JP3642617B2 - Image recording device - Google Patents
Image recording device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3642617B2 JP3642617B2 JP33969595A JP33969595A JP3642617B2 JP 3642617 B2 JP3642617 B2 JP 3642617B2 JP 33969595 A JP33969595 A JP 33969595A JP 33969595 A JP33969595 A JP 33969595A JP 3642617 B2 JP3642617 B2 JP 3642617B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- electric field
- gaseous
- discharge
- image recording
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像記録装置に関し、より詳しくは、気体状のインクを吐出孔より断続的に吐出させて選択的に記録媒体(記録用紙)上に付着又は浸透させることにより画像を形成する画像記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクを吐出して印字を行う吐出式の画像記録装置の従来例として、インクジェット方式、静電記録方式等の画像記録装置がある。インクジェット方式は、インクタンクに収納されている液体伏のインクを画像データに対応した電気信号により圧電素子等を用いて加圧し、ノズルから吐出することにより印字を行う。また、静電記録方式では、粉体もしくは液体(霧状)のインクを帯電して、静電的な吸引力によりノズルから吐出させ、ノズル先端に設けたシャッターを画像データに対応した電気信号により開閉することにより印字を行う。
【0003】
また、他の方式として、気体伏のインクを吐出して記録媒体上に付着させる技術がある。この方式では、気体状インクを吐出するためノズルでの目づまりが少なく、画素が分子状態で記録されるため、解像度が高く、しかも階調性に優れ、にじみの少ない印字を行うことができる、という利点がある。
【0004】
この方式の一従来例として、特公昭56-2020号公報に開示されている画像記録装置がある。図13はこの画像記録装置を示す。この画像記録装置における印字動作は以下のようにして行われる。印字ヘッド100の内部に収納されたインク103を、電気ヒータ113とその電源114により構成される加熱装置102により加熱して気化させ、気化した気体状のインク103’を噴射する。気体状のインク103’は噴射されると同時に帯電電極104を通過する際、帯電電極104と印字ヘッド100との間に挿入された電源105によって帯電される。帯電した気体状のインク103’は、電界レンズ106、107により集束され、次いで、電界シャッター115を通過する際に信号源110により吐出量を制御され、背面電極111に向かって飛行し、記録媒体上に画像を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インクジェット方式では、インクタンク内に空気が入り込むことにより、加圧が十分にできなくなり印字が行えなくなったり、液体伏のインクを用いるため、ノズルでのインクの目づまりや記録媒体上でのインクのにじみによる画質の劣化を招くといった問題点があった。また、静電記録方式では、インクが粉体の場合、インク粒子がブロッキングにより固まり、目づまりを起こすといった問題点があり、また、インクが液体の場合、インクジェット方式と同様の目づまり、にじみといった問題点があった。
【0006】
また、上記の気体伏のインクを吐出する方式では、気体状のインクは、常に吐出されることになるので、記録に用いられなかったインクが無駄になり、ランニングコストの増加を招くという問題点があった。更には、不使用の気体状のインクを回収する装置及び電界シャッター115周辺のクリーニングを行なう装置が必要になるため、装置の小型化及びメンテナンス性に問題があった。また、印字ヘッド100から帯電電極104までの気体状のインク103’の移動は、インク103の気化による体積膨張により、印字ヘッド100内の圧力が上昇して気体状のインク3’が噴射されることにより行われるため、応答性が悪いという問題点があった。更には、印字ヘッド100内のインク103の量によって噴出量が異なるため、この影響により、濃度ムラ等の印字品位の劣化を招くという問題点もあった。
【0007】
そこで本願出願人は、上記問題点を解決するために、記録すべき画像データに対応した電気信号に応じて断続的に気体状のインクを吐出させ、記録媒体上に付着もしくは浸透させて、画像を得る新たな画像記録装置を特願平7-49778号及び特願平7−234323号で先に提案した。
【0008】
以下にこれらの画像記録装置の構成を図1を参照しながら説明する。図1に示すように、印字へッド1の内部には、粉体のインク3が蓄えられている。印字ヘッド1には、インク3を加熱するための電気ヒータ13と放熱板13′からなる加熱装置2、加熱気化された気体状のインク3”を帯電する帯電電極4、気体状のインク3”を印字ヘッド1から吐出する複数の吐出孔14(図12参照)及び吐出孔14の両側に配設された電界シャッター8を備えている。
【0009】
印字時には、加熱装置2によりインク3を加熱して気化させる。この状態で、帯電電極4に+2〜5kVの電圧を印加する。これにより、接地している加熱装置2の方向にコロナ放電が起こるため、気体状のインク3”はプラスイオンに帯電される。続いて、記録媒体12の印字面の裏面側に配設された背面電極11に−0.5〜2kVの電圧を印加し、気体状のインク3”を記録媒体12上に誘導する。
【0010】
ここで、電界シャッター8は、記録すべき画像データの電気信号に対応したコントロール部9の出力信号により、電極に50V〜1kVの電圧が印加されるようになっており、これで気体状のインク3”を通過させたり、或いは通過を阻止することが制御できるようになっている。即ち、この制御内容により、インク3”が断続的に吐出される
電界シャッター8を通過した気体状のインク3”は、背面電極11に誘導されて記録媒体12上に付着し、これで印字が行われる。ここで、加熱前のインク3は粉体に限られず、液体のインクを用いることもできる。液体のインクを用いる場合は、搬送性に優れ、気化にかかるエネルギー量も少なくて済むという利点がある。
【0011】
次に、本願出願人が上記の出願で提案した他の実施形態に係る画像記録装置の構成を、図11を参照しながら説明する。印字ヘッド1の内部には、液体のインク3’が蓄えられている。本実施形態の画像記録装置の印字ヘッドは、上記同様の加熱装置2、2枚の電荷注入用電極からなり、インク3’を帯電する帯電電極4、スリット孔からなる吐出孔14(図2参照)及び吐出孔14の長辺の両側に配設された電界シャッター8を備えている。
【0012】
印字動作は以下のようにして行われる。まず、帯電電極4の両端の電位差を2〜5kVに設定し、インク3’に電荷を注入し、+イオンに帯電する。続いて、加熱装置2により帯電したインク3’を気化する。これにより、帯電されたまま気体状のインク3”になる。続いて、記録媒体12の印字面の裏面側に配設された背面電極11に−1kVの電圧を印加し、インク3”を記録媒体12上に誘導する。
【0013】
ここで、電界シャッター8は、通常50V〜1kVの電圧が印加されており、インク3”の通過及び通過阻止を制御する。即ち、電界シャッター9は、記録すべき画像データの電気信号に対応したコントロール部9の出力信号により、各々の画素に対応した櫛歯状の電極の電位が制御されるようになっており、この制御により、インク3”の通過が制御される。つまり、この制御内容により、インク3”が断続的に吐出される。
【0014】
電界シャッター8を通過したインク3”は、背面電極11に誘導されて記録媒体12上に付着し、これで印字が行われる。なお、本実施形態においても、粉体のインクを用いることができる。但し、液体のインクを用いる場合は、粉体に比べて帯電ムラが少なく、効率のよい帯電が可能になるという利点がある。一方、粉体のインクの場合は、印字ヘッド1からの漏れが少ないという利点がある。また、本実施形態では、インク3’に電荷を注入することによりインクを帯電させているが、これ以外の方法、例えば摩擦帯電により帯電させることも可能である。
【0015】
このように、本願出願人が先に提案した画像記録装置では、記録すべき画像データに応じて気体状のインク3”の吐出を印字ヘッド1内で制御するため、必要量以上のインク3”が吐出されることがないので、印字効率が優れている。
【0016】
また、加熱装置2、帯電電極4及び電界シャッター(電界シャッター部)8が一体となった印字ヘッドにより構成されているため、電界シャッター部で阻止されたインク3”が電界シャッター部へ付着して目詰まりを発生する度合いを低減でき、付着したインク3”の回収装置やクリーニング装置が不要になる。
【0017】
特に前者の実施形態においては、気化後のインクを帯電する構成をとっているため、インクが絶縁性の物質であっても帯電できるので、適用対象のインクの種類を拡大できる利点がある。また、環境等の影響を受けにくいので、安定した帯電が可能になる利点もある。
【0018】
一方、後者の実施形態においては、固体又は液体のインクを帯電し、その後、加熱して気体としているので、オゾン等の有害物質が発生することがない。このため、オゾン対策を講じる必要がないので、その分、装置構成の小型化に寄与できる利点がある。
【0019】
更には、インク3”の吐出孔14をスリット溝で構成する場合は、多数の吐出孔14を設ける場合に比べて、インク3”の目詰まり防止能を向上できると共に、構造を簡略化できる利点がある。
【0020】
このように、本願出願人が先に提案した画像記録装置によれば、上記した種々の利点を有している。しかしながら、以下に示す点において、まだまだ改善すべき余地がある。
【0021】
(1)この画像記録装置において印字を行うには、前以て印字ヘッド1内を気体状のインク3”で満たしておく必要があるが、加熱されたインクが気化することにより印字ヘッド1内の圧力は上昇する。そして、ヘッド内圧がへッド外気圧以上になると、背面電極11による電界がない場合においても、圧力差によってインク3”が吐出孔14から漏れ出てしまうおそれがある。このため、電気信号に応じた断続的なインクの吐出を可能にするには、インクの確実な遮断を実現する必要がある。
【0022】
そして、その対策の一例として、電界シャッター8の制御電極8bに印加するON時の電圧V(OFF時は、0V)を大きくする方法が考えられる。ところで、制御電極8bは解像度に応じた間隔、例えば、150dpiの時、約200μm間隔で形成されているので、V=1kVとすると、5kV/mmとなり、絶縁破壊電圧をはるかに越えてしまう。従って、電界シャッター8の制御電極8bに印加する電圧Vの上限として、絶縁破壊電圧以下に抑える必要がある。
【0023】
(2)カラー印字を行うには、イエロー、マゼンタ、シアン又はこれにブラックを加えた複数種類のインクを使用する必要があるところ、これらのインクの昇華温度は異なる。このため、昇華温度が異なる複数のインクに対応するために、使用するインクの昇華温度に応じてインク加熱温度を調整する必要がある。そして、ヘッド内温度の変化、即ち加熱温度の変化に伴いへッド内圧力が変化するので、電界シャッター8の制御電極8bに印加するON時の電圧値もインク加熱温度、つまりインクの種類に応じて調整する必要がある。
【0024】
ところで、本願出願人が先に提案した画像記録装置では、上記(1)、(2)で説明した改善点に妥当な配慮がなされていなかっため、このような問題点を解消するには至っていないのが現状である。
【0025】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本願出願人が先に提案した画像記録装置が有する効果を奏することは勿論のこと、加熱に伴うインクの漏れ出しを確実に防止することができるとともに、使用するインクが異なり、インクの熱特性が異なる場合においても、柔軟に対処する事が可能になる画像記録装置を提供することを目的とする。
【0026】
また、本発明の他の目的は、電界シャッターの電圧を可及的に低減し得、小規模の電源装置で対処でき、結果的に周辺機器へのノイズの影響を可及的に抑制できる画像記録装置を提供することにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像記録装置は、電界の作用により帯電インク粒子の吐出制御を行う画像記録装置において、インク粒子を帯電するための帯電電極部と、主たる電界の方向が帯電インク粒子の吐出方向に対して直角であり、吐出孔により分離された制御電極の幅wと前記帯電インク粒子の吐出方向に沿った長さdとの関係が、d/w≧1となるように構成された電界シャッター部と、該帯電インク粒子を収容するとともに帯電インク粒子により圧力上昇する空間を有する印字ヘッドと、該印字ヘッドに対向して設けられ、前記帯電インク粒子を印字ヘッドから吐出させる方向の電界を形成する背面電極とを備えたことを特徴とする。
【0028】
また、本発明の画像記録装置は、固体又は液体状のインクを加熱して気化する加熱装置、気化された気体状インクを印字ヘッドに形成された吐出孔から吐出する吐出装置及び記録すべき画像データに対応した電気信号に応じて該気体状インクが断続的に吐出するように該吐出装置を制御する吐出制御装置を有し、該吐出装置は、該気体状インクを帯電する帯電電極部と、記録媒体の背面に配設され、帯電した該気体状インクを該記録媒体上に誘導する背面電極部とにより構成され、該吐出制御装置は、該気体状インクの吐出を電気的に制御する電界シャッター部で構成され、該電界シャッター部は、その主たる電界の方向が該気体状インクの吐出方向に対して直角である画像記録装置であって、該電界シャッター部の印加電圧が、下記(1)式の関係を満たすように、
√V>(w/d)・√[2C/(q・N)]・√T…(1)
但し、w:分離された電界シャッター間の幅
d:気体状インクの吐出方向に沿った電界シャッター部の長さ
T:インク加熱温度
q:気体状インクの帯電量
N:気体状インクの粒子数
C:気体定数
設定されている。
【0029】
また、本発明の画像記録装置は、固体又は液体状のインクを加熱して気化する加熱装置、気化された気体状インクを印字ヘッドに形成された吐出孔から吐出する吐出装置及び記録すべき画像データに対応した電気信号に応じて該気体状インクが断続的に吐出するように該吐出装置を制御する吐出制御装置を有し、該吐出装置は、該気体状インクを帯電する帯電電極部と、記録媒体の背面に配設され、帯電した該気体状インクを該記録媒体上に誘導する背面電極部とにより構成され、該吐出制御装置は、該気体状インクの吐出を電気的に制御する電界シャッター部で構成され、該電界シャッター部は、その主たる電界の方向が該気体状インクの吐出方向に対して直角である画像記録装置であって、該固体又は液体状のインクがインクカートリッジ内に収納され、該インクカートリッジが装置本体に着脱可能に装着され、該インクカートリッジに該インクの昇華温度を示す情報が記されている。
【0030】
好ましくは、前記インクカートリッジに記されたインク昇華温度の情報を読み取るインク判別装置を有する。
【0031】
また、好ましくは、前記インク判別装置からの信号をもとに、セットされたインクの昇華温度を判別し、インク昇華温度Tgに対するインク加熱温度Tが、下記(2)式の関係を満たすように、
T=Tg+ΔT…(2)
前記加熱装置を駆動制御するとともに、前記電界シャッター部のON時の印加電圧Vが、下記(3)式の関係を満たすように、
V=a・T+ΔV…(3)
但し、
【0032】
【数2】
【0033】
w:分離された電界シャッター間の幅
d:気体状インクの吐出方向に沿った電界シャッター部の長さ
T:インクの加熱温度
q:気体状インクの帯電量
N:気体状インクの粒子数
C:気体定数
制御する。
【0034】
以下に作用について説明する。
【0035】
まず、上記のように、分離された電界シャッター間の幅wと、気体状インクの吐出方向に沿った電界シャッター部の長さdとの関係を、d/w≧1に設定すると、後述の実施形態1のところの説明から明らかなように、電界シャッターへの印加電圧Vの値を可及的に小さくできる。
【0036】
そして、電界シャッターへの印加電圧Vの値を可及的に小さくすると、まず、第1に、電界シャッターを構成する複数の制御電極間の絶縁性を確保できる。第2に、電源規模を小さくできるので、その分、周囲へのノイズの発散を低減できる。
【0037】
また、上記のように、電界シャッター部の印加電圧を、√V>(w/d)・√[2C/(q・N)]・√Tとなるように制御すると、加熱状態にある気体状インクが印字ヘッド内から不測に漏れ出すのを確実に防止することができるので、印字効率をより一層向上できる。
【0038】
更には、インクカートリッジにインクの昇華温度を示す情報を記し、この情報をインク判別装置により読み取り、この読み取り結果に従い、電界シャッター部への印加電圧を制御する場合は、インクの種類等に拘らず、常時、加熱状態にある気体状インクが印字ヘッド内から不測に漏れ出すのを確実に防止することができる。即ち、使用するインクが異なり、インクの熱特性が異なる場合においても、柔軟に対処する事が可能になる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に従い具体的に説明する。
【0040】
(実施形態1)
図1は本発明画像記録装置の実施形態1を示す。この画像記録装置の基本構成は以下の通りである。印字ヘッド1は、正面断面視前後に長い長方形状をなし、その内部下方に粉体のインク3が収容されている。インク収容部の下方であって、
印字ヘッド1の底部に相当する部分には、インク3を加熱するための電気ヒータ13と放熱板13’とで構成される加熱装置2が配設されている。一方、インク収容部の上方には、加熱装置2により加熱され、気化した気体状のインク3”を帯電する帯電電極4が配設されている。この帯電電極4は50〜80μmの細いワイヤ電極で構成されている。
【0041】
加えて、印字ヘッド1の上壁1aの左右方向中央部には、インク3”の吐出孔14が開口されている。図2に示すように、この吐出孔14はスリット溝で構成されている。そして、この吐出孔14の長辺の両側に電界シャッター8が設けられている。スリット14の長さLは、印字ヘッド1がラインヘッドの場合、印字幅に対応した長に設定されており、例えばA4サイズで200mm、A5サイズで140mm程度に設定されている。また、スリット14の幅Wは記録密度が150dpiとして、200μmに設定されている。
【0042】
印字ヘッド1の上方は、記録媒体12の搬送域になっており、この記録媒体12の背面側に背面電極11が水平に配設されている。背面電極11は帯電されたインク3”を記録媒体12上に誘導する。背面電極11はほぼ電界シャッター8と同程度の大きさであり、また、プラスに帯電したインク3”を吸引するため、マイナスの電位、例えば−1kVの電圧が印加される。
【0043】
前記電界シャッター8は、共通電極8aと、記録密度に対応した169μm間隔で櫛歯状に設けられた制御電極8bとで構成されている。共通電極8aは接地されている。また、制御電極8bには、記録すべき画像データの電気信号に対応したコントロール部9からの出力信号により、通常50V〜1kV(Highレベル;“H”)又は0V(Lowレベル;“L”)の電圧が印加される。つまり、制御電極8bの電圧が、例えば500V(“H”)の場合には、電界シャッター8はONとなり、制御電極8bから共通電極8bに向けて電界が発生するため、プラスに帯電したインク3”は電界シャッター8を通り抜けることができない。一方、制御電極8bの電圧が0V(“L”)の場合には、制御電極8bと共通電極8aとの間には電界が発生しないので、インク3”は背面電極11による電界に引き付けられて電界シャッター8を通り抜けることができる。この場合、電界シャッター8はOFFとして機能している。このように、制御電極8bの電圧のON/OFFによりインク3”の吐出を断続的に制御できる。また、各々の画素に対応した制御電極8bの電位を制御することにより、気体状のインク3”の通過を画素単位で制御できる。
【0044】
なお、インクの色材としては、有色のインクを用いる。例えば、イエローでは、アントライソチアゾール系、キノフタロン系、ピラゾロナゾ系、ピリドンアゾ系、スチリル系等を用い、マゼンダでは、アントラキノン系、ジシアノイミダゾール系、チアジアゾールアゾ系、トリシアノビニル系等を用い、シアンでは、アゾ系、アントラキノン系、ナフトキノン系、インドアニリン系等を用いることができる。また、本実施形態1では、粉体のインク3を使用しているが、液体のインクを使用することも可能である。各インク3を使用する場合は、それぞれ上記した効果を奏する。
【0045】
以上の画像妃記録装置においては、共通電極8aの電位をアースしているので、制御電極8bの電位が“L”の時は、インク3”が吐出する(論理的にアクティブな状態)。逆に、制御電極8bの電位が“H”の時は、インク3”が遮断されて(論理的に非アクティブな状態)、制御電極8bの電位とインク3”の吐出との関係は負論理の関係になるが、共通電極8aの電位を、例えば500Vとして、制御電極8aの電位を500V(“H”)又は0V(“L”)に変化させれば正論理の動作が行える。この点は、以下の実施形態においても同様である。
【0046】
また、上記実施形態では、気体状のインク3”を正帯電としたが、帯電電極4にマイナスの電圧を印加することにより、負帯電としてもよい。但し、負帯電の場合は、オゾン等の有害物質の発生が正帯電より多いため、発生防止の対策が必要になる。
【0047】
ところで、本発明の画像記録装置では、印字を行うには、前以て印字ヘッド1内を気体状のインク3”で満たしておく必要があるが、加熱されたインク3が気化することにより印字ヘッド1内の圧力は上昇する。そして、ヘッド内圧がヘッド外気圧以上となると背面電極11による電界がない場合においても、インク3”が吐出孔14から漏れ出てしまうので、上記の発明が解決しようとする課題のところで述べたように、電気信号に応じた断続的なインクの吐出を可能にするには、インク3”の確実な遮断を実現する必要がある。
【0048】
そして、そのためには、ヘッド内圧力Pと、インク3”の粒子を印字ヘッド1内に閉じ込めておくために制御電極8bに印加しなければならない電圧Vとの関係を求める必要がある。以下にその導出手順について説明する。
【0049】
まず、内圧上昇に伴うインク3”の吐出方向と電界シャッター8による電界Eの方向とは互いに直角なので、図3に示すように、それぞれを鉛直方向(座標z)及び水平方向(座標x)とする。インクの実際の吐出方向はこれら二つのベクトル和として与えられ、鉛直方向(座標z)の等速度運動と水平方向(座標x)の等加速度とに分解できる。
【0050】
吐出孔14及びその近傍におけるz方向のインク粒子の速度成分は、インク粒子相互の衝突は考慮に入れないとすると、+z方向のみとなり、v(i) z>0である。ただし、i=1・・・,Nであり、Nは印字ヘッド1内のインク粒子の個数である。なお、吐出孔14の近傍以外においては、v(i) x及びv(i) yは同様に、正負両方の値をとる。但し、添え字yは紙面に直行する方向(座標y)を示し、v(i) yはy方向におけるインク粒子の速度成分を示している。
【0051】
従って、吐出孔14の近傍におけるインク粒子の速度は、下記(4)式で表される。
【0052】
v(i)=(v(i) x,v(i) y,|v(i) z|)…(4)
一方、吐出孔14におけるヘッド内圧力Pは、吐出孔14におけるインク粒子のz方向速度成分v(i) zにより引き起こされるので、気体分子運動論より、ヘッド内圧力Pは、下記(5)式で表される。
【0053】
P∝Σm(i)・v(i) z 2…(5)
ここで、各インク粒子の質量が同じであるとすると、上記(5)式は下記(6)式に書き直せる。
【0054】
【数3】
【0055】
ここで、
【0056】
【数4】
【0057】
はz方向の速度二乗平均値である。従って、上記(6)より、ヘッド内圧力Pは、z方向の速度二乗平均値に比例することがわかる。
【0058】
ところで、気体伏のインク3”を理想気体と仮定すれば、その状態方程式は下記(7)式で表される。
【0059】
P・U=C・T…(7)
ここで、Uはインク3”が収容されているインクヘッドの容積、Cは気体定数、Tはインク加熱温度である。
【0060】
U=一定なので、P∝Tの関係が成立する。
【0061】
従って、上記(6)式は、インク温度Tを用いて、下記(8)式で表される。
【0062】
【数5】
【0063】
鉛直方向、水平方向それぞれの方向について運動方程式を立てると、以下の様になる。
【0064】
〔鉛直方向〕
図4において、帯電インク粒子iの質量、電荷、拡散速度をそれぞれm(i),q(i),v(i) z(T)とする。但し、i=1・・・,N、また、v(i) z(T)は温度Tの関数であり、温度が高いほど大きくなる。
【0065】
簡単のため、m(i)=m、q(i)=qとする。重力の影響は無視し、初期条件:t=0でz=0及びv(i) z=v0 (i)、さらに、速度v(i) z=constの等速度連動であるとすれば、インク粒子が電界シャッタ8ーを通過するのに要する時間t1は、d=v(i) z・t(i) 1の関係が成立するので、下記(9)式で表される。
【0066】
t(i) 1=d/v(i) z…(9)
但し、dはインク3”の吐出方向に沿った電界シャッター部の長さである。
【0067】
実際のインク粒子は速度分布を有するので、上記時間t1も分布をもったものとなる。
【0068】
〔水平方向〕
図5において、x=0で静かに帯電インク粒子を放した場合を考える。
【0069】
とすると、加速度αは、F=q・E=m・αの関係が成立するので、下記(10)で表される。但し、Fは帯電インク粒子に作用する力である。また、Eは電界の大きさ示す。
【0070】
α=(q・E)/m…(10)
また、E=V/wの関係が成立するので、上記(10)式は下記(11)式に書き直せる。
【0071】
α=(q・V)/(m・w)…(11)
但し、Vは電界シャッター8の印加電圧である。
【0072】
従って、x=wに到達するのに要する時間をt2とすると、分離された電界シャッター間の幅wは、下記(12)式で表される。
【0073】
w=(1/2)・α・t2 2…(12)
ここでは、電界の影響によるもののみを考慮に入れるため(12)式において、インク粒子のx方向速度成分vxは無視した。
【0074】
この(12)式に上記(11)式を代入して整理すると、t2は下記(13)式で表される。
【0075】
t2=√[(2m・w2)/(q・V)]…(13)
以上より、帯電インク粒子が電界シャッター8の効果により確実に遮断されるためには、圧力上昇によって気体状インク3”が長さdの吐出孔14を通過する時間t1よりも電界の作用によって電極間隔wの電界シャッター8間を移動する時間t2が短い、即ち、t1>t2である必要があるので、下記(14)式の関係が成立する必要がある。
【0076】
d/v(i) z>√[(2m・w2)/(q・V)]…(14)
上記(14)式を変形すると、下記(15)式のようになる。
【0077】
√V>v(i) z・√[(2m・w2)/(q・d2)]…(15)
この不等式を満足する領域を図示すると、図6のようになる。実線は√V=D・v(i) zを表している。
【0078】
但し、
【0079】
【数6】
【0080】
とおいた。
【0081】
図6より、D=一定の時、v(i) zの増加と共に、Vは2次関数的に大きくなることがわかる。また、v(i) z=一定であれば、Dが小さいほどVは小さいことがわかる。つまり、m及びqを一定とすれば、Dは(w/d)の関数となるが、w/dは、印字ヘッド1の設計段階で決定される定数であるので、できるだけ小さくなるように設計する。これは、ヘッド吐出部、即ちシャッター部における吐出孔14の長さl及びその幅wの幾何学的サイズが異ならない限り、印字ヘッド1のその他の部分の形状が変わっても不変である。
【0082】
一方、v(i) zは、印字ヘッド1の構造(容積等)に加えインク加熱温度(このインク加熱温度はインク昇華温度に依存する)、印字ヘッド1内の温度等の動作条件及び環境によって最終的に決まるものであるので、これらが変われば変わり得るが、仮に、v(i) zが同じであるとすれば、w/dを小さくすることにより、電界シャッター8への印加電圧Vを小さくすることができる。
【0083】
例えば、記録密度が150dpiの場合、電界シャッター8の幅(吐出孔14の幅)wは、w=200μmであるので、電界シャッター部長さd=100μmを有する印字ヘッド1における電界シャッター8への印加電圧をV100とすれば、d=200μm及びd=400μmの印字ヘッド1への印加電圧V200、V400は、それぞれV200=V100/4、V400=V100/16で与えられる。即ち、電界シャッター8への印加電圧をそれぞれ1/4、1/16に低減することができる。
【0084】
ところで、上記のように、v(i) z(T)は速度分布をもっており、更に温度の関数でもある。従って、全てのインク粒子、特に速度の小さい粒子に対し上記(14)式が成り立つ様にすることは実用的でないので、例えば、v(i) zの二乗平均値の平方根
【0085】
【数7】
【0086】
又はv(i) zの平均値
【0087】
【数8】
【0088】
或いはv(i) zの最大分布値vm以上のv(i) zに対しては少なくとも(14)式が成り立つようにVの値を決めるようにする。ここで、これら三者の間には、下記(16)式の関係が成立するので、
【0089】
【数9】
【0090】
二乗平均値の平方根を用いて、
【0091】
【数10】
【0092】
とする。
【0093】
ここで、上記(17)式を電界シャッター8への印加電圧Vについて書き直すと、下記(18)式の関係が成立する。
【0094】
√V>(w/d)・√(2m/q)・√(vz 2)…(18)
上記(5)式より、vz 2は圧力Pに比例するので、電界シャッター8への印加電圧電圧Vとヘッド内圧力Pは、線形の関係にあることがわかる。
【0095】
(18)式より、Vを小さくするには、
(i)w/d
(ii)m
(iii)1/q
(iv)√(vz 2)あるいはヘッド内圧力P
を小さくすればよいことがわかる。
【0096】
それぞれに対し、以下の実施策が考えられる。
【0097】
(i)シャッターサイズ d/W≧1とする
(ii)気体状のインク粒子質量を小さくする
(iii)帯電量を多くする
(iv)ヘッド内圧力の上昇を抑える(インク加熱温度を低くする、即ち低昇華温度のインクを使用する)
このような実施策のうち、本発明は(i)の実施策を採用しており、具体的には請求項1に記載された画像記録装置において採用している。
【0098】
ここで、電界シャッター8への印加電圧を小さくできることの利点は、まず第1に、制御電極8b間の絶縁性を確保できる。第2に、電源規模を小さくでき、その分、周囲へのノイズの発散を低減できるので、画像記録装置の信頼性を向上できる。
【0099】
次に、図7及び図8に従い、本実施形態1の画像記録装置の制御系の構成及び印字動作について説明する。CPU20は、この画像記録装置の制御中枢となるものであり、図7に示すように、加熱装置2の加熱制御、帯電電極4と背面電極11とで構成される吐出装置への通電制御及びコントロール部9と電界シャッター8で構成される吐出制御装置を制御し、これらの制御内容により、印字ヘッド1の印字動作を制御する。以下にその詳細を説明する。
【0100】
CPU20から印字ヘッド1に対して、図8(a)に示す波形のヘッド制御信号が与えられると、同図(b)に示すように、加熱装置2はヘッド制御信号の立ち上がり(A点)をトリガとして、A点より所定時間経過後のB点において、電気ヒータ13を駆動する。また、この時、帯電電極4に+2〜5kVの電圧が印加される(同図(c)参照)。
【0101】
加熱装置2が駆動されると、固体又は液体状のインク3が加熱され、インク3の昇華温度Tg以上になるとインク3は気化されて気体状のインク3”になる。そして、インク3”は時間の経過と共に増加していき、C点において閾値に達する(同図(d)参照)。ここで、閾値とは、吐出に十分な気体状インク量のことを意味し、閾値以上になると印字可能状態になる。この状態は高圧となったインク3”で印字ヘッド1内が満たされていることを意味する。
【0102】
なお、加熱装置2は、インク昇華温度Tg以上のある温度Tとなるように一定制御される。このため、T=Tg+△Tの関係が成立する。例えば、Tg=140℃であれば、T=155℃とする。
【0103】
また、加熱装置2の駆動開示時点は、上記B点と同じでなくともよく、例えばC点以前のB′(同図(f)参照)において、電界シャッター8の全ての制御電極8bに50〜1kV程度の電圧を印加し、電界シャッター8をON状態にすればよい。即ち、この状態では、インク3”の吐出が阻止されるからである。
【0104】
同図(e)に示すように、印字可能状態となった時間D点において、CPU20からコントロール部9に印字開始/終了信号が出力される。なお、この実施形態1においては、インク3”が閾値を越えたか否かの判断は直接的には測定してしないので、電気ヒータ13を加熱してからの時間又は印字ヘッド1の温度を測定してCPU20が推測する。そして、このようにして得られた間接データを、予め目標値として入力されている時間又は温度データと比較することにより、CPU20が印字開始/終了信号を発生する。
コントロール部9は、印字開始/終了信号の立ち上がりをトリガとして、図示しない画像メモリから画像データの送出を要求し、データの転送完了と共に電界シャッター8に対して、同図(f)に示すD′点で画像データに応じたON/OFF信号を出力する。電界シャッター8は、500Vの電圧を供給する図示しない電源装置に接続されており、画像データに応じて電界シャッター8に500VがON/OFFされる。
【0105】
また、電界シャッター8がON/OFFを開始するD′点において、背面電極11に−1kVの電圧が印加される(同図(g)参照)。印字中は印字開始/終了信号は“H”レベルに維持されている。
【0106】
印字動作が終了すると、同図(e)に示すE点において、印字開始/終了信号は“L”レベルに立ち下がり、この立ち下がりをトリガとして、加熱装置2、帯電電極4及び背面電極11は全てOFF状態になる。加熱装置2が電気ヒータ13への通電を停止しても、インク3”はすぐには冷却されず、印字ヘッド1内に残存するので、印字終了後、閾値F点以降のE′点まで電界シャッター8を強制的にONしておき、インク3”が外部に漏れ出すのを阻止する(同図(f)参照)。そして、E′点以降、次の印字動作が開始される迄は電界シャッター8はOFFされる。
【0107】
(実施形態2)
次に、本発明画像記録装置の実施形態2について説明する。この実施形態2では、電界シャッターへの印加電圧V(以下電界シャッター電圧Vと称する)とインク加熱温度Tとの関係に着目し、両者の関係式に基づき電界シャッター電圧Vを制御することにより、インク3”の漏れ出しを防止するようにしたものである。
【0108】
まず、電界シャッター電圧Vとインク加熱温度Tとの関係を求める。
【0109】
上記(18)式において、左辺=右辺の場合について考えると、下記(19)式が成立する。
【0110】
但し、
【0111】
【数11】
【0112】
とおいた。
【0113】
(19)式の両辺を2乗すると、
VEQUAL=(W/d)2・b2・T…(20)
となる。
【0114】
ここで、電界シャッター電圧Vは、V>VEQUALであるので、下記(21)式で表すことができる。
【0115】
ここで、ΔVは、正の定数であり、環境温度、帯電量q等のばらつきを考慮して決定する。また、
【0116】
【数12】
【0117】
とおいた。
【0118】
上式より、電界シャッター電圧Vとインク加熱温度Tとの間には、線形の関係があることがわかる。
【0119】
ここで、インク加熱温度Tは、インクの昇華温度Tgを基に、下記(22)式で表される。
【0120】
T=Tg+ΔT…(22)
例えば、Tg=140℃の時、ΔT=15℃として、T=155℃とする。従って、加熱装置2は、Tg=140℃=一定となるように電気ヒータ13に加える電力を制御する。
【0121】
この時、制御装置の安定度及び外乱の影響、周囲温度、印字濃度の違いによる気体状インク3”の消費量の変化等によって、インク加熱温度Tが変動する場合があるが、その温度変動が小さいと分かっていれば、その分を△Vに含ませておき、V=一定となるように制御する。また、帯電量の変動により、q、従って定数aが変動することがあるが、この場合も、その値が小さければ△Vに含ませておき、V=一定としてよい。
【0122】
しかし、インク加熱温度Tの変動が大きい場合には、(21)式に基づきVを調整するような制御を行う。
【0123】
以下に図9及び図10を参照しながら、その制御の仕方について説明する。図9はこの実施形態2に係る画像記録装置の制御系の構成を示しており、この制御系は、インク判別装置21を備えている他は、上記の実施形態1の画像記録装置の制御系と同一構成になっている。
【0124】
ここで、インク判別装置21は、インク3を収容するインクカートリッジに表示されたインク情報を読み取り、インク判別信号をCPU20に与える。そうすると、CPU20がインク判別信号からインク昇華温度Tgを割り出して後述の制御を行う。なお、実施形態1と対応する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【0125】
上記(21)式において、△Vは既知量(本実施形態2では、例えば45Vに設定)であるので、図10から明らかなように、あるインク加熱温度T1において電界シャッター電圧VがV1であることが分かっていれば、定数aを求めることができるので、インク加熱温度TがT2の時の電界シャッター電圧V2は、(21)式に従い求められる。例えば、T1=155℃、V1=200V、△V=45Vの時、これらの値を(21)式に代入すれば、a=1(V/℃)となるので、T2=140℃の時は、V2=185Vとなるように電界シャッター電圧Vを制御する。このような状況は、上記の場合の他に、例えば、インクの改良が行われて、その昇華温度が低くなった場合、あるいは、異なるメーカーのインクを使用する場合、あるいは、カラー印字において各色間におけるインク昇華温度が異なる場合などに発生する。よって、異なる熱物性値をもつ複数のインクに対して、その昇華温度Tgが分かっている場合に、(21)式に従い電界シャッター電圧を制御すれば、各インクに対して適切な電界シャッター電圧を印加することができる。この場合、加熱装置2はインク昇華温度Tgに応じてインク加熱温度Tを変化するよう制御されることは言うまでもない。つまり、△T=15℃=一定としておいて、関係式T=Tg+△T、即ち上記(22)式によってインク加熱温度Tを与える。
【0126】
ここで、インク3は一般にカートリッジと呼ばれる容器に収められており、カートリッジにインクの種類を表す情報を持たせておけば、インクの識別は可能である。即ち、インクカートリッジへの情報の記入の方法により、情報を識別する方法は異なるが、物理的な凹凸に対する情報に対してはレバー等の機械的な機構を用いることができ、また、バーコードのような印刷情報であれば、フォトインタラプタ等の光学的素子を利用することができる。具体的には、物理的な凹凸情報を用いる場合には、例えば、2つの凹凸が選択的に形成されるようにしておき、それぞれの位置に対して、レバーが当接するようにしておく。各レバーは、2値のスイッチとして働き、凹凸がない時、レバー・スイッチがOFF、また、凸部あるいは凹部があれば、ONとすれば、22=4つの情報を持たせることができるので、それぞれの情報をTg=140℃、145℃、150℃、155℃に対応させれば、4種類のインクに対する情報を持たせることができる。さらに、3つの凹凸が選択的に形成できるようにしておけば、23=8つのインク情報を持たせられる。
【0127】
同様にして、2本のバーコードが選択的に形成されるようにしておき、各位置に反射型のフォトインタラプタを配置する。バーコードがない時、フォトインタラプタ出力がOFF、バーコードがある時、ONとすれば、22=4種類のインクに対応することができる。
【0128】
上記のようなインク情報が記入されたインクカートリッジが印字ヘッド1に装着されると、インク判別装置21はインク情報を読み取り、インク判別信号をCPU20に出力する。CPU20は、インク判別信号に基づきインクカートリッジに収納されたインク3のインク昇華温度Tgを割り出し、上記(22)式のT=Tg+△Tによって、インク加熱温度Tを決定する。また、上記(21)式のV=a・T+△Vによって、電界シャッター8の制御電極8bに印加する電圧Vを決定する。△Tとして、例えば、15℃とする。
【0129】
本実施形態2においては、インク加熱温度Tを、△T=一定として(22)式により求めたが、予めインク昇華温度Tgに対するインク加熱温度Tをルックアップテーブル(LUT)として作成しておき、このLUTを参照してインク加熱温度Tを決定するようにしてもよい。また、電界シャッター8の制御電極8bに印加する電圧Vの決定に際しても、インク昇華温度Tgに対する電界シャッター電圧VのLUTを作成しておいて、これを参照して決定してもよい。
【0130】
上記手順でインク加熱温度T及び電界シャッター電圧Vを決定した後、CPU20は印字ヘッド1の各装置に対して、印字開始信号を出力する。この開始信号は、電圧印加/解除のタイミングを与えるものである。図9において、この印字開始信号は点線で示されている。
【0131】
CPU20は、加熱装置2に決定したインク加熱温度Tでインク3を加熱させるべく加熱制御信号を入力する。これにより、加熱装置2が上式の温度となるよう電気ヒータ13を駆動する。また、CPU20は、帯電電極4に帯電開始信号を入力する。これにより、帯電電極4に2〜5kVの電圧が印加され、インク3”が帯電される。そして、気体状のインク量が閾値を越える前の時点で、コントロール部9に電界シャッター電圧制御信号を入力する。これにより、電界シャッター8の全ての制御電極8bに電圧が印加され、つまり電界シャッター8がONし、インクの漏れを防止する。そして、印字可能状態となった時点で、CPU20は背面電極11に電圧印加開始信号を出力して、背面電極11に−1kVの電圧を印加する。そして、これと同時に、画像データに応じて電界シャッター8がON/OFFされ、これで印字動作が開始される。
【0132】
印字動作が終了すると、CPU20は上記各装置に対して、制御信号を出力する。即ち、加熱装置2、帯電電極4及び背面電極11に対しては、解除信号を出力して一斉に電圧印加を終了し、気体状のインク3”の生成及び吐出を抑止する。また、電界シャッター8に対しては、印字終了後直ちに全ての制御電極8bに電圧を印加してインク3”の漏れを防止する。気体状の帯電インク量が、閾値を下回った任意の時点でようやく電界シャッター電圧Vは解除される。
【0133】
以上のように、インクを収容するインクカートリッジにインク情報を記録或いは形成しておくことにより、複数の物性値を有する各インク3に対して、最適なインク加熱温度T及び電界シャッター電圧Vを供給することができる。
【0134】
以下にその理由について説明する。
【0135】
説明の都合上、二種類のインク、すなわち、インク昇華温度がTg1及びTg2(Tg1>Tg2)であるインクに対して、最適な加熱温度をそれぞれT1=Tg1+ΔT,T2=Tg2+ΔT(したがって、T1>T2),また、最適な電界シャッター電圧VをそれぞれV1,V2(V1>V2)とする。ただし、電界シャッター電圧Vは、前出(21)式で与えられるものとする。
【0136】
昇華温度Tg1を有するインク3に対して最適化されている画像記録装置において、より低い昇華温度T2を有するインクを用いた時、同じ加熱温度T1でインクを加熱するので、インクが過剰に加熱されることになり、電力が無駄になるどころか、最悪の場合インクが分解してしまう。
【0137】
また、昇華温度Tg2を有するインクに対して最適化されている画像記録装置において、より高い昇華温度Tg1を有するインクを用いた時、インク判別装置21を備えていない場合には、最適加熱温度T1よりも低い温度T2でインクを加熱するので、インクが十分に昇華しない。
【0138】
そこで、インクの昇華温度に応じて、加熱装置2を適宜制御し、インク加熱温度を変化する必要が生じてくる。しかし、加熱装置2のみを制御するだけでは、以下に示す理由で別の問題が発生する。
【0139】
つまり、昇華温度Tg1を有するインク3に対して最適化されている画像記録装置において、より低い昇華温度Tg2を有するインクを用いた時に、以上の不具合を解消するために、加熱温度をT1からT2に変更した場合、本来V2の電圧でよいところ、V1>V2なる余分の電圧を印加してしまっている。これは、装置の低消費電力化を考えた場合、デメリットとなる。
【0140】
また、昇華温度Tg2を有するインクに対して最適化されている画像記録装置において、より高い昇華温度Tg1を有するインクを用いた時に、以上の不具合を解消するために、加熱温度をT2からT1に変更した場合、ヘッド内の圧力が上昇するので、電界シャッター8に従来と同じ電圧V2(<V1)を印加していたのでは電界シャッター8が完全に動作しないためインク漏れが生じるという恐れがある。
【0141】
しかしながら、本発明における画像記録装置においては、インクの種類に応じて、インク加熱温度及び電界シャッター電圧の両方を最適となるよう制御しているので、インクの過剰加熱あるいは加熱不足、また、消費電力の増加やインク漏れといった心配がない。
【0142】
つまり、インク昇華温度に応じて、インク加熱温度Tが、T=Tg+ΔTとなるように加熱装置を制御するとともに、電界シャッター部のON時の印加電圧Vが、V=a・T+ΔVとなるように制御を行っているので、常に最適な駆動条件で各装置を駆動することができる。
【0143】
(その他の実施形態)
本発明画像記録装置が適用される実施形態は、上記実施形態1及び実施形態2のものに限定されるわけではなく、以下に示すように各種の変更が可能である。
即ち、図11に示されるような、帯電したインク3’を気化して気体状インク3”を生成するタイプの画像記録装置にも同様に適用することができる。また、電界シャッター8の構造についても、図12に示されるような、複数の吐出孔14を備えたタイプのものについても同様に適用できる。更には、摩擦帯電方式を採用する画像記録装置にも同様に適用できる。
【0144】
【発明の効果】
以上の本発明画像記録装置によれば、気体状のインクを断続的に吐出させて印字を行うものであるので、必要、かつ十分な吐出量で印字を行うことができるので、ランニングコストを低減できる利点がある。また、加熱装置、帯電電極及び電界シャッターが一体となった印字ヘッドにより構成されているため、電界シャッターで阻止されたインクが電界シャッターへ付着して目詰まりを発生する度合いを低減でき、付着したインクの回収装置やクリーニング装置が不要になるので、装置構成の小型化に大いに寄与できる利点がある。
【0145】
更には、上記の効果の他に、
特に、請求項1記載の画像記録装置によれば、電界シャッターへの印加電圧Vの値を可及的に小さくできるので、電界シャッターを構成する複数の制御電極間の絶縁性を確保できる、電源規模を小さくできるので、その分、周辺機器へのノイズの影響を低減でき、信頼性の向上が図れる、といった効果を奏することができる。
【0146】
また、特に請求項2記載の画像記録装置によれば、加熱状態にある気体状インクが印字ヘッド内から不測に漏れ出すのを確実に防止することができるので、印字効率をより一層向上できる。
【0147】
また、特に請求項3〜5記載の画像記録装置によれば、インクの種類等に拘らず、常時、加熱状態にある気体状インクが印字ヘッド内から不測に漏れ出すのを確実に防止することができるので、使用するインクが異なり、インクの熱特性が異なる場合においても、柔軟に対処する事が可能になる。このため、特にカラー印字を行う画像記録装置に適用する場合に有効なものになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係る本発明画像記録装置の一部を切欠いて示す概略正面図。
【図2】 実施形態1に係る本発明画像記録装置の電界シャッター部の詳細を示す斜視図。
【図3】電界シャッター部における帯電インク粒子に作用する力を示す説明図。
【図4】電界シャッター部における帯電インク粒子に作用するインク吐出方向の力を示す説明図。
【図5】 電界シャッター部における帯電インク粒子に作用する電界方向の力を示す説明図。
【図6】電界シャッター電圧とインク粒子の鉛直方向の速度成分との関係を示すグラフ。
【図7】実施形態1に係る本発明画像記録装置の制御系を示すブロック図。
【図8】実施形態1に係る本発明画像記録装置の印字動作を示すタイミングチャート。
【図9】実施形態2に係る本発明画像記録装置の制御系を示すブロック図。
【図10】電界シャッター電圧とインク加熱温度との関係を示すグラフ。
【図11】本発明が適用される画像記録装置の他の実施形態を示す一部切欠き概略正面図。
【図12】電界シャッターの他の実施形態を示す斜視図。
【図13】 画像記録装置の一従来例を示す断面図。
【符号の説明】
1 印字ヘッド
2 加熱装置
3 粉体のインク
3” 気体状のインク
4 帯電電極
8 電界シャッター
8a 共通電極
8b 制御電極
9 コントロール部
11 背面電極
12 記録媒体
14 吐出孔
20 CPU
21 インク判別装置
d インクの吐出方向に沿った電界シャッター部の長さ
V 電界シャッター電圧
w 吐出孔により分離されている電界シャッター間の幅[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recording apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer. More specifically, gaseous ink is intermittently ejected from ejection holes to selectively adhere or penetrate on a recording medium (recording paper). The present invention relates to an image recording apparatus that forms an image.
[0002]
[Prior art]
As a conventional example of an ejection type image recording apparatus that performs printing by ejecting ink, there are image recording apparatuses such as an ink jet system and an electrostatic recording system. In the ink jet system, printing is performed by pressurizing liquid ink stored in an ink tank using a piezoelectric element or the like by an electrical signal corresponding to image data and ejecting the ink from a nozzle. In the electrostatic recording method, powder or liquid (mist-like) ink is charged and discharged from the nozzle by an electrostatic suction force, and a shutter provided at the tip of the nozzle is received by an electrical signal corresponding to image data. Printing is performed by opening and closing.
[0003]
As another method, there is a technique of ejecting gas-like ink and depositing it on a recording medium. In this method, since gaseous ink is ejected, the nozzles are less clogged and the pixels are recorded in a molecular state. Therefore, it is possible to perform printing with high resolution, excellent gradation, and less bleeding. There are advantages.
[0004]
As a conventional example of this system, there is an image recording apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-2020. FIG. 13 shows this image recording apparatus. The printing operation in this image recording apparatus is performed as follows. The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ink jet method, since air enters the ink tank, pressurization cannot be performed sufficiently and printing cannot be performed, or liquid ink is used, so clogging of ink at the nozzles or on the recording medium. There has been a problem that the image quality is deteriorated due to ink bleeding. In addition, in the electrostatic recording method, when the ink is powder, the ink particles are hardened due to blocking and clogging occurs. When the ink is liquid, clogging and bleeding are the same as those of the ink jet method. There was a point.
[0006]
Further, in the above-described method for ejecting gas-like ink, gaseous ink is always ejected, so that the ink not used for recording is wasted and the running cost is increased. was there. Furthermore, since a device for collecting unused gaseous ink and a device for cleaning the periphery of the
[0007]
Therefore, in order to solve the above problems, the applicant of the present application intermittently ejects gaseous ink in accordance with an electrical signal corresponding to the image data to be recorded, and adheres or permeates the image on the recording medium. Japanese Patent Application No. 7-49778 and Japanese Patent Application No. 7-234323 have been proposed previously.
[0008]
The configuration of these image recording apparatuses will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1,
[0009]
At the time of printing, the
[0010]
Here, the
The
[0011]
Next, the configuration of an image recording apparatus according to another embodiment proposed by the applicant of the present application in the above application will be described with reference to FIG.
[0012]
The printing operation is performed as follows. First, the potential difference between both ends of the charging
[0013]
Here, the
[0014]
The
[0015]
As described above, in the image recording apparatus previously proposed by the applicant of the present application, the ejection of the
[0016]
In addition, since the
[0017]
In particular, since the former embodiment is configured to charge the ink after vaporization, the ink can be charged even if it is an insulating substance, so that there is an advantage that the types of ink to be applied can be expanded. Further, since it is hardly affected by the environment, there is an advantage that stable charging is possible.
[0018]
On the other hand, in the latter embodiment, since solid or liquid ink is charged and then heated to be a gas, no harmful substances such as ozone are generated. For this reason, since it is not necessary to take measures against ozone, there is an advantage that it can contribute to the downsizing of the apparatus configuration.
[0019]
Further, in the case where the ejection holes 14 for the
[0020]
As described above, the image recording apparatus previously proposed by the applicant of the present application has the above-described various advantages. However, there is still room for improvement in the following points.
[0021]
(1) In order to perform printing in this image recording apparatus, it is necessary to fill the inside of the
[0022]
As an example of the countermeasure, a method of increasing the ON-state voltage V applied to the
[0023]
(2) In order to perform color printing, it is necessary to use a plurality of types of ink obtained by adding yellow, magenta, cyan, or black to this, but the sublimation temperatures of these inks are different. For this reason, in order to cope with a plurality of inks having different sublimation temperatures, it is necessary to adjust the ink heating temperature according to the sublimation temperature of the ink to be used. Then, since the pressure in the head changes with the change in the head internal temperature, that is, the change in the heating temperature, the ON voltage value applied to the
[0024]
By the way, in the image recording apparatus previously proposed by the applicant of the present application, since the improvement described in the above (1) and (2) has not been considered appropriately, such a problem has not been solved. is the current situation.
[0025]
The present invention has been made in view of such circumstances, and certainly prevents the leakage of ink caused by heating as well as the effects of the image recording apparatus previously proposed by the applicant of the present application. Another object of the present invention is to provide an image recording apparatus that can flexibly cope with the case where the ink to be used is different and the thermal characteristics of the ink are different.
[0026]
Another object of the present invention is an image that can reduce the voltage of the electric field shutter as much as possible, can be handled by a small-scale power supply device, and consequently can suppress the influence of noise on peripheral devices as much as possible. It is to provide a recording apparatus.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the image recording apparatus of the present invention is an image recording apparatus that controls the discharge of charged ink particles by the action of an electric field, and the main electrode direction for charging the ink particles and the direction of the main electric field are The relationship between the width w of the control electrode that is perpendicular to the discharge direction of the charged ink particles and separated by the discharge holes and the length d along the discharge direction of the charged ink particles is d / w ≧ 1. An electric field shutter portion configured as described above, a print head that contains the charged ink particles and has a space in which the pressure is increased by the charged ink particles, and is opposed to the print head, and the charged ink particles are separated from the print head. And a back electrode for forming an electric field in a discharge direction.
[0028]
The image recording apparatus according to the present invention includes a heating device that heats and vaporizes solid or liquid ink, an ejection device that ejects the vaporized gaseous ink from ejection holes formed in the print head, and an image to be recorded. The gaseous ink is ejected intermittently according to the electrical signal corresponding to the data.The discharge deviceA discharge control device that controls the charging electrode unit that charges the gaseous ink; and a back surface that is disposed on the back surface of the recording medium and guides the charged gaseous ink onto the recording medium. The discharge control device includes an electric field shutter unit that electrically controls the discharge of the gaseous ink, and the electric field shutter unit has a main electric field direction of the discharge of the gaseous ink. In the image recording apparatus perpendicular to the direction, the applied voltage of the electric field shutter unit satisfies the relationship of the following formula (1):
√V> (w / d) · √ [2C / (q · N)] · √T (1)
W: width between separated electric field shutters
d: Length of electric field shutter portion along discharge direction of gaseous ink
T: ink heating temperature
q: Charge amount of gaseous ink
N: Number of particles of gaseous ink
C: Gas constant
Is set.
[0029]
The image recording apparatus according to the present invention includes a heating device that heats and vaporizes solid or liquid ink, an ejection device that ejects the vaporized gaseous ink from ejection holes formed in the print head, and an image to be recorded. The gaseous ink is ejected intermittently according to the electrical signal corresponding to the data.The discharge deviceA discharge control device that controls the charging electrode unit that charges the gaseous ink; and a back surface that is disposed on the back surface of the recording medium and guides the charged gaseous ink onto the recording medium. The discharge control device includes an electric field shutter unit that electrically controls the discharge of the gaseous ink, and the electric field shutter unit has a main electric field direction of the discharge of the gaseous ink. An image recording apparatus perpendicular to a direction, in which the solid or liquid ink is stored in an ink cartridge, the ink cartridge is detachably attached to the apparatus main body, and the ink sublimation is performed on the ink cartridge. Information indicating the temperature is written.
[0030]
Preferably, an ink discriminating device for reading information on the ink sublimation temperature written on the ink cartridge is provided.
[0031]
Preferably, the sublimation temperature of the set ink is determined based on a signal from the ink determination device, and the ink sublimation temperature T is determined.gSo that the ink heating temperature T satisfies the following equation (2):
T = Tg+ ΔT ... (2)
While driving and controlling the heating device, the applied voltage V when the electric field shutter unit is ON satisfies the relationship of the following equation (3):
V = a · T + ΔV (3)
However,
[0032]
[Expression 2]
[0033]
w: Width between separated electric field shutters
d: Length of electric field shutter portion along discharge direction of gaseous ink
T: Ink heating temperature
q: Charge amount of gaseous ink
N: Number of particles of gaseous ink
C: Gas constant
Control.
[0034]
The operation will be described below.
[0035]
First, as described above, when the relationship between the width w between the separated electric field shutters and the length d of the electric field shutter part along the ejection direction of the gaseous ink is set to d / w ≧ 1, the following will be described. As is clear from the description of the first embodiment, the value of the voltage V applied to the electric field shutter can be made as small as possible.
[0036]
When the value of the voltage V applied to the electric field shutter is made as small as possible, first, it is possible to secure insulation between a plurality of control electrodes constituting the electric field shutter. Second, since the power supply scale can be reduced, noise divergence to the surroundings can be reduced accordingly.
[0037]
Further, as described above, when the voltage applied to the electric field shutter portion is controlled to satisfy √V> (w / d) · √ [2C / (q · N)] · √T, the gaseous state in the heated state Since the ink can be surely prevented from leaking out of the print head, the printing efficiency can be further improved.
[0038]
Furthermore, when information indicating the sublimation temperature of ink is written on the ink cartridge, this information is read by the ink discriminating device, and the voltage applied to the electric field shutter unit is controlled according to the read result, regardless of the type of ink or the like. Thus, it is possible to reliably prevent the gaseous ink that is constantly heated from leaking out of the print head. That is, even when the ink to be used is different and the thermal characteristics of the ink are different, it is possible to cope flexibly.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
[0040]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows
A
[0041]
In addition, an
[0042]
Above the
[0043]
The
[0044]
Colored ink is used as the ink coloring material. For example, for yellow, anthrisothiazole, quinophthalone, pyrazolonazo, pyridoneazo, styryl, etc. are used.For magenta, anthraquinone, dicyanoimidazole, thiadiazoleazo, tricyanovinyl, etc. are used. Azo, anthraquinone, naphthoquinone, indoaniline, and the like can be used. In the first embodiment,
[0045]
In the above image recording apparatus, since the potential of the common electrode 8a is grounded, the
[0046]
In the above-described embodiment, the
[0047]
By the way, in the image recording apparatus of the present invention, in order to perform printing, it is necessary to fill the inside of the
[0048]
For this purpose, it is necessary to obtain a relationship between the pressure P in the head and the voltage V that must be applied to the
[0049]
First, since the ejection direction of the
[0050]
The velocity component of the ink particles in the z direction in the
[0051]
Accordingly, the speed of the ink particles in the vicinity of the
[0052]
v(i)= (V(i) x, V(i) y, | V(i) z|) ... (4)
On the other hand, the pressure P in the head at the
[0053]
P∝Σm(i)・ V(i) z 2... (5)
Here, if the mass of each ink particle is the same, the above equation (5) can be rewritten as the following equation (6).
[0054]
[Equation 3]
[0055]
here,
[0056]
[Expression 4]
[0057]
Is the mean square value of the velocity in the z direction. Therefore, from the above (6), it can be seen that the in-head pressure P is proportional to the speed mean square value in the z direction.
[0058]
By the way, assuming that the
[0059]
P ・ U = C ・ T (7)
Here, U is the volume of the ink head containing the
[0060]
Since U = constant, the relationship P∝T is established.
[0061]
Therefore, the above equation (6) is expressed by the following equation (8) using the ink temperature T.
[0062]
[Equation 5]
[0063]
The equations of motion for each of the vertical and horizontal directions are as follows.
[0064]
[Vertical direction]
In FIG. 4, the mass, charge, and diffusion rate of the charged ink particle i are represented by m.(i), Q(i), V(i) z(T). Where i = 1..., N, and v(i) z(T) is a function of the temperature T, and increases as the temperature increases.
[0065]
M for simplicity(i)= M, q(i)= Q. Ignoring the influence of gravity, initial conditions: t = 0, z = 0 and v(i) z= V0 (i)Furthermore, the speed v(i) z= Constant speed interlocking, the time t required for the ink particles to pass through the electric field shutter 81D = v(i) z・ T(i) 1Since this relationship is established, it is expressed by the following equation (9).
[0066]
t(i) 1= D / v(i) z... (9)
Here, d is the length of the electric field shutter portion along the ejection direction of the
[0067]
Since the actual ink particles have a velocity distribution, the time t1Also has a distribution.
[0068]
〔horizontal direction〕
In FIG. 5, consider a case where the charged ink particles are gently released at x = 0.
[0069]
Then, the acceleration α is expressed by the following (10) because the relationship of F = q · E = m · α is established. Here, F is a force acting on the charged ink particles. E indicates the magnitude of the electric field.
[0070]
α = (q · E) / m (10)
Further, since the relationship E = V / w is established, the above equation (10) can be rewritten as the following equation (11).
[0071]
α = (q · V) / (m · w) (11)
Where V is the voltage applied to the
[0072]
Therefore, the time required to reach x = w is t2Then, the width w between the separated electric field shutters is expressed by the following equation (12).
[0073]
w = (1/2) · α · t2 2(12)
Here, in order to take into account only the effect of the electric field, the velocity component v in the x direction of the ink particles in equation (12)xIgnored.
[0074]
Substituting the above equation (11) into this equation (12) and rearranging, t2Is represented by the following equation (13).
[0075]
t2= √ [(2m ・ w2) / (Q · V)] ... (13)
From the above, in order for the charged ink particles to be surely cut off by the effect of the
[0076]
d / v(i) z> √ [(2m ・ w2) / (Q · V)] ... (14)
When the above equation (14) is modified, the following equation (15) is obtained.
[0077]
√V> v(i) z・ √ [(2m ・ w2) / (Q · d2]] ... (15)
A region satisfying this inequality is illustrated in FIG. The solid line is √V = D ・ v(i) zRepresents.
[0078]
However,
[0079]
[Formula 6]
[0080]
It was.
[0081]
From FIG. 6, when D = constant, v(i) zIt can be seen that V increases as a quadratic function with increasing. And v(i) z= If constant, it can be seen that V is smaller as D is smaller. That is, if m and q are constant, D becomes a function of (w / d), but w / d is a constant determined at the design stage of the
[0082]
On the other hand, v(i) zIs finally determined by the operating conditions and environment such as the ink heating temperature (the ink heating temperature depends on the ink sublimation temperature), the temperature in the
[0083]
For example, when the recording density is 150 dpi, the width w of the electric field shutter 8 (width of the ejection hole 14) is w = 200 μm, so that the application to the
[0084]
By the way, as mentioned above, v(i) z(T) has a velocity distribution and is also a function of temperature. Therefore, it is not practical to make the above equation (14) hold for all ink particles, particularly particles with a low velocity.(i) zSquare root of the root mean square
[0085]
[Expression 7]
[0086]
Or v(i) zAverage value
[0087]
[Equation 8]
[0088]
Or v(i) zMaximum distribution value vmAbove v(i) zFor V, the value of V is determined so that at least the expression (14) holds. Here, since the relationship of the following equation (16) is established among these three parties,
[0089]
[Equation 9]
[0090]
Using the square root of the root mean square,
[0091]
[Expression 10]
[0092]
And
[0093]
Here, when the above equation (17) is rewritten with respect to the voltage V applied to the
[0094]
√V> (w / d) · √ (2 m / q) · √ (vz 2)… (18)
From equation (5) above, vz 2Is proportional to the pressure P, it can be seen that the voltage V applied to the
[0095]
From equation (18), to reduce V,
(I) w / d
(Ii) m
(Iii) 1 / q
(Iv) √ (vz 2) Or head pressure P
It can be seen that it is necessary to reduce the value.
[0096]
The following implementation measures can be considered for each.
[0097]
(I) Shutter size d / W ≧ 1
(Ii) Reduce the mass of gaseous ink particles
(Iii) Increase the charge amount
(Iv) Suppressing the increase in the internal pressure of the head (lowering the ink heating temperature, that is, using ink with a low sublimation temperature)
Among such implementation measures, the present invention adopts the implementation measure (i), specifically, the image recording apparatus described in
[0098]
Here, the advantage of being able to reduce the voltage applied to the
[0099]
Next, the configuration of the control system and the printing operation of the image recording apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. The
[0100]
When the head control signal having the waveform shown in FIG. 8A is given from the
[0101]
When the
[0102]
Note that the
[0103]
Also, the drive disclosure time of the
[0104]
As shown in FIG. 4E, a print start / end signal is output from the
The
[0105]
Further, a voltage of −1 kV is applied to the
[0106]
When the printing operation is completed, the printing start / end signal falls to the “L” level at the point E shown in FIG. 4E, and the
[0107]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the image recording apparatus of the present invention will be described. In the second embodiment, attention is paid to the relationship between the applied voltage V to the electric field shutter (hereinafter referred to as the electric field shutter voltage V) and the ink heating temperature T, and the electric field shutter voltage V is controlled based on the relational expression therebetween.
[0108]
First, the relationship between the electric field shutter voltage V and the ink heating temperature T is obtained.
[0109]
In the above equation (18), considering the case where the left side is the right side, the following equation (19) is established.
[0110]
However,
[0111]
## EQU11 ##
[0112]
It was.
[0113]
If you square both sides of equation (19),
VEQUAL= (W / d)2・ B2・ T ... (20)
It becomes.
[0114]
Here, the electric field shutter voltage V is V> VEQUALTherefore, it can be expressed by the following equation (21).
[0115]
Here, ΔV is a positive constant, and is determined in consideration of variations in environmental temperature, charge amount q, and the like. Also,
[0116]
[Expression 12]
[0117]
It was.
[0118]
From the above equation, it can be seen that there is a linear relationship between the electric field shutter voltage V and the ink heating temperature T.
[0119]
Here, the ink heating temperature T is the sublimation temperature T of the ink.gBased on the above, it is represented by the following formula (22).
[0120]
T = Tg+ ΔT (22)
For example, TgWhen ΔT = 140 ° C., ΔT = 15 ° C. and T = 155 ° C. Therefore, the
[0121]
At this time, the ink heating temperature T may fluctuate due to the stability of the control device and the influence of disturbance, the change in the consumption of the
[0122]
However, when the variation in the ink heating temperature T is large, control is performed to adjust V based on the equation (21).
[0123]
The control method will be described below with reference to FIG. 9 and FIG. FIG. 9 shows the configuration of the control system of the image recording apparatus according to the second embodiment. This control system includes the
[0124]
Here, the
[0125]
In the above equation (21), ΔV is a known amount (in the second embodiment, for example, set to 45 V), and as is apparent from FIG. 10, the electric field shutter voltage V is V1 at a certain ink heating temperature T1. If it is known, since the constant a can be obtained, the electric field shutter voltage V2 when the ink heating temperature T is T2 is obtained according to the equation (21). For example, when T1 = 155 ° C., V1 = 200V, and ΔV = 45V, if these values are substituted into equation (21), a = 1 (V / ° C.), so when T2 = 140 ° C. The electric field shutter voltage V is controlled so that V2 = 185V. In addition to the above case, such a situation may occur, for example, when the ink is improved and the sublimation temperature is lowered, or when ink of a different manufacturer is used, or between colors in color printing. This occurs when the ink sublimation temperature is different. Therefore, for a plurality of inks having different thermophysical property values, the sublimation temperature TgWhen the electric field shutter voltage is controlled according to the equation (21), an appropriate electric field shutter voltage can be applied to each ink. In this case, the
[0126]
Here, the
[0127]
Similarly, two bar codes are selectively formed, and a reflection type photo interrupter is arranged at each position. When there is no barcode, the photo interrupter output is OFF, and when there is a barcode, it is ON.2= Four types of ink can be handled.
[0128]
When the ink cartridge filled with the ink information as described above is attached to the
[0129]
In the second embodiment, the ink heating temperature T is obtained by the equation (22) with ΔT = constant, but the ink sublimation temperature T is previously determined.gInk heating temperature T may be created as a look-up table (LUT), and ink heating temperature T may be determined with reference to this LUT. Further, when determining the voltage V applied to the
[0130]
After determining the ink heating temperature T and the electric field shutter voltage V in the above procedure, the
[0131]
The
[0132]
When the printing operation is completed, the
[0133]
As described above, by recording or forming ink information in an ink cartridge containing ink, the optimum ink heating temperature T and electric field shutter voltage V are supplied to each
[0134]
The reason will be described below.
[0135]
For convenience of explanation, two types of ink, that is, the ink sublimation temperature is Tg1And Tg2(Tg1> Tg2) Is the optimum heating temperature for each ink.1= Tg1+ ΔT, T2= Tg2+ ΔT (hence T1> T2), And the optimum electric field shutter voltage V is V1, V2(V1> V2). However, the electric field shutter voltage V is given by the above equation (21).
[0136]
Sublimation temperature Tg1In an image recording device optimized for
[0137]
Also, sublimation temperature Tg2In an image recording device optimized for ink having a higher sublimation temperature Tg1When the ink having an ink is used and the
[0138]
Therefore, it becomes necessary to appropriately control the
[0139]
That is, sublimation temperature Tg1In an image recording device optimized for
[0140]
Also, sublimation temperature Tg2In an image recording device optimized for ink having a higher sublimation temperature Tg1In order to eliminate the above problems, the heating temperature is set to T.2To T1Since the pressure in the head increases, the
[0141]
However, in the image recording apparatus according to the present invention, since both the ink heating temperature and the electric field shutter voltage are controlled to be optimal according to the type of ink, the ink is overheated or insufficiently heated, and the power consumption There is no worry about an increase in ink or ink leakage.
[0142]
That is, according to the ink sublimation temperature, the ink heating temperature T is T = TgThe heating device is controlled so as to be + ΔT, and the control is performed so that the applied voltage V when the electric field shutter is ON is V = a · T + ΔV, so that each device is always driven under optimum driving conditions. can do.
[0143]
(Other embodiments)
Embodiments to which the image recording apparatus of the present invention is applied are not limited to those of the first and second embodiments, and various modifications can be made as described below.
That is, the present invention can be similarly applied to an image recording apparatus of the type that generates
[0144]
【The invention's effect】
According to the above-described image recording apparatus of the present invention, printing is performed by intermittently discharging gaseous ink, so that it is possible to perform printing with a necessary and sufficient discharge amount, thereby reducing running costs. There are advantages you can do. In addition, because it is composed of a print head in which the heating device, charging electrode, and electric field shutter are integrated, the degree of ink clogging due to adhesion of the ink blocked by the electric field shutter to the electric field shutter can be reduced and adhered. Since an ink recovery device and a cleaning device are not required, there is an advantage that the device configuration can be greatly reduced in size.
[0145]
In addition to the above effects,
In particular, according to the image recording apparatus of the first aspect, the value of the voltage V applied to the electric field shutter can be made as small as possible. Since the scale can be reduced, it is possible to reduce the influence of noise on peripheral devices and to improve the reliability.
[0146]
In particular, according to the image recording apparatus of the second aspect, it is possible to reliably prevent the gaseous ink in the heated state from leaking out of the print head, so that the printing efficiency can be further improved.
[0147]
In particular, according to the image recording apparatus of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a part of an image recording apparatus of the present invention according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing details of an electric field shutter unit of the image recording apparatus of the present invention according to
FIG. 3 is an explanatory diagram showing forces acting on charged ink particles in an electric field shutter unit.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a force in an ink discharge direction that acts on charged ink particles in an electric field shutter unit.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing electric field direction forces acting on charged ink particles in an electric field shutter unit.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the electric field shutter voltage and the vertical velocity component of ink particles.
7 is a block diagram showing a control system of the image recording apparatus of the present invention according to
FIG. 8 is a timing chart showing a printing operation of the image recording apparatus of the present invention according to
FIG. 9 is a block diagram showing a control system of the image recording apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the electric field shutter voltage and the ink heating temperature.
FIG. 11 is a partially cutaway schematic front view showing another embodiment of an image recording apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 12 is a perspective view showing another embodiment of the electric field shutter.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional example of an image recording apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Print head
2 Heating device
3 Powder ink
3 "gaseous ink
4 Charging electrodes
8 Electric field shutter
8a Common electrode
8b Control electrode
9 Control part
11 Back electrode
12 Recording media
14 Discharge hole
20 CPU
21 Ink discrimination device
d Length of electric field shutter along the ink ejection direction
V Electric field shutter voltage
w Width between electric field shutters separated by discharge holes
Claims (5)
インク粒子を帯電するための帯電電極部と、
主たる電界の方向が帯電インク粒子の吐出方向に対して直角であり、吐出孔により分離された制御電極の幅wと前記帯電インク粒子の吐出方向に沿った長さdとの関係が、d/w≧1となるように構成された電界シャッター部と、
該帯電インク粒子を収容するとともに帯電インク粒子により圧力上昇する空間を有する印字ヘッドと、
該印字ヘッドに対向して設けられ、前記帯電インク粒子を印字ヘッドから吐出させる方向の電界を形成する背面電極と、
を備えたことを特徴とする画像記録装置。In an image recording apparatus that controls discharge of charged ink particles by the action of an electric field,
A charging electrode for charging the ink particles;
The direction of the main electric field is perpendicular to the discharge direction of the charged ink particles, and the relationship between the width w of the control electrode separated by the discharge holes and the length d along the discharge direction of the charged ink particles is d / an electric field shutter configured to satisfy w ≧ 1,
A print head containing the charged ink particles and having a space in which the pressure is increased by the charged ink particles;
A back electrode provided facing the print head and forming an electric field in a direction in which the charged ink particles are ejected from the print head;
An image recording apparatus comprising:
該電界シャッター部の印加電圧が、下記(1)式の関係を満たすように、
√V>(w/d)・√[2C/(q・N)]・√T…(1)
但し、w:分離された電界シャッター間の幅
d:気体状インクの吐出方向に沿った電界シャッター部の長さ
T:インク加熱温度
q:気体状インクの帯電量
N:気体状インクの粒子数
C:気体定数
設定されていることを特徴とする画像記録装置。A heating device that heats and vaporizes solid or liquid ink, an ejection device that ejects the vaporized gaseous ink from ejection holes formed in the print head, and an electrical signal corresponding to the image data to be recorded A discharge control device that controls the discharge device so that the gaseous ink is discharged intermittently, and the discharge device is disposed on a back surface of the recording medium, a charging electrode unit that charges the gaseous ink, A back electrode unit that guides the charged gaseous ink onto the recording medium, and the discharge control device includes an electric field shutter unit that electrically controls the discharge of the gaseous ink. The part is an image recording apparatus whose main electric field direction is perpendicular to the discharge direction of the gaseous ink,
The applied voltage of the electric field shutter unit satisfies the relationship of the following formula (1):
√V> (w / d) · √ [2C / (q · N)] · √T (1)
Where w: width between the separated electric field shutters d: length of the electric field shutter portion along the ejection direction of the gaseous ink T: ink heating temperature q: charge amount of the gaseous ink N: number of particles of the gaseous ink C: Gas constant An image recording apparatus characterized by being set.
該固体又は液体状のインクがインクカートリッジ内に収納され、該インクカートリッジが装置本体に着脱可能に装着され、該インクカートリッジに該インクの昇華温度を示す情報が記されていることを特徴とする画像記録装置。A heating device that heats and vaporizes solid or liquid ink, an ejection device that ejects the vaporized gaseous ink from ejection holes formed in the print head, and an electrical signal corresponding to the image data to be recorded A discharge control device that controls the discharge device so that the gaseous ink is discharged intermittently, and the discharge device is disposed on a back surface of the recording medium, a charging electrode unit that charges the gaseous ink, A back electrode unit that guides the charged gaseous ink onto the recording medium, and the discharge control device includes an electric field shutter unit that electrically controls the discharge of the gaseous ink. The part is an image recording apparatus whose main electric field direction is perpendicular to the discharge direction of the gaseous ink,
The solid or liquid ink is stored in an ink cartridge, the ink cartridge is detachably attached to the apparatus main body, and information indicating the sublimation temperature of the ink is recorded on the ink cartridge. Image recording device.
T=Tg+ΔT…(2)
前記加熱装置を駆動制御するとともに、前記電界シャッター部のON時の印加電圧Vが、下記(3)式の関係を満たすように、
V=a・T+ΔV…(3)
但し、
【数1】
w:分離された電界シャッター間の幅
d:気体状インクの吐出方向に沿った電界シャッター部の長さ
T:インクの加熱温度
q:気体状インクの帯電量
N:気体状インクの粒子数
C:気体定数
制御することを特徴とする請求項4記載の画像記録装置。On the basis of a signal from the ink determination device, to determine the sublimation temperature of the set ink, the ink heating temperature T for ink sublimation temperature T g is, so as to satisfy the following relationship (2),
T = T g + ΔT (2)
While driving and controlling the heating device, the applied voltage V when the electric field shutter unit is ON satisfies the relationship of the following expression (3):
V = a · T + ΔV (3)
However,
[Expression 1]
w: Width between the separated electric field shutters d: Length of the electric field shutter portion along the ejection direction of the gaseous ink T: Heating temperature of the ink q: Charge amount of the gaseous ink N: Number of particles of the gaseous ink C 5. The image recording apparatus according to claim 4, wherein the gas constant is controlled.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33969595A JP3642617B2 (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Image recording device |
EP96114572A EP0761445A3 (en) | 1995-09-12 | 1996-09-11 | Image recording device for recording by emitting evaporated ink onto a recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33969595A JP3642617B2 (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Image recording device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09174854A JPH09174854A (en) | 1997-07-08 |
JP3642617B2 true JP3642617B2 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=18329929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33969595A Expired - Fee Related JP3642617B2 (en) | 1995-09-12 | 1995-12-26 | Image recording device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3642617B2 (en) |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP33969595A patent/JP3642617B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09174854A (en) | 1997-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0317342B1 (en) | Liquid injection recording head and liquid injection recording apparatus provided with the head | |
JP4047055B2 (en) | Ink jet recording apparatus and control method thereof | |
JP2846082B2 (en) | Ink jet recording device | |
JP3102843B2 (en) | Image recording device | |
JP3642617B2 (en) | Image recording device | |
JPH09248918A (en) | Image recording apparatus | |
JP2885994B2 (en) | Ink jet recording device | |
JP2824132B2 (en) | Inkjet recording method | |
US5881646A (en) | Method and apparatus for image recording by emitting evaporated ink onto a recording medium | |
JP3115990B2 (en) | Image recording apparatus and control method thereof | |
JP2937961B2 (en) | Electrostatic inkjet recording device | |
JP3148620B2 (en) | Image forming device | |
JP3163249B2 (en) | Image recording device | |
JPH07205453A (en) | Ink jet recorder and delivery recovery method | |
JPH08300803A (en) | Image recording method and apparatus | |
JP2795740B2 (en) | Ink jet recording device | |
EP0761445A2 (en) | Image recording device for recording by emitting evaporated ink onto a recording medium | |
JP2004195705A (en) | Inkjet recorder equipped with means for detecting abnormality of recording head | |
JP2815204B2 (en) | Ink jet recording device | |
JP3182359B2 (en) | Image recording apparatus and control method thereof | |
JP3153742B2 (en) | Image recording method and apparatus | |
JP3797545B2 (en) | Inkjet recording device | |
JP2001130028A (en) | Ink jet recorder | |
JPH07232432A (en) | Ink jet recording apparatus | |
JPS6246358B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040506 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050125 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |