JP3969502B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンターなどの画像形成装置に係り、特に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させた記録液に静電気力を作用させて、凝集した色剤粒子を被記録媒体に向けて吐出させて画像を形成する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンターなどの画像形成装置として、多数の導電性ノズルや内部に多数の電極を配置したスリットを介して色剤粒子としてのトナー粒子を含むインク(記録液)を供給し、ノズルや電極に高電圧を印加してトナー粒子を帯電させて対向した記録紙にインク滴を飛翔させて画像を形成するいわゆるインクジェットプリンタが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この種のインクジェットプリンタでは、極めて細かい開口を有するノズルやスリットを介してインク滴を吐出させるため、トナーが開口付近に付着して目詰まりを生じ易い。このため、長期に亘って安定した記録ができないといった問題があった。
【0004】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、記録液中の色剤粒子を固着させることなく効率良く凝集でき、長期に亘って安定した記録ができる画像形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の画像形成装置は、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散した記録液を収容した収容部と、上記収容部に隣接した吐出位置へ該収容部内の記録液を供給する供給路と、上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向う電界を形成し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、上記収容部および供給路を通り上記吐出位置に向う第1の電界およびこの第1の電界と逆向きの第2の電界を交互に形成し、上記収容部および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、を備え、上記記録手段によって形成する上記電界と上記制御手段によって形成する上記第1の電界とを同期させている。
【0008】
また、この発明の画像形成装置は、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散した記録液を収容した収容部と、上記収容部に隣接した吐出位置へ該収容部内の記録液を供給する供給路と、上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向う電界を形成し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、上記記録手段による記録動作中は上記収容部および供給路を通って上記吐出位置へ向う第1の電界を形成し、上記収容部および供給路内の記録液中の色剤粒子を上記吐出位置に向けて移動させ、上記記録手段による非記録動作時には上記収容部および供給路を通り上記吐出位置に向う第2の電界およびこの第2の電界と逆向きの第3の電界を交互に形成し、上記収容部および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、を備えている。
【0011】
また、この発明の画像形成装置は、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散した記録液を収容した収容容器と、上記収容容器の一側に隣接した吐出位置へ該収容容器内の記録液を供給する供給路と、上記供給路の上記吐出位置での開口の周囲に設けられた記録電極と、上記吐出位置近傍で記録液中の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧、および上記吐出位置に凝集された色剤粒子を上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向けて吐出させるための吐出電圧を有する記録電圧を、画像信号に応じて上記記録電極に印加し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、上記収容容器内であって上記吐出位置から離れた位置に配置された制御電極と、上記収容容器および供給路を通って上記制御電極から記録電極に向う第1の電界を形成するための上記吐出電圧より高い第1の制御電圧、および第1の電界と逆向きの第2の電界を形成するための上記バイアス電圧より低い第2の制御電圧を上記制御電極に交互に印加し、上記収容容器および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、を備え、上記制御電極に印加する第1の制御電圧および上記記録電極に印加する吐出電圧を同期させている。
【0013】
更に、この発明の画像形成装置は、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散した記録液を収容した収容容器と、上記収容容器の一側に隣接した吐出位置へ該収容容器内の記録液を供給する供給路と、上記供給路の上記吐出位置での開口の周囲に設けられた記録電極と、上記吐出位置近傍で記録液中の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧、および上記吐出位置に凝集された色剤粒子を上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向けて吐出させるための吐出電圧を有する記録電圧を、画像信号に応じて上記記録電極に印加し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、上記収容容器内であって上記吐出位置から離れた位置に配置された制御電極と、上記収容容器および供給路を通って上記制御電極から記録電極に向う第1の電界を形成するための上記吐出電圧より高い第1の制御電圧、上記第1の電界と同じ向きの第2の電界を形成するための第2の制御電圧、および第2の電界と逆向きの第3の電界を形成するための第3の制御電圧を上記制御電極に印加するものであって、上記記録手段による記録動作中は上記第1の制御電圧を上記制御電極に印加して上記収容容器および供給路内の記録液中の色剤粒子を上記吐出位置に向けて移動させ、上記記録手段による非記録動作時には上記第2の制御電圧および第3の制御電圧を上記制御電極に交互に印加して上記収容容器および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、を備えている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1には、この発明の実施の形態に係る画像形成装置としてのインクジェットプリンタ(以下、単にプリンタと称する)の要部、すなわちプリンタの記録ヘッド1の(a)平面図、(b)横断面図、(c)縦断面図を概略的に示してある。
【0015】
記録ヘッド1は、絶縁性材料により形成された矩形板状の基板2を有している。基板2の上面2aには、その長手方向に沿って所定間隔で一列に並設された複数の円形の開口4aが形成されている。また、基板2には、各開口4aに連通するように基板2を貫通した複数のインク流路4が形成されている。
【0016】
基板2の上面2aには、各開口4aに対応して複数の円環状の記録電極6が形成されている。尚、各記録電極6は、開口4a、インク流路4と同軸に設けられている。また、各記録電極6からは、図示しない駆動用のICに接続するためのリード6aがそれぞれ同じ方向に引き出されている。
【0017】
基板2の下方には、基板2との間でキャビティー7を形成し、記録液としてのインクをこのキャビティー7内に収容した絶縁性部材からなる矩形箱形のインク収容容器8(以下、単に容器8と称する)が設けられている。容器8の側面には、図示しないインク供給タンクに貯蔵されたインクをキャビティー7内に流入させるための複数のインク供給口8a、および図示しないインク回収タンクに向けてキャビティー7内のインクを流出させるための複数のインク排出口8bが形成されている。
【0018】
容器8の内部であって基板2に近接した位置には、キャビティー7内のインクを各インク流路4を介して開口4aに向けてガイドするための絶縁性のガイドフィルム10が配設されている。ガイドフィルム10は、各インク流路4を横切る方向、すなわち記録ヘッド1の長手方向略中央に沿って延設され、基板2と略直交する面内に配設されている。ガイドフィルム10が基板2に面した上端10aには、基板2の各インク流路4を介して上方に延びた複数の突起12が形成されている。各突起12は、記録電極6を超えて上方に延出された先細の先端を有している。
【0019】
また、キャビティー7内であって容器8の底部には、上述した各記録電極6に対して略平行に延びた制御電極14が配設されている。つまり、複数の記録電極6および制御電極14は、インクを収容したキャビティー7を上下に挟む位置関係でそれぞれ配置されている。尚、制御電極14には、図示しない駆動回路が接続されており、後述する制御電圧が印加されるようになっている。
【0020】
上記のように構成された記録ヘッド1は、基板2の上面2a、すなわち複数の記録電極6が形成された面が略水平になるように位置決めされる。さらに、基板2の上面2aから鉛直上方に所定距離離間した位置には、接地された対向電極(後述する)が上面2aと略平行に延設されている。そして、対向電極が記録ヘッド1に対向した面に沿って、被記録媒体としての用紙P(後述する)が供給されるようになっている。
【0021】
以下、記録ヘッド1内におけるインクの流れについて説明する。
キャビティー7内に収容されたインクは、絶縁性のキャリア液に帯電したトナー粒子を分散して形成されている。本実施の形態では、トナー粒子はインク内で正極性に帯電している。
【0022】
インクは、図示しない供給管を介して図示しないインク供給タンクから所定流量で供給され、複数のインク供給口8aを介してキャビティー7内に流入される。キャビティー7内を満たしたインクは、基板2に形成された複数のインク流路4の毛管作用、およびガイドフィルム10の複数の突起12の濡れにより、各インク流路4、および各開口4aを介して対向電極方向に上昇される。このとき、ガイドフィルム10の各突起12の周囲には、各突起の先端を頂点とした略円錐形状のインクメニスカスがそれぞれ形成される。
【0023】
このようにしてガイドフィルム10の各突起12に沿ってインクメニスカスを形成した状態で、キャビティー7内に流入されたインクの一部が、複数のインク排出口8bを介して記録ヘッド1から流出される。記録ヘッド1から流出されたインクは、図示しない排出管を介して図示しないインク回収タンクへ回収される。このとき、インクの流出量は、各突起12に沿って形成されたインクメニスカスの形状が安定する値に設定されている。
【0024】
図2には、記録ヘッド1の各記録電極6に対して、画像信号に応じて選択的に印加される記録電圧の波形を示してある。また、図3には、この記録電圧を印加したときの記録電極6近傍におけるインクの挙動を示してある。以下、図2および図3を参照して、記録電圧を印加した記録電極6近傍のインクの挙動、すなわちインク滴の吐出動作について説明する。
【0025】
まず、プリンタの電源がオンされると、記録ヘッド1の全ての記録電極6に対してバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧は、インク内のトナー粒子と同じ正極性の直流電圧であり、各記録電極6に対応した突起12の先端付近のインクメニスカスの頂点から対向電極に向けてトナー粒子が飛翔されることのない大きさに設定されている。
【0026】
このように全ての記録電極6にバイアス電圧が印加されると、図3(a)に示すように、各記録電極6から対向電極16に向う電界Eが形成される。そして、この電界Eによる静電気力によって、インク20内のトナー粒子22がインクメニスカス25に沿ってインク20内を上昇され、インクメニスカス25の頂点、すなわちガイドフィルム10の突起12の先端付近にトナー粒子22が凝集される。つまり、インクメニスカス25の形状が対向電極16に向って先細になっているため、電界Eはインクメニスカス25の頂点に集中され、インクメニスカス25内のトナー粒子22が、比較的電位の低い記録電極6の中央に集められながら突起12に沿って上昇され、インクメニスカス25の頂点に凝集される。
【0027】
このように、各記録電極6にバイアス電圧が印加されてインクメニスカス25の頂点近くにトナー粒子22が凝集されると、図2に示すようなバイアス電圧より高いパルス状の吐出電圧が、画像信号に応じて選択された記録電極6に印加される。尚、記録動作を行わない記録電極6は、バイアス電圧に維持される。
【0028】
このように、吐出電圧が印加された記録電極6近傍では、図3(b)に示すように、バイアス時より更に強い電界E’の影響により、インクメニスカス25が対向電極16方向に膨らむ。そして、インクメニスカス25の頂点付近に凝集されたトナー凝集物26に作用する静電気力がインクメニスカス25の表面張力を打ち破ると、図3(c)に示すように、トナー凝集物26がインク滴27として対向電極16方向に飛翔される。これにより、対向電極16との間に供給された用紙P上にインク滴27によるドットが形成される。
【0029】
この後、インク滴27が飛翔された記録電極6の電位がバイアス値に戻され、インクメニスカス25の形状が図3(a)に示す形状に戻されて次の記録動作に備える。
【0030】
以上のように、画像信号に応じて選択された記録電極6に対して、図2に示した記録電圧を印加することにより、インク20内のトナー粒子22をインクメニスカス25の頂点に効率良く凝集でき、用紙P上ににじみや流動を生じることのない高濃度のインクドットを形成できる。
【0031】
ところが、上述したように、帯電したトナー粒子を電界によってインクメニスカスの頂点に凝集し、凝集したトナー凝集物を用紙に向けて飛翔させる、いわゆるトーンジェット方式の記録ヘッドでは、図2に示したようなインク滴を飛翔させるための記録電圧を記録電極6に印加すると、記録電極6から対向電極16に向う上述した電界E、E’が形成されると同時に、記録電極6から対向電極16とは逆方向(図中下方)に向う不所望な電界E”が形成される。このように各記録電極6から下方に向かう電界E”が形成されると、キャビティー7からインク流路4に向うトナー粒子22の移動が妨げられ、トナー粒子22の凝集効率が低下され、インク滴27の吐出周波数が低下されてしまう。
【0032】
このため、本発明では、容器8の底部に配設した制御電極14に対して、以下に説明する制御電圧を印加することにより、上記問題を解決した。つまり、記録電極6との間でインクキャビティー7を挟む位置に配設した制御電極14に所定の電圧を印加することによりインク内のトナー粒子を記録電極6に向けて押し上げるようにした。
【0033】
図4には、制御電極14に印加するこの発明の第1の実施の形態に係る制御電圧の波形を、図2で説明した記録電圧波形とともに示してある。
これによると、全ての記録電極6にバイアス電圧が印加された状態で記録動作が開始される前、すなわち吐出電圧が選択的に印加される前、および記録動作が終了された後の非記録動作時には、制御電極14に対して、バイアス電圧より低い第1の制御電圧が印加される。一方、記録動作中は、制御電極14に対して、吐出電圧より高い第2の制御電圧が印加される。
【0034】
記録動作中に制御電極14に第2の制御電圧を印加すると、各記録電極6の電位より制御電極14の電位が高くなり、キャビティー7内に制御電極14から記録電極6に向う電界が形成される。これにより、記録動作中には、正に帯電したトナー粒子22は、各記録電極6から突出したガイドフィルム10の各突起12の先端方向に向けてインク20内を泳動され、インクの吐出位置へトナー粒子22が効率良く凝集される。
【0035】
また、非記録動作時に制御電極14に第1の制御電圧を印加すると、各記録電極6の電位より制御電極14の電位が低くなり、キャビティー7内に各記録電極6から制御電極14に向う電界が形成される。このように制御電極14に向う電界が形成されると、正に帯電したトナー粒子22は、制御電極14の方向に向けて泳動される。これにより、記録動作時にインク流路4やガイドフィルム10に蓄積されたトナー粒子をキャビティー7内に再分散させることができ、インク流路4の目詰まりや記録特性の乱れを防止できる。
【0036】
図5には、本実施の形態のように制御電極14に対して制御電圧を印加した場合と制御電圧を印加しない場合で、それぞれインク滴を連続して吐出させたときの記録ドット数に対するドット径の変化を示してある。
【0037】
これによると、制御電圧を印加していない場合には、1000ドット記録したあたりから急激にドット径が小さくなっているのに対し、制御電圧を印加した場合には、5000ドット記録した時点でもドット径が殆ど変化しておらず、長期に亘って安定した記録ができていることがわかる。つまり、本実施の形態のように制御電極14に対して制御電圧を印加することにより、トナー粒子を効率良く凝集でき、長期に亘って安定した記録ができる。
【0038】
図6には、第2の実施の形態に係る制御電圧の波形を記録電圧の波形とともに示してある。
これによると、記録電極6に記録電圧が印加されている記録動作中、或いは記録電圧が印加されていない非記録動作時に拘わらず、制御電極14に対してパルス状の制御電圧が印加されている。この制御電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳して形成されている。
【0039】
また、制御電圧の実効値は記録電圧の実効値より高く設定されており、平均すると制御電極14から記録電極6に向う電界がキャビティー7内に形成される。これにより、正に帯電したトナー粒子22は、ガイドフィルム10の各突起12の先端方向に向けてインク20内を泳動され、インクの吐出位置へ効率良く凝集される。尚、本実施の形態では、トナー粒子の凝集効率を高めるため、記録電極6に印加する吐出電圧の立ち上がりと制御電圧の各パルスの立ち上がりとを同期させている。
【0040】
ところで、このようにパルス状の制御電圧を印加すると、非記録動作時であっても制御電極14から記録電極6に向う電界が形成され、トナー粒子22がインク流路4やガイドフィルム10に固着することが考えられるが、本実施の形態ではパルス状の制御電圧を印加しているため、インク20中のトナー粒子22が常に励振されて常時運動を強いられており、これによりトナー粒子22の固着が防止されている。
【0041】
図7には、第2の実施の形態の制御電圧を印加した場合と印加しない場合で、それぞれインク滴を連続して吐出させたときの記録ドット数に対するドット径の変化を示してある。
【0042】
これによると、制御電圧を印加していない場合には、1000ドット記録したあたりから急激にドット径が小さくなっているのに対し、制御電圧を印加した場合には、2500ドット記録した時点でもドット径が殆ど変化しておらず、長期に亘って安定した記録ができていることがわかる。つまり、本実施の形態でも上述した第1の実施の形態と同様に、トナー粒子を効率良く凝集でき、長期に亘って安定した記録ができる。
【0043】
図8には、第3の実施の形態に係る制御電圧の波形を記録電圧の波形とともに示してある。
これによると、記録動作中は、上述した第1の実施の形態と同様に、制御電極14に対して、記録電極6に印加される吐出電圧より高い直流電圧が印加され、非記録動作時には、上述した第2の実施の形態と同様に、制御電極14に対して、パルス状の交流電圧が印加されている。
【0044】
記録動作中に直流電圧を印加すると、各記録電極6の電位より制御電極14の電位が高くなり、キャビティー7内に制御電極14から記録電極6に向う電界が形成される。これにより、正に帯電したトナー粒子22は、各記録電極6から突出したガイドフィルム10の各突起12の先端方向に向けてインク20内を泳動され、インクの吐出位置へ効率良く凝集される。
【0045】
また、非記録動作時にパルス状の交流電圧を印加すると、インク20中のトナー粒子22が常に励振されて常時運動を強いられる。これにより、トナー粒子22がインク流路4やガイドフィルム10へ固着することを防止できる。
【0046】
図9には、第3の実施の形態の制御電圧を印加した場合と印加しない場合で、それぞれインク滴を連続して吐出させたときの記録ドット数に対するドット径の変化を示してある。
【0047】
これによると、制御電圧を印加していない場合には、1000ドット記録したあたりから急激にドット径が小さくなっているのに対し、制御電圧を印加した場合には、2500ドット記録した時点でもドット径が殆ど変化しておらず、長期に亘って安定した記録ができていることがわかる。つまり、本実施の形態でも上述した第1および第2の実施の形態と同様に、トナー粒子を効率良く凝集でき、長期に亘って安定した記録ができる。
【0048】
以上のように、帯電したトナー粒子を電界によって凝集して被記録媒体に向けて飛翔させるいわゆるトーンジェット方式の記録ヘッドでは、記録電極に向けてトナー粒子を押し上げるための制御電極をインクキャビティーの底部に設けることが有効であり、これによりトナー粒子の凝集効率を向上できる。また、非記録動作時に記録電極から制御電極に向う逆方向の電界を形成し、或いはパルス状の制御電圧を制御電極に印加してトナー粒子を励振させることによりトナーの固着を防止できる。
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の画像形成装置は、上記のような構成および作用を有しているので、色剤粒子を効率良く凝集でき、長期に亘って安定した記録ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の画像形成装置としてのインクジェットプリンタの記録ヘッドを示す平面図、横断面図、および縦断面図。
【図2】図1の記録ヘッドの記録電極に印加される記録電圧の波形を示す図。
【図3】図2の記録電圧を印加したときのインクの挙動を説明するための動作説明図。
【図4】この発明の第1の実施の形態に係る制御電圧の波形を示す図。
【図5】第1の制御電圧を印加したときと印加しないときでの記録特性を比較して示したグラフ。
【図6】この発明の第2の実施の形態に係る制御電圧の波形を示す図。
【図7】第2の制御電圧を印加したときと印加しないときでの記録特性を比較して示したグラフ。
【図8】この発明の第3の実施の形態に係る制御電圧の波形を示す図。
【図9】第3の制御電圧を印加したときと印加しないときでの記録特性を比較して示したグラフ。
【符号の説明】
1…記録ヘッド、
2…基板、
2a…上面、
4…インク流路、
4a…開口、
6…記録電極、
6a…リード、
7…キャビティー、
8…インク収容容器、
8a…インク供給口、
8b…インク排出口、
10…ガイドフィルム、
12…突起、
14…制御電極、
16…対向電極、
20…インク、
21…キャリア液、
22…トナー粒子、
25…インクメニスカス、
26…トナー凝集物、
27…インク滴、
E、E’、E”…電界、
P…用紙。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to recording agglomerated colorant particles by applying an electrostatic force to a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid. The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image by discharging toward a medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, ink (recording liquid) containing toner particles as colorant particles is supplied through a large number of conductive nozzles and slits in which a large number of electrodes are arranged. In addition, a so-called inkjet printer is known in which toner particles are charged by applying a high voltage to the electrodes and ink droplets are ejected onto the opposed recording paper to form an image.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of ink jet printer, ink droplets are ejected through nozzles and slits having extremely fine openings, so that the toner is likely to be clogged due to adhesion near the openings. Therefore, there is a problem that stable recording cannot be performed for a long time.
[0004]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an image forming apparatus capable of efficiently aggregating without fixing the colorant particles in the recording liquid and capable of stable recording over a long period of time. There is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention includes a storage portion that stores a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid, and a discharge position adjacent to the storage portion. A recording path for supplying a recording liquid, and an electric field from the ejection position to the recording medium facing the ejection position, and aggregating the colorant particles in the recording liquid supplied to the ejection position A recording means for discharging toward the recording medium, a first electric field that passes through the container and the supply path, and a second electric field that is opposite to the first electric field. Control means for vibrating the colorant particles in the recording liquid in the supply path, and the electric field formed by the recording means is synchronized with the first electric field formed by the control means .
[0008]
Also, images forming device of this invention comprises a container portion containing the recording liquid obtained by dispersing charged color material particles in the insulating liquid, supplying the recording liquid in said containing portion to the discharge position adjacent to the housing part a supply path that forms an electric field toward the recording medium opposed to said discharge exit position from the discharge position, toward the aggregate to the recording medium a colorant particle of the recording liquid supplied to the ejection position ejecting And a first electric field that passes through the container and the supply path toward the discharge position during the recording operation by the recording means, and the colorant particles in the recording liquid in the container and the supply path Is moved toward the discharge position, and during the non-recording operation by the recording means, a second electric field that passes through the storage portion and the supply path and faces the discharge position and a third electric field that is opposite to the second electric field are generated. Alternately formed, the accommodating part and the supply path And and control means for vibrating the colorant particles of the recording liquid in.
[0011]
The image forming apparatus according to the present invention also includes a storage container storing a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid, and a recording in the storage container to a discharge position adjacent to one side of the storage container. A supply path for supplying the liquid; a recording electrode provided around the opening at the discharge position of the supply path; a bias voltage for aggregating the colorant particles in the recording liquid near the discharge position; and A recording voltage having a discharge voltage for discharging the colorant particles aggregated at the discharge position from the discharge position toward a recording medium facing the discharge position is applied to the recording electrode according to an image signal, Recording means for aggregating and discharging the colorant particles in the recording liquid supplied to the discharge position toward the recording medium, and a control electrode disposed in the storage container at a position away from the discharge position And the containing container and In order to form a first control voltage higher than the ejection voltage for forming a first electric field from the control electrode to the recording electrode through the supply path, and a second electric field opposite to the first electric field. and of applying the bias voltage lower than the second control voltage alternately to the control electrode, and a control means for vibrating the colorant particles of the recording liquid in the container and the supply passage, to the control electrode The first control voltage to be applied and the ejection voltage to be applied to the recording electrode are synchronized .
[0013]
Furthermore, images forming device of this invention comprises a container containing a recording liquid obtained by dispersing charged color material particles in the insulating liquid, of the storage container to the discharge position adjacent to one side of the container A supply path for supplying the recording liquid, a recording electrode provided around the opening at the discharge position of the supply path, a bias voltage for aggregating the colorant particles in the recording liquid near the discharge position, and the recording voltage having a discharge voltage for discharging the coloring material particles are agglomerated in the ejection position toward the recording medium opposed to the position out said discharge from said discharge position, is applied to the recording electrodes in accordance with image signals Recording means for aggregating the colorant particles in the recording liquid supplied to the discharge position and discharging the particles toward the recording medium; and a control disposed in the storage container at a position away from the discharge position An electrode, the container, and To form a first control voltage higher than the discharge voltage for forming a first electric field from the control electrode toward the recording electrode through the supply path, and a second electric field in the same direction as the first electric field. A second control voltage and a third control voltage for forming a third electric field opposite to the second electric field are applied to the control electrode, and during the recording operation by the recording means The first control voltage is applied to the control electrode to move the colorant particles in the storage container and the recording liquid in the supply path toward the discharge position. When the recording unit is not performing the recording operation, the second control voltage is applied. And a control means for alternately applying the control voltage and the third control voltage to the control electrode to vibrate the colorant particles in the recording liquid in the storage container and the supply path.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A is a plan view of a main part of an ink jet printer (hereinafter simply referred to as a printer) as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1C schematically shows a longitudinal sectional view.
[0015]
The recording head 1 has a rectangular plate-
[0016]
On the upper surface 2a of the
[0017]
A cavity 7 is formed between the
[0018]
An
[0019]
A
[0020]
The recording head 1 configured as described above is positioned so that the upper surface 2a of the
[0021]
Hereinafter, the flow of ink in the recording head 1 will be described.
The ink accommodated in the cavity 7 is formed by dispersing charged toner particles in an insulating carrier liquid. In the present embodiment, the toner particles are positively charged in the ink.
[0022]
Ink is supplied at a predetermined flow rate from an ink supply tank (not shown) via a supply pipe (not shown), and flows into the cavity 7 via a plurality of ink supply ports 8a. The ink filling the cavity 7 passes through each
[0023]
With the ink meniscus formed along the
[0024]
FIG. 2 shows a waveform of a recording voltage that is selectively applied to each
[0025]
First, when the printer is turned on, a bias voltage is applied to all the
[0026]
When the bias voltage is applied to all the
[0027]
As described above, when a bias voltage is applied to each
[0028]
As described above, in the vicinity of the
[0029]
Thereafter, the potential of the
[0030]
As described above, by applying the recording voltage shown in FIG. 2 to the
[0031]
However, as described above, a so-called tone jet type recording head in which charged toner particles are aggregated at the apex of the ink meniscus by an electric field and the aggregated toner aggregates fly toward a sheet is as shown in FIG. When a recording voltage for causing an ink droplet to fly is applied to the
[0032]
For this reason, in the present invention, the above problem is solved by applying a control voltage described below to the
[0033]
FIG. 4 shows the waveform of the control voltage applied to the
According to this, before the recording operation is started in a state where the bias voltage is applied to all the
[0034]
When the second control voltage is applied to the
[0035]
Further, when the first control voltage is applied to the
[0036]
FIG. 5 shows dots corresponding to the number of recording dots when ink droplets are continuously ejected when the control voltage is applied to the
[0037]
According to this, when the control voltage is not applied, the dot diameter is suddenly reduced from about 1000 dots recorded, whereas when the control voltage is applied, the dots are recorded even when 5000 dots are recorded. It can be seen that the diameter has hardly changed and stable recording has been achieved over a long period of time. That is, by applying a control voltage to the
[0038]
FIG. 6 shows the waveform of the control voltage according to the second embodiment together with the waveform of the recording voltage.
According to this, a pulsed control voltage is applied to the
[0039]
The effective value of the control voltage is set to be higher than the effective value of the recording voltage. On average, an electric field from the
[0040]
By the way, when a pulsed control voltage is applied in this way, an electric field from the
[0041]
FIG. 7 shows changes in the dot diameter with respect to the number of recording dots when ink droplets are continuously ejected with and without applying the control voltage of the second embodiment.
[0042]
According to this, when the control voltage is not applied, the dot diameter is suddenly reduced from about 1000 dots recorded, whereas when the control voltage is applied, the dots are recorded even when 2500 dots are recorded. It can be seen that the diameter has hardly changed and stable recording has been achieved over a long period of time. That is, in this embodiment as well, as in the first embodiment described above, the toner particles can be efficiently aggregated and stable recording can be performed over a long period of time.
[0043]
FIG. 8 shows the waveform of the control voltage according to the third embodiment together with the waveform of the recording voltage.
According to this, during the recording operation, a DC voltage higher than the ejection voltage applied to the
[0044]
When a DC voltage is applied during the recording operation, the potential of the
[0045]
When a pulsed AC voltage is applied during the non-recording operation, the
[0046]
FIG. 9 shows a change in dot diameter with respect to the number of recording dots when ink droplets are continuously ejected with and without applying the control voltage of the third embodiment.
[0047]
According to this, when the control voltage is not applied, the dot diameter is suddenly reduced from about 1000 dots recorded, whereas when the control voltage is applied, the dots are recorded even when 2500 dots are recorded. It can be seen that the diameter has hardly changed and stable recording has been achieved over a long period of time. That is, in the present embodiment, similarly to the first and second embodiments described above, the toner particles can be efficiently aggregated and stable recording can be performed over a long period of time.
[0048]
As described above, in a so-called tone jet type recording head in which charged toner particles are aggregated by an electric field and fly toward a recording medium, a control electrode for pushing up the toner particles toward the recording electrode is provided in the ink cavity. It is effective to provide it at the bottom, which can improve the aggregation efficiency of the toner particles. In addition, toner adhesion can be prevented by forming a reverse electric field from the recording electrode to the control electrode during non-recording operation, or applying a pulsed control voltage to the control electrode to excite the toner particles.
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible within the scope of this invention.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, since the image forming apparatus of the present invention has the above-described configuration and operation, the colorant particles can be efficiently aggregated and stable recording can be performed over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view, a transverse sectional view, and a longitudinal sectional view showing a recording head of an ink jet printer as an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a waveform of a recording voltage applied to a recording electrode of the recording head in FIG.
3 is an operation explanatory diagram for explaining the behavior of ink when the recording voltage of FIG. 2 is applied. FIG.
FIG. 4 is a view showing a waveform of a control voltage according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a comparison of recording characteristics when a first control voltage is applied and when it is not applied.
FIG. 6 is a view showing a waveform of a control voltage according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a comparison of recording characteristics when a second control voltage is applied and when it is not applied.
FIG. 8 is a diagram showing a waveform of a control voltage according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a comparison of recording characteristics when a third control voltage is applied and when it is not applied.
[Explanation of symbols]
1 ... recording head,
2 ... substrate,
2a ... top surface,
4 ... ink flow path,
4a ... opening,
6. Recording electrode,
6a ... Reed,
7 ... cavity,
8 ... Ink container,
8a: Ink supply port,
8b ... Ink discharge port,
10 ... Guide film,
12 ... Protrusions,
14 ... control electrode,
16 ... counter electrode,
20 ... ink,
21 ... Carrier liquid,
22 ... toner particles,
25 ... ink meniscus,
26. Toner aggregate,
27 ... ink drops,
E, E ', E "... electric field,
P: Paper.
Claims (5)
上記収容部に隣接した吐出位置へ該収容部内の記録液を供給する供給路と、
上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向う電界を形成し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、
上記収容部および供給路を通り上記吐出位置に向う第1の電界およびこの第1の電界と逆向きの第2の電界を交互に形成し、上記収容部および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、を備え、
上記記録手段によって形成する上記電界と上記制御手段によって形成する上記第1の電界とを同期させたことを特徴とする画像形成装置。A storage section for storing a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid;
A supply path for supplying the recording liquid in the storage section to a discharge position adjacent to the storage section;
A recording unit that forms an electric field from the discharge position toward the recording medium facing the discharge position, and agglomerates the colorant particles in the recording liquid supplied to the discharge position to be discharged toward the recording medium;
A first electric field that passes through the container and the supply path toward the discharge position and a second electric field that is opposite to the first electric field are alternately formed, and the color in the recording liquid in the container and the supply path is formed. Control means for vibrating the agent particles,
An image forming apparatus, wherein the electric field formed by the recording means and the first electric field formed by the control means are synchronized .
上記収容部に隣接した吐出位置へ該収容部内の記録液を供給する供給路と、
上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向う電界を形成し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、
上記記録手段による記録動作中は上記収容部および供給路を通って上記吐出位置へ向う第1の電界を形成し、上記収容部および供給路内の記録液中の色剤粒子を上記吐出位置に向けて移動させ、上記記録手段による非記録動作時には上記収容部および供給路を通り上記吐出位置に向う第2の電界およびこの第2の電界と逆向きの第3の電界を交互に形成し、上記収容部および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。A storage section for storing a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid;
A supply path for supplying the recording liquid in the storage section to a discharge position adjacent to the storage section;
A recording unit that forms an electric field from the discharge position toward the recording medium facing the discharge position, and agglomerates the colorant particles in the recording liquid supplied to the discharge position to be discharged toward the recording medium;
During the recording operation by the recording means, a first electric field is formed through the storage portion and the supply path toward the discharge position, and the colorant particles in the recording liquid in the storage portion and the supply path are placed at the discharge position. A second electric field directed to the ejection position through the accommodating portion and the supply path and a third electric field opposite to the second electric field are alternately formed during a non-recording operation by the recording unit, Control means for vibrating the colorant particles in the recording liquid in the storage part and the supply path;
An image forming apparatus comprising:
上記収容容器の一側に隣接した吐出位置へ該収容容器内の記録液を供給する供給路と、
上記供給路の上記吐出位置での開口の周囲に設けられた記録電極と、
上記吐出位置近傍で記録液中の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧、および上記吐出位置に凝集された色剤粒子を上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向けて吐出させるための吐出電圧を有する記録電圧を、画像信号に応じて上記記録電極に印加し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、
上記収容容器内であって上記吐出位置から離れた位置に配置された制御電極と、
上記収容容器および供給路を通って上記制御電極から記録電極に向う第1の電界を形成するための上記吐出電圧より高い第1の制御電圧、および第1の電界と逆向きの第2の電界を形成するための上記バイアス電圧より低い第2の制御電圧を上記制御電極に交互に印加し、上記収容容器および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、を備え、
上記制御電極に印加する第1の制御電圧および上記記録電極に印加する吐出電圧を同期させたことを特徴とする画像形成装置。A container containing a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid;
A supply path for supplying the recording liquid in the storage container to a discharge position adjacent to one side of the storage container;
A recording electrode provided around an opening at the discharge position of the supply path;
A bias voltage for aggregating the colorant particles in the recording liquid in the vicinity of the ejection position, and the colorant particles aggregated at the ejection position are ejected from the ejection position toward a recording medium facing the ejection position. Recording means for applying a recording voltage having a discharge voltage for the recording electrode to the recording electrode in accordance with an image signal, and aggregating the colorant particles in the recording liquid supplied to the discharge position and discharging the particles toward a recording medium When,
A control electrode disposed in the storage container at a position away from the discharge position;
A first control voltage higher than the ejection voltage for forming a first electric field from the control electrode toward the recording electrode through the storage container and the supply path, and a second electric field opposite to the first electric field A control means for alternately applying a second control voltage lower than the bias voltage for forming the control electrode to the control electrode to vibrate the colorant particles in the recording liquid in the storage container and the supply path, and
An image forming apparatus, wherein a first control voltage applied to the control electrode and an ejection voltage applied to the recording electrode are synchronized .
上記収容容器の一側に隣接した吐出位置へ該収容容器内の記録液を供給する供給路と、
上記供給路の上記吐出位置での開口の周囲に設けられた記録電極と、
上記吐出位置近傍で記録液中の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧、および上記吐出位置に凝集された色剤粒子を上記吐出位置から該吐出位置に対向した被記録媒体に向けて吐出させるための吐出電圧を有する記録電圧を、画像信号に応じて上記記録電極に印加し、上記吐出位置に供給された記録液中の色剤粒子を凝集して被記録媒体に向けて吐出させる記録手段と、
上記収容容器内であって上記吐出位置から離れた位置に配置された制御電極と、
上記収容容器および供給路を通って上記制御電極から記録電極に向う第1の電界を形成するための上記吐出電圧より高い第1の制御電圧、上記第1の電界と同じ向きの第2の電界を形成するための第2の制御電圧、および第2の電界と逆向きの第3の電界を形成するための第3の制御電圧を上記制御電極に印加するものであって、上記記録手段による記録動作中は上記第1の制御電圧を上記制御電極に印加して上記収容容器および供給路内の記録液中の色剤粒子を上記吐出位置に向けて移動させ、上記記録手段による非記録動作時には上記第2の制御電圧および第3の制御電圧を上記制御電極に交互に印加して上記収容容器および供給路内の記録液中の色剤粒子を振動させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。A container containing a recording liquid in which charged colorant particles are dispersed in an insulating liquid;
A supply path for supplying the recording liquid in the storage container to a discharge position adjacent to one side of the storage container;
A recording electrode provided around an opening at the discharge position of the supply path;
A bias voltage for aggregating the colorant particles in the recording liquid in the vicinity of the ejection position, and the colorant particles aggregated at the ejection position are ejected from the ejection position toward a recording medium facing the ejection position. Recording means for applying a recording voltage having a discharge voltage for the recording electrode to the recording electrode in accordance with an image signal, and aggregating the colorant particles in the recording liquid supplied to the discharge position and discharging the particles toward a recording medium When,
A control electrode disposed in the storage container at a position away from the discharge position;
A first control voltage higher than the discharge voltage for forming a first electric field from the control electrode toward the recording electrode through the storage container and the supply path, and a second electric field in the same direction as the first electric field A second control voltage for forming a second control voltage and a third control voltage for forming a third electric field opposite to the second electric field are applied to the control electrode, the recording means During the recording operation, the first control voltage is applied to the control electrode to move the colorant particles in the recording liquid in the container and the supply path toward the discharge position, and the non-recording operation by the recording unit Control means for alternately applying the second control voltage and the third control voltage to the control electrode to vibrate the colorant particles in the recording liquid in the container and the supply path;
An image forming apparatus comprising:
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