the voltage applying means selectively applies a voltage having the same polarity as the developer particles to the recording liquid held by the recording liquid holding means, and recording is performed by electrostatic repulsion. A recording image can be formed by discharging developer particles from a liquid toward a recording medium.
[0122]
This recording solution is 10 8 , Most preferably 10 Ten It has an electrical resistivity of Ω · cm or higher. The developer particles contained in the recording liquid have a particle diameter of 0.01 to 5 μm, preferably 0.1 to 4 μm, and a zeta potential of 60 mV or more with respect to the dielectric liquid. The dielectric liquid contained in the recording liquid is 10 Ten It has an electrical resistivity of Ω · cm or more.
[0123]
By using the recording liquid containing the developer particles having the characteristics described above, the developer particles can be discharged from the recording liquid in an aggregated state and without containing a large amount of liquid components. Further, the liquid component contained in the recording liquid penetrates or evaporates quickly after reaching the recording medium, and only a very small amount is discharged together with the developer particles so as not to cause the developer particles to flow.
[0124]
Furthermore, according to the present invention, since the liquid component of the recording liquid does not contain any dry residue, there is no possibility of clogging unlike the conventional ink jet system, and the reliability can be improved. In addition, a wide recording head can be realized, and high-speed recording is also possible.
[0125]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording apparatus capable of forming a high-quality recorded image without causing bleeding on various media.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a recording apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a recording belt provided in the recording apparatus shown in FIG. 1;
3A is an enlarged plan view of a part of the recording belt shown in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the recording belt.
FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a recording head provided in the recording apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram for explaining a recording method of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a recording belt applied to the recording apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a recording belt applied to the recording apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a recording belt applied to the recording apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a recording belt applied to the recording apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a recording belt applied to the recording apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view schematically showing an example of a nozzle-type recording head applied to the recording apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a partial perspective view schematically showing an example of a slit-hole type recording head applied to the recording apparatus of the present invention.
13 is a block diagram showing a control system for controlling the toner concentration of the recording liquid storage unit provided in the recording apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 14 is a flowchart for controlling the toner concentration of the recording liquid stored in the recording liquid storage unit;
FIG. 15 is a diagram showing evaluation results of recorded images formed by recording liquids having various electrical resistivities.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording device 2 ... Paper feed part
3 ... Conveying unit 4 ... Recording unit
5 ... Main body 11 ... Paper cassette
15 ... Conveying path 16 ... Conductive rotating drum
21 ... Tank 22 ... Recording liquid container
24 ... Supply pipe 25 ... Recovery pipe
26 ... Recording belt 26b ... Through hole
27 ... Recording head 27b ... Recording electrode
27c: Signal input port 27d: Integrated circuit for signal driving
30 ... Toner supply unit 31 ... Stirrer
150: Recording head 151 ... Nozzle
152 ... Recording electrode 156 ... Toner regulating electrode
160: Recording head 200 ... Toner regulating electrode
201 ... Toner regulating electrode driving unit 202 ... Density control unit
L ... Recording liquid P ... Recording paper
T ... Toner particles

Claims (7)

電気抵抗率が１０10Ω・ｃｍ以上の誘電性液体と、
前記誘電性液体に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であり、且つ平均粒径が０．０１乃至５μｍの範囲内にある帯電可能な現像剤粒子と、
前記誘電性液体中に所定の極性に帯電した前記現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液保持手段に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持手段に保持されている記録液から現像剤粒子を吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置。A dielectric liquid having an electrical resistivity of 10 10 Ω · cm or more;
Chargeable developer particles having a zeta potential with respect to the dielectric liquid of 60 mV or more and an average particle diameter in the range of 0.01 to 5 μm;
A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing the developer particles charged to a predetermined polarity in the dielectric liquid;
Recording liquid holding means for holding the recording liquid;
By selectively applying a voltage of a predetermined magnitude having the same polarity as the charging polarity of the developer particles to the recording liquid holding means, the developer particles are changed from the recording liquid held in the recording liquid holding means. Voltage applying means for discharging
A recording apparatus. 電気抵抗率が１０10Ω・ｃｍ以上の誘電性液体と、
前記誘電性液体に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であり、且つ平均粒径が０．０１乃至５μｍの範囲内にある帯電可能な現像剤粒子と、
前記誘電性液体中に所定の極性に帯電した前記現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
前記記録液を収容する記録液収容手段と、
前記記録液を保持する記録液保持部を有し、誘電性のフィルム状部材によって形成された記録液保持手段と、
前記記録液が保持された前記記録液保持手段の記録液保持部を記録媒体に近接対向させると共に、前記記録液保持部に保持されている前記記録液に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持部に保持されている記録液に含まれる現像剤粒子を前記記録媒体側に泳動させる第１の電圧印加手段と、
前記電圧印加手段により前記記録液に所定の電圧が印加された状態で、画像データに対応する所定の電圧をさらに印加することにより、前記記録液から現像剤粒子を凝集した状態で吐出させる第２の電圧印加手段と、
を有する記録装置。A dielectric liquid having an electrical resistivity of 10 10 Ω · cm or more;
Chargeable developer particles having a zeta potential with respect to the dielectric liquid of 60 mV or more and an average particle diameter in the range of 0.01 to 5 μm;
A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing the developer particles charged to a predetermined polarity in the dielectric liquid;
Recording liquid storage means for storing the recording liquid;
A recording liquid holding unit for holding the recording liquid, and a recording liquid holding means formed by a dielectric film-like member;
The recording liquid holding unit of the recording liquid holding unit that holds the recording liquid is opposed to a recording medium, and the charging polarity of the developer particles with respect to the recording liquid held in the recording liquid holding unit A first voltage applying unit that selectively applies a voltage having a predetermined magnitude with the same polarity to migrate developer particles contained in the recording liquid held in the recording liquid holding unit to the recording medium side. When,
In a state where a predetermined voltage is applied to the recording liquid by the voltage applying means, a predetermined voltage corresponding to the image data is further applied to discharge developer particles in an aggregated state from the recording liquid. Voltage application means,
A recording apparatus. 誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面から他方の面に貫通し、一方の面側の口径が他方の面側の口径より大きい複数の微小貫通孔を有し、この複数の微小貫通孔により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置。A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid;
The dielectric film-like member penetrates from one surface to the other surface, and has a plurality of minute through holes whose diameter on one surface side is larger than the diameter on the other surface side. Recording liquid holding means for holding the recording liquid;
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit Is selectively applied to the recording liquid holding means and the recording medium to form an electric field between the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid from the recording liquid toward the recording medium;
A recording apparatus. 誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面から他方の面に貫通し、一方の面側の口径が他方の面側の口径より大きい複数の微小貫通孔であって、各貫通孔の内壁及びこの内壁から少なくとも他方の面側に突出するように導電性部材により被覆された貫通孔を有し、前記複数の貫通孔により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段に被膜された導電性部材と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置。A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid;
A plurality of minute through-holes penetrating from one surface of the dielectric film-like member to the other surface, the diameter of one surface being larger than the diameter of the other surface, the inner wall of each through-hole and the inner wall A recording liquid holding means for holding the recording liquid by the plurality of through holes, and having a through hole covered with a conductive member so as to protrude from at least the other surface side,
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit The recording liquid holding means is formed by selectively applying a voltage having the same polarity as that of the recording medium to form an electric field between the conductive member coated on the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid held in the minute through holes from the recording liquid toward the recording medium;
A recording apparatus. 電気抵抗率が１０10Ω・ｃｍ以上の誘電性液体と、
前記誘電性液体に対するゼータ電位が６０ｍＶ以上であり、且つ平均粒径が０．０１乃至５μｍの範囲内にある帯電可能な現像剤粒子と、
前記誘電性液体中に所定の極性に帯電した前記現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面から他方の面に貫通し、一方の面側の口径が他方の面側の口径より大きい複数の微小貫通孔であって、各貫通孔の内壁及びこの内壁から少なくとも他方の面側に突出するように導電性部材により被覆された貫通孔を有し、前記複数の貫通孔により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段に被膜された導電性部材と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置。A dielectric liquid having an electrical resistivity of 10 10 Ω · cm or more;
Chargeable developer particles having a zeta potential with respect to the dielectric liquid of 60 mV or more and an average particle diameter in the range of 0.01 to 5 μm;
A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing the developer particles charged to a predetermined polarity in the dielectric liquid;
A plurality of minute through-holes penetrating from one surface of the dielectric film-like member to the other surface, the diameter of one surface being larger than the diameter of the other surface, the inner wall of each through-hole and the inner wall A recording liquid holding means for holding the recording liquid by the plurality of through holes, and having a through hole covered with a conductive member so as to protrude from at least the other surface side,
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit The recording liquid holding means is formed by selectively applying a voltage having the same polarity as that of the recording medium to form an electric field between the conductive member coated on the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid held in the minute through holes from the recording liquid toward the recording medium;
A recording apparatus. 誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
誘電性のフィルム状部材の一方の面側に凹凸面が形成され、この凹凸面により前記記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液を保持している前記記録液保持手段の一方の面を記録媒体に近接させるとともに、前記記録液保持手段の他方の面に当接して前記記録液に含まれる現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加して、前記記録液保持手段と前記記録媒体との間に電界を形成することにより、前記記録液保持手段の微小貫通孔に保持されている記録液中の現像剤粒子を前記記録液から前記記録媒体に向けて吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置。A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid;
A concave / convex surface is formed on one surface side of the dielectric film-like member, and a recording liquid holding unit that holds the recording liquid by the concave / convex surface;
One surface of the recording liquid holding unit holding the recording liquid is brought close to the recording medium, and the charging polarity of the developer particles contained in the recording liquid in contact with the other surface of the recording liquid holding unit Is selectively applied to the recording liquid holding means and the recording medium to form an electric field between the recording liquid holding means and the recording medium. Voltage application means for discharging developer particles in the recording liquid from the recording liquid toward the recording medium;
A recording apparatus. 誘電性の液体中に所定の極性に帯電した現像剤粒子を分散させることにより、１０8 Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するように調整された記録液と、
複数本のノズルを有し、各ノズルで記録液収容手段に収容された記録液を保持する記録液保持手段と、
前記記録液保持手段に設けられた各ノズルの先端部近傍から記録液に含まれる現像剤粒子を外部に吐出させるために、前記記録液保持手段に設けられた各ノズルの先端部に設けられ、前記記録液に対して前記現像剤粒子の帯電極性と同極性の所定の大きさの電圧を選択的に印加することにより、前記記録液保持手段に保持されている記録液から現像剤粒子を吐出させる電圧印加手段と、
を有する記録装置。A recording liquid adjusted to have an electrical resistivity of 10 8 Ω · cm or more by dispersing developer particles charged to a predetermined polarity in a dielectric liquid;
A recording liquid holding means that has a plurality of nozzles and holds the recording liquid stored in the recording liquid storage means at each nozzle;
In order to discharge the developer particles contained in the recording liquid from the vicinity of the tip of each nozzle provided in the recording liquid holding means, provided at the tip of each nozzle provided in the recording liquid holding means, By selectively applying a voltage of a predetermined magnitude that is the same polarity as the charging polarity of the developer particles to the recording liquid, the developer particles are discharged from the recording liquid held in the recording liquid holding unit. Voltage applying means for causing
A recording apparatus.
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